(57)【要約】【課題】  エンジンのトルク変動によって発生する振動を抑制すると共に駆動軸に余分なトルクが出力されないようにする。【解決手段】  エンジンのトルク変動ΔＴがその最大値ΔＴｍａｘ付近で平滑されるようクランクシャフトに取り付けられたモータの付加トルクＴａ３を設定し（Ｓ１０８）、付加トルクＴａ３を出力することにより余分に出力した動力を電力として回収するようプラネタリギヤに接続されたモータの調整分トルクＴａ１を設定し（Ｓ１１２）、最終的に駆動軸に要求トルクＴｒ＊が出力されるようバッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸に取り付けられたモータのトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（Ｓ１１６〜Ｓ１２０）。これにより、エンジンのトルク変動ΔＴによって発生する振動を抑制すると共に運転者の要求するトルクをリングギヤ軸に出力することができる。【選択図】        図２
2006187168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、
前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電動機を制御するトルク脈動抑制制御手段と、
該トルク脈動抑制制御手段による制御に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力の少なくとも一部を吸収する動力吸収手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記トルク脈動抑制制御手段は、前記トルク脈動が該トルク脈動の正側の最大トルク近傍のトルクで平滑されるよう前記電動機を制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記トルク脈動抑制制御手段は、前記トルク脈動の周波数が高くなるよう前記電動機を制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置であって、
前記内燃機関の出力軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記トルク脈動抑制制御手段は、前記検出された回転数が前記内燃機関のアイドル回転数より大きくなるほど小さくなる傾向で前記脈動トルクを出力するよう前記電動機を制御する手段である
動力出力装置。
【請求項５】
前記動力吸収手段は、前記内燃機関の出力軸または前記駆動軸の動力を用いて発電可能な発電機と、前記駆動軸に作用する過剰な動力の少なくとも一部に基づく電力が発電されるよう前記発電機を制御する発電制御手段と、を備える手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記発電機の回転軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段を備える請求項５記載の動力出力装置。
【請求項７】
請求項６記載の動力出力装置であって、
電力を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な動力出力手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、
を備え、
前記発電制御手段は、前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記動力出力手段と前記発電機とを制御する手段である
動力出力装置。
【請求項８】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に対して正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの一方を制御すると共に前記トルク脈動に伴う振動の抑制に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力が低減されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの他方を制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項９】
請求項８記載の動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を入出力可能な駆動軸用動力入出力手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記駆動軸用動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である
動力出力装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。
【請求項１１】
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、前記駆動軸に作用する動力を用いて発電可能な発電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電動機を制御し、
該トルク脈動に伴う振動を抑制する制御に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力の少なくとも一部を用いて発電するよう前記発電手段を制御する
動力出力装置の制御方法。
【請求項１２】
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に対して正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの一方を制御すると共に前記トルク脈動に伴う振動の抑制に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力が低減されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの他方を制御する
動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、ハイブリッド自動車に搭載され、エンジンと、そのクランク軸に連結されたモータとからの動力をトランスミッションを介して駆動軸に出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンの燃焼サイクルに基づくトルク変動によって発生する振動を抑制するために、アイドリング運転時などの低出力のときには負の値に維持されたトルクをモータから出力し、加速運転時には正の値に維持されたトルクをモータから出力してエンジンのトルク変動を抑制している。
【特許文献１】特開平２００２−３６４４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の動力出力装置では、運転者のアクセル操作などから要求されるトルクよりも実際に出力されるトルクが大きくなったり、小さくなったりする場合が生じる。例えば、負の値に維持されたトルクをモータから出力してトルク変動を抑制するときはアクセル操作などから要求されるトルクからトルク変動を抑制するためのトルクが差し引かれて出力されてしまうし、正の値に維持されたトルクによりトルク変動を抑制するときはアクセル操作などから要求されるトルクに加えてエンジンのトルク変動を抑制するためのトルクを出力してしまう。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、エンジンのトルク変動によって発生する振動を抑制すると共に駆動軸に余分なトルクが出力されないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の第１の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、
前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電動機を制御するトルク脈動抑制制御手段と、
該トルク脈動抑制制御手段による制御に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力の少なくとも一部を吸収する動力吸収手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の第１の動力出力装置では、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動してこの出力軸に正の脈動トルクを出力することによりトルク脈動に伴う振動を抑制するよう内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機を制御すると共にこの制御に伴って駆動軸に作用する過剰な動力の少なくとも一部を動力吸収手段によって吸収する。これにより、電動機から正の脈動トルクを出力して内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制すると共に駆動軸に出力される過剰な動力を動力吸収手段によって低減することができる。ここで、動力吸収手段には、例えば発電機やダンパなど様々なものが考えられる。
【０００８】
こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記トルク脈動抑制制御手段は、前記トルク脈動が該トルク脈動の正側の最大トルク近傍のトルクで平滑されるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできるし、前記トルク脈動抑制制御手段は、前記トルク脈動の周波数が高くなるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。いずれの場合でも、内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制することができる。
【０００９】
さらに、本発明の第１の動力出力装置において、前記内燃機関の出力軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記トルク脈動抑制制御手段は前記検出された回転数が前記内燃機関のアイドル回転数より大きくなるほど小さくなる傾向で前記脈動トルクを出力するよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関のトルク脈動によって発生する振動が及ぼす悪影響、例えば、他の機器の共振などが比較的小さくなる高回転の運転領域では、振動を抑制するために出力するトルクを小さくすることができる。
【００１０】
あるいは、本発明の第１の動力出力装置において、前記動力吸収手段は、前記内燃機関の出力軸または前記駆動軸の動力を用いて発電可能な発電機と、前記駆動軸に作用する過剰な動力の少なくとも一部に基づく電力が発電されるよう前記発電機を制御する発電制御手段と、を備える手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制するよう出力されたトルクに基づく動力の少なくとも一部を電力として回収することができる。この場合、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記発電機の回転軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段を備えるものとすることもできる。
【００１１】
発電機と発電制御手段と３軸式動力入出力手段とを備える態様の本発明の第１の動力出力装置において、電力を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な動力出力手段と、前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、を備え、前記発電制御手段は前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記動力出力手段と前記発電機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制すると共に駆動軸に要求動力に基づく動力を出力することができる。
【００１２】
本発明の第２の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に対して正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの一方を制御すると共に前記トルク脈動に伴う振動の抑制に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力が低減されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの他方を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１３】
この本発明の第２の動力出力装置では、内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動してこの出力軸に対して正の脈動トルクを出力することによりトルク脈動に伴う振動を抑制するよう内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電動機のうちの一方を制御すると共にこのトルク脈動に伴う振動の抑制に伴って駆動軸に作用する過剰な動力が低減されるよう電力動力入出力手段と電動機のうちの他方を制御する。これにより、電力動力入出力手段と電動機の一方から正の脈動トルクを出力して内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制すると共に他方により駆動軸に出力される過剰な動力を低減することができる。
【００１４】
こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記駆動軸に動力を入出力可能な駆動軸用動力入出力手段と、前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、を備え、前記制御手段は前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記駆動軸用動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制すると共に駆動軸に要求動力に基づく動力を出力することができる。
【００１５】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電動機を制御するトルク脈動抑制制御手段と、該トルク脈動抑制制御手段による制御に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力の少なくとも一部を吸収する動力吸収手段と、を備える第１の動力出力装置や、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に対して正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの一方を制御すると共に前記トルク脈動に伴う振動の抑制に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力が低減されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの他方を制御する制御手段と、を備える第２の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
【００１６】
この本発明の自動車では、上述したいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置を搭載するから、本発明の第１または第２の動力出力装置が奏する効果、例えば、電動機から正の脈動トルクを出力して内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制すると共に駆動軸に出力される過剰な動力を動力吸収手段により低減することができる効果や、電力動力入出力手段と電動機の一方から正の脈動トルクを出力して内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制すると共に他方により駆動軸に出力される過剰な動力を低減することができる効果などと同様な効果を奏することができる。
【００１７】
本発明の第１の動力出力装置の制御方法は、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、前記駆動軸に作用する動力を用いて発電可能な発電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電動機を制御し、
該トルク脈動に伴う振動を抑制する制御に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力の少なくとも一部を用いて発電するよう前記発電手段を制御する
ことを要旨とする。
【００１８】
この本発明の第１の動力出力装置の制御方法では、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動してこの出力軸に正の脈動トルクを出力することによりトルク脈動に伴う振動を抑制するよう内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機を制御し、この制御に伴って駆動軸に作用する過剰な動力の少なくとも一部を用いて発電するよう駆動軸に作用する動力を用いて発電可能な発電手段を制御する。これにより、電動機から正の脈動トルクを出力して内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制すると共に発電手段により過剰な動力を電力として回収して駆動軸に出力される過剰な動力を低減することができる。
【００１９】
本発明の第２の動力出力装置の制御方法は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動して該出力軸に対して正の脈動トルクを出力することにより該トルク脈動に伴う振動を抑制するよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの一方を制御すると共に前記トルク脈動に伴う振動の抑制に伴って前記駆動軸に作用する過剰な動力が低減されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機のうちの他方を制御する
ことを要旨とする。
【００２０】
この本発明の第２の動力出力装置の制御方法では、内燃機関の出力軸のトルク脈動に連動してこの出力軸に対して正の脈動トルクを出力することによりトルク脈動に伴う振動を抑制するよう内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電動機のうちの一方を制御すると共にこのトルク脈動に伴う振動の抑制に伴って駆動軸に作用する過剰な動力が低減されるよう電力動力入出力手段と電動機のうちの他方を制御する。これにより、電力動力入出力手段と電動機の一方から正の脈動トルクを出力して内燃機関のトルク脈動によって発生する振動を抑制すると共に他方により駆動軸に出力される過剰な動力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、クランクシャフト２６に接続されたモータＭＧ３と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０とを備える。
【００２３】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力できる内燃機関である。エンジン２２は、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転角を検出するクランク角センサ２３からのクランク角ＣＡなどのエンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２４】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して、最終的には車両の駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。
【００２５】
モータＭＧ１やモータＭＧ２，モータＭＧ３は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２，４３を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、回転数センサ４４，４５，４６により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置などのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御するために必要な信号が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２，４３へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、電子制御ユニット７０と通信しており、電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータを通信により電子制御ユニット７０に出力する。
【００２６】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２７】
電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、これらと各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２８】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０がエンジン２２のトルク変動を抑制する際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット７０により実行されるトルク変動抑制ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２が運転されている間、所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。
【００２９】
トルク変動抑制ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２のクランク角ＣＡや回転数Ｎｅ，エンジン２２のトルク変動の最大値ΔＴｍａｘ，モータ回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３，バッテリ５０の充放電要求量Ｐｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、クランク角ＣＡは、クランク角センサ２３により検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとし、回転数Ｎｅは、クランク角ＣＡに基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。エンジン２２のトルク変動の最大値ΔＴｍａｘは、実験などで得られた値として予めＲＯＭ７４に記憶されたものを読み込むものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３は、回転位置検出センサ４４，４５，４６により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。バッテリ５０の充放電要求量Ｐｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとし、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
【００３０】
こうしてデータを入力すると、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
【００３１】
次に、設定した要求パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１０４）。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００３２】
目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、エンジン２２のクランク角ＣＡと回転数Ｎｅとに基づいてエンジン２２のトルク変動ΔＴを設定する（ステップＳ１０６）。トルク変動ΔＴを設定する様子を図５の上部に示す。トルク変動ΔＴは、図示するように、回転数Ｎｅに基づいて推定されるエンジン２２のトルク変動ΔＴの波形（振幅と周期）とクランク角ＣＡとにより求めることができる。なお、トルク変動ΔＴは、実施例では、クランク角ＣＡと回転数Ｎｅとトルク変動ΔＴとの関係を予め求めてトルク変動設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、クランク角ＣＡと回転数Ｎｅとが与えられるとトルク変動設定用マップから対応するトルク変動ΔＴを導出することにより設定するものした。トルク変動ΔＴを設定すると、設定したトルク変動ΔＴをその最大となる値付近で平滑するために必要なモータＭＧ３の付加トルクＴａ３を、ステップＳ１００で読み込んだトルク変動ΔＴの最大値ΔＴｍａｘとトルク変動ΔＴとの差にエンジン２２の回転数Ｎｅに応じて設定される係数ｋを乗じたものとして設定する（ステップＳ１０８）。ここで、係数ｋは、エンジン２２の回転数Ｎｅが高くなるに従って付加トルクを徐減させて値０に近づけるための値であり、エンジン２２の回転数Ｎｅがアイドル運転時の回転数Ｎｅｉであるときに最大値として値１が設定される。このように係数ｋを設定するのは、エンジン２２の回転数Ｎｅが高くなるに従ってトルク変動ΔＴの周波数が高くなり、トルク変動ΔＴによって発生する振動による悪影響が小さくなるからである。これにより、トルク変動ΔＴによって発生する振動を効果的に抑制できる。実施例では、回転数Ｎｅと係数ｋとの関係を予め求めて係数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、回転数Ｎｅが与えられると係数設定用マップから対応する係数ｋを導出することにより設定するものとした。係数設定用マップの一例を図６に示す。係数ｋが値１であるとき、すなわちエンジン２２のアイドル運転時におけるトルク変動ΔＴに応じた付加トルクＴａ３の変化を図５の下部に示す。図示するように、付加トルクＴａ３は、トルク変動ΔＴとの和が最大値ΔＴｍａｘとなるように、値０から最大値ΔＴｍａｘの間で変化する。ここで、付加トルクＴａ３をトルク変動ΔＴとの和が正の値である最大値ΔＴｍａｘになるよう設定する理由について説明する。例えば、付加トルクＴａ３をトルク変動ΔＴの符号を逆にしたものとして設定して付加トルクＴａ３とトルク変動ΔＴとの合計を値０にしようとすると、制御上の誤差により正側や負側のトルクが付加トルクＴａ３とトルク変動ΔＴの合計として出力される。この場合、エンジン２２がアイドル運転中のときやそれに近い低出力の運転状態のときには、正側や負側のトルクがクランクシャフト２６に出力されてしまう。実施例では、クランクシャフト２６は動力分配統合機構３０のキャリア３４に連結されているから、正側や負側のトルクがクランクシャフト２６に出力されると動力分配統合機構３０のギヤ結合の部分からガタ打ち音が発生する。ところが、付加トルクＴａ３とトルク変動ΔＴの合計を正側に維持すれば、こうした不都合を発生させることなくトルク変動ΔＴを平滑できるのである。
【００３３】
付加トルクＴａ３を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をモータＭＧ３の目標回転数Ｎｍ３＊に設定すると共に設定した目標回転数Ｎｍ３＊と現在の回転数Ｎｍ３と付加トルクＴａ３とに基づいて式（１）によりモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を計算する（ステップＳ１１０）。式（１）は、モータＭＧ３を目標回転数Ｎｍ３＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式に付加トルクＴａ３を加えたものであり、式（１）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
【００３４】
Tm3*＝前回Tm3*＋k1(Nm3*−Nm3)＋k2∫(Nm3*−Nm3)dt + Ta3  …（1）
【００３５】
トルク指令Ｔｍ３＊を計算すると、付加トルクＴａ３の平均値であるトルク変動ΔＴと係数ｋとの積にモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３を乗じて付加トルクＴａ３の出力により余分に出力された動力を計算すると共にこれをモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１で除してモータＭＧ１の調整分トルクＴａ１を計算し（ステップＳ１１２）、計算した調整分トルクＴａ１と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとエンジン２２の目標トルクＴｅ＊とを用いて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１１４）。このように、調整分トルクＴａ１は、モータＭＧ３からエンジン２２のトルク変動ΔＴを平滑するために出力した動力に相当するパワーをモータＭＧ１で電力として回収するよう設定される。なお、式（２）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式をトルク指令Ｔｍ１＊について解いたものから調整分トルクＴａ１を減じたものである。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（２）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｓ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転したときのエンジン２２のトルクＴｅ＊がサンギヤ３１に作用するトルクＴｅｓと、モータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１＊とを示す。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２から出力される目標トルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクである直達トルクＴｅｒと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。
【００３６】
Tm1* =（-ρ/(1+ρ)）×Te* - Ta1           …（2）
【００３７】
モータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が得られると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔからモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）と同様の計算により得られるモータＭＧ３の消費電力（発電電力）との和を減じたものをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除して、モータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１１６）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ１１８）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘにより仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１２０）。こうすることにより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定することができる。なお、式（５）は、前述した図６の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３８】
Tmin＝(Win−（Tm1*・Nm1＋Tm3*・Nm3))/Nm2      (3)
Tmax＝(Wout−（Tm1*・Nm1＋Tm3*・Nm3))/Nm2    (4)
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr          (5)
【００３９】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１２０）、走行時制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２の燃料噴射制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊に相当するトルクが出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３が駆動されるようインバータ４１，４２，４３のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００４０】
以上説明した実施例の動力出力装置によれば、エンジン２２のトルク変動ΔＴがその最大値ΔＴｍａｘ付近で平滑されるようモータＭＧ３の付加トルクＴａ３を設定するから、エンジン２２のトルク変動ΔＴによって発生する振動を抑制することができる。しかも、付加トルクＴａ３の出力により余分に出力された動力を電力として回収するようモータＭＧ１の調整分トルクＴａ１を設定するから、余分な動力がリングギヤ軸３２ａに出力されない。さらに、付加トルクＴａ３とトルク変動ΔＴとの合計を正側のトルクに維持するから、クランクシャフト２６に正側や負側のトルクが作用することによる動力分配統合機構３０のガタ打ち音などの不都合を発生させない。もとより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊は最終的に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるよう設定されるから、運転者の要求するトルクをリングギヤ軸３２ａに出力することができる。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のトルク変動ΔＴがその最大値ΔＴｍａｘ付近で平滑されるようモータＭＧ３の付加トルクＴａ３を出力するものとしたが、トルク変動ΔＴによる振動を抑制できるものであれば如何なる波形の付加トルクＴａ３を出力するものとしても構わない。例えば、図８に例示するような、トルク変動ΔＴの周波数を上昇させる波形の付加トルクＴａ３を出力するものとしてもよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ３の付加トルクＴａ３を、トルク変動ΔＴの最大値ΔＴｍａｘとトルク変動ΔＴとの差にエンジン２２の回転数Ｎｅに応じて設定される係数ｋを乗じたものとして設定するものとしたが、係数ｋを用いずに付加トルクＴａ３を計算するものとしても差し支えない。また、係数ｋは最大値を値１として設定するものとしたが、係数ｋの最大値は値１に限られず、最大値を値１よりも若干大きい値として設定するものとしてもよく、若干小さい値として設定するものとしてもよい。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１４における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１０の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２から見てモータＭＧ１やモータＭＧ２と反対側にモータＭＧ３を配置する構成として図示したが、エンジン２２から見て同じ側にモータＭＧ１やモータＭＧ２，モータＭＧ３を配置するものとしてもよい。
【００４６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、自動車産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の電子制御ユニット７０により実行されるトルク変動抑制ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。
【図５】付加トルクＴａ３の変化をトルク変動ΔＴの変化と共に示す説明図である。
【図６】係数設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図８】付加トルクＴａ３の変化の他の例をトルク変動ΔＴの変化と共に示す説明図である。
【図９】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１０】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２３  クランクシャフトセンサ、２４  エンジンＥＣＵ、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３５  減速ギヤ、３７ギヤ機構、３８  ディファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  駆動輪、３９ｃ，３９ｄ  車輪、４０  モータＥＣＵ、４１，４２，４３  インバータ、４４，４５，４６  回転位置検出センサ、５０  バッテリ、５１  温度センサ、５２  バッテリＥＣＵ、５４  電力ライン、７０  電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、２３０  対ロータ電動機、２３２  インターロータ、２３４  アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３  モータ。
【図１】
2006187168.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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