(57)【要約】【課題】駆動軸への駆動力の変化に伴う振動を抑制すると共に二次電池などの蓄電装置の過充電や過放電を抑制する。【解決手段】駆動軸としてのリングギヤ軸に出力する目標トルクＴｒ＊の所定時間当たりの変化を制限するトルク上下限値Ｔｒｔを車速Ｖが大きいほど小さくなる傾向に前回の目標トルクＴｒ＊の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に求めて目標トルクＴｒ＊を設定する（Ｓ１６０，Ｓ１７０）。この結果、リングギヤ軸に出力するパワーを滑らかに変化させることができ、トルク指令Ｔｍ２＊の急変を抑制することによりバッテリの過充電や過放電を抑制することができる。また、リングギヤ軸の駆動力の正負の切り替えを滑らかに行なうから、マウントされた機器が振動するのを抑制することができる。【選択図】        図２
2004350364.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、
内燃機関と、
該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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
該設定された要求駆動力の変化に対して遅れ処理をもって目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関を制御すると共に前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力出力装置であって、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記目標駆動力設定手段は、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数に基づいて単位時間当たりの目標駆動力の第１の変化限界値を設定すると共に該設定した第１の変化限界値の範囲内で前記目標駆動力を設定する手段である
動力出力装置。
【請求項３】
前記目標駆動力設定手段は、前記駆動軸の回転数が大きくなるほど小さくなる傾向で前記第１の変化限界値を設定する手段である請求項２記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記目標駆動力設定手段は、所定時間毎に繰り返し前記目標駆動力を設定する手段であって、前記所定時間前に設定した目標駆動力に該所定時間当たりの前記第１の変化限界値を前記設定された要求駆動力の変化の方向に加味した第１の限界駆動力と該設定された要求駆動力とのうち目標駆動力としたときに変化が小さい方を前記目標駆動力として設定する手段である請求項２または３記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記目標駆動力設定手段は、所定時間毎に繰り返し前記目標駆動力を設定する手段であって、前記所定時間前に設定した目標駆動力に基づいて該所定時間時間当たりの目標駆動力の第２の変化限界値を設定し、該設定した第２の変化限界値の範囲内で前記目標駆動力を設定す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】
前記目標駆動力設定手段は、前記所定時間前に設定した目標駆動力の絶対値が小さいほど小さくなる傾向で前記第２の変化限界値を設定する手段である請求項５記載の動力出力装置。
【請求項７】
前記目標駆動力設定手段は、前記所定時間前に設定した目標駆動力に該所定時間当たりの前記第２の変化限界値を前記設定された要求駆動力の変化の方向に加味した第２の限界駆動力と該設定された要求駆動力とのうち目標駆動力としたときに変化が小さい方を前記目標駆動力として設定する手段である請求項５または６記載の動力出力装置。
【請求項８】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力した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と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置。
【請求項９】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置。
【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備え、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行する自動車。
【請求項１１】
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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、
（ｂ）該設定した要求駆動力の変化に対して遅れ処理をもって目標駆動力を設定し、
（ｃ）前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関を制御すると共に前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する
動力出力装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の動力出力装置の制御方法であって、
前記ステップ（ｂ）の前に、前記駆動軸の回転数を検出するステップを備え、前記ステップ（ｂ）は、前記検出した前記駆動軸の回転数が大きくなるほど小さくなる傾向で単位時間当たりの目標駆動力の第１の変化限界値を設定すると共に該設定した第１の変化限界値の範囲内で前記目標駆動力を設定するステップである
動力出力装置の制御方法。
【請求項１３】
前記ステップ（ｂ）は、前記設定した要求駆動力の絶対値が小さいほど小さくなる傾向で単位時間当たりの目標駆動力の第２の変化限界値を設定し、該設定した第２の変化限界値の範囲内で前記目標駆動力を設定するステップである請求項１１または１２記載の動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトをキャリアに接続すると共に車軸に機械的に連結された駆動軸にリングギヤを接続したプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力する第１モータと、駆動軸に動力を入出力する第２モータとを搭載したハイブリッド自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンおよび第１モータにより出力された動力を、なまし処理が施されて設定される目標トルクを用いて駆動制御される第２モータで補償することにより、運転者が要求する要求動力を駆動軸に出力している。このように第２モータの目標トルクをなまし処理によって求めることにより、振動を抑制すると共に運転者のアクセル操作に対して滑らかに出力トルクを出力している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−７８７０５号公報（図２〜図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように振動の抑制や運転者のアクセル操作に対して滑らかに出力トルクを出力することは、車両に搭載される動力出力装置の課題として一般的に考えられている。また、こうした装置では過渡応答の必要から二次電池などのバッテリを備えるが、過渡時におけるバッテリの過充電や過放電を防止することも課題の一つとして考えられている。更に、上述の装置では、第２モータからの動力だけで走行している状態からエンジンを始動してエンジンからの動力を用いて走行する状態への移行をスムーズに行なうことも課題として考えられている。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、駆動軸への駆動力の変化に伴う振動を抑制することを目的の一つとする。本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、二次電池などの蓄電装置の過充電や過放電を抑制することを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、異なる運転状態の移行を滑らかに行なうことを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、上述のいずれかの目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、
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、
該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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
該設定された要求駆動力の変化に対して遅れ処理をもって目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関を制御すると共に前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、操作者の操作に基づいて駆動軸に要求される要求駆動力を設定すると共にこの設定した要求駆動力の変化に対して遅れ処理をもって目標駆動力を設定し、設定された要求駆動力に基づいて内燃機関を制御すると共に設定された目標駆動力が駆動軸に出力されるよう電力動力入出力手段と電動機とを制御する。したがって、操作者の操作に基づく要求駆動力に対して滑らかに変化する目標駆動力を設定することになるから、要求駆動力の変化に伴う装置の振動を抑制することができる。また、滑らかに目標駆動力を変化させるから、要求駆動力に基づいて制御される内燃機関の運転ポイントの変更の遅れに伴う蓄電手段の充放電電力を小さなものにすることができる。この結果、蓄電手段の過充電や過放電を抑制することができる。さらに、電動機からの動力だけで駆動軸に駆動力を出力している状態から内燃機関を始動して内燃機関からの動力を用いて駆動軸に駆動力を出力する状態への移行も滑らかに行なうことができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記目標駆動力設定手段は前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数に基づいて単位時間当たりの目標駆動力の第１の変化限界値を設定すると共に該設定した第１の変化限界値の範囲内で前記目標駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸の回転数に応じた目標駆動力を設定することができる。
【００１０】
この第１の変化限界値の範囲内で目標駆動力を設定する態様の本発明の動力出力装置において、前記目標駆動力設定手段は、前記駆動軸の回転数が大きくなるほど小さくなる傾向で前記第１の変化限界値を設定する手段であるものとすることもできる。これは、駆動軸の回転数が大きくなるほど同じ駆動力でも大きな動力が必要になることに基づく。即ち、駆動軸の回転数が大きいほど駆動軸に駆動力を出力するための動力の変化を制限するのである。これにより、蓄電手段の過充電や過放電をより抑制することができる。
【００１１】
また、第１の変化限界値の範囲内で目標駆動力を設定する態様の本発明の動力出力装置において、前記目標駆動力設定手段は、所定時間毎に繰り返し前記目標駆動力を設定する手段であって、前記所定時間前に設定した目標駆動力に該所定時間当たりの前記第１の変化限界値を前記設定された要求駆動力の変化の方向に加味した第１の限界駆動力と該設定された要求駆動力とのうち目標駆動力としたときに変化が小さい方を前記目標駆動力として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、滑らかに変化する目標駆動力を設定することができ、滑らかに変化する駆動力を駆動軸に出力することができる。
【００１２】
本発明の動力出力装置において、前記目標駆動力設定手段は、所定時間毎に繰り返し前記目標駆動力を設定する手段であって、前記所定時間前に設定した目標駆動力に基づいて該所定時間時間当たりの目標駆動力の第２の変化限界値を設定し、該設定した第２の変化限界値の範囲内で前記目標駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、所定時間前に設定した目標駆動力の絶対値に応じた目標駆動力を設定することができる。
【００１３】
この第２の変化限界値の範囲内で目標駆動力を設定する態様の本発明の動力出力装置において、前記目標駆動力設定手段は、前記所定時間前に設定した目標駆動力の絶対値が小さいほど小さくなる傾向で前記第２の変化限界値を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、目標駆動力が正負符号を変えるときに生じ得る装置の振動を抑制することができる。
【００１４】
また、第２の変化限界値の範囲内で目標駆動力を設定する態様の本発明の動力出力装置において、前記目標駆動力設定手段は、前記所定時間前に設定した目標駆動力に該所定時間当たりの前記第２の変化限界値を前記設定された要求駆動力の変化の方向に加味した第２の限界駆動力と該設定された要求駆動力とのうち目標駆動力としたときに変化が小さい方を前記目標駆動力として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、滑らかに変化する目標駆動力を設定することができ、滑らかに変化する駆動力を駆動軸に出力することができる。
【００１５】
本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力した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と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１６】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、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、内燃機関と、該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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、該設定された要求駆動力の変化に対して遅れ処理をもって目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、該設定された目標駆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電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を備え、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行することを要旨とする。
【００１７】
この本発明の自動車によれば、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を備えるから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、操作者の操作に基づく要求駆動力に対して滑らかに変化する目標駆動力を設定するによる効果、即ち、要求駆動力の変化に伴う装置の振動を抑制することができる効果や内燃機関の運転ポイントの変更の遅れに伴う蓄電手段の充放電電力を小さなものにすることによる蓄電手段の過充電や過放電を抑制することができる効果，電動機からの動力だけで駆動軸に駆動力を出力している状態から内燃機関を始動して内燃機関からの動力を用いて駆動軸に駆動力を出力する状態への移行も滑らかに行なう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。
【００１８】
本発明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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、
（ｂ）該設定した要求駆動力の変化に対して遅れ処理をもって目標駆動力を設定し、
（ｃ）前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関を制御すると共に前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００１９】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、操作者の操作に基づいて駆動軸に要求される要求駆動力を設定すると共にこの設定した要求駆動力の変化に対して遅れ処理をもって目標駆動力を設定し、設定された要求駆動力に基づいて内燃機関を制御すると共に設定された目標駆動力が駆動軸に出力されるよう電力動力入出力手段と電動機とを制御するから、操作者の操作に基づく要求駆動力に対して滑らかに変化する目標駆動力を設定することができる。したがって、要求駆動力の変化に伴う装置の振動を抑制することができる。また、滑らかに目標駆動力を変化させるから、要求駆動力に基づいて制御される内燃機関の運転ポイントの変更の遅れに伴う蓄電手段の充放電電力を小さなものにすることができる。この結果、蓄電手段の過充電や過放電を抑制することができる。さらに、電動機からの動力だけで駆動軸に駆動力を出力している状態から内燃機関を始動して内燃機関からの動力を用いて駆動軸に駆動力を出力する状態への移行も滑らかに行なうことができる。
【００２０】
こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｂ）の前に、前記駆動軸の回転数を検出するステップを備え、前記ステップ（ｂ）は、前記検出した前記駆動軸の回転数が大きくなるほど小さくなる傾向で単位時間当たりの目標駆動力の第１の変化限界値を設定すると共に該設定した第１の変化限界値の範囲内で前記目標駆動力を設定するステップであるものとすることもできる。これは、駆動軸の回転数が大きくなるほど同じ駆動力でも大きな動力が必要になることに基づく。即ち、駆動軸の回転数が大きいほど駆動軸に駆動力を出力するための動力の変化を制限するのである。これにより、蓄電手段の過充電や過放電をより抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記設定した要求駆動力の絶対値が小さいほど小さくなる傾向で単位時間当たりの目標駆動力の第２の変化限界値を設定し、該設定した第２の変化限界値の範囲内で前記目標駆動力を設定するステップであるものとすることもできる。こうすれば、要求駆動力が正負符号を変えるときに生じ得る装置の振動を抑制することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット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する内燃機関であり、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６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２５】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２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を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２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、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２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、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ってモータＭＧ１，ＭＧ２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ハイブリッド用電子制御ユニット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】
ハイブリッド用電子制御ユニット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。ハイブリッド用電子制御ユニット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。ハイブリッド用電子制御ユニット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、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２８】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて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を計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２９】
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の動作、特に運転者のアクセルペダル８３の踏み込みに応じた駆動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御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、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００３０】
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２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。
【００３１】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度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６３ａ，６３ｂ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Ｔ＊とエンジン２２から出力すべき要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴ＊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Ｔ＊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Ｐ＊は、設定した要求トルクＴ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものにバッテリ５０の充放電要求量Ｐｂ＊とロスとを加えたもの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。充放電要求量Ｐｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）やアクセル開度Ａｃｃなどによって設定することができる。
【００３２】
要求トルクＴ＊と要求パワーＰ＊とを設定すると、設定した要求パワーＰ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２から出力された動力だけで走行するモータ運転モードの範囲を設定するものであり、モータＭＧ２の性能やバッテリ５０の容量などにより設定することができる。要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときには、エンジン２２から要求パワーＰ＊を出力するためにエンジン２２の目標パワーＰｅ＊に要求パワーＰ＊を設定し（ステップＳ１３０）、要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下のときには、モータ運転モードにするためにエンジン２２の目標パワーＰｅ＊に値０を設定する（ステップＳ１４０）。
【００３３】
目標パワーＰｅ＊を設定すると、設定した目標パワーＰｅ＊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Ｓ１５０）。この設定は、目標パワーＰｅ＊に要求トルクＴ＊が設定されているときには、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと目標パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。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、動作ラインと目標パワー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。一方、目標パワーＰｅ＊に値０が設定されているときには、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊のいずれにも値０が設定される。
【００３４】
続いて、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する目標トルクＴｒ＊の所定時間（このルーチンの起動間隔時間）当たりの変化の上下限値であるトルク上下限値Ｔｒｔを車速Ｖと前回このルーチンが実行されたときに設定された前回の目標トルクＴｒ＊とに基づいて設定する（ステップＳ１６０）。図５に車速Ｖと前回の目標トルクＴｒ＊とトルク上下限値Ｔｒｔとの関係の一例を示し、図６に車速Ｖとトルク上下限値Ｔｒｔとの関係の一例を示す。実施例では、トルク上下限値Ｔｒｔは、図示するように、車速Ｖが大きくなるほど小さくなる傾向に、前回の目標トルクＴｒ＊の絶対値が小さくなるほど小さくなる傾向に、設定される。車速Ｖとトルク上下限値Ｔｒｔとの関係は、トルクの変化に対して車速Ｖが大きい方が必要なパワーの変化が大きくなることに基づく。即ち、車速Ｖが大きいときには駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒも大きいから、目標トルクＴｒ＊の変化に対する必要なパワーも大きくなるからである。前回の目標トルクＴｒ＊とトルク上下限値Ｔｒｔとの関係は、前回の目標トルクＴｒ＊の絶対値が小さいときには、変化の方向によっては目標トルクＴｒ＊が正負の符号を変える場合、即ちリングギヤ軸３２ａが駆動から制動へ変更する場合や制動から駆動へ変更する場合が生じる。リングギヤ軸３２ａのトルクが正負の符号を急激に変更すると、車両にマウントされている機器はそれに伴って振動する場合がある。実施例では、前回の目標トルクＴｒ＊の絶対値が小さいときにトルク上下限値Ｔｒｔに小さな値を設定してリングギヤ軸３２ａのトルクの正負の符号の変更を緩やかに行なうことにより、マウントされている機器の振動を抑制するのである。
【００３５】
こうしてトルク上下限値Ｔｒｔを設定すると、次式（１）に示すように、前回の目標トルクＴｒ＊からトルク上下限値Ｔｒｔを減じた値とステップＳ１１０で設定した要求トルクＴ＊とのうちの大きい方と、前回の目標トルクＴｒ＊にトルク上下限値Ｔｒｔを加えた値と、のうちの小さい方を目標トルクＴｒ＊として設定する（ステップＳ１７０）。即ち、要求トルクＴ＊の変化の方向に対して前回の目標トルクＴｒ＊からトルク上下限値Ｔｒｔの範囲内で目標トルクＴｒ＊を設定するのである。
【００３６】
【数１】
Ｔｒ＊＝ｍｉｎ（ｍａｘ（Ｔ＊，前回Ｔｒ＊−Ｔｒｔ），前回Ｔｒ＊＋Ｔｒｔ            …（１）
【００３７】
次に、ステップＳ１５０で設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（２）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１８０）。なお、トルク指令Ｔｍ１＊は、ステップＳ１４０で目標パワーＰｅ＊に値０が設定されたときには、式（３）に拘わらず値０が設定される。即ち、モータ運転モードではエンジン２２は運転停止されるから、モータＭＧ１からのトルクは不要となるのである。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５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、Ｒ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＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、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。また、式（３）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊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であり、式（３）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。
【００３８】
【数２】
Ｎｍ１＊＝Ｎｅ＊・（１＋ρ）／ρ−Ｎｍ２／（Ｇｒ・ρ）                  …（２）
Ｔｍ１＊＝前回Ｔｍ１＊＋ｋ１（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）＋ｋ２∫（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）ｄｔ  …（３）
【００３９】
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータ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）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（４）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、目標トルク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Ｓ２００）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２１０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する目標トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の出力制限の範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。
【００４０】
【数３】
Ｔｍａｘ＝（Ｗｏｕｔ−Ｔｍ１＊・Ｎｍ１）／Ｎｍ２      …（４）
Ｔｍ２ｔｍｐ＝（Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ）／Ｇｒ        …（５）
【００４１】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊やモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊およびトルク指令Ｔｍ１＊，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊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の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２００）、駆動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における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、目標回転数Ｎｍ１＊やトルク指令Ｔｍ１＊，トルク指令Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００４２】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するトルクの所定時間当たりの変化を制限するトルク上下限値Ｔｒｔを車速Ｖが大きいほど小さくなる傾向に求めて目標トルクＴｒ＊を設定するから、リングギヤ軸３２ａに出力するパワーの変化を滑らかなものとすることができる。この結果、リングギヤ軸３２ａに出力するパワーが急変することに基づいてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が急変することによって生じ得るバッテリ５０の過充電や過放電を抑制することができる。また、リングギヤ軸３２ａに出力するパワーの変化を滑らかなものにするから、エンジン２２の始動を伴う加速においてもスムーズに加速することができる。
【００４３】
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、トルク上下限値Ｔｒｔを前回の目標トルクＴｒ＊の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に求めて目標トルクＴｒ＊を設定するから、リングギヤ軸３２ａの駆動力の正負の切り替えを滑らかに行なうことができる。この結果、マウントされた機器が振動するのを抑制することができる。しかも、前回の目標トルクＴｒ＊が大きいときにはトルク上下限値Ｔｒｔも大きく設定されるから、運転者が要求する駆動力が大きいときには迅速に目標トルクＴｒ＊を変化させることができる。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、トルク上下限値Ｔｒｔを、車速Ｖが大きいほど小さくなる傾向に、且つ、前回の目標トルクＴｒ＊の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に、設定するものとしたが、トルク上下限値Ｔｒｔを前回の目標トルクＴｒ＊の絶対値に拘わらずに車速Ｖが大きいほど小さくなる傾向に設定するものとしたり、トルク上下限値Ｔｒｔを車速Ｖに拘わらずに前回の目標トルクＴｒ＊の絶対値が小さくなるほど小さくなる傾向に設定す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、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５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８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の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００４６】
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６３ａ，６３ｂ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９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６３ａ，６３ｂ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。
【００４７】
以上、本発明の実施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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御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】車速Ｖと前回の目標トルクＴｒ＊とトルク上下限値Ｔｒｔとの関係の一例を示す説明図である。
【図６】車速Ｖとトルク上下限値Ｔｒｔとの関係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】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９】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】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（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、３５，１３５  減速ギヤ、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、５０  バッテリ、５１  温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４  電力ライン、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ  駆動輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、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  インナーロータ  ２３４  アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
2004350364.tif 000003
【図２】
2004350364.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004350364.tif 000008
【図７】
2004350364.tif 000009
【図８】
2004350364.tif 000010
【図９】
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