(57)【要約】【課題】内燃機関からの動力を遊星歯車機構と２つの電動機とによってトルク変換する装置において、モータによるリバース走行の際に二次電池の状態を考慮して要求駆動力を出力する。【解決手段】モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をモータＭＧ２の状態（回転数Ｎｍ２や温度θｍ）に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍやバッテリ状態（出力制限Ｗｏｕｔや補機使用電力Ｐｓ）に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍｐにより制限して設定し（Ｓ１００〜Ｓ１４０）、トルク指令Ｔｍ２＊がモータＭＧ２の状態に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍにより制限されているときには、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をバッテリ状態に基づくトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍｐやエンジンのフリクショントルクに基づくトルク制限Ｔｍ１ｆｒｃで制限して設定する（Ｓ１８０〜Ｓ２００）。この結果、モータによるリバース走行の際に二次電池の状態を考慮して要求駆動力を出力することができる。【選択図】        図２
2004350394.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な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、
前記出力軸の回転方向に対し正逆両回転方向の動力を前記駆動軸に入出力可能な電動機と、
少なくとも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、
前記電動機の駆動制限を判定する制限判定手段と、
前記蓄電手段から出力可能な電力のうち前記駆動軸に出力可能な動力用の使用可能電力を設定する電力設定手段と、
前記駆動軸を駆動する回転方向の指示を入力する指示入力手段と、
該指示入力手段により前記駆動軸を前記出力軸の回転方向に対し逆回転方向に駆動する指示が入力されたとき、前記駆動軸に出力すべき要求駆動力が前記制限判定手段により判定された前記電動機の駆動制限の範囲外である場合には前記内燃機関を停止した状態で前記電力設定手段により設定された使用可能電力の範囲内で前記電動機から前記駆動制限に基づいて定まる駆動力を出力すると共に前記電力動力入出力手段から前記電動機から出力する駆動力と同回転方向であり前記蓄電手段の状態と前記内燃機関の状態とに基づいて定まる駆動力を出力するよう該内燃機関と該電動機と該電力動力入出力手段とを制御する逆回転時制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記制限判定手段は、前記電動機の回転数が大きいほど大きく制限する傾向および／または該電動機の温度が高いほど大きく制限する傾向で該電動機の駆動制限を判定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記電力設定手段は、前記蓄電手段の出力制限から該蓄電手段により電力を供給している補機の使用電力を減じた電力を前記使用可能電力として設定する手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記逆回転時制御手段は、前記電力動力入出力手段から前記使用可能電力と前記電動機が使用する電力との偏差の電力の範囲内で前記要求駆動力と前記駆動制限に基づいて定まる駆動力との偏差の駆動力を前記内燃機関の停止状態を維持可能な駆動力の範囲内で出力するよう制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記内燃機関の停止状態を維持可能な駆動力は、該内燃機関のフリクショントルクより小さい駆動力である請求項４記載の動力出力装置。
【請求項６】
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５いずれか記載の動力出力装置。
【請求項７】
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な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５いずれか記載の動力出力装置。
【請求項８】
請求項１ないし７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９】
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な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、前記出力軸の回転方向に対し正逆両回転方向の動力を前記駆動軸に入出力可能な電動機と、少なくとも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における、前記駆動軸を前記出力軸の回転方向に対し逆回転方向に駆動する際の制御方法であって、
（ａ）前記電動機の駆動制限を判定し、
（ｂ）前記蓄電手段から出力可能な電力のうち前記駆動軸に出力可能な動力用の使用可能電力を設定し、
（ｃ）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力が前記制限判定手段により判定された前記電動機の駆動制限の範囲外である場合には前記内燃機関を停止した状態で前記電力設定手段により設定された使用可能電力の範囲内で前記電動機から前記駆動制限に基づいて定まる駆動力を出力すると共に前記電力動力入出力手段から前記電動機から出力する駆動力と同回転方向であり前記蓄電手段の状態と前記内燃機関の状態とに基づいて定まる駆動力を出力するよう該内燃機関と該電動機と該電力動力入出力手段とを制御する
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これを搭載する自動車に関し、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これを搭載する自動車に関する。
【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と駆動軸とに接続された動力分割機構と、この動力分割機構のサンギヤに動力を入出力する第１のモータと、駆動軸に動力を入出力する第２のモータとを備え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、車両のリバース走行時に駆動力不足が生じた場合には、第１のモータを駆動すると共にこの第１のモータから出力されるトルクをエンジンのフリクショントルクなどを反力として駆動軸に伝達し、第２のモータによるリバース走行をアシストしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１１９８１１号公報（段落００３６〜００３９）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、こうした動力出力装置が車両等に搭載される場合には、十分なスペースを確保するためにモータなどに電力を供給する二次電池の小型化を図ることが好ましい。この場合、二次電池の容量が小さくなるから二次電池の出力制限などを考慮する必要が生じる。上述した動力出力装置においても、第１のモータを駆動して第２のモータによるリバース走行をアシストする場合には２つのモータが共に電力を消費する力行運転となるから、二次電池の出力制限などを考慮してモータを駆動制御することが望まれる。一方、モータの定格出力の範囲内で要求駆動力を出力できない場合にも対処する必要がある。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びにこれを搭載する自動車は、モータによるリバース走行の際に二次電池の状態を考慮して要求駆動力を出力することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法並びにこれを搭載する自動車は、モータの定格出力の範囲内で要求駆動力を出力できない場合にも対処する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これを搭載する自動車は、上述の目的の少なくとも一部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な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、
前記出力軸の回転方向に対し正逆両回転方向の動力を前記駆動軸に入出力可能な電動機と、
少なくとも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、
前記電動機の駆動制限を判定する制限判定手段と、
前記蓄電手段から出力可能な電力のうち前記駆動軸に出力可能な動力用の使用可能電力を設定する電力設定手段と、
前記駆動軸を駆動する回転方向の指示を入力する指示入力手段と、
該指示入力手段により前記駆動軸を前記出力軸の回転方向に対し逆回転方向に駆動する指示が入力されたとき、前記駆動軸に出力すべき要求駆動力が前記制限判定手段により判定された前記電動機の駆動制限の範囲外である場合には前記内燃機関を停止した状態で前記電力設定手段により設定された使用可能電力の範囲内で前記電動機から前記駆動制限に基づいて定まる駆動力を出力すると共に前記電力動力入出力手段から前記電動機から出力する駆動力と同回転方向であり前記蓄電手段の状態と前記内燃機関の状態とに基づいて定まる駆動力を出力するよう該内燃機関と該電動機と該電力動力入出力手段とを制御する逆回転時制御手段と、
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、駆動軸を逆回転方向に駆動する指示が入力されたときに駆動軸に出力すべき要求駆動力と電動機の駆動制限とを比較して、要求駆動力が電動機の駆動制限の範囲外の場合には内燃機関を停止した状態で電動機から駆動制限に基づく駆動力を出力すると共に電動機から出力する駆動力と同回転方向で蓄電手段や内燃機関の状態に基づいて定まる駆動力を電力動力入出力手段から出力するように内燃機関や電動機や電力動力入出力手段を制御する。したがって、要求駆動力と電動機の駆動制限とを比較して、電動機の駆動制限により要求駆動力が出力できない場合には電力動力入出力手段から駆動力を出力してアシストするように制御することができる。さらに、蓄電手段から出力できる使用可能電力を設定し、この使用可能電力の範囲内で電動機を駆動すると共に蓄電手段の状態に基づいて電力動力入出力手段を駆動するよう制御するから、蓄電手段の状態を考慮して要求駆動力を出力するよう制御することができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記制限判定手段は、前記電動機の回転数が大きいほど大きく制限する傾向および／または該電動機の温度が高いほど大きく制限する傾向で該電動機の駆動制限を判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の回転数や温度に基づいて電動機の駆動制限を判定することができる。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記電力設定手段は前記蓄電手段の出力制限から該蓄電手段により電力を供給している補機の使用電力を減じた電力を前記使用可能電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、蓄電手段の出力制限や補機の使用電力を考慮して使用可能電力を設定することができる。
【００１１】
さらに、本発明の動力出力装置において、前記逆回転時制御手段は、前記電力動力入出力手段から前記使用可能電力と前記電動機が使用する電力との偏差の電力の範囲内で前記要求駆動力と前記駆動制限に基づいて定まる駆動力との偏差の駆動力を前記内燃機関の停止状態を維持可能な駆動力の範囲内で出力するよう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、使用可能電力の範囲内で不足する駆動力を電力動力入出力手段から出力するよう制御することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の停止状態を維持可能な駆動力は該内燃機関のフリクショントルクより小さい駆動力であるものとすることもできる。こうすれば、電力動力入出力手段から内燃機関のフリクショントルクの範囲内の駆動力が出力されるよう制御することができる。
【００１２】
こうした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したり、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な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。
【００１３】
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な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、前記出力軸の回転方向に対し正逆両回転方向の動力を前記駆動軸に入出力可能な電動機と、少なくとも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、前記電動機の駆動制限を判定する制限判定手段と、前記蓄電手段から出力可能な電力のうち前記駆動軸に出力可能な動力用の使用可能電力を設定する電力設定手段と、前記駆動軸を駆動する回転方向の指示を入力する指示入力手段と、該指示入力手段により前記駆動軸を前記出力軸の回転方向に対し逆回転方向に駆動する指示が入力されたとき、前記駆動軸に出力すべき要求駆動力が前記制限判定手段により判定された前記電動機の駆動制限の範囲外である場合には前記内燃機関を停止した状態で前記電力設定手段により設定された使用可能電力の範囲内で前記電動機から前記駆動制限に基づいて定まる駆動力を出力すると共に前記電力動力入出力手段から前記電動機から出力する駆動力と同回転方向であり前記蓄電手段の状態と前記内燃機関の状態とに基づいて定まる駆動力を出力するよう該内燃機関と該電動機と該電力動力入出力手段とを制御する逆回転時制御手段と、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。
【００１４】
この本発明の自動車では、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、要求駆動力と電動機の駆動制限とを比較して電動機の駆動制限により要求駆動力が出力できない場合には電力動力入出力手段から駆動力を出力してアシストするように制御することができる効果や、蓄電手段の状態を考慮して要求駆動力を出力するよう制御することができる効果などを奏することができる。
【００１５】
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な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、前記出力軸の回転方向に対し正逆両回転方向の動力を前記駆動軸に入出力可能な電動機と、少なくとも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における、前記駆動軸を前記出力軸の回転方向に対し逆回転方向に駆動する際の制御方法であって、
（ａ）前記電動機の駆動制限を判定し、
（ｂ）前記蓄電手段から出力可能な電力のうち前記駆動軸に出力可能な動力用の使用可能電力を設定し、
（ｃ）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力が前記制限判定手段により判定された前記電動機の駆動制限の範囲外である場合には前記内燃機関を停止した状態で前記電力設定手段により設定された使用可能電力の範囲内で前記電動機から前記駆動制限に基づいて定まる駆動力を出力すると共に前記電力動力入出力手段から前記電動機から出力する駆動力と同回転方向であり前記蓄電手段の状態と前記内燃機関の状態とに基づいて定まる駆動力を出力するよう該内燃機関と該電動機と該電力動力入出力手段とを制御する
ことを要旨とする。
【００１６】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、駆動軸を逆回転方向に駆動するときに駆動軸に出力すべき要求駆動力と電動機の駆動制限とを比較して、要求駆動力が電動機の駆動制限の範囲外の場合には内燃機関を停止した状態で電動機から駆動制限に基づく駆動力を出力すると共に電動機から出力する駆動力と同回転方向で蓄電手段や内燃機関の状態に基づいて定まる駆動力を電力動力入出力手段から出力するように内燃機関や電動機や電力動力入出力手段を制御する。したがって、要求駆動力と電動機の駆動制限とを比較して、電動機の駆動制限により要求駆動力が出力できない場合には電力動力入出力手段から駆動力を出力してアシストするように制御することができる。さらに、蓄電手段から出力できる使用可能電力を設定し、この使用可能電力の範囲内で電動機を駆動すると共に蓄電手段の状態に基づいて電力動力入出力手段を駆動するよう制御するから、蓄電手段の状態を考慮して要求駆動力を出力するよう制御することができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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からの信号やモータＭＧ２の温度を検出する温度センサ４６からのモータ温度θｍ，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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、動力出力装置としては、ギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２と駆動軸６３ａ，６３ｂとを除く構成が相当する。
【００２４】
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。
【００２５】
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、リバース走行時の動作について説明する。ここで、リバース走行時の運転制御としては、エンジン２２を停止してモータＭＧ２から要求動力を出力するモードやバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が低下したときなどにエンジン２２を運転してエンジン２２からの動力とモータＭＧ２からの動力とを用いて要求動力を出力するモードなどが挙げられる。エンジン２２を運転する場合の制御については、本発明の中核をなさないから、これ以上の詳細の説明は省略し、以下、エンジン２２を停止する場合の制御について説明する。
【００２６】
図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるリバース走行時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、シフトレバー８１がリバース走行のＲレンジに操作されたときに所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。リバース走行時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，モータ温度θｍ，バッテリ５０の出力制限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、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。また、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂと残容量（ＳＯＣ）とに基づいて計算された値に所定の安全係数を乗じるなどにより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。
【００２７】
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Ｔｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。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＊との関係を実験などにより定めて要求トルク設定マップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると要求トルク設定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に要求トルク設定マップの一例を示す。なお、要求トルクＴｒ＊は前進方向へのトルクを正としていることからリバース走行では負の値となり、車速Ｖも前進方向を正の値としていることからリバース走行では負の値となる。
【００２８】
こうしてリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定すると、モータＭＧ２の状態に基づくモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍやバッテリ５０の状態に基づくモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍｐを設定する（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）。モータＭＧ２の状態に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍは、ステップＳ１００で入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とモータ温度θｍとに基づいて設定することができる。実施例では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とモータ温度θｍとトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍとの関係を実験などにより定めてトルク制限設定マップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とモータ温度θｍとが与えられるとトルク制限設定マップから対応するトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍを導出するものとした。図４に例示するように、実施例のトルク制限設定マップでは、回転数Ｎｍ２やモータ温度θｍが高くなるほどトルクＴｍ２が大きく制限されるように設定した。バッテリ５０の状態に基づくモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍｐは、ステップＳ１００で入力したバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから図示しない補機（例えば、エアコンのコンプレッサなど）の使用電力Ｐｓを減じた電力をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることにより次式（１）により計算して設定することができる。
【００２９】
【数１】
Ｔｍ２ｌｉｍｐ＝（Ｗｏｕｔ−Ｐｓ）／Ｎｍ２  ・・・（１）
【００３０】
こうして、モータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍ，Ｔｍ２ｌｉｍｐを設定すると、要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除した値をトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍ，Ｔｍ２ｌｉｍｐで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定し（ステップＳ１４０）、設定したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊の値に基づいてモータＭＧ１によるアシストを行なうか否かを判断する（ステップＳ１５０）。即ち、トルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｒ＊をギヤ比Ｇｒで除した値が設定された場合には、モータＭＧ２により要求トルクＴｒ＊を出力できる場合であると考えられるからモータＭＧ１によるアシストを行なわないと判断し、トルク指令Ｔｍ２＊にバッテリ５０の状態に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍｐが設定された場合には、バッテリ５０から使用可能な電力に余裕がない場合であると考えられるからモータＭＧ１によるアシストを行なわないと判断し、トルク指令Ｔｍ２＊にモータＭＧ２の状態に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍが設定された場合には、モータＭＧ２により要求トルクＴｒ＊を出力することができずバッテリ５０から使用可能な電力に余裕がある場合であると考えられるからモータＭＧ１によるアシストを行なうと判断するのである。
【００３１】
モータＭＧ１によるアシストを行なわないと判断した場合、即ち、トルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｒ＊をギヤ比Ｇｒで除した値やトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍｐが設定された場合には、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１６０）、モータＥＣＵ４０に対してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを送信して（ステップＳ１７０）、このリバース走行時制御ルーチンを終了する。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。
【００３２】
一方、モータＭＧ１によるアシストを行なうと判断した場合、即ち、トルク指令Ｔｍ２＊にトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍが設定された場合には、要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１への要求トルクＴｍ１ｒｑを計算して設定する（ステップＳ１８０）。ここで、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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ったリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。ここでは、エンジン２２の運転を停止した場合を考えているから、Ｃ軸の回転数は値０である。式（２）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。
【００３３】
【数２】
Ｔｍ１ｒｑ＝−ρ・（Ｔｒ＊−Ｇｒ・Ｔｍ２＊）  ・・・（２）
【００３４】
そして、バッテリ５０の状態に基づくモータＭＧ１のトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍｐを、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから補機の使用電力ＰｓとモータＭＧ２の使用電力Ｐｍ２を減じた電力をモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１で割ることにより次式（３）により計算して設定する（ステップＳ１９０）。なお、モータＭＧ２の使用電力Ｐｍ２は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とトルク指令Ｔｍ２＊とを乗じることにより計算することができる。
【００３５】
【数３】
Ｔｍ１ｌｉｍｐ＝（Ｗｏｕｔ−Ｐｓ−Ｐｍ２）／Ｎｍ１  ・・・（３）
【００３６】
こうして、バッテリ５０の状態に基づくモータＭＧ１のトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍｐを設定すると、モータＭＧ１への要求トルクＴｍ１ｒｑを設定したトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍｐとエンジン２２のフリクショントルクに基づくモータＭＧ１のトルク制限Ｔｍ１ｆｒｃで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定する（ステップＳ２００）。ここで、エンジン２２のフリクショントルクに基づくトルク制限Ｔｍ１ｆｒｃは、エンジン２２の運転停止状態を維持したままモータＭＧ１を駆動してモータＭＧ１から出力されるトルクをリングギヤ軸３２ａに伝達するためのトルク制限であり、エンジン２２の性能などにより定まる値である。実施例では、実験などによりトルク制限Ｔｍ１ｆｒｃの値を予め定めて設定しておくものとした。
【００３７】
そして、モータＥＣＵ４０に対してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを送信して（ステップＳ１７０）、このリバース走行時制御ルーチンを終了する。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。
【００３８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、リバース走行時に、リングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊をモータＭＧ２の状態に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍやバッテリ５０の状態に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍｐにより制限した値をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定し、トルク指令Ｔｍ２＊がモータＭＧ２の状態に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍにより制限されている場合にはモータＭＧ１をトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍｐ，Ｔｍ１ｆｒｃの範囲内のトルクで駆動してモータＭＧ２によるリバース走行をアシストすることができる。即ち、モータＭＧ２から要求トルクＴｒ＊が出力できない場合にモータＭＧ１を駆動して要求トルクＴｒ＊を出力するように対処することができる。また、モータＭＧ１，ＭＧ２をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔや補機の使用電力Ｐｓを考慮したトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍｐ，Ｔｍ２ｌｉｍｐの範囲内で駆動するから、バッテリ５０の状態を考慮してモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するよう制御することができる。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の状態に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とモータ温度θｍとに基づいて設定するものとしたが、こうした設定方法に限られず、その他の種々の設定方法でトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍを設定するものとしてもよい。例えば、回転数Ｎｍ２やモータ温度θｍなどに拘わらずトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍとして一定の値を設定するものとしても差し支えない。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の状態に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍｐは、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから補機の使用電力Ｐｓを減じた電力をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることにより計算するものとしたが、バッテリ５０の状態に基づいて設定するものであれば、その他の計算方法で設定するものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のフリクショントルクに基づくトルク制限Ｔｍ１ｆｒｃを実験などにより予め定めて設定しておくものとしたが、一定の値を設定しなくてもよく、例えば、エンジン２２の状態を示す値（例えば、温度など）に基づいて設定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ＭＧ１への要求トルクＴｍ１ｒｑをトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍｐとトルク制限Ｔｍ１ｆｒｃで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしたが、バッテリ５０やエンジン２２の状態に基づいて設定するものであれば、その他の設定方法でトルク指令Ｔｍ１＊を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６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６における車輪６４ａ，６４ｂ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７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。
【００４５】
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により実行されるリバース走行時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】要求トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図４】トルク制限設定マップの一例を示す説明図である。
【図５】リバース走行する際のサンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４の回転数と作用するトルクを示す共線図の一例を示す説明図である。
【図６】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７】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、４６  温度センサ、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、１９３ａ，１９３ｂ  車輪、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】
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【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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