(57)【要約】【課題】バッテリの状態を考慮しつつ電動機から安定した動力を出力する。【解決手段】バッテリの状態に応じて設定される入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと（Ｓ１１２）、モータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１に対して入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに応じたヒステリシス幅Ｈｉｓの範囲内で設定されたモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１（Ｓ１１４，１１６）との偏差をもって、モータＭＧ２の出力制限としての出力許容範囲を設定し（Ｓ１１８）、この範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸に出力されるようエンジンとモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する（Ｓ１２０〜１２８）。ヒステリシス幅Ｈｉｓは、出力制限Ｗｏｕｔや入力制限Ｗｉｎの絶対値が小さいほど、即ちバッテリの状態が悪化しているほど狭い幅として設定する。これにより、バッテリの状態が良好なときには電動機から駆動軸に安定した動力を出力でき、悪化しているときにはバッテリの過充電や過放電を防止できる。【選択図】        図２
2004357459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を出力可能な電動機を備える動力出力装置であって、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段と前記電動機とを含む電力系に対して電力を入出力する電力入出力手段と、
前記蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、
該検出された蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の電力制限を設定する電力制限設定手段と、
前記検出された蓄電手段の状態に基づいて前記電動機の出力制限の設定態様を決定する設定態様決定手段と、
前記設定された蓄電手段の電力制限と前記電力入出力手段の目標出力と前記決定された設定態様とに基づいて前記電動機の出力制限を設定する出力制限設定手段と、
前記目標出力で前記電力入出力手段が運転されると共に前記設定された電動機の出力制限の範囲内で要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力入出力手段と前記電動機を制御する制御手段と
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記設定態様決定手段は、前記設定態様として前記電力入出力手段の出力変化に対する前記電動機の出力制限の変化を抑制する度合いを決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】
前記出力制限設定手段は、前記電力入出力手段の目標出力と前記設定態様決定手段により決定された設定態様とに基づいて該電力入出力手段の仮の出力を導出すると共に該導出した仮の出力と前記設定された蓄電手段の電力制限とに基づいて前記電動機の出力制限を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】
前記出力制限設定手段は、前記電力入出力手段の仮の出力と前記設定された蓄電手段の電力制限との差分を前記電動機の出力制限として設定する手段である請求項３記載の動力出力装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の動力出力装置であって、
前記設定態様決定手段は、前記設定態様として前記状態検出手段により検出された蓄電手段の状態に基づいて前記電力制限設定手段により設定された蓄電手段の電力制限に基づいて前記電力入出力手段の目標出力を中心とした許容幅を決定する手段であり、
前記出力制限設定手段は、前記許容幅の範囲内で略一定となるように前記電力入出力手段の仮の出力を導出して前記電動機の出力制限を設定する手段である
動力出力装置。
【請求項６】
前記出力制限設定手段は、前記電力入出力手段の仮の出力の前回値が前記決定された許容幅に収まるときには該前回値を用いて前記電動機の出力制限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】
前記設定態様決定手段は、前記設定された蓄電手段の電力制限の範囲が狭くなるほど幅が狭くなる傾向で前記許容幅を決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】
前記状態検出手段は、前記蓄電手段の温度および／または前記蓄電手段の蓄電状態を検出す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】
請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置であって、
内燃機関を備え、
前記電力入出力手段は、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する電力動力入出力手段であり、
前記制御手段は、要求駆動力に対応する駆動力を前記駆動軸に出力させるための前記内燃機関の目標動力と前記電力動力入出力手段の目標出力とを設定して該内燃機関と該電力動力入出力手段とを制御すると共に前記設定された電動機の出力制限の範囲内で前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に入出力されるよう該電動機を制御する手段である
動力出力装置。
【請求項１０】
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の軸とに連結された３軸を有し該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他の軸に動力が入出力される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を備える手段である請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置。
【請求項１１】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１のロータと前記駆動軸に接続された第２のロータとを有し該第１のロータと該第２のロータとの電磁作用により電力を入出力可能な対ロータ電動機である請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１いずれか記載の動力出力装置を備える自動車であって、
前記駆動軸は、駆動輪に接続されてなる
自動車。
【請求項１３】
駆動軸に動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、該蓄電手段と該電動機とを含む電力系に対して電力を入出力する電力入出力手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記蓄電手段の電力制限を設定し、
（ｂ）該設定された蓄電手段の電力制限に基づいて前記電動機の出力制限の設定態様を決定し、
（ｃ）前記設定された蓄電手段の電力制限と前記電力入出力手段の目標出力と前記決定された設定態様とに基づいて前記電動機の出力制限を設定し、
（ｄ）前記目標出力で前記電力入出力手段が駆動制御されると共に前記設定された電動機の出力制限の範囲内で要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する
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自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力可能な電動機を備え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にキャリアが接続され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が接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構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、第１モータおよび第２モータと電力をやり取りするバッテリ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、バッテリの充放電を伴わずにエンジンからの動力の全部を第１モータと第２モータとによりトルク変換して要求駆動力を駆動軸に出力できる他、バッテリの充放電を伴ってエンジンからの動力の一部または全部を第１モータと第２モータとによりトルク変換して要求駆動力を駆動軸に出力することができる。第１モータと第２モータは、バッテリの過充電や過放電を回避するためにバッテリの電力制限の範囲内で制限されるように駆動制御される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８７５７７号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした動力出力装置では、第２モータからの出力を、バッテリの電力制限と第１モータからの動力の入出力に伴ってバッテリから充放電される電力とに基づいて制限する必要があるが、前述のように第２モータは駆動軸に動力を入出力するから、駆動軸に安定した駆動力を出力できるように第２モータの出力制限を設定することが望ましい。一方で、バッテリの状態によってはバッテリの電力制限に対して電動機の出力制限を厳格に設定する必要がある。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびその制御方法は、バッテリなどの蓄電装置の状態を考慮しながら電動機からより安定した要求駆動力を駆動軸に入出力できるようにすることを目的の一つとする。また、本発明の自動車は、蓄電装置の状態を考慮しながら電動機からより安定した要求駆動力を駆動輪に接続された駆動軸に入出力できるように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可能な電動機を備える動力出力装置であって、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段と前記電動機とを含む電力系に対して電力を入出力する電力入出力手段と、
前記蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、
該検出された蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の電力制限を設定する電力制限設定手段と、
前記検出された蓄電手段の状態に基づいて前記電動機の出力制限の設定態様を決定する設定態様決定手段と、
前記設定された蓄電手段の電力制限と前記電力入出力手段の目標出力と前記決定された設定態様とに基づいて前記電動機の出力制限を設定する出力制限設定手段と、
前記目標出力で前記電力入出力手段が運転されると共に前記設定された電動機の出力制限の範囲内で要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力入出力手段と前記電動機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、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段の電力制限を設定すると共に駆動軸に動力を出力可能な電動機の出力制限の設定態様を決定して、この設定された蓄電手段の電力制限と，決定された電動機の出力制限の設定態様と，蓄電手段と電動機とを含む電力系に対して電力を入出力する電力入出力手段の目標出力とに基づいて電動機の出力制限を設定し、目標出力で電力入出力手段が運転されると共に設定された電動機の出力制限の範囲内で要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう電力入出力手段と電動機とを制御する。この結果、蓄電手段の状態に応じた電動機の出力制限の設定態様で蓄電手段の出力制限と電力入出力手段の目標出力とから電動機の出力制限を設定して電動機を運転することができる。したがって、設定態様として電力入出力手段の出力変化に対して電動機の出力制限の変化を抑制する方向に電動機の出力制限を設定するものとすれば、電動機から安定した動力を駆動軸に出力でき、設定態様として電力入出力手段の出力変化に対して迅速に追従させる方向に電動機の出力制限を設定するものとすれば、蓄電手段の過充電や過放電をより確実に回避することが可能となる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記設定態様決定手段は、前記設定態様として前記電力入出力手段の出力変化に対する前記電動機の出力制限の変化を抑制する度合いを決定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の状態に応じて電動機からより安定した動力を駆動軸に出力することができる。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記出力制限設定手段は、前記電力入出力手段の目標出力と前記設定態様決定手段により決定された設定態様とに基づいて該電力入出力手段の仮の出力を導出すると共に該導出した仮の出力と前記設定された蓄電手段の電力制限とに基づいて前記電動機の出力制限を設定する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記出力制限設定手段は、前記電力入出力手段の仮の出力と前記設定された蓄電手段の電力制限との差分を前記電動機の出力制限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、より簡易な演算処理により電動機の出力制限を設定することができる。
【００１１】
電力入出力手段の仮の出力を導出する態様の本発明の動力出力装置において、前記設定態様決定手段は、前記設定態様として前記設定された蓄電手段の電力制限に基づいて前記電力入出力手段の目標出力を中心とした許容幅を決定する手段であり、前記出力制限設定手段は、前記許容幅の範囲内で略一定となるように前記電力入出力手段の仮の出力を導出して前記電動機の出力制限を設定する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記出力制限設定手段は、前記電力入出力手段の仮の出力の前回値が前記決定された許容幅に収まるときには該前回値を用いて前記電動機の出力制限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、より簡易な処理で電動機の出力制限の頻繁な変更を抑制することができる。これらの態様の本発明の動力出力装置において、前記設定態様決定手段は、前記設定された蓄電手段の電力制限の範囲が狭くなるほど幅が狭くなる傾向で前記許容幅を決定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の電力制限の範囲が狭くなるほど電力入出力手段の仮の出力を目標出力に追従させるから、蓄電手段の過充電や過放電をより確実に回避することができる。
【００１２】
また、本発明の動力出力装置において、前記状態検出手段は、前記蓄電手段の温度および／または前記蓄電手段の蓄電状態を検出する手段であるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明の動力出力装置において、内燃機関を備え、前記電力入出力手段は、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する電力動力入出力手段であり、前記制御手段は、要求駆動力に対応する駆動力を前記駆動軸に出力させるための前記内燃機関の目標動力と前記電力動力入出力手段の目標出力とを設定して該内燃機関と該電力動力入出力手段とを制御すると共に前記設定された電動機の出力制限の範囲内で前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に入出力されるよう該電動機を制御する手段であるものとすることもできる。この態様の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の軸とに連結された３軸を有し該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他の軸に動力が入出力される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接続された第１のロータと前記駆動軸に接続された第２のロータとを有し該第１のロータと該第２のロータとの電磁作用により電力を入出力可能な対ロータ電動機であるものとすることもできる。
【００１４】
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可能な電動機を備える動力出力装置であって、前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記蓄電手段と前記電動機とを含む電力系に対して電力を入出力する電力入出力手段と、前記蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、該検出された蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の電力制限を設定する電力制限設定手段と、前記検出された蓄電手段の状態に基づいて前記電動機の出力制限の設定態様を決定する設定態様決定手段と、前記設定された蓄電手段の電力制限と前記電力入出力手段の目標出力と前記決定された設定態様とに基づいて前記電動機の出力制限を設定する出力制限設定手段と、前記目標出力で前記電力入出力手段が運転されると共に前記設定された電動機の出力制限の範囲内で要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力入出力手段と前記電動機を制御する制御手段とを備え、前記駆動軸は、駆動輪に接続されてなることを要旨とする。
【００１５】
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、蓄電手段の状態に応じた電動機の出力制限の設定態様で蓄電手段の出力制限と電力入出力手段の目標出力とから電動機の出力制限を設定して電動機を運転することができる効果などを奏することができる。
【００１６】
本発明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電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、該蓄電手段と該電動機とを含む電力系に対して電力を入出力する電力入出力手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記蓄電手段の電力制限を設定し、
（ｂ）該設定された蓄電手段の電力制限に基づいて前記電動機の出力制限の設定態様を決定し、
（ｃ）前記設定された蓄電手段の電力制限と前記電力入出力手段の目標出力と前記決定された設定態様とに基づいて前記電動機の出力制限を設定し、
（ｄ）前記目標出力で前記電力入出力手段が駆動制御されると共に前記設定された電動機の出力制限の範囲内で要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１７】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段の電力制限を設定すると共に駆動軸に動力を出力可能な電動機の出力制限の設定態様を決定して、この設定された蓄電手段の電力制限と，決定された電動機の出力制限の設定態様と，蓄電手段と電動機とを含む電力系に対して電力を入出力する電力入出力手段の目標出力とに基づいて電動機の出力制限を設定し、目標出力で電力入出力手段が運転されると共に設定された電動機の出力制限の範囲内で要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう電力入出力手段と電動機とを制御するから、蓄電手段の状態に応じた電動機の出力制限の設定態様で蓄電手段の出力制限と電力入出力手段の目標出力とから電動機の出力制限を設定して電動機を運転することができる。したがって、設定態様として電力入出力手段の出力変化に対して電動機の出力制限の変化を抑制する方向に電動機の出力制限を設定するものとすれば、電動機から安定した動力を駆動軸に出力でき、設定態様として電力入出力手段の出力変化に対して迅速に追従させる方向に電動機の出力制限を設定するものとすれば、蓄電手段の過充電や過放電をより確実に回避することが可能となる。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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に取り付けられた電流センサ５３からの充放電電流Ｉｂ，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。このバッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサ５３により検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算している。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【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の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される運転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。
【００２６】
運転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８３からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，バッテリＥＣＵ５２からのバッテリ５０の残容量ＳＯＣや電池温度Ｔｂ，エンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１およびモータ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行なう（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、エンジン２２の回転数Ｎｅは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒ（モータＭＧ２の回転数／リングギヤ軸３２ａの回転数）で割って得られるリングギヤ軸３２ａの回転数と、動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤ歯数／リングギヤ歯数）とに基づいて計算されたものを入力するものとした。勿論、エンジン２２のクランクシャフト２６に回転数センサを取り付けて、直接検出されたものを用いるものとしても構わない。
【００２７】
続いて、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に要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共にエンジン２２が出力すべき目標動力Ｐｅ＊を設定する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴｒ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求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、要求トルク設定用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。エンジン２２の目標動力Ｐｅ＊の設定は、実施例では、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（ｋ・Ｖ：ｋは換算係数）を乗じたものにバッテリ５０の残容量ＳＯＣに応じて設定されるバッテリ５０の充放電要求量Ｐｂ＊とロスとを加算したものをエンジン２２の目標動力Ｐｅ＊として設定するものとした。
【００２８】
リングギヤ軸３２ａへの要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標動力Ｐｅ＊を設定すると、設定した要求動力Ｐｅ＊を出力可能なエンジン２２の運転ポイント（トルクと回転数とから定まるポイント）のうちエンジン２２が効率よく運転できるポイントをエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊として設定し（ステップＳ１０４）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とステップＳ１００で入力したエンジン２２の現在の回転数Ｎｅとにより次式（１）を用いてモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊を計算する（ステップＳ１０６）。ここで、「ＫＰ」は比例制御係数であり、「ＫＩ」は積分制御係数である。
【００２９】
Ｔｍ１＊＝ＫＰ（Ｎｅ−Ｎｅ＊）＋ＫＩ∫（Ｎｅ−Ｎｅ＊）ｄｔ              （１）
【００３０】
モータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊が計算されると、このモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊とステップＳ１０２で設定された要求トルクＴｒ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとにより次式（２）を用いてモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定する（ステップＳ１０８）。図４に動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図である。図中Ｒ上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで定常運転しているときにエンジン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。図４に示すように、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊は、エンジン２２からリングギヤ軸３２ａに伝達するトルクとモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとの和のトルクが要求トルクＴｒ＊となるように設定すればよい。
【００３１】
Ｔｍ２＊＝（Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ）／Ｇｒ                                            （２）
【００３２】
また、計算されたモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊とステップＳ１００で入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との積にロスを加算してモータＭＧ１から出力すべき目標出力Ｐｍ１を計算する（ステップＳ１１０）。そして、ステップＳ１００で入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の放電を制限する出力制限Ｗｏｕｔと充電を制限する入力制限Ｗｉｎとを設定（放電の方向を正として設定）し（ステップＳ１１２）、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，入力制限ＷｉｎからモータＭＧ１の出力を各々減じてモータＭＧ２の出力制限を設定する際の上記モータＭＧ１の出力（以下、これをモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓと呼ぶ）の設定に用いるヒステリシス幅Ｈｉｓをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，入力制限Ｗｉｎとに基づいて設定する（ステップＳ１１４）。ヒステリシス幅Ｈｉｓは、実施例では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔおよび入力制限Ｗｉｎとヒステリシス幅Ｈｉｓとの関係を求めてＲＯＭ７４に記憶しておき、出力制限Ｗｏｕｔと入力制限Ｗｉｎとが与えられると、マップから対応するヒステリシス幅Ｈｉｓを導出するものとした。このマップの一例を図５に示す。図中、図５（ａ）は出力制限Ｗｏｕｔとヒステリシス幅Ｈｉｓとの関係を示し、図５（ｂ）は入力制限Ｗｉｎとヒステリシス幅Ｈｉｓとの関係を示す。この例では、出力制限Ｗｏｕｔから導出されるヒステリシス幅Ｈｉｓと入力制限Ｗｉｎから導出されるヒステリシス幅Ｈｉｓとのうち小さい方を設定するものとした。なお、実施例では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０の残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて設定するものとしたが、いずれか一方のみに基づいて設定するものとしてもよいし、他のパラメータ（内部抵抗など）を用いて設定するものとしてもよい。
【００３３】
ヒステリシス幅Ｈｉｓが設定されると、設定されたヒステリシス幅Ｈｉｓにより次式（３）を用いてモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを計算する（ステップＳ１１６）。式（３）中、「前回Ｐｍ１ｈｉｓ」は前回の運転制御ルーチンのステップＳ１１６で計算されたモータＭＧ１の仮出力である。図６にモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定する様子を示す。図６中実線はモータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１を示し、図６中破線はモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを示す。図６や式（３）に示すように、モータＭＧ１の前回の仮出力（前回Ｐｍ１ｈｉｓ）がモータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１を中心としたヒステリシス幅Ｈｉｓの範囲内にあるときには、その前回の仮出力がモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓとして設定され、前回の仮出力がヒステリシス幅Ｈｉｓの範囲内にないときにはその範囲内となるように変更されてモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓが設定される。モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓは、モータＭＧ２の出力制限である後述のモータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２の設定に直接反映されるため、モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを目標出力Ｐｍ１を中心としたヒステリシス幅Ｈｉｓの範囲内でできる限り一定となるように調整することにより、モータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２が頻繁に変更されるのを防止できる。一方、モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓは、ヒステリシス幅Ｈｉｓが狭く設定されるほど、即ち、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが小さいほど或いは入力制限Ｗｉｎが大きいほど（入力制限Ｗｉｎの絶対値が小さいほど）、モータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１に近い値として設定されるから、バッテリ５０の状態が悪化してバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔや入力制限Ｗｉｎの絶対値が小さくなったときにモータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２の頻繁な変更を防止するためにモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを一定に保つことによって生じ得るバッテリ５０の過放電や過充電をより確実に防止することができる。
【００３４】
Ｐｍ１ｈｉｓ＝ｍｉｎ（ｍａｘ（前回Ｐｍ１ｈｉｓ，Ｐｍ１−Ｈｉｓ），Ｐｍ１＋Ｈｉｓ）  （３）
【００３５】
こうしてモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓが設定されると、ステップＳ１１２で設定されたバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，入力制限Ｗｉｎから、設定された仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを各々減じてモータＭＧ２の出力下限値と出力上限値とを計算して出力許容範囲Ｐ２を設定すると共に（ステップＳ１１８）、出力許容範囲Ｐ２におけるモータＭＧ２の出力下限値と出力下限値とをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ってモータＭＧ２のトルク下限値とトルク上限値とを計算してトルク許容範囲Ｔ２を設定する（ステップＳ１２０）。
【００３６】
モータＭＧ２のトルク許容範囲Ｔ２を設定すると、ステップＳ１０８で設定されたモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊がトルク許容範囲Ｔ２内にあるか否かを判定し（ステップＳ１２２）、目標トルクＴｍ２＊がトルク許容範囲Ｔ２内にあると判定されると、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を変更することなくエンジン２２の目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に出力すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に出力する処理を行なって（ステップＳ１２８）、本ルーチンを終了する。一方、目標トルクＴｍ２＊がトルク許容範囲Ｔ２内にないと判定されると、目標トルクＴｍ２＊がトルク許容範囲Ｔ２の下限値（Ｗｉｎ−Ｐｍ１ｈｉｓ）よりも小さいときには目標トルクＴｍ２＊をトルク許容範囲Ｔ２の下限値に変更し（ステップＳ１２４）、目標トルクＴｍ２＊がトルク許容範囲Ｔ２の上限値（Ｗｏｕｔ−Ｐｍ１ｈｉｓ）よりも大きいときには目標トルクＴｍ２＊をトルク許容範囲Ｔ２の上限値に変更することにより（ステップＳ１２６）、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ２から出力してもよいトルクに変更してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を各ＥＣＵに出力して（ステップＳ１２８）、本ルーチンを終了する。これにより、目標トルクＴｅ＊を受け取ったエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２から目標トルクＴｅ＊に見合うトルクが出力されるよう点火制御や燃料噴射制御などの制御を行なう。また、目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を受け取ったモータＥＣＵ４０は、目標トルクＴｍ１＊に見合うトルクがモータＭＧ１から出力され、目標トルクＴｍ２＊に見合うトルクがモータＭＧ２から出力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。
【００３７】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２（トルク許容範囲Ｔ２）の頻繁な変更を防止するために設定されるモータＭＧ１の出力のヒステリシス幅Ｈｉｓを、バッテリ５０の残容量ＳＯＣや電池温度Ｔｂなどの状態に対応するバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが小さいほど或いは入力制限値Ｗｉｎの絶対値が小さいほど狭い幅として設定するから、バッテリ５０の状態が良好なときには広いヒステリシス幅ＨｉｓによりモータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２が頻繁に変更されないようにしてモータＭＧ２の安定した動力の出力を確保でき、バッテリ５０の状態が良好でないときには狭いヒステリシス幅Ｈｉｓによりバッテリ５０の過充電や過放電を防止することができる。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに対応するヒステリシス幅Ｈｉｓとバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに対応するヒステリシス幅Ｈｉｓとをそれぞれ導出してこれらのうちの小さい方を用いるものとしたが、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，入力制限Ｗｉｎの一方のみから導出されたヒステリシス幅Ｈｉｓを用いるものとしてもよいし、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと入力制限Ｗｉｎとの偏差に基づいてヒステリシス幅Ｈｉｓを導出して用いるものとしてもよい。図７に、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと入力制限Ｗｉｎとの偏差ΔＷとヒステリシス幅Ｈｉｓとの関係を示すマップの一例を示す。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１を中心としたヒステリシス幅Ｈｉｓの範囲内で一定となるようモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定し、この仮出力Ｐｍ１ｈｉｓとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，入力制限Ｗｉｎとの偏差によりモータＭＧ２の出力を制限するものとしたが、モータＭＧ２の出力制限の頻繁な変更（振動）を抑制できれば、他の処理、例えば、モータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１に対してなまし処理を施して仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定し、この仮出力Ｐｍ１ｈｉｓとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，入力制限Ｗｉｎとの偏差によりモータＭＧ２の出力を制限するものとしてもよい。このとき、バッテリ５０の状態に対応する出力制限Ｗｏｕｔ，入力制限Ｗｉｎに応じてなましの程度を変更するものとすれば、実施例のハイブリッド自動車２０と同様にバッテリ５０の状態が良好でないときのバッテリ５０の過放電や過充電を効果的に回避できる。
【００４０】
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）に接続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。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２とバッテリと電力をやり取りする二つのモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるものとして構成するものとしたが、バッテリなどの蓄電装置の充放電を伴って駆動軸に動力を入出力可能なモータとバッテリから電力を入出力可能な電気機器と備えるものであれば、他の自動車であってもよいし、自動車以外の列車や船舶などの移動体として構成するものとしてもよい。
【００４３】
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自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を示すマップである。
【図４】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５】バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとヒステリシス幅Ｈｉｓとの関係を示すマップである。
【図６】モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓが設定される様子を説明する説明図である。
【図７】バッテリ５０の入出力制限幅ΔＷとヒステリシス幅Ｈｉｓとの関係を示すマップである。
【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）、５３  電流センサ、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】
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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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【図８】
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【図９】
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