(57)【要約】【課題】内燃機関から出力される動力の一部を機械的に駆動軸に出力する動力出力装置において、駆動軸を逆回転駆動する際でも蓄電手段を充電するための十分な電力を得ると共に駆動軸を逆回転駆動する十分なトルクを出力する。【解決手段】リバース走行する際は、バッテリ５０の充電が必要なときには、エンジン２２の目標トルクに所定の充電用トルクを設定すると共にエンジン２２の目標回転数にバッテリ５０の残容量が小さいほど大きな回転数を設定する。遊星歯車機構の特性により、エンジン２２の出力トルクが同一であれば、エンジン２２の出力トルクに基づいてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクはエンジン２２の回転数に拘わらず同一となるから、エンジン２２の回転数を大きくすることにより、モータＭＧ１での発電量を大きくしてバッテリ５０を充電することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、
所定の回転方向の動力を出力する内燃機関と、
該内燃機関から出力された動力の一部を所定の回転方向の動力として前記駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電気エネルギに変換する動力伝達変換手段と、
前記動力伝達変換手段により変換された電気エネルギにより充電可能な蓄電手段と、
該蓄電手段および／または前記動力伝達変換手段を電力の供給源として正逆両回転方向の動力を前記駆動軸に出力可能な電動機と、
前記蓄電手段の残容量を検出する残容量検出手段と、
該検出された残容量が所定残容量未満の状態のときに前記駆動軸を前記所定の回転方向とは異なる方向に前記電動機の出力で回転駆動させる際には、該検出された残容量が小さいほど大きな充電量で前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記動力伝達変換手段とを制御すると共に前記駆動軸が前記異なる方向に回転駆動するよう前記電動機を駆動制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出された残容量が小さいほど大きな回転数で運転されるよう前記内燃機関を運転制御すると共に該内燃機関の回転数に応じた電気エネルギが変換されるよう前記動力伝達変換手段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】
前記制御手段は、前記検出された残容量が前記所定残容量より小さな閾値より大きいときには第１の回転数で前記内燃機関を運転制御すると共に前記検出された残容量が前記閾値以下のときには前記第１の回転数より大きな第２の回転数で前記内燃機関を運転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】
前記制御手段は、前記検出された残容量に拘わらず、略同一のトルクが前記内燃機関から前記駆動軸に伝達されるよう該内燃機関と前記動力伝達変換手段とを制御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】
請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
操作者の指示に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求トルクを設定する要求トルク設定手段を備え、
前記制御手段は、前記設定された要求トルクに前記内燃機関から前記駆動軸に伝達される動力としてのトルクを加えたトルクが出力され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６】
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、
操作者の指示に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求トルクを設定する要求トルク設定手段を備え、
前記制御手段は、前記駆動軸に所定のトルクが出力されるよう前記電動機を駆動制御すると共に前記内燃機関から前記駆動軸に伝達される動力としてのトルクが前記所定のトルクから前記設定された要求トルクを減じた値となるよう前記内燃機関と前記動力伝達変換手段とを制御する手段である
動力出力装置。
【請求項７】
前記所定のトルクは前記電動機の定格値である請求項６記載の動力出力装置。
【請求項８】
前記動力伝達変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との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応じた動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な回転軸用電動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】
前記動力伝達変換手段は、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該第１のロータに対して相対的に回転可能な第２のロータとを有し、該第１のロータと該第２のロータとの電磁気的な作用に基づいて前記電気的エネルギの入出力が可能な対ロータ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、前記駆動軸に機械的に車軸が接続されてなる自動車。
【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これを備える自動車に関し、詳しくは、動力を駆動軸に出力する動力出力装置およびこれを備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関からの動力をトルク変換して駆動軸に出力する装置として、近年、流体を利用したトルクコンバータに代えて、内燃機関からの動力を駆動軸と回転軸とに分配する遊星歯車機構と回転軸に取り付けられた発電機とを組み合わせたものや内燃機関の出力軸と駆動軸とに取り付けられて相対的に回転可能な２つのロータからなる対ロータ電動機を用いてロータ間の滑りを利用して動力を分配するものなどが提案されている（例えば特開平９−１７５２０３号公報など）。こうした動力出力装置では、内燃機関から出力される動力の一部を機械的に駆動軸に出力すると共に残余の動力を電気エネルギに変換して二次電池を充電したり駆動軸や他の駆動軸を駆動する駆動用の電動機に供給している。
【０００３】
【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、駆動軸を逆回転駆動するときには、内燃機関は逆回転駆動することができないため、バッテリの残容量が十分なときには内燃機関を停止して駆動用の電動機により駆動軸を逆回転駆動するが、バッテリの残容量が十分でないときには内燃機関を正回転駆動させて発電機により発電しながら駆動用の電動機により駆動軸を逆回転駆動する。このため、駆動軸に出力するための十分なトルクの確保と二次電池を充電するための十分な電力の確保を行なうことが困難になる場合が生じる。こうした状態はこの動力出力装置を自動車に搭載する場合には、リバース走行の際に生じる。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、内燃機関から出力される動力の一部を機械的に駆動軸に出力する動力出力装置およびこれを備える自動車において、駆動軸を逆回転駆動する際でも蓄電手段を充電するための十分な電力を得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これを備える自動車は、蓄電手段を充電しながら駆動軸を逆回転駆動する際でも十分なトルクを駆動軸に出力することを目的の一つとする。
【０００５】
なお、出願人は、上述の目的の一部を達成する手法として、蓄電手段の充電を伴いながら駆動軸を逆回転駆動する際には内燃機関の回転数を低く抑えることにより発電機や対ロータ発電機の回転数を低く抑えるものを提案している（特願平１０−２５９４７９号）。
【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これを備える自動車は、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、
動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、
所定の回転方向の動力を出力する内燃機関と、
該内燃機関から出力された動力の一部を所定の回転方向の動力として前記駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電気エネルギに変換する動力伝達変換手段と、
前記動力伝達変換手段により変換された電気エネルギにより充電可能な蓄電手段と、
該蓄電手段および／または前記動力伝達変換手段を電力の供給源として正逆両回転方向の動力を前記駆動軸に出力可能な電動機と、
前記蓄電手段の残容量を検出する残容量検出手段と、
該検出された残容量が所定残容量未満の状態のときに前記駆動軸を前記所定の回転方向とは異なる方向に前記電動機の出力で回転駆動させるとき、該検出された残容量が小さいほど大きな充電量で前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記動力伝達変換手段とを制御すると共に前記駆動軸が前記異なる方向に回転駆動するよう前記電動機を駆動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、蓄電手段の残容量が所定残容量未満の状態のときに駆動軸を所定の回転方向とは異なる方向に回転駆動させる際には、検出された残容量が小さいほど大きな充電量で蓄電手段が充電されるよう内燃機関と動力伝達変換手段とを制御すると共に駆動軸が異なる方向に回転駆動するよう電動機を駆動制御するから、蓄電手段の残容量に応じて充電に必要な電力を得ることができると共に駆動軸を逆回転駆動させることができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された残容量が小さいほど大きな回転数で運転されるよう前記内燃機関を運転制御すると共に該内燃機関の回転数に応じた電気エネルギが変換されるよう前記動力伝達変換手段を制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された残容量が前記所定残容量より小さな閾値より大きいときには第１の回転数で前記内燃機関を運転制御すると共に前記検出された残容量が前記閾値以下のときには前記第１の回転数より大きな第２の回転数で前記内燃機関を運転制御する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
これら蓄電手段の残容量に基づいて内燃機関の回転数を制御する態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された残容量に拘わらず、略同一のトルクが前記内燃機関から前記駆動軸に伝達されるよう該内燃機関と前記動力伝達変換手段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、内燃機関の回転数に拘わらず、内燃機関から駆動軸には略一定のトルクが伝達されだけであるから、電動機の駆動制御を変更することなく内燃機関の回転数の調節により蓄電手段を充電するための発電電力を調節することができる。
【００１２】
本発明の動力出力装置において、操作者の指示に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求トルクを設定する要求トルク設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定された要求トルクに前記内燃機関から前記駆動軸に伝達される動力としてのトルクを加えたトルクが出力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。こうすれば、操作者が要求する要求トルクを駆動軸に出力することができる。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、操作者の指示に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求トルクを設定する要求トルク設定手段を備え、前記制御手段は、前記駆動軸に所定のトルクが出力されるよう前記電動機を駆動制御すると共に前記内燃機関から前記駆動軸に伝達される動力としてのトルクが前記所定のトルクから前記設定された要求トルクを減じた値となるよう前記内燃機関と前記動力伝達変換手段とを制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記所定のトルクは前記電動機の定格値であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段を充電するための発電量をより増加することができる。
【００１４】
本発明の動力出力装置において、前記動力伝達変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との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応じた動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な回転軸用電動機とを備える手段であるものとすることもできる。
【００１５】
また、本発明の動力出力装置において前記動力伝達変換手段は、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該第１のロータに対して相対的に回転可能な第２のロータとを有し、該第１のロータと該第２のロータとの電磁気的な作用に基づいて前記電気的エネルギの入出力が可能な対ロータ電動機であるものとすることもできる。
【００１６】
こうした各態様の本発明の動力出力装置は自動車に搭載され、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されてなるものとすることもできる。
【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、同じく動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系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にはモータＭＧ２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に出力する。リングギヤ３２は、ベルト３６，ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して車両前輪の駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ベルト３６，ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａおよびリングギヤ３２に接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとなる。
【００２０】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に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の一方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とモータＭＧ２と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、共に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、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。この回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＭＧ１がサンギヤ３１に接続されていると共にモータＭＧ２がリングギヤ３２に接続されていることから、サンギヤ軸３１ａやリングギヤ軸３２ａの回転数になる。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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｄｒｖ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Ａｄｒｖ，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Ａｄｒｖ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。
【００２４】
次に、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。図２は、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。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。
【００２５】
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Ａｄｒｖと車速センサ８８からの車速ＶとバッテリＥＣＵ５２からのバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、入力したアクセル開度Ａｄｒｖ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Ｔ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求トルクＴ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｄｒｖと車速Ｖと要求トルクＴ＊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Ａｄｒｖ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Ｔ＊を導出することにより行なうものとした。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Ｔ＊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。
【００２６】
続いて、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）を閾値Ｓ１と比較する（ステップＳ１２０）。閾値Ｓ１は、バッテリ５０の状態がリバース走行するのに十分な状態であるか否かを判定するための値、即ち、バッテリ５０がリバース走行する際に充電を必要とするか否かを判定するための値であり、例えば３０％や４０％などのように車両の特性やバッテリ５０の容量に応じて設定される。バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ１以上のときには、リバース走行にバッテリ５０の充電は不要である判断し、エンジン２２を停止すると共に（ステップＳ１３０）、モータＭＧ１を停止する（ステップＳ１４０）。このとき、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊には値０が設定される。そして、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を次式（１）により計算する（ステップＳ２００）。式（１）中、右辺第２項は、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊がキャリア３４に入力されたときにリングギヤ３２に出力されるトルクＴｅｒであり、計算に用いているρは動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）である。また、右辺第２項の符号は目標トルクＴｅ＊に基づくトルクＴｅｒは前進方向であることから負としている。なお、上述したようにステップＳ１３０で目標トルクＴｅ＊に値０が設定されるから、式（１）中右辺第２項は値０となり、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊には要求トルクＴ＊が設定される。
【００２７】
【数１】
Ｔｍ２＊＝Ｔ＊−Ｔｅ＊／（１＋ρ）　（１）
【００２８】
こうしてモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定すると、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊が最小トルクＴｍｉｎ以上になるよう制限し（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。ここで、エンジン２２とモータＭＧ１は、ステップＳ１３０でエンジン停止が設定されステップＳ１４０でモータＭＧ１の停止が設定されているから、停止状態を維持する制御が行なわれる。即ち何らの制御も行なわないのである。モータＭＧ２は、リングギヤ軸３２ａから目標トルクＴｍ２＊、即ち要求トルクＴ＊が出力されるよう制御される。エンジン２２を停止した状態で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を図４に示す。図中「１」および「ρ」はサンギヤ３１とキャリア３４とリングギヤ３２との比を示す。なお、サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であり、キャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであり、リングギヤ３２の回転数はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である。
【００２９】
ステップＳ１２０でバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ１未満であると判定されると、バッテリ５０の充電が必要であると判断し、目標トルクＴｅ＊にリバース時の充電用トルクＴｃｈｇを設定し（ステップＳ１５０）、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）を閾値Ｓ１より小さな値に設定された閾値Ｓ２と比較する（ステップＳ１６０）。閾値Ｓ２としては、例えば閾値Ｓ１が４０％であれば３０％のように設定される。残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ２より大きいときにはエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に通常の充電時の回転数としての第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１を設定し（ステップＳ１７０）、残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ２以下のときにはエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１より大きな第２充電用回転数Ｎｃｈｇ２を設定する（ステップＳ１８０）。そして、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を次式（２）により計算する（ステップＳ１９０）。式（２）中、ｋは車速Ｖからリングギヤ３２の回転数を計算する際の定数である。
【００３０】
【数２】
2004056922.tif 000003
【００３１】
次に、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を上述した式（１）により計算する（ステップＳ２００）。前述したようにステップＳ１３０でエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に値０が設定されているときには、目標トルクＴｍ２＊には要求トルクＴ＊が設定されるが、ステップＳ１５０でエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に充電用トルクＴｃｈｇが設定されると、式（１）右辺第２項により計算されるトルク、即ち充電用トルクＴｃｈｇがキャリア３４に入力されることに伴ってリングギヤ３２に出力されるトルクＴｅｒが生じるため、目標トルクＴｍ２＊は要求トルクＴ＊からこのトルクＴｅｒを減じたものとなる。
【００３２】
そして、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊が最小トルクＴｍｉｎ以上になるよう制限し（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。ここで、エンジン２２はそのトルクＴｅと回転数Ｎｅが目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御され、モータＭＧ１はその回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊となるように制御される。なお、エンジン２２の回転数Ｎｅは、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転するように制御することにより行なわれる。また、モータＭＧ２は、設定された目標トルクＴｍ２＊が出力されるよう制御される。
【００３３】
ステップＳ１７０でエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１が設定されて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を図５に示し、ステップＳ１８０でエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に第２充電用回転数Ｎｃｈｇ２が設定されて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を図６に示す。遊星歯車機構の特性上、キャリア３４に作用させるトルク、即ちエンジン２２の目標トルクＴｅ＊が同一であれば、この目標トルクＴｅ＊の作用に伴ってサンギヤ３１に作用するトルクＴｅｓとリングギヤ３２に作用するトルクＴｅｓは同一となる。したがって、アクセル開度Ａｄｒｖと車速Ｖが同一であれば、同一の要求トルクＴ＊が設定され、リングギヤ３２の回転数も同一となるから、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊は同一の値が設定されることになる。即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを変化させてもエンジン２２のトルクＴｅを変化させなければ、モータＭＧ２は同様に駆動制御することができるのである。モータＭＧ１は、目標トルクＴｅ＊の作用に基づいてサンギヤ３１に作用するトルクＴｅｓの反力を得るように制御されることになるから、発電機として機能することになる。この場合の発電量は、回転数とトルクの積であるから、エンジン２２を第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１となるように制御する図５の状態よりエンジン２２を第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１より大きな第２充電用回転数Ｎｃｈｇ２となるように制御する図６の状態の方が大きなものとなる。即ち、実施例のリバース走行時制御ルーチンは、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が小さいときほどエンジン２２の回転数Ｎｅを大きくしてモータＭＧ１における発電量を大きくするものといえる。また、実施例のリバース走行時制御ルーチンは、エンジン２２の回転数Ｎｅに拘わらずそのトルクＴｅを充電用トルクＴｃｈｇにすることにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴ＊を作用させるためにモータＭＧ２から出力すべきトルクを同一のものとし、リングギヤ軸３２ａに作用させることが可能なトルクを確保しているものといえる。
【００３４】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、リバース走行する際でもバッテリ５０を充電するための十分な電力を得ることができる。しかも、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が小さいほど大きな発電量によりバッテリ５０を充電することができる。また、バッテリ５０を充電しながら駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリバース走行するのに必要なトルクをモータＭＧ２から出力することができる。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ１未満のときには閾値Ｓ２より大きいか否かにより第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１と第２充電用回転数Ｎｃｈｇ２のうちの一方を選択してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定するもの、即ち２段階にエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしたが、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が小さくなるほど大きな回転数が設定されるものであればよく、３段階または４段階以上にエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしたり、無段階にエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ１未満のときには、設定されるエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に拘わらず、充電用トルクＴｃｈｇをエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に設定したが、モータＭＧ１により残容量（ＳＯＣ）が小さくなるほど大きな発電量が得られるものであれば、設定されるエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に応じて異なるトルクをエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に設定するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ１未満のときには閾値Ｓ２より大きいか否かにより第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１と第２充電用回転数Ｎｃｈｇ２のうちの一方を選択してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定するものとしたが、閾値Ｓ１や閾値Ｓ２に対してヒステリシスを持たせるものとしてもよい。
【００３８】
次に、本発明の第２実施例としてのハイブリッド自動車２０Ｂについて説明する。第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂは、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成をしている。したがって、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂのハード構成についての説明は省略する。第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、リバース走行時の制御として図７に例示するリバース走行時制御ルーチンを図２に例示したルーチンに代えて実行する。この図７のルーチンでは、読み込んだバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ１以上のときの処理については、ステップＳ１４５でモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に要求トルクＴ＊を設定している点で図２のルーチンと異なるようにみえるが、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊が値０であるときを考えれば図２のルーチンのステップＳ２００もモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に要求トルクＴ＊を設定することになるから図２のルーチンと同一の処理となる。
【００３９】
読み込んだバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ１未満のときには、残容量（ＳＯＣ）を閾値Ｓ２と比較し（ステップＳ１６０）、残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ２より大きいときにはエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に通常の充電時の回転数としての第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１を設定し（ステップＳ１７０）、残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓ２以下のときにはエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１より大きな第２充電用回転数Ｎｃｈｇ２を設定する（ステップＳ１８０）。そして、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を上述の式（２）により計算する（ステップＳ１９０）。
【００４０】
次に、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に定格値Ｔｍ２ｍａｘを設定すると共に（ステップＳ３００）、上述した式（１）から導かれる次式（３）によりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ３１０）、設定した目標値を用いてエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。
【００４１】
【数３】
Ｔｅ＊＝（Ｔｍ２＊−Ｔ＊）（１＋ρ）　　　（３）
【００４２】
以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂによれば、リバース走行する際にバッテリ５０を充電するときには、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に定格値Ｔｍ２ｍａｘを設定して要求トルクＴ＊との差分に基づいてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定するから、バッテリ５０を充電するのに必要な十分な電力を得ることができる。しかも、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が小さいほどエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を大きく設定するから、より大きな発電量によりバッテリ５０を充電することができる。もとより、バッテリ５０を充電しながら駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリバース走行するのに必要なトルクをモータＭＧ２から出力することができる。
【００４３】
第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、リバース走行する際にバッテリ５０を充電するときには、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に定格値Ｔｍ２ｍａｘを設定するものとしたが、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に設定する値としては定格値Ｔｍ２ｍａｘとする必要はなく、この値より小さな所定値を設定するものとしてもよい。
【００４４】
第１実施例や第２実施例では、エンジン２２から出力される動力の一部を動力分配統合機構３０により駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに伝達すると共に残余の動力をモータＭＧ１により電気エネルギに変換する動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０を具体例として説明したが、内燃機関から出力される動力の一部が駆動軸に出力されると共に残余の動力を電気エネルギに変換する動力出力装置を搭載する自動車であれば如何なる構成の自動車でも適用することができる。例えば、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に示すように、エンジン１２２のクランクシャフト１２６に接続されたインナーロータ１３２と駆動輪１５９ａ，１５９ｂに結合された駆動軸１５２に取り付けられたアウターロータ１３４とを有しインナーロータ１３２とアウターロータ１３４との電磁的な作用により相対的に回転するモータ１３０と、駆動軸１５２に直接動力を出力可能なモータ１４０とを備える構成としてもよい。この変形例のハイブリッド自動車１２０でもモータ１３０によりエンジン１２２から出力される動力の一部を駆動軸１５２に伝達すると共に残余の動力を電気エネルギに変換することができる。
【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】エンジン２２を停止した状態で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５】エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に第１充電用回転数Ｎｃｈｇ１が設定されて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】エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に第２充電用回転数Ｎｃｈｇ２が設定されて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７】第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。
【符号の説明】
２０，２０Ｂ　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、３１ａ　サンギヤ軸３１ａ、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、３６ベルト、３７　ギヤ機構、３９ａ，３９ｂ　駆動輪、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、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、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、９０　勾配センサ、１２０　ハイブリッド自動車、１２２　エンジン、１２６　クランクシャフト、１３０　モータ、１３２　インナーロータ、１３４　アウターロータ、１４０　モータ、１５２　駆動軸、１５９ａ，１５９ｂ　駆動輪、ＭＧ１　モータ、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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