(57)【要約】【課題】  装置に組み込まれた二次電池などの蓄電装置の劣化を抑制する。【解決手段】  エンジンが運転されているときには、エンジンが運転されていないときに入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに設定されるバッテリの状態に応じた基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔ（Ｓ３１０，Ｓ３７０）より制限の厳しい要求パワーＰ＊に基づいて設定された要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊（Ｓ４００）やアクセル開度Ａｃｃに基づいて設定されたアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃ（Ｓ４１０）をバッテリの入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔとして設定する（Ｓ４２０）。これにより、基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔの範囲内ではあるが比較的大きな電力によるバッテリの頻繁な充放電を抑制することができ、比較的大きな電力による頻繁な充放電に伴うバッテリの劣化を抑制することができる。【選択図】        図４
2005348559.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、
該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力変換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、
前記内燃機関の運転の有無に基づいて前記蓄電手段に入出力可能な許容電力範囲の上下限としての入出力限制限の少なくとも一方を設定する入出力制限設定手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記設定された入出力制限の範囲内で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変換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】
前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されていないときに比して該内燃機関が運転されているときの方が前記許容電力範囲が狭くなるよう入出力制限を設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】
前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されていないときには前記蓄電手段の状態に基づいて入出力制限を設定し、前記内燃機関が運転されているときには前記蓄電手段を連続して充放電したときに該蓄電手段が許容温度範囲内の所定温度以下となるよう入出力制限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】
前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関を始動したときには始動時から所定時間経過するまでは前記内燃機関が運転されていないものとして入出力制限を設定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】
前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されている最中に前記駆動軸を制動する際には前記内燃機関が運転されていないものとして入出力制限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】
前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されている最中に前記駆動軸を制動する際には該駆動軸の制動状態に基づいて入出力制限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７】
前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されている最中に前記内燃機関の排気浄化装置を暖機しているときには該内燃機関が運転されていないものとして入出力制限を設定する手段である請求項１ないし６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であって、
操作者のアクセル操作を検出するアクセル操作検出手段を備え、
前記要求動力設定手段は、前記アクセル操作検出手段により検出されたアクセル操作に基づいて要求動力を設定する手段であり、
前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されている最中に前記アクセル操作検出手段により検出されたアクセル操作が所定操作以上のときには該検出されたアクセル操作に基づいて入出力制限を設定する手段である
動力出力装置。
【請求項９】
前記入出力制限設定手段は、前記検出されたアクセル操作が大きいほど前記許容電力範
囲が広くなる傾向に入出力制限を設定する手段である請求項８記載の動力出力装置。
【請求項１０】
前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されているときには前記設定された要求動力が大きいほど前記許容電力範囲が広くなるよう入出力制限を設定す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】
前記入出力制限設定手段は、前記許容電力範囲が狭くなるよう入出力制限を設定する際には該許容電力範囲の時間変化が滑らかになるよう入出力制限を設定する手段である請求項１ないし１０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において、
前記電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続されて該電動機の回転軸の動力を変更可能な変速比をもって前記駆動軸に伝達する変速手段を備え、
前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されている最中に前記変速手段の変速比を変更する際には、前記内燃機関が運転されていないものとして入出力制限を設定する手段である
動力出力装置。
【請求項１３】
前記電力変換手段は、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手段である請求項１ないし１２いずれか記載の動力出力装置。
【請求項１４】
前記電力変換手段は、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と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項１３記載の動力出力装置。
【請求項１５】
前記電力変換手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項１３記載の動力出力装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５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ハイブリッド車。
【請求項１７】
内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力変換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）前記内燃機関の運転の有無に基づいて前記蓄電手段に入出力可能な許容電力範囲の上下限としての入出力限制限の少なくとも一方を設定し、
（ｂ）前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
（ｃ）前記設定した入出力制限の範囲内で前記設定し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変換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１８】
前記ステップ（ａ）は、前記内燃機関が運転されていないときに比して該内燃機関が運転されているときの方が前記許容電力範囲が狭くなるよう入出力制限を設定するステップである請求項１７記載の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ハイブリッド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、二次電池の状態に基づいて二次電池の入出力制限を設定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、二次電池の温度や二次電池の残量に応じて二次電池の入出力制限を設定し、この入出力制限の範囲内で電動機や発電機を駆動することにより、過大な電力による二次電池の充放電を禁止し、これにより二次電池の劣化を抑制している。
【特許文献１】特開平１１−１８７５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、二次電池の劣化は過大な電力による充放電を禁止することにより抑制されるが、二次電池の状態に基づいて設定した入出力制限の範囲内の電力であっても二次電池を頻繁に充放電すると、二次電池の劣化を促進する場合を生じる。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに動力出力装置の制御方法は、装置に組み込まれた二次電池などの蓄電装置の劣化を抑制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これを搭載するハイブリッド車並びに動力出力装置の制御方法は、要求される動力を駆動軸に出力することを目的の一つとする。
【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ハイブリッド車並びに動力出力装置の制御方法は、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。
【０００６】
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、
該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力変換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、
前記内燃機関の運転の有無に基づいて前記蓄電手段に入出力可能な許容電力範囲の上下限としての入出力限制限の少なくとも一方を設定する入出力制限設定手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記設定された入出力制限の範囲内で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変換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。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、内燃機関の運転の有無に基づいて蓄電手段の入出力制限の少なくとも一方を設定し、この設定した入出力制限の範囲内で駆動軸に要求される要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを制御する。したがって、内燃機関の運転の有無に応じた入出力制限の範囲内で駆動軸に動力を出
力するから、内燃機関の運転の有無に応じて蓄電手段の入出力制限を設定しないものに比して、蓄電手段の充放電をより適正なものとすることができる。この結果、蓄電手段の劣化を抑制することができる。もとより、要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されていないときに比して該内燃機関が運転されているときの方が前記許容電力範囲が狭くなるよう入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、内燃機関を運転しているときにおける蓄電手段の充放電電力を小さくすることができ、これにより蓄電手段の劣化を抑制することができる。この場合、前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されていないときには前記蓄電手段の状態に基づいて入出力制限を設定し、前記内燃機関が運転されているときには前記蓄電手段を連続して充放電したときに該蓄電手段が許容温度範囲内の所定温度以下となるよう入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、内燃機関を運転しているときに蓄電手段の温度が上昇するのを抑制することができ、これにより蓄電手段の劣化を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関を始動したときには始動時から所定時間経過するまでは前記内燃機関が運転されていないものとして入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、内燃機関の応答性が低い始動直後における駆動軸への動力の変更を迅速に行なうことができる。
【００１０】
さらに、本発明の動力出力装置において、前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されている最中に前記駆動軸を制動する際には前記内燃機関が運転されていないものとして入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し、前記内燃機関が運転されている最中に前記駆動軸を制動する際には該駆動軸の制動状態に基づいて入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、制動する際に電動機を回生制御することによって得られる電力を十分に蓄電手段に充電することができる。
【００１１】
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されている最中に前記内燃機関の排気浄化装置を暖機しているときには該内燃機関が運転されていないものとして入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、内燃機関の排気浄化装置を暖機している最中における駆動軸への動力の変更をエミッションの悪化を伴うことなく迅速に行なうことができる。
【００１２】
また、本発明の動力出力装置において、操作者のアクセル操作を検出するアクセル操作検出手段を備え、前記要求動力設定手段は前記アクセル操作検出手段により検出されたアクセル操作に基づいて要求動力を設定する手段であり、前記入出力制限設定手段は前記内燃機関が運転されている最中に前記アクセル操作検出手段により検出されたアクセル操作が所定操作以上のときには該検出されたアクセル操作に基づいて入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、アクセル操作に応じた蓄電手段の入出力制限を設定することができる。この場合、前記入出力制限設定手段は、前記検出されたアクセル操作が大きいほど前記許容電力範囲が広くなる傾向に入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、操作者の要求に迅速に対応することができる。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されているときには前記設定された要求動力が大きいほど前記許容電力範囲が広くなるよう入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、要求動力に応じた蓄電手段の入出力制限を設定することができる。
【００１４】
本発明の動力出力装置において、前記電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続されて該電動機の回転軸の動力を変更可能な変速比をもって前記駆動軸に伝達する変速手段を備え、前記入出力制限設定手段は、前記内燃機関が運転されている最中に前記変速手段の変速比を変更する際には、前記内燃機関が運転されていないものとして入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、変速手段の変速比を円滑に行なうことができる。
【００１５】
本発明の動力出力装置において、前記入出力制限設定手段は、前記許容電力範囲が狭くなるよう入出力制限を設定する際には該許容電力範囲の時間変化が滑らかになるよう入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、入出力制限の急変に伴って駆動軸への動力が急変するのを抑制することができる。
【００１６】
本発明の動力出力装置において、前記電力変換手段は、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手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力変換手段は、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と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできるし、前記電力変換手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１７】
本発明のハイブリッド車は、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、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力変換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、前記内燃機関の運転の有無に基づいて前記蓄電手段に入出力可能な許容電力範囲の上下限としての入出力限制限を設定する入出力制限設定手段と、前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、前記設定された入出力制限の範囲内で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変換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。
【００１８】
こうした本発明のハイブリッド車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関の運転の有無に応じて入出力制限を設定しないものに比して蓄電手段の充放電をより適正なものとすることができる効果やこれに伴って蓄電手段の劣化を抑制することができる効果、要求動力に基づく動力を駆動軸に出力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。
【００１９】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力変換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）前記内燃機関の運転の有無に基づいて前記蓄電手段に入出力可能な許容電力範囲の上下限としての入出力限制限の少なくとも一方を設定し、
（ｂ）前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
（ｃ）前記設定した入出力制限の範囲内で前記設定し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変換手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００２０】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、内燃機関の運転の有無に基づいて蓄電手段の入出力制限の少なくとも一方を設定し、この設定した入出力制限の範囲内で駆動軸に要求される要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを制御するから、内燃機関の運転の有無に応じて蓄電手段の入出力制限を設定しないものに比して、蓄電手段の充放電をより適正なものとすることができる。この結果、蓄電手段の劣化を抑制することができる。もとより、要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。
【００２１】
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（ａ）は、前記内燃機関が運転されていないときに比して該内燃機関が運転されているときの方が前記許容電力範囲が狭くなるよう入出力制限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、内燃機関を運転しているときにおける蓄電手段の充放電電力を小さくすることができ、これにより蓄電手段の劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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】
【００２３】
図１は、本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載す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、変速機６０を介して動力分配統合機構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。
【００２４】
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、エアクリーナ２３ａからの吸入空気と燃料噴射弁から噴射された燃料との混合気を燃焼室に導入し、燃焼爆発させて得られるエネルギを回転運動に変換する。燃焼室から排出された排気は、未反応の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ），窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するための触媒が充填された排気浄化装置２３ｂを介して大気に解放される。エンジン２２は、そ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。
【００２５】
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には変速機６０を介してモータ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、ギヤ機構３７および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、ギヤ機構３７および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。
【００２６】
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。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。
【００２７】
変速機６０は、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータＭＧ２の回転軸４８の回転数を２段に減速してリングギヤ軸３２ａに伝達するよう構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機６０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ６３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えており、サンギヤ６１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂは、外歯歯車のサンギヤ６５と、このサンギヤ６５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６と、サンギヤ６５に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６７を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えており、サンギヤ６５はモータＭＧ２の回転軸４８に、キャリア６８はリングギヤ軸３２ａにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ６６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車
機構６０ｂとは、リングギヤ６２とリングギヤ６６、キャリア６４とキャリア６８とによりそれぞれ連結されている。変速機６０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２の回転軸４８をリングギヤ軸３２ａから切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフ状態としてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。なお、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸４８やリングギヤ軸３２ａの回転を禁止するものとなる。
【００２８】
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。
【００２９】
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Ａｃｃ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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、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。
【００３０】
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。
【００３１】
次に、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３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。
【００３２】
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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，変速機６０の変速状態，バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔ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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからの信号に基づいて計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。また、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。変速機６０の変速状態は、変速機６０のギヤの状態を切り替えるときに設定するフラグを入力するものとした。充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）などに基づいてバッテリＥＣＵ５２によりバッテリ５０を充放電すべき電力として設定されるものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。バッテリ５０の入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２によって実行される図４に例示する入出力制限設定処理ルーチンにより設定されるものを入力するものとした。この処理については後述する。
【００３３】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ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＊と車両に要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ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５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、設定した要求トルク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要求電力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を変速機６０のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
【００３４】
要求トルクＴｒ＊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の運転を停止するか否かを判定するために用いられるものであり、エンジン２２から効率よく出力できるパワーの下限値やその近傍の値として設定される。要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときには、設定した要求パワーＰ＊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Ｓ１３０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワー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６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。
【００３５】
次に、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（１）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（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１４０）。ここで、式（１）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（１）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（２）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（２）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。
【００３６】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ)                     …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt  …（２）
【００３７】
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の入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔ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Ｓ１７０）、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Ｓ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘの範囲内で仮モータトルク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Ｓ１９０）。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に出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔ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７の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３８】
Tmin＝(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2      …（３）
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2    …（４）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr          …（５）
【００３９】
続いて、車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とに基づいて変速機６０のギヤの状態を切り替えるか否かの判定を行なう（ステップＳ２００）。変速機６０のギヤの状態の切り替えの判定は、実施例では、車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とギヤ状態との関係を予め定めて変速状態設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とが与えられると、マップから対応するギヤ状態を導出し、この導出したギヤ状態と現在のギヤ状態とを比較することにより行なうものとした。変速状態設定用マップの一例を図８に示す。実施例では、モータＭＧ２が効率よく駆動されるよう、即ち変速機６０ができる限りＬｏギヤ
の状態となると共に変速ショックが生じないようモータＭＧ２から出力するトルクが正側で値０近傍となるように変速線を設定した。また、モータＭＧ２についてはその上限回転数以下で駆動する必要があるため、車速Ｖがこの上限回転数より若干低い回転数に相当する車速Ｖｈｉ以上のときには、要求トルクＴｒ＊に拘わらず、変速機６０はＨｉギヤ状態とするものとした。
【００４０】
変速機６０のギヤの状態を切り替える必要がないと判定されたときには（ステップＳ２１０）、設定したエンジン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、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２３０）、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、トルク指令Ｔｍ１＊，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。一方、変速機６０のギヤの状態を切り替える必要があると判定されたときには（ステップＳ２１０）、変速機６０のギヤの状態を切り替える処理の実行開始の指示し（ステップＳ２２０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊やモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。変速機６０のギヤの状態を切り替える処理の実行開始の指示がなされると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、駆動制御ルーチンと並行して図９に例示する切替処理ルーチンを実行する。なお、切替処理が実行中であるときにはこの切替処理の実行開始の指示は行なわれない。これは、同一の切り替え判定に対して再度の指示のを出力しないためである。駆動制御ルーチンの説明を中断し、簡単に切替処理について説明する。
【００４１】
切替処理ルーチンでは、まず、変速機６０のギヤ状態の切り替え方向を判定する（ステップＳ５００）。Ｌｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切り替えのときには、まず、現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と変速機６０のギヤ比Ｇｌｏ，Ｇｈｉとにより次式（６）を用いて切り替え後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊を計算する（ステップＳ５１０）。そして、ブレーキＢ２をオフとすると共に（ステップＳ５２０）、ブレーキＢ１をフリクション係合させる（ステップＳ５３０）。そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が切り替え後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至るのを待って（ステップＳ５４０，Ｓ５５０）、ブレーキＢ１を完全にオンとし（ステップＳ５６０）、駆動制御で用いる変速機６０のギヤ比ＧｒにＨｉギヤのギヤ比Ｇｈｉを設定して（ステップＳ５７０）、切替処理ルーチンを終了する。一方、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切り替えのときには、まず、現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と変速機６０のギヤ比Ｇｌｏ，Ｇｈｉとにより次式（７）を用いて切り替え後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊を計算する（ステップＳ５８０）。そして、ブレーキＢ１をオフとし（ステップＳ５９０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が切り替え後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至るのを待って（ステップＳ６００，Ｓ６１０）、ブレーキＢ２をオンとし（ステップＳ６２０）、駆動制御で用いる変速機６０のギヤ比ＧｒにＬｏギヤのギヤ比Ｇｌｏを設定して（ステップＳ６３０）、切替処理ルーチンを終了する。
【００４２】
Nm2*＝Nm2・Ghi/Glo  (6)
Nm2*＝Nm2・Glo/Ghi  (7)
【００４３】
ステップＳ１２０で要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満であると判定されると、エンジン２２の運転を停止するものとして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ
＊に共に共に値０を設定すると共に（ステップＳ１５０）、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ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１７０〜Ｓ１９０）、変速機６０のギヤの状態の切替判定を行なって（ステップＳ２００〜Ｓ２２０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。値０の目標回転数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の運転を停止する。
【００４４】
次に、バッテリＥＣＵ５２により実行されるバッテリ５０の入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔの設定処理について説明する。この設定処理は、前述したように図４に例示した入出力制限設定処理ルーチンにより実行される。入出力制限設定処理ルーチンが実行されると、バッテリＥＣＵ５２は、まず、バッテリ５０の電池温度Ｔｂや残容量（ＳＯＣ），アクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルポジションＢＰ，要求パワーＰ＊，エンジン２２の運転状態，排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機状態，変速機６０の変速状態など入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔを設定するのに必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ３００）。ここで、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，要求パワーＰ＊，エンジン２２の運転状態，排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機状態，変速機６０の変速状態については、ハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。なお、排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機状態は、エンジン２２の始動時の外気温や始動後の吸入空気量の積算値などに基づいてエンジンＥＣＵ２４により計算される排気浄化装置２３ｂの触媒温度をエンジンＥＣＵ２４とハイブリッド用電子制御ユニット７０との通信を介して入力するものとした。
【００４５】
こうしてデータを入力すると、電池温度Ｔｂと残容量（ＳＯＣ）に基づいて基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔを設定する（ステップＳ３１０）。基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔの基本値Ｂｗｉｓ，Ｂｗｏｓを設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて入力制限用補正係数ｂ１と出力制限用補正係数ｂ２とを設定し、設定した基本値Ｂｗｉｓ，Ｂｗｏｓに補正係数ｂ１，ｂ２を乗じて基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔを設定することができる。図１０に電池温度Ｔｂと基本値Ｂｗｉｓ，Ｂｗｏｓとの関係の一例を示し、図１１にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と補正係数ｂ１，ｂ２との関係の一例を示す。
【００４６】
次に、エンジン２２が運転中であるか否か（ステップＳ３２０）、エンジン２２が運転中でも始動開始時から所定時間経過しているか否か（ステップＳ３３０）、ブレーキがオンされているか否か（ステップＳ３４０）、排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機が完了しているか否か（ステップＳ３５０）、変速機６０のギヤの状態を切り替えている最中（変速中）であるか否か（ステップＳ３６０）について判定する。ここで、ステップＳ３３０の所定時間は、エンジン２２がその運転ポイントを通常に変更することができる状態になるまでの時間として設定されており、エンジン２２の性能などにより定めることができる。また、ブレーキのオンオフは、ブレーキペダルポジションＢＰにより判定することができる。エンジン２２の運転が停止されているときやエンジン２２は運転されているが始動時から所定時間経過していないとき、或いはブレーキがオンのとき、もしくは排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機が完了していないとき、変速機６０のギヤの状態を切り替えているとき、のいずれかに該当するときには、入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔを設定し（ステップＳ３７０）、エンジン２２を始動している最中のときには出力制限Ｓｗｏｕｔに一時持ち出し用の値Ｂ１を加えた値に修正し（ステップＳ３８０、Ｓ３９０）、入出力制限設定処理を終了する。このように基本的にはバッテリ５０の状態（電池温度Ｔｂや残容量（ＳＯＣ））に基づいて設定された基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔを入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔを設定するのは次の理由による。
エンジン２２が運転されていないときやエンジン２２は運転されているが始動時から所定時間経過していないときには、モータＭＧ２からの動力だけで走行する必要から、モータＭＧ２に電力を供給するバッテリ５０の入出力制限を可能な限り広い範囲とする必要があるからである。また、ブレーキがオンのときにはモータＭＧ２の回生制御による電力によりバッテリ５０を充電し、運動エネルギの多くを回収する必要があるからである。排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機が完了していないときは、エミッションの悪化を抑制した状態ではエンジン２２から大きな動力を得ることができず、モータＭＧ２からの動力を多く用いて走行する必要があるからである。変速機６０のギヤの状態を切り替えているときは、必要に応じてモータＭＧ１やモータＭＧ２を駆動する必要があるからである。また、エンジン２２を始動している最中のときには出力制限Ｓｗｏｕｔに一時持ち出し用の値Ｂ１を加えた値に修正するのは、エンジン２２の始動時に一時的に大きな電力が必要になる場合があり、短時間であればバッテリ５０から基本出力制限Ｂｗｏｕｔを超える電力を持ち出してもバッテリ５０を急激に劣化させることがないことに基づく。
【００４７】
一方、エンジン２２が始動されて所定時間経過しており、ブレーキがオフで、排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機が完了しており、さらに変速機６０のギヤの状態を切り替えていないときには、要求パワーＰ＊に基づいて要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊を設定すると共に（ステップＳ４００）、アクセル開度Ａｃｃに基づいてアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃを設定し（ステップＳ４１０）、設定した要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊を入力制限Ｓｗｉｎに設定すると共にアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃを出力制限Ｓｗｏｕｔに設定する（ステップＳ４２０）。要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊については、実施例では、要求パワーＰ＊と要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊との関係を予め定めて要求パワー対応入力制限設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、要求パワーＰ＊が与えられるとマップから対応する要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊を導出して設定するものとした。また、アクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃについては、実施例では、アクセル開度Ａｃｃとアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃとの関係を予め定めてアクセル開度対応出力制限設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃが与えられるとマップから対応するアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃｗ導出して設定するものとした。要求パワー対応入力制限設定用マップの一例を図１２に示し、アクセル開度対応出力制限設定用マップの一例を図１３に示す。図１２の例では、要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊は、要求パワーＰ＊が正の値のときにはバッテリ５０を連続して充電してもバッテリ５０が温度上昇しない電力（以下、温度維持入力電力という）Ｗｃ１に設定され、要求パワーＰ＊が負の値のときには、要求パワーＰ＊が小さくなる（絶対値としては大きくなる）にしたがって比例的に小さくなり、基本入力制限Ｂｗｉｎに至った値Ｐ１以下では基本入力制限Ｂｗｉｎが設定される。入力制限Ｓｗｉｎには要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊が設定されるから、入力制限Ｓｗｉｎは、要求パワーＰ＊が正のときには基本入力制限Ｂｗｉｎより小さな温度維持入力電力Ｗｃ１が設定され、要求パワーＰ＊が負のときには要求パワーＰ＊に伴ってバッテリ５０に充電される電力に温度維持入力電力Ｗｃ１を加えた電力が設定されることになる。また、図１３の例では、アクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃは、アクセル開度Ａｃｃが中間開度Ａ１％に至るまではバッテリ５０から連続して放電してもバッテリ５０が温度上昇しない電力（以下、温度維持出力電力という）Ｗｃ２が設定され、アクセル開度Ａｃｃが中間開度Ａ１％を超えるから高開度Ａ２％となるまではアクセル開度Ａｃｃの増加に伴って基本出力制限Ｂｗｏｕｔに一時持ち出し用の値Ｂ１を加えた一時的最大出力電力Ｗｍａｘに至るまで増加した電力が設定され、高開度Ａ２％を超えた以降は一時的最大出力電力Ｗｍａｘが設定される。出力制限Ｓｗｏｕｔにはアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃが設定されるから、出力制限Ｓｗｏｕｔは、アクセル開度Ａｃｃが中間開度Ａ１％に至るまでは基本出力制限Ｂｗｏｕｔより小さな温度維持出力電力Ｗｃ２が設定され、アクセル開度Ａｃｃが中間開度Ａ１％を超えるから高開度Ａ２％となるまではアクセル開度Ａｃｃの増加に伴って一時的最大出力電力Ｗｍａｘに至るまで増加した電力が設定され、高開度Ａ２％を超えた以降は一時的最大出力電力Ｗｍａｘが設定されることに
なる。したがって、エンジン２２が運転されているときには、基本的には、基本入力制限Ｂｗｉｎより大きな温度維持入力電力Ｗｃ１と基本出力制限Ｂｗｏｕｔより小さな温度維持出力電力Ｗｃ２とが入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに設定され、バッテリ５０の入出力制限がエンジン２２が運転されていないときに比して厳しく制限されることになる。このように入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔを設定するのは、基本的には車両に必要なパワー（要求パワーＰ＊）についてはエンジン２２からのパワーによって賄い、バッテリ５０の入出力をエンジン２２の応答遅れに対してモータＭＧ２からパワーを出力するのに必要な程度に制限することにより、バッテリ５０の温度維持入力電力Ｗｃ１や温度維持出力電力Ｗｃ２を超える電力による頻繁な充放電を抑制し、バッテリ５０の劣化を抑制するためである。なお、要求パワーＰ＊が負の値のときには運動エネルギのより多くを電気エネルギとして回収するために入力制限Ｓｗｉｎを小さくし、アクセル開度Ａｃｃが中間開度Ａ１％を超えるときには運転者の意志を反映させるために出力制限Ｓｗｏｕｔを大きくすることにより、バッテリ５０の劣化の抑制とエネルギ効率の向上と運転者の意志の反映とを図っている。
【００４８】
ここで、要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊やアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃに基づいて入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔが設定されたときには、バッテリ５０の入出力制限が厳しくなるとき、即ち、入力制限Ｓｗｉｎが大きくなるとき（絶対値では小さくなるとき）や出力制限Ｓｗｏｕｔが小さくなるときには、入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔが急変しないように所定値ΔＳ１だけ大きく或いは小さくなるよう入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔを修正して（ステップＳ４３０〜Ｓ４６０）、入出力制限設定処理ルーチンを終了する。このように、入出力制限が厳しくなるときに入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔが急変しないようにすることにより、入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔの変化に伴うトルクショックを抑制することができる。
【００４９】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、基本的にエンジン２２が運転されているときには、エンジン２２が運転されていないときに入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに設定されるバッテリ５０の状態に応じた基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔより制限の厳しい温度維持入力電力Ｗｃ１や温度維持出力電力Ｗｃ２を入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔとして用いることにより、バッテリ５０の温度維持入力電力Ｗｃ１や温度維持出力電力Ｗｃ２を超える電力による頻繁な充放電を抑制することができ、バッテリ５０の劣化を抑制することができる。しかも、エンジン２２が運転されていても、要求パワーＰ＊が負の値のときには入力制限Ｓｗｉｎを小さくするから、運動エネルギのより多くを電気エネルギとして回収することができる。また、エンジン２２が運転されていても、アクセル開度Ａｃｃが中間開度Ａ１％を超えるときには出力制限Ｓｗｏｕｔを大きくするから、運転者の意志を反映させることができる。これらの結果、バッテリ５０の劣化の抑制とエネルギ効率の向上と運転者の意志の反映とを図ることができる。さらに、エンジン２２が運転されていても、エンジン２２の始動時から所定時間経過していないときや排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機が完了していないとき、ブレーキがオンのとき、変速機６０のギヤの状態を切り替えているときなどには、バッテリ５０の状態に応じた基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔを入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに設定するから、エミッションを悪化させることなく運転者の操作に応じた走行を可能としたり、運動エネルギの多くを回収するものとしたり、変速機６０のギヤの状態をスムースに切り替えるものとすることができる。また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０の入出力制限を厳しくするときには、入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔが急変しないように所定値ΔＳ１だけ大きく或いは小さくなるよう入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔを修正するから、入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔの変化に伴うトルクショックを抑制することができる。もとより、エンジン２２が運転されていないときにはバッテリ５０の状態に応じた基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔを入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに設定するから、バッテリ５０の性能を十分に発揮させることができる。また、エンジン２２が運転されているか
否かに拘わらず、運転者が要求する要求パワーＰ＊に基づくパワーを駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行することができる。
【００５０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されていても、エンジン２２の始動時から所定時間経過していないときや排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機が完了していないとき、ブレーキがオンのとき、変速機６０のギヤの状態を切り替えているときなどには、バッテリ５０の状態に応じた基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔを入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに設定するものとしたが、これら以外の事情により、エンジン２２が運転されていても基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔを入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに設定するものとしてもかまわない。また、エンジン２２の始動時から所定時間経過していないときや排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機が完了していないとき、ブレーキがオンのとき、変速機６０のギヤの状態を切り替えているとき、のいずれかに対しては基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔを入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに設定しないもの、即ち、要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊やアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃにより設定される入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔを用いるものとしてもよいし、各々の状態、例えば、エンジン２２の始動時からの経過時間や排気浄化装置２３ｂの触媒の暖機の程度，制動力の大きさなどに応じて基本入出力制限Ｂｗｉｎ，Ｂｗｏｕｔよりは厳しい入出力制限を設定するものとしてもかまわない。
【００５１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されているときには、基本的には、要求パワーＰ＊に基づいて要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊を設定すると共にこの要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊を入力制限Ｓｗｉｎに設定したが、要求パワーＰ＊に拘わらず、温度維持入力電力Ｗｃ１などの所定値を入力制限Ｓｗｉｎに設定するものとしてもよい。この場合、入力制限Ｓｗｉｎには温度維持入力電力Ｗｃ１を設定するものとしてもよいし、温度維持入力電力Ｗｃ１より大きな電力や小さな電力を設定するものとしても差し支えない。また、要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊には、要求パワーＰ＊が正の値のときには温度維持入力電力Ｗｃ１を設定し、要求パワーＰ＊が負の値のときには基本入力制限Ｂｗｉｎを設定するものとしてもかまわない。
【００５２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されているときには、基本的には、アクセル開度Ａｃｃに基づいてアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃを設定すると共にこのアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃを出力制限Ｓｗｏｕｔに設定したが、アクセル開度Ａｃｃに拘わらず、温度維持出力電力Ｗｃ２などの所定値を出力制限Ｓｗｏｕｔに設定するものとしてもよい。この場合、出力制限Ｓｗｏｕｔには、温度維持出力電力Ｗｃ２を設定するものとしてもよいし、温度維持出力電力Ｗｃ２より大きな電力や小さな電力を設定するものとしても差し支えない。また、アクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃには、アクセル開度Ａｃｃが中間開度Ａ１％を超えるまでは温度維持出力電力Ｗｃ２を設定し、アクセル開度Ａｃｃが中間開度Ａ１％を超えた以降は基本出力制限Ｂｗｏｕｔや一時的最大出力電力Ｗｍａｘを設定するものとしてもかまわない。
【００５３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されているときには、基本的には、要求パワーＰ＊に基づいて要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊を設定して入力制限Ｓｗｉｎを設定するものとしたが、要求パワーＰ＊に加えて車速Ｖに基づいて要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊を設定して入力制限Ｓｗｉｎを設定するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されているときには、基本的には、アクセル開度Ａｃｃに基づいてアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃを設定して出力制限Ｓｗｏｕｔを設定するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃに加えて車速Ｖに基づいてアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃを設定して出力制限Ｓｗｏｕｔを設定するものとしてもよい。要求パワー対応入力制限Ｗｐ＊やアクセル開度対応出力制限Ｗａｃｃに車速依存性を持たせるものとしてもよいのである。
【００５４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の入出力制限を厳しくするときには、入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔが急変しないように所定値ΔＳ１だけ大きく或いは小さくなるよう入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔを修正するものとしたが、こうした修正は行なわないものとしても差し支えない。
【００５５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を始動している最中は出力制限Ｓｗｏｕｔに一時持ち出し用の値Ｂ１を加えた値に修正するものとしたが、こうした修正は行なわないものとしても差し支えない。
【００５６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｈｉ，Ｌｏの２段の変速段をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、変速機６０の変速段は２段に限られるものではなく、３段以上の変速段としてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２とリングギヤ軸３２ａとに変速機６０を介在させたが、こうした変速機６０を備えないものとしてもよい。この場合、図４の入出力制限設定処理ルーチンのステップＳ３６０は不要となる。
【００５７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリＥＣＵ５２により図４に例示する入出力制限設定処理ルーチンを実行して入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔを設定するものとしたが、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により入出力制限設定処理ルーチンを実行して入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔを設定するものとしてもよい。
【００５８】
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１４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。この場合も変速機６０は備えないものとしてもかまわない。
【００５９】
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１５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。この場合も変速機６０は備えないものとしてもかまわない。
【００６０】
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】
【００６１】
本発明は、動力出力装置製造産業や自動車製造産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載す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】変速機６０の構成の一例を示す説明図である。
【図３】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４】バッテリＥＣＵ５２により実行される入出力制限設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】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】変速状態設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１０】バッテリ５０における電池温度Ｔｂと基本値Ｂｗｉｓ，Ｂｗｏｓとの関係の一例を示す説明図である。
【図１１】バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限用補正係数ｂ１，ｂ２との関係の一例を示す説明図である。
【図１２】要求パワー対応入力制限設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１３】アクセル開度対応出力制限設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１４】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１５】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】
【００６３】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２３ａ  エアクリーナ、２３ｂ  排気浄化装置、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、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、３７  ギヤ機構、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ  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、４８  回転軸、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
変速機、６０ａ  ダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂ  シングルピニオンの遊星歯車機構、６１，６５  サンギヤ、６２，６６  リングギヤ、６３ａ  第１ピニオンギヤ、６３ｂ  第２ピニオンギヤ、６４，６８  キャリア、６７  ピニオンギヤ、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、Ｂ１，Ｂ２  ブレーキ。
【図１】
2005348559.tif 000003
【図２】
2005348559.tif 000004
【図３】
2005348559.tif 000005
【図４】
2005348559.tif 000006
【図５】
2005348559.tif 000007
【図６】
2005348559.tif 000008
【図７】
2005348559.tif 000009
【図８】
2005348559.tif 000010
【図９】
2005348559.tif 000011
【図１０】
2005348559.tif 000012
【図１１】
2005348559.tif 000013
【図１２】
2005348559.tif 000014
【図１３】
2005348559.tif 000015
【図１４】
2005348559.tif 000016
【図１５】
2005348559.tif 000017