(57)【要約】【課題】この発明は、車両の第１のモータジェネレータ及びこの第１のモータジェネレータのインバータなどの関連機器を小型化することを目的とする。【解決手段】この発明は、車両の制御装置において、差動歯車機構の第１回転要素には第１のモータジェネレータを接続し、第２回転要素にはエンジンの出力軸を接続し、第３回転要素には駆動軸を接続し、第４回転要素には第２のモータジェネレータを接続し、第２のモータジェネレータは単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備え、共線図の横軸上において、第２回転要素と第３回転要素との間の配分比を１となるように各回転要素間の配分比を設定し、第２のモータジェネレータの最大トルクが、車両発進時のエンジン回転速度におけるエンジントルクを、第３回転要素と第４回転要素との間の配分比で割った値と等しくなるように構成していることを特徴とする。【選択図】図１
2007237886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸と、第１のモータジェネレータと、第２のモータジェネレータと、駆動輪に接続される駆動軸と、前記出力軸、前記第１のモータジェネレータ、前記第２のモータジェネレータ、及び前記駆動軸にそれぞれ連結された４つの回転要素を有する差動歯車機構とを備えた車両の動力入出力装置において、前記差動歯車機構は、前記４つの回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図上において、前記４つの回転要素を一端から他端に向かって順番に、第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素、第４回転要素として設定し、前記第１回転要素には前記第１のモータジェネレータを接続し、前記第２回転要素には前記出力軸を接続し、前記第３回転要素には前記駆動軸を接続し、前記第４回転要素には前記第２のモータジェネレータを接続し、前記第２のモータジェネレータは、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備え、前記共線図の横軸上において、前記第２回転要素と前記第３回転要素との間の配分比を１となるように各回転要素間の配分比を設定し、前記第２のモータジェネレータの最大トルクが、車両発進時のエンジン回転速度におけるエンジントルクを、前記第３回転要素と前記第４回転要素との間の配分比で割った値と等しくなるように構成していることを特徴とする車両の動力入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両の動力入出力装置に係り、特に、複数の動力源を備えた車両の動力源及び関連機器を小型化することができる車両の動力入出力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時の車両には、駆動源として、エンジン以外に電動機を備えたいわゆるバイブリッド型の車両がある。従来、エンジンと電動機とを備えたハイブリッド型の車両の動力入出力装置の方式としては、シリーズ方式（エンジンは発電機を回すためのみに用いられ、駆動はすべて電動機で行う方式：直列方式）やパラレル方式（エンジンと電動機が並列に配置され、それぞれの動力が駆動に用いられる方式：並列方式）がある。
これら以外のその他の方式には、１つの遊星歯車機構（３つの回転要素を有する差動歯車機構）と２つの電動機とを用いて、エンジンの駆動力を発電機と駆動軸とに分割し、発電機で発電した電力を用いて駆動軸に設けた電動機を駆動することにより、エンジンの動力をトルク変換する方式の動力入出力装置がある。（以下、この方式を「３軸式」と記す。）
【特許文献１】特許第３０５０１２５号公報
【特許文献２】特許第３０５０１３８号公報
【特許文献３】特許第３０５０１４１号公報
【特許文献４】特許第３０９７５７２号公報
【０００３】
この従来技術では、エンジンの動作点を、停止を含めた任意の点に設定できるため、燃費を向上することができる。
しかし、シリーズ方式ほどではないが、十分な駆動軸トルクを得るためには、比較的大きなトルクを有する電動機が必要となるため、及びＬＯＷギア比域で発電機と電動機との間での電力の受け渡し量が増加するため、電気的損失が大きくなり、未だ改善の余地がある。
【０００４】
この点を解決する方法の１つには、４つの回転要素を有する差動歯車機構の各回転要素に、エンジンの出力軸（以下、図においては「ＥＮＧ」と記す。）、第１のモータジェネレータ（以下、図においては「ＭＧ１」と記す。）、第２のモータジェネレータ（以下、図においては「ＭＧ２」と記す。）、及び駆動輪に接続される駆動軸（以下、図においては「ＯＵＴ」と記す。）を接続し、エンジンの動力と第１、第２のモータジェネレータの動力を合成して駆動軸に出力する本出願人による方式のものがある。
そして、この方式の動力入出力装置は、共線図上で内側の回転要素にエンジンの出力軸と駆動軸とを配置し、共線図上で外側の回転要素に第１のモータジェネレータ（エンジン側）と第２のモータジェネレータ（駆動軸側）を配置することにより、エンジンから駆動軸へ伝達される動力のうち第１モータジェネレータ及び第２のモータジェネレータが受け持つ割合を少なくすることができるので、第１、第２のモータジェネレータを小型化できるとともに駆動装置としての伝達効率を改善できる。（以下、この方式を「４軸式」と記す。）
【特許文献５】特開２００２−２８１６０７号公報
【０００５】
また、他の解決方法には、さらに５つ目の回転要素を有し、この回転要素の回転を停止させるブレーキを設ける方式の動力入出力装置が提案している。
【特許文献６】特許第３５７８４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記３軸式の動力入出力装置では、駆動軸に第２のモータジェネレータが接続されており、第１のモータジェネレータとエンジンのトルクがバランスするよう制御される。そして、発進時の駆動軸のトルクは、第２のモータジェネレータのトルクに、第１のモータジェネレータが発電することにより発生する反力トルクを加算した値となる（図１５参照）。
従って、最大駆動力を大きくするためには、第２のモータジェネレータのトルクを大きくすることと、反力トルクも大きくすることが必要となる。反力トルクを大きくするためには、エンジントルクに対応できるだけのトルク及び発電パワーが第１のモータジェネレータに必要となる。
特に、発進時においては、出力軸の回転速度が零であるので、エンジンのパワーの流れは全て第１のモータジェネレータにより電力に変換され、第１のモータジェネレータの回転速度が高くなるため、第１のモータジェネレータに必要とされる発電パワーは大きくなり、エンジンパワーと同等の発電パワーが必要となる。
従って、発進時の駆動力を大きくするためには、エンジンと同等の高出力が第１のモータジェネレータに必要となり、装置が大型化するという問題があった。
【０００７】
一方、前記４軸式の動力入出力装置では、上述のように第１のモータジェネレータ、第２のモータジェネレータを小型化できるが、従来においては第１のモータジェネレータ、第２のモータジェネレータの出力特性や差動歯車機構のギア比をどのように選定すれば効果的に小型化できるかについては言及しておらず、小型化が不十分となる惧れがあった。
【０００８】
この発明は、駆動源として、エンジンと第１のモータジェネレータと第２のモータジェネレータとを備えた車両の動力入出力装置の第１のモータジェネレータの必要出力を小さくすることにより、第１のモータジェネレータ及びこの第１のモータジェネレータのインバータなどの関連機器を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、エンジンの出力軸と、第１のモータジェネレータと、第２のモータジェネレータと、駆動輪に接続される駆動軸と、前記出力軸、前記第１のモータジェネレータ、前記第２のモータジェネレータ、及び前記駆動軸にそれぞれ連結された４つの回転要素を有する差動歯車機構とを備えた車両の動力入出力装置において、前記差動歯車機構は、前記４つの回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図上において、前記４つの回転要素を一端から他端に向かって順番に、第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素、第４回転要素として設定し、前記第１回転要素には前記第１のモータジェネレータを接続し、前記第２回転要素には前記出力軸を接続し、前記第３回転要素には前記駆動軸を接続し、前記第４回転要素には前記第２のモータジェネレータを接続し、前記第２のモータジェネレータは、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備え、前記共線図の横軸上において、前記第２回転要素と前記第３回転要素との間の配分比を１となるように各回転要素間の配分比を設定し、前記第２のモータジェネレータの最大トルクが、車両発進時のエンジン回転速度におけるエンジントルクを、前記第３回転要素と前記第４回転要素との間の配分比で割った値と等しくなるように構成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の車両の動力入出力装置は、車両の発進時において、第２のモータジェネレータに最大トルクを出力させた状態で、トルクバランスする第１のモータジェネレータのトルクがほぼ零になるので、第１のモータジェネレータが高回転となる発進時において第１のモータジェネレータに必要とされる出力を小さくすることができる。これにより、この車両の動力入出力装置は、第１のモータジェネレータ及びこの第１のモータジェネレータのインバータなどの関連機器を小型化することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の車両の動力入出力装置は、第１のモータジェネレータに必要とされる出力を小さくすることで、第１のモータジェネレータ及びこの第１のモータジェネレータのインバータなどの関連機器を小型化するものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１２】
図１〜図１４は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は車両の動力入出力装置である。動力入出力装置１は、燃料の燃焼により駆動力を発生させるエンジン２の出力軸３と、電気により駆動力を発生するとともに駆動により電気エネルギを発生する第１のモータジェネレータ４及び第２のモータジェネレータ５と、車両の駆動輪６に接続される駆動軸７と、出力軸３、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５、及び駆動軸７にそれぞれ連結された後述する４つの回転要素２５〜２８を有する差動歯車機構８と、を備えている。
前記第１のモータジェネレータ４は、第１モータロータ軸９と第１モータロータ１０と第１モータステータ１１とを備えている。前記第２のモータジェネレータ５は、第２モータロータ軸１２と第２モータロータ１３と第２モータステータ１４とを備えている。前記差動歯車機構７は、第１遊星歯車機構１５と第２遊星歯車機構１６とを備えている。
【００１３】
前記第１遊星歯車機構１５は、第１サンギア１７と、この第１サンギア１７に噛み合う第１プラネタリギア１８を支持する第１プラネタリキャリア１９と、第１プラネタリギア１８に噛み合う第１リングギア２０とを備えている。前記第２遊星歯車機構１６は、第２サンギア２１と、この第２サンギア２１に噛み合う第２プラネタリギア２２を支持する第１プラネタリキャリア２３と、第２プラネタリギア２２に噛み合う第２リングギア２４とを備えている。
前記差動歯車機構８は、第１遊星歯車機構１５と第２遊星歯車機構１６との各回転要素の回転中心線を同一軸上に配置し、エンジン２と第１遊星歯車機構１５との間に第１のモータジェネレータ４を配置し、第２遊星歯車機構１６のエンジン２から離れる側に第２のモータジェネレータ５を配置している。第２のモータジェネレータ５は、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備えている。
【００１４】
前記差動歯車機構８は、第１遊星歯車機構１５の第１サンギア１７を第１回転要素２５とし、第１遊星歯車機構１５の第１プラネタリキャリア１９と第２遊星歯車機構１６の第２サンギア２１とを結合して第２回転要素２６とし、第１遊星歯車機構１５の第１リングギア２０と第２遊星歯車機構１６の第２プラネタリキャリア２３とを結合して第３回転要素２７とし、第２遊星歯車機構１６の第２リングギア２４を第４回転要素２８としている。差動歯車機構８は、図３に示すように、４つの回転要素２５〜２８の回転速度を直線で表すことができる共線図上において、４つの回転要素２５〜２８を一端から他端に向かって順番に、第１回転要素２５、第２回転要素２６、第３回転要素２７、第４回転要素２８として設定している。
４つの回転要素２５〜２８を有する４軸式の差動歯車機構８は、第１遊星歯車機構１５の第１サンギア１７からなる第１回転要素２５に第１のモータジェネレータ４の出力軸である第１モータロータ軸９を接続し、第１遊星歯車機構１５の第１プラネタリキャリア１９と第２遊星歯車機構１６の第２サンギア２１とを結合した第２回転要素２６にエンジン２の出力軸３を接続し、第１遊星歯車機構１５の第１リングギア２０と第２遊星歯車機構１６の第２プラネタリキャリア２３とを結合した第３回転要素２７に出力部２９を設けるとともにこの出力部２９に歯車やチェーン等の出力伝達機構３０を介して駆動軸７を接続し、第２遊星歯車機構１６の第２リングギア２４からなる第４回転要素２８に第２のモータジェネレータ５の出力軸である第２モータロータ軸１２を接続している。
これにより、差動歯車機構８は、出力軸３、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５、及び駆動軸７にそれぞれ連結された４つの回転要素２５〜２８を有し、エンジン２の出力軸３、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５、及び駆動軸７との間で動力の授受を行う。
【００１５】
ここで、図３により、互いの２つの回転要素が連結された第１遊星歯車機構１５と第２遊星歯車機構１６の合成した共線図を表すための手法を説明する。
まず、一般に単一の遊星歯車機構にあっては、共線図において左から順番にサンギア、プラネタリキャリア、リングギアの各回転速度軸が縦に並列して描かれ、各回転速度軸の配設間隔比は［ＺＲ（リングギアの歯数）：ＺＳ（サンギアの歯数）］となる。
従って、第１遊星歯車機構１５の各回転要素の回転速度を共線図で表すと、第１サンギア１６、第１プラネタリキャリア１９、第１リングギア２０の各回転速度軸の間隔比は、［ＺＲ１（第１リングギアの歯数）：ＺＳ１（第１サンギアの歯数）］となり、これをｋ１で表すと［ｋ１：１］となる。また、第２遊星歯車機構１６についても同様に、［ＺＲ２（第２リングギアの歯数）：ＺＳ２（第２サンギアの歯数）］となり、ｋ２で表すと［１：ｋ２］となる。
そして、第１遊星歯車機構１５の第１プラネタリキャリア１９と第２遊星歯車機構１６の第２サンギア２１とが連結され、第１遊星歯車機構１５の第１リングギア２０と第２遊星歯車機構１６の第２プラネタリキャリア２３とが連結されているので、互いに連結される回転要素に対応する回転速度軸を重ね合わせると、第１遊星歯車機構１５の共線図と第２遊星歯車機構１６の共線図とを、４つの回転要素２５〜２８に対応する４本の回転速度軸が描かれた共線図（図３参照）に合成することができる。さらに、合成された共線図の４本の回転速度軸の間隔比は、重ね合わされた２本の回転速度軸の間隔を１とすると、［ｋ１：１：ｋ２］となる。
【００１６】
前記第１のモータジェネレータ４の第１モータステータ１１と第２のモータジェネレータ５の第２モータステータ１４とは、動力入出力装置１の動作制御部３１に接続されている。動作制御部３１は、トルク値算出部３２と第１のインバータ３３と第２のインバータ３４とを備えている。
前記トルク値算出部３２は、運転レンジ、エンジン２の現在の出力トルク値、駆動軸７に要求されている駆動トルク値、動作モード、バッテリ残量など情報の入力を受けて、これら情報及び差動歯車機構８の第１遊星歯車機構１５の各ギア１７・２０のギア比と第２遊星歯車機構１６の各ギア２１・２４のギア比とから、第１のモータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５との各トルク値を算出する。
前記第１のインバータ３３は、第１のモータジェネレータ４のトルク出力を、前記トルク算出部３２で算出されたトルク値に設定するモータ制御部として機能する。
前記第２のインバータ３４は、第２のモータジェネレータ５のトルク出力を、前記トルク算出部３２で算出されたトルク値に設定するモータ制御部として機能する。
【００１７】
これら第１・第２のインバータ３３・３４の電源端子は、蓄電装置であるバッテリ３５に接続されている。バッテリ３５は、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５の他に車両に搭載されたエアコン等の補機の電力を供給するものであり、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５の回生時には蓄電も行う。
【００１８】
この動力入出力装置１は、図３の共線図の横軸上において、第２回転要素２６と第３回転要素２７との間の配分比を１となるように各回転要素２５〜２８間の配分比（ｋ１、ｋ２）を設定し、第２のモータジェネレータ５の最大トルクが、車両発進時のエンジン回転速度におけるエンジントルクを、第３回転要素２７と第４回転要素２８との間の配分比（ｋ２）で割った値と等しくなるように構成している。
【００１９】
次に、４軸式の差動歯車機構８を備えた動力入出力装置１による各動作を、図２〜図１４に基づいて説明する。
図２は、車両の各動作モードにおけるエンジン２、車両の挙動及び運転のレンジの関係を示している。なお、ここでいう運転のレンジとは、通常の自動車と同様にＰ（パーキング）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（前進走行）、Ｒ（後進走行）のように複数種あり、運転者が選択的に入力設定するものである。
また、動作モードは、車両側の制御部に記憶されており、各動作モードにおけるエンジン２の挙動は制御部により制御される。動作モードは、停止状態、第１・第２のモータジェネレータ４・５による前進、第１・第２のモータジェネレータ４・５による後進、エンジン運転時の車両停止、エンジン運転時の発進、ＬＯＷギア比状態、中間ギア比状態、ＨＩＧＨギア比状態、エンジン運転時の車両後進の各動作に分かれている。図３〜図１１は、各動作モードにおける動力入出力装置１の共線図を示している。
【００２０】
この動力入出力装置１は、図３に示すように、共線図上でエンジン２の出力軸３側に第１のモータジェネレータ４を配置し、駆動軸７側に第２のモータジェネレータ５を配置し、エンジン２の出力軸３の回転速度軸と駆動軸７の回転速度軸との間のレバー長を１とした場合の、第１のモータジェネレータ４の回転速度軸とエンジン２の出力軸３の回転速度軸との間のレバー長をｋ１、出力軸３の回転速度軸と第２のモータジェネレータ５の回転速度軸との間のレバー長をｋ２とし、第２のモータジェネレータ５の最大トルク値をＴｍｇ２ｍａｘとし、要求駆動力が最大の発進時のエンジン動作点におけるエンジントルクをＴｅｓとすると、
Ｔｍｇ２ｍａｘ＝Ｔｅｓ／ｋ２      …（１）
の条件式（１）をほぼ満たすように、第２のモータジェネレータ５の特性及び差動歯車機構８の各ギア比を決定している。
【００２１】
ここでｋ１、ｋ２は下記のように定義される。
ｋ１＝ＺＲ１／ＺＳ１
ｋ２＝ＺＳ２／ＺＲ２
ＺＳ１：第１遊星歯車機構の第１サンギアの歯数
ＺＲ１：第１遊星歯車機構の第１リングギアの歯数
ＺＳ２：第２遊星歯車機構の第２サンギアの歯数
ＺＲ２：第２遊星歯車機構の第２リングギアの歯数
【００２２】
４軸式の差動歯車機構８を備えた動力入出力装置１による各動作状態について、共線図を用いて説明する。
なお、回転速度は、エンジン２の回転方向を正方向とし、各軸に入出力されるトルクはエンジン２のトルクと同じ向きのトルクが入力される方向を正として定義する。従って、駆動軸７のトルクが正の場合は、車両を後方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態（前進時であれば減速、後進時であれば駆動）であり、駆動軸７のトルクが負の場合は、車両を前方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態（前進時であれば駆動、後進時であれば減速）である。
第１・第２のモータジェネレータ４・５による発電や力行を行う場合は、第１・第２のインバータ３３・３４や第１・第２のモータジェネレータ４・５での発熱による損失が発生するため、電気エネルギーと機械的エネルギーとの間で変換を行う場合の効率は１００％ではないが、説明を簡単にするため損失は無いと仮定して説明する。
現実として損失を考慮する場合には、損失により失われるエネルギーの分だけ余分に発電するように制御すればよい。
【００２３】
（１）停止状態
動力入出力装置１は、バッテリ３６の充電量が十分ある状態でのＮレンジやＰレンジで、この制御を行う。図３は、停止状態の共線図を示す。停止状態では、エンジン２は停止しており、第１・第２のモータジェネレータ４・５にはトルクを発生させない。
【００２４】
（２）モータによる前進
動力入出力装置１は、バッテリ３６の充電量が十分ある状態でのＤレンジであって、要求される駆動動力が小さい場合に、この制御を行う。
また、動力入出力装置１は、要求される駆動力が大きくても、バッテリ３６が満充電に近く、バッテリ３６ヘの充電ができない場合であって、車速が低い場合に、この制御を行う。図４は、モータによる前進状態の共線図を示す。
この状態では、Ｔｍｇ１（第１のモータジェネレータのトルク）を零とし、Ｔｍｇ２（第２のモータジェネレータのトルク）により発生する反力を、ワンウェイクラッチで受けている。この場合の駆動トルクＴｏｕｔは、以下の式で表せる。
Ｔｏｕｔ＝（１＋ｋ２）Ｔｍｇ２      …（２）
従って、要求される駆動トルクに対して（２）式を満足するようなＴｍｇ２を算出し、第１・第２のモータジェネレータ４・５を制御すればよい。
【００２５】
（３）モータによる後進
図５は、モータによる後進状態の共線図を示す。動力入出力装置１は、後進方向に駆動トルクを発生させるので、Ｔｍｇ２により発生する反力をＴｍｇ１により受けるように第１のモータジェネレータ４を制御し、エンジンが正転方向に回転しないようにしている。第１のモータジェネレータ４は、トルクの向きと回転方向が逆であり、発電状態となっている。この場合の各トルクの関係は、以下の式で表される。
Ｔｍｇ１＝−（ｋ２／（１＋ｋ１＋ｋ２））＊Ｔｏｕｔ          …（３）
Ｔｍｇ２＝−（（１＋ｋ１）／（１＋ｋ１＋ｋ２））＊Ｔｏｕｔ  …（４）
従って、モータによる後進状態においては、要求される駆動トルクから、（３）、（４）式に従いＴｍｇ１及びＴｍｇ２を算出して、第１・第２のモータジェネレータ４・５を制御すればよい。
【００２６】
（４）エンジン運転時の車両停止
動力入出力装置１は、バッテリ３３を充電する必要がある状態や、エンジン２により補機を駆動する必要がある状態であって、ＮレンジやＰレンジである場合に、この制御を行う。
図６は、エンジン運転時の車両停止状態の共線図を示す。この場合、駆動軸トルクは零のため、各トルクの関係は次の様になる。
Ｔｍｇ１＝−（（１＋ｋ２）／（１＋ｋ１＋ｋ２））Ｔｅ    …（５）
Ｔｍｇ２＝−（ｋ１／（１＋ｋ１＋ｋ２））Ｔｅ            …（６）
この場合、第１のモータジェネレータ４は回生となるが、第２のモータジェネレータ５はトルクと回転方向が同じため、力行となり電力を消費する。しかし、第２のモータジェネレータ５の消費電力よりも第１のモータジェネレータ４の回生電力の方が多いため、充電可能である。
【００２７】
（５）エンジン運転時の車両発進
動力入出力装置１は、バッテリ３６を充電する必要がある状態や、エンジン２により補機を駆動する必要がある状態でのＤレンジで発進する場合に、この制御を行う。
図７は、この時（エンジン運転時の車両発進状態）の共線図を示す。この場合、各トルクの関係は次の様になる。
Ｔｍｇ１＝−（（１＋ｋ２）Ｔｅ＋ｋ２・Ｔｏｕｔ）／（１＋ｋ１＋ｋ２）  …（７）
Ｔｍｇ２＝−（ｋ１・Ｔｅ＋（１＋ｋ１）Ｔｏｕｔ）／（１＋ｋ１＋ｋ２）  …（８）
この場合、第２のモータジェネレータ５は回生となり、第１のモータジェネレータ４は力行となる。駆動力を最大とする必要がなければ、エンジン２のトルクを小さくしてバッテリ３３を放電することも可能であるが、駆動力を最大とするためにエンジントルクを大きくすると、第１のモータジェネレータ４で消費される電力よりも第２のモータジェネレータ５で回生される電力の方が多くなるため、充電となる。
【００２８】
（６）ＬＯＷギア比状態
ＬＯＷギア比状態は、エンジン２により走行し、第２のモータジェネレータ５の回転速度が零の状態である。図８は、この時（ＬＯＷギア比状態）の共線図を示す。この場合の各トルクの関係は、上記（７）、（８）式で表せる。第２のモータジェネレータ５の回転速度は、零であるため、電力は消費しない。従って、バッテリ３６への充放電が無い場合には、第１のモータジェネレータ４で発電を行う必要がないため、Ｔｍｇ１は零となる。
また、エンジン回転速度と駆動軸回転速度の比は（１＋ｋ２）／ｋ２となる
【００２９】
（７）中間ギア比状態
中間ギア比状態は、エンジン２により走行し、第１のモータジェネレータ４及び第２のモータジェネレータ５の回転速度が正の状態である。図９は、この時（中間ギア比状態）の共線図を示す。この場合の各トルクの関係も、上記（７）、（８）式となる。この場合、バッテリ３６への充放電が無い場合は、第１のモータジェネレータ４は回生となり、この回生電力を用いて第２のモータジェネレータ５を力行させる。
【００３０】
（８）ＨＩＧＨギア比状態
エンジン２により走行し、第１のモータジェネレータ４の回転速度が零の状態である。図１０は、この時（ＨＩＧＨギア比状態）の共線図を示す。この場合の各トルクの関係も、上記（７）、（８）式となる。第１のモータジェネレータ４は、回転速度が零であるため、回生はしない。従って、バッテリ３６への充放電が無い場合には、第２のモータジェネレータ５での力行や回生は行わず、Ｔｍｇ２は零となる。また、エンジン回転速度と駆動軸回転速度の比は、ｋ１／（１＋ｋ１）となる。
【００３１】
（９）エンジン運転時の車両後進
動力入出力装置１は、バッテリ３６を充電する必要がある状態や、エンジン２により補機を駆動する必要がある状態でのＲレンジで、この制御を行う。図１１は、エンジン運転時の車両後進状態の共線図をに示す。この場合の各トルクの関係も、上記（７）、（８）式となる。
【００３２】
次に、この発明の条件について説明する。
図１２〜図１４は、エンジン作動状態で最大駆動力を発生させての発進時（車速：零）における共線図である。
図１２は、この発明の条件を満たすように、Ｔｍｇ２ｍａｘ＝Ｔｅｓ／ｋ２、となるように設定した場合であるのに対し、図１３では、Ｔｍｇ２ｍａｘ＜Ｔｅｓ／ｋ２、となるように設定した場合、図１４では、Ｔｍｇ２ｍａｘ＞Ｔｅｓ／ｋ２、となるように設定した場合である。なお、出力軸トルクは、トルクバランスの関係から負の向きの時に駆動側、正の向きの時に被駆動側となる。
【００３３】
この動力入出力装置１は、図１２に示すように、条件式（１）、Ｔｍｇ２ｍａｘ＝Ｔｅｓ／ｋ２、を満たすようにした場合、駆動力を最大とするために第２のモータジェネレータ５のトルクを最大トルク（Ｔｍｇ２ｍａｘ）となるように、そして、エンジン動作点を発進時の駆動力を最大とするように定めたエンジン動作点におけるエンジントルク（Ｔｅｓ）となるように制御すると、第１のモータジェネレータ４のトルクが零でトルクバランスすることになる。従って、この場合、第１のモータジェネレータ４のパワーは零となる。
なお、発進時を含む低車速域においては、エンジン回転速度は第１のモータジェネレータ４の最高回転速度によって上限を制限されており、一般的に低回転域においては回転が高い方がエンジントルクが大きくなるため、最大駆動力を出力するためにはエンジン回転速度を上限近傍に制御するのが望ましい。従って、発進時に最大駆動力を要求された場合には、第１のモータジェネレータ４の回転速度は上限近傍で制御されることになる。
【００３４】
次に、図１３について説明する。この場合も、動力入出力装置１は、駆動力を最大とするために第２のモータジェネレータ５のトルクを最大トルク（Ｔｍｇ２ｍａｘ）となるように、そしてエンジン動作点を発進時の駆動力を最大とするように定めたエンジン動作点におけるエンジントルク（Ｔｅｓ）となるように制御する。
しかし、Ｔｍｇ２ｍａｘ＜Ｔｅｓ／ｋ２、となっているため、トルクバランスさせるために第１のモータジェネレータ４には負のトルクが必要となる。しかも、上述のように第１のモータジェネレータ４は、上限回転速度近傍の高回転域で制御されるので、トルクが小さくてもパワーは大きな値となり、第１のインバータ３３の大型化をもたらすことになる。
【００３５】
次に、図１４について説明する。この場合も、動力入出力装置１は、駆動力を最大とするために第２のモータジェネレータ５のトルクを最大トルク（Ｔｍｇ２ｍａｘ）となるように、そして、エンジン動作点を発進時の駆動力を最大とするように定めたエンジン動作点におけるエンジントルク（Ｔｅｓ）となるように制御する。
しかし、Ｔｍｇ２ｍａｘ＞Ｔｅｓ／ｋ２となっているため、トルクバランスさせるために第１のモータジェネレータ４には正のトルクが必要となる。従って、Ｔｍｇ２ｍａｘ＜Ｔｅｓ／ｋ２の場合と同様にパワーは大きな値となり、第１のインバータ３３の大型化をもたらすことになる。
【００３６】
このように、この発明の動力入出力装置１は、４つの回転要素２５〜２８を有する４軸式の差動歯車機構８は、図３に示す共線図上において、４つの回転要素２５〜２８を一端から他端に向かって順番に第１〜第４回転要素２５〜２８として設定し、第１回転要素２５には第１のモータジェネレータ４を接続し、第２回転要素２６にはエンジン２の出力軸３を接続し、第３回転要素２７には駆動軸７を接続し、第４回転要素２８には第２のモータジェネレータ５を接続し、この第２のモータジェネレータ５は、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備えており、図３に示す共線図の横軸上において、第２回転要素２６と第３回転要素２７との間の配分比を１となるように各回転要素２５〜２８間の配分比（ｋ１、ｋ２）を設定し、第２のモータジェネレータ５の最大トルクが、車両発進時のエンジン回転速度におけるエンジントルクを、第３回転要素２７と第４回転要素２８との間の配分比（ｋ２）で割った値と等しくなるように構成している。
従って、この発明の動力入出力装置１によれば、車両発進時（車速＝０）において、第２のモータジェネレータ５に最大トルクを発生させた状態で、トルクバランスする第１のモータジェネレータ４のトルクが零近傍となるので、第１のモータジェネレータ４が高回転となる発進時において、第１のモータジェネレータ４に必要とされる出力が小さくて済み、第１のモータジェネレータ４及び第１のモータジェネレータ４の関連機器（第１のインバータ３３など）を小型化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
この発明は、第１のモータジェネレータに必要とされる出力を小さくすることで、第１のモータジェネレータ及びこの第１のモータジェネレータのインバータなどの関連機器を小型化するものであり、ハイブリッド型の車両の動力伝達装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例を示す車両の動力入出力装置の概略構成図である。
【図２】実施例を示す車両の各動作モードにおけるエンジン、車両の挙動及び運転のレンジの関係を示す図表である。
【図３】実施例を示す停止状態の共線図である。
【図４】実施例を示すモータによる前進状態の共線図である。
【図５】実施例を示すモータによる後進状態の共線図である。
【図６】実施例を示すエンジン運転時の車両停止状態の共線図である。
【図７】実施例を示すエンジン運転時の車両発進状態の共線図である。
【図８】実施例を示すＬＡＷギア比状態の共線図である。
【図９】実施例を示す中間ギア比状態の共線図である。
【図１０】実施例を示すＨＩＧＨギア比状態の共線図である。
【図１１】実施例を示すエンジン運転時の車両後進状態の共線図である。
【図１２】実施例を示す４軸式の車両の発進時において、エンジントルク値が第２のモータジェネレータの最大トルク値と等しい場合の共線図である。
【図１３】４軸式の車両の発進時において、エンジントルク値が第２のモータジェネレータの最大トルク値よりも大きい場合の共線図である。
【図１４】４軸式の車両の発進時において、エンジントルク値が第２のモータジェネレータの最大トルク値よりも小さい場合の共線図である。
【図１５】従来例を示す３軸式の車両の発進時の共線図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  動力入出力装置
２  エンジン
３  出力軸
４  第１のモータジェネレータ
５  第２のモータジェネレータ
７  駆動軸
８  差動歯車機構
１５  第１遊星歯車機構
１６  第２遊星歯車機構
２５  第１回転要素
２６  第２回転要素
２７  第３回転要素
２８  第４回転要素
３１  動作制御部
３２  トルク値算出部
３３  第１のインバータ
３４  第２のインバータ
３５  バッテリ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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