(57)【要約】 【課題】車両の動入出力装置において、４軸式の差動歯車機構で、車両走行パターンの中で最も駆動力が必要な車両の発進時に、最大の駆動力を供給可能とすることにある。【解決手段】差動歯車機構は、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該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、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、動力制御手段は車両の発進時において第２のモータジェネレータの回転速度を該第２のモータジェネレータの基底回転速度よりも低く設定している。【選択図】図１
2007237885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の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、及び前記駆動軸に夫々連結された４つの回転要素を有する差動歯車機構と、前記第１のモータジェネレータ及び前記第２のモータジェネレータを作動制御する動力制御手段とを備えた車両の動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該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前記車両を走行させることができる性能を備え、前記動力制御手段は、前記車両の発進時において前記第２のモータジェネレータの回転速度を該第２のモータジェネレータの基底回転速度よりも低くなるように前記差動歯車機構のギア比と前記第２のモータジェネレータのトルク特性を構成したことを特徴とする車両の動入出力装置。
【請求項２】
車両の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、及び前記駆動軸に夫々連結された４つの回転要素を有する差動歯車機構と、前記第１のモータジェネレータ及び前記第２のモータジェネレータを作動制御する動力制御手段とを備えた車両の動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該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前記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１回転要素と前記第２回転要素間の配分比、及び前記第３回転要素と前記第４回転要素間の配分比に対して、前記第２回転要素と前記第３回転要素間の配分比が１となるように前記差動歯車機構のギア比を設定し、前記動力制御手段は、前記車両の発進時において前記第２のモータジェネレータの回転速度を、前記共線図上において設定される発進時のエンジン回転速度と、前記第３の回転要素と前記第４の回転要素間で設定された配分比との積に等しくなるように構成したことを特徴とする車両の動入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の動入出力装置に係り、特に複数の動力源の動力を合成して駆動力を出力する動力入出力の構造において歯車機構のギア比や動力源の出力特性を適正に設定する車両の動入出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、駆動源として、エンジンとこのエンジン以外に電動機を備えた、いわゆるハイブリッド車がある。このエンジンと電動機とを備えたハイブリッド車の動力利用の方式としては、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、駆動は全て電動機で行う方式：直列方式）やパラレル方式（エンジンと電動機とが並列に配置され、夫々の動力が駆動に用いられる方式：並列方式）がある。また、これら以外の他の方式には、３軸式として、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があり、これにより、エンジンの動作点を停止が含められた任意の点に設定することができ、燃費を向上している。
【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】
しかし、シリーズ方式ほどではないが、充分な駆動軸の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になるため、及び、ＬＯＷギア比域では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に、電気的損失が大きくなり、未だ改善の余地があった。
この点を解決する方法としては、４軸式として、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、第１のモータジェネレータ、第２のモータジェネレータ、及び駆動輪に接続される駆動軸を接続し、エンジンの動力と第１のモータジェネレータ及び第２のモータジェネレータの動力とを合成して駆動軸に出力する構造がある。そして、共線図上において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、共線図上において外側の回転要素にエンジン側の第１のモータジェネレータと駆動軸側の第２のモータジェネレータと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の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し、第１のモータジェネレータ及び第２のモータジェネレータを小型化するとともに、駆動装置としての伝達効率を改善する。
また、４軸式には、上記の構造と同様の方法であり、さらに、５つ目の回転要素を加え、この５つ目の回転要素の回転を停止させるブレーキを設けた構造がある。
【特許文献５】特開２００２−２８１６０７号公報
【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】
【０００４】
ところで、従来、上記の４軸式においては、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により最大駆動動力の特性が決定されるにもかかわらず、その選定方法については言及しておらず、最大駆動力の特性が不適切になるおそれがあった。特に、車両の発進時（車速＝０）においては、最も大きな駆動力が必要とされるので、車両の発進時の駆動力が最大となるように選定することが必要となる。しかし、３軸式では、図１６、図１７に示すように、駆動軸（「ＯＵＴ」と記す）に第１のモータジェネレータ（「ＭＧ１」と記す）が接続されており、車速＝０において、エンジン（「ＥＮＧ」と記す）の作動・停止にかかわらず、第２のモータジェネレータ（「ＭＧ２」と記す）の回転速度も零（０）となるので、第２のモータジェネレータのトルクを最大とし、駆動力も車速＝０で、最大となる。
しかしながら、４軸式では、エンジンの作動状態においては、第２のモータジェネレータの回転速度が零（０）ではないため、第２のモータジェネレータのトルクが最大トルクとなるとは限らず、第２のモータジェネレータの特性や差動歯車機構のギア比によっては、車速＝０における最大駆動力が、車速＞０における最大駆動力よりも小さくなる可能性があり（図１２、図１３参照）、このため、車両の発進時に必要な最大の駆動力を供給することができなくなるという不都合があった。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、複数の動力源の動力を合成して駆動力を出力する動力入出力の構造において歯車機構のギア比や駆動軸側のモータジェネレータの出力特性を適正に設定することにより、発進性を向上する車両の動入出力装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、車両の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、及び前記駆動軸に夫々連結された４つの回転要素を有する差動歯車機構と、前記第１のモータジェネレータ及び前記第２のモータジェネレータを作動制御する動力制御手段とを備えた車両の動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該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前記車両を走行させることができる性能を備え、前記動力制御手段は、前記車両の発進時において前記第２のモータジェネレータの回転速度を該第２のモータジェネレータの基底回転速度よりも低くなるように前記差動歯車機構のギア比と前記第２のモータジェネレータのトルク特性を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の車両の動入出力装置は、車両の発進時において駆動軸側のモータジェネレータの回転速度を、最大トルクが出力することができる基底回転速度よりも低くなるように設定し、車両走行パターンの中で最も駆動力が必要な車両の発進時に最大の駆動力を供給可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明は、車両の発進時に最大の駆動力を供給可能とする目的を、車両の発進時において駆動軸側のモータジェネレータの回転速度を基底回転速度よりも低くして実現する。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。 
【実施例】
【０００９】
図１〜図１５は、この発明の実施例を示す。詳しくは、図１は、車両の動入出力装置のシステム構成図である。図２は、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レンジの関係を示す図である。図３は、車両の動作モードが車両停止状態のときの共線図である。図４は、車両の動作モードがモータジェネレータによる車両前進状態のときの共線図である。図５は、車両の動作モードがモータジェネレータによる車両後進状態のときの共線図である。図６は、車両の動作モードがエンジン運転時の車両停止状態のときの共線図である。図７は、車両の動作モードがエンジン運転時の車両発進状態のときの共線図である。図８は、車両の動作モードがＬＯＷギア比状態のときの共線図である。図９は、車両の動作モードが中間ギア比状態のときの共線図である。図１０は、車両の動作モードがＨＩＧＨギア比状態のときの共線図である。図１１は、車両の動作モードがエンジン運転時の車両後退状態のときの共線図である。図１２は、４軸式の差動歯車機構において発進から低車速域の共線図である。図１３は、４軸式の差動歯車機構において車速と第２のモータジェネレータのトルクとの特性図である。図１４は、４軸式の差動歯車機構において発進から低車速域で、エンジンの出力軸と第２のモータジェネレータ間のレバー長さが異なる場合を比較した共線図である。図１５は、４軸式の差動歯車機構において車速と第２のモータジェネレータのトルクとの特性で、エンジンの出力軸と第２のモータジェネレータ間のレバー長さが異なる場合を比較した特性図である。
【００１０】
先ず、この発明に係る車両の動入出力装置について、図１に基づいて説明する。図１に示すように、車両としての、いわゆるハイブリッド車の制御装置１には、トルクを出力する駆動源であるエンジン２の出力軸３と、第１のモータジェネレータ４と、第２のモータジェネレータ５と、駆動輪６に伝達ギア機構７を介して接続される駆動軸８と、前記出力軸３、前記第１のモータジェネレータ４、前記第２のモータジェネレータ５、及び前記駆動軸８に夫々連結された差動歯車機構９とが備えられている。また、制御装置１には、前記第１のモータジェネレータ４及び前記第２のモータジェネレータ５を作動制御する動力制御手段１０と、蓄電池であるバッテリ１２とが備えられている。
【００１１】
差動歯車機構９は、互いの２つの回転要素が連結された第１の遊星歯車機構１３と第２の遊星歯車機構１４とを並設して構成される。第１の遊星歯車機構１３は、第１のサンギア１５と、この第１のサンギア１５に噛み合った第１のピニオンギア１６と、第１のピニオンギア１６に噛み合った第１のリングギア１７と、第１のピニオンギア１６に連結した第１のキャリア１８とを備えている。第２の遊星歯車機構１４は、第２のサンギア１９と、この第２のサンギア１９に噛み合った第２のピニオンギア２０と、第２のピニオンギア２０に噛み合った第２のリングギア２１と、第２のピニオンギア２０に連結した第２のキャリア２２とを備えている。一般に、単一の遊星歯車機構にあっては、共線図において、左側から順次に、サンギア、キャリア、リングギアの各回転速度軸が並列に描かれ、そして、この各回転速度軸の配設間隔比がサンギアの歯数とリングギアの歯数との比で表せる。
【００１２】
差動歯車機構９において、第１の遊星歯車機構１３の第１のキャリア１８は、エンジン２の出力軸３に連結している。また、第２の遊星歯車機構１４の第２のキャリア２２は、第１の遊星歯車機構１３の第１のリングギア１７に連結している。従って、差動歯車機構９においては、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の遊星歯車機構１３の共線図と第２の遊星歯車機構１４の共線図とを、４つの回転要素に対応する４本の回転速度軸（４軸式）が描かれた共線図に合成することができる。
【００１３】
そして、この差動歯車機構９は、４つの回転要素がいずれも回転中心線が同一軸上であり、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（図３〜図１１参照）上において該４つの回転要素を一端（各図の左側）から他端（各図の右側）に向かって順番に、第１回転要素（Ｒ１）、第２回転要素（Ｒ２）、第３回転要素（Ｒ３）、第４回転要素（Ｒ４）として設定する。詳しくは、前記第１回転要素（Ｒ１）としての第１のサンギア１５には、第１のモータ出力軸２３を介して第１のモータジェネレータ４を接続する。前記第２回転要素（Ｒ２）としての第１のキャリア１８、第２のサンギア１９には、エンジン２の出力軸３を接続する。前記第３回転要素（Ｒ３）としての第１のリングギア１７、第２のキャリア２２には、伝達ギア機構７を介して駆動軸８を接続する。前記第４回転要素（Ｒ４）としての第２のリングギア２１には、第２のモータ出力軸２４を介して第２のモータジェネレータ５を接続する。
【００１４】
この差動歯車機構９において、第２回転要素（Ｒ２）・第３回転要素（Ｒ３）は内側に配置され、第１回転要素（Ｒ１）・第４回転要素（Ｒ４）は外側に配置される。また、第２のモータジェネレータ５は、第２のモータ出力軸２４と第２のリングギア２１と第２のキャリア２２と第１のリングギア１７と伝達ギア機構７と駆動軸８とを介して駆動輪６に直接連結可能となり、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。
【００１５】
また、この実施例において、例えば、図３の共線図に示すように、横軸上において、前記第１回転要素（Ｒ１）と前記第２回転要素（Ｒ２）間の配分比（ｋ１）、及び前記第３回転要素（Ｒ３）と前記第４回転要素（Ｒ４）間の配分比（ｋ２）に対して、前記第２回転要素（Ｒ２）と前記第３回転要素（Ｒ３）間の配分比が「１」となるように、差動歯車機構９のギア比を設定する。
【００１６】
即ち、この発明に係る差動歯車機構９は、図３〜図１１に示す各共線図上において、内側の第２回転要素（Ｒ２）・第３回転要素（Ｒ３）にエンジン２（「ＥＮＧ」と記す）の出力軸３と駆動軸６（「ＯＵＴ」と記す）とを配置し、外側の第１回転要素（Ｒ１）・第４回転要素（Ｒ４）にはエンジン２側の第１のモータジェネレータ４（「ＭＧ１」と記す）と駆動軸８側の第２のモータジェネレータ５（「ＭＧ２」と記す）とを配置し、エンジン２の動力と第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の動力とを合成して駆動軸８に出力し、エンジン２と第１のモータジェネレータ４と第２のモータジェネレータ５と駆動軸８との間で動力の授受を行う。
【００１７】
この場合、この差動歯車機構９においては、以下の条件式（１）を満たすように、第２のモータジェネレータ５の特性及び差動歯車機構９のギア比を設定している。
Ｎｍｇ２ｂ＞ｋ２＊Ｎｅｓ……（１） 
ここで、上記の各共線図上において、エンジン２（「ＥＮＧ」と記す）と駆動軸８（「ＯＵＴ」と記す）間のレバー長を「１」とした場合に、第１のモータジェネレータ４（「ＭＧ１」と記す）とエンジン２（「ＥＮＧ」と記す）との間のレバー長（配分比）をｋ１とし、また、駆動軸６（「ＯＵＴ」と記す）と第２のモータジェネレータ５（「ＭＧ２」と記す）との間のレバー長（配分比）をｋ２とする。また、Ｎｍｇ２ｂは、第２のモータジェネレータ５の基底回転速度である。この基底回転速度（Ｎｍｇ２ｂ）とは、第２のモータジェネレータ５の回転速度が低い領域においては最大トルクを出力可能な回転速度領域が存在し、この回転速度領域の上限値である。Ｎｅｓは、要求駆動力が最大の発進時のエンジン２の動作点におけるエンジン回転速度である。さらに、Ｎｍｇ２ｂは、ｋ２＊Ｎｅｓ近傍の値とする。
上記のｋ１、ｋ２は、下記のように定義される。 
ｋ１＝ＺＲ１／ＺＳ１ 
ｋ２＝ＺＳ２／ＺＲ２ 
ここで、ＺＳ１は、第１の遊星歯車機構１３の第１のサンギア１５の歯数である。ＺＲ１は、第１の遊星歯車機構１３の第１のリングギア１７の歯数である。ＺＳ２は、第２の遊星歯車機構１４の第２のサンギア１９の歯数である。ＺＲ２は、第２の遊星歯車機構１４の第２のリングギア２１の歯数である。
【００１８】
なお、エンジン回転数の上限値は、第１のモータジェネレータ４の最高回転速度によって制限される。このエンジン回転速度の上限値は、駆動軸８の回転速度が低い程低くなる。現実的な第１のモータジェネレータ４の最高回転速度や差動歯車機構９のギア比から定まる車両の発進時（車速＝０）のエンジン回転速度の上限値以下において、エンジン２の出力特性は、エンジン回転速度が高くなるにつれてトルクが増加する傾向となる。そこで、最大駆動力を得るように、エンジン２のトルクを最大とするためには、エンジン回転速度を上限値近傍とする必要がある。従って、上記の条件式（１）の代わりに、以下の条件式（２）のようにし、第２のモータジェネレータ５の特性、第１のモータジェネレータ４の特性及び差動歯車機構９のギア比を設定することも可能である。
Ｎｍｇ２ｂ＞Ｎｍｇ１ｍａｘ＊ｋ２／（１＋ｋ１）……（２） 
ここで、Ｎｍｇ１ｍａｘは、第１のモータジェネレータ４の最高回転速度である。Ｎｍｇ２ｂは、Ｎｍｇ１ｍａｘ＊ｋ２／（１＋ｋ１）近傍の値とする。
【００１９】
動力制御手段１０は、制御値算出手段２５と、この制御値算出手段２５で算出された制御値（トルク値、回転速度の値）により第１のモータジェネレータ４を作動制御する第１のインバータ（「インバータ１」と記す）２６及び第２のモータジェネレータ５を作動制御する第２のインバータ（「インバータ２」と記す）２７とを備えている。この第１のインバータ２６及び第２のインバータ２７の電源端子は、バッテリ１２に接続している。また、動力制御手段１０は、車両の発進時において第２のモータジェネレータ５の回転速度を、該第２のモータジェネレータ５の基底回転速度よりも低くなるように差動歯車機構９のギア比と第２のモータジェネレータ５のトルク特性を構成している。また、動力制御手段１０は、車両の発進時において第２のモータジェネレータ５の回転速度（Ｎｍｇ２）を、共線図上において設定される発進時のエンジン回転速度（Ｎｅｓ）と、前記第３の回転要素と前記第４の回転要素間で設定された配分比（ｋ２）との積（Ｎｅｓ＊ｋ２）に等しくなるように設定している。
【００２０】
制御値算出手段２５は、各種情報に基づいて、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を作動する制御値を算出して第１のインバータ２６及び第２のインバータ２７に出力する。
【００２１】
バッテリ１２は、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の他に、空調装置等の補機にも電力を供給し、また、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の回生時には蓄電を行う。
【００２２】
そして、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レンジの関係は、図２に示すようになる。図２に示すように、車両停止状態においては、エンジン２が停止し、車両が停止し、運転レンジが駐車（Ｐ）レンジ、中立（Ｎ）レンジとなる。モータジェネレータによる車両前進状態においては、エンジン２が停止し、車両が前進し、運転レンジが走行（Ｄ）レンジの前進となる。モータジェネレータによる車両後進状態においては、エンジン２が停止し、車両が後進し、運転レンジが後退（Ｒ）レンジの後進となる。エンジン運転時の車両停止状態においては、エンジン２が運転し、車両が停止し、運転レンジが補機駆動又はバッテリ１２の充電時の駐車（Ｐ）レンジ、中立（Ｎ）レンジとなる。エンジン運転時の車両発進状態においては、エンジン２が運転し、車両が前進（ＬＯＷ）し、運転レンジが走行（Ｄ）レンジの前進となる。ＬＯＷギア比状態においては、エンジン２が運転し、車両が前進（ＬＯＷ）し、運転レンジが走行（Ｄ）レンジの前進（ＬＯＷギアに相当）となる。中間ギア比状態においては、エンジン２が運転し、車両が前進し、運転レンジが走行（Ｄ）レンジの前進となる。ＨＩＧＨギア比状態においては、エンジン２が運転し、車両が前進（ＨＩＧＨ）し、運転レンジが走行（Ｄ）レンジの前進（ＨＩＧＨギアに相当）となる。エンジン２の運転時の車両後進状態においては、エンジン２が運転し、車両が後進し、運転レンジが補機駆動又はバッテリ１２の充電時の後退（Ｒ）レンジの後進となる。
【００２３】
次いで、上記の各動作状態について、図３〜図１１の各共線図を用いて説明する。なお、この場合に、回転速度は、エンジン２の回転方向を正方向とし、また、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８のトルクが正の場合は、車両を後方へ走行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、一方、駆動軸８のトルクが負の場合は、車両を前方へ走行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。モータジェネレータによる発電や力行を行う場合に、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や第１のインバータ２６・第２のインバータ２７での発熱による損失が発生するため電気エネルギと機械的エネルギ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の分だけ余分に発電するように制御すればよい。
【００２４】
図３は、車両停止状態のときの共線図を示す。この車両停止状態の制御は、バッテリ１２の充電量が充分ある状態での中立（Ｎ）レンジや駐車（Ｐ）レンジで行う。エンジン２は停止しており、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にはトルクを発生させない。
【００２５】
図４は、モータジェネレータによる車両前進状態のときの共線図を示す。このモータジェネレータによる車両前進状態の制御は、バッテリ１２の充電量が充分ある状態での走行（Ｄ）レンジで、要求される駆動力が小さい場合に行う。また、要求される駆動力が大きくても、バッテリ１２が満充電に近くバッテリ１２ヘの充電ができない場合で車速が低い場合には、この制御を行う。このモータジェネレータによる車両前進状態では、Ｔｍｇ１（第１のモータジェネレータ４のトルク：回転速度）を零（０）とし、Ｔｍｇ２（第２のモータジェネレータ５のトルク：回転速度）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、以下の条件式（３）で表せる。
Ｔｏｕｔ＝−（１＋ｋ２）Ｔｍｇ２…（３） 
従って、要求される駆動トルクＴｏｕｔに対して、上記の条件式（３）を満足するようなＴｍｇ２を算出して第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を制御すればよい。上記のワンウェイクラッチは、エンジン２の逆回転を防止する規制手段であり、エンジン２の出力軸３や、この出力軸３に連結した第１のキャリア１８・第２のサンギア１９のいずれかを支持する。
【００２６】
図５は、モータジェネレータによる車両後進状態のときの共線図を示す。このモータジェネレータによる車両後進状態の制御は、車両の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を作動制御し、エンジン２が正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、以下の条件式（４）、条件式（５）で表せる。
Ｔｍｇ１＝−（ｋ２／（１＋ｋ１＋ｋ２））Ｔｏｕｔ……（４） 
Ｔｍｇ２＝−（（１＋ｋ１）／（１＋ｋ１＋ｋ２））Ｔｏｕｔ……（５） 
従って、要求される駆動トルクＴｏｕｔから上記の条件式（４）、条件式（５）に従い、Ｔｍｇ１及びＴｍｇ２を算出し、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を作動制御すればよい。
【００２７】
図６は、エンジン運転時の車両停止状態のときの共線図を示す。このエンジン２の運転時の車両停止状態の制御は、バッテリ１２を充電する必要がある状態や、エンジン２により補機駆動する必要がある状態での中立（Ｎ）レンジや駐車（Ｐ）レンジで行う。この場合、駆動軸８の駆動トルクは零（０）のため、各トルクの関係は、次の条件式（６）、条件式（７）のようになる。
Ｔｍｇ１＝−（（１＋ｋ２）／（１＋ｋ１＋ｋ２））Ｔｅ……（６） 
Ｔｍｇ２＝−（ｋ１／（１＋ｋ１＋ｋ２））Ｔｅ……（７） 
ここで、Ｔｅは、エンジン２のトルクである。 
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であるため力行となり、電力を消費する。しかし、この第２のモータジェネレータ５は、該第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。
【００２８】
図７は、エンジン運転時の車両発進状態のときの共線図を示す。このエンジン２の運転時の車両発進状態の制御は、バッテリ１２を充電する必要がある状態や、エンジン２により補機駆動する必要がある状態で、走行（Ｄ）レンジにより発進する場合である。この場合、各トルクの関係は、次の条件式（８）、条件式（９）のようになる。
Ｔｍｇ１＝−（（１＋ｋ２）Ｔｅ＋ｋ２＊Ｔｏｕｔ）／（１＋ｋ１＋ｋ２）……（８）  Ｔｍｇ２＝−（ｋ１＊Ｔｅ＋（１＋ｋ１）Ｔｏｕｔ）／（１＋ｋ１＋ｋ２）……（９）  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１２を放電することも可能である。しかし、駆動力を最大とするために、エンジン２の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、バッテリ１２は充電状態となる。
【００２９】
図８は、ＬＯＷギア比状態のときの共線図を示す。この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（０）の状態である。この場合の各トルクの関係は、上記の条件式（８）、条件式（９）で表せる。第２のモータジェネレータ５の回転速度が零（０）であるため、電力は消費しない。従って、バッテリ１２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で発電を行う必要はないため、Ｔｍｇ１は零（０）となる。また、エンジン回転速度と駆動軸８の回転速度との比は、
（１＋ｋ２）／ｋ２ 
となる。 
【００３０】
図９は、中間ギア比状態のときの共線図を示す。この中間ギア比状態は、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。この場合の各トルクの関係も、上記の条件式（８）、条件式（９）となる。この場合、バッテリ１２への充放電が無い場合、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。
【００３１】
図１０は、ＨＩＧＨギア比状態のときの共線図を示す。このＨＩＧＨ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の回転速度が零（０）の状態である。この場合の各トルクの関係も、上記の条件式（８）、条件式（９）となる。第１のモータジェネレータ４の回転速度が零（０）であるため、回生はしない。従って、バッテリ１２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・第２のモータジェネレータ５の力行や回生は行わず、Ｔｍｇ２は零（０）となる。また、エンジン回転速度と駆動軸８の回転速度との比は、
ｋ１／（１＋ｋ１） 
となる。 
【００３２】
図１１は、エンジン運転時の車両後退状態のときの共線図を示す。このエンジン２の運転時の車両後退状態の制御は、バッテリ１２を充電する必要がある状態や、エンジン２により補機駆動する必要がある状態での後退（Ｒ）レンジで行う。この場合の各トルクの関係も、上記の条件式（８）、条件式（９）となる。
【００３３】
図１２は、この発明に係る条件を示し、エンジン２の作動状態で最大駆動力を発生させての発進時（車速＝０）、車速＝ｖ１及びｖ２における共線図である。この図１２の共線図において、車速の大小関係は、ｖ１＜ｖ２となっている。車速が零（０）の時に、第２のモータジェネレータ５は、負回転（エンジン２とは反対方向に回転）となっており、車速の上昇につれてエンジン回転速度が零（０）に近づき、そして、車速＝ｖ１で、第２のモータジェネレータ５の回転速度が零（０）となる。そして、さらに、車速が上昇すると、正回転（エンジン２と同じ回転方向）方向に第２のモータジェネレータ５の回転速度が上昇して行く（車速は、ｖ２の状態である）。車両の発進時の第２のモータジェネレータ５の回転速度Ｎｍｇ２は、図１２の共線図上により、設定された発進時のエンジン回転速度Ｎｅｓと、第３の回転要素と第４の回転要素間で設定された配分比（ｋ２）との積に等しくなるように、以下の条件式（１０）で表せる。
Ｎｍｇ２＝−Ｎｅｓ＊ｋ２……（１０） 
ここで、Ｎｅｓは、車両の発進時のエンジン２の動作点から定まるエンジン回転速度である。なお、車両の発進時を含む低車速域において、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値が制限されている。一般的に、低回転領域において、回転速度が高い方ではエンジントルクが大きくなる。このため、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値近傍に制御するのが望ましい。従って、このようなエンジン２の動作点を設定すると、発進時の第２のモータジェネレータ５の回転速度（Ｎｍｇ２）は、図１２の共線図より、以下の条件式（１１）のように表すこともできる。
Ｎｍｇ２＝−Ｎｍｇ１ｍａｘ＊ｋ２／（１＋ｋ１）……（１１） 
ここで、Ｎｍｇ１ｍａｘは、第１のモータジェネレータ４の最高回転速度である。最大駆動力を発生させる時には、第２のモータジェネレータ５のトルクも最大となるように制御する必要があるが、各モータジェネレータのトルクは回転速度に依存しており、このため、最大トルクを出力できる回転速度には上限がある。
【００３４】
図１３は、エンジン２を作動した状態における車速に対する第２のモータジェネレータ５の回転速度と第２のモータジェネレータ５の出力特性を示す特性図である。一般的に、同期モータジェネレータの出力特性には、回転速度が低い領域においては最大トルクを出力可能な回転速度領域があり、この回転速度領域の上限値を基底回転速度と呼んでいる。そして、この基底回転速度以上では、回転速度が高くなるにつれてトルクが小さくなる特性となっており、負回転方向も同等の特性となっている。このため、この発明の条件を満たさない場合に、車両の発進時において、第２のモータジェネレータ５は最大トルクを発生することができず、駆動力が小さくなってしまう。
そこで、この発明においては、車両の発進時の第２のモータジェネレータ５の回転速度の絶対値（ｋ２＊Ｎｅｓ）が基底回転速度（Ｎｍｇ２ｂ）よりも低く、すなわち、上記の条件式（１）である
Ｎｍｇ２ｂ＞ｋ２＊Ｎｅｓ 
又は、上記の条件式（２）である 
Ｎｍｇ２ｂ＞Ｎｍｇ１ｍａｘ＊ｋ２／（１＋ｋ１） 
を満たすように、第２のモータジェネレータ５の出力特性を設定している。 
これにより、車両の発進時（車速＝０）における第２のモータジェネレータ５の回転速度を、該第２のモータジェネレータ５の最大トルクを出力することができる基底回転速度（Ｎｍｇ２ｂ）よりも低く設定、つまり、車両の発進時（車速＝０）における第２のモータジェネレータ５の回転速度が基底回転速度（Ｎｍｇ２ｂ）を超えないように、第２のモータジェネレータ５の出力特性や、差動歯車機構９のギア比を設定するので、車両走行パターンの中で、最も駆動力が必要とされる車両の発進時に、第２のモータジェネレータ５の最大トルクを用いて発進することができ、最大の駆動力を供給可能とし、駆動力をハイブリッドシステムが出力可能な最大値として良好な駆動力特性にすることができる。
【００３５】
また、この発明においては、図１４、図１５に示すように、上記の条件式（１）において、Ｎｍｇ２ｂをｋ２＊Ｎｅｓ近傍の値とし、若しくは、上記の条件式（２）において、Ｎｍｇ２ｂをＮｍｇ１ｍａｘ＊ｋ２／（１＋ｋ１）近傍の値とすることにより、車両の発進時（車速＝０）における第２のモータジェネレータ５の回転速度を、該第２のモータジェネレータ５の最大トルクを出力できる基底回転速度（Ｎｍｇ２ｂ）よりも低く且つ該基底回転速度（Ｎｍｇ２ｂ）近傍とすることができる。
これにより、同一のモータジェネレータ特性であれば、第２のモータジェネレータ５が最大トルクを出力できる車速領域を最大とすることができ、動力性能を最良とすることができる。
【００３６】
更に、この発明においては、車両の発進時において第２のモータジェネレータ５の回転速度を、共線図上において設定される発進時のエンジン回転速度（Ｎｅｓ）と、第３の回転要素（Ｒ３）と第４の回転要素（Ｒ４）間で設定された配分比（ｋ２）との積に等しくなるように設定する。これにより、発進時の駆動力特性をさらに向上することができる。
【００３７】
従って、この発明は、複数の動力源の動力を合成して駆動力を出力する動力入出力の車両制御装置において、差動歯車機構９のギア比を適正に設定するとともに、駆動軸側のモータジェネレータの出力特性を適正に設定することにより、発進性を向上するという目的を達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
車両の発進時において駆動軸側のモータジェネレータの回転速度を基底回転速度よりも低くすることを、ハイブリッド車以外の車両にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】車両の動入出力装置のシステム構成図である。
【図２】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レンジの関係を示す図である。
【図３】車両の動作モードが車両停止状態のときの共線図である。
【図４】車両の動作モードがモータジェネレータによる車両前進状態のときの共線図である。
【図５】車両の動作モードがモータジェネレータによる車両後進状態のときの共線図である。
【図６】車両の動作モードがエンジン運転時の車両停止状態のときの共線図である。
【図７】車両の動作モードがエンジン運転時の車両発進状態のときの共線図である。
【図８】車両の動作モードがＬＯＷギア比状態のときの共線図である。
【図９】車両の動作モードが中間ギア比状態のときの共線図である。
【図１０】車両の動作モードがＨＩＧＨギア比状態のときの共線図である。
【図１１】車両の動作モードがエンジン運転時の車両後退状態のときの共線図である。
【図１２】４軸式の差動歯車機構において発進から低車速域の共線図である。
【図１３】４軸式の差動歯車機構において車速と第２のモータジェネレータのトルクとの特性図である。
【図１４】４軸式の差動歯車機構において発進から低車速域で、エンジンの出力軸と第２のモータジェネレータ間のレバー長さが異なる場合を比較した共線図である。
【図１５】４軸式の差動歯車機構において車速と第２のモータジェネレータのトルクとの特性で、エンジンの出力軸と第２のモータジェネレータ間のレバー長さが異なる場合を比較した特性図である。
【図１６】従来において３軸式の差動歯車機構における発進から低車速域の共線図である。
【図１７】従来において３軸式の差動歯車機構における車速と第２のモータジェネレータのトルクとの特性図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  車両の動入出力装置 
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 
６  駆動輪 
８  駆動軸 
９  差動歯車機構
１０  動力制御手段
１２  バッテリ 
１３  第１の遊星歯車機構 
１４  第２の遊星歯車機構 
２５  制御値算出手段 
２６  第１のインバータ 
２７  第２のインバータ 
【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】
2007237885.tif 000010
【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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【図１６】
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【図１７】
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