(57)【要約】【課題】遊星歯車のサンギヤ，キャリア，リングギヤに第１モータ，エンジン，駆動軸をそれぞれ接続すると共に駆動軸に第２モータを接続し、第１，第２モータと電力をやりとりするバッテリを備える車両において、エンジンを上限回転数以下で安定して運転する。【解決手段】駆動軸の回転数と許容回転数差とに基づくエンジンの上限回転数Ｎｅｍａｘとエンジンの回転数Ｎｅとの回転数差ΔＮｅが小さいほど小さくなる傾向にトルク補正値αを設定すると共に、これと要求トルクＴｒ＊とを用いて実行トルクＴ＊を設定し（Ｓ１１０〜Ｓ１５０）、実行トルクＴ＊が駆動軸に出力されると共にエンジンが上限回転数Ｎｅｍａｘ以下で運転されるようエンジンと二つのモータを制御する（Ｓ１６０〜Ｓ２４０）。これにより、回転数差ΔＮｅが小さいときに駆動軸の回転数が急変するのを抑制でき、上限回転数Ｎｅｍａｘが急変するのを抑制できる。【選択図】図２
2007216714.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、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の回転数である機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき、前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記検出された駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定する機関上限回転数設定手段と、
前記設定された機関上限回転数と前記検出された機関回転数との回転数差と前記設定された要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２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】
前記制御手段は、前記検出される機関回転数を小さくする方向の前記第１電動機からの駆動力の出力を伴って前記内燃機関が前記上限回転数以下の範囲内で運転されるよう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】
前記目標駆動力設定手段は、前記設定された機関上限回転数と前記検出された機関回転数との回転数差が小さいほど前記要求駆動力が大きく制限される傾向に前記目標駆動力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】
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、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
前記蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき、前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記検出された駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定する機関上限回転数設定手段と、
前記設定された機関上限回転数と前回の前記内燃機関の目標回転数との回転数差と前記設定された要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
前記設定された目標駆動力と前記検出された駆動軸回転数と前記検出された蓄電手段の状態とに基づいて装置に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記設定された要求動力に基づいて前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された目標回転数で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２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５】
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を小さくする方向の前記第１電動機からの駆動力の出力を伴って該内燃機関が前記上限回転数以下の範囲内で運転されるよう制御する手段である請求項４記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記目標駆動力設定手段は、前記設定された機関上限回転数と前回の前記内燃機関の目標回転数との回転数差が小さいほど前記要求駆動力が大きく制限される傾向に前記目標駆動力を設定する手段である請求項４または５記載の動力出力装置。
【請求項７】
請求項１ないし６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車両。
【請求項８】
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき、前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定し、
（ｂ）前記設定された機関上限回転数と前記内燃機関の回転数である機関回転数との回転数差と前記駆動軸に要求される要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定し、
（ｃ）前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する
動力出力装置の制御方法。
【請求項９】
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき、前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定し、
（ｂ）前記設定された機関上限回転数と前回の前記内燃機関の目標回転数との回転数差と前記駆動軸に要求される要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定し、
（ｃ）前記設定された目標駆動力と前記駆動軸回転数と前記蓄電手段の状態とに基づいて装置に要求される要求動力を設定し、
（ｄ）前記設定された要求動力に基づいて前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で前記内燃機関の目標回転数を設定し、
（ｅ）前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された目標回転数で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する
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車両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、エンジンと、キャリアにエンジンのクランクシャフトが接続されると共にリングギヤが車軸に連結された駆動軸に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、を備える車両に搭載されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置を備える車両では、シフトレバーがリバース走行のＲレンジに操作されたときであってアクセル開度と車速とに基づく要求パワーがバッテリの出力制限より大きいときには、要求パワーから出力制限を減じた値をエンジン要求パワーとして設定すると共に設定したエンジン要求パワーに基づいて高回転低トルクの領域でエンジンを運転することにより、エンジンから遊星歯車機構を介して駆動軸に出力されるトルクを小さくして第２モータに掛かる負荷を低減している。
【特許文献１】特開２００４−３５０３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、こうした動力出力装置では、遊星歯車機構の耐久性などに基づいて定められたピニオンギヤの上限回転数以下の範囲内でピニオンギヤを回転させるために、遊星歯車機構に接続された３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう即ちサンギヤに接続された第１モータの回転軸とリングギヤに接続された駆動軸との回転数差が所定回転数以下となるようエンジンと二つのモータとを制御するものがある。この場合、エンジンおよび第１モータの回転方向とは逆回転方向に駆動軸を回転させるよう指示された逆回転指示時には、第１モータの回転軸と駆動軸との回転数差が所定回転数差となるエンジン上限回転数以下の範囲内でエンジンを運転することが必要とされる。また、逆回転指示時には、駆動軸の回転数の逆回転方向への増加に伴ってエンジンの上限回転数が小さくなっていくため、駆動軸に出力される駆動力の大きさによってはエンジンの上限回転数が急減し、エンジンをエンジン上限回転数以下の範囲内で運転するために第１モータから比較的大きなトルクが出力され、このトルクによる発電電力によりバッテリに過大な電力が入力されることがある。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、３軸式動力入出力手段に内燃機関，第１電動機，駆動軸を接続すると共に駆動軸に第２電動機を接続したものにおいて、内燃機関および第１電動機の回転方向と逆回転方向に第２電動機を回転させるよう指示されたときに、内燃機関を上限回転数以下の範囲内でより安定して運転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車両並びに動力出力装置の制御方法は、３軸式動力入出力手段に内燃機関，第１電動機，駆動軸を接続すると共に駆動軸に第２電動機を接続したものにおいて、内燃機関および第１電動機の回転方向と逆回転方向に第２電動機を回転させるよう指示されたときに、蓄電手段に過大な電力が入力されるのを抑制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車両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】
本発明の第１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、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の回転数である機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき、前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記検出された駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定する機関上限回転数設定手段と、
前記設定された機関上限回転数と前記検出された機関回転数との回転数差と前記設定された要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２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】
この本発明の第１の動力出力装置では、内燃機関および第１電動機の回転方向とは逆回転方向に駆動軸を回転させるよう指示されたときには、内燃機関の出力軸と駆動軸と第３軸との３軸に接続されその３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう駆動軸の回転数である駆動軸回転数に基づいて内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定し、設定した機関上限回転数と内燃機関の回転数である機関回転数との回転数差と駆動軸に要求される要求駆動力とに基づいて駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定し、設定した目標駆動力が駆動軸に出力されると共に内燃機関が機関上限回転数以下の範囲内で運転されるよう内燃機関と第１電動機と第２電動機とを制御する。したがって、機関上限回転数と機関回転数との回転数差に応じて目標駆動力をより適正に設定することができ、駆動軸回転数の変動やこれに伴う機関上限回転数の変動をより適正なものとすることができる。この結果、内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内でより安定して運転することができる。
【０００８】
こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出される機関回転数を小さくする方向の前記第１電動機からの駆動力の出力を伴って前記内燃機関が前記上限回転数以下の範囲内で運転されるよう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、第１電動機からの機関回転数を小さくする方向の駆動力の出力を伴って内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内で運転することができる。この場合、第１電動機は、発電機として機能するものとする。本発明では、内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内でより安定して運転することができるため、第１電動機から内燃機関の回転数を小さくする方向の比較的大きな駆動力を出力する必要がない。この結果、第１電動機による発電電力が急増するのを抑制することができ、蓄電手段に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記目標駆動力設定手段は、前記設定された機関上限回転数と前記検出された機関回転数との回転数差が小さいほど前記要求駆動力が大きく制限される傾向に前記目標駆動力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、機関上限回転数と機関回転数との回転数差が比較的小さいときに、駆動軸回転数が急変するのを抑制することができ、これに伴って機関上限回転数が急変するのを抑制することができる。この結果、内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内でより安定して運転することができる。
【００１０】
本発明の第２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、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
前記蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき、前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記検出された駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定する機関上限回転数設定手段と、
前記設定された機関上限回転数と前回の前記内燃機関の目標回転数との回転数差と前記設定された要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
前記設定された目標駆動力と前記検出された駆動軸回転数と前記検出された蓄電手段の状態とに基づいて装置に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記設定された要求動力に基づいて前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された目標回転数で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２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。
【００１１】
この本発明の第２の動力出力装置では、内燃機関および第１電動機の回転方向とは逆回転方向に駆動軸を回転させるよう指示されたときには、内燃機関の出力軸と駆動軸と第３軸との３軸に接続され３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう駆動軸の回転数である駆動軸回転数に基づいて内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定し、設定した機関上限回転数と前回の前記内燃機関の目標回転数との回転数差と駆動軸に要求される要求駆動力とに基づいて駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定し、設定した目標駆動力と駆動軸回転数と蓄電手段の状態とに基づいて装置に要求される要求動力を設定し、設定した要求動力に基づいて機関上限回転数以下の範囲内で内燃機関の目標回転数を設定し、目標駆動力が駆動軸に出力されると共に内燃機関が目標回転数で運転されるよう内燃機関と第１電動機と第２電動機とを制御する。したがって、機関上限回転数と前回の内燃機関の目標回転数との回転数差に応じて目標駆動力をより適正に設定することができ、駆動軸回転数の変動やこれに伴う機関上限回転数の変動，目標駆動力に基づく目標動力の変動をより適正なものとすることができる。この結果、内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内でより安定して運転することができる。
【００１２】
こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を小さくする方向の前記第１電動機からの駆動力の出力を伴って該内燃機関が前記上限回転数以下の範囲内で運転されるよう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、第１電動機からの機関回転数を小さくする方向の駆動力の出力を伴って内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内で運転することができる。この場合、第１電動機は、発電機として機能するものとする。本発明では、内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内でより安定して運転することができるため、第１電動機から内燃機関の回転数を小さくする方向の比較的大きな駆動力を出力する必要がない。この結果、第１電動機による発電電力が急増するのを抑制することができ、蓄電手段に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の第２の動力出力装置において、前記目標駆動力設定手段は、前記設定された機関上限回転数と前回の前記内燃機関の目標回転数との回転数差が小さいほど前記要求駆動力が大きく制限される傾向に前記目標駆動力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、機関上限回転数と前回の内燃機関の目標回転数との回転数差が比較的小さいときに、駆動軸回転数が急変するのを抑制することができ、これに伴って機関上限回転数が急変するのを抑制することができる。また、回転数差が比較的小さいときに、要求駆動力に基づく要求動力が大きくなるのを抑制することができ、内燃機関の目標回転数が大きくなるのを抑制することができる。これらの結果、内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内でより安定して運転することができる。
【００１４】
本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２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、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、前記内燃機関の回転数である機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記検出された駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定する機関上限回転数設定手段と、前記設定された機関上限回転数と前記検出された機関回転数との回転数差と前記設定された要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置や、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、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、前記蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記検出された駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定する機関上限回転数設定手段と、前記設定された機関上限回転数と前回の前記内燃機関の目標回転数との回転数差と前記設定された要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、前記設定された目標駆動力と前記検出された駆動軸回転数と前記検出された蓄電手段の状態とに基づいて装置に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、前記設定された要求動力に基づいて前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された目標回転数で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２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。
【００１５】
本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２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、内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内でより安定して運転することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１６】
本発明の第１の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき、前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定し、
（ｂ）前記設定された機関上限回転数と前記内燃機関の回転数である機関回転数との回転数差と前記駆動軸に要求される要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定し、
（ｃ）前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００１７】
この本発明の第１の動力出力装置の制御方法によれば、内燃機関および第１電動機の回転方向とは逆回転方向に駆動軸を回転させるよう指示されたときには、内燃機関の出力軸と駆動軸と第３軸との３軸に接続されその３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう駆動軸の回転数である駆動軸回転数に基づいて内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定し、設定した機関上限回転数と内燃機関の回転数である機関回転数との回転数差と駆動軸に要求される要求駆動力とに基づいて駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定し、設定した目標駆動力が駆動軸に出力されると共に内燃機関が機関上限回転数以下の範囲内で運転されるよう内燃機関と第１電動機と第２電動機とを制御する。したがって、機関上限回転数と機関回転数との回転数差に応じて目標駆動力をより適正に設定することができ、駆動軸回転数の変動やこれに伴う機関上限回転数の変動をより適正なものとすることができる。この結果、内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内でより安定して運転することができる。
【００１８】
本発明の第２の動力出力装置の制御方法によれば、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関および前記第１電動機の回転方向とは逆回転方向に前記駆動軸を回転させるよう指示されたとき、前記３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数に基づいて前記内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定し、
（ｂ）前記設定された機関上限回転数と前回の前記内燃機関の目標回転数との回転数差と前記駆動軸に要求される要求駆動力とに基づいて前記駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定し、
（ｃ）前記設定された目標駆動力と前記駆動軸回転数と前記蓄電手段の状態とに基づいて装置に要求される要求動力を設定し、
（ｄ）前記設定された要求動力に基づいて前記設定された機関上限回転数以下の範囲内で前記内燃機関の目標回転数を設定し、
（ｅ）前記設定された目標駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記内燃機関が前記設定された目標回転数で運転されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００１９】
この本発明の第２の動力出力装置の制御方法によれば、内燃機関および第１電動機の回転方向とは逆回転方向に駆動軸を回転させるよう指示されたときには、内燃機関の出力軸と駆動軸と第３軸との３軸に接続され３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段に接続した３軸のうち任意の２軸の回転数差が所定回転数差以下となるよう駆動軸の回転数である駆動軸回転数に基づいて内燃機関の回転数の上限としての機関上限回転数を設定し、設定した機関上限回転数と前回の前記内燃機関の目標回転数との回転数差と駆動軸に要求される要求駆動力とに基づいて駆動軸に出力すべき目標駆動力を設定し、設定した目標駆動力と駆動軸回転数と蓄電手段の状態とに基づいて装置に要求される要求動力を設定し、設定した要求動力に基づいて機関上限回転数以下の範囲内で内燃機関の目標回転数を設定し、目標駆動力が駆動軸に出力されると共に内燃機関が目標回転数で運転されるよう内燃機関と第１電動機と第２電動機とを制御する。したがって、機関上限回転数と前回の内燃機関の目標回転数との回転数差に応じて目標駆動力をより適正に設定することができ、駆動軸回転数の変動やこれに伴う機関上限回転数の変動，目標駆動力に基づく目標動力の変動をより適正なものとすることができる。この結果、内燃機関を機関上限回転数以下の範囲内でより安定して運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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】
【００２１】
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。
【００２２】
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には、例えば、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２３からの信号などが入力されている。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。なお、シフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）やニュートラルポジション（Ｎポジション）、前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション）、後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）などがある。
【００２７】
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。
【００２８】
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、特にシフトレバー８１が後進ポジション（Ｒポジション）に操作されて後進走行する際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される後進走行時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（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２９】
後進走行時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，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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２３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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
【００３０】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃ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６３ａ，６３ｂに連結された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（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊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３に要求トルク設定用マップの一例を示す。
【００３１】
続いて、動力分配統合機構３０のサンギヤ３１とリングギヤ３２との回転数差の上限値またはそれよりも若干小さい値としての許容回転数差Ｎｐｉｎｍａｘと駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとに基づいて次式（１）によりエンジン２２の回転数Ｎｅの上限値としての上限回転数Ｎｅｍａｘを計算する（ステップＳ１２０）。ここで、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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。また、許容回転数差Ｎｐｉｎｍａｘは、ピニオンギヤ３３の回転数の上限値としてのピニオンギヤ上限回転数またはそれよりも若干小さい回転数以下の範囲内でピニオンギヤ３３を回転させるために予め定められたサンギヤ３１とリングギヤ３２との回転数差の上限値またはそれよりも若干小さい値であり、動力分配統合機構３０の耐久性などに基づいて設定される。さらに、動力分配統合機構３０の回転要素における回転数の関係を示す共線図を図４に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１が接続されたサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２が接続されたキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸は減速ギヤ３５を介してモータＭＧ２が接続されたリングギヤ３２の回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を示す。式（１）は、この共線図を用いて容易に導くことができる。
【００３２】
Nemax=Nm2/Gr+Npinmax・ρ/(1+ρ)  (1)
【００３３】
そして、計算したエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘからエンジン２２の回転数Ｎｅを減じることにより回転数差ΔＮｅを計算し（ステップＳ１３０）、計算した回転数差ΔＮｅに基づいてトルク補正値αを設定し（ステップＳ１４０）、設定したトルク補正値αを要求トルクＴｒ＊に乗じることにより実行トルクＴ＊を計算する（ステップＳ１５０）。ここで、トルク補正値αの設定は、実施例では、回転数差ΔＮｅとトルク補正値αとの関係を予め実験などにより定めてトルク補正値設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、回転数差ΔＮｅが与えられると記憶したマップから対応するトルク補正値αを導出して設定するものとした。トルク補正値設定用マップの一例を図５に示す。トルク補正値αは、図示するように、回転数差ΔＮが所定値以下の領域で回転数差ΔＮが小さいほど値１から値０に向けて小さくなる傾向に設定するものとした。これにより、エンジン２２の回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｅｍａｘに近づくほど要求トルクＴｒ＊が大きく制限される傾向に実行トルクＴ＊を設定することになる。このようにトルク補正値αを設定する理由については後述する。
【００３４】
こうして実行トルクＴ＊を計算すると、計算した実行トルクＴ＊に基づいて車両に要求される車両目標パワーＰ＊を設定すると共に設定した車両目標パワーＰ＊に基づいてエンジン２２に要求されるエンジン目標パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１６０）。ここで、車両目標パワーＰｅ＊は、設定した実行トルクＴ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。また、エンジン目標パワーＰｅ＊は、エンジン２２の応答性がモータＭＧ１，ＭＧ２などに比して遅いことから、いままでにこのルーチンが実行されて設定されたエンジン目標パワーＰｅ＊と今回設定された車両目標パワーＰ＊とを用いて車両目標パワーＰ＊がいずれエンジン目標パワーＰｅ＊として設定されるようなまし処理やレート処理を用いてエンジン目標パワーＰｅ＊を設定する。実施例では、前述したように、回転数差ΔＮｅが小さいほど要求トルクＴｒ＊が大きく制限される傾向に実行トルクＴ＊を設定するから、実行トルクＴ＊に基づくエンジン目標パワーＰｅ＊は、回転数差ΔＮｅが小さいほど小さくなる傾向に設定されることになる。
【００３５】
続いて、設定したエンジン目標パワーＰｅ＊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Ｓ１７０）。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目標パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。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、動作ラインと目標パワー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。
【００３６】
そして、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を上限回転数Ｎｅｍａｘと比較し（ステップＳ１８０）、目標回転数Ｎｅ＊が上限回転数Ｎｅｍａｘより大きいときには上限回転数Ｎｅｍａｘを目標回転数Ｎｅ＊として再設定すると共にエンジン目標パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除して目標トルクＴｅ＊を計算する（ステップＳ１８０，Ｓ１９０）。ステップ１８０，Ｓ１９０の処理は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を上限回転数Ｎｅｍａｘ以下の範囲内で設定するためのものである。
【００３７】
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（２）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（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２００）。ここで、式（２）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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。また、図中、Ｓ軸上の下向き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の回転数Ｎｅを小さくする方向にモータＭＧ１から出力されるトルクを示し、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、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。なお、エンジン２２の回転数Ｎｅを小さくする方向にモータＭＧ１からトルクが出力されているときには、モータＭＧ１では発電が行なわれていることになる。式（２）は、図７の共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（３）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（３）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。
【００３８】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)    (2)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (3)
【００３９】
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Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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（４）および式（５）により計算すると共に（ステップＳ２１０）、実行トルクＴ＊とトルク指令Ｔｍ１＊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（６）により計算し（ステップＳ２２０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２３０）。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に出力する実行トルクＴ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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（６）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。
【００４０】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  (4)
Tm2tmp=(T*+Tm1*/ρ)/Gr    (5)
【００４１】
こうしてエンジン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＊を設定すると、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、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Ｓ２４０）、後進走行時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。
【００４２】
このように、実施例では、シフトレバー８１がＲポジションに操作されて後進走行する際には、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと許容回転数差Ｎｐｉｎｍａｘとに基づいてエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘを設定し、上限回転数Ｎｅｍａｘと回転数Ｎｅとの回転数差ΔＮｅが小さいほど小さくなる傾向に設定されるトルク補正値αを要求トルクＴｒに乗じることにより実行トルクＴ＊を計算し、計算した実行トルクＴ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されると共にエンジン２２が上限回転数Ｎｅｍａｘ以下の範囲内で運転されるようエンジン２２と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。したがって、エンジン２２の回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｅｍａｘに比較的近づいているときには、要求トルクＴｒ＊が大きく制限されて実行トルクＴ＊が設定されることになるから、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが負の回転方向に迅速に大きくなるのを抑制することができ、これに伴ってエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが迅速に小さくなるのを抑制することができる。また、このときには、実行トルクＴ＊に基づくエンジン目標パワーＰｅ＊が大きくなるのを抑制することができ、これに伴ってエンジン目標パワーＰｅ＊に基づいて設定されるエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が大きくなるのを抑制することができる。これらにより、エンジン２２を上限回転数Ｎｅｍａｘ以下の範囲内でより安定して運転することができる。ところで、こうしたハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｅｍａｘを越えそうなとき又は越えたときには、ピニオンギヤ３３をピニオンギヤ上限回転数またはそれよりも若干小さい回転数以下の範囲内で回転させるために、サンギヤ３１とリングギヤ３２との回転数差が許容回転数差Ｎｐｉｎｍａｘ以下となるようエンジン２２の回転数Ｎｅを小さくする方向にモータＭＧ１から比較的大きなトルクを出力するものがある。実施例では、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが負の回転方向に迅速に大きくなるのを抑制することができると共にエンジン目標パワーＰｅ＊が大きくなるのを抑制することができるため、エンジン２２の回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｅｍａｘを越えそうになる又は越えるのを抑制することができ、モータＭＧ１から比較的大きなトルクが出力されるのを抑制することができる。この結果、モータＭＧ１による発電電力が急増するのを抑制することができ、バッテリ５０に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。
【００４３】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、後進走行する際には、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと許容回転数差Ｎｐｉｎｍａｘとに基づいてエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘを設定すると共に設定した上限回転数Ｎｅｍａｘとエンジン２２の回転数Ｎｅとの回転数差ΔＮｅが小さいほど要求トルクＴｒ＊が大きく制限される傾向に実行トルクＴ＊を設定し、この実行トルクＴ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されると共にエンジン２２が上限回転数Ｎｅｍａｘ以下の範囲内で運転されるようエンジン２２と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、回転数差ΔＮｅが比較的小さいときに、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが急変するのを抑制することができ、上限回転数Ｎｅｍａｘが急変するのを抑制することができる。また、このときには実行トルクＴ＊に基づくエンジン目標パワーＰｅ＊が大きくなるのを抑制することができ、エンジン目標パワーＰｅ＊に基づいて設定されるエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が大きくなるのを抑制することができる。これらより、エンジン２２を上限回転数Ｎｅｍａｘ以下の範囲内で安定して運転することができ、エンジン２２の回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｅｍａｘを越えるのを抑制することができる。この結果、モータＭＧ１からエンジン２２の回転数Ｎｅを小さくする方向の比較的大きなトルクが出力されるのを抑制することができ、モータＭＧ１による発電電力が急増するのを抑制することができ、バッテリ５０に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘと回転数Ｎｅとの回転数差ΔＮｅに基づいてトルク補正値αを計算すると共にこのトルク補正値αと要求トルクＴｒ＊とに基づいて実行トルクＴ＊を設定するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅに代えて、前回に駆動制御ルーチンが実行されたときに設定されたエンジン２２の目標回転数（前回Ｎｅ＊）を用いるものとしてもよい。この場合の後進走行時駆動制御ルーチンの一例を図８に示す。このルーチンは、ステップＳ１００ｂでエンジン２２の回転数Ｎｅを入力しない点およびステップＳ１３０ｂで前回のエンジン２２の目標回転数（前回Ｎｅ＊）を用いる点を除いて図２の後進走行時駆動制御ルーチンと同一であるため、同一の処理については同一のステップ番号を付した。この場合でも、実施例と同様の効果、例えば、エンジン２２を上限回転数Ｎｅｍａｘ以下の範囲内でより安定して運転することができる効果や、バッテリ５０に過大な電力が入力されるのを抑制する効果などと同様の効果を奏することができる。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘと回転数Ｎｅとの回転数差ΔＮｅに基づいてトルク補正値αを設定すると共に設定したトルク補正値αと要求トルクＴｒ＊とに基づいて実行トルクＴ＊を設定するものとしたが、回転数ΔＮｅと要求トルクＴｒ＊とに基づいて直接的に実行トルクＴ＊を設定するものとしてもよい。
【００４６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、図５のトルク補正値設定用マップに示したように、回転数差ΔＮｅが所定回転数差以下の領域で回転数差ΔＮｅ小さいほど値１から値０に向けて直線的に小さくなる傾向にトルク補正値αを設定するものとしたが、回転数差ΔＮｅが小さいほど値１から値０に向けて曲線的に小さくなる傾向に設定するものとしてもよいし、回転数差ΔＮｅが小さいほど値１から値０に向けて１段以上の段数をもって段階的に小さくなる傾向に設定するものとしてもよい。
【００４７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、車両目標パワーＰ＊に対してなまし処理やレート処理を施してエンジン目標パワーＰｅ＊を設定するものとしたが、こうしたなまし処理やレート処理を施すことなくエンジン目標パワーＰｅ＊を設定するものとしてもよい。
【００４８】
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９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９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。
【００４９】
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。
【００５０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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により実行される後進走行時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３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】動力分配統合機構３０の回転要素の回転数の関係を説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図５】トルク補正値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】変形例の後進走行時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９】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】
【００５３】
２０，１２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２３  クランクポジションセンサ、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  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）、５４  電力ライン、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ  駆動輪、６４ａ，６４ｂ  車輪、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、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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