(57)【要約】【課題】電動機を内燃機関と駆動軸との何れかに選択的に接続可能な動力出力装置において、エネルギ効率の向上を図る。【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に関する条件（ステップＳ１３０）、車速Ｖに関する条件（ステップＳ１４０）およびバッテリ５０の状態に関する条件（ステップＳ１５０）のすべてが成立したときには、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続を解除すると共に（ステップＳ１７０）、モータＭＧ２の回転を停止させた状態で要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２と接続断接ユニット６０とが制御される（ステップＳ１８０〜Ｓ２２０）。【選択図】図４
2007284042.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、
動力を入出力可能な第１電動機と、
動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸である機関軸と前記第１電動機の回転軸である第１電動機軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、
前記駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に前記第１電動機軸の回転数が所定値になったときに前記機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、
前記第２電動機の回転軸である第２電動機軸と前記機関軸との接続および該接続の解除と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、前記第２電動機軸と前記機関軸とが接続される第１接続状態と前記第２電動機軸と前記伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段と、
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、
前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さいときに前記第１接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御すると共に、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに前記第２接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する一方、前記第１接続状態のもとで所定条件が成立したときには、前記第２電動機軸と前記機関軸との接続を解除すると共に前記第２電動機軸の回転を停止させた状態で前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段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】
前記所定条件は、前記第１電動機の回転数が値０を含む所定範囲内にあるときに成立する請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記所定条件は、更に前記駆動軸の回転数が所定回転数以下のときに成立する請求項２に記載の動力出力装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の動力出力装置において、
前記蓄電手段の状態に基づいて前記第２電動機軸の回転を停止し得るか否かを判定する蓄電状態判定手段を更に備え、
前記所定条件は、更に前記蓄電状態判定手段により前記第２電動機軸の回転を停止し得ると判断されているときに成立する動力出力装置。
【請求項５】
前記所定条件は、前記蓄電手段の充電に制限がかけられているときに成立する請求項１から４の何れかに記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記第１電動機軸の回転数に関する前記所定値は値０である請求項１から５の何れかに記載の動力出力装置。
【請求項７】
前記制御手段は、同一パワーを出力可能な前記内燃機関の運転ポイントのうち、効率がより高くなる運転ポイントで前記内燃機関を運転可能である請求項１から６の何れかに記載の動力出力装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載の動力出力装置と、前記駆動軸に連結された駆動輪とを備えるハイブリッド車両。
【請求項９】
駆動軸と、内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸である機関軸と前記第１電動機の回転軸である第１電動機軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、前記駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に前記第１電動機軸の回転数が所定値になったときに前記機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、前記第２電動機の回転軸である第２電動機軸と前記機関軸との接続および該接続の解除と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、前記第２電動機軸と前記機関軸とが接続される第１接続状態と前記第２電動機軸と前記伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さいときに前記第１接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御すると共に、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに前記第２接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する一方、前記第１接続状態のもとで所定条件が成立したときには、前記第２電動機軸と前記機関軸との接続を解除すると共に前記第２電動機軸の回転を停止させた状態で前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する、
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、それを備えたハイブリッド車両および動力出力装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハイブリッド車両に搭載される動力出力装置として、内燃機関と、当該内燃機関と駆動軸と第１電動機とに接続されて電力のやり取りによりエンジンから出力された動力を増減して駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、第２電動機と、当該第２電動機の回転軸を駆動軸または出力軸に選択的に接続させることができる手段とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１および２参照。）。この種の動力出力装置によれば、内燃機関の回転数よりも駆動軸の回転数が高くなる場合には、第２電動機の回転軸を内燃機関の出力軸に接続する一方、内燃機関の回転数よりも駆動軸の回転数が低くなる場合には、第２電動機の回転軸を駆動軸に接続することによりエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【特許文献１】特開平１０−７５５０１号公報
【特許文献２】特開２０００−２２５８６１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、上述の動力出力装置では、その運転状態によっては、第２電動機に要求されるパワー（仕事率）が比較的小さくなり、当該第２電動機を駆動することにより却って損失を生じてしまい、動力出力装置のエネルギ効率が損なわれてしまうこともあり得る。
【０００４】
そこで、本発明による動力出力装置、それを備えたハイブリッド車両および動力出力装置の制御方法は、電動機を内燃機関と駆動軸との何れかに選択的に接続可能な動力出力装置において、エネルギ効率の向上を図ることを目的の一つとする。また、本発明による動力出力装置、それを備えたハイブリッド車両および動力出力装置の制御方法は、エネルギ効率の向上を図りつつ、動力出力装置の運転性を向上させ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】
本発明による動力出力装置は、
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、
動力を入出力可能な第１電動機と、
動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸である機関軸と前記第１電動機の回転軸である第１電動機軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、
前記駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に前記第１電動機軸の回転数が所定値になったときに前記機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、
前記第２電動機の回転軸である第２電動機軸と前記機関軸との接続および該接続の解除と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、前記第２電動機軸と前記機関軸とが接続される第１接続状態と前記第２電動機軸と前記伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段と、
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、
前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さいときに前記第１接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御すると共に、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに前記第２接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する一方、前記第１接続状態のもとで所定条件が成立したときには、前記第２電動機軸と前記機関軸との接続を解除すると共に前記第２電動機軸の回転を停止させた状態で前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
【０００６】
この動力出力装置は、駆動軸、内燃機関および第１電動機に接続される、いわゆる３軸式の動力入出力手段と、駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に第１電動機軸の回転数が所定値になったときに内燃機関の機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、第２電動機の回転軸である第２電動機軸と機関軸との接続および該接続の解除と、第２電動機軸と伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、第２電動機軸と機関軸とが接続される第１接続状態と第２電動機軸と伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段とを備えており、第２電動機を内燃機関と駆動軸との何れかに選択的に接続可能に構成されている。すなわち、この動力出力装置では、第１電動機軸の回転数が所定値になると伝達軸と機関軸とが回転同期することから、第１電動機軸の回転数が所定値付近にあれば第２電動機と内燃機関または駆動軸（伝達軸）との接続状態を第１接続状態と第２接続状態との間で容易に切り替えることができる。そして、この動力出力装置では、基本的に、第１電動機軸の回転数が上記所定値よりも小さいときには第１接続状態のもとで、第１電動機軸の回転数が上記所定値よりも大きいときには第２接続状態のもとで、設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と第１電動機と第２電動機と接続断接手段とが制御されるが、第１接続状態のもとで所定条件が成立したときには、第２電動機軸と機関軸との接続を解除すると共に第２電動機軸の回転を停止させた状態で要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と第１電動機と第２電動機と接続断接手段とが制御される。このように、第１接続状態のもとで所定条件が成立したときに第２電動機軸と機関軸との接続を解除すると共に第２電動機軸の回転を停止させれば、当該所定条件の成立時に第２電動機を駆動することによって生じてしまう損失をなくして動力出力装置のエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【０００７】
この場合、前記所定条件は、前記第１電動機の回転数が値０を含む所定範囲内にあるときに成立してもよい。すなわち、第１接続状態のもとで第１電動機の回転数が値０を含む所定範囲内にあるときには、第２電動機に要求されるパワーが比較的小さくなるので、第２電動機を停止させても実用上差し支えない。従って、第１電動機の回転数が値０を含む所定範囲内にあるときに第２電動機軸と機関軸との接続を解除して第２電動機軸の回転を停止させれば、第２電動機を駆動することによって生じてしまう損失をなくして動力出力装置のエネルギ効率を向上させることが可能となる。そして、このように第１接続状態のもとで第１電動機の回転数が値０を含む所定範囲内にあるときに第２電動機軸と機関軸との接続を解除しておけば、その後に設定される要求駆動力に応じて第１接続状態と第２接続状態との何れかへと適切に移行させることが可能となるので、動力出力装置の運転性をも向上させることができる。
【０００８】
また、前記所定条件は、更に前記駆動軸の回転数が所定回転数以下のときに成立してもよい。すなわち、駆動軸の回転数が所定回転数以下であれば、第２電動機軸を機関軸から切り離し、その回転を停止させて内燃機関等により要求駆動力をまかなっても要求駆動力の変化に良好に対応することが可能である。従って、上記所定条件を更に駆動軸の回転数が所定回転数以下のときに成立するものとすれば、動力出力装置の良好な運転性を保ちながらエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【０００９】
更に、本発明による動力出力装置は、前記蓄電手段の状態に基づいて前記第２電動機軸の回転を停止し得るか否かを判定する蓄電状態判定手段を更に備えてもよく、前記所定条件は、更に前記蓄電状態判定手段により前記第２電動機軸の回転を停止し得ると判断されているときに成立してもよい。このように、更に蓄電手段の状態を考慮しながら第２電動機軸と機関軸との接続を解除すると共に第２電動機軸の回転を停止させるようにすれば、要求駆動力に基づく駆動力を常時良好に得ることが可能となる。
【００１０】
また、前記所定条件は、前記蓄電手段の充電に制限がかけられているときに成立してもよい、すなわち、第１接続状態のもとでは、第２電動機は基本的に発電機として機能することから、第１接続状態のもとで蓄電手段の充電に制限がかけられているときに第２電動機軸と機関軸との接続を解除すると共に第２電動機軸の回転を停止させれば、第２電動機を駆動することによって生じてしまう損失をなくすと共に、蓄電手段の過充電を抑制することが可能となる。
【００１１】
更に、前記第１電動機軸の回転数に関する前記所定値は値０であってもよい。このように、基本的に、第１電動機軸の回転数が値０よりも小さいときには第１接続状態のもとで、第１電動機軸の回転数が値０よりも大きいときには第２接続状態のもとで、要求駆動力に基づく駆動力が出力されるようにすれば、第１接続状態のもとで第１電動機の回転数が正になることに伴い第１電動機が発電すると共に第２電動機が電力を消費して動力を出力する動力循環や、第２接続状態のもとで第１電動機の回転数が負になることに伴い第２電動機が発電すると共に第１電動機が電力を消費して動力を出力する動力循環を生じないようにして動力出力装置におけるエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、前記制御手段は、同一パワーを出力可能な前記内燃機関の運転ポイントのうち、効率がより高くなる運転ポイントで前記内燃機関を運転可能なものであってもよい。このように、内燃機関を適宜効率のよい運転ポイントで運転することにより、第１接続状態と第２接続状態との切り替えと相まって、動力出力装置のエネルギ効率をより一層向上させることが可能となる。
【００１３】
本発明によるハイブリッド車両は、上記何れかの動力出力装置と、前記駆動軸に連結された駆動輪とを備えるものである。かかるハイブリッド車両によれば、そのエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【００１４】
本発明による動力出力装置の制御方法は、駆動軸と、内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸である機関軸と前記第１電動機の回転軸である第１電動機軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、前記駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に前記第１電動機軸の回転数が所定値になったときに前記機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、前記第２電動機の回転軸である第２電動機軸と前記機関軸との接続および該接続の解除と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、前記第２電動機軸と前記機関軸とが接続される第１接続状態と前記第２電動機軸と前記伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さいときに前記第１接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御すると共に、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに前記第２接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する一方、前記第１接続状態のもとで所定条件が成立したときには、前記第２電動機軸と前記機関軸との接続を解除すると共に前記第２電動機軸の回転を停止させた状態で前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と第２電動機と前記接続断接手段とを制御するものである。
【００１５】
この方法のように、第１接続状態のもとで所定条件が成立したときに第２電動機軸と機関軸との接続を解除すると共に第２電動機軸の回転を停止させれば、当該所定条件の成立時に第２電動機を駆動することによって生じてしまう損失をなくして動力出力装置のエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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】
【００１７】
図１は、本発明の実施例に係る動力出力装置を備えたハイブリッド自動車の概略構成図である。図１に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸（機関軸）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にその回転軸（第１電動機軸）ＭＳ１が接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続されたリングギヤ軸３２ａに連結されている中間軸３５と、この中間軸３５に連結された伝達ギヤ軸３６と、中間軸３５に連結された駆動軸３７ｂを含むギヤ機構３７と、発電可能なモータＭＧ２と、このモータＭＧ２の回転軸（第２電動機軸）ＭＳ２をエンジン２２のクランクシャフト２６と伝達ギヤ軸３６との何れか一方に選択的に接続可能な接続断接ユニット６０と、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。
【００１８】
エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、当該エンジン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により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてエンジン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ＥＣＵ７０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。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の回転軸ＭＳ１が、リングギヤ３２には一端にギヤ（外歯車）３２ｂを有する中空のリングギヤ軸３２ａがそれぞれ接続されており、リングギヤ軸３２ａのギヤ３２ｂは、中間軸３５の一端に固定されたギヤ３５ｂと噛合している。動力分配統合機構３０は、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からリングギヤ軸３２ａ、ギヤ３２ｂおよびギヤ３５ｂを介して中間軸３５に出力された動力は、中間軸３５のギヤ３５ｃとギヤ機構３７のギヤ３７ａとを介して駆動軸３７ｂに伝達され、更にデファレンシャルギヤ３８を介して最終的にハイブリッド自動車２０の駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。また、伝達ギヤ軸３６は、ギヤ（外歯車）３６ａを有する中空軸であり、伝達ギヤ軸３６のギヤ３６ａは、中間軸３５の他端に固定されたギヤ３５ａと噛合している。本実施例において、リングギヤ軸３２ａと中間軸３５との間のギヤ比（リングギヤ軸３２ａのギヤ３２ｂの歯数／ギヤ３５ｂの歯数）と、伝達ギヤ軸３６と中間軸３５と間のギヤ比（伝達ギヤ軸３６のギヤ３６ａの歯数／ギヤ３５ａの歯数）とは、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０になったときに、伝達ギヤ軸３６の回転とエンジン２２のクランクシャフト２６の回転とが同期するように設定されている。
【００２０】
接続断接ユニット６０は、エンジン２２のクランクシャフト２６に固定されたエンジンギヤ６１と、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２に固定されたモータギヤ６２と、伝達ギヤ軸３６の軸部に固定された駆動軸側ギヤ６３と、エンジン側可動部材６４と、駆動軸側可動部材６５と、エンジン側可動部材６４を移動させるためのアクチュエータ６６と、駆動軸側可動部材６５を移動させるためのアクチュエータ６７とを含む。実施例において、エンジン２２、モータＭＧ２および伝達ギヤ軸３６は、クランクシャフト２６と回転軸ＭＳ２と伝達ギヤ軸３６とが互いに同軸になるように配置されており、エンジンギヤ６１、モータギヤ６２および駆動軸側ギヤ６３は、同一のものであって互いに所定の間隔を隔てて配置されている。また、エンジン側可動部材６４は、いわゆるシンクロメッシュとして構成されており、アクチュエータ６６によりエンジン側可動部材６４をクランクシャフト２６や回転軸ＭＳ２の軸方向に進退移動させることにより、エンジンギヤ６１とモータギヤ６２との間に多少の回転数の差があっても両者の結合およびその解除を実行することができる。更に、駆動軸側可動部材６５も、エンジン側可動部材６４と同一のシンクロメッシュとして構成されており、アクチュエータ６７により駆動軸側可動部材６５をクランクシャフト２６や回転軸ＭＳ２の軸方向に進退移動させることにより、モータギヤ６２と駆動軸側ギヤ６３との間に多少の回転数の差があっても両者の結合およびその解除を実行することができる。なお、実施例において、各アクチュエータ６６，６７は、モータアクチュエータあるいは電磁アクチュエータといった電動アクチュエータとして構成される。このような接続断接ユニット６０によれば、エンジンギヤ６１とモータギヤ６２とを結合させると共にモータギヤ６２と駆動軸側ギヤ６３との結合を解除してモータＭＧ２（回転軸ＭＳ２）とエンジン２２（クランクシャフト２６）とを接続したモータ−エンジン接続状態と、エンジンギヤ６１とモータギヤ６２との結合を解除すると共にモータギヤ６２と駆動軸側ギヤ６３とを結合させてモータＭＧ２（回転軸ＭＳ２）を伝達ギヤ軸３６および中間軸３５を介して駆動軸３７ｂに接続したモータ−駆動軸接続状態との何れかを選択的に設定することができる。
【００２１】
ここで、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２が伝達ギヤ軸３６および中間軸３５を介して駆動軸３７ｂに接続されるモータ−駆動軸接続状態（図１参照）での動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６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の一例を図２に示す。同図中、左端のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸は動力分配統合機構３０のリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数を示し、ＴＳ軸は伝達ギヤ軸３６の回転数（＝モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を示し、ＤＳ軸は駆動軸３７ｂの回転数を示し、右端のＩＳ軸は中間軸３５の回転数を示す。また、同図中、「ρ１」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）であり、「ρ２」は、リングギヤ軸３２ａと中間軸３５との間のギヤ比（リングギヤ軸３２ａのギヤ３２ｂの歯数／ギヤ３５ｂの歯数）である。また、「ρ３」は、伝達ギヤ軸３６と中間軸３５との間のギヤ比（伝達ギヤ軸３６のギヤ３６ａの歯数／ギヤ３５ａの歯数）であり、「ρ４」は、中間軸３５と駆動軸３７ｂとの間のギヤ比（ギヤ３５ｃのギヤ比／ギヤ３７ａの歯数）である。かかるモータ−駆動軸接続状態では、基本的にモータＭＧ１が発電機として機能して（正転回生して）エンジン２２の運転ポイント（回転数およびトルク）を調整し、駆動軸３７ｂには、動力分配統合機構３０により分配されるエンジン２２からの動力が出力されると共に、モータＭＧ２からの動力が伝達ギヤ軸３６や中間軸３５を介して出力される。従って、モータ−駆動軸接続状態は、駆動軸３７ｂに比較的高いトルクを出力すべき加速時等において有利なものとなる。実施例では、基本的にモータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０よりも大きいときにモータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態がかかるモータ−駆動軸接続状態に設定されるようにアクチュエータ６６，６７が制御される。そして、図２において破線で示すように、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０になると、モータＭＧ２に接続された伝達ギヤ軸３６とクランクシャフト２６とが回転同期し、実施例ではエンジン側可動部材６４および駆動軸側可動部材６５としてシンクロメッシュが採用されていることから、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０に近い値になった時点で各可動部材６４，６５が図１において矢印方向に移動するようにアクチュエータ６６，６７を制御すれば、モータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態をモータ−駆動軸接続状態からモータ−エンジン接続状態へと容易かつスムースに切り替えることができる。これにより、モータ−駆動軸接続状態においてモータＭＧ１の回転数が負（値０未満）になることに伴いモータＭＧ２が発電すると共にモータＭＧ１が電力を消費して動力を出力する動力−電力−動力の循環（動力循環）を生じないようにしてハイブリッド自動車２０におけるエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【００２２】
また、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２がエンジン２２のクランクシャフト２６に接続されるモータ−エンジン接続状態での動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６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の一例を図３に示す。かかるモータ−駆動軸接続状態では、基本的にモータＭＧ２が発電機として機能してエンジン２２の運転ポイント（回転数およびトルク）を調整すると共にモータＭＧ１が負の回転数で力行（逆転力行）し、駆動軸３７ｂには、動力分配統合機構３０により分配されるエンジン２２からの動力が出力される。従って、モータ−エンジン接続状態は、駆動軸３７ｂの回転数（車速Ｖ）が所定範囲内にあり、駆動軸３７ｂに出力すべきトルクが比較的低い巡航時等に有利なものとなる。実施例では、基本的にモータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０よりも小さいときにモータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態がかかるモータ−エンジン接続状態に設定されるようにアクチュエータ６６，６７が制御される。そして、図３において破線で示すように、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０になると、伝達ギヤ軸３６とクランクシャフト２６とが回転同期し、実施例ではエンジン側可動部材６４および駆動軸側可動部材６５としてシンクロメッシュが採用されていることから、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０に近い値になった時点で、各可動部材６４，６５が図１の矢印の向きと反対方向に移動するようにアクチュエータ６６，６７を制御すれば、モータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態をモータ−エンジン接続状態からモータ−駆動軸接続状態へと容易かつスムースに切り替えることができる。これにより、モータ−エンジン接続状態においてモータＭＧ１の回転数が正（値０を超えた値）になることに伴いモータＭＧ１が発電すると共にモータＭＧ２が電力を消費して動力を出力する動力−電力−動力の循環（動力循環）を生じないようにしてハイブリッド自動車２０におけるエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【００２３】
一方、モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な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と電力のやり取りを行なう。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の何れかで発電される電力を他のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何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り、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は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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ＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０に出力する。
【００２４】
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等が入力されている。バッテリＥＣＵ５２は、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ＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２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も算出している。また、バッテリ５０には、図示されないＤＣ／ＤＣコンバータを介して低圧バッテリ（図示省略）が接続されており、上述の接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６，６７を始めとする各種補機類には、当該低圧バッテリから電力が供給される。
【００２５】
ハイブリッドＥＣＵ７０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ＥＣＵ７０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の操作位置であるシフトポジションＳＰ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等が入力ポートを介して入力される。また、接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６，６７もハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、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取りを行なっている。
【００２６】
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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３７ｂに出力すべき要求トルクＴ＊が計算され、この要求トルクＴ＊に対応する駆動力が駆動軸３７ｂ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の運転制御モードとしては、要求駆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駆動軸３７ｂ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、要求駆動力とバッテリ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駆動軸３７ｂ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から要求動力に見合う動力が駆動軸３７ｂに出力されるように運転制御するモータ運転モード等がある。
【００２７】
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４は、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６とが接続されたモータ−エンジン接続状態にあるときに実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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り、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。
【００２８】
図４の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０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、車速センサ８８からの車速Ｖ、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｅ，Ｎｍ１，Ｎｍ２、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、バッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。この場合、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサ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。更に、残容量ＳＯＣおよび充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。そして、バッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎと、その放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとは、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。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。図５に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図６にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。
【００２９】
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３７ｂに出力すべき要求トルクＴ＊と、走行に際して要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと要求トルクＴ＊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および車速Ｖが与えられると当該マップからこれらに対応する要求トルクＴ＊を導出して設定するものとした。図７に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例では、設定した要求トルクＴ＊に駆動軸３７ｂの回転数を乗じたものとバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊（ただし、充電要求側を正とする）とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を設定するものとした。なお、駆動軸３７ｂの回転数は、ステップＳ１００で入力した車速Ｖに所定の換算係数ｋを乗じることにより求めることができる。続いて、ステップＳ１１０で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Ｓ１２０）。実施例では、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Ｐとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとした。図８に、エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する。同図に示すように、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Ｐ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となること示す相関曲線との交点から求めることができる。
【００３０】
続いて、ステップＳ１００で入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎ０以上かつ値Ｎ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで用いられる閾値としての値Ｎ０と値Ｎ１とは、基本的にモータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ２に要求されるパワーが所定値以下となるときのモータＭＧ１の回転数に基づいてそれぞれ実験、解析を経て定められるものである。実施例では、値Ｎ０は、値０に比較的近い負の値として定められ、値Ｎ１は、値０に比較的近い正の値として定められる。ステップＳ１３０にてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎ０以上かつ値Ｎ１以下であると判断された場合には、更にステップＳ１００で入力した車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ以下であるか、つまり駆動軸３７ｂの回転数が所定回転数以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで用いられる基準車速Ｖｒｅｆは、モータＭＧ２をクランクシャフト２６から切り離して回転軸ＭＳ２の回転を停止させたときに、エンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸３７ｂに直接伝達されるトルクにより要求トルクＴ＊をまかなってもある程度の速度変動（要求トルクＴ＊の変化）に良好に対応可能となる車速として定められ、実施例では例えば１１０ｋｍとされる。ステップＳ１４０にて車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ以下であると判断された場合には、更にステップＳ１００で入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定の閾値Ｓ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで用いられる閾値Ｓ１は、モータＭＧ２をクランクシャフト２６から切り離して回転軸ＭＳ２の回転を停止させたときに、バッテリ５０からの放電によりモータＭＧ１を逆転力行させ、それによりエンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸３７ｂに直接伝達されるトルクによって要求トルクＴ＊をまかなうことができる程度に充分大きな値として定められる。ステップＳ１５０にてバッテリ５０の残容量ＳＯＣが閾値Ｓ１以上であると判断されたときには、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続が解除されているときに値１とされる所定のフラグＦが値０であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。そして、ステップＳ１６０にてフラグＦが値０であれば、当該フラグＦを値１に設定すると共に、エンジンギヤ６１とモータギヤ６２との結合が解除されるように接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６に指令信号を与えてモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続を解除する（ステップＳ１７０）。
【００３１】
こうしてモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続を解除したならば、モータＭＧ２（回転軸ＭＳ２）の回転を停止させるべくモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を値０に設定すると共に（ステップＳ１８０）、次式（１）および式（２）に従ってモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上限および下限としてのトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを計算する（ステップＳ１９０）。更に、次式（３）に従ってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ２００）、計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限することによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２１０）。このようにしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、駆動軸３７ｂに出力するトルクを基本的にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限した値に設定することができる。なお、式（３）は、図３の共線図から容易に導き出すことができる。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＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２２０）、本ルーチンを一旦終了させる。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。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＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に関する条件（ステップＳ１３０）、車速Ｖに関する条件（ステップＳ１４０）およびバッテリ５０の状態に関する条件（ステップＳ１５０）のすべてが成立したときには、ステップＳ１７０にてモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続が解除され、図９に示すようにモータＭＧ２が停止された状態で要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびモータＭＧ２と接続断接ユニット６０とが制御される。そして、ステップＳ１３０からＳ１５０にて肯定判断がなされている間、ステップＳ１８０からＳ２２０の処理が実行される。なお、ステップＳ１７０にて一旦モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続が解除された後に、ステップＳ１３０からＳ１５０にて肯定判断がなされた場合には、ステップＳ１７０の処理はスキップされる。
【００３２】
Tmax=(Wout−Tm2*・Nm2)/Nm1  …（１）
Tmin=(Win−Tm2*・Nm2)/Nm1  …（２）
Tm1tmp=-T*・ρ1・ρ2・ρ4 …（３）
【００３３】
一方、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に関する条件（ステップＳ１３０）、車速Ｖに関する条件（ステップＳ１４０）およびバッテリ５０の状態に関する条件（ステップＳ１５０）の何れかが成立していないときには、フラグＦが値０であるか否かを判定し（ステップＳ２３０）、フラグＦが値０であってモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続が解除されていなければ、バッテリ５０の充電に制限がかけられているか否かを判定する（ステップＳ２４０）。実施例では、ステップＳ１００で入力した残容量ＳＯＣが所定量未満であってバッテリ５０が満充電状態に近づいておらず、かつステップＳ１００で入力した入力制限Ｗｉｎ（負の値）が所定値未満であれば、ステップＳ２４０にてバッテリ５０の充電に制限がかけられていないと判断される。そして、バッテリ５０の充電に制限がかけられていなければ、ステップＳ１００で入力したエンジン２２の回転数ＮｅとステップＳ１２０にて設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とに基づいて次式（４）を用いた計算によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２５０）。式（４）は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊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（４）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。そして、ステップＳ２５０にてトルク指令Ｔｍ２＊を設定したならば、上述のステップＳ１８０からＳ２２０の処理を実行する。このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ−エンジン接続状態のもとでステップＳ１３０，Ｓ１４０およびＳ１５０の何れかにおいて否定判断がなされたときに、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続が解除されておらず、かつバッテリ５０の充電に制限がかけられていなければ、モータ−エンジン接続状態が維持されて要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２および接続断接ユニット６０が制御される。これに対して、ステップＳ２４０にてバッテリ５０の残容量ＳＯＣが上記所定量以上であって満充電状態に近づいているか、あるいはバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが上記所定値以上であると判断されたときには、ステップＳ１７０にてモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続を解除した上で、上述のＳ１８０からＳ２２０の処理を実行する。
【００３４】
Tm2*＝前回Tm2*＋k1(Ne*−Ne)＋k2∫(Ne*−Ne)dt …（４）
【００３５】
一方、ステップＳ１７０にて一旦モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続が解除された後に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に関する条件（ステップＳ１３０）、車速Ｖに関する条件（ステップＳ１４０）およびバッテリ５０の状態に関する条件（ステップＳ１５０）の何れかが成立していないと判断されたときには、ステップＳ２３０にてフラグＦが値１であると判断されることになる。この場合には、フラグＦを値０に設定した上で（ステップＳ２６０）、ステップＳ１００で入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１やアクセル開度Ａｃｃ、アクセル開度Ａｃｃの変化率等に基づいてモータＭＧ２を伝達ギヤ軸３６や中間軸３５を介して駆動軸３７ｂに接続すべきか否かを判定する（ステップＳ２７０）。ステップＳ２７０においては、例えばモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０に近い所定値（例えば負の値）以上でありアクセル開度Ａｃｃ等に基づいてその後に加速要求（要求トルクＴ＊の増加要求）がなされるものとみなされる場合にモータＭＧ２を駆動軸３７ｂに接続すべきと判断することができる。そして、モータＭＧ２をエンジン２２に接続すべき場合には、所定の同期接続処理フラグＦｅｇをオンする一方（ステップＳ２８０）、モータＭＧ２を駆動軸３７ｂに接続すべき場合には、所定の同期接続処理フラグＦｄｓをオンし（ステップＳ２９０）、本ルーチンを一旦終了させる。こうして同期接続処理フラグＦｅｇがオンされた場合には、モータＭＧ２の回転数をエンジン２２の回転数Ｎｅに同期させた後にモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６とを接続させる図示しないモータ−エンジン同期接続ルーチンが実行され、その後、再度図４の駆動制御ルーチンが実行されることになる。また、同期接続処理フラグＦｄｓがオンされた場合には、モータＭＧ２の回転数を伝達ギヤ軸３６の回転数に同期させた後にモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２と伝達ギヤ軸３６とを接続させる図示しないモータ−駆動軸同期接続ルーチンが実行され、その後、図示しないモータ−駆動軸接続時用の駆動制御ルーチンが実行されることになる。
【００３６】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に関する条件（ステップＳ１３０）、車速Ｖに関する条件（ステップＳ１４０）およびバッテリ５０の状態に関する条件（ステップＳ１５０）のすべてが成立したときには、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続を解除すると共に（ステップＳ１７０）、モータＭＧ２の回転を停止させた状態で要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２と接続断接ユニット６０とが制御される（ステップＳ１８０〜Ｓ２２０）。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、上記条件の成立時にモータＭＧ２を駆動することによって生じてしまう損失をなくしてエンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構３０および伝達ギヤ軸３６等を含む動力出力装置ひいてはハイブリッド自動車２０のエネルギ効率を向上させることが可能となる。
【００３７】
すなわち、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０を含む所定範囲である値Ｎ０以上かつ値Ｎ１以下の範囲内にあるときには、基本的にハイブリッド自動車２０は比較的高速で概ね定常に走行し、この際、モータＭＧ１に要求されるパワーが比較的小さくなり、それに伴ってモータＭＧ２に要求されるパワーも比較的小さなものとなる。従って、ハイブリッド自動車２０の走行状態がこのような状態にあるときには、モータＭＧ２を停止させても実用上差し支えない。また、車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ以下であれば、モータＭＧ２をクランクシャフト２６から切り離して回転軸ＭＳ２の回転を停止させ、エンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸３７ｂに直接伝達されるトルクにより要求トルクＴ＊をまかなってもある程度の速度変動（要求トルクＴ＊の変化）に良好に対応することができる。従って、更にバッテリ５０の残容量ＳＯＣが上記閾値Ｓ１以上であって充分に余裕ある状態にあれば、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続を解除してモータＭＧ２の回転を停止させても、良好な運転性を保ちつつ要求トルクＴ＊に基づく駆動力を常時良好に出力させながら、モータＭＧ２を駆動することによって生じてしまう損失をなくしてエネルギ効率を向上させることが可能となる。また、上述のようにモータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０を含む所定範囲内にあるときにモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続を解除しておけば、その後に設定される要求トルクＴ＊に応じてモータ−エンジン接続状態とモータ−駆動軸接続状態との何れかへと適切に移行させることが可能となるので（ステップＳ２８０またはＳ２９０）、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構３０および伝達ギヤ軸３６等を含む動力出力装置ひいてはハイブリッド自動車２０の運転性をも向上させることができる。
【００３８】
更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ２が基本的に発電機として機能することを考慮し、ステップＳ２４０にてモータ−エンジン接続状態のもとでバッテリ５０の充電に制限がかけられていると判断されたときには、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続を解除すると共にモータＭＧ２を停止させた状態で要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２と接続断接ユニット６０とが制御される（ステップＳ２４０，Ｓ１７０〜Ｓ２２０）。これにより、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ２を駆動することによって生じてしまう損失をなくすとともに、バッテリ５０の過充電を抑制することも可能となる。
【００３９】
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、図４の駆動制御ルーチンが実行される結果、基本的に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０よりも小さいときにはモータ−エンジン接続状態のもとで、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０よりも大きいときにはモータ−駆動軸状態のもとで、要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようになるので、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正になることに伴う動力循環や、モータ−駆動軸接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負になることに伴う動力循環を生じないようにしてエネルギ効率を向上させることが可能となる。そして、上記実施例では、基本的に、同一パワーを出力可能なエンジン２２の運転ポイントのうち効率がより高くなる運転ポイントでエンジン２２が運転されることから、モータ−エンジン接続状態とモータ−駆動軸接続状態との切り替えと相まって、動力出力装置ひいてはハイブリッド自動車２０のエネルギ効率をより一層向上させることが可能となる。
【００４０】
なお、実施例のハイブリッド自動車２０において、ステップＳ１３０における上限側の閾値Ｎ１が値０に近い正の値として定められているのは、次のような理由による。すなわち、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２がクランクシャフト２６から切り離されることなくモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値になると動力循環を生じることになるが、回転数Ｎｍ１が比較的小さい正の値となる間は、動力の伝達効率は所定の基準値以上となって実用上良好に保たれる。従って、モータ−エンジン接続状態のもとで多少の動力循環を許容しても実用上差し支えない。また、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値になっても、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２がクランクシャフト２６から切り離されれば、動力循環の問題は生じることがない。更に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値になると、モータＭＧ１は発電機として機能するので、モータＭＧ１により発電される電力でバッテリ５０を充電して残量ＳＯＣの低下を抑制することが可能となり、これにより、バッテリ５０の残容量ＳＯＣの余裕を保つことが可能となる。
【００４１】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【００４２】
すなわち、ステップＳ１３０における閾値としての値Ｎ１を正の値とする代わりに値０や値０に近い負の値としてもよい。また、接続断接ユニット６０は、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続および該接続の解除を行うドグクラッチ、およびモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２と伝達ギヤ軸３６との間の接続および該接続の解除を行うドグクラッチとを含むものであってもよい。更に、アクチュエータ６６，６７として、電動アクチュエータの代わりに油圧アクチュエータ等の流体圧アクチュエータを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る動力出力装置を備えたハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】モータ−駆動軸接続状態での動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６における回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。
【図３】モータ−エンジン接続状態での動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６における回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。
【図４】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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５】バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。
【図６】バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。
【図７】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図８】エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。
【図９】モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続を解除すると共にモータＭＧ２の回転を停止させた状態で駆動軸３７ｂに動力を出力するときの動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６における回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。
【符号の説明】
【００４４】
２０  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、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  中間軸、３５ａ，３５ｂ  ギヤ、３６  伝達ギヤ軸、３７  ギヤ機構、３７ｂ  駆動軸、３８  デファレンシャルギヤ、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、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  接続断接ユニット、６１  エンジンギヤ、６２  モータギヤ、６３  駆動軸側ギヤ、６４  エンジン側可動部材、６５  駆動軸側可動部材、６６，６７  アクチュエータ、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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、ＭＳ１，ＭＳ２  回転軸。
【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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