(57)【要約】【課題】二次電池などの蓄電装置の入出力制限の範囲内で変速機の変速を行なうと共に変速時に変速ショックを生じないようにする。【解決手段】モータからの出力を変速して駆動軸に出力する変速機のＬｏ−Ｈｉ変速が予測されたときには、変速に伴ってバッテリを充放電する電力が変更される変速時必要電力Ｐ１をバッテリの入力制限Ｗｉｎに加えて必要充放電電力Ｐ２を計算し（Ｓ１５０）、バッテリの充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときにはその差分の調整電力Ｐｃｈを充放電要求電力Ｐｂ＊に加えて充放電要求電力Ｐｂ＊を再設定すると共にこの再設定した充放電要求電力Ｐｂ＊を用いてエンジン要求パワーＰｅ＊などを再設定して制御する（Ｓ２００〜Ｓ２６０）。これにより、Ｌｏ−Ｈｉ変速の際にバッテリの入力制限Ｗｉｎを下回らないようにすることができる。【選択図】図３
2007106312.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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
前記電力動力入出力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、
所定時間以内に前記変速伝達手段の変速段の変更が行なわれるのを予測する変速予測手段と、
前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定する目標充放電電力設定手段と、
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、
前記変速伝達手段の変速段の変更を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記設定された目標充放電電力により前記蓄電手段が充放電されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達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】
前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記蓄電手段を充放電する充放電電力の前記変速伝達手段の変速段を変更する際に変更が見込まれる変更時変更電力を設定すると共に該設定した変更時変更電力と前記蓄電手段の状態とに基づいて目標充放電電力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】
前記目標充放電電力設定手段は、前記設定された要求駆動力に基づいて前記変更時変更電力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】
前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力と前記設定した変更時変更電力との差分の電力だけ該非変速予測時に設定される目標充放電電力から変更時変更電力の方向に変更した電力を目標充放電電力として設定する手段である請求項２または３記載の動力出力装置。
【請求項５】
請求項４記載の動力出力装置であって、
前記変速予測時は、前記変速伝達手段をアップシフトする変速が予測されたときであり、
前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力と前記設定した変更時変更電力との差分の電力だけ該非変速予測時に設定される目標充放電電力から放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定する手段である
動力出力装置。
【請求項６】
請求項５記載の動力出力装置であって、
前記設定された要求駆動力に基づいて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と前記設定した目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
を備え、
前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時に前記目標動力設定手段により前記設定された要求動力が前記内燃機関から出力可能な最大動力を超えていることに基づいて前記目標動力が設定されているときには、前記差分の電力から前記設定された要求動力と前記最大動力との差分の動力に相当する電力を減じた調整電力だけ前記非変速予測時に設定される目標充放電電力から放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定する手段である
動力出力装置。
【請求項７】
前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記設定した変更時変更電力が前記蓄電手段を充電する側に変更される電力のときには前記蓄電手段の入力制限電力から該設定した変更時変更電力だけ大きな変更許容電力と前記蓄電手段の状態に基づく必要充放電電力とのうち大きい電力を前記目標充放電電力として設定する手段である請求項２または３記載の動力出力装置。
【請求項８】
前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記設定した変更時変更電力が前記蓄電手段を放電する側に変更される電力のときには前記蓄電手段の出力制限電力から該設定した変更時変更電力だけ小さな変更許容電力と前記蓄電手段の状態に基づく必要充放電電力とのうち小さい電力を前記目標充放電電力として設定する手段である請求項２または３記載の動力出力装置。
【請求項９】
前記電力動力入出力手段は、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、前記第３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１ないし８いずれか記載の動力出力装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が連結されてなる車両。
【請求項１１】
内燃機関と充放電可能な蓄電手段と共に用いられて駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
所定時間以内に前記変速伝達手段の変速段の変更が行なわれるのを予測する変速予測手段と、
前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定する目標充放電電力設定手段と、
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、
前記変速伝達手段の変速段の変更を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記設定された目標充放電電力により前記蓄電手段が充放電されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する制御手段と、
を備える駆動装置。
【請求項１２】
内燃機関と、該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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力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）所定時間以内に前記変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、前記変速伝達手段の変速段の変更を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記設定した目標充放電電力により前記蓄電手段が充放電されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御し、
（ｂ）前記所定時間以内に前記変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には、前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定し、前記変速伝達手段の変速段の変更を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記設定した目標充放電電力により前記蓄電手段が充放電されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する、
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、動力出力装置およびその制御方法並びに車両，駆動装置に関する。
【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、このエンジンのクランクシャフトをキャリアに接続すると共に車軸に連結された駆動軸にリングギヤを接続した遊星歯車機構と、この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、第１モータおよび第２モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置では、バッテリの残容量（ＳＯＣ）やバッテリ温度によって設定されるバッテリの入出力制限の範囲内で第１モータや第２モータを駆動制御している。
【０００３】
また、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトをキャリアに接続すると共に車軸に機械的にリングギヤを接続した遊星歯車機構と、この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、車軸に連結された２段変速の変速機と、この変速機に動力を入出力する第２モータと、第１モータおよび第２モータと電力のやりとりを行なう蓄電装置と、を備えるものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この車両では、変速機の変速を伴って第２モータからの動力を車軸側に出力することにより、第２モータからの動力を走行に応じて変速して用いることができる。
【特許文献１】特開２００３−２１９５１０号公報
【特許文献２】特開２００２−２２５５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の二つの動力出力装置から、変速機を、後者の動力出力装置でもバッテリの入出力制限の範囲内で変速機の変速を伴って第１モータや第２モータを駆動制御すればよいと考えられるが、変速機の変速時に、モータ回転数のセンシング遅れが生じたり、変速時のトルクショックを低減するためにトルク補正を行なったり、変速機の変速を容易に行なうためのモータトルクの変更を行なったりしたときなどには、バッテリの入出力制限の範囲内で制御しているつもりであっても、バッテリの入出力制限を超えてしまう場合が生じる。入出力制限を超えた電力による頻繁なバッテリの充放電は、バッテリの劣化を促進してしまう。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両，駆動装置は、二次電池などの蓄電装置の入出力制限の範囲内で変速機の変速を行なう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その制御方法並びに車両，駆動装置は、変速時に変速ショックを生じないように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】
【０００６】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両，駆動装置は、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。
【０００７】
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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
前記電力動力入出力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、
所定時間以内に前記変速伝達手段の変速段の変更が行なわれるのを予測する変速予測手段と、
前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定する目標充放電電力設定手段と、
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、
前記変速伝達手段の変速段の変更を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記設定された目標充放電電力により前記蓄電手段が充放電されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、所定時間以内に変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、変速伝達手段の変速段の変更を伴って駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に設定した目標充放電電力により蓄電手段が充放電されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と前記変速伝達手段とを制御する。一方、所定時間以内に変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には、非変速予測時に蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定し、変速伝達手段の変速段の変更を伴って駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に設定した目標充放電電力により蓄電手段が充放電されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを制御する。このように、目標充放電電力を変更することにより、変速伝達手段の変速段の変更の際に蓄電手段を充放電する電力が蓄電手段の入出力制限を超えるのを抑制することができる。この結果、蓄電手段の劣化を抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記蓄電手段を充放電する充放電電力の前記変速伝達手段の変速段を変更する際に変更が見込まれる変更時変更電力を設定すると共に該設定した変更時変更電力と前記蓄電手段の状態とに基づいて目標充放電電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、より適正に目標充放電電力を設定することができる。この場合、前記目標充放電電力設定手段は、前記設定された要求駆動力に基づいて前記変更時変更電力を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
この変更時変更電力を設定する態様の本発明の動力出力装置において、前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力と前記設定した変更時変更電力との差分の電力だけ該非変速予測時に設定される目標充放電電力から変更時変更電力の方向に変更した電力を目標充放電電力として設定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記変速予測時は前記変速伝達手段をアップシフトする変速が予測されたときであり、前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力と前記設定した変更時変更電力との差分の電力だけ該非変速予測時に設定される目標充放電電力から放電側に変更した電力を目標充放電電力として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、アップシフトの際に蓄電手段が入力制限を超えて充電されるのを抑制することができる。更にこの場合、前記設定された要求駆動力に基づいて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と前記設定した目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、を備え、前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時に前記目標動力設定手段により前記設定された要求動力が前記内燃機関から出力可能な最大動力を超えていることに基づいて前記目標動力が設定されているときには、前記差分の電力から前記設定された要求動力と前記最大動力との差分の動力に相当する電力を減じた調整電力だけ前記非変速予測時に設定される目標充放電電力から放電側に変更した電力を目標充放電電力として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、過剰に充放電電力を変更するのを抑制することができる。
【００１１】
また、変更時変更電力を設定する態様の本発明の動力出力装置において、前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記設定した変更時変更電力が前記蓄電手段を充電する側に変更される電力のときには前記蓄電手段の入力制限電力から該設定した変更時変更電力だけ大きな変更許容電力と前記蓄電手段の状態に基づく必要充放電電力とのうち大きい電力を前記目標充放電電力として設定する手段であるものとすることもできる。あるいは、前記目標充放電電力設定手段は、前記変速予測時には、前記設定した変更時変更電力が前記蓄電手段を放電する側に変更される電力のときには前記蓄電手段の出力制限電力から該設定した変更時変更電力だけ小さな変更許容電力と前記蓄電手段の状態に基づく必要充放電電力とのうち小さい電力を前記目標充放電電力として設定する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、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、前記第３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。
【００１３】
本発明の車両は、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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力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、所定時間以内に前記変速伝達手段の変速段の変更が行なわれるのを予測する変速予測手段と、前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定する目標充放電電力設定手段と、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、前記変速伝達手段の変速段の変更を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記設定された目標充放電電力により前記蓄電手段が充放電されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段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、車軸に前記駆動軸が連結されてなることを要旨とする。
【００１４】
この本発明の車両では、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、目標充放電電力を変更することにより変速伝達手段の変速段の変更の際に蓄電手段を充放電する電力が蓄電手段の入出力制限を超えるのを抑制することができる効果や蓄電手段の劣化を抑制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。
【００１５】
本発明の駆動装置は、
内燃機関と充放電可能な蓄電手段と共に用いられて駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
所定時間以内に前記変速伝達手段の変速段の変更が行なわれるのを予測する変速予測手段と、
前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、前記変速予測手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定する目標充放電電力設定手段と、
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、
前記変速伝達手段の変速段の変更を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記設定された目標充放電電力により前記蓄電手段が充放電されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１６】
この本発明の駆動装置では、所定時間以内に変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、変速伝達手段の変速段の変更を伴って駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に設定した目標充放電電力により蓄電手段が充放電されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と前記変速伝達手段とを制御する。一方、所定時間以内に変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には、非変速予測時に蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定し、変速伝達手段の変速段の変更を伴って駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に設定した目標充放電電力により蓄電手段が充放電されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを制御する。このように、目標充放電電力を変更することにより、変速伝達手段の変速段の変更の際に蓄電手段を充放電する電力が蓄電手段の入出力制限を超えるのを抑制することができる。この結果、蓄電手段の劣化を抑制することができる。
【００１７】
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該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力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）所定時間以内に前記変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、前記変速伝達手段の変速段の変更を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記設定した目標充放電電力により前記蓄電手段が充放電されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御し、
（ｂ）前記所定時間以内に前記変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には、前記非変速予測時に前記蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定し、前記変速伝達手段の変速段の変更を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記設定した目標充放電電力により前記蓄電手段が充放電されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する、
ことを要旨とする。
【００１８】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、所定時間以内に変速伝達手段の変速段の変更が予測されない非変速予測時には、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段を充放電すべき目標充放電電力を設定し、変速伝達手段の変速段の変更を伴って駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に設定した目標充放電電力により蓄電手段が充放電されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と前記変速伝達手段とを制御する。一方、所定時間以内に変速伝達手段の変速段の変更が予測された変速予測時には、非変速予測時に蓄電手段の状態に基づいて設定される目標充放電電力を所定条件に基づいて充電側または放電側に変更した電力を目標充放電電力として設定し、変速伝達手段の変速段の変更を伴って駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に設定した目標充放電電力により蓄電手段が充放電されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを制御する。このように、目標充放電電力を変更することにより、変速伝達手段の変速段の変更の際に蓄電手段を充放電する電力が蓄電手段の入出力制限を超えるのを抑制することができる。この結果、蓄電手段の劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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】
【００２０】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置や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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。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。
【００２４】
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。
【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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｄｒｖ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Ａｄｒｖ，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や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。
【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、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に加速して変速機６０がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に変速される際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により実行される加速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】
加速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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，充放電要求電力Ｐｂ＊，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、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。また、充放電要求電力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の基本値を設定し、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て入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定することができる。図４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５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。
【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車両要求パワーＰ＊とを設定すると共に（ステップＳ１１０）、設定した車両要求パワーＰ＊とエンジン最大パワーＰｅｍａｘとのうち小さい方をエンジン要求パワーＰｅ＊として設定する（ステップＳ１２０）。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６に要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと充放電要求電力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。
【００３１】
次に、変速機６０の変速段をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への変速（以下、Ｌｏ−Ｈｉ変速という）が所定時間以内に行なわれるか否かを予測する（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）。このＬｏ−Ｈｉ変速の予測は、車速Ｖと加速度αと変速マップとを用いて行なわれる。図７に変速マップの一例を示す。図７の例では、変速機６０がＬｏギヤの状態で車速ＶがＬｏ−Ｈｉ変速線Ｖｈｉを越えて大きくなったときに変速機６０をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に変更し、変速機６０がＨｉギヤの状態で車速ＶがＨｉ−Ｌｏ変速線Ｖｌｏを越えて小さくなったときに変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変更する。Ｌｏ−Ｈｉ変速の予測は、車速Ｖと加速度αから所定時間内にＬｏ−Ｈｉ変速線Ｖｈｉを越えるか否かを判定するものとなる。なお、所定時間は、変速機６０の変速段の変速に対して準備するのに十分な時間として設定されており、例えば１秒や２秒などを用いることができる。
【００３２】
Ｌｏ−Ｈｉ変速が予測されないときには、設定したエンジン要求パワー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Ｓ２１０）。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８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。
【００３３】
続いて、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Ｓ２２０）。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９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に変速機６０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＊が変速機６０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。
【００３４】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ)                       (1)
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt    (2)
【００３５】
次に、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（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ２３０）、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Ｓ２４０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐと制限したものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ２５０）。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（５）は、前述した図９の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３６】
Tmin＝(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2    (3)
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2    (4)
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr         (5)
【００３７】
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Ｓ２６０）、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。
【００３８】
一方、ステップＳ１４０でＬｏ−Ｈｉ変速が予測されたときには、変速機６０の変速段の変速時に変速に伴ってバッテリ５０を充放電する電力が変更される電力としての変速時必要電力Ｐ１を要求トルクＴｒ＊に基づいて設定すると共にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに設定した変速時必要電力Ｐ１を加えて必要充放電電力Ｐ２を設定すると共に（ステップＳ１５０）、この設定した必要充放電電力Ｐ２をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔにより上限ガードして（ステップＳ１５５）、上限ガードして得られる必要充放電電力Ｐ２と充放電要求電力Ｐｂ＊とを比較する（ステップＳ１６０）。ここで変速時必要電力Ｐ１は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２のセンシング遅れや通信遅れによる検出値と実際値との偏差に基づく電力や変速機６０の変速段の変更時にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を下方補正することに基づく電力，変速機６０の変速段の変更時にリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みを抑制するためにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を補正することに基づく電力などの総和であり、加速中のＬｏ−Ｈｉ変速のときには、バッテリ５０を充電する方向に変更する電力である。実施例では、変速時必要電力Ｐ１は、リングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と変速時必要電力Ｐ１との関係を実験などにより求めて変速時必要電力設定用マップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、要求トルクＴｒ＊が与えられるとマップから対応する変速時必要電力Ｐ１を導出することにより設定するものとした。変速時必要電力設定用マップの一例を図１０に示す。必要充放電電力Ｐ２は、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに変速時必要電力Ｐ１を加えたものであるから、変速機６０の変速段を変更する際にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らない最低電力である。したがって、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以上のときには、充放電要求電力Ｐｂ＊に変更を加えなくても変速機６０の変速段の変速時にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らないが、逆に充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときには、充放電要求電力Ｐｂ＊を変更しなければ変速機６０の変速段の変速時にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回ってしまうことになる。ステップＳ１６０ではこれを判定しているのである。図１１に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと変速時必要電力Ｐ１，必要充放電電力Ｐ２，充放電要求電力Ｐｂ＊との関係の一例を示す。なお、ステップＳ１５５で必要充放電電力Ｐ２をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔで上限ガードすることにより、過大な電力によるバッテリ５０の放電を抑制することができる。
【００３９】
充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以上のときには、充放電要求電力Ｐｂ＊に変更の必要はないと判断し、ステップＳ２１０以降の処理、即ち、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する処理を実行する。
【００４０】
一方、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときには、必要充放電電力Ｐ２から充放電要求電力Ｐｂ＊を減じて調整電力Ｐｃｈを計算し（ステップＳ１７０）、エンジン要求パワーＰｅ＊に車両要求パワーＰ＊に一致するか否かを判定し（ステップＳ１８０）、エンジン要求パワーＰｅ＊が車両要求パワーＰ＊未満のときには車両要求パワーＰ＊からエンジン要求パワーＰｅ＊を減じた値を調整電力Ｐｃｈから減じて新たな調整電力Ｐｃｈとする（ステップＳ１９０）。ここで、エンジン要求パワーＰｅ＊が車両要求パワーＰ＊未満のときに調整電力Ｐｃｈを調整（ガード）するのは、車両要求パワーＰ＊を用いてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する際に車両要求パワーＰ＊がエンジン最大パワーＰｅｍａｘより大きいためにエンジン要求パワーＰｅ＊が押さえられ、バッテリ５０を放電する側に寄っているため、その放電側への寄せ量を調整するためである。そして、調整電力Ｐｃｈを充放電要求電力Ｐｂ＊に加えた値として充放電要求電力Ｐｂ＊を再設定すると共に再設定した充放電要求電力Ｐｂ＊を用いて上述した手法により車両要求パワーＰ＊やエンジン要求パワーＰｅ＊を再設定し（ステップＳ２００）、再設定したエンジン要求パワーＰｅ＊を用いてステップＳ２１０以降の処理、即ち、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する処理を実行する。このように、充放電要求電力Ｐｂ＊を再設定することにより、変速機６０の変速段の変速の際にバッテリ５０を充放電する電力が入力制限Ｗｉｎを下回るのを抑制することができる。
【００４１】
次に、Ｌｏ−Ｈｉ変速を行なう際の動作について説明する。図１２は、Ｌｏ−Ｈｉ変速の際に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Ｌｏ−Ｈｉ変速処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。Ｌｏ−Ｈｉ変速処理ルーチンが実行されると、まず、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔと比較する処理を実行する（ステップＳ３００）。ここで、変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔは、モータＭＧ２からトルクを出力しながらＬｏ−Ｈｉ変速する際にトルクショックが生じないトルク範囲の上限値であり、変速機６０やモータＭＧ２の性能などにより設定される。トルク指令Ｔｍ２＊が変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔより大きいときには、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊をトルク指令Ｔｍ２＊と変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔの差分に相当する分だけ大きくなるよう次式（６）により調整すると共に（ステップＳ３１０）、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊の調整に伴ってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を下方修正するよう式（７）により調整し（ステップＳ３２０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔを設定する（ステップＳ３３０）。即ち、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔに下方修正することにより減少するリングギヤ軸３２ａのトルクに相当する分だけエンジン２２からのトルクを増加し、その増加したトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するためにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を下方修正する調整を行なうのである。
【００４２】
Te*←Te*+(1+ρ)・(Tm2*-Tm2set)・Gr  (6)
Tm1*←Tm1*-ρ・(Tm2*-Tm2set)・Gr    (7)
【００４３】
モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔ以下のときやトルク指令Ｔｍ２＊が変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔより大きくエンジン２２の目標トルクＴｅ＊やトルク指令Ｔｍ２＊を調整した後は、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（８）を用いて変速後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊を計算する（ステップＳ３４０）。そして、ブレーキＢ２をオフとすると共に（ステップＳ３５０）、ブレーキＢ１をフリクション係合させ（ステップＳ３６０）、変速に伴ってリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みを是正するためにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を式（９）により調整する（ステップＳ３７０）。ここで、式（９）中の「Ｔｍ１ｓｅｔ」は、モータＭＧ１から出力したときにリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが変速に伴ってリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みを是正できるトルクとして設定されており、変速機６０やモータＭＧ２，モータＭＧ１の性能などにより設定される。
【００４４】
Nm2*＝Nm2・Ghi/Glo  (8)
Tm1*←Tm1*-Tm1set    (9)
【００４５】
そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至るのを待って（ステップＳ３８０，Ｓ３９０）、ブレーキＢ１を完全にオンとし（ステップＳ４００）、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Ｓ４１０）、Ｌｏ−Ｈｉ変速処理ルーチンを終了する。図１３にＬｏ−Ｈｉ変速の際の変速機６０の共線図の一例を示す。図中、Ｓ１軸はダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａのサンギヤ６１の回転数を示し、Ｒ１，Ｒ２軸はダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａおよびシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのリングギヤ６２，６６の回転数を示し、Ｃ１，Ｃ２軸はリングギヤ軸３２ａの回転数であるダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａおよびシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのキャリア６４，６８の回転数を示し、Ｓ２軸はモータＭＧ２の回転数であるシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのサンギヤ６５の回転数を示す。図示するように、Ｌｏギヤの状態では、ブレーキＢ２がオンでブレーキＢ１がオフとされている。この状態からブレーキＢ２をオフすると、モータＭＧ２はリングギヤ軸３２ａから切り離された状態となり、電動機として機能するモータＭＧ２から正のトルクが出力されていることから、その回転数は増加しようとする。ここで、ブレーキＢ１をフリクション係合させると、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は減少する。そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２がＨｉギヤの状態の回転数Ｎｍ２＊近傍になったときにブレーキＢ１をフリクション係合から完全にオンとすることにより、Ｈｉギヤの状態に切り替えることができる。このように、ブレーキＢ１のフリクション係合によりモータＭＧ２からトルクを出力しながら変速する際にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ１が変更されるから、リングギヤ軸３２ａに出力されるトルクは落ち込むことになる。実施例では、この落ち込むトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を調整することにより賄うのである。このように、Ｌｏ−Ｈｉ変速することにより、変速時に生じ得るトルクショックを抑制することができる。
【００４６】
ここで、こうしたＬｏ−Ｈｉ変速の際にバッテリ５０を充放電する電力がどのように変更されるかを考える。モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔより大きいときには、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔに下方修正することから、その分だけ消費電力が減少する。トルク指令Ｔｍ２＊の下方修正に伴ってリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するためにエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を上方修正すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を下方修正することから、その分だけ発電電力が増加する。そして、変速中にリングギヤ軸３２ａのトルクの落ち込みを是正するためにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を下方修正することから、その分だけ発電電力が増加する。したがって、モータＭＧ２による消費電力の減少分とモータＭＧ１による二つの要因による発電電力の増加分との和がＬｏ−Ｈｉ変速の際に変更される電力、即ち変速時必要電力Ｐ１である。実施例では、Ｌｏ−Ｈｉ変速が予測されたときには、Ｌｏ−Ｈｉ変速の最中にバッテリ５０を充放電する電力が変速時必要電力Ｐ１だけ変更されてもバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らないようにエンジン２２やモータＭＧ１やモータＭＧ２の運転ポイントをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ側に寄せるように変更しておくのである。
【００４７】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速が予測されたときには、Ｌｏ−Ｈｉ変速の最中にバッテリ５０を充放電する電力が変速時必要電力Ｐ１だけ変更されてもバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らないようにエンジン２２やモータＭＧ１やモータＭＧ２の運転ポイントをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ側に寄せるから、６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回るのを抑制することができる。もとより、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が大きいときには、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔを設定して変速するから、変速の際に生じ得るトルクショックを抑制することができる。また、リングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を出力しながら変速することができる。
【００４８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際に要求トルクＴｒ＊に基づいて変速時必要電力Ｐ１を設定するものとしたが、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊やエンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊等に基づいて変速時必要電力Ｐ１を計算するものとしてもよい。
【００４９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際に、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以上のときには、充放電要求電力Ｐｂ＊に変更は加えずに制御し、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときには必要充放電電力Ｐ２から充放電要求電力Ｐｂ＊を減じてガード処理した調整電力Ｐｃｈだけ充放電要求電力Ｐｂ＊を変更して制御するものとしたが、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以上であるか否かに拘わらず、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以上となる用変更して制御するものとしてもよい。
【００５０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際に、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときには必要充放電電力Ｐ２から充放電要求電力Ｐｂ＊を減じて得られる調整電力Ｐｃｈに対してエンジン要求パワーＰｅ＊と車両要求パワーＰ＊とに基づいてガード処理を施したが、こうしたガード処理は施さないものとしても構わない。
【００５１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際に、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以上のときには、充放電要求電力Ｐｂ＊に変更は加えずに制御し、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときには必要充放電電力Ｐ２から充放電要求電力Ｐｂ＊を減じてガード処理した調整電力Ｐｃｈだけ充放電要求電力Ｐｂ＊を変更して制御するものとしたが、充放電要求電力Ｐｂ＊と必要充放電電力Ｐ２とのうち大きい方を新たな充放電要求電力Ｐｂ＊として設定して制御するものとしても構わない。
【００５２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際について説明したが、減速に伴って変速機６０の変速段をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変速するＨｉ−Ｌｏ変速の際についても同様である。この場合、Ｌｏ−Ｈｉ変速と逆の現象により変速時必要電力Ｐ１はバッテリ５０を放電する方向の電力となる。したがって、Ｈｉ−Ｌｏ変速のときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから変速時必要電力Ｐ１を減じた電力が必要充放電電力Ｐ２となり、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以下のときには充放電要求電力Ｐｂ＊を変更することなく制御し、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２より大きいときには必要充放電電力Ｐ２以下になるよう充放電要求電力Ｐｂ＊を再設定すると共に再設定した充放電要求電力Ｐｂ＊を用いてエンジン要求パワーＰｅ＊等を再設定して制御すればよい。また、充放電要求電力Ｐｂ＊と必要充放電電力Ｐ２とのうち小さい方を新たな充放電要求電力Ｐｂ＊として設定して制御するものとしてもよい。なお、変速機６０のＨｉ−Ｌｏ変速の際には、こうした制御と異なる制御、例えば、制動トルクをブレーキに置き換えて変速する制御などを用いるものとしてもよい。この場合、変速時必要電力Ｐ１や必要充放電電力Ｐ２は計算する必要はない。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
実施例では、駆動装置や動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０として説明したが、エンジン２２や動力分配統合機構３０，モータＭＧ１，ＭＧ２，バッテリ５０，ハイブリッド用電子制御ユニット７０などを備える動力出力装置の形態としてもよいし、動力分配統合機構３０，モータＭＧ１，ＭＧ２，ハイブリッド用電子制御ユニット７０などを備え、エンジン２２やバッテリ５０と共に用いられる駆動装置の形態としても構わない。また、こうしたハイブリッド自動車２０の制御方法の形態や動力出力装置の制御方法の形態、駆動装置の制御方法の形態としても構わない。
【００５７】
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】
【００５８】
本発明は、動力出力装置や駆動装置，車両などの製造産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置や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により実行される加速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４】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５】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６】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】変速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＊とを設定する様子の一例を示す説明図である。
【図９】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の一例を示す説明図である。
【図１０】変速時必要電力設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１１】バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと変速時必要電力Ｐ１，必要充放電電力Ｐ２，充放電要求電力Ｐｂ＊との関係の一例を示す。
【図１２】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるＬｏ−Ｈｉ変速処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１３】Ｌｏ−Ｈｉ変速の際の変速機６０の共線図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】
【００６０】
２０，１２０，２２０  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、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  駆動輪、３９ｃ，３９ｄ  車輪、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、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】
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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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