(57)【要約】【課題】間欠運転が禁止された際の内燃機関の継続運転をより適切に行なう。【解決手段】エンジン２２の間欠運転が禁止されているとき、車速センサ８８からの車速が高車速領域にあるときには、エンジン２２を燃料カットとしてモータＭＧ１によりエンジン２２がモータリングされると共に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクに見合うトルクが出力されるよう制御するモータリングモードを実行し、車速が低車速領域にあるときには、モータＭＧ１を停止してエンジン２２が自立運転されると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクに見合うトルクが出力されるよう制御する自立運転モードを実行する。これにより、自立運転モードよりも高効率なモータリングモードを実行することによってエネルギ効率の向上を図ることができると共に低車速領域でモータリングモードを実行することによる不都合例えばバッテリ５０の放電が継続して行なわれるのを回避できる。【選択図】図１
2007099165.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により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、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転禁止手段と、
前記内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、前記内燃機関の間欠運転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該駆動軸に出力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を駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、前記駆動軸の駆動状態に基づいて、前記内燃機関を燃料カットとして前記電力動力入出力手段により該内燃機関をモータリングすることにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力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を駆動制御する第１の機関継続運転制御と前記電力動力入出力手段を停止して前記内燃機関を自立運転することにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力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を駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する制御手段と
を備える動力出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力出力装置であって、
変速比の変更を伴って前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段を備え、
前記間欠運転禁止手段は、前記変速伝達手段の状態に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止する手段である
動力出力装置。
【請求項３】
請求項２記載の動力出力装置であって、
前記間欠運転禁止手段は、前記変速伝達手段における変速比が変更されている最中に前記内燃機関の間欠運転を禁止する手段であり、
前記制御手段は、前記変速伝達手段における変速比が変更されている最中には前記第１の機関継続運転制御と前記第２の機関継続運転制御とが切り替わらないよう一方の機関継続運転制御の実行を維持する手段である
動力出力装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記駆動軸の駆動状態として前記駆動軸の回転数が高回転数領域にあるときには前記第１の機関継続運転制御を実行し、前記駆動軸の回転数が低回転数領域にあるときには前記第２の機関継続運転制御を実行する手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記駆動軸の回転数に対してヒステリシスをもって前記第１の機関継続運転制御と前記第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する手段である請求項４記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記駆動軸の駆動状態として前記要求駆動力が負側の領域にあるときには前記第１の機関継続運転制御を実行し、前記要求駆動力が正側の領域にあるときには前記第２の機関継続運転制御を実行する手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記要求駆動力に対してヒステリシスをもって前記第１の機関継続運転制御と前記第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する手段である請求項６記載の動力出力装置。
【請求項８】
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の軸の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１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１ないし７いずれか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に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項１ないし７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、車軸が前記駆動軸に接続されて走行する自動車。
【請求項１１】
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、該内燃機関の出力軸に接続されると共に車軸に接続された駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記車軸に連結された駆動軸とに接続され、前記蓄電手段と電力をやりとり可能で、電力と動力の入出力により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をやりとり可能で、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転禁止手段と、
前記内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、前記内燃機関の間欠運転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該駆動軸に出力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を駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、前記駆動軸の駆動状態に基づいて、前記内燃機関を燃料カットとして前記電力動力入出力手段により該内燃機関をモータリングすることにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力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を駆動制御する第１の機関継続運転制御と前記電力動力入出力手段を停止して前記内燃機関を自立運転することにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力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を駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する制御手段と
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駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により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、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記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、
前記内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、前記内燃機関の間欠運転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該駆動軸に出力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を駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、前記駆動軸の駆動状態に基づいて、前記内燃機関を燃料カットとして前記電力動力入出力手段により該内燃機関をモータリングすることにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力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を駆動制御する第１の機関継続運転制御と前記電力動力入出力手段を停止して前記内燃機関を自立運転することにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力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を駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行することを特徴とする
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、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載し車軸が前記駆動軸に接続されて走行する自動車並びに内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され該内燃機関の出力軸に接続されると共に車軸に接続された駆動装置，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、ハイブリッド車に搭載され、プラネタリギヤのサンギヤ，キャリア，リングギヤにエンジン，第１モータ，第２モータがそれぞれ接続されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、リングギヤ軸に出力すべき出力エネルギやリングギヤ軸の回転数に基づいて、エンジンを運転して第１モータと第２モータとによってエンジンからの動力をトルク変換して出力する通常駆動モードや充放電モード，エンジンの運転を停止して第２モータから動力を出力するモータ駆動モードなどの運転モードを選択的に切り替えることにより、エネルギ効率の向上を図っている。
【特許文献１】特開平９−３０８０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、上述の動力出力装置では、エンジンの間欠運転を伴って走行することが記載されているが、エンジンの間欠運転が禁止されているときの処理については考慮されていない。エンジンの間欠運転が禁止されているときには、エンジンをアイドリング運転すると共に第２モータからリングギヤ軸に出力すべき動力を出力することによりエンジンの継続運転を伴って走行することを考えることができるが、常にエンジンのアイドリング運転を実行するものとすると、アイドリング運転に伴う燃料消費によりエネルギ効率が悪化する場合が生じる。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、間欠運転が禁止された際の内燃機関の継続運転をより適切に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これを搭載する自動車並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、間欠運転が禁止された際の内燃機関の継続運転をより効率よく行なうことを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、駆動性能の低下を抑制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自動車並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、変速ショック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自動車並びに駆動装置，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により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、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転禁止手段と、
前記内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、前記内燃機関の間欠運転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該駆動軸に出力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を駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、前記駆動軸の駆動状態に基づいて、前記内燃機関を燃料カットとして前記電力動力入出力手段により該内燃機関をモータリングすることにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力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を駆動制御する第１の機関継続運転制御と前記電力動力入出力手段を停止して前記内燃機関を自立運転することにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力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を駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、内燃機関の間欠運転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よう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、駆動軸の駆動状態に基づいて、内燃機関を燃料カットとして電力動力入出力手段により内燃機関をモータリングすることにより内燃機関の継続運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する第１の機関継続運転制御と電力動力入出力手段を停止して内燃機関を自立運転することにより内燃機関の継続運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する。即ち、駆動軸の駆動状態に基づいて第１の機関継続運転制御と第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行するから、間欠運転が禁止された際の内燃機関の継続運転を駆動軸の駆動状態に応じて適切に行なうことができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、変速比の変更を伴って前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段を備え、前記間欠運転禁止手段は、前記変速伝達手段の状態に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記間欠運転禁止手段は、前記変速伝達手段における変速比が変更されている最中に前記内燃機関の間欠運転を禁止する手段であり、前記制御手段は、前記変速伝達手段における変速比が変更されている最中には前記第１の機関継続運転制御と前記第２の機関継続運転制御とが切り替わらないよう一方の機関継続運転制御の実行を維持する手段であるものとすることもできる。こうすれば、変速ショックを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記駆動軸の回転数が高回転数領域にあるときには前記第１の機関継続運転制御を実行し、前記駆動軸の回転数が低回転数領域にあるときには前記第２の機関継続運転制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第２の機関継続運転制御よりも効率が高い第１の機関継続運転制御の実行によりエネルギ効率の向上を図ることができると共に駆動軸の回転数が低回転数領域にあるときに第１の機関継続運転制御を実行することによる不都合（例えば、蓄電手段からの放電が比較的長時間に亘って継続して行なわれるなどの不都合）を回避することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記駆動軸の回転数に対してヒステリシスをもって前記第１の機関継続運転制御と前記第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸の回転数の僅かな変化に対して第１の機関継続運転制御と第２の機関継続運転制御とが頻繁に切り替わるのを抑制することができる。
【００１０】
或いは、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記駆動軸の駆動状態として前記要求駆動力が負側の領域にあるときには前記第１の機関継続運転制御を実行し、前記要求駆動力が正側の領域にあるときには前記第２の機関継続運転制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第２の機関継続運転制御よりも効率が高い第１の機関継続運転制御の実行によりエネルギ効率の向上を図ることができると共に要求駆動力が正側の領域にあるときに第１の機関継続運転制御を実行することによる不都合（例えば、蓄電手段からの放電が比較的長時間に亘って継続して行なわれるなどの不都合）を回避することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記要求駆動力に対してヒステリシスをもって前記第１の機関継続運転制御と前記第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求駆動力の僅かな変化に対して第１の機関継続運転制御と第２の機関継続運転制御とが頻繁に切り替わるのを抑制することができる。
【００１１】
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の軸の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１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の自動車は、
上述した各態様のいずれか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により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、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、前記内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転禁止手段と、前記内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、前記内燃機関の間欠運転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該駆動軸に出力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を駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、前記駆動軸の駆動状態に基づいて、前記内燃機関を燃料カットとして前記電力動力入出力手段により該内燃機関をモータリングすることにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力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を駆動制御する第１の機関継続運転制御と前記電力動力入出力手段を停止して前記内燃機関を自立運転することにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力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を駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行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接続されて走行する
ことを要旨とする。
【００１３】
この本発明の自動車では、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と同様の効果、例えば、間欠運転が禁止された際の内燃機関の継続運転をより適切に行なうことができる効果や間欠運転が禁止された際の内燃機関の継続運転をより効率よく行なうことができる効果、変速ショックを抑制することができる効果などを奏することができる。
【００１４】
本発明の駆動装置は、
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、該内燃機関の出力軸に接続されると共に車軸に接続された駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記車軸に連結された駆動軸とに接続され、前記蓄電手段と電力をやりとり可能で、電力と動力の入出力により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をやりとり可能で、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転禁止手段と、
前記内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、前記内燃機関の間欠運転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該駆動軸に出力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を駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、前記駆動軸の駆動状態に基づいて、前記内燃機関を燃料カットとして前記電力動力入出力手段により該内燃機関をモータリングすることにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力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を駆動制御する第１の機関継続運転制御と前記電力動力入出力手段を停止して前記内燃機関を自立運転することにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力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を駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する制御手段と
を備えることを要旨とする。
【００１５】
この本発明の駆動装置では、内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、内燃機関の間欠運転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よう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、駆動軸の駆動状態に基づいて、内燃機関を燃料カットとして電力動力入出力手段により内燃機関をモータリングすることにより内燃機関の継続運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する第１の機関継続運転制御と電力動力入出力手段を停止して内燃機関を自立運転することにより内燃機関の継続運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する。即ち、駆動軸の駆動状態に基づいて第１の機関継続運転制御と第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行するから、間欠運転が禁止された際の内燃機関の継続運転を駆動軸の駆動状態に応じて適切に行なうことができる。
【００１６】
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駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により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、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記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、
前記内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、前記内燃機関の間欠運転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該駆動軸に出力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を駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、前記駆動軸の駆動状態に基づいて、前記内燃機関を燃料カットとして前記電力動力入出力手段により該内燃機関をモータリングすることにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力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を駆動制御する第１の機関継続運転制御と前記電力動力入出力手段を停止して前記内燃機関を自立運転することにより該内燃機関の継続運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力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を駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行することを特徴とする。
【００１７】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには、内燃機関の間欠運転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よう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、内燃機関の間欠運転が禁止されているときには、駆動軸の駆動状態に基づいて、内燃機関を燃料カットとして電力動力入出力手段により内燃機関をモータリングすることにより内燃機関の継続運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する第１の機関継続運転制御と電力動力入出力手段を停止して内燃機関を自立運転することにより内燃機関の継続運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行する。即ち、駆動軸の駆動状態に基づいて第１の機関継続運転制御と第２の機関継続運転制御とを切り替えて実行するから、間欠運転が禁止された際の内燃機関の継続運転を駆動軸の駆動状態に応じて適切に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態としての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、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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からの動力と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，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪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，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。
【００２２】
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。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２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とモータＭＧ２と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、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。
【００２３】
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に伝達可能に構成されている。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。なお、ブレーキＢ１，Ｂ２のオンオフは、油圧式のアクチュエータにより行なわれる。この油圧式のアクチュエータは、図示しないが、エンジン２２からの動力により駆動する機械式ポンプと、電力により駆動する電動ポンプとを備え、両ポンプのいずれかから発生した油圧をブレーキＢ１，Ｂ２側に個別に供給することによりブレーキＢ１，Ｂ２をオンオフできるようになっている。
【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。
【００２５】
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。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の油圧式のアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。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。
【００２６】
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。
【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３は、実施例のハイブリッド自動車２０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。
【００２８】
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，バッテリ５０の充放電要求パワー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、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）など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。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。
【００２９】
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要求パワーＰ＊とを設定する（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ている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４に要求トルク設定用マップの一例を示す。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パワー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を現在の変速機６０のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
【００３０】
要求パワーＰ＊を設定すると、設定した要求パワーＰ＊と所定パワーＰｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、所定パワーＰｒｅｆは、例えば、エンジン２２を効率よく運転することができるパワー領域における下限近傍の値としてエンジン２２やモータＭＧ２に基づいて予め定められている。
【００３１】
要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上と判定されると、要求パワーＰ＊をエンジン２２から出力するものとしてこの要求パワー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Ｓ１３０）。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Ｐ＊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５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Ｐ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００３２】
そして、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Ｓ１４０）。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６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を変速機６０のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ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。
【００３３】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)    (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
【００３４】
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（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ２４０）、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Ｓ２５０）、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Ｓ２６０）。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６の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３５】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr    (5)
【００３６】
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、変速機６０のギヤの状態を変更するよう変速要求がなされているか否かを判定する（ステップＳ２７０）。ここで、変速要求は、要求トルクＴｒ＊や車速Ｖに基づいて予め定められたタイミングで行なうものとした。変速要求がなされていないと判定されると、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Ｓ２９０）、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。一方、変速要求がなされていると判定されると、変速機６０のギヤの状態を変更する変速処理を行なうと共に（ステップＳ２８０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２９０）、駆動制御ルーチンを終了する。変速処理は、Ｌｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に切り替えるアップシフトの変速要求がなされたときには、ブレーキＢ１がオフでブレーキＢ２がオンの状態からブレーキＢ１がオンでブレーキＢ２がオフの状態に切り替えられるよう変速機６０の油圧式のアクチュエータを駆動制御する処理となり、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に切り替えるダウンシフトの変速要求がなされたときには、ブレーキＢ１がオンでブレーキＢ２がオフの状態からブレーキＢ１がオフでブレーキＢ２がオンの状態に切り替えられるよう変速機６０の油圧式のアクチュエータを駆動制御する処理となる。
【００３７】
ステップＳ１２０で、要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満と判定されると、エンジン２２の間欠運転が禁止されているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、エンジン２２の間欠運転が禁止されているか否かの判定は、実施例では、変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態にあるか否か，変速機６０のギヤの状態が変更されている最中にあるか否か、変速機６０の油圧式のアクチュエータとしての電動ポンプに異常（例えば電動ポンプのモータが高温状態に至った場合）が生じているか否か、変速機６０の油圧式のアクチュエータで用いられる油の温度（油温）が適正温度の範囲を外れているか否かを判定し、これらのうちのいずれかで肯定的な判定がなされるときにエンジン２２の間欠運転を禁止するものとした。なお、変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態のときにエンジン２２の間欠運転を禁止するのは、変速機６０がＨｉギヤの状態のときにはモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに作用できるトルクの上限が小さくなるためこの状態でエンジン２２の運転を停止すると動力性能が低下するからであり、変速機６０のギヤの状態が変更されている最中にあるときにエンジン２２の間欠運転を禁止するのは、エンジン２２の運転を停止させる際にはモータＭＧ１からエンジン２２の回転数を押さえ込む方向のトルクを出力すると共にこれに伴ってリングギヤ軸３２ａ側に作用するトルクをキャンセルするトルクをモータＭＧ２から出力する必要が生じるがこのトルクをモータＭＧ２から出力した状態で変速機６０のギヤの状態を変更すると変速ショックが生じる場合があるからである。また、変速機６０の油圧式のアクチュエータとしての電動ポンプに異常が生じているときや油温が適正温度の範囲を外れているときにエンジン２２の間欠運転を禁止するのは、こうした状態に至ると電動ポンプだけでは十分な油圧を発生させることができないからエンジン２２からの動力により駆動する機械式ポンプによってブレーキＢ１，Ｂ２の作動に必要な油圧を確保するためである。
【００３８】
エンジン２２の間欠運転が禁止されていないと判定されると、エンジン２２の燃料カットを指示する燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ１６０）、トルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１７０）、前述した式（３）および式（４）によりトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを設定し（ステップＳ２４０）、前述した式（５）によりモータＭＧ２の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定し（ステップＳ２５０）、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＊を設定し（ステップＳ２６０）、ステップＳ２７０以降の処理を行なって駆動制御ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ２＊は、ステップＳ１７０でトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定したから、前述した式（５）により要求トルクＴｒ＊を現在の変速機６０のギヤ比Ｇｒで除することによって計算される仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐ（Ｔｒ＊／Ｇｒ）をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限した値として設定されることになる。即ち、エンジン２２の運転を停止して要求トルクＴｒ＊に見合うトルクをモータＭＧ２からの動力だけで賄うよう制御するのである。
【００３９】
一方、エンジン２２の間欠運転が禁止されていると判定されると、ＥＧ運転モード判定フラグＦを設定する（ステップＳ１８０）。ここで、ＥＧ運転モード判定フラグＦは、エンジン２２を燃料カットとしてモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングすることによりエンジン２２の継続運転を行なうモード（以下、モータリングモードという）とモータＭＧ１を停止してエンジン２２を自立運転することによりエンジン２２の継続運転を行なうモード（以下、自立運転モードという）のいずれかを値として持つフラグであり、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により図７に例示するＥＧ運転モード判定フラグ設定処理を実行することにより設定するものとした。このＥＧ運転モード判定フラグ設定処理では、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、変速機６０のギヤの状態が切り替えられている最中（変速中）にあるか否かを判定する（ステップＳ３００）。変速機６０のギヤの状態が切り替えられている最中と判定されると、ＥＧ運転モード判定フラグＦの設定を変更することなくそのまま処理を終了する。これは、変速機６０のギヤの状態を切り替えている最中にモータリングモードと自立運転モードとを切り替えると、変速機６０のギヤの状態をスムーズに切り替えることができずに変速ショックが生じることに基づく。一方、変速機６０のギヤの状態が切り替えられている最中でないと判定されると、現在設定されているＥＧ運転モード判定フラグＦの値を調べ（ステップＳ３１０）、ＥＧ運転モード判定フラグＦが値０と判定されると、車速Ｖと所定車速Ｖ１（例えば１５ｋｍ）とを比較し（ステップＳ３２０）、車速Ｖが所定車速Ｖ１以下と判定されたときにはＥＧ運転モード判定フラグＦの設定を変更することなくそのまま処理を終了し、車速Ｖが所定車速Ｖ１よりも大きいと判定されたときにはＥＧ運転モード判定フラグＦに値１を設定して（ステップＳ３３０）、処理を終了する。ステップＳ３３０でＥＧ運転モード判定フラグＦが値１と判定されると、車速Ｖと所定車速Ｖ０（例えば１０ｋｍ）とを比較し（ステップＳ３４０）、車速Ｖが所定車速Ｖ０以上と判定されたときにはＥＧ運転モード判定フラグＦの設定を変更することなくそのまま処理を終了し、車速Ｖが所定車速Ｖ０よりも小さいと判定されたときにはＥＧ運転モード判定フラグＦに値０を設定して（ステップＳ３５０）、処理を終了する。ここで、所定車速Ｖ０，Ｖ１は、前述したＥＧ運転モード判定フラグＦにおけるモータリングモードと自立運転モードとを切り替えるための閾値であり、車速Ｖの僅かな変化に対してＥＧ運転モード判定フラグＦが頻繁に切り替わらないようヒステリシスを持たせている。図８に、車速ＶとＥＧ運転モード判定フラグＦとの関係の一例を示す。ＥＧ運転モード判定フラグＦは、図示するように、車速Ｖが高車速領域にあるときにはモータリングモードが実行され、車速Ｖが低車速領域にあるときには自立運転モードが実行されるようにその値が設定される。この理由については後述する。
【００４０】
こうしてＥＧ運転モード判定フラグＦを設定すると、設定したＥＧ運転モード判定フラグＦの値を調べ（ステップＳ１９０）、ＥＧ運転モード判定フラグＦが値０と判定されると、所定回転数（アリドリング回転数）Ｎｉｄｌｅでエンジン２２を自立運転する自立運転指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ２００）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定して（ステップＳ２１０）、ステップＳ２４０以降の処理を行なって駆動制御ルーチンを終了する。即ち、モータＭＧ１を停止してエンジン２２が自立運転されると共にモータＭＧ２からの動力だけによって要求トルクＴｒ＊に見合うトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるよう制御する。一方、ＥＧ運転モード判定フラグＦが値１と判定されると、燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に前述した式（１）中の「Ｎｅ＊」を「Ｎｉｄｌｅ」に置き換えた次式（６）を用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に設定した目標回転数Ｎｍ１＊に基づいて前述した式（２）を用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ２３０）、ステップＳ２４０以降の処理を行なって駆動制御ルーチンを終了する。即ち、エンジン２２を燃料カットしてモータＭＧ１によりエンジン２２が所定回転数Ｎｉｄｌｅでモータリングされると共にエンジン２２のモータリングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２からの動力とによって要求トルクＴｒ＊に見合うトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるよう制御する。図９に、間欠運転が禁止されてエンジン２２を継続運転する際の動力分配統合機構３０における共線図の一例を示す。図中、実線Ａは、モータリングモードでエンジン２２を継続運転している状態を示し、実線Ｂは、自立運転モードでエンジン２２を継続運転している状態を示す。エンジン２２の自立運転は通常効率が悪い運転ポイントで行なわれるから、エンジン２２を継続運転させる際には自立運転モードよりもモータリングモードを実行した方がエネルギ効率を向上させることができる。一方で、車速Ｖが低車速領域に至ると、その低車速領域が比較的長時間に亘って維持（例えば、信号待ちや渋滞など）されることが多いから、モータリングモードを実行すると、バッテリ５０からの放電が長時間に亘って継続されてしまう。車速Ｖが高車速領域にあるときにＥＧ運転モード判定フラグＦに値１を設定してモータリングモードを実行し車速Ｖが低車速領域にあるときにＥＧ運転モード判定フラグに値０を設定して自立運転モードを実行するのは、モータリングモードの実行によりエネルギ効率の向上を図ると共に低車速領域でモータリングモードを実行することによる不都合を回避するためである。
【００４１】
Nm1*=Nidle・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)    (6)
【００４２】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の間欠運転が禁止されたとき、車速Ｖが高車速領域にあるときにはエンジン２２の燃料をカットしてモータＭＧ１によりエンジン２２が所定回転数Ｎｉｄｌｅでモータリングされると共に要求トルクＴｒ＊に見合うトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを駆動制御するモータリングモードを実行し、車速Ｖが低車速領域にあるときにはモータＭＧ１を停止してエンジン２２が所定回転数Ｎｉｄｌｅで自立運転されると共に要求トルクＴｒ＊に見合うトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御する自立運転モードを実行するから、自立運転モードよりも高効率なモータリングモードを実行することによりエネルギ効率を向上することができると共に低車速領域でモータリングモードを実行することによる不都合、例えば、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングが継続されることによりバッテリ５０からの放電が比較的長時間に亘って継続して行なわれるのを回避することができる。しかも、所定車速Ｖ０，Ｖ１にヒステリシスを持たせたから、車速Ｖの僅かな変化に対してモータリングモードと自立運転モードとが頻繁に切り替わるのを抑制することができる。もとより、要求トルクＴｒ＊に見合うトルクを駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。
【００４３】
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、変速機６０のギヤの状態が切り替えられている最中にあるときには、車速Ｖに拘わらずモータリングモードと自立運転モードとを切り替えないから、変速ショック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の間欠運転が禁止されているとき、変速機６０のギヤの状態が切り替えられている最中にはモータリングモードと自立運転モードとを切り替えないものとしたが、変速ショックは生じるものの、変速機６０のギヤの状態が切り替えられている最中であっても車速Ｖに基づいてモータリングモードと自立運転モードとを切り替えるものとしてもよい。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、車速センサ８８からの車速Ｖに基づいてモータリングモードと自立運転モードとを切り替えるものとしたが、エンジン２２を所定回転数Ｎｉｄｌｅで継続運転することを考えると、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と所定回転数Ｎｉｄｌｅと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて車速Ｖを推定することができるから、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を用いてモータリングモードと自立運転モードとを切り替え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７に例示するＥＧ運転モード判定フラグ設定処理のステップＳ３２０，Ｓ３４０で車速Ｖに基づいてモータリングモードと自立運転モードとを切り替えるものとしたが、要求トルクＴｒ＊に基づいてモータリングモードと自立運転モードとを切り替えるものとしてもよい。この場合の要求トルクＴｒ＊とＥＧ運転モード判定フラグＦとの関係の一例を図１０に示す。図中、所定トルクＴ０，Ｔ１は、要求トルクＴｒ＊が負側の領域にあるときにモータリングモードが実行され要求トルクＴｒ＊が正側の領域にあるときに自立運転モードが実行されるようＥＧ運転モード判定フラグＦを切り替えるために閾値であり、値０近傍に定められている。この所定トルクＴ０，Ｔ１は、要求トルクＴｒ＊の僅かな変化に対してＥＧ運転モード判定フラグＦが頻繁に切り替わらないようヒステリシスを持たせている。これにより、自立運転モードよりも高効率なモータリングモードを実行することによりエネルギ効率の向上を図ることができると共に要求トルクＴｒ＊が正側の領域にあるときにモータリングモードを実行することによる不都合、例えば、バッテリ５０が過大に放電するなどの不都合を回避することができる。
【００４７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｈｉ，Ｌｏの２段の変速比をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、変速機の切替可能な変速比は２段に限られず、３段以上の変速比をもって変速可能な変速機を用いるものとしてもよいし、無段変速機を用いるものとしてもよい。また、こうした変速機を備えないものとしても構わない。
【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１１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３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１１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。
【００４９】
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１２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。
【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、自動車産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態としての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。
【図２】変速機６０の構成の概略を示す構成図である。
【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】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】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６】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７】ＥＧ運転モード判定フラグ設定処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】車速ＶとＥＧ運転モード判定フラグＦとの関係の一例を示す説明図である。
【図９】間欠運転が禁止されているときにエンジン２２を継続運転する際の動力分配統合機構３０の共線図の一例を示す説明図である。
【図１０】要求トルクＴｒ＊とＥＧ運転モード判定フラグＦとの関係の一例を示す説明図である。
【図１１】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１２】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】
【００５３】
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、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  サンギヤ、６２  リングギヤ、６３ａ  第１ピニオンギヤ、６３ｂ  第２ピニオンギヤ、６４  キャリア、６５  サンギヤ、６６  リングギヤ、６７  ピニオンギヤ、６８  キャリア、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、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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