(57)【要約】【課題】電動機からの動力を変速機を介して出力する構成において、二次電池などの蓄電装置の劣化を抑制すると共に変速機の変速を迅速に行なう。【解決手段】変速機６０の変速段をダウンシフトするときには（Ｓ２２０）、バッテリの許容最大放電電力Ｗｍａｘからそのときの出力制限Ｗｏｕｔを減じたものとダウンシフトを行なうのに必要な電力であるダウンシフト必要電力Ｗｃｈｇとのうち小さい方を出力制限Ｗｏｕｔに加えて新たなバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとして設定し（Ｓ２３０〜Ｓ２６０）、設定した出力制限Ｗｏｕｔを用いて変速機６０のダウンシフトの際の変速処理を実行する（Ｓ２７０）。これにより、バッテリの劣化を促進しない範囲でバッテリの最大限の性能をもってダウンシフトを行なうことができる。【選択図】図３
2007099244.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、
動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて該蓄電手段の出力制限を設定する出力制限設定手段と、
前記変速手段の変速段が変速されないときには前記設定された出力制限の範囲内で電動機を制御し、前記変速手段の変速段が変速されるときには前記設定された出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で前記電動機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、前記変速手段の変速段を変速する際に必要な必要電力と前記蓄電手段の状態から許容可能な最大放電電力から前記設定された出力制限を減じた電力とのうちの小さい方の電力を前記設定された出力制限に加えた電力を前記変更出力制限として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】
前記制御手段は、前記変速手段の変速段がダウンシフトされるときには前記変更出力制限の範囲内で前記電動機を制御し、前記変速手段の変速段がアップシフトされるときには該変速手段の変速段の変速に拘わらずに前記設定された出力制限の範囲内で電動機を制御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】
前記所定の条件は、前記蓄電手段から放電可能な電力量が小さいほど小さくなる傾向の電力を出力制限として設定する条件である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載の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に連結され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の一部を前記駆動軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
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、
を備え、
前記蓄電手段は、前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な手段であり、
前記制御手段は、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制御する手段である
動力出力装置。
【請求項６】
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回転可能な第３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】
充放電可能な蓄電手段からの電力を用いて駆動軸を駆動する駆動装置であって、
動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段と、
前記蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて該蓄電手段の出力制限を設定する出力制限設定手段と、
前記変速手段の変速段が変速されないときには前記設定された出力制限の範囲内で電動機を制御し、前記変速手段の変速段が変速されるときには前記設定された出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で前記電動機を制御する制御手段と、
を備える駆動装置。
【請求項９】
動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段と、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）前記蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて該蓄電手段の出力制限を設定し、
（ｂ）前記変速手段の変速段を変速しないときには前記設定した出力制限の範囲内で電動機を制御し、前記変速手段の変速段を変速するときには前記設定した出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で前記電動機を制御する、
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、電池の温度に応じて設定された充放電電力の上下限値の範囲内で電動機を制御する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、電動機による電池の充放電制御を設定した上下限値の範囲内で行なうことにより、電池をより適切に管理するものとしている。
【特許文献１】特開２００３−２１９５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したような電池の充放電制御を電動機からの動力を変速機を介して駆動軸に出力する装置に適用した場合には、電池の充放電電力の上下限値により変速機の変速を迅速に行なうことができない場合が生じる。この場合、変速機の変速を行なわないものとすることもできるが、駆動軸に要求される動力を出力することができなくなってしまう。また、電池の充放電電力の上下限値を超えて変速することも考えられるが、電池を劣化させてしまう。
【０００４】
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、電動機からの動力を変速機を介して出力する構成において、二次電池などの蓄電装置の劣化を抑制すると共に変速機の変速を迅速に行なうことを目的とする。
【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その制御方法並びに車両、駆動装置は、上述の目的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、
動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて該蓄電手段の出力制限を設定する出力制限設定手段と、
前記変速手段の変速段が変速されないときには前記設定された出力制限の範囲内で電動機を制御し、前記変速手段の変速段が変速されるときには前記設定された出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で前記電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、駆動軸と電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段の変速段が変速されないときには電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて設定した蓄電手段の出力制限の範囲内で電動機を制御し、変速手段の変速段が変速されるときには設定した出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で電動機を制御する。これにより、変速手段の変速段を迅速に変速することができると共に変速ショックを低減することができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記変速手段の変速段を変速する際に必要な必要電力と前記蓄電手段の状態から許容可能な最大放電電力から前記設定された出力制限を減じた電力とのうちの小さい方の電力を前記設定された出力制限に加えた電力を前記変更出力制限として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、過大な電力による蓄電手段の放電を抑止することができ、蓄電手段の劣化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、前記変速手段の変速段がダウンシフトされるときには前記変更出力制限の範囲内で前記電動機を制御し、前記変速手段の変速段がアップシフトされるときには該変速手段の変速段の変速に拘わらずに前記設定された出力制限の範囲内で電動機を制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
さらに、本発明の動力出力装置において、前記所定の条件は、前記蓄電手段から放電可能な電力量が小さいほど小さくなる傾向の電力を出力制限として設定する条件であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段が完全放電したり過放電したりするのを抑止することができる。
【００１１】
あるいは、本発明の動力出力装置において、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに連結され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の一部を前記駆動軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、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、を備え、前記蓄電手段は前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な手段であり、前記制御手段は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、蓄電手段の劣化を抑制しながら変速手段の変速段の変速を伴って要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。この場合、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回転可能な第３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。
【００１２】
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、動力を入出力可能な電動機と、前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて該蓄電手段の出力制限を設定する出力制限設定手段と、前記変速手段の変速段が変速されないときには前記設定された出力制限の範囲内で電動機を制御し、前記変速手段の変速段が変速されるときには前記設定された出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で前記電動機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。
【００１３】
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、変速手段の変速段を迅速に変速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。
【００１４】
本発明の駆動装置は、
充放電可能な蓄電手段からの電力を用いて駆動軸を駆動する駆動装置であって、
動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段と、
前記蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて該蓄電手段の出力制限を設定する出力制限設定手段と、
前記変速手段の変速段が変速されないときには前記設定された出力制限の範囲内で電動機を制御し、前記変速手段の変速段が変速されるときには前記設定された出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で前記電動機を制御する制御手段と、
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、駆動軸と電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段の変速段が変速されないときには電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて設定した蓄電手段の出力制限の範囲内で電動機を制御し、変速手段の変速段が変速されるときには設定した出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で電動機を制御する。これにより、変速手段の変速段を迅速に変速することができる。ここで、「制御手段」を、変速手段の変速段を変速する際に必要な必要電力と蓄電手段の状態から許容可能な最大放電電力とのうちの小さい方の電力を変更出力制限として制御するものとすれば、過大な電力による蓄電手段の放電を抑止することができ、蓄電手段の劣化を抑制することができる。
【００１６】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段と、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）前記蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて該蓄電手段の出力制限を設定し、
（ｂ）前記変速手段の変速段を変速しないときには前記設定した出力制限の範囲内で電動機を制御し、前記変速手段の変速段を変速するときには前記設定した出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で前記電動機を制御する、
ことを要旨とする。
【００１７】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、駆動軸と電動機の回転軸とに連結されて複数の変速段を有する変速手段の変速段が変速されないときには電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段の状態と所定の条件とに基づいて設定した蓄電手段の出力制限の範囲内で電動機を制御し、変速手段の変速段が変速されるときには設定した出力制限を出力側に変更した変更出力制限の範囲内で電動機を制御する。これにより、変速手段の変速段を迅速に変速することができる。ここで、ステップ（ｂ）を、変速手段の変速段を変速する際に必要な必要電力と蓄電手段の状態から許容可能な最大放電電力とのうちの小さい方の電力を変更出力制限として制御するものとすれば、過大な電力による蓄電手段の放電を抑止することができ、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】
【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、本発明の一実施例としての駆動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、駆動輪３９ａ，３９ｂや図示しない従動輪のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ９２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。
【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。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。
【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】
ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ９０の圧力（ブレーキ圧）と車速Ｖとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪３９ａ，３９ｂや図示しない従動輪に作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したり、ブレーキペダル８５の踏み込みに無関係に、駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に制動トルクが作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したりすることができるように構成されている。ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）９４により制御されている。ブレーキＥＣＵ９４は、図示しない信号ラインにより、駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に取り付けられた図示しない車輪速センサからの車輪速や図示しない操舵角センサからの操舵角などの信号を入力して、運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだときに駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪のいずれかがロックによりスリップするのを防止するアンチロックブレーキシステム機能（ＡＢＳ）や運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだときに駆動輪３９ａ，３９ｂのいずれかが空転によりスリップするのを防止するトラクションコントロール（ＴＲＣ），車両が旋回走行しているときに姿勢を保持する姿勢保持制御（ＶＳＣ）なども行なう。ブレーキＥＣＵ９４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ブレーキアクチュエータ９２を駆動制御したり、必要に応じてブレーキアクチュエータ９２の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。
【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Ａｃｃ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，ブレーキＥＣＵ９４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，ブレーキＥＣＵ９４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、特に変速機６０の変速段を変速す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、変速機６０の変速段を変速する変速要求がないときには、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２９】
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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ），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。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の残容量（ＳＯＣ）は、バッテリ５０に流れる充放電電流の積算値に基づいて演算したものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいてその許容される最大充電電力や最大放電電力としての入出力制限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。ここで、図５に示すように、バッテリ５０の過放電や過充電を抑止するために、出力制限用補正係数は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が小さな値（例えば４０％や３０％など）になると残容量（ＳＯＣ）が小さくなるほど小さな値に設定され、入力制限用補正係数は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が大きな値（例えば８０％や９０％など）になると残容量（ＳＯＣ）が大きくなるほど小さな値に設定される。
【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＊を設定すると共に（ステップＳ１１０）、設定した要求トルクＴｒ＊が値０以上であるか否か、即ち加速用の駆動トルクであるか減速用の制動トルクであるかを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰ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とブレーキペダルポジションＢＰ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。要求トルクＴｒ＊が加速用の駆動トルクであるか減速用の制動トルクであるかを判定するのは、減速用の制動トルクを出力するときにはエンジン２２からの動力は不要となるからである。
【００３１】
要求トルクＴｒ＊が加速用の駆動トルクであるときには、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ要求電力Ｐｂ＊とロスＬｏｓｓとを総和としてエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を設定し（ステップＳ１３０）、設定した要求パワー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Ｓ１４０）。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７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。
【００３２】
一方、要求トルクＴｒ＊が減速用の制動トルクであるときには、エンジン２２の燃料カットを指示すると共に（ステップＳ１５０）、車速Ｖに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１６０）。ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊については、実施例では、車速Ｖに応じたいわゆるエンジンブレーキが作用するよう車速Ｖが大きいほど大きな回転数を設定するものとしたが、アイドリング回転数などを設定するものとしてもよい。
【００３３】
こうして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、エンジン２２が設定した目標回転数Ｎｅ＊で回転するよう次式（１）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算して設定すると共に設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１７０）。ここで、式（１）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（１）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。なお、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３４】
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Ne*−Ne)＋k2∫(Ne*−Ne)dt    (1)
【００３５】
続いて、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（２）および式（３）により計算すると共に（ステップＳ１８０）、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（４）により計算し（ステップＳ１９０）、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＊に設定すると共に設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２００）。トルク指令Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ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。要求トルクＴｒ＊が加速用の駆動トルクであるときの動力分配統合機構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８に示し、要求トルクＴｒ＊が減速用の制動トルクであるときの動力分配統合機構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。図８における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し、図９におけるＲ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１によりエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊でモータリングする際にリングギヤ軸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。なお、式（４）は、こうした図８または図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    (2)
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2    (3)
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr         (4)
【００３７】
続いて、変速要求があるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。変速要求は、図示しない変速要求実行処理により、車速Ｖと車両に要求される要求トルクＴｒ＊とに基づいて変速機６０をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に変更するＬｏ−Ｈｉ変速を行なうか否かの判定や車速Ｖと要求トルクとに基づいて変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変更するＨｉ−Ｌｏ変速を行なうか否かの判定によりいずれかの変速を行なうと判定されたときに、行なわれる。変速要求を行なうための変速マップの一例を図１０に示す。図１０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。こうした変速要求がないときには、これで駆動制御ルーチンを終了する。
【００３８】
一方、変速要求があるときには、変速機６０の変速段の変速がＬｏ−Ｈｉ変速かＨｉ−Ｌｏ変速のいずれであるかを判定し、Ｌｏ−Ｈｉ変速であるときには直ちに変速処理を実行して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了し、Ｈｉ−Ｌｏ変速のときには、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいてバッテリ５０が許容する許容最大放電電力Ｗｍａｘを求め（ステップＳ２３０）、求めた許容最大放電電力Ｗｍａｘからバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを減じたものとダウンシフトに必要な電力であるダウンシフト必要電力Ｗｃｈｇとを比較して（ステップＳ２４０）、許容最大放電電力Ｗｍａｘからバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを減じたものとダウンシフト必要電力Ｗｃｈｇとのうち小さい方をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに加えて新たなバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとして設定し（ステップＳ２５０，Ｓ２６０）、設定したバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを用いて変速処理実行して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。ここで、許容最大放電電力Ｗｍａｘは、実施例では、図４に示したバッテリ５０の温度Ｔｂに基づいて設定される出力制限Ｗｏｕｔを用いるものとした。即ち、許容最大放電電力Ｗｍａｘは、図５に示した残容量（ＳＯＣ）に基づく出力制限用補正係数を乗じる前の値を用いるのである。これにより、出力制限用補正係数が値１未満のときにはこの出力制限用補正係数を用いて設定されている出力制限Ｗｏｕｔより大きな値となる。また、ダウンシフト必要電力Ｗｃｈｇは、ダウンシフトの際にモータＭＧ２を変速後の回転数に同期させるのに必要な電力を含むダウンシフトに要する電力であり、モータＭＧ２などの定格や変速機６０のギヤ比，変速時の車速Ｖなどにより計算することができる。実施例では、ステップＳ２４０〜Ｓ２６０で許容最大放電電力Ｗｍａｘからバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを減じたものとダウンシフト必要電力Ｗｃｈｇとのうち小さい方をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに加えて新たなバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとして設定することにより、変速機６０のダウンシフトをバッテリ５０の劣化を促進しない範囲でバッテリ５０の最大限の性能をもって行なうものとしているのである。ステップＳ２７０の変速処理は、Ｌｏ−Ｈｉ変速については図１１に例示するＬｏ−Ｈｉ変速処理ルーチンにより行なわれ、Ｈｉ−Ｌｏ変速については図１２に例示するＨｉ−Ｌｏ変速処理ルーチンにより行なわれる。以下、Ｌｏ−Ｈｉ変速処理とＨｉ−Ｌｏ変速処理について説明する。
【００３９】
図１１のＬｏ−Ｈｉ変速処理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、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（５）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（６）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。
【００４０】
Te*←Te*+(1+ρ)・(Tm2*-Tm2set)・Gr  (5)
Tm1*←Tm1*-ρ・(Tm2*-Tm2set)・Gr    (6)
【００４１】
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（７）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、変速機６０のブレーキＢ２をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとするために変速機６０の図示しない油圧駆動のアクチュエータに対する油圧シーケンスを開始してブレーキ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（８）により調整する（ステップＳ３７０）。変速機６０をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に変速するときの油圧シーケンスの一例を図１３に示す。図中、ブレーキＢ１の油圧指令がシーケンスの開始直後に大きいのは、ブレーキＢ１に係合力が作用するまでにシリンダにオイルを詰め込むためのファストフィルである。また、式（８）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。
【００４２】
Nm2*＝Nm2・Ghi/Glo  (7)
Tm1*←Tm1*-Tm1set    (8)
【００４３】
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を完全にオンとして油圧シーケンスを終了し（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。Ｌｏ−Ｈｉ変速およびＨｉ−Ｌｏ変速の際の変速機６０の共線図の一例を図１４に示す。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Ｎｍ２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。
【００４４】
図１２のＨｉ−Ｌｏ変速処理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、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と回転数Ｎｍ１とに基づいてモータＭＧ１により消費されている電力（モータ消費電力）Ｐｍ１を計算し（ステップＳ５００）、計算したモータ消費電力Ｐｍ１をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと比較し（ステップＳ５１０）、モータ消費電力Ｐｍ１がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以下のときにはモータＭＧ２を駆動することにより車両に作用させている制動力をブレーキトルクに置き換えるための置き換えトルクＴｃｈを次式（９）により計算して設定し（ステップＳ５２０）、モータ消費電力Ｐｍ１がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを超えているときにはエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊でトルク出力を行なわずに運転するエンジン２２の自立運転を開始すると共に（ステップＳ５３０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定してモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ５４０）、要求トルクＴｒ＊により車両に作用する制動力のすべてをブレーキトルクに置き換えるための置き換えトルクＴｃｈを式（１０）により計算して設定する（ステップＳ５５０）。ここで、式（９）および式（１０）中の「ｋｔ」は、リングギヤ軸３２ａの制動トルクをブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄにより駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に作用させる制動トルクに換算するための換算係数である。
【００４５】
Tch=kt・Tm2*・Gr    (9)
Tch=kt・Tr*        (10)
【００４６】
こうして置き換えトルクＴｃｈを設定すると、モータＭＧ２を駆動することにより車両に作用させている制動力やエンジン２２をモータリングすることにより車両に作用させている制動力をブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄにより駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に作用させる制動力に置き換えるトルク置き換え処理を実行する（ステップＳ５６０）。このトルクの置き換え処理は、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄにより駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に作用させる制動トルクが置き換えトルクＴｃｈに至るまでレート処理などを用いて行なわれるが、この処理は本発明の中核をなさないため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００４７】
続いて、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と変速機６０のＬｏギヤの状態のときのギヤ比ＧｌｏとＨｉギヤの状態のときのギヤ比Ｇｈｉとを用いて変速して変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態としたときのモータＭＧ２の回転数としての目標回転数Ｎｍ２＊を次式（１１）により計算し（ステップＳ５７０）、変速機６０のブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとするために変速機６０の図示しない油圧駆動のアクチュエータに対する油圧シーケンスを開始してブレーキＢ１をオフとする（ステップＳ５８０）。変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変速するときの油圧シーケンスの一例を図１５に示す。図中、ブレーキＢ２の油圧指令がシーケンスの開始直後に大きいのは、ブレーキＢ２に係合力が作用するまでにシリンダにオイルを詰め込むためのファストフィルである。
【００４８】
Nm2*=Nm2・Glo/Ghi    (11)
【００４９】
こうしてモータＭＧ２の変速後の回転数である目標回転数Ｎｍ２＊を設定すると、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変速後の回転数（目標回転数）Ｎｍ２＊に同期するまで（ステップＳ６３０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を入力し（ステップＳ５９０）、モータＭＧ２が目標回転数Ｎｍ２＊で回転するようモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（１２）により計算し（ステップＳ６００）、上述した式（３）によりモータＭＧ２から出力してもよい上限トルクとしてのトルク制限Ｔｍａｘを計算し（ステップＳ６１０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとトルク制限Ｔｍａｘとのうちの小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定してモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ６２０）、一連の処理（ステップＳ５９０〜Ｓ６３０）を実行する。ここで、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、図３の駆動制御ルーチンのステップＳ２４０〜Ｓ２６０で許容最大放電電力Ｗｍａｘからバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを減じたものとダウンシフト必要電力Ｗｃｈｇとのうち小さい方をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに加えて設定されているから、バッテリ５０の劣化を促進しない範囲でバッテリ５０の最大限の性能をもってダウンシフトを行なうことができる。ここで、式（１２）は、モータＭＧ２を目標回転数Ｎｍ２＊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（１２）中、右辺第１項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第２項の「ｋ４」は積分項のゲインである。
【００５０】
Tm2tmp＝k2(Nm2*−Nm2)＋k4∫(Nm2*−Nm2)dt    (12)
【００５１】
モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が目標回転数Ｎｍ２＊に同期すると、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定してモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ６４０）、ブレーキＢ２をオンとして油圧シーケンスを終了し（ステップＳ６５０）、変速機６０のギヤ比ＧｒにＬｏギヤの状態のギヤ比Ｇｌｏを設定する（ステップＳ６６０）。そして、エンジン２２を自立運転したときには、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングを再開し（ステップＳ６７０，Ｓ６８０）、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄにより駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に作用させている制動トルクをモータＭＧ２を駆動することにより車両に作用させる制動力やエンジン２２をモータリングすることにより車両に作用させる制動力に戻す制動トルクの戻し処理を行なって（ステップＳ６９０）、本ルーチンを終了する。なお、制動トルクの戻し処理は、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄにより駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に作用させている制動トルクが値０に至るまでレート処理などを用いて行なわれるが、この処理は本発明の中核をなさないため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００５２】
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の変速段をＨｉ−Ｌｏ変速するときには、バッテリ５０の許容最大放電電力Ｗｍａｘからそのときの出力制限Ｗｏｕｔを減じたものとダウンシフトを行なうのに必要な電力であるダウンシフト必要電力Ｗｃｈｇとのうち小さい方をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに加えて新たなバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとして設定して変速機６０のＨｉ−Ｌｏ変速を行なうから、バッテリ５０の劣化を促進しない範囲でバッテリ５０の最大限の性能をもってダウンシフトを行なうことができる。この結果、変速機６０のＨｉ−Ｌｏ変速をスムーズに行なうことができると共にバッテリ５０の劣化を抑制することができる。
【００５３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速段をＨｉ−Ｌｏ変速するときには、バッテリ５０の許容最大放電電力Ｗｍａｘからそのときの出力制限Ｗｏｕｔを減じたものとダウンシフトを行なうのに必要な電力であるダウンシフト必要電力Ｗｃｈｇとのうち小さい方をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに加えたものを新たなバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとして設定するものとしたが、変速機６０の変速段をＨｉ−Ｌｏ変速するときには、バッテリ５０の許容最大放電電力Ｗｍａｘを新たなバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに設定するものとしても構わない。
【００５４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のＨｉ−Ｌｏ変速の際に、モータ消費電力Ｐｍ１がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを超えているときにはエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊でトルク出力を行なわずに運転するエンジン２２の自立運転を開始するものとしたが、こうしたエンジン２２の自立運転を行なわないものとしても構わない。
【００５５】
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、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔに下方修正するものとしたが、こうした下方修正を行なわないものとしてもよい。また、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リングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を調整することにより賄うものとしたが、こうしたモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の調整を行なわないものとしても構わない。
【００５６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速段をＨｉ−Ｌｏ変速するときに、バッテリ５０の許容最大放電電力Ｗｍａｘからそのときの出力制限Ｗｏｕｔを減じたものとダウンシフトを行なうのに必要な電力であるダウンシフト必要電力Ｗｃｈｇとのうち小さい方をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに加えたものを新たなバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとして設定するものとしたが、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速のときに、そのときの入力制限Ｗｉｎからバッテリ５０の許容最大充電電力を減じたものとアップシフトを行なうのに必要な電力であるアップシフト必要電力とのうち小さい方をバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎから減じたものを新たなバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとして設定してアップシフトを行なうものとしてもよい。
【００５７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速段を変速するときには、変速後のモータＭＧ２の回転数である目標回転数Ｎｍ２＊を設定し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が目標回転数Ｎｍ２＊に同期するようモータＭＧ２を制御するものとしたが、ブレーキＢ２の半係合を伴ってモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を同期させるものとしてもよい。
【００５８】
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。
【００５９】
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１６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１６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。
【００６０】
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１７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。
【００６１】
実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２と変速機６０とを備えるハイブリッド自動車２０として説明したが、モータからの出力を変速機を介して車軸側に出力する車両であれば、如何なる車両に対しても同様に適用することができる。
【００６２】
実施例では、ハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、少なくともモータと変速機とを備える動力出力装置や駆動装置の形態としてもよい。また、ハイブリッド自動車２０などの車両の制御方法や動力出力装置の制御方法，駆動装置の制御方法の形態としてもよい。
【００６３】
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】
【００６４】
本発明は、動力出力装置や駆動装置，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】
【００６５】
【図１】本発明の一実施例としての駆動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】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８】要求トルクＴｒ＊が加速用の駆動トルクであるときの動力分配統合機構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９】要求トルクＴｒ＊が減速用の制動トルクであるときの動力分配統合機構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】変速マップの一例を示す説明図である。
【図１１】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１２】Ｈｉ−Ｌｏ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のブレーキＢ１，Ｂ２を駆動制御する油圧回路における油圧シーケンスの一例を示す説明図である。
【図１４】Ｌｏ−Ｈｉ変速およびＨｉ−Ｌｏ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１５】Ｈｉ−Ｌｏ変速の際の変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２を駆動制御する油圧回路における油圧シーケンスの一例を示す説明図である。
【図１６】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１７】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】
【００６６】
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、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、９０  ブレーキマスターシリンダ、９２  ブレーキアクチュエータ、９４  ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、９６ａ〜９６ｄ  ブレーキホイールシリンダ、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】
2007099244.tif 000003
【図２】
2007099244.tif 000004
【図３】
2007099244.tif 000005
【図４】
2007099244.tif 000006
【図５】
2007099244.tif 000007
【図６】
2007099244.tif 000008
【図７】
2007099244.tif 000009
【図８】
2007099244.tif 000010
【図９】
2007099244.tif 000011
【図１０】
2007099244.tif 000012
【図１１】
2007099244.tif 000013
【図１２】
2007099244.tif 000014
【図１３】
2007099244.tif 000015
【図１４】
2007099244.tif 000016
【図１５】
2007099244.tif 000017
【図１６】
2007099244.tif 000018
【図１７】
2007099244.tif 000019