(57)【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、
出力軸を有するディーゼルエンジンと、
該ディーゼルエンジンの出力軸の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、
前記ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる複数の所定成分が各々に設定された所定値以下となる所定運転領域内で該ディーゼルエンジンを運転制御するエンジン運転制御手段と、
充放電可能な電源と、
該電源の入出力端子に接続され、前記駆動軸または前記出力軸と動力のやり取りが可能な電動機と、
該電動機を駆動制御する電動機駆動制御手段と、
前記駆動軸に出力すべき目標動力に基づいて前記ディーゼルエンジンから出力すべき目標エンジン動力を設定する目標エンジン動力設定手段と、
を備え、
前記エンジン運転制御手段は、
前記設定された目標エンジン動力に対応する運転ポイントを目標運転ポイントとして設定し、
該目標運転ポイントを前記所定運転領域内で順次変更する手段であって、
前記ディーゼルエンジンの現在の運転ポイントから前記目標運転ポイントへ直接移行できる場合には、前記設定された目標運転ポイントへ直接移行し、
前記ディーゼルエンジンの現在の運転ポイントから前記目標運転ポイントへ直接移行すると前記所定成分が前記所定値を超えてしまう場合には、過渡時でも前記所定成分が前記所定値以下となる運転ポイントを新たな目標運転ポイントとして設定し、
前記電動機は、前記駆動軸と動力のやり取りを行なう電動機であり、
前記電動機駆動制御手段は、前記目標動力と前記動力伝達手段により前記駆動軸に伝達される動力との偏差の動力が該駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段である動力出力装置。
【請求項２】
前記複数の所定成分は、煤とＮＯｘとを含む請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記エンジン運転制御手段は、前記所定運転領域内のうち効率の高い運転ポイントで前記ディーゼルエンジンを運転制御する手段である請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項４】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
出力軸を有するディーゼルエンジンと、
該ディーゼルエンジンの出力軸の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、
前記ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる複数の所定成分が各々に設定された所定値以下となる所定運転領域内で該ディーゼルエンジンを運転制御するエンジン運転制御手段と、
充放電可能な電源と、
該電源の入出力端子に接続され、前記駆動軸または前記出力軸と動力のやり取りが可能な電動機と、
該電動機を駆動制御する電動機駆動制御手段と、
前記駆動軸に出力すべき目標動力に基づいて前記ディーゼルエンジンから出力すべき目標エンジン動力を設定する目標エンジン動力設定手段と、
を備え、
前記エンジン運転制御手段は、
前記設定された目標エンジン動力に対応する運転ポイントを目標運転ポイントとして設定し、
該目標運転ポイントを前記所定運転領域内で順次変更する手段であって、
前記ディーゼルエンジンの現在の運転ポイントから前記目標運転ポイントへ直接移行できる場合には、前記設定された目標運転ポイントへ直接移行し、
前記ディーゼルエンジンの現在の運転ポイントから前記目標運転ポイントへ直接移行すると前記所定成分が前記所定値を超えてしまう場合には、過渡時でも前記所定成分が前記所定値以下となる運転ポイントを新たな目標運転ポイントとして設定し、
前記電動機は、前記出力軸と動力のやり取りを行なう電動機であり、
前記電動機駆動制御手段は、目標動力と前記ディーゼルエンジンから出力される動力のトルクと前記目標動力のトルクとの偏差のトルクが前記出力軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段であり、
前記動力伝達手段は、前記駆動軸に目標動力を伝達する手段である動力出力装置。
【請求項５】
前記動力伝達手段は、前記ディーゼルエンジンの出力軸に接続された第１のロータと前記駆動軸に接続され該第１のロータに対して相対的に回転する第２のロータとを有し前記電源の入出力端子に接続された対ロータ電動機と、該対ロータ電動機を駆動制御することにより前記ディーゼルエンジンから前記駆動軸に伝達される動力を制御すると共に該対ロータ電動機と前記電源側との電力のやり取りを制御する対ロータ電動機駆動制御手段とを備える請求項１から請求項４のいずれか１に記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記動力伝達手段は、前記ディーゼルエンジンの出力軸と前記駆動軸と回転軸の三つの軸に接続され該三つの軸のうちのいずれかの軸から動力が入力されたときには該動力を所定のトルク比で他の二つの軸に分割すると共に該三つの軸のうちのいずれか二つの軸から動力が入力されたときには該入力された動力を統合して他の軸に出力する動力分割統合手段と、前記電源の入出力端子と接続され前記回転軸と動力のやり取りが可能な動力分割統合用電動機と、該動力分割統合用電動機を駆動制御することにより前記ディーゼルエンジンから前記駆動軸に伝達される動力を制御すると共に該動力分割統合用電動機と前記電源側との電力のやり取りを制御する動力分割統合用電動機駆動制御手段とを備える請求項１から請求項４のいずれか１に記載の動力出力装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１に記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に駆動輪が機械的に接続されてなる自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、ディーゼルエンジンと電動機とを備え、ディーゼルエンジンの排ガス管に取り付けられた煤粒子フィルタの自己再生が可能な排ガス温度以上の温度となる運転領域のうち効率のよい運転ポイントでディーゼルエンジンを運転するものが提案されている（例えば、特開平６−４８２２２号公報など）。この動力出力装置では、ディーゼルエンジンのクランクシャフトを電動機の回転軸にクラッチを介して接続すると共に電動機の回転軸を駆動軸に変速機を介して接続しており、クラッチを接続した状態でディーゼルエンジンからの動力を変速機を介して駆動軸に出力するエンジン駆動モードやクラッチを接続した状態でディーゼルエンジンからの動力とバッテリから放電される電力を用いて得られる電動機からの動力とを変速機を介して駆動軸に出力するエンジン電動機駆動モード，クラッチを接続した状態でディーゼルエンジンからの動力の一部を電動機を発電機として機能させることによりバッテリを充電しながら残余の動力を変速機を介して駆動軸に出力する充電駆動モード，クラッチの接続を解除した状態でバッテリからの放電により得られる電動機からの動力を変速機を介して駆動軸に出力する電動機駆動モードのいずれかを選択して駆動軸に動力を出力している。そして、ディーゼルエンジンを、その排ガス管に取り付けられた煤粒子フィルタの自己再生が可能な排ガス温度以上の温度となる運転領域のうち効率のよい運転ポイントで運転することにより、燃費の向上と排ガス中の煤の処理を良好に行なうものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の自動車では、排ガス中の煤については考慮されているが、ＮＯｘについては考慮されていない。ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる成分のうち問題となる成分としては煤やＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯなどがある。これらの成分のうちＨＣやＣＯについては排ガス管に酸化触媒を充填した浄化装置を取り付けることにより比較的容易に除去可能であるが、ＮＯｘの除去は酸化触媒では除去することができない。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、排ガス中に含まれる複数の所定成分を所定値以下となるようディーゼルエンジンを運転すると共に所望の動力を駆動軸に出力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は、燃費の向上を図ることを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、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、出力軸を有するディーゼルエンジンと、該ディーゼルエンジンの出力軸の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、前記ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる複数の所定成分が各々に設定された所定値以下となる所定運転領域内で該ディーゼルエンジンを運転制御するエンジン運転制御手段と、充放電可能な電源と、該電源の入出力端子に接続され、前記駆動軸または前記出力軸と動力のやり取りが可能な電動機と、該電動機を駆動制御する電動機駆動制御手段と、前記駆動軸に出力すべき目標動力に基づいて前記ディーゼルエンジンから出力すべき目標エンジン動力を設定する目標エンジン動力設定手段と、  を備え、前記エンジン運転制御手段は、前記設定された目標エンジン動力に対応する運転ポイントを目標運転ポイントとして設定し、該目標運転ポイントを前記所定運転領域内で順次変更する手段であって、前記ディーゼルエンジンの現在の運転ポイントから前記目標運転ポイントへ直接移行できる場合には、前記設定された目標運転ポイントへ直接移行し、 前記ディーゼルエンジンの現在の運転ポイントから前記目標運転ポイントへ直接移行すると前記所定成分が前記所定値を超えてしまう場合には、過渡時でも前記所定成分が前記所定値以下となる運転ポイントを新たな目標運転ポイントとして設定し、前記電動機は、前記駆動軸と動力のやり取りを行なう電動機であり、前記電動機駆動制御手段は、前記目標動力と前記動力伝達手段により前記駆動軸に伝達される動力との偏差の動力が該駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段であることを要旨とする。こうすれば、所望の目標動力を駆動軸に出力することができる。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、エンジン運転制御手段により排ガスに含まれる複数の所定成分が各々に設定された所定値以下となる所定運転領域内で運転制御されたディーゼルエンジンからの動力と、電動機駆動制御手段により駆動制御された電動機からの動力とを用いて駆動軸に動力を出力する。ディーゼルエンジンを排ガスに含まれる複数の所定成分が各々に設定された所定値以下となる所定運転領域内で運転制御するから、排ガスをクリーンなものとすることができる。ここで、「複数の所定成分」には、一般的には煤やＮＯｘなどが含まれるが、ディーゼルエンジンに用いられる燃料によっては他の成分とするものとしてもよい。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記エンジン運転制御手段は、前記所定運転領域内のうち効率の高い運転ポイントで前記ディーゼルエンジンを運転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、燃費の向上を図ることができる。
【００１０】
さらに、本発明の動力出力装置において、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、出力軸を有するディーゼルエンジンと、該ディーゼルエンジンの出力軸の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、前記ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる複数の所定成分が各々に設定された所定値以下となる所定運転領域内で該ディーゼルエンジンを運転制御するエンジン運転制御手段と、充放電可能な電源と、該電源の入出力端子に接続され、前記駆動軸または前記出力軸と動力のやり取りが可能な電動機と、 該電動機を駆動制御する電動機駆動制御手段と、前記駆動軸に出力すべき目標動力に基づいて前記ディーゼルエンジンから出力すべき目標エンジン動力を設定する目標エンジン動力設定手段と、を備え、前記エンジン運転制御手段は、前記設定された目標エンジン動力に対応する運転ポイントを目標運転ポイントとして設定し、該目標運転ポイントを前記所定運転領域内で順次変更する手段であって、前記ディーゼルエンジンの現在の運転ポイントから前記目標運転ポイントへ直接移行できる場合には、前記設定された目標運転ポイントへ直接移行し、前記ディーゼルエンジンの現在の運転ポイントから前記目標運転ポイントへ直接移行すると前記所定成分が前記所定値を超えてしまう場合には、過渡時でも前記所定成分が前記所定値以下となる運転ポイントを新たな目標運転ポイントとして設定し、  前記電動機は、前記出力軸と動力のやり取りを行なう電動機であり、前記電動機駆動制御手段は目標動力と前記ディーゼルエンジンから出力される動力のトルクと前記目標動力のトルクとの偏差のトルクが前記出力軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段であり、前記動力伝達手段は、前記駆動軸に目標動力を伝達する手段であるものとすることもできる。こうすれば、所望の目標動力を駆動軸に出力することができる。
【００１１】
また、本発明の動力出力装置において、前記動力伝達手段は、前記ディーゼルエンジンの出力軸に接続された第１のロータと前記駆動軸に接続され該第１のロータに対して相対的に回転する第２のロータとを有し前記電源の入出力端子に接続された対ロータ電動機と、該対ロータ電動機を駆動制御することにより前記ディーゼルエンジンから前記駆動軸に伝達される動力を制御すると共に該対ロータ電動機と前記電源側との電力のやり取りを制御する対ロータ電動機駆動制御手段とを備えるものとすることもできる。
【００１２】
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記動力伝達手段は、前記ディーゼルエンジンの出力軸と前記駆動軸と回転軸の三つの軸に接続され該三つの軸のうちのいずれかの軸から動力が入力されたときには該動力を所定のトルク比で他の二つの軸に分割すると共に該三つの軸のうちのいずれか二つの軸から動力が入力されたときには該入力された動力を統合して他の軸に出力する動力分割統合手段と、前記電源の入出力端子と接続され前記回転軸と動力のやり取りが可能な動力分割統合用電動機と、該動力分割統合用電動機を駆動制御することにより前記ディーゼルエンジンから前記駆動軸に伝達される動力を制御すると共に該動力分割統合用電動機と前記電源側との電力のやり取りを制御する動力分割統合用電動機駆動制御手段とを備えるものとすることもできる。
【００１３】
本発明の自動車は、いずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に駆動輪が機械的に接続されてなることを要旨とする。本発明の動力出力装置を搭載するから、排ガスをクリーンなものとすることができ、本発明の動力出力装置の態様によっては燃費の向上を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置２０を搭載する車両１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の動力出力装置２０は、図示するように、軽油を燃料とするディーゼルエンジン２２と、ディーゼルエンジン２２のクランクシャフト２４にフライホイールダンパ２６を介して接続されたエンジン出力軸２８に取り付けられたインナーロータ３２とこのインナーロータ３２に対して相対的に回転可能なアウターロータ３４とからなるモータＭＧ１と、クラッチＣ１，Ｃ２の係合状態によりアウターロータ３４に接続された駆動軸９０かエンジン出力軸２８に接続されるロータ４２とステータ４４とからなるモータＭＧ２と、充放電可能なバッテリ５０と、このバッテリ５０とモータＭＧ１の間で電力のやり取りを行なうインバータ３８と、同じくバッテリ５０とモータＭＧ２との間で電力のやり取りを行なうインバータ４８と、ディーゼルエンジン２２の運転を制御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）６０と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）６２と、バッテリ５０を制御するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）６４と、動力出力装置２０全体をコントロールするハイブリッド車両用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０とを備える。
【００１５】
モータＭＧ１は、アウターロータ３４が回転可能に軸支されている点を除いてＰＭ型の同期電動発電機として構成されている。即ち、インナーロータ３２は、その外周面に径方向に磁化された４つの永久磁石３３が磁極を交互に変えて貼り付けられて構成されており、アウターロータ３４は、無方向性電磁鋼板を打ち抜いて複数積層してなるステータのスロットに三相コイル３５を巻回して構成されている。したがって、アウターロータ３４に対してインナーロータ３２が相対的に回転していると考えれば、モータＭＧ１は通常の同期電動発電機と同様の構成とみなすことができる。三相コイル３５は回転ブラシ３６を介してインバータ３８に接続されており、インバータ３８による力行制御や回生制御により、モータＭＧ１は電動機や発電機として動作する。
【００１６】
モータＭＧ２は、外周面に径方向に磁化された４つの永久磁石４３が磁極を交互に変えて貼り付けられたロータ４２と、スロットに三相コイル４５を巻回したステータ４４とを備える通常のＰＭ型の同期電動発電機として構成されている。三相コイル４５はインバータ４８に接続されており、インバータ４８による力行制御や回生制御によりモータＭＧ２は電動機や発電機として動作する。
【００１７】
インバータ３８とインバータ４８は、共に６個のスイッチング素子により構成された通常のインバータ回路として構成されており、正極母線と負極母線とを共用するよう接続されている。この共用している正極母線と負極母線とにはバッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されており、インバータ３８やインバータ４８を介してバッテリ５０とモータＭＧ１やモータＭＧ２と電力のやり取りを行なうことができるようになっている。即ち、バッテリ５０の電力を用いてモータＭＧ１やモータＭＧ２を力行したり、逆にモータＭＧ１やモータＭＧ２を回生制御して得られる電力によりバッテリ５０を充電することができるのである。また、モータＭＧ１とモータＭＧ２のうちの一方を力行制御すると共に他方を回生制御する場合、回生制御により得られる電力では力行制御に必要な電力が不足するときにはその不足分をバッテリ５０からの電力で賄うものとし、逆に回生制御により得られる電力が力行制御に必要な電力を上回るときには余剰の電力を用いてバッテリ５０を充電するものとすることもできる。なお、回生制御により得られる電力を用いて力行制御に必要な電力を丁度賄うように制御することもできる。この場合、ディーゼルエンジン２２からの出力の制御も必要となる。
【００１８】
エンジンＥＣＵ６０は、ディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントが設定されたときに、設定された目標運転ポイントでディーゼルエンジン２２が運転されるようディーゼルエンジン２２への吸入空気量や燃料噴射量等を制御するユニットであり、具体的にはＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。エンジンＥＣＵ６０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して通信をしており、ＨＶＥＣＵ７０により設定された目標運転ポイントが入力されるようになっている。そして、エンジンＥＣＵ６０は、入力した目標運転ポイントと、ディーゼルエンジン２２の運転状態、例えば冷却水の温度や排ガスの温度，吸入空気量を計算するための吸入マニホールド内の圧力，燃料噴射量などの入力ポートを介して入力される検出信号とに基づいてディーゼルエンジン２２の運転を制御する。
【００１９】
モータＥＣＵ６２は、モータＭＧ１，ＭＧ２からの出力（トルク指令値）が設定されたときに、設定された出力がモータＭＧ１，ＭＧ２から出力されるようインバータ３８，４８にスイッチング制御信号を出力するユニットであり、具体的にはＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。モータＥＣＵ６２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して通信をしており、ＨＶＥＣＵ７０により設定されたモータＭＧ１，ＭＧ２の出力（トルク指令値）が入力されるようになっている。また、モータＥＣＵ６２の図示しない入力ポートには、エンジン出力軸２８に取り付けられたレゾルバ６６からのエンジン出力軸２８、即ちモータＭＧ１のインナーロータ３２の回転数や駆動軸９０に取り付けられたレゾルバ６７からの駆動軸９０、即ちモータＭＧ１のアウターロータ３４の回転数，モータＭＧ２のロータ４２が取り付けられた回転軸４１に取り付けられたレゾルバ６８からのモータＭＧ２のロータ４２の回転数，インバータ３８内に取り付けられた図示しない電流センサからの三相コイル３５に流れる相電流，インバータ４８内に取り付けたれた図示しない電流センサからの三相コイル４５に流れる相電流が入力されており、これらの信号と設定されたモータＭＧ１，ＭＧ２の出力とに基づいてインバータ３８およびインバータ４８のスイッチング素子のスイッチング制御、即ちモータＭＧ１およびモータＭＧ２の駆動制御を行なうことができるようになっている。
【００２０】
バッテリＥＣＵ６４は、バッテリ５０の状態を管理するユニットであり、具体的にはＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。バッテリＥＣＵ６４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して通信をしており、バッテリ５０の状態をＨＶＥＣＵ７０に入力するようになっている。また、バッテリＥＣＵ６４の図示しない入力ポートには、バッテリ５０の電源ラインに取り付けられた電流センサ５２からの電流やバッテリ５０の出力端子間に取り付けられた電圧センサ５４からの端子間電圧，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５６からのバッテリ温度Ｔなどが入力されており、入力された電流を積算することにより蓄電残量としてのバッテリＳＯＣを演算すると共に演算したバッテリＳＯＣや温度Ｔ，端子間電圧等をＨＶＥＣＵ７０に出力している。
【００２１】
ＨＶＥＣＵ７０は、駆動軸９０への出力要求に対してディーゼルエンジン２２の運転ポイントやモータＭＧ１およびモータＭＧ２のトルク指令値を設定し、各電子制御ユニット６０，６２，６４に指令を出力するユニットであり、他の電子制御ユニットと同様にＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。ＨＶＥＣＵ７０の図示しない入力ポートには、アクセルペダル７２のポジションを検出するアクセルペダルポジションセンサ７３からのアクセルポジションＡＰやブレーキペダル７４のポジションを検出するブレーキペダルポジションセンサ７５からのブレーキポジションＢＰ，シフトレバー７６のポジションを検出するシフトレバーポジションセンサ７７からのシフトポジションＳＰ，イグニッションスイッチ７８からのスイッチ信号などが入力されている。
【００２２】
次に、こうして構成された実施例の動力出力装置２０の動作、特に駆動軸９０への要求出力に対するディーゼルエンジン２２の運転制御およびこれに伴うモータＭＧ１およびモータＭＧ２の制御について説明する。図２は、実施例の動力出力装置２０のＨＶＥＣＵ７０により実行される出力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、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００２３】
出力制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、まず、アクセルペダルポジションセンサ７３により検出されるアクセルポジションＡＰやブレーキペダルポジションセンサ７５により検出されるブレーキポジションＢＰ，シフトレバーポジションセンサ７７により検出されるシフトポジションＳＰ，バッテリＥＣＵ６４から通信により得られるバッテリＳＯＣやバッテリ温度Ｔ，モータＥＣＵ６２から通信により得られる駆動軸９０の回転数Ｎｄなどを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。
【００２４】
各種信号が読み込まれると、まず、駆動軸９０への要求出力を計算する（ステップＳ１０２）。駆動軸９０への要求出力は、アクセルペダル７２の踏み込み量としてのアクセルポジションＡＰやブレーキペダル７４の踏み込み量としてのブレーキポジションＢＰと駆動軸９０の回転数Ｎｄとに基づいて計算したり、マップなどにより導出される。なお、アクセルポジションＡＰと駆動軸９０の回転数Ｎｄとにより計算される要求出力は正の出力となり、ブレーキポジションＢＰと駆動軸９０の回転数Ｎｄとにより計算される要求出力は負の出力、即ち制動出力となる。
【００２５】
駆動軸９０への要求出力が計算されると、この要求出力や駆動軸９０の回転数Ｎｄ，バッテリＳＯＣなどにより運転モードを設定する（ステップＳ１０４）。運転モードは、クラッチＣ１を係合すると共にクラッチＣ２を非係合としてモータＭＧ２のロータ４２を駆動軸９０に接続しディーゼルエンジン２２とモータＭＧ１を停止させた状態でモータＭＧ２から駆動軸９０に要求出力を出力するモータ駆動モード、駆動軸９０への出力要求に見合った動力が出力されるようディーゼルエンジン２２を運転すると共にディーゼルエンジン２２からの動力をモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸９０に要求出力を出力するトルク変換駆動モード、駆動軸９０への出力要求を上回る動力が出力されるようディーゼルエンジン２２を運転すると共にディーゼルエンジン２２からの動力をモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸９０に要求出力を出力すると共に余剰の電力によりバッテリ５０を充電する充電駆動モード、駆動軸９０への出力要求を下回る動力が出力されるようディーゼルエンジン２２を運転すると共にディーゼルエンジン２２からの動力とバッテリ５０からの電力とを用いてモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより駆動軸９０に要求出力を出力する放電駆動モードなどの駆動に関する運転モードがある他、駆動軸９０に制動力を出力する制動モードもある。上述したトルク変換駆動モードや充電駆動モード，放電駆動モードには、クラッチＣ１を係合すると共にクラッチＣ２を非係合としてモータＭＧ２からの動力をエンジン出力軸２８に出力するモードと、クラッチＣ１を非係合とすると共にクラッチＣ２を係合してモータＭＧ２からの動力を駆動軸９０に出力するモードとの各々２種類のモードがある。いま、ディーゼルエンジン２２の運転制御について着目しているから、これらの運転モードのうちトルク変換駆動モードや充電駆動モード，放電駆動モードについて考えるが、充電駆動モードと放電駆動モードはトルク変換駆動モードにおいてディーゼルエンジン２２からの出力を駆動軸９０の要求出力より大きくしたり小さくしたりすることによって行なうことができるモードであるから、以下の説明についてはトルク変換駆動モードを中心に考え、必要に応じてバッテリ５０の充放電について触れることにする。
【００２６】
こうして運転モードが設定されると、設定された運転モードに基づいてディーゼルエンジン２２からの目標エンジン出力を設定する（ステップＳ１０６）。具体的には、トルク変換駆動モードでは、駆動軸９０の要求出力を装置の全体効率ηで除したものを目標エンジン出力として設定する。充電駆動モードや放電駆動モードでは、駆動軸９０の要求出力を装置の全体効率ηで除したものにバッテリ５０の充放電電力を加えたものとして目標エンジン出力を設定する。そして、設定された目標エンジン出力を出力可能な運転ポイントのうちディーゼルエンジン２２からの排ガス中に含まれる煤とＮＯｘとが共に各々の基準値以下となる運転ポイントであって効率が高い運転ポイントを目標運転ポイントとして設定する（ステップＳ１０８）。図３にディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントの一例を示す。図中、曲線Ａはディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントを連続した曲線として示した制御ラインであり、曲線Ｂおよび曲線Ｃは煤とＮＯｘとが共に各々の基準値以下となる領域の境界ラインであり、曲線Ｄ１〜Ｄ５は同一の効率となる運転ポイントを連続して示した効率曲線である。図示するように、制御ラインとしての曲線Ａは、曲線Ｂおよび曲線Ｃにより設定される煤とＮＯｘとが共に各々の基準値以下となる領域内で、効率が高い運転ポイントを連続したものとなっている。実施例の動力出力装置２０では、この制御ラインとしての曲線Ａ上の運転ポイントのうちエンジントルクとエンジン回転数との積が目標エンジン出力となる運転ポイントを目標運転ポイントとして設定するのである。なお、具体的には、目標エンジン出力に対する制御ライン上の運転ポイントを実験などにより予め求めてマップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、目標エンジン出力が与えられると、対応する運転ポイントをマップから導出し、導出した運転ポイントを目標運転ポイントとして設定するものとした。なお、「基準値」は、法令によって定められる値に限られず、個々のディーゼルエンジンに対する目標値や制御値をいう場合も含まれる。
【００２７】
こうしてディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントを設定すると、ディーゼルエンジン２２の現在の運転ポイントを読み込み（ステップＳ１１０）、現在の運転ポイントから目標運転ポイントに直接移行可能か否かを判定する（ステップＳ１１２）。目標運転ポイントと現在の運転ポイントとが大きく離れていると、ディーゼルエンジン２２を目標運転ポイントで運転しようとしても、直ちに目標運転ポイントで運転することができず、過渡時に一時的ではあるが運転ポイントが制御ラインから外れ、排ガス中の煤やＮＯｘが各々の基準値を上回ってしまう。そこで、実施例の動力出力装置２０では、過渡時でも運転ポイントが制御ラインから外れない範囲を直接移行可能な範囲として設定し、この直接移行可能な範囲を用いて現在の運転ポイントから目標運転ポイントへの移行が直接移行可能か否かを判定するのである。なお、実施例では、直接移行可能な範囲の設定や判定に、例えば図４に例示するように、ディーゼルエンジン２２の排ガスの温度と空燃比Ａ／Ｆに対する煤が基準値を超える領域およびＮＯｘが基準値を超える領域を用いるものとした。
【００２８】
現在の運転ポイントから目標運転ポイントに直接移行することができないと判定すると、現在の運転ポイントから目標運転ポイントへの変化の方向における制御ライン上の運転ポイントのうち直接移行可能な範囲の境界にある運転ポイントを新たな目標運転ポイントに設定する（ステップＳ１１４）。例えば、図３における曲線Ａ上のポイントＡ１が現在の運転ポイントでポイントＡ２が直接移行できない目標運転ポイントのときには、直接移行可能な範囲の境界にあるポイントＡ３を目標運転ポイントとして設定するのである。なお、こうして再設定された目標運転ポイントでディーゼルエンジン２２を運転した場合には、ディーゼルエンジン２２から目標エンジン出力を出力することができないから、駆動軸９０に要求出力を出力しようとすると、トルク変換駆動モードではバッテリ５０の充放電を伴うものとなり、充電駆動モードや放電駆動モードでは充電量や放電量が予定量からズレたものになる。
【００２９】
次に、設定された目標運転ポイントや再設定された目標運転ポイントと駆動軸９０の要求出力とに基づいてモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１１６）。具体的には、クラッチＣ１が非係合でクラッチＣ２が係合の状態、即ちモータＭＧ２が駆動軸９０に取り付けられた状態のトルク変換駆動モードや充電駆動モード，放電駆動モードでは、ディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントとしてトルクをモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊として設定し、駆動軸９０の要求出力としての要求トルクとモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊との偏差をモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊として設定する。一方、クラッチＣ１が係合でクラッチＣ２が非係合の状態、即ちモータＭＧ２がエンジン出力軸２８に取り付けられた状態のトルク変換駆動モードや充電駆動モード，放電駆動モードでは、ディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントとしてトルクと駆動軸９０の要求出力としての要求トルクとの偏差をモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊として設定し、駆動軸９０の要求出力としての要求トルクをモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊として設定する。
【００３０】
こうしてディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントやモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定値をエンジンＥＣＵ６０やモータＥＣＵ６２に出力して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。なお、ディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントを入力したエンジンＥＣＵ６０は、目標運転ポイントでディーゼルエンジン２２が運転されるよう吸入空気量と燃料噴射量とを制御し、トルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を入力したモータＥＣＵ６２は、トルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に相当するトルクが各々出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。
【００３１】
以上説明した実施例の動力出力装置２０によれば、ディーゼルエンジン２２の排ガス中に含まれる煤とＮＯｘとが共に各々の基準値以下となる領域内に設定された制御ライン上の運転ポイントを目標運転ポイントとして設定し、ディーゼルエンジン２２を目標運転ポイントで運転するから、ディーゼルエンジン２２からの排ガスをクリーンなものとすることができる。しかも、目標運転ポイントを設定する制御ラインを排ガス中に含まれる煤とＮＯｘとが共に各々の基準値以下となる領域内のうち効率が高い運転ポイントを連ねたものとしたから、燃費の向上を図ることができる。
【００３２】
また、実施例の動力出力装置２０によれば、ディーゼルエンジン２２の現在の運転ポイントから目標運転ポイントへ直接移行すると過渡時に排ガス中の煤やＮＯｘが基準値を超えてしまうような場合には、過渡時でも排ガス中の煤やＮＯｘが基準値以下となる運転ポイントを新たな目標運転ポイントとして設定するから、運転ポイントの変更の際でもディーゼルエンジン２２の排ガスをクリーンに維持することができる。しかも、新たな目標運転ポイントを設定したときでも駆動軸９０に要求出力が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定するから、ディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントの再設定に拘わらず、駆動軸９０に要求出力を出力することができる。
【００３３】
実施例の動力出力装置２０では、ディーゼルエンジン２２の排ガス中の煤とＮＯｘとが共に各々の基準値以下の領域内でディーゼルエンジン２２の運転ポイントを設定したが、図４に例示するように、煤の基準値を超える領域とＮＯｘの基準値を超える領域は、ディーゼルエンジン２２の運転領域が異なる部分が生じるから、排ガス中の煤とＮＯｘとが共に各々の基準値以下の領域を設定する際に、煤の基準値に着目して設定する領域と、煤およびＮＯｘの基準値に着目して設定する領域と、ＮＯｘの基準値に着目して設定する領域とに区分けして領域を設定するものとしてもよい。また、煤の基準値に対する重みとＮＯｘの基準値に対する重みとを設け、ディーゼルエンジン２２の運転領域に対して重みを変更して領域を設定するものとしてもかまわない。また、実施例の動力出力装置２０では、軽油を燃料とするディーゼルエンジン２２の排ガス中の煤とＮＯｘとが共に各々の基準値以下の領域内でディーゼルエンジン２２の運転ポイントを設定したが、代替え燃料を用いるディーゼルエンジン２２の場合には、代替え燃料に伴って排ガス中に含まれる複数の成分、特に複数の有害成分が各々の基準値以下となる領域内でディーゼルエンジン２２の運転ポイントを設定するものとしてもよい。
【００３４】
実施例の動力出力装置２０では、主としてディーゼルエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより装置を構成したが、駆動軸９０の回転数Ｎｄに対してディーゼルエンジン２２を独立に運転可能なものであると共にディーゼルエンジン２２からエンジン出力軸２８に出力された動力の少なくとも一部を駆動軸９０に伝達可能であると共に駆動軸９０の要求出力との不足分を調節可能な電動機を備えていれば如何なる構成としてもよい。例えば、図５に例示する変形例の動力出力装置２０Ｂのように、主としてディーゼルエンジン１２２と、ディーゼルエンジン１２２のクランクシャフト１２４に連結されディーゼルエンジン１２２からの動力を定トルク比でサンギヤ軸１３３とリングギヤ軸１３７に分割可能なサンギヤ１３２，プラネタリピニオンギヤ１３４，キャリア１３５，リングギヤ１３６により構成されたプラネタリギヤ１３１と、サンギヤ軸１３３に連結された発電可能なモータＭＧ３と、リングギヤ軸１３７にギヤ１３８，ベルト１４４，ギヤ１４２を介して接続された駆動軸１９０を回転軸とする発電可能なモータＭＧ４とにより装置を構成するものとしてもよい。この変形例の動力出力装置２０Ｂも、駆動軸１９０の回転数Ｎｄに対してディーゼルエンジン１２２を独立に運転可能であるから、実施例の動力出力装置２０と同様に図２に例示する出力制御ルーチンを実行することができる。この場合、モータＭＧ３，ＭＧ４のトルク指令値Ｔｍ３＊，Ｔｍ４＊は、ディーゼルエンジン１２２の目標運転ポイントと駆動軸１９０の要求出力とプラネタリギヤ１３１のギヤ比とに基づいて駆動軸１９０に要求出力が出力されるよう設定すればよい。具体的には、次式（１）および次式（２）により計算することができる。ここで、式中、Ｔｅ＊は目標運転ポイントにおけるトルク、ρはプラネタリギヤ１３１のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）、Ｔｄ＊は駆動軸１９０の要求出力（トルク）、Ｇはリングギヤ軸１３７と駆動軸１９０の回転数比（リングギヤ軸の回転数／駆動軸の回転数）である。
【００３５】
【数１】
0004078024.tif 000002
【００３６】
実施例の動力出力装置２０では、車両に搭載するものとして説明したが、船舶や航空機などの他の移動体に動力出力装置２０を搭載するものとしてもよいし、移動体以外のシステムに組み込まれるものとしても差し支えない。
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例である動力出力装置２０を搭載する車両１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】  実施例の動力出力装置２０のＨＶＥＣＵ７０により実行される出力制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】  ディーゼルエンジン２２の目標運転ポイントの一例を示す説明図である。
【図４】  ディーゼルエンジン２２の排ガスの温度と空燃比Ａ／Ｆに対する煤が基準値を超える領域およびＮＯｘが基準値を超える領域の一例を示す説明図である。
【図５】  変形例の動力出力装置２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
１０  車両、２０，２０Ｂ  動力出力装置、２２  ディーゼルエンジン、２４クランクシャフト、２６  フライホイールダンパ、２８  エンジン出力軸、３２  インナーロータ、３３，４３  永久磁石、３４  アウターロータ、３５，４５  三相コイル、３６  回転ブラシ、３８，４８  インバータ、４１  回転軸、４２  ロータ、４４  ステータ、５０  バッテリ、５２  電流センサ、５４  電圧センサ、５６  温度センサ、６０  エンジンＥＣＵ、６２  モータＥＣＵ、６４  バッテリＥＣＵ、６６，６７，６８  レゾルバ、７０  ＨＶＥＣＵ、７２  アクセルペダル、７３  アクセルペダルポジションセンサ、７４  ブレーキペダル、７５  ブレーキペダルポジションセンサ、７６  シフトレバー、７７  シフトレバーポジションセンサ、７８  イグニッションスイッチ、９０  駆動軸、１２２  ディーゼルエンジン、１３１  プラネタリギヤ、１３２  サンギヤ、１３３  サンギヤ軸、１３４  プラネタリピニオンギヤ、１３５  キャリア、１３６リングギヤ、１３７  リングギヤ軸、１３８，１４２  ギヤ、１４４  ベルト、１９０  駆動軸、ＭＧ１〜ＭＧ４  モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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