(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、
第１ないし第３の軸を有し、前記第３の軸に前記駆動軸が結合されると共に、前記第１ないし第３の軸のうちいずれか２軸に対し動力が入出力されたときに、その入出力された動力に基づいて定まる動力を残余の１軸に対し入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第１の軸にその回転軸が結合し、前記第１の軸に動力を出力することが可能な原動機と、
前記第２の軸にその回転軸が結合し、前記第２の軸に対し動力を入出力することが可能な第１の電動発電機と、
前記第３の軸または第１の軸にその回転軸が結合し、前記第３の軸または第１の軸に対し動力を入出力することが可能な第２の電動発電機と、
前記原動機に対する要求パワーに基づいて前記第１の電動発電機の制御目標回転数を設定し、前記第１の電動発電機の回転数が前記制御目標回転数となるように、前記第１の電動発電機を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記原動機に対する要求パワーから前記第１の電動発電機の第１の目標回転数を導出すると共に、前記第１の電動発電機の回転数が前記第１の目標回転数に至るための直近の第２の目標回転数を順次導出する目標回転数導出部と、
導出された前記第１及び第２の目標回転数が共にゼロを含む所定の回転数範囲内にある場合には、前記第１の電動発電機の制御目標回転数として特定の回転数を設定し、前記第１及び第２の目標回転数のうち、少なくとも一方が前記回転数範囲外にある場合には、前記第１の電動発電機の制御目標回転数として前記第２の目標回転数を設定する制御目標回転数設定部と、
を少なくとも備える動力出力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力出力装置において、
前記目標回転数導出部は、
前記原動機に対する要求パワーから前記原動機の第３の目標回転数を導出する第１の導出手段と、
前記原動機の第３の目標回転数から、前記原動機の回転数が前記第３の目標回転数に至るための直近の第４の目標回転数を順次導出する第２の導出手段と、
前記第３の目標回転数と前記第２の電動発電機の回転数から前記第１の目標回転数を算出する第１の算出手段と、
前記第４の目標回転数と前記第２の電動発電機の回転数から前記第２の目標回転数を算出する第２の算出手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の動力出力装置を搭載したハイブリッド車両であって、
前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動することを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項４】
第１ないし第３の軸を有し、前記第３の軸に前記駆動軸が結合されると共に、前記第１ないし第３の軸のうちいずれか２軸に対し動力が入出力されたときに、その入出力された動力に基づいて定まる動力を残余の１軸に対し入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第１の軸にその回転軸が結合し、前記第１の軸に動力を出力することが可能な原動機と、前記第２の軸にその回転軸が結合し、前記第２の軸に対し動力を入出力することが可能な第１の電動発電機と、前記第３の軸または第１の軸にその回転軸が結合し、前記第３の軸または第１の軸に対し動力を入出力することが可能な第２の電動発電機と、を備えた動力出力装置における前記第１の電動発電機を制御する方法であって、
（ａ）前記原動機に対する要求パワーから前記第１の電動発電機の第１の目標回転数を導出すると共に、前記第１の電動発電機の回転数が前記第１の目標回転数に至るための直近の第２の目標回転数を導出する工程と、
（ｂ）導出された前記第１及び第２の目標回転数が共にゼロを含む所定の回転数範囲内にある場合には、前記第１の電動発電機の制御目標回転数として特定の回転数を設定し、前記第１及び第２の目標回転数のうち、少なくとも一方が前記回転数範囲外にある場合には、前記第１の電動発電機の制御目標回転数として前記第２の目標回転数を設定する工程と、
（ｃ）前記第１の電動発電機の回転数が前記制御目標回転数となるように、前記第１の電動発電機を制御する工程と、
を備える電動発電機制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電動発電機制御方法において、
前記工程（ａ）は、
前記原動機に対する要求パワーから前記原動機の第３の目標回転数を導出する工程と、
前記原動機の第３の目標回転数から、前記原動機の回転数が前記第３の目標回転数に至るための直近の第４の目標回転数を導出する工程と、
前記第３の目標回転数と前記第２の電動発電機の回転数から前記第１の目標回転数を算出する工程と、
前記第４の目標回転数と前記第２の電動発電機の回転数から前記第２の目標回転数を算出する工程と、
を含む電動発電機制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両などに用いられる動力出力装置に関し、詳しくは、プラネタリギヤなどの３軸式動力入出力手段を備えた動力出力装置、およびそれを搭載したハイブリッド車両並びに動力出力装置における電動発電機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンと電動機とを動力源とする動力出力装置を搭載したハイブリッド車両が提案されており、そのハイブリッド車両の一種として、いわゆる機械分配式の動力出力装置を搭載したパラレルハイブリッド車両がある。この機械分配式の動力出力装置では、エンジンと電動機の他、発電機と３軸式動力入出力手段であるプラネタリギヤを備えている。このうち、プラネタリギヤは３軸を有しており、第１の軸（プラネタリピニオンギヤに結合されたプラネタリキャリア）はエンジンの出力軸に、第２の軸（サンギヤに結合されたサンギヤ軸）は発電機の回転軸に、第３の軸（リングギヤに結合されたリングギヤ軸）は駆動軸に、それぞれ接続されている。周知の通り、プラネタリギヤは３軸のうち２軸の回転数およびトルクが決まると、残余の１軸の回転数およびトルクが決まる性質を有している。かかる性質に基づき、例えば、エンジンの出力軸に結合された第１の軸（プラネタリキャリア）から入力された機械的な動力の一部を駆動軸に結合された第３の軸（リングギヤ軸）に出力しつつ、残る第２の軸（サンギヤ軸）に結合された発電機によって残余の動力を電力として取り出すことができる。取り出した電力はバッテリに蓄電されたり、第３の軸または第１の軸に設けられた電動機を駆動するのに用いられる。すなわち、取り出した電力をこの電動機に供給することにより、エンジンから出力された動力を増大して、駆動軸に伝達することが可能である。
【０００３】
かかる構成により、この動力出力装置は、エンジンから出力された動力を任意の回転数およびトルクで駆動軸に出力することができる。従って、エンジンは運転効率の高い運転ポイントを選択して運転することができるため、この動力出力装置を搭載したハイブリッド車両は、エンジンのみを駆動源とする従来の車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００４】
さて、このような機械分配式の動力出力装置を搭載したパラレルハイブリッド車両において、上記した発電機は、一般にインバータ回路によって駆動制御されており、その回転数は負から正まで幅広く変化する。しかし、その発電機は、回転軸に大きなトルクを受けたまま回転数がゼロになる状態が長く続くと、発電機における特定の相のコイルに過大な電流が流れるため、インバータ回路における上記相のコイルに電流を流す部分が過熱して、インバータ回路が破損してしまう恐れがある。
【０００５】
そのため、従来では、インバータ回路の過熱防止を図るために、制御回路は、発電機の目標回転数がゼロ付近になったら、発電機に対し後述するような過熱防止制御を行なうようにしていた。
【０００６】
図８は従来における発電機に対する過熱防止制御を説明するためのタイミングチャートである。図８において、（ａ）は発電機の回転数の時間変化を、（ｂ）はエンジンの回転数の時間変化を、（ｃ）は発電機のトルクの時間変化を、（ｄ）はアクセルペダルの踏込量の時間変化を、それぞれ表している。
【０００７】
従来においては、まず、ハイブリッド車両の運転者がアクセルペダルを踏み込むと、制御回路は、そのアクセルペダル踏込量（図８（ｄ））から、必要なエンジンの要求パワーとエンジンの目標回転数ｓｎｅｔａｇ（図８（ｂ））を計算する。そして、そのエンジンの目標回転数ｓｎｅｔａｇから、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇを次の式（１）に従って算出する。なお、この場合、上記した電動機はプラネタリギヤの第３の軸に設けられているものとする。
【０００８】
【数１】
0003777841.tif 000002
【０００９】
ここで、ｓｎｍは電動機の回転数であり、ρはプラネタリギヤにおけるサンギヤとリングギヤのギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）である。
【００１０】
こうして、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇを算出したら、制御回路は、その目標回転数ｎｇｔａｇを発電機の制御目標回転数ｓｎｇｔａｇとし、その制御目標回転数ｓｎｇｔａｇと発電機の実回転数ｓｎｇとの偏差を求め、その偏差がゼロになるように、インバータ回路を介して、発電機のトルクｓｔｇを制御する。
【００１１】
アクセルペダルが踏み込まれた場合、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇは、例えば、図８（ａ）に示すように、負から徐々に上昇してくる。そして、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇがゼロ付近になった場合、制御回路は、次のような過熱防止制御を行う。すなわち、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇが所定の値である−Ｒを超えると、制御回路は、それ以降の目標回転数ｎｇｔａｇの値に関わらず、発電機の制御目標回転数ｓｎｇｔａｇを上記の−Ｒに固定する。その後、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇが所定の値であるＲを超えたら、元に戻して、その目標回転数ｎｇｔａｇを発電機の制御目標回転数ｓｎｇｔａｇとする。
【００１２】
逆に、アクセルペダルを戻した場合は、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇは、正から徐々に下降してくる。そして、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇがゼロ付近になった場合、制御回路は、次のような過熱防止制御を行う。すなわち、その目標回転数ｎｇｔａｇが上記のＲより低くなると、制御回路は、それ以降の目標回転数ｎｇｔａｇの値に関わらず、発電機の制御目標回転数ｓｎｇｔａｇを上記のＲに固定する。そしてその後、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇが上記の−Ｒよりも低くなったら、元に戻して、その目標回転数ｎｇｔａｇを発電機の制御目標回転数ｓｎｇｔａｇとする。
【００１３】
以上のような制御を行なうことにより、発電機の実回転数ｓｎｇがゼロに長く留まらないようにして、インバータ回路が過熱して破損するのを防止していた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇがゼロ付近（即ち、−Ｒ＜ｎｇｔａｇ＜Ｒ）になると、上記した過熱防止制御が必ず作動してしまう。従って、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇがゼロ付近の範囲内を単に通過するだけで、その範囲内に長く留まることがない場合でも、上記した過熱防止処理が行なわれることになるため、以下に述べるような種々の問題があった。
【００１５】
［１］発電機の目標回転数ｎｇｔａｇが上昇しながらゼロ付近の範囲を単に通過する場合に、上記した過熱防止制御を行うと、発電機の実回転数ｓｎｇが、図８（ａ）に示すように、ハンチングを誘発し、このとき、インバータ回路がインバータノイズを発生して、運転者に不快感を与える。
【００１６】
［２］発電機の目標回転数ｎｇｔａｇが上昇しながらゼロ付近の範囲を単に通過する場合に、上記した過熱防止制御を行うと、エンジンの実回転数ｓｎｅも、図８（ｂ）に示すようにハンチングを起こしてしまい、以下のような不具合を生じる。
【００１７】
ｉ）ハンチングによってエンジンの実回転数ｓｎｅがエンジンの目標回転数ｓｎｅｔａｇよりも高くなった（ｓｎｅ＞ｓｎｅｔａｇ）状態では、エンジンの制御回路はエンジンのパワーを一定にしようとして、エンジンのスロットルを閉じるように制御するため、エンジンを燃費率の悪い領域で動作させることになる。
【００１８】
ｉｉ）ハンチングによってエンジンの実回転数ｓｎｅがエンジンの目標回転数ｓｎｅｔａｇよりも低くなった（ｓｎｅ＜ｓｎｅｔａｇ）状態では、エンジンの制御回路はエンジンのパワーを出そうとして、いわゆる連続可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）において、エンジンの吸気弁を開閉駆動する吸気カムシャフトのクランク角に対する位相を強制的に進角にすると共に、エンジンのスロットルをほぼ全開にするように制御するため、燃費が悪化してしまう。
【００１９】
［３］発電機の目標回転数ｎｇｔａｇが上昇しながらゼロ付近の範囲を単に通過する場合に、上記した過熱防止制御を行うと、発電機のトルクｓｔｇも、図８（ｃ）に示すように変動してしまうため、その変動がプラネタリギヤを介して駆動軸に伝達されて、駆動軸のトルクに変動を与えてしまう。前述したように、駆動軸に結合されたプラネタリギヤの第３の軸には電動機が設けられているため、通常は、駆動軸のトルクが変動すると、その電動機のトルクを制御して、駆動軸のトルク変動をキャンセルするようにしている。しかし、その制御には、なまし制御などが含まれているため、発電機のトルク変動に起因した駆動軸のトルク変動をキャンセルする場合には、そのトルク変動をキャンセルするタイミングがどうしても遅れてしまう。その結果、発電機のトルク変動に起因した駆動軸のトルク変動を、完全にはキャンセルすることができないため、その挙動が車軸に現れてしまい、車両が前後に揺れる恐れがある。
【００２０】
［４］発電機の目標回転数ｎｇｔａｇが下降しながらゼロ付近の範囲を単に通過する場合に、上記した過熱防止制御を行うと、発電機のトルクｓｔｇがハンチングを起こし、それに起因して電動機のトルクｓｔｍもハンチングを起こして、しゃくりを生じる恐れがある。
【００２１】
以下、［４］の問題について、図９を用いてさらに詳しく説明する。図９は従来においてアクセルペダルを戻した際に行われる発電機に対する過熱防止制御を説明するためのタイミングチャートである。図９において、（ａ）はアクセルペダルの踏込量の時間変化を、（ｂ）は発電機の回転数の時間変化を、（ｃ）は発電機のトルクの時間変化を、（ｄ）は電動機のトルクと駆動トルクの時間変化を、それぞれ表している。
【００２２】
運転者がアクセルペダルを図９（ａ）に示すように戻すと、制御回路によって計算されるエンジンの要求パワーも、エンジンの目標回転数ｓｎｅｔａｇも、それぞれ減少する。それに伴い、制御回路によって算出される発電機の目標回転数ｎｇｔａｇも図９（ｂ）に示すように減少する。そして、発電機の目標回転数ｎｇｔａｇがゼロ付近になると（すなわち、Ｒより低くなると）、上記したとおり、過熱防止制御が行われる。
【００２３】
これにより、発電機の実回転数ｓｎｇが図９（ｂ）に示すようにハンチングを起こし、エンジンの実回転数ｓｎｅもハンチングを起こす（図示せず）。また、それに伴って、発電機のトルクｓｔｇも、図９（ｃ）に示すようにハンチングを起こす。
【００２４】
ところで、電動機のトルクｓｔｍは駆動軸に出力する駆動トルクをｓｔｐとすると、次の式（２）に示すように表される。
【００２５】
【数２】
0003777841.tif 000003
【００２６】
一方、アクセルペダルを戻すと、減速状態となるので、駆動トルクｓｔｐは図９（ｄ）に示すように負（ｓｔｐ＜０）でほぼ一定となる。従って、上記したように、発電機のトルクｓｔｇが図９（ｃ）に示すようなハンチングを起こすと、式（２）に基づいて、電動機のトルクｓｔｍも図９（ｄ）に示すようにハンチングを起こしてしまい、矢印Ｖに示すようなしゃくりが生じる。
【００２７】
そこで、本発明の目的は、以上説明したような従来技術の問題点を解決するために、発電機の目標回転数がゼロ付近の範囲を単に通過する場合には、上記した過熱防止制御を行なわないようにした動力出力装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、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、
第１ないし第３の軸を有し、前記第３の軸に前記駆動軸が結合されると共に、前記第１ないし第３の軸のうちいずれか２軸に対し動力が入出力されたときに、その入出力された動力に基づいて定まる動力を残余の１軸に対し入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第１の軸にその回転軸が結合し、前記第１の軸に動力を出力することが可能な原動機と、
前記第２の軸にその回転軸が結合し、前記第２の軸に対し動力を入出力することが可能な第１の電動発電機と、
前記第３の軸または第１の軸にその回転軸が結合し、前記第３の軸または第１の軸に対し動力を入出力することが可能な第２の電動発電機と、
前記原動機に対する要求パワーに基づいて前記第１の電動発電機の制御目標回転数を設定し、前記第１の電動発電機の回転数が前記制御目標回転数となるように、前記第１の電動発電機を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記原動機に対する要求パワーに基づいて前記第１の電動発電機の第１の目標回転数を導出すると共に、前記第１の電動発電機の回転数が前記第１の目標回転数に至るための直近の第２の目標回転数を順次導出する目標回転数導出部と、
導出された前記第１及び第２の目標回転数が共に、ゼロを含む所定の回転数範囲内にある場合には、前記第１の電動発電機の制御目標回転数として特定の回転数を設定し、前記第１及び第２の目標回転数のうち、少なくとも一方が前記回転数範囲外にある場合には、前記第１の電動発電機の制御目標回転数として前記第２の目標回転数を設定する制御目標回転数設定部と、
を少なくとも備えることを要旨とする。
【００２９】
また、本発明の制御方法は、第１ないし第３の軸を有し、前記第３の軸に前記駆動軸が結合されると共に、前記第１ないし第３の軸のうちいずれか２軸に対し動力が入出力されたときに、その入出力された動力に基づいて定まる動力を残余の１軸に対し入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第１の軸にその回転軸が結合し、前記第１の軸に動力を出力することが可能な原動機と、前記第２の軸にその回転軸が結合し、前記第２の軸に対し動力を入出力することが可能な第１の電動発電機と、前記第３の軸または第１の軸にその回転軸が結合し、前記第３の軸または第１の軸に対し動力を入出力することが可能な第２の電動発電機と、を備えた動力出力装置における前記第１の電動発電機を制御する方法であって、
（ａ）前記原動機に対する要求パワーから前記第１の電動発電機の第１の目標回転数を導出すると共に、前記第１の電動発電機の回転数が前記第１の目標回転数に至るための直近の第２の目標回転数を導出する工程と、
（ｂ）導出された前記第１及び第２の目標回転数が共にゼロを含む所定の回転数範囲内にある場合には、前記第１の電動発電機の制御目標回転数として特定の回転数を設定し、前記第１及び第２の目標回転数のうち、少なくとも一方が前記回転数範囲外にある場合には、前記第１の電動発電機の制御目標回転数として前記第２の目標回転数を設定する工程と、
（ｃ）前記第１の電動発電機の回転数が前記制御目標回転数となるように、前記第１の電動発電機を制御する工程と、
を備えることを要旨とする。
【００３０】
このように、本発明の動力出力装置および電動発電機制御方法では、まず、原動機に対する要求パワーに基づいて第１の電動発電機の第１の目標回転数を導出すると共に、第１の電動発電機の回転数が第１の目標回転数に至るための直近の第２の目標回転数を順次導出する。すなわち、第２の目標回転数は、第１の電動発電機の回転数が第１の目標回転数に至るまでの各時点での目標回転数のうち、現在の回転数に最も近い直近の目標回転数である。従って、言い換えれば、第１の目標回転数は、第２の目標回転数に対し、将来の目標回転数と言える。  そこで、直近の第２の目標回転数がゼロ付近の範囲内にあり、しかも、将来の第１の目標回転数もゼロ付近の範囲内にある場合には、第２の目標回転数はそのままゼロ付近の範囲内に留まり、それにより、第１の電動発電機の回転数がゼロに長く留まる可能性がある。従って、この場合には、前述したような過熱防止制御を行なう必要がある。
【００３１】
ところが、直近の第２の目標回転数がゼロ付近の範囲内にあっても、将来の第１の目標回転数がゼロ付近の範囲外にある場合には、その後、第２の目標回転数はゼロ付近の範囲内から外に速やかに出るため、第１の電動発電機の回転数がゼロに長く留まる可能性はない。従って、この場合には、前述したような過熱防止制御を行なう必要はない。また、直近の第２の目標回転数がゼロ付近の範囲外にある場合には、第１の電動発電機の回転数もゼロ付近の範囲外にあるため、この場合も、上記した過熱防止制御を行なう必要はない。
【００３２】
そこで、本発明の動力出力装置および電動発電機制御方法では、第１及び第２の目標回転数が共に、ゼロを含む所定の回転数範囲（すなわち、ゼロ付近の範囲）内にある場合には、第１の電動発電機の制御目標回転数として特定の回転数を設定し、第１の電動発電機についてのインバータ回路等の駆動回路の過熱防止を図っている。一方、第１及び第２の目標回転数のうち、少なくとも一方が回転数範囲外にある場合には、第１の電動発電機の制御目標回転数として第２の目標回転数を設定して、上記した過熱防止の制御を行なわないようにしている。
【００３３】
すなわち、本発明の動力出力装置および電動発電機制御方法では、第１の電動発電機の目標回転数がゼロ付近に留まり、第１の電動発電機の回転数がゼロに長く留まる可能性がある場合のみ、第１の電動発電機についてのインバータ回路などの駆動回路の過熱防止制御を行い、それ以外の場合には過熱防止制御を行なわないようしている。
【００３４】
従って、本発明の動力出力装置および電動発電機制御方法によれば、第１の電動発電機の目標回転数がゼロ付近の範囲を単に通過する場合には、上記した過熱防止制御を行なわないため、前述した従来技術における［１］〜［４］の各問題をそれぞれ解決することができる。
【００３５】
また、上記した本発明の動力出力装置において、前記目標回転数導出部は、
前記原動機に対する要求パワーから前記原動機の第３の目標回転数を導出する第１の導出手段と、
前記原動機の第３の目標回転数から、前記原動機の回転数が前記第３の目標回転数に至るための直近の第４の目標回転数を順次導出する第２の導出手段と、
前記第３の目標回転数と前記第２の電動発電機の回転数から前記第１の目標回転数を算出する第１の算出手段と、
前記第４の目標回転数と前記第２の電動発電機の回転数から前記第２の目標回転数を算出する第２の算出手段と、
を備えることが好ましい。
【００３６】
また、上記した電動発電機制御方法において、前記工程（ａ）は、
前記原動機に対する要求パワーから前記原動機の第３の目標回転数を導出する工程と、
前記原動機の第３の目標回転数から、前記原動機の回転数が前記第３の目標回転数に至るための直近の第４の目標回転数を導出する工程と、
前記第３の目標回転数と前記第２の電動発電機の回転数から前記第１の目標回転数を算出する工程と、
前記第４の目標回転数と前記第２の電動発電機の回転数から前記第２の目標回転数を算出する工程と、
を含むことが好ましい。
【００３７】
このようにして、原動機に対する要求パワーから、まず、原動機の将来の目標回転数に相当する第３の目標回転数を導出し、その第３の目標回転数に種々の処理を行なって直近の目標回転数である第４の目標回転数を導出した上で、３軸式動力入出力手段に関連する式などを利用して、第３の目標回転数と第２の電動発電機の回転数から第１の目標回転数を、第４の目標回転数と第２の電動発電機の回転数から第２の目標回転数を、それぞれ、算出することにより、第１の電動発電機の将来の目標回転数に相当する第１の目標回転数と、直近の目標回転数である第２の目標回転数を、確実に導き出すことができる。
【００３８】
本発明のハイブリッド車両は、上記した動力出力装置を搭載したハイブリッド車両であって、
前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動することを要旨とする。
【００３９】
本発明のハイブリッド車両によれば、運転者がアクセルペダルを踏み込んで、第１の電動発電機の目標回転数が上昇しゼロ付近の範囲を通過する場合にも、あるいは、アクセルペダルを戻して、第１の電動発電機の目標回転数が下降しゼロ付近の範囲を通過する場合にも、前述した従来技術における［１］〜［４］の各問題をそれぞれ解決することができるので、運転者に不快感を与えたり、燃費が悪化したり、車両が前後に揺れたりする恐れがない。
【００４０】
【発明の実施の形態】
（Ａ）実施例の構成
はじめに、本発明の一実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。このハイブリッド車両は、機械分配式の動力出力装置を搭載したパラレルハイブリッド車両である。
【００４１】
このハイブリッド車両の構成は大きくは、駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統と、運転操作部等とからなっている。
【００４２】
また、上記動力系統は原動機であるエンジン１５０を含む系統と電動発電機であるモータＭＧ１，ＭＧ２を含む系統とからなっている。ここで、モータＭＧ１は、従来技術で述べた発電機に対応するものであり、モータＭＧ２は電動機に対応するものである。両モータＭＧ１，ＭＧ２とも、後述するように、発電機としても、電動機としても機能し得るが、モータＭＧ１は概ね発電機として動作することが多いため、前述したように、発電機と呼ばれることがあり、モータＭＧ２は概ね電動機として動作することが多いため、電動機と呼ばれることがある。
【００４３】
また、制御系統は、エンジン１５０の運転を主に制御するための電子制御ユニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御する制御ユニット１９０と、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０に必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからなっている。
【００４４】
なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０の内部構成は具体的には図示していないが、これらはそれぞれ内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、以下に示す種々の制御処理を行なうよう構成されている。
【００４５】
ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０による制御によって、エンジン１５０からの動力を受け、更に、３軸式動力入出力手段であるプラネタリギヤ１２０により、このエンジン１５０の動力に対して、モータＭＧ１，ＭＧ２の動力あるいは発電により調整された動力を駆動軸１１２に出力する構成を、以下では、動力出力装置１１０と呼ぶ。
【００４６】
動力出力装置１１０におけるエンジン１５０は、スロットルバルブ２６１を介して吸入口２００から空気を吸入すると共に、燃料噴射弁１５１からガソリンを噴射し、吸入した空気と噴射したガソリンとで混合気を生成する。このとき、スロットルバルブ２６１は、スロットルアクチュエータ２６２によって開閉駆動される。エンジン１５０は、生成した混合気を吸気弁１５３を介して燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。燃焼により生じた排気は、排気口２０２を通って大気中に排出される。
【００４７】
また、エンジン１５０は、吸気弁１５３の開閉タイミングを変更する機構、いわゆるＶＶＴ１５７を備える。このＶＶＴ１５７は、吸気弁１５３を開閉駆動する吸気カムシャフト（図示せず）のクランク角に対する位相を進角または遅角することにより、吸気弁１５３の開閉タイミングを調整する。
【００４８】
一方、エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。例えば、スロットルバルブ２６１は、その開度（ポジション）を検出するスロットルバルブポジションセンサ２６３によって得られる検出信号に基づき、ＥＦＩＥＣＵ１７０によりスロットルアクチュエータ２６２を用いて、所望の開度となるようにフィードバック制御されている。また、上記したＶＶＴ１５７における吸気カムシャフトの位相の進角および遅角も、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ２６４により得られる検出信号に基づいて、ＥＦＩＥＣＵ１７０により目標の位相となるようフィードバック制御がなされる。その他には、エンジン１５０の回転数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空気量に応じた燃料噴射量制御などがある。
【００４９】
また、エンジン１５０のこのような制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、上記したスロットルバルブポジションセンサ２６３やカムシャフトポジションセンサ２６４の他にも、エンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例えば、クランクシャフト１５６の回転数と回転角度を検出するためにディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８や、イグニッションキーの状態を検出するスタータスイッチ１７９などが、接続されている。なお、その他のセンサ，スイッチなどの図示は省略した。
【００５０】
次に、図１に示すモータＭＧ１，ＭＧ２の概略構成について説明する。モータＭＧ１は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３とを備える。ステータ１３３は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、ロータ１３２に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作し、また、これらの相互作用によりステータ１３３に備えられた三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００５１】
モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭＧ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。
【００５２】
これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、スイッチングを行なうトランジスタ（図示せず）を各々６個ずつ内蔵した第１および第２のインバータ回路１９１，１９２を介して、バッテリ１９４および制御ユニット１９０に電気的に接続されている。制御ユニット１９０からは、第１および第２のインバータ回路１９１，１９２内のトランジスタを駆動する制御信号が出力されている。各インバータ回路１９１，１９２内の６個のトランジスタは、ソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置されることによりトランジスタインバータを構成している。制御ユニット１９０によりソース側とシンク側のトランジスタのオン時間の割合を制御信号により順次制御し、三相コイルの各相に流れる電流を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にすると、三相コイルにより、回転磁界が形成され、これらのモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動される。
【００５３】
モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブリッド車両の運転状態の制御を可能とするために、制御ユニット１９０には、この他各種のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。制御ユニット１９０に接続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａ、水温センサ１７４、バッテリ１９４の残容量検出器１９９などがある。
【００５４】
制御ユニット１９０は、これらのセンサを通じて運転操作部からの種々の信号やバッテリ１９４の残容量等を入力し、また、エンジン１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。
【００５５】
運転操作部からの種々の信号として、具体的には、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセルペダル１６４の踏込量）などがある。また、バッテリ１９４の残容量は残容量検出器１９９で検出される。
【００５６】
駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタリギヤ１２０に機械的に結合されている。ダンパ１３０は、このエンジン１５０のクランクシャフト１５６とプラネタリキャリア軸１２７とを接続し、クランクシャフト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設けられているものである。
【００５７】
リングギヤ１２２には、動力取り出し用の動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力受取ギヤ１１３に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力受取ギヤ１１３との間で動力の伝達がなされる。この動力受取ギヤ１１３は駆動軸１１２を介して動力伝達ギヤ１１１に結合されており、この動力伝達ギヤ１１１はさらにディファレンシャルギヤ１１４を介して左右の駆動輪１１６、１１８に結合されていて、これらに動力を伝達できるようになっている。
【００５８】
ここで、プラネタリギヤ１２０の構成と併せてクランクシャフト１５６、プラネタリキャリア軸１２７、モータＭＧ１の回転軸であるサンギヤ軸１２５、モータＭＧ２の回転軸であるリングギヤ軸１２６の結合について説明する。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１、リングギヤ１２２からなる同軸の２つのギヤと、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ１２３の３つから構成される。サンギヤ１２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１のロータ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリングギヤ軸１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結合されている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３は、その回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネタリキャリア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合されている。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ１２０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちいずれか２軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルクが決定されると、残余の１軸の回転数およびその回転軸に入出力されるトルクが決定されるという性質を有している。
【００５９】
（Ｂ）一般的動作
次に、図１に示すハイブリッド車両の一般的な動作について簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッド車両は走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要求パワーに相当する動力をエンジン１５０から出力し、出力された動力をプラネタリギヤ１２０を介して駆動軸１１２に伝達している。このとき、例えば、駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転数かつ低トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をプラネタリギヤ１２０を介してモータＭＧ１に伝達し、そのモータＭＧ１により電力として回収し、回収したその電力によりモータＭＧ２を駆動して、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２にトルクを付加する。逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をプラネタリギヤ１２０を介してモータＭＧ２に伝達し、そのモータＭＧ２により電力を回収し、回収したその電力によってモータＭＧ１を駆動して、サンギヤ軸１２５にトルクを付加する。こうしてモータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができるのである。
【００６０】
なお、モータＭＧ１またはＭＧ２によって回収された電力の一部は、バッテリ１９４に蓄積することが可能である。また、バッテリ１９４に蓄積された電力を用いて、モータＭＧ１またはＭＧ２を駆動することも可能である。
【００６１】
かかる動作原理に基づき、定常走行時には、例えば、エンジン１５０を主駆動源としつつ、モータＭＧ２の動力も用いて走行する。このように、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行することにより、必要なトルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトルクに応じて、エンジン１５０を運転効率の高い動作点にて運転できるため、エンジン１５０のみを駆動源とする車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。一方、クランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキャリア軸１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１に伝達することができるため、エンジン１５０の運転によりモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可能である。
【００６２】
なお、上記トルク変換において用いられるプラネタリギヤ１２０の回転数には、次のような関係が知られている。即ち、プラネタリギヤ１２０について、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）をρとすれば、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓ、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの間には、一般に次の式（３）の関係が成立する。
【００６３】
【数３】
0003777841.tif 000004
【００６４】
本実施例の場合、サンギヤ軸１２５の回転数ＮｓはモータＭＧ１の回転数ｎｇと等価なパラメータであり、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速またはモータＭＧ２の回転数ｎｍと等価なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数ｎｅと等価なパラメータである。
【００６５】
従って、エンジン１５０の回転数ｎｅとモータＭＧ１の回転数ｎｇとモータＭＧ２の回転数ｎｍとの間には、式（３）から次の式（４）の関係が成立する。
【００６６】
【数４】
0003777841.tif 000005
【００６７】
（Ｃ）モータＭＧ１に対する制御処理
それでは、本発明に関わるモータＭＧ１に対する制御処理について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。
【００６８】
図２は図１のモータＭＧ１に対する制御ユニット１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンは制御ユニット１９０のＣＰＵ（図示せず）により実行される処理であり、所定の時間間隔で繰り返し実行されている。
【００６９】
図２に示した制御処理ルーチンが開始されると、まず、制御ユニット１９０は、エンジン１５０の目標回転数を算出する処理を行なう（ステップＳ１０２）。この処理は図３に示す処理ルーチンに従って行なわれる。
【００７０】
図３はこのエンジン目標回転数算出処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。図３に示す処理ルーチンが開始されると、制御ユニット１９０は、ＶＶＴ１５７のオン／オフ要求に応じて、エンジン１５０の動作線を選択する（ステップＳ２０２）。
【００７１】
制御ユニット１９０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内には、予め、エンジン１５０の動作線として、２種類の動作線に関する情報が格納されている。具体的には後述するようにマップの形で記憶されている。これら２種類の動作線のうち、一方の動作線は、燃費が最も良くなる動作線であり、他方の動作線は比較的燃費が悪くてもエンジンのパワーが大きくなる動作線である。
【００７２】
そこで、制御ユニット１９０は、アクセルペダル１６４の踏込量などからＶＶＴ１５７のオン要求があるかオフ要求があるかを判断する。そして、制御ユニット１９０は、ＶＶＴ１５７のオン要求がある場合には、ＶＶＴ１５７に対し進角制御を行う（吸気カムシャフトのクランク角に対する位相を進角する）ことになるため、２種類の動作線のうち、比較的燃費が悪くてもエンジンのパワーが大きくなる動作線を選択する。逆に、ＶＶＴのオフ要求がある場合には、ＶＶＴ１５７に対し進角制御を行なわないため、燃費が最も良くなる動作線を選択する。
【００７３】
次に、制御ユニット１９０は、エンジン１５０に対する要求パワーｓｐｖを算出する処理を行なう（ステップＳ２０４）。この要求パワーｓｐｖは、次の式（５）により計算される。
【００７４】
【数５】
0003777841.tif 000006
ここで、式（５）の右辺各項は、次の通りである。
【００７５】
・ｓｐａｃｃ：車両を走行させる駆動トルクを全てエンジン１５０の出力により賄う場合のパワー（発電量に換算した値）。アクセルペダル１６４の踏込量と車速とをパラメータとするマップから求める。なお、制御ユニット１９０は、前述したように、アクセルペダル１６４の踏込量を、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａから得、車速を、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを検出するセンサ（図示せず）から得るようにしている。
【００７６】
・ｓｐｃｈｇ：バッテリ１９４の充放電の要求パワー。バッテリ１９４の残容量から求められる。一般に、残容量が低い場合には、充電の要求が高く、残容量が約６０［％］で充放電の要求は０、それ以上では放電要求となる。
【００７７】
・ｓｐＡＣ：図示しないエアコンが駆動される場合の補正量である。エアコンは、電力の消費量が大きいので、他の補機類とは別に、その使用電力を補正するのである。
【００７８】
こうしてエンジン１５０に対する要求パワーｓｐｖを算出した後、制御ユニット１９０は、算出した要求パワーｓｐｖから、先に選択したエンジン１５０の動作線に基づいて、エンジン１５０のベース目標回転数を算出する（ステップＳ２０６）。
【００７９】
エンジン１５０の動作線は、例えば、エンジン１５０のトルクを縦軸とし、エンジン１５０の回転数を横軸とする座標上にプロットされている。また、エンジン１５０から出力される動力は、周知のように、エンジン１５０の回転数とトルクの積として表されるので、エンジン１５０からの動力が一定となる、いわゆる等出力線も、上記の座標上にプロットすることができる。
【００８０】
そこで、上記の座標上に、エンジン１５０からの動力が算出した要求パワーｓｐｖで一定となる等出力線をプロットすると、その等出力線は上記の動作線と交わることになり、その交点での回転数が、求めるべきエンジン１５０のベース目標回転数となる。
【００８１】
なお、実際には、予め、エンジン１５０から出力される動力の各値毎に、選択された動作線に基づきエンジン１５０の回転数をそれぞれ求めて、それらを制御ユニット１９０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、マップとして記憶しておき、得られたエンジン１５０に対する要求パワーｓｐｖに対して、そのマップからエンジン１５０のベース目標回転数を求めるようにしている。
【００８２】
次に、制御ユニット１９０は、予め設定されている変数ｔ＿ｎｅｔａｇに、算出したエンジン１５０のベース目標回転数を与えた後（ステップＳ２０８）、その変数ｔ＿ｎｅｔａｇの値をエンジン１５０の将来の目標回転数ｓｎｅｔａｇｆとする（ステップＳ２１０）。ここで、エンジン１５０の将来の目標回転数とは、後述するエンジン１５０の瞬時の目標回転数に対抗した概念であって、エンジン１５０の回転数を将来的にその値に近づけたい目標回転数である。
【００８３】
続いて、制御ユニット１９０は、その変数ｔ＿ｎｅｔａｇの値について、なまし，レイトリミッタ処理を行ない（ステップＳ２１２）、処理後の変数ｔ＿ｎｅｔａｇの値をエンジン１５０の瞬時の目標回転数ｓｎｅｔａｇとする（ステップＳ２１４）。なお、なまし，レイトリミッタ処理では、エンジンの回転数を上記した将来の目標回転数ｓｎｅｔａｇｆに近づけるために、現在の回転数から将来の目標回転数に至る時間変化の軌跡を想定し、将来の目標回転数に近づける際にエンジンの回転数が急激に変化したりしないように、その軌跡の時間軸に対する勾配を所望の制限範囲内に納まるようにする。こうして得られる上記の軌跡上の各点における回転数のうち、現在の回転数に最も近い直近の回転数が、瞬時の目標回転数ｓｎｅｔａｇとなる。
【００８４】
以上によってエンジン目標回転数算出処理ルーチンが終了すると、制御ユニット１９０による処理は再び図２のメインの処理に戻って、次に、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１の制御目標回転数ｓｎｇｔａｇを算出する処理を行う（ステップＳ１０４）。この処理は図４に示す処理ルーチンに従って行われる。
【００８５】
図４はこのモータＭＧ１の制御目標回転数算出処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。なお、図３のエンジン目標回転数算出処理および図４のステップＳ３０２，３０４の各処理は、制御ユニット１９０のＣＰＵが目標回転数導出部（図示せず）として機能することによってなされるのものである。また、図４のステップＳ３０６〜３１２の各処理は、制御ユニット１９０のＣＰＵが制御目標回転数設定部（図示せず）として機能することによってなされるのものである。
【００８６】
図４に示す処理ルーチンが開始されると、制御ユニット１９０は、エンジン１５０の瞬時の目標回転数ｓｎｅｔａｇとモータＭＧ２の実際の回転数、すなわち、実回転数ｓｎｍとから、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数を算出し、その値を変数ｔ＿ｎｇｔａｇに与える（ステップＳ３０２）。
【００８７】
このうち、エンジン１５０の瞬時の目標回転数ｓｎｅｔａｇは、既にステップＳ２１４で導き出されており、また、モータＭＧ２の実回転数ｓｎｍも、既にステップＳ２０４において、車速として、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを検出するセンサ（図示せず）から得られている。
【００８８】
一方、前述したように、モータＭＧ１の回転数ｎｇとエンジン１５０の回転数ｎｅ及びモータＭＧ２の回転数ｎｍとの間には式（４）に示すような関係がある。
【００８９】
従って、エンジン１５０の瞬時の目標回転数ｓｎｅｔａｇ及びモータＭＧ２の実回転数ｓｎｍを式（４）に代入してモータＭＧ１の瞬時の目標回転数を算出し、その値を変数ｔ＿ｎｇｔａｇに与えると、式（６）に示すような関係が得られる。
【００９０】
【数６】
0003777841.tif 000007
【００９１】
続いて、制御ユニット１９０は、エンジン１５０の将来の回転数ｓｎｅｔａｇｆとモータＭＧ２の実回転数ｓｎｍとから、モータＭＧ１の将来の目標回転数を算出し、その値を変数ｔ＿ｎｇｔａｇｆに与える（ステップＳ３０４）。
【００９２】
このうち、エンジン１５０の将来の回転数ｓｎｅｔａｇｆは、既にステップＳ２１０で導き出されている。
【００９３】
従って、エンジン１５０の将来の回転数ｓｎｅｔａｇｆ及びモータＭＧ２の実回転数ｓｎｍを式（４）に代入してモータＭＧ１の将来の目標回転数を算出し、その値を変数ｔ＿ｎｇｔａｇｆに与えると、式（７）に示すような関係が得られる。
【００９４】
【数７】
0003777841.tif 000008
【００９５】
ここで、モータＭＧ１の将来の目標回転数とは、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数に対抗した概念であって、モータＭＧ１の回転数を将来的にその値に近づけたい目標回転数である。また、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数とは、モータＭＧ１のの回転数が上記した将来の目標回転数に至るまでの各時点での目標回転数のうち、現在の回転数に最も近い直近の目標回転数である。
【００９６】
次に、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数の与えられた変数ｔ＿ｎｇｔａｇの値が、−ＲからＲまでの範囲内にあり、かつ、モータＭＧ１の将来の目標回転数の与えられた変数ｔ＿ｎｇｔａｇｆの値が、−ＲからＲまでの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。ここで、Ｒ，−Ｒは従来技術における図８（ａ）に示した所定の値である。従って、−ＲからＲまでの範囲は、モータＭＧ１の回転数がゼロ付近の範囲に相当する。
【００９７】
従来技術においては、前述したとおり、モータＭＧ１の目標回転数ｎｇｔａｇ、すなわち、瞬時の目標回転数がゼロ付近の範囲内に入った場合、モータＭＧ１を駆動するインバータ回路１９１の過熱を防ぐために、必ず、過熱防止制御を行っていた。しかしながら、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数がゼロ付近の範囲内に入ったとしても、その後、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数が、ゼロを横切り、そのままゼロ付近の範囲から出てしまう場合、つまり、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数がゼロ付近の範囲を単に通過する場合には、モータＭＧ１の実回転数がゼロに長く留まることがないため、過熱防止制御を行う必要はない。
【００９８】
そこで、本実施例においては、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数がゼロ付近の範囲内に留まるか、それとも、ゼロ付近の範囲から速やかに出るかを、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数が向かうべき目標である将来の目標回転数が、ゼロ付近の範囲内にあるか否かによって、判定するのである。
【００９９】
従って、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数の与えられた変数ｔ＿ｎｇｔａｇの値が、−ＲからＲまでの範囲内にあり、しかも、モータＭＧ１の将来の目標回転数の与えられた変数ｔ＿ｎｇｔａｇｆの値が、−ＲからＲまでの範囲内にある場合には、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数がそのゼロ付近の範囲内に留まり、それによって、モータＭＧ１の実回転数がゼロに長く留まる可能性がある。よって、この場合には、モータＭＧ１を駆動するインバータ回路１９１の過熱を防止するために、従来と同様の過熱防止制御を行うようにしている（ステップＳ３０８）。
【０１００】
すなわち、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数の与えられた変数ｔ＿ｎｇｔａｇの値が負の場合、つまり、モータＭＧ１の目標回転数が負であって徐々に上昇している場合には、その変数ｔ＿ｎｇｔａｇに、上記した値Ｒを新たに与える。逆に、変数ｔ＿ｎｇｔａｇの値が正の場合、すなわち、モータＭＧ１の目標回転数が正であって徐々に下降している場合には、その変数ｔ＿ｎｇｔａｇに上記した値−Ｒを新たに与える。この結果、後述するモータＭＧ１の制御目標回転数ｓｎｇｔａｇは、値Ｒまたは値−Ｒに固定されることになり、従来と同様の過熱防止制御がなされることになる。
【０１０１】
ところが、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数の与えられた変数ｔ＿ｎｇｔａｇの値が、−ＲからＲまでの範囲内であっても、モータＭＧ１の将来の目標回転数の与えられた変数ｔ＿ｎｇｔａｇｆの値が、−ＲからＲまでの範囲外である場合には、その後、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数はゼロ付近の範囲内から外に速やかに出ることになるため、モータＭＧ１の実回転数がゼロに長く留まる可能性はなく、上記したような過熱防止制御を行う必要はない。また、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数の与えられた変数ｔ＿ｎｇｔａｇの値が、−ＲからＲまでの範囲外である場合には、モータＭＧ１の実回転数もゼロ付近の範囲外にあるため、この場合は、当然に、上記した過熱防止制御を行う必要はない。従って、これらの場合には、何れも、ステップＳ３０８の処理を回避するようにしている。
【０１０２】
こうして、次のステップＳ３１０の処理に移る直前の段階では、変数ｔ＿ｎｇｔａｇの値として、ステップＳ３０８の処理を回避した場合には、ステップＳ３０２で算出したモータＭＧ１の瞬時の目標回転数がそのまま与えられているが、ステップＳ３０８の処理を経た場合には、固定値である値Ｒまたは−Ｒが新たに与えられている。
【０１０３】
続いて、制御ユニット１９０は、その変数ｔ＿ｎｇｔａｇの値について、モータＭＧ１の使用制限範囲に基づく上下限ガード処理や過渡トルク特性確保のためのレイトリミッタ処理などの、周知の処理を行なう（ステップＳ３１０）。そして、制御ユニット１９０は、処理後の変数ｔ＿ｎｇｔａｇの値を、モータＭＧ１の制御目標回転数ｓｎｇｔａｇとして設定する（ステップＳ３１２）。
【０１０４】
以上によってモータＭＧ１制御目標回転数算出処理ルーチンが終了すると、制御ユニット１９０による処理は再び図２のメインの処理に戻り、次に、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１の実回転数ｓｎｇを、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを検出するセンサ（図示せず）から取得する（ステップＳ１０６）。
【０１０５】
続いて、制御ユニット１９０は、その取得したモータＭＧ１の実回転数ｓｎｇが先に設定した制御目標回転数ｓｎｇｔａｇになるような、モータＭＧ１のトルクを目標トルクｓｔｇｔａｇとして算出し、設定する（ステップＳ１０８）。具体的には、いわゆる比例積分制御（ＰＩ制御）において用いられる比例積分によって、モータＭＧ１の目標トルクｓｔｇｔａｇを算出する。即ち、モータＭＧ１の制御目標回転数ｓｎｇｔａｇと実回転数ｓｎｇとの偏差に所定の比例定数をかけて得られる比例項と、上記偏差の時間積分値に所定の比例定数をかけて得られる積分項と、の和から、モータＭＧ１に対する目標トルクｓｔｇｔａｇを求めるのである。
【０１０６】
最後に、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１のトルクｓｔｇが設定した目標トルクｓｔｇｔａｇとなるように、インバータ回路１９１を介して、モータＭＧ１のトルクｓｔｇを制御する（ステップＳ１１０）。
【０１０７】
以上説明したように、本実施例においては、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数と将来の目標回転数をそれぞれ算出した上で、両方の目標回転数が共にＲから−Ｒまでの範囲内、すなわち、ゼロ付近の範囲内にある場合には、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数がゼロ付近の範囲内に留まり、モータＭＧ１の実回転数がゼロに長く留まる可能性があるとして、過熱防止制御を行い、上記以外の場合には、モータＭＧ１の瞬時の目標回転数がゼロ付近の範囲外にあるか、ゼロ付近の範囲内にあっても、その範囲内を単に通過するだけであるため、モータＭＧ１の実回転数がゼロに長く留まる可能性がないとして、過熱防止制御を行わないようにしている。
【０１０８】
（Ｄ）実施例の効果
従って、本実施例によれば、モータＭＧ１の目標回転数がゼロ付近の範囲を単に通過する場合には、上記した過熱防止制御を行なわないため、前述した従来技術における［１］〜［４］の各問題をそれぞれ解決することができる。
【０１０９】
図５は図１の実施例におけるモータＭＧ１の目標回転数が上昇してゼロ付近の範囲を単に通過する場合の主要パラメータのタイミングチャートである。図５において、（ａ）はモータＭＧ１の回転数の時間変化を、（ｂ）はエンジン１５０の回転数の時間変化を、（ｃ）はモータＭＧ１のトルクの時間変化を、（ｄ）はアクセルペダル１６４の踏込量の時間変化を、それぞれ表している。
【０１１０】
運転者が図５（ｄ）に示すようにアクセルペダル１６４を踏み込んで、モータＭＧ１の目標回転数が負から徐々に上昇し、値−Ｒを超えても、その目標回転数が図５（ａ）に示すようにゼロ付近の範囲内を単に通過する場合には、上記したように、過熱防止制御は行われないため、モータＭＧ１の実回転数ｓｎｇは、図５（ａ）に示すように、ハンチングを起こすことなく直線的に上昇する。従って、モータＭＧ１を駆動するインバータ回路１９１がインバータノイズを発生して、運転者に不快感を与えることはない。
【０１１１】
また、図５（ｂ）に示すように、エンジン１５０の実回転数ｓｎｅもハンチングを起こすことなく、直線的に上昇するので、エンジン１５０を燃費率の悪い領域で動作させたり、燃費を悪化させたりすることがない。
【０１１２】
さらにまた、モータＭＧ１のトルクｓｔｇも、図５（ｃ）に示すように、安定しているので、駆動軸１１２のトルクも変動することなく安定しており、従って、従来のように、駆動軸のトルク変動に伴う車両の揺れは生じない。
【０１１３】
図６は図１の実施例におけるモータＭＧ１の目標回転数が下降してゼロ付近の範囲を単に通過する場合の主要パラメータのタイミングチャートである。図６において、（ａ）はアクセルペダル１６４の踏込量の時間変化を、（ｂ）はモータＭＧ１の回転数の時間変化を、（ｃ）はモータＭＧ１のトルクの時間変化を、（ｄ）はモータＭＧ２のトルクと駆動トルクの時間変化を、それぞれ表している。
【０１１４】
一方、運転者が図６（ａ）に示すようにアクセルペダル１６４を戻して、モータＭＧ１の目標回転数が正から徐々に下降し、値Ｒを超えても、その目標回転数が図６（ｂ）に示すようにゼロ付近の範囲内を単に通過する場合には、上記した通り過熱防止制御は行われないため、モータＭＧ１の実回転数ｓｎｇは、図６（ｂ）に示すように、ハンチングを起こすことなく直線的に上昇する。エンジン１５０の実回転数ｓｎｅもハンチングを起こすことがなく（図示せず）、モータＭＧ１のトルクｓｔｇも、図６（ｃ）に示すようにハンチングを起こすことがない。一方、アクセルペダルを戻すと、減速状態となるので、駆動トルクｓｔｐは図６（ｄ）に示すように負（ｓｔｐ＜０）でほぼ一定となるが、モータＭＧ１のトルクｓｔｇはハンチングを起こすことがないので、前述した式（２）に基づいて、モータＭＧ２のトルクｓｔｍも図６（ｄ）に示すようにハンチングを起こすことがない。従って、従来、問題となっていたしゃくりを生じることがない。
【０１１５】
なお、本実施例においても、モータＭＧ２のトルクｓｔｇには、図６（ｄ）において、矢印Ｗで示すような減速ショックを生じる恐れがあるが、このトルクｓｔｇに下限ガード処理を施すことにより、この減速ショックを低減することは可能である。
【０１１６】
なお、本発明を適用する動力出力装置の構成としては、図１に示した構成以外の構成も可能である。図１では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６に結合されているが、モータＭＧ２が、エンジン１５０のクランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７に結合された構成をとることもできる。第１の変形例としての構成を図７に示す。図７では、エンジン１５０，モータＭＧ１，ＭＧ２のプラネタリギヤ１２０に対する結合状態が図１の実施例と相違する。プラネタリギヤ１２０に関わるサンギヤ軸１２５にモータＭＧ１が結合され、プラネタリキャリア軸１２７にエンジン１５０のクランクシャフト１５６が結合されている点では図１と同じである。図７では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６ではなく、プラネタリキャリア軸１２７に結合されている点で図１の実施例と相違する。
【０１１７】
かかる構成においても、例えば、モータＭＧ１により回生された電力を用いて、プラネタリキャリア軸１２７に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、クランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７にはさらなるトルクを付加することができ、このトルク付加は、駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。従って、図１の実施例と同様に、モータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができる。
【０１１８】
従って、このような構成においても、モータＭＧ１の目標回転数がゼロ付近の範囲に入った場合に、前述したような過熱防止制御が必ず作動するようにしている場合は、上記した従来技術と同様の問題が生じるので、このような構成に本発明を適用し、モータＭＧ１の目標回転数がゼロ付近の範囲内を単に通過する場合には、上記した過熱防止制御を行わないようにすることより、その問題を解決することは可能である。
【０１１９】
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【０１２０】
上記した実施例では、図４のモータＭＧ１制御目標回転数算出処理ルーチンにおけるステップＳ３０８において、変数ｔ＿ｎｇｔａｇに新たに与える値は、Ｒまたは−Ｒという固定値であったが、インバータ回路１９１の過熱防止が可能であるならば、この値は、時間と共に変化するような値であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】図１のモータＭＧ１に対する制御ユニット１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図３】図２におけるエンジン目標回転数算出処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図４】図２におけるモータＭＧ１制御目標回転数算出処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図５】図１の実施例におけるモータＭＧ１の目標回転数が上昇してゼロ付近の範囲を単に通過する場合の主要パラメータのタイミングチャートである。
【図６】図１の実施例におけるモータＭＧ１の目標回転数が下降してゼロ付近の範囲を単に通過する場合の主要パラメータのタイミングチャートである。
【図７】本発明の変形例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【図８】従来における発電機に対する過熱防止制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】従来においてアクセルペダルを戻した際に行われる発電機に対する過熱防止制御を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１１０…動力出力装置
１１１…動力伝達ギヤ
１１２…駆動軸
１１３…動力受取ギヤ
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１６…駆動輪
１１９…ケース
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２７…プラネタリキャリア軸
１２８…動力取出ギヤ
１２９…チェーンベルト
１３０…ダンパ
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１５０…エンジン
１５１…燃料噴射弁
１５２…燃焼室
１５３…吸気弁
１５４…ピストン
１５６…クランクシャフト
１５７…ＶＶＴ
１５８…イグナイタ
１６０…ディストリビュータ
１６２…点火プラグ
１６４…アクセルペダル
１６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ
１７０…ＥＦＩＥＣＵ
１７４…水温センサ
１７６…回転数センサ
１７８…回転角度センサ
１７９…スタータスイッチ
１９０…制御ユニット
１９１，１９２…インバータ回路
１９４…バッテリ
１９９…残容量検出器
２００…吸入口
２０２…排気口
２６１…スロットルバルブ
２６２…スロットルアクチュエータ
２６３…スロットルバルブポジションセンサ
２６４…カムシャフトポジションセンサ
ＭＧ１…モータ
ＭＧ２…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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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