JP2007237886A

JP2007237886A - Motive power input output device of vehicle

Info

Publication number: JP2007237886A
Application number: JP2006062214A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Ito; 芳輝伊藤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a first motor generator of a vehicle and related equipment such as an inverter of this first motor generator. <P>SOLUTION: A control device of the vehicle constitutes its characteristic feature of connecting the first motor generator to a first rotating element of a differential gear mechanism, connecting an output shaft of an engine to a second rotating element, connecting a driving shaft to a third rotating element and connecting the second motor generator to a fourth rotating element and travelling the vehicle and that the second motor generator is furnished with performance capable of travelling the vehicle only by its single output and sets a distribution ratio between each of the rotating elements so that the distribution ratio between the second rotating element and the third rotating element becomes 1 and the maximum torque of the second motor generator is constituted so that engine torque at engine rotating speed in starting the vehicle becomes equal to a value divided by the distribution ratio between the third rotating element and the fourth rotating element. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は車両の動力入出力装置に係り、特に、複数の動力源を備えた車両の動力源及び関連機器を小型化することができる車両の動力入出力装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle power input / output device, and more particularly, to a vehicle power input / output device capable of downsizing a vehicle power source and related equipment including a plurality of power sources.

近時の車両には、駆動源として、エンジン以外に電動機を備えたいわゆるバイブリッド型の車両がある。従来、エンジンと電動機とを備えたハイブリッド型の車両の動力入出力装置の方式としては、シリーズ方式（エンジンは発電機を回すためのみに用いられ、駆動はすべて電動機で行う方式：直列方式）やパラレル方式（エンジンと電動機が並列に配置され、それぞれの動力が駆動に用いられる方式：並列方式）がある。
これら以外のその他の方式には、１つの遊星歯車機構（３つの回転要素を有する差動歯車機構）と２つの電動機とを用いて、エンジンの駆動力を発電機と駆動軸とに分割し、発電機で発電した電力を用いて駆動軸に設けた電動機を駆動することにより、エンジンの動力をトルク変換する方式の動力入出力装置がある。（以下、この方式を「３軸式」と記す。）
特許第３０５０１２５号公報特許第３０５０１３８号公報特許第３０５０１４１号公報特許第３０９７５７２号公報 Among recent vehicles, there is a so-called hybrid type vehicle provided with an electric motor in addition to an engine as a drive source. Conventionally, as a system of a power input / output device of a hybrid type vehicle equipped with an engine and an electric motor, a series system (an engine is used only for turning a generator and a system that drives all by an electric motor: a serial system), There is a parallel system (a system in which an engine and an electric motor are arranged in parallel and each power is used for driving: a parallel system).
Other methods other than these use one planetary gear mechanism (differential gear mechanism having three rotating elements) and two electric motors to divide the driving force of the engine into a generator and a driving shaft, 2. Description of the Related Art There is a power input / output device that converts torque of engine power by driving an electric motor provided on a drive shaft using electric power generated by a generator. (Hereafter, this method is referred to as “3-axis type”.)
Japanese Patent No. 3050125 Japanese Patent No. 3050138 Japanese Patent No. 30501141 Japanese Patent No. 3097572

この従来技術では、エンジンの動作点を、停止を含めた任意の点に設定できるため、燃費を向上することができる。
しかし、シリーズ方式ほどではないが、十分な駆動軸トルクを得るためには、比較的大きなトルクを有する電動機が必要となるため、及びＬＯＷギア比域で発電機と電動機との間での電力の受け渡し量が増加するため、電気的損失が大きくなり、未だ改善の余地がある。 In this prior art, the operating point of the engine can be set to an arbitrary point including a stop, so that the fuel consumption can be improved.
However, although not as much as the series system, in order to obtain a sufficient drive shaft torque, an electric motor having a relatively large torque is required, and the electric power between the generator and the electric motor is low in the LOW gear ratio range. As the amount of delivery increases, the electrical loss increases and there is still room for improvement.

この点を解決する方法の１つには、４つの回転要素を有する差動歯車機構の各回転要素に、エンジンの出力軸（以下、図においては「ＥＮＧ」と記す。）、第１のモータジェネレータ（以下、図においては「ＭＧ１」と記す。）、第２のモータジェネレータ（以下、図においては「ＭＧ２」と記す。）、及び駆動輪に接続される駆動軸（以下、図においては「ＯＵＴ」と記す。）を接続し、エンジンの動力と第１、第２のモータジェネレータの動力を合成して駆動軸に出力する本出願人による方式のものがある。
そして、この方式の動力入出力装置は、共線図上で内側の回転要素にエンジンの出力軸と駆動軸とを配置し、共線図上で外側の回転要素に第１のモータジェネレータ（エンジン側）と第２のモータジェネレータ（駆動軸側）を配置することにより、エンジンから駆動軸へ伝達される動力のうち第１モータジェネレータ及び第２のモータジェネレータが受け持つ割合を少なくすることができるので、第１、第２のモータジェネレータを小型化できるとともに駆動装置としての伝達効率を改善できる。（以下、この方式を「４軸式」と記す。）
特開２００２−２８１６０７号公報 One of the methods for solving this problem is that an engine output shaft (hereinafter referred to as “ENG” in the drawing), a first motor is provided for each rotating element of a differential gear mechanism having four rotating elements. A generator (hereinafter referred to as “MG1” in the figure), a second motor generator (hereinafter referred to as “MG2” in the figure), and a drive shaft (hereinafter referred to as “MG2” in the figure). There is a system by the present applicant that connects the power of the engine and the power of the first and second motor generators and outputs them to the drive shaft.
In this type of power input / output device, the output shaft and the drive shaft of the engine are arranged on the inner rotating element on the alignment chart, and the first motor generator (engine) is arranged on the outer rotating element on the alignment chart. Side) and the second motor generator (drive shaft side), the proportion of the power transmitted from the engine to the drive shaft can be reduced by the first motor generator and the second motor generator. The first and second motor generators can be reduced in size, and the transmission efficiency as a drive device can be improved. (Hereinafter, this method is referred to as “4-axis type”.)
JP 2002-281607 A

また、他の解決方法には、さらに５つ目の回転要素を有し、この回転要素の回転を停止させるブレーキを設ける方式の動力入出力装置が提案している。
特許第３５７８４５１号公報 As another solution, there has been proposed a power input / output device having a fifth rotating element and a brake for stopping the rotation of the rotating element.
Japanese Patent No. 3578451

ところで、前記３軸式の動力入出力装置では、駆動軸に第２のモータジェネレータが接続されており、第１のモータジェネレータとエンジンのトルクがバランスするよう制御される。そして、発進時の駆動軸のトルクは、第２のモータジェネレータのトルクに、第１のモータジェネレータが発電することにより発生する反力トルクを加算した値となる（図１５参照）。
従って、最大駆動力を大きくするためには、第２のモータジェネレータのトルクを大きくすることと、反力トルクも大きくすることが必要となる。反力トルクを大きくするためには、エンジントルクに対応できるだけのトルク及び発電パワーが第１のモータジェネレータに必要となる。
特に、発進時においては、出力軸の回転速度が零であるので、エンジンのパワーの流れは全て第１のモータジェネレータにより電力に変換され、第１のモータジェネレータの回転速度が高くなるため、第１のモータジェネレータに必要とされる発電パワーは大きくなり、エンジンパワーと同等の発電パワーが必要となる。
従って、発進時の駆動力を大きくするためには、エンジンと同等の高出力が第１のモータジェネレータに必要となり、装置が大型化するという問題があった。 In the three-axis power input / output device, the second motor generator is connected to the drive shaft, and control is performed so that the torque of the first motor generator and the engine are balanced. The torque of the drive shaft at the time of starting is a value obtained by adding the reaction torque generated by the first motor generator to the torque of the second motor generator (see FIG. 15).
Therefore, in order to increase the maximum driving force, it is necessary to increase the torque of the second motor generator and to increase the reaction torque. In order to increase the reaction force torque, the first motor generator needs to have torque and power generation power that can handle the engine torque.
In particular, at the time of starting, since the rotational speed of the output shaft is zero, all the engine power flow is converted to electric power by the first motor generator, and the rotational speed of the first motor generator is increased. The generated power required for one motor generator is increased, and the generated power equivalent to the engine power is required.
Therefore, in order to increase the driving force at the time of starting, a high output equivalent to that of the engine is required for the first motor generator, resulting in a problem that the apparatus becomes large.

一方、前記４軸式の動力入出力装置では、上述のように第１のモータジェネレータ、第２のモータジェネレータを小型化できるが、従来においては第１のモータジェネレータ、第２のモータジェネレータの出力特性や差動歯車機構のギア比をどのように選定すれば効果的に小型化できるかについては言及しておらず、小型化が不十分となる惧れがあった。 On the other hand, in the four-axis power input / output device, the first motor generator and the second motor generator can be miniaturized as described above. Conventionally, the outputs of the first motor generator and the second motor generator are not included. There is no mention of how to select the characteristics and the gear ratio of the differential gear mechanism to effectively reduce the size, and there is a concern that the size reduction will be insufficient.

この発明は、駆動源として、エンジンと第１のモータジェネレータと第２のモータジェネレータとを備えた車両の動力入出力装置の第１のモータジェネレータの必要出力を小さくすることにより、第１のモータジェネレータ及びこの第１のモータジェネレータのインバータなどの関連機器を小型化することを目的とする。 The present invention reduces the required output of the first motor generator of a power input / output device for a vehicle having an engine, a first motor generator, and a second motor generator as a drive source, thereby reducing the first motor. An object is to reduce the size of the generator and related devices such as the inverter of the first motor generator.

この発明は、エンジンの出力軸と、第１のモータジェネレータと、第２のモータジェネレータと、駆動輪に接続される駆動軸と、前記出力軸、前記第１のモータジェネレータ、前記第２のモータジェネレータ、及び前記駆動軸にそれぞれ連結された４つの回転要素を有する差動歯車機構とを備えた車両の動力入出力装置において、前記差動歯車機構は、前記４つの回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図上において、前記４つの回転要素を一端から他端に向かって順番に、第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素、第４回転要素として設定し、前記第１回転要素には前記第１のモータジェネレータを接続し、前記第２回転要素には前記出力軸を接続し、前記第３回転要素には前記駆動軸を接続し、前記第４回転要素には前記第２のモータジェネレータを接続し、前記第２のモータジェネレータは、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備え、前記共線図の横軸上において、前記第２回転要素と前記第３回転要素との間の配分比を１となるように各回転要素間の配分比を設定し、前記第２のモータジェネレータの最大トルクが、車両発進時のエンジン回転速度におけるエンジントルクを、前記第３回転要素と前記第４回転要素との間の配分比で割った値と等しくなるように構成していることを特徴とする。 The present invention includes an output shaft of an engine, a first motor generator, a second motor generator, a drive shaft connected to drive wheels, the output shaft, the first motor generator, and the second motor. In a vehicle power input / output device including a generator and a differential gear mechanism having four rotating elements respectively connected to the drive shaft, the differential gear mechanism linearly changes the rotational speed of the four rotating elements. On the collinear diagram that can be represented by the above, the four rotating elements are set in order from one end to the other end as a first rotating element, a second rotating element, a third rotating element, a fourth rotating element, The first motor generator is connected to the first rotation element, the output shaft is connected to the second rotation element, the drive shaft is connected to the third rotation element, and the fourth rotation element Said Two motor generators are connected, and the second motor generator has a performance capable of running the vehicle with only a single output, and on the horizontal axis of the collinear diagram, the second rotating element and the third motor generator The distribution ratio between the rotation elements is set so that the distribution ratio between the rotation elements is 1, and the maximum torque of the second motor generator is the engine torque at the engine rotation speed when the vehicle starts. It is configured to be equal to a value divided by a distribution ratio between the three rotation elements and the fourth rotation element.

この発明の車両の動力入出力装置は、車両の発進時において、第２のモータジェネレータに最大トルクを出力させた状態で、トルクバランスする第１のモータジェネレータのトルクがほぼ零になるので、第１のモータジェネレータが高回転となる発進時において第１のモータジェネレータに必要とされる出力を小さくすることができる。これにより、この車両の動力入出力装置は、第１のモータジェネレータ及びこの第１のモータジェネレータのインバータなどの関連機器を小型化することが可能である。 In the vehicle power input / output device according to the present invention, when the vehicle starts, the torque of the first motor generator for torque balancing is substantially zero in a state where the maximum torque is output to the second motor generator. It is possible to reduce the output required for the first motor generator when one motor generator starts at a high speed. As a result, the power input / output device for the vehicle can reduce the size of the first motor generator and related devices such as the inverter of the first motor generator.

この発明の車両の動力入出力装置は、第１のモータジェネレータに必要とされる出力を小さくすることで、第１のモータジェネレータ及びこの第１のモータジェネレータのインバータなどの関連機器を小型化するものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。 The power input / output apparatus for a vehicle according to the present invention reduces the output required for the first motor generator, thereby reducing the size of the first motor generator and related devices such as the inverter of the first motor generator. Is.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１〜図１４は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は車両の動力入出力装置である。動力入出力装置１は、燃料の燃焼により駆動力を発生させるエンジン２の出力軸３と、電気により駆動力を発生するとともに駆動により電気エネルギを発生する第１のモータジェネレータ４及び第２のモータジェネレータ５と、車両の駆動輪６に接続される駆動軸７と、出力軸３、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５、及び駆動軸７にそれぞれ連結された後述する４つの回転要素２５〜２８を有する差動歯車機構８と、を備えている。
前記第１のモータジェネレータ４は、第１モータロータ軸９と第１モータロータ１０と第１モータステータ１１とを備えている。前記第２のモータジェネレータ５は、第２モータロータ軸１２と第２モータロータ１３と第２モータステータ１４とを備えている。前記差動歯車機構７は、第１遊星歯車機構１５と第２遊星歯車機構１６とを備えている。 1 to 14 show an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vehicle power input / output device. The power input / output device 1 includes an output shaft 3 of an engine 2 that generates a driving force by combustion of fuel, a first motor generator 4 and a second motor that generate a driving force by electricity and generate electric energy by driving. The generator 5, the drive shaft 7 connected to the drive wheel 6 of the vehicle, the output shaft 3, the first motor generator 4, the second motor generator 5, and the four rotations described later connected to the drive shaft 7, respectively. And a differential gear mechanism 8 having elements 25 to 28.
The first motor generator 4 includes a first motor rotor shaft 9, a first motor rotor 10, and a first motor stator 11. The second motor generator 5 includes a second motor rotor shaft 12, a second motor rotor 13, and a second motor stator 14. The differential gear mechanism 7 includes a first planetary gear mechanism 15 and a second planetary gear mechanism 16.

前記第１遊星歯車機構１５は、第１サンギア１７と、この第１サンギア１７に噛み合う第１プラネタリギア１８を支持する第１プラネタリキャリア１９と、第１プラネタリギア１８に噛み合う第１リングギア２０とを備えている。前記第２遊星歯車機構１６は、第２サンギア２１と、この第２サンギア２１に噛み合う第２プラネタリギア２２を支持する第１プラネタリキャリア２３と、第２プラネタリギア２２に噛み合う第２リングギア２４とを備えている。
前記差動歯車機構８は、第１遊星歯車機構１５と第２遊星歯車機構１６との各回転要素の回転中心線を同一軸上に配置し、エンジン２と第１遊星歯車機構１５との間に第１のモータジェネレータ４を配置し、第２遊星歯車機構１６のエンジン２から離れる側に第２のモータジェネレータ５を配置している。第２のモータジェネレータ５は、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備えている。 The first planetary gear mechanism 15 includes a first sun gear 17, a first planetary carrier 19 that supports a first planetary gear 18 that meshes with the first sun gear 17, and a first ring gear 20 that meshes with the first planetary gear 18. It has. The second planetary gear mechanism 16 includes a second sun gear 21, a first planetary carrier 23 that supports a second planetary gear 22 that meshes with the second sun gear 21, and a second ring gear 24 that meshes with the second planetary gear 22. It has.
The differential gear mechanism 8 is configured such that the rotation center lines of the rotating elements of the first planetary gear mechanism 15 and the second planetary gear mechanism 16 are arranged on the same axis, and between the engine 2 and the first planetary gear mechanism 15. The first motor generator 4 is arranged on the side, and the second motor generator 5 is arranged on the side away from the engine 2 of the second planetary gear mechanism 16. The second motor generator 5 has a performance capable of running the vehicle with only a single output.

前記差動歯車機構８は、第１遊星歯車機構１５の第１サンギア１７を第１回転要素２５とし、第１遊星歯車機構１５の第１プラネタリキャリア１９と第２遊星歯車機構１６の第２サンギア２１とを結合して第２回転要素２６とし、第１遊星歯車機構１５の第１リングギア２０と第２遊星歯車機構１６の第２プラネタリキャリア２３とを結合して第３回転要素２７とし、第２遊星歯車機構１６の第２リングギア２４を第４回転要素２８としている。差動歯車機構８は、図３に示すように、４つの回転要素２５〜２８の回転速度を直線で表すことができる共線図上において、４つの回転要素２５〜２８を一端から他端に向かって順番に、第１回転要素２５、第２回転要素２６、第３回転要素２７、第４回転要素２８として設定している。
４つの回転要素２５〜２８を有する４軸式の差動歯車機構８は、第１遊星歯車機構１５の第１サンギア１７からなる第１回転要素２５に第１のモータジェネレータ４の出力軸である第１モータロータ軸９を接続し、第１遊星歯車機構１５の第１プラネタリキャリア１９と第２遊星歯車機構１６の第２サンギア２１とを結合した第２回転要素２６にエンジン２の出力軸３を接続し、第１遊星歯車機構１５の第１リングギア２０と第２遊星歯車機構１６の第２プラネタリキャリア２３とを結合した第３回転要素２７に出力部２９を設けるとともにこの出力部２９に歯車やチェーン等の出力伝達機構３０を介して駆動軸７を接続し、第２遊星歯車機構１６の第２リングギア２４からなる第４回転要素２８に第２のモータジェネレータ５の出力軸である第２モータロータ軸１２を接続している。
これにより、差動歯車機構８は、出力軸３、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５、及び駆動軸７にそれぞれ連結された４つの回転要素２５〜２８を有し、エンジン２の出力軸３、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５、及び駆動軸７との間で動力の授受を行う。 The differential gear mechanism 8 uses the first sun gear 17 of the first planetary gear mechanism 15 as a first rotating element 25, and the first planetary carrier 19 of the first planetary gear mechanism 15 and the second sun gear of the second planetary gear mechanism 16. 21 is coupled to the second rotating element 26, and the first ring gear 20 of the first planetary gear mechanism 15 and the second planetary carrier 23 of the second planetary gear mechanism 16 are coupled to form the third rotating element 27. The second ring gear 24 of the second planetary gear mechanism 16 is used as the fourth rotating element 28. As shown in FIG. 3, the differential gear mechanism 8 has four rotating elements 25 to 28 from one end to the other end on a collinear chart that can represent the rotational speeds of the four rotating elements 25 to 28 by straight lines. The first rotation element 25, the second rotation element 26, the third rotation element 27, and the fourth rotation element 28 are set in order.
The four-shaft differential gear mechanism 8 having four rotating elements 25 to 28 is an output shaft of the first motor generator 4 to the first rotating element 25 composed of the first sun gear 17 of the first planetary gear mechanism 15. The output shaft 3 of the engine 2 is connected to a second rotating element 26 that is connected to the first motor rotor shaft 9 and is connected to the first planetary carrier 19 of the first planetary gear mechanism 15 and the second sun gear 21 of the second planetary gear mechanism 16. An output portion 29 is provided in a third rotating element 27 that is connected and coupled with the first ring gear 20 of the first planetary gear mechanism 15 and the second planetary carrier 23 of the second planetary gear mechanism 16, and the output portion 29 has a gear. The drive shaft 7 is connected via an output transmission mechanism 30 such as a chain or the like, and the output shaft of the second motor generator 5 is connected to the fourth rotating element 28 composed of the second ring gear 24 of the second planetary gear mechanism 16. Connecting the second rotor shaft 12.
Thereby, the differential gear mechanism 8 has four rotating elements 25 to 28 respectively connected to the output shaft 3, the first motor generator 4, the second motor generator 5, and the drive shaft 7. Power is exchanged among the output shaft 3, the first motor generator 4, the second motor generator 5, and the drive shaft 7.

ここで、図３により、互いの２つの回転要素が連結された第１遊星歯車機構１５と第２遊星歯車機構１６の合成した共線図を表すための手法を説明する。
まず、一般に単一の遊星歯車機構にあっては、共線図において左から順番にサンギア、プラネタリキャリア、リングギアの各回転速度軸が縦に並列して描かれ、各回転速度軸の配設間隔比は［ＺＲ（リングギアの歯数）：ＺＳ（サンギアの歯数）］となる。
従って、第１遊星歯車機構１５の各回転要素の回転速度を共線図で表すと、第１サンギア１６、第１プラネタリキャリア１９、第１リングギア２０の各回転速度軸の間隔比は、［ＺＲ１（第１リングギアの歯数）：ＺＳ１（第１サンギアの歯数）］となり、これをｋ１で表すと［ｋ１：１］となる。また、第２遊星歯車機構１６についても同様に、［ＺＲ２（第２リングギアの歯数）：ＺＳ２（第２サンギアの歯数）］となり、ｋ２で表すと［１：ｋ２］となる。
そして、第１遊星歯車機構１５の第１プラネタリキャリア１９と第２遊星歯車機構１６の第２サンギア２１とが連結され、第１遊星歯車機構１５の第１リングギア２０と第２遊星歯車機構１６の第２プラネタリキャリア２３とが連結されているので、互いに連結される回転要素に対応する回転速度軸を重ね合わせると、第１遊星歯車機構１５の共線図と第２遊星歯車機構１６の共線図とを、４つの回転要素２５〜２８に対応する４本の回転速度軸が描かれた共線図（図３参照）に合成することができる。さらに、合成された共線図の４本の回転速度軸の間隔比は、重ね合わされた２本の回転速度軸の間隔を１とすると、［ｋ１：１：ｋ２］となる。 Here, with reference to FIG. 3, a method for expressing a combined collinear diagram of the first planetary gear mechanism 15 and the second planetary gear mechanism 16 in which the two rotation elements are connected to each other will be described.
First, in general, in a single planetary gear mechanism, the rotational speed axes of the sun gear, the planetary carrier, and the ring gear are drawn in parallel in the order from the left in the collinear diagram, and the arrangement of the rotational speed axes. The spacing ratio is [ZR (number of teeth of ring gear): ZS (number of teeth of sun gear)].
Therefore, when the rotational speeds of the rotary elements of the first planetary gear mechanism 15 are represented in a collinear diagram, the spacing ratio of the rotary shafts of the first sun gear 16, the first planetary carrier 19, and the first ring gear 20 is [ ZR1 (the number of teeth of the first ring gear): ZS1 (the number of teeth of the first sun gear)], which is expressed as k1 is [k1: 1]. Similarly, the second planetary gear mechanism 16 is [ZR2 (number of teeth of the second ring gear): ZS2 (number of teeth of the second sun gear)], and is represented as [1: k2] when represented by k2.
Then, the first planetary carrier 19 of the first planetary gear mechanism 15 and the second sun gear 21 of the second planetary gear mechanism 16 are connected, and the first ring gear 20 and the second planetary gear mechanism 16 of the first planetary gear mechanism 15 are connected. Since the second planetary carrier 23 is connected to each other, when the rotational speed axes corresponding to the rotating elements connected to each other are overlapped, the collinear diagram of the first planetary gear mechanism 15 and the second planetary gear mechanism 16 are shared. The diagram can be combined with a collinear diagram (see FIG. 3) in which four rotational speed axes corresponding to the four rotational elements 25 to 28 are drawn. Furthermore, the interval ratio of the four rotation speed axes in the combined collinear diagram is [k1: 1: k2], where the interval between the two overlapped rotation speed axes is 1.

前記第１のモータジェネレータ４の第１モータステータ１１と第２のモータジェネレータ５の第２モータステータ１４とは、動力入出力装置１の動作制御部３１に接続されている。動作制御部３１は、トルク値算出部３２と第１のインバータ３３と第２のインバータ３４とを備えている。
前記トルク値算出部３２は、運転レンジ、エンジン２の現在の出力トルク値、駆動軸７に要求されている駆動トルク値、動作モード、バッテリ残量など情報の入力を受けて、これら情報及び差動歯車機構８の第１遊星歯車機構１５の各ギア１７・２０のギア比と第２遊星歯車機構１６の各ギア２１・２４のギア比とから、第１のモータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５との各トルク値を算出する。
前記第１のインバータ３３は、第１のモータジェネレータ４のトルク出力を、前記トルク算出部３２で算出されたトルク値に設定するモータ制御部として機能する。
前記第２のインバータ３４は、第２のモータジェネレータ５のトルク出力を、前記トルク算出部３２で算出されたトルク値に設定するモータ制御部として機能する。 The first motor stator 11 of the first motor generator 4 and the second motor stator 14 of the second motor generator 5 are connected to the operation control unit 31 of the power input / output device 1. The operation control unit 31 includes a torque value calculation unit 32, a first inverter 33, and a second inverter 34.
The torque value calculation unit 32 receives input of information such as an operation range, a current output torque value of the engine 2, a drive torque value required for the drive shaft 7, an operation mode, a remaining battery level, and the like. From the gear ratio of the gears 17 and 20 of the first planetary gear mechanism 15 of the dynamic gear mechanism 8 and the gear ratio of the gears 21 and 24 of the second planetary gear mechanism 16, the first motor generator 4 and the second motor generator are obtained. Each torque value with 5 is calculated.
The first inverter 33 functions as a motor control unit that sets the torque output of the first motor generator 4 to the torque value calculated by the torque calculation unit 32.
The second inverter 34 functions as a motor control unit that sets the torque output of the second motor generator 5 to the torque value calculated by the torque calculation unit 32.

これら第１・第２のインバータ３３・３４の電源端子は、蓄電装置であるバッテリ３５に接続されている。バッテリ３５は、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５の他に車両に搭載されたエアコン等の補機の電力を供給するものであり、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５の回生時には蓄電も行う。 The power terminals of the first and second inverters 33 and 34 are connected to a battery 35 that is a power storage device. The battery 35 supplies electric power of an auxiliary machine such as an air conditioner mounted on the vehicle in addition to the first motor generator 4 and the second motor generator 5. The first motor generator 4 and the second motor Power storage is also performed during regeneration of the generator 5.

この動力入出力装置１は、図３の共線図の横軸上において、第２回転要素２６と第３回転要素２７との間の配分比を１となるように各回転要素２５〜２８間の配分比（ｋ１、ｋ２）を設定し、第２のモータジェネレータ５の最大トルクが、車両発進時のエンジン回転速度におけるエンジントルクを、第３回転要素２７と第４回転要素２８との間の配分比（ｋ２）で割った値と等しくなるように構成している。 This power input / output device 1 is arranged between the rotating elements 25 to 28 so that the distribution ratio between the second rotating element 26 and the third rotating element 27 is 1 on the horizontal axis of the collinear diagram of FIG. Distribution ratio (k1, k2) is set, and the maximum torque of the second motor generator 5 determines the engine torque at the engine speed at the start of the vehicle between the third rotating element 27 and the fourth rotating element 28. It is configured to be equal to the value divided by the distribution ratio (k2).

次に、４軸式の差動歯車機構８を備えた動力入出力装置１による各動作を、図２〜図１４に基づいて説明する。
図２は、車両の各動作モードにおけるエンジン２、車両の挙動及び運転のレンジの関係を示している。なお、ここでいう運転のレンジとは、通常の自動車と同様にＰ（パーキング）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（前進走行）、Ｒ（後進走行）のように複数種あり、運転者が選択的に入力設定するものである。
また、動作モードは、車両側の制御部に記憶されており、各動作モードにおけるエンジン２の挙動は制御部により制御される。動作モードは、停止状態、第１・第２のモータジェネレータ４・５による前進、第１・第２のモータジェネレータ４・５による後進、エンジン運転時の車両停止、エンジン運転時の発進、ＬＯＷギア比状態、中間ギア比状態、ＨＩＧＨギア比状態、エンジン運転時の車両後進の各動作に分かれている。図３〜図１１は、各動作モードにおける動力入出力装置１の共線図を示している。 Next, each operation by the power input / output device 1 including the four-axis differential gear mechanism 8 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 shows the relationship among the engine 2, the behavior of the vehicle, and the driving range in each operation mode of the vehicle. In addition, the driving range here has a plurality of types such as P (parking), N (neutral), D (forward traveling), and R (reverse traveling) as in the case of a normal car, and the driver is selective. Is set to input.
The operation mode is stored in the control unit on the vehicle side, and the behavior of the engine 2 in each operation mode is controlled by the control unit. The operation modes are the stop state, the forward movement by the first and second motor generators 4 and 5, the reverse movement by the first and second motor generators 4 and 5, the vehicle stop during engine operation, the start during engine operation, and the LOW gear. The operation is divided into the ratio state, the intermediate gear ratio state, the HIGH gear ratio state, and the vehicle reverse operation during engine operation. 3 to 11 show collinear diagrams of the power input / output device 1 in each operation mode.

この動力入出力装置１は、図３に示すように、共線図上でエンジン２の出力軸３側に第１のモータジェネレータ４を配置し、駆動軸７側に第２のモータジェネレータ５を配置し、エンジン２の出力軸３の回転速度軸と駆動軸７の回転速度軸との間のレバー長を１とした場合の、第１のモータジェネレータ４の回転速度軸とエンジン２の出力軸３の回転速度軸との間のレバー長をｋ１、出力軸３の回転速度軸と第２のモータジェネレータ５の回転速度軸との間のレバー長をｋ２とし、第２のモータジェネレータ５の最大トルク値をＴｍｇ２ｍａｘとし、要求駆動力が最大の発進時のエンジン動作点におけるエンジントルクをＴｅｓとすると、

Ｔｍｇ２ｍａｘ＝Ｔｅｓ／ｋ２ …（１）

の条件式（１）をほぼ満たすように、第２のモータジェネレータ５の特性及び差動歯車機構８の各ギア比を決定している。 As shown in FIG. 3, the power input / output device 1 includes a first motor generator 4 disposed on the output shaft 3 side of the engine 2 on the alignment chart and a second motor generator 5 disposed on the drive shaft 7 side. When the lever length between the rotation speed axis of the output shaft 3 of the engine 2 and the rotation speed axis of the drive shaft 7 is 1, the rotation speed axis of the first motor generator 4 and the output shaft of the engine 2 are arranged. 3 is the lever length between the rotation speed axis of the second motor generator 5 and the lever length between the rotation speed axis of the output shaft 3 and the rotation speed axis of the second motor generator 5 is k2. When the torque value is Tmg2max, and the engine torque at the engine operating point at the start of the maximum required driving force is Tes,

Tmg2max = Tes / k2 (1)

The characteristics of the second motor generator 5 and the gear ratios of the differential gear mechanism 8 are determined so as to substantially satisfy the conditional expression (1).

ここでｋ１、ｋ２は下記のように定義される。
ｋ１＝ＺＲ１／ＺＳ１
ｋ２＝ＺＳ２／ＺＲ２
ＺＳ１：第１遊星歯車機構の第１サンギアの歯数
ＺＲ１：第１遊星歯車機構の第１リングギアの歯数
ＺＳ２：第２遊星歯車機構の第２サンギアの歯数
ＺＲ２：第２遊星歯車機構の第２リングギアの歯数 Here, k1 and k2 are defined as follows.
k1 = ZR1 / ZS1
k2 = ZS2 / ZR2
ZS1: Number of teeth of the first sun gear of the first planetary gear mechanism ZR1: Number of teeth of the first ring gear of the first planetary gear mechanism ZS2: Number of teeth of the second sun gear of the second planetary gear mechanism ZR2: Second planetary gear mechanism Number of teeth of the second ring gear

４軸式の差動歯車機構８を備えた動力入出力装置１による各動作状態について、共線図を用いて説明する。
なお、回転速度は、エンジン２の回転方向を正方向とし、各軸に入出力されるトルクはエンジン２のトルクと同じ向きのトルクが入力される方向を正として定義する。従って、駆動軸７のトルクが正の場合は、車両を後方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態（前進時であれば減速、後進時であれば駆動）であり、駆動軸７のトルクが負の場合は、車両を前方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態（前進時であれば駆動、後進時であれば減速）である。
第１・第２のモータジェネレータ４・５による発電や力行を行う場合は、第１・第２のインバータ３３・３４や第１・第２のモータジェネレータ４・５での発熱による損失が発生するため、電気エネルギーと機械的エネルギーとの間で変換を行う場合の効率は１００％ではないが、説明を簡単にするため損失は無いと仮定して説明する。
現実として損失を考慮する場合には、損失により失われるエネルギーの分だけ余分に発電するように制御すればよい。 Each operation state by the power input / output device 1 including the four-axis differential gear mechanism 8 will be described with reference to the alignment chart.
The rotational speed is defined as a positive direction in which the rotation direction of the engine 2 is positive, and the torque input / output to / from each axis is defined as a positive direction in which torque in the same direction as the torque of the engine 2 is input. Therefore, when the torque of the drive shaft 7 is positive, the torque for driving the vehicle rearward is being output (deceleration during forward travel, drive during reverse travel). When the torque is negative, the torque for driving the vehicle forward is being output (driving when the vehicle is moving forward, decelerating when the vehicle is moving backward).
When power generation and power running are performed by the first and second motor generators 4 and 5, loss due to heat generated by the first and second inverters 33 and 34 and the first and second motor generators 4 and 5 occurs. Therefore, the efficiency when converting between electrical energy and mechanical energy is not 100%, but for the sake of simplicity, the description will be made assuming that there is no loss.
In reality, when loss is taken into account, control may be performed so that extra power is generated by the amount of energy lost due to loss.

（１）停止状態
動力入出力装置１は、バッテリ３６の充電量が十分ある状態でのＮレンジやＰレンジで、この制御を行う。図３は、停止状態の共線図を示す。停止状態では、エンジン２は停止しており、第１・第２のモータジェネレータ４・５にはトルクを発生させない。 (1) Stopped state The power input / output device 1 performs this control in the N range or P range in a state where the charge amount of the battery 36 is sufficient. FIG. 3 shows an alignment chart in a stopped state. In the stopped state, the engine 2 is stopped, and no torque is generated in the first and second motor generators 4 and 5.

（２）モータによる前進
動力入出力装置１は、バッテリ３６の充電量が十分ある状態でのＤレンジであって、要求される駆動動力が小さい場合に、この制御を行う。
また、動力入出力装置１は、要求される駆動力が大きくても、バッテリ３６が満充電に近く、バッテリ３６ヘの充電ができない場合であって、車速が低い場合に、この制御を行う。図４は、モータによる前進状態の共線図を示す。
この状態では、Ｔｍｇ１（第１のモータジェネレータのトルク）を零とし、Ｔｍｇ２（第２のモータジェネレータのトルク）により発生する反力を、ワンウェイクラッチで受けている。この場合の駆動トルクＴｏｕｔは、以下の式で表せる。

Ｔｏｕｔ＝（１＋ｋ２）Ｔｍｇ２ …（２）

従って、要求される駆動トルクに対して（２）式を満足するようなＴｍｇ２を算出し、第１・第２のモータジェネレータ４・５を制御すればよい。 (2) Advance by Motor The power input / output device 1 performs this control when it is in the D range in a state where the charge amount of the battery 36 is sufficient and the required driving power is small.
In addition, the power input / output device 1 performs this control when the battery 36 is nearly fully charged and the battery 36 cannot be charged even when the required driving force is large, and the vehicle speed is low. FIG. 4 shows a nomographic chart of the forward movement state by the motor.
In this state, Tmg1 (torque of the first motor generator) is set to zero, and the reaction force generated by Tmg2 (torque of the second motor generator) is received by the one-way clutch. The drive torque Tout in this case can be expressed by the following equation.

Tout = (1 + k2) Tmg2 (2)

Therefore, it is sufficient to calculate Tmg2 that satisfies the expression (2) with respect to the required driving torque, and to control the first and second motor generators 4 and 5.

（３）モータによる後進
図５は、モータによる後進状態の共線図を示す。動力入出力装置１は、後進方向に駆動トルクを発生させるので、Ｔｍｇ２により発生する反力をＴｍｇ１により受けるように第１のモータジェネレータ４を制御し、エンジンが正転方向に回転しないようにしている。第１のモータジェネレータ４は、トルクの向きと回転方向が逆であり、発電状態となっている。この場合の各トルクの関係は、以下の式で表される。

Ｔｍｇ１＝−（ｋ２／（１＋ｋ１＋ｋ２））＊Ｔｏｕｔ …（３）
Ｔｍｇ２＝−（（１＋ｋ１）／（１＋ｋ１＋ｋ２））＊Ｔｏｕｔ …（４）

従って、モータによる後進状態においては、要求される駆動トルクから、（３）、（４）式に従いＴｍｇ１及びＴｍｇ２を算出して、第１・第２のモータジェネレータ４・５を制御すればよい。 (3) Reverse by Motor FIG. 5 shows an alignment chart in a reverse state by the motor. Since the power input / output device 1 generates drive torque in the reverse direction, the first motor generator 4 is controlled so that the reaction force generated by Tmg2 is received by Tmg1, so that the engine does not rotate in the forward rotation direction. Yes. The first motor generator 4 is in a power generation state in which the direction of torque and the direction of rotation are opposite. The relationship between the torques in this case is expressed by the following formula.

Tmg1 = − (k2 / (1 + k1 + k2)) * Tout (3)
Tmg2 = − ((1 + k1) / (1 + k1 + k2)) * Tout (4)

Therefore, in the reverse drive state by the motor, the Tmg1 and Tmg2 are calculated from the required drive torque according to the equations (3) and (4) to control the first and second motor generators 4 and 5.

（４）エンジン運転時の車両停止
動力入出力装置１は、バッテリ３３を充電する必要がある状態や、エンジン２により補機を駆動する必要がある状態であって、ＮレンジやＰレンジである場合に、この制御を行う。
図６は、エンジン運転時の車両停止状態の共線図を示す。この場合、駆動軸トルクは零のため、各トルクの関係は次の様になる。

Ｔｍｇ１＝−（（１＋ｋ２）／（１＋ｋ１＋ｋ２））Ｔｅ …（５）
Ｔｍｇ２＝−（ｋ１／（１＋ｋ１＋ｋ２））Ｔｅ …（６）

この場合、第１のモータジェネレータ４は回生となるが、第２のモータジェネレータ５はトルクと回転方向が同じため、力行となり電力を消費する。しかし、第２のモータジェネレータ５の消費電力よりも第１のモータジェネレータ４の回生電力の方が多いため、充電可能である。 (4) Stop of vehicle during engine operation The power input / output device 1 is in a state where the battery 33 needs to be charged or a state where the engine 2 needs to drive an auxiliary machine, and is in the N range or the P range. If so, this control is performed.
FIG. 6 shows a nomographic chart of the vehicle stop state during engine operation. In this case, since the drive shaft torque is zero, the relationship between the torques is as follows.

Tmg1 = − ((1 + k2) / (1 + k1 + k2)) Te (5)
Tmg2 = − (k1 / (1 + k1 + k2)) Te (6)

In this case, the first motor generator 4 is regenerative, but the second motor generator 5 has the same torque and rotational direction, and thus becomes power running and consumes power. However, since the regenerative power of the first motor generator 4 is more than the power consumption of the second motor generator 5, charging is possible.

（５）エンジン運転時の車両発進
動力入出力装置１は、バッテリ３６を充電する必要がある状態や、エンジン２により補機を駆動する必要がある状態でのＤレンジで発進する場合に、この制御を行う。
図７は、この時（エンジン運転時の車両発進状態）の共線図を示す。この場合、各トルクの関係は次の様になる。

Ｔｍｇ１＝−（（１＋ｋ２）Ｔｅ＋ｋ２・Ｔｏｕｔ）／（１＋ｋ１＋ｋ２） …（７）
Ｔｍｇ２＝−（ｋ１・Ｔｅ＋（１＋ｋ１）Ｔｏｕｔ）／（１＋ｋ１＋ｋ２） …（８）

この場合、第２のモータジェネレータ５は回生となり、第１のモータジェネレータ４は力行となる。駆動力を最大とする必要がなければ、エンジン２のトルクを小さくしてバッテリ３３を放電することも可能であるが、駆動力を最大とするためにエンジントルクを大きくすると、第１のモータジェネレータ４で消費される電力よりも第２のモータジェネレータ５で回生される電力の方が多くなるため、充電となる。 (5) Vehicle start during engine operation The power input / output device 1 is used when starting in the D range when the battery 36 needs to be charged or when the engine 2 needs to drive an auxiliary machine. Take control.
FIG. 7 shows an alignment chart at this time (vehicle start state during engine operation). In this case, the relationship between the torques is as follows.

Tmg1 = − ((1 + k2) Te + k2 · Tout) / (1 + k1 + k2) (7)
Tmg2 = − (k1 · Te + (1 + k1) Tout) / (1 + k1 + k2) (8)

In this case, the second motor generator 5 is regenerated and the first motor generator 4 is powered. If it is not necessary to maximize the driving force, it is possible to reduce the torque of the engine 2 and discharge the battery 33. However, if the engine torque is increased to maximize the driving force, the first motor generator Since the electric power regenerated by the second motor generator 5 is larger than the electric power consumed by 4, the charging is performed.

（６）ＬＯＷギア比状態
ＬＯＷギア比状態は、エンジン２により走行し、第２のモータジェネレータ５の回転速度が零の状態である。図８は、この時（ＬＯＷギア比状態）の共線図を示す。この場合の各トルクの関係は、上記（７）、（８）式で表せる。第２のモータジェネレータ５の回転速度は、零であるため、電力は消費しない。従って、バッテリ３６への充放電が無い場合には、第１のモータジェネレータ４で発電を行う必要がないため、Ｔｍｇ１は零となる。
また、エンジン回転速度と駆動軸回転速度の比は（１＋ｋ２）／ｋ２となる (6) LOW gear ratio state The LOW gear ratio state is a state in which the engine 2 runs and the rotation speed of the second motor generator 5 is zero. FIG. 8 shows an alignment chart at this time (LOW gear ratio state). The relationship between the torques in this case can be expressed by the above equations (7) and (8). Since the rotation speed of the second motor generator 5 is zero, no power is consumed. Therefore, when there is no charge / discharge to the battery 36, it is not necessary to generate power with the first motor generator 4, and therefore Tmg1 becomes zero.
Further, the ratio of the engine rotational speed and the drive shaft rotational speed is (1 + k2) / k2.

（７）中間ギア比状態
中間ギア比状態は、エンジン２により走行し、第１のモータジェネレータ４及び第２のモータジェネレータ５の回転速度が正の状態である。図９は、この時（中間ギア比状態）の共線図を示す。この場合の各トルクの関係も、上記（７）、（８）式となる。この場合、バッテリ３６への充放電が無い場合は、第１のモータジェネレータ４は回生となり、この回生電力を用いて第２のモータジェネレータ５を力行させる。 (7) Intermediate gear ratio state The intermediate gear ratio state is a state in which the engine 2 runs and the rotation speeds of the first motor generator 4 and the second motor generator 5 are positive. FIG. 9 shows an alignment chart at this time (intermediate gear ratio state). The relationship between the torques in this case is also the above formulas (7) and (8). In this case, when the battery 36 is not charged / discharged, the first motor generator 4 is regenerated, and the second motor generator 5 is caused to power using this regenerated electric power.

（８）ＨＩＧＨギア比状態
エンジン２により走行し、第１のモータジェネレータ４の回転速度が零の状態である。図１０は、この時（ＨＩＧＨギア比状態）の共線図を示す。この場合の各トルクの関係も、上記（７）、（８）式となる。第１のモータジェネレータ４は、回転速度が零であるため、回生はしない。従って、バッテリ３６への充放電が無い場合には、第２のモータジェネレータ５での力行や回生は行わず、Ｔｍｇ２は零となる。また、エンジン回転速度と駆動軸回転速度の比は、ｋ１／（１＋ｋ１）となる。 (8) HIGH gear ratio state The vehicle is driven by the engine 2 and the rotation speed of the first motor generator 4 is zero. FIG. 10 shows a collinear diagram at this time (HIGH gear ratio state). The relationship between the torques in this case is also the above formulas (7) and (8). The first motor generator 4 does not regenerate because the rotation speed is zero. Therefore, when the battery 36 is not charged / discharged, power running and regeneration are not performed in the second motor generator 5, and Tmg2 becomes zero. Further, the ratio of the engine rotational speed and the drive shaft rotational speed is k1 / (1 + k1).

（９）エンジン運転時の車両後進
動力入出力装置１は、バッテリ３６を充電する必要がある状態や、エンジン２により補機を駆動する必要がある状態でのＲレンジで、この制御を行う。図１１は、エンジン運転時の車両後進状態の共線図をに示す。この場合の各トルクの関係も、上記（７）、（８）式となる。 (9) Reverse traveling of the vehicle during engine operation The power input / output device 1 performs this control in the R range in a state where the battery 36 needs to be charged or an auxiliary machine needs to be driven by the engine 2. FIG. 11 shows a nomograph of the vehicle reverse state when the engine is operating. The relationship between the torques in this case is also the above formulas (7) and (8).

次に、この発明の条件について説明する。
図１２〜図１４は、エンジン作動状態で最大駆動力を発生させての発進時（車速：零）における共線図である。
図１２は、この発明の条件を満たすように、Ｔｍｇ２ｍａｘ＝Ｔｅｓ／ｋ２、となるように設定した場合であるのに対し、図１３では、Ｔｍｇ２ｍａｘ＜Ｔｅｓ／ｋ２、となるように設定した場合、図１４では、Ｔｍｇ２ｍａｘ＞Ｔｅｓ／ｋ２、となるように設定した場合である。なお、出力軸トルクは、トルクバランスの関係から負の向きの時に駆動側、正の向きの時に被駆動側となる。 Next, the conditions of the present invention will be described.
12 to 14 are collinear diagrams at the time of starting (vehicle speed: zero) while generating the maximum driving force in the engine operating state.
FIG. 12 shows a case where Tmg2max = Tes / k2 is set so as to satisfy the conditions of the present invention, whereas in FIG. 13, when Tmg2max <Tes / k2 is set, FIG. 14 shows a case where Tmg2max> Tes / k2 is set. Note that the output shaft torque is on the driving side when in the negative direction due to the torque balance, and on the driven side when in the positive direction.

この動力入出力装置１は、図１２に示すように、条件式（１）、Ｔｍｇ２ｍａｘ＝Ｔｅｓ／ｋ２、を満たすようにした場合、駆動力を最大とするために第２のモータジェネレータ５のトルクを最大トルク（Ｔｍｇ２ｍａｘ）となるように、そして、エンジン動作点を発進時の駆動力を最大とするように定めたエンジン動作点におけるエンジントルク（Ｔｅｓ）となるように制御すると、第１のモータジェネレータ４のトルクが零でトルクバランスすることになる。従って、この場合、第１のモータジェネレータ４のパワーは零となる。
なお、発進時を含む低車速域においては、エンジン回転速度は第１のモータジェネレータ４の最高回転速度によって上限を制限されており、一般的に低回転域においては回転が高い方がエンジントルクが大きくなるため、最大駆動力を出力するためにはエンジン回転速度を上限近傍に制御するのが望ましい。従って、発進時に最大駆動力を要求された場合には、第１のモータジェネレータ４の回転速度は上限近傍で制御されることになる。 As shown in FIG. 12, the power input / output device 1 has a torque of the second motor generator 5 in order to maximize the driving force when the conditional expression (1), Tmg2max = Tes / k2, is satisfied. Is controlled so as to be the maximum torque (Tmg2max), and the engine operating point is set to the engine torque (Tes) at the engine operating point determined to maximize the driving force at the time of start. The torque balance of the generator 4 is zero when the torque is zero. Therefore, in this case, the power of the first motor generator 4 is zero.
It should be noted that the upper limit of the engine rotational speed is limited by the maximum rotational speed of the first motor generator 4 in the low vehicle speed range including when starting, and the engine torque is generally higher at higher speeds in the low rotational range. Therefore, in order to output the maximum driving force, it is desirable to control the engine speed close to the upper limit. Therefore, when the maximum driving force is requested at the time of starting, the rotation speed of the first motor generator 4 is controlled near the upper limit.

次に、図１３について説明する。この場合も、動力入出力装置１は、駆動力を最大とするために第２のモータジェネレータ５のトルクを最大トルク（Ｔｍｇ２ｍａｘ）となるように、そしてエンジン動作点を発進時の駆動力を最大とするように定めたエンジン動作点におけるエンジントルク（Ｔｅｓ）となるように制御する。
しかし、Ｔｍｇ２ｍａｘ＜Ｔｅｓ／ｋ２、となっているため、トルクバランスさせるために第１のモータジェネレータ４には負のトルクが必要となる。しかも、上述のように第１のモータジェネレータ４は、上限回転速度近傍の高回転域で制御されるので、トルクが小さくてもパワーは大きな値となり、第１のインバータ３３の大型化をもたらすことになる。 Next, FIG. 13 will be described. Also in this case, the power input / output device 1 sets the torque of the second motor generator 5 to the maximum torque (Tmg2max) in order to maximize the driving force, and maximizes the driving force at the start of the engine operating point. The engine torque (Tes) at the engine operating point determined to be
However, since Tmg2max <Tes / k2, the first motor generator 4 needs a negative torque in order to balance the torque. In addition, as described above, the first motor generator 4 is controlled in a high rotational speed region near the upper limit rotational speed, so that even if the torque is small, the power becomes a large value, resulting in an increase in the size of the first inverter 33. become.

次に、図１４について説明する。この場合も、動力入出力装置１は、駆動力を最大とするために第２のモータジェネレータ５のトルクを最大トルク（Ｔｍｇ２ｍａｘ）となるように、そして、エンジン動作点を発進時の駆動力を最大とするように定めたエンジン動作点におけるエンジントルク（Ｔｅｓ）となるように制御する。
しかし、Ｔｍｇ２ｍａｘ＞Ｔｅｓ／ｋ２となっているため、トルクバランスさせるために第１のモータジェネレータ４には正のトルクが必要となる。従って、Ｔｍｇ２ｍａｘ＜Ｔｅｓ／ｋ２の場合と同様にパワーは大きな値となり、第１のインバータ３３の大型化をもたらすことになる。 Next, FIG. 14 will be described. Also in this case, the power input / output device 1 sets the torque of the second motor generator 5 to the maximum torque (Tmg2max) in order to maximize the driving force, and sets the driving force at the start of the engine operating point. Control is performed so that the engine torque (Tes) at the engine operating point determined to be maximum is obtained.
However, since Tmg2max> Tes / k2, the first motor generator 4 needs to have a positive torque in order to achieve torque balance. Therefore, the power becomes a large value as in the case of Tmg2max <Tes / k2, and the size of the first inverter 33 is increased.

このように、この発明の動力入出力装置１は、４つの回転要素２５〜２８を有する４軸式の差動歯車機構８は、図３に示す共線図上において、４つの回転要素２５〜２８を一端から他端に向かって順番に第１〜第４回転要素２５〜２８として設定し、第１回転要素２５には第１のモータジェネレータ４を接続し、第２回転要素２６にはエンジン２の出力軸３を接続し、第３回転要素２７には駆動軸７を接続し、第４回転要素２８には第２のモータジェネレータ５を接続し、この第２のモータジェネレータ５は、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備えており、図３に示す共線図の横軸上において、第２回転要素２６と第３回転要素２７との間の配分比を１となるように各回転要素２５〜２８間の配分比（ｋ１、ｋ２）を設定し、第２のモータジェネレータ５の最大トルクが、車両発進時のエンジン回転速度におけるエンジントルクを、第３回転要素２７と第４回転要素２８との間の配分比（ｋ２）で割った値と等しくなるように構成している。
従って、この発明の動力入出力装置１によれば、車両発進時（車速＝０）において、第２のモータジェネレータ５に最大トルクを発生させた状態で、トルクバランスする第１のモータジェネレータ４のトルクが零近傍となるので、第１のモータジェネレータ４が高回転となる発進時において、第１のモータジェネレータ４に必要とされる出力が小さくて済み、第１のモータジェネレータ４及び第１のモータジェネレータ４の関連機器（第１のインバータ３３など）を小型化することができる。 Thus, in the power input / output device 1 of the present invention, the four-shaft differential gear mechanism 8 having the four rotating elements 25 to 28 is divided into the four rotating elements 25 to 25 on the alignment chart shown in FIG. 28 are set in order from one end to the other end as first to fourth rotating elements 25 to 28, the first motor generator 4 is connected to the first rotating element 25, and the engine is connected to the second rotating element 26. 2, the output shaft 3 is connected, the drive shaft 7 is connected to the third rotating element 27, and the second motor generator 5 is connected to the fourth rotating element 28. The vehicle is capable of traveling only by output, and the distribution ratio between the second rotating element 26 and the third rotating element 27 is 1 on the horizontal axis of the alignment chart shown in FIG. To set the distribution ratio (k1, k2) between the rotary elements 25 to 28 The maximum torque of the second motor generator 5 is equal to the value obtained by dividing the engine torque at the engine speed at the start of the vehicle by the distribution ratio (k2) between the third rotating element 27 and the fourth rotating element 28. It is comprised so that it may become.
Therefore, according to the power input / output device 1 of the present invention, when the vehicle starts (vehicle speed = 0), the first motor generator 4 that balances torque in a state where the second motor generator 5 generates the maximum torque. Since the torque is in the vicinity of zero, the output required for the first motor generator 4 can be small when the first motor generator 4 starts to rotate at a high speed, and the first motor generator 4 and the first motor generator 4 A related device (such as the first inverter 33) of the motor generator 4 can be reduced in size.

この発明は、第１のモータジェネレータに必要とされる出力を小さくすることで、第１のモータジェネレータ及びこの第１のモータジェネレータのインバータなどの関連機器を小型化するものであり、ハイブリッド型の車両の動力伝達装置に適用することができる。 The present invention reduces the output required for the first motor generator, thereby reducing the size of the first motor generator and related devices such as the inverter of the first motor generator. It can be applied to a vehicle power transmission device.

実施例を示す車両の動力入出力装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a vehicle power input / output device according to an embodiment. 実施例を示す車両の各動作モードにおけるエンジン、車両の挙動及び運転のレンジの関係を示す図表である。It is a graph which shows the relationship between the engine in each operation mode of the vehicle which shows an Example, the behavior of a vehicle, and the range of a driving | operation. 実施例を示す停止状態の共線図である。It is an alignment chart of the stop state which shows an Example. 実施例を示すモータによる前進状態の共線図である。It is a collinear diagram of the advancing state by the motor which shows an Example. 実施例を示すモータによる後進状態の共線図である。It is an alignment chart of the reverse state by the motor which shows an Example. 実施例を示すエンジン運転時の車両停止状態の共線図である。It is an alignment chart of the vehicle stop state at the time of engine operation which shows an Example. 実施例を示すエンジン運転時の車両発進状態の共線図である。It is an alignment chart of the vehicle start state at the time of engine operation which shows an Example. 実施例を示すＬＡＷギア比状態の共線図である。It is an alignment chart of the LAW gear ratio state which shows an Example. 実施例を示す中間ギア比状態の共線図である。It is an alignment chart of the intermediate gear ratio state showing an embodiment. 実施例を示すＨＩＧＨギア比状態の共線図である。It is a collinear diagram of the HIGH gear ratio state which shows an Example. 実施例を示すエンジン運転時の車両後進状態の共線図である。It is a collinear diagram of the vehicle reverse state at the time of engine operation which shows an Example. 実施例を示す４軸式の車両の発進時において、エンジントルク値が第２のモータジェネレータの最大トルク値と等しい場合の共線図である。FIG. 10 is a collinear diagram when the engine torque value is equal to the maximum torque value of the second motor generator when the four-axis vehicle according to the embodiment starts. ４軸式の車両の発進時において、エンジントルク値が第２のモータジェネレータの最大トルク値よりも大きい場合の共線図である。FIG. 6 is a collinear diagram when an engine torque value is larger than a maximum torque value of a second motor generator at the time of start of a 4-axis vehicle. ４軸式の車両の発進時において、エンジントルク値が第２のモータジェネレータの最大トルク値よりも小さい場合の共線図である。FIG. 6 is a nomograph when the engine torque value is smaller than the maximum torque value of the second motor generator when the four-axis vehicle starts. 従来例を示す３軸式の車両の発進時の共線図である。It is an alignment chart at the time of start of a three-axis type vehicle showing a conventional example.

Explanation of symbols

１動力入出力装置
２エンジン
３出力軸
４第１のモータジェネレータ
５第２のモータジェネレータ
７駆動軸
８差動歯車機構
１５第１遊星歯車機構
１６第２遊星歯車機構
２５第１回転要素
２６第２回転要素
２７第３回転要素
２８第４回転要素
３１動作制御部
３２トルク値算出部
３３第１のインバータ
３４第２のインバータ
３５バッテリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power input / output device 2 Engine 3 Output shaft 4 1st motor generator 5 2nd motor generator 7 Drive shaft 8 Differential gear mechanism 15 1st planetary gear mechanism 16 2nd planetary gear mechanism 25 1st rotation element 26 2nd Rotating element 27 Third rotating element 28 Fourth rotating element 31 Operation control unit 32 Torque value calculating unit 33 First inverter 34 Second inverter 35 Battery

Claims

An output shaft of the engine, a first motor generator, a second motor generator, a drive shaft connected to drive wheels, the output shaft, the first motor generator, the second motor generator, and the In a vehicle power input / output device including a differential gear mechanism having four rotating elements respectively connected to a drive shaft, the differential gear mechanism may represent a rotational speed of the four rotating elements in a straight line. In the collinear diagram, the four rotation elements are set in order from one end to the other as a first rotation element, a second rotation element, a third rotation element, and a fourth rotation element, and the first rotation The first motor generator is connected to an element, the output shaft is connected to the second rotating element, the drive shaft is connected to the third rotating element, and the fourth rotating element is connected to the second rotating element. 2 motors The second motor generator has a performance capable of running the vehicle with only a single output, and on the horizontal axis of the collinear diagram, the second rotating element and the third rotating element are connected. The distribution ratio between the rotating elements is set so that the distribution ratio between the two is 1, and the maximum torque of the second motor generator is the engine torque at the engine rotation speed at the start of the vehicle. A power input / output device for a vehicle, wherein the power input / output device is configured to be equal to a value divided by a distribution ratio between the first rotation element and the fourth rotation element.