JP2000115913A - 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の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原動機に対する要求動力が急増した場合に、
駆動軸に出力される駆動トルクを減少させることなく、
駆動トルクの不足を生じさせないようにする。 【解決手段】 制御ユニット１９０はモータＭＧ１の回
転数ｎｇが目標回転数ｎｇｔａｇになるような、モータ
ＭＧ１のトルクｔｇを目標トルクｔｇｔａｇとして算出
し設定する（Ｓ１０８）。制御ユニット１９０はモータ
ＭＧ１の目標トルクｔｇｔａｇの採り得る最大制限トル
ク値ｔｇｌｉｍを導き出す（Ｓ１１６）。制御ユニット
１９０はｔｇｔａｇ＞ｔｇｌｉｍか否かを判定し（Ｓ１
１８）、目標トルクｔｇｔａｇが大きい場合には目標ト
ルクｔｇｔａｇを最大制限トルク値ｔｇｌｉｍに設定し
直す（Ｓ１２０）。制御ユニット１９０はモータＭＧ１
のトルクｔｇが目標トルクｔｇｔａｇとなるように制御
する（Ｓ１２２）。

Description

【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パラレルハイブリッド車両
がある。パラレルハイブリッド車両では、原動機である
エンジンから出力された動力の一部は動力調整装置によ
り駆動軸に伝達される。残余の動力は動力調整装置によ
って電力に変換される。この電力はバッテリに蓄電され
たり、エンジン以外の動力源としての電動機を駆動する
のに用いられる。かかる構成により、パラレルハイブリ
ッド車両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。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、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。

【０００３】なお、動力調整装置としては、例えば、回
転軸を有する電動発電機と、駆動軸とエンジンの出力軸
と電動発電機の回転軸とにそれぞれ結合された３軸を有
する３軸式動力入出力手段であるプラネタリギヤと、を
用いた機械分配型動力調整装置や、エンジンの出力軸に
結合されたロータと駆動軸に結合されたロータとを備え
る対ロータ電動機を用いた電気分配型動力調整装置など
を適用することができる。

【０００４】このうち、機械分配型動力調整装置の場
合、プラネタリギヤは、周知の通り、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回転軸の回転数お
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
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の軸に出力しつつ、残る第２の軸に結合された電
動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。また、第３の軸または第１の軸に別の電動発
電機を設けて、この電動発電機に電力を供給することに
より、エンジンから出力された動力を増大して駆動軸に
伝達することも可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて、このような機械
分配型動力調整装置を用いたパラレルハイブリッド車両
においては、例えば、車両走行中に運転者がアクセルペ
ダルを踏み込んで急加速を要求した場合、車両の駆動軸
に出力すべき要求動力が増大するため、エンジンに対す
る要求動力も急増する。このとき、従来においては、第
２の軸に結合された電動発電機のトルクを増加させるこ
とにより、エンジンの回転数を上昇させて、エンジンか
ら出力される動力を増加させ、その動力が上記した要求
動力と等しくなるように制御していた。

【０００６】しかしながら、このように、従来において
は、急加速が要求されたときに、エンジンの回転数を上
昇させるために、何ら制限を設けることなく、第２の軸
に結合された電動発電機のトルクを増加させていたた
め、そのトルクの増加分だけ、駆動軸に出力されるトル
ク（即ち、駆動トルク）が減少し、駆動トルクが不足し
てしまうという問題があった。

【０００７】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の問題点を解決し、原動機に対する要求動力が急増し
た場合に、駆動軸に出力される駆動トルクを減少させる
ことなく、駆動トルクの不足を生じさせない動力出力装
置を提供することにある。

【０００８】

【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、前記第１および第２の電動発電機に対して電力
を入出力することが可能な二次電池と、前記原動機に対
する要求動力を所定のパラメータに基づいて求め、求め
た前記要求動力に基づいて、前記原動機から出力される
動力が前記要求動力とほぼ等しくなるよう、少なくとも
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、求めた前記要求動力に基づいて前記第
１の電動発電機の目標トルクを導き出す目標トルク導出
部と、前記目標トルクについての最大制限トルク値を導
き出す最大制限トルク値導出部と、前記目標トルクが前
記最大制限トルク値よりも大きい場合に、前記目標トル
クを前記最大制限トルク値に設定し直す目標トルク再設
定部と、前記第１の電動発電機のトルクが前記目標トル
クとなるよう、前記第１の電動発電機を制御するトルク
制御部と、を備えることを要旨とする。

【０００９】このように、本発明の動力出力装置では、
目標トルク導出部が、原動機に対する要求動力に基づい
て第１の電動発電機の目標トルクを導き出し、最大制限
トルク値導出部が、その目標トルクについての最大制限
トルク値を導き出す。目標トルクが最大制限トルク値よ
りも大きい場合に、目標トルク再設定部が、目標トルク
を最大制限トルク値に設定し直す。そして、第１の電動
発電機のトルクが目標トルクとなるよう、トルク制御部
が第１の電動発電機を制御する。

【００１０】従って、本発明の動力出力装置によれば、
原動機に対する要求動力が増加した時に、第１の電動発
電機の目標トルクは最大制限トルク値以下に制限される
ため、最大制限トルク値として適当な値を用いることに
より、駆動軸に出力される駆動トルクが減少することが
なく、駆動トルクの不足を生じることがない。

【００１１】また、本発明の動力出力装置において、前
記最大制限トルク導出部は、前記第１および第２の電動
発電機のトルクの関係を表す座標系において、前記駆動
軸に出力される駆動トルクと前記第１および第２の電動
発電機のトルクとの関係を表す式に基づいて描き出され
る直線と、前記二次電池から出力され得る電力の最大値
と前記第１および第２の電動発電機に入出力される電力
の和との関係を表す式に基づいて描き出される直線と、
の交点を算出し、該交点における前記第１の電動発電機
のトルクの値を、前記最大制限トルク値として導き出す
ことが好ましい。あるいは、また、前記最大制限トルク
導出部は、前記駆動軸から出力される駆動トルクが一定
となり、かつ、前記第１および第２の電動発電機に入出
力される電力の和が前記二次電池から出力され得る電力
の最大値と等しくなるような前記第１の電動発電機のト
ルクの値を、前記最大制限トルク値として導き出すこと
ことが好ましい。

【００１２】このようにして導き出した最大制限トルク
値を用いて、第１の電動発電機の目標トルクを制限する
ことにより、第１の電動発電機のトルクの増加による駆
動トルクの減少を確実に防止することができる。

【００１３】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。

【００１４】本発明のハイブリッド車両によれば、例え
ば、車両走行中に運転者がアクセルペダルを踏み込んで
急加速を要求した場合でも、駆動トルクを減少させるこ
となく、原動機から要求動力とほぼ等しい動力を引き出
せるので、駆動トルクの不足を生じることなく、運転者
の要求通りに車両を急加速させることができる。

【００１５】本発明の動力出力装置の制御装置であっ
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、
前記第１および第２の電動発電機に対して電力を入出力
することが可能な二次電池と、を備えた動力出力装置を
制御する方法であって、（ａ）前記原動機に対する要求
動力を所定のパラメータに基づいて求め、求めた前記要
求動力とほぼ等しい動力を前記原動機から出力させるの
に必要な前記原動機の回転数から、前記第１の電動発電
機の目標回転数を導き出す工程と、（ｂ）前記第１の電
動発電機の回転数が前記目標回転数となるような、前記
第１の電動発電機の目標トルクを導き出す工程と、
（ｃ）前記目標トルクについての最大制限トルク値を導
き出す工程と、（ｄ）前記目標トルクが前記最大制限ト
ルク値よりも大きい場合に、前記目標トルクを前記最大
制限トルク値に設定し直す工程と、（ｅ）前記第１の電
動発電機のトルクが前記目標トルクとなるように、前記
第１の電動発電機のトルクを制御する工程と、を備える
ことを要旨とする。

【００１６】このように、本発明の動力出力装置の制御
方法では、まず、原動機に対する要求動力を所定のパラ
メータに基づいて求め、その要求動力とほぼ等しい動力
を原動機から出力させるのに必要な原動機の回転数か
ら、第１の電動発電機の目標回転数を導き出す。そし
て、第１の電動発電機の回転数がその目標回転数となる
ような、第１の電動発電機の目標トルクを導き出す。次
に、その目標トルクについての最大制限トルク値を導き
出す。そして、目標トルクが最大制限トルク値よりも大
きい場合に、目標トルクを最大制限トルク値に設定し直
す。最後に、第１の電動発電機のトルクが目標トルクと
なるように、第１の電動発電機のトルクを制御する。

【００１７】従って、原動機に対する要求動力が増加し
た時に、第１の電動発電機のトルクは最大制限トルク値
以下に制限されるため、最大制限トルク値として適当な
値を用いることにより、駆動軸に出力される駆動トルク
が減少することがなく、駆動トルクの不足を生じること
がない。

【００１８】また、本発明の動力出力装置の制御方法に
おいて、前記工程（ｃ）は、前記第１および第２の電動
発電機のトルクの関係を表す座標系において、前記駆動
軸に出力される駆動トルクと前記第１および第２の電動
発電機のトルクとの関係を表す式に基づいて描き出され
る直線と、前記二次電池から出力され得る電力の最大値
と前記第１および第２の電動発電機に入出力される電力
の和との関係を表す式に基づいて描き出される直線と、
の交点を算出する工程と、該交点における前記第１の電
動発電機のトルクの値を、前記最大制限トルク値として
導き出す工程と、を含むことが好ましい。

【００１９】このようにして導き出した最大制限トルク
値を用いて、第１の電動発電機の目標トルクを制限する
ことにより、第１の電動発電機のトルクの増加による駆
動トルクの減少を確実に防止することができる。

【００２０】

【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、いわゆる機械分配
型動力調整装置を用いたパラレルハイブリッド車両であ
る。

【００２１】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。

【００２２】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おり、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ＭＧ
１，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。

【００２３】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。

【００２４】ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１
９０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。

【００２５】動力出力装置１１０におけるエンジン１５
０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。

【００２６】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、いわゆる連続可変バル
ブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）１５７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。

【００２７】一方、エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥ
ＣＵ１７０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。

【００２８】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。

【００２９】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、場合によってはこれらの相互作用
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。

【００３０】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Ｍ
Ｇ２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。

【００３１】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の駆動回路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の駆動回路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。各駆動回路１
９１，１９２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。

【００３２】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、ブレーキペダルポジ
ションセンサ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８
４、水温センサ１７４、バッテリ１９４の残容量検出器
１９９などがある。

【００３３】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Ｅ
ＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によって
やりとりしている。

【００３４】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）、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａか
らのブレーキペダルポジション（ブレーキペダル１６５
の踏込量）、シフトポジションセンサ１８４からのシフ
トポジション（シフトレバー１８２の位置）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。

【００３５】駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１
８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１
２７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。

【００３６】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ＭＧ
１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１
２８は、チェーンベルト１２９により動力受取ギヤ１１
３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１１
６、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。

【００３７】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１
２７、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。

【００３８】（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
求動力に相当する動力をエンジン１５０から出力し、出
力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸１１２
に伝達している。トルク変換は、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モータＭＧ１により電力として回
収し、その電力によりモータＭＧ２を駆動する。

【００３９】具体的には、まずエンジン１５０から出力
された動力が、プラネタリギヤ１２０においてサンギヤ
軸１２５に結合されたモータＭＧ１に伝達される動力
と、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２に伝達さ
れる動力とに分配される。この動力分配は、リングギヤ
軸１２６の回転数が要求回転数に一致するような条件下
で行なわれる。サンギヤ軸１２５に伝達された動力は、
モータＭＧ１により電力として回生される。一方、この
電力を用いてリングギヤ軸１２６に結合されたモータＭ
Ｇ２を駆動することにより、リングギヤ軸１２６にはト
ルクが付加される。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。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１
１２から出力することができるのである。

【００４０】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
をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモ
ータＭＧ１を駆動する。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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、
一般に次式（１）の関係が成立する。

【００４４】 Ｎｓ＝Ｎｃ＋（Ｎｃ−Ｎｒ）／ρ …（１）

【００４５】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１
５０の回転数ｎｅと等価なパラメータである。

【００４６】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（１）から次の関係が成立する。

【００４７】 ｎｅ＝ρ・ｎｇ／（１＋ρ）＋ｎｍ／（１＋ρ） …（２）

【００４８】（Ｃ）モータＭＧ１，ＭＧ２に対する制御
処理 次に、本実施例におけるモータＭＧ１，ＭＧ２に対する
制御処理について説明する。まず、図２を用いてモータ
ＭＧ１に対する制御処理について説明する。

【００４９】図２はモータ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ＣＰ
Ｕ（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。

【００５０】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に
対する要求動力ｓｐｖを算出する処理を行なう（ステッ
プＳ１００）。この要求動力ｓｐｖは、次の式（３）に
より計算される。

【００５１】 ｓｐｖ＝ｓｐａｃｃ＋ｓｐｃｈｇ＋ｓｐＡＣ …（３） ここで、式（３）の右辺各項は、次の通りである。

【００５２】・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。

【００５３】・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。

【００５４】・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。

【００５５】こうしてエンジン１５０に対する要求動力
ｓｐｖを算出した後、制御ユニット１９０は、算出した
要求動力ｓｐｖを用いて、予め設定されている定常走行
時におけるエンジン１５０の動作線（定常走行時動作
線）から、エンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａ
ｇを求める（ステップＳ１０２）。

【００５６】図３は本実施例において用いられるエンジ
ン１５０に対する定常走行時動作線を示す特性図であ
る。図３において、縦軸はエンジン１５０のトルクｔｅ
を、横軸はエンジン１５０の回転数ｎｅを、それぞれ示
している。また、曲線Ｌｌは本実施例で用いられる定常
走行時動作線である。

【００５７】一方、エンジン１５０から出力される動力
Ｐｅは、周知のように、エンジン１５０の回転数ｎｅと
トルクｔｅの積（ｎｅ×ｔｅ）として表されるので、エ
ンジン１５０からの動力Ｐｅが一定となる、いわゆる等
出力線を図３上にプロットすると、例えば、Ｐｅ１，Ｐ
ｅ２の如くになる。

【００５８】従って、例えば、ステップＳ１００で算出
したエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖがＰｅ１で
あるとすると、図３において、その等出力線Ｐｅ１と定
常走行時動作線Ｌｌとの交点ｄ１を求めれば、その点ｄ
１での回転数が、求めるべきエンジン１５０に対する目
標回転数ｎｅｔａｇとなる。

【００５９】なお、実際には、予め、エンジン１５０か
ら出力される動力Ｐｅの各値毎に、定常走行時動作線Ｌ
ｌに基づきエンジン１５０の回転数ｎｅ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に対する要求動力ｓｐｖに対して、そ
のマップからエンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔ
ａｇを求めるようにしている。

【００６０】次に、制御ユニット１９０は、先に求めた
エンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇから、モ
ータＭＧ１の目標回転数ｎｇｔａｇを算出する（ステッ
プＳ１０４）。即ち、前述したように、エンジン１５０
の回転数ｎｅとモータＭＧ１の回転数ｎｇとの間には式
（２）に示すような関係があり、しかも、式（２）にお
いて、モータＭＧ２の回転数ｎｍは既にステップＳ１０
０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）から得ているので、
式（２）を用いれば、エンジン１５０に対する目標回転
数ｎｅｔａｇから、モータＭＧ１の目標回転数ｎｇｔａ
ｇを容易に求めることができる。

【００６１】次に、制御ユニット１９０は、モータＭＧ
１の実際の回転数ｎｇを、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎ
ｓを検出するセンサ（図示せず）から取得する（ステッ
プＳ１０６）。

【００６２】続いて、制御ユニット１９０は、その取得
したモータＭＧ１の回転数ｎｇが先に求めた目標回転数
ｎｇｔａｇになるような、モータＭＧ１のトルクｔｇを
目標トルクｔｇｔａｇ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（Ｐ
Ｉ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ｔｇｔａｇを算出する。即ち、モー
タＭＧ１の目標回転数ｎｇｔａｇと実際の回転数ｎｇ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
ｔｇｔａｇを求めるのである。

【００６３】次に、制御ユニット１９０は、モータＭＧ
２の実際の回転数ｎｍ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）から取得し（ステッ
プＳ１１０）、さらに、バッテリ１９４から持ち出し得
る電力の限界値Ｂｈを、バッテリ１９４の残容量を検出
する残容量検出器１９９から取得する（ステップＳ１１
２）。

【００６４】続いて、制御ユニット１９０は、モータＭ
Ｇ１のトルクｔｇとモータＭＧ２のトルクｔｍから、駆
動軸１１２から出力されるトルク（即ち、駆動トルク）
ｔｏを算出する（ステップＳ１１４）。

【００６５】前述したように、プラネタリギヤ１２０に
おけるサンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比をρ
とすれば、駆動トルクｔｏは、モータＭＧ１のトルクｔ
ｇとモータＭＧ２のトルクｔｍから、次の式（４）のよ
うに表すことができる。

【００６６】ｔｏ＝ｔｍ−ｔｇ／ρ …（４）

【００６７】従って、駆動トルクｔｏは式（４）を用い
て容易に求めることができる。

【００６８】なお、このステップＳ１１４において、モ
ータＭＧ１のトルクｔｇとモータＭＧ２のトルクｔｍと
しては、前周回における各々の目標トルクｔｇｔａｇ，
ｔｍｔａｇをそのまま用いる。前述したように、図２の
制御処理ルーチンは所定の時間間隔で繰り返し実行され
ており、従って、モータＭＧ１の前周回の目標トルクｔ
ｇｔａｇとは、この繰り返し実行される制御処理ルーチ
ンにおける前周回で設定されたモータＭＧ１の目標トル
クｔｇｔａｇを指している。また、モータＭＧ２の前周
回の目標トルクｔｍｔａｇも、同様に、後述するモータ
ＭＧ２に対する制御処理ルーチンにおける前周回で設定
されたモータＭＧ２の目標トルクｔｍｔａｇを指してい
る。

【００６９】また、このように、前周回におけるモータ
ＭＧ１の目標トルクｔｇｔａｇとモータＭＧ２の目標ト
ルクｔｍｔａｇを、モータＭＧ１のトルクｔｇとモータ
ＭＧ２のトルクｔｍとして用いる代わりに、モータＭＧ
１，ＭＧ２の回転軸などに、モータＭＧ１，ＭＧ２のト
ルクｔｇ，ｔｍを検出することが可能なセンサをそれぞ
れ設け、それらのセンサからモータＭＧ１，ＭＧ２のト
ルクｔｇ，ｔｍを直接取得するようにしても良い。

【００７０】次に、制御ユニット１９０は、ステップＳ
１１４で算出した駆動トルクｔｏ、ステップＳ１０６，
Ｓ１１０，Ｓ１１２で取得したモータＭＧ１，ＭＧ２の
回転数ｎｇ，ｎｍおよびバッテリ１９４から持ち出し得
る電力の限界値Ｂｈなどを基にして、モータＭＧ１の目
標トルクｔｇｔａｇについての最大制限トルク値ｔｇｌ
ｉｍを導き出す（ステップＳ１１６）。この最大制限ト
ルク値ｔｇｌｉｍの意味や、その導き出し方について
は、後ほど詳しく説明する。

【００７１】そして、制御ユニット１９０は、ステップ
Ｓ１０８で算出したモータＭＧ１の目標トルクｔｇｔａ
ｇがステップＳ１１６で導き出した最大制限トルク値ｔ
ｇｌｉｍより大きい（ｔｇｔａｇ＞ｔｇｌｉｍ）か否か
を判定し（ステップＳ１１８）、大きい場合には、モー
タＭＧ１の目標トルクｔｇｔａｇをその最大制限トルク
値ｔｇｌｉｍに設定し直す（ステップＳ１２０）。小さ
い場合には、そのままステップＳ１２２の処理に進む。

【００７２】最後に、制御ユニット１９０は、モータＭ
Ｇ１のトルクｔｇが設定した目標トルクｔｇｔａｇとな
るように、モータＭＧ１のトルクｔｇを制御する（ステ
ップＳ１２２）。

【００７３】次に、モータＭＧ２に対する制御処理につ
いて簡単に説明する。一般に、モータＭＧ１及びＭＧ２
に入出力される動力（即ち、電力）の和は、バッテリ１
９４に入出力される動力（即ち、電力）によって、次の
ように制限されている。即ち、モータＭＧ１，ＭＧ２に
入力される動力は、周知のように、それぞれ、モータＭ
Ｇ１の回転数ｎｇとトルクｔｇとの積（ｎｇ×ｔｇ）、
モータＭＧ２の回転数ｎｍとトルクｔｍとの積（ｎｍ×
ｔｍ）として表されるので、バッテリ１９４から持ち出
し得る電力の限界値を前述したとおりＢｈとし、バッテ
リ１９４へ持ち込み得る電力の限界値をＢｌとすると、
次の式（５）のように表される。

【００７４】 Ｂｌ≦ｎｇ・ｔｇ＋ｎｍ・ｔｍ≦Ｂｈ …（５） 但し、バッテリ１９４から電力が持ち出される方向（放
電方向）を正、バッテリ１９４へ電力が持ち込まれる方
向（蓄電方向）を負としている。

【００７５】制御ユニット１９０は、このモータＭＧ１
及びＭＧ２に入出力される動力の和が、式（５）の制限
範囲内において所定の値Ｂｏとなるように、モータＭＧ
２を制御する。

【００７６】具体的には、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転
数ｎｇ，ｎｍはそれぞれ図２のステップＳ１０６，Ｓ１
１０で得ており、また、モータＭＧ１のトルクｔｇは目
標トルクｔｇｔａｇとして図２のステップＳ１０８また
はＳ１２０より得られるので、これらの値に基づいて、
モータＭＧ１及びＭＧ２の動力の和が次式（６）の如く
所定の値Ｂｏとなるように、モータＭＧ２のトルクｔｍ
を制御する。

【００７７】 ｎｇ・ｔｇ＋ｎｍ・ｔｍ＝Ｂｏ …（６）

【００７８】例えば、定常走行時であれば、バッテリ１
９４から持ち出される（即ち、出力される）電力及びバ
ッテリ１９４に持ち込まれる（即ち、入力される）電力
が共にゼロとなるように、上記所定の値Ｂｏをほぼゼロ
として（即ち、Ｂｏ≒０）、モータＭＧ２のトルクｔｍ
を制御する。

【００７９】従って、前述したように、バッテリ１９４
から電力が持ち出される方向を正としているので、Ｂｏ
は、バッテリ１９４から出力される（持ち出される）電
力の値であると言える。

【００８０】ところで、前述したように、駆動軸１１２
から出力される駆動トルクｔｏは、モータＭＧ１，ＭＧ
２のトルクｔｇ，ｔｍを用いて式（４）の如く表せるの
で、この式（４）を変形して、モータＭＧ１のトルクｔ
ｇとモータＭＧ２のトルクｔｍとの関係を導き出すと、
次の式（７）のようになる。

【００８１】 ｔｍ＝（１／ρ）・ｔｇ＋ｔｏ …（７）

【００８２】そこで、駆動トルクｔｏをパラメータとし
て、モータＭＧ１のトルクｔｇとモータＭＧ２のトルク
ｔｍとの関係を式（７）に従ってプロットすると、図４
に示す如くになる。

【００８３】図４は等駆動トルク線を示すグラフであ
る。図４において、縦軸はモータＭＧ２のトルクｔｍ
を、横軸はモータＭＧ１のトルクｔｇを、それぞれ表し
ている。図４に破線で表した各直線は、駆動トルクｔｏ
を一定とした等駆動トルク線である。これら等駆動トル
ク線の傾きθｔは、式（７）から明らかなように、１／
ρであり、各々、一定となっている。

【００８４】また、各等駆動トルク線の切片は、式
（７）から明らかなように、ｔｏである。従って、各等
駆動トルク線は左上方向に向かうほど、駆動トルクｔｏ
が大きくなり、右下方向に向かうほど駆動トルクｔｏが
小さくなる。

【００８５】一方、前述したように、モータＭＧ１及び
ＭＧ２に入出力される動力の和は式（６）に示す如く表
されるので、この式（６）を変形すると、次のような式
が導き出される。

【００８６】 ｔｍ＝−（ｎｇ／ｎｍ）・ｔｇ＋（１／ｎｍ）・Ｂｏ …（８）

【００８７】そこで、バッテリ１９４から出力される電
力Ｂｏをパラメータとして、モータＭＧ１のトルクｔｇ
とモータＭＧ２のトルクｔｍとの関係を式（８）に従っ
てプロットすると、図５または図６に示す如くになる。

【００８８】図５および図６はそれぞれ等バッテリ出力
線を示すグラフである。これらのうち、図５はモータＭ
Ｇ２のトルクｎｍが正（ｎｍ＞０）で、モータＭＧ１の
トルクｔｇが負（ｔｇ＜０）である場合を示し、図６は
モータＭＧ２のトルクｎｍが正（ｎｍ＞０）で、モータ
ＭＧ１のトルクｔｇも正（ｔｇ＞０）である場合を示し
ている。図５および図６において、縦軸は図４と同様に
モータＭＧ２のトルクｔｍを、横軸はモータＭＧ１のト
ルクｔｇを、それぞれ表している。

【００８９】図５および図６に実線で表した各直線は、
バッテリ１９４から出力される電力Ｂｏを一定とした等
バッテリ出力線である。

【００９０】これら等バッテリ出力線の傾きθＢは、式
（８）から明らかなように、−（ｎｇ／ｎｍ）である。
このうち、定常走行中は車速がほぼ一定であると仮定で
きるので、駆動軸１１２に結合されるモータＭＧ２の回
転数ｎｍはほぼ一定である仮定すると、モータＭＧ１の
回転数ｎｇが上昇するのに伴って、等バッテリ出力線の
傾きθＢは小さくなるため、各等バッテリ出力線は、そ
れぞれ、縦軸との交点（ｔｇ，ｔｍ）＝（０，Ｂｏ／ｎ
ｍ）を中心として時計回りに回転し、例えば、図５の状
態から図６の状態に移行する。

【００９１】また、各等バッテリ出力線の切片は、式
（８）から明らかなように、Ｂｏ／ｎｍである。従っ
て、各等駆動トルク線は上方向に向かうほど、バッテリ
１９４の出力電力Ｂｏが大きくなり、下方向に向かうほ
どバッテリ１９４の出力電力Ｂｏが小さくなる。しかし
ながら、バッテリ１９４から出力される電力Ｂｏは、式
（５）に従って、その上限が限界値Ｂｈに、その下限が
限界値Ｂｌにそれぞれ制限されているので、各等バッテ
リ出力線は、例えば、図５および図６に示すように、そ
の上限はＢｏ＝Ｂｈまでしかない。このＢｏ＝Ｂｈの等
バッテリ出力線を、以下、バッテリ出力制限線と呼ぶ。

【００９２】さて、図４に示した等駆動トルク線の傾き
θｔと図５に示した等バッテリ出力線の傾きθＢとを比
較すると、等駆動トルク線の傾きθｔの方が、等バッテ
リ出力線の傾きθＢよりも常に大きい。何故なら、エン
ジン１５０の回転数ｎｅは常に正であるため（ｎｅ＞
０）、前述した式（２）より、次の関係が導き出される
からである。

【００９３】 ｎｅ＝ρ・ｎｇ／（１＋ρ）＋ｎｍ／（１＋ρ）＞０ ρ・ｎｇ＋ｎｍ＞０ ρ・ｎｇ＞−ｎｍ −（ｎｇ／ｎｍ）＜１／ρ ∴θＢ＜θｔ …（９）

【００９４】従って、例えば、図４と図５とを同一の座
標系で重ね合わせると、後述する図７に示す如く、等駆
動トルク線の傾きθｔが、等バッテリ出力線の傾きθＢ
より大きくなるように描かれることになる。

【００９５】それでは、以上のことを踏まえた上で、定
常走行中にエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急
増した場合に、モータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１
５０がどのように動作するかについて、従来技術の場合
と本実施例の場合とを比較しながら説明する。

【００９６】今、定常走行中であって、エンジン１５０
から実際に出力されている動力Ｐｅが値Ｐｅ１であると
すると、エンジン１５０の動作点は、前述した図３にお
いて等出力線Ｐｅ１と定常走行時動作線Ｌｌとの交点ｄ
１に存在する。このとき、エンジン１５０の回転数ｎｅ
は、ほぼ一定になっている。

【００９７】一方、定常走行中はバッテリ１９４への電
力の入出力はないものとすると、バッテリ１９４から出
力される電力Ｂｏはゼロ（Ｂｏ＝０）となっている。

【００９８】図７は従来技術におけるモータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２のトルクの動作点の変化を示す説明図である。この
図７は先に示した図４と図５とを同じ座標系に描いたも
のである。但し、一部変更して描いてある。

【００９９】従って、定常走行中においては、モータＭ
Ｇ１，ＭＧ２のトルクの動作点は、図７に示すようにＢ
ｏ＝０の等バッテリ出力線上の、例えば、点ｃ１にあ
る。

【０１００】その後、運転者がアクセルペダル１６４を
踏み込んで急加速を要求した場合、式（３）から明らか
なようにｓｐａｃｃが増大するため、エンジン１５０に
対する要求動力ｓｐｖも急増し、その要求動力ｓｐｖが
値Ｐｅ２であるとすると、エンジン１５０の動作点は図
３において等出力線Ｐｅ１上の交点ｄ１から、等出力線
Ｐｅ２と定常走行時動作線Ｌｌとの交点ｄ２まで移動す
る必要がある。即ち、エンジン１５０の動作点を交点ｄ
１から交点ｄ２まで移動させるは、エンジン１５０の回
転数ｎｅを上昇させる必要があるが、エンジン１５０の
回転数ｎｅを上昇させるには、一般に、エンジン１５０
のトルクｔｅまたはモータＭＧ１のトルクｔｇを増加さ
せることが有効である。

【０１０１】そこで、まず、制御ユニット１９０は、直
ちに、バッテリ１９４から持ち出し得る電力の限界値Ｂ
ｈを使って、モータＭＧ２のトルクｔｍを上昇させる。
これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点
は、図７において一点鎖線矢印で示すように、Ｂｏ＝０
の等バッテリ出力線上の点ｃ１から、Ｂｏ＝Ｂｈの等バ
ッテリ出力線（即ち、バッテリ出力制限線）上の点ｃ２
まで、即座に移動する。このとき、エンジン１５０の回
転数ｎｅは一定のまま維持されている。

【０１０２】その上で、制御ユニット１９０は、バッテ
リ１９４から持ち出し得る電力の限界値Ｂｈを使いなが
ら、エンジン１５０の回転数ｎｅを上昇させるために、
モータＭＧ１のトルクｔｇを上昇させる。これによっ
て、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点は、図７に
おいて実線矢印で示すように、バッテリ出力制限線上を
移動する。この結果、エンジン１５０の回転数ｎｅは徐
々に上昇することになる。

【０１０３】このように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトル
クの動作点がバッテリ出力制限線上を移動すると、その
動作点は図８において破線で示された等駆動トルク線
を、点ｃ３，ｃ４，ｃ５という具合に順次横切ることに
なり、しかも、その方向は駆動トルクｔｏが小さくなる
方向に横切ることになる。

【０１０４】従って、従来技術においては、エンジン１
５０に対する要求動力ｓｐｖが急増した場合に、エンジ
ン１５０の回転数ｎｅを上昇させるために、何ら制限を
設けることなく、モータＭＧ１のトルクｔｇを増加させ
ていたため、その分、駆動トルクｔｏが減少するという
問題があった。

【０１０５】以上のような従来技術に対し、本実施例に
おいては、前述したモータＭＧ１，ＭＧ２に対する制御
処理によって、次のような動作をする。

【０１０６】図８は本実施例におけるモータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２のトルクの動作点の変化を示す説明図である。この
図８も先に示した図３と図４，図５とを同じ座標系に描
いたものである。但し、一部変更して描いてある。

【０１０７】定常走行中は、従来技術の場合と同様に、
モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点は、図８に示す
如く、Ｂｏ＝０の等バッテリ出力線上の、例えば、点ｂ
１にある。

【０１０８】そこで、そのような定常走行中に、運転者
がアクセルペダル１６４を踏み込んで急加速を要求した
場合、制御ユニット１９０は、まず、バッテリ１９４か
ら出力される電圧の値Ｂｏとして、バッテリ１９４から
持ち出し得る電力の限界値Ｂｈを設定した上で、モータ
ＭＧ１およびＭＧ２に入出力される動力の和がその限界
値Ｂｈとなるように、モータＭＧ２を制御する。具体的
には、モータＭＧ２のトルクｔｍを増加させるように制
御する。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの
動作点は、図８において一点鎖線矢印で示すように、Ｂ
ｏ＝０の等バッテリ出力線上の点ｂ１から、Ｂｏ＝Ｂｈ
の等バッテリ出力線（即ち、バッテリ出力制限線）Ｂ１
上の点ｂ２まで、即座に移動する。このとき、エンジン
１５０の回転数ｎｅは、まだ、一定のまま維持されてい
る。

【０１０９】また、運転者がアクセルペダル１６４を踏
み込んだことにより、エンジン１５０に対する要求動力
ｓｐｖが急増するため、図２に示したモータＭＧ１に対
する制御処理において、ステップＳ１０２で算出される
エンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇが上昇
し、さらに、ステップＳ１０４で算出されるモータＭＧ
１に対する目標回転数ｎｇｔａｇも上昇する。何故な
ら、車速がほぼ一定である（即ち、モータＭＧ２の回転
数ｎｅが一定である）と仮定すると、式（２）から、エ
ンジン１５０の回転数ｎｅが上昇すれば、モータＭＧ１
の回転数ｎｇも上昇するからである。

【０１１０】このように、モータＭＧ１に対する目標回
転数ｎｇｔａｇが上昇すると、ステップＳ１０８におい
て算出されるモータＭＧ１の目標トルクｔｇｔａｇも増
加するため、制御ユニット１９０が、ステップＳ１２２
において、モータＭＧ１のトルクｔｇがその目標トルク
ｔｇｔａｇとなるように、モータＭＧ１のトルクｔｇを
制御することによって、モータＭＧ１の回転数ｎｇが目
標回転数ｎｇｔａｇに近づくように上昇し始める。

【０１１１】しかしながら、このとき、増加するモータ
ＭＧ１の目標トルクｔｇｔａｇに何ら制限を加えなけれ
ば、ステップＳ１２２において、モータＭＧ１のトルク
ｔｇが目標トルクｔｇｔａｇとなるように制御されるこ
とにより、従来技術と同様に、駆動トルクｔｏが減少す
るという問題を引き起こしてしまう。

【０１１２】そこで、本実施例においては、まず、ステ
ップＳ１１６においてモータＭＧ１の目標トルクｔｇｔ
ａｇについての最大制限トルク値ｔｇｌｉｍを導き出
し、次に、ステップＳ１０８で算出した目標トルクｔｇ
ｔａｇがその最大制限トルク値ｔｇｌｉｍを超えている
場合には、ステップＳ１２０において目標トルクｔｇｔ
ａｇをその最大制限トルク値ｔｇｌｉｍに設定し直し
て、目標トルクｔｇｔａｇが最大制限トルク値ｔｇｌｉ
ｍを超えないよう制限している。

【０１１３】それでは、ステップＳ１１６における最大
制限トルク値ｔｇｌｉｍの導き出し方について、図９お
よび図１０を用いて詳細に説明する。

【０１１４】図９は図２のステップＳ１１６における最
大制限トルク値導出処理ルーチンの流れを示すフローチ
ャートであり、図１０はその処理ルーチンによる最大制
限トルク値の導き出し方を説明するための説明図であ
る。この図１０は先に示した図８を拡大して描いたもの
である。但し、一部変更して描いてある。

【０１１５】図９に示した導出処理ルーチンが開始され
ると、まず、制御ユニット１９０は、図２のステップＳ
１１４で算出した駆動トルクｔｏを用いて、現時点にお
ける等駆動トルク線を導き出す（ステップＳ２００）。
前述の式（７）において説明したように、等駆動トルク
線は、傾き（θｔ）が１／ρで、切片がｔｏである直線
として表されるため、算出した駆動トルクｔｏを用いて
容易に導き出すことができる。そこで、例えば、現時点
における等駆動トルク線として、図１０に示す等駆動ト
ルク線ｔｏ１が導き出されたものとする。

【０１１６】前述したように、等駆動トルク線は右下方
向に向かうほど駆動トルクｔｏが小さくなるため、駆動
トルクｔｏを現時点より減少させないようにするために
は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点を導き出し
た現時点の等駆動トルク線ｔｏより右下側には移動させ
ないようにする必要がある。

【０１１７】次に、制御ユニット１９０は、ステップＳ
１０６，Ｓ１１０で取得したモータＭＧ１，ＭＧ２の回
転数ｎｇ，ｎｍ、およびステップＳ１１２で取得したバ
ッテリ１９４から持ち出し得る電力の限界値Ｂｈを用い
て、現時点におけるバッテリ出力制限線を導き出す（ス
テップＳ２０２）。前述の式（８）において説明したよ
うに、バッテリ出力制限線は、傾き（θＢ）が−（ｎｇ
／ｎｍ）であり、切片がＢｈ／ｎｍである直線として表
されるため、取得したモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数ｎ
ｇ，ｎｍおよびバッテリ１９４の限界値Ｂｈを用いて容
易に導き出すことができる。

【０１１８】前述したように、モータＭＧ１の回転数ｎ
ｇが上昇し始めると、バッテリ出力制限線は、縦軸との
交点（ｔｇ，ｔｍ）＝（０，Ｂｈ／ｎｍ）を中心として
（但し、モータＭＧ２の回転数ｎｍはほぼ一定であると
する）時計回りに回転し始めるので、例えば、現時点に
おける等駆動トルク線としては、図１０に示すように、
バッテリ出力制限線Ｂ１から少し回転したバッテリ出力
制限線Ｂ１’が導き出されたものとする。

【０１１９】前述したように、バッテリ出力制限線は、
バッテリ１９４から出力される電力Ｂｏの上限であるた
め、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点は、導き出
したバッテリ出力制限線Ｂ１’よりも上側に行くことは
ない。

【０１２０】従って、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの
動作点は、点ｂ２から、図１０に示すように、導き出さ
れた等駆動トルク線ｔｏ１と等駆動トルク線Ｂ１’とに
よって挟まれた領域のうち、左側の領域Ａ内のいずれか
に移動させる必要がある。

【０１２１】この領域Ａ内のうち、モータＭＧ１のトル
クｔｇが最大となるのは、モータＭＧ１，ＭＧ２のトル
クの動作点が等駆動トルク線ｔｏ１と等駆動トルク線Ｂ
１’との交点ｂ２’に来たときである。

【０１２２】そこで、制御ユニット１９０は、図９に示
すように、ステップＳ２００で導き出した等駆動トルク
線ｔｏ１とステップＳ２０２で導き出したバッテリ出力
制限線Ｂ１’との交点ｂ２’を算出する（ステップＳ２
０４）。そして、その交点ｂ２’におけるモータＭＧ１
のトルク値ｔｇ１を最大制限トルク値ｔｇｌｉｍとして
導き出す（ステップＳ２０６）。

【０１２３】従って、例えば、図２のステップＳ１０８
で算出した目標トルクｔｇｔａｇが、導き出した最大制
限トルク値ｔｇｌｉｍである値ｔｇ１を超えている場合
には、ステップＳ１２０において目標トルクｔｇｔａｇ
をその値ｔｇ１に設定し直して、目標トルクｔｇｔａｇ
がその値ｔｇ１を超えないように制限した上で、制御ユ
ニット１９０は、ステップＳ１２２において、モータＭ
Ｇ１のトルクｔｇが目標トルクｔｇｔａｇとなるように
制御する。

【０１２４】この結果、モータＭＧ１のトルクｔｇは増
加して上記した値ｔｇ１に近づいていく。また、このと
き、制御ユニット１９０のモータＭＧ２に対する制御処
理は、そのまま維持されている（即ち、モータＭＧ２の
トルクｔｍを増加させるように制御する）。従って、バ
ッテリ出力制限線Ｂ１上の点ｂ２にあったモータＭＧ
１，ＭＧ２のトルクの動作点は、等駆動トルク線ｔｏ１
上を移動して、点ｂ２’に至る。

【０１２５】こうして、モータＭＧ１のトルクｔｇが増
加すると、モータＭＧ１の回転数ｎｇはさらに上昇する
ため、バッテリ出力制限線は、図１０に示すＢ２，Ｂ３
の如く、時計回りにさらに回転する。なお、図１０にお
いて、領域ＢおよびＣは前述したバッテリ出力制限線Ｂ
１についての領域Ａと同様に、モータＭＧ１，ＭＧ２の
トルクの動作点の採り得る範囲を示している。

【０１２６】従って、以下同様にして、図２に示すモー
タＭＧ１に対する制御処理ルーチンが繰り返されること
により、モータＭＧ１に対する最大制限トルク値ｔｇｌ
ｉｍとしては、回転するバッテリ出力制限線Ｂ２，Ｂ３
に応じて、値ｔｇ２，ｔｇ３が導き出される。そして、
各場合において、算出された目標トルクｔｇｔａｇがそ
れら各値ｔｇ２，ｔｇ３を超えている場合には、モータ
ＭＧ１のトルクｔｇはそれら各値ｔｇ２，ｔｇ３に近づ
いていくため、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点
は、点ｂ３，ｂ４の順に、等駆動トルク線ｔｏ１上を移
動していく。

【０１２７】このように、本実施例では、モータＭＧ
１，ＭＧ２のトルクの動作点は、図１０に示すように、
等駆動トルク線ｔｏ１上を実線矢印に沿って移動するた
め、従来技術の場合のように、モータＭＧ１，ＭＧ２の
トルクの動作点が、等駆動トルク線を駆動トルクｔｏが
小さくなる方向に横切ることがない。

【０１２８】従って、本実施例によれば、駆動トルクｔ
ｏが減少しないように、モータＭＧ１の目標トルクｔｇ
ｔａｇに最大制限トルク値という上限を設けているの
で、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増した
場合に、エンジン１５０の回転数ｎｅを上昇させるため
に、モータＭＧ１のトルクｔｇを増加させても、従来技
術のように、駆動トルクｔｏの不足を生じることはな
い。

【０１２９】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に示した構成の他、種々の構成が可能
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１１に示す。図１１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１１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１
２７に結合されている点で図１の実施例と相違する。

【０１３０】かかる構成においても、例えば、モータＭ
Ｇ１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１５
０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。

【０１３１】従って、このような構成においても、エン
ジン１５０に対する要求動力が増加したときに、エンジ
ン１５０の回転数ｎｅを上昇させるために、何ら制限を
設けることなく、モータＭＧ１のトルクｔｇを増加させ
ると、駆動軸１１２に出力される駆動トルクｔｏは減少
してしまい、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
目標トルクｔｇｔａｇの上限を最大制限トルク値で制限
することにより、その問題を解決することは可能であ
る。

【０１３２】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。

【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】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１の実施例において用いられるエンジン１５
０に対する定常走行時動作線を示す特性図である。

【図４】等駆動トルク線を示すグラフである。

【図５】モータＭＧ２のトルクｎｍが正でモータＭＧ１
のトルクｔｇが負である場合の等バッテリ出力線を示す
グラフである。

【図６】モータＭＧ２のトルクｎｍが正でモータＭＧ１
のトルクｔｇも正である場合の等バッテリ出力線を示す
グラフである。

【図７】従来技術におけるモータＭＧ１，ＭＧ２のトル
クの動作点の変化を示す説明図である。

【図８】図１の実施例におけるモータＭＧ１，ＭＧ２の
トルクの動作点の変化を示す説明図である。

【図９】図２のステップＳ１１６における最大制限トル
ク値導出処理ルーチンの流れを示すフローチャートであ
る。

【図１０】図９の処理ルーチンによる最大制限トルク値
の導き出し方を説明するための説明図である。

【図１１】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。

【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 １６５…ブレーキペダル １６５ａ…ブレーキ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 １８２…シフトレバー １８４…シフトポジションセンサ １９０…制御ユニット １９１，１９２…駆動回路 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 Ｌｌ…定常走行時動作線 ＭＧ１，ＭＧ２…モータ Ｐｅ１，Ｐｅ２…等出力線 ｔｏ１…等駆動トルク線 Ｂ１〜Ｂ３…バッテリ出力制限線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G093 AA07 AA16 AB00 DA01 DA06 DB00 DB01 DB05 EB00 FA10 FA11 FB05 5H115 PG04 PI16 PI24 PI29 PO17 PU10 PU24 PU25 PU28 PV23 QN03 RB22 RE02 RE03 RE05 SE04 SE05 SE09 TB01 TE02 TE03 TI02 TO04 TO05 TO21 TO23

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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、前記第１および第２の電
   動発電機に対して電力を入出力することが可能な二次電
   池と、 前記原動機に対する要求動力を所定のパラメータに基づ
   いて求め、求めた前記要求動力に基づいて、前記原動機
   から出力される動力が前記要求動力とほぼ等しくなるよ
   う、少なくとも前記第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、 求めた前記要求動力に基づいて前記第１の電動発電機の
   目標トルクを導き出す目標トルク導出部と、 前記目標トルクについての最大制限トルク値を導き出す
   最大制限トルク値導出部と、 前記目標トルクが前記最大制限トルク値よりも大きい場
   合に、前記目標トルクを前記最大制限トルク値に設定し
   直す目標トルク再設定部と、 前記第１の電動発電機のトルクが前記目標トルクとなる
   よう、前記第１の電動発電機を制御するトルク制御部
   と、 を備えることを特徴とする動力出力装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の動力出力装置におい
   て、 前記最大制限トルク導出部は、前記第１および第２の電
   動発電機のトルクの関係を表す座標系において、前記駆
   動軸に出力される駆動トルクと前記第１および第２の電
   動発電機のトルクとの関係を表す式に基づいて描き出さ
   れる直線と、前記二次電池から出力され得る電力の最大
   値と前記第１および第２の電動発電機に入出力される電
   力の和との関係を表す式に基づいて描き出される直線
   と、の交点を算出し、該交点における前記第１の電動発
   電機のトルクの値を、前記最大制限トルク値として導き
   出すことを特徴とする動力出力装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の動力出力装置におい
   て、 前記最大制限トルク導出部は、前記駆動軸から出力され
   る駆動トルクが一定となり、かつ、前記第１および第２
   の電動発電機に入出力される電力の和が前記二次電池か
   ら出力され得る電力の最大値と等しくなるような前記第
   １の電動発電機のトルクの値を、前記最大制限トルク値
   として導き出すことを特徴とする動力出力装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のうちの任意の
   一つ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。
5. 【請求項５】 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、前記第１および第２の電動発電機に対して電
   力を入出力することが可能な二次電池と、を備えた動力
   出力装置を制御する方法であって、 （ａ）前記原動機に対する要求動力を所定のパラメータ
   に基づいて求め、求めた前記要求動力とほぼ等しい動力
   を前記原動機から出力させるのに必要な前記原動機の回
   転数から、前記第１の電動発電機の目標回転数を導き出
   す工程と、 （ｂ）前記第１の電動発電機の回転数が前記目標回転数
   となるような、前記第１の電動発電機の目標トルクを導
   き出す工程と、 （ｃ）前記目標トルクについての最大制限トルク値を導
   き出す工程と、 （ｄ）前記目標トルクが前記最大制限トルク値よりも大
   きい場合に、前記目標トルクを前記最大制限トルク値に
   設定し直す工程と、 （ｅ）前記第１の電動発電機のトルクが前記目標トルク
   となるように、前記第１の電動発電機のトルクを制御す
   る工程と、 を備えることを特徴とする動力出力装置の制御方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の動力出力装置の制御方
   法において、 前記工程（ｃ）は、 前記第１および第２の電動発電機のトルクの関係を表す
   座標系において、前記駆動軸に出力される駆動トルクと
   前記第１および第２の電動発電機のトルクとの関係を表
   す式に基づいて描き出される直線と、前記二次電池から
   出力され得る電力の最大値と前記第１および第２の電動
   発電機に入出力される電力の和との関係を表す式に基づ
   いて描き出される直線と、の交点を算出する工程と、 該交点における前記第１の電動発電機のトルクの値を、
   前記最大制限トルク値として導き出す工程と、 を含むことを特徴とする動力出力装置の制御方法。