JP2005297948A - 動力伝達装置および動力出力装置並びにこれを搭載する自動車、動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 変速機の変速段を切り替える際における駆動軸へのトルクの落ち込みや変速ショックを抑制する。
【解決手段】 変速機６０における変速段の切替が要求されたときには、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でエンジントルク反力を受け持つモータＭＧ１の発電を伴って駆動軸に要求される要求トルクＴｒ＊のすべてをエンジン２２から動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクで賄うようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、その後に変速段の切替を行なう。これにより、モータＭＧ２から駆動軸に出力すべきトルクを略値０にしてから変速段を切り替えることができるから、変速段の切替の際のトルクの落ち込みや変速ショックを抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動力伝達装置および動力出力装置並びにこれを搭載する自動車、動力出力装置の制御方法に関し、詳しくは、内燃機関からの動力を駆動軸に伝達可能な動力伝達装置および内燃機関と動力伝達装置とを備える動力出力装置並びに動力出力装置を搭載し駆動軸が車軸に連結されて走行する自動車、動力出力装置の制御方法に関する。

従来、この種の動力伝達装置としては、遊星歯車機構の各回転要素にエンジンの出力軸と発電機の回転軸と駆動軸とを接続すると共に駆動軸に変速機を介して電動機の回転軸を接続した自動車に搭載されたものが提案されている（特許文献１参照）。この装置では、変速機の変速段を車速に応じて変更することにより電動機からの動力を車速に応じた動力に変換して駆動軸に出力している。
特開２００２−２２５５７８号公報

上述の動力伝達装置では、変速段を変更する際に駆動軸に出力される駆動力に落ち込みが生じたり変速ショックが生じたりする場合がある。電動機から駆動軸に変速機を介して駆動力が出力されている状態で変速段を変更したとき、駆動軸に伝達される駆動力の一部が変速段の変更に必要なクラッチやブレーキにより消費されるから、駆動軸に出力される駆動力に変動が生じ、乗員に違和感を生じさせてしまう。

本発明の動力伝達装置および動力出力装置並びにこれを搭載する自動車、動力出力装置の制御方法は、駆動軸と電動機との間の動力の伝達を行なう変速機の変速比を変更する際の駆動力の落ち込みや変速ショックを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の動力伝達装置および動力出力装置並びにこれを搭載する自動車、動力出力装置の制御方法は、駆動軸と電動機との間の動力の伝達を行なう変速機の変速比を変更する際の蓄電装置への過大な電力による充電や過充電を防止することを目的の一つとする。さらに、本発明の動力伝達装置および動力出力装置並びにこれを搭載する自動車、動力出力装置の制御方法は、電動機から出力されるパワーを保持しながら変速機の変速比を変更する等パワー変速を行なう際の駆動力の落ち込みや変速ショックを抑制することを目的の一つとする。

本発明の動力伝達装置および動力出力装置並びにこれを搭載する自動車、動力出力装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力伝達装置は、
内燃機関からの動力を駆動軸に伝達可能な動力伝達装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換すると共に残余の動力を該駆動軸に伝達可能な電力変換動力伝達手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
変更可能な変速比をもって前記電動機と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電力変換動力伝達手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
該設定された目標動力と前記内燃機関に適用した条件とに基づいて該内燃機関の動作点を設定し、該設定した動作点で該内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する
駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
前記変速伝達手段における変速比の切替が指示されたとき、前記駆動制御手段に代えて、前記設定された目標動力に基づいて前記蓄電手段の入力制限の範囲内で該駆動制御手段により設定される動作点とは異なる動作点を設定し、該設定した動作点で前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御し、前記設定した動作点で前記内燃機関を運転させた後に前記変速伝達手段における変速比が切り替えられるよう該変速伝達手段を駆動制御する変速切替時駆動制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力伝達装置では、駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて設定される内燃機関から出力すべき目標動力と内燃機関に適用した条件とに基づいて動作点を設定しこの設定した動作点で内燃機関が運転されると共に要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力変換動力伝達手段と電動機とを駆動制御し、電動機と駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段における変速比の切替が指示されたとき、目標動力に基づいて蓄電手段の入力制限の範囲内で上述の駆動制御により設定される動作点とは異なる動作点を設定しこの設定した動作点で内燃機関が運転されると共に要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力変換動力伝達手段と電動機とを駆動制御し、設定した動作点で内燃機関を運転させた後に変速伝達手段における変速比が切り替えられるよう変速伝達手段を駆動制御する。異なる動作点として、蓄電手段の入力制限の範囲内で要求駆動力における内燃機関から駆動軸に伝達される駆動力の割合ができる限り大きくなる動作点を設定するものとすれば、電動機から駆動軸に出力する駆動力の割合を小さくすることができる。この結果、変速比を変更する際の駆動軸への駆動力の落ち込みや変速ショックを抑制することができる。もとより、蓄電手段の入力制限の範囲内で行なうから、蓄電手段への過大な電力による充電や過充電を防止することができる。

こうした本発明の動力伝達装置において、前記変速切替時駆動制御手段は、前記駆動制御手段により設定される内燃機関の動作点におけるトルクよりも高トルクの動作点を設定する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の動力伝達装置において、前記変速切替時駆動制御手段は、前記電力変換動力伝達手段を介して前記内燃機関から前記駆動軸に伝達される駆動力が前記要求駆動力に対応する駆動力となるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段とを駆動制御し、該駆動制御の後に前記変速伝達手段における変速比が切り替えられるよう該変速伝達手段を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機から出力される駆動力を略値０としてから変速伝達手段における変速比の変更を行なうことができるから、変速比を変更する際の駆動軸への駆動力の落ち込みや変速ショックをより低減させることができる。

さらに、本発明の動力伝達装置において、前記変速切替時駆動制御手段は、前記電動機の状態と該電動機の出力制限とに基づいて該電動機から出力される電動機出力パワーを保持しながら前記変速伝達手段における変速比を切り替える等パワー変速を行なうことができるときには該電動機出力パワーによる等パワー変速が行なわれるよう該電動機と該変速伝達手段とを駆動制御し、前記電動機の状態と該電動機の出力制限とに基づいて等パワー変速を行なうことができないときには前記電動機出力パワーを等パワー変速が可能なパワーに調整すると共に該調整した電動機出力パワーによる等パワー変速が行なわれるよう該電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、等パワー変速を行なう際の駆動軸への駆動力の落ち込みや変速ショックをより低減させることができる。この場合、前記変速切替時駆動制御手段は、前記電動機の状態と該電動機の出力制限とに基づいて等パワー変速を行なうことができないときには、前記変速伝達手段における変速比を切り替えた際に前記電動機から出力可能な最大パワーを前記電動機出力パワーとして調整する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機出力パワーをより容易に調整することができる。この場合、前記変速切替時駆動制御手段は、前記電動機の状態と該電動機の出力制限とに基づいて等パワー変速を行なうことができないときには、回転数の変更を伴わずに前記調整した電動機出力パワーが出力されるよう前記電動機を制御した後に該調整した電動機出力パワーによる等パワー変速が行なわれるよう前記電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する手段であるものとすることもできる。

本発明の動力伝達装置において、前記内燃機関に適用した条件は、該内燃機関が効率よく運転できる条件であるものとすることもできる。

本発明の動力伝達装置において、前記電力変換動力伝達手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力変換動力伝達手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、電磁的な作用により該内燃機関
からの動力の少なくとも一部を電力に変換すると共に残余の動力を該駆動軸に伝達する発電可能な対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明では、動力伝達装置の態様の他、内燃機関と、上述した各態様のいずれかの本発明の動力伝達装置とを備える動力出力装置の態様とすることもできる。

本発明の自動車は、
本発明の動力出力装置、即ち、内燃機関と、上述した各態様のいずれかの本発明の動力伝達装置、即ち、基本的には、内燃機関からの動力を駆動軸に伝達可能な動力伝達装置であって、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換すると共に残余の動力を該駆動軸に伝達可能な電力変換動力伝達手段と、動力を入出力可能な電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電力変換動力伝達手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、該設定された目標動力と前記内燃機関に適用した条件とに基づいて該内燃機関の動作点を設定し該設定した動作点で該内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、前記変速伝達手段における変速比の切替が指示されたとき前記駆動制御手段に代えて前記設定された目標動力に基づいて前記蓄電手段の入力制限の範囲内で該駆動制御手段により設定される動作点とは異なる動作点を設定し該設定した動作点で前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御し前記設定した動作点で前記内燃機関を運転させた後に前記変速伝達手段における変速比が切り替えられるよう該変速伝達手段を駆動制御する変速切替時駆動制御手段とを備える動力伝達装置とを搭載し、前記駆動軸が車軸に連結されて走行する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車によれば、上述のいずれかの態様の本発明の動力伝達装置を搭載するから、本発明の動力伝達装置が奏する効果と同様の効果、例えば、変速伝達手段における変速比を変更する際の駆動軸への駆動力の落ち込みや変速ショックを抑制することができる効果や変速比を変更する際の蓄電手段の過大な電力による充電や過充電を防止する効果などを奏することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換すると共に残余の動力を該駆動軸に伝達可能な電力変換動力伝達手段と、動力を入出力可能な電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電力変換動力伝達手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、
（ｂ）該設定された目標動力と前記内燃機関に適用した条件とに基づいて該内燃機関の動作点を設定し、該設定した動作点で該内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御し、
（ｃ）前記変速伝達手段における変速比の切替が指示されたとき、前記ステップ（ｂ）に代えて、前記設定された目標動力に基づいて前記蓄電手段の入力制限の範囲内で該ステップ（ｂ）により設定される動作点とは異なる動作点を設定し、該設定した動作点で前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよ
う前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御し、前記設定した動作点で前記内燃機関を運転させた後に前記変速伝達手段における変速比が切り替えられるよう該変速伝達手段を駆動制御する
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて設定される内燃機関から出力すべき目標動力と内燃機関に適用した条件とに基づいて動作点を設定しこの設定した動作点で内燃機関が運転されると共に要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力変換動力伝達手段と電動機とを駆動制御し、電動機と駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段における変速比の切替が指示されたとき、目標動力に基づいて蓄電手段の入力制限の範囲内で上述の駆動制御により設定される動作点とは異なる動作点を設定しこの設定した動作点で内燃機関が運転されると共に要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力変換動力伝達手段と電動機とを駆動制御し、設定した動作点で内燃機関を運転させた後に変速伝達手段における変速比が切り替えられるよう変速伝達手段を駆動制御する。異なる動作点として、蓄電手段の入力制限の範囲内で要求駆動力における内燃機関から駆動軸に伝達される駆動力の割合ができる限り大きくなる動作点を設定するものとすれば、電動機から駆動軸に出力する駆動力の割合を小さくすることができる。この結果、変速比を変更する際の駆動軸への駆動力の落ち込みや変速ショックを抑制することができる。もとより、蓄電手段の入力制限の範囲内で行なうから、蓄電手段への過大な電力による充電や過充電を防止することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、変速機６０を介して動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して変速機６０がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、
モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２やリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを計算している。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

変速機６０は、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータＭＧ２の回転軸４８の回転数を２段に減速してリングギヤ軸３２ａに伝達できるよう構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機６０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ６３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えており、サンギヤ６１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂは、外歯歯車のサンギヤ６５と、このサンギヤ６５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６と、サンギヤ６５に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６７を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えており、サンギヤ６５はモータＭＧ２の回転軸４８に、キャリア６８はリングギヤ軸３２ａにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ６６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂとは、リングギヤ６２とリングギヤ６６、キャリア６４とキャリア６８とによりそれぞれ連結されている。変速機６０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２の回転軸４８をリングギヤ軸３２ａから切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフとしてモータＭＧ
２の回転軸４８の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸４８やリングギヤ軸３２ａの回転を禁止するものとなる。ブレーキＢ１，Ｂ２のオンオフは、実施例では、図示しない油圧式のアクチュエータの駆動によりブレーキＢ１，Ｂ２に対して作用させる油圧を調節することにより行なわれている。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。
図３は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ，変速機６０の減速比Ｇｒなどのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。残容量ＳＯＣは、電流センサにより検出されたバッテリ５０の充放電電流に基づいて演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。入力制限Ｗｉｎは、残容量ＳＯＣや電池温度などに基づいて設定されたものを入力するものとした。なお、入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０に入力できる電力が大きくなるほど小さくなるよう符号（マイナス）を定めた。減速比Ｇｒは、現在の変速機６０のギヤの状態に基づいて設定したものを入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｒ＊を設定する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図４に要求トルク設定用のマップの一例を示す。要求パワーＰｒ＊は、設定された要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じて計算したものを設定するものとした。ここで、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に変速機６０の減速比Ｇｒを除することにより計算することができる。

続いて、設定した要求パワーＰｒ＊とバッテリ５０が充放電すべき充放電要求量Ｐｂ＊との和によりエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１０４）。ここで、充放電要求量Ｐｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）やアクセル開度Ａｃｃなどによって設定することができる。なお、エンジン要求パワーＰｅ＊は、説明を容易とするためにロス（Ｌｏｓｓ）がないものとして計算したが、実際には、ロスを考慮して計算される。

エンジン要求パワーＰｅ＊を設定すると、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとに基づいてエンジン２２の仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐと仮エンジントルクＴｅｔｍｐとを設定する処理を行なう（ステップＳ１０６）。エンジン２２の動作ラインの一例と仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐと仮エンジントルクＴｅｔｍｐとを設定する様子を図５に示す。図示するように、仮エンジン回転数Ｎｅ＊と仮エンジントルクＴｅ＊は、動作ラインと目標パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、変速機６０の変速要求がなれているか否かを判定する（ステップＳ１０８）。変速要求は、要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとに基づいてＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替要求やＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切替要求としてなされる。変速機６０の変速要求がなされていないと判定されると、仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐを目標回転数Ｎｅ＊として、仮エンジントルクＴｅｔｍｐを目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ１１０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２
／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１１２）。動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。前述したように、サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１でありキャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであるから、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（１）により計算することができる。したがって、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するよう目標トルクＴｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。ここで、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ＫＰ」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ＫＩ」は積分項のゲインである。

モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと変速機６０の現在のギヤ比Ｇｒとに基づいて次式（３）により要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定すると共に（ステップＳ１１４）、バッテリ５０の入力制限ＷｉｎとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と回転数Ｎｍ１と回転数Ｎｍ２とに基づいて次式（４）によりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの下限としてのトルク制限値Ｔｍｉｎを計算し（ステップＳ１１６）、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとトルク制限値Ｔｍｉｎのうち大きい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１１８）。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１２０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とにおける運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行
なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ステップＳ１０８で変速機６０の変速要求がなされていると判定されると、図７に例示する変速時処理ルーチンを実行することによりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し（ステップＳ１２２）、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると共にエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する処理を行なって（ステップＳ１１２〜Ｓ１２０）、本ルーチンを終了する。以下、図７の変速時処理ルーチンの詳細について説明する。変速時処理ルーチンでは、まず、フラグＦの値を調べる（ステップＳ１５０）。ここで、フラグＦは、変速機６０における変速段の切替の実行段階を示すフラグであり、初期値として値０が設定されている。即ち、フラグＦは、「値０」が変速段の切替前の前処理の段階を意味し、「値１」が変速段の切替時の段階を意味する。

フラグＦが値０のときには、変速機６０の変速要求がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への要求であるか否かを判定する（ステップＳ１５２）。変速要求がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替要求でないとき、即ちＨｉギアの状態からＬｏギヤの状態への切替要求であるときには、図３の駆動制御ルーチンのステップＳ１０６で設定された仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐを目標回転数Ｎｅ＊として、仮エンジントルクＴｅｔｍｐを目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ１５４）、フラグＦを値１に設定して（ステップＳ１５６）、処理を終了する。したがって、変速要求がＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への要求であるときには、図３の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理と同一の処理を行なう。この理由については後述する。

変速機６０の変速要求がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替要求であるときには、エンジン２２からリングギヤ３２側に分配されてリングギヤ軸３２ａに直接伝達されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致するよう次式（５）によりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ１５８）、設定した目標トルクＴｅ＊に仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐを乗じたもの（＝Ｔｅ＊×Ｎｅｔｍｐ）が要求パワーＰｒ＊にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを減じたもの（＝Ｐｒ＊−Ｗｉｎ）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６０）。この判定は、仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐと目標トルクＴｅ＊とを用いて制御したときにエンジン２２から出力されるパワーが、要求パワーＰｒ＊のすべてを賄いながらバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でエンジン２２から出力できるパワーの最大値を越えるか否かを調べるために行なわれるものである。ステップＳ１６０で否定的な判定がなされると、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内であると判断して、仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ１６２）。そして、目標トルクＴｅ＊が、仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐにおいてエンジン２２から出力できるトルクの上限としてのトルク上限値Ｔｅｍａｘよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１６４）、目標トルクＴｅ＊がトルク上限値Ｔｅｍａｘよりも大きくないと判定されると、そのままフラグＦを値１に設定して（ステップＳ１５６）、処理を終了し、目標トルクＴｅ＊がトルク上限値Ｔｅｍａｘよりも大きいと判定されると、ステップＳ１５８で設定した目標トルクＴｅ＊をトルク上限値Ｔｅｍａｘで制限し（ステップＳ１６６）、フラグＦを値１に設定して（ステップＳ１５６）、処理を終了する。

ステップＳ１６０で肯定的な判定がなされると、入力制限Ｗｉｎを越える電力がバッテ
リ５０に入力されると判断して、要求パワーＰｒ＊に入力制限Ｗｉｎを減じたもの（＝Ｐｒ＊−Ｗｉｎ）を目標トルクＴｅ＊で除して得られたものをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ１６８）。図８に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する様子を示す。前述したように、値Ｐｒ＊−Ｗｉｎは要求パワーＰｒ＊のすべてを賄いながらバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でエンジン２２から出力できるパワーの最大値であるから、仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐと目標トルクＴｅ＊におけるエンジン２２のパワーが値Ｐｒ＊−Ｗｉｎを越えるときには値Ｐｒ＊−Ｗｉｎが一定の曲線上で目標トルクＴｅ＊を出力できる回転数をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定することにより（図８参照）、目標トルクＴｅ＊の出力を確保することができる。目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、ステップＳ１６８で設定した目標トルクＴｅ＊が、設定した目標回転数Ｎｅ＊においてエンジン２２から出力できるトルクの上限としてのトルク上限値Ｔｅｍａｘよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１７０）、目標トルクＴｅ＊がトルク上限値Ｔｅｍａｘよりも大きくないときには、そのままフラグＦを値１に設定して（ステップＳ１５６）、処理を終了し、目標トルクＴｅ＊がトルク上限値Ｔｅｍａｘよりも大きいときには、ステップＳ１５８やステップＳ１７０で設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を値Ｐｒ＊−Ｗｉｎが一定の曲線と最大トルクラインとの交点における回転数とトルクに再設定し（ステップＳ１７４）、フラグＦを値１に設定して（ステップＳ１５６）、処理を終了する。これにより、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達されるトルクが要求トルクＴｒ＊となるようにエンジン２２を制御することができ、モータＭＧ２から出力すべきトルクを略値０とすることができる。

フラグＦが値１とされたとき、変速機６０の変速段を切り替え、即ち、Ｌｏギヤの状態からＨｉギヤの状態とするときにはブレーキＢ１がオフでブレーキＢ２がオンの状態からブレーキＢ１がオンでブレーキＢ２がオフの状態に切り替え、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態とするときにはブレーキＢ１がオンでブレーキＢ２がオフの状態からブレーキＢ１がオフでブレーキＢ２がオンの状態に切り替え（ステップＳ１７４）、フラグＦを値０に設定して（ステップＳ１７６）、処理を終了する。図９は、変速機６０の変速段を切り替える様子を示す説明図である。図９（ａ）に変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に切り替える様子を示し、図９（ｂ）に変速機６０をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態へ切り替える様子を示す。また、図１０は、変速機６０の変速段をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態へ切り替える際の要求トルクＴｒ＊のエンジン２２の分担分とモータＭＧ２の分担分の時間変化の様子を説明する説明図である。図９に示すように、実施例では、変速機６０のＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切替は、ブレーキＢ１をスリップ状態かオフとしながら駆動軸（リングギヤ軸３２ａ）の負荷とモータＭＧ２から出力されるトルクとによってリングギヤ６２，６６の回転数がゼロまで下がったときにブレーキＢ２をオンとすることにより行ない、変速機６０のＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替は、ブレーキＢ２をオンからオフとすると共に駆動軸の負荷とモータＭＧ２から出力されるトルクとによりサンギヤ６１に作用するトルクに抗するトルクをブレーキＢ１のフリクション係合により出力しながらサンギヤ６１の回転数を引き上げてゼロに達したときにブレーキＢ１をオンとすることにより行なうため、Ｌｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に切り替える方がブレーキＢ１による損失が大きくなり変速段の切替時にリングギヤ軸３２ａへのトルクの落ち込みや変速ショックが大きくなる。したがって、図１０に示すように、Ｌｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への変速要求がなされると（時刻ｔ１）、入力制限Ｗｉｎの範囲内でできる限り要求トルクＴｒ＊をエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達されるトルクにより賄われるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し（時刻ｔ２）、その後に変速段の切替を行なう（時刻ｔ３）。この結果、変速段をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態へ切り替える際におけるリングギヤ軸３２ａへのトルクの落ち込みや変速ショックが抑制される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、変速機６０の変速要求がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替の要求であるときに、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊のすべてをモータＭＧ１の発電を伴ってエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達されるトルクにより賄われるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定して制御するから、変速機６０が取り付けられたモータＭＧ２から出力すべきトルクを略値０とした状態でその変速段を切り替えることができる。この結果、変速段を切り替える際のトルクの落ち込みや変速ショックを抑制することができる。もとより、入力制限Ｗｉｎの範囲内で行なうから、バッテリ５０の過大な電力による充電や過充電を防止することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、入力制限Ｗｉｎの範囲内で要求トルクＴｒ＊のすべてをエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクにより賄われるように目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定したが、エンジン２２の分担分を通常時よりも大きくすると共にモータＭＧ２の分担分を小さくできれば、必ずしも要求トルクＴｒ＊のすべてをエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクにより賄う必要はない。この場合、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でエンジン要求パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率よく運転できる動作ラインとの交点におけるトルクよりも高トルクを出力できる運転ポイントであれば、如何なる運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定してもよい。例えば、エンジン要求パワーＰｅ＊と動作ラインとの交点における回転数を目標回転数Ｎｅ＊として設定し、交点におけるトルクに所定値を加算したものを目標トルクＴｅ＊として設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図７の変速時処理ルーチンのステップＳ１５２で変速機６０の変速要求がＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切替要求のときには、変速機６０の変速要求がないときと同様に、エンジン要求パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率よく運転する動作ラインとの交点のポイント（仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐと仮エンジントルクＴｅｔｍｐ）を目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定したが、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に切り替える場合も若干のトルクの落ち込みや変速ショックは生じるから、この場合も変速機６０の変速要求がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替要求であるときと同様に、ステップＳ１５８〜Ｓ１７２の処理により目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしてもよいし、異なる手法により目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のギヤの状態を切り替える際には、モータＭＧ２から出力されるパワーを保持しながら変速機６０のギヤの状態を切り替える等パワー変速を行なうことができるか否かについては考慮しないものとしたが、これを考慮するものとしてもよい。以下、等パワー変速を行なう際の駆動制御ルーチンについて説明する。

図１１に変形例の変速時処理ルーチンの一例の一部を示す。この変速時処理ルーチンは、図７の変速時処理ルーチンのステップＳ１５８の処理に代えてステップＳ２００〜Ｓ２１０の処理を実行する点を除いて図７の変速時処理ルーチンと同一である。この変速時処理ルーチンでは、フラグＦが値０であり変速機６０の変速要求がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替要求であるときには（ステップＳ１５０，Ｓ１５２）、現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と変速機６０がＨｉ，Ｌｏギヤの状態のときのギヤ比Ｇｈｉ，Ｇｌｏとを用いて変速段の切替後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２ｈｉを次式（６）により計算すると共に（ステップＳ２００）、現在のモータＭＧ２のトルク指令（前回Ｔｍ２＊）に現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を乗じて得られるモータＭＧ２の消費電力（前回Ｔｍ２＊・Ｎｍ２）を切替後の回転数Ｎｍ２ｈｉで除することにより等パワー変速を行なった際の切替後のモータＭＧ２のトルクＴｍ２ｈｉを計算し（ステップＳ２０２）、切替後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２ｈｉにおける最大定格トルクをモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｍａｘに設定する（ステップＳ２０４）。ここで、トルク制限Ｔｍ２ｍａｘは、実施例では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとの関係を予め定めてトルク制限設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、切替後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２ｈｉが与えられるとマップから対応するトルク制限Ｔｍ２ｍａｘを導出して設定するものとした。トルク制限設定用マップの一例を図１２に示す。続いて、等パワー変速を行なった際の切替後のモータＭＧ２のトルクＴｍ２ｈｉとトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとを比較し（ステップＳ２０６）、切替後のモータＭＧ２のトルクＴｍ２ｈｉがトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ以下のときには、モータＭＧ２から出力されるパワーを保持しながら等パワー変速を行なうことができると判断し、ステップＳ１５４以降の処理を実行する。一方、切替後のモータＭＧ２のトルクＴｍ２ｈｉがトルク制限Ｔｍ２ｍａｘより大きいときには、このままでは等パワー変速を行なうことができないと判断し、切替後の回転数Ｎｍ２ｈｉにトルク制限Ｔｍ２ｍａｘを乗じて得られる等パワー変速を行なった際にモータＭＧ２から出力可能な最大パワー（Ｔｍ２ｍａｘ・Ｎｍ２ｈｉ）を現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除することによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２０８）、要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を式（７）により計算し（ステップＳ２１０）、ステップＳ１６０以降の処理を実行し、図３の駆動制御ルーチンに戻って、ステップＳ１１４〜Ｓ１１８の処理によりバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎで制限した範囲内でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を再設定する。そして、次回に変速時処理ルーチンが実行されたときには、等パワー変速を行なう（ステップＳ１７４）。このように、等パワー変速を行なうことができるときにはそのまま等パワー変速を行ない、等パワー変速を行なうことができないときには等パワー変速を行なうことができるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を調整してから等パワー変速を行なうことにより、等パワー変速を行なう際の駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みや変速ショックを抑制することができる。

図１３に変速機６０の変速段をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に切り替える際の様子を示す。図示するように、点ＡでモータＭＧ２を駆動制御している最中に変速機６０の変速要求がなされたときには、切替後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２ｈｉにおけるトルクＴｍ２ｈｉを計算すると共に（点Ｂ参照）、トルク制限Ｔｍ２ｍａｘを設定する（点Ｄ参照）。そして、切替後の回転数Ｎｍ２ｈｉにおけるトルクＴｍ２ｈｉがトルク制限Ｔｍ２ｍａｘより大きいときには、等パワー変速を行なうことができないと判断し、切替後の回転数Ｎｍ２におけるトルクＴｍ２ｈｉがトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとなるよう、即ち電動機から出力されるパワーが等パワー変速を行なった際にモータＭＧ２から出力可能な最大パワー（Ｔｍ２ｍａｘ・Ｎｍ２ｈｉ）となるよう現在の回転数Ｎｍ２を変更することなくトルクを減少させて点ＣでモータＭＧ２を駆動制御し、その後に点Ｃから点Ｄに等パワー変速を行なう。これにより、等パワー変速を行なっている際に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みや変速ショックを抑制することができる。

このように、変形例の図１１に例示する変速時処理ルーチンでは、変速機６０の変速要求がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替の要求であるときには、等パワー変速を行なうことができるときにはそのまま等パワー変速を行ない、等パワー変速を行なうことができないときには等パワー変速を行なうことができるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を調整してから等パワー変速を行なうから、等パワー変速を行なう際の駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みや変速ショックを抑制することができる。しかも、等パワー変速を行なうことができないときには、等パワー変速を行なった際にモータＭＧ２から出力可能な最大パワーにモータＭＧ２から出力されるパワーがなるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を調整するから、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊の調整をより容易に行なうことができる。

変形例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速段をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に切り替えるときにだけ等パワー変速を行なうことができるか否かを判定するものとしたが、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に切り替えるときにも等パワー変速を行なうことができるか否かを判定するものとしてもよい。

変形例のハイブリッド自動車２０では、等パワー変速を行なうことができないときには、モータＭＧ２から出力されるパワーが等パワー変速を行なうことができる最大パワーになるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を調整するものとしたが、最大パワーに限られず、モータＭＧ２から出力されるパワーが等パワー変速を行なうことができるパワーとなるよう調整するものであればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０としてＬｏギヤの状態とＨｉギヤの状態とを切り替える２段の変速段をもつものとしたが、３段以上の変速段をもつものとしてもよいし、こうした有段変速機に限られず、無段変速機としてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をモータＭＧ１が接続された動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものに適用したが、図１４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、エンジン２２からの動力を、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ１３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ１３４とを有しエンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機１３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力するものに適用するものとしてもよい。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の回転軸を、駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸に変速機６０を介して接続するものとしたが、図１５の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、モータＭＧ２の回転軸を、駆動輪３９ａ，３９ｂとは異なる駆動輪３９ｃ，３９ｄに接続された駆動軸に変速機６０を介して接
続するものとしても構わない。また、これに加えて、駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸にモータを接続するものとしても構わない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 変速機６０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊から仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐと仮エンジントルクＴｅｔｍｐとを設定する様子を説明する説明図である。 動力分配統合機構３０の各回転要素における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される変速時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を説明する説明図である。 変速機６０の変速段を切り替える様子を説明する説明図である。 変速機６０の変速段を切り替える際の要求トルクＴｒ＊のエンジン２２の分担分とモータＭＧ２の分担分との時間変化の様子を説明する説明図である。 変形例の変速時処理ルーチンの一例の一部を示すフローチャートである。 トルク制限設定用マップの一例を示す説明図である。 変速機６０の変速段を切り替える際の様子を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３６ ベルト、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４８ 回転軸、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ 変速機、６０ａ ダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂ シングルピニオンの遊星歯車機構、６１ サンギヤ、６２ リングギヤ、６３ａ 第１ピニオンギヤ、６３ｂ 第２ピニオンギヤ、６４キャリア、６５ サンギヤ、６６ リングギヤ、６７ ピニオンギヤ、６８ キャリア、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１３０ 対ロータ電動機、１３２ インナーロータ、１３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ。

Claims (12)

1. 内燃機関からの動力を駆動軸に伝達可能な動力伝達装置であって、
   前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換すると共に残余の動力を該駆動軸に伝達可能な電力変換動力伝達手段と、
   動力を入出力可能な電動機と、
   変更可能な変速比をもって前記電動機と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
   前記電力変換動力伝達手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
   前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
   該設定された目標動力と前記内燃機関に適用した条件とに基づいて該内燃機関の動作点を設定し、該設定した動作点で該内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
   前記変速伝達手段における変速比の切替が指示されたとき、前記駆動制御手段に代えて、前記設定された目標動力に基づいて前記蓄電手段の入力制限の範囲内で該駆動制御手段により設定される動作点とは異なる動作点を設定し、該設定した動作点で前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御し、前記設定した動作点で前記内燃機関を運転させた後に前記変速伝達手段における変速比が切り替えられるよう該変速伝達手段を駆動制御する変速切替時駆動制御手段と
   を備える動力伝達装置。
2. 前記変速切替時駆動制御手段は、前記駆動制御手段により設定される内燃機関の動作点におけるトルクよりも高トルクを出力する動作点を設定する手段である請求項１記載の動力伝達装置。
3. 前記変速切替時駆動制御手段は、前記電力変換動力伝達手段を介して前記内燃機関から前記駆動軸に伝達される駆動力が前記要求駆動力に対応する駆動力となるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段とを駆動制御し、該駆動制御の後に前記変速伝達手段における変速比が切り替えられるよう該変速伝達手段を駆動制御する手段である請求項１または２記載の動力伝達装置。
4. 前記変速切替時駆動制御手段は、前記電動機の状態と該電動機の出力制限とに基づいて該電動機から出力される電動機出力パワーを保持しながら前記変速伝達手段における変速比を切り替える等パワー変速を行なうことができるときには該電動機出力パワーによる等パワー変速が行なわれるよう該電動機と該変速伝達手段とを駆動制御し、前記電動機の状態と該電動機の出力制限とに基づいて等パワー変速を行なうことができないときには前記電動機出力パワーを等パワー変速が可能なパワーに調整すると共に該調整した電動機出力パワーによる等パワー変速が行なわれるよう該電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する手段である請求項１または２記載の動力伝達装置。
5. 前記変速切替時駆動制御手段は、前記電動機の状態と該電動機の出力制限とに基づいて等パワー変速を行なうことができないときには、前記変速伝達手段における変速比を切り替えた際に前記電動機から出力可能な最大パワーを前記電動機出力パワーとして調整する手段である請求項４記載の動力伝達装置。
6. 前記変速切替時駆動制御手段は、前記電動機の状態と該電動機の出力制限とに基づいて等パワー変速を行なうことができないときには、回転数の変更を伴わずに前記調整した電動機出力パワーが出力されるよう前記電動機を制御した後に該調整した電動機出力パワーによる等パワー変速が行なわれるよう前記電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する手段である請求項５記載の動力伝達装置。
7. 前記内燃機関に適用した条件は、該内燃機関が効率よく運転できる条件である請求項１ないし６いずれか記載の動力伝達装置。
8. 前記電力変換動力伝達手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項１ないし７いずれか記載の動力伝達装置。
9. 前記電力変換動力伝達手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、電磁的な作用により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換すると共に残余の動力を該駆動軸に伝達する発電可能な対回転子電動機である請求項１ないし７いずれか記載の動力伝達装置。
10. 内燃機関と、請求項１ないし９いずれか記載の動力伝達装置とを備える動力出力装置。
11. 請求項１０記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に連結されて走行する自動車。
12. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換すると共に残余の動力を該駆動軸に伝達可能な電力変換動力伝達手段と、動力を入出力可能な電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電力変換動力伝達手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、
    （ｂ）該設定された目標動力と前記内燃機関に適用した条件とに基づいて該内燃機関の動作点を設定し、該設定した動作点で該内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御し、
    （ｃ）前記変速伝達手段における変速比の切替が指示されたとき、前記ステップ（ｂ）に代えて、前記設定された目標動力に基づいて前記蓄電手段の入力制限の範囲内で該ステップ（ｂ）により設定される動作点とは異なる動作点を設定し、該設定した動作点で前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを駆動制御し、前記設定した動作点で前記内燃機関を運転させた後に前記変速伝達手段における変速比が切り替えられるよう該変速伝達手段を駆動制御する
    動力出力装置の制御方法。

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