JP2005329927A - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動機から負の駆動力を出力しているときでも電動機から駆動軸に動力を変速して伝達する変速機の変速をスムースに行なう。
【解決手段】 通常発電機として駆動する発電用モータの回転数Ｎｍ１が値０未満となって通常電動機として駆動する駆動用モータから負のトルクが出力される状態のときには、エンジンから遊星歯車機構を介して駆動軸としてのリングギヤ軸に出力されるトルクが運転者のアクセル操作に基づいて設定した要求トルクに一致するようエンジンの目標トルクＴｅ＊を変更すると共に（Ｓ１６０）、バッテリ出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるようエンジンの目標回転数Ｎｅ＊を変更して（Ｓ１９０）、駆動用モータに取り付けられた変速機のギヤの切替処理を開始する（Ｓ２００）。この結果、モータＭＧ２から出力するトルクは値０となるから、変速機のギヤの状態の切り替えをスムースに行なうことができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンの出力軸を遊星歯車機構を介して車軸に連結された駆動軸に接続すると共に遊星歯車機構の回転要素に発電機を接続し、駆動軸に変速機を介して電動機を接続した自動車に搭載されたものが提案されている（例えば、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して駆動軸に出力している。
特開２００２−２２５５７８号公報（図１）

しかしながら、上述の動力出力装置では、変速機の変速段を車速に応じた変速段とすることは記載されているが、電動機から負の駆動力を出力している状態での変速については考慮されていない。エンジンの運転を停止した状態で電動機からの動力だけで走行し、比較的高速走行に至ったときにエンジンを始動すると、遊星歯車の機構上、発電機が負回転する場合が生じ、この場合、電動機は負の駆動力を出力する。変速機は、通常の出力状態のときにスムースに変速できるように設計されているから、通常の出力状態とは異なる出力状態、即ち、電動機から負の駆動力が出力されている状態では、スムースな変速が困難となり、変速ショックや異音が生じやすくなる。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、電動機から負の駆動力を出力しているときでも電動機から駆動軸に動力を変速して伝達する変速機の変速をスムースに行なうことを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、電動機から負の駆動力を出力しているときに電動機から駆動軸に動力を変速して伝達する変速機を変速する際に生じ得る変速ショックや異音を抑制することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに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。

本発明の第１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、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
前記電力動力入出力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、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記内燃機関から出力され前記電力動力入出力手段
を介して前記駆動軸に出力される直達駆動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の動力出力装置では、電動機から駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには、内燃機関から出力され電力動力入出力手段を介して駆動軸に出力される直達駆動力が要求駆動力に一致する方向に変更されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、この制御している状態で変速伝達手段における変速比を変更する。直達駆動力を要求駆動力に一致する方向に変更することにより電動機の負の駆動力を小さくすることができるから、電動機の負の駆動力を保持したまま変速伝達手段の変速比を変更する場合に比して変速比の変更を容易にスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生を抑制することができる。もとより、変速伝達手段の変速比を変更しているときでも、要求動力を駆動軸に出力することができる。

こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記直達駆動力が前記要求駆動力に略一致するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを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、電動機からの駆動力をほぼ値０とすることができるから、変速伝達手段の変速比の変更をより容易によりスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生をより効果的に抑制することができる。

また、本発明の第１の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記内燃機関から出力するトルクを変更することにより前記直達駆動力を前記要求駆動力に一致する方向に変更する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の運転ポイントのうちトルクを変更すればよいから、制御を容易に行なうことができる。

さらに、本発明の第１の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記直達駆動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを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、蓄電手段の過大な電力による充放電を抑止することができる。この場合、前記変速制御手段は、前記内燃機関の回転数の変更を伴って前記直達駆動力を前記要求駆動力に一致する方向に変更する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の入出力制限の範囲内で直達駆動力を要求駆動力により一致させる方向に変更することができる。

また、本発明の第１の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記電動機の駆動状態に基づいて前記内燃機関を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、電動機の駆動状態を変速伝達手段の変速比の変更により適したものとすることができる。この場合、前記変速制御手段は、前記電動機から出力するトルクに基づいて前記直達駆動力が前記要求駆動力に一致するよう前記内燃機関をフィードバック制御する手段であるものとすることもできる。

本発明の第２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、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
前記電力動力入出力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、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記要求駆動力が負の値であって前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力してい
る状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングすることによって該内燃機関から該電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求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動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の動力出力装置では、操作者の操作に基づいて設定された駆動軸に出力すべき要求駆動力が負の値であって電動機から駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには、内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続された電力動力入出力手段により内燃機関をモータリングすることによって内燃機関からこの電力動力入出力手段を介して駆動軸に出力される直達制動力が要求駆動力に一致する方向に変更されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、この制御している状態で変速伝達手段における変速比を変更する。直達制動力を要求駆動力に一致する方向に変更することにより電動機の負の駆動力を小さくすることができるから、電動機の負の駆動力を保持したまま変速伝達手段の変速比を変更する場合に比して変速比の変更を容易にスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生を抑制することができる。もとより、変速伝達手段の変速比を変更しているときでも、要求動力を駆動軸に出力することができる。

こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記直達制動力が前記要求駆動力に略一致するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを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、電動機からの駆動力をほぼ値０とすることができるから、変速伝達手段の変速比の変更をより容易によりスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生をより効果的に抑制することができる。

また、本発明の第２の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記蓄電手段が入出力制限されているときに前記直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを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、蓄電手段の過大な電力による充放電を抑止することができる。

さらに、本発明の第２の動力出力装置において、前記駆動軸に制動力を付与する制動力付与手段を備え、前記変速制御手段は前記制動力付与手段が使用制限されているときに前記直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。この場合、制動力付与手段による制動力の不足分を直達制動力で補うよう制御すればよい。

本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する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、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置、
即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力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、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記内燃機関から出力され前記電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達駆動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、を備える本発明の第１の動力出力装置や、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力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、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記要求駆動力が負の値であって前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングすることによって該内燃機関から該電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求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動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、を備える本発明の第２の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなることを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置を搭載するから、本発明の第１の動力出力装置や本発明の第２の動力出力装置が奏する効果、例えば、直達駆動力や直達制動力を要求駆動力に一致する方向に変更して電動機の負の駆動力を小さくすることにより電動機の負の駆動力を保持したまま変速伝達手段の変速比を変更する場合に比して変速比の変更を容易にスムースに行なうことができる効果やこの結果としての変速ショックや異音の発生を抑制することができる効果などと同様な効果を奏することができる。

本発明の第１の駆動装置は、
内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続される駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記内燃機関から出力され前記電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達駆動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の駆動装置では、電動機から駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには、内燃機関から出力され電力動力入出力手段を介して駆動軸に出力される直達駆動力が要求駆動力に一致する方向に変更されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、この制御している状態で変速伝達手段における変速比を変更する。直達駆動力を要求駆動力に一致する方向に変更することにより電動機の負の駆動力を小さくすることができるから、電動機の負の駆動力を保持したまま変速伝達手段の変速比を変更する場合に比して変速比の変更を容易にスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生を抑制することができる。もとより、変速伝達手段の変速比を変更しているときでも、要求動力を駆動軸に出力することができる。

こうした本発明の第１の駆動装置において、前記変速制御手段は、前記電動機の駆動状態に基づいて前記内燃機関を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、電動機の駆動状態を変速伝達手段の変速比の変更により適したものとすることができる。

本発明の第２の駆動装置は、
内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続される駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記要求駆動力が負の値であって前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングすることによって該内燃機関から該電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求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動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の駆動装置では、操作者の操作に基づいて設定された駆動軸に出力すべき要求駆動力が負の値であって電動機から駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには、内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続された電力動力入出力手段により内燃機関をモータリングすることによって内燃機関からこの電力動力入出力手段を介して駆動軸に出力される直達制動力が要求駆動力に一致する方向に変更されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、この制御している状態で変速伝達手段における変速比を変更する。直達制動力を要求駆動力に一致する方向に変更することにより電動機の負の駆動力を小さくすることができるから、電動機の負の駆動力を保持したまま変速伝達手段の変速比を変更する場合に比して変速比の変更を容易にスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生を抑制することができる。もとより、変速伝達手段の変速比を変更しているときでも、要求動力を駆動軸に出力することができる。

本発明の第１の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力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、
前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段におけ
る変速比の変更指示がなされたとき、前記内燃機関から出力され前記電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達駆動力が操作者の操作に基づいて設定される要求駆動力に一致する方向に変更されると共に該要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する
ことを要旨とする。

この本発明の第１の動力出力装置の制御方法では、電動機から駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには、内燃機関から出力され電力動力入出力手段を介して駆動軸に出力される直達駆動力が操作者の操作に基づいて設定される要求駆動力に一致する方向に変更されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、この制御している状態で変速伝達手段における変速比を変更する。直達駆動力を要求駆動力に一致する方向に変更することにより電動機の負の駆動力を小さくすることができるから、電動機の負の駆動力を保持したまま変速伝達手段の変速比を変更する場合に比して変速比の変更を容易にスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生を抑制することができる。もとより、変速伝達手段の変速比を変更しているときでも、要求動力を駆動軸に出力することができる。

本発明の第２の動力出力装置の制御方法は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力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、操作者の操作に基づいて設定される前記駆動軸に出力すべき要求駆動力が負の値であって前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングすることによって該内燃機関から該電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求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動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御することを要旨とする。

この本発明の第２の動力出力装置の制御方法では、操作者の操作に基づいて設定された駆動軸に出力すべき要求駆動力が負の値であって電動機から駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには、内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続された電力動力入出力手段により内燃機関をモータリングすることによって内燃機関からこの電力動力入出力手段を介して駆動軸に出力される直達制動力が要求駆動力に一致する方向に変更されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、この制御している状態で変速伝達手段における変速比を変更する。直達制動力を要求駆動力に一致する方向に変更することにより電動機の負の駆動力を小さくすることができるから、電動機の負の駆動力を保持したまま変速伝達手段の変速比を変更する場合に比して変速比の変更を容易にスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生を抑制することができる。もとより、変速伝達手段の変速比を変更しているときでも、要求動力を駆動軸に出力することができる。

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、本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載する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、車両の駆動系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には変速機６０を介してモータＭＧ２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に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して車両前輪の駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａおよびリングギヤ３２に接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとなる。

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ＥＣ
Ｕ４０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に伝達す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をオフ状態としてモータＭＧ２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）。なお、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。

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ポートを介して出力されている。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、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にモータＭＧ２が負のトルクを出力している状態で変速機６０の切り替えを伴う駆動制御の際の動作について説明する。図３は、実施例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，バッテリ要求電力Ｐｂ＊，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，変速機６０の変速状態など制御に必要な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。また、バッテリ要求電力Ｐｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）などに基づいてバッテリＥＣＵ５２によりバッテリ５０を充放電すべき電力として設定されるものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度と残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定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。変速機６０の変速状態は、変速機６０のギヤの状態を切り替えるときに設定するフラグ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６３ａ，６３ｂ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＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。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マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ要求電力Ｐｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変速機６０のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図５に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワー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。

続いて、車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とに基づいて変速機６０のギヤの状態を切り替えるか否かの判定を行なう（ステップＳ１３０）。変速機６０のギヤの状態の切り替えの判定は、実施例では、車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とギヤ状態との関係を予め定めて変速状態設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とが与えられると、マップから対応するギヤ状態を導出し、この導出したギヤ状態と現在のギヤ状態とを比較することにより行なうものとした。変速状態設定用マップの一例を図６に示す。実施例では、モータＭＧ２が効率よく駆動されるよう、即ち変速機６０ができる限りＬｏギヤの状態となると共に変速ショックが生じないようモータＭＧ２から出力するトルクが正側で値０近傍となるように変速線を設定した。また、モータＭＧ２についてはその上限回転数以下で駆動する必要があるため、車速Ｖがこの上限回転数より若干低い回転数に相当する車速Ｖｈｉ以上のときには、要求トルクＴｒ＊に拘わらず、変速機６０はＨｉギヤ状態とするものとした。

変速機６０のギヤの状態を切り替える必要がないと判定されたときには（ステップＳ１４０）、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Ｓ２１０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に変速機６０のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が変速機６０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、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「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積
分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

続いて、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ２２０）、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を用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（４）により計算し（ステップＳ２３０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２４０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の出力制限の範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（４）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (4)

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Ｓ２５０）、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＊とによって示され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。

一方、ステップＳ１３０で変速機６０のギヤの状態を切り替える必要があると判定されたときには（ステップＳ１４０）、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満のときに共線図の一例を図８に示す。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上のときには、電力の収支を考えると、前述した図７の共線図に示すように、モータＭＧ１が発電機として機能し、モータＭＧ２が電動機として機能する。しかし、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満のときには、電力の収支を考えると、図８の共線図に示すように、モータＭＧ１が電動機として機能し、モータＭＧ２が発電機として機能する。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上であるか否かの判定は、こうしたモータＭＧ１やモータＭＧ２の動作の判定となる。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上のとき、即ち、モータＭＧ１が発電機として機能し、モータＭＧ２が電動機として機能するときには、変速機６０のギヤの状態を切り替える処理の実行開始の指示し（ステップＳ２００）、ステップＳ２１０以降のモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると共に設定した設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する処理を実行する。この指示がなされると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、駆動制御ルーチンと並行して図９に例示する切替処理ルーチンを実行する。なお、切替処理が実行中であるときに切替処理の実行開始の指示を行なわないのは、同一の切り替え判定に対して再度の指示のを出力しないためである。駆動制御ルーチンの説明を中断し、以下、切替処理について説明する。

切替処理ルーチンでは、まず、変速機６０のギヤ状態の切り替え方向を判定する（ステップＳ３００）。Ｌｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切り替えのときには、まず、現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と変速機６０のギヤ比Ｇｌｏ，Ｇｈｉとにより次式（５）を用いて切り替え後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊を計算する（ステップＳ３１０）。そして、ブレーキＢ２をオフとすると共に（ステップＳ３２０）、ブレーキＢ１をフリクション係合させる（ステップＳ３３０）。そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が切り替え後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至るのを待って（ステップＳ３４０，Ｓ３５０）、ブレーキＢ１を完全にオンとし（ステップＳ３６０）、駆動制御で用いる変速機６０のギヤ比ＧｒにＨｉギヤのギヤ比Ｇｈｉを設定して（ステップＳ３７０）、切替処理ルーチンを終了する。図１０に変速機６０の共線図の一例を示す。図中、Ｓ１軸はダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａのサンギヤ６１の回転数を示し、Ｒ１，Ｒ２軸はダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａおよびシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのリングギヤ６２，６６の回転数を示し、Ｃ１，Ｃ２軸はリングギヤ軸３２ａの回転数であるダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａおよびシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのキャリア６４，６８の回転数を示し、Ｓ２軸はモータＭＧ２の回転数であるシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのサンギヤ６５の回転数を示す。図示するように、Ｌｏギヤの状態では、ブレーキＢ２がオンでブレーキＢ１がオフとされている。この状態からブレーキＢ２をオフすると、モータＭＧ２はリングギヤ軸３２ａから切り離された状態となり、電動機として機能するモータＭＧ２から正のトルクが出力されていることから、その回転数は増加しようとする。ここで、ブレーキＢ１をフリクション係合させると、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は減少する。そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２がＨｉギヤの状態の回転数Ｎｍ２＊近傍になったときにブレーキＢ１をフリクション係合から完全にオンとすることにより、Ｈｉギヤの状態に切り替えることができる。このようにブレーキＢ１およびブレーキＢ２をオンオフ操作することにより、変速ショックを抑制することができる。

Nm2*=Nm2・Ghi/Glo (5)

一方、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切り替えのときには、まず、現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と変速機６０のギヤ比Ｇｌｏ，Ｇｈｉとにより次式（６）を用いて切り替え後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊を計算する（ステップＳ３８０）。そして、ブレーキＢ１をオフとし（ステップＳ３９０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が切り替え後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至るのを待って（ステップＳ４００，Ｓ４１０）、ブレーキＢ２をオンとし（ステップＳ４２０）、駆動制御で用いる変速機６０のギヤ比ＧｒにＬｏギヤのギヤ比Ｇｌｏを設定して（ステップＳ４３０）、切替処理ルーチンを終了する。
図９に示すように、Ｈｉギヤの状態では、ブレーキＢ１がオンでブレーキＢ２がオフとされている。この状態からブレーキＢ１をオフすると、モータＭＧ２はリングギヤ軸３２ａから切り離された状態となるから、上述したように、電動機として機能するモータＭＧ２から正のトルクが出力されていることから、その回転数は増加しようとする。そこで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２がＬｏギヤの状態の回転数Ｎｍ２＊近傍になるまで待ってブレーキＢ２をオンとすることにより、Ｌｏギヤの状態に切り替えることができる。

Nm2*=Nm2・Glo/Ghi (6)

このように、電動機として機能するモータＭＧ２から正のトルクが出力されている状態で変速機６０をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に切り替える際にブレーキＢ１をフリクション係合する必要がある。また、変速機６０のギヤの状態の切り替えは、運転者がアクセルペダル８３を大きく踏み込んだときのレスポンスを考えれば、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切り替えが迅速に行なわれることが好ましい。従って、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切り替えではブレーキのフリクション係合は伴わない方が好ましい。これらのことより、実施例では、こうしたブレーキＢ１およびブレーキＢ２の構成や変速の迅速な要求に対応するよう、モータＭＧ２から出力するトルクが正側で変速するときを優先して考えている。なお、モータＭＧ２から出力するトルクが負の値のときには
、図９に例示した切替処理ルーチンとは異なり、Ｌｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に切り替えるときには、ブレーキＢ２をオフし、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２がＨｉギヤの状態の回転数Ｎｍ２＊となるのを待ってブレーキＢ１をオンするものとなり、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に切り替えるときには、ブレーキＢ１をオフすると共にブレーキＢ２をフリクション係合し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２がＬｏギヤの状態の回転数Ｎｍ２＊となるのを待ってブレーキＢ２を完全にオンするものとなる。

ステップＳ１５０でモータＭＧ１が値０未満であると判定されたときには、モータＭＧ２から出力するトルクが負の値になる場合が想定されると判断し、エンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致するよう次式（７）により計算される値にエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を再設定し（ステップＳ１６０）、要求パワーＰｅ＊からバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを減じたものを目標トルクＴｅ＊で除して回転数判定値Ｎｓｅｔを計算し（ステップＳ１７０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が計算した回転数判定値Ｎｓｅｔ未満のときには（ステップＳ１８０）、回転数判定値Ｎｓｅｔをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として再設定し（ステップＳ１９０）、変速機６０のギヤの状態を切り替える処理の実行開始を指示し（ステップＳ２００）、ステップＳ２１０以降のモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると共に設定した設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する処理を実行する。即ち、モータＭＧ２から出力するトルクが値０となるようエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を再設定し、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を再設定するのである。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が回転数判定値Ｎｓｅｔ以上のときのエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊の再設定の様子を図１１に示し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が回転数判定値Ｎｓｅｔ未満のときのエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊の再設定の様子を図１２に示す。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が回転数判定値Ｎｓｅｔ以上のときには、図１１に示すように、目標トルクＴｅ＊の再設定が行なわれるだけで目標回転数Ｎｅ＊の再設定は行なわれず、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が回転数判定値Ｎｓｅｔ未満のときには、図１２に示すように、目標トルクＴｅ＊の再設定に加えてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で目標回転数Ｎｅ＊の再設定も行なわれる。

Te*=(1+ρ)・Tr* (7)

このように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満となってモータＭＧ２から負のトルクが出力されている状態で変速機６０のギヤの状態を切り替えるときには、モータＭＧ２から出力するトルクが値０となるようエンジン２２の運転ポイントを変更することにより、図９に例示した切替処理ルーチンを用いて変速機６０のギヤの状態を切り替えることができる。なお、モータＭＧ２から出力するトルクが負となるのは、比較的高速で低トルクが要求される高速巡航運転をしている場合や、モータ運転モードにより比較的高速となるまで走行してからエンジン２２を始動した直後の場合などに生じる。特にモータ運転モードでの走行中の変速ショックを防止するためにＬｏギヤの状態のままで走行し、その後、エンジン２２を始動したときには、エンジン２２の始動直後に切替処理が必要となり、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満の状態が生じる。実施例では、こうした場合でも、モータＭＧ２から出力するトルクが値０となるようエンジン２２の運転ポイントを変更することにより、スムースに変速機６０のギヤの状態を切り替えることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満となってモータＭＧ２から負のトルクが出力される状態のときに変速機６０のギヤの状態を切り替える場合には、エンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致するよう目標トルクＴｅ＊を変更することにより、モータＭＧ２から出力するトルクを値０とし、変
速機６０のギヤの状態の切り替えをスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生を抑制することができる。しかも、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致するようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を変更するから、過大な電力がバッテリ５０から放電されるのを抑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、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満となってモータＭＧ２から負のトルクが出力される状態のときに変速機６０のギヤの状態を切り替える場合には、エンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致するよう目標トルクＴｅ＊を変更するものとしたが、モータＭＧ２のトルクＴｍ２が値０以上の正のトルクＴｓｅｔとなるようエンジン２２をフィードバック制御するものとしてもよい。この場合、変速機６０のギヤの状態の切り替えを開始する直前に図３に例示するステップＳ１６０〜ステップＳ１９０の処理によりエンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致するよう目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊を設定して駆動制御を実行すると共に切替処理を開始し、切替処理を開始した後は、図１３に例示する変速中駆動制御ルーチンにより駆動制御を実行すればよい。以下、このルーチンを用いて変速機６０の切替処理を開始した後のモータＭＧ２のトルクＴｍ２がトルクＴｓｅｔとなるようエンジン２２をフィードバック制御する際の動作について説明する。なお、トルクＴｓｅｔは値０以上であれば如何なる値でもよいが、値０近傍の正の値が好ましい。実施例では、説明の容易のためトルクＴｓｅｔとして値０を用いる。

変速中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の出力制限Ｗｏｕｔ，エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ４６０）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊については、切替処理を開始する直前に実行された図３のルーチンにより設定されたものや前回このルーチンが実行されたときに設定されたものを入力するものとした。そして、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて図４に例示する要求トルク設定用マップを用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Ｔｒ＊を設定し（ステップＳ４６２）、モータＭＧ２から出力するトルクがトルクＴｓｅｔとなるように次式（８）によりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ４６４）。ここで、式（８）は、モータＭＧ２のトルクに基づいてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊をフィードバック制御する関係式であり、式中「ｋｔ１」は比例項のゲインであり、「ｋｔ２」は積分項のゲインであり、「ｋｔ３」は微分項のゲインである。このように、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定することにより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をトルクＴｓｅｔにすることができる。前述したように、トルクＴｓｅｔは実施例では値０として設定されているから、モータＭＧ２から値０のトルクＴｓｅｔを出力した状態で変速機６０のギヤの状態を切り替えることができる。

Te*=（理論上Tset=TmとなるTe）+kt1・(Tset-Tm2*)+kt2∫(Tset-Tm2*)dt+kt3・d(Tset-Tm2*)/dt (8)

こうしてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定すると、設定した目標トルクＴｅ＊やすでに設定されている目標回転数Ｎｅ＊とを用いて図３のステップＳ２１０〜Ｓ２４０の処理と同一の処理を実行してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを設定し（ステップＳ４６６〜Ｓ４７２）、設定した目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ４７４）、本ルーチンを終了する。

以上説明した変速中駆動制御を実行する実施例のハイブリッド自動車２０によれば、変速機６０の切替処理を実行している最中は、モータＭＧ２から値０として設定されたトルクＴｓｅｔが出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２の目標トルクＴｅ＊をフィードバック制御するから、変速機６０の切替処理を迅速に且つスムーズに行なうことができると共に変速機６０の切替処理の最中でも要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力することができる。したがって、運転環境やエンジン２２のバラツキなどによってエンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致することができないときでも、この不一致を修正することができる。

変速中駆動制御を実行するハイブリッド自動車２０では、変速機６０の切替処理の最中にモータＭＧ２から出力するトルクとして値０のトルクＴｓｅｔを用いるものとしたが、前述したように、トルクＴｓｅｔは、値０以上であれば如何なる値を用いてもよい。

また、変速中駆動制御を実行するハイブリッド自動車２０では、変速機６０の切替処理を開始する前にエンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致するよう目標トルクＴｅ＊を設定し、変速機６０の切替処理の最中はモータＭＧ２から値０のトルクＴｓｅｔが出力されるようエンジン２２の目標トルクＴｅ＊をフィードバック制御したが、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊のフィードバック制御に代えてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をフィードバック制御するものとしてもよく、エンジン２２から出力すべきパワーをフィードバック制御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、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上か否かの判定により変速機６０のギヤの状態の切り替え時におけるエンジン２２の目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊の調整を行なうか否かを判定するものとしたが、モータＭＧ２から負のトルクを出力するか否かの判定により変速機６０のギヤの状態の切り替え時におけるエンジン２２の目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊の調整を行なうか否かを判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、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満となってモータＭＧ２から負のトルクが出力される状態のときに変速機６０のギヤの状態を切り替える場合には、エンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致するよう目標トルクＴｅ＊を変更するものとしたが、エンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが要求トルクＴｒ＊に一致する方向に目標トルクＴｅ＊を再設定すればよく、必ずしも完全に一致させるものとしなくてもよい。この場合、モータＭＧ２から値０近傍の正のトルクを出力するよう目標トルクＴｅ＊を再設定するのが好ましい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、要求パワーＰｅ＊を要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ要求電力Ｐｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算したが、変速機６０のギヤの状態を切り替える際には、バッテリ要求電力Ｐｂ＊は考慮せず、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとロスＬｏｓｓとの和として計算するものとしてもよい。

次に、本発明の第２実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０Ｂについて説明する。図１４は第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂは、図示するように、図１に例示した第１実施例のハイブリッド自動車２０の構成に駆動輪３９ａ，３９ｂに制動力を出力するブレーキ８９ａ，８９ｂを付加した構成をしている。したがって、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂの構成のうち第１実施例のハイブリッド自動車２０の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

駆動輪３９ａ，３９ｂに制動力を出力するブレーキ８９ａ，８９ｂの図示しないアクチュエータは、信号ラインによりハイブリッド用電子制御ユニット７０に接続されており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの駆動信号により作動する。

第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに正の駆動力を出力していないとき、即ち制動時を含む非駆動時には図１５に例示する非駆動時駆動制御ルーチンを実行する。このルーチンは、非駆動時に所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

非駆動時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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，車速センサ８８からの車速Ｖ，バッテリ要求電力Ｐｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，ブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限Ｔｂｌｉｍ，変速機６０の変速状態など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ５００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２やバッテリ要求電力Ｐｂ＊や変速機６０の変速状態，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの入力については第１実施例で説明した。ここで、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎについては、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと同様に、バッテリ５０の電池温度と残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定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。また、ブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限については、ブレーキ８９ａ，８９ｂの状態などに基づいて図示しない使用制限設定ルーチンにより設定されてＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込まれ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やブレーキペダルポジションＢＰや車速Ｖ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＊を設定する（ステップＳ５１０）。ここで、要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ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やブレーキペダルポジションＢＰ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１６に要求トルク設定用マップの一例を示す。なお、図１６の要求トルク設定用マップには、図４に例示したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係も合わせて示した。これにより、アクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係が一連のものであることが解る。なお、第２実施例では、非駆動時を考えているから、アクセル開度Ａｃｃが０％のときやブレーキペダル８５が踏み込まれているときであり、要求トルクＴｒ＊は負の値として設定される。

こうして要求トルクＴｒ＊を設定するとエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に値０を設定すると共に（ステップＳ５２０）、設定した要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとに基づいてモータＭＧ２の仮のトルク指令（仮モータトルク指令）Ｔｍ２ｔｍｐを設定し（ステップＳ５３０）、仮モータトルク指令Ｔｍ２ｔｍｐとバッテリ５０の入力制限ＷｉｎをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割った値と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Ｓ５４０）。ここで、仮モータトルク指令Ｔｍ２ｔｍｐは、第２実施例では、運動エネルギをできるだけ電力に回生すると共にスムースに停止するよう予め実験などにより求めた要求トルクＴｒ＊と車速Ｖと仮モータトルク指令Ｔｍ２ｔｍｐとの関係を仮モータトルク指令設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとが与えられると、マップから対応する仮モータトルク指令Ｔｍ２ｔｍｐを導出するものとした。なお、第２実施例では、非駆動時を考えているから、仮モータトルク指令Ｔｍ２ｔｍｐも入力制限ＷｉｎをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割った値も負の値となるから、これらのうちの「大きい方」は絶対値として大きさ比較すれば「小さい方」になる。

続いて、車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とに基づいて変速機６０のギヤの状態を切り替えるか否かの判定を行なう（ステップＳ５５０）。変速機６０のギヤの状態の切り替えの判定は、第２実施例でも、第１実施例と同様に、車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とギヤ状態との関係を予め定めて変速状態設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とが与えられると、マップから対応するギヤ状態を導出し、この導出したギヤ状態と現在のギヤ状態とを比較することにより行なうものとした。変速状態設定用マップの一例を図１７に示す。図１７の変速状態設定用マップには、図６に例示した要求トルク
Ｔｒ＊が正の値のときの車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とギヤ状態との関係も合わせて示した。第２実施例では、要求トルクＴｒ＊が負の値の範囲についても、第１実施例における要求トルクＴｒ＊が正の値の範囲と同様に、モータＭＧ２により効率よくエネルギを回生できるように変速線を設定した。また、モータＭＧ２についてはその上限回転数以下で駆動する必要があるため、車速Ｖがこの上限回転数より若干低い回転数に相当する車速Ｖｈｉ以上のときには、要求トルクＴｒ＊に拘わらず、変速機６０はＨｉギヤ状態とするものとした。

変速機６０のギヤの状態を切り替える必要がないと判定されたときには（ステップＳ５６０）、次式（９）により要求トルクＴｒ＊からモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に変速機６０のギヤ比Ｇｒを乗じたものを減じてブレーキ８９ａ，８９ｂから作用させるべきブレーキトルクＴｂを設定すると共に（ステップＳ５７０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ５８０）、目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信し、ブレーキ８９ａ，８９ｂからブレーキトルクＴｂが作用するようブレーキ８９ａ，８９ｂの図示しないアクチュエータを駆動制御して（ステップＳ６７０）、本ルーチンを終了する。これにより、運動エネルギをモータＭＧ２により効率よく電力に回生すると共に運転者の操作に基づく要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力し、さらに、スムースに制動することができる。

Tb=Tr*-Tm2*・Gr (9)

一方、変速機６０のギヤの状態を切り替える必要があると判定されたときには（ステップＳ５６０）、ブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限がなされているか否か或いは要求トルクＴｒ＊がブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍより小さいか否かを判定する（ステップＳ５９０，Ｓ６００）。ブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限がなされていないときやブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限がなされていても要求トルクＴｒ＊がブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍ未満のときには、ブレーキトルクＴｂに要求トルクＴｒ＊を設定すると共に（ステップＳ６１０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ６２０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定する（ステップＳ６５０）。そして、変速機６０のギヤの状態を切り替える処理の実行開始の指示し（ステップＳ６６０）、目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信し、ブレーキ８９ａ，８９ｂからブレーキトルクＴｂが作用するようブレーキ８９ａ，８９ｂの図示しないアクチュエータを駆動制御して（ステップＳ６７０）、本ルーチンを終了する。変速機６０のギヤの状態を切り替える処理の実行開始の指示がなされると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、この非駆動時駆動制御ルーチンと並行して図９に例示した切替処理ルーチンを実行する。この切替処理については第１実施例で詳述した。こうした処理により、モータＭＧ２から出力するトルクを値０として変速機６０のギヤの状態を切り替えることができると共に運転者の操作に基づく要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。

ステップＳ５９０およびＳ６００でブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限がなされており且つ要求トルクＴｒ＊がブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍより大きいときには、ブレーキトルクＴｂにブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍを設定すると共に（ステップＳ６３０）、ブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍから要求トルクＴｒ＊を減じ、これに動力分配統合機構３０のギヤ比ρを乗じた値をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定し（ステップＳ６４０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定する（ステップＳ６５０）。ここで、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍから要求トルクＴｒ＊を減じてギヤ比ρを乗じた値を設定するのは、このトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動することにより駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊からブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍを減じたトルクを出力するためである。いま、エンジン２２は目標トルクＴ
ｅ＊が値０であるから、アイドル運転しているか停止している状態にある。このとき、モータＭＧ１を駆動すると、エンジン２２はモータリングされる。エンジン２２がモータリングされると、このモータリングにより生じるフリクショントルクが動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力される。第２実施例では、このフリクショントルクのうち動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに伝達（直達）されるトルクが要求トルクＴｒ＊とブレーキトルクＴｂの偏差になるようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算して設定するのである。即ち、要求トルクＴｒ＊をブレーキトルクＴｂ（Ｔｂｌｉｍ）とエンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルク（制動トルク）とにより賄うのである。この場合、エンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクが要求トルクＴｒ＊に一致する方向にモータＭＧ１を駆動することになる。こうしてトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、変速機６０のギヤの状態を切り替える処理の実行開始の指示し（ステップＳ６６０）、目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信し、ブレーキ８９ａ，８９ｂからブレーキトルクＴｂが作用するようブレーキ８９ａ，８９ｂの図示しないアクチュエータを駆動制御して（ステップＳ６７０）、本ルーチンを終了する。こうした処理により、モータＭＧ２から出力するトルクを値０として変速機６０のギヤの状態を切り替えることができると共に運転者の操作に基づく要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。しかも、ブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍを超える分だけの制動トルクをエンジン２２のモータリングによって賄うから、必要以上にエンジン２２をモータリングするのを抑制することができる。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車２０によれば、非駆動時にモータＭＧ２から負のトルクを出力している状態のときに変速機６０のギヤの状態を切り替える場合には、ブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限がなされていないときにはブレーキ８９ａ，８９ｂからのブレーキトルクＴｂで要求トルクＴｒ＊を賄うことによりモータＭＧ２から出力するトルクを値０とし、ブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限がなされているときにはブレーキトルクＴｂ（Ｔｂｌｉｍ）とエンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクとによって要求トルクＴｒ＊を賄うことによりモータＭＧ２から出力するトルクを値０とするから、変速機６０のギヤの状態の切り替えをスムースに行なうことができる。この結果、変速ショックや異音の発生を抑制することができる。しかも、ブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍを超える分だけの制動トルクをエンジン２２のモータリングによって賄うから、必要以上にエンジン２２をモータリングするのを抑制することができる。もとより、運転者が要求する要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。

第２実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限がなされており且つ要求トルクＴｒ＊がブレーキ使用制限Ｔｂｌｉｍより大きいときにブレーキトルクＴｂ（Ｔｂｌｉｍ）とエンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクとにより要求トルクＴｒ＊を賄うことによりモータＭＧ２から出力するトルクを値０としたが、ブレーキ８９ａ，８９ｂの使用制限に拘わらず、ブレーキトルクＴｂとエンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクとにより要求トルクＴｒ＊を賄うことによりモータＭＧ２から出力するトルクを値０とするものとしてもよい。また、エンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクだけで要求トルクＴｒ＊を賄うことによりモータＭＧ２から出力するトルクを値０とするものとしてもよい。この場合、エンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクが要求トルクＴｒ＊に一致するようにすればよい。

第２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ときには、ブレーキ８９ａ，８９ｂによるブレーキトルクＴｂやエンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクとによって要求トルクＴｒ＊を賄うことによりモータＭＧ２から出力するトルクを値０としたが、モータＭＧ２から出力するトルクを正の値として変速機
６０のギヤの状態を切り替えるものとしてもよい。この場合、要求トルクＴｒ＊を賄う以上のブレーキトルクＴｂやエンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクになるようトルク指令Ｔｍ１＊を設定すればよい。

第２実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに拘わらず、ブレーキトルクＴｂとエンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクとによって要求トルクＴｒ＊を賄うことによりモータＭＧ２から出力するトルクを値０として変速機６０のギヤの状態を切り替えるものとしたが、バッテリ５０の入力制限や出力制限がなされているときにだけ、ブレーキトルクＴｂとエンジン２２のフリクショントルクからの伝達トルクとによって要求トルクＴｒ＊を賄ってモータＭＧ２から出力するトルクを値０として変速機６０のギヤの状態を切り替えるものとしてもよい。こうすれば、過大な電力によるバッテリ５０の充放電を抑制することができる。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂでは、Ｈｉ，Ｌｏの２段の変速段をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、変速機６０の変速段は２段に限られるものではなく、３段以上の変速段としてもよい。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂでは、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１８における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂでは、エンジン２２の動力を動力分配統合機構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に出力するものとしたが、図１９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、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２３２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２３４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２３０を備えるものとしてもよい。

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。

本発明は、自動車産業に利用可能である。

本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載する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の構成の一例を示す説明図である。 実施例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２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 変速状態設定用マップの一例を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 モータＭＧ１が負回転している際の動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変速機６０の共線図の一例を示す説明図である。 目標回転数Ｎｅ＊が回転数判定値Ｎｓｅｔ以上のときの目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊の再設定の様子を示す説明図である。 目標回転数Ｎｅ＊が回転数判定値Ｎｓｅｔ未満のときの目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊の再設定の様子を示す説明図である。 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中駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第２実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。 第２実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される非駆動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第２実施例で用いる要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 第２実施例で用いる変速状態設定用マップの一例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

２０，２０Ｂ，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、３１ａ サンギヤ軸、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、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ 駆動輪、３９ｅ，３９ｆ 従動輪、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、６１，６５ サンギヤ、６２，６６ リングギヤ、６３ａ 第１ピニオンギヤ、６３ｂ 第２ピニオンギヤ、６４，６８ キャリア、６７ ピニオンギヤ、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、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ。

Claims (19)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
   動力を入出力可能な電動機と、
   該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
   前記電力動力入出力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、
   操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記内燃機関から出力され前記電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達駆動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記変速制御手段は、前記直達駆動力が前記要求駆動力に略一致するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記変速制御手段は、前記内燃機関から出力するトルクを変更することにより前記直達駆動力を前記要求駆動力に一致する方向に変更する手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
4. 前記変速制御手段は、前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記直達駆動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
5. 前記変速制御手段は、前記内燃機関の回転数の変更を伴って前記直達駆動力を前記要求駆動力に一致する方向に変更する手段である請求項４記載の動力出力装置。
6. 前記変速制御手段は、前記電動機の駆動状態に基づいて前記内燃機関を制御する手段である請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
7. 前記変速制御手段は、前記電動機から出力するトルクに基づいて前記直達駆動力が前記要求駆動力に一致するよう前記内燃機関をフィードバック制御する手段である請求項６記載の動力出力装置。
8. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
   動力を入出力可能な電動機と、
   該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
   前記電力動力入出力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、
   操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記要求駆動力が負の値であって前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングすることによって該内燃機関から該電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求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
   動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、
   を備える動力出力装置。
9. 前記変速制御手段は、前記直達制動力が前記要求駆動力に略一致するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である請求項８記載の動力出力装置。
10. 前記変速制御手段は、前記蓄電手段が入出力制限されているときに前記直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である請求項８または９記載の動力出力装置。
11. 請求項８ないし１０いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記駆動軸に制動力を付与する制動力付与手段を備え、
    前記変速制御手段は、前記制動力付与手段が使用制限されているときに前記直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である
    動力出力装置。
12. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１ないし１１いずれか記載の動力出力装置。
13. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項１ないし１１いずれか記載の動力出力装置。
14. 請求項１ないし１３いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなる自動車。
15. 内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続される駆動装置であって、
    前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
    動力を入出力可能な電動機と、
    該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
    前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記内燃機関から出力され前記電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達駆動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、
    を備える駆動装置。
16. 前記変速制御手段は、前記電動機の駆動状態に基づいて前記内燃機関を制御する手段である請求項１５記載の駆動装置。
17. 内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続される駆動装置であって、
    前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
    動力を入出力可能な電動機と、
    該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
    前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    前記要求駆動力が負の値であって前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングすることによって該内燃機関から該電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求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動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する変速制御手段と、
    を備える駆動装置。
18. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力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、
    前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記内燃機関から出力され前記電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達駆動力が操作者の操作に基づいて設定される要求駆動力に一致する方向に変更されると共に該要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する
    動力出力装置の制御方法。
19. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力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、
    操作者の操作に基づいて設定される前記駆動軸に出力すべき要求駆動力が負の値であって前記電動機から前記駆動軸へ負の駆動力を出力している状態で前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたとき、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングすることによって該内燃機関から該電力動力入出力手段を介して前記駆動軸に出力される直達制動力が前記要求駆動力に一致する方向に変更されると共に前記要求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動力入出力手段と前記電動機とを制御し、該制御している状態で前記変速伝達手段における変速比が変更されるよう該変速伝達手段を制御する
    動力出力装置の制御方法。

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