JP2006002740A - 動力出力装置および自動車並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の運転に伴うこもり音の発生を抑制すると共にエネルギ効率の向上を図る。
【解決手段】 エンジンからの動力をプラネタリギヤと二つのモータＭＧ１，ＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸に出力して走行するハイブリッド自動車において、モータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇに基づいてこもり音の発生を回避するエンジン２２の動作ラインを設定し（Ｓ１４０）、この設定した動作ラインに基づいてエンジンとモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する（Ｓ１５０〜Ｓ２００）。これにより、エンジンの運転に伴って生じ得るこもり音の発生を抑制すると共にできる限りエンジンを効率よく運転することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、動力出力装置および自動車並びに動力出力装置の制御方法に関し、詳しくは、電力と動力の入出力を伴って内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力する電力動力入出力手段を備えた動力出力装置および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、エンジンと、エンジンの出力軸に接続されたロータと駆動軸に接続されたロータからなるクラッチモータと、駆動軸に接続されたロータとこのロータを回転可能なステータからなるアシストモータと、エンジンの運転に伴なう振動が駆動装置または動力出力装置の有する共振周波数の範囲外となるようエンジンとクラッチモータとアシストモータとを制御する制御装置を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。この装置によれば、駆動装置や駆動装置が備える動力出力装置や他の機器のエンジンの運転に伴なう共振を防止することができる、とされている。
特開平９−２０１００５

このように、エンジンの運転に伴う共振などの不都合、例えばこもり音の発生などの不都合を防止することは装置の耐久性の向上や操作者に違和感を与えないという観点から重要な課題の一つとされている。こうした共振現象やこもり音の発生は、エンジンの運転状態だけでなく、エンジンの出力軸や駆動軸に連結されて動力を入出力するクラッチモータやアシストモータの運転状態によっても生じ得ると考えられるから、これらのモータの運転状態も考慮する必要がある。

本発明の動力出力装置および自動車並びに動力出力装置の制御方法は、内燃機関の運転に伴なうこもり音の発生を抑制する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自動車並びに動力出力装置の制御方法は、装置等のエネルギ効率の向上を図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、電力と動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電力動力入出力手段と、
前記電力動力入出力手段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動力を設定する要求動力設定手段と、
前記電力動力入出力手段の運転状態に基づいて前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定する動作ライン設定手段と、
該設定された動作ラインと前記設定された要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、電力動力入出力手段の運転状態に基づいて内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定し、この動作ラインと要求動力とに基づいて内燃機関と電力動力入出力手段とを制御する。この結果、動力入出力手段と内燃機関を運転したときに発生するこもり音を抑制することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段の電力の入出力状態に基づいて前記動作ラインを設定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段により入出力される電力が大きいほど前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じるこもり音領域が大きくなるものとして該こもり音領域を回避するよう動作ラインを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電力動力入出力手段により入出力される電力が大きいときにはこもり音領域も大きくなるものとして動作ラインを設定することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段からのトルクに基づいて前記動作ラインを設定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段のトルクの絶対値が大きいほど前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じるこもり音領域が大きくなるものとして該こもり音領域を回避するよう動作ラインを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電力動力入出力手段のトルクの絶対値が大きいときにはこもり音領域が大きくなるものとして動作ラインを設定することができる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記動作ライン設定手段は、複数の動作ラインから一つの動作ラインを選択することにより設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、こもり音領域の大きさに応じた動作ラインを選択することができる。また、前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関の効率が高くなるよう前記動作ラインを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を効率よく運転することができる。

あるいは、本発明の動力出力装置において、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機を備え、前記制御手段は、前記設定された要求動力に基づく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する手段であるものとすることもできる。

本発明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、前記電力動力入出力手段は、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、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転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、電力と動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電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段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動力を設定する要求動力設定手段と、前記電力動力入出力手段の運転状態に基づいて前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定する動作ライン設定手段と、該設定された動作ラインと前記設定された要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が連結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動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、こもり音の発生を抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
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、電力と動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電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段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、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
前記電力動力入出力手段の運転状態に基づいて前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定し、
前記設定した動作ラインと前記設定した要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車の制御方法によれば、電力動力入出力手段の運転状態に基づいて内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定し、設定した動作ラインと設定した要求動力とに基づいて内燃機関と電力動力入出力手段とを制御するから、電力動力入出力手段と内燃機関とを運転したときに生じ得るこもり音の発生を抑制することができる。

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動力出力装置を搭載した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、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置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を介して減速ギヤ３５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６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも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のいずれか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のいずれか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，ＭＧ２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、いずれも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、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。

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に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂ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。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２は、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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０を充放電するための要求充放電パワーＰｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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、エンジン２２の回転数Ｎｅは、図示しないクランクポジションセンサにより検出されたクランクシャフト２６の回転位置に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、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５０の要求充放電パワーＰｂ＊は、残容量（ＳＯＣ）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。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂ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。

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軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき駆動要求トルクＴ＊と車両に要求される車両要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。駆動要求トルクＴ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと駆動要求トルクＴ＊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Ｔ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーＰ＊は、設定した駆動要求トルクＴ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する要求充放電パワー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ることができる。

続いて、設定した車両要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。エンジン要求パワーＰｅ＊の設定は、エンジン２２の応答性がモータＭＧ１，ＭＧ２などに比して遅いことから、いままでにこのルーチンが実行されて設定されたエンジン要求パワーＰｅ＊と今回設定された車両要求パワーＰ＊とを用いて車両要求パワーＰ＊がいずれエンジン要求パワーＰｅ＊として設定されるようなまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する。

次に、前回このルーチンが実行されたときに設定されたモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じてモータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇを計算する（ステップＳ１３０）。ここで、発電量Ｐｃｈｇについては、本質的には今回このルーチンで設定されるモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いて計算するのが好ましいが、なまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定することからエンジン２２の運転ポイントが急変しないことや、このルーチンの起動間隔が所定時間（８ｍｓｅｃ）と短いことから、前回このルーチンが実行されたときに設定されたトルク指令Ｔｍ１＊を用いて計算しても不都合は生じない。

モータＭＧ１による発電量Ｐｃｈｇを算出すると、算出した発電量Ｐｃｈｇに基づいてこもり音を回避するようエンジン２２の動作ラインを設定する（ステップＳ１４０）。実施例では、モータＭＧ１の最大発電量Ｐｍａｘを４等分した４つの区分（０〜Ｐｍａｘ／４， Ｐｍａｘ／４〜Ｐｍａｘ／２，Ｐｍａｘ／２〜３Ｐｍａｘ／４， ３Ｐｍａｘ／４〜Ｐｍａｘ）に対応するこもり音を回避するための動作ラインＤＬ１〜Ｄｌ４を定めて予めＲＯＭ７４に記憶しておき、発電量Ｐｃｈｇが与えられると対応する動作ラインを導出して設定するものとした。実施例の動作ラインＤＬ１〜ＤＬ４の一例を図４ないし図７に示す。動作ラインＤＬ１〜ＤＬ４は、図４ないし図７に示すように、モータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇが大きくなるほどこもり音が発生するこもり音領域が大きくなるものとしてこもり音領域を回避するよう設定されている。ここで、動作ラインＤＬ１は、エンジン２２を効率よく運転することができる動作ラインとして設定されている。したがって、他の動作ラインＤＬ２〜ＤＬ４は、この動作ラインＤＬ１をベースとして作成されているものと考えることもできるから、動作ラインＤＬ１〜ＤＬ４は、こもり音が生じないようにすると共にできる限りエンジン２２を効率よく運転するものとして設定されていることになる。

続いて、設定した目標パワーＰｅ＊と設定した動作ラインと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Ｓ１５０）。ここで、図７には動作ラインＤＬ４を設定したときに目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子をも示した。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、こもり音領域を回避するように設定された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、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Ｓ１６０）。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８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に減速ギヤ３５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＊が減速ギヤ３５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）

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，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下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３），（４）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、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（５）により計算し（ステップＳ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１９０）。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の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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（５）は、前述した図８の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin＝(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（５）

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Ｓ２００）、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。

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の発電量Ｐｃｈｇに基づいてこもり音を回避する動作ラインを設定すると共にこの設定した動作ラインを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定してエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するから、こもり音の発生を抑制することができる。また、設定される動作ラインＤＬ１〜ＤＬ４は、基本的にはエンジン２２を効率よく運転する動作ラインＤＬ１をベースとして作成されているから、こもり音の発生を抑制しながらエンジン２２を効率よく運転することができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができる。もとより、運転者の要求する要求トルクＴｒ＊に基づくトルク（動力）を出力して走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇの４つの領域に対応する動作ラインＤＬ１〜ＤＬ４を予め設定しておき、モータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇに基づいて４つの動作ラインＤＬ１〜ＤＬ４から対応する動作ラインを選択するものとしたが、こうした動作ラインは４つに限定されるものではなく３つ以下や５つ以上のいかなる数としてもかまわない。また、モータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇに基づいて、その都度、こもり音が生じない動作ラインを作成するものとしてもかまわない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定するものとしたが、モータＭＧ１のトルクに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定するものとしてもよい。これは、モータＭＧ１の発電量ＰｃｈｇがモータＭＧ１のトルクと回転数との積として表わされることや、こもり音の発生は回転数よりトルクに影響されると考えられるからである。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定するものとしたが、モータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇに加えてモータＭＧ２の消費電力量やトルクに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ２の消費電力量やトルクが大きいほどこもり音が発生する領域が大きくなるものとして動作ラインを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、前回このルーチンが実行されたときに設定されたモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いて発電量Ｐｃｈｇを計算し、この計算した発電量Ｐｃｈｇに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定し、この設定した動作ラインに基づいてエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものとしたが、こうした動作ラインに基づいて設定されるモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いて再びモータＭＧ１の発電量Ｐｃｈｇを計算し、この再計算した発電量Ｐｃｈｇを用いて設定した動作ラインを用いるべきか否かを判定し、用いるべきと判定されたときにはその動作ラインに基づいてエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、用いるべきでないと判定されたときには再計算した発電量Ｐｃｈｇに対応する動作ラインを設定すると共にこの設定した動作ラインに基づいてエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を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ＭＧ２の動力を減速ギヤ３５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９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の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図９における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続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、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６３ａ，６３ｂ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１０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６３ａ，６３ｂ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、本発明の実施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。

本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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。 動作ラインＤＬ１の一例を示す説明図である。 動作ラインＤＬ２の一例を示す説明図である。 動作ラインＤＬ３の一例を示す説明図である。 動作ラインＤＬ４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。 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、３５ 減速ギヤ、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、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、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 ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪，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。

Claims (12)

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、電力と動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電力動力入出力手段と、
   前記電力動力入出力手段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動力を設定する要求動力設定手段と、
   前記電力動力入出力手段の運転状態に基づいて前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定する動作ライン設定手段と、
   該設定された動作ラインと前記設定された要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段の電力の入出力状態に基づいて前記動作ラインを設定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段により入出力される電力が大きいほど前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じるこもり音領域が大きくなるものとして該こもり音領域を回避するよう動作ラインを設定する手段である請求項２記載の動力出力装置。
4. 前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段からのトルクに基づいて前記動作ラインを設定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
5. 前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段のトルクの絶対値が大きいほど前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じるこもり音領域が大きくなるものとして該こもり音領域を回避するよう動作ラインを設定する手段である請求項２記載の動力出力装置。
6. 前記動作ライン設定手段は、複数の動作ラインから一つの動作ラインを選択することにより設定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. 前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関の効率が高くなるよう前記動作ラインを設定する手段である請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置。
8. 請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機を備え、
   前記制御手段は、前記設定された要求動力に基づく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する手段である
   動力出力装置。
9. 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８いずれか記載の動力出力装置。
10. 前記電力動力入出力手段は、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、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置。
11. 請求項１ないし１０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。
12. 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、電力と動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電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段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、
    前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
    前記電力動力入出力手段の運転状態に基づいて前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定し、
    前記設定した動作ラインと前記設定した要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する
    動力出力装置の制御方法。

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