JP2007137230A - 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】二次電池などの蓄電装置の状態に応じて要求される駆動力の急変に対処する。
【解決手段】バッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づく制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘをエンジン２２の上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘとして設定し（Ｓ１２０）、その範囲内で制限すると共にバッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジンを含む回転系とのエネルギの入出力を伴って要求トルクＴｒ＊を出力する制御（Ｓ１３０〜Ｓ２００）が可能なときにはその制御を実行し、制御が可能でないときには、より広い範囲の性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘをエンジン２２の上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘとして設定して同様に処理し（Ｓ２３０，Ｓ１３０〜Ｓ２００）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を出力する（Ｓ２４０〜Ｓ３００）。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する車両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クランクシャフトをキャリアに接続すると共に車軸に機械的に連結された駆動軸にリングギヤを接続したプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力する第１モータと、駆動軸に動力を入出力する第２モータと、第１モータや第２モータと電力のやりとりを行うバッテリとを備える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、エンジンからキャリア入力される動力と第１モータからサンギヤ入力される動力とに基づく動力をリングギヤを介して駆動軸に入出力すると共に第２モータから駆動軸に動力を入出力している。
特開２００５−３９８８０号公報
上述の動力出力装置では、駆動軸に要求される駆動力が急変したときには、通常は第２モータの駆動力を急変させることによって対応することができるが、第１モータや第２モータと電力のやりとりを行なっているバッテリの入出力制限によって第２モータの駆動力を急変することができないときには、駆動軸に要求される駆動力の急変に対処することができない。この場合、エンジンの回転数を急変させるように第１モータを駆動制御してプラネタリギヤを介して駆動軸に入出力される動力を急変させることにより、駆動軸に要求される駆動力の急変に対処することも考えられるが、エンジンや装置の性能上、エンジンの回転数を増加させたり減少させたりすることができないときには、エンジンの回転数を急変させることによっても駆動軸に要求される駆動力の急変に対処することができない。
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、要求される駆動力の急変に対処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これを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、二次電池などの蓄電装置の状態に応じて要求される駆動力の急変への対処に備え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車両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、
前記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前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
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とりが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段から充放電可能な電力の上下限である入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
前記設定された入出力制限に基づいて前記内燃機関の回転数の制御上の上下限である制御用上下限回転数を設定する制御用上下限回転数設定手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記設定された入出力制限と前記設定された制御用上下限回転数とからなる制御用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力できるときには該制御用制限範囲内で前記設定された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、前記制御用制限範囲内で前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力できないときには前記設定された入出力制限と前記内燃機関の回転数の性能上の上下限である性能用上下限回転数とからなる性能用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って前記設定された要求駆動力に基づく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、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段から充放電可能な電力の上下限である入出力制限を設定すると共に設定した入出力制限に基づいて内燃機関の回転数の制御上の上下限である制御用上下限回転数を設定する。そして、設定した入出力制限と制御用上下限回転数とからなる制御用制限範囲内で内燃機関の回転数変化を伴って駆動軸に要求される要求駆動力を駆動軸に出力できるときには、この制御用制限範囲内で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する。これにより、制御用制限範囲内で要求駆動力を駆動軸に出力することができる。一方、制御用制限範囲内で要求駆動力を駆動軸に出力できないときには、設定した入出力制限と内燃機関の回転数の性能上の上下限である性能用上下限回転数とからなる性能用制限範囲内で内燃機関の回転数変化を伴って要求駆動力に基づく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する。これにより、性能用制限範囲内で要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。性能用制限範囲は制御用制限範囲より広いため、要求駆動力の急変に対して、制御用制限範囲内では要求駆動力を駆動軸に出力することができないときでも性能用制限範囲内で制御することにより、要求駆動力により近い駆動力を駆動軸に出力することができる。したがって、制御用制限範囲内で要求駆動力を駆動軸に出力することができるときにこの制御用制限範囲内で制御することは、制御用制限範囲内で要求駆動力を駆動軸に出力することができないときに備えるものとなる。なお、制御用制限範囲は蓄電手段の入出力制限に応じて設定されるから、蓄電手段の入出力制限に応じた備えを行なうことになる。
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数の増減により入出力される動力を用いて前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう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、内燃機関の回転数の増減により入出力される動力を用いて要求駆動力を駆動軸に出力することができる。この場合、制御用制限範囲内での制御から性能用制限範囲内での制御に移行すると、内燃機関の回転数の増減の程度を広げることができるから、内燃機関の回転数の増減により入出力される動力を大きくすることができる。この結果、より要求駆動力に近い駆動力を駆動軸に出力することができる。
また、本発明の動力出力装置において、前記制御用上下限回転数設定手段は、前記設定された入出力制限のうちの出力制限の絶対値が小さいほど大きくなる傾向に前記制御用上下限回転数のうちの下限回転数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、性能用上下限回転数のうちの下限回転数との差を大きくすることができるから、制御用上下限回転数における下限回転数で運転している内燃機関の回転数を急減する際の余裕を大きくすることができ、内燃機関の回転数を急減することにより駆動軸に出力される駆動力を大きくすることができる。この結果、制御用制限範囲では出力制限によって駆動軸に要求駆動力を出力することができないときでも、性能用制限範囲内で制御することにより、要求駆動力により近い駆動力を駆動軸に出力することができる。
さらに、本発明の動力出力装置において、前記制御用上下限回転数設定手段は、前記設定された入出力制限のうちの入力制限の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に前記制御用上下限回転数のうちの上限回転数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、性能用上下限回転数のうちの上限回転数との差を大きくすることができるから、制御用上下限回転数における上限回転数で運転している内燃機関の回転数を急増する際の余裕を大きくすることができ、内燃機関の回転数を急増することにより駆動軸に出力される駆動力を小さくすることができる。この結果、制御用制限範囲では入力制限によって駆動軸に要求駆動力を出力することができないときでも、性能用制限範囲内で制御することにより、要求駆動力により近い駆動力を駆動軸に出力することができる。
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軸を有し該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。
本発明の車両は、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、前記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前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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とりが可能な蓄電手段と、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段から充放電可能な電力の上下限である入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、前記設定された入出力制限に基づいて前記内燃機関の回転数の制御上の上下限である制御用上下限回転数を設定する制御用上下限回転数設定手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記設定された入出力制限と前記設定された制御用上下限回転数とからなる制御用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力できるときには該制御用制限範囲内で前記設定された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、前記制御用制限範囲内で前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力できないときには前記設定された入出力制限と前記内燃機関の回転数の性能上の上下限である性能用上下限回転数とからなる性能用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って前記設定された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する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
この本発明の車両では、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、要求駆動力の急変に対して制御用制限範囲内では要求駆動力を駆動軸に出力することができないときでも性能用制限範囲内で制御することにより要求駆動力により近い駆動力を駆動軸に出力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。
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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とりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置であって、
（ａ）前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段から充放電可能な電力の上下限である入出力制限を設定すると共に前記設定した入出力制限に基づいて前記内燃機関の回転数の制御上の上下限である制御用上下限回転数を設定し、
（ｂ）前記設定した入出力制限と前記設定した制御用上下限回転数とからなる制御用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力を前記駆動軸に出力できるときには該制御用制限範囲内で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、前記制御用制限範囲内で前記要求駆動力を前記駆動軸に出力できないときには前記設定した入出力制限と前記内燃機関の回転数の性能上の上下限である性能用上下限回転数とからなる性能用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って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では、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段から充放電可能な電力の上下限である入出力制限を設定すると共に設定した入出力制限に基づいて内燃機関の回転数の制御上の上下限である制御用上下限回転数を設定する。そして、設定した入出力制限と制御用上下限回転数とからなる制御用制限範囲内で内燃機関の回転数変化を伴って駆動軸に要求される要求駆動力を駆動軸に出力できるときには、この制御用制限範囲内で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する。これにより、制御用制限範囲内で要求駆動力を駆動軸に出力することができる。一方、制御用制限範囲内で要求駆動力を駆動軸に出力できないときには、設定した入出力制限と内燃機関の回転数の性能上の上下限である性能用上下限回転数とからなる性能用制限範囲内で内燃機関の回転数変化を伴って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する。これにより、性能用制限範囲内で要求駆動力を駆動軸に出力することができる。性能用制限範囲は制御用制限範囲より広いため、要求駆動力の急変に対して、制御用制限範囲内では要求駆動力を駆動軸に出力することができないときでも性能用制限範囲内で制御することにより、要求駆動力により近い駆動力を駆動軸に出力することができる。したがって、制御用制限範囲内で要求駆動力を駆動軸に出力することができるときにこの制御用制限範囲内で制御することは、制御用制限範囲内で要求駆動力を駆動軸に出力することができないときに備えるものとなる。なお、制御用制限範囲は蓄電手段の入出力制限に応じて設定されるから、蓄電手段の入出力制限に応じた備えを行なうことになる。
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（例えば数ｍｓｅｃ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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，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はクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（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。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図３に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図４にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。
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５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５０が要求する充放電要求パワー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たり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
次に、先に設定したバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づく制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘをエンジン２２の上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘとして設定すると共に制御用フラグＦに初期値の値０を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘのうちの制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘは、実施例では、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの絶対値と制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘとの関係を定めて制御用上限回転数設定用マップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、入力制限Ｗｉｎが与えられるとマップから対応する制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘを導出することによって得るものとした。制御用上限回転数設定用マップの一例を図６に示す。図６の例では、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの絶対値が閾値Ｗｉｒｅｆ以上の範囲ではエンジン２２やモータＭＧ１の性能からエンジン２２を回転させることができる上限回転数である性能用上限回転数Ｎｍａｘと同一のものとして設定され、入力制限Ｗｉｎの絶対値が閾値Ｗｉｒｅｆ未満の範囲では入力制限Ｗｉｎの絶対値が小さくなるほど小さくなる傾向に設定される。また、制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎは、実施例では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの絶対値と制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎとの関係を定めて制御用下限回転数設定用マップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、出力制限Ｗｏｕｔが与えられるとマップから対応する制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎを導出することによって得るものとした。制御用下限回転数設定用マップの一例を図７に示す。図７の例では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの絶対値が閾値Ｗｏｒｅｆ以上の範囲ではエンジン２２やモータＭＧ１の性能からエンジン２２を運転可能な下限回転数である性能用下限回転数Ｎｍｉｎと同一のものとして設定され、出力制限Ｗｏｕｔの絶対値が閾値Ｗｏｒｅｆ未満の範囲では出力制限Ｗｏｕｔの絶対値が小さくなるほど大きくなる傾向に設定される。制御用フラグＦは、この駆動制御ルーチンが実行される毎にステップＳ１２０で初期値として値０が設定され、性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘの範囲より内側に設定された制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘの範囲内で制御する通常制御から性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘの範囲内で制御する状態に移行するとき（後述のステップＳ２３０）に値１が設定される。
続いて、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＊とを設定すると共に（ステップＳ１３０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をエンジン２２の上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘと比較し（ステップＳ１４０）、目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満のときには下限回転数Ｎｅｍｉｎを目標回転数Ｎｅ＊として再設定すると共に要求パワーＰｅ＊を再設定した目標回転数Ｎｅ＊で除して目標トルクＴｅ＊を再設定し（ステップＳ１５０）、目標回転数Ｎｅ＊が上限回転数Ｎｅｍａｘより大きいときには上限回転数Ｎｅｍａｘを目標回転数Ｎｅ＊として再設定すると共に要求パワーＰｅ＊を再設定した目標回転数Ｎｅ＊で除して目標トルクＴｅ＊を再設定する（ステップＳ１６０）。ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊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＊とに基づいて行なわれる。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８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。
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、モータＭＧ１から出力するトルクＴｍ１が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２から出力するトルクＴｍ２がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとの和が要求トルクＴｒ＊に一致する条件である次式（１）と、モータＭＧ１による発電電力（消費電力）とモータＭＧ２による消費電力（発電電力）の和がバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる条件である式（２）と、をトルクＴｍ１について解いてトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘに置き換えて得られる式（３），（４）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを計算すると共に（ステップＳ１７０）、エンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊とするためのフィードバックの関係式としての式（５）によりモータＭＧ１の仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ１８０）、計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算したトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの範囲で制限して得られる値をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定する（ステップＳ１９０）。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９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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１からトルクＴｍ１を出力したときにこのトルク出力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、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。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。式（１）中のρは動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）であり、式（５）中のｋ１は比例項のゲインであり、同式（５）中のｋ２は積分項のゲインである。
-Tm1/ρ+Tm2・Gr=Tr* (1)
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2≦Wout (2)
Tm1min=(Gr・Win-Tr*・Nm2)/(Gr・Nm1+Nm2/ρ) (3)
Tm1max=(Gr・Wout-Tr*・Nm2)/(Gr・Nm1+Nm2/ρ) (4)
Tm1tmp=k1・(Ne*-Ne)+k2・∫(Ne*-Ne)dt (5)
いま、ステップＳ１８０で計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの範囲内であるとしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定された場合を考える。この場合、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にするよう設定されたトルクとなるから、このトルク指令Ｔｍ１＊をモータＭＧ１から出力することにより、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転するよう運転することができる。一方、計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの範囲外となることによりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限されることによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定された場合を考える。この場合、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にするよう設定されたトルクとは異なるトルクとなるため、このトルク指令Ｔｍ１＊をモータＭＧ１から出力すると、エンジン２２は目標回転数Ｎｅ＊とは異なる回転数で運転することになる。仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎで制限されてトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎがトルク指令Ｔｍ１＊として設定されたときには、図９の共線図におけるトルクＴｍ１の大きさが小さくされるから、エンジン２２の回転数Ｎｅは目標回転数Ｎｅ＊を超えて増加することになり、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ１ｍａｘで制限されてトルク制限Ｔｍ１ｍａｘがトルク指令Ｔｍ１＊として設定されたときには、図９の共線図におけるトルクＴｍ１の大きさが大きくされるから、エンジン２２の回転数Ｎｅは目標回転数Ｎｅ＊を超えて減少する。実施例では、このようにエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊を超えて増減することにより、エンジン２２とモータＭＧ１とを含む回転系からエネルギを取り出したり逆にエネルギを蓄えたりしてリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力しようとするのである。
続いて、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を上述の式（５）の左辺のＴｍ１ｔｍｐに置き換えて逆算することにより得られる目標回転数Ｎｅ＊を逆算回転数Ｎｅｂとして求め（ステップＳ２００）、制御用フラグＦの値を調べると共に（ステップＳ２１０）、計算した逆算回転数Ｎｅｂをエンジン２２の上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘと比較する（ステップＳ２２０，Ｓ２４０）。ここで、逆算回転数Ｎｅｂは、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となるよう計算したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＭＧ１から出力したときにエンジン２２の回転数Ｎｅの目標値となる回転数となる。従って、制御用フラグＦが値０で逆算回転数Ｎｅｂが上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘの範囲内であるときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘの範囲で制限した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１とを含む回転系とのエネルギの入出力を伴ってリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができると判断することができ、制御用フラグＦが値０で逆算回転数Ｎｅｂが上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘの範囲外であるときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘの範囲で制限した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１とを含む回転系とのエネルギの入出力を伴ってもリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することはできないと判断することができる。
制御用フラグＦが値０で逆算回転数Ｎｅｂが上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘの範囲内であるときには、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したモータ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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（６）および式（７）により計算すると共に（ステップＳ２７０）、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（８）により計算し（ステップＳ２８０）、計算したトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ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Ｓ２９０）。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（８）は、前述した図９の共線図から容易に導き出すことができる。上述したように、制御用フラグＦが値０で逆算回転数Ｎｅｂが上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘの範囲内であるときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘの範囲で制限した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができるため、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘによって制限されることなく仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐがモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定されることになる。従って、制御用フラグＦが値０で逆算回転数Ｎｅｂが上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘの範囲内であるときには、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをそのままモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する処理としてもよい。
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (6)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (8)
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Ｓ３００）、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における吸入空気量制御や燃料噴射制御，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Ｓ２１０で制御用フラグＦは値０と判定されたが、ステップＳ２２０で逆算回転数Ｎｅｂは上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘの範囲外であると判定されたときには、
性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘを上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘとして設定すると共に制御用フラグＦに値１を設定し（ステップＳ２３０）、ステップＳ１３０の要求パワーＰｅ＊に基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する処理に戻り、ステップＳ１３０〜Ｓ２００の処理を実行する。このとき、上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘには、制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘに代えて性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘが設定されているから、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘより広い性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘの範囲内で設定されることになる。従って、性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘを上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘとして設定してステップＳ１３０の処理に戻ることは、エンジン２２の回転数Ｎｅが制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘの範囲内とバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力する制御から、エンジン２２の回転数Ｎｅが性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘの範囲内とバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力する制御に移行させたことを意味する。
そして、同様に、制御用フラグＦの値を調べると共に（ステップＳ２１０）、計算した逆算回転数Ｎｅｂをエンジン２２の上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘと比較する（ステップＳ２２０，Ｓ２４０）。このとき、制御用フラグＦには値１がセットされている。計算した逆算回転数Ｎｅｂがエンジン２２の上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘの範囲内のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘの範囲で制限した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１とを含む回転系とのエネルギの入出力を伴ってリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができると判断し、ステップＳ２７０以降の処理を実行して本ルーチンを終了する。この場合も、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘによって制限されることなく仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐがそのままモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定されることになる。
逆算回転数Ｎｅｂがエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満のときにはエンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｅｍｉｎとなるよう上述の式（５）の目標回転数Ｎｅ＊を下限回転数Ｎｅｍｉｎに置き換えて得られる仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定し（ステップＳ２５０）、ステップＳ２７０以降の処理を実行する。このように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定することによりエンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｅｍｉｎ、即ち性能用下限回転数Ｎｍｉｎ未満となるのを抑制することができる。このとき、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘによって制限されると、リングギヤ軸３２ａには制限により変更される分だけ要求トルクＴｒ＊から外れたトルクが出力されることになる。
逆算回転数Ｎｅｂがエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘより大きいときにはエンジン２２の回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｅｍａｘとなるよう上述の式（５）の目標回転数Ｎｅ＊を上限回転数Ｎｅｍａｘに置き換えて得られる仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定し（ステップＳ２６０）、ステップＳ２７０以降の処理を実行する。このように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定することによりエンジン２２の回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｅｍａｘ、即ち性能用上限回転数Ｎｍａｘより大きくなるのを抑制することができる。このときも、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘによって制限されると、リングギヤ軸３２ａには制限により変更される分だけ要求トルクＴｒ＊から外れたトルクが出力されることになる。
いま、バッテリ５０の温度Ｔｂや残容量（ＳＯＣ）により出力制限Ｗｏｕｔが大きく制限されている状態でエンジン２２の回転数Ｎｅが制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎで制限されて運転されている最中に、アクセルペダル８３の踏み込みにより要求トルクＴｒ＊が急増した場合を考える。制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎは、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが大きく制限されているため、性能用下限回転数Ｎｍｉｎより大きい回転数が設定されている。このため、要求トルクＴｒ＊の急増に伴って、ステップＳ２１０で制御用フラグＦは値０と判定されるがステップＳ２２０で逆算回転数Ｎｅｂは上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘの範囲外であると判定されたときには、エンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎに制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎに代えて性能用下限回転数Ｎｍｉｎが設定されるから、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲に加えて制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎと性能用下限回転数Ｎｍｉｎとの回転数差の分だけエンジン２２とモータＭＧ１とを含む回転系からエネルギを取り出すことができる。この状態の共線図の一例を図１０に示す。図示するように、エンジン２２の回転数Ｎｅ（Ｃ軸の回転数）を制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎから性能用下限回転数Ｎｍｉｎに引き下げることができるから、この分だけ回転系のエネルギを取り出してリングギヤ軸３２ａに出力するトルクとして用いることができる。
次に、バッテリ５０の温度Ｔｂや残容量（ＳＯＣ）により入力制限Ｗｉｎが大きく制限されている状態でエンジン２２の回転数Ｎｅが制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘで制限されて運転されている最中に、アクセルペダル８３の踏み外しにより要求トルクＴｒ＊が急減した場合を考える。制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘは、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが大きく制限されているため、性能用上限回転数Ｎｍａｘより小さな回転数が設定されている。このため、要求トルクＴｒ＊の急減に伴って、ステップＳ２１０で制御用フラグＦは値０と判定されるがステップＳ２２０で逆算回転数Ｎｅｂは上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘの範囲外であると判定されたときには、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘに制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘに代えて性能用上限回転数Ｎｍａｘが設定されるから、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲に加えて性能用上限回転数Ｎｍａｘと制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘとの回転数差の分だけエンジン２２とモータＭＧ１とを含む回転系にエネルギを蓄えることができる。この状態の共線図の一例を図１１に示す。図示するように、エンジン２２の回転数Ｎｅ（Ｃ軸の回転数）を制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘから性能用上限回転数Ｎｍａｘに引き上げることができるから、この分だけ回転系にエネルギを蓄えてリングギヤ軸３２ａに出力するトルクを調整することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘを設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅを制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘの範囲内で制限すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１とを含む回転系とのエネルギの入出力を伴って駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができるときには、その範囲内で制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅを制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘの範囲内で制限すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１とを含む回転系とのエネルギの入出力を伴ってもリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができないときには、制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘより範囲の広い性能用上下限回転数Ｎｍｉｎ，Ｎｍａｘの範囲内でエンジン２２の回転数Ｎｅを制限すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１とを含む回転系とのエネルギの入出力を伴ってリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するよう制御するから、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔが大きく制限されているときにエンジン２２が上下限回転数Ｎｅｍｉｎ，Ｎｅｍａｘ近傍で運転されている最中に要求トルクＴｒ＊が急変しても、急変した要求トルクＴｒ＊に基づくトルクをリングギヤ軸３２ａに出力することができる。即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅをバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに基づく制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘの範囲内で制限して制御することにより、要求トルクＴｒ＊の急変に備えることができ、要求トルクＴｒ＊の急変に対処することができるのである。
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に基づいて制御用上下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ，Ｎｅｃｍａｘを設定するものとしたが、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに基づいて制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘについては設定するがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに基づいて制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎについては設定しないものとしてもよいし、逆に、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに基づいて制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎについては設定するがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに基づいて制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘについては設定しないものとしてもよい。
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１２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１２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１３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。
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。
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、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。
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。 バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 制御用上限回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 制御用下限回転数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。 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。 エンジン２２が制御用下限回転数Ｎｅｃｍｉｎ近傍で回転しているとき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。 エンジン２２が制御用上限回転数Ｎｅｃｍａｘ近傍で回転しているとき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。 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 (7)

  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、
    前記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前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
    前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
    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とりが可能な蓄電手段と、
    前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段から充放電可能な電力の上下限である入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
    前記設定された入出力制限に基づいて前記内燃機関の回転数の制御上の上下限である制御用上下限回転数を設定する制御用上下限回転数設定手段と、
    前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    前記設定された入出力制限と前記設定された制御用上下限回転数とからなる制御用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力できるときには該制御用制限範囲内で前記設定された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、前記制御用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力できないときには前記設定された入出力制限と前記内燃機関の回転数の性能上の上下限である性能用上下限回転数とからなる性能用制限範囲内で前記設定された要求駆動力に基づく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する制御手段と、
    を備える動力出力装置。
  2. 前記制御手段は、前記内燃機関の回転数の増減により入出力される動力を用いて前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
  3. 前記制御用上下限回転数設定手段は、前記設定された入出力制限のうちの出力制限の絶対値が小さいほど大きくなる傾向に前記制御用上下限回転数のうちの下限回転数を設定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. 前記制御用上下限回転数設定手段は、前記設定された入出力制限のうちの入力制限の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に前記制御用上下限回転数のうちの上限回転数を設定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軸を有し該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する発電機と、を備える手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
  6. 請求項１ないし５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連結されてなる車両。
  7. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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と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）前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段から充放電可能な電力の上下限である入出力制限を設定すると共に前記設定した入出力制限に基づいて前記内燃機関の回転数の制御上の上下限である制御用上下限回転数を設定し、
    （ｂ）前記設定した入出力制限と前記設定した制御用上下限回転数とからなる制御用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力を前記駆動軸に出力できるときには該制御用制限範囲内で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、前記制御用制限範囲内で前記内燃機関の回転数変化を伴って前記要求駆動力を前記駆動軸に出力できないときには前記設定した入出力制限と前記内燃機関の回転数の性能上の上下限である性能用上下限回転数とからなる性能用制限範囲内で前記要求駆動力に基づく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する、
    動力出力装置の制御方法。
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