JP2007284044A - 動力出力装置、それを備えたハイブリッド車両および動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機を内燃機関と駆動軸との何れかに選択的に接続可能な動力出力装置において電動機と内燃機関との接続時になされた駆動力の増加要求を良好に満足させる。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１や動力の伝達効率に関連した条件が成立しており、かつ要求トルクＴ＊が増加しているときには、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続を解除した状態で回転軸ＭＳ２と伝達ギヤ軸３６とを回転同期させる回転同期処理（Ｓ２９０〜Ｓ３１０）と、当該回転同期処理後の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続（Ｓ２４０）とを伴って要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１、ＭＧ２および接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６，６７が制御される。
【選択図】図４

Description

本発明は、動力出力装置、それを備えたハイブリッド車両および動力出力装置の制御方法に関する。

従来から、ハイブリッド車両に搭載される動力出力装置として、内燃機関と、当該内燃機関と駆動軸と発電機とに接続されて電力のやり取りによりエンジンから出力された動力を増減して駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、電動機と、当該電動機の回転軸を駆動軸または出力軸に選択的に接続させることができる手段とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１および２参照。）。この種の動力出力装置によれば、内燃機関の回転数よりも駆動軸の回転数が高くなる場合には、電動機の回転軸を内燃機関の出力軸に接続する一方、内燃機関の回転数よりも駆動軸の回転数が低くなる場合には、電動機の回転軸を駆動軸に接続することによりエネルギ効率を向上させることが可能となる。
特開平１０−７５５０１号公報 特開２０００−２２５８６１号公報

ところで、上述のように電動機の回転軸を内燃機関の出力軸と駆動軸との何れかに選択的に接続可能とした動力出力装置において、例えば発電機の回転数が所定値であるときに電動機、内燃機関および駆動軸の回転が同期するようにしておけば、発電機の回転数が当該所定値になったときに電動機の接続先を内燃機関の出力軸と駆動軸との間で容易に切り替えることができる。ただし、このような動力出力装置では、駆動力の増加要求（駆動軸の回転に対する加速要求）がなされ、電動機の接続先を内燃機関から駆動軸へと切り替えるときに、運転状態によっては電動機と駆動軸とを回転同期させるべく内燃機関の運転ポイント（トルクおよび回転数）を減速側に変更せざるを得なくなることもあり、却って駆動力の増加要求（加速要求）に良好に対応し得なくなるおそれがある。

そこで、本発明による動力出力装置、それを備えたハイブリッド車両および動力出力装置の制御方法は、電動機を内燃機関と駆動軸との何れかに選択的に接続可能な動力出力装置において、電動機と内燃機関とが接続されているときになされた駆動力の増加要求を良好に満足させることを目的の一つとする。また、本発明による動力出力装置、それを備えたハイブリッド車両および動力出力装置の制御方法は、電動機と内燃機関とが接続されているときになされた駆動力の増加要求を良好に満足させて動力出力装置の運転性を向上させることを目的の一つとする。

本発明による動力出力装置は、
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、
動力を入出力可能な第１電動機と、
動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸である機関軸と前記第１電動機の回転軸である第１電動機軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、
前記駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に前記第１電動機軸の回転数が所定値になったときに前記機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、
前記第２電動機の回転軸である第２電動機軸と前記機関軸との接続および該接続の解除と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、前記第２電動機軸と前記機関軸とが接続される第１接続状態と前記第２電動機軸と前記伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段と、
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、
前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さいときに前記第１接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御すると共に、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに前記第２接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する一方、前記第１接続状態のもとで所定条件が成立しており、かつ前記設定された要求駆動力が増加しているときには、前記第２電動機軸と前記機関軸との接続を解除した状態で前記第２電動機軸と前記伝達軸とを回転同期させる回転同期処理と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続とを伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する制御手段と、
を備えるものである。

この動力出力装置は、駆動軸、内燃機関および第１電動機に接続される、いわゆる３軸式の動力入出力手段と、駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に第１電動機軸の回転数が所定値になったときに内燃機関の機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、第２電動機の回転軸である第２電動機軸と機関軸との接続および該接続の解除と、第２電動機軸と伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、第２電動機軸と機関軸とが接続される第１接続状態と第２電動機軸と伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段とを備えており、第２電動機を内燃機関と駆動軸との何れかに選択的に接続可能に構成されている。すなわち、この動力出力装置では、第１電動機軸の回転数が所定値になると伝達軸と機関軸とが回転同期することから、第１電動機軸の回転数が所定値付近にあれば第２電動機と内燃機関または駆動軸（伝達軸）との接続状態を第１接続状態と第２接続状態との間で容易に切り替えることができる。そして、この動力出力装置では、基本的に、第１電動機軸の回転数が上記所定値よりも小さいときには第１接続状態のもとで、第１電動機軸の回転数が上記所定値よりも大きいときには第２接続状態のもとで、設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と第１電動機と第２電動機と接続断接手段とが制御されるが、第１接続状態のもとで所定条件が成立しており、かつ設定された要求駆動力が増加しているときには、第２電動機軸と機関軸との接続を解除した状態で第２電動機軸と伝達軸とを回転同期させる回転同期処理と、当該回転同期処理後の第２電動機軸と伝達軸との接続とを伴って要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と第１電動機と第２電動機と接続断接手段とが制御される。これにより、第２電動機軸と機関軸とが接続される第１接続状態のもとで要求駆動力が増加したときに、第２電動機軸と伝達軸とを回転同期させるべく第１電動機軸の回転数が上記所定値になるように内燃機関の運転ポイントを変更することなく、第２電動機と内燃機関または駆動軸との接続状態を要求駆動力の増加要求に対応する上で有利な第２接続状態へと移行させることができるので、電動機と内燃機関とが接続される第１接続状態のもとでなされた駆動力の増加要求を良好に満足させ、それにより、動力出力装置の運転性を向上させることが可能となる。

また、前記制御手段は、前記第１接続状態における動力の伝達効率が所定の基準値以上となるときには前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きくなっても前記第１接続状態を維持しながら前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御するものであってもよく、前記所定条件は、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに成立してもよい。このように第１接続状態のもとで第１電動機軸の回転数が所定値よりも大きくなっている場合、駆動力の増加要求に応じて第１接続状態から第２接続状態に移行させるべく第２電動機軸（機関軸）と伝達軸とを回転同期させるためには、第１接続状態を維持したままだと内燃機関の回転数を低下させて第１電動機軸の回転数を上記所定値付近まで低下させなければならない。これに対して、第１接続状態のもとで第１電動機軸の回転数が上記所定値より大きく、かつ設定された要求駆動力が増加しているときに、上述の回転同期処理と、当該回転同期処理後の第２電動機軸と伝達軸との接続とを伴って要求駆動力に基づく駆動力が出力されるようにすれば、第２電動機軸と伝達軸とを回転同期させるべく内燃機関の運転ポイントを減速側に変更することなく、第２電動機と内燃機関または駆動軸との接続状態を要求駆動力の増加要求に対応する上で有利な第２接続状態へと移行させることが可能となる。

更に、本発明による動力出力装置は、前記設定された要求駆動力の増加度合を取得する駆動力増加度合取得手段を更に備えてもよく、前記制御手段は、前記取得された増加度合が所定度合以下であり、かつ前記第１接続状態における動力の伝達効率が所定の基準値以上となるときに、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きくなっても前記第１接続状態を維持しながら前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御するものであってもよい。すなわち、駆動軸の回転に対する加速要求が比較的緩やかなものであって要求駆動力の増加度合が所定度合以下であるときには、動力の伝達効率が所定の基準値以上となる範囲内で第１接続状態を維持しながら第１電動機による駆動力を増加させることにより、第２電動機と内燃機関または駆動軸との接続状態の頻繁な切り替えを抑制しつつ、駆動力の増加要求を満足させることが可能となる。

また、本発明による動力出力装置は、前記設定された要求駆動力の増加度合を取得する駆動力増加度合取得手段を更に備えてもよく、前記所定条件は、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さく、かつ前記取得された増加度合が所定度合を超えているときに成立してもよい。これにより、第１接続状態のもとで比較的急峻な駆動力の増加要求がなされたときに、第２電動機と内燃機関または駆動軸との接続状態を要求駆動力の増加要求に対応する上で有利な第２接続状態へと速やかに移行させて、駆動力の増加要求を良好に満足させることが可能となる。

更に、前記第１電動機軸の回転数に関する前記所定値は値０であってもよい。このように、基本的に、第１電動機軸の回転数が値０よりも小さいときには第１接続状態のもとで、第１電動機軸の回転数が値０よりも大きいときには第２接続状態のもとで、要求駆動力に基づく駆動力が出力されるようにすれば、第１接続状態のもとで第１電動機の回転数が正になることに伴い第１電動機が発電すると共に第２電動機が電力を消費して動力を出力する動力循環や、第２接続状態のもとで第１電動機の回転数が負になることに伴い第２電動機が発電すると共に第１電動機が電力を消費して動力を出力する動力循環を生じないようにして動力出力装置におけるエネルギ効率を向上させることが可能となる。

また、前記制御手段は、同一パワーを出力可能な前記内燃機関の運転ポイントのうち、効率がより高くなる運転ポイントで前記内燃機関を運転可能なものであってもよい。このように、内燃機関を適宜効率のよい運転ポイントで運転することにより、第１接続状態と第２接続状態との切り替えと相まって、動力出力装置のエネルギ効率をより一層向上させることが可能となる。

本発明によるハイブリッド車両は、上記何れかの動力出力装置と、前記駆動軸に連結された駆動輪とを備えるものである。本発明によるハイブリッド車両に備えられた動力出力装置は、上述のように電動機と内燃機関とが接続される第１接続状態のもとでなされた駆動力の増加要求を良好に満足させて運転性を向上させることができるものであるので、本発明のハイブリッド車両ではドライバビリティを良好に向上させることが可能となる。

本発明による動力出力装置の制御方法は、駆動軸と、内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸である機関軸と前記第１電動機の回転軸である第１電動機軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、前記駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に前記第１電動機軸の回転数が所定値になったときに前記機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、前記第２電動機の回転軸である第２電動機軸と前記機関軸との接続および該接続の解除と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、前記第２電動機軸と前記機関軸とが接続される第１接続状態と前記第２電動機軸と前記伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さいときに前記第１接続状態のもとで前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御すると共に、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに前記第２接続状態のもとで前記要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する一方、前記第１接続状態のもとで所定条件が成立しており、かつ前記設定された要求駆動力が増加しているときには、前記第２電動機軸と前記機関軸との接続を解除した状態で前記第２電動機軸と前記伝達軸とを回転同期させる回転同期処理と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続とを伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御するものである。

この方法によれば、第２電動機軸と機関軸とが接続される第１接続状態のもとで要求駆動力が増加したときに、伝達軸と機関軸とを回転同期させるべく第１電動機軸の回転数が上記所定値になるように内燃機関の運転ポイントを変更することなく、第２電動機と内燃機関または駆動軸との接続状態を要求駆動力の増加要求に対応する上で有利な第２接続状態へと移行させることができるので、電動機と内燃機関とが接続される第１接続状態のもとでなされた駆動力の増加要求を良好に満足させ、それにより、動力出力装置の運転性を向上させることが可能となる。

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、本発明の実施例に係る動力出力装置を備えたハイブリッド自動車の概略構成図である。図１に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸（機関軸）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にその回転軸（第１電動機軸）ＭＳ１が接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続されたリングギヤ軸３２ａに連結されている中間軸３５と、この中間軸３５に連結された伝達ギヤ軸３６と、中間軸３５に連結された駆動軸３７ｂを含むギヤ機構３７と、発電可能なモータＭＧ２と、このモータＭＧ２の回転軸（第２電動機軸）ＭＳ２をエンジン２２のクランクシャフト２６と伝達ギヤ軸３６との何れか一方に選択的に接続可能な接続断接ユニット６０と、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、当該エンジン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により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてエンジン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ＥＣＵ７０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。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の回転軸ＭＳ１が、リングギヤ３２には一端にギヤ（外歯車）３２ｂを有する中空のリングギヤ軸３２ａがそれぞれ接続されており、リングギヤ軸３２ａのギヤ３２ｂは、中間軸３５の一端に固定されたギヤ３５ｂと噛合している。動力分配統合機構３０は、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からリングギヤ軸３２ａ、ギヤ３２ｂおよびギヤ３５ｂを介して中間軸３５に出力された動力は、中間軸３５のギヤ３５ｃとギヤ機構３７のギヤ３７ａとを介して駆動軸３７ｂに伝達され、更にデファレンシャルギヤ３８を介して最終的にハイブリッド自動車２０の駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。また、伝達ギヤ軸３６は、ギヤ（外歯車）３６ａを有する中空軸であり、伝達ギヤ軸３６のギヤ３６ａは、中間軸３５の他端に固定されたギヤ３５ａと噛合している。本実施例において、リングギヤ軸３２ａと中間軸３５との間のギヤ比（リングギヤ軸３２ａのギヤ３２ｂの歯数／ギヤ３５ｂの歯数）と、伝達ギヤ軸３６と中間軸３５と間のギヤ比（伝達ギヤ軸３６のギヤ３６ａの歯数／ギヤ３５ａの歯数）とは、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０になったときに、伝達ギヤ軸３６の回転とエンジン２２のクランクシャフト２６の回転とが同期するように設定されている。

接続断接ユニット６０は、エンジン２２のクランクシャフト２６に固定されたエンジンギヤ６１と、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２に固定されたモータギヤ６２と、伝達ギヤ軸３６の軸部に固定された駆動軸側ギヤ６３と、エンジン側可動部材６４と、駆動軸側可動部材６５と、エンジン側可動部材６４を移動させるためのアクチュエータ６６と、駆動軸側可動部材６５を移動させるためのアクチュエータ６７とを含む。実施例において、エンジン２２、モータＭＧ２および伝達ギヤ軸３６は、クランクシャフト２６と回転軸ＭＳ２と伝達ギヤ軸３６とが互いに同軸になるように配置されており、エンジンギヤ６１、モータギヤ６２および駆動軸側ギヤ６３は、同一のものであって互いに所定の間隔を隔てて配置されている。また、エンジン側可動部材６４は、いわゆるシンクロメッシュとして構成されており、アクチュエータ６６によりエンジン側可動部材６４をクランクシャフト２６や回転軸ＭＳ２の軸方向に進退移動させることにより、エンジンギヤ６１とモータギヤ６２との間に多少の回転数の差があっても両者の結合およびその解除を実行することができる。更に、駆動軸側可動部材６５も、エンジン側可動部材６４と同一のシンクロメッシュとして構成されており、アクチュエータ６７により駆動軸側可動部材６５をクランクシャフト２６や回転軸ＭＳ２の軸方向に進退移動させることにより、モータギヤ６２と駆動軸側ギヤ６３との間に多少の回転数の差があっても両者の結合およびその解除を実行することができる。なお、実施例において、各アクチュエータ６６，６７は、モータアクチュエータあるいは電磁アクチュエータといった電動アクチュエータとして構成される。このような接続断接ユニット６０によれば、エンジンギヤ６１とモータギヤ６２とを結合させると共にモータギヤ６２と駆動軸側ギヤ６３との結合を解除してモータＭＧ２（回転軸ＭＳ２）とエンジン２２（クランクシャフト２６）とを接続したモータ−エンジン接続状態と、エンジンギヤ６１とモータギヤ６２との結合を解除すると共にモータギヤ６２と駆動軸側ギヤ６３とを結合させてモータＭＧ２（回転軸ＭＳ２）を伝達ギヤ軸３６および中間軸３５を介して駆動軸３７ｂに接続したモータ−駆動軸接続状態との何れかを選択的に設定することができる。

ここで、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２が伝達ギヤ軸３６および中間軸３５を介して駆動軸３７ｂに接続されるモータ−駆動軸接続状態（図１参照）での動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６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の一例を図２に示す。同図中、左端のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸は動力分配統合機構３０のリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数を示し、ＴＳ軸は伝達ギヤ軸３６の回転数（＝モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を示し、ＤＳ軸は駆動軸３７ｂの回転数を示し、右端のＩＳ軸は中間軸３５の回転数を示す。また、同図中、「ρ１」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、「ρ２」は、リングギヤ軸３２ａと中間軸３５との間のギヤ比（リングギヤ軸３２ａのギヤ３２ｂの歯数／ギヤ３５ｂの歯数）である。また、「ρ３」は、伝達ギヤ軸３６と中間軸３５との間のギヤ比（伝達ギヤ軸３６のギヤ３６ａの歯数／ギヤ３５ａの歯数）であり、「ρ４」は、中間軸３５と駆動軸３７ｂとの間のギヤ比（ギヤ３５ｃのギヤ比／ギヤ３７ａの歯数）である。かかるモータ−駆動軸接続状態では、基本的にモータＭＧ１が発電機として機能して（正転回生して）エンジン２２の運転ポイント（回転数およびトルク）を調整し、駆動軸３７ｂには、動力分配統合機構３０により分配されるエンジン２２からの動力が出力されると共に、モータＭＧ２からの動力が伝達ギヤ軸３６や中間軸３５を介して出力される。従って、モータ−駆動軸接続状態は、駆動軸３７ｂに比較的高いトルクを出力すべき加速時等において有利なものとなる。実施例では、基本的にモータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０よりも大きいときにモータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態がかかるモータ−駆動軸接続状態に設定されるようにアクチュエータ６６，６７が制御される。そして、図２において破線で示すように、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０になると、モータＭＧ２に接続された伝達ギヤ軸３６とクランクシャフト２６とが回転同期し、実施例ではエンジン側可動部材６４および駆動軸側可動部材６５としてシンクロメッシュが採用されていることから、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０に近い値になった時点で各可動部材６４，６５が図１において矢印方向に移動するようにアクチュエータ６６，６７を制御すれば、モータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態をモータ−駆動軸接続状態からモータ−エンジン接続状態へと容易かつスムースに切り替えることができる。これにより、モータ−駆動軸接続状態においてモータＭＧ１の回転数が負（値０未満）になることに伴いモータＭＧ２が発電すると共にモータＭＧ１が電力を消費して動力を出力する動力−電力−動力の循環（動力循環）を生じないようにしてハイブリッド自動車２０におけるエネルギ効率を向上させることが可能となる。

また、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２がエンジン２２のクランクシャフト２６に接続されるモータ−エンジン接続状態での動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６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の一例を図３に示す。かかるモータ−駆動軸接続状態では、基本的にモータＭＧ２が発電機として機能してエンジン２２の運転ポイント（回転数およびトルク）を調整すると共にモータＭＧ１が負の回転数で力行（逆転力行）し、駆動軸３７ｂには、動力分配統合機構３０により分配されるエンジン２２からの動力が出力される。従って、モータ−エンジン接続状態は、駆動軸３７ｂの回転数（車速Ｖ）が所定範囲内にあり、駆動軸３７ｂに出力すべきトルクが比較的低い巡航時等に有利なものとなる。実施例では、基本的にモータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０よりも小さいときにモータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態がかかるモータ−エンジン接続状態に設定されるようにアクチュエータ６６，６７が制御される。そして、図３において破線で示すように、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０になると、伝達ギヤ軸３６とクランクシャフト２６とが回転同期し、実施例ではエンジン側可動部材６４および駆動軸側可動部材６５としてシンクロメッシュが採用されていることから、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数が値０に近い値になった時点で、各可動部材６４，６５が図１の矢印の向きと反対方向に移動するようにアクチュエータ６６，６７を制御すれば、モータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態をモータ−エンジン接続状態からモータ−駆動軸接続状態へと容易かつスムースに切り替えることができる。これにより、モータ−エンジン接続状態においてモータＭＧ１の回転数が正（値０を超えた値）になることに伴いモータＭＧ１が発電すると共にモータＭＧ２が電力を消費して動力を出力する動力−電力−動力の循環（動力循環）を生じないようにしてハイブリッド自動車２０におけるエネルギ効率を向上させることが可能となる。

一方、モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な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と電力のやり取りを行なう。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の何れかで発電される電力を他のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何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り、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は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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ＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０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等が入力されている。バッテリＥＣＵ５２は、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ＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２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も算出している。また、バッテリ５０には、図示されないＤＣ／ＤＣコンバータを介して低圧バッテリ（図示省略）が接続されており、上述の接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６，６７を始めとする各種補機類には、当該低圧バッテリから電力が供給される。

ハイブリッドＥＣＵ７０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ＥＣＵ７０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の操作位置であるシフトポジションＳＰ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等が入力ポートを介して入力される。また、接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６，６７もハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、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取りを行なっている。

上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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３７ｂに出力すべき要求トルクＴ＊が計算され、この要求トルクＴ＊に対応する駆動力が駆動軸３７ｂ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の運転制御モードとしては、要求駆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駆動軸３７ｂ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、要求駆動力とバッテリ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駆動軸３７ｂ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から要求動力に見合う動力が駆動軸３７ｂに出力されるように運転制御するモータ運転モード等がある。

次に、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４は、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６とが接続されたモータ−エンジン接続状態にあるときに実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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り、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。

図４の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０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、車速センサ８８からの車速Ｖ、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｅ，Ｎｍ１，Ｎｍ２、バッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。この場合、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。更に、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。そして、バッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎと、その放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとは、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の基本値を設定すると共に、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可能である。図５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６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。

ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３７ｂに出力すべき要求トルクＴ＊と、走行に際して要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと要求トルク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および車速Ｖが与えられると当該マップからこれらに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７に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例では、設定した要求トルクＴ＊に駆動軸３７ｂの回転数を乗じたものとバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊（ただし、充電要求側を正とする）とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を設定するものとした。なお、駆動軸３７ｂの回転数は、ステップＳ１００で入力した車速Ｖに所定の換算係数ｋを乗じることにより求めることができる。続いて、ステップＳ１１０で設定した要求パワーＰ＊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）。実施例では、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Ｐ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＊とを設定するものとした。図８に、エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する。同図に示すように、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Ｐ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となること示す相関曲線との交点から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＊とを設定したならば、ステップＳ１００で入力したアクセル開度Ａｃｃから本ルーチンの前回実行時に入力されたアクセル開度Ａｃｃ（前回値）を減じることにより、アクセル開度変化率ΔＡｃｃを計算する（ステップＳ１３０）。

次いで、所定のフラグＦが値１であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、フラグＦが値０であれば、ステップＳ１００で入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０にて用いられる値Ｎ１は、値０よりも大きい正の値として定められるが、かかる値Ｎ１の定め方については後述する。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎ１未満であれば、更にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ここで用いられる値Ｎｒｅｆは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０よりも大きいときにモータ−駆動軸接続状態が設定されるようにするための閾値であり、値０にごく近い例えば負の値（値０または正の値であってもよい）とされる。そして、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎｒｅｆ未満であれば、ステップＳ１００にて入力したアクセル開度ＡｃｃとステップＳ１３０にて計算したアクセル開度変化率ΔＡｃｃとに基づいて運転者により比較的急峻な加速要求（急加速要求）がなされているか否か、すなわち運転者により要求されている駆動力の増加度合が所定度合を超えているか否かを判定する（ステップＳ１７０）。実施例では、例えばアクセル開度Ａｃｃごとにアクセル開度変化率ΔＡｃｃと比較するための閾値が予め定められており、ステップＳ１３０にて計算したアクセル開度変化率ΔＡｃｃがステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃに対応する閾値を超えている場合に、要求駆動力の増加度合が所定度合を上回る急加速要求であると判断される。

ステップＳ１７０にて急加速要求がなされていない、すなわち加速要求がなされていてもそれが緩やかなものであるか、あるいはハイブリッド自動車２０が定常走行状態にあると判断された場合には、モータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態をモータ−エンジン接続状態に維持したままで要求トルクＴ＊に基づく駆動力を駆動軸３７ｂに出力すべく、まず、ステップＳ１００で入力したエンジン２２の回転数ＮｅとステップＳ１２０にて設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とに基づいて次式（１）を用いた計算によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１８０）。式（１）は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊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（１）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。トルク指令Ｔｍ２＊を設定したならば、次式（２）および式（３）に従ってモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上限および下限としてのトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを計算する（ステップＳ１９０）。更に、次式（４）に従ってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ２００）、計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限することによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２１０）。このようにしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、駆動軸３７ｂに出力するトルクを基本的にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限した値に設定することができる。なお、式（４）は、図３の共線図から容易に導き出すことができる。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＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２２０）、本ルーチンを一旦終了させる。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。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＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

Tm2*＝前回Tm2*＋k1(Ne*−Ne)＋k2∫(Ne*−Ne)dt …（１）
Tmax=(Wout−Tm2*・Nm2)/Nm1 …（２）
Tmin=(Win−Tm2*・Nm2)/Nm1 …（３）
Tm1tmp=−T*・ρ1・ρ2・ρ4 …（４）

また、ステップＳ１６０にてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎｒｅｆ以上であると判断された場合にも、ステップＳ１７０と同様にして、アクセル開度Ａｃｃとアクセル開度変化率ΔＡｃｃとに基づいて運転者により比較的急峻な加速要求（急加速要求）がなされているか否か、すなわち運転者により要求されている駆動力の増加度合が所定度合を超えているか否かを判定する（ステップＳ２３０）。ステップＳ２３０にてアクセル開度変化率ΔＡｃｃが閾値を上回っており、運転者により要求駆動力の増加度合が大きい比較的急峻な加速要求がなされていると判断された場合には、モータ−駆動軸接続状態のもとで要求トルクＴ＊に基づく駆動力を駆動軸３７ｂに出力すべく、エンジンギヤ６１とモータギヤ６２との結合が解除されると共にモータギヤ６２と駆動軸側ギヤ６３とが結合されるように接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６，６７に指令信号を与え、モータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態をモータ−エンジン接続状態からモータ−駆動軸接続状態へと切り替える（ステップＳ２４０）。そして、ステップＳ１００で入力したエンジン２２の回転数ＮｅとステップＳ１２０にて設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とに基づいて次式（５）を用いた計算によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２５０）。式（５）も、上記式（１）と同様に、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊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（５）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。トルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、次式（６）および式（７）に従ってモータ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Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを計算する（ステップＳ２６０）。更に、次式（８）に従ってモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ２７０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限することによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２８０）。このようにしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸３７ｂに出力するトルクを基本的にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に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、図２の共線図から容易に導き出すことができる。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＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２２０）、本ルーチンを一旦終了させる。なお、モータ−駆動軸接続状態への完全な移行後には、ハイブリッドＥＣＵ７０は、図示しないモータ−駆動軸接続状態における駆動制御ルーチンを実行する。

Tm1*＝前回Tm1*＋k1′(Ne*−Ne)＋k2′∫(Ne*−Ne)dt …（５）
Tmax=(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（６）
Tmin=(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（７）
Tm2tmp=(T*＋Tm1*/ρ1/ρ2/ρ4)・ρ3・ρ4 …（８）

これに対して、ステップＳ２３０にてアクセル開度変化率ΔＡｃｃが閾値以下であり、運転者により急加速要求がなされていない、すなわち加速要求がなされていてもそれが緩やかなものであるか、あるいはハイブリッド自動車２０が定常走行状態にあると判断された場合には、上述のステップＳ１８０〜Ｓ２２０の処理が実行される。このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１がモータ−エンジン接続状態からモータ−駆動軸接続状態への切替点（値０）に基づく閾値Ｎｒｅｆ以上であるときに加速要求がなされても、それが比較的緩やかな緩加速要求である場合には、モータ−駆動軸接続状態への切り替え無しにそれまで同様の制御が実行される。このため、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎｒｅｆ以上であるときに緩加速要求が継続されると、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０を超え（正の値となり）、上述の値Ｎ１に近づいていくことがある。ここで、ステップＳ１５０にて用いられる閾値としての値Ｎ１の定め方について図９および図１０を参照しながら説明する。図９において実線で示すように、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０を超えると（正回転になると）、モータＭＧ１により発電すると共にモータＭＧ２により電力を消費して動力を出力する動力−電力−動力の循環（動力循環）を生じてしまう。ただし、このような動力循環を生じる状態であっても、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が比較的小さい正の値であるうちは、図１０からわかるように、動力の伝達効率が所定の基準値η０以上となって実用上良好に保たれる。このような点に鑑みて、実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１５０にて用いられる閾値である値Ｎ１をモータ−エンジン接続状態で動力循環を生じても動力の伝達効率を実用上良好に保つことができるモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の値として定めている。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１５０にてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎ１未満であると判断されると共にステップＳ１６０にてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎｒｅｆ以上であると判断されたとき、すなわちモータ−エンジン接続状態における動力の伝達効率が所定の基準値η０以上に保たれるときに緩加速要求がなされている場合、モータ−エンジン接続状態のもとで要求トルクＴ＊に基づく駆動力が駆動軸３７ｂに出力されるようにエンジン２２の目標値Ｎｅ＊，Ｔｅ＊やモータ指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が設定されるのである（ステップＳ１８０〜Ｓ２２０）。このように、加速要求が比較的緩やかなものであるときには、動力の伝達効率が所定の基準値η０以上となる範囲内でモータ−エンジン接続状態を維持しながらモータＭＧ１による駆動力を増加させることにより、モータＭＧ２とエンジン２２または駆動軸３７ｂとの接続状態の頻繁な切り替えを抑制しつつ、駆動力の増加要求を満足させることが可能となる。

ただし、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上の状態、特に回転数Ｎｍ１が値０以上の動力循環を生じる状態で更に駆動力の増加要求（緩加速要求）がなされると、ステップＳ１１０にて要求パワーＰ＊が大きな値に設定され、それに伴いステップＳ１２０にてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊も大きな値に設定されることから、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１も大きくなり、上述の閾値としての値Ｎ１以上になることがある。このように、ステップＳ１５０にてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値Ｎ１以上になったと判断された場合には、フラグＦを値１に設定した上で（ステップＳ２９０）、エンジンギヤ６１とモータギヤ６２との結合が解除されるように接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６に指令信号を与える（ステップＳ３００）。こうしてステップＳ３００にてエンジンギヤ６１とモータギヤ６２との結合を解除した時点では、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０を超えていることから、伝達ギヤ軸３６の回転とエンジン２２のクランクシャフト２６すなわちモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２の回転とが同期していない。このため、ステップＳ３００の処理を実行したならば、モータＭＧ２の回転と伝達ギヤ軸３６の回転とを同期させるべく、モータＭＧ２の目標回転数Ｎｍ２＊を次式（９）に従って計算すると共に、計算した目標回転数Ｎｍ２＊とステップＳ１００にて入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいて次式（１０）を用いた計算によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ３１０）。なお、式（９）の右辺は、伝達ギヤ軸３６の回転数を示すものであり、駆動軸３７ｂの回転数を車速Ｖに換算係数ｋを乗じたものとした上で、図２や図３の共線図から容易に導き出すことができる。また、式（１０）は、モータＭＧ２を目標回転数Ｎｍ２＊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（１０）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。ステップＳ３１０にてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定したならば、上述のステップＳ１９０〜Ｓ２２０の処理を実行する。

Nm2*＝k・V/ρ3/ρ4 …（９）
Tm2*＝前回Tm2*＋k1″(Nm2*−Nm2)＋k2″∫(Nm2*−Nm2)dt …（１０）

また、上述のようにしてステップＳ２９０にてフラグＦが値１に設定されると、本ルーチンの次の実行時には、ステップＳ１４０にてフラグＦが値１であると判断され、この場合には、例えばステップＳ１００にて入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と伝達ギヤ軸３６の回転数（k・V／(1＋ρ2)）との偏差に基づいてモータＭＧ２の回転と伝達ギヤ軸３６の回転との同期状態を判定する（ステップＳ３２０）。この段階でモータＭＧ２の回転と伝達ギヤ軸３６の回転とが概ね同期していなければ、上述のステップＳ３１０，Ｓ１９０〜Ｓ２２０の処理を実行する。また、ステップＳ３２０にてモータＭＧ２の回転と伝達ギヤ軸３６の回転とが概ね同期したと判断された場合には、フラグＦを値０に設定した上で（ステップＳ３３０）、モータギヤ６２と駆動軸側ギヤ６３とが結合されるように接続断接ユニット６０のアクチュエータ６７に指令信号を与え、モータＭＧ２とクランクシャフト２６または駆動軸３７ｂとの接続状態をモータ−エンジン接続状態からモータ−駆動軸接続状態へと切り替え（ステップＳ２４０）、更にステップＳ２５０〜Ｓ２８０およびＳ２２０の処理を実行する。そして、モータ−駆動軸接続状態への完全な移行後には、ハイブリッドＥＣＵ７０は、図示しないモータ−駆動軸接続状態における駆動制御ルーチンを実行する。

更に、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Ｎｒｅｆ未満であっても、ステップＳ１７０にて要求駆動力の増加度合が所定度合を上回る急加速要求が運転者によりなされていると判断された場合にも、モータＭＧ２の回転と伝達ギヤ軸３６の回転とが概ね同期するまでステップＳ２９０〜Ｓ３１０，Ｓ１９０〜Ｓ２２０の処理が実行される。そして、モータＭＧ２の回転と伝達ギヤ軸３６の回転とが概ね同期したと判断されると、モータ−駆動軸接続状態への切り替え処理（ステップＳ２４０）や、ステップＳ２５０〜Ｓ２８０およびＳ２２０の処理が実行される。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、基本的に、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数Ｎｍ１が値０よりも小さいときにはモータ−エンジン接続状態のもとで、モータＭＧ１の回転軸ＭＳ１の回転数Ｎｍ１が値０よりも大きいときにはモータ−駆動軸接続状態のもとで、要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１、ＭＧ２および接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６，６７が制御される。そして、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１や動力の伝達効率に関連した上述の条件が成立しており、かつ加速要求により設定された要求トルクＴ＊が増加しているときには、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続を解除した状態で回転軸ＭＳ２と伝達ギヤ軸３６とを回転同期させる回転同期処理（ステップＳ２９０〜Ｓ３１０等）と、当該回転同期処理後のモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続（ステップＳ２４０）とを伴って要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１、ＭＧ２および接続断接ユニット６０のアクチュエータ６６，６７が制御される。これにより、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２と伝達ギヤ軸３６とを回転同期させるべくモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０になるようにエンジン２２の運転ポイントを変更することなく、モータＭＧ２とエンジン２２または駆動軸３７ｂとの接続状態を要求トルクＴ＊の増加要求に対応する上で有利なモータ−駆動軸接続状態へと移行させることができるので、モータ−エンジン接続状態のもとでなされた駆動力の増加要求を良好に満足させ、それにより、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構３０および伝達ギヤ軸３６等を含む動力出力装置の運転性ひいてはハイブリッド自動車２０のドライバビリティを向上させることが可能となる。

すなわち、ハイブリッド自動車２０では、動力の伝達効率が所定の基準値η０以上に保たれるのであればモータ−エンジン接続状態のもとで動力循環が許容されるが、このように動力循環が許容されてモータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０よりも大きくなっている場合、更に加速要求（駆動力の増加要求）がなされてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が上述の閾値Ｎ１以上となったときに、モータ−駆動軸接続状態に移行すべくモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２（クランクシャフト２６）と伝達ギヤ軸３６とを回転同期させるためには、モータ−エンジン接続状態のままだとエンジン２２の回転数Ｎｅを低下させてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を値０付近まで低下させなければならず（図９参照）、これでは加速に不利となってしまう。これに対して、モータ−エンジン接続状態のもとでモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０より大きく、かつ要求トルクＴ＊が増加しているときに、上述のような回転同期処理（ステップＳ２９０〜Ｓ３１０等）と、当該回転同期処理後のモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続（ステップＳ２４０）とを伴って要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力されるようにすれば、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２と伝達ギヤ軸３６とを回転同期させるべくエンジン２２の運転ポイントを減速側に変更することなく、加速要求に対応する上で有利なモータ−駆動軸状態へと移行させることが可能となる。

また、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がモータ−エンジン接続状態からモータ−駆動軸接続状態への切替点（値０）に基づく閾値である値Ｎｒｅｆよりも小さい場合であっても、比較的急峻な加速要求がなされた場合には、上述の回転同期処理（ステップＳ２９０〜Ｓ３１０等）と、当該回転同期処理後のモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とクランクシャフト２６との接続（ステップＳ２４０）とを伴って要求トルクＴ＊に基づく駆動力が出力される。これにより、モータ−エンジン接続状態のもとで比較的急峻な加速要求がなされたときに、モータＭＧ２とエンジン２２または駆動軸３７ｂとの接続状態を加速要求に対応する上で有利なモータ−駆動軸接続状態へと速やかに移行させて、加速要求を良好に満足させることが可能となる。

更に、実施例のハイブリッド自動車２０のように、加速要求が比較的緩やかなものであるときには、動力の伝達効率が所定の基準値η０以上となる範囲内で、すなわちモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１がモータ−エンジン接続状態における動力の伝達効率を実用上良好に保ち得る値Ｎ１未満であることを条件としてモータ−エンジン接続状態を維持しながらモータＭＧ１による駆動力を増加させることにより、モータＭＧ２とエンジン２２または駆動軸３７ｂとの接続状態の頻繁な切り替えを抑制しつつ、駆動力の増加要求を満足させることが可能となる。そして、上記実施例では、基本的に、同一パワーを出力可能なエンジン２２の運転ポイントのうち効率がより高くなる運転ポイントでエンジン２２が運転されることから、モータ−エンジン接続状態とモータ−駆動軸接続状態との切り替えと相まって、動力出力装置ひいてはハイブリッド自動車２０のエネルギ効率をより一層向上させることが可能となる。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

すなわち、上記実施例においては、動力循環を生じても動力の伝達効率を実用上良好に保ち得る範囲内でモータ−エンジン接続状態を維持するためにモータＭＧ１の回転数に対する閾値としての値Ｎ１を定めているが、これに限られるものではない。例えばモータ−エンジン接続状態における車速Ｖ等と動力の伝達効率との関係と、モータ−駆動軸接続状態における車速Ｖ等と動力の伝達効率との関係とをそれぞれマップとして作成しておき、緩加速要求等に応じてモータ−エンジン接続状態を維持する際に、上記各マップから得られる伝達効率同士を比較して、モータ−エンジン接続状態における伝達効率がモータ−駆動軸接続状態における伝達効率を上回っている間、モータ−エンジン接続状態を維持するようにしてもよい。

また、接続断接ユニット６０は、モータＭＧ２の回転軸ＭＳ２とエンジン２２のクランクシャフト２６との接続および該接続の解除を行うドグクラッチ、およびモータＭＧ２の回転軸ＭＳ２と伝達ギヤ軸３６との間の接続および該接続の解除を行うドグクラッチとを含むものであってもよい。更に、アクチュエータ６６，６７として、電動アクチュエータの代わりに油圧アクチュエータ等の流体圧アクチュエータを用いてもよい。

本発明の実施例に係る動力出力装置を備えたハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 モータ−駆動軸接続状態での動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６における回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。 モータ−エンジン接続状態での動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６における回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。 実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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。 エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。 モータ−エンジン接続状態での動力分配統合機構３０の各回転要素および伝達ギヤ軸３６における回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。 モータ−エンジン接続状態におけるモータＭＧ１の回転数と動力の伝達効率との関係を示す説明図である。

符号の説明

２０ 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 中間軸、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ ギヤ、３６ 伝達ギヤ軸、３６ａ，３６ｂ ギヤ、３７ ギヤ機構、３７ａ ギヤ、３７ｂ 駆動軸、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、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 接続断接ユニット、６１ エンジンギヤ、６２ モータギヤ、６３ 駆動軸側ギヤ、６４ エンジン側可動部材、６５ 駆動軸側可動部材、６６，６７ アクチュエータ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、ＭＳ１，ＭＳ２ 回転軸。

Claims (8)

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、
   動力を入出力可能な第１電動機と、
   動力を入出力可能な第２電動機と、
   前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
   前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸である機関軸と前記第１電動機の回転軸である第１電動機軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、
   前記駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に前記第１電動機軸の回転数が所定値になったときに前記機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、
   前記第２電動機の回転軸である第２電動機軸と前記機関軸との接続および該接続の解除と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、前記第２電動機軸と前記機関軸とが接続される第１接続状態と前記第２電動機軸と前記伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段と、
   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、
   前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さいときに前記第１接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御すると共に、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに前記第２接続状態のもとで前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する一方、前記第１接続状態のもとで所定条件が成立しており、かつ前記設定された要求駆動力が増加しているときには、前記第２電動機軸と前記機関軸との接続を解除した状態で前記第２電動機軸と前記伝達軸とを回転同期させる回転同期処理と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続とを伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記制御手段は、前記第１接続状態における動力の伝達効率が所定の基準値以上となるときには前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きくなっても前記第１接続状態を維持しながら前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御し、前記所定条件は、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに成立する請求項１に記載の動力出力装置。
3. 請求項２に記載の動力出力装置において、
   前記設定された要求駆動力の増加度合を取得する駆動力増加度合取得手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記取得された増加度合が所定度合以下であり、かつ前記第１接続状態における動力の伝達効率が所定の基準値以上となるときに、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きくなっても前記第１接続状態を維持しながら前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する動力出力装置。
4. 請求項１または２に記載の動力出力装置において、
   前記設定された要求駆動力の増加度合を取得する駆動力増加度合取得手段を更に備え、
   前記所定条件は、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さく、かつ前記取得された増加度合が所定度合を超えているときに成立する動力出力装置。
5. 前記第１電動機軸の回転数に関する前記所定値は値０である請求項１から４の何れかに記載の動力出力装置。
6. 前記制御手段は、同一パワーを出力可能な前記内燃機関の運転ポイントのうち、効率がより高くなる運転ポイントで前記内燃機関を運転可能である請求項１から５の何れかに記載の動力出力装置。
7. 請求項１から６の何れかに記載の動力出力装置と、前記駆動軸に連結された駆動輪とを備えるハイブリッド車両。
8. 駆動軸と、内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸である機関軸と前記第１電動機の回転軸である第１電動機軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、前記駆動軸に所定の変速比をもって連結されると共に前記第１電動機軸の回転数が所定値になったときに前記機関軸と回転同期する伝達軸を含む伝達機構と、前記第２電動機の回転軸である第２電動機軸と前記機関軸との接続および該接続の解除と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続および該接続の解除とを独立に実行可能であり、前記第２電動機軸と前記機関軸とが接続される第１接続状態と前記第２電動機軸と前記伝達軸とが接続される第２接続状態との何れかを選択的に設定可能な接続断接手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
   前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも小さいときに前記第１接続状態のもとで前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御すると共に、前記第１電動機軸の回転数が前記所定値よりも大きいときに前記第２接続状態のもとで前記要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する一方、前記第１接続状態のもとで所定条件が成立しており、かつ前記設定された要求駆動力が増加しているときには、前記第２電動機軸と前記機関軸との接続を解除した状態で前記第２電動機軸と前記伝達軸とを回転同期させる回転同期処理と、前記第２電動機軸と前記伝達軸との接続とを伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記接続断接手段とを制御する、
   動力出力装置の制御方法。

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