JP2008221949A - 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、駆動装置、駆動装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機を介して駆動軸に接続された電動機の温度上昇を抑制する。
【解決手段】モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上かインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上のときには、モータ状態判定フラグＦに値１を設定すると共に変速機のＬｏ−Ｈｉ変速線を高車速側に設定してアップシフト変速されにくくなるようにし（Ｓ３４０，Ｓ３５０）、変速機の現在変速段ｎがＨｉギヤでありモータが低回転数高トルクの高負荷領域内で駆動される共にモータ状態判定フラグＦが値１のときにはＨｉ−Ｌｏ変速線に拘わらず強制的にダウンシフト変速する（Ｓ４００〜Ｓ４２０）。これにより、モータが高回転数低トルクの領域で駆動されるようにすることができるから、モータの温度上昇を抑制することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、駆動軸に動力を出力する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、蓄電手段と共に車両に搭載され駆動軸を駆動する駆動装置、駆動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、エンジンの出力軸と駆動軸とに接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に接続された第１モータと、変速機を介して駆動軸に接続された第２モータ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、車速に基づいて変速機の二つのブレーキの係合状態を切り替えることにより変速機の変速段（Ｈｉギヤ，Ｌｏギヤ）を変更して、第２モータからの動力を車速に応じたものとして駆動軸に出力している。
特開２００６−１８２１６８号公報

ところで、上述した変速機を介して駆動軸に電動機が接続されたタイプの動力出力装置では、変速機がＨｉギヤの状態のときにはＬｏギヤの状態に比して電動機は低回転数高トルクで駆動される。このため、変速機がＨｉギヤの状態では電動機が比較的高トルクの領域で駆動され続ける場合が生じ、場合によっては電動機やその駆動回路の温度が大きく上昇するから、これに対してより適切に対処することが望まれる。

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，駆動装置，駆動装置の制御方法は、電動機がより適切な駆動領域で駆動されるように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自動車並びに動力出力装置の制御方法，駆動装置，駆動装置の制御方法は、電動機を含む電気駆動系が適正温度の範囲内で駆動されるように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，駆動装置，駆動装置の制御方法は、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、
動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電機駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する。電機駆動系の温度が所定温度以上のときには変速伝達手段のダウンシフト変速によって電動機が比較的低トルクで駆動されるようにすることができるから、電動機を含む電気駆動系が適正温度の範囲内で駆動されるようにすることができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記高温時制御として、前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に前記電動機の回転数が所定回転数未満となる範囲内で該変速伝達手段がアップシフト変速されにくくなるよう前記所定の変速条件を変更して該変更した変速条件に基づいて該変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する手段であるものとすることもできるし、本発明の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記高温時制御として、前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速を禁止して前記電動機が所定回転数未満の範囲内で駆動されるよう該変速伝達手段と該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、電動機がその上限回転数を超えて駆動されるのを抑制することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記電動機が所定の高負荷領域で駆動されていることを条件として前記高温時制御を実行する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明の動力出力装置において、内燃機関と、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸に対して独立して回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力により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する電力動力入出力手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段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の回転子との電磁気的な作用による電力と動力の入出力により前記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。

本発明の車両は、
上述した各態様のいずれか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、動力を入出力可能な電動機と、前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が接続されて走行する
ことを要旨とする。

この本発明の車両では、上述した各態様のいずれか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と同様の効果、例えば、電動機を適正温度範囲内で駆動することができる効果などを奏することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電機駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する。電機駆動系の温度が所定温度以上のときには変速伝達手段のダウンシフト変速によって電動機が比較的低トルクで駆動されるようにすることができるから、電動機が適正温度の範囲内で駆動されるようにすることができる。

本発明の駆動装置は、
充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力をやり取り可能で、動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電機駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する。電機駆動系の温度が所定温度以上のときには変速伝達手段のダウンシフト変速によって電動機が比較的低トルクで駆動されるようにすることができるから、電動機が適正温度の範囲内で駆動されるようにすることができる。

本発明の駆動装置の制御方法は、
充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力をやり取り可能で動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段とを備える駆動装置の制御方法であって、
前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
ことを要旨とする。

この本発明の駆動装置の制御方法によれば、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電機駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する。電機駆動系の温度が所定温度以上のときには変速伝達手段のダウンシフト変速によって電動機が比較的低トルクで駆動されるようにすることができるから、電動機が適正温度の範囲内で駆動されるようにすることができる。

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、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。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，モータＭＧ２の温度を検出する温度センサ４５からのモータ温度Ｔｍ，インバータ４２の温度を検出する温度センサ４６からのインバータ温度Ｔｉｎｖなどが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２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。また、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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。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。

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，駆動輪３９ａ，３９ｂや図示しない従動輪に取り付けられた車輪速センサ８８ａ〜８８ｄからの車輪速Ｖｗａ〜Ｖｗｄ，駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた回転数センサ３２ｂからの駆動軸回転数Ｎｒ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やなどが出力ポートを介して出力されている。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。なお、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０は、図示しない車速演算ルーチンにより車輪速センサ８８ａ〜８８ｄからの車輪速Ｖｗａ〜Ｖｗｄに基づいて車速Ｖを演算している。車速Ｖとしては、例えば車輪速Ｖｗａ〜Ｖｗｄの平均値を用いるものとすることもできるし、車輪速Ｖｗａ〜Ｖｗｄのうち車輪速差の少ない３つの平均値を用いるものとすることもできる。

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、特に変速機６０がＨｉギヤの状態にあるときの動作について説明する。まず、駆動制御について説明し、その後、変速機６０の変速制御につて説明する。図５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、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Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，回転数センサ３２ｂからの駆動軸回転数Ｎｒ，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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演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、車速Ｖは、車輪速センサ８８ａ〜８８ｄからの車輪速Ｖｗａ〜Ｖｗｄに基づいて演算されてＲＡＭ７６の所定領域に記憶されたものを読み込むこと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、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。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊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６に要求トルク設定用マップの一例を示す。

要求トルクＴｒ＊を設定すると、次に、変速機６０を変速すべきか否かを判定すると共に変速機６０を変速すべき判定がなされたときに変速制御を実行し（ステップＳ１２０）、入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を駆動軸回転数Ｎｒで割ることにより変速機６０の変速比Ｇｒを計算する（ステップＳ１３０）。なお、変速制御ルーチンについての詳細は後述する。

続いて、エンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１４０）。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸回転数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。

要求パワーＰｅ＊を設定すると、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数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７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。

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、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と駆動軸回転数Ｎｒ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＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ１ｔｍｐ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。エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構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軸はリングギヤ３２の回転数Ｎｒ（駆動軸回転数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、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸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-Nr/ρ (1)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

続いて、式（３）および式（４）を共に満たすモータＭＧ１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Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ１７０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（５）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップ１８０）。ここで、式（３）はモータＭＧ１やモータＭＧ２によりリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの総和が値０から要求トルクＴｒ＊までの範囲内となる関係であり、式（４）はモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる関係である。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を図９に示す。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Ｔｍ１＊の最大値と最小値として求めることができる。

0≦−Tm1/ρ＋Tm2・Gr≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)

そして、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に変速機６０の変速比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（６）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令Ｔｍ１＊にモータ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（７）および式（８）により計算すると共に（ステップＳ２００）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（９）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２１０）。ここで、式（３）は、図８の共線図から容易に導くことができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)

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（ステップＳ２２０）、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。こうした制御により、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。

次に、図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０で実行される変速制御について説明する。図１０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変速制御ルーチンでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、温度センサ４５からのモータ温度Ｔｍや温度センサ４６からのインバータ温度Ｔｉｎｖなどのデータを入力し（ステップＳ３００）、入力したモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１未満であるか否かを判定すると共に入力したインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。ここで、閾値Ｔ１，Ｔ２は、モータＭＧ２やインバータ４２が正常に機能し得る適正温度範囲の上限よりも若干小さな値として定まるものであり、モータＭＧ２やインバータ４２の仕様により設定される。

モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１未満で且つインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満と判定されたときには、モータＭＧ２およびインバータ４２が適正温度範囲内で駆動されているかを示すモータ状態判定フラグＦに値０を設定すると共に（ステップＳ３２０）、変速機６０のＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への変更を判定するためのＬｏ−Ｈｉ変速線として通常時用のＬｏ−Ｈｉ変速線を設定し（ステップＳ３３０）、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上と判定されたりインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上と判定されたときにはモータ状態判定フラグＦに値１を設定すると共に（ステップＳ３４０）、Ｌｏ−Ｈｉ変速線としてモータ高温時用のＬｏ−Ｈｉ変速線を設定する（ステップＳ３５０）。図１１に通常時用のＬｏ−Ｈｉ変速線とモータ高温時用のＬｏ−Ｈｉ変速線を示す。図示するように、モータ高温時用のＬｏ−Ｈｉ変速線は通常時用のＬｏ−Ｈｉ変速線よりも高車速側となるよう設定されている。したがって、モータ高温時用のＬｏ−Ｈｉ変速線を設定する場合、通常時用のＬｏ−Ｈｉ変速線を設定する場合に比べてアップシフト変速されにくくなる。なお、図１１には、変速機６０のダウンシフト変速を判定するためのＨｉ−Ｌｏ変速線も示した。

続いて、変速機６０の現在変速段ｎを調べ（ステップＳ３６０）、現在変速段ｎがＬｏギヤのときには要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとが図１１に例示するＬｏ−Ｈｉ変速線を上回ってＬｏ−Ｈｉ領域内にあるか否かを判定する（ステップＳ３７０）。Ｌｏ−Ｈｉ領域内にあるときには、変速機６０のアップシフト変速を実行して（ステップＳ３８０）、本ルーチンを終了し、Ｌｏ−Ｈｉ領域内にないときにはそのまま本ルーチンを終了する。アップシフト変速およびダウンシフト変速の際の変速機６０の共線図の一例を図１２に示す。図１２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、アップシフト変速は、ブレーキＢ２がオンでブレーキＢ１がオフとされている状態からブレーキＢ２をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすることにより行なうことができる。

一方、変速機６０の現在変速段ｎがＨｉギヤのときには車速ＶがＨｉ−Ｌｏ変速線を下回ってＨｉ−Ｌｏ領域内にあるか否かを判定し（ステップＳ３９０）、Ｈｉ−Ｌｏ領域内にあるときには変速機６０のダウンシフト変速を実行して（ステップＳ４２０）、本ルーチンを終了する。変速機６０のダウンシフト変速は、図１２に示すように、ブレーキＢ１がオンでブレーキＢ２がオフとされている状態からブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとすることにより行なうことができる。

車速ＶがＨｉ−Ｌｏ領域内にないときには、駆動制御ルーチンのステップＳ２１０で設定されたモータＭＧ２のトルクＴｍ２＊および回転数Ｎｍ２が所定の高負荷領域内にあるか否かを判定し（ステップＳ４００）、高負荷領域内にあるときにはモータ状態判定フラグＦが値１か否か（モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上かインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上か否か）を判定し（ステップＳ４１０）、モータＭＧ２が所定の高負荷領域内で駆動され且つモータ状態判定フラグＦが値１のときには変速機６０のダウンシフト変速を実行して（ステップＳ４２０）、本ルーチンを終了する。高負荷領域の一例を図１３に示す。この高負荷領域は、図示するように、モータＭＧ２が回転数Ｎｍ２ｒｅｆ以下の低回転数高トルクで駆動される領域として設定されており、モータＭＧ２がこの高負荷領域で駆動されている状態が続くと、モータＭＧ２やインバータ４２の温度が大きく上昇する場合が生じる。なお、回転数Ｎｍ２ｒｅｆは、変速機６０のＨｉギヤの状態にあるときのモータＭＧ２の駆動領域に基づいて定まる回転数である。実施例では、モータ状態判定フラグＦが値１すなわちモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上かインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上でモータＭＧ２が高負荷領域で駆動されている場合に、変速機６０を強制的にダウンシフト変速することにより、モータＭＧ２を高回転数低トルクで駆動される状態として、モータＭＧ２やインバータ４２の負担を小さくする。なお、モータＭＧ２が所定の高負荷領域内にないと判定されたりモータ状態判定フラグＦが値０と判定されたときにはダウンシフト変速は必要ないから、そのまま本ルーチンを終了する。変速機６０のダウンシフト変速が実行されると、モータ状態判定フラグＦが値１でＬｏ−Ｈｉ変速線としてモータ高温時用のＬｏ−Ｈｉ変速線が設定されているから、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１未満で且つインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満となってモータ状態判定フラグＦが値０となるまで変速機６０がアップシフト変速されにくくなる。したがって、モータＭＧ２やインバータ４２の温度上昇は抑制される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ２が低回転数高トルクの高負荷領域外で駆動されたりモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１未満でインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満のときには、要求トルクＴｒ＊と車速ＶとＨｉ−Ｌｏ変速線と通常時用のＬｏ−Ｈｉ変速線とに基づいて変速機６０をアップシフト変速かダウンシフト変速し、モータＭＧ２が高負荷領域内で駆動されると共にモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上かインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上のときには、変速機６０をダウンシフト変速すると共にＬｏ−Ｈｉ変速線をモータ高温時用のＬｏ−Ｈｉ変速線に変更してアップシフト変速を制限するから、モータＭＧ２が高回転数低トルクの状態で駆動されるようにすることができる。この結果、モータＭＧ２やインバータ４２の温度上昇を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ温度Ｔｍとインバータ温度Ｔｉｎｖとに基づいて変速機６０を強制的にダウンシフト変速するか否かを判定するものとしたが、モータ温度Ｔｍだけに基づいて変速機６０を強制的にダウンシフト変速するか否かを判定するものとしてもよいし、インバータ温度Ｔｉｎｖだけに基づいて変速機６０を強制的にダウンシフト変速する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、図１０の変速制御ルーチンでモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上かインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上のときにはＬｏ−Ｈｉ変速線にモータ高温時用のＬｏ−Ｈｉ変速線を設定することによりアップシフト変速を制限するものとしたが、アップシフト変速の制限としてアップシフト変速を禁止するものとしてもよい。この場合の変形例の駆動制御ルーチンの一例を図１４に示し、変速制御ルーチンの一例を図１５に示す。なお、図１４の駆動制御ルーチンおよび図１５の変速制御ルーチンの各ステップのうち図５の駆動制御ルーチンおよび図１０の変速制御ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。

図１４の駆動制御ルーチンでは、ステップＳ１３０の後に、モータ状態判定フラグＦが値１か否か（モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上か否か，インバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上か否か）を判定すると共に車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上か否かを判定し（ステップＳ５００，Ｓ５１０）、モータ状態判定フラグＦが値１で車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときにはステップＳ１１０で設定した要求トルクＴｒ＊とトルク制限Ｔｒｍａｘとのうち小さい方を要求トルクＴｒ＊に再設定し（ステップＳ５２０）、モータ状態判定フラグＦが値０のときや車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満のときにはステップＳ１１０で設定した要求トルクＴｒ＊を変更することなくステップＳ１４０以降の処理を実行する。ここで、所定車速Ｖｒｅｆは、変速機６０がＬｏギヤのときにモータＭＧ２の回転数が上限回転数に至るときの車速よりも若干小さい車速として設定されたものである。また、トルク制限Ｔｒｍａｘは、所定車速Ｖｒｅｆで車両を巡航運転するために必要なトルクとして設定されたものである。

図１５の変速制御ルーチンでは、図１０の変速制御ルーチンのステップＳ３３０，Ｓ３５０の処理を除くと共にステップＳ３７０とステップＳ３８０との間にモータ状態判定フラグＦの値を調べるステップＳ６００の処理が設けられている。この変速制御ルーチンでは、ステップＳ３６０で現在変速段ｎがＬｏギヤでありステップＳ３７０で要求トルクＴｒ＊と車速ＶとがＬｏ−Ｈｉ領域内にあると判定されたとき、モータ状態判定フラグＦの値を調べ（ステップＳ６００）、モータ状態判定フラグＦが値０のときにはアップシフト変速を実行するが（ステップＳ３８０）、モータ状態判定フラグＦが値１のときにはアップシフト変速を行なうことなくそのままルーチンを終了する。即ち、Ｌｏ−Ｈｉ領域内にあるときであってもモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上かインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上のときにはアップシフト変速を禁止するのである。この場合でも、図１４の駆動制御ルーチンで車両が所定車速Ｖｒｅｆ未満で走行するよう要求トルクＴｒ＊をトルク制限Ｔｒｍａｘで制限するから、モータＭＧ２がその上限回転数を超えて駆動されることはない。

こうした変形例のハイブリッド自動車によっても、モータＭＧ２が高負荷領域内で駆動されると共にモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上かインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上のときには、変速機６０をダウンシフト変速すると共にアップシフト変速を禁止するから、モータＭＧ２が高回転数低トルクの状態で駆動されるようにすることができる。この結果、モータＭＧ２やインバータ４２の温度上昇を抑制することができる。このとき、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときにはトルク制限Ｔｒｍａｘで要求トルクＴｒ＊を制限するから、モータＭＧ２がその上限回転数を超えて駆動されるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、上述した式（３），（４）を満たす範囲内でモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐを制限するトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを求めてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に式（７），（８）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを求めてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定したが、式（３），（４）を満たす範囲内によるトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの制限を受けることなくモータトルクＴｍ１ｔｍｐをそのままモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共にこのトルク指令Ｔｍ１＊を用いて式（７），（８）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを求めてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしても構わない。この他、要求トルクＴｒに基づいてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊Ｔｍ２＊を設定するものであれば、如何なる手法を用いるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０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。

実施例のハイブリッド自動車２０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１６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１６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。

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１７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。

実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるハイブリッド自動車に適用するものとしたが、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、変速機を介して駆動軸に接続された電動機を備える通常の電気自動車に適用す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し、こうした動力出力装置にエンジンやバッテリと共に組み込まれる駆動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。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、変速機６０が「変速伝達手段」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、温度センサ４５，４６が「温度検出手段」に相当し、モータＭＧ２が低回転数高トルクの高負荷領域外で駆動されたりモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１未満でインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満のときには、要求トルクＴｒ＊と車速ＶとＨｉ−Ｌｏ変速線と通常時用のＬｏ−Ｈｉ変速線とに基づいて変速機６０のアップシフト変速かダウンシフト変速を実行し、モータＭＧ２が高負荷領域内で駆動されると共にモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上かインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上のときには、変速機６０がダウンシフト変速されると共にＨｉ−Ｌｏ変速線を通常時のものからモータ高温時のものに変更してアップシフト変速されにくくしたり、アップシフト変速を禁止して車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満で走行するよう要求トルクＴｒ＊をトルク制限Ｔｒｍａｘで制限する図１０や図１５の変速制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「変速制御手段」に相当する。また、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」に相当する。また、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。また、対ロータ電動機２３０も「電力動力入出力手段」に相当する。ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「変速伝達手段」としては、Ｈｉ，Ｌｏの２段の変速段をもって変速可能な変速機６０に限定されるものではなく、３段以上の変速段をもって変速する変速機とするなど、電動機の回転軸と駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達するものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段とや電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「変速制御手段」としては、モータＭＧ２が低回転数高トルクの高負荷領域外で駆動されたりモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１未満でインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満のときには、要求トルクＴｒ＊と車速ＶとＨｉ−Ｌｏ変速線と通常時用のＬｏ−Ｈｉ変速線とに基づいて変速機６０のアップシフト変速かダウンシフト変速を実行し、モータＭＧ２が高負荷領域内で駆動されると共にモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以上かインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上のときには、変速機６０がダウンシフト変速されると共にＨｉ−Ｌｏ変速線を通常時のものからモータ高温時のものに変更してアップシフト変速されにくくしたり、アップシフト変速を禁止して車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満で走行するよう要求トルクＴｒ＊をトルク制限Ｔｒｍａｘで制限するものに限定されるものではなく、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電気駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行するものであれば如何なるものとしても構わない。「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、駆動軸に接続されると共に駆動軸に対して独立して回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力により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ものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれかに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ものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

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、駆動装置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。 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。 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。 エンジン２２からパワーを出力しているときの動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。 トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定する様子を説明する説明図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変速マップの一例を示す説明図である。 アップシフト変速およびダウンシフト変速の際の変速機６０の共線図の一例を示す説明図である。 モータＭＧ２の高負荷領域の一例を示す説明図である。 変形例の駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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、３１ａ サンギヤ軸、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３２ｂ 回転数センサ、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 駆動輪、３９ｃ，３９ｄ 車輪、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、４５，４６ 温度センサ、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、８８ａ〜８８ｄ 車輪速センサ、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 (11)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   動力を入出力可能な電動機と、
   前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
   前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、
   前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
   前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行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、前記高温時制御として、前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に前記電動機の回転数が所定回転数未満となる範囲内で該変速伝達手段がアップシフト変速されにくくなるよう前記所定の変速条件を変更して該変更した変速条件に基づいて該変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段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、前記高温時制御として、前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速を禁止して前記電動機が所定回転数未満の範囲内で駆動されるよう該変速伝達手段と該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。
4. 前記変速制御手段は、前記電動機が所定の高負荷領域で駆動されていることを条件として前記高温時制御を実行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. 請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸に対して独立して回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力により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する電力動力入出力手段と、
   を備える動力出力装置。
6. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段とを備える手段である請求項５記載の動力出力装置。
7. 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の回転子との電磁気的な作用による電力と動力の入出力により前記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する対回転子電動機である請求項５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を搭載し、車軸に前記駆動軸が接続されて走行する車両。
9. 動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
   前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
   動力出力装置の制御方法。
10. 充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、駆動軸を駆動する駆動装置であって、
    前記蓄電手段と電力をやり取り可能で、動力を入出力可能な電動機と、
    前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
    前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
    前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段と
    を備える駆動装置。
11. 充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力をやり取り可能で動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段とを備える駆動装置の制御方法であって、
    前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
    駆動装置の制御方法。

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