JP2013141917A

JP2013141917A - 車両の動力出力装置

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Publication number: JP2013141917A
Application number: JP2012003222A
Authority: JP
Inventors: Yohei Morimoto; 洋平森本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-07-22
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Abstract

【課題】エンジンと二つのＭＧ（モータジェネレータ）を搭載した車両において、ＭＧの制御を煩雑にすることなく、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリの入出力制限という三つの目的を達成できるようにする。
【解決手段】エンジン回転速度を制御するためにエンジン軸１６に必要なＭＧ１１，１２によるトルクであるエンジン軸要求ＭＧトルクと、車両の駆動力を確保すると共にバッテリ２３の入出力を制限するために動力出力軸１７に必要なＭＧ１１，１２によるトルクである出力軸要求ＭＧトルクとを算出し、これらのエンジン軸要求ＭＧトルクと出力軸要求ＭＧトルクとに基づいて動力伝達装置１５に対応するトルクの釣り合い式を用いて第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルク指令値を算出する。これにより、三つの目的を達成するのに必要な各ＭＧ１１，１２のトルク指令値を比較的に簡単に設定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関と複数のモータジェネレータとを備えた車両の動力出力装置に関する発明である。

近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源としてエンジン（内燃機関）とＭＧ（モータジェネレータ）を搭載したハイブリッド車が注目されている。このハイブリッド車においては、例えば、特許文献１（特開平７−１３５７０１号公報）に記載されているように、エンジンと二つのＭＧを搭載し、エンジンの動力を遊星歯車機構によって二系統に分割し、その一方の系統の出力で駆動軸を駆動して車輪を駆動し、他方の系統の出力で第１のＭＧを駆動して発電し、その発電電力やバッテリ電力で第２のＭＧを駆動して第２のＭＧの動力でも車輪を駆動できるようにしたものがある。

特開平７−１３５７０１号公報

エンジンと二つのＭＧを搭載したハイブリッド車においては、二つのＭＧのトルクを制御して、(1) エンジン回転速度の制御、(2) 出力トルクの制御、(3) バッテリの入出力制限という三つの目的を達成することが要求されている。しかし、二つのＭＧの回転軸を、遊星歯車機構等で構成された動力伝達装置を介してエンジン軸（エンジンの出力軸）及び動力出力軸と連結したシステムでは、二つのＭＧのトルクを協調せずに個別に制御すると、上記三つの目的を達成することができないか、或は、ＭＧの制御が非常に煩雑になる（例えば、二つの遊星歯車機構を備えたシステムでは上記三つの目的を達成することができず、一つの遊星歯車機構を備えたシステムではＭＧの制御が非常に煩雑になる）という問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ＭＧの制御を煩雑にすることなく、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリの入出力制限という三つの目的を達成することができる車両の動力出力装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関であるエンジンと、複数のモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）と、少なくとも一つの動力分割機構を有する動力伝達装置と、複数のＭＧと電力を授受するバッテリとを備えた車両の動力出力装置において、エンジンの出力軸（以下「エンジン軸」という）と、複数のＭＧの回転軸と、車輪側に動力伝達可能に連結された動力出力軸とが動力伝達装置を介して動力伝達可能に連結され、エンジンの回転速度を制御するためにエンジン軸に必要な複数のＭＧによるトルク（以下「エンジン軸要求ＭＧトルク」という）を算出するエンジン軸要求ＭＧトルク算出手段と、車両の駆動力を確保すると共にバッテリの入出力を制限するために動力出力軸に必要な複数のＭＧによるトルク（以下「出力軸要求ＭＧトルク」という）を算出する出力軸要求ＭＧトルク算出手段と、エンジン軸要求ＭＧトルクと出力軸要求ＭＧトルクとに基づいて動力伝達装置に対応するトルクの釣り合い式を用いて複数のＭＧのトルク指令値を算出するＭＧトルク指令値算出手段とを備えた構成としたものである。

このようにすれば、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリの入出力制限という三つの目的を達成するのに必要な各ＭＧのトルク指令値を比較的簡単に設定して、複数のＭＧのトルクを協調して制御することができ、ＭＧの制御を煩雑にすることなく、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリの入出力制限という三つの目的を達成することができる。

この場合、請求項２のように、エンジン軸要求ＭＧトルク算出手段は、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするようにエンジン軸要求ＭＧトルクを算出するようにすると良い。このようにすれば、実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に制御するために必要なエンジン軸要求ＭＧトルクを精度良く算出することができる。

また、請求項３のように、エンジンを運転停止状態に維持してＭＧの動力で車両を走行させるとき（ＥＶ走行時）に、エンジン軸要求ＭＧトルクを０に設定するようにすると良い。このようにすれば、ＥＶ走行時に、運転停止状態（燃焼停止状態）のエンジンがＭＧの動力で回転駆動されて損失が大きくなることを防止することができる。

更に、請求項４のように、エンジンの始動時に、エンジン軸要求ＭＧトルクをエンジンのクランキングに必要なトルクに設定するようにすると良い。このようにすれば、ＭＧの動力でエンジンを確実にクランキングして始動させることができる。

また、請求項５のように、出力軸要求ＭＧトルク算出手段は、車両の駆動力を確保するための出力軸要求トルクを算出すると共に、バッテリの入出力を制限するための出力軸トルク制限量を算出し、出力軸要求トルクと出力軸トルク制限量とに基づいて出力軸要求ＭＧトルクを算出するようにすると良い。このようにすれば、車両の駆動力を確保すると共にバッテリの入出力を制限するために必要な出力軸要求ＭＧトルクを精度良く算出することができる。

この場合、請求項６のように、出力軸要求トルクを算出する際に、少なくともアクセル開度に基づいて目標駆動出力軸トルクを算出すると共に、少なくともブレーキ開度に基づいて機械ブレーキトルクを算出し、目標駆動出力軸トルクと機械ブレーキトルクとに基づいて出力軸要求トルクを算出するようにすると良い。このようにすれば、車両の駆動力を確保するための出力軸要求トルクを精度良く算出することができる。

更に、請求項７のように、出力軸トルク制限量を算出する際に、目標バッテリ出力と、目標エンジン出力と実エンジン出力との差と、電気系損失とに基づいてバッテリ出力推定値を算出すると共に、バッテリの状態（例えばバッテリの充電状態や温度等）に基づいてバッテリ出力制限値（例えば放電側出力制限値や充電側出力制限値）を算出し、バッテリ出力推定値とバッテリ出力制限値とに基づいて出力軸トルク制限量を算出するようにすると良い。このようにすれば、バッテリの入出力を制限するための出力軸トルク制限量を精度良く算出することができる。

また、請求項８のように、動力伝達装置を構成する動力分割機構として遊星歯車機構を用いるようにすると良い。このようにすれば、動力伝達装置の構成を簡素化して低コスト化することができる。

本発明は、請求項９のように、エンジン軸と動力出力軸のうちの少なくとも一方に、クラッチ、ブレーキ、ワンウエイクラッチ（一方向のみに動力を伝達して逆方向には空転するクラッチ）、所定の固定端に連結された固定端連結ワンウエイクラッチのうちのいずれか（以下「クラッチ要素」と総称する）を設けたシステムに適用しても良い。このようにすれば、エンジン軸や動力出力軸にクラッチ要素を設けたシステムにおいて、ＭＧの制御を煩雑にすることなく、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリの入出力制限という三つの目的を達成することができる。

この場合、請求項１０のように、エンジン軸要求ＭＧトルク算出手段は、クラッチ要素が動力伝達を制限しない側に切り換えられている場合に、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするようにエンジン軸要求ＭＧトルクを算出するようにすると良い。このようにすれば、クラッチ要素が動力伝達を制限しない側に切り換えられている場合（例えば、クラッチが係合状態の場合、ブレーキが非係合状態の場合、ワンウエイクラッチが係合状態の場合、固定端連結ワンウエイクラッチが非係合状態の場合）に、実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に制御するために必要なエンジン軸要求ＭＧトルクを精度良く設定することができる。

また、請求項１１のように、出力軸要求ＭＧトルク算出手段は、クラッチ要素が動力伝達を制限しない側に切り換えられている場合に、車両の駆動力を確保するための出力軸要求トルクを算出すると共に、バッテリの入出力を制限するための出力軸トルク制限量を算出し、出力軸要求トルクと出力軸トルク制限量とに基づいて出力軸要求ＭＧトルクを算出するようにすると良い。このようにすれば、クラッチ要素が動力伝達を制限しない側に切り換えられている場合に、車両の駆動力を確保すると共にバッテリの入出力を制限するために必要な出力軸要求ＭＧトルクを精度良く設定することができる。

また、請求項１２のように、クラッチ要素としてクラッチ又はワンウエイクラッチが設けられたシステムの場合には、クラッチ又はワンウエイクラッチが非係合状態の場合に、エンジン軸要求ＭＧトルクと出力軸要求ＭＧトルクのうちのクラッチ又はワンウエイクラッチが設けられた軸に対応する方の要求ＭＧトルクを０に設定するようにすると良い。このようにすれば、クラッチ又はワンウエイクラッチが非係合状態（動力伝達しない状態）の場合に、不要な空転を防止して余分な損失の発生を防止することができる。

或は、請求項１３のように、クラッチ要素としてブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが設けられたシステムの場合には、ブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが係合状態の場合に、エンジン軸要求ＭＧトルクと出力軸要求ＭＧトルクのうちのブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが設けられた軸に対応する方の要求ＭＧトルクを所定トルクに設定するようにすると良い。

具体的には、請求項１４のように、所定トルクを０にするようにしても良い。このようにすれば、ブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが係合状態（軸の回転を阻止する状態）の場合に、ブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが設けられた軸に過剰な負荷が掛かることを防止することができる。

或は、請求項１５のように、所定トルクを０以外の定数（目標押し付けトルク）にするようにしても良い。このようにすれば、ブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが係合状態（軸の回転を阻止する状態）の場合に、ブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが設けられた軸に適度な押し付けトルクを作用させて、回転振動の発生を防止することができる。

また、請求項１６のように、所定トルクは、エンジン軸と動力出力軸のうちのブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが設けられた方の軸を固定端とした場合のトルクの釣り合い式を用いて算出した値にするようにしても良い。このようにすれば、ＭＧの動作点を操作してＭＧの動作効率を向上させることができる。

図１は本発明の実施例１における車両の駆動システムの概略構成を示す図である。図２は各ＭＧのトルク指令値を算出する機能を示すブロック図（その１）である。図３は各ＭＧのトルク指令値を算出する機能を示すブロック図（その２）である。図４はエンジン軸要求ＭＧトルク算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。図５は出力軸要求ＭＧトルク算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。図６は動力源配分ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。図７は出力軸トルク制限量算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。図８は機械ブレーキ協調制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。図９はＭＧトルク指令値算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。図１０は実施例２の動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。図１１は実施例３の動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。図１２は実施例４の動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。図１３は実施例５の動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。図１４は実施例６の動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。図１５は実施例６の変形例における動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。図１６は実施例６の各ＭＧのトルク指令値を算出する機能を示すブロック図である。図１７は実施例７の動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。図１８は実施例７の変形例における動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。図１９は実施例８の動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。図２０は実施例９の動力伝達装置及びその周辺部の概略構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて車両の駆動システム全体の概略構成を説明する。

車両には、内燃機関であるエンジン１０と第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）１１と第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）１２が搭載され、更に、第１の遊星歯車機構１３（動力分割機構）及び第２の遊星歯車機構１４（動力分割機構）を有する動力伝達装置１５が搭載されている。第１のＭＧ１１は、主に発電機として使用されるが、モータとしても使用される。また、第２のＭＧ１２は、主にモータとして使用されるが、発電機としても使用される。

第１及び第２の遊星歯車機構１３，１４は、それぞれ中心で回転するサンギヤと、このサンギヤの外周を自転しながら公転するプラネタリギヤと、このプラネタリギヤと一体的に回転するプラネタリキャリアと、プラネタリギヤの外周を回転するリングギヤとから構成されている。

動力伝達装置１５は、エンジン軸１６（エンジン１０の出力軸）と第１の遊星歯車機構１３のプラネタリキャリアとが動力伝達可能に連結されると共に、第１の遊星歯車機構１３のサンギヤと第２の遊星歯車機構１４のサンギヤと第１のＭＧ１１の回転軸とが動力伝達可能に連結されている。更に、第１の遊星歯車機構１３のリングギヤと第２の遊星歯車機構１４のプラネタリキャリアと動力出力軸１７とが動力伝達可能に連結される共に、第２の遊星歯車機構１４のリングギヤと第２のＭＧ１２の回転軸とが動力伝達可能に連結されている。動力出力軸１７の動力がデファレンシャルギヤ機構１８や車軸１９等を介して車輪２０に伝達される。

また、第１のＭＧ１１を駆動する第１のインバータ２１と、第２のＭＧ１２を駆動する第２のインバータ２２とが設けられ、各ＭＧ１１，１２は、それぞれインバータ２１，２２を介してバッテリ２３と電力を授受するようになっている。更に、各ＭＧ１１，１２は、インバータ２１，２２を介して互いに電力を授受することもできる。

ハイブリッドＥＣＵ２４は、車両全体を総合的に制御するコンピュータであり、アクセル開度（アクセルペダルの操作量）を検出するアクセルセンサ２５、シフト位置（シフトレバーの操作位置）を検出するシフトスイッチ２６、ブレーキ開度（ブレーキペダルの操作量）を検出するブレーキセンサ２７、車速を検出する車速センサ２８等の各種のセンサやスイッチの出力信号を読み込んで、車両の運転状態を検出する。このハイブリッドＥＣＵ２４は、エンジン１０の運転を制御するエンジンＥＣＵ２９と、第１のインバータ２１を制御して第１のＭＧ１１を制御する第１のＭＧ−ＥＣＵ３０と、第２のインバータ２２を制御して第２のＭＧ１２を制御する第２のＭＧ−ＥＣＵ３１との間で制御信号やデータ信号を送受信し、各ＥＣＵ２９〜３１によって車両の運転状態に応じてエンジン１０と第１のＭＧ１１と第２のＭＧ１２を制御する。

例えば、通常走行時には、エンジン１０の動力を第１の遊星歯車機構１３によってリングギヤの回転軸とサンギヤの回転軸の二系統に分割し、更に、第１の遊星歯車機構１３のサンギヤの回転軸の動力を第２の遊星歯車機構１４のサンギヤの回転軸と第１のＭＧ１１に分割して伝達する。これにより、第１のＭＧ１１を駆動して第１のＭＧ１１で発電し、その発電電力で第２のＭＧ１２を駆動して第２のＭＧ１２の動力を第２の遊星歯車機構１４のリングギヤの回転軸に伝達する。そして、第１の遊星歯車機構１３のリングギヤの回転軸の動力と第２の遊星歯車機構１４のプラネタリキャリアの回転軸の動力の両方を動力出力軸１７に伝達することで動力出力軸１７を駆動して車輪２０を駆動する。更に、急加速時等には、第１のＭＧ１１の発電電力の他にバッテリ２３の電力も第２のＭＧ１２に供給して、第２のＭＧ１２の駆動分を増加させる。

発進時や低負荷時（エンジン１０の燃費効率が悪い領域）は、エンジン１０を運転停止状態に維持して、バッテリ２３の電力で第１のＭＧ１１や第２のＭＧ１２を駆動し、第１のＭＧ１１や第２のＭＧ１２の動力で車輪２０を駆動して走行するＥＶ走行を行う。減速時には、車輪２０の動力で第２のＭＧ１２を駆動して第２のＭＧ１２を発電機として作動させることで、車両の運動エネルギを第２のＭＧ１２で電力に変換してバッテリ２３に充電して回収する。

ところで、エンジン１０と二つのＭＧ１１，１２を搭載したハイブリッド車においては、二つのＭＧ１１，１２のトルクを制御して、(1) エンジン回転速度の制御、(2) 出力トルクの制御、(3) バッテリ２３の入出力制限という三つの目的を達成することが要求されている。

そこで、本実施例１では、ハイブリッドＥＣＵ２４により後述する図４乃至図９の各ルーチンを実行することで、エンジン回転速度を制御するためにエンジン軸１６に必要なＭＧ１１，１２によるトルク（以下「エンジン軸要求ＭＧトルク」という）と、車両の駆動力を確保すると共にバッテリ２３の入出力を制限するために動力出力軸１７に必要なＭＧ１１，１２によるトルク（以下「出力軸要求ＭＧトルク」という）とを算出し、これらのエンジン軸要求ＭＧトルクと出力軸要求ＭＧトルクとに基づいて動力伝達装置１５に対応するトルクの釣り合い式［後述する下記（１）式］を用いて第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルク指令値を算出する。これにより、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリの入出力制限という三つの目的を達成するのに必要な各ＭＧ１１，１２のトルク指令値を比較的に簡単に設定して、第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルクを協調して制御することができる。

ここで、図２及び図３のブロック図を用いて各ＭＧ１１，１２のトルク指令値の算出方法を概略的に説明する。

図２に示すように、目標駆動出力軸トルク算出部３２で、車速、アクセル開度、シフト位置、ブレーキ開度等に応じた目標駆動出力軸トルクをマップ等により算出する。この目標駆動出力軸トルクは、駆動方向のトルクを正の値とし、制動方向のトルクを負の値とする。

更に、回転速度算出部３３で、車速に基づいて動力出力軸回転速度Ｎp （動力出力軸１７の回転速度）を算出し、目標駆動パワー算出部３４で、目標駆動出力軸トルクに動力出力軸回転速度Ｎp を乗算して目標駆動パワーを求める。

また、動力源配分算出部３５では、目標エンジン出力Ｐedと目標バッテリ出力Ｐbdを次のようにして算出する。まず、車速、目標駆動出力軸トルク等に応じた車両総損失パワーをマップ等により算出した後、目標駆動パワーに車両総損失パワーを加算して総要求パワーＰtotal を求める。更に、車両の状態に応じて目標バッテリ出力Ｐbdを算出し、総要求パワーＰtotal から目標バッテリ出力Ｐbdを減算して目標エンジン出力Ｐedを求める。

また、目標エンジン回転速度算出部３６で、目標エンジン出力Ｐedに応じた目標エンジン回転速度Ｎedをマップ等により算出し、Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御部３７で、目標エンジン回転速度Ｎedと実エンジン回転速度Ｎe との偏差を小さくするようにＰＩ制御等によりエンジン軸要求ＭＧトルクＴemを算出する。これにより、実エンジン回転速度Ｎe を目標エンジン回転速度Ｎedに制御するために必要なエンジン軸要求ＭＧトルクＴemを精度良く算出することができる。この後、実エンジン出力推定部３８で、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemに実エンジン回転速度Ｎe を乗算してＦ／Ｂ制御後の実エンジン出力Ｐe （推定値）を求める。

一方、機械ブレーキトルク算出部３９で、車速、ブレーキ開度等に応じた機械ブレーキトルクをマップ等により算出し、出力軸要求トルク算出部４０で、目標駆動出力軸トルクから機械ブレーキトルクを減算して出力軸要求トルクＴp を求める。これにより、車両の駆動力を確保するための出力軸要求トルクＴp を精度良く算出することができる。更に、電気系損失算出部４１で、車両の状態に応じたＭＧ１１，１２、インバータ２１，２２、バッテリ２３等の電気系損失をマップ等により算出する。

また、バッテリ出力推定値算出部４２で、目標バッテリ出力Ｐbdに、目標エンジン出力Ｐedと実エンジン出力Ｐe との差（Ｐed−Ｐe ）と、電気系損失とを加算して、バッテリ出力推定値Ｐb を求める。

更に、バッテリ制限部４３で、出力軸パワー制限量Ｐpgを次のようにして算出する。まず、バッテリ２３の状態（例えば充電状態や温度等）に応じたバッテリ出力制限値をマップ等により算出する。この場合、バッテリ出力制限値として、放電側出力制限値（正の値）と充電側出力制限値（負の値）を算出する。そして、バッテリ出力制限値（放電側出力制限値又は充電側出力制限値）に対するバッテリ出力推定値Ｐb の超過分を出力軸パワー制限量Ｐpgとして算出する。

この後、出力軸トルク制限量算出部４４で、出力軸パワー制限量Ｐpgを動力出力軸回転速度Ｎp で除算して出力軸トルク制限量Ｔpgを求める。これにより、バッテリ２３の入出力を制限するための出力軸トルク制限量Ｔpgを精度良く算出することができる。この後、出力軸要求ＭＧトルク算出部４５で、出力軸要求トルクＴp から出力軸トルク制限量Ｔpgを減算して出力軸要求ＭＧトルクＴpmを求める。これにより、車両の駆動力を確保すると共にバッテリ２３の入出力を制限するために必要な出力軸要求ＭＧトルクＴpmを精度良く算出することができる。

また、機械トルク補正部４６では、出力軸トルク制限量Ｔpgが０よりも小さい場合には、機械ブレーキトルクに出力軸トルク制限量Ｔpgを加算して指令機械ブレーキトルクを求め、出力軸トルク制限量Ｔpgが０以上の場合には、指令機械ブレーキトルクを機械ブレーキトルクに設定する。この指令機械ブレーキトルクに基づいて機械ブレーキが制御される。

このようにして、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmを算出した後、図３に示すように、スイッチ部４７でＥＶ走行中ではないと判定され、且つ、スイッチ部４８でクランキング中（エンジン始動中）ではないと判定された場合には、Ｆ／Ｂ制御部３７で算出したエンジン軸要求ＭＧトルクＴemをそのまま採用する。

これに対して、スイッチ部４７でＥＶ走行中であると判定された場合には、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemを０に設定する（Ｔem＝０）。これにより、ＥＶ走行時に、運転停止状態（燃焼停止状態）のエンジン１０がＭＧ１１，１２の動力で回転駆動されて損失が大きくなることを防止することができる。

また、スイッチ部４８でクランキング中（エンジン始動中）であると判定された場合には、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemをクランキングトルクＴcrに設定する（Ｔem＝Ｔcr）。このクランキングトルクＴcrは、エンジン１０のクランキングに必要なトルクであり、クランキングトルク算出部４９で実エンジン回転速度Ｎe に応じてマップ等により算出される。これにより、ＭＧ１１，１２の動力でエンジンを確実にクランキングして始動させることができる。

この後、ＭＧトルク指令値算出部５０で、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmとに基づいて動力伝達装置１５に対応するトルクの釣り合い式を用いて第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルク指令値Ｔmg1 ，Ｔmg2 を算出する。

本実施例１の動力伝達装置１５に対応するトルクの釣り合い式としては、下記（１）式を用いる。

ここで、ρ1 は第１の遊星歯車機構１３のプラネタリ比（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）であり、ρ2 は第２の遊星歯車機構１４のプラネタリ比である。

このようにして算出した第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルク指令値Ｔmg1 ，Ｔmg2 に基づいて第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルクが制御される。

以上説明した本実施例１の各ＭＧ１１，１２のトルク指令値の算出は、ハイブリッドＥＣＵ２４によって図４乃至図９の各ルーチンに従って実行される。以下、これらの各ルーチンの処理内容を説明する。
［エンジン軸要求ＭＧトルク算出ルーチン］
図４に示すエンジン軸要求ＭＧトルク算出ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ２４の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうエンジン軸要求ＭＧトルク算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン１０のクランキング中（始動中）であるか否かを判定し、クランキング中ではないと判定された場合には、ステップ１０２に進み、ＥＶ走行中であるか否かを判定する。

このステップ１０２で、ＥＶ走行中ではないと判定された場合には、ステップ１０３に進み、目標エンジン回転速度Ｎedのマップを参照して、目標エンジン出力Ｐedに応じた目標エンジン回転速度Ｎedを算出する。目標エンジン回転速度Ｎedのマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ２４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ１０４に進み、エンジン回転速度センサ（図示せず）で検出した実エンジン回転速度Ｎe を読み込んだ後、ステップ１０５に進み、目標エンジン回転速度Ｎedと実エンジン回転速度Ｎe との差分ｄＮe を算出する。
ｄＮe ＝Ｎed−Ｎe

この後、ステップ１０６に進み、差分ｄＮe と比例ゲインＫp とを用いて、次式によりＦ／Ｂ制御の比例項Ｔepを算出する。
Ｔep＝Ｋp ×ｄＮe

この後、ステップ１０７に進み、差分ｄＮe と積分ゲインＫi とを用いて、次式によりＦ／Ｂ制御の積分項Ｔeiを算出する。
Ｔei＝Ｋi ×∫ｄＮe

この後、ステップ１０８に進み、比例項Ｔepと積分項Ｔeiとを用いて、次式によりエンジン軸要求ＭＧトルクＴemを算出する。
Ｔem＝Ｔep＋Ｔei

一方、上記ステップ１０１で、エンジン１０のクランキング中であると判定された場合には、ステップ１０９に進み、エンジン回転速度センサ（図示せず）で検出した実エンジン回転速度Ｎe を読み込んだ後、ステップ１１０に進み、クランキングトルクＴcr（エンジン１０のクランキングに必要なトルク）のマップを参照して、実エンジン回転速度Ｎe に応じたクランキングトルクＴcrを算出する。クランキングトルクＴcrのマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ２４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ１１１に進み、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemをクランキングトルクＴcrに設定する。
Ｔem＝Ｔcr

また、上記ステップ１０２で、ＥＶ走行中であると判定された場合には、ステップ１１２に進み、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemを０に設定する。
Ｔem＝０

［出力軸要求ＭＧトルク算出ルーチン］
図５に示す出力軸要求ＭＧトルク算出ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ２４の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう出力軸要求ＭＧトルク算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、目標駆動出力軸トルクのマップを参照して、車速、アクセル開度、シフト位置、ブレーキ開度等に応じた目標駆動出力軸トルクを算出する。この目標駆動出力軸トルクは、駆動方向のトルクを正の値とし、制動方向のトルクを負の値とする。目標駆動出力軸トルクのマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ２４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ２０２に進み、機械ブレーキトルクのマップを参照して、車速、ブレーキ開度等に応じた機械ブレーキトルクを算出する。機械ブレーキトルクのマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ２４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ２０３に進み、目標駆動出力軸トルクから機械ブレーキトルクを減算して出力軸要求トルクＴp を求める。
Ｔp ＝目標駆動出力軸トルク−機械ブレーキトルク

この後、ステップ２０４に進み、後述する図６の動力源配分ルーチンを実行することで、目標バッテリ出力Ｐbdと目標エンジン出力Ｐedを算出する。

この後、ステップ２０５に進み、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemに実エンジン回転速度Ｎe を乗算してＦ／Ｂ制御後の実エンジン出力Ｐe （推定値）を求める。
Ｐe ＝Ｔem×Ｎe

この後、ステップ２０６に進み、電気系損失のマップを参照して、車両の状態に応じたＭＧ１１，１２、インバータ２１，２２、バッテリ２３等の電気系損失を算出する。電気系損失のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ２４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ２０７に進み、目標バッテリ出力Ｐbdに、目標エンジン出力Ｐedと実エンジン出力Ｐe との差（Ｐed−Ｐe ）と、電気系損失とを加算して、バッテリ出力推定値Ｐb を求める。
Ｐb ＝Ｐbd＋（Ｐed−Ｐe ）＋電気系損失

この後、ステップ２０８に進み、バッテリ出力制限値のマップを参照して、バッテリ２３の充電状態、バッテリ２３の温度等に応じたバッテリ出力制限値を算出する。この場合、バッテリ出力制限値として、放電側出力制限値（正の値）と充電側出力制限値（負の値）を算出する。バッテリ出力制限値のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ２４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ２０９に進み、後述する図７の出力軸トルク制限量算出ルーチンを実行することで、出力軸トルク制限量Ｔpgを算出する。

この後、ステップ２１０に進み、出力軸要求トルクＴp から出力軸トルク制限量Ｔpgを減算して出力軸要求ＭＧトルクＴpmを求める。
Ｔpm＝Ｔp −Ｔpg

［動力源配分ルーチン］
図６に示す動力源配分ルーチンは、前記図５の出力軸要求ＭＧトルク算出ルーチンのステップ２０４で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、目標駆動出力軸トルクに、車速から求めた動力出力軸回転速度Ｎp （動力出力軸１７の回転速度）を乗算して目標駆動パワーを求める。
目標駆動パワー＝目標駆動出力軸トルク×Ｎp

この後、ステップ３０２に進み、車両総損失パワーのマップを参照して、車速、目標駆動出力軸トルク等に応じた車両総損失パワーを算出する。車両総損失パワーのマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ２４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ３０３に進み、目標駆動パワーに車両総損失パワーを加算して総要求パワーＰtotal を求める。
Ｐtotal ＝目標駆動パワー＋車両総損失パワー

この後、ステップ３０４に進み、車両の状態に応じて目標バッテリ出力Ｐbdを算出する。この場合、例えば、ＥＶ走行時は目標バッテリ出力Ｐbdを総要求パワーＰtotal に設定する。また、加速アシスト時は目標バッテリ出力Ｐbdを所定値Ｐ1 （０＜Ｐ1 ＜Ｐtotal ）に設定する。また、バッテリ充電時は目標バッテリ出力Ｐbdを所定値Ｐ2 （Ｐ2 ＜０）に設定する。

この後、ステップ３０５に進み、総要求パワーＰtotal から目標バッテリ出力Ｐbdを減算して目標エンジン出力Ｐedを求める。
Ｐed＝Ｐtotal −Ｐbd

［出力軸トルク制限量算出ルーチン］
図７に示す出力軸トルク制限量算出ルーチンは、前記図５の出力軸要求ＭＧトルク算出ルーチンのステップ２０９で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、バッテリ出力推定値Ｐb が放電側出力制限値よりも小さいか否かを判定し、バッテリ出力推定値Ｐb が放電側出力制限値よりも小さいと判定された場合には、ステップ４０２に進み、バッテリ出力推定値Ｐb が充電側出力制限値よりも大きいか否かを判定する。

上記ステップ４０１でバッテリ出力推定値Ｐb が放電側出力制限値よりも小さいと判定され、且つ、上記ステップ４０２でバッテリ出力推定値Ｐb が充電側出力制限値よりも大きいと判定された場合には、ステップ４０３に進み、出力軸トルク制限量Ｔpgを０に設定する。
Ｔpg＝０

これに対して、上記ステップ４０１で、バッテリ出力推定値Ｐb が放電側出力制限値以上であると判定された場合には、ステップ４０４に進み、バッテリ出力推定値Ｐb から放電側出力制限値を減算して出力軸パワー制限量Ｐpgを求める。
Ｐpg＝Ｐb −放電側出力制限値

この後、ステップ４０５に進み、出力軸パワー制限量Ｐpgを動力出力軸回転速度Ｎp で除算して出力軸トルク制限量Ｔpgを求める。
Ｔpg＝Ｐpg／Ｎp

一方、上記ステップ４０２で、バッテリ出力推定値Ｐb が充電側出力制限値以下であると判定された場合には、ステップ４０６に進み、バッテリ出力推定値Ｐb から充電側出力制限値を減算して出力軸パワー制限量Ｐpgを求める。
Ｐpg＝Ｐb −充電側出力制限値

この後、ステップ４０７に進み、出力軸パワー制限量Ｐpgを動力出力軸回転速度Ｎp で除算して出力軸トルク制限量Ｔpgを求める。
Ｔpg＝Ｐpg／Ｎp

［機械ブレーキ協調制御ルーチン］
図８に示す機械ブレーキ協調制御ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ２４の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ５０１で、機械ブレーキトルクのマップを参照して、車速、ブレーキ開度等に応じた機械ブレーキトルクを算出する。機械ブレーキトルクのマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ２４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ５０２に進み、出力軸トルク制限量Ｔpgが０よりも小さいか否かを判定し、出力軸トルク制限量Ｔpgが０よりも小さいと判定された場合には、ステップ５０３に進み、機械ブレーキトルクに出力軸トルク制限量Ｔpgを加算して指令機械ブレーキトルクを求める。
指令機械ブレーキトルク＝機械ブレーキトルク＋Ｔpg

一方、上記ステップ５０２で、出力軸トルク制限量Ｔpgが０以上であると判定された場合には、ステップ５０４に進み、指令機械ブレーキトルクを機械ブレーキトルクに設定する。
指令機械ブレーキトルク＝機械ブレーキトルク

［ＭＧトルク指令値算出ルーチン］
図９に示すＭＧトルク指令値算出ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ２４の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうＭＧトルク指令値算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ６０１で、前記図４のエンジン軸要求ＭＧトルク算出ルーチンで算出したエンジン軸要求ＭＧトルクＴemを読み込んだ後、ステップ６０２に進み、前記図５の出力軸要求ＭＧトルク算出ルーチンで算出した出力軸要求ＭＧトルクＴpmを読み込む。

この後、ステップ６０３に進み、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmとに基づいて、動力伝達装置１５に対応するトルクの釣り合い式である上記（１）式を用いて第１及び第２のＭＧのトルク指令値Ｔmg1 ，Ｔmg2 を算出する。

以上説明した本実施例１では、エンジン回転速度を制御するためにエンジン軸１６に必要なＭＧ１１，１２によるトルクである「エンジン軸要求ＭＧトルク」と、車両の駆動力を確保すると共にバッテリ２３の入出力を制限するために動力出力軸１７に必要なＭＧ１１，１２によるトルクである「出力軸要求ＭＧトルク」とを算出し、これらのエンジン軸要求ＭＧトルクと出力軸要求ＭＧトルクとに基づいて動力伝達装置１５に対応するトルクの釣り合い式を用いて第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルク指令値を算出するようにしたので、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリ２３の入出力制限という三つの目的を達成するのに必要な各ＭＧ１１，１２のトルク指令値を比較的に簡単に設定して、第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルクを協調して制御することができ、ＭＧ１１，１２の制御を煩雑にすることなく、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリの入出力制限という三つの目的を達成することができる。

また、本実施例１では、動力伝達装置１５を構成する動力分割機構として遊星歯車機構１３，１４を用いるようにしたので、動力伝達装置１５の構成を簡素化して低コスト化することができる。

尚、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）に対する各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアの位置関係、つまり、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）と各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアとの組み合わせは、図１に示すものに限定されず、適宜変更しても良い。

次に、図１０乃至図２０を用いて本発明の実施例２〜９を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本発明の実施例２では、図１０に示すように、動力伝達装置５１は、エンジン軸１６と第１の遊星歯車機構１３のプラネタリキャリアと第２の遊星歯車機構１４のサンギヤとが動力伝達可能に連結されると共に、第１の遊星歯車機構１３のリングギヤと第１のＭＧ１１の回転軸とが動力伝達可能に連結されている。更に、第１の遊星歯車機構１３のサンギヤと第２の遊星歯車機構１４のプラネタリキャリアと動力出力軸１７とが動力伝達可能に連結される共に、第２の遊星歯車機構１４のリングギヤと第２のＭＧ１２の回転軸とが動力伝達可能に連結されている。

本実施例２において、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmとに基づいて動力伝達装置５１に対応するトルクの釣り合い式を用いて第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルク指令値Ｔmg1 ，Ｔmg2 を算出する際に、動力伝達装置５１に対応するトルクの釣り合い式としては、下記（２）式を用いる。

尚、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）に対する各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアの位置関係、つまり、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）と各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアとの組み合わせは、図１０に示すものに限定されず、適宜変更しても良い。

本発明の実施例３では、図１１に示すように、動力伝達装置５２は、エンジン軸１６と遊星歯車機構１３のプラネタリキャリアとが動力伝達可能に連結されると共に、遊星歯車機構１３のサンギヤと第１のＭＧ１１の回転軸とが動力伝達可能に連結されている。更に、遊星歯車機構１３のリングギヤと第２のＭＧ１２の回転軸と動力出力軸１７とが動力伝達可能に連結されている。

本実施例３において、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmとに基づいて動力伝達装置５２に対応するトルクの釣り合い式を用いて第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルク指令値Ｔmg1 ，Ｔmg2 を算出する際に、動力伝達装置５２に対応するトルクの釣り合い式としては、下記（３）式を用いる。

尚、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）に対する遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアの位置関係、つまり、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）と遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアとの組み合わせは、図１１に示すものに限定されず、適宜変更しても良い。

本発明の実施例４では、図１２に示すように、動力伝達装置５３は、エンジン軸１６と第１のＭＧ１１の回転軸と遊星歯車機構１３のリングギヤとが動力伝達可能に連結されると共に、遊星歯車機構１３のサンギヤと第２のＭＧ１２の回転軸とが動力伝達可能に連結されている。更に、遊星歯車機構１３のプラネタリキャリアと動力出力軸１７とが動力伝達可能に連結されている。

尚、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）に対する遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアの位置関係、つまり、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）と遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアとの組み合わせは、図１２に示すものに限定されず、適宜変更しても良い。

本発明の実施例５では、図１３に示すように、動力伝達装置５４は、エンジン軸１６と第１の遊星歯車機構１３のプラネタリキャリアとが動力伝達可能に連結されると共に、第１の遊星歯車機構１３のサンギヤと第１のＭＧ１１の回転軸とが動力伝達可能に連結されている。更に、第１の遊星歯車機構１３のリングギヤと第２の遊星歯車機構１４のリングギヤとが動力伝達可能に連結されると共に、第２の遊星歯車機構１４のプラネタリキャリアと第２のＭＧ１２の回転軸とが動力伝達可能に連結され、第２の遊星歯車機構１４のサンギヤと動力出力軸１７とが動力伝達可能に連結されている。

尚、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）に対する各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアの位置関係、つまり、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）と各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアとの組み合わせは、図１３に示すものに限定されず、適宜変更しても良い。

以上説明した実施例２〜５においても、エンジン軸要求ＭＧトルクと出力軸要求ＭＧトルクとに基づいて動力伝達装置に対応するトルクの釣り合い式を用いて第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルク指令値を算出することで、ＭＧ１１，１２の制御を煩雑にすることなく、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリの入出力制限という三つの目的を達成することができる。

本発明の実施例６では、図１４に示すように、動力伝達装置５５は、エンジン軸１６にブレーキ５６が設けられ、それ以外は前記実施例１の動力伝達装置１５（図１参照）と同じ構成である。或は、図１５に示すように、動力伝達装置５７は、所定の固定端（例えば動力伝達装置５７のハウジング等）に連結された固定端連結ワンウエイクラッチ５８をエンジン軸１６に設けた構成としても良い。

本実施例６では、前記実施例１と同じ方法（図２参照）でエンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmを算出した後、図１６に示すように、スイッチ部５９でブレーキ５６又は固定端連結ワンウエイクラッチ５８が非係合状態である（動力伝達を制限しない側に切り換えられている）と判定され、且つ、スイッチ部４８でクランキング中（エンジン始動中）ではないと判定された場合には、Ｆ／Ｂ制御部３７（図２参照）で算出したエンジン軸要求ＭＧトルクＴemをそのまま採用することで、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするようにエンジン軸要求ＭＧトルクＴemを算出する。これにより、ブレーキ５６又は固定端連結ワンウエイクラッチ５８が非係合状態の場合に、実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に制御するために必要なエンジン軸要求ＭＧトルクＴemを精度良く設定することができる。

これに対して、スイッチ部５９で、ブレーキ５６又は固定端連結ワンウエイクラッチ５８が係合状態（エンジン軸１６の回転を阻止する状態）であると判定された場合には、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemを所定トルクに設定する。

この場合、例えば、所定トルクを０にして、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemを０に設定するようにしても良い。このようにすれば、ブレーキ５６又は固定端連結ワンウエイクラッチ５８が係合状態の場合に、ブレーキ５６又は固定端連結ワンウエイクラッチ５８が設けられたエンジン軸１６に過剰な負荷が掛かることを防止することができる。

或は、所定トルクを０以外の定数（目標押し付けトルク）にして、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemを０以外の定数（目標押し付けトルク）に設定するようにしても良い。このようにすれば、ブレーキ５６又は固定端連結ワンウエイクラッチ５８が係合状態の場合に、ブレーキ５６又は固定端連結ワンウエイクラッチ５８が設けられたエンジン軸１６に適度な押し付けトルクを作用させて、回転振動の発生を防止することができる。

また、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemは、所定トルク算出部６０でブレーキ５６又は固定端連結ワンウエイクラッチ５８が設けられたエンジン軸１６を固定端とした場合のトルクの釣り合い式である下記（４）式を用いて算出した値（所定トルク）に設定するようにしても良い。

ここで、Ｋは第１のＭＧ１１と第２のＭＧ１２のトルクの分配係数である。
このようにすれば、分配係数Ｋを操作することでＭＧ１１，１２の動作点を操作してＭＧ１１，１２の動作効率を向上させることができる。

尚、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）に対する各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアの位置関係、つまり、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）と各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアとの組み合わせは、図１４，１５に示すものに限定されず、適宜変更しても良い。

本発明の実施例７では、図１７に示すように、動力伝達装置６１は、エンジン軸１６にクラッチ６２が設けられ、それ以外は前記実施例１の動力伝達装置１５（図１参照）と同じ構成である。或は、図１８に示すように、動力伝達装置６３は、エンジン軸１６にワンウエイクラッチ６４を設けた構成としても良い。

本実施例７では、前記実施例１と同じ方法（図２参照）でエンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmを算出した後、クラッチ６２又はワンウエイクラッチ６４が係合状態である（動力伝達を制限しない側に切り換えられている）と判定され、且つ、クランキング中（エンジン始動中）ではないと判定された場合には、Ｆ／Ｂ制御部３７（図２参照）で算出したエンジン軸要求ＭＧトルクＴemをそのまま採用することで、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするようにエンジン軸要求ＭＧトルクＴemを算出する。これにより、クラッチ６２又はワンウエイクラッチ６４が係合状態の場合に、実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に制御するために必要なエンジン軸要求ＭＧトルクＴemを精度良く設定することができる。

これに対して、クラッチ６２又はワンウエイクラッチ６４が非係合状態（動力伝達しない状態）であると判定された場合には、エンジン軸要求ＭＧトルクＴemを０に設定する。このようにすれば、クラッチ６２又はワンウエイクラッチ６４が非係合状態の場合に、不要な空転を防止して余分な損失の発生を防止することができる。

尚、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）に対する各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアの位置関係、つまり、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）と各遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアとの組み合わせは、図１７，１８に示すものに限定されず、適宜変更しても良い。

本発明の実施例８では、図１９に示すように、動力伝達装置６５は、エンジン軸１６にクラッチ６６（又はワンウエイクラッチ）が設けられ、それ以外は前記実施例２の動力伝達装置５１（図１０参照）と同じ構成である。この場合、前記実施例７と同じ方法でエンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmを算出する。

或は、エンジン軸１６にブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチを設けた構成としても良く、この場合、前記実施例６と同じ方法でエンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmを算出する。

本発明の実施例９では、図２０に示すように、動力伝達装置６７は、エンジン軸１６にクラッチ６８（又はワンウエイクラッチ）が設けられ、それ以外は前記実施例３の動力伝達装置５２（図１１参照）と同じ構成である。この場合、前記実施例７と同じ方法でエンジン軸要求ＭＧトルクＴemと出力軸要求ＭＧトルクＴpmを算出する。

尚、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）に対する遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアの位置関係、つまり、各軸（エンジン軸、動力出力軸、ＭＧの回転軸）と遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリアとの組み合わせは、図２０に示すものに限定されず、適宜変更しても良い。

以上説明した実施例６〜９においても、エンジン軸要求ＭＧトルクと出力軸要求ＭＧトルクとに基づいて動力伝達装置に対応するトルクの釣り合い式を用いて第１及び第２のＭＧ１１，１２のトルク指令値を算出することで、ＭＧ１１，１２の制御を煩雑にすることなく、エンジン回転速度の制御、出力トルクの制御、バッテリの入出力制限という三つの目的を達成することができる。

尚、上記各実施例６〜９では、エンジン軸１６にクラッチ要素（クラッチ、ワンウエイクラッチ、ブレーキ、固定端連結ワンウエイクラッチ）を設けたシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、動力出力軸１７にクラッチ要素を設けたシステムに本発明を適用しても良い。

この場合、クラッチ要素が動力伝達を制限しない側に切り換えられている場合（ブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが非係合状態である場合やクラッチ又はワンウエイクラッチが係合状態である場合）には、出力軸要求ＭＧトルク算出部４５（図２参照）で算出した出力軸要求ＭＧトルクＴpmをそのまま採用することで、車両の駆動力を確保すると共にバッテリ２３の入出力を制限するために必要な出力軸要求ＭＧトルクＴpmを精度良く設定することができる。

これに対して、ブレーキ又は固定端連結ワンウエイクラッチが係合状態（動力出力軸１７の回転を阻止する状態）であると判定された場合には、出力軸要求ＭＧトルクＴpmを所定トルク（例えば、０、０以外の定数、動力出力軸１７を固定端とした場合のトルクの釣り合い式を用いて算出した値）に設定する。或は、クラッチ又はワンウエイクラッチが非係合状態（動力伝達しない状態）であると判定された場合には、出力軸要求ＭＧトルクＴpmを０に設定する。

尚、動力伝達装置の構成は、上記各実施例で説明した構成に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、動力分割機構として２ロータ式のＭＧを用いるようにしても良い。

また、上記各実施例では、ハイブリッドＥＣＵで、エンジン軸要求ＭＧトルクや出力軸要求ＭＧトルクやＭＧのトルク指令値を算出するようにしたが、これに限定されず、ハイブリッドＥＣＵ以外の他のＥＣＵ（例えばＭＧ−ＥＣＵ等）、又は、ハイブリッドＥＣＵと他のＥＣＵの両方で、エンジン軸要求ＭＧトルクや出力軸要求ＭＧトルクやＭＧのトルク指令値を算出するようにしても良い。

１０…エンジン（内燃機関）、１１，１２…ＭＧ、１３，１４…遊星歯車機構（動力分割機構）、１５…動力伝達装置、１６…エンジン軸、１７…動力出力軸、２１，２２…インバータ、２３…バッテリ、２４…ハイブリッドＥＣＵ（エンジン軸要求ＭＧトルク算出手段，出力軸要求ＭＧトルク算出手段，ＭＧトルク指令値算出手段）、２９…エンジンＥＣＵ、３０，３１…ＭＧ−ＥＣＵ

Claims

内燃機関であるエンジンと、複数のモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）と、少なくとも一つの動力分割機構を有する動力伝達装置と、前記複数のＭＧと電力を授受するバッテリとを備えた車両の動力出力装置において、
前記エンジンの出力軸（以下「エンジン軸」という）と、前記複数のＭＧの回転軸と、車輪側に動力伝達可能に連結された動力出力軸とが前記動力伝達装置を介して動力伝達可能に連結され、
前記エンジンの回転速度を制御するために前記エンジン軸に必要な前記複数のＭＧによるトルク（以下「エンジン軸要求ＭＧトルク」という）を算出するエンジン軸要求ＭＧトルク算出手段と、
車両の駆動力を確保すると共に前記バッテリの入出力を制限するために前記動力出力軸に必要な前記複数のＭＧによるトルク（以下「出力軸要求ＭＧトルク」という）を算出する出力軸要求ＭＧトルク算出手段と、
前記エンジン軸要求ＭＧトルクと前記出力軸要求ＭＧトルクとに基づいて前記動力伝達装置に対応するトルクの釣り合い式を用いて前記複数のＭＧのトルク指令値を算出するＭＧトルク指令値算出手段と
を備えていることを特徴とする車両の動力出力装置。
前記エンジン軸要求ＭＧトルク算出手段は、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするように前記エンジン軸要求ＭＧトルクを算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の動力出力装置。
前記エンジンを運転停止状態に維持して前記ＭＧの動力で車両を走行させるときに、前記エンジン軸要求ＭＧトルクを０に設定する手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の動力出力装置。
前記エンジンの始動時に、前記エンジン軸要求ＭＧトルクを前記エンジンのクランキングに必要なトルクに設定する手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の動力出力装置。
前記出力軸要求ＭＧトルク算出手段は、車両の駆動力を確保するための出力軸要求トルクを算出すると共に、前記バッテリの入出力を制限するための出力軸トルク制限量を算出し、前記出力軸要求トルクと前記出力軸トルク制限量とに基づいて前記出力軸要求ＭＧトルクを算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両の動力出力装置。
前記出力軸要求ＭＧトルク算出手段は、前記出力軸要求トルクを算出する際に、少なくともアクセル開度に基づいて目標駆動出力軸トルクを算出すると共に、少なくともブレーキ開度に基づいて機械ブレーキトルクを算出し、前記目標駆動出力軸トルクと前記機械ブレーキトルクとに基づいて前記出力軸要求トルクを算出することを特徴とする請求項５に記載の車両の動力出力装置。
前記出力軸要求ＭＧトルク算出手段は、前記出力軸トルク制限量を算出する際に、目標バッテリ出力と、目標エンジン出力と実エンジン出力との差と、電気系損失とに基づいてバッテリ出力推定値を算出すると共に、前記バッテリの状態に基づいてバッテリ出力制限値を算出し、前記バッテリ出力推定値と前記バッテリ出力制限値とに基づいて前記出力軸トルク制限量を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の車両の動力出力装置。
前記動力分割機構として遊星歯車機構が用いられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の車両の動力出力装置。
内燃機関であるエンジンと、複数のモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）と、少なくとも一つの動力分割機構を有する動力伝達装置と、前記複数のＭＧと電力を授受するバッテリとを備えた車両の動力出力装置において、
前記エンジンの出力軸（以下「エンジン軸」という）と、前記複数のＭＧの回転軸と、車輪側に動力伝達可能に連結された動力出力軸とが前記動力伝達装置を介して動力伝達可能に連結されると共に、前記エンジン軸と前記動力出力軸のうちの少なくとも一方に、クラッチ、ブレーキ、ワンウエイクラッチ、所定の固定端に連結された固定端連結ワンウエイクラッチのうちのいずれか（以下「クラッチ要素」と総称する）が設けられ、
前記エンジンの回転速度を制御するために前記エンジン軸に必要な前記複数のＭＧによるトルク（以下「エンジン軸要求ＭＧトルク」という）を算出するエンジン軸要求ＭＧトルク算出手段と、
車両の駆動力を確保すると共に前記バッテリの入出力を制限するために前記動力出力軸に必要な前記複数のＭＧによるトルク（以下「出力軸要求ＭＧトルク」という）を算出する出力軸要求ＭＧトルク算出手段と、
前記エンジン軸要求ＭＧトルクと前記出力軸要求ＭＧトルクとに基づいて前記動力伝達装置に対応するトルクの釣り合い式を用いて前記複数のＭＧのトルク指令値を算出するＭＧトルク指令値算出手段と
を備えていることを特徴とする車両の動力出力装置。
前記エンジン軸要求ＭＧトルク算出手段は、前記クラッチ要素が動力伝達を制限しない側に切り換えられている場合に、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするように前記エンジン軸要求ＭＧトルクを算出することを特徴とする請求項９に記載の車両の動力出力装置。
前記出力軸要求ＭＧトルク算出手段は、前記クラッチ要素が動力伝達を制限しない側に切り換えられている場合に、車両の駆動力を確保するための出力軸要求トルクを算出すると共に、前記バッテリの入出力を制限するための出力軸トルク制限量を算出し、前記出力軸要求トルクと前記出力軸トルク制限量とに基づいて前記出力軸要求ＭＧトルクを算出することを特徴とする請求項９又は１０に記載の車両の動力出力装置。
前記クラッチ要素として前記クラッチ又は前記ワンウエイクラッチが設けられ、
前記クラッチ又は前記ワンウエイクラッチが非係合状態の場合に、前記エンジン軸要求ＭＧトルクと前記出力軸要求ＭＧトルクのうちの前記クラッチ又は前記ワンウエイクラッチが設けられた軸に対応する方の要求ＭＧトルクを０に設定する手段を備えていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の車両の動力出力装置。
前記クラッチ要素として前記ブレーキ又は前記固定端連結ワンウエイクラッチが設けられ、
前記ブレーキ又は前記固定端連結ワンウエイクラッチが係合状態の場合に、前記エンジン軸要求ＭＧトルクと前記出力軸要求ＭＧトルクのうちの前記ブレーキ又は前記固定端連結ワンウエイクラッチが設けられた軸に対応する方の要求ＭＧトルクを所定トルクに設定する手段を備えていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の車両の動力出力装置。
前記所定トルクは、０であることを特徴とする請求項１３に記載の車両の動力出力装置。
前記所定トルクは、０以外の定数であることを特徴とする請求項１３に記載の車両の動力出力装置。
前記所定トルクは、前記エンジン軸と前記動力出力軸のうちの前記ブレーキ又は前記固定端連結ワンウエイクラッチが設けられた方の軸を固定端とした場合のトルクの釣り合い式を用いて算出した値であることを特徴とする請求項１３に記載の車両の動力出力装置。