JP2018052234A - 動力システム - Google Patents

Abstract

【課題】被動負荷の駆動に内燃機関の動力が必要となる状況を極力少なくしつつ、十分な動力を被動負荷に伝達し得ると共に、内燃機関、電動機及び発電機の動力を幅広い範囲で被動負荷に伝達し得る動力システムを提供する。【解決手段】動力システム１は、内燃機関２、電動機３、発電機４、動力伝達機構５及び制御装置８を備える。制御装置８は、電動機３の動力だけを被動負荷ＤＷに伝達させるように電動機３の力行運転を行わせる第１制御処理と、電動機３及び発電機４の両方の動力を被動負荷ＤＷに伝達させるように電動機３及び発電機４の両方の力行運転を行わせる第２制御処理とを実行する機能を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両等に使用される動力システムに関する。

例えばハイブリッド車両では、特許文献１に見られる如く、内燃機関、電動機及び発電機を備える動力システムを搭載したものが知られている。このハイブリッド車両では、内燃機関の動力により発電機の発電運転を行いながら、電動機の動力により車両の走行を行うシリーズ型のハイブリッド走行や、内燃機関の動力と電動機の動力と併せた動力により車両の走行を行うパラレル型のハイブリッド走行が行われる。

また、例えば、特許文献２に見られる如く、内燃機関、第１モータ／ジェネレータ及び第２モータ／ジェネレータと、遊星歯車装置とを組み合わせた動力システムを搭載したハイブリッド車両も従来より知られている。

特許第４９５８１２６号公報 特許第５８４２４８６号公報

上記の如き動力システムでは、環境保護の観点からは、極力、内燃機関の動力を使用せずに、十分な動力で被動負荷（ハイブリッド車両では駆動輪）を駆動し得ることが望ましい。

この場合、特許文献１の動力システムでは、内燃機関の動力を使用しない状態では、電動機だけから被動負荷（駆動輪）に動力を伝達するため、動力不足となる状況が発生しやすくなる虞がある。

一方、特許文献２の動力システムでは、内燃機関の出力軸の逆回転を阻止するワンウェイクラッチを備えることで、内燃機関の運転停止状態で、第１モータ／ジェネレータ及び第２モータ／ジェネレータの両方から、被動負荷（駆動輪）に動力を伝達することが可能である。

しかるに、特許文献２のものでは、差動機構である遊星歯車装置を備えるため、被動負荷の駆動時における内燃機関、第１モータ／ジェネレータ及び第２モータ／ジェネレータのそれぞれの動力が相互に制約を受ける。ひいては、内燃機関、第１モータ／ジェネレータ及び第２モータ／ジェネレータのそれぞれの動力の制御が複雑になりやすいと共に、内燃機関、第１モータ／ジェネレータ及び第２モータ／ジェネレータのそれぞれから被動負荷に伝達し得る動力の範囲が狭い範囲に限定されやすい。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、内燃機関、電動機及び発電機を備える動力システムにおいて、被動負荷の駆動に内燃機関の動力が必要となる状況を極力少なくしつつ、十分な動力を被動負荷に伝達し得ると共に、内燃機関、電動機及び発電機の動力を幅広い範囲で被動負荷に伝達し得る動力システム及び該動力システムの運転方法を提供することを目的とする。

また、かかる動力システムを備える輸送機器を提供することを目的とする。

本発明の動力システムは、上記目的を達成するために、
内燃機関と、
力行運転を行い得る電動機と、
発電運転及び力行運転を行い得る発電機と、
前記内燃機関、電動機及び発電機のそれぞれの出力軸が接続されており、前記内燃機関、電動機及び発電機の３つの動力発生源のそれぞれの動力を、他の動力発生源の動力の発生の有無によらずに被動負荷に伝達し得るように構成されていると共に、前記内燃機関と前記発電機との間で動力伝達を行い得るように構成された動力伝達機構と、
前記内燃機関、電動機及び発電機のそれぞれの運転を制御する制御装置とを備えており、
前記制御装置は、前記電動機の動力だけを前記被動負荷に伝達させるように該電動機の力行運転を行わせる第１制御処理と、前記電動機及び発電機の両方の動力を前記被動負荷に伝達させるように前記電動機及び発電機の両方の力行運転を行わせる第２制御処理とを実行する機能を有するように構成されていることを特徴とする（第１発明）。

かかる第１発明によれば、前記制御装置は、前記第１制御処理を実行する機能に加えて、前記第２制御処理を実行する機能を有する。この第２制御処理では、前記電動機及び発電機の両方の動力を前記被動負荷に伝達させるように前記電動機及び発電機の両方の力行運転が行われる。

このため、被動負荷の駆動のために電動機の動力に加えて、発電機の動力をも使用することが可能となる。従って、電動機の動力と発電機の動力とを併せた大きな動力により被動負荷を駆動することが可能となる。

また、前記動力伝達機構は、前記内燃機関、電動機及び発電機の３つの動力発生源のそれぞれの動力を、他の動力発生源の動力の発生の有無によらずに被動負荷に伝達し得るように構成されている。従って、各動力発生源の動力を、他の動力発生源の動力の制約を受けずに、駆動輪に伝達することが可能である。

よって、第１発明によれば、被動負荷の駆動に内燃機関の動力が必要となる状況を極力少なくしつつ、十分な動力を被動負荷に伝達することができると共に、内燃機関、電動機及び発電機の動力を幅広い範囲で被動負荷に伝達することができる。

上記第１発明では、前記動力伝達機構は、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の出力軸とが互いに連動して回転するように構成され得る。この場合、前記制御装置は、前記内燃機関の運転停止状態で前記第２制御処理を実行可能に構成されていると共に、該内燃機関の運転停止状態での前記第２制御処理では、前記内燃機関の少なくとも一部の気筒を休止状態に維持するように構成されていることが好ましい（第２発明）。

なお、内燃機関の各気筒の「休止状態」は、該気筒の吸気バルブ及び排気バルブが閉弁状態に維持された状態を意味する。

上記第２発明によれば、前記内燃機関の運転停止状態での前記第２制御処理の実行時には、発電機の動力の一部が、運転停止状態の内燃機関の出力軸の回転駆動のために消費されることとなるものの、該内燃機関の少なくとも一部の気筒が休止状態に維持されるため、内燃機関のポンピングロスが低減される。

そのため、発電機の動力のうち、内燃機関の出力軸の回転駆動のために消費される動力を少なくすることができる。ひいては、発電機から被動負荷に伝達し得る動力を極力大きくすることができる。

また、上記第１発明において、前記動力伝達機構が、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の出力軸とが互いに連動して回転するように構成されている場合、あるいは、前記第２発明では、前記制御装置が、前記内燃機関の運転停止状態で前記第２制御処理を実行可能に構成されている場合には、該内燃機関の運転停止状態での前記第２制御処理では、前記内燃機関の出力軸を回転駆動するために消費される動力以上の動力を前記発電機に出力させるように構成されていることが好ましい（第３発明）。

これによれば、前記第２制御処理を実行することで、発電機に供給する電力が無駄に消費されることなく、発電機の動力を被動負荷に伝達することが可能となる。

上記第１〜第３発明では、前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態で前記第２制御処理を実行可能に構成され得る。この場合には、該内燃機関の運転状態での前記第２制御処理では、該内燃機関の動力を、前記電動機及び発電機の両方の動力と併せて、前記被動負荷に伝達するように該内燃機関の運転を行わせるように構成されていることが好ましい（第４発明）。

これによれば、内燃機関、電動機及び発電機の全ての動力を被動負荷に伝達することも可能となる。ひいては、被動負荷により大きな動力を伝達することが可能となる。

上記第４発明では、前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態での前記第２制御処理では、前記内燃機関から前記被動負荷に伝達される動力が、前記発電機から前記被動負荷に伝達される動力よりも大きくなるように、該内燃機関及び発電機の運転を行わせるように構成され得る（第５発明）。

また、上記第４発明もしくは第５発明では、前記内燃機関は、前記発電機よりも大きな動力を出力し得るように構成され得る（第６発明）。

また、前記第１〜第６発明では、前記制御装置は、前記第２制御処理では、前記電動機から前記被動負荷に伝達される動力が、前記発電機から前記被動負荷に伝達される動力よりも大きくなるように、該電動機及び発電機の運転を行わせるように構成され得る（第７発明）。

また、前記第１〜第７発明では、前記電動機は、前記発電機よりも大きな動力を出力し得るように構成され得る（第８発明）。

これらの第５〜第８発明にによれば、発電機の大型化を防止することができる。

上記第１〜第８発明では、前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記電動機及び発電機の少なくとも一方の温度を示す検出データを取得し、該温度に応じて、前記電動機及び発電機の少なくとも一方の動力を可変的に調整し得るように構成されていることが好ましい（第９発明）。

これによれば、前記第１制御処理では、前記電動機及び発電機の少なくとも一方の温度状態を反映させて、電動機及び発電機の少なくとも一方の動力を可変的に調整できる。このため、例えば、電動機あるいは発電機が過剰に高温になり過ぎないように、電動機及び発電機の両方の力行運転を行うことができる。

上記第９発明では、前記検出データは、前記電動機の温度を示す検出データを含み得る。この場合、前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記電動機及び発電機のトータルの動力のうちの電動機の動力の割合を、該電動機の温度が高いほど、小さくするように構成されていることが好ましい（第１０発明）。

これによれば、電動機の温度が高い場合に、前記電動機及び発電機のトータルの動力のうちの電動機の負担分を軽減し、該電動機のさらなる昇温を抑制することができる。

また、上記９発明又は第１０発明では、前記検出データは、前記発電機の温度を示す検出データを含み得る。この場合、前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記電動機及び発電機のトータルの動力のうちの発電機の動力の割合を、該発電機の温度が高いほど、小さくするように構成されていることが好ましい（第１１発明）。

これによれば、発電機の温度が高い場合に、前記電動機及び発電機のトータルの動力のうちの発電機の負担分を軽減し、該発電機のさらなる昇温を抑制することができる。

上記第１〜第１１発明では、前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記発電機と電力の授受を行う蓄電装置の残容量に応じて、前記発電機の動力を可変的に調整し得るように構成され得る（第１２発明）。

これによれば、第２制御処理において、前記発電機と電力の授受を行う蓄電装置の残容量を反映させて、発電機の動力を調整することができる。

上記第１２発明では、より具体的な態様として、前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記蓄電装置の残容量が低いほど、前記発電機の動力の上限値を低くするように構成されていることが好ましい（第１３発明）。

これによれば、前記第２制御処理において、前記蓄電装置の残容量が低い場合に、発電機の動力を小さめの動力に抑制され、該発電機の温度が過剰に昇温するのが防止される。このため、例えば、第２制御処理の終了後に、蓄電装置から電動機への給電を補うべく、もしくは、蓄電装置を充電すべく発電機の発電運転（内燃機関の動力による発電運転）を行った場合に、該発電機の温度が比較的低い状態で該発電機の発電運転を行うことが可能となる。ひいては、該発電運転時に、十分な発電量で発電機の発電運転を行うことが可能となる。

上記第１〜第１３発明では、前記制御装置は、その制御処理のモードとして、前記電動機及び発電機の力行運転用の電力を貯蔵している蓄電装置の蓄電電力を消費していくように当該動力システムを動作させるＣＤモード（ＣＤ：Charge Depleting）と、前記蓄電装置の蓄電電力の低下を抑制するように当該動力システムを動作させるＣＳモード（ＣＳ：Charge Sustaining）とを採用し得る。この場合、前記第２制御処理を、前記ＣＤモード及びＣＳモードのうちのＣＤモードにおいてのみ、実行するように構成されていることが好ましい（第１４発明）。

これによれば、ＣＤモードでは、内燃機関の動力を使用せずとも、被動負荷に大きな動力を伝達し得る一方、ＣＳモードでは、発電機の力行運転により蓄電装置の電力を消費するのを回避できる。そのため、ＣＳモードでの蓄電装置の残容量の低下を適切に防止することが可能となる。

上記第１〜第１４発明では、前記制御装置は、前記被動負荷の駆動のための要求出力が所定値以上であることを必要条件として前記第２制御処理を実行するように構成されていることが好ましい（第１５発明）。

これによれば、電動機及び発電機の両方の力行運転を行う第２制御処理が、必要性の高い状況でのみ行われるようにすることができる。ひいては、電動機及び発電機の両方の力行運転を行うことによる電力損失の増加を抑制することができると共に、発電機の負担を軽減することができる。

また、本発明の輸送機器は、上記第１〜第１５発明の動力システムを備えることを特徴とする（第１６発明）。

これによれば、前記第１〜第１５発明に関して説明した効果を奏し得る輸送機器を提供できる。

また、本発明の動力システムの運転方法は、内燃機関と、力行運転を行い得る電動機と、
発電運転及び力行運転を行い得る発電機と、前記内燃機関、電動機及び発電機のそれぞれの出力軸が接続されており、前記内燃機関、電動機及び発電機の３つの動力発生源のそれぞれの動力を、他の動力発生源の動力の発生の有無によらずに被動負荷に伝達し得るように構成されていると共に、前記内燃機関と前記発電機との間で動力伝達を行い得るように構成された動力伝達機構と備える動力システムの運転方法であって、
前記電動機の動力だけを前記被動負荷に伝達させるように該電動機の力行運転を行わせる第１ステップと、前記電動機及び発電機の両方の動力を前記被動負荷に伝達させるように前記電動機及び発電機の両方の力行運転を行わせる第２ステップとを備えることを特徴とする（第１７発明）。

これにれば、前記第１発明と同様の効果を奏することができる。

本発明の一実施形態の動力システムの全体構成を示す図。 図１に示す制御装置の処理を示すブロック図。 図２に示す発電機上限出力設定部の処理で使用するマップを例示するグラフ。 図２に示す電動機上限出力設定部の処理で使用するマップを例示するグラフ。 第２ＣＤモードでの電動機及び発電機の動力の配分パターンを例示する図。 第３ＣＤモードでの電動機、発電機及びエンジンの動力の配分パターンを例示する図。 蓄電装置のＳＯＣ及び発電機の上限出力の経時変化を例示するグラフ。

本発明の一実施形態を図１〜図７を参照して以下に説明する。図１を参照して、本実施形態の動力システム１は、輸送機器の一例としての車両（詳しくはハイブリッド車両）に搭載されたシステムである。

この動力システム１は、被動負荷としての駆動輪ＤＷを回転駆動する動力をそれぞれ発生可能な内燃機関２、電動機３及び発電機４と、該内燃機関２、電動機３及び発電機４のそれぞれの出力軸２ａ，３ａ，４ａが接続された動力伝達機構５と、電動機３の電源としての蓄電装置６と、電動機３、発電機４及び蓄電装置６の間の電力伝送を行う電力伝送回路部７と、動力システム１の作動制御を行う機能を有する制御装置８とを備える。

内燃機関２（以降、エンジン２という）は、単一又は複数の気筒（図示省略）を有し、該気筒内での燃料の燃焼によって、該エンジン２の出力軸２ａに動力（回転駆動力）を発生する。このエンジン２が発生した動力は、駆動輪ＤＷの駆動、あるいは、発電機４の駆動に用いられる。

電動機３は、電力の供給を受ける力行運転によって、該電動機３の出力軸３ａに動力（回転駆動力）を発生する。この電動機３が発生した動力は、駆動輪ＤＷの駆動に用いられる。また、電動機３は、その出力軸３ａを、駆動輪ＤＷ側から伝達される車両の運動エネルギーにより回転駆動した状態では、回生電力を出力する回生運転を行うことも可能である。

発電機４は、その出力軸４ａをエンジン２の動力により回転駆動することにより発電運転を行う。この発電運転により発電機４が出力する発電電力は、蓄電装置６の充電電力、又は電動機３の力行運転のための電力として使用される。

また、発電機４は、電力の供給を受ける力行運転を行うことも可能であり、該力行運転時には、出力軸４ａに動力（回転駆動力）を発生する。この発電機４が発生した動力は、駆動輪ＤＷの駆動、あるいは、エンジン２の始動時における出力軸２ａの回転駆動（所謂、クランキング）に用いられる。

なお、本実施形態では、発電機４は、その力行運転時に出力可能な最大の動力（電力換算の動力）が、エンジン２及び電動機３よりも小さいものとなる仕様の発電機である。このため、発電機４は、比較的小型なものとなっている。

動力伝達機構５は、エンジン２、電動機３及び発電機４のそれぞれの出力軸２ａ，３ａ，４ａから入力される動力を駆動輪ＤＷに伝達し得るように構成されていると共に、エンジン２と発電機４との間の動力伝達を行い得るように構成されている。

本実施形態では、動力伝達機構５は、動力伝達を行い得る接続状態と、動力伝達を遮断する遮断状態とに選択的に動作し得るクラッチ１１と、複数のギヤ１２，１３，１４，１５とを含む動力伝達機構により、内燃機関２の動力を出力軸２ａから駆動輪ＤＷに伝達し得るように構成されている。

クラッチ１１はエンジン２の出力軸２ａに連結されている。そして、上記複数のギヤ１２〜１５のうち、ギヤ１２が、クラッチ１１の接続状態でエンジン２の出力軸２ａと一体に回転し得るように、該出力軸２ａにクラッチ１１を介して連結されている。また、ギヤ１３，１４が互いに一体に回転し得るように同軸心に連結されている。そして、ギヤ１３，１４のうちのギヤ１３がギヤ１２に噛合され、ギヤ１４は、駆動輪ＤＷと連動して回転可能なギヤ１５に噛合されている。

ここで、ギヤ１５は、ギヤ１４側から伝達される動力を複数の駆動輪ＤＷに分配し得るように、図示を省略するディファレンシャルギヤ装置を介して複数の駆動輪ＤＷに接続されている。なお、図１では、１つの駆動輪ＤＷだけを代表的に記載している。

従って、クラッチ１１の接続状態において、エンジン２の動力を、出力軸２ａからクラッチ１１、ギヤ１２，１３，１４，１５を順に経由させて、駆動輪ＤＷに伝達することが可能となっている。

動力伝達機構５は、さらに、エンジン２から駆動輪ＤＷへの動力伝達機構の一部の要素（クラッチ１１よりも駆動輪ＤＷ側の要素）である前記ギヤ１３，１４，１５と、ギヤ１６とを含む動力伝達機構によって、電動機３の動力を出力軸３ａから駆動輪ＤＷに伝達し得るように構成されている。

この場合、ギヤ１６は、電動機３の出力軸３ａと一体に回転し得るように該出力軸３ａに同軸心に連結されていると共に、前記ギヤ１３に噛合されている。

従って、電動機３の動力を、出力軸３ａからギヤ１６，１３，１４，１５を順に経由させて、駆動輪ＤＷに伝達することが可能となっている。

なお、ギヤ１６は、クラッチ１１からギヤ１５までの動力伝達経路中に備えられた他のギヤ（例えばギヤ１２又は１４）に噛合されていてもよい。

動力伝達機構５は、さらに、ギヤ１７，１８を含む動力伝達機構によって内燃機関２と発電機４との間の動力伝達を行い得るように構成されていると共に、該ギヤ１７，１８と、エンジン２から駆動輪ＤＷへの動力伝達機構とを介して、発電機４の動力を出力軸４ａから駆動輪ＤＷに伝達し得るように構成されている。

この場合、ギヤ１７，１８のうちのギヤ１７はエンジン２の出力軸２ａと一体に回転し得るように、クラッチ１１とエンジン２との間で出力軸２ａに同軸心に連結されている。また、ギヤ１８は、発電機４の出力軸４ａと一体に回転し得るように該出力軸４ａに同軸心に連結されていると共に、ギヤ１７に噛合されている。

従って、クラッチ１１の動作状態によらずに（クラッチ１１の接続状態及び遮断状態のいずれであっても）、内燃機関２と発電機４との間の動力伝達を、ギヤ１７，１８を介して行うことが可能となっていると共に、それらの出力軸２ａ，４ａが互いに連動して回転するようになっている。

また、クラッチ１１の接続状態では、発電機４の動力を、出力軸４ａからギヤ１８，１７、クラッチ１１、及びギヤ１２，１３，１４，１５を順に経由させて、駆動輪ＤＷに伝達することが可能となっている。

本実施形態では、動力伝達機構５が上記の如く構成されているので、エンジン２、電動機３及び発電機４の３つの動力発生源のそれぞれの動力を、他の動力発生源の動力の発生の有無によらずに、駆動輪ＤＷに伝達することが可能である。

すなわち、エンジン２、電動機３及び発電機４の３つの動力発生源のうちの任意の１つの動力発生源だけに動力を発生させた状態で、該動力を駆動輪ＤＷに伝達し得る。また、３つの動力発生源のうちの２つ以上の動力発生源の動力を発生させた状態では、それらの動力を合成して駆動輪ＤＷに伝達し得る。

なお、エンジン２又は発電機４から駆動輪ＤＷへの動力伝達は、クラッチ１１の接続状態で行われる。

補足すると、エンジン２、電動機３及び発電機４のそれぞれの動力を駆動輪ＤＷに上記の如く伝達し得る動力伝達機構は、図１に例示した構成の動力伝達機構５に限られない。

例えば、エンジン２、電動機３及び発電機４のいずれかの動力発生源と駆動輪ＤＷとの間の動力伝達経路に、ギヤ以外の動力伝達要素（例えば、プーリ及びベルト、あるいは、スプロケット及びチェーン等）を含んでいてもよく、さらには、変速機を含んでいてもよい。

また、電動機３の出力軸３ａは、例えばクラッチ１１と駆動輪ＤＷとの間の動力伝達機構のいずれかの回転軸（例えば、ギヤ１２の回転軸、あるいは、ギヤ１３，１４の回転軸等）と同軸に直結され、もしくは一体に構成されていてもよい。

また、電動機３と駆動輪ＤＷとの間の動力伝達機構、あるいは、エンジン２と発電機４との間の動力伝達機構はクラッチを含んでいてもよい。

蓄電装置６は、車両に備えられた充電装置（図示省略）を介して外部電源から充電可能な蓄電装置である。該蓄電装置６は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、キャパシタ等により構成される。

電力伝送回路部７は、本実施形態では、電動機３に接続されたインバータ２１と、発電機４に接続されたインバータ２２と、蓄電装置６に接続された電圧変換器２３とを含む。

インバータ２１，２２は、それぞれに備えられたスイッチング素子をデューティ信号により制御することによって、直流電力及び交流電力の一方から他方への電力変換を行う公知の回路である。

電動機３側のインバータ２１は、電動機３の力行運転時には、電圧変換器２３側から入力される直流電力を交流電力に変換して、電動機３に出力するように制御することが可能であると共に、電動機３の回生運転時には、電動機３から入力される交流電力（回生電力）を直流電力に変換して、電圧変換器２３側に出力するように制御することが可能である。

発電機４側のインバータ２２は、発電機４の発電運転時には、発電機４から入力される交流電力（発電電力）を直流電力に変換して、電圧変換器２３側に出力するように制御することが可能であると共に、発電機４の力行運転時には、電圧変換器２３側から入力される直流電力を交流電力に変換して、発電機４に出力するように制御することが可能である。

電圧変換器２３は、それぞれに備えられたスイッチング素子をデューティ信号により制御することによって、直流電力の電圧変換を行う公知の回路（スイッチング方式のＤＣ／ＤＣコンバータ）である。該電圧変換器２３は、電圧の変換率を可変的に制御し得ると共に、蓄電装置６側とインバータ２１，２２側との間の双方向の電力伝送を行うことが可能である。

制御装置８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路等を含む電子回路ユニットにより構成されている。なお、制御装置８は、相互に通信可能な複数の電子回路ユニットにより構成されていてもよい。

この制御装置８は、実装されるハードウェア構成又は実装されるプログラム（ソフトウェア構成）により実現される機能として、動力システム１の複数種類の動作モードを選択的に決定すると共に、各動作モードでのエンジン２、電動機３、発電機４及びクラッチ１１のそれぞれの動作状態を規定する動作指令を決定する統括制御部８ａを含む。

そして、制御装置８は、決定した動作指令に応じて、エンジン２、電動機３、発電機４及びクラッチ１１を制御する。この場合、エンジン２の運転制御は、図示しない燃料供給装置及びスロットル弁アクチュエータ等を介して行われ、クラッチ１１の動作状態の切換制御は、図示しないアクチュエータを介して行われる。また、電動機３及び発電機４の運転制御は、インバータ２１，２２及び電圧変換器２３を介して行われる。

ここで、本実施形態では、動力システム１の動作モードは、ＣＤモード（ＣＤ：Charge Depleting）と、ＣＳモード（ＣＳ：Charge Sustaining）とに大別される。

ＣＤモードは、駆動輪ＤＷを駆動する主たる動力発生源として電動機３を使用し、蓄電装置６から電動機３への給電を行うことで、該蓄電装置６の蓄電電力を消費していく（蓄電装置６の残容量を減少させていく）動作モードである。

このＣＤモードには、電動機３の動力だけを使用して、駆動輪ＤＷを駆動する動作モード（以降、第１ＣＤモードという）の他、電動機３の動力に加えて、発電機４の動力を補助的に使用して、駆動輪ＤＷを駆動する動作モード（以降、第２ＣＤモードという）と、電動機３の動力に加えて、エンジン２及び発電機４の動力を補助的に使用して、駆動輪ＤＷを駆動する動作モード（以降、第３ＣＤモードという）とが含まれる。

第２ＣＤモード及び第３ＣＤモードは、ＣＤモードにおいて、車両のアクセル操作量等に応じて要求される推進力（駆動輪ＤＷの全体の要求駆動力）が大きく、電動機３の動力だけでは、該推進力を実現することが困難となる場合に利用される動作モードである。ＣＤモードにおける通常の動作モードは、第１ＣＤモードである。

本実施形態では、上記第１ＣＤモード、第２ＣＤモード及び第３ＣＤモードのうち、第１ＣＤモードの制御処理が、本発明における第１制御処理に相当し、第２ＣＤモード及び第３ＣＤモードの制御処理が本発明における第２制御処理に相当する。

なお、第１ＣＤモードは、エンジン２を運転停止状態に維持する動作モードであり得る。ただし、第１ＣＤモードは、蓄電装置６の残容量がある程度、少なくなった場合等に、適宜、エンジン２の運転と、該エンジン２の動力による発電機４の発電運転とを行い、該発電機４の発電電力を、蓄電装置６の蓄電電力と共に電動機３に給電することを実行し得る動作モードであってもよい。換言すれば、第１ＣＤモードは、車両を適宜、シリーズ型のハイブリッド車両として走行させ得る動作モードであってもよい。

また、ＣＤモードにおいて、電動機３以外の動力発生源の動力を補助的に使用する動作モードは、第２ＣＤモード及び第３ＣＤモードのいずれか一方だけであってもよい。例えば、法規制等によりＣＤモードにおけるエンジン２の排ガスの排出が禁止される場合、あるいは、エンジン２の排ガスの排出量を極力少なくすることが要求される場合には、電動機３以外の動力発生源の動力を補助的に使用する動作モードとして、第２ＣＤモードだけを採用し得る。

ＣＳモードは、駆動輪ＤＷの駆動のための主たる動力発生源としてエンジン２を使用し、蓄電装置６の残容量の低下を抑制するように、駆動輪ＤＷの駆動を行う動作モードである。このＣＳモードには、エンジン２の動力だけを使用して、駆動輪ＤＷを駆動する動作モードの他、エンジン２の動力に加えて、電動機３の動力を補助的に使用して、駆動輪ＤＷを駆動する動作モード（換言すれば、車両をパラレル型のハイブリッド車両として走行させる動作モード）が含まれる。

制御装置８には、これらのＣＤモード及びＣＳモードの制御処理を実行するための必要な情報として、各種のセンシングデータが入力される。本実施形態では、該センシングデータは、例えば、車両のアクセルペダルの操作量ＡＰ（以降、アクセル操作量ＡＰという）、車速ＶＳ、電動機３の温度Ｔ_mot、発電機４の温度Ｔ_gen、蓄電装置６の残容量ＳＯＣ（State of charge）のそれぞれの検出値を示すデータを含む。

なお、制御装置８は、蓄電装置６の残容量ＳＯＣを検出（推定）する検出器としての機能を含み得る。この場合には、制御装置８には、残容量ＳＯＣの検出値を示すセンシングデータの代わりに、ＳＯＣを推定するためのセンシングデータ（例えば、蓄電装置６の電圧、電流、温度等の検出値を示すデータ）が入力される。

以降、制御装置８の制御処理を具体的に説明する。

制御装置８の統括制御部８ａは、蓄電装置６の残容量ＳＯＣの検出値に応じて、動力システム１の動作モード（ＣＤモード又はＣＳモード）を選定する。例えば、図７に示す如く、制御装置８の統括制御部８ａは、蓄電装置６の残容量ＳＯＣの検出値が所定の閾値TH_SOCよりも大きい状態（図７の時刻ｔ2前の状態）では、動力システム１の動作モードをＣＤモードとし、ＳＯＣの検出値が該閾値TH_SOC以下に低下した後の状態（図７の時刻ｔ2以後の状態）では、動力システム１の動作モードをＣＤモードからＣＳモードに切り替える。以降、閾値TH_SOCを、ＣＤ→ＣＳ切替閾値TH_SOCという。

ＣＤモードでの制御装置８の統括制御部８ａの制御処理を、図２のブロック図を参照して説明する。図２に示すように、制御装置８の統括制御部８ａは、車両の推進エネルギー（単位時間当たりの要求エネルギー量）を表す車両要求出力Ｐv_dmdを設定する車両要求出力設定部３１と、発電機４の力行運転時の上限出力である発電機上限出力Lim_genを設定する発電機上限出力設定部３２と、電動機３の力行運転時の上限出力である電動機上限出力Lim_motを設定する電動機上限出力設定部３３と、エンジン２の上限出力であるエンジン上限出力Lim_engを設定するエンジン上限出力設定部３４と、車両要求出力Ｐv_dmdの上限を制限する車両要求出力制限部３５と、エンジン２、電動機３及び発電機４のそれぞれの動作指令としての目標出力Ｐcmd_eng，Ｐcmd_mot，Pcmd_genを決定する動作指令決定部３６とを、ＣＤモードの制御処理を実行するための機能として含む。

なお、上記の各パラメータＰv_dmd，Lim_gen，Lim_mot，Lim_eng，Ｐcmd_eng，Ｐcmd_mot，Pcmd_genの値は、本実施形態の説明では、電力の単位（単位時間当たりのエネルギー量の単位）での値である。また、目標出力Ｐcmd_eng，Ｐcmd_mot，Pcmd_genは、より詳しくは、駆動輪ＤＷの駆動のために必要なトータルの出力のうちのエンジン２、電動機３及び発電機４のそれぞれの負担分の目標値である。

統括制御部８ａは、これらの機能部の処理を所定の制御処理周期で逐次実行する。具体的には、統括制御部８ａは、各制御処理周期において、まず、車両要求出力設定部３１、発電機上限出力設定部３２、電動機上限出力設定部３３及びエンジン上限出力設定部３４の処理を実行する。

車両要求出力設定部３１は、アクセル操作量ＡＰ及び車速ＶＳの検出値から、あらかじめ作成されたマップ又は演算式等を用いて車両要求出力Ｐv_dmdを設定する。

また、発電機上限出力設定部３２は、発電機４の温度Ｔ_gen及び残容量ＳＯＣの検出値から、例えば図３に例示する如くあらかじめ作成されたマップを用いて（又は該マップを近似する演算式を用いて）、発電機上限出力Lim_genを設定する。

この場合、発電機上限出力Lim_genは、基本的には、発電機４の温度Ｔ_genが高いほど、小さくなり、また、残容量ＳＯＣが低いほど、小さくなるように設定される。

ただし、本実施形態では、上記マップを用いて求めた発電機上限出力Lim_genの値が、所定の閾値TH_gen以下となる場合には、発電機上限出力Lim_genは、図７に例示する如く、強制的にゼロに設定される。

ここで、当該閾値TH_genは、当該閾値TH_gen以上の出力を発電機４から出力させた状態であれば、運転停止状態のエンジン２の出力軸２ａを、摩擦抵抗等に抗して連続的に回転駆動し得るように、あらかじめ実験等に基づいて設定された閾値である。

電動機上限出力設定部３３は、電動機３の温度Ｔ_motから、例えば図４に例示する如くあらかじめ作成されたマップを用いて（又は該マップを近似する演算式を用いて）、電動機上限出力Lim_motを設定する。この場合、電動機上限出力Lim_motは、電動機３の温度Ｔ_motが高いほど、小さくなるように設定される。

なお、本実施形態では、電動機３の温度Ｔ_mot及び発電機４の温度Ｔ_motが、互いに同一もしくはほぼ同一となる温度状態での、電動機上限出力Lim_motは、発電機上限出力Lim_genよりも大きい値である。

エンジン上限出力設定部３４は、例えば、エンジン２のあらかじめ定めらた上限トルクLim_tq_eng（出力トルクの上限値）に所定値の換算係数を乗じることにより、エンジン上限出力Lim_engを設定する。ここで、上限トルクLim_tq_engは、前記第３ＣＤモードでのエンジン２の運転用の上限トルクである。

なお、ＣＤモードにおいて、前記第３ＣＤモードを使用しない場合には、上限トルクLim_tq_engあるいはエンジン上限出力Lim_engはゼロに設定すればよい。

次いで、統括制御部８ａは、上記の如く設定したＰv_dmd，Lim_gen，Lim_mot，Lim_engを用いて、車両要求出力制限部３５の処理を実行する。該車両要求出力制限部３５は、車両要求出力Ｐv_dmdが、Lim_gen，Lim_mot，Lim_engの総和の上限出力であるトータル上限出力以下である場合には、車両要求出力Ｐv_dmdをそのまま制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limとして決定する。

また、車両要求出力制限部３５は、車両要求出力Ｐv_dmdが、トータル上限出力を超えている場合には、該トータル上限出力を制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limとして決定する。これにより、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limは、トータル上限出力以下の値に制限される。

なお、このように決定される制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limは、車両要求出力Ｐv_dmdが、ＣＤモードでの主たる動力発生源である電動機３の電動機上限出力Lim_mot以下となる状態（これは一般には、車両の通常的な走行状態である）では、車両要求出力Ｐv_dmdに一致する。

次いで、統括制御部８ａは、動作指令決定部３６の処理を実行する。該動作指令決定部３６は、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limが、電動機上限出力Lim_mot以下である場合には、動力システム１の動作モードを前記第１ＣＤモードとする。そして、動作指令決定部３６は、電動機３の目標出力Ｐcmd_motを、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limに一致させると共に、エンジン２及び発電機４のそれぞれの目標出力Ｐcmd_eng，Ｐcmd_genをゼロとする。

また、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limが、電動機上限出力Lim_motを超えている場合にには、電動機３の出力だけでは、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limを実現できない。この場合には、動作指令決定部３６は、当該超過分（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot）と、運転停止状態のエンジン２の出力軸２ａを発電機４により回転駆動するのに必要な負担分Ｐdrv_engとの総和の値（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot＋Ｐdrv_eng）が、発電機上限出力Lim_gen以下であるか否かを判断する。

上記負担分Ｐdrv_engは、エンジン２の運転停止状態で、発電機４の力行運転を行った場合に、該発電機４の動力のうち、エンジン２の出力軸２ａの回転駆動のために消費されてしまい、駆動輪ＤＷに伝達することができない動力（損失分の動力）に相当するものである。以降、上記負担分Ｐdrv_engを、エンジン駆動消費出力Ｐdrv_engという。該エンジン駆動消費出力Ｐdrv_engの値は、あらかじめ実験等に基づき決定し得る。なお、エンジン駆動消費出力Ｐdrv_engには、エンジン２の出力軸２ａの回転駆動に必要な成分以外の損失成分を含み得る。

上記の判断処理において、当該総和の値（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot＋Ｐdrv_eng）が、Lim_gen以下である場合には、電動機３及び発電機４の両方の動力によって、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limを実現し得る。

そこで、この場合には、動作指令決定部３６は、動力システム１の動作モードを前記第２ＣＤモードとする。そして、動作指令決定部３６は、電動機３の目標出力Ｐcmd_motを電動機上限出力Lim_motに一致させると共に、発電機４の目標出力Ｐcmd_genを上記総和の値（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot＋Ｐdrv_eng）に一致させ、エンジン２の目標出力Ｐcmd_engをゼロとする。

また、上記総和の値（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot＋Ｐdrv_eng）が、発電機上限出力Lim_genを超えている場合には、電動機３及び発電機４の両方の動力を使用しても、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limを実現できない。

そこで、この場合には、動作指令決定部３６は、動力システム１の動作モードを前記第３ＣＤモードとする。そして、動作指令決定部３６は、電動機３の目標出力Ｐcmd_motを電動機上限出力Lim_motに一致させる。

さらに、動作指令決定部３６は、エンジン２の目標出力Ｐcmd_eng及び発電機４の目標出力Ｐcmd_genがそれぞれエンジン上限出力Lim_eng、発電機上限出力Lim_gen以下に収まる範囲内で、これらの目標出力Ｐcmd_eng，Ｐcmd_genの総和の値（＝Ｐcmd_eng＋Ｐcmd_gen）が、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limから、電動機上限出力Lim_motを差し引いた残余分（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot）に一致するように、目標出力Ｐcmd_eng，Ｐcmd_genを決定する。

この場合、例えば、発電機４の目標出力Ｐcmd_genを発電機上限出力Lim_genに一致させ、エンジン２の目標出力Ｐcmd_engを上記残余分（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot）から発電機上限出力Lim_genを差し引いた値（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot−Lim_gen）に一致させるという態様を採用し得る。

あるいは、エンジン２の目標出力Ｐcmd_engをエンジン上限出力Lim_engに一致させ、発電機４の目標出力Ｐcmd_genを上記残余分（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot）からエンジン上限出力Lim_engを差し引いた値（＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot−Lim_eng）に一致させるという態様を採用することもできる。

あるいは、例えば発電機４又はエンジン２のエネルギー効率等を考慮して、エンジン２の目標出力Ｐcmd_eng及び発電機４の目標出力Ｐcmd_genを決定してもよい。

また、発電機４の目標出力Ｐcmd_genが、エンジン２の目標出力Ｐcmd_eng以下の値となるように、Ｐcmd_eng及びＰcmd_genを決定してもよい。

統括制御部８ａは、ＣＤモードにおいて、以上の如く、動力システム１の動作モードを第１ＣＤモード、第２ＣＤモード及び第３ＣＤモードのいずれかに設定すると共に、エンジン２、電動機３及び発電機４のそれぞれの目標出力Ｐcmd_eng，Ｐcmd_mot，Ｐcmd_genを決定する処理を逐次実行する。

この場合、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limが電動機上限出力Lim_mot以下となる場合（制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limを電動機３の動力だけで実現し得る場合）には、動作モードが第１ＣＤモードに設定され、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limが電動機上限出力Lim_motを超えた場合にだけ、動作モードが第２ＣＤモード又は第３ＣＤモードに設定される。

補足すると、ＣＤモードにおける動力システム１の動作モードとして、第２ＣＤモード及び第３ＣＤモードのうちの第３ＣＤモードを使用しない場合には、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limが電動機上限出力Lim_motを超えた場合に、動力システム１の動作モードを第２ＣＤモードとすればよい。この場合、第２ＣＤモードでの電動機３及び発電機４のそれぞれの目標出力Ｐcmd_mot，Ｐcmd_genは、例えば上記と同様に決定し得る。すなわち、Ｐcmd_mot＝Lim_mot、Ｐcmd_gen＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot＋Ｐdrv_engとする態様を採用し得る。

また、ＣＤモードにおける動力システム１の動作モードとして、第２ＣＤモード及び第３ＣＤモードのうちの第２ＣＤモードを使用しない場合には、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limが電動機上限出力Lim_motを超えた場合に、動力システム１の動作モードを第３ＣＤモードとすればよい。この場合、第３ＣＤモードでの電動機３、エンジン２及び発電機４のそれぞれの目標出力Ｐcmd_mot，Ｐcmd_eng，Ｐcmd_genは、例えば上記と同様に決定し得る。すなわち、Ｐcmd_mot＝Lim_mot、Ｐcmd_eng＋Ｐcmd_gen＝Ｐv_dmd_lim−Lim_mot（ただし、Ｐcmd_eng≦Lim_eng、Ｐcmd_gen≦Lim_gen）とする態様を採用し得る。

また、第２ＣＤモード又は第３ＣＤモードでは、電動機３の目標出力Ｐcmd_motを、電動機上限出力Lim_motよりも小さい値に設定することも可能である。ただし、本実施形態では、ＣＤモードでは、主たる動力発生源としての電動機３の負担分（制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limに対する負担分）を極力大きくするために、第２ＣＤモード又は第３ＣＤモードでの電動機３の目標出力Ｐcmd_motを、電動機上限出力Lim_motに一致させた。

以上のように、ＣＤモードでの目標出力Ｐcmd_mot，Ｐcmd_eng，Ｐcmd_genを決定することで、動力システム１の動作モードを第２ＣＤモードとするときには、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limに対して、例えば図５に例示する負担配分で、電動機３及び発電機４のそれぞれの目標出力Ｐcmd_mot，Ｐcmd_genを決定できる。

また、動力システム１の動作モードを第３ＣＤモードとするときには、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limに対して、例えば図６に例示する負担配分でエンジン２、電動機３及び発電機４のそれぞれにＰcmd_mot，Ｐcmd_eng，Ｐcmd_genを決定できる。

図５及び図６に示す如く、電動機３の温度Ｔ_motが高い場合には、低い場合に比して、電動機３の目標出力Ｐcmd_motを小さくすることができる。また、発電機４の温度Ｔ_genが高い場合には、低い場合に比して、発電機４の目標出力Ｐcmd_genを小さくすることができる。

また、第２ＣＤモード及び第３ＣＤモードのいずれの場合でも、電動機３の温度Ｔ_motが高い場合以外は、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limのうちの多くを、電動機３に負担させるように、電動機３の目標出力Ｐcmd_motを決定できる。

なお、図６では、発電機４の目標出力Ｐcmd_genが、エンジン２の目標出力Ｐcmd_engよりも大きくなる場合があるが、発電機４の目標出力Ｐcmd_genを、エンジン２の目標出力Ｐcmd_eng以下に制限してもよい。

制御装置８は、ＣＤモードにおいて、上記の如く決定した目標出力Ｐcmd_eng，Ｐcmd_mot，Ｐcmd_genに応じて動力システム１の運転制御を行う。

具体的には、第１ＣＤモードでは、制御装置８は、エンジン２及び発電機４を運転停止状態とすると共に、クラッチ１１を遮断状態に動作させた状態で、前記インバータ２１及び電圧変換器２３を制御することで、電動機３の目標出力Ｐcmd_mot（＝Ｐv_dmd_lim）を実現するように該電動機３に蓄電装置６から給電させる。

これにより、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limが実現されるように、車両の駆動輪ＤＷが、電動機３の動力によって駆動される。この場合、クラッチ１１が遮断状態に動作しているので、電動機３の動力がエンジン２側に伝達されることがない。このため、電動機３から駆動輪ＤＷに高効率で動力を伝達することができる。ひいては、蓄電装置６から電動機３の供給される電力を、駆動輪ＤＷの駆動のために効率よく利用できる。

なお、第１ＣＤモードでは、クラッチ１１を遮断状態に動作させるため、エンジン２の運転を行うことで、該エンジン２の動力により発電機４の発電運転を行うことができる。そして、電動機３の力行運転時（駆動輪ＤＷの駆動時）に発電機４の発電電力を電動機３に給電したり、あるいは、車両の停車時等に、該発電電力を蓄電装置６に充電することができる。

そこで、本実施形態では、制御装置８は、第１ＣＤモードにおいて、例えば、蓄電装置６の残容量ＳＯＣ（検出値）がある程度低くなった状況（ＳＯＣが前記ＣＤ→ＣＳ切替閾値TH_SOCに近い値まで低下した状況）では、所定の条件下で、発電機４の発電運転を行うように、エンジン２及び発電機４の運転制御を行う。

この場合、制御装置８は、まず、蓄電装置６から発電機４に給電するように電圧変換器２３及びインバータ２２を制御することで、発電機４をエンジン２の始動用電動機として作動させる。この時、エンジン２の出力軸２ａが発電機４の動力により所定の始動用回転速度で回転駆動されるように、発電機４への給電量が制御される。

このようにエンジン２の出力軸２ａを回転駆動した状態（エンジン２のクランキング状態）で、制御装置８は、エンジン２の燃料供給装置、スロットル弁アクチュエータ等を制御することで、エンジン２の運転を開始させる。

そして、エンジン２の始動後には、制御装置８は、発電機４に所要の発電電力を出力させるように、エンジン２の出力制御を行いつつ、インバータ２２及び電圧変換器２３を制御する。

なお、第１ＣＤモードでは、エンジン２及び発電機４を運転停止状態に維持し、発電機４の発電運転を行わないようにすることも可能である。

次に、前記第２ＣＤモードでは、制御装置８は、エンジン２を運転停止状態とすると共に、クラッチ１１を接続状態に動作させた状態で、前記インバータ２１，２２及び電圧変換器２３を制御することで、電動機３及び発電機４のそれぞれの目標出力Ｐcmd_mot，Ｐcmd_genを実現するように該電動機３及び発電機４のそれぞれに蓄電装置６から給電させる。

これにより、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limが実現されるように、車両の駆動輪ＤＷが、電動機３及び発電機４の両方の動力によって駆動される。

この場合、本実施形態では、制御装置８は、エンジン２の各気筒の吸気バルブ及び排気バルブ（図示省略）を閉弁状態に保持することで、該エンジン２の各気筒を休止状態に制御する。これにより、エンジン２のポンピングロスの発生が防止される。このため、発電機４の出力のうち、エンジン２の出力軸２ａの回転駆動のために消費される損失分を極力小さくできる。

従って、電動機３及び発電機４の両方の動力を高効率で駆動輪ＤＷに伝達できる。ひいては、蓄電装置６から電動機３及び発電機４に供給される電力を、駆動輪ＤＷの駆動のために効率よく利用できる。

かかる第２ＣＤモードでは、エンジン２を運転停止状態に維持したまま、電動機３及び発電機４の両方の動力で駆動輪ＤＷを駆動することで、エンジン２の排ガスを発生させることなく、駆動輪ＤＷを大きな駆動力で駆動することができる。

次に、前記第３ＣＤモードでは、制御装置８は、前記第１ＣＤモードでの発電機４の発電運転を行う場合と同様にエンジン２を始動した後に、クラッチ１１を接続状態に動作させると共に、エンジン２の目標出力Ｐcmd_engを実現するように、エンジン２の運転制御を行う。併せて、制御装置８は、前記インバータ２１，２２及び電圧変換器２３を制御することで、電動機３及び発電機４のそれぞれの目標出力Ｐcmd_mot，Ｐcmd_genを実現するように該電動機３及び発電機４のそれぞれに蓄電装置６から給電させる。

これにより、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limが実現されるように、車両の駆動輪ＤＷが、エンジン２、電動機３及び発電機４の３つの動力発生源の動力によって駆動される。

かかる第３ＣＤモードでは、駆動輪ＤＷを、エンジン２、電動機３及び発電機４の３つの動力発生源の動力に駆動することで、第２ＣＤモードよりもさらに大きな動力で駆動輪ＤＷを駆動することができる。

また、本実施形態のＣＤモードでは、電動機上限出力Lim_mot及び発電機上限出力Lim_genが、それぞれ、前記した如く、電動機３の温度Ｔ_mot、発電機４の温度Ｔ_genに応じて可変的に設定される。このため、電動機３及び発電機４の両方の力行運転を行う第２ＣＤモード又は第３ＣＤモードにおいて、電動機３の温度Ｔ_motが高い場合には、低い場合よりも、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limのうちの電動機３の負担分（＝Ｐcmd_mot）を小さくすることができる。

また、発電機４の温度Ｔ_genが高い場合には、低い場合よりも、制限後車両要求出力Ｐv_dmd_limのうちの発電機４の負担分（＝Ｐcmd_gen）を小さくすることができる。

その結果、電動機３及び発電機４が過剰に高温になるのを防止し得るように、電動機３及び発電機４の両方の負担分を調整できる。

さらに、発電機上限出力Lim_genは、前記した如く、蓄電装置６の残容量ＳＯＣに応じて可変的に設定される。このため、発電機上限出力Lim_genは、例えば図７に例示する如く、残容量ＳＯＣの低下に伴い、低下していく。従って、残容量ＳＯＣが低くなると、発電機４の出力が小さめの出力に抑制される。ひいては、発電機４の昇温が抑制される。

このため、第２ＣＤモードでの動力システム１の動作後の第１ＣＤモードにおいて、発電機４の発電運転を行うようにしても、該発電機４の温度Ｔ_genがさほど高くなっていない状態で、発電機４の発電運転を行うことができる。ひいては、該発電運転によって、十分な量の発電電力を発生させることができる。なお、図７における期間ΔＴ１及びＴ２はは、発電機４の発電運転が行われる期間を示している。この場合、車両の停車中には、蓄電装置６の残容量ＳＯＣが上昇する。

次に、ＣＳモードでの制御装置８の制御処理を説明する。ＣＳモードでは、制御装置８は、エンジン２を定常的に運転状態に維持し、車両の走行時に、クラッチ１１を接続状態に動作させる。さらに、制御装置８は、ＣＤモードの場合と同様に、車両要求出力Ｐv_dmdを設定する。そして、制御装置８は、基本的には、該車両要求出力Ｐv_dmdをエンジン２の動力で実現するように、エンジン２の出力制御を行う。

ただし、車両要求出力Ｐv_cmdが所定値を超えるような状況では、制御装置８は、車両要求出力Ｐv_cmdのうちの一部を、電動機３で負担させるように（すなわち、車両のパラレル型のハイブリッド走行を行わせるように）、エンジン２及び電動機３の運転制御を行う。なお、ＣＳモードでは、発電機４の力行運転は行われない。

また、制御装置８は、蓄電装置６のＳＯＣのさらなる低下を抑制するように、発電機４の発電運転を適宜行うように、エンジン２と、インバータ２２及び電圧変換器２３とを制御し、発電機４の発電電力を蓄電装置６に充電させる。

補足すると、ＣＳモードにおいて、例えば、車両のシリーズ型のハイブリッド走行を行わせるようにすることも可能である。この場合には、例えば、電動機３の力行運転のための電力を発電機４の発電電力でまかなうように、発電機４の発電運転を行いつつ、車両要求出力Ｐv_cmdを電動機３の動力により実現するように、発電電力が電動機３に給電される。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、前記実施形態では、動力システム１を車両（ハイブリッド車両）に搭載した場合について説明したが、動力システム１は、車両以外の輸送機器、例えば、船舶、軌道車両等に使用することもできる。また、動力システム１は、輸送機器に限らず、定置型（据置型）の装置に適用することもできる。

１…動力システム、２…内燃機関、３…電動機、４…発電機、５…動力伝達機構、６…蓄電装置、８…制御装置、ＤＷ…駆動輪（被動負荷）。

Claims (17)

1. 内燃機関と、
   力行運転を行い得る電動機と、
   発電運転及び力行運転を行い得る発電機と、
   前記内燃機関、電動機及び発電機のそれぞれの出力軸が接続されており、前記内燃機関、電動機及び発電機の３つの動力発生源のそれぞれの動力を、他の動力発生源の動力の発生の有無によらずに被動負荷に伝達し得るように構成されていると共に、前記内燃機関と前記発電機との間で動力伝達を行い得るように構成された動力伝達機構と、
   前記内燃機関、電動機及び発電機のそれぞれの運転を制御する制御装置とを備えており、
   前記制御装置は、前記電動機の動力だけを前記被動負荷に伝達させるように該電動機の力行運転を行わせる第１制御処理と、前記電動機及び発電機の両方の動力を前記被動負荷に伝達させるように前記電動機及び発電機の両方の力行運転を行わせる第２制御処理とを実行する機能を有するように構成されていることを特徴とする動力システム。
2. 請求項１記載の動力システムにおいて、
   前記動力伝達機構は、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の出力軸とが互いに連動して回転するように構成されており、
   前記制御装置は、前記内燃機関の運転停止状態で前記第２制御処理を実行可能に構成されていると共に、該内燃機関の運転停止状態での前記第２制御処理では、前記内燃機関の少なくとも一部の気筒を休止状態に維持するように構成されていることを特徴とする動力システム。
3. 請求項１又は２記載の動力システムにおいて、
   前記動力伝達機構は、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の出力軸とが互いに連動して回転するように構成されており、
   前記制御装置は、前記内燃機関の運転停止状態で前記第２制御処理を実行可能に構成されていると共に、該内燃機関の運転停止状態での前記第２制御処理では、前記内燃機関の出力軸を回転駆動するために消費される動力以上の動力を前記発電機に出力させるように構成されていることを特徴とする動力システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力システムにおいて、
   前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態で前記第２制御処理を実行可能に構成されていると共に、該内燃機関の運転状態での前記第２制御処理では、該内燃機関の動力を、前記電動機及び発電機の両方の動力と併せて、前記被動負荷に伝達するように該内燃機関の運転を行わせるように構成されていることを特徴とする動力システム。
5. 請求項４記載の動力システムにおいて、
   前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態での前記第２制御処理では、前記内燃機関から前記被動負荷に伝達される動力が、前記発電機から前記被動負荷に伝達される動力よりも大きくなるように、該内燃機関及び発電機の運転を行わせるように構成されていることを特徴とする動力システム。
6. 請求項４又は５記載の動力システムにおいて、
   前記内燃機関は、前記発電機よりも大きな動力を出力し得るように構成されていることを特徴とする動力システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の動力システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第２制御処理では、前記電動機から前記被動負荷に伝達される動力が、前記発電機から前記被動負荷に伝達される動力よりも大きくなるように、該電動機及び発電機の運転を行わせるように構成されていることを特徴とする動力システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の動力システムにおいて、
   前記電動機は、前記発電機よりも大きな動力を出力し得るように構成されていることを特徴とする動力システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の動力システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記電動機及び発電機の少なくとも一方の温度を示す検出データを取得し、該温度に応じて、前記電動機及び発電機の少なくとも一方の動力を可変的に調整し得るように構成されていることを特徴とする動力システム。
10. 請求項９記載の動力システムにおいて、
    前記検出データは、前記電動機の温度を示す検出データを含んでおり、
    前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記電動機及び発電機のトータルの動力のうちの電動機の動力の割合を、該電動機の温度が高いほど、小さくするように構成されていることを特徴とする動力システム。
11. 請求項９又は１０記載の動力システムにおいて、
    前記検出データは、前記発電機の温度を示す検出データを含んでおり、
    前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記電動機及び発電機のトータルの動力のうちの発電機の動力の割合を、該発電機の温度が高いほど、小さくするように構成されていることを特徴とする動力システム。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の動力システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記発電機と電力の授受を行う蓄電装置の残容量に応じて、前記発電機の動力を可変的に調整し得るように構成されていることを特徴とする動力システム。
13. 請求項１２記載の動力システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第２制御処理において、前記蓄電装置の残容量が低いほど、前記発電機の動力の上限値を低くするように構成されていることを特徴とする動力システム。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の動力システムにおいて、
    前記制御装置は、前記電動機及び発電機の力行運転用の電力を貯蔵している蓄電装置の蓄電電力を消費していくように当該動力システムを動作させるＣＤモード（ＣＤ：Charge Depleting）と、前記蓄電装置の蓄電電力の低下を抑制するように当該動力システムを動作させるＣＳモード（ＣＳ：Charge Sustaining）とを有しており、前記第２制御処理を、前記ＣＤモード及びＣＳモードのうちのＣＤモードにおいてのみ、実行するように構成されていることを特徴とする動力システム。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の動力システムにおいて、
    前記制御装置は、前記被動負荷の駆動のための要求出力が所定値以上であることを必要条件として前記第２制御処理を実行するように構成されていることを特徴とする動力システム。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の動力システムを備えることを特徴とする輸送機器。
17. 内燃機関と、
    力行運転を行い得る電動機と、
    発電運転及び力行運転を行い得る発電機と、
    前記内燃機関、電動機及び発電機のそれぞれの出力軸が接続されており、前記内燃機関、電動機及び発電機の３つの動力発生源のそれぞれの動力を、他の動力発生源の動力の発生の有無によらずに被動負荷に伝達し得るように構成されていると共に、前記内燃機関と前記発電機との間で動力伝達を行い得るように構成された動力伝達機構と備える動力システムの運転方法であって、
    前記電動機の動力だけを前記被動負荷に伝達させるように該電動機の力行運転を行わせる第１ステップと、前記電動機及び発電機の両方の動力を前記被動負荷に伝達させるように前記電動機及び発電機の両方の力行運転を行わせる第２ステップとを備えることを特徴とする動力システムの運転方法。