JP3191705B2 - 駆動装置および動力出力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動装置および動
力出力装置に関し、詳しくは、原動機の運転ポイントを
電動機により調整可能な駆動装置および駆動軸に動力を
出力する動力出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の駆動装置または動力出力
装置としては、車両に搭載される動力出力装置であっ
て、原動機から出力される動力を発電機によって発電
し、得られた電気エネルギを用いて電動機から所望の動
力を駆動軸に出力するものが提案されている（例えば、
特開平７−８７６１５号公報など）。この装置では、発
電機によって得られる電気エネルギは、整流回路とイン
バータとを介して所望の周波数の三相交流電力として電
動機に供給される。この整流回路の出力端子には、イン
バータと並列にバッテリが接続されており、バッテリか
らの充放電により発電機により得られる電気エネルギと
電動機により消費される電気エネルギとの偏差が賄われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た駆動装置や動力出力装置では、整流回路が発電機の出
力側に接続されているだけだから、発電機の出力を積極
的に制御することができないという問題があった。整流
回路が発電機の出力側に接続されているだけの構成で
は、発電機の出力は、電動機により消費される電力やバ
ッテリを充電する際の電力などの発電機からみた負荷と
原動機から出力されるトルクとのバランスによって定ま
る。したがって、発電機は、負荷の大小に拘わらず可能
なだけ発電してしまう。

【０００４】こうした問題に対し、発電機の出力を積極
的に制御するためにインバータ等を用いるものも考えら
れるが、発電機の出力制御は、バッテリの電圧の変動に
よって影響を受けるから、場合によっては、発電機から
原動機の出力トルクに見合うトルクを出力することがで
きず、原動機が吹き上がってしまう場合を生じるといっ
た問題があった。

【０００５】本発明の駆動装置および動力出力装置は、
負荷の状態に拘わらず、発電機や電動機の出力を積極的
に制御すると共に、蓄電手段から供給される電圧の変動
の有無に拘わらず、電動機により、機械的または電気的
に結合された原動機の運転を制御する。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の駆動装置および動力出力装置は、上述の目的の少
なくとも一部を達成するために次の手段を採った。

【０００７】本発明の駆動装置は、出力軸を有する原動
機と、該原動機の出力軸と動力のやり取りが可能な電動
機と、該電動機による動力のやり取りに必要な電気エネ
ルギの入出力が可能な蓄電手段と、該蓄電手段の端子間
電圧を検出する電圧検出手段と、該検出された端子間電
圧が低くなると、前記原動機の出力を低下させるよう
に、該原動機の制御可能な運転ポイントの範囲を設定す
る可制御範囲設定手段と、該設定された制御可能な運転
ポイントの範囲内で前記原動機が運転されるよう該原動
機と前記電動機とを制御する制御手段とを備えることを
要旨とする。

【０００８】この本発明の駆動装置は、電動機が、蓄電
手段から必要な電気エネルギの供給を受けて原動機の出
力軸と動力のやり取りを行なう。可制御範囲設定手段
は、電圧検出手段により検出された蓄電手段の端子間電
圧に基づいて原動機の制御可能な運転ポイントの範囲を
設定する。制御手段は、こうして設定された制御可能な
運転ポイントの範囲内で原動機が運転されるよう原動機
と電動機とを制御する。ここで、「運転ポイント」と
は、原動機から出力されるトルクと原動機の回転数（原
動機の出力軸の回転数）とにより表わされる原動機の動
作点をいう。

【０００９】この本発明の駆動装置によれば、蓄電手段
の端子間電圧に基づいて定まる制御可能な運転ポイント
の範囲内で原動機を運転することができる。この結果、
蓄電手段の端子間電圧が低下し、これに伴って電動機か
ら出力可能な最大トルクが低下することによって生じる
原動機の吹き上がり等を防止することができる。

【００１０】こうした本発明の駆動装置において、前記
制御手段は、前記原動機の目標運転ポイントが前記制御
可能な運転ポイントの範囲内にないとき、該目標運転ポ
イントの目標回転数を変更することにより該変更後の目
標運転ポイントを前記制御可能な運転ポイントの範囲内
として前記原動機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、原動機から出力されるトルクの
変更なしに原動機の運転を制御することができる。

【００１１】また、本発明の駆動装置において、前記制
御手段は、前記原動機の目標運転ポイントが前記制御可
能な運転ポイントの範囲内にないとき、該目標運転ポイ
ントの目標トルクを変更することにより該変更後の目標
運転ポイントを前記制御可能な運転ポイントの範囲内と
して前記原動機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、原動機の回転数の変更なしに原動
機の運転を制御することができる。

【００１２】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、出力軸を有する原動機
と、前記原動機の出力軸に結合される第１の回転軸と前
記駆動軸に結合される第２の回転軸とを有し、前記第１
の回転軸に入出力される動力と前記第２の回転軸に入出
力される動力とのエネルギ偏差を対応する電気エネルギ
の入出力により調整するエネルギ調整手段と、該エネル
ギ調整手段による調整に必要な電気エネルギの入出力が
可能な蓄電手段と、該蓄電手段の端子間電圧を検出する
電圧検出手段と、該検出された端子間電圧が低くなる
と、前記原動機の出力を低下させるように、該原動機の
制御可能な運転ポイントの範囲を設定する可制御範囲設
定手段と、該設定された制御可能な運転ポイントの範囲
内で前記原動機が運転されるよう該原動機と前記エネル
ギ調整手段とを制御する制御手段とを備えることを要旨
とする。

【００１３】この本発明の動力出力装置は、原動機の出
力軸に結合される第１の回転軸と駆動軸に結合される第
２の回転軸とを有するエネルギ調整手段が、第１の回転
軸に入出力される動力と第２の回転軸に入出力される動
力とのエネルギ偏差を、蓄電手段から充放電される対応
する電気エネルギの入出力により調整する。可制御範囲
設定手段は、電圧検出手段により検出された端子間電圧
に基づいて原動機の制御可能な運転ポイントの範囲を設
定し、制御手段は、この設定された制御可能な運転ポイ
ントの範囲内で原動機が運転されるよう原動機とエネル
ギ調整手段とを制御する。

【００１４】この本発明の動力出力装置によれば、蓄電
手段の端子間電圧に基づいて定まる制御可能な運転ポイ
ントの範囲内で原動機を運転することができる。この結
果、蓄電手段の端子間電圧が低下し、これに伴って電動
機から出力可能な最大トルクが低下することによって生
じる原動機の吹き上がり等を防止することができる。

【００１５】こうした本発明の動力出力装置において、
前記エネルギ調整手段は、前記第１の回転軸に結合され
た第１のロータと、前記第２の回転軸に結合され該第１
のロータに対して相対的に回転可能な第２のロータとを
有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介して該両回転軸
間の動力のやり取りをすると共に、該両ロータ間の電磁
的な結合と該両ロータ間の回転数差とに基づいて電気エ
ネルギを入出力する電動機であるものとすることもでき
る。

【００１６】また、本発明の動力出力装置において、前
記エネルギ調整手段は、前記第１の回転軸および前記第
２の回転軸とは異なる第３の回転軸を有し、前記３つの
回転軸のうちいずれか２つの回転軸へ入出力される動力
を決定したとき、該決定された動力に基づいて定まる動
力を残余の回転軸へ入出力する３軸式動力入出力手段
と、前記第３の回転軸と動力のやり取りをする電動機と
を備えるものとすることもできる。

【００１７】これら変形例を含め本発明の動力出力装置
において、前記制御手段は、前記原動機の目標運転ポイ
ントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にないと
き、該目標運転ポイントの目標回転数を変更することに
より該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運転
ポイントの範囲内として前記原動機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、原動機から出
力されるトルクの変更なしに原動機の運転を制御するこ
とができる。

【００１８】また、本発明の動力出力装置置において、
前記制御手段は、前記原動機の目標運転ポイントが前記
制御可能な運転ポイントの範囲内にないとき、該目標運
転ポイントの目標トルクを変更することにより該変更後
の目標運転ポイントを前記制御可能な運転ポイントの範
囲内として前記原動機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、原動機の回転数の変更なし
に原動機の運転を制御することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例と
しての動力出力装置２０の概略構成を示す構成図、図２
は図１の動力出力装置２０を組み込んだ車両の概略構成
を示す構成図である。説明の都合上、まず図２を用い
て、車両全体の構成から説明する。

【００２０】図２に示すように、この車両には、動力源
であるエンジン５０としてガソリンにより運転されるガ
ソリンエンジンが備えられている。このエンジン５０
は、吸気系からスロットルバルブ６６を介して吸入した
空気と燃料噴射弁５１から噴射されたガソリンとの混合
気を燃焼室５２に吸入し、この混合気の爆発により押し
下げられるピストン５４の運動をクランクシャフト５６
の回転運動に変換する。ここで、スロットルバルブ６６
はアクチュエータ６８により開閉駆動される。点火プラ
グ６２は、イグナイタ５８からディストリビュータ６０
を介して導かれた高電圧によって電気火花を形成し、混
合気はその電気火花によって点火されて爆発燃焼する。

【００２１】このエンジン５０の運転は、電子制御ユニ
ット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）７０により制御され
ている。ＥＦＩＥＣＵ７０には、エンジン５０の運転状
態を示す種々のセンサが接続されている。例えば、スロ
ットルバルブ６６の開度（ポジション）を検出するスロ
ットルバルブポジションセンサ６７、エンジン５０の負
荷を検出する吸気管負圧センサ７２、エンジン５０の水
温を検出する水温センサ７４、ディストリビュータ６０
に設けられクランクシャフト５６の回転数と回転角度を
検出する回転数センサ７６および回転角度センサ７８な
どである。なお、ＥＦＩＥＣＵ７０には、この他、例え
ばイグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータス
イッチ７９なども接続されているが、その他のセンサ，
スイッチなどの図示は省略した。

【００２２】エンジン５０のクランクシャフト５６に
は、後述するクラッチモータ３０およびアシストモータ
４０を介して駆動軸２２が結合されている。駆動軸２２
は、ディファレンシャルギヤ２４に結合されており、動
力出力装置２０からのトルクは最終的に左右の駆動輪２
６，２８に伝達される。このクラッチモータ３０および
アシストモータ４０は、制御装置８０により制御されて
いる。制御装置８０の構成は後で詳述するが、内部には
制御ＣＰＵが備えられており、シフトレバー８２に設け
られたシフトポジションセンサ８４やアクセルペダル６
４に設けられたアクセルペダルポジションセンサ６４
ａ，ブレーキペダル６５に設けられたなブレーキペダル
ポジションセンサ６５ａども接続されている。また、制
御装置８０は、上述したＥＦＩＥＣＵ７０と通信によ
り、種々の情報をやり取りしている。これらの情報のや
り取りを含む制御については、後述する。

【００２３】図１に示すように、実施例の動力出力装置
２０は、大きくは、エンジン５０と、エンジン５０のク
ランクシャフト５６にアウタロータ３２が結合されると
共に駆動軸２２にインナロータ３４が結合されたクラッ
チモータ３０と、駆動軸２２に結合されたロータ４２を
有するアシストモータ４０と、クラッチモータ３０およ
びアシストモータ４０を駆動制御する制御装置８０とか
ら構成されている。

【００２４】クラッチモータ３０は、図１に示すよう
に、アウタロータ３２の内周面に永久磁石３５を備え、
インナロータ３４に形成されたスロットに三相のコイル
３６を巻回する同期電動機として構成されている。この
三相コイル３６への電力は、スリップリング３８を介し
て供給される。インナロータ３４において三相コイル３
６用のスロットおよびティースを形成する部分は、無方
向性電磁鋼板の薄板を積層することで構成されている。
なお、クランクシャフト５６には、その回転角度θｅを
検出するレゾルバ３９が設けられているが、このレゾル
バ３９は、ディストリビュータ６０に設けられた回転角
度センサ７８と兼用することも可能である。

【００２５】他方、アシストモータ４０も同期電動機と
して構成されているが、回転磁界を形成する三相コイル
４４は、ケース４５に固定されたステータ４３に巻回さ
れている。このステータ４３も、無方向性電磁鋼板の薄
板を積層することで形成されている。ロータ４２の外周
面には、複数個の永久磁石４６が設けられている。アシ
ストモータ４０では、この永久磁石４６により磁界と三
相コイル４４が形成する磁界との相互作用により、ロー
タ４２が回転する。ロータ４２が機械的に結合された軸
は、動力出力装置２０のトルクの出力軸である駆動軸２
２であり、駆動軸２２には、その回転角度θｄを検出す
るレゾルバ４８が設けられている。また、駆動軸２２
は、ケース４５に設けられたベアリング４９により軸支
されている。

【００２６】係るクラッチモータ３０とアシストモータ
４０とは、クラッチモータ３０のインナロータ３４がア
シストモータ４０のロータ４２、延いては駆動軸２２に
機械的に結合されている。したがって、エンジン５０と
両モータ３０，４０との関係を簡略に言えば、エンジン
５０からクランクシャフト５６に出力された軸トルクが
クラッチモータ３０のアウタロータ３２およびインナロ
ータ３４を介して駆動軸２２に出力され、アシストモー
タ４０からのトルクがこれに加減算されるということに
なる。

【００２７】アシストモータ４０は、通常の永久磁石型
三相同期モータとして構成されているが、クラッチモー
タ３０は、永久磁石３５を有するアウタロータ３２も三
相コイル３６を備えたインナロータ３４も、共に回転す
るよう構成されている。そこで、クラッチモータ３０の
構成の詳細について、さらに説明する。クラッチモータ
３０のアウタロータ３２はクランクシャフト５６に、イ
ンナロータ３４は駆動軸２２に結合されており、アウタ
ロータ３２に永久磁石３５が設けられていることは既に
説明した。この永久磁石３５は、実施例では８個（Ｎ
極，Ｓ極が各４個）設けられており、アウタロータ３２
の内周面に貼付されている。その磁化方向はクラッチモ
ータ３０の軸中心に向かう方向であり、一つおきに磁極
の方向は逆向きになっている。この永久磁石３５と僅か
なギャップにより対向するインナロータ３４の三相コイ
ル３６は、インナロータ３４に設けられた計１２個のス
ロット（図示せず）に巻回されており、各コイルに通電
すると、スロットを隔てるティースを通る磁束を形成す
る。各コイルに三相交流を流すと、この磁界は回転す
る。三相コイル３６の各々は、スリップリング３８から
電力の供給を受けるよう接続されている。このスリップ
リング３８は、駆動軸２２に固定された回転リング３８
ａとブラシ３８ｂとから構成されている。なお、三相
（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の電流をやり取りするために、スリッ
プリング３８には三相分の回転リング３８ａとブラシ３
８ｂとが用意されている。

【００２８】隣接する一組の永久磁石３５が形成する磁
界と、インナロータ３４に設けられた三相コイル３６が
形成する回転磁界との相互作用により、アウタロータ３
２とインナロータ３４とは種々の振る舞いを示す。実施
例ではクラッチモータ３０は４極対の同期電動機として
構成されているから、通常は、三相コイル３６に流す三
相交流の周波数は、クランクシャフト５６に直結された
アウタロータ３２の回転数とインナロータ３４の回転数
との偏差の４倍の周波数としている。

【００２９】次に、クラッチモータ３０およびアシスト
モータ４０を駆動制御する制御装置８０について説明す
る。制御装置８０は、クラッチモータ３０を駆動する第
１の駆動回路９１と、アシストモータ４０を駆動する第
２の駆動回路９２と、両駆動回路９１，９２を制御する
制御ＣＰＵ９０と、二次電池であるバッテリ９４とから
構成されている。制御ＣＰＵ９０は、１チップマイクロ
プロセッサであり、内部に、ワーク用のＲＡＭ９０ａ、
処理プログラムを記憶したＲＯＭ９０ｂ、入出力ポート
（図示せず）およびＥＦＩＥＣＵ７０と通信を行なうシ
リアル通信ポート（図示せず）を備える。この制御ＣＰ
Ｕ９０には、レゾルバ３９からのエンジン５０の回転角
度θｅ、レゾルバ４８からの駆動軸２２の回転角度θ
ｄ、アクセルペダルポジションセンサ６４ａからのアク
セルペダルポジション（アクセルペダル６４の踏込量）
ＡＰ、ブレーキペダルポジションセンサ６５ａからのブ
レーキペダルポジション（ブレーキペダル６５の踏込
量）ＢＰ、シフトポジションセンサ８４からのシフトポ
ジションＳＰ、第１の駆動回路９１に設けられた２つの
電流検出器９５，９６からのクラッチ電流値Ｉｕｃ，Ｉ
ｖｃ、第２の駆動回路に設けられた２つの電流検出器９
７，９８からのアシスト電流値Ｉｕａ，Ｉｖａ、バッテ
リ９４の端子間電圧を検出する電圧計９４ａからのバッ
テリ電圧Ｖｂ、バッテリ９４の残容量を検出する残容量
検出器９９からの残容量ＢRMなどが、入力ポートを介し
て入力されている。なお、残容量検出器９９は、バッテ
リ９４の電解液の比重またはバッテリ９４の全体の重量
を測定して残容量を検出するものや、充電・放電の電流
値と時間を演算して残容量を検出するものや、バッテリ
の端子間を瞬間的にショートさせて電流を流し内部抵抗
を測ることにより残容量を検出するものなどが知られて
いる。

【００３０】また、制御ＣＰＵ９０からは、第１の駆動
回路９１に設けられたスイッチング素子である６個のト
ランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を駆動する制御信号ＳＷ
１と、第２の駆動回路９２に設けられたスイッチング素
子としての６個のトランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６
を駆動する制御信号ＳＷ２とが出力されている。第１の
駆動回路９１内の６個のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ
６は、トランジスタインバータを構成しており、それぞ
れ、一対の電源ラインＬ１，Ｌ２に対してソース側とシ
ンク側となるよう２個ずつペアで配置され、その接続点
に、クラッチモータ３０の三相コイル（ＵＶＷ）３６の
各々が、スリップリング３８を介して接続されている。
電源ラインＬ１，Ｌ２は、バッテリ９４のプラス側とマ
イナス側に、それぞれ接続されているから、制御ＣＰＵ
９０により対をなすトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６の
オン時間の割合を制御信号ＳＷ１により順次制御し、各
コイル３６に流れる電流を、ＰＷＭ制御によって擬似的
な正弦波にすると、三相コイル３６により、回転磁界が
形成される。

【００３１】他方、第２の駆動回路９２の６個のトラン
ジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６も、トランジスタインバ
ータを構成しており、それぞれ、第１の駆動回路９１と
同様に配置されていて、対をなすトランジスタの接続点
は、アシストモータ４０の三相コイル４４の各々に接続
されている。従って、制御ＣＰＵ９０により対をなすト
ランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオン時間を制御信
号ＳＷ２により順次制御し、各コイル４４に流れる電流
を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にすると、三相
コイル４４により、回転磁界が形成される。

【００３２】以上構成を説明した実施例の動力出力装置
２０の動作について説明する。実施例の動力出力装置２
０の動作原理、特にトルク変換の原理は以下の通りであ
る。エンジン５０がＥＦＩＥＣＵ７０により運転され、
エンジン５０の回転数Ｎｅが所定の回転数Ｎ１で回転し
ているとする。このとき、制御装置８０がスリップリン
グ３８を介してクラッチモータ３０の三相コイル３６に
何等電流を流していないとすれば、すなわち第１の駆動
回路９１のトランジスタＴｒ１，３，５をオフとしトラ
ンジスタＴｒ２，４，６をオンとした状態であれば、三
相コイル３６には何等の電流も流れないから、クラッチ
モータ３０のアウタロータ３２とインナロータ３４とは
電磁的に全く結合されていない状態となり、エンジン５
０のクランクシャフト５６は空回りしている状態とな
る。この状態では、三相コイル３６からの回生も行なわ
れない。すなわち、エンジン５０はアイドル回転をして
いることになる。

【００３３】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０が制御信号
ＳＷ１を出力してトランジスタをオンオフ制御すると、
エンジン５０のクランクシャフト５６の回転数Ｎｅと駆
動軸２２の回転数Ｎｄとの偏差（言い換えれば、クラッ
チモータ３０におけるアウタロータ３２とインナロータ
３４の回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ））に応じて、クラッ
チモータ３０の三相コイル３６に一定の電流が流れ、ク
ラッチモータ３０は発電機として機能し、電流が第１の
駆動回路９１を介して回生され、バッテリ９４が充電さ
れる。このとき、アウタロータ３２とインナロータ３４
とは一定の滑りが存在する結合状態となり、インナロー
タ３４は、エンジン５０の回転数Ｎｅ（クランクシャフ
ト５６の回転数）よりは低い回転数Ｎｄで回転する。こ
の状態で、回生される電気エネルギと等しいエネルギが
アシストモータ４０で消費されるように、制御ＣＰＵ９
０が第２の駆動回路９２を制御すると、アシストモータ
４０の三相コイル４４に電流が流れ、アシストモータ４
０においてトルクが発生する。

【００３４】図３に照らせば、エンジン５０が回転数Ｎ
１，トルクＴ１の運転ポイントＰ１で運転しているとき
に、クラッチモータ３０でトルクＴ１を駆動軸２２に伝
達すると共に領域Ｇ１で表わされるエネルギを回生し、
この回生されたエネルギを領域Ｇ２で表わされるエネル
ギとしてアシストモータ４０に供給することにより、駆
動軸２２を回転数Ｎ２，トルクＴ２の運転ポイントＰ２
で回転させることができるのである。

【００３５】次に、エンジン５０が回転数Ｎｅが所定の
回転数Ｎ２でトルクＴｅがトルクＴ２で運転されてお
り、駆動軸２２が回転数Ｎ２より大きな回転数Ｎ１で回
転している場合を考える。この状態では、クラッチモー
タ３０のインナロータ３４は、アウタロータ３２に対し
て回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ）の絶対値で示される回転
数で駆動軸２２の回転方向に回転するから、クラッチモ
ータ３０は、通常のモータとして機能し、バッテリ９４
からの電力により駆動軸２２に回転エネルギを与える。
一方、制御ＣＰＵ９０によりアシストモータ４０により
電力を回生するよう第２の駆動回路９２を制御すると、
アシストモータ４０のロータ４２とステータ４３との間
の滑りにより三相コイル４４に回生電流が流れる。ここ
で、アシストモータ４０により回生される電力がクラッ
チモータ３０により消費されるよう制御ＣＰＵ９０によ
り第１および第２の駆動回路９１，９２を制御すれば、
クラッチモータ３０を、バッテリ９４に蓄えられた電力
を用いることなく駆動することができる。

【００３６】図３に照らせば、クランクシャフト５６が
回転数Ｎ２，トルクＴ２で運転しているときに、領域Ｇ
１と領域Ｇ３との和として表わされるエネルギをクラッ
チモータ３０に供給して駆動軸２２にトルクＴ２を出力
すると共に、クラッチモータ３０に供給するエネルギを
領域Ｇ２と領域Ｇ３との和として表わされるエネルギと
してアシストモータ４０から回生して賄うことにより、
駆動軸２２を回転数Ｎ１，トルクＴ１の運転ポイントＰ
２で回転させることができるのである。

【００３７】なお、実施例の動力出力装置２０では、こ
うしたエンジン５０から出力される動力のすべてをトル
ク変換して駆動軸２２に出力する動作の他に、エンジン
５０から出力される動力（トルクＴｅと回転数Ｎｅとの
積）と、クラッチモータ３０により回生または消費され
る電気エネルギと、アシストモータ４０により消費また
は回生される電気エネルギとを調節することにより、余
剰の電気エネルギを見い出してバッテリ９４を放電する
動作としたり、不足する電気エネルギをバッテリ９４に
蓄えられた電力により補う動作など種々の動作とするこ
ともできる。

【００３８】以下にこうしたトルク変換の基本について
図４に例示するトルク制御ルーチンに基づき説明する。
本ルーチンは、動力出力装置２０が起動された後、所定
時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行され
る。本ルーチンが実行されると、制御装置８０の制御Ｃ
ＰＵ９０は、まず、駆動軸２２の回転数Ｎｄを読み込む
処理を行なう（ステップＳ１００）。駆動軸２２の回転
数は、レゾルバ４８から読み込んだ駆動軸２２の回転角
度θｄから求めることができる。続いて、アクセルペダ
ルポジションセンサ６４ａにより検出されるアクセルペ
ダル６４の踏込量であるアクセルペダルポジションＡＰ
を読み込む処理を行なう（ステップＳ１０２）。アクセ
ルペダル６４は運転者が出力トルクが足りないと感じた
ときに踏み込まれるものであり、したがって、アクセル
ペダルポジションＡＰの値は運転者の欲している出力ト
ルク（すなわち、駆動軸２２に出力すべきトルク）に対
応するものである。続いて、読み込まれたアクセルペダ
ルポジションＡＰに応じた出力トルクの目標値（駆動軸
２２に出力すべきトルクの目標値（以下、「トルク指令
値」ともいう））Ｔｄ＊を導出する処理を行なう（ステ
ップＳ１０４）。実施例では、各アクセルペダルポジシ
ョンＡＰに対して対応する出力トルク指令値Ｔｄ＊を定
め、これを予めマップとしてＲＯＭ９０ｂに記憶してお
き、アクセルペダルポジションＡＰが読み込まれると、
ＲＯＭ９０ｂに記憶したマップを参照して読み込んだア
クセルペダルポジションＡＰに対応する出力トルク指令
値Ｔｄ＊を導出するものとした。そして、導き出された
出力トルク指令値Ｔｄ＊と読み込まれた駆動軸２２の回
転数Ｎｄとから、駆動軸２２に出力すべきエネルギＰｄ
を計算（Ｐｄ＝Ｔｄ＊×Ｎｄ）により求める処理を行な
う（ステップＳ１０６）。

【００３９】次に、残容量検出器９９により検出される
バッテリ９４の残容量ＢRMを読み込み（ステップＳ１０
８）、読み込んだバッテリ９４の残容量ＢRMとステップ
Ｓ１０６で算出したエネルギＰｄとを用いて、次式
（１）によりエンジン５０から出力すべきエネルギＰｅ
を計算する（ステップＳ１１０）。ここで、式（１）の
右辺第１項のη１はクラッチモータ３０およびアシスト
モータ４０によるトルク変換の効率であり、右辺第２項
はバッテリ９４の充放電エネルギＰｂである。したがっ
て、駆動軸２２に出力すべきエネルギＰｄは、基本的に
はエンジン５０から出力されるエネルギＰｅで賄われる
ことになる。なお、実施例では、バッテリ９４の各残容
量ＢRMに対してバッテリ９４を充放する場合の充電エネ
ルギＰｂｉやバッテリ９４から放電する場合の放電エネ
ルギＰｂｏを充放電エネルギＰｂとして定めて予めマッ
プとしてＲＯＭ９０ｂに記憶しておき、バッテリ９４の
残容量ＢRMが読み込まれると、このマップから読み込ま
れた残容量ＢRMに対応する充放電エネルギＰｂを導出し
て式（１）に用いた。また、実施例では、バッテリ９４
のすべての残容量ＢRMに充放電エネルギＰｂを設定する
必要はないから、バッテリ９４の最適範囲（例えば、バ
ッテリ９４の残容量ＢRMが５０〜８０％）等では、充放
電エネルギＰｂを値０としたマップを用いた。

【００４０】

【数１】

【００４１】そして、この求めたエネルギＰｅに基づい
て、エンジン５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ
＊を設定する処理を行なう（ステップＳ１１２）。エン
ジン５０から出力されるエネルギＰｅはそのトルクＴｅ
と回転数Ｎｅとの積によって定まるから、Ｐｅ＝Ｔｅ＊
×Ｎｅ＊の関係を満たすよう目標トルクＴｅ＊と目標回
転数Ｎｅ＊とを設定すればよい。しかし、かかる関係を
満足する目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊との組合
せは無数に存在する。そこで、実施例では、エンジン５
０ができる限り効率の高い状態で動作するように、エン
ジン５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊との組
合せを設定するものとした。

【００４２】次に、電圧計９４ａにより検出されるバッ
テリ電圧Ｖｂを読み込み（ステップＳ１１４）、読み込
んだバッテリ電圧Ｖｂとエンジン５０の目標トルクＴｅ
＊とに基づいて回転数差Ｎｃの最大値（最大回転数差）
Ｎｃｍａｘを導出する（ステップＳ１１６）。具体的に
は、目標トルクＴｅ＊とバッテリ電圧Ｖｂと最大回転数
差Ｎｃｍａｘとの関係を実験などにより求めてマップと
してＲＯＭ９０ｂに記憶しておき、バッテリ電圧Ｖｂと
目標トルクＴｅ＊とが読み込まれるとこれに対応する最
大回転数差Ｎｃｍａｘを導出するものとした。目標トル
クＴｅ＊とバッテリ電圧Ｖｂと最大回転数差Ｎｃｍａｘ
との関係について説明する。図５はクラッチモータ３０
のトルクＴｃと回転数差Ｎｃとバッテリ電圧Ｖｂとの関
係の一例を示す説明図であり、図６はクラッチモータ３
０のトルクＴｃが与えられたときのバッテリ電圧Ｖｂと
最大回転数差Ｎｃｍａｘとの関係の一例を示すグラフで
ある。

【００４３】図５に示す曲線は、クラッチモータ３０の
動作可能なトルクＴｃと回転数差Ｎｃとの関係を示す。
一般にバッテリ電圧Ｖｂが低下するとこのバッテリから
電力の供給を受けるモータの最大出力は低下するから、
バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂ１のときとこの値Ｖｂ１より
小さな値Ｖｂ２のときとを比較すると、図示するよう
に、バッテリ電圧Ｖｂが低いほどその範囲は小さくな
る。今、クラッチモータ３０のトルクＴｃが値Ｔ１であ
るときには、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂ１のときには値
（Ｎ１＋α）の回転数差Ｎｃとなるまで、バッテリ電圧
Ｖｂが値Ｖｂ２のときには値（Ｎ２＋α）の回転数差Ｎ
ｃとなるまでクラッチモータ３０を駆動することができ
る。エンジン５０のトルクリップルや制御のずれなどを
考慮して制御のための余裕をαとすると、クラッチモー
タ３０の制御が可能な範囲は、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖ
ｂ１のときには値Ｎ１の回転数差Ｎｃ、バッテリ電圧Ｖ
ｂが値Ｖｂ２のときには値Ｎ２の回転数差Ｎｃまでとな
り、この値Ｎ１や値Ｎ２が上述した最大回転数差Ｎｃｍ
ａｘとなる。そして、こうして求めたバッテリ電圧Ｖｂ
と最大回転数差Ｎｃｍａｘとの関係が図６となる。な
お、クラッチモータ３０のトルクＴｃはエンジン５０の
負荷トルクであるから、定常運転状態ではエンジン５０
の目標トルクＴｅ＊とクラッチモータ３０のトルク指令
値Ｔｃ＊とは等しくなる。このため、図５はエンジン５
０の目標トルクＴｅ＊と回転数差Ｎｃとバッテリ電圧Ｖ
ｂとの関係としてみることができ、図６はエンジン５０
の目標トルクＴｅ＊が与えられたときのバッテリ電圧Ｖ
ｂと最大回転数差Ｎｃｍａｘとの関係としてみることが
できる。

【００４４】こうして最大回転数差Ｎｃｍａｘを導出す
ると、目標回転数Ｎｅ＊から回転数Ｎｄを減じてクラッ
チモータ３０の回転数となる回転数差Ｎｃを算出し（ス
テップＳ１１８）、 回転数差Ｎｃが最大回転数差Ｎｃ
ｍａｘを越えていないかを判定し（ステップＳ１２
０）、越えているときには、回転数差Ｎｃが最大回転数
差Ｎｃｍａｘとなるよう次式（２）によりエンジン５０
の目標回転数Ｎｅ＊を再設定する（ステップＳ１２
２）。このように、回転数差Ｎｃに制限を加えるのは、
制限を加えないとクラッチモータ３０によってエンジン
５０の回転数を適正に制御できなくなり、エンジン５０
が吹け上がってしまうからである。

【００４５】 Ｎｅ＊←Ｎｄ＋Ｎｃｍａｘ …（２）

【００４６】こうしてエンジン５０の目標トルクＴｅ＊
と目標回転数Ｎｅ＊とを設定すると、設定した値を用い
てクラッチモータ３０，アシストモータ４０およびエン
ジン５０の各制御を行なう（ステップＳ１２４ないしＳ
１２８）。実施例では、図示の都合上、クラッチモータ
３０，アシストモータ４０およびエンジン５０の各制御
を本ルーチンの別々のステップとして記載したが、実際
には、これらの制御は本ルーチンとは別個独立にかつ総
合的に行なわれる。例えば、制御ＣＰＵ９０が割り込み
処理を利用して、クラッチモータ３０とアシストモータ
４０の制御を本ルーチンとは異なるタイミングで平行し
て実行すると共に、通信によりＥＦＩＥＣＵ７０に指示
を送信して、ＥＦＩＥＣＵ７０によりエンジン５０の制
御も平行して行なわせるのである。

【００４７】クラッチモータ３０の制御（図４のステッ
プＳ１２４）は、図７に例示するクラッチモータ制御ル
ーチンによりなされる。本ルーチンが実行されると、制
御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、まず、エンジン５０の
回転数Ｎｅを読み込む処理を行なう（ステップＳ１３
０）。エンジン５０の回転数Ｎｅは、レゾルバ３９から
読み込んだクランクシャフト５６の回転角度θｅから求
めることもできるし、ディストリビュータ６０に設けら
れた回転数センサ７６によっても直接検出することもで
きる。回転数センサ７６を用いる場合には、回転数セン
サ７６に接続されたＥＦＩＥＣＵ７０から通信により回
転数Ｎｅの情報を受け取ることになる。続いて、次式
（３）によりクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊
を設定する。ここで、式（３）の右辺第２項は５０の回
転数Ｎｅの目標回転数Ｎｅ＊に対する偏差を解消する比
例項であり、右辺第３項はエンジン５０の回転数Ｎｅの
目標回転数Ｎｅ＊に対する定常偏差を解消するための積
分項である。このようにトルク指令値Ｔｃ＊を設定して
クラッチモータ３０を制御することにより、エンジン５
０から出力されるトルクを駆動軸２２に出力すると共
に、エンジン５０を目標トルクＴｅ＊および目標回転数
Ｎｅ＊の運転ポイントで運転することができるのであ
る。

【００４８】

【数２】

【００４９】次に、駆動軸２２の回転角度θｄをレゾル
バ４８から、エンジン５０のクランクシャフト５６の回
転角度θｅをレゾルバ３９から入力する処理を行ない
（ステップＳ１３３，Ｓ１３４）、クラッチモータ３０
の電気角θｃを両軸の回転角度θｅ，θｄから求める処
理を行なう（ステップＳ１３６）。実施例では、クラッ
チモータ３０として４極対の同期電動機を用いているか
ら、θｃ＝４（θｅ−θｄ）を計算することになる。

【００５０】次に、電流検出器９５，９６により、クラ
ッチモータ３０の三相コイル３６のＵ相とＶ相に流れて
いる電流Ｉｕｃ，Ｉｖｃを検出する処理を行なう（ステ
ップＳ１３８）。電流はＵ，Ｖ，Ｗの三相に流れている
が、その総和はゼロなので、二つの相に流れる電流を測
定すれば足りる。こうして得られた三相の電流を用いて
座標変換（三相−二相変換）を行なう（ステップＳ１４
０）。座標変換は、永久磁石型の同期電動機のｄ軸，ｑ
軸の電流値に変換することであり、次式（４）を演算す
ることにより行なわれる。ここで座標変換を行なうの
は、永久磁石型の同期電動機においては、ｄ軸及びｑ軸
の電流が、トルクを制御する上で本質的な量だからであ
る。もとより、三相のまま制御することも可能である。

【００５１】

【数３】

【００５２】次に、２軸の電流値に変換した後、クラッ
チモータ３０におけるトルク指令値Ｔｃ＊から求められ
る各軸の電流指令値Ｉｄｃ＊，Ｉｑｃ＊と実際各軸に流
れた電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃと偏差を求め、各軸の電圧指令
値Ｖｄｃ，Ｖｑｃを求める処理を行なう（ステップＳ１
４２）。即ち、まず以下の式（５）の演算を行ない、次
に次式（６）の演算を行なうのである。ここで、Ｋｐ
１，２及びＫｉ１，２は、各々係数である。これらの係
数は、適用するモータの特性に適合するよう調整され
る。なお、電圧指令値Ｖｄｃ，Ｖｑｃは、電流指令値Ｉ
＊との偏差△Ｉに比例する部分（式（６）右辺第１項）
と偏差△Ｉのｉ回分の過去の累積分（右辺第２項）とか
ら求められる。

【００５３】

【数４】

【００５４】

【数５】

【００５５】その後、こうして求めた電圧指令値をステ
ップＳ１４０で行なった変換の逆変換に相当する座標変
換（二相−三相変換）を行ない（ステップＳ１４４）、
実際に三相コイル３６に印加する電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，
Ｖｗｃを求める処理を行なう。各電圧は、次式（７）に
より求める。

【００５６】

【数６】

【００５７】実際の電圧制御は、第１の駆動回路９１の
トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオンオフ時間により
なされるから、式（７）によって求めた各電圧指令値と
なるよう各トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオン時間
をＰＷＭ制御する（ステップＳ１４６）。

【００５８】なお、クラッチモータ３０の制御は、トル
ク指令値Ｔｃ＊の符号を駆動軸２２にクランクシャフト
５６の回転方向に正のトルクが作用するときを正とする
と、正の値のトルク指令値Ｔｃ＊が設定されても、エン
ジン５０の回転数Ｎｅが駆動軸２２の回転数Ｎｄより大
きいとき（正の値の回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ）が生じ
るとき）には、回転数差Ｎｃに応じた回生電流を発生さ
せる回生制御がなされ、回転数Ｎｅが回転数Ｎｄより小
さいとき（負の値の回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ）が生じ
るとき）には、クランクシャフト５６に対して相対的に
回転数差Ｎｃの絶対値で示される回転数で駆動軸２２の
回転方向に回転する力行制御がなされる。クラッチモー
タ３０の回生制御と力行制御は、トルク指令値Ｔｃ＊が
正の値であれば、共にアウタロータ３２に取り付けられ
た永久磁石３５と、インナロータ３４の三相コイル３６
に流れる電流により生じる回転磁界とにより正の値のト
ルクが駆動軸２２に作用するよう第１の駆動回路９１の
トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を制御するものである
から、同一のスイッチング制御となる。即ち、トルク指
令値Ｔｃ＊の符号が同じであれば、クラッチモータ３０
の制御が回生制御であっても力行制御であっても同じス
イッチング制御となる。したがって、図７のクラッチモ
ータ制御ルーチンで回生制御と力行制御のいずれも行な
うことができる。また、トルク指令値Ｔｃ＊が負の値の
とき、即ち駆動軸２２を制動しているときや車両を後進
させているときは、ステップＳ１３６の電気角θｃの変
化の方向が逆になるから、この際の制御も図７のクラッ
チモータ制御ルーチンにより行なうことができる。

【００５９】次に、アシストモータ４０の制御（図４の
ステップＳ１２６）について図８に例示するアシストモ
ータ制御ルーチンに基づき説明する。アシストモータ制
御ルーチンでは、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、ま
ず、駆動軸２２に出力すべきトルク（トルク指令値Ｔｄ
＊）からクラッチモータ３０により駆動軸２２に出力す
るトルク指令値Ｔｃ＊を減じてアシストモータ４０のト
ルク指令値Ｔａ＊を設定する（ステップＳ１５０）。続
いて、駆動軸２２の回転角度θｄをレゾルバ４８を用い
て検出し（ステップＳ１５２）、アシストモータ４０の
電気角θａを検出した回転角度θｄから求める処理を行
なう（ステップＳ１５４）。実施例では、アシストモー
タ４０にも４極対の同期電動機を用いているから、θａ
＝４θｄを計算することになる。

【００６０】次に、アシストモータ４０の各相電流を電
流検出器９７，９８を用いて検出し（ステップＳ１５
６）、その後、クラッチモータ３０と同様の座標変換
（ステップＳ１５８）および電圧指令値Ｖｄａ，Ｖｑａ
の演算を行ない（ステップＳ１６０）、更に電圧指令値
の逆座標変換（ステップＳ１６２）を行なって、アシス
トモータ４０の第２の駆動回路９２のトランジスタＴｒ
１１ないしＴｒ１６のオンオフ制御時間を求め、ＰＷＭ
制御を行なう（ステップＳ１６４）。これらの処理は、
クラッチモータ３０について行なったものと全く同一で
ある。

【００６１】ここで、アシストモータ４０は、そのトル
ク指令値Ｔａ＊がトルク指令値Ｔｄ＊とトルク指令値Ｔ
ｃ＊とを含む演算により求められるから、駆動軸２２が
クランクシャフト５６の回転方向に回転しておれば、ト
ルク指令値Ｔｄ＊がトルク指令値Ｔｃ＊より大きいとき
にはトルク指令値Ｔａ＊に正の値が設定されて力行制御
がなされ、トルク指令値Ｔｄ＊がトルク指令値Ｔｃ＊よ
り小さいときにはトルク指令値Ｔａ＊に負の値が設定さ
れて回生制御がなされる。しかし、アシストモータ４０
の力行制御と回生制御は、クラッチモータ３０の制御と
同様に、共に図８のアシストモータ制御ルーチンで行な
うことができる。また、駆動軸２２がクランクシャフト
５６の回転方向と逆向きに回転しているときも同様であ
る。なお、アシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊の
符号は、駆動軸２２にクランクシャフト５６の回転方向
に正のトルクが作用するときを正とした。

【００６２】次に、エンジン５０の制御（図４のステッ
プＳ１２８）について説明する。エンジン５０は、設定
された目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の運転
ポイントで定常運転状態となるようトルクＴｅおよび回
転数Ｎｅが制御される。具体的には、エンジン５０が目
標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイント
で運転されるよう、制御ＣＰＵ９０から通信により目標
トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを受信したＥＦＩＥ
ＣＵ７０によってスロットルバルブ６６の開度制御，燃
料噴射弁５１からの燃料噴射制御および点火プラグ６２
による点火制御を行なうと共に、制御装置８０の制御Ｃ
ＰＵ９０によりエンジン５０の負荷トルクとしてのクラ
ッチモータ３０のトルクＴｃを制御するのである。エン
ジン５０は、その負荷トルクによって出力トルクＴｅと
回転数Ｎｅとが変化するから、ＥＦＩＥＣＵ７０による
制御だけでは目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊
の運転ポイントで運転することはできず、負荷トルクを
与えるクラッチモータ３０のトルクＴｃの制御も必要と
なるからである。なお、クラッチモータ３０のトルクＴ
ｃの制御は、前述したクラッチモータ３０の制御で説明
した。

【００６３】以上説明した第１実施例の動力出力装置２
０によれば、バッテリ電圧Ｖｂに基づいてクラッチモー
タ３０の制御可能な出力範囲を求め、エンジン５０の目
標とする運転ポイントがその範囲内となるように目標回
転数Ｎｅ＊を再設定するから、エンジン５０の運転をよ
り適正に制御することができる。この結果、バッテリ電
圧Ｖｂの低下を起因としてエンジン５０が吹け上がると
いった不都合を防止することができる。

【００６４】もとより、エンジン５０から出力された動
力を所望の動力にトルク変換して駆動軸２２に出力する
ことができる。また、エンジン５０をできる限り高い効
率の運転ポイントで運転するようエンジン５０の目標ト
ルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定するから効率の
高い装置とすることができる。

【００６５】第１実施例の動力出力装置２０では、エン
ジン５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とがバ
ッテリ電圧Ｖｂに基づいて定まるクラッチモータ３０の
制御可能な出力範囲内にないときには、目標トルクＴｅ
＊は変更せずに目標回転数Ｎｅ＊を変更することにより
エンジン５０の目標運転ポイントがその範囲内となるよ
うにしたが、目標回転数Ｎｅ＊は変更せずに目標トルク
Ｔｅ＊を変更することによりエンジン５０の目標運転ポ
イントがその範囲内となるようにするものとしてもよ
い。この場合、ステップＳ１１６で用いた最大回転数差
Ｎｃｍａｘを導出したときの目標トルクＴｅ＊とバッテ
リ電圧Ｖｂと最大回転数差Ｎｃｍａｘとの関係を示すマ
ップと、バッテリ電圧Ｖｂと、目標回転数Ｎｅ＊と駆動
軸２２の回転数Ｎｄから算出される回転数差Ｎｃとを用
いて最大トルクを求め、エンジン５０の目標トルクＴｅ
＊をこの最大トルクに制限するものとすればよい。

【００６６】第１実施例の動力出力装置２０では、クラ
ッチモータ３０に対する電力の伝達手段として回転リン
グ３８ａとブラシ３８ｂとからなるスリップリング３８
を用いたが、回転リング−水銀接触、磁気エネルギの半
導体カップリング、回転トランス等を用いることもでき
る。

【００６７】以上説明した第１実施例の動力出力装置２
０では、クラッチモータ３０とアシストモータ４０とを
それぞれ別個に駆動軸２２に取り付けたが、図９に例示
する変形例である動力出力装置２０Ａのように、クラッ
チモータとアシストモータとが一体となるよう構成して
もよい。この変形例の動力出力装置２０Ａの構成につい
て以下に簡単に説明する。図示するように、変形例の動
力出力装置２０Ａのクラッチモータ３０Ａは、クランク
シャフト５６に結合したインナロータ３４Ａと、駆動軸
２２に結合したアウタロータ３２Ａとから構成され、イ
ンナロータ３４Ａには三相コイル３６Ａが取り付けられ
ており、アウタロータ３２Ａには永久磁石３５Ａがその
外周面側の磁極と内周面側の磁極とが異なるよう嵌め込
まれている。なお、図示しないが、永久磁石３５Ａの外
周面側の磁極と内周面側の磁極との間には、非磁性体に
より構成された部材が嵌挿されている。一方、アシスト
モータ４０Ａは、このクラッチモータ３０Ａのアウタロ
ータ３２Ａと、三相コイル４４が取り付けられたステー
タ４３とから構成される。すなわち、クラッチモータ３
０Ａのアウタロータ３２Ａがアシストモータ４０Ａのロ
ータを兼ねる構成となっている。なお、クランクシャフ
ト５６に結合したインナロータ３４Ａに三相コイル３６
Ａが取り付けられているから、クラッチモータ３０Ａの
三相コイル３６Ａに電力を供給するスリップリング３８
は、クランクシャフト５６に取り付けられている。

【００６８】この変形例の動力出力装置２０Ａでは、ア
ウタロータ３２Ａに嵌め込まれた永久磁石３５Ａの内周
面側の磁極に対してインナロータ３４Ａの三相コイル３
６Ａに印加する電圧を制御することにより、クラッチモ
ータ３０とアシストモータ４０とを駆動軸２２に別個に
取り付けた前述の動力出力装置２０のクラッチモータ３
０と同様に動作する。また、アウタロータ３２Ａに嵌め
込まれた永久磁石３５Ａの外周面側の磁極に対してステ
ータ４３の三相コイル４４に印加する電圧を制御するこ
とにより実施例の動力出力装置２０のアシストモータ４
０と同様に動作する。したがって、変形例の動力出力装
置２０Ａは、上述した実施例の動力出力装置２０が行な
うすべての動作について同様に動作する。

【００６９】こうした変形例の動力出力装置２０Ａによ
れば、アウタロータ３２Ａがクラッチモータ３０Ａのロ
ータの一方とアシストモータ４０Ａのロータとを兼ねる
から、動力出力装置の小型化および軽量化を図ることが
できる。

【００７０】また、第１実施例の動力出力装置２０で
は、アシストモータ４０を駆動軸２２に取り付けたが、
図１０の変形例の動力出力装置２０Ｂに示すように、ア
シストモータ４０Ｂをクランクシャフト５６に取り付け
るものとしてもよい。この変形例の動力出力装置２０Ｂ
は次のように動作する。今、エンジン５０が、図３に示
す運転ポイントＰ１（トルクＴｅが値Ｔ１，回転数Ｎｅ
が値Ｎ１）で運転されており、駆動軸２２の回転数Ｎｄ
が値Ｎ２であるとする。アシストモータ４０Ｂによりク
ランクシャフト５６にトルクＴａ（Ｔａ＝Ｔ２−Ｔ１）
を付加すれば、図３中領域Ｇ２と領域Ｇ３の和で表わさ
れるエネルギがクランクシャフト５６に与えられて、ク
ランクシャフト５６のトルクは値Ｔ２（Ｔ１＋Ｔａ）と
なる。一方、クラッチモータ３０ＢのトルクＴｃを値Ｔ
２として制御すれば、駆動軸２２にこのトルクＴｃ（Ｔ
１＋Ｔａ）が伝達されると共に、エンジン５０の回転数
Ｎｅと駆動軸２２の回転数Ｎｄとの回転数差Ｎｃに基づ
く電力（領域Ｇ１と領域Ｇ３との和で表わされるエネル
ギ）が回生される。したがって、アシストモータ４０Ｂ
のトルクＴａをクラッチモータ３０Ｂにより回生される
電力により丁度賄えるよう設定し、この回生電力を電源
ラインＬ１，Ｌ２を介して第２の駆動回路９２に供給す
れば、アシストモータ４０は、この回生電力により駆動
する。

【００７１】また、エンジン５０が、図３に示す運転ポ
イントＰ２（トルクＴｅが値Ｔ２，回転数Ｎｅが値Ｎ
２）で運転されており、駆動軸２２の回転数Ｎｄが値Ｎ
１のときを考える。このとき、アシストモータ４０Ｂの
トルクＴａをＴ２−Ｔ１で求められる値として制御すれ
ば、アシストモータ４０Ｂは回生制御され、図３中領域
Ｇ２で表わされるエネルギ（電力）をクランクシャフト
５６から回生する。一方、クラッチモータ３０Ｂは、イ
ンナロータ３４がアウタロータ３２に対して回転数差Ｎ
ｃ（Ｎ１−Ｎ２）の回転数で駆動軸２２の回転方向に相
対的に回転するから、通常のモータとして機能し、回転
数差Ｎｃに応じた領域Ｇ１で表わされるエネルギを駆動
軸２２に回転エネルギとして与える。したがって、アシ
ストモータ４０ＢのトルクＴａを、アシストモータ４０
Ｂにより回生される電力でクラッチモータ３０Ｂにより
消費される電力を丁度賄えるよう設定すれば、クラッチ
モータ３０Ｂは、アシストモータ４０Ｂにより回生され
る電力により駆動する。

【００７２】したがって、変形例の動力出力装置２０Ｂ
でも、第１実施例の動力出力装置２０と同様に、クラッ
チモータ３０ＢのトルクＴｃとアシストモータ４０Ｂの
トルクＴａを、次式（８）および式（９）が成り立つよ
う制御すれば、エンジン５０から出力される動力を所望
の動力にトルク変換して駆動軸２２に出力することがで
きる。

【００７３】Ｔｃ＝Ｔｄ …（８） Ｔａ＝Ｔｄ−Ｔｅ …（９）

【００７４】なお、この変形例の動力出力装置２０Ｂに
図４のトルク制御ルーチンや図７のクラッチモータ制御
ルーチンを適用するには、ステップＳ１１６やステップ
Ｓ１３２を、エンジン５０の目標トルクＴｅ＊をトルク
指令値Ｔｄ＊に代えて最大回転数差Ｎｃｍａｘを導出す
る処理やトルク指令値Ｔｃ＊を求める処理とすればよ
い。また、図８のアシストモータ制御ルーチンの適用で
は、ステップＳ１５０を、トルク指令値Ｔｃ＊を目標ト
ルクＴｅ＊に代えてトルク指令値Ｔａ＊を求める処理と
すればよい。

【００７５】このように変形例の動力出力装置２０Ｂと
同様に、図１１に例示する動力出力装置２０Ｃのよう
に、アシストモータ４０とクラッチモータ３０とでエン
ジン５０を挟持する配置としてもよく、図１２に例示す
る動力出力装置２０Ｄのように、クラッチモータとアシ
ストモータとを一体となるよう構成してもよい。

【００７６】第１実施例の動力出力装置２０では、アシ
ストモータ４０を駆動軸２２に取り付けたが、図１３に
例示する動力出力装置２０Ｅのように、４輪駆動車（４
ＷＤ）としてもよい。この構成では、駆動軸２２に機械
的に結合していたアシストモータ４０を駆動軸２２より
分離して、車両の後輪部に独立して配置し、このアシス
トモータ４０によって後輪部の駆動輪２７，２９を駆動
する。一方、駆動軸２２の先端はギヤ２３を介してディ
ファレンシャルギヤ２４に結合されており、この駆動軸
２２によって前輪部の駆動輪２６，２８を駆動する。こ
のような構成の下においても、前述した第１実施例を実
現することは可能である。

【００７７】次に、本発明の第２の実施例としての動力
出力装置１１０について説明する。図１４は本発明の第
２実施例としての動力出力装置１１０の概略構成を示す
構成図、図１５は図１４の動力出力装置１１０の部分拡
大図、図１６は第２実施例の動力出力装置１１０を組み
込んだ車両の概略構成を示す構成図である。

【００７８】第２実施例の動力出力装置１１０が組み込
まれた車両は、図１６に示すように、クランクシャフト
１５６にクラッチモータ３０とアシストモータ４０とが
取り付けられている代わりにプラネタリギヤ１２０，モ
ータＭＧ１およびモータＭＧ２が取り付けられている点
を除いて第１実施例の動力出力装置２０が組み込まれた
車両（図３）と同様の構成をしている。したがって、同
一の構成には、値１００を加えた符号を付し、その説明
は省略する。なお、第２実施例の動力出力装置１１０の
説明でも、明示しない限り第１実施例の動力出力装置２
０の説明の際に用いた符号はそのまま同じ意味で用い
る。

【００７９】図１４に示すように、第２実施例の動力出
力装置１１０は、大きくは、エンジン１５０、エンジン
１５０のクランクシャフト１５６にプラネタリキャリア
１２４が機械的に結合されたプラネタリギヤ１２０、プ
ラネタリギヤ１２０のサンギヤ１２１に結合されたモー
タＭＧ１、プラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２２に
結合されたモータＭＧ２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を
駆動制御する制御装置１８０から構成されている。

【００８０】プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ
１，ＭＧ２の構成について、図１５により説明する。プ
ラネタリギヤ１２０は、クランクシャフト１５６に軸中
心を貫通された中空のサンギヤ軸１２５に結合されたサ
ンギヤ１２１と、クランクシャフト１５６と同軸のリン
グギヤ軸１２６に結合されたリングギヤ１２２と、サン
ギヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギ
ヤ１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタ
リピニオンギヤ１２３と、クランクシャフト１５６の端
部に結合され各プラネタリピニオンギヤ１２３の回転軸
を軸支するプラネタリキャリア１２４とから構成されて
いる。このプラネタリギヤ１２０では、サンギヤ１２
１，リングギヤ１２２およびプラネタリキャリア１２４
にそれぞれ結合されたサンギヤ軸１２５，リングギヤ軸
１２６およびクランクシャフト１５６の３軸が動力の入
出力軸とされ、３軸のうちいずれか２軸へ入出力される
動力が決定されると、残余の１軸に入出力される動力は
決定された２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。
なお、このプラネタリギヤ１２０の３軸への動力の入出
力についての詳細は後述する。

【００８１】リングギヤ１２２には、動力の取り出し用
の動力取出ギヤ１２８が結合されている。この動力取出
ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力伝達ギ
ヤ１１１に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力
伝達ギヤ１１１との間で動力の伝達がなされる。図１６
に示すように、この動力伝達ギヤ１１１はディファレン
シャルギヤ１１４にギヤ結合されている。したがって、
動力出力装置１１０から出力された動力は、最終的に左
右の駆動輪１１６，１１８に伝達される。

【００８２】モータＭＧ１は、同期電動発電機として構
成され、外周面に複数個（第２実施例では、Ｎ極が４個
でＳ極が４個）の永久磁石１３５を有するロータ１３２
と、回転磁界を形成する三相コイル１３４が巻回された
ステータ１３３とを備える。ロータ１３２は、プラネタ
リギヤ１２０のサンギヤ１２１に結合されたサンギヤ軸
１２５に結合されている。ステータ１３３は、無方向性
電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１
９に固定されている。このモータＭＧ１は、永久磁石１
３５による磁界と三相コイル１３４によって形成される
磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電
動機として動作し、永久磁石１３５による磁界とロータ
１３２の回転との相互作用により三相コイル１３４の両
端に起電力を生じさせる発電機として動作する。なお、
サンギヤ軸１２５には、その回転角度θｓを検出するレ
ゾルバ１３９が設けられている。

【００８３】モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同
期電動発電機として構成され、外周面に複数個（第２実
施例では、Ｎ極が４個でＳ極が４個）の永久磁石１４５
を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイ
ル１４４が巻回されたステータ１４３とを備える。ロー
タ１４２は、プラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２２
に結合されたリングギヤ軸１２６に結合されており、ス
テータ１４３はケース１１９に固定されている。モータ
ＭＧ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積
層して形成されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ
１と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。な
お、リングギヤ軸１２６には、その回転角度θｒを検出
するレゾルバ１４９が設けられている。

【００８４】図１４に示すように、第２実施例の動力出
力装置１１０が備える制御装置１８０は、第１実施例の
動力出力装置２０が備える制御装置８０と同様に構成さ
れている。即ち、制御装置１８０は、モータＭＧ１を駆
動する第１の駆動回路１９１、モータＭＧ２を駆動する
第２の駆動回路１９２、両駆動回路１９１，１９２を制
御する制御ＣＰＵ１９０、二次電池であるバッテリ１９
４から構成されており、制御ＣＰＵ１９０は、内部に、
ワーク用のＲＡＭ１９０ａ、処理プログラムを記憶した
ＲＯＭ１９０ｂ、入出力ポート（図示せず）およびＥＦ
ＩＥＣＵ１７０と通信を行なうシリアル通信ポート（図
示せず）を備える。

【００８５】次に、こうして構成された第２実施例の動
力出力装置１１０の動作について説明する。第２実施例
の動力出力装置１１０の動作原理、特にトルク変換の原
理は以下の通りである。エンジン１５０を回転数Ｎｅ，
トルクＴｅの運転ポイントＰ１で運転し、このエンジン
１５０から出力されるエネルギＰｅと同一のエネルギで
あるが異なる回転数Ｎｒ，トルクＴｒの運転ポイントＰ
２でリングギヤ軸１２６を運転する場合、すなわち、エ
ンジン１５０から出力される動力をトルク変換してリン
グギヤ軸１２６に作用させる場合について考える。この
時のエンジン１５０とリングギヤ軸１２６の回転数およ
びトルクの関係は、図１７に示されている。

【００８６】プラネタリギヤ１２０の３軸（サンギヤ軸
１２５，リングギヤ軸１２６およびクランクシャフト１
５６（プラネタリキャリア１２４））における回転数や
トルクの関係は、機構学の教えるところによれば、図１
８および図１９に例示する共線図と呼ばれる図として表
わすことができ、幾何学的に解くことができる。なお、
プラネタリギヤ１２０における３軸の回転数やトルクの
関係は、上述の共線図を用いなくても各軸のエネルギを
計算することなどにより数式的に解析することもでき
る。第２実施例では説明の容易のため共線図を用いて説
明する。

【００８７】図１８における縦軸は３軸の回転数軸であ
り、横軸は３軸の座標軸の位置の比を表わす。すなわ
ち、サンギヤ軸１２５とリングギヤ軸１２６の座標軸
Ｓ，Ｒを両端にとったとき、クランクシャフト１５６
（プラネタリキャリア１２４）の座標軸Ｃは、軸Ｓと軸
Ｒを１：ρに内分する軸として定められる。ここで、ρ
は、リングギヤ１２２の歯数に対するサンギヤ１２１の
歯数の比であり、次式（１０）で表わされる。

【００８８】

【数７】

【００８９】今、エンジン１５０が回転数Ｎｅで運転さ
れており、リングギヤ軸１２６が回転数Ｎｒで運転され
ている場合を考えているから、エンジン１５０のクラン
クシャフト１５６の座標軸Ｃにエンジン１５０の回転数
Ｎｅを、リングギヤ軸１２６の座標軸Ｒに回転数Ｎｒを
プロットすることができる。この両点を通る直線を描け
ば、この直線と座標軸Ｓとの交点で表わされる回転数と
してサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを求めることができ
る。以下、この直線を動作共線と呼ぶ。なお、回転数Ｎ
ｓは、回転数Ｎｅと回転数Ｎｒとを用いて比例計算式
（次式（１１））により求めることができる。このよう
にプラネタリギヤ１２０では、サンギヤ１２１，リング
ギヤ１２２およびプラネタリキャリア１２４のうちいず
れか２つの回転を決定すると、残余の１つの回転は、決
定した２つの回転に基づいて決定される。

【００９０】

【数８】

【００９１】次に、描かれた動作共線に、エンジン１５
０のトルクＴｅをクランクシャフト１５６の座標軸Ｃを
作用線として図中下から上に作用させる。このとき動作
共線は、トルクに対してはベクトルとしての力を作用さ
せたときの剛体として取り扱うことができるから、座標
軸Ｃ上に作用させたトルクＴｅは、向きが同じで異なる
作用線への力の分離の手法により、座標軸Ｓ上のトルク
Ｔｅｓと座標軸Ｒ上のトルクＴｅｒとに分離することが
できる。このときトルクＴｅｓおよびＴｅｒの大きさ
は、次式（１２）および（１３）によって表わされる。

【００９２】

【数９】

【００９３】動作共線がこの状態で安定であるために
は、動作共線の力の釣り合いをとればよい。すなわち、
座標軸Ｓ上には、トルクＴｅｓと大きさが同じで向きが
反対のトルクＴｍ１を作用させ、座標軸Ｒ上には、リン
グギヤ軸１２６に出力するトルクＴｒと同じ大きさで向
きが反対のトルクとトルクＴｅｒとの合力に対し大きさ
が同じで向きが反対のトルクＴｍ２を作用させるのであ
る。このトルクＴｍ１はモータＭＧ１により、トルクＴ
ｍ２はモータＭＧ２により作用させることができる。こ
のとき、モータＭＧ１では回転の方向と逆向きにトルク
を作用させるから、モータＭＧ１は発電機として動作す
ることになり、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わ
される電気エネルギＰｍ１をサンギヤ軸１２５から回生
する。モータＭＧ２では、回転の方向とトルクの方向と
が同じであるから、モータＭＧ２は電動機として動作
し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気
エネルギＰｍ２を動力としてリングギヤ軸１２６に出力
する。

【００９４】ここで、電気エネルギＰｍ１と電気エネル
ギＰｍ２とを等しくすれば、モータＭＧ２で消費する電
力のすべてをモータＭＧ１により回生して賄うことがで
きる。このためには、入力されたエネルギのすべてを出
力するものとすればよいから、エンジン１５０から出力
されるエネルギＰｅとリングギヤ軸１２６に出力される
エネルギＰｒとを等しくすればよい。すなわち、トルク
Ｔｅと回転数Ｎｅとの積で表わされるエネルギＰｅと、
トルクＴｒと回転数Ｎｒとの積で表わされるエネルギＰ
ｒとを等しくするのである。図１７に照らせば、運転ポ
イントＰ１で運転されているエンジン１５０から出力さ
れるトルクＴｅと回転数Ｎｅとで表わされる動力を、ト
ルク変換して、同一のエネルギでトルクＴｒと回転数Ｎ
ｒとで表わされる動力としてリングギヤ軸１２６に出力
するのである。前述したように、リングギヤ軸１２６に
出力された動力は、動力取出ギヤ１２８および動力伝達
ギヤ１１１により駆動軸１１２に伝達され、ディファレ
ンシャルギヤ１１４を介して駆動輪１１６，１１８に伝
達される。したがって、リングギヤ軸１２６に出力され
る動力と駆動輪１１６，１１８に伝達される動力とには
リニアな関係が成立するから、駆動輪１１６，１１８に
伝達される動力を、リングギヤ軸１２６に出力される動
力を制御することにより制御することができる。

【００９５】図１８に示す共線図ではサンギヤ軸１２５
の回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転数
Ｎｅとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとによっては、
図１９に示す共線図のように負となる場合もある。この
ときには、モータＭＧ１では、回転の方向とトルクの作
用する方向とが同じになるから、モータＭＧ１は電動機
として動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わ
される電気エネルギＰｍ１を消費する。一方、モータＭ
Ｇ２では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆に
なるから、モータＭＧ２は発電機として動作し、トルク
Ｔｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギＰ
ｍ２をリングギヤ軸１２６から回生することになる。こ
の場合、モータＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１と
モータＭＧ２で回生する電気エネルギＰｍ２とを等しく
すれば、モータＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１を
モータＭＧ２で丁度賄うことができる。

【００９６】以上の動作原理では、プラネタリギヤ１２
０やモータＭＧ１，モータＭＧ２，トランジスタＴｒ１
ないしＴｒ１６などによる動力の変換効率を値１（１０
０％）として説明した。実際には、値１未満であるか
ら、エンジン１５０から出力されるエネルギＰｅをリン
グギヤ軸１２６に出力するエネルギＰｒより若干大きな
値とするか、逆にリングギヤ軸１２６に出力するエネル
ギＰｒをエンジン１５０から出力されるエネルギＰｅよ
り若干小さな値とする必要がある。例えば、エンジン１
５０から出力されるエネルギＰｅを、リングギヤ軸１２
６に出力されるエネルギＰｒに変換効率の逆数を乗じて
算出される値とすればよい。また、モータＭＧ２のトル
クＴｍ２を、図１８の共線図の状態ではモータＭＧ１に
より回生される電力に両モータの効率を乗じたものから
算出される値とし、図１９の共線図の状態ではモータＭ
Ｇ１により消費される電力を両モータの効率で割ったも
のから算出すればよい。

【００９７】次に、第２実施例の動力出力装置１１０に
おけるトルク制御について図２０に例示するトルク制御
ルーチンに基づき説明する。本ルーチンは、第２実施例
の動力出力装置１１０が起動された後、所定時間毎（例
えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。本ルーチン
が実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０
は、まず、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを読み込む
処理を行なう（ステップＳ２００）。リングギヤ軸１２
６の回転数Ｎｒは、レゾルバ１４９により検出されるリ
ングギヤ軸１２６の回転角度θｒから求めることができ
る。続いて、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａ
によって検出されるアクセルペダルポジションＡＰを読
み込み（ステップＳ２０２）、読み込んだアクセルペダ
ルポジションＡＰに基づいてリングギヤ軸１２６に出力
すべきトルクの目標値であるトルク指令値Ｔｒ＊を導出
する処理を行なう（ステップＳ２０４）。ここで、駆動
輪１１６，１１８に出力すべきトルクを導出せずに、リ
ングギヤ軸１２６に出力すべきトルクを導出するのは、
リングギヤ軸１２６は動力取出ギヤ１２８，動力伝達ギ
ヤ１１１およびディファレンシャルギヤ１１４を介して
駆動輪１１６，１１８に機械的に結合されているから、
リングギヤ軸１２６に出力すべきトルクを導出すれば、
駆動輪１１６，１１８に出力すべきトルクを導出する結
果となるからである。なお、第２実施例では、リングギ
ヤ軸１２６の回転数ＮｒとアクセルペダルポジションＡ
Ｐとトルク指令値Ｔｒ＊との関係を示すマップを予めＲ
ＯＭ１９０ｂに記憶しておき、アクセルペダルポジショ
ンＡＰが読み込まれると、読み込まれたアクセルペダル
ポジションＡＰとリングギヤ軸１２６の回転数ＮｒとＲ
ＯＭ１９０ｂに記憶したマップとに基づいてトルク指令
値Ｔｒ＊の値を導出するものとした。そして、導き出さ
れた出力トルク指令値Ｔｒ＊と読み込まれたリングギヤ
軸１２６の回転数Ｎｒとから、リングギヤ軸１２６に出
力すべきエネルギＰｒを計算（Ｐｒ＝Ｔｒ＊×Ｎｒ）に
より求める処理を行なう（ステップＳ２０６）。

【００９８】次に、残容量検出器１９９により検出され
るバッテリ１９４の残容量ＢRMを読み込み（ステップＳ
２０８）、読み込んだバッテリ１９４の残容量ＢRMとス
テップＳ２０６で算出したエネルギＰｒとを用いて、上
述の式（１）と同様の式（１４）によりエンジン１５０
から出力すべきエネルギＰｅを計算する（ステップＳ２
１０）。ここで、式（１４）の右辺第１項のη２はプラ
ネタリギヤ１２０，モータＭＧ１およびモータＭＧ２に
よるトルク変換の効率であり、右辺第２項はバッテリ１
９４の充放電エネルギＰｂである。

【００９９】

【数１０】

【０１００】続いて求めたエネルギＰｅに基づいてエン
ジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊を設
定する処理を行なう（ステップＳ２１２）。エンジン１
５０ができる限り効率の高い状態で動作するようにエン
ジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを
設定するのは第１実施例と同様である。

【０１０１】次に、共線図の関係から導き出される次式
（１５）によりモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を
設定すると共に（ステップＳ２１３）、電圧計１９４ａ
により検出されるバッテリ電圧Ｖｂを読み込み（ステッ
プＳ２１４）、設定したトルク指令値Ｔｍ１＊と読み込
んだバッテリ電圧Ｖｂとに基づいてモータＭＧ１の回転
数の最大値（最大回転数）Ｎｓｍａｘを導出する（ステ
ップＳ２１６）。具体的には、トルク指令値Ｔｍ１＊と
バッテリ電圧Ｖｂと最大回転数Ｎｓｍａｘとの関係を実
験などにより求めてマップとしてＲＯＭ１９０ｂに記憶
しておき、バッテリ電圧Ｖｂとトルク指令値Ｔｍ１＊と
が読み込まれるとこれに対応する最大回転数Ｎｓｍａｘ
を導出するものとした。なお、このトルク指令値Ｔｍ１
＊とバッテリ電圧Ｖｂと最大回転数Ｎｓｍａｘとの関係
は、第１実施例のクラッチモータ３０の回転数差Ｎｃに
ついて考えた目標トルクＴｅ＊とバッテリ電圧Ｖｂと最
大回転数差Ｎｃｍａｘとの関係をモータＭＧ１に転用し
たものである。

【０１０２】

【数１１】

【０１０３】こうして最大回転数Ｎｓｍａｘを導出する
と、次式（１６）によりサンギヤ軸１２５の目標回転数
Ｎｓ＊を設定し（ステップＳ２１８）、目標回転数Ｎｓ
＊が最大回転数Ｎｓｍａｘを越えていないかを判定する
（ステップＳ２２０）。そして、目標回転数Ｎｓ＊が最
大回転数Ｎｓｍａｘを越えているときには、目標回転数
Ｎｓ＊が最大回転数Ｎｓｍａｘとなるよう次式（１７）
によりエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を再設定する
と共に（ステップＳ２２２）、目標回転数Ｎｓ＊に最大
回転数Ｎｓｍａｘを設定する（ステップＳ２２３）。こ
のように、サンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊に制限
を加えるのは、制限を加えないとモータＭＧ１によって
エンジン１５０の回転数を適正に制御できなくなり、エ
ンジン１５０が吹け上がってしまうからである。

【０１０４】

【数１２】

【０１０５】こうしてエンジン１５０の目標トルクＴｅ
＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定すると、設定した値を用
いてモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０
の各制御を行なう（ステップＳ２２４ないしＳ２２
８）。第２実施例でも、図示の都合上、モータＭＧ１，
モータＭＧ２およびエンジン１５０の各制御を本ルーチ
ンの別々のステップとして記載したが、第１実施例と同
様に、これらの制御は本ルーチンとは別個独立にかつ総
合的に行なわれる。

【０１０６】モータＭＧ１の制御（図２０のステップＳ
２２４）は、図２１に例示するモータＭＧ１の制御ルー
チンにより行なわれる。本ルーチンが実行されると、制
御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、サンギヤ軸
１２５の回転数Ｎｓを読み込む処理を行なう（ステップ
Ｓ２３０）。サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓは、レゾル
バ１３９により検出されるサンギヤ軸１２５の回転角度
θｓから求めることができる。続いて、次式（１８）に
よりモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定する。
ここで、式（１８）の右辺第１項は共線図の釣り合いの
関係から求められる値であり、右辺第２項はサンギヤ軸
１２５の回転数Ｎｓの目標回転数Ｎｓ＊に対する偏差を
解消する比例項であり、右辺第３項はサンギヤ軸１２５
の回転数Ｎｓの目標回転数Ｎｓ＊に対する定常偏差を解
消するための積分項である。このようにトルク指令値Ｔ
ｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御することにより、
エンジン１５０から出力されるトルクＴｅをプラネタリ
ギヤ１２０を介してトルクＴｅｒとしてリングギヤ軸１
２６に出力すると共に、エンジン１５０を目標トルクＴ
ｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで安定して
運転することができる。

【０１０７】

【数１３】

【０１０８】次に、サンギヤ軸１２５の回転角度θｓを
レゾルバ１３９から入力し（ステップＳ２５２）、モー
タＭＧ１の電気角θ１を回転角度θｓから求める処理を
行なう（ステップＳ２３６）。第２実施例では、モータ
ＭＧ１として４極対の同期電動機を用いているから、θ
１＝４θｓを計算することになる。

【０１０９】続いて、モータＭＧ１の各相電流を電流検
出器１９５，１９６を用いて検出し（ステップＳ２３
８）、その後、第１実施例で説明した図７のクラッチモ
ータ制御ルーチンのステップＳ１４０ないし１４４の処
理と同様の処理、即ち座標変換（ステップＳ２４０），
電圧指令値Ｖｄ１，Ｖｑ１の演算（ステップＳ２４
２）、電圧指令値の逆座標変換（ステップＳ２４４）を
行なって、モータＭＧ１の第１の駆動回路１９１のトラ
ンジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオンオフ制御時間を求
め、ＰＷＭ制御を行なう（ステップＳ２４６）。

【０１１０】ここで、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊の符号を図１８や図１９の共線図におけるトルクＴ
ｍ１の向きを正とすれば、同じ正の値のトルク指令値Ｔ
ｍ１＊が設定されても、図１８の共線図の状態のように
トルク指令値Ｔｍ１＊の作用する向きとサンギヤ軸１２
５の回転の向きとが異なるときには回生制御がなされ、
図１９の共線図の状態のように同じ向きのときには力行
制御がなされる。しかし、モータＭＧ１の力行制御と回
生制御は、トルク指令値Ｔｍ１＊が正であれば、ロータ
１３２の外周面に取り付けられた永久磁石１３５と三相
コイル１３４に流れる電流により生じる回転磁界とによ
り正のトルクがサンギヤ軸１２５に作用するよう第１の
駆動回路１９１のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を制
御するものであるから、同一のスイッチング制御とな
る。すなわち、トルク指令値Ｔｍ１＊の符号が同じであ
れば、モータＭＧ１の制御が回生制御であっても力行制
御であっても同じスイッチング制御となる。したがっ
て、図２１のモータＭＧ１の制御ルーチンで回生制御と
力行制御のいずれも行なうことができる。また、トルク
指令値Ｔｍ１＊が負のときには、ステップＳ２３６で計
算される電気各θ１の変化の方向が逆になるだけである
から、このときの制御も図２１のモータＭＧ１の制御ル
ーチンにより行なうことができる。

【０１１１】次に、モータＭＧ２の制御（図２０のステ
ップＳ２２６）について図２２に例示するモータＭＧ２
の制御ルーチンに基づき説明する。本ルーチンが実行さ
れると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、
次式（１９）によりモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２
＊を設定する（ステップＳ２５０）。そして、リングギ
ヤ軸１２６の回転角度θｒをレゾルバ１４９を用いて検
出すると共に（ステップＳ２５２）、モータＭＧ２の電
気角θ２を計算し（ステップＳ２５４）、モータＭＧ２
の各相電流を電流検出器１９７，１９８を用いて検出し
（ステップＳ２５６）、その後、座標変換（ステップＳ
２５８）および電圧指令値Ｖｄ２，Ｖｑ２の演算を行な
い（ステップＳ２６０）、更に電圧指令値の逆座標変換
（ステップＳ２６２）を行なって、モータＭＧ２の第２
の駆動回路１９２のトランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１
６のオンオフ制御時間を求め、ＰＷＭ制御を行なう（ス
テップＳ２６４）。これらステップＳ２５２ないしＳ２
６４の処理は、図２１のモータＭＧ１の制御ルーチンの
ステップＳ２３４ないしＳ２４６の処理と同様である。

【０１１２】

【数１４】

【０１１３】ここで、モータＭＧ２もトルク指令値Ｔｍ
２＊の向きとリングギヤ軸１２６の回転の向きとにより
力行制御されたり回生制御されたりするが、モータＭＧ
１と同様に、力行制御も回生制御も共に図２２のモータ
ＭＧ２の制御ルーチンで行なうことができる。なお、実
施例では、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の符号
は、図１８の共線図の状態のときのトルクＴｍ２の向き
を正とした。

【０１１４】次に、エンジン１５０の制御（図２０のス
テップＳ２２８）について説明する。エンジン１５０
は、その目標とする運転ポイントが目標トルクＴｅ＊と
目標回転数Ｎｅ＊とによって設定されると、設定された
運転ポイントで定常運転状態となるようエンジン１５０
のトルクＴｅと回転数Ｎｅとが制御される。具体的に
は、制御ＣＰＵ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ１７
０に指示を送信し、燃料噴射弁１５１からの燃料噴射量
やスロットルバルブ１６６の開度を増減して、エンジン
１５０の出力トルクが目標トルクＴｅ＊に、回転数が目
標回転数Ｎｅ＊になるように徐々に調整するのである。
なお、エンジン１５０の回転数ＮｅはモータＭＧ１によ
るサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓの制御によって行なわ
れるから、エンジン１５０の制御では、エンジン１５０
から目標トルクＴｅ＊が出力されるようスロットルバル
ブ１６６の制御および吸入空気量に対する空燃比制御と
なる。

【０１１５】以上説明した第２実施例の動力出力装置１
１０によれば、バッテリ電圧Ｖｂに基づいてモータＭＧ
１の制御可能な出力範囲を求め、エンジン１５０の目標
とする運転ポイントがプラネタリギヤ１２０を介してモ
ータＭＧ１の制御可能な出力範囲内となるよう目標回転
数Ｎｅ＊を再設定するから、エンジン１５０の運転をよ
り適正に制御することができる。この結果、バッテリ電
圧Ｖｂの低下を起因とするエンジン１５０の吹き上げを
防止することができる。

【０１１６】もとより、エンジン１５０から出力された
動力を所望の動力にトルク変換してリングギヤ軸１２６
延いては駆動輪１１６，１１８に出力することができ
る。また、エンジン１５０をできる限り高い効率の運転
ポイントで運転するようエンジン１５０の目標トルクＴ
ｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定するから効率の高い装
置とすることができる。

【０１１７】第２実施例の動力出力装置１１０では、エ
ンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊と
がバッテリ電圧Ｖｂによって定まるプラネタリギヤ１２
０を介してモータＭＧ１の制御可能な出力範囲内にない
ときには、目標トルクＴｅ＊は変更せずに目標回転数Ｎ
ｅ＊を変更することによりエンジン１５０の目標運転ポ
イントがその相当する範囲内となるようにしたが、目標
回転数Ｎｅ＊は変更せずに目標トルクＴｅ＊を変更する
ことによりエンジン１５０の目標運転ポイントがプラネ
タリギヤ１２０を介して制御可能な範囲内となるように
するものとしてもよい。

【０１１８】第２実施例の動力出力装置１１０では、リ
ングギヤ軸１２６に出力された動力をリングギヤ１２２
に結合された動力取出ギヤ１２８を介してモータＭＧ１
とモータＭＧ２との間から取り出したが、図２３の変形
例の動力出力装置１１０Ａに示すように、リングギヤ軸
１２６を延出してケース１１９から取り出すものとして
もよい。また、図２４の変形例の動力出力装置１１０Ｂ
に示すように、エンジン１５０側からプラネタリギヤ１
２０，モータＭＧ２，モータＭＧ１の順になるよう配置
してもよい。この場合、サンギヤ軸１２５Ｂは中空でな
くてもよく、リングギヤ軸１２６Ｂは中空軸とする必要
がある。こうすれば、リングギヤ軸１２６Ｂに出力され
た動力をエンジン１５０とモータＭＧ２との間から取り
出すことができる。

【０１１９】第２実施例の動力出力装置１１０ではサン
ギヤ軸１２５にモータＭＧ２を取り付けたが、図２５の
変形例の動力出力装置１１０Ｃに示すようにクランクシ
ャフト１５６にモータＭＧ２を取り付けるものとしても
よい。なお、変形例の動力出力装置１１０Ｃのクランク
シャフト１５６には、その回転角度θｅを検出するレゾ
ルバ１５７が設けられている。この変形例の動力出力装
置１１０Ｃは次のように動作する。エンジン１５０を回
転数Ｎｅ，トルクＴｅの運転ポイントＰ１で運転し、エ
ンジン１５０から出力されるエネルギＰｅ（Ｐｅ＝Ｎｅ
×Ｔｅ）と同じエネルギＰｒ（Ｐｒ＝Ｎｒ×Ｔｒ）とな
る回転数Ｎｒ，トルクＴｒの運転ポイントＰ２でリング
ギヤ軸１２６Ｃを運転する場合、すなわち、エンジン１
５０から出力される動力をトルク変換してリングギヤ軸
１２６Ｃに作用させる場合について考える。この状態の
共線図を図２６および図２７に例示する。

【０１２０】図２６の共線図における動作共線の釣り合
いを考えると、次式（２０）ないし式（２３）が導き出
される。即ち、式（２０）はエンジン１５０から入力さ
れるエネルギＰｅとリングギヤ軸１２６Ｃに出力される
エネルギＰｒの釣り合いから導き出され、式（２１）は
クランクシャフト１５６を介してプラネタリキャリア１
２４に入力されるエネルギの総和として導き出される。
また、式（２２）および式（２３）はプラネタリキャリ
ア１２４に作用するトルクを座標軸Ｓおよび座標軸Ｒを
作用線とするトルクに分離することにより導出される。

【０１２１】

【数１５】

【０１２２】この動作共線がこの状態で安定であるため
には、動作共線の力の釣り合いがとれればよいから、ト
ルクＴｍ１とトルクＴｃｓとを等しく、かつ、トルクＴ
ｒとトルクＴｃｒとを等しくすればよい。以上の関係か
らトルクＴｍ１およびトルクＴｍ２を求めれば、次式
（２４）および式（２５）のように表わされる。

【０１２３】

【数１６】

【０１２４】したがって、モータＭＧ１により式（２
４）で求められるトルクＴｍ１をサンギヤ軸１２５Ｃに
作用させ、モータＭＧ２により式（２５）で求められる
トルクＴｍ２をクランクシャフト１５６に作用させれ
ば、エンジン１５０から出力されるトルクＴｅおよび回
転数Ｎｅで表わされる動力をトルクＴｒおよび回転数Ｎ
ｒで表わされる動力にトルク変換してリングギヤ軸１２
６Ｃに出力することができる。なお、この共線図の状態
では、モータＭＧ１は、ロータ１３２の回転の方向とト
ルクの作用方向が逆になるから、発電機として動作し、
トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされる電気エネ
ルギＰｍ１を回生する。一方、モータＭＧ２は、ロータ
１４２の回転の方向とトルクの作用方向が同じになるか
ら、電動機として動作し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒと
の積で表わされる電気エネルギＰｍ２を消費する。

【０１２５】図２６に示す共線図ではサンギヤ軸１２５
Ｃの回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転
数Ｎｅとリングギヤ軸１２６Ｃの回転数Ｎｒとによって
は、図２７に示す共線図のように負となる場合もある。
このときには、モータＭＧ１は、ロータ１３２の回転の
方向とトルクの作用する方向とが同じになるから、電動
機として動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表
わされる電気エネルギＰｍ１を消費する。一方、モータ
ＭＧ２は、ロータ１４２の回転の方向とトルクの作用す
る方向とが逆になるから、発電機として動作し、トルク
Ｔｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギＰ
ｍ２をリングギヤ軸１２６Ｃから回生することになる。

【０１２６】このように、変形例の動力出力装置１１０
Ｃでも、第２実施例の動力出力装置１１０と同様に、共
線図の釣り合いを考慮してモータＭＧ１のトルクＴｍ１
とモータＭＧ２のトルクＴｍ２とを制御すれば、エンジ
ン１５０から出力される動力を所望の動力にトルク変換
してリングギヤ軸１２６に出力することができる。

【０１２７】なお、この変形例の動力出力装置１１０Ｃ
に図２０のトルク制御ルーチンを適用するには、ステッ
プＳ２１３のトルク指令値Ｔｍ１＊の計算を式（２４）
により計算すればよい。また、図２１のモータＭＧ１の
制御ルーチンの適用では、ステップＳ２３２のトルク指
令値Ｔｍ１＊の計算には、式（１８）の右辺第１項をρ
×Ｔｒ＊に置き換えて計算すればよい。さらに、図２２
のモータＭＧ２の制御ルーチンの適用では、ステップＳ
２５０のトルク指令値Ｔｍ２＊は式（２５）によって計
算すればよい。

【０１２８】このように変形例の動力出力装置１１０Ｃ
と同様に、図２８の変形例の動力出力装置１１０Ｄのよ
うに、モータＭＧ１とモータＭＧ２とでエンジン１５０
を挟持する配置としてもよく、図２９の変形例の動力出
力装置１１０Ｅのように、リングギヤ軸１２６Ｅを延出
してケース１１９から取り出すものとしてもよい。

【０１２９】第２実施例の動力出力装置１１０およびそ
の変形例では、ＦＲ型あるいはＦＦ型の２輪駆動の車両
に適用するものとしたが、図３０の変形例の動力出力装
置１１０Ｆに示すように、４輪駆動の車両に適用するも
のとしてもよい。この構成では、リングギヤ軸１２６に
結合していたモータＭＧ２をリングギヤ軸１２６より分
離して、車両の後輪部に独立して配置し、このモータＭ
Ｇ２によって後輪部の駆動輪１１７，１１９を駆動す
る。一方、リングギヤ軸１２６は動力取出ギヤ１２８お
よび動力伝達ギヤ１１１を介してディファレンシャルギ
ヤ１１４に結合されて前輪部の駆動輪１１６，１１８を
駆動する。このような構成の下においても、前述した図
２０のトルク制御ルーチンを実行することは可能であ
る。

【０１３０】また、第２実施例の動力出力装置１１０で
は、３軸式動力入出力手段としてプラネタリギヤ１２０
を用いたが、一方はサンギヤと他方はリングギヤとギヤ
結合すると共に互いにギヤ結合しサンギヤの外周を自転
しながら公転する２つ１組の複数組みのプラネタリピニ
オンギヤを備えるダブルピニオンプラネタリギヤを用い
るものとしてもよい。この他、３軸式動力入出力手段と
して３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力を決定
すれば、この決定した動力に基づいて残余の１軸に入出
力される動力を決定されるものであれば如何なる装置や
ギヤユニット等、例えば、ディファレンシャルギヤ等を
用いることもできる。

【０１３１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態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。

【０１３２】例えば、上述した第１実施例の動力出力装
置２０や第２実施例の動力出力装置１１０では、エンジ
ン５０，１５０としてガソリンにより運転されるガソリ
ンエンジンを用いたが、その他に、ディーゼルエンジン
や、タービンエンジンや、ジェットエンジンなど各種の
内燃或いは外燃機関を用いることもできる。

【０１３３】また、第１実施例の動力出力装置２０や第
２実施例の動力出力装置１１０では、クラッチモータ３
０やアシストモータ４０，モータＭＧ１、モータＭＧ２
としてＰＭ形（永久磁石形；Permanent Magnet type）
同期電動機を用いていたが、ｄ軸電流とｑ軸電流とによ
り制御可能な電動機であれば如何なる電動機でもよく、
ＶＲ形（可変リラクタンス形；Variable Reluctance ty
pe）同期電動機や、バーニアモータや、直流電動機や、
誘導電動機や、超電導モータや、ステップモータなどを
用いることもできる。

【０１３４】あるいは、第１実施例の動力出力装置２０
や第２実施例の動力出力装置１１０では、第１および第
２の駆動回路９１，９２，１９１，１９２としてトラン
ジスタインバータを用いたが、その他に、ＩＧＢＴ（絶
縁ゲートバイポーラモードトランジスタ；Insulated Ga
te Bipolar mode Transistor）インバータや、サイリス
タインバータや、電圧ＰＷＭ（パルス幅変調；Pulse Wi
dth Modulation）インバータや、方形波インバータ（電
圧形インバータ，電流形インバータ）や、共振インバー
タなどを用いることもできる。

【０１３５】また、本発明は、原動機の出力軸に機械的
に或いは電気的に結合された電動機や発電機により原動
機の運転ポイントを制御するものであれば、如何なる構
成としてもよいから、例えば、図３１に例示する動力出
力装置２２０に備えられた駆動装置２１０のような構成
としてもよい。この動力出力装置２２０は、駆動装置２
１０と、この駆動装置２１０のバッテリＢＴから電力の
供給を受けディファレンシャルギヤＤＧを介して駆動輪
ＡＨが結合された駆動軸ＤＳに動力を出力するモータＭ
Ｇ４とからなり、駆動装置２１０は、エンジンＥＧと、
エンジンＥＧのクランクシャフトＣＳに取り付けられた
電動機として駆動するジェネレータＭＧ３と、ジェネレ
ータＭＧ３により発電する電力により充電されるバッテ
リＢＴと、エンジンＥＧとジェネレータＭＧ３とを駆動
制御する車両コントローラＣＣとからなる。こうした構
成の駆動装置２１０でも、バッテリＢＴの電圧が低下す
ることによってジェネレータＭＧ３の制御可能な出力範
囲が変わるから、バッテリＢＴの電圧に基づいてエンジ
ンＥＧの目標とする運転ポイントを変更してエンジンＥ
Ｇの運転を制御する必要があり、本発明を適用すること
ができる。

【０１３６】以上の実施例やその変形例では、動力出力
装置を車両に搭載する場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、船舶，航空機などの
交通手段や、その他各種産業機械などに搭載することも
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例としての動力出力装置２
０の概略構成を示す構成図である。

【図２】第１実施例の動力出力装置２０を組み込んだ車
両の概略構成を示す構成図である。

【図３】第１実施例の動力出力装置２０の動作原理を説
明するためのグラフである。

【図４】制御装置８０により実行されるトルク制御ルー
チンを例示するフローチャートである。

【図５】クラッチモータ３０のトルクＴｃと回転数差Ｎ
ｃとバッテリ電圧Ｖｂとの関係の一例を示す説明図であ
る。

【図６】クラッチモータ３０のトルクＴｃが与えられた
ときのバッテリ電圧Ｖｂと最大回転数差Ｎｃｍａｘとの
関係の一例を示すグラフである。

【図７】制御装置８０により実行されるクラッチモータ
制御ルーチンを例示するフローチャートである。

【図８】制御装置８０により実行されるアシストモータ
制御ルーチンを例示するフローチャートである。

【図９】変形例の動力出力装置２０Ａの概略構成を示す
構成図である。

【図１０】変形例の動力出力装置２０Ｂの概略構成を示
す構成図である。

【図１１】変形例の動力出力装置２０Ｃの概略構成を示
す構成図である。

【図１２】変形例の動力出力装置２０Ｄの概略構成を示
す構成図である。

【図１３】変形例の動力出力装置２０Ｅの概略構成を示
す構成図である。

【図１４】本発明の第２実施例としての動力出力装置１
１０の概略構成を示す構成図である。

【図１５】第２実施例の動力出力装置１１０の部分拡大
図である。

【図１６】第２実施例の動力出力装置１１０を組み込ん
だ車両の概略の構成を例示する構成図である。

【図１７】第２実施例の動力出力装置１１０の動作原理
を説明するためのグラフである。

【図１８】プラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回
転数とトルクの関係を示す共線図である。

【図１９】プラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回
転数とトルクの関係を示す共線図である。

【図２０】第２実施例の制御装置１８０により実行され
るトルク制御ルーチンを例示するフローチャートであ
る。

【図２１】第２実施例の制御装置８０により実行される
モータＭＧ１の制御ルーチンを例示するフローチャート
である。

【図２２】第２実施例の制御装置８０により実行される
モータＭＧ２の制御ルーチンを例示するフローチャート
である。

【図２３】第２実施例の変形例として動力出力装置１１
０Ａの概略構成を示す構成図である。

【図２４】第２実施例の変形例として動力出力装置１１
０Ｂの概略構成を示す構成図である。

【図２５】第２実施例の変形例として動力出力装置１１
０Ｃの概略構成を示す構成図である。

【図２６】変形例の動力出力装置１１０Ｃのプラネタリ
ギヤ１２０に結合された３軸の回転数とトルクの関係を
示す共線図である。

【図２７】変形例の動力出力装置１１０Ｃのプラネタリ
ギヤ１２０に結合された３軸の回転数とトルクの関係を
示す共線図である。

【図２８】第２実施例の変形例として動力出力装置１１
０Ｄの概略構成を示す構成図である。

【図２９】第２実施例の変形例として動力出力装置１１
０Ｅの概略構成を示す構成図である。

【図３０】第２実施例の変形例として動力出力装置１１
０Ｆの概略構成を示す構成図である。

【図３１】変形例の駆動装置２１０を構成として備える
動力出力装置２２０の概略構成を示す構成図である。

【符号の説明】 ２０…動力出力装置 ２０Ａ〜２０Ｅ…動力出力装置 ２２…駆動軸 ２３…ギヤ ２４…ディファレンシャルギヤ ２６，２８…駆動輪 ２７，２９…駆動輪 ３０…クラッチモータ ３２…アウタロータ ３４…インナロータ ３５…永久磁石 ３６…三相コイル ３８…スリップリング ３８ａ…回転リング ３８ｂ…ブラシ ３９…レゾルバ ４０…アシストモータ ４２…ロータ ４３…ステータ ４４…三相コイル ４５…ケース ４６…永久磁石 ４８…レゾルバ ４９…ベアリング ５０…エンジン ５１…燃料噴射弁 ５２…燃焼室 ５４…ピストン ５６…クランクシャフト ５８…イグナイタ ６０…ディストリビュータ ６２…点火プラグ ６４…アクセルペダル ６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ ６５…ブレーキペダル ６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ ６６…スロットルバルブ ６７…スロットルバルブポジションセンサ ６８…アクチュエータ ７０…ＥＦＩＥＣＵ ７２…吸気管負圧センサ ７４…水温センサ ７６…回転数センサ ７８…回転角度センサ ７９…スタータスイッチ ８０…制御装置 ８２…シフトレバー ８４…シフトポジションセンサ ９０…制御ＣＰＵ ９０ａ…ＲＡＭ ９０ｂ…ＲＯＭ ９１…第１の駆動回路 ９２…第２の駆動回路 ９４…バッテリ ９４ａ…電圧計 ９５，９６…電流検出器 ９７，９８…電流検出器 ９９…残容量検出器 １１０…動力出力装置 １１０Ａ〜１１０Ｆ…動力出力装置 １１１…動力伝達ギヤ １１２…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６，１１８…駆動輪 １１７，１１９…駆動輪 １１９…ケース １２０…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １２５…サンギヤ軸 １２６…リングギヤ軸 １２８…動力取出ギヤ １２９…チェーンベルト １３２…ロータ １３３…ステータ １３４…三相コイル １３５…永久磁石 １３９…レゾルバ １４２…ロータ １４３…ステータ １４４…三相コイル １４５…永久磁石 １４９…レゾルバ １５０…エンジン １５１…燃料噴射弁 １５６…クランクシャフト １５７…レゾルバ １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６６…スロットルバルブ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １８０…制御装置 １９０…制御ＣＰＵ １９０ａ…ＲＡＭ １９０ｂ…ＲＯＭ １９１…第１の駆動回路 １９２…第２の駆動回路 １９４…バッテリ １９４ａ…電圧計 １９５，１９６…電流検出器 １９７，１９８…電流検出器 １９９…残容量検出器 ２１０…駆動装置 ２２０…動力出力装置 ＡＨ…駆動輪 ＢＴ…バッテリ ＣＣ…車両コントローラ ＣＳ…クランクシャフト ＤＧ…ディファレンシャルギヤ ＤＳ…駆動軸 ＥＧ…エンジン Ｌ１，Ｌ２…電源ライン ＭＧ１…モータ ＭＧ２…モータ ＭＧ３…ジェネレータ ＭＧ４…モータ Ｔｒ１〜Ｔｒ６…トランジスタ Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６…トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 11/12 F02D 29/06

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力軸を有する原動機と、 該原動機の出力軸と動力のやり取りが可能な電動機と、 該電動機による動力のやり取りに必要な電気エネルギの
   入出力が可能な蓄電手段と、 該蓄電手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、 該検出された端子間電圧が低くなると、前記原動機の出
   力を低下させるように、該原動機の制御可能な運転ポイ
   ントの範囲を設定する可制御範囲設定手段と、 該設定された制御可能な運転ポイントの範囲内で前記原
   動機が運転されるよう該原動機と前記電動機とを制御す
   る制御手段とを備える駆動装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記原動機の目標運転
   ポイントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にない
   とき、該目標運転ポイントの目標回転数を変更すること
   により該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運
   転ポイントの範囲内として前記原動機を制御する手段で
   ある請求項１記載の駆動装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記原動機の目標運転
   ポイントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にない
   とき、該目標運転ポイントの目標トルクを変更すること
   により該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運
   転ポイントの範囲内として前記原動機を制御する手段で
   ある請求項１記載の駆動装置。
4. 【請求項４】 駆動軸に動力を出力する動力出力装置で
   あって、 出力軸を有する原動機と、 前記原動機の出力軸に結合される第１の回転軸と前記駆
   動軸に結合される第２の回転軸とを有し、前記第１の回
   転軸に入出力される動力と前記第２の回転軸に入出力さ
   れる動力とのエネルギ偏差を対応する電気エネルギの入
   出力により調整するエネルギ調整手段と、 該エネルギ調整手段による調整に必要な電気エネルギの
   入出力が可能な蓄電手段と、 該蓄電手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、 該検出された端子間電圧が低くなると、前記原動機の出
   力を低下させるように 、該原動機の制御可能な運転ポイ
   ントの範囲を設定する可制御範囲設定手段と、 該設定された制御可能な運転ポイントの範囲内で前記原
   動機が運転されるよう該原動機と前記エネルギ調整手段
   とを制御する制御手段とを備える動力出力装置。
5. 【請求項５】 前記エネルギ調整手段は、前記第１の回
   転軸に結合された第１のロータと、前記第２の回転軸に
   結合され該第１のロータに対して相対的に回転可能な第
   ２のロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介
   して該両回転軸間の動力のやり取りをすると共に、該両
   ロータ間の電磁的な結合と該両ロータ間の回転数差とに
   基づいて電気エネルギを入出力する電動機である請求項
   ４記載の動力出力装置
6. 【請求項６】 請求項４記載の動力出力装置であって、 前記エネルギ調整手段は、 前記第１の回転軸および前記第２の回転軸とは異なる第
   ３の回転軸を有し、前記３つの回転軸のうちいずれか２
   つの回転軸へ入出力される動力を決定したとき、該決定
   された動力に基づいて定まる動力を残余の回転軸へ入出
   力する３軸式動力入出力手段と、 前記第３の回転軸と動力のやり取りをする電動機とを備
   える動力出力装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記原動機の目標運転
   ポイントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にない
   とき、該目標運転ポイントの目標回転数を変更すること
   により該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運
   転ポイントの範囲内として前記原動機を制御する手段で
   ある請求項４ないし６いずれか記載の動力出力装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記原動機の目標運転
   ポイントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にない
   とき、該目標運転ポイントの目標トルクを変更すること
   により該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運
   転ポイントの範囲内として前記原動機を制御する手段で
   ある請求項４ないし６いずれか記載の動力出力装置。