JP3206444B2 - 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、動力出力装置に関
し、詳しくは、原動機から出力される動力を効率よく駆
動軸に出力する動力出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の動力出力装置としては、
車両に搭載される装置であって、原動機の出力軸と電動
機のロータに結合された駆動軸とを電磁継手により電磁
的に結合して原動機の動力を駆動軸に伝達するものが提
案されている（例えば、特開昭５３−１３３８１４号公
報等）。この動力出力装置では、電動機により車両の走
行を開始し、電動機の回転数が所定の回転数になった
ら、電磁継手へ励磁電流を与えて原動機をクランキング
すると共に原動機への燃料供給や火花点火を行なって原
動機を始動する。原動機が始動した後は、原動機からの
動力を電磁継手の電磁的な結合により駆動軸に伝達して
車両を走行させる。電動機は、電磁継手により駆動軸に
伝達される動力では駆動軸に必要な動力が不足する場合
に駆動され、この不足分を補う。電磁継手は、駆動軸に
動力を伝達している際、その電磁的な結合の滑りに応じ
た電力を回生する。この回生された電力は、走行の開始
の際に用いられる電力としてバッテリに蓄えられたり、
駆動軸の動力の不足分を補う電動機の動力として用いら
れる。こうした動力出力装置が備える原動機の出力軸の
回転数（原動機の回転数ともいう）は、一般に、原動機
の出力軸に取り付けられた回転角センサの出力パルスに
基づいて算出する。回転角センサとしては、例えば、出
力軸に取り付けられた歯車状の回転体と、この回転体の
外周面（歯車の形成面）に配置されたコイルと磁石とか
らなる電磁ピックとにより構成され、回転体の回転に伴
ってコイルに生じる鎖交磁束の変化に基づいて電圧パル
スを出力するもの、例えば、クランク角センサがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この動
力出力装置では、所定時間内に回転角センサから出力さ
れるパルスをカウントすることにより原動機の出力軸の
回転数を求めるため、原動機の出力軸の回転方向を検出
することができず、原動機を通常の回転方向と逆に回転
させてしまう場合を検出することができないという問題
があった。原動機は、その出力軸に一方向の回転動力を
出力するものであることなどから、通常、一方向の回転
しか許さない。上述の動力出力装置では、電磁継手は、
原動機からその出力軸に出力された動力を駆動軸に伝達
する動作の他に、駆動軸の動力を原動機の出力軸に伝達
する動作も可能であるから、原動機を通常の回転方向と
は逆に回転させる動力を伝達することもある。例えば、
車両が後進しているときに電磁継手に電磁的な結合を与
えて駆動軸に制動力を作用させる場合等である。

【０００４】本発明の動力出力装置は、原動機の出力軸
の回転数をその回転方向を含めて検出すると共に、原動
機を通常の回転方向とは逆に回転させないようにするこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の第１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た第１のロータと、該第１の
ロータに対して相対的に回転可能で前記駆動軸に結合さ
れた第２のロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結
合を介して前記原動機の出力軸と該駆動軸との間で動力
のやり取りをする第１の電動機と、前記第１の電動機の
前記第１のロータに対する前記第２のロータの回転速度
を検出する第１の回転速度検出手段と、前記駆動軸に結
合された第３のロータを有し、該第３のロータを介して
該駆動軸と動力のやり取りをする第２の電動機と、前記
第２の電動機の前記第３のロータの回転速度を検出する
第２の回転速度検出手段と前記第１の回転速度検出手段
と前記第２の回転速度検出手段とにより各々検出された
回転速度に基づいて前記原動機の出力軸の回転速度を演
算する回転速度演算手段とを備えることを要旨とする。

【０００６】この第１の動力出力装置は、原動機の出力
軸に結合された第１のロータとこの第１のロータに対し
て相対的に回転可能で駆動軸に結合された第２のロータ
とを有する第１の電動機が、この両ロータ間の電磁的な
結合を介して原動機の出力軸と駆動軸との間で動力をや
り取りする。駆動軸に結合された第３のロータを有する
第２の電動機は、この第３のロータを介して駆動軸と動
力のやり取りをする。回転速度演算手段は、第１の回転
速度検出手段により検出された第１の電動機の第１のロ
ータに対する第２のロータの回転速度と、第２の回転速
度検出手段により検出された第２の電動機の第３のロー
タの回転速度とに基づいて原動機の出力軸の回転速度を
演算する。

【０００７】こうした第１の動力出力装置によれば、第
１の電動機の回転速度と第２の電動機の回転速度とに基
づいて原動機の出力軸の回転速度を求めることができ
る。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】こうした第１の動力出力装置において、操
作者の指示に基づいて前記原動機の出力軸の目標回転速
度を設定する目標回転速度設定手段と、前記回転速度演
算手段により演算される前記原動機の出力軸の回転速度
が前記目標回転速度になるよう前記第１の電動機を駆動
制御する電動機制御手段とを備えるものとすることもで
きる。この態様の第１または第２の動力出力装置は、電
動機制御手段が、回転速度演算手段により演算される原
動機の出力軸の回転速度が目標回転速度設定手段により
設定される原動機の出力軸の目標回転速度になるよう第
１の電動機を駆動制御する。こうすれば、原動機の出力
軸を目標回転速度で安定して回転させることができる。

【００１２】また、第１の動力出力装置において、前記
回転速度演算手段により演算される前記原動機の出力軸
の回転速度が所定値以上となるよう前記第１の電動機を
駆動制御する電動機制御手段を備えるものとすることも
できる。この態様の第１または第２の動力出力装置は、
電動機制御手段が、回転速度演算手段により演算される
原動機の出力軸の回転速度が所定値以上となるよう第１
の電動機を駆動制御する。こうすれば、原動機の回転軸
を常に所定値以上とすることができる。ここで、この所
定値を値０とすれば、原動機の逆回転を防止するものと
なり、所定値をアイドル回転数に等しいものとすれば、
原動機の非所望の運転停止を防止するものとなる。

【００１３】

【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が構成として備えるクラッチ
モータ３０およびアシストモータ４０の構造を示す断面
図、図３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３
を用いて、車両全体の構成から説明する。

【００１４】図３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。

【００１５】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。

【００１６】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６５な
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。

【００１７】図１に示すように、動力出力装置２０は、
大きくは、エンジン５０、エンジン５０のクランクシャ
フト５６にアウタロータ３２が機械的に結合されたクラ
ッチモータ３０、このクラッチモータ３０のインナロー
タ３４に機械的に結合されたロータ４２を有するアシス
トモータ４０およびクラッチモータ３０とアシストモー
タ４０を駆動・制御する制御装置８０から構成されてい
る。

【００１８】各モータの概略構成について、図１により
説明する。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、回転トランス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３６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、
インナロータ３４のエンジン５０側の端部には、インナ
ロータ３４のアウタロータ３２に対する相対的な回転角
度（クラッチモータ３０の回転角度）θｃをその回転方
向と共に検出するレゾルバ３９が設けられている。この
レゾルバ３９からの検出信号は、回転トランス３８に並
設されたスリップリング３９Ａを介して制御装置８０に
入力される。

【００１９】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、この駆動軸２２にはロータ４２の回転角度
（アシストモータ４０の回転角度）θａをその回転方向
と共に検出するレゾルバ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。

【００２０】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。

【００２１】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、図２を用いて補足する。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５
６に嵌合されたホイール５７の外周端に圧入ピン５９ａ
およびネジ５９ｂにより取り付けられている。ホイール
５７の中心部は、軸形状に突設されており、ここにベア
リング３７Ａ，３７Ｂを用いてインナロータ３４が回転
自在に取り付けられている。また、インナロータ３４の
アシストモータ４０側の端部には駆動軸２２の一端が固
定されている。なお、このインナロータ３４のホイール
５７側の端部には、クラッチモータ３０の回転角度θｃ
を検出するレゾルバ３９が設けられていることは説明し
た。

【００２２】アウタロータ３２に設けられた永久磁石３
５は、実施例では４個設けられており、アウタロータ３
２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２４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、回転トランス３８から電
力の供給を受けるよう接続されている。この回転トラン
ス３８は、ケース４５に固定された一次巻線３８Ａとイ
ンナロータ３４に結合された駆動軸２２に取り付けられ
た二次巻線３８Ｂとからなり、電磁誘導により、一次巻
線３８Ａと二次巻線３８Ｂとの間で、双方向に電力をや
り取りすることができる。なお、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）
の電流をやり取りするために、回転トランス３８には三
相分の巻線が用意されている。なお、この回転トランス
３８には、前述したようにレゾルバ３９からの検出信号
を取り出すための駆動軸２２に取り付けられたリング３
９Ｂとケース４５に固定されたブラシ３９Ｃとからなる
スリップリング３９Ａが並設されている。

【００２３】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。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に対する
インナロータ３４の相対的な回転数の周波数としてい
る。なお、クラッチモータ３０およびアシストモータ４
０の制御の詳細については、後でフローチャートを用い
て詳しく説明する。

【００２４】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、アシストモータ４０を駆動する第
２の駆動回路９２、両駆動回路９１，９２を制御する制
御ＣＰＵ９０、二次電池であるバッテリ９４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ＣＰＵ９０
には、レゾルバ３９からのクラッチモータ３０の回転角
度θｃ、レゾルバ４８からのアシストモータ４０の回転
角度θａ、アクセルペダルポジションセンサ６５からの
アクセルペダルポジション（アクセルペダルの踏込量）
ＡＰ、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，Ｉｖ
ｃ、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。

【００２５】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、回転トランス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ＣＰＵ９
０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。

【００２６】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。

【００２７】以上構成を説明した動力出力装置２０の動
作について説明する。動力出力装置２０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により所定の回転数Ｎ１で運転さ
れているとする。このとき、制御装置８０が回転トラン
ス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、即ち第１の駆動回路
９１のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６が常時オフ状態
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５０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、トランジスタＴｒ１な
いしＴｒ６がオフとなっているから、三相コイル３６か
らの回生も行なわれない。即ち、エンジン５０はアイド
ル回転をしていることになる。

【００２８】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（エンジ
ン５０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のアウタロータ
３２に対するインナロータ３４の相対的な回転数（クラ
ッチモータ３０の回転数）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
が流れる。即ち、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。この時、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
なる。即ち、エンジン５０の回転数Ｎｅよりは低い回転
数Ｎｄでインナロータ３４は回転する。この状態で、回
生された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ＣＰＵ９０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４０においてト
ルクが発生する。

【００２９】図４に照らせば、エンジン５０が回転数Ｎ
１およびトルクＴ１で運転されているときに、領域Ｇ１
で表わされるエネルギをクラッチモータ３０から回生
し、これをアシストモータ４０に付与することにより、
駆動軸２２を回転数Ｎ２およびトルクＴ２で運転するこ
とができるのである。こうして、クラッチモータ３０に
おける滑りに応じたエネルギをトルクとして駆動軸２２
に付与して、エンジン５０から出力される動力のトルク
の変換を行なうのである。

【００３０】次に、エンジン５０が所定の回転数Ｎ２お
よびトルク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、クラッチモータ３０の回転数Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎ
ｄ）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２
２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４
４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。

【００３１】図４に照らせば、エンジン５０が回転数Ｎ
２およびトルクＴ２で運転されているときに、領域Ｇ２
と領域Ｇ３の和で表わされるエネルギをアシストモータ
４０から回生し、これをクラッチモータ３０に付与する
ことにより、駆動軸２２を回転数Ｎ１およびトルクＴ１
で運転することができるのである。

【００３２】なお、実施例の動力出力装置２０では、こ
うしたトルク変換に加えて、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っ
たりして、エンジン５０から出力される動力をより効率
よく駆動軸２２に出力することができる。

【００３３】次に、実施例の動力出力装置２０により実
行されるトルク制御処理について図５に例示するトルク
制御ルーチンに基づき説明する。図５のトルク制御ルー
チンが実行されると、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０
は、まずクラッチモータ３０の回転数Ｎｃおよびアシス
トモータ４０の回転数Ｎａを入力する処理を行なう（ス
テップＳ１００，Ｓ１０２）。ここで、クラッチモータ
３０の回転数Ｎｃは、レゾルバ３９から読み込んだクラ
ッチモータ３０の回転角度θｃから求めることができ、
アシストモータ４０の回転数Ｎａは、レゾルバ４８から
読み込んだアシストモータ４０の回転角度θａから求め
ることができる。なお、レゾルバ３９およびレゾルバ４
８は、その回転角度θｃおよびθａと共にその回転方向
をも検出するから、実施例では、クラッチモータ３０の
回転数Ｎｃは、アウタロータ３２の回転数からインナロ
ータ３４の回転数を減じたときに正の値となるときを正
とし、アシストモータ４０の回転数Ｎａは、車両が前進
しているときのロータ４２の回転を正とした。

【００３４】次に、入力したクラッチモータ３０の回転
数Ｎｃにアシストモータ４０の回転数Ｎａを加えてエン
ジン５０の回転数Ｎｅを計算する（ステップＳ１０
４）。ここで、クラッチモータ３０の回転数Ｎｃにアシ
ストモータ４０の回転数Ｎａを加えてエンジン５０の回
転数Ｎｅが計算できるのは、クラッチモータ３０の回転
数Ｎｃがアウタロータ３２とインナロータ３４との相対
的な回転数、即ちエンジン５０のクランクシャフト５６
と駆動軸２２との相対的な回転数であり、アシストモー
タ４０の回転数Ｎａが駆動軸２２の回転数Ｎｄであり、
かつ、上述したようにその符号を定めたからである。

【００３５】エンジン５０の回転数Ｎｅを計算すると、
この回転数Ｎｅを値０や所定値Ｎｅｍｉｎと比較する
（ステップＳ１０６，Ｓ１０８）。ここで所定値Ｎｅｍ
ｉｎは、エンジン５０が安定して回転できる最低の回転
数か或いはこの最低の回転数より若干高い回転数であ
る。エンジン５０の回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｍｉｎ以上
のときには、エンジン５０は正常な回転状態にあると判
定して回転状態判定フラグＦに値０をセットする（ステ
ップＳ１１２）。エンジン５０の回転数Ｎｅが所定値Ｎ
ｅｍｉｎ未満のときには、エンジン５０の停止命令が出
力されているかを調べ（ステップＳ１１０）、停止命令
が出力されているときには、エンジン５０は正常な回転
状態にあると判定して回転状態判定フラグＦに値０をセ
ットする（ステップＳ１１２）。なお、エンジン５０の
停止命令の出力は、運転者が図示しない運転停止スイッ
チをオンとしたときや、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０
が車両の状態に基づいてエンジン５０を停止する判定を
行なったとき、制御ＣＰＵ９０のＲＡＭ９０ａの所定ア
ドレスに所定の信号が書き込まれることにより行なわれ
る。したがって、制御ＣＰＵ９０は、ＲＡＭ９０ａの所
定アドレスを調べることによりエンジン５０の停止命令
が出力されているかを判断することができる。

【００３６】一方、エンジン５０の回転数Ｎｅが負のと
きや、エンジン５０の回転数Ｎｅは値０以上であるが所
定値Ｎｅｍｉｎ未満のときでかつエンジン５０の停止命
令が出力されていないときには、エンジン５０は正常な
回転状態にないと判定して回転状態判定フラグＦに値１
をセットする（ステップＳ１１４）。

【００３７】続いて、アクセルペダルポジションセンサ
６５により検出され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Ｓ１１６）。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る。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。アクセルペダルポジションＡＰが読み
込まれると、読み込んだアクセルペダルポジションＡＰ
に応じて駆動軸２２に出力すべきトルクの目標値（以
下、トルク指令値という）Ｔｄ＊を導出する処理を行な
う（ステップＳ１１８）。実施例では、各アクセルペダ
ルポジションＡＰに対応する出力トルク指令値Ｔｄ＊を
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、そのアクセ
ルペダルポジションＡＰに対応する出力トルク指令値Ｔ
ｄ＊をこのマップから導出するものとした。

【００３８】次に、導き出された出力トルク指令値Ｔｄ
＊と入力されたアシストモータ４０の回転数Ｎａとか
ら、駆動軸２２に出力すべきエネルギＰｄを計算（Ｐｄ
＝Ｔｄ＊×Ｎａ）により求める処理を行なう（ステップ
Ｓ１２０）。そして、この求めた出力エネルギＰｄ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Ｓ１２２）。
ここで、駆動軸２２に出力すべきエネルギＰｄの全てを
エンジン５０から出力される動力によって賄うものとす
ると、エンジン５０から出力されるエネルギがそのトル
クＴｅと回転数Ｎｅとの積に等しいため、出力エネルギ
Ｐｄとエンジン５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転
数Ｎｅ＊との関係はＰｄ＝Ｔｅ＊×Ｎｅ＊となる。しか
し、かかる関係を満足するエンジン５０の目標トルクＴ
ｅ＊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５０の目標トルクＴ
ｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊との組合せを設定するものとし
た。

【００３９】こうして、回転状態判定フラグＦやエンジ
ン５０の目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊を設定す
ると、設定した値を用いてクラッチモータ３０の制御
（ステップＳ１２４）とアシストモータ４０の制御（ス
テップＳ１２６）とエンジン５０の制御（ステップＳ１
２８）とを行なう。実施例では、図示の都合上、各制御
は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の制御を同時に実行すると共に、通信に
よりＥＦＩＥＣＵ７０に指示を送信して、ＥＦＩＥＣＵ
７０によりエンジン５０の制御も同時に行なわせるので
ある。以下に、各制御について説明する。

【００４０】クラッチモータ３０の制御（図５のステッ
プＳ１２４）は、図６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、回転状態判定フ
ラグＦの値を調べ（ステップＳ１３０）、回転状態判定
フラグＦが値０のときには、エンジン５０は正常に回転
していると判断し、次式（１）によりクラッチモータ３
０のトルク指令値Ｔｃ＊を計算して設定する（ステップ
Ｓ１３２）。この式（１）の右辺第２項は、エンジン５
０の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との偏差を解消する
比例項であり、右辺第３項は、エンジン５０の回転数Ｎ
ｅ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。なお、式（１）中のＫ１およびＫ２は
定数である。このようにクラッチモータ３０のトルク指
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５０が目標トルクＴｅ＊と目標回転
数Ｎｅ＊の運転ポイントで運転されるよう制御すること
ができるのである。

【００４１】

【数１】

【００４２】一方、回転状態判定フラグＦが値１のとき
には、エンジン５０は逆回転しているか失速していると
判断し、エンジン５０を強制的に正回転させるようクラ
ッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊に所定値Ｔｃ０を
設定する（ステップＳ１３４）。ここで、所定値Ｔｃ０
は、エンジン５０を強制的に正回転させるトルクの値と
して設定されるものであり、実施例では、燃料噴射が停
止されているエンジン５０を所定値Ｎｅｍｉｎ以上の回
転数で回転させることができるトルクの値として設定さ
れている。

【００４３】クラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊
を設定すると、続いて、レゾルバ３９により検出される
クラッチモータ３０の回転角度θｃを入力すると共に
（ステップＳ１３６）、クラッチモータ３０の三相コイ
ル３６のＵ相とＶ相とに流れている電流Ｉｕｃ，Ｉｖｃ
を電流検出器９５，９６により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、その総和はゼロとなるので、二つの相に流れ
る電流を測定すれば足りる。次に、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Ｓ１４０）。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（２）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。

【００４４】

【数２】

【００４５】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との偏差を求め、各軸の電圧指
令値Ｖｄｃ，Ｖｑｃを求める処理を行なう（ステップＳ
１４２）。即ち、まず以下の式（３）の演算を行ない、
次に次式（４）の演算を行なうのである。ここで、Ｋｐ
１，２および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。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（４）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。

【００４６】

【数３】

【００４７】

【数４】

【００４８】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（５）に
より求める。

【００４９】

【数５】

【００５０】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（５）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）。

【００５１】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、クラ
ッチモータ３０の回転数Ｎｃが正の値のとき（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）にはエンジン５０のクランクシャフト５６の回転
に対して制動トルクを作用させて回生電流を発生させる
回生制御がなされ、回転数Ｎｃが負の値のとき（回転数
Ｎｅが回転数Ｎｄより小さいとき）にはインナロータ３
４をアウタロータ３２に対して回転数Ｎｃで駆動軸２２
の回転方向に回転駆動する力行制御がなされることにな
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３
２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８のクラッチモータ制御処理でいずれの制御も行
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の回転角度θｃ
の変化の方向が逆になるから、この際の制御も図６のク
ラッチモータ制御処理により行なうことができる。

【００５２】次に、アシストモータ４０の制御（図５の
ステップＳ１２６）について図６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。本ルーチンが実行
されると、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、まず、回
転状態判定フラグＦの値を調べ（ステップＳ１５０）、
回転状態判定フラグＦが値０のときには、アシストモー
タ４０のトルク指令値Ｔａ＊を計算（Ｋｓ×Ｔｃ＊×Ｎ
ｃ）により計算して設定し（ステップＳ１５２）、回転
状態判定フラグＦが値１のときには、アシストモータ４
０のトルク指令値Ｔａ＊を計算（Ｔｄ＊＋Ｔｃ＊）によ
り計算して設定する（ステップＳ１５４）。ここで、ア
シストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊を計算する際に
用いたＫｓはクラッチモータ３０とアシストモータ４０
の総合効率である。

【００５３】続いて、レゾルバ４８により検出されるア
シストモータ４０の回転角度θａを入力すると共に（ス
テップＳ１５６）、アシストモータ４０の各相の電流を
電流検出器９７，９８を用いて検出する処理を行なう
（ステップＳ１５８）。その後、クラッチモータ３０と
同様の座標変換（ステップＳ１６０）および電圧指令値
Ｖｄａ，Ｖｑａの演算を行ない（ステップＳ１６２）、
更に電圧指令値の逆座標変換（ステップＳ１６４）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Ｔｒ１１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Ｓ１６６）。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。

【００５４】ここで、アシストモータ４０のトルク指令
値Ｔａ＊は、クラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊
と回転数Ｎｃとを含む演算により求められるから、駆動
軸２２が車両が前進する方向に回転しておれば、クラッ
チモータ３０の回転数Ｎｃが正のとき（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）
にはトルク指令値Ｔａ＊には正の値が設定されて力行制
御がなされ、クラッチモータ３０の回転数Ｎｃが負のと
き（エンジン５０の回転数Ｎｅが駆動軸２２の回転数Ｎ
ｄより小さいとき）にはトルク指令値Ｔａ＊には負の値
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７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が車両が後
進する方向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、車両
が前進する方向に駆動軸２２を加速するトルクが作用す
るときを正とした。

【００５５】次に、エンジン５０の制御（図５のステッ
プＳ１２８）について説明する。エンジン５０は、図５
のステップＳ１２２において設定された目標トルクＴｅ
＊と目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで定常運転状態と
なるよう制御される。具体的には、制御ＣＰＵ９０から
通信によりＥＦＩＥＣＵ７０に指示を送信し、指示を受
信したＥＦＩＥＣＵ７０により燃料噴射弁５１からの燃
料噴射量の制御やスロットルバルブ６６の開度の制御が
なされるのである。すなわち、エンジン５０を目標トル
クＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで定常運転
するためのスロットルバルブ６６の開度をＥＦＩＥＣＵ
７０の図示しない内部ＲＯＭに記憶されたマップから導
出してアクチュエータ６８によりスロットルバルブ６６
を駆動すると共に、エンジン５０の燃焼室５２への吸入
空気量に応じて燃料噴射量を調整するのである。

【００５６】こうした各制御により、エンジン５０をよ
り効率の良い運転ポイントで運転することができ、エン
ジン５０から出力されるエネルギＰｄをクラッチモータ
３０とアシストモータ４０とによりトルク変換して駆動
軸２２に出力することができる。

【００５７】以上説明した実施例の動力出力装置２０に
よれば、クラッチモータ３０の回転数Ｎｃとアシストモ
ータ４０の回転数Ｎａとに基づいてエンジン５０の回転
数Ｎｅを求めることができる。しかも、クラッチモータ
３０の回転数Ｎｃとアシストモータ４０の回転数Ｎａは
正回転と逆回転とを検出可能なレゾルバ３９，４８によ
り検出される回転角度θｃ，θａに基づいて求められる
正負の符号付きの値であるから、エンジン５０の回転数
Ｎｅも正負の符号付きの値として求めることができる。
この結果、エンジン５０が逆回転するといった異常な回
転状態を検出することができる。

【００５８】また、実施例の動力出力装置２０によれ
ば、エンジン５０が逆回転するといった異常な回転状態
を検出したり、エンジン５０の停止命令が出力されてい
ないにも拘わらずその回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｍｉｎよ
り小さい回転状態となるのを検出したときには、エンジ
ン５０を所定値Ｎｅｍｉｎ以上の回転数で回転させるこ
とができるトルクの値をクラッチモータ３０のトルク指
令値Ｔｃ＊に設定することにより、エンジン５０を所定
値Ｎｅｍｉｎ以上の回転数で正回転させることができ
る。この結果、エンジン５０の逆回転を防止することが
できると共に、エンジン５０の非所望の失速を防止する
ことができる。しかも、こうしたエンジン５０の逆回転
や失速を防止する処理の際でも、アシストモータ４０か
らはアクセルペダル６４の踏込量に応じたトルクとクラ
ッチモータ３０によるエンジン５０の回転に要するトル
クを打ち消すトルクとの和のトルクが駆動軸２２に出力
されるから、運転者はこうした処理にも拘わらずスムー
スに車両を運転することができると共に非所望のトルク
ショックを受けることがない。

【００５９】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に直接取り付けるものとした
が、図８に例示する変形例の動力出力装置２０Ａのよう
に、アシストモータ４０Ａをエンジン５０とクラッチモ
ータ３０Ａとの間に設置し、アシストモータ４０Ａのロ
ータ４２Ａを駆動軸２２に連結されたクラッチモータ３
０Ａのアウタロータ３２Ａに結合するものとしてもよ
い。この変形例では、実施例の動力出力装置２０のクラ
ッチモータ３０と異なり、クラッチモータ３０Ａのイン
ナロータ３４Ａにエンジン５０のクランクシャフト５６
を結合し、アウタロータ３２Ａに駆動軸２２を結合して
いるから、アウタロータ３２Ａに三相コイル３６Ａを、
インナロータ３４Ａに永久磁石３５Ａを取り付けるもの
とした。

【００６０】また、実施例の動力出力装置２０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
の動力出力装置２０Ｂ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。この動
力出力装置２０Ｂの構成について以下に簡単に説明す
る。図示するように、この動力出力装置２０Ｂのクラッ
チモータ３０Ｂは、クランクシャフト５６に結合したイ
ンナロータ３４Ｂと、駆動軸２２に結合したアウタロー
タ３２Ｂとから構成され、インナロータ３４Ｂには三相
コイル３６Ｂが取り付けられており、アウタロータ３２
Ｂには永久磁石３５Ｂ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。一方、アシス
トモータ４０Ｂは、このクラッチモータ３０Ｂのアウタ
ロータ３２Ｂ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
３０Ｂのアウタロータ３２Ｂがアシストモータ４０Ｂ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３４Ｂに三相コイル３
６Ｂが取り付けられているから、クラッチモータ３０Ｂ
の三相コイル３６Ｂに電力を供給する回転トランス３８
は、クランクシャフト５６に取り付けられている。

【００６１】この変形例の動力出力装置２０Ｂでは、ア
ウタロータ３２Ｂに嵌め込まれた永久磁石３５Ｂの内周
面側の磁極に対してインナロータ３４Ｂの三相コイル３
６Ｂ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
取り付けた実施例の動力出力装置２０のクラッチモータ
３０と同様に動作する。また、アウタロータ３２Ｂに嵌
め込まれた永久磁石３５Ｂ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４０と同様に動作する。したがって、上述した実施例
の動力出力装置２０の総ての動作、即ち図５に例示する
トルク制御ルーチンや図６に例示するクラッチモータ制
御ルーチンおよび図７に例示するアシストモータ制御ル
ーチンを、そのまま変形例の動力出力装置２０Ｂで実行
することができる。

【００６２】こうした変形例の動力出力装置２０Ｂによ
れば、アウタロータ３２Ｂがクラッチモータ３０Ｂのロ
ータの一方とアシストモータ４０Ｂ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。

【００６３】次に、動力を機械的に分配する動力出力装
置１１０について、これを第２の実施例として説明す
る。図１０は第２の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１１は図１０の動力出力装
置１１０の部分拡大図、図１２は動力出力装置１１０を
搭載した車両の概略構成を示す構成図である。

【００６４】第２実施例の動力出力装置１１０は、図１
０および図１２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Ｍ
Ｇ１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（図１および図３）と
同一の構成をしている。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２０の説明の際に
用いた符号はそのまま同じ意味で用いる。

【００６５】図１０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。

【００６６】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１１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。

【００６７】リングギヤ１２２には、動力の取り出し用
の動力取出ギヤ１２８がモータＭＧ１側に結合されてい
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１２に示すように、この動力伝達ギヤ１１
１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。

【００６８】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１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、永
久磁石１３５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１
３４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。

【００６９】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ＭＧ１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。

【００７０】図１０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。この制御ＣＰＵ１９０には、レゾル
バ１３９からのサンギヤ軸１２５の回転角度θｓ、レゾ
ルバ１４９からのリングギヤ軸１２６の回転角度θｒ、
アクセルペダルポジションセンサ１６５からのアクセル
ペダルポジションＡＰ、シフトポジションセンサ１８４
からのシフトポジションＳＰ、第１の駆動回路１９１に
設けられた２つの電流検出器１９５，１９６からの電流
値Ｉｕ１，Ｉｖ２、第２の駆動回路１９２に設けられた
２つの電流検出器１９７，１９８からの電流値Ｉｕ２，
Ｉｖ２、バッテリ１９４の残容量を検出する残容量検出
器１９９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。

【００７１】また、制御ＣＰＵ１９０からは、第１の駆
動回路１９１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
ＳＷ１と、第２の駆動回路１９２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Ｔ
ｒ１６を駆動する制御信号ＳＷ２とが出力されている。
この第１の駆動回路１９１および第２の駆動回路１９２
内の各々６個のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６，トラ
ンジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６は、それぞれトランジ
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、第１の駆動
回路１９１ではモータＭＧ１の三相コイル１３４の各々
が、第２の駆動回路１９２ではモータＭＧ２の三相コイ
ル１４４の各々が接続されている。電源ラインＬ１，Ｌ
２はバッテリ１９４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ＣＰＵ１９０により対をなす
トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６，トランジスタＴｒ１
１ないしＴｒ１６のオン時間の割合を制御信号ＳＷ１，
ＳＷ２により順次制御することにより、三相コイル１３
４，１４４に流れる電流をＰＷＭ制御によって擬似的な
正弦波とすることができ、この結果、三相コイル１３
４，１４４により回転磁界が形成される。

【００７２】次に第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。図１３に示すように、エンジン１５０を回転数Ｎ
ｅ，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とトルクＴｒの運転ポイン
トＰ２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。

【００７３】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１４および図１５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。

【００７４】図１４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、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（６）で
表わされる。

【００７５】

【数６】

【００７６】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が結合されているプラネタリキャリア
１２４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Ｎｓは、回転
数Ｎｅと回転数Ｎｒとを用いて比例計算式（次式
（７））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１２
２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。

【００７７】

【数７】

【００７８】次に、描かれた動作共線に、エンジン１５
０のトルクＴｅをプラネタリキャリア１２４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（８）および式（９）によって表わされる。

【００７９】

【数８】

【００８０】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に出力すべきトルク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
Ｔｍ２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。

【００８１】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１３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。

【００８２】図１４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１５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。

【００８３】なお、第２実施例の動力出力装置１１０で
は、こうしたトルク変換に加えて、エンジン１５０から
出力されるエネルギＰｅ（トルクＴｅと回転数Ｎｅとの
積）と、モータＭＧ１により回生または消費される電気
エネルギＰｍ１と、モータＭＧ２により消費または回生
される電気エネルギＰｍ２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１９４を放電し
たり、不足する電気エネルギをバッテリ１９４に蓄えら
れた電力により補ったりして、エンジン１５０から出力
されるエネルギＰｅをより効率よく動力としてリングギ
ヤ軸１２６に出力することができる。

【００８４】第２実施例の動力出力装置１１０における
以上の動作原理では、プラネタリギヤ１２０やモータＭ
Ｇ１，モータＭＧ２，トランジスタＴｒ１ないしＴｒ１
６などによる動力の変換効率を値１（１００％）として
説明した。実際には、値１未満であるから、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１５０から出力さ
れるエネルギＰｅを、リングギヤ軸１２６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
１４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１５の共線図の状態ではモータＭＧ１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。なお、プラネタリギヤ１２０では機械摩擦など
により熱としてエネルギを損失するが、その損失量は全
体量からみれば極めて少なく、モータＭＧ１，ＭＧ２に
用いた同期電動機の効率は値１に極めて近い。また、ト
ランジスタＴｒ１ないしＴｒ１６のオン抵抗もＧＴＯな
ど極めて小さいものが知られている。したがって、動力
の変換効率は値１に近いものとなるから、以下の説明で
も、説明の容易のため、明示しない限り値１（１００
％）として取り扱う。

【００８５】次に、こうして構成される第２実施例の動
力出力装置１１０により実行されるトルク制御処理につ
いて図１６に例示するトルク制御ルーチンに基づき説明
する。図１６のトルク制御ルーチンが実行されると、制
御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、レゾルバ１
３９により検出される回転角度θｒに基づいて算出され
るリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒと、レゾルバ１４９
により検出される回転角度θｓに基づいて算出されるサ
ンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを入力する処理を実行する
（ステップＳ２００，Ｓ２０２）。そして、入力したリ
ングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとサンギヤ軸１２５の回
転数Ｎｓとを用いてエンジン１５０の回転数Ｎｅを次式
（１０）により算出する（ステップＳ２０４）。なお、
式（１０）は、上式（７）をＮｅについて解いたもので
ある。

【００８６】

【数９】

【００８７】こうしてエンジン１５０の回転数Ｎｅを算
出すると、第１実施例の動力出力装置２０が実行する図
５のトルク制御ルーチンのステップＳ１０６ないしＳ１
１４の処理と同様の処理であるステップＳ２０６ないし
Ｓ２１４の処理を実行する。すなわち、エンジン１５０
の回転数Ｎｅを値０や所定値Ｎｅｍｉｎと比較すると共
に（ステップＳ２０６，Ｓ２０８）、エンジン１５０の
停止命令が出力されているから調べ（ステップＳ２１
０）、エンジン５０の回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｍｉｎ以
上のときや回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｍｉｎ未満ではある
がエンジン５０の停止命令が出力されているときには、
エンジン５０は正常な回転状態にあると判定して回転状
態判定フラグＦに値０をセットし（ステップＳ２１
２）、エンジン５０の回転数Ｎｅが負のときや回転数Ｎ
ｅは値０以上であるが所定値Ｎｅｍｉｎ未満のときでか
つエンジン５０の停止命令が出力されていないときに
は、エンジン５０は正常な回転状態にないと判定して回
転状態判定フラグＦに値１をセットするのである（ステ
ップＳ２１４）。

【００８８】続いて、アクセルペダルポジションセンサ
１６５により検出されるアクセルペダルポジションＡＰ
を入力し（ステップＳ２１６）、入力したアクセルペダ
ルポジションＡＰに基づいてリングギヤ軸１２６に出力
すべきトルクの指令値（以下、出力トルク指令値とい
う）Ｔｒ＊を設定する（ステップＳ２１８）。ここで、
アクセルペダルポジションＡＰから出力トルク指令値Ｔ
ｒ＊を導出する手法は、第１実施例の出力トルク指令値
Ｔｄ＊を導出する手法と同様である。

【００８９】次に、設定した出力トルク指令値Ｔｒ＊に
リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを乗じてリングギヤ軸
１２６に出力すべきエネルギＰｒを算出し（ステップＳ
２２０）、この算出したエネルギＰｒがエンジン１５０
から出力されるようエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊
および目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ２２
２）。この目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の
設定手法についても第１実施例における設定手法と同様
である。

【００９０】こうして回転状態判定フラグＦやエンジン
１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を設
定すると、設定した値を用いてモータＭＧ１の制御（ス
テップＳ２２４）とモータＭＧ２の制御（ステップＳ２
２６）とエンジン１５０の制御（ステップＳ２２８）と
を行なう。第２実施例でも、第１実施例と同様に、図示
の都合上、各制御は別々のステップとして記載したが、
実際には、これらの制御は総合的に行なわれる。なお、
ステップＳ２２８のエンジン１５０の制御は、第１実施
例の動力出力装置２０におけるエンジン５０の制御と同
一の制御であるから、ここでの説明は省略する。以下、
モータＭＧ１およびモータＭＧ２の制御について説明す
る。

【００９１】モータＭＧ１の制御（図１６のステップＳ
２２４）は、図１７に例示するモータＭＧ１の制御ルー
チンによりなされる。このルーチンが実行されると、制
御ＣＰＵ１９０は、まず、回転状態判定フラグＦの値を
調べ（ステップＳ２３０）、回転状態判定フラグＦが値
０のときには、エンジン１５０は正常に回転していると
判断し、次式（１１）によりモータＭＧ１のトルク指令
値Ｔｍ１＊を計算して設定する（ステップＳ２３２）。
この式（１１）の右辺第１項は、上式（８）と同様に図
１４または図１５の共線図における動作共線の釣り合い
の関係から求められるものである。なお、右辺第２項お
よび右辺第３項は、エンジン１５０の回転数Ｎｅと目標
回転数Ｎｅ＊との偏差を解消する比例項およびエンジン
１５０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り、式中のＫ３およびＫ
４は定数である。

【００９２】

【数１０】

【００９３】一方、回転状態判定フラグＦが値１のとき
には、エンジン１５０は逆回転しているか失速している
と判断し、エンジン１５０を強制的に正回転させるよう
モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に所定値Ｔｍ０を
設定する（ステップＳ２３４）。ここで、所定値Ｔｍ０
は、エンジン１５０を強制的に正回転させるトルクの値
として設定されるものであり、第２実施例では、燃料噴
射が停止されているエンジン１５０を所定値Ｎｅｍｉｎ
以上の回転数で回転させることができるトルクの値とし
て設定されている。

【００９４】次に、サンギヤ軸１２５の回転角度θｓを
レゾルバ１３９から入力すると共に（ステップＳ２３
６）、モータＭＧ１の三相コイル１３４のＵ相とＶ相に
流れている電流Ｉｕ１，Ｉｖ１を電流検出器１９５，１
９６により検出する処理を行なう（ステップＳ２３
８）。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
りるのは、第１実施例でも記載した。その後、第１実施
例のクラッチモータ３０の制御（図６）で説明した座標
変換（ステップＳ２４０）および電圧指令値Ｖｄ１，Ｖ
ｑ１の演算を行ない（ステップＳ２４２）、更に電圧指
令値の逆座標変換（ステップＳ２４２）を行なって、モ
ータＭＧ１の第１の駆動回路１９２のトランジスタＴｒ
１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）。

【００９５】ここで、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊の符号を図１４や図１５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１４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１５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１７のモータＭＧ１の制御処理で回生制御と力行
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で読み込
むサンギヤ軸１２５の回転角度θｓ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１７のモータ
ＭＧ１の制御処理により行なうことができる。

【００９６】モータＭＧ２の制御（図１６のステップＳ
２２６）について図１８に例示するモータＭＧ２の制御
ルーチンに基づき説明する。本ルーチンを実行すると、
制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、回転状態
判定フラグＦの値を調べ（ステップＳ２３０）、回転状
態判定フラグＦが値０のときには、モータＭＧ２のトル
ク指令値Ｔｍ２＊を次式（１２）により算出して設定し
（ステップＳ２５２）、回転状態判定フラグＦが値１の
ときには、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊に次式
（１３）により算出して設定する（ステップＳ２５
４）。ここで、式（１２）は、図１４および図１５の共
線図における動作共線の釣り合いから導き出される。式
（１３）は、エンジン１５０が逆回転しているか失速し
ている状態をエンジン１５０への燃料噴射が停止されて
いるときにモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりエンジ
ン１５０を所定値Ｎｅｍｉｎ以上の回転数で回転させる
際のトルクを与えるものとして導出されるものである。
すなわち、右辺第１項は、モータＭＧ２のみでリングギ
ヤ軸１２６に出力すべきトルクＴｒ＊を賄う際のトルク
であり、右辺第２項は、エンジン１５０をモータＭＧ１
とモータＭＧ２とにより強制的に所定値Ｎｅｍｉｎ以上
の回転数で回転するのに必要なトルクである。

【００９７】

【数１１】

【００９８】続いて、リングギヤ軸１２６の回転角度θ
ｒをレゾルバ１４９から検出する処理を実行し（ステッ
プＳ２５２）、図１７のモータＭＧ１の制御ルーチンに
おけるステップＳ２３８ないしＳ２４６の処理と同様の
処理であるステップＳ２５８ないしＳ２６６の処理を実
行する。すなわち、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Ｓ２５
８）、座標変換（ステップＳ２６０）および電圧指令値
Ｖｄ２，Ｖｑ２の演算を行ない（ステップＳ２６２）、
更に電圧指令値の逆座標変換（ステップＳ２６４）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Ｔｒ１６のオンオフ制御時間を求
め、ＰＷＭ制御を行なう（ステップＳ２６６）。

【００９９】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１８のモータ
ＭＧ２の制御処理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１４の共線図の状態のときのトルクＴｍ２の向きを正
とした。

【０１００】こうした各制御により、エンジン１５０を
より効率の良い運転ポイントで運転することができ、エ
ンジン１５０から出力されるエネルギＰｅをプラネタリ
ギヤ１２０，モータＭＧ１およびモータＭＧ２によりト
ルク変換してリングギヤ軸１２６に出力することができ
る。

【０１０１】以上説明した第２実施例の動力出力装置１
１０によれば、サンギヤ軸１２５回転数Ｎｓとリングギ
ヤ軸１２６の回転数Ｎｒとに基づいてエンジン１５０の
回転数Ｎｅを求めることができる。しかも、サンギヤ軸
１２５の回転数Ｎｓとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒ
は正回転と逆回転とを検出可能なレゾルバ１３９，１４
９により検出される回転角度θｓ，θｒに基づいて求め
られる正負の符号付きの値であるから、エンジン１５０
の回転数Ｎｅも正負の符号付きの値として求めることが
できる。この結果、エンジン１５０が逆回転するといっ
た異常な回転状態を検出することができる。

【０１０２】また、第２実施例の動力出力装置１１０に
よれば、エンジン１５０が逆回転するといった異常な回
転状態を検出したり、エンジン１５０の停止命令が出力
されていないにも拘わらずその回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ
ｍｉｎより小さい回転状態となるのを検出したときに
は、エンジン１５０を所定値Ｎｅｍｉｎ以上の回転数で
回転させることができるトルクの値をモータＭＧ１のト
ルク指令値Ｔｍ１＊に設定することにより、エンジン１
５０を所定値Ｎｅｍｉｎ以上の回転数で正回転させるこ
とができる。この結果、エンジン１５０の逆回転を防止
することができると共に、エンジン１５０の非所望の失
速を防止することができる。しかも、こうしたエンジン
１５０の逆回転や失速を防止する処理の際でも、モータ
ＭＧ２からはアクセルペダル１６４の踏込量に応じたト
ルクとモータＭＧ１とによりエンジン５０を所定値Ｎｅ
ｍｉｎ以上の回転数で回転させるのに要するトルクとの
和のトルクがリングギヤ軸１２６に出力されるから、運
転者はこうした処理にも拘わらずスムースに車両を運転
することができると共に非所望のトルクショックを受け
ることがない。

【０１０３】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１９に例示
する変形例の動力出力装置１１０Ａのように、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５０に例示する変形例の動力出力
装置１１０Ｂのように、エンジン１５０側からプラネタ
リギヤ１２０，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。

【０１０４】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。

【０１０５】ところで、上述した各実施例では、エンジ
ン５０およびエンジン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。

【０１０６】また、第１実施例のクラッチモータ３０お
よびアシストモータ４０として、あるいは、第２実施例
のモータＭＧ１およびモータＭＧ２として、ＰＭ形（永
久磁石形；Permanent Magnet type）同期電動機を用い
たが、回生動作および力行動作を行なわせるものであれ
ば、その他にも、ＶＲ形（可変リラクタンス形；Variab
le Reluctance type）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。

【０１０７】さらに、第１実施例では、クラッチモータ
３０に対する電力の伝達手段として回転トランス３８を
用いたが、その他、スリップリング−ブラシ接触、スリ
ップリング−水銀接触、或いは磁気エネルギの半導体カ
ップリング等を用いることもできる。

【０１０８】第１実施例の第１および第２の駆動回路９
１，９２として、あるいは、第２実施例の第１および第
２の駆動回路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 Gate Bipolar m
ode 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 Width Modulati
on）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。

【０１０９】また、第１実施例のバッテリ９４として、
あるいは、第２実施例のバッテリ１９４としては、Ｐｂ
バッテリ，ＮｉＭＨバッテリ，Ｌｉバッテリなどを用い
ることができるが、バッテリ９４，１９４に代えてキャ
パシタを用いることもできる。

【０１１０】各実施例では、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を構成するクラ
ッチモータ３０およびアシストモータ４０の構造を示す
断面図である。

【図３】第１実施例の動力出力装置２０を搭載した車両
の概略構成を示す構成図である。

【図４】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５】第１実施例の制御装置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６】第１実施例の制御装置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７】第１実施例の制御装置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８】第１実施例の動力出力装置２０の変形例である
動力出力装置２０Ａの概略構成を示す構成図である。

【図９】第１実施例の動力出力装置２０の変形例である
動力出力装置２０Ｂの概略構成を示す構成図である。

【図１０】第２の実施例として説明する動力出力装置１
１０の概略構成を示す構成図である。

【図１１】第２実施例の動力出力装置１１０の部分拡大
図である。

【図１２】第２実施例の動力出力装置１１０を搭載した
車両の概略構成を示す構成図である。

【図１３】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１４】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１５】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１６】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１７】第２実施例の制御装置１８０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１８】第２実施例の制御装置１８０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１９】第２実施例の動力出力装置１１０の変形例で
ある動力出力装置１１０Ａの概略構成を示す構成図であ
る。

【図２０】第２実施例の動力出力装置１１０の変形例で
ある動力出力装置１１０Ｂ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，２０Ｂ…動力出力装置 ２２…駆動軸 ２４…ディファレンシャルギヤ ２６，２８…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 ３７Ａ，３７Ｂ…ベアリング ３８…回転トランス ３８Ａ…一次巻線 ３８Ｂ…二次巻線 ３９…レゾルバ ３９Ａ…スリップリング ３９Ｂ…リング ３９Ｃ…ブラシ 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 ５７…ホイール ５８…イグナイタ ５９ａ…圧入ピン ５９ｂ…ネジ ６０…ディストリビュータ ６２…点火プラグ ６４…アクセルペダル ６５…アクセル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 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，１１０Ｂ…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 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 １５６…クランクシャフト １６４…アクセルペダル １６５…アクセルペダルポジションセンサ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １８０…制御装置 １８４…シフトポジションセンサ 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 １９５，１９６…電流検出器 １９７，１９８…電流検出器 １９９…残容量検出器 Ｌ１，Ｌ２…電源ライン ＭＧ１…モータ ＭＧ２…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) B60K 6/02 B60L 11/00 - 11/18 F02D 29/00 - 29/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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た第１のロータと、該第
   １のロータに対して相対的に回転可能で前記駆動軸に結
   合された第２のロータとを有し、該両ロータ間の電磁的
   な結合を介して前記原動機の出力軸と該駆動軸との間で
   動力のやり取りをする第１の電動機と、 前記第１の電動機の前記第１のロータに対する前記第２
   のロータの回転速度を検出する第１の回転速度検出手段
   と、 前記駆動軸に結合された第３のロータを有し、該第３の
   ロータを介して該駆動軸と動力のやり取りをする第２の
   電動機と、 前記第２の電動機の前記第３のロータの回転速度を検出
   する第２の回転速度検出手段と前記第１の回転速度検出
   手段と前記第２の回転速度検出手段とにより各々検出さ
   れた回転速度に基づいて前記原動機の出力軸の回転速度
   を演算する回転速度演算手段とを備える動力出力装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の動力出力装置であって、 操作者の指示に基づいて前記原動機の出力軸の目標回転
   速度を設定する目標回転速度設定手段と、 前記回転速度演算手段により演算される前記原動機の出
   力軸の回転速度が前記目標回転速度になるよう前記第１
   の電動機を駆動制御する電動機制御手段とを備える動力
   出力装置。
3. 【請求項３】 前記回転速度演算手段により演算される
   前記原動機の出力軸の回転速度が所定値以上となるよう
   前記第１の電動機を駆動制御する電動機制御手段を備え
   る請求項１記載の動力出力装置。