JP3487168B2 - 動力出力装置およびその制御方法並びにハイブリッド車両 - Google Patents

動力出力装置およびその制御方法並びにハイブリッド車両

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力源として原動
機と電動機とを備えるハイブリッド式の動力出力装置お
よび該動力出力装置を搭載したハイブリッド車両に関
し、詳しくは２つの出力軸を備える動力出力装置および
該装置を搭載した４輪駆動可能なハイブリッド車両に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンと電動機とを動力源とす
るハイブリッド車両が提案されている（例えば特開平９
−４７０９４に記載の技術等）。ハイブリッド車両の一
種としていわゆるパラレルハイブリッド車両がある。パ
ラレルハイブリッド車両は、エンジンから出力された動
力を動力分配装置により分配する。分配された動力の一
部は出力軸に伝達され、残りは発電機により電力に変換
される。この電力はバッテリに蓄電されたり、出力軸に
結合された電動機を駆動するのに用いられる。かかる構
成により、パラレルハイブリッド車両はエンジンから出
力された動力を任意の回転数およびトルクで出力軸に出
力することができる。エンジンは運転効率の高い運転ポ
イントを選択して運転することができるため、ハイブリ
ッド車両はエンジンのみを駆動源とする従来の車両に比
べて省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００３】一方、上述のパラレルハイブリッド車両の
技術を利用して、４輪駆動可能なハイブリッド車両も提
案されている（例えば特開平９−１７５２０３記載の技
術等）。４輪駆動可能なハイブリッド車両の構成例を図
１０に示す。かかるハイブリッド車両では、原動機５０
の出力軸にクラッチモータ３０のインナロータ３４を結
合するとともに、クラッチモータ３０のアウタロータ３
２を駆動軸２２に結合する。駆動軸２２は変速ギヤ２３
およびディファレンシャルギヤ２４を介して前輪２６，
２８に結合されている。後輪２７，２９には電動機４０
が結合されており、該電動機４０は駆動回路９２を介し
てバッテリ９４に接続されている。クラッチモータ３０
もまた駆動回路９１を介してバッテリ９４に電気的に接
続されている。従っ て、電動機４０とクラッチモータ
３０はバッテリ９４を介して電気的に接続されている。
【０００４】クラッチモータ３０はインナロータ３４と
アウタロータ３２との間の相対的な滑りに応じて電力を
やりとりし、動力を増減しつつ原動機５０から出力され
た動力を駆動軸２２に伝達する動力伝達装置としての役
割を果たすものである。「原動機５０の回転数＞駆動軸
２２の回転数」の場合、つまりアンダードライブ状態に
ある場合、クラッチモータ３０のアウタロータ３４がイ
ンナロータ３２に対して相対的に回転する方向は、イン
ナロータ３２の回転方向とは逆方向になる。このときク
ラッチモータ３０は回生運転される。従って、原動機５
０から出力された動力はクラッチモータ３０の作用によ
り、一部が駆動軸２２に伝達されて前輪２６，２８を駆
動し、残りの動力が電力に変換される。この電力は電動
機４０による後輪２７，２９の駆動に用いられる。
【０００５】逆に「原動機５０の回転数＜駆動軸２２の
回転数」の場合、つまりオーバードライブ状態にある場
合には、クラッチモータ３０のアウタロータ３４がイン
ナロータ３２に対して相対的に回転する方向は、インナ
ロータ３２の回転方向と同方向になる。このときクラッ
チモータ３０は力行運転される。従って、原動機５０か
ら出力された動力とクラッチモータ３０による動力の総
和が駆動軸２２に伝達され前輪２６，２８を駆動する。
原動機は前後輪から出力すべき動力に等しい動力を出力
しているから、前輪２６，２８からはクラッチモータ３
０から出力される動力の分だけ過剰な動力が出力されて
いることになる。従って、オーバードライブ状態では後
輪２７，２９に結合された電動機４０により電力を回生
し、後輪に負荷トルクを加えることによって、前後輪か
ら出力される動力を要求動力に一致させる。以上で説明
した作用により、図１０に示したハイブリッド車両は、
種々の運転状態において４輪駆動による走行が可能とな
っている。
【０００６】エンジンのみを動力源とする従来の車両で
４輪駆動を実現するためには、エンジンの動力を前輪お
よび後輪の両者に伝達するために、プロペラシャフトを
用いていた。これは重量および車両の室内スペースへの
影響等の面でデメリットが多い。上述のハイブリッド車
両では、プロペラシャフトを用いることなく４輪駆動を
実現できる点でも大きな利点を有している。４輪駆動可
能なハイブリッド車両は、その他省資源性および排気浄
化性に優れているというハイブリッド車両の特性を４輪
駆動車両においても活かすことができる点でも優れてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、４輪駆動可能
なハイブリッド車両では、オーバードライブ状態で走行
する場合に運転効率が低下することがあった。前述した
通り、オーバードライブ時にはクラッチモータ３０を力
行運転し、電動機４０を回生運転する。電動機４０で回
生された電力はクラッチモータ３０の力行運転に用いら
れる。つまり、オーバードライブ状態では、エンジン５
０から出力された動力の一部は、一旦前輪２６，２８か
ら出力された後、電動機４０により回生され、再びクラ
ッチモータ３０の駆動に供給されることで前輪２６，２
８から出力されるという循環を形成することになる。電
動機４０等の各装置の運転効率は必ずしも１００％とは
いえないため、上記循環を形成した場合には、エンジン
５０から出力された動力のうち熱として損失する動力が
増えることになる。従来のハイブリッド車両では、かか
る原因によりオーバードライブ時に運転効率が低下する
ことがあった。
【０００８】本発明は上記課題を解決するためになさ
れ、２つの出力軸を有するハイブリッド式の動力出力装
置の運転効率を向上することを目的とする。また、この
ような動力出力装置を車両に適用した４輪駆動可能なハ
イブリッド車両を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では
以下の構成を採った。本発明の動力伝達装置は、第１の
出力軸および第２の出力軸と原動機とを有し、該原動機
から出力される動力を前記第１の出力軸および第２の出
力軸から出力可能な動力出力装置であって、前記原動機
の出力軸および前記第１の出力軸に結合され、電力のや
りとりにより該原動機から出力される動力を増減して前
記第１の出力軸に伝達可能な動力伝達手段と、前記第２
の出力軸に結合され、該第２の出力軸に動力を入出力可
能な電動機と、前記原動機、動力伝達手段および電動機
の運転を制御して、前記第１の出力軸から出力される動
力および前記第２の出力軸から出力される動力の総和を
要求された動力に等しくする動力制御手段とを備え、さ
らに、前記原動機から出力される動力が前記第１の出力
軸に伝達される動力伝達経路に設けられた発電機と、該
発電機により発電を行うための駆動回路と、前記原動機
の回転数を検出する検出手段と、前記第１の出力軸の回
転数を検出する検出手段と、前記発電機の駆動回路を制
御して、前記原動機の回転数が前記第１の出力軸の回転
数よりも小さい場合に、前記原動機から出力される動力
の一部を電力として回生することにより前記動力伝達経
路に所定の負荷を与える発電制御手段とを備えることを
要旨とする。
【００１０】上記動力伝達装置では、原動機から出力さ
れた動力を前記動力伝達経路を通じて第１の出力軸に伝
達する際に、「原動機の回転数＜第１の出力軸の回転
数」即ちオーバードライブ状態にあるときは、発電機に
より所定の負荷を与える。オーバードライブ状態にある
とき、発電機による負荷がなければ第１の出力軸からは
要求される動力以上の過剰な動力が出力されるため、第
２の出力軸から過剰な動力を回生する必要が生じ、その
結果として動力の循環が生じていた。これに対し、本発
明の動力出力装置では、発電機により動力伝達経路に与
えられる負荷によって、原動機から出力される動力はそ
の分減じられて第１の出力軸に伝達される。つまり、第
１の出力軸から出力される過剰な動力を抑制することが
できる。従って、本発明の動力出力装置によれば、上述
した動力の循環を抑制することができ、運転効率を向上
することができる。
【００１１】しかも、本発明の動力出力装置では、非常
に簡単な構成によって、上述した効果による運転効率の
向上を図ることができる利点もある。本発明では動力伝
達経路に発電機を設けるものとしている。これは少なく
とも原動機が運転している最中には電力の供給を受けて
駆動するモータとして機能することはない。従って、発
電機の運転を制御するための駆動回路の構成が非常に簡
単なものとなる。また、発電機自体の大きさも抑えるこ
とができる。この結果、従来の動力出力装置に比較して
装置のサイズ、重量および製造コスト等を極端に増加さ
せることなく、運転効率を向上させることができるので
ある。
【００１２】ここで、上記発明においては、原動機の回
転数と第１の出力軸の回転数との大小関係に応じて制御
を行うものとしている。第１の出力軸の回転数とは、動
力伝達手段の直後の回転数を意味する。つまり、第１の
出力軸の回転数の検出手段と動力伝達手段との間に減速
ギヤ等が介されている場合には、該減速ギヤによる減速
比も考慮した上で前記大小関係を判断することになる。
【００１３】なお、原動機の運転が停止しているときで
あれば、前記発電機は電力の供給を受けて駆動するモー
タとして機能としてもよい。例えば、原動機を始動する
ためのスタータとして機能しうるものとしてもよい。か
かる場合であっても、発電機の駆動回路は非常に簡単な
構成で実現することができるため、上述した効果を得る
ことができる。
【００１４】また、上記動力伝達装置において、前記発
電機は発電負荷を変更可能な発電機であり、前記所定の
負荷は、前記動力制御手段による制御の結果、第２の出
力軸に結合された電動機の出力トルクを値０以上とし得
る負荷であるものとすることが望ましい。
【００１５】かかる動力出力装置によれば、第２の出力
軸に結合された電動機の出力トルクを０以上にすること
ができるため、動力の循環を無くすことができ、運転効
率を大きく向上することができる。
【００１６】なお、上記動力出力装置においては、種々
の発電機が適用可能であるが、前記発電機は直流発電機
であるものとすることが望ましい。こうすれば、発電機
の駆動回路を非常に簡単な構成にすることができる。
【００１７】また、上述した動力出力装置における動力
伝達手段も、種々の構成が可能である。例えば、前記動
力伝達手段は、前記原動機の出力軸に結合された第１の
ロータと、前記第１の出力軸に結合され、前記第１のロ
ータと相対的に回転し得る第２のロータとを有し、該第
１のロータと第２のロータの間に生じる電磁的な結合お
よび相対的な滑りを通じて電力をやりとりすることによ
って、該原動機から出力される動力を増減して前記第１
の出力軸に伝達する手段であるものとすることができ
る。
【００１８】また、前記動力伝達手段は、前記発電機と
は別に備えられ、入力軸を有する電動発電機と、前記原
動機の出力軸、前記第１の出力軸、前記入力軸にそれぞ
れ結合される３軸を有し、該３軸のうち２軸に入出力さ
れる動力が決定されると残余の１軸から入出力される動
力が決定される動力入出力手段とからなるものとするこ
ともできる。
【００１９】前者では、第１のロータと第２のロータの
間に生じる相対的な滑りを通じて電力をやりとりするこ
とで該原動機から出力される動力を増減することができ
る。また、両者間の電磁的な結合を介して原動機から出
力された動力を第１の出力軸に伝達することができる。
後者では、前記入力軸に結合された電動発電機の運転状
態を制御することによって第１の出力軸に伝達される動
力を増減しつつ、伝達することができる。
【００２０】以上で説明した動力出力装置は、２つの出
力軸が必要となる種々の装置に利用可能である。こうし
た装置としては、例えば４輪駆動可能な車両が挙げられ
る。従って、本発明は次に掲げるハイブリッド車両とし
て構成することも可能である。本発明のハイブリッド車
両は、前輪に結合された前車軸および後輪に結合された
後車軸と、少なくとも原動機および電動機を用いて該原
動機から出力される動力を前記前車軸および後車軸から
出力可能な動力出力装置とを備えた４輪駆動可能なハイ
ブリッド車両であって、前記動力出力装置は、前記原動
機の出力軸および前記前車軸に結合され、電力のやりと
りにより該原動機から出力される動力を増減して前記前
車軸に伝達可能な動力伝達手段と、前記後車軸に結合さ
れ、該後車軸に動力を入出力可能な電動機と、前記原動
機、動力伝達手段および電動機の運転を制御して、前記
前車軸から出力される動力および前記後車軸から出力さ
れる動力の総和を要求された動力に等しくする動力制御
手段とを備え、さらに、前記原動機から出力される動力
が前記前車軸に伝達される動力伝達経路に設けられた発
電機と、該発電機により発電を行うための駆動回路と、
前記原動機の回転数を検出する検出手段と、前記前車軸
の回転数を検出する検出手段と、前記発電機の駆動回路
を制御して、前記原動機の回転数が前記前車軸の回転数
よりも小さい場合に、前記原動機から出力される動力の
一部を電力として回生することにより前記動力伝達経路
に所定の負荷を与える発電制御手段とを備える動力出力
装置であることを要旨とする。
【００２１】かかるハイブリッド車両によれば、上述し
た動力出力装置と同様、オーバードライブ状態における
動力の循環を抑制することができ、運転効率を向上する
ことができる。また、上述のハイブリッド車両では、動
力出力装置自体のサイズ、重量およびコストを極端に増
加させることなく運転効率の向上を図ることができる。
車両では、動力出力装置を搭載するためのスペースおよ
び重量等には非常に厳しい制約があるのが通常であるた
め、本発明による上記効果は特に有意義なものとなる。
【００２２】かかるハイブリッド車両の発明において
も、前記発電機は発電負荷を変更可能な発電機であり、
前記所定の負荷は、前記動力制御手段による制御の結
果、後車軸に結合された電動機の出力トルクを値０以上
とし得る負荷であるものとすることが望ましい。また、
前記発電機は直流モータであるものとすることが望まし
い。こうすれば、運転効率を向上する効果および装置の
サイズを抑える効果等を最大限に得ることができる。
【００２３】一方、本発明は動力出力装置の運転を制御
するための制御方法として捕らえることもできる。本発
明の動力出力装置の制御方法は、第１の出力軸および第
２の出力軸と、原動機と、前記原動機の出力軸および前
記第１の出力軸に結合され、電力のやりとりにより該原
動機から出力される動力を増減して前記第１の出力軸に
伝達可能な動力伝達手段と、前記第２の出力軸に結合さ
れ該第２の出力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記
原動機から出力される動力が前記第１の出力軸に伝達さ
れる動力伝達経路に設けられた発電機とを備え、前記原
動機から出力される動力を前記第１の出力軸および第２
の出力軸から出力可能な動力出力装置の運転を制御する
制御方法であって、（ａ） 前記原動機の回転数を検出
する工程と、（ｂ） 前記第１の出力軸の回転数を検出
する工程と、（ｃ） 少なくとも前記原動機の回転数が
前記第１の出力軸の回転数よりも小さい場合に、前記発
電機により前記原動機から出力される動力の一部を電力
として回生して前記動力伝達経路に所定の負荷を与える
工程と、（ｄ） 前記第１の出力軸および前記第２の出
力軸から出力される動力の総和が要求される動力に一致
するように、前記発電機による負荷に応じて前記原動
機、前記動力伝達手段、および前記電動機の運転を制御
する工程とを備えることを要旨とする。
【００２４】かかる制御方法により動力出力装置を制御
すれば、動力の循環を抑制することができ、運転効率を
向上することができる。なお、上記制御方法において
は、動力伝達経路に発電機を設けた動力出力装置を対象
としているが、ここでは発電機として機能し得るものが
設けられていればよい。つまり、原動機の運転中に電動
機として機能し得るものであっても、オーバードライブ
時に発電による負荷を動力伝達経路に与えることが可能
なものであれば、本発明の制御方法を適用することがで
きる。
【００２５】なお、制御方法において、前記工程（ｃ）
は、（ｃ−１） 前記工程（ｄ）により前記電動機の出
力トルクが値０以上になると想定される負荷を前記発電
機による負荷として求める工程と、（ｃ−２） 該負荷
により発電機による電力を回生する工程とからなるもの
とすることが望ましい。
【００２６】こうすれば、動力の循環を無くすことがで
き、動力出力装置の運転効率を大きく向上することがで
きる。
【００２７】
【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。 （１）実施例の構成：はじめに、実施例の構成について
図１を用いて説明する。図１は本実施例の動力出力装置
を搭載した４輪駆動可能なハイブリッド車両の概略構成
を示す説明図である。
【００２８】このハイブリッド車両に搭載された動力出
力装置は、原動機としてのエンジン１５０から出力され
た動力を、第１の出力軸に相当する前車軸１１６に伝達
し前輪１１６Ｒ，１１６Ｌから出力する前輪動力系統
と、第２の出力軸に相当する後車軸１１８に伝達し後輪
１１８Ｒ，１１８Ｌから出力する後輪動力系統と、これ
らの運転を制御する制御系統から成っている。
【００２９】制御系統は、動力出力装置全体の運転を制
御する制御ユニット（ＥＣＵ）１９０およびエンジン１
５０の運転を制御するＥＦＩＥＣＵ１７０から構成され
ている。ＥＣＵ１９０およびＥＦＩＥＣＵ１７０は、そ
れぞれ、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワン
チップ・マイクロコンピュータである。各ＣＰＵはＲＯ
Ｍに記録されたプログラムに従い後述する種々の制御処
理を行う。これらの制御を可能とするために、ＥＣＵ１
９０およびＥＦＩＥＣＵ１７０には、各種のセンサおよ
びスイッチが電気的に接続されている。ＥＣＵ１９０に
接続されているセンサとしては、アクセルペダルポジシ
ョンセンサ、バッテリ容量センサなどがある。但し、こ
れらのセンサの図示は省略した。ＥＣＵ１９０は動力出
力装置に備えられた各種電動機の運転を直接制御すると
共に、ＥＦＩＥＣＵ１７０に種々の情報を送信すること
により、間接的にエンジン１５０の運転を制御してい
る。
【００３０】前輪動力系統の構成について説明する。動
力源としてのエンジン１５０は、通常の車両で用いられ
ているガソリンエンジンである。このエンジン１５０の
出力軸であるクランクシャフト１５６はダンパ１３０を
介して、動力伝達手段として作用するクラッチモータＣ
Ｍのインナロータ軸１３３に機械的に結合されている。
ダンパ１３０は、このエンジン１５０のクランクシャフ
ト１５６とインナロータ軸１３３とを接続し、クランク
シャフト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設
けられているものである。インナロータ軸１３３とはク
ラッチモータＣＭのインナロータ１３２の回転軸であ
る。クラッチモータＣＭは、後述する通りインナロータ
１３２とアウタロータ１３４を備え、両者が相対的に回
転可能な対ロータ電動機である。クラッチモータＣＭの
アウタロータ１３４はアウタロータ軸１３５、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
て前輪１１６Ｒ，１１６Ｌを備えた前車軸１１６に結合
されている。一方、クランクシャフト１５６には減速ギ
ヤ１１３を介して発電機Ｇが結合されている。
【００３１】クラッチモータＣＭは、対ロータの同期電
動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を
有するインナロータ１３２と、回転磁界を形成するＵ，
Ｖ，Ｗの三相からなる三相コイルが巻回されたアウタロ
ータ１３４とを備える。両者は相互に回転可能に軸支さ
れている。クラッチモータＣＭはスリップリング１２８
および駆動回路１９１を介してバッテリ１９４に電気的
に接続されている。
【００３２】駆動回路１９１の構成を図２に示す。駆動
回路１９１は図２に示す通り、トランジスタインバータ
として構成されている。ソース側のトランジスタ（図２
中のＴｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋）およびシンク側のトラン
ジスタ（図２中のＴｕ−，Ｔｖ−，Ｔｗ−）が２つ一組
として、クラッチモータＣＭのＵ，Ｖ，Ｗの各相ごとに
設けられている。ソース側はバッテリ１９４のプラスに
接続され、シンク側はバッテリ１９４のマイナス側に接
続されている。また、各トランジスタにはフライホイー
ルダイオードと呼ばれるダイオード（図２中のＤｕ＋，
Ｄｕ−,Ｄｖ＋，Ｄｖ−，Ｄｗ＋，Ｄｗ−）が並列に接
続されている。
【００３３】この駆動回路１９１はＥＣＵ１９０と電気
的に接続されている。ＥＣＵ１９０から駆動回路１９１
にはＵ，Ｖ，Ｗの各相のトランジスタのスイッチングを
制御するための信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗが出力される。図
１に示す通り、例えば信号Ｇｕは２つに分岐され、それ
ぞれディレイ回路Ｄｌｙ＋，Ｄｌｙ−およびアンドゲー
トＡｇ＋，Ａｇ−を経てトランジスタＴｕ＋，Ｔｕ−に
ゲート信号として入力される。シンク側のトランジスタ
Ｔｕ−に伝達される信号は、途中インバータＩｎｖによ
り反転するため、信号Ｇｕとしてハイまたはロウの信号
が入力されるとトランジスタＴｕ＋，Ｔｕ−がそれぞれ
交互にオン・オフされる。Ｖ相、Ｗ相に関しても同様の
構成となっている。
【００３４】駆動回路１９１のスイッチングを制御する
と、クラッチモータＣＭの三相コイルにバッテリ１９４
から電流を流れ、インナロータ１３２とアウタロータ１
３４が相対的に回転駆動する電動機として動作する。こ
の状態を力行運転と呼ぶ。また、駆動回路１９１のスイ
ッチングを制御して三相コイルを通電可能な状態にした
上で、インナロータ１３２とアウタローータ１３４に外
力を加えて両者を相対的に回転させると、三相コイルの
両端に起電力を生じさせる発電機として動作する。この
状態を回生運転と呼ぶ。
【００３５】なお、ＥＣＵ１９０から駆動回路１９１に
は、全てのトランジスタをオフ状態にするためのシャッ
トダウン信号ＳＤも出力される。ＥＣＵ１９０からシャ
ットダウン信号としてロウが出力されるとアンドゲート
を経た出力は全てロウとなるため、全トランジスタをオ
フにすることができる。このときはクラッチモータＣＭ
は力行も回生もしない状態となる。
【００３６】クラッチモータＣＭはインナロータ１３２
とアウタロータ１３４の双方が回転可能であるため、イ
ンナロータ軸１３３から入力された動力をアウタロータ
軸１３５に伝達することができる。クラッチモータＣＭ
を力行運転すればアウタロータ軸１３５にはトルクが付
加された動力が伝達されることになるし、回生運転すれ
ば動力の一部を電力の形で取り出しつつ残余の動力を伝
達することができる。力行運転も回生運転も行わないと
き、インナロータ１３２からアウタロータ１３４には動
力が伝達されない。この状態はクラッチを解放にした状
態に相当する。
【００３７】発電機ＧはクラッチモータＣＭとは異な
り、直流モータとして構成されている。つまり、通電す
ることにより回転しない一様な磁界を生じさせる巻線が
備えられたステータ１４８と、ブラシを介して通電可能
な巻線を備えたロータ１４６から構成されている。発電
機Ｇは駆動回路１９３を介してバッテリ１９４に接続さ
れている。駆動回路１９３の構成を図３に示した。駆動
回路１９３はバッテリ１９４のプラス側と発電機Ｇとの
間に接続されたトランジスタＴと、該トランジスタに並
列に接続されたダイオードＤからなる。トランジスタＴ
は、ＥＣＵ１９０と電気的に接続されている。ＥＣＵ１
９０から駆動回路１９３にはトランジスタＴのオン・オ
フを制御するゲート信号が出力される。ＥＣＵ１９０か
らのゲート信号によりトランジスタＴがオン状態になる
と、バッテリ１９４の電力により発電機Ｇはモータとし
て回転する。また、トランジスタがオフにした上で外力
により発電機Ｇを回転させると、そこで発電された電力
をバッテリ１９４に充電することができる。この際、ト
ランジスタＴがオンとなるデューティを制御することに
より、発電機Ｇによる発電負荷等を制御することができ
る。
【００３８】駆動回路１９３の別の構成例を駆動回路１
９３ａとして図４に示す。図３の構成に変えてかかる構
成を採用するものとしても構わない。図４に示した態様
では、駆動回路１９３はバッテリ１９４のプラス側と発
電機Ｇに接続されたサイリスタＳにより構成される。サ
イリスタＳはＥＣＵ１９０と電気的に接続されている。
ＥＣＵ１９０からはサイリスタＳのオン・オフを制御す
るゲート信号が出力される。サイリスタＳをオン状態に
した上で外力により発電機Ｇを回転させると、そこで発
電された電力をバッテリ１９４に充電することができ
る。サイリスタＳがオフのときは発電機Ｇには一切の電
流が流れない。つまり、図４の構成を採用した場合に
は、発電機Ｇをモータとして回転させることはできな
い。また、発電機Ｇによる発電負荷を制御することもで
きない。なお、サイリスタＳをオフにするためのターン
オフ回路については図示を省略した。
【００３９】なお、本実施例では駆動回路を簡単な構成
にすることができるという利点を活かすために発電機Ｇ
として直流モータを採用しているが、当然交流モータを
適用することもできる。交流モータを採用した場合に
は、駆動回路は図２に示したインバータを適用すること
が望ましい。
【００４０】次に後輪動力系統について説明する。後輪
動力系統には図１に示す通り、アシストモータＡＭが配
設されており、アシストモータＡＭのロータ１４２に結
合された出力軸がディファレンシャルギヤ１１５を介し
て後輪１１８Ｒ，１１８Ｌを備えた後車軸１１８に結合
されている。アシストモータＡＭのステータ１４４はケ
ースに固定されている。
【００４１】アシストモータＡＭも、クラッチモータＣ
Ｍと同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複
数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形
成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備え
る。アシストモータＡＭは駆動回路１９２を介してバッ
テリ１９４に電気的に接続されている。駆動回路１９２
の構成は駆動回路１９１と同じである（図２参照）。こ
の駆動回路１９２はＥＣＵ１９０に電気的に接続されて
いる。従って、ＥＣＵ１９０から駆動回路１９２のスイ
ッチングを制御する信号を出力することにより、アシス
トモータＡＭを力行したり回生したりすることができ
る。
【００４２】（２）トルク制御処理：次に、本実施例の
ハイブリッド車両のトルク制御処理について説明する。
前述した構成を有するハイブリッド車輌は通常の走行時
において、要求動力に相当する動力をエンジン１５０か
ら出力し、出力された動力を所望の回転数およびトルク
に変換しつつ、前車軸１１６および後車軸１１８の両軸
に配分して伝達している。要求動力を前車軸１１６およ
び後車軸１１８から出力するための制御について、図５
用いて説明する。図５は本実施例の動力出力装置のトル
ク制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。こ
のルーチンは、先に説明したＥＣＵ１９０の内部に備え
られたＣＰＵにより周期的に実行されるものである。
【００４３】トルク制御ルーチンが開始されるとＣＰＵ
は、前車軸１１６および後車軸１１８から出力される動
力の総和として駆動軸出力エネルギＰｄを算出する（ス
テップＳ１０）。このエネルギＰｄはハイブリッド車両
の走行に必要となるエネルギに相当するものである。駆
動軸出力エネルギＰｄはハイブリッド車両の車速やアク
セルペダルポジションセンサにより検出されるアクセル
の踏み込み量等に応じて算出される。
【００４４】なお、トルク制御は単位時間当たりのエネ
ルギ収支を考慮してなされるため、以下の説明において
エネルギという時は、全て単位時間当たりのエネルギを
意味するものとする。従って、本明細書においてはエネ
ルギという用語は動力と同義である。同様に電気エネル
ギも電力と同義である。
【００４５】次にＣＰＵは充放電電力Ｐｂの算出をする
（ステップＳ１５）。バッテリ１９４の充電状態は予め
定めた所定の範囲内に維持するように制御されている。
充放電電力Ｐｂはバッテリ１９４の充電状態をかかる範
囲に維持するための充電および放電に要するエネルギで
ある。続いてＣＰＵは補機の駆動エネルギＰｈを算出す
る（ステップＳ２０）。補機とは車両に搭載された空調
機器等の電気機器を意味する。
【００４６】以上で算出された各エネルギの総和により
要求動力Ｐｅを算出する（ステップＳ２５）。つまり、
Ｐｅ＝Ｐｒ＋Ｐｂ＋Ｐｈである。この動力がエンジン１
５０から出力されるべき動力となる。かかる要求動力に
基づいてエンジン１５０の運転ポイント、即ち目標回転
数Ｎｅおよび目標トルクＴｅを設定する（ステップＳ３
０）。運転ポイントの設定は予め定めたマップに従っ
て、基本的にはエンジン１５０の運転効率を優先して設
定する。
【００４７】図６は上記マップの例を示した説明図であ
る。図６はエンジンの回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴｅ
を縦軸にとりエンジン１５０の運転状態を示している。
図６中の曲線Ｂはエンジン１５０の運転が可能な限界範
囲を示している。曲線α１からα６まではエンジン１５
０の運転効率が一定となる運転ポイントを示している。
α１からα６の順に運転効率は低くなっていく。また、
曲線Ｃ１からＣ３はそれぞれエンジン１５０から出力さ
れる動力（回転数×トルク）が一定となるラインを示し
ている。
【００４８】エンジン１５０は図６に示す通り、回転数
およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違し、例え
ば曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場合には、図６中
のＡ１点に相当する運転ポイント（回転数およびトル
ク）でエンジン１５０を運転するときが最も運転効率が
高くなる。同様に曲線Ｃ２およびＣ３に相当する動力を
出力する場合には図６中のＡ２およびＡ３点で運転する
場合が最も効率が高くなる。出力すべき動力ごとに最も
運転効率が高くなる運転ポイントを選択すると、図７中
の曲線Ａが得られる。これを動作曲線と呼ぶ。
【００４９】ステップＳ３０における運転ポイントの設
定では、予め実験的に求められた動作曲線をＲＯＭにマ
ップとして記憶しておき、かかるマップから要求動力Ｐ
ｅに応じた運転ポイントを読み込んで、エンジン１５０
の回転数およびトルクを設定する。こうすることによ
り、最も運転効率の高い運転ポイントを設定することが
できる。
【００５０】こうしてエンジン１５０の運転ポイントを
設定した後、ＣＰＵは発電負荷制御処理を行う（ステッ
プＳ１００）。この処理については後に詳述する。この
処理の結果、発電機Ｇによりクランクシャフト１５６に
かけられる負荷トルクが決定される。
【００５１】こうして決定された負荷トルクに応じて、
ＣＰＵはクラッチモータＣＭおよびアシストモータＡＭ
のトルク指令値を設定する（ステップＳ２００）。それ
ぞれのトルク指令値の設定方法は次の通りである。
【００５２】クラッチモータＣＭのインナロータ１３２
はエンジン１５０のクランクシャフト１５６と結合され
ているから、発電機Ｇによる負荷トルクが値０であれ
ば、作用反作用の原理に基づき、クラッチモータＣＭの
出力トルクの絶対値はエンジン１５０の負荷トルクと等
しくなる。実際には、発電機Ｇによる負荷トルクが存在
する。従って、クラッチモータＣＭの出力トルクの絶対
値は、エンジン１５０の出力トルクから発電機Ｇによる
負荷トルクを引いた値となる。但し、その符号はクラッ
チモータＣＭのアウタロータ１３４とインナロータ１３
２の回転数の大小関係に応じて変化する。アウタロータ
１３４がインナロータ１３２よりも高い回転数で回転し
ている場合には、アウタロータ１３４がインナロータ１
３２に対し相対的に回転する方向とアウタロータ１３４
に加えられるトルクとが一致するため、クラッチモータ
ＣＭは力行状態となり、トルク指令値は正となる。
【００５３】逆にアウタロータ１３４がインナロータ１
３２よりも低い回転数で回転している場合には、アウタ
ロータ１３４がインナロータ１３２に対し相対的に回転
する方向とアウタロータ１３４に加えられるトルクとは
逆方向になるため、クラッチモータＣＭは回生状態とな
り、トルク指令値は負となる。
【００５４】アウタロータ１３４の回転数とインナロー
タ１３２の回転数の差は、アウタロータ軸１３５の回転
数とエンジン１５０の回転数の差によって決まる。アウ
タロータ軸１３５の回転数は前車軸１１６の回転数に動
力伝達ギヤ１１１のギヤ比を乗じて一義的に決定され
る。「エンジン１５０の回転数＞アウタロータ軸１３５
の回転数」の場合、つまりアンダードライブ状態にある
ときは、クラッチモータＣＭは回生状態となる。逆に、
「エンジン１５０の回転数＜アウタロータ軸１３５の回
転数」の場合、つまりオーバードライブ状態にあるとき
は、クラッチモータＣＭは力行状態となる。
【００５５】アシストモータＡＭのトルク指令値は、要
求されたトルクと前車軸１１６からの出力トルクとの差
により設定される。つまり、要求されたトルクに対し、
前車軸１１６からの出力トルクが不足している場合は、
その不足分のトルクがアシストモータＡＭの出力トルク
となる。この場合は、前車軸１１６から出力されるトル
クが要求トルクに満たないため、アシストモータＡＭを
力行して、不足分のトルクを後車軸１１８から出力する
のである。逆にクラッチモータＣＭから余剰のトルクが
出力される場合には、アシストモータＡＭのトルク指令
値は負となり、アシストモータＡＭは回生状態となる。
なお、前車軸１１６からの出力トルクはクラッチモータ
ＣＭのトルク指令値に動力伝達ギヤ１１１のギヤ比に応
じた比例係数を乗じて求めることができる。
【００５６】こうして設定された値に基づいてクラッチ
モータＣＭ、アシストモータＡＭ，およびエンジンの運
転を制御する（ステップＳ２０５）。モータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２の制御については周知の同期モータの制御が適用で
き、例えば特開平９−４７０９４記載の制御が適用でき
る。また、エンジン１５０の制御も周知の技術であるた
め、ここでは詳細な説明を省略する。なお、エンジン１
５０の制御自体はＥＦＩＥＣＵ１７０が実行しており、
ＥＣＵ１９０はかかる制御に必要となる種々の情報を出
力するのみである。
【００５７】上述の制御により行われるトルク変換の例
を示す。図７はエンジン１５０から出力される動力の回
転数およびトルクを変換して出力する様子を示す説明図
である。エンジン１５０から図７のＰ１点に相当する動
力、即ち回転数Ｎｅ、トルクＴｅからなる動力が出力さ
れており、これを回転数が低くトルクの高い動力（Ｐ２
点に相当する動力）に変換して出力する場合を考える。
図７中の曲線は、回転数×トルクで与えられる動力が一
定のラインを意味している。点Ｐ２の出力トルクは、前
後輪それぞれに結合された駆動軸１１６，１１８の両者
から出力されるトルクの総和である。簡単のため、動力
伝達ギヤ１１１のギヤ比を値１と仮定する。このときハ
イブリッド車両が前後輪ともに滑りを生じない状態で走
行していれば、アウタロータ軸１３５および後車軸１１
８の回転数は両者とも車速に応じて定まる回転数Ｎｄｆ
で一致している。
【００５８】アウタロータ１３４はインナロータ１３２
の回転数Ｎｅよりも低い回転数Ｎｄｆで回転しているた
め、クラッチモータＣＭのトルク指令値は先に説明した
通り−Ｔｅであり回生状態となる。このときクラッチモ
ータ１３４で回生される電力はアウタロータ１３４とイ
ンナロータ１３２の回転数差（Ｎｅ−Ｎｄｆ）とトルク
Ｔｅとの積に等しい。これは図７のＧ１で示した部分の
面積に相当する。
【００５９】アシストモータＡＭからは要求されるトル
クに対し不足するトルクＴｄｒが出力される。かかるト
ルクの出力は、アシストモータＡＭを力行することによ
り行われる。アシストモータＡＭが結合された後車軸１
１８の回転数はＮｄｆであるため、上記トルクを出力す
るためには、アシストモータＡＭでは回転数Ｎｄｆとト
ルクＴｄｒの積に相当する電力を消費することになる。
この電力は、図７においてＧ２で示した部分の面積に相
当する。
【００６０】一般に図７におけるＧ１の面積とＧ２の面
積とは等しくなる。かかる関係は、点Ｐ１とＰ２の動力
が一定、即ち回転数×トルクが一定であるという関係を
加味すれば容易に証明することができる。これは、装置
の運転効率を１００％とすれば、クラッチモータＣＭで
回生して得られる電力を用いてアシストモータＡＭを駆
動できることを意味する。上述の例では動力伝達ギヤ１
１１のギヤ比を値１であると仮定して説明したが、ギヤ
比が他の値の場合も同様の関係が成立する。
【００６１】なお、バッテリ１９４に蓄えられた電力を
用いれば、アシストモータＡＭからＴｄｒ以上のトルク
を出力することも可能である。このときはエンジン１５
０から出力されている動力以上の動力が前車軸１１６お
よび後車軸１１８から出力されることになる。また、ア
シストモータＡＭから出力される動力を抑制すれば、ク
ラッチモータＣＭで回生した電力の一部でバッテリ１９
４を充電することもできる。当然クラッチモータＣＭを
力行しつつ、アシストモータＡＭを回生または力行して
動力を出力することも可能である。もっとも、アシスト
モータＡＭで回生をする運転状態は、本来出力する必要
がない余剰のトルクを出力していることを意味するた
め、運転効率上好ましい運転状態とはいえない。
【００６２】次に、本実施例における発電負荷制御処理
について説明する。本実施例における発電負荷制御処理
ルーチンの流れを図８に示す。なお、以下の説明では簡
単のために動力伝達ギヤ１１１および減速ギヤ１１３の
ギヤ比は値１と仮定する。このルーチンが開始される
と、ＣＰＵはエンジン回転数Ｎｅの読み込みおよび駆動
軸の回転数Ｎｄの読み込みを行う（ステップＳ１０
５）。駆動軸とは前車軸１１６および後車軸１１８の総
称である。これらの回転数は、それぞれ回転数センサに
よって検出できる。また、エンジン１５０の回転数は、
先に図５のステップＳ３０で設定した目標回転数Ｎｅを
用いるものとしてもよい。
【００６３】こうして検出されたエンジン１５０の回転
数Ｎｅと駆動軸の回転数Ｎｄの大小を比較する（ステッ
プＳ１１０）。両者の大小関係によって、動力出力装置
の運転状態がアンダードライブに相当するかオーバード
ライブに相当するかを判定するのである。先に説明した
通り、クラッチモータＣＭは、動力出力装置の運転状態
がアンダードライブのときは回生となり、オーバードラ
イブのときは力行となる。クラッチモータＣＭが回生の
ときは動力の循環は生じないから運転効率が大きく低下
することはない。一方、クラッチモータＣＭが力行のと
きは、前車軸１１６から出力された動力の一部をアシス
トモータＡＭで回生するという動力の循環を生じ、運転
効率が低下するおそれがある。かかる運転効率の低下を
避けるためには、クラッチモータＣＭが力行となりアシ
ストモータＡＭが回生となる状態を回避するような制御
を行う必要がある。発電負荷制御処理ルーチンでは、発
電機Ｇによる負荷を制御することによってオーバードラ
イブ時における動力の循環を低減せんとしているのであ
る。なお、フローチャートの煩雑化を回避するため、図
８では図示を省略したが、ステップＳ１１０における判
断に応じて発電機Ｇの運転状態が頻繁に切り替わるとい
うチャタリングを防止するために、ステップＳ１１０の
判断に所定のヒステリシスを設けることが望ましい。
【００６４】ステップＳ１１０の結果、「エンジン１５
０の回転数Ｎｅ＞駆動軸の回転数Ｎｄ」である場合、即
ちアンダードライブ状態にある場合には、発電機Ｇによ
る負荷が値０であっても動力の循環による運転効率の低
下は生じない。従って、ＣＰＵは発電機Ｇによる発電を
中止する（ステップＳ１３０）。
【００６５】一方、ステップＳ１１０において、「エン
ジン１５０の回転数Ｎｅ＜駆動軸の回転数Ｎｄ」である
場合、即ちオーバードライブ状態にある場合には、動力
の循環を抑制するための制御を行う。まず、前後輪から
出力されるトルクの配分を設定する（ステップＳ１１
５）。先に説明した通り、動力の循環はアシストモータ
ＡＭが回生となっているときに生じる。従って、「アシ
ストモータＡＭのトルク≧０」となるように前後輪から
出力されるトルクの配分を設定すれば動力の循環は生じ
ない。なお、動力の循環を抑制するという観点からは、
絶対値が小さい範囲であれば、「アシストモータＡＭの
トルク＜０」の範囲も含めて動力の配分を設定するもの
としても構わない。前車軸１１６および後車軸１１８の
回転数は車速に応じて決まっているから、動力配分を設
定するということは、トルク配分を設定することに他な
らない。
【００６６】こうして設定された動力配分に基づいて、
次に以下の手順により発電負荷が設定される（ステップ
Ｓ１２０）。ステップＳ１１５で前車軸１１６から出力
されるトルクが設定された。作用反作用の原理を考えれ
ば、このトルクはインナロータ軸１３３のトルクに等し
い。一方、エンジン１５０からの出力トルクは図５のス
テップＳ３０で設定されている。エンジン１５０の出力
トルクはインナロータ軸１３３のトルクと発電機Ｇによ
る発電負荷トルクの和に等しい。従って、「エンジン１
５０の目標トルクＴｅ−インナロータ軸１３３のトル
ク」を計算することにより発電負荷トルクを求めること
ができる。
【００６７】ＣＰＵはクランクシャフト１５６に、この
発電負荷がかけられるように発電機Ｇを制御しつつ発電
を行う（ステップＳ１２５）。具体的には発電機Ｇの駆
動回路１９３を構成するトランジスタのデューティを制
御するのである。以上の説明では、動力伝達ギヤ１１１
および減速ギヤ１１３のギヤ比を値１と仮定して説明し
たが、これらのギヤ比が値１と異なる場合には駆動軸の
回転数やトルクにそれぞれギヤ比に応じた比例係数を乗
じることにより、上述した制御を実現できる。
【００６８】以上で説明した動力出力装置によれば、発
電機Ｇによる発電負荷を制御することにより、オーバー
ドライブ時に生じる動力の循環を抑制することができ
る。従って、動力出力装置の運転効率を向上することが
できる。しかも、本実施例の動力出力装置では、かかる
制御を非常に簡単な構成で実現することができるという
利点もある。つまり、本実施例の動力出力装置では、オ
ーバードライブ時の動力の循環を抑制するために必要と
なる構成は、発電機Ｇおよびその駆動回路１９３であ
る。クラッチモータＣＭおよびアシストモータＡＭの駆
動回路１９１，１９２に比較して、駆動回路１９３は非
常に簡単な構成となっている（図２および図３参照）。
また、クラッチのように機械的な可動部を設ける必要も
ない。従って、本発明の動力出力装置によれば、従来の
動力出力装置に対し、装置のサイズ、重量および製造コ
ストを極端に増加させることなく、運転効率を向上させ
ることができる。これは、装置を搭載するスペースや重
量等に非常に厳しい制約がある車両に適用する場合には
特にメリットが大きい。
【００６９】また、本実施例の発電機Ｇはスタータとし
ても使うことができる。例えば、エンジン１５０が停止
しているときに、駆動回路１９３（図３）のトランジス
タＴをオンにして電流を流せば、発電機Ｇはモータとし
て駆動する。発電機Ｇの回転によりクランクシャフト１
５６を回転させることができ、エンジン１５０を始動す
るためのクランキングを行うことができる。従って、本
実施例の動力出力装置を搭載すれば、通常エンジン１５
０に設けられているスタータモータを省略することが可
能となる利点も有している。
【００７０】ハイブリッド車両では、例えばアシストモ
ータＡＭのみを駆動して走行することも可能であるた
め、車両が走行中であってもエンジン１５０が停止して
いるときがある。従って、車両の走行中にエンジン１５
０を始動する必要が生じることもある。かかる場合に
も、本実施例における発電機Ｇをスタータとして機能さ
せることによりエンジン１５０のクランキングを行うこ
とができる。もちろん、エンジン１５０のクランキング
はクラッチモータＣＭを力行しても行うことは可能であ
る。しかし、クラッチモータＣＭを力行してクランキン
グした場合、そのトルクが前車軸１１６にも伝達され、
ショック等を生じるおそれがあるため、かかるショック
をキャンセルするための手段を別途講じる必要がある。
本実施例では、クラッチモータＣＭをフリーランの状態
としておけば、発電機Ｇをスタータとして用いてもかか
るショックを生じることはないという利点もある。
【００７１】一方、先に説明した通り、本実施例では発
電機Ｇに対し駆動回路１９３ａ（図４）の構成を採るこ
ともできる。かかる構成の駆動回路１９３ａを用いた場
合には、発電機Ｇによる発電負荷を制御することができ
ない。従って、発電負荷制御処理ルーチン（図８）の内
容が変わる。この場合には、発電負荷制御処理ルーチン
では発電機Ｇによる発電を行うか否かのみを制御するこ
とになる。つまり、図８のステップＳ１１５およびＳ１
２０を省略した制御ルーチンとなる。かかる構成を採用
した場合には、発電負荷は予め設定された一定値とな
る。かかる場合であっても動力の循環を抑制することが
できるため、運転効率の向上を図ることができる。この
とき、発電負荷は予想される種々の運転状態に対し、
「アシストモータＡＭのトルク≧０」となる負荷に設定
すれば、運転効率の向上効果はさらに大きくなる。ま
た、駆動回路１９３ａを採用した場合には、発電負荷制
御処理ルーチンの処理内容を簡素化することができると
いう大きな利点がある。処理内容の簡素化により発電負
荷の制御を高速に行うことが可能となり、頻繁に変化す
る車両の走行状態への応答性を大きく向上させることが
できる。
【００７２】（３）第２の態様：なお、以上の構成をも
つハイブリッド車両の第２の態様として、クラッチモー
タＣＭ（図１）に代えて、プラネタリギヤ１２０および
電動発電機ＭＧを用いた構成を採るものとすることもで
きる。第２の態様によるハイブリッド車両の構成を図９
に示す。
【００７３】プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２
１、リングギヤ１２２なる同軸の２つのギヤと、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
ピニオンギヤを備えたプラネタリキャリア１２３の３つ
の部分から構成される。図９に示す通り、プラネタリギ
ヤ１２０のサンギヤ１２１には電動発電機ＭＧのロータ
が結合されている。プラネタリキャリア１２３には、エ
ンジン１５０のクランクシャフト１５６がダンパ１３０
を介して結合されている。リングギヤ１２２には動力伝
達ギヤ１１１が接続されている。その他の構成について
は第１実施例と同様である（図１）。
【００７４】プラネタリギヤ１２０の各ギヤの回転数に
ついては、当然、先に説明した式（１）で表される関係
が成立する。また、機構学上周知の事項であるが、各ギ
ヤに入出力されるトルクについて、次式で表される関係
が成立する。 Ｔｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ）： Ｔｒ＝Ｔｃ／（１＋ρ）： ここで、Ｔｓはサンギヤ１２１のトルク、Ｔｃはプラネ
タリキャリア１２３のトルク、Ｔｒはリングギヤ１２２
のトルクを意味している。また、ρはリングギヤ１２２
とサンギヤ１２１のギヤ比である。
【００７５】上式より明らかな通り、エンジン１５０か
ら出力されたトルクがプラネタリキャリア１２３からプ
ラネタリギヤ１２０に入力されると、サンギヤ１２１お
よびリングギヤ１２２には、それぞれギヤ比ρで定まる
一定の割合でトルクが出力される。
【００７６】一方、サンギヤ１２１から出力されたトル
クによって、そこに結合された電動発電機ＭＧを駆動し
発電することができる。第２の態様は、エンジン１５０
から出力された動力の一部を電力に変換することができ
るという点で第１の態様におけるクラッチモータＣＭの
機能と共通する。以上より、第１の態様におけるクラッ
チモータＣＭを発電機Ｇおよびプラネタリギヤ１２０に
置換して構成された第２の態様のハイブリッド車両は、
第１実施例におけるハイブリッド車両と同様の機能を奏
することが分かる。
【００７７】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。例え
ば、上記実施例では動力出力装置をハブリッド車両に適
用した場合を例にとって説明したが、本発明はハイブリ
ッド車両に限らず、二つの出力軸から動力を出力するこ
とが要求される種々の装置に適用することが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としての動力出力装置を搭載し
た車両の全体構成を示す説明図である。
【図２】第１の駆動回路１９１の概略構成を示す説明図
である。
【図３】第３の駆動回路１９３の第１の構成を示す説明
図である。
【図４】第３の駆動回路１９３の第２の構成を示す説明
図である。
【図５】トルク制御ルーチンの流れを示すフローチャー
トである。
【図６】エンジン１５０の運転ポイントの設定について
示す説明図である。
【図７】本発明の動力出力装置によるトルク変換の様子
を示す説明図である。
【図８】発電負荷制御処理ルーチンの流れを示すフロー
チャートである。
【図９】他の態様の動力出力装置を搭載した車両の全体
構成を示す説明図である。
【図１０】４輪駆動可能な従来のハイブリッド車両の全
体構成を示す説明図である。
【符号の説明】
２２…駆動軸 ２３…変速ギヤ ２４…ディファレンシャルギヤ ２６，２７，２８，２９…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 ４０…電動機 ５０…原動機 ８０…制御装置 ９１，９２…駆動回路 ９４…バッテリ １１１…動力伝達ギヤ １１３…減速ギヤ １１４…ディファレンシャルギヤ １１５…ディファレンシャルギヤ １１６…前車軸 １１６Ｒ，１１６Ｌ…前輪 １１８…後車軸 １１８Ｒ，１１８Ｌ…後輪 １２０…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリキャリア １３０…ダンパ １３２…インナロータ １３３…インナロータ軸 １３４…アウタロータ １３５…アウタロータ軸 １４２…ロータ １４４…ステータ １４６…ロータ １４８…ステータ １５０…エンジン １５６…クランクシャフト １７０…ＥＦＩＥＣＵ １９０…制御ユニット（ＥＣＵ） １９１，１９２，１９３…駆動回路 １９４…バッテリ ＣＭ…クラッチモータ ＡＭ…アシストモータ Ｇ…発電機 ＭＧ…電動発電機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｄ Ｈ０２Ｋ 7/18 Ｈ０２Ｋ 7/18 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 7/00 - 7/20 B60L 11/14 B60K 6/04

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の出力軸および第２の出力軸と原動
    機とを有し、該原動機から出力される動力を前記第１の
    出力軸および第２の出力軸から出力可能な動力出力装置
    であって、 前記原動機の出力軸および前記第１の出力軸に結合さ
    れ、電力のやりとりにより該原動機から出力される動力
    を増減して前記第１の出力軸に伝達可能な動力伝達手段
    と、 前記第２の出力軸に結合され、該第２の出力軸に動力を
    入出力可能な電動機と、 前記原動機、動力伝達手段および電動機の運転を制御し
    て、前記第１の出力軸から出力される動力および前記第
    ２の出力軸から出力される動力の総和を要求された動力
    に等しくする動力制御手段とを備え、 さらに、前記原動機から出力される動力が前記第１の出
    力軸に伝達される動力伝達経路に設けられた発電機と、 該発電機により発電を行うための駆動回路と、 前記原動機の回転数を検出する検出手段と、 前記第１の出力軸の回転数を検出する検出手段と、 前記発電機の駆動回路を制御して、前記原動機の回転数
    が前記第１の出力軸の回転数よりも小さい場合に、前記
    原動機から出力される動力の一部を電力として回生する
    ことにより前記動力伝達経路に所定の負荷を与える発電
    制御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、 前記発電機は発電負荷を変更可能な発電機であり、 前記所定の負荷は、前記動力制御手段による制御の結
    果、第２の出力軸に結合された電動機の出力トルクを値
    ０以上とし得る負荷である動力出力装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の動力出力
    装置であって、 前記発電機は直流発電機である動力出力装置。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３いずれか記載の
    動力出力装置であって、 前記動力伝達手段は、 前記原動機の出力軸に結合された第１のロータと、 前記第１の出力軸に結合され、前記第１のロータと相対
    的に回転し得る第２のロータとを有し、 該第１のロータと第２のロータの間に生じる電磁的な結
    合および相対的な滑りを通じて電力をやりとりすること
    によって、該原動機から出力される動力を増減して前記
    第１の出力軸に伝達する手段である動力出力装置。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３いずれか記載の
    動力出力装置であって、 前記動力伝達手段は、 前記発電機とは別に備えられ、入力軸を有する電動発電
    機と、 前記原動機の出力軸、前記第１の出力軸、前記入力軸に
    それぞれ結合される３軸を有し、該３軸のうち２軸に入
    出力される動力が決定されると残余の１軸から入出力さ
    れる動力が決定される動力入出力手段とからなる動力出
    力装置。
  6. 【請求項６】 前輪に結合された前車軸および後輪に結
    合された後車軸と、少なくとも原動機および電動機を用
    いて該原動機から出力される動力を前記前車軸および後
    車軸から出力可能な動力出力装置とを備えた４輪駆動可
    能なハイブリッド車両であって、 前記動力出力装置は、 前記原動機の出力軸および前記前車軸に結合され、電力
    のやりとりにより該原動機から出力される動力を増減し
    て前記前車軸に伝達可能な動力伝達手段と、 前記後車軸に結合され、該後車軸に動力を入出力可能な
    電動機と、 前記原動機、動力伝達手段および電動機の運転を制御し
    て、前記前車軸から出力される動力および前記後車軸か
    ら出力される動力の総和を要求された動力に等しくする
    動力制御手段とを備え、 さらに、前記原動機から出力される動力が前記前車軸に
    伝達される動力伝達経路に設けられた発電機と、 該発電機により発電を行うための駆動回路と、 前記原動機の回転数を検出する検出手段と、 前記前車軸の回転数を検出する検出手段と、 前記発電機の駆動回路を制御して、前記原動機の回転数
    が前記前車軸の回転数よりも小さい場合に、前記原動機
    から出力される動力の一部を電力として回生することに
    より前記動力伝達経路に所定の負荷を与える発電制御手
    段とを備える動力出力装置であるハイブリッド車両。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のハイブリッド車両であっ
    て、 前記発電機は発電負荷を変更可能な発電機であり、 前記所定の負荷は、前記動力制御手段による制御の結
    果、後車軸に結合された電動機の出力トルクを値０以上
    とし得る負荷であるハイブリッド車両。
  8. 【請求項８】 請求項６または請求項７記載の動力出力
    装置であって、 前記発電機は直流発電機であるハイブリッド車両。
  9. 【請求項９】 第１の出力軸および第２の出力軸と、原
    動機と、前記原動機の出力軸および前記第１の出力軸に
    結合され、電力のやりとりにより該原動機から出力され
    る動力を増減して前記第１の出力軸に伝達可能な動力伝
    達手段と、前記第２の出力軸に結合され、該第２の出力
    軸に動力を入出力可能な電動機と、前記原動機から出力
    される動力が前記第１の出力軸に伝達される動力伝達経
    路に設けられた発電機とを備え、前記原動機から出力さ
    れる動力を前記第１の出力軸および第２の出力軸から出
    力可能な動力出力装置の運転を制御する制御方法であっ
    て、（ａ） 前記原動機の回転数を検出する工程と、
    （ｂ） 前記第１の出力軸の回転数を検出する工程と、
    （ｃ） 前記原動機の回転数が前記第１の出力軸の回転
    数よりも小さい場合に、前記発電機により前記原動機か
    ら出力される動力の一部を電力として回生して前記動力
    伝達経路に所定の負荷を与える工程と、（ｄ） 前記第
    １の出力軸および前記第２の出力軸から出力される動力
    の総和が要求される動力に一致するように、前記発電機
    による負荷に応じて前記原動機、前記動力伝達手段、お
    よび前記電動機の運転を制御する工程とを備える制御方
    法。
  10. 【請求項１０】 発電負荷を変更可能な発電機を備える
    動力出力装置の運転を制御する請求項９記載の制御方法
    であって、 前記工程（ｃ）は、 （ｃ−１） 前記工程（ｄ）により前記電動機の出力ト
    ルクが値０以上になると想定される負荷を前記発電機に
    よる負荷として求める工程と、（ｃ−２） 該負荷によ
    り発電機による電力を回生する工程とからなる制御方
    法。
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