JP3494074B2 - 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Info
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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、動力出力装置およ
びその制御方法、並びにハイブリッド車両に関し、詳し
くは、内燃機関と電動発電機とを備え、内燃機関の出力
軸と電動発電機の回転軸と駆動軸とが機械的に結合され
た動力出力装置およびその制御方法、並びにハイブリッ
ド車両に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、内燃機関に加えて電動機を備える
ハイブリッド車両として、種々の構成が提案されてい
る。ハイブリッド車両は、従来のガソリンエンジンを搭
載した車両に比べて、化石燃料の消費量を大幅に削減す
ることが可能であり、環境問題の深刻化と共に社会的要
請が増している。ハイブリッド車両の一種として、パラ
レル・ハイブリッド車両がある。パラレル・ハイブリッ
ド車両では、内燃機関からの動力および電動機からの動
力の両方を、車軸に伝達可能である。パラレル・ハイブ
リッド車両の構成の一例を、図１に示す。 【０００３】図１に示したハイブリッド車両は、エンジ
ン１５０と、電動発電機ＭＧ１，ＭＧ２とが備えられて
いる。これら三者は、プラネタリギヤ１２０を介して機
械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、遊星
歯車とも呼ばれ、以下に示すそれぞれのギヤに結合され
た３つの回転軸を有している。プラネタリギヤ１２０を
構成するギヤは、中心で回転するサンギヤ１２１、サン
ギヤ１２１の外周で自転しながら公転するプラネタリピ
ニオンギヤ１２３、さらにその外周で回転するリングギ
ヤ１２２である。プラネタリピニオンギヤ１２３は、プ
ラネタリキャリア１２４に軸支されている。図１のハイ
ブリッド車両では、エンジン１５０の駆動軸であるクラ
ンクシャフト１５６は、プラネタリキャリア１２４の回
転軸と結合してプラネタリキャリア軸１２７を成す。ま
た、電動発電機ＭＧ１の駆動軸は、サンギヤ１２１の回
転軸に結合してサンギヤ軸１２５を成し、電動発電機Ｍ
Ｇ２の駆動軸は、リングギヤ１２２の回転軸に結合して
リングギヤ軸１２６を成す。さらにリングギヤ１２２
は、チェーンベルト１２９およびディファレンシャルギ
ヤを介して、車軸１１２に結合している。 【０００４】このような構成のハイブリッド車両の基本
的な動作を説明するために、まず、プラネタリギヤ１２
０の動作について説明する。プラネタリギヤ１２０は、
上記した３つの回転軸のうち、２つの回転軸の回転数お
よび一つの回転軸のトルク（以下、所定の回転軸におけ
る回転数とトルクとを合わせて回転状態と呼ぶ）が決定
されると、すべての回転軸の回転状態が決まるという性
質を有している。各回転軸の回転状態の関係は、機構学
上周知の計算式によって求めることができるが、共線図
と呼ばれる図により幾何学的に求めることもできる。 【０００５】図２に共線図の一例を示す。縦軸は、各回
転軸の回転数を示している。横軸は、各ギヤのギヤ比を
距離的な関係で示している。サンギヤ軸１２５（図２中
のＳ）とリングギヤ軸１２６（図２中のＲ）とを両端に
とり、位置Ｓと位置Ｒとの間を１：ρに内分する位置Ｃ
を、プラネタリキャリア軸１２７の位置とする。ρは、
リングギヤ１２２の歯数（Ｚｒ）に対するサンギヤ１２
１の歯数（Ｚｓ）の比である。こうして横軸上に定義さ
れた位置Ｓ，Ｃ，Ｒに対して、それぞれのギヤの回転軸
の回転数Ｎｇ，Ｎｅ，Ｎｍをプロットする。プラネタリ
ギヤ１２０は、このようにプロットされた３点が、必ず
一直線上に並ぶという性質を有している。この直線を動
作共線と呼ぶ。直線は、２点が決まれば一義的に決定さ
れるものであるため、この動作共線を用いることによ
り、３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転数から、
残る１つの回転軸の回転数を求めることができる。 【０００６】また、プラネタリギヤ１２０では、各回転
軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示したと
き、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性
質を有している。具体例として、プラネタリキャリア軸
１２７に作用するトルクをＴｅとする。このとき、図２
に示す通り、トルクＴｅに相当する大きさの力を位置Ｃ
で動作曲線に鉛直方向下から上に作用させる。作用させ
る方向は、トルクＴｅの方向に応じて定まる。また、リ
ングギヤ軸１２６に対して作用するトルクＴｐを、位置
Ｒにおいて動作共線に、鉛直方向上から下に作用させ
る。図中のＴｅｓ，Ｔｅｐは、剛体に作用する力の分配
法則に基づいて、トルクＴｅを等価な２つの力に分配し
たものである。トルクＴｅｓ，Ｔｅｐの大きさは、以下
の式（１），（２）により表わすことができる。 【０００７】 Ｔｅｓ＝ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ …（１） Ｔｅｐ＝１／（１＋ρ）×Ｔｅ …（２） 【０００８】以上の力が作用した状態で、動作共線図が
剛体として釣り合いがとれているという条件を考慮すれ
ば、ＭＧ１によってサンギヤ軸１２５に作用すべきトル
クＴｇと、ＭＧ２によってリングギヤ軸に作用すべきト
ルクＴｍとを求めることができる。トルクＴｇはトルク
Ｔｅｓと等しくなり、トルクＴｍはトルクＴｐとトルク
Ｔｅｐの差分と等しくなる。このような性質に基づいた
各トルクＴｇ、Ｔｍを表わす式を、以下に式（３），
（４）として示す。 【０００９】 Ｔｇ＝−ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ …（３） Ｔｍ＝Ｔｐ−１／（１＋ρ）×Ｔｅ …（４） 【００１０】プラネタリキャリア軸１２７に結合された
エンジン１５０が回転しているとき、動作共線に関する
上述の条件を満足する条件下で、サンギヤ１２１および
リングギヤ１２２は様々な運転状態で回転することがで
きる。サンギヤ１２１が回転しているときには、その回
転動力を利用して電動発電機ＭＧ１により発電すること
が可能である。リングギヤ１２２が回転しているときに
は、エンジン１５０から出力された動力を、車軸１１２
に伝達することが可能である。図１に示した構成を有す
るハイブリッド車両では、エンジン１５０から出力され
た動力を、車軸１１２に機械的に伝達される動力と、一
方の電動発電機が回生する（発電機として働く）ことに
よって電力に変換される動力に分配し、さらに回生され
た電力を用いて他方の電動発電機が力行する（電動機と
して働く）ことによって、車軸１１２において所望の動
力を出力しながら走行することができる。このように、
図１に示した構成のハイブリッド車両が走行する際に
は、通常は、電動発電機ＭＧ１およびＭＧ２がそれぞ
れ、力行あるいは回生を行ない、力行で消費される電力
と回生で生じる電力とが釣り合うように制御される。 【００１１】ここで、図１に示した構成のハイブリッド
車両では、車両の走行状態を制御する際には、まず車速
とアクセル開度から、車軸１１２（実際には、車軸と機
械的に結合しているリングギヤ軸１２６）における要求
トルクが決定され、この要求トルクと車速から、リング
ギヤ軸１２６から出力すべき要求動力が決定される。次
いで、この要求動力をリングギヤ軸１２６が出力可能と
なるように、エンジン１５０が出力すべき動力が決定さ
れ、この所定の動力をエンジン１５０が出力するよう
に、エンジン１５０の駆動状態が制御される。また、上
記所定の動力をエンジン１５０が出力したときに、リン
グギヤ軸１２６において上記要求トルクが実現されるよ
うに、ＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が制御される。ＭＧ
１，ＭＧ２が力行あるいは回生を行なうことで、エンジ
ンから出力された所定の動力が、所望の回転数およびト
ルクに変換されてリングギヤ軸１２６、すなわち車軸１
１２より出力される。 【００１２】ここで、リングギヤ軸１２６から出力すべ
き動力として決定された要求動力に対応する所定の動力
を、エンジン１５０によって出力する際、エンジン１５
０は、種々の運転状態（回転数と出力トルクとの組み合
わせ）をとりうる。そこで、所定の動力を出力するよう
にエンジンを制御する際には、最も効率の高くなる動作
点を選択して、その動作点においてエンジンが駆動され
るように、ＭＧ１およびＭＧ２の駆動状態が制御され
る。 【００１３】エンジン１５０が上記所定の動力を出力す
る際に最も効率が高くなる上記動作点が求められると、
この動作点における回転数およびトルクが、エンジン１
５０の目標回転数および目標トルクとなる。ここで、既
述したように、エンジン１５０の駆動軸はプラネタリキ
ャリア１２４の回転軸と結合しているため、エンジン１
５０が上記動作点で運転しつつ上記所定の動力を出力す
るとき、プラネタリキャリア軸１２７の回転数は、上記
の様に決定されたエンジン１５０の目標回転数となる。
また、リングギヤ１２２の回転軸と電動発電機ＭＧ２の
駆動軸とは結合しており、さらにリングギヤ１２２は機
械的に車軸１１２に結合しているため、リングギヤ軸１
２６の回転数は、車速から一義的に求めることができ
る。ここで、サンギヤ１２１の回転軸とＭＧ１の駆動軸
とは結合しているため、ＭＧ１の回転数はサンギヤ軸１
２５の回転数であるが、サンギヤ軸１２５の回転数は、
リングギヤ軸１２６の回転数とプラネタリキャリア軸１
２７の回転数とが決まると、図２に示した共線図により
求めることができる。 【００１４】このようにプラネタリギヤ１２０を構成す
る各ギヤに結合された各回転軸の回転数が決まると、所
定の処理によって、ＭＧ１およびＭＧ２で出力すべきト
ルクの大きさが決まる。このような条件で駆動するよう
ＭＧ１およびＭＧ２の運転状態を制御しつつ、エンジン
１５０が上記所定の動力を出力するよう制御すれば、エ
ンジン１５０はその効率が最適となる状態で運転され、
ハイブリッド車両においては所望の運転状態を実現する
ことができる。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】ここで、ＭＧ１および
ＭＧ２は、既述したように力行および回生を行ない、種
々の回転数および出力トルクとなるような運転状態が可
能であるが、これら回転数および出力トルクには限界値
がある。図３および図４は、それぞれ、ＭＧ１，ＭＧ２
におけるこのような回転数および出力トルクの限界値を
示す出力特性を表わす説明図である。これらの限界値
は、モータそのものの能力や、モータの機械的な性質な
どに応じて定まるものである。したがって、ハイブリッ
ド車両において、プラネタリギヤ１２０を介することで
エンジン１５０が出力する動力を変換し、ＭＧ１，ＭＧ
２を制御することで車軸において所望の運転状態を実現
しようとする際に、ＭＧ１やＭＧ２に対して指示される
運転状態が、これら電動発電機の限界値を超えてしまう
可能性があった。すなわち、エンジン１５０が出力する
動力がエンジン１５０の性能の範囲内の値であっても、
ＭＧ１あるいはＭＧ２に対して決定される運転状態が、
図３および図４に示した限界値を超えてしまうおそれが
あった。 【００１６】図１に示した構成のハイブリッド車両にお
いて、その車速を上げたときには、図５に示す共線図の
ような運転状態となることがある。この状態では、リン
グギヤ軸１２６は正転しつつＭＧ２は回生し、ＭＧ２が
回生するのと同等の電力は、ＭＧ１が力行することで消
費される。ハイブリッド車両がこのような運転状態とな
っているときのＭＧ２の運転状態の一例を、図４に示し
たＭＧ２の出力特性を表わす説明図において、点αで示
す。ここで、さらにハイブリッド車両の車速を上げよう
とアクセルが踏み込まれると、リングギヤ軸１２６の回
転数、すなわちＭＧ２の回転数を上げるための制御が行
なわれることになる。このような時には、既述した要求
動力や、エンジン１５０の運転効率が最もよくなる動作
点に基づいて定められるＭＧ２の運転状態が、図４中、
点βで表わした位置に対応する運転状態となり、ＭＧ２
の運転状態の限界値を超えてしまう。 【００１７】ＭＧ２に対して求められる運転状態が、図
４中点βで表わした位置に対応する状態となり、限界値
を超える場合には、このような運転状態をとることはで
きないため、既述した要求動力に対してエンジン１５０
の出力にはまだ余力がある場合にも、それ以上車速を上
げることはできなかった。したがって、このような場合
には、エンジン１５０が出力可能な動力によってではな
く、ＭＧ２の性能によって、車速の上限が制限を受ける
ことになってしまった。 【００１８】このようなハイブリッド車両において、種
々の走行状態を考慮した上で、エンジン１５０における
出力状態の限界内でさらなる車速を実現しようとする
と、より大きな電動発電機を搭載することが必要であっ
た。すなわち、充分に大きなＭＧ１およびＭＧ２を搭載
すれば、エンジン１５０が出力できる動力の範囲内で、
あらゆる走行状態に対してＭＧ１およびＭＧ２は対応可
能となる。しかしながら、より大きな電動発電機を搭載
することは、より大きなスペースを電動発電機が占める
ことになるため、車両設計上の制約が増大するという問
題を生じると共に、車両重量が増すため燃費の低下など
の問題をさらに招いてしまう。そのため、電動発電機の
大型化を伴うことなく、エンジンの性能を充分に発揮さ
せてさらなる車速を実現し、車両性能を向上させること
が望まれていた。 【００１９】本発明の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は、こうした問題を解決
し、モータを大型化することなく、エンジンの性能を充
分に発揮させて、車両の性能を充分に確保することを目
的としてなされ、次の構成を採った。 【００２０】 【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の動力出力装置は、エンジンと、該エンジンの出力
軸および外部に動力を出力する駆動軸に結合され、前記
エンジンから出力された動力を前記駆動軸に伝達すると
共に、該伝達される動力の大きさを電力のやり取りによ
って調整する動力調整手段と、前記駆動軸に結合された
電動機とを備える動力出力装置であって、前記エンジン
に対して要求された要求動力を算出する要求動力算出手
段と、前記駆動軸の回転数を入力し、該駆動軸の回転数
が、前記電動機が動力を出力する際に許容できる回転数
の限界値を超えているかどうかを判別する回転数超過判
別手段と、前記回転数超過判別手段が前記回転数の限界
値を超えていると判別したときに、前記電動機の運転状
態を、前記電動機の出力トルクが略０となり、回転数が
前記駆動軸の回転数と等しくなるように設定すると共
に、設定された前記電動機の運転状態と前記要求動力と
に基づいて、前記エンジンの運転状態を設定する運転状
態設定手段と、前記回転数超過判別手段が前記回転数の
限界値を超えていると判別したときに、前記電動機およ
び前記エンジンの運転状態が、前記運転状態設定手段に
より設定した運転状態になるように、前記エンジンと前
記動力調整手段と前記電動機とを運転する運転手段と、
前記動力調整手段および前記電動機との間で電力のやり
取りを行なう２次電池と、少なくとも、前記動力出力装
置が動作する際に生じるエネルギ損失と、前記２次電池
における充放電要求とに基づいて、前記エンジンから出
力すべき動力を補正するためのエネルギ収支を算出する
収支算出手段とを備え、前記運転状態設定手段は、前記
回転数超過判別手段が前記回転数の限界値を超えている
と判別したときに前記エンジンの運転状態を設定する際
には、前記収支算出手段が算出したエネルギ収支に基づ
いて、前記エンジンの回転数を補正することによって前
記エンジンから出力される動力を補正する補正手段を備
え、前記運転手段は、前記補正手段が補正した結果に基
づいて、前記エンジンおよび前記動力調整手段を運転す
ることを要旨とする。 【００２１】以上のように構成された本発明の動力出力
装置は、エンジンの出力軸および外部に動力を出力する
駆動軸に結合される動力調整手段が、前記エンジンから
出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該駆動
される動力の大きさを電力のやり取りによって調整す
る。このような動力出力装置は、前記駆動軸の回転数を
入力して、この駆動軸の回転数が、前記駆動軸に結合さ
れた電動機が動力を出力する際に許容できる回転数の限
界値を超えているかどうかを判別する。回転数の限界値
を超えていると判別したときには、電動機の運転状態
を、その出力トルクが略０となり、回転数が前記駆動軸
の回転数と等しくなるように設定すると共に、設定され
た電動機の運転状態と、エンジンに対して要求された要
求動力とに基づいて、エンジンの運転状態を設定する。
また、電動機およびエンジンの運転状態が、設定した運
転状態となるように、前記エンジンと前記動力調整手段
と前記電動機とを運転する。 【００２２】 【００２３】 このような本発明の動力出力装置によれ
ば、前記駆動軸の回転数が、前記電動機が動力を出力す
る際に許容できる回転数の限界値を超えると判別したと
きには、出力トルクが略０となるように前記電動機の運
転状態を設定し、設定した電動機の運転状態と要求動力
とに基づいてエンジンの運転状態を設定するため、動力
出力装置が備える駆動軸の回転数が、前記電動機の性能
によって制限されることがない。エンジンから充分な動
力が出力されるならば、前記電動機からの出力トルクが
略０となるように前記電動機を運転しつつ、前記駆動軸
において所望の回転数およびトルクからなる動力を出力
することができる。したがって、駆動軸から所望の動力
を出力するために必要な電動機の性能を抑えることが可
能となり、動力出力装置が備える電動機の大きさをより
小さくすることができる。さらに、エンジンにおける出
力トルクによって前記駆動軸の出力トルクが影響を受け
る場合であっても、エンジンから出力される動力をエン
ジンの回転数によって補正しているため、駆動軸から出
力されるトルクが変化することがない。したがって、エ
ンジンから出力される動力を補正することによって、駆
動軸から出力される動力が所望の大きさからずれてしま
うことがない。 【００２４】 【００２５】 【００２６】 【００２７】 【００２８】 【００２９】 【００３０】 【００３１】 【００３２】 【００３３】 【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態を
実施例に基づき説明する。 （１）装置の構成 はじめに、本発明の実施例としての動力出力装置を適用
したハイブリッド車両の構成について、図１を用いて説
明する。このハイブリッド車両の動力系統は、次の構成
から成っている。動力系統に備えられた原動機としての
エンジン１５０は、通常のガソリンエンジンであり、ク
ランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の
運転は、燃料噴射制御電子制御装置（以下、ＥＦＩＥＣ
Ｕと呼ぶ）１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ
１７０は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有する
ワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲ
ＯＭに記録されたプログラムに従い、エンジン１５０の
燃料噴射その他の制御を実行する。図示を省略したが、
これらの制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０
には、エンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが
接続されている。 【００３４】動力系統には、他にモータＭＧ１，ＭＧ２
が備えられている。モータＭＧ１，ＭＧ２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を有
するロータ１３２，１４２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１３３，１４３とを備え
る。ステータ１３３，１４３は、ケース１１９に固定さ
れている。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１３３，１
４３に巻回された三相コイルは、それぞれ、駆動回路１
９１，１９２を介してバッテリ１９４に接続されてい
る。駆動回路１９１，１９２は、各相ごとにスイッチン
グ素子としてのトランジスタを２つ１組で備えたトラン
ジスタインバータである。駆動回路１９１，１９２は、
制御ユニット１９０に接続されている。制御ユニット１
９０からの制御信号によって、駆動回路１９１，１９２
のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ１９
４とモータＭＧ１，ＭＧ２との間に電流が流れる。モー
タＭＧ１，ＭＧ２は、バッテリ１９４から電力の供給を
受けて回転駆動する電動機として動作することもでき、
ロータ１３２，１４２が外力により回転している場合に
は、三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機とし
て機能して、バッテリ１９４を充電することもできる。 【００３５】エンジン１５０とモータＭＧ１，ＭＧ２
は、それぞれプラネタリギヤ１２０を介して機械的に結
合されている。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２
１，リングギヤ１２２，プラネタリピニオンギヤ１２３
を有するプラネタリキャリア１２４から構成されてい
る。本実施例のハイブリッド車両では、エンジン１５０
のクランクシャフト１５６は、ダンパ１３０を介してプ
ラネタリキャリア軸１２７に結合されている。ダンパ１
３０は、クランクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸
収するために設けられている。モータＭＧ１のロータ１
３２は、サンギヤ軸１２５に結合されている。モータＭ
Ｇ２のロータ１４２は、リングギヤ軸１２６に結合され
ている。リングギヤ１２２の回転は、チェーンベルト１
２９を介して、車軸１１２および車輪１１６Ｒ，１１６
Ｌに伝達される。 【００３６】プラネタリギヤ１２０の動作については、
図２の共線図を用いて説明した通りである。本実施例の
ハイブリッド車両は、プラネタリギヤ１２０の作用に基
づいて、種々の状態で走行することができる。すなわ
ち、既述したように、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を制
御することによって、エンジン１５０から出力された動
力を、種々の回転数およびトルクの回転状態に変換し
て、車軸１１２に出力することができる。 【００３７】本実施例の動力出力装置の運転全体は、制
御ユニット１９０により制御されている。制御ユニット
１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０と同様に、内部にＣＰ
Ｕ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを有するワンチップ・マイクロ
コンピュータである。制御ユニット１９０は、ＥＦＩＥ
ＣＵ１７０と接続されており、両者は種々の情報を伝達
し合うことが可能である。制御ユニット１９０は、エン
ジン１５０の制御に必要となるトルク指令値や回転数の
指令値などの情報をＥＦＩＥＣＵ１７０に送信すること
により、エンジン１５０の運転を間接的に制御すること
ができる。制御ユニット１９０は、このようにＥＦＩＥ
ＣＵ１７０と情報のやり取りをすることで、動力出力装
置全体の運転を制御する。このような制御を実現するた
めに、制御ユニット１９０には、種々のセンサ、例え
ば、車軸１１２の回転数を知るためのセンサ１４４や、
アクセルペダルの踏み込み状態を検出するアクセルペダ
ルポジションセンサ（図示せず）などが接続されてい
る。ここで、本実施例では、リングギヤ軸１２６と車軸
１１２は機械的に結合されているため、車軸１１２の回
転数を知るためのセンサ１４４をリングギヤ軸１２６に
設け、モータＭＧ２の回転を制御するためのセンサと共
通にしている。 【００３８】なお、本実施例のハイブリッド車両は、上
記したようにエンジン１５０が出力した動力を、プラネ
タリギヤ１２０およびモータＭＧ１，ＭＧ２を介して車
軸１１２に伝え、車軸１１２において所望の運転状態を
実現するという運転モードの他に、異なる運転モードを
選択して走行することもできる。例えば、エンジン１５
０は停止して、バッテリ１９４から供給される動力を用
いて走行することも可能である。このような他の運転モ
ードは、本発明の要部とは直接関わらないため、これ以
上の説明は省略する。 【００３９】（２）トルク制御処理 次に、本実施例におけるトルク制御処理について説明す
る。トルク制御処理とは、エンジン１５０およびモータ
ＭＧ１，ＭＧ２を制御して、要求されたトルクおよび回
転数からなる動力を、車軸１１２から出力する処理をい
う。本実施例におけるトルク制御処理のフローチャート
を図６に示す。本ルーチンは、制御ユニット１９０内の
ＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという）によって、エンジン
１５０が駆動される期間内に、タイマ割り込みによって
所定時間ごとに繰り返し実行される。 【００４０】トルク制御処理ルーチンが開始されると、
ＣＰＵは、アクセル開度および車速Ｎｍを入力する（ス
テップＳ１００）。ここで、アクセル開度は、既述した
アクセルペダルポジションセンサから入力する信号を基
に知ることができる。また、車速Ｎｍは、既述したセン
サ１４４が検出したリングギヤ軸１２６の回転数から知
ることができ、以下の処理では、車速としてリングギヤ
軸１２６の回転数を用いている。次に、ＣＰＵは、ステ
ップＳ１００で入力した情報を基に、駆動力（制御対象
は車軸１１２からの出力トルクであるが、ここではリン
グギヤ軸１２６に対して働く目標トルク）Ｔｐ＊を設定
する（ステップＳ１１０）。制御ユニット１９０では、
予めＲＯＭ内に、アクセル開度および車速と、駆動力Ｔ
ｐ＊との関係がマップとして記憶されており、ＣＰＵ
は、このマップを参照することにより駆動力Ｔｐ＊を決
定する。 【００４１】駆動力Ｔｐ＊を求めると、次にＣＰＵは、
エンジン要求動力Ｐｅ＊を算出する（ステップＳ１２
０）。このエンジン要求動力Ｐｅ＊は、駆動力Ｔｐ＊と
車速Ｎｍの積から算出される走行動力である。このよう
にエンジン要求動力Ｐｅ＊を算出すると、ＣＰＵは、目
標収支の算出を行なう（ステップＳ１３０）。ここで、
目標収支とは、車軸１１２から実際に所望の動力を出力
するために、エンジンから出力する動力を補正する基準
となるものである。 【００４２】エンジン１５０から出力された動力が、プ
ラネタリギヤ１２０やモータＭＧ１，ＭＧ２を介して車
軸１１２に伝えられ、所定のトルクおよび回転数にて出
力される際には、１００％の効率で動力が伝達されるわ
けではない。したがって、動力が伝達される間に生じる
エネルギのロスを考慮すると、車軸１１２において所望
の動力を出力するためには、エンジン１５０は、上記要
求動力Ｐｅ＊よりも多くの動力を出力する必要がある。
また、バッテリ１９４の残存容量（ＳＯＣ）によって
も、エンジン１５０から出力すべき動力が影響を受け
る。すなわち、バッテリ１９４の残存容量が所定量以下
の場合には、バッテリ１９４を充電するためのエネルギ
をエンジン１５０が賄う（実際には、ＭＧ１やＭＧ２で
余分に回生を行なう）必要があり、また、バッテリ１９
４の残存容量が所定量以上の場合には、バッテリ１９４
の過充電を防ぐためにバッテリ１９４から電力が取り出
す必要があり、このバッテリ１９４から取り出される電
力量に応じてエンジン１５０が出力すべき動力は少なく
なる。このように、目標収支は、動力が伝達される際に
生じるロスや、バッテリ１９４の残存容量を変数とした
関数として求めることができ、ステップＳ１２０で算出
されたエンジン要求動力Ｐｅ＊に比べて、エンジン１５
０は、どれだけ多くの動力を、あるいはどれだけ少ない
動力を出力すべきか、という値として算出される。 【００４３】目標収支を算出すると、次にＣＰＵは、モ
ータＭＧ２の回転数がＭＧ２回転数の限界値を超えてい
ないかどうかを判断する（ステップＳ１４０）。モータ
ＭＧ２が動力を出力する際の回転数の限界値は、既述し
た図４に示したモータＭＧ２の出力特性図から知ること
ができる。すなわち、図４において、モータＭＧ２の運
転状態の限界を示す線と横軸との交点である点ＬＩＭに
対応する回転数が、モータＭＧ２が動力を出力する際の
回転数の限界値であり、ステップＳ１００で入力したリ
ングギヤ軸１２６の回転数Ｎｍが、この限界値を超えて
いるかどうかを判断する。 【００４４】モータＭＧ２の回転数が限界値を超えない
と判断されたときには、ＣＰＵは、通常の制御に従っ
て、エンジン１５０の目標運転ポイント、すなわち、ス
テップＳ１２０で算出したエンジン要求動力Ｐｅ＊を出
力するための、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ
＊を設定する（ステップＳ１５０）。このような制御に
おいては、エンジン１５０の運転ポイントとして、運転
効率が最も高くなる運転ポイントがマップから選択され
る。 【００４５】図７にエンジン１５０の運転ポイントと運
転効率の関係を示す。図中の曲線Ｂは、エンジン１５０
が運転可能な回転数およびトルクの限界値を示してい
る。図７においてα１％、α２％等で示される曲線は、
それぞれエンジン１５０の効率が一定となる等効率線で
あり、α１％、α２％の順に効率が低くなっていくこと
を示している。図７に示すとおり、エンジン１５０は比
較的限定された運転ポイントで効率が高く、その周囲の
運転ポイントでは徐々に効率が低下していく。 【００４６】図７中、Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２、Ｃ３−
Ｃ３で示されている曲線は、エンジン１５０から出力さ
れる動力が一定の曲線であり、エンジン１５０の運転ポ
イントは、これらの曲線のうち、要求動力に対応する所
定の曲線上で選択される。Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２、Ｃ
３−Ｃ３の順に要求動力が低い状態を示している。例え
ば、エンジン１５０への要求動力Ｐｅ＊が曲線Ｃ１−Ｃ
１で表わされる動力に相当する場合、エンジン１５０の
運転ポイントは、曲線Ｃ１−Ｃ１上で運転効率が最も高
くなるＡ１点に設定される。同様に、Ｃ２−Ｃ２曲線上
ではＡ２点に、Ｃ３−Ｃ３曲線上ではＡ３点に運転ポイ
ントを設定する。曲線Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２、Ｃ３−
Ｃ３上における、エンジン１５０の回転数と運転効率と
の関係を図８に示す。なお、図８では、所定の要求動力
に対応する曲線として、説明の便宜上、図７中の３本の
曲線に対応するものだけを例示しているが、このような
曲線は要求出力に応じて無数に引くことができ、エンジ
ン１５０の運転ポイントＡ１等も無数に選択することが
できるものである。このようにエンジン１５０の運転効
率の高い点をつなぐことにより描いた曲線が、図７中の
曲線Ａであり、これを動作曲線と呼ぶ。 【００４７】以上の処理によりエンジン１５０の運転ポ
イントを設定すると、次に、このステップＳ１５０で設
定したエンジン１５０の目標回転数の補正を行なう（ス
テップＳ１７０）。このエンジン回転数の補正の処理
は、実際に車軸１１２から所望の動力が出力されるよ
う、エンジン１５０の目標回転数を補正することによっ
て、エンジン１５０から出力する動力を補正するもので
ある。ここでは、ステップＳ１３０で算出した目標収支
と、モータＭＧ１およびＭＧ２からの出力状態とに基づ
いて、目標回転数Ｎｅ＊の補正を行なう。現在モータＭ
Ｇ１およびＭＧ２で出力されている動力をそれぞれＰ
ｇ，Ｐｍとすると、現在の運転状態において、エンジン
１５０から出力される動力と車軸１１２から出力される
動力との間の収支は、ＰｇとＰｍとの和であらわされ
る。そこで、目標回転数Ｎｅ＊の補正量は、以下の式、 目標収支−（Ｐｇ＋Ｐｍ） で表わされる収支の偏差に基づいて、比例積分微分制御
（ＰＩＤ制御）を行なうことにより求めることができ
る。ステップＳ１７０では、ステップＳ１５０で求めた
エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊に、この補正量を加
えたものを、新たに、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ
＊とする。 【００４８】ここで、ＰｇおよびＰｍの値は、上記した
ようにモータＭＧ１およびモータＭＧ２から現在出力さ
れている動力であるべきであるが、動力や出力トルクを
実測することは困難であるため、ここでは、モータＭＧ
１およびモータＭＧ２に対して現在出されているトルク
指令値（すなわち、前回トルク制御処理ルーチンを実行
したときに設定したトルク指令値）と、モータＭＧ１お
よびＭＧ２の回転数を検出するセンサの実測値とに基づ
いて、ＰｇおよびＰｍを求めている。本実施例のハイブ
リッド車両においては、通常は、既述したエネルギのロ
スやバッテリ１９４の残存容量を考慮しなければ、Ｐｇ
とＰｍとの和が値０となるように制御される。しかしな
がら実際には、目標収支を考慮しつつ制御が行なわれ、
また、モータＭＧ１およびＭＧ２の動作では、制御指令
に対して遅れが生じるため、上記したように実測した回
転数に基づいてＰｇとＰｍとの和を求め、これと既述し
た目標収支との差に基づいて、目標回転数Ｎｅ＊の補正
量を求める。なお、ＰＩＤ制御は周知の制御方法である
ため詳しい説明は省略する。 【００４９】ステップＳ１７０においてエンジン１５０
の目標回転数Ｎｅ＊を補正すると、次に、モータＭＧ１
の運転ポイント、すなわちＭＧ１の目標回転数Ｎｇ＊お
よび目標トルクＴｇ＊を設定する（ステップＳ１８
０）。エンジン１５０の目標回転数、すなわちプラネタ
リキャリア軸１２７の目標回転数Ｎｅ＊が設定されてお
り、車軸１１２の目標回転数、すなわちリングギヤ軸１
２６の回転数Ｎｍが入力されているため、図２に示した
ような共線図によって、サンギヤ軸１２５の目標回転
数、すなわちモータＭＧ１の目標回転数Ｎｇ＊を設定す
ることができる。もとより、ステップＳ１８０では、共
線図から導かれる所定の比例計算式によって、モータＭ
Ｇ１の目標回転数Ｎｇ＊を設定する。モータＭＧ１の目
標回転数Ｎｇ＊を求める式を以下に（５）式として示
す。また、モータＭＧ１の目標トルクＴｇ＊は、図２に
示したような共線図の性質によれば、既述した（３）式
に基づいて求めることができるが、実際にはＰＩＤ制御
によって設定される。 【００５０】 Ｎｇ＊＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｅ＊−１／ρ×Ｎｍ …（５） 【００５１】モータＭＧ１の運転ポイントが設定される
と、次にＣＰＵは、モータＭＧ２の運転ポイントを設定
する（ステップＳ１９０）。モータＭＧ２の目標回転数
としては、ステップＳ１００で入力したリングギヤ軸１
２６の回転数Ｎｍが与えられるため、ここでは、モータ
ＭＧ２の目標トルクＴｍ＊が設定される。モータＭＧ２
の目標トルクＴｍ＊は、既述した共線図に基づく性質に
より、駆動力Ｔｐ＊およびエンジン目標トルクＴｅ＊を
既述した（４）式に代入することにより求められるが、
実際にはＰＩＤ制御によって設定される。 【００５２】こうして設定された運転ポイントに従っ
て、ＣＰＵは、モータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１
５０の運転に関する制御処理を行ない（ステップＳ２０
０）、本ルーチンを終了する。モータＭＧ１，ＭＧ２の
制御は、設定された目標回転数と目標トルクとに応じて
各モータの三相コイルに印加する電圧が設定され、現時
点での印加電圧との偏差に応じて、駆動回路１９１，１
９２のトランジスタのスイッチングを行なうのである。
同期モータを制御する方法については周知であるため、
ここでは詳細な説明を省略する。 【００５３】エンジン１５０についても、設定された運
転ポイントで運転するための制御処理は周知であるた
め、ここでは説明を省略する。ただし、実際にエンジン
１５０の制御を行なうのはＥＦＩＥＣＵ１７０である。
したがって、トルク制御処理ルーチンでのステップＳ２
００における処理では、制御ユニット１９０からＥＦＩ
ＥＣＵ１７０に対して、エンジン１５０の運転ポイント
などの必要な情報を送信する処理が行なわれる。このよ
うに情報を送信することによって、制御ユニット１９０
のＣＰＵは、間接的にエンジン１５０の運転を制御す
る。 【００５４】ステップＳ１４０において、モータＭＧ２
の回転数が限界値を超えていると判断したときには、Ｃ
ＰＵは、既述した通常の制御とは異なる制御によって、
エンジン１５０の目標目標運転ポイント、すなわち、目
標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する（ス
テップＳ１６０）。ここでは、ステップＳ１１０，Ｓ１
２０で算出した駆動力Ｔｐ＊とエンジン要求動力Ｐｅ＊
とに基づいて、エンジン１５０の運転ポイントを設定す
る。 【００５５】モータＭＧ２の回転数が限界値を超えてい
る状態は、例えば図４で点βとして示される運転状態に
対応する。モータＭＧ２の回転数（現在ＭＧ２に対して
出されているトルク指令値と、ステップＳ１００で入力
したリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｍとに基づく運転状
態）が、図４における点βに対応する場合のように、モ
ータＭＧ２が動力を出力する際の限界値を超えていると
きには、エンジン１５０の運転ポイントは、効率が最も
高くなるポイントとする代わりに、ＭＧ２の目標トルク
Ｔｍ＊が値０となるように設定される。既述した（４）
式においてＴｍに値０を代入すると、以下の（６）式が
成立する。 【００５６】 Ｔｅ＝（１＋ρ）×Ｔｐ …（６） 【００５７】ここで、Ｔｐすなわち駆動力Ｔｐ＊はステ
ップＳ１１０において求められているため、エンジン１
５０の目標トルクＴｅ＊は、上記（６）式において、ス
テップＳ１１０で求めたＴｐ＊の値を式中のＴｐに代入
することによって求められる。 【００５８】このようにエンジン１５０の目標トルクＴ
ｅ＊を求めると、この値を基にしてエンジン１５０の目
標回転数Ｎｅ＊を求める。図７には、エンジン１５０の
運転ポイントと運転効率の関係を示したが、既述したよ
うに、エンジン１５０は、要求動力が決定されたとき
に、この要求動力に対応する曲線上（Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２
−Ｃ２、Ｃ３−Ｃ３で示したように出力される動力が一
定となる所定の曲線上）で、種々の運転ポイントをとる
ことができる。従ってこの場合には、ステップＳ１２０
で算出した要求動力Ｐｅ＊に対応するこのような曲線上
で、上記（６）式に基づいて求められた目標トルクＴｅ
＊に対応する運転ポイントを選択し、エンジン１５０の
目標回転数Ｎｅ＊を設定する。 【００５９】図９に、エンジン１５０から出力される動
力が、ステップＳ１２０で算出した要求動力Ｐｅ＊とな
る運転ポイントをつないだ曲線を、曲線Ｐｅ＊として示
す。ステップＳ１６０では、この曲線Ｐｅ＊上で、エン
ジントルクが、上記（６）式に基づいて算出したＴｅ＊
となる運転ポイントＤ１を選択し、この運転ポイントに
対応する目標回転数Ｎｅ＊を求める。なお、図９には、
エンジンの運転効率が最も高い点をつないだ動作曲線Ａ
（図７における曲線Ａと同じ）も併せて示したが、既述
したステップＳ１５０では、曲線Ｐｅ＊と動作曲線Ａと
の交点Ｄ２にあたる動作ポイントを、エンジン１５０の
運転ポイントとしている。 【００６０】エンジン１５０の運転ポイントを設定した
後は、既述したステップＳ１７０からステップＳ２００
と同様の処理を行なう。ステップＳ１７０では、ステッ
プＳ１３０で算出しておいた目標収支に基づいて、エン
ジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊の補正を行ない、これに
よってエンジン要求動力Ｐｅ＊を補正する。このような
処理を図９上で表わすと、目標トルクＴｅ＊は変えるこ
となく目標回転数Ｎｅ＊をＮｅ＊２に補正することによ
って、運転ポイントＤ３を、エンジン１５０の運転ポイ
ントとして設定する。ここで、運転ポイントＤ３は、エ
ンジン１５０からの出力動力がＰｅ＊２である曲線上の
点であるため、このような処理によって、エンジン１５
０からの出力動力はＰｅ＊２に補正される。 【００６１】ステップＳ１８０では、ＭＧ１の運転状態
が設定される。プラネタリキャリア軸１２７の目標回転
数Ｎｅ＊が、エンジン１５０の補正された目標回転数Ｎ
ｅ＊２として設定されており、リングギヤ軸１２６の回
転数Ｎｍも入力されているため、共線図に基づいて、実
際には以下に示した（５）式に基づいて、サンギヤ軸１
２５の目標回転数、すなわちモータＭＧ１の目標回転数
Ｎｇ＊が設定される。また、モータＭＧ１の目標トルク
Ｔｇ＊は、共線図の性質に基づけば、既述した（３）式
および（６）式によって以下に示す（７）式で表わすこ
とができる、実際には既述したＰＩＤ制御によって設定
される。 【００６２】 Ｔｇ＊＝−ρ×Ｔｐ＊ …（７） 【００６３】ステップＳ１９０は、モータＭＧ２の運転
状態を設定するためのステップであるが、モータＭＧ２
の目標回転数は、ステップＳ１００で入力した車速Ｎｍ
であり、また、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊が値０
となるようにステップＳ１６０以下の処理がなされてい
るため、実際にはここで新たにモータＭＧ２の運転状態
が決定されることはない。なお、ステップＳ１７０にお
いて、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊を変えること
なく、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を補正するこ
とによってエンジン１５０の要求動力Ｐｅ＊を補正して
いるため、このようなエンジン１５０の要求動力の補正
を行なっても、ＭＧ２の目標トルクは値０のままである
（既述した（３）式参照）。こうして設定された運転ポ
イントに従って、ＣＰＵは、モータＭＧ１，ＭＧ２およ
びエンジン１５０の運転に関する制御処理を行ない（ス
テップＳ２００）、本ルーチンを終了する。 【００６４】上記したようなステップＳ１６０以下の処
理を行なった場合の共線図を、図１０に実線で示す。ス
テップＳ１６０以下の処理を行なう場合には、ステップ
Ｓ１１０で求められた駆動力Ｔｐ＊に基づいてエンジン
の要求動力Ｐｅ＊が算出され、これに基づいてエンジン
１５０の運転ポイントが設定されるが、このとき、モー
タＭＧ２の目標トルクが値０となるようにエンジン１５
０の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊が求めら
れる。また、これらの結果に対応してモータＭＧ１の運
転状態が設定される。 【００６５】なお、車両が同様に高速で走行している状
態の時に、ステップＳ１５０以下の処理を行なう場合に
は、既述した図５に示した共線図の状態となる。ステッ
プＳ１５０以下の処理を行なう場合には、駆動力Ｔｐ＊
に基づいてエンジンの要求動力Ｐｅ＊が算出され、これ
に基づいてエンジン１５０の運転ポイントが設定される
が、このとき、エンジン１５０の効率が最も高くなるよ
うに、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊および目標ト
ルクＴｅ＊（図中Ｔｅ）が求められる。また、これらの
結果とリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｍに応じて、モー
タＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｇ＊、Ｔｍ＊およびモ
ータＭＧ１の目標回転数Ｎｇ＊が求められる。 【００６６】ここで、図１０では、ステップＳ１６０以
下の処理を行なった場合の共線図に加えて、リングギア
軸１２６の回転数Ｎｍおよび駆動力Ｔｐ＊がこの場合と
同じであって、ステップＳ１５０以下の処理を行なう場
合に設定される状態に対応する共線図を、さらに点線で
示している。図１０に示したステップＳ１６０以下の処
理を行なった場合に対応する共線図の運転状態では、ス
テップＳ１５０以下の処理を行なう場合に比べて、出力
動力が等しい曲線上で、エンジン１５０の目標回転数Ｎ
ｅ＊をより大きくし、またこれに伴ってエンジン１５０
の目標トルクＴｅ＊をより小さくすることで（図９参
照）、Ｔｅ＊を分割したＴｅｐと駆動力Ｔｐ＊を釣り合
わせてモータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊を値０としてい
る。このような運転を行なうと、モータＭＧ２の出力軸
はトルクを出力することなく回転数Ｎｍで回転し、リン
グギヤ軸１２６は、回転数Ｎｍで回転しつつ、駆動力Ｔ
ｐ＊と釣り合うエンジン直達トルク（エンジン１５０が
出力するトルクによってリングギヤ軸１２６に発生する
トルク）Ｔｅｐを出力する。 【００６７】なお、モータＭＧ２の出力トルクが略０で
あれば、モータＭＧ２から出力される動力Ｐｍも略０と
なる。したがって、既述した目標収支を考慮せず、モー
タＭＧ１から出力される動力ＰｇとモータＭＧ２から出
力される動力Ｐｍとが釣り合い、両者の和が値０となる
状態においては、モータＭＧ２の出力トルクが略０であ
ればモータＭＧ１から出力される動力Ｐｇも略０とな
る。このような状態を示す図１０では、モータＭＧ１の
目標トルクＴｇ＊は、エンジン１５０の目標トルクＴｅ
＊を剛体に作用する分配法則に基づいて分配したトルク
Ｔｅｓに釣り合う力として表わされ、モータＭＧ１の目
標回転数Ｎｇ＊は略０として表わされる。なお、図６に
示した処理を実行し、目標収支を考慮した制御を実際に
行なう場合には、モータＭＧ１は、バッテリ１９４の残
存容量に応じて回生あるいは力行を行なうため、サンギ
ヤ軸１２５は所定の回転数で回転する。 【００６８】ここで、本実施例の動力出力装置では、ス
テップＳ１９０で設定されたモータＭＧ２の運転状態が
限界値を超える場合には、ステップＳ２００でモータＭ
Ｇ２の運転制御を行なう際に、モータＭＧ２の出力トル
クを強制的に略０とし、限界を超える運転状態はとらな
い。このような場合に、図６に示したトルク制御処理ル
ーチンを次回実行する際には、ステップＳ１４０では、
前回実行したトルク制御処理ルーチンのステップＳ１９
０で設定したモータＭＧ２の運転状態（モータＭＧ２の
運転状態の限界値を超える運転状態）を呼び出し、限界
値を超えたものと判断して、既述したステップＳ１６０
以下の処理を行なう。したがって、ステップＳ１５０以
下の処理を行なうとモータＭＧ２の運転状態が限界値を
超えてしまう場合にも、モータＭＧ２をその限界値を超
える状態で運転することなく、モータＭＧ１とＭＧ２の
出力のバランスを取りつつ、直ちに所望の走行状態を実
現する。 【００６９】また、上記した実施例では、ステップＳ１
３０において目標収支を算出し、この結果に基づいてス
テップＳ１７０においてエンジン１５０の目標回転数の
補正を行なって、これによってエンジン１５０における
要求動力Ｐｅ＊を補正することとしたが、ステップＳ１
３０で算出した目標収支に基づいて、まずエンジン１５
０における要求動力Ｐｅ＊を補正し、これに基づいて、
ステップＳ１５０、およびステップＳ１６０でエンジン
１５０の運転ポイントを設定することとしても良い。 【００７０】このような構成を、図９に基づいて説明す
る。このような場合には、まず、ステップＳ１３０にお
いて算出した目標収支を基にして、エンジン１５０から
出力すべき要求動力Ｐｅ＊を補正する。このような動作
は、図９において、エンジン１５０の運転ポイントを、
曲線Ｐｅ＊上ではなく曲線Ｐｅ＊２上で設定することと
する動作に対応する。ここで、ステップＳ１４０におい
てモータＭＧ２の運転状態が限界値を超えたと判断さ
れ、ステップＳ１６０以下の処理を行なう場合には、こ
の曲線Ｐｅ＊２上で、エンジン１５０の目標トルクＴｅ
＊が既述した（６）式に対応する値となる運転ポイント
（モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊が値０となるような
運転ポイント）、すなわち図９における運転ポイントＤ
３を選択し、エンジン１５０の運転状態を設定する。な
お、ステップＳ１４０においてモータＭＧ２の運転状態
が限界値を超えないと判断され、ステップＳ１５０以下
の処理を行なう場合には、曲線Ｐｅ＊２と動作曲線Ａと
の交点である運転ポイントＤ４を選択し、エンジン１５
０の運転状態を設定すればよい。 【００７１】以上のように構成された本実施例の動力出
力装置を備えた車両では、モータＭＧ２の回転数が限界
値を超えている場合には、出力トルクＴｍ＊が実質的に
０となるようにモータＭＧ２の運転状態を設定し、この
ように設定されたモータＭＧ２の運転状態と要求動力と
に基づいて、エンジン１５０およびモータＭＧ１の運転
状態を設定する。したがって、エンジン１５０から充分
な動力を出力することによって、モータＭＧ２が出力可
能な運転状態における回転数の限界値を超える回転数で
リングギヤ軸１２６を回転させつつ、エンジン直達トル
クによってリングギヤ軸１２６から所望のトルクを出力
することができ、モータＭＧ２の性能によって車速が制
限されてしまうことがない。このように、モータＭＧ２
の性能によって車速が制限されることがないため、車両
において所定の車速を保証するために車両に搭載すべき
モータＭＧ２をより小型化することができる。モータＭ
Ｇ２をより小型化することができることで、車両の軽量
化、車両の設計の自由度の向上、あるいは車両の製造コ
ストの低減等の効果を得ることができる。 【００７２】なお、上記した説明では、ステップＳ１４
０においてモータＭＧ２の回転数が限界値を超えると判
断される際（図４における点βに対応する運転状態）に
行なわれる制御について述べたが、図４における点γ１
に対応する運転状態の場合にも、同様の処理を行なうこ
とができる。すなわち、モータＭＧ２の回転数は限界値
を超えていない場合であって、モータＭＧ２に対して設
定される目標トルクが、図４に示したモータＭＧ２の限
界値を超える場合にも、同様の処理を行なうことができ
る。点γ１に対応する運転状態のように、モータＭＧ２
が出力可能な運転状態における回転数の限界値（点ＬＩ
Ｍに対応する回転数）を超えていない場合には、モータ
ＭＧ２の回転数Ｎｍは車速から求めた値とすると共に、
目標トルクＴｍ＊は、モータＭＧ２の運転状態の限界値
の範囲内となるより小さい値を選択して、運転ポイント
を定めればよい。図４に則せば、点γ１に代えて点γ２
に対応する運転ポイントを選択する。このように設定さ
れたモータＭＧ２の運転ポイントとエンジン１５０の要
求動力Ｐｅ＊とに基づいて、エンジン１５０の運転ポイ
ントを設定することができ、これによってさらにモータ
ＭＧ１の運転ポイントを設定することができる。 【００７３】このように、図４に示した点γ１に対応す
る運転状態の時に上記した処理を行なう場合には、図６
に示したトルク制御処理ルーチンのステップＳ１４０に
おいてモータＭＧ２の回転数が限界値を超えていないと
判断されたときに、一旦ステップＳ１５０からステップ
Ｓ１９０の処理を行なって、通常制御を行なうときのモ
ータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊を設定する。この一旦設
定したモータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊および回転数Ｎ
ｍで表わされる運転状態が、図４に示したモータＭＧ２
の運転状態の限界値を超えているか（例えば点γ１に対
応する運転状態であるか）、すなわち目標トルクが限界
値を超えているかを判断し、限界値を超えていると判断
されたときには、ステップＳ１６０以下の処理に代え
て、上記した処理を行なえばよい。このような処理で
は、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊として、モータＭ
Ｇ２の運転状態の限界値の範囲内となるより小さい値が
選択されるようにモータＭＧ２の運転状態（例えば点γ
２に対応する運転状態）を改めて設定し、モータＭＧ２
の出力トルクが上記Ｔｍ＊となることと要求動力Ｐｅ＊
とに基づいて、エンジン１５０の運転状態を改めて設定
する。もとより、エンジン１５０の目標回転数を補正す
ることによりエンジン１５０から出力される動力を補正
すれば、モータＭＧ２において所望のトルクを出力させ
ることができる。 【００７４】また、上記した説明では、モータＭＧ２の
運転状態が限界値を超える場合の制御について説明した
が、モータＭＧ１についても同様の制御を行なうことが
できる。既述したように、モータＭＧ１の出力トルクＴ
ｇ＊は、エンジン出力トルクＴｅ＊によって決定される
が、このような値がモータＭＧ１の限界を超える場合も
考えられる。モータＭＧ１の出力トルクが限界を超える
ときに、単にモータＭＧ１の出力トルクを小さく設定す
るだけでは、エンジン１５０から出力される動力に余裕
があっても、充分な駆動力Ｔｐが得られないことになっ
てしまう。このような場合には、モータＭＧ１の運転状
態が限界を超えないようにその出力トルクＴｇ＊を決定
し、これに基づいてエンジン出力トルクＴｅ＊を設定す
ると共に、リングギヤ軸１２６において駆動力Ｔｐ＊が
働くように、モータＭＧ２の出力トルクＴｍ＊を設定す
る（（３）式および（４）式参照）。エンジン回転数Ｎ
ｅ＊は、エンジン要求動力Ｐｅ＊およびエンジン出力ト
ルクＴｅ＊に基づいて設定することができ、最終的にモ
ータＭＧ１の回転数が設定される。このような制御を行
なうことによって、モータＭＧ１の性能の限界値に関わ
らず、エンジン１５０から充分な動力を出力することに
よって、所望のトルクおよび回転数からなる動力をリン
グギヤ軸１２６から出力することができる。 【００７５】（３）他の実施例 以上の実施例では、プラネタリギヤ１２０を用いた構成
のハイブリッド車両を例示した。本発明は、このような
構成ばかりでなく、他の構成のハイブリッド車両にも適
用可能である。もとより、プラネタリギヤ１２０とエン
ジン１５０、モータＭＧ１，モータＭＧ２とは、種々の
態様で結合させた構成を採ることが可能である。また、
プラネタリギヤ１２０と同様の作用、すなわち、３つの
回転軸を有し、一の回転軸から入力された動力を残余の
２つの回転軸に任意に分配して出力可能な作用を奏する
その他の機構を採用することもできる。 【００７６】さらに、以下に示すとおり、プラネタリギ
ヤ１２０とモータＭＧ１の作用を一つの機構で実現する
構成も可能であり、このような構成を第２実施例として
説明する。図１１は、第２実施例のハイブリッド車両の
構成を示す説明図である。第２実施例のハイブリッド車
両では、プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１に代
えて、クラッチモータＣＭを用いる点で、既述した実施
例と相違する。なお、図１１では、図１に示したハイブ
リッド車両に対応する部材には同じ部材番号を付し、既
述した実施例と共通する構成に関わる説明は省略する。 【００７７】クラッチモータＣＭとは、同軸周りに相対
的に回転可能な２つのロータ、すなわち、インナロータ
２３２とアウタロータ２３３とを有する対ロータ電動機
である。本実施例では、インナロータ２３２にはモータ
ＭＧ２のロータと同様、永久磁石が貼付されており、ア
ウタロータ２３３にはコイルが巻回されたモータを適用
した。インナロータ２３２にはエンジン１５０のクラン
クシャフト１５６が結合されており、アウタロータ２３
３にはモータＭＧ２のロータが結合されている。アウタ
ロータ２３３は、また、駆動軸１１３にも機械的に結合
される。 【００７８】クラッチモータＣＭでは、コイルへの通電
を駆動回路１９１で制御することにより、インナロータ
２３２とアウタロータ２３３との磁気的な結合を制御す
ることができる。駆動回路１９１は、第１実施例と同様
に、トランジスタインバータで構成されている。このよ
うな磁気的な結合により、エンジン１５０から出力され
た動力を、駆動軸１１３に伝達することができる。ま
た、所定の滑りをもった状態でインナロータ２３２とア
ウタロータ２３３とを回転させることにより、滑り量に
応じた電力を回生することができる。当然、バッテリ１
９４から電力の供給を受けて、トルクを出力することも
可能である。つまり、クラッチモータＣＭは、単体でプ
ラネタリギヤ１２０とモータＭＧ１の組み合わせと同等
の作用を奏することができる。 【００７９】このようなハイブリッド車両においても、
既述した実施例と同様の制御を行なうことができる。第
２実施例のハイブリッド車両において、図６に示したト
ルク制御処理ルーチンと同様の処理を行なう動作を、以
下に説明する。なお、ここでは、説明の簡単のため、図
６に示した目標収支に基づく補正の処理は省略してい
る。 【００８０】まず、図６のステップＳ１００と同様に、
アクセル開度および車速（駆動軸１１３の回転数）Ｎｍ
を入力し、これに基づいて駆動力Ｔｐ＊を求める（ステ
ップＳ１１０に対応）。駆動力Ｔｐ＊を求めると、次に
ＣＰＵは、駆動力Ｔｐ＊と車速Ｎｍの積から算出される
走行動力として、エンジン要求動力Ｐｅ＊を算出する
（ステップＳ１２０に対応）。その後、ステップＳ１４
０と同様に、モータＭＧ２の運転状態（現在モータＭＧ
２に対して出されているトルク指令値と、先に入力した
駆動軸１１３の回転数Ｎｍとに基づく運転状態）が限界
値を超えているかどうかを判断する（ステップＳ１４０
に対応）。 【００８１】ここで図４に示した点βに対応する運転状
態のように、モータＭＧ２の回転数が限界値を超えてい
る場合には、既述した実施例と同様に、モータＭＧ２の
運転状態は、目標トルクＴｍ＊が略０、目標回転数は上
記Ｎｍと設定される。また、モータＭＧ２の運転状態が
図４に示した点γ１に対応する運転状態の様な場合に
は、モータＭＧ２の運転状態は、目標回転数は上記Ｎｍ
であって、目標トルクＴｍ＊はモータＭＧ２の性能の限
界値を超えない運転状態（図４の点γ２に対応）に設定
される。 【００８２】図１１に示した構成のハイブリッド車両で
は、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊と駆動力Ｔｐ＊が
決定されると、両者の差からクラッチモータＣＭの目標
トルクＴｃ＊を設定することができる。モータＭＧ２の
目標トルクＴｍ＊が略０であれば、駆動力Ｔｐ＊とクラ
ッチモータＣＭの目標トルクＴｃ＊とは等しくなる。 【００８３】また、第２実施例のハイブリッド車両で
は、クラッチモータＣＭの出力トルクとエンジン１５０
の出力トルクとは等しくなるため、クラッチモータＣＭ
の目標トルクＴｃ＊が設定されれば、エンジン１５０の
目標トルクＴｅ＊も決定される。ここで、図６のステッ
プＳ１２０に対応する工程においてエンジン１５０の要
求動力Ｐｅ＊が算出されているため、この要求動力Ｐｅ
＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて、エンジン１５０の
目標回転数Ｎｅ＊も決定される。 【００８４】また、図６のステップＳ１４０に対応する
工程で、モータＭＧ２の運転状態が限界値を超えていな
いと判断された場合には、既述した実施例と同様に、ス
テップＳ１２０に対応する工程で算出したエンジン要求
動力Ｐｅ＊を出力するように、エンジン１５０の効率が
最も高くなるよう運転ポイントを、エンジン１５０に対
して設定する。このようにエンジン１５０の目標トルク
Ｔｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を決定すると、エンジン
１５０の目標トルクＴｅ＊と同じ値がクラッチモータＣ
Ｍの目標トルクＴｃ＊として設定される。また、駆動力
Ｔｐ＊とクラッチモータＣＭの目標トルクＴｃ＊との差
より、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊が設定される。
なお、実際には、このような制御を行なう際には、図６
と同様に目標収支による補正を行ない、目標収支に基づ
いてエンジン１５０の運転状態およびクラッチモータＣ
Ｍの運転状態を補正する。 【００８５】以上、図１１に示した構成のハイブリッド
車両において、モータＭＧ２の運転状態が限界を超える
場合について説明したが、クラッチモータＣＭの出力ト
ルクが限界値をこえる場合には、クラッチモータＣＭの
性能に応じてエンジン１５０の運転状態を設定すること
によって、駆動軸１１３から所望のトルクを出力するこ
とが可能となる。クラッチモータＣＭの出力トルクが限
界値を超える場合には、限界を超えないようにその目標
トルクＴｃ＊を設定する。クラッチモータＣＭの目標ト
ルクＴｃ＊は、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と等
しくなるため、このエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊
とエンジン要求動力Ｐｅ＊とからエンジン１５０の目標
回転数Ｎｅ＊を設定することができる。また、モータＭ
Ｇ２の目標トルクＴｍ＊は、駆動力Ｔｐ＊と、クラッチ
モータＣＭの目標トルクＴｃ＊との差として設定するこ
とができる。 【００８６】このように、第２実施例のハイブリッド車
両においても、エンジン１５０から充分な動力を出力
し、モータＭＧ２やクラッチモータＣＭの運転状態の限
界値に応じてエンジン１５０の運転状態を設定すること
によって、モータＭＧ２やクラッチモータＣＭを大型化
することなく、駆動軸１１３において所望の回転数およ
びトルクを出力し、車両の性能を充分に確保することが
可能となる。 【００８７】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例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
様態で実施し得ることは勿論である。
びその制御方法、並びにハイブリッド車両に関し、詳し
くは、内燃機関と電動発電機とを備え、内燃機関の出力
軸と電動発電機の回転軸と駆動軸とが機械的に結合され
た動力出力装置およびその制御方法、並びにハイブリッ
ド車両に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、内燃機関に加えて電動機を備える
ハイブリッド車両として、種々の構成が提案されてい
る。ハイブリッド車両は、従来のガソリンエンジンを搭
載した車両に比べて、化石燃料の消費量を大幅に削減す
ることが可能であり、環境問題の深刻化と共に社会的要
請が増している。ハイブリッド車両の一種として、パラ
レル・ハイブリッド車両がある。パラレル・ハイブリッ
ド車両では、内燃機関からの動力および電動機からの動
力の両方を、車軸に伝達可能である。パラレル・ハイブ
リッド車両の構成の一例を、図１に示す。 【０００３】図１に示したハイブリッド車両は、エンジ
ン１５０と、電動発電機ＭＧ１，ＭＧ２とが備えられて
いる。これら三者は、プラネタリギヤ１２０を介して機
械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、遊星
歯車とも呼ばれ、以下に示すそれぞれのギヤに結合され
た３つの回転軸を有している。プラネタリギヤ１２０を
構成するギヤは、中心で回転するサンギヤ１２１、サン
ギヤ１２１の外周で自転しながら公転するプラネタリピ
ニオンギヤ１２３、さらにその外周で回転するリングギ
ヤ１２２である。プラネタリピニオンギヤ１２３は、プ
ラネタリキャリア１２４に軸支されている。図１のハイ
ブリッド車両では、エンジン１５０の駆動軸であるクラ
ンクシャフト１５６は、プラネタリキャリア１２４の回
転軸と結合してプラネタリキャリア軸１２７を成す。ま
た、電動発電機ＭＧ１の駆動軸は、サンギヤ１２１の回
転軸に結合してサンギヤ軸１２５を成し、電動発電機Ｍ
Ｇ２の駆動軸は、リングギヤ１２２の回転軸に結合して
リングギヤ軸１２６を成す。さらにリングギヤ１２２
は、チェーンベルト１２９およびディファレンシャルギ
ヤを介して、車軸１１２に結合している。 【０００４】このような構成のハイブリッド車両の基本
的な動作を説明するために、まず、プラネタリギヤ１２
０の動作について説明する。プラネタリギヤ１２０は、
上記した３つの回転軸のうち、２つの回転軸の回転数お
よび一つの回転軸のトルク（以下、所定の回転軸におけ
る回転数とトルクとを合わせて回転状態と呼ぶ）が決定
されると、すべての回転軸の回転状態が決まるという性
質を有している。各回転軸の回転状態の関係は、機構学
上周知の計算式によって求めることができるが、共線図
と呼ばれる図により幾何学的に求めることもできる。 【０００５】図２に共線図の一例を示す。縦軸は、各回
転軸の回転数を示している。横軸は、各ギヤのギヤ比を
距離的な関係で示している。サンギヤ軸１２５（図２中
のＳ）とリングギヤ軸１２６（図２中のＲ）とを両端に
とり、位置Ｓと位置Ｒとの間を１：ρに内分する位置Ｃ
を、プラネタリキャリア軸１２７の位置とする。ρは、
リングギヤ１２２の歯数（Ｚｒ）に対するサンギヤ１２
１の歯数（Ｚｓ）の比である。こうして横軸上に定義さ
れた位置Ｓ，Ｃ，Ｒに対して、それぞれのギヤの回転軸
の回転数Ｎｇ，Ｎｅ，Ｎｍをプロットする。プラネタリ
ギヤ１２０は、このようにプロットされた３点が、必ず
一直線上に並ぶという性質を有している。この直線を動
作共線と呼ぶ。直線は、２点が決まれば一義的に決定さ
れるものであるため、この動作共線を用いることによ
り、３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転数から、
残る１つの回転軸の回転数を求めることができる。 【０００６】また、プラネタリギヤ１２０では、各回転
軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示したと
き、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性
質を有している。具体例として、プラネタリキャリア軸
１２７に作用するトルクをＴｅとする。このとき、図２
に示す通り、トルクＴｅに相当する大きさの力を位置Ｃ
で動作曲線に鉛直方向下から上に作用させる。作用させ
る方向は、トルクＴｅの方向に応じて定まる。また、リ
ングギヤ軸１２６に対して作用するトルクＴｐを、位置
Ｒにおいて動作共線に、鉛直方向上から下に作用させ
る。図中のＴｅｓ，Ｔｅｐは、剛体に作用する力の分配
法則に基づいて、トルクＴｅを等価な２つの力に分配し
たものである。トルクＴｅｓ，Ｔｅｐの大きさは、以下
の式（１），（２）により表わすことができる。 【０００７】 Ｔｅｓ＝ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ …（１） Ｔｅｐ＝１／（１＋ρ）×Ｔｅ …（２） 【０００８】以上の力が作用した状態で、動作共線図が
剛体として釣り合いがとれているという条件を考慮すれ
ば、ＭＧ１によってサンギヤ軸１２５に作用すべきトル
クＴｇと、ＭＧ２によってリングギヤ軸に作用すべきト
ルクＴｍとを求めることができる。トルクＴｇはトルク
Ｔｅｓと等しくなり、トルクＴｍはトルクＴｐとトルク
Ｔｅｐの差分と等しくなる。このような性質に基づいた
各トルクＴｇ、Ｔｍを表わす式を、以下に式（３），
（４）として示す。 【０００９】 Ｔｇ＝−ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ …（３） Ｔｍ＝Ｔｐ−１／（１＋ρ）×Ｔｅ …（４） 【００１０】プラネタリキャリア軸１２７に結合された
エンジン１５０が回転しているとき、動作共線に関する
上述の条件を満足する条件下で、サンギヤ１２１および
リングギヤ１２２は様々な運転状態で回転することがで
きる。サンギヤ１２１が回転しているときには、その回
転動力を利用して電動発電機ＭＧ１により発電すること
が可能である。リングギヤ１２２が回転しているときに
は、エンジン１５０から出力された動力を、車軸１１２
に伝達することが可能である。図１に示した構成を有す
るハイブリッド車両では、エンジン１５０から出力され
た動力を、車軸１１２に機械的に伝達される動力と、一
方の電動発電機が回生する（発電機として働く）ことに
よって電力に変換される動力に分配し、さらに回生され
た電力を用いて他方の電動発電機が力行する（電動機と
して働く）ことによって、車軸１１２において所望の動
力を出力しながら走行することができる。このように、
図１に示した構成のハイブリッド車両が走行する際に
は、通常は、電動発電機ＭＧ１およびＭＧ２がそれぞ
れ、力行あるいは回生を行ない、力行で消費される電力
と回生で生じる電力とが釣り合うように制御される。 【００１１】ここで、図１に示した構成のハイブリッド
車両では、車両の走行状態を制御する際には、まず車速
とアクセル開度から、車軸１１２（実際には、車軸と機
械的に結合しているリングギヤ軸１２６）における要求
トルクが決定され、この要求トルクと車速から、リング
ギヤ軸１２６から出力すべき要求動力が決定される。次
いで、この要求動力をリングギヤ軸１２６が出力可能と
なるように、エンジン１５０が出力すべき動力が決定さ
れ、この所定の動力をエンジン１５０が出力するよう
に、エンジン１５０の駆動状態が制御される。また、上
記所定の動力をエンジン１５０が出力したときに、リン
グギヤ軸１２６において上記要求トルクが実現されるよ
うに、ＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が制御される。ＭＧ
１，ＭＧ２が力行あるいは回生を行なうことで、エンジ
ンから出力された所定の動力が、所望の回転数およびト
ルクに変換されてリングギヤ軸１２６、すなわち車軸１
１２より出力される。 【００１２】ここで、リングギヤ軸１２６から出力すべ
き動力として決定された要求動力に対応する所定の動力
を、エンジン１５０によって出力する際、エンジン１５
０は、種々の運転状態（回転数と出力トルクとの組み合
わせ）をとりうる。そこで、所定の動力を出力するよう
にエンジンを制御する際には、最も効率の高くなる動作
点を選択して、その動作点においてエンジンが駆動され
るように、ＭＧ１およびＭＧ２の駆動状態が制御され
る。 【００１３】エンジン１５０が上記所定の動力を出力す
る際に最も効率が高くなる上記動作点が求められると、
この動作点における回転数およびトルクが、エンジン１
５０の目標回転数および目標トルクとなる。ここで、既
述したように、エンジン１５０の駆動軸はプラネタリキ
ャリア１２４の回転軸と結合しているため、エンジン１
５０が上記動作点で運転しつつ上記所定の動力を出力す
るとき、プラネタリキャリア軸１２７の回転数は、上記
の様に決定されたエンジン１５０の目標回転数となる。
また、リングギヤ１２２の回転軸と電動発電機ＭＧ２の
駆動軸とは結合しており、さらにリングギヤ１２２は機
械的に車軸１１２に結合しているため、リングギヤ軸１
２６の回転数は、車速から一義的に求めることができ
る。ここで、サンギヤ１２１の回転軸とＭＧ１の駆動軸
とは結合しているため、ＭＧ１の回転数はサンギヤ軸１
２５の回転数であるが、サンギヤ軸１２５の回転数は、
リングギヤ軸１２６の回転数とプラネタリキャリア軸１
２７の回転数とが決まると、図２に示した共線図により
求めることができる。 【００１４】このようにプラネタリギヤ１２０を構成す
る各ギヤに結合された各回転軸の回転数が決まると、所
定の処理によって、ＭＧ１およびＭＧ２で出力すべきト
ルクの大きさが決まる。このような条件で駆動するよう
ＭＧ１およびＭＧ２の運転状態を制御しつつ、エンジン
１５０が上記所定の動力を出力するよう制御すれば、エ
ンジン１５０はその効率が最適となる状態で運転され、
ハイブリッド車両においては所望の運転状態を実現する
ことができる。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】ここで、ＭＧ１および
ＭＧ２は、既述したように力行および回生を行ない、種
々の回転数および出力トルクとなるような運転状態が可
能であるが、これら回転数および出力トルクには限界値
がある。図３および図４は、それぞれ、ＭＧ１，ＭＧ２
におけるこのような回転数および出力トルクの限界値を
示す出力特性を表わす説明図である。これらの限界値
は、モータそのものの能力や、モータの機械的な性質な
どに応じて定まるものである。したがって、ハイブリッ
ド車両において、プラネタリギヤ１２０を介することで
エンジン１５０が出力する動力を変換し、ＭＧ１，ＭＧ
２を制御することで車軸において所望の運転状態を実現
しようとする際に、ＭＧ１やＭＧ２に対して指示される
運転状態が、これら電動発電機の限界値を超えてしまう
可能性があった。すなわち、エンジン１５０が出力する
動力がエンジン１５０の性能の範囲内の値であっても、
ＭＧ１あるいはＭＧ２に対して決定される運転状態が、
図３および図４に示した限界値を超えてしまうおそれが
あった。 【００１６】図１に示した構成のハイブリッド車両にお
いて、その車速を上げたときには、図５に示す共線図の
ような運転状態となることがある。この状態では、リン
グギヤ軸１２６は正転しつつＭＧ２は回生し、ＭＧ２が
回生するのと同等の電力は、ＭＧ１が力行することで消
費される。ハイブリッド車両がこのような運転状態とな
っているときのＭＧ２の運転状態の一例を、図４に示し
たＭＧ２の出力特性を表わす説明図において、点αで示
す。ここで、さらにハイブリッド車両の車速を上げよう
とアクセルが踏み込まれると、リングギヤ軸１２６の回
転数、すなわちＭＧ２の回転数を上げるための制御が行
なわれることになる。このような時には、既述した要求
動力や、エンジン１５０の運転効率が最もよくなる動作
点に基づいて定められるＭＧ２の運転状態が、図４中、
点βで表わした位置に対応する運転状態となり、ＭＧ２
の運転状態の限界値を超えてしまう。 【００１７】ＭＧ２に対して求められる運転状態が、図
４中点βで表わした位置に対応する状態となり、限界値
を超える場合には、このような運転状態をとることはで
きないため、既述した要求動力に対してエンジン１５０
の出力にはまだ余力がある場合にも、それ以上車速を上
げることはできなかった。したがって、このような場合
には、エンジン１５０が出力可能な動力によってではな
く、ＭＧ２の性能によって、車速の上限が制限を受ける
ことになってしまった。 【００１８】このようなハイブリッド車両において、種
々の走行状態を考慮した上で、エンジン１５０における
出力状態の限界内でさらなる車速を実現しようとする
と、より大きな電動発電機を搭載することが必要であっ
た。すなわち、充分に大きなＭＧ１およびＭＧ２を搭載
すれば、エンジン１５０が出力できる動力の範囲内で、
あらゆる走行状態に対してＭＧ１およびＭＧ２は対応可
能となる。しかしながら、より大きな電動発電機を搭載
することは、より大きなスペースを電動発電機が占める
ことになるため、車両設計上の制約が増大するという問
題を生じると共に、車両重量が増すため燃費の低下など
の問題をさらに招いてしまう。そのため、電動発電機の
大型化を伴うことなく、エンジンの性能を充分に発揮さ
せてさらなる車速を実現し、車両性能を向上させること
が望まれていた。 【００１９】本発明の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は、こうした問題を解決
し、モータを大型化することなく、エンジンの性能を充
分に発揮させて、車両の性能を充分に確保することを目
的としてなされ、次の構成を採った。 【００２０】 【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の動力出力装置は、エンジンと、該エンジンの出力
軸および外部に動力を出力する駆動軸に結合され、前記
エンジンから出力された動力を前記駆動軸に伝達すると
共に、該伝達される動力の大きさを電力のやり取りによ
って調整する動力調整手段と、前記駆動軸に結合された
電動機とを備える動力出力装置であって、前記エンジン
に対して要求された要求動力を算出する要求動力算出手
段と、前記駆動軸の回転数を入力し、該駆動軸の回転数
が、前記電動機が動力を出力する際に許容できる回転数
の限界値を超えているかどうかを判別する回転数超過判
別手段と、前記回転数超過判別手段が前記回転数の限界
値を超えていると判別したときに、前記電動機の運転状
態を、前記電動機の出力トルクが略０となり、回転数が
前記駆動軸の回転数と等しくなるように設定すると共
に、設定された前記電動機の運転状態と前記要求動力と
に基づいて、前記エンジンの運転状態を設定する運転状
態設定手段と、前記回転数超過判別手段が前記回転数の
限界値を超えていると判別したときに、前記電動機およ
び前記エンジンの運転状態が、前記運転状態設定手段に
より設定した運転状態になるように、前記エンジンと前
記動力調整手段と前記電動機とを運転する運転手段と、
前記動力調整手段および前記電動機との間で電力のやり
取りを行なう２次電池と、少なくとも、前記動力出力装
置が動作する際に生じるエネルギ損失と、前記２次電池
における充放電要求とに基づいて、前記エンジンから出
力すべき動力を補正するためのエネルギ収支を算出する
収支算出手段とを備え、前記運転状態設定手段は、前記
回転数超過判別手段が前記回転数の限界値を超えている
と判別したときに前記エンジンの運転状態を設定する際
には、前記収支算出手段が算出したエネルギ収支に基づ
いて、前記エンジンの回転数を補正することによって前
記エンジンから出力される動力を補正する補正手段を備
え、前記運転手段は、前記補正手段が補正した結果に基
づいて、前記エンジンおよび前記動力調整手段を運転す
ることを要旨とする。 【００２１】以上のように構成された本発明の動力出力
装置は、エンジンの出力軸および外部に動力を出力する
駆動軸に結合される動力調整手段が、前記エンジンから
出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該駆動
される動力の大きさを電力のやり取りによって調整す
る。このような動力出力装置は、前記駆動軸の回転数を
入力して、この駆動軸の回転数が、前記駆動軸に結合さ
れた電動機が動力を出力する際に許容できる回転数の限
界値を超えているかどうかを判別する。回転数の限界値
を超えていると判別したときには、電動機の運転状態
を、その出力トルクが略０となり、回転数が前記駆動軸
の回転数と等しくなるように設定すると共に、設定され
た電動機の運転状態と、エンジンに対して要求された要
求動力とに基づいて、エンジンの運転状態を設定する。
また、電動機およびエンジンの運転状態が、設定した運
転状態となるように、前記エンジンと前記動力調整手段
と前記電動機とを運転する。 【００２２】 【００２３】 このような本発明の動力出力装置によれ
ば、前記駆動軸の回転数が、前記電動機が動力を出力す
る際に許容できる回転数の限界値を超えると判別したと
きには、出力トルクが略０となるように前記電動機の運
転状態を設定し、設定した電動機の運転状態と要求動力
とに基づいてエンジンの運転状態を設定するため、動力
出力装置が備える駆動軸の回転数が、前記電動機の性能
によって制限されることがない。エンジンから充分な動
力が出力されるならば、前記電動機からの出力トルクが
略０となるように前記電動機を運転しつつ、前記駆動軸
において所望の回転数およびトルクからなる動力を出力
することができる。したがって、駆動軸から所望の動力
を出力するために必要な電動機の性能を抑えることが可
能となり、動力出力装置が備える電動機の大きさをより
小さくすることができる。さらに、エンジンにおける出
力トルクによって前記駆動軸の出力トルクが影響を受け
る場合であっても、エンジンから出力される動力をエン
ジンの回転数によって補正しているため、駆動軸から出
力されるトルクが変化することがない。したがって、エ
ンジンから出力される動力を補正することによって、駆
動軸から出力される動力が所望の大きさからずれてしま
うことがない。 【００２４】 【００２５】 【００２６】 【００２７】 【００２８】 【００２９】 【００３０】 【００３１】 【００３２】 【００３３】 【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態を
実施例に基づき説明する。 （１）装置の構成 はじめに、本発明の実施例としての動力出力装置を適用
したハイブリッド車両の構成について、図１を用いて説
明する。このハイブリッド車両の動力系統は、次の構成
から成っている。動力系統に備えられた原動機としての
エンジン１５０は、通常のガソリンエンジンであり、ク
ランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の
運転は、燃料噴射制御電子制御装置（以下、ＥＦＩＥＣ
Ｕと呼ぶ）１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ
１７０は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有する
ワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲ
ＯＭに記録されたプログラムに従い、エンジン１５０の
燃料噴射その他の制御を実行する。図示を省略したが、
これらの制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０
には、エンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが
接続されている。 【００３４】動力系統には、他にモータＭＧ１，ＭＧ２
が備えられている。モータＭＧ１，ＭＧ２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を有
するロータ１３２，１４２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１３３，１４３とを備え
る。ステータ１３３，１４３は、ケース１１９に固定さ
れている。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１３３，１
４３に巻回された三相コイルは、それぞれ、駆動回路１
９１，１９２を介してバッテリ１９４に接続されてい
る。駆動回路１９１，１９２は、各相ごとにスイッチン
グ素子としてのトランジスタを２つ１組で備えたトラン
ジスタインバータである。駆動回路１９１，１９２は、
制御ユニット１９０に接続されている。制御ユニット１
９０からの制御信号によって、駆動回路１９１，１９２
のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ１９
４とモータＭＧ１，ＭＧ２との間に電流が流れる。モー
タＭＧ１，ＭＧ２は、バッテリ１９４から電力の供給を
受けて回転駆動する電動機として動作することもでき、
ロータ１３２，１４２が外力により回転している場合に
は、三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機とし
て機能して、バッテリ１９４を充電することもできる。 【００３５】エンジン１５０とモータＭＧ１，ＭＧ２
は、それぞれプラネタリギヤ１２０を介して機械的に結
合されている。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２
１，リングギヤ１２２，プラネタリピニオンギヤ１２３
を有するプラネタリキャリア１２４から構成されてい
る。本実施例のハイブリッド車両では、エンジン１５０
のクランクシャフト１５６は、ダンパ１３０を介してプ
ラネタリキャリア軸１２７に結合されている。ダンパ１
３０は、クランクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸
収するために設けられている。モータＭＧ１のロータ１
３２は、サンギヤ軸１２５に結合されている。モータＭ
Ｇ２のロータ１４２は、リングギヤ軸１２６に結合され
ている。リングギヤ１２２の回転は、チェーンベルト１
２９を介して、車軸１１２および車輪１１６Ｒ，１１６
Ｌに伝達される。 【００３６】プラネタリギヤ１２０の動作については、
図２の共線図を用いて説明した通りである。本実施例の
ハイブリッド車両は、プラネタリギヤ１２０の作用に基
づいて、種々の状態で走行することができる。すなわ
ち、既述したように、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を制
御することによって、エンジン１５０から出力された動
力を、種々の回転数およびトルクの回転状態に変換し
て、車軸１１２に出力することができる。 【００３７】本実施例の動力出力装置の運転全体は、制
御ユニット１９０により制御されている。制御ユニット
１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０と同様に、内部にＣＰ
Ｕ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを有するワンチップ・マイクロ
コンピュータである。制御ユニット１９０は、ＥＦＩＥ
ＣＵ１７０と接続されており、両者は種々の情報を伝達
し合うことが可能である。制御ユニット１９０は、エン
ジン１５０の制御に必要となるトルク指令値や回転数の
指令値などの情報をＥＦＩＥＣＵ１７０に送信すること
により、エンジン１５０の運転を間接的に制御すること
ができる。制御ユニット１９０は、このようにＥＦＩＥ
ＣＵ１７０と情報のやり取りをすることで、動力出力装
置全体の運転を制御する。このような制御を実現するた
めに、制御ユニット１９０には、種々のセンサ、例え
ば、車軸１１２の回転数を知るためのセンサ１４４や、
アクセルペダルの踏み込み状態を検出するアクセルペダ
ルポジションセンサ（図示せず）などが接続されてい
る。ここで、本実施例では、リングギヤ軸１２６と車軸
１１２は機械的に結合されているため、車軸１１２の回
転数を知るためのセンサ１４４をリングギヤ軸１２６に
設け、モータＭＧ２の回転を制御するためのセンサと共
通にしている。 【００３８】なお、本実施例のハイブリッド車両は、上
記したようにエンジン１５０が出力した動力を、プラネ
タリギヤ１２０およびモータＭＧ１，ＭＧ２を介して車
軸１１２に伝え、車軸１１２において所望の運転状態を
実現するという運転モードの他に、異なる運転モードを
選択して走行することもできる。例えば、エンジン１５
０は停止して、バッテリ１９４から供給される動力を用
いて走行することも可能である。このような他の運転モ
ードは、本発明の要部とは直接関わらないため、これ以
上の説明は省略する。 【００３９】（２）トルク制御処理 次に、本実施例におけるトルク制御処理について説明す
る。トルク制御処理とは、エンジン１５０およびモータ
ＭＧ１，ＭＧ２を制御して、要求されたトルクおよび回
転数からなる動力を、車軸１１２から出力する処理をい
う。本実施例におけるトルク制御処理のフローチャート
を図６に示す。本ルーチンは、制御ユニット１９０内の
ＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという）によって、エンジン
１５０が駆動される期間内に、タイマ割り込みによって
所定時間ごとに繰り返し実行される。 【００４０】トルク制御処理ルーチンが開始されると、
ＣＰＵは、アクセル開度および車速Ｎｍを入力する（ス
テップＳ１００）。ここで、アクセル開度は、既述した
アクセルペダルポジションセンサから入力する信号を基
に知ることができる。また、車速Ｎｍは、既述したセン
サ１４４が検出したリングギヤ軸１２６の回転数から知
ることができ、以下の処理では、車速としてリングギヤ
軸１２６の回転数を用いている。次に、ＣＰＵは、ステ
ップＳ１００で入力した情報を基に、駆動力（制御対象
は車軸１１２からの出力トルクであるが、ここではリン
グギヤ軸１２６に対して働く目標トルク）Ｔｐ＊を設定
する（ステップＳ１１０）。制御ユニット１９０では、
予めＲＯＭ内に、アクセル開度および車速と、駆動力Ｔ
ｐ＊との関係がマップとして記憶されており、ＣＰＵ
は、このマップを参照することにより駆動力Ｔｐ＊を決
定する。 【００４１】駆動力Ｔｐ＊を求めると、次にＣＰＵは、
エンジン要求動力Ｐｅ＊を算出する（ステップＳ１２
０）。このエンジン要求動力Ｐｅ＊は、駆動力Ｔｐ＊と
車速Ｎｍの積から算出される走行動力である。このよう
にエンジン要求動力Ｐｅ＊を算出すると、ＣＰＵは、目
標収支の算出を行なう（ステップＳ１３０）。ここで、
目標収支とは、車軸１１２から実際に所望の動力を出力
するために、エンジンから出力する動力を補正する基準
となるものである。 【００４２】エンジン１５０から出力された動力が、プ
ラネタリギヤ１２０やモータＭＧ１，ＭＧ２を介して車
軸１１２に伝えられ、所定のトルクおよび回転数にて出
力される際には、１００％の効率で動力が伝達されるわ
けではない。したがって、動力が伝達される間に生じる
エネルギのロスを考慮すると、車軸１１２において所望
の動力を出力するためには、エンジン１５０は、上記要
求動力Ｐｅ＊よりも多くの動力を出力する必要がある。
また、バッテリ１９４の残存容量（ＳＯＣ）によって
も、エンジン１５０から出力すべき動力が影響を受け
る。すなわち、バッテリ１９４の残存容量が所定量以下
の場合には、バッテリ１９４を充電するためのエネルギ
をエンジン１５０が賄う（実際には、ＭＧ１やＭＧ２で
余分に回生を行なう）必要があり、また、バッテリ１９
４の残存容量が所定量以上の場合には、バッテリ１９４
の過充電を防ぐためにバッテリ１９４から電力が取り出
す必要があり、このバッテリ１９４から取り出される電
力量に応じてエンジン１５０が出力すべき動力は少なく
なる。このように、目標収支は、動力が伝達される際に
生じるロスや、バッテリ１９４の残存容量を変数とした
関数として求めることができ、ステップＳ１２０で算出
されたエンジン要求動力Ｐｅ＊に比べて、エンジン１５
０は、どれだけ多くの動力を、あるいはどれだけ少ない
動力を出力すべきか、という値として算出される。 【００４３】目標収支を算出すると、次にＣＰＵは、モ
ータＭＧ２の回転数がＭＧ２回転数の限界値を超えてい
ないかどうかを判断する（ステップＳ１４０）。モータ
ＭＧ２が動力を出力する際の回転数の限界値は、既述し
た図４に示したモータＭＧ２の出力特性図から知ること
ができる。すなわち、図４において、モータＭＧ２の運
転状態の限界を示す線と横軸との交点である点ＬＩＭに
対応する回転数が、モータＭＧ２が動力を出力する際の
回転数の限界値であり、ステップＳ１００で入力したリ
ングギヤ軸１２６の回転数Ｎｍが、この限界値を超えて
いるかどうかを判断する。 【００４４】モータＭＧ２の回転数が限界値を超えない
と判断されたときには、ＣＰＵは、通常の制御に従っ
て、エンジン１５０の目標運転ポイント、すなわち、ス
テップＳ１２０で算出したエンジン要求動力Ｐｅ＊を出
力するための、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ
＊を設定する（ステップＳ１５０）。このような制御に
おいては、エンジン１５０の運転ポイントとして、運転
効率が最も高くなる運転ポイントがマップから選択され
る。 【００４５】図７にエンジン１５０の運転ポイントと運
転効率の関係を示す。図中の曲線Ｂは、エンジン１５０
が運転可能な回転数およびトルクの限界値を示してい
る。図７においてα１％、α２％等で示される曲線は、
それぞれエンジン１５０の効率が一定となる等効率線で
あり、α１％、α２％の順に効率が低くなっていくこと
を示している。図７に示すとおり、エンジン１５０は比
較的限定された運転ポイントで効率が高く、その周囲の
運転ポイントでは徐々に効率が低下していく。 【００４６】図７中、Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２、Ｃ３−
Ｃ３で示されている曲線は、エンジン１５０から出力さ
れる動力が一定の曲線であり、エンジン１５０の運転ポ
イントは、これらの曲線のうち、要求動力に対応する所
定の曲線上で選択される。Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２、Ｃ
３−Ｃ３の順に要求動力が低い状態を示している。例え
ば、エンジン１５０への要求動力Ｐｅ＊が曲線Ｃ１−Ｃ
１で表わされる動力に相当する場合、エンジン１５０の
運転ポイントは、曲線Ｃ１−Ｃ１上で運転効率が最も高
くなるＡ１点に設定される。同様に、Ｃ２−Ｃ２曲線上
ではＡ２点に、Ｃ３−Ｃ３曲線上ではＡ３点に運転ポイ
ントを設定する。曲線Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２、Ｃ３−
Ｃ３上における、エンジン１５０の回転数と運転効率と
の関係を図８に示す。なお、図８では、所定の要求動力
に対応する曲線として、説明の便宜上、図７中の３本の
曲線に対応するものだけを例示しているが、このような
曲線は要求出力に応じて無数に引くことができ、エンジ
ン１５０の運転ポイントＡ１等も無数に選択することが
できるものである。このようにエンジン１５０の運転効
率の高い点をつなぐことにより描いた曲線が、図７中の
曲線Ａであり、これを動作曲線と呼ぶ。 【００４７】以上の処理によりエンジン１５０の運転ポ
イントを設定すると、次に、このステップＳ１５０で設
定したエンジン１５０の目標回転数の補正を行なう（ス
テップＳ１７０）。このエンジン回転数の補正の処理
は、実際に車軸１１２から所望の動力が出力されるよ
う、エンジン１５０の目標回転数を補正することによっ
て、エンジン１５０から出力する動力を補正するもので
ある。ここでは、ステップＳ１３０で算出した目標収支
と、モータＭＧ１およびＭＧ２からの出力状態とに基づ
いて、目標回転数Ｎｅ＊の補正を行なう。現在モータＭ
Ｇ１およびＭＧ２で出力されている動力をそれぞれＰ
ｇ，Ｐｍとすると、現在の運転状態において、エンジン
１５０から出力される動力と車軸１１２から出力される
動力との間の収支は、ＰｇとＰｍとの和であらわされ
る。そこで、目標回転数Ｎｅ＊の補正量は、以下の式、 目標収支−（Ｐｇ＋Ｐｍ） で表わされる収支の偏差に基づいて、比例積分微分制御
（ＰＩＤ制御）を行なうことにより求めることができ
る。ステップＳ１７０では、ステップＳ１５０で求めた
エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊に、この補正量を加
えたものを、新たに、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ
＊とする。 【００４８】ここで、ＰｇおよびＰｍの値は、上記した
ようにモータＭＧ１およびモータＭＧ２から現在出力さ
れている動力であるべきであるが、動力や出力トルクを
実測することは困難であるため、ここでは、モータＭＧ
１およびモータＭＧ２に対して現在出されているトルク
指令値（すなわち、前回トルク制御処理ルーチンを実行
したときに設定したトルク指令値）と、モータＭＧ１お
よびＭＧ２の回転数を検出するセンサの実測値とに基づ
いて、ＰｇおよびＰｍを求めている。本実施例のハイブ
リッド車両においては、通常は、既述したエネルギのロ
スやバッテリ１９４の残存容量を考慮しなければ、Ｐｇ
とＰｍとの和が値０となるように制御される。しかしな
がら実際には、目標収支を考慮しつつ制御が行なわれ、
また、モータＭＧ１およびＭＧ２の動作では、制御指令
に対して遅れが生じるため、上記したように実測した回
転数に基づいてＰｇとＰｍとの和を求め、これと既述し
た目標収支との差に基づいて、目標回転数Ｎｅ＊の補正
量を求める。なお、ＰＩＤ制御は周知の制御方法である
ため詳しい説明は省略する。 【００４９】ステップＳ１７０においてエンジン１５０
の目標回転数Ｎｅ＊を補正すると、次に、モータＭＧ１
の運転ポイント、すなわちＭＧ１の目標回転数Ｎｇ＊お
よび目標トルクＴｇ＊を設定する（ステップＳ１８
０）。エンジン１５０の目標回転数、すなわちプラネタ
リキャリア軸１２７の目標回転数Ｎｅ＊が設定されてお
り、車軸１１２の目標回転数、すなわちリングギヤ軸１
２６の回転数Ｎｍが入力されているため、図２に示した
ような共線図によって、サンギヤ軸１２５の目標回転
数、すなわちモータＭＧ１の目標回転数Ｎｇ＊を設定す
ることができる。もとより、ステップＳ１８０では、共
線図から導かれる所定の比例計算式によって、モータＭ
Ｇ１の目標回転数Ｎｇ＊を設定する。モータＭＧ１の目
標回転数Ｎｇ＊を求める式を以下に（５）式として示
す。また、モータＭＧ１の目標トルクＴｇ＊は、図２に
示したような共線図の性質によれば、既述した（３）式
に基づいて求めることができるが、実際にはＰＩＤ制御
によって設定される。 【００５０】 Ｎｇ＊＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｅ＊−１／ρ×Ｎｍ …（５） 【００５１】モータＭＧ１の運転ポイントが設定される
と、次にＣＰＵは、モータＭＧ２の運転ポイントを設定
する（ステップＳ１９０）。モータＭＧ２の目標回転数
としては、ステップＳ１００で入力したリングギヤ軸１
２６の回転数Ｎｍが与えられるため、ここでは、モータ
ＭＧ２の目標トルクＴｍ＊が設定される。モータＭＧ２
の目標トルクＴｍ＊は、既述した共線図に基づく性質に
より、駆動力Ｔｐ＊およびエンジン目標トルクＴｅ＊を
既述した（４）式に代入することにより求められるが、
実際にはＰＩＤ制御によって設定される。 【００５２】こうして設定された運転ポイントに従っ
て、ＣＰＵは、モータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１
５０の運転に関する制御処理を行ない（ステップＳ２０
０）、本ルーチンを終了する。モータＭＧ１，ＭＧ２の
制御は、設定された目標回転数と目標トルクとに応じて
各モータの三相コイルに印加する電圧が設定され、現時
点での印加電圧との偏差に応じて、駆動回路１９１，１
９２のトランジスタのスイッチングを行なうのである。
同期モータを制御する方法については周知であるため、
ここでは詳細な説明を省略する。 【００５３】エンジン１５０についても、設定された運
転ポイントで運転するための制御処理は周知であるた
め、ここでは説明を省略する。ただし、実際にエンジン
１５０の制御を行なうのはＥＦＩＥＣＵ１７０である。
したがって、トルク制御処理ルーチンでのステップＳ２
００における処理では、制御ユニット１９０からＥＦＩ
ＥＣＵ１７０に対して、エンジン１５０の運転ポイント
などの必要な情報を送信する処理が行なわれる。このよ
うに情報を送信することによって、制御ユニット１９０
のＣＰＵは、間接的にエンジン１５０の運転を制御す
る。 【００５４】ステップＳ１４０において、モータＭＧ２
の回転数が限界値を超えていると判断したときには、Ｃ
ＰＵは、既述した通常の制御とは異なる制御によって、
エンジン１５０の目標目標運転ポイント、すなわち、目
標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する（ス
テップＳ１６０）。ここでは、ステップＳ１１０，Ｓ１
２０で算出した駆動力Ｔｐ＊とエンジン要求動力Ｐｅ＊
とに基づいて、エンジン１５０の運転ポイントを設定す
る。 【００５５】モータＭＧ２の回転数が限界値を超えてい
る状態は、例えば図４で点βとして示される運転状態に
対応する。モータＭＧ２の回転数（現在ＭＧ２に対して
出されているトルク指令値と、ステップＳ１００で入力
したリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｍとに基づく運転状
態）が、図４における点βに対応する場合のように、モ
ータＭＧ２が動力を出力する際の限界値を超えていると
きには、エンジン１５０の運転ポイントは、効率が最も
高くなるポイントとする代わりに、ＭＧ２の目標トルク
Ｔｍ＊が値０となるように設定される。既述した（４）
式においてＴｍに値０を代入すると、以下の（６）式が
成立する。 【００５６】 Ｔｅ＝（１＋ρ）×Ｔｐ …（６） 【００５７】ここで、Ｔｐすなわち駆動力Ｔｐ＊はステ
ップＳ１１０において求められているため、エンジン１
５０の目標トルクＴｅ＊は、上記（６）式において、ス
テップＳ１１０で求めたＴｐ＊の値を式中のＴｐに代入
することによって求められる。 【００５８】このようにエンジン１５０の目標トルクＴ
ｅ＊を求めると、この値を基にしてエンジン１５０の目
標回転数Ｎｅ＊を求める。図７には、エンジン１５０の
運転ポイントと運転効率の関係を示したが、既述したよ
うに、エンジン１５０は、要求動力が決定されたとき
に、この要求動力に対応する曲線上（Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２
−Ｃ２、Ｃ３−Ｃ３で示したように出力される動力が一
定となる所定の曲線上）で、種々の運転ポイントをとる
ことができる。従ってこの場合には、ステップＳ１２０
で算出した要求動力Ｐｅ＊に対応するこのような曲線上
で、上記（６）式に基づいて求められた目標トルクＴｅ
＊に対応する運転ポイントを選択し、エンジン１５０の
目標回転数Ｎｅ＊を設定する。 【００５９】図９に、エンジン１５０から出力される動
力が、ステップＳ１２０で算出した要求動力Ｐｅ＊とな
る運転ポイントをつないだ曲線を、曲線Ｐｅ＊として示
す。ステップＳ１６０では、この曲線Ｐｅ＊上で、エン
ジントルクが、上記（６）式に基づいて算出したＴｅ＊
となる運転ポイントＤ１を選択し、この運転ポイントに
対応する目標回転数Ｎｅ＊を求める。なお、図９には、
エンジンの運転効率が最も高い点をつないだ動作曲線Ａ
（図７における曲線Ａと同じ）も併せて示したが、既述
したステップＳ１５０では、曲線Ｐｅ＊と動作曲線Ａと
の交点Ｄ２にあたる動作ポイントを、エンジン１５０の
運転ポイントとしている。 【００６０】エンジン１５０の運転ポイントを設定した
後は、既述したステップＳ１７０からステップＳ２００
と同様の処理を行なう。ステップＳ１７０では、ステッ
プＳ１３０で算出しておいた目標収支に基づいて、エン
ジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊の補正を行ない、これに
よってエンジン要求動力Ｐｅ＊を補正する。このような
処理を図９上で表わすと、目標トルクＴｅ＊は変えるこ
となく目標回転数Ｎｅ＊をＮｅ＊２に補正することによ
って、運転ポイントＤ３を、エンジン１５０の運転ポイ
ントとして設定する。ここで、運転ポイントＤ３は、エ
ンジン１５０からの出力動力がＰｅ＊２である曲線上の
点であるため、このような処理によって、エンジン１５
０からの出力動力はＰｅ＊２に補正される。 【００６１】ステップＳ１８０では、ＭＧ１の運転状態
が設定される。プラネタリキャリア軸１２７の目標回転
数Ｎｅ＊が、エンジン１５０の補正された目標回転数Ｎ
ｅ＊２として設定されており、リングギヤ軸１２６の回
転数Ｎｍも入力されているため、共線図に基づいて、実
際には以下に示した（５）式に基づいて、サンギヤ軸１
２５の目標回転数、すなわちモータＭＧ１の目標回転数
Ｎｇ＊が設定される。また、モータＭＧ１の目標トルク
Ｔｇ＊は、共線図の性質に基づけば、既述した（３）式
および（６）式によって以下に示す（７）式で表わすこ
とができる、実際には既述したＰＩＤ制御によって設定
される。 【００６２】 Ｔｇ＊＝−ρ×Ｔｐ＊ …（７） 【００６３】ステップＳ１９０は、モータＭＧ２の運転
状態を設定するためのステップであるが、モータＭＧ２
の目標回転数は、ステップＳ１００で入力した車速Ｎｍ
であり、また、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊が値０
となるようにステップＳ１６０以下の処理がなされてい
るため、実際にはここで新たにモータＭＧ２の運転状態
が決定されることはない。なお、ステップＳ１７０にお
いて、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊を変えること
なく、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を補正するこ
とによってエンジン１５０の要求動力Ｐｅ＊を補正して
いるため、このようなエンジン１５０の要求動力の補正
を行なっても、ＭＧ２の目標トルクは値０のままである
（既述した（３）式参照）。こうして設定された運転ポ
イントに従って、ＣＰＵは、モータＭＧ１，ＭＧ２およ
びエンジン１５０の運転に関する制御処理を行ない（ス
テップＳ２００）、本ルーチンを終了する。 【００６４】上記したようなステップＳ１６０以下の処
理を行なった場合の共線図を、図１０に実線で示す。ス
テップＳ１６０以下の処理を行なう場合には、ステップ
Ｓ１１０で求められた駆動力Ｔｐ＊に基づいてエンジン
の要求動力Ｐｅ＊が算出され、これに基づいてエンジン
１５０の運転ポイントが設定されるが、このとき、モー
タＭＧ２の目標トルクが値０となるようにエンジン１５
０の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊が求めら
れる。また、これらの結果に対応してモータＭＧ１の運
転状態が設定される。 【００６５】なお、車両が同様に高速で走行している状
態の時に、ステップＳ１５０以下の処理を行なう場合に
は、既述した図５に示した共線図の状態となる。ステッ
プＳ１５０以下の処理を行なう場合には、駆動力Ｔｐ＊
に基づいてエンジンの要求動力Ｐｅ＊が算出され、これ
に基づいてエンジン１５０の運転ポイントが設定される
が、このとき、エンジン１５０の効率が最も高くなるよ
うに、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊および目標ト
ルクＴｅ＊（図中Ｔｅ）が求められる。また、これらの
結果とリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｍに応じて、モー
タＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｇ＊、Ｔｍ＊およびモ
ータＭＧ１の目標回転数Ｎｇ＊が求められる。 【００６６】ここで、図１０では、ステップＳ１６０以
下の処理を行なった場合の共線図に加えて、リングギア
軸１２６の回転数Ｎｍおよび駆動力Ｔｐ＊がこの場合と
同じであって、ステップＳ１５０以下の処理を行なう場
合に設定される状態に対応する共線図を、さらに点線で
示している。図１０に示したステップＳ１６０以下の処
理を行なった場合に対応する共線図の運転状態では、ス
テップＳ１５０以下の処理を行なう場合に比べて、出力
動力が等しい曲線上で、エンジン１５０の目標回転数Ｎ
ｅ＊をより大きくし、またこれに伴ってエンジン１５０
の目標トルクＴｅ＊をより小さくすることで（図９参
照）、Ｔｅ＊を分割したＴｅｐと駆動力Ｔｐ＊を釣り合
わせてモータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊を値０としてい
る。このような運転を行なうと、モータＭＧ２の出力軸
はトルクを出力することなく回転数Ｎｍで回転し、リン
グギヤ軸１２６は、回転数Ｎｍで回転しつつ、駆動力Ｔ
ｐ＊と釣り合うエンジン直達トルク（エンジン１５０が
出力するトルクによってリングギヤ軸１２６に発生する
トルク）Ｔｅｐを出力する。 【００６７】なお、モータＭＧ２の出力トルクが略０で
あれば、モータＭＧ２から出力される動力Ｐｍも略０と
なる。したがって、既述した目標収支を考慮せず、モー
タＭＧ１から出力される動力ＰｇとモータＭＧ２から出
力される動力Ｐｍとが釣り合い、両者の和が値０となる
状態においては、モータＭＧ２の出力トルクが略０であ
ればモータＭＧ１から出力される動力Ｐｇも略０とな
る。このような状態を示す図１０では、モータＭＧ１の
目標トルクＴｇ＊は、エンジン１５０の目標トルクＴｅ
＊を剛体に作用する分配法則に基づいて分配したトルク
Ｔｅｓに釣り合う力として表わされ、モータＭＧ１の目
標回転数Ｎｇ＊は略０として表わされる。なお、図６に
示した処理を実行し、目標収支を考慮した制御を実際に
行なう場合には、モータＭＧ１は、バッテリ１９４の残
存容量に応じて回生あるいは力行を行なうため、サンギ
ヤ軸１２５は所定の回転数で回転する。 【００６８】ここで、本実施例の動力出力装置では、ス
テップＳ１９０で設定されたモータＭＧ２の運転状態が
限界値を超える場合には、ステップＳ２００でモータＭ
Ｇ２の運転制御を行なう際に、モータＭＧ２の出力トル
クを強制的に略０とし、限界を超える運転状態はとらな
い。このような場合に、図６に示したトルク制御処理ル
ーチンを次回実行する際には、ステップＳ１４０では、
前回実行したトルク制御処理ルーチンのステップＳ１９
０で設定したモータＭＧ２の運転状態（モータＭＧ２の
運転状態の限界値を超える運転状態）を呼び出し、限界
値を超えたものと判断して、既述したステップＳ１６０
以下の処理を行なう。したがって、ステップＳ１５０以
下の処理を行なうとモータＭＧ２の運転状態が限界値を
超えてしまう場合にも、モータＭＧ２をその限界値を超
える状態で運転することなく、モータＭＧ１とＭＧ２の
出力のバランスを取りつつ、直ちに所望の走行状態を実
現する。 【００６９】また、上記した実施例では、ステップＳ１
３０において目標収支を算出し、この結果に基づいてス
テップＳ１７０においてエンジン１５０の目標回転数の
補正を行なって、これによってエンジン１５０における
要求動力Ｐｅ＊を補正することとしたが、ステップＳ１
３０で算出した目標収支に基づいて、まずエンジン１５
０における要求動力Ｐｅ＊を補正し、これに基づいて、
ステップＳ１５０、およびステップＳ１６０でエンジン
１５０の運転ポイントを設定することとしても良い。 【００７０】このような構成を、図９に基づいて説明す
る。このような場合には、まず、ステップＳ１３０にお
いて算出した目標収支を基にして、エンジン１５０から
出力すべき要求動力Ｐｅ＊を補正する。このような動作
は、図９において、エンジン１５０の運転ポイントを、
曲線Ｐｅ＊上ではなく曲線Ｐｅ＊２上で設定することと
する動作に対応する。ここで、ステップＳ１４０におい
てモータＭＧ２の運転状態が限界値を超えたと判断さ
れ、ステップＳ１６０以下の処理を行なう場合には、こ
の曲線Ｐｅ＊２上で、エンジン１５０の目標トルクＴｅ
＊が既述した（６）式に対応する値となる運転ポイント
（モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊が値０となるような
運転ポイント）、すなわち図９における運転ポイントＤ
３を選択し、エンジン１５０の運転状態を設定する。な
お、ステップＳ１４０においてモータＭＧ２の運転状態
が限界値を超えないと判断され、ステップＳ１５０以下
の処理を行なう場合には、曲線Ｐｅ＊２と動作曲線Ａと
の交点である運転ポイントＤ４を選択し、エンジン１５
０の運転状態を設定すればよい。 【００７１】以上のように構成された本実施例の動力出
力装置を備えた車両では、モータＭＧ２の回転数が限界
値を超えている場合には、出力トルクＴｍ＊が実質的に
０となるようにモータＭＧ２の運転状態を設定し、この
ように設定されたモータＭＧ２の運転状態と要求動力と
に基づいて、エンジン１５０およびモータＭＧ１の運転
状態を設定する。したがって、エンジン１５０から充分
な動力を出力することによって、モータＭＧ２が出力可
能な運転状態における回転数の限界値を超える回転数で
リングギヤ軸１２６を回転させつつ、エンジン直達トル
クによってリングギヤ軸１２６から所望のトルクを出力
することができ、モータＭＧ２の性能によって車速が制
限されてしまうことがない。このように、モータＭＧ２
の性能によって車速が制限されることがないため、車両
において所定の車速を保証するために車両に搭載すべき
モータＭＧ２をより小型化することができる。モータＭ
Ｇ２をより小型化することができることで、車両の軽量
化、車両の設計の自由度の向上、あるいは車両の製造コ
ストの低減等の効果を得ることができる。 【００７２】なお、上記した説明では、ステップＳ１４
０においてモータＭＧ２の回転数が限界値を超えると判
断される際（図４における点βに対応する運転状態）に
行なわれる制御について述べたが、図４における点γ１
に対応する運転状態の場合にも、同様の処理を行なうこ
とができる。すなわち、モータＭＧ２の回転数は限界値
を超えていない場合であって、モータＭＧ２に対して設
定される目標トルクが、図４に示したモータＭＧ２の限
界値を超える場合にも、同様の処理を行なうことができ
る。点γ１に対応する運転状態のように、モータＭＧ２
が出力可能な運転状態における回転数の限界値（点ＬＩ
Ｍに対応する回転数）を超えていない場合には、モータ
ＭＧ２の回転数Ｎｍは車速から求めた値とすると共に、
目標トルクＴｍ＊は、モータＭＧ２の運転状態の限界値
の範囲内となるより小さい値を選択して、運転ポイント
を定めればよい。図４に則せば、点γ１に代えて点γ２
に対応する運転ポイントを選択する。このように設定さ
れたモータＭＧ２の運転ポイントとエンジン１５０の要
求動力Ｐｅ＊とに基づいて、エンジン１５０の運転ポイ
ントを設定することができ、これによってさらにモータ
ＭＧ１の運転ポイントを設定することができる。 【００７３】このように、図４に示した点γ１に対応す
る運転状態の時に上記した処理を行なう場合には、図６
に示したトルク制御処理ルーチンのステップＳ１４０に
おいてモータＭＧ２の回転数が限界値を超えていないと
判断されたときに、一旦ステップＳ１５０からステップ
Ｓ１９０の処理を行なって、通常制御を行なうときのモ
ータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊を設定する。この一旦設
定したモータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊および回転数Ｎ
ｍで表わされる運転状態が、図４に示したモータＭＧ２
の運転状態の限界値を超えているか（例えば点γ１に対
応する運転状態であるか）、すなわち目標トルクが限界
値を超えているかを判断し、限界値を超えていると判断
されたときには、ステップＳ１６０以下の処理に代え
て、上記した処理を行なえばよい。このような処理で
は、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊として、モータＭ
Ｇ２の運転状態の限界値の範囲内となるより小さい値が
選択されるようにモータＭＧ２の運転状態（例えば点γ
２に対応する運転状態）を改めて設定し、モータＭＧ２
の出力トルクが上記Ｔｍ＊となることと要求動力Ｐｅ＊
とに基づいて、エンジン１５０の運転状態を改めて設定
する。もとより、エンジン１５０の目標回転数を補正す
ることによりエンジン１５０から出力される動力を補正
すれば、モータＭＧ２において所望のトルクを出力させ
ることができる。 【００７４】また、上記した説明では、モータＭＧ２の
運転状態が限界値を超える場合の制御について説明した
が、モータＭＧ１についても同様の制御を行なうことが
できる。既述したように、モータＭＧ１の出力トルクＴ
ｇ＊は、エンジン出力トルクＴｅ＊によって決定される
が、このような値がモータＭＧ１の限界を超える場合も
考えられる。モータＭＧ１の出力トルクが限界を超える
ときに、単にモータＭＧ１の出力トルクを小さく設定す
るだけでは、エンジン１５０から出力される動力に余裕
があっても、充分な駆動力Ｔｐが得られないことになっ
てしまう。このような場合には、モータＭＧ１の運転状
態が限界を超えないようにその出力トルクＴｇ＊を決定
し、これに基づいてエンジン出力トルクＴｅ＊を設定す
ると共に、リングギヤ軸１２６において駆動力Ｔｐ＊が
働くように、モータＭＧ２の出力トルクＴｍ＊を設定す
る（（３）式および（４）式参照）。エンジン回転数Ｎ
ｅ＊は、エンジン要求動力Ｐｅ＊およびエンジン出力ト
ルクＴｅ＊に基づいて設定することができ、最終的にモ
ータＭＧ１の回転数が設定される。このような制御を行
なうことによって、モータＭＧ１の性能の限界値に関わ
らず、エンジン１５０から充分な動力を出力することに
よって、所望のトルクおよび回転数からなる動力をリン
グギヤ軸１２６から出力することができる。 【００７５】（３）他の実施例 以上の実施例では、プラネタリギヤ１２０を用いた構成
のハイブリッド車両を例示した。本発明は、このような
構成ばかりでなく、他の構成のハイブリッド車両にも適
用可能である。もとより、プラネタリギヤ１２０とエン
ジン１５０、モータＭＧ１，モータＭＧ２とは、種々の
態様で結合させた構成を採ることが可能である。また、
プラネタリギヤ１２０と同様の作用、すなわち、３つの
回転軸を有し、一の回転軸から入力された動力を残余の
２つの回転軸に任意に分配して出力可能な作用を奏する
その他の機構を採用することもできる。 【００７６】さらに、以下に示すとおり、プラネタリギ
ヤ１２０とモータＭＧ１の作用を一つの機構で実現する
構成も可能であり、このような構成を第２実施例として
説明する。図１１は、第２実施例のハイブリッド車両の
構成を示す説明図である。第２実施例のハイブリッド車
両では、プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１に代
えて、クラッチモータＣＭを用いる点で、既述した実施
例と相違する。なお、図１１では、図１に示したハイブ
リッド車両に対応する部材には同じ部材番号を付し、既
述した実施例と共通する構成に関わる説明は省略する。 【００７７】クラッチモータＣＭとは、同軸周りに相対
的に回転可能な２つのロータ、すなわち、インナロータ
２３２とアウタロータ２３３とを有する対ロータ電動機
である。本実施例では、インナロータ２３２にはモータ
ＭＧ２のロータと同様、永久磁石が貼付されており、ア
ウタロータ２３３にはコイルが巻回されたモータを適用
した。インナロータ２３２にはエンジン１５０のクラン
クシャフト１５６が結合されており、アウタロータ２３
３にはモータＭＧ２のロータが結合されている。アウタ
ロータ２３３は、また、駆動軸１１３にも機械的に結合
される。 【００７８】クラッチモータＣＭでは、コイルへの通電
を駆動回路１９１で制御することにより、インナロータ
２３２とアウタロータ２３３との磁気的な結合を制御す
ることができる。駆動回路１９１は、第１実施例と同様
に、トランジスタインバータで構成されている。このよ
うな磁気的な結合により、エンジン１５０から出力され
た動力を、駆動軸１１３に伝達することができる。ま
た、所定の滑りをもった状態でインナロータ２３２とア
ウタロータ２３３とを回転させることにより、滑り量に
応じた電力を回生することができる。当然、バッテリ１
９４から電力の供給を受けて、トルクを出力することも
可能である。つまり、クラッチモータＣＭは、単体でプ
ラネタリギヤ１２０とモータＭＧ１の組み合わせと同等
の作用を奏することができる。 【００７９】このようなハイブリッド車両においても、
既述した実施例と同様の制御を行なうことができる。第
２実施例のハイブリッド車両において、図６に示したト
ルク制御処理ルーチンと同様の処理を行なう動作を、以
下に説明する。なお、ここでは、説明の簡単のため、図
６に示した目標収支に基づく補正の処理は省略してい
る。 【００８０】まず、図６のステップＳ１００と同様に、
アクセル開度および車速（駆動軸１１３の回転数）Ｎｍ
を入力し、これに基づいて駆動力Ｔｐ＊を求める（ステ
ップＳ１１０に対応）。駆動力Ｔｐ＊を求めると、次に
ＣＰＵは、駆動力Ｔｐ＊と車速Ｎｍの積から算出される
走行動力として、エンジン要求動力Ｐｅ＊を算出する
（ステップＳ１２０に対応）。その後、ステップＳ１４
０と同様に、モータＭＧ２の運転状態（現在モータＭＧ
２に対して出されているトルク指令値と、先に入力した
駆動軸１１３の回転数Ｎｍとに基づく運転状態）が限界
値を超えているかどうかを判断する（ステップＳ１４０
に対応）。 【００８１】ここで図４に示した点βに対応する運転状
態のように、モータＭＧ２の回転数が限界値を超えてい
る場合には、既述した実施例と同様に、モータＭＧ２の
運転状態は、目標トルクＴｍ＊が略０、目標回転数は上
記Ｎｍと設定される。また、モータＭＧ２の運転状態が
図４に示した点γ１に対応する運転状態の様な場合に
は、モータＭＧ２の運転状態は、目標回転数は上記Ｎｍ
であって、目標トルクＴｍ＊はモータＭＧ２の性能の限
界値を超えない運転状態（図４の点γ２に対応）に設定
される。 【００８２】図１１に示した構成のハイブリッド車両で
は、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊と駆動力Ｔｐ＊が
決定されると、両者の差からクラッチモータＣＭの目標
トルクＴｃ＊を設定することができる。モータＭＧ２の
目標トルクＴｍ＊が略０であれば、駆動力Ｔｐ＊とクラ
ッチモータＣＭの目標トルクＴｃ＊とは等しくなる。 【００８３】また、第２実施例のハイブリッド車両で
は、クラッチモータＣＭの出力トルクとエンジン１５０
の出力トルクとは等しくなるため、クラッチモータＣＭ
の目標トルクＴｃ＊が設定されれば、エンジン１５０の
目標トルクＴｅ＊も決定される。ここで、図６のステッ
プＳ１２０に対応する工程においてエンジン１５０の要
求動力Ｐｅ＊が算出されているため、この要求動力Ｐｅ
＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて、エンジン１５０の
目標回転数Ｎｅ＊も決定される。 【００８４】また、図６のステップＳ１４０に対応する
工程で、モータＭＧ２の運転状態が限界値を超えていな
いと判断された場合には、既述した実施例と同様に、ス
テップＳ１２０に対応する工程で算出したエンジン要求
動力Ｐｅ＊を出力するように、エンジン１５０の効率が
最も高くなるよう運転ポイントを、エンジン１５０に対
して設定する。このようにエンジン１５０の目標トルク
Ｔｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を決定すると、エンジン
１５０の目標トルクＴｅ＊と同じ値がクラッチモータＣ
Ｍの目標トルクＴｃ＊として設定される。また、駆動力
Ｔｐ＊とクラッチモータＣＭの目標トルクＴｃ＊との差
より、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊が設定される。
なお、実際には、このような制御を行なう際には、図６
と同様に目標収支による補正を行ない、目標収支に基づ
いてエンジン１５０の運転状態およびクラッチモータＣ
Ｍの運転状態を補正する。 【００８５】以上、図１１に示した構成のハイブリッド
車両において、モータＭＧ２の運転状態が限界を超える
場合について説明したが、クラッチモータＣＭの出力ト
ルクが限界値をこえる場合には、クラッチモータＣＭの
性能に応じてエンジン１５０の運転状態を設定すること
によって、駆動軸１１３から所望のトルクを出力するこ
とが可能となる。クラッチモータＣＭの出力トルクが限
界値を超える場合には、限界を超えないようにその目標
トルクＴｃ＊を設定する。クラッチモータＣＭの目標ト
ルクＴｃ＊は、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と等
しくなるため、このエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊
とエンジン要求動力Ｐｅ＊とからエンジン１５０の目標
回転数Ｎｅ＊を設定することができる。また、モータＭ
Ｇ２の目標トルクＴｍ＊は、駆動力Ｔｐ＊と、クラッチ
モータＣＭの目標トルクＴｃ＊との差として設定するこ
とができる。 【００８６】このように、第２実施例のハイブリッド車
両においても、エンジン１５０から充分な動力を出力
し、モータＭＧ２やクラッチモータＣＭの運転状態の限
界値に応じてエンジン１５０の運転状態を設定すること
によって、モータＭＧ２やクラッチモータＣＭを大型化
することなく、駆動軸１１３において所望の回転数およ
びトルクを出力し、車両の性能を充分に確保することが
可能となる。 【００８７】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例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
様態で実施し得ることは勿論である。
【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用いた
ハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。 【図２】実施例の動力出力装置の作動原理を説明する共
線図である。 【図３】ＭＧ１の出力特性を表わす説明図である。 【図４】ＭＧ２の出力特性を表わす説明図である。 【図５】実施例の動力出力装置の作動原理を説明する共
線図である。 【図６】トルク制御処理ルーチンを表わすフローチャー
トである。 【図７】エンジンの運転ポイントと運転効率との関係を
示す説明図である。 【図８】要求動力一定の場合の、エンジン回転数と運転
効率との関係を示す説明図である。 【図９】エンジン１５０の運転ポイントの設定の様子を
表わす説明図である。 【図１０】実施例の動力出力装置の作動原理を説明する
共線図である。 【図１１】第２実施例のハイブリッド車両の概略構成を
示す説明図である。 【符号の説明】 １１２…車軸 １１３…駆動軸 １１６Ｒ，１１６Ｌ…車輪 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 １２７…プラネタリキャリア軸 １２９…チェーンベルト １３０…ダンパ １３２，１４２…ロータ １３３，１４３…ステータ １４４…センサ １５０…エンジン １５６…クランクシャフト １７０…ＥＦＩＥＣＵ １９０…制御ユニット １９１，１９２…駆動回路 １９４…バッテリ ２３２…インナロータ ２３３…アウタロータ
ハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。 【図２】実施例の動力出力装置の作動原理を説明する共
線図である。 【図３】ＭＧ１の出力特性を表わす説明図である。 【図４】ＭＧ２の出力特性を表わす説明図である。 【図５】実施例の動力出力装置の作動原理を説明する共
線図である。 【図６】トルク制御処理ルーチンを表わすフローチャー
トである。 【図７】エンジンの運転ポイントと運転効率との関係を
示す説明図である。 【図８】要求動力一定の場合の、エンジン回転数と運転
効率との関係を示す説明図である。 【図９】エンジン１５０の運転ポイントの設定の様子を
表わす説明図である。 【図１０】実施例の動力出力装置の作動原理を説明する
共線図である。 【図１１】第２実施例のハイブリッド車両の概略構成を
示す説明図である。 【符号の説明】 １１２…車軸 １１３…駆動軸 １１６Ｒ，１１６Ｌ…車輪 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 １２７…プラネタリキャリア軸 １２９…チェーンベルト １３０…ダンパ １３２，１４２…ロータ １３３，１４３…ステータ １４４…センサ １５０…エンジン １５６…クランクシャフト １７０…ＥＦＩＥＣＵ １９０…制御ユニット １９１，１９２…駆動回路 １９４…バッテリ ２３２…インナロータ ２３３…アウタロータ
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｂ６０Ｋ 6/04 ５５５ Ｂ６０Ｋ 6/04 ５５５
Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｄ
(56)参考文献 特開 平11−117782（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−38303（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−222497（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−222036（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−283039（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−325344（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−295003（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B60L 11/02 - 11/14
B60K 6/02 - 6/06
F02D 29/00 - 29/06
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 エンジンと、該エンジンの出力軸および
外部に動力を出力する駆動軸に結合され、前記エンジン
から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該
伝達される動力の大きさを電力のやり取りによって調整
する動力調整手段と、前記駆動軸に結合された電動機と
を備える動力出力装置であって、 前記エンジンに対して要求された要求動力を算出する要
求動力算出手段と、 前記駆動軸の回転数を入力し、該駆動軸の回転数が、前
記電動機が動力を出力する際に許容できる回転数の限界
値を超えているかどうかを判別する回転数超過判別手段
と、 前記回転数超過判別手段が前記回転数の限界値を超えて
いると判別したときに、前記電動機の運転状態を、前記
電動機の出力トルクが略０となり、回転数が前記駆動軸
の回転数と等しくなるように設定すると共に、設定され
た前記電動機の運転状態と前記要求動力とに基づいて、
前記エンジンの運転状態を設定する運転状態設定手段
と、 前記回転数超過判別手段が前記回転数の限界値を超えて
いると判別したときに、前記電動機および前記エンジン
の運転状態が、前記運転状態設定手段により設定した運
転状態になるように、前記エンジンと前記動力調整手段
と前記電動機とを運転する運転手段と、 前記動力調整手段および前記電動機との間で電力のやり
取りを行なう２次電池と、 少なくとも、前記動力出力装置が動作する際に生じるエ
ネルギ損失と、前記２次電池における充放電要求とに基
づいて、前記エンジンから出力すべき動力を補正するた
めのエネルギ収支を算出する収支算出手段と を備え、 前記運転状態設定手段は、前記回転数超過判別手段が前
記回転数の限界値を超えていると判別したときに前記エ
ンジンの運転状態を設定する際には、前記収支算出手段
が算出したエネルギ収支に基づいて、前記エンジンの回
転数を補正することによって前記エンジンから出力され
る動力を補正する補正手段を備え、 前記運転手段は、前記補正手段が補正した結果に基づい
て、前記エンジンおよび前記動力調整手段を運転する 動
力出力装置。
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