JP3945378B2 - 動力出力装置およびこれを備える自動車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびこれを備える自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置およびこれを備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、発電機によって反力を得ることによりプラネタリギヤを介して駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、減速ギヤを介して駆動軸に接続された電動機とを備えるものが提案されている（例えば、特開２００１−１７７３号公報など）。この装置では、減速ギヤを用いて電動機を駆動軸に接続することにより、高回転低トルク型の電動機を用いて装置全体の効率を向上させようとしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした動力出力装置では、電動機を十分に活用できない場合が生じる。電動機は減速ギヤを介して駆動軸に接続されているから、使用回転数が高い。このため、駆動軸を高回転数で長時間運転しようとすると、電動機は高回転数で運転されることになるため、その温度が上昇し、電動機が破損したり、電動機から所望の出力を得ることができなくなってしまう。
【０００５】
ところで、電動機やこの電動機を含む駆動系における温度上昇は、その回転数に比例して大きくなる鉄損に起因するものと、電動機から出力されるトルクに比例して大きくなる電動機の銅損に起因するものとが考えられる。したがって、電動機やこれを含む駆動系の温度上昇を抑制するには、こうした温度上昇の要因を考慮する必要もある。
【０００６】
本発明の動力出力装置は、電動機の温度上昇による破損を防止することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置は、電動機の温度が高いときでも電動機から所望の出力を得ることを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置は、電動機やこれを含む駆動系の温度上昇を抑制することを目的の一つとする。あるいは、本発明の動力出力装置は、装置全体の効率を向上させることを目的の一つとする。本発明の自動車は、こうした本発明の動力出力装置を備えることにより、走行特性の向上やエネルギ効率の向上をはかることを目的とする。
【０００７】
【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およびこれを備える自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明の第１の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、
回転軸に動力を出力可能な電動機と、
切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、
前記駆動軸の運転状態に基づいて前記動力伝達手段による伝達可能状態を制御する状態制御手段と、
前記駆動軸への要求動力と前記伝達可能状態とに基づいて前記動力源と前記電動機とを運転制御する運転制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００９】
この本発明の第１の動力出力装置では、電動機から動力が出力される回転軸の動力を動力源から動力が出力される駆動軸に伝達する切り替え可能な複数の伝達可能状態を駆動軸の運転状態に基づいて制御し、駆動軸への要求動力と伝達可能状態とに基づいて動力源と電動機とを運転制御する。したがって、駆動軸の運転状態に基づいて電動機が効率のよい運転状態となるよう伝達可能状態を制御することができるから、装置全体の効率を向上させることができる。
【００１０】
こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記電動機の温度を検出する電動機温度検出手段を備え、前記動力伝達手段は前記複数の伝達可能状態の一つとして前記回転軸の動力が前記駆動軸に伝達されない非伝達状態を有し、前記状態制御手段は、前記電動機温度検出手段により検出された電動機の温度が所定温度以上のときには前記非伝達状態となるよう前記動力伝達手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の温度上昇による破損を防止することができる。この態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記状態制御手段は、前記電動機の温度が所定温度以上であっても前記駆動軸への要求動力が所定動力以上のときには、前記複数の伝達可能状態のうち前記電動機の回転数が小さくなる伝達可能状態となるよう前記動力伝達手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の温度が高いときでも要求動力を駆動軸に出力することができると共に電動機の更なる温度上昇を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記動力伝達手段は、前記複数の伝達可能状態として、所定の減速比で前記回転軸と前記駆動軸とを接続する減速伝達可能状態と前記回転軸と前記駆動軸とが一体として回転する直結伝達可能状態とを有する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記動力伝達手段は、遊星歯車機構を備えるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の第２の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、
回転軸に動力を出力可能な電動機と、
切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、
前記電動機を含む電動機駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された温度に基づく伝達可能状態となるよう動力伝達手段を制御すると共に前記駆動軸へ要求される動力が出力されるよう前記動力源と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１３】
この本発明の第２の動力出力装置では、切り替え可能な複数の伝達可能状態のうち電動機駆動系の温度に基づく伝達可能状態で回転軸の動力が駆動軸に伝達されるよう動力伝達手段を制御すると共に駆動軸へ要求される動力が出力されるよう駆動軸に動力を出力可能な動力源と動力伝達手段を介して駆動軸に動力を出力可能な電動機とを制御する。したがって、電動機駆動系の温度に基づいてより適正な伝達可能状態とすることができる。
【００１４】
こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された温度が第１の所定温度未満のときには前記電動機駆動系の温度上昇の促進を優先する温度上昇促進制御を実行し、前記検出された温度が前記第１の所定温度以上のときにはエネルギ効率を優先する効率優先制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系の暖機を迅速に完了することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる。この態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記温度上昇促進制御は、前記電動機の高負荷な駆動を優先する制御であるものとすることもできる。こうすれば、電動機を高負荷で駆動することによる熱によって電動機駆動系の温度を上昇させることができる。また、これらの態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記温度上昇促進制御は、前記電動機駆動系の温度上昇を促進可能に前記要求動力を前記駆動軸に出力するために予め設定された関係を用いて前記動力伝達手段による伝達可能状態と前記動力源の運転状態と前記電動機の駆動状態とを設定すると共に該設定した状態となるよう該動力伝達手段と該動力源と該電動機と駆動する制御であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系の温度上昇を促進可能に要求動力を駆動軸に出力するための関係を実験などにより求めて予め設定したものを用いることができるから、制御を簡易なものとすることができる。
【００１５】
また、本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された温度が第２の所定温度未満のときにはエネルギ効率を優先する効率優先制御を実行し、前記検出された温度が前記第２の所定温度以上のときには前記電動機駆動系の温度上昇の抑制を優先する温度上昇抑制制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系が高温となることによる不都合、例えば電動機の故障や短命化などを抑制することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる。この態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記温度上昇抑制制御は、前記電動機の低損失な駆動を優先する制御であるものとすることもできる。こうすれば、電動機を低損失で駆動することによる発熱の抑制によって電動機駆動系の温度上昇を抑制することができる。また、これらの態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記温度上昇抑制制御は、前記電動機駆動系の温度上昇を抑制可能に前記要求動力を前記駆動軸に出力するために予め設定された関係を用いて前記動力伝達手段による伝達可能状態と前記動力源の運転状態と前記電動機の駆動状態とを設定すると共に該設定した状態となるよう該動力伝達手段と該動力源と該電動機と駆動する制御であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系の温度上昇を抑制可能に要求動力を駆動軸に出力するための関係を実験などにより求めて予め設定したものを用いることができるから、制御を簡易なものとすることができる。
【００１６】
温度上昇促進制御や温度上昇抑制制御を行なう態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記効率優先制御は、前記要求動力をエネルギ効率よく前記駆動軸に出力するために予め設定された関係を用いて前記動力伝達手段による伝達可能状態と前記動力源の運転状態と前記電動機の駆動状態とを設定すると共に該設定した状態となるよう該動力伝達手段と該動力源と該電動機とを駆動する制御であるものとすることもできる。こうすれば、要求動力をエネルギ効率よく駆動軸に出力するための関係を実験などにより求めて予め設定したものを用いることができるから、制御を簡易なものとすることができる。
【００１７】
本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された温度が所定の温度範囲内のときには所定の伝達可能状態となるよう前記動力伝達手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系の温度が所定の温度範囲内のときには電動機からの動力を所定の伝達可能状態で伝達することができる。この態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記所定の温度範囲は所定温度以上の範囲であり、前記所定の伝達可能状態は前記電動機の回転数が小さくなる伝達可能状態であるものとすることもできる。これは電動機の銅損を考慮することに基づく。即ち、電動機駆動系の温度が所定温度以上のときには電動機の回転数が小さくなる伝達可能状態として電動機から出力されるトルクを小さくし、電動機の銅損を小さくすることにより電動機駆動系の温度上昇を抑制するのである。
【００１８】
本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記動力伝達手段は、遊星歯車機構を有する有段変速機であるものとすることもできる。
【００１９】
本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記動力源は、発電機による反力を用いて遊星歯車機構を介して駆動軸に動力を出力可能な内燃機関であるものとすることもできる。
【００２０】
本発明の自動車は、車軸が前記駆動軸に機械的に接続されてなる上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、回転軸に動力を出力可能な電動機と、切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、前記駆動軸の運転状態に基づいて前記動力伝達手段による伝達可能状態を制御する状態制御手段と、前記駆動軸への要求動力と前記伝達可能状態とに基づいて前記動力源と前記電動機とを運転制御する運転制御手段と、を備える本発明の第１の動力出力装置を備え、前記駆動軸が車軸に機械的に接続されてなることや、駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、回転軸に動力を出力可能な電動機と、切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、前記電動機を含む電動機駆動系の温度を検出する温度検出手段と、該検出された温度に基づく伝達可能状態となるよう動力伝達手段を制御すると共に前記駆動軸へ要求される動力が出力されるよう前記動力源と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える本発明の第２の動力出力装置を備え、前記駆動軸が車軸に機械的に接続されてなることを要旨とする。
【００２１】
この本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置を備えるから、本発明の第１または第２の動力出力装置が奏する効果、例えば、駆動軸の運転状態に基づいて電動機を効率のよい運転状態となるよう伝達可能状態を制御することに基づく装置全体の効率を向上させることができる効果や電動機の温度上昇による破損を防止することができる効果、電動機の温度が高いときでも要求動力を駆動軸に出力することができると共に電動機の更なる温度上昇を抑制することができる効果、電動機駆動系の温度に基づいてより適正な伝達可能状態とすることができる効果、電動機駆動系の暖機を迅速に完了することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる効果、電動機駆動系が高温となることによる不都合を抑制することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる効果などの種々の効果を奏することができる。この結果、車両の走行特性の向上を図ることができると共に車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。なお、本発明の自動車では、第１または第２の動力出力装置における動力伝達手段は、電動機の回転軸の動力を動力源からの動力が出力される駆動軸とは異なる駆動軸に出力するものとしてもよい。例えば、動力源からの動力を出力される駆動軸を前輪（または後輪）の車軸に接続すると共に動力伝達手段により動力が出力される駆動軸を後輪（または前輪）の車軸に接続するものとしてもよいのである。即ち、車軸を複数備える自動車にあっては、グリップ走行しているときには、路面により複数の車軸は接続されている状態と考えることができるから、いずれの車軸に接続された駆動軸に動力を出力する場合でも走行に必要な動力であることは変わりがないからである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられたリダクションギヤ３５と、このリダクションギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００２３】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２４】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介してリダクションギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２５】
リダクションギヤ３５は、外歯歯車のサンギヤ３６と、このサンギヤ３６と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３７と、サンギヤ３６に噛合すると共にリングギヤ３７に噛合する複数のピニオンギヤ３８と、複数のピニオンギヤ３８を自転かつ公転自在に保持するキャリア３９とを備え、サンギヤ３６とリングギヤ３７とキャリア３９とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。リダクションギヤ３５は、キャリア３９には駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａが、サンギヤ３６にはモータＭＧ２がそれぞれ連結されている。リダクションギヤ３５のリングギヤ３７は、その回転を停止して固定するブレーキＢＲが取り付けられていると共にキャリア３９に接続して差動作用を停止するクラッチＣＬが取り付けられている。したがって、リダクションギヤ３５は、クラッチＣＬが解除状態でブレーキＢＲがオン状態のときにはモータＭＧ２の回転軸３６ａをリングギヤ軸３２ａに所定の変速比（実施例では２：１）で接続し、クラッチＣＬが接続状態でブレーキＢＲがオフ状態のときにはモータＭＧ２の回転軸３６ａをリングギヤ軸３２ａと一体となって回転するよう接続し、クラッチＣＬが解除状態でブレーキＢＲがオフ状態のときにはモータＭＧ２がリングギヤ軸３２ａに対して独立に回転できるようにする。即ち、リダクションギヤ３５は、２段階の変速比の切替と、モータＭＧ２の切り離しを行なうことができるのである。
【００２６】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２７】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２８】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、モータＭＧ２に取り付けられた温度センサ４６からのモータＭＧ２のモータ温度Ｔｍやイグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度ＡＰ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クラッチＣＬの図示しないアクチュエータへの駆動信号やブレーキＢＲの図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２９】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にトルク制御の際の動作について説明する。実施例のハイブリッド自動車２０の可能な走行パターンとしては、エンジン２２の運転を停止してバッテリ５０からの電力によりモータＭＧ２を電動機として駆動してリダクションギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を出力して走行する走行パターン１や、モータＭＧ２を駆動せずにモータＭＧ１を発電機として駆動してバッテリ５０の充電を伴いながらエンジン２２からの動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行する走行パターン２、モータＭＧ１を発電機として駆動すると共にモータＭＧ２を電動機として駆動してバッテリ５０の充放電を伴いながらエンジン２２からの動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行する走行パターン３、モータＭＧ１を発電機として駆動すると共にモータＭＧ２を電動機として駆動してバッテリ５０の充放電なしにエンジン２２からの動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行する走行パターン４がある。これらの走行パターンのうち走行パターン４は、バッテリ５０を充放電する電力に相当する動力分だけ走行パターン３におけるエンジン２２からの動力を増減すればよいから、即ちバッテリ５０の充放電電力を値０とすればよいから、走行パターン３の一部として見ることができる。また、走行パターン１と走行パターン３については、リダクションギヤ３５による２段階の変速比のうちのいずれの変速比を用いるかにより各々２種の走行パターン、即ちクラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオンとするリダクション走行パターンとクラッチＣＬを接続状態とすると共にブレーキＢＲをオフとする直結走行パターンとを有することになる。走行パターン２では、モータＭＧ２を駆動しないから、モータＭＧ２を切り離すようリダクションギヤ３５のクラッチＣＬとブレーキＢＲとを設定すればよい。各走行パターンにおけるエンジン２２やモータＭＧ１，モータＭＧ２の制御は、アクセルペダルポジションセンサ８４により検出されるアクセル開度ＡＰと車速センサ８８により検出される車速Ｖとに基づいて運転者が要求している駆動力が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａ、最終的には駆動輪６３ａ，６３ｂに出力されるようバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）を考慮しながら行なわれるが、本発明ではこうした制御は発明の中核をなさないから、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０における動作のうち走行パターン３で走行しているときの動作について説明する。図２は、走行時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。走行時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、車速センサ８８により検出される車速Ｖとアクセルペダルポジションセンサ８４により検出されるアクセル開度ＡＰと温度センサ４６により検出されるモータ温度Ｔｍとを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、読み込んだアクセル開度ＡＰと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求駆動力としての要求トルクＴ＊と要求動力Ｐ＊とを計算する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴ＊の計算は、実施例では、アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を実験などにより設定して予めマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度ＡＰと車速Ｖとが与えられると、記憶したマップから対応する要求トルクＴ＊が導出されるものとした。アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係の一例を示すマップを図３に示す。また、要求動力Ｐ＊の計算は、次式（１）により求めるものとした。式（１）中、Ｇｖは車速Ｖを駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数に変換する変換係数である。
【００３１】
【数１】
Ｐ＊＝Ｔ＊×Ｖ・Ｇｖ （１）
【００３２】
こうして要求トルクＴ＊と要求動力Ｐ＊とを求めると、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、所定温度Ｔｒｅｆは、モータＭＧ２の許容限界温度より低い温度のうちモータＭＧ２の冷却を要する温度として設定されるものである。モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ未満のときには、モータＭＧ２の冷却は不要と判断し、クラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオンとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａを２：１の減速比でリングギヤ軸３２ａに接続し（ステップＳ１０６）、走行パターン３におけるリダクション走行パターンの制御を行なって（ステップＳ１０８）、本ルーチンを終了する。
【００３３】
一方、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ以上のときには、要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ未満か否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、所定動力Ｐｒｅｆは、モータＭＧ２による駆動力が必ず要求される動力として設定されるものである。要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ未満のときには、モータＭＧ２の冷却が必要であると共にモータＭＧ２からの駆動力は必ずしも要求されない状態にあると判断し、クラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２を切り離し（ステップＳ１１２）、走行パターン２の制御を行なって（ステップＳ１１４）、本ルーチンを終了する。こうした制御により、高温化したモータＭＧ２を冷却することができる。
【００３４】
ステップＳ１１０で要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ以上のときには、モータＭＧ２の冷却は必要だがモータＭＧ２からの駆動力が要求されていると判断し、クラッチＣＬを接続状態とすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａとリングギヤ軸３２ａとを直結状態に接続し（ステップＳ１１６）、走行パターン３における直結走行パターンの制御を行なって（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。こうした制御はモータＭＧ２の回転数を小さく抑えるから、モータＭＧ２の発熱を抑えた状態でモータＭＧ２から駆動力を得ることができるようになる。
【００３５】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ２の温度が高温のときには、モータＭＧ２の回転を停止して冷却することができる。しかも、モータＭＧ２の温度が高くてもモータＭＧ２からの駆動力が必要なときには、リダクションギヤ３５を直結状態としてモータＭＧ２の回転数を小さく抑えるから、モータＭＧ２の発熱を抑えながらモータＭＧ２から駆動力を得ることができる。もとより、モータＭＧ２の温度が適温のときには、リダクションギヤ３５によりモータＭＧ２の回転軸３６ａを２：１の減速比をもってリングギヤ軸３２ａに接続するから、モータＭＧ２をリングギヤ軸３２ａに比して高回転で低トルクの効率の高い運転領域で運転することができる。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、リダクション走行パターンでは、クラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオンとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａを２：１の減速比をもってリングギヤ軸３２ａに接続するものとしたが、減速比２：１に限定されるものではなく、如何なる減速比を用いても構わない。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ以上のときには、要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ未満のときにはクラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２を切り離してモータＭＧ２を冷却し、要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ以上のときにはクラッチＣＬを接続状態にすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａとリングギヤ軸３２ａとを直結状態としてモータＭＧ２から駆動力を得るものとしたが、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ以上のときには、要求動力Ｐ＊に拘わらず、クラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２を切り離してモータＭＧ２を冷却するものとしたり、要求動力Ｐ＊に拘わらず、クラッチＣＬを接続状態にすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａとリングギヤ軸３２ａとを直結状態としてモータＭＧ２から駆動力を得るものとしても構わない。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施例としてのハイブリッド自動車２０Ｂについて説明する。第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂは、前述した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成にモータＭＧ２を駆動するインバータ４２の温度を検出する図示しない温度センサを加えたハード構成をしている。このため、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂの構成の図示とその詳細な説明は、重複を避けるため省略する。なお、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、リダクションギヤ３５の状態として、クラッチＣＬが解除状態でブレーキＢＲがオン状態のときを「Ｌｏギヤの状態」といい、クラッチＣＬが接続状態でブレーキＢＲがオフ状態のときを「Ｈｉギヤの状態」という。また、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでも第１実施例のハイブリッド自動車２０と同様に同様の走行パターンにより走行する。第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂも、第１実施例と同様にモータＭＧ２の温度とリダクションギヤ３５の状態との関係についての動作であるから、走行パターンのうちエンジン２２やモータＭＧ１，モータＭＧ２によって駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求動力Ｐ＊が出力されるパターン（走行パターン３，４）について説明する。
【００３９】
図４は、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂのハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるリダクションギヤ３５の変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。この変速制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、車速センサ８８からの車速Ｖや温度センサ４６からのモータ温度Ｔｍ，図示しないインバータ４２に取り付けられた温度センサからのインバータ温度Ｔｉｎｖを読み込み（ステップＳ２００）、読み込んだモータ温度Ｔｍを閾値Ｔ１と比較すると共にインバータ温度Ｔｉｎｖを閾値Ｔ２と比較する処理を実行する（ステップＳ２０２）。ここで、閾値Ｔ１は、モータＭＧ２の温度上昇を抑制するためにその駆動力を制限する必要がある下限またはその近傍の温度として設定されるものであり、モータＭＧ２の特性により定められる。また、閾値Ｔ２は、インバータ４２の温度上昇を抑制するためにその通電電流を制限する必要がある下限またはその近傍の温度として設定されるものであり、インバータ４２の特性により定められる。
【００４０】
モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以下でインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以下のときには、モータＭＧ２の温度上昇やインバータ４２の温度上昇に対する処理は必要ないと判断し、ギヤ固定フラグＦｇに値０を設定して（ステップＳ２０４）、本ルーチンを終了する。ここで、ギヤ固定フラグＦｇは、リダクションギヤ３５の状態を固定するか否か、即ち変速許可するか否かを値として持つフラグであり、実施例では、変速を許可するときに値０を設定し、ギヤを固定するときに値１を設定するものとした。
【００４１】
一方、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１より大きいかインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２より大きいときには、リダクションギヤ３５の状態を固定するためにギヤ固定フラグＦｇに値１を設定すると共に（ステップＳ２０６）、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満か否かを判定し（ステップＳ２０８）、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには、モータＭＧ２の温度上昇やインバータ４２の温度上昇を抑制すると共に運転者の駆動力を確保するために、クラッチＣＬを解除すると共にブレーキＢＲをオンとしてリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態にし（ステップＳ２１０，Ｓ２１２）、本ルーチンを終了する。こうした処理、即ち、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１より大きい状態が継続している最中やインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２より大きい状態が継続している最中にはリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態で固定する処理により、モータＭＧ２からのトルクをＨｉギヤの状態に比して小さくしてモータＭＧ２の銅損を小さくし、これによりモータＭＧ２の温度上昇やインバータ４２の温度上昇を抑制することができる。しかも、リダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態に固定することにより、運転者の要求する動力に基づいてモータＭＧ２から出力すべき動力をモータＭＧ２から迅速に出力することもできる。なお、リダクションギヤ３５がＨｉギヤの状態のときに、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１より大きくなったりインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２より大きくなってもステップＳ２０８で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上と判定されたときには、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満になるまではリダクションギヤ３５の状態をＬｏギヤの状態には変更しない。これは、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときにリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態とすることによってモータＭＧ２を高速回転させるのを回避するためである。したがって、閾値Ｖｒｅｆは、モータＭＧ２が高速回転しない範囲の車速の上限として設定され、モータＭＧ２の性能やギヤ機構６０などにより定められる。
【００４２】
以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂによれば、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１より大きいかインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２より大きいときにはリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態に固定することにより、モータＭＧ２の温度上昇やインバータ４２の温度上昇を抑制すると共に運転者が要求する動力に基づいた動力をモータＭＧ２から出力することができる。
【００４３】
ここで、こうした第２実施例における変速制御、即ちモータ温度Ｔｍが高温となるときにはリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態とする制御は、モータ温度Ｔｍが高温となるとリダクションギヤ３５をＨｉギヤの状態とする第１実施例における制御と相反する制御となっている。これは、第２実施例では、回転数に比例する鉄損よりモータトルクに比例するモータＭＧ２の銅損の影響の方が大きいモータＭＧ２の駆動系（モータＭＧ２やリダクションギヤ３５などを含む駆動系）を想定しており、第１実施例では、逆にモータＭＧ２の銅損より鉄損の影響の方が大きいモータＭＧ２の駆動系を想定しているからである。したがって、第１実施例のような制御を選択するか、第２実施例のような制御を選択するかは、モータＭＧ２の駆動系の特性によって定めればよい。
【００４４】
なお、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、モータＭＧ２の温度やインバータ４２の温度に基づいてリダクションギヤ３５のギヤの状態を制御するものとしたが、モータＭＧ２の冷却オイルや潤滑オイルの温度など、モータＭＧ２の温度を推定可能なものやインバータ４２の温度を推定可能なものの温度に基づいてリダクションギヤ３５のギヤ比の状態を制御するものとしてもよい。
【００４５】
また、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、モータＭＧ２の温度とインバータ４２の温度とに基づいてリダクションギヤ３５のギヤの状態を制御するものとしたが、モータＭＧ２の温度だけに基づいてリダクションギヤ３５のギヤの状態を制御するものとしたり、インバータ４２の温度だけに基づいてリダクションギヤ３５のギヤの状態を制御するものとしてもよい。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施例であるハイブリッド自動車２０Ｃについて説明する。第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃも、前述した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成をしている。したがって、重複した説明を避けるため、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃの構成の図示とその詳細な説明については省略する。なお、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃでも第１実施例のハイブリッド自動車２０と同様に同様の走行パターンにより走行する。
第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃも、第１実施例と同様にモータＭＧ２の温度とリダクションギヤ３５の状態との関係についての動作であるから、走行パターンのうちエンジン２２やモータＭＧ１，モータＭＧ２によって駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求動力Ｐ＊が出力されるパターン（走行パターン３，４）について説明する。
【００４７】
図５は、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃが走行パターン３や走行パターン４により走行しているときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００４８】
トルク変速制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、車速センサ８８により検出される車速Ｖとアクセルペダルポジションセンサ８４により検出されるアクセル開度ＡＰと温度センサ４６により検出されるモータ温度Ｔｍとを読み込み（ステップＳ３００）、読み込んだアクセル開度ＡＰと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求駆動力としての要求トルクＴ＊と要求動力Ｐ＊とを計算する（ステップＳ３０２）。要求トルクＴ＊の計算や要求動力Ｐ＊の計算は、第１実施例で説明した。
【００４９】
こうして要求トルクＴ＊と要求動力Ｐ＊とを求めると、要求動力Ｐ＊にバッテリ５０を充放電するために必要な充放電用動力Ｐｂ＊を加えてエンジン２２から出力すべきエンジン要求動力Ｐｅ＊を計算し（ステップＳ３０４）、計算したエンジン要求動力Ｐｅ＊を最も効率よく出力できるエンジン２２の運転ポイントである回転数とトルクとをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ３０６）。そして、設定した目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が運転されるよう動力分配統合機構３０のギヤ比ρと車速Ｖとを用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ３０８）、設定された目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと車速Ｖとを用いてモータＭＧ２から出力すべきモータ目標動力Ｐｍ＊を設定する（ステップＳ３１０）。ここで、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊は、車速Ｖに変換係数Ｇｖを乗じて得られる回転数で回転しているリングギヤ３２に対してキャリア３４をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊で回転させるために必要なサンギヤ３１の回転数として求めることができる。また、モータＭＧ２から出力すべきモータ目標動力Ｐｍ＊は、サンギヤ３１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転し、リングギヤ３２が車速Ｖに変換係数Ｇｖを乗じた回転数で回転し、キャリア３４が目標回転数Ｎｅ＊で回転しているときにキャリア３４に目標トルクＴｅ＊を作用させたときに目標トルクＴｅ＊の作用に伴ってリングギヤ３２に出力されるトルクと要求トルクＴ＊との偏差として計算されるトルクにリングギヤ３２の回転数（Ｖ・Ｇｖ）を乗じたものとして求めることができる。
【００５０】
こうして、モータＭＧ２のモータ目標動力Ｐｍ＊を設定すると、ステップＳ３００で読み込んだモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３と閾値Ｔ４とにより設定された温度範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３１２）。ここで、閾値Ｔ３は、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機が必要と判定するための温度として設定されており、閾値Ｔ４は、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇の抑制が必要と判定するための温度として設定されており、潤滑油の特性やモータＭＧ２の特性によって定めることができる。
【００５１】
モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３と閾値Ｔ４とにより設定される温度範囲内のときには、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機や温度上昇の抑制は不要の状態と判断し、モータ目標動力Ｐｍ＊が効率よくモータＭＧ２から出力されるようリダクションギヤ３５の状態を設定し（ステップＳ３１４）、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のときには、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機が必要と判断してモータ目標動力Ｐｍ＊を出力するのにモータＭＧ２が高負荷で運転されるようリダクションギヤ３５の状態を設定し（ステップＳ３１６）、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ４より大きいときには、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇の抑制が必要と判断してモータ目標動力Ｐｍ＊を出力するのにモータＭＧ２が低損失で運転されるようリダクションギヤ３５の状態を設定する（ステップＳ３１８）。リダクションギヤ３５の状態の設定は、実施例では、具体的には、リダクションギヤ３５をＨｉギヤの状態としたときとＬｏギヤの状態としたときのモータＭＧ２のトルクと回転数と損失との関係を予め求めてギヤ状態選択用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、Ｈｉギヤの状態およびＬｏギヤの状態としたときにモータＭＧ２からモータ目標動力Ｐｍ＊を出力する際の損失を導出し、効率や発熱量の観点からいずれの損失が有利であるかによってギヤの状態を選択することにより行なう。即ち、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３と閾値Ｔ４とにより設定される温度範囲内のときには、効率を優先するためにモータＭＧ２の損失が小さい方のギヤの状態が選択されて設定され、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のときには、発熱量を大きくするためにモータＭＧ２の損失が大きい方のギヤの状態が選択されて設定され、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ４より大きいときには、発熱量を小さくするためにモータＭＧ２の損失が小さい方のギヤの状態が選択されて設定されるのである。図６にギヤ状態選択用マップの一例を示す。例えば、いま、モータ目標動力Ｐｍ＊が２００×１０3でリングギヤ軸３２ａの回転数が２０００のときを考える。リダクションギヤ３５がＨｉギヤの状態のときには、ギヤ比が１：１であるから回転軸３６ａは２０００で回転し、モータＭＧ２から出力すべきトルクは１００となるから、図６の例のギヤ状態選択用マップによるモータＭＧ２の損失は１．７０となる。一方、リダクションギヤ３５がＬｏギヤの状態のときには、ギヤ比が２：１となるから回転軸３６ａは４０００で回転し、モータＭＧ２から出力すべきトルクは５０となるから、ギヤ状態選択用マップによるモータＭＧ２の損失は０．９６となる。したがって、効率優先や温度上昇抑制の場合には低損失のＬｏギヤの状態が選択され、暖機促進の場合には高損失のＨｉギヤの状態が選択される。なお、こうしてリダクションギヤ３５の状態が設定されると、設定された状態となるようクラッチＣＬとブレーキＢＲが駆動制御される。
【００５２】
こうしてリダクションギヤ３５の状態が設定されると、設定されたリダクションギヤ３５の状態におけるギヤ比Ｇｎ（Ｈｉギヤの状態のときには値１でＬｏギヤの状態のときには値２）と車速Ｖと換算係数Ｇｖとの積でモータ目標動力Ｐｍ＊を割ってモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を計算して設定し（ステップＳ３２０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊などの設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に出力して（ステップＳ３２２）、本ルーチンを終了する。なお、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転されるようエンジン２２を制御し、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御すると共にモータＭＧ２からトルク指令Ｔｍ２＊のトルクが出力されるようモータＭＧ２を駆動制御する。
【００５３】
以上説明した第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃによれば、モータＭＧ２の温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のときには、モータＭＧ２が高負荷で運転されるようリダクションギヤ３５の状態が設定されるから、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機を迅速に行なうことができる。また、モータＭＧ２の温度Ｔｍが閾値Ｔ４より高いときには、モータＭＧ２が低損失で運転されるようリダクションギヤ３５の状態が設定されるから、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇を抑制することができる。しかも、モータＭＧ２の温度Ｔｍが閾値Ｔ３と閾値Ｔ４とによって設定された温度範囲内のときにはモータＭＧ２が効率よく運転されるようリダクションギヤ３５の状態が設定されるから、モータＭＧ２のエネルギ効率、ひいては車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００５４】
なお、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃでは、要求動力Ｐ＊と充放電電力Ｐｂ＊との和としてエンジン要求動力Ｐｅ＊を設定すると共にこのエンジン要求動力Ｐｅ＊を効率よく出力できる運転ポイントとしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとし、更に、こうした設定値に基づいて設定されたモータ目標動力Ｐｍ＊とモータ温度Ｔｍとに基づいてリダクションギヤ３５の状態を設定するものとしたが、エンジン要求動力Ｐｅ＊の設定や目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊の設定の際にモータ温度Ｔｍを考慮することによりモータ温度Ｔｍ＊が反映されたモータ目標動力Ｐｍ＊を設定するものとし、このモータ目標動力Ｐｍ＊とモータ温度Ｔｍとに基づいてリダクションギヤ３５の状態を設定するものとしてもよい。即ち、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のリダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機が必要なときには、モータ目標動力Ｐｍ＊が大きくなるようエンジン要求動力Ｐｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定し、逆に、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ４より高いリダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇の抑制が必要なときには、モータ目標動力Ｐｍ＊が大きくなるようエンジン要求動力Ｐｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定するのである。こうすれば、更に暖機や温度上昇の抑制を効果的に行なうことができる。
【００５５】
また、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃでは、モータＭＧ２をリングギヤ軸３２ａに接続する変速機として２段変速のリダクションギヤ３５を用いたが、３段以上の有段変速機や無段変速機を用いるものとしてもよい。この場合、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のリダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機が必要なときには最も発熱量が大きくなる変速段を選択し、逆に、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ４より高いリダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇の抑制が必要なときには最も低損失となる変速段を選択するものとすればよい。なお、２段変速のリダクションギヤ３５に代えて３段以上の有段変速機や無段変速機を用いる態様は、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃに限られず、第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂに適用するものとしてもよい。
【００５６】
各実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ，２０Ｃでは、モータＭＧ２の動力をリダクションギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリダクションギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪１９３ａ，１９３ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００５７】
各実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ，２０Ｃでは、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。また、図９の変形例にハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速して駆動輪６３ａ，６３ｂの車軸に接続された駆動軸に出力する変速機３３０を備えるものとしてもよい。この場合、変速機３３０は有段変速機であっても無段変速機であってもよい。このようにエンジン２２からの動力を変速して駆動輪６３ａ，６３ｂの車軸に接続された駆動軸に出力する変速機３３０を備える場合、図１０の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、モータＭＧ２からリダクションギヤ３５を介して出力される動力を更に変速機３３０で変速して駆動輪６３ａ，６３ｂに伝達するものとしてもよい。
【００５８】
各実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ，２０Ｃでは、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とからなる動力源に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリダクションギヤ３５を介してモータＭＧ２を接続するものとしたが、リングギヤ軸３２ａに接続される動力源は如何なる構成であってもよい。
【００５９】
実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とからなる動力源に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリダクションギヤ３５を介してモータＭＧ２を接続する動力出力装置を車両に搭載したハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、車両以外の移動体、例えば、船舶や航空機，建設機械などに搭載するものとしても差し支えない。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、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、種々なる形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】 本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される走行時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】 アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係の一例を示す説明図である。
【図４】 第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂのハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるリダクションギヤ３５の変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】 第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃのハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】 ギヤ状態設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図８】 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図９】 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１０】 変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，１２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ リダクションギヤ、３６ サンギヤ、３６ａ 回転軸、３７ リングギヤ、３８ ピニオンギヤ、３９ キャリア、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４６ 温度センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１９３ａ，１９３ｂ 駆動輪、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３３０ 変速機、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、ＣＬ クラッチ、ＢＲ ブレーキ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびこれを備える自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置およびこれを備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、発電機によって反力を得ることによりプラネタリギヤを介して駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、減速ギヤを介して駆動軸に接続された電動機とを備えるものが提案されている（例えば、特開２００１−１７７３号公報など）。この装置では、減速ギヤを用いて電動機を駆動軸に接続することにより、高回転低トルク型の電動機を用いて装置全体の効率を向上させようとしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした動力出力装置では、電動機を十分に活用できない場合が生じる。電動機は減速ギヤを介して駆動軸に接続されているから、使用回転数が高い。このため、駆動軸を高回転数で長時間運転しようとすると、電動機は高回転数で運転されることになるため、その温度が上昇し、電動機が破損したり、電動機から所望の出力を得ることができなくなってしまう。
【０００５】
ところで、電動機やこの電動機を含む駆動系における温度上昇は、その回転数に比例して大きくなる鉄損に起因するものと、電動機から出力されるトルクに比例して大きくなる電動機の銅損に起因するものとが考えられる。したがって、電動機やこれを含む駆動系の温度上昇を抑制するには、こうした温度上昇の要因を考慮する必要もある。
【０００６】
本発明の動力出力装置は、電動機の温度上昇による破損を防止することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置は、電動機の温度が高いときでも電動機から所望の出力を得ることを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置は、電動機やこれを含む駆動系の温度上昇を抑制することを目的の一つとする。あるいは、本発明の動力出力装置は、装置全体の効率を向上させることを目的の一つとする。本発明の自動車は、こうした本発明の動力出力装置を備えることにより、走行特性の向上やエネルギ効率の向上をはかることを目的とする。
【０００７】
【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およびこれを備える自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明の第１の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、
回転軸に動力を出力可能な電動機と、
切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、
前記駆動軸の運転状態に基づいて前記動力伝達手段による伝達可能状態を制御する状態制御手段と、
前記駆動軸への要求動力と前記伝達可能状態とに基づいて前記動力源と前記電動機とを運転制御する運転制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００９】
この本発明の第１の動力出力装置では、電動機から動力が出力される回転軸の動力を動力源から動力が出力される駆動軸に伝達する切り替え可能な複数の伝達可能状態を駆動軸の運転状態に基づいて制御し、駆動軸への要求動力と伝達可能状態とに基づいて動力源と電動機とを運転制御する。したがって、駆動軸の運転状態に基づいて電動機が効率のよい運転状態となるよう伝達可能状態を制御することができるから、装置全体の効率を向上させることができる。
【００１０】
こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記電動機の温度を検出する電動機温度検出手段を備え、前記動力伝達手段は前記複数の伝達可能状態の一つとして前記回転軸の動力が前記駆動軸に伝達されない非伝達状態を有し、前記状態制御手段は、前記電動機温度検出手段により検出された電動機の温度が所定温度以上のときには前記非伝達状態となるよう前記動力伝達手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の温度上昇による破損を防止することができる。この態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記状態制御手段は、前記電動機の温度が所定温度以上であっても前記駆動軸への要求動力が所定動力以上のときには、前記複数の伝達可能状態のうち前記電動機の回転数が小さくなる伝達可能状態となるよう前記動力伝達手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の温度が高いときでも要求動力を駆動軸に出力することができると共に電動機の更なる温度上昇を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記動力伝達手段は、前記複数の伝達可能状態として、所定の減速比で前記回転軸と前記駆動軸とを接続する減速伝達可能状態と前記回転軸と前記駆動軸とが一体として回転する直結伝達可能状態とを有する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記動力伝達手段は、遊星歯車機構を備えるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の第２の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、
回転軸に動力を出力可能な電動機と、
切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、
前記電動機を含む電動機駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された温度に基づく伝達可能状態となるよう動力伝達手段を制御すると共に前記駆動軸へ要求される動力が出力されるよう前記動力源と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１３】
この本発明の第２の動力出力装置では、切り替え可能な複数の伝達可能状態のうち電動機駆動系の温度に基づく伝達可能状態で回転軸の動力が駆動軸に伝達されるよう動力伝達手段を制御すると共に駆動軸へ要求される動力が出力されるよう駆動軸に動力を出力可能な動力源と動力伝達手段を介して駆動軸に動力を出力可能な電動機とを制御する。したがって、電動機駆動系の温度に基づいてより適正な伝達可能状態とすることができる。
【００１４】
こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された温度が第１の所定温度未満のときには前記電動機駆動系の温度上昇の促進を優先する温度上昇促進制御を実行し、前記検出された温度が前記第１の所定温度以上のときにはエネルギ効率を優先する効率優先制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系の暖機を迅速に完了することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる。この態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記温度上昇促進制御は、前記電動機の高負荷な駆動を優先する制御であるものとすることもできる。こうすれば、電動機を高負荷で駆動することによる熱によって電動機駆動系の温度を上昇させることができる。また、これらの態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記温度上昇促進制御は、前記電動機駆動系の温度上昇を促進可能に前記要求動力を前記駆動軸に出力するために予め設定された関係を用いて前記動力伝達手段による伝達可能状態と前記動力源の運転状態と前記電動機の駆動状態とを設定すると共に該設定した状態となるよう該動力伝達手段と該動力源と該電動機と駆動する制御であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系の温度上昇を促進可能に要求動力を駆動軸に出力するための関係を実験などにより求めて予め設定したものを用いることができるから、制御を簡易なものとすることができる。
【００１５】
また、本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された温度が第２の所定温度未満のときにはエネルギ効率を優先する効率優先制御を実行し、前記検出された温度が前記第２の所定温度以上のときには前記電動機駆動系の温度上昇の抑制を優先する温度上昇抑制制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系が高温となることによる不都合、例えば電動機の故障や短命化などを抑制することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる。この態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記温度上昇抑制制御は、前記電動機の低損失な駆動を優先する制御であるものとすることもできる。こうすれば、電動機を低損失で駆動することによる発熱の抑制によって電動機駆動系の温度上昇を抑制することができる。また、これらの態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記温度上昇抑制制御は、前記電動機駆動系の温度上昇を抑制可能に前記要求動力を前記駆動軸に出力するために予め設定された関係を用いて前記動力伝達手段による伝達可能状態と前記動力源の運転状態と前記電動機の駆動状態とを設定すると共に該設定した状態となるよう該動力伝達手段と該動力源と該電動機と駆動する制御であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系の温度上昇を抑制可能に要求動力を駆動軸に出力するための関係を実験などにより求めて予め設定したものを用いることができるから、制御を簡易なものとすることができる。
【００１６】
温度上昇促進制御や温度上昇抑制制御を行なう態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記効率優先制御は、前記要求動力をエネルギ効率よく前記駆動軸に出力するために予め設定された関係を用いて前記動力伝達手段による伝達可能状態と前記動力源の運転状態と前記電動機の駆動状態とを設定すると共に該設定した状態となるよう該動力伝達手段と該動力源と該電動機とを駆動する制御であるものとすることもできる。こうすれば、要求動力をエネルギ効率よく駆動軸に出力するための関係を実験などにより求めて予め設定したものを用いることができるから、制御を簡易なものとすることができる。
【００１７】
本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された温度が所定の温度範囲内のときには所定の伝達可能状態となるよう前記動力伝達手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系の温度が所定の温度範囲内のときには電動機からの動力を所定の伝達可能状態で伝達することができる。この態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記所定の温度範囲は所定温度以上の範囲であり、前記所定の伝達可能状態は前記電動機の回転数が小さくなる伝達可能状態であるものとすることもできる。これは電動機の銅損を考慮することに基づく。即ち、電動機駆動系の温度が所定温度以上のときには電動機の回転数が小さくなる伝達可能状態として電動機から出力されるトルクを小さくし、電動機の銅損を小さくすることにより電動機駆動系の温度上昇を抑制するのである。
【００１８】
本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記動力伝達手段は、遊星歯車機構を有する有段変速機であるものとすることもできる。
【００１９】
本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記動力源は、発電機による反力を用いて遊星歯車機構を介して駆動軸に動力を出力可能な内燃機関であるものとすることもできる。
【００２０】
本発明の自動車は、車軸が前記駆動軸に機械的に接続されてなる上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、回転軸に動力を出力可能な電動機と、切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、前記駆動軸の運転状態に基づいて前記動力伝達手段による伝達可能状態を制御する状態制御手段と、前記駆動軸への要求動力と前記伝達可能状態とに基づいて前記動力源と前記電動機とを運転制御する運転制御手段と、を備える本発明の第１の動力出力装置を備え、前記駆動軸が車軸に機械的に接続されてなることや、駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、回転軸に動力を出力可能な電動機と、切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、前記電動機を含む電動機駆動系の温度を検出する温度検出手段と、該検出された温度に基づく伝達可能状態となるよう動力伝達手段を制御すると共に前記駆動軸へ要求される動力が出力されるよう前記動力源と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える本発明の第２の動力出力装置を備え、前記駆動軸が車軸に機械的に接続されてなることを要旨とする。
【００２１】
この本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置を備えるから、本発明の第１または第２の動力出力装置が奏する効果、例えば、駆動軸の運転状態に基づいて電動機を効率のよい運転状態となるよう伝達可能状態を制御することに基づく装置全体の効率を向上させることができる効果や電動機の温度上昇による破損を防止することができる効果、電動機の温度が高いときでも要求動力を駆動軸に出力することができると共に電動機の更なる温度上昇を抑制することができる効果、電動機駆動系の温度に基づいてより適正な伝達可能状態とすることができる効果、電動機駆動系の暖機を迅速に完了することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる効果、電動機駆動系が高温となることによる不都合を抑制することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる効果などの種々の効果を奏することができる。この結果、車両の走行特性の向上を図ることができると共に車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。なお、本発明の自動車では、第１または第２の動力出力装置における動力伝達手段は、電動機の回転軸の動力を動力源からの動力が出力される駆動軸とは異なる駆動軸に出力するものとしてもよい。例えば、動力源からの動力を出力される駆動軸を前輪（または後輪）の車軸に接続すると共に動力伝達手段により動力が出力される駆動軸を後輪（または前輪）の車軸に接続するものとしてもよいのである。即ち、車軸を複数備える自動車にあっては、グリップ走行しているときには、路面により複数の車軸は接続されている状態と考えることができるから、いずれの車軸に接続された駆動軸に動力を出力する場合でも走行に必要な動力であることは変わりがないからである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられたリダクションギヤ３５と、このリダクションギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００２３】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２４】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介してリダクションギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２５】
リダクションギヤ３５は、外歯歯車のサンギヤ３６と、このサンギヤ３６と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３７と、サンギヤ３６に噛合すると共にリングギヤ３７に噛合する複数のピニオンギヤ３８と、複数のピニオンギヤ３８を自転かつ公転自在に保持するキャリア３９とを備え、サンギヤ３６とリングギヤ３７とキャリア３９とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。リダクションギヤ３５は、キャリア３９には駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａが、サンギヤ３６にはモータＭＧ２がそれぞれ連結されている。リダクションギヤ３５のリングギヤ３７は、その回転を停止して固定するブレーキＢＲが取り付けられていると共にキャリア３９に接続して差動作用を停止するクラッチＣＬが取り付けられている。したがって、リダクションギヤ３５は、クラッチＣＬが解除状態でブレーキＢＲがオン状態のときにはモータＭＧ２の回転軸３６ａをリングギヤ軸３２ａに所定の変速比（実施例では２：１）で接続し、クラッチＣＬが接続状態でブレーキＢＲがオフ状態のときにはモータＭＧ２の回転軸３６ａをリングギヤ軸３２ａと一体となって回転するよう接続し、クラッチＣＬが解除状態でブレーキＢＲがオフ状態のときにはモータＭＧ２がリングギヤ軸３２ａに対して独立に回転できるようにする。即ち、リダクションギヤ３５は、２段階の変速比の切替と、モータＭＧ２の切り離しを行なうことができるのである。
【００２６】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２７】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２８】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、モータＭＧ２に取り付けられた温度センサ４６からのモータＭＧ２のモータ温度Ｔｍやイグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度ＡＰ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クラッチＣＬの図示しないアクチュエータへの駆動信号やブレーキＢＲの図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２９】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にトルク制御の際の動作について説明する。実施例のハイブリッド自動車２０の可能な走行パターンとしては、エンジン２２の運転を停止してバッテリ５０からの電力によりモータＭＧ２を電動機として駆動してリダクションギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を出力して走行する走行パターン１や、モータＭＧ２を駆動せずにモータＭＧ１を発電機として駆動してバッテリ５０の充電を伴いながらエンジン２２からの動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行する走行パターン２、モータＭＧ１を発電機として駆動すると共にモータＭＧ２を電動機として駆動してバッテリ５０の充放電を伴いながらエンジン２２からの動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行する走行パターン３、モータＭＧ１を発電機として駆動すると共にモータＭＧ２を電動機として駆動してバッテリ５０の充放電なしにエンジン２２からの動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行する走行パターン４がある。これらの走行パターンのうち走行パターン４は、バッテリ５０を充放電する電力に相当する動力分だけ走行パターン３におけるエンジン２２からの動力を増減すればよいから、即ちバッテリ５０の充放電電力を値０とすればよいから、走行パターン３の一部として見ることができる。また、走行パターン１と走行パターン３については、リダクションギヤ３５による２段階の変速比のうちのいずれの変速比を用いるかにより各々２種の走行パターン、即ちクラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオンとするリダクション走行パターンとクラッチＣＬを接続状態とすると共にブレーキＢＲをオフとする直結走行パターンとを有することになる。走行パターン２では、モータＭＧ２を駆動しないから、モータＭＧ２を切り離すようリダクションギヤ３５のクラッチＣＬとブレーキＢＲとを設定すればよい。各走行パターンにおけるエンジン２２やモータＭＧ１，モータＭＧ２の制御は、アクセルペダルポジションセンサ８４により検出されるアクセル開度ＡＰと車速センサ８８により検出される車速Ｖとに基づいて運転者が要求している駆動力が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａ、最終的には駆動輪６３ａ，６３ｂに出力されるようバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）を考慮しながら行なわれるが、本発明ではこうした制御は発明の中核をなさないから、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０における動作のうち走行パターン３で走行しているときの動作について説明する。図２は、走行時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。走行時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、車速センサ８８により検出される車速Ｖとアクセルペダルポジションセンサ８４により検出されるアクセル開度ＡＰと温度センサ４６により検出されるモータ温度Ｔｍとを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、読み込んだアクセル開度ＡＰと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求駆動力としての要求トルクＴ＊と要求動力Ｐ＊とを計算する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴ＊の計算は、実施例では、アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を実験などにより設定して予めマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度ＡＰと車速Ｖとが与えられると、記憶したマップから対応する要求トルクＴ＊が導出されるものとした。アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係の一例を示すマップを図３に示す。また、要求動力Ｐ＊の計算は、次式（１）により求めるものとした。式（１）中、Ｇｖは車速Ｖを駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数に変換する変換係数である。
【００３１】
【数１】
Ｐ＊＝Ｔ＊×Ｖ・Ｇｖ （１）
【００３２】
こうして要求トルクＴ＊と要求動力Ｐ＊とを求めると、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、所定温度Ｔｒｅｆは、モータＭＧ２の許容限界温度より低い温度のうちモータＭＧ２の冷却を要する温度として設定されるものである。モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ未満のときには、モータＭＧ２の冷却は不要と判断し、クラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオンとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａを２：１の減速比でリングギヤ軸３２ａに接続し（ステップＳ１０６）、走行パターン３におけるリダクション走行パターンの制御を行なって（ステップＳ１０８）、本ルーチンを終了する。
【００３３】
一方、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ以上のときには、要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ未満か否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、所定動力Ｐｒｅｆは、モータＭＧ２による駆動力が必ず要求される動力として設定されるものである。要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ未満のときには、モータＭＧ２の冷却が必要であると共にモータＭＧ２からの駆動力は必ずしも要求されない状態にあると判断し、クラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２を切り離し（ステップＳ１１２）、走行パターン２の制御を行なって（ステップＳ１１４）、本ルーチンを終了する。こうした制御により、高温化したモータＭＧ２を冷却することができる。
【００３４】
ステップＳ１１０で要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ以上のときには、モータＭＧ２の冷却は必要だがモータＭＧ２からの駆動力が要求されていると判断し、クラッチＣＬを接続状態とすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａとリングギヤ軸３２ａとを直結状態に接続し（ステップＳ１１６）、走行パターン３における直結走行パターンの制御を行なって（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。こうした制御はモータＭＧ２の回転数を小さく抑えるから、モータＭＧ２の発熱を抑えた状態でモータＭＧ２から駆動力を得ることができるようになる。
【００３５】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ２の温度が高温のときには、モータＭＧ２の回転を停止して冷却することができる。しかも、モータＭＧ２の温度が高くてもモータＭＧ２からの駆動力が必要なときには、リダクションギヤ３５を直結状態としてモータＭＧ２の回転数を小さく抑えるから、モータＭＧ２の発熱を抑えながらモータＭＧ２から駆動力を得ることができる。もとより、モータＭＧ２の温度が適温のときには、リダクションギヤ３５によりモータＭＧ２の回転軸３６ａを２：１の減速比をもってリングギヤ軸３２ａに接続するから、モータＭＧ２をリングギヤ軸３２ａに比して高回転で低トルクの効率の高い運転領域で運転することができる。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、リダクション走行パターンでは、クラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオンとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａを２：１の減速比をもってリングギヤ軸３２ａに接続するものとしたが、減速比２：１に限定されるものではなく、如何なる減速比を用いても構わない。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ以上のときには、要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ未満のときにはクラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２を切り離してモータＭＧ２を冷却し、要求動力Ｐ＊が所定動力Ｐｒｅｆ以上のときにはクラッチＣＬを接続状態にすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａとリングギヤ軸３２ａとを直結状態としてモータＭＧ２から駆動力を得るものとしたが、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｒｅｆ以上のときには、要求動力Ｐ＊に拘わらず、クラッチＣＬを解除状態とすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２を切り離してモータＭＧ２を冷却するものとしたり、要求動力Ｐ＊に拘わらず、クラッチＣＬを接続状態にすると共にブレーキＢＲをオフとしてモータＭＧ２の回転軸３６ａとリングギヤ軸３２ａとを直結状態としてモータＭＧ２から駆動力を得るものとしても構わない。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施例としてのハイブリッド自動車２０Ｂについて説明する。第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂは、前述した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成にモータＭＧ２を駆動するインバータ４２の温度を検出する図示しない温度センサを加えたハード構成をしている。このため、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂの構成の図示とその詳細な説明は、重複を避けるため省略する。なお、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、リダクションギヤ３５の状態として、クラッチＣＬが解除状態でブレーキＢＲがオン状態のときを「Ｌｏギヤの状態」といい、クラッチＣＬが接続状態でブレーキＢＲがオフ状態のときを「Ｈｉギヤの状態」という。また、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでも第１実施例のハイブリッド自動車２０と同様に同様の走行パターンにより走行する。第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂも、第１実施例と同様にモータＭＧ２の温度とリダクションギヤ３５の状態との関係についての動作であるから、走行パターンのうちエンジン２２やモータＭＧ１，モータＭＧ２によって駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求動力Ｐ＊が出力されるパターン（走行パターン３，４）について説明する。
【００３９】
図４は、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂのハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるリダクションギヤ３５の変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。この変速制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、車速センサ８８からの車速Ｖや温度センサ４６からのモータ温度Ｔｍ，図示しないインバータ４２に取り付けられた温度センサからのインバータ温度Ｔｉｎｖを読み込み（ステップＳ２００）、読み込んだモータ温度Ｔｍを閾値Ｔ１と比較すると共にインバータ温度Ｔｉｎｖを閾値Ｔ２と比較する処理を実行する（ステップＳ２０２）。ここで、閾値Ｔ１は、モータＭＧ２の温度上昇を抑制するためにその駆動力を制限する必要がある下限またはその近傍の温度として設定されるものであり、モータＭＧ２の特性により定められる。また、閾値Ｔ２は、インバータ４２の温度上昇を抑制するためにその通電電流を制限する必要がある下限またはその近傍の温度として設定されるものであり、インバータ４２の特性により定められる。
【００４０】
モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１以下でインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以下のときには、モータＭＧ２の温度上昇やインバータ４２の温度上昇に対する処理は必要ないと判断し、ギヤ固定フラグＦｇに値０を設定して（ステップＳ２０４）、本ルーチンを終了する。ここで、ギヤ固定フラグＦｇは、リダクションギヤ３５の状態を固定するか否か、即ち変速許可するか否かを値として持つフラグであり、実施例では、変速を許可するときに値０を設定し、ギヤを固定するときに値１を設定するものとした。
【００４１】
一方、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１より大きいかインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２より大きいときには、リダクションギヤ３５の状態を固定するためにギヤ固定フラグＦｇに値１を設定すると共に（ステップＳ２０６）、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満か否かを判定し（ステップＳ２０８）、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには、モータＭＧ２の温度上昇やインバータ４２の温度上昇を抑制すると共に運転者の駆動力を確保するために、クラッチＣＬを解除すると共にブレーキＢＲをオンとしてリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態にし（ステップＳ２１０，Ｓ２１２）、本ルーチンを終了する。こうした処理、即ち、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１より大きい状態が継続している最中やインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２より大きい状態が継続している最中にはリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態で固定する処理により、モータＭＧ２からのトルクをＨｉギヤの状態に比して小さくしてモータＭＧ２の銅損を小さくし、これによりモータＭＧ２の温度上昇やインバータ４２の温度上昇を抑制することができる。しかも、リダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態に固定することにより、運転者の要求する動力に基づいてモータＭＧ２から出力すべき動力をモータＭＧ２から迅速に出力することもできる。なお、リダクションギヤ３５がＨｉギヤの状態のときに、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１より大きくなったりインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２より大きくなってもステップＳ２０８で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上と判定されたときには、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満になるまではリダクションギヤ３５の状態をＬｏギヤの状態には変更しない。これは、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときにリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態とすることによってモータＭＧ２を高速回転させるのを回避するためである。したがって、閾値Ｖｒｅｆは、モータＭＧ２が高速回転しない範囲の車速の上限として設定され、モータＭＧ２の性能やギヤ機構６０などにより定められる。
【００４２】
以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂによれば、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１より大きいかインバータ温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２より大きいときにはリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態に固定することにより、モータＭＧ２の温度上昇やインバータ４２の温度上昇を抑制すると共に運転者が要求する動力に基づいた動力をモータＭＧ２から出力することができる。
【００４３】
ここで、こうした第２実施例における変速制御、即ちモータ温度Ｔｍが高温となるときにはリダクションギヤ３５をＬｏギヤの状態とする制御は、モータ温度Ｔｍが高温となるとリダクションギヤ３５をＨｉギヤの状態とする第１実施例における制御と相反する制御となっている。これは、第２実施例では、回転数に比例する鉄損よりモータトルクに比例するモータＭＧ２の銅損の影響の方が大きいモータＭＧ２の駆動系（モータＭＧ２やリダクションギヤ３５などを含む駆動系）を想定しており、第１実施例では、逆にモータＭＧ２の銅損より鉄損の影響の方が大きいモータＭＧ２の駆動系を想定しているからである。したがって、第１実施例のような制御を選択するか、第２実施例のような制御を選択するかは、モータＭＧ２の駆動系の特性によって定めればよい。
【００４４】
なお、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、モータＭＧ２の温度やインバータ４２の温度に基づいてリダクションギヤ３５のギヤの状態を制御するものとしたが、モータＭＧ２の冷却オイルや潤滑オイルの温度など、モータＭＧ２の温度を推定可能なものやインバータ４２の温度を推定可能なものの温度に基づいてリダクションギヤ３５のギヤ比の状態を制御するものとしてもよい。
【００４５】
また、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、モータＭＧ２の温度とインバータ４２の温度とに基づいてリダクションギヤ３５のギヤの状態を制御するものとしたが、モータＭＧ２の温度だけに基づいてリダクションギヤ３５のギヤの状態を制御するものとしたり、インバータ４２の温度だけに基づいてリダクションギヤ３５のギヤの状態を制御するものとしてもよい。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施例であるハイブリッド自動車２０Ｃについて説明する。第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃも、前述した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成をしている。したがって、重複した説明を避けるため、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃの構成の図示とその詳細な説明については省略する。なお、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃでも第１実施例のハイブリッド自動車２０と同様に同様の走行パターンにより走行する。
第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃも、第１実施例と同様にモータＭＧ２の温度とリダクションギヤ３５の状態との関係についての動作であるから、走行パターンのうちエンジン２２やモータＭＧ１，モータＭＧ２によって駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求動力Ｐ＊が出力されるパターン（走行パターン３，４）について説明する。
【００４７】
図５は、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃが走行パターン３や走行パターン４により走行しているときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００４８】
トルク変速制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、車速センサ８８により検出される車速Ｖとアクセルペダルポジションセンサ８４により検出されるアクセル開度ＡＰと温度センサ４６により検出されるモータ温度Ｔｍとを読み込み（ステップＳ３００）、読み込んだアクセル開度ＡＰと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求駆動力としての要求トルクＴ＊と要求動力Ｐ＊とを計算する（ステップＳ３０２）。要求トルクＴ＊の計算や要求動力Ｐ＊の計算は、第１実施例で説明した。
【００４９】
こうして要求トルクＴ＊と要求動力Ｐ＊とを求めると、要求動力Ｐ＊にバッテリ５０を充放電するために必要な充放電用動力Ｐｂ＊を加えてエンジン２２から出力すべきエンジン要求動力Ｐｅ＊を計算し（ステップＳ３０４）、計算したエンジン要求動力Ｐｅ＊を最も効率よく出力できるエンジン２２の運転ポイントである回転数とトルクとをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ３０６）。そして、設定した目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が運転されるよう動力分配統合機構３０のギヤ比ρと車速Ｖとを用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ３０８）、設定された目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと車速Ｖとを用いてモータＭＧ２から出力すべきモータ目標動力Ｐｍ＊を設定する（ステップＳ３１０）。ここで、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊は、車速Ｖに変換係数Ｇｖを乗じて得られる回転数で回転しているリングギヤ３２に対してキャリア３４をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊で回転させるために必要なサンギヤ３１の回転数として求めることができる。また、モータＭＧ２から出力すべきモータ目標動力Ｐｍ＊は、サンギヤ３１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転し、リングギヤ３２が車速Ｖに変換係数Ｇｖを乗じた回転数で回転し、キャリア３４が目標回転数Ｎｅ＊で回転しているときにキャリア３４に目標トルクＴｅ＊を作用させたときに目標トルクＴｅ＊の作用に伴ってリングギヤ３２に出力されるトルクと要求トルクＴ＊との偏差として計算されるトルクにリングギヤ３２の回転数（Ｖ・Ｇｖ）を乗じたものとして求めることができる。
【００５０】
こうして、モータＭＧ２のモータ目標動力Ｐｍ＊を設定すると、ステップＳ３００で読み込んだモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３と閾値Ｔ４とにより設定された温度範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３１２）。ここで、閾値Ｔ３は、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機が必要と判定するための温度として設定されており、閾値Ｔ４は、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇の抑制が必要と判定するための温度として設定されており、潤滑油の特性やモータＭＧ２の特性によって定めることができる。
【００５１】
モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３と閾値Ｔ４とにより設定される温度範囲内のときには、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機や温度上昇の抑制は不要の状態と判断し、モータ目標動力Ｐｍ＊が効率よくモータＭＧ２から出力されるようリダクションギヤ３５の状態を設定し（ステップＳ３１４）、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のときには、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機が必要と判断してモータ目標動力Ｐｍ＊を出力するのにモータＭＧ２が高負荷で運転されるようリダクションギヤ３５の状態を設定し（ステップＳ３１６）、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ４より大きいときには、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇の抑制が必要と判断してモータ目標動力Ｐｍ＊を出力するのにモータＭＧ２が低損失で運転されるようリダクションギヤ３５の状態を設定する（ステップＳ３１８）。リダクションギヤ３５の状態の設定は、実施例では、具体的には、リダクションギヤ３５をＨｉギヤの状態としたときとＬｏギヤの状態としたときのモータＭＧ２のトルクと回転数と損失との関係を予め求めてギヤ状態選択用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、Ｈｉギヤの状態およびＬｏギヤの状態としたときにモータＭＧ２からモータ目標動力Ｐｍ＊を出力する際の損失を導出し、効率や発熱量の観点からいずれの損失が有利であるかによってギヤの状態を選択することにより行なう。即ち、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３と閾値Ｔ４とにより設定される温度範囲内のときには、効率を優先するためにモータＭＧ２の損失が小さい方のギヤの状態が選択されて設定され、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のときには、発熱量を大きくするためにモータＭＧ２の損失が大きい方のギヤの状態が選択されて設定され、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ４より大きいときには、発熱量を小さくするためにモータＭＧ２の損失が小さい方のギヤの状態が選択されて設定されるのである。図６にギヤ状態選択用マップの一例を示す。例えば、いま、モータ目標動力Ｐｍ＊が２００×１０3でリングギヤ軸３２ａの回転数が２０００のときを考える。リダクションギヤ３５がＨｉギヤの状態のときには、ギヤ比が１：１であるから回転軸３６ａは２０００で回転し、モータＭＧ２から出力すべきトルクは１００となるから、図６の例のギヤ状態選択用マップによるモータＭＧ２の損失は１．７０となる。一方、リダクションギヤ３５がＬｏギヤの状態のときには、ギヤ比が２：１となるから回転軸３６ａは４０００で回転し、モータＭＧ２から出力すべきトルクは５０となるから、ギヤ状態選択用マップによるモータＭＧ２の損失は０．９６となる。したがって、効率優先や温度上昇抑制の場合には低損失のＬｏギヤの状態が選択され、暖機促進の場合には高損失のＨｉギヤの状態が選択される。なお、こうしてリダクションギヤ３５の状態が設定されると、設定された状態となるようクラッチＣＬとブレーキＢＲが駆動制御される。
【００５２】
こうしてリダクションギヤ３５の状態が設定されると、設定されたリダクションギヤ３５の状態におけるギヤ比Ｇｎ（Ｈｉギヤの状態のときには値１でＬｏギヤの状態のときには値２）と車速Ｖと換算係数Ｇｖとの積でモータ目標動力Ｐｍ＊を割ってモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を計算して設定し（ステップＳ３２０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊などの設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に出力して（ステップＳ３２２）、本ルーチンを終了する。なお、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転されるようエンジン２２を制御し、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御すると共にモータＭＧ２からトルク指令Ｔｍ２＊のトルクが出力されるようモータＭＧ２を駆動制御する。
【００５３】
以上説明した第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃによれば、モータＭＧ２の温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のときには、モータＭＧ２が高負荷で運転されるようリダクションギヤ３５の状態が設定されるから、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機を迅速に行なうことができる。また、モータＭＧ２の温度Ｔｍが閾値Ｔ４より高いときには、モータＭＧ２が低損失で運転されるようリダクションギヤ３５の状態が設定されるから、リダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇を抑制することができる。しかも、モータＭＧ２の温度Ｔｍが閾値Ｔ３と閾値Ｔ４とによって設定された温度範囲内のときにはモータＭＧ２が効率よく運転されるようリダクションギヤ３５の状態が設定されるから、モータＭＧ２のエネルギ効率、ひいては車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００５４】
なお、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃでは、要求動力Ｐ＊と充放電電力Ｐｂ＊との和としてエンジン要求動力Ｐｅ＊を設定すると共にこのエンジン要求動力Ｐｅ＊を効率よく出力できる運転ポイントとしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとし、更に、こうした設定値に基づいて設定されたモータ目標動力Ｐｍ＊とモータ温度Ｔｍとに基づいてリダクションギヤ３５の状態を設定するものとしたが、エンジン要求動力Ｐｅ＊の設定や目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊の設定の際にモータ温度Ｔｍを考慮することによりモータ温度Ｔｍ＊が反映されたモータ目標動力Ｐｍ＊を設定するものとし、このモータ目標動力Ｐｍ＊とモータ温度Ｔｍとに基づいてリダクションギヤ３５の状態を設定するものとしてもよい。即ち、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のリダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機が必要なときには、モータ目標動力Ｐｍ＊が大きくなるようエンジン要求動力Ｐｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定し、逆に、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ４より高いリダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇の抑制が必要なときには、モータ目標動力Ｐｍ＊が大きくなるようエンジン要求動力Ｐｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定するのである。こうすれば、更に暖機や温度上昇の抑制を効果的に行なうことができる。
【００５５】
また、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃでは、モータＭＧ２をリングギヤ軸３２ａに接続する変速機として２段変速のリダクションギヤ３５を用いたが、３段以上の有段変速機や無段変速機を用いるものとしてもよい。この場合、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ３未満のリダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の暖機が必要なときには最も発熱量が大きくなる変速段を選択し、逆に、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ４より高いリダクションギヤ３５の潤滑油やモータＭＧ２の温度上昇の抑制が必要なときには最も低損失となる変速段を選択するものとすればよい。なお、２段変速のリダクションギヤ３５に代えて３段以上の有段変速機や無段変速機を用いる態様は、第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃに限られず、第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂに適用するものとしてもよい。
【００５６】
各実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ，２０Ｃでは、モータＭＧ２の動力をリダクションギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリダクションギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪１９３ａ，１９３ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００５７】
各実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ，２０Ｃでは、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。また、図９の変形例にハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速して駆動輪６３ａ，６３ｂの車軸に接続された駆動軸に出力する変速機３３０を備えるものとしてもよい。この場合、変速機３３０は有段変速機であっても無段変速機であってもよい。このようにエンジン２２からの動力を変速して駆動輪６３ａ，６３ｂの車軸に接続された駆動軸に出力する変速機３３０を備える場合、図１０の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、モータＭＧ２からリダクションギヤ３５を介して出力される動力を更に変速機３３０で変速して駆動輪６３ａ，６３ｂに伝達するものとしてもよい。
【００５８】
各実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ，２０Ｃでは、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とからなる動力源に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリダクションギヤ３５を介してモータＭＧ２を接続するものとしたが、リングギヤ軸３２ａに接続される動力源は如何なる構成であってもよい。
【００５９】
実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とからなる動力源に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリダクションギヤ３５を介してモータＭＧ２を接続する動力出力装置を車両に搭載したハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、車両以外の移動体、例えば、船舶や航空機，建設機械などに搭載するものとしても差し支えない。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、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、種々なる形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】 本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される走行時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】 アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係の一例を示す説明図である。
【図４】 第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂのハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるリダクションギヤ３５の変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】 第３実施例のハイブリッド自動車２０Ｃのハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】 ギヤ状態設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図８】 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図９】 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１０】 変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，１２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ リダクションギヤ、３６ サンギヤ、３６ａ 回転軸、３７ リングギヤ、３８ ピニオンギヤ、３９ キャリア、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４６ 温度センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１９３ａ，１９３ｂ 駆動輪、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３３０ 変速機、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、ＣＬ クラッチ、ＢＲ ブレーキ。
Claims (16)
- 駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、
回転軸に動力を出力可能な電動機と、
切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、
前記電動機の温度を検出する電動機温度検出手段と、
前記駆動軸の運転状態と前記電動機温度検出手段により検出された電動機の温度とに基づいて前記動力伝達手段による伝達可能状態を制御する状態制御手段と、
前記駆動軸への要求動力と前記伝達可能状態とに基づいて前記動力源と前記電動機とを運転制御する運転制御手段と、
を備え、
前記動力伝達手段は、前記複数の伝達可能状態の一つとして前記回転軸の動力が前記駆動軸に伝達されない非伝達状態を有し、
前記状態制御手段は、前記電動機温度検出手段により検出された電動機の温度が所定温度以上のときには、前記非伝達状態となるよう前記動力伝達手段を制御する手段である
動力出力装置。 - 前記状態制御手段は、前記電動機の温度が所定温度以上であっても前記駆動軸への要求動力が所定動力以上のときには、前記複数の伝達可能状態のうち前記電動機の回転数が小さくなる伝達可能状態となるよう前記動力伝達手段を制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
- 前記動力伝達手段は、前記複数の伝達可能状態として、所定の減速比で前記回転軸と前記駆動軸とを接続する減速伝達可能状態と前記回転軸と前記駆動軸とが一体として回転する直結伝達可能状態とを有する手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
- 前記動力伝達手段は、遊星歯車機構を備える請求項３記載の動力出力装置。
- 駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、
回転軸に動力を出力可能な電動機と、
切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、
前記電動機を含む電動機駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された温度に基づく伝達可能状態となるよう動力伝達手段を制御すると共に前記駆動軸へ要求される動力が出力されるよう前記動力源と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記検出された温度が第１の所定温度未満のときには前記電動機駆動系の温度上昇の促進を優先する温度上昇促進制御を実行し、前記検出された温度が前記第１の所定温度以上のときにはエネルギ効率を優先する効率優先制御を実行する手段である
動力出力装置。 - 前記温度上昇促進制御は、前記電動機の高負荷な駆動を優先する制御である請求項５記載の動力出力装置。
- 前記温度上昇促進制御は、前記電動機駆動系の温度上昇を促進可能に前記要求動力を前記駆動軸に出力するために予め設定された関係を用いて前記動力伝達手段による伝達可能状態と前記動力源の運転状態と前記電動機の駆動状態とを設定すると共に該設定した状態となるよう該動力伝達手段と該動力源と該電動機とを駆動する制御である請求項５または ６記載の動力出力装置。
- 前記制御手段は、前記検出された温度が第２の所定温度未満のときにはエネルギ効率を優先する効率優先制御を実行し、前記検出された温度が前記第２の所定温度以上のときには前記電動機駆動系の温度上昇の抑制を優先する温度上昇抑制制御を実行する手段である請求項５ないし７いずれか記載の動力出力装置。
- 前記温度上昇抑制制御は、前記電動機の低損失な駆動を優先する制御である請求項８記載の動力出力装置。
- 前記温度上昇抑制制御は、前記電動機駆動系の温度上昇を抑制可能に前記要求動力を前記駆動軸に出力するために予め設定された関係を用いて前記動力伝達手段による伝達可能状態と前記動力源の運転状態と前記電動機の駆動状態とを設定すると共に該設定した状態となるよう該動力伝達手段と該動力源と該電動機とを駆動する制御である請求項８または９記載の動力出力装置。
- 前記効率優先制御は、前記要求動力をエネルギ効率よく前記駆動軸に出力するために予め設定された関係を用いて前記動力伝達手段による伝達可能状態と前記動力源の運転状態と前記電動機の駆動状態とを設定すると共に該設定した状態となるよう該動力伝達手段と該動力源と該電動機とを駆動する制御である請求項５ないし１０いずれか記載の動力出力装置。
- 駆動軸に動力を出力可能な動力源を備える動力出力装置であって、
回転軸に動力を出力可能な電動機と、
切り替え可能な複数の伝達可能状態をもって前記回転軸の動力を前記駆動軸に伝達可能な動力伝達手段と、
前記電動機を含む電動機駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された温度に基づく伝達可能状態となるよう動力伝達手段を制御すると共に前記駆動軸へ要求される動力が出力されるよう前記動力源と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記検出された温度が所定の温度範囲内のときには所定の伝達可能状態となるよう前記動力伝達手段を制御する手段であり、
前記所定の温度範囲は、所定温度以上の範囲であり、
前記所定の伝達可能状態は、前記電動機の回転数が小さくなる伝達可能状態である
動力出力装置。 - 前記電動機駆動系の温度は、前記電動機，前記電動機を駆動するための駆動回路，前記動力伝達手段のいずれかの温度である請求項５ないし１２いずれか記載の動力出力装置。
- 前記動力伝達手段は、遊星歯車機構を有する有段変速機である請求項１ないし１３いずれか記載の動力出力装置。
- 前記動力源は、発電機による反力を用いて遊星歯車機構を介して駆動軸に動力を出力可能な内燃機関である請求項１ないし１４いずれか記載の動力出力装置。
- 車軸が前記駆動軸に機械的に接続されてなる請求項１ないし１５いずれか記載の動力出力装置を備える自動車。
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