JP3948434B2 - 動力出力装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車 - 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自動車 Download PDFInfo
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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その制御方法並びにハイブリッド自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、２つのプラネタリギヤと、３つのモータと、２つのクラッチとを備え、駆動軸に動力を出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置の第１プラネタリギヤのキャリアには、エンジンのクランクシャフトが接続されており、サンギヤには第２プラネタリギヤのサンギヤと第１クラッチを介して第１モータとが接続されている。また、第１プラネタリギヤのリングギヤには、車軸に機械的に連結された駆動軸と第２プラネタリギヤのキャリアと第２モータとが接続されている。第２プラネタリギヤのリングギヤには、第３モータと第２クラッチを介して第１モータとが接続されている。したがって、第２プラネタリギヤのリングギヤは、２つのクラッチを介して第１プラネタリギヤのサンギヤにも接続されていることになる。この動力出力装置では、２つのクラッチによる切り替えや３つのモータの駆動パターン，エンジンの運転パターンなどにより種々の駆動状態を可能なものとなっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３２１３５７号公報（図１）
【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、エンジンと２つのプラネタリギヤと３つのモータと２つのクラッチとを備えることから、装置が複雑なものとなっている。また、２つのクラッチを作動させる必要から、油圧回路などのアクチュエータも必要となる。更に、装置の駆動状態として種々可能であるが、駆動状態によってはエネルギ的に不利益なものもあり、エネルギ効率の観点から駆動状態を選択する必要もある。加えて、異なる駆動状態への切り替えをスムーズに行なう必要もある。特に、こうした動力出力装置を自動車に搭載する場合には、駆動状態の頻繁な切り替えが生じないよう車両の走行状態に合わせて切り替える必要がある。
【０００５】
本発明の動力出力装置は、装置の簡易化を図ることを目的の一つとする。また、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自動車は、エネルギ効率の向上を図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およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、動力出力装置の異なる駆動状態の切り替えをスムーズに行なう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およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、動力出力装置の駆動状態の頻繁な切り替えを抑制することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、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。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第１の回転軸とに接続された３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、
前記第１の回転軸に動力を入出力する第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力する第２の電動機と、
前記第１の３軸式動力入出力手段が有する３軸のうちのいずれか２軸に連結されて回転する第２の回転軸を有し、前記第１の回転軸に入出力される動力を該第２の回転軸に入出力される動力で置換可能な動力置換手段と、
前記第２の回転軸に動力を入出力する第３の電動機と、
前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機のうちいずれの電動機とも電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、蓄電手段の充放電を伴って或いは蓄電手段の充放電なしに内燃機関から出力される動力を第１の３軸式動力入出力手段と第１の電動機と第２の電動機と動力置換手段と第３の電動機とによりトルク変換して駆動軸に出力することができる。その際、動力置換手段により第１の回転軸に入出力される動力を第２の回転軸に入出力される動力で置換できるから、第１の電動機の駆動と第３の電動機の駆動とを選択すること、即ち、第１の電動機の駆動を伴う駆動状態と第３の電動機の駆動を伴う駆動状態とのうちエネルギ効率の高い駆動状態を選択することができる。この結果、装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。しかも、クラッチを備えないから、上述した従来例の動力出力装置に比して、装置を簡易なものにすることができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記動力置換手段は、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときに、該第１の電動機の力行駆動による前記第１の回転軸に動力を出力する状態の少なくとも一部の状態を前記第３の電動機の回生駆動による前記第２の回転軸に動力を出力する状態に置換可能な手段であるものとすることもできる。こうすれば、第１の電動機の力行駆動が要求されるときに、第１の電動機の力行駆動を第３の電動機の回生駆動に切り替えることができる。いま、蓄電手段の充放電なしに内燃機関から出力された動力をトルク変換して駆動軸に出力する場合を考える。第１の電動機の力行駆動が要求される状態では、電力収支を考えれば、第２の電動機は回生駆動が要求されることになる。この場合、駆動軸に出力された動力を第２の電動機によって電力に変換し、この変換した電力を第１の電動機により動力に変換して駆動軸より内燃機関側に位置する第１の３軸式動力入出力手段に出力する状態になる。この状態は、内燃機関から出力された動力と第１の電動機から出力された動力との和の動力の一部を第２の電動機で電力に変換して第１の電動機に供給する状態であり、いわゆる動力−電力−動力の循環（以下、動力循環という）が生じる。この動力循環は、循環する動力に電動機の効率を何度も作用させることから、装置全体としてはエネルギ効率の低下を招く。したがって、第１の電動機の力行駆動が要求されるときに第１の電動機の力行駆動を第３の電動機の回生駆動に切り替えることことにより、動力循環の状態を抑止して装置全体のエネルギ効率の向上を図ることができるのである。
【００１０】
この第１の電動機の力行駆動の状態を第３の電動機の回生駆動の状態に置換可能な態様の本発明の動力出力装置において、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の回生駆動が要求されるときには該第１の電動機を回生制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御する第１の制御を実行し、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときには前記第１の電動機から前記第１の回転軸に動力が出力されないよう該第１の電動機を制御すると共に前記第３の電動機を回生制御する第２の制御を実行する制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、動力循環を抑止することができ、装置のエネルギ効率を向上させることができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記第１の制御と前記第２の制御をヒステリシスをもって切り替える手段であるものとすることもできる。こうすれば、第１の制御と第２の制御とが頻繁に切り替わるのを抑止することができる。
【００１１】
第１の制御と第２の制御とを切り替える態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記制御手段は、前記回転数検出手段により検出された駆動軸の回転数が所定回転数未満のときには前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときであっても前記第２の制御を実行せずに前記第１の電動機を力行制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸の回転数が所定回転数未満のときには制御の切り替えなしに第１の制御により駆動軸に動力を出力し、駆動軸の回転数が所定回転数以上のときにだけ第１の制御から第２の制御に切り替えるものとすることができる。したがって、駆動軸の回転数が小さい状態における制御の切り替えを抑止することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記回転数検出手段により検出された駆動軸の回転数の時間的な変化の割合が値０を含む所定範囲内のときに前記第１の制御と前記第２の制御との切り替えを行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸の回転数が急変しているときには第１の制御と第２の制御との切り替えは行なわれないから、第１の制御と第２の制御とをスムーズに切り替えることができる。
【００１２】
また、第１の制御と第２の制御とを切り替える態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記第１の制御から前記第２の制御に切り替えるときには前記第２の回転軸の回転数が維持されるよう前記第３の電動機を回転数制御すると共に前記第１の電動機から出力されるトルクが値０に向けて徐変するよう該第１の電動機を駆動制御し、前記第２の制御から前記第１の制御に切り替えるときには前記第１の回転軸の回転数が維持されるよう前記第１の電動機を回転数制御すると共に前記第３の電動機から出力されるトルクが値０に向けて徐変するよう該第３の電動機を駆動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、第１の制御と第２の制御とをスムーズに切り替えることができる。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、を備え、前記制御手段は、前記設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求動力に応じた動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機と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、要求動力に応じた動力を駆動軸に出力することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記設定された要求動力の時間的な変化の割合が値０を含む所定範囲内のときに前記第１の制御と前記第２の制御との切り替えを行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求動力が急変しているときには第１の制御と第２の制御との切り替えは行なわれないから、第１の制御と第２の制御とをスムーズに切り替えることができる。
【００１４】
本発明の動力出力装置において、前記動力置換手段は、前記第１の３軸式動力出力手段が有する３軸のうちのいずれか２軸と接続された２軸を有し、該２軸と前記第２の回転軸とからなる３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する第２の３軸式動力入出力手段であるものとすることもできる。
【００１５】
本発明のハイブリッド自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第１の回転軸とに接続された３軸を有し該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第１の回転軸に動力を入出力する第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力する第２の電動機と、前記第１の３軸式動力入出力手段が有する３軸のうちのいずれか２軸に連結されて回転する第２の回転軸を有し前記第１の回転軸に入出力される動力を該第２の回転軸に入出力される動力で置換可能な動力置換手段と、前記第２の回転軸に動力を入出力する第３の電動機と、前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機のうちいずれの電動機とも電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が連結されてなることを要旨とする。
【００１６】
この本発明のハイブリッド自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、第１の電動機の駆動を伴う駆動状態と第３の電動機の駆動を伴う駆動状態とのうちエネルギ効率の高い駆動状態を選択することによる装置のエネルギ効率の向上を図ることができる効果や装置を簡易なものにすることができる効果などと同様な効果を奏することができる。
【００１７】
回転数検出手段を備える本発明の動力出力装置を搭載する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記回転数検出手段に代えて車速を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が所定車速未満のときには前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときであっても前記第２の制御を実行せずに前記第１の電動機を力行制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速が所定車速未満のときには制御の切り替えなしに第１の制御により走行し、車速が所定車速以上のときにだけ第１の制御から第２の制御に切り替えて走行するものとすることができる。したがって、車速が小さい状態における制御の切り替えを抑止することができる。この態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速の時間的な変化の割合が値０を含む所定範囲外のときには前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときであっても前記第２の制御を実行せずに前記第１の電動機を力行制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速が急変しているときには第１の制御と第２の制御との切り替えは行なわれないから、第１の制御と第２の制御とをスムーズに切り替えることができる。
【００１８】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸と第１の回転軸とに接続された３軸を有し該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第１の回転軸に動力を入出力する第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力する第２の電動機と、前記第１の３軸式動力入出力手段が有する３軸のうちのいずれか２軸に連結されて回転する第２の回転軸を有し前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときに該第１の電動機の力行駆動による前記第１の回転軸に動力を出力する状態の少なくとも一部の状態を前記第３の電動機の回生駆動による前記第２の回転軸に動力を出力する状態に置換可能な動力置換手段と、前記第２の回転軸に動力を入出力する第３の電動機と、前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機のうちいずれの電動機とも電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の回生駆動が要求されるときには該第１の電動機を回生制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御し、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときには前記第１の電動機から前記第１の回転軸に動力が出力されないよう該第１の電動機を制御すると共に前記第３の電動機を回生制御する
ことを要旨とする。
【００１９】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、蓄電手段の充放電を伴って或いは蓄電手段の充放電なしに内燃機関から出力される動力を第１の３軸式動力入出力手段と第１の電動機と第２の電動機と動力置換手段と第３の電動機とによりトルク変換して駆動軸に出力することができる。その際、動力置換手段により第１の回転軸に入出力される動力を第２の回転軸に入出力される動力で置換できるから、第１の電動機の駆動と第３の電動機の駆動とを選択すること、即ち、第１の電動機の駆動を伴う駆動状態と第３の電動機の駆動を伴う駆動状態とのうちエネルギ効率の高い駆動状態を選択することができる。この結果、装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。しかも、クラッチを備えないから、上述した従来例の動力出力装置に比して、装置を簡易なものにすることができる。また、第１の電動機の力行駆動が要求されるときに、第１の電動機の力行駆動を第３の電動機の回生駆動に切り替えることができる。動力循環の状態を抑止して装置全体のエネルギ効率の向上を図ることができるのである。
【００２０】
【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軸式の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５と、第１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、第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５に接続された駆動軸としての駆動軸３２ａに取り付けられたモータＭＧ２と、第２動力分配統合機構３５に取り付けられたモータＭＧ３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。
【００２１】
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。
【００２２】
第１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。第１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にはサンギヤ軸３１ａを介してモータＭＧ１が、リングギヤ３２には駆動軸３２ａを介してモータＭＧ２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、駆動軸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６４ａ，６４ｂに出力される。
【００２３】
第２動力分配統合機構３５も第１動力分配統合機構３０と同様に、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３３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。第２動力分配統合機構３５は、キャリア３９には第１動力分配統合機構３０のキャリア３４が、サンギヤ３６には駆動軸３２ａを介して第１動力分配統合機構３０のリングギヤ３２およびモータＭＧ２が、リングギヤ３７にはモータＭＧ３がそれぞれ連結されており、モータＭＧ３が発電機として機能するときにはキャリア３９から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３６側とリングギヤ３７側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ３が電動機として機能するときにはキャリア３９から入力されるエンジン２２からの動力とリングギヤ３７から入力されるモータＭＧ３からの動力を統合してサンギヤ３６側に出力する。サンギヤ３６に出力された動力は、駆動軸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。
【００２４】
上述したように、第１動力分配統合機構３０を用いる場合には、モータＭＧ３からの出力を伴わずに、エンジン２２から出力される動力を第１動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換して駆動軸３２ａに出力することができ、第２動力分配統合機構３５を用いる場合には、モータＭＧ１からの出力を伴わずに、エンジン２２から出力される動力を第２動力分配統合機構３５とモータＭＧ２とモータＭＧ３とによってトルク変換して駆動軸３２ａに出力することができる。これらの場合、バッテリ５０からの充放電を伴えば、エンジン２２からの動力にバッテリ５０からの充放電電力を加えたものをトルク変換して駆動軸３２ａに出力することができる。この他、モータＭＧ１とモータＭＧ３とからの出力を伴って、エンジン２２から出力される動力を第１動力分配統合機構３０と第２動力分配統合機構３５とモータＭＧ１とモータＭＧ２とモータＭＧ３とによってトルク変換して駆動軸３２ａに出力することもできる。動力の出力については、後述する。
【００２５】
モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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４１，４２，４３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４１，４２，４３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４１，４２，４３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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４４，４５，４６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，ＭＧ３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４１，４２，４３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，ＭＧ３を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、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Ａｃｃ，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。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。
【００２８】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸３２ａに出力されるように、エンジン２２と３つのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３とを運転制御する。エンジン２２と３つのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の運転制御としては、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モード、モータＭＧ３から動力を出力しないようモータＭＧ３を駆動制御し、バッテリ５０の充放電なしに或いは充放電を伴って要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が第１動力分配統合機構３０と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するＭＧ１モード、モータＭＧ１から動力を出力しないようモータＭＧ１を駆動制御し、バッテリ５０の充放電なしに或いは充放電を伴って要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が第２動力分配統合機構３５と２つのモータＭＧ２，ＭＧ３とによってトルク変換されて駆動軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御するＭＧ３モード、バッテリ５０の充放電なしに或いは充放電を伴って要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が第１動力分配統合機構３０と第２動力分配統合機構３５と３つのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３とによってトルク変換されて駆動軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御する全ＭＧモードなどがある。実施例では、要求動力が比較的小さいときにモータ運転モードにより走行し、通常走行時にＭＧ１モードにより走行し、高速巡航走行時にＭＧ３モードにより走行し、ＭＧ１モードとＭＧ３モードとの切り替えの際に全ＭＧモードにより走行する。
【００２９】
図２は、モータ運転モードにより走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。図中、左から、Ｓ１軸は第１動力分配統合機構３０のサンギヤ３１の回転数（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）を示し、Ｒ２軸は第２動力分配統合機構３５のリングギヤ３７の回転数（モータＭＧ３の回転数Ｎｍ３）を示し、Ｃ１，Ｃ２軸は第１動力分配統合機構３０のキャリア３４および第２動力分配統合機構３５のキャリア３９の回転数（エンジン２２の回転数Ｎｅ）を示し、Ｒ１，Ｓ２軸は第１動力分配統合機構３０のリングギヤ３２および第２動力分配統合機構３５のサンギヤ３６の回転数（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を示す。また、図中、Ｒ１，Ｓ２軸の太線矢印は、モータＭＧ２から出力しているトルクＴｍ２を示す。なお、図中、ρ１は第１動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）を示し、ρ２は第２動力分配統合機構３５のギヤ比（サンギヤ３６の歯数／リングギヤ３７の歯数）を示す。第１動力分配統合機構３０のキャリア３４とリングギヤ３２とが各々第２動力分配統合機構３５のキャリア３９とサンギヤ３６とに接続されているから、図示するように、第１動力分配統合機構３０の共線図と第２動力分配統合機構３５の共線図は単一のものとして表わすことができる。モータ運転モードでは、エンジン２２の運転を停止すると共にモータＭＧ１およびモータＭＧ３からのトルクを出力しない状態でモータＭＧ２から動力を出力して走行する。このとき、第１動力分配統合機構３０や第２動力分配統合機構３５の特性上、エンジン２２やモータＭＧ１，モータＭＧ２は連れ回されて回転することになる。エンジン２２，モータＭＧ１，モータＭＧ２のうちいずれが連れ回されて回転するかについては、エネルギが最小となる状態で落ち着くことを考えれば、ポンピングロスやフリクショントルクの大きなエンジン２２が回転を停止し、モータＭＧ１とモータＭＧ３とが連れ回されることになる。これが、図２の状態である。実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時や低速走行時（例えば３０ｋｍ／ｈ以下の車速）に、このモータ運転モードにより走行する。
【００３０】
図３はＭＧ１モードにより通常車速（例えば、３０〜７０ｋｍ／ｈの車速）で走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図であり、図４はＭＧ３モードにより通常車速で走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。図３中、Ｃ１，Ｃ２軸の太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅを示し、Ｓ１軸の２つの太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅによって第１動力分配統合機構３０のサンギヤ３１に作用するトルクＴｅｓ１とこのトルクＴｅｓ１を抑えるためにモータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１を示し、Ｒ１，Ｓ２軸の２つの太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅによって第１動力分配統合機構３０のリングギヤ３２（駆動軸３２ａ）に作用するトルクＴｅｒ１とモータＭＧ１により発電した電力を用いてモータＭＧ２から出力するトルクＴｍ２を示す。図４中、Ｃ１，Ｃ２軸の太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅを示し、Ｒ２軸の２つの太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅによって第２動力分配統合機構３５のリングギヤ３７に作用するトルクＴｅｒ２とこのトルクＴｅｒ２を抑えるためにモータＭＧ３から出力されるトルクＴｍ３を示し、Ｒ１，Ｓ２軸の２つの太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅによって第２動力分配統合機構３５のサンギヤ３６（駆動軸３２ａ）に作用するトルクＴｅｓ２とモータＭＧ３により発電した電力を用いてモータＭＧ２から出力するトルクＴｍ２を示す。
【００３１】
通常車速で走行しているときには、図３および図４に示すように、エンジン２２から出力される動力を第１動力分配統合機構３０と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸３２ａに出力するＭＧ１モードと、エンジン２２から出力される動力を第２動力分配統合機構３５と２つのモータＭＧ２，ＭＧ３とによりトルク変換して駆動軸３２ａに出力するＭＧ３モードと、の２つのモードのいずれでも走行することができる。このとき、エンジン２２から出力されるトルクＴｅによって駆動軸３２ａに作用するトルク（以下、直達トルクという）は、ＭＧ１モードでは次式（１）によってＴｅｒ１として算出され、ＭＧ３モードでは式（２）によってＴｅｓ２として算出することができる。ここで、ρ１およびρ２は第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５のサンギヤの歯数／リングギヤの歯数であることから値１に比して小さいため、Ｔｅｒ１＞Ｔｅｓ２の関係を導くことができる。いま、エンジン２２を同一の運転ポイント（回転数ＮｅとトルクＴｅとが同一）により運転し、エンジン２２から出力される動力をバッテリ５０の充放電なしに駆動軸３２ａに出力することを考える。このとき、直達トルクはＭＧ１モードの方が大きくなるから、ＭＧ１モードでのモータＭＧ１による発電電力はＭＧ３モードでのモータＭＧ３による発電電力より小さくなり、モータＭＧ２から出力するトルクはＭＧ１モードの方が小さくなる。モータ効率を考えれば、発電電力やモータＭＧ２からの出力トルクが小さい方が全体としてのエネルギ効率が高くなるから、いま考えている状態では、ＭＧ１モードの方がＭＧ３モードに比してエネルギ効率が高いものとなる。実施例では、こうした理由から、通常車速により走行するときにはＭＧ１モードを選択して走行するのである。
【００３２】
【数１】
Ter1＝Te/(1+ρ1) … （１）
Tes2＝ρ2・Te/(1+ρ1) … （２）
【００３３】
図５はＭＧ１モードにより高速（例えば、７０ｋｍ／ｈ以上の車速）で巡航走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図であり、図６はＭＧ３モードにより高速で巡航走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。ハイブリッド自動車２０が高速で巡航しているときには、エンジン２２の運転ポイント（回転数ＮｅとトルクＴｅ）にもよるが、図５および図６のＳ１軸に示すように、モータＭＧ１は負回転する。ＭＧ１モードでは、図５に示すように、エンジン２２から出力されるトルクＴｅによってサンギヤ軸３１ａに作用するトルクＴｅｓ１をモータＭＧ１から抑えるように作用させる必要から、モータＭＧ１は力行制御されることになる。エンジン２２から出力される動力のすべてをトルク変換する場合を考えれば、モータＭＧ１で消費される電力をモータＭＧ２で賄う必要が生じ、結果として、エンジン２２からの動力にモータＭＧ１からの動力を加えて駆動軸３２ａに出力し、駆動軸３２ａの動力の一部を用いてモータＭＧ２で発電し、その発電電力をモータＭＧ１に供給することになる。即ち、駆動軸３２ａに出力された動力が電力に変換されて再び動力として駆動軸３２ａに出力される動力の循環（以下、動力循環という）が生じることになる。上述したように、モータＭＧ１やモータＭＧ２の効率を考えれば、動力循環はエネルギ効率を低下させる。第１動力分配統合機構３０における動力の伝達効率と減速比との関係の一例を図７に示す。図中、減速比が１／（１＋ρ１）未満の領域が動力循環の領域である。図示するように、この動力循環の領域では、伝達効率は著しく小さくなる。ＭＧ３モードでは、図６に示すように、図４を用いて説明した通常車速で走行しているときと同様に、モータＭＧ３は発電機として動作するから、ＭＧ１モードのときのような動力循環はない。実施例では、こうした理由から、高速で巡航走行しているときにはＭＧ３モードを選択して走行するのである。
【００３４】
以上、実施例のハイブリッド自動車２０における走行状態と運転モードとエネルギ効率との関係について説明した。次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、走行状態に応じて運転モードを切り替える際の動作について説明する。図８は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動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、モードの切替処理を実行している最中を除いて所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００３５】
駆動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、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Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３は、回転位置検出センサ４４，４５，４６により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。
【００３６】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸３２ａに出力すべき要求トルクＴ＊と車両に要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃ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＊を導出して設定するものとした。図９に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴ＊に駆動軸３２ａの回転数としてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を乗じたものにバッテリ５０の充放電要求量Ｐｂ＊とロスとを加えたものとして計算することができる。ここで、充放電要求量Ｐｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）やアクセル開度Ａｃｃなどによって設定することができる。
【００３７】
要求トルクＴ＊と要求パワーＰ＊とを設定すると、設定した要求パワーＰ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２から出力された動力だけで走行するモータ運転モードの範囲を設定するものであり、モータＭＧ２の性能やバッテリ５０の容量などにより設定することができる。要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときには、エンジン２２から要求パワーＰ＊を出力するためにエンジン２２の目標パワーＰｅ＊に要求パワーＰ＊を設定し（ステップＳ１３０）、要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下のときには、モータ運転モードにするためにエンジン２２の目標パワーＰｅ＊に値０を設定する（ステップＳ１４０）。
【００３８】
目標パワーＰｅ＊を設定すると、設定した目標パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１５０）。この設定は、目標パワーＰｅ＊に要求トルクＴ＊が設定されているときには、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと目標パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図１０に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと目標パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。一方、目標パワーＰｅ＊に値０が設定されているときには、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊のいずれにも値０が設定される。
【００３９】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と設定された目標トルクＴｅ＊とを調べて設定すべき運転モードを判定する（ステップＳ１６０）。運転モードは次のように判定される。目標トルクＴｅ＊が値０のときには、エンジン２２の運転は停止されるから、モータ運転モードと判定する。目標トルクＴｅ＊が値０ではなく、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上（モータＭＧ１が正回転）のときには、ＭＧ１モードとＭＧ３モードのうち直達トルクが大きくエネルギ効率のよいＭＧ１モードと判定する。目標トルクＴｅ＊が値０ではなく、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満（モータＭＧ１が負回転）のときには、動力循環のないＭＧ３モードと判定する。
【００４０】
いま、停車していた車両が発進し、高速で巡航走行するまでを順次考える。発進時には、前述したように、モータ運転モードで行なわれるからステップＳ１６０でもモータ運転モードが判定される。この場合、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊に値０を設定する（ステップＳ２００，Ｓ２１０）。発進後、通常の車速（例えば、３０ｋｍ／ｈ〜７０ｋｍ／ｈ）で走行しているときには、ステップＳ１６０ではＭＧ１モードが判定される。この場合、いままでの運転モードがＭＧ３モードか否かを判定し（ステップＳ１７０）、ＭＧ３モードのときにはＭＧ１モードへの切替処理を実行する（ステップＳ１８０）。いま、発進後の通常の車速を考えているから、いままでの運転モードはモータ運転モードかＭＧ１モードである。ＭＧ１モードへの切替処理については後述する。いままでの運転モードがＭＧ３モードではないと判定されると、ステップＳ１５０で設定した目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と第１動力分配統合機構３０のギヤ比ρ１とを用いて次式（３）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（４）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ２００）、モータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊に値０を設定する（ステップＳ２１０）。ここで、式（３）は、第１動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式であり、図３に例示した共線図から容易に導くことができる。また、式（４）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（４）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
【００４１】
【数２】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ１)/ρ1−Nm2/ρ1 …（３）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（４）
【００４２】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊とを設定すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（５）により計算すると共に（ステップＳ２２０）、要求トルクＴ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と第１動力分配統合機構３０のギヤ比ρ１を用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）により計算し（ステップＳ２３０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２４０）。なお、モータ運転モードでは、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０が設定されているから、トルク制限Ｔｍａｘにはバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを回転数Ｎｍ２で除した値として計算され、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐには要求トルクＴ＊が設定されるから、そのいずれか小さい方がモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定される。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸３２ａに出力する要求トルクＴ＊をバッテリ５０の出力制限の範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（６）は、前述した図３の共線図から容易に導き出すことができる。
【００４３】
【数３】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（５）
Tm2tmp＝T*＋Tm1*/ρ1 …（６）
【００４４】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ３５０）、駆動制御ルーチンを終了する。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＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動され、トルク指令Ｔｍ３＊でモータＭＧ３が駆動されるよう、インバータ４１，４２，４３のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００４５】
こうした駆動制御により、車両が高速（例えば、７０ｋｍ／ｈ以上）で走行するようになると、ステップＳ１６０でＭＧ３モードが判定されると、いままでの運転モードがＭＧ１モードであるか否かを判定し（ステップＳ２７０）、ＭＧ１モードのときにはＭＧ３モードへの切替処理を実行する（ステップＳ２８０）。いま、発進後に車速が高速になった場合を考えているから、いままでの運転モードはＭＧ１モードである。したがって、ＭＧ３モードへの切替処理が実行される。ＭＧ３モードへの切替処理は、図１１に例示する第１切替処理ルーチンにより行なわれる。ＭＧ３モードにおける駆動制御を説明する前に、第１切替処理ルーチンによるＭＧ３モードへの切替処理について説明する。なお、実施例では、図８の駆動制御ルーチンは、この第１切替処理ルーチンが実行されている最中には、要求トルクＴ＊と要求パワーＰ＊とを設定するまでの処理（ステップＳ１００およびＳ１１０）だけを繰り返し実行し、それ以降の処理は実行しない。したがって、エンジン２２は第１切替処理ルーチンが実行される直前に設定された運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）で運転されることになる。
【００４６】
第１切替処理ルーチンが実行されると、まず、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３と要求トルクＴ＊とを読み込む処理を実行する（ステップＳ４００）。そして、前回設定されたトルク指令Ｔｍ１＊から所定トルクΔＴ１を加えた値としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ４１０）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊は、図３および図５のＳ１軸の方向とトルクＴｍ１の方向とから解るように、負の値が設定されているから、正の値の所定トルクΔＴ１を加えることにより、値０に向けて変化することになる。所定トルクΔＴ１は、トルク指令Ｔｍ１＊を序変するためのトルクであり、ステップＳ４００〜Ｓ４５０を繰り返し実行する時間間隔やモータＭＧ１の性能，モードの切り替えに許容される時間，モードの切り替えに要求されるスムーズさなどにより決定される。
【００４７】
続いて、現在設定されている目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と第２動力分配統合機構３５のギヤ比ρ２とを用いて次式（７）によりモータＭＧ３の目標回転数Ｎｍ３＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ３＊と現在の回転数Ｎｍ３とに基づいて式（８）によりモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を計算する（ステップＳ４２０）。ここで、式（７）は、第２動力分配統合機構３５の回転要素に対する力学的な関係式であり、図６に例示した共線図から容易に導くことができる。また、式（８）は、モータＭＧ３を目標回転数Ｎｍ３＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（８）中、右辺第２項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ４」は積分項のゲインである。
【００４８】
【数４】
Nm3*＝Ne*・(1+ρ2)−Nm2・ρ2 …（７）
Tm3*＝前回Tm3*＋k3(Nm3*−Nm3)＋k4∫(Nm3*−Nm3)dt …（８）
【００４９】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊とを設定すると、バッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔからモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）とモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊に現在のモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３を乗じて得られるモータＭＧ３の消費電力（発電電力）とを減じた値をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりトルク制限Ｔｍａｘを次式（９）により計算すると共に（ステップＳ４３０）、要求トルクＴ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と第１動力分配統合機構３０のギヤ比ρ１とトルク指令Ｔｍ３＊と第２動力分配統合機構３５のギヤ比ρ２とを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（１０）により計算し（ステップＳ４４０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ４５０）。ここで、式（１０）は、前述した図５および図６の共線図から容易に導き出すことができる。
【００５０】
【数５】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1−Tm3*・Nm3)/Nm2 …（９）
Tm2tmp＝T*＋Tm1*/ρ1＋Tm3*・ρ2 …（１０）
【００５１】
こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ４６０）。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０の動作については説明した。そして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値０以上に至ったかを判定し（ステップＳ４７０）、トルク指令Ｔｍ１＊が値０以上に至るまではステップＳ４００に戻ってステップＳ４００〜Ｓ４７０の処理を繰り返し、トルク指令Ｔｍ１＊が値０以上に至ったときに第１切替処理ルーチンを終了する。即ち、トルク指令Ｔｍ１＊が値０に至るまで所定トルクΔＴ１ずつ増加されるのである。第１切替処理ルーチンによりＭＧ１モードからＭＧ３モードに切り替える際のモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３の時間変化の一例を図１２に示す。図示するように、第１切替処理ルーチンの実行が開始された時間ｔ１からモータＭＧ１のトルクＴｍ１は値０に向かって変化し、それに伴ってモータＭＧ３のトルクＴｍ３は負の値になり、モータＭＧ２のトルクＴｍ２は負の値から正の値に変化する。そして、モータＭＧ１のトルクＴｍ１が値０に至る時間ｔ２で切り替えが完了する。このように処理することにより、ＭＧ１モードからＭＧ３モードにスムーズに切り替えることができる。
【００５２】
こうしてＭＧ１モードからＭＧ３モードへの切り替えが行なわれると、駆動制御ルーチンでは、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に（ステップＳ３００）、上述した式（７）および式（８）を用いてモータＭＧ３の目標回転数Ｎｍ３＊とトルク指令Ｔｍ３＊を計算し（ステップＳ３１０）、バッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔとモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊に現在のモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３を乗じて得られるモータＭＧ３の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりトルク制限Ｔｍａｘを次式（１１）により計算すると共に（ステップＳ３２０）、要求トルクＴ＊とトルク指令Ｔｍ３＊と第２動力分配統合機構３５のギヤ比ρ２とを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（１２）により計算し（ステップＳ３３０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ３４０）。ここで、式（１２）は、前述した図６の共線図から容易に導き出すことができる。
【００５３】
【数６】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1−Tm3*・Nm3)/Nm2 …（１１）
Tm2tmp＝T*＋Tm1*/ρ1＋Tm3*・ρ2 …（１２）
【００５４】
そして、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３５０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４による制御やトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０による制御については前述した。
【００５５】
次に、車両が高速巡航走行している状態から通常の車速で走行する状態に移行する際を考える。このとき、駆動制御ルーチンのステップＳ１６０ではＭＧ１モードが判定され、ステップＳ１７０ではいままでの運転モードとしてＭＧ３モードが判定されるから、ＭＧ３モードからＭＧ１モードへの切替処理が実行される（ステップＳ１８０）。この切替処理は、図１３に例示する第２切替処理ルーチンにより行なわれる。実施例では、第１切替処理ルーチンを実行するときと同様に、駆動制御ルーチンではこの第２切替処理ルーチンが実行されている最中には、要求トルクＴ＊と要求パワーＰ＊とを設定するまでの処理（ステップＳ１００およびＳ１１０）だけを繰り返し実行し、それ以降の処理は実行しない。したがって、エンジン２２は第２切替処理ルーチンが実行される直前に設定された運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）で運転されることになる。
【００５６】
第２切替処理ルーチンでは、まず、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３と要求トルクＴ＊とを読み込み（ステップＳ５００）。前回設定されたトルク指令Ｔｍ３＊から所定トルクΔＴ３を加えた値としてモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を設定する（ステップＳ５１０）。ここで、トルク指令Ｔｍ３＊は、図４および図６のＲ２軸の方向とトルクＴｍ３の方向とから解るように、負の値が設定されているから、正の値の所定トルクΔＴ３を加えることにより、値０に向けて変化することになる。所定トルクΔＴ３は、トルク指令Ｔｍ３＊を序変するためのトルクであり、ステップＳ５００〜Ｓ５５０を繰り返し実行する時間間隔やモータＭＧ３の性能，モードの切り替えに許容される時間，モードの切り替えに要求されるスムーズさなどにより決定される。
【００５７】
次に、上述した式（３）および式（４）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算する（ステップＳ５２０）。続いて、式（９）を用いてトルク制限Ｔｍａｘを計算すると共に（ステップＳ５３０）、式（１０）を用いて仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ５４０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ５５０）。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ５６０）、モータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊が値０以上に至ったかを判定し（ステップＳ５７０）、トルク指令Ｔｍ３＊が値０以上に至るまではステップＳ５００に戻ってステップＳ５００〜Ｓ５７０の処理を繰り返し、トルク指令Ｔｍ３＊が値０以上に至ったときに第２切替処理ルーチンを終了する。したがって、トルク指令Ｔｍ３＊は値０に至るまで所定トルクΔＴ３ずつ増加されるのである。第２切替処理ルーチンによりＭＧ３モードからＭＧ１モードに切り替える際のモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３の時間変化の一例を図１４に示す。図示するように、第２切替処理ルーチンの実行が開始された時間ｔ３からモータＭＧ３のトルクＴｍ３は値０に向かって変化し、それに伴ってモータＭＧ１のトルクＴｍ１は負の値になり、モータＭＧ２のトルクＴｍ２は直達トルクが小さくなるから正の大きな値から正の小さな値に変化する。そして、モータＭＧ３のトルクＴｍ３が値０に至る時間ｔ４で切り替えが完了する。このように処理することにより、ＭＧ３モードからＭＧ２モードにスムーズに切り替えることができる。
【００５８】
こうしてＭＧ１モードへの切替処理が終了すると、それ以降はステップＳ２００〜Ｓ２４０の処理によりモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定することになる。これらの処理については詳述した。
【００５９】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２と２つの動力分配統合機構３０，３５と３つのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を用いて駆動軸３２ａに動力を効率よく出力することができる。即ち、発進時や比較的低車速で走行するときにはモータ運転モードにより走行することにより、エンジン２２の効率の悪い運転ポイントでの運転を抑止することにより、通常の車速で走行するときにはＭＧ１モードとしてエンジン２２から駆動軸３２ａに作用させる直達トルクを大きくすることにより、高速で巡航走行するときにはＭＧ３モードとして動力循環を抑止することにより、エネルギ効率の向上を図ることができるのである。しかも、ＭＧ１モードとＭＧ３モードとの切り替えの際には、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊やモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を序変するから、モードの切り替えをスムーズに行なうことができる。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチを備えないから、クラッチを備えるものに比して、簡易な構成とすることができる。
【００６０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、説明の容易のために、目標トルクＴｅ＊が値０であるか否かとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上であるか否かにより運転モードを判定するものとしたが、頻繁なモードの切り替えを抑止するために、ヒステリシスを持たせるものとしてもよい。即ち、ＭＧ１モードからＭＧ３モードへの切り替えは目標トルクＴｅ＊が値０より大きくてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０より若干小さい負の値となったときに行ない、ＭＧ３モードからＭＧ１モードへの切り替えは目標トルクＴｅ＊が値０より大きくてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０より若干大きな正の値となったときに行なうのである。こうすれば、モードの切り替えが頻繁に生じることを抑止することができる。なお、モータ運転モードからの切り替えやモータ運転モードへの切り替えも同様にヒステリシスを持たせるものとしてもよいのは勿論である。
【００６１】
また、ＭＧ３モードでの走行を高速での巡航走行に限定するために、ＭＧ１モードからＭＧ３モードへの切り替えを車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ（例えば、７０ｋｍ／ｈ）以上となったことを条件としてもよいし、さらに車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上であって所定時間に亘って定常走行していることを条件としてもよい。定常走行しているか否かの判定を車速Ｖの変化ΔＶが所定時間に亘って所定値Ｖ１未満であるか否かにより行なう場合の駆動制御ルーチンの一例の一部を図１５に示す。図１５には、図８のルーチンのステップＳ１６０〜Ｓ１８０，ステップＳ２７０，Ｓ２８０のモードの切り替えの部分に相当する部分だけを示した。このルーチンでは、車速Ｖを所定車速Ｖｒｅｆと比較し（ステップＳ６６０）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満のときにはＭＧ１モードとして駆動制御する。車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上になったときには所定時間に亘って車速Ｖの変化ΔＶが所定値Ｖ１未満か否かを判定し（ステップＳ６９０）、所定時間に亘って車速Ｖの変化ΔＶが所定値Ｖ１未満でないときにはＭＧ３モードへの切替処理を行なわず、ＭＧ１モードのままで駆動制御し、所定時間に亘って車速Ｖの変化ΔＶが所定値Ｖ１未満のときにだけＭＧ３モードへの切替処理を実行して、ＭＧ３モードとして駆動制御する。また、定常走行しているか否かの判定を要求トルクＴ＊の変化ΔＴ＊が所定時間に亘って所定値Ｔ１未満であるか否かにより行なう場合の駆動制御ルーチンの一例の一部を図１６に示す。このルーチンでは、図１５のルーチンのステップＳ６９０を所定時間に亘って要求トルクＴ＊の変化ΔＴ＊が所定値Ｔ１未満か否かの判定に変更している。このように、ＭＧ３モードによる駆動制御を車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときに限定することにより、ＭＧ３への切り替えやＭＧ１への切り替えが頻繁に生じるのを抑止することができる。また、ＭＧ３モードによる駆動制御を、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上であることの他に定常走行していること（所定時間に亘って車速Ｖの変化ΔＶが所定値Ｖ１未満や所定時間に亘って要求トルクＴ＊の変化ΔＴ＊が所定値Ｔ１未満であることなど）を条件に加えることにより、更に、ＭＧ３への切り替えやＭＧ１への切り替えが頻繁に生じるのを抑止することができる。
【００６２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時や比較的低車速で走行するときにはモータ運転モードにより走行し、通常の車速で走行するときにはＭＧ１モードにより走行し、高速で巡航走行するときにはＭＧ３モードにより走行するものとしたが、発進時や比較的低車速で走行するときにＭＧ１モードやＭＧ３モードで走行するものとしても構わないし、通常の車速で走行するときにモータ運転モードやＭＧ３モードで走行するものとしても構わないし、高速で巡航走行するときにモータ運転モードやＭＧ１モードで走行するものとしても構わない。如何なる運転モードを選択して走行してもよいのである。さらに、ＭＧ１モードとＭＧ３モードの切替処理の際にだけモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のすべてを駆動するものとしたが、モードの切替処理以外のときでもモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のすべてを駆動するものとしても構わない。
【００６３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、第２動力分配統合機構３５のキャリア３９にはエンジン２２のクランクシャフト２６が接続された第１動力分配統合機構３０のキャリア３４を、サンギヤ３６にはモータＭＧ２が接続された駆動軸３２ａを介して第１動力分配統合機構３０のリングギヤ３２を、リングギヤ３７にはモータＭＧ３を、それぞれ連結したが、第２動力分配統合機構３５の３軸のうちの２軸が第１動力分配統合機構３０の３軸のうちの２軸に接続されていれば、如何なる接続としてもよい。例えば、図１７の変形例のハイブリッド自動車２０Ｂに示すように、第２動力分配統合機構３５Ｂのサンギヤにはエンジン２２のクランクシャフト２６が接続された第１動力分配統合機構３０Ｂのキャリアを、第２動力分配統合機構３５ＢのリングギヤにはモータＭＧ１が接続された第１動力分配統合機構３０Ｂのサンギヤを、第２動力分配統合機構３５ＢのキャリアにはモータＭＧ３を、それぞれ連結するものとしてもよい。また、図１８の変形例のハイブリッド自動車２０Ｃに示すように、第２動力分配統合機構３５ＣのサンギヤにはモータＭＧ１が接続された第１動力分配統合機構３０Ｃのサンギヤを、第２動力分配統合機構３５Ｃのリングギヤにはエンジン２２のクランクシャフト２６が接続された第１動力分配統合機構３０Ｃのキャリアを、第２動力分配統合機構３５ＣのキャリアにはモータＭＧ３を、それぞれ連結するものとしてもよい。更に、図１９の変形例のハイブリッド自動車２０Ｄに示すように、第２動力分配統合機構３５ＤのサンギヤにはモータＭＧ３を、第２動力分配統合機構３５ＤのリングギヤにはモータＭＧ２が接続された第１動力分配統合機構３０Ｄのリングギヤを、第２動力分配統合機構３５Ｄのキャリアにはエンジン２２のクランクシャフト２６が接続された第１動力分配統合機構３０Ｄのキャリアを、それぞれ連結するものとしてもよい。或いは、図２０の変形例のハイブリッド自動車２０Ｅに示すように、ラビニヨ型プラネタリギヤを用いて連結するものとしてもよい。
【００６４】
実施例のハイブリッド自動車２０や変形例のハイブリッド自動車２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ等では、プラネタリギヤとしての第２動力分配統合機構３５，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅを第１動力分配統合機構３０，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅに連結してモータＭＧ１の駆動制御をモータＭＧ３の駆動制御に置き換えるものとしたが、第１動力分配統合機構の３軸のうちの２軸に連結されて回転する回転軸を有し、この回転軸に取り付けられたモータＭＧ３の駆動制御によりモータＭＧ１の駆動制御を置き換えることができるものであれば、プラネタリギヤに限られず、如何なる構成としてもよい。
【００６５】
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】 低速走行の際のモータ運転モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図３】 通常車速走行の際のＭＧ１モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図４】 通常車速走行の際のＭＧ３モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図５】 高速巡航走行の際のＭＧ１モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図６】 高速巡航走行の際のＭＧ３モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図７】 第１動力分配統合機構３０における動力の伝達効率と減速比との関係の一例を示す説明図である。
【図８】 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１０】 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子の一例を示す説明図である。
【図１１】 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される第１切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１２】 ＭＧ１モードからＭＧ３モードに切り替える際のモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３の時間変化の一例を示す説明図である。
【図１３】 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される第２切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１４】 ＭＧ３モードからＭＧ１モードに切り替える際のモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３の時間変化の一例を示す説明図である。
【図１５】 変形例の駆動制御ルーチンの一例の一部を示すフローチャートである。
【図１６】 変形例の駆動制御ルーチンの一例の一部を示すフローチャートである。
【図１７】 変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの構成の概略を模式的に示す模式図である。
【図１８】 変形例のハイブリッド自動車２０Ｃの構成の概略を模式的に示す模式図である。
【図１９】 変形例のハイブリッド自動車２０Ｄの構成の概略を模式的に示す模式図である。
【図２０】 変形例のハイブリッド自動車２０Ｅの構成の概略を模式的に示す模式図である。
【符号の説明】
２０，２０Ｂ〜２０Ｅ 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、３０，３０Ｂ〜３０Ｅ 第１動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３１ａサンギヤ軸、３２ リングギヤ、３２ａ 駆動軸、３３ ピニオンギヤ、３４キャリア、３５，３５Ｂ〜３５Ｅ 第２動力分配統合機構、３６ サンギヤ、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）、４１，４２，４３ インバータ、４４，４５，４６ 回転位置検出センサ、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、６４ａ，６４ｂ 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、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３ モータ。
【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、エンジンと、２つのプラネタリギヤと、３つのモータと、２つのクラッチとを備え、駆動軸に動力を出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置の第１プラネタリギヤのキャリアには、エンジンのクランクシャフトが接続されており、サンギヤには第２プラネタリギヤのサンギヤと第１クラッチを介して第１モータとが接続されている。また、第１プラネタリギヤのリングギヤには、車軸に機械的に連結された駆動軸と第２プラネタリギヤのキャリアと第２モータとが接続されている。第２プラネタリギヤのリングギヤには、第３モータと第２クラッチを介して第１モータとが接続されている。したがって、第２プラネタリギヤのリングギヤは、２つのクラッチを介して第１プラネタリギヤのサンギヤにも接続されていることになる。この動力出力装置では、２つのクラッチによる切り替えや３つのモータの駆動パターン，エンジンの運転パターンなどにより種々の駆動状態を可能なものとなっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３２１３５７号公報（図１）
【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、エンジンと２つのプラネタリギヤと３つのモータと２つのクラッチとを備えることから、装置が複雑なものとなっている。また、２つのクラッチを作動させる必要から、油圧回路などのアクチュエータも必要となる。更に、装置の駆動状態として種々可能であるが、駆動状態によってはエネルギ的に不利益なものもあり、エネルギ効率の観点から駆動状態を選択する必要もある。加えて、異なる駆動状態への切り替えをスムーズに行なう必要もある。特に、こうした動力出力装置を自動車に搭載する場合には、駆動状態の頻繁な切り替えが生じないよう車両の走行状態に合わせて切り替える必要がある。
【０００５】
本発明の動力出力装置は、装置の簡易化を図ることを目的の一つとする。また、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自動車は、エネルギ効率の向上を図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およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、動力出力装置の異なる駆動状態の切り替えをスムーズに行なう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およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、動力出力装置の駆動状態の頻繁な切り替えを抑制することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、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。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第１の回転軸とに接続された３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、
前記第１の回転軸に動力を入出力する第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力する第２の電動機と、
前記第１の３軸式動力入出力手段が有する３軸のうちのいずれか２軸に連結されて回転する第２の回転軸を有し、前記第１の回転軸に入出力される動力を該第２の回転軸に入出力される動力で置換可能な動力置換手段と、
前記第２の回転軸に動力を入出力する第３の電動機と、
前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機のうちいずれの電動機とも電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、蓄電手段の充放電を伴って或いは蓄電手段の充放電なしに内燃機関から出力される動力を第１の３軸式動力入出力手段と第１の電動機と第２の電動機と動力置換手段と第３の電動機とによりトルク変換して駆動軸に出力することができる。その際、動力置換手段により第１の回転軸に入出力される動力を第２の回転軸に入出力される動力で置換できるから、第１の電動機の駆動と第３の電動機の駆動とを選択すること、即ち、第１の電動機の駆動を伴う駆動状態と第３の電動機の駆動を伴う駆動状態とのうちエネルギ効率の高い駆動状態を選択することができる。この結果、装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。しかも、クラッチを備えないから、上述した従来例の動力出力装置に比して、装置を簡易なものにすることができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記動力置換手段は、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときに、該第１の電動機の力行駆動による前記第１の回転軸に動力を出力する状態の少なくとも一部の状態を前記第３の電動機の回生駆動による前記第２の回転軸に動力を出力する状態に置換可能な手段であるものとすることもできる。こうすれば、第１の電動機の力行駆動が要求されるときに、第１の電動機の力行駆動を第３の電動機の回生駆動に切り替えることができる。いま、蓄電手段の充放電なしに内燃機関から出力された動力をトルク変換して駆動軸に出力する場合を考える。第１の電動機の力行駆動が要求される状態では、電力収支を考えれば、第２の電動機は回生駆動が要求されることになる。この場合、駆動軸に出力された動力を第２の電動機によって電力に変換し、この変換した電力を第１の電動機により動力に変換して駆動軸より内燃機関側に位置する第１の３軸式動力入出力手段に出力する状態になる。この状態は、内燃機関から出力された動力と第１の電動機から出力された動力との和の動力の一部を第２の電動機で電力に変換して第１の電動機に供給する状態であり、いわゆる動力−電力−動力の循環（以下、動力循環という）が生じる。この動力循環は、循環する動力に電動機の効率を何度も作用させることから、装置全体としてはエネルギ効率の低下を招く。したがって、第１の電動機の力行駆動が要求されるときに第１の電動機の力行駆動を第３の電動機の回生駆動に切り替えることことにより、動力循環の状態を抑止して装置全体のエネルギ効率の向上を図ることができるのである。
【００１０】
この第１の電動機の力行駆動の状態を第３の電動機の回生駆動の状態に置換可能な態様の本発明の動力出力装置において、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の回生駆動が要求されるときには該第１の電動機を回生制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御する第１の制御を実行し、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときには前記第１の電動機から前記第１の回転軸に動力が出力されないよう該第１の電動機を制御すると共に前記第３の電動機を回生制御する第２の制御を実行する制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、動力循環を抑止することができ、装置のエネルギ効率を向上させることができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記第１の制御と前記第２の制御をヒステリシスをもって切り替える手段であるものとすることもできる。こうすれば、第１の制御と第２の制御とが頻繁に切り替わるのを抑止することができる。
【００１１】
第１の制御と第２の制御とを切り替える態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記制御手段は、前記回転数検出手段により検出された駆動軸の回転数が所定回転数未満のときには前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときであっても前記第２の制御を実行せずに前記第１の電動機を力行制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸の回転数が所定回転数未満のときには制御の切り替えなしに第１の制御により駆動軸に動力を出力し、駆動軸の回転数が所定回転数以上のときにだけ第１の制御から第２の制御に切り替えるものとすることができる。したがって、駆動軸の回転数が小さい状態における制御の切り替えを抑止することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記回転数検出手段により検出された駆動軸の回転数の時間的な変化の割合が値０を含む所定範囲内のときに前記第１の制御と前記第２の制御との切り替えを行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸の回転数が急変しているときには第１の制御と第２の制御との切り替えは行なわれないから、第１の制御と第２の制御とをスムーズに切り替えることができる。
【００１２】
また、第１の制御と第２の制御とを切り替える態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記第１の制御から前記第２の制御に切り替えるときには前記第２の回転軸の回転数が維持されるよう前記第３の電動機を回転数制御すると共に前記第１の電動機から出力されるトルクが値０に向けて徐変するよう該第１の電動機を駆動制御し、前記第２の制御から前記第１の制御に切り替えるときには前記第１の回転軸の回転数が維持されるよう前記第１の電動機を回転数制御すると共に前記第３の電動機から出力されるトルクが値０に向けて徐変するよう該第３の電動機を駆動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、第１の制御と第２の制御とをスムーズに切り替えることができる。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、を備え、前記制御手段は、前記設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求動力に応じた動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機と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、要求動力に応じた動力を駆動軸に出力することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記設定された要求動力の時間的な変化の割合が値０を含む所定範囲内のときに前記第１の制御と前記第２の制御との切り替えを行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求動力が急変しているときには第１の制御と第２の制御との切り替えは行なわれないから、第１の制御と第２の制御とをスムーズに切り替えることができる。
【００１４】
本発明の動力出力装置において、前記動力置換手段は、前記第１の３軸式動力出力手段が有する３軸のうちのいずれか２軸と接続された２軸を有し、該２軸と前記第２の回転軸とからなる３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する第２の３軸式動力入出力手段であるものとすることもできる。
【００１５】
本発明のハイブリッド自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第１の回転軸とに接続された３軸を有し該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第１の回転軸に動力を入出力する第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力する第２の電動機と、前記第１の３軸式動力入出力手段が有する３軸のうちのいずれか２軸に連結されて回転する第２の回転軸を有し前記第１の回転軸に入出力される動力を該第２の回転軸に入出力される動力で置換可能な動力置換手段と、前記第２の回転軸に動力を入出力する第３の電動機と、前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機のうちいずれの電動機とも電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が連結されてなることを要旨とする。
【００１６】
この本発明のハイブリッド自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、第１の電動機の駆動を伴う駆動状態と第３の電動機の駆動を伴う駆動状態とのうちエネルギ効率の高い駆動状態を選択することによる装置のエネルギ効率の向上を図ることができる効果や装置を簡易なものにすることができる効果などと同様な効果を奏することができる。
【００１７】
回転数検出手段を備える本発明の動力出力装置を搭載する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記回転数検出手段に代えて車速を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が所定車速未満のときには前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときであっても前記第２の制御を実行せずに前記第１の電動機を力行制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速が所定車速未満のときには制御の切り替えなしに第１の制御により走行し、車速が所定車速以上のときにだけ第１の制御から第２の制御に切り替えて走行するものとすることができる。したがって、車速が小さい状態における制御の切り替えを抑止することができる。この態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速の時間的な変化の割合が値０を含む所定範囲外のときには前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときであっても前記第２の制御を実行せずに前記第１の電動機を力行制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速が急変しているときには第１の制御と第２の制御との切り替えは行なわれないから、第１の制御と第２の制御とをスムーズに切り替えることができる。
【００１８】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸と第１の回転軸とに接続された３軸を有し該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第１の回転軸に動力を入出力する第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力する第２の電動機と、前記第１の３軸式動力入出力手段が有する３軸のうちのいずれか２軸に連結されて回転する第２の回転軸を有し前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときに該第１の電動機の力行駆動による前記第１の回転軸に動力を出力する状態の少なくとも一部の状態を前記第３の電動機の回生駆動による前記第２の回転軸に動力を出力する状態に置換可能な動力置換手段と、前記第２の回転軸に動力を入出力する第３の電動機と、前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機のうちいずれの電動機とも電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の回生駆動が要求されるときには該第１の電動機を回生制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御し、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機の力行駆動が要求されるときには前記第１の電動機から前記第１の回転軸に動力が出力されないよう該第１の電動機を制御すると共に前記第３の電動機を回生制御する
ことを要旨とする。
【００１９】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、蓄電手段の充放電を伴って或いは蓄電手段の充放電なしに内燃機関から出力される動力を第１の３軸式動力入出力手段と第１の電動機と第２の電動機と動力置換手段と第３の電動機とによりトルク変換して駆動軸に出力することができる。その際、動力置換手段により第１の回転軸に入出力される動力を第２の回転軸に入出力される動力で置換できるから、第１の電動機の駆動と第３の電動機の駆動とを選択すること、即ち、第１の電動機の駆動を伴う駆動状態と第３の電動機の駆動を伴う駆動状態とのうちエネルギ効率の高い駆動状態を選択することができる。この結果、装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。しかも、クラッチを備えないから、上述した従来例の動力出力装置に比して、装置を簡易なものにすることができる。また、第１の電動機の力行駆動が要求されるときに、第１の電動機の力行駆動を第３の電動機の回生駆動に切り替えることができる。動力循環の状態を抑止して装置全体のエネルギ効率の向上を図ることができるのである。
【００２０】
【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軸式の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５と、第１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、第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５に接続された駆動軸としての駆動軸３２ａに取り付けられたモータＭＧ２と、第２動力分配統合機構３５に取り付けられたモータＭＧ３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。
【００２１】
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。
【００２２】
第１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。第１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にはサンギヤ軸３１ａを介してモータＭＧ１が、リングギヤ３２には駆動軸３２ａを介してモータＭＧ２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、駆動軸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６４ａ，６４ｂに出力される。
【００２３】
第２動力分配統合機構３５も第１動力分配統合機構３０と同様に、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３３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。第２動力分配統合機構３５は、キャリア３９には第１動力分配統合機構３０のキャリア３４が、サンギヤ３６には駆動軸３２ａを介して第１動力分配統合機構３０のリングギヤ３２およびモータＭＧ２が、リングギヤ３７にはモータＭＧ３がそれぞれ連結されており、モータＭＧ３が発電機として機能するときにはキャリア３９から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３６側とリングギヤ３７側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ３が電動機として機能するときにはキャリア３９から入力されるエンジン２２からの動力とリングギヤ３７から入力されるモータＭＧ３からの動力を統合してサンギヤ３６側に出力する。サンギヤ３６に出力された動力は、駆動軸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。
【００２４】
上述したように、第１動力分配統合機構３０を用いる場合には、モータＭＧ３からの出力を伴わずに、エンジン２２から出力される動力を第１動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換して駆動軸３２ａに出力することができ、第２動力分配統合機構３５を用いる場合には、モータＭＧ１からの出力を伴わずに、エンジン２２から出力される動力を第２動力分配統合機構３５とモータＭＧ２とモータＭＧ３とによってトルク変換して駆動軸３２ａに出力することができる。これらの場合、バッテリ５０からの充放電を伴えば、エンジン２２からの動力にバッテリ５０からの充放電電力を加えたものをトルク変換して駆動軸３２ａに出力することができる。この他、モータＭＧ１とモータＭＧ３とからの出力を伴って、エンジン２２から出力される動力を第１動力分配統合機構３０と第２動力分配統合機構３５とモータＭＧ１とモータＭＧ２とモータＭＧ３とによってトルク変換して駆動軸３２ａに出力することもできる。動力の出力については、後述する。
【００２５】
モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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４１，４２，４３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４１，４２，４３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４１，４２，４３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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４４，４５，４６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，ＭＧ３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４１，４２，４３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，ＭＧ３を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、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Ａｃｃ，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。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。
【００２８】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸３２ａに出力されるように、エンジン２２と３つのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３とを運転制御する。エンジン２２と３つのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の運転制御としては、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モード、モータＭＧ３から動力を出力しないようモータＭＧ３を駆動制御し、バッテリ５０の充放電なしに或いは充放電を伴って要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が第１動力分配統合機構３０と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するＭＧ１モード、モータＭＧ１から動力を出力しないようモータＭＧ１を駆動制御し、バッテリ５０の充放電なしに或いは充放電を伴って要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が第２動力分配統合機構３５と２つのモータＭＧ２，ＭＧ３とによってトルク変換されて駆動軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御するＭＧ３モード、バッテリ５０の充放電なしに或いは充放電を伴って要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が第１動力分配統合機構３０と第２動力分配統合機構３５と３つのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３とによってトルク変換されて駆動軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御する全ＭＧモードなどがある。実施例では、要求動力が比較的小さいときにモータ運転モードにより走行し、通常走行時にＭＧ１モードにより走行し、高速巡航走行時にＭＧ３モードにより走行し、ＭＧ１モードとＭＧ３モードとの切り替えの際に全ＭＧモードにより走行する。
【００２９】
図２は、モータ運転モードにより走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。図中、左から、Ｓ１軸は第１動力分配統合機構３０のサンギヤ３１の回転数（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）を示し、Ｒ２軸は第２動力分配統合機構３５のリングギヤ３７の回転数（モータＭＧ３の回転数Ｎｍ３）を示し、Ｃ１，Ｃ２軸は第１動力分配統合機構３０のキャリア３４および第２動力分配統合機構３５のキャリア３９の回転数（エンジン２２の回転数Ｎｅ）を示し、Ｒ１，Ｓ２軸は第１動力分配統合機構３０のリングギヤ３２および第２動力分配統合機構３５のサンギヤ３６の回転数（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を示す。また、図中、Ｒ１，Ｓ２軸の太線矢印は、モータＭＧ２から出力しているトルクＴｍ２を示す。なお、図中、ρ１は第１動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）を示し、ρ２は第２動力分配統合機構３５のギヤ比（サンギヤ３６の歯数／リングギヤ３７の歯数）を示す。第１動力分配統合機構３０のキャリア３４とリングギヤ３２とが各々第２動力分配統合機構３５のキャリア３９とサンギヤ３６とに接続されているから、図示するように、第１動力分配統合機構３０の共線図と第２動力分配統合機構３５の共線図は単一のものとして表わすことができる。モータ運転モードでは、エンジン２２の運転を停止すると共にモータＭＧ１およびモータＭＧ３からのトルクを出力しない状態でモータＭＧ２から動力を出力して走行する。このとき、第１動力分配統合機構３０や第２動力分配統合機構３５の特性上、エンジン２２やモータＭＧ１，モータＭＧ２は連れ回されて回転することになる。エンジン２２，モータＭＧ１，モータＭＧ２のうちいずれが連れ回されて回転するかについては、エネルギが最小となる状態で落ち着くことを考えれば、ポンピングロスやフリクショントルクの大きなエンジン２２が回転を停止し、モータＭＧ１とモータＭＧ３とが連れ回されることになる。これが、図２の状態である。実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時や低速走行時（例えば３０ｋｍ／ｈ以下の車速）に、このモータ運転モードにより走行する。
【００３０】
図３はＭＧ１モードにより通常車速（例えば、３０〜７０ｋｍ／ｈの車速）で走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図であり、図４はＭＧ３モードにより通常車速で走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。図３中、Ｃ１，Ｃ２軸の太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅを示し、Ｓ１軸の２つの太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅによって第１動力分配統合機構３０のサンギヤ３１に作用するトルクＴｅｓ１とこのトルクＴｅｓ１を抑えるためにモータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１を示し、Ｒ１，Ｓ２軸の２つの太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅによって第１動力分配統合機構３０のリングギヤ３２（駆動軸３２ａ）に作用するトルクＴｅｒ１とモータＭＧ１により発電した電力を用いてモータＭＧ２から出力するトルクＴｍ２を示す。図４中、Ｃ１，Ｃ２軸の太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅを示し、Ｒ２軸の２つの太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅによって第２動力分配統合機構３５のリングギヤ３７に作用するトルクＴｅｒ２とこのトルクＴｅｒ２を抑えるためにモータＭＧ３から出力されるトルクＴｍ３を示し、Ｒ１，Ｓ２軸の２つの太線矢印はエンジン２２から出力されるトルクＴｅによって第２動力分配統合機構３５のサンギヤ３６（駆動軸３２ａ）に作用するトルクＴｅｓ２とモータＭＧ３により発電した電力を用いてモータＭＧ２から出力するトルクＴｍ２を示す。
【００３１】
通常車速で走行しているときには、図３および図４に示すように、エンジン２２から出力される動力を第１動力分配統合機構３０と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸３２ａに出力するＭＧ１モードと、エンジン２２から出力される動力を第２動力分配統合機構３５と２つのモータＭＧ２，ＭＧ３とによりトルク変換して駆動軸３２ａに出力するＭＧ３モードと、の２つのモードのいずれでも走行することができる。このとき、エンジン２２から出力されるトルクＴｅによって駆動軸３２ａに作用するトルク（以下、直達トルクという）は、ＭＧ１モードでは次式（１）によってＴｅｒ１として算出され、ＭＧ３モードでは式（２）によってＴｅｓ２として算出することができる。ここで、ρ１およびρ２は第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５のサンギヤの歯数／リングギヤの歯数であることから値１に比して小さいため、Ｔｅｒ１＞Ｔｅｓ２の関係を導くことができる。いま、エンジン２２を同一の運転ポイント（回転数ＮｅとトルクＴｅとが同一）により運転し、エンジン２２から出力される動力をバッテリ５０の充放電なしに駆動軸３２ａに出力することを考える。このとき、直達トルクはＭＧ１モードの方が大きくなるから、ＭＧ１モードでのモータＭＧ１による発電電力はＭＧ３モードでのモータＭＧ３による発電電力より小さくなり、モータＭＧ２から出力するトルクはＭＧ１モードの方が小さくなる。モータ効率を考えれば、発電電力やモータＭＧ２からの出力トルクが小さい方が全体としてのエネルギ効率が高くなるから、いま考えている状態では、ＭＧ１モードの方がＭＧ３モードに比してエネルギ効率が高いものとなる。実施例では、こうした理由から、通常車速により走行するときにはＭＧ１モードを選択して走行するのである。
【００３２】
【数１】
Ter1＝Te/(1+ρ1) … （１）
Tes2＝ρ2・Te/(1+ρ1) … （２）
【００３３】
図５はＭＧ１モードにより高速（例えば、７０ｋｍ／ｈ以上の車速）で巡航走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図であり、図６はＭＧ３モードにより高速で巡航走行している際の第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。ハイブリッド自動車２０が高速で巡航しているときには、エンジン２２の運転ポイント（回転数ＮｅとトルクＴｅ）にもよるが、図５および図６のＳ１軸に示すように、モータＭＧ１は負回転する。ＭＧ１モードでは、図５に示すように、エンジン２２から出力されるトルクＴｅによってサンギヤ軸３１ａに作用するトルクＴｅｓ１をモータＭＧ１から抑えるように作用させる必要から、モータＭＧ１は力行制御されることになる。エンジン２２から出力される動力のすべてをトルク変換する場合を考えれば、モータＭＧ１で消費される電力をモータＭＧ２で賄う必要が生じ、結果として、エンジン２２からの動力にモータＭＧ１からの動力を加えて駆動軸３２ａに出力し、駆動軸３２ａの動力の一部を用いてモータＭＧ２で発電し、その発電電力をモータＭＧ１に供給することになる。即ち、駆動軸３２ａに出力された動力が電力に変換されて再び動力として駆動軸３２ａに出力される動力の循環（以下、動力循環という）が生じることになる。上述したように、モータＭＧ１やモータＭＧ２の効率を考えれば、動力循環はエネルギ効率を低下させる。第１動力分配統合機構３０における動力の伝達効率と減速比との関係の一例を図７に示す。図中、減速比が１／（１＋ρ１）未満の領域が動力循環の領域である。図示するように、この動力循環の領域では、伝達効率は著しく小さくなる。ＭＧ３モードでは、図６に示すように、図４を用いて説明した通常車速で走行しているときと同様に、モータＭＧ３は発電機として動作するから、ＭＧ１モードのときのような動力循環はない。実施例では、こうした理由から、高速で巡航走行しているときにはＭＧ３モードを選択して走行するのである。
【００３４】
以上、実施例のハイブリッド自動車２０における走行状態と運転モードとエネルギ効率との関係について説明した。次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、走行状態に応じて運転モードを切り替える際の動作について説明する。図８は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動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、モードの切替処理を実行している最中を除いて所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００３５】
駆動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、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Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３は、回転位置検出センサ４４，４５，４６により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。
【００３６】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸３２ａに出力すべき要求トルクＴ＊と車両に要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃ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＊を導出して設定するものとした。図９に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴ＊に駆動軸３２ａの回転数としてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を乗じたものにバッテリ５０の充放電要求量Ｐｂ＊とロスとを加えたものとして計算することができる。ここで、充放電要求量Ｐｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）やアクセル開度Ａｃｃなどによって設定することができる。
【００３７】
要求トルクＴ＊と要求パワーＰ＊とを設定すると、設定した要求パワーＰ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２から出力された動力だけで走行するモータ運転モードの範囲を設定するものであり、モータＭＧ２の性能やバッテリ５０の容量などにより設定することができる。要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときには、エンジン２２から要求パワーＰ＊を出力するためにエンジン２２の目標パワーＰｅ＊に要求パワーＰ＊を設定し（ステップＳ１３０）、要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下のときには、モータ運転モードにするためにエンジン２２の目標パワーＰｅ＊に値０を設定する（ステップＳ１４０）。
【００３８】
目標パワーＰｅ＊を設定すると、設定した目標パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１５０）。この設定は、目標パワーＰｅ＊に要求トルクＴ＊が設定されているときには、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと目標パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図１０に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと目標パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。一方、目標パワーＰｅ＊に値０が設定されているときには、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊のいずれにも値０が設定される。
【００３９】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と設定された目標トルクＴｅ＊とを調べて設定すべき運転モードを判定する（ステップＳ１６０）。運転モードは次のように判定される。目標トルクＴｅ＊が値０のときには、エンジン２２の運転は停止されるから、モータ運転モードと判定する。目標トルクＴｅ＊が値０ではなく、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上（モータＭＧ１が正回転）のときには、ＭＧ１モードとＭＧ３モードのうち直達トルクが大きくエネルギ効率のよいＭＧ１モードと判定する。目標トルクＴｅ＊が値０ではなく、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満（モータＭＧ１が負回転）のときには、動力循環のないＭＧ３モードと判定する。
【００４０】
いま、停車していた車両が発進し、高速で巡航走行するまでを順次考える。発進時には、前述したように、モータ運転モードで行なわれるからステップＳ１６０でもモータ運転モードが判定される。この場合、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊に値０を設定する（ステップＳ２００，Ｓ２１０）。発進後、通常の車速（例えば、３０ｋｍ／ｈ〜７０ｋｍ／ｈ）で走行しているときには、ステップＳ１６０ではＭＧ１モードが判定される。この場合、いままでの運転モードがＭＧ３モードか否かを判定し（ステップＳ１７０）、ＭＧ３モードのときにはＭＧ１モードへの切替処理を実行する（ステップＳ１８０）。いま、発進後の通常の車速を考えているから、いままでの運転モードはモータ運転モードかＭＧ１モードである。ＭＧ１モードへの切替処理については後述する。いままでの運転モードがＭＧ３モードではないと判定されると、ステップＳ１５０で設定した目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と第１動力分配統合機構３０のギヤ比ρ１とを用いて次式（３）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（４）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ２００）、モータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊に値０を設定する（ステップＳ２１０）。ここで、式（３）は、第１動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式であり、図３に例示した共線図から容易に導くことができる。また、式（４）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（４）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
【００４１】
【数２】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ１)/ρ1−Nm2/ρ1 …（３）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（４）
【００４２】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊とを設定すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（５）により計算すると共に（ステップＳ２２０）、要求トルクＴ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と第１動力分配統合機構３０のギヤ比ρ１を用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）により計算し（ステップＳ２３０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２４０）。なお、モータ運転モードでは、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０が設定されているから、トルク制限Ｔｍａｘにはバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを回転数Ｎｍ２で除した値として計算され、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐには要求トルクＴ＊が設定されるから、そのいずれか小さい方がモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定される。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸３２ａに出力する要求トルクＴ＊をバッテリ５０の出力制限の範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（６）は、前述した図３の共線図から容易に導き出すことができる。
【００４３】
【数３】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（５）
Tm2tmp＝T*＋Tm1*/ρ1 …（６）
【００４４】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ３５０）、駆動制御ルーチンを終了する。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＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動され、トルク指令Ｔｍ３＊でモータＭＧ３が駆動されるよう、インバータ４１，４２，４３のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００４５】
こうした駆動制御により、車両が高速（例えば、７０ｋｍ／ｈ以上）で走行するようになると、ステップＳ１６０でＭＧ３モードが判定されると、いままでの運転モードがＭＧ１モードであるか否かを判定し（ステップＳ２７０）、ＭＧ１モードのときにはＭＧ３モードへの切替処理を実行する（ステップＳ２８０）。いま、発進後に車速が高速になった場合を考えているから、いままでの運転モードはＭＧ１モードである。したがって、ＭＧ３モードへの切替処理が実行される。ＭＧ３モードへの切替処理は、図１１に例示する第１切替処理ルーチンにより行なわれる。ＭＧ３モードにおける駆動制御を説明する前に、第１切替処理ルーチンによるＭＧ３モードへの切替処理について説明する。なお、実施例では、図８の駆動制御ルーチンは、この第１切替処理ルーチンが実行されている最中には、要求トルクＴ＊と要求パワーＰ＊とを設定するまでの処理（ステップＳ１００およびＳ１１０）だけを繰り返し実行し、それ以降の処理は実行しない。したがって、エンジン２２は第１切替処理ルーチンが実行される直前に設定された運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）で運転されることになる。
【００４６】
第１切替処理ルーチンが実行されると、まず、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３と要求トルクＴ＊とを読み込む処理を実行する（ステップＳ４００）。そして、前回設定されたトルク指令Ｔｍ１＊から所定トルクΔＴ１を加えた値としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ４１０）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊は、図３および図５のＳ１軸の方向とトルクＴｍ１の方向とから解るように、負の値が設定されているから、正の値の所定トルクΔＴ１を加えることにより、値０に向けて変化することになる。所定トルクΔＴ１は、トルク指令Ｔｍ１＊を序変するためのトルクであり、ステップＳ４００〜Ｓ４５０を繰り返し実行する時間間隔やモータＭＧ１の性能，モードの切り替えに許容される時間，モードの切り替えに要求されるスムーズさなどにより決定される。
【００４７】
続いて、現在設定されている目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と第２動力分配統合機構３５のギヤ比ρ２とを用いて次式（７）によりモータＭＧ３の目標回転数Ｎｍ３＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ３＊と現在の回転数Ｎｍ３とに基づいて式（８）によりモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を計算する（ステップＳ４２０）。ここで、式（７）は、第２動力分配統合機構３５の回転要素に対する力学的な関係式であり、図６に例示した共線図から容易に導くことができる。また、式（８）は、モータＭＧ３を目標回転数Ｎｍ３＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（８）中、右辺第２項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ４」は積分項のゲインである。
【００４８】
【数４】
Nm3*＝Ne*・(1+ρ2)−Nm2・ρ2 …（７）
Tm3*＝前回Tm3*＋k3(Nm3*−Nm3)＋k4∫(Nm3*−Nm3)dt …（８）
【００４９】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊とを設定すると、バッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔからモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）とモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊に現在のモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３を乗じて得られるモータＭＧ３の消費電力（発電電力）とを減じた値をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりトルク制限Ｔｍａｘを次式（９）により計算すると共に（ステップＳ４３０）、要求トルクＴ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と第１動力分配統合機構３０のギヤ比ρ１とトルク指令Ｔｍ３＊と第２動力分配統合機構３５のギヤ比ρ２とを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（１０）により計算し（ステップＳ４４０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ４５０）。ここで、式（１０）は、前述した図５および図６の共線図から容易に導き出すことができる。
【００５０】
【数５】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1−Tm3*・Nm3)/Nm2 …（９）
Tm2tmp＝T*＋Tm1*/ρ1＋Tm3*・ρ2 …（１０）
【００５１】
こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ４６０）。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０の動作については説明した。そして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値０以上に至ったかを判定し（ステップＳ４７０）、トルク指令Ｔｍ１＊が値０以上に至るまではステップＳ４００に戻ってステップＳ４００〜Ｓ４７０の処理を繰り返し、トルク指令Ｔｍ１＊が値０以上に至ったときに第１切替処理ルーチンを終了する。即ち、トルク指令Ｔｍ１＊が値０に至るまで所定トルクΔＴ１ずつ増加されるのである。第１切替処理ルーチンによりＭＧ１モードからＭＧ３モードに切り替える際のモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３の時間変化の一例を図１２に示す。図示するように、第１切替処理ルーチンの実行が開始された時間ｔ１からモータＭＧ１のトルクＴｍ１は値０に向かって変化し、それに伴ってモータＭＧ３のトルクＴｍ３は負の値になり、モータＭＧ２のトルクＴｍ２は負の値から正の値に変化する。そして、モータＭＧ１のトルクＴｍ１が値０に至る時間ｔ２で切り替えが完了する。このように処理することにより、ＭＧ１モードからＭＧ３モードにスムーズに切り替えることができる。
【００５２】
こうしてＭＧ１モードからＭＧ３モードへの切り替えが行なわれると、駆動制御ルーチンでは、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に（ステップＳ３００）、上述した式（７）および式（８）を用いてモータＭＧ３の目標回転数Ｎｍ３＊とトルク指令Ｔｍ３＊を計算し（ステップＳ３１０）、バッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔとモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊に現在のモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３を乗じて得られるモータＭＧ３の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりトルク制限Ｔｍａｘを次式（１１）により計算すると共に（ステップＳ３２０）、要求トルクＴ＊とトルク指令Ｔｍ３＊と第２動力分配統合機構３５のギヤ比ρ２とを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（１２）により計算し（ステップＳ３３０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ３４０）。ここで、式（１２）は、前述した図６の共線図から容易に導き出すことができる。
【００５３】
【数６】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1−Tm3*・Nm3)/Nm2 …（１１）
Tm2tmp＝T*＋Tm1*/ρ1＋Tm3*・ρ2 …（１２）
【００５４】
そして、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３５０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４による制御やトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０による制御については前述した。
【００５５】
次に、車両が高速巡航走行している状態から通常の車速で走行する状態に移行する際を考える。このとき、駆動制御ルーチンのステップＳ１６０ではＭＧ１モードが判定され、ステップＳ１７０ではいままでの運転モードとしてＭＧ３モードが判定されるから、ＭＧ３モードからＭＧ１モードへの切替処理が実行される（ステップＳ１８０）。この切替処理は、図１３に例示する第２切替処理ルーチンにより行なわれる。実施例では、第１切替処理ルーチンを実行するときと同様に、駆動制御ルーチンではこの第２切替処理ルーチンが実行されている最中には、要求トルクＴ＊と要求パワーＰ＊とを設定するまでの処理（ステップＳ１００およびＳ１１０）だけを繰り返し実行し、それ以降の処理は実行しない。したがって、エンジン２２は第２切替処理ルーチンが実行される直前に設定された運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）で運転されることになる。
【００５６】
第２切替処理ルーチンでは、まず、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３と要求トルクＴ＊とを読み込み（ステップＳ５００）。前回設定されたトルク指令Ｔｍ３＊から所定トルクΔＴ３を加えた値としてモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を設定する（ステップＳ５１０）。ここで、トルク指令Ｔｍ３＊は、図４および図６のＲ２軸の方向とトルクＴｍ３の方向とから解るように、負の値が設定されているから、正の値の所定トルクΔＴ３を加えることにより、値０に向けて変化することになる。所定トルクΔＴ３は、トルク指令Ｔｍ３＊を序変するためのトルクであり、ステップＳ５００〜Ｓ５５０を繰り返し実行する時間間隔やモータＭＧ３の性能，モードの切り替えに許容される時間，モードの切り替えに要求されるスムーズさなどにより決定される。
【００５７】
次に、上述した式（３）および式（４）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算する（ステップＳ５２０）。続いて、式（９）を用いてトルク制限Ｔｍａｘを計算すると共に（ステップＳ５３０）、式（１０）を用いて仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ５４０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ５５０）。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ５６０）、モータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊が値０以上に至ったかを判定し（ステップＳ５７０）、トルク指令Ｔｍ３＊が値０以上に至るまではステップＳ５００に戻ってステップＳ５００〜Ｓ５７０の処理を繰り返し、トルク指令Ｔｍ３＊が値０以上に至ったときに第２切替処理ルーチンを終了する。したがって、トルク指令Ｔｍ３＊は値０に至るまで所定トルクΔＴ３ずつ増加されるのである。第２切替処理ルーチンによりＭＧ３モードからＭＧ１モードに切り替える際のモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３の時間変化の一例を図１４に示す。図示するように、第２切替処理ルーチンの実行が開始された時間ｔ３からモータＭＧ３のトルクＴｍ３は値０に向かって変化し、それに伴ってモータＭＧ１のトルクＴｍ１は負の値になり、モータＭＧ２のトルクＴｍ２は直達トルクが小さくなるから正の大きな値から正の小さな値に変化する。そして、モータＭＧ３のトルクＴｍ３が値０に至る時間ｔ４で切り替えが完了する。このように処理することにより、ＭＧ３モードからＭＧ２モードにスムーズに切り替えることができる。
【００５８】
こうしてＭＧ１モードへの切替処理が終了すると、それ以降はステップＳ２００〜Ｓ２４０の処理によりモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定することになる。これらの処理については詳述した。
【００５９】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２と２つの動力分配統合機構３０，３５と３つのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を用いて駆動軸３２ａに動力を効率よく出力することができる。即ち、発進時や比較的低車速で走行するときにはモータ運転モードにより走行することにより、エンジン２２の効率の悪い運転ポイントでの運転を抑止することにより、通常の車速で走行するときにはＭＧ１モードとしてエンジン２２から駆動軸３２ａに作用させる直達トルクを大きくすることにより、高速で巡航走行するときにはＭＧ３モードとして動力循環を抑止することにより、エネルギ効率の向上を図ることができるのである。しかも、ＭＧ１モードとＭＧ３モードとの切り替えの際には、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊やモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を序変するから、モードの切り替えをスムーズに行なうことができる。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチを備えないから、クラッチを備えるものに比して、簡易な構成とすることができる。
【００６０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、説明の容易のために、目標トルクＴｅ＊が値０であるか否かとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上であるか否かにより運転モードを判定するものとしたが、頻繁なモードの切り替えを抑止するために、ヒステリシスを持たせるものとしてもよい。即ち、ＭＧ１モードからＭＧ３モードへの切り替えは目標トルクＴｅ＊が値０より大きくてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０より若干小さい負の値となったときに行ない、ＭＧ３モードからＭＧ１モードへの切り替えは目標トルクＴｅ＊が値０より大きくてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０より若干大きな正の値となったときに行なうのである。こうすれば、モードの切り替えが頻繁に生じることを抑止することができる。なお、モータ運転モードからの切り替えやモータ運転モードへの切り替えも同様にヒステリシスを持たせるものとしてもよいのは勿論である。
【００６１】
また、ＭＧ３モードでの走行を高速での巡航走行に限定するために、ＭＧ１モードからＭＧ３モードへの切り替えを車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ（例えば、７０ｋｍ／ｈ）以上となったことを条件としてもよいし、さらに車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上であって所定時間に亘って定常走行していることを条件としてもよい。定常走行しているか否かの判定を車速Ｖの変化ΔＶが所定時間に亘って所定値Ｖ１未満であるか否かにより行なう場合の駆動制御ルーチンの一例の一部を図１５に示す。図１５には、図８のルーチンのステップＳ１６０〜Ｓ１８０，ステップＳ２７０，Ｓ２８０のモードの切り替えの部分に相当する部分だけを示した。このルーチンでは、車速Ｖを所定車速Ｖｒｅｆと比較し（ステップＳ６６０）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満のときにはＭＧ１モードとして駆動制御する。車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上になったときには所定時間に亘って車速Ｖの変化ΔＶが所定値Ｖ１未満か否かを判定し（ステップＳ６９０）、所定時間に亘って車速Ｖの変化ΔＶが所定値Ｖ１未満でないときにはＭＧ３モードへの切替処理を行なわず、ＭＧ１モードのままで駆動制御し、所定時間に亘って車速Ｖの変化ΔＶが所定値Ｖ１未満のときにだけＭＧ３モードへの切替処理を実行して、ＭＧ３モードとして駆動制御する。また、定常走行しているか否かの判定を要求トルクＴ＊の変化ΔＴ＊が所定時間に亘って所定値Ｔ１未満であるか否かにより行なう場合の駆動制御ルーチンの一例の一部を図１６に示す。このルーチンでは、図１５のルーチンのステップＳ６９０を所定時間に亘って要求トルクＴ＊の変化ΔＴ＊が所定値Ｔ１未満か否かの判定に変更している。このように、ＭＧ３モードによる駆動制御を車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときに限定することにより、ＭＧ３への切り替えやＭＧ１への切り替えが頻繁に生じるのを抑止することができる。また、ＭＧ３モードによる駆動制御を、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上であることの他に定常走行していること（所定時間に亘って車速Ｖの変化ΔＶが所定値Ｖ１未満や所定時間に亘って要求トルクＴ＊の変化ΔＴ＊が所定値Ｔ１未満であることなど）を条件に加えることにより、更に、ＭＧ３への切り替えやＭＧ１への切り替えが頻繁に生じるのを抑止することができる。
【００６２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時や比較的低車速で走行するときにはモータ運転モードにより走行し、通常の車速で走行するときにはＭＧ１モードにより走行し、高速で巡航走行するときにはＭＧ３モードにより走行するものとしたが、発進時や比較的低車速で走行するときにＭＧ１モードやＭＧ３モードで走行するものとしても構わないし、通常の車速で走行するときにモータ運転モードやＭＧ３モードで走行するものとしても構わないし、高速で巡航走行するときにモータ運転モードやＭＧ１モードで走行するものとしても構わない。如何なる運転モードを選択して走行してもよいのである。さらに、ＭＧ１モードとＭＧ３モードの切替処理の際にだけモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のすべてを駆動するものとしたが、モードの切替処理以外のときでもモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のすべてを駆動するものとしても構わない。
【００６３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、第２動力分配統合機構３５のキャリア３９にはエンジン２２のクランクシャフト２６が接続された第１動力分配統合機構３０のキャリア３４を、サンギヤ３６にはモータＭＧ２が接続された駆動軸３２ａを介して第１動力分配統合機構３０のリングギヤ３２を、リングギヤ３７にはモータＭＧ３を、それぞれ連結したが、第２動力分配統合機構３５の３軸のうちの２軸が第１動力分配統合機構３０の３軸のうちの２軸に接続されていれば、如何なる接続としてもよい。例えば、図１７の変形例のハイブリッド自動車２０Ｂに示すように、第２動力分配統合機構３５Ｂのサンギヤにはエンジン２２のクランクシャフト２６が接続された第１動力分配統合機構３０Ｂのキャリアを、第２動力分配統合機構３５ＢのリングギヤにはモータＭＧ１が接続された第１動力分配統合機構３０Ｂのサンギヤを、第２動力分配統合機構３５ＢのキャリアにはモータＭＧ３を、それぞれ連結するものとしてもよい。また、図１８の変形例のハイブリッド自動車２０Ｃに示すように、第２動力分配統合機構３５ＣのサンギヤにはモータＭＧ１が接続された第１動力分配統合機構３０Ｃのサンギヤを、第２動力分配統合機構３５Ｃのリングギヤにはエンジン２２のクランクシャフト２６が接続された第１動力分配統合機構３０Ｃのキャリアを、第２動力分配統合機構３５ＣのキャリアにはモータＭＧ３を、それぞれ連結するものとしてもよい。更に、図１９の変形例のハイブリッド自動車２０Ｄに示すように、第２動力分配統合機構３５ＤのサンギヤにはモータＭＧ３を、第２動力分配統合機構３５ＤのリングギヤにはモータＭＧ２が接続された第１動力分配統合機構３０Ｄのリングギヤを、第２動力分配統合機構３５Ｄのキャリアにはエンジン２２のクランクシャフト２６が接続された第１動力分配統合機構３０Ｄのキャリアを、それぞれ連結するものとしてもよい。或いは、図２０の変形例のハイブリッド自動車２０Ｅに示すように、ラビニヨ型プラネタリギヤを用いて連結するものとしてもよい。
【００６４】
実施例のハイブリッド自動車２０や変形例のハイブリッド自動車２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ等では、プラネタリギヤとしての第２動力分配統合機構３５，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅを第１動力分配統合機構３０，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅに連結してモータＭＧ１の駆動制御をモータＭＧ３の駆動制御に置き換えるものとしたが、第１動力分配統合機構の３軸のうちの２軸に連結されて回転する回転軸を有し、この回転軸に取り付けられたモータＭＧ３の駆動制御によりモータＭＧ１の駆動制御を置き換えることができるものであれば、プラネタリギヤに限られず、如何なる構成としてもよい。
【００６５】
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】 低速走行の際のモータ運転モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図３】 通常車速走行の際のＭＧ１モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図４】 通常車速走行の際のＭＧ３モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図５】 高速巡航走行の際のＭＧ１モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図６】 高速巡航走行の際のＭＧ３モードにおける第１動力分配統合機構３０および第２動力分配統合機構３５の共線図である。
【図７】 第１動力分配統合機構３０における動力の伝達効率と減速比との関係の一例を示す説明図である。
【図８】 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１０】 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子の一例を示す説明図である。
【図１１】 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される第１切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１２】 ＭＧ１モードからＭＧ３モードに切り替える際のモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３の時間変化の一例を示す説明図である。
【図１３】 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される第２切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１４】 ＭＧ３モードからＭＧ１モードに切り替える際のモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３の時間変化の一例を示す説明図である。
【図１５】 変形例の駆動制御ルーチンの一例の一部を示すフローチャートである。
【図１６】 変形例の駆動制御ルーチンの一例の一部を示すフローチャートである。
【図１７】 変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの構成の概略を模式的に示す模式図である。
【図１８】 変形例のハイブリッド自動車２０Ｃの構成の概略を模式的に示す模式図である。
【図１９】 変形例のハイブリッド自動車２０Ｄの構成の概略を模式的に示す模式図である。
【図２０】 変形例のハイブリッド自動車２０Ｅの構成の概略を模式的に示す模式図である。
【符号の説明】
２０，２０Ｂ〜２０Ｅ 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、３０，３０Ｂ〜３０Ｅ 第１動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３１ａサンギヤ軸、３２ リングギヤ、３２ａ 駆動軸、３３ ピニオンギヤ、３４キャリア、３５，３５Ｂ〜３５Ｅ 第２動力分配統合機構、３６ サンギヤ、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）、４１，４２，４３ インバータ、４４，４５，４６ 回転位置検出センサ、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、６４ａ，６４ｂ 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、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３ モータ。
Claims (1)
- 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第１の回転軸とに接続された３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、
前記第１の回転軸に動力を入出力する第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力する第２の電動機と、
前記第１の３軸式動力入出力手段が有する３軸のうちのいずれか２軸に連結されて回転する第２の回転軸を有し、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の回転軸の回転を増加させる方向の動力が該第１の回転軸に出力されることになるときに該第１の回転軸に出力される動力の少なくとも一部を前記第２の回転軸の回転を減少させる方向の該第２の回転軸に入出力される動力で置換可能な動力置換手段と、
前記第２の回転軸に動力を入出力する第３の電動機と、
前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機のうちいずれの電動機とも電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機が回生駆動されることになるときには該第１の電動機を回生制御すると共に前記第３の電動機から前記第２の回転軸に動力が出力されないよう該第３の電動機を制御する第１の制御を実行し、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を正回転している前記駆動軸に出力するために前記第１の電動機が力行駆動されることになるときには前記第１の電動機から前記第１の回転軸に動力が出力されないよう該第１の電動機を制御すると共に前記第３の電動機を回生制御する第２の制御を実行する制御手段と、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
該設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１の制御と前記第２の制御をヒステリシスをもって切り替えると共に、前記設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に応じた動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機とを制御する手段である
動力出力装置。
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