JP4030532B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載し前記駆動軸に車軸が機械的に接続されて走行する自動車並びに内燃機関に接続されると共に駆動軸に接続された駆動装置，動力出力装置の制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、遊星歯車機構の各回転要素にエンジンの出力軸，第１モータの回転軸，駆動軸が接続されると共に有段変速機を介して駆動軸に第２モータが接続されたハイブリッド自動車に搭載されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、変速機の変速段を車速に応じてＨｉギヤの状態かＬｏギヤの状態かを切り替えることにより、第２モータからの動力を車速に応じた動力に変速して駆動軸に出力している。
特開２００２−２２５５７８号公報

上述の動力出力装置では、車両等に搭載するスペースの確保や重量などの関係上、モータ等に電力を供給するバッテリの容量を小さくすることが望ましいが、変速機の変速段を切り替える際に第２モータの消費電力が増大するタイプの動力出力装置では、こうしたバッテリの容量を小さくすることにより変速段の切り替えに必要な電力を確保することが困難な場合がある。遊星歯車機構の各回転要素にエンジンと第１モータと駆動軸とを接続した上述の動力出力装置では、第１モータによりエンジンの回転数を調整することができるから、エンジンをモータリングして高回転数の状態としておけばアクセルオフされたとき等にエンジンのフリクションによる制動力を駆動軸に作用させることができる。しかしながら、このとき第１モータは電力消費している状態であるから、この状態で変速段を切り替えようとしたときに変速段の切替に必要な第２モータの電力を確保できずに変速段の切り替えが適正に行なわれない場合やバッテリが過剰に放電する場合が生じる。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、変速機の変速比の変更に必要な電力をより確実に確保して変速比の変更を適正に行なう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これを搭載する自動車並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、変速機の変速比を変更する際にバッテリなどの蓄電装置に過剰な放電が生じるのを防止することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一つを達成するために以下の手段を採った。

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、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
通常時には、前記駆動軸の回転数と前記変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、前記駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、前記第１の関係よりも低回転数側の前記駆動軸の回転数をもって前記変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定する変速関係設定手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
該検出された駆動軸の回転数と前記変速関係設定手段により設定された関係とにより前記変速比を変更すべき判定がなされたとき、該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する変速制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、通常時には、駆動軸の回転数と変更可能な変速比をもって電動機の回転軸と駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に電力動力入出力手段により内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、第１の関係よりも低回転数側の駆動軸の回転数をもって変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定し、駆動軸の回転数と設定した関係とにより変速比を変更すべき判定がなされたとき、判定された変速比に変更されるよう変速伝達手段を駆動制御する。所定の条件が成立したときに低回転数側の駆動軸の回転数をもって変速比を変更する第２の関係を用いるから、変速比を変更する際に内燃機関をモータリングする電力動力入出力手段の消費電力を小さくしておくことができ、または、変速比を変更するために電動機の駆動が必要なときにその消費電力を小さくすることができる。この結果、変速伝達手段における変速比の変更に必要な電力をより確実に確保することができ、変速比の変更をより適正に行なうことができる。もとより、蓄電手段の過剰な放電を防止することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記所定の条件は、操作者の操作を伴って成立する条件であるものとすることもできる。

また、本発明の動力出力装置において、前記第２の関係は、該第２の関係において前記変速比を増速側に変更する前記駆動軸の回転数が前記第１の関係において前記変速比を減速側に変更する前記駆動軸の回転数以上となるよう定めてなるものとすることもできる。こうすれば、所定の条件が成立しているか否かで変速比の変更が頻繁に行なわれるのを防止することができる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記電動機から駆動力が出力されていない状態にあるときに前記変速比を減速側に変更すべき判定がなされたときには該電動機の回転数が該判定された変速比に変更した後の回転数に一致する方向に駆動されるよう該電動機を駆動制御しながら該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段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、変速比を減速側に変更する際の変速をスムーズに行なうことができる。

あるいは、本発明の動力出力装置において、前記変速伝達手段は、少なくとも２段の変速段をもって前記動力の伝達を行なう手段であるものとすることもできる。

本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることも
できるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子による電磁的な作用により電力と動力の入出力により前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する対回転子電動機を備える手段であるものとすることもできる。

本発明の自動車は、
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、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、通常時には、前記駆動軸の回転数と前記変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、前記駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、前記第１の関係よりも低回転数側の前記駆動軸の回転数をもって前記変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定する変速関係設定手段と、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、該検出された駆動軸の回転数と前記変速関係設定手段により設定された関係とにより前記変速比を変更すべき判定がなされたとき、該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する変速制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に機械的に接続されて走行することを要旨とする。

この本発明の自動車では、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と同様の効果、例えば、変速伝達手段における変速比の変更に必要な電力をより確実に確保することができ、変速比の変更をより適正に行なうことができる効果や蓄電手段の過剰な放電を防止することができる効果，所定の条件が成立しているか否かで変速比の変更が頻繁に行なわれるのを防止することができる効果などを奏することができる。

こうした本発明の自動車において、前記所定の条件は、操作者によりブレーキレンジにシフト操作されたときに成立する条件であるものとすることもできる。変速関係設定手段では駆動軸の回転数と変速伝達手段における変速比との関係を設定するだけであるから、ブレーキレンジにおいて変速比の変更の有無に拘わらず車速に応じた内燃機関のフリクションによる制動力を確保することができる。

また、本発明の自動車において、前記変速関係設定手段は、車速と前記変速伝達手段における変速比との関係を設定する手段であり、前記回転数検出手段は、前記駆動軸の回転数に代えて車速を検出する手段であり、前記変速制御手段は、前記検出された車速と前記変速関係設定手段により設定された関係とにより前記変速比を変更すべき判定がなされたとき、該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する手段であるものとすることもできる。駆動軸は車軸に機械的に接続されているから、車速と駆動軸の回転数を換算できることによる。

本発明の駆動装置は、
内燃機関に接続されると共に駆動軸に接続された駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変
速伝達手段と、
通常時には、前記駆動軸の回転数と前記変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、前記駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、前記第１の関係よりも低回転数側の前記駆動軸の回転数をもって前記変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定する変速関係設定手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
該検出された駆動軸の回転数と前記変速関係設定手段により設定された関係とにより前記変速比を変更すべき判定がなされたとき、該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する変速制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、通常時には、駆動軸の回転数と変更可能な変速比をもって電動機の回転軸と駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に電力動力入出力手段により内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、第１の関係よりも低回転数側の駆動軸の回転数をもって変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定し、駆動軸の回転数と設定した関係とにより変速比を変更すべき判定がなされたとき、判定された変速比に変更されるよう変速伝達手段を駆動制御する。所定の条件が成立したときに低回転数側の駆動軸の回転数をもって変速比を変更する第２の関係を用いるから、変速比を変更する際に内燃機関をモータリングする電力動力入出力手段の消費電力を小さくしておくことができ、または、変速比を変更するために電動機の駆動が必要なときにその消費電力を小さくすることができる。この結果、変速伝達手段における変速比の変更に必要な電力をより確実に確保することができ、変速比の変更をより適正に行なうことができる。もとより、蓄電手段の過剰な放電を防止することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）通常時には、前記駆動軸の回転数と前記変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、前記駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、前記第１の関係よりも低回転数側の前記駆動軸の回転数をもって前記変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定し、
（ｂ）前記駆動軸の回転数を検出し、
（ｃ）該検出された駆動軸の回転数と前記関係設定手段により設定された関係とにより前記変速比を変更すべき判定がなされたとき、該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、通常時には、駆動軸の回転数と変更可能な変速比をもって電動機の回転軸と駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に電力動力入出力手段により内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、第１の関係よりも低回転数側の駆動軸の回転数をもって変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定し、駆動軸の回転数と設定した関係とにより変速比を変更すべき判定がなされたとき、判定された変速比に変更されるよう変速伝達手段を駆動制御する。所
定の条件が成立したときに低回転数側の駆動軸の回転数をもって変速比を変更する第２の関係を用いるから、変速比を変更する際に内燃機関をモータリングする電力動力入出力手段の消費電力を小さくしておくことができ、または、変速比を変更するために電動機の駆動が必要なときにその消費電力を小さくすることができる。この結果、変速伝達手段における変速比の変更に必要な電力をより確実に確保することができ、変速比の変更をより適正に行なうことができる。もとより、蓄電手段の過剰な放電を防止することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての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、変速機６０を介して動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系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。

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。

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には変速機６０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に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して車両前輪の駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に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の一方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とモータＭＧ２と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、共に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、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。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。

変速機６０は、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータＭＧ２の回転軸４８の回転数を２段に減速してリングギヤ軸３２ａに伝達できるように構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機６０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ６３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えており、サンギヤ６１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂは、外歯歯車のサンギヤ６５と、このサンギヤ６５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６と、サンギヤ６５に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６７を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えており、サンギヤ６５はモータＭＧ２の回転軸４８に、キャリア６８はリングギヤ軸３２ａにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ６６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂとは、リングギヤ６２とリングギヤ６６、キャリア６４とキャリア６８とによりそれぞれ連結されている。変速機６０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２の回転軸４８をリングギヤ軸３２ａから切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸４８やリングギヤ軸３２ａの回転を禁止するものとなる。

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、図示しないが、バッテリ５０の端子間に設置された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。

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の踏み込み量に対応したアクセル開度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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータに駆動信号などが出力されている。なお、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。

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としてのリングギヤ軸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リングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、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すべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和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バッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、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リングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、主に変速機６０の変速比を変更する際の動作について説明する。図３は、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、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

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、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，モータＥＣＵ４０からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、バッテリＥＣＵ５２からのバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔなどの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の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２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。充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が基準値より大きいときには大きいほど放電用のパワーが大きくなるように、且つ、残容量（ＳＯＣ）が基準値より小さいときには小さいほど充電用のパワーが大きくなるように予め設定されたマップを用いてバッテリＥＣＵ５２により設定されたものをバッ
テリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度や残容量ＳＯＣなどに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

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とシフトポジションＳＰとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｒ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速ＶとシフトポジションＳＰと要求トルクＴｒ＊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とシフトポジションＳＰ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Ｔｒ＊を導出して設定するものとした。図４に要求トルク設定用マップの一例を示す。図示するように、要求トルクＴｒ＊は、アクセル開度Ａｃｃが０％のときには、Ｄ（ドライブ）レンジよりもＢ（ブレーキ）レンジの方が小さくなり、且つ、Ｂレンジの段数（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）が小さくなるほど小さくなるよう設定するものとした。要求パワーＰｒ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じて計算するものとした。ここで、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることにより求めることができる。

要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｒ＊とを設定すると、要求パワーＰｒ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとを合算することによりエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を計算し（ステップＳ１２０）、このエンジン要求パワー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Ｓ１３０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定することにより行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例および目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図５に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインとエンジン要求パワー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。エンジン要求パワーＰｅ＊が負の値のときには、エンジン２２からフリクションによる制動パワー（フリクションパワー）を出力するために必要な回転数が目標回転数Ｎｅ＊として設定され、目標トルクＴｅ＊としては値０すなわち燃料カットが設定されることになる。なお、シフトポジションＳＰがＤレンジのときには、エンジン要求パワーＰｅ＊が負の値であるときを含めてエンジン２２の効率が悪くなるときにエンジン２２が停止されるよう目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを共に値０に設定する。

次に、シフトポジションＳＰがブレーキレンジ（Ｂレンジ）であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。シフトポジションＳＰがＢレンジでない、即ちＤレンジやＲレンジであると判定されると、目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝ｋ・Ｖ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）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とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１５０）。ここで、式（１）は、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る。動力分配統合機構３０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を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊は、この共線図における回転数の関係を用いることにより容易に導くことができる。したがって、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することによりエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。式（２）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（２）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。なお、図６におけるＲ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が変速機６０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。

Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nr/ρ ・・・（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt ・・・（２）

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算すると、リングギヤ軸３２ａの要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと変速機６０の現在のギヤ比Ｇｒ（＝Ｎｍ２／Ｎｒ）とに基づいて次式（３）によりモータＭＧ２から出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定すると共に（ステップＳ１６０）、次式（４）によりバッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔからモータＭＧ１の消費電力（即ち、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊に回転数Ｎｍ１を乗じて計算される電力）を減じたものをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ってモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク上限値Ｔｍａｘを設定し（ステップＳ１７０）、設定した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとトルク上限値Ｔｍａｘのうち小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１８０）。

Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr ・・・（３）
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 ・・・（４）

そして、要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとに基づいて通常変速線マップを用いて変速機６０の変速比の変更が要求されているか否かを判定する（ステップＳ１９０）。通常変速線マップの一例を図７に示す。変速比の変更の要求は、変速機６０の現在の状態がＬｏギヤの状態にあるときには要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとが図中のＬｏ→Ｈｉ線を跨いでＨｉギヤの領域に移行したときにＨｉギヤの状態への切替の要求として行なわれ、変速機６０の現在の状態からＨｉギヤの状態にあるときには要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとが図中のＨｉ→Ｌｏ線を跨いでＬｏギヤの領域に移行したときにＬｏギヤの状態への切替の要求として行なわれる。

ステップＳ１４０でシフトポジションＳＰがＢレンジであると判定されると、車速ＶとＢレンジの段数（実施例では、３段あるブレーキレンジのポジションＢ１〜Ｂ３のうちのいずれかのシフトポジションＳＰ）とに基づいてエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する（ステップＳ２００）。下限回転数Ｎｅｍｉｎは、実施例では、車速ＶとＢレンジの段数と下限回転数Ｎｅｍｉｎとの関係を予め下限回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速ＶとＢレンジの段数とが与えられるとマップから対応する下限回転数Ｎｅｍｉｎを導出して設定するものとした。この下限回転数設定用マップの一例を図８に示す。図示するように、Ｂレンジの段数が小さい段ほど且つ車速Ｖが高いほど高回転数の下限回転数Ｎｅｍｉｎが設定されるようマップを作成した。エンジン２２はその回転数が高いほど大きなフリクションパワーを出力しそのフリクションパワーは動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するから、車両走行中にアクセルペダル８３をオフしたときにＢレンジの段数が小さい段ほど且つ車速Ｖが高いほど大きなエンジンブレーキをリングギヤ軸３２ａに作用させることができる。

下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定すると、この下限回転数ＮｅｍｉｎとステップＳ１３０で設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とのうち大きい方を新たな目標回転数Ｎｅ＊として再設定すると共に再設定した目標回転数Ｎｅ＊でステップＳ１２０で設定したエンジ
ン要求パワーＰｅ＊を割って新たな目標トルクＴｅ＊として再設定（エンジン要求パワーＰｅ＊が負の値のときには値０を設定）する（ステップＳ２１０）。そして、この再設定した目標回転数Ｎｅ＊を用いて前述の式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に前述の式（２）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ２２０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊を用いて前述の式（３）によりモータＭＧ２の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定すると共に（ステップＳ２３０）、前述の式（４）によりモータＭＧ２から出力してもよいトルク上限値Ｔｍａｘを設定し（ステップＳ２４０）、設定した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとトルク上限値Ｔｍａｘとのうち小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ２５０）。

そして、要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとに基づいてＨｉ→Ｌｏ線を図７の通常変速線マップよりも低車速側に設定した低車速側変速線マップを用いて変速機６０の変速比の変更が要求されているか否かを判定する（ステップＳ２６０）。低車速側変速線マップの一例を図９に示す。図示するように、低車速側変速線マップは、そのＨｉ→Ｌｏ線を通常時変速線マップのＨｉ→Ｌｏ線よりも低車速側に設定すると共にＬｏ→Ｈｉ線を通常時変速線マップのＨｉ→Ｌｏ線よりも高車速側に設定するものとした。前述したように、シフトポジションＳＰがＢレンジのときには高車速ほど高回転数となるようエンジン２２の回転数が調整されるからアクセルオフしたときのエンジン２２のモータリングによるモータＭＧ１の消費電力は増加する。一方、変速機６０の変速比を変更する際には、モータＭＧ２の回転数を変速比の変更後の回転数に同期させるために消費される電力やブレーキＢ１，Ｂ２をＯＮする際の摩擦により損失するエネルギーを補うために消費される電力などによりモータＭＧ２の消費電力は増加する。このため、Ｂレンジに操作されている状態で変速比を変更しようとすると、変速比の変更に必要なモータＭＧ２の電力を確保できない場合を生じたり、バッテリ５０に過剰な放電が生じる場合がある。実施例では、低車速側変速線マップを通常変速線マップよりも低車速側で変速比を変更するよう設定、即ちエンジン２２の回転数が比較的低回転数に調整されているときに変速比を変更するよう設定したから、エンジン２２のモータリングによるモータＭＧ１の消費電力を小さくした状態で変速比を変更することができると共にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変速比の変更後の回転数に同期させるためのモータＭＧ２の消費電力を小さくすることができる。したがって、変速比の変更に必要なモータＭＧ２の電力をより確実に確保することができるのである。また、低車速側変速線マップのＬｏ→Ｈｉ線を通常変速線マップのＨｉ→Ｌｏ線よりも高車速側に設定しているのは、低車速側変速線マップのＬｏ→Ｈｉ線を通常変速線マップのＨｉ→Ｌｏ線よりも低車速側に設定すると、要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとが低車速側変速線マップのＬｏ→Ｈｉ線と通常変速線マップのＨｉ→Ｌｏ線とにより囲まれる領域内にあるときにシフトポジションＳＰをＢレンジのＯＮとＯＦＦを短時間のうちに繰り返したときに変速機６０のＨｉギヤの状態とＬｏギヤの状態との切替が短時間のうちに繰り返されて、運転者に違和感を与えるからである。

こうして通常時変速線マップや低車速側変速線マップを用いて変速比の変更が要求されているか否かを判定した結果（ステップＳ２７０）、変速比の変更が要求されているときには、すでに変速比の変更中であるか否か（すでに変速比の変更が開始されたか否か）を判定する（ステップＳ２８０）。変速比の変更が要求されていないと判定されたり、すでに変速比の変更が開始されていると判定されたときには、上述の処理で設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊のうち目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２９０）、本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燃料噴射制御や点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊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が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

一方、ステップＳ２８０でまだ変速比の変更が開始されていないと判定されると、変速比の変更を開始し（ステップＳ３００）、前述のステップＳ２９０の処理を行なって本ルーチンを終了する。変速比の変更の開始は、図１０に例示する変速比変更処理の実行を開始することにより行なわれる。以下、この変速比変更処理について説明する。

変速比変更処理では、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、まず、変速比の変更の要求がＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切替の要求であるか否かを判定し（ステップＳ３１０）、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切替の要求であると判定されると、モータＭＧ２の現時点の回転数Ｎｍ２を用いて次式（５）により変速比の変更後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊を計算する（ステップＳ３２０）。ここで、式（５）中の「Ｇｌｏ」は変速機６０がＬｏギヤの状態にあるときのギヤ比であり、「Ｇｈｉ」は変速機６０がＨｉギヤの状態にあるときのギヤ比である。

Nm2*＝Nm2・Glo/Ghi ・・・（５）

続いて、ブレーキＢ１をＯＦＦとしてモータＭＧ２の回転軸４８を変速機６０から切り離し（ステップＳ３３０）、要求トルクＴｒ＊が値０以下であるか否かを調べ（ステップＳ３４０）、要求トルクＴｒ＊が値０以下であると判定されたときには図３のステップＳ１６０やステップＳ２３０で設定されたモータＭＧ２の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐに拘わらずトルク調整値Ｔｓｅｔを新たな仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐに再設定する（ステップＳ３５０）。図３の駆動制御ルーチンでは、この再設定された仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が設定され、トルク指令Ｔｍ２＊に見合うトルクがモータＭＧ２から出力されるよう駆動制御されることになる。ここで、トルク調整値Ｔｓｅｔは、変速比の変更後の回転数Ｎｍ２＊に一致（同期）させるようモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を調整するために設定される正の値をもつトルクである。図１１に、変速比をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に切り替える際の変速機６０の各回転要素を力学的に説明するための共線図を示す。図中、Ｓ１軸はブレーキＢ１が取り付けられたサンギヤ６１の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ６２およびブレーキＢ２が取り付けられたリングギヤ６６の回転数を示し、Ｃ軸はリングギヤ軸３２ａが接続されたキャリア６４，６８を示し、Ｓ２軸はモータＭＧ２の回転軸４８が取り付けられたサンギヤ６５の回転数を示す。図１１に示すように、変速比をＨｉギヤからＬｏギヤに切り替える際にはモータＭＧ２からトルク調整値Ｔｓｅｔを出力すればモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を上昇させることができその回転数Ｎｍ２を変速比の変更後の回転数Ｎｍ２＊に一致（同期）させることができるから変速比の変更をスムーズに行なうことができる。この場合、モータＭＧ２の消費電力は増加するが、前述したように、Ｈｉ→Ｌｏ線を通常変速線マップよりも低車速側に設定した低車速側変速線マップを用いて変速比を変更するから、モータＭＧ１の消費電力は小さくなっている。また、低車速側すなわちモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的小さいときにモータＭＧ２からトルク調整値Ｔｓｅｔを出力するからモータＭＧ２の消費電力の増加分も小さくなる。したがって、変速比の変更に必要な電力をモータＭＧ２が消費しているときでもバッテリ５０に過剰な放電は生じない。なお、要求トルクＴｒ＊が値０よりも大きいときには、通常、モータＭＧ２からは正のトルクが出力され、これによりモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変速比の変更後の回転数Ｎｍ２＊に一致（同期）させることができるから、トルク調整値Ｔｓｅｔによるトルク指令Ｔｍ２＊の再設定は行なわない。

こうしてモータＭＧ２の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを再設定した後やステップＳ３４０で要求トルクＴｒ＊が値０以下ではないと判定されたときには、モータＭＧ２の回転数
Ｎｍ２が変速比の変更後の回転数Ｎｍ２＊に一致するまで（ステップＳ３６０）ステップＳ３４０〜Ｓ３５０の処理を繰り返し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変速比の変更後の回転数Ｎｍ２＊に一致したときにブレーキＢ２をＯＮして（ステップＳ３７０）、本ルーチンを終了する。

なお、ステップＳ３１０で変速比の変更の要求がＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切替の要求ではないと判定されたときには、モータＭＧ２の現時点の回転数Ｎｍ２を用いて次式（６）により変速比の変更後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊を計算し（ステップＳ３８０）、ブレーキＢ２をＯＦＦとすると共に（ステップＳ３９０）、ブレーキＢ１をフリクション係合して（ステップＳ４００）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊が変速比の変更後の回転数Ｎｍ２＊に一致するまで待ち（ステップＳ４１０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊が変速比の変更後の回転数Ｎｍ２＊に一致したときに、ブレーキＢ１を完全にＯＮして（ステップＳ４２０）、本ルーチンを終了する。

Nm2*＝Nm2・Ghi/Ghi ・・・（６）

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトレバー８１がＢレンジに操作されたときに高車速ほどエンジン２２の回転数が高回転数に調整されるようモータＭＧ１でエンジン２２をモータリングすると共に他のレンジ（ＤレンジやＲレンジ）に操作されたときよりも低車速側で変速比が変更（Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に切替）されるよう変速線マップ（低車速側変速線マップ）を設定してこの変速線マップを用いて変速機６０の変速比を変更するから、エンジン２２のモータリングによりアクセルペダル８３がオフされたときのエンジンブレーキを確保しながら、変速機６０の変速比を変更する際にはモータリングによるモータＭＧ１の電力消費を小さくしておくことができると共にモータＭＧ２の回転数を変速比の変更後の回転数に同期させるためのモータＭＧ２の消費電力を小さくすることができる。したがって、変速比の変更に必要なモータＭＧ２の電力を確保できるから、変速ショックを抑制できる。この結果、変速比の変更を適正に行なうことができる。もとより、バッテリ５０に過剰な放電が生じるのを防止することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、低車速側変速線マップのＬｏ→Ｈｉ線を通常変速線マップのＨｉ→Ｌｏ線よりも高車速側に設定するものとしたが、低車速側変速線マップのＬｏ→Ｈｉ線と通常変速線マップのＨｉ→Ｌｏ線とを一致させるものとしてもよいし、低車速側変速線マップのＬｏ→Ｈｉ線を通常変速線マップのＨｉ→Ｌｏ線よりも低車速側に設定するものとしてもよい。これにより、モータＭＧ１の消費電力がより小さい状態で変速段をＬｏギヤからＨｉギヤに切り替えることができるから、変速段をＬｏギヤからＨｉギヤに切り替える際にブレーキＢ１のフリクション係合で消費するエネルギの損失分を上乗せしてモータＭＧ２を駆動制御する場合にはそのモータＭＧ２の駆動に必要な電力をより確実に確保することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１がＢレンジにシフト操作されたときにＢレンジの段数に拘わらず図９の低車速側変速線マップを用いて変速比の変更が要求されているか否かを判定するものとしたが、通常変速線マップよりも低車速側で変速比を変更する複数の低車速側変速線マップを予め作成しておき、シフトレバー８１がＢレンジに操作されたときにその段数に基づいて複数の低車速側変速線マップのうちから一つを選択してこの選択したマップを用いて変速比の変更が要求されているか否かを判定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｂレンジの段数を３段としたが、２段であってもよいし、４段以上の如何なる段数であってもよい。この場合、Ｂレンジの段数に応じた
下限回転数Ｎｅｍｉｎを定めればよい。勿論、Ｂレンジを一段として複数段としないものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１がＢレンジにシフト操作されたときに通常変速線マップに代えてこの通常変速線マップよりも低車速側で変速機６０の変速比を変更する低車速側変速線マップを用いるものとしたが、シフトレバー８１のＢレンジへのシフト操作に限られず、高車速ほど高回転数となる傾向にモータＭＧ１でエンジン２２をモータリングしてその回転数を調整する如何なる条件が成立したときにも通常変速線マップに代えて低車速側変速線マップを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０をＬｏギヤとＨｉギヤとを切替可能な２段の変速段をもつ変速機として構成したが、３段以上の変速段をもつ変速機として構成するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を変速機６０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１２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の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１２における駆動輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０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３９ａ，３９ｂ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１３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３９ａ，３９ｂ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。

以上、本発明を実施するための最良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。

本発明の一実施形態としての動力出力装置を搭載す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。 変速機６０の構成の概略を示す構成図である。 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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例および目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクを力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 通常変速線マップの一例を示す説明図である。 下限回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 低車速側変速線マップの一例を示す説明図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される変速比変更処理の一例を示すフローチャートである。 変速比をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に切り替える際の変速機６０の各回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 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。 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。

符号の説明

２０，１２０，２２０ 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、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ 駆動輪、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、４８ 回転軸、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 変速機、６０ａ ダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂ シングルピニオンの遊星歯車機構、６１ サンギヤ、６２ リングギヤ、６３ａ 第１ピニオンギヤ、６３ｂ 第２ピニオンギヤ、６４キャリア、６５ サンギヤ、６６ リングギヤ、６７ ピニオンギヤ、６８ キャリア、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、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ。

Claims (11)

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、
   該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
   動力を入出力可能な電動機と、
   前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
   変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
   通常時には、前記駆動軸の回転数と前記変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、前記駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、前記第１の関係よりも低回転数側の前記駆動軸の回転数をもって前記変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定する変速関係設定手段と、
   前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
   該検出された駆動軸の回転数と前記変速関係設定手段により設定された関係とにより前記変速比を変更すべき判定がなされたとき、該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する変速制御手段と
   を備え、
   前記変速制御手段は、前記電動機から駆動力が出力されていない状態にあるときに前記変速比を減速側に変更すべき判定がなされたときには該電動機の回転数が該判定された変速比に変更した後の回転数に一致する方向に駆動されるよう該電動機を駆動制御しながら該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する手段である
   動力出力装置。
2. 前記所定の条件は、操作者の操作を伴って成立する条件である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記第２の関係は、該第２の関係において前記変速比を増速側に変更する前記駆動軸の回転数が前記第１の関係において前記変速比を減速側に変更する前記駆動軸の回転数以上となるよう定めてなる請求項１または２記載の動力出力装置。
4. 前記変速伝達手段は、少なくとも２段の変速段をもって前記動力の伝達を行なう手段である請求項１ないし３いずれか１項に記載の動力出力装置。
5. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項１ないし４いずれか１項に記載の動力出力装置。
6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子による電磁的な作用により電力と動力の入出力により前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する対回転子電動機を備える手段である請求項１ないし４いずれか１項に記載の動力出力装置。
7. 請求項１ないし６いずれか１項に記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に機械的に接続されて走行する自動車。
8. 前記所定の条件は、操作者によりブレーキレンジにシフト操作されたときに成立する条件である請求項７記載の自動車。
9. 請求項７または８記載の自動車であって、
   前記変速関係設定手段は、車速と前記変速伝達手段における変速比との関係を設定する手段であり、
   前記回転数検出手段は、前記駆動軸の回転数に代えて車速を検出する手段であり、
   前記変速制御手段は、前記検出された車速と前記変速関係設定手段により設定された関係とにより前記変速比を変更すべき判定がなされたとき、該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する手段である
   自動車。
10. 内燃機関に接続されると共に駆動軸に接続された駆動装置であって、
    前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
    動力を入出力可能な電動機と、
    前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
    変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
    通常時には、前記駆動軸の回転数と前記変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、前記駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、前記第１の関係よりも低回転数側の前記駆動軸の回転数をもって前記変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定する変速関係設定手段と、
    前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
    該検出された駆動軸の回転数と前記変速関係設定手段により設定された関係とにより前記変速比を変更すべき判定がなされたとき、該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する変速制御手段と
    を備え、
    前記変速制御手段は、前記電動機から駆動力が出力されていない状態にあるときに前記変速比を減速側に変更すべき判定がなされたときには該電動機の回転数が該判定された変速比に変更した後の回転数に一致する方向に駆動されるよう該電動機を駆動制御しながら該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御する手段である
    駆動装置。
11. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）通常時には、前記駆動軸の回転数と前記変速伝達手段における変速比との関係として第１の関係を設定し、前記駆動軸の回転数が高いほど高回転数となる傾向に前記電力動力入出力手段により前記内燃機関をモータリングする所定の条件が成立している時には、前記第１の関係よりも低回転数側の前記駆動軸の回転数をもって前記変速比を変更するよう定めた第２の関係を設定し、
    （ｂ）前記駆動軸の回転数を検出し、
    （ｃ）該検出された駆動軸の回転数と前記関係設定手段により設定された関係とにより前記変速比を変更すべき判定がなされたとき、該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、
    前記ステップ（ｃ）は、前記電動機から駆動力が出力されていない状態にあるときに前記変速比を減速側に変更すべき判定がなされたときには該電動機の回転数が該判定された変速比に変更した後の回転数に一致する方向に駆動されるよう該電動機を駆動制御しながら該判定された変速比に変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御するステップである
    動力出力装置の制御方法。

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