JP4088575B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車 - 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すると共に駆動軸に車軸が機械的に連結されてなる自動車に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、第１プラネタリギヤのサンギヤ，リングギヤ，キャリアに第１モータ，出力軸，エンジンをそれぞれ接続し、第２プラネタリギヤのサンギヤ，リングギヤ，キャリアに第１プラネタリギヤのキャリア，第２モータ，第１プラネタリギヤのリングギヤがそれぞれ接続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、エンジンから出力される動力をトルク変換して効率よく出力軸に出力することができる、とされている。
特開２００２−２８１６０７号公報（図１）

上述の動力出力装置は、通常、第１モータは発電機として機能し、第２モータは電動機として機能するため、この状態のときにエネルギ効率がよくなるよう設計される。しかし、出力軸を高回転低トルクで運転する場合、第１モータが逆回転する状態が生じ、第１モータが電動機として機能すると共に第２モータが発電機として機能することにより、エネルギ効率が低下する。また、出力軸を低回転高トルクで運転する場合、第２モータが逆回転する状態が生じ、同様に第１モータが電動機として機能すると共に第２モータが発電機として機能することにより、エネルギ効率が低下する。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、エネルギ効率の向上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これを搭載する自動車は、電動機の小型化を図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。

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、
発電可能な第１の電動機と、
発電可能な第２の電動機と、
前記第１の電動機の回転軸に連結された第１軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第２軸と前記駆動軸に連結された第３軸と前記第２の電動機の回転軸に連結された第４軸とを含む複数軸を有し、前記第２軸と前記第３軸と前記第４軸の３軸のうちのいずれか２軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させ、前記第２軸の回転数と前記第３軸の回転数とに基づく回転数により前記第１軸を回転させる第１関係比と前記第２軸の回転数に比例する回転数により前記第１軸を回転させる第２関係比とを切り替えて該第１軸を回転させ、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、
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、多軸式動力入出力手段は、内燃機関の出力軸に連結された第２軸と駆動軸に連結された第３軸と第２の電動機の回転軸に連結された第４軸の３軸のうちのいずれか２軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させ、第２軸の回転数と第３軸の回転数とに基づく回転数により第１の電動機の回転軸に連結された第１軸を回転させる第１関係比と第２軸の回転数に比例する回転数により第１軸を回転させる第２関係比とを切り替えてこの第１軸を回転させ、更に、第１ないし第４軸を含む複数軸に入出力される動力の収支をもって駆動軸に動力を出力する。ここで、第１関係比と第２関係比とを適当に設定すれば、第１関係比では第１の電動機が逆回転するときでも第２関係比とすることにより第１の電動機を正回転させることができる。したがって、第１関係比では第１の電動機が逆回転するときに第２関係比として第１の電動機を正回転させることにより、第１の電動機が逆回転することにより生じるエネルギ効率の低下を抑止することができる。即ち、装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。また、このように関係比を切り替えることができるから、関係比を切り替えることができないものに比して、第１の電動機の小型化を図ることができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記第１関係比は前記第１軸の回転数と前記第２軸の回転数と前記第３軸の回転数とを所定の比の間隔の座標軸上にプロットしたときに直線上となる関係比であり、前記第２関係比は、前記第３軸の回転数を値０としたときに前記第１軸の回転数と前記第２軸の回転数と前記第３軸の回転数とを前記所定の比の間隔の座標軸上にプロットしたときに直線上となる関係比であるものとすることもできる。また、前記第２関係比は、前記第２軸の回転数より前記第１軸の回転数の方が大きくなる関係比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、前記多軸式動力入出力手段は、前記第１軸と前記第２軸と第５軸の３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第２軸と前記第３軸と前記第４軸との３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第２の３軸式動力入出力手段と、前記第５軸と前記第３軸との連結および該連結の解除を行なう連結解除手段と、前記第５軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、第１の３軸式動力入出力手段や第２の３軸式動力入出力手段は、遊星歯車機構により構成されてなるものとすることもできる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記第１関係比は前記第１軸の回転数と前記第２軸の回転数と前記第３軸の回転数とを所定の比の間隔の座標軸上にプロットしたときに直線上となる関係比であり、前記第２関係比は前記第１軸の回転数と前記第２軸の回転数とが同一となる関係比であるものとすることもできる。

あるいは、本発明の動力出力装置において、前記多軸式動力入出力手段は、前記第２軸と前記第３軸と第５軸の３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第２軸と前記第３軸と前記第４軸との３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第２の３軸式動力入出力手段と、前記第４軸と前記第５軸との連結および該連結の解除を行なう第１連結解除手段と、前記第４軸と前記第２軸との連結および該連結の解除を行なう第２連結解除手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、第１の３軸式動力入出力手段や第２の３軸式動力入出力手段は、遊星歯車機構により構成されてな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１関係比により前記第１軸を回転させると該第１軸が正の回転数で回転するときには該第１関係比により該第１軸が回転するよう前記多軸式動力入出力手段を切替制御し、前記第１関係比により前記第１軸を回転させると該第１軸が負の回転数で回転するときには前記第２関係比により該第１軸が回転するよう前記多軸式動力入出力手段を切替制御する切替制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、第１の電動機が逆回転することにより生じるエネルギ効率の低下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。

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、該要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、該設定された目標動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求動力に基づく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多軸式動力入出力手段と前記第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、操作者に操作に基づく動力を内燃機関から出力して駆動軸出力することができる。

この駆動制御手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、該蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電すべき要求電力を設定する要求電力設定手段と、を備え、前記目標動力設定手段は、前記設定された要求動力と前記設定された要求電力とに基づいて前記目標動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段を効率よく用いることにより装置のエネルギ効率を更に向上させることができる。

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、発電可能な第１の電動機と、発電可能な第２の電動機と、前記第１の電動機の回転軸に連結された第１軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第２軸と前記駆動軸に連結された第３軸と前記第２の電動機の回転軸に連結された第４軸とを含む複数軸を有し、前記第２軸と前記第３軸と前記第４軸の３軸のうちのいずれか２軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させ、前記第２軸の回転数と前記第３軸の回転数とに基づく回転数により前記第１軸を回転させる第１関係比と前記第２軸の回転数に比例する回転数により前記第１軸を回転させる第２関係比とを切り替えて該第１軸を回転させ、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が機械的に連結されてな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、例えば、第２の電動機が逆回転することにより生じるエネルギ効率の低下を抑止することができる効果や第２の電動機の小型化を図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。

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、本発明の第１実施例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。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のクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されると共に駆動輪６９ａ，６９ｂにデファレンシャルギヤ６８とギヤ機構６６とを介して接続された４軸式の動力分配統合機構３０と、この動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、同じく動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータ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。

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、２つのプラネタリギヤＰ１，Ｐ２とクラッチＣ１とブレーキＢ１とにより構成されている。第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはクラッチＣ１を介してギヤ機構６６が、ピニオンギヤ３３を連結するキャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、それぞれ接続されている。また、第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２は、ブレーキＢ１を介してケースに接続されている。第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６には第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４（エンジン２２のクランクシャフト２６）が、リングギヤ３７にはモータＭＧ２が、ピニオンギヤ３８を連結するキャリア３９にはギヤ機構６６が、それぞれ接続されている。ギヤ機構６６に接続された第２プラネタリギヤＰ２のキャリア３９は、最終的には駆動輪６９ａ，６９ｂに接続されているから、その回転軸を説明の都合上、「駆動軸」６５と呼ぶことにする。

こうして構成された動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１とブレーキＢ１とを共にオフとすることによりモータＭＧ１を切り離すことができる。また、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１をオンとすると共にブレーキＢ１をオフとすることにより、第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２と第２プラネタリギヤＰ２のキャリア３９とに接続された駆動軸６５と、第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４と第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６とに接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６と、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１に接続されたモータＭＧ１の回転軸と、第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ３７に接続されたモータＭＧ２の回転軸と、の４軸を回転要素とするいわゆる４要素タイプの動力分配統合機構として機能させることができる。この４要素タイプの動力分配統合機構として機能する際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２に示す。図中、左のＲ２軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ３７の回転数を示し、Ｒ１，Ｃ２軸は駆動軸６５の回転数Ｎｄである第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２の回転数を示すと共に第２プラネタリギヤＰ２のキャリア３９の回転数を示す。また、Ｃ１，Ｓ２軸は、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅ（以下、エンジン２２の回転数Ｎｅという）である第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４の回転数を示すと共に第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６の回転数を示す。右端のＳ１軸は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１である第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１の回転数を示す。この共線図は、各回転要素（各軸）に作用するトルクを共線を梁に見立てたときにこの梁に作用する力と同一視することができるものである。したがって、各軸に作用するトルク或いは作用させるべきトルクを、同様の力が作用している梁の釣り合いを解くことにより計算することができる。なお、図中、ρ１は第１プラネタリギヤＰ１のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）であり、ρ２は第２プラネタリギヤＰ２のギヤ比（サンギヤ３６の歯数／リングギヤ３７の歯数）である。

また、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすることにより、上述した４要素タイプの動力分配統合機構における駆動軸６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ２の回転軸との接続関係はそのままに、モータＭＧ１をエンジン２２の回転数Ｎｅに対して｛（１＋ρ１）／ρ１｝倍の回転数で回転させることができる。この場合の共線図の一例を図３に示す。図示するように、モータＭＧ１の回転数は、動力統合分配機構３０を４要素タイプとして機能させていれば負の値となるが、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすれば正の値となる。即ち、動力統合分配機構３０を４要素タイプとして機能させているときにモータＭＧ１が逆回転する場合には、クラッチＣ１とブレーキＢ１を操作することにより、モータＭＧ１を正回転させることができるのである。いま、動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させてモータＭＧ１を逆回転させている状態（図３における破線の状態）を考える。このとき、共線図における釣り合いを考えれば、モータＭＧ２は図中下向きのトルクを出力する駆動（発電機としての駆動）が必要となり、モータＭＧ１は電力収支を考えればモータＭＧ２による発電電力を消費するよう図中下向きのトルクを出力する駆動（電動機としての駆動）が必要となる。この状態は、通常、発電機として機能するモータＭＧ１を電動機として機能させ、通常、電動機として機能するモータＭＧ２を発電機として機能させることになるため、エネルギ効率が低下する。特に、実施例では、この状態は、エンジン２２からの動力にモータＭＧ１から動力を付加し、これをモータＭＧ２により電力に変換してモータＭＧ１に供給するという動力−電力−動力の循環（以下、動力循環という。）が生じる状態となり、こうした循環を生じない状態に比してエネルギ効率が低くなる。実施例の動力分配統合機構３０では、こうしたモータＭＧ２が逆回転して動力循環が生じるようなときには、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすることにより、モータＭＧ１を正回転させて動力循環が生じないようにすることができる。

さらに、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を共にオンとすることにより、駆動軸６５をケースに固定することができる。そして、この状態でエンジン２２を駆動すればモータＭＧ２により発電することができる。即ち、停車状態で発電することができるのである。なお、これらのクラッチＣ１やブレーキＢ１のオンオフ制御はハイブリッド用電子制御ユニット７０により行なわれる。

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５１，５２を介してバッテリ６０と電力のやりとりを行なう。インバータ５１，５２とバッテリ６０とを接続する電力ライン６４は、各インバータ５１，５２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６０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６０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）５０により駆動制御されている。モータＥＣＵ５０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５３，５４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ＥＣＵ５０からは、インバータ５１，５２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ５０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。

バッテリ６０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）６２によって管理されている。バッテリＥＣＵ６２には、バッテリ６０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ６０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６０の出力端子に接続された電力ライン６４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６０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６０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ＥＣＵ６２では、バッテリ６０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く残容量（ＳＯＣ）やこの残容量（ＳＯＣ）と電池温度とに基づく入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなども演算または設定している。

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ＥＣＵ５０，バッテリＥＣＵ６２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ＥＣＵ５０，バッテリＥＣＵ６２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６５に出力すべき駆動要求トルクＴｄ＊を計算し、この駆動要求トルクＴｄ＊に対応する要求動力が駆動軸６５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駆動軸６５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６０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６０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駆動軸６５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ＭＧ１やモータＭＧ２から要求動力に見合う動力を駆動軸６５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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードはバッテリ６０の充放電を行なうか否かの差があるだけで実質的な制御における差違はない。

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、特にクラッチＣ１やブレーキＢ１の切り替えを含む基本的な動作について説明する。図４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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ６０を充放電するための要求充放電パワーＰｂ＊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の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ５３，５４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ＥＣＵ５０から通信により入力するものとした。また、バッテリ６０を充放電するための要求充放電パワーＰｂ＊は、残容量（ＳＯＣ）に基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ６２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とに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸６５に出力すべき駆動要求トルクＴｄ＊と車両に要求される車両要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。駆動要求トルクＴｄ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと駆動要求トルクＴｄ＊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Ｔｒ＊を導出して設定するものとした。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーＰ＊は、設定した駆動要求トルクＴｄ＊に駆動軸６５の回転数Ｎｄを乗じたものとバッテリ６０が要求する要求充放電パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、駆動軸６５の回転数Ｎｄは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めることができる。

こうして駆動要求トルクＴｄ＊と車両要求パワーＰ＊とを設定すると、設定した車両要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。エンジン要求パワーＰｅ＊の設定は、エンジン２２の応答性がモータＭＧ１，ＭＧ２などに比して遅いことから、いままでにこのルーチンが実行されて設定されたエンジン要求パワーＰｅ＊と今回設定された車両要求パワーＰ＊とを用いて車両要求パワーＰ＊がいずれエンジン要求パワーＰｅ＊として設定されるようなまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する。これによりエンジン２２は無理なくエンジン要求パワーＰｅ＊を出力することができる。

こうしてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定すると、設定した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。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６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。

次に、車速Ｖと設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とに基づいて動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させているものとしたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊を次式（１）により計算する（ステップＳ１４０）。ここで、式（１）は、図２に例示した共線図から容易に求めることができる。

続いて、計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊の値を調べる（ステップＳ１５０）。回転数Ｎｍ＊が値０以上のときには、動力分配統合機構３０が４要素タイプとして機能するようクラッチＣ１をオンとすると共にブレーキＢ１をオフとして（ステップＳ１６０）、駆動要求トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力すると共にエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転させるものとして４要素タイプにおける釣り合いの関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ１７０）。一方、回転数Ｎｍ＊が値０未満のときには、モータＭＧ１が正回転するようクラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとして（ステップＳ１８０）、駆動要求トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力すると共にエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転させるものとして４要素タイプからモータＭＧ１が接続された軸を除いた３要素タイプにおける釣り合いの関係式に第１プラネタリギヤＰ１のギヤ比ρ１を考慮した関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ１９０）。ここで、クラッチＣ１およびブレーキＢ１における切替操作は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を一旦共にオフの状態にし、モータＭＧ２の回転数を調整した後にクラッチＣ１またはブレーキＢ１のいずれかをオンとすることにより行なわれる。これにより、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の切り替えをスムーズに行なうことができる。なお、ステップＳ１７０で用いる関係式（２），（３）およびステップＳ１９０で用いる関係式（４），（５）を以下に示す。

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のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊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のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２００）、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＊を受信したモータＥＣＵ５０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５１，５２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

以上説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０によれば、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすることにより動力分配統合機構３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させてエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。また、動力分配統合機構３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるとモータＭＧ１が逆回転するときには、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすることにより、エンジン２２や駆動軸６５，モータＭＧ２の回転数はそのままに、モータＭＧ１を正回転させてエンジン２２からの動力を駆動軸６５に出力することができる。この結果、モータＭＧ１を逆回転させることにより生じ得るエネルギ効率の低下を抑止することができる。即ち、車両のエネルギ効率を向上させることができる。また、基本的には、動力分配統合機構３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるから、いわゆる３要素タイプの動力分配統合機構に比して、モータＭＧ１やモータＭＧ２として定格値の小さなものを用いることができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができると共に小型化を図ることができる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１にモータＭＧ１を接続し、第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４と第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６とにエンジン２２のクランクシャフト２６を接続し、第２プラネタリギヤＰ２のキャリア３９に駆動軸６５を接続し、第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ３７にモータＭＧ２を接続したが、接続関係はこれに限定されるものではなく、例えば、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１の接続関係とリングギヤ３２の接続関係とを入れ替えるものとしたり、第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６の接続関係とリングギヤ３７の接続関係とを入れ替えるものとしたり、駆動軸６５の接続位置とエンジン２２のクランクシャフト２６の接続位置とを入れ替えるなど、種々の接続としてもよい。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊が値０以上であるか否かによりクラッチＣ１とブレーキＢ１とを操作するものとしたが、一般にモータは回転数が値０近傍では効率がよくないため、モータ回転数が値０近傍でのクラッチＣ１やブレーキＢ１の操作を回避するようにしてもよい。この場合、例えば、４要素タイプとして機能させたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊が負の所定値以上であるか否かによりクラッチＣ１とブレーキＢ１とを操作するものとしてもよい。

図７は、本発明の第２実施例としての動力出力装置を搭載する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。第２実施例のハイブリッド自動車１２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されると共に駆動輪６９ａ，６９ｂにデファレンシャルギヤ６８とギヤ機構６６とを介して接続された４軸式の動力分配統合機構１３０と、この動力分配統合機構１３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、同じく動力分配統合機構１３０に接続された発電可能なモータ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、動力分配統合機構１３０の構成が異なる点を除いて第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成をしている。第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、説明の容易のために、図１に例示した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成については同一の符号を付した。したがって、重複した説明を避けるため、同一の符号を付した構成についての詳細な説明は省略する。

第２実施例のハイブリッド自動車１２０が備える動力分配統合機構１３０は、２つのプラネタリギヤＰ３，Ｐ４と２つのクラッチＣ２，Ｃ３とにより構成されている。第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３１にはクラッチＣ２を介してモータＭＧ１が、リングギヤ１３２にはギヤ機構６６が、ピニオンギヤ１３３を連結するキャリア１３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、それぞれ接続されている。また、第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３４にはクラッチＣ３を介してモータＭＧ１が接続されている。第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３６には第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３４（エンジン２２のクランクシャフト２６）が、リングギヤ１３７にはモータＭＧ２が、ピニオンギヤ１３８を連結するキャリア１３９にはギヤ機構６６が、それぞれ接続されている。ギヤ機構６６に接続された第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３２と第４プラネタリギヤＰ４のキャリア１３９は、最終的には駆動輪６９ａ，６９ｂに接続されているから、その回転軸を説明の都合上、「駆動軸」１６５と呼ぶことにする。

こうして構成された第２実施例の動力分配統合機構１３０は、２つのクラッチＣ２，Ｃ３を共にオフとすることによりモータＭＧ１を切り離すことができる。また、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ２をオンとすると共にクラッチＣ３をオフとすることにより、第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３２と第４プラネタリギヤＰ４のキャリア３９とに接続された駆動軸１６５と、第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３４と第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３６とに接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６と、第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３１に接続されたモータＭＧ１の回転軸と、第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ１３７に接続されたモータＭＧ２の回転軸と、の４軸を回転要素とするいわゆる４要素タイプの動力分配統合機構として機能させることができる。この４要素タイプの動力分配統合機構として機能する際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８に示す。この図８は、図２における記号の「１」を「３」にすると共に「２」を「４」にしたものであり、同様に解釈することができる。したがって、第２実施例では、図８の共線図におけるこれ以上の説明は省略する。なお、図中、ρ３は第３プラネタリギヤＰ３のギヤ比（サンギヤ１３１の歯数／リングギヤ１３２の歯数）であり、ρ４は第４プラネタリギヤＰ４のギヤ比（サンギヤ１３６の歯数／リングギヤ１３７の歯数）である。

また、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ２をオフとすると共にクラッチＣ３をオンとすることにより、上述した４要素タイプの動力分配統合機構における駆動軸１６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ２の回転軸との接続関係はそのままに、モータＭＧ１をエンジン２２のクランクシャフト２６に取り付けることができる。この場合の共線図の一例を図９に示す。図示するように、モータＭＧ１はエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されたＣ３，Ｓ４軸に取り付けられるから、モータＭＧ１から出力するトルクはエンジン２２のクランクシャフト２６に直接作用することになる。したがって、モータＭＧ１の回転数は、動力統合分配機構３０を４要素タイプとして機能させていれば負の値となるが、クラッチＣ２をオフとすると共にクラッチＣ３をオンとすることにより正の値となる。即ち、動力統合分配機構３０を４要素タイプとして機能させているときにモータＭＧ１が逆回転する場合には、クラッチＣ２，Ｃ３を操作することにより、モータＭＧ１を正回転させることができるのである。いま、動力分配統合機構１３０を４要素タイプとして機能させてモータＭＧ１を逆回転させている状態（図９における破線の状態）を考える。このとき、共線図における釣り合いを考えれば、モータＭＧ２は図中下向きのトルクを出力する駆動（発電機としての駆動）が必要となり、モータＭＧ１は電力収支を考えればモータＭＧ２による発電電力を消費するよう図中下向きのトルクを出力する駆動（電動機としての駆動）が必要となる。この状態は、通常、発電機として機能するモータＭＧ１を電動機として機能させ、通常、電動機として機能するモータＭＧ２を発電機として機能させることになるため、エネルギ効率が低下する。また、第１実施例と同様に、この状態は、エンジン２２からの動力にモータＭＧ１から動力を付加し、これをモータＭＧ２により電力に変換してモータＭＧ１に供給するという動力−電力−動力の循環（動力循環）が生じる状態であり、こうした循環を生じない状態に比してエネルギ効率が低くなる。第２実施例の動力分配統合機構１３０では、こうしたモータＭＧ１が逆回転して動力循環が生じるようなときには、クラッチＣ２をオフとすると共にクラッチＣ３をオンとすることにより、モータＭＧ１を正回転させて動力循環が生じないようにすることができる。

更に、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ２，Ｃ３を共にオンとすることにより、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２と駆動軸１６５とが一体の回転体として回転させることができる。なお、こうしたクラッチＣ２，Ｃ３のオンオフ制御はハイブリッド用電子制御ユニット７０により行なわれている。

このように第２実施例の動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ２をオンとすると共にクラッチＣ３をオフとすることにより動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させ、動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるとモータＭＧ１が逆回転するときには、クラッチＣ２をオフとすると共にクラッチＣ３をオンとすることにより、エンジン２２や駆動軸１６５，モータＭＧ２の回転数はそのままに、モータＭＧ１をエンジン２２のクランクシャフト２６に接続して正回転させることができる。また、クラッチＣ２，Ｃ３を共にオンとすることにより、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２と駆動軸１６５とが一体の回転体として回転させることができる。これらの動作のうち、モータＭＧ１の回転に基づいてクラッチＣ２，Ｃ３を切り替えて動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させたり、モータＭＧ１をエンジン２２のクランクシャフト２６に接続したりする動作について説明する。なお、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２と駆動軸１６５とが一体の回転体として回転させる態様は、例えば、車両が高速巡航しているときなどに用いることができる。第２実施例のハイブリッド自動車１２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０で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を図１０に示す。この駆動制御ルーチンにおけるステップＳ３００〜Ｓ３５０の処理は図４に例示する駆動制御ルーチンにおけるステップＳ１００〜Ｓ１５０の処理と同一である。したがって、この処理以降の処理について説明する。

ステップＳ３５０でモータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊の値を調べ、回転数Ｎｍ＊が値０以上のときには、動力分配統合機構１３０が４要素タイプとして機能するようクラッチＣ２をオンとすると共にクラッチＣ３をオフとして（ステップＳ３６０）、駆動要求トルクＴｄ＊を駆動軸１６５に出力すると共にエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転させるものとして４要素タイプにおける釣り合いの関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ３７０）。一方、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊が値０未満のときには、モータＭＧ１をエンジン２２のクランクシャフト２６に接続するようクラッチＣ２をオフとすると共にクラッチＣ３をオンとして（ステップＳ３８０）、駆動要求トルクＴｄ＊を駆動軸１６５に出力すると共にエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転させるものとして３要素タイプにおける釣り合いの関係式に第３プラネタリギヤＰ３のギヤ比ρ３を考慮した関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ３９０）。ここで、クラッチＣ２およびブレーキＢ２における切替操作は、第１実施例と同様に、クラッチＣ２，Ｃ３を一旦共にオフの状態にし、モータＭＧ１の回転数を調整した後にクラッチＣ２，Ｃ３の一方をオンとすることにより行なわれる。これにより、クラッチＣ２，Ｃ３の切り替えをスムーズに行なうことができる。なお、ステップＳ３７０で用いる関係式は上述のステップＳ１７０で用いた関係式と同一である。ステップＳ３９０で用いる関係式（６），（７）を以下に示す。

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のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊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のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ４００）、駆動制御ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ５０における処理については説明した。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車１２０によれば、クラッチＣ２をオンとすると共にクラッチＣ３をオフとすることにより動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させてエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸１６５に出力することができる。また、動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるとモータＭＧ１が逆回転するときには、クラッチＣ２をオフとすると共にクラッチＣ３をオンとすることにより、エンジン２２や駆動軸１６５，モータＭＧ２の回転数はそのままに、モータＭＧ１をエンジン２２のクランクシャフト２６に接続して正回転させてエンジン２２からの動力を駆動軸１６５に出力することができる。この結果、モータＭＧ１を逆回転させることにより生じ得るエネルギ効率の低下を抑止することができる。即ち、車両のエネルギ効率を向上させることができる。また、基本的には、動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるから、いわゆる３要素タイプの動力分配統合機構に比して、モータＭＧ１やモータＭＧ２として定格値の小さなものを用いることができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができると共に小型化を図ることができる。

第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３１にクラッチＣ１を介してモータＭＧ１を接続し、第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３４と第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３６とにエンジン２２のクランクシャフト２６を接続し、第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３２と第４プラネタリギヤＰ４のキャリア１３９に駆動軸１６５を接続し、第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ１３７にモータＭＧ２を接続したが、接続関係はこれに限定されるものではなく、例えば、第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３１の接続関係とリングギヤ１３２の接続関係とを入れ替えるものとしたり、第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３６の接続関係とリングギヤ１３７の接続関係とを入れ替えるものとしたり、駆動軸１６５の接続位置とエンジン２２のクランクシャフト１２６の接続位置とを入れ替えるなど、種々の接続としてもよい。

第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、動力分配統合機構１３０を４要素タイプとして機能させたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊が値０以上であるか否かによりクラッチＣ２，Ｃ３を操作するものとしたが、一般にモータは回転数が値０近傍では効率がよくないため、モータ回転数が値０近傍でのクラッチＣ２，Ｃ３の操作を回避するようにしてもよい。この場合、例えば、４要素タイプとして機能させたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊が負の所定値以上であるか否かによりクラッチＣ２，Ｃ３を操作するものとしてもよい。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、動力分配統合機構３０，１３０をそれぞれ２つのプラネタリギヤやクラッチ，ブレーキなどにより構成したが、異なる要素を用いて同様に構成するものとしても差し支えない。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、４軸式の動力分配統合機構３０，１３０を備えるものとしたが、動力分配統合機構３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるとモータＭＧ１が逆回転するときには、クラッチやブレーキを操作することにより、エンジン２２や駆動軸６５，１６５，モータＭＧ２の回転数はそのままに、モータＭＧ１を正回転させてエンジン２２からの動力を駆動軸６５，１６５に出力することができるものであれば、５軸式あるいはそれ以上の複数軸式の動力分配統合機構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。

本発明は、機械産業や自動車産業に利用可能である。

第１実施例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。 動力分配統合機構３０の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。 動力分配統合機構３０の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。 第１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。 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と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 第２実施例としての動力出力装置を搭載する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。 動力分配統合機構１３０の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。 動力分配統合機構１３０の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。 第２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。

符号の説明

２０，１２０ 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、３１，３６，１３１，１３６ サンギヤ、３２，３７，１３２，１３７ リングギヤ、３３，３８，１３３，１３８ ピニオンギヤ、３４，３９，１３４，１３９ キャリア、５０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５１，５２ インバータ、５３，５４ 回転位置検出センサ、６０ バッテリ、６２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６４ 電力ライン、６５，１６５ 駆動軸、６６ ギヤ機構、６８ デファレンシャルギヤ、６９ａ，６９ｂ 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、Ｐ１〜Ｐ４ プラネタリギヤ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ クラッチ、Ｂ１ ブレーキ。

Claims (10)

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、
   発電可能な第１の電動機と、
   発電可能な第２の電動機と、
   前記第１の電動機の回転軸に連結された第１軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第２軸と前記駆動軸に連結された第３軸と前記第２の電動機の回転軸に連結された第４軸とを含む複数軸を有し、前記第２軸と前記第３軸と前記第４軸の３軸のうちのいずれか２軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させ、前記第２軸の回転数と前記第３軸の回転数とに基づく回転数により前記第１軸を回転させる第１関係比と前記第２軸の回転数に比例する回転数により前記第１軸を回転させる第２関係比とを切り替えて該第１軸を回転させ、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、
   前記第１関係比により前記第１軸を回転させると該第１軸が正の回転数で回転するときには該第１関係比により該第１軸が回転するよう前記多軸式動力入出力手段を切替制御し、前記第１関係比により前記第１軸を回転させると該第１軸が負の回転数で回転するときには前記第２関係比により該第１軸が回転するよう前記多軸式動力入出力手段を切替制御する切替制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 請求項１記載の動力出力装置であって、
   前記第１関係比は、前記第１軸の回転数と前記第２軸の回転数と前記第３軸の回転数とを所定の比の間隔の座標軸上にプロットしたときに直線上となる関係比であり、
   前記第２関係比は、前記第３軸の回転数を値０としたときに前記第１軸の回転数と前記第２軸の回転数と前記第３軸の回転数とを前記所定の比の間隔の座標軸上にプロットしたときに直線上となる関係比である
   動力出力装置。
3. 前記第２関係比は、前記第２軸の回転数より前記第１軸の回転数の方が大きくなる関係比である請求項１または２記載の動力出力装置。
4. 前記多軸式動力入出力手段は、前記第１軸と前記第２軸と第５軸の３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第２軸と前記第３軸と前記第４軸との３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第２の３軸式動力入出力手段と、前記第５軸と前記第３軸との連結および該連結の解除を行なう連結解除手段と、前記第５軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段と、を備える請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
5. 請求項１記載の動力出力装置であって、
   前記第１関係比は、前記第１軸の回転数と前記第２軸の回転数と前記第３軸の回転数とを所定の比の間隔の座標軸上にプロットしたときに直線上となる関係比であり、
   前記第２関係比は、前記第１軸の回転数と前記第２軸の回転数とが同一となる関係比である
   動力出力装置。
6. 前記多軸式動力入出力手段は、前記第２軸と前記第３軸と第５軸の３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第２軸と前記第３軸と前記第４軸との３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第２の３軸式動力入出力手段と、前記第４軸と前記第５軸との連結および該連結の解除を行なう第１連結解除手段と、前記第４軸と前記第２軸との連結および該連結の解除を行なう第２連結解除手段と、を備える請求項１または５記載の動力出力装置。
7. 前記第１の３軸式動力入出力手段および／または前記第２の３軸式動力入出力手段は、遊星歯車機構により構成されてなる請求項４または６記載の動力出力装置。
8. 請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置であって、
   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、
   該要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
   該設定された目標動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求動力に基づく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多軸式動力入出力手段と前記第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
   を備える動力出力装置。
9. 請求項８記載の動力出力装置であって、
   前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
   該蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電すべき要求電力を設定する要求電力設定手段と、
   を備え、
   前記目標動力設定手段は、前記設定された要求動力と前記設定された要求電力とに基づいて前記目標動力を設定する手段である
   動力出力装置。
10. 請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が機械的に連結されてなる自動車。
    
    
    

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