JP4140187B2 - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機と電動機とを備える動力出力装置、この動力出力装置を搭載したハイブリッド車両およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、動力源としてエンジンと電動機とを備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両が提案されている。ハイブリッド車両には、例えば、エンジンに動力調整装置が結合されており、エンジンから出力された動力の一部が動力調整装置によって駆動軸に伝達され、残余が電力として回生されるタイプがある。回生された電力は、バッテリに蓄電されたり、エンジン以外の動力源としての電動機を駆動するのに用いられる。このタイプのハイブリッド車両は、上述の動力の伝達過程において、動力調整装置および電動機を制御することによって、エンジンから出力された動力を任意の回転数およびトルクで駆動軸に出力することができる。駆動軸の回転数およびトルクに関わらず、運転効率の高い運転ポイントを選択してエンジンを運転することができるため、ハイブリッド車両は省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００３】
ハイブリッド車両における電動機の結合先は、駆動軸とエンジンの出力軸の２通りが可能である。電動機を駆動軸に結合した場合は、エンジン側からエンジン、動力調整装置、電動機の順に結合された構成となる。図１８は、電動機を駆動軸に結合したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。ここでは、動力調整装置として、相対的に回転可能なインナロータＩＲとアウタロータＯＲとを備える対ロータ電動機ＣＭを適用した場合を示した。図示する通り、エンジンＥＧの出力軸ＣＳに、動力調整装置としての対ロータ電動機ＣＭが結合され、駆動軸ＤＳに電動機ＡＭが結合される。かかる構成では、エンジンの回転数よりも駆動軸の回転数が低いアンダードライブ走行時に運転効率が高くなる特性があることが知られている。本明細書中において、この結合状態をアンダードライブ結合と呼ぶものとする。
【０００４】
図１９は、アンダードライブ結合において、「エンジンの回転数＞駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様子を示す説明図である。エンジンＥＧから出力される動力は、回転を低減するとともにトルクを増大して駆動軸ＤＳから出力される。エンジンＥＧから出力された動力ＰＵ１は、対ロータ電動機ＣＭによって回転数のみが低減された動力ＰＵ２として伝達される。この際、対ロータ電動機ＣＭでは、２つのロータ間に相対的な滑りが生じるから、両ロータ間の回転数差に基づいて発電が行われる。この結果、エンジンＥＧから出力された動力の一部は電力ＥＵ１として回生される。この電力によってアシストモータＡＭを力行し、不足分のトルクを補償することによって、要求された回転数およびトルクからなる動力ＰＵ３が駆動軸ＤＳに出力される。
【０００５】
図２０は、アンダードライブ結合において、「エンジンの回転数＜駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様子を示す説明図である。エンジンＥＧから出力された動力ＰＵ１は、対ロータ電動機ＣＭを力行することによって回転数のみが増速された動力ＰＵ４として伝達される。次に、アシストモータＡＭで負荷を与えて、余剰のトルクを低減することによって、要求された回転数およびトルクからなる動力ＰＵ３が駆動軸ＤＳに出力される。アシストモータＡＭでは動力ＰＵ４の一部を電力ＥＵ２として回生することによって負荷を与える。この電力は対ロータ電動機ＣＭの力行に用いられる。
【０００６】
両者を比較すると、エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも高い場合（図１９）では、エンジンから出力された動力が駆動軸に伝達される経路において、上流側に位置する対ロータ電動機ＣＭで回生された電力が下流側に位置するアシストモータＡＭに供給される。エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも低い場合（図２０）では、逆に、下流側に位置するアシストモータＡＭで回生された電力が上流側に位置する対ロータ電動機ＣＭに供給される。対ロータ電動機ＣＭに供給された電力は、再び機械的な動力として下流側に位置するアシストモータＡＭに供給される。この結果、図２０中に示す動力の循環γ１が生じる。動力の循環γ１が生じると、エンジンＥＧから出力された動力のうち、有効に駆動軸ＤＳに伝達される動力が低減するため、ハイブリッド車両の運転効率が低下する。
【０００７】
逆に、電動機を出力軸に結合した場合は、エンジン、電動機、動力調整装置の順に結合した構成となる。図２１は、電動機を出力軸に結合したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。図示する通り、エンジンＥＧの出力軸ＣＳに電動機ＡＭが結合され、駆動軸ＤＳに動力調整装置としての対ロータ電動機ＣＭが結合される。かかる構成では、逆に、エンジンの回転数よりも駆動軸の回転数が高いオーバードライブ走行時に運転効率が高くなる特性がある。本明細書中において、この結合状態をオーバードライブ結合と呼ぶものとする。
【０００８】
図２２は、オーバードライブ結合において、「エンジンの回転数＞駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様子を示す説明図である。図２３は、オーバードライブ結合において、「エンジンの回転数＜駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様子を示す説明図である。伝達される動力について、回転数の調整は対ロータ電動機ＣＭでのみ可能であるため、オーバードライブ結合では、アンダードライブ結合の場合と逆の現象が起きる。エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも低い場合（図２２）では、下流側に位置する対ロータ電動機ＣＭで回生された電力ＥＯ１が上流側に位置するアシストモータＡＭに供給される。逆に、エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも高い場合（図２３）では、上流側に位置するアシストモータＡＭにより回生されたＥＯ２が下流側に位置する対ロータ電動機ＣＭに供給される。従って、電動機をエンジンの出力軸に結合した状態では、前者の場合に図１３に示す動力の循環γ２が生じ、ハイブリッド車両の運転効率が低下する。
【０００９】
このようにハイブリッド車両では、車速および出力トルクで表される車両の運転領域において、アシストモータＡＭの結合先によって効率が高くなる領域が変動する。ハイブリッド車両の運転効率を広範囲な領域で向上するために、アシストモータＡＭの結合先をエンジン側と駆動軸側で速やかに切り換える構成も提案されている。
【００１０】
図２４は、アシストモータＡＭの結合先を切り換え可能なハイブリッド車両の構成を示す説明図である。アシストモータＡＭは、３組のギヤＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３からなるシンクロナイズドギヤにより結合先を切り換えることができる。つまり、アシストモータＡＭのロータは、図中の矢印の方向にスライド可能なギヤＳＧ３に結合されている。ギヤＳＧ１，ＳＧ２には、それぞれクラッチモータＣＭ，エンジンＥＧの回転軸が結合されている。ギヤＳＧ３を図示する通りスライドさせることにより、アシストモータＡＭの結合先を切り換えることができる。
【００１１】
また、更に運転効率を向上するために、出力軸の回転数を変速して駆動軸に動力を伝達するための変速機構等を設けることも提案されている。
【００１２】
なお、上述したハイブリッド車両は、アシストモータＡＭを駆動軸に結合した場合には、アシストモータＡＭのみを動力源として用いて走行する、いわゆるＥＶ走行も可能である。一般にエンジンは、低速走行中には、運転効率が悪いため、かかる領域でのＥＶ走行は、ハイブリッド車両の燃費および環境性の向上に大きく寄与する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＥＶ走行が可能な出力が得られるアシストモータＡＭは大きいので、動力出力装置は必然的に大きくならざるを得ない。更に、上述した運転効率を向上するための種々の機構を備えるようにすれば、益々動力出力装置の大型化を招く。また、大型のアシストモータＡＭを搭載することにより、エンジンだけの場合と比較して、アシストモータＡＭの慣性のためにハイブリッド車両の加減速の応答性が悪くなる場合が生じ得た。
【００１４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、ハイブリッド車両に搭載するための原動機と電動機とを備えた動力出力装置の小型化を図ることを目的とする。また、その応答性を向上する技術を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明のハイブリッド車両は、
出力軸を有する原動機と、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力のやり取りによって前記原動機から出力された動力を増減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、回転軸を有する電動機と、前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続状態を切換える切換機構と、前記切換機構を制御する切換制御部と、を備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両であって、
前記切換制御部は、前記ハイブリッド車両の加減速時に所定条件下で、前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続をともに切り離すように前記切換機構を制御することを要旨とする。
【００１６】
一般に、ハイブリッド車両の動力出力装置に搭載する電動機は大きい。このため、電動機の慣性も大きい。通常、ハイブリッド車両では、電動機での回生負荷を利用することが多い。しかし、急制動時には、回生で得られた電力の消費または蓄電が追随できず、十分な回生負荷を加えることができない場合がある。かかる場合には、電動機はその慣性により、制動の妨げとなる。また、電動機の慣性は、逆に加速の妨げとなることもある。本発明では、回転軸と出力軸および駆動軸との接続状態を切り離すことにより、電動機の慣性の影響をなくすことができる。この結果、ハイブリッド車両の加減速の応答性を向上することができる。本発明は、回転軸と出力軸および駆動軸との接続状態を積極的に切り離す制御を行うことに意義がある。
【００１７】
本発明のハイブリッド車両において、
前記所定条件は、該車両の加減速に関与する操作部の操作状態に基づく条件であるものとすることができる。
【００１８】
加減速に対する運転者の要求は、これらの操作状態によって判断可能である。従って、操作状態に基づいて上記制御を実行することによって、運転者の意図に沿った応答性を実現することができる。なお、車速など車両の走行状態を考慮して上記制御を実行するようにしてもよい。
【００１９】
上記ハイブリッド車両において、
前記所定条件は、アクセル開度、またはそのの増加率が所定値以上の条件であるものとすることができる。
【００２０】
アクセル開度、またはその増加率によって運転手の加速要求を判定することができる。従って、この値が所定値以上のときに電動機の接続状態を切り離して電動機の慣性の影響をなくし、ハイブリッド車両の加速の応答性を向上することができる。
【００２１】
なお、上記ハイブリッド車両において、
更に、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放電するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出する残容量検出手段を備え、
前記所定条件は、更に、前記残容量が所定値以下の条件であるものとしてもよい。
【００２２】
蓄電部、例えばバッテリの残容量が所定値であるときには、運転手の加速要求があっても電動機に放電することができない場合がある。このような場合に、本発明によって電動機を駆動軸から切り離す。こうすることによって、蓄電部からの放電を抑制することができる。
【００２３】
また、上記ハイブリッド車両において、
前記所定条件は、ブレーキペダルの踏み込み量、またはその変化率が所定値以上の条件であるものとすることもできる。
【００２４】
ブレーキペダルの踏み込み量、またはその変化率によって運転手の制動要求を判定することができる。従って、この値が所定値以上のときに電動機の接続状態を切り離して電動機の慣性の影響をなくし、ハイブリッド車両の減速の応答性を向上することができる。
【００２５】
なお、上記ハイブリッド車両において、
更に、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放電するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出する残容量検出手段を備え、
前記所定条件は、更に、前記残容量が所定値以上の条件であるものとしてもよい。
【００２６】
ハイブリッド車両は、減速時（回生制動時）に電動機を発電機として用いることによって電力を回生する。しかし、蓄電部の残容量が所定値以上であるときには回生不能である。このような場合に、本発明によって電動機を駆動軸から切り離して回生制動を行わないようにする。こうすることによって、電動機の慣性の影響をなくし、ハイブリッド車両の制動距離を短縮することができる。
【００２７】
本発明のハイブリッド車両において、前記動力出力装置は、種々の構成を適用可能である。例えば、
前記動力調整装置は、前記出力軸に結合された第１のロータと、前記駆動軸に結合された第２のロータとを有する対ロータ電動機であるものとすることができる。
【００２８】
このような対ロータ電動機を用いることによって、第１のロータと第２のロータとの電磁的な結合により一方のロータから他方のロータに動力を伝達することが可能である。また、両者間の相対的な滑りによって動力の一部を電力として回生することも可能である。上述の対ロータ電動機は、これらの２つの作用によって動力調整装置として機能することができる。
【００２９】
また、前記動力調整装置は、ロータ軸を有する発電機と、３つの回転軸を有し、該回転軸が前記出力軸、駆動軸、およびロータ軸にそれぞれ結合されたプラネタリギヤとを備える装置であるものとしてもよい。
【００３０】
このような構成にすることによって、プラネタリギヤの一般的な動作に基づいて、出力軸の回転による動力を駆動軸とロータ軸に分配して伝達することができる。従って、出力軸に入力された動力の一部を駆動軸に伝達するとともに、ロータ軸に分配された動力を発電機によって電力として回生することができる。上述の装置は、これらの２つの作用によって動力調整装置として機能することができる。
【００３１】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸から動力を出力する動力出力装置であって、
出力軸を有する原動機と、
前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力のやり取りによって前記原動機から出力された動力を増減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、
ロータ軸を有する電動機と、
第１回転軸〜第３回転軸を有し、第３回転軸の結合先を第１回転軸および第２回転軸に切換可能な切換機構と、
前記第１回転軸と前記出力軸との間で動力を伝達する第１の動力伝達機構と、前記第２回転軸と前記駆動軸との間で動力を伝達する第２の動力伝達機構と、前記第３回転軸と前記ロータ軸との間で動力を伝達する第３の動力伝達機構と、
を備え、
前記第１〜第３回転軸は、前記電動機と前記動力調整装置との間隙において、前記出力軸および前記駆動軸と異なる軸上に配置されていることを要旨とする。
【００３２】
従来、ハイブリッド車両等に搭載される原動機、動力調整装置、電動機および切換機構を備える動力出力装置は、これらを同軸上に配置して構成していた。そのため、軸方向の長さが長くなっていた。そして、車両への搭載性の観点から動力出力装置の小型化、特に軸方向の短縮化の要請があった。
【００３３】
動力出力装置の軸方向の短縮化は、動力調整装置、電動機、切換機構のうち、いずれか一つを他の２つと異なる軸上に配置することによって、それぞれ可能である。本発明者は、実現可能な３通りの構成のうち、切換機構を異なる軸上に配置することが短縮化に最も効果的であることを見いだした。本発明の構成によって、動力調整装置と切換機構と電動機とを同軸上に配置するよりも動力出力装置の軸方向の長さを短縮化することができ、動力出力装置の小型化を図ることができる。特に、対ロータ電動機を動力調整機構として利用した場合、ロータに電力を供給するための機構を軸方向に突出して設ける必要があり、ここに切換機構を配置することによって大きな短縮効果が得られた。この結果、動力出力装置のハイブリッド車両への搭載性を向上することができる。軸方向の短縮は、特に、フロントエンジン・リアドライブ方式の車両の場合に有効性が高い。かかる車両では、動力をプロペラシャフトで後輪に伝達する機構上、軸方向の長さに対する制約が大きいからである。
【００３４】
なお、本発明の動力出力装置において、前記動力調整装置と前記電動機とは異なる軸上に配置されていてもよいが、前記動力調整装置と前記電動機とが同軸上に配置されているものとすることが好ましい。
【００３５】
このように配置することによって、動力出力装置の径方向の大きさを小さくすることができ、動力出力装置の小型化を図ることができる。この結果、動力出力装置のハイブリッド車両への搭載性を向上することができる。
【００３６】
また、本発明の動力出力装置において、
更に、前記原動機から前記駆動軸に伝達される動力の回転方向を正逆切換可能な回転方向切換機構を、前記原動機と前記動力調整装置との間、または前記動力調整装置と前記駆動軸との間に備えるようにしてもよい。
【００３７】
ここで、「原動機と動力調整装置との間、または動力調整装置と駆動軸との間に備える」とは、動力伝達の順番がこのようになることを意味している。こうすることによって、ハイブリッド車両は、原動機の出力によって前進および後退を切換えて走行することができる。もとより、電動機を駆動軸に結合させた状態では、電動機の動力を利用して後退することが可能である。上記機構を設けることにより、電動機の動力のみでは不足する場合に原動機の動力も利用可能となる。
【００３８】
なお、上記動力出力装置において、
前記回転方向切換機構は、前記切換機構と同軸に配置された回転軸を備えるようにすることが好ましい。更に、前記回転方向切換機構は、前記切換機構の回転軸と前記出力軸とから定まる平面と異なる平面上に配置された逆転用回転軸を備えるようにすることが好ましい。
【００３９】
こうすることによって、切換機構と回転方向切換機構とを一体的に形成することが可能となる。また、動力出力装置をコンパクトなまとまりのある構造にすることができる。
【００４０】
一般に電動機には運転可能な回転数およびトルクに制限がある。ハイブリッド車両において高トルク域、高回転数域をそれぞれ拡張しようとすれば、電動機の運転可能範囲を拡張する必要が生じ、電動機の大型化ひいては動力出力装置の大型化という別の課題を招く。かかる課題を解決するため、例えば、
本発明の動力出力装置において、
更に、前記電動機から前記駆動軸に伝達される動力の変速比を変更可能な変速機構を、前記動力調整装置と前記駆動軸との間に備えるようにしてもよい。
【００４１】
ここで、「動力調整装置と駆動軸との間に備える」とは、動力伝達の順番がこのようになることを意味している。こうすることによって、各軸の回転数を調整し、動力出力装置をより効率よく運転することができ、ハイブリッド車両の運転効率を向上することができる。また、動力出力装置を効率よく運転することができるので、電動機の大型化を抑制し、動力出力装置の大型化を抑制することができる。
【００４２】
なお、上記動力出力装置において、
前記変速機構は、前記切換機構と同軸に配置された回転軸を備えるようにすることが好ましい。
【００４３】
こうすることによって、切換機構と変速機構とを一体的に形成することが可能となる。また、動力出力装置をコンパクトなまとまりのある構造にすることができる。
【００４４】
また、本発明の動力出力装置において、
前記出力軸に直交する平面に対する前記切換機構の投影図と、前記原動機の投影図との重なり部分の面積が極大となる位置に該切換機構が配置されているものとすることができる。
【００４５】
一般に、動力調整装置や電動機は切換機構と比較して大きい。本発明のように配置することによって動力調整装置と電動機との間のデットスペースを活用することができ、切換機構の少なくとも一部がこれらに隠れるようにすることができる。この結果、動力出力装置を小型化することができ、動力出力装置のハイブリッド車両への搭載性を向上することができる。
【００４６】
本発明は、上述のハイブリッド車両および動力出力装置としての構成の他、ハイブリッド車両および動力出力装置の制御方法の発明として構成することもできる。この動力出力装置を船舶、航空機等の交通手段や、その他各種産業機械等に搭載することも可能である。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順で説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．切換機構：
Ｃ．一般動作：
Ｄ．運転制御処理：
Ｅ．結合状態切換制御：
Ｆ．切換機構の第２実施例：
Ｇ．切換機構の第３実施例：
Ｈ．変形例：
【００４８】
Ａ．装置構成：
図１は、本発明の第１実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統は、エンジン１５０、クラッチモータ１３０、アシストモータ１４０を主として構成されており、この順に配置されている。アシストモータ１４０は、その結合先を切換機構２００によってエンジン１５０側とクラッチモータ１３０側に切換えることができる。なお、切換機構２００は、図示しない切換機構用アクチュエータを備えている。以下、各要素の構成について順に説明する。
【００４９】
エンジン１５０は通常のガソリンエンジンである。エンジン１５０の運転は、エンジンＥＣＵ（Ｅ／ＥＣＵ）１７０により制御されている。エンジンＥＣＵ１７０は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記録されたプログラムに従いＣＰＵがエンジン１５０の燃料噴射など制御を行う。これらの制御を可能とするために、エンジンＥＣＵ１７０にはエンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例えば、クランクシャフトの回転数を検出するための回転数センサが接続されている。その１つとしてクランクシャフト１５６の回転数を検出する回転数センサ１５２がある。その他のセンサおよびスイッチの図示は省略した。エンジンＥＣＵ１７０は、制御ユニット１９０とも電気的に接続されており、制御ユニット１９０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。制御ユニット１９０もエンジンＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記録されたプログラムに従い、ＣＰＵが後述する種々の制御処理を行うよう構成されている。制御ユニット１９０には、アクセルペダル９２の操作量を検出するアクセルペダルポジションセンサ９２ａや、ブレーキペダル９４の操作量を検出するブレーキペダルポジションセンサ９４ａや、シフトレバー９６の位置を検出するシフトポジションセンサ９６ａや、車軸１１６の回転数を検出する回転数センサ１１７や、アシストモータ１４０の回転数を検出する回転数センサ等が接続されている。アクセルペダル９２とブレーキペダル９４は、加減速用操作部として機能する。また、バッテリ１９４の残容量を検出するための残容量検出器１９６も接続されている。エンジンＥＣＵ１７０は、制御ユニット１９０からエンジン１５０の運転状態に関する種々の指令値を受けてエンジン１５０を制御している。
【００５０】
エンジン１５０のクランクシャフト１５６は、ダンパ１５７を介してクラッチモータ１３０のアウタロータ１３４に結合されている。クラッチモータ１３０は、インナロータ軸１３３に結合されたインナロータ１３２とクランクシャフト１５６に結合されたアウタロータ１３４を備え、両者が相対的に回転可能な対ロータ電動機である。インナロータ１３２は、インナロータ軸１３３、駆動軸１３５、ディファレンシャルギヤ１１４を介して、駆動輪１１６Ｒ，１１６Ｌを備えた車軸１１６に結合されている。クラッチモータ１３０は、電力の供給を受けてインナロータ１３２、アウタロータ１３４の両者が相対的に回転駆動する電動機として動作し、両者が外力によって回転させられる場合には発電機としても動作する。なお、クラッチモータ１３０は、インナロータ１３２とアウタロータ１３４との間の磁束密度が円周方向に正弦分布する正弦波着磁モータを適用することも可能であるが、本実施例では、比較的大きなトルクを出力可能な非正弦波着磁モータを採用した。
【００５１】
クラッチモータ１３０は、インナロータ１３２とアウタロータ１３４の双方が回転可能であるため、インナロータ軸１３３およびクランクシャフト１５６の一方から入力された動力を他方に伝達することができる。クラッチモータ１３０を力行運転すれば、他方の軸には動力を増大して伝達することができるし、回生運転すれば、動力の一部を電力の形で取り出しつつ残余の動力を伝達することができる。力行運転も回生運転も行わなければ、動力が伝達されない状態となる。この状態は機械的なクラッチを解放にした状態に相当する。
【００５２】
アウタロータ１３４は、給電装置１３８および駆動回路１９１を介してバッテリ１９４に電気的に接続されている。給電装置１３８は、スリップリングとブラシとから構成されている。駆動回路１９１は、内部にスイッチング素子としてのトランジスタを複数備えたトランジスタインバータであり、制御ユニット１９０と電気的に接続されている。制御ユニット１９０が駆動回路１９１のトランジスタのオン・オフの時間をＰＷＭ制御するとバッテリ１９４を電源とする三相交流が給電装置１３８を介してアウタロータ１３４に流れ、クラッチモータ１３０は回転する。
【００５３】
アシストモータ１４０も、クラッチモータ１３０と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４４とを備える。アシストモータ１４０は駆動回路１９２を介してバッテリ１９４に接続されている。駆動回路１９２もトランジスタインバータで構成されている。制御ユニット１９０が駆動回路１９２のトランジスタをスイッチングすることによりステータ１４４に回転磁界を生じアシストモータ１４０が回転する。本実施例では、アシストモータ１４０として非正弦波着磁モータを適用した。
【００５４】
アシストモータ１４０、クラッチモータ１３０は、それぞれ動力伝達機構としてのギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３を介して、これらとは異なる軸上に配置された切換機構２００に結合されている。ギヤＧ１は、クラッチモータ１３０のアウタロータ１３４の中空の回転軸と一体的に回転するように設けられている。ギヤＧ２は、駆動軸１３５と一体的に回転するように設けられている。ギヤＧ３は、アシストモータ１４０のロータ１４２の中空の回転軸と一体的に回転するように設けられている。切換機構２００の詳細については後述する。動力系統について、エンジン側を上流、車軸１１６側を下流と呼ぶものとすると、ギヤＧ３の結合先を制御ユニット１９０からの信号によってギヤＧ１またはギヤＧ２に切り換えることにより、アシストモータ１４０の結合先をクラッチモータ１３０の上流側と下流側とに切り換えることができる。切換機構２００の動作は、制御ユニット１９０によって制御される。
【００５５】
図２は、動力出力装置を駆動軸１３５方向から見た概略外観図である。図２において、上がエンジン１５０のシリンダ側であり、下がクランクケース側である。図１および図２に示すように、切換機構２００は、クラッチモータ１３０とアシストモータ１４０との間の空隙に配置されており、駆動軸１３５方向から見た径方向の大きさがエンジン１５０の輪郭からはみ出さないように配置されている。そして、駆動軸１３５やクランクシャフト１５６よりも下側でクランクケースに陰が重なるように設置されている。これは、一般にエンジン１５０のクランクケース側の方が径方向の大きさが大きいため、切換機構２００をエンジン１５０の陰に隠しやすいためである。これらの配置は、給電装置１３８や切換機構用アクチュエータの配置も考慮してコンパクトに設計されている。なお、図中の一点鎖線で示したリバースアイドルギヤは、本実施例では備えられておらず、第２実施例で備えられる機構である。本実施例と第２実施例の配置は、ほとんど共通するため、図２に併せて示した。
【００５６】
Ｂ．切換機構：
図３および図４は、切換機構２００の概略構成を示す説明図である。クランクシャフト１５６と、クラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３と、駆動軸１３５は、同軸上に配置されている。クラッチモータ１３０のアウタロータ１３４には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤｇ１が設けられている。駆動軸１３５には、その回転と一体的に回転するギヤｇ６が設けられている。アシストモータ１４０のロータ１４２には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤｇ８が設けられている。更に、これらの軸と平行な位置に軸ＡＸが設けられており、この軸ＡＸには、軸ＡＸを回転軸の中心とするギヤｇ２、ギヤｇ３、ハブギヤｇｈ１、ギヤｇ４、ギヤｇ５、ギヤｇ７が上流からこの順で配置されている。ギヤｇ１とギヤｇ２、ギヤｇ５とギヤｇ６、ギヤｇ７とギヤｇ８は、常時かみ合っている。ギヤｇ２とギヤｇ３、ギヤｇ４とギヤｇ５は、それぞれ同一の中空の回転軸を有しており、一体的に回転する。また、ハブギヤｇｈ１とギヤｇ７と軸ＡＸも一体的に回転する。なお、これらのギヤ比は任意に設定可能である。ギヤｇ１、ギヤｇ６、ギヤｇ８は、動力伝達機構として機能する。
【００５７】
切換機構２００は、いわゆるシンクロメッシュ機構を備えている。シンクロメッシュ機構のシフトフォークｓｆ１を切換機構用アクチュエータによってスライドさせることにより、ギヤｇ３とハブギヤｇｈ１、ハブギヤｇｈ１とギヤｇ４の結合状態を切り換えることができる。
【００５８】
図３は、ハブギヤｇｈ１とギヤｇ４とが結合している状態を示している。このとき、アシストモータ１４０の動力は、ギヤｇ８、ギヤｇ７、軸ＡＸ、ハブギヤｇｈ１、ギヤｇ４、ギヤｇ５、ギヤｇ６、駆動軸１３５の順に伝達される。従って、アシストモータ１４０が駆動軸１３５に結合されたのと同等の構成となり、アンダードライブ結合となる。
【００５９】
図４は、ハブギヤｇｈ１とギヤｇ３とが結合している状態を示している。このとき、アシストモータ１４０の動力は、ギヤｇ８、ギヤｇ７、軸ＡＸ、ハブギヤｇｈ１、ギヤｇ３、ギヤｇ２、ギヤｇ１、クランクシャフト１５６の順に伝達される。従って、アシストモータ１４０がクランクシャフト１５６に結合されたのと同等の構成となり、オーバードライブ結合となる。
【００６０】
このような切換機構２００をクランクシャフト１５６および駆動軸１３５と異なる軸上に配置し、クラッチモータ１３０とアシストモータ１４０との間の空隙を有効活用することによって、動力出力装置の軸方向のサイズを小型化することができる。この結果、ハイブリッド車両への搭載性を向上することができる。なお、本実施例では、切換機構２００とクランクシャフト１５６および駆動軸１３５との間の動力伝達をギヤによって行う場合を例示したが、ベルト、チェーン等を用いて伝達してもよい。
【００６１】
Ｃ．一般動作：
上述したアンダードライブ結合とオーバードライブ結合の切り換えを含め、本実施例のハイブリッド車両の運転状態は、制御ユニット１９０により制御されている。本実施例のハイブリッド車両の一般的動作として、エンジン１５０から出力された動力を要求された回転数およびトルクに変換して車軸１１６に出力する動作について説明する。以下では、説明の容易のため、ディファレンシャルギヤ１１４のギヤ比は値１であるものとして説明する。つまり、車軸１１６の回転数およびトルクと駆動軸１３５の回転数およびトルクは等しいものとする。
【００６２】
本実施例のハイブリッド車両では、エンジン１５０の回転数Ｎｅと車軸１１６の回転数Ｎｄとの大小関係、およびアシストモータ１４０の結合状態に応じて、上記変換の経路が異なる。以下、それぞれの場合について個別に説明する。
【００６３】
最初にアンダードライブ結合について説明する。図５は、アンダードライブ結合について、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。横軸に回転数Ｎ、縦軸にトルクＴを採り、エンジン１５０の運転ポイントＰｅと車軸１１６の回転ポイントＰｄを示した。図５中の曲線Ｐは動力、つまり回転数とトルクの積が一定の曲線である。回転数Ｎｅ、トルクＴｅでエンジン１５０から出力された動力Ｐｅを、Ｎｅよりも低い回転数Ｎｄ、Ｔｅよりも高いトルクＴｄの動力Ｐｄに変換して車軸１１６から出力する場合を考える。
【００６４】
図５に示した変換を行う場合、車軸１１６の回転数Ｎｄは、エンジン１５０の回転数Ｎｅよりも小さいから、クラッチモータ１３０は、相対的に逆転することになり、クラッチモータ１３０は、エンジン１５０から出力された動力の一部を車軸１１６に伝達しつつ、残りを電力として回生する状態で運転される。このとき、回生される電力は、クラッチモータ１３０の動力、即ち領域ＧＵ１の面積に等しい。一方、車軸１１６のトルクＴｄは、エンジン１５０のトルクＴｅよりも大きい。従って、アシストモータ１４０は、正のトルク、正の回転数で運転される。つまり、アシストモータ１４０は、電力の供給を受け力行される。このとき供給される電力は、アシストモータ１４０が出力する動力、即ち領域ＡＵ１の面積に等しい。
【００６５】
両モータでの運転効率を１００％と仮定すれば、クラッチモータ１３０で回生される電力とアシストモータ１４０に供給される電力とは等しくなる。つまり、クラッチモータ１３０で領域ＧＵ１に相当する分のエネルギを電力の形で取り出し、領域ＡＵ１に相当する分のエネルギとして供給することによりエンジン１５０の運転ポイントＰｅで表される動力を、ポイントＰｄの状態に変換する。実際には運転効率が１００％になることはないため、バッテリ１９４からの電力の持ち出しを伴ったり、損失に相当する動力をエンジン１５０から余分に出力したりして、上記変換を実現する。説明の容易のため、以下では、運転効率を１００％として本実施例の動作について説明する。
【００６６】
図６は、アンダードライブ結合について、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。図６に示した変換を行う場合、クラッチモータ１３０は、電力の供給を受けて力行される。供給される電力は、領域「ＧＵ２＋ＧＵ３」の面積に等しい。一方、車軸１１６のトルクＴｄは、エンジン１５０のトルクＴｅよりも小さい。従って、アシストモータ１４０は回生運転される。このとき回生される電力は領域「ＡＵ２＋ＧＵ３」の面積に等しい。両モータでの運転効率を１００％と仮定すれば、クラッチモータ１３０で回生される電力とアシストモータ１４０に供給される電力とが等しくなる。かかる変換では、下流側に位置するアシストモータ１４０から上流側に位置するクラッチモータ１３０に電力が供給されるため、動力の循環が生じる。図６中の領域ＧＵ３が循環する動力に相当する。
【００６７】
アンダードライブ結合において、上述の変換を実現するための、アシストモータ１４０およびクラッチモータ１３０の運転ポイントは、それぞれ次式（１）の通りとなる。

【００６８】
図７は、オーバードライブ結合について、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。図７に示した変換を行う場合、車軸１１６のトルクＴｄは、エンジン１５０のトルクＴｅよりも大きい。従って、アシストモータ１４０は、領域「ＡＯ１＋ＡＯ２」の面積に等しい電力の供給を受けて力行される。一方、車軸１１６の回転数Ｎｄは、エンジン１５０の回転数Ｎｅよりも小さいため、クラッチモータ１３０は回生運転となる。回生される電力は、領域「ＡＯ２＋ＧＯ１」の面積に等しい。クラッチモータ１３０で回生された電力は、アシストモータ１４０の力行に供給される。回生された電力と供給される電力とは等しい。かかる変換では、下流側に位置するクラッチモータ１３０から上流側に位置するアシストモータ１４０に電力が供給されるため、動力の循環が生じる。図７中の領域ＡＯ２が循環する動力に相当する。
【００６９】
図８は、オーバードライブ結合について、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。図１４に示した変換を行う場合、車軸１１６のトルクＴｄはエンジン１５０のトルクＴｅよりも小さい。従って、アシストモータ１４０は回生運転され、領域「ＡＯ３」の面積に等しい電力を回収する。一方、車軸１１６の回転数Ｎｄはエンジン１５０の回転数Ｎｅよりも大きいため、クラッチモータ１３０は領域「ＧＯ２」の面積に等しい電力の供給を受けて力行運転する。回生された電力と供給される電力とは等しい。かかる変換では、上流側に位置するアシストモータ１４０から下流側に位置するクラッチモータ１３０に電力が供給されるため、動力の循環は生じない。
【００７０】
オーバードライブ結合において、上述の変換を実現するための、アシストモータ１４０およびクラッチモータ１３０の運転ポイントは、次式（２）の通りとなる。

【００７１】
以上で説明した通り、本実施例のハイブリッド車両は、アシストモータ１４０の結合状態、および車軸１１６の回転数Ｎｄとエンジン１５０の回転数Ｎｅとの大小関係に応じて、エンジン１５０から出力された動力を要求された回転数およびトルクからなる動力に変換して、車軸１１６から出力することができる（以下、この運転モードを通常走行と呼ぶ）。この他、エンジン１５０を停止してアシストモータ１４０を動力源として走行することも可能である（以下、この運転モードをＥＶ走行とよぶ）。ＥＶ走行はアンダードライブ結合で行われる。また、停車中にエンジン１５０の動力でアシストモータ１４０を回生運転して発電することも可能である。この発電はオーバードライブ結合で行われる。
【００７２】
図５〜８で説明した通り、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の走行時にオーバードライブ結合を採り、「回転数Ｎｄ＜回転数Ｎｅ」の走行時にアンダードライブ結合を採れば、動力の循環を回避でき運転効率を向上することができる。本実施例のハイブリッド車両は、運転効率を向上するため、回転数Ｎｄ，Ｎｅの大小関係に応じてアシストモータ１４０の結合状態を制御する。
【００７３】
図９は、本実施例のハイブリッド車両における各種走行モードの使い分けの様子を示す説明図である。図中の曲線ＬＩＭはハイブリッド車両が走行可能な領域を示している。図示する通り、車速およびトルクが比較的低い領域では、ＥＶ走行を行う。車速およびトルクが所定値以上の領域では、通常走行を行う。図中の曲線Ａはエンジン１５０の回転数Ｎｅと車軸１１６の回転数Ｎｄが等しくなる境界を示している。かかる曲線Ａよりもトルクが低い側の領域では、原則としてオーバードライブ結合により走行し、高い側の領域では、アンダードライブ結合または中立状態により走行する。例えば、図９中の曲線ＤＤに沿って車両の走行状態が変化していく場合には、当初ＥＶ走行を行った後、オーバードライブ結合による走行に移行することになる。
【００７４】
図９のマップから明らかな通り、アンダードライブ結合は、比較的高トルクが要求される領域で用いられる。従って、本実施例のハイブリッド車両は、運転効率に基づく上述の制御と併せて、アクセルが急激に踏み込まれた場合などの加速時にアンダードライブ結合に切り換え、高い応答性と滑らかな加速感の実現を図っている。こうしたアシストモータ１４０の切り換えの制御については、後に詳述する。
【００７５】
Ｄ．運転制御処理：
先に説明した通り、本実施例のハイブリッド車両は、ＥＶ走行、通常走行など種々の運転モードにより走行することができる。制御ユニット１９０内のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という）は、車両の走行状態に応じて運転モードを判定し、それぞれのモードについてエンジン１５０、クラッチモータ１３０、アシストモータ１４０等の制御を実行する。これらの制御は種々の制御処理ルーチンを周期的に実行することにより行われる。以下では、これらの運転モードのうち、通常走行モードについてトルク制御処理の内容を説明する。
【００７６】
図１０は、通常走行時のトルク制御ルーチンのフローチャートである。この処理が開始されると、ＣＰＵは駆動軸１３５から出力すべきエネルギＰｄを設定する（ステップＳ１０）。この動力は、アクセルペダルポジションセンサ９２ａにより検出されたアクセルペダル９２の踏み込み量、即ち、アクセル開度および車速に基づいて設定される。駆動軸から出力すべきエネルギＰｄは、車軸１１６の回転数Ｎｄ＊と目標トルクＴｄ＊の積で表される。目標トルクＴｄ＊は、アクセル開度および車速に応じたテーブルとして予め設定されている。
【００７７】
次に、充放電電力Ｐｂおよび補機駆動エネルギＰｈを算出する（ステップＳ１５，Ｓ２０）。充放電電力Ｐｂとは、バッテリ１９４の充放電に要するエネルギであり、バッテリ１９４を充電する必要がある場合には正の値、放電する必要がある場合には負の値を採る。補機駆動エネルギＰｈとは、エアコンなどの補機を駆動するために必要となる電力である。こうして算出された電力の総和が要求動力Ｐｅとなる（ステップＳ２５）。
【００７８】
なお、トルク制御ルーチンでは、単位時間当たりのエネルギ収支を考慮してエンジン１５０等の制御を実行する。従って、本明細書でエネルギという場合は、全て単位時間当たりのエネルギを意味するものとする。この意味で、本明細書においては、機械的なエネルギは動力と同義であり、電気的なエネルギは電力と同義である。
【００７９】
次に、ＣＰＵは、こうして設定された要求動力Ｐｅに基づいてエンジン１５０の運転ポイントを設定する（ステップＳ３０）。運転ポイントとは、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅと目標トルクＴｅの組み合わせをいう。エンジン１５０の運転ポイントは、予め定めたマップに従って、基本的にはエンジン１５０の運転効率を優先して設定する。
【００８０】
図１１は、エンジンの運転ポイントと運転効率との関係について示す説明図である。回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴｅを縦軸にとりエンジン１５０の運転状態を示している。図中の曲線Ｂはエンジン１５０の運転が可能な限界範囲を示している。曲線α１からα６まではエンジン１５０の運転効率が一定となる運転ポイントを示している。α１からα６の順に運転効率は低くなっていく。また、曲線Ｃ１からＣ３は、それぞれエンジン１５０から出力される動力（回転数×トルク）が一定となるラインを示している。
【００８１】
エンジン１５０は図示する通り、回転数およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違する。エンジン１５０から曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場合には、図中のＡ１点に相当する運転ポイント（回転数およびトルク）が最も高効率となる。同様に曲線Ｃ２およびＣ３に相当する動力を出力する場合には、図中のＡ２点およびＡ３点で運転する場合が最も高効率となる。出力すべき動力ごとに最も運転効率が高くなる運転ポイントを選択すると、図中の曲線Ａが得られる。これを動作曲線と呼ぶ。なお、この曲線Ａは、先に図１４に示した曲線Ａと同じである。
【００８２】
図１０のステップＳ３０における運転ポイントの設定では、予め実験的に求められた動作曲線Ａを制御ユニット１９０内のＲＯＭにマップとして記憶しておき、かかるマップから要求動力Ｐｅに応じた運転ポイントを読み込むことで、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅおよび目標トルクＴｅを設定する。こうすることにより、エンジン１５０について効率の高い運転ポイントを設定することができる。
【００８３】
こうして設定されたエンジン１５０の運転ポイントに応じて、ＣＰＵは結合状態切換制御処理を行う（ステップＳ１００）。この処理は、ハイブリッド車両の走行状態に応じてアンダードライブ結合とオーバードライブ結合とを切り換える処理である。処理内容の詳細は後述する。この処理を実行することにより、アシストモータ１４０はアンダードライブ結合またはオーバードライブ結合のいずれかの結合状態を採る。
【００８４】
次にＣＰＵはクラッチモータ１３０およびアシストモータ１４０のトルクおよび回転数の指令値を設定する（ステップＳ２００）。アンダードライブ結合時には、先に示した式（１）において、車軸の回転数Ｎｄ、トルクＴｄにそれぞれ目標回転数Ｎｄ＊、Ｔｄ＊を代入し、エンジンの回転数Ｎｅ、トルクＴｅにステップＳ３０で設定した目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊を代入して設定される。オーバードライブ結合の場合には、先に示した式（２）において、それぞれ上記諸量を代入することにより設定される。
【００８５】
こうして設定されたトルク指令値および回転数指令値に基づいて、ＣＰＵはクラッチモータ１３０、アシストモータ１４０、エンジン１５０の運転を制御する（ステップＳ２０５）。モータの運転制御処理は、同期モータの制御として周知の処理を適用することができる。本実施例では、いわゆる比例積分制御による制御を実行している。つまり、各モータの現在のトルクを検出し、目標トルクとの偏差および目標回転数に基づいて、各相に印加する電圧指令値を設定する。印加される電圧値は上記偏差の比例項、積分項、累積項によって設定される。それぞれの項にかかる比例係数は実験などにより適切な値が設定される。こうして設定された電圧は、駆動回路１９１，１９２を構成するトランジスタインバータのスイッチングのデューティに置換され、いわゆるＰＷＭ制御により各モータに印加される。
【００８６】
ＣＰＵは駆動回路１９１，１９２のスイッチングを制御することによって、上述の通り、クラッチモータ１３０およびアシストモータ１４０の運転を直接制御する。これに対し、エンジン１５０の運転は現実にはエンジンＥＣＵ１７０が実施する処理である。従って、制御ユニット１９０のＣＰＵはエンジンＥＣＵ１７０に対してエンジン１５０の運転ポイントの情報を出力することで、間接的にエンジン１５０の運転を制御する。以上の処理を周期的に実行することにより、本実施例のハイブリッド車両は、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクに変換して駆動軸から出力し、走行することができる。
【００８７】
Ｅ．結合状態切換制御：
図１２は、結合状態切換制御ルーチンのフローチャートである。本ルーチンが開始されると、ＣＰＵは運転状態を表すパラメータを入力する（ステップＳ１０２）。パラメータとしては、車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊、目標トルクＴｄ＊、アクセル開度、ブレーキペダル９４の踏み込み量およびバッテリ１９４の残容量ＳＯＣなどが挙げられる。次に、これらのパラメータに基づいて結合状態の切換モードの判定を行う（ステップＳ１０４）。
【００８８】
切換モードとしては、４つのモードがある。「切換モード１」は、結合状態をオーバードライブ結合またはアンダードライブ結合の状態からニュートラルの状態にする（ニュートラル処理を行う）モードである。ここでニュートラルの状態とは、アンダードライブ結合にもオーバードライブ結合にもなっていない、即ち、ハブギヤｇｈ１がギヤｇ３にもギヤｇ４にも結合されていない状態である（図３参照）。
【００８９】
運転者がアクセルペダル９２を踏み込んで急加速を要求した場合を考える。アクセルペダルポジションセンサ９２ａが検出したアクセルペダルポジションＡＰが所定値Ａｔｈを超えた場合である。本実施例のハイブリッド車両の場合、出力可能な最大トルクはアンダードライブ結合の方が大きくなり、アンダードライブ結合の方が急加速に適しているという特性がある。オーバードライブ結合の場合は、エンジン１５０、アシストモータ１４０、クラッチモータ１３０の順に動力が伝達される。かかる構成の最大トルクはクラッチモータ１３０が伝達可能なトルクの最大値で制限される。これに対し、アンダードライブ結合の場合は、エンジン１５０、クラッチモータ１３０、アシストモータ１４０の順に動力が伝達される。この場合は、クラッチモータ１３０が伝達可能な最大トルクに対し、さらにアシストモータ１４０でトルクを付加することが可能となる。こうした種々の理由により、急加速をする場合には、アンダードライブ結合の方が適している。しかし、アシストモータ１４０の回転数を上昇させる過渡期においては、アシストモータ１４０の慣性が妨げとなる。この場合に、アシストモータ１４０の結合を切り離し、アシストモータ１４０の慣性の影響をなくし、アシストモータ１４０を単独で運転することによって回転数を上昇させたのちアンダードライブ結合にすることが有効である。このようにすることによって、加速時の応答性を向上することができる。なお、所定値Ａｔｈは車速に応じて変更してもよい。車速とアクセル開度に応じて運転手の加速要求の程度が異なるからである。
【００９０】
また、運転手の加速要求があっても（ＡＰ＞０）、バッテリ１９４の残容量ＳＯＣが所定値ＳＬよりも低い場合には放電することはできない。この場合にもアシストモータ１４０の結合状態を切り離すことによってバッテリ１９４の放電を抑制することができる。同様に、急加速時（ＡＰ＞Ａｔｈ）にもバッテリ１９４の残容量ＳＯＣを併せて考慮してもよい。
【００９１】
次に、運転者がブレーキペダル９４を踏み込んで急制動を要求した場合を考える。ブレーキペダルポジションセンサ９４ａが検出したブレーキペダルポジションＢＰが所定値Ｂｔｈを超えた場合である。急制動時には、アシストモータ１４０の慣性が制動の妨げとなる。この場合に、アシストモータ１４０の結合を切り離すことによってアシストモータ１４０の慣性の影響をなくし、制動距離を短縮する、換言すれば、減速時の応答性を向上することができる。なお、所定値Ｂｔｈは車速に応じて変更される値である。車速とブレーキペダル９４の踏み込み量に応じて運転手の制動要求の程度が異なるからである。
【００９２】
また、運転手の制動要求があっても（ＢＰ＞０）、バッテリ１９４の残容量ＳＯＣが所定値ＳＨよりも高い場合には回生制動することができない。この場合にもアシストモータ１４０の結合状態を切り離すことによってバッテリ１９４への過充電を抑制することができる。同様に、急制動時（ＢＰ＞Ｂｔｈ）にもバッテリ１９４の残容量ＳＯＣを併せて考慮してもよい。
【００９３】
「切換モード２」は、結合状態がニュートラルまたはオーバードライブ結合からアンダードライブ結合にする（アンダードライブ処理を行う）モードである。例えば、オーバードライブ結合で通常走行中に運転者がアクセルペダル９２を踏み込むと、車両の出力トルクは増加し、車両は加速する。このとき、図９に示した境界線Ａ付近を境に切り換えを行う。こうすることによって、運転効率を向上することができる。なお、切り換えを行うポイントは、乗り心地の低下を考慮して任意に設定可能である。
【００９４】
「切換モード３」は、結合状態がニュートラルまたはアンダードライブ結合からオーバードライブ結合にする（オーバードライブ処理を行う）モードである。例えば、アンダードライブ結合で車両を加速して運転者が要求する車速が得られた時点でアクセルペダル９２の踏み込みを緩めると、車両の出力トルクは減少する。このとき、図９に示した境界線Ａ付近を境に切り換えを行う。こうすることによって、運転効率を向上することができる。なお、切り換えを行うポイントは、乗り心地の低下を考慮して任意に設定可能である。
【００９５】
「切換モード４」は、切換モード１〜３の条件を満たさない場合に選択される切換不要のモードである。
【００９６】
なお、本実施例では、上記切換モードの判定は主としてアクセル開度とブレーキペダル９４の踏み込み量に応じて行っているが、アクセル開度の増加率やブレーキペダル９４の踏み込み量の変化率に応じて行うことも可能である。
【００９７】
次に、切換モードに応じて各処理を行う（ステップＳ１０６）。即ち、「切換モード１」のときは、ニュートラル処理を行う（ステップＳ１１０）。「切換モード２」のときには、アンダードライブ（ＵＤ）結合処理を行う（ステップＳ１３０）。「切換モード３」のときには、オーバードライブ（ＯＤ）結合処理を行う（ステップＳ１５０）。「切換モード４」のときには、何も行わない。これらの処理が終了すると結合状態切換制御ルーチンを終了する。
【００９８】
切換モード１〜３のときに行う各処理について説明する。ニュートラル処理は、上述したように、結合状態をオーバードライブ結合またはアンダードライブ結合の状態からどちらにもなっていないニュートラルの状態にする、即ち、アシストモータ１４０の結合を切り離す処理である。
【００９９】
アンダードライブ結合処理について説明する。図１３は、アンダードライブ結合処理ルーチンのフローチャートである。ＣＰＵは、切り換えが可能であるか否かの判断基準として「駆動軸１３５の回転数Ｎｄ−アシストモータ１４０の回転数Ｎｅ」で与えられる回転数差ΔＮを算出する（ステップＳ１３２）。
【０１００】
次に、この回転数差ΔＮが小さくなるように、アシストモータ１４０のトルクを制御する（ステップＳ１３４）。本実施例では、ΔＮに基づく比例積分制御を適用した。オーバードライブ結合は、「エンジン１５０の回転数Ｎｅ＜駆動軸１３５の回転数Ｎｄ」の状態で走行しているから、回転数差ΔＮ＞０である。切り換え時にはエンジン１５０の回転数Ｎｅを駆動軸の回転数Ｎｄ相当にまで上昇させる必要がある。アシストモータ１４０はエンジン１５０に結合されているため、回転数差ΔＮに応じた正のトルクを出力し、エンジン１５０の回転数を上昇させる。この正のトルクを回転数差ΔＮの比例項、積分項に所定のゲインを乗じて設定する。もちろん、アシストモータ１４０のトルクはこれに限らず種々の方法によって設定することができる。
【０１０１】
アシストモータ１４０の制御を実行した後、ＣＰＵは結合状態の切り換えを行ってもよいか否かを判定する（ステップＳ１３６）。この判定は、回転数差ΔＮが所定値ＮＴ未満であるか否かによって行われる。所定値ＮＴは、切り換え可能な許容回転数差であり、各ギヤの回転数に応じて設定される。回転数差ΔＮが所定値ＮＴ未満である場合には、回転数差が許容範囲に入ったと判断される。回転数差ΔＮが所定値ＮＴ以上である場合には、切り換えが許容されないと判断し、回転数差を縮めるための制御（ステップＳ１３２〜Ｓ１３４）を繰り返し実行する。
【０１０２】
回転数差ΔＮが所定値ＮＴ未満になると、現在の結合状態がニュートラルの状態か否かを判断する（ステップＳ１３８）ニュートラルの状態であれば、そのままアンダードライブ結合とし（ステップＳ１４２）、ニュートラルの状態でなければ、オーバードライブ結合を解除してから（ステップＳ１４０）アンダードライブ結合にする（ステップＳ１４２）。
【０１０３】
オーバードライブ結合について説明する。オーバードライブ結合処理もアンダードライブ結合処理とほぼ同様に行うことができる。即ち、オーバードライブ結合処理では、アンダードライブ結合処理ルーチンのステップＳ１３２において回転数差ΔＮを「駆動軸１３５の回転数Ｎｄ−アシストモータ１４０の回転数Ｎａ」とする代わりに、「エンジン１５０の回転数Ｎｅ−アシストモータ１４０の回転数Ｎａ」とする。また、ステップＳ１４０およびステップＳ１４２においてオーバードライブを解除した後にアンダードライブ結合にする代わりに、アンダードライブ結合を解除した後にオーバードライブ結合にする。この他はアンダードライブ結合処理と同じである。
【０１０４】
このように、通常走行時にはアンダードライブ結合とオーバードライイブ結合とを切り換えることによって、運転効率を向上させることができる。そして、急制動時や急加速時には、積極的にニュートラルの状態を利用することによってアシストモータ１４０の慣性の影響をなくすことができるので、加減速の応答性を向上することができる。また。バッテリ１９４の過充電および過放電を抑制し、バッテリ１９４の劣化を防止することもできる。
【０１０５】
Ｆ．切換機構の第２実施例：
図１４は、回転方向切換機構を備えた切換機構２００ａの構成を示す説明図である。クラッチモータ１３０のアウタロータ１３４には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤｇ１ａが設けられている。クラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３には、その回転と一体的に回転するギヤｇ６ａとギヤｇ１１ａが設けられている。駆動軸１３５には、その回転と一体的に回転するギヤｇ１３ａが設けられている。アシストモータ１４０のロータ１４２には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤｇ１５ａが設けられている。更に、これらの軸と平行な位置に軸ＡＸａが設けられており、この軸ＡＸａには、軸ＡＸａを回転軸の中心とするギヤｇ２ａ、ギヤｇ３ａ、ハブギヤｇｈ１ａ、ギヤｇ４ａ、ギヤｇ５ａ、ギヤｇ７ａ、ハブギヤｇｈ２ａ、ギヤｇ８ａ、ギヤｇ９ａ、ギヤｇ１２ａ、ギヤｇ１４ａが上流からこの順で配置されている。また、ギヤｇ９ａとギヤｇ１１ａとの間には、駆動軸１３５の回転方向を反転させるためのリバースアイドルギヤｇ１０ａが設けられている。リバースアイドルギヤｇ１０ａは、図２に示すように、切換機構の回転軸ＡＸａおよびクランクシャフト１５６を含む平面から外れた位置に支持されている。かかる配置により、切換機構とクランクシャフト１５６との間隔を抑制でき、動力出力装置の小型化を図ることができる。ギヤｇ１ａとギヤｇ２ａ、ギヤｇ５ａとギヤｇ６ａ、ギヤｇ９ａとリバースアイドルギヤｇ１０ａ、リバースアイドルギヤｇ１０ａとギヤｇ１１ａ、ギヤｇ１２ａとギヤｇ１３ａ、ギヤｇ１４ａとギヤｇ１５ａは、常時かみ合っている。ギヤｇ２ａとギヤｇ３ａ、ギヤｇ５ａとギヤｇ７ａ、ギヤｇ８ａとギヤｇ９ａ、ギヤｇ４ａとハブギヤｇｈ２ａとギヤｇ１２ａは、それぞれ同一の中空の回転軸を有しており、一体的に回転する。また、ハブギヤｇｈ１ａとギヤｇ１４ａと軸ＡＸａも一体的に回転する。なお、これらのギヤ比も任意に設定可能である。ギヤｇ１ａ、ギヤｇ６ａ、ギヤｇ１１ａ、ギヤｇ１３ａ、ギヤｇ１５ａは、動力伝達機構として機能する。
【０１０６】
切換機構２００ａもシンクロメッシュ機構を備えている。図２および図３で説明したの同様に、シフトフォークｓｆ１ａを切換機構用アクチュエータによってスライドさせることにより、オーバードライブ結合とアンダードライブ結合とを切り換えることができる。また、シフトフォークｓｆ２ａをスライドさせることにより、ギヤｇ７ａとハブギヤｇｈ２ａ、ハブギヤｇｈ２ａとギヤｇ８ａの結合状態を切り換えることができる。
【０１０７】
図１４に示したように、アンダードライブ結合になっており、ハブギヤｇｈ２ａとギヤｇ８ａとが結合しているとき、クラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３の動力は、ギヤｇ１１ａ、リバースアイドルギヤｇ１０ａ、ギヤｇ９ａ、ギヤｇ８ａ、ハブギヤｇｈ２ａ、ギヤｇ１２ａ、ギヤｇ１３ａ、駆動軸１３５の順に伝達される。また、この結合状態のときには、アシストモータ１４０の回転方向を電気的に前進時とは反転させており、アシストモータ１４０の動力は、ギヤｇ１５ａ、ギヤｇ１４ａ、軸ＡＸａ、ハブギヤｇｈ１ａ、ギヤｇ４ａ、ギヤｇ１２ａ、ギヤｇ１３ａ、駆動軸１３５の順に伝達される。こうしてハイブリッド車両はアシストモータ１４０の動力とエンジン１５０の動力を用いて後退する。一方、ハブギヤｇｈ２とギヤｇ７ａとが結合しているときには、クラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３の動力は、ギヤｇ６ａ、ギヤｇ５ａ、ギヤｇ７ａ、ハブギヤｇｈ２ａ、ギヤｇ１２ａ、ギヤｇ１３ａ、駆動軸１３５の順に伝達され、ハイブリッド車両は前進する。
【０１０８】
従来のハイブリッド車両では、アシストモータ１４０のみの動力で後退していた。本実施例のハイブリッド車両は、切換機構を上記の構成にすることによって、アシストモータ１４０とエンジン１５０の動力を用いて前進と後退をすることが可能となる。この結果、後退時のアシストモータ１４０の消費電力を低減することができる。また、アシストモータ１４０の定格以上の後退トルクが出力可能となる。
【０１０９】
Ｇ．切換機構の第３実施例：
図１５は、変速機構を備えた切換機構２００ｂの構成を示す説明図である。クラッチモータ１３０のアウタロータ１３４には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤｇ１ｂが設けられている。クラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３には、その回転と一体的に回転するギヤｇ６ｂとギヤｇ１０ｂが設けられている。なお、ギヤｇ６ｂとギヤｇ１０ｂは、大きさと歯数が異なる。駆動軸１３５には、その回転と一体的に回転するギヤｇ１２ｂが設けられている。アシストモータ１４０のロータ１４２には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤｇ１４ｂが設けられている。更に、これらの軸と平行な位置に軸ＡＸｂが設けられており、この軸ＡＸｂには、軸ＡＸｂを回転軸の中心とするギヤｇ２ｂ、ギヤｇ３ｂ、ハブギヤｇｈ１ｂ、ギヤｇ４ｂ、ギヤｇ５ｂ、ギヤｇ７ｂ、ハブギヤｇｈ３ｂ、ギヤｇ８ｂ、ギヤｇ９ｂ、ギヤｇ１１ｂ、ギヤｇ１３ｂが上流からこの順で配置されている。ギヤｇ１ｂとギヤｇ２ｂ、ギヤｇ５ｂとギヤｇ６ｂ、ギヤｇ９ｂとギヤｇ１０ｂ、ギヤｇ１１ｂとギヤｇ１２ｂ、ギヤｇ１３ｂとギヤｇ１４ｂは、常時かみ合っている。ギヤｇ２ｂとギヤｇ３ｂ、ギヤｇ５ｂとギヤｇ７ｂ、ギヤｇ８ｂとギヤｇ９ｂ、ギヤｇ４ｂとハブギヤｇｈ３ｂとギヤｇ１１ｂは、それぞれ同一の中空の回転軸を有しており、一体的に回転する。また、ハブギヤｇｈ１ｂとギヤｇ１３ｂと軸ＡＸｂも一体的に回転する。なお、これらのギヤ比も任意に設定可能である。ギヤｇ１ｂ、ギヤｇ６ｂ、ギヤｇ１９ｂ、ギヤｇ１２ｂ、ギヤｇ１４ｂは、動力伝達機構として機能する。
【０１１０】
切換機構２００ｂもシンクロメッシュ機構を備えている。上述したのと同様に、シフトフォークｓｆ１ｂを切換機構用アクチュエータによってスライドさせることにより、オーバードライブ結合とアンダードライブ結合とを切り換えることができる。また、シフトフォークｓｆ３ｂをスライドさせることにより、ギヤｇ７ａとハブギヤｇｈ３ｂ、ハブギヤｇｈ３ｂとギヤｇ８ａの結合状態を切り換えることができる。
【０１１１】
図１５示したように、アンダードライブ結合になっており、ハブギヤｇｈ３ｂとギヤｇ７ｂとが結合しているとき、クラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３の動力は、ギヤｇ６ｂ、ギヤｇ５ｂ、ギヤｇ７ｂ、ハブギヤｇｈ３ｂ、ギヤｇ１１ｂ、ギヤｇ１２ｂ、駆動軸１３５の順に伝達される。一方、ハブギヤｇｈ３ｂとギヤｇ８ｂとが結合しているときには、クラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３の動力は、ギヤｇ１０ｂ、ギヤｇ９ｂ、ギヤｇ８ｂ、ハブギヤｇｈ３ｂ、ギヤｇ１１ｂ、ギヤｇ１２ｂ、駆動軸１３５の順に伝達される。ギヤｇ６ｂとギヤｇ１０ｂとは、大きさと歯数が異なるので、これらへの結合を切り換えることによって変速比を切り換えることができる。なお、本実施例では、変速比を２段階に切り換えられるようにしたが、更に多段に切り換えられるようにしてもよい。変速比の切り換えによって、出力可能な回転数、トルクの範囲を拡張することができる。
【０１１２】
なお、上記第１実施例、切換機構の第２および第３実施例では、図示および説明の便宜上、切換機構２００，２００ａ，２００ｂについて、図３、図４、図１４、図１５を用いて分けて説明したが、これらの機構は同時に組合せて構成することができる。
【０１１３】
Ｈ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例も可能である。
【０１１４】
Ｈ１．変形例１：
上記実施例では、エンジン１５０とクラッチモータ１３０とアシストモータ１４０とをこの順に配置したが、クラッチモータ１３０とアシストモータ１４０との順番を逆に配置してもよい。図１６は、変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両では、エンジン１５０とアシストモータ１４０と、クラッチモータ１３０がこの順に配置されている。エンジン１５０のクランクシャフト１５６は、ダンパ１５７を介してクラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３に結合されている。アウタロータ１３４は、駆動軸１３５、ディファレンシャルギヤ１１４を介して車軸１１６に結合されている。その他の構成は、図１に示したハイブリッド車両と同じである。
【０１１５】
Ｈ２．変形例２：
上記実施例では、動力調整装置としてクラッチモータ１３０を適用した。一般に、動力調整装置としては、クラッチモータ１３０のように、電力の供給を受けて回転数を増速したり、電力を回生することで回転数を低減したりして、エンジン１５０から出力された動力の大きさを変更しつつ、車軸１１６側に伝達することができる種々の装置を適用することができる。従って、例えば、ロータ軸を有する発電機とプラネタリギヤを適用してもよい。
【０１１６】
図１７は、変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。ここでは、動力をやりとりする要素についてのみ示し、制御ユニットや駆動回路等の電気系統は図示を省略した。変形例では、クラッチモータ１３０の代わりプラネタリギヤ２３０と電動発電機２４０とを用いている。
【０１１７】
プラネタリギヤ２３０は、遊星歯車とも呼ばれるギヤであり、中心で回転するサンギヤ２３１、その周囲で自転するプラネタリピニオンギヤ２３２およびそれをサンギヤ２３１周りに公転可能に軸支するプラネタリキャリア２３３、さらにその周囲で回転するリングギヤ２３４から構成されている。
【０１１８】
電動発電機２４０は、アシストモータ１４０と同様の三相同期モータであり、ステータ２４４はケースに固定されている。電動発電機２４０は電動機として機能したり、発電機として機能したりする。電動発電機２４０は、上記実施例のクラッチモータ１３０と同様、駆動回路のトラジスタをオン・オフすることにより運転が制御される。
【０１１９】
プラネタリギヤ２３０は機構学上周知の通り、サンギヤ２３１，プラネタリキャリア２３３，リングギヤ２３４のうち２つの回転状態が決定されると残余の回転状態が一義的に決定するという特性を有している。かかる特性に基づき、変形例のハイブリッド車両では、プラネタリギヤ２３０と電動発電機２４０の組み合わせにより、上記実施例におけるクラッチモータ１３０と同等の作用、即ち動力調整装置としての作用を奏することができる。クラッチモータ１３０のインナロータに相当するのがプラネタリキャリア２３３であり、アウタロータ１３４に相当するのがリングギヤ２３４である。
【０１２０】
プラネタリギヤ２３０のサンギヤ２３１は、電動発電機２４０のロータ２４２に結合されている。プラネタリキャリア２３３は、エンジン１５０のクランクシャフト１５６と結合されている。また、クランクシャフト１５６には、その回転と一体的に回転するギヤｇ１ｃが設けられている。リングギヤ２３４には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤｇ６ｃが設けられている。駆動軸１３５には、その回転と一体的に回転するギヤｇ８ｃが設けられている。アシストモータ１４０のロータ１４２には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤｇ１０ｃが設けられている。更に、これらの軸と平行な位置に軸ＡＸｃが設けられており、この軸ＡＸｃには、軸ＡＸｃを回転軸の中心とするギヤｇ２ｃ、ギヤｇ３ｃ、ハブギヤｇｈ１ｃ、ギヤｇ４ｃ、ギヤｇ５ｃ、ギヤｇ７ｃ、ギヤｇ９ｃが上流からこの順で配置されている。ギヤｇ１ｃとギヤｇ２ｃ、ギヤｇ５ｃとギヤｇ６ｃ、ギヤｇ７ｃとギヤｇ８ｃ、ギヤｇ９ｃとギヤｇ１０ｃは、常時かみ合っている。ギヤｇ２ｃとギヤｇ３ｃ、ギヤｇ４ｃとギヤｇ５ｃとギヤｇ７ｃはそれぞれ同一の中空の回転軸を有しており、一体的に回転する。また、ハブギヤｇｈ１ｃとギヤｇ９ｃと軸ＡＸｃも一体的に回転する。なお、これらのギヤ比は、任意に設定可能である。ギヤｇ１ｃ、ギヤｇ６ｃ、ギヤｇ８ｃ、ギヤｇ１０ｃは、動力伝達機構として機能する。また、軸ＡＸｃを回転軸の中心とするギヤｇ２ｃ、ギヤｇ３ｃ、ハブギヤｇｈ１ｃ、ギヤｇ４ｃ、ギヤｇ５ｃ、ギヤｇ７ｃ、ギヤｇ９ｃ、およびシフトフォークｓｆ１ｃは切換機構２００ｃとして機能する。
【０１２１】
この変形例の切換機構２００ｃも第１実施例と同様に、シンクロメッシュ機構を備えている。シフトフォークｓｆ１ｃを切換機構用アクチュエータによってスライドさせることにより、ギヤｇ３とｃハブギヤｇｈ１ｃ、ハブギヤｇｈ１ｃとギヤｇ４ｃの結合状態を切り換えることができる。
【０１２２】
図示するように、ハブギヤｇｈ１ｃとギヤｇ４ｃとが結合しているとき、アシストモータ１４０の動力は、ギヤｇ１０ｃ、ギヤｇ９ｃ、軸ＡＸｃ、ハブギヤｇｈ１ｃ、ギヤｇ４ｃ、ギヤｇ７ｃ、ギヤｇ８ｃ、駆動軸１３５の順に伝達される。従って、アシストモータ１４０が駆動軸１３５に結合されたのと同等の構成となり、アンダードライブ結合となる。
【０１２３】
また、ハブギヤｇｈ１ｃとギヤｇ３ｃとが結合しているときには、アシストモータ１４０の動力は、ギヤｇ１０ｃ、ギヤｇ９ｃ、軸ＡＸｃ、ハブギヤｇｈ１ｃ、ギヤｇ３ｃ、ギヤｇ２ｃ、ギヤｇ１ｃ、クランクシャフト１５６の順に伝達される。従って、アシストモータ１４０がクランクシャフト１５６に結合されたのと同等の構成となり、アンダードライブ結合となる。
【０１２４】
以上で説明した通り、変形例のハイブリッド車両も、第１実施例と同様にシフトフォークｓｆ１の切り換えによってアンダードライブ結合、オーバードライブ結合を実現することができる。従って、第１実施例と同様の制御処理を適用することができる。
【０１２５】
Ｈ３．変形例３：
上記実施例では、エンジン１５０としてガソリンにより運転されるガソリンエンジンを用いたが、その他に、ディーゼルエンジンや、タービンエンジンや、ジェットエンジンなど各種の内燃あるいは外燃機関を用いることもできる。
【０１２６】
また、上記実施例では、クラッチモータ１３０及びアシストモータ１４０として三相同期電動機を適用したが、回生動作及び力行動作を行なわせるのであれば、その他にも、ＶＲ形（可変リラクタンス形；Variable Reluctance type）同期電動機や、バーニアモータや、直流電動機や、誘導電動機や、超電導モータや、ステップモータなどを用いることもできる。
【０１２７】
また、上記実施例では、クラッチモータ１３０に対する電力の伝達手段としてスリップリングとブラシとからなる給電装置１３８を用いたが、回転リング−水銀接触、磁気エネルギの半導体カップリング、回転トランス等を用いることもできる。
【０１２８】
また、上記実施例では、駆動回路１９１，１９２としてトランジスタインバータを用いたが、その他に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラモードトランジスタ；Insulated Gate Bipolar mode Transistor）インバータや、サイリスタインバータや、電圧ＰＷＭ（パルス幅変調；Pulse Width Modulation）インバータや、方形波インバータ（電圧形インバータ，電流形インバータ）や、共振インバータなどを用いることもできる。
【０１２９】
また、バッテリ１９４としては、Ｐｂバッテリ，ＮｉＭＨバッテリ，Ｌｉバッテリなどを用いることができるが、バッテリ１９４に代えてキャパシタを用いることもできる。
【０１３０】
Ｈ４．変形例４：
上記実施例では、エンジンと電動機とを備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記実施例においてハイブリッド車両に搭載した動力出力装置は、船舶，航空機などの交通手段や、その他各種産業機械などに搭載することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】動力出力装置を駆動軸１３５方向から見た概略概観図である。
【図３】切換機構２００の概略構成を示す説明図である。
【図４】切換機構２００の概略構成を示す説明図である。
【図５】アンダードライブ結合について、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。
【図６】アンダードライブ結合について、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。
【図７】オーバードライブ結合について、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。
【図８】オーバードライブ結合について、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。
【図９】本実施例のハイブリッド車両における各種走行モードの使い分けの様子を示す説明図である。
【図１０】通常走行時のトルク制御ルーチンのフローチャートである。
【図１１】エンジンの運転ポイントと運転効率との関係について示す説明図である。
【図１２】結合状態切換制御ルーチンのフローチャートである。
【図１３】アンダードライブ結合処理ルーチンのフローチャートである。
【図１４】切換機構２００ａの構成を示す説明図である。
【図１５】切換機構２００ｂの構成を示す説明図である。
【図１６】変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図１７】変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図１８】電動機を駆動軸に結合したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図１９】アンダードライブ結合において、「エンジンの回転数＞駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様子を示す説明図である。
【図２０】アンダードライブ結合において、「エンジンの回転数＜駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様子を示す説明図である。
【図２１】電動機を出力軸に結合したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２２】オーバードライブ結合において、「エンジンの回転数＞駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様子を示す説明図である。
【図２３】オーバードライブ結合において、「エンジンの回転数＜駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様子を示す説明図である。
【図２４】アシストモータＡＭの結合先を切り換え可能なハイブリッド車両の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
９２…アクセルペダル
９２ａ…アクセルペダルポジションセンサ
９４…ブレーキペダル
９４ａ…ブレーキペダルポジションセンサ
９６…シフトレバー
９６ａ…シフトポジションセンサ
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１６Ｒ，１１６Ｌ…駆動輪
１１６…車軸
１１７…回転数センサ
１３０…クラッチモータ
１３２…インナロータ
１３３…インナロータ軸
１３４…アウタロータ
１３５…駆動軸
１３８…給電装置
１４０…アシストモータ
１４２…ロータ
１４４…ステータ
１４５…回転数センサ
１５０…エンジン
１５２…回転数センサ
１５６…クランクシャフト
１５７…ダンパ
１９０…制御ユニット
１９１…駆動回路
１９１，１９２…駆動回路
１９４…バッテリ
１９６…残容量検出器
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ…切換機構
２３０…プラネタリギヤ
２３１…サンギヤ
２３２…プラネタリピニオンギヤ
２３３…プラネタリキャリア
２３４…リングギヤ
２４０…電動発電機
２４２…ロータ
２４４…ステータ

Claims (6)

1. 出力軸を有する原動機と、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力のやり取りによって前記原動機から出力された動力を増減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、回転軸を有する電動機と、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放電するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出する残容量検出手段と、前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続状態を切換える切換機構と、前記切換機構を制御する切換制御部と、を備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両であって、
   前記切換制御部は、前記ハイブリッド車両の加減速時に、該車両の加減速に関与する操作部の操作状態としてのアクセル開度、またはその増加率が所定値以上であって、前記残容量が所定値以下である条件下で、前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続をともに切り離すように前記切換機構を制御する、
   ハイブリッド車両。
2. 出力軸を有する原動機と、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力のやり取りによって前記原動機から出力された動力を増減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、回転軸を有する電動機と、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放電するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出する残容量検出手段と、前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続状態を切換える切換機構と、前記切換機構を制御する切換制御部と、を備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両であって、
   前記切換制御部は、前記ハイブリッド車両の加減速時に、該車両の加減速に関与する操作部の操作状態としてのブレーキペダルの踏み込み量、またはその変化率が所定値以上であって、前記残容量が所定値以上である条件下で、前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続をともに切り離すように前記切換機構を制御する、
   ハイブリッド車両。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド車両であって、
   前記動力調整装置は、前記出力軸に結合された第１のロータと、前記駆動軸に結合された第２のロータとを有する対ロータ電動機である、
   ハイブリッド車両。
4. 請求項１または２記載のハイブリッド車両であって、
   前記動力調整装置は、ロータ軸を有する発電機と、３つの回転軸を有し、該回転軸が前記出力軸、駆動軸、およびロータ軸にそれぞれ結合されたプラネタリギヤとを備える装置である、
   ハイブリッド車両。
5. 出力軸を有する原動機と、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力のやり取りによって前記原動機から出力された動力を増減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、回転軸を有する電動機と、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放電するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出する残容量検出手段と、前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続状態を切換える切換機構と、を備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
   （ａ）前記ハイブリッド車両の加減速時に、該車両の加減速に関与する操作部の操作状態としてのアクセル開度、またはその増加率が所定値以上であって、前記残容量が所定値以下である条件を満たしているか否かの判定する工程と、
   （ｂ）前記条件を満たしていると判定されたときに、前記切換機構を制御して前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続をともに切り離す工程と、
   を備える、ハイブリッド車両の制御方法。
6. 出力軸を有する原動機と、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力のやり取りによって前記原動機から出力された動力を増減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、回転軸を有する電動機と、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放電するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出 する残容量検出手段と、前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続状態を切換える切換機構と、を備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
   （ａ）前記ハイブリッド車両の加減速時に、該車両の加減速に関与する操作部の操作状態としてのブレーキペダルの踏み込み量、またはその変化率が所定値以上であって、前記残容量が所定値以上である条件を満たしているか否かの判定する工程と、
   （ｂ）前記条件を満たしていると判定されたときに、前記切換機構を制御して前記回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続をともに切り離す工程と、
   を備える、ハイブリッド車両の制御方法。

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