JP4192991B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法，制御プログラムに関し、詳しくは、動力を出力する動力出力装置およびこれを駆動源として搭載する車両並びにこうした動力出力装置の制御方法、動力出力装置の制御に用いる制御プログラムに関する。

従来、この種の動力出力装置を搭載する車両としては、ハイブリッド車両全体の制御に関する演算を行なうマスタＣＰＵとモータを駆動するモータＣＰＵとを備えるものが提案されている（例えば、特開２００１−３２０８０６号公報参照）。この車両では、マスタＣＰＵは、エンジンの運転ポイントや二つのモータのトルク指令などを演算し、エンジンの運転ポイントについてはエンジン用の電子制御ユニットに送信し、モータのトルク指令についてはモータ制御部に送信する。モータ制御部のモータＣＰＵは、モータのトルク指令に基づいてインバータなどの駆動回路を駆動制御することにより二つのモータを駆動制御する。

こうした複数のＣＰＵにより役割分担して各駆動機器を制御する場合、より適正に駆動機器を制御しようとすると、通信に要する時間の遅れ（通信ラグ）を考慮する必要が生じる。特に、モータなどのように短時間で駆動状態を変更することができる駆動機器では、通信ラグにより想定している駆動状態とは異なる駆動状態に対して制御するため、想定される電力収支と異なるものとなる場合が生じる。これが二次電池などの蓄電装置の入出力制限の範囲内における境界値近傍で電力収支されるようモータを駆動制御すると、電力収支が異なるものとなる結果、蓄電装置の入出力制限の範囲を超えてしまう場合が生じる。
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法，制御プログラムは、複数のＣＰＵにより役割分担して制御する装置において、通信ラグにより電力収支が異なるものとなっても二次電池などの蓄電装置の入出力制限の範囲内で電動機を運転制御することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法，制御プログラムは、過大な電力により二次電池などの蓄電手段が充放電されるのを抑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車両並びにその制御方法，制御プログラムは、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。
本発明の第１の動力出力装置は、動力を出力する動力出力装置であって、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、駆動に要求される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対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段と前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、を備えることを要旨とする。
この本発明の第１の動力出力装置では、主制御手段は駆動に要求される要求動力に対して発電手段や電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段と電動機の運転指令を作成し、運転制御手段は主制御手段から入力した運転指令に基づいて発電手段および電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する。したがって、主制御手段により運転指令を作成するタイミングから運転制御手段により発電手段や電動機を運転制御するタイミングまでに通信ラグなどの時間を要しても、運転制御手段が蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段と電動機とを運転制御するから、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。
こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の入出力制限を設定する入出力制限設定手段を備え、前記主制御手段は、前記入出力制限設定手段により設定された入出力制限を用いて前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成すると共に該作成した運転指令と前記設定された入出力制限とを前記運転制御手段に送信する手段であるものとすることもできる。ここで、蓄電手段の入出力制限に対しても通信ラグなどの時間遅れが生じるが、蓄電手段の入出力制限の変化は通常の通信による時間遅れでは問題にならない程度であるため、これにより蓄電手段が過大な電力により充放電されることはない。
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力すると共に該運転状態と前記運転指令とに基づいて該運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲内となるか否かを検証し、該運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲外となるときには前記発電手段および前記電動機の運転が該入出力制限の範囲内となるよう該運転指令を修正すると共に該修正した運転指令を用いて前記発電手段および前記電動機を運転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、発電手段と電動機とを蓄電手段の入出力制限の範囲内で運転することができ、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。
この運転指令を修正する態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における入力制限の範囲を超えるときには、前記発電手段の運転指令を該入力制限の範囲内に近づく方向で修正し、前記運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における出力制限の範囲を超えるときには、前記電動機の運転指令を該出力制限の範囲内に近づく方向で修正する手段であるものとすることもできる。こうすれば、容易に発電手段および電動機の運転を蓄電手段の入出力制限の範囲内にすることができる。
こうした発電手段や電動機の運転指令を蓄電手段の入出力制限の範囲内に近づく方向で修正する態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記電動機の運転指令を前記出力制限の範囲内に近づく方向で修正する際には該電動機による発電が行なわれない範囲内で修正する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機から予期しない逆方向のトルクが出力されるのを抑止することができる。この場合、前記運転制御手段は、前記電動機による発電が行なわれない範囲内で該電動機の運転指令を修正しても前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における出力制限の範囲を超えるときには前記発電手段の運転指令を該出力制限の範囲内に近づく方向で修正する手段であるものとすることもできる。
また、発電手段や電動機の運転指令を蓄電手段の入出力制限の範囲内に近づく方向で修正する態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記発電手段は、内燃機関を備え、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する手段であり、前記主制御手段は、前記運転制御手段が前記発電手段の運転指令を前記入力制限の範囲内に近づく方向で修正したときには、前記内燃機関からの出力が小さくなる方向で該内燃機関を運転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、発電手段の運転指令の修正に伴って内燃機関が予期しない高回転で回転するなどの不都合を回避することができる。
本発明の第１の動力出力装置において、前記発電手段は、内燃機関を備え、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する手段であるものとすることもできる。
発電手段が内燃機関を備える態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って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電力動力入出力手段を備える手段であるものとすることもできる。この場合、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回転軸との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に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記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の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機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、前記発電手段は、燃料電池を有する燃料電池装置であるものとすることもできる。
本発明の第２の動力出力装置は、動力を出力する動力出力装置であって、動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、駆動に要求される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対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関を運転制御すると共に前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、を備えることを要旨とする。
この本発明の第２の動力出力装置では、主制御手段は駆動に要求される要求動力に対して電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段の入出力制限の範囲内で内燃機関を運転制御すると共に電動機の運転指令を作成し、運転制御手段は主制御手段から入力した運転指令に基づいて電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する。したがって、主制御手段により運転指令を作成するタイミングから運転制御手段により電動機を運転制御するタイミングまでに通信ラグなどの時間を要しても、運転制御手段が蓄電手段の入出力制限の範囲内で電動機とを運転制御するから、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。
こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記電動機の運転状態を入力すると共に該運転状態と前記運転指令とに基づいて該運転指令による前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲内となるか否かを検証し、該運転指令による前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲外となるときには該入出力制限の範囲内となるよう該運転指令を修正する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲内で運転することができ、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。
本発明の車両は、上述したいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置、即ち、基本的には、動力を出力する動力出力装置であって、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、駆動に要求される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対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段と前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、を備える本発明の第１の動力出力装置や、動力を出力する動力出力装置であって、動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、駆動に要求される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対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関を運転制御すると共に前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、を備える本発明の第２の動力出力装置、を駆動源として搭載することを要旨とする。
この本発明の車両は、上述したいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置を搭載するから、本発明の第１または第２の動力出力装置が奏する効果、例えば、運転制御手段が蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段や電動機とを運転制御することができる効果や、この効果に付随する蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止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。
本発明の第１の動力出力装置の制御方法は、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第１の制御部と前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、前記第１の制御部により、駆動に要求される要求動力を設定し、該設定した要求動力と前記第２の制御部に入力された前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成し、前記第２の制御部により、前記第１の制御部により作成された運転指令と前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する、ことを要旨とする。
この本発明の第１の動力出力装置の制御方法では、第２の制御部が、第１の制御部により作成された発電手段および電動機の運転指令と入力した発電手段および電動機の運転状態とに基づいて発電手段と電動機とを蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するから、第１の制御部により運転指令が作成されたタイミングから第２の制御部により発電手段や電動機が運転制御されるタイミングまでに通信ラグなどにより時間を要しても、第２の制御部が蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段と電動機とを運転制御するから、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。
本発明の第２の動力出力装置の制御方法は、動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第１の制御部と前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、前記第１の制御部により、駆動に要求される要求動力を設定し、該設定した要求動力と前記第２の制御部に入力された前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関の運転指令と前記電動機の運転指令とを作成し、前記第２の制御部により、前記第１の制御部により作成された前記電動機の運転指令と前記電動機の運転状態とに基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する、ことを要旨とする。
この本発明の第２の動力出力装置の制御方法では、第２の制御部が、第１の制御部により作成された電動機の運転指令と入力した電動機の運転状態とに基づいて電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するから、第１の制御部により運転指令が作成されたタイミングから第２の制御部により電動機が運転制御されるタイミングまでに通信ラグなどにより時間を要しても、第２の制御部が蓄電手段の入出力制限の範囲内で電動機を運転制御するから、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。
本発明の第１の制御プログラムは、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第１の制御部と前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第１の制御部の制御プログラムであって、駆動に要求される要求動力を設定するモジュールと、前記第２の制御部から前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記設定した要求動力と前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成するモジュールと、前記作成した前記発電手段および前記電動機の運転指令を前記第２の制御部に送信するモジュールと、を備えることを要旨とする。
この本発明の第１の制御プログラムでは、このプログラムを動力出力装置の発電手段と電動機と蓄電手段とを制御する制御手段の第１の制御部にインストールして実行することにより、駆動に要求される要求動力を設定すると共に第２の制御部から発電手段や電動機の運転状態を入力し、設定した要求動力と入力した運転状態とに基づいて蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段や電動機の運転指令を作成し、作成した発電手段や電動機の運転指令を第２の制御部に送信することができる。この結果、運転指令に基づいて発電手段や電動機を運転制御することにより、発電手段，電動機をより適正に制御することができる。
本発明の第２の制御プログラムは、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成する第１の制御部と前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第２の制御部の制御プログラムであって、前記第１の制御部から前記発電手段および前記電動機の運転指令を入力するモジュールと、前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転指令と前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するモジュールと、を備えることを要旨とする。
この本発明の第２の制御プログラムでは、このプログラムを動力出力装置の発電手段と電動機と蓄電手段とを制御する制御手段の第２の制御部にインストールして実行することにより、第１の制御部から発電手段や電動機の運転指令を入力すると共に発電手段や電動機の運転状態を入力し、入力した運転指令と運転状態とに基づいて発電手段と電動機とを蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御することができる。したがって、第１の制御部により運転指令が作成されたタイミングから第２の制御部により発電手段や電動機が運転制御されるタイミングまでに通信ラグなどにより時間を要しても、第２の制御部が蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段と電動機とを運転制御することができる。この結果、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。
本発明の第３の制御プログラムは、動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第１の制御部と前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第１の制御部の制御プログラムであって、駆動に要求される要求動力を設定するモジュールと、前記第２の制御部から前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記設定した要求動力と前記入力した前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関の運転指令と前記電動機の運転指令とを作成するモジュールと、前記作成した前記電動機の運転指令を前記第２の制御部に送信するモジュールと、を備えることを要旨とする。
この本発明の第３の制御プログラムでは、このプログラムを動力出力装置の内燃機関と電動機と蓄電手段とを制御する制御手段の第１の制御部にインストールして実行することにより、駆動に要求される要求動力を設定すると共に第２の制御部から電動機の運転状態を入力し、設定した要求動力と入力した運転状態とに基づいて蓄電手段の入出力制限の範囲内で内燃機関の運転指令と電動機の運転指令とを作成し、作成した電動機の運転指令を第２の制御部に送信することができる。この結果、運転指令に基づいて内燃機関を運転制御すると共に運転指令に基づいて電動機を運転制御することにより、内燃機関や電動機をより適正に制御することができる。
本発明の第４の制御プログラムは、動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記電動機の運転指令を作成する第１の制御部と前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第２の制御部の制御プログラムであって、前記第１の制御部から前記電動機の運転指令を入力するモジュールと、前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記入力した前記電動機の運転指令と前記入力した前記電動機の運転状態とに基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するモジュールと、を備えることを要旨とする。
この本発明の第３の制御プログラムでは、このプログラムを動力出力装置の内燃機関と電動機と蓄電手段とを制御する制御手段の第２の制御部にインストールして実行することにより、第１の制御部から電動機の運転指令を入力すると共に電動機の運転状態を入力し、入力した運転指令と運転状態とに基づいて電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御することができる。したがって、第１の制御部により運転指令が作成されたタイミングから第２の制御部により電動機が運転制御されるタイミングまでに通信ラグなどにより時間を要しても、第２の制御部が蓄電手段の入出力制限の範囲内で電動機を運転制御することができる。この結果、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。

図１は、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、
図２は、バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図、
図３は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図、
図４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、
図５は、要求トルク設定用マップの一例を示す説明図、
図６は、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、
図７は、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、
図８は、モータＥＣＵ４０により実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャート、
図９は、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、
図１０は、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、
図１１は、変形例の燃料電池車３２０の構成の概略を示す構成図である。

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、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
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にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４０ａ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、ＣＰＵ４０ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４０ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ４０ｃ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。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ポートを介して入力されており、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などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、通信ポートを介して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に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）や充放電要求量Ｐｂ＊，入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどを計算している。ここで、残容量（ＳＯＣ）は、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計算することができる。また、充放電要求量Ｐｂ＊は、残容量（ＳＯＣ）により設定することができる。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより計算することができる。図２に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図３にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。バッテリＥＣＵ５２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残容量（ＳＯＣ）や充放電要求量Ｐｂ＊，入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどバッテリ５０の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。
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。
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、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（例えば数ｍｓｅｃ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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，充放電要求量Ｐｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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。また、充放電要求量Ｐｂ＊やバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２により設定され又は計算されたものを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やブレーキペダルポジションＢＰ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としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊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。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
続いて、設定した要求パワー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Ｓ１２０）。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、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）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Ｓ１３０）。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７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軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、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＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、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。
Ｎｍ１＊＝Ｎｅ＊・（１＋ρ）／ρ−Ｎｍ２／（Ｇｒ・ρ） （１）
Ｔｍ１＊＝前回Ｔｍ１＊＋ｋ１（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）＋ｋ２∫（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）ｄｔ （２）
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔから計算したモータ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）と損失Ｌｓｅｔとを減じた値をモータ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下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａ×を次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１４０）、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（５）により計算し（ステップＳ１５０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘにより仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１６０）。ここで、損失Ｌｓｅｔには、モータＭＧ１の損失Ｌｍ１やモータＭＧ２の損失Ｌｍ２，補機損失Ｌａ，コンデンサ充放電電力Ｐｃが含まれる。補機損失Ｌａやコンデンサ充放電電力Ｐｃについては図示しないルーチンにより設定される。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、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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（５）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。
Ｔｍｉｎ＝（Ｗｉｎ−Ｔｍ１＊・Ｎｍ１−Ｌｓｅｔ）／Ｎｍ２ （３）
Ｔｍａｘ＝（Ｗｏｕｔ−Ｔｍ１＊・Ｎｍ１−Ｌｓｅｔ）／Ｎｍ２ （４）
Ｔｍ２ｔｍｐ＝（Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ）／Ｇｒ （５）
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＊についてはバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと共にモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１７０）、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。モータＭＧ１，Ｍｇ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊およびバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを受信したモータＥＣＵ４０は、図８に例示するモータ制御ルーチンを実行することによりモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。以下、モータＥＣＵ４０により実行されるモータ制御ルーチン（図８）を用いてモータ制御について説明する。なお、モータ制御ルーチンは、モータＥＣＵ４０により所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
モータ制御ルーチンが実行されると、モータＥＣＵ４０のＣＰＵ４０ａは、まず、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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Ｓ２００）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊やバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、実施例ではハイブリッド用電子制御ユニット７０により送信されたものを受信しＲＡＭ４０ｃの所定アドレスに書き込んだものを入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、図示しない回転数計算ルーチンにより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てＲＡＭ４０ｃに書き込まれたものを入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動したときにモータＭＧ１，ＭＧ２により消費あるいは発電される電力としてのモータ電力Ｐｍ１，Ｐｍ２をトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を乗じて計算すると共に、（ステップＳ２１０）、計算したモータ電力Ｐｍ１，Ｐｍ２の和に損失Ｌｓｅｔを加えてバッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏを計算し（ステップＳ２２０）、計算した入出力電力Ｐｉｏをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと比較する（ステップＳ２３０）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊はハイブリッド用電子制御ユニット７０によりバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となるように設定されたものであるから、ハイブリッド用電子制御ユニット７０による駆動制御ルーチン（図４参照）の起動頻度に比してモータＥＣＵ４０によるモータ制御ルーチンの起動頻度が多いときやハイブリッド用電子制御ユニット７０からモータＥＣＵ４０への通信に要する時間に基づく遅れ（通信ラグ）を考えなければ、計算した入出力電力Ｐｉｏは入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる。しかし、モータＥＣＵ４０によるモータ制御ルーチンの起動頻度や通信ラグを考えると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によってトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したときのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とモータＥＣＵ４０によりモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するときのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とが異なる場合が生じる。このとき、計算したバッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏが入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲外となる。
ステップＳ２３０でバッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏが入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内、即ち入出力電力Ｐｉｏが入力制限Ｗｉｎ以上で出力制限Ｗｏｕｔ以下のときには、バッテリ５０の過大な電力による充放電は行なわれないと判断し、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されたトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊がモータＭＧ１，ＭＧ２から出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御して（ステップＳ３００）、本ルーチンを終了する。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２からトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に相当するトルクが出力される。
ステップＳ２３０でバッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏが入力制限Ｗｉｎより小さいときには、バッテリ５０の過大な電力による充電が行なわれると判断し、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内となるよう次式（６）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再設定し（ステップＳ２４０）、再設定したトルク指令Ｔｍ１＊をハイブリッド用電子制御ユニット７０に送信する（ステップＳ２５０）。そして、再設定したトルク指令Ｔｍ１＊がモータＭＧ１から出力されると共にハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されたトルク指令Ｔｍ２＊がモータＭＧ２から出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御して（ステップＳ３００）、本ルーチンを終了する。これにより、バッテリ５０の過大な電力による充電が抑止される。なお、モータＭＧ１のトルクを変更すると、モータＭＧ１の回転軸が動力分配統合機構３０を介してエンジン２２のクランクシャフト２６に接続されていることから、エンジン２２の回転数Ｎｅが予期しない高い回転数となる場合が生じる。実施例では、このエンジン２２が予期しない高い回転数で回転しないようにステップＳ２５０で再設定したトルク指令Ｔｍ１＊をハイブリッド用電子制御ユニット７０に送信している。実施例では、この再設定したトルク指令Ｔｍ１＊を受信したハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２の回転数Ｎｅが急増しないように吸気タイミングを変更する制御信号や燃料噴射量を変更する制御信号，点火時期を変更する制御信号などをエンジンＥＣＵ２４に送信し、エンジンＥＣＵ２４はこれらの制御信号に基づいてエンジン２２を制御する。これにより、エンジン２２が予期しない高い回転数で回転するのを抑止している。
Ｔｍ１＊＝［Ｗｉｎ−（Ｐｍ２＋Ｌｓｅｔ）］／Ｎｍ１ （６）
ステップＳ２３０でバッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏが出力制限Ｗｏｕｔより大きいときには、バッテリ５０の過大な電力による放電が行なわれると判断し、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるよう次式（７）によりモータＭＧ２を再設定し（ステップＳ２６０）、再設定したトルク指令Ｔｍ２＊が値０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２７０）。再設定したトルク指令Ｔｍ２＊が値０以上のときには、再設定したトルク指令Ｔｍ２＊がモータＭＧ２から出力されると共にハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されたトルク指令Ｔｍ１＊がモータＭＧ１から出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御して（ステップＳ３００）、本ルーチンを終了する。再設定したトルク指令Ｔｍ２＊が値０未満のときには、トルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定すると共に（ステップＳ２８０）、この値０のトルク指令Ｔｍ２＊をモータＭＧ２から出力するものとしてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるよう次式（７）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再設定し（ステップＳ２９０）、再設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊がモータＭＧ１，ＭＧ２から出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御して（ステップＳ３００）、本ルーチンを終了する。これにより、バッテリ５０の過大な電力による放電が抑止される。なお、再設定したトルク指令Ｔｍ２＊が値０のときにトルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再設定することによりバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内とするのは、車両が予期しない挙動を示すのを抑制するためである。即ち、トルク指令Ｔｍ２＊が値０未満となるときには、車両が前進しているときにはモータＭＧ２を回生して制動するトルクを出力することになり、車両が停止しているときにはモータＭＧ２から車両を後進させるトルクを出力することになるため、車両の状態によっては運転者の予期しない挙動を示す場合が生じるため、これを抑止する必要があるのである。なお、式（７）中にモータ電力Ｐｍ２が生じないのはトルク指令Ｔｍ２＊に値０が設定されるからである。
Ｔｍ１＊＝（Ｗｏｕｔ−Ｌｓｅｔ）／Ｎｍ１ （７）
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とに通信ラグが生じたり、ハイブリッド用電子制御ユニット７０による駆動制御ルーチンの起動頻度とモータＥＣＵ４０によるモータ制御ルーチンの起動頻度が異なるものであっても、モータＥＣＵ４０によりバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定するから、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動することができる。この結果、過大な電力によるバッテリ５０の充放電を抑止することができる。しかも、バッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏが入力制限Ｗｉｎより小さいときには通常発電（回生）制御されるモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内となるよう再設定するから、容易にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動することができる。このとき、再設定したトルク指令Ｔｍ１＊をハイブリッド用電子制御ユニット７０に送信し、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からエンジンＥＣＵ２４にエンジン２２の回転数Ｎｅが急増しないように制御信号を送信するから、トルク指令Ｔｍ１＊の再設定に伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅが予期しない高い回転数となるのを抑止することができる。また、バッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏが出力制限Ｗｏｕｔより大きいときには通常駆動（カ行）制御されるモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるよう再設定するから、容易にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動することができる。このとき、再設定したトルク指令Ｔｍ２＊が値０未満となるときにはトルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定すると共にバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再設定するから、トルク指令Ｔｍ２＊を値０未満に設定することにより生じ得る車両が予期しない挙動を示すなどの不都合を回避することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏが入力制限Ｗｉｎより小さいときにはモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内となるよう再設定するものとしたが、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とをバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内となるよう再設定するものとしてもよいし、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊だけを入力制限Ｗｉｎの範囲内となるよう再設定するものとしても差し支えない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏが出力制限Ｗｏｕｔより大きいときにはモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内となるよう再設定するものとしたが、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるよう再設定するものとしてもよいし、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊だけを出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるよう再設定するものとしても差し支えない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の入出力電力Ｐｉｏが入力制限Ｗｉｎより小さいときにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再設定したときには、再設定したトルク指令Ｔｍ１＊をハイブリッド用電子制御ユニット７０に送信するものとしたが、こうした送信は行なわないものとしても差し支えない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊と共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔをモータＥＣＵ４０に送信するものとしたが、モータＥＣＵ４０はバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔについてはバッテリＥＣＵ５２から入力するものとしてもかまわない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図９における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続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６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１０の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と動力分配統合機構３０と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ５０とを備えると共に車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とを備えるものとしたが、エンジンと走行用のモータとバッテリとを備えると共に車両全体を制御する制御装置とモータを駆動制御する制御装置とを備えるものであれば、如何なる構成としても差し支えない。
実施例では、エンジン２２と、二つのモータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリ５０と、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と、エンジンＥＣＵ２４と、モータＥＣＵ４０と、バッテリＥＣＵ５２とを備える動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０として説明したが、例えば、図１１に示すように、図示しない固体高分子型の燃料電池スタックを備える燃料電池システム３２２と、燃料電池システム３２２からの発電電力を用いて駆動用の動力を出力可能なモータＭＧと、燃料電池システム３２２やモータＭＧと電力のやりとりが可能なバッテリ３５０と、燃料電池システム３２２の運転指令やモータＭＧのトルク指令を設定して送信するハイブリッド用電子制御ユニット７０に相当する駆動用電子制御ユニット３７０と、燃料電池システム３２２の運転指令を受信して燃料電池システムを運転する燃料電池用電子制御ユニット（燃料電池ＥＣＵ）３２４と、モータＭＧのトルク指令を受信してモータＭＧを駆動制御するモータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）３４０と、バッテリ３５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）３５２とを備える動力出力装置を搭載する燃料電池車３２０の形態としてもよい。この場合でも、実施例のハイブリッド自動車２０と同様に、駆動用電子制御ユニット３７０とモータＥＣＵ３４０とに通信ラグが生じたり、駆動用電子制御ユニット３７０による駆動制御ルーチンの起動頻度とモータＥＣＵ３４０によるモータ制御ルーチンの起動頻度が異なるものであっても、モータＥＣＵ３４０によりバッテリ３５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となるようモータＭＧのトルク指令を設定してモータＭＧを駆動することができる。この結果、過大な電力によるバッテリ３５０の充放電を抑止することができる。
実施例では、本発明の一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に適用して説明したが、ハイブリッド自動車に搭載しない動力出力装置としてもよい。この場合、ハイブリッド装置は、自動車以外の車両や船舶，航空機などの種々の移動体に搭載されるものとしてもよいし、建設機械などの移動しない設備に組み込まれるものとしても差し支えない。
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。

動力出力装置の製造産業や車両の製造産業に利用可能である。

Claims (21)

1. 動力を出力する動力出力装置であって、
   燃料の供給を受けて発電する発電手段と、
   駆動用の動力を出力可能な電動機と、
   前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   駆動に要求される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対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段と前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、
   前記主制御手段と通信により情報のやりとりが可能で、前記主制御手段から通信により入力した運転指令に基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、
   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、
   前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の入出力制限を設定する入出力制限設定手段を備え、
   前記主制御手段は、前記入出力制限設定手段により設定された入出力制限を用いて前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成すると共に該作成した運転指令と前記設定された入出力制限とを前記運転制御手段に送信する手段である
   動力出力装置。
3. 請求項１または２記載の動力出力装置であって、
   前記運転制御手段は、前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力すると共に該運転状態と前記運転指令とに基づいて該運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲内となるか否かを検証し、該運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲外となるときには前記発電手段および前記電動機の運転が該入出力制限の範囲内となるよう該運転指令を修正すると共に該修正した運転指令を用いて前記発電手段および前記電動機を運転制御する手段である
   動力出力装置。
4. 請求項３記載の動力出力装置であって、
   前記運転制御手段は、前記運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における入力制限の範囲を超えるときには、前記発電手段の運転指令を該入力制限の範囲内に近づく方向で修正し、前記運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における出力制限の範囲を超えるときには、前記電動機の運転指令を該出力制限の範囲内に近づく方向で修正する手段である
   ハイブリッド装置。
5. 請求項４記載の動力出力装置であって、
   前記運転制御手段は、前記電動機の運転指令を前記出力制限の範囲内に近づく方向で修正する際には該電動機による発電が行なわれない範囲内で修正する手段である
   動力出力装置。
6. 請求項５記載の動力出力装置であって、
   前記運転制御手段は、前記電動機による発電が行なわれない範囲内で該電動機の運転指令を修正しても前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における出力制限の範囲を超えるときには前記発電手段の運転指令を該出力制限の範囲内に近づく方向で修正する手段である
   動力出力装置。
7. 請求項４記載の動力出力装置であって、
   前記発電手段は、内燃機関を備え、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する手段であり、
   前記主制御手段は、前記運転制御手段が前記発電手段の運転指令を前記入力制限の範囲内に近づく方向で修正したときには、前記内燃機関からの出力が小さくなる方向で該内燃機関を運転制御する手段である
   動力出力装置。
8. 請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記発電手段は、内燃機関を備え、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する手段である
   動力出力装置。
9. 請求項７または８記載の動力出力装置であって、
   前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って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電力動力入出力手段を備える手段である
   動力出力装置。
10. 請求項９記載の動力出力装置であって、
    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回転軸との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に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記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
    動力出力装置。
11. 請求項９記載の動力出力装置であって、
    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の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である動力出力装置。
12. 請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記発電手段は、燃料電池を有する燃料電池装置である
    動力出力装置。
13. 動力を出力する動力出力装置であって、
    動力源として内燃機関と、
    駆動用の動力を出力可能な電動機と、
    前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
    駆動に要求される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対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関を運転制御すると共に前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、
    前記主制御手段と通信により情報のやりとりが可能で、前記主制御手段から通信により入力した運転指令に基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、
    を備える動力出力装置。
14. 請求項１３記載の動力出力装置であって、
    前記運転制御手段は、前記電動機の運転状態を入力すると共に該運転状態と前記運転指令とに基づいて該運転指令による前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲内となるか否かを検証し、該運転指令による前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲外となるときには該入出力制限の範囲内となるよう該運転指令を修正する手段である
    動力出力装置。
15. 請求項１ないし１４いずれか記載の動力出力装置を駆動源として搭載する車両。
16. 燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第１の制御部と該第１の制御部と通信により情報のやりとりが可能で前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    前記第１の制御部により、駆動に要求される要求動力を設定し、該設定した要求動力と前記第２の制御部に入力された前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成し、
    前記第２の制御部により、前記第１の制御部により作成された運転指令と前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する
    動力出力装置の制御方法。
17. 動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第１の制御部と該第１の制御部と通信により情報のやりとりが可能で前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    前記第１の制御部により、駆動に要求される要求動力を設定し、該設定した要求動力と前記第２の制御部に入力された前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関の運転指令と前記電動機の運転指令とを作成し、
    前記第２の制御部により、前記第１の制御部により作成された前記電動機の運転指令と前記電動機の運転状態とに基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する
    動力出力装置の制御方法。
18. 燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第１の制御部と該第１の制御部と通信により情報のやりとりが可能で前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第１の制御部の制御プログラムであって、
    駆動に要求される要求動力を設定するモジュールと、
    前記第２の制御部から前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、
    前記設定した要求動力と前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成するモジュールと、
    前記作成した前記発電手段および前記電動機の運転指令を前記第２の制御部に送信するモジュールと、
    を備える制御プログラム。
19. 燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成する第１の制御部と該第１の制御部と通信により情報のやりとりが可能で前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第２の制御部の制御プログラムであって、
    前記第１の制御部から通信により前記発電手段および前記電動機の運転指令を入力するモジュールと、
    前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、
    前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転指令と前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するモジュールと、
    を備える制御プログラム。
20. 動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第１の制御部と該第１の制御部と通信により情報のやりとりが可能で前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第１の制御部の制御プログラムであって、
    駆動に要求される要求動力を設定するモジュールと、
    前記第２の制御部から通信により前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、
    前記設定した要求動力と前記入力した前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関の運転指令と前記電動機の運転指令とを作成するモジュールと、
    前記作成した前記電動機の運転指令を前記第２の制御部に送信するモジュールと、
    を備える制御プログラム。
21. 動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記電動機の運転指令を作成する第１の制御部と該第１の制御部と通信により情報のやりとりが可能で前記電動機の運転状態を入力可能な第２の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第２の制御部の制御プログラムであって、
    前記第１の制御部から通信により前記電動機の運転指令を入力するモジュールと、
    前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、
    前記入力した前記電動機の運転指令と前記入力した前記電動機の運転状態とに基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するモジュールと、
    を備える制御プログラム。

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