JP4291824B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに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、遊星歯車機構にエンジンとモータＭＧ１と駆動軸とを接続すると共に駆動軸にモータＭＧ２を接続し、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりが可能なバッテリを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、装置に要求される要求パワーに基づいて効率のよい運転ポイントでエンジンを運転することにより、装置全体のエネルギ効率の向上を図っている。
特開平１０−９８８０５号公報

ところで、こうした動力出力装置は、車両などの限られたスペースに配置されることを考えるとできる限り小型であることが好ましいものの、運転者の要求にはできる限り対処することが望まれる。また、こうした動力出力装置では、バッテリへの過大な電力の入出力を抑制することも課題の一つとして考えられる。したがって、エンジンやモータＭＧ１，ＭＧ２をより適正に制御することが必要とされる。

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その制御方法は、内燃機関をより適正に運転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自動車並びにその制御方法は、蓄電手段に過大な電力が入力されるのを抑制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動力出力装置の制御方法は、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、
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と、
前記駆動軸に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のやりとりが可能な蓄電手段と、
装置に要求される要求パワーを設定する要求動力設定手段と、
前記電力動力入出力手段から出力している駆動力と前記内燃機関の回転数と前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャとに基づいて前記内燃機関から出力している推定パワーを演算する推定動力演算手段と、
前記駆動軸に出力される駆動軸パワーと前記蓄電手段の入力制限と前記推定された推定パワーとに基づいて前記内燃機関から出力可能な上限パワーを設定する上限パワー設定手段と、
前記設定された要求パワーを前記設定された上限パワーによって制限して前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、
前記設定された目標パワーが所定の制約をもって前記内燃機関から出力されると共に前記要求パワーに基づく駆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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
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、電力動力入出力手段から出力している駆動力と内燃機関の回転数と内燃機関および電力動力入出力手段からなる系のイナーシャとに基づいて内燃機関から出力している推定パワーを演算すると共に演算した推定パワーと駆動軸に出力される駆動軸パワーと蓄電手段の入力制限とに基づいて内燃機関から出力可能な上限パワーを設定し、設定した上限パワーによって装置に要求される要求パワーを制限して内燃機関から出力すべき目標パワーを設定し、設定した目標パワーが所定の制約をもって内燃機関から出力されると共に要求パワーに基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。即ち、内燃機関および電力動力入出力手段からなる系のイナーシャを考慮して演算した推定パワーと駆動軸パワーと蓄電手段の入力制限とに基づいて上限パワーを設定し、設定した上限パワーによって要求パワーを制限して内燃機関から出力すべき目標パワーを設定するのである。これにより、イナーシャを考慮しないものに比して目標パワーをより適正に設定することができ、内燃機関をより適正な範囲内で運転することができる。また、蓄電手段への過大な電力の入力も抑制することができる。もとより、要求パワーに基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。ここで、「駆動軸パワー」には、駆動軸に現在出力している現在パワーや駆動軸に要求される駆動軸要求パワーなどが含まれる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記推定動力演算手段は、前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系の慣性モーメントと前記内燃機関の回転数の時間微分との積に基づいて前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャを演算する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関および電力動力入出力手段からなる系のイナーシャをより適正に演算することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記推定動力演算手段は、前記内燃機関が始動されてからの時間に基づいて反映率を設定し、前記電力動力入出力手段から出力している駆動力と前記内燃機関の回転数と前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャに該設定した反映率を乗じたものとに基づいて前記推定パワーを演算する手段であるものとすることもできる。この場合、前記推定動力演算手段は、前記内燃機関が始動されてから所定時間が経過しているときには第１の所定値を前記反映率として設定し、前記内燃機関が始動されてから前記所定時間が経過していないときには前記第１の所定値より小さい第２の所定値を前記反映率として設定するものとすることもできる。内燃機関が始動された直後は内燃機関のフリクションが大きく内燃機関の回転が不安定となっていることがあるが、こうすれば、内燃機関の回転が不安定なときに、回転変動に伴う系のイナーシャが過剰に加味されて推定パワーが演算されてしまうのを抑制することができる。この結果、内燃機関が始動されてから所定時間が経過しているか否かに応じて推定パワーをより適正に演算することができる。

さらに、本発明の動力出力想定において、前記内燃機関の温度である機関温度を検出する機関温度検出手段を備え、前記推定動力演算手段は、前記検出された機関温度に基づいて反映率を設定し、前記電力動力入出力手段から出力している駆動力と前記内燃機関の回転数と前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャに該設定した反映率を乗じたものとに基づいて前記推定パワーを演算する手段であるものとすることもできる。この場合、前記推定動力演算手段は、前記検出された機関温度が低いほど小さくなる傾向に前記反映率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、内燃機関の温度が低いときに、内燃機関のフリクションが大きくなることによってフリクションに基づく回転変動に伴う系のイナーシャが過剰に加味されて推定パワーが演算されてしまうのを抑制することができる。この結果、機関温度に応じて推定パワーをより適正に演算することができる。

あるいは、本発明の動力出力装置において、前記上限パワー設定手段は、前記駆動軸に出力される駆動軸パワーと前記蓄電手段の入力制限とに基づいて仮上限パワーを設定し、該設定した仮上限パワーと前記推定された推定パワーとに基づいて前記上限パワー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、上限パワーをより適正に設定することができる。この場合、前記上限パワー設定手段は、前記駆動軸に出力される駆動軸パワーと前記蓄電手段の入力制限との差として前記仮上限パワーを設定し、該設定した仮上限パワーと前記推定された推定パワーとの差に基づくフィードバック項を前記仮上限パワーに加えて前記上限パワーを設定する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の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、前記第３の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取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力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対回転子電動機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、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と、前記駆動軸に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のやりとりが可能な蓄電手段と、装置に要求される要求パワーを設定する要求動力設定手段と、前記電力動力入出力手段から出力している駆動力と前記内燃機関の回転数と前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャとに基づいて前記内燃機関から出力している推定パワーを演算する推定動力演算手段と、前記駆動軸に出力される駆動軸パワーと前記蓄電手段の入力制限と前記推定された推定パワーとに基づいて前記内燃機関から出力可能な上限パワーを設定する上限パワー設定手段と、前記設定された要求パワーを前記設定された上限パワーによって制限して前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、前記設定された目標パワーが所定の制約をもって前記内燃機関から出力されると共に前記要求パワーに基づく駆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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸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、内燃機関をより適正に運転することができる効果や装置に要求される要求パワーに基づく駆動力を駆動軸に出力することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

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と、前記駆動軸に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のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）装置に要求される要求パワーを設定し、
（ｂ）前記電力動力入出力手段から出力している駆動力と前記内燃機関の回転数と前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャとに基づいて前記内燃機関から出力している推定パワーを演算し、
（ｃ）前記駆動軸に出力される駆動軸パワーと前記蓄電手段の入力制限と前記推定された推定パワーとに基づいて前記内燃機関から出力可能な上限パワーを設定し、
（ｄ）前記設定された要求パワーを前記設定された上限パワーによって制限して前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定し、
（ｅ）前記設定された目標パワーが所定の制約をもって前記内燃機関から出力されると共に前記要求パワーに基づく駆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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する
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、電力動力入出力手段から出力している駆動力と内燃機関の回転数と内燃機関および電力動力入出力手段からなる系のイナーシャとに基づいて内燃機関から出力している推定パワーを演算すると共に演算した推定パワーと駆動軸に出力される駆動軸パワーと蓄電手段の入力制限とに基づいて内燃機関から出力可能な上限パワーを設定し、設定した上限パワーによって装置に要求される要求パワーを制限して内燃機関から出力すべき目標パワーを設定し、設定した目標パワーが所定の制約をもって内燃機関から出力されると共に要求パワーに基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。即ち、内燃機関および電力動力入出力手段からなる系のイナーシャを考慮して演算した推定パワーと駆動軸パワーと蓄電手段の入力制限とに基づいて上限パワーを設定し、設定した上限パワーによって要求パワーを制限して内燃機関から出力すべき目標パワーを設定するのである。これにより、イナーシャを考慮しないものに比して目標パワーをより適正に設定することができ、内燃機関をより適正な範囲内で運転することができる。また、蓄電手段への過大な電力の入力も抑制することができる。もとより、要求パワーに基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。

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、減速ギヤ３５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、クランクシャフト２６のクランク角を検出するクランク角センサ２３などエンジン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。

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。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂ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Ａｃｃ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。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、こうして構成されたハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランク角センサ２３により検出されるクランクシャフト２６のクランク角に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、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。さらに、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（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。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂと残容量（ＳＯＣ）と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＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルク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３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰ＊は、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が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊との和により設定するものとした。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除することにより求めたり、車速Ｖに換算計数ｋを乗じることにより求めたりすることができる。

続いて、モータＭＧ１の慣性係数Ｉｍ１とエンジン２２の慣性係数Ｉｅと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてエンジン２２からみたエンジン２２とモータＭＧ１とからなる慣性系の慣性モーメントＩを次式（１）により計算すると共に計算した慣性モーメントＩにエンジン２２の回転数Ｎｅの時間微分、例えば今回入力されたエンジン２２の回転数Ｎｅと前回入力されたエンジン２２の回転数（前回Ｎｅ）との差をこのルーチンの実行間隔ｔ１で除したもの（（Ｎｅ−前回Ｎｅ）／ｔ１）を乗じることによりエンジン２２およびモータＭＧ１からなる系のイナーシャＴｉを式（２）により計算し（ステップＳ１２０）、計算した系のイナーシャＴｉと前回このルーチンが実行されたときに後述するステップＳ１９０で計算されたモータＭＧ１のトルク指令（前回Ｔｍ１＊）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとエンジン２２の回転数Ｎｅとを用いてエンジン２２から実際に出力しているパワーとしての推定パワーＰｅｅｓｔを式（３）により計算する（ステップＳ１３０）。したがって、推定パワーＰｅｅｓｔは、イナーシャＴｉを考慮しないものに比して、エンジン２２の回転数Ｎｅが大きくなるときには大きくなり、エンジン２２の回転数Ｎｅが小さくなるときには小さくなる。このようにエンジン２２およびモータＭＧ１からなる系のイナーシャＴｉを考慮することにより、推定パワーＰｅｅｓｔをイナーシャＴｉを考慮しないものに比してより適正に計算することができる。

次に、前回このルーチンが実行されたときに設定された要求トルク（前回Ｔｒ＊）にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じることにより駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに現在出力しているパワーとしての現在パワーＰｒを次式（４）により計算し（ステップＳ１４０）、計算した現在パワーＰｒからバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを減じることにより仮上限パワーＰｅｍａｘｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ１５０）、計算した仮上限パワーＰｅｍａｘｔｍｐとステップＳ１３０で計算した推定パワーＰｅｅｓｔとを用いてエンジン２２から出力可能なパワーの上限としての上限パワーＰｅｍａｘを式（６）により計算し（ステップＳ１６０）、計算した上限パワーＰｅｍａｘによってステップＳ１１０で設定した要求パワーＰ＊を制限してエンジン２２から出力すべき目標パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１７０）。ここで、式（６）は、フィードバック制御における関係式であり、式（６）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項における「ｋ２」は積分項のゲインである。即ち、式（６）は、仮上限パワーＰｅｍａｘｔｍｐと推定パワーＰｅｅｓｔとの差に基づくフィードバック項を仮上限パワーＰｅｍａｘｔｍｐに加えることにより上限パワーＰｅｍａｘを計算する式となる。いま、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに比較的大きなパワーが要求されてエンジン２２の回転数Ｎｅが大きくなる場合を考える。この場合、イナーシャＴｉを考慮しないものに比して、前述したように推定パワーＰｅｅｓｔは大きくなるから、上限パワーＰｅｍａｘは小さくなる。したがって、エンジン２２から出力すべき目標パワーＰｅ＊はイナーシャＴｉを考慮しないものに比してより制限されることになる。これにより、エンジン２２をより適正な範囲内で運転することができる。また、上限パワーＰｅｍａｘを計算する際にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを考慮することにより、バッテリ５０に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。一方、エンジン２２の回転数Ｎｅが小さくなる場合には、イナーシャＴｉを考慮しないものに比して上限パワーＰｅｍａｘは大きくなるが、この場合、回転数Ｎｅが大きくなる場合に比して要求パワーＰ＊は大きくないと考えられ、それほど問題とはならない。

こうして目標パワーＰｅ＊を設定すると、設定した目標パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１８０）。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目標パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定することにより行なわれる。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＊を設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと目標パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、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（７）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（８）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１９０）。ここで、式（７）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５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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（７）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（８）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（８）中、右辺第２項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ４」は積分項のゲインである。

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と計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを次式（９）および式（１０）により計算すると共に（ステップＳ２００）、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（１１）により計算し（ステップＳ２１０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２２０）。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（１１）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

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＊と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Ｓ２３０）、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。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２およびモータＭＧ１からなる系のイナーシャＴｉを考慮してエンジン２２から出力している推定パワーＰｅｅｓｔを計算するから、系のイナーシャＴｉを考慮しないものに比して推定パワーＰｅｅｓｔをより適正に計算することができる。また、こうして計算した推定パワーＰｅｅｓｔを用いてエンジン２２から出力可能なパワーの上限としての上限パワーＰｅｍａｘを計算し、これによって要求パワーＰ＊を制限してエンジン２２から出力すべき目標パワーＰｅ＊を設定するから、エンジン２２の回転数Ｎｅが大きくなる場合にはイナーシャＴｉを考慮しないものに比して目標パワーＰｅ＊はより制限されることになり、エンジン２２をより適正な範囲内で運転することができる。しかも、上限パワーＰｅｍａｘを計算する際には、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎも考慮しているから、バッテリ５０への過大な電力の入力も抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２およびモータＭＧ１からなる系のイナーシャＴｉを計算するのに、エンジン２２およびモータＭＧ１からなる系の慣性モーメントＩにエンジン２２の回転数Ｎｅの時間微分を乗じることにより計算するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅに代えてエンジン２２の回転角速度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、前回設定された要求トルク（前回Ｔｒ＊）にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じることにより駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに現在出力している現在パワーＰｒを計算すると共に計算した現在パワーＰｒとバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとに基づいて仮上限パワーＰｅｍａｘｔｍｐを設定するものとしたが、今回設定された要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じることにより駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される駆動軸要求パワーＰｒ＊を計算すると共に計算した駆動軸要求パワーＰｒ＊とバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとに基づいて仮上限パワーＰｅｍａｘｔｍｐを設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、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに現在出力している現在パワーＰｒとバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとに基づいて仮上限パワーＰｅｍａｘｔｍｐを設定すると共に設定した仮上限パワーＰｅｍａｘｔｍｐとエンジン２２から出力している推定パワーＰｅｅｓｔとに基づいて上限パワーＰｅｍａｘを設定するものとしたが、仮上限パワーＰｅｍａｘｔｍｐを設定することなく、現在パワーＰｒとバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと推定パワーＰｅｅｓｔとに基づいて直接的に上限パワーＰｅｍａｘを設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、エンジン２２およびモータＭＧ１からなる系のイナーシャＴｉをそのまま用いて推定パワーＰｅｅｓｔを設定するものとしたが、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過しているか否かやエンジン２２を冷却する冷却水の温度などに基づいて反映率αを設定すると共にこの反映率αを系のイナーシャＴｉに乗じたものを用いて推定パワーＰｅｅｓｔを設定するものとしてもよい。この構成について第２実施例として以下に説明する。

図６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２０Ｂ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２０Ｂは、エンジン２２を冷却する冷却水の温度である冷却水温Ｔｗを検出してエンジンＥＣＵ２４に入力する温度センサ２３ｂを備える点や、指示に基づいて計時するタイマ７８をハイブリッド用電子制御ユニット７０が備える点を除いて図１に例示した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成をしている。したがって、重複した説明を回避するため、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂのハード構成のうち第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成については、第１実施例のハイブリッド自動車２０のハード構成と同一の符号を付した。

第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、図２の駆動制御ルーチンに代えて図７の駆動制御ルーチンを実行する。以下、図２のルーチンと異なる処理を中心に第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂの動作について説明する。なお、図７のルーチンのうち図２のルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付した。

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、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，エンジン回転数Ｎｅ，モータ回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどに加えて冷却水温Ｔｗを入力し（ステップＳ１００ｂ）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて前述の図３の要求トルク設定用マップを用いて要求トルクＴｒ＊を設定すると共に設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊との和により要求パワーＰ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、冷却水温Ｔｗは、温度センサ２３ｂにより検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。

続いて、設定した要求パワーＰ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１１２）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２を効率よく運転可能なパワーの下限値などに設定され、エンジン２２の特性などにより定められる。目標パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときには、エンジン２２が運転されているか否かを判定し（ステップＳ１１４）、エンジン２２が運転されていないと判定されたときには、エンジン２２を始動すると共に（ステップＳ１１６）、タイマ７８をスタートさせる（ステップＳ１１８）。一方、エンジン２２が運転されていると判定されたときには、ステップＳ１１６，Ｓ１１８の処理を行なわない。

そして、モータＭＧ１の慣性係数Ｉｍ１とエンジン２２の慣性係数Ｉｅと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてエンジン２２からみたエンジン２２およびモータＭＧ１からなる慣性系の慣性モーメントＩを前述の式（１）により計算すると共に計算した慣性モーメントＩにエンジン２２の回転数Ｎｅの時間微分を乗じることによりエンジン２２およびモータＭＧ１からなる系のイナーシャＴｉを式（２）により計算し（ステップＳ１２０）、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１２２）。ここで、所定時間は、エンジン２２が始動されてからエンジン２２の回転が安定するまでの時間として設定され、エンジン２２の特性などにより定められる。また、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過したか否かの判定は、エンジン２２が始動されたときにスタートされたタイマ７８の値を用いて行なうことができる。

そして、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過しているか否かと冷却水温Ｔｗとに基づいて反映率αを設定し（ステップＳ１２４，Ｓ１２６）、設定した反映率αをエンジン２２およびモータＭＧ１からなる系のイナーシャＴｉに乗じたものと前回のモータＭＧ１のトルク指令（前回Ｔｍ１＊）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとエンジン２２の回転数Ｎｅとを用いて次式（１２）によりエンジン２２から実際に出力しているパワーとしての推定パワーＰｅｅｓｔを計算し（ステップＳ１３０）、ステップＳ１４０以降の処理を実行する。ここで、反映率αは、実施例では、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過しているか否かと冷却水温Ｔｗと反映率αとの関係を予め実験などに基づいて定めて反映率設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過しているか否かと冷却水温Ｔｗとが与えられると記憶したマップから対応する反映率αを導出して設定するものとした。反映率設定用マップの一例を図８に示す。反映率αは、図示するように、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過しているときには冷却水温Ｔｗが低いほど値１以下の正の所定値α１から値０に向けて小さくなる傾向に設定され、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過していないときには冷却水温Ｔｗが低いほど所定値α１より小さい正の所定値α２から値０に向けて小さくなる傾向に設定されるものとした。ここで、所定値α１，α２は、エンジン２２の特性などに基づいて設定される。いま、エンジン２２が始動された直後を考える。このときには、始動されてから所定時間が経過しているときに比してエンジン２２や動力分配統合機構３０などを潤滑する潤滑オイルの粘性などに基づくフリクションが大きく、エンジン２２の回転が不安定となっていることがある。このとき、こうしたフリクションの大きさに拘わらずに一定の反映率α（例えば、所定値α１）をイナーシャＴｉに乗じたものを用いて推定パワーＰｅｅｓｔを計算すると、不安定な回転の変動に伴うイナーシャＴｉの影響が推定パワーＰｅｅｓｔや目標パワーＰｅ＊を設定する際に過剰に加味されてしまい、目標パワーＰｅ＊が変動することによってエンジン２２の回転を充分に安定させることができず、エンジン２２を効率のよい運転ポイントで運転することができないことによる燃費の悪化や回転変動に伴うノイズの発生などを招くことがある。しかも、第２実施例では、第１実施例と同様にモータＭＧ１，ＭＧ２がバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動されるよう制御するため、エンジン２２の回転を充分に安定させることができないと、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が不安定となり、モータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが不安定となることによってドライバビリティの悪化を招くことがある。一方、エンジン２２が始動された直後に、始動されてから所定時間が経過しているときよりも小さな反映率αを用いれば、イナーシャＴｉの影響が推定パワーＰｅｅｓｔや目標パワーＰｅ＊を設定する際に過剰に加味されるのを抑制することができ、推定パワーＰｅｅｓｔや目標パワーＰｅ＊をより適正に設定することができる。この結果、目標パワーＰｅ＊の変動が抑制されてエンジン２２の回転を充分に安定させることができ、燃費の悪化やノイズの発生などを抑制することができる。また、ドライバビリティの悪化を抑制することもできる。次に、エンジン２２が冷えているときを考える。このときには、前述の潤滑オイルの粘性が比較的大きくなることによってフリクションが比較的大きくなるため、冷却水温Ｔｗに拘わらず所定値α１または所定値α２を反映率αとして設定すると、大きなフリクションに基づくエンジン２２の回転変動に伴うイナーシャＴｉの影響が推定パワーＰｅｅｓｔや目標パワーＰｅ＊を設定する際に過剰に加味されてしまうことがある。一方、冷却水温Ｔｗが比較的低いときに反映率αを小さくすることにより、イナーシャＴｉの影響が推定パワーＰｅｅｓｔや目標パワーＰｅ＊を設定する際に過剰に加味されるのを抑制することができ、推定パワーＰｅｅｓｔや目標パワーＰｅ＊をより適正に設定することができる。

ステップＳ１１２で要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満のときには、エンジン２２が停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定すると共に（ステップＳ２４０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２５０）、ステップＳ２００以降の処理を実行する。値０の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が運転されているときにはエンジン２２を停止し、エンジン２２が停止されているときには、その状態を継続する。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂによれば、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過しているか否かおよび冷却水温Ｔｗに基づいて反映率αを設定すると共に設定した反映率αをイナーシャＴｉに乗じたものを用いて推定パワーＰｅｅｓｔを計算するから、エンジン２２の状態に応じて推定パワーＰｅｅｓｔをより適正に計算することができる。もとより、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同様に、推定パワーＰｅｅｓｔを用いてエンジン２２から出力可能なパワーの上限としての上限パワーＰｅｍａｘを計算し、これによって要求パワーＰ＊を制限してエンジン２２から出力すべき目標パワーＰｅ＊を設定するから、エンジン２２の回転数Ｎｅが大きくなる場合にはイナーシャＴｉを考慮しないものに比して目標パワーＰｅ＊はより制限されることになり、エンジン２２をより適正な範囲内で運転することができる。しかも、上限パワーＰｅｍａｘを計算する際には、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎも考慮しているから、バッテリ５０への過大な電力の入力も抑制することができる。

第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、図８の反映率設定用マップに示したように、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過したか否かおよび冷却水温Ｔｗに基づいて反映率αを設定するものとしたが、冷却水温Ｔｗに拘わらずにエンジン２２が始動されてから所定時間が経過したか否かだけに基づいて反映率αを設定するものとしてもよいし、冷却水温Ｔｗだけに基づいて反映率αを設定するものとしてもよい。また、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過したか否かに代えてエンジン２２が始動されてからの時間に基づいて反映率αを設定するものとしてもよい。この場合の反映率設定用マップの一例を図９に示す。図中、「ｔ」は、エンジン２２が始動されたときに計時が開始されるタイマ７８の値を示し、「０」，「ｔ１」，「ｔ２」，「ｔ３」はエンジン２２が始動されてからの時間を示し、「ｔ３」は前述の所定時間に相当するものとする。反映率αは、例えば、図示するように、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過していないときには時間の経過に伴って反映率αが大きくなる傾向に設定され、エンジン２２が始動されてから所定時間が経過した以降は時間の経過に拘わらずに設定されるものとすることができる。即ち、エンジン２２が始動されてから回転が安定していくのに伴って反映率αを大きくしていき、回転が安定した後には所定の反映率αを用いるものとすることができる。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂでは、モータＭＧ２の動力を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３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１０における駆動輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続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２０，２０Ｂ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１１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。

実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータ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、こうした動力出力装置を自動車以外の他の車両や船舶，航空機などに搭載するものとしてもよいし、動力出力装置の形態としてもよい。また、動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。

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。

本発明の一実施例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。 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。 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２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂ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。 反映率設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例の反映率設定用マップ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

２０，２０Ｂ，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランク角センサ、２３ｂ 温度センサ、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、３１ａ サンギヤ軸、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、３５ 減速ギヤ、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、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、７８ タイマ、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。

Claims (12)

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と、
   前記駆動軸に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のやりとりが可能な蓄電手段と、
   装置に要求される要求パワーを設定する要求動力設定手段と、
   前記電力動力入出力手段から出力している駆動力と前記内燃機関の回転数と前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャとに基づいて前記内燃機関から出力している推定パワーを演算する推定動力演算手段と、
   前記駆動軸に出力される駆動軸パワーと前記蓄電手段の入力制限と前記推定された推定パワーとに基づいて前記内燃機関から出力可能な上限パワーを設定する上限パワー設定手段と、
   前記設定された要求パワーを前記設定された上限パワーによって制限して前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、
   前記設定された目標パワーが所定の制約をもって前記内燃機関から出力されると共に前記要求パワーに基づく駆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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記推定動力演算手段は、前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系の慣性モーメントと前記内燃機関の回転数の時間微分との積に基づいて前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャを演算する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記推定動力演算手段は、前記内燃機関が始動されてからの時間に基づいて反映率を設定し、前記電力動力入出力手段から出力している駆動力と前記内燃機関の回転数と前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャに該設定した反映率を乗じたものとに基づいて前記推定パワーを演算する手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
4. 前記推定動力演算手段は、前記内燃機関が始動されてから所定時間が経過しているときには第１の所定値を前記反映率として設定し、前記内燃機関が始動されてから前記所定時間が経過していないときには前記第１の所定値より小さい第２の所定値を前記反映率として設定する手段である請求項３記載の動力出力装置。
5. 請求項１または２記載の動力出力装置であって、
   前記内燃機関の温度である機関温度を検出する機関温度検出手段を備え、
   前記推定動力演算手段は、前記検出された機関温度に基づいて反映率を設定し、前記電力動力入出力手段から出力している駆動力と前記内燃機関の回転数と前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャに該設定した反映率を乗じたものとに基づいて前記推定パワーを演算する手段である
   動力出力装置。
6. 前記推定動力演算手段は、前記検出された機関温度が低いほど小さくなる傾向に前記反映率を設定する手段である請求項５記載の動力出力装置。
7. 前記上限パワー設定手段は、前記駆動軸に出力される駆動軸パワーと前記蓄電手段の入力制限とに基づいて仮上限パワーを設定し、該設定した仮上限パワーと前記推定された推定パワーとに基づいて前記上限パワーを設定する手段である請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置。
8. 前記上限パワー設定手段は、前記駆動軸に出力される駆動軸パワーと前記蓄電手段の入力制限との差として前記仮上限パワーを設定し、該設定した仮上限パワーと前記推定された推定パワーとの差に基づくフィードバック項を前記仮上限パワーに加えて前記上限パワーを設定する手段である請求項７記載の動力出力装置。
9. 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の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、前記第３の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８いずれか記載の動力出力装置。
10. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力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対回転子電動機である請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置。
11. 請求項１ないし１０いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。
12. 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と、前記駆動軸に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のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）装置に要求される要求パワーを設定し、
    （ｂ）前記電力動力入出力手段から出力している駆動力と前記内燃機関の回転数と前記内燃機関および前記電力動力入出力手段からなる系のイナーシャとに基づいて前記内燃機関から出力している推定パワーを演算し、
    （ｃ）前記駆動軸に出力される駆動軸パワーと前記蓄電手段の入力制限と前記推定された推定パワーとに基づいて前記内燃機関から出力可能な上限パワーを設定し、
    （ｄ）前記設定された要求パワーを前記設定された上限パワーによって制限して前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定し、
    （ｅ）前記設定された目標パワーが所定の制約をもって前記内燃機関から出力されると共に前記要求パワーに基づく駆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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する
    動力出力装置の制御方法。

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