JPH1023721A - 動力出力装置 - Google Patents

動力出力装置

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JPH1023721A
JPH1023721A JP19282796A JP19282796A JPH1023721A JP H1023721 A JPH1023721 A JP H1023721A JP 19282796 A JP19282796 A JP 19282796A JP 19282796 A JP19282796 A JP 19282796A JP H1023721 A JPH1023721 A JP H1023721A
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JP
Japan
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motor
electric motor
torque
power output
power
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JP19282796A
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English (en)
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Sumikazu Shiyamoto
純和 社本
Kaoru Kubo
馨 久保
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトでエネルギ効率の良い動力出力装
置を提供する。 【解決手段】 複合モータ３０は、エンジン５０のクラ
ンクシャフト５６に結合されたロータ３４とステータ３
２とにより誘導電動機としてのモータＭＧ１を構成し、
駆動軸２２に結合されたロータ３６とステータ３２とに
より誘導電動機としてのモータＭＧ２とを構成する。駆
動回路９２でステータ３２の三相コイル３８に流す励磁
電流の周波数をロータ３４の周波数とロータ３６の周波
数の間に調整すれば、モータＭＧ１は発電機として、モ
ータＭＧ２は電動機として動作する。このとき、モータ
ＭＧ１で回生される電磁的エネルギは、駆動回路９２を
介さずにステータ３２から直接モータＭＧ２に供給され
る。この結果、インバータ等の駆動回路を介してモータ
を駆動する装置に比してエネルギ効率を高くすることが
できると共に、装置全体をコンパクトにすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力出力装置に関
し、詳しくは、原動機から出力される動力を効率的に駆
動軸に出力する動力出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、駆動軸に動力を出力する動力出力
装置としては、原動機と、原動機の出力軸に取り付けら
れた発電機と、原動機の出力軸とは独立に回転可能な駆
動軸に取り付けられた電動機とを備え、原動機から出力
される動力を一旦発電機により電気エネルギとし、この
電気エネルギを電動機で消費することにより駆動軸に動
力を出力するもの、例えば、いわゆるハイブリッド型電
気自動車に搭載された動力出力装置が提案されている。
この動力出力装置では、発電機と電動機は、それぞれ独
立に制御されるインバータ回路を介してバッテリに接続
されており、発電機により得られる電気エネルギと電動
機により消費される電気エネルギとに過不足が生じると
きには、バッテリの充放電によりエネルギ収支をとる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た動力出力装置では、発電機により得られた電気エネル
ギを電動機に供給するには２つのインバータ回路により
交流を直流変換した後に更にこの直流を交流変換する必
要があり、エネルギ効率が低下するという問題があっ
た。装置全体のエネルギ効率を高くするためには、通
常、最もエネルギ効率の低い原動機の効率を高くするこ
と、即ち原動機を効率の高い運転ポイントで定常運転す
ることが行なわれる。このように原動機の運転ポイント
を駆動軸の回転と独立に定めると、発電機により発電さ
れる電圧または電流の周波数は、駆動軸に動力を出力す
る電動機に印加される電圧または電流の周波数と異なる
ものとなる。したがって、所望の周波数の電圧または電
流を電動機に供給するためには、上述するように２つの
インバータ回路が必要となるのである。
【０００４】本発明の動力出力装置は、上述の問題を解
決し、コンパクトでエネルギ効率の良い動力出力装置を
提供することを目的とする。
【０００５】なお、本発明の動力出力装置に関連ある技
術としては、出願人は、左右の車輪にそれぞれ取り付け
られ相互に独立に回転可能な同軸の２つのロータと、コ
イルが巻回されており両ロータの外周に配置され両ロー
タを回転駆動可能なステータとを備える電気自動車の駆
動装置（特開平４−１８３２０４号公報）を出願してい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の第１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、出力軸を有する原動機と、多相
のコイルが巻回されてなるステータと、前記原動機の出
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のロータとを有し、前記ステータと前記第１の
ロータとにより回生動作が可能な第１の電動機を構成
し、前記ステータと前記第２のロータとにより第２の電
動機を構成し、少なくとも前記第１の電動機または前記
第２の電動機の一方が非同期型の電動機として構成され
てなる複合電動機と、前記複合電動機のステータに巻回
されている前記多相のコイルへ流す励磁電流を調整する
ことにより該複合電動機の第１および第２の電動機を駆
動する電動機駆動回路と、前記複合電動機の第１および
第２の電動機により前記原動機から出力される動力の少
なくとも一部を前記駆動軸に出力するよう前記電動機駆
動回路を介して該第１および第２の電動機を駆動制御す
る制御手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】この第１の動力出力装置は、制御手段が、
電動機駆動回路を介して複合電動機のステータに巻回さ
れている多相のコイルへ流れる励磁電流を調整すること
により、複合電動機のステータと原動機の出力軸に結合
された第１のロータとから構成される第１の電動機を発
電機として動作させると共に、ステータと駆動軸に結合
された第２のロータとから構成される第２の電動機を駆
動する。この結果、原動機から出力される動力の少なく
とも一部が複合電動機の第１の電動機と第２の電動機と
により駆動軸に出力される。
【０００８】こうした第１の動力出力装置によれば、複
合電動機の第１の電動機および第２の電動機の２つのロ
ータを一つのステータに巻回されたコイルに流す励磁電
流を調整することにより駆動することができ、第１の電
動機と第２の電動機とにより原動機から出力される動力
を駆動軸に出力することができる。この結果、２つの電
動機を駆動する駆動回路としては１つでよいから、エネ
ルギ損失も少しで済み、エネルギ効率のより高い動力出
力装置とすることができる。
【０００９】この第１の動力出力装置において、前記制
御手段は、前記第１の電動機により前記原動機から出力
される動力の少なくとも一部を電磁エネルギとして回生
すると共に、該回生された電磁エネルギの少なくとも一
部を用いて前記第２の電動機を駆動するよう該第１およ
び第２の電動機を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、原動機から出力される動力は電磁
エネルギの形態として第１の電動機から第２の電動機へ
授受されるから、第２の電動機によりこの電磁エネルギ
を力学的エネルギとして駆動軸に出力することができ
る。
【００１０】また、これら第１の動力出力装置におい
て、前記複合電動機の第２の電動機は、非同期型の電動
機であり、前記複合電動機の第１の電動機は、所定範囲
のすべりにおけるトルクが前記第２の電動機より高いト
ルク−すべり特性を有する非同期型の電動機であるもの
とすることもできる。このように第１の電動機と第２の
電動機の特性を変えることにより、所定範囲のすべりの
ときの各電動機の動作を所望の動作とすることができ
る。
【００１１】こうした所定範囲のすべりートルク特性が
高い第１の電動機とした第１の動力出力装置において、
前記所定範囲は値１付近の範囲であり、前記原動機の出
力軸と前記駆動軸とが共に回転していない状態で所定の
始動要求がなされたとき、前記制御手段による制御に代
えて、前記第１の電動機から前記原動機の出力軸を回転
駆動するトルクを出力すると共に前記第２の電動機から
前記駆動軸が回転しない範囲内のトルクを出力するよう
前記電動機駆動回路を介して該第１および該第２の電動
機を制御する始動時制御手段を備えるものとすることも
できる。こうすれば、原動機を始動することができる。
【００１２】また、第１の動力出力装置において、所定
の反転要求がなされたとき、前記複合電動機のステータ
に巻回された多相のコイルに流す励磁電流の相順が反転
するよう前記電動機駆動回路を制御する反転時制御手段
を備えるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸
を反転することができる。
【００１３】この反転時制御手段を備える動力出力装置
において、前記複合電動機の第２の電動機は非同期型の
電動機であり、前記反転時制御手段は前記第２の電動機
を逆転力行させた際のすべりが値０ないし値１の範囲と
なるよう前記励磁電流を調整する手段であるものとする
こともできる。
【００１４】また、第１の動力出力装置において、前記
複合電動機の第２の電動機は回生動作が可能な電動機で
あり、所定の制動要求がなされたとき、前記複合電動機
の第２の電動機の回生動作により前記駆動軸に制動力が
作用するよう前記電動機駆動回路を介して前記複合電動
機のステータに巻回された多相のコイルに流す励磁電流
を制御する制動時制御手段を備えるものとすることもで
きる。こうすれば、制動時に運動エネルギを回生するか
ら、エネルギ効率のより高い動力出力装置とすることが
できる。
【００１５】本発明の第２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、出力軸を有する
原動機と、多相のコイルが巻回されてなるステータと、
回転軸に結合された第１のロータと、前記原動機の出力
軸または前記駆動軸に結合された第２のロータとを有
し、前記ステータと前記第１のロータとにより回生動作
が可能な第１の電動機を構成し、前記ステータと前記第
２のロータとにより第２の電動機を構成し、少なくとも
前記第１の電動機または前記第２の電動機の一方が非同
期型の電動機として構成されてなる複合電動機と、前記
出力軸と前記回転軸と前記駆動軸とに各々結合される３
軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動
力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残余の
１軸へ入出力される動力が決定される３軸式動力入出力
手段と、前記複合電動機のステータに巻回されている前
記多相のコイルへ流す励磁電流を調整することにより該
複合電動機の第１および第２の電動機を駆動する電動機
駆動回路と、前記３軸式動力入出力手段と前記複合電動
機の第１および第２の電動機とにより前記原動機から出
力される動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する
よう前記電動機駆動回路を介して該第１および第２の電
動機を駆動制御する制御手段とを備えることを要旨とす
る。
【００１６】この第２の動力出力装置は、電動機駆動回
路により複合電動機のステータに巻回されている多相の
コイルへ流れる励磁電流を調整することにより、複合電
動機のステータと原動機の出力軸に結合された第１のロ
ータとから構成される第１の電動機を発電機として動作
させると共に、ステータと駆動軸に結合された第２のロ
ータとから構成される第２の電動機を駆動する。３軸式
動力入出力手段は、原動機の出力軸と第１の電動機の回
転軸と駆動軸とに各々結合される３軸を有し、これらの
３軸のうちのいずれか２軸へ動力が入出力されたとき、
この入出力された動力に基づいて決定される動力を残余
の１軸から入出力する。制御手段は、３軸式動力入出力
手段と複合電動機の第１および第２の電動機とにより原
動機から出力される動力の少なくとも一部を駆動軸に出
力するよう電動機駆動回路を介して第１および第２の電
動機を駆動制御する。
【００１７】こうした第２の動力出力装置によれば、３
軸式動力入出力手段と複合電動機の第１および第２の電
動機とを介して原動機から出力される動力を駆動軸に出
力することができる。しかも、複合電動機の第１の電動
機および第２の電動機の２つのロータを一つのステータ
に巻回されたコイルに流す励磁電流を調整することによ
り駆動することができる。この結果、２つの電動機を駆
動する駆動回路としては１つでよいから、エネルギ損失
も少しで済み、エネルギ効率のより高い動力出力装置と
することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例と
しての動力出力装置１０の概略構成を示す構成図であ
り、図２は図１の動力出力装置１０を組み込んだ車両の
概略構成を示す構成図である。説明の都合上、まず図２
を用いて、車両全体の構成から説明する。
【００１９】図２に示すように、この車両には、動力源
であるエンジン５０としてガソリンにより運転されるガ
ソリンエンジンが備えられている。このエンジン５０
は、吸気系からスロットルバルブ６６を介して吸入した
空気と燃料噴射弁５１から噴射されたガソリンとの混合
気を燃焼室５２に吸入し、この混合気の爆発により押し
下げられるピストン５４の運動をクランクシャフト５６
の回転運動に変換する。ここで、スロットルバルブ６６
はアクチュエータ６８により開閉駆動される。点火プラ
グ６２は、イグナイタ５８からディストリビュータ６０
を介して導かれた高電圧によって電気火花を形成し、混
合気はその電気火花によって点火されて爆発燃焼する。
【００２０】このエンジン５０の運転は、電子制御ユニ
ット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）７０により制御され
ている。ＥＦＩＥＣＵ７０には、エンジン５０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、スロ
ットルバルブ６６の開度（ポジション）を検出するスロ
ットルバルブポジションセンサ６７、エンジン５０の負
荷を検出する吸気管負圧センサ７２、エンジン５０の水
温を検出する水温センサ７４、ディストリビュータ６０
に設けられクランクシャフト５６の回転数と回転角度を
検出する回転数センサ７６及び回転角度センサ７８など
である。なお、ＥＦＩＥＣＵ７０には、この他、例えば
イグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータスイ
ッチ７９なども接続されているが、その他のセンサ，ス
イッチなどの図示は省略した。
【００２１】エンジン５０のクランクシャフト５６に
は、後述する複合モータ３０を介して駆動軸２２が結合
されている。駆動軸２２は、ディファレンシャルギヤ２
４に結合されており、動力出力装置１０からのトルクは
最終的に左右の駆動輪２６，２８に伝達される。この複
合モータ３０は、制御装置８０により制御されている。
制御装置８０の構成は後で詳述するが、内部には制御Ｃ
ＰＵが備えられており、シフトレバー８２に設けられた
シフトポジションセンサ８４やアクセルペダル６４に設
けられたアクセルペダルポジションセンサ６４ａ，ブレ
ーキペダル６５に設けられたブレーキペダルポジション
センサ６５ａなども接続されている。また、制御装置８
０は、上述したＥＦＩＥＣＵ７０と通信により、種々の
情報をやり取りしている。これらの情報のやり取りを含
む制御については、後述する。
【００２２】次に、複合モータ３０の概略構成について
図１により説明する。複合モータ３０は、図示するよう
に、スロットに三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）のコイル３８が巻
回されたステータ３２と、エンジン５０のクランクシャ
フト５６に結合されたロータ３４と、駆動軸２２に結合
されたロータ３６とを備え、ステータ３２とロータ３４
とによりモータＭＧ１を構成すると共に、ステータ３２
とロータ３６とによりモータＭＧ２を構成する。ステー
タ３２は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層することで構
成されている。モータＭＧ１は、回生動作が可能でロー
タの回転速度が小さいときに高いトルクを出力できる特
殊二重かご型の誘導電動機として構成され、モータＭＧ
２は、普通かご型の誘導電動機として構成されている。
普通かご型の誘導電動機のロータバーおよび特殊二重か
ご型の誘導電動機のロータバーの形状の一例を図３の
（ａ）（ｂ）に、普通かご型の誘導電動機のトルク−す
べり特性および特殊二重かご型の誘導電動機のトルク−
すべり特性を図４に示す。図４中、曲線Ａが普通かご型
の誘導電動機のトルク−すべり特性であり、曲線Ｂが特
殊二重かご型の誘導電動機のトルク−すべり特性であ
る。
【００２３】また、クランクシャフト５６には、その回
転角度θｅを検出するレゾルバ４４が、駆動軸２２に
は、その回転角度θｄを検出するレゾルバ４６が設けら
れている。なお、レゾルバ４４は、ディストリビュータ
６０に設けられた回転角度センサ７８と兼用することも
可能である。また、駆動軸２２は、ケース４０に設けら
れたベアリング４８により軸支されている。
【００２４】次に、複合モータ３０を駆動制御する制御
装置８０について説明する。制御装置８０は、複合モー
タ３０を駆動する駆動回路９２と、駆動回路９２を制御
する制御ＣＰＵ９０と、二次電池であるバッテリ９４と
から構成されている。制御ＣＰＵ９０は、１チップマイ
クロプロセッサであり、内部に、ワーク用のＲＡＭ９０
ａ、処理プログラムを記憶したＲＯＭ９０ｂ、入出力ポ
ート（図示せず）およびＥＦＩＥＣＵ７０と通信を行な
うシリアル通信ポート（図示せず）を備える。この制御
ＣＰＵ９０には、レゾルバ４４により検出されるエンジ
ン５０の回転角度θｅ、レゾルバ４６により検出される
駆動軸２２の回転角度θｄ、アクセルペダルポジション
センサ６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセ
ルペダルの踏込量）ＡＰ、ブレーキペダルポジションセ
ンサ６５ａからのブレーキペダルポジションＢＰ、シフ
トポジションセンサ８４からのシフトポジションＳＰ、
駆動回路９２に設けられた２つの電流検出器９６，９８
により検出される相電流値Ｉｕ，Ｉｖ、バッテリ９４の
残容量を検出する残容量検出器９９からの残容量ＢRMな
どが、入力ポートを介して入力されている。なお、残容
量検出器９９は、バッテリ９４の電解液の比重またはバ
ッテリ９４の全体の重量を測定して残容量を検出するも
のや、充電・放電の電流値と時間を演算して残容量を検
出するものや、バッテリの端子間を瞬間的にショートさ
せて電流を流し内部抵抗を測ることにより残容量を検出
するものなどが知られている。
【００２５】また、制御ＣＰＵ９０からは、駆動回路９
２に設けられたスイッチング素子である６個のトランジ
スタＴｒ１ないしＴｒ６を駆動する制御信号ＳＷが出力
されている。駆動回路９２内の６個のトランジスタＴｒ
１ないしＴｒ６は、トランジスタインバータを構成して
おり、それぞれ、一対の電源ラインＬ１，Ｌ２に対して
ソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置さ
れ、その接続点に、複合モータ３０の三相コイル３８の
各々の相コイルが接続されている。電源ラインＬ１，Ｌ
２は、バッテリ９４のプラス側とマイナス側に、それぞ
れ接続されているから、制御ＣＰＵ９０により対をなす
トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオン時間の割合を制
御信号ＳＷにより順次制御し、各相コイルに流れる電流
をＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にすると、三相コ
イル３８により回転磁界が形成される。
【００２６】以上構成を説明した動力出力装置１０の動
作について説明する。動力出力装置１０の動作原理は以
下の通りである。いま、エンジン５０が回転数Ｎｅで運
転されており、駆動軸２２がエンジン５０の回転数Ｎｅ
より低い回転数Ｎｄで運転されている状態を考える。こ
の状態における複合モータ３０のモータＭＧ１を構成す
るロータ３４の回転周波数ω１は、エンジン５０のクラ
ンクシャフト５６の回転周波数ωｅであるから、回転数
Ｎｅの単位が［ｒｐｍ］のときには２πＮｅ／６０とし
て計算され、複合モータ３０のモータＭＧ２を構成する
ロータ３６の回転周波数ω２は、駆動軸２２の回転周波
数であるから、同様に２πＮｄ／６０として計算され
る。なお、Ｎｅ＞Ｎｄであるから、ω１＞ω２となる。
【００２７】この状態で、複合モータ３０のステータ３
２の回転磁界の周波数ω０がω１＞ω０＞ω２となるよ
うに三相コイル３８に流す励磁電流を駆動回路９２のト
ランジスタＴｒ１ないしＴｒ６をスイッチングにより調
整する。この際のモータＭＧ１およびモータＭＧ２のト
ルク−すべり特性を図５に示す。図示するように、モー
タＭＧ１は、次式（１）で与えられるすべりｓ１が負の
値となるから、フレミングの右手則に基づいて発電機と
して動作し、エンジン５０からクランクシャフト５６に
出力される機械的エネルギＰｅを電磁的エネルギＰ１と
して取り出す。一方、モータＭＧ２は、次式（２）で与
えられるすべりｓ２が値０ないし値１の範囲となるか
ら、フレミングの左手則に基づいて電動機として動作
し、ステータ３２を介して供給される電磁的エネルギＰ
２を機械的エネルギＰｄとして駆動軸２２に出力する。
【００２８】
【数１】
【００２９】この状態では、モータＭＧ１による電磁的
エネルギＰ１の取り出しもモータＭＧ２による電磁的エ
ネルギＰ２の消費も共にステータ３２を介して行なわれ
るから、三相コイル３８および駆動回路９２を介してバ
ッテリ９４とやり取りする電気エネルギは、駆動回路９
２などの損失を無視すれば、電磁的エネルギＰ１と電磁
的エネルギＰ２との偏差となる。すなわち、モータＭＧ
１により取り出される電磁的エネルギＰ１がモータＭＧ
２により消費される電磁的エネルギＰ２より大きいとき
には、電磁的エネルギＰ１がステータ３２を介して直接
モータＭＧ２に供給されると共に計算（Ｐ１−Ｐ２）で
算出される残余の電磁的エネルギが三相コイル３８およ
び駆動回路９２を介してバッテリ９４に供給されるので
ある。一方、電磁的エネルギＰ１が電磁的エネルギＰ２
より小さいときには、電磁的エネルギＰ２は、ステータ
３２を介して直接供給される電磁的エネルギＰ１では不
足することになり、計算（Ｐ２−Ｐ１）で算出されるエ
ネルギが三相コイル３８および駆動回路９２を介してバ
ッテリ９４から供給されるのである。
【００３０】ここで、モータＭＧ１およびモータＭＧ２
は誘導電動機であるから、モータＭＧ１により取り出さ
れる電磁的エネルギＰ１はステータ３２の三相コイル３
８に流す励磁電流の電流値Ｉ０とすべりｓ１とを変数と
する関数として表わすことができ、モータＭＧ２により
消費される電磁的エネルギＰ２は三相コイル３８に流す
励磁電流の電流値Ｉ０とすべりｓ２とを変数とする関数
として表わすことができる。こうしたすべりｓ１とすべ
りｓ２は、上式（１）と式（２）とにより各々与えられ
るから、モータＭＧ１のロータ３４の回転周波数ω１と
モータＭＧ２のロータ３６の回転周波数ω２とが一定、
即ちエンジン５０の回転数Ｎｅと駆動軸２２の回転数Ｎ
ｄが一定の定常状態では、いずれもステータ３２の回転
磁界の周波数ω０により定まる。したがって、電磁的エ
ネルギＰ１はステータ３２の三相コイル３８に流す励磁
電流の電流値Ｉ０とステータ３２の回転磁界の周波数ω
０とを変数とし、電磁的エネルギＰ２は三相コイル３８
に流す励磁電流の電流値Ｉ０とステータ３２の回転磁界
の周波数ω０とを変数として表わすことができる。この
ことは、モータＭＧ１により取り出される電磁的エネル
ギＰ１もモータＭＧ２により消費される電磁的エネルギ
Ｐ２も、ステータ３２の三相コイル３８に流す励磁電流
の電流値Ｉ０とその周波数ω０を制御することにより調
整することができることを意味する。
【００３１】以上、動力出力装置１０の基本的な動作原
理について説明した。以下に動力出力装置１０を搭載す
る車両の動作に関連して動力出力装置１０の動作につい
て説明する。まず、車両の通常の走行における制御につ
いて図６に例示する定常走行時処理ルーチンに基づき説
明する。本ルーチンは、車両のエンジン５０が始動され
てから所定時間毎、例えば１０ｍｓｅｃ毎に繰り返し実
行される。
【００３２】本ルーチンが実行されると、制御装置８０
の制御ＣＰＵ９０は、まず、複合モータ３０のモータＭ
Ｇ１の回転周波数ω１およびモータＭＧ２の回転周波数
ω２をそれぞれ入力する処理を実行する（ステップＳ１
００）。モータＭＧ１の回転周波数ω１はクランクシャ
フト５６に取り付けられたレゾルバ４４により検出され
るエンジン５０の回転角度θｅから求めることができ、
モータＭＧ２の回転周波数ω２は、駆動軸２２に取り付
けられたレゾルバ４６により検出される駆動軸２２の回
転角度θｄから求めることができる。続いて、アクセル
ペダルポジションセンサ６４ａにより検出されるアクセ
ルペダルポジションＡＰを読み込む処理を行なう（ステ
ップＳ１０２）。アクセルペダル６４は運転者が出力ト
ルクが足りないと感じたときに踏み込まれるものであ
り、したがって、アクセルペダルポジションＡＰの値は
運転者の欲している出力トルク（駆動軸２２へ出力すべ
きトルク）に対応するものである。
【００３３】アクセルペダルポジションＡＰを読み込む
と、読み込んだアクセルペダルポジションＡＰとモータ
ＭＧ２の回転周波数ω２に基づいてモータＭＧ２から出
力すべきトルクの指令値（以下、トルク指令値という）
Ｔｍ２＊を導出する処理を行なう（ステップＳ１０
４）。実施例では、アクセルペダルポジションＡＰとモ
ータＭＧ２の回転周波数ω２の各値に対してのトルク指
令値Ｔｍ２＊を予め設定し、これをマップとしてＲＯＭ
９０ｂに記憶しておき、アクセルペダルポジションＡＰ
が読み込まれると、ＲＯＭ９０ｂに記憶したマップから
読み込んだアクセルペダルポジションＡＰと回転周波数
ω２とに対応するトルク指令値Ｔｍ２＊を導き出すもの
とした。このマップの一例を図７に示す。
【００３４】次に、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２
＊に回転周波数ω２を乗じてモータＭＧ２から駆動軸２
２に出力されるエネルギＰ２を算出し（ステップＳ１０
６）、残容量検出器９９により検出されるバッテリ９４
の残容量ＢRMを読み込む処理を行なう（ステップＳ１０
８）。そして、算出した出力エネルギＰ２とバッテリ９
４の残容量ＢRMとに基づいてモータＭＧ１のトルク指令
値Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１１０）。モータＭ
Ｇ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を出力エネルギＰ２とバッ
テリ９４の残容量ＢRMに基づいて定めるのは、バッテリ
９４の充放電を管理するためである。即ち、バッテリ９
４の過充電や過放電を避けると共に、バッテリ９４の残
容量ＢRMを常に所定範囲内とするためである。図８にバ
ッテリ９４の残容量ＢRMと充電可能な電力との関係の一
例を示す。図中、閾値ＢＬと閾値ＢＨは、バッテリ９４
の残容量ＢRMの適切な所定範囲の下限値と上限値を示す
ものである。ここで、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊の設定とエンジン５０の運転ポイントおよびエンジ
ン５０の運転制御について若干の説明をする。
【００３５】実施例の動力出力装置１０の構成では、駆
動軸２２の動作に無関係にエンジン５０を運転すること
ができるから、エンジン５０をできる限りエネルギ効率
が高い運転ポイントで定常運転することもできる。そし
て、バッテリ９４の残容量ＢRMの状態を考慮しながらエ
ンジン５０を間欠運転することもできる。実施例では、
エンジン５０の運転ポイントとして、こうしたエネルギ
効率が高い運転ポイントＤＰ１の他に、バッテリ９４の
急速充電用に大きなエネルギを出力する運転ポイントＤ
Ｐ２と比較的小さなエネルギを出力する運転ポイントＤ
Ｐ３とが設定されている。したがって、実施例では、エ
ンジン５０は運転を停止しているか、３つの運転ポイン
トのいずれかで運転されることになる。
【００３６】一方、モータＭＧ１のトルクはエンジン５
０の負荷トルクであるから、エンジン５０を所定の運転
ポイントで定常運転するためには、モータＭＧ１のトル
クの変動は許されず、上記３つの運転ポイントＤＰ１〜
ＤＰ３のエンジン５０の出力トルクのいずれかと同じ値
か値０（このときエンジン５０は運転停止）にしなくて
はならない。したがって、ステップＳ１１０は、モータ
ＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を値０を含めて４つの値
のいずれかに設定する処理となる。実施例では、トルク
指令値Ｔｍ１＊を設定する処理として、エンジン５０の
性能や各運転ポイントにおける出力エネルギ，バッテリ
９４の能力などを考慮して、バッテリ９４の残容量ＢRM
と出力エネルギＰ２との各値に対して予め設定したトル
ク指令値Ｔｍ１＊をマップとして予めＲＯＭ９０ｂに記
憶しておき、読み込まれたバッテリ９４の残容量ＢRMと
計算された出力エネルギＰ２とに対応するトルク指令値
Ｔｍ１＊を導出するものとした。なお、図示しないが、
実施例の動力出力装置１０では、モータＭＧ１のトルク
指令値Ｔｍ１＊が設定されると、制御ＣＰＵ９０は、設
定した値を通信によりＥＦＩＥＣＵ７０に送る。トルク
指令値Ｔｍ１＊を受け取ったＥＦＩＥＣＵ７０は、この
トルク指令値Ｔｍ１＊に基づいてエンジン５０の運転ポ
イントを設定し、エンジン５０が設定された運転ポイン
トで運転されるようスロットルバルブ６６の開度の制御
および燃料噴射弁５１から噴射する燃料噴射量の制御を
行なう。
【００３７】ステップＳ１１０でモータＭＧ１のトルク
指令値Ｔｍ１＊を設定すると、続いてモータＭＧ２の回
転周波数ω２とトルク指令値Ｔｍ２＊とに基づいてモー
タＭＧ２の磁束指令値φ２＊を導出する処理を行なう
（ステップＳ１１２）。回転周波数ω２で動作している
モータＭＧ２からトルク指令値Ｔｍ２＊で与えられるト
ルクを出力するには、そのステータ３２の磁束をそのト
ルクに応じたものとする必要がある。この際の磁束はモ
ータに固有のものであり、予めモータを解析しておくこ
とにより決定できる。実施例では、各回転周波数ω２と
トルク指令値Ｔｍ２＊とに対応する磁束指令値φ２＊を
予め調べてマップとしてＲＯＭ９０ｂに記憶しておき、
入力された回転周波数ω２と設定されたトルク指令値Ｔ
ｍ２＊とに対応する磁束指令値φ２＊を導出するものと
した。
【００３８】磁束指令値φ２＊を導出すると、次式
（３）によりステータ３２の三相コイル３８に流すべき
励磁電流の電流指令値Ｉ０＊を算出する（ステップＳ１
１４）。ここで、式（３）中の「Ｍ２」はモータＭＧ２
における相互インダクタンスである。三相コイル３８に
流す励磁電流の電流値Ｉ０を変化させたときのモータＭ
Ｇ２のトルク−すべり特性の変化の様子を図９に示す。
ここで、電流値Ｉ０としての値はα１＞α２＞α３＞α
４である。このように、誘導電動機ではステータの三相
コイルに流す励磁電流の電流値を変えることによって、
モータのトルク−すべり特性を変化させることができる
から、必要なトルクに対して三相コイルに流す励磁電流
の電流値とすべりとを調整することにより、モータを効
率よく運転することができる。したがって、ステップＳ
１１２の磁束指令値φ２＊の設定およびステップＳ１１
４の電流指令値Ｉ０＊の設定は、モータＭＧ２を効率よ
く運転するための変数の一つである電流値Ｉ０を設定す
る処理となる。
【００３９】
【数２】
【００４０】続いて、ステータ３２の三相コイル３８に
流すべき励磁電流の周波数である周波数指令値ω０＊を
次式（４）により算出する（ステップＳ１１６）。周波
数指令値ω０＊を算出する式（４）は、磁束指令値φ２
＊とトルク指令値Ｔｍ２＊とからモータＭＧ２のトルク
電流Ｉｑ２＊を算出する式（５）と、このトルク電流Ｉ
ｑ２＊と磁束指令値φ２＊とからモータＭＧ２のすべり
周波数ωｓ２＊を算出する式（６）と、ステップＳ１１
４で用いた式（３）を、周波数指令値ω０＊と回転周波
数ω２との関係を示す式（７）に代入することにより求
められる。ここで、式（４）ないし式（６）において、
「ｐ」はモータＭＧ２の極数であり、「Ｌ２」はモータ
ＭＧ２の２次インダクタンスであり、「Ｒ２］はモータ
ＭＧ２の２次抵抗である。
【００４１】
【数３】
【００４２】
【数４】
【００４３】次に、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、
周波数が周波数指令値ω０＊で大きさが電流指令値Ｉ０
＊の電流をステータ３２の三相コイル３８に流したとき
のモータＭＧ１のトルクを推定トルクＴｇとして次式
（８）により算出する（ステップＳ１１８）。推定トル
クＴｇを算出する式（８）は、電流指令値Ｉ０＊からモ
ータＭＧ１の磁束指令値φ１＊を算出する式（９）と、
周波数指令値ω０＊としたときのモータＭＧ１のすべり
周波数ωｓ１を算出する式（１０）と、すべり周波数ω
ｓ１と磁束指令値φ１＊とからモータＭＧ１のトルク電
流Ｉｑ１を算出する式（１１）を、磁束指令値φ１＊と
トルク電流Ｉｑ１とから推定トルクＴｇを算出する式
（１２）に代入することにより求められる。ここで、式
（８）ないし式（１２）において、「ｐ」はモータＭＧ
１の極数であり、「Ｍ１］はモータＭＧ１の相互インダ
クタンスであり、「Ｌ１」はモータＭＧ１の２次インダ
クタンスであり、「Ｒ１］はモータＭＧ１の２次抵抗で
ある。
【００４４】
【数５】
【００４５】
【数６】
【００４６】こうしてモータＭＧ１の推定トルクＴｇを
求めると、モータＭＧ１のトルクがトルク指令値Ｔｍ１
＊となるよう次式（１３）により電流指令値Ｉ０＊を補
正する（ステップＳ１２０）。ここで、式（１３）の右
辺第１項の「Ｉ０＊」はステップＳ１１４で算出された
ものである。また、右辺第２項はトルク指令値Ｔｍ１＊
と推定トルクＴｇとの偏差に基づく補正項であり、「Ｋ
１」は比例定数である。右辺第３項は定常偏差をなくす
ための積分項であり、「Ｋ２」は比例定数である。
【００４７】
【数７】
【００４８】こうしてステータ３２の三相コイル３８に
流すべき励磁電流の周波数指令値ω０＊と電流指令値Ｉ
０＊とを設定すると、この設定した電流が三相コイル３
８に流れるよう駆動回路９２のトランジスタＴｒ１ない
しＴｒ６のオン時間をＰＷＭ制御する（ステップＳ１２
２）。このように駆動回路９２のトランジスタＴｒ１な
いしＴｒ６をスイッチング制御することにより、三相コ
イル３８には、周波数が周波数指令値ω０＊で大きさが
電流指令値Ｉ０＊の電流が流れ、周波数が周波数指令値
ω０＊の回転磁界がステータ３２に形成されて、図５を
用いて上述したように、モータＭＧ１はトルク指令値Ｔ
ｍ２＊のトルクとなるよう回生制御され、モータＭＧ２
はトルク指令値Ｔｍ２＊のトルクとなるよう力行制御さ
れる。この結果、駆動軸２２にトルク指令値Ｔｍ２＊の
トルクが出力される。
【００４９】以上説明した実施例の動力出力装置１０で
定速走行時処理ルーチンを実行すれば、駆動回路９２で
ステータ３２に生じる回転磁界の周波数ω０を調整する
ことにより、複合モータ３０のモータＭＧ１を回生制御
しながらモータＭＧ２を力行制御して所望の動力を駆動
軸２２に出力することができる。このとき、モータＭＧ
１で回生される電磁的エネルギＰ１は、ステータ３２を
介して直接モータＭＧ２に供給されるから、インバータ
等の駆動回路を２つ介してモータに供給するタイプに比
してエネルギ効率を高くすることができる。このよう
に、モータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御する駆動回路
が一つでよいから、部品数を少なくすることができ、装
置をコンパクトなものとすることができる。
【００５０】実施例の定常走行時処理ルーチンでは、モ
ータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を出力エネルギＰ２
とバッテリ９４の残容量ＢRMとにより設定し、エンジン
５０を複数の運転ポイントで運転するものとしたが、エ
ンジン５０の運転制御をバッテリ９４の残容量ＢRM等に
基づいて唯一の運転ポイント（例えば、エネルギ効率の
最もよい運転ポイント）で運転するか停止するかのオン
オフ制御とし、エンジン５０が運転されているときには
モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊をその運転ポイン
トにおけるトルクの値に設定し、エンジン５０の運転が
停止されているときにはモータＭＧ１のトルク指令値Ｔ
ｍ１＊に値０に設定するものとしてもよい。また、エン
ジン５０の運転ポイントをアクセルペダルポジションＡ
Ｐの値に応じて変化させ、モータＭＧ１のトルク指令値
Ｔｍ１＊にその運転ポイントのトルクの値を設定するも
のとしてもよい。
【００５１】次に、エンジン５０の始動時の制御につい
て図１０に例示する始動時処理ルーチンに基づき説明す
る。この始動時処理ルーチンは、車両が停止していてエ
ンジン５０も停止している状態でスタータスイッチ７９
がオンとされたときに実行するものである。本ルーチン
が実行されると、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、ま
ず、ステータ３２の三相コイル３８に流す励磁電流の大
きさである電流指令値Ｉ０＊に所定値Ｉ０STを設定する
（ステップＳ１３０）。ここで、所定値Ｉ０STは、停止
しているモータＭＧ１およびモータＭＧ２を共に力行制
御したときに、モータＭＧ２では駆動軸２２を回転駆動
するのに必要なトルクを発生せずに、モータＭＧ１では
エンジン５０をクランキングするのに必要なトルクを発
生する電流値として設定されるものである。この一例を
図１１の説明図を用いて説明する。
【００５２】前述したように、モータＭＧ２は普通かご
型の誘導電動機として構成され、モータＭＧ１は特殊二
重かご型の誘導電動機として構成されているから、両モ
ータのトルク−すべり特性は図１１の破線曲線Ａ，Ｂ
（図４の曲線Ａ，Ｂと同じ）となる。このトルク−すべ
り特性は、通常定格電流を流したときのものであるか
ら、三相コイル３８に流す励磁電流の電流値を定格電流
の値より小さくすれば、トルク−すべり特性は図中を下
方に推移し、ついには、破線曲線Ａで示されるモータＭ
Ｇ２のトルク−すべり特性が、図中曲線Ａ’に示すよう
に、すべりｓ２が値１のときのトルクが値０となるトル
ク−すべり特性になる。このときのモータＭＧ１のトル
ク−すべり特性は、図中曲線Ｂ’として表わされ、すべ
りｓ１が値１のときのトルクは値ＴSTとなる。実施例で
は、両モータのトルク−すべり特性がこの曲線Ａ’，
Ｂ’となるときの電流値を所定値Ｉ０STとした。したが
って、モータＭＧ１から出力されるトルクは値ＴSTとな
るから、このトルクがエンジン５０をクランキングする
際の初期トルクとなる。
【００５３】ステップＳ１３０で電流指令値Ｉ０＊を所
定値Ｉ０STに設定した後には、三相コイル３８に流す励
磁電流の周波数指令値ω０＊に所定値ω０STを設定する
（ステップＳ１３２）。ここで、所定値ω０STは、モー
タＭＧ１のロータ３４が所定値ＮST以上の回転数で回転
するのに必要なステータ３２の回転磁界の周波数として
設定される。所定値ＮSTについては後述する。こうして
ステータ３２の三相コイル３８に流すべき励磁電流の周
波数指令値ω０＊と電流指令値Ｉ０＊とを設定すると、
この設定した電流が三相コイル３８に流れるよう駆動回
路９２のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオン時間を
ＰＷＭ制御する（ステップＳ１３４）。
【００５４】次に、制御ＣＰＵ９０は、エンジン５０の
回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ１３６）、入力した回
転数Ｎｅが所定値ＮST以上であるかを判定する（ステッ
プＳ１３８）。ここで、エンジン５０の回転数Ｎｅは、
クランクシャフト５６に取り付けられたレゾルバ４４に
より検出されるエンジン５０の回転角度θｅから求めら
れるが、ディストリビュータ６０に取り付けられた回転
数センサ７６により検出される信号を通信によりＥＦＩ
ＥＣＵ７０から入力するものとしてもよい。所定値ＮST
は、エンジン５０を定常運転できる最小の回転数以上の
値として設定されるもので、実施例では、エンジン５０
の始動時にモータＭＧ１で消費されるエネルギを小さく
するために、所定値ＮSTをこの最小の回転数より若干高
い値に設定した。なお、所定値ＮSTは、上述の最小の回
転数以上であれば如何なる回転数であってもよいから、
運転開始後のエンジン５０の運転ポイントにおける回転
数としてもよい。
【００５５】ステップＳ１３８で、エンジン５０の回転
数Ｎｅが所定値ＮSTより小さいときには、ステップＳ１
３６に戻ってエンジン５０の回転数Ｎｅを入力する処理
を行ない、回転数Ｎｅが所定値ＮST以上のときには、燃
料噴射弁５１から燃料噴射と点火プラグ６２の火花点火
を開始してエンジン５０の運転制御を開始し（ステップ
Ｓ１４０）、本ルーチンを終了する。
【００５６】以上説明した実施例の動力出力装置１０で
始動時処理ルーチンを実行すれば、複合モータ３０のモ
ータＭＧ１とモータＭＧ２を、トルク−すべり特性の異
なる誘導電動機とすることにより、駆動軸２２を回転駆
動することなく、モータＭＧ１によりエンジン５０を始
動することができる。したがって、エンジン５０を始動
するためのモータを別に設ける必要がない。
【００５７】実施例の始動時処理ルーチンでは、モータ
ＭＧ２のトルク−すべり特性が、すべりｓ２が値１のと
きのトルクが値０となるときの電流値を所定値Ｉ０STと
し、電流指令値Ｉ０＊をこの所定値Ｉ０STとしたが、モ
ータＭＧ２から出力するトルクにより駆動軸２２が回転
駆動しなければよいから、すべりｓ２が値１のときのト
ルクが駆動軸２２の最大静止摩擦力以下のトルクとなる
電流値を所定値Ｉ０STとし、この所定値Ｉ０STを電流指
令値Ｉ０＊に設定するものとしてもよい。また、所定値
Ｉ０STを、モータＭＧ２のトルク−すべり特性が、丁度
すべりｓ２が値１のときのトルクが値０となるときの電
流値より小さな値として設定してもよい。この電流値以
下の電流では、モータＭＧ２のすべりｓ２が値１のとき
のトルクは値０となるからである。また、駆動軸２２に
ブレーキ機構を設ければ、モータＭＧ２のトルク−すべ
り特性におけるすべりｓ２が値１のときのトルクが駆動
軸２２の最大静止摩擦力以上のトルクとなる電流値を所
定値Ｉ０STとし、この所定値Ｉ０STを電流指令値Ｉ０＊
に設定するものとしてもよい。
【００５８】実施例の始動時処理ルーチンでは、車両が
停止しているときにエンジン５０を始動したが、車両を
駆動している最中にエンジン５０を始動するものとして
もよい。この場合、モータＭＧ２から出力されるトルク
はアクセルペダル６４に応じたトルクとなる。
【００５９】次に、ブレーキペダル６５が踏み込まれた
際の制動時の制御について図１１に例示する制動時処理
ルーチンに基づき説明する。この制動時処理ルーチン
は、ブレーキペダル６５が踏み込まれたのをブレーキペ
ダルポジションセンサ６５ａにより検出されたときに実
行するものである。本ルーチンが実行されると、制御装
置８０の制御ＣＰＵ９０は、まずモータＭＧ２の回転周
波数ω２を入力すると共に（ステップＳ１５０）、ブレ
ーキペダルポジションセンサ６５ａにより検出されるブ
レーキペダルポジションＢＰを入力する処理を実行する
（ステップＳ１５２）。続いて、読み込んだブレーキペ
ダルポジションＢＰに基づいてモータＭＧ２のトルク指
令値Ｔｍ２＊を導出する処理を行なう（ステップＳ１５
４）。ブレーキペダル６５は、運転者が欲している制動
力を反映するするものであるから、制動力となるモータ
ＭＧ２のトルクをブレーキペダルポジションＢＰに基づ
くものとするのである。実施例では、ブレーキペダルポ
ジションＢＰの各値に対しての制動力としてのトルク指
令値Ｔｍ２＊を予め設定し、これをマップとしてＲＯＭ
９０ｂに記憶しておき、ブレーキペダルポジションＢＰ
が読み込まれると、ＲＯＭ９０ｂに記憶したマップから
読み込んだブレーキペダルポジションＢＰに対応するト
ルク指令値Ｔｍ２＊を導き出すものとした。なお、この
ステップＳ１５４の処理で設定されるモータＭＧ２のト
ルク指令値Ｔｍ２＊は、駆動軸２２の制動力として作用
するものであるから、駆動軸２２の回転方向と逆向きの
トルクとなり、図６の定常走行処理ルーチンのステップ
Ｓ１０４で設定されるトルク指令値Ｔｍ２＊を正とすれ
ば、負の値が設定されることになる。
【００６０】モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を導
出すると、図６の定常走行時処理ルーチンのステップＳ
１１２ないしＳ１１６の処理と同一の処理、即ち、モー
タＭＧ２の磁束指令値φ２＊を求める処理と（ステップ
Ｓ１５６）、電流指令値Ｉ０＊を設定する処理と（ステ
ップＳ１５８）、周波数指令値ω０＊を設定する処理と
を行なって（ステップＳ１６０）、設定した電流値が電
流指令値Ｉ０＊で周波数が周波数指令値ω０＊の電流が
三相コイル３８に流れるようＰＷＭ制御を行なう（ステ
ップＳ１６２）。なお、このルーチンでは、上述したよ
うに、トルク指令値Ｔｍ２＊は負の値として設定される
から、上式（４）により算出される周波数指令値ω０＊
は、右辺第２項が負の値となることより回転周波数ω２
より小さな値となる。
【００６１】制動時の各回転周波数と両モータのトルク
−すべり特性との関係の一例を図１３に示す。図示する
ように、周波数指令値ω０＊が回転周波数ω２より小さ
く設定されるから、ステータ３２の回転磁界の回転周波
数ω０は回転周波数ω２より小さくなる。このため、モ
ータＭＧ２は、そのすべりｓ２が負の値となり、発電機
として動作し、車両の運動エネルギを駆動軸２２を介し
て電気エネルギとして回生し、駆動回路９２を介してバ
ッテリ９４に蓄える。
【００６２】以上説明した実施例の動力出力装置１０で
実行する制動時処理ルーチンによれば、複合モータ３０
のモータＭＧ２により駆動軸２２に制動力を作用させる
ことができる。この際、モータＭＧ２は発電機として動
作して車両の運動エネルギを電気エネルギとして回生し
バッテリ９４に蓄えるから、動力出力装置全体のエネル
ギ効率を向上させることができる。
【００６３】なお、実施例の制動時処理ルーチンではモ
ータＭＧ１の制御については無視したが、図６の定常走
行時処理ルーチンのステップＳ１１８およびＳ１２０と
同様に処理するものとしてもよい。また、実施例の制動
時処理ルーチンでは、ブレーキペダルポジションＢＰに
基づいてトルク指令値Ｔｍ２＊を設定したが、ブレーキ
ペダルポジションＢＰとは独立にトルク指令値Ｔｍ２＊
を設定するものとしてもよい。例えば、所定の値に設定
する場合や、回転周波数ω２の値に応じて設定するもの
としてもよい。
【００６４】次に、車両を後進させるときの制御につい
て図１４に例示する後進時処理ルーチンに基づき説明す
る。この後進時処理ルーチンは、シフトレバー８２が後
進（リバース）の位置にセットされ、シフトポジション
センサ８４によりリバース位置を検出したときに、所定
時間毎、例えば１０ｍｓｅｃ毎に繰り返し実行されるも
のである。本ルーチンが実行されると、制御装置８０の
制御ＣＰＵ９０は、まずモータＭＧ２の回転周波数ω２
を入力すると共に（ステップＳ１７０）、アクセルペダ
ルポジションセンサ６４ａにより検出されるアクセルペ
ダルポジションＡＰを入力する処理を実行する（ステッ
プＳ１５７）。続いて、読み込んだアクセルペダルポジ
ションＡＰに基づいてモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ
２＊を導出する処理を行なう（ステップＳ１７４）。こ
の処理で設定されるモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２
＊は、駆動軸２２を反転させるものであるから、図６の
定常走行処理ルーチンのステップＳ１０４で設定される
トルク指令値Ｔｍ２＊を正とすれば、負の値が設定され
る。
【００６５】モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を導
出すると、図６の定常走行時処理ルーチンのステップＳ
１１２ないしＳ１１６の処理と同一の処理、即ち、モー
タＭＧ２の磁束指令値φ２＊を求める処理と（ステップ
Ｓ１７６）、電流指令値Ｉ０＊を設定する処理と（ステ
ップＳ１７８）、周波数指令値ω０＊を設定する処理と
を行なって（ステップＳ１８０）、設定した電流値が電
流指令値Ｉ０＊で周波数が周波数指令値ω０＊の電流が
三相コイル３８に流れるようＰＷＭ制御を行なう（ステ
ップＳ１８２）。このルーチンでは、上述したように、
トルク指令値Ｔｍ２＊は負の値として設定されるから、
上式（４）により算出される周波数指令値ω０＊は、回
転周波数ω２より小さな値となる。いま、車両は、後進
しているから、前進時の回転周波数ω２の値を正とすれ
ば、後進時の回転周波数ω２は負の値となる。周波数指
令値ω０＊は、回転周波数ω２より小さな値であるか
ら、周波数指令値ω０＊も負の値となる。負の値の周波
数の電流を三相コイル３８に流すということは、正の値
の周波数の電流を相順を反転させて三相コイル３８に流
すということを意味する。即ち、車両を前進させる際の
相順がｕ相，ｖ相，ｗ相の順であれば、この相順をｗ
相，ｖ相，ｕ相の順にして車両を前進させる際の電流を
三相コイル３８に流せばよいということである。したが
って、ステップＳ１８２でのＰＷＭ制御は、相順を反転
させて正の値とした周波数指令値ω０＊の電流を三相コ
イル３８に流す制御とすればよい。
【００６６】後進時の各回転周波数と両モータのトルク
−すべり特性との関係の一例を図１５に示す。モータＭ
Ｇ２のトルク−すべり特性は回転方向が異なっても同じ
であるとすれば、後進時のトルク−すべり特性は図５の
曲線Ｂを縦軸のトルク軸に線対称に現わしたものとな
る。このとき、すべりの座標軸の正負が入れ替わるか
ら、図１５では、モータＭＧ２のトルク−すべり特性を
表わす曲線Ａについては右増加の座標軸（上段）として
読み、モータＭＧ１のトルク−すべり特性を表わす曲線
Ｂについては左増加の座標軸（下段）として読めばよ
い。したがって、モータＭＧ２は、すべりが値０から値
１の範囲で制御されることになる。
【００６７】以上説明した実施例の動力出力装置１０で
後進時処理ルーチンを実行すれば、励磁電流の相順を反
転させて三相コイル３８に流すことにより車両を後進さ
せることができる。しかも、モータＭＧ２が誘導電動機
として構成されているから、後進時にもすべりが値０か
ら値１の範囲で制御することができるから、前進すると
きと同様のトルクを出力することができる。
【００６８】なお、実施例の後進時処理ルーチンではモ
ータＭＧ１の制御については無視したが、図６の定常走
行時処理ルーチンのステップＳ１１８およびＳ１２０と
同様に処理するものとしてもよい。また、実施例の後進
時処理ルーチンでは、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ
２＊を負の値として設定したが、図６の定常走行時処理
ルーチンのステップＳ１１０と同一の処理として正の値
として設定すると共に回転周波数ω２の絶対値を用いて
電流指令値Ｉ０＊および周波数指令値ω０＊を正の値と
して設定し、ステップＳ１６２のＰＷＭ制御で相順を反
転して正の値の電流指令値Ｉ０＊および周波数指令値ω
０＊を用いて三相コイル３８の励磁電流を制御するもの
としてもよい。
【００６９】以上説明した実施例の動力出力装置１０に
よれば、エンジン５０と複合モータ３０と制御装置８０
とにより車両を駆動することができる。しかも、実質的
に２つのモータＭＧ１，ＭＧ２を一つの駆動回路で制御
することができるから、装置全体のエネルギ効率をより
高くすることができると共に、装置をコンパクトなもの
にすることができる。
【００７０】実施例の動力出力装置１０では、モータＭ
Ｇ１を特殊二重かご型の誘導電動機とし、モータＭＧ２
を普通かご型の誘導電動機としたが、モータＭＧ１のト
ルク−すべり特性におけるすべりが値１のときのトルク
がモータＭＧ２のトルクより大きいものであればエンジ
ン５０を始動できるから、モータＭＧ１としては、２重
かご型や高抵抗かご型，深溝型などの誘導電動機として
もよい。また、エンジン５０の始動装置を別に備える構
成とすれば、モータＭＧ１のトルク−すべり特性におけ
るすべりが値１のときのトルクがモータＭＧ２のトルク
より大きくする必要がないから、モータＭＧ１およびモ
ータＭＧ２として種々の誘導電動機を用いることができ
る。この他、実施例の動力出力装置１０では、モータＭ
Ｇ１とモータＭＧ２を共に誘導電動機としたが、いずれ
か一方を同期電動機として構成してもよい。このとき、
周波数指令値ω０＊は、同期電動機の周波数に設定する
ことになる。
【００７１】次に本発明の第２の実施例である動力出力
装置１１０について説明する。図１６は本発明の第２実
施例としての動力出力装置１１０の概略構成を示す構成
図、図１７は図１６の動力出力装置１１０を組み込んだ
車両の概略構成を示す構成図である。
【００７２】第２実施例の動力出力装置１１０が組み込
まれた車両は、図１６に示すように、クランクシャフト
１５６に直接複合モータ３０が取り付けられている代わ
りにプラネタリギヤ１２０を介して複合モータ１３０が
取り付けられている点を除いて第１実施例の動力出力装
置１０が組み込まれた車両（図２）と同様の構成をして
いる。したがって、同一の構成には、値１００を加えた
符号を付し、その説明は省略する。なお、第２実施例の
動力出力装置１１０の説明でも、明示しない限り第１実
施例の動力出力装置１０の説明の際に用いた符号はその
まま同じ意味で用いる。
【００７３】図１６に示すように、動力出力装置１１０
は、大きくは、エンジン１５０、エンジン１５０のクラ
ンクシャフト１５６にプラネタリキャリア１２４が機械
的に結合されたプラネタリギヤ１２０、プラネタリギヤ
１２０のサンギヤ１２１に結合されたロータ１３４とプ
ラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２２に結合されたロ
ータ１３６とステータ１３２とからなる複合モータ１３
０、複合モータ１３０を駆動制御する制御装置１８０か
ら構成されている。
【００７４】プラネタリギヤ１２０および複合モータ１
３０の構成について説明する。図示するように、プラネ
タリギヤ１２０は、クランクシャフト１５６と同軸のサ
ンギヤ軸１２５に結合されたサンギヤ１２１と、このサ
ンギヤ軸と同軸の中空軸であるリングギヤ軸１２６に結
合されたリングギヤ１２２と、サンギヤ１２１とリング
ギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外周を自
転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ１２
３と、クランクシャフト１５６の端部に結合され各プラ
ネタリピニオンギヤ１２３の回転軸を軸支するプラネタ
リキャリア１２４とから構成されている。このプラネタ
リギヤ１２０では、サンギヤ１２１，リングギヤ１２２
およびプラネタリキャリア１２４にそれぞれ結合された
サンギヤ軸１２５，リングギヤ軸１２６およびクランク
シャフト１５６の３軸が動力の入出力軸とされ、３軸の
うちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、
残余の１軸に入出力される動力は決定された２軸へ入出
力される動力に基づいて定まる。なお、このプラネタリ
ギヤ１２０の３軸への動力の入出力についての詳細は後
述する。
【００７５】リングギヤ１２２には、動力の取り出し用
の動力取出ギヤ１２８がエンジン１５０側に結合されて
いる。この動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２
９により動力伝達ギヤ１１１に接続されており、動力取
出ギヤ１２８と動力伝達ギヤ１１１との間で動力の伝達
がなされる。図１７に示すように、この動力伝達ギヤ１
１１はディファレンシャルギヤ１１４にギヤ結合されて
いる。したがって、動力出力装置１１０から出力された
動力は、最終的に左右の駆動輪１１６，１１８に伝達さ
れる。
【００７６】複合モータ１３０は、第１実施例の動力出
力装置１０が備える複合モータ３０と同一の構成をして
おり、サンギヤ軸１２５に結合されたロータ１３４とス
テータ１３２とによりモータＭＧ１を構成し、リングギ
ヤ軸１２６に結合されたロータ１３６とステータ１３２
とによりモータＭＧ２を構成する。なお、サンギヤ軸１
２５には、その回転角度θｓを検出するレゾルバ１３４
が設けられており、リングギヤ軸１２６には、その回転
角度θｒを検出するレゾルバ１３６が設けられている。
【００７７】第２実施例の動力出力装置１１０が備える
制御装置１８０は、第１実施例の動力出力装置１０が備
える制御装置８０と同様に構成されている。即ち、制御
装置１８０は、複合モータ１３０のステータ１３２の三
相コイル１３８に流す励磁電流を調整する駆動回路１９
２、駆動回路１９２を制御する制御ＣＰＵ１９０、二次
電池であるバッテリ１９４から構成されており、制御Ｃ
ＰＵ１９０は、内部に、ワーク用のＲＡＭ１９０ａ、処
理プログラムを記憶したＲＯＭ１９０ｂ、入出力ポート
（図示せず）およびＥＦＩＥＣＵ１７０と通信を行なう
シリアル通信ポート（図示せず）を備える。この制御Ｃ
ＰＵ１９０には、レゾルバ１３４からのサンギヤ軸１２
５の回転角度θｓ、レゾルバ１３６からのリングギヤ軸
１２６の回転角度θｒ、アクセルペダルポジションセン
サ１６４ａからのアクセルペダルポジションＡＰ、ブレ
ーキペダルポジションセンサ１６５ａからのブレーキペ
ダルポジションＢＰ、シフトポジションセンサ１８４か
らのシフトポジションＳＰ、駆動回路１９２に設けられ
た２つの電流検出器１９６，１９８からの電流値Ｉｕ，
Ｉｖ、バッテリ１９４の残容量を検出する残容量検出器
１９９からの残容量ＢRMなどが、入力ポートを介して入
力されている。
【００７８】また、制御ＣＰＵ１９０からは、駆動回路
１９２に設けられたスイッチング素子である６個のトラ
ンジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６を駆動する制御信号Ｓ
Ｗが出力されている。この駆動回路１９２内の各々６個
のトランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６はトランジスタ
インバータを構成しており、一対の電源ラインＬ１，Ｌ
２に対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペア
で配置され、その接続点に、三相コイル１３８の各相コ
イルが接続されている。電源ラインＬ１，Ｌ２は、バッ
テリ１９４のプラス側とマイナス側に、それぞれ接続さ
れているから、制御ＣＰＵ１９０により対をなすトラン
ジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオン時間の割合を制御
信号ＳＷにより順次制御し、三相コイル１３８に流れる
電流をＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にすると、三
相コイル１３８により回転磁界が形成される。
【００７９】次に第２実施例の動力出力装置１１０の動
作について説明する。エンジン１５０を回転数Ｎｅ，ト
ルクＴｅの運転ポイントで運転し、回転数Ｎｒ，トルク
Ｔｒの運転ポイントでリングギヤ軸１２６を運転する場
合について考える。プラネタリギヤ１２０の３軸（サン
ギヤ軸１２５，リングギヤ軸１２６およびプラネタリキ
ャリア１２４）における回転数やトルクの関係は、機構
学の教えるところによれば、図１８に例示する共線図と
呼ばれる図として表わすことができ、幾何学的に解くこ
とができる。なお、プラネタリギヤ１２０における３軸
の回転数やトルクの関係は、上述の共線図を用いなくて
も各軸のエネルギを計算することなどにより数式的に解
析することもできる。第２実施例では説明の容易のため
共線図を用いて説明する。
【００８０】図１８における縦軸は３軸の回転数軸であ
り、横軸は３軸の座標軸の位置の比を表わす。すなわ
ち、サンギヤ軸１２５とリングギヤ軸１２６の座標軸
Ｓ，Ｒを両端にとったとき、プラネタリキャリア１２４
の座標軸Ｃは、軸Ｓと軸Ｒを１：ρに内分する軸として
定められる。ここで、ρは、リングギヤ１２２の歯数に
対するサンギヤ１２１の歯数の比であり、次式（１４）
で表わされる。
【００８１】
【数８】
【００８２】今、エンジン１５０が回転数Ｎｅで運転さ
れており、リングギヤ軸１２６が回転数Ｎｒで運転され
ている場合を考えているから、エンジン１５０のクラン
クシャフト１５６が結合されているプラネタリキャリア
１２４の座標軸Ｃにエンジン１５０の回転数Ｎｅを、リ
ングギヤ軸１２６の座標軸Ｒに回転数Ｎｒをプロットす
ることができる。この両点を通る直線を描けば、この直
線と座標軸Ｓとの交点で表わされる回転数としてサンギ
ヤ軸１２５の回転数Ｎｓを求めることができる。以下、
この直線を動作共線と呼ぶ。なお、回転数Ｎｓは、回転
数Ｎｅと回転数Ｎｒとを用いて比例計算式（次式（１
５））により求めることができる。このようにプラネタ
リギヤ１２０では、サンギヤ１２１，リングギヤ１２２
およびプラネタリキャリア１２４のうちいずれか２つの
回転を決定すると、残余の１つの回転は、決定した２つ
の回転に基づいて決定される。
【００８３】
【数９】
【００８４】次に、描かれた動作共線に、エンジン１５
０のトルクＴｅをプラネタリキャリア１２４の座標軸Ｃ
を作用線として図中下から上に作用させる。このとき動
作共線は、トルクに対してはベクトルとしての力を作用
させたときの剛体として取り扱うことができるから、座
標軸Ｃ上に作用させたトルクＴｅは、向きが同じで異な
る作用線への力の分離の手法により、座標軸Ｓ上のトル
クＴｅｓと座標軸Ｒ上のトルクＴｅｒとに分離すること
ができる。このときトルクＴｅｓおよびＴｅｒの大きさ
は、次式（１６）および（１７）によって表わされる。
【００８５】
【数１０】
【００８６】動作共線がこの状態で安定であるために
は、動作共線の力の釣り合いをとればよい。すなわち、
座標軸Ｓ上には、トルクＴｅｓと大きさが同じで向きが
反対のトルクＴｍ１を作用させ、座標軸Ｒ上には、リン
グギヤ軸１２６に出力するトルクＴｒと同じ大きさで向
きが反対のトルクとトルクＴｅｒとの合力に対し大きさ
が同じで向きが反対のトルクＴｍ２を作用させるのであ
る。即ち、複合モータ１３０のモータＭＧ１によりトル
クＴｍ１を、同じく複合モータ１３０のモータＭＧ２に
よりトルクＴｍ２を作用させればよい。このとき、モー
タＭＧ１は、回転の方向と逆向きにトルクを作用させる
ことになるから発電機として動作し、モータＭＧ２は、
回転の方向とトルクの方向とが同じであるから電動機と
して動作することになる。複合モータ１３０でモータＭ
Ｇ１を発電機として動作させると共にモータＭＧ２を電
動機として動作させるためには、複合モータ１３０のス
テータ１３２の回転磁界の回転周波数ω０をモータＭＧ
１のロータ１３４の回転周波数ω１より小さくすると共
にモータＭＧ２のロータ１３６の回転周波数ω２より大
きくすればよい。即ち、ω１＞ω０＞ω２の関係を満た
せばよい。図１８では、モータＭＧ１のロータ１３４が
取り付けられたサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓがモータ
ＭＧ２のロータ１３６が取り付けられたリングギヤ軸１
２６の回転数Ｎｒより大きいからω１＞ω２の関係とな
る。したがって、駆動回路１９２により回転周波数ω０
をω１＞ω０＞ω２の範囲内で調整することにより、複
合モータ１３０のモータＭＧ１を発電機として動作させ
ると共にモータＭＧ２を電動機として動作させることが
でき、リングギヤ軸１２６に動力を出力することができ
る。
【００８７】第２実施例の動力出力装置１１０では、前
述したように、リングギヤ軸１２６に出力された動力
は、動力取出ギヤ１２８および動力伝達ギヤ１１１によ
り駆動軸１１２に伝達され、ディファレンシャルギヤ１
１４を介して駆動輪１１６，１１８に伝達される。リン
グギヤ軸１２６に出力される動力と駆動輪１１６，１１
８に伝達される動力とにはリニアな関係が成立するか
ら、駆動輪１１６，１１８に伝達される動力を、リング
ギヤ軸１２６に出力される動力を制御することにより制
御することができる。
【００８８】図１８に示す共線図ではサンギヤ軸１２５
の回転数Ｎｓがリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒより大
きいが、エンジン１５０の回転数Ｎｅとリングギヤ軸１
２６の回転数Ｎｒとによっては、図１９に示す共線図の
ように回転数Ｎｓの方が小さくなる場合もある。このと
きには、回転周波数ω１と回転周波数ω２の関係はω１
＜ω２となるから、ω１＞ω０＞ω２の関係を満たすこ
とができず、複合モータ１３０のモータＭＧ１を発電機
として動作させると共にモータＭＧ２を電動機として動
作させることができない。この状態で、ω０＞ω１＞ω
２となるようステータ１３２の三相コイル１３８に流す
励磁電流を調整すれば、複合モータ１３０のモータＭＧ
１とモータＭＧ２は共に電動機として動作するから、図
中の実線矢印で示したＴｍ１とＴｍ２のトルクが各モー
タＭＧ１，ＭＧ２から出力される。このとき、動作共線
はＳ軸上での反力がないため釣り合いの状態とならない
から、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓは上昇する。そし
て、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓが、図１８の共線図
に示すように、ω１＞ω０＞ω２の関係となり、かつ動
作共線の力の釣り合いの状態となる回転数まで上昇し、
その回転数で定常状態となる。即ち、図１９の共線図の
状態で、モータＭＧ２を力行するよう回転周波数ω０を
制御すると、図１８の共線図の状態に移行して定常状態
になるのである。
【００８９】一方、図１９の共線図の状態で、ω１＞ω
２＞ω０となるようステータ１３２の三相コイル１３８
に流す励磁電流を調整すれば、複合モータ１３０のモー
タＭＧ１とモータＭＧ２は共に発電機として動作するか
ら、図中の破線矢印で示したＴｍ１’とＴｍ２’のトル
クが各モータＭＧ１，ＭＧ２から出力される。各トルク
の大きさが、Ｔｍ１’＝Ｔｅｓ，Ｔｍ２’＝Ｔｅｒ−Ｔ
ｒを満たす状態で、動作共線は釣り合いの状態となるか
ら、この状態まで移行して定常状態になる。
【００９０】以上の基本的な動作原理の説明より、第２
実施例の動力出力装置１１０は、図１８の共線図の状態
で動作可能なことが解る。この状態では、複合モータ１
３０のモータＭＧ１は発電機として、モータＭＧ２は電
動機として動作し、モータＭＧ１のロータ１３４の回転
周波数ω１とモータＭＧ２のロータ１３６の回転周波数
ω２との関係はω１＞ω２となるから、複合モータ１３
０の動作は第１実施例の動力出力装置１０における定常
走行時の複合モータ３０の動作と同様の動作となる。し
たがって、動作共線の釣り合いの関係を考慮すれば、第
１実施例の動力出力装置１０で用いた複合モータ３０の
制御を第２実施例の動力出力装置１１０の複合モータ１
３０の制御に用いることができる。即ち、モータＭＧ１
のトルク指令値Ｔｍ１＊については次式（１８）、モー
タＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊については次式（１
９）を用いて設定すればよい。なお、式（１９）中のＴ
ｒ＊は、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａに基
づいて設定されるリングギヤ軸１２６に出力すべきトル
ク指令値であり、第１実施例の駆動軸２２に出力すべき
トルクであるトルク指令値Ｔｍ２＊に相当する。
【００９１】
【数１１】
【００９２】以上説明したように第２実施例の動力出力
装置１１０によれば、駆動回路１９２でステータ１３２
に生じる回転磁界の周波数ω０を調整することにより所
望の動力を駆動軸２２に出力することができる。特に、
ω１＞ω０＞ω２の関係となるよう回転周波数ω０を調
整すれば、複合モータ１３０のモータＭＧ１を発電機と
して、モータＭＧ２を電動機として動作することができ
る。このとき、モータＭＧ１で回生される電磁的エネル
ギＰ１は、ステータ１３２を介して直接モータＭＧ２に
供給されるから、インバータ等の駆動回路を２つ介して
モータに供給するタイプに比してエネルギ効率を高くす
ることができる。このように、モータＭＧ１とモータＭ
Ｇ２とを制御する駆動回路が一つでよいから、部品数を
少なくすることができ、装置をコンパクトなものとする
ことができる。
【００９３】第２実施例の動力出力装置１１０では、モ
ータＭＧ２のロータ１３６をリングギヤ軸１２６に取り
付けたが、図２０に例示する変形例の動力出力装置１１
０Ａのように、複合モータ１３０ＡのモータＭＧ２のロ
ータ１３６Ａをクランクシャフト１５６に取り付けるも
のとしてもよい。このときの共線図を図２１に示す。こ
の構成の動作について若干の説明を加える。
【００９４】図２１の共線図における動作共線の釣り合
いを考えると、次式（２０）ないし式（２２）が導き出
される。即ち、式（２０）はクランクシャフト１５６を
介してプラネタリキャリア１２４に入力されるエネルギ
の総和として導き出され、式（１８）および式（１９）
はプラネタリキャリア１２４に作用するトルクを座標軸
Ｓおよび座標軸Ｒを作用線とするトルクに分離すること
により導出される。
【００９５】
【数１２】
【００９６】この動作共線がこの状態で安定であるため
には、動作共線の力の釣り合いがとれればよいから、ト
ルクＴｍ１とトルクＴｃｓとを等しく、かつ、トルクＴ
ｒとトルクＴｃｒとを等しくすればよい。以上の関係か
らトルクＴｍ１およびトルクＴｍ２を求めれば、次式
（２３）および式（２４）のように表わされる。
【００９７】
【数１３】
【００９８】したがって、エンジン１５０をトルクＴｅ
と回転数Ｎｅとにより表わされる運転ポイントで運転す
ると共に、モータＭＧ１により式（２３）で求められる
トルクＴｍ１をサンギヤ軸１２５に作用させ、モータＭ
Ｇ２により式（２４）で求められるトルクＴｍ２をクラ
ンクシャフト１５６に作用させることにより、リングギ
ヤ軸１２６にトルクＴｒを出力することができる。この
とき、第２実施例の複合モータ１３０のモータＭＧ１と
モータＭＧ２と同様に、変形例の複合モータ１３０Ａの
モータＭＧ１は発電機として動作し、モータＭＧ２は電
動機として動作することになる。そして、モータＭＧ１
のロータ１３４Ａが取り付けられたサンギヤ軸１２５Ａ
の回転数ＮｓがモータＭＧ２のロータ１３６が取り付け
られたクランクシャフト１５６の回転数Ｎｅより大きい
からω１＞ω２の関係となる。したがって、第２実施例
で説明したように、駆動回路１９２により回転周波数ω
０をω１＞ω０＞ω２の範囲内で調整することにより、
複合モータ１３０ＡのモータＭＧ１を発電機として動作
させると共にモータＭＧ２を電動機として動作させるこ
とができ、リングギヤ軸１２６Ａに動力を出力すること
ができる。
【００９９】図２１に示す共線図ではサンギヤ軸１２５
Ａの回転数Ｎｓがクランクシャフト１５６の回転数Ｎｅ
より大きいが、エンジン１５０の回転数Ｎｅとリングギ
ヤ軸１２６の回転数Ｎｒとによっては、図２２に示す共
線図のように回転数Ｎｓの方が小さくなる場合もある。
この状態は図１９の共線図の状態と同様に考えることが
できるから、ω０＞ω１＞ω２となるようステータ１３
２の三相コイル１３８に流す励磁電流を調整すれば、動
作共線は釣り合いの状態とならないから、サンギヤ軸１
２５Ａの回転数Ｎｓが上昇して 図２１の共線図に示す
ように、ω１＞ω０＞ω２の関係となり、かつ動作共線
の力の釣り合いの状態となる回転数で定常状態となる。
また、ω１＞ω２＞ω０となるようステータ１３２の三
相コイル１３８に流す励磁電流を調整すれば、複合モー
タ１３０ＡのモータＭＧ１とモータＭＧ２は共に発電機
として動作し、各トルクの大きさが、Ｔｍ１’＝Ｔｃ
ｓ，Ｔｍ２’＝Ｔｅ−Ｔｒ（１＋ρ）を満たす状態で、
動作共線は釣り合いの状態となるから、この状態まで移
行して定常状態になる。なお、第１実施例の動力出力装
置１０で用いた複合モータ３０の制御をこの変形例の複
合モータ１３０Ａの制御に用いるには、モータＭＧ１の
トルク指令値Ｔｍ１＊については式（２３）、モータＭ
Ｇ２のトルク指令値Ｔｍ２＊については式（２４）を用
いて設定すればよい。
【０１００】以上説明した第２実施例の動力出力装置１
１０およびその変形例の動力出力装置１１０Ａでは、複
合モータ１３０のモータＭＧ１とモータＭＧ２とを共に
誘導電動機としたが、いずれか一方を同期型の電動機と
してもよい。このとき、周波数指令値ω０＊は、同期電
動機の周波数に設定することになる。
【０１０１】また、第２実施例の動力出力装置１１０お
よびその変形例の動力出力装置１１０Ａでは、３軸式動
力入出力手段としてプラネタリギヤ１２０を用いたが、
３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力を決定すれ
ば、この決定した動力に基づいて残余の１軸に入出力さ
れる動力が決定されるものであれば如何なる装置、ギヤ
ユニット等、例えば、ディファレンシャルギヤ等を用い
ることもできる。
【０１０２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態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。
【０１０３】例えば、上述した第１および第２の実施例
では、エンジン５０，１５０として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。
【０１０４】また、第１および第２の実施例では、駆動
回路９２，１９２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 Transi
stor）インバータや、サイリスタインバータや、電圧Ｐ
ＷＭ（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。
【０１０５】さらに、バッテリ９４，１９４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９４，１９４に代えて
キャパシタを用いることもできる。
【０１０６】第１およびだい２の実施例では、動力出力
装置１０，１１０を車両に搭載する場合について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、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の実施例としての動力出力装置１
０の概略構成を示す構成図である。
【図２】第１実施例としての動力出力装置１０を組み込
んだ車両の概略構成を示す構成図である。
【図３】普通かご型の誘導電動機のロータバーおよび特
殊二重かご型の誘導電動機のロータバーの形状の一例を
示す説明図である。
【図４】普通かご型の誘導電動機および特殊二重かご型
の誘導電動機のトルク−すべり特性を例示する説明図で
ある。
【図５】ω１＞ω０＞ω２の状態のモータＭＧ１および
モータＭＧ２のトルク−すべり特性を例示する説明図で
ある。
【図６】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０により実行され
る定常走行時処理ルーチンの一例を示すフローチャート
である。
【図７】トルク指令値Ｔｍ２＊と回転周波数ω２とアク
セルペダルポジションＡＰとの関係を示すマップを例示
する説明図である。
【図８】バッテリ９４の残容量ＢRMと充電可能な電力と
の関係の一例を示すグラフである。
【図９】三相コイル３８に流す励磁電流の電流値Ｉ０を
変化させたときのモータＭＧ２のトルク−すべり特性の
変化の様子を例示する説明図である。
【図１０】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０により実行さ
れる始動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。
【図１１】三相コイル３８に流す励磁電流の電流値Ｉ０
とモータＭＧ１およびモータＭＧ２のトルク−すべり特
性との関係の一例を示す説明図である。
【図１２】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０により実行さ
れる制動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。
【図１３】制動時の回転周波数と両モータのトルク−す
べり特性との関係の一例を示す説明図である。
【図１４】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０により実行さ
れる後進時処理ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。
【図１５】後進時の回転周波数と両モータのトルク−す
べり特性との関係の一例を示す説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施例としての動力出力装置
１１０の概略構成を示す構成図である。
【図１７】第２実施例としての動力出力装置１１０を組
み込んだ車両の概略構成を示す構成図である。
【図１８】プラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回
転数とトルクの関係を示す共線図である。
【図１９】プラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回
転数とトルクの関係を示す共線図である。
【図２０】第２実施例の変形例である動力出力装置１１
０Ａの概略構成を示す構成図である。
【図２１】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ａ
におけるプラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転
数とトルクの関係を示す共線図である。
【図２２】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ａ
におけるプラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転
数とトルクの関係を示す共線図である。
【符号の説明】
１０…動力出力装置 ２２…駆動軸 ２４…ディファレンシャルギヤ ２６，２８…駆動輪 ３０…複合モータ ３２…ステータ ３４…ロータ ３６…ロータ ３８…三相コイル ４０…ケース ４４…レゾルバ ４６…レゾルバ ４８…ベアリング ５０…エンジン ５１…燃料噴射弁 ５２…燃焼室 ５４…ピストン ５６…クランクシャフト ５８…イグナイタ ６０…ディストリビュータ ６２…点火プラグ ６４…アクセルペダル ６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ ６５…ブレーキペダル ６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ ６６…スロットルバルブ ６７…スロットルバルブポジションセンサ ６８…アクチュエータ ７０…ＥＦＩＥＣＵ ７２…吸気管負圧センサ ７４…水温センサ ７６…回転数センサ ７８…回転角度センサ ７９…スタータスイッチ ８０…制御装置 ８２…シフトレバー ８４…シフトポジションセンサ ９０…制御ＣＰＵ ９０ａ…ＲＡＭ ９０ｂ…ＲＯＭ ９２…駆動回路 ９４…バッテリ ９６，９８…電流検出器 ９９…残容量検出器 １１０…動力出力装置 １１１…動力伝達ギヤ １１２…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６，１１８…駆動輪 １２０…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １２５…サンギヤ軸 １２６…リングギヤ軸 １２８…動力取出ギヤ １２９…チェーンベルト １３０…複合モータ １３０Ａ…複合モータ １３２…ステータ １３４…レゾルバ １３４…ロータ １３６…レゾルバ １３６…ロータ １３８…三相コイル １５０…エンジン １５６…クランクシャフト １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １８０…制御装置 １８４…シフトポジションセンサ １９０…制御ＣＰＵ １９０ａ…ＲＡＭ １９０ｂ…ＲＯＭ １９２…駆動回路 １９４…バッテリ １９６，１９８…電流検出器 １９９…残容量検出器 Ｌ１，Ｌ２…電源ライン ＭＧ１…モータ ＭＧ２…モータ Ｔｒ１〜Ｔｒ６…トランジスタ Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６…トランジスタ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動軸に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、 多相のコイルが巻回されてなるステータと、前記原動機
    の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のロータとを有し、前記ステータと前記第
    １のロータとにより回生動作が可能な第１の電動機を構
    成し、前記ステータと前記第２のロータとにより第２の
    電動機を構成し、少なくとも前記第１の電動機または前
    記第２の電動機の一方が非同期型の電動機として構成さ
    れてなる複合電動機と、 前記複合電動機のステータに巻回されている前記多相の
    コイルへ流す励磁電流を調整することにより該複合電動
    機の第１および第２の電動機を駆動する電動機駆動回路
    と、 前記複合電動機の第１および第２の電動機により前記原
    動機から出力される動力の少なくとも一部を前記駆動軸
    に出力するよう前記電動機駆動回路を介して該第１およ
    び第２の電動機を駆動制御する制御手段とを備える動力
    出力装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記第１の電動機によ
    り前記原動機から出力される動力の少なくとも一部を電
    磁エネルギとして回生すると共に、該回生された電磁エ
    ネルギの少なくとも一部を用いて前記第２の電動機を駆
    動するよう該第１および第２の電動機を制御する手段で
    ある請求項１記載の動力出力装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の動力出力装置に
    おいて、 前記複合電動機の第２の電動機は、非同期型の電動機で
    あり、 前記複合電動機の第１の電動機は、所定範囲のすべりに
    おけるトルクが前記第２の電動機より高いトルク−すべ
    り特性を有する非同期型の電動機である動力出力装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の動力出力装置であって、 前記所定範囲は、値１付近の範囲であり、 前記原動機の出力軸と前記駆動軸とが共に回転していな
    い状態で所定の始動要求がなされたとき、前記制御手段
    による制御に代えて、前記第１の電動機から前記原動機
    の出力軸を回転駆動するトルクを出力すると共に前記第
    ２の電動機から前記駆動軸が回転しない範囲内のトルク
    を出力するよう前記電動機駆動回路を介して該第１およ
    び該第２の電動機を制御する始動時制御手段を備える請
    求項３記載の動力出力装置。
  5. 【請求項５】 所定の反転要求がなされたとき、前記複
    合電動機のステータに巻回された多相のコイルに流す励
    磁電流の相順が反転するよう前記電動機駆動回路を制御
    する反転時制御手段を備える請求項１ないし４いずれか
    記載の動力出力装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の動力出力装置であって、 前記複合電動機の第２の電動機は、非同期型の電動機で
    あり、 前記反転時制御手段は、前記第２の電動機を逆転力行さ
    せた際のすべりが値０ないし値１の範囲となるよう前記
    励磁電流を調整する手段である動力出力装置。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６いずれか記載の動力出
    力装置において、 前記複合電動機の第２の電動機は、回生動作が可能な電
    動機であり、 所定の制動要求がなされたとき、前記複合電動機の第２
    の電動機の回生動作により前記駆動軸に制動力が作用す
    るよう前記電動機駆動回路を介して前記複合電動機のス
    テータに巻回された多相のコイルに流す励磁電流を制御
    する制動時制御手段を備える動力出力装置。
  8. 【請求項８】 駆動軸に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、 多相のコイルが巻回されてなるステータと、回転軸に結
    合された第１のロータと、前記原動機の出力軸または前
    記駆動軸に結合された第２のロータとを有し、前記ステ
    ータと前記第１のロータとにより回生動作が可能な第１
    の電動機を構成し、前記ステータと前記第２のロータと
    により第２の電動機を構成し、少なくとも前記第１の電
    動機または前記第２の電動機の一方が非同期型の電動機
    として構成されてなる複合電動機と、 前記出力軸と前記回転軸と前記駆動軸とに各々結合され
    る３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ入出力され
    る動力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残
    余の１軸へ入出力される動力が決定される３軸式動力入
    出力手段と、 前記複合電動機のステータに巻回されている前記多相の
    コイルへ流す励磁電流を調整することにより該複合電動
    機の第１および第２の電動機を駆動する電動機駆動回路
    と、 前記３軸式動力入出力手段と前記複合電動機の第１およ
    び第２の電動機とにより前記原動機から出力される動力
    の少なくとも一部を前記駆動軸に出力するよう前記電動
    機駆動回路を介して該第１および第２の電動機を駆動制
    御する制御手段とを備える動力出力装置。
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