JPH10268946A - 動力出力装置およびその制御方法 - Google Patents

動力出力装置およびその制御方法

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JPH10268946A
JPH10268946A JP9026797A JP9026797A JPH10268946A JP H10268946 A JPH10268946 A JP H10268946A JP 9026797 A JP9026797 A JP 9026797A JP 9026797 A JP9026797 A JP 9026797A JP H10268946 A JPH10268946 A JP H10268946A
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energy
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Satoshi Koide
訓 小出
Yasumi Kawabata
康己 川端
Eiji Yamada
英治 山田
Akihiko Kanamori
彰彦 金森
Masatoshi Uchida
昌利 内田
Akihiro Yamanaka
章弘 山中
Takeshi Kotani
武史 小谷
Tetsuya Abe
哲也 阿部
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原動機から所望の動力が出力されるよう調整
することにより、予期しない電力による蓄電手段の充放
電を防止する。 【解決手段】 バッテリの充放電電力Ｐｂとその目標値
Ｐｂ＊との偏差△Ｐｂが打ち消されるようエンジンから
出力されるエネルギＰｅを設定し（Ｓ１１６〜Ｓ１２
０）、このエネルギＰｅが出力されるようエンジンの運
転を制御する（Ｓ１２２，Ｓ１３４））。エンジンから
出力されるエネルギＰｅはクラッチモータとアシストモ
ータとによりエネルギ変換されて駆動軸に要求される動
力として出力されると共にこの要求動力に対する過不足
のエネルギを見い出してバッテリを充放電するから、エ
ネルギＰｅを調整することによりバッテリの充放電電力
を調整することができる。特に目標値Ｐｂ＊を値０とす
れば、予期しない電力による充放電なしに駆動軸に動力
を出力することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力出力装置およ
びその制御方法に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力
する動力出力装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の動力出力装置としては、
車両に搭載される装置であって、原動機の出力軸と電動
機が取り付けられた駆動軸とを電磁継手により電磁的に
結合して原動機の動力を駆動軸に出力するものが提案さ
れている（例えば、特開昭５３−１３３８１４号公報
等）。この動力出力装置では、電動機により車両の走行
を開始し、電動機の回転数が所定の回転数になったら、
電磁継手へ励磁電流を与えて原動機をクランキングする
と共に原動機への燃料供給や火花点火を行なって原動機
を始動する。原動機が始動した後は、原動機から出力さ
れる動力の一部を電磁継手による電磁的な結合を介して
駆動軸に出力して車両を走行させる。原動機から出力さ
れる動力の残余は、電磁継手の電磁的な結合の滑りに応
じた電力として回生され、走行の開始の際に用いられる
電力としてバッテリに蓄えられたり、電動機の駆動に必
要な電力として用いられる。電動機は、駆動軸に出力す
べき動力が電磁継手を介して出力される動力では不足す
るときに駆動され、この不足分を補う。
【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、電磁継手により回生された電力や
電動機の駆動に必要な電力をバッテリの充放電によって
賄うことを前提としているから、装置全体の効率は、バ
ッテリの充放電の効率が乗じられることによって低下す
るという問題があった。原動機から出力される動力が駆
動軸に要求される動力より大きいときには、電磁継手に
よって回生される電力が電動機によって消費される電力
より大きくなり、過剰の電力によってバッテリは充電さ
れる。逆に原動機から出力される動力が駆動軸に要求さ
れる動力より小さいときには、電磁継手によって回生さ
れる電力が電動機によって消費される電力より小さくな
り、不足する電力を補うためにバッテリから放電がなさ
れる。原動機から出力される動力と駆動軸に要求される
動力とが等しければ、電磁継手によって回生される電力
と電動機によって消費される電力とが等しくなってバッ
テリの充放電は行われないが、上述の動力出力装置で
は、こうした制御は行われていない。
【０００４】出願人は、こうした問題点を解決するため
に、既に、原動機から出力される動力と駆動軸に要求さ
れる動力とが等しくなるよう原動機の運転を制御する動
力出力装置を提案している（特願平７−２２５８６９号
など）。
【０００５】しかし、こうした制御を行っても、原動機
の運転状態は、原動機の運転温度や供給される燃料の性
情，気温，大気圧などによって変化したり、原動機に異
常が生じたときなどには、原動機から所望の動力が出力
されないことにより、予期しないバッテリの充放電がな
され、これによって装置全体のエネルギ効率が低下する
場合があった。
【０００６】本発明の動力出力装置およびその制御方法
は、こうした問題の少なくとも一部を解決するために、
原動機から所望の動力が出力されるよう調整することを
目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置および
その制御方法は、蓄電手段の予期しない充放電を少なく
すると共に、予期しない充放電が生じても充放電の電力
をより小さくすることを目的の一つとする。さらに、本
発明の動力出力装置およびその制御方法は、蓄電手段の
充放電を目標とする電力によって行うと共に、充放電の
電力と目標とする電力とに偏差が生じてもこの偏差を小
さくすることを目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の動力出力装置およびその制御方法は、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。
【０００８】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、出力軸を有する原動機
と、前記原動機の出力軸に結合される第１の回転軸と前
記駆動軸に結合される第２の回転軸とを有し、前記第１
の回転軸に入出力される動力と前記第２の回転軸に入出
力される動力とのエネルギ偏差を対応する電気エネルギ
の入出力により調整するエネルギ調整手段と、前記原動
機の出力軸または前記駆動軸と動力のやり取りをする電
動機と、前記エネルギ調整手段による前記エネルギ偏差
の調整に必要な電気エネルギの充放電と、前記電動機に
よる動力のやり取りに必要な電気エネルギの充放電とが
可能な蓄電手段と、前記駆動軸に出力する目標動力を設
定する目標動力設定手段と、該設定された目標動力に基
づいて前記原動機から出力する原動機目標動力を設定す
る原動機目標動力設定手段と、該設定された原動機目標
動力が出力されるよう前記原動機の運転を制御する原動
機運転制御手段と、前記原動機から出力される動力と前
記蓄電手段から充放電される電気エネルギとを前記目標
動力にエネルギ変換して前記駆動軸に出力するよう前記
エネルギ調整手段と前記電動機とを制御する動力制御手
段と、前記原動機から出力されている動力と前記原動機
目標動力との動力偏差を検出する動力偏差検出手段と、
該検出された動力偏差に基づいて前記目標動力または前
記原動機目標動力を修正する目標値修正手段とを備える
ことを要旨とする。
【０００９】この本発明の動力出力装置は、原動機の出
力軸に結合される第１の回転軸と駆動軸に結合される第
２の回転軸とを有するエネルギ調整手段が、第１の回転
軸に入出力される動力と第２の回転軸に入出力される動
力とのエネルギ偏差を対応する電気エネルギの入出力に
より調整する。電動機は、原動機の出力軸または駆動軸
と動力のやり取りをし、蓄電手段は、必要に応じて、エ
ネルギ調整手段によるエネルギ偏差の調整に必要な電気
エネルギの充放電と、電動機による動力のやり取りに必
要な電気エネルギの充放電とを行う。目標動力設定手段
は、駆動軸に出力する目標動力を設定し、原動機目標動
力設定手段は、この設定された目標動力に基づいて原動
機から出力する原動機目標動力を設定する。原動機運転
制御手段は、この設定された原動機目標動力が出力され
るよう原動機の運転を制御し、動力制御手段は、原動機
から出力される動力と蓄電手段から充放電される電気エ
ネルギとを目標動力にエネルギ変換して駆動軸に出力す
るようエネルギ調整手段と電動機とを制御する。目標値
修正手段は、動力偏差検出手段により検出された原動機
から出力されている動力と原動機目標動力との動力偏差
に基づいて目標動力または原動機目標動力を修正する。
なお、ここでいう「動力」は、軸に作用するトルクとそ
の軸の回転数との積の形態で表わされるエネルギを意味
する。したがって、動力としてのエネルギの大きさが同
じでも、トルクと回転数とが異なれば、動力としての形
態が異なるから、異なる動力となる。なお、この「動
力」の意味は、後述する本発明の動力出力装置の制御方
法でも同様である。
【００１０】こうした本発明の動力出力装置によれば、
原動機から出力されている動力と原動機目標動力との動
力偏差に基づいて原動機やエネルギ調整手段，電動機を
制御することができる。例えば、動力偏差が小さくなる
よう目標動力を修正するものとすれば、エネルギ調整手
段および電動機を介して駆動軸に出力する動力を修正す
ることができ、動力偏差が小さくなるよう原動機目標動
力を修正するものとすれば、原動機から出力する動力を
修正することができる。そして、これらの結果、非所望
のエネルギによる蓄電手段の充放電を回避することがで
き、装置全体のエネルギ効率をより高くすることができ
る。
【００１１】動力偏差が小さくなるよう目標動力を修正
する態様の本発明の動力出力装置において、前記目標動
力と前記原動機目標動力とを関連付けたデータとして記
憶する記憶手段と、前記動力偏差検出手段により検出さ
れた動力偏差が所定値以下のとき、前記目標値修正手段
により修正された原動機目標動力を前記設定された目標
動力に関連付けられる原動機目標動力として前記記憶手
段のデータを更新するデータ更新手段とを備え、前記原
動機目標動力設定手段は、前記記憶手段に記憶されたデ
ータに基づいて前記原動機目標動力を設定する手段であ
るものとすることもできる。こうすれば、原動機をより
早く所望の運転状態にすることができ、この結果、装置
全体のエネルギ効率をより高くすることができる。
【００１２】また、動力偏差が小さくなるよう原動機目
標動力を修正する態様の本発明の動力出力装置におい
て、前記目標値修正手段は、前記目標動力設定手段によ
り設定された目標動力に対して所定の比率の範囲内で修
正する手段であるものとすることもできる。こうすれ
ば、設定された目標動力から所定の比率の範囲を越えて
目標動力が修正されるのを防止することができる。
【００１３】これら各態様を含め本発明の動力出力装置
において、前記蓄電手段の充放電電力を検出する充放電
電力検出手段を備え、前記動力偏差検出手段は、前記充
放電電力検出手段により検出された充放電電力に基づい
て前記動力偏差を検出する手段であるものとすることも
できる。こうすれば、蓄電手段に充放電される電力に基
づいて原動機の運転を制御することができる。特に蓄電
手段に充放電される電力が小さくなるよう原動機を制御
すれば、蓄電手段の充放電なし目標動力を駆動軸に出力
することができる。こうした態様の動力出力装置におい
て、前記蓄電手段から充放電される目標電力を設定する
目標電力設定手段を備え、前記動力偏差検出手段は、前
記充放電電力検出手段により検出された充放電電力と前
記目標電力設定手段により設定された目標電力との電力
偏差に基づいて前記動力偏差を検出する手段であるもの
とすることもできる。こうすれば、所望の電力による蓄
電手段の充放電を伴いながら目標動力を駆動軸に出力す
ることができる。
【００１４】また、各態様を含め本発明の動力出力装置
において、前記エネルギ調整手段は前記第１の回転軸が
前記原動機目標動力に対応する前記原動機の目標回転数
で回転するよう該第１の回転軸に作用するトルクを制御
するトルク制御手段を備え、前記動力偏差検出手段は前
記トルク制御手段により制御されるトルクと前記原動機
目標動力に対応する前記原動機の目標トルクとの偏差に
基づいて前記動力偏差を検出する手段であるものとする
こともできる。こうすれば、より確実に原動機を所望の
運転状態で運転することができる。
【００１５】これら本発明の動力出力装置において、前
記エネルギ調整手段は、前記第１の回転軸に結合された
第１のロータと、前記第２の回転軸に結合され該第１の
ロータに対して相対的に回転可能な第２のロータとを有
し、該両ロータ間の電磁的な結合を介して該両回転軸間
の動力のやり取りをすると共に、該両ロータ間の電磁的
な結合と該両ロータ間の回転数差とに基づいて電気エネ
ルギを入出力する対ロータ電動機であるものとすること
もできる。
【００１６】また、本発明の動力出力装置において、前
記エネルギ調整手段は、前記第１の回転軸および前記第
２の回転軸と異なる第３の回転軸を有し、前記３つの回
転軸のうちいずれか２つの回転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回転
軸へ動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第
３の回転軸と動力のやり取りをする回転軸電動機とを備
えるものとすることもできる。
【００１７】本発明の動力出力装置の制御方法は、出力
軸を有する原動機と、前記原動機の出力軸に結合される
第１の回転軸と前記駆動軸に結合される第２の回転軸と
を有し、前記第１の回転軸に入出力される動力と前記第
２の回転軸に入出力される動力とのエネルギ偏差を対応
する電気エネルギの入出力により調整するエネルギ調整
手段と、前記原動機の出力軸または前記駆動軸と動力の
やり取りをする電動機と、前記エネルギ調整手段による
前記エネルギ偏差の調整に必要な電気エネルギの充放電
と、前記電動機による動力のやり取りに必要な電気エネ
ルギの充放電とが可能な蓄電手段ととを備える動力出力
装置の制御方法であって、（ａ）前記駆動軸に出力する
目標動力を設定し、（ｂ）該設定された目標動力に基づ
いて前記原動機から出力する原動機目標動力を設定し、
（ｃ）該設定された原動機目標動力が出力されるよう前
記原動機の運転を制御すると共に、（ｄ）前記原動機か
ら出力される動力と前記蓄電手段から充放電される電気
エネルギとを前記目標動力にエネルギ変換して前記駆動
軸に出力するよう前記エネルギ調整手段と前記電動機と
を制御し、（ｅ）前記原動機から出力されている動力と
前記原動機目標動力との動力偏差を検出し、（ｆ）該検
出された動力偏差に基づいて前記目標動力または前記原
動機目標動力を修正することを要旨とする。
【００１８】この本発明の動力出力装置の制御方法によ
れば、原動機から出力されている動力と原動機目標動力
との動力偏差に基づいて原動機やエネルギ調整手段，電
動機を制御することができる。例えば、動力偏差が小さ
くなるよう目標動力を修正するものとすれば、エネルギ
調整手段および電動機を介して駆動軸に出力する動力を
修正することができ、動力偏差が小さくなるよう原動機
目標動力を修正するものとすれば、原動機から出力する
動力を修正することができる。そして、これらの結果、
非所望のエネルギによる蓄電手段の充放電を回避するこ
とができ、装置全体のエネルギ効率をより高くすること
ができる。
【００１９】こうした本発明の動力出力装置の制御方法
において、前記動力出力装置は目標動力と原動機目標動
力とを関連付けたデータとして記憶する記憶手段を備
え、前記ステップ（ｂ）は前記記憶手段に記憶されたデ
ータに基づいて前記原動機目標動力を設定するステップ
であり、前記ステップ（ｆ）は前記動力偏差が小さくな
るよう前記原動機目標動力を修正するステップであり、
更に、（ｇ）前記検出された動力偏差が所定値以下のと
き、前記修正された原動機目標動力を前記設定された目
標動力に関連付けられる原動機目標動力として前記記憶
手段の記憶を更新するステップを備えるものとすること
もできる。こうすれば、原動機をより早く所望の運転状
態にすることができ、この結果、装置全体のエネルギ効
率をより高くすることができる。
【００２０】また、本発明の動力出力装置の制御方法に
おいて、前記ステップ（ｆ）は、前記設定された目標動
力に対して所定の比率の範囲内で前記動力偏差が小さく
なるよう前記目標動力を修正するステップであるものと
することもできる。こうすれば、設定された目標動力か
ら所定の比率の範囲を越えて目標動力が修正されるのを
防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、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２０の概略構成を示す構成図、図２
は図１の動力出力装置２０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。
【００２２】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。
【００２３】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および回転角度センサ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。
【００２４】エンジン５０のクランクシャフト５６に
は、後述するクラッチモータ３０およびアシストモータ
４０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２４に結合されており、動
力出力装置２０からのトルクは最終的に左右の駆動輪２
６，２８に伝達される。このクラッチモータ３０および
アシストモータ４０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ＣＰＵ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６
４に設けられたアクセルペダルポジションセンサ６４ａ
なども接続されている。また、制御装置８０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。
【００２５】図１に示すように、実施例の動力出力装置
２０は、大きくは、エンジン５０と、エンジン５０のク
ランクシャフト５６にアウタロータ３２が結合されると
共に駆動軸２２にインナロータ３４が結合されたクラッ
チモータ３０と、駆動軸２２に結合されたロータ４２を
有するアシストモータ４０と、クラッチモータ３０およ
びアシストモータ４０を駆動制御する制御装置８０とか
ら構成されている。
【００２６】クラッチモータ３０は、図１に示すよう
に、アウタロータ３２の内周面に永久磁石３５を備え、
インナロータ３４に形成されたスロットに三相のコイル
３６を巻回する同期電動機として構成されている。この
三相コイル３６への電力は、スリップリング３８を介し
て供給される。インナロータ３４において三相コイル３
６用のスロットおよびティースを形成する部分は、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。
なお、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３９が設けられているが、このレゾル
バ３９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。
【００２７】他方、アシストモータ４０も同期電動機と
して構成されているが、回転磁界を形成する三相コイル
４４は、ケース４５に固定されたステータ４３に巻回さ
れている。このステータ４３も、無方向性電磁鋼板の薄
板を積層することで形成されている。ロータ４２の外周
面には、複数個の永久磁石４６が設けられている。アシ
ストモータ４０では、この永久磁石４６により磁界と三
相コイル４４が形成する磁界との相互作用により、ロー
タ４２が回転する。ロータ４２が機械的に結合された軸
は、動力出力装置２０のトルクの出力軸である駆動軸２
２であり、駆動軸２２には、その回転角度θｄを検出す
るレゾルバ４８が設けられている。また、駆動軸２２
は、ケース４５に設けられたベアリング４９により軸支
されている。
【００２８】係るクラッチモータ３０とアシストモータ
４０とは、クラッチモータ３０のインナロータ３４がア
シストモータ４０のロータ４２、延いては駆動軸２２に
機械的に結合されている。したがって、エンジン５０と
両モータ３０，４０との関係を簡略に言えば、エンジン
５０からクランクシャフト５６に出力された軸トルクが
クラッチモータ３０のアウタロータ３２およびインナロ
ータ３４を介して駆動軸２２に出力され、アシストモー
タ４０からのトルクがこれに加減算されるということに
なる。
【００２９】アシストモータ４０は、通常の永久磁石型
三相同期モータとして構成されているが、クラッチモー
タ３０は、永久磁石３５を有するアウタロータ３２も三
相コイル３６を備えたインナロータ３４も、共に回転す
るよう構成されている。そこで、クラッチモータ３０の
構成の詳細について、さらに説明する。クラッチモータ
３０のアウタロータ３２はクランクシャフト５６に、イ
ンナロータ３４は駆動軸２２に結合されており、アウタ
ロータ３２に永久磁石３５が設けられていることは既に
説明した。この永久磁石３５は、実施例では８個（Ｎ極
が４個でＳ極が４個）設けられており、アウタロータ３
２の内周面に貼付されている。その磁化方向はクラッチ
モータ３０の軸中心に向かう方向であり、一つおきに磁
極の方向は逆向きになっている。この永久磁石３５と僅
かなギャップにより対向するインナロータ３４の三相コ
イル３６は、インナロータ３４に設けられた計１２個の
スロット（図示せず）に巻回されており、各コイルに通
電すると、スロットを隔てるティースを通る磁束を形成
する。各コイルに三相交流を流すと、この磁界は回転す
る。三相コイル３６の各々は、スリップリング３８から
電力の供給を受けるよう接続されている。このスリップ
リング３８は、駆動軸２２に固定された回転リング３８
ａとブラシ３８ｂとから構成されている。なお、三相
（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の電流をやり取りするために、スリッ
プリング３８には三相分の回転リング３８ａとブラシ３
８ｂとが用意されている。
【００３０】隣接する一組の永久磁石３５が形成する磁
界と、インナロータ３４に設けられた三相コイル３６が
形成する回転磁界との相互作用により、アウタロータ３
２とインナロータ３４とは種々の振る舞いを示す。通常
は、三相コイル３６に流す三相交流の周波数は、クラン
クシャフト５６に直結されたアウタロータ３２の回転数
とインナロータ３４の回転数との偏差の周波数の４倍と
している。
【００３１】次に、クラッチモータ３０およびアシスト
モータ４０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、クラッチモータ３０を駆動する第
１の駆動回路９１と、アシストモータ４０を駆動する第
２の駆動回路９２と、両駆動回路９１，９２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ＲＡＭ９０ａ、
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ＣＰ
Ｕ９０には、レゾルバ３９からのエンジン５０の回転角
度θｅ、レゾルバ４８からの駆動軸２２の回転角度θ
ｄ、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６４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（ブレーキペダル６５の踏込
量）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、第１の駆動回路９１に設けられた２つの
電流検出器９５，９６からのクラッチ電流値Ｉｕｃ，Ｉ
ｖｃ、第２の駆動回路に設けられた２つの電流検出器９
７，９８からのアシスト電流値Ｉｕａ，Ｉｖａ、残容量
検出器９９ａからのバッテリ９４の残容量ＢRM，バッテ
リ９４の出力端子に設けられた電力計９９ｂからのバッ
テリ９４の充放電電力Ｐｂ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９９ａ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。
【００３２】また、制御ＣＰＵ９０からは、第１の駆動
回路９１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
１と、第２の駆動回路９２に設けられたスイッチング素
子としての６個のトランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６
を駆動する制御信号ＳＷ２とが出力されている。第１の
駆動回路９１内の６個のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ
６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、クラッチモータ３０の三相コイル（ＵＶＷ）３６の
各々が、スリップリング３８を介して接続されている。
電源ラインＬ１，Ｌ２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ＣＰＵ
９０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ＳＷ１により順次制御し、各
コイル３６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３６により、回転磁界が
形成される。
【００３３】他方、第２の駆動回路９２の６個のトラン
ジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６も、トランジスタインバ
ータを構成しており、それぞれ、第１の駆動回路９１と
同様に配置されていて、対をなすトランジスタの接続点
は、アシストモータ４０の三相コイル４４の各々に接続
されている。従って、制御ＣＰＵ９０により対をなすト
ランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオン時間を制御信
号ＳＷ２により順次制御し、各コイル４４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４４により、回転磁界が形成される。
【００３４】以上構成を説明した第１実施例の動力出力
装置２０の動作について説明する。第１実施例の動力出
力装置２０の動作原理、特にトルク変換の原理は以下の
通りである。エンジン５０がＥＦＩＥＣＵ７０により運
転され、エンジン５０の回転数Ｎｅが値Ｎ１で回転して
いるとする。このとき、制御装置８０がスリップリング
３８を介してクラッチモータ３０の三相コイル３６に何
等電流を流していないとすれば、即ち第１の駆動回路９
１のトランジスタＴｒ１，３，５をオフとしトランジス
タＴｒ２，４，６をオンとした状態であれば、三相コイ
ル３６には何等の電流も流れないから、クラッチモータ
３０のアウタロータ３２とインナロータ３４とは電磁的
に全く結合されていない状態となり、エンジン５０のク
ランクシャフト５６は空回りしている状態となる。
【００３５】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０が制御信号
ＳＷ１を出力してトランジスタをオンオフ制御すると、
エンジン５０のクランクシャフト５６の回転数Ｎｅと駆
動軸２２の回転数Ｎｄとの偏差（言い換えれば、クラッ
チモータ３０におけるアウタロータ３２とインナロータ
３４の回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ））に応じて、クラッ
チモータ３０の三相コイル３６に電流が流れ、クラッチ
モータ３０は発電機として機能し、電流が第１の駆動回
路９１を介して回生され、バッテリ９４が充電される。
このとき、アウタロータ３２とインナロータ３４とは滑
りが存在する電磁的な結合状態となり、インナロータ３
４は、エンジン５０の回転数Ｎｅ（クランクシャフト５
６の回転数）より低い回転数Ｎｄで回転する。この状態
で、回生される電気エネルギと等しいエネルギがアシス
トモータ４０で消費されるように、制御ＣＰＵ９０が第
２の駆動回路９２を制御すると、アシストモータ４０の
三相コイル４４に電流が流れ、アシストモータ４０にお
いてトルクが発生する。
【００３６】図３に照らせば、エンジン５０の回転数Ｎ
ｅが値Ｎ１でトルクＴｅが値Ｔ１の運転ポイントＰ１で
運転しているときに、クラッチモータ３０で値Ｔ１のト
ルクを駆動軸２２に伝達すると共に領域Ｇ１で表わされ
るエネルギを回生し、この回生されたエネルギを領域Ｇ
２で表わされるエネルギとしてアシストモータ４０に供
給することにより、値Ｎ２の回転数で回転する駆動軸２
２に値Ｔ２のトルクを出力することができる。
【００３７】次に、エンジン５０の回転数Ｎｅが値Ｎ２
でトルクＴｅが値Ｔ２の運転ポイントＰ２で運転されて
おり、駆動軸２２の回転数Ｎｄが値Ｎ２より大きな値Ｎ
１で回転している場合を考える。この状態では、クラッ
チモータ３０のインナロータ３４は、アウタロータ３２
に対して回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ）の絶対値で示され
る回転数で駆動軸２２の回転方向に回転するから、クラ
ッチモータ３０は、通常のモータとして機能し、バッテ
リ９４からの電力により駆動軸２２に回転エネルギを与
える。一方、制御ＣＰＵ９０によりアシストモータ４０
により電力を回生するよう第２の駆動回路９２を制御す
ると、アシストモータ４０のロータ４２とステータ４３
との間の滑りにより三相コイル４４に回生電流が流れ
る。ここで、アシストモータ４０により回生される電力
がクラッチモータ３０により消費されるよう制御ＣＰＵ
９０により第１および第２の駆動回路９１，９２を制御
すれば、クラッチモータ３０を、バッテリ９４に蓄えら
れた電力を用いることなく駆動することができる。
【００３８】図３に照らせば、クランクシャフト５６の
回転数Ｎｅが値Ｎ２でトルクＴｅが値Ｔ２の運転ポイン
トＰ２で運転しているときに、領域Ｇ１と領域Ｇ３との
和として表わされるエネルギをクラッチモータ３０に供
給して駆動軸２２に値Ｔ２のトルクを出力すると共に、
クラッチモータ３０に供給するエネルギを領域Ｇ２と領
域Ｇ３との和として表わされるエネルギとしてアシスト
モータ４０から回生して賄うことにより、値Ｎ１の回転
数で回転する駆動軸２２に値Ｔ１のトルクを出力するこ
とができる。
【００３９】以上の説明から解るように、第１実施例の
動力出力装置２０では、エンジン５０の回転数Ｎｅが駆
動軸２２の回転数Ｎｄより大きいか否かに拘わらず、エ
ンジン５０から出力される動力のすべてをトルク変換し
て駆動軸２２に出力することができる。このことは、ク
ラッチモータ３０とアシストモータ４０とによるトルク
変換の効率を１００％とすれば、エンジン５０の運転ポ
イントは、駆動軸２２に出力すべきエネルギＰｄと同一
のエネルギを出力する運転ポイントであれば如何なるポ
イントであってもよいことを意味する。したがって、エ
ンジン５０の運転ポイントは、駆動軸２２に出力すべき
エネルギＰｄと同一のエネルギを出力することを条件に
駆動軸２２の回転数Ｎｄに拘わらず自由に定めることが
できる。こうしたエンジン５０の運転ポイントの設定に
ついては後述する。なお、クラッチモータ３０とアシス
トモータ４０とによるトルク変換の効率は、実際には１
００％ではないが、実施例では、説明の容易のために１
００％として扱う。
【００４０】このように、第１実施例の動力出力装置２
０では、エンジン５０から出力される動力のすべてをト
ルク変換して駆動軸２２に出力することができるが、こ
の動作の他に、エンジン５０から出力される動力（トル
クＴｅと回転数Ｎｅとの積）を駆動軸２２に要求される
動力（トルクＴｄと回転数Ｎｄとの積）より大きくして
余剰の電気エネルギを見い出し、バッテリ９４の充電を
伴う動作としたり、逆にエンジン５０から出力される動
力を駆動軸２２に要求される動力より小さくして電気エ
ネルギが不足するものし、バッテリ９４から放電を伴う
動作とすることもできる。
【００４１】次に、実施例の動力出力装置２０における
出力制御について図４に例示する出力制御ルーチンに基
づき具体的に説明する。この出力制御ルーチンは、動力
出力装置２０を起動した直後から所定時間毎（例えば、
２０ｍｓｅｃ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ＣＰＵ９
０は、まず、バッテリ９４の充放電電力Ｐｂの目標値Ｐ
ｂ＊を読み込む処理を行なう（ステップＳ１００）。バ
ッテリ９４の充放電電力Ｐｂの目標値Ｐｂ＊は、図示し
ないバッテリ９４の充放電電力設定ルーチンにより設定
され、ＲＡＭ９０ａの所定アドレスに記憶されるもので
ある。充放電電力設定ルーチンでは、バッテリ９４の残
容量ＢRMが目標とする範囲内にあるか否かに基づいてバ
ッテリ９４を充電するか否かを判定し、バッテリ９４の
残容量ＢRMの状態等に基づいて定まる充電電力や放電電
力を充放電電力Ｐｂの目標値Ｐｂ＊として設定する。続
いて、駆動軸２２の回転数Ｎｄを読み込む処理を行なう
（ステップＳ１０２）。駆動軸２２の回転数は、レゾル
バ４８から読み込んだ駆動軸２２の回転角度θｄから求
めることができる。
【００４２】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６４の踏込量で
あ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Ｓ１０４）。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Ａ
Ｐの値は運転者の欲している出力トルク（すなわち、駆
動軸２２に出力すべきトルク）に対応するものである。
そして、読み込んだ駆動軸２２の回転数Ｎｄとアクセル
ペダルポジションＡＰとが前回このルーチンが起動され
たときに読み込まれたものと同じか否かを判定する（ス
テップＳ１０６）。なお、第１実施例の動力出力装置２
０が起動されてから始めて本ルーチンを実行するときに
は、動力出力装置２０の起動直後に実行される図示しな
い初期化ルーチンにより前回の回転数Ｎｄとアクセルペ
ダルポジションＡＰとには値０が設定されるから、この
値を用いて判定が行なわれる。動力出力装置２０が起動
されアクセルペダル６４が踏み込まれたときには、アク
セルペダルポジションＡＰが前回と異なる値となるか
ら、まず駆動軸２２の回転数Ｎｄとアクセルペダルポジ
ションＡＰのいずれかが前回の値と異なるときの処理に
ついて説明する。
【００４３】駆動軸２２の回転数Ｎｄとアクセルペダル
ポジションＡＰのいずれかが前回の値と異なるときに
は、読み込んだアクセルペダルポジションＡＰと駆動軸
２２の回転数Ｎｄとに基づいてＴｄ＊を導出する処理を
行なう（ステップＳ１０８）。実施例では、各アクセル
ペダルポジションＡＰと回転数Ｎｄとの組み合わせに対
して対応するトルク指令値Ｔｄ＊を定め、これを予めマ
ップとしてＲＯＭ９０ｂに記憶しておき、駆動軸２２の
回転数ＮｄとアクセルペダルポジションＡＰが読み込ま
れると、ＲＯＭ９０ｂに記憶したマップを参照して対応
するトルク指令値Ｔｄ＊を導出するものとした。なお、
このマップの一例を図５に示す。
【００４４】次に、導き出されたトルク指令値Ｔｄ＊と
読み込まれた駆動軸２２の回転数Ｎｄとバッテリ９４の
充放電電力Ｐｂの目標値Ｐｂ＊とから、必要なエネルギ
Ｐｎを計算（Ｐｎ＝Ｎｄ×Ｔｄ＊＋Ｐｂ＊）により求め
（ステップＳ１１０）、求めたエネルギＰｎに基づいて
エンジン５０から出力すべきエネルギＰｅを設定する
（ステップＳ１１２）。ここで、バッテリ９４の放電を
必要とする場合もあり、その場合には目標値Ｐｂ＊は負
の値となるから、必要なエネルギＰｎが駆動軸２２に出
力すべきエネルギＰｄ（Ｐｄ＝Ｎｄ×Ｔｄ＊）より小さ
くなることもある。エネルギＰｅの導出は、実施例で
は、後述するステップＳ１２８によりＲＡＭ９０ａに記
憶されるエネルギＰｎとエネルギＰｅとからなるマップ
を用いてエネルギＰｎに対応するエネルギＰｅを導出す
るものとした。なお、ステップＳ１２８により記憶され
ないエネルギＰｎとエネルギＰｅとの組み合わせについ
ては、予め設定された値が用いられる。
【００４５】こうしてエンジン５０から出力すべきエネ
ルギＰｅが導出されると、このエネルギＰｅに基づいて
エンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊と
を設定する処理を行なう（ステップＳ１２２）。ここ
で、エンジン５０から出力されるエネルギＰｅはエンジ
ン５０の回転数ＮｅとトルクＴｅとの積に等しいから、
エネルギＰｅと目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ
＊との関係はＰｅ＝Ｎｅ＊×Ｔｅ＊となる。しかし、か
かる関係を満足する目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ
＊との組合せは無数に存在する。そこで、実施例では、
実験などにより各エネルギＰｅに対してエンジン５０が
できる限り効率の高い状態で運転され、かつエネルギＰ
ｅの変化に対してエンジン５０の運転状態が滑らかに変
化する運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴ
ｅ＊との組み合わせとして求め、これを予めＲＯＭ９０
ｂにマップとして記憶しておき、エネルギＰｅに対応す
る目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との組み合わせ
をこのマップから導出するものとした。このマップにつ
いて、更に説明する。
【００４６】図６は、エンジン５０の運転ポイントとエ
ンジン５０の効率との関係を示すグラフである。図中曲
線Ｂはエンジン５０の運転可能な領域の境界を示す。エ
ンジン５０の運転可能な領域には、その特性に応じて効
率が同一の運転ポイントを示す曲線α１ないしα６のよ
うな等効率線を描くことができる。また、エンジン５０
の運転可能な領域には、トルクＴｅと回転数Ｎｅとの積
で表わされるエネルギが一定の曲線、例えば曲線Ｃ１−
Ｃ１ないしＣ３−Ｃ３を描くことができる。こうして描
いたエネルギ一定の曲線Ｃ１−Ｃ１ないしＣ３−Ｃ３に
沿って各運転ポイントの効率をエンジン５０の回転数Ｎ
ｅを横軸として表わすと図７のグラフのようになる。
【００４７】図示するように、出力するエネルギが同じ
でも、どの運転ポイントで運転するかによってエンジン
５０の効率は大きく異なる。例えばエネルギ一定の曲線
Ｃ１−Ｃ１上では、エンジン５０を運転ポイントＡ１
（トルクＴｅ１，回転数Ｎｅ１）で運転することによ
り、その効率を最も高くすることができる。このような
効率が最も高い運転ポイントは、出力エネルギ一定の曲
線Ｃ２−Ｃ２およびＣ３−Ｃ３ではそれぞれ運転ポイン
トＡ２およびＡ３が相当するように、各エネルギ一定の
曲線上に存在する。図６中の曲線Ａは、これらのことに
基づき各エネルギＰｅに対してエンジン５０の効率がで
きる限り高くなる運転ポイントを連続する線で結んだも
のである。実施例では、この曲線Ａ上の各運転ポイント
（回転数Ｎｅ，トルクＴｅ）とエネルギＰｅとの関係を
マップとしたものを用いてエンジン５０の目標回転数Ｎ
ｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定した。
【００４８】ここで、曲線Ａを連続する曲線で結ぶの
は、エネルギＰｅの変化に対して不連続な曲線によりエ
ンジン５０の運転ポイントを定めると、エネルギＰｅが
不連続な運転ポイントを跨いで変化するときにエンジン
５０の運転状態が急変することになり、その変化の程度
によっては、目標の運転状態にスムースに移行できずノ
ッキングを生じたり停止してしまう場合があるからであ
る。したがって、このように曲線Ａを連続する曲線で結
ぶと、曲線Ａ上の各運転ポイントがエネルギ一定の曲線
上で最も効率が高い運転ポイントとならない場合もあ
る。なお、図６中、回転数ＮｅｍｉｎとトルクＴｅｍｉ
ｎとにより表わされる運転ポイントＡｍｉｎは、エンジ
ン５０から出力可能な最小エネルギの運転ポイントであ
る。
【００４９】こうしてエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊
と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した値を用い
てクラッチモータ３０，アシストモータ４０およびエン
ジン５０の制御を行なう（ステップＳ１２６ないしＳ１
２９）。実施例では、図示の都合上、クラッチモータ３
０，アシストモータ４０およびエンジン５０の各制御を
本ルーチンの別々のステップとして記載したが、実際に
は、これらの制御は本ルーチンとは異なるタイミングで
別個独立にかつ並行的に行なわれる。例えば、制御ＣＰ
Ｕ９０が割り込み処理を利用して、クラッチモータ３０
とアシストモータ４０の制御を本ルーチンとは異なるタ
イミングで平行して実行すると共に、通信によりＥＦＩ
ＥＣＵ７０に指示を送信して、ＥＦＩＥＣＵ７０により
エンジン５０の制御も平行して行なわせるのである。
【００５０】クラッチモータ３０の制御（図４のステッ
プＳ１２６）は、図８に例示するクラッチモータ制御ル
ーチンにより行なわれる。このルーチンが実行される
と、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、まず、エンジン
５０の回転数Ｎｅを読み込む処理を実行する（ステップ
Ｓ１３０）。エンジン５０の回転数Ｎｅは、レゾルバ３
９により検出されるクランクシャフト５６の回転角度θ
ｅから求めることもできし、ディストリビュータ６０に
設けられた回転数センサ７６によっても検出することが
できる。続いて、読み込んだ回転数Ｎｅを用いて次式
（１）によりクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊
を設定する（ステップＳ１３２）。ここで、式（１）中
の前回Ｔｃ＊は、前回このルーチンが起動されたときに
設定されたトルク指令値Ｔｃ＊である。また、式（１）
中の右辺第２項は、回転数Ｎｅの目標回転数Ｎｅ＊から
の偏差を打ち消す比例項であり、右辺第３項は定常偏差
をなくす積分項であり、Ｋ１およびＫ２は比例定数であ
る。このようにクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ
＊を設定することによりエンジン５０を目標回転数Ｎｅ
＊で安定して回転させることができる。なお、エンジン
５０が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とにより表
わされる運転ポイントで定常運転されていれば、クラッ
チモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊は、目標トルクＴｅ
＊に等しく設定されることになる。このように定常状態
ではクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊が目標ト
ルクＴｅ＊に等しく設定されるのは、クラッチモータ３
０のトルクＴｃがエンジン５０の負荷トルクに相当する
からである。
【００５１】
【数１】
【００５２】次に、駆動軸２２の回転角度θｄをレゾル
バ４８から、エンジン５０のクランクシャフト５６の回
転角度θｅをレゾルバ３９から入力する処理を行ない
（ステップＳ１３４，Ｓ１３６）、クラッチモータ３０
の電気角θｃを両軸の回転角度θｅ，θｄから求める処
理を行なう（ステップＳ１３８）。実施例では、クラッ
チモータ３０として４極対の同期電動機を用いているか
ら、θｃ＝４（θｅ−θｄ）を演算することになる。
【００５３】次に、電流検出器９５，９６により、クラ
ッチモータ３０の三相コイル３６のＵ相とＶ相に流れて
いる電流Ｉｕｃ，Ｉｖｃを検出する処理を行なう（ステ
ップＳ１４０）。電流はＵ，Ｖ，Ｗの三相に流れている
が、その総和はゼロなので、二つの相に流れる電流を測
定すれば足りる。こうして得られた三相の電流を用いて
座標変換（三相−二相変換）を行なう（ステップＳ１４
４）。座標変換は、永久磁石型の同期電動機のｄ軸，ｑ
軸の電流値に変換することであり、次式（２）を演算す
ることにより行なわれる。ここで座標変換を行なうの
は、永久磁石型の同期電動機においては、ｄ軸及びｑ軸
の電流が、トルクを制御する上で本質的な量だからであ
る。もとより、三相のまま制御することも可能である。
【００５４】
【数２】
【００５５】次に、２軸の電流値に変換した後、クラッ
チモータ３０におけるトルク指令値Ｔｃ＊から求められ
る各軸の電流指令値Ｉｄｃ＊，Ｉｑｃ＊と実際各軸に流
れた電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃと偏差を求め、各軸の電圧指令
値Ｖｄｃ，Ｖｑｃを求める処理を行なう（ステップＳ１
４６）。即ち、まず以下の式（３）の演算を行ない、次
に次式（４）の演算を行なうのである。ここで、Ｋｐ
１，２及びＫｉ１，２は、各々係数である。これらの係
数は、適用するモータの特性に適合するよう調整され
る。なお、電圧指令値Ｖｄｃ，Ｖｑｃは、電流指令値Ｉ
＊との偏差△Ｉに比例する部分（式（４）右辺第１項）
と偏差△Ｉのｉ回分の過去の累積分（右辺第２項）とか
ら求められる。
【００５６】
【数３】
【００５７】
【数４】
【００５８】その後、こうして求めた電圧指令値をステ
ップＳ１４４で行なった変換の逆変換に相当する座標変
換（二相−三相変換）を行ない（ステップＳ１４８）、
実際に三相コイル３６に印加する電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，
Ｖｗｃを求める処理を行なう。各電圧は、次式（５）に
より求める。
【００５９】
【数５】
【００６０】実際の電圧制御は、第１の駆動回路９１の
トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオンオフ時間により
なされるから、式（５）によって求めた各電圧指令値と
なるよう各トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオン時間
をＰＷＭ制御する（ステップＳ１４９）。
【００６１】なお、クラッチモータ３０の制御は、トル
ク指令値Ｔｃ＊の符号を駆動軸２２にクランクシャフト
５６の回転方向に正のトルクが作用するときを正とする
と、正の値のトルク指令値Ｔｃ＊が設定されても、エン
ジン５０の回転数Ｎｅが駆動軸２２の回転数Ｎｄより大
きいとき（正の値の回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ）が生じ
るとき）には、回転数差Ｎｃに応じた回生電流を発生さ
せる回生制御がなされ、回転数Ｎｅが回転数Ｎｄより小
さいとき（負の値の回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ）が生じ
るとき）には、クランクシャフト５６に対して相対的に
回転数差Ｎｃの絶対値で示される回転数で駆動軸２２の
回転方向に回転する力行制御がなされる。クラッチモー
タ３０の回生制御と力行制御は、トルク指令値Ｔｃ＊が
正の値であれば、共にアウタロータ３２に取り付けられ
た永久磁石３５と、インナロータ３４の三相コイル３６
に流れる電流により生じる回転磁界とにより正の値のト
ルクが駆動軸２２に作用するよう第１の駆動回路９１の
トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を制御するものである
から、同一のスイッチング制御となる。即ち、トルク指
令値Ｔｃ＊の符号が同じであれば、クラッチモータ３０
の制御が回生制御であっても力行制御であっても同じス
イッチング制御となる。したがって、図８のクラッチモ
ータ制御ルーチンで回生制御と力行制御のいずれも行な
うことができる。また、トルク指令値Ｔｃ＊が負の値の
とき、即ち駆動軸２２を制動しているときや車両を後進
させているときは、ステップＳ１３８のクラッチモータ
３０の電気角θｃの変化の方向が逆になるから、この際
の制御も図８のクラッチモータ制御ルーチンにより行な
うことができる。
【００６２】次に、アシストモータ４０の制御（図４の
ステップＳ１２８）について図９に例示するアシストモ
ータ制御ルーチンに基づき説明する。アシストモータ制
御ルーチンが実行されると、制御装置８０の制御ＣＰＵ
９０は、まず、駆動軸２２に出力すべきトルクの指令値
Ｔｄ＊からクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊を
減じてアシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊を設定
する（ステップＳ１５０）。続いて、駆動軸２２の回転
角度θｄをレゾルバ４８を用いて検出し（ステップＳ１
５１）、検出した回転角度θｄを用いてアシストモータ
４０の電気角θａを求める処理を行なう（ステップＳ１
５２）。実施例では、アシストモータ４０にも４極対の
同期電動機を用いているから、θａ＝４θｄを演算する
ことになる。そして、アシストモータ４０の各相電流を
電流検出器９７，９８を用いて検出する処理（ステップ
Ｓ１５３）を行なう。その後、クラッチモータ３０と同
様の座標変換（ステップＳ１５４）および電圧指令値Ｖ
ｄａ，Ｖｑａの演算を行ない（ステップＳ１５６）、更
に電圧指令値の逆座標変換（ステップＳ１５８）を行な
って、アシストモータ４０の第２の駆動回路９２のトラ
ンジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオンオフ制御時間を
求め、ＰＷＭ制御を行なう（ステップＳ１５９）。これ
らの処理は、クラッチモータ３０について行なったもの
と全く同一である。
【００６３】ここで、アシストモータ４０のトルク指令
値Ｔａ＊は、ステップＳ１５０に示すように、トルク指
令値Ｔｄ＊からクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ
＊を減じて求められるから、正の値となったり負の値と
なったりする。したがって、アシストモータ４０は、ト
ルク指令値Ｔａ＊が正の値のときには力行制御がなさ
れ、逆にトルク指令値Ｔａ＊が負の値のときには、回生
制御がなされることになる。しかし、アシストモータ４
０の力行制御と回生制御は、クラッチモータ３０の制御
と同様に、共に図９のアシストモータ制御ルーチンで行
なうことができる。また、駆動軸２２がクランクシャフ
ト５６の回転方向と逆向きに回転しているときも同様で
ある。なお、アシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊
の符号は、駆動軸２２にクランクシャフト５６の回転方
向に正のトルクが作用するときを正とした。
【００６４】次に、エンジン５０の制御（図４のステッ
プＳ１２９）について説明する。エンジン５０は、図４
のステップＳ１２２において設定された目標回転数Ｎｅ
＊とと目標トルクＴｅ＊とにより表わされる運転ポイン
トで定常運転状態となるようその回転数ＮｅとトルクＴ
ｅとが制御される。具体的には、エンジン５０が目標回
転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とで表わされる運転ポイ
ントで運転されるよう、制御ＣＰＵ９０から通信により
目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したＥＦ
ＩＥＣＵ７０によってスロットルバルブ６６の開度制
御，燃料噴射弁５１からの燃料噴射制御および点火プラ
グ６２による点火制御が行なわれると共に、制御装置８
０の制御ＣＰＵ９０によりエンジン５０の負荷トルクと
してのクラッチモータ３０のトルクＴｃを制御が行なわ
れるのである。エンジン５０は、その負荷トルクにより
出力トルクＴｅと回転数Ｎｅとが変化するから、ＥＦＩ
ＥＣＵ７０による制御だけでは目標トルクＴｅ＊および
目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで運転することはでき
ず、負荷トルクを与えるクラッチモータ３０のトルクＴ
ｃの制御も必要となるからである。なお、クラッチモー
タ３０のトルクＴｃの制御は、前述したクラッチモータ
３０の制御で説明した。
【００６５】こうした処理により、目標値Ｐｂ＊が正の
値のときには、エンジン５０から出力されるエネルギＰ
ｅの一部がクラッチモータ３０とアシストモータ４０と
によりトルク変換されて回転数Ｎｄとトルク指令値Ｔｄ
＊との積として表わされる動力として駆動軸２２に出力
されると共に、エネルギＰｅの残余がクラッチモータ３
０またはアシストモータ４０によって目標値Ｐｂ＊に相
当する電気エネルギに変換され、この電気エネルギによ
りバッテリ９４が充電される。また、目標値Ｐｂ＊が負
の値のときには、エンジン５０から出力されるエネルギ
Ｐｅとバッテリ９４から放電される目標値Ｐｂ＊に相当
する電気エネルギとがクラッチモータ３０とアシストモ
ータ４０とによりトルク変換されて回転数Ｎｄとトルク
指令値Ｔｄ＊との積として表わされる動力として駆動軸
２２に出力される。特に、目標値Ｐｂ＊が値０のときに
は、必要なエネルギＰｎが駆動軸２２に出力すべきエネ
ルギＰｄと等しくなるから、エンジン５０から出力され
るエネルギＰｅのすべてがクラッチモータ３０とアシス
トモータ４０とによりトルク変換されて回転数Ｎｄとト
ルク指令値Ｔｄ＊との積として表わされる動力として駆
動軸２２に出力されることになる。
【００６６】しかし、本明細書の発明が解決しようとす
る課題の欄でも記載したように、エンジン５０の運転状
態や効率は、エンジン５０の運転温度や供給される燃料
の性情，気温，大気圧などによって変化するから、上述
のように各設定値を設定して制御しても、エンジン５０
から出力されるエネルギが必要なエネルギＰｎに対応す
るものにならないときもある。このときには、バッテリ
９４の充放電電力Ｐｂがその目標値Ｐｂ＊からずれるこ
とになる。以下に、こうしたずれを修正する処理につい
て、図４の出力制御ルーチンのステップＳ１１４ないし
Ｓ１２４の処理に基づき説明する。
【００６７】ステップＳ１０６で駆動軸２２の回転数Ｎ
ｄとアクセルペダルポジションＡＰとが前回と同じとき
には、まず、電力計９９ｂにより検出されるバッテリ９
４の充放電電力Ｐｂを読み込む処理を行なう（ステップ
Ｓ１１４）。続いて、読み込んだ充放電電力Ｐｂから目
標値Ｐｂ＊を減じてその偏差△Ｐｂを求め（ステップＳ
１１６）、求めた偏差△Ｐｂの絶対値を閾値Ｐｒｅｆと
比較する（ステップＳ１１８）。ここで、偏差△Ｐｂ
は、エンジン５０から実際に出力されているエネルギの
エンジン５０から出力すべきエネルギに対する偏差を表
わす。また、閾値Ｐｒｅｆは、バッテリ９４の充放電電
力Ｐｂの目標値Ｐｂ＊からの許容範囲として設定される
ものであり、エンジン５０の応答レスポンスや本ルーチ
ンの繰り返しの時間間隔，クラッチモータ３０やアシス
トモータ４０の特性などによって定められる。
【００６８】偏差△Ｐｄが許容範囲内にあるときには、
エンジン５０から実際に出力されているエネルギがエン
ジン５０から出力すべきエネルギに対応すると判断し、
そのときのエネルギＰｎとエネルギＰｅとの組み合わせ
をステップＳ１１２のエネルギＰｅを導出する処理で用
いたマップに書き込み（ステップＳ１２４）、そのとき
に設定されている各設定値を用いてクラッチモータ３
０，アシストモータ４０およびエンジン５０を制御を行
なう（ステップＳ１２６ないしＳ１２９）。このように
エネルギＰｎとエネルギＰｅとの組み合わせをエネルギ
Ｐｅを導出する処理で用いたマップに書き込むことによ
り、ステップＳ１１２の処理でより的確なエネルギＰｅ
を導出することができるようになる。
【００６９】一方、偏差△Ｐｄが許容範囲内にないとき
には、偏差△Ｐｄに基づいてエンジン５０から出力すべ
きエネルギＰｅを計算（Ｐｅ←Ｐｅ−Ｋｂ×△Ｐｂ）に
より設定し直す（ステップＳ１２０）。ここで、Ｋｂは
比例定数である。したがって、偏差△Ｐｂが正の値のと
き、即ち充放電電力Ｐｂが許容範囲を超えて目標値Ｐｂ
＊より大きいときにはエネルギＰｅを小さくし、偏差△
Ｐｂが負の値のとき、即ち充放電電力Ｐｂが許容範囲を
超えて目標値Ｐｂ＊より小さいときにはエネルギＰｅを
大きくするのである。そして、この再設定されたエネル
ギＰｅに基づいてエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊や目
標トルクＴｅ＊を再設定し（ステップＳ１２２）、再設
定された値を用いてクラッチモータ３０，アシストモー
タ４０およびエンジン５０を制御を行なう（ステップＳ
１２６ないしＳ１２８）。こうした処理により、充放電
電力Ｐｂと目標値Ｐｂ＊との偏差△Ｐｂは許容範囲内に
なり、設定した動力が駆動軸２２に出力されると共に設
定した電力によりバッテリ９４を充放電させることがで
きるようになる。
【００７０】以上説明した第１実施例の動力出力装置２
０によれば、エンジン５０の運転温度や供給される燃料
の性情，気温，大気圧などの外因によってエンジン５０
から実際に出力されるエネルギがエンジン５０から出力
すべきエネルギと異なることとなっても、バッテリ９４
の充放電電力Ｐｂと目標値Ｐｂ＊との偏差△Ｐｂに基づ
いてエンジン５０から出力すべきエネルギＰｅを変更す
るから、駆動軸２２に所望の動力を出力すると共に、所
望の電力でバッテリ９４を充放電することができる。し
たがって、バッテリ９４の充放電電力Ｐｂの目標値Ｐｂ
＊を値０とし、上述の閾値Ｐｒｅｆを小さくすれば、よ
り確実に、バッテリ９４の充放電なしにエンジン５０か
ら出力された動力をトルク変換して駆動軸２２に出力す
ることができる。この結果、予期しないバッテリ９４の
充放電が行なわれないから、装置全体のエネルギ効率を
向上させることができる。
【００７１】また、第１実施例の動力出力装置２０によ
れば、充放電電力Ｐｂと目標値Ｐｂ＊との偏差△Ｐｂが
許容範囲内となったときのエネルギＰｎとエネルギＰｅ
との組み合わせを、エネルギＰｎが与えられたときにエ
ネルギＰｅを導出する処理で用いるマップに書き込んで
学習するようにしたから、与えられたエネルギＰｎに対
してより的確なエネルギＰｅを導出することができる。
この結果、予期しない電力によるバッテリ９４の充放電
を更に抑制することができる。
【００７２】もとより、第１実施例の動力出力装置２０
では、エンジン５０から出力するエネルギＰｅが同じで
あれば、できる限り効率が高くなるようエンジン５０の
目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定するから、
装置全体のエネルギ効率を更に向上させることができ
る。
【００７３】第１実施例の動力出力装置２０では、バッ
テリ９４の充放電を伴う出力制御処理として説明した
が、目標値Ｐｂ＊を値０とすることによりバッテリ９４
の充放電を行なわない出力制御処理に適用することがで
きるのは言うまでもない。また、第１実施例の動力出力
装置２０では、充放電電力Ｐｂと目標値Ｐｂ＊との偏差
△Ｐｂが許容範囲内となったときのエネルギＰｎとエネ
ルギＰｅとの組み合わせを、エネルギＰｎが与えられた
ときにエネルギＰｅを導出する処理で用いるマップに書
き込んで学習するようにしたが、こうした学習機能を備
えないものとしても差し支えない。
【００７４】また、第１実施例の動力出力装置２０で
は、必要なエネルギＰｎを駆動軸２２に出力すべきエネ
ルギとバッテリ９４を充放電する目標値Ｐｂ＊との和に
よって求めたが、動力出力装置がエンジン５０から出力
されるエネルギやバッテリ９４から放電される電力を駆
動源として駆動するエアコンやポンプなどの補機を備え
るときには、必要なエネルギＰｎを駆動軸２２に出力す
べきエネルギとバッテリ９４を充放電する目標値Ｐｂ＊
と補機の駆動に必要なエネルギとの和によって求めるも
のとしてもよい。
【００７５】第１実施例の動力出力装置２０では、バッ
テリ９４の充放電電力Ｐｂに基づいてエンジン５０から
出力されるエネルギをエンジン５０から出力すべきエネ
ルギに修正したが、エンジン５０が実際に出力している
トルクＴｅに基づいてずれを修正するものとしてもよ
い。この場合の出力制御ルーチンを図１０に例示する。
図１０の出力制御ルーチンのステップＳ１６０ないしＳ
１７２の処理およびステップＳ１８２ないしＳ１８９の
処理については、図４の出力制御ルーチンのステップＳ
１００ないしＳ１１２の処理およびステップＳ１２２な
いしＳ１２９の処理と同一であるから、これらの処理の
詳細な説明については省略する。以下、図１０のルーチ
ンにおける駆動軸２２の回転数Ｎｄとアクセルペダルポ
ジションＡＰとが前回と同じときの処理（ステップＳ１
７４ないしＳ１８９の処理）について説明する。
【００７６】ステップＳ１６６で駆動軸２２の回転数Ｎ
ｄとアクセルペダルポジションＡＰとが前回と同じとき
には、まず、クラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊
からエンジン５０の目標トルクＴｅ＊を減じて偏差△Ｔ
ｅを求める（ステップＳ１７４）。前述したように定常
運転状態では、クラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ
＊はそのときのエンジン５０の負荷トルクＴｅに相当す
るから、偏差△Ｔｅは、エンジン５０が実際に出力して
いるトルクＴｅと目標トルクＴｅ＊との偏差を表わすこ
とになる。続いて、求めた偏差△Ｔｅの絶対値を閾値Ｔ
ｒｅｆと比較する（ステップＳ１７８）。ここで、閾値
Ｔｒｅｆは、エンジン５０から実際に出力しているトル
クＴｅの目標トルクＴｅ＊からの許容範囲として設定さ
れるものである。
【００７７】偏差△Ｔｅが許容範囲内にあるときには、
エンジン５０から実際に出力されているエネルギがエン
ジン５０から出力すべきエネルギになっていると判断
し、そのときのエネルギＰｎとエネルギＰｅとの組み合
わせをステップＳ１７２のエネルギＰｅを導出する処理
で用いたマップに書き込み（ステップＳ１８４）、その
ときに設定されている各設定値を用いてクラッチモータ
３０，アシストモータ４０およびエンジン５０を制御を
行なう（ステップＳ１８６ないしＳ１８９）。
【００７８】一方、偏差△Ｔｅが許容範囲内にないとき
には、偏差△Ｔｅに基づいてエンジン５０から出力すべ
きエネルギＰｅを計算（Ｐｅ←Ｐｅ−Ｋｔ×△Ｔｅ）に
より設定し直す（ステップＳ１８０）。ここで、Ｋｔは
比例定数である。したがって、偏差△Ｔｅが正の値のと
き、即ちエンジン５０から実際に出力しているトルクＴ
ｅが目標トルクＴｅ＊より大きいときにはエネルギＰｅ
を小さくし、偏差△Ｐｂが負の値のとき、即ちトルクＴ
ｅが目標トルクＴｅ＊より小さいときにはエネルギＰｅ
を大きくするのである。そして、この再設定されたエネ
ルギＰｅに基づいてエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊や
目標トルクＴｅ＊を再設定し（ステップＳ１８２）、再
設定された値を用いてクラッチモータ３０，アシストモ
ータ４０およびエンジン５０を制御を行なう（ステップ
Ｓ１８６ないしＳ１８９）。こうした処理により、エン
ジン５０から出力すべきエネルギを実際に出力すること
ができる。
【００７９】以上説明した図１０の出力制御ルーチンに
よれば、エンジン５０の運転温度や供給される燃料の性
情，気温，大気圧などの外因によってエンジン５０が実
際に出力しているエネルギがエンジン５０から出力すべ
きエネルギと異なることとなっても、エンジン５０から
実際に出力されているトルクＴｅと目標トルクＴｅ＊と
の偏差△Ｔｅに基づいてエンジン５０から出力すべきエ
ネルギＰｅを変更するから、駆動軸２２に所望の動力を
出力すると共に、所望の電力でバッテリ９４を充放電す
ることができる。したがって、バッテリ９４の充放電電
力Ｐｂの目標値Ｐｂ＊を値０とし、上述の閾値Ｔｒｅｆ
を小さくすれば、より確実に、バッテリ９４の充放電な
しにエンジン５０から出力された動力をトルク変換して
駆動軸２２に出力することができる。この結果、予期し
ないバッテリ９４の充放電が行なわれないから、装置全
体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００８０】第１実施例の動力出力装置２０やその変形
例では、エンジン５０から実際に出力されているエネル
ギがエンジン５０から出力すべきエネルギと異なるとき
には、エンジン５０から出力されるエネルギを変更する
ことによりエンジン５０から出力すべきエネルギを実際
に出力するように制御したが、例えばエンジン５０の一
気筒が失火したり高地での運転時のときのようにエンジ
ン５０から十分なエネルギを出力することができないと
きには、エンジン５０から出力されるエネルギを変更し
てエンジン５０から出力すべきエネルギを実際に出力す
ることができないから、エンジン５０から実際に出力さ
れているエネルギに駆動軸２２に出力すべきトルクの指
令値Ｔｄ＊やエンジン５０の目標トルクＴｅ＊を調整す
るものとしてもよい。この場合の出力制御ルーチンを図
１１と図１２とに例示する。図１１はバッテリ９４の充
放電電力Ｐｂに基づいてエンジン５０から実際に出力さ
れているエネルギにトルク指令値Ｔｄ＊を修正する際の
出力制御ルーチンであり、図１２はエンジン５０から実
際に出力されているトルクＴｅに基づいてエンジン５０
から実際に出力されているエネルギにトルク指令値Ｔｄ
＊とエンジン５０の目標トルクＴｅ＊とを修正する際の
出力制御ルーチンである。まず、図１１の出力制御ルー
チンについて説明する。
【００８１】図１１の出力制御ルーチンのステップＳ２
００ないしＳ２０６の処理は、図４の出力制御ルーチン
のステップＳ１００ないしＳ１０６の処理と同一なの
で、その詳細な説明は省略する。ステップＳ２０６で駆
動軸２２の回転数ＮｄやアクセルペダルポジションＡＰ
が前回と異なるときには、アクセルペダルポジションＡ
Ｐと回転数Ｎｄと補正係数Ｋとに基づいて駆動軸２２に
出力すべきトルクの指令値Ｔｄ＊を設定する（ステップ
Ｓ２０８）。ここで設定されるトルク指令値Ｔｄ＊は、
図５のマップを用いて導出した値（図４の出力制御ルー
チンのステップＳ１０８で設定されるトルク指令値Ｔｄ
＊）に補正係数Ｋを乗じたものである。補正係数Ｋは、
動力出力装置２０が起動されたときには、図示しない初
期化ルーチンにより初期値として値１が設定され、この
値１と後述する閾値Ｋｒｅｆとの範囲内で変化する。
【００８２】次に、必要なエネルギＰｎを計算（Ｐｎ＝
Ｎｄ×Ｔｄ＊／Ｋ＋Ｐｂ＊）により求め（ステップＳ２
１０）、求めたエネルギＰｎに基づいてエンジン５０か
ら出力すべきエネルギＰｅを導出する（ステップＳ２１
２）。必要なエネルギＰｎを求める式は、右辺第１項を
補正係数Ｋで割っているから、図４の出力制御ルーチン
のステップＳ１１０で求めるエネルギＰｎと同一の値と
なる。したがって、エネルギＰｎおよびエネルギＰｅ
は、アクセルペダルポジションＡＰと駆動軸２２の回転
数Ｎｄとバッテリ９４の充放電電力の目標値Ｐｂ＊が同
じであれば、補正係数Ｋの値に拘わらず同じ値となる。
エンジン５０から出力すべきエネルギＰｅを求めると、
エネルギＰｅに基づいてエンジン５０の目標回転数Ｎｅ
＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し（ステップＳ２１
３）、設定した値を用いてクラッチモータ３０，アシス
トモータ４０およびエンジン５０の制御を行なう（ステ
ップＳ２２６ないしＳ２２９）。こうした処理によりト
ルク指令値Ｔｄ＊は、補正係数Ｋが乗じられるためにア
クセルペダルポジションＡＰと駆動軸２２の回転数Ｎｄ
とに基づいて求まる値より小さく設定されることにな
り、エンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ
＊は、補正係数Ｋの値に拘わらず、補正係数Ｋを値１と
したときのトルク指令値Ｔｄ＊と目標値Ｐｂ＊とに基づ
いて定まる値に設定されることになる。したがって、補
正係数Ｋが値１のときには、図４の出力制御ルーチンと
同様の処理となる。なお、ステップＳ２２６ないしＳ２
２９のクラッチモータ３０，アシストモータ４０および
エンジン５０の制御は、図４のステップＳ１２６ないし
Ｓ１２９で説明した制御と同一である。
【００８３】ステップＳ２０６で駆動軸２２の回転数Ｎ
ｄとアクセルペダルポジションＡＰとが前回と同じとき
には、まず、電力計９９ｂにより検出されるバッテリ９
４の充放電電力Ｐｂを読み込み（ステップＳ２１４）、
目標値Ｐｂ＊から読み込んだ充放電電力Ｐｂを減じてそ
の偏差△Ｐｂを求め（ステップＳ２１６）、求めた偏差
△Ｐｂを閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１１
８）。そして、偏差△Ｐｄが閾値Ｐｒｅｆ以下のときに
は、現在設定されている値を用いてクラッチモータ３
０，アシストモータ４０およびエンジン５０の制御を行
なう（ステップＳ２２６ないしＳ２２９）。
【００８４】一方、偏差△Ｐｄが閾値Ｐｒｅｆより大き
いときには、補正係数Ｋから所定値△Ｋを減じたものを
新たな補正係数Ｋとして設定し（ステップＳ２２０）、
設定した補正係数Ｋが閾値Ｋｒｅｆ未満にならないよう
制限する処理を行なう（ステップＳ２２２およびＳ２２
３）。ここで、所定値△Ｋは、補正係数Ｋを徐々に変化
させる変化量であり、実施例では、補正係数Ｋが１秒間
に０．０１だけ変化するように設定した。補正係数Ｋが
閾値Ｋｒｅｆ未満とならないよう制限するのは、過度に
小さくなるのを防止するためである。なお、実施例で
は、閾値Ｋｒｅｆに値０．７を設定した。そして、トル
ク指令値Ｔｄ＊に補正係数Ｋを乗したものを新たなトル
ク指令値Ｔｄ＊として設定し（ステップＳ２２４）、設
定した値を用いてクラッチモータ３０，アシストモータ
４０およびエンジン５０の制御を行なう（ステップＳ２
２６ないしＳ２２９）。
【００８５】以上説明した図１１の出力制御ルーチンに
よれば、エンジン５０の一部の気筒の失火などによりエ
ンジン５０から実際に出力されているエネルギがエンジ
ン５０から出力すべきエネルギと異なることとなって
も、バッテリ９４の充放電電力Ｐｂと目標値Ｐｂ＊との
偏差△Ｐｂに基づいて駆動軸２２に出力すべきトルクの
指令値Ｔｄ＊を変更するから、変更されたトルク指令値
Ｔｄ＊と回転数Ｎｄとを乗じた動力を駆動軸２２に出力
すると共に、所望の電力でバッテリ９４を充放電するこ
とができる。したがって、バッテリ９４の充放電電力Ｐ
ｂの目標値Ｐｂ＊を値０とし、上述の閾値Ｐｒｅｆを小
さくすれば、より確実に、バッテリ９４の充放電なしに
エンジン５０から出力された動力をトルク変換して駆動
軸２２に出力することができる。この結果、過剰なバッ
テリ９４の放電が行なわれないから、バッテリ上がりを
防止することができる。
【００８６】図１１の出力制御ルーチンでは、バッテリ
９４の充放電を伴う出力制御処理として説明したが、目
標値Ｐｂ＊を値０とすることによりバッテリ９４の充放
電を行なわない出力制御処理に適用することができるの
は言うまでもない。また、図１１の出力制御ルーチンで
は、必要なエネルギＰｎを駆動軸２２に出力すべきエネ
ルギとバッテリ９４を充放電する目標値Ｐｂ＊とに基づ
いて求めたが、動力出力装置がエンジン５０から出力さ
れるエネルギやバッテリ９４から放電される電力を駆動
源として駆動するエアコンやポンプなどの補機を備える
ときには、必要なエネルギＰｎを駆動軸２２に出力すべ
きエネルギとバッテリ９４を充放電する目標値Ｐｂ＊と
補機の駆動に必要なエネルギとに基づいて求めるものと
してもよい。
【００８７】次に、図１２の出力制御ルーチンについて
説明する。図１２の出力制御ルーチンのステップＳ２３
０ないしＳ２４３の処理およびステップＳ２５０ないし
Ｓ２５９の処理については、図１１の出力制御ルーチン
のステップＳ２００ないしＳ２１３の処理およびステッ
プＳ２２０ないしＳ２２９の処理と同一であるから、こ
れらの処理の詳細な説明については省略する。以下、図
１２のルーチンにおける駆動軸２２の回転数Ｎｄとアク
セルペダルポジションＡＰとが前回と同じときの処理
（ステップＳ２４４ないしＳ２４８の処理）について説
明する。
【００８８】ステップＳ２３６で駆動軸２２の回転数Ｎ
ｄとアクセルペダルポジションＡＰとが前回と同じとき
には、まず、偏差△Ｔｅを計算（△Ｔｅ＝Ｋ×Ｔｅ＊−
Ｔｃ＊）により求める処理を行なう（ステップＳ２４
４）。ここで、補正係数Ｋを乗じた目標トルクＴｅ＊を
用いるのは、目標値をエンジン５０から実際に出力され
ているトルクＴｅに近づけるためである。なお、クラッ
チモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊がエンジン５０から
実際に出力しているトルクＴｅに相当すること、偏差△
Ｔｅがエンジン５０が実際に出力しているトルクＴｅと
目標トルクＴｅ＊との偏差を表わすことについては説明
した。
【００８９】偏差△Ｔｅが閾値Ｔｒｅｆ以下のときに
は、現在設定されている値を用いてクラッチモータ３
０，アシストモータ４０およびエンジン５０の制御を行
ない（ステップＳ２５６ないしＳ２５９）、偏差△Ｔｅ
が閾値Ｔｒｅｆより大きいときには、補正係数Ｋから所
定値△Ｋを減じたものを新たな補正係数Ｋとして設定し
（ステップＳ２５０）、設定した補正係数Ｋが閾値Ｋｒ
ｅｆ未満にならないよう制限し（ステップＳ２５２およ
びＳ２５３）、トルク指令値Ｔｄ＊に補正係数Ｋを乗し
たものを新たなトルク指令値Ｔｄ＊として設定し（ステ
ップＳ２５４）、設定した値を用いてクラッチモータ３
０，アシストモータ４０およびエンジン５０の制御を行
なう（ステップＳ２５６ないしＳ２５９）。
【００９０】以上説明した図１２の出力制御ルーチンに
よれば、エンジン５０の一部の気筒の失火などによりエ
ンジン５０から実際に出力されているエネルギがエンジ
ン５０から出力すべきエネルギと異なることとなって
も、補正係数Ｋを徐々に減じながらトルク指令値Ｔｄ＊
を変更すると共に、判定に用いる目標値に補正係数Ｋを
乗じるから、変更されたトルク指令値Ｔｄ＊と回転数Ｎ
ｄとを乗じた動力を駆動軸２２に出力すると共に、所望
の電力でバッテリ９４を充放電することができる。した
がって、バッテリ９４の充放電電力Ｐｂの目標値Ｐｂ＊
を値０とし、上述の閾値Ｔｒｅｆを小さくすれば、より
確実に、バッテリ９４の充放電なしにエンジン５０から
出力された動力をトルク変換して駆動軸２２に出力する
ことができる。この結果、過剰なバッテリ９４の放電が
行なわれないから、バッテリ上がりを防止することがで
きる。
【００９１】こうした変形例を含め第１実施例の動力出
力装置２０では、クラッチモータ３０とアシストモータ
４０とをそれぞれ別個に駆動軸２２に取り付けたが、図
１３に例示する変形例の動力出力装置２０Ａのように、
クラッチモータとアシストモータとが一体となるよう構
成してもよい。この変形例の動力出力装置２０Ａの構成
について以下に簡単に説明する。図示するように、変形
例の動力出力装置２０Ａのクラッチモータ３０Ａは、ク
ランクシャフト５６に結合したインナロータ３４Ａと、
駆動軸２２に結合したアウタロータ３２Ａとから構成さ
れ、インナロータ３４Ａには三相コイル３６Ａが取り付
けられており、アウタロータ３２Ａには永久磁石３５Ａ
がその外周面側の磁極と内周面側の磁極とが異なるよう
嵌め込まれている。なお、図示しないが、永久磁石３５
Ａの外周面側の磁極と内周面側の磁極との間には、非磁
性体により構成された部材が嵌挿されている。一方、ア
シストモータ４０Ａは、このクラッチモータ３０Ａのア
ウタロータ３２Ａと、三相コイル４４が取り付けられた
ステータ４３とから構成される。すなわち、クラッチモ
ータ３０Ａのアウタロータ３２Ａがアシストモータ４０
Ａのロータを兼ねる構成となっている。なお、クランク
シャフト５６に結合したインナロータ３４Ａに三相コイ
ル３６Ａが取り付けられているから、クラッチモータ３
０Ａの三相コイル３６Ａに電力を供給するスリップリン
グ３８は、クランクシャフト５６に取り付けられてい
る。
【００９２】この変形例の動力出力装置２０Ａでは、ア
ウタロータ３２Ａに嵌め込まれた永久磁石３５Ａの内周
面側の磁極に対してインナロータ３４Ａの三相コイル３
６Ａに印加する電圧を制御することにより、クラッチモ
ータ３０とアシストモータ４０とを駆動軸２２に別個に
取り付けた前述の動力出力装置２０のクラッチモータ３
０と同様に動作する。また、アウタロータ３２Ａに嵌め
込まれた永久磁石３５Ａの外周面側の磁極に対してステ
ータ４３の三相コイル４４に印加する電圧を制御するこ
とにより実施例の動力出力装置２０のアシストモータ４
０と同様に動作する。したがって、変形例の動力出力装
置２０Ａは、上述した実施例の動力出力装置２０が行な
うすべての動作について同様に動作する。
【００９３】こうした変形例の動力出力装置２０Ａによ
れば、アウタロータ３２Ａがクラッチモータ３０Ａのロ
ータの一方とアシストモータ４０Ａのロータとを兼ねる
から、動力出力装置の小型化および軽量化を図ることが
できる。
【００９４】また、第１実施例の動力出力装置２０で
は、アシストモータ４０を駆動軸２２に取り付けたが、
図１４の変形例の動力出力装置２０Ｂに示すように、ア
シストモータ４０をエンジン５０とクラッチモータ３０
との間のクランクシャフト５６に取り付けてもよい。こ
うした変形例の動力出力装置２０は次のように動作す
る。今、エンジン５０が、図３のトルクと回転数とによ
り表わされる出力エネルギ一定の曲線上の回転数Ｎｅが
値Ｎ１でトルクＴｅが値Ｔ１の運転ポイントＰ１で運転
されており、駆動軸２２が値Ｎ２の回転数Ｎｄの回転数
で回転しているとする。クランクシャフト５６に取り付
けられたアシストモータ４０からクランクシャフト５６
にトルクＴａ（Ｔａ＝Ｔ２−Ｔ１）を出力すれば、図３
の領域Ｇ２と領域Ｇ３の和で表わされるエネルギがクラ
ンクシャフト５６に与えられて、クランクシャフト５６
のトルクは値Ｔ２（Ｔ１＋Ｔａ）となる。一方、クラッ
チモータ３０のトルクＴｃを値Ｔ２として制御すれば、
駆動軸２２にこのトルクＴｃ（Ｔ１＋Ｔａ）が出力され
ると共に、エンジン５０の回転数Ｎｅと駆動軸２２の回
転数Ｎｄとの回転数差Ｎｃに基づく電力（領域Ｇ１と領
域Ｇ３との和で表わされるエネルギ）が回生される。し
たがって、アシストモータ４０のトルクＴａをクラッチ
モータ３０により回生される電力により丁度賄えるよう
設定し、この回生電力を電源ラインＬ１，Ｌ２を介して
第２の駆動回路９２に供給すれば、アシストモータ４０
は、この回生電力により駆動することになる。
【００９５】また、エンジン５０が、図３中の回転数Ｎ
ｅが値Ｎ２でトルクＴｅが値Ｔ２の運転ポイントＰ２で
運転されており、駆動軸２２が値Ｎ２の回転数Ｎｄで回
転しているときを考える。このとき、アシストモータ４
０のトルクＴａをＴ２−Ｔ１で求められる値として制御
すれば、アシストモータ４０は回生制御され、図３中の
領域Ｇ２で表わされるエネルギ（電力）をクランクシャ
フト５６から回生する。一方、クラッチモータ３０は、
インナロータ３４がアウタロータ３２に対して回転数差
Ｎｃ（Ｎ１−Ｎ２）の回転数で駆動軸２２の回転方向に
相対的に回転するから、通常のモータとして機能し、回
転数差Ｎｃに応じた領域Ｇ１で表わされるエネルギを駆
動軸２２に回転エネルギとして与える。したがって、ア
シストモータ４０のトルクＴａを、アシストモータ４０
により回生される電力でクラッチモータ３０により消費
される電力を丁度賄えるよう設定すれば、クラッチモー
タ３０は、アシストモータ４０により回生される電力に
よって駆動することになる。
【００９６】したがって、変形例の動力出力装置２０Ｂ
でも、第１実施例の動力出力装置２０と同様に、アシス
トモータ４０のトルクＴａおよびクラッチモータ３０の
トルクＴｃを、次式（６）および式（７）が成り立つよ
う制御すれば、エンジン５０から出力されるエネルギを
自由にトルク変換して駆動軸２２に付与することができ
る。また、変形例の動力出力装置２０Ｂでも、第１実施
例の動力出力装置２０と同様に、こうしたエンジン５０
から出力される動力のすべてをトルク変換して駆動軸２
２に出力する動作の他に、エンジン５０から出力される
動力（トルクＴｅと回転数Ｎｅとの積）を駆動軸２２に
要求される動力（トルクＴｄと回転数Ｎｄとの積）より
大きくして余剰の電気エネルギを見い出し、バッテリ９
４の充電を伴う動作としたり、逆にエンジン５０から出
力される動力を駆動軸２２に要求される動力より小さく
して電気エネルギが不足するものし、バッテリ９４から
放電を伴う動作とすることもできる。
【００９７】Ｔｅ×Ｎｅ＝Ｔｃ×Ｎｄ …（６） Ｔｅ＋Ｔａ＝Ｔｃ＝Ｔｄ …（７）
【００９８】したがって、変形例の動力出力装置２０Ｂ
でも、第１実施例の動力出力装置２０やその変形例と同
様に図４や図１０ないし図１２の出力制御ルーチンを実
行することができ、第１実施例の動力出力装置２０やそ
の変形例が奏する効果と同様に効果を奏することができ
る。なお、変形例の動力出力装置２０Ｂでは、アシスト
モータ４０がクランクシャフト５６に取り付けられてい
るから、図８のクラッチモータ制御ルーチンのステップ
Ｓ１３０およびＳ１３２の処理に代えて図１５に例示す
るクラッチモータ制御ルーチンのステップＳ２７０に示
すようにクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊にト
ルク指令値Ｔｄ＊を設定する処理を行ない、図９のアシ
ストモータ制御ルーチンのステップＳ１５０の処理に代
えて図１６に例示するアシストモータ制御ルーチンのス
テップＳ２８０ないしＳ２８２に示すように、エンジン
５０の回転数Ｎｅを読み込み、読み込んだ回転数Ｎｅを
用いて次式（８）により算出される値をアシストモータ
４０のトルク指令値Ｔａ＊に設定する処理を行なう必要
がある。
【００９９】
【数６】
【０１００】こうした変形例の動力出力装置２０Ｂで
は、アシストモータ４０をエンジン５０とクラッチモー
タ３０との間のクランクシャフト５６に取り付けたが、
図１７に例示する変形例の動力出力装置２０Ｃのよう
に、アシストモータ４０とクラッチモータ３０とでエン
ジン５０を挟持する配置としてもよい。
【０１０１】また、変形例の動力出力装置２０Ｂを、図
１８に例示する変形例の動力出力装置２０Ｄのように、
クラッチモータとアシストモータとを一体となるよう構
成してもよい。こうした変形例の動力出力装置２０Ｄで
は、図示するように、クラッチモータ３０Ｄのアウタロ
ータ３２Ｄがアシストモータ４０Ｄのロータを兼ねる構
成となっており、アウタロータ３２Ｄに嵌め込まれた永
久磁石３５Ｄの内周面側の磁極に対してインナロータ３
４Ｄの三相コイル３６に印加する電圧を制御することに
より、変形例の動力出力装置２０Ｂのクラッチモータ３
０と同様の動作が可能となる。また、アウタロータ３２
Ｄに嵌め込まれた永久磁石３５Ｄの外周面側の磁極に対
してステータ４３の三相コイル４４に印加する電圧を制
御することにより、変形例の動力出力装置２０Ｂのアシ
ストモータ４０と同様の動作が可能となる。したがっ
て、変形例の動力出力装置２０Ｄは、変形例の動力出力
装置２０Ｂのすべての動作について全く同様に動作する
ことができる。この変形例の動力出力装置２０Ｄによれ
ば、変形例の動力出力装置２０Ｂが奏する効果、即ち第
１実施例の動力出力装置２０が奏する効果の他に動力出
力装置の小型化および軽量化を図ることができるという
効果も奏する。
【０１０２】第１実施例の動力出力装置２０やその変形
例では、ＦＲ型あるいはＦＦ型の車両に動力出力装置を
搭載したが、図１９に例示する変形例の動力出力装置２
０Ｅのように、４輪駆動車（４ＷＤ）に適用してもよ
い。この構成では、駆動軸２２に機械的に結合していた
アシストモータ４０を駆動軸２２より分離して、車両の
後輪部に独立して配置し、このアシストモータ４０によ
って後輪部の駆動輪２７，２９を駆動する。一方、駆動
軸２２の先端はギヤ２３を介してディファレンシャルギ
ヤ２４に結合されており、この駆動軸２２によって前輪
部の駆動輪２６，２８を駆動する。このような構成の下
においても、前述した第１実施例を実現することは可能
である。
【０１０３】また、第１実施例の動力出力装置２０で
は、クラッチモータ３０に対する電力の伝達手段として
回転リング３８ａとブラシ３８ｂとからなるスリップリ
ング３８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。
【０１０４】次に、本発明の第２の実施例としての動力
出力装置１１０について説明する。図２０は第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２１は第２実施例の動力出力装置１１０の部分拡大
図、図２２は第２実施例の動力出力装置１１０を組み込
んだ車両の概略構成を示す構成図である。
【０１０５】第２実施例の動力出力装置１１０が組み込
まれた車両は、図２２に示すように、クランクシャフト
１５６にクラッチモータ３０とアシストモータ４０とが
取り付けられている代わりにプラネタリギヤ１２０，モ
ータＭＧ１およびモータＭＧ２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２０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、第
２実施例の動力出力装置１１０の構成のうち第１実施例
の動力出力装置２０と同一の構成については、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２０の説明の際に用いた符
号はそのまま同じ意味で用いる。
【０１０６】図２０に示すように、第２実施例の動力出
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に結合されたモー
タＭＧ１、プラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２２に
結合されたモータＭＧ２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を
駆動制御する制御装置１８０から構成されている。
【０１０７】図２１に示すように、プラネタリギヤ１２
０は、クランクシャフト１５６に軸中心を貫通された中
空のサンギヤ軸１２５に結合されたサンギヤ１２１と、
クランクシャフト１５６と同軸のリングギヤ軸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１
２３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１２
２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およびプラネ
タリキャリア１２４（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。
【０１０８】リングギヤ１２２には、動力の取り出し用
の動力取出ギヤ１２８がモータＭＧ１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１２９
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２２に示すように、この動力伝達ギヤ１１
１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。
【０１０９】モータＭＧ１は、同期電動発電機として構
成され、外周面に複数個（実施例では、Ｎ極が４個でＳ
極が４個）の永久磁石１３５を有するロータ１３２と、
回転磁界を形成する三相コイル１３４が巻回されたステ
ータ１３３とを備える。ロータ１３２は、プラネタリギ
ヤ１２０のサンギヤ１２１に結合されたサンギヤ軸１２
５に結合されている。ステータ１３３は、無方向性電磁
鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１５に
固定されている。このモータＭＧ１は、永久磁石１３５
による磁界と三相コイル１３４によって形成される磁界
との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機
として動作し、永久磁石１３５による磁界とロータ１３
２の回転との相互作用により三相コイル１３４の両端に
起電力を生じさせる発電機として動作する。なお、サン
ギヤ軸１２５には、その回転角度θｓを検出するレゾル
バ１３９が設けられている。
【０１１０】モータＭＧ２も、モータＭＧ１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（実施例
では、Ｎ極が４個でＳ極が４個）の永久磁石１４５を有
するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイル１
４４が巻回されたステータ１４３とを備える。ロータ１
４２は、プラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２２に結
合されたリングギヤ軸１２６に結合されており、ステー
タ１４３はケース１１５に固定されている。モータＭＧ
２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層し
て形成されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と
同様に、電動機あるいは発電機として動作する。なお、
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１４９が設けられている。
【０１１１】図２０に示すように、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２０が備える制御装置８０と同様に構成さ
れている。すなわち、制御装置１８０は、モータＭＧ１
を駆動する第１の駆動回路１９１、モータＭＧ２を駆動
する第２の駆動回路１９２、両駆動回路１９１，１９２
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ＣＰＵ１９０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ＣＰＵ１９０には、第
１実施例の制御ＣＰＵ９０と同様に、レゾルバ１３９か
らのサンギヤ軸１２５の回転角度θｓ、レゾルバ１４９
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１６５
ａ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、第１の
駆動回路１９１に設けられた２つの電流検出器１９５，
１９６からの電流値Ｉｕ１，Ｉｖ２、第２の駆動回路１
９２に設けられた２つの電流検出器１９７，１９８から
の電流値Ｉｕ２，Ｉｖ２、残容量検出器１９９ａからの
バッテリ１９４の残容量ＢRM，バッテリ１９４の出力端
子に設けられた電力計１９９ｂからのバッテリ１９４の
充放電電力Ｐｂなどが、入力ポートを介して入力されて
いる。
【０１１２】また、制御ＣＰＵ１９０からは、第１の駆
動回路１９１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
ＳＷ１と、第２の駆動回路１９２に設けられたスイッチ
ング素子としての６個のトランジスタＴｒ１１ないしＴ
ｒ１６を駆動する制御信号ＳＷ２とが出力されている。
この第１の駆動回路１９１および第２の駆動回路１９２
内の各々６個のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６，トラ
ンジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６は、それぞれトランジ
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、第１の駆動
回路１９１ではモータＭＧ１の三相コイル１３４の各々
が、第２の駆動回路１９２ではモータＭＧ２の三相コイ
ル１４４の各々が接続されている。電源ラインＬ１，Ｌ
２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。したがって、制御ＣＰＵ１９０に
より対をなすトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６，トラン
ジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオン時間の割合を制御
信号ＳＷ１，ＳＷ２により順次制御し、三相コイル１３
４，１４４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１３４，１４４により、回
転磁界が形成される。
【０１１３】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。第２実施例の動力出力装置１１
０の動作原理、特にトルク変換の原理は以下の通りであ
る。エンジン１５０を回転数ＮｅとトルクＴｅとで表わ
される運転ポイントＰ１で運転し、このエンジン１５０
から出力されるエネルギＰｅと同一のエネルギであるが
異なる回転数ＮｒとトルクＴｒとで表わされる運転ポイ
ントＰ２でリングギヤ軸１２６を運転する場合、即ち、
エンジン１５０から出力される動力をトルク変換してリ
ングギヤ軸１２６に作用させる場合について考える。こ
の時のエンジン１５０とリングギヤ軸１２６の回転数お
よびトルクの関係は、図２３に示されている。
【０１１４】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２４および図２５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。
【０１１５】図２４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（９）で
表わされる。
【０１１６】
【数７】
【０１１７】いま、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
（１０））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１
２２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。
【０１１８】
【数８】
【０１１９】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（１１）および式（１２）によって表わされ
る。
【０１２０】
【数９】
【０１２１】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に出力するトルクと同じ大きさで向きが
反対のトルクＴｒ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。このトルクＴｍ１はモータＭＧ１により、トルクＴ
ｍ２はモータＭＧ２により作用させることができる。こ
のとき、モータＭＧ１では回転の方向と逆向きにトルク
を作用させるから、モータＭＧ１は発電機として動作す
ることになり、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わ
される電気エネルギＰｍ１をサンギヤ軸１２５から回生
する。モータＭＧ２では、回転の方向とトルクの方向と
が同じであるから、モータＭＧ２は電動機として動作
し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気
エネルギＰｍ２を動力としてリングギヤ軸１２６に出力
する。
【０１２２】ここで、電気エネルギＰｍ１と電気エネル
ギＰｍ２とを等しくすれば、モータＭＧ２で消費する電
力のすべてをモータＭＧ１により回生して賄うことがで
きる。このためには、入力されたエネルギのすべてを出
力するものとすればよいから、エンジン１５０から出力
されるエネルギＰｅとリングギヤ軸１２６に出力される
エネルギＰｒとを等しくすればよい。すなわち、トルク
Ｔｅと回転数Ｎｅとの積で表わされるエネルギＰｅと、
トルクＴｒと回転数Ｎｒとの積で表わされるエネルギＰ
ｒとを等しくするのである。図２３に照らせば、運転ポ
イントＰ１で運転されているエンジン１５０から出力さ
れるトルクＴｅと回転数Ｎｅとで表わされる動力を、ト
ルク変換して、エネルギが同一でトルクＴｒと回転数Ｎ
ｒとで表わされる動力としてリングギヤ軸１２６に出力
するのである。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１１４を介して駆動輪１１６，１１８に伝
達される。したがって、リングギヤ軸１２６に出力され
る動力と駆動輪１１６，１１８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。
【０１２３】図２４に示す共線図ではサンギヤ軸１２５
の回転数Ｎｓは正であったが、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２５に示す共線図のように負となる場合もある。この
ときには、モータＭＧ１では、回転の方向とトルクの作
用する方向とが同じになるから、モータＭＧ１は電動機
として動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わ
される電気エネルギＰｍ１を消費する。一方、モータＭ
Ｇ２では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆に
なるから、モータＭＧ２は発電機として動作し、トルク
Ｔｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギＰ
ｍ２をリングギヤ軸１２６から回生することになる。こ
の場合、モータＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１と
モータＭＧ２で回生する電気エネルギＰｍ２とを等しく
すれば、モータＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１を
モータＭＧ２で丁度賄うことができる。
【０１２４】こうした第２実施例の動力出力装置１１０
は、上述したように、プラネタリギヤ１２０の動作を考
慮する必要があるが、エンジン１５０の運転ポイントと
リングギヤ軸１２６の運転ポイントとを独立に設定でき
るから、第１実施例の動力出力装置２０やその変形例と
同様な処理、即ち図４や図１０ないし図１２の出力制御
ルーチンと同様な処理を行なうことができる。第２実施
例の動力出力装置１１０により実行される図４，図１０
ないし図１２の出力制御ルーチンに対応するルーチンの
一例を図２６，図２９ないし図３１に示す。第２実施例
の動力出力装置１１０の説明として、これらのすべての
出力制御ルーチンについて説明すると冗長となるから、
以下、図２６の出力制御ルーチンと図３１の出力制御ル
ーチンについて説明し、この２つの出力制御ルーチンの
一部を組み合わせることにより説明できる図２９と図３
０の出力制御ルーチンについての説明は省略する。
【０１２５】第２実施例の動力出力装置１１０において
実行する図２６の出力制御ルーチンは、図４の出力制御
ルーチンと比較して、駆動軸２２の回転数Ｎｄや駆動軸
２２に出力すべきトルクの指令値Ｔｄ＊に代えてリング
ギヤ軸１２６の回転数Ｎｒやリングギヤ軸１２６に出力
すべきトルクの指令値Ｔｒ＊を用いている点（ステップ
Ｓ３０２ないしＳ３１０）と、サンギヤ軸１２５の目標
回転数Ｎｓ＊をエンジン５０の回転数Ｎｅに代えて目標
回転数Ｎｅ＊を用いて式（１０）により算出して設定す
る点（ステップＳ３２３）と、クラッチモータ３０とア
シストモータ４０の制御（ステップＳ１２６およびＳ１
２８）に代えてモータＭＧ１とモータＭＧ２の制御を行
なう点（ステップＳ３２６およびＳ３２９）とが異なる
だけで図４の出力制御ルーチンと同一である。なお、リ
ングギヤ軸１２６は、動力取出ギヤ１２８，動力伝達ギ
ヤ１１１およびディファレンシャルギヤ１１４を介して
駆動輪１１６，１１８に機械的に結合されているから、
実質的に第１実施例における駆動軸２２に相当するもの
である。また、第２実施例でも、第１実施例のクラッチ
モータ３０，アシストモータ４０およびエンジン５０の
制御と同様に、モータＭＧ１，モータＭＧ２およびエン
ジン１５０の各制御を別々のステップとして記載した
が、これらの各制御は本ルーチンとは異なるタイミング
で別個独立にかつ並行的に行なわれるものである。
【０１２６】図２６の出力処理ルーチンにおけるステッ
プＳ３２６のモータＭＧ１の制御とステップＳ３２８の
モータＭＧ２の制御は、図２７に例示するモータＭＧ１
の制御ルーチンと図２８に例示するモータＭＧ２の制御
ルーチンを実行することにより行なわれる。図２７に例
示するモータＭＧ１の制御ルーチンと図２８に例示する
モータＭＧ２の制御ルーチンは、モータＭＧ１のトルク
指令値Ｔｍ１＊やモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊
を設定する処理（図２７のＳ３３０およびＳ３３２，図
２８のステップＳ３５０）が異なるだけで、図９のアシ
ストモータ制御ルーチンと同様な処理である。即ち、モ
ータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊は、サンギヤ軸１２
５の回転数Ｎｓを用いて次式（１３）によって設定さ
れ、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊は、次式（１
４）によって設定される。モータＭＧ１のトルク指令値
Ｔｍ１＊を算出する式（１３）中の右辺第２項は回転数
Ｎｓの目標回転数Ｎｓ＊からの偏差を打ち消す比例項で
あり、右辺第３項は定常偏差をなくす積分項である。こ
のようにモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定す
ることによりサンギヤ軸１２５を目標回転数Ｎｓ＊で安
定して回転させることができる。サンギヤ軸１２５の目
標回転数Ｎｓ＊はエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を
用いて式（１０）により求めたから、サンギヤ軸１２５
を目標回転数Ｎｓ＊で回転させることはエンジン１５０
を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることになる。したがっ
て、プラネタリギヤ１２０とモータＭＧ１は、第１実施
例の動力出力装置２０におけるクラッチモータ３０の役
割を担っている。また、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔ
ｍ２＊を算出する式（１４）は、図２４や図２５におけ
る動作共線の釣り合いから比例計算により求められる。
【０１２７】
【数１０】
【０１２８】以上の説明により第２実施例の動力出力装
置１１０でも、図２６の出力制御ルーチンを実行するこ
とにより、第１実施例の動力出力装置２０が奏する効果
と同一の効果、即ち、エンジン１５０の運転温度や供給
される燃料の性情，気温，大気圧などの外因によってエ
ンジン１５０から実際に出力されるエネルギがエンジン
１５０から出力すべきエネルギと異なることとなって
も、バッテリ１９４の充放電電力Ｐｂと目標値Ｐｂ＊と
の偏差△Ｐｂに基づいてエンジン１５０から出力すべき
エネルギＰｅを変更するから、サンギヤ軸１２５に所望
の動力を出力すると共に、所望の電力でバッテリ１９４
を充放電することができるという効果や、バッテリ１９
４の充放電電力Ｐｂの目標値Ｐｂ＊を値０とすることに
より、予期しないバッテリ１９４の充放電を防止すると
共に装置全体のエネルギ効率を向上させることができる
という効果、充放電電力Ｐｂと目標値Ｐｂ＊との偏差△
Ｐｂが許容範囲内となったときのエネルギＰｎとエネル
ギＰｅとの組み合わせを学習することにより、予期しな
い電力によるバッテリ１９４の充放電を抑制することが
できるという効果などを奏することができる。
【０１２９】次に、図１２の出力制御ルーチンに対応す
る図３１の出力制御ルーチンについて説明する。図３１
の出力制御ルーチンは、図１２の出力制御ルーチンと比
較して、駆動軸２２の回転数Ｎｄや駆動軸２２に出力す
べきトルクの指令値Ｔｄ＊に代えてリングギヤ軸１２６
の回転数Ｎｒやリングギヤ軸１２６に出力すべきトルク
の指令値Ｔｒ＊を用いている点（ステップＳ４４０ない
しＳ４５２）と、サンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊
をエンジン５０の回転数Ｎｅに代えて目標回転数Ｎｅ＊
を用いて式（１０）により算出して設定する点（ステッ
プＳ４５６）と、偏差△Ｔｅを求める処理が異なる点
（ステップＳ４５８およびＳ４６０）と、クラッチモー
タ３０とアシストモータ４０の制御に代えてモータＭＧ
１とモータＭＧ２の制御を行なう点（ステップＳ４７２
およびＳ４７４）とが異なるだけで図４の出力制御ルー
チンと同一である。なお、これらの相違のうち、リング
ギヤ軸１２６が実質的に第１実施例における駆動軸２２
に相当すること、プラネタリギヤ１２０とモータＭＧ１
がクラッチモータ３０に相当することついては説明し
た。以下、図１２の出力制御ルーチンと異なる偏差△Ｔ
ｅを求める処理以降の処理（ステップＳ４５８ないしＳ
４７６）について説明する。
【０１３０】ステップＳ４４６でリングギヤ軸１２６の
回転数ＮｒとアクセルペダルポジションＡＰとが前回と
同じときには、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、
まず、エンジン１５０から実際に出力しているトルクＴ
ｅの推定値である推定トルクＴｅｓｔを次式（１５）に
より算出する処理を行なう（ステップＳ４５８）。い
ま、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとアクセルペダル
ポジションＡＰとが前回と同じであるから、動力出力装
置１１０は定常運転状態にあると考えてもよい。したが
って、エンジン１５０から出力しているトルクＴｅは、
モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２の
トルク指令値Ｔｍ２＊とを用いて図２４や図２５の共線
図における動作共線の釣り合いから求めた式（１５）に
より求めることができるのである。
【０１３１】
【数１１】
【０１３２】推定トルクＴｅｓｔを求めると、続いて、
補正係数Ｋを乗じた目標トルクＴｅ＊から求めた推定ト
ルクＴｅｓｔを減じて偏差△Ｔｅを算出する処理を行な
う（ステップＳ４６０）。ここで、補正係数Ｋを乗じた
目標トルクＴｅ＊を用いるのは、図１２の出力制御ルー
チンの場合と同様に、目標値をエンジン１５０から実際
に出力されているトルクＴｅに近づけるためである。こ
うして偏差△Ｔｅを算出すると、偏差△Ｔｅを閾値Ｔｒ
ｅｆと比較し（ステップＳ４６２）、偏差△Ｔｅが閾値
Ｔｒｅｆより大きいときには、補正係数Ｋから所定値△
Ｋを減じたものを新たな補正係数Ｋとして設定し（ステ
ップＳ４６４）、設定した補正係数Ｋが閾値Ｋｒｅｆ未
満にならないよう制限し（ステップＳ４６６およびＳ４
６８）、リングギヤ軸１２６に出力すべきトルクの指令
値Ｔｒ＊に補正係数Ｋを乗したものを新たなトルク指令
値Ｔｒ＊として設定し（ステップＳ４７０）、設定した
値を用いてモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン
１５０の制御を行なう（ステップＳ４７２ないしＳ４７
６）。
【０１３３】以上説明した図３１の出力制御ルーチンに
よれば、エンジン１５０の一部の気筒の失火などにより
エンジン１５０から実際に出力されているエネルギがエ
ンジン１５０から出力すべきエネルギと異なることとな
っても、徐々に減少する補正係数Ｋを乗じてトルク指令
値Ｔｒ＊を変更させると共に、判定に用いる目標値に補
正係数Ｋを乗じて変更させるから、変更したトルク指令
値Ｔｒ＊と回転数Ｎｒとを乗じた動力をリングギヤ軸１
２６に出力すると共に、所望の電力でバッテリ１９４を
充放電することができる。したがって、バッテリ１９４
の充放電電力Ｐｂの目標値Ｐｂ＊を値０とし、上述の閾
値Ｔｒｅｆを小さくすれば、より確実に、バッテリ１９
４の充放電なしにエンジン１５０から出力された動力を
トルク変換してリングギヤ軸１２６に出力することがで
きる。この結果、過剰なバッテリ１９４の放電が行なわ
れないから、バッテリ上がりを防止することができる。
【０１３４】第２実施例の動力出力装置１１０では、リ
ングギヤ軸１２６に出力された動力をリングギヤ１２２
に結合された動力取出ギヤ１２８を介してモータＭＧ１
とモータＭＧ２との間から取り出したが、図３２の変形
例の動力出力装置１１０Ａに示すように、リングギヤ軸
１２６を延出してケース１１５から取り出すものとして
もよい。また、図３３の変形例の動力出力装置１１０Ｂ
に示すように、エンジン１５０側からプラネタリギヤ１
２０，モータＭＧ２，モータＭＧ１の順になるよう配置
してもよい。この場合、サンギヤ軸１２５Ｂは中空でな
くてもよく、リングギヤ軸１２６Ｂは中空軸とする必要
がある。こうすれば、リングギヤ軸１２６Ｂに出力され
た動力をエンジン１５０とモータＭＧ２との間から取り
出すことができる。
【０１３５】第２実施例の動力出力装置１１０では、モ
ータＭＧ２をリングギヤ軸１２６に取り付けたが、図３
４に例示する変形例の動力出力装置１１０Ｃのように、
モータＭＧ２をクランクシャフト１５６に取り付けるも
のとしてもよい。この変形例の動力出力装置１１０Ｃで
は、図３４に示すように、プラネタリギヤ１２０のサン
ギヤ１２１に結合されたサンギヤ軸１２５Ｃにはモータ
ＭＧ１のロータ１３２が取り付けられており、プラネタ
リキャリア１２４には、第２実施例の動力出力装置１１
０と同様に、エンジン１５０のクランクシャフト１５６
が取り付けられている。このクランクシャフト１５６に
は、モータＭＧ２のロータ１４２と、クランクシャフト
１５６の回転角度θｅを検出するレゾルバ１５７とが取
り付けられている。プラネタリギヤ１２０のリングギヤ
１２２に取り付けられたリングギヤ軸１２６Ｃは、その
回転角度θｒを検出するレゾルバ１４９が取り付けられ
ているだけで、動力取出ギヤ１２８に結合されている。
【０１３６】この変形例の動力出力装置１１０Ｃは次の
ように動作する。エンジン１５０を回転数Ｎｅとトルク
Ｔｅとで表わされる運転ポイントＰ１で運転し、エンジ
ン１５０から出力されるエネルギＰｅ（Ｐｅ＝Ｎｅ×Ｔ
ｅ）と同じエネルギＰｒ（Ｐｒ＝Ｎｒ×Ｔｒ）となる回
転数ＮｒとトルクＴｒとで表わされる運転ポイントＰ２
でリングギヤ軸１２６Ｃを運転する場合、すなわち、エ
ンジン１５０から出力される動力をトルク変換してリン
グギヤ軸１２６Ｃに作用させる場合について考える。こ
の状態の共線図を図３５および図３６に例示する。
【０１３７】図３５の共線図における動作共線の釣り合
いを考えると、次式（１６）ないし式（１９）が導き出
される。即ち、式（１６）はエンジン１５０から入力さ
れるエネルギＰｅとリングギヤ軸１２６Ｃに出力される
エネルギＰｒの釣り合いから導き出され、式（１７）は
クランクシャフト１５６を介してプラネタリキャリア１
２４に入力されるエネルギの総和として導き出される。
また、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。
【０１３８】
【数１２】
【０１３９】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
（２０）および式（２１）のように表わされる。
【０１４０】
【数１３】
【０１４１】したがって、モータＭＧ１により式（２
０）で求められるトルクＴｍ１をサンギヤ軸１２５Ｃに
作用させ、モータＭＧ２により式（２１）で求められる
トルクＴｍ２をクランクシャフト１５６に作用させれ
ば、エンジン１５０から出力されるトルクＴｅおよび回
転数Ｎｅで表わされる動力をトルクＴｒおよび回転数Ｎ
ｒで表わされる動力にトルク変換してリングギヤ軸１２
６Ｃに出力することができる。なお、この共線図の状態
では、モータＭＧ１は、ロータ１３２の回転の方向とト
ルクの作用方向が逆になるから、発電機として動作し、
トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされる電気エネ
ルギＰｍ１を回生する。一方、モータＭＧ２は、ロータ
１４２の回転の方向とトルクの作用方向が同じになるか
ら、電動機として動作し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒと
の積で表わされる電気エネルギＰｍ２を消費する。
【０１４２】図３５に示す共線図ではサンギヤ軸１２５
Ｃの回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転
数Ｎｅとリングギヤ軸１２６Ｃの回転数Ｎｒとによって
は、図３６に示す共線図のように負となる場合もある。
このときには、モータＭＧ１は、ロータ１３２の回転の
方向とトルクの作用する方向とが同じになるから、電動
機として動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表
わされる電気エネルギＰｍ１を消費する。一方、モータ
ＭＧ２は、ロータ１４２の回転の方向とトルクの作用す
る方向とが逆になるから、発電機として動作し、トルク
Ｔｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギＰ
ｍ２をリングギヤ軸１２６Ｃから回生することになる。
【０１４３】以上説明したように、変形例の動力出力装
置１１０Ｃでも、第２実施例の動力出力装置１１０と同
様に、モータＭＧ１とモータＭＧ２を式（２０）および
式（２１）とにより算出されるトルクが出力されるよう
制御すれば、エンジン１５０から出力されるエネルギを
自由にトルク変換してリングギヤ軸１２６Ｃに出力する
ことができる。また、変形例の動力出力装置１１０Ｃで
も、第２実施例の動力出力装置１１０と同様に、こうし
たエンジン１５０から出力される動力のすべてをトルク
変換してリングギヤ軸１２６Ｃに出力する動作の他に、
エンジン１５０から出力される動力（トルクＴｅと回転
数Ｎｅとの積）をリングギヤ軸１２６に要求される動力
（トルクＴｒと回転数Ｎｒとの積）より大きくして余剰
の電気エネルギを見い出し、バッテリ１９４の充電を伴
う動作としたり、逆にエンジン１５０から出力される動
力をリングギヤ軸１２６に要求される動力より小さくし
て電気エネルギが不足するものし、バッテリ１９４から
放電を伴う動作とすることもできる。
【０１４４】したがって、変形例の動力出力装置１１０
Ｃでも、第２実施例の動力出力装置１１０と同様に、図
２６や図２９ないし図３１の出力制御ルーチンを実行す
ることができ、第２実施例の動力出力装置１１０やその
変形例が奏する効果と同様に効果を奏することができ
る。なお、変形例の動力出力装置１１０Ｃでは、モータ
ＭＧ２がクランクシャフト１５６に取り付けられている
から、図２７のモータＭＧ１の制御ルーチンのステップ
Ｓ３３０およびＳ３３２の処理に代えて図３７に例示す
るモータＭＧ１の制御ルーチンのステップＳ４８０に示
すように上式（２０）のトルクＴｒに代えてトルク指令
値Ｔｒ＊を用いて算出した値をモータＭＧ１のトルク指
令値Ｔｍ１＊に設定する処理を行ない、図２８のモータ
ＭＧ２の制御ルーチンのステップＳ３５０の処理に代え
て図３８に例示するモータＭＧ１の制御ルーチンのステ
ップＳ４９０およびＳ４９２に示すように、エンジン１
５０の回転数Ｎｅを読み込み、読み込んだ回転数Ｎｅを
用いて次式（２２）により算出される値をモータＭＧ１
のトルク指令値Ｔｍ２＊に設定する処理を行なう必要が
ある。
【０１４５】
【数１４】
【０１４６】変形例の動力出力装置１１０Ｃでは、エン
ジン１５０とモータＭＧ１とによりモータＭＧ２を挟持
する配置としたが、図３９の変形例の動力出力装置１１
０Ｄに示すように、モータＭＧ１とモータＭＧ２とでエ
ンジン１５０を挟持する配置としてもよい。また、変形
例の動力出力装置１１０Ｃでは、リングギヤ軸１２６Ｃ
に出力された動力をリングギヤ１２２に結合された動力
取出ギヤ１２８を介してモータＭＧ１とモータＭＧ２と
の間から取り出したが、図４０の変形例の動力出力装置
１１０Ｅに示すように、リングギヤ軸１２６Ｅを延出し
てケース１１５から取り出すものとしてもよい。
【０１４７】第２実施例の動力出力装置１１０やその変
形例では、ＦＲ型あるいはＦＦ型の２輪駆動の車両に動
力出力装置を搭載するものとしたが、図４１の変形例の
動力出力装置１１０Ｆに示すように、４輪駆動の車両に
適用するものとしてもよい。この構成では、リングギヤ
軸１２６に結合していたモータＭＧ２をリングギヤ軸１
２６より分離して、車両の後輪部に独立して配置し、こ
のモータＭＧ２によって後輪部の駆動輪１１７，１１９
を駆動する。一方、リングギヤ軸１２６は動力取出ギヤ
１２８および動力伝達ギヤ１１１を介してディファレン
シャルギヤ１１４に結合されて前輪部の駆動輪１１６，
１１８を駆動する。このような構成の下においても、第
２実施例を実行することは可能である。
【０１４８】また、第２実施例の動力出力装置１１０や
その変形例では、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、一方はサンギヤと他方はリン
グギヤとギヤ結合すると共に互いにギヤ結合しサンギヤ
の外周を自転しながら公転する２つ１組の複数組みのプ
ラネタリピニオンギヤを備えるダブルピニオンプラネタ
リギヤを用いるものとしてもよい。この他、３軸式動力
入出力手段として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を決定されるものであれば如
何なる装置やギヤユニット等、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。
【０１４９】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。
【０１５０】例えば、上述した第１実施例の動力出力装
置２０やその変形例のエンジン５０、あるいは第２実施
例の動力出力装置１１０やその変形例のエンジン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。
【０１５１】また、第１実施例の動力出力装置２０やそ
の変形例のクラッチモータ３０やアシストモータ４０、
あるいは第２実施例の動力出力装置１１０やその変形例
のモータＭＧ１やモータＭＧ２にＰＭ形（永久磁石形；
Permanent Magnet type）同期電動機を用いたが、回生
動作および力行動作の双方が可能なものであれば、その
他にも、ＶＲ形（可変リラクタンス形；Variable Reluc
tance 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。
【０１５２】あるいは、第１実施例の動力出力装置２０
やその変形例あるいは第２実施例の動力出力装置１１０
やその変形例では、第１および第２の駆動回路９１，９
２，１９１，１９２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 Tran
sistor）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。
【０１５３】また、バッテリ９４，１９４としては、Ｐ
ｂ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。
【０１５４】以上の実施例では、動力出力装置を車両に
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２
０の概略構成を示す構成図である。
【図２】第１実施例の動力出力装置２０を組み込んだ車
両の概略構成を示す構成図である。
【図３】第１実施例の動力出力装置２０の動作原理を説
明するためのグラフである。
【図４】第１実施例の制御装置８０の制御ＣＰＵ９０に
より実行される出力制御ルーチンを例示するフローチャ
ートである。
【図５】駆動軸２２の回転数Ｎｄとアクセルペダルポジ
ションＡＰとトルク指令値Ｔｄ＊との関係を例示する説
明図である。
【図６】エンジン５０の運転ポイントと効率の関係を例
示するグラフである。
【図７】エネルギ一定の曲線に沿ったエンジン５０の運
転ポイントの効率とエンジン５０の回転数Ｎｅとの関係
を例示するグラフである。
【図８】第１実施例の制御装置８０により実行されるク
ラッチモータ制御ルーチンを例示するフローチャートで
ある。
【図９】第１実施例の制御装置８０により実行されるア
シストモータ制御ルーチンを例示するフローチャートで
ある。
【図１０】変形例の出力制御ルーチンを例示するフロー
チャートである。
【図１１】変形例の出力制御ルーチンを例示するフロー
チャートである。
【図１２】変形例の出力制御ルーチンを例示するフロー
チャートである。
【図１３】第１実施例の変形例である動力出力装置２０
Ａの概略構成を示す構成図である。
【図１４】第１実施例の変形例である動力出力装置２０
Ｂの概略構成を示す構成図である。
【図１５】第１実施例の変形例の動力出力装置２０Ｂに
より実行されるクラッチモータ制御ルーチンの一部を例
示するフローチャートである。
【図１６】第１実施例の変形例の動力出力装置２０Ｂに
より実行されるアシストモータ制御ルーチンの一部を例
示するフローチャートである。
【図１７】第１実施例の変形例である動力出力装置２０
Ｃの概略構成を示す構成図である。
【図１８】第１実施例の変形例である動力出力装置２０
Ｄの概略構成を示す構成図である。
【図１９】第１実施例の変形例である動力出力装置２０
Ｅの概略構成を示す構成図である。
【図２０】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である。
【図２１】第２実施例の動力出力装置１１０の部分拡大
図である。
【図２２】第２実施例の動力出力装置１１０を組み込ん
だ車両の概略の構成を例示する構成図である。
【図２３】第２実施例の動力出力装置１１０の動作原理
を説明するためのグラフである。
【図２４】第２実施例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２５】第２実施例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２６】第２実施例の制御装置１８０により実行され
る出力制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図２７】第２実施例の制御装置１８０により実行され
るモータＭＧ１の制御ルーチンを例示するフローチャー
トである。
【図２８】第２実施例の制御装置１８０により実行され
るモータＭＧ２の制御ルーチンを例示するフローチャー
トである。
【図２９】変形例の出力制御ルーチンを例示するフロー
チャートである。
【図３０】変形例の出力制御ルーチンを例示するフロー
チャートである。
【図３１】変形例の出力制御ルーチンを例示するフロー
チャートである。
【図３２】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ａ
の概略構成を示す構成図である。
【図３３】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ｂ
の概略構成を示す構成図である。
【図３４】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ｃ
の概略構成を示す構成図である。
【図３５】第２実施例の変形例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３６】第２実施例の変形例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３７】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ｃ
により実行されるモータＭＧ１の制御ルーチンの一部を
例示するフローチャートである。
【図３８】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ｃ
により実行されるモータＭＧ２の制御ルーチンの一部を
例示するフローチャートである。
【図３９】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ｄ
の概略構成を示す構成図である。
【図４０】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ｅ
の概略構成を示す構成図である。
【図４１】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ｆ
の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
２０…動力出力装置 ２０Ａ〜２０Ｅ…動力出力装置 ２２…駆動軸 ２３…ギヤ ２４…ディファレンシャルギヤ ２６，２８…駆動輪 ２７，２９…駆動輪 ３０…クラッチモータ ３２…アウタロータ ３４…インナロータ ３５…永久磁石 ３６…三相コイル ３８…スリップリング ３８ａ…回転リング ３８ｂ…ブラシ ３９…レゾルバ ４０…アシストモータ ４２…ロータ ４３…ステータ ４４…三相コイル ４５…ケース ４６…永久磁石 ４８…レゾルバ ４９…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 ９１…第１の駆動回路 ９２…第２の駆動回路 ９４…バッテリ ９５，９６…電流検出器 ９７，９８…電流検出器 ９９ａ…残容量検出器 ９９ｂ…電力計 １１０…動力出力装置 １１０Ａ〜１１０Ｆ…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 １１５…ケース １１６，１１８…駆動輪 １１７，１１９…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 １３２…ロータ １３３…ステータ １３４…三相コイル １３５…永久磁石 １３９…レゾルバ １４２…ロータ １４３…ステータ １４４…三相コイル １４５…永久磁石 １４９…レゾルバ １５０…エンジン １５６…クランクシャフト １５７…レゾルバ 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 １９１…第１の駆動回路 １９２…第２の駆動回路 １９４…バッテリ １９５，１９６…電流検出器 １９７，１９８…電流検出器 １９９ａ…残容量検出器 １９９ｂ…電力計 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｐ 7/74 Ｈ０２Ｐ 7/74 Ｈ (72)発明者 金森 彰彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 内田 昌利 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山中 章弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小谷 武史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 阿部 哲也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (13)

    【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、 前記原動機の出力軸に結合される第１の回転軸と前記駆
    動軸に結合される第２の回転軸とを有し、前記第１の回
    転軸に入出力される動力と前記第２の回転軸に入出力さ
    れる動力とのエネルギ偏差を対応する電気エネルギの入
    出力により調整するエネルギ調整手段と、 前記原動機の出力軸または前記駆動軸と動力のやり取り
    をする電動機と、 前記エネルギ調整手段による前記エネルギ偏差の調整に
    必要な電気エネルギの充放電と、前記電動機による動力
    のやり取りに必要な電気エネルギの充放電とが可能な蓄
    電手段と、 前記駆動軸に出力する目標動力を設定する目標動力設定
    手段と、 該設定された目標動力に基づいて前記原動機から出力す
    る原動機目標動力を設定する原動機目標動力設定手段
    と、 該設定された原動機目標動力が出力されるよう前記原動
    機の運転を制御する原動機運転制御手段と、 前記原動機から出力される動力と前記蓄電手段から充放
    電される電気エネルギとを前記目標動力にエネルギ変換
    して前記駆動軸に出力するよう前記エネルギ調整手段と
    前記電動機とを制御する動力制御手段と、 前記原動機から出力されている動力と前記原動機目標動
    力との動力偏差を検出する動力偏差検出手段と、 該検出された動力偏差に基づいて前記目標動力または前
    記原動機目標動力を修正する目標値修正手段とを備える
    動力出力装置。
  2. 【請求項２】 前記目標値修正手段は、前記動力偏差が
    小さくなるよう前記原動機目標動力を修正する手段であ
    る請求項１記載の動力出力装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の動力出力装置であって、 前記目標動力と前記原動機目標動力とを関連付けたデー
    タとして記憶する記憶手段と、 前記動力偏差検出手段により検出された動力偏差が所定
    値以下のとき、前記目標値修正手段により修正された原
    動機目標動力を前記設定された目標動力に関連付けられ
    る原動機目標動力として前記記憶手段のデータを更新す
    るデータ更新手段とを備え、 前記原動機目標動力設定手段は、前記記憶手段に記憶さ
    れたデータに基づいて前記原動機目標動力を設定する手
    段である動力出力装置。
  4. 【請求項４】 前記目標値修正手段は、前記動力偏差が
    小さくなるよう前記目標動力を修正する手段である請求
    項１記載の動力出力装置。
  5. 【請求項５】 前記目標値修正手段は、前記目標動力設
    定手段により設定された目標動力に対して所定の比率の
    範囲内で修正する手段である請求項４記載の動力出力装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか記載の動力出
    力装置であって、 前記蓄電手段の充放電電力を検出する充放電電力検出手
    段を備え、 前記動力偏差検出手段は、前記充放電電力検出手段によ
    り検出された充放電電力に基づいて前記動力偏差を検出
    する手段である動力出力装置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の動力出力装置であって、 前記蓄電手段から充放電される目標電力を設定する目標
    電力設定手段を備え、 前記動力偏差検出手段は、前記充放電電力検出手段によ
    り検出された充放電電力と前記目標電力設定手段により
    設定された目標電力との電力偏差に基づいて前記動力偏
    差を検出する手段である動力出力装置。
  8. 【請求項８】 請求項１ないし５いずれか記載の動力出
    力装置であって、 前記エネルギ調整手段は、前記第１の回転軸が前記原動
    機目標動力に対応する前記原動機の目標回転数で回転す
    るよう該第１の回転軸に作用するトルクを制御するトル
    ク制御手段を備え、 前記動力偏差検出手段は、前記トルク制御手段により制
    御されるトルクと前記原動機目標動力に対応する前記原
    動機の目標トルクとの偏差に基づいて前記動力偏差を検
    出する手段である動力出力装置。
  9. 【請求項９】 前記エネルギ調整手段は、前記第１の回
    転軸に結合された第１のロータと、前記第２の回転軸に
    結合され該第１のロータに対して相対的に回転可能な第
    ２のロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介
    して該両回転軸間の動力のやり取りをすると共に、該両
    ロータ間の電磁的な結合と該両ロータ間の回転数差とに
    基づいて電気エネルギを入出力する対ロータ電動機であ
    る請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１ないし８いずれか記載の動力
    出力装置であって、 前記エネルギ調整手段は、 前記第１の回転軸および前記第２の回転軸と異なる第３
    の回転軸を有し、前記３つの回転軸のうちいずれか２つ
    の回転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回転軸へ動力を入出力する３
    軸式動力入出力手段と、 前記第３の回転軸と動力のやり取りをする回転軸電動機
    とを備える動力出力装置。
  11. 【請求項１１】 出力軸を有する原動機と、 前記原動機の出力軸に結合される第１の回転軸と前記駆
    動軸に結合される第２の回転軸とを有し、前記第１の回
    転軸に入出力される動力と前記第２の回転軸に入出力さ
    れる動力とのエネルギ偏差を対応する電気エネルギの入
    出力により調整するエネルギ調整手段と、 前記原動機の出力軸または前記駆動軸と動力のやり取り
    をする電動機と、 前記エネルギ調整手段による前記エネルギ偏差の調整に
    必要な電気エネルギの充放電と、前記電動機による動力
    のやり取りに必要な電気エネルギの充放電とが可能な蓄
    電手段ととを備える動力出力装置の制御方法であって、 （ａ）前記駆動軸に出力する目標動力を設定し、 （ｂ）該設定された目標動力に基づいて前記原動機から
    出力する原動機目標動力を設定し、（ｃ）該設定された
    原動機目標動力が出力されるよう前記原動機の運転を制
    御すると共に、（ｄ）前記原動機から出力される動力と
    前記蓄電手段から充放電される電気エネルギとを前記目
    標動力にエネルギ変換して前記駆動軸に出力するよう前
    記エネルギ調整手段と前記電動機とを制御し、（ｅ）前
    記原動機から出力されている動力と前記原動機目標動力
    との動力偏差を検出し、（ｆ）該検出された動力偏差に
    基づいて前記目標動力または前記原動機目標動力を修正
    する動力出力装置の制御方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の動力出力装置の制御
    方法であって、 前記動力出力装置は、目標動力と原動機目標動力とを関
    連付けたデータとして記憶する記憶手段を備え、 前記ステップ（ｂ）は、前記記憶手段に記憶されたデー
    タに基づいて前記原動機目標動力を設定するステップで
    あり、 前記ステップ（ｆ）は、前記動力偏差が小さくなるよう
    前記原動機目標動力を修正するステップであり、 更に、（ｇ）前記検出された動力偏差が所定値以下のと
    き、前記修正された原動機目標動力を前記設定された目
    標動力に関連付けられる原動機目標動力として前記記憶
    手段の記憶を更新するステップを備える動力出力装置の
    制御方法。
  13. 【請求項１３】 前記ステップ（ｆ）は、前記設定され
    た目標動力に対して所定の比率の範囲内で前記動力偏差
    が小さくなるよう前記目標動力を修正するステップであ
    る請求項１１記載の動力出力装置の制御方法。
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