WO2006006293A1

WO2006006293A1 - 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法

Info

Publication number: WO2006006293A1
Application number: PCT/JP2005/008261
Authority: WO
Inventors: Hideaki Yaguchi
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-01-19
Also published as: AU2005261263B2; DE112005001657T5; AU2005261263A1; DE112005001657B8; KR20070029802A; JP4192991B2; DE112005001657B4; JPWO2006006293A1; CN1980809B; US20080018111A1; US7906863B2; CN1980809A; KR100904258B1

Abstract

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、要求された動力により走行すると共にバッテリ５０の入出力制限の範囲内となるようエンジン２２の運転ポイントとモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定して入出力制限と共にエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０はトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動したときに入出力制限の範囲内となるかを検証し、範囲外のときには、入出力制限の範囲内となるようトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を再設定してモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。これにより、通信ラグにより電力収支が異なるものとなっても、バッテリの過大な電力による充放電を抑止することができる。

Description

明細書動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法技術分野

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

従来、この種の動力出力装置を搭載する車両としては、ハイブリッド車両全体の制御に関する演算を行なうマスタ C P Uとモータを駆動するモータ C P Uとを備えるものが提案されている（例えば、特開 2 0 0 1 - 3 2 0 8 0 6号公報参照）。この車両では、マスタ C P Uは、ェンジンの運転ボイン卜や二つのモータのトルク指令などを演算し、エンジンの運転ボイン卜についてはエンジン用の電子制御ュニッ卜に送信し、モ一夕のトルク指令についてはモータ制御部に送信する。モータ制御部のモータ C P Uは、モータのトルク指令に基づいてインバータなどの駆動回路を駆動制御することによリニつのモータを駆動制御する。発明の開示

こうした複数の C P Uにより役割分担して各駆動機器を制御する場合、より適正に駆動機器を制御しょうとすると、通信に要する時間の遅れ (通信ラグ）を考慮する必要が生じる。特に、モータなどのように短時間で駆動状態を変更することができる駆動機器では、通信ラグによリ想定している駆動状態とは異なる駆動状態に対して制御するため、想定される電力収支と異なるものとなる場合が生じる。これが二次電池などの蓄電装置の入出力制限の範囲内における境界値近傍で電力収支されるようモータを駆動制御すると、電力収支が異なるものとなる結果、蓄電装置の入出力制限の範囲を超えてしまう場合が生じる。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法，制御プログラムは、複数の C P Uにより役割分担して制御する装置において、通信ラグにより電力収支が異なるものとなっても二次電池などの蓄電装置の入出力制限の範囲内で電動機を運転制御することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法，制御プログラムは、過大な電力により二次電池などの蓄電手段が充放電されるのを抑止することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法，制御プログラムは、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第 1の動力出力装置は、動力を出力する動力出力装置であつて、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、駆動に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段と前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、を備えることを要旨とする。

この本発明の第 1の動力出力装置では、主制御手段は駆動に要求される要求動力に対して発電手段や電動機と電力のやりとリを行なう蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段と電動機の運転指令を作成し、運転制御手段は主制御手段から入力した運転指令に基づいて発電手段および電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する。したがって、主制御手段により運転指令を作成する夕イミングから運転制御手段によリ発電手段や電動機を運転制御するタイミングまでに通信ラグなどの時間を要しても、運転制御手段が蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段と電動機とを運転制御するから、蓄電手段が過大な電力によリ充放電されるのを抑止することができる。

こうした本発明の第 1 の動力出力装置において、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の入出力制限を設定する入出力制限設定手段を備え、前記主制御手段は、前記入出力制限設定手段により設定された入出力制限を用いて前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成すると共に該作成した運転指令と前記設定された入出力制限とを前記運転制御手段に送信する手段であるものとすることもできる。ここで、蓄電手段の入出力制限に対しても通信ラグなどの時間遅れが生じるが、蓄電手段の入出力制限の変化は通常の通信による時間遅れでは問題にならない程度であるため、これによリ蓄電手段が過大な電力により充放電されることはない。

また、本発明の第 1の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力すると共に該運転状態と前記運耘指令とに基づいて該運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲内となるか否かを検証し、該運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲外となるときには前記発電手段および前記電動機の運転が該入出力制限の範囲内となるよう該運転指令を修正すると共に該修正した運転指令を用いて前記発電手段および前記電動機を運転制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、発電手段と電動機とを蓄電手段の入出力制限の範囲内で運転することができ、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。

この運転指令を修正する態様の本発明の第 1の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における入力制限の範囲を超えるときには、前記発電手段の運転指令を該入力制限の範囲内に近づく方向で修正し、前記運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における出力制限の範囲を超えるときには、前記電動機の運転指令を該出力制限の範囲内に近づく方向で修正する手段であるものとすることもできる。こうすれば、容易に発電手段および電動機の運転を蓄電手段の入出力制限の範囲内にすることができる。

こうした発電手段や電動機の運転指令を蓄電手段の入出力制限の範囲内に近づく方向で修正する態様の本発明の第 1の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記電動機の運転指令を前記出力制限の範囲内に近づく方向で修正する際には該電動機による発電が行なわれない範囲内で修正する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機から予期しない逆方向のトルクが出力されるのを抑止することができる。この場合、前記運転制御手段は、前記電動機による発電が行なわれない範囲内で該電動機の運転指令を修正しても前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における出力制限の範囲を超えるときには前記発電手段の運転指令を該出力制限の範囲内に近づく方向で修正する手段であるものとすることもできる。

また、発電手段や電動機の運転指令を蓄電手段の入出力制限の範囲内に近づく方向で修正する態様の本発明の第 1の動力出力装置において、前記発電手段は、内燃機関を備え、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する手段であり、前記主制御手段は、前記運転制御手段が前記発電手段の運転指令を前記入力制限の範囲内に近づく方向で修正したときには、前記内燃機関からの出力が小さくなる方向で該内燃機関を運転制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、発電手段の運転指令の修正に伴って内燃機関が予期しない高回転で回転するなどの不都合を回避することができる。

本発明の第 1の動力出力装置において、前記発電手段は、内燃機関を備え、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する手段であるものとすることもできる。

発電手段が内燃機関を備える態様の本発明の第 1の動力出力装置において、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段を備える手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との 3軸に接続され該 3軸のうちのいずれか 2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する 3軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に接続された第 1の回転子と前記駆動軸に接続された第 2の回転子とを有し、該第 1 の回転子と該第 2の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。

また、本発明の動力出力装置において、前記発電手段は、燃料電池を有する燃料電池装置であるものとすることもできる。

本発明の第 2の動力出力装置は、動力を出力する動力出力装置であつて、動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、駆動に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関を運転制御すると共に前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、を備えることを要旨とする。

この本発明の第 2の動力出力装置では、主制御手段は駆動に要求される要求動力に対して電動機と電力のやりとリを行なう蓄電手段の入出力制限の範囲内で内燃機関を運転制御すると共に電動機の運転指令を作成し、運転制御手段は主制御手段から入力した運転指令に基づいて電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する。したがって、主制御手段により運転指令を作成するタイミングから運転制御手段により電動機を運転制御する夕イミングまでに通信ラグなどの時間を要しても、運転制御手段が蓄電手段の入出力制限の範囲内で電動機とを運転制御するから、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。

こうした本発明の第 2の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記電動機の運転状態を入力すると共に該運転状態と前記運転指令とに基づいて該運転指令による前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲内となるか否かを検証し、該運転指令による前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲外となるときには該入出力制限の範囲内となるよう該運転指令を修正する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲内で運転することができ、蓄電手段が過大な電力によリ充放電されるのを抑止することができる。

本発明の車両は、上述したいずれかの態様の本発明の第 1 または第 2 の動力出力装置、即ち、基本的には、動力を出力する動力出力装置であつて、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、駆動に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段と前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、を備える本発明の第 1の動力出力装置や、動力を出力する動力出力装置であって、動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、駆動に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関を運転制御すると共に前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、を備える本発明の第 2の動力出力装置、を駆動源として搭載することを要旨とする。

この本発明の車両は、上述したいずれかの態様の本発明の第 1 または第 2の動力出力装置を搭載するから、本発明の第 1 または第 2の動力出力装置が奏する効果、例えば、運転制御手段が蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段や電動機とを運転制御することができる効果や、この効果に付随する蓄電手段が過大な電力によリ充放電されるのを抑止することができる効果などと同様な効果を奏することができる。

本発明の第 1の動力出力装置の制御方法は、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第 1の制御部と前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、前記第 1の制御部により、駆動に要求される要求動力を設定し、該設定した要求動力と前記第 2の制御部に入力された前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成し、前記第 2の制御部によリ、前記第 1 の制御部により作成された運転指令と前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する、ことを要旨とする。

この本発明の第 1 の動力出力装置の制御方法では、第 2の制御部が、第 1 の制御部により作成された発電手段および電動機の運転指令と入力した発電手段および電動機の運転状態とに基づいて発電手段と電動機とを蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するから、第 1 の制御部によリ運転指令が作成されたタイミングから第 2の制御部によリ発電手段や電動機が運転制御されるタイミングまでに通信ラグなどにより時間を要しても、第 2の制御部が蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段と電動機とを運転制御するから、蓄電手段が過大な電力にょリ充放電されるのを抑止することができる。

本発明の第 2の動力出力装置の制御方法は、動力源として内燃機関と駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第 1の制御部と前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、前記第 1 の制御部により、駆動に要求される要求動力を設定し、該設定した要求動力と前記第 2の制御部に入力された前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関の運転指令と前記電動機の運転指令とを作成し、前記第 2の制御部により、前記第 1 の制御部により作成された前記電動機の運転指令と前記電動機の運転状態とに基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する、ことを要旨とする。

この本発明の第 2の動力出力装置の制御方法では、第 2の制御部が、第 1 の制御部により作成された電動機の運転指令と入力した電動機の運転状態とに基づいて電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するから、第 1 の制御部により運転指令が作成されたタイミングから第 2 の制御部により電動機が運転制御される夕イミングまでに通信ラグなどによリ時間を要しても、第 2の制御部が蓄電手段の入出力制限の範囲内で電動機を運転制御するから、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。

本発明の第 1 の制御プログラムは、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第 1の制御部と前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第 1 の制御部の制御プログラムであって、駆動に要求される要求動力を設定するモジュールと、前記第 2の制御部から前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記設定した要求動力と前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成するモジュールと、前記作成した前記発電手段および前記電動機の運転指令を前記第 2の制御部に送信するモジュールと、を備えることを要旨とする。

この本発明の第 1 の制御プログラムでは、このプログラムを動力出力装置の発電手段と電動機と蓄電手段とを制御する制御手段の第 1の制御部にインストールして実行することにより、駆動に要求される要求動力を設定すると共に第 2の制御部から発電手段や電動機の運転状態を入力し、設定した要求動力と入力した運転状態とに基づいて蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段や電動機の運転指令を作成し、作成した発電手段や電動機の運転指令を第 2の制御部に送信することができる。この結果、運転指令に基づいて発電手段や電動機を運転制御することにより、発電手段，電動機をより適正に制御することができる。

本発明の第 2の制御プログラムは、燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成する第 1の制御部と前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第 2の制御部の制御プログラムであつて、前記第 1の制御部から前記発電手段および前記電動機の運転指令を入力するモジュールと、前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転指令と前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するモジュールと、を備えることを要旨とする。

この本発明の第 2の制御プログラムでは、このプログラムを動力出力装置の発電手段と電動機と蓄電手段とを制御する制御手段の第 2の制御部にインストールして実行することにより、第 1 の制御部から発電手段や電動機の運転指令を入力すると共に発電手段や電動機の運転状態を入力し、入力した運転指令と運転状態とに基づいて発電手段と電動機とを蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御することができる。したがって、第 1 の制御部によリ運転指令が作成された夕イミングから第 2の制御部によリ発電手段や電動機が運転制御されるタイミングまでに通信ラグなどにより時間を要しても、第 2の制御部が蓄電手段の入出力制限の範囲内で発電手段と電動機とを運転制御することができる。この結果、蓄電手段が過大な電力により充放電されるのを抑止することができる。

本発明の第 3の制御プログラムは、動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第 1の制御部と前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第 1 の制御部の制御プログラムであって、駆動に要求される要求動力を設定するモジュールと、前記第 2の制御部から前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記設定した要求動力と前記入力した前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関の運転指令と前記電動機の運転指令とを作成するモジュールと、前記作成した前記電動機の運転指令を前記第 2の制御部に送信するモジユールと、を備えることを要旨とする。

この本発明の第 3の制御プログラムでは、このプログラムを動力出力装置の内燃機関と電動機と蓄電手段とを制御する制御手段の第 1の制御部にインストールして実行することによリ、駆動に要求される要求動力を設定すると共に第 2の制御部から電動機の運転状態を入力し、設定した要求動力と入力した運転状態とに基づいて蓄電手段の入出力制限の範囲内で内燃機関の運転指令と電動機の運転指令とを作成し、作成した電動機の運転指令を第 2の制御部に送信することができる。この結果、運転指令に基づいて内燃機関を運転制御すると共に運転指令に基づいて電動機を運転制御することにより、内燃機関や電動機をより適正に制御することができる。

本発明の第 4の制御プログラムは、動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記電動機の運転指令を作成する第 1 の制御部と前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第 2の制御部の制御プログラムであって、前記第 1 の制御部から前記電動機の運転指令を入力するモジュールと、前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記入力した前記電動機の運転指令と前記入力した前記電動機の運転状態とに基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するモジュールと、を備えることを要旨とする。

この本発明の第 3の制御プログラムでは、このプログラムを動力出力装置の内燃機関と電動機と蓄電手段とを制御する制御手段の第 2の制御部にインストールして実行することにより、第 1 の制御部から電動機の運転指令を入力すると共に電動機の運転状態を入力し、入力した運転指令と運転状態とに基づいて電動機を蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御することができる。したがって、第 1の制御部により運転指令が作成されたタイミングから第 2の制御部により電動機が運転制御される夕ィミングまでに通信ラグなどにより時間を要しても、第 2の制御部が蓄電手段の入出力制限の範囲内で電動機を運転制御することができる。この結果、蓄電手段が過大な電力によリ充放電されるのを抑止することができる。図面の簡単な説明図 1 は、本発明の一実施例であるハイプリッド自動車 2 0の構成の概略を示す構成図、

図 2は、バッテリ 5 0における電池温度 T bと入出力制限 W i n， W 0 u tとの関係の一例を示す説明図、

図 3は、バッテリ 5 0の残容量（S O C ) と入出力制限 W i n， W o u tの補正係数との関係の一例を示す説明図、

図 4は、実施例のハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャート、

図 5は、要求トルク設定用マップの一例を示す説明図、

図 6は、エンジン 2 2の動作ラインの一例と目標回転数 N e *および目標トルク T e *を設定する様子を示す説明図、

図 7は、動力分配統合機構 3 0の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図、

図 8は、モータ E C U 4 0により実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャート、

図 9は、変形例のハイブリッド自動車 1 2 0の構成の概略を示す構成図、

図 1 0は、変形例のハイプリッド自動車 2 2 0の構成の概略を示す構成図、

図 1 1 は、変形例の燃料電池車 3 2 0の構成の概略を示す構成図である。発明を実施するための最良の形態

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。図 1 は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車 2 0の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイプリッド自 5 008261

14 動車 2 0は、図示するように、エンジン 2 2と、エンジン 2 2の出力軸としてのクランクシャフト 2 6にダンバ 2 8を介して接続された 3軸式の動力分配統合機構 3 0と、動力分配統合機構 3 0に接続された発電可能なモータ M G 1 と、動力分配統合機構 3 0に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸 3 2 aに取り付けられた減速ギヤ 3 5と、この減速ギヤ 3 5に接続されたモータ M G 2と、動力出力装置全体をコン卜ロールするハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0とを備える。

エンジン 2 2は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料によリ動力を出力する内燃機関であり、エンジン 2 2の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、ェンジン E C Uという） 2 4により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジン E C U 2 4は、ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0と通信しており、ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0からの制御信号によりエンジン 2 2を運転制御すると共に必要に応じてエンジン 2 2の運転状態に関するデータをハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0に出力する。

動力分配統合機構 3 0は、外歯歯車のサンギヤ 3 1 と、このサンギヤ 3 1 と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ 3 2と、サンギヤ 3 1 に嚙合すると共にリングギヤ 3 2に嚙合する複数のピニオンギヤ 3 3 と、複数のピニオンギヤ 3 3を自転かつ公転自在に保持するキャリア 3 4とを備え、サンギヤ 3 1 とリングギヤ 3 2とキャリア 3 4とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構 3 0は、キャリア 3 4にはエンジン 2 2のクランクシャフト 2 6が、サンギヤ 3 1 にはモータ M G 1 が、リングギヤ 3 2にはリングギヤ軸 3 2 aを介して減速ギヤ 3 5がそれぞれ連結されており、モータ M G 1が発電機として機能するときにはキャリア 3 4から入力されるェンジン 2 2からの動力をサンギヤ 3 1側とリングギヤ 3 2側にそのギヤ比に応じて分配し、モータ MG 1が電動機として機能するときにはキヤリア 3 4から入力されるエンジン 2 2からの動力とサンギヤ 3 1から入力されるモータ MG 1からの動力を統合してリングギヤ 3 2側に出力する。リングギヤ 3 2に出力された動力は、リングギヤ軸 3 2 aからギヤ機構 6 0およびデファレンシャルギヤ 6 2を介して、最終的には車両の駆動輪 6 3 a , 6 3 bに出力される。

モータ MG 1 およびモータ M G 2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバー夕 4 1 ， 4 2を介してバッテリ 5 0と電力のやりとりを行なう。インバータ 4 1 , 4 2とバッテリ 5 0とを接続する電力ライン 5 4は、各インバー夕 4 1 ， 4 2が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータ M G 1 ， M G 2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。モータ M G 1 , MG 2は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータ E C Uという） 4 0により駆動制御されている。モータ E C U 4 0は、 C P U 4 0 aを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、 C P U 4 0 aの他に処理プログラムを記憶する R 0 M 4 0 bと、データを一時的に記憶する R A M 4 0 Cと、図示しない入出力ポ一卜および通信ポー卜とを備える。モータ E C U 4 0には、モータ M G 1 ， M G 2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ M G 1 ， M G 2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ 4 3， 4 4からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータ M G 1 ， M G 2に印加される相電流などが入力ポー卜を介して入力されており、モータ E C U 4 0からは、インバー夕 4 1 ， 4 2へのスイッチング制御信号などが出力ポー卜を介して出力されている。モータ E C U 4 0は、通信ポー卜を介してハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0と通信しており、ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0からの制御信号によってモータ M G 1 ， M G 2を駆動制御すると共に必要に応じてモータ M G 1 , M G 2の運転状態に関するデータをハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0に出力する。バッテリ 5 0は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリ E C Uという） 5 2によって管理されている。バッテリ E C U 5 2には、バッテリ 5 0を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ 5 0の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ 5 0の出力端子に接続された電力ライン 5 に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ 5 0に取り付けられた温度センサ 5 1 からの電池温度 T bなどが入力されており、バッテリ 5 0の残容量 ( S O C) ゃ充放電要求量 P b *，入出力制限 W i n , W o u tなどを計算している。ここで、残容量（S O C) は、電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて計算することができる。また、充放電要求量 P b *は、残容量（S O C) により設定することができる。さらに、ノッテリ 5 0の入出力制限 W i n， W 0 u tは、電池温度 T bに基づいて入出力制限 W i n , W 0 u tの基本値を設定し、バッテリ 5 0 の残容量（S O C) に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限 W ί η， W o n tの基本値に補正係数を乗じることにより計算することができる。図 2に電池温度 T bと入出力制限 W i n , W 0 u tとの関係の一例を示し、図 3にバッテリ 5 0 の残容量（S 0 C) と入出力制限 W ί n， W 0 u tの補正係数との関係の一例を示す。バッテリ E C U 5 2は、ハイブリッド用電子制御ュニッ卜 7 0と通信しており、ハイブリツド用電子制御ュニッ卜 7 0からの制御信号によって残容量（S O C) ゃ充放電要求量 P b * , 入出力制限 W ί n， W 0 u tなどバッテリ 5 0の状態に関するデータをハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0に出力する。

ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0は、 C P U 7 2を中心とするマィクロプロセッサとして構成されており、 C P U 7 2の他に処理プログラムを記憶する R 0 M 7 4と、データを一時的に記憶する R A M 7 6と図示しない入出力ポ一卜および通信ポー卜とを備える。ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0には、イダニッションスィツチ 8 0からのイダ二ッシヨン信号，シフ卜レバ一 8 1の操作位置を検出するシフ卜ポジションセンサ 8 2からのシフトポジション S P, アクセルペダル 8 3の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジシヨンセンサ 8 4からのアクセル開度 A c c，ブレーキペダル 8 5の踏み込み量を検出するブレーキぺダルポジションセンサ 8 6からのブレーキペダルポジション B P，車速センサ 8 8からの車速 Vなどが入力ポー卜を介して入力されている。ハイプリッド用電子制御ユニット 7 0は、前述したように、エンジン E C U 2 4やモータ E C U 4 0 , バッテリ E C U 5 2と通信ポー卜を介して接続されており、エンジン E C U 2 4やモータ E C U 4 0，ノッテリ E C U 5 2と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイプリッド自動車 2 0は、運転者によるアクセルペダル 8 3の踏み込み量に対応するアクセル開度 A c cと車速 Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸 3 2 aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸 3 2 aに出力されるように、エンジン 2 2とモータ M G 1 とモータ M G 2 とが運転制御される。エンジン 2 2とモータ M G 1 とモータ M G 2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン 2 2から出力されるようにエンジン 2 2を運転制御すると共にエンジン 2 2から出力される動力のすべてが動力分配統合機構 3 0とモータ M G 1 とモータ M G 2とによってトルク変換されてリングギヤ軸 3 2 aに出力されるようモータ M G 1 およびモータ M G 2を駆動制御するトルク変換運転モードゃ要求動力とバッテリ 5 0の充放電に必要な電力との和に見合う動力がェンジン 2 2から出力されるようにエンジン 2 2を運転制御すると共にバッテリ 5 0の充放電を伴ってエンジン 2 2から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構 3 0とモータ M G 1 とモータ MG 2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸 3 2 aに出力されるようモータ M G 1 およびモータ M G 2を駆動制御する充放電運転モード、ェンジン 2 2の運転を停止してモータ M G 2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸 3 2 aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイプリッド自動車 2 0の動作について説明する。図 4は、ハイブリッド用電子制御ユニット 7 0により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチヤ一卜である。このルーチンは、所定時間毎（例えば数 m s e c毎）に繰り返し実行される。駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット 7 0の C P U 7 2は、まず、アクセルペダルポジションセンサ 8 4からのアクセル開度 A c cやブレーキペダルポジシヨンセンサ 8 6からのブレーキペダルポジション B P，車速センサ 8 8からの車速 V，モータ M G 1 , 1/1 2の回転数1\| 171 1 ， N m 2 , 充放電要求量 P b *，バッテリ 5 0の入出力制限 W i n , W 0 u tなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップ S 1 0 0) 。ここで、モータ M G 1 ， M G 2 の回転数 Nm l , N m 2は、回転位置検出センサ 4 3， 4 4により検出されるモータ M G 1 , M G 2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータ E C U 4 0から通信により入力するものとした。また、充放電要求量 P b *ゃバッテリ 5 0の入出力制限 W ί n， W 0 u tは、バッテリ E C U 5 2により設定され又は計算されたものを通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度 A c cやブレーキペダルポジシヨン B Pと車速 Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪 6 3 a, 6 3 bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸 3 2 aに出力すべき要求トルク T r *とエンジン 2 2に要求される要求パワー P e *とを設定する（ステップ S 1 1 0) 。要求トルク T r *は、実施例では、アクセル開度 A c cと車速 Vと要求トルク T r *との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとして R OM 7 4に記憶しておき、アクセル開度 A c cと車速 Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルク T r *を導出して設定するものとした。図 5に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワー P e *は、設定した要求トルク T r *にリングギヤ軸 3 2 aの回転数 N rを乗じたものとバッテリ 5 0が要求する充放電要求パワー P b *とロス L 0 s sとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸 3 2 aの回転数 N rは、車速 V に換算係数 kを乗じることによって求めたり、モータ MG 2の回転数 N m 2を減速ギヤ 3 5のギヤ比 G rで割ることによって求めることができる。

続いて、設定した要求パワー P e *に基づいてエンジン 2 2の目標回転数 N e *と目標トルク T e *とを設定する（ステップ S 1 2 0) 。この設定は、エンジン 2 2を効率よく動作させる動作ラインと要求パワー P e *とに基づいて目標回転数 N e *と目標トルク T e *とを設定する。エンジン 2 2の動作ラインの一例と目標回転数 N e *と目標トルク T e *とを設定する様子を図 6に示す。図示するように、目標回転数 N e * と目標トルク T e *は、動作ラインと要求パワー P e * (N e * X T e * ) が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数 N e *とリングギヤ軸 3 2 aの回転数 N r ( N m 2 / G r ) と動力分配統合機構 3 0のギヤ比 pとを用いて次式 ( 1 ) によりモータ M G 1 の目標回転数 N m 1 *を計算すると共に計算した目標回転数 N m 1 *と現在の回転数 N m 1 とに基づいて式（2 ) によりモータ M G ΐのトルク指令 T m 1 *を計算する（ステップ S 1 3 0 ) 。ここで、式（ 1 ) は、動力分配統合機構 3 0の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構 3 0の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図 7に示す。図中、左の S 軸はモータ M G 1の回転数 N m 1であるサンギヤ 3 1 の回転数を示し、 C軸はエンジン 2 2の回転数 N eであるキャリア 3 4の回転数を示し、 R軸はモータ M G 2の回転数 N m 2に減速ギヤ 3 5のギヤ比 G rを乗じたリングギヤ 3 2の回転数 N rを示す。式（ 1 ) は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、 R軸上の 2つの太線矢印は、ェンジン 2 2を目標回転数 N e *および目標トルク T e *の運転ボイン卜で定常運転したときにエンジン 2 2から出力されるトルク T e *がリングギヤ軸 3 2 aに伝達されるトルクと、モータ M G 2から出力されるトルク T m 2 *が減速ギヤ 3 5を介してリングギヤ軸 3 2 aに作用するトルクとを示す。また、式（ 2 ) は、モータ M G 1 を目標回転数 N m l *で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（2 ) 中、右辺第 2項の Γ |< 1」は比例項のゲインであり、右辺第 3項の Γ | 2」は積分項のゲインである。

Nml* = Ne* - (1+ p ) / p - Nm2/ (Gr - p ) (1) Tm1* =前回 Tm1* + k1 (Nm — Nml) +k2 S (Nm1*-Nm1) dt (2) こうしてモータ M G 1の目標回転数 N m 1 *とトルク指令 T m 1 *とを計算すると、バッテリ 5 0の入出力制限 W i n , W 0 u tから計算したモータ M G 1のトルク指令 T m 1 *に現在のモータ M G 1の回転数 N m 1 を乗じて得られるモータ M G 1 の消費電力（発電電力）と損失 L s e tとを減じた値をモータ M G 2の回転数 N m 2で割ることによりモータ M G 2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限 T m i n , Tm a xを次式（3 ) および式（4 ) により計算すると共に（ステップ S 1 4 0 ) 、要求トルク T r *とトルク指令 T m 1 *と動力分配統合機構 3 0のギヤ比 /0を用いてモータ M G 2から出力すべきトルクとしての仮モータトルク Tm 2 t m pを式（5 ) により計算し（ステップ S 1 5 0) 、計算したトルク制限 T m i n， T m a xにより仮モータ卜ルク T m 2 t m pを制限してモータ M G 2のトルク指令 T m 2 *を設定する（ステップ S 1 6 0) 。ここで、損失し s e tには、モータ M G 1 の損失 L m 1やモータ M G 2の損失 L m 2 , 補機損失 L a，コンデンサ充放電電力 P cが含まれる。補機損失 L aやコンデンサ充放電電力 P cについては図示しないルーチンによリ設定される。このようにモータ M G 2のトルク指令 T m 2 *を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸 3 2 aに出力する要求トルク T r *を、バッテリ 5 0の入出力制限 W i n , W o u tの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（5 ) は、前述した図 7の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin= (Win-Tm1* - Nml - Lset) /Nm2 (3)

Tmax= (Wout-Tml*■ Nml - Lset) /Nm2 (4)

こうしてエンジン 2 2の目標回転数 N e *や目標トルク T e * , モータ M G 1 ， M G 2のトルク指令 T m l *， T m 2 *を設定すると、ェンジン 2 2の目標回転数 N e *と目標トルク T e *についてはエンジン E C U 2 4に、モータ M G 1 , M G 2のトルク指令 T m 1 *， T m 2 *についてはバッテリ 5 0の入出力制限 W i n , W o u tと共にモータ E C U 4 0にそれぞれ送信して（ステップ S 1 7 0 ) 、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数 N e *と目標トルク T e *とを受信したエンジン E C U 2 4は、エンジン 2 2が目標回転数 N e *と目標トルク T e *とによって示される運転ボイン卜で運転されるようにエンジン 2 2における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。モータ M G 1 ， M g 2 のトルク指令 T m 1 *， T m 2 *およびバッテリ 5 0の入出力制限 W i n， W o u tを受信したモータ E C U 4 0は、図 8に例示するモータ制御ルーチンを実行することによりモータ M G 1 ， M G 2を駆動制御する。以下、モータ E C U 4 0により実行されるモータ制御ルーチン（図 8 ) を用いてモータ制御について説明する。なお、モータ制御ルーチンは、モータ E C U 4 0により所定時間毎（例えば数 m s e c毎）に繰り返し実行される。

モータ制御ルーチンが実行されると、モータ E C U 4 0の C P U 4 0 aは、まず、トルク指令 T m 1 *， T m 2 *やモータ M G 1 ， M G 2の回転数 N m 1 , N m 2 , バッテリ 5 0の入出力制限 W i n， W o u tなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップ S 2 0 0 ) 。ここで、トルク指令 T m 1 *， T m 2 *ゃバッテリ 5 0の入出力制限 W i n , W o u tは、実施例ではハイブリッド用電子制御ユニット 7 0により送信されたものを受信し R A M 4 0 cの所定ァドレスに書き込んだものを入力するものとした。また、モータ M G 1 , M G 2の回転数 N m 1 ， N m 2は、図示しない回転数計算ルーチンにより回転位置検出センサ 4 3， 4 4により検出されるモータ M G 1 , M G 2の回転子の回転位置に基づいて計算されて R A M 4 0 cに書き込まれたものを入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、トルク指令 T m 1 *， T m 2 *でモー夕 M G 1 , M G 2を駆動したときにモータ M G 1 ， M G 2により消費あるいは発電される電力としてのモータ電力 P m 1 ， P m 2をトルク指令 T m 1 *， T m 2 *に回転数 N m 1 ， N m 2を乗じて計算すると共に、 (ステップ S 2 1 0 ) 、計算したモータ電力 P m 1 , P m 2の和に損失 L s e tを加えてバッテリ 5 0の入出力電力 P i oを計算し（ステップ S 2 2 0 ) 、計算した入出力電力 P i 0をバッテリ 5 0の入出力制限 W i n， W 0 u tと比較する（ステップ S 2 3 0 ) 。ここで、トルク指令 T m 1 *， T m 2 *はハイブリッド用電子制御ユニット 7 0によりバッテリ 5 0の入出力制限 W i n， W 0 u tの範囲内となるように設定されたものであるから、ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0による駆動制御ルーチン（図 4参照）の起動頻度に比してモータ E C U 4 0によるモ一夕制御ルーチンの起動頻度が多いときやハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0からモータ E C U 4 0への通信に要する時間に基づく遅れ（通信ラグ）を考えなければ、計算した入出力電力 P i 0は入出力制限 W i n， W o u tの範囲内となる。しかし、モータ E C U 4 0によるモータ制御ルーチンの起動頻度や通信ラグを考えると、ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0によってトルク指令 T m 1 *， T m 2 *を設定したときのモータ M G 1 , M G 2の回転数 N m 1 ， N m 2とモータ E C U 4 0によりモータ M G 1 , M G 2を制御するときのモータ M G 1 ， M G 2の回転数 N m 1 ， N m 2とが異なる場合が生じる。このとき、計算したバッテリ 5 0の入出力電力 P i 0が入出力制限 W i n , W 0 u tの範囲外となる。

ステップ S 2 3 0でバッテリ 5 0の入出力電力 P i 0が入出力制限 W i n， W 0 u tの範囲内、即ち入出力電力 P i oが入力制限 W i n以上で出力制限 W o u t以下のときには、バッテリ 5 0の過大な電力による充放電は行なわれないと判断し、ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0 により設定されたトルク指令 T m 1 *，丁 2 *がモータ1 1 0 1 ， M G 2から出力されるようインバ一タ 4 1 ， 4 2のスイッチング素子をスィツチング制御して（ステップ S 3 0 0 ) 、本ルーチンを終了する。これによリ、モータ M G 1 ， M G 2からトルク指令 T m 1 *， T m 2 *に相当するトルクが出力される。

ステップ S 2 3 0でバッテリ 5 0の入出力電力 P i 0が入力制限 W i nより小さいときには、バッテリ 5 0の過大な電力による充電が行なわれると判断し、バッテリ 5 0の入力制限 W i nの範囲内となるよう次式 ( 6 ) によりモータ M G 1 のトルク指令 T m 1 *を再設定し（ステップ S 2 4 0 ) 、再設定したトルク指令 T m 1 *をハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0に送信する（ステップ S 2 5 0 ) 。そして、再設定した卜ルク指令 T m 1 *がモータ M G 1から出力されると共にハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0により設定されたトルク指令 T m 2 *がモータ M G 2から出力されるようインバータ 4 1 ， 4 2のスィツチング素子をスイッチング制御して（ステップ S 3 0 0 ) 、本ルーチンを終了する。これにより、バッテリ 5 0の過大な電力による充電が抑止される。なお、モータ M G 1 のトルクを変更すると、モータ M G 1の回転軸が動力分配統合機構 3 0を介してエンジン 2 2のクランクシャフト 2 6に接続されていることから、エンジン 2 2の回転数 N eが予期しない高い回転数となる場合が生じる。実施例では、このエンジン 2 2が予期しない高い回転数で回転しないようにステップ S 2 5 0で再設定したトルク指令 T m 1 *をハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0に送信している。実施例では、この再設定したトルク指令 T m 1 *を受信したハイブリッド用電子制御ュニッ卜 7 0は、エンジン 2 2の回転数 N eが急増しないように吸気夕イミングを変更する制御信号や燃料噴射量を変更する制御信号，点火時期を変更する制御信号などをエンジン E C U 2 に送信し、ェンジン E C U 2 4はこれらの制御信号に基づいてエンジン 2 2を制御する。これにより、エンジン 2 2が予期しない高い回転数で回転するのを抑止している。

Tm1*= [Win- (Pm2 + Lset) ] /Nml (6) ステップ S 2 3 0でバッテリ 5 0の入出力電力 P i 0が出力制限 W o u tより大きいときには、バッテリ 5 0の過大な電力による放電が行なわれると判断し、バッテリ 5 0の出力制限 W 0 u tの範囲内となるよう次式（7 ) によりモータ M G 2を再設定し（ステップ S 2 6 0 ) 、再設定したトルク指令 T m 2 *が値 0以上であるか否かを判定する（ステツプ S 2 7 0 ) 。再設定したトルク指令 T m 2 *が値 0以上のときには、再設定したトルク指令 T m 2 *がモータ M G 2から出力されると共にハィプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0により設定されたトルク指令 T m 1 *がモータ M G 1 から出力されるようインバ一タ 4 1 ， 4 2のスィッチング素子をスィツチング制御して（ステップ S 3 0 0 ) 、本ルーチンを終了する。再設定したトルク指令 T m 2 *が値 0未満のときには、トルク指令 T m 2 *に値 0を設定すると共に（ステップ S 2 8 0 ) 、この値 0のトルク指令 T m 2 *をモータ M G 2から出力するものとしてバッテリ 5 0の出力制限 W o u tの範囲内となるよう次式（ 7 ) によりモータ M G 1のトルク指令 T m 1 *を再設定し（ステップ S 2 9 0 ) 、再設定したトルク指令 T m 1 *，丁1712 *がモー夕11。 1 , M G 2から出力されるようインバー夕 4 1 ， 4 2のスイッチング素子をスイッチング制御して（ステップ S 3 0 0 ) 、本ルーチンを終了する。これにより、バッテリ 5 0の過大な電力による放電が抑止される。なお、再設定したトルク指令 Tm 2 *が値 0のときにトルク指令 Tm 2 *に値 0を設定してモ一夕 MG 1のトルク指令 Tm 1 *を再設定することによりバッテリ 5 0 の出力制限 W 0 u tの範囲内とするのは、車両が予期しない挙動を示すのを抑制するためである。即ち、トルク指令 Tm 2 *が値 0未満となるときには、車両が前進しているときにはモータ M G 2を回生して制動するトルクを出力することになリ、車両が停止しているときにはモータ M G 2から車両を後進させるトルクを出力することになるため、車両の状態によっては運転者の予期しない挙動を示す場合が生じるため、これを抑止する必要があるのである。なお、式（7 ) 中にモータ電力 Pm 2が生じないのはトルク指令 Tm 2 *に値 0が設定されるからである。

Tm1*= (Wout-Lset)/Nm1 (7) 以上説明した実施例のハイブリッド自動車 2 0によれば、ハイブリツド用電子制御ュニッ卜 7 0とモータ E C U 4 0とに通信ラグが生じたり、ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0による駆動制御ルーチンの起動頻度とモータ E C U 4 0によるモ一夕制御ルーチンの起動頻度が異なるものであっても、モータ E C U 4 0によリバッテリ 5 0の入出力制限 W i n， W o u tの範囲内となるようモ一夕 M G 1 ， 1^102の卜ルク指令丁 m 1 * , Tm 2 *を設定するから、バッテリ 5 0の入出力制限 W i n， W 0 u tの範囲内でモータ M G 1 ， M G 2を駆動することができる。この結果、過大な電力によるバッテリ 5 0の充放電を抑止することができる。しかも、バッテリ 5 0の入出力電力 P i 0が入力制限 W i nより小さいときには通常発電（回生）制御されるモータ M G 1のトルク指令 T m 1 *をバッテリ 5 0の入力制限 W i nの範囲内となるよう再設定するから、容易にバッテリ 5 0の入出力制限 W i n , W o u tの範囲内でモ一夕 M G 1 ， M G 2を駆動することができる。このとき、再設定した卜ルク指令 T m 1 *をハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0に送信し、ハィプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0からエンジン E C U 2 4にエンジン 2 2の回転数 N eが急増しないように制御信号を送信するから、トルク指令 T m 1 *の再設定に伴ってエンジン 2 2の回転数 N eが予期しない高い回転数となるのを抑止することができる。また、バッテリ 5 0の入出力電力 P i 0が出力制限 W 0 u tより大きいときには通常駆動（力行）制御されるモータ M G 2のトルク指令 T m 2 *をバッテリ 5 0の出力制限 W 0 u tの範囲内となるよう再設定するから、容易にバッテリ 5 0の入出力制限 W i n , W 0 u tの範囲内でモータ M G 1 , M G 2を駆動することができる。このとき、再設定したトルク指令 T m 2 *が値 0 未満となるときにはトルク指令 T m 2 *に値 0を設定すると共にバッテリ 5 0の出力制限 W 0 u tの範囲内となるようモータ M G 1のトルク指令 T m 1 *を再設定するから、トルク指令 T m 2 *を値 0未満に設定することによリ生じ得る車両が予期しない挙動を示すなどの不都合を回避することができる。

実施例のハイプリッド自動車 2 0では、バッテリ 5 0の入出力電力 P i 0が入力制限 W i nより小さいときにはモータ M G 1のトルク指令 T m 1 *をバッテリ 5 0の入力制限 W i nの範囲内となるよう再設定するものとしたが、モータ M G 1のトルク指令 T m 1 *とモータ M G 2の卜ルク指令 T m 2 *とをバッテリ 5 0の入力制限 W i nの範囲内となるよう再設定するものとしてもよいし、モータ M G 2のトルク指令 T m 2 * だけを入力制限 W i nの範囲内となるよう再設定するものとしても差し支えない。

実施例のハイプリッド自動車 2 0では、バッテリ 5 0の入出力電力 P i oが出力制限 W o u tより大きいときにはモータ M G 2のトルク指令 T m 2 *をバッテリ 5 0の入力制限 W i nの範囲内となるよう再設定するものとしたが、モータ M G 1 のトルク指令 T m 1 *とモータ M G 2のトルク指令 T m 2 *とをバッテリ 5 0の出力制限 W 0 u tの範囲内となるよう再設定するものとしてもよいし、モータ M G 1 のトルク指令 T m 1 *だけを出力制限 W 0 u tの範囲内となるよう再設定するものとしても差し支えない。

実施例のハイプリッド自動車 2 0では、バッテリ 5 0の入出力電力 P i 0が入力制限 W i nより小さいときにモータ M G 1 のトルク指令 T m 1 *を再設定したときには、再設定したトルク指令 T m 1 *をハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0に送信するものとしたが、こうした送信は行なわないものとしても差し支えない。

実施例のハイプリッド自動車 2 0では、ハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0からトルク指令 T m 1 *， T m 2 *と共にバッテリ 5 0の入出力制限 W i n， W o u tをモータ E C U 4 0に送信するものとしたが、モータ E C U 4 0はバッテリ 5 0の入出力制限 W ί n， W 0 u tについてはバッテリ E C U 5 2から入力するものとしてもかまわない。

実施例のハイプリッド自動車 2 0では、モータ M G 2の動力を減速ギャ 3 5により変速してリングギヤ軸 3 2 aに出力するものとしたが、図 9の変形例のハイブリッド自動車 1 2 0に例示するように、モータ M G 2の動力をリングギヤ軸 3 2 aが接続された車軸（駆動輪 6 3 a， 6 3 bが接続された車軸）とは異なる車軸（図 9における車輪 6 4 a， 6 4 bに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイプリッド自動車 2 0では、エンジン 2 2の動力を動力分配統合機構 3 0を介して駆動輪 6 3 a， 6 3 bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸 3 2 aに出力するものとしたが、図 1 0の変形例のハイブリツド自動車 2 2 0に例示するように、エンジン 2 2のクランクシャフ卜 2 6に接続されたィンナ一口一夕 2 3 2と駆動輪 6 3 a， 6 3 b に動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ 2 3 4とを有し、エンジン 2 2の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機 2 3 0を備えるものとしてもよい。

実施例のハイプリッド自動車 2 0では、エンジン 2 2と動力分配統合機構 3 0と二つのモータ M G 1 ， M G 2とバッテリ 5 0とを備えると共に車両全体を制御するハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0とモータ M G 1 , M G 2を制御するモータ E C U 4 0とを備えるものとしたが、ェンジンと走行用のモータとバッテリとを備えると共に車両全体を制御する制御装置とモータを駆動制御する制御装置とを備えるものであれば、如何なる構成としても差し支えない。

実施例では、エンジン 2 2と、二つのモータ M G 1 ， M G 2と、ノッテリ 5 0と、ハイブリッド用電子制御ユニット 7 0と、エンジン E C U 2 4と、モ一夕 E C U 4 0と、バッテリ E C U 5 2とを備える動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車 2 0として説明したが、例えば、図 1 1 に示すように、図示しない固体高分子型の燃料電池スタックを備える燃料電池システム 3 2 2と、燃料電池システム 3 2 2からの発電電力を用いて駆動用の動力を出力可能なモータ M Gと、燃料電池システム 3 2 2やモータ M Gと電力のやりとりが可能なバッテリ 3 5 0と、燃料電池システム 3 2 2の運転指令やモータ M Gのトルク指令を設定して送信するハイプリッド用電子制御ュニッ卜 7 0に相当する駆動用電子制御ュニット 3 7 0と、燃料電池システム 3 2 2の運転指令を受信して燃料電池システムを運転する燃料電池用電子制御ュニッ卜（燃料電池 E C U ) 3 2 4と、モータ M Gのトルク指令を受信してモータ M Gを駆動制御するモータ用電子制御ユニット（モータ E C U) 3 4 0と、バッテリ 3 5 0を管理するバッテリ用電子制御ユニット（バッテリ E C U ) 3 5 2とを備える動力出力装置を搭載する燃料電池車 3 2 0の形態としてもよい。この場合でも、実施例のハイブリッド自動車 2 0と同様に、駆動用電子制御ュニッ卜 3 7 0とモータ E C U 3 4 0とに通信ラグが生じたり、駆動用電子制御ュニッ卜 3 7 0による駆動制御ルーチンの起動頻度とモータ E C U 3 4 0によるモータ制御ルーチンの起動頻度が異なるものであつても、モータ E C U 3 4 0によりバッテリ 3 5 0の入出力制限 W i n， W 0 u tの範囲内となるようモータ M Gのトルク指令を設定してモータ M Gを駆動することができる。この結果、過大な電力によるバッテリ 3 5 0の充放電を抑止することができる。

実施例では、本発明の一形態としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車 2 0に適用して説明したが、ハイプリッド自動車に搭載しない動力出力装置としてもよい。この場合、ハイブリッド装置は、自動車以外の車両や船舶，航空機などの種々の移動体に搭載されるものとしてもよいし、建設機械などの移動しない設備に組み込まれるものとしても差し支えない。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。産業上の利用の可能性

動力出力装置の製造産業や車両の製造産業に利用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 動力を出力する動力出力装置であって、

燃料の供給を受けて発電する発電手段と、

駆動用の動力を出力可能な電動機と、

前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、駆動に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、

該設定された要求動力に対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段と前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、

前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、

を備える動力出力装置。

2 . 請求項 1記載の動力出力装置であって、

前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の入出力制限を設定する入出力制限設定手段を備え、

前記主制御手段は、前記入出力制限設定手段にょリ設定された入出力制限を用いて前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成すると共に該作成した運転指令と前記設定された入出力制限とを前記運転制御手段に送信する手段である

動力出力装置。

3 . 請求項 1 または 2記載の動力出力装置であって、

前記運転制御手段は、前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力すると共に該運転状態と前記運転指令とに基づいて該運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲内となるか否かを検証し、該運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲外となるときには前記発電手段および前記電動機の運転が該入出力制限の範囲内となるよう該運転指令を修正すると共に該修正した運転指令を用いて前記発電手段および前記電動機を運転制御する手段である

動力出力装置。

4 . 請求項 3記載の動力出力装置であって、

前記運転制御手段は、前記運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における入力制限の範囲を超えるときには、前記発電手段の運転指令を該入力制限の範囲内に近づく方向で修正し、前記運転指令による前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における出力制限の範囲を超えるときには、前記電動機の運転指令を該出力制限の範囲内に近づく方向で修正する手段である

ハイプリッド装置。

5 . 請求項 4記載の動力出力装置であって、

前記運転制御手段は、前記電動機の運転指令を前記出力制限の範囲内に近づく方向で修正する際には該電動機による発電が行なわれない範囲内で修正する手段である

動力出力装置。

6 . 請求項 5記載の動力出力装置であって、

前記運転制御手段は、前記電動機による発電が行なわれない範囲内で該電動機の運転指令を修正しても前記発電手段および前記電動機の運転が前記入出力制限における出力制限の範囲を超えるときには前記発電手段の運転指令を該出力制限の範囲内に近づく方向で修正する手段である動力出力装置。

7 . 請求項 4記載の動力出力装置であって、

前記発電手段は、内燃機関を備え、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する手段であり、

前記主制御手段は、前記運転制御手段が前記発電手段の運転指令を前記入力制限の範囲内に近づく方向で修正したときには、前記内燃機関からの出力が小さくなる方向で該内燃機関を運転制御する手段である動力出力装置。

8 . 請求項 1 ないし 6いずれか記載の動力出力装置であって、

前記発電手段は、内燃機関を備え、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する手段である

動力出力装置。

9 . 請求項 7または 8記載の動力出力装置であって、

前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段を備える手段である

動力出力装置。

1 0 . 請求項 9記載の動力出力装置であって、

前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との 3軸に接続され該 3軸のうちのいずれか 2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する 3軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である

動力出力装置。

1 1 . 請求項 9記載の動力出力装置であって、

前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第 1 の回転子と前記駆動軸に接続された第 2の回転子とを有し、該第 1の回転子と該第 2の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である動力出力装置。

1 2 . 請求項 1ないし 6いずれか記載の動力出力装置であって、前記発電手段は、燃料電池を有する燃料電池装置である

動力出力装置。

1 3 . 動力を出力する動力出力装置であって、

動力源として内燃機関と、

駆動用の動力を出力可能な電動機と、

前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、

駆動に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に対して前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関を運転制御すると共に前記電動機の運転指令を作成する主制御手段と、

前記主制御手段から入力した運転指令に基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する運転制御手段と、

を備える動力出力装置。

1 4 . 請求項 1 3記載の動力出力装置であって、

前記運転制御手段は、前記電動機の運転状態を入力すると共に該運転状態と前記運転指令とに基づいて該運転指令による前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲内となるか否かを検証し、該運転指令による前記電動機の運転が前記入出力制限の範囲外となるときには該入出力制限の範囲内となるよう該運転指令を修正する手段である

動力出力装置。

1 5 . 請求項 1ないし 1 4いずれか記載の動力出力装置を駆動源として搭載する車両。

1 6 . 燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第 1 の制御部と前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、

前記第 1の制御部により、駆動に要求される要求動力を設定し、該設定した要求動力と前記第 2の制御部に入力された前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成し、

前記第 2の制御部により、前記第 1の制御部により作成された運転指令と前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する動力出力装置の制御方法。

1 7 . 動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第 1の制御部と前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、

前記第 1の制御部により、駆動に要求される要求動力を設定し、該設定した要求動力と前記第 2の制御部に入力された前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関の運転指令と前記電動機の運転指令とを作成し、

前記第 2の制御部により、前記第 1の制御部により作成された前記電動機の運転指令と前記電動機の運転状態とに基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御する

動力出力装置の制御方法。

1 8 . 燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第 1 の制御部と前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第 1 の制御部の制御プログラムであつて、

駆動に要求される要求動力を設定するモジュールと、

前記第 2の制御部から前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、

前記設定した要求動力と前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成するモジュールと、

前記作成した前記発電手段および前記電動機の運転指令を前記第 2の制御部に送信するモジュールと、

を備える制御プログラム。

1 9 . 燃料の供給を受けて発電する発電手段と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記発電手段および前記電動機の運転指令を作成する第 1の制御部と前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記発電手段と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第 2の制御部の制御プログラムであって、

前記第 1の制御部から前記発電手段および前記電動機の運転指令を入力するモジュールと、

前記発電手段および前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転指令と前記入力した前記発電手段および前記電動機の運転状態とに基づいて前記発電手段および前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するモ 37 ジュールと、

を備える制御プログラム。

2 0 . 動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、第 1の制御部と前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第 1の制御部の制御プログラムであつて、

駆動に要求される要求動力を設定するモジュールと、

前記第 2の制御部から前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、前記設定した要求動力と前記入力した前記電動機の運転状態とに基づいて前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関の運転指令と前記電動機の運転指令とを作成するモジュールと、

前記作成した前記電動機の運転指令を前記第 2の制御部に送信するモジユーリレと、

を備える制御プログラム。

2 1 . 動力源として内燃機関と、駆動用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記電動機の運転指令を作成する第 1の制御部と前記電動機の運転状態を入力可能な第 2の制御部とを含む複数の制御部を有し前記内燃機関と前記電動機と前記蓄電手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置における前記第 2の制御部の制御プログラムであって、

前記第 1の制御部から前記電動機の運転指令を入力するモジュールと、前記電動機の運転状態を入力するモジュールと、

前記入力した前記電動機の運転指令と前記入力した前記電動機の運転状態とに基づいて前記電動機を前記蓄電手段の入出力制限の範囲で運転制御するモジュールと、を備える制御プログラム