WO2006070880A1 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御装置、動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

　モータと駆動軸とに介在する変速機のギヤの状態をスムーズに切り替えるためにモータのトルク変更が要求され（Ｓ１７０）、このトルク変更がバッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で行なうことができないときには（Ｓ２００）、もう一つのモータのトルク指令Ｔｍ１＊をバッテリの入出力制限の範囲内となるよう再設定すると共に（Ｓ２１０，Ｓ２５０）、エンジンの回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊程度となるよう要求パワーＰｅ＊も変更する（Ｓ２３０，Ｓ２７０）。これにより、変速機のギヤの状態の切り替えをスムーズに行なうことができる。                                                                                 

Description

明 細 書

動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御 装置、動力出力装置の制御方法

技術分野

[0001] 本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制 御装置、動力出力装置の制御方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、この種の動力出力装置としては、遊星歯車の 3つの回転要素にエンジンのク ランクシャフトと発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸とを接続すると共に駆動 軸に変速機を介して電動機を接続するものが提案されている (例えば、特許文献 1参 照)。この装置では、変速機の変速中に駆動軸に出力すべき出力トルクを保持するよ うエンジンの出力や発電機のトルクを補正している。

特許文献 1：特開 2004— 203220号公報

発明の開示

[0003] ところで、こうした動力出力装置では、発電機や電動機と電力をやりとりする二次電 池などの蓄電装置を備えるが、冷間期などに蓄電装置の入出力が制限されたときに は変速機の変速をスムーズに行なうことができな 、場合が生じる。蓄電装置の入出力 が制限されるときに駆動軸に出力すべき出力トルクを保持するようエンジンの出力や 発電機のトルクを補正すると、この補正に伴って蓄電装置に入出力される電力が入 出力制限の範囲外となる場合がある。この場合、蓄電装置の入出力制限を無視して 変速機の変速を実行すれば蓄電手段の過大な電力による充放電が行なわれること になり、蓄電装置の入出力制限の範囲内で変速機の変速を実行すれば駆動軸に出 力すべき出力トルクを保持することができな 、。

[0004] 本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御 装置、動力出力装置の制御方法は、二次電池などの蓄電装置の入出力が制限され ているときでもスムーズに変速機の変速を行なうことを目的の一つとする。また、本発 明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御装置、 動力出力装置の制御方法は、二次電池などの蓄電装置の入出力が制限されている ときに変速機の変速を行なうときでも要求動力に基づく動力を駆動軸に出力すること を目的の一つとする。

[0005] 本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御 装置、動力出力装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために 以下の手段を採った。

[0006] 本発明の動力出力装置は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内 燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力 を伴って前記内燃機関力 の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力 動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆 動軸との間で変速比の変更を伴って動力の伝達が可能な変速伝達手段と、前記電 力動力入出力手段と前記電動機との電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動 軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、前記変速伝達手段の変 速比の変更を前記電動機からの動力の変更補正を伴って行なう際に、前記設定され た要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力しながら前記電動機からの動力の変 更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で行なうことが可能な制限不要変更 時には前記電動機からの動力の変更補正を伴って前記変速伝達手段の変速比の 変更が行なわれると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出 力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝 達手段とを制御し、前記設定された要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力しな 力 前記電動機力もの動力の変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で 行なうことが不能な制限必要変更時には前記電力動力入出力手段による電力の入 出力を調整することにより前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記電動機から の動力の変更補正を伴って前記変速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に 前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機 関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する制御 手段と、を備える要旨とする。

[0007] この本発明の動力出力装置では、電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速比 の変更を伴って動力の伝達が可能な変速伝達手段の変速比の変更を電動機からの 動力の変更補正を伴って行なう際に、駆動軸に出力すべき要求動力に基づく動力を 駆動軸に出力しながら電動機力 の動力の変更補正を電力動力入出力手段と電動 機との電力のやりとりが可能な蓄電手段の入出力制限の範囲内で行なうことが可能 な制限不要変更時には電動機からの動力の変更補正を伴って変速伝達手段の変 速比の変更が行なわれると共に要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内 燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを制御し、要求動力に基 づく動力を駆動軸に出力しながら電動機力 の動力の変更補正を蓄電手段の入出 力制限の範囲内で行なうことが不能な制限必要変更時には電力動力入出力手段に よる電力の入出力を調整することにより蓄電手段の入出力制限の範囲内で電動機か らの動力の変更補正を伴って変速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に要 求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電 動機と変速伝達手段とを制御する。これにより、要求動力に基づく動力を駆動軸に出 力しながら電動機力 の動力の変更補正を蓄電手段の入出力制限の範囲内で行な うことができない制限必要変更時でも、変速伝達手段の変速比の変更をスムーズに 行なうことができると共に要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。こ こで、変速伝達手段は、少なくとも 2段以上の有段変速機であるものとすることもでき る。

こうした本発明の動力出力装置において、前記設定された要求動力に基づいて前 記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段を備え、前記制 御手段は、前記制限不要変更時には前記目標動力に基づく動力が前記内燃機関 力 出力されるよう制御し、前記制限必要変更時には前記設定された目標動力の前 記蓄電手段の入出力制限の範囲内となる方向への変更を伴って調整された動力が 前記内燃機関から出力されるよう制御する手段であるものとすることもできる。制限必 要変更時には、内燃機関力 出力すべき目標動力の蓄電手段の入出力制限の範囲 内となる方向への変更を伴うから、変速伝達手段の変速比の変更をスムーズに行な うことができる。この場合、前記制御手段は、前記制限必要変更時には前記内燃機 関のトルクの変更を伴って制御する手段であるものとすることもできるし、前記制限必 要変更時には前記内燃機関の回転数の変更を伴って制御する手段であるものとす ることちでさる。

[0009] また、本発明の動力出力装置において、前記設定された要求動力に基づいて前記 内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する目標パワー設定手段を備え、前記 制御手段は、前記制限不要変更時には前記目標パワーに基づくパワーが前記内燃 機関から出力されるよう制御し、前記制限必要変更時には前記内燃機関の回転数の 変更を伴って前記設定された目標パワーに基づくパワーが前記蓄電手段の入出力 制限の範囲内で前記内燃機関力 出力されるよう制御する手段であるものとすること もできる。制限必要変更時には、内燃機関力 出力すべき目標パワーの蓄電手段の 入出力制限の範囲内となる方向への変更を伴うから、変速伝達手段の変速比の変 更をスムーズに行なうことができる。この場合、前記制御手段は、前記制限必要変更 時には、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標パワーに基づく目標回転数 に至るまでは前記内燃機関の回転数の変更を伴って前記設定された目標パワーに 基づくパワーが前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関力 出力され るよう制御し、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標パワーに基づく目標回 転数に至った以降は前記設定された目標パワーの前記蓄電手段の入出力制限の範 囲内となる方向への変更を伴ったパワーが前記内燃機関力 出力されるよう制御す る手段であるものとすることもできる。こうすれば、変速伝達手段の変速比の変更の際 における目標パワーの変更を小さくすることができ、変速比の変更後の動力の出力を よりスムーズに行なうことができる。

[0010] さらに、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記制限必要変更時 に前記電動機力 の動力の変更補正として該電動機のトルクの値 0方向への補正を 行なうときには、前記電力動力入出力手段のトルクを値 0方向へ調整するよう制御す る手段であるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記制限必要変 更時に前記電動機力 の動力の変更補正として該電動機のトルクの値 0方向への補 正を行なうときには、前記内燃機関の回転数の増加を伴って制御する手段であるも のとすることちでさる。

[0011] あるいは、本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記 内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第 3の軸との 3軸に接続され該 3軸のうちいずれか 2軸に入出力した動力に基づ 、て残余の軸に動力を入出力する 3軸式動力入出力 手段と、前記第 3の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとするこ ともできるし、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第 1の回転子と前記駆動軸に 取り付けられた第 2の回転子とを備え、該第 1の回転子と該第 2の回転子との電磁作 用による電力の入出力を伴って該内燃機関力もの動力の少なくとも一部を該駆動軸 に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基 本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、前記内燃 機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機 関力 の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、 動力を入出力可能な電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速比 の変更を伴って動力の伝達が可能な変速伝達手段と、前記電力動力入出力手段と 前記電動機との電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に出力すべき要求 動力を設定する要求動力設定手段と、前記変速伝達手段の変速比の変更を前記電 動機力 の動力の変更補正を伴って行なう際に、前記設定された要求動力に基づく 動力を前記駆動軸に出力しながら前記電動機からの動力の変更補正を前記蓄電手 段の入出力制限の範囲内で行なうことが可能な制限不要変更時には前記電動機か らの動力の変更補正を伴って前記変速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共 に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃 機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御し、前 記設定された要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力しながら前記電動機から の動力の変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で行なうことが不能な制 限必要変更時には前記電力動力入出力手段による電力の入出力を調整することに より前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記電動機力 の動力の変更補正を伴 つて前記変速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に前記設定された要求動 力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出 力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する制御手段と、を備える動力出 力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。

[0013] この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭 載するから、本発明の動力出力装置の奏する効果、例えば、要求動力に基づく動力 を駆動軸に出力しながら電動機力 の動力の変更補正を蓄電手段の入出力制限の 範囲内で行なうことができない制限必要変更時でも、変速伝達手段の変速比の変更 をスムーズに行なうことができると共に要求動力に基づく動力を駆動軸に出力するこ 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。

[0014] 本発明の動力出力装置の制御装置は、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆 動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関力 の動力の少なく とも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な 電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力 の伝達が可能な変速伝達手段と、前記電力動力入出力手段と前記電動機との電力 のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御装置であって、前記駆 動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、前記変速伝達手段の 変速比の変更を前記電動機からの動力の変更補正を伴って行なう際に、前記設定さ れた要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力しながら前記電動機からの動力の 変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で行なうことが可能な制限不要変 更時には前記電動機からの動力の変更補正を伴って前記変速伝達手段の変速比 の変更が行なわれると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に 出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速 伝達手段とを制御し、前記設定された要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力し ながら前記電動機からの動力の変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で 行なうことが不能な制限必要変更時には前記電力動力入出力手段による電力の入 出力を調整することにより前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記電動機から の動力の変更補正を伴って前記変速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に 前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機 関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する制御 手段と、を備えることを要旨とする。 [0015] この本発明の動力出力装置の制御装置では、電動機の回転軸と前記駆動軸との 間で変速比の変更を伴って動力の伝達が可能な変速伝達手段の変速比の変更を 電動機力もの動力の変更補正を伴って行なう際に、駆動軸に出力すべき要求動力 に基づく動力を駆動軸に出力しながら電動機力 の動力の変更補正を電力動力入 出力手段と電動機との電力のやりとりが可能な蓄電手段の入出力制限の範囲内で 行なうことが可能な制限不要変更時には電動機力 の動力の変更補正を伴って変 速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に要求動力に基づく動力が駆動軸に 出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを制御し 、要求動力に基づく動力を駆動軸に出力しながら電動機からの動力の変更補正を蓄 電手段の入出力制限の範囲内で行なうことが不能な制限必要変更時には電力動力 入出力手段による電力の入出力を調整することにより蓄電手段の入出力制限の範囲 内で電動機からの動力の変更補正を伴って変速伝達手段の変速比の変更が行なわ れると共に要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入 出力手段と電動機と変速伝達手段とを制御する。これにより、要求動力に基づく動力 を駆動軸に出力しながら電動機力 の動力の変更補正を蓄電手段の入出力制限の 範囲内で行なうことができない制限必要変更時でも、変速伝達手段の変速比の変更 をスムーズに行なうことができると共に要求動力に基づく動力を駆動軸に出力するこ とがでさる。

[0016] 本発明の動力出力装置の制御方法は、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆 動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関力 の動力の少なく とも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な 電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力 の伝達が可能な変速伝達手段と、前記電力動力入出力手段と前記電動機との電力 のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、前記変 速伝達手段の変速比の変更を前記電動機からの動力の変更補正を伴って行なう際 に、前記駆動軸に要求される要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力しながら前 記電動機からの動力の変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で行なうこ とが可能な制限不要変更時には前記電動機からの動力の変更補正を伴って前記変 速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に前記要求動力に基づく動力が前記 駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と 前記変速伝達手段とを制御し、前記要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力し ながら前記電動機からの動力の変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で 行なうことが不能な制限必要変更時には前記電力動力入出力手段による電力の入 出力を調整することにより前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記電動機から の動力の変更補正を伴って前記変速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に 前記要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電 力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する、ことを要旨とす る。

この本発明の動力出力装置の制御方法では、電動機の回転軸と前記駆動軸との 間で変速比の変更を伴って動力の伝達が可能な変速伝達手段の変速比の変更を 電動機力もの動力の変更補正を伴って行なう際に、駆動軸に出力すべき要求動力 に基づく動力を駆動軸に出力しながら電動機力 の動力の変更補正を電力動力入 出力手段と電動機との電力のやりとりが可能な蓄電手段の入出力制限の範囲内で 行なうことが可能な制限不要変更時には電動機力 の動力の変更補正を伴って変 速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に要求動力に基づく動力が駆動軸に 出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを制御し 、要求動力に基づく動力を駆動軸に出力しながら電動機からの動力の変更補正を蓄 電手段の入出力制限の範囲内で行なうことが不能な制限必要変更時には電力動力 入出力手段による電力の入出力を調整することにより蓄電手段の入出力制限の範囲 内で電動機からの動力の変更補正を伴って変速伝達手段の変速比の変更が行なわ れると共に要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入 出力手段と電動機と変速伝達手段とを制御する。これにより、要求動力に基づく動力 を駆動軸に出力しながら電動機力 の動力の変更補正を蓄電手段の入出力制限の 範囲内で行なうことができない制限必要変更時でも、変速伝達手段の変速比の変更 をスムーズに行なうことができると共に要求動力に基づく動力を駆動軸に出力するこ とがでさる。 図面の簡単な説明

[0018] [図 1]本発明の一実施例であるハイブリッド自動車 20の構成の概略を示す構成図で ある。

[図 2]変速機 60の構成の一例を示す説明図である。

[図 3]実施例のハイブリッド用電子制御ユニット 70により実行される駆動制御ルーチ ンの一例の前半部分を示すフローチャートである。

[図 4]実施例のハイブリッド用電子制御ユニット 70により実行される駆動制御ルーチ ンの一例の後半部分を示すフローチャートである。

[図 5]バッテリ 50における電池温度 Tbと入出力制限 Win, Woutとの関係の一例を示 す説明図である。

[図 6]バッテリ 50の残容量（SOC)と入出力制限 Win, Woutの補正係数との関係の 一例を示す説明図である。

[図 7]要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。

[図 8]エンジン 22の動作ラインの一例と目標回転数 Ne *および目標トルク Te *を設 定する様子を示す説明図である。

[図 9]動力分配統合機構 30の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を 示す説明図である。

[図 10]ノ、イブリツド用電子制御ユニット 70により実行される切替処理ルーチンの一例 を示すフローチャートである。

[図 11]変速機 60の共線図の一例を示す説明図である。

[図 12]変速機 60を Loギヤの状態力も Hiギヤの状態に切り替える際にトルク変更要 求がなされたときのモータ MG2の回転数 Nm2やトルク Tm2,モータ MG1のトルク T ml,エンジン 22の回転数 Ne,要求パワー Pe *の時間変化の一例を模式的に示す 説明図である。

[図 13]変形例のハイブリッド自動車 120の構成の概略を示す構成図である。

[図 14]変形例のハイブリッド自動車 220の構成の概略を示す構成図である。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。図 1は、本 発明の一実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車 20の構成の概 略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車 20は、図示するように、ェンジ ン 22と、エンジン 22の出力軸としてのクランクシャフト 26にダンバ 28を介して接続さ れた 3軸式の動力分配統合機構 30と、動力分配統合機構 30に接続された発電可能 なモータ MG1と、変速機 60を介して動力分配統合機構 30に接続されたモータ MG 2と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット 70とを備 える。

[0020] エンジン 22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する 内燃機関であり、エンジン 22の運転状態を検出する各種センサ力 信号を入力する エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジン ECUという） 24により燃料噴射制御や 点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジン ECU24は 、ノ、イブリツド用電子制御ユニット 70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット 70からの制御信号によりエンジン 22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン 22 の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット 70に出力する。

[0021] 動力分配統合機構 30は、外歯歯車のサンギヤ 31と、このサンギヤ 31と同心円上 に配置された内歯歯車のリングギヤ 32と、サンギヤ 31に嚙合すると共にリングギヤ 3 2に嚙合する複数のピ-オンギヤ 33と、複数のピ-オンギヤ 33を自転かつ公転自在 に保持するキャリア 34とを備え、サンギヤ 31とリングギヤ 32とキャリア 34とを回転要 素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構 3 0は、キャリア 34にはエンジン 22のクランクシャフト 26が、サンギヤ 31にはモータ MG 1力 リングギヤ 32には変速機 60を介してモータ MG2がそれぞれ連結されており、 モータ MG1が発電機として機能するときにはキャリア 34から入力されるエンジン 22 力もの動力をサンギヤ 31側とリングギヤ 32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータ MG1が電動機として機能するときにはキャリア 34から入力されるエンジン 22からの 動力とサンギヤ 31から入力されるモータ MG1からの動力を統合してリングギヤ 32に 出力する。リングギヤ 32は、ギヤ機構 37およびデフアレンシャルギヤ 38を介して車両 前輪の駆動輪 39a, 39bに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ 32に出 力された動力は、ギヤ機構 37およびデフアレンシャルギヤ 38を介して駆動輪 39a, 3 9bに出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構 30に接 続される 3軸は、キャリア 34に接続されたエンジン 22の出力軸であるクランクシャフト 26,サンギヤ 31に接続されモータ MG1の回転軸となるサンギヤ軸 31aおよびリング ギヤ 32に接続されると共に駆動輪 39a, 39bに機械的に接続された駆動軸としてのリ ングギヤ軸 32aとなる。

[0022] モータ MG1およびモータ MG2は、共に発電機として駆動することができると共に 電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ 41 , 42を介してバッテリ 50と電力のやりとりを行なう。インバータ 41, 42とノ ッテリ 50とを 接続する電力ライン 54は、各インバータ 41, 42が共用する正極母線および負極母 線として構成されており、モータ MG1, MG2の一方で発電される電力を他のモータ で消費することができるようになつている。したがって、ノ ッテリ 50は、モータ MG1, MG2から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータ M G1とモータ MG2とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、ノ ッテリ 50は充放 電されない。モータ MG1, MG2は、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータ E CUという） 40により駆動制御されている。モータ ECU40には、モータ MG1, MG2 を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ MG1, MG2の回転子の回転位 置を検出する回転位置検出センサ 43, 44からの信号や図示しない電流センサにより 検出されるモータ MG1, MG2に印加される相電流などが入力されており、モータ E CU40からは、インバータ 41, 42へのスイッチング制御信号が出力されている。モー タ ECU40は、回転位置検出センサ 43, 44から入力した信号に基づいて図示しない 回転数算出ルーチンによりモータ MG1, MG2の回転子の回転数 Nml, Nm2を計 算している。モータ ECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット 70と通信しており、ハ イブリツド用電子制御ユニット 70からの制御信号によってモータ MG1, MG2を駆動 制御すると共に必要に応じてモータ MG 1 , MG2の運転状態に関するデータをノヽィ ブリツド用電子制御ユニット 70に出力する。

[0023] 変速機 60は、モータ MG2の回転軸 48とリングギヤ軸 32aとの接続および接続の解 除を行なうと共に両軸の接続をモータ MG2の回転軸 48の回転数を 2段に減速してリ ングギヤ軸 32aに伝達するよう構成されている。変速機 60の構成の一例を図 2に示 す。この図 2に示す変速機 60は、ダブルビ-オンの遊星歯車機構 60aとシングルピ 二オンの遊星歯車機構 60bと二つのブレーキ Bl, B2とにより構成されている。ダブ ルビ-オンの遊星歯車機構 60aは、外歯歯車のサンギヤ 61と、このサンギヤ 61と同 心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ 62と、サンギヤ 61に嚙合する複数の第 1 ピニォ

ンギヤ 63aと、この第 1ピ-オンギヤ 63aに嚙合すると共にリングギヤ 62に嚙合する複 数の第 2ピ-オンギヤ 63bと、複数の第 1ピ-オンギヤ 63aおよび複数の第 2ピ-オン ギヤ 63bを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア 64とを備えており、サンギ ャ 61はブレーキ B1のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになって いる。シングルピ-オンの遊星歯車機構 60bは、外歯歯車のサンギヤ 65と、このサン ギヤ 65と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ 66と、サンギヤ 65に嚙合する と共にリングギヤ 66に嚙合する複数のピ-オンギヤ 67と、複数のピ-オンギヤ 67を 自転かつ公転自在に保持するキャリア 68とを備えており、サンギヤ 65はモータ MG2 の回転軸 48に、キャリア 68はリングギヤ軸 32aにそれぞれ連結されていると共にリン グギヤ 66はブレーキ B2のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるように なって 、る。ダブルピ-オンの遊星歯車機構 60aとシングルピ-オンの遊星歯車機 構 60bとは、リングギヤ 62とリングギヤ 66、キャリア 64とキャリア 68とによりそれぞれ連 結されている。変速機 60は、ブレーキ Bl, B2を共にオフとすることによりモータ MG 2の回転軸 48をリングギヤ軸 32aから切り離すことができ、ブレーキ B1をオフとすると 共にブレーキ B2をオンとしてモータ MG2の回転軸 48の回転を比較的大きな減速比 で減速してリングギヤ軸 32aに伝達し (以下、この状態を Loギヤの状態という）、ブレ ーキ B1をオンとすると共にブレーキ B2をオフ状態としてモータ MG2の回転軸 48の 回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸 32aに伝達する（以下、この状態 を Hiギヤの状態という）。なお、ブレーキ Bl, B2を共にオンとする状態は回転軸 48 やリングギヤ軸 32aの回転を禁止するものとなる。

ノ ッテリ 50は、ノ ッテリ用電子制御ユニット（以下、ノ ッテリ ECUという） 52によって 管理されている。ノ ッテリ ECU52には、ノ ッテリ 50を管理するのに必要な信号、例え ば，ノ ッテリ 50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，ノ ッテリ 50の出力端子に接続された電力ライン 54に取り付けられた図示しない電流セ ンサからの充放電電流，ノ ッテリ 50に取り付けられた図示しない温度センサ力もの電 池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ 50の状態に関するデータを通 信によりハイブリッド用電子制御ユニット 70に出力する。なお、ノ ッテリ ECU52では、 バッテリ 50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基 づ ヽて残容量（SOC)も演算して!/ヽる。

[0025] ハイブリッド用電子制御ユニット 70は、 CPU72を中心とするマイクロプロセッサとし て構成されており、 CPU72の他に処理プログラムを記憶する ROM74と、データを 一時的に記憶する RAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える 。ハイブリッド用電子制御ユニット 70には、イダ-ッシヨンスィッチ 80からのイダ-ッシ ヨン信号，シフトレバー 81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ 82からのシ フトポジション SP,アクセルペダル 83の踏み込み量に対応したアクセル開度 Accを 検出するアクセルペダルポジションセンサ 84からのアクセル開度 Acc,ブレーキぺダ ル 85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ 86からのブレーキポ ジシヨン BP,車速センサ 88からの車速 Vなどが入力ポートを介して入力されている。 また、ハイブリッド用電子制御ユニット 70からは、変速機 60のブレーキ Bl, B2の図 示しないァクチユエータへの駆動信号やなどが出力ポートを介して出力されている。 なお、ハイブリッド用電子制御ユニット 70は、前述したように、エンジン ECU24ゃモ ータ ECU40,バッテリ ECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジン ECU 24やモータ ECU40,バッテリ ECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なって いる。

[0026] こうして構成された実施例のハイブリッド自動車 20は、運転者によるアクセルペダル 83の踏み込み量に対応するアクセル開度 Accと車速 Vとに基づいて駆動軸としての リングギヤ軸 32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求 動力がリングギヤ軸 32aに出力されるように、エンジン 22とモータ MG1とモータ MG2 とが運転制御される。エンジン 22とモータ MG1とモータ MG2の運転制御としては、 要求動力に見合う動力がエンジン 22から出力されるようにエンジン 22を運転制御す ると共にエンジン 22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構 30とモータ MG1とモータ MG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸 32aに出力されるようモ ータ MG1およびモータ MG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバ ッテリ 50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン 22から出力されるよう にエンジン 22を運転制御すると共にノ ッテリ 50の充放電を伴ってエンジン 22から出 力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構 30とモータ MG1とモータ MG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸 32aに出力されるようモー タ MG1およびモータ MG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン 22の運転を 停止してモータ MG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸 32aに出力するよ う運転制御するモータ運転モードなどがある。

[0027] 次に、実施例のハイブリッド自動車 20の動作、特にモータ MG2のトルク Tm2を変 更を伴って変速機 60の切り替えを行なう際の動作について説明する。図 3および図 4 は、実施例のノ、イブリツド用電子制御ユニット 70により実行される駆動制御ルーチン の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数 msec 毎）に繰り返し実行される。

[0028] 駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット 70の CPU72は 、まず、アクセルペダルポジションセンサ 84からのアクセル開度 Accや車速センサ 88 からの車速 V,エンジン 22の回転数 Ne,モータ MG1, MG2の回転数 Nml, Nm2 , バッテリ要求電力 Pb * , ノ ッテリ 50の入出力制限 Win, Woutなど制御に必要なデ ータを入力する処理を実行する（ステップ S100)。ここで、エンジン 22の回転数 Neは クランクシャフト 26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に 基づいて計算されたものをエンジン ECU24から通信により入力するものとした。モー タ MG1, MG2の回転数 Nml, Nm2は、回転位置検出センサ 43, 44により検出さ れるモータ MG1, MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータ E CU40から通信により入力するものとした。ノ ッテリ要求電力 Pb *は、ノ ッテリ 50の 残容量 (SOC)などに基づいてバッテリ ECU52によりバッテリ 50を充放電すべき電 力として設定されるものをバッテリ ECU52から通信により入力するものとした。ノ ッテ リ 50の入出力制限 Win, Woutは、電池温度 Tbに基づいて入出力制限 Win, Wout の基本値を設定し、ノ ッテリ 50の残容量 (SOC)に基づいて出力制限用補正係数と 入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限 Win, Woutの基本値に補正 係数を乗じて入出力制限 Win, Woutを設定することができる。図 5に電池温度 Tbと 入出力制限 Win, Woutとの関係の一例を示し、図 6にバッテリ 50の残容量（SOC) と入出力制限 Win, Woutの補正係数との関係の一例を示す。

[0029] こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度 Accと車速 Vとに基づいて車両 に要求されるトルクとして駆動輪 63a, 63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸 32aに出力すべき要求トルク Tr *とエンジン 22に要求される要求パワー Pe *とを設 定する（ステップ S 110)。要求トルク Tr*は、実施例では、アクセル開度 Accと車速 V と要求トルク Tr *との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとして ROM74に記 憶しておき、アクセル開度 Accと車速 Vとが与えられると記憶したマップ力も対応する 要求トルク Tr *を導出して設定するものとした。図 7に要求トルク設定用マップの一 例を示す。要求パワー Pe *は、設定した要求トルク Tr *にリングギヤ軸 32aの回転 数 Nrを乗じたものとバッテリ 50が要求する充放電要求パワー Pb *とロス Lossとの和 として計算することができる。なお、リングギヤ軸 32aの回転数 Nrは、車速 Vに換算係 数 kを乗じることによって求めたり、モータ MG2の回転数 Nm2を減速ギヤ 35のギヤ 比 Grで割ることによって求めることができる。

[0030] 続!、て、設定した要求パワー Pe *に基づ!/、てエンジン 22の目標回転数 Ne *と目 標トルク Te *とを設定する（ステップ S120)。この設定は、エンジン 22を効率よく動 作させる動作ラインと要求パワー Pe *とに基づいて目標回転数 Ne *と目標トルク Te *とを設定する。エンジン 22の動作ラインの一例と目標回転数 Ne *と目標トルク Te *とを設定する様子を図 8に示す。図示するように、 目標回転数 Ne *と目標トルク Te *は、動作ラインと要求パワー Pe * (Ne * XTe * )が一定の曲線との交点により求 めることができる。

[0031] 次に、設定した目標回転数 Ne *とリングギヤ軸 32aの回転数 Nr(Nm2ZGr)と動 力分配統合機構 30のギヤ比 pとを用いて次式（1)によりモータ MG1の目標回転数 Nml *を計算すると共に計算した目標回転数 Nml *と現在の回転数 Nmlとに基 づ!ヽて式（2)によりモータ MG1のトルク指令 Tml *を計算する（ステップ S130)。こ こで、式（1)は、動力分配統合機構 30の回転要素に対する力学的な関係式である。 動力分配統合機構 30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す 共線図を図 9に示す。図中、左の S軸はモータ MG1の回転数 Nmlであるサンギヤ 3 1の回転数を示し、 C軸はエンジン 22の回転数 Neであるキャリア 34の回転数を示し 、R軸はモータ MG2の回転数 Nm2に減速ギヤ 35のギヤ比 Grを乗じたリングギヤ 32 の回転数 Nrを示す。式（1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお 、 R軸上の 2つの太線矢印は、エンジン 22を目標回転数 Ne *および目標トルク Te * の運転ポイントで定常運転したときにエンジン 22から出力されるトルク Te *がリング ギヤ軸 32aに伝達されるトルクと、モータ MG2から出力されるトルク Tm2 *が減速ギ ャ 35を介してリングギヤ軸 32aに作用するトルクとを示す。また、式（2)は、モータ M G1を目標回転数 Nml *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（3)中、右辺第 2項の「kl」は比例項のゲインであり、右辺第 3項の「k2」は積 分項のゲインである。

[0032] Nml*=Ne*-(l+ p )/ p -Nm2/(Gr- ) (1)

Tml*=前回 Tml*+kl(Nml*— Nml)+k2 J (Nml*— Nml)dt (2)

[0033] こうしてモータ MG1の目標回転数 Nml *とトルク指令 Tml *とを計算すると、バッ テリ 50の出力制限 Woutと計算したモータ MG1のトルク指令 Tml *に現在のモータ MG1の回転数 Nmlを乗じて得られるモータ MG1の消費電力（発電電力）との偏差 をモータ MG2の回転数 Nm2で割ることによりモータ MG2から出力してもよいトルク の上下限としてのトルク制限 Tmax, Tminを次式（3)および式 (4)により計算すると 共に (ステップ S 140)、要求トルク Tr*とトルク指令 Tml *と動力分配統合機構 30 のギヤ比 pを用いてモータ MG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルク Tm2t mpを式（5)により計算し (ステップ S 150)、計算したトルク制限 Tmax, Tminで仮モ ータトルク Tm2tmpを制限してモータ MG2のトルク指令 Tm2 *を設定する（ステップ S160)。このようにモータ MG2のトルク指令 Tm2 *を設定することにより、駆動軸と してのリングギヤ軸 32aに出力する要求トルク Tr*を、バッテリ 50の入出力制限 Win , Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（5)は、前述 した図 9の共線図から容易に導き出すことができる。

[0034] Tmax= (Wout - Tml* · Nml)/Nm2 (3) Tmin=(Win-Tml*-Nml)/Nm2 (4)

Tm2tmp = (Tr* +Tml*/ p )/Gr (5)

[0035] こうしてモータ MG2のトルク指令 Tm2 *を設定すると、モータ MG2のトルクの変更 が要求されているか否かを判定する (ステップ S 170)。このトルク変更要求は、変速 機 60のギヤの状態を切り替える際に実行される切替処理により行なわれる。変速機 6 0のギヤの状態を切り替えて 、な 、ときや変速機 60のギヤの状態を切り替えて 、ると きでもモータ MG2のトルクの変更が必要ないときには、トルク変更要求はなされない から、設定したエンジン 22の目標回転数 Ne *と目標トルク Te *についてはエンジン ECU24に、モータ MG1, MG2のトルク指令 Tml * , Tm2 *についてはモータ EC U40にそれぞれ送信して (ステップ S290)、駆動制御ルーチンを終了する。 目標回 転数 Ne *と目標トルク Te *とを受信したエンジン ECU24は、エンジン 22が目標回 転数 Ne *と目標トルク Te *とによって示される運転ポイントで運転されるようにェン ジン 22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令 Tm 1 * , Tm2 *を受信したモータ ECU40は、トルク指令 Tml *でモータ MG1が駆動 されると共にトルク指令 Tm2 *でモータ MG2が駆動されるようインバータ 41, 42の スイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

[0036] 一方、トルク変更要求がなされているときには、変更が要求されたトルク (変更要求ト ルク） Trqを入力し (ステップ S 180)、入力した変更要求トルク Trqをモータ MG2のト ルク指令 Tm2 *に再設定する（ステップ S190)。ここで、変更要求トルク Trqは、変 速機 60のギヤの状態をスムーズに切り替える際のモータ MG2のトルクの上下限値（ Trl, Tr2)であり、図 10の切替処理ルーチンにより設定される。ここで、変速機 60の ギヤの状態の切替処理について図 10の切替処理ルーチンに基づき簡単に説明す る。

[0037] 切替処理ルーチンでは、まず、変速機 60のギヤ状態の切り替え方向を判定する（ ステップ S300)。 Loギヤの状態力も Hiギヤの状態への切り替えのときには、モータ MG2のトルク指令 Tm2 *を Loギヤの状態から Hiギヤの状態へスムーズに切り替え ることができるトルクとして設定された閾値 Trlと比較し (ステップ S310)、トルク指令 T m2 *が閾値 Trlより大きいときにはトルクダウン要求としてモータ MG2のトルク指令 Tm2 *を閾値 Trlの値に変更するトルク変更要求を出力する (ステップ S320)。この とき、変更要求トルク Trqに値 Trlが設定される。モータ MG2のトルク指令 Tm2 *が 閾値 Trl以下のときやトルク変更要求した後は、現在のモータ MG2の回転数 Nm2と 変速機 60のギヤ比 Glo, Ghiとにより次式（6)を用いて切り替え後のモータ MG2の 回転数 Nm2 *を計算する（ステップ S330)。そして、ブレーキ Bl, B2の半係合を伴 う作動を開始し (ステップ S340)、モータ MG2の回転数 Nm2が切り替え後の回転数 Nm2 *近傍に至るのを待って（ステップ S350, S360)、ブレーキ B1を完全にオンと すると共にブレーキ B2を完全にオフとして (ステップ S370)、駆動制御で用いる変速 機 60のギヤ比 Grに Hiギヤのギヤ比 Ghiを設定し (ステップ S380)、切替処理ルーチ ンを終了する。図 11に変速機 60の共線図の一例を示す。図中、 S1軸はダブルビ- オンの遊星歯車機構 60aのサンギヤ 61の回転数を示し、 Rl, R2軸はダブルピ-ォ ンの遊星歯車機構 60aおよびシングルピ-オンの遊星歯車機構 60bのリングギヤ 62 , 66の回転数を示し、 CI, C2軸はリングギヤ軸 32aの回転数であるダブルピ-オン の遊星歯車機構 60aおよびシングルピ-オンの遊星歯車機構 60bのキャリア 64, 68 の回転数を示し、 S2軸はモータ MG2の回転数であるシングルピ-オンの遊星歯車 機構 60bのサンギヤ 65の回転数を示す。図示するように、 Loギヤの状態では、ブレ ーキ B2がオンでブレーキ B1がオフとされている。この状態力もブレーキ B2をオフす ると、モータ MG2はリングギヤ軸 32aから切り離された状態となる。ブレーキ B1をフリ クシヨン係合すると、モータ MG2の回転数 Nm2を減少させることができる力 モータ MG2が電動機として機能しているときにはその回転数を増加しょうとするから、モー タ MG2のトルクが大きすぎると、ブレーキ B1の摩耗が著しくなつたり、モータ MG2の 回転数 Nm2を減少させることができなくなる。このため、実施例では、モータ MG2の トルクダウンを要求するのである。そして、モータ MG2の回転数 Nm2が Hiギヤの状 態の回転数 Nm2 *近傍になったときにブレーキ B1をフリクション係合力 完全にォ ンとすることにより、 Hiギヤの状態に切り替える。

[0038] Nm2* = Nm2 · Ghi/Glo (6)

[0039] 一方、 Hiギヤの状態から Loギヤの状態への切り替えのときには、モータ MG2のト ルク指令 Tm2 *を Hiギヤの状態力 Loギヤの状態へスムーズに切り替えることがで きるトルクとして設定された閾値 Tr2と比較し (ステップ S390)、トルク指令 Tm2 *が 閾値 Tr2より小さいときにはトルクアップ要求としてモータ MG2のトルク指令 Tm2 * を閾値 Tr2の値に変更するトルク変更要求を出力する (ステップ S400)。このとき、変 更要求トルク Trqに値 Tr2が設定される。モータ MG2のトルク指令 Tm2 *が閾値 Tr 2以上のときやトルク変更要求した後は、現在のモータ MG2の回転数 Nm2と変速機 60のギヤ比 Glo, Ghiとにより次式（7)を用いて切り替え後のモータ MG2の回転数 N m2 *を計算する（ステップ S410)。そして、ブレーキ Bl, B2の半係合を伴う作動を 開始し (ステップ S420)、モータ MG2の回転数 Nm2が切り替え後の回転数 Nm2 * 近傍に至るのを待って（ステップ S430, S440)、ブレーキ B2を完全にオンとすると共 にブレーキ B1を完全にオフとして (ステップ S450)、駆動制御で用いる変速機 60の ギヤ比 Grに Loギヤのギヤ比 Gloを設定し (ステップ S460)、切替処理ルーチンを終 了する。図 11に示すように、 Hiギヤの状態では、ブレーキ B1がオンでブレーキ B2が オフとされている。この状態力もブレーキ B1をオフすると、モータ MG2はリングギヤ 軸 32aから切り離された状態となる。ブレーキ B2をフリクション係合すると、モータ MG 2の回転数 Nm2を増加させることができる力 モータ MG2が発電機として機能してい るときにはその回転数を減少しょうとするから、モータ MG2のトルクが小さすぎると（ 負の値として大きすぎると）、ブレーキ B2の摩耗が著しくなつたり、モータ MG2の回 転数 Nm2を増加させることができなくなる。このため、実施例では、モータ MG2のト ルクアップを要求するのである。そして、モータ MG2の回転数 Nm2力Loギヤの状態 の回転数 Nm2 *近傍になったときにブレーキ B2をフリクション係合力も完全にオンと することにより、 Loギヤの状態に切り替える。

[0040] Nm2* = Nm2 · Glo/Ghi (7)

[0041] 図 3および図 4の駆動制御ルーチンに戻る。ステップ S 180で変更要求トルク Trqを 入力すると、変更要求トルク Trqがトルク制限 Tmax, Tminの範囲内にあるか否かを 判定する（ステップ S 200)。変更要求トルク Trqがトルク制限 Tmax, Tminの範囲内 にあるときには、モータ MG2のトルク指令 Tm2 *を変更要求トルク Trqに再設定して 駆動してもバッテリ 50の入出力制限 Win, Woutの範囲内で行なうことができると判 断し、再設定したモータ MG2のトルク指令 Tm2 *を含む各設定値をエンジン ECU 24やモータ ECU40に送信して（ステップ S 290)、駆動制御ルーチンを終了する。

[0042] 変更要求トルク Trqがトルク制限 Tminより小さいときには、モータ MG2のトルク指 令 Tm2 *を変更要求トルク Trqに再設定して駆動してもバッテリ 50の入力制限 Win の範囲内となるよう次式 (8)によりモータ MG1のトルク指令 Tml *を計算して再設定 し (ステップ S210)、エンジン 22の回転数 Neが目標回転数 Ne *力も所定回転数 α を減じたものより小さいことを確認して (ステップ S220)、再設定したモータ MG1, M G2のトルク指令 Tml * , Tm2 *を含む各設定値をエンジン ECU24やモータ ECU 40に送信して（ステップ S290)、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、エンジン 22 の回転数 Neが目標回転数 Ne *から所定回転数 aを減じたものより小さ!/ヽことを確 認するのは、モータ MG1のトルク指令 Tml *を再設定することによりエンジン 22の 回転数 Neが大きくなるため、その勢いによりエンジン 22の回転数 Neが目標回転数 Ne *を大きく上回るのを抑制するためである。

[0043] Tml* = (Win-Trq - Nm2)/Nml (8)

[0044] ステップ S220でエンジン 22の回転数 Neが目標回転数 Ne *から所定回転数 aを 減じたものより大きいときには、前回このルーチンで設定した要求パワー Pe *カもモ ータ MG2のトルク指令 Tm2 *を変更する分に相当するパワーを減じたものとして次 式（9)により要求パワー Pe *を計算して再設定すると共に (ステップ S230)、再設定 した要求パワー Pe *をエンジン 22の回転数 Neで除して目標トルク Te *を再設定し (ステップ S240)、再設定したモータ MG1, MG2のトルク指令 Tml * , Tm2 *や要 求パワー Pe * , 目標トルク Te *を含む各設定値をエンジン ECU24やモータ ECU4 0に送信して (ステップ S290)、駆動制御ルーチンを終了する。このように、要求パヮ 一 Pe *を小さくすることにより、モータ MG1のトルク指令 Tml *を小さく再設定して 駆動してもエンジン 22の回転数 Neの急上昇を抑制することができる。

[0045] Pe* =前回 Pe*- (Tmin- Trq) · Nm2 (9)

[0046] 変更要求トルク Trqがトルク制限 Tmaxより大きいときには、モータ MG2のトルク指 令 Tm2 *を変更要求トルク Trqに再設定して駆動してもバッテリ 50の出力制限 Wou tの範囲内となるよう次式（10)によりモータ MG1のトルク指令 Tml *を計算して再設 定し (ステップ S 250)、エンジン 22の回転数 Neが目標回転数 Ne *に所定回転数 α をカロえたものより大きいことを確認して (ステップ S260)、再設定したモータ MG1, M G2のトルク指令 Tml * , Tm2 *を含む各設定値をエンジン ECU24やモータ ECU 40に送信して（ステップ S290)、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、エンジン 22 の回転数 Neが目標回転数 Ne *に所定回転数 aを加えたものより大き!/ヽことを確認 するのは、モータ MG1のトルク指令 Tml *を再設定することによりエンジン 22の回 転数 Neが小さくなるため、その勢いによりエンジン 22の回転数 Neが目標回転数 Ne *を大きく下回るのを抑制するためである。

[0047] Tml* = (Wout-Trq - Nm2)/Nml (10)

[0048] ステップ S260でエンジン 22の回転数 Neが目標回転数 Ne *に所定回転数 aをカロ えたものより小さいときには、前回このルーチンで設定した要求パワー Pe *力もモー タ MG2のトルク指令 Tm2 *を変更する分に相当するパワーを増加したものとして次 式（11)により要求パワー Pe *を計算して再設定すると共に (ステップ S270)、再設 定した要求パワー Pe *をエンジン 22の回転数 Neで除して目標トルク Te *を再設定 し (ステップ S280)、再設定したモータ MG1, MG2のトルク指令 Tml * , Tm2 *や 要求パワー Pe * , 目標トルク Te *を含む各設定値をエンジン ECU24やモータ EC U40に送信して (ステップ S290)、駆動制御ルーチンを終了する。このように、要求 パワー Pe *を大きくすることにより、モータ MG1のトルク指令 Tml *を大きく再設定 して駆動してもエンジン 22の回転数 Neの急降下を抑制することができる。

[0049] Pe* =前回 Pe*+(Tmax- Trq) 'Nm2 (11)

[0050] 図 12は、変速機 60を Loギヤの状態力も Hiギヤの状態に切り替える際にトルク変更 要求がなされたときのモータ MG2の回転数 Nm2やトルク Tm2,モータ MG1のトル ク Tml,エンジン 22の回転数 Ne,要求パワー Pe *の時間変化の一例を模式的に 示す説明図である。時間 T1に変速機 60の切り替えが開始され、モータ MG2のトル ク Tm2がトルクダウンされると共にモータ MG1のトルク Tmlが大きくなるよう補正され る（ステップ S 190, S210)。したがって、エンジン 22の回転数 Neが上昇する。ェンジ ン 22の回転数 Neが目標回転数 Ne *から所定回転数 aを減じたものに至った時間 T2では、要求パワー Pe *の引き下げが行なわれるから（ステップ S230)、エンジン 2 2の回転数 Neの急上昇は抑制され、 目標回転数 Ne *程度に収束する。そして、変 速機 60のギヤの切り替えが終了した時間 T3にトルク変更要求が解除され、モータ M G2のトルク Tm2やモータ MG1のトルク Tml,要求パワー Pe *が通常の設定値に 戻される。以上、図 12を用いて変速機 60を Loギヤの状態力も Hiギヤの状態に切り 替える際にトルク変更要求がなされたときについて説明した力 変速機 60を Hiギヤ の状態力 Loギヤの状態に切り替える際にトルク変更要求がなされたときについても 同様である。

[0051] 以上説明した実施例のハイブリッド自動車 20によれば、要求トルク Tr *に基づくト ルクを駆動軸としてのリングギヤ軸 32aに出力しながら変速機 60のギヤの状態を切り 替える際にモータ MG2のトルク変更をバッテリ 50の入出力制限 Win, Woutの範囲 内で行なうことができないときでも、モータ MG1のトルク指令 Tml *を再設定するこ とにより、変速機 60のギヤの状態の切り替えをモータ MG2のトルク変更を伴って行 なうことができる。この結果、変速機 60のギヤの状態の切り替えをスムーズに行なうこ とができる。し力も、モータ MG1のトルク指令 Tml *の再設定に伴ってエンジン 22 の回転数 Neが目標回転数 Ne *を大きく上回りそうになったり下回りそうになったとき には要求パワー Pe *を変更するから、エンジン 22の回転数 Neの急上昇や急降下を 抑制することができる。この結果、変速機 60のギヤの状態の切り替え後の制御にスム ーズに移行することができる。

[0052] 実施例のハイブリッド自動車 20では、変速機 60のギヤの状態を切り替える際にモ ータ MG2のトルク変更をバッテリ 50の入出力制限 Win, Woutの範囲内で行なうこと ができないときには、モータ MG2のトルクを減少するときでも増加するときでもモータ MG1のトルク指令 Tml *を再設定するものとした力 モータ MG2のトルクを減少す るときだけにモータ MG1のトルク指令 Tml *を再設定するものとしてもよい。

[0053] 実施例のハイブリッド自動車 20では、モータ MG1のトルク指令 Tml *の再設定に 伴ってエンジン 22の回転数 Neが目標回転数 Ne *を大きく上回りそうになったり下回 りそうになったときには要求パワー Pe *を変更するものとした力 要求パワー Pe *を 変更しな!、ものとしても構わな！/、。

[0054] 実施例のハイブリッド自動車 20では、 Loギヤの状態力 Hiギヤの状態への切り替 えのときにモータ MG2のトルク指令 Tm2 *力 Loギヤの状態から Hiギヤの状態ヘス ムーズに切り替えることができるトルクとしての閾値 Trl以下の値となるようトルク変更 要求し、逆に、 Hiギヤの状態力も Loギヤの状態への切り替えのときにモータ MG2の トルク指令 Tm2 *が Hiギヤの状態力 Loギヤの状態へスムーズに切り替えることが できるトルクとしての閾値 Tr 2以上の値となるようトルクアップ要求するものとしたが、 H iギヤの状態力 Loギヤの状態への切り替えのときにはトルク変更要求巿内ものとし てもかまわない。また、 Hiギヤの状態力も Loギヤの状態への切り替えのときにもモー タ MG2のトルク指令 Tm2 *力Loギヤの状態から Hiギヤの状態へスムーズに切り替 えることができるトルクとしての閾値 Trl以下の値となるようトルク変更要求するものと してちよい。

[0055] 実施例のハイブリッド自動車 20では、ギヤの状態を Loギヤの状態と Hiギヤの状態 との 2段に切り替える変速機 60を用いたが、 3段以上の有段変速機を用いるものとし てもよい。また、変速機 60として無段変速機を用いるものとしても構わない。

[0056] 実施例のハイブリッド自動車 20では、モータ MG2の動力を減速ギヤ 35により変速 してリングギヤ軸 32aに出力するものとした力 図 13の変形例のハイブリッド自動車 1 20に例示するように、モータ MG2の動力をリングギヤ軸 32aが接続された車軸 (駆 動輪 39a, 39bが接続された車軸）とは異なる車軸（図 13における駆動輪 39c, 39d に接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

[0057] 実施例のハイブリッド自動車 20では、エンジン 22の動力を動力分配統合機構 30を 介して駆動輪 39a, 39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸 32aに出力するも のとしたが、図 14の変形例のハイブリッド自動車 220に例示するように、エンジン 22 のクランクシャフト 26に接続されたインナーロータ 232と駆動輪 39a, 39bに動力を出 力する駆動軸に接続されたアウターロータ 234とを有し、エンジン 22の動力の一部を 駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機 230を備える ちのとしてちよい。

[0058] 実施例では、エンジン 22とモータ MG1とモータ MG2と動力分配統合機構 30と変 速機 60とを備えるものとした力 こうした構成に限定されるものではなぐモータトルク の変更を伴って変速機の変更を行なうものであれば如何なる構成の自動車や動力 出力装置に適用するものとしてもょ 、。 [0059] 以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、 本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなぐ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。

産業上の利用可能性

[0060] 本発明は、動力出力装置および自動車の製造産業に利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、

内燃機関と、

前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って 前記内燃機関力 の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入 出力手段と、

動力を入出力可能な電動機と、

前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力の伝達が 可能な変速伝達手段と、

前記電力動力入出力手段と前記電動機との電力のやりとりが可能な蓄電手段と、 前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、 前記変速伝達手段の変速比の変更を前記電動機からの動力の変更補正を伴って 行なう際に、前記設定された要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力しながら前 記電動機からの動力の変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で行なうこ とが可能な制限不要変更時には前記電動機からの動力の変更補正を伴って前記変 速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に前記設定された要求動力に基づく 動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前 記電動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記設定された要求動力に基づく動力を 前記駆動軸に出力しながら前記電動機力 の動力の変更補正を前記蓄電手段の入 出力制限の範囲内で行なうことが不能な制限必要変更時には前記電力動力入出力 手段による電力の入出力を調整することにより前記蓄電手段の入出力制限の範囲内 で前記電動機からの動力の変更補正を伴って前記変速伝達手段の変速比の変更 が行なわれると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力さ れるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手 段とを制御する制御手段と、

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、

前記設定された要求動力に基づいて前記内燃機関力 出力すべき目標動力を設 定する目標動力設定手段を備え、

前記制御手段は、前記制限不要変更時には前記目標動力に基づく動力が前記内 燃機関力 出力されるよう制御し、前記制限必要変更時には前記設定された目標動 力の前記蓄電手段の入出力制限の範囲内となる方向への変更を伴って調整された 動力が前記内燃機関力 出力されるよう制御する手段である

動力出力装置。

[3] 前記制御手段は、前記制限必要変更時には前記内燃機関のトルクの変更を伴つ て制御する手段である請求項 2記載の動力出力装置。

[4] 前記制御手段は、前記制限必要変更時には前記内燃機関の回転数の変更を伴つ て制御する手段である請求項 2または 3記載の動力出力装置。

[5] 請求項 1記載の動力出力装置であって、

前記設定された要求動力に基づいて前記内燃機関力 出力すべき目標パワーを 設定する目標パワー設定手段を備え、

前記制御手段は、前記制限不要変更時には前記目標パワーに基づくパワーが前 記内燃機関力 出力されるよう制御し、前記制限必要変更時には前記内燃機関の回 転数の変更を伴って前記設定された目標パワーに基づくパワーが前記蓄電手段の 入出力制限の範囲内で前記内燃機関力 出力されるよう制御する手段である 動力出力装置。

[6] 前記制御手段は、前記制限必要変更時には、前記内燃機関の回転数が前記設定 された目標パワーに基づく目標回転数に至るまでは前記内燃機関の回転数の変更 を伴って前記設定された目標パワーに基づくパワーが前記蓄電手段の入出力制限 の範囲内で前記内燃機関力も出力されるよう制御し、前記内燃機関の回転数が前記 設定された目標パワーに基づく目標回転数に至った以降は前記設定された目標パ ヮ一の前記蓄電手段の入出力制限の範囲内となる方向への変更を伴ったパワーが 前記内燃機関から出力されるよう制御する手段である請求項 5記載の動力出力装置

[7] 前記制御手段は、前記制限必要変更時に前記電動機からの動力の変更補正とし て該電動機のトルクの値 0方向への補正を行なうときには、前記電力動力入出力手 段のトルクを値 0方向へ調整するよう制御する手段である請求項 1ないし 6いずれか 記載の動力出力装置。

[8] 前記制御手段は、前記制限必要変更時に前記電動機からの動力の変更補正とし て該電動機のトルクの値 0方向への補正を行なうときには、前記内燃機関の回転数 の増加を伴って制御する手段である請求項 7記載の動力出力装置。

[9] 前記変速伝達手段は、少なくとも 2段以上の有段変速機である請求項 1ないし 8い ずれか記載の動力出力装置。

[10] 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第 3の軸との 3軸に接続され該 3軸のうち 、ずれか 2軸に入出力した動力に基づ 、て残余の軸に 動力を入出力する 3軸式動力入出力手段と、前記第 3の軸に動力を入出力する発電 機とを備える手段である請求項 1な 、し 9 、ずれか記載の動力出力装置。

[11] 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第 1の回 転子と前記駆動軸に取り付けられた第 2の回転子とを備え、該第 1の回転子と該第 2 の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関力もの動力の少なく とも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項 1ないし 9いずれか記 載の動力出力装置。

[12] 請求項 1な!、し 1 、ずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に 連結されてなる自動車。

[13] 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力 を伴って前記内燃機関力 の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力 動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆 動軸との間で変速比の変更を伴って動力の伝達が可能な変速伝達手段と、前記電 力動力入出力手段と前記電動機との電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える 動力出力装置の制御装置であって、

前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、

前記変速伝達手段の変速比の変更を前記電動機からの動力の変更補正を伴って 行なう際に、前記設定された要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力しながら前 記電動機からの動力の変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で行なうこ とが可能な制限不要変更時には前記電動機からの動力の変更補正を伴って前記変 速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に前記設定された要求動力に基づく 動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前 記電動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記設定された要求動力に基づく動力を 前記駆動軸に出力しながら前記電動機力 の動力の変更補正を前記蓄電手段の入 出力制限の範囲内で行なうことが不能な制限必要変更時には前記電力動力入出力 手段による電力の入出力を調整することにより前記蓄電手段の入出力制限の範囲内 で前記電動機からの動力の変更補正を伴って前記変速伝達手段の変速比の変更 が行なわれると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力さ れるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手 段とを制御する制御手段と、

を備える制御装置。

内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力 を伴って前記内燃機関力 の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力 動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆 動軸との間で変速比の変更を伴って動力の伝達が可能な変速伝達手段と、前記電 力動力入出力手段と前記電動機との電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える 動力出力装置の制御方法であって、

前記変速伝達手段の変速比の変更を前記電動機からの動力の変更補正を伴って 行なう際に、前記駆動軸に要求される要求動力に基づく動力を前記駆動軸に出力し ながら前記電動機からの動力の変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で 行なうことが可能な制限不要変更時には前記電動機力 の動力の変更補正を伴つ て前記変速伝達手段の変速比の変更が行なわれると共に前記要求動力に基づく動 力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記 電動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記要求動力に基づく動力を前記駆動軸 に出力しながら前記電動機力 の動力の変更補正を前記蓄電手段の入出力制限の 範囲内で行なうことが不能な制限必要変更時には前記電力動力入出力手段による 電力の入出力を調整することにより前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記電 動機からの動力の変更補正を伴って前記変速伝達手段の変速比の変更が行なわれ ると共に前記要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と 前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する

動力出力装置の制御方法。