JP4038190B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法，駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法，駆動装置に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載し駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車並びに動力出力装置の制御方法，内燃機関からの動力を入力すると共に駆動軸に動力を出力する駆動装置に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、遊星歯車機構の各回転要素に内燃機関の出力軸，発電機の回転軸，駆動軸が接続されると共に変速機を介して駆動軸に電動機の回転軸が接続されたハイブリッド自動車に搭載された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、車速に応じて変速段を切り替わるよう変速機が駆動制御されている。
特開２００２−２２５５７８号公報

上述の動力出力装置では、車速に応じて変速段を切り替えることについては記載されているが、変速段を切り替える際に生じうる変速ショックの対処についての言及はない。この変速ショックは、特に電動機から駆動力を出力している状態で変速段を切り替えると大きく現れるため、変速段を切り替える際には電動機から出力する駆動力はできる限り小さくすることが望ましい。

ところで、上述した動力出力装置では、内燃機関と発電機と電動機の駆動制御として、発電機および電動機と電力をやり取りするバッテリの充放電量と駆動軸に要求される動力との和の動力を内燃機関から出力すべき動力として内燃機関を駆動制御し、内燃機関の駆動力の反力を発電機で受け持つと共にこれにより内燃機関から駆動軸に直接伝達される駆動力と電動機から駆動軸に出力される駆動力とが一致するよう発電機と電動機とを駆動制御し、内燃機関から出力すべき動力が効率が悪くなる領域にあるときには内燃機関の運転を停止して電動機から駆動軸に出力される駆動力が要求駆動力に一致するよう電動機を駆動制御することにより装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。このとき、バッテリの充放電量を調整して内燃機関から出力する動力を調整すれば、内燃機関から直接駆動軸に伝達される駆動力を調整することができるから、電動機から出力する駆動力を小さくすることができ、変速ショックを抑制することができる。しかしながら、こうしたバッテリの充放電量の調整による内燃機関から出力すべき動力の調整によりこの動力が内燃機関の効率の悪い領域となって変速段の切替の最中に内燃機関の運転が一時的に停止される場合ある。このときの内燃機関の一時的な停止は変速段を変更する間の短時間のうちに行なわれるから、内燃機関の停止と再始動が短時間のうちに行なわれて運転者に違和感を与える場合が生じる。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法，駆動装置は、内燃機関の短時間の停止と再始動を回避しながら変速段を切り替える際のショックを抑制することを目的とする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
発電可能な電動機と、
変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力と前記蓄電手段の目標充放電量とに基づいて前記内燃機関に必要な機関目標動力を設定する機関目標動力設定手段と、
該設定された機関目標動力が所定の条件を満たしているときには前記内燃機関を運転し、該機関目標動力が該所定の条件を満たしていないときには該内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を駆動制御する機関運転停止制御手段と、
前記内燃機関の運転の最中に前記変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、前記要求駆動力に対応しながら前記電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう前記目標充放電量を調整し、該調整された目標充放電量に基づいて前記機関目標動力設定手段により設定された機関目標動力に拘わらず前記機関運転停止手段における前記内燃機関の停止を禁止して該設定された機関目標動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、該駆動制御した後に前記変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速比が変更された後に前記目標充放電量の調整と前記内燃機関の停止の禁止とを解除する変速時制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、内燃機関の運転の最中に変更可能な変速比をもって電動機の回転軸と駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、駆動軸に要求される要求駆動力に対応しながら電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう目標充放電量を調整し、調整された目標充放電量に基づいて設定された内燃機関の機関目標動力に拘わらず内燃機関の停止を禁止してこの設定された機関目標動力に基づく動力が内燃機関から出力されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、この駆動制御の後に変速比が変更されるよう変速伝達手段を駆動制御し、変速比が変更された後に目標充放電量の調整と内燃機関の停止の禁止とを解除する。従って、内燃機関の短時間の停止と再始動を回避しながら目標充放電量の調整により変速比を変更する際の変速ショックを抑制できる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記変速時制御手段は、前記内燃機関の停止を禁止している最中に前記要求駆動力と前記調整された目標充放電量とに基づいて前記機関目標動力設定手段により設定された機関目標動力が前記所定の条件を満たさなくなったときには、前記内燃機関をアイドリング運転する手段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、前記機関運転停止制御手段は、前記設定された機関目標動力が前記所定の条件を満たしているときには、該設定された機関目標動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、前記設定された機関目標動力が前記所定の条件を満たさなくなったときには、前記内燃機関を停止して前記電動機から前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記機関運転停止制御手段は、前記所定の条件として、前記設定された機関目標動力が所定動力よりも大きいときに前記内燃機関を運転し、該設定された機関目標動力が該所定動力以下となったときに該内燃機関の運転を停止する手段であるものとすることもできる。この場合、機関目標動力の増減に対してヒステリシスを持たせるものとしてもよい。

本発明の動力出力装置において、前記変速時制御手段は、前記目標充放電量の調整として、前記駆動軸に負の駆動力が出力されている最中に前記蓄電手段を充電すべき目標充放電量が設定されたとき、該充電を制限するよう該目標充放電量を調整する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸に負の駆動力、即ち制動力が出力されている最中にその出力を維持しながら電動機から出力すべき駆動力を小さくすることができ、その後に変速比を変更する際のショックを抑制することができる。

本発明の動力出力装置において、前記変速時制御手段は、前記目標充放電量の調整として、前記電力動力入出力手段からの動力の出力を伴って前記駆動軸に正の駆動力が出力されている最中に前記蓄電手段を充電すべき目標充放電量が設定されたとき、該充電を制限するよう該目標充放電量を調整する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電力動力入出力手段からの動力の出力を伴って駆動軸に正の駆動力が出力されている最中にその出力を維持しながら電動機から出力すべき駆動力を小さくすることができ、その後に変速比を変更する際のショックを抑制することができる。

本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸の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が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の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、電磁気的な作用に基づく電力と動力の入出力により該内燃機関から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、
上述の各態様のいずれか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、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、発電可能な電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力と前記蓄電手段の目標充放電量とに基づいて前記内燃機関に必要な機関目標動力を設定する機関目標動力設定手段と、該設定された機関目標動力が所定の条件を満たしているときには前記内燃機関を運転し、該機関目標動力が該所定の条件を満たしていないときには該内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を駆動制御する機関運転停止制御手段と、前記内燃機関の運転の最中に前記変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、前記要求駆動力に対応しながら前記電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう前記目標充放電量を調整し、該調整された目標充放電量に基づいて前記機関目標動力設定手段により設定された機関目標動力に拘わらず前記機関運転停止手段における前記内燃機関の停止を禁止して該設定された機関目標動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、該駆動制御した後に前記変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速比が変更された後に前記目標充放電量の調整と前記内燃機関の停止の禁止とを解除する変速時制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が備える効果と同様の効果、例えば、内燃機関の短時間の停止と再始動を回避しながら目標充放電量の調整により変速比を変更する際の変速ショックを抑制できる効果などを奏することができる。

本発明の駆動装置は、
内燃機関からの動力を入力すると共に駆動軸に動力を出力する駆動装置であって、
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により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
発電可能な電動機と、
変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力と前記蓄電手段の目標充放電量とに基づいて前記内燃機関に必要な機関目標動力を設定する機関目標動力設定手段と、
該設定された機関目標動力が所定の条件を満たしているときには前記内燃機関を運転し、該機関目標動力が該所定の条件を満たしていないときには該内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を駆動制御する機関運転停止制御手段と、
前記内燃機関の運転の最中に前記変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、前記要求駆動力に対応しながら前記電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう前記目標充放電量を調整し、該調整された目標充放電量に基づいて前記機関目標動力設定手段により設定された機関目標動力に拘わらず前記機関運転停止手段における前記内燃機関の停止を禁止して該設定された機関目標動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、該駆動制御した後に前記変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速比が変更された後に前記目標充放電量の調整と前記内燃機関の停止の禁止とを解除する変速時制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、内燃機関の運転の最中に変更可能な変速比をもって電動機の回転軸と駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、駆動軸に要求される要求駆動力に対応しながら電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう目標充放電量を調整し、調整された目標充放電量に基づいて設定された内燃機関の機関目標動力に拘わらず内燃機関の停止を禁止してこの設定された機関目標動力に基づく動力が内燃機関から出力されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、この駆動制御の後に変速比が変更されるよう変速伝達手段を駆動制御し、変速比が変更された後に目標充放電量の調整と内燃機関の停止の禁止とを解除する。従って、内燃機関の短時間の停止と再始動を回避しながら目標充放電量の調整により変速比を変更する際の変速ショックを抑制できる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、発電可能な電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求駆動力と前記蓄電手段の目標充放電量とに基づいて前記内燃機関に必要な機関目標動力を設定し、
（ｂ）該設定された機関目標動力が所定の条件を満たしているときには前記内燃機関を運転し、該機関目標動力が該所定の条件を満たしていないときには該内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を駆動制御し、
（ｃ）前記内燃機関の運転の最中に前記変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、前記要求駆動力に対応しながら前記電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう前記目標充放電量を調整し、該調整された目標充放電量に基づいて前記ステップ（ａ）により設定された機関目標動力に拘わらず前記ステップ（ｂ）における前記内燃機関の停止を禁止して該設定された機関目標動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、該駆動制御した後に前記変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速比が変更された後に前記目標充放電量の調整と前記内燃機関の停止の禁止とを解除する
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、内燃機関の運転の最中に変更可能な変速比をもって電動機の回転軸と駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、駆動軸に要求される要求駆動力に対応しながら電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう目標充放電量を調整し、調整された目標充放電量に基づいて設定された内燃機関の機関目標動力に拘わらず内燃機関の停止を禁止してこの設定された機関目標動力に基づく動力が内燃機関から出力されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、この駆動制御の後に変速比が変更されるよう変速伝達手段を駆動制御し、変速比が変更された後に目標充放電量の調整と内燃機関の停止の禁止とを解除する。従って、内燃機関の短時間の停止と再始動を回避しながら目標充放電量の調整により変速比を変更する際の変速ショックを抑制できる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、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ＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

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

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して変速機６０がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２やリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを計算している。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

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に伝達でき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、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニ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に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ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、サンギヤ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。シングルピニ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に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ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いる。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニ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Ｂ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２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）。ブレーキＢ１，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。ブレーキＢ１，Ｂ２のオンオフは、実施例では、図示しない油圧式のアクチュエータの駆動によりブレーキＢ１，Ｂ２に対して作用させる油圧を調節することにより行なわれている。

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

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。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Ｂ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。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やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

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

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、変速機６０の変速段を切り替える際の動作について説明する。図３は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，変速機６０の現在の減速比Ｇｒなどのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転数センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。残容量ＳＯＣは、電流センサにより検出されたバッテリ５０の充放電電流に基づいて演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、残容量ＳＯＣや電池温度などに基づいて設定されたものを入力するものとした。現在の減速比Ｇｒは、現在の変速機６０のギヤの状態に基づいて設定されたものを入力するものとした。

続いて、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｒ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると要求トルク設定用マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図４に要求トルク設定用のマップの一例を示す。要求パワーＰｒ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとして計算するものとした。なお、回転数Ｎｒは、例えば、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることにより計算したり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を現在の変速機６０の減速比Ｇｒで除することにより計算したりすることができる。

そして、入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣとアクセル開度Ａｃｃとに基づいてバッテリ５０が充放電すべき目標充放電量Ｐｃｈ＊を設定する（ステップＳ１２０）。なお、この目標充放電量Ｐｃｈ＊は、充電が正の値となり放電が負の値となるよう正負を定めた。

次に、変速機６０の変速要求がなされているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。変速機６０の変速要求は、Ｈｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切替やＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替として要求され、そのタイミングとしては要求トルクＴｒ＊や車速Ｖなどに基づいて行なわれる。

変速機６０の変速要求がなされていないと判定されると、ステップＳ１１０で設定した要求パワーＰｒ＊とステップＳ１２０で設定したバッテリ５０の目標充放電量Ｐｃｈ＊とロス（Ｌｏｓｓ）との和によりエンジン要求パワーＰｅ＊を設定し（ステップＳ１７０）、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊と閾値Ｐｅｒｅｆとを比較する（ステップＳ１８０）。ここで、閾値Ｐｅｒｅｆは、効率上、エンジン２２の運転を停止すべきか否かを判定するための閾値であり、エンジン２２などにより定められる。

エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆよりも大きいと判定されると、エンジン２２を運転すべきと判断して、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する処理を行なう（ステップＳ１９０）。この処理は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定することにより行なう。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５に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと目標パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２００）。動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。前述したように、サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１でありキャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであるから、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（１）により計算することができる。したがって、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するよう目標トルクＴｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。ここで、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ＫＰ」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ＫＩ」は積分項のゲインである。

モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと現在の変速機６０の減速比Ｇｒとに基づいて次式（３）により要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定すると共に（ステップＳ２１０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と回転数Ｎｍ１と回転数Ｎｍ２とに基づいてそれぞれ次式（４），（５）によりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの下限値および上限値としてのトルク制限値Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを計算し（ステップＳ２２０）、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限値Ｔｍｉｎ，ＴｍａｘでガードすることによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２３０）。これにより、トルク指令Ｔｍ２＊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求めることができる。

ステップＳ１８０でエンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆ以下と判定されると、エンジン２２の運転を停止すべきと判断して、次に、フラグＦ１が値１であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。ここで、フラグＦ１は、変速要求がなされたときに値１が設定されるフラグであり、初期値としては値０が設定される。いま、変速要求がなされていないときを考えているから、フラグＦ１は値０に設定されている。従って、ステップＳ２５０では、否定的な判定がなされ、値０の目標トルクＴｅ＊でエンジン２２の運転を停止する設定を行なうと共に（ステップＳ２６０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定する（ステップＳ２８０）。そして、要求トルクＴｒ＊を現在の減速比Ｇｒで除したものをモータＭＧ２から出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとして設定すると共に（ステップＳ２９０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔをそれぞれモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除したものをモータＭＧ２から出力してもよいトルクの下限値および上限値としてのトルク制限値Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを計算し（ステップＳ３００）、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限値Ｔｍｉｎ，ＴｍａｘでガードすることによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２３０）。

こうして目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊、Ｔｍ２＊が設定されると、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にトルク指令Ｔｍ１＊、Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。これにより、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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊でエンジン２２が運転されるよう燃料噴射制御や点火制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がそれぞれトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に見合うトルクを出力するようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。なお、前述したように、エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆ以下のときには、エンジン２２の運転を停止する設定がなされているから、以降はエンジン２２が停止されてモータＭＧ２からの要求トルクＴｒ＊に見合うトルクを出力するモータ運転モードによる走行が行なわれることになる。

ステップＳ１３０で変速要求がなされたと判定されると、フラグＦ１の値を調べ（ステップＳ１４０）、フラグＦ１が値０のときには、目標充放電量Ｐｃｈ＊の調整する処理を行なって（ステップＳ１５０）、フラグＦ１を値１に設定する（ステップＳ１６０）。ここで、目標充放電量Ｐｃｈ＊を調整する処理は、要求トルクＴｒ＊を確保しながらモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊の絶対値をできる限り小さくするようステップＳ１２０で設定された目標充放電量Ｐｃｈ＊を調整する処理である。トルク指令Ｔｍ２＊の絶対値を小さくするのは、変速要求に応じて変速する際のショックを抑制するためである。いま、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の回転数のときにステップＳ１１０で要求トルクＴｒ＊として負の駆動力即ち制動力が設定され、ステップＳ１２０で目標充放電量Ｐｃｈ＊として充電（正の値）が設定された状態を考える。この状態は、図６の共線図の状態として考えることができる。この状態では、目標充放電量Ｐｃｈ＊の分だけエンジン要求パワーＰｅ＊が大きくなるから、エンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達されるトルク（以下、このトルクを直達トルクと呼ぶ）は、バッテリ５０の目標充放電量Ｐｃｈ＊がゼロのときに比して大きくなる。要求トルクＴｒ＊を確保するためには、モータＭＧ２では、直達トルクの絶対値と要求トルクＴｒ＊の絶対値との和の大きさで符号がマイナスの制動トルクをリングギヤ軸３２ａに出力する必要が生じるから、目標充放電量Ｐｃｈ＊の充電（正の値）が大きくなるほどモータＭＧ２から大きな制動トルクを出力しなければならず、この状態で変速すると変速ショックが大きくなる。従って、充電の目標充放電量Ｐｃｈ＊の値が小さくなるように調整（例えば、ゼロに調整）すれば、直達トルクを小さくすることができ、その分トルク指令Ｔｍ２＊の絶対値を小さくすることができるから、変速ショックを抑制することができる。次に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負の回転数のときにステップＳ１１０で要求トルクＴｒ＊として正の駆動力が設定され、ステップＳ１２０で目標充放電量Ｐｃｈ＊として充電（正の値）が設定された状態を考える。この状態は、図７の共線図の状態として考えることができる。このとき、通常、モータＭＧ１は力行運転の状態となりモータＭＧ２の回生運転の状態となるから、直達トルクは要求トルクＴｒ＊よりも大きいトルクとなり、この直達トルクは目標充放電量Ｐｃｈ＊の充電が大きいほど更に大きくなっていく。このため、モータＭＧ２は、直達トルクが要求トルクＴｒ＊を越えた分の大きさで符号がマイナスの制動トルクをリングギヤ軸３２ａに出力しなければならず、この状態で変速すると変速ショックが大きくなる。従って、充電の目標充放電量Ｐｃｈ＊を値が小さくなるように調整（例えば、ゼロか負の値（放電）に調整）すれば、直達トルクを小さくすることができ、その分トルク指令Ｔｍ２＊の絶対値を小さくすることができるから、変速ショックを抑制することができる。なお、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の回転数のときにステップＳ１１０で要求トルクＴｒ＊として正の駆動力が設定されているとき（図６の共線図の状態）には、通常、モータＭＧ１は回生運転の状態でモータＭＧ２は力行運転の状態であり、目標充放電量Ｐｃｈ＊として充電を設定した方が直達トルクを大きくでき、モータＭＧ２の分担分の駆動トルクを小さくできるから、充電の方向に目標充放電量Ｐｃｈ＊が調整されることになる。なお、こうした目標充放電量Ｐｃｈ＊の調整は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で行なわれるのは言うまでもない。

こうして目標充放電量Ｐｃｈ＊を調整すると、要求パワーＰｒ＊と調整した目標充放電量Ｐｃｈ＊とロス（Ｌｏｓｓ）との和によりエンジン要求パワーＰｅ＊を設定し（ステップＳ１７０）、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊と閾値Ｐｅｒｅｆと比較する（ステップＳ１８０）。エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆよりも大きいと判定されると、前述したステップＳ１９０〜Ｓ２４０の処理を行なって本ルーチンを終了する。一方、エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆ以下と判定されると、フラグＦ１が値１か否かを判定する（ステップＳ２５０）。いま、変速機６０の変速要求がなされた状態を考えているから、ステップＳ１６０でフラグＦ１が値１に設定されている。従って、ステップＳ２５０では肯定的な判定がなされて、値０の目標トルクＴｅ＊でエンジン２２をアイドリング運転する設定を行なうと共に前述したステップＳ２８０〜Ｓ３００，Ｓ２３０，Ｓ２４０の処理を順に行なって本ルーチンを終了する。即ち、変速要求がなされている間は、エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆ以下となったときであってもエンジン２２をアイドリング運転してその運転停止を禁止するのである。従って、エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆ以下となったときには、エンジン２２をアイドリング運転しながらモータＭＧ２から要求トルクＴｒ＊に見合うトルクを出力して走行することになる。そして、所定時間（実施例では、８ｍｓｅｃ）が経過して次に本ルーチンが実行されたときに、ステップＳ１４０でフラグＦ１が値１であると判定されると、変速機６０の変速を実行し（ステップＳ３１０），フラグＦ１を値０に設定すると共にフラグＦ２を値１に設定する（ステップＳ３２０）。このフラグＦ２が値１に設定されると、変速処理が終了したことを意味し、次に本ルーチンが実行されたときにステップＳ１３０で変速要求がなされていないと判定されるようになる。このとき、フラグＦ１を値１に設定したから、エンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆ以下のときには、ステップＳ２５０で否定的な判定がなされてエンジン２２の運転を停止する。即ち、エンジンの運転停止の禁止が解除されるのである。このように、変速要求がなされている間に限ってエンジン２２の運転停止を禁止するのは、この変速要求による目標充放電量Ｐｃｈ＊を調整によりエンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆを跨いで短時間のうちにエンジン２２の停止と再始動とが行なわれるのを防止するためである。なお、変速機６０の変速処理は、具体的には、変速要求がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への切替であるときにはブレーキＢ１がオフでブレーキＢ２がオンの状態からブレーキＢ１がオンでブレーキＢ２がオフの状態に切り替り、変速要求がＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態への切替であるときにはブレーキＢ１がオンでブレーキＢ２がオフの状態からブレーキＢ１がオフでブレーキＢ２がオンの状態に切り替わるよう油圧式のアクチュエータを駆動制御してブレーキＢ１，Ｂ２に油圧を作用させる処理となる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、変速機６０の変速要求がなされたとき、要求トルクＴｒ＊を確保しながらモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊の絶対値を小さくするよう目標充放電量Ｐｃｈ＊を調整すると共にこの調整によりエンジン要求パワーＰｅ＊（＝Ｐｒ＊＋Ｐｃｈ＊＋Ｌｏｓｓ）が閾値Ｐｅｒｅｆ以下となってもエンジン２２の運転停止を禁止して変速機６０の変速を実行し、変速が終了したときに目標充放電量Ｐｃｈ＊の調整とエンジン２２の運転停止の禁止とを解除する。したがって、目標充放電量Ｐｃｈ＊の調整の有無によりエンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆを跨ぐことによるエンジン２２の停止と再始動とが短時間に行なわれるのを回避しながらモータＭＧ２から出力するトルクを小さくして変速の際のショックを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、変速要求がなされてエンジン２２の運転停止を禁止しているときにエンジン要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｅｒｅｆ以下となったときには、エンジン２２をアイドリング運転するよう駆動制御したが、必ずしもアイドリング運転としないものとしてもよい。この場合、エンジン要求パワーＰｅ＊をエンジン２２から出力する、即ち、図３のステップＳ１９０〜Ｓ２４０の処理を実行するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０としてＬｏギヤの状態とＨｉギヤの状態とを切り替える２段の変速段をもつものとしたが、３段以上の変速段をもつものとしてもよいし、こうした有段変速機に限られず、無段変速機としてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をモータＭＧ１が接続された動力分配統合機構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に出力するものに適用したが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、エンジン２２からの動力を、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１３２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１３４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１３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力するものに適用するものとしてもよい。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の回転軸を、駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸に変速機６０を介して接続するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、モータＭＧ２の回転軸を、駆動輪３９ａ，３９ｂとは異なる駆動輪３９ｃ，３９ｄに接続された駆動軸に変速機６０を介して接続するものとしても構わない。また、これに加えて、駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸にモータを接続するものとしても構わない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施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２０の構成の概略を示す構成図である。 変速機６０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のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊から目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を説明する説明図である。 モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の回転数のときの動力分配統合機構３０の各回転要素における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負の回転数のときの動力分配統合機構３０の各回転要素における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４８ 回転軸、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ 変速機、６０ａ ダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂ シングルピニオンの遊星歯車機構、６１ サンギヤ、６２ リングギヤ、６３ａ 第１ピニオンギヤ、６３ｂ 第２ピニオンギヤ、６４キャリア、６５ サンギヤ、６６ リングギヤ、６７ ピニオンギヤ、６８ キャリア、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１３０ 対ロータ電動機、１３２ インナーロータ、１３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ。

Claims (11)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
   発電可能な電動機と、
   変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
   前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
   前記駆動軸に要求される要求駆動力と前記蓄電手段の目標充放電量とに基づいて前記内燃機関に必要な機関目標動力を設定する機関目標動力設定手段と、
   該設定された機関目標動力が所定の条件を満たしているときには前記内燃機関を運転し、該機関目標動力が該所定の条件を満たしていないときには該内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を駆動制御する機関運転停止制御手段と、
   前記内燃機関の運転の最中に前記変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、前記要求駆動力に対応しながら前記電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう前記目標充放電量を調整し、該調整された目標充放電量に基づいて前記機関目標動力設定手段により設定された機関目標動力に拘わらず前記機関運転停止手段における前記内燃機関の停止を禁止して該設定された機関目標動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、該駆動制御した後に前記変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速比が変更された後に前記目標充放電量の調整と前記内燃機関の停止の禁止とを解除する変速時制御手段と
   を備える動力出力装置。
2. 前記変速時制御手段は、前記内燃機関の停止を禁止している最中に前記要求駆動力と前記調整された目標充放電量とに基づいて前記機関目標動力設定手段により設定された機関目標動力が前記所定の条件を満たさなくなったときには、前記内燃機関をアイドリング運転する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記機関運転停止制御手段は、前記設定された機関目標動力が前記所定の条件を満たしているときには、該設定された機関目標動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、前記設定された機関目標動力が前記所定の条件を満たさなくなったときには、前記内燃機関を停止して前記電動機から前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該電動機を駆動制御する手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
4. 前記機関運転停止制御手段は、前記所定の条件として、前記設定された機関目標動力が所定動力よりも大きいときに前記内燃機関を運転し、該設定された機関目標動力が該所定動力以下となったときに該内燃機関の運転を停止する手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
5. 前記変速時制御手段は、前記目標充放電量の調整として、前記駆動軸に負の駆動力が出力されている最中に前記蓄電手段を充電すべき目標充放電量が設定されたとき、該充電を制限するよう該目標充放電量を調整する手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
6. 前記変速時制御手段は、前記目標充放電量の調整として、前記電力動力入出力手段からの動力の出力を伴って前記駆動軸に正の駆動力が出力されている最中に前記蓄電手段を充電すべき目標充放電量が設定されたとき、該充電を制限するよう該目標充放電量を調整する手段である請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
7. 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の回転軸の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が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の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請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置。
8. 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、電磁気的な作用に基づく電力と動力の入出力により該内燃機関から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６いずれか記載の動力出力装置。
9. 請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車。
10. 内燃機関からの動力を入力すると共に駆動軸に動力を出力する駆動装置であって、
    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により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
    発電可能な電動機と、
    変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
    前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
    前記駆動軸に要求される要求駆動力と前記蓄電手段の目標充放電量とに基づいて前記内燃機関に必要な機関目標動力を設定する機関目標動力設定手段と、
    該設定された機関目標動力が所定の条件を満たしているときには前記内燃機関を運転し、該機関目標動力が該所定の条件を満たしていないときには該内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を駆動制御する機関運転停止制御手段と、
    前記内燃機関の運転の最中に前記変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、前記要求駆動力に対応しながら前記電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう前記目標充放電量を調整し、該調整された目標充放電量に基づいて前記機関目標動力設定手段により設定された機関目標動力に拘わらず前記機関運転停止手段における前記内燃機関の停止を禁止して該設定された機関目標動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、該駆動制御した後に前記変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速比が変更された後に前記目標充放電量の調整と前記内燃機関の停止の禁止とを解除する変速時制御手段と
    を備える駆動装置。
11. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、発電可能な電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）前記駆動軸に要求される要求駆動力と前記蓄電手段の目標充放電量とに基づいて前記内燃機関に必要な機関目標動力を設定し、
    （ｂ）該設定された機関目標動力が所定の条件を満たしているときには前記内燃機関を運転し、該機関目標動力が該所定の条件を満たしていないときには該内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を駆動制御し、
    （ｃ）前記内燃機関の運転の最中に前記変速伝達手段における変速比の変更が指示されたとき、前記要求駆動力に対応しながら前記電動機から出力すべき駆動力が小さくなるよう前記目標充放電量を調整し、該調整された目標充放電量に基づいて前記ステップ（ａ）により設定された機関目標動力に拘わらず前記ステップ（ｂ）における前記内燃機関の停止を禁止して該設定された機関目標動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、該駆動制御した後に前記変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速比が変更された後に前記目標充放電量の調整と前記内燃機関の停止の禁止とを解除する
    動力出力装置の制御方法。

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