JP2006161778A - 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

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 Download PDF

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Abstract

【課題】 駆動軸に出力すべき駆動力をより迅速に出力する。
【解決手段】 遊星歯車機構にエンジンと第１モータと駆動軸とを接続し、駆動軸に変速機を介して第２モータを取り付けた自動車において、変速機がＬｏギヤの状態のときには要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジンを間欠運転し（Ｓ１７０，Ｓ２３０）、変速機がＨｉギヤの状態のときにはエンジンを継続して運転する（Ｓ３３０）。これにより、変速機がＨｉギヤの状態のときに駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときには、エンジンを運転停止しているものに比して要求された駆動力をより迅速に出力することができる。
【選択図】 図３

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装置，動力出力装置の制御方法に関する。
従来、この種の動力出力装置としては、遊星歯車機構の３つの回転要素にエンジン，発電機，駆動軸がそれぞれ接続されると共に駆動軸に変速機を介して電動機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、駆動軸に要求される要求駆動力や車速に基づいて変速機の変速段をハイ状態とロー状態とを選択的に切り替えることにより、電動機からの動力を車両の走行状態に適したものに変換して駆動軸に出力している。また、変速段を変更している最中に電動機からの動力が一時的に駆動軸に伝達されていない状態が生じた場合でも、エンジンから駆動軸に出力される動力により、変速時の駆動軸における動力の落ち込みを抑制することができるとされている。
特開２００２−２２５５７８号公報
しかしながら、上述の動力出力装置では、エンジンを運転停止している状態で変速機がハイ状態にある場合については考慮されていない。一般に、こうした動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車では、エンジンと電動機とからの動力により走行するため、電動機からの動力だけで走行する自動車に比して能力の低い電動機を用いることができる。このため、変速機がハイ状態にあるときに駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときには、要求された駆動力を電動機からだけでは出力できない場合がある。この場合、エンジンを始動して要求された駆動力をエンジンと電動機とから出力することはできるが、要求される駆動力にはできるだけ迅速に対処することが好ましい。
また、上述の動力出力装置では、エンジンを運転している状態における変速機の変速段の切替については記載されているものの、エンジンを運転停止している状態における変速機の変速段の切替についての記述はない。この場合、変速時の駆動軸における動力の落ち込みをエンジンからの動力により補うことができず、変速ショックを生じやすくなる。
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装置，動力出力装置の制御方法は、駆動軸に出力すべき要求駆動力をより迅速に出力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、変速機の変速比を変更する際のショックを抑制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。
本発明の第１の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
動力の入出力が可能な電動機と、
前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御する駆動力制御手段と、
前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるとき、前記駆動力制御手段による前記内燃機関の運転停止を禁止する運転停止禁止手段と、
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、内燃機関の間欠運転を伴って駆動軸に出力すべき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動機と変速伝達手段とを制御している状態で変速伝達手段の変速比が電動機の回転数を減速して駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるときには内燃機関の運転停止を禁止する。即ち、変速伝達手段の変速比が所定減速比以下のときには、内燃機関の運転停止を禁止して内燃機関と電動機とから要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力するのである。この結果、駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときには、内燃機関を運転停止しているものに比して要求された駆動力をより迅速に出力することができる。
こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記運転停止禁止手段は前記駆動力制御手段により前記内燃機関が運転されている状態で前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更されるときには該変速伝達手段の変速比の変更前に該駆動力制御手段による前記内燃機関の運転停止を禁止する手段であるものとすることもできるし、前記駆動力制御手段は前記内燃機関を運転停止している状態で前記変速伝達手段の変速比を前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更するときには、該変速伝達手段の変速比の変更前に前記内燃機関を始動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を停止した状態で変速伝達手段の変速比を変更するものに比して変速伝達手段の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。
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記駆動力制御手段は、前記運転停止禁止手段により前記内燃機関の運転停止が禁止されたとき、前記内燃機関が負荷運転されるよう制御する手段である手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときにより迅速に対応することができる。
さらに、本発明の第１の動力出力装置において、前記内燃機関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、前記駆動力制御手段は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前記変速伝達手段とを制御する手段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、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
動力の入出力が可能な電動機と、
前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比以下のときには前記内燃機関の運転の継続を伴って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。
この本発明の第２の動力出力装置では、変速伝達手段の変速比が電動機の回転数を減速して駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには内燃機関の間欠運転を伴って駆動軸に出力すべき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動機と変速伝達手段とを制御し、変速伝達手段の変速比が所定減速比以下のときには内燃機関の運転の継続を伴って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動機と変速伝達手段とを制御する。即ち、変速伝達手段の変速比が所定減速比以下のときには、内燃機関を継続運転して内燃機関と電動機とから要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に動力を出力するのである。この結果、駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときには、内燃機関を運転停止しているものに比して要求された駆動力をより迅速に出力することができる。
こうした発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比以下のときには、前記内燃機関が負荷運転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、駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときにより迅速に対応することができる。
また、本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記内燃機関を運転している状態で前記変速伝達手段の変速比を前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更するときには該内燃機関の運転を維持した状態で該変速伝達手段の変速比が変更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し、前記内燃機関を運転停止している状態で前記変速伝達手段の変速比を前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更するときには該内燃機関を始動した後に該変速伝達手段の変速比が変更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、内燃機関を停止した状態で変速伝達手段の変速比を変更するものに比して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。前者の場合、前記制御手段は、前記内燃機関を運転している状態で前記変速伝達手段の変速比を前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更するときには、前記内燃機関が負荷運転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。
さらに、本発明の第２の動力出力装置において、前記内燃機関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、前記制御手段は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前記変速伝達手段とを制御する手段であるものとすることもできる。
本発明の第１または第２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回転軸との３軸を有し該３軸のうちいずれか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の回転子とが相対的に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。
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の動力出力装置、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、前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御する駆動力制御手段と、前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるとき前記駆動力制御手段による前記内燃機関の運転停止を禁止する運転停止禁止手段と、を備える本発明の第１の動力出力装置や、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比以下のときには前記内燃機関の運転の継続を伴って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、を備える本発明の第２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ことを要旨とする。
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、駆動軸に出力すべき要求駆動力をより迅速に出力することができる効果などと同様の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装置は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と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駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御する駆動力制御手段と、
前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるとき、前記駆動力制御手段による前記内燃機関の運転停止を禁止する運転停止禁止手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の第１の動力出力装置の制御装置では、内燃機関の間欠運転を伴って駆動軸に出力すべき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動機と変速伝達手段とを制御している状態で変速伝達手段の変速比が電動機の回転数を減速して駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるときには内燃機関の運転停止を禁止する。即ち、変速伝達手段の変速比が所定減速比以下のときには、内燃機関の運転停止を禁止して内燃機関と電動機とから要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力するのである。この結果、駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときには、内燃機関を運転停止しているものに比して要求された駆動力をより迅速に出力することができる。
本発明の第２の動力出力装置の制御装置は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と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駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比以下のときには前記内燃機関の運転の継続を伴って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。
この本発明の第２の動力出力装置の制御装置では、変速伝達手段の変速比が電動機の回転数を減速して駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには内燃機関の間欠運転を伴って駆動軸に出力すべき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動機と変速伝達手段とを制御し、変速伝達手段の変速比が所定減速比以下のときには内燃機関の運転の継続を伴って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動機と変速伝達手段とを制御する。即ち、変速伝達手段の変速比が所定減速比以下のときには、内燃機関を継続運転して内燃機関と電動機とから要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に動力を出力するのである。この結果、駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときには、内燃機関を運転停止しているものに比して要求された駆動力をより迅速に出力することができる。
本発明の第１の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と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、
（ａ）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、
（ｂ）前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御し、
（ｃ）前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるとき、前記駆動力制御手段による前記内燃機関の運転停止を禁止する
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によれば、内燃機関の間欠運転を伴って駆動軸に出力すべき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動機と変速伝達手段とを制御している状態で変速伝達手段の変速比が電動機の回転数を減速して駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるときには内燃機関の運転停止を禁止する。即ち、変速伝達手段の変速比が所定減速比以下のときには、内燃機関の運転停止を禁止して内燃機関と電動機とから要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力するのである。この結果、駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときには、内燃機関を運転停止しているものに比して要求された駆動力をより迅速に出力することができる。
本発明の第２の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と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、
（ａ）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、
（ｂ）前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比以下のときには前記内燃機関の運転の継続を伴って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。
この本発明の第２の動力出力装置の制御方法によれば、変速伝達手段の変速比が電動機の回転数を減速して駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには内燃機関の間欠運転を伴って駆動軸に出力すべき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動機と変速伝達手段とを制御し、変速伝達手段の変速比が所定減速比以下のときには内燃機関の運転の継続を伴って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動機と変速伝達手段とを制御する。即ち、変速伝達手段の変速比が所定減速比以下のときには、内燃機関を継続運転して内燃機関と電動機とから要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に動力を出力するのである。この結果、駆動軸に比較的大きな駆動力が要求されたときには、内燃機関を運転停止しているものに比して要求された駆動力をより迅速に出力することができる。
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、本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載した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Ｔｂ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からのブレーキペダルポジション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ハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図３および図４は、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、数ｍｓｅｃ毎）に実行される。
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が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，変速機６０のギヤの状態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ＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）などに基づいて設定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。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂと残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定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。変速機６０のギヤの状態は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２をリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒで除することにより計算した変速機６０の減速比Ｇｒに基づいて判定して得られた結果（Ｌｏギヤの状態またはＨｉギヤの状態）を入力するものとした。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計算することができる。
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とが与えられると記憶した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５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、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との和により設定するものとした。
続いて、変速機６０のギヤの状態を調べ（ステップＳ１２０）、変速機６０のギヤの状態がＬｏギヤの状態であるときには変速機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）。ここで、変速機６０の変速要求は、要求トルクＴｒ＊や車速Ｖに基づくタイミングで行なわれる。変速機６０のギヤの状態がＬｏギヤの状態であり変速機６０の変速要求がなされていないと判定されたときには、要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２の運転を停止するか否かを判定するために用いられるものであり、エンジン２２から効率よく出力できるパワーの下限値やその近傍の値として設定される。要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときには、エンジン２２が運転停止されているときにはエンジン２２を始動し（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）、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（ステップＳ１７０）。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＊とを設定することにより行なわれる。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６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＊×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Ｓ１８０）。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７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１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軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊は、この共線図における回転数の関係を用いることにより容易に導くことができる。したがって、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようトルク指令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を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。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「ｋ１」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。なお、図７におけるＲ軸上の上向きの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に直接伝達されるトルク（以下、このトルクを直達トルクＴｅｒと呼ぶ）と、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が変速機６０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nr/ρ …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（２）
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、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Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１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限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、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Ｔｍ２ｔｍｐを式（４）により計算し（ステップＳ２００）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２１０）。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の出力制限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（４）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。
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（４）
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２２０）、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が運転されているときにはその状態（運転状態）で、また、エンジン２２が運転停止されているときにはエンジン２２を始動して、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エンジン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Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊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。
一方、ステップＳ１４０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下のときには、エンジン２２の運転を停止すべきであると判断し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに共に値０を設定すると共に（ステップＳ２３０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２４０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１９０〜Ｓ２１０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２２０）、駆動制御ルーチンを終了する。値０の目標回転数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が運転されているときにはエンジン２２の運転を停止し、エンジン２２が運転停止されているときにはその状態（運転停止状態）を保持する。このように、変速機６０のギヤの状態がＬｏギヤの状態であり且つ変速機６０の変速要求がなされていないときには、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を間欠運転することによりエネルギ効率の向上を図ることができる。
ステップＳ１３０で変速機６０の変速要求がなされていると判定されたとき、即ち変速機６０のギヤの状態をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に切り替えるよう要求がなされていると判定されたときには、エンジン２２が運転されているか否かを判定し（ステップＳ２５０）、エンジン２２が運転されていると判定されたときには、変速機６０の変速段の切替処理が開始されていないときには切替処理の開始を指示し（ステップＳ２６０，Ｓ２７０）、要求パワーＰｅに基づいて効率のよい運転ポイントでエンジン２２が運転されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し（ステップＳ２９０）、前述したステップＳ１８０以降の処理を実行する。変速機６０の変速段の切替処理は、ブレーキＢ１がオフされブレーキＢ２がオンされた状態からブレーキＢ１がオンされブレーキＢ２がオフされた状態にされるよう図示しない油圧式のアクチュエータを駆動制御することにより行なわれる。一方、ステップＳ２５０でエンジン２２が運転されていないと判定されたときには、エンジン２２を始動し（ステップＳ２８０）、ステップＳ２９０以降の処理を実行する。そして、エンジン２２が始動されると、ステップＳ２５０で肯定的な判定がなされ、変速機６０の変速段の切替処理が開始されていないときには切替処理の開始を指示し（ステップＳ２６０，Ｓ２７０）、ステップＳ２９０以降の処理を実行する。このように、エンジン２２が運転されている最中に変速機６０の変速要求がなされたときにはエンジン２２の運転を維持した状態で変速機６０の変速段の切替処理を実行し、エンジン２２が運転停止されている最中に変速機６０の変速要求がなされたときにはエンジン２２を始動した後に変速機６０の変速段の切替処理を実行するのである。これは、以下の理由による。図８に動力分配統合機構３０および変速機６０の共線図の一例を示す。図中、Ｓ軸はモータＭＧ１の回転数である動力分配統合機構３０のサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数である動力分配統合機構３０のキャリア３４の回転数を示し、Ｒ，Ｃ１，Ｃ２軸は動力分配統合機構３０のリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数を示すと共に変速機６０のキャリア６４，６８の回転数を示し、Ｓ２軸はモータＭＧ２の回転数である変速機６０のサンギヤ６５の回転数を示し、Ｒ１，Ｒ２軸は変速機６０のリングギヤ６２，６６の回転数を示し、Ｓ１軸は変速機６０のサンギヤ６１の回転数を示す。変速機６０のギヤの状態のＬｏギヤの状態（図中、実線参照）からＨｉギヤの状態（図中、点線参照）への切替処理は、ブレーキＢ１がオフされブレーキＢ２がオンされた状態からブレーキＢ１をフリクション係合しながらブレーキＢ１がオンされブレーキＢ２がオフされた状態に切り替えることにより行なわれる。変速機６０のギヤの状態を切り替える際、モータＭＧ２から出力されるトルクが大きいほど駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに生じる変速ショックは大きくなるから、モータＭＧ２から出力されるトルクはできるだけ小さい方が望ましい。エンジン２２が運転されているときと運転停止されているときとを比較すると、エンジン２２が運転されているときには要求トルクＴｒ＊とエンジン２２からの直達トルクＴｅｒとの偏差を変速機６０のギヤ比Ｇｒで除したものをモータＭＧ２から出力し、エンジン２２が運転停止されているときには要求トルクＴｒ＊を変速機６０のギヤ比Ｇｒで除したものをモータＭＧ２から出力するから、モータＭＧ２から出力されるトルクは、エンジン２２が運転されているときの方がエンジン２２が運転停止されているときに比してエンジン２２からの直達トルクＴｅｒの分だけ小さくなる。こうした理由により、エンジン２２が運転されているときにはエンジン２２の運転を継続した状態で変速機６０の変速段の切替処理を行ない、エンジン２２が運転停止されているときにはエンジン２２を始動した後に変速機６０の変速段の切替処理を行なうのである。この結果、変速機６０の変速段を切り替える際のショックを抑制することができる。なお、変速機６０の変速段の切替処理が終了すると、変速機６０のギヤの状態はＨｉギヤの状態になって変速機６０の変速要求は解除される。
ステップＳ１２０で変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態であるときには、変速機６０の変速要求がなされたか否かを判定し（ステップＳ３００）、変速機６０の変速要求がなされていないと判定されたときには、要求パワーＰｅ＊に基づいて効率のよい運転ポイントでエンジン２２が負荷運転されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し（ステップＳ３３０）、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０〜Ｓ２１０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２２０）、駆動制御ルーチンを終了する。即ち、変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態であるときには、要求パワーＰｅ＊に拘わらずエンジン２２を継続して負荷運転するのである。これは以下の理由による。変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態であるときには、Ｌｏギヤの状態であるときに比して変速機６０の減速比Ｇｒは小さいから、リングギヤ軸３２ａに作用するトルク（Ｔｍ２＊・Ｇｒ）の上限もＬｏギヤの状態であるときに比して小さくなる。このため、変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態であるときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに比較的大きな駆動力が要求されると、モータＭＧ２からだけでは要求された駆動力をリングギヤ軸３２ａに出力できない場合がある。この場合、エンジン２２を運転停止しているときには、エンジン２２を始動した後にエンジン２２とモータＭＧ２とから要求された駆動力をリングギヤ軸３２ａに出力することになるから、運転者の要求に迅速に対処できない場合が生じる。一方、変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態であるときにエンジン２２の負荷運転を継続して行なうものとすれば、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに比較的大きな駆動力が要求されたときでも要求された駆動力をより迅速にリングギヤ軸３２ａに出力することができる。変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態であるときにエンジン２２を継続して負荷運転するのはこうした理由に基づく。
ステップＳ３００で変速機６０の変速要求がなされていると判定されたとき、即ち変速機６０のギヤの状態をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に切り替えるよう要求がなされていると判定されたときには、変速機６０の変速段の切替処理が開始されていないときには切替処理の開始を指示し（ステップＳ３１０，Ｓ３２０）、前述したステップＳ３３０以降の処理を実行する。変速機６０の変速段の切替処理は、ブレーキＢ１がオンされブレーキＢ２がオフされた状態からブレーキＢ１がオフされブレーキＢ２がオンされた状態にされるよう図示しない油圧式のアクチュエータを駆動制御することにより行なわれる。この場合、変速機６０のギヤの状態がＬｏギヤの状態であるときと異なりエンジン２２が継続して運転されている最中に変速機６０の変速要求がなされるから、そのままの状態、即ちエンジン２２の運転を継続した状態で変速機６０の変速段の切替処理を開始すればよいのである。この理由については前述した。
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のギヤの状態がＬｏギヤの状態であるときには要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の間欠運転を伴って要求駆動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力し、変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態であるときにはエンジン２２の負荷運転の継続を伴って要求駆動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するから、変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態であるときに比較的大きな駆動力が要求されたときには、エンジン２２を運転停止しているものに比して要求駆動力をより迅速に出力することができる。もとより、変速機６０のギヤの状態がＬｏギヤの状態のときには、エンジン２２を間欠運転するから、エネルギ効率の向上を図ることができる。
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を運転している最中に変速機６０の変速要求がなされたときにはエンジン２２の運転を維持した状態で変速機６０の変速段の切替処理を行ない、エンジン２２を運転停止している最中に変速機６０の変速要求がなされたときにはエンジン２２を始動した後に変速機６０の変速段の切替処理を行なうから、モータＭＧ２から出力されるトルクの大きさをエンジンを運転停止しているときに比して小さくすることができ、変速段を切り替える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、変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態のときには、ステップＳ３３０で要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２が効率のよい運転ポイントで負荷運転されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定してエンジン２２を負荷運転するものとしたが、要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較し、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときにはステップＳ１７０と同様にエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下のときにはエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に値０を設定してエンジン２２をアイドル運転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のギヤの状態と変速要求の有無とに基づいてエンジン２２を間欠運転したり継続して運転したりするものとしたが、変速機６０のギヤの状態と変速要求の有無とに基づいて所定条件が成立したとき、例えば変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態にあるときなどにエンジン２２の運転停止を禁止するものとしてもよい。この場合の駆動制御ルーチンの一例を図９および図１０に示す。この駆動制御ルーチンでは、図３および図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１００と同様に、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，充放電要求パワーＰｂ＊を入力すると共にステップＳ１００の変速機６０のギヤの状態に代えて第１運転停止禁止判定フラグＦ１を入力する（ステップＳ４００）。ここで、第１運転停止禁止判定フラグＦ１は、エンジン２２の運転停止を禁止するか否かを判定するために用いられるフラグであり、変速機６０のギヤの状態がＬｏギヤの状態のときには値０，Ｈｉギヤの状態のときには値１を入力するものとした。続いて、要求トルクＴｒ＊および要求パワーＰｅ＊を設定し（ステップＳ１１０）、第１運転停止禁止判定フラグＦ１が値０であるか否かを判定し（ステップＳ４１０）、第１運転停止禁止判定フラグＦ１が値１であるとき、即ち変速機６０のギヤの状態がＨｉギヤの状態であるときには、エンジン２２の運転停止は禁止されていると判断し、図３および図４の駆動制御ルーチンと同様にステップＳ３００以降の処理を実行する。一方、第１運転停止禁止判定フラグＦ１が値０であるとき、即ち変速機６０のギヤの状態がＬｏギヤの状態であるときには、前回この駆動制御ルーチンが実行されたときに設定された第２運転停止禁止判定フラグＦ２が値０であるか否かを判定し（ステップＳ４２０）、第２運転停止禁止判定フラグＦ２が値０であるときには、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の変速要求がなされていないと判定されたときには、エンジン２２の運転停止は禁止されていないと判断し、第１運転停止禁止判定フラグＦ１と同様にエンジン２２の運転停止を禁止するか否かを判定する第２運転停止禁止判定フラグＦ２に値０を設定し（ステップＳ４３０）、ステップＳ１４０以降の処理を実行する。一方、変速機６０の変速要求がなされていると判定されたときには、エンジン２２が運転されているか否かを判定し（ステップＳ２５０）、エンジン２２が運転されていると判定されたときには第２運転停止禁止判定フラグＦ２に値１を設定し（ステップＳ４４０）、ステップＳ２７０以降の処理を実行する。エンジン２２が運転停止されていると判定されたときには、第２運転停止禁止判定フラグＦ２に値０を設定し（ステップＳ４５０）、エンジン２２を始動し（ステップＳ２８０）、エンジン２２が始動されたときに第２運転停止禁止判定フラグＦ２に値１を設定し（ステップＳ４４０）、ステップＳ２７０以降の処理を実行する。こうして第２運転停止禁止判定フラグＦ２に値１が設定されると、次回以降にこの駆動制御ルーチンが実行されたときには、ステップＳ４２０で否定的な判定がなされ、エンジン２２の運転停止は禁止される。そして、変速機６０の変速段の切替処理が終了すると、変速機６０のギヤの状態はＨｉギヤの状態になって第１運転停止禁止判定フラグＦ１に値１が設定されるから、ステップＳ４１０で否定的な判定がなされ、エンジン２２の運転停止は禁止される。
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０としてＨｉ，Ｌｏの２段の変速段を有するものを用いるものとしたが、３段以上の変速段を有するものを用いるものとしてもよいし、こうした有段変速機に限られず、無段変速機を用いるものとしてもよい。これらの場合、変速機の減速比が最大減速比より小さい所定減速比以下のときにはエンジン２２を継続して運転するものとすればよい。また、変速機の減速比が所定減速比より大きい変速比から所定減速比以下の減速比に変更されるよう指示されたとき、エンジン２２を運転しているときにはエンジン２２の運転を維持した状態で変速比を変更し、エンジン２２を運転停止しているときにはエンジン２２を始動した後に変速比を変更するものとすればよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速して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１１の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸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１１における車輪３９ｃ，３９ｄ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１２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を備えるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンからの動力を動力分配統合機構３０を介して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１３の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。
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。
本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載した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の構成の一例を示す説明図である。 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一部を示すフローチャートである。 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一部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フローチャートである。 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。 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。 動力分配統合機構３０および変速機６０の共線図の一例を示す説明図である。 変形例の駆動制御ルーチンの一例の一部を示すフローチャートである。 変形例の駆動制御ルーチンの一例の一部を示すフローチャートである。 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。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
符号の説明
２０，１２０，２２０，３２０ 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、６０，３３０ 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、６１，６５ サンギヤ、６２，６６ リングギヤ、６３ａ 第１ピニオンギヤ、６３ｂ 第２ピニオンギヤ、６４，６８ キャリア、６７ ピニオンギヤ、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、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ。

Claims (18)

  1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
    前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
    動力の入出力が可能な電動機と、
    前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、
    前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
    前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御する駆動力制御手段と、
    前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるとき、前記駆動力制御手段による前記内燃機関の運転停止を禁止する運転停止禁止手段と、
    を備える動力出力装置。
  2. 前記運転停止禁止手段は、前記駆動力制御手段により前記内燃機関が運転されている状態で前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更されるときには該変速伝達手段の変速比の変更前に該駆動力制御手段による前記内燃機関の運転停止を禁止する手段である請求項１記載の動力出力装置。
  3. 前記駆動力制御手段は、前記内燃機関を運転停止している状態で前記変速伝達手段の変速比を前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更するときには、該変速伝達手段の変速比の変更前に前記内燃機関を始動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. 前記駆動力制御手段は、前記運転停止禁止手段により前記内燃機関の運転停止が禁止されたとき、前記内燃機関が負荷運転されるよう制御する手段であ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. 請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記内燃機関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、
    前記駆動力制御手段は、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前記変速伝達手段とを制御する手段である
    動力出力装置。
  6. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
    前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
    動力の入出力が可能な電動機と、
    前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、
    前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
    前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比以下のときには前記内燃機関の運転の継続を伴って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。
  7. 前記制御手段は、前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比以下のときには、前記内燃機関が負荷運転されるよう制御する手段である請求項６記載の動力出力装置。
  8. 前記制御手段は、前記内燃機関を運転している状態で前記変速伝達手段の変速比を前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更するときには、該内燃機関の運転を維持した状態で該変速伝達手段の変速比が変更されるよう制御する手段である請求項６または７記載の動力出力装置。
  9. 前記制御手段は、前記内燃機関を運転している状態で前記変速伝達手段の変速比を前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更するときには、前記内燃機関が負荷運転されるよう制御する手段である請求項８記載の動力出力装置。
  10. 前記制御手段は、前記内燃機関を運転停止している状態で前記変速伝達手段の変速比を前記所定減速比より大きい減速比から該所定減速比以下の減速比に変更するときには、該内燃機関を始動した後に該変速伝達手段の変速比が変更されるよう制御する手段である請求項６ないし９いずれか記載の動力出力装置。
  11. 請求項６ないし１０いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記内燃機関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、
    前記制御手段は、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前記変速伝達手段とを制御する手段である
    動力出力装置。
  12. 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軸を有し該３軸のうちいずれか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請求項５または１１記載の動力出力装置。
  13. 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の回転子とが相対的に回転する対回転子電動機である請求項５または１１記載の動力出力装置。
  14. 請求項１ないし１３い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。
  15. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と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駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御する駆動力制御手段と、
    前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるとき、前記駆動力制御手段による前記内燃機関の運転停止を禁止する運転停止禁止手段と、
    を備える動力出力装置の制御装置。
  16. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と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駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比以下のときには前記内燃機関の運転の継続を伴って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の制御装置。
  17. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と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、
    （ａ）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、
    （ｂ）前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御し、
    （ｃ）前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際の最大の減速比より小さい所定減速比以下であるとき、前記駆動力制御手段による前記内燃機関の運転停止を禁止する
    動力出力装置の制御方法。
  18. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、動力の入出力が可能な電動機と、前記電動機の回転軸の動力を前記駆動軸に変速比の変更を伴って伝達する変速伝達手段と、前記電動機と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、
    （ａ）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、
    （ｂ）前記変速伝達手段の変速比が前記電動機の回転数を減速して前記駆動軸に動力を伝達する減速比とした際における最大の減速比より小さい所定減速比より大きいときには前記内燃機関の間欠運転を伴って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動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記変速伝達手段の変速比が前記所定減速比以下のときには前記内燃機関の運転の継続を伴って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。
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