JP2007001415A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の性能の向上を図ると共に装置の小型化を図る。
【解決手段】動力分配統合機構３０のサンギヤ３１，キャリア３４，リングギヤ３２にそれぞれモータＭＧ１，エンジン２２のクランクシャフト２６，モータＭＧ２を接続し、ドグクラッチ９０を介してエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１とにモータＭＧ３を接続すると共に電磁クラッチ９２を介してモータＭＧ３にＡ／Ｃ用コンプレッサ９４を接続する。通常は電磁クラッチ９２をオンとしてモータＭＧ３によりＡ／Ｃ用コンプレッサ９４を駆動し、必要に応じてモータＭＧ３をエンジン２２のクランクシャフト２６に接続してエンジン２２からの動力の一部をモータＭＧ３で発電したり、モータＭＧ３をモータＭＧ１に接続してモータＭＧ３でモータＭＧ１の駆動をアシストしたりする。この結果、装置の性能を向上させることができると共に装置を小型化することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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前記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に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エアコンディショナ用のコンプレッサが連結された発電電動機と、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に発電電動機の回転軸にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤとキャリアとを連結するクラッチと、遊星歯車機構のサンギヤに取り付けられたロック機構と、を備えるものが提案されている（特許文献１参照）。この装置では、クラッチを開放すると共にロック機構を拘束することにより発電電動機によりエンジンをクランキングすることができ、クラッチとロック機構とを共に開放することによりエンジンを切り離して発電電動機によりエアコンディショナ用のコンプレッサを駆動することができ、クラッチを係合すると共にロック機構を開放することによりエンジンと発電電動機とエアコンディショナ用のコンプレッサとを連結してエンジンからの動力により発電電動機とエアコンディショナ用のコンプレッサとを駆動することができる、としている。
特開２００４−６６９５６号公報

こうしたエアコンディショナ用のコンプレッサなどの補機の駆動用に用いられる補機用モータを他の要素の駆動にも適用することは、上述した動力源としてエンジンのみを備えるタイプの動力出力装置に限られず、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に駆動軸にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤに接続された第１モータと、駆動軸に動力を入出力可能な第２モータとを備えるタイプの動力出力装置に対しても、装置の小型化を図ったり動力性能を向上させたり装置のエネルギ効率を向上させたりする上で重要な問題として考えることができる。しかしながら、補機用モータをどの要素の駆動に適用し又その制御をどうするかは動力出力装置のタイプによって個別に検討する必要がある。

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、内燃機関と３軸式の動力入出力手段と第１の電動機と第２の電動機とを備える動力出力装置において補機用の電動機を用いて動力性能をより向上させ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方法は、装置のエネルギ効率の向上を図ることを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置および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、装置の小型化を図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第３の軸の３軸に接続され、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１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、
前記第３の軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、
補機に駆動用の動力を出力可能な第３の電動機と、
前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続および該接続の解除と、前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続および該接続の解除とが可能な接続解除手段と
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、補機に駆動用の動力を出力可能な第３の電動機の回転軸と内燃機関の出力軸との接続および接続の解除と、第３の電動機の回転軸と３軸式の動力入出力手段（内燃機関の出力軸と駆動軸と第３の軸の３軸に接続され、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１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段）の第３の軸に動力を入出力可能な第１の電動機の回転軸との接続および接続の解除とが可能な接続解除手段を備える。従って、内燃機関と３軸式の動力入出力手段と第１の電動機と第２の電動機とを備える動力出力装置において、第３の電動機の回転軸を内燃機関の出力軸に接続させたり第１の電動機の回転軸に接続させたりして動力を駆動軸に出力することができるのである。また、このように接続解除手段により第３の電動機の回転軸の接続や接続の解除を切り替えることにより、装置を小型化することができる。ここで、「補機」としては、例えば、空調装置用のコンプレッサを挙げることができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段であるものとすることもできる。こうすれば、第３の電動機の回転軸を補機の入力軸から切り離して内燃機関の出力軸に接続したり第１の電動機の回転軸に接続したりすることができる。

また、本発明の動力出力装置において、操作者の操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機と前記接続解除手段とを駆動制御する駆動制御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、第１〜第３の電動機と接続解除手段とにより要求動力に対応することができる。

要求動力設定手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動制御手段は、前記設定された要求動力に基づいて前記接続解除手段を駆動制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記駆動制御手段は、通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸および前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御し、前記設定された要求動力が所定動力以上となる非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続が解除され前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機とを駆動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、要求動力が所定動力以上となる非通常時には第３の電動機により第１の電動機の駆動をアシストすることができるから、動力性能をより向上させることができる。また、必要に応じて第３の電動機により第１の電動機の駆動をアシストすることにより、過剰な性能の第１の電動機を用いる必要をなくすことができ、第１の電動機を小型化することができる。さらにこの場合、前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段であり、前記駆動制御手段は、前記通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御し、前記非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動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、第３の電動機の回転軸と補機の入力軸から切り離して第１の電動機の駆動をアシストすることができる。

また、要求動力設定手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機は、互いに電力をやり取り可能に接続され、前記３軸式の動力入出力手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、該第１回転要素に前記駆動軸が接続され該第２回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され該第３回転要素に前記第３の軸が接続された遊星歯車であり、前記駆動制御手段は、通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸および前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御し、前記駆動軸に正の動力が出力されるときに前記内燃機関の出力軸の回転方向を正として前記第１の電動機の回転軸が負回転に駆動される非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸とが接続され前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を制御す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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機とを駆動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、内燃機関からの動力の一部を第３の電動機により発電すると共に発電された電力を用いて第１の電動機を駆動することができるから、第２の電動機からの発電電力を用いて第１の電動機から動力が出力されその動力を用いて再び第２の電動機が発電されるといういわゆるエネルギ循環が生じてエネルギ効率が低下するのを抑制することができ、装置のエネルギ効率をより向上させることができる。この場合、前記駆動制御手段は、前記非通常時には前記第２の電動機から負の動力が出力されないよう前記第３の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。こうすれば、エネルギ循環が生じるのをより確実に回避することができるから、装置のエネルギ効率をより向上させることができる。さらにこれらの場合、前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段であり、前記駆動制御手段は、前記通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御し、前記非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動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、第３の電動機の駆動に伴って補機が連れ回されるのを防止できるから、装置のエネルギ効率をさらに向上させることができる。

本発明の自動車は、
上述した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第３の軸の３軸に接続され該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１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、補機に駆動用の動力を出力可能な第３の電動機と、前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続および該接続の解除と前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続および該接続の解除とが可能な接続解除手段とを備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に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奏する効果と同様の効果、例えば、内燃機関と３軸式の動力入出力手段と第１の電動機と第２の電動機とを備える動力出力装置において、補機に駆動用の動力を出力可能な第３の電動機を内燃機関の出力軸に接続させたり第１の電動機の回転軸に接続させたりして動力を駆動軸に出力することができる効果や装置を小型化することができる効果、動力性能をより向上させることができる効果、内燃機関の始動性能をより向上させることができる効果など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、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該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１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、補機に駆動用の動力を出力可能な第３の電動機と、前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続および該接続の解除と前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続および該接続の解除とが可能な接続解除手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸および前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御し、前記設定された要求動力が所定動力以上となる非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続が解除され前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機とを駆動制御する
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によれば、操作者の操作に基づいて要求動力を設定し、通常時には第３の電動機の回転軸と内燃機関の出力軸および第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と第２の電動機とを駆動制御し、設定された要求動力が所定動力以上となる非通常時には第３の電動機の回転軸と内燃機関の出力軸との接続が解除され第３の電動機の回転軸と第１の電動機の回転軸とが接続されるよう接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と第２の電動機と第３の電動機とを駆動制御する。従って、要求動力が所定動力以上となる非通常時には第３の電動機により第１の電動機の駆動をアシストすることができるから、動力性能をより向上させることができる。また、必要に応じて第３の電動機により第１の電動機の駆動をアシストすることにより、過剰な性能の第１の電動機を用いる必要をなくすことができ、第１の電動機を小型化することができる。

こうした本発明の第１の動力出力装置の制御方法において、前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段であり、前記ステップ（ｂ）は、前記通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御し、前記非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御するものとすることもできる。こうすれば、第３の電動機の回転軸と補機の入力軸から切り離して第１の電動機の駆動をアシストすることができる。

本発明の第２の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素に駆動軸が接続され該第２回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され該第３回転要素に第３の軸が接続された遊星歯車と、前記第３の軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、該第１の電動機と電力をやり取り可能で前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、該第１の電動機および該第２の電動機と電力をやり取り可能で補機に駆動用の動力を出力可能な第３の電動機と、前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続および該接続の解除と前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続および該接続の解除とが可能な接続解除手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸および前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御し、前記駆動軸に正の動力が出力されるときに前記内燃機関の出力軸の回転方向を正として前記第１の電動機の回転軸が負回転に駆動される非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸とが接続され前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を制御す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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機とを駆動制御する
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、通常時には第３の電動機の回転軸と内燃機関の出力軸および第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と第２の電動機とを駆動制御し、駆動軸に正の動力が出力されているときに内燃機関の出力軸の回転方向を正として第１の電動機の回転軸が負回転に駆動される非通常時には第３の電動機の回転軸と内燃機関の出力軸とが接続され第３の電動機の回転軸と第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう接続解除手段を制御す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第１の電動機と第２の電動機と第３の電動機とを駆動制御する。したがって、内燃機関からの動力の一部を第３の電動機により発電すると共に発電された電力を用いて第１の電動機を駆動することができるから、第２の電動機からの発電電力を用いて第１の電動機から動力が出力されその動力を用いて再び第２の電動機が発電されるといういわゆるエネルギ循環が生じてエネルギ効率が低下するのを抑制することができるから、装置のエネルギ効率をより向上させることができる。

こうした本発明の第２の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記非通常時には前記第２の電動機から負の動力が出力されないよう前記第３の電動機を駆動制御するものとすることもできる。こうすれば、エネルギ循環が生じるのをより確実に回避することができるから、装置のエネルギ効率をより向上させることができる。

また、本発明の第２の動力出力装置の制御方法において、前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段であり、前記ステップ（ｂ）は、前記通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御し、前記非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御するものとすることもできる。こうすれば、第３の電動機の駆動に伴って補機が連れ回されるのを防止できるから、装置のエネルギ効率をさらに向上させることができる。

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、本発明の一実施形態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、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、ドグクラッチ９０を介してエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１とに接続されると共に電磁クラッチ９２を介してエアコンディショナ（Ａ／Ｃ）用コンプレッサ９４に接続されるモータＭＧ３と、動力出力装置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６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

ドグクラッチ９０は、図中ＡのポイントでモータＭＧ３をエンジン２２のクランクシャフト２６に連結し、図中ＢのポイントでモータＭＧ３をモータＭＧ１に連結し、図中ＣのポイントでモータＭＧ３をエンジン２２のクランクシャフト２６およびモータＭＧ１から切り離す。ドグクラッチ９０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により駆動制御されている。

モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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、インバータ４１，４２，４３を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。なお、モータＭＧ３は、基本的にはＡ／Ｃ用コンプレッサ９４を駆動するために使用され、モータＭＧ１，ＭＧ２に比して小さな定格値のモータとして設計されている。インバータ４１，４２，４３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４１，４２，４３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，ＭＧ３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。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のいずれか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，ＭＧ２，ＭＧ３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，ＭＧ３は、いずれも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，ＭＧ３を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４４，４５，４６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，ＭＧ３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４１，４２，４３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、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，ＭＧ３を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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。

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に取り付けられた温度センサ５１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，乗員室内を空調する際の温度を設定するための温度設定スイッチ８９ａからの設定温度Ｔｓｅｔ，乗員室内の温度を検出する温度センサ８９ｂからの室内温度Ｔｉｎ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、ドグクラッチ９０への駆動信号や電磁クラッチ９２への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。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の動作について説明する。図２は、トルク変換運転モードか充放電運転モードで走行しているときに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，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，温度設定スイッチ８９ａからの乗員室内の設定温度Ｔｓｅｔ，温度センサ８９ｂからの室内温度Ｔｉｎなどの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、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３は、回転位置検出センサ４４，４５，４６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、バッテリ５０の残容量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。

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３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、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２をそのままリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとして用いたり、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたりすることができる。また、充放電要求パワーＰｂ＊は、残容量ＳＯＣやアクセル開度Ａｃｃに基づいて設定することができる。

続いて、設定した要求パワー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４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。

次に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上か否かを判定する（ステップＳ１３０）。この判定は、モータＭＧ１が力行運転されモータＭＧ２が回生運転される状態を判定するためのものである。この状態はモータＭＧ２から発電された電力によりモータＭＧ１から動力が出力されモータＭＧ１から動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに伝達される動力が再びモータＭＧ２により発電されるいわゆるエネルギ循環が生じてエネルギ効率が低下する状態であるから、これを判定するものである。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上と判定されると、いわゆるエネルギ循環は生じていないと判断し、要求パワーＰｅ＊と所定パワーＰｒｅｆとを比較する（ステップＳ１４０）。ここで、所定パワーＰｒｅｆは、運転者によりアクセルペダル８３が大きく踏み込まれてモータＭＧ１側でエンジントルクを受け止めることができない程にエンジン２２に大きなパワー（回転数とトルク）が要求されているかを判定するための閾値であり、エンジン２２の性能やモータＭＧ１の性能などにより設定される。要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満と判定されたときには、モータＭＧ３の回転軸がＡ／Ｃ用コンプレッサ９４の入力軸に接続されると共にエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とから切り離されるように、電磁クラッチ９２をオンすると共にドグクラッチ９０をオフ（図１中Ｃのポイントに移動）する（ステップＳ１５０）。そして、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２）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Ｓ１６０）。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５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軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ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。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

こうしてモータ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とを用いて次式（３）によりモータＭＧ２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ１７０）。なお、式（３）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。トルク指令Ｔｍ２＊を設定すると、入力した室内温度Ｔｉｎと設定温度Ｔｓｅｔとに基づいて室内温度Ｔｉｎが設定温度Ｔｓｅｔに一致するようＡ／Ｃ用コンプレッサ９４を駆動するためにモータＭＧ３から出力すべきトルク指令Ｔｍ３＊を設定する（ステップＳ１８０）。

Tm2*=Tr*+Tm1*/ρ (3)

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，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊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＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２６０）、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＊，Ｔｍ３＊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が駆動されトルク指令Ｔｍ３＊でモータＭＧ３が駆動されるようインバータ４１，４２，４３のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ステップＳ１４０で要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上と判定されたときには、モータＭＧ３の回転軸がＡ／Ｃ用コンプレッサ９４の入力軸およびエンジン２２のクランクシャフト２６から切り離されると共にモータＭＧ１の回転軸に接続されるように、電磁クラッチ９２をオフすると共にドグクラッチ９０をモータＭＧ１側でオン（図１中Ｂのポイントで接続）する（ステップＳ１９０）。そして、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて前述した式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に前述した式（２）における「Ｔｍ１＊」を「Ｔｍ１＊＋Ｔｍ３＊」に置き換えた次式（４）によりモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ３から出力すべきトルク指令Ｔｍ３＊とを計算し（ステップＳ２００）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ３＊と要求トルクＴｒ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて前述した式（３）における「Ｔｍ１＊」を「Ｔｍ１＊＋Ｔｍ３＊」に置き換えた次式（５）によりモータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊を計算し（ステップＳ２１０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ３＊は、式（４）を満たすと共にモータＭＧ１，ＭＧ３の各定格値の範囲内で自由なトルク配分により設定することができる。モータＭＧ３をモータＭＧ１に連結させた状態の共線図を図６に示す。図示するように、モータＭＧ１とモータＭＧ３とにより図中Ｓ軸下向きのトルクを出力することにより、モータＭＧ１とモータＭＧ３とによりエンジン２２からのトルクの反力を受け止めてリングギヤ軸３２ａ側にトルクを出力することができる。こうするのは、エンジン２２から出力されるパワー（回転数とトルク）が大きいときにモータＭＧ１だけでトルクの反力を受け止めようとすると、これを受け止めきれずにモータＭＧ１が上限回転数を超えて回転する場合がありエンジン２２から出力するパワーを制限する必要が生じるから、これを防止することにより装置の動力性能を十分に発揮できるようにするためである。

Tm1*+Tm3*=前回(Tm1*+Tm3*)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (4)
Tm2*=Tr*+(Tm1*+Tm3*)/ρ (5)

ステップＳ１３０でモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上でない即ち負の値と判定されると、エネルギ循環が生じている状態であるから、モータＭＧ３の回転軸がＡ／Ｃ用コンプレッサ９４の入力軸およびモータＭＧ１の回転軸から切り離されると共にエンジン２２のクランクシャフト２６に接続されるように電磁クラッチ９２をオフとすると共にドグクラッチ９０をエンジン２２側でオン（図１中Ａのポイントで接続）する（ステップＳ２２０）。そして、前回このルーチンで設定されたモータＭＧ２のトルク指令（前回Ｔｍ２＊）に基づいてモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を次式（６）により計算する（ステップＳ２３０）。ここで、式（６）は、前回Ｔｍ２＊すなわちモータＭＧ２から出力される負のトルクが値０に調節されるように基本的にはエンジン２２から出力されるトルクの一部をモータＭＧ３で受け止めて発電しモータＭＧ３からの発電電力のすべてをモータＭＧ１からのトルクの出力によって消費することによりエネルギ循環の状態を回避するためのフィードバック制御における関係式であり、右辺第２項の「ｋ３」は比例項のゲインであり右辺第３項の「ｋ４」は積分項のゲインである。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて前述した式（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とに基づいて前述した式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ２４０）、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とを用いて前述した式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を計算し（ステップＳ２５０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。これにより、モータＭＧ１が値０未満のときであってもエネルギ循環の状態を回避して要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力することによりエネルギ効率を向上させているのである。

Tm3*=前回Tm3*+k3(前回Tm2*)+k4∫(前回Tm2*)dt (6)

なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、上述した態様の他に、電磁クラッチ９２をオフとすると共にドグクラッチ９０をエンジン２２側でオンとした場合、エンジン２２からの動力の一部をモータＭＧ３で発電すると共に残余の動力を動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換してリングギヤ軸３２ａに出力して走行したり、モータＭＧ１からトルクが出力されないようにモータＭＧ１を駆動制御することによりエンジン２２のクランクシャフト２６とリングギヤ軸３２ａとを切り離してエンジン２２からの動力の全部をモータＭＧ３で発電すると共にこのモータＭＧ３で発電された電力やバッテリ５０の放電電力を用いてモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに動力を出力して走行することができる。また、電磁クラッチ９２をオンとすると共にドグクラッチ９０をエンジン２２側でオンとすることにより、エンジン２２からの動力を直接用いてＡ／Ｃ用コンプレッサ９４を駆動することもできる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を始動するときには、電磁クラッチ９２をオフとすると共にドグクラッチ９０をエンジン２２側でオンとした状態でモータＭＧ３だけでエンジン２２をクランキングしたりモータＭＧ１とモータＭＧ３との両方でエンジン２２をクランキングしたりすることもできるし、電磁クラッチ９２をオフとすると共にドグクラッチ９０をモータＭＧ１側でオンとしてモータＭＧ１とモータＭＧ３とを連結した状態でモータＭＧ１とモータＭＧ３との両方によりエンジン２２をクランキングすることもできる。後者の場合、要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するために、エンジン２２のクランクシャフト２６にクランキングに必要なトルクを出力したときにリングギヤ軸３２ａ側に作用するトルク（−（Ｔｍ１＊＋Ｔｍ３＊）／ρ）をモータＭＧ２によりキャンセルすることが望ましい。もとより、モータＭＧ１だけでエンジン２２をクランキングして始動することも可能である。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ３を電磁クラッチ９２を介してＡ／Ｃ用コンプレッサ９４に接続すると共にドグクラッチ９０を介してエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１とに接続するから、モータＭＧ３をＡ／Ｃ用コンプレッサ９４に連結させたり、エンジン２２のクランクシャフト２６に連結させたり、モータＭＧ１に連結させたりすることができる。この結果、装置の小型化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、ステップＳ１４０で要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上と判定されたときには、電磁クラッチ９２をオフとすると共にドグクラッチ９０をモータＭＧ１側でオンとして、エンジン２２からのトルクの反力をモータＭＧ１とモータＭＧ３とにより受け止めるから、モータＭＧ１だけでエンジン２２からのトルクの反力を受け止めるものに比してエンジン２２の出力を制限することなしにモータＭＧ１が上限回転数を超えて回転されるのを抑止することができる。この結果、エンジン２２からの大パワーをより確実にリングギヤ軸３２ａに伝達させることができ、動力性能をより向上させることができる。もとより、ステップＳ１４０で要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満と判定されたときには、電磁クラッチ９２をオンとすると共にドグクラッチ９０をオフとし、モータＭＧ３によりＡ／Ｃ用コンプレッサ９４を駆動して乗員室内を空調することができる。このように、必要に応じてモータＭＧ３をモータＭＧ１に連結してモータＭＧ１の駆動をアシストするから、過剰な性能のモータＭＧ１を用いる必要がなく、モータＭＧ１の体格を小さなものとすることができる。

さらに、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、ステップＳ１３０でモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０未満と判定されたときには、いわゆるエネルギ循環が生じている状態として電磁クラッチ９２をオフとすると共にドグクラッチ９０をエンジン２２側でオンとして、モータＭＧ２から負のトルクが出力されないようエンジン２２からの動力の一部をモータＭＧ３で発電すると共に発電した電力でモータＭＧ１から要求トルクＴｒ＊に見合うトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるよう制御するから、エネルギ循環の発生を回避することができる。この結果、エネルギ効率をより向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、電磁クラッチ９２を介してモータＭＧ３をＡ／Ｃ用コンプレッサ９４に接続するものとしたが、電磁クラッチ９２を介さずにモータＭＧ３をＡ／Ｃ用コンプレッサ９４に直接接続してモータＭＧ３がエンジン２２やモータＭＧ１に接続されたときにこれらと共にＡ／Ｃ用コンプレッサ９４を連れ回すものとしても差し支えない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ３をＡ／Ｃ用コンプレッサ９４の駆動用に用いるものとしたが、Ａ／Ｃ用コンプレッサ９４に限られずモータからの動力により駆動する他の如何なる補機の駆動用に用いるものとしてもよい。

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。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

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。 モータＭＧ３をモータＭＧ１に連結した際の共線図の一例を示す説明図である。 モータＭＧ３をエンジン２２のクランクシャフト２６に連結した際の共線図の一例を示す説明図である。

符号の説明

２０ 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、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，４３ インバータ、４４，４５，４６ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、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 ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、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、８９ａ 温度設定スイッチ、８９ｂ 温度センサ、９０ ドグクラッチ、９２ 電磁クラッチ、９４ エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）用コンプレッサ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３ モータ。

Claims (16)

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第３の軸の３軸に接続され、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１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、
   前記第３の軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、
   補機に駆動用の動力を出力可能な第３の電動機と、
   前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続および該接続の解除と、前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続および該接続の解除とが可能な接続解除手段と
   を備える動力出力装置。
2. 前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 請求項１または２記載の動力出力装置であって、
   操作者の操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
   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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機と前記接続解除手段とを駆動制御する駆動制御手段と
   を備える動力出力装置。
4. 前記駆動制御手段は、前記設定された要求動力に基づいて前記接続解除手段を駆動制御する手段である請求項３記載の動力出力装置。
5. 前記駆動制御手段は、通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸および前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御し、前記設定された要求動力が所定動力以上となる非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続が解除され前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機とを駆動制御する手段である請求項４記載の動力出力装置。
6. 請求項５記載の動力出力装置であって、
   前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段であり、
   前記駆動制御手段は、前記通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御し、前記非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御する手段である
   動力出力装置。
7. 請求項３ないし６いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機は、互いに電力をやり取り可能に接続され、
   前記３軸式の動力入出力手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、該第１回転要素に前記駆動軸が接続され該第２回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され該第３回転要素に前記第３の軸が接続された遊星歯車であり、
   前記駆動制御手段は、通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸および前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御し、前記駆動軸に正の動力が出力されるときに前記内燃機関の出力軸の回転方向を正として前記第１の電動機の回転軸が負回転に駆動される非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸とが接続され前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を制御す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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機とを駆動制御する手段である
   動力出力装置。
8. 前記駆動制御手段は、前記非通常時には前記第２の電動機から負の動力が出力されないよう前記第３の電動機を駆動制御する手段である請求項７記載の動力出力装置。
9. 請求項７または８記載の動力出力装置であって、
   前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段であり、
   前記駆動制御手段は、前記通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御し、前記非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御する手段である
   動力出力装置。
10. 前記補機は、空調装置用のコンプレッサである請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置。
11. 請求項１ないし１０いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に接続されて走行する自動車。
12. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該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１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、補機に駆動用の動力を出力可能な第３の電動機と、前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続および該接続の解除と前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続および該接続の解除とが可能な接続解除手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）操作者の操作に基づいて要求動力を設定し、
    （ｂ）通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸および前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御し、前記設定された要求動力が所定動力以上となる非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続が解除され前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機とを駆動制御する
    動力出力装置の制御方法。
13. 請求項１２記載の動力出力装置の制御方法であって、
    前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段であり、
    前記ステップ（ｂ）は、前記通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御し、前記非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御する
    動力出力装置の制御方法。
14. 内燃機関と、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素に駆動軸が接続され該第２回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され該第３回転要素に第３の軸が接続された遊星歯車と、前記第３の軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、該第１の電動機と電力をやり取り可能で前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、該第１の電動機および該第２の電動機と電力をやり取り可能で補機に駆動用の動力を出力可能な第３の電動機と、前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸との接続および該接続の解除と前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続および該接続の解除とが可能な接続解除手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）操作者の操作に基づいて要求動力を設定し、
    （ｂ）通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸および前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御す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第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御し、前記駆動軸に正の動力が出力されるときに前記内燃機関の出力軸の回転方向を正として前記第１の電動機の回転軸が負回転に駆動される非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸とが接続され前記第３の電動機の回転軸と前記第１の電動機の回転軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を制御す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第１の電動機と前記第２の電動機と前記第３の電動機とを駆動制御する
    動力出力装置の制御方法。
15. 前記ステップ（ｂ）は、前記非通常時には前記第２の電動機から負の動力が出力されないよう前記第３の電動機を駆動制御する請求項１４記載の動力出力装置の制御方法。
16. 請求項１４または１５記載の動力出力装置の制御方法であって、
    前記接続解除手段は、前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続および該接続の解除が可能な手段であり、
    前記ステップ（ｂ）は、前記通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御し、前記非通常時には前記第３の電動機の回転軸と前記補機の入力軸との接続が解除されるよう前記接続解除手段を駆動制御する
    動力出力装置の制御方法。
    

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