JP3454099B2 - 動力出力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原動機と該原動機
の出力軸に対し電気的に所定の負荷トルクを付与する負
荷トルク付与手段とを有する動力出力装置に関し、詳し
くは該負荷トルク付与手段の過度の温度上昇を防止する
動力出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原動機と該原動機の出力軸に対し電気的
に所定の負荷トルクを付与する負荷トルク付与手段とを
有する動力出力装置としては、該負荷トルク付与手段と
して電動発電機を備え、原動機からの出力のほとんど全
てを該電動発電機の駆動に用いるもの（いわゆるシリー
ズハイブリッド式の動力出力装置）と、原動機からの出
力を該電動発電機の駆動とその他の用途、例えば車両の
駆動に分配して用いるもの（いわゆるパラレルハイブリ
ッド式の動力出力装置）とがある。

【０００３】シリーズハイブリッド式の動力出力装置で
は、原動機の出力軸は電動発電機の回転軸と機械的に連
結されており、駆動軸との間には機械的結合はない。駆
動軸は、別途設けられた電動機により駆動される。この
動力出力装置では、原動機の運転により電動発電機が駆
動されるため電力が発生する。この際、原動機のトルク
は、発電機によって生じる発電負荷に等しい。発電負荷
は電動発電機に生じる起電力に比例するため、原動機の
出力トルクが大きい場合には、電動発電機に生じる起電
力も大きくなり、電動発電機およびその駆動回路に流れ
る電流が大きくなる。

【０００４】パラレルハイブリッド式の動力出力装置に
は、動力の分配方式によって、いわゆる機械分配式（例
えば、特願平８−１４８６７７号公報参照）と、電気分
配式（例えば、特願平７−１４５５７５号公報参照）と
がある。これらの動力出力装置は、原動機の動力を駆動
軸に伝達する構成を備えている点で、前記のシリーズハ
イブリッド式の動力出力装置とは相違するが、それぞれ
の動力出力装置において、原動機の出力軸に機械的に結
合された電動発電機により原動機に所定の負荷トルクを
付与する点では共通する。この負荷トルクは、原動機の
出力トルクに応じて変化するため、原動機の出力トルク
が大きくなれば負荷トルクも大きくなる。従って、パラ
レルハイブリッド式の動力出力装置においても、原動機
の出力トルクに応じて電動発電機に生じる起電力が大き
くなり、電動発電機およびその駆動回路に流れる電流が
大きくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上で述べた通り、シ
リーズハイブリッド式動力出力装置およびパラレルハイ
ブリッド式動力出力装置ともに、原動機の出力トルクが
大きい場合には、電動発電機およびその駆動回路に流れ
る電流が大きくなり、これらの温度が上昇する。本来、
電動発電機およびその駆動回路は、このような温度上昇
を考慮して、十分な定格で設計され、また十分な冷却装
置も準備されている。

【０００６】しかし、原動機から高いトルクが出力され
ている状態が長期間継続した場合や故障等により冷却装
置の冷却能力が低下した場合には、上記回路の温度が過
度に上昇する可能性もある。一般に電動発電機およびそ
の駆動回路は温度上昇に伴い効率が低下するため、この
ような温度上昇を放置した場合には、装置全体の効率低
下を招くことになる。本発明は上記課題を解決するため
になされ、電動発電機等およびその駆動回路の温度が過
度に上昇することを防止する動力出力装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の動力出力装置は、出力軸を有しており要求出力に
応じた運転状態で運転する原動機と、該出力軸に対し電
気的に所定の負荷トルクを付与する負荷トルク付与手段
とを有する動力出力装置であって、前記負荷トルク付与
手段の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段
により検出された温度が所定温度以上であるときは、該
負荷トルク付与手段の温度上昇を低減するための運転状
態で、前記原動機を運転する原動機運転手段とを備える
ことを要旨とする。

【０００８】この動力出力装置によれば、原動機は負荷
トルク付与手段により、電気的に所定の負荷を与えられ
た状態で運転される。また、該負荷トルク付与手段の温
度が所定温度以上であるときは、その温度上昇を低減す
るための運転状態で、原動機を運転することができる。
従って、負荷トルク付与手段の温度が異常に上昇するこ
とを防ぐことができる。

【０００９】なお、負荷トルク付与手段により付与され
る負荷は、原動機の出力軸に直接付与されるものであっ
てもよいし、負荷トルク付与手段と原動機とを機械的に
結合する伝達系統を介して間接的に付与されるものであ
ってもよい。また、本明細書で「負荷トルクを付与す
る」といった場合には、原動機の出力軸を本来の回転方
向と逆に回転させる向きに逆トルクを積極的に加える場
合、および前記逆トルクを積極的に加えるとはいかない
までも原動機の出力軸が回転する際に抵抗となる場合の
双方を含んでいる。

【００１０】上記の動力出力装置において、前記原動機
運転手段における前記運転状態は、前記原動機の出力ト
ルクを、所定の値に制限された出力トルクとし、かつ該
原動機の回転数を、該制限された出力トルクに応じて現
在の回転数よりも高い回転数とすることが望ましい。

【００１１】原動機から高いトルクが出力されているこ
とが原因となって、負荷トルク付与手段の温度上昇が生
じている場合には、原動機から出力されるトルクを制限
することにより、負荷トルク付与手段の温度上昇を防ぐ
ことができる。上記原動機運転手段を備える動力出力装
置によれば、原動機から出力されるトルクを制限すると
ともに、該制限された出力トルクに応じて現在の回転数
よりも高い回転数で原動機を運転することができる。原
動機から出力される動力は、トルクと回転数の積で表さ
れるため、このような動力出力装置であれば、所定の要
求動力を出力しつつ、負荷トルク付与手段の温度上昇を
防ぐことができる。

【００１２】一方、上記の動力出力装置において、前記
原動機運転手段における前記運転状態は、前記原動機の
出力トルクを、所定の値に制限された出力トルクとし、
かつ該原動機の回転数を、該制限された出力トルクにお
いて所定の運転効率で原動機を運転することができる回
転数とすることも望ましい。

【００１３】このような動力出力装置によれば、原動機
から出力されるトルクを制限することにより、負荷トル
ク付与手段の温度上昇を防ぐことができるとともに、所
定の運転効率で原動機を運転することができるため、動
力出力装置の運転効率を著しく低下させることもない。

【００１４】また、上記の動力出力装置において、前記
負荷トルク付与手段は、回転軸を有しかつ該回転軸が原
動機の出力軸に機械的に結合された電動発電機と、該電
動発電機との間で電気的なエネルギのやりとりを行う駆
動回路とから構成され、前記温度検出手段は、前記電動
発電機の温度と前記駆動回路の温度のうち少なくとも一
方の温度を検出する手段としてもよい。

【００１５】かかる構成によれば、上述の電気的負荷ト
ルク付与手段を構成する電動発電機または駆動回路のう
ち少なくとも一方の温度を検出することができるため、
該電気的負荷トルク付与手段の温度上昇を防ぐことがで
きる。つまり、電動発電機または駆動回路のうち一方の
温度が上昇しやすい性質がある場合には、該上昇しやす
い要素の温度を検出しておけば、簡易な構成で電気的負
荷トルク付与手段の温度上昇を防止することができる。
また、電動発電機および駆動回路の温度上昇に所定の関
係が存在する場合には、両者のうちいずれか一方の温度
を検出し、双方の温度を該関係に基づいて求めることに
より電気的負荷トルク付与手段の温度上昇を防止するこ
ともできる。

【００１６】本発明の動力出力装置において、負荷トル
ク付与手段を前記の電気的負荷トルク付与手段とした場
合には、さらに、前記出力軸および回転軸とは異なる駆
動軸と、該駆動軸から出力されるべき要求トルクおよび
要求回転数を設定する手段と、前記出力軸と前記回転軸
と前記駆動軸とに各々結合される３軸を有し、該３軸の
うちいずれか２軸へ入出力される動力を決定したとき、
該決定された動力に基づいて残余の１軸へ入出力される
動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸
に結合された電動機と、前記原動機の運転状態に応じ
て、前記要求トルクおよび要求回転数が前記駆動軸から
出力されるように前記電動発電機および前記電動機を制
御する手段とすることが望ましい。

【００１７】かかる構成によれば、電動発電機から原動
機に対し、上述の３軸式動力入出力手段を介して間接的
に負荷トルクを付与することができるとともに、原動機
の運転を制御することにより前記電動発電機の温度上昇
を防ぐことができる。３軸式動力入出力装置には原動
機、電動発電機の他、電動機も結合されており、また原
動機の運転状態に応じて、前記要求トルクおよび要求回
転数が前記駆動軸から出力されるように前記電動発電機
および前記電動機を制御する手段も備えられている。従
って、この動力出力装置によれば、電動発電機の温度上
昇を防ぐとともに、要求トルクおよび要求回転数を駆動
軸から出力することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づいて説明する。 （１）実施例の構成 はじめに、実施例の構成について図１から図３を用いて
説明する。図１は本実施例の動力出力装置の駆動回路部
を中心とした拡大図、図２は本実施例の動力出力装置を
搭載した車両の概略構成を示す説明図、図３は本実施例
の動力出力装置の冷却系統の概略構成を示す説明図であ
る。

【００１９】まず、図２により、本実施例の動力出力装
置を搭載した車両の全体構成について説明する。このハ
イブリッド車両の構成は大きくは、駆動力を発生する動
力系統と、その制御系統および冷却系統と、駆動源から
の駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系
統と、運転操作部等からなっている。また、上記、動力
系統はエンジン１５０を含む系統とモータＭＧ１，ＭＧ
２を含む系統とからなっており、制御系統は、エンジン
１５０の運転を主に制御するための電子制御ユニット
（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータＭＧ
１，ＭＧ２の運転を主に制御する制御ユニット１９０
と、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０に必
要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからなっ
ている。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット
１９０の内部構成は図示していないが、これらはそれぞ
れ内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ
・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録
されたプログラムに従い、以下に示す種々の制御処理を
行うよう構成されている。

【００２０】エンジン１５０は、吸入口２００から吸入
した空気と燃料噴射弁１５１から噴射されたガソリンと
の混合気を燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発に
より押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシ
ャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグ
ナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導
かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気
火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。
燃焼により生じた排気は、排気口２０２を通って大気中
に排出される。

【００２１】エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１
７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０が行う
エンジン１５０の制御としては、エンジン１５０の回転
数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空
気量に応じた燃料噴射量制御等がある。エンジン１５０
の制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエ
ンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続され
ている。例えばクランクシャフト１５６の回転数と回転
角度を検出するためにディストリビュータ１６０に設け
られた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８な
どである。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、この他、例
えばイグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータ
スイッチ１７９なども接続されているが、その他のセン
サ，スイッチなどの図示は省略した。

【００２２】モータＭＧ１は、同期電動発電機として構
成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３
２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステ
ータ１３３とを備える。ステータ１３３は、無方向性電
磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９
に固定されている。このモータＭＧ１は、ロータ１３２
に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に備
えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作
用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作
し、場合によってはこれらの相互作用によりステータ１
３３に備えられた三相コイルの両端に起電力を生じさせ
る発電機としても動作する。

【００２３】モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同
期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁
石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コ
イルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭ
Ｇ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層
して形成されており、ケース１１９に固定されている。
このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機ある
いは発電機として動作する。

【００２４】これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、スイッ
チングを行うトランジスタを複数内蔵した駆動回路１９
１、１９２を介してバッテリ１９４および制御ユニット
１９０に電気的に接続されている。制御ユニット１９０
には、この他各種のセンサおよびスイッチが電気的に接
続されている。制御ユニット１９０に接続されているセ
ンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルポジショ
ンセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジションセンサ１
６５ａ、シフトポジションセンサ１８４、バッテリ１９
４の残容量検出器１９９などがある。

【００２５】モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブ
リッド車両の運転状態の制御を可能とするために、この
制御ユニット１９０には運転操作部からの種々の信号や
バッテリ１９４の残容量等が入力され、また、エンジン
１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情
報を、通信によってやりとりしている。運転操作部から
の種々の信号として、具体的には、アクセルペダルポジ
ションセンサ１６４ａからのアクセルペダルポジション
（アクセルペダルの踏込量）ＡＰ、ブレーキペダルポジ
ションセンサ１６５ａからのブレーキペダルポジション
（ブレーキペダルの踏込量）ＢＰ、シフトポジションセ
ンサ１８４からのシフトポジションＳＰがある。また、
バッテリ１９４の残容量は残容量検出器１９９で検出さ
れる。なお、残容量検出器１９９は、バッテリ１９４の
電解液の比重またはバッテリ１９４の全体の重量を測定
して残容量を検出するものや、充電・放電の電流値と時
間を演算して残容量を検出するものや、バッテリ１９４
の端子間を瞬間的にショートさせて電流を流し内部抵抗
を測ることにより残容量を検出するものなどが知られて
いる。

【００２６】駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１
８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エ
ンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト
１５６およびプラネタリキャリア軸１２７と、モータＭ
Ｇ１，モータＭＧ２の回転を伝達する回転軸１２５、１
２６とは、後述するプラネタリギヤ１２０を介して動力
伝達ギヤ１１１に機械的に結合されている。また、この
動力伝達ギヤ１１１はディファレンシャルギヤ１１４を
介して左右の駆動輪１１６、１１８に結合されている。

【００２７】ここで、プラネタリギヤ１２０の構成と併
せてクランクシャフト１５６、プラネタリキャリア軸１
２７、モータＭＧ１の回転軸１２５、ＭＧ２の回転軸１
２６の結合について説明する。プラネタリギヤ１２０
は、サンギヤ１２１、リングギヤ１２２なる同軸の２つ
のギヤと、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２との間に
配置されサンギヤ１２１の外周を自転しながら公転する
複数のプラネタリピニオンギヤ１２３の３つから構成さ
れる。サンギヤ１２１はプラネタリキャリア軸１２７に
軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸１２５を介してモ
ータＭＧ１のロータ１３２に結合され、リングギヤ１２
２はリングギヤ軸１２６を介してモータＭＧ２のロータ
１４２に結合されている。また、プラネタリピニオンギ
ヤ１２３は、その回転軸を軸支するプラネタリキャリア
１２４を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合さ
れ、プラネタリキャリア軸１２７はクランクシャフト１
５６に結合されている。機構学上周知のことであるが、
プラネタリギヤ１２０は上述のサンギヤ軸１２５、リン
グギヤ軸１２６およびクランクシャフト１５６の３軸の
うちいずれか２軸へ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という性質
を有している。

【００２８】リングギヤ１２２には、動力の取り出し用
の動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭ
Ｇ１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ
１２８は、チェーンベルト１２９により動力伝達ギヤ１
１１に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力伝達
ギヤ１１１との間で動力の伝達がなされる。上述の構成
およびプラネタリギヤ１２０の性質に基づいて、ハイブ
リッド車両はモータＭＧ２のみを駆動源として走行する
こともできるし、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方
を駆動源として走行することもできる。具体的には、ハ
イブリッド車輌は減速時または降坂時等のエンジン動力
を必要としないとき、および初期加速時には、エンジン
１５０の運転を停止し、モータＭＧ２のみで走行する。
通常走行時には、エンジン１５０を主駆動源としつつ、
モータＭＧ２の動力も用いて走行する。エンジン１５０
とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行する場合に
は、必要なトルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトル
クに応じて、エンジン１５０を効率のよい運転ポイント
で運転できるため、エンジン１５０のみを駆動源とする
車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。
一方、クランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキ
ャリア軸１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータ
ＭＧ１に伝達することができるため、エンジン１５０の
運転によりモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可
能である。

【００２９】次に、図１に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ
２を駆動制御する制御装置について説明する。図１に示
すように、モータＭＧ１には第１の駆動回路１９１を介
して制御ユニット１９０に接続され、モータＭＧ２は第
２の駆動回路１９２を介して制御ユニット１９０に接続
されている。図２では図示しなかったが、モータＭＧ１
の回転軸であるサンギヤ軸１２５には、その回転角度を
検出するためのレゾルバ１３９が設けられており、モー
タＭＧ２の回転軸であるリングギヤ軸１２６にも同じく
レゾルバ１４９が設けられている。また、制御ユニット
１９０には、図２を用いて説明した種々の信号の他、レ
ゾルバ１３９からのサンギヤ軸１２５の回転角度θｓ、
レゾルバ１４９からのリングギヤ軸１２６の回転角度θ
ｒ、第１の駆動回路１９１に設けられた２つの電流検出
器１９５、１９６からの電流値Ｉｕ１，Ｉｖ１、第２の
駆動回路１９２に設けられた２つの電流検出器１９７，
１９８からの電流値Ｉｕ２，Ｉｖ２、バッテリ１９４の
残容量を検出する残容量検出器１９９からの残容量など
が、入力ポートを介して入力されている。

【００３０】また、制御ユニット１９０からは、第１の
駆動回路１９１に設けられたスイッチング素子である６
個のトランジスタＴ１１ないしＴ１６を駆動する制御信
号ＳＷ１と、第２の駆動回路１９２に設けられたスイッ
チング素子としての６個のトランジスタＴ２１ないしＴ
２６を駆動する制御信号ＳＷ２とが出力されている。第
１の駆動回路１９１内の６個のトランジスタＴ１１ない
しＴ１６は、トランジスタインバータを構成しており、
それぞれ、一対の電源ラインＬ１，Ｌ２に対してソース
側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置され、その
接続点に、モータＭＧ１の三相コイル（ＵＶＷ）の各々
が接続されている。電源ラインＬ１，Ｌ２は、バッテリ
１９４のプラス側とマイナス側に、それぞれ接続されて
いるから、制御ユニット１９０により対をなすトランジ
スタＴ１１ないしＴ１６のオン時間の割合を制御信号Ｓ
Ｗ１により順次制御し、三相コイルの各相に流れる電流
を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にすると、三相
コイルにより、回転磁界が形成される。

【００３１】他方、第２の駆動回路１９２の６個のトラ
ンジスタＴ２１ないしＴ２６も、トランジスタインバー
タを構成しており、それぞれ、第１の駆動回路１９１と
同様に配置されていて、対をなすトランジスタの接続点
は、モータＭＧ２の三相コイルの各々に接続されてい
る。したがって、制御ユニット１９０により対をなすト
ランジスタＴ２１ないしＴ２６のオン時間を制御信号Ｓ
Ｗ２により順次制御し、各コイルの各相に流れる電流
を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にすると、三相
コイルにより、回転磁界が形成される。

【００３２】エンジン１５０、モータＭＧ１およびその
駆動回路１９１、モータＭＧ２およびその駆動回路１９
２等からなる動力系統を冷却する冷却系統について図３
に基づいて説明する。本実施例では、冷却系統は全て冷
却水を用いたいわゆる水冷式を適用しているが、エンジ
ン１５０の冷却系統とモータＭＧ１、ＭＧ２およびその
駆動回路の冷却系統とは独立なものとして構成されてい
る。

【００３３】エンジン１５０の冷却系統は、エンジン１
５０のみを駆動源とする従来車両で採用されているもの
と基本的には同じ構成である。エンジン１５０とラジエ
ータ２５０がホース２５４で接続されており、冷却水は
ウォーターポンプ２６０によりこの中を循環する。冷却
水は、エンジン１５０に設けられたウォータージャケッ
ト１７３でエンジン１５０の熱を吸収し、ラジエータ２
５０で放熱することにより、エンジン１５０を冷却す
る。ラジエータ２５０には、冷却水の放熱を助けるべ
く、冷却ファン２５２が設けられている。また、ウォー
タージャケット１７３内に設けられた水温センサ１７４
により、冷却水の温度を検出することで、制御ユニット
１９０は、エンジン１５０の冷却状態を感知している。

【００３４】一方、モータＭＧ１、ＭＧ２およびその駆
動回路１９１、１９２の冷却系統は、次の構成をとって
いる。図３に示す通り、モータＭＧ１、ＭＧ２には、ケ
ース１１９の外周を囲むようにウォータージャケット２
５８、２５９が設けられている。駆動回路１９１、１９
２はそれぞれトランジスタインバータを構成する素子が
取り付けられている基板Ｂｄを介して、内部を冷却水が
通過しているヒートシンク２５６に接触している。ウォ
ータージャケット２５８、２５９およびヒートシンク２
５６は、上記エンジン１５０のラジエータ２５０とは別
個のラジエータ２５１と、それぞれホース２５５で接続
されており、冷却水はウォーターポンプ２６１によりこ
の中を循環する。かかる構成により、駆動回路１９１、
１９２で発生した熱は、ヒートシンク２５６内部を通過
する冷却水に吸収され、モータＭＧ１、ＭＧ２で発生し
た熱は、ウォータージャケット２５８、２５９の内部を
通過する冷却水に吸収される。冷却水は、これらの熱を
ラジエータ２５１で放熱する。ラジエータ２５１には、
冷却水の放熱を助けるべく、冷却ファン２５３が設けら
れている。

【００３５】駆動回路１９１、１９２には同じ基板上に
隣接して、温度センサ１９１ｔ、１９２ｔが設けられて
いる。また、モータＭＧ１、ＭＧ２には各モータのステ
ータ１３３、１４３に巻回されているコイル部に温度セ
ンサ１３３ｔ、１４３ｔが設けられている。制御ユニッ
ト１９０は、これらの温度センサにより検出される温度
により、駆動回路１９１、１９２およびモータＭＧ１、
ＭＧ２の冷却状態を感知している。

【００３６】なお、本実施例では、エンジン１５０の冷
却系統とモータＭＧ１、ＭＧ２およびその駆動回路１９
１、１９２の冷却系統を別個独立の系統として構成した
が、両者に共通のラジエータを設けること等により、こ
れらを一つの系統で構成するものとしてもよい。また、
冷却水を用いる代わりに、各発熱部に冷却ファンを設け
る等していわゆる空冷式の冷却系統を構成するものとし
てもよい。

【００３７】（２）一般的動作作原理 以上に構成を説明した動力出力装置の一般的な動作につ
いて説明する。動力出力装置の動作原理、特にトルク変
換の原理は以下の通りである。エンジン１５０を回転数
Ｎｅ，トルクＴｅからなる動力Ｐ１を出力する状態で運
転し、この回転数、トルクとは異なる回転数Ｎｒ，トル
クＴｒからなる動力Ｐ２をリングギヤ軸１２６から出力
する場合を考える。ただし、動力Ｐ１と動力Ｐ２は同じ
仕事率（トルクと回転数の積）である。この時のエンジ
ン１５０とリングギヤ軸１２６の回転数およびトルクの
関係を図４に示す。

【００３８】なお、一般に「動力」とは単位時間あたり
の出力エネルギ、即ち仕事率を意味するスカラー量であ
り、一つの値に対してトルクと回転数の組み合わせは無
数に存在しうるが、説明の便宜上、本明細書で「動力」
というときは特定のトルクと回転数の組み合わせからな
る仕事率を指すものとする。例えば、図４に示した動力
Ｐ１と動力Ｐ２は、仕事率が同じであってもトルクおよ
び回転数の組み合わせが異なっている。従って、本明細
書においては、両者は異なる動力として扱う。

【００３９】本実施例の一般的な動作原理を理解するた
めには、プラネタリギヤ１２０の働きについて理解する
ことが必要となる。機構学の教えるところによれば、プ
ラネタリギヤ１２０の三軸（サンギヤ軸１２５，リング
ギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア軸１２７）にお
ける回転数やトルクの関係は、図５に例示する共線図と
して表わすことができ、幾何学的に解くことができる。
プラネタリギヤ１２０における三軸の回転数やトルクの
関係は、上述の共線図を用いなくても各軸のエネルギを
計算することなどにより数式的に解析することもでき
る。本実施例では説明の容易のため共線図を用いて説明
する。

【００４０】図５における縦軸は３軸の回転数軸であ
り、横軸はリングギヤ１２２の歯数（Ｚｒ）に対するサ
ンギヤ１２１の歯数（Ｚｓ）の比ρ（ρ＝Ｚｓ／Ｚｒ）
に基づいて定められる座標軸である。この座標軸では、
その両端をサンギヤ軸１２５とリングギヤ軸１２６の座
標Ｓ、Ｒとし、プラネタリキャリア軸１２７の座標Ｃを
座標Ｓと座標Ｒの間を１：ρに内分する座標として定め
る。

【００４１】上述の座標軸にプラネタリギヤ１２０の各
軸の回転数をプロットする。図２に示した構成から明ら
かな通り、エンジン１５０のクランクシャフト１５６は
プラネタリキャリア軸１２７に連結されているため、エ
ンジン１５０が回転数Ｎｅで運転されているときは、プ
ラネタリキャリア軸１２７の回転数もＮｅとなる。従っ
て、図５に示す通り、座標Ｃの回転数はＮｅとしてプロ
ットできる。一方、リングギヤ軸１２６が回転数Ｎｒで
運転されている場合を考えているから、座標Ｒの回転数
はＮｒとしてプロットできる。この両点を通る直線を描
けば、座標Ｓにおけるこの直線上の回転数としてサンギ
ヤ軸１２５の回転数Ｎｓを求めることができる。以下、
この直線を動作共線と呼ぶ。なお、回転数Ｎｓは、回転
数Ｎｅと回転数Ｎｒとを用いて比例計算式によっても求
めることができ、Ｎｓ＝（（１＋ρ）Ｎｅ―Ｎｒ）／ρ
と表される。このようにプラネタリギヤ１２０では、サ
ンギヤ１２１，リングギヤ１２２およびプラネタリキャ
リア１２４のうちいずれか２つの回転を決定すると、残
余の１つの回転は、決定した２つの回転に基づいて決定
される。

【００４２】次に、共線図を用いて三軸にかかるトルク
の関係を求める。機構学によればトルクの関係は、動作
共線を剛体として扱い、各トルクをその作用する方向お
よび大きさに基づくベクトルとしての力で表すことによ
り、前記剛体に作用する力の釣り合い関係に等しくな
る。具体的には、エンジン１５０のトルクＴｅをプラネ
タリキャリア軸１２７の座標Ｃにおいて、図５に示す通
り鉛直下から上に作用させる。トルクＴｅを表すベクト
ルは力として扱うことができるため、座標軸Ｃ上に作用
させたトルクＴｅは、向きが同じで異なる作用線への力
の分離の手法により、座標ＳにおけるトルクＴｅｓと座
標ＲにおけるトルクＴｅｒとに分離することができる。
このときトルクＴｅｓの大きさはＴｅｓ＝Ｔｅ／（１＋
ρ）式で表され、トルクＴｅｒの大きさはＴｅｒ＝Ｔｅ
・ρ／（１＋ρ）式で表わされる。一方、リングギヤ軸
１２６からは、トルクＴｒが出力されるため、座標Ｒに
おいて動作共線に、鉛直上から下にトルクＴｒを作用さ
せる。

【００４３】動作共線がこの状態で安定であるために
は、動作共線の力の釣り合いをとればよい。すなわち、
座標軸Ｓ上には、トルクＴｅｓと大きさが同じで向きが
反対のトルクＴｍ１を作用させ、座標軸Ｒ上には、リン
グギヤ軸１２６に出力するトルクＴｒと同じ大きさで向
きが反対のトルクとトルクＴｅｒとの合力に対し大きさ
が同じで向きが反対のトルクＴｍ２を作用させればよ
い。トルクＴｍ１はモータＭＧ１により、トルクＴｍ２
はモータＭＧ２により作用させることができる。このと
き、回転の方向と逆向きにトルクを作用させることにな
るモータＭＧ１は発電機として動作し、トルクＴｍ１と
回転数Ｎｓとの積で表わされる電力Ｐｍ１をサンギヤ軸
１２５から回生する。回転の方向とトルクの方向とが同
じとなるモータＭＧ２は電動機として動作し、電力Ｐｍ
２を消費しつつトルクＴｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わ
される動力をリングギヤ軸１２６に出力する。

【００４４】図５に示す共線図ではサンギヤ軸１２５の
回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとによっては、負
となる場合や回転数０となる場合もある。これらの場合
には、モータＭＧ１は電動機として動作し、トルクＴｍ
１と回転数Ｎｓとの積で表わされる電力Ｐｍ１を消費す
る。

【００４５】上述した通り、本実施例による動力出力装
置では、エンジン１５０から出力される動力をトルク変
換して出力することができる。従って、駆動軸１２６の
要求出力として回転数ＮｒおよびトルクＴｒからなる動
力が指定された場合、仕事率が一定、即ち回転数とトル
クの積がＮｒ×Ｔｒが一定という条件下で、エンジン１
５０の運転ポイントは自由に選択することができる。エ
ンジン１５０は運転ポイントにより効率が変化するが、
本実施例では、上述の条件下で最も効率のよい運転ポイ
ントを選択しつつエンジン１５０を運転することができ
るため、高い効率で動力を出力することができる。

【００４６】図６にエンジン１５０の運転ポイント選択
の様子を示す。図中の曲線Ｂは、エンジン１５０が運転
可能な回転数およびトルクの限界値を示している。図６
においてα１％、α２％等で示される曲線は、それぞれ
エンジン１５０の効率が一定となる等効率線であり、α
１％、α２％の順に効率が低くなっていくことを示して
いる。図６に示す通り、エンジン１５０は比較的限定さ
れた運転ポイントで効率が高く、その周囲の運転ポイン
トでは徐々に効率が低下していく。

【００４７】図６中、Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２、および
Ｃ３−Ｃ３で示されている曲線は、エンジン１５０の仕
事率が一定の曲線であり、エンジン１５０の運転ポイン
トは要求出力に応じてこれらの曲線上で選択することに
なる。例えば、要求回転数Ｎｒおよび要求トルクＴｒが
曲線Ｃ１−Ｃ１上にプロットされる場合には、エンジン
１５０の運転ポイントは、曲線Ｃ１−Ｃ１上で最も運転
効率が高くなるＡ１点に選択することになる。同様にＣ
２−Ｃ２曲線上ではＡ２点に、Ｃ３−Ｃ３曲線上ではＡ
３点で運転ポイントを選択する。各曲線上における、エ
ンジン１５０の回転数と運転効率の関係を図７に示す。
なお、Ｃ１−Ｃ１等の曲線は、説明の便宜上、図６中の
３本を例示しているが、要求出力に応じて無数に引くこ
とができる曲線であり、エンジン１５０の運転ポイント
Ａ１点等も無数に選択することができるものである。こ
れらの無数の運転ポイントを描いた曲線が図６中の曲線
Ａである。従って、本実施例では、要求出力に応じて選
択される図６中の曲線Ａ上の運転ポイントで運転するよ
うにエンジン１５０を制御する。

【００４８】次にモータＭＧ１およびその駆動回路等で
発生する熱について説明する。上述の動作原理で示した
通り、本実施例では、モータＭＧ１がエンジン１５０に
対し負荷となる所定のトルクＴｍ１を付与しながら駆動
軸１２６から動力を出力する。このトルクの大きさＴｍ
１は、既に示した通り、Ｔｍ１＝Ｔｅ／（１＋ρ）で表
され、エンジン１５０の出力トルクＴｅに比例する。即
ち、エンジン１５０から出力されるトルクが大きくなる
程、モータＭＧ１がエンジン１５０に対し付与する負荷
トルクも大きくなる。

【００４９】モータＭＧ１は同期電動機として構成され
ており、モータＭＧ１の回転軸であるサンギヤ軸１２５
に付与されるトルクは駆動回路１９１および三相コイル
に流れる電流の大きさに比例する。これは、モータＭＧ
１が電動機として働きトルクを出力する場合、および発
電機として働きサンギヤ軸１２５の回転に対する負荷と
なる場合ともに同様である。一方、駆動回路１９１およ
び三相コイルに電流が流れることにより熱が発生する。
このとき、駆動回路１９１、三相コイルおよびバッテリ
１９４を含む回路全体の抵抗をＲとし、その回路に流れ
る電流の実効値をＩとすると、発生する熱量Ｑは概ねＱ
＝Ｒ×Ｉ２で表される。以上で説明された通り、エンジ
ン１５０の出力トルクＴｅが大きくなる程、モータＭＧ
１およびその駆動回路１９１で発生する熱量も大きくな
る。モータＭＧ２も、その出力トルクに応じて熱を発生
する。本実施例では、図３に示した冷却系統で、これら
の熱を吸収・放熱しつつ、動力出力装置を運転してい
る。

【００５０】（３）運転ポイント補正ルーチン 上述した「（２）一般的動作原理」では、本実施例の構
成をとるハイブリッド車両における動力出力原理を説明
した。次に、本実施例の特徴的な部分である運転ポイン
ト補正ルーチンについて図８を用いて説明する。本ルー
チンは、原動機から高いトルクが出力されている状態が
長期間継続した場合や故障等により冷却装置の冷却能力
が低下した場合等に、電動発電機、クラッチモータおよ
びその駆動回路の温度が過度に上昇することを防止する
ためのルーチンである。運転ポイント補正ルーチンは、
制御ユニット１９０が、エンジン１５０の運転制御を行
う際、要求出力に応じてエンジン１５０の運転ポイント
を設定するルーチン実行後の所定時期に周期的に実行さ
れるものである。

【００５１】運転ポイント補正ルーチンが実行される
と、制御ユニット１９０はモータＭＧ１の温度を読み込
む（ステップＳ１００）。この温度は、モータＭＧ１に
設けられた温度センサ１３３ｔより検出される。次に、
制御ユニット１９０はモータＭＧ１の温度ｔｇに基づい
て、エンジン１５０の出力トルクの制限値（Ｔｇ）を算
出する（ステップＳ１０５）。エンジン１５０の出力ト
ルクの制限値Ｔｇは、モータＭＧ１の温度ｔｇとの関係
に基づいて設定されている制限マップからの読みとりに
より求められる。この制限マップの例を図９に示す。図
９の制限マップによれば、モータＭＧ１の温度ｔｇが所
定値ｔｇ１以下である場合には、エンジン１５０は最大
値Ｔｍａｘまで出力することができる。モータＭＧ１の
温度ｔｇが所定値ｔｇ１以上である場合には、温度ｔｇ
に応じてエンジン１５０の出力トルクが制限され、ある
温度で出力トルクは値０に制限される。

【００５２】図９に示した制限マップは、モータＭＧ１
の冷却装置の冷却能力等に応じて試験的に設定すること
ができる。図９では、所定値ｔｇ１以上で直線的にトル
クを制限するマップとしているが、曲線状に制限するも
のや、段階的に制限するものとしてもよい。また、トル
ク制限マップは、冷却能力に大きく依存するため、冷却
系統が故障しているか否かにより複数の制限マップを使
い分けるものとしてもよい。複数の制限マップを使い分
ける方法としては、モータＭＧ１の温度ｔｇの時間的変
化を検出し、温度ｔｇの時間的変化が小さい場合は冷却
系統に何らかの故障があると判断するもの等が考えられ
る。

【００５３】本実施例では、図９の制限マップは、モー
タＭＧ１の温度ｔｇとエンジン１５０のトルク制限値と
を対応させるテーブルデータとして、制御ユニット１９
０内に設けられているＲＯＭに記憶されている。制限マ
ップが数式で表すことができる場合には、モータＭＧ１
の温度ｔｇの関数として算出するものとしてもよい。

【００５４】次に、制御ユニット１９０は、モータＭＧ
１の駆動回路１９１の温度Ｔｉを読み込む（ステップＳ
１１０）。この温度は、駆動回路１９１に設けられた温
度センサ１９１ｔにより検出される。制御ユニット１９
０は、この温度に基づいて、エンジン１５０の出力トル
クの制限値Ｔｉを算出する（ステップＳ１１５）。エン
ジン１５０の出力トルクの制限値Ｔｉは、駆動回路１９
１の温度ｔｉとの関係に基づいて設定されている制限マ
ップからの読みとりにより求められる。この制限マップ
の例を図１０に示す。図１０の制限マップによれば、駆
動回路１９１の温度ｔｉが所定値ｔｉ１以下である場合
には、エンジン１５０は最大Ｔｍａｘまで出力すること
ができる。駆動回路１９１の温度ｔｉが所定値ｔｉ１以
上である場合には、温度ｔｉに応じてエンジン１５０の
出力トルクが制限され、ある温度で出力トルクは値０に
制限される。

【００５５】図１０に示した制限マップは、図９の制限
マップと同様に試験的に設定することができ、トルクは
曲線状に制限するものとしてもよい。また、トルク制限
マップを冷却装置が故障しているか否かにより複数の制
限マップを使い分けるものとしてもよい。図１０の制限
マップはテーブルデータとして制御ユニット１９０内に
設けられているＲＯＭに記憶されているが、駆動回路１
９１の温度ｔｉの関数として算出するものとしてもよ
い。

【００５６】次に制御ユニット１９０は、こうして求め
られた制限トルクの最小値をエンジン１５０の制限トル
クＴＬとする。つまり、モータＭＧ１の温度による制限
トルクＴｇが駆動回路１９１の温度による制限トルクＴ
ｉよりも小さい場合には、エンジン１５０の制限トルク
ＴＬをモータＭＧ１の温度による制限トルクＴｇとす
る。また、その逆の場合には、エンジン１５０の制限ト
ルクＴＬを駆動回路１９１の温度による制限トルクＴｉ
とする。

【００５７】制御ユニット１９０は、次にステップＳ１
２５に進み、こうして決定されたエンジン１５０の制限
トルクＴＬとエンジン１５０に要求されている目標トル
クの大小を比較する（ステップＳ１２５）。ここで、目
標トルクとは、要求出力に応じて図６に示した曲線Ａ上
で選択されたトルクをいい、運転ポイント補正ルーチン
を実行する以前に、別のルーチンにおいて制御ユニット
１９０により設定されているトルクである。目標トルク
が制限トルクＴＬよりも大きい場合には、目標トルクを
ＴＬに置き換える（ステップＳ１３０）。つまり、制限
トルクＴＬ以上のトルクがエンジン１５０から出力され
ないようにする。

【００５８】上述の処理により、エンジン１５０の出力
トルクを本来出力すべき目標トルクより低い値であるＴ
Ｌに置き換えているため、このままでは、エンジン１５
０は要求通りの出力をすることができない。従って、制
御ユニット１９０は、次にエンジン１５０の回転数の補
正を行う。これは、図６に示したＣ１−Ｃ１曲線につい
て、エンジン１５０の運転ポイントをＡ１から、さらに
低トルクかつ高回転数のＣ１−Ｃ１上の他の運転ポイン
ト、例えば図７中のＡ１’に変更する処理に当たる。

【００５９】かかる処理を行うため、制御ユニット１９
０は、エンジン１５０の要求出力（Ｐｅ）を読み込む
（ステップＳ１３５）。要求出力とは、エンジン１５０
に要求されているトルクと回転数の積で求まる仕事率の
ことをいう。次に、制御ユニット１９０は、要求出力Ｐ
ｅを制限トルクＴＬで除することにより、エンジン１５
０の目標回転数Ｎｅを算出する（ステップＳ１４０）。
これにより、エンジン１５０の運転ポイントは、要求出
力Ｐｅを保ちつつ、トルクＴＬおよび回転数Ｎｅなる運
転ポイントに変更されることになる。

【００６０】一方、ステップＳ１２５において、目標ト
ルクが制限トルクＴＬ以下である場合には、エンジン１
５０の運転ポイントを変更する必要はないため、制御ユ
ニット１９０は、何も処理を行うことなく、運転ポイン
ト補正ルーチンを一旦終了する。

【００６１】運転ポイント補正ルーチンが終了した後、
本実施例の動力出力装置は、該ルーチンにより設定され
た目標トルクおよび回転数でエンジン１５０を運転す
る。この運転は、エンジン１５０の運転を制御するため
に別途設けられたルーチンを制御ユニット１９０が実行
することにより行われる。具体的には、制御ユニット１
９０からＥＦＩＥＣＵ１７０に、前記目標トルクおよび
回転数でエンジン１５０を運転するように指示する信号
が出力される。ＥＦＩＥＣＵ１７０はこの信号に基づい
てエンジン１５０の燃料噴射量等を制御し、エンジン１
５０を目標トルクおよび回転数で運転するのである。

【００６２】エンジン１５０が、運転ポイント補正ルー
チンにより設定された目標トルクおよび回転数で運転さ
れれば、一般的動作原理として既に説明したトルク変換
により、要求された回転数およびトルクからなる動力を
駆動軸１２６から出力することができる。

【００６３】本実施例の運転ポイント補正ルーチンを実
行することにより、エンジン１５０の出力するトルク
は、本来要求されていた目標トルクよりも低いトルクに
制限される。既に述べた通り、モータＭＧ１によりサン
ギヤ軸１２５に付与されるトルクＴｍ１はエンジン１５
０の出力トルクに比例する。従って、運転ポイント補正
ルーチンを実行することにより、Ｔｍ１も本来のトルク
よりも低減され、モータＭＧ１およびその駆動回路１９
１での発熱量が低減される。この結果、モータＭＧ１お
よびその駆動回路１９１の過熱を防止することができ
る。しかも、この際にエンジン１５０は、要求出力を維
持しているため、動力出力装置は要求トルクおよび要求
回転数からなる動力を駆動軸１２６に出力することがで
きる。

【００６４】図６に示した通り、本来はエンジン１５０
の効率を最優先してその運転ポイントを設定されてい
る。しかし、モータＭＧ１およびその駆動回路に過熱が
生じるおそれがある場合には、エンジン１５０の運転効
率を若干犠牲にしても、モータＭＧ１およびその駆動回
路の冷却を優先してエンジン１５０の運転ポイントを設
定する必要がある。このような運転ポイントを設定する
ことが、本実施例における運転ポイント補正ルーチンの
働きである。

【００６５】なお、上記実施例では、モータＭＧ１およ
びその駆動回路１９１の温度を検出し、これらの温度に
応じてエンジン１５０の運転トルクを制限するものとし
ていたが、温度の検出部分はこれらに限定する必要はな
い。例えば、モータＭＧ１等に加えてバッテリ１９４の
温度を検出するものとし、バッテリ１９４の温度も考慮
してエンジン１５０の出力トルクを制限するものとして
もよい。このような構成をとることにより、バッテリ１
９４の過熱を防止することができる。また、モータＭＧ
２およびその駆動回路１９２の温度を検出し、その温度
も考慮してエンジン１５０の出力トルクを制限するもの
としてもよい。

【００６６】モータＭＧ１およびその駆動回路１９１に
ついて、いずれか一方が過熱を生じやすい場合には、過
熱を生じやすい要素の温度のみを検出するものとしても
よい。例えば、モータＭＧ１の方が駆動回路１９１より
も温度上昇が激しいような場合には、つまり、図８の運
転ポイント補正ルーチンにおいてエンジン１５０のトル
ク制限ＴＬがモータＭＧ１の温度によるトルク制限値Ｔ
ｇで定まる場合には、モータＭＧ１の温度のみを検出す
るものとしてもよい。また、モータＭＧ１およびその駆
動回路１９１の双方の温度上昇に相関がある場合にも、
両者のうちいずれか一方のみの温度を検出するものとし
てもよい。この場合、他方の温度は上記相関に基づいて
算出することができる。このように、モータＭＧ１また
はその駆動回路１９１のいずれか一方の温度を検出する
ものとできれば、簡易な構成によりモータＭＧ１等の過
熱を防止することができる。

【００６７】モータＭＧ１およびその駆動回路１９１の
温度上昇は、モータＭＧ１により付与されるトルクに大
きく依存する。従って、その温度上昇とモータＭＧ１に
より付与されるトルクの大きさおよび時間との間に相関
がある場合には、この相関をテーブルデータとしてもつ
ことにより、温度センサなしで構成するものとしてもよ
い。

【００６８】本実施例における運転ポイント補正ルーチ
ンでは、エンジン１５０は要求出力を維持するように目
標トルクおよび目標エンジン回転数を補正しているが
（ステップＳ１２５、Ｓ１４０）、必ずしも要求出力Ｐ
ｅを維持するものとしなくてもよい。原理的には、エン
ジン１５０の出力トルクを低減することにより、モータ
ＭＧ１により付与されるトルクも低減され、モータＭＧ
１およびその駆動回路１９１の過熱を防止することがで
きる。従って、運転ポイント補正ルーチンでは、エンジ
ン１５０の回転数は変化させず、出力トルクのみを低減
するものとしてもよい。ただし、このような運転ポイン
ト設定は、バッテリ１９４に蓄えられた電力に余裕があ
る場合に限ることが望ましい。このような運転ポイント
設定がなされた場合に、駆動軸１２６から要求トルクお
よび要求回転数からなる動力を出力するためには、バッ
テリ１９４に蓄えられた電力を用いてモータＭＧ２を駆
動する必要が生じるからである。

【００６９】このような考えに基づいてなされた、本発
明の第２実施例としての動力出力装置に備えられる運転
ポイント補正ルーチンについて図１１に基づいて説明す
る。第２実施例としての動力出力装置の全体構成は、第
１実施例（図２）と同一である。また、本実施例の運転
ポイント補正ルーチンが制御ユニット１９０により実行
されるタイミングも第１実施例の場合と同じである。

【００７０】第２実施例の運転ポイント補正ルーチンが
実行されると、制御ユニット１９０は、エンジン１５０
の出力トルク制限値（ＴＬ）を算出する（ステップＳ１
５０）。出力トルク制限値（ＴＬ）の算出は、図８にお
いて説明したステップＳ１００からステップＳ１２０ま
での処理と同じ処理である。次に、制御ユニット１９０
は、本来エンジン１５０が出力すべき目標トルクと上記
制御トルクＴＬの大小を比較する（ステップＳ１５
５）。目標トルクが制限トルクＴＬ以下である場合に
は、エンジン１５０の運転ポイントを補正する必要がな
いため、制御ユニット１９０は、何も処理を行わずに運
転ポイント補正ルーチンを一旦終了する。

【００７１】目標トルクが制限トルクＴＬよりも大きい
場合には、制御ユニット１９０は、目標トルクの値をＴ
Ｌに置き換え（ステップＳ１６０）、エンジン１５０か
ら制限トルクＴＬ以上のトルクが出力されないようにす
る。次に制御ユニット１９０は、エンジン要求出力（Ｐ
ｅ）に基づくエンジン回転数（Ｎｐ）を算出する（ステ
ップＳ１６５）。この処理は、図８におけるステップＳ
１３５およびステップＳ１４０と同じ処理である。即
ち、制御ユニット１９０が読み込んだエンジン要求出力
Ｐｅを、エンジン制限トルクＴＬで除することにより、
エンジン回転数（Ｎｐ）を算出する。

【００７２】次のステップで制御ユニット１９０は、エ
ンジン最低回転数（Ｎｍｉｎ）を算出する（Ｓ１７
０）。エンジン最低回転数（Ｎｍｉｎ）は次の考え方に
基づいて算出される回転数である。

【００７３】エンジン１５０の出力トルクをＴＬに制限
した場合において、値Ｎｐよりも小さい回転数でエンジ
ン１５０を運転しときは、エンジン１５０は要求出力を
維持することができないため、動力出力装置はバッテリ
１９４の電力を消費することになる。このときバッテリ
１９４で消費される電力は、駆動軸１２６から出力され
るべき要求動力とエンジン１５０から出力される動力と
の差分に概ね一致する。

【００７４】逆にいえば、走行に支障を生じないバッテ
リ１９４の残容量の下限値ＳＯＣ１に対し、バッテリ１
９４の残容量ＳＯＣの余裕がほとんどない状態であると
きはエンジン１５０の回転数は値Ｎｐとする必要があ
る。一方、バッテリ１９４の残容量ＳＯＣがＳＯＣ１よ
りも大きい場合には、その余裕に応じてエンジン１５０
の回転数は値Ｎｐよりも低い値とすることができる。こ
の余裕に応じてとり得る、エンジン１５０の回転数の最
小値がエンジン最低回転数（Ｎｍｉｎ）である。

【００７５】このような考え方の下、エンジン最低回転
数を算出する処理を、図１２に基づいて説明する。エン
ジン最低回転数（Ｎｍｉｎ）の算出処理においては、制
御ユニット１９０は、残容量検出器１９９により検出さ
れるバッテリ残容量ＳＯＣを読み込む（ステップＳ２０
０）。バッテリ残容量の検出方法には、種々の方法があ
り、その残容量の定義にも種々の定義があるが、本ルー
チンにおいては、バッテリ残容量ＳＯＣを仕事率と同じ
単位を持つ物理量として扱う。このような物理量として
は、例えば、バッテリ１９４から所定時間取り出すこと
ができる電力の最大値として定義することができる。

【００７６】次に制御ユニット１９０は、検出されたバ
ッテリ残容量ＳＯＣを、走行に支障を生じないバッテリ
１９４の残容量の下限値ＳＯＣ１と比較する（ステップ
Ｓ２０５）。バッテリ残容量ＳＯＣがＳＯＣ１以下であ
る場合には、エンジン１５０は要求出力を維持して運転
する必要があるため、エンジン要求出力Ｐｅに基づくエ
ンジン回転数ＮｐをＮｍｉｎに代入して（ステップＳ２
２５）、エンジン最低回転数算出処理から抜け、運転ポ
イント補正ルーチンに戻る。

【００７７】バッテリ残容量ＳＯＣがＳＯＣ１よりも大
きい場合には、次のステップで、両者の差をとり、ＳＯ
Ｃ１に対するＳＯＣの余裕値ＳＯＣ２を算出する（ステ
ップＳ２１０）。また、次のステップで、制御ユニット
１９０は、エンジン要求出力Ｐｅから上記余裕値ＳＯＣ
２を引いてＰｍｉｎを算出する（ステップＳ２１５）。
Ｐｍｉｎは、エンジン１５０が出力すべき最低要求出力
を意味する。即ち、エンジン１５０の出力がＰｍｉｎの
とき、バッテリ１９４の電力を値ＳＯＣ２だけ消費すれ
ば、動力出力装置は要求出力Ｐｅを維持することができ
る。

【００７８】制御ユニット１９０は、上記算出した最低
要求出力Ｐｍｉｎを、エンジントルク制限値ＴＬ（図１
１のステップＳ１５０）で除することにより、エンジン
最低回転数Ｎｍｉｎを算出する（ステップＳ２２０）。
こうしてエンジン最低回転数算出処理（ステップＳ１７
０）を終了し、運転ポイント補正ルーチンに戻る。

【００７９】図１１に戻り、運転ポイント補正ルーチン
の続きを説明する。エンジン最低回転数算出処理（ステ
ップＳ１７０）の結果、バッテリ１９４の残容量ＳＯＣ
を考慮して、エンジン１５０が運転可能な回転数はＮｍ
ｉｎ以上Ｎｐ以下の範囲と求められている。

【００８０】制御ユニット１９０は、エンジン１５０が
運転可能な回転数の範囲内において、エンジン１５０の
運転効率が最も高くなる回転数（Ｎｅｃｏｎ）を算出し
（ステップＳ１７５）、目標エンジン回転数ＮｅにＮｅ
ｃｏｎを代入する（ステップＳ１８０）。第１実施例と
異なり、ＮｅｃｏｎはステップＳ１８０の代入処理を実
行する以前の目標エンジン回転数Ｎｅよりも大きいとは
限らない。

【００８１】図６に示した通り、出力トルクおよび回転
数によってエンジン１５０の運転効率は変化する。ステ
ップ１６５において算出したエンジン１５０の運転可能
な範囲における運転効率の変化の様子を図１３に示す。
図１３は、エンジン１５０のトルクがＴＬで一定となる
直線（図６中Ｄ１−Ｄ１）において、回転数がＮｍｉｎ
からＮｐの範囲におけるエンジン運転効率の変化の様子
を示したグラフである。図１３に示される通り、制御ユ
ニット１９０は、ステップＳ１７５において、エンジン
１５０の運転効率が最も高くなる点Ｂ１の回転数をＮｅ
ｃｏｎとして求める。

【００８２】図１３に示した例では、図６中の曲線Ａ上
の点でエンジン１５０の回転数Ｎｅｃｏｎを決定する結
果となっているが、上述の回転数Ｎｍｉｎの値によって
は、このようにならない場合がある。例えば、図１３に
おいて運転可能な最小回転数がＮｍｉｎ２のようにＢ１
点よりも高い回転数となっている場合である。このと
き、エンジン１５０はＮｍｉｎ２以より小さい回転数で
運転することはできないから、回転数Ｎｍｉｎ２でエン
ジン１５０を運転する場合が最も運転効率が高くなり、
ステップＳ１７５における回転数Ｎｅｃｏｎは、回転数
Ｎｍｉｎ２となる。この運転ポイントは、図６中の曲線
Ａ上にはない。

【００８３】第２実施例の運転ポイント補正ルーチンに
よれば、エンジン１５０の出力トルクを制限した条件下
で、その運転効率が最も高くなる点で運転するよう、エ
ンジン１５０の運転を制御するため、動力出力装置の効
率低下を防止することができる。エンジン１５０の出力
トルクがＴＬに制限されることに伴い、要求出力を維持
するようにエンジン１５０の回転数を高くして運転した
場合、エンジン１５０の運転効率を著しく低下させる場
合に特に有効である。

【００８４】この場合、動力出力装置が要求トルクおよ
び回転数からなる動力を出力するためには、バッテリ１
９４から電力を供給する必要があるが、上述の動力出力
装置は、バッテリ１９４の残容量ＳＯＣの余裕を考慮し
つつ、エンジン１５０の運転範囲を決定しているため、
バッテリ１９４の残容量不足により車両の走行に支障が
生じるというおそれもない。

【００８５】なお、第２の実施例において、エンジン１
５０の運転可能範囲内で効率が最も高くなる回転数を算
出する処理（ステップＳ１６５〜Ｓ１７５）に代えて、
エンジン１５０の回転数が所定値以下になるように制限
を加えるだけのステップとしてもよい。このようにすれ
ば、エンジン１５０の回転数を所定値以上に上昇するこ
とにより、エンジン１５０の運転効率が著しく低下する
場合には、簡易な制御方法により運転効率の低下を防止
することができる。

【００８６】以上の実施例を適用するハイブリッド車両
も種々の構成が可能である。図２ではエンジン１５０お
よびモータＭＧ２の駆動力をプラネタリギヤ１２０を介
して駆動輪１１６、１１８に伝達するハイブリッド車両
の構成を示したが、エンジン１５０、モータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２についてプラネタリギヤ１２０を介した接続は図１
４および図１５に示す種々の形態としてもよい。例え
ば、図２に示した構成では、リングギヤ軸１２６に出力
された動力をリングギヤ１２２に結合された動力取出ギ
ヤ１２８を介してモータＭＧ１とモータＭＧ２との間か
ら取り出したが、図１４に変形例として示した構成のよ
うに、リングギヤ軸１２６Ａを延出して動力を取り出す
ものとしてもよい。また、図１５に変形例として示した
構成のように、エンジン１５０側からプラネタリギヤ１
２０，モータＭＧ２，モータＭＧ１の順になるよう配置
してもよい。この場合、サンギヤ軸１２５Ｂは中空でな
くてもよく、リングギヤ軸１２６Ｂは中空軸とする必要
がある。この構成では、リングギヤ軸１２６Ｂに出力さ
れた動力をエンジン１５０とモータＭＧ２との間から取
り出すことができる。さらに、図示しないが、図１５に
おいてモータＭＧ２とモータＭＧ１を入れ替えた構成と
することも可能である。

【００８７】以上は、プラネタリギヤ１２０を用いた変
形例であるが、図１６に示すように、プラネタリギヤ１
２０を用いない構成をとってもよい。図１６に示す構成
では、図２におけるモータＭＧ１およびプラネタリギヤ
１２０に代えて、ロータ（インナロータ）２３４および
ステータ（アウタロータ）２３２の双方が同じ軸中心に
相対的に回転可能であり電磁継手として作用し得るクラ
ッチモータＭＧ３を用いている。クラッチモータＭＧ３
のアウタロータ２３２はエンジン１５０のクランクシャ
フト１５６に機械的に結合され、クラッチモータＭＧ３
のインナロータ２３４およびモータＭＧ２のロータ１４
２は駆動軸１１２Ａに結合されている。モータＭＧ２の
ステータ１４３はケース１１９に固定されている。

【００８８】この構成では、プラネタリギヤ１２０に代
えて、クラッチモータＭＧ３によりエネルギの分配を行
なう。クラッチモータＭＧ３に入出力される電気的なエ
ネルギにより、インナロータ２３４とアウタロータ２３
２の相対的な回転を制御し、エンジン１５０の動力を駆
動軸１１２Ａに伝達することができる。また、モータＭ
Ｇ２のロータ１３２が駆動軸１１２Ａに取り付けられて
いるため、モータＭＧ２を駆動源とすることもできる。
さらに、エンジン１５０の動力によりモータＭＧ３で発
電することもできる。このような構成のハイブリッド車
両でも、クラッチモータＭＧ３によりエンジン１５０に
発電負荷トルクをかけるように制御され、原動機１５０
の運転トルクに比例して、クラッチモータＭＧ３の駆動
回路１９１に電流が流れ、発熱量が増加するため、本発
明を適用することができる。

【００８９】さらに、ハイブリッド車両は図１７に示す
ような、いわゆるシリーズ式の構成であっても構わな
い。シリーズ式のハイブリッド車両では、エンジン１５
０の出力軸は発電機Ｇに機械的に結合されている。駆動
輪１１６、１１８には、モータＭＧ４が動力伝達ギヤ１
１１等を介して結合されているが、エンジン１５０は結
合されてはいない。

【００９０】上述の構成をとるため、シリーズ式のハイ
ブリッド車両では、エンジン１５０の動力は駆動輪１１
６、１１８に伝達されることはなく発電機Ｇの運転に使
われ、車両はバッテリ１９４の電力によりモータＭＧ４
を動かすことにより駆動される。発電負荷は発電機Ｇに
生じる起電力に比例する。発電機Ｇによる発電負荷が所
望の値となるように制御できる駆動回路１９１を備えて
いる場合には、エンジン１５０の運転トルクに比例して
発電機Ｇに起電力が生じ、発電機Ｇの発熱量も大きくな
るため、本発明を有効に適用することができる。

【００９１】以上、本発明の実施例およびその変形例に
ついて説明してきたが、本発明はこれらに限定されるも
のではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、さらに種々
の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の動力出力装置の駆動回路部を中心と
した拡大図である。

【図２】本実施例の動力出力装置を搭載した車両の概略
構成を示す説明図である。

【図３】本実施例の動力出力装置の冷却系統の概略構成
を示す説明図である。

【図４】本実施例の動力出力装置のトルク変換時の運転
ポイントを示す説明図である。

【図５】プラネタリギヤの各ギヤにおけるトルクの関係
を示す共線図である。

【図６】エンジンのトルクおよび回転数と運転効率との
関係を示すグラフである。

【図７】エンジン出力を一定とした場合のエンジン回転
数と運転効率の関係を示すグラフである。

【図８】第１実施例の運転ポイント補正ルーチンのフロ
ーチャートである。

【図９】第１実施例における、発電機温度に基づくトル
ク制限値を示すグラフである。

【図１０】第１実施例における、インバータ温度に基づ
くトルク制限値を示すグラフである。

【図１１】第２実施例の運転ポイント補正ルーチンのフ
ローチャートである。

【図１２】第２実施例におけるエンジン最低回転数算出
処理のフローチャートである。

【図１３】エンジンの出力トルクを一定とした場合のエ
ンジン回転数と運転効率の関係を示すグラフである。

【図１４】機械分配式ハイブリッド車両の第１の構成変
形例を示す説明図である。

【図１５】機械分配式ハイブリッド車両の第２の構成変
形例を示す説明図である。

【図１６】電気分配式ハイブリッド車両の概略構成を示
す説明図である。

【図１７】シリーズ式ハイブリッド車両の概略構成を示
す説明図である。

【符号の説明】

１１１…動力伝達ギヤ １１２、１１２Ａ…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６，１１８…駆動輪 １１９、１１９Ａ…ケース １２０、１２０Ａ、１２０Ｂ…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １２５、１２５Ａ、１２５Ｂ…サンギヤ軸 １２６、１２６Ａ、１２６Ｂ…リングギヤ軸 １２７、１２７Ａ、１２７Ｂ…プラネタリキャリア軸 １２８…動力取出ギヤ １２９…チェーンベルト １３２…ロータ １３３…ステータ １３３ｔ…温度センサ １３９…レゾルバ １４２…ロータ １４３…ステータ １４３ｔ…温度センサ １４９…レゾルバ １５０…エンジン １５１…燃料噴射弁 １５２…燃焼室 １５４…ピストン １５６…クランクシャフト １５８…イグナイタ １６０…ディストリビュータ １６２…点火プラグ １６４…アクセルペダル １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６５…ブレーキペダル １６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １７３…ウォータージャケット １７４…水温センサ １７６…回転数センサ １７８…回転角度センサ １７９…スタータスイッチ １８２…シフトレバー １８４…シフトポジションセンサ １９０、１９０Ａ、１９０Ｂ…制御ユニット １９１…第１の駆動回路 １９１ｔ…温度センサ １９２…第２の駆動回路 １９２ｔ…温度センサ １９４…バッテリ １９５、１９６、１９７、１９８…電流検出器 １９９…残容量検出器 ２００…吸入口 ２０２…排気口 ２３２…アウタロータ ２３４…インナロータ ２３８…回転トランス ２５０、２５１…ラジエータ ２５２、２５３…冷却ファン ２５４、２５５…ホース ２５６…ヒートシンク ２５８、２５９…ウォータージャケット ２６０、２６１…ウォーターポンプ Ｇ…発電機 ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧ４…モータ ＭＧ３…クラッチモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｄ Ｑ Ｇ０５Ｄ 17/02 Ｇ０５Ｄ 17/02 Ｈ０２Ｐ 9/00 Ｈ０２Ｐ 9/00 Ｂ 9/04 9/04 Ｌ (56)参考文献 特開 平３−117400（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−148037（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−328526（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−184436（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−46965（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−80048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−69403（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−79813（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−238141（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 6/02 - 6/04 B60L 11/00 - 11/18 F02D 29/00 - 29/06 H02P 9/00 - 9/48

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力軸を有しており要求出力に応じた運
   転状態で運転する原動機と、該出力軸に対し電気的に所
   定の負荷トルクを付与する負荷トルク付与手段とを有す
   る動力出力装置であって、 前記負荷トルク付与手段の温度を検出する温度検出手段
   と、 該温度検出手段により検出された温度が所定温度以上で
   あるときは、該負荷トルク付与手段の温度上昇を低減す
   るよう所定の値に制限された出力トルクとなる運転状態
   で、前記原動機を運転する原動機運転手段とを備える動
   力出力装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の動力出力装置であって、 前記原動機運転手段における前記運転状態は、 更に、該原動機の回転数が、該制限された出力トルクに
   応じて現在の回転数よりも高い回転数である動力出力装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の動力出力装置であって、 前記原動機運転手段における前記運転状態は、 更に、該原動機の回転数が、該制限された出力トルクに
   おいて所定の運転効率で原動機を運転することができる
   回転数である動力出力装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３いずれか記載の
   動力出力装置であって、 前記負荷トルク付与手段は、回転軸を有しかつ該回転軸
   が原動機の出力軸に機械的に結合された電動発電機と、
   該電動発電機との間で電気的なエネルギのやりとりを行
   う駆動回路とから構成され、 前記温度検出手段は、前記電動発電機の温度と前記駆動
   回路の温度のうち少なくとも一方の温度を検出する手段
   である動力出力装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の動力出力装置であって、
   さらに、 前記出力軸および回転軸とは異なる駆動軸と、 該駆動軸から出力されるべき要求トルクおよび要求回転
   数を設定する手段と、 前記出力軸と前記回転軸と前記駆動軸とに各々結合され
   る３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ入出力され
   る動力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残
   余の１軸へ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、 前記駆動軸に結合された電動機と、 前記原動機の運転状態に応じて、前記要求トルクおよび
   要求回転数が前記駆動軸から出力されるように前記電動
   発電機および前記電動機を制御する手段とを備える動力
   出力装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の動力出力装置であって、 動力を出力するための駆動軸と、 該駆動軸から出力されるべき要求トルクおよび要求回転
   数を設定する手段と、 前記駆動軸に結合された電動機とを備え、 前記電動発電機は２つの回転軸を有し、該２つの回転軸
   はそれぞれ前記出力軸および駆動軸に結合された対ロー
   タ電動機であり、 更に、前記原動機の運転状態に応じて、前記要求トルク
   および要求回転数が前記駆動軸から出力されるように前
   記電動発電機および前記電動機を制御する手段を備える
   動力出力装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の動力出力装置であって、 前記負荷トルク付与手段は、前記要求出力に応じて前記
   負荷トルクを制御する動力出力装置。
8. 【請求項８】 出力軸を有しており要求出力に応じた運
   転状態で運転する原動機と、該出力軸に対し電気的に所
   定の負荷トルクを付与する負荷トルク付与手段とを有す
   る動力出力装置であって、 前記負荷トルク付与手段の温度を検出する温度検出手段
   と、 該温度検出手段により検出された温度が所定温度以上で
   あるときは、該負荷トルク付与手段の温度上昇を低減す
   るよう、前記要求出力に応じて設定された出力トルクよ
   りも低い所定の値に制限された出力トルクとなる運転状
   態で、前記原動機を運転する原動機運転手段とを備える
   動力出力装置。