JP4033109B2

JP4033109B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車

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Publication number: JP4033109B2
Application number: JP2003379834A
Authority: JP
Inventors: 正一佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2023-11-10
Also published as: JP2005138779A

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンの出力軸を遊星歯車機構を介して車軸に連結された駆動軸に接続すると共に遊星歯車機構の回転要素に発電機を接続し、駆動軸に変速機を介して電動機を接続した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、変速機の変速段を車速に応じて変更することにより電動機からの動力を車速に応じた動力にして駆動軸に出力している。
特開２００２−２２５５７８号公報（図１）

上述の動力出力装置のようにエンジンからの動力を駆動軸に出力可能な装置では、駆動軸に要求される動力によってはエンジンから出力される動力を発電機や電動機の駆動を極力抑えた状態で駆動軸に出力する運転状態とした方がエネルギ効率がよい場合がある。この場合、上述の装置では、エンジンからの動力を駆動軸に出力するために発電機によって反力をとる必要から、発電機については駆動停止することはできないが、電動機については駆動停止することができる。このとき、変速機や電動機は、連れ回されることになるから、その分だけエネルギ効率が低下する。電動機を駆動軸から切り離すクラッチを設けることも考えられるが、電動機を駆動軸から切り離した状態で駆動軸に制動力を与える際には、車両の運動エネルギを電力として回収しようとする場合、電動機は駆動軸から切り離されているために回生制御することができず、発電機により回収する場合、発電トルクはエンジンの摺動摩擦による仕事やコンプレッション仕事の範囲内しか期待できないことから十分なエネルギを回収することができない。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、電動機を駆動軸から切り離すことにより装置およびこれを搭載する自動車のエネルギ効率を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は、電動機を駆動軸から切り離した状態で駆動軸に制動力を与える際でも運動エネルギをより多くの電力として回収す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は、電動機を駆動軸から切り離した状態でトルクショックを生じることなく内燃機関を始動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可能な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、電力の入出力を伴って該出力軸への動力の入出力と該駆動軸への動力の入出力を行なう電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう接続解除手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の出力軸を回転しない状態で固定可能な固定手段と、
所定の駆動指示がなされたとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態となるよう前記接続解除手段を制御すると共に前記駆動軸に要求される要求動力が該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固定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。

この本発明の動力出力装置では、所定の駆動指示がなされたときには、駆動軸に動力を入出力可能な電動機の回転軸と駆動軸との接続を解除すると共に駆動軸に要求される要求動力が駆動軸に出力されるよう制御するから、電動機の回転軸と駆動軸との接続を解除せずに電動機を連れ回すものに比して、エネルギ効率を向上させることができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記所定の駆動指示は所定の制動指示を含み、前記制御手段は、前記所定の制動指示がなされたときには前記内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を制御すると共に前記内燃機関の出力軸が回転しない状態となるよう前記固定手段を制御し、前記駆動軸に制動力が作用するよう前記電力動力入出力手段を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、電力動力入出力手段により運動エネルギを電力として回収しようとする際に十分な反力を得ることができるから、運動エネルギをより多くの電力として回収することができる。この結果、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段を備え、前記制御手段は、前記接続解除手段により前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態のときに前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を制御して該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、駆動軸に反力としてのトルクを出力することなく内燃機関をクランキングして始動することができる。この場合、前記クランキング手段は、前記内燃機関の出力軸を回転しない状態で固定可能な固定手段を兼ねる手段であるものとすることもできる。こうすれば、固定手段とクランキング手段とを別個に設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記電動機の回転軸の動力を変速して前記駆動軸に出力可能な変速手段を備え、前記接続解除手段は前記変速手段と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機からの動力を駆動軸の駆動状態に応じた動力として駆動軸に出力することができると共に電動機を切り離した状態の際に変速機が連れ回されるのを回避することができる。この結果、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。

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の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づ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、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできる。また、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関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、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力可能な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の入出力を伴って該出力軸への動力の入出力と該駆動軸への動力の入出力を行なう電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう接続解除手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記内燃機関の出力軸を回転しない状態で固定可能な固定手段と、所定の駆動指示がなされたとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態となるよう前記接続解除手段を制御すると共に前記駆動軸に要求される要求動力が該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固定手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続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、例えば、電動機の回転軸と駆動軸との接続を解除せずに電動機を連れ回すものに比してエネルギ効率を向上させることができる効果や運動エネルギをより多くの電力として回収することができる効果、駆動軸に反力としてのトルクを出力することなく内燃機関をクランキングして始動することができる効果などと同様な効果を奏することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、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にクラッチＣＬを介して取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２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２２には、クランクシャフト２６と噛み合いギヤによって接続されたスタータモータ２３が併設されておいる。このスタータモータ２３は、その回転子の回転を停止した状態で固定するロック機構２３ａを備えており、エンジン２２をその回転が停止した状態で保持することができるようになっている。スタータモータ２３もエンジンＥＣＵ２４により駆動制御を受けている。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に取り付けられたクラッチＣＬを介して減速ギヤ３５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。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２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、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、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。

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からはクラッチＣＬ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、クラッチＣＬによりモータＭＧ２が接続された状態として、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第１モータ運転モードなどがある。また、クラッチＣＬによりモータＭＧ２の接続を解除した状態として、エンジン２２からの動力をバッテリ５０の充放電を伴ってモータＭＧ１により反力を受け止めながらリングギヤ軸３２ａに出力するエンジン運転モードやスタータモータ２３のロック機構２３ａによりエンジン２２の運転を停止した状態でロックすると共にこのロックにより得られる反力を用いてモータＭＧ１により走行または制動する第２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、特にクラッチＣＬをオフとしてモータＭＧ２を切り離した状態で運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだときの動作について説明する。このときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動制御ルーチンの一例を図２に示す。

制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、エンジン２２の運転を停止すると共にスタータモータ２３のロック機構２３ａによりエンジン２２が回転できないようロックする処理を実行する（ステップＳ１００）。この処理は、具体的には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からエンジン２２の運転停止の制御信号とスタータモータ２３によるロックの制御信号をエンジンＥＣＵ２４に通信により送信し、エンジンＥＣＵ２４が燃料噴射制御と点火制御を停止することによりエンジン２２の運転を停止し、エンジンＥＣＵ２４がスタータモータ２３のロック機構２３ａを図示しないアクチュエータを用いて作動させることによりエンジン２２が回転できないようにロックするのである。

そして、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や車速センサ８８からの車速Ｖなどを入力し（ステップＳ１１０）、入力したブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて運転者が要求する駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき制動トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１２０）。制動トルクＴｒ＊は、実施例では、予めブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと制動トルクＴｒ＊との関係を設定して制動トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとが与えられたときにマップから対応する制動トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。制動トルク設定用マップの一例を図３に示す。

こうして制動トルクＴｒ＊を設定すると、設定した制動トルクＴｒ＊と車速Ｖとに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１３０）。実施例では、車両に制動力を付与する機構としては、モータＭＧ１やモータＭＧ２の他に車輪のホイール内に設置された図示しない油圧ブレーキを備えている。従って、モータＭＧ１から制動トルクを出力する他に油圧ブレーキによっても制動力を出力することができる。実施例では、制動トルクＴｒ＊がモータＭＧ１の定格最大トルク（制動トルクとして）以下のときにはモータＭＧ１から制動トルクＴｒ＊を出力し、制動トルクＴｒ＊がモータＭＧ１の定格最大トルクを超えるときにモータＭＧ１から定格最大トルクを出力すると共に不足する制動力を油圧ブレーキにより出力するのを基本とし、車速Ｖが値０近傍のときに車速Ｖが値０に近づくほどモータＭＧ１からの制動トルクの出力を減じて油圧ブレーキから制動力を確保するものとし、この車速Ｖが値０近傍では制動トルクＴｒ＊に車速Ｖに応じて設定される補正係数を乗じたものをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定するものとした。車速Ｖと補正係数との関係の一例を図４に示す。

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１４０）。トルク指令Ｔｍ１＊を入力したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊のトルクが出力されるようインバータ４１のスイッチング素子をスイッチング制御する。このようにモータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊を出力している際の動力分配統合機構３０の回転要素に作用する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軸はリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。また、図中、「ρ」は動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）を示す。エンジン２２のクランクシャフト２６がロック機構２３ａによりロックされているから、キャリア３４は回転を停止した状態でロックされる。従って、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊のトルクを出力すれば、そのトルクは−１／ρの比をもってリングギヤ３２に出力される。

トルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信すると、制動が終了したか否かを判定し（ステップＳ１５０）、制動が終了していないときにはステップＳ１１０に戻り、制動が終了しているときには制動制御ルーチンを終了する。制動の終了は、運転者により踏み込んでいたブレーキペダル８５が開放されたときやアクセルペダル８３が踏み込まれたとき、車速Ｖが値０となって車両が停車したときなどに判定される。

次に、クラッチＣＬをオフとしてモータＭＧ２を切り離した状態で運転を停止しているエンジン２２を始動するときの動作について説明する。このエンジン２２の始動は、例えば、図２の制動制御ルーチンを実行している最中にブレーキペダル８５が開放されてアクセルペダル８３が踏み込まれたときやエンジン２２を停止してロック機構２３ａによりロックした状態でモータＭＧ１によりモータ走行している際に車速Ｖの増加したり運転者によってアクセルペダル８３が踏み増されたときなどに行なわれる。こうしたエンジン２２の始動は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からエンジンＥＣＵ２４に対して始動制御信号を通信により送信することにより、エンジンＥＣＵ２４により行なわれる。図６に例示する始動制御ルーチンを実行することにより行なわれる。

始動制御ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、スタータモータ２３のロック機構２３ａによるロックを解除し（ステップＳ２００）、スタータモータ２３によるエンジン２２のクランキングを開始する（ステップＳ２１０）。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ２３０）、入力した回転数Ｎｅがエンジン２２を始動可能な回転数として設定された閾値Ｎｓｔを超えるのを待って（ステップＳ２４０)、燃料噴射制御と点火制御を開始する（ステップＳ２５０）。そして、エンジン２２が完爆するのを待って（ステップＳ２６０）、始動制御ルーチンを終了する。

図７は、エンジン２２を始動している最中の動力分配統合機構３０の回転要素に作用する力学的な関係を示す共線図の一例である。図示するように、キャリア３４に接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６にはクランキングトルクが作用するが、このトルクはエンジン２２の摩擦による抗力としてのトルクやコンプレッション仕事によるトルクに対するものとなることやモータＭＧ１によって反力をとる必要がないことから、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａには出力されない。従って、エンジン２２の始動に伴うトルクショックは生じない。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、スタータモータ２３のロック機構２３ａを作動させてエンジン２２が回転しないようロックすることにより、クラッチＣＬをオフとしてモータＭＧ２を減速ギヤ３５と共に駆動系から切り離した状態で制動する際に、車両の運動エネルギをモータＭＧ１によってより多くの電力として回収することができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができる。また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、クラッチＣＬをオフとしてモータＭＧ２を減速ギヤ３５と共に駆動系から切り離した状態では、スタータモータ２３によりエンジン２２をクランキングして始動するから、エンジン２２を始動する際にトルクショックが生じるのを回避することができる。もとより、クラッチＣＬをオフとしてモータＭＧ２を減速ギヤ３５と共に駆動系から切り離すことができるから、モータＭＧ２や減速ギヤ３５を連れ回すものに比して、車両のエネルギ効率を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、モータＭＧ２を減速ギヤ３５とクラッチＣＬとを介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続するものとしたが、減速ギヤ３５を備えないものとしてもよい。また、モータＭＧ２と減速ギヤ３５との間にクラッチＣＬを設け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、スタータモータ２３がロック機構２３ａを備え、ロック機構２３ａによりエンジン２２のクランクシャフト２６をその回転が停止した状態でロックするものとしたが、エンジン２２のクランクシャフト２６をその回転が停止した状態でロックすることができれば如何なる機構を用いるものとしてもよい。その場合、ロック機構はスタータモータ２３が備えている必要はなく、スタータモータ２３とは別個にロック機構を備えるものとしてもよい。さらに、クラッチＣＬによりモータＭＧ２を駆動系から切り離した状態でのエンジン２２の始動を行なわないものとすれば、スタータモータ２３を備えず、ロック機構のみを備えるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２を減速ギヤ３５とクラッチＣＬを介してリングギヤ軸３２ａに接続するものとしたが、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、モータＭＧ２をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図Ｄにおける車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）にクラッチＣＬを介して接続するものとしてもよい。この場合、クラッチＣＬとモータＭＧ１との間やクラッチＣＬと車軸の間に減速ギヤ３５を備えるものとしてもよいし、減速ギヤ３５を備えないものとしてもよい。

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６３ａ，６３ｂ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９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６３ａ，６３ｂ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。この場合でも、駆動軸にクラッチＣＬを介してモータＭＧ２が接続されていればよく、クラッチＣＬとモータＭＧ２の間やクラッチＣＬと駆動軸の間に減速ギヤ３５を備えるものとしてもよいし、減速ギヤ３５を備えないものとしてもよい。

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。

本発明は、自動車産業に利用可能である。

本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。制動トルク設定用マップの一例を示す説明図である。車速Ｖと補正係数との関係の一例を示す説明図である。制動時における動力分配統合機構３０の回転要素に作用する力学的な関係を説明する共線図の一例を示す説明図である。エンジンＥＣＵ２４により実行される始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。エンジン２２を始動している最中の動力分配統合機構３０の回転要素に作用する力学的な関係を説明する共線図の一例を示す説明図である。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、２３スタータモータ、２３ａロック機構、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、３５減速ギヤ、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、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，６４ａ，６４ｂ駆動輪、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、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、ＣＬクラッチ。

Claims

駆動軸に動力を出力可能な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、電力の入出力を伴って該出力軸への動力の入出力と該駆動軸への動力の入出力を行なう電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう接続解除手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の出力軸を回転しない状態で固定可能な固定手段と、
所定の駆動指示がなされたとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態となるよう前記接続解除手段を制御すると共に前記駆動軸に要求される要求動力が該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固定手段とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
請求項１記載の動力出力装置であって、
前記所定の駆動指示は、所定の制動指示を含み、
前記制御手段は、前記所定の制動指示がなされたときには前記内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を制御すると共に前記内燃機関の出力軸が回転しない状態となるよう前記固定手段を制御し、前記駆動軸に制動力が作用するよう前記電力動力入出力手段を制御する手段である
動力出力装置。
請求項１または２記載の動力出力装置であって、
前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段を備え、
前記制御手段は、前記接続解除手段により前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態のときに前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を制御して該内燃機関を始動する手段である
動力出力装置。
前記クランキング手段は、前記内燃機関の出力軸を回転しない状態で固定可能な固定手段を兼ねる手段である請求項３記載の動力出力装置。
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、
前記電動機の回転軸の動力を変速して前記駆動軸に出力可能な変速手段を備え、
前記接続解除手段は、前記変速手段と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう手段である
動力出力装置。
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づ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、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関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５いずれか記載の動力出力装置。
請求項１ないし７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接続されてなる自動車。