JP4228122B2

JP4228122B2 - 動力出力装置およびその制御方法並びに車両、駆動装置

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Publication number: JP4228122B2
Application number: JP2007028348A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎牟田; 光明比嘉; 大介寿山; 誠和野村
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2027-02-07
Also published as: JP2008189258A; US20090203495A1; US7794356B2

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに車両、駆動装置に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、プラネタリギヤのキャリアにエンジンのクランクシャフトを、サンギヤに電動機Ｍ１の回転軸を、リングギヤに電動機Ｍ２の回転軸としての出力軸を接続すると共に、出力軸に変速機を介して駆動軸を接続する車載用の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、変速機の中立による非駆動ポジションから駆動ポジションに切り替えるときには、電動機Ｍ１，Ｍ２により出力軸の回転数の同期制御を行なうことにより、切り替えの際のショックを抑制している。
特開２００５−３５１４５９号公報

しかしながら、上述の動力出力装置では、変速機の中立による非駆動ポジションから駆動ポジションに切り替える際に出力軸の同期制御を行なうものの、プラネタリギヤの作動作用により、車速が大きいときには電動機が過回転する場合が生じる。電動機の過回転を抑制しようとすると、出力軸の同期が行なえず、切り替えの際にショックが生じてしまう。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両、駆動装置は、内燃機関と変速機とを作動的な機構を介して接続する装置や車両において、変速機を中立状態から駆動状態に切り替えた際に電動機や発電機の過回転を抑止しつつ切り替えの際のショックを抑制することを目的とする。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両、駆動装置は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
動力を入出力可能な発電機と、
前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と第３の軸としての動力軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、
前記発電機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記動力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達すると共に中立であるときには前記動力軸と前記駆動軸とを切り離し可能な変速手段と、
前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が値０となるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御し、前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が前記所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには前記発電機の許容回転数の範囲内で前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が前記変速手段の中立を解除したときに想定される前記動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう前記内燃機関と前記発電機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、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が値０となるよう内燃機関と発電機とを制御する。これより、駆動軸を正回転する方向で変速手段の中立を解除することもできるし、駆動軸を逆回転する方向で変速手段の中立を解除することもできる。このとき、回転数差が生じることから変速手段の中立を解除する際に若干のショックが生じるものの、駆動軸の回転数が小さいため、そのショックの程度は小さなものとなる。一方、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには発電機の許容回転数の範囲内で内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が変速手段の中立を解除したときに想定される動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう内燃機関と発電機とを制御する。これにより、発電機の過回転を抑止しながら変速手段の中立を解除する際に生じ得るショックを抑制することができる。ここで、前記所定範囲は、前記変速手段の中立を前記駆動軸を正回転させる方向で解除する際に許容される前記駆動軸の逆回転方向の最大回転数を下限回転数とすると共に前記変速手段の中立を前記駆動軸を逆回転させる方向で解除する際に許容される前記駆動軸の正回転方向の最大回転数を上限回転数とする範囲である、ものとするのがより好ましい。

こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記中立所定範囲外状態のときに前記発電機の回転数が前記許容回転数に至ったときには前記内燃機関の回転数を変更することにより前記発電機の回転数が許容回転数の範囲内となるよう前記内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。また、前記制御手段は、前記中立所定範囲外状態のときには前記想定回転数と前記許容回転数と前記３軸式動力入出力手段の特性とに基づいて前記出力軸の回転数を下限回転数として設定すると共に前記内燃機関を前記下限回転数以上の回転数で自立運転しながら前記動力軸の回転数が前記想定回転数に略同期するよう制御する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の動力出力装置において、前記許容回転数は、前記発電機の定格による最大回転数から制御用のマージンとしての回転数を減じた回転数であるものとすることもできる。こうすれば、発電機が過回転するのをより確実に抑止することができる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記動力軸の回転数である動力軸回転数を検出する動力軸回転数検出手段を備え、前記制御手段は前記検出された動力軸回転数を用いてフィードバック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、より確実に動力軸の回転数を想定回転数に同期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、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸に動力を入出力可能な電動機を備えるものとすることもできる。

本発明の車両は、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する動力出力装置であって、内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と第３の軸としての動力軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、前記発電機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記動力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達すると共に中立であるときには前記動力軸と前記駆動軸とを切り離し可能な変速手段と、前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が値０となるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御し、前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が前記所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには前記発電機の許容回転数の範囲内で前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が前記変速手段の中立を解除したときに想定される前記動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう前記内燃機関と前記発電機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。

この本発明の車両では、上述のいずれかの態様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、駆動軸を正回転する方向で変速手段の中立を解除することもできるし駆動軸を逆回転する方向で変速手段の中立を解除することもできる効果や、発電機の過回転を抑止しながら変速手段の中立を解除する際に生じ得るショックを抑制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。

本発明の駆動装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置に内燃機関および蓄電手段と共に組み込まれる駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、
前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と第３の軸としての動力軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、
前記動力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達すると共に中立であるときには前記動力軸と前記駆動軸とを切り離し可能な変速手段と、
前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が値０となるよう前記内燃機関の制御と共に前記発電機とを制御し、前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が前記所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには前記発電機の許容回転数の範囲内で前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が前記変速手段の中立を解除したときに想定される前記動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう前記内燃機関の制御と共に前記発電機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が値０となるよう内燃機関の制御と共に発電機とを制御する。これより、駆動軸を正回転する方向で変速手段の中立を解除することもできるし、駆動軸を逆回転する方向で変速手段の中立を解除することもできる。このとき、回転数差が生じることから変速手段の中立を解除する際に若干のショックが生じるものの、駆動軸の回転数が小さいため、そのショックの程度は小さなものとなる。一方、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには発電機の許容回転数の範囲内で内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が変速手段の中立を解除したときに想定される動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう内燃機関の制御と共に発電機とを制御する。これにより、発電機の過回転を抑止しながら変速手段の中立を解除する際に生じ得るショックを抑制することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と第３の軸としての動力軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、前記発電機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記動力軸と駆動軸との間で動力を変速して伝達すると共に中立であるときには前記動力軸と前記駆動軸とを切り離し可能な変速手段と、を備え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記駆動軸の回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が値０となるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御し、前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記駆動軸の回転数が前記所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには前記発電機の許容回転数の範囲内で前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が前記変速手段の中立を解除したときに想定される前記動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法では、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が値０となるよう内燃機関と発電機とを制御する。これより、駆動軸を正回転する方向で変速手段の中立を解除することもできるし、駆動軸を逆回転する方向で変速手段の中立を解除することもできる。このとき、回転数差が生じることから変速手段の中立を解除する際に若干のショックが生じるものの、駆動軸の回転数が小さいため、そのショックの程度は小さなものとなる。一方、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには発電機の許容回転数の範囲内で内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が変速手段の中立を解除したときに想定される動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう内燃機関と発電機とを制御する。これにより、発電機の過回転を抑止しながら変速手段の中立を解除する際に生じ得るショックを抑制することができる。

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に接続された動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａの動力を変速して駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に出力する変速機６０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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

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には回転軸としてのリングギヤ軸３２ａ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から変速機６０，駆動軸３６，デファレンシャルギヤ３８を介して、最終的には車両の駆動輪３９ａ，３９ｂ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からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置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，ＭＧ
２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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

変速機６０は、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との接続の解除を行なうことができるように構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。図示するように、変速機６０は、シングルピニオンの遊星歯車機構６２，６４，６６と二つのクラッチＣ１，Ｃ２と三つのブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３とにより構成されている。遊星歯車機構６２は、外歯歯車のサンギヤ６２ｓと、このサンギヤ６２ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２ｒと、サンギヤ６２ｓに噛合すると共にリングギヤ６２ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６２ｐと、複数のピニオンギヤ６２ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６２ｃとを備えており、サンギヤ６２ｓはクラッチＣ２のオンオフによりリングギヤ軸３２ａに接続または接続の解除ができるようになっていると共にブレーキＢ１のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア６２ｃはブレーキＢ２のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっている。遊星歯車機構６４は、外歯歯車のサンギヤ６４ｓと、このサンギヤ６４ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６４ｒと、サンギヤ６４ｓに噛合すると共にリングギヤ６４ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６４ｐと、複数のピニオンギヤ６４ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６４ｃとを備えており、サンギヤ６４ｓは遊星歯車機構６２のサンギヤ６２ｓに接続され、リングギヤ６４ｒはクラッチＣ１のオンオフによりリングギヤ軸３２ａに接続またはその解除ができるようになっており、キャリア６４ｃは遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒに接続されている。遊星歯車機構６６は、外歯歯車のサンギヤ６６ｓと、このサンギヤ６６ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６ｒと、サンギヤ６６ｓに噛合すると共にリングギヤ６６ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６６ｐと、複数のピニオンギヤ６６ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６６ｃとを備えており、サンギヤ６６ｓは遊星歯車機構６４のリングギヤ６４ｒに接続され、リングギヤ６６ｒはブレーキＢ３のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア６６ｃは遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒと遊星歯車機構６４のキャリア６４ｃと駆動軸３６とに接続されている。変速機６０は、クラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３とを全てオフにすることによりリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを切り離すことができ、クラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を比較的大きな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を１速の状態という）、クラッチＣ１とブレーキＢ２とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ３とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を１速より小さな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を２速の状態という）、クラッチＣ１とブレーキＢ１とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ２，Ｂ３とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を２速より小さな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を３速の状態という）、クラッチＣ１，Ｃ２をオンとすると共にブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３をオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転をそのまま駆動軸３６に伝達する（以下、この状態を４速の状態という）。また、この変速機６０は、クラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を反転かつ減速して駆動軸３６に伝達する（以下、この状態をリバースの状態という）。

クラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３のオンオフは、図１に示すように、油圧式のアクチュエータ１００の駆動によりクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３に対して作用させる油圧を調節することより行なわれる。この油圧式のアクチュエータ１００は、オイルを圧送するオイルポンプ１０２と、オイルポンプ１０２から圧送されたオイルの圧力（ライン圧）をクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３側に調整可能な圧力をもって個別に供給可能な油圧供給部１０４と、を備える。

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。また、バッテリＥＣＵ５２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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

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，アクチュエータ１００の油圧供給部１０４のライン圧を検出する油圧センサ１０６からの油圧Ｐｏｉｌ，駆動軸３６に取り付けられた回転数センサ３７からの駆動軸回転数Ｎｄなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３の油圧式のアクチュエータ１００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。

なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトレバー８１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。シフトポジションＳＰがＤポジションやＲポジションのときには、変速機６０は、１速〜４速の状態，リバースの状態となるようクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３のうち１速〜４速の状態，リバースの状態に対応するクラッチやブレーキを係合するものとし、シフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションのときには、変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３は全て開放するものとした。

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３６に出力すべき要求トルクを計算し、要求トルクＴｄ＊と車速Ｖとに応じた変速段となるよう変速機６０が制御され、要求トルクと変速機６０の変速段とに応じたトルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力され
る動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２が運転されているときにシフトレバー８１が中立ポジション（Ｎポジション）にされたときの動作について説明する。なお、上述したように、シフトレバー８１がＮポジションとされると、変速機６０はクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３の全てオフとしてリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを切り離した状態とし、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２からの動力は変速機６０に入力されず、また、駆動輪３９ａ，３９ｂからの動力は変速機６０の入力軸であるリングギヤ軸３２ａ側には入力されない。図３は、エンジン２２が運転されているときにシフトレバー８１がＮポジションとされたときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるニュートラル時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。

ニュートラル時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の回転数ＮｅやモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，回転数センサ３７からの駆動軸回転数Ｎｄ，車速センサ８８からの車速Ｖなど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、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、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。

続いて、入力した車速Ｖと閾値Ｖｒｅｆ１と閾値Ｖｒｅｆ２とにより値０を含んで下限と上限とが与えられる非回転同期範囲とを比較する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆ１は、シフトレバー８１をＤポジションとしたときに変速機６０のクラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとして変速機６０を１速の状態とする下限車速であり、比較的小さい負の値（例えば、−５ｋｍ／ｈや−７ｋｍ／ｈなど）として設定されるものである。したがって、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１より小さいときにシフトレバー８１がＤポジションとされても、変速機６０のクラッチＣ１やブレーキＢ３はオンとされず、変速機６０は中立状態を保持することになる。また、閾値Ｖｒｅｆ２は、シフトレバー８１をＲポジションとしたときに変速機６０のクラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとして変速機６０をリバースの状態とする上限車速であり、比較的小さい正の値（例えば、５ｋｍ／ｈや７ｋｍ／ｈなど）として設定されるものである。したがって、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２より大きいときにシフトレバー８１がＲポジションとされても、変速機６０のクラッチＣ２やブレーキＢ３はオンとされず、変速機６０は中立状態を保持することになる。図４に車速Ｖと閾値Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅ２とシフトポジションＳＰとの関係の一例を示す。

車速Ｖが非回転同期範囲内（Ｖｒｅｆ１＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ２）のときには、シフトレバー８１がＤポジションに操作されるかＲポジションに操作されるかが解らないため、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが値０となるようその目標値である目標回転数Ｎｒ＊に値０を設定すると共に（ステップＳ１２０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にアイドル回転数Ｎｉｄｌを設定する（ステップＳ１３０）。ここで、アイドル回転数Ｎｉｄｌとしては、エンジン２２を安定して自立運転（トルクを出力することなく回転数を保持することができる運転）することができる回転数のうち比較的小さな回転数（例えば、８００ｒｐｍや１０００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍなど）を用いることができる。

そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と動力軸としてのリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）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（ステップＳ２００）、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転駆動するよう式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ２１０）、目標回転数Ｎｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、トルク指令Ｔｍ１＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。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。シフトレバー８１がＮポジションで車速Ｖが非回転同期範囲内のときの動力分配統合機構３０および変速機６０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図５に示す。図中、左側は動力分配統合機構３０の共線図であり、左の３１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、３４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、３２軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数を示す。図中、右側は変速機６０の共線図であり、６４ｒ，６６ｓ軸は遊星歯車機構６４のリングギヤ６４ｒおよび遊星歯車機構６６のサンギヤ６６ｓの回転数を示し、６２ｒ，６４ｃ，６６ｃ軸は駆動軸３６の回転数Ｎｄである遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒおよび遊星歯車機構６４のキャリア６４ｃおよび遊星歯車機構６６のキャリア６６ｃの回転数を示し、６２ｃ軸は遊星歯車機構６２のキャリア６２ｃの回転数を示し、６６ｒ軸は遊星歯車機構６６のリングギヤ６６ｒの回転数を示し、６２ｓ，６４ｓ軸は遊星歯車機構６２のサンギヤ６２ｓおよび遊星歯車機構６４のサンギヤ６４ｓの回転数を示す。図中左右の共線図を結ぶ点線は、シフトポジションＳＰがＤポジションのときに接続される回転要素（３２軸と６４ｒ，６６ｓ軸）を示す。式（１）は、図５における動力分配統合機構３０の共線図から容易に導くことができる。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。目標回転数Ｎｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で自立運転するようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。なお、ニュートラル時には、モータＭＧ２からはトルクが出力されないよう制御されている。

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

図５には、変速機６０が１速の状態で前進しているときの変速機６０側の状態を一点鎖線として示し、変速機６０がリバースの状態で前進しているときの変速機６０側の状態を二点鎖線として示した。図示するように、微速前進しているときにシフトレバー８１がＤポジションに操作されるかＲポジションと操作されるかにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、正の値Ｎｒ１となるか負の値Ｎｒ２となる。図示しないが、微速後進しているときには、微速前進しているときと符号を変えた回転数となる。実施例では、車速Ｖが非回転同期範囲内（Ｖｒｅｆ１＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ２）のときには、リングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊を値０としてリングギヤ軸３２ａが値０で回転するよう制御することにより、シフトレバー８１がＤポジションに操作されてもＲポジションに操作されても良いようにしている。なお、微速前進や微速後進しているときにシフトレバー８１がＤポジションやＲポジションに操作すると、リングギヤ軸３２ａの回転数が小さな回転数ではあるが急変するため、若干のショックを生じることがある。

一方ステップＳ１１０で車速Ｖが非回転同期範囲外（Ｖ≦Ｖｒｅｆ１またはＶｒｅｆ２≦Ｖ）のときには、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上か否かを判定し（ステップＳ１４０）、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上のときには、変速機６０が１速の状態のときの変速比Ｇ（１ｓｔ）を変速比Ｇとして設定し（ステップＳ１５０）、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上ではないとき、即ち、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以下のときには、変速機６０がリバースの状態のときの変速比Ｇ（Ｒ）を変速比Ｇとして設定する（ステップＳ１６０）。

こうして変速比Ｇを設定すると、設定した変速比Ｇに駆動軸回転数Ｎｄを乗じた値として動力軸としてのリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊を設定し（ステップＳ１７０）、設定した目標回転数Ｎｒ＊とモータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎと動力分配統合機構３０とのギヤ比ρとに基づいて次式（３）によりエンジン下限回転数Ｎｍｉｎを設定すると共に（ステップＳ１８０）、設定したエンジン下限回転数Ｎｍｉｎとアイドル回転数Ｎｉｄｌとのうち大きい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定し（ステップＳ１９０）、設定したリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とを用いて上述した式（１）および式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ２００，Ｓ２１０）、目標回転数Ｎｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、トルク指令Ｔｍ１＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。ここで、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎとしては、実施例では、モータＭＧ１の定格値としての負側の最大回転数から制御のためのマージンとしての回転数（例えば、５００ｒｐｍなど）を減じたもの（符号を加味すれば加えたもの）を用いた。上述したように、目標回転数Ｎｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で自立運転するようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行ない、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうから、車速Ｖの増加に伴って目標回転数Ｎｅ＊にアイドル回転数Ｎｉｄｌより大きなエンジン下限回転数Ｎｍｉｎが設定されると、その回転数でエンジン２２が自立運転するようエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とによりエンジン２２とモータＭＧ１とが制御される。この結果、エンジン２２はエンジン下限回転数Ｎｍｉｎで自立運転し、モータＭＧ１は下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎで駆動し、リングギヤ軸３２ａは目標回転数Ｎｒ＊で回転する。

Nmin=Nr*/(1+ρ)+ρ・Nm1min/(1+ρ) (3)

図６は、シフトレバー８１がＮポジションで車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２より大きいときの動力分配統合機構３０および変速機６０が１速の状態とされたときの変速機６０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。図中、実線はアイドル回転数Ｎｉｄｌがエンジン下限回転数Ｎｍｉｎより大きいときにエンジン２２をアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転したときの状態を示し、破線はエンジン下限回転数Ｎｍｉｎがアイドル回転数Ｎｉｄｌより大きいときにエンジン２２をエンジン下限回転数Ｎｍｉｎで自立運転したときの状態を示し、動力分配統合機構３０側の一点鎖線はエンジン下限回転数Ｎｍｉｎがアイドル回転数Ｎｉｄｌより大きいときにエンジン２２をアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転したときの状態を示す。図６の実線に示すように、アイドル回転数Ｎｉｄｌがエンジン下限回転数Ｎｍｉｎより大きいときには、エンジン２２をアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転すると共にリングギヤ軸３２ａがシフトレバー８１をＤポジションに操作したときに想定されるリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊で回転するようモータＭＧ１を制御するから、シフトレバー８１をＮポジションからＤポジションに操作する際に生じ得るショックを抑制することができる。また、図６の破線に示すように、エンジン下限回転数Ｎｍｉｎがアイドル回転数Ｎｉｄｌより大きいときに、エンジン２２をエンジン下限回転数Ｎｍｉｎで自立運転すると共にリングギヤ軸３２ａがシフトレバー８１をＤポジションに操作したときに想定されるリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊で回転するようモータＭＧ１を制御するから、モータＭＧ１を負側に過回転させることなくシフトレバー８１をＮポジションからＤポジションに操作する際に生じ得るショックを抑制することができる。なお、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１より小さいときには、リバース側の処理として同様に行なわれるからモータＭＧ１を負側に過回転させることなくシフトレバー８１をＮポジションからＲポジションに操作する際に生じ得るショックを抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を運転している状態でシフトレバー８１がＮポジションとされて変速機６０がニュートラルのときに車速Ｖが非回転同期範囲内（Ｖｒｅｆ１＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ２）のときには、エンジン２２をアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転すると共に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが値０の回転数となるようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御するから、若干のショックを生じる程度でシフトレバー８１をＤポジションに操作したりＲポジションに操作することができる。また、エンジン２２を運転している状態でシフトレバー８１がＮポジションとされて変速機６０がニュートラルのときに車速Ｖが非回転同期範囲外（Ｖ≦Ｖｒｅｆ１またはＶｒｅｆ２≦Ｖ）のときには、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎから求められるエンジン下限回転数Ｎｍｉｎとアイドル回転数Ｎｉｄｌとのうち大きい方の回転数でエンジン２２を自立運転すると共にリングギヤ軸３２ａがシフトレバー８１がＤポジションやＲポジションに操作されたときに想定されるリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊で回転するようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御するから、モータＭＧ１を負側に過回転させることなく、シフトレバー８１をＮポジションからＤポジションやＲポジションに操作する際に生じ得る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、車速Ｖが値０を含む非回転同期範囲内（Ｖｒｅｆ１＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ２）であるか否かによりリングギヤ軸３２ａが値０の回転数となるよう制御するかリングギヤ軸３２ａがシフトレバー８１がＤポジションやＲポジションに操作されたときに想定されるリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊で回転するよう制御するかに分岐するものとしたが、車速Ｖと駆動軸３６の回転数とは一義的に換算できるから、駆動軸３６の回転数Ｎｄが値０を含む非回転同期範囲内（Ｎｄｒｅｆ１＜Ｎｄ＜Ｎｄｒｅｆ２）であるか否かによりリングギヤ軸３２ａが値０の回転数となるよう制御するかリングギヤ軸３２ａがシフトレバー８１がＤポジションやＲポジションに操作されたときに想定されるリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊で回転するよう制御するかに分岐するものとしてもよい。この場合、駆動軸３６の回転数Ｎｄとしては、駆動軸３６に取り付けられた回転数センサ３７によって検出される駆動軸回転数Ｎｄを用いてもよいし、車速センサ８８からの車速Ｖに換算係数を乗じることにより検出するものとしてもよい。また、非回転同期範囲（Ｎｄｒｅｆ１＜Ｎｄ＜Ｎｄｒｅｆ２）を設定する回転数Ｎｄｒｅｆ１および回転数Ｎｄｒｅｆ２は、車速Ｖを用いた非回転同期範囲（Ｖｒｅｆ１＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ２）を設定する閾値Ｖｒｅｆ１および閾値Ｖｒｅｆ２と同様に、シフトレバー８１をＤポジションとしたときに変速機６０のクラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとして変速機６０を１速の状態とする下限回転数およびシフトレバー８１をＲポジションとしたときに変速機６０のクラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとして変速機６０をリバースの状態とする上限回転数とすればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎとしてモータＭＧ１の定格値としての負側の最大回転数から制御のためのマージンとしての回転数を減じたものを用いたが、定格値にはある程度の余裕が見込まれている場合が多いから、モータＭＧ１の定格値としての負側の最大回転数を用い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、リングギヤ軸３２ａが目標回転数Ｎｒ＊で回転するようモータＭＧ１をフィードバック制御するものとしたが、フィードフォワード制御などフィードバック制御しない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、４段の変速段をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、変速段は４段に限られるものではなく、２段以上の変速段をもって変速可能な変速機であればよい。

実施例では、本発明の最良の形態として動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０として説明したが、こうした自動車に搭載されない動力出力装置としてもよい。また、こうした動力出力装置に内燃機関と共に組み込まれる駆動装置の形態としてもよい。さらに、動力出力装置の制御方法の形態としても構わない。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、変速機６０が「変速手段」に相当し、回転数センサ３７が「駆動軸回転数検出手段」に相当し、エンジン２２を運転している状態でシフトレバー８１がＮポジションとされて変速機６０がニュートラルのときに車速Ｖが非回転同期範囲内（Ｖｒｅｆ１＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ２）のときには、エンジン２２をアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転すると共に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが値０の回転数となるようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御し、エンジン２２を運転している状態でシフトレバー８１がＮポジションとされて変速機６０がニュートラルのときに車速Ｖが非回転同期範囲外（Ｖ≦Ｖｒｅｆ１またはＶｒｅｆ２≦Ｖ）のときには、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎから求められるエンジン下限回転数Ｎｍｉｎとアイドル回転数Ｎｉｄｌとのうち大きい方の回転数でエンジン２２を自立運転すると共にリングギヤ軸３２ａがシフトレバー８１がＤポジションやＲポジションに操作されたときに想定されるリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊で回転するようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御する図３のニュートラル時制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号としての目標回転数Ｎｅ＊に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４とハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号としてのトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、回転位置検出センサ４４とこの回転位置検出センサ４４からの信号に基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を演算するモータＥＣＵ４０が「動力軸回転数検出手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、入力軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機であっても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、内燃機関の出力軸と発電機の回転軸と第３の軸としての動力軸との３軸に接続され、３軸のうちのいずれか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ものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「変速手段」としては、４段変速の変速機６０に限定されるものではなく、３段以下の変速機や５段以上の変速機とするなど、動力軸と駆動軸との間で動力を変速して伝達すると共に中立であるときには動力軸と駆動軸とを切り離し可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「駆動軸回転数検出手段」としては、回転数センサ３７に限定されるものではなく、車速センサ８８により検出された車速Ｖから換算するなど、駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン２２を運転している状態でシフトレバー８１がＮポジションとされて変速機６０がニュートラルのときに車速Ｖが非回転同期範囲内（Ｖｒｅｆ１＜Ｖ＜Ｖｒｅｆ２）のときには、エンジン２２をアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転すると共に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが値０の回転数となるようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御し、エンジン２２を運転している状態でシフトレバー８１がＮポジションとされて変速機６０がニュートラルのときに車速Ｖが非回転同期範囲外（Ｖ≦Ｖｒｅｆ１またはＶｒｅｆ２≦Ｖ）のときには、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎから求められるエンジン下限回転数Ｎｍｉｎとアイドル回転数Ｎｉｄｌとのうち大きい方の回転数でエンジン２２を自立運転すると共にリングギヤ軸３２ａがシフトレバー８１がＤポジションやＲポジションに操作されたときに想定されるリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊で回転するようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御するものに限定されるものではなく、車速Ｖに代えて駆動軸３６の回転数Ｎｄが値０を含む非回転同期範囲内（Ｎｄｒｅｆ１＜Ｎｄ＜Ｎｄｒｅｆ２）であるか否かによりリングギヤ軸３２ａが値０の回転数となるよう制御するかリングギヤ軸３２ａがシフトレバー８１がＤポジションやＲポジションに操作されたときに想定されるリングギヤ軸３２ａの目標回転数Ｎｒ＊で回転するよう制御するものなど、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が値０を含む所定範囲内のときには内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が値０となるよう内燃機関と発電機とを制御し、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が所定範囲外のときには発電機の許容回転数の範囲内で内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が変速手段の中立を解除したときに想定される動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう内燃機関と発電機とを制御するものであれば、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立でないときに如何なる制御を行なうものや内燃機関を運転していない状態で如何なる制御を行なうものなどを含んで如何なるものとしても構わない。「動力軸回転数検出手段」としては、回転位置検出センサ４４からの信号に基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を演算するものに限定されるものではなく、リングギヤ軸３２ａの回転数に換算できる物理量を検出するものなど、動力軸の回転数である動力軸回転数を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。駆動軸に動力を出力する動力出力装置に内燃機関および蓄電手段と共に組み込まれる駆動装置としたときの「制御手段」としては、動力出力装置としたときの「制御手段」からエンジンＥＣＵ２４を除いたもの、即ち、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が値０を含む所定範囲内のときには内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が値０となるよう内燃機関の制御と共に発電機とを制御し、内燃機関を運転している状態で変速手段が中立のときに駆動軸の回転数が所定範囲外のときには発電機の許容回転数の範囲内で内燃機関を自立運転しながら動力軸の回転数が変速手段の中立を解除したときに想定される動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう内燃機関の制御と共に発電機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

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、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である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の構成の概略を示す構成図である。エンジン２２が運転されているときにシフトレバー８１がＮポジションとされたときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるニュートラル時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。車速Ｖと閾値Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅ２とシフトポジションＳＰとの関係の一例を示す説明図である。シフトレバー８１がＮポジションで車速Ｖが非回転同期範囲内のときの動力分配統合機構３０および変速機６０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。シフトレバー８１がＮポジションで車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２より大きいときの動力分配統合機構３０および変速機６０が１速の状態とされたときの変速機６０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。

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、３６駆動軸、３７回転数センサ、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ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、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変速機、６２，６４，６６遊星歯車機構、６２ｓ，６４ｓ，６６ｓサンギヤ、６２ｃ，６４ｃ，６６ｃキャリア、６２ｒ，６４ｒ，６６ｒリングギヤ、６２ｐ，６４ｐ，６６ｐピニオンギア、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、１００アクチュエータ、１０２オイルポンプ、１０４油圧供給部、１０６油圧センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ、Ｃ１，Ｃ２クラッチ、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ブレーキ。

Claims

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、
動力を入出力可能な発電機と、
前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と第３の軸としての動力軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、
前記発電機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記動力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達すると共に中立であるときには前記動力軸と前記駆動軸とを切り離し可能な変速手段と、
前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が値０となるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御し、前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が前記所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには前記発電機の許容回転数の範囲内で前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が前記変速手段の中立を解除したときに想定される前記動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
前記制御手段は、前記中立所定範囲外状態のときに前記発電機の回転数が前記許容回転数に至ったときには前記内燃機関の回転数を変更することにより前記発電機の回転数が許容回転数の範囲内となるよう前記内燃機関を制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
前記制御手段は、前記中立所定範囲外状態のときには前記想定回転数と前記許容回転数と前記３軸式動力入出力手段の特性とに基づいて前記出力軸の回転数を下限回転数として設定すると共に前記内燃機関を前記下限回転数以上の回転数で自立運転しながら前記動力軸の回転数が前記想定回転数に略同期するよう制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
前記許容回転数は、前記発電機の定格による最大回転数から制御用のマージンとしての回転数を減じた回転数である請求項１ないし３いずれか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、
前記動力軸の回転数である動力軸回転数を検出する動力軸回転数検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出された動力軸回転数を用いてフィードバック制御する手段である、
動力出力装置。
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸に動力を入出力可能な電動機を備える請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
前記所定範囲は、前記変速手段の中立を前記駆動軸を正回転させる方向で解除する際に許容される前記駆動軸の逆回転方向の最大回転数を下限回転数とすると共に前記変速手段の中立を前記駆動軸を逆回転させる方向で解除する際に許容される前記駆動軸の正回転方向の最大回転数を上限回転数とする範囲である請求項１ないし６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車両。
駆動軸に動力を出力する動力出力装置に内燃機関および蓄電手段と共に組み込まれる駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、
前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と第３の軸としての動力軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、
前記動力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達すると共に中立であるときには前記動力軸と前記駆動軸とを切り離し可能な変速手段と、
前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が値０となるよう前記内燃機関の制御と共に前記発電機とを制御し、前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記検出された駆動軸回転数が前記所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには前記発電機の許容回転数の範囲内で前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が前記変速手段の中立を解除したときに想定される前記動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう前記内燃機関の制御と共に前記発電機とを制御する制御手段と、
を備える駆動装置。
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と第３の軸としての動力軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、前記発電機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記動力軸と駆動軸との間で動力を変速して伝達すると共に中立であるときには前記動力軸と前記駆動軸とを切り離し可能な変速手段と、を備え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記駆動軸の回転数が値０を含む所定範囲内のときである中立所定範囲内状態のときには前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が値０となるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御し、前記内燃機関を運転している状態で前記変速手段が中立のときに前記駆動軸の回転数が前記所定範囲外のときである中立所定範囲外状態のときには前記発電機の許容回転数の範囲内で前記内燃機関を自立運転しながら前記動力軸の回転数が前記変速手段の中立を解除したときに想定される前記動力軸の回転数である想定回転数に略同期するよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する、
ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。