JP4259488B2

JP4259488B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにこれらの制御方法

Info

Publication number: JP4259488B2
Application number: JP2005148711A
Authority: JP
Inventors: 義隆鈴木; 弘淳遠藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: JP2006321458A

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにこれらの制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンにキャリアが接続されると共にリングギヤに車軸が連結されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに接続された第１モータと、車軸側に接続された第２モータと、を備え、エンジンの回転数に対して異なるトルクを出力する二つの動作ラインを用いてエンジンを運転して走行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、二つの動作ラインのうちから選択した動作ラインにより設定される運転ポイントでエンジンを運転すると共に走行に要求される駆動力が出力されるようエンジンと二つのモータとを制御している。
特開２０００−２２７０３５号公報

上述の車両では、車速に対してエンジンの運転ポイントは動作ライン上であれば任意に設定することができるため、車両の加減速とエンジンの回転数の増減とがマッチしない場合が生じる。こうした不一致は、運転者に車両の加減速に対するフィーリングの悪化を感じさせる場合がある。こうした課題を解決するために、車速の加減速に応じてエンジンの回転数を増減するものも考えられるが、この場合、選択した動作ラインを用いてエンジンの回転数の増減を行なうと、車両全体のエネルギ収支をとることができず、搭載している二次電池を過充電したり過放電したりしてしまう。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにこれらの制御方法は、駆動軸の回転数や車速の増減に応じて内燃機関の回転数を増減したときでも装置や車両のエネルギ収支をと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車両並びにこれらの制御方法は、操作者の操作フィーリングを向上させることを目的の一つとする。さらに、本発明の車両並びにその制御方法は、よりスムーズに走行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車両並びにこれらの制御方法は、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、
任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を前記駆動軸の回転数にトルク変換して該駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、
前記電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定する充放電要求設定手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択する実行用出力特性選択手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記選択された実行用出力特性と前記検出された回転数とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記設定された充放電要求と前記設定された目標回転数とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定するトルク範囲設定手段と、
前記設定された目標回転数と前記設定されたトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換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、内燃機関と、任意の運転ポイントで運転された内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を駆動軸の回転数にトルク変換して駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、この電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段とを備え、所定の選択条件に基づいて内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、選択した実行用出力特性と駆動軸の回転数とに基づいて内燃機関の目標回転数を設定し、この設定した目標回転数と蓄電手段を充放電すべき要求として設定した充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、設定した目標回転数と設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力変換手段とを制御する。即ち、実行用出力特性と駆動軸の回転数とにより設定される目標回転数と、この設定した目標回転数と蓄電手段の充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、目標回転数でトルク範囲内のトルクが出力されるよう内燃機関を制御するのである。これにより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転してもトルク範囲を調整することができるから、装置のエネルギ収支をとることができる。もとより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転するから、操作者の操作フィーリング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、前記複数の出力特性は、前記駆動軸の回転数に対する前記内燃機関の回転数の比が複数となる特性であるものとすることもできる。こうすれば、出力特性を変更することにより駆動軸の回転数に対する内燃機関の回転数の比を変更することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記設定された目標回転数と前記設定された要求駆動力とに基づいて前記設定されたトルク範囲内となる目標運転ポイントを設定すると共に該設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記設定された充放電要求に基づいて前記目標運転ポイントを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、設定されたトルク範囲内で充放電要求を満たすことができる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記要求駆動力設定手段は、前記選択された実行用出力特性に基づいて要求駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、実行用出力特性に応じた要求駆動力を用いて制御することができる。

あるいは、本発明の動力出力装置において、操作者の操作に基づく選択条件を前記所定の選択条件として設定する選択条件設定手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、操作者の意志に基づいて内燃機関の出力特性を選択することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記トルク範囲設定手段は、前記設定された充放電要求が充電側に大きいほど前記トルク範囲の下限トルクが大きくなる傾向に該トルク範囲を設定する手段であるものとすることもできる。また、前記トルク範囲設定手段は、前記設定された充放電要求が充電側に大きいほど前記トルク範囲の上限トルクが大きくなる傾向に該トルク範囲を設定する手段であるものとすることもできる。

本発明の動力出力装置において、前記要求駆動力設定手段は、前記検出された回転数と前記選択された実行用出力特性とに基づいて許容される許容要求駆動力範囲を設定し、該許容要求駆動力範囲内で前記要求駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、選択された実行用出力特性に応じた要求駆動力を設定することができるから、装置のエネルギ収支をより良好なものとすることができる。

本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備える手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該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、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により駆動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、任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を前記駆動軸の回転数にトルク変換して該駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、前記電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定する充放電要求設定手段と、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択する実行用出力特性選択手段と、前記選択された実行用出力特性と前記検出された回転数とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、前記設定された充放電要求と前記設定された目標回転数とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定するトルク範囲設定手段と、前記設定された目標回転数と前記設定されたトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換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連結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の奏する効果、例えば、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転してもトルク範囲を調整することができることに基づく装置（車両）のエネルギ収支をとることができる効果や実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転することに基づく操作者の操作フィーリングを向上させ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。この結果、よりスムーズに走行することができる。

こうした本発明の車両において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記動力出力装置は前記回転数検出手段により検出される駆動軸の回転数に代えて前記車速検出手段により検出される車速を用いて前記駆動軸に動力を出力する装置であるものとすることもできる。こうすれば、車速に基づいて内燃機関や電力動力入出力変換手段を制御することができる。

また、本発明の車両において、登降坂路の走行を検出する登降坂路走行検出手段を備え、前記実行用出力特性選択手段は前記検出された登降坂路の走行を前記所定の選択条件として実行用出力特性を選択する手段であるものとすることもできる。こうすれば、登降坂路をよりスムーズに走行することができる。

さらに、本発明の車両において、前記蓄電手段からの電力を用いて走行用の動力を出力可能な電動動力出力手段を備え、前記トルク範囲設定手段は前記電動動力出力手段から出力する動力に基づいて前記トルク範囲を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車両全体のエネルギ収支をより適正なものとすることができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を駆動軸の回転数にトルク変換して該駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、前記電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定し、
所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、
前記選択した実行用出力特性と前記駆動軸の回転数とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定し、
前記設定した充放電要求と前記設定した目標回転数とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、
前記設定した目標回転数と前記設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換手段とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法では、所定の選択条件に基づいて内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、選択した実行用出力特性と駆動軸の回転数とに基づいて内燃機関の目標回転数を設定し、この設定した目標回転数と蓄電手段を充放電すべき要求として設定した充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、設定した目標回転数と設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力変換手段とを制御する。即ち、実行用出力特性と駆動軸の回転数とにより設定される目標回転数と、この設定した目標回転数と蓄電手段の充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、目標回転数でトルク範囲内のトルクが出力されるよう内燃機関を制御するのである。これにより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転してもトルク範囲を調整することができるから、装置のエネルギ収支をとることができる。もとより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転するから、操作者の操作フィーリングを向上させることができる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を車速に応じてトルク変換して走行用の動力として出力可能な電力動力入出力変換手段と、前記電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定し、
所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、
走行に要求される要求駆動力を設定し、
前記選択した実行用出力特性と車速とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定し、
前記設定した充放電要求と車速とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、
前記設定した目標回転数と前記設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力が走行用の駆動力として出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換手段とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明の車両の制御方法では、所定の選択条件に基づいて内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、選択した実行用出力特性と車速とに基づいて内燃機関の目標回転数を設定し、この設定した目標回転数と蓄電手段を充放電すべき要求として設定した充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、設定した目標回転数と設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が走行用の駆動力として出力されるよう内燃機関と電力動力入出力変換手段とを制御する。即ち、実行用出力特性と車速とにより設定される目標回転数と、この設定した目標回転数と実行用出力特性と蓄電手段の充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、目標回転数でトルク範囲内のトルクが出力されるよう内燃機関を制御するのである。これにより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転してもトルク範囲を調整することができるから、車両のエネルギ収支をとることができる。もとより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転するから、操作者の操作フィーリングを向上させることができる。この結果、よりスムーズに走行することができる。

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。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４４，４５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，勾配センサ８９からの路面勾配θ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（ニュートラル），後進ポジション（Ｒポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），ブレーキポジション（Ｂ）などがある他、ドライブポジションからの移行により車速Ｖに対するエンジン２２の回転数の回転数比を６段に変更するためにアップシフトを指示するアップシフト指示ポジションとダウンシフトを指示するダウンシフト指示ポジションとがある。こうしたアップシフト指示ポジションとダウンシフト指示ポジションとによりシフト変更するシフトを実施例では「シーケンシャルシフト」と呼ぶことにする。

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、特にシーケンシャルシフトを用いて走行している際の動作について説明する。図２は、シーケンシャルシフトを用いて走行している際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，シフトレバー８１からのシフトポジションＳＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４，４５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の充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に応じて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。バッテリＥＣＵ５２による充放電要求パワーＰｂ＊の設定は、例えば図３に例示する充放電要求パワー設定用マップからバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に対応する充放電要求パワーＰｂ＊を導出することにより設定することができる。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定することができる。

こうしてデータを入力すると、入力したシフトポジションＳＰと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊として設定してもよい許容範囲である許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎを設定する（ステップＳ１１０）。許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎは、実施例では、シフトポジションＳＰと車速Ｖと許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎとの関係を予め定めて許容要求トルク範囲設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、シフトポジションＳＰと車速Ｖが与えられると記憶したマップから対応する許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎを導出して設定するものとした。図４に許容要求トルク範囲設定用マップの一例を示す。なお、図４には、シフトポジションＳＰが「３ｒｄ」で車速Ｖが値Ｖ１のときに許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎを設定する様子を破線で示した。続いて、入力したアクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべきトルクとして仮要求トルクＴｒｔｍｐを設定すると共に（ステップＳ１２０）、設定した仮要求トルクＴｒｔｍｐを許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎで制限した値としてリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、仮要求トルクＴｒｔｍｐは、実施例では、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと仮要求トルクＴｒｔｍｐとの関係を予め定めて仮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やブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖが与えられると記憶したマップから対応する仮要求トルクＴｒｔｍｐを導出して設定するものとした。図５に仮要求トルク設定用マップの一例を示す。このように、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖに基づいて設定された仮要求トルクＴｒｔｍｐをシフトポジションＳＰと車速Ｖとに基づいて設定された許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎで制限して要求トルクＴｒ＊を設定することにより、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖ，シフトポジションＳＰに応じたトルクを要求トルクＴｒ＊に設定することができる。

こうして要求トルクＴｒ＊を設定すると、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との和として車両が要求する要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１４０）。ここで、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

次に、車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共に（ステップＳ１５０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とに基づいてエンジン２２からの出力が許容される許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎを設定し（ステップＳ１６０）、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で割って仮エンジントルクＴｅｔｍｐを計算し（ステップＳ１７０）、計算した仮エンジントルクＴｅｔｍｐを許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎで制限した値としてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１８０）。ここで、目標回転数Ｎｅ＊の設定は、車速Ｖにシーケンシャルシフトにおいて現在設定されているシフト（シフトポジションＳＰ）に対応する回転数比を乗じることにより求めることができる。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と車速ＶとシフトポジションＳＰとの関係の一例を図６に示す。また、許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎは、実施例では、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と充放電要求パワーＰｂ＊と許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎとの関係を予め定めて許容エンジントルク範囲設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とが与えられると記憶したマップから対応する許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎを導出して設定するものとした。図７に許容エンジントルク範囲設定用マップの一例を示す。図７の例では、充放電要求パワーＰｂ＊の符号は負の値のときにバッテリ５０を充電するものとしており、充放電要求パワーＰｂ＊が大きいほど、即ち、バッテリ５０から放電すべき電力が大きいほど許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎが大きくなる傾向に設定されている。なお、図７には、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が値Ｎ１で充放電要求パワーＰｂ＊が−５ｋＷ（充電電力）のときに許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎを設定する様子を破線で示した。このように、車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいて目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共にこの目標回転数Ｎｅ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とに基づいて設定される許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎで要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で割って得られる仮エンジントルクＴｅｔｍｐを制限してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定することにより、車速Ｖに応じた回転数でエネルギ収支を破綻させることなくエンジン２２を運転することができる。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）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Ｓ１９０）。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８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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ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＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸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/(Gr・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、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｍｉｎ，Ｔｍｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ２００）、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を用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ２１０）、計算したトルク制限Ｔｍｍｉｎ，Ｔｍｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２２０）。このように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図８の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２３０）、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におけるスロットル開度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＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シーケンシャルシフトを用いて走行する際には、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖに基づいて設定された仮要求トルクＴｒｔｍｐをシフトポジションＳＰと車速Ｖとに基づいて設定された許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎで制限して要求トルクＴｒ＊を設定することにより、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖ，シフトポジションＳＰに応じたトルクを要求トルクＴｒ＊に設定することができる。また、車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいて目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共にこの目標回転数Ｎｅ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とに基づいて設定される許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎで要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で割って得られる仮エンジントルクＴｅｔｍｐを制限してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定することにより、車速Ｖに応じた回転数でエネルギ収支を破綻させることなくエンジン２２を運転することができる。さらに、要求トルクＴｒ＊を出力するように計算された仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて設定されたトルク制限Ｔｍｍｉｎ，Ｔｍｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。これらのことにより、シーケンシャルシフトを用いて走行する際でも、車両のエネルギ収支を破綻させることなく、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を運転することができる。この結果、運転者の運転フィーリングを向上させることができる。もとより、運転者が要求する要求トルクＴｒ＊に応じたトルクを出力して走行することができる。これらの結果、よりスムーズに走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、充放電要求パワーＰｂ＊が大きいほど（バッテリ５０から放電すべき電力が大きいほど）許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎが大きくなる傾向に設定するものとしたが、充放電要求パワーＰｂ＊が大きいほど（バッテリ５０から放電すべき電力が大きいほど）許容エンジントルク範囲の上限Ｔｅｍａｘは大きくなる傾向に設定するが許容エンジントルク範囲の下限Ｔｅｍｉｎは大きくならないように設定するものとしてもよいし、充放電要求パワーＰｂ＊が大きいほど（バッテリ５０から放電すべき電力が大きいほど）許容エンジントルク範囲の下限Ｔｅｍｉｎは大きくなる傾向に設定するが許容エンジントルク範囲の上限Ｔｅｍａｘは大きくならないように設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖに基づいて設定された仮要求トルクＴｒｔｍｐをシフトポジションＳＰと車速Ｖとに基づいて設定された許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎで制限して要求トルクＴｒ＊を設定するものとしたが、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖに基づいて設定された仮要求トルクＴｒｔｍｐをそのまま要求トルクＴｒ＊として設定す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、車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいて目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共にこの目標回転数Ｎｅ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とに基づいて設定される許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎで要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で割って得られる仮エンジントルクＴｅｔｍｐを制限してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定するものとしたが、許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎの範囲内で目標トルクＴｅ＊を設定するものであればよく、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で割って得られる仮エンジントルクＴｅｔｍｐを許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎで制限して設定するものでなくても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖに基づいて許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎを設定したり仮要求トルクＴｒｔｍｐを設定したりして要求トルクＴｒ＊を設定すると共に車速Ｖに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしたが、車速Ｖと駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数は換算係数ｋで換算可能であるから、車速Ｖに代えて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数に基づいて許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎを設定したり仮要求トルクＴｒｔｍｐを設定したりして要求トルクＴｒ＊を設定すると共にリングギヤ軸３２ａの回転数に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしてもよい。この場合、リングギヤ軸３２ａにレゾルバなどの回転数を検出可能なセンサを取り付けてこのセンサからの検出値を用いてリングギヤ軸３２ａの回転数を検出するものとしてもよいし、モータＭＧ２に取り付けられた回転位置検出センサ４５を用いて検出されるモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ったものをリングギヤ軸３２ａの回転数として用い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、シーケンシャルシフトを用いて走行する際には運転者のシフトレバー８１の操作に基づくシフトポジションＳＰを用いて駆動制御するものとしたが、登降坂路を走行しているときには勾配センサ８９からの路面勾配θや車速Ｖなどに基づいてシーケンシャルシフトにおけるシフトポジションＳＰを設定し、設定したシフトポジションＳＰを用いて駆動制御するものとしてもよい。路面勾配θと車速ＶとシフトポジションＳＰとの関係の一例を図９に示す。図９の例では、車速Ｖが値Ｖ２未満で路面勾配θが閾値θｒｅｆ以上のとき又は路面勾配θが閾値−θｒｅｆ以下のときに車速Ｖが小さいほど回転数比が大きくなる傾向に路面勾配θが大きいほど回転数比が大きくなる傾向にシフトポジションＳＰが設定される。このように、路面勾配θと車速Ｖとに基づいてシフトポジションＳＰを設定し、このシフトポジションＳＰを用いて駆動制御するものとすれば、何らの操作することなく自動的に路面勾配θに応じたシフトにより走行することができる。なお、こうした登降坂路を走行しているときに自動的にシーケンシャルシフトを用いて走行する場合、登降坂路の走行の判定は勾配センサ８９からの路面勾配θによるものに限られず、車両前後の加速度を検出する加速度センサからの信号に基づいて路面勾配を演算して登降坂路の走行を判定するものとしてもよいし、路面勾配の情報を備える地図情報が組み込まれたナビゲーション装置における車両の走行位置や走行方向に基づいて登降坂路の走行を判定す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、エンジン２２と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２を制御することにより駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに走行用の動力を出力して走行するものとしたが、図１０の変形例のハイブリッド自動車２０Ｂに示すように、二つのモータＭＧ１，ＭＧ２のインバータ４１，４２と正極母線や負極母線を共通するインバータ４３を介してバッテリ５０側からの電力を用いて駆動するモータＭＧ３からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂとは異なる車輪６４ａ，６４ｂに出力して走行するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ３に供給する電力を考慮して許容エンジントルク範囲を設定すればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸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１１における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪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１２の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪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。

実施例では、シーケンシャルシフトを用いる際の駆動制御を行なう動力出力装置をハイブリッド自動車２０に搭載するものとしたが、こうした動力出力装置を自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載するものとしてもよいし、建設設備など移動しない設備に組み込むものとしても構わない。また、動力出力装置や車両の形態に限られず、動力出力装置や車両の制御方法としての形態としても構わない。

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。

本発明の一実施例である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。シーケンシャルシフトを用いて走行する際に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。充放電要求パワー設定用マップの一例を示す説明図である。許容要求トルク範囲設定用マップの一例とこれを用いて許容要求トルク範囲の上下限Ｔｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎを設定する様子の一例とを示す説明図である。仮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の目標回転数Ｎｅ＊と車速Ｖ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。許容エンジントルク範囲設定用マップの一例とこれを用いて許容エンジントルク範囲の上下限Ｔｅｍａｘ，Ｔｅｍｉｎを設定する様子の一例と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。路面勾配θと車速Ｖ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。変形例のハイブリッド自動車２０Ｂ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

２０，２０Ｂ，１２０，２２０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、３５，減速ギヤ、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、６４ａ，６４ｂ車輪、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、８９勾配センサ、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，ＭＧ３モータ。

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、
任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を前記駆動軸の回転数にトルク変換して該駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、
前記電力動力入出力手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定する充放電要求設定手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択する実行用出力特性選択手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記選択された実行用出力特性と前記検出された回転数とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記設定された充放電要求と前記設定された目標回転数とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定するトルク範囲設定手段と、
前記設定された目標回転数と前記設定されたトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換手段とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
前記複数の出力特性は、前記駆動軸の回転数に対する前記内燃機関の回転数の比が複数となる特性である請求項１記載の動力出力装置。
前記制御手段は、前記設定された目標回転数と前記設定された要求駆動力とに基づいて前記設定されたトルク範囲内となる目標運転ポイントを設定すると共に該設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
前記制御手段は、前記設定された充放電要求に基づいて前記目標運転ポイントを設定する手段である請求項３記載の動力出力装置。
前記要求駆動力設定手段は、前記選択された実行用出力特性に基づいて要求駆動力を設定する手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
操作者の操作に基づく選択条件を前記所定の選択条件として設定する選択条件設定手段を備える請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
前記トルク範囲設定手段は、前記設定された充放電要求が充電側に大きいほど前記トルク範囲の下限トルクが大きくなる傾向に該トルク範囲を設定する手段である請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置。
前記トルク範囲設定手段は、前記設定された充放電要求が充電側に大きいほど前記トルク範囲の上限トルクが大きくなる傾向に該トルク範囲を設定する手段である請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置。
前記要求駆動力設定手段は、前記検出された回転数と前記選択された実行用出力特性とに基づいて許容される許容要求駆動力範囲を設定し、該許容要求駆動力範囲内で前記要求駆動力を設定する手段である請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置。
前記電力動力入出力変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な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を備える手段である請求項１ないし９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と前記駆動軸と回転軸との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、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項１０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接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により駆動する対回転子電動機である請求項１０記載の動力出力装置。
請求項１ないし１２いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両。
請求項１３記載の車両であって、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記動力出力装置は、前記回転数検出手段により検出される駆動軸の回転数に代えて前記車速検出手段により検出される車速を用いて前記駆動軸に動力を出力する装置である
車両。
請求項１３または１４記載の車両であって、
登降坂路の走行を検出する登降坂路走行検出手段を備え、
前記実行用出力特性選択手段は、前記検出された登降坂路の走行を前記所定の選択条件として実行用出力特性を選択する手段である
車両。
請求項１３ないし１５いずれか記載の車両であって、
前記蓄電手段からの電力を用いて走行用の動力を出力可能な電動動力出力手段を備え、
前記トルク範囲設定手段は、前記電動動力出力手段から出力する動力に基づいて前記トルク範囲を設定する手段である
車両。