JP4265673B2 - 動力出力装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

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に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジントルクの最大値を表わす複数のエンジン最大トルクを算出すると共に算出した複数のエンジン最大トルクの最小値をエンジン制限トルクとしてエンジンを制御する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、複数のエンジン最大トルクの最小値としてのエンジン制限トルクを用いてエンジンを制御することにより、エンジンが過回転するのを確実に防止しようとしている。

また、エンジンの性能上の上限回転数から制御の安全を見込んだ回転数を減じた回転数を用いてエンジンを制御するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置では、制御の安全を見込んだ回転数を加味することにより、エンジンが過回転するのを抑止しようとしている。
特開２００４−３６０６０８号公報 特開２００５−１４５１５０号公報

しかしながら、前者の動力出力装置では、エンジン制限トルクによりエンジントルクを制限してもその回転数を確実に制御することができない場合が生じ、エンジンが過回転する場合が生じる。また、後者の動力出力装置では、エンジンは過回転しないよう制御することができるものの、エンジンの出力軸に取り付けられたギヤ機構やそれに取り付けられた電動機や発電機がそれぞれの性能上の上限回転数を超えてしまう場合にはギヤ機構や電動機，発電機が過回転を生じてしまう。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、内燃機関や装置が備える機器の過回転をより確実に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、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記動力出力装置が備える機器の性能に基づいて異なる複数の手法により得られる前記内燃機関の複数の上限回転数のうち最も小さい回転数から制御に必要なマージンを減じて許容最大回転数を設定する許容最大回転数設定手段と、
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、
前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定され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動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、動力出力装置が備える機器の性能に基づいて異なる複数の手法により得られる内燃機関の複数の上限回転数のうち最も小さい回転数から制御に必要なマージンを減じて許容最大回転数を設定し、設定した許容最大回転数の範囲内で内燃機関が運転されると共に駆動軸に要求される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動機とを制御する。これにより、内燃機関が過回転しないだけでなく、動力出力装置が備える機器の過回転をより確実に抑制することができる。もとより、要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、を備え、前記複数の上限回転数は、前記内燃機関の性能から得られる上限回転数と、前記発電機の性能から得られる上限回転数と、前記３軸式動力入出力手段の性能から得られる上限回転数と、を含む回転数であり、前記制御手段は、前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定され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動機と前記発電機と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、内燃機関と発電機と３軸式動力入出力手段の過回転をより確実に抑制することができる。この場合、前記３軸式動力入出力手段はサンギヤとリングギヤとピニオンギヤを自転および公転自在に軸支するキャリアとを３つの回転要素とする遊星歯車機構であり、前記複数の上限回転数の一つは前記ピニオンギヤの許容回転数から得られる上限回転数である、ものとすることもできる。

発電機と３軸式動力入出力手段とを備える態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記設定された要求駆動力と所定の制約とに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定すると共に該設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう前記内燃機関と前記電動機と前記発電機とを制御する手段である、ものとすることもできる。ここで、所定の制約としては、同一のパワーを出力する際に最も内燃機関の効率がよくなるよう内燃機関を運転する制約や同一のパワーを出力する際に内燃機関から最も大きなトルクを出力することができるよう内燃機関を運転する制約などを用いることができる。こうした目標運転ポイントを設定する態様とする場合、前記発電機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、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、を備え、前記制御手段は、前記設定された入出力制限の範囲内で、且つ、前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定され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動機と前記発電機とを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、前記動力出力装置が備える機器の性能に基づいて異なる複数の手法により得られる前記内燃機関の複数の下限回転数のうち最も大きい回転数から制御に必要なマージンを加えて許容最小回転数を設定する許容最小回転数設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定された許容最小回転数の範囲内で且つ前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定され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動機と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、動力出力装置が備える機器の負側の過回転をより確実に抑制することができる。

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、前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記動力出力装置が備える機器の性能に基づいて異なる複数の手法により得られる前記内燃機関の複数の上限回転数のうち最も小さい回転数から制御に必要なマージンを減じて許容最大回転数を設定する許容最大回転数設定手段と、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、前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定され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動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連結されてなることを要旨とする。

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が奏する効果、例えば、内燃機関が過回転しないだけでなく動力出力装置が備える機器の過回転をより確実に抑制することができる効果や要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力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。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記動力出力装置が備える機器の性能に基づいて異なる複数の手法により得られる前記内燃機関の複数の上限回転数のうち最も小さい回転数から制御に必要なマージンを減じて許容最大回転数を設定し、該設定した許容最大回転数の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記駆動軸に要求される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動機とを制御する、
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、動力出力装置が備える機器の性能に基づいて異なる複数の手法により得られる内燃機関の複数の上限回転数のうち最も小さい回転数から制御に必要なマージンを減じて許容最大回転数を設定し、設定した許容最大回転数の範囲内で内燃機関が運転されると共に駆動軸に要求される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動機とを制御する。これにより、内燃機関が過回転しないだけでなく、動力出力装置が備える機器の過回転をより確実に抑制することができる。もとより、要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。

こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記動力出力装置は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸にサンギヤとリングギヤとピニオンギヤを自転および公転自在に軸支するキャリアとの３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備え、前記複数の上限回転数は、前記内燃機関の性能から得られる上限回転数と、前記発電機の性能から得られる上限回転数と、前記ピニオンギヤの許容回転数から得られる上限回転数と、を含む回転数であり、前記設定した許容最大回転数の範囲内で前記要求駆動力と所定の制約とに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定すると共に該設定した目標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され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動機と前記発電機とを制御する、ことを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、内燃機関と発電機と遊星歯車機構のピニオンギヤの過回転をより確実に抑制することができる。ここで、所定の制約としては、同一のパワーを出力する際に最も内燃機関の効率がよくなるよう内燃機関を運転する制約や同一のパワーを出力する際に内燃機関から最も大きなトルクを出力することができるよう内燃機関を運転する制約などを用いることができる。

また、本発明の動力出力装置の制御方法において、前記動力出力装置が備える機器の性能に基づいて異なる複数の手法により得られる前記内燃機関の複数の下限回転数のうち最も大きい回転数から制御に必要なマージンを加えて許容最小回転数を設定し、該設定した許容最小回転数の範囲内で且つ前記設定した許容最大回転数の範囲内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動機とを制御する、ことを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、動力出力装置が備える機器の負側の過回転をより確実に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、例えば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可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａ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、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃ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。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、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出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジション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。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。

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。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ることにより設定することができる。図３に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図４にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。

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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図５は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，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４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演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の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、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。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図６に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じること（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）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（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めることができる。

続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントの仮の目標値である仮回転数Ｎｅｔｍｐと仮トルクＴｅｔｍｐとを設定する（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と仮回転数Ｎｅｔｍｐと仮トルクＴｅｔｍｐとを設定する様子を図７に示す。図示するように、仮回転数Ｎｅｔｍｐと仮トルクＴｅｔｍｐは、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅｔｍｐ×Ｔｅｔｍｐ）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、モータＭＧ１の性能上の上下限回転数Ｎｍ１ｍａｘ，Ｎｍ１ｍｉｎとリングギヤ３２の回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）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）および式（２）によりエンジン上下限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１），Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）を計算すると共に（ステップＳ１３０）、動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の性能上の上下限回転数Ｎｐｉｎｍａｘ，Ｎｐｉｎｍｉｎとリングギヤ３２の回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０におけるピニオンギヤ３３に対するギヤ比γ（ピニオンギヤの歯数／リングギヤの歯数）とを用いて式（３）および式（４）によりエンジン上下限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ），Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）を計算し（ステップＳ１３０）、計算したエンジン上下限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１），Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）とエンジン上下限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ），Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の上下限回転数Ｎｅｍａｘ（ｅｇ），値０とから最も内側となる値から制御に必要なマージンα，βを考慮して、即ち、式（５）に示すようにエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）とエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｅｇ）とのうち最も小さい回転数からマージンαを減じて、及び、式（６）に示すようにエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）とエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の下限回転数としての値０とのうち最も大きい回転数にマージンβを加えて、エンジン２２の許容最大回転数Ｎｅｍａｘと許容最小回転数Ｎｅｍｉｎとを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、モータＭＧ１の性能上の上下限回転数Ｎｍ１ｍａｘ，Ｎｍ１ｍｉｎはモータＭＧ１の定格値における正回転側としての上限回転数と負回転側としての下限回転数であり、ピニオンギヤ３３の性能上の上下限回転数Ｎｐｉｎｍａｘ，Ｎｐｉｎｍｉｎは動力分配統合機構３０の構造上の定格値における正回転側としての上限回転数と負回転側としての下限回転数であり、エンジン２２の性能上の上下限回転数Ｎｅｍａｘ（ｅｇ）はエンジン２２の定格値としての上限回転数である。また、マージンα，βは、後述するフィードバック制御を行なう際にエンジン２２が設定した許容最大回転数Ｎｅｍａｘを上回ったり下回ったりしたときの許容回転数であり、エンジン２２の性能やモータＭＧ１の性能などによって定めることができる。式（１）および式（２）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）および式（２）は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に上下限回転数Ｎｍ１ｍａｘ，Ｎｍ１ｍｉｎを用いれば、この共線図から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、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、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。

Nemax(mg1)=ρ・Nm1max/(1+ρ)+Nm2/Gr/(1+ρ) (1)
Nemin(mg1)=ρ・Nm1min/(1+ρ)+Nm2/Gr/(1+ρ) (2)
Nemax(pin)=Nm2/Gr+γ・Npinmax (3)
Nemin(pin)=Nm2/Gr-γ・Npinmin (4)
Nemax=min(Nemax(eg),Nemax(mg1),Nemax(pin)-α (5)
Nemin=min(0,Nemin(mg1),Nemin(pin)-β (6)

こうしてエンジン２２の許容最大回転数Ｎｅｍａｘと許容最小回転数Ｎｅｍｉｎとを設定すると、ステップＳ１２０で設定した仮回転数Ｎｅｔｍｐを次式（７）によりエンジン２２の許容最大回転数Ｎｅｍａｘと許容最小回転数Ｎｅｍｉｎとによって制限してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共に要求パワーＰｅ＊を設定した目標回転数Ｎｅ＊で割ることによりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１６０）。目標回転数Ｎｅ＊には、即ち、仮回転数Ｎｅｔｍｐが許容最大回転数Ｎｅｍａｘと許容最小回転数Ｎｅｍｉｎとの範囲内となるときには仮回転数Ｎｅｔｍｐが設定され、仮回転数Ｎｅｔｍｐが許容最大回転数Ｎｅｍａｘより大きいときには許容最大回転数Ｎｅｍａｘが設定され、仮回転数Ｎｅｔｍｐが許容最小回転数Ｎｅｍｉｎより小さいときには許容最小回転数Ｎｅｍｉｎが設定される。

Ne*=max(min(Netmp,Nemax),Nemin) (7)

次に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（８）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＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（９）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ１７０）。ここで、式（８）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り、上述した図８の共線図から容易に導くことができる。式（９）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（９）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (8)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (9)

続いて、要求トルクＴｒ＊に仮トルクＴｍ１ｔｍｐを動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（１０）により計算すると共に（ステップＳ１８０）、式（１１）および式（１２）を共に満たす仮トルクＴｍ１ｔｍｐの上下限としてのトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定する（ステップＳ１９０）。ここで、式（１０）は、図８の共線図から容易に導くことができる。また、式（１１）はモータＭＧ１やモータＭＧ２によりリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの総和が値０から要求トルクＴｒ＊までの範囲内となる関係であり、式（１２）はモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる関係である。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を図９に示す。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Ｔｍ１＊の最大値と最小値として求めることができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1tmp/ρ)/Gr (10)
0≦−Tm1tmp/ρ＋Tm2tmp・Gr≦Tr* (11)
Win≦Tm1tmp・Nm1＋Tm2tmp・Nm2≦Wout (12)

こうしてトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定すると、ステップＳ１７０で設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（１３）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップ２００）。そして、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令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）との偏差を制御用回転数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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（１４）および式（１５）により計算すると共に（ステップＳ２１０）、ステップＳ１８０で設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（１６）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２２０）。

Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (13)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (14)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (15)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (16)

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（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＊，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、モータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｅｇ）とのうち最も小さい回転数からマージンαを減じたものからなる許容最大回転数Ｎｅｍａｘの範囲内でエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共にこの目標回転数Ｎｅ＊を用いてエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転すると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、エンジン２２の過回転を抑制するだけでなく、モータＭＧ１の過回転や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の過回転を抑制することができる。また、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の下限回転数としての値０とのうち最も大きい回転数からマージンβを加えたものからなる許容最小回転数Ｎｅｍｉｎの範囲内でエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共にこの目標回転数Ｎｅ＊を用いてエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転すると共に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、モータＭＧ１の負側の過回転や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の負側の過回転を抑制することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、目標回転数Ｎｅ＊を用いてエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、過大な電力によるバッテリ５０の充放電を抑制することができる。もとより、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して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、モータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｅｇ）とのうち最も小さい回転数からマージンαを減じたものからなる許容最大回転数Ｎｅｍａｘの範囲内で、且つ、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の下限回転数としての値０とのうち最も大きい回転数からマージンβを加えたものからなる許容最小回転数Ｎｅｍｉｎの範囲内で、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしたが、許容最小回転数Ｎｅｍｉｎの範囲内による制限は課さ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、モータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｅｇ）とのうち最も小さい回転数からマージンαを減じて許容最大回転数Ｎｅｍａｘを設定するものとしたが、モータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｅｇ）のうちモータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）を考慮せずに許容最大回転数Ｎｅｍａｘを設定するものとしてもよい。また、モータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）とは異なる他の要件に基づく上限回転数を考慮して許容最大回転数Ｎｅｍａｘを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、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の下限回転数としての値０とのうち最も大きい回転数からマージンβを加えて許容最小回転数Ｎｅｍｉｎを設定するものとしたが、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の下限回転数としての値０とのうちモータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）を考慮せずに許容最小回転数Ｎｅｍｉｎを設定するものとしてもよい。また、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とは異なる他の要件に基づく下限回転数を考慮して許容最小回転数Ｎｅｍｉｎを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、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付け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１０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１０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。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。

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ＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｅｇ）とのうち最も小さい回転数からマージンαを減じて許容最大回転数Ｎｅｍａｘを設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「許容最大回転数設定手段」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、許容最大回転数Ｎｅｍａｘおよび許容最小回転数Ｎｅｍｉｎの範囲内でエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共にこの目標回転数Ｎｅ＊を用いてエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転すると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に設定値を送信する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１６０〜Ｓ２３０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、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、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く残容量（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を演算するバッテリＥＣＵ５２が「入出力制限設定手段」に相当する。更に、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の下限回転数としての値０とのうち最も大きい回転数からマージンβを加えて許容最小回転数Ｎｅｍｉｎを設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「許容最小回転数設定手段」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。「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、駆動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。「許容最大回転数設定手段」としては、モータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｅｇ）とのうち最も小さい回転数からマージンαを減じて許容最大回転数Ｎｅｍａｘを設定するものに限定されるものではなく、モータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）を考慮せずに許容最大回転数Ｎｅｍａｘを設定するものとしたり、モータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｍｇ１）や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の上限回転数Ｎｐｉｎｍａｘに基づくエンジン上限回転数Ｎｅｍａｘ（ｐｉｎ）とは異なる他の要件に基づく上限回転数を考慮して許容最大回転数Ｎｅｍａｘを設定するものとするなど、動力出力装置が備える機器の性能に基づいて異なる複数の手法により得られる内燃機関の複数の上限回転数のうち最も小さい回転数から制御に必要なマージンを減じて許容最大回転数を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定するものなど、駆動軸に要求される要求駆動力を設定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、許容最大回転数Ｎｅｍａｘおよび許容最小回転数Ｎｅｍｉｎの範囲内でエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共にこの目標回転数Ｎｅ＊を用いてエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転すると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、許容最小回転数Ｎｅｍｉｎを考慮せずにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共にこの目標回転数Ｎｅ＊を用いてエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転すると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものなど、設定された許容最大回転数の範囲内で内燃機関が運転されると共に設定された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動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。「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、駆動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、駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との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、発電機および電動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。「入出力制限設定手段」としては、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とバッテリ５０の電池温度Ｔｂとに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算するものに限定されるものではなく、残容量（ＳＯＣ）や電池温度Ｔｂの他に例えばバッテリ５０の内部抵抗などに基づいて演算するものなど、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「許容最小回転数設定手段」としては、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）と動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とエンジン２２の性能上の下限回転数としての値０とのうち最も大きい回転数からマージンβを加えて許容最小回転数Ｎｅｍｉｎを設定するものに限定されるものではなく、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）を考慮せずに許容最小回転数Ｎｅｍｉｎを設定するものとしたり、モータＭＧ１の下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｍｇ１）や動力分配統合機構３０のピニオンギヤ３３の下限回転数Ｎｐｉｎｍｉｎに基づくエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎ（ｐｉｎ）とは異なる他の要件に基づく下限回転数を考慮して許容最小回転数Ｎｅｍｉｎを設定するものとするなど、動力出力装置が備える機器の性能に基づいて異なる複数の手法により得られる内燃機関の複数の下限回転数のうち最も大きい回転数から制御に必要なマージンを加えて許容最小回転数を設定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、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、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。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と仮回転数Ｎｅｔｍｐおよび仮トルクＴｅｔｍｐを設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘ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。

符号の説明

２０，１２０ 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）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、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 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
   前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
   動力を入出力する発電機と、
   前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、
   前記内燃機関の性能から得られる上限回転数と、前記発電機の性能と前記電動機の回転数とから得られる上限回転数と、前記３軸式動力入出力手段の性能と前記電動機の回転数とから得られる上限回転数と、のうち最も小さい回転数から制御に必要なマージンを減じて許容最大回転数を設定する許容最大回転数設定手段と、
   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、
   前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定され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動機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。
2. 請求項１記載の動力出力装置であって、
   前記３軸式動力入出力手段は、サンギヤとリングギヤとピニオンギヤを自転および公転自在に軸支するキャリアとを３つの回転要素とする遊星歯車機構であり、
   前記複数の上限回転数の一つは、前記ピニオンギヤの許容回転数から得られる上限回転数である、
   動力出力装置。
3. 前記制御手段は、前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記設定された要求駆動力と所定の制約とに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定すると共に該設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう前記内燃機関と前記電動機と前記発電機とを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。
4. 請求項３記載の動力出力装置であって、
   前記発電機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、
   前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記設定された入出力制限の範囲内で、且つ、前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定され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動機と前記発電機とを制御する手段である、
   動力出力装置。
5. 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、
   前記内燃機関の性能から得られる下限回転数と、前記発電機の性能と前記電動機の回転数とから得られる下限回転数と、前記３軸式動力入出力手段の性能と前記電動機の回転数とから得られる下限回転数と、のうち最も大きい回転数から制御に必要なマージンを加えて許容最小回転数を設定する許容最小回転数設定手段を備え、
   前記制御手段は、前記設定された許容最小回転数の範囲内で且つ前記設定された許容最大回転数の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定され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動機と前記発電機とを制御する手段である、
   動力出力装置。
6. 請求項１ないし５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。
   

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