JP4446696B2 - 動力出力装置およびその制御方法並びに自動車 - Google Patents
動力出力装置およびその制御方法並びに自動車 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびその制御方法並びに動力出力装置を備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトをキャリアに接続すると共に車軸に機械的に連結された駆動軸にリングギヤを接続したプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力する第１モータと、駆動軸に動力を入出力する第２モータとを搭載し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、エンジンを目標回転数で運転させるために、エンジンの目標回転数と第２モータの回転数から第１モータの目標回転数を算出し、この算出した目標回転数で第１モータが回転するよう第１モータをフィードバック制御している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９７２０８号公報（図２，図８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
モータの回転数制御は、モータの実際の回転数と目標回転数との偏差を打ち消す方向に作用する比例項と定常誤差を打ち消す積分項とを用いたフィードバック制御により行なわれる。こうしたフィードバック制御を上述の装置における第１モータの制御に用いると、エンジンの始動時などのように第１モータに作用させるトルクを正トルクから負トルクに速やかに移行させたり、エンジンの目標回転数を急変させたときには、積分項のためにスムーズに移行や急変できない場合が生じ、第２モータの駆動に必要な電力の供給が遅れる場合が生じる。こうした電力の供給遅れを解消するために、エンジン始動時やエンジンの目標回転数の急変時には例外処理により対処するものも考えられるが、例外処理が多くなり制御が複雑化する。また、第１モータに設定するトルク指令のうちフィードバックによる補正量が大きくなるため、応答性や収束性の両立が困難なものとなり、オーバーシュートを考慮すると、第１モータの制御上の上限回転数を余裕を確保する必要から低めに設定する必要も生じる。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関を運転するために用いる電動機の制御における応答性と収束性との両立を図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その制御方法並びに自動車は、内燃機関を運転するために用いる電動機の制御において例外処理を少なくして制御の簡素化を図ることを目的の一つとする。
【０００６】
【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およびその制御方法並びに自動車は、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。
【０００７】
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、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の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可能な第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、
前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
該設定された目標動力が出力されるよう前記内燃機関を運転制御する機関運転制御手段と、
前記設定された目標動力に基づいて前記第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定する基準トルク設定手段と、
前記設定された目標動力に基づいて前記第１の電動機の目標回転数を設定する電動機目標回転数設定手段と、
前記第１の電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
該検出した回転数と前記設定された目標回転数とに基づいて補正トルクを設定する補正トルク設定手段と、
前記設定された基準トルクと前記設定された補正トルクとの和のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を駆動制御すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第２の電動機を駆動制御する電動機制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、操作者の操作に基づいて駆動軸に要求される要求動力を設定すると共に設定した要求動力に基づいて内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、この設定した目標動力が出力されるよう内燃機関を運転制御する。また、設定した目標動力に基づいて電力動力入出力手段を介して内燃機関の回転数を調整可能な第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定すると共に目標動力に基づいて設定した目標回転数と検出した第１の電動機の回転数とに基づいて補正トルクを設定し、設定した基準トルクと設定した補正トルクとの和のトルクが第１の電動機から出力されるよう第１の電動機を駆動制御すると共に設定した要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう第２の電動機を駆動制御する。即ち、目標動力に基づいて設定された基準トルクと目標回転数と検出した回転数とに基づいて設定された補正トルクとの和のトルクが出力されるよう第１の電動機を駆動制御するのである。したがって、ベースとなる基準トルクにより迅速に第１の電動機の回転数を目標回転数に近づけ、補正トルクにより第１の電動機の回転数を目標回転数に一致させることができる。この結果、第１の電動機の制御における応答性と収束性との両立を図ることができると共に目標動力の急変時も例外処理とすることなく処理することができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記基準トルク設定手段は、前記設定された目標動力と該目標動力で前記内燃機関を運転しようとする際の応答遅れとに基づいて該内燃機関から出力される機関トルクを推定すると共に該推定した機関トルクを該内燃機関から出力するために前記第１の電動機から出力すべきトルクとして前記基準トルク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、内燃機関をスムーズに目標動力を出力する運転ポイントに移行させることができる。この場合、前記基準トルク設定手段は、前記応答遅れとして無駄時間と１次応答遅れの時定数とを用いて前記機関トルクを推定すると共に該推定した機関トルクを用いて前記基準トルクを設定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記補正トルク設定手段は、前記検出された回転数と前記設定された目標回転数との回転数偏差を打ち消す方向に作用するトルクを前記補正トルクとして設定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記補正トルク設定手段は、少なくとも比例項と積分項とを用いて前記補正トルク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、第１の電動機の回転数をより迅速に目標回転数に近づけて一致させることができる。更にこの場合、前記補正トルク設定手段は、前記回転数偏差が所定範囲外のときには第１のゲインの比例項と前記積分項とを用いて前記補正トルクを設定し、前記回転数偏差が前記所定範囲内のときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインの比例項と前記積分項とを用いて前記補正トルク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、第１の電動機の回転数が目標回転数の近傍になった後に迅速に回転数を目標回転数に一致させることができる。ここで、前記第２のゲインは略値０であるものとすることもできる。
【００１１】
少なくとも比例項と積分項とを用いて補正トルクを設定する態様の本発明の動力出力装置において、前記補正トルク設定手段は、前記回転数偏差が前記所定範囲外のときには前記比例項と第３のゲインの積分項とスキップ項とを用いて前記補正トルクを設定し、前記回転数偏差が前記所定範囲内のときには前記比例項と前記第３のゲインより小さな第４のゲインと積分項と前記スキップ項とを用いて前記補正トルク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、第１の電動機の回転数を精度よく目標回転数に一致させることができる。
【００１２】
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する動力出力装置であって、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、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の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可能な第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、該設定された目標動力が出力されるよう前記内燃機関を運転制御する機関運転制御手段と、前記設定された目標動力に基づいて前記第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定する基準トルク設定手段と、前記設定された目標動力に基づいて前記第１の電動機の目標回転数を設定する電動機目標回転数設定手段と、前記第１の電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、該検出した回転数と前記設定された目標回転数とに基づいて補正トルクを設定する補正トルク設定手段と、前記設定された基準トルクと前記設定された補正トルクとの和のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を駆動制御すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第２の電動機を駆動制御する電動機制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行することを要旨とする。
【００１３】
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、第１の電動機の制御における応答性と収束性との両立を図ることができる効果や目標動力の急変時も例外処理とすることなく処理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。
【００１４】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸と第３の軸の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可能な第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
（ｂ）該設定した要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、
（ｃ）該設定した目標動力が出力されるよう前記内燃機関を運転制御し、
（ｄ）前記設定した目標動力に基づいて前記第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定し、
（ｅ）前記設定した目標動力に基づいて前記第１の電動機の目標回転数を設定し、
（ｆ）前記第１の電動機の回転数を検出し、
（ｇ）該検出した回転数と前記設定した目標回転数とに基づいて補正トルクを設定し、
（ｈ）前記設定した基準トルクと前記設定した補正トルクとの和のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を駆動制御すると共に前記設定した要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第２の電動機を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、操作者の操作に基づいて駆動軸に要求される要求動力を設定すると共に設定した要求動力に基づいて内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、この設定した目標動力が出力されるよう内燃機関を運転制御する。また、設定した目標動力に基づいて電力動力入出力手段を介して内燃機関の回転数を調整可能な第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定すると共に目標動力に基づいて設定した目標回転数と検出した第１の電動機の回転数とに基づいて補正トルクを設定し、設定した基準トルクと設定した補正トルクとの和のトルクが第１の電動機から出力されるよう第１の電動機を駆動制御すると共に設定した要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう第２の電動機を駆動制御する。即ち、目標動力に基づいて設定された基準トルクと目標回転数と検出した回転数とに基づいて設定された補正トルクとの和のトルクが出力されるよう第１の電動機を駆動制御するのである。したがって、ベースとなる基準トルクにより迅速に第１の電動機の回転数を目標回転数に近づけ、補正トルクにより第１の電動機の回転数を目標回転数に一致させることができる。この結果、第１の電動機の制御における応答性と収束性との両立を図ることができると共に目標動力の急変時も例外処理とすることなく処理することができる。
【００１６】
こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｄ）は、前記設定した目標動力と該目標動力で前記内燃機関を運転しようとする際の該内燃機関の応答遅れとに基づいて該内燃機関から出力される機関トルクを推定すると共に該推定した機関トルクを該内燃機関から出力するために前記第１の電動機から出力すべきトルクとして前記基準トルクを設定するステップであり、前記ステップ（ｇ）は、前記検出した回転数と前記設定した目標回転数との回転数偏差を打ち消す方向に作用するトルクを前記補正トルクとして設定するステップであるものとすることもできる。こうすれば、こうすれば、第１の電動機の回転数をより迅速に目標回転数に近づけて一致させることができる。
【００１７】
この態様の本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｇ）は、前記回転数偏差が所定範囲外のときには第１のゲインの比例項と積分項とを含む複数の制御項を用いて前記補正トルクを設定し、前記回転数偏差が前記所定範囲内のときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインの比例項と前記積分項とを含む複数の制御項を用いて前記補正トルクを設定するステップであるものとすることもできる。こうすれば、第１の電動機の回転数が目標回転数の近傍になった後に迅速に回転数を目標回転数に一致させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施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。
【００１９】
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。このエンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからのクランク角θや吸気系に取り付けられた吸気温センサ２３ｂからの吸気温Ｔａ，負圧検出センサ２３ｃからの吸気圧Ｖａ，スロットルポジションセンサ２３ｅからのスロットルバルブ２３ｄの開度（スロットル開度）ＴＡ，エンジン２２の冷却系に取り付けられた冷却水温度センサ２３ｆからの冷却水温Ｔｗなどが入力されている。また、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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の運転ポイントの変更を伴う際の動作について説明する。図２は、トルク変換運転モードや充放電運転モード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８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２６】
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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからの信号に基づいて計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。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。ここで、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。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。
【００２７】
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に要求されるエンジン要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。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５に要求トルク設定用マップの一例を示す。エンジン要求パワー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。
【００２８】
続いて、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（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＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図６に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００２９】
次に、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（ステップＳ１３０）。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７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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ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。
【００３０】
【数１】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …（１）
【００３１】
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の設定に用いる基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとを設定する（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。実施例では、基準トルクＴｂｓの設定は図８に例示する基準トルク設定ルーチンにより行なわれ、補正トルクＴａｊは図９に例示する補正トルク設定ルーチンにより行なわれる。以下に、駆動制御ルーチンの説明を中断して、基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊの設定について説明する。
【００３２】
基準トルク設定ルーチンが実行されると、まず、目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とに基づいて目標スロットル開度ＴＡ＊を計算すると共に（ステップＳ３００）、計算した目標スロットル開度ＴＡ＊になまし処理を施して実行スロットル開度ＴＡを計算し（ステップＳ３１０）、計算した実行スロットル開度ＴＡと回転数Ｎｅとに基づいてスロットル応答トルクＴｔａを計算する（ステップＳ３２０）。目標スロットル開度ＴＡ＊は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転するスロットル開度ＴＡであり、実施例では、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とスロットル開度ＴＡとの関係を実験などにより予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶させておき、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊に対応するスロットル開度ＴＡをマップから導出して目標スロットル開度ＴＡ＊として求めるものとした。ステップＳ３１０でなまし処理を行なうのはスロットル応答遅れを考慮するためである。なお、実施例では、スロットル遅れは一次応答遅れとして取り扱うものとした。スロットル応答トルクＴｔａの計算は、実施例では、目標スロットル開度ＴＡ＊の導出に用いたマップを逆順に用いることことにより行なうものとした。こうしてスロットル応答トルクＴｔａを計算すると、エンジン２２のエア遅れを無駄時間＋一次応答遅れと考えた処理を計算したスロットル応答トルクＴｔａに適用して基準トルクＴｂｓを計算し（ステップＳ３３０）、基準トルク設定ルーチンを終了する。ここで、無駄時間と一次応答遅れ時定数は、実験などによりエンジン２２の回転数Ｎｅによる一次元マップとして予め求めてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて導出して用いるものとした。図１０に基準トルクＴｂｓの設定におけるブロック図を示し、図１１に目標トルクＴｅ＊を変化させたときのスロットル応答トルクＴｔａと基準トルクＴｂｓの時間変化の様子の一例を示す。こうした基準トルクＴｂｓの設定は、目標トルクＴｅ＊の変更に伴ってエンジン２２から出力されるであろうと推定されるトルク（機関トルク）を計算して設定していることになる。
【００３３】
図９の補正トルク設定ルーチンが実行されると、まず、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｅ＊と回転数Ｎｍ１との偏差（回転数偏差）ΔＮｍ１を計算し（ステップＳ４００）、計算した回転数偏差ΔＮｍ１の絶対値が閾値Ｎｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。この閾値Ｎｒｅｆは、回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊に一致させるために微調整が必要な程度の回転数差として設定されるものである。いま、回転数Ｎｍ１に対して閾値Ｎｒｅｆより大きな目標回転数Ｎｍ１＊が設定されたときを考える。この場合、回転数偏差ΔＮｍ１の絶対値は閾値Ｎｒｅｆ以上となるから、ステップＳ４１０では否定的な判断がなされ、後述する補正トルクＴａｊを設定する式における比例項および積分項のゲインｋ１，ｋ２に所定値ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔを設定すると共に（ステップＳ４２０）、スキップ項Ｔｓｋｐに値０を設定し（ステップＳ４３０）、設定したゲインｋ１，ｋ２とスキップ項Ｔｓｋｐを用いて次式（２）により比例項と積分項とスキップ項との和として補正トルクＴａｊを計算して設定する（ステップＳ４８０）。式（２）から明らかなように、補正トルクＴａｊは、フィードバック制御における関係式である。したがって、比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に適正な値を設定すれば、迅速に回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に近づけることができる。実施例では、所定値Ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔとして適正なゲインを設定するものとした。
【００３４】
【数２】
Taj＝k1・ΔNm1＋ｋ２・∫ΔNm1 dt＋Tskp …（２）
【００３５】
こうして回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に近づけて回転数偏差ΔＮｍ１の絶対値が閾値Ｎｒｅｆ未満になると、比例項のゲインｋ１には値０を設定すると共に積分項のゲインには所定値ｋ２ｓｅｔより小さな所定値ｋ２ｌｏｗを設定し（ステップＳ４４０）、回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転したか否かを判定する（ステップＳ４４５）。回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転していないときには、設定したゲインｋ１，ｋ２といままで設定されているスキップ項Ｔｓｋｐとを用いて式（２）により補正トルクＴａｊを計算して設定する（ステップＳ４８０）。回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転したときには、回転数偏差ΔＮｍ１の値を調べ（ステップＳ４５０）、回転数偏差ΔＮｍ１が値０より大きいときにはスキップ項Ｔｓｋｐに所定値Ｔｓｋｐｓｅｔにマイナス１を乗じたものを設定し（ステップＳ４６０）、回転数偏差ΔＮｍ１が値０以下のときにはスキップ項Ｔｓｋｐに所定値Ｔｓｋｐｓｅｔを設定し（ステップＳ４７０）、設定したゲインｋ１，ｋ２とスキップ項Ｔｓｋｐを用いて式（２）により補正トルクＴａｊを計算して設定する（ステップＳ４８０）。図１２にこうした補正トルクＴａｊを用いてモータＭＧ１を制御したときのモータＭＧ１のトルク指令Ｎｍ１＊と回転数Ｎｍ１の時間変化の様子の一例を示す。図に示す遷移領域は、目標回転数Ｎｍ１＊を中心として上下に閾値Ｎｒｅｆの回転数差を設けた領域である。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は、この遷移領域に入るまでは比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２には所定値ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔが設定されるから、迅速に目標回転数Ｎｍ１＊に近づく（粗調整域）。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が遷移領域に入ると比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２には値０と所定値ｋ２ｌｏｗが設定されるから、緩やかに目標回転数Ｎｍ１＊に近づく（微調整域）。そして、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊に至ると、回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転するから、スキップ項Ｔｓｋｐが設定される。その後、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊を超えたり下回る毎に、即ち回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転する毎に異なる符号のスキップ項Ｔｓｋｐが設定され、最終的にはスキップ項Ｔｓｋｐの上下分で収束する（調整完了）。
【００３６】
図２の駆動制御ルーチンに戻る。こうして基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとを設定すると、設定した基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとの和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。そして、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したモータ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Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを次式（３），（４）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、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Ｓ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎの範囲内で仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１９０）。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７の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３７】
【数３】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmin＝(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（５）
【００３８】
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Ｓ２００）、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における燃料噴射制御や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。
【００３９】
以上説明し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＊と目標トルクＴｅ＊（即ちエンジン要求パワーＰｅ＊）に基づいて設定された基準トルクＴｂｓとモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と回転数Ｎｍ１とに基づいて設定された補正トルクＴａｊとの和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するから、ベースとなる基準トルクＴｂｓにより迅速にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に近づけ、補正トルクＴａｊによりモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に収束させることができる。この結果、モータＭＧ１の制御における応答性と収束性との両立を図ることができると共にエンジン要求パワーＰｅ＊の急変時も例外処理とすることなく処理することができる。しかも、エンジン２２の応答遅れ（無駄時間と一次応答遅れ）に基づいて出力される機関トルクを推定して基準トルクＴｂｓを設定するから、エンジン２２をスムーズに目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の運転ポイントに移行させることができる。また、比例項と積分項とスキップ項との和として補正トルクＴａｊを設定し、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊を中心とする遷移領域に入るまでは比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に所定値ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔを設定し、遷移領域に入った後は比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に値０と所定値ｋ２ｌｏｗを設定するから、遷移領域に入るまではモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に迅速に近づけ、遷移領域に入った後は緩やかに目標回転数Ｎｍ１＊に近づけて収束させることができる。この結果、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊を超えるオーバーシュートを抑制することができる。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、スロットル遅れとエア遅れをエンジン２２の応答遅れとして無駄時間と一次応答遅れとからなる処理として基準トルクＴｂｓを設定するものとしたが、エア遅れに対して吸気温Ｔａや吸気圧Ｖａなどを考慮するものとしてもよい。また、エンジン２２の応答遅れとして他の遅れ要素を考慮するものとしてもよい。或いは、若干精度が低くなるものの、スロットル遅れだけを考慮するものとしたり、エア遅れだけを考慮するものとしても差し支えない。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、比例項と積分項とスキップ項とにより補正トルクＴａｊを設定するものとしたが、スキップ項を考慮せずに比例項と積分項とだけにより補正トルクＴａｊを設定するものとしてもよい。また、比例項を考慮せずに積分項とスキップ項とにより補正トルクＴａｊを設定するものとしたり、比例項もスキップ項も考慮せずに積分項だけにより補正トルクＴａｊを設定するものとしてもよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊を中心とする遷移領域に入るまでは比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に所定値ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔを設定し、遷移領域に入った後は比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に値０と所定値ｋ２ｌｏｗを設定したが、遷移領域に入った後の比例項のゲインｋ１に設定する値としては値０に限定されるものではなく、所定値ｋ１ｓｅｔより小さい値であれば如何なる値を設定するものとしてもよい。また、遷移領域に入った後でも積分項のゲインｋ２は変更しないもの、即ち所定値ｋ２ｓｅｔをそのまま用いるものとしても構わない。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとの和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定したが、基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとの和を更に補正したものをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定するものとしてもよい。
【００４４】
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１３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１３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。
【００４５】
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１４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。
【００４６】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 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。
【図３】 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。
【図４】 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。
【図５】 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。
【図７】 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。
【図８】 基準トルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】 補正トルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１０】 基準トルクＴｂｓの設定の一例を示すブロック図である。
【図１１】 目標トルクＴｅ＊を変化させたときのスロットル応答トルクＴｔａと基準トルクＴｂｓの時間変化の様子の一例を示す説明図である。
【図１２】 補正トルクＴａｊを用いてモータＭＧ１を制御したときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の時間変化の様子の一例を示す説明図である。
【図１３】 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。
【図１４】 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、２３ａ クランクポジションセンサ、２３ｂ 吸気温センサ、２３ｃ 負圧検出センサ、２３ｄ スロットルバルブ、２３ｅ スロットルポジションセンサ、２３ｆ 冷却水温度センサ、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、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、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。
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびその制御方法並びに動力出力装置を備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトをキャリアに接続すると共に車軸に機械的に連結された駆動軸にリングギヤを接続したプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力する第１モータと、駆動軸に動力を入出力する第２モータとを搭載し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、エンジンを目標回転数で運転させるために、エンジンの目標回転数と第２モータの回転数から第１モータの目標回転数を算出し、この算出した目標回転数で第１モータが回転するよう第１モータをフィードバック制御している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９７２０８号公報（図２，図８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
モータの回転数制御は、モータの実際の回転数と目標回転数との偏差を打ち消す方向に作用する比例項と定常誤差を打ち消す積分項とを用いたフィードバック制御により行なわれる。こうしたフィードバック制御を上述の装置における第１モータの制御に用いると、エンジンの始動時などのように第１モータに作用させるトルクを正トルクから負トルクに速やかに移行させたり、エンジンの目標回転数を急変させたときには、積分項のためにスムーズに移行や急変できない場合が生じ、第２モータの駆動に必要な電力の供給が遅れる場合が生じる。こうした電力の供給遅れを解消するために、エンジン始動時やエンジンの目標回転数の急変時には例外処理により対処するものも考えられるが、例外処理が多くなり制御が複雑化する。また、第１モータに設定するトルク指令のうちフィードバックによる補正量が大きくなるため、応答性や収束性の両立が困難なものとなり、オーバーシュートを考慮すると、第１モータの制御上の上限回転数を余裕を確保する必要から低めに設定する必要も生じる。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関を運転するために用いる電動機の制御における応答性と収束性との両立を図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その制御方法並びに自動車は、内燃機関を運転するために用いる電動機の制御において例外処理を少なくして制御の簡素化を図ることを目的の一つとする。
【０００６】
【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およびその制御方法並びに自動車は、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。
【０００７】
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、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の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可能な第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、
前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
該設定された目標動力が出力されるよう前記内燃機関を運転制御する機関運転制御手段と、
前記設定された目標動力に基づいて前記第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定する基準トルク設定手段と、
前記設定された目標動力に基づいて前記第１の電動機の目標回転数を設定する電動機目標回転数設定手段と、
前記第１の電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
該検出した回転数と前記設定された目標回転数とに基づいて補正トルクを設定する補正トルク設定手段と、
前記設定された基準トルクと前記設定された補正トルクとの和のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を駆動制御すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第２の電動機を駆動制御する電動機制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、操作者の操作に基づいて駆動軸に要求される要求動力を設定すると共に設定した要求動力に基づいて内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、この設定した目標動力が出力されるよう内燃機関を運転制御する。また、設定した目標動力に基づいて電力動力入出力手段を介して内燃機関の回転数を調整可能な第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定すると共に目標動力に基づいて設定した目標回転数と検出した第１の電動機の回転数とに基づいて補正トルクを設定し、設定した基準トルクと設定した補正トルクとの和のトルクが第１の電動機から出力されるよう第１の電動機を駆動制御すると共に設定した要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう第２の電動機を駆動制御する。即ち、目標動力に基づいて設定された基準トルクと目標回転数と検出した回転数とに基づいて設定された補正トルクとの和のトルクが出力されるよう第１の電動機を駆動制御するのである。したがって、ベースとなる基準トルクにより迅速に第１の電動機の回転数を目標回転数に近づけ、補正トルクにより第１の電動機の回転数を目標回転数に一致させることができる。この結果、第１の電動機の制御における応答性と収束性との両立を図ることができると共に目標動力の急変時も例外処理とすることなく処理することができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記基準トルク設定手段は、前記設定された目標動力と該目標動力で前記内燃機関を運転しようとする際の応答遅れとに基づいて該内燃機関から出力される機関トルクを推定すると共に該推定した機関トルクを該内燃機関から出力するために前記第１の電動機から出力すべきトルクとして前記基準トルク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、内燃機関をスムーズに目標動力を出力する運転ポイントに移行させることができる。この場合、前記基準トルク設定手段は、前記応答遅れとして無駄時間と１次応答遅れの時定数とを用いて前記機関トルクを推定すると共に該推定した機関トルクを用いて前記基準トルクを設定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記補正トルク設定手段は、前記検出された回転数と前記設定された目標回転数との回転数偏差を打ち消す方向に作用するトルクを前記補正トルクとして設定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記補正トルク設定手段は、少なくとも比例項と積分項とを用いて前記補正トルク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、第１の電動機の回転数をより迅速に目標回転数に近づけて一致させることができる。更にこの場合、前記補正トルク設定手段は、前記回転数偏差が所定範囲外のときには第１のゲインの比例項と前記積分項とを用いて前記補正トルクを設定し、前記回転数偏差が前記所定範囲内のときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインの比例項と前記積分項とを用いて前記補正トルク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、第１の電動機の回転数が目標回転数の近傍になった後に迅速に回転数を目標回転数に一致させることができる。ここで、前記第２のゲインは略値０であるものとすることもできる。
【００１１】
少なくとも比例項と積分項とを用いて補正トルクを設定する態様の本発明の動力出力装置において、前記補正トルク設定手段は、前記回転数偏差が前記所定範囲外のときには前記比例項と第３のゲインの積分項とスキップ項とを用いて前記補正トルクを設定し、前記回転数偏差が前記所定範囲内のときには前記比例項と前記第３のゲインより小さな第４のゲインと積分項と前記スキップ項とを用いて前記補正トルク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、第１の電動機の回転数を精度よく目標回転数に一致させることができる。
【００１２】
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する動力出力装置であって、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、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の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可能な第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、該設定された目標動力が出力されるよう前記内燃機関を運転制御する機関運転制御手段と、前記設定された目標動力に基づいて前記第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定する基準トルク設定手段と、前記設定された目標動力に基づいて前記第１の電動機の目標回転数を設定する電動機目標回転数設定手段と、前記第１の電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、該検出した回転数と前記設定された目標回転数とに基づいて補正トルクを設定する補正トルク設定手段と、前記設定された基準トルクと前記設定された補正トルクとの和のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を駆動制御すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第２の電動機を駆動制御する電動機制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行することを要旨とする。
【００１３】
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、第１の電動機の制御における応答性と収束性との両立を図ることができる効果や目標動力の急変時も例外処理とすることなく処理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。
【００１４】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸と第３の軸の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可能な第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
（ｂ）該設定した要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、
（ｃ）該設定した目標動力が出力されるよう前記内燃機関を運転制御し、
（ｄ）前記設定した目標動力に基づいて前記第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定し、
（ｅ）前記設定した目標動力に基づいて前記第１の電動機の目標回転数を設定し、
（ｆ）前記第１の電動機の回転数を検出し、
（ｇ）該検出した回転数と前記設定した目標回転数とに基づいて補正トルクを設定し、
（ｈ）前記設定した基準トルクと前記設定した補正トルクとの和のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を駆動制御すると共に前記設定した要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第２の電動機を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、操作者の操作に基づいて駆動軸に要求される要求動力を設定すると共に設定した要求動力に基づいて内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、この設定した目標動力が出力されるよう内燃機関を運転制御する。また、設定した目標動力に基づいて電力動力入出力手段を介して内燃機関の回転数を調整可能な第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定すると共に目標動力に基づいて設定した目標回転数と検出した第１の電動機の回転数とに基づいて補正トルクを設定し、設定した基準トルクと設定した補正トルクとの和のトルクが第１の電動機から出力されるよう第１の電動機を駆動制御すると共に設定した要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう第２の電動機を駆動制御する。即ち、目標動力に基づいて設定された基準トルクと目標回転数と検出した回転数とに基づいて設定された補正トルクとの和のトルクが出力されるよう第１の電動機を駆動制御するのである。したがって、ベースとなる基準トルクにより迅速に第１の電動機の回転数を目標回転数に近づけ、補正トルクにより第１の電動機の回転数を目標回転数に一致させることができる。この結果、第１の電動機の制御における応答性と収束性との両立を図ることができると共に目標動力の急変時も例外処理とすることなく処理することができる。
【００１６】
こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｄ）は、前記設定した目標動力と該目標動力で前記内燃機関を運転しようとする際の該内燃機関の応答遅れとに基づいて該内燃機関から出力される機関トルクを推定すると共に該推定した機関トルクを該内燃機関から出力するために前記第１の電動機から出力すべきトルクとして前記基準トルクを設定するステップであり、前記ステップ（ｇ）は、前記検出した回転数と前記設定した目標回転数との回転数偏差を打ち消す方向に作用するトルクを前記補正トルクとして設定するステップであるものとすることもできる。こうすれば、こうすれば、第１の電動機の回転数をより迅速に目標回転数に近づけて一致させることができる。
【００１７】
この態様の本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｇ）は、前記回転数偏差が所定範囲外のときには第１のゲインの比例項と積分項とを含む複数の制御項を用いて前記補正トルクを設定し、前記回転数偏差が前記所定範囲内のときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインの比例項と前記積分項とを含む複数の制御項を用いて前記補正トルクを設定するステップであるものとすることもできる。こうすれば、第１の電動機の回転数が目標回転数の近傍になった後に迅速に回転数を目標回転数に一致させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施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。
【００１９】
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。このエンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからのクランク角θや吸気系に取り付けられた吸気温センサ２３ｂからの吸気温Ｔａ，負圧検出センサ２３ｃからの吸気圧Ｖａ，スロットルポジションセンサ２３ｅからのスロットルバルブ２３ｄの開度（スロットル開度）ＴＡ，エンジン２２の冷却系に取り付けられた冷却水温度センサ２３ｆからの冷却水温Ｔｗなどが入力されている。また、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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の運転ポイントの変更を伴う際の動作について説明する。図２は、トルク変換運転モードや充放電運転モード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８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２６】
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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからの信号に基づいて計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。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。ここで、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。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。
【００２７】
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に要求されるエンジン要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。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５に要求トルク設定用マップの一例を示す。エンジン要求パワー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。
【００２８】
続いて、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（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＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図６に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００２９】
次に、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（ステップＳ１３０）。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７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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ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。
【００３０】
【数１】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …（１）
【００３１】
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の設定に用いる基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとを設定する（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。実施例では、基準トルクＴｂｓの設定は図８に例示する基準トルク設定ルーチンにより行なわれ、補正トルクＴａｊは図９に例示する補正トルク設定ルーチンにより行なわれる。以下に、駆動制御ルーチンの説明を中断して、基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊの設定について説明する。
【００３２】
基準トルク設定ルーチンが実行されると、まず、目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とに基づいて目標スロットル開度ＴＡ＊を計算すると共に（ステップＳ３００）、計算した目標スロットル開度ＴＡ＊になまし処理を施して実行スロットル開度ＴＡを計算し（ステップＳ３１０）、計算した実行スロットル開度ＴＡと回転数Ｎｅとに基づいてスロットル応答トルクＴｔａを計算する（ステップＳ３２０）。目標スロットル開度ＴＡ＊は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転するスロットル開度ＴＡであり、実施例では、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とスロットル開度ＴＡとの関係を実験などにより予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶させておき、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊に対応するスロットル開度ＴＡをマップから導出して目標スロットル開度ＴＡ＊として求めるものとした。ステップＳ３１０でなまし処理を行なうのはスロットル応答遅れを考慮するためである。なお、実施例では、スロットル遅れは一次応答遅れとして取り扱うものとした。スロットル応答トルクＴｔａの計算は、実施例では、目標スロットル開度ＴＡ＊の導出に用いたマップを逆順に用いることことにより行なうものとした。こうしてスロットル応答トルクＴｔａを計算すると、エンジン２２のエア遅れを無駄時間＋一次応答遅れと考えた処理を計算したスロットル応答トルクＴｔａに適用して基準トルクＴｂｓを計算し（ステップＳ３３０）、基準トルク設定ルーチンを終了する。ここで、無駄時間と一次応答遅れ時定数は、実験などによりエンジン２２の回転数Ｎｅによる一次元マップとして予め求めてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて導出して用いるものとした。図１０に基準トルクＴｂｓの設定におけるブロック図を示し、図１１に目標トルクＴｅ＊を変化させたときのスロットル応答トルクＴｔａと基準トルクＴｂｓの時間変化の様子の一例を示す。こうした基準トルクＴｂｓの設定は、目標トルクＴｅ＊の変更に伴ってエンジン２２から出力されるであろうと推定されるトルク（機関トルク）を計算して設定していることになる。
【００３３】
図９の補正トルク設定ルーチンが実行されると、まず、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｅ＊と回転数Ｎｍ１との偏差（回転数偏差）ΔＮｍ１を計算し（ステップＳ４００）、計算した回転数偏差ΔＮｍ１の絶対値が閾値Ｎｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。この閾値Ｎｒｅｆは、回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊に一致させるために微調整が必要な程度の回転数差として設定されるものである。いま、回転数Ｎｍ１に対して閾値Ｎｒｅｆより大きな目標回転数Ｎｍ１＊が設定されたときを考える。この場合、回転数偏差ΔＮｍ１の絶対値は閾値Ｎｒｅｆ以上となるから、ステップＳ４１０では否定的な判断がなされ、後述する補正トルクＴａｊを設定する式における比例項および積分項のゲインｋ１，ｋ２に所定値ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔを設定すると共に（ステップＳ４２０）、スキップ項Ｔｓｋｐに値０を設定し（ステップＳ４３０）、設定したゲインｋ１，ｋ２とスキップ項Ｔｓｋｐを用いて次式（２）により比例項と積分項とスキップ項との和として補正トルクＴａｊを計算して設定する（ステップＳ４８０）。式（２）から明らかなように、補正トルクＴａｊは、フィードバック制御における関係式である。したがって、比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に適正な値を設定すれば、迅速に回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に近づけることができる。実施例では、所定値Ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔとして適正なゲインを設定するものとした。
【００３４】
【数２】
Taj＝k1・ΔNm1＋ｋ２・∫ΔNm1 dt＋Tskp …（２）
【００３５】
こうして回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に近づけて回転数偏差ΔＮｍ１の絶対値が閾値Ｎｒｅｆ未満になると、比例項のゲインｋ１には値０を設定すると共に積分項のゲインには所定値ｋ２ｓｅｔより小さな所定値ｋ２ｌｏｗを設定し（ステップＳ４４０）、回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転したか否かを判定する（ステップＳ４４５）。回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転していないときには、設定したゲインｋ１，ｋ２といままで設定されているスキップ項Ｔｓｋｐとを用いて式（２）により補正トルクＴａｊを計算して設定する（ステップＳ４８０）。回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転したときには、回転数偏差ΔＮｍ１の値を調べ（ステップＳ４５０）、回転数偏差ΔＮｍ１が値０より大きいときにはスキップ項Ｔｓｋｐに所定値Ｔｓｋｐｓｅｔにマイナス１を乗じたものを設定し（ステップＳ４６０）、回転数偏差ΔＮｍ１が値０以下のときにはスキップ項Ｔｓｋｐに所定値Ｔｓｋｐｓｅｔを設定し（ステップＳ４７０）、設定したゲインｋ１，ｋ２とスキップ項Ｔｓｋｐを用いて式（２）により補正トルクＴａｊを計算して設定する（ステップＳ４８０）。図１２にこうした補正トルクＴａｊを用いてモータＭＧ１を制御したときのモータＭＧ１のトルク指令Ｎｍ１＊と回転数Ｎｍ１の時間変化の様子の一例を示す。図に示す遷移領域は、目標回転数Ｎｍ１＊を中心として上下に閾値Ｎｒｅｆの回転数差を設けた領域である。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は、この遷移領域に入るまでは比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２には所定値ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔが設定されるから、迅速に目標回転数Ｎｍ１＊に近づく（粗調整域）。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が遷移領域に入ると比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２には値０と所定値ｋ２ｌｏｗが設定されるから、緩やかに目標回転数Ｎｍ１＊に近づく（微調整域）。そして、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊に至ると、回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転するから、スキップ項Ｔｓｋｐが設定される。その後、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊を超えたり下回る毎に、即ち回転数偏差ΔＮｍ１の符号が反転する毎に異なる符号のスキップ項Ｔｓｋｐが設定され、最終的にはスキップ項Ｔｓｋｐの上下分で収束する（調整完了）。
【００３６】
図２の駆動制御ルーチンに戻る。こうして基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとを設定すると、設定した基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとの和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。そして、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したモータ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Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを次式（３），（４）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、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Ｓ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎの範囲内で仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１９０）。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７の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３７】
【数３】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmin＝(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（５）
【００３８】
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Ｓ２００）、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における燃料噴射制御や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。
【００３９】
以上説明し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＊と目標トルクＴｅ＊（即ちエンジン要求パワーＰｅ＊）に基づいて設定された基準トルクＴｂｓとモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と回転数Ｎｍ１とに基づいて設定された補正トルクＴａｊとの和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するから、ベースとなる基準トルクＴｂｓにより迅速にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に近づけ、補正トルクＴａｊによりモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に収束させることができる。この結果、モータＭＧ１の制御における応答性と収束性との両立を図ることができると共にエンジン要求パワーＰｅ＊の急変時も例外処理とすることなく処理することができる。しかも、エンジン２２の応答遅れ（無駄時間と一次応答遅れ）に基づいて出力される機関トルクを推定して基準トルクＴｂｓを設定するから、エンジン２２をスムーズに目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の運転ポイントに移行させることができる。また、比例項と積分項とスキップ項との和として補正トルクＴａｊを設定し、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊を中心とする遷移領域に入るまでは比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に所定値ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔを設定し、遷移領域に入った後は比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に値０と所定値ｋ２ｌｏｗを設定するから、遷移領域に入るまではモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に迅速に近づけ、遷移領域に入った後は緩やかに目標回転数Ｎｍ１＊に近づけて収束させることができる。この結果、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊を超えるオーバーシュートを抑制することができる。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、スロットル遅れとエア遅れをエンジン２２の応答遅れとして無駄時間と一次応答遅れとからなる処理として基準トルクＴｂｓを設定するものとしたが、エア遅れに対して吸気温Ｔａや吸気圧Ｖａなどを考慮するものとしてもよい。また、エンジン２２の応答遅れとして他の遅れ要素を考慮するものとしてもよい。或いは、若干精度が低くなるものの、スロットル遅れだけを考慮するものとしたり、エア遅れだけを考慮するものとしても差し支えない。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、比例項と積分項とスキップ項とにより補正トルクＴａｊを設定するものとしたが、スキップ項を考慮せずに比例項と積分項とだけにより補正トルクＴａｊを設定するものとしてもよい。また、比例項を考慮せずに積分項とスキップ項とにより補正トルクＴａｊを設定するものとしたり、比例項もスキップ項も考慮せずに積分項だけにより補正トルクＴａｊを設定するものとしてもよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊を中心とする遷移領域に入るまでは比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に所定値ｋ１ｓｅｔ，ｋ２ｓｅｔを設定し、遷移領域に入った後は比例項と積分項のゲインｋ１，ｋ２に値０と所定値ｋ２ｌｏｗを設定したが、遷移領域に入った後の比例項のゲインｋ１に設定する値としては値０に限定されるものではなく、所定値ｋ１ｓｅｔより小さい値であれば如何なる値を設定するものとしてもよい。また、遷移領域に入った後でも積分項のゲインｋ２は変更しないもの、即ち所定値ｋ２ｓｅｔをそのまま用いるものとしても構わない。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとの和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定したが、基準トルクＴｂｓと補正トルクＴａｊとの和を更に補正したものをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定するものとしてもよい。
【００４４】
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１３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１３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。
【００４５】
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１４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。
【００４６】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 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。
【図３】 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。
【図４】 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。
【図５】 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。
【図７】 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。
【図８】 基準トルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】 補正トルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１０】 基準トルクＴｂｓの設定の一例を示すブロック図である。
【図１１】 目標トルクＴｅ＊を変化させたときのスロットル応答トルクＴｔａと基準トルクＴｂｓの時間変化の様子の一例を示す説明図である。
【図１２】 補正トルクＴａｊを用いてモータＭＧ１を制御したときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の時間変化の様子の一例を示す説明図である。
【図１３】 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。
【図１４】 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、２３ａ クランクポジションセンサ、２３ｂ 吸気温センサ、２３ｃ 負圧検出センサ、２３ｄ スロットルバルブ、２３ｅ スロットルポジションセンサ、２３ｆ 冷却水温度センサ、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、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、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。
Claims (8)
- 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、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の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可能な第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、
前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
該設定された目標動力が出力されるよう前記内燃機関を運転制御する機関運転制御手段と、
前記設定された目標動力と該目標動力で前記内燃機関を運転しようとする際の一次応答遅れとするスロットル遅れおよび前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の吸気温と前記内燃機関の吸気圧とに基づく無駄時間＋一次応答遅れとするエア遅れを用いた応答遅れとに基づいて該内燃機関から出力される機関トルクを推定すると共に該推定した機関トルクを該内燃機関から出力するために前記第１の電動機から出力すべきトルクとして前記第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定する基準トルク設定手段と、
前記設定された目標動力に基づいて前記第１の電動機の目標回転数を設定する電動機目標回転数設定手段と、
前記第１の電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
該検出した回転数と前記設定された目標回転数との回転数偏差を打ち消す方向に作用するトルクとして補正トルクを設定する補正トルク設定手段と、
前記設定された基準トルクと前記設定された補正トルクとの和のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を駆動制御すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第２の電動機を駆動制御する電動機制御手
段と、
を備える動力出力装置。 - 前記補正トルク設定手段は、少なくとも比例項と積分項とを用いて前記補正トルクを設定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
- 前記補正トルク設定手段は、前記回転数偏差が所定範囲外のときには第１のゲインの比例項と前記積分項とを用いて前記補正トルクを設定し、前記回転数偏差が前記所定範囲内のときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインの比例項と前記積分項とを用いて前記補正トルクを設定する手段である請求項２記載の動力出力装置。
- 前記第２のゲインは略値０である請求項３記載の動力出力装置。
- 前記補正トルク設定手段は、前記回転数偏差が前記所定範囲外のときには前記比例項と第３のゲインの積分項とスキップ項とを用いて前記補正トルクを設定し、前記回転数偏差が前記所定範囲内のときには前記比例項と前記第３のゲインより小さな第４のゲインと積分項と前記スキップ項とを用いて前記補正トルクを設定する手段である請求項２ないし４いずれか記載の動力出力装置。
- 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、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行する自動車。
- 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸と第３の軸の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可能な第１の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の電動機と、前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
（ｂ）該設定した要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、
（ｃ）該設定した目標動力が出力されるよう前記内燃機関を運転制御し、
（ｄ）前記設定された目標動力と該目標動力で前記内燃機関を運転しようとする際の一次応答遅れとするスロットル遅れおよび前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の吸気温と前記内燃機関の吸気圧とに基づく無駄時間＋一次応答遅れとするエア遅れを用いた応答遅れとに基づいて該内燃機関から出力される機関トルクを推定すると共に該推定した機関トルクを該内燃機関から出力するために前記第１の電動機から出力すべきトルクとして前記第１の電動機から出力すべき基準トルクを設定し、
（ｅ）前記設定した目標動力に基づいて前記第１の電動機の目標回転数を設定し、
（ｆ）前記第１の電動機の回転数を検出し、
（ｇ）該検出した回転数と前記設定した目標回転数との回転数偏差を打ち消す方向に作用するトルクとして補正トルクを設定し、
（ｈ）前記設定した基準トルクと前記設定した補正トルクとの和のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を駆動制御すると共に前記設定した要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第２の電動機を駆動制御する
動力出力装置の制御方法。 - 前記ステップ（ｇ）は、前記回転数偏差が所定範囲外のときには第１のゲインの比例項と積分項とを含む複数の制御項を用いて前記補正トルクを設定し、前記回転数偏差が前記所定範囲内のときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインの比例項と前記積分項とを含む複数の制御項を用いて前記補正トルクを設定するステップである請求項７記載の動力出力装置の制御方法。
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