JP4474367B2 - 動力出力装置や駆動装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

Description

本発明は、動力出力装置や駆動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、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に車軸側にリングギヤが接続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発電機と、車軸側に動力を出力する電動機とを備える車載されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンが目標回転数で運転されるようフィードバック制御すると共に発電機を駆動するインバータを停止し、このインバータを停止した状態でエンジンの回転に伴って発電機が回転することにより生じる逆起電力を電動機に供給することにより、バッテリを充放電することなく走行している。
特開２００３−２０４６０６号公報

上述の動力出力装置では、バッテリを充放電することなく走行用の動力を出力することができるが、何らかの理由により電動機の駆動制限が課されたときには、そのまま制御すると、発電機の逆起電力により電機系の機器を破損させてしまう場合が生じる。特に電動機の異常に基づかない理由により電動機の駆動制限が課されたときには、電動機は駆動可能であるために他の機器を破損させる場合も生じる。

本発明の動力出力装置や駆動装置およびその制御方法並びに車両は、二次電池などの蓄電装置の充放電を伴って内燃機関からの動力を電力変換を経由して駆動軸に出力するものにおいて、蓄電装置の充放電が禁止されている状態で駆動軸に動力を出力している最中に電力変換に用いる電動機の駆動制限がなされたときにより適正に対処することを目的とする。

本発明の動力出力装置や駆動装置およびその制御方法並びに車両は、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、
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出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する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、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記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、
前記蓄電手段の充放電が禁止されて該蓄電手段の充放電を行なうことなく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力動力入出力手段と前記電動機とを制御する無充放電制御を実行している最中に前記電動機の駆動制限がなされたときには、少なくとも前記電力動力入出力手段と前記電動機の駆動が停止されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記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、電力動力入出力手段や電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段の充放電が禁止されて蓄電手段の充放電を行なうことなく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力動力入出力手段と電動機とを制御する無充放電制御を実行している最中に電動機の駆動制限がなされたときには、少なくとも電力動力入出力手段と電動機の駆動が停止されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。ここで、「電力動力入出力手段と電動機の駆動が停止する」とは、電力動力入出力手段や電動機を介して発電や電力消費が行なわれないようにすることを意味する。このように電力動力入出力手段や電動機を介して発電や電力消費が行なわれないようにするから、これらの発電や電力消費により機器の破損を抑制することができる。この結果、蓄電手段の充放電が禁止されて蓄電手段の充放電を行なうことなく駆動軸に駆動力を出力している最中に電動機の駆動制限がなされたときに、より適正に対処することができる。なお、「電動機の駆動制限」には、電動機からのトルク出力の禁止も含まれる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、前記変速伝達手段の異常に基づいて前記電動機の駆動制限を設定する駆動制限設定手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、変速伝達手段の異常によって電動機の駆動制限がなされたときにより適正に対処することができる。この場合、前記変速伝達手段は加圧された作動流体を用いて作動する手段であり、前記駆動制限設定手段は前記作動流体の圧力に基づいて前記電動機の駆動制限を設定する手段であるものとすることもできる。また、前記駆動制限設定手段は前記変速伝達手段における動力の伝達の程度に基づいて前記電動機の駆動制限を設定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、前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動する駆動回路を備え、前記制御手段は、前記無充放電制御として、前記駆動回路における蓄電可能な素子の容量の範囲内の電力収支をもって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力動力入出力手段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。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記無充放電制御が実行されている最中に前記電動機の駆動制限がなされたときには、前記内燃機関の運転停止するよう該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。この場合、装置自体のシステムオフも含まれる。

あるいは、本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできる。

本発明の車両は、上述した本発明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、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、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出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する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、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記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、前記蓄電手段の充放電が禁止されて該蓄電手段の充放電を行なうことなく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力動力入出力手段と前記電動機とを制御する無充放電制御を実行している最中に前記電動機の駆動制限がなされたときには、少なくとも前記電力動力入出力手段と前記電動機の駆動が停止されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記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、蓄電手段の充放電が禁止されて蓄電手段の充放電を行なうことなく駆動軸に駆動力を出力している最中に電動機の駆動制限がなされたときにより適正に対処することができる効果や発電や電力消費により機器の破損を抑制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。

本発明の駆動装置は、
内燃機関と蓄電手段とを備える動力出力装置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に接続されると共に前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続されて、電力と動力の入出力とを伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続されると共に前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記蓄電手段の充放電が禁止されて該蓄電手段の充放電を行なうことなく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の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御している最中に前記電動機の駆動制限がなされたときには、前記電力動力入出力手段と前記電動機の駆動が停止されるよう前記電力動力入出力手段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。

この本発明の駆動装置では、電力動力入出力手段や電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段の充放電が禁止されて蓄電手段の充放電を行なうことなく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の制御と共に電力動力入出力手段と電動機とを制御している最中に電動機の駆動制限がなされたときには、電力動力入出力手段と電動機の駆動が停止されるよう電力動力入出力手段と電動機とを制御する。ここで、「電力動力入出力手段と電動機の駆動が停止する」とは、電力動力入出力手段や電動機を介して発電や電力消費が行なわれないようにすることを意味する。このように電力動力入出力手段や電動機を介して発電や電力消費が行なわれないようにするから、これらの発電や電力消費により機器の破損を抑制することができる。この結果、蓄電手段の充放電が禁止されて蓄電手段の充放電を行なうことなく駆動軸に駆動力を出力している最中に電動機の駆動制限がなされたときに、より適正に対処することができる。なお、「電動機の駆動制限」には、電動機からのトルク出力の禁止も含まれる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する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、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記蓄電手段の充放電が禁止されて該蓄電手段の充放電を行なうことなく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力動力入出力手段と前記電動機とを制御している最中に前記電動機の駆動制限がなされたときには、少なくとも前記電力動力入出力手段と前記電動機の駆動が停止されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記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、電力動力入出力手段や電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段の充放電が禁止されて蓄電手段の充放電を行なうことなく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力動力入出力手段と電動機とを制御する無充放電制御を実行している最中に電動機の駆動制限がなされたときには、少なくとも電力動力入出力手段と電動機の駆動が停止されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。ここで、「電力動力入出力手段と電動機の駆動が停止する」とは、電力動力入出力手段や電動機を介して発電や電力消費が行なわれないようにすることを意味する。このように電力動力入出力手段や電動機を介して発電や電力消費が行なわれないようにするから、これらの発電や電力消費により機器の破損を抑制することができる。この結果、蓄電手段の充放電が禁止されて蓄電手段の充放電を行なうことなく駆動軸に駆動力を出力している最中に電動機の駆動制限がなされたときに、より適正に対処することができる。なお、「電動機の駆動制限」には、電動機からのトルク出力の禁止も含まれる。

本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関と蓄電手段とを備える動力出力装置に組み込まれ、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続されると共に前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続されて電力と動力の入出力とを伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続されると共に前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記蓄電手段の充放電が禁止されて該蓄電手段の充放電を行なうことなく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の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御している最中に前記電動機の駆動制限がなされたときには、前記電力動力入出力手段と前記電動機の駆動が停止されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の駆動装置の制御方法では、電力動力入出力手段や電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段の充放電が禁止されて蓄電手段の充放電を行なうことなく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の制御と共に電力動力入出力手段と電動機とを制御している最中に電動機の駆動制限がなされたときには、電力動力入出力手段と電動機の駆動が停止されるよう電力動力入出力手段と電動機とを制御する。ここで、「電力動力入出力手段と電動機の駆動が停止する」とは、電力動力入出力手段や電動機を介して発電や電力消費が行なわれないようにすることを意味する。このように電力動力入出力手段や電動機を介して発電や電力消費が行なわれないようにするから、これらの発電や電力消費による機器の破損を抑制することができる。この結果、蓄電手段の充放電が禁止されて蓄電手段の充放電を行なうことなく駆動軸に駆動力を出力している最中に電動機の駆動制限がなされたときに、より適正に対処することができる。なお、「電動機の駆動制限」には、電動機からのトルク出力の禁止も含まれる。

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、変速機６０を介して動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系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には変速機６０を介してモータＭＧ２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に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して車両前輪の駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａおよびリングギヤ３２に接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとなる。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に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、平滑コンデンサ５５によりその電圧が平滑された状態で、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されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方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。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共に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、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。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。

変速機６０は、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータＭＧ２の回転軸４８の回転数を２段に減速してリングギヤ軸３２ａに伝達可能に構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機６０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ６３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えており、サンギヤ６１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂは、外歯歯車のサンギヤ６５と、このサンギヤ６５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６と、サンギヤ６５に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６７を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えており、サンギヤ６５はモータＭＧ２の回転軸４８に、キャリア６８はリングギヤ軸３２ａにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ６６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂとは、リングギヤ６２とリングギヤ６６、キャリア６４とキャリア６８とによりそれぞれ連結されている。変速機６０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２の回転軸４８をリングギヤ軸３２ａから切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフ状態としてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。なお、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸４８やリングギヤ軸３２ａの回転を禁止するものとなる。

ブレーキＢ１，Ｂ２は、図３に例示する油圧回路１００からの油圧によりオンオフされる。油圧回路１００は、図示するように、エンジン２２からの動力によりオイルを圧送する機械式ポンプ１０２と、内蔵されたモータ１０３からの動力によりオイルを圧送する電動ポンプ１０４と、機械式ポンプ１０２や電動ポンプ１０４から圧送されたオイルの圧力（ライン圧）の高低を切替可能な３ウェイソレノイド１０５およびプレッシャーコントロールバルブ１０６と、ライン圧を調節可能な圧力をもってブレーキＢ１，Ｂ２側に個別に供給可能なリニアソレノイド１１０，１１１およびコントロールバルブ１１２，１１３と、ライン圧を降圧して３ウェイソレノイド１０５やリニアソレノイド１１０，１１１の入力ポートに供給するモジュレータバルブ１０８と、コントロールバルブ１１２，１１３とブレーキＢ１，Ｂ２との間の油路に各々設けられコントロールバルブ１１２，１１３のいずれか一方から油圧が供給されるときには対応するブレーキへの油路を開放すると共に他方のブレーキへの油路を遮断しコントロールバルブ１１２，１１３の両方から油圧が供給される異常時にはブレーキＢ１，Ｂ２への油路の両方を遮断するフェールセーフバルブ１１４，１１５と、フェールセーフバルブ１１４，１１５とブレーキＢ１，Ｂ２との間の油路に設けられたアキュムレータ１１６，１１７と、から構成されている。

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，油圧回路１００におけるライン圧によりオンオフする油圧スイッチ１２０からのライン圧ＰＬ，機械式ポンプ１０２や電動ポンプ１０４により圧送されたオイルの温度を検出する温度センサ１２１からの油温Ｔｏ，ブレーキＢ１に作用する油圧によりオンオフする油圧スイッチ１２２からのブレーキ圧Ｐｂ１，ブレーキＢ２に作用する油圧によりオンオフする油圧スイッチ１２３からのブレーキ圧Ｐｂ２，電圧センサ５５ａからの平滑コンデンサ５４の端子電圧Ｖｃなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、３ウェイソレノイド１０５やリニアソレノイド１１０，１１１への駆動信号，遮断器５６への遮断信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、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。

また、実施例のハイブリッド自動車２０は、バッテリ５０の破損やその他の理由によりバッテリ５０の充放電が禁止されたときには遮断器５６によりバッテリ５０を電力ライン５４から切り離し、平滑コンデンサ５５の容量の範囲内でエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御して要求トルク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。即ち、基本的には、エンジン２２からの出力された動力の一部をモータＭＧ１とモータＭＧ２とによる動力−電力、電力−動力の変換を伴って要求トルクをリングギヤ軸３２ａに出力して走行し、要求トルクの変化に対しては平滑コンデンサ５５の容量の範囲内の平滑コンデンサ５５の充放電を伴って要求トルクに応じたトルクをリングギヤ軸３２ａに出力して走行するのである。以下、この走行をバッテリレス走行と称する。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０がバッテリレス走行を行なっている最中にモータＭＧ２の駆動制限が課されたときの動作について説明する。図４は、バッテリレス走行を行なっているときに実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるバッテリレス走行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。

バッテリレス走行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，電圧センサ５５ａからの平滑コンデンサ５５の端子電圧Ｖｃ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。

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３９ａ，３９ｂ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。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を変速機６０のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

設定した要求パワー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＊とに基づいて行われる。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。

続いて、動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてエンジン２２から目標トルクＴｅ＊が出力されたときにモータＭＧ１により反力として出力すべきトルク（ρ・Ｔｅ＊／（１＋ρ）をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共に（ステップＳ１３０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じてモータＭＧ１により発電または消費される電力Ｐｍ１を計算する（ステップＳ１４０）。そして、計算した電力Ｐｍ１をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除したものに補正トルクＴｖｃを加えたトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１５０）。ここで、補正トルクＴｖｃは、平滑コンデンサ５５の端子電圧Ｖｃがその耐圧以下となるように調整するトルクであり、例えば、平滑コンデンサ５５の端子電圧Ｖｃと耐圧より小さい基準電圧との差に比例ゲインを乗じることにより求めることができる。

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、目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１６０）。目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊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＊とによる運転ポイントで運転されるよう燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量制御などを実行する。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。バッテリ走行している最中の動力分配統合機構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。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。

次に、モータＭＧ２の駆動制限がなされているか否かを判定し（ステップＳ１７０）、モータＭＧ２の駆動制限がなされていないときには、ステップＳ１００の処理に戻る。即ち、モータＭＧ２の駆動制限がなされていないときには、ステップＳ１００〜Ｓ１６０の処理を繰り返し実行するのである。これにより、バッテリ５０が遮断器５６により電力ライン５４から切り離されても、平滑コンデンサ５５の耐圧の範囲内で運転者が要求する要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。ここで、モータＭＧ２の駆動制限は、例えば、変速機６０の異常が検出されたときに行なわれる。変速機６０の異常としては、油圧スイッチ１２２と油圧スイッチ１２３とが共にオフとなり、ブレーキＢ１もブレーキＢ２もオフとなったときや、油圧スイッチ１２０からのライン圧ＰＬが閾値より低いために変速機６０によりモータＭＧ２からの動力を十分に伝達できないときなどを挙げることができる。したがって、変速機６０の異常としては、機械式ポンプ１０２や電動ポンプ１０４により圧送されるオイルの機械式ポンプ１０２や電動ポンプ１０４からの吐出量が不足することによりライン圧ＰＬが低下したときや、これによりモータＭＧ２の動力の変速機６０による伝達容量が低下したときなども含まれるのである。このような変速機６０の異常が発生すると、モータＭＧ２からの動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに伝達することができないため、モータＭＧ２の駆動制限がなされるのである。この場合の駆動制限は、通常、モータＭＧ２からのトルク出力の禁止がなされる場合が多い。

ステップＳ１７０でモータＭＧ２の駆動制限がなされていると判定されたときには、エンジン２２の運転を停止すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動を停止して（ステップＳ１８０）、システム停止するためのレディオフして（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。即ち、走行を停止してシステム停止するのである。これは、モータＭＧ２の駆動制限がなされると、電力収支をとることが困難となり、モータＭＧ１やモータＭＧ２にインバータ４１，４２を介して接続された電力系に接続された他の機器を破損させるおそれがあるからである。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリレス走行している最中にモータＭＧ２の駆動制限がなされたときには、エンジン２２の運転を停止すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動を停止して走行を停止し、さらにレディオフするから、モータＭＧ１やモータＭＧ２にインバータ４１，４２を介して接続された電力系に接続された他の機器が破損するのを抑制することができる。即ち、バッテリレス走行している最中にモータＭＧ２の駆動制限がなされたときにより適正に対処することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリレス走行している最中にモータＭＧ２の駆動制限がなされたときには、エンジン２２の運転を停止すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動を停止して走行を停止し、さらにレディオフするものとしたが、エンジン２２の運転を停止すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動を停止して走行を停止するだけでシステム停止するレディオフはしないものとしても構わない。また、モータＭＧ１，ＭＧ２については駆動停止するが、エンジン２２の運転を停止しないものとしても構わない。この場合、インバータ４１を停止するとモータＭＧ１が連れ回されることにより逆起電力が生じるため、モータＭＧ１からトルク出力が行なわれないようインバータ４１のスイッチング素子を制御すればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリレス走行している最中に変速機６０の異常によりモータＭＧ２の駆動制限がなされたときにエンジン２２の運転を停止すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動を停止して走行を停止し、さらにレディオフするものとしたが、バッテリレス走行している最中に変速機６０の異常以外の要因によりモータＭＧ２の駆動制限がなされたときにもエンジン２２の運転を停止すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動を停止して走行を停止し、さらにレディオフするものとしてもよい。この場合、変速機６０を備え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８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２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８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９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

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。また、エンジン２２やバッテリ５０と共に動力出力装置に組み込まれるモータＭＧ１とモータＭＧ２と動力分配統合機構３０とハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える駆動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や駆動装置の制御方法の形態としてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、動力出力装置や駆動装置，車両などの製造産業に利用可能である。

本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 変速機６０の構成の概略を示す構成図である。 油圧回路１００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用電子制御ユニット７０により実行されるバッテリレス走行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。 バッテリレス走行をしている最中の動力分配統合機構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。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、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、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、３９ｃ，３９ｄ 車輪、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、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、５５ 平滑コンデンサ、５５ａ 電圧センサ、５６ 遮断器、６０ 変速機、６０ａ ダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂ シングルピニオンの遊星歯車機構、６１ サンギヤ、６２ リングギヤ、６３ａ 第１ピニオンギヤ、６３ｂ 第２ピニオンギヤ、６４ キャリア、６５ サンギヤ、６６ リングギヤ、６７ ピニオンギヤ、６８ キャリア、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、１００ 油圧回路、１０２ 機械式ポンプ、１０３ モータ、１０４ 電動ポンプ、１０５ ３ウェイソレノイド、１０６ プレッシャコントロールバルブ、１０８ モジュレータバルブ、１１０，１１１ リニアソレノイド、１１２，１１３ コントロールバルブ、１１４，１１５ フェールセーフバルブ、１１６，１１７ アキュムレータ、１２１ 温度センサ、１２０，１２２，１２３ 油圧スイッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ。

Claims (10)

1. 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、
   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出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する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、
   前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
   前記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、
   前記蓄電手段の充放電が禁止されて該蓄電手段の充放電を行なうことなく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力動力入出力手段と前記電動機とを制御する無充放電制御を実行している最中に前記電動機の駆動制限がなされたときには、少なくとも前記電力動力入出力手段と前記電動機の駆動が停止されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
   前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
   前記変速伝達手段の異常に基づいて前記電動機の駆動制限を設定する駆動制限設定手段と、
   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、
   前記変速伝達手段は、加圧された作動流体を用いて作動する手段であり、
   前記駆動制限設定手段は、前記作動流体の圧力に基づいて前記電動機の駆動制限を設定する手段である
   動力出力装置。
3. 前記駆動制限設定手段は、前記変速伝達手段における動力の伝達の程度に基づいて前記電動機の駆動制限を設定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動する駆動回路を備え、
   前記制御手段は、前記無充放電制御として、前記駆動回路における蓄電可能な素子の容量の範囲内の電力収支をもって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力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である
   動力出力装置。
5. 前記制御手段は、前記無充放電制御が実行されている最中に前記電動機の駆動制限がなされたときには、前記内燃機関の運転停止するよう該内燃機関を制御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。
6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
7. 請求項１ないし６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。
8. 内燃機関と蓄電手段とを備える動力出力装置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に接続されると共に前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続されて、電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
   前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続されると共に前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記蓄電手段の充放電が禁止されて該蓄電手段の充放電を行なうことなく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の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御している最中に前記電動機の駆動制限がなされたときには、前記電力動力入出力手段と前記電動機の駆動が停止されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
   前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、
   前記変速伝達手段の異常に基づいて前記電動機の駆動制限を設定する駆動制限設定手段と、
   を備える駆動装置。
9. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する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、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
   前記蓄電手段の充放電が禁止されて該蓄電手段の充放電を行なうことなく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力動力入出力手段と前記電動機とを制御している最中に前記変速伝達手段の異常に基づいて前記電動機の駆動制限が設定されたときには、少なくとも前記電力動力入出力手段と前記電動機の駆動が停止されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
   ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
10. 内燃機関と蓄電手段とを備える動力出力装置に組み込まれ、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続されると共に前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続されて電力と動力の入出力とを伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続されると共に前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を変速比の変更を伴って行なう変速伝達手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
    前記蓄電手段の充放電が禁止されて該蓄電手段の充放電を行なうことなく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の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御している最中に前記変速伝達手段の異常に基づいて前記電動機の駆動制限が設定されたときには、前記電力動力入出力手段と前記電動機の駆動が停止されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
    ことを特徴とする駆動装置の制御方法。
    

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