JP4825639B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法 - Google Patents

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駆動装置，動力出力装置の制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンに接続された動力分配機構と、動力分配機構に接続された第１電動機と、動力分配機構に接続された伝達部材と一体になって回転する第２電動機と、第１電動機および第２電動機と電力をやりとりする蓄電装置と、伝達部材と駆動輪に連結された出力軸とに接続された自動変速部とを備え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、車速と出力軸に出力するトルクとに応じた自動変速部の変速を伴って出力軸に動力を出力している。
特開２００６−２９４３９号公報

こうした動力出力装置では、自動変速部の変速をする際に、蓄電装置に過大な電力が入出力されるのを抑制することが望まれる。例えば、発電機から出力された動力の一部を用いて電動機により電力を発電してこれを発電機に供給するという動力−電力−動力の循環（動力循環）を生じている状態からエンジンの運転ポイントを保持しながら変速機のアップシフトを行なうとき、即ち、動力循環を生じている状態から伝達部材および電動機の回転数を低下させると共にこれに伴って発電機の回転数が増加するときに、蓄電装置に過大な電力が入力されるのを抑制することが望まれる。

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駆動装置，動力出力装置の制御方法は、内燃機関と、内燃機関の出力軸とその出力軸に対して独立に回転可能な動力軸とに接続され電力の入出力と出力軸および動力軸への駆動力の入出力とを伴って動力軸に対する出力軸の回転数を調整可能な回転調整装置と、動力軸に動力を入出力する電動機と、動力軸と駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速機と、回転調整装置および電動機と電力をやりとりする蓄電装置と、を備える車両において、変速機をアップシフトする際に蓄電装置に過大な電力が入力されるのを抑制することを目的とする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、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に接続されると共に該出力軸とは異なる動力軸に該動力軸が該出力軸に対して独立に回転可能に接続され、電力の入出力と前記出力軸および前記動力軸への駆動力の入出力とを伴って前記動力軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段と、
前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記動力軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速手段と、
前記回転調整手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
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、
前記回転調整手段による電力の消費と前記電動機による電力の発電とを伴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回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する力行回生制御を実行している最中に前記動力軸の回転数が小さくなるよう前記変速手段のアップシフトが指示されたとき、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と共に前記回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって前記変速手段がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する変速時制御手段と、
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、回転調整手段による電力の消費と電動機による電力の発電とを伴って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回転調整手段と電動機と変速手段とを制御する力行回生制御を実行している最中に動力軸の回転数が小さくなるよう変速手段のアップシフトが指示されたときには、要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって変速手段がアップシフトされるよう内燃機関と回転調整手段と電動機と変速手段とを制御する。したがって、力行回生制御を実行している最中に変速手段のアップシフトが指示されたときには、回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって変速手段をアップシフトするから、変速手段をアップシフトする際に回転調整手段により比較的大きな電力が発電されるのを抑制することができ、蓄電手段に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記回転調整手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸と第３の軸との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、前記第３の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。

この回転調整手段が３軸式動力入出力手段と発電機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、前記発電機の回転方向が前記内燃機関および前記電動機の回転方向とは異なる状態のときに前記力行回生制御を実行し、該力行回生制御を実行している状態から前記発電機の回転方向の変更を伴って前記変速手段をアップシフトする際、前記発電機による電力の発電が制限される変化速度をもって前記変速手段がアップシフト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。

この発電機の回転方向が内燃機関および電動機の回転方向とは異なる状態のときに力行回生制御を実行する態様の本発明の動力出力装置において、前記変速時制御手段は、前記変速手段をアップシフトする際、前記発電機の回転方向が変更されるまでは第１の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフトされるよう制御し、前記発電機の回転方向が変更された以降は前記第１の変化速度より大きい第２の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフト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、前記変速時制御手段は、前記変速手段をアップシフトする際、前記設定された要求駆動力に基づく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内燃機関から出力される駆動力と前記発電機を含む回転系のイナーシャとに基づく目標駆動力が前記発電機から出力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、前記変速時制御手段は、前記変速手段をアップシフトする際、前記内燃機関から出力されて前記第３の軸に作用する駆動力に対して釣り合いを取るための駆動力と、前記内燃機関が前記目標運転ポイントにおける回転数で回転するようにするための駆動力と、前記回転系のイナーシャに基づいて前記第３の軸に作用する駆動力を打ち消すための駆動力と、に基づく目標駆動力が前記発電機から出力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。内燃機関を目標運転ポイントで運転しながら変速手段をアップシフトする際には、電動機の回転数の変化に応じて発電機の回転数が変化するから、電動機の回転数の変化速度が大きいほど、発電機の回転数の変化速度が大きくなり、回転系のイナーシャに基づいて第３の軸に作用するトルクを打ち消すためのトルク即ち発電機の回転数が変更する方向（変更方向）のトルクが大きくなり、発電機から変更方向のトルクが出力されやすくなる。したがって、発電機の回転方向が変更されるまでは、比較的小さい第１の変化速度をもって動力軸の回転数を変化させることにより、発電機から変更方向のトルク（回生トルク）が出力されやすくなるのを抑制することができ、発電機と電動機とによる発電電力の和が大きくなることによる蓄電手段への過大な電力の入力を抑制することができる。また、発電機の回転方向が変更された以降は、比較的大きい第２の変化速度をもって動力軸の回転数を変化させることにより、発電機から変更方向のトルク（力行トルク）が出力されやすくなり、発電機により比較的大きな電力が発電されるのを抑制することができる。

本発明の動力出力措置において、前記変速手段は、複数のクラッチを有し、作動流体の圧力を用いて該複数のクラッチの係合状態を変更することにより前記動力軸と前記駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達を行なう手段であるものとすることもできる。ここで、「クラッチ」には、二つの回転系を接続する通常のクラッチが含まれる他、一つの回転系をケースなどの非回転系に固定するブレーキも含まれる。また、変速時制御手段は、変速手段のアップシフトが指示されたときには、回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって変速手段がアップシフトされるよう作動流体の圧力を調節す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、前記内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸とは異なる動力軸に該動力軸が該出力軸に対して独立に回転可能に接続され、電力の入出力と前記出力軸および前記動力軸への駆動力の入出力とを伴って前記動力軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段と、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記動力軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速手段と、前記回転調整手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、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、前記回転調整手段による電力の消費と前記電動機による電力の発電とを伴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回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する力行回生制御を実行している最中に前記動力軸の回転数が小さくなるよう前記変速手段のアップシフトが指示されたとき、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と共に前記回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって前記変速手段がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する変速時制御手段と、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。

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、力行回生制御を実行している状態から変速手段をアップシフトする際に蓄電手段に過大な電力が入力されるのを抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明の駆動装置は、
内燃機関および蓄電手段と共に駆動軸に動力を出力す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、前記内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸とは異なる動力軸に該動力軸が該出力軸に対して独立に回転可能に接続され、電力の入出力と前記出力軸および前記動力軸への駆動力の入出力とを伴って前記動力軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続され、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記動力軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速手段と、
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、
前記回転調整手段による電力の消費と前記電動機による電力の発電とを伴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回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する力行回生制御を実行している最中に前記動力軸の回転数が小さくなるよう前記変速手段のアップシフトが指示されたとき、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と共に前記回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって前記変速手段がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する変速時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、回転調整手段による電力の消費と電動機による電力の発電とを伴って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回転調整手段と電動機と変速手段とを制御する力行回生制御を実行している最中に動力軸の回転数が小さくなるよう変速手段のアップシフトが指示されたときには、要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって変速手段がアップシフトされるよう内燃機関と回転調整手段と電動機と変速手段とを制御する。したがって、力行回生制御を実行している最中に変速手段のアップシフトが指示されたときには、回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって変速手段をアップシフトするから、変速手段をアップシフトする際に回転調整手段により比較的大きな電力が発電されるのを抑制することができ、蓄電手段に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸とは異なる動力軸に該動力軸が該出力軸に対して独立に回転可能に接続され、電力の入出力と前記出力軸および前記動力軸への駆動力の入出力とを伴って前記動力軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段と、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記動力軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速手段と、前記回転調整手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記回転調整手段による電力の消費と前記電動機による電力の発電とを伴って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回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する力行回生制御を実行している最中に前記動力軸の回転数が小さくなるよう前記変速手段のアップシフトが指示されたとき、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と共に前記回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって前記変速手段がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する、
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、回転調整手段による電力の消費と電動機による電力の発電とを伴って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回転調整手段と電動機と変速手段とを制御する力行回生制御を実行している最中に動力軸の回転数が小さくなるよう変速手段のアップシフトが指示されたときには、要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって変速手段がアップシフトされるよう内燃機関と回転調整手段と電動機と変速手段とを制御する。したがって、力行回生制御を実行している最中に変速手段のアップシフトが指示されたときには、回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって変速手段をアップシフトするから、変速手段をアップシフトする際に回転調整手段により比較的大きな電力が発電されるのを抑制することができ、蓄電手段に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。

本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関および蓄電手段と共に駆動軸に動力を出力す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前記内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸とは異なる動力軸に該動力軸が該出力軸に対して独立に回転可能に接続され電力の入出力と前記出力軸および前記動力軸への駆動力の入出力とを伴って前記動力軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続され前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記動力軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記回転調整手段による電力の消費と前記電動機による電力の発電とを伴って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回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する力行回生制御を実行している最中に前記動力軸の回転数が小さくなるよう前記変速手段のアップシフトが指示されたとき、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と共に前記回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって前記変速手段がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記回転調整手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の駆動装置の制御方法では、回転調整手段による電力の消費と電動機による電力の発電とを伴って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回転調整手段と電動機と変速手段とを制御する力行回生制御を実行している最中に動力軸の回転数が小さくなるよう変速手段のアップシフトが指示されたときには、要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されると共に回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって変速手段がアップシフトされるよう内燃機関と回転調整手段と電動機と変速手段とを制御する。したがって、力行回生制御を実行している最中に変速手段のアップシフトが指示されたときには、回転調整手段による電力の発電が制限される変化速度をもって変速手段をアップシフトするから、変速手段をアップシフトする際に回転調整手段により比較的大きな電力が発電されるのを抑制することができ、蓄電手段に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａの動力を変速して駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に出力する変速機６０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２には回転軸としてのリングギヤ軸３２ａがそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａから変速機６０，駆動軸３６，デファレンシャルギヤ３８を介して、最終的には車両の駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，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、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との接続の解除を行なうことができるように構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。図示するように、変速機６０は、シングルピニオンの遊星歯車機構６２，６４，６６と二つのクラッチＣ１，Ｃ２と三つのブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３とにより構成されている。遊星歯車機構６２は、外歯歯車のサンギヤ６２ｓと、このサンギヤ６２ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２ｒと、サンギヤ６２ｓに噛合すると共にリングギヤ６２ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６２ｐと、複数のピニオンギヤ６２ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６２ｃとを備えており、サンギヤ６２ｓはクラッチＣ２のオンオフによりリングギヤ軸３２ａに接続または接続の解除ができるようになっていると共にブレーキＢ１のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア６２ｃはブレーキＢ２のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっている。遊星歯車機構６４は、外歯歯車のサンギヤ６４ｓと、このサンギヤ６４ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６４ｒと、サンギヤ６４ｓに噛合すると共にリングギヤ６４ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６４ｐと、複数のピニオンギヤ６４ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６４ｃとを備えており、サンギヤ６４ｓは遊星歯車機構６２のサンギヤ６２ｓに接続され、リングギヤ６４ｒはクラッチＣ１のオンオフによりリングギヤ軸３２ａに接続またはその解除ができるようになっており、キャリア６４ｃは遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒに接続されている。遊星歯車機構６６は、外歯歯車のサンギヤ６６ｓと、このサンギヤ６６ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６ｒと、サンギヤ６６ｓに噛合すると共にリングギヤ６６ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６６ｐと、複数のピニオンギヤ６６ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６６ｃとを備えており、サンギヤ６６ｓは遊星歯車機構６４のリングギヤ６４ｒに接続され、リングギヤ６６ｒはブレーキＢ３のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア６６ｃは遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒと遊星歯車機構６４のキャリア６４ｃと駆動軸３６とに接続されている。変速機６０は、クラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３とを全てオフにすることによりリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを切り離すことができ、クラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を比較的大きな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を１速の状態という）、クラッチＣ１とブレーキＢ２とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ３とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を１速より小さな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を２速の状態という）、クラッチＣ１とクラッチＢ１とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ２，Ｂ３とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を２速より小さな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を３速の状態という）、クラッチＣ１，Ｃ２をオンとすると共にクラッチＢ１，Ｂ２，Ｂ３をオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転をそのまま駆動軸３６に伝達する（以下、この状態を４速の状態という）。また、この変速機６０は、クラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を反転かつ減速して駆動軸３６に伝達する（以下、この状態をリバースの状態という）。

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

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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などが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３のアクチュエータ１００への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトレバー８１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクを計算し、要求トルクと車速Ｖとに応じた変速段となるよう変速機６０が制御され、要求トルクと変速機６０の変速段とに応じたトルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、変速機６０の変速段をアップシフトする際の動作について説明する。図３は、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。このルーチンは、変速機６０の変速段を変速している最中を除いて、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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，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、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて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３６に出力すべき要求トルクＴｄ＊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Ｔｄ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊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Ｔｄ＊を導出して設定するものとした。図４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Ｔｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ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、駆動軸３６の回転数Ｎｄは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じること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＊とに基づいて行なわれる。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５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。

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（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（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。変速機６０が１速の状態のときの動力分配統合機構３０および変速機６０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係の一例を示す共線図を図６に示す。図中左側は動力分配統合機構３０の共線図であり、左の３１軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、３４軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、３２軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数を示す。図中右側は変速機６０の共線図であり、６４ｒ，６６ｓ軸は遊星歯車機構６４のリングギヤ６４ｒおよび遊星歯車機構６６のサンギヤ６６ｓの回転数を示し、６２ｒ，６４ｃ，６６ｃ軸は駆動軸３６の回転数Ｎｏである遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒおよび遊星歯車機構６４のキャリア６４ｃおよび遊星歯車機構６６のキャリア６６ｃの回転数を示し、６２ｃ軸は遊星歯車機構６２のキャリア６２ｃの回転数を示し、６６ｒ軸は遊星歯車機構６６のリングギヤ６６ｒの回転数を示し、６２ｓ，６４ｓ軸は遊星歯車機構６２のサンギヤ６２ｓおよび遊星歯車機構６４のサンギヤ６４ｓの回転数を示す。図中点線は、シフトポジションＳＰがＤポジションのときに接続される回転要素（３２軸と６４ｒ，６６ｓ軸）を示す。なお、３２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とを示し、６２ｒ，６４ｃ，６６ｃ軸の２つの太線矢印は、Ｒ軸に出力されるこれらのトルクが変速機６０を介して駆動軸３６に出力されるトルクを示す。以下、説明の都合上、図６中、上向きのトルクを正のトルクとすると共に下向きのトルクを負のトルクとし、値０より上側の回転数を正の回転数とする共に値０より下側の回転数を負の回転数とする。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。式（２）は、エンジン２２から出力されてサンギヤ３１に作用するトルクに対して釣り合いを取るためのトルクと、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と回転数Ｎｍ１との差を打ち消すためのトルクと、エンジン２２やモータＭＧ１からなる系のイナーシャトルクを打ち消すためのトルクＴｉと、の和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する式である。式（２）中、右辺第１項は図６の共線図から容易に導き出すことができる。また、右辺第２項および第３項はモータ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の項であり、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。さらに、右辺第４項はエンジン２２やモータＭＧ１からなる系の慣性モーメントやモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の時間微分を用いて計算することができる。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt+Ti (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Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１４０）、車速Ｖに換算係数ｋを乗じて得られる駆動軸３６の回転数ＮｄでモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ）を除することにより変速機６０のギヤ比Ｇｒを計算し（ステップＳ１５０）、要求トルクＴｄ＊と変速機６０のギヤ比Ｇｒとトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてモータ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Ｓ１６０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘ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Ｓ１７０）。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、リングギヤ軸３２ａに出力するトルク（Ｔｄ＊／Ｇｒ）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６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=Td*/Gr+Tm1*/ρ (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Ｓ１８０）、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。なお、このとき、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、変速機６０の複数のクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３のうち現在の変速段に対応するクラッチやブレーキ（例えば、変速機６０が１速の状態のときにはクラッチＣ１およびブレーキＢ３）がオンされるよう油圧式のアクチュエータ１００を駆動制御する。

次に、変速機６０のアップシフトが要求されたときの動作について説明する。図７は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるアップシフト処理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、変速機６０のアップシフトが要求されたときに、前述の駆動制御ルーチンと並行して実行される。アップシフトの要求は、実施例では、モータＭＧ１がエンジン２２やモータＭＧ２とは逆回転しているとき、即ちモータＭＧ１が負の回転数で回転しているときに行なわれるものとした。なお、このときには、モータＭＧ１の逆回転による力行制御とモータＭＧ２の正回転による回生制御とが行なわれてモータＭＧ１から出力した動力の一部をモータＭＧ２により電力として回生してモータＭＧ１に供給する動力−電力−動力の循環（動力循環）が生じている。また、シフトポジションＳＰがＤポジションのときに変速機６０をアップシフトする際には、クラッチＣ１を係合を保持しながらクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３とのうちいずれかの係合状態を変更することになるため、以下、アップシフトに伴って係合されるクラッチやブレーキをアップシフト係合クラッチといい、アップシフトに伴って開放されるクラッチやブレーキをアップシフト開放クラッチということとする。例えば、変速機６０を１速の状態から２速の状態にアップシフトする際を考えると、ブレーキＢ２がアップシフト係合クラッチに相当し、ブレーキＢ３がアップシフト開放クラッチに相当する。

アップシフト処理ルーチンでは、まず、アップシフト係合クラッチ側のファストフィルを実行すると共にアップシフト開放クラッチ側に作用しているオイルを抜く処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、ファストフィルは、アップシフト係合クラッチに係合力が作用するまでにシリンダにオイルを詰め込む処理である。例えば、変速機６０を１速の状態から２速の状態にアップシフトするときには、アップシフト係合クラッチとしてのブレーキＢ２側へのファストフィルを行なうと共にアップシフト開放クラッチとしてのブレーキＢ３側のオイルを抜く処理を行なうことになる。そして、アップシフト係合クラッチ側へのファストフィルを終了すると共にアップシフト開放クラッチがオフされるのを待って（ステップＳ２１０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変化速度の目標値としての目標回転数変化ΔＮｍ２＊に絶対値が比較的小さい負の所定値Ｎ１を設定すると共に（ステップＳ２２０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を入力し（ステップＳ２３０）、入力したモータＭＧ２の今回の回転数Ｎｍ２から前回の回転数（前回Ｎｍ２）を減じることによりモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変化速度としての回転数変化ΔＮｍ２を計算し（ステップＳ２４０）、計算した回転数変化ΔＮｍ２が目標回転数変化ΔＮｍ２＊（Ｎ１）となるようアップシフト係合クラッチ側の油圧指令を設定すると共に設定した油圧指令に応じた油圧がアップシフト係合クラッチ側に作用するようアクチュエータ１００を駆動し（ステップＳ２５０）、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を入力すると共に（ステップＳ２６０）、入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を調べ（ステップＳ２７０）、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０より小さいときにはステップＳ２３０に戻る。ここで、所定値Ｎ１は、モータＭＧ１，ＭＧ２やバッテリ５０の定格などにより定められる。

そして、ステップＳ２３０〜Ｓ２７０の処理を繰り返し実行してモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上になったときには、モータＭＧ２の目標回転数変化ΔＮｍ２＊に絶対値が所定値Ｎ１より大きい負の所定値Ｎ２を設定し（ステップＳ２８０）、ステップＳ２３０〜Ｓ２５０の処理と同様に、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を入力すると共にこれを用いて回転数変化ΔＮｍ２を計算し回転数変化ΔＮｍ２が目標回転数変化ΔＮｍ２＊となるようアップシフト係合クラッチ側の油圧指令を設定すると共にこの油圧指令に応じた油圧がアップシフト係合クラッチ側に作用するようアクチュエータ１００を駆動する（ステップＳ２９０〜Ｓ３１０）。続いて、車速Ｖを入力すると共に（ステップＳ３２０）、車速Ｖに換算係数ｋを乗じて得られる駆動軸３６の回転数Ｎｄに目標変速段ｎ＊（アップシフト後の変速段）のギヤ比Ｇｒ＊を乗じることによりアップシフト後のモータＭＧ２の目標回転数Ｎｍ２＊を計算し（ステップＳ３３０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と目標回転数Ｎｍ２＊とを比較し（ステップＳ３４０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が目標回転数Ｎｍ２＊近傍でないときにはステップＳ２９０に戻り、ステップＳ２９０〜Ｓ３４０の処理を繰り返し実行してモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が目標回転数Ｎｍ２＊近傍に至ったときにアップシフト係合クラッチをオンとして（ステップＳ３５０）、変速処理ルーチンを終了する。ここで、所定値Ｎ２は、所定値Ｎ１と同様に、モータＭＧ１，ＭＧ２やバッテリ５０の定格などにより定められる。

このように、変速機６０のアップシフトを行なう際には、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０になるまでは比較的小さい変化速度をもってモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変化するようアクチュエータ１００を駆動し、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上になった以降は比較的大きい変化速度をもってモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変化するようアクチュエータ１００を駆動するのである。以下、この理由について説明する。いま、変速機６０のアップシフトを行なうときを考えている。このとき、エンジン２２がある一定の回転数で回転しているとすると、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の低下に伴ってモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が上昇するため、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変化速度が比較的大きいときにはモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１も比較的大きい変化速度をもって上昇する。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、前述の図３の駆動制御ルーチンの式（２）で説明したように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の変化に伴うイナーシャを打ち消すためのトルクＴｉを用いて設定されるから、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の上昇速度が大きいほどトルクＴｉが大きくなり、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に正側（図６中上向き）のトルクが設定されやすくなる。動力循環を生じているとき即ちモータＭＧ１により電力が消費されると共にモータＭＧ２により電力が回生される状態で変速機６０のアップシフトが開始されることを考えると、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負の回転数のとき（エンジン２２やモータＭＧ２に対してモータＭＧ１が逆回転しているとき）にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の変化速度（上昇速度）を大きくすると、瞬間的にモータＭＧ１，ＭＧ２の両方によって電力が発電される場合が生じ、この場合、モータＭＧ１，ＭＧ２によって発電される電力の和がバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを超えてしまい、バッテリ５０に過大な電力が入力されることがあり得る。こうした不都合を抑制するために、実施例では、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０になるまでは比較的小さい変化速度をもってモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変化させることによってモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の変化を緩やかにし、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上になった以降は比較的大きい変化速度をもってモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変化させることによりモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の変化を大きくするものとした。これにより、変速機６０のアップシフトを行なう際にモータＭＧ１により比較的大きな電力が発電されるのを抑制することができ、バッテリ５０に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。なお、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上になった以降は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の変化を大きくするとモータＭＧ１は力行駆動されやすくなるため、バッテリ５０に過大な電力が入力されるとは考えにくい。

図８は、変速機６０を１速の状態（クラッチＣ１およびブレーキＢ３がオン，クラッチＣ２およびブレーキＢ１，Ｂ２がオフ）から２速の状態（クラッチＣ１およびブレーキＢ２がオン，クラッチＣ２およびブレーキＢ１，Ｂ３がオフ）にアップシフトする際の動力分配統合機構３０や変速機６０の共線図であり、図９は、このアップシフトを行なう際の動力軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）とブレーキＢ２側の油圧とモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１およびトルクおよび消費電力Ｐｍ１とバッテリ５０に入出力される電力Ｐｂとの時間変化の様子を示す説明図である。図９中、実線は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０になるまでと値０以上になった以降とでリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒの変化速度を変更する場合の時間変化の様子を示し、破線は、比較のために、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上か否かに拘わらずリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを一定速度で変化させるときの時間変化の様子を示す。変速機６０のアップシフトが要求されて（時刻ｔ１）、ブレーキＢ２側のファストフィルを実行した以降に、図中破線に示すように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に拘わらずリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが一定の変化速度で低下するようブレーキＢ２側に油圧を作用させると、モータＭＧ１，ＭＧ２の両方により発電が行なわれてバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを超える過大な電力がバッテリ５０に入力される場合がある。一方、実施例では、図中実線に示すように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上になるまではリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが比較的緩やかに低下するようブレーキＢ２側に油圧を作用させる（時刻ｔ２〜ｔ３）。これにより、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は緩やかに増加することになるから、モータＭＧ１から正のトルク（図８中上向きのトルク）が出力されるのを抑制することができる。この結果、モータＭＧ１，ＭＧ２の両方により発電が行なわれることにより、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを超える過大な電力がバッテリ５０に入力されるのを抑制することができる。そして、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上になった以降はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが迅速に変化するようブレーキｂ２側に油圧を作用させ（時刻ｔ３〜ｔ４）、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）が目標回転数Ｎｍ２＊近傍に至ったときにブレーキＢ２を完全に係合して（時刻ｔ４）、アップシフト処理を終了する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１の逆回転による力行制御とモータＭＧ２の正回転による回生制御とが行なわれる動力循環を生じている最中に変速機６０のアップシフトが指示されたときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０になるまではリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（モータＭＧ２回転数Ｎｍ２）を比較的緩やかに変化させ、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上になったときにはリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを比較的急激に変化させるから、モータＭＧ１により大きな電力が発電されるのを抑制することができる。この結果、バッテリ５０に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のアップシフト処理が行なわれているか否かに拘わらず、式（１）に示したように、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とを用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定するものとしたが、変速機６０のアップシフト処理が行なわれているときには、前述したように、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が急激に変化するため、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に代えて、図７のアップシフト処理ルーチンのステップＳ２２０，Ｓ２８０で設定されるモータＭＧ２の目標回転数変化ΔＮｍ２＊などを用いてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を補正したものとエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とを用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定するものとしてもよい。即ち、モータＭＧ２の回転数変化（回転数Ｎｍ２の変化速度）に伴うモータＭＧ１の回転数変化（回転数Ｎｍ１の変化速度）を考慮してモータＭＧ１の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ１の回転数変化が考慮された目標回転数Ｎｍ１＊に応じて前述の式（２）における第２項や第３項が変化するため、実施例と同様に、モータＭＧ１の回転数変化に応じたトルクがモータＭＧ１から出力されることになる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、４段の変速段をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、変速段は４段に限られるものではなく、２段以上の変速段をもって変速可能な変速機であればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介して接続された動力軸としてのリングギヤ軸３２ａにエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０を介して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、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１３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸３６に変速機６０を介して接続された動力軸３２ｂに接続されたアウターロータ１３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を動力軸３２ｂ，変速機６０，駆動軸３６を介して駆動輪３９ａ，３９ｂ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１３０を備えるものとしてもよい。

ここで、実施例や変形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、エンジン２２のクランクシャフト２６と動力軸としてのリングギヤ軸３２ａとに接続された動力分配統合機構３０と動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ１とが「回転調整手段」に相当し、動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２が「電動機」に相当し、油圧を用いてクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３をオンオフすることにより動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速機６０やアクチュエータ１００が「変速手段」に相当し、モータＭＧ１およびモータＭＧ２と電力のやりとりを行なうバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、駆動軸３６に要求される要求トルクを設定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、モータＭＧ１の逆回転による力行制御とモータＭＧ２の正回転による回生制御とを伴って要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御している最中に変速機６０のアップシフトが指示されたときに、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸３６に出力されると共にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０になるまではモータＭＧ２の回転数変化ΔＮｍ２が所定値Ｎ１となるよう変速機６０のアップシフトに伴って係合されるクラッチやブレーキ（アップシフト係合クラッチ）に油圧を作用させモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０以上になったときにはモータＭＧ２の回転数変化ΔＮｍ２が所定値Ｎ１よりも絶対値が大きい所定値Ｎ２となるようアップシフト係合クラッチに油圧を作用させるハイブリッド用電子制御ユニット７０やエンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０が「変速時制御手段」に相当する。なお、実施例や変形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。

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。

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、動力出力装置や駆動装置，車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である動力出力装置を搭載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。 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。 変速機６０が１速の状態のときの動力分配統合機構３０および変速機６０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるアップシフト処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変速機６０を１速の状態から２速の状態にアップシフトする際の動力分配統合機構３０および変速機６０の回転数の関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 変速機６０を１速の状態から２速の状態にアップシフトする際の動力軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）とブレーキＢ２側の油圧とモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１およびトルクＴｍ１および消費電力Ｐｍ１とバッテリ５０に入出力される電力Ｐｂとの時間変化の様子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）、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、３２ｂ 動力軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３６ 駆動軸、３７ 回転数センサ、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ 変速機、６２，６４，６６ 遊星歯車機構、６２ｓ，６４ｓ，６６ｓ サンギヤ、６２ｃ，６４ｃ，６６ｃ キャリア、６２ｒ，６４ｒ，６６ｒ リングギヤ、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 アクチュエータ、１０２ オイルポンプ、１０４ 油圧供給部、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ ブレーキ。

Claims (8)

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該出力軸とは異なる動力軸と第３の軸との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、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える回転調整手段と、
   前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記動力軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速手段と、
   前記発電機および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
   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、
   前記発電機の回転方向が前記内燃機関および前記電動機の回転方向とは異なる状態のときには、前記発電機による電力の消費と前記電動機による電力の発電とを伴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発電機と前記電動機と前記変速手段とを制御する力行回生制御を実行し、該力行回生制御を実行している状態から前記発電機の回転方向の変更を伴って前記動力軸の回転数が小さくなるよう前記変速手段をアップシフトする際には、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と共に、前記発電機の回転方向が変更されるまでは第１の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフトされ、前記発電機の回転方向が変更された以降は前記第１の変化速度より大きい第２の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速手段とを制御する変速時制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記変速時制御手段は、前記変速手段をアップシフトする際、前記設定された要求駆動力に基づく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内燃機関から出力される駆動力と前記発電機を含む回転系のイナーシャとに基づく目標駆動力が前記発電機から出力されるよう制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記変速時制御手段は、前記変速手段をアップシフトする際、前記内燃機関から出力されて前記第３の軸に作用する駆動力に対して釣り合いを取るための駆動力と、前記内燃機関が前記目標運転ポイントにおける回転数で回転するようにするための駆動力と、前記回転系のイナーシャに基づいて前記第３の軸に作用する駆動力を打ち消すための駆動力と、に基づく目標駆動力が前記発電機から出力されるよう制御する手段である請求項２記載の動力出力装置。
4. 前記変速手段は、複数のクラッチを有し、作動流体の圧力を用いて該複数のクラッチの係合状態を変更することにより前記動力軸と前記駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達を行なう手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両。
6. 内燃機関および蓄電手段と共に駆動軸に動力を出力する動力出力装置に組み込まれる駆動装置であって、
   前記内燃機関の出力軸と該出力軸とは異なる動力軸と第３の軸との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、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続され前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える回転調整手段と、
   前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続され、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記動力軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速手段と、
   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、
   前記発電機の回転方向が前記内燃機関および前記電動機の回転方向とは異なる状態のときには、前記発電機による電力の消費と前記電動機による電力の発電とを伴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発電機と前記電動機と前記変速手段とを制御する力行回生制御を実行し、該力行回生制御を実行している状態から前記発電機の回転方向の変更を伴って前記動力軸の回転数が小さくなるよう前記変速手段をアップシフトする際には、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と共に、前記発電機の回転方向が変更されるまでは第１の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフトされ、前記発電機の回転方向が変更された以降は前記第１の変化速度より大きい第２の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速手段とを制御する変速時制御手段と、
   を備える駆動装置。
7. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と該出力軸とは異なる動力軸と第３の軸との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第３の軸に動力を入出力可能な発電機とを備える回転調整手段と、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記動力軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速手段と、前記発電機および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
   前記発電機の回転方向が前記内燃機関および前記電動機の回転方向とは異なる状態のときには、前記発電機による電力の消費と前記電動機による電力の発電とを伴って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発電機と前記電動機と前記変速手段とを制御する力行回生制御を実行し、該力行回生制御を実行している状態から前記発電機の回転方向の変更を伴って前記動力軸の回転数が小さくなるよう前記変速手段をアップシフトする際には、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と共に、前記発電機の回転方向が変更されるまでは第１の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフトされ、前記発電機の回転方向が変更された以降は前記第１の変化速度より大きい第２の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速手段とを制御する、
   動力出力装置の制御方法。
8. 内燃機関および蓄電手段と共に駆動軸に動力を出力する動力出力装置に組み込まれ、前記内燃機関の出力軸と該出力軸とは異なる動力軸と第３の軸との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，前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続され前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機を備える回転調整手段と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能に接続され前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記動力軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
   前記発電機の回転方向が前記内燃機関および前記電動機の回転方向とは異なる状態のときには、前記発電機による電力の消費と前記電動機による電力の発電とを伴って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発電機と前記電動機と前記変速手段とを制御する力行回生制御を実行し、該力行回生制御を実行している状態から前記発電機の回転方向の変更を伴って前記動力軸の回転数が小さくなるよう前記変速手段をアップシフトする際には、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と共に、前記発電機の回転方向が変更されるまでは第１の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフトされ、前記発電機の回転方向が変更された以降は前記第１の変化速度より大きい第２の変化速度をもって前記動力軸の回転数を変化させることにより前記変速手段がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速手段とを制御する、
   駆動装置の制御方法。
   

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