動力出力装置およびその制御方法並びに車両
【課題】電動機からの出力トルクの時間変化の急変を抑制すると共に電動機からの出力トルクの時間変化が急変することにより生じ得るショックを抑制する。
【解決手段】エンジンを目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定したトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を制御したときに駆動軸に要求トルクＴｒ＊が出力されるよう計算した仮トルクＴｍ２ｔｍｐがバッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づくトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときには、モータＭＧ２の出力トルク（前回指令Ｔｍ２＊）とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとにより制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを設定し（Ｓ２００）、これにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（Ｓ２１０）。この結果、モータＭＧ２の出力トルクの時間変化の急変を抑制し、その際に生じ得るショックを抑制することができる。
【解決手段】エンジンを目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定したトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を制御したときに駆動軸に要求トルクＴｒ＊が出力されるよう計算した仮トルクＴｍ２ｔｍｐがバッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づくトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときには、モータＭＧ２の出力トルク（前回指令Ｔｍ２＊）とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとにより制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを設定し（Ｓ２００）、これにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（Ｓ２１０）。この結果、モータＭＧ２の出力トルクの時間変化の急変を抑制し、その際に生じ得るショックを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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この動力出力装置の制御方法並びにこうした動力出力装置を搭載する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンの出力軸にキャリアが接続されていると共に車軸に連結された駆動軸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モータＭＧ１と、駆動軸に動力を出力するよう取り付けられたモータＭＧ２と、モータＭＧ１およびモータＭＧ２と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備える車載用の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、モータＭＧ１の出力変化ΔＰｇが閾値Ｐｒｅｆ以下の通常時には比較的大きな時定数Ｔ１をモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍａｘを設定する際のなまし処理の時定数Ｔｃに設定し、モータＭＧ１の発電電力が急減することにより出力変化ΔＰｇが閾値Ｐｒｅｆより大きくなったときには、比較的小さな値の時定数Ｔ２をモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍａｘを設定する際のなまし処理の時定数Ｔｃに設定して制御することにより、通常時には、モータＭＧ２のトルク制限Ｔｍａｘを滑らかに変化させ、モータＭＧ１の発電電力が急減したときにはモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍａｘの変化に対する追従性をよくしてバッテリの過放電を抑止している。
【特許文献１】特開２００５−１５１６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の動力出力装置では、モータＭＧ２から出力しようとする要求出力トルクが大きくなっていくと、要求出力トルクがトルク制限より大きくなった以降はトルク制限により制限されるため、要求出力トルクがトルク制限より大きくなるときにモータＭＧ２から出力するトルクの時間変化が急変することになる。こうしたモータＭＧ２からの出力トルクの時間変化の急変は、駆動系の共振周波数を含むことになり、共振によるショックを生じさせてしまう。
【０００４】
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、電動機からの出力トルクの時間変化の急変を抑制す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車両は、電動機からの出力トルクの時間変化が急変することにより生じ得るショックを抑制することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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、
前記駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクを設定する許容トルク設定手段と、
前記電動機から出力している出力トルクと前記設定された許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定する制御用制限トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する要求出力トルク設定手段と、
前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲内となるときには前記設定された要求出力トルクを前記電動機から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲外となるときには前記設定された要求出力トルクを前記設定された制御用制限トルクで制限したトルクを前記目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
前記設定された目標トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、電動機から出力している出力トルクと電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクとに基づいて出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定すると共に駆動軸に供給される要求トルクに基づいて電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する。そして、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲内となるときには要求出力トルクを目標トルクとしてこの目標トルクが電動機から出力されるよう電動機を制御し、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには要求出力トルクを設定した制御用制限トルクで制限したトルクを目標トルクとしてこの目標トルクが電動機から出力されるよう電動機を制御する。即ち、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには、電動機から出力している出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で設定した制御用制限トルクにより要求出力トルクを制限して目標トルクを設定し、この目標トルクが出力されるよう電動機を制御するのである。この場合、目標トルクは許容トルクに向けて徐々に近づくトルクとして設定されることになるから、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変するのを抑制することができ、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変することに伴って生じ得るショックを抑制することができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御用制限トルク設定手段は、前記出力トルクをＴｍ、前記許容トルクをＴｍａｘ、値０〜値１の範囲内で設定された係数をｋ、としたときに、Ｔｍ＋ｋ・（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）により計算される値を前記制御用制限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、係数ｋの値としては、０．５や０．６，０．７，０．８など種々のものを用いることができる。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、内燃機関と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを出力する電力動力入出力手段と、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大電力である入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、を備え、前記許容トルク設定手段は、前記電力動力入出力手段により入出力される電力と前記電動機により入出力される電力との和が前記設定された入出力制限の範囲内となる関係に基づいて前記許容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】
この内燃機関と電力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、前記設定された要求トルク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を設定すると共に前記設定された入出力制限の範囲内で前記設定した目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記電力動力入出力手段を駆動すべき目標駆動状態を設定する目標状態設定手段を備え、前記要求出力トルク設定手段は、前記設定した目標駆動状態で前記電力動力入出力手段を駆動したときに前記駆動軸に前記設定された要求トルクが出力されるよう前記電動機から出力すべきトルクを前記要求出力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。また、前記電力動力入出力手段は、トルクを出力する発電機と、前記駆動軸と前記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、を備える手段であるものとすることもできる。
【００１１】
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、前記駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクを設定する許容トルク設定手段と、前記電動機から出力している出力トルクと前記設定された許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定する制御用制限トルク設定手段と、前記設定された要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する要求出力トルク設定手段と、前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲内となるときには前記設定された要求出力トルクを前記電動機から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲外となるときには前記設定された要求出力トルクを前記設定された制御用制限トルクで制限したトルクを前記目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、前記設定された目標トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機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。
【００１２】
この本発明の車両は、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、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変するのを抑制することができる効果や電動機から出力されるトルクの時間変化が急変することに伴って生じ得るショック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。
【００１３】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、前記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）前記電動機から出力している出力トルクと前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定すると共に前記駆動軸に供給される要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定し、
（ｂ）前記設定した要求出力トルクが前記許容トルクの範囲内となるときには前記設定した要求出力トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御し、前記設定した要求出力トルクが前記許容トルクの範囲外となるときには前記設定した要求出力トルクを前記設定した制御用制限トルクで制限したトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する、
ことを特徴とする。
【００１４】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、電動機から出力している出力トルクと電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクとに基づいて出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定すると共に駆動軸に供給される要求トルクに基づいて電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する。そして、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲内となるときには要求出力トルクが電動機から出力されるよう電動機を制御し、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには要求出力トルクを設定した制御用制限トルクで制限したトルクが電動機から出力されるよう電動機を制御する。即ち、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには、電動機から出力している出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で設定した制御用制限トルクにより要求出力トルクを制限したトルクが出力されるよう電動機を制御するのである。この場合、電動機から出力されるトルクは許容トルクに向けて徐々に近づくことになるから、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変するのを抑制することができ、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変することに伴って生じ得るショックを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【実施例】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。さらに、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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としての目標回転数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７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。
【００２８】
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（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＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）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。エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているとき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８に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、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。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
【００２９】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
【００３０】
続いて、式（３）および式（４）を共に満たすモータＭＧ１から出力してもよりトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ１４０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（５）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１５０）。ここで、式（３）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（４）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。
【００３１】
0≦−Tm1/ρ＋Tm2・Gr≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)
【００３２】
そして、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊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更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータ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（６）により計算すると共に（ステップＳ１６０）、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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（７）および式（８）により計算し（ステップＳ１７０）、計算した仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内、即ち、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ以上でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ以下の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。ここで、式（６）は、図８の共線図から容易に導くことができる。
【００３３】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
【００３４】
仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ以上でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ以下の範囲内にあるときには、仮トルクＴｍ２ｔｍｐをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ１９０）、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Ｓ２２０）、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。こうした制御により、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
【００３５】
ステップＳ１８０で仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ以上でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ以下の範囲内にないと判定されたときには、前回このルーチンが実行されたときに設定されたモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（以下、「前回指令Ｔｍ２＊」という。）とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとに基づいて次式（９）および式（１０）により制御用のトルク制限としての制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを計算し（ステップＳ２００）、計算した制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより式（１１）により設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２１０）、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Ｓ２２０）、駆動制御ルーチンを終了する。式（９）および式（１０）中の「ｋｃ」は、値０〜値１の範囲内の係数であり、例えば、０．５や０．６，０．７，０．８などのを用いることができる。式（９）および式（１０）から解るように、制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘは、前回指令Ｔｍ２＊、即ち、現在モータＭＧ２から出力しているトルクとトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値となる。
【００３６】
Tconmin=前回Tm2*+kc・(Tm2min-前回Tm2*) (9)
Tconmax=前回Tm2*+kc・(Tm2max-前回Tm2*) (10)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tconmax),Tconmin) (11)
【００３７】
図１０は、単に仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する比較例におけるトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例と、仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する実施例とにおけるトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例とを示す説明図である。図中、一点鎖線は仮トルクＴｍ２ｔｍｐであり、時間Ｔ１〜Ｔ９は駆動制御ルーチンの実行によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が設定されるタイミングである。比較例は、図示するように、時間Ｔ２に仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍａｘを超えることにより、トルク制限Ｔｍ２ｍａｘがトルク指令Ｔｍ２＊に設定され、時間Ｔ３以降もトルク制限Ｔｍ２ｍａｘがトルク指令Ｔｍ２＊に設定される。このため、時間Ｔ２でトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化が急変することになる。一方、実施例は、時間Ｔ２に仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍａｘを超えると、モータＭＧ２から出力しているトルクとトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍａｘが設定されると共にこの制御用制限Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐが制限されてトルク指令Ｔｍ２＊が設定され、時間Ｔ３以降も毎回同様に制御用制限Ｔｃｏｎｍａｘが設定されると共に設定された制御用制限Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐが制限されてトルク指令Ｔｍ２＊が設定される。このため、トルク指令Ｔｍ２＊は、毎回、前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として設定され、その時間変化は比較例に比して緩やかなものとなる。この結果、比較例に比して、モータＭＧ２からの出力トルクの時間変化の急変を抑制することができ、モータＭＧ２からの出力トルクの時間変化が急変することにより生じ得るショックを抑制することができる。
【００３８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるよう計算された仮トルクＴｍ２ｔｍｐがモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動制御したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔから計算されるトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときには、そのときにモータＭＧ２が出力しているトルクである前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを設定すると共にこの設定した制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、モータＭＧ２のトルク制限を緩やかに行なうことができる。この結果、モータＭＧ２からの出力トルクの時間変化の急変を抑制することができ、モータＭＧ２からの出力トルクの時間変化が急変することにより生じ得るショックを抑制することができる。もとより、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にあるときには、仮トルクＴｍ２ｔｍｐをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定するから、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて計算されたトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときに、前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを設定すると共にこの設定した制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしたが、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて計算されたトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ以外のトルク制限の範囲内にないときに、同様に、前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限との差を係数ｋｃの割合でトルク制限側に近づけた値として制御用制限を設定すると共にこの設定した制御用制限により仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしてもよい。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて計算されたトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ以外のトルク制限としては、例えば、モータＭＧ２の温度による駆動制限などを挙げることができる。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２が出力しているトルクである前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを設定するものとしたが、係数ｋｃは一定の値とする必要はなく、値０〜値１の間であれば変化する値としも構わない。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、上述した式（３），（４）を満たす範囲内でモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐを制限するトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを求めてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に式（７），（８）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを求めてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定したが、式（３），（４）を満たす範囲内によるトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの制限を受けることなくモータトルクＴｍ１ｔｍｐをそのままモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共にこのトルク指令Ｔｍ１＊を用いて式（７），（８）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを求めてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしても構わない。この他、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や予想モータ回転数Ｎｍ２ｅｓｔを用いてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊Ｔｍ２＊を設定するものであれば、如何なる手法を用いるものとしても構わない。
【００４２】
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。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１１における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１２の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるものとしたが、エンジン２２や動力分配統合機構３０，モータＭＧ１を備えず、モータＭＧ２に相当する単に走行用のモータ（便宜上、モータＭＧ２と称す。）だけを備えるものとしてもよい。この場合、仮トルクＴｍ２ｔｍｐについては次式（１２）に示すように要求トルクＴｒ＊を直接設定し、トルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘについては式（１３），（１４）に示すようにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で直接割ることによって求めればよい。
【００４６】
Tm2tmp=Tr* (12)
Tm2min=Win/Nm2 (13)
Tm2max=Wout/Nm2 (14)
【００４７】
また、こうした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。
【００４８】
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、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、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に要求される要求トルク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「要求トルク設定手段」に相当し、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいてモータＭＧ２から出力してもよい最大トルクとしてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ（許容トルクに相当）を計算する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１７０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「許容トルク設定手段」に相当し、モータＭＧ２が出力しているトルクである前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘ（制御用制限トルクに相当）を設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ２００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「制御用制限トルク設定手段」に相当し、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるよう仮トルクＴｍ２ｔｍｐ（要求出力トルクに相当）を計算する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１６０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「要求出力トルク設定手段」に相当し、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にあるときには、仮トルクＴｍ２ｔｍｐをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（目標トルクに相当）として設定し、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときには、制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（目標トルクに相当）を設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１８０，Ｓ１９０，Ｓ２１０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「目標トルク設定手段」に相当し、トルク指令Ｔｍ２＊を送信する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ２２０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とトルク指令Ｔｍ２＊を受信してモータＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。エンジン２２が「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」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」に相当し、要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊と効率よく運転する動作ライン（所定の制約に相当）とに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転するようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０〜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「目標状態設定手段」に相当し、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」に相当する。また、対ロータ電動機２３０も「電力動力入出力手段」に相当する。
【００４９】
ここで、「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、駆動軸にトルクを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。「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、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。「要求トルク設定手段」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トルク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。「許容トルク設定手段」としては、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいてモータＭＧ２から出力してもよい最大トルクとしてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ（許容トルクに相当）を計算するものに限定されるものではなく、モータＭＧ２の温度に基づく駆動制限によりトルク制限を設定するものとしたり、エンジン２２や動力分配統合機構３０，モータＭＧ１を備えず、モータＭＧ２に相当する単に走行用のモータだけを備えるものにあってはバッテリの入出力制限をモータの回転数で直接割ることによって求めるものとするなど、電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルク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。「制御用制限トルク設定手段」としては、モータＭＧ２が出力しているトルクである前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘ（制御用制限トルクに相当）を設定するものに限定されるものではなく、電動機から出力している出力トルクと許容トルクとに基づいて出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルク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。「要求出力トルク設定手段」としては、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるよう仮トルクＴｍ２ｔｍｐ（要求出力トルクに相当）を計算するものに限定されるものではなく、エンジン２２や動力分配統合機構３０，モータＭＧ１を備えず、モータＭＧ２に相当する単に走行用のモータだけを備えるものにあっては要求トルクＴｒ＊をそのまま仮トルクＴｍ２ｔｍｐとして設定するものとするなど、要求トルクに基づいて電動機から出力が要求される要求出力トルク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。「目標トルク設定手段」としては、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にあるときには仮トルクＴｍ２ｔｍｐをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（目標トルクに相当）として設定し、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときには制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（目標トルクに相当）を設定するものに限定されるものではなく、要求出力トルクが許容トルクの範囲内となるときには要求出力トルクを電動機から出力すべき目標トルクとして設定し、要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには要求出力トルクを制御用制限トルクで制限したトルクを目標トルクとして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、トルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、目標トルクが電動機から出力されるよう電動機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。「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。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って駆動軸と出力軸とにトルクを出力するもの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してもよい最大許容電力である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。「目標状態設定手段」としては、要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊と効率よく運転する動作ライン（所定の制約に相当）とに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転するようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定するものに限定されるものではなく、要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊と最も大きなトルクを出力する動作ラインとに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転するようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定するものとしたり、要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊と騒音を回避しながら比較的効率よく運転する動作ラインとに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転するようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定するものとしたりするなど、要求トルクと所定の制約とに基づいて内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとを設定すると共に蓄電手段の入出力制限の範囲内で目標回転数で内燃機関が運転されるよう電力動力入出力手段を駆動すべき目標駆動状態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。「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、トルクを出力するものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「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。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。
【００５０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、動力出力装置および車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【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】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６】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】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示す説明図である。
【図８】エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているとき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の一例を示す説明図である。
【図９】トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定する様子を説明する説明図である。
【図１０】仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する比較例におけるトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例と、仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する実施例とにおけるトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例とを示す説明図である。
【図１１】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１２】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】
【００５３】
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）、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、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、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、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。
【技術分野】
【０００１】
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この動力出力装置の制御方法並びにこうした動力出力装置を搭載する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンの出力軸にキャリアが接続されていると共に車軸に連結された駆動軸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モータＭＧ１と、駆動軸に動力を出力するよう取り付けられたモータＭＧ２と、モータＭＧ１およびモータＭＧ２と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備える車載用の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、モータＭＧ１の出力変化ΔＰｇが閾値Ｐｒｅｆ以下の通常時には比較的大きな時定数Ｔ１をモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍａｘを設定する際のなまし処理の時定数Ｔｃに設定し、モータＭＧ１の発電電力が急減することにより出力変化ΔＰｇが閾値Ｐｒｅｆより大きくなったときには、比較的小さな値の時定数Ｔ２をモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍａｘを設定する際のなまし処理の時定数Ｔｃに設定して制御することにより、通常時には、モータＭＧ２のトルク制限Ｔｍａｘを滑らかに変化させ、モータＭＧ１の発電電力が急減したときにはモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍａｘの変化に対する追従性をよくしてバッテリの過放電を抑止している。
【特許文献１】特開２００５−１５１６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の動力出力装置では、モータＭＧ２から出力しようとする要求出力トルクが大きくなっていくと、要求出力トルクがトルク制限より大きくなった以降はトルク制限により制限されるため、要求出力トルクがトルク制限より大きくなるときにモータＭＧ２から出力するトルクの時間変化が急変することになる。こうしたモータＭＧ２からの出力トルクの時間変化の急変は、駆動系の共振周波数を含むことになり、共振によるショックを生じさせてしまう。
【０００４】
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、電動機からの出力トルクの時間変化の急変を抑制す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車両は、電動機からの出力トルクの時間変化が急変することにより生じ得るショックを抑制することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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、
前記駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクを設定する許容トルク設定手段と、
前記電動機から出力している出力トルクと前記設定された許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定する制御用制限トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する要求出力トルク設定手段と、
前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲内となるときには前記設定された要求出力トルクを前記電動機から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲外となるときには前記設定された要求出力トルクを前記設定された制御用制限トルクで制限したトルクを前記目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
前記設定された目標トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、電動機から出力している出力トルクと電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクとに基づいて出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定すると共に駆動軸に供給される要求トルクに基づいて電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する。そして、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲内となるときには要求出力トルクを目標トルクとしてこの目標トルクが電動機から出力されるよう電動機を制御し、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには要求出力トルクを設定した制御用制限トルクで制限したトルクを目標トルクとしてこの目標トルクが電動機から出力されるよう電動機を制御する。即ち、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには、電動機から出力している出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で設定した制御用制限トルクにより要求出力トルクを制限して目標トルクを設定し、この目標トルクが出力されるよう電動機を制御するのである。この場合、目標トルクは許容トルクに向けて徐々に近づくトルクとして設定されることになるから、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変するのを抑制することができ、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変することに伴って生じ得るショックを抑制することができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御用制限トルク設定手段は、前記出力トルクをＴｍ、前記許容トルクをＴｍａｘ、値０〜値１の範囲内で設定された係数をｋ、としたときに、Ｔｍ＋ｋ・（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）により計算される値を前記制御用制限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、係数ｋの値としては、０．５や０．６，０．７，０．８など種々のものを用いることができる。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、内燃機関と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを出力する電力動力入出力手段と、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大電力である入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、を備え、前記許容トルク設定手段は、前記電力動力入出力手段により入出力される電力と前記電動機により入出力される電力との和が前記設定された入出力制限の範囲内となる関係に基づいて前記許容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】
この内燃機関と電力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、前記設定された要求トルク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を設定すると共に前記設定された入出力制限の範囲内で前記設定した目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記電力動力入出力手段を駆動すべき目標駆動状態を設定する目標状態設定手段を備え、前記要求出力トルク設定手段は、前記設定した目標駆動状態で前記電力動力入出力手段を駆動したときに前記駆動軸に前記設定された要求トルクが出力されるよう前記電動機から出力すべきトルクを前記要求出力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。また、前記電力動力入出力手段は、トルクを出力する発電機と、前記駆動軸と前記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、を備える手段であるものとすることもできる。
【００１１】
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、前記駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクを設定する許容トルク設定手段と、前記電動機から出力している出力トルクと前記設定された許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定する制御用制限トルク設定手段と、前記設定された要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する要求出力トルク設定手段と、前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲内となるときには前記設定された要求出力トルクを前記電動機から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲外となるときには前記設定された要求出力トルクを前記設定された制御用制限トルクで制限したトルクを前記目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、前記設定された目標トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機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。
【００１２】
この本発明の車両は、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、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変するのを抑制することができる効果や電動機から出力されるトルクの時間変化が急変することに伴って生じ得るショック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。
【００１３】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、前記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）前記電動機から出力している出力トルクと前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定すると共に前記駆動軸に供給される要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定し、
（ｂ）前記設定した要求出力トルクが前記許容トルクの範囲内となるときには前記設定した要求出力トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御し、前記設定した要求出力トルクが前記許容トルクの範囲外となるときには前記設定した要求出力トルクを前記設定した制御用制限トルクで制限したトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する、
ことを特徴とする。
【００１４】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、電動機から出力している出力トルクと電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクとに基づいて出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定すると共に駆動軸に供給される要求トルクに基づいて電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する。そして、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲内となるときには要求出力トルクが電動機から出力されるよう電動機を制御し、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには要求出力トルクを設定した制御用制限トルクで制限したトルクが電動機から出力されるよう電動機を制御する。即ち、設定した要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには、電動機から出力している出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で設定した制御用制限トルクにより要求出力トルクを制限したトルクが出力されるよう電動機を制御するのである。この場合、電動機から出力されるトルクは許容トルクに向けて徐々に近づくことになるから、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変するのを抑制することができ、電動機から出力されるトルクの時間変化が急変することに伴って生じ得るショックを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【実施例】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。さらに、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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としての目標回転数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７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。
【００２８】
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（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＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）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。エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているとき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８に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、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。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
【００２９】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
【００３０】
続いて、式（３）および式（４）を共に満たすモータＭＧ１から出力してもよりトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ１４０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（５）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１５０）。ここで、式（３）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（４）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。
【００３１】
0≦−Tm1/ρ＋Tm2・Gr≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)
【００３２】
そして、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊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更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータ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（６）により計算すると共に（ステップＳ１６０）、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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（７）および式（８）により計算し（ステップＳ１７０）、計算した仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内、即ち、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ以上でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ以下の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。ここで、式（６）は、図８の共線図から容易に導くことができる。
【００３３】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
【００３４】
仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ以上でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ以下の範囲内にあるときには、仮トルクＴｍ２ｔｍｐをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ１９０）、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Ｓ２２０）、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。こうした制御により、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
【００３５】
ステップＳ１８０で仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ以上でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ以下の範囲内にないと判定されたときには、前回このルーチンが実行されたときに設定されたモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（以下、「前回指令Ｔｍ２＊」という。）とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとに基づいて次式（９）および式（１０）により制御用のトルク制限としての制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを計算し（ステップＳ２００）、計算した制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより式（１１）により設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２１０）、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Ｓ２２０）、駆動制御ルーチンを終了する。式（９）および式（１０）中の「ｋｃ」は、値０〜値１の範囲内の係数であり、例えば、０．５や０．６，０．７，０．８などのを用いることができる。式（９）および式（１０）から解るように、制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘは、前回指令Ｔｍ２＊、即ち、現在モータＭＧ２から出力しているトルクとトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値となる。
【００３６】
Tconmin=前回Tm2*+kc・(Tm2min-前回Tm2*) (9)
Tconmax=前回Tm2*+kc・(Tm2max-前回Tm2*) (10)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tconmax),Tconmin) (11)
【００３７】
図１０は、単に仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する比較例におけるトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例と、仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する実施例とにおけるトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例とを示す説明図である。図中、一点鎖線は仮トルクＴｍ２ｔｍｐであり、時間Ｔ１〜Ｔ９は駆動制御ルーチンの実行によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が設定されるタイミングである。比較例は、図示するように、時間Ｔ２に仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍａｘを超えることにより、トルク制限Ｔｍ２ｍａｘがトルク指令Ｔｍ２＊に設定され、時間Ｔ３以降もトルク制限Ｔｍ２ｍａｘがトルク指令Ｔｍ２＊に設定される。このため、時間Ｔ２でトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化が急変することになる。一方、実施例は、時間Ｔ２に仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍａｘを超えると、モータＭＧ２から出力しているトルクとトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍａｘが設定されると共にこの制御用制限Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐが制限されてトルク指令Ｔｍ２＊が設定され、時間Ｔ３以降も毎回同様に制御用制限Ｔｃｏｎｍａｘが設定されると共に設定された制御用制限Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐが制限されてトルク指令Ｔｍ２＊が設定される。このため、トルク指令Ｔｍ２＊は、毎回、前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として設定され、その時間変化は比較例に比して緩やかなものとなる。この結果、比較例に比して、モータＭＧ２からの出力トルクの時間変化の急変を抑制することができ、モータＭＧ２からの出力トルクの時間変化が急変することにより生じ得るショックを抑制することができる。
【００３８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるよう計算された仮トルクＴｍ２ｔｍｐがモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動制御したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔから計算されるトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときには、そのときにモータＭＧ２が出力しているトルクである前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを設定すると共にこの設定した制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、モータＭＧ２のトルク制限を緩やかに行なうことができる。この結果、モータＭＧ２からの出力トルクの時間変化の急変を抑制することができ、モータＭＧ２からの出力トルクの時間変化が急変することにより生じ得るショックを抑制することができる。もとより、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にあるときには、仮トルクＴｍ２ｔｍｐをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定するから、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて計算されたトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときに、前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを設定すると共にこの設定した制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしたが、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて計算されたトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ以外のトルク制限の範囲内にないときに、同様に、前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限との差を係数ｋｃの割合でトルク制限側に近づけた値として制御用制限を設定すると共にこの設定した制御用制限により仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしてもよい。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて計算されたトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ以外のトルク制限としては、例えば、モータＭＧ２の温度による駆動制限などを挙げることができる。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２が出力しているトルクである前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘを設定するものとしたが、係数ｋｃは一定の値とする必要はなく、値０〜値１の間であれば変化する値としも構わない。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、上述した式（３），（４）を満たす範囲内でモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐを制限するトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを求めてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に式（７），（８）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを求めてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定したが、式（３），（４）を満たす範囲内によるトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの制限を受けることなくモータトルクＴｍ１ｔｍｐをそのままモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共にこのトルク指令Ｔｍ１＊を用いて式（７），（８）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを求めてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしても構わない。この他、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や予想モータ回転数Ｎｍ２ｅｓｔを用いてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊Ｔｍ２＊を設定するものであれば、如何なる手法を用いるものとしても構わない。
【００４２】
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。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１１における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１２の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるものとしたが、エンジン２２や動力分配統合機構３０，モータＭＧ１を備えず、モータＭＧ２に相当する単に走行用のモータ（便宜上、モータＭＧ２と称す。）だけを備えるものとしてもよい。この場合、仮トルクＴｍ２ｔｍｐについては次式（１２）に示すように要求トルクＴｒ＊を直接設定し、トルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘについては式（１３），（１４）に示すようにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で直接割ることによって求めればよい。
【００４６】
Tm2tmp=Tr* (12)
Tm2min=Win/Nm2 (13)
Tm2max=Wout/Nm2 (14)
【００４７】
また、こうした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。
【００４８】
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、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、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に要求される要求トルク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「要求トルク設定手段」に相当し、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいてモータＭＧ２から出力してもよい最大トルクとしてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ（許容トルクに相当）を計算する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１７０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「許容トルク設定手段」に相当し、モータＭＧ２が出力しているトルクである前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘ（制御用制限トルクに相当）を設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ２００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「制御用制限トルク設定手段」に相当し、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるよう仮トルクＴｍ２ｔｍｐ（要求出力トルクに相当）を計算する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１６０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「要求出力トルク設定手段」に相当し、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にあるときには、仮トルクＴｍ２ｔｍｐをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（目標トルクに相当）として設定し、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときには、制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（目標トルクに相当）を設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１８０，Ｓ１９０，Ｓ２１０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「目標トルク設定手段」に相当し、トルク指令Ｔｍ２＊を送信する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ２２０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とトルク指令Ｔｍ２＊を受信してモータＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。エンジン２２が「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」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」に相当し、要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊と効率よく運転する動作ライン（所定の制約に相当）とに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転するようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０〜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「目標状態設定手段」に相当し、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」に相当する。また、対ロータ電動機２３０も「電力動力入出力手段」に相当する。
【００４９】
ここで、「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、駆動軸にトルクを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。「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、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。「要求トルク設定手段」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トルク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。「許容トルク設定手段」としては、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいてモータＭＧ２から出力してもよい最大トルクとしてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ（許容トルクに相当）を計算するものに限定されるものではなく、モータＭＧ２の温度に基づく駆動制限によりトルク制限を設定するものとしたり、エンジン２２や動力分配統合機構３０，モータＭＧ１を備えず、モータＭＧ２に相当する単に走行用のモータだけを備えるものにあってはバッテリの入出力制限をモータの回転数で直接割ることによって求めるものとするなど、電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルク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。「制御用制限トルク設定手段」としては、モータＭＧ２が出力しているトルクである前回指令Ｔｍ２＊とトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘとの差を係数ｋｃの割合でトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ側に近づけた値として制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘ（制御用制限トルクに相当）を設定するものに限定されるものではなく、電動機から出力している出力トルクと許容トルクとに基づいて出力トルクより大きく許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルク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。「要求出力トルク設定手段」としては、エンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊で運転するよう設定されたトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動制御したときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるよう仮トルクＴｍ２ｔｍｐ（要求出力トルクに相当）を計算するものに限定されるものではなく、エンジン２２や動力分配統合機構３０，モータＭＧ１を備えず、モータＭＧ２に相当する単に走行用のモータだけを備えるものにあっては要求トルクＴｒ＊をそのまま仮トルクＴｍ２ｔｍｐとして設定するものとするなど、要求トルクに基づいて電動機から出力が要求される要求出力トルク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。「目標トルク設定手段」としては、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にあるときには仮トルクＴｍ２ｔｍｐをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（目標トルクに相当）として設定し、仮トルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの範囲内にないときには制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘにより仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（目標トルクに相当）を設定するものに限定されるものではなく、要求出力トルクが許容トルクの範囲内となるときには要求出力トルクを電動機から出力すべき目標トルクとして設定し、要求出力トルクが許容トルクの範囲外となるときには要求出力トルクを制御用制限トルクで制限したトルクを目標トルクとして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、トルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、目標トルクが電動機から出力されるよう電動機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。「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。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って駆動軸と出力軸とにトルクを出力するもの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してもよい最大許容電力である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。「目標状態設定手段」としては、要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊と効率よく運転する動作ライン（所定の制約に相当）とに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転するようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定するものに限定されるものではなく、要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊と最も大きなトルクを出力する動作ラインとに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転するようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定するものとしたり、要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊と騒音を回避しながら比較的効率よく運転する動作ラインとに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転するようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定するものとしたりするなど、要求トルクと所定の制約とに基づいて内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとを設定すると共に蓄電手段の入出力制限の範囲内で目標回転数で内燃機関が運転されるよう電力動力入出力手段を駆動すべき目標駆動状態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。「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、トルクを出力するものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「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。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。
【００５０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、動力出力装置および車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【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】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６】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】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示す説明図である。
【図８】エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているとき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の一例を示す説明図である。
【図９】トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定する様子を説明する説明図である。
【図１０】仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する比較例におけるトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例と、仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制御用制限Ｔｃｏｎｍｉｎ，Ｔｃｏｎｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する実施例とにおけるトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例とを示す説明図である。
【図１１】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１２】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】
【００５３】
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）、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、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、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、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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクを設定する許容トルク設定手段と、
前記電動機から出力している出力トルクと前記設定された許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定する制御用制限トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する要求出力トルク設定手段と、
前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲内となるときには前記設定された要求出力トルクを前記電動機から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲外となるときには前記設定された要求出力トルクを前記設定された制御用制限トルクで制限したトルクを前記目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
前記設定された目標トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記制御用制限トルク設定手段は、前記出力トルクをＴｍ、前記許容トルクをＴｍａｘ、値０〜値１の範囲内で設定された係数をｋ、としたときに、Ｔｍ＋ｋ・（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）により計算される値を前記制御用制限トルクとして設定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを出力する電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大電力である入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
を備え、
前記許容トルク設定手段は、前記電力動力入出力手段により入出力される電力と前記電動機により入出力される電力との和が前記設定された入出力制限の範囲内となる関係に基づいて前記許容トルクを設定する手段である、
動力出力装置。
【請求項４】
請求項３記載の動力出力装置であって、
前記設定された要求トルク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を設定すると共に前記設定された入出力制限の範囲内で前記設定した目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記電力動力入出力手段を駆動すべき目標駆動状態を設定する目標状態設定手段を備え、
前記要求出力トルク設定手段は、前記設定した目標駆動状態で前記電力動力入出力手段を駆動したときに前記駆動軸に前記設定された要求トルクが出力されるよう前記電動機から出力すべきトルクを前記要求出力トルクとして設定する手段である、
動力出力装置。
【請求項５】
前記電力動力入出力手段は、トルクを出力する発電機と、前記駆動軸と前記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、を備える手段である請求項３または４記載の動力出力装置。
【請求項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。
【請求項７】
駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、前記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）前記電動機から出力している出力トルクと前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定すると共に前記駆動軸に供給される要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定し、
（ｂ）前記設定した要求出力トルクが前記許容トルクの範囲内となるときには前記設定した要求出力トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御し、前記設定した要求出力トルクが前記許容トルクの範囲外となるときには前記設定した要求出力トルクを前記設定した制御用制限トルクで制限したトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する、
ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
【請求項１】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクを設定する許容トルク設定手段と、
前記電動機から出力している出力トルクと前記設定された許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定する制御用制限トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定する要求出力トルク設定手段と、
前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲内となるときには前記設定された要求出力トルクを前記電動機から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定された要求出力トルクが前記設定された許容トルクの範囲外となるときには前記設定された要求出力トルクを前記設定された制御用制限トルクで制限したトルクを前記目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
前記設定された目標トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記制御用制限トルク設定手段は、前記出力トルクをＴｍ、前記許容トルクをＴｍａｘ、値０〜値１の範囲内で設定された係数をｋ、としたときに、Ｔｍ＋ｋ・（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）により計算される値を前記制御用制限トルクとして設定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを出力する電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大電力である入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
を備え、
前記許容トルク設定手段は、前記電力動力入出力手段により入出力される電力と前記電動機により入出力される電力との和が前記設定された入出力制限の範囲内となる関係に基づいて前記許容トルクを設定する手段である、
動力出力装置。
【請求項４】
請求項３記載の動力出力装置であって、
前記設定された要求トルク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を設定すると共に前記設定された入出力制限の範囲内で前記設定した目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記電力動力入出力手段を駆動すべき目標駆動状態を設定する目標状態設定手段を備え、
前記要求出力トルク設定手段は、前記設定した目標駆動状態で前記電力動力入出力手段を駆動したときに前記駆動軸に前記設定された要求トルクが出力されるよう前記電動機から出力すべきトルクを前記要求出力トルクとして設定する手段である、
動力出力装置。
【請求項５】
前記電力動力入出力手段は、トルクを出力する発電機と、前記駆動軸と前記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、を備える手段である請求項３または４記載の動力出力装置。
【請求項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。
【請求項７】
駆動軸にトルクを出力可能な電動機と、前記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）前記電動機から出力している出力トルクと前記電動機から出力してもよい最大トルクである許容トルクとに基づいて該出力トルクより大きく前記許容トルクより小さい範囲で制御用制限トルクを設定すると共に前記駆動軸に供給される要求トルクに基づいて前記電動機から出力が要求される要求出力トルクを設定し、
（ｂ）前記設定した要求出力トルクが前記許容トルクの範囲内となるときには前記設定した要求出力トルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御し、前記設定した要求出力トルクが前記許容トルクの範囲外となるときには前記設定した要求出力トルクを前記設定した制御用制限トルクで制限したトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する、
ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２４７０９８（Ｐ２００８−２４７０９８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８８５１６（Ｐ２００７−８８５１６）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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