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JP3050138B2 - 動力出力装置およびその制御方法 - Google Patents
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JP3050138B2 - 動力出力装置およびその制御方法 - Google Patents

動力出力装置およびその制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力出力装置およ
びその制御方法に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力
する動力出力装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の動力出力装置としては、
内燃機関と、３軸式動力入出力手段の一例であるプラネ
タリギヤと、動力の入出力可能な２つの電動機（第１の
電動機と第２の電動機）と、２つの電動機から入出力さ
れる動力に必要な電気エネルギの受給を行なうバッテリ
と、内燃機関および２つ電動機を制御する制御装置とか
らなるものが提案されている（たとえば、ドイツ連邦共
和国公開公報ＤＥ４１２４４７９Ａ１等）。この動力出
力装置は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトと
プラネタリギヤのサンギヤに結合されたサンギヤ軸とを
ワンウェイクラッチを介して接続し、プラネタリギヤの
プラネタリキャリアに結合されたキャリア軸と駆動輪と
をディファレンシャルギヤを介して接続している。サン
ギヤ軸には第２の電動機のロータが取り付けられてお
り、第２の電動機からサンギヤ軸に動力の入出力ができ
るようになっている。プラネタリギヤのリングギヤに結
合されたリングギヤ軸には第１の電動機のロータが取り
付けられており、第１の電動機からリングギヤ軸に動力
の入出力ができるようになっている。また、この装置に
は、サンギヤ軸とリングギヤ軸とを結合することにより
プラネタリギヤに結合された３軸（サンギヤ軸，リング
ギヤ軸，キャリア軸）を一体の一軸とするクラッチが設
けられている。
【０００３】この動力出力装置は、内燃機関から出力さ
れた動力を第２の電動機から入出力される動力で増減し
てプラネタリギヤに入力し、第１の電動機によりリング
ギヤに反力を与えることによりキャリア軸に動力を出力
して駆動輪を駆動する。そして、駆動輪に制動力を与え
るときには、クラッチを係合させてプラネタリギヤの３
軸を一体のものとし、第１の電動機と第２の電動機とを
発電機として動作させることによって行なう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この動
力出力装置では、バッテリが満充電のときには、第１の
電動機と第２の電動機とを発電機として動作させて駆動
輪に制動力を出力することができないという問題があっ
た。また、この装置では、クランクシャフトとサンギヤ
軸とをワンウェイクラッチを介して接続しているから、
サンギヤ軸からクランクシャフトに内燃機関を回転させ
るトルクを伝達することができず、いわゆるエンジンブ
レーキを用いて駆動輪に制動力を出力することができな
いといった問題もあった。さらに、サンギヤ軸とリング
ギヤ軸とを結合するクラッチの動作を確保するために油
圧回路やアクチュエータ等の機器も必要となり、装置全
体が複雑かつ大型化するといった問題もあった。
【０００５】本発明の動力出力装置およびその制御方法
は、電動機により動力の入出力が制御される３軸式動力
入出力手段を介して原動機から出力される動力を駆動軸
に出力する動力出力装置において、電動機を制御するこ
とにより原動機によって消費されるエネルギを制動力と
して駆動軸に出力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は、こうした
装置が備える蓄電手段の蓄電状態に応じて蓄電状態への
蓄電を伴いながら、または蓄電手段からの放電を伴いな
がら、あるいは蓄電手段の蓄放電を伴わずに制動力を駆
動軸に出力することを目的の一つとする。さらに、本発
明の動力出力装置およびその制御方法は、装置全体の簡
易化および小型化を目的の一つとする。
【０００６】本発明の動力出力装置およびその制御方法
は、これらの目的の少なくとも一部を達成するために以
下の手段を採った。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の動力出力装置は、駆動軸に動力を出力する動力出
力装置であって、出力軸を有する原動機と、回転軸を有
し、該回転軸に動力を入出力する電動機と、前記駆動軸
と前記出力軸と前記回転軸とに各々結合される３軸を有
し、該３軸のうちいずれか２軸へ動力が入出力されたと
き、該入出力された動力に基づいて定まる動力を残余の
１軸へ入出力する３軸式動力入出力手段と、前記電動機
により入出力される動力に必要な電気エネルギの受給を
行なう蓄電手段と、前記駆動軸に制動力が作用するよう
前記原動機および前記電動機を制御する制動制御手段と
を備え、前記制動制御手段は、制動中の前記原動機の目
標回転数を設定し、該目標回転数を実現するよう前記電
動機の運転を制御する手段であることを要旨とする。
【０００８】この本発明の動力出力装置は、駆動軸と原
動機の出力軸と電動機の回転軸とに各々結合される３軸
を有する３軸式動力入出力手段が、この３軸のうちいず
れか２軸へ動力が入出力されたときに、入出力された動
力に基づいて定まる動力を残余の１軸へ入出力する。蓄
電手段は、必要に応じて、電動機により入出力される動
力に必要な電気エネルギの受給を行なう。制動制御手段
は、駆動軸に制動力が作用するよう原動機および電動機
を制御する。
【０００９】こうした本発明の動力出力装置によれば、
原動機と電動機とを制御するにより原動機の出力軸と電
動機の回転軸と入出力される動力が３軸式動力入出力手
段を介して駆動軸に作用するから、原動機と電動機とに
より駆動軸に制動力を出力することができる。
【００１０】こうした本発明の動力出力装置において、
前記制動制御手段は、前記電動機を回生制御することに
より前記駆動軸に制動力を作用させる手段であるものと
したり、前記電動機を力行制御することにより前記駆動
軸に制動力を作用させる手段であるものとしたりするこ
とができる。こうすれば、蓄電手段に蓄電したり、蓄電
手段から放電したりしながら、駆動軸に制動力を出力す
ることができる。
【００１１】また、本発明の動力出力装置において、前
記制動制御手段は、前記原動機をモータリングするよう
前記電動機を制御する手段であるものとすることができ
る。こうすれば、原動機をモータリングする際のエネル
ギを制動力として駆動軸に出力することができる。
【００１２】さらに、本発明の動力出力装置において、
前記制動制御手段は、前記電動機をロック状態とする手
段であるものとすることもできる。こうすれば、いわゆ
るエンジンブレーキにより制動力を駆動軸に出力するこ
とができる。
【００１３】本発明の動力出力装置において、前記電動
機は第１の電動機であり、前記駆動軸に動力を入出力す
る第２の電動機を備え、前記蓄電手段は、前記第２の電
動機により入出力される動力に必要な電気エネルギの受
給を行なう手段であり、前記制動制御手段は、該駆動軸
に制動力が作用する条件の下で、さらに前記第２の電動
機をも制御する手段であるものとすることもできる。
【００１４】こうすれば、原動機と第１の電動機とによ
り駆動軸に制動力を出力する他に、第２の電動機からも
駆動軸に制動力を出力することができる。
【００１５】この駆動軸に動力を入出力する第２の電動
機を備える本発明の動力出力装置において、前記蓄電手
段の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段を備え、前記
制動制御手段は前記蓄電状態検出手段により検出される
蓄電状態に基づいて前記原動機，前記第１の電動機およ
び前記第２の電動機を制御する手段であるものとするこ
ともできる。こうすれば、蓄電手段の蓄電状態を所望の
蓄電状態にすることができる。
【００１６】この駆動軸に動力を入出力する第２の電動
機と蓄電状態検出手段とを備える本発明の動力出力装置
において、前記制動制御手段は、前記蓄電状態検出手段
により検出される蓄電状態が、更なる充電が不要である
状態として設定された所定範囲内となるよう制御する手
段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手
段の蓄電状態を常に所定範囲内の状態にすることができ
る。
【００１７】また、駆動軸に動力を入出力する第２の電
動機を備える本発明の動力出力装置において、前記制動
制御手段は、前記第２の電動機により前記駆動軸に制動
力が作用するよう該第２の電動機を制御すると共に、前
記第１の電動機から入出力される動力が値０となるよう
該第１の電動機を制御する手段であるものとすることも
できる。こうすれば、３軸式動力入出力手段は第１の電
動機および原動機により消費されるエネルギが最小の状
態に落ち着くから、第２の電動機により回生できるエネ
ルギを最大にすることができる。
【００１８】あるいは、駆動軸に動力を入出力する第２
の電動機を備える本発明の動力出力装置において、前記
制動制御手段は、前記第２の電動機により前記駆動軸に
制動力が作用するよう該第２の電動機を制御すると共
に、制動中の前記原動機の目標回転数を設定し、該目標
回転数で前記原動機が回転するよう前記第１の電動機を
制御する手段であるものとすることもできる。こうすれ
ば、制動時にも原動機を所望の状態にすることができ
る。
【００１９】この原動機の運転状態を所定の運転状態に
する本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の運転
状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出
手段により検出された前記駆動軸の運転状態に基づいて
前記原動機の目標回転数を設定する制動時運転状態設定
手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、
原動機の運転状態を駆動軸の運転状態に応じたものとす
ることができる。なお、前記制動時運転状態設定手段
は、制動時における駆動軸の目標トルクと回転数の積に
基づいて、前記原動機の出力軸の目標回転数および目標
トルクを設定する手段であるものとすることもできる。
【００２０】さらに、駆動軸に動力を入出力する第２の
電動機を備える本発明の動力出力装置において、前記制
動制御手段は、前記原動機をモータリングするよう前記
第１の電動機を制御する手段であるものとすることもで
きる。こうすれば、原動機をモータリングする際のエネ
ルギを制動力として駆動軸に出力することができる。
【００２１】また、駆動軸に動力を入出力する第２の電
動機を備える本発明の動力出力装置において、前記制動
制御手段は、前記第２の電動機により回生される電気エ
ネルギと前記電動機により消費される電気エネルギとが
等しくなるよう前記第２の電動機と前記第１の電動機と
を制御する手段であるものとすることもできる。こうす
れば、蓄電手段の蓄電状態の如何に拘わらず駆動軸に制
動力を出力することができる。
【００２２】また、本発明の動力出力装置において、前
記電動機は第１の電動機であり、前記原動機の出力軸に
動力を入出力する第２の電動機を備え、前記蓄電手段
は、前記第２の電動機により入出力される動力に必要な
電気エネルギを供給可能な手段であり、前記制動制御手
段は、該駆動軸に制動力が作用するよう前記原動機，前
記第１の電動機および前記第２の電動機を制御する手段
であるものとすることもできる。
【００２３】こうすれば、原動機と第１の電動機とによ
り駆動軸に制動力を出力する他に、第２の電動機から入
出力される動力を調節することにより駆動軸に制動力を
出力することができる。
【００２４】こうした原動機の出力軸に動力を入出力す
る第２の電動機を備える動力出力装置において、前記蓄
電手段の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段を備え、
前記制動制御手段は、前記蓄電状態検出手段により検出
される蓄電状態に基づいて前記原動機，前記第１の電動
機および前記第２の電動機を制御する手段であるものと
することもできる。こうすれば、蓄電手段の蓄電状態を
所望の蓄電状態にすることができる。
【００２５】この原動機の出力軸に動力を入出力する第
２の電動機と蓄電状態検出手段とを備える本発明の動力
出力装置において、前記制動制御手段は、前記蓄電状態
検出手段により検出される蓄電状態が、更なる充電が不
要である状態として設定された所定範囲内となるよう制
御する手段であるものとすることもできる。こうすれ
ば、蓄電手段の蓄電状態を常に所定範囲内の状態にする
ことができる。
【００２６】また、原動機の出力軸に動力を入出力する
第２の電動機を備える動力出力装置において、前記制動
制御手段は、前記原動機をモータリングするよう前記第
１の電動機を制御すると共に、該原動機の出力軸に制動
力が作用するよう前記第２の電動機を制御する手段であ
るものとすることもできる。こうすれば、より大きな制
動力を駆動軸に出力することができる。
【００２７】さらに、原動機の出力軸に動力を入出力す
る第２の電動機を備える動力出力装置において、前記制
御手段は、前記第２の電動機により回生される電気エネ
ルギと前記電動機により消費される電気エネルギとが等
しくなるよう前記第２の電動機と前記第１の電動機とを
制御する手段であるものとすることもできる。こうすれ
ば、蓄電手段の蓄電状態の如何に拘わらず駆動軸に制動
力を出力することができる。
【００２８】本発明の第１の動力出力装置の制御方法
は、出力軸を有する原動機と、回転軸を有し、該回転軸
に動力を入出力する電動機と、駆動軸と前記出力軸と前
記回転軸とに各々結合される３軸を有し、該３軸のうち
いずれか２軸へ動力が入出力されたとき、該入出力され
た動力に基づいて定まる動力を残余の１軸へ入出力する
３軸式動力入出力手段とを備え、前記駆動軸に動力を出
力する動力出力装置の制御方法であって、制動中の前記
原動機の目標回転数を設定し、該目標回転数を実現する
よう前記電動機の運転を制御することによって、前記駆
動軸に制動力を出力するために前記原動機をモータリン
グすることを要旨とする。
【００２９】この第１の動力出力装置の制御方法によれ
ば、原動機をモータリングする際のエネルギを制動力と
して駆動軸に出力することができる。
【００３０】本発明の第２の動力出力装置の制御方法
は、出力軸を有する原動機と、回転軸を有し、該回転軸
に動力を入出力する第１の電動機と、駆動軸に動力を入
出力する第２の電動機と、前記駆動軸と前記出力軸と前
記回転軸とに各々結合される３軸を有し、該３軸のうち
いずれか２軸へ動力が入出力されたとき、該入出力され
た動力に基づいて定まる動力を残余の１軸へ入出力する
３軸式動力入出力手段とを備え、前記駆動軸に動力を出
力する動力出力装置の制御方法であって、前記第２の電
動機により前記駆動軸に制動力が作用するよう該第２の
電動機を制御すると共に、制動中の前記原動機の目標回
転数を設定し、該目標回転数で前記原動機が回転するよ
う前記第１の電動機を制御することを要旨とする。
【００３１】この第２の動力出力装置の制御方法は、第
２の電動機により制動力を駆動軸に出力することができ
ると共に、原動機を所望の状態にすることができる。
【００３２】本発明の第３の動力出力装置の制御方法
は、出力軸を有する原動機と、回転軸を有し、該回転軸
に動力を入出力する第１の電動機と、駆動軸に動力を入
出力する第２の電動機と、前記駆動軸と前記出力軸と前
記回転軸とに各々結合される３軸を有し、該３軸のうち
いずれか２軸へ動力が入出力されたとき、該入出力され
た動力に基づいて定まる動力を残余の１軸へ入出力する
３軸式動力入出力手段と、前記第１の電動機により入出
力される動力に必要な電気エネルギの受給と、前記第２
の電動機により入出力される動力に必要な電気エネルギ
の受給とを行なう蓄電手段とを備え、前記駆動軸に動力
を出力する動力出力装置の制御方法であって、制動中の
前記原動機の目標回転数を設定し、該目標回転数を実現
するよう前記第１の電動機の運転を制御しつつ、前記蓄
電手段の蓄電状態が、更なる充電が不要である状態とし
て設定された所定範囲内となるよう前記原動機，前記第
１の電動機および前記第２の電動機を制御して前記駆動
軸に制動力を出力することを要旨とする。
【００３３】この第３の動力出力装置の制御方法によれ
ば、原動機，第１の電動機，第２の電動機により駆動軸
に制動力を出力することができると共に、蓄電手段の蓄
電状態を常に所定範囲内にすることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例として
の動力出力装置１１０の概略構成を示す構成図、図２は
実施例の動力出力装置１１０の部分拡大図、図３は実施
例の動力出力装置１１０を組み込んだ車両の概略構成を
示す構成図である。説明の都合上、まず図３を用いて、
車両全体の構成から説明する。
【００３５】図３に示すように、この車両は、ガソリン
を燃料として動力を出力するエンジン１５０を備える。
このエンジン１５０は、吸気系からスロットルバルブ１
６６を介して吸入した空気と燃料噴射弁１５１から噴射
されたガソリンとの混合気を燃焼室１５２に吸入し、こ
の混合気の爆発により押し下げられるピストン１５４の
運動をクランクシャフト１５６の回転運動に変換する。
ここで、スロットルバルブ１６６はアクチュエータ１６
８により開閉駆動される。点火プラグ１６２は、イグナ
イタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導か
れた高電圧によって電気火花を形成し、混合気はその電
気火花によって点火されて爆発燃焼する。
【００３６】このエンジン１５０の運転は、電子制御ユ
ニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０により制御
されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０には、エンジン１５０
の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例え
ば、スロットルバルブ１６６の開度（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１６７、エン
ジン１５０の負荷を検出する吸気管負圧センサ１７２、
エンジン１５０の水温を検出する水温センサ１７４、デ
ィストリビュータ１６０に設けられクランクシャフト１
５６の回転数と回転角度を検出する回転数センサ１７６
及び回転角度センサ１７８などである。なお、ＥＦＩＥ
ＣＵ１７０には、この他、例えばイグニッションキーの
状態ＳＴを検出するスタータスイッチ１７９なども接続
されているが、その他のセンサ，スイッチなどの図示は
省略した。
【００３７】エンジン１５０のクランクシャフト１５６
は、後述するプラネタリギヤ１２０やモータＭＧ１，モ
ータＭＧ２を介して駆動軸１１２を回転軸とする動力伝
達ギヤ１１１に機械的に結合されており、この動力伝達
ギヤ１１１はディファレンシャルギヤ１１４にギヤ結合
されている。したがって、動力出力装置１１０から出力
された動力は、最終的に左右の駆動輪１１６，１１８に
伝達される。モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、制御
装置１８０に電気的に接続されており、この制御装置１
８０によって駆動制御される。制御装置１８０の構成は
後で詳述するが、内部には制御ＣＰＵが備えられてお
り、シフトレバー１８２に設けられたシフトポジション
センサ１８４やアクセルペダル１６４に設けられたアク
セルペダルポジションセンサ１６４ａ，ブレーキペダル
１６５に設けられたブレーキペダルポジションセンサ１
６５ａなども接続されている。また、制御装置１８０
は、上述したＥＦＩＥＣＵ１７０と通信により、種々の
情報をやり取りしている。これらの情報のやり取りを含
む制御については、後述する。
【００３８】図１に示すように、実施例の動力出力装置
１１０は、大きくは、エンジン１５０、エンジン１５０
のクランクシャフト１５６にプラネタリキャリア１２４
が機械的に結合されたプラネタリギヤ１２０、プラネタ
リギヤ１２０のサンギヤ１２１に結合されたモータＭＧ
１、プラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２２に結合さ
れたモータＭＧ２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制
御する制御装置１８０から構成されている。
【００３９】プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ
１，ＭＧ２の構成について、図２により説明する。プラ
ネタリギヤ１２０は、クランクシャフト１５６に軸中心
を貫通された中空のサンギヤ軸１２５に結合されたサン
ギヤ１２１と、クランクシャフト１５６と同軸のリング
ギヤ軸１２６に結合されたリングギヤ１２２と、サンギ
ヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ
１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリ
ピニオンギヤ１２３と、クランクシャフト１５６の端部
に結合され各プラネタリピニオンギヤ１２３の回転軸を
軸支するプラネタリキャリア１２４とから構成されてい
る。このプラネタリギヤ１２０では、サンギヤ１２１，
リングギヤ１２２およびプラネタリキャリア１２４にそ
れぞれ結合されたサンギヤ軸１２５，リングギヤ軸１２
６およびクランクシャフト１５６の３軸が動力の入出力
軸とされ、３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力
が決定されると、残余の１軸に入出力される動力は決定
された２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。な
お、このプラネタリギヤ１２０の３軸への動力の入出力
についての詳細は後述する。
【００４０】リングギヤ１２２には、動力の取り出し用
の動力取出ギヤ１２８が結合されている。この動力取出
ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力伝達ギ
ヤ１１１に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力
伝達ギヤ１１１との間で動力の伝達がなされる。
【００４１】モータＭＧ１は、同期電動発電機として構
成され、外周面に複数個の永久磁石１３５を有するロー
タ１３２と、回転磁界を形成する三相コイル１３４が巻
回されたステータ１３３とを備える。ロータ１３２は、
プラネタリギヤ１２０のサンギヤ１２１に結合されたサ
ンギヤ軸１２５に結合されている。ステータ１３３は、
無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケ
ース１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、永
久磁石１３５による磁界と三相コイル１３４によって形
成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆
動する電動機として動作し、永久磁石１３５による磁界
とロータ１３２の回転との相互作用により三相コイル１
３４の両端に起電力を生じさせる発電機として動作す
る。なお、サンギヤ軸１２５には、その回転角度θｓを
検出するレゾルバ１３９が設けられている。
【００４２】モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同
期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁
石１４５を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する
三相コイル１４４が巻回されたステータ１４３とを備え
る。ロータ１４２は、プラネタリギヤ１２０のリングギ
ヤ１２２に結合されたリングギヤ軸１２６に結合されて
おり、ステータ１４３はケース１１９に固定されてい
る。モータＭＧ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板
の薄板を積層して形成されている。このモータＭＧ２も
モータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動
作する。なお、リングギヤ軸１２６には、その回転角度
θｒを検出するレゾルバ１４９が設けられている。
【００４３】次に、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御す
る制御装置１８０について説明する。図１に示すよう
に、制御装置１８０は、モータＭＧ１を駆動する第１の
駆動回路１９１、モータＭＧ２を駆動する第２の駆動回
路１９２、両駆動回路１９１，１９２を制御する制御Ｃ
ＰＵ１９０、二次電池であるバッテリ１９４から構成さ
れている。制御ＣＰＵ１９０は、１チップマイクロプロ
セッサであり、内部に、ワーク用のＲＡＭ１９０ａ、処
理プログラムを記憶したＲＯＭ１９０ｂ、入出力ポート
（図示せず）およびＥＦＩＥＣＵ１７０と通信を行なう
シリアル通信ポート（図示せず）を備える。この制御Ｃ
ＰＵ１９０には、レゾルバ１３９からのサンギヤ軸１２
５の回転角度θｓ、レゾルバ１４９からのリングギヤ軸
１２６の回転角度θｒ、アクセルペダルポジションセン
サ１６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセル
ペダルの踏込量）ＡＰ、ブレーキペダルポジションセン
サ１６５ａからのブレーキペダルポジション（ブレーキ
ペダルの踏込量）ＢＰ、シフトポジションセンサ１８４
からのシフトポジションＳＰ、第１の駆動回路１９１に
設けられた２つの電流検出器１９５，１９６からの電流
値Ｉｕ１，Ｉｖ２、第２の駆動回路１９２に設けられた
２つの電流検出器１９７，１９８からの電流値Ｉｕ２，
Ｉｖ２、バッテリ１９４の残容量を検出する残容量検出
器１９９からの残容量ＢRMなどが、入力ポートを介して
入力されている。なお、残容量検出器１９９は、バッテ
リ１９４の電解液の比重またはバッテリ１９４の全体の
重量を測定して残容量を検出するものや、充電・放電の
電流値と時間を演算して残容量を検出するものや、バッ
テリの端子間を瞬間的にショートさせて電流を流し内部
抵抗を測ることにより残容量を検出するものなどが知ら
れている。
【００４４】また、制御ＣＰＵ１９０からは、第１の駆
動回路１９１に設けられたスイッチング素子である６個
のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を駆動する制御信号
ＳＷ１と、第２の駆動回路１９２に設けられたスイッチ
ング素子としての６個のトランジスタＴｒ１１ないしＴ
ｒ１６を駆動する制御信号ＳＷ２とが出力されている。
第１の駆動回路１９１内の６個のトランジスタＴｒ１な
いしＴｒ６は、トランジスタインバータを構成してお
り、それぞれ、一対の電源ラインＬ１，Ｌ２に対してソ
ース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置され、
その接続点に、モータＭＧ１の三相コイル（ＵＶＷ）３
４の各々が接続されている。電源ラインＬ１，Ｌ２は、
バッテリ１９４のプラス側とマイナス側に、それぞれ接
続されているから、制御ＣＰＵ１９０により対をなすト
ランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオン時間の割合を制御
信号ＳＷ１により順次制御し、三相コイル１３４の各コ
イルに流れる電流を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦
波にすると、三相コイル１３４により、回転磁界が形成
される。
【００４５】他方、第２の駆動回路１９２の６個のトラ
ンジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６も、トランジスタイン
バータを構成しており、それぞれ、第１の駆動回路１９
１と同様に配置されていて、対をなすトランジスタの接
続点は、モータＭＧ２の三相コイル１４４の各々に接続
されている。したがって、制御ＣＰＵ１９０により対を
なすトランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオン時間を
制御信号ＳＷ２により順次制御し、各コイル１４４に流
れる電流を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にする
と、三相コイル１４４により、回転磁界が形成される。
【００４６】以上構成を説明した実施例の動力出力装置
１１０の動作について説明する。実施例の動力出力装置
１１０の動作原理、特にトルク変換の原理は以下の通り
である。エンジン１５０を回転数Ｎｅ，トルクＴｅの運
転ポイントＰ１で運転し、このエンジン１５０から出力
されるエネルギＰｅと同一のエネルギであるが異なる回
転数Ｎｒ，トルクＴｒの運転ポイントＰ２でリングギヤ
軸１２６を運転する場合、すなわち、エンジン１５０か
ら出力される動力をトルク変換してリングギヤ軸１２６
に作用させる場合について考える。この時のエンジン１
５０とリングギヤ軸１２６の回転数およびトルクの関係
を図４に示す。
【００４７】プラネタリギヤ１２０の３軸（サンギヤ軸
１２５，リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア
１２４（クランクシャフト１５６））における回転数や
トルクの関係は、機構学の教えるところによれば、図５
および図６に例示する共線図と呼ばれる図として表わす
ことができ、幾何学的に解くことができる。なお、プラ
ネタリギヤ１２０における３軸の回転数やトルクの関係
は、上述の共線図を用いなくても各軸のエネルギを計算
することなどにより数式的に解析することもできる。本
実施例では説明の容易のため共線図を用いて説明する。
【００４８】図５における縦軸は３軸の回転数軸であ
り、横軸は３軸の座標軸の位置の比を表わす。すなわ
ち、サンギヤ軸１２５とリングギヤ軸１２６の座標軸
Ｓ，Ｒを両端にとったとき、プラネタリキャリア１２４
の座標軸Ｃは、軸Ｓと軸Ｒを１：ρに内分する軸として
定められる。ここで、ρは、リングギヤ１２２の歯数に
対するサンギヤ１２１の歯数の比であり、次式（１）で
表わされる。
【００４９】
【数１】
【００５０】いま、エンジン１５０が回転数Ｎｅで運転
されており、リングギヤ軸１２６が回転数Ｎｒで運転さ
れている場合を考えているから、エンジン１５０のクラ
ンクシャフト１５６が結合されているプラネタリキャリ
ア１２４の座標軸Ｃにエンジン１５０の回転数Ｎｅを、
リングギヤ軸１２６の座標軸Ｒに回転数Ｎｒをプロット
することができる。この両点を通る直線を描けば、この
直線と座標軸Ｓとの交点で表わされる回転数としてサン
ギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを求めることができる。以
下、この直線を動作共線と呼ぶ。なお、回転数Ｎｓは、
回転数Ｎｅと回転数Ｎｒとを用いて比例計算式（次式
（２））により求めることができる。このようにプラネ
タリギヤ１２０では、サンギヤ１２１，リングギヤ１２
２およびプラネタリキャリア１２４のうちいずれか２つ
の回転を決定すると、残余の１つの回転は、決定した２
つの回転に基づいて決定される。
【００５１】
【数２】
【００５２】次に、描かれた動作共線に、エンジン１５
０のトルクＴｅをプラネタリキャリア１２４の座標軸Ｃ
を作用線として図中下から上に作用させる。このとき動
作共線は、トルクに対してはベクトルとしての力を作用
させたときの剛体として取り扱うことができるから、座
標軸Ｃ上に作用させたトルクＴｅは、平行な２つの異な
る作用線への力の分離の手法により、座標軸Ｓ上のトル
クＴｅｓと座標軸Ｒ上のトルクＴｅｒとに分離すること
ができる。このときトルクＴｅｓおよびＴｅｒの大きさ
は、次式（３）および（４）によって表わされる。
【００５３】
【数３】
【００５４】動作共線がこの状態で安定であるために
は、動作共線の力の釣り合いをとればよい。すなわち、
座標軸Ｓ上には、トルクＴｅｓと大きさが同じで向きが
反対のトルクＴｍ１を作用させ、座標軸Ｒ上には、リン
グギヤ軸１２６に出力するトルクＴｒと同じ大きさで向
きが反対のトルクとトルクＴｅｒとの合力に対し大きさ
が同じで向きが反対のトルクＴｍ２を作用させるのであ
る。このトルクＴｍ１はモータＭＧ１により、トルクＴ
ｍ２はモータＭＧ２により作用させることができる。こ
のとき、モータＭＧ１では回転の方向と逆向きにトルク
を作用させるから、モータＭＧ１は発電機として動作す
ることになり、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わ
される電気エネルギＰｍ１をサンギヤ軸１２５から回生
する。モータＭＧ２では、回転の方向とトルクの方向と
が同じであるから、モータＭＧ２は電動機として動作
し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気
エネルギＰｍ２を動力としてリングギヤ軸１２６に出力
する。
【００５５】ここで、電気エネルギＰｍ１と電気エネル
ギＰｍ２とを等しくすれば、モータＭＧ２で消費する電
力のすべてをモータＭＧ１により回生して賄うことがで
きる。このためには、入力されたエネルギのすべてを出
力するものとすればよいから、エンジン１５０から出力
されるエネルギＰｅとリングギヤ軸１２６に出力される
エネルギＰｒとを等しくすればよい。すなわち、トルク
Ｔｅと回転数Ｎｅとの積で表わされるエネルギＰｅと、
トルクＴｒと回転数Ｎｒとの積で表わされるエネルギＰ
ｒとを等しくするのである。図４に照らせば、運転ポイ
ントＰ１で運転されているエンジン１５０から出力され
るトルクＴｅと回転数Ｎｅとで表わされる動力を、トル
ク変換して、同一のエネルギでトルクＴｒと回転数Ｎｒ
とで表わされる動力としてリングギヤ軸１２６に出力す
るのである。前述したように、リングギヤ軸１２６に出
力された動力は、動力取出ギヤ１２８および動力伝達ギ
ヤ１１１により駆動軸１１２に伝達され、ディファレン
シャルギヤ１１４を介して駆動輪１１６，１１８に伝達
される。したがって、リングギヤ軸１２６に出力される
動力と駆動輪１１６，１１８に伝達される動力とにはリ
ニアな関係が成立するから、駆動輪１１６，１１８に伝
達される動力は、リングギヤ軸１２６に出力される動力
を制御することにより制御することができる。
【００５６】図５に示す共線図ではサンギヤ軸１２５の
回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとによっては、図
６に示す共線図のように負となる場合もある。このとき
には、モータＭＧ１では、回転の方向とトルクの作用す
る方向とが同じになるから、モータＭＧ１は電動機とし
て動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされ
る電気エネルギＰｍ１を消費する。一方、モータＭＧ２
では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆になる
から、モータＭＧ２は発電機として動作し、トルクＴｍ
２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギＰｍ２
をリングギヤ軸１２６から回生することになる。この場
合、モータＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１とモー
タＭＧ２で回生する電気エネルギＰｍ２とを等しくすれ
ば、モータＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１をモー
タＭＧ２で丁度賄うことができる。
【００５７】以上、実施例の動力出力装置１１０におけ
る基本的なトルク変換について説明したが、実施例の動
力出力装置１１０は、こうしたエンジン１５０から出力
される動力のすべてをトルク変換してリングギヤ軸１２
６に出力する動作の他に、エンジン１５０から出力され
る動力（トルクＴｅと回転数Ｎｅとの積）と、モータＭ
Ｇ１により回生または消費される電気エネルギＰｍ１
と、モータＭＧ２により消費または回生される電気エネ
ルギＰｍ２とを調節することにより、余剰の電気エネル
ギを見い出してバッテリ１９４を放電する動作とした
り、不足する電気エネルギをバッテリ１９４に蓄えられ
た電力により補う動作など種々の動作とすることもでき
る。
【００５８】なお、以上の動作原理では、プラネタリギ
ヤ１２０やモータＭＧ１，モータＭＧ２，トランジスタ
Ｔｒ１ないしＴｒ１６などによる動力の変換効率を値１
（１００％）として説明した。実際には、値１未満であ
るから、エンジン１５０から出力されるエネルギＰｅを
リングギヤ軸１２６に出力するエネルギＰｒより若干大
きな値とするか、逆にリングギヤ軸１２６に出力するエ
ネルギＰｒをエンジン１５０から出力されるエネルギＰ
ｅより若干小さな値とする必要がある。例えば、エンジ
ン１５０から出力されるエネルギＰｅを、リングギヤ軸
１２６に出力されるエネルギＰｒに変換効率の逆数を乗
じて算出される値とすればよい。また、モータＭＧ２の
トルクＴｍ２を、図５の共線図の状態ではモータＭＧ１
により回生される電力に両モータの効率を乗じたものか
ら算出される値とし、図６の共線図の状態ではモータＭ
Ｇ１により消費される電力を両モータの効率で割ったも
のから算出すればよい。なお、プラネタリギヤ１２０で
は機械摩擦などにより熱としてエネルギを損失するが、
その損失量は全体量からみれば極めて少なく、モータＭ
Ｇ１，ＭＧ２に用いた同期電動機の効率は値１に極めて
近い。また、トランジスタＴｒ１ないしＴｒ１６のオン
抵抗もＧＴＯなど極めて小さいものが知られている。し
たがって、動力の変換効率は値１に近いものとなるか
ら、以下の説明でも、説明の容易のため、明示しない限
り値１（１００％）として取り扱う。
【００５９】次に、こうしたトルク変換によりエンジン
１５０から出力された動力がリングギヤ軸１２６に出力
されて走行状態にある車両の制動について説明する。制
動は、モータＭＧ１およびエンジン１５０による制動
と、モータＭＧ２による制動と、モータＭＧ１，モータ
ＭＧ２およびエンジン１５０による制動とがある。この
うちモータＭＧ２による制動は、モータＭＧ２を発電機
として動作させて、駆動輪１１６の回転がリニアに伝達
されるリングギヤ軸１２６の回転エネルギ（運動エネル
ギ）を電気エネルギとして取り出し、バッテリ１９４に
蓄えるものである。こうしたモータＭＧ２による制動は
周知であるから、これ以上の説明は省略する。以下に、
まずモータＭＧ１およびエンジン１５０による制動につ
いて説明し、その後モータＭＧ１，モータＭＧ２および
エンジン１５０による制動について説明する。なお、モ
ータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０による
制動は、以下に説明するモータＭＧ１およびエンジン１
５０による制動と上述のモータＭＧ２による制動とを組
み合わせたものである。
【００６０】モータＭＧ１およびエンジン１５０による
制動は、モータＭＧ１でプラネタリギヤ１２０を介して
燃料噴射が停止されているエンジン１５０をモータリン
グすることにより、モータリングされるエンジン１５０
のピストンの摩擦や圧縮等に要するエネルギをトルク変
換してリングギヤ軸１２６に制動力として作用させるも
のである。
【００６１】いま、図５および図６の共線図の状態にあ
る動力出力装置１１０のモータＭＧ１のトルクＴｍ１と
モータＭＧ２のＴｍ２とを共に値０とすると共にエンジ
ン１５０の運転（燃料噴射）を停止すると、動作共線
は、エンジン１５０を空回りさせるのに必要なエネルギ
とモータＭＧ１を空回りさせるのに必要なエネルギの和
の最も小さい状態に落ち着く。実施例の動力出力装置１
１０では、エンジン１５０は４サイクルのガソリンエン
ジンを用いているから、エンジン１５０を空回りさせる
のに必要なエネルギ、すなわち、エンジン１５０のピス
トンの摩擦や圧縮等に要するエネルギは、モータＭＧ１
のロータ１３２を空回りさせるのに必要なエネルギより
も大きくなる。したがって、動作共線は、図７の共線図
に示すように、エンジン１５０が停止し、モータＭＧ１
が空回りする状態となる。
【００６２】この状態で、エンジン１５０を回転数Ｎｅ
１でモータリングするようモータＭＧ１を駆動制御する
と、動作共線は、図８の共線図に示す状態となる。エン
ジン１５０を回転数Ｎｅ１でモータリングする際にエン
ジン１５０からモータリングに抗する力として出力され
るトルクをＴｅ１とすると、上述したように、このトル
クＴｅ１に基づいて上式（４）により算出されるトルク
Ｔｅｒ１がリングギヤ軸１２６に作用する。抗力として
働くトルクＴｅ１は、図５や図６の共線図に示すエンジ
ン１５０を運転している際にエンジン１５０から出力さ
れるトルクＴｅの向きと逆になるから、リングギヤ軸１
２６に作用するトルクＴｅｒ１は制動力として働くこと
になる。この図８の共線図の状態では、サンギヤ軸１２
５の回転方向とモータＭＧ１のトルクＴｍ１の方向は異
なるから、モータＭＧ１は発電機として動作し、サンギ
ヤ軸１２５の回転エネルギ（運動エネルギ）の一部を電
気エネルギとして取り出し、バッテリ１９４を充電す
る。なお、モータＭＧ１から出力するトルクＴｍ１は、
エンジン１５０から出力するトルクＴｅ１に基づいて上
式（３）により算出される。
【００６３】図７の共線図の状態から、図９に例示する
共線図に示すように、エンジン１５０を回転数Ｎｅ２で
モータリングするようモータＭＧ１を駆動制御すること
もできる。このとき、エンジン１５０を回転数Ｎｅ２で
モータリングする際に抗力として働くトルクをＴｅ２と
すると、図８の共線図の状態のときと同様に、トルクＴ
ｅ２に基づいて上式（４）により算出されるトルクＴｅ
ｒ２がリングギヤ軸１２６に制動力として作用する。こ
の図９の共線図の状態では、サンギヤ軸１２５の回転方
向とモータＭＧ１のトルクＴｍ１の方向は同じになるか
ら、モータＭＧ１は電動機として動作する。なお、モー
タＭＧ１の動作に必要な電気エネルギは、バッテリ１９
４から放電される電力により賄われることになる。
【００６４】ここで、エンジン１５０をモータリングす
る際の回転数Ｎｅと抗力として働くトルクＴｅとの関係
は、エンジン１５０の種類や特性等によって異なる。実
施例では、この関係を実験により求めてマップとして予
めＲＯＭ１９０ｂに記憶しておくものとした。図１０に
その一例を示す。このように、エンジン１５０から出力
することができる抗力としてのトルクＴｅは、その回転
数Ｎｅに依存しているから、リングギヤ軸１２６に出力
する制動力の大きさとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒ
とによって、動作共線は、図８の状態となったり図９の
状態となったりする。したがって、リングギヤ軸１２６
の回転数Ｎｒを考慮してリングギヤ軸１２６に出力する
制動力の大きさを設定すれば、モータＭＧ１を回生制御
による動作としたり、モータＭＧ１を力行制御による動
作としたりすることができ、バッテリ１９４を充電した
りバッテリ１９４から放電させたりすることができる。
【００６５】次に、こうしたモータＭＧ１およびエンジ
ン１５０による制動の基本的な制御に実際について図１
１に例示する制動制御ルーチンに基づき説明する。本ル
ーチンは、ブレーキペダル１６５が踏み込まれブレーキ
ペダル１６５の踏込量に応じてモータＭＧ１およびエン
ジン１５０による制動における制動トルクＴｒ＊が設定
されたときに繰り返し実行される。なお、この制動制御
ルーチンが実行されるときには、これと同時に制御装置
１８０の制御ＣＰＵ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ
１７０にエンジン１５０の燃料噴射の停止信号が出力さ
れる。
【００６６】本ルーチンが実行されると、制御装置１８
０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、制動トルクＴｒ＊を読
み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。制動トル
クＴｒ＊は、ブレーキペダル１６５の踏み込みように応
じて設定され、ＲＡＭ１９０ａの所定アドレスに書き込
まれるから、ここでは、この所定アドレスに書き込まれ
たデータを読み込む処理となる。続いて、制動トルクＴ
ｒ＊に基づいてエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を設
定する処理を行なう（ステップＳ１０２）。制動トルク
Ｔｒ＊をリングギヤ軸１２６に出力するには、上式
（４）をＴｅについて解いた式のトルクＴｅｒに値Ｔｒ
＊を代入して求められるトルクＴｅをエンジン１５０か
ら出力すればよい。したがって、式（４）を用いて求め
たトルクＴｅと図１０に例示するマップとを用いてトル
クＴｅに対応する回転数Ｎｅを求め、これを目標回転数
Ｎｅ＊として設定するのである。
【００６７】エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を設定
すると、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとサンギヤ軸
１２５の回転数Ｎｓとを入力する処理を行なう（ステッ
プＳ１０４）。リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒはレゾ
ルバ１４９により検出される回転角度θｒから求めるこ
とができ、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓはレゾルバ１
３９により検出される回転角度θｓから求めることがで
きる。次に、サンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊をエ
ンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊と回転数Ｎｒとから次
式（５）により計算する（ステップＳ１０６）。ここ
で、式（５）は式（２）のＮｅにエンジン１５０の目標
回転数Ｎｅ＊を代入したものである。
【００６８】
【数４】
【００６９】そして、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊を次式（６）により算出して設定する（ステップＳ
１０８）。ここで、式（６）中の右辺第１項は図８また
は図９における動作共線の釣り合いから求められ、右辺
第２項は回転数Ｎｓの目標回転数Ｎｓ＊からの偏差を打
ち消す比例項であり、右辺第３項は定常偏差をなくす積
分項である。したがって、モータＭＧ１のトルク指令値
Ｔｍ１＊は、定常状態（回転数Ｎｓの目標回転数Ｎｓ＊
からの偏差が値０のとき）では、動作共線の釣り合いか
ら求められるＴｒ＊×ρに等しく設定されることにな
る。なお、式（６）中のＫ１およびＫ２は、比例定数で
ある。
【００７０】
【数５】
【００７１】こうしてモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊を設定すると、サンギヤ軸１２５の回転角度θｓを
レゾルバ１３９から入力する処理を行ない（ステップＳ
１１０）、続いて、電流検出器１９５，１９６により、
モータＭＧ１の三相コイル１３４のＵ相とＶ相に流れて
いる電流Ｉｕ１，Ｉｖ１を検出する処理を行なう（ステ
ップＳ１１２）。電流はＵ，Ｖ，Ｗの三相に流れている
が、その総和はゼロなので、二つの相に流れる電流を測
定すれば足りる。次に、こうして得られた三相の電流を
用いて座標変換（三相−二相変換）を行なう（ステップ
Ｓ１１４）。座標変換は、永久磁石型の同期電動機のｄ
軸，ｑ軸の電流値に変換することであり、次式（７）を
演算することにより行なわれる。ここで座標変換を行な
うのは、永久磁石型の同期電動機においては、ｄ軸およ
びｑ軸の電流が、トルクを制御する上で本質的な量だか
らである。もとより、三相のまま制御することも可能で
ある。
【００７２】
【数６】
【００７３】次に、２軸の電流値に変換した後、モータ
ＭＧ１におけるトルク指令値Ｔｍ１＊から求められる各
軸の電流指令値Ｉｄ１＊，Ｉｑ１＊と実際各軸に流れた
電流Ｉｄ１，Ｉｑ１と偏差を求め、各軸の電圧指令値Ｖ
ｄ１，Ｖｑ１を求める処理を行なう（ステップＳ１１
６）。すなわち、まず以下の式（８）の演算を行ない、
次に次式（９）の演算を行なうのである。ここで、Ｋｐ
１，Ｋｐ２，Ｋｉ１，Ｋｉ２は、各々係数である。これ
らの係数は、適用するモータの特性に適合するよう調整
される。なお、電圧指令値Ｖｄ１，Ｖｑ１は、電流指令
値Ｉ＊との偏差△Ｉに比例する部分（式（９）右辺第１
項）と偏差△Ｉのｉ回分の過去の累積分（右辺第２項）
とから求められる。
【００７４】
【数７】
【００７５】その後、こうして求めた電圧指令値をステ
ップＳ１１４で行なった変換の逆変換に相当する座標変
換（二相−三相変換）を行ない（ステップＳ１１８）、
実際に三相コイル１３４に印加する電圧Ｖｕ１，Ｖｖ
１，Ｖｗ１を求める処理を行なう。各電圧は、次式（１
０）により求める。
【００７６】
【数８】
【００７７】実際の電圧制御は、第１の駆動回路１９１
のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオンオフ時間によ
りなされるから、式（１０）によって求めた各電圧指令
値となるよう各トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオン
時間をＰＷＭ制御する（ステップＳ１１９）。
【００７８】ここで、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊の符号を図８や図９の共線図におけるトルクＴｍ１
の向きを正とすれば、同じ正の値のトルク指令値Ｔｍ１
＊が設定されても、図８の共線図の状態のようにトルク
指令値Ｔｍ１＊の作用する向きとサンギヤ軸１２５の回
転の向きとが異なるときには回生制御がなされ、図９の
共線図の状態のように同じ向きのときには力行制御がな
される。しかし、モータＭＧ１の力行制御と回生制御
は、トルク指令値Ｔｍ１＊が正であれば、ロータ１３２
の外周面に取り付けられた永久磁石１３５と三相コイル
１３４に流れる電流により生じる回転磁界とにより正の
トルクがサンギヤ軸１２５に作用するよう第１の駆動回
路１９１のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を制御する
ものであるから、同一のスイッチング制御となる。すな
わち、トルク指令値Ｔｍ１＊の符号が同じであれば、モ
ータＭＧ１の制御が回生制御であっても力行制御であっ
ても同じスイッチング制御となる。したがって、この制
動制御ルーチンにより回生制御と力行制御のいずれも行
なうことができる。
【００７９】こうした制御により、動作共線は、図８ま
たは図９の共線図に示す状態となって、リングギヤ軸１
２６延いては駆動輪１１６，１１８に制動力を作用させ
ることができる。
【００８０】以上説明したように、実施例の動力出力装
置１１０によれば、モータＭＧ１とエンジン１５０とに
より、リングギヤ軸１２６延いては駆動輪１１６，１１
８に制動力を出力することができる。しかも、リングギ
ヤ軸１２６の回転数Ｎｒに対してリングギヤ軸１２６に
出力する制動トルクＴｒ＊の大きさを考慮すれば、モー
タＭＧ１の回生制御による制動としてバッテリ１９４を
充電したり、モータＭＧ１の力行制御による制動として
バッテリ１９４の放電を伴うものとすることができる。
したがって、バッテリ１９４の残容量ＢRMに応じてモー
タＭＧ１の回生制御による制動としたり力行制御による
制動としたりすることができる。
【００８１】実施例の制動制御ルーチンでは、制動トル
クＴｒ＊が設定されたときにこの制動トルクＴｒ＊がモ
ータＭＧ１とエンジン１５０とによりリングギヤ軸１２
６に出力されるようにモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊や目標回転数Ｎｓ＊を設定したが、バッテリ１９４
の残容量ＢRMに基づいて制動トルクＴｒ＊を設定するも
のとしてもよい。こうすれば、バッテリ１９４の残容量
ＢRMを所望の値にすることができる。
【００８２】実施例では、エンジン１５０の燃料噴射は
停止するものとしたが、エンジン１５０がアイドル回転
数やその他の回転数で回転する燃料を噴射するものとし
てもよい。この場合、抗力として働くトルクＴｅが異な
るものとなるから、燃料噴射量と回転数Ｎｅと抗力とし
て働くトルクＴｅとの関係を予め調べてマップとしてお
く必要がある。
【００８３】また、実施例では、モータＭＧ１を積極的
に制御して制動トルクＴｒ＊がリングギヤ軸１２６に制
動力として作用するようにしたが、モータＭＧ１のロー
タ１３２を電磁的に固定、すなわちロックアップ状態に
することにより、リングギヤ軸１２６に制動力を出力す
るものとしてもよい。この場合の共線図を図１２に示
す。このようにサンギヤ軸１２５を固定するとプラネタ
リギヤ１２０は減速ギヤとして動作するから、リングギ
ヤ軸１２６の回転は減速比をもってクランクシャフト１
５６の回転となり、いわゆるエンジンブレーキの動作と
同様な動作となる。なお、この場合のモータＭＧ１の制
御は、モータＭＧ１を駆動する第１の駆動回路１９１の
各トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６をすべてオフとする
制御となる。
【００８４】次に、モータＭＧ１，モータＭＧ２および
エンジン１５０による制動について説明する。前述した
ように、この制動は、モータＭＧ１およびエンジン１５
０による制動とモータＭＧ２による制動を組み合わせた
ものであり、その動作としては、ブレーキペダル１６５
が踏み込まれたときにブレーキペダル１６５の踏込量応
じた制動力をリングギヤ軸１２６に作用させる動作や、
長い連続する下り道を下っている際にブレーキペダル１
６５の踏込に拘わらずリングギヤ軸１２６に制動力を作
用させる動作など、種々の動作がある。本実施例では、
ブレーキペダル１６５の踏込量に応じた制動力をリング
ギヤ軸１２６に作用させる動作の一例について図１３お
よび図１４の制動時トルク制御ルーチンの基づき説明
し、その後、長い連続する下り道を下っている際にブレ
ーキペダル１６５の踏込に拘わらずリングギヤ軸１２６
に制動力を作用させる動作の一例について図２４の連続
制動制御ルーチンに基づき説明する。
【００８５】図１３および図１４の制動時トルク制御ル
ーチンは、車両が走行している間、所定時間毎（たとえ
ば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。本ルーチン
が実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０
は、まず、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａに
より検出されるブレーキペダルポジションＢＰを読み込
む処理を行なう（ステップＳ１２０）。ブレーキペダル
１６５は運転者が駆動輪１１６，１１８に制動力を作用
させたいときに踏み込まれるから、ブレーキペダルポジ
ションＢＰは運転者の欲している制動トルクに対応する
ものとなる。続いて、読み込まれたブレーキペダルポジ
ションＢＰに応じてリングギヤ軸１２６に出力すべき制
動トルクＴｒ＊を導出する処理を行なう（ステップＳ１
２２）。ここで、ブレーキペダルポジションＢＰに応じ
て駆動輪１１６，１１８に出力すべき制動トルクを導出
せずに、リングギヤ軸１２６に出力すべき制動トルクＴ
ｒ＊を導出するのは、リングギヤ軸１２６は動力取出ギ
ヤ１２８，動力伝達ギヤ１１１およびディファレンシャ
ルギヤ１１４を介して駆動輪１１６，１１８に機械的に
結合されているから、リングギヤ軸１２６に出力すべき
制動トルクＴｒ＊を導出すれば、駆動輪１１６，１１８
に出力すべき制動トルクを導出する結果となるからであ
る。なお、実施例では、ブレーキペダルポジションＢＰ
と制動トルクＴｒ＊との関係を示すマップを予めＲＯＭ
１９０ｂに記憶しておき、ブレーキペダルポジションＢ
Ｐが読み込まれると、マップと読み込まれたブレーキペ
ダルポジションＢＰに基づいて制動トルクＴｒ＊の値を
導出するものとした。
【００８６】次に、残容量検出器１９９により検出され
るバッテリ１９４の残容量ＢRMを読み（ステップＳ１２
４）、読み込んだバッテリ１９４の残容量ＢRMを閾値Ｂ
ｒｅｆと比較する処理を行なう（ステップＳ１２６）。
ここで、閾値Ｂｒｅｆは、これ以上の充電はバッテリ１
９４にとって不要であると判断される満充電に近い値と
して設定されるものであり、バッテリ１９４の種類や特
性などによって定められるものである。バッテリ１９４
の残容量ＢRMと充電可能電力との関係および閾値Ｂｒｅ
ｆを図１５に示す。
【００８７】バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅ
ｆ未満のときには、バッテリ９４の充電が必要であると
判断して、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に値０
を設定すると共に（ステップＳ１２８）、モータＭＧ２
のトルク指令値Ｔｍ２＊に制動トルクＴｒ＊を設定する
（ステップＳ１３０）。そして、エンジン１５０への燃
料噴射を停止する信号を通信ポートからＥＦＩＥＣＵ１
７０に出力し（ステップＳ１３２）、その後設定した値
を用いてモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１
５０の制御を行なう（ステップＳ１３４ないしＳ１３
８）。実施例では、図示の都合上、モータＭＧ１，モー
タＭＧ２およびエンジン１５０の各制御処理を別々のス
テップとして記載したが、実際には、これらの制御は同
時に平行にかつ総合的に行なわれる。例えば、制御ＣＰ
Ｕ１９０が割り込み処理を利用して、モータＭＧ１とモ
ータＭＧ２の制御を同時に実行すると共に、通信により
支持を受けたＥＦＩＥＣＵ１７０によりエンジン１５０
の制御がなされるのである。
【００８８】モータＭＧ１の制御は図１６のモータＭＧ
１の制御ルーチンによりなされ、モータＭＧ２の制御は
図１７のモータＭＧ２の制御ルーチンによりなされる。
これらの制御ルーチンは、図１１の制動制御ルーチンの
ステップＳ１１０ないしＳ１１９の処理と同様の処理で
ある。したがって、ここではこれらの制御についての説
明は省略する。なお、モータＭＧ１の制御において、モ
ータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に値０が設定された
ときには、図１６のモータＭＧ１の制御ルーチンによら
ず、第１の駆動回路１９１のトランジスタＴｒ１ないし
Ｔｒ６のすべてをオフとする制御となることは前述し
た。エンジン１５０の制御は、燃料噴射の停止指示を受
けたＥＦＩＥＣＵ１７０によりなされ、燃料噴射の停止
と共に点火プラグ１６２の点火の停止も行なわれ、エン
ジン１５０の運転は停止される制御となる。
【００８９】したがって、ステップＳ１２６でバッテリ
１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅｆ未満であると判定さ
れたときには、図７を用いて説明したモータＭＧ１のト
ルクＴｍ１とモータＭＧ２のＴｍ２とを共に値０とする
と共にエンジン１５０の運転（燃料噴射）を停止した際
の動作に、モータＭＧ２からトルク指令値Ｔｍ２＊に相
当するトルクを作用させたときの動作を組み合わせたも
のとなるから、図１８の共線図に示すように、エンジン
１５０が停止し、モータＭＧ１が空回りする状態とな
る。前述したように、この状態は消費するエネルギが最
も小さい状態であるから、リングギヤ軸１２６の回転エ
ネルギ（運動エネルギ）のより多くをモータＭＧ２によ
り電気エネルギとして回生し、バッテリ１９４に蓄える
ことができる。
【００９０】一方、ステップＳ１２６で、バッテリ１９
４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅｆ以上のときには、バッテ
リ９４の充電は不要と判断し、バッテリ１９４を充電せ
ずにリングギヤ軸１２６に制動力を出力するようモータ
ＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク
指令値Ｔｍ２＊とを設定する処理（ステップＳ１４０な
いしＳ１５２）を実行する。この処理では、制御装置１
８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、リングギヤ軸１２６
の回転数Ｎｒとサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓとを読み
込む処理を実行し（ステップＳ１４０）、制動に必要な
エネルギＰｒを計算（Ｐｒ＝Ｔｒ＊×Ｎｒ）により算出
する（ステップＳ１４２）。
【００９１】続いて、算出した制動エネルギＰｒを用い
てエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ
＊とを設定する（ステップＳ１４４）。ここで、エンジ
ン１５０で消費するエネルギは抗力として働くトルクＴ
ｅとエンジン１５０の回転数Ｎｅとの積に等しいから、
制動エネルギＰｒとエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊
および目標回転数Ｎｅ＊との関係はＰｒ＝Ｔｅ＊×Ｎｅ
＊となる。図１０を用いて説明したように、エンジン１
５０の回転数Ｎｅと抗力として働くトルクＴｅとの関係
は一義的に決まるから、この積が制動エネルギＰｒと等
しくなるポイントを見いだし、これをエンジン１５０の
目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊とすればよ
い。たとえば、図１９に示すように、エンジン１５０の
回転数Ｎｅと抗力として働くトルクＴｅとの関係を示す
曲線Ａと、エネルギが値Ｐｒで一定の曲線Ｐｒとの交点
として求めることができる。実施例では、制動エネルギ
Ｐｒとこれに対応するエンジン１５０の回転数Ｎｅおよ
びトルクＴｅをマップとして予めＲＯＭ１９０ｂに記憶
しておき、制動エネルギＰｒが与えられると、この記憶
したマップから対応する回転数ＮｅとトルクＴｅとを目
標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として導出するもの
とした。
【００９２】次に、サンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ
＊を前述した式（５）により計算し（ステップＳ１４
６）、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を次式（１
１）により算出して設定する（ステップＳ１４８）。こ
の式（１１）は、右辺第１項をエンジン１５０の目標ト
ルクＴｅ＊に基づいて求める点が異なるだけで式（６）
と同一である。
【００９３】
【数９】
【００９４】モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設
定すると、モータＭＧ１で消費あるいは回生する電気エ
ネルギＰｍ１を次式（１２）により計算し（ステップＳ
１５０）、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を算出
した電気エネルギＰｍ１を用いて次式（１３）により計
算して設定する（ステップＳ１５２）。ここで、Ｋｍ１
およびＫｍ２は、モータＭＧ１およびモータＭＧ２のモ
ータ効率である。
【００９５】
【数１０】
【００９６】そして、エンジン１５０への燃料噴射を停
止する信号を通信ポートからＥＦＩＥＣＵ１７０に出力
し（ステップＳ１３２）、設定したトルク指令値Ｔｍ１
＊やトルク指令値Ｔｍ２＊を用いてモータＭＧ１，モー
タＭＧ２およびエンジン１５０の制御を行なう（ステッ
プＳ１３４ないしＳ１３８）。
【００９７】こうした制御を行なったときの共線図の一
例として、モータＭＧ１が力行制御されているときの共
線図を図２０に示す。図示するように、リングギヤ軸１
２６には、抗力として働くトルクＴｅに基づくトルクＴ
ｅｒと、モータＭＧ２から出力されるトルク指令値Ｔｍ
２＊に相当するトルクＴｍ２とにより制動トルクＴｒ＊
が作用する。図示しないが、モータＭＧ１が回生制御さ
れているときには、図８に例示する共線図と同様の状態
となる。ただし、モータＭＧ１が回生制御されることか
ら、モータＭＧ２は力行制御され、モータＭＧ２から出
力されるトルクは、図２０のトルクＴｍ２と向きが逆に
なる。
【００９８】このように、ステップＳ１２６でバッテリ
１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅｆ以上のときには、モ
ータＭＧ１で消費または回生される電気エネルギＰｍ１
をモータＭＧ２で回生または消費するから、バッテリ１
９４は充電されないし、放電も行なわれない。したがっ
て、バッテリ１９４の充放電を伴うことなく所望の制動
力をリングギヤ軸１２６に出力することができる。
【００９９】実施例の制動時トルク制御ルーチンでは、
ステップＳ１２６でバッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値
Ｂｒｅｆ未満のときには、モータＭＧ１のトルク指令値
Ｔｍ１＊に値０を設定して、エンジン１５０が停止しモ
ータＭＧ１が空回りする状態としたが、エンジン１５０
を所望の回転数で回転させるものとしてもよい。たとえ
ば、図１３および図１４の制動時トルク制御ルーチンの
ステップＳ１２８およびＳ１３０の処理に代えて、図２
１の制動時制御ルーチンのステップＳ１８０ないしＳ１
８８の処理を実行することにより、エンジン１５０を所
定の回転数Ｎｓｔで回転させるものとすることができ
る。以下、このステップＳ１１８０ないしＳ１８８の処
理について説明する。
【０１００】この処理では、制御装置１８０の制御ＣＰ
Ｕ１９０は、まず、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊
に所定の回転数Ｎｓｔを設定し（ステップＳ１８０）、
この回転数Ｎｓｔとマップ（例えば、図１０のマップ）
を用いて抗力として働くトルクＴｓｔを導出する処理を
行なう（ステップＳ１８１）。続いて、リングギヤ軸１
２６の回転数Ｎｒを読み込み（ステップＳ１８２）、式
（５）を用いてサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊を
計算する（ステップＳ１８４）。そして、モータＭＧ１
のトルク指令値Ｔｍ１＊を次式（１４）により算出して
設定すると共に（ステップＳ１８６）、モータＭＧ２の
トルク指令値Ｔｍ２＊を次式（１５）により算出して設
定し（ステップＳ１８８）、図１３のステップＳ１３２
ないしＳ１３８の処理を行なう。こうした制御を行なっ
た際の共線図の一例を図２２に示す。図示するように、
モータＭＧ１を制御することによりエンジン１５０は所
定の回転数Ｎｓｔで回転する。
【０１０１】
【数１１】
【０１０２】このように、エンジン１５０を停止させ
ず、所定の回転数Ｎｓｔで回転させるものとすれば、制
動処理の途中で次にアクセルペダル１６４が踏み込ま
れ、エンジン１５０からアクセルペダル１６４の踏込量
に応じたエネルギＰｅを出力するよう運転者から要求さ
れたときに、エンジン１５０を停止するものに比して、
素早く要求されるエネルギをエンジン１５０から出力す
ることができる。なお、ステップＳ１８０でエンジン１
５０の目標回転数Ｎｅ＊に設定する所定の回転数Ｎｓｔ
を、図２３に示すように、リングギヤ軸１２６の回転数
Ｎｒに応じたものとすることもできる。こうすれば、要
求されるエネルギをエンジン１５０からさらに素早く出
力することができる。
【０１０３】次に、長い連続する下り道を下っている際
にブレーキペダル１６５の踏込に拘わらずリングギヤ軸
１２６に制動力を作用させる動作の一例について図２４
の連続制動制御ルーチンに基づき説明する。本ルーチン
は、運転者により連続制動トルクＴｒ２＊が設定され、
アクセルペダル１６４もブレーキペダル１６５も踏み込
まれていないときに実行される。なお、連続制動トルク
Ｔｒ２＊は、運転席の周りに配置された設定スイッチに
より設定され、実施例では、その大きさは３段階に設定
可能なようになっている。
【０１０４】本ルーチンが実行されると、制御装置１８
０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、連続制動トルクＴｒ２
＊を入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。連
続制動トルクＴｒ２＊は運転者が前述の設定スイッチに
より設定することによりＲＡＭ１９０ａの所定アドレス
にその大きさが書き込まれるようになっているから、こ
の処理では所定アドレスのデータを読み込むことにより
なされる。次に、残容量検出器１９９により検出される
バッテリ１９４の残容量ＢRMを読み込み（ステップＳ２
０２）、読み込んだ残容量ＢRMを閾値Ｂｒｅｆと比較す
る（ステップＳ２０４）。
【０１０５】バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅ
ｆ以上のときには、バッテリ１９４の充電は不要と判断
し、バッテリ１９４の充放電を伴うことなく連続制動ト
ルクＴｒ２＊をリングギヤ軸１２６に出力する処理とし
て図１３および図１４の制動時トルク制御ルーチンにお
けるステップＳ１４０ないしＳ１５２の処理と同様の処
理であるステップＳ２０６ないしＳ２１８の処理を実行
してモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ
２のトルク指令値Ｔｍ２＊とを設定する。なお、このよ
うにモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ
２のトルク指令値Ｔｍ２＊とを設定することにより、バ
ッテリ１９４の充放電を伴うことなく連続制動トルクＴ
ｒ２＊をリングギヤ軸１２６に出力することができるこ
とは図１３および図１４のルーチンを用いて前述した。
【０１０６】一方、バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値
Ｂｒｅｆ未満のときには、バッテリ１９４の充電が必要
と判断し、図１３および図１４の制動時トルク制御ルー
チンにおけるステップＳ１２８およびＳ１３０と同様
に、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に値０を設定
すると共に（ステップＳ２２０）、モータＭＧ２のトル
ク指令値Ｔｍ２＊に連続制動トルクＴｒ２＊を設定する
（ステップＳ２２２）。なお、このようにモータＭＧ１
のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令値
Ｔｍ２＊とを設定することにより、バッテリ１９４の充
電を伴いながら連続制動トルクＴｒ２＊をリングギヤ軸
１２６に出力することができることも図１３および図１
４のルーチンを用いて前述した。
【０１０７】こうしてモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊とモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とを設定す
ると、エンジン１５０への燃料噴射を停止する信号をＥ
ＦＩＥＣＵ１７０に出力し（ステップＳ２２４）、設定
した値を用いてモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエン
ジン１５０の制御を行なう（ステップＳ２２６ないしＳ
２３０）。なお、このステップＳ２２６ないしＳ２３０
の各制御についても図１３および図１４の制動時トルク
制御ルーチンにおけるステップＳ１３４ないしＳ１３８
の各制御と同一である。
【０１０８】以上説明した連続制動制御ルーチンによれ
ば、連続制動トルクＴｒ２＊を設定しておくだけで、ブ
レーキペダル１６５を踏み込まなくても連続制動トルク
Ｔｒ２＊に相当するトルクをリングギヤ軸１２６に出力
することができる。したがって、ブレーキペダル１６５
を踏み続けることなく長い下り坂を下ることができる。
【０１０９】また、連続制動制御ルーチンはアクセルペ
ダル１６４やブレーキペダル１６５が踏み込まれていな
いときに実行するものとしたから、アクセルペダル１６
４の踏込量に応じた加速時のトルク制御やブレーキペダ
ル１６５の踏込量に応じた制動時のトルク制御を妨げる
ことはない。
【０１１０】もとより、バッテリ１９４の残容量ＢRMに
基づいて、バッテリ１９４の充電を伴う制動と、バッテ
リ１９４の充放電を伴わない制動とを行なうことができ
る。この結果、バッテリ１９４の残容量ＢRMを閾値Ｂｒ
ｅｆにすることができる。
【０１１１】なお、実施例では、連続制動トルクＴｒ２
＊の大きさの設定については３段階に設定できるものと
したが、この段数に限られるものではなく、さらに多段
階に設定可能な構成や無段階に設定可能な構成としても
よい。また、実施例では、連続制動トルクＴｒ２＊の大
きさについては運転者により設定するものとしたが、駆
動輪１１６、１１８の回転数、すなわちリングギヤ軸１
２６の回転数Ｎｒやその変化率などに基づいて設定する
ものとしてもよい。こうすれば、リングギヤ軸１２６の
回転数Ｎｒが大きいとき（車両が高速に走行していると
き）や、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの変化率（車
両の速度の変化率）が大きいときには、大きな制動トル
クをリングギヤ軸１２６に出力することができる。
【０１１２】また、実施例の連続制動制御ルーチンで
は、バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅｆ未満の
ときに実行するバッテリ１９４の充電を伴う制動におい
て、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に値０を設定
して、エンジン１５０を停止するものとしたが、図２１
を用いて説明したように、エンジン１５０の回転数Ｎｅ
を所定の回転数Ｎｓｔとするものとしてもよい。こうす
れば、アクセルペダル１６４が踏み込まれたときに、素
早く要求されるエネルギをエンジン１５０から出力する
ことができる。
【０１１３】実施例の連続制動制御ルーチンでは、バッ
テリ１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅｆ以上のときに実
行するバッテリ１９４の充電を伴わない制動において、
制動トルクＴｒ２＊をリングギヤ軸１２６に出力するた
めにモータＭＧ１により回生または消費される電気エネ
ルギＰｍ１をモータＭＧ２により消費または回生するよ
うモータＭＧ１およびモータＭＧ２を制御したが、モー
タＭＧ１をロックアップ状態として、図１２に例示する
共線図の状態とすることにより制動力をリングギヤ軸１
２６に出力するものとしてもよい。この場合、設定され
た連続制動トルクＴｒ２＊をリングギヤ軸１２６に出力
することはできないが、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎ
ｒに応じた制動トルクをリングギヤ軸１２６に出力する
ことができる。
【０１１４】以上説明した実施例の動力出力装置１１０
では、制動トルクＴｒ＊や連続制動トルクＴｒ２＊をモ
ータＭＧ１およびエンジン１５０により、またはモータ
ＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０によりリン
グギヤ軸１２６に出力するものとしたが、制動トルクＴ
ｒ＊や連続制動トルクＴｒ２＊の一部を機械的な摩擦ブ
レーキによりリングギヤ軸１２６に出力し、残余のトル
クをモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０
により出力するものとしてもよい。
【０１１５】実施例の動力出力装置１１０では、リング
ギヤ軸１２６に出力された動力をリングギヤ１２２に結
合された動力取出ギヤ１２８を介してモータＭＧ１とモ
ータＭＧ２との間から取り出したが、図２５の変形例の
動力出力装置１１０Ａに示すように、リングギヤ軸１２
６を延出してケース１１９から取り出すものとしてもよ
い。また、図２６の変形例の動力出力装置１１０Ｂに示
すように、エンジン１５０側からプラネタリギヤ１２
０，モータＭＧ２，モータＭＧ１の順になるよう配置し
てもよい。この場合、サンギヤ軸１２５Ｂは中空でなく
てもよく、リングギヤ軸１２６Ｂは中空軸とする必要が
ある。こうすれば、リングギヤ軸１２６Ｂに出力された
動力をエンジン１５０とモータＭＧ２との間から取り出
すことができる。
【０１１６】次に本発明の第２の実施例である動力出力
装置１１０Ｃについて説明する。図２７は、第２実施例
の動力出力装置１１０Ｃの構成の一部を例示する部分構
成図である。図２７に示すように、第２実施例の動力出
力装置１１０Ｃは、モータＭＧ２のロータ１４２がクラ
ンクシャフト１５６に取り付けられている点およびモー
タＭＧ１とモータＭＧ２の配置が異なる点等を除いて第
１実施例の動力出力装置１１０と同一の構成をしてい
る。このため、図２７では第１実施例の動力出力装置１
１０の構成を例示する図に相当する図１のうち同一の部
分である制御装置１８０等を省略した。また、第２実施
例の動力出力装置１１０Ｃを車両に搭載したときには図
３に例示する構成と同一の構成となる。したがって、第
２実施例の動力出力装置１１０Ｃの構成のうち第１実施
例の動力出力装置１１０と同一の構成については同一の
符号を付し、その説明は省略する。なお、明示しない限
り第１実施例の説明の際に用いた符号はそのまま同じ意
味で用いる。
【０１１７】第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、
図２７に示すように、エンジン１５０側からモータＭＧ
２，プラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１の順に配置さ
れている。プラネタリギヤ１２０のサンギヤ１２１に結
合されたサンギヤ軸１２５ＣにはモータＭＧ１のロータ
１３２が取り付けられており、プラネタリキャリア１２
４には、第１実施例の動力出力装置１１０と同様に、エ
ンジン１５０のクランクシャフト１５６が取り付けられ
ている。このクランクシャフト１５６には、モータＭＧ
２のロータ１４２と、クランクシャフト１５６の回転角
度θｅを検出するレゾルバ１５７とが取り付けられてい
る。プラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２２に取り付
けられたリングギヤ軸１２６Ｃは、その回転角度θｒを
検出するレゾルバ１４９が取り付けられているだけで、
動力取出ギヤ１２８に結合されている。
【０１１８】第２実施例の動力出力装置１１０Ｃは、そ
の配置が第１実施例の動力出力装置１１０と異なるが、
第１実施例の動力出力装置１１０と同様に、モータＭＧ
１の三相コイル１３４は制御装置１８０の第１の駆動回
路１９１に、モータＭＧ２の三相コイル１４４は第２の
駆動回路１９２に接続されている。また、図示しない
が、レゾルバ１５７も信号ラインにより制御装置１８０
の制御ＣＰＵ１９０の入力ポートに接続されている。
【０１１９】第２実施例の動力出力装置１１０Ｃは次の
ように動作する。エンジン１５０を回転数Ｎｅ，トルク
Ｔｅの運転ポイントＰ１で運転し、エンジン１５０から
出力されるエネルギＰｅ（Ｐｅ＝Ｎｅ×Ｔｅ）と同じエ
ネルギＰｒ（Ｐｒ＝Ｎｒ×Ｔｒ）となる回転数Ｎｒ，ト
ルクＴｒの運転ポイントＰ２でリングギヤ軸１２６Ｃを
運転する場合、すなわち、エンジン１５０から出力され
る動力をトルク変換してリングギヤ軸１２６Ｃに作用さ
せる場合について考える。この状態の共線図を図２８お
よび図２９に例示する。
【０１２０】図２８の共線図における動作共線の釣り合
いを考えると、次式（１６）ないし式（１９）が導き出
される。すなわち、式（１６）はエンジン１５０から入
力されるエネルギＰｅとリングギヤ軸１２６Ｃに出力さ
れるエネルギＰｒの釣り合いから導き出され、式（１
７）はクランクシャフト１５６を介してプラネタリキャ
リア１２４に入力されるエネルギの総和として導き出さ
れる。また、式（１８）および式（１９）はプラネタリ
キャリア１２４に作用するトルクを座標軸Ｓおよび座標
軸Ｒを作用線とするトルクに分離することにより導出さ
れる。
【０１２１】
【数１２】
【０１２２】この動作共線がこの状態で安定であるため
には、動作共線の力の釣り合いがとれればよいから、ト
ルクＴｍ１とトルクＴｃｓとを等しく、かつ、トルクＴ
ｒとトルクＴｃｒとを等しくすればよい。以上の関係か
らトルクＴｍ１およびトルクＴｍ２を求めれば、次式
（２０）および式（２１）のように表わされる。
【０１２３】
【数１３】
【０１２４】したがって、モータＭＧ１により式（２
０）で求められるトルクＴｍ１をサンギヤ軸１２５Ｃに
作用させ、モータＭＧ２により式（２１）で求められる
トルクＴｍ２をクランクシャフト１５６に作用させれ
ば、エンジン１５０から出力されるトルクＴｅおよび回
転数Ｎｅで表わされる動力をトルクＴｒおよび回転数Ｎ
ｒで表わされる動力にトルク変換してリングギヤ軸１２
６Ｃに出力することができる。なお、この共線図の状態
では、モータＭＧ１は、ロータ１３２の回転の方向とト
ルクの作用方向が逆になるから、発電機として動作し、
トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされる電気エネ
ルギＰｍ１を回生する。一方、モータＭＧ２は、ロータ
１４２の回転の方向とトルクの作用方向が同じになるか
ら、電動機として動作し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒと
の積で表わされる電気エネルギＰｍ２を消費する。
【０１２５】図２８に示す共線図ではサンギヤ軸１２５
Ｃの回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転
数Ｎｅとリングギヤ軸１２６Ｃの回転数Ｎｒとによって
は、図２９に示す共線図のように負となる場合もある。
このときには、モータＭＧ１は、ロータ１３２の回転の
方向とトルクの作用する方向とが同じになるから、電動
機として動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表
わされる電気エネルギＰｍ１を消費する。一方、モータ
ＭＧ２は、ロータ１４２の回転の方向とトルクの作用す
る方向とが逆になるから、発電機として動作し、トルク
Ｔｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギＰ
ｍ２をリングギヤ軸１２６Ｃから回生することになる。
【０１２６】以上の動作原理の説明でも、第１実施例の
動力出力装置１１０の動作原理と同様に、プラネタリギ
ヤ１２０やモータＭＧ１，モータＭＧ２，トランジスタ
Ｔｒ１ないしＴｒ１６などによる動力の変換効率を値１
（１００％）として説明したが、実際には値１未満とな
るから、エンジン１５０から出力されるエネルギＰｅを
リングギヤ軸１２６Ｃに出力するエネルギＰｒより若干
大きな値としたり、逆にリングギヤ軸１２６Ｃに出力す
るエネルギＰｒをエンジン１５０から出力されるエネル
ギＰｅより若干小さな値とする必要がある。しかし、前
述したように、プラネタリギヤ１２０における機械摩擦
によるエネルギの損失が小さく、モータＭＧ１，ＭＧ２
に用いた同期電動機の効率は値１に極めて近いことなど
を考慮すれば、動力の変換効率は値１に近いものとな
る。したがって、第２実施例の以下の説明でも、明示し
ない限り変換効率を値１（１００％）として取り扱う。
【０１２７】こうした第２実施例の動力出力装置１１０
Ｃでも、モータＭＧ２を駆動しなければ、第１実施例の
動力出力装置１１０の図７ないし図１２を用いて説明し
たモータＭＧ１およびエンジン１５０による制動はその
まま適用できるから、モータＭＧ１の回生制御によっ
て、あるいはモータＭＧ１の力行制御によってリングギ
ヤ軸１２６Ｃに制動力を出力することができる。モータ
ＭＧ１およびエンジン１５０による制動は、第１実施例
で詳しく説明したので、ここでの説明は省略し、以下
に、モータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０
による制動について説明する。なお、第２実施例の動力
出力装置１１０Ｃでは、モータＭＧ２による制動は、モ
ータＭＧ２がリングギヤ軸１２６Ｃに取り付けられてい
ないことから行なうことができない。
【０１２８】第１実施例の動力出力装置１１０における
モータＭＧ１およびエンジン１５０による制動では、エ
ンジン１５０の回転数Ｎｅを設定すると、図１０のグラ
フから抗力として働くトルクＴｅが回転数Ｎｅによって
定まるから、リングギヤ軸１２６Ｃに出力することがで
きる制動トルクもエンジン１５０の回転数Ｎｅによって
決まってしまう。したがって、エンジン１５０の回転数
Ｎｅはそのままにリングギヤ軸１２６Ｃに出力する制動
力を大きくしたり小さくしたりすることができない。第
２実施例の動力出力装置１１０では、エンジン１５０の
クランクシャフト１５６にモータＭＧ２が取り付けられ
ているから、モータＭＧ２からクランクシャフト１５６
にトルクを出力することにより、エンジン１５０の回転
数Ｎｅはそのままにリングギヤ軸１２６Ｃに出力する制
動力を大きくしたり小さくしたりすることができる。ま
た、モータＭＧ２を制御することにより、制動時におけ
るエンジン１５０の回転数Ｎｅを所望の回転数にするこ
ともできる。以下、モータＭＧ１，モータＭＧ２および
エンジン１５０による制動について、図３０および図３
１に例示する制動時トルク制御処理ルーチンと、図３４
に例示する連続制動処理ルーチンとに基づき説明する。
【０１２９】図３０および図３１の制動時トルク制御ル
ーチンは、車両が走行している間、所定時間毎（たとえ
ば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。本ルーチン
が実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０
は、まず、エンジン１５０の回転数Ｎｅを読み込む処理
を実行する（ステップＳ３００）。エンジン１５０の回
転数Ｎｅは、レゾルバ１５７により検出されるクランク
シャフト１５６の回転角度θｅから求めることができ
る。また、エンジン１５０の回転数Ｎｅは、ディストリ
ビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６によっ
ても直接検出することもできる。回転数センサ１７６を
用いる場合には、回転数センサ１７６に接続されたＥＦ
ＩＥＣＵ１７０から通信により回転数Ｎｅの情報を受け
取ることになる。
【０１３０】続いて、ブレーキペダルポジションセンサ
１６５ａにより検出されるブレーキペダルポジションＢ
Ｐを読み込み（ステップＳ３０２）、読み込まれたブレ
ーキペダルポジションＢＰに応じてリングギヤ軸１２６
Ｃに出力すべき制動トルクＴｒ＊を導出する処理を行な
う（ステップＳ３０４）。ここでの制動トルクＴｒ＊の
導出の手法は、第１実施例と同様である。次に、残容量
検出器１９９により検出されるバッテリ１９４の残容量
ＢRMを読み（ステップＳ３０６）、読み込んだバッテリ
１９４の残容量ＢRMを閾値Ｂｒｅｆと比較する（ステッ
プＳ３０８）。
【０１３１】バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅ
ｆ未満のときには、バッテリ１９４の充電が必要である
と判断して、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に計
算（ＴＭ１＊＝Ｔｒ＊×ρ）により算出される値を設定
すると共に（ステップＳ３１０）、モータＭＧ２のトル
ク指令値Ｔｍ２＊に次式（２２）により算出される値を
設定する（ステップＳ３１２）。ここで、式（２２）中
の右辺第１項は動作共線の釣り合いから求められ、右辺
第２項はエンジン１５０の回転数Ｎｅの値０からの偏差
を打ち消す比例項であり、右辺第３項は定常偏差をなく
す積分項である。したがって、モータＭＧ２のトルク指
令値Ｔｍ１＊は、定常状態（エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅが値０のとき）では、動作共線の釣り合いから求めら
れるＴｒ＊×ρに等しく設定されることになる。なお、
式（２２）中のＫ３およびＫ４は、比例定数である。
【０１３２】
【数１４】
【０１３３】そして、エンジン１５０への燃料噴射を停
止する信号を通信ポートからＥＦＩＥＣＵ１７０に出力
し（ステップＳ３１４）、その後設定した値を用いてモ
ータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０の制御
を行なう（ステップＳ３１６ないしＳ３２０）。第２実
施例でも、図示の都合上、モータＭＧ１，モータＭＧ２
およびエンジン１５０の各制御処理を別々のステップと
して記載したが、第１実施例の場合と同様に、実際に
は、これらの制御は同時に平行にかつ総合的に行なわれ
る。なお、第２実施例におけるステップＳ３１６ないし
Ｓ３２０のモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン
１５０の各制御は、第１実施例における図１３および図
１４の制動時トルク制御ルーチンのステップＳ１３４な
いしＳ１３８の処理と同一であるるから、ここでは、こ
れらの処理の詳細な説明については省略する。
【０１３４】こうした制御により、ステップＳ３０８で
バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅｆ未満である
と判定されたときには、共線図における動作共線は、図
３２に示すような、エンジン１５０が停止している状態
となる。この状態では、モータＭＧ２はトルクＴｍ２を
出力しているが、エンジン１５０の回転数Ｎｅが値０で
あるから、モータＭＧ２により消費されるエネルギは銅
損程度の最小値となる。したがって、制動により発生す
るエネルギのほとんどをモータＭＧ１により回生し、バ
ッテリ１９４の充電の際に用いられる電気エネルギとす
ることができる。なお、図３２から解るように、ステッ
プＳ３１２においてモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２
＊を設定するものとしたが、これに代えてモータＭＧ２
をロックアップ状態とするものとしてもよい。
【０１３５】一方、ステップＳ３０８で、バッテリ１９
４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅｆ以上のときには、バッテ
リ９４の充電は不要と判断し、バッテリ１９４を充電せ
ずにリングギヤ軸１２６に制動力を出力するようモータ
ＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク
指令値Ｔｍ２＊とを設定する処理（ステップＳ３３０な
いしＳ３３８）を実行する。この処理では、制御装置１
８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、リングギヤ軸１２６
Ｃの回転数Ｎｒを読み込む処理を実行し（ステップＳ３
３０）、制動に必要なエネルギＰｒを計算（Ｐｒ＝Ｔｒ
＊×Ｎｒ）により算出する（ステップＳ３３２）。
【０１３６】続いて、算出した制動エネルギＰｒを用い
てエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ
＊とを設定する（ステップＳ３３４）。算出した制動エ
ネルギＰｒとエンジン１５０の回転数Ｎｅおよびトルク
Ｔｅとの関係、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ
＊の導出の手法については、第１実施例の図１３および
図１４の制動時トルク制御ルーチンにおけるステップＳ
１４４で説明した。
【０１３７】次に、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１
＊を計算（ＴＭ１＊＝Ｔｒ＊×ρ）により算出して設定
すると共に（ステップＳ３３６）、モータＭＧ２のトル
ク指令値Ｔｍ２＊を次式（２３）により算出して設定す
る（ステップＳ１５２）。ここで、式（２３）中の右辺
第１項および第２項は図３３に例示する共線図における
動作共線の釣り合いから求められ、右辺第３項はエンジ
ン１５０の回転数Ｎｅの目標回転数Ｎｅ＊からの偏差を
打ち消す比例項であり、右辺第４項は定常偏差をなくす
積分項である。なお、図３３の共線図は、ステップＳ３
３０ないしＳ３３８の処理の後にモータＭＧ１，モータ
ＭＧ２およびエンジン１５０が制御されたときの目標と
する運転状態を表わす共線図の一例である。
【０１３８】
【数１５】
【０１３９】そして、エンジン１５０への燃料噴射を停
止する信号を通信ポートからＥＦＩＥＣＵ１７０に出力
し（ステップＳ３１４）、設定したトルク指令値Ｔｍ１
＊やトルク指令値Ｔｍ２＊を用いてモータＭＧ１，モー
タＭＧ２およびエンジン１５０の制御を行なう（ステッ
プＳ３１６ないしＳ３２０）。
【０１４０】こうした制御を行なったときは、図３３の
共線図に示すように、リングギヤ軸１２６には、抗力と
して働くトルクＴｅにモータＭＧ２から出力されるトル
ク指令値Ｔｍ２＊に相当するトルクＴｍ２との和のトル
クＴｃに基づくトルクＴｃｒ（制動トルクＴｒ＊）が作
用する。なお、図３３の共線図では、サンギヤ軸１２５
の回転数Ｎｒが正の値となっているからモータＭＧ１は
力行制御され、モータＭＧ２は、モータＭＧ１により消
費される電気エネルギＰｍ１を回生するよう火星制御さ
れているが、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓが負の値と
なるときには、モータＭＧ１は回生制御され、モータＭ
Ｇ２は、モータＭＧ１により回生される電気エネルギＰ
ｍ１を消費するよう力行制御されることになる。
【０１４１】このように、ステップＳ３０８でバッテリ
１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅｆ以上のときには、モ
ータＭＧ１で消費または回生される電気エネルギＰｍ１
をモータＭＧ２で回生または消費するから、バッテリ１
９４は充電されないし、放電も行なわれない。したがっ
て、バッテリ１９４の充放電を伴うことなく所望の制動
力をリングギヤ軸１２６に出力することができる。
【０１４２】第２実施例の制動時トルク制御ルーチンで
は、ステップＳ３０８でバッテリ１９４の残容量ＢRMが
閾値Ｂｒｅｆ未満のときには、エンジン１５０の回転数
Ｎｅが値０となるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２
を制御したが、エンジン１５０を所望の回転数で回転さ
せるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を制御するも
のとしてもよい。この場合、エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅが所定の回転数となるようモータＭＧ１の回転数Ｎｓ
を制御すればよい。この制御は、図２１の制動時制御ル
ーチンのステップＳ１８０ないしＳ１８８の処理をモー
タＭＧ２がクランクシャフト１５６に取り付けられた第
２実施例の構成に適用することにより行なうことができ
るから、これ以上の説明は省略する。このように、エン
ジン１５０を停止させず所定の回転数で回転させるもの
とすれば、制動処理の途中で次にアクセルペダル１６４
が踏み込まれたときに、素早く要求されるエネルギをエ
ンジン１５０から出力することができる。
【０１４３】次に、長い連続する下り道を下っている際
にブレーキペダル１６５の踏込に拘わらずリングギヤ軸
１２６Ｃに制動力を作用させる動作の一例について図３
４の連続制動制御ルーチンに基づき説明する。本ルーチ
ンは、第１実施例の連続制動制御ルーチン（図２４）と
同様に、運転者により連続制動トルクＴｒ２＊が設定さ
れ、アクセルペダル１６４もブレーキペダル１６５も踏
み込まれていないときに実行される。なお、連続制動ト
ルクＴｒ２＊は、運転席の周りに配置された設定スイッ
チにより設定され、第２実施例でも、その大きさは３段
階に設定可能なようになっている。
【０１４４】本ルーチンが実行されると、制御装置１８
０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、連続制動トルクＴｒ２
＊を入力すると共に（ステップＳ４００）、エンジン１
５０の回転数Ｎｅを入力する処理を実行する（ステップ
Ｓ４０２）。連続制動トルクＴｒ２＊の入力は、第１実
施例と同様である。次に、残容量検出器１９９により検
出されるバッテリ１９４の残容量ＢRMを読み込み（ステ
ップＳ４０４）、読み込んだ残容量ＢRMを閾値Ｂｒｅｆ
と比較する（ステップＳ４０６）。
【０１４５】バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅ
ｆ以上のときには、バッテリ１９４の充電は不要と判断
し、バッテリ１９４の充放電を伴うことなく連続制動ト
ルクＴｒ２＊をリングギヤ軸１２６に出力する処理とし
て図３０および図３１の制動時トルク制御ルーチンにお
けるステップＳ３３０ないしＳ３３８の処理と同様の処
理であるステップＳ４０８ないしＳ４１６の処理を実行
してモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ
２のトルク指令値Ｔｍ２＊とを設定する。このようにモ
ータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のト
ルク指令値Ｔｍ２＊とを設定することにより、前述した
ように、バッテリ１９４の充放電を伴うことなく連続制
動トルクＴｒ２＊をリングギヤ軸１２６Ｃに出力するこ
とができる。
【０１４６】一方、バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値
Ｂｒｅｆ未満のときには、バッテリ１９４の充電が必要
と判断し、図３０および図３１の制動時トルク制御ルー
チンにおけるステップＳ３１０およびＳ３１２と同様
に、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に計算（Ｔｍ
１＊＝Ｔｒ２＊×ρ）により算出される値を設定すると
共に（ステップＳ４１８）、モータＭＧ２のトルク指令
値Ｔｍ２＊に前述した式（２２）により算出される値を
設定する（ステップＳ４２０）。このようにモータＭＧ
１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令
値Ｔｍ２＊とを設定することにより、前述したように、
バッテリ１９４の充電を伴いながら連続制動トルクＴｒ
２＊をリングギヤ軸１２６Ｃに出力することができる。
【０１４７】こうしてモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊とモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とを設定す
ると、エンジン１５０への燃料噴射を停止する信号をＥ
ＦＩＥＣＵ１７０に出力し（ステップＳ４２２）、設定
した値を用いてモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエン
ジン１５０の制御を行なう（ステップＳ４２４ないしＳ
４２８）。なお、このステップＳ４２４ないしＳ４２８
の各制御についても図１３および図１４の制動時トルク
制御ルーチンにおけるステップＳ１３４ないしＳ１３８
の各制御と同一である。
【０１４８】以上説明した第２実施例の連続制動制御ル
ーチンによれば、連続制動トルクＴｒ２＊を設定してお
くだけで、ブレーキペダル１６５を踏み込まなくても連
続制動トルクＴｒ２＊に相当するトルクをリングギヤ軸
１２６Ｃに出力することができる。したがって、ブレー
キペダル１６５を踏み続けることなく長い下り坂を下る
ことができる。また、連続制動制御ルーチンはアクセル
ペダル１６４やブレーキペダル１６５が踏み込まれてい
ないときに実行するものとしたから、アクセルペダル１
６４の踏込量に応じた加速時のトルク制御やブレーキペ
ダル１６５の踏込量に応じた制動時のトルク制御を妨げ
ることはない。
【０１４９】もとより、バッテリ１９４の残容量ＢRMに
基づいて、バッテリ１９４の充電を伴う制動と、バッテ
リ１９４の充放電を伴わない制動とを行なうことができ
る。この結果、バッテリ１９４の残容量ＢRMを閾値Ｂｒ
ｅｆにすることができる。
【０１５０】なお、第２実施例でも、第１実施例と同様
に、連続制動トルクＴｒ２＊の大きさの設定については
３段階に設定できるものとしたが、この段数に限られる
ものではなく、さらに多段階に設定可能な構成や無段階
に設定可能な構成としてもよく、あるいは、駆動輪１１
６、１１８の回転数、すなわちリングギヤ軸１２６の回
転数Ｎｒやその変化率などに基づいて設定するものとし
てもよい。また、第２実施例の連続制動制御ルーチンで
も、バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値Ｂｒｅｆ未満の
ときにモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に値０を設
定してエンジン１５０を停止するものとしたが、エンジ
ン１５０の回転数Ｎｅを所定の回転数とするものとして
もよい。こうすれば、アクセルペダル１６４が踏み込ま
れたときに、素早く要求されるエネルギをエンジン１５
０から出力することができる。
【０１５１】以上説明した第２実施例の動力出力装置１
１０Ｃでは、制動トルクＴｒ＊や連続制動トルクＴｒ２
＊をモータＭＧ１およびエンジン１５０により、または
モータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０によ
りリングギヤ軸１２６Ｃに出力するものとしたが、制動
トルクＴｒ＊や連続制動トルクＴｒ２＊の一部を機械的
な摩擦ブレーキによりリングギヤ軸１２６Ｃに出力し、
残余のトルクをモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエン
ジン１５０により出力するものとしてもよい。
【０１５２】第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、
エンジン１５０とモータＭＧ１とによりモータＭＧ２を
挟持する配置としたが、図３５の変形例の動力出力装置
１１０Ｄに示すように、モータＭＧ１とモータＭＧ２と
でエンジン１５０を挟持する配置としてもよい。また、
第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、リングギヤ軸
１２６Ｃに出力された動力をリングギヤ１２２に結合さ
れた動力取出ギヤ１２８を介してモータＭＧ１とモータ
ＭＧ２との間から取り出したが、図３６の変形例の動力
出力装置１１０Ｅに示すように、リングギヤ軸１２６Ｅ
を延出してケース１１９から取り出すものとしてもよ
い。
【０１５３】第１実施例の動力出力装置１１０や第２実
施例の動力出力装置１１０Ｃまたはこれらの変形例で
は、プラネタリギヤ１２０のプラネタリキャリア１２４
にクランクシャフト１５６を結合すると共にサンギヤ軸
１２５にモータＭＧ１を結合し、リングギヤ軸１２６を
駆動軸１１２を有する動力伝達ギヤ１１１に動力取出ギ
ヤ１２８を介して結合したが、プラネタリギヤ１２０の
３軸に対し、クランクシャフト１５６，モータＭＧ１，
動力伝達ギヤ１１１を如何なる組み合わせで結合しても
よい。この際の入出力する動力、即ち上述の各トルク制
御における各指令値は、共線図から容易に求めることが
できる。
【０１５４】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態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。
【０１５５】例えば、第１実施例の動力出力装置１１０
およびその変形例では、ＦＲ型あるいはＦＦ型の２輪駆
動の車両に適用するものとしたが、図３７の変形例の動
力出力装置１１０Ｆに示すように、４輪駆動の車両に適
用するものとしてもよい。この構成では、リングギヤ軸
１２６に結合していたモータＭＧ２をリングギヤ軸１２
６より分離して、車両の後輪部に独立して配置し、この
モータＭＧ２によって後輪部の駆動輪１１７，１１９を
駆動する。一方、リングギヤ軸１２６は動力取出ギヤ１
２８および動力伝達ギヤ１１１を介してディファレンシ
ャルギヤ１１４に結合されて前輪部の駆動輪１１６，１
１８を駆動する。このような構成の下においても、前述
した第１実施例を実現することは可能である。
【０１５６】ところで、上述した第１実施例の動力出力
装置１１０および第２実施例の動力出力装置１１０Ｃで
は、エンジン１５０としてガソリンエンジンを用いた
が、その他に、ディーゼルエンジンや、タービンエンジ
ンや、ジェットエンジンなど各種の内燃あるいは外燃機
関を用いることもできる。
【０１５７】また、第１実施例の動力出力装置１１０お
よび第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、３軸式動
力入出力手段としてプラネタリギヤ１２０を用いたが、
一方はサンギヤと他方はリングギヤとギヤ結合すると共
に互いにギヤ結合しサンギヤの外周を自転しながら公転
する２つ１組の複数組みのプラネタリピニオンギヤを備
えるダブルピニオンプラネタリギヤを用いるものとして
もよい。この他、３軸式動力入出力手段として３軸のう
ちいずれか２軸に入出力される動力を決定すれば、この
決定した動力に基づいて残余の１軸に入出力される動力
を決定されるものであれば如何なる装置やギヤユニット
等、例えば、ディファレンシャルギヤ等を用いることも
できる。
【０１５８】さらに、第１実施例の動力出力装置１１０
および第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、モータ
ＭＧ１およびモータＭＧ２にＰＭ形（永久磁石形；Perm
anent Magnet type）同期電動機を用いたが、回生動作
および力行動作の双方が可能なものであれば、その他に
も、ＶＲ形（可変リラクタンス形；Variable Reluctanc
e type）同期電動機や、バーニアモータや、直流電動機
や、誘導電動機や、超電導モータや、ステップモータな
どを用いることもできる。
【０１５９】あるいは、第１実施例の動力出力装置１１
０および第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、第１
および第２の駆動回路１９１，１９２としてトランジス
タインバータを用いたが、その他に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲ
ートバイポーラモードトランジスタ；Insulated Gate B
ipolar mode Transistor）インバータや、サイリスタイ
ンバータや、電圧ＰＷＭ（パルス幅変調；Pulse Width
Modulation）インバータや、方形波インバータ（電圧形
インバータ，電流形インバータ）や、共振インバータな
どを用いることもできる。
【０１６０】また、バッテリ１９４としては、Ｐｂバッ
テリ，ＮｉＭＨバッテリ，Ｌｉバッテリなどを用いるこ
とができるが、バッテリ１９４に代えてキャパシタを用
いることもできる。
【０１６１】以上の各実施例では、動力出力装置を車両
に搭載する場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、船舶，航空機などの交通手段
や、その他各種産業機械などに搭載することも可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての動力出力装置１１０
の概略構成を示す構成図である。
【図２】実施例の動力出力装置１１０の部分拡大図であ
る。
【図３】実施例の動力出力装置１１０を組み込んだ車両
の概略の構成を例示する構成図である。
【図４】実施例の動力出力装置１１０の動作原理を説明
するためのグラフである。
【図５】プラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転
数とトルクの関係を示す共線図である。
【図６】プラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転
数とトルクの関係を示す共線図である。
【図７】トルクを何ら作用させていないときの共線図で
ある。
【図８】モータＭＧ１を回生制御することによりリング
ギヤ軸１２６に制動力を作用させる際の共線図である。
【図９】モータＭＧ１を力行制御することによりリング
ギヤ軸１２６に制動力を作用させる際の共線図である。
【図１０】エンジン１５０を空回りさせる際の回転数Ｎ
ｅと抗力として働くトルクＴｅとの関係の一例を示すグ
ラフである。
【図１１】実施例の制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０
により実行される制動制御ルーチンを例示するフローチ
ャートである。
【図１２】モータＭＧ１をロックアップ状態としてリン
グギヤ軸１２６に制動力を作用させる際の共線図であ
る。
【図１３】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実
行される制動時トルク制御ルーチンの一部を例示するフ
ローチャートである。
【図１４】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実
行される制動時トルク制御ルーチンの一部を例示するフ
ローチャートである。
【図１５】バッテリ１９４の残容量ＢRMと充電可能電力
との関係および閾値Ｂｒｅｆを例示するグラフである。
【図１６】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実
行されるモータＭＧ１の制御ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。
【図１７】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実
行されるモータＭＧ２の制御ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。
【図１８】バッテリ１９４を充電しながらリングギヤ軸
１２６に制動力を作用させる際の共線図である。
【図１９】エンジン１５０を空回りさせる際の回転数Ｎ
ｅと抗力として働くトルクＴｅと制動エネルギＰｒとの
関係の一例を示すグラフである。
【図２０】バッテリ１９４の充放電を伴わずに制動力を
リングギヤ軸１２６に作用させる際の共線図である。
【図２１】変形例の制動時トルク制御ルーチンの一部を
例示するフローチャートである。
【図２２】変形例の制動時トルク制御ルーチンを実行し
た際の共線図である。
【図２３】所定の回転数Ｎｓｔとリングギヤ軸１２６の
回転数Ｎｒとの関係を例示するグラフである。
【図２４】実施例の制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０
により実行される連続制動制御ルーチンを例示するフロ
ーチャートである。
【図２５】変形例の動力出力装置１１０Ａの概略構成を
示す構成図である。
【図２６】変形例の動力出力装置１１０Ｂの概略構成を
示す構成図である。
【図２７】第２実施例の動力出力装置１１０Ｃの概略構
成を示す構成図である。
【図２８】第２実施例におけるプラネタリギヤ１２０に
結合された３軸の回転数とトルクの関係を示す共線図で
ある。
【図２９】第２実施例におけるプラネタリギヤ１２０に
結合された３軸の回転数とトルクの関係を示す共線図で
ある。
【図３０】第２実施例の制御装置１８０の制御ＣＰＵ１
９０により実行される制動時トルク制御ルーチンの一部
を例示するフローチャートである。
【図３１】第２実施例の制御装置１８０の制御ＣＰＵ１
９０により実行される制動時トルク制御ルーチンの一部
を例示するフローチャートである。
【図３２】第２実施例においてバッテリ１９４を充電し
ながらリングギヤ軸１２６に制動力を作用させる際の共
線図である。
【図３３】第２実施例においてバッテリ１９４の充放電
を伴わずに制動力をリングギヤ軸１２６に作用させる際
の共線図である。
【図３４】第２実施例の制御装置１８０の制御ＣＰＵ１
９０により実行される連続制動制御ルーチンを例示する
フローチャートである。
【図３５】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ｄ
の概略構成を示す構成図である。
【図３６】第２実施例の変形例の動力出力装置１１０Ｄ
の概略構成を示す構成図である。
【図３７】第１実施例の動力出力装置１１０を４輪駆動
車に適用した変形例としての動力出力装置１１０Ｆの概
略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１１０…動力出力装置 １１０Ａ〜１１０Ｆ…動力出力装置 １１１…動力伝達ギヤ １１２…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６，１１８…駆動輪 １１７，１１９…駆動輪 １１９…ケース １２０…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １２５…サンギヤ軸 １２６…リングギヤ軸 １２８…動力取出ギヤ １２９…チェーンベルト １３２…ロータ １３３…ステータ １３４…三相コイル １３５…永久磁石 １３９…レゾルバ １４２…ロータ １４３…ステータ １４４…三相コイル １４５…永久磁石 １４９…レゾルバ １５０…エンジン １５１…燃料噴射弁 １５２…燃焼室 １５４…ピストン １５６…クランクシャフト １５７…レゾルバ １５８…イグナイタ １６０…ディストリビュータ １６２…点火プラグ １６４…アクセルペダル １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６５…ブレーキペダル １６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ １６６…スロットルバルブ １６７…スロットルバルブポジションセンサ １６８…アクチュエータ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １７２…吸気管負圧センサ １７４…水温センサ １７６…回転数センサ １７８…回転角度センサ １７９…スタータスイッチ １８０…制御装置 １８２…シフトレバー １８４…シフトポジションセンサ １９０…制御ＣＰＵ １９０ａ…ＲＡＭ １９０ｂ…ＲＯＭ １９１…第１の駆動回路 １９２…第２の駆動回路 １９４…バッテリ １９５，１９６…電流検出器 １９７，１９８…電流検出器 １９９…残容量検出器 Ｌ１，Ｌ２…電源ライン ＭＧ１…モータ ＭＧ２…モータ Ｔｒ１〜Ｔｒ６…トランジスタ Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６…トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 11/14 B60K 6/02 B60K 17/04 F02D 29/06

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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、 出力軸を有する原動機と、 回転軸を有し、該回転軸に動力を入出力する電動機と、 前記駆動軸と前記出力軸と前記回転軸とに各々結合され
    る３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ動力が入出
    力されたとき、該入出力された動力に基づいて定まる動
    力を残余の１軸へ入出力する３軸式動力入出力手段と、 前記電動機により入出力される動力に必要な電気エネル
    ギの受給を行なう蓄電手段と、 前記駆動軸に制動力が作用するよう前記原動機および前
    記電動機を制御する制動制御手段とを備え、 前記制動制御手段は、 制動中の前記原動機の目標回転数を設定し、 該目標回転数を実現するよう前記電動機の運転を制御す
    る手段である 動力出力装置。
  2. 【請求項２】 前記制動制御手段は、前記電動機を回生
    制御することにより前記駆動軸に制動力を作用させる手
    段である請求項１記載の動力出力装置。
  3. 【請求項３】 前記制動制御手段は、前記電動機を力行
    制御することにより前記駆動軸に制動力を作用させる手
    段である請求項１記載の動力出力装置。
  4. 【請求項４】 前記制動制御手段は、前記原動機をモー
    タリングするよう前記電動機を制御する手段である請求
    項１記載の動力出力装置。
  5. 【請求項５】 前記制動制御手段は、前記電動機をロッ
    ク状態とする手段である請求項１記載の動力出力装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の動力出力装置であって、 前記電動機は第１の電動機であり、 前記駆動軸に 前記駆動軸に動力を入出力する第２の電
    動機を備え、 前記蓄電手段は、前記第２の電動機により入出力される
    動力に必要な電気エネルギの受給を行なう手段であり、 前記制動制御手段は、該駆動軸に制動力が作用する条件
    の下で、さらに前記第２の電動機をも制御する手段であ
    る動力出力装置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の動力出力装置であって、 前記蓄電手段の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段を
    備え、 前記制動制御手段は、前記蓄電状態検出手段により検出
    される蓄電状態に基づいて前記原動機，前記第１の電動
    機および前記第２の電動機を制御する手段である動力出
    力装置。
  8. 【請求項８】 前記制動制御手段は、前記蓄電状態検出
    手段により検出される蓄電状態が、更なる充電が不要で
    ある状態として設定された所定範囲内となるよう制御す
    る手段である請求項７記載の動力出力装置。
  9. 【請求項９】 前記制動制御手段は、前記第２の電動機
    により前記駆動軸に制動力が作用するよう該第２の電動
    機を制御すると共に、前記第１の電動機から入出力され
    る動力が値０となるよう該第１の電動機を制御する手段
    である請求項６ないし８いずれか記載の動力出力装置。
  10. 【請求項１０】 前記制動制御手段は、前記第２の電動
    機により前記駆動軸に制動力が作用するよう該第２の電
    動機を制御すると共に、制動中の前記原動機の目標回転
    数を設定し、該目標回転数で前記原動機が回転するよう
    前記第１の電動機を制御する手段である請求項６ないし
    ８いずれか記載の動力出力装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の動力出力装置であっ
    て、 前記駆動軸の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段により検出された前記駆動軸の運
    転状態に基づいて前記原動機の目標回転数を設定する制
    動時運転状態設定手段とを備える動力出力装置。
  12. 【請求項１２】 前記制動時運転状態設定手段は、制動
    時における駆動軸の目標トルクと回転数の積に基づい
    て、前記原動機の出力軸の目標回転数および目標トルク
    を設定する手段である請求項１０記載の動力出力装置。
  13. 【請求項１３】 前記制動制御手段は、前記原動機をモ
    ータリングするよう前記第１の電動機を制御する手段で
    ある請求項６ないし８いずれか記載の動力出力装置。
  14. 【請求項１４】 前記制動制御手段は、前記第２の電動
    機により回生される電気エネルギと前記電動機により消
    費される電気エネルギとが等しくなるよう前記第２の電
    動機と前記第１の電動機とを制御する手段である請求項
    ６ないし８いずれか記載の動力出力装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１記載の動力出力装置であっ
    て、 前記電動機は第１の電動機であり、 前記原動機の出力軸に動力を入出力する第２の電動機を
    備え、 前記蓄電手段は、前記第２の電動機により入出力される
    動力に必要な電気エネルギを供給可能な手段であり、 前記制動制御手段は、該駆動軸に制動力が作用するよう
    前記原動機，前記第１の電動機および前記第２の電動機
    を制御する手段である動力出力装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の動力出力装置であっ
    て、 前記蓄電手段の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段を
    備え、 前記制動制御手段は、前記蓄電状態検出手段により検出
    される蓄電状態に基づいて前記原動機，前記第１の電動
    機および前記第２の電動機を制御する手段である動力出
    力装置。
  17. 【請求項１７】 前記制動制御手段は、前記蓄電状態検
    出手段により検出される蓄電状態が、更なる充電が不要
    である状態として設定された所定範囲内となるよう制御
    する手段である請求項１６記載の動力出力装置。
  18. 【請求項１８】 前記制動制御手段は、前記原動機をモ
    ータリングするよう前記第１の電動機を制御すると共
    に、該原動機の出力軸に制動力が作用するよう前記第２
    の電動機を制御する手段である請求項１５ないし１７い
    ずれか記載の動力出力装置。
  19. 【請求項１９】 前記制御手段は、前記第２の電動機に
    より回生される電気エネルギと前記電動機により消費さ
    れる電気エネルギとが等しくなるよう前記第２の電動機
    と前記第１の電動機とを制御する手段である請求項１５
    ないし１７いずれか記載の動力出力装置。
  20. 【請求項２０】 出力軸を有する原動機と、 回転軸を有し、該回転軸に動力を入出力する電動機と、 駆動軸と前記出力軸と前記回転軸とに各々結合される３
    軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ動力が入出力さ
    れたとき、該入出力された動力に基づいて定まる動力を
    残余の１軸へ入出力する３軸式動力入出力手段とを備
    え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方
    法であって、制動中の前記原動機の目標回転数を設定し、該目標回転
    数を実現するよう前記電動機の運転を制御することによ
    って、 前記駆動軸に制動力を出力するために前記原動機
    をモータリングする動力出力装置の制御方法。
  21. 【請求項２１】 出力軸を有する原動機と、 回転軸を有し、該回転軸に動力を入出力する第１の電動
    機と、 駆動軸に動力を入出力する第２の電動機と、 前記駆動軸と前記出力軸と前記回転軸とに各々結合され
    る３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ動力が入出
    力されたとき、該入出力された動力に基づいて定まる動
    力を残余の１軸へ入出力する３軸式動力入出力手段とを
    備え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御
    方法であって、 前記第２の電動機により前記駆動軸に制動力が作用する
    よう該第２の電動機を制御すると共に、制動中の前記原動機の目標回転数を設定し、該目標回転
    数で前記原動機が回転するよう 前記第１の電動機を制御
    する動力出力装置の制御方法。
  22. 【請求項２２】 出力軸を有する原動機と、 回転軸を有し、該回転軸に動力を入出力する第１の電動
    機と、 駆動軸に動力を入出力する第２の電動機と、 前記駆動軸と前記出力軸と前記回転軸とに各々結合され
    る３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ動力が入出
    力されたとき、該入出力された動力に基づいて定まる動
    力を残余の１軸へ入出力する３軸式動力入出力手段と、 前記第１の電動機により入出力される動力に必要な電気
    エネルギの受給と、前記第２の電動機により入出力され
    る動力に必要な電気エネルギの受給とを行なう蓄電手段
    とを備え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の
    制御方法であって、制動中の前記原動機の目標回転数を設定し、該目標回転
    数を実現するよう前記第１の電動機の運転を制御しつ
    つ、 前記蓄電手段の蓄電状態が、更なる充電が不要であ
    る状態として設定された所定範囲内となるよう前記原動
    機，前記第１の電動機および前記第２の電動機を制御し
    て前記駆動軸に制動力を出力する動力出力装置の制御方
    法。
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