動力出力装置およびその制御方法

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【発明の名称】	動力出力装置およびその制御方法
【発明者】	【氏名】高岡俊文【氏名】西垣隆弘【氏名】小島正清【氏名】金井弘【氏名】阿部眞一【氏名】小林幸男【氏名】長瀬健一【氏名】原田修【氏名】山口勝彦
【要約】	【課題】ハイブリッド車両において発電するための負荷運転状態からアイドリングまたはモータリング等の無負荷運転状態に変化する過渡期においてショックが生じていた。【解決手段】エンジンに発電機が機械的に結合されたハイブリッド式の動力出力装置について、負荷運転状態から無負荷運転状態に移行する過渡期に、発電機の出力トルクが急変しないように制御する。一手段として負荷運転状態における内燃機関の最低回転数を無負荷運転状態における回転数よりも２００ｒｐｍ程度大きな回転数に設定する。こうすることにより、負荷運転状態から無負荷運転状態にエンジンの回転数が滑らかに変化するようになり、エンジンの回転数に基づいてＰＩ制御されている発電機のトルクの急変を抑えることができるため、該トルクの急変が原因となるショックを低減することができる。

【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、出力軸を有する原動機と、前記原動機の出力軸および前記駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定する駆動軸目標動力状態設定手段と、前記駆動軸目標動力状態および原動機の運転効率に基づいて、前記原動機から出力すべきトルクおよび回転数に対応した原動機目標動力状態を設定する原動機目標動力状態設定手段と、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力すると共に、前記電動機を該動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以上のトルクで駆動可能な動力状態で該原動機が運転されるよう該原動機、該電動機および前記動力調整手段を制御する制御手段とを備える動力出力装置。
【請求項２】請求項１記載の動力出力装置であって、前記動力調整手段により調整される電力の少なくとも一部と、前記電動機による動力の入出力に必要な電力の少なくとも一部とを充放電可能な蓄電手段を備え、前記制御手段は、前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、該原動機から出力される動力と前記蓄電手段から充放電される電力とを変換して前記駆動軸に出力される動力が前記駆動軸目標動力状態となるよう該原動機、前記電動機および前記動力調整手段を制御する動力制御手段と、該動力制御手段による制御により前記電動機が前記所定トルク未満のトルクで駆動されるとき、該電動機が該所定トルク以上のトルクで駆動されるよう前記動力制御手段で用いられる前記原動機目標動力状態を修正する原動機目標動力状態修正手段とを備える動力出力装置。
【請求項３】前記原動機目標動力状態修正手段は、前記原動機目標動力状態を、動力が同一で回転数が大きな動力状態に修正する手段である請求項２記載の動力出力装置。
【請求項４】請求項３記載の動力出力装置であって、さらに前記原動機目標動力状態修正手段により原動機目標動力状態が修正されたとき、前記原動機から出力される動力を略同一に保持した状態で前記原動機の運転状態を前記修正された原動機目標動力状態に移行するよう該原動機と前記電動機と前記動力調整手段とを制御する移行制御手段を備える動力出力装置。
【請求項５】請求項４記載の動力出力装置であって、前記原動機は、吸気管の開口面積と吸気バルブの開閉タイミングとを変更可変な内燃機関であり、前記移行制御手段は、前記吸気管の開口面積を所定の開口面積に保った状態で前記吸気バルブの開閉タイミングを徐々に変更するに伴って前記動力調整手段により調整される電力を徐々に変更することにより前記原動機の運転状態を前記修正された原動機目標動力状態に移行する手段である動力出力装置。
【請求項６】請求項３記載の動力出力装置であって、さらに前記原動機目標動力状態修正手段により原動機目標動力状態が修正されたとき、トルクに対して回転数を優先して前記原動機の運転状態を前記修正された原動機目標動力状態に移行するよう該原動機と前記電動機と前記動力調整手段とを制御する移行制御手段を備える動力出力装置。
【請求項７】請求項６記載の動力出力装置であって、前記原動機は、吸気管の開口面積を変更可変な内燃機関であり、前記移行制御手段は、前記原動機の回転数が前記修正された原動機目標動力状態に対応する回転数に移行するよう前記動力調整手段により調整される電力を変更する回転数移行手段と、該回転数移行手段による変更により前記原動機の回転数の移行が行われたとき、該原動機から前記修正された原動機目標動力状態に対応するトルクが出力されるよう前記吸気管の開口面積を調節するトルク移行手段とを備える動力出力装置。
【請求項８】請求項６記載の動力出力装置であって、前記原動機は、吸気バルブの開閉タイミングを変更可変な内燃機関であり、前記移行制御手段は、前記原動機の回転数が前記修正された原動機目標動力状態に対応する回転数に移行するよう前記動力調整手段により調整される電力を変更する回転数移行手段と、該回転数移行手段による変更により前記原動機の回転数の移行が行われたとき、該原動機から前記修正された原動機目標動力状態に対応するトルクが出力されるよう吸気バルブの開閉タイミングを調節するトルク移行手段とを備える動力出力装置。
【請求項９】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、前記原動機の出力軸および前記駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定する駆動軸目標動力状態設定手段と、前記駆動軸の回転数および前記原動機の出力する動力と、前記電動機を前記駆動軸からの動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以上のトルクで駆動できる前記原動機の動力状態との関係を記憶した記憶手段と、前記駆動軸の回転数を入力する回転数入力手段と、前記駆動軸目標動力状態に基づいて設定される前記原動機が出力すべき動力と、前記入力された駆動軸の回転数に基づいて、前記記憶手段に記憶された関係を参照して得られる前記原動機の動力状態を、前記原動機目標動力状態として設定する原動機目標動力状態設定手段と、前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、前記電動機および動力調整手段を用いて、前記原動機目標動力状態を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力する制御手段とを備える動力出力装置。
【請求項１０】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、前記原動機の出力軸および前記駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記出力軸に動力を入出力する電動機と、前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定する駆動軸目標動力状態設定手段と、前記駆動軸目標動力状態および原動機の運転効率に基づいて、前記原動機から出力すべきトルクおよび回転数に対応した原動機目標動力状態を設定する原動機目標動力状態設定手段と、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力すると共に、前記電動機を該動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以下のトルクで駆動可能な動力状態で該原動機が運転されるよう該原動機、該電動機および前記動力調整手段を制御する制御手段とを備える動力出力装置。
【請求項１１】請求項１０記載の動力出力装置であって、前記動力調整手段により調整される電力の少なくとも一部と、前記電動機による動力の入出力に必要な電力の少なくとも一部と、を充放電可能な蓄電手段を備え、前記制御手段は、前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、該原動機から出力される動力と前記蓄電手段から充放電される電力とを変換して前記駆動軸に出力される動力が前記駆動軸となるよう該原動機、前記電動機および前記動力調整手段を制御する動力制御手段と、該動力制御手段による制御により前記電動機が前記所定トルクよりも大きいのトルクで駆動されるとき、該電動機が該所定トルク以下のトルクで駆動されるよう前記動力制御手段で用いられる前記原動機目標動力状態を修正する原動機目標動力状態修正手段とを備える動力出力装置。
【請求項１２】前記原動機目標動力状態修正手段は、前記原動機目標動力状態を、動力が同一で回転数が小さな動力状態に修正する手段である請求項１１記載の動力出力装置。
【請求項１３】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、前記原動機の出力軸および前記駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記出力軸に動力を入出力する電動機と、前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定する駆動軸目標動力状態設定手段と、前記駆動軸の回転数および前記原動機の出力する動力と、前記電動機を前記駆動軸からの動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以下のトルクで駆動できる前記原動機の動力状態との関係を記憶した記憶手段と、前記駆動軸の回転数を入力する回転数入力手段と、前記駆動軸目標動力状態に基づいて設定される前記原動機が出力すべき動力と、前記入力された駆動軸の回転数に基づいて、前記記憶手段に記憶された関係を参照して得られる前記原動機の動力状態を、前記原動機目標動力状態として設定する原動機目標動力状態設定手段と、前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、前記電動機および動力調整手段を用いて、前記原動機目標動力状態を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力する制御手段とを備える動力出力装置。
【請求項１４】前記所定トルクは、値０である請求項１ないし１３いずれか記載の動力出力装置。
【請求項１５】前記所定トルクは、前記駆動軸の回転数に基づいて定まるトルクである請求項１ないし１３いずれか記載の動力出力装置。
【請求項１６】前記所定トルクは、前記原動機の効率に基づいて定まるトルクである請求項１ないし１３いずれか記載の動力出力装置。
【請求項１７】請求項２ないし９，１１，１２，１３いずれか記載の動力出力装置であって、前記蓄電手段を充放電する目標電力を設定する目標電力設定手段と、前記原動機から出力される動力を動力源として駆動する補機とを備え、前記原動機目標動力状態設定手段は、前記駆動軸目標動力状態と前記目標電力と前記補機の駆動に必要な動力とに基づいて原動機目標動力状態を設定する手段であり、前記所定トルクは、前記目標電力と前記補機の駆動に必要な動力とに基づいて定まるトルクである動力出力装置。
【請求項１８】請求項１ないし１７いずれか記載の動力出力装置であって、前記動力調整手段は、前記出力軸に結合される第１の回転軸、前記駆動軸に結合される第２の回転軸およびこれらと異なる第３の回転軸を有し、該３つの回転軸のうちいずれか２つの回転軸の動力状態が決定されると、該決定された動力状態に基づいて残余の回転軸の動力状態が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力する第２の電動機とを備える動力出力装置。
【請求項１９】出力軸を有する原動機と、前記原動機の出力軸および駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機とを備え、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、（ａ）前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定し、（ｂ）前記駆動軸目標動力状態および原動機の運転効率に基づいて、前記原動機から出力すべきトルクおよび回転数に対応した原動機目標動力状態を設定し、（ｃ）前記原動機から出力された動力を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力すると共に前記電動機を該動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以上のトルクで駆動可能な動力状態で該原動機が運転されるよう該原動機、該電動機および前記動力調整手段を制御する動力出力装置の制御方法。
【請求項２０】請求項１９記載の動力出力装置の制御方法であって、前記動力出力装置は、更に、前記動力調整手段により調整される電力の少なくとも一部と、前記電動機による動力の入出力に必要な電力の少なくとも一部と、を充放電可能な蓄電手段を備え、前記ステップ（ｃ）は、（ｃ１）前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、該原動機から出力される動力と前記蓄電手段から充放電される電力とを変換して前記駆動軸に出力される動力が前記駆動軸目標動力状態となるよう該原動機，前記電動機および前記動力調整手段を制御し、（ｃ２）該制御により前記電動機が前記所定トルク未満のトルクで駆動されるとき、該電動機が該所定トルク以上のトルクで駆動されるよう前記ステップ（ｃ１）で用いられる前記原動機目標動力状態を修正するステップとを備える動力出力装置の制御方法。
【請求項２１】出力軸を有する原動機と、前記原動機の出力軸および駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と前記駆動軸の回転数および前記原動機の出力する動力と、前記電動機を所定トルク以上のトルクで駆動できる前記原動機の動力状態との関係を記憶した記憶手段と、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、（ａ）前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定し、（ｂ）前記駆動軸目標動力状態に基づいて設定される前記原動機が出力すべき動力と、入力された駆動軸の回転数に基づいて、前記記憶手段に記憶された関係を参照して得られる前記原動機の動力状態を、前記原動機目標動力状態として設定し、（ｃ）前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、前記電動機および動力調整手段を用いて、前記原動機目標動力状態を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力する動力出力装置の制御方法。
【請求項２２】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、前記原動機の出力軸および前記駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定する駆動軸目標動力状態設定手段と、前記駆動軸目標動力状態および原動機の運転効率に基づいて、前記原動機から出力すべきトルクおよび回転数に対応した原動機目標動力状態を設定する原動機目標動力状態設定手段と、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力すると共に、前記電動機を該動力出力装置全体のエネルギ効率を考慮して設定された所定トルク以上のトルクで駆動可能な動力状態で該原動機が運転されるよう該原動機、該電動機および前記動力調整手段を制御する制御手段とを備える動力出力装置。

【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こうした動力出力装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、原動機から出力される動力をトルク変換して駆動軸に出力する動力出力装置としては、流体を利用したトルクコンバータと変速機とを組み合わせてなるものが用いられていた。この装置におけるトルクコンバータは、原動機の出力軸と変速機に結合された回転軸との間に配置され、封入された流体の流動を介して両軸間の動力の伝達を行なう。このようにトルクコンバータでは、流体の流動により動力を伝達するため、両軸間に滑りが生じ、この滑りに応じたエネルギ損失が発生する。このエネルギ損失は、正確には、両軸の回転数差とその時に動力の出力軸に伝達されるトルクとの積で表わされ、熱として消費される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、こうした動力出力装置を動力源として搭載する車両では、両軸間の滑りが大きくなるとき、例えば発進時や登り勾配を低速で走行するときなどのように大パワーが要求されるときには、トルクコンバータでのエネルギ損失が大きくなり、エネルギ効率が低いものとなるという問題があった。また、定常走行時であっても、トルクコンバータにおける動力の伝達効率は１００パーセントにならないから、例えば、手動式のトランスミッションと較べて、その燃費は低くならざるを得ない。
【０００４】本発明の動力出力装置は、上述の問題を解決し、原動機から出力される動力を高効率に駆動軸に出力する装置を提供することを目的の一つとする。
【０００５】なお、出願人は、上述の問題に鑑み、流体を用いたトルクコンバータを用いるのではなく、出力軸を有する原動機と、回転軸を有する発電機と、原動機の出力軸と発電機の回転軸と駆動軸とにキャリア，サンギヤおよびリングギヤがそれぞれ結合されたプラネタリギヤと、発電機と電動機とに接続されたバッテリとを備え、原動機から出力される動力やバッテリに蓄えられた電力を所望の動力として駆動軸に出力するものを提案している（特開昭５０－３０２２３号公報）。
【０００６】この提案の動力出力装置では、任意の運転ポイントで運転されている原動機から出力される動力はプラネタリギヤにより発電機に伝達される動力と駆動軸に伝達される動力とに分配される。原動機から出力された動力を回転数を低減しつつトルクアップして駆動軸に出力する場合には、発電機に伝達された動力を電力として回生し、この電力を用いて駆動軸に結合された電動機を駆動して駆動軸にトルクを付加する。逆に、原動機から出力される動力をトルクを低減しつつ回転数を増して駆動軸に出力する、いわゆるオーバードライブモードの場合には、電動機に伝達された動力を電力として回生し、この電力を用いて発電機を電動機として駆動する。電動機が駆動軸に結合していることを考えると、オーバードライブモードにおいては、電動機で回生された電力が発電機に供給されるものの、該発電機を駆動して得られる動力の一部はプラネタリギヤを介して駆動軸に出力される際に、再び電動機により電力として回生されることになり、エネルギの一部が電動機，発電機，プラネタリギヤ，電動機の順に循環する循環路を形成してしまう。こうしたエネルギの循環は、循環するエネルギの量が大きくなると、それに伴って原動機からプラネタリギヤを介して直接駆動軸に出力される損失の小さなエネルギが小さくなるから、装置全体のエネルギ効率を低下させる。
【０００７】そこで、本発明の動力出力装置およびその制御方法は、こうした原動機から出力される動力の一部を電気エネルギの形態を経ることにより所望のトルクおよび回転数からなる動力にトルク変換して駆動軸に出力する動力出力装置において、原動機から駆動軸にエネルギが出力される過程においてエネルギの循環路が形成されることによる装置全体のエネルギ効率の低下を防止することを目的の一つとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本発明の動力出力装置およびその制御方法は、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。
【０００９】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、前記原動機の出力軸および前記駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定する駆動軸目標動力状態設定手段と、前記駆動軸目標動力状態および原動機の運転効率に基づいて、前記原動機から出力すべきトルクおよび回転数に対応した原動機目標動力状態を設定する原動機目標動力状態設定手段と、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力すると共に、前記電動機を該動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以上のトルクで駆動可能な動力状態で該原動機が運転されるよう該原動機、該電動機および前記動力調整手段を制御する制御手段とを備えることを要旨とする。
【００１０】制御手段は、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力すると共に、前記電動機を該動力出力装置全体のエネルギ効率を考慮して設定された所定トルク以上のトルクで駆動可能な動力状態で該原動機が運転されるよう該原動機、該電動機および前記動力調整手段を制御する制御手段としてもよい。
【００１１】この本発明の動力出力装置は、原動機の出力軸および駆動軸に結合される動力調整手段が、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する。電動機は、原動機の駆動軸に動力を入出力する。原動機目標動力状態設定手段は前記駆動軸目標動力状態および原動機の運転効率に基づいて、前記原動機から出力すべきトルクおよび回転数に対応した原動機目標動力状態を設定する。制御手段は、前記原動機目標動力状態を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力すると共に、前記電動機を所定トルク以上のトルクで駆動可能な動力状態で該原動機が運転されるよう該原動機、該電動機および前記動力調整手段を制御する。
【００１２】ここでいう「動力」は、軸に作用するトルクとその軸の回転数との積の形態で表わされ、単位時間当たりに出力されるエネルギの大きさをいう。これに対し、「動力状態」とは、ある動力を与えるトルクおよび回転数の組み合わせによって定まる運転状態をいうものと定義する。従って、ある「動力」を与える「動力状態」は、トルクおよび回転数の組み合わせにより無数に存在することになる。こうした「動力」および「動力状態」の意味は、後述する本発明の動力出力装置の制御方法においても同様である。なお、動力出力装置は、各瞬間ごとにおけるエネルギのやりとり、言い換えれば単位時間当たりのエネルギ収支を基準として制御されるため、以下、「エネルギ」という用語は単位時間当たりのエネルギ、即ち「動力」と同義の用語として用いる。同様に、単位時間当たりの電気エネルギを意味する「電力」と「電気エネルギ」も同義の用語として用いる。
【００１３】こうした本発明の動力出力装置によれば、電動機が所定トルク以上のトルクで駆動可能となるよう制御されるから、エネルギが電動機，動力調整手段，電動機の循環路を循環する動作となっても、所定の大きさのエネルギ以上のエネルギの循環を抑制することができる。例えば、所定トルクを値０とすればエネルギの循環を防止することができ、所定トルクが負の値の所定値であればそれに対応するエネルギ以上の大きさのエネルギの循環を防止することができる。この結果、原動機から機械的に直接駆動軸に出力される損失の小さなエネルギが大きくなるから、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１４】上記発明における電動機および制御手段に代えて、前記出力軸に動力を入出力する電動機と、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力すると共に、前記電動機を該動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以下のトルクで駆動可能な動力状態で該原動機が運転されるよう該原動機、該電動機および前記動力調整手段を制御する制御手段とすることもできる。
【００１５】電動機が出力軸に動力を入出力するものである構成において、電動機が出力軸に正のトルクを出力しているときは、該電動機は出力軸に結合された動力調整手段から電力の供給を受けていることになる。また、こうして電動機により出力軸に付加された動力の一部は、動力調整手段により再び電力として回収されることになる。つまり、このとき原動機から出力された動力は、動力調整手段、電動機、動力調整手段という循環路を循環することになる。
【００１６】上述の構成からなる動力出力装置によれば、電動機が所定トルク以下のトルクで駆動可能となるよう制御されるから、所定の大きさのエネルギ以上のエネルギの循環を抑制することができる。例えば、所定トルクを値０とすればエネルギの循環を防止することができ、所定トルクが正の値の所定値であればそれに対応するエネルギ以上の大きさのエネルギの循環を防止することができる。
【００１７】なお、エネルギの循環は駆動軸の回転数と原動機の回転数との回転数の差に応じて生じるものであり、エネルギの循環の許容される範囲は原動機の効率等と関連して生じるものであるから、本発明の動力出力装置において、前記所定トルクは、前記駆動軸の回転数に基づいて定まるトルクであるものとしたり、前記原動機の効率に基づいて定まるトルクであるものとしたりすることもできる。
【００１８】また、駆動軸に動力を入出力する電動機を備える本発明の動力出力装置において、前記動力調整手段により調整される電力の少なくとも一部と、前記電動機による動力の入出力に必要な電力の少なくとも一部と、を充放電可能な蓄電手段を備え、前記制御手段は、前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、該原動機から出力される動力と前記蓄電手段から充放電される電力とを変換して前記前記駆動軸に出力される動力が前記駆動軸目標動力状態となるよう該原動機、前記電動機および前記動力調整手段を制御する動力制御手段と、該動力制御手段による制御により前記電動機が前記所定トルク未満のトルクで駆動されるとき、該電動機が該所定トルク以上のトルクで駆動されるよう前記動力制御手段で用いられる前記原動機目標動力状態を修正する原動機目標動力状態修正手段とを備えるものとすることもできる。
【００１９】この態様の動力出力装置は、蓄電手段が、必要に応じて、動力調整手段により調整される電力の少なくとも一部と、電動機による動力の入出力に必要な電力の少なくとも一部とを充放電する。そして、制御手段が備える動力制御手段は、原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、該原動機から出力される動力と前記蓄電手段から充放電される電力とを変換して前記駆動軸に出力される動力が前記駆動軸目標動力状態となるよう該原動機、前記電動機および前記動力調整手段を制御する。制御手段が備える原動機目標動力状態修正手段は、こうした動力制御手段による制御により電動機が前記所定トルク未満のトルクで駆動されるとき、該電動機が該所定トルク以上のトルクで駆動されるよう前記動力制御手段で用いられる前記原動機目標動力状態を修正する。こうした態様の動力出力装置によれば、原動機目標動力状態を修正することにより電動機を所定トルク以上のトルクで駆動することができる。
【００２０】この制御手段が動力制御手段と原動機目標動力設定手段とを備える態様の本発明の動力出力装置において、前記原動機目標動力状態修正手段は、前記原動機目標動力状態を動力が同一で回転数が大きな動力状態に修正する手段であるものとすることもできる。こうすれば、原動機から出力されるエネルギを変更することなくエネルギの循環を抑制することができる。
【００２１】上述した動力出力装置における電動機および原動機目標動力状態修正手段に代えて、前記出力軸に動力を入出力する電動機と、該動力制御手段による制御により前記電動機が前記所定トルクよりも大きいのトルクで駆動されるとき、該電動機が該所定トルク以下のトルクで駆動されるよう前記動力制御手段で用いられる前記原動機目標動力状態を修正する原動機目標動力状態修正手段とを備えるものとすることもできる。また、前記原動機目標動力状態修正手段は、前記原動機目標動力状態を動力が同一で回転数が小さな動力状態に修正する手段であるものとすることもできる。
【００２２】こうした原動機目標動力状態を動力が同一で回転数が大きな動力状態に修正する態様の動力出力装置において、さらに、前記原動機目標動力状態修正手段により原動機目標動力状態が修正されたとき、前記原動機から出力される動力を略同一に保持した状態で前記原動機の運転状態を前記修正された原動機目標動力状態に移行するよう該原動機と前記電動機と前記動力調整手段とを制御する移行制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、過渡時でも原動機から出力される動力を一定に保つことができる。こうした態様の動力出力装置において、前記原動機は吸気管の開口面積と吸気バルブの開閉タイミングとを変更可変な内燃機関であり、前記移行制御手段は前記吸気管の開口面積を所定の開口面積に保った状態で前記吸気バルブの開閉タイミングを徐々に変更するに伴って前記動力調整手段により調整される電力を徐々に変更することにより前記原動機の運転状態を前記修正された原動機目標動力状態に移行する手段であるものとすることもできる。
【００２３】また、原動機目標動力状態を動力が同一で回転数が大きな動力状態に修正する態様の動力出力装置において、さらに前記原動機目標動力状態修正手段により原動機目標動力状態が修正されたとき、トルクに対して回転数を優先して前記原動機の運転状態を前記修正された原動機目標動力状態に移行するよう該原動機と前記電動機と前記動力調整手段とを制御する移行制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、トルクに対して回転数を優先して移行させるから、２段階以上の移行となり、容易に制御することができる。この態様の動力出力装置において、前記原動機は吸気管の開口面積を変更可変な内燃機関であり、前記移行制御手段は、前記原動機の回転数が前記修正された原動機目標動力状態に対応する回転数に移行するよう前記動力調整手段により調整される電力を変更する回転数移行手段と、該回転数移行手段による変更により前記原動機の回転数の移行が行われたとき、該原動機から前記修正された原動機目標動力状態に対応するトルクが出力されるよう前記吸気管の開口面積を調節するトルク移行手段とを備えるものとしたり、あるいは、この態様の動力出力装置において、前記原動機は吸気バルブの開閉タイミングを変更可変な内燃機関であり、前記移行制御手段は、前記原動機の回転数が前記修正された原動機目標動力状態に対応する回転数に移行するよう前記動力調整手段により調整される電力を変更する回転数移行手段と、該回転数移行手段による変更により前記原動機の回転数の移行が行われたとき、該原動機から前記修正された原動機目標動力状態に対応するトルクが出力されるよう吸気バルブの開閉タイミングを調節するトルク移行手段とを備えるものとすることもできる。以上で説明した種々の移行制御手段は、出力軸に動力を入出力する電動機を備える動力出力装置においても同様に適用可能なものである。
【００２４】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、前記原動機の出力軸および前記駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定する駆動軸目標動力状態設定手段と、前記駆動軸の回転数および前記原動機の出力する動力と、前記電動機を前記駆動軸からの動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以上のトルクで駆動できる前記原動機の動力状態との関係を記憶した記憶手段と、前記駆動軸の回転数を入力する回転数入力手段と、前記駆動軸目標動力状態に基づいて設定される前記原動機が出力すべき動力と、前記入力された駆動軸の回転数に基づいて、前記記憶手段に記憶された関係を参照して得られる前記原動機の動力状態を、前記原動機目標動力状態として設定する原動機目標動力状態設定手段と、前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、前記電動機および動力調整手段を用いて、前記原動機目標動力状態を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力する制御手段とを備えるものとすることもできる。
【００２５】かかる動力出力装置は、上記記憶手段に記憶された関係を参照することにより、前記電動機を所定トルク以上のトルクで駆動できる動力状態を原動機目標動力状態として設定する。この結果、電動機を所定トルク以上のトルクで駆動することが可能となり、エネルギの循環を防止することができる。また、かかる動力出力装置によれば、エネルギの循環を防止するための制御が容易に実現できる利点もある。さらに、動力出力装置の運転状態が変化した場合に、電動機のトルクに比較して緩やかに変動する駆動軸の回転数を用いて制御を行うため、動力出力装置の運転状態を滑らかに制御することもできる。
【００２６】上述した動力出力装置における電動機および記憶手段に代えて、前記出力軸に動力を入出力する電動機と、前記駆動軸の回転数および前記原動機の出力する動力と、前記電動機を前記駆動軸からの動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以下のトルクで駆動できる前記原動機の動力状態との関係を記憶した記憶手段と、を備える動力出力装置とすることもできる。
【００２７】これらの動力出力装置における前記所定のトルクは、先に説明した動力出力装置と同様、値０としてもよいし、駆動軸の回転数に基づいて定まるトルクや、原動機の効率に基づいて定まるトルクとしてもよい。
【００２８】なお、以上で説明した種々の動力出力装置のうち、蓄電手段を備える動力出力装置においては、前記蓄電手段を充放電する目標電力を設定する目標電力設定手段と、前記原動機から出力される動力を動力源として駆動する補機とを備え、前記原動機目標動力状態設定手段は前記駆動軸目標動力状態と前記目標電力と前記補機の駆動に必要な動力とに基づいて原動機目標動力状態を設定する手段であり、前記所定トルクは前記目標電力と前記補機の駆動に必要な動力とに基づいて定まるトルクであるものとすることもできる。
【００２９】本発明の動力出力装置において、前記動力調整手段は、前記出力軸に結合される第１の回転軸、前記駆動軸に結合される第２の回転軸およびこれらと異なる第３の回転軸を有し、該３つの回転軸のうちいずれか２つの回転軸の動力状態が決定されると、該決定された動力状態に基づいて残余の回転軸の動力状態が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力する第２の電動機とを備えるものとすることもできる。
【００３０】本発明の動力出力装置の制御方法は、出力軸を有する原動機と、前記原動機の出力軸および駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機とを備え、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、（ａ）前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定し、（ｂ）前記駆動軸目標動力状態および原動機の運転効率に基づいて、前記原動機から出力すべきトルクおよび回転数に対応した原動機目標動力状態を設定し、（ｃ）前記原動機から出力された動力を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力すると共に前記電動機を該動力の出力過程で生じるエネルギの循環を考慮して設定された所定トルク以上のトルクで駆動可能な動力状態で該原動機が運転されるよう該原動機、該電動機および前記動力調整手段を制御することを要旨とする。
【００３１】こうした本発明の動力出力装置の制御方法によれば、電動機が所定トルク以上のトルクとなるよう制御されるから、エネルギが電動機，動力調整手段，電動機の循環路を循環する動作となっても、所定の大きさのエネルギ以上のエネルギの循環を抑制することができる。例えば、所定トルクを値０とすればエネルギの循環を防止することができ、所定トルクが負の値の所定値であればそれに対応するエネルギ以上の大きさのエネルギの循環を防止することができる。この結果、原動機から機械的に直接駆動軸に出力される損失の小さなエネルギが大きくなるから、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。なお、エネルギの循環は駆動軸の回転数と原動機の回転数とによって生じるものであり、エネルギの循環の許容される範囲は原動機の効率等と関連して生じるものであるから、本発明の動力出力装置の制御方法においても、前記所定トルクは、前記駆動軸の回転数に基づいて定まるトルクであるものとしたり、前記原動機の効率に基づいて定まるトルクであるものとしたりすることもできる。
【００３２】こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記動力出力装置は、更に、前記動力調整手段により調整される電力の少なくとも一部と、前記電動機による動力の入出力に必要な電力の少なくとも一部と、を充放電可能な蓄電手段を備え、前記ステップ（ｃ）は、（ｃ１）前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、該原動機から出力される動力と前記蓄電手段から充放電される電力とを変換して前記駆動軸に出力される動力が前記駆動軸目標動力状態となるよう該原動機，前記電動機および前記動力調整手段を制御し、（ｃ２）該制御により前記電動機が前記所定トルク未満のトルクで駆動されるとき、該電動機が該所定トルク以上のトルクで駆動されるよう前記ステップ（ｃ１）で用いられる前記原動機目標動力状態を修正するステップとを備えるものとすることもできる。
【００３３】また、本発明の動力出力装置の制御方法は、出力軸を有する原動機と、前記原動機の出力軸および駆動軸に結合され、前記原動機から出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやりとりにより調整する動力調整手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と前記駆動軸の回転数および前記原動機の出力する動力と、前記電動機を所定トルク以上のトルクで駆動できる前記原動機の動力状態との関係を記憶した記憶手段と、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、（ａ）前記駆動軸に出力されるトルクおよび回転数に対応した駆動軸目標動力状態を設定し、（ｂ）前記駆動軸目標動力状態に基づいて設定される前記原動機が出力すべき動力と、入力された駆動軸の回転数に基づいて、前記記憶手段に記憶された関係を参照して得られる前記原動機の動力状態を、前記原動機目標動力状態として設定し、（ｃ）前記原動機を前記原動機目標動力状態で運転すると共に、前記電動機および動力調整手段を用いて、前記原動機目標動力状態を前記駆動軸目標動力状態に変換して前記駆動軸から出力するものとしてもよい。
【００３４】こうした態様の動力出力装置の制御方法によれば、原動機目標動力を修正することにより電動機を所定トルク以上のトルクで駆動することができる。また、上述の動力出力装置の制御方法において、電動機を所定トルク以下のトルクで駆動するものとすれば、駆動軸に動力を入出力する電動機に代えて、出力軸に動力を入出力する電動機を備える動力出力装置について、該制御方法を適用することもできる。
【００３５】
【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。
【００３６】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１６６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吸気弁１５２を介して燃焼室１５４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１５５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１６８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。
【００３７】このエンジン１５０は、吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴを変更する開閉タイミング変更機構１５３を備える。この開閉タイミング変更機構１５３は、吸気弁１５２を開閉駆動する図示しない吸気カムシャフトのクランク角に対する位相を進角または遅角することにより吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴを調整する。なお、吸気カムシャフトの位相の進角および遅角は、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ１７３により検出される信号に基づいて、後述する電子制御ユニット１７０によるフィードバック制御によって行なわれる。
【００３８】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）ＴＶＰ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、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ１７３、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１５６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、ＥＦＩＥＣＵ１７０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。
【００３９】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に結合されており、更に駆動軸１１２を回転軸とする動力伝達ギヤ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１８０によって制御される。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１６５ａ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。
【００４０】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ＭＧ１、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。
【００４１】プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１，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１２６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。
【００４２】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。
【００４３】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１３４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。
【００４４】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。
【００４５】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ＣＰＵ１９０、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ＣＰＵ１９０には、レゾルバ１３９からのサンギヤ軸１２５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。
【００４６】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Ｔｒ１６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）３４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。
【００４７】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１９１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。
【００４８】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１５０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。
【００４９】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。
【００５０】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。
【００５１】
【数１】

【００５２】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１２２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。
【００５３】
【数２】

【００５４】次に、描かれた動作共線に、エンジン１５０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）および式（４）によって表わされる。
【００５５】
【数３】

【００５６】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Ｔｍ２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。
【００５７】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Ｐｒ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状態を、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状態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。
【００５８】図５の共線図の状態のときのエネルギの流れを図７に模式的に示す。図中の通路の太さは、エネルギの大きさを示す。図示するように、エンジン１５０は、燃料（実施例ではガソリン）が持つ化学エネルギをエンジン１５０の効率を乗じた機械エネルギ（回転動力）としてクランクシャフト１５６に出力する。プラネタリギヤ１２０は、エンジン１５０から出力された機械エネルギをプラネタリキャリア１２４から入力し、この機械エネルギを上述の動作共線の釣り合いの関係に基づいてサンギヤ軸１２５とリングギヤ軸１２６とに分配する。サンギヤ軸１２５に取り付けられたモータＭＧ１は、発電機として機能して、プラネタリギヤ１２０によりサンギヤ軸１２５に分配された機械エネルギをモータＭＧ１の効率を乗じた電気エネルギＰｍ１として回生し、この電気エネルギＰｍ１をバッテリ１９４やモータＭＧ２に供給する。リングギヤ軸１２６に取り付けられたモータＭＧ２は、プラネタリギヤ１２０により分配された機械エネルギを保有するリングギヤ軸１２６に、モータＭＧ１から供給される電気エネルギＰｍ１をモータＭＧ１の効率を乗じた機械エネルギを出力する。したがって、バッテリ１９４の充放電は行なわれず、モータＭＧ１により回生された電気エネルギＰｍ１のすべてがモータＭＧ２に供給されるものとすれば、エンジン１５０からクランクシャフト１５６に出力された機械エネルギは、プラネタリギヤ１２０を介してリングギヤ軸１２６に直接出力される経路と、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電気エネルギを経由してリングギヤ軸１２６に出力される経路との２つの経路を通ってリングギヤ軸１２６に出力されることになる。実施例の動力出力装置１１０では、図５の共線図の状態においては、こうした２つの経路を通ることにより、エンジン１５０に出力された動力を所望の動力状態にトルク変換してリングギヤ軸１２６に出力することができるのである。なお、図７の模式図では、モータＭＧ１により回生された電気エネルギＰｍ１の一部を用いてバッテリ１９４を充電するものとしたが、逆に、バッテリ１９４から電気エネルギを取り出してモータＭＧ１により回生される電気エネルギＰｍ１と合わせてモータＭＧ２に供給するものとしてもよい。
【００５９】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Ｎｅ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Ｔｍ２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。
【００６０】図６の共線図の状態のときのエネルギの流れを図８に模式的に示す。図示するように、図８の模式図では、プラネタリギヤ１２０は、エンジン１５０から出力される機械エネルギをプラネタリキャリア１２４に入力すると共にモータＭＧ１により出力される機械エネルギをサンギヤ軸１２５に入力し、これらの機械エネルギの和を動作共線の釣り合いの関係に基づいてリングギヤ軸１２６に出力する。リングギヤ軸１２６に取り付けられたモータＭＧ２は、発電機として機能して、プラネタリギヤ１２０によりリングギヤ軸１２６に出力された機械エネルギの一部をモータＭＧ２の効率を乗じた電気エネルギＰｍ２として回生し、この電気エネルギＰｍ２をバッテリ１９４やモータＭＧ１に供給する。したがって、バッテリ１９４の充放電は行なわれず、モータＭＧ２により回生された電気エネルギＰｍ２のすべてがモータＭＧ１に供給されるものとすれば、エンジン１５０からクランクシャフト１５６に出力された機械エネルギは、モータＭＧ１，プラネタリギヤ１２０，モータＭＧ２，モータＭＧ１の順に形成される循環路を経由してリングギヤ軸１２６に出力されることになる。実施例の動力出力装置１１０では、図６の共線図の状態においては、こうしたエネルギの循環路を形成することにより、エンジン１５０に出力された動力を所望の動力状態にトルク変換してリングギヤ軸１２６に出力することができるのである。図６の共線図において、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒが大きくなったときやエンジン１５０のトルクＴｅを大きくしたときなどには、図９の模式図に示すように、上述の循環するエネルギが大きくなってモータＭＧ１およびモータＭＧ２による損失が大きくなり、エンジン１５０から出力される機械エネルギのうちプラネタリギヤ１２０を介して直接リングギヤ軸１２６に出力される損失の小さなエネルギが小さくなるから、動力出力装置１１０のエネルギ効率は低下する。こうした大きなエネルギの循環がエネルギ効率からみて好ましくないのは、上述の「発明が解決しようとする課題」の欄でも記載した。なお、図８や図９の模式図では、モータＭＧ２により回生された電気エネルギＰｍ２の一部を用いてバッテリ１９４を充電するものとしたが、逆に、バッテリ１９４から電気エネルギを取り出してモータＭＧ２により回生される電気エネルギＰｍ２と合わせてモータＭＧ１に供給するものとしてもよい。
【００６１】次に、上述の大きなエネルギの循環を回避するトルク制御の実際について図１０に例示するトルク制御ルーチンに基づき説明する。本ルーチンは、動力出力装置１１０が起動されたときから所定時間毎（例えば、４８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行されるものである。本ルーチンが実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。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る。
【００６２】続いて、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａによって検出されるアクセルペダルポジションＡＰを入力する処理を行なう（ステップＳ１０２）。アクセルペダル１６４は運転者が出力トルクが足りないと感じたときに踏み込まれるものであるから、アクセルペダルポジションＡＰは運転者の欲している出力トルク（すなわち、駆動輪１１６，１１８に出力すべきトルク）に対応するものとなる。アクセルペダルポジションＡＰを読み込むと、読み込んだアクセルペダルポジションＡＰとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとに基づいてリングギヤ軸１２６に出力すべきトルクの目標値であるトルク指令値Ｔｒ＊を導出する処理を行なう（ステップＳ１０４）。また、こうして導出されたトルク指令値Ｔｒ＊とリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとの積からリングギヤ軸に出力すべきエネルギＰｒを算出する（ステップＳ１０６）。ここで、駆動輪１１６，１１８に出力すべきトルクを導出せずに、リングギヤ軸１２６に出力すべきトルクを導出するのは、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に出力すべきトルクを導出すれば、駆動輪１１６，１１８に出力すべき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、リングギヤ軸１２６の回転数ＮｒとアクセルペダルポジションＡＰとトルク指令値Ｔｒ＊との関係を示すマップを予めＲＯＭ１９０ｂに記憶しておき、アクセルペダルポジションＡＰが読み込まれると、読み込まれたアクセルペダルポジションＡＰとリングギヤ軸１２６の回転数ＮｒとＲＯＭ１９０ｂに記憶したマップとに基づいてトルク指令値Ｔｒ＊の値を導出するものとした。このマップの一例を図１１に示す。
【００６３】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Ｓ１０８）、読み込んだバッテリ１９４の残容量ＢRMに基づいてバッテリ１９４を充放電する電力（充放電エネルギＰｂ）を設定する（ステップＳ１１０）。このように、バッテリ１９４の残容量ＢRMに基づいて充放電エネルギＰｂを設定するのは、バッテリ１９４の充電可能な電力や放電可能な電力は残容量ＢRMによって変化し、適正な充電電圧や放電電圧，充電電流や放電電流も残容量ＢRMによって変わるからである。図１２にバッテリ１９４の残容量ＢRMと充電可能な電力との関係の一例を示す。図中、閾値ＢＬと閾値ＢＨは、実施例におけるバッテリ１９４の適正な領域を示すものである。実施例では、バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値ＢＬを下回ったときに残容量ＢRMに基づいて求められる充電エネルギを充放電エネルギＰｂとして設定し、残容量ＢRMが閾値ＢＨを上回ったときに残容量ＢRMに基づいて求められる放電エネルギを充放電エネルギＰｂとして設定する。なお、実施例では、充放電エネルギＰｂは、充電エネルギのときには正の値として、放電エネルギのときには負の値として設定するものとし、バッテリ１９４の各残容量ＢRMに対して実験等により最適な充放電エネルギＰｂを求め、それを予めＲＯＭ１９０ｂにマップ（図示せず）として記憶しておき、バッテリ１９４の残容量ＢRMに対応する充放電エネルギＰｂをＲＯＭ１９０ｂに記憶したマップから導出するものとした。
【００６４】充放電エネルギＰｂを導出すると、制御ＣＰＵ１９０は、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギとして算出したエネルギＰｒと導出した充放電エネルギＰｂとエンジン１５０から出力される動力により駆動する図示しない補機（例えば、エアコンのコンプレッサや冷却水のポンプなど）の駆動に必要な補機駆動エネルギＰｈとの和として必要エネルギＰｎを算出し（ステップＳ１１２）、この必要エネルギＰｎをプラネタリギヤ１２０やモータＭＧ１，モータＭＧ２などによるトルク変換の効率ηｔで割ってエンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅを算出する（ステップＳ１１４）。そして、求めたエネルギＰｅに基づいてエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定する処理を行なう（ステップＳ１１６）。ここで、エンジン１５０から出力するエネルギＰｅはそのトルクＴｅと回転数Ｎｅとの積に等しいから、エネルギＰｅと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との関係はＰｅ＝Ｎｅ＊×Ｔｅ＊となる。この関係を満足するエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊との組み合せは無数に存在する。そこで、実施例では、実験などにより各エネルギＰｅに対してエンジン１５０ができる限り効率の高い状態で運転され、かつエネルギＰｅの変化に対してエンジン１５０の運転状態が滑らかに変化する運転ポイントを目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊との組み合わせとして求め、これを予めＲＯＭ１９０ｂにマップとして記憶しておき、エネルギＰｅに対応する目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊との組み合わせをこのマップから導出するものとした。このマップについて、更に説明する。
【００６５】図１３は、エンジン１５０の運転ポイントとエンジン１５０の効率との関係を示すグラフである。図中曲線Ｂはエンジン１５０の運転可能な領域の境界を示す。エンジン１５０の運転可能な領域には、その特性に応じて効率が同一の運転ポイントを示す曲線α１ないしα６のような等効率線を描くことができる。また、エンジン１５０の運転可能な領域には、トルクＴｅと回転数Ｎｅとの積で表わされるエネルギが一定の曲線、例えば曲線Ｃ１－Ｃ１ないしＣ３－Ｃ３を描くことができる。こうして描いたエネルギ一定の曲線Ｃ１－Ｃ１ないしＣ３－Ｃ３に沿って各運転ポイントの効率をエンジン１５０の回転数Ｎｅを横軸として表わすと図１４のグラフのようになる。
【００６６】図示するように、出力するエネルギＰｅが同じでも、どの運転ポイントで運転するかによってエンジン１５０の効率は大きく異なる。例えばエネルギ一定の曲線Ｃ１－Ｃ１上では、エンジン１５０を運転ポイントＡ１（トルクＴｅ１，回転数Ｎｅ１）で運転することにより、その効率を最も高くすることができる。このような効率が最も高い運転ポイントは、出力エネルギ一定の曲線Ｃ２－Ｃ２およびＣ３－Ｃ３ではそれぞれ運転ポイントＡ２およびＡ３が相当するように、各エネルギ一定の曲線上に存在する。図１３中の曲線（動作曲線）Ａは、これらのことに基づき、スロットルバルブ１６６の前後で吸入空気に若干の圧力差が生じるようスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを調節した状態で、かつ、各エネルギＰｅに対してエンジン１５０の効率ができる限り高くなる運転ポイントを連続する線で結んだものである。スロットルバルブ１６６の前後で吸入空気に若干の圧力差が生じるようスロットルバルブ１６６を調節する理由については後述する。実施例では、こうして得られる動作曲線Ａ上の各運転ポイント（トルクＴｅ，回転数Ｎｅ）とエネルギＰｅとの関係をマップとしたものを用いてエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定した。
【００６７】ここで、動作曲線Ａを連続する曲線で結ぶのは、エネルギＰｅの変化に対して不連続な曲線によりエンジン１５０の運転ポイントを定めると、エネルギＰｅが不連続な運転ポイントを跨いで変化するときにエンジン１５０の運転状態が急変することになり、その変化の程度によっては、目標の運転状態にスムースに移行できずノッキングを生じたり停止してしまう場合があるからである。したがって、このように動作曲線Ａを連続する曲線で結ぶと、動作曲線Ａ上の各運転ポイントがエネルギ一定の曲線上で最も効率が高い運転ポイントとならない場合もある。なお、図１３中、トルクＴｅｍｉｎと回転数Ｎｅｍｉｎとにより表わされる運転ポイントＡｍｉｎは、エンジン１５０から出力可能な最小エネルギの運転ポイントである。
【００６８】こうしてエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した目標トルクＴｅ＊とトルク指令値Ｔｒ＊とを用いて次式（５）によりモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ１１８）。ここで、式（５）は、エンジン１５０が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との運転ポイントで定常運転されトルク指令値Ｔｒ＊のトルクがリングギヤ軸１２６に定常的に出力されるときにモータＭＧ２に設定されるトルク指令値Ｔｍ２＊を求める式であり、図５や図６の共線図における動作共線の釣り合いから求めることができる。
【００６９】
【数４】

【００７０】続いて、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに基づいて閾値Ｔｒｅｆを導出し（ステップＳ１２０）、算出したトルク指令値Ｔｍ２＊と閾値Ｔｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２２）。閾値Ｔｒｅｆは、図８や図９の模式図を用いて説明したエネルギの循環の許容範囲の最大値をモータＭＧ２のトルクの最低値として表わすものであり、図５や図６の共線図と共に説明したように、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに関連つけられて設定される。実施例では、例えば、図１５に例示するリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒと閾値Ｔｒｅｆとの関係を示すマップを予めＲＯＭ１９０ｂに記憶しておき、回転数Ｎｒが与えられると、この回転数Ｎｒに対応する閾値Ｔｒｅｆを導出するものとした。なお、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒが小さいときには大きなエネルギによる循環が生じにくいため、実施例では、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには閾値ＴｒｅｆにモータＭＧ２から出力可能な最小のトルクＴｍｉｎを設定するものとした。
【００７１】トルク指令値Ｔｍ２＊が閾値Ｔｒｅｆより小さいときには、許容範囲外の大きなエネルギによる循環が生じ、動力出力装置１１０のエネルギ効率の低下が顕著になると判断し、閾値ＴｒｅｆがモータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２とみなして次式（６）によりエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊を計算して再設定し（ステップＳ１２４）、この再設定された目標トルクＴｅ＊でエネルギＰｅを除して目標回転数Ｎｅ＊を再設定する（ステップＳ１２６）。
【００７２】
Ｔｅ＊←（Ｔｒ＊－Ｔｒｅｆ）×（１＋ρ） …（６）
【００７３】図１６に再設定される前後の目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊の関係を例示する。再設定される前の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とがトルクＴｅ３と回転数Ｎｅ３とにより表わされる動作曲線Ａ上の運転ポイントＰ３となるよう設定されているときを考えると、閾値Ｔｒｅｆは式（５）で求められるトルク指令値Ｔｍ２＊より大きいから、上式（６）により再設定される目標トルクＴｅ＊はトルクＴｅ３より小さなトルクＴｅ４として算出され、この再設定された目標トルクＴｅ＊でエネルギＰｅを除して得られる回転数Ｎｅ４を目標回転数Ｎｅ＊に設定するから、エンジン１５０の目標とする運転ポイントは、運転ポイントＰ３からエネルギが同一の曲線上の運転ポイントＰ４に変更されることになる。なお、このようにエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを閾値Ｔｒｅｆを用いて再設定することにより、エンジン１５０が再設定された目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とで表わされる運転ポイントで定常運転されたときには、モータＭＧ２からは閾値Ｔｒｅｆのトルクが出力されることになり、許容範囲内の大きさのエネルギの循環にすることができる。
【００７４】一方、トルク指令値Ｔｍ２＊が閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、エネルギの循環が形成されないか、形成されても許容範囲内であると判断し、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊の再設定は行なわない。
【００７５】エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊の再設定を行なった後、あるいはトルク指令値Ｔｍ２＊が閾値Ｔｒｅｆ以上であると判断された後は、回転数Ｎｅに代えて目標回転数Ｎｅ＊を用いて上式（２）によりサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊を設定する（ステップＳ１２８）。そして、設定した各設定値を用いてモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０の各制御を行なう（ステップＳ１３０ないしＳ１３４）。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的にかつ総合的に行なわれる。例えば、制御ＣＰＵ１９０が割り込み処理を利用して、モータＭＧ１とモータＭＧ２の制御を同時に平行して実行すると共に、通信により指示を受けたＥＦＩＥＣＵ１７０によりエンジン１５０の制御も同時に行なわせるのである。
【００７６】モータＭＧ１の制御（図１０のステップＳ１３０）は、図１７に例示するモータＭＧ１の制御ルーチンによりなされる。このモータＭＧ１の制御ルーチンは、上述したように、制御ＣＰＵ１９０により割り込み処理を利用して所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行されるものである。このルーチンが実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを読み込むと共に（ステップＳ１４０）、読み込んだ回転数Ｎｓを用いて次式（７）によりモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定する処理を行なう（ステップＳ１４１）。ここで、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓはレゾルバ１３９により検出されるサンギヤ軸１２５の回転角度θｓから求めることができる。式（７）中の右辺第１項は図５および図６の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右辺第１項に等しく設定されることになる。なお、式（７）中のＫ１およびＫ２は、比例定数である。
【００７７】
【数５】

【００７８】続いて、レゾルバ１３９により検出されるサンギヤ軸１２５の回転角度θｓを読み込み（ステップＳ１４２）、読み込んだ回転角度θｓからモータＭＧ１の電気角θ１を求める処理を行なう（ステップＳ１４３）。実施例では、モータＭＧ１として４極対の同期電動機を用いているから、θ１＝４θｓを演算することになる。そして、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Ｓ１４４）。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Ｓ１４５）。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（８）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。
【００７９】
【数６】

【００８０】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との偏差を求め、各軸の電圧指令値Ｖｄ１，Ｖｑ１を求める処理を行なう（ステップＳ１４６）。すなわち、まず以下の式（９）の演算を行ない、次に次式（１０）の演算を行なうのである。ここで、Ｋｐ１，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ΔＩに比例する部分（式（１０）右辺第１項）と偏差ΔＩのｉ回分の過去の累積分（右辺第２項）とから求められる。
【００８１】
【数７】

【００８２】その後、こうして求めた電圧指令値をステップＳ１４５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Ｓ１４８）、実際に三相コイル１３４に印加する電圧Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を求める処理を行なう。各電圧は、次式（１１）により求める。
【００８３】
【数８】

【００８４】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（１１）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Ｓ１４９）。
【００８５】ここで、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊の符号を図５や図６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５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６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、図１７のモータＭＧ１の制御ルーチンで回生制御と力行制御のいずれも行なうことができる。また、トルク指令値Ｔｍ１＊が負のときには、ステップＳ１４２で読み込むサンギヤ軸１２５の回転角度θｓの変化の方向が逆になるだけであるから、このときの制御も図１７のモータＭＧ１の制御ルーチンにより行なうことができる。
【００８６】次に、モータＭＧ２の制御処理（図１０のステップＳ１３２）について図１８に例示するモータＭＧ２の制御ルーチンに基づき説明する。このモータＭＧ２の制御ルーチンも制御ＣＰＵ１９０により割り込み処理を利用して所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行されるものである。モータＭＧ２の制御処理は、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を次式（１２）により設定した後、モータＭＧ１の制御ルーチンのステップＳ１４２ないしＳ１４９の処理と同様の処理（ステップＳ１５２ないしＳ１５９）を行なうことにより行なわれる。すなわち、レゾルバ１４９により検出されるリングギヤ軸１２６の回転角度θｒを読み込み（ステップＳ１５２）、読み込んだ回転角度θｒからモータＭＧ２の電気角θ２を計算（θ２＝４θｒ）により求め（ステップＳ１５３）、続いてモータＭＧ２の各相電流を電流検出器１９７，１９８を用いて検出し（ステップＳ１５４）、その後、座標変換（ステップＳ１５５）および電圧指令値Ｖｄ２，Ｖｑ２の演算を行ない（ステップＳ１５６）、更に電圧指令値の逆座標変換（ステップＳ１５８）を行なって、モータＭＧ２の第２の駆動回路１９２のトランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオンオフ制御時間を求め、ＰＷＭ制御を行なう（ステップＳ１５９）。
【００８７】
【数９】

【００８８】ここで、モータＭＧ２もトルク指令値Ｔｍ２＊の向きとリングギヤ軸１２６の回転の向きとにより力行制御されたり回生制御されたりするが、モータＭＧ１と同様に、力行制御も回生制御も共に図１８のモータＭＧ２の制御処理で行なうことができる。なお、実施例では、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の符号は、図５の共線図の状態のときのトルクＴｍ２の向きを正とした。
【００８９】次に、エンジン１５０の制御（図１０のステップＳ１３４）について説明する。エンジン１５０は、その目標とする運転ポイントが目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とによって設定されると、設定された運転ポイントで定常運転状態となるようエンジン１５０のトルクＴｅと回転数Ｎｅとが制御される。具体的には、制御ＣＰＵ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に指示を送信し、燃料噴射弁１５１からの燃料噴射量やスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを増減して、エンジン１５０の出力トルクが目標トルクＴｅ＊に、回転数が目標回転数Ｎｅ＊になるように徐々に調整するのである。なお、上述した式（７）に示すように、エンジン１５０の回転数ＮｅはモータＭＧ１によるサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓの制御によって行なわれるから、エンジン１５０の制御は、エンジン１５０から目標トルクＴｅ＊が出力されるようスロットルバルブ１６６の開閉制御と吸入空気量に対する空燃比制御と開閉タイミング変更機構１５３による吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴの制御となる。
【００９０】エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが図１３や図１６の動作曲線Ａ上の運転ポイントとして設定されたときには、エンジン１５０の制御は、実施例では、予めＲＯＭ１９０ｂに記憶されたマップにより、エンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅ（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）に対応するスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰと吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴとを導出し、その開度ＴＶＰとタイミングＢＴとなるようアクチュエータ１６８と開閉タイミング変更機構１５３とを駆動する制御となる。なお、予めＲＯＭ１９０ｂに記憶されたマップは、エンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅと、このエネルギＰｅを出力する動作曲線Ａ上の運転ポイントでエンジン１５０が効率よく運転されるスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰと吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴとの関係を予め実験により求めて得たものである。
【００９１】エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊が図１０のトルク制御ルーチンのステップＳ１２４およびＳ１２６で再設定されたときには、エンジン１５０の制御は、前述のマップを用いてエネルギＰｅに対応するスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰとなるようアクチュエータ１６８を駆動すると共に、図１９に例示する開閉タイミング制御ルーチンにより吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴの制御が行なわれる。この開閉タイミング制御ルーチンは、ＥＦＩＥＣＵ１７０により割込処理を利用して所定時間毎（例えば、２０ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。本ルーチンが実行されると、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、まず、回転数センサ１７６により検出されるエンジン１５０の回転数Ｎｅを読み込み（ステップＳ１６０）、読み込んだ回転数Ｎｅとエンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅとに基づいて開閉タイミングＢＴの目標値（目標開閉タイミング）ＢＴ＊を設定する（ステップＳ１６２）。実施例では、エンジン１５０を設定したスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰで回転数Ｎｅとなるよう運転したときにエネルギＰｅが出力される開閉タイミングＢＴを予め実験などにより求めてマップとしてＥＦＩＥＣＵ１７０が備える図示しない内部ＲＯＭに記憶しておき、エネルギＰｅと回転数Ｎｒとが与えられると、このエネルギＰｅと回転数Ｎｒに対応する開閉タイミングＢＴを目標開閉タイミングＢＴ＊として導出するものとした。
【００９２】開閉タイミングＢＴとエンジン１５０の動作曲線との関係の一例を図２０に示す。図中、曲線Ａは開閉タイミングＢＴが進角側にも遅角側にも変更されていない標準位置にある前述した動作曲線Ａであり、曲線Ｄは開閉タイミングＢＴを８０゜まで進角させたときのエンジン１５０の動作曲線であり、曲線Ｅは開閉タイミングＢＴを１２０゜まで遅角させたときのエンジン１５０の動作曲線である。上記角度は、吸気弁１５２が閉じた時点でのクランクシャフトの回転角をピストン１５５が最下点に来る、いわゆる下死点を基準として表したものである。図示するように、エンジン１５０から一定のエネルギＰｅを出力するのであれば、開閉タイミングＢＴを遅角させることによりエンジン１５０の運転ポイントを高回転で低トルク側に移行させることができる。すなわち、エンジン１５０の回転数Ｎｅに応じて開閉タイミングＢＴを遅角させることによって、エンジン１５０の運転ポイントをエネルギＰｅが一定の曲線上で高回転で低トルク側に移行させることができる。実施例では、こうした関係を用いて、エンジン１５０がエネルギＰｅが一定の曲線上で高回転で低トルク側に移行するよう目標開閉タイミングＢＴ＊を設定するのである。
【００９３】図１３と図１４とを用いて動作曲線Ａを説明する際に、スロットルバルブ１６６の前後で吸入空気に若干の圧力差が生じるようスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを調節する理由についてここで説明する。図２１は、吸入空気量Ｇａとスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰとの関係を例示する説明図である。図中曲線Ｆはエンジン１５０が１０００ｒｐｍで回転しているときの吸入空気量Ｇａとスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰとの関係であり、曲線Ｇはエンジン１５０が２０００ｒｐｍで回転しているときの吸入空気量Ｇａとスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰとの関係である。スロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを大きくしても吸入空気量Ｇａが増加しなくなるポイントＦ１，Ｇ１は、各回転数Ｎｅにおいてスロットルバルブ１６６の前後の圧力差がなくなるポイントである。このようにスロットルバルブ１６６の前後で圧力差がなくなるポイントはエンジン１５０の回転数Ｎｅにより定まる。
【００９４】いま、スロットルバルブ１６６の前後で圧力差が生じないスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰおよび１０００ｒｐｍの回転数のポイントＦ３でエンジン１５０を運転している場合を考える。このスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを保持した状態でモータＭＧ１の回転数制御により２０００ｒｐｍの回転数でエンジン１５０が運転されるようにすると、エンジン１５０は、吸入空気量ＧａがポイントＦ３に比して増加するポイントＧ３で運転されることになる。エンジン１５０は吸入空気量Ｇａにストイキな燃料が噴射されることにより運転されるから、エンジン１５０から出力するエネルギＰｅは吸入空気量Ｇａとリニアな関係となる。したがって、ポイントＦ３からポイントＧ３への変更は、エンジン１５０の回転数Ｎｅが大きくなるに伴ってエンジン１５０から出力されるエネルギＰｅも増加する変更となる。
【００９５】一方、スロットルバルブ１６６の前後で若干の圧力差が生じるスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰおよび１０００ｒｐｍの回転数のポイントＦ２から、このスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを保持した状態でモータＭＧ１の回転数制御により２０００ｒｐｍの回転数でエンジン１５０が運転されるようにすると、運転ポイントは、吸入空気量ＧａがポイントＦ２に比してほとんど増加しないポイントＧ２に変更される。上述したようにエンジン１５０は吸入空気量Ｇａはエンジン１５０から出力されるエネルギＰｅとリニアな関係があるから、ポイントＦ２からポイントＧ２への変更は、エンジン１５０の回転数Ｎｅが大きくなってもエンジン１５０から出力されるエネルギＰｅはほとんど増加しない変更となる。
【００９６】実施例では、これらのことに基づいて、エンジン１５０の回転数Ｎｅを増加させてもエンジン１５０から出力されるエネルギＰｅがほとんど変更しないよう、動作曲線Ａをスロットルバルブ１６６の前後で吸入空気に若干の圧力差が生じるようスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを調節した際の曲線として求めたのである。なお、エンジン１５０の回転数Ｎｅを増加してもエンジン１５０から出力されるエネルギＰｅはほとんど増加しないから、図１９による開閉タイミング制御ルーチンによる吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴの制御は、エンジン１５０の回転数Ｎｅの増加に伴うエネルギＰｅの若干の変更を調節するための制御として位置づけられる。
【００９７】図１９の開閉タイミング制御ルーチンに戻って、目標開閉タイミングＢＴ＊を導出すると、次に、吸気弁１５２の現在の開閉タイミングＢＴを読み込み（ステップＳ１６４）、導出した目標開閉タイミングＢＴ＊から開閉タイミングＢＴを減じて偏差ΔＢＴを算出する（ステップＳ１６６）。ここで、吸気弁１５２の現在の開閉タイミングＢＴは、カムシャフトポジションセンサ１７３により検出されるカムシャフトポジションから求めることができる。そして、開閉タイミング変更機構１５３により吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴを偏差ΔＢＴだけ変更して（ステップＳ１６８）、本ルーチンを終了する。
【００９８】以上説明した実施例の動力出力装置１１０によれば、エネルギの循環の許容範囲内となるよう運転することができる。この結果、エンジン１５０からプラネタリギヤ１２０を介して直接リングギヤ軸１２６に出力される損失の小さなエネルギを大きくするから、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。しかも、エネルギの循環の許容範囲をリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに基づいて設定するから、より適切な許容範囲を設定することができる。
【００９９】実施例の動力出力装置１１０では、エネルギの循環の許容範囲を設定する閾値Ｔｒｅｆをリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに基づいて設定したが、エネルギの循環の許容範囲は、動力出力装置１１０全体の効率により定まるものであるから、動力出力装置１１０全体の効率を左右する因子、例えば、エンジン１５０の運転ポイントの効率に基づいて閾値Ｔｒｅｆを設定するものとしてもよい。また、このエネルギの循環の許容範囲は、エンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅによっても変化するから、バッテリ１９４を充放電する充放電エネルギＰｂや補機の駆動に必要な補機駆動エネルギＰｈに基づいて閾値Ｔｒｅｆを設定するものとしてもよい。さらに、これらの各因子を重畳的に用いて閾値Ｔｒｅｆを設定するものとしてもよい。
【０１００】また、実施例の動力出力装置１１０では、エネルギの循環の許容範囲を設定する閾値Ｔｒｅｆをリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに基づいて設定したが、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに拘わらず一定の値に設定するものとしてもよい。例えば、閾値Ｔｒｅｆに値０を設定するものとしてもよい。こうすれば、モータＭＧ２は常に電動機として動作するから、電動機として動作するが発電機としては動作しないモータをモータＭＧ２に用いることができる。
【０１０１】実施例の動力出力装置１１０では、トルク指令値Ｔｒ＊と目標トルクＴｅ＊とが設定されたときにこの設定値を用いて動作共線の釣り合いの関係からモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を算出し、これをリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに基づいて定まる閾値Ｔｒｅｆと比較してエネルギの循環の許容範囲内にあるかを判断したが、実際にリングギヤ軸１２６に出力されているトルクＴｒとエンジン１５０から出力されているトルクＴｅとモータＭＧ２から出力されているトルクＴｍ１とを検出して循環するエネルギの大きさを求め、これが許容範囲内にあるか否かを判断するものとしてもよい。この場合で、許容範囲内にないと判断されたときには、許容範囲内になるまで比較的小さな回転数の変化量ΔＮずつエンジン１５０の回転数Ｎｅを大きくするよう制御するものとしてもよい。こうすれば、エンジン１５０の運転状態が変化しているときなどの過渡時でもエネルギの循環を許容範囲内とすることができる。
【０１０２】実施例の動力出力装置１１０では、バッテリ１９４の充放電や補機の駆動を考慮してエンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅを求めたが、バッテリ１９４の充放電を行なわない構成やエンジン１５０から出力される動力を動力源として駆動する補機を備えない構成では、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒを効率ηｔで割った値をエンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅとしてもよい。
【０１０３】実施例の動力出力装置１１０では、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊が再設定されたときには、スロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを保持した状態でエンジン１５０の回転数Ｎｅの増加に伴って吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴを遅角することにより、エネルギＰｅが一定の曲線上でエンジン１５０の運転ポイントを変更したが、まずエンジン１５０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊となるよう変更し、その後エンジン１５０から出力されるエネルギがエネルギＰｅとなるよう吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴを調節するものとしてもよく、あるいは、エンジン１５０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊となるよう変更した後にエンジン１５０から出力されるエネルギがエネルギＰｅとなるようスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを調節するものとしてもよい。なお、こうした変形例では、吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴやスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰをモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊などによって推定されるエンジン１５０のトルクＴｅによってフィードバック制御するのが好ましい。
【０１０４】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２２の変形例である動力出力装置１１０Ａに示すように、リングギヤ軸１２６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２３の変形例である動力出力装置１１０Ｂに示すように、エンジン１５０側からプラネタリギヤ１２０，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。
【０１０５】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２４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２４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２４では第１実施例の動力出力装置１１０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。
【０１０６】第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、図２４に示すように、エンジン１５０側からモータＭＧ２，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１２４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ＭＧ２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。
【０１０７】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ＭＧ１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。
【０１０８】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２５および図２６に例示する。
【０１０９】図２５の共線図における動作共線の釣り合いを考えると、次式（１３）ないし式（１６）が導き出される。即ち、式（１３）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（１４）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（１５）および式（１６）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。
【０１１０】
【数１０】

【０１１１】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Ｔｒ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（１７）および式（１８）のように表わされる。
【０１１２】
【数１１】

【０１１３】したがって、モータＭＧ１により式（１７）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（１８）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で表わされる動力状態をトルクＴｒおよび回転数Ｎｒで表わされる動力状態にトルク変換してリングギヤ軸１２６Ｃ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。
【０１１４】図２５の共線図の状態のときのエネルギの流れを図２７に模式的に示す。図示するように、図２７の模式図では、プラネタリギヤ１２０は、エンジン１５０から出力される機械エネルギとモータＭＧ２により出力される機械エネルギとの和のエネルギをプラネタリキャリア１２４に入力し、この機械エネルギを動作共線の釣り合いの関係に基づいてサンギヤ軸１２５Ｃとリングギヤ軸１２６Ｃとに分配する。サンギヤ軸１２５Ｃに取り付けられたモータＭＧ１は、発電機として機能して、プラネタリギヤ１２０によりサンギヤ軸１２５Ｃに出力された機械エネルギをモータＭＧ１の効率を乗じた電気エネルギＰｍ１として回生し、この電気エネルギＰｍ１をバッテリ１９４やモータＭＧ２に供給する。したがって、バッテリ１９４の充放電は行なわれず、モータＭＧ１により回生された電気エネルギＰｍ１のすべてがモータＭＧ２に供給されるものとすれば、エンジン１５０およびモータＭＧ２からクランクシャフト１５６に出力された機械エネルギの一部は、モータＭＧ２，プラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１，モータＭＧ２の順に形成される循環路を経由してリングギヤ軸１２６ｃに出力されることになる。実施例の動力出力装置１１０では、図２５の共線図の状態においては、モータＭＧ２からクランクシャフト１５６に機械エネルギを出力することで上述の循環路を形成することにより、エンジン１５０に出力された動力を所望の動力状態にトルク変換してリングギヤ軸１２６Ｃに出力することができるのである。このようなエネルギの循環が動力出力装置のエネルギ効率からみて好ましくないことは、既に述べた。なお、図２７の模式図では、モータＭＧ１により回生された電気エネルギＰｍ１の一部を用いてバッテリ１９４を充電するものとしたが、逆に、バッテリ１９４から電気エネルギを取り出してモータＭＧ１により回生される電気エネルギＰｍ１と合わせてモータＭＧ２に供給するものとしてもよい。
【０１１５】図２５に示す共線図ではサンギヤ軸１２５Ｃ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２６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Ｐｍ２をリングギヤ軸１２６Ｃから回生することになる。
【０１１６】図２６の共線図の状態のときのエネルギの流れを図２８に模式的に示す。図示するように、図２８の模式図では、エンジン１５０からクランクシャフト１５６に出力された機械エネルギの一部は発電機として機能するモータＭＧ２により電気エネルギＰｍ２に変換されて、電動機として機能するモータＭＧ１やバッテリ１９４に供給される。プラネタリギヤ１２０は、エンジン１５０から出力される機械エネルギの残余をプラネタリキャリア１２４から入力すると共にモータＭＧ１により出力される機械エネルギをサンギヤ軸１２５Ｃから入力し、これらの機械エネルギの和を動作共線の釣り合いの関係に基づいてリングギヤ軸１２６Ｃに出力する。したがって、バッテリ１９４の充放電は行なわれず、モータＭＧ２により回生された電気エネルギＰｍ２のすべてがモータＭＧ１に供給されるものとすれば、エンジン１５０からクランクシャフト１５６に出力された機械エネルギは、モータＭＧ２，モータＭＧ１により電気エネルギの形態を介してリングギヤ軸１２６Ｃに出力される経路と、プラネタリギヤ１２０を介して直接リングギヤ軸１２６Ｃに出力される経路とを通ってリングギヤ軸１２６に出力されることになる。このときは、図２７に示したようなエネルギの循環路は形成されない。図２８の模式図では、モータＭＧ２により回生された電気エネルギＰｍ２の一部を用いてバッテリ１９４を充電するものとしたが、逆に、バッテリ１９４から電気エネルギを取り出してモータＭＧ２により回生される電気エネルギＰｍ２と合わせてモータＭＧ１に供給するものとしてもよい。
【０１１７】以上説明したように第２実施例の動力出力装置１１０Ｃは、モータＭＧ２の取り付け位置が異なるだけで第１実施例の動力出力装置１１０と同様にエンジン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に出力することができる。但し、第１実施例ではモータＭＧ２で電気エネルギを回生しているときにエネルギの循環路が形成されるのに対し（図８）、第２実施例ではモータＭＧ２が力行しているときにエネルギの循環路を形成する点で相違する。したがって、第２実施例の動力出力装置１１０Ｃにおけるトルク制御ルーチンは、基本的には第１実施例の動力出力装置１１０が実行する図１０のトルク制御ルーチンと同様であるが、ステップＳ１２２における判断が次の通り相違する。
【０１１８】第２実施例においては、エネルギの循環を防止するためにはモータＭＧ２で電気エネルギを回生する必要があるから、エンジン目標トルクＴｅ＊の修正をするか否かの判定（ステップＳ１２２）は、「Ｔｍ２＊＞Ｔｒｅｆ？」で判断する必要がある。Ｔｍ２＊はモータＭＧ２のトルク指令値であり（ステップＳ１１８）、Ｔｒｅｆは所定の閾値である。そして、Ｔｍ２＊がＴｒｅｆよりも大きいとき、即ちモータＭＧ２が力行しているときに、エンジン目標トルクＴｅ＊の修正をするのである（ステップＳ１２４）。なお、所定の閾値Ｔｒｅｆは、第１実施例においては図１５のグラフで定められる負のトルクを用いており、本実施例でも同様にエネルギの循環量が許容範囲となるようなトルクの閾値を実験的に設定することになる。かかるトルクは、概ね図１５のグラフを正負反転させたグラフに近いものとなっている。
【０１１９】また、モータＭＧ１の取り付け位置が異なることに伴って、ステップＳ１１８のトルク指令値Ｔｍ２＊の計算はトルクＴｒとトルクＴｅとに代えてトルク指令値Ｔｒ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いて上述の式（１８）により求める必要があり、ステップＳ１２０の閾値Ｔｒｅｆの導出に用いるマップ（図１５）も変更する必要がある。また、ステップＳ１２４のエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊の再設定は、次式（１９）により算出する必要がある。
【０１２０】
Ｔｅ＊←（１＋ρ）×Ｔｒ＊－Ｔｒｅｆ …（１９）
【０１２１】また、第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、モータＭＧ２がクランクシャフト１５６に取り付けられているから、図１７のモータＭＧ１の制御ルーチンのステップＳ１４０およびＳ１４１の処理に代えて図２９に例示するモータＭＧ１の制御ルーチンのステップＳ２４１に示すように上式（１７）のトルクＴｒに代えてトルク指令値Ｔｒ＊を用いて算出した値をモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に設定する処理を行ない、図１８のモータＭＧ２の制御ルーチンのステップＳ１５０の処理に代えて図３０に例示するモータＭＧ１の制御ルーチンのステップＳ２５０およびＳ２５１に示すように、エンジン１５０の回転数Ｎｅを読み込み、読み込んだ回転数Ｎｅを用いて次式（２０）により算出される値をモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ２＊に設定する処理を行なう必要がある。なお、式（２０）中の右辺第１項は図２５および図２６の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２項は回転数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Ｔｍ２＊は、定常状態（回転数Ｎｅの目標回転数Ｎｅ＊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右辺第１項に等しく設定されることになる。なお、式（２０）中のＫ３およびＫ４は、比例定数である。
【０１２２】
【数１２】

【０１２３】以上説明したように、第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、電気エネルギの形態を介してリングギヤ軸１２６Ｃに出力するエネルギを許容範囲内となるよう運転することができる。この結果、エンジン１５０からプラネタリギヤ１２０を介して直接リングギヤ軸１２６Ｃに出力する損失の小さなエネルギを大きくすることができるから、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。しかも、電気エネルギの形態を介してリングギヤ軸１２６Ｃに出力するエネルギの許容範囲をリングギヤ軸１２６Ｃの回転数Ｎｒに基づいて設定するから、より適切な許容範囲を設定することができる。
【０１２４】第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、電気エネルギの形態を介してリングギヤ軸１２６Ｃに出力するエネルギの許容範囲を設定する閾値Ｔｒｅｆをリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに基づいて設定したが、電気エネルギの形態を介してリングギヤ軸１２６Ｃに出力するエネルギの許容範囲は、動力出力装置１１０Ｃ全体の効率により定まるものであるから、動力出力装置１１０Ｃ全体の効率を左右する因子、例えば、エンジン１５０の運転ポイントの効率に基づいて閾値Ｔｒｅｆを設定するものとしてもよい。また、この電気エネルギの形態を介してリングギヤ軸１２６Ｃに出力するエネルギの許容範囲は、エンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅによっても変化するから、バッテリ１９４を充放電する充放電エネルギＰｂや補機の駆動に必要な補機駆動エネルギＰｈに基づいて閾値Ｔｒｅｆを設定するものとしてもよい。さらに、これらの各因子を重畳的に用いて閾値Ｔｒｅｆを設定するものとしてもよい。
【０１２５】また、第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、電気エネルギの形態を介してリングギヤ軸１２６Ｃに出力するエネルギの許容範囲を設定する閾値Ｔｒｅｆをリングギヤ軸１２６Ｃの回転数Ｎｒに基づいて設定したが、リングギヤ軸１２６Ｃの回転数Ｎｒに拘わらず一定の値に設定するものとしてもよい。例えば、閾値Ｔｒｅｆに値０を設定するものとしてもよい。こうすれば、モータＭＧ２は常に電動機として動作するから、電動機として動作するが発電機としては動作しないモータをモータＭＧ２に用いることができる。
【０１２６】第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、バッテリ１９４の充放電や補機の駆動を考慮してエンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅを求めたが、バッテリ１９４の充放電を行なわない構成やエンジン１５０から出力される動力を動力源として駆動する補機を備えない構成では、リングギヤ軸１２６Ｃに出力すべきエネルギＰｒを効率ηｔで割った値をエンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅとしてもよい。
【０１２７】第２実施例の動力出力装置１１０Ｃでは、第１実施例の動力出力装置１１０と同様に、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊が再設定されたときには、スロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを保持した状態でエンジン１５０の回転数Ｎｅの増加に伴って吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴを遅角することにより、エネルギＰｅが一定の曲線上でエンジン１５０の運転ポイントを変更したが、まずエンジン１５０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊となるよう変更し、その後エンジン１５０から出力されるエネルギがエネルギＰｅとなるよう吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴを調節するものとしてもよく、あるいは、エンジン１５０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊となるよう変更した後にエンジン１５０から出力されるエネルギがエネルギＰｅとなるようスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰを調節するものとしてもよい。なお、こうした変形例では、吸気弁１５２の開閉タイミングＢＴやスロットルバルブ１６６の開度ＴＶＰをモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊などによって推定されるエンジン１５０のトルクＴｅによってフィードバック制御するのが好ましい。
【０１２８】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３１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３２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。
【０１２９】次に本発明の第３の実施例である動力出力装置について図３３および図３４を用いて説明する。第３実施例における動力出力装置のハードウェアとしての構成は、第１実施例における動力出力装置の構成（図１から図３）と同一である。本実施例では、トルク制御ルーチンが第１実施例と相違する。以下、第３実施例におけるトルク制御ルーチンについて説明する。
【０１３０】図３３は第３実施例におけるトルク制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンは第１実施例におけるトルク制御ルーチンと同様、動力出力装置１１０が起動されたときから所定時間毎（例えば、４８ｍｓｅｃ毎）に、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により繰り返し実行されるものである。
【０１３１】トルク制御ルーチンが実行されると、ＣＰＵ１９０は、リングギヤ軸１２６の回転数ＮｒおよびアクセルペダルポジションＡＰを読み込み（ステップＳ３００、Ｓ３０２）、これらの値に基づいてリングギヤ軸１２６に出力すべきトルクの目標値であるトルク指令値Ｔｒ＊を導出する（ステップＳ３０４）。また、こうして導出されたトルク指令値Ｔｒ＊とリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとの積からリングギヤ軸に出力すべきエネルギＰｒを算出する（ステップＳ３０６）。
【０１３２】次に、ＣＰＵ１９０は、バッテリ１９４の残容量ＢRMを読み込み（ステップＳ３０８）、この値に基づいてバッテリ１９４を充放電する電力Ｐｂを設定する（ステップＳ３１０）。また、該電力ＰｂにステップＳ３０６で算出したリングギヤ軸１２６から出力すべきエネルギＰｒ、および種々の補機を駆動するためのエネルギＰｈを加えることにより必要エネルギＰｎを算出した後（ステップＳ３１２）、この必要エネルギＰｎをトルク変換の効率ηｔで割ってエンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅを算出する（ステップＳ３１４）。ここまでの処理は、第１実施例におけるトルク制御ルーチン（図１０）と同一である。
【０１３３】次のステップにおいて、ＣＰＵ１９０はエンジン１５０の目標回転数ｎｅ＊、目標トルクｔｅ＊の設定をする（ステップＳ３１６）。第１実施例では、図１３に示した動作曲線Ａをマップとしたものを用いることによりエンジン１５０が最も効率よく運転できる回転数およびトルクを目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊とした。第３実施例では、第１実施例と同様の方法により目標回転数ｎｅ＊、目標トルクｔｅ＊を算出するのである。次のステップでは図３４に示すマップを用いて求められる回転数の修正量ΔＮを目標回転数ｎｅ＊に加え、最終的な目標回転数Ｎｅ＊を算出する（ステップＳ３１８）。また、こうして算出された最終的な目標回転数Ｎｅ＊で、エンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅを割ることにより、最終的な目標トルクＴｅ＊を算出する（ステップＳ３１８）。以下、この目標回転数Ｎｅ＊の算出について説明する。
【０１３４】エンジン１５０を最も効率よく運転できる動力状態を目標回転数ｎｅ＊および目標トルクｔｅ＊として設定し、これらの値に基づいてモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を計算した場合には、第１実施例におけるトルク制御ルーチンにおいて説明した通り、許容範囲を越えるエネルギの循環を生じる場合もある。第１実施例ではモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊に基づいてこのようなエネルギの循環が生じているか否かを判断し、エネルギの循環が生じている場合には、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊を修正するという一種のフィードバック制御を行っていた（図１０のステップＳ１２２，Ｓ１２４，Ｓ１２６）。
【０１３５】一方、エンジン１５０の目標回転数ｎｅ＊の修正量ΔＮは、動力出力装置が運転状態にない場合であっても算出することができる。修正量ΔＮの算出は、エンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅおよびリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを仮定した上で、第１実施例で説明した図１０のステップＳ１１６からステップＳ１２６までの演算を行えばよい。従って、エネルギＰｅおよび回転数Ｎｒを種々の値に設定して、上記演算を行うことにより、エンジン１５０の回転数の修正量ΔＮは予めマップとして求めておくことができる。このマップの例を図３４に示す。図３４は、上記演算により算出したエンジンの目標回転数ｎｅ＊の修正量ΔＮを、横軸に車速をとり、縦軸にエンジン出力エネルギＰｅをとって表したものである。なお、駆動輪１１６、１１８とリングギヤ軸１２６は機械的に結合されており、車速即ち駆動輪１１６，１１８の回転数とリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとは等価なパラメータであるから、横軸を回転数Ｎｒとして表すものとしてもよい。
【０１３６】車速がＳＰＤである場合を例にとり、図３４の内容について説明する。図３４は、例えば点Ｑ１に相当する車速およびエンジン出力エネルギＰｅが要求された場合、エンジン１５０の目標回転数をΔＮ１だけ増すべきことを意味している。つまり、点Ｑ１に相当するエネルギＰｅをエンジン１５０から出力する際に、図１３に示した動作曲線により求めた目標回転数ｎｅ＊、目標トルクｔｅ＊でエンジン１５０を運転しては、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊が低くなりエネルギの循環が生じてしまうため、エンジン１５０の回転数ｎｅ＊をΔＮ１だけ増した回転数を目標回転数Ｎｅ＊とする必要があることを示している。
【０１３７】上記補正量ΔＮ１の意味を図１６を用いて説明する。図１６に示した通り、エンジン１５０から出力すべき要求エネルギがＰｅであるとき、エンジン１５０を最も効率のよいポイントで運転しようとすれば、動作曲線Ａ上の運転ポイントを選択することになるから、図１６の点Ｐ３、即ち回転数Ｎｅ３、トルクＴｅ３で運転することになる。ここで、点Ｐ３でエンジン１５０を運転した場合には、エネルギの循環が生じており、この循環を許容範囲に抑えるためには、エンジン１５０の回転数をＮｅ４まで増大する必要があったとする。当然このときエンジン１５０から出力すべきエネルギはＰｅで一定であるから、図１６に示す通りエンジン１５０の出力トルクはＴｅ４まで減少することになる。図３４における点Ｑ１が上記状態に相当するとすれば、図３４における回転数の補正量ΔＮ１は図１６にいうＮｅ４－Ｎｅ３となる。
【０１３８】図３４における点Ｑ１でエンジン１５０が運転された場合と同様、点Ｑ２で運転された場合には回転数の補正量はΔＮ２、点Ｑ３に対してはΔＮ３・・・という具合に、図３４のマップからそれぞれエンジン１５０の回転数の補正量を求めることができるようになっている。なお、本実施例では、これらの補正量はΔＮ１＞ΔＮ２＞・・・となっている。そして、点Ｑ５で運転される場合には、エンジン１５０の回転数の補正量ΔＮは値０となる。つまり、このときエンジン１５０は図１３の動作曲線によって求められる回転数で運転すればよいことを意味している。
【０１３９】本実施例における図３４のマップはエネルギの循環のみならず、動力出力装置全体の運転効率も加味して作成されている。つまり、図３４のマップでは点Ｑ１よりもエンジン出力エネルギを小さくしていくにつれてエンジン回転数の修正量ΔＮが小さくなっているが、これはエンジン出力エネルギが小さい場合にはエネルギの循環による損失も小さくなるため、エンジン１５０を運転効率のよい運転ポイントで運転した方が動力出力装置の運転効率上好ましいからである。もっとも、このように出力エネルギが低い場合でも、エネルギの循環を完全になくすようにエンジン１５０の回転数を増大するマップを用いるものとしてもよい。
【０１４０】図３４では、エンジン１５０の回転数の補正量をΔＮ１からΔＮ４までの４段階で与えるマップを示しているが、このマップは値０とΔＮ１の二値的なものとしてもよいし、更に段階を増やしほぼ連続的に変化するようなものとしてもよい。また、回転数の補正量ではなくエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を直接与えるマップとしてもよいし、トルクの補正量または目標トルクＴｅ＊を与えるマップとしてもよい。なお、このマップは、本実施例では制御ＣＰＵ１９０内のＲＯＭ１９０ｂに記憶されており、その形式は、車速およびエンジン出力エネルギについて、それぞれ数点離散的な値を選択し、これら各点に対応したエンジン１５０の回転数の補正量を有するテーブル形式となっている。
【０１４１】トルク制御ルーチンの説明に戻る。エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊を設定した後（ステップＳ３１８）、サンギヤ軸の目標回転数Ｎｓを設定する（ステップＳ３２０）。これらの処理は、第１実施例において図１０で説明した処理（ステップＳ１２０、Ｓ１２８）と同一である。本実施例では、エンジン１５０の回転数について、エネルギの循環が生じない値を与えるマップ（図３４）に基づいてエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊を設定しているため（ステップＳ３１８）、第１実施例におけるトルク制御ルーチンのようにモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊に応じてエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊を補正するようなフィードバック制御（図１０のステップＳ１２２，Ｓ１２４，Ｓ１２６）は必要ない。
【０１４２】次に、ＣＰＵ１９０は、こうして設定された諸量に基づいて、モータＭＧ１、モータＭＧ２およびエンジン１５０の制御処理を実行する（ステップＳ３２２，Ｓ３２４，Ｓ３２６）。これらの処理も第１実施例におけるトルク制御ルーチンと同一である（ステップＳ１３０，Ｓ１３２，Ｓ１３４）。
【０１４３】以上で説明した動力出力装置は、図３４に示したマップを用いて、エンジン１５０、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転をいわゆるフィードフォワード制御することによって、エネルギの循環を生じない状態で駆動軸１２６から動力を出力することができる。しかも、以下に示す通り、動力出力装置を滑らかに制御することが比較的容易に実現できる利点がある。つまり、第１実施例におけるトルク制御ルーチンのように、モータＭＧ２のトルク指令値によるフィードバック制御を行った場合、このトルク指令値はアクセルペダルポジションＡＰ等に基づいて算出されるため頻繁に変動し、また急激に変動することがあるが、本実施例では比較的緩やかに変動する車速に基づくフィードフォワード制御を採用しているため、エンジン１５０の運転状態も緩やかに変化することになり、動力出力装置を全体として滑らかに制御することが可能となるのである。
【０１４４】なお、上述のフィードフォワード制御においては、エンジン１５０，モータＭＧ１，ＭＧ２の運転効率等を用いて、図３４のマップを用意することになる。この際、製造誤差その他の原因により、製造されるエンジン１５０，モータＭＧ１，ＭＧ２ごとに運転効率等は異なることを考えれば、各動力装置ごとに上記運転効率等を計測した上で、個別のマップを用意することが望ましいが、これは非常に困難であり現実的ではない。従って、ある特定の運転効率等に基づいて設定されたマップを各動力装置で用いるものとすればよい。製造上の原因による運転効率等のバラツキは比較的小さいため、かかる手段を採用してもエネルギの循環を十分抑制することができる。
【０１４５】さらに、上記バラツキによる影響を回避するために、動力出力装置の運転状態を監視し、その結果に基づいて上記マップを補正する学習機能をもたせてもよい。まず、トルク制御ルーチンにおいて、上記マップに基づいて定められた状態で運転をしつつ、モータＭＧ２のトルク値Ｔｍ２＊が所定の閾値Ｔｒｅｆを越えない様にエンジン１５０の運転状態をフィードバック制御する。このようなフィードバック制御が行われたときは、前記マップの値が不適当であったことを意味しているため、フィードバック制御後のエンジン１５０の回転数に基づいて前記マップを書き換えるのである。かかる機能をもたせれば、動力出力装置の運転に伴って上記バラツキによる影響を回避することができる。
【０１４６】本実施例のトルク制御ルーチンは、第２実施例におけるハードウェア構成（図２４）を備える動力出力装置に適用することもできる。このとき、第２実施例で説明した通り、エネルギの再循環を回避するためには、モータＭＧ２で電力を回生する必要があり、エンジン１５０の出力トルクを高くする必要がある。言い換えれば、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を図１３の動作曲線により定まる回転数ｎｅ＊よりも低くする必要がある。従って、図３４のマップにおけるΔＮ１～ΔＮ４の各値がそれぞれ負の値となる点で上述した第３実施例と相違する。
【０１４７】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あるいはこれらの変形例では、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３５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１２６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１２８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１１６，１１８を駆動する。このような構成の下においても、前述した図１０のトルク制御ルーチンを実行することは可能である。
【０１４８】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。
【０１４９】例えば、上述した各実施例では、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。
【０１５０】また、各実施例では、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。また、３軸式動力入出力手段と発電機とからなる動力調整手段に代えていわゆるクラッチモータを用いた、電気分配式の動力出力装置に適用するものとしてもよい。電気分配式の動力出力装置としては、例えば特開平９－４７０１１に示す構成が挙げられる。
【０１５１】さらに、各実施例では、モータＭＧ１およびモータＭＧ２にＰＭ形（永久磁石形；Permanent 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 Reluctance 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。
【０１５２】あるいは、各実施例では、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 Bipolar 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。
【０１５３】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。
【０１５４】以上の実施例では、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。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】	平成９年１０月１３日（１９９７．１０．１３）
【代理人】	【識別番号】１０００９６８１７【弁理士】【氏名又は名称】五十嵐孝雄（外３名）
【公開番号】	特開２００２－１７００５（Ｐ２００２－１７００５Ａ）
【公開日】	平成１４年１月１８日（２００２．１．１８）
【出願番号】	特願２００１－１２３９７６（Ｐ２００１－１２３９７６）