JP2003104072A - 動力出力装置およびこれを備える自動車 - Google Patents

動力出力装置およびこれを備える自動車

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関からの動力を動力分配統合機構と２
つの電動機によりトルク変換して駆動軸に出力する動力
出力装置におけるエネルギ効率の向上を図る。 【解決手段】 動力分配統合機構３０のサンギヤ３１に
接続されたサンギヤ軸３１ａを固定するブレーキ６２と
駆動軸３６とモータＭＧ２との接続および接続の解除を
行なうクラッチ６４とを設け、車速が比較的低いときに
はブレーキ６２をオフとすると共にクラッチ６４をオン
とした状態でエンジン２２からの動力を動力分配統合機
構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変
換して駆動軸３６に出力して走行し、車速が比較的高い
ときにはブレーキ６２をオンとすると共にクラッチ６４
をオフとしてエンジン２２からの動力を直接駆動軸３６
に出力して走行する。モータＭＧ１とモータＭＧ２の運
転を停止することができるから、装置全体の効率を向上
させることができる。

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
びこれを備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の動力出力装置としては、
内燃機関の出力軸と発電機の回転軸と電動機の回転軸と
しての駆動軸とにプラネタリギヤを接続すると共に発電
機の回転軸の回転を停止するブレーキ機構を備えるもの
が提案されている（例えば特開平９−１１７０１０号公
報など）。この装置では、内燃機関から出力されプラネ
タリギヤのキャリアに入力された動力をサンギヤに接続
された発電機によって反力をとることによりその一部を
リングギヤに接続された駆動軸に出力すると共に残余を
電力として取り出し、この取り出した電力を用いて電動
機から駆動軸にトルク出力する。こうした制御により、
効率のよい運転ポイントで運転された内燃機関から出力
される動力をトルク変換して駆動軸に出力できるものと
している。また、必要に応じてブレーキ機構により発電
機の回転を停止させることにより、発電機によるエネル
ギ損失を抑え、装置のエネルギ効率の向上を図るものと
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た動力出力装置では、ブレーキ機構により発電機の回転
を停止させて発電機によるエネルギ損失を抑えることが
できるものの、電動機によるエネルギ損失は抑えること
ができない。また、ブレーキ機構により発電機の回転を
停止すると、プラネタリギヤのサンギヤが固定されるか
ら、内燃機関の運転ポイントを自由に設定できず、効率
のあまりよくない運転領域で運転しなければならない場
合も生じる。こうした問題に対して、内燃機関を効率よ
く運転できる運転領域内となるような条件のときだけブ
レーキ機構により発電機の回転を停止するものとするこ
ともできるが、この場合、発電機の回転を停止させる機
会が少なくなり、装置全体のエネルギ効率の向上を図る
機会が少なくなってしまう。
【０００４】本発明の動力出力装置およびこれを備える
自動車は、装置全体あるいは自動車全体のエネルギ効率
の向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【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これを備える自動車は、上述
の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】本発明の動力出力装置は、駆動軸に動力を
出力する動力出力装置であって、内燃機関と、前記駆動
軸に機械的に接続されて動力を入出力する駆動軸用電動
機と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との
３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力
される動力を決定したとき、該決定された動力に基づい
て残余の軸に入出力される動力が決定される３軸式動力
入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力する回転軸用
電動機と、前記回転軸を固定して回転を停止可能な回転
停止手段と、前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械
的に接続および接続の解除を行なう電動機接続解除手段
と、を備えることを要旨とする。
【０００７】この本発明の動力出力装置では、回転停止
手段が作動しておらず電動機接続解除手段により駆動軸
と駆動軸用電動機とが機械的に接続された状態のときに
は、内燃機関から出力された動力は３軸式動力出力手段
と駆動軸用電動機と回転軸用電動機とによりトルク変換
されて駆動軸に出力される。この状態から回転停止手段
を作動させて回転軸の回転を固定して停止すると、内燃
機関からの動力は駆動軸に直接出力されるようになる。
このときには回転軸用電動機は停止できるから、そのエ
ネルギ損失の減少を図ることができる。さらに電動機接
続解除手段により駆動軸と駆動軸用電動機との機械的な
接続を解除すると、駆動軸用電動機を停止することがで
きる。これにより、駆動軸用電動機のエネルギ損失の減
少も図ることができる。これらの結果、装置全体のエネ
ルギ効率の向上を図ることができる。
【０００８】こうした本発明の動力出力装置において、
第１の所定条件が成立したときに前記回転軸が回転停止
するよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸
と前記駆動軸用電動機との機械的な接続が解除されるよ
う前記電動機接続解除手段を制御する第１制御手段を備
えるものとすることもできる。こうすれば、第１の所定
の条件が成立したときに回転軸の回転を停止すると共に
駆動軸用電動機を駆動軸から切り離すことができる。こ
の態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の
回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記第１の所
定条件は、前記回転数検出手段により検出された前記駆
動軸の回転数が第１の切替回転数以上となる条件である
ものとすることもできる。こうすれば、駆動軸が第１の
切換回転数以上のときに回転軸の回転を停止すると共に
駆動軸用電動機を駆動軸から切り離すことにより、駆動
軸用電動機の銅損などを削減することができ、装置全体
の効率を向上させることができる。
【０００９】本発明の動力出力装置において、第２の所
定条件が成立したときに前記回転軸の回転停止が解除さ
れるよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸
と前記駆動軸用電動機とが機械的に接続されるよう前記
電動機接続解除手段を制御する第２制御手段を備えるも
のとすることもできる。こうすれば、第２の所定の条件
が成立したときに回転軸の回転を開始すると共に駆動軸
用電動機を駆動軸に接続することができる。この態様の
本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の回転数を
検出する回転数検出手段を備え、前記第２の所定条件
は、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の
回転数が第２の切替回転数以下となる条件であるものと
することもできる。こうすれば、駆動軸の回転数が第２
の切替回転数以下となるときに回転軸の回転を開始する
と共に駆動軸用電動機を駆動軸に接続することができ
る。
【００１０】本発明の動力出力装置において、前記駆動
軸の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検
出手段により検出された前記駆動軸の回転数が所定の切
替回転数領域を上回る第１の切替条件が成立したときに
前記回転軸が回転停止するよう前記回転停止手段を制御
すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的
な接続が解除されるよう前記電動機接続解除手段を制御
し、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の
回転数が所定の切替回転数領域を下回る第２の切替条件
が成立したときに前記回転軸の回転停止が解除されるよ
う前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記
駆動軸用電動機とが機械的に接続されるよう前記電動機
接続解除手段を制御する接続解除制御手段と、を備える
ものとすることもできる。こうすれば、所定の切替回転
数領域によりヒステリシスを持たすことができ、頻繁な
切替を防止することができる。また、駆動軸が所定の切
換回転数領域を上回るときに回転軸の回転を停止すると
共に駆動軸用電動機を駆動軸から切り離すことにより、
駆動軸用電動機の銅損などを削減することができ、装置
全体の効率を向上させることができる。
【００１１】このヒステリシスを持たせて切り替える態
様の本発明の動力出力装置において、前記３軸式動力入
出力手段は、通常の要求動力に対して前記駆動軸が前記
所定の切替回転数領域内で回転し、該通常の要求動力に
見合う動力が前記内燃機関から効率よく出力されるよう
該内燃機関を運転し、前記通常の要求動力が前記駆動軸
に出力されるよう前記回転軸用電動機と駆動軸用電動機
を駆動したとき、前記回転軸の回転数が値０を含む所定
の回転数領域内となるよう調整されてなるものとするこ
ともできる。このように調整することにより、回転停止
手段による回転軸の固定停止とその解除とをスムースに
行なうことができると共に内燃機関の運転ポイントを効
率のよい運転領域内で維持することができる。
【００１２】また、ヒステリシスを持たせて切り替える
態様の本発明の動力出力装置において、前記３軸式動力
入出力手段は、通常の要求動力に対して前記駆動軸が前
記所定の切替回転数領域内で回転し、前記内燃機関から
出力される前記通常の要求動力に見合う動力が前記通常
の要求動力として前記駆動軸に出力されると共に前記回
転軸が値０を含む所定の回転数領域内で回転するよう前
記回転軸用電動機と前記駆動軸用電動機とを駆動したと
き、前記内燃機関が効率のよい所定の運転領域内で運転
されるよう調整されてなるものとすることもできる。こ
のように調整することにより、回転停止手段による回転
軸の固定停止とその解除とをスムースに行なうことがで
きると共に内燃機関の運転ポイントを効率のよい運転領
域内で維持することができる。
【００１３】また、本発明の動力出力装置において、前
記駆動軸用電動機と前記駆動軸との間に介在し回転数を
変速して出力する変速機を備えるものとすることもでき
る。
【００１４】本発明の自動車は、上述のいずれかの態様
の本発明の動力出力装置を備えること、即ち、基本的に
は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内
燃機関と前記駆動軸に機械的に接続されて動力を入出力
する駆動軸用電動機と前記内燃機関の出力軸と前記駆動
軸と回転軸との３軸に接続され該３軸の内のいずれか２
軸に入出力される動力を決定したとき該決定された動力
に基づいて残余の軸に入出力される動力が決定される３
軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力する
回転軸用電動機と前記回転軸を固定して回転を停止可能
な回転停止手段と、前記駆動軸と前記駆動軸用電動機と
の機械的に接続および接続の解除を行なう電動機接続解
除手段とを備える動力出力装置を備えることを要旨とす
る。
【００１５】この本発明の自動車によれば、上述のいず
れかの態様の本発明の動力出力装置を備えるから、本発
明の動力出力装置が奏する効果、例えば、回転軸の回転
を停止することに基づく回転軸電動機によるエネルギ損
失の減少を図ることができる効果や、駆動軸と駆動軸用
電動機との機械的な接続を解除することに基づく駆動軸
用電動機によるエネルギ損失の減少を図ることができる
効果などを奏することができる。これらの結果、自動車
全体のエネルギ効率の向上を図ることができる。
【００１６】動力出力装置がヒステリシスを持たせて切
り替える態様の本発明の自動車において、前記回転数検
出手段に代えて車速を検出する車速検出手段を備え、前
記第１の切替条件は前記車速検出手段により検出された
車速が所定の切替車速領域を上回る条件であり、前記第
２の切替条件は前記車速検出手段により検出された車速
が前記所定の切替車速領域を下回る条件であるとするこ
ともできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成
の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動
車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン
２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２
８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０
と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモー
タＭＧ１と、同じく動力分配統合機構３０に機械的に接
続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロ
ールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備え
る。
【００１８】エンジン２２は、ガソリンまたは軽油など
の炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であ
り、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから
信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エ
ンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制
御、吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。
エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニッ
ト７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御７０か
らの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に
必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを
ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００１９】動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサン
ギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円状に配置された
内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合する
と共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３
３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保
持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギ
ヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行
なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合
機構３０は、キャリア３４にエンジン２２のクランクシ
ャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リン
グギヤ３２には駆動軸３６がそれぞれ連結されており、
モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア
３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ
３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配
し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャ
リア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサン
ギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合
してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、駆
動軸３６とデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３
９ａ，３９ｂに出力されることになる。なお、動力出力
装置として見たときの動力分配統合機構３０に接続され
る３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出
力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続
されたモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａお
よびリングギヤ３２に接続された駆動軸３６からなる。
また、サンギヤ軸３１ａにはサンギヤ軸３１ａの回転を
油圧駆動により停止させるブレーキ６２が取り付けられ
ており、その作動はハイブリッド用電子制御ユニット７
０により駆動制御されている。
【００２０】駆動軸３６には、油圧駆動によるクラッチ
６４と減速ギヤ機構６６を介してモータＭＧ２が接続さ
れており、モータＭＧ２の動力を駆動軸３６に出力でき
るようになっている。なお、クラッチ６４の作動はハイ
ブリッド用電子制御ユニット７０により駆動制御されて
いる。
【００２１】モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、とも
に発電機として駆動することができると供に電動機とし
て駆動できる周知の同期発電電動機として構成されてお
り、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力
のやり取りを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ
５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４
１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成
されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される
電力を他のモータで消費することができるようになって
いる。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２から生じた電力や不足する電力により充放電される
ことになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とによ
り電力収支のバランスをとれるものとすれば、バッテリ
５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共に
モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵとい
う）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０
には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要
な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位
置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号
や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ
１，ＭＧ２に印加される相電流値などが入力されてお
り、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へ
のスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣ
Ｕ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信
しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの
制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する
と共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に
関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に
出力する。バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニッ
ト（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理さ
れている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管
理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間
に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧
値、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５
４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電
電流値、バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度
センサからの電池温度の値などが入力されており、必要
に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によ
りハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。な
お、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理する
ために電流センサにより検出された充放電電流の積算値
に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２２】ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、
ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成
されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶す
るＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６
と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備え
る。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、シフト
レバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセン
サ８２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダル８
３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセ
ンサ８４からのアクセル開度ＡＰ，ブレーキペダル８５
の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセン
サ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速セン
サ６０からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力され
ている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、ブ
レーキ６２の図示しないアクチュエータへの駆動信号や
クラッチ６４の図示しないアクチュエータへの駆動信号
などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッ
ド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジ
ンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２
と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ
２４やモータＥＣＵ４０バッテイＥＣＵ５２と各種制御
信号やデータのやり取りを行っている。
【００２３】こうして構成された実施例のハイブリッド
自動車２０では、車速Ｖが比較的低いときにブレーキ６
２をオフとすると共にクラッチ６４をオンとした状態で
効率のよい運転ポイントで運転されたエンジン２２から
の動力を動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータ
ＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸３６に出力して走
行する低速モードと、車速Ｖが比較的高いときにブレー
キ６２をオンとすると共にクラッチ６４をオフとしてモ
ータＭＧ１およびモータＭＧ２の運転を停止した状態で
エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０で固定
した変速比で変速して直接に駆動軸３６に出力して走行
する高速モードとを切り替えて走行する。以下に、こう
した走行モードの切替処理について説明する。
【００２４】図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット
７０により実行される走行モード切替処理ルーチンの一
例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定
時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行され
る。走行モード切替処理ルーチンが実行されると、ハイ
ブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、ま
ず、車速センサ６０からの車速Ｖやブレーキ６２および
クラッチ６４の係合状態を読み込み（ステップＳ１０
０）、読み込んだブレーキ６２およびクラッチ６４の係
合状態から走行モードを判定する処理を実行する（ステ
ップＳ１０２）。実施例では、ブレーキ６２やクラッチ
６４をオンオフする毎にその状態をハイブリッド用電子
制御ユニット７０のＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込
むものとし、この所定アドレスをアクセスすることによ
りブレーキ６２およびクラッチ６４の係合状態を読み込
むものとした。
【００２５】ブレーキ６２がオフでクラッチ６４がオン
の低速モードであるときには、車速Ｖを閾値ＶＲ１と比
較し（ステップＳ１０４）、車速Ｖが閾値ＶＲ１より大
きいときにブレーキ６２をオンとすると共にクラッチ６
４をオフとして高速モードに切り替え（ステップＳ１０
６）、ブレーキ６２がオンでクラッチ６４がオフの高速
モードであるときには、車速Ｖを閾値ＶＲ１より小さな
値の閾値ＶＲ２と比較し（ステップＳ１０８）、車速Ｖ
が閾値ＶＲ２より小さいときにブレーキ６２をオフとす
ると共にクラッチ６４をオンとして低速モードに切り替
える（ステップＳ１１０）。ここで、閾値ＶＲ１と閾値
ＶＲ２は、低速モードと高速モードを切り替える車速Ｖ
として設定されるものであり、車両を走行モードの切り
替え車速近傍で走行させたときに頻繁に切り替えが行な
われないようにヒステリシスを持つように設定されてい
る。例えば、閾値ＶＲ１が８０ｋｍ／ｈで閾値ＶＲ２が
７０ｋｍ／ｈのように設定することができる。なお、閾
値ＶＲ１および閾値ＶＲ２は車両の使用の仕方などによ
り設定することができる。
【００２６】実施例のハイブリッド自動車２０では、こ
うした走行モードを切り替えるときにサンギヤ軸３１ａ
の回転数Ｎｓが値０を含む所定の回転数範囲（Ｎｓ１〜
Ｎｓ２）となるように動力分配統合機構３０のギヤ比ρ
（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）が調節されてい
る。いま、ハイブリッド自動車２０が閾値ＶＲ１や閾値
ＶＲ２の近傍の速度で平坦な道路を走行しているときを
考える。このときのリングギヤ３２の回転数をＮｒと
し、こうした走行状態のときに運転者から要求される通
常の動力を効率よく出力できるエンジン２２の運転領域
の回転数範囲をＮｅ１〜Ｎｅ２としたときに、サンギヤ
軸３１ａが回転数Ｎｓ１と回転数Ｎｓ２とにより設定さ
れる回転数範囲で回転するように動力分配統合機構３０
のギヤ比ρを調節すればよい。この状態の共線図を図３
に示す。このような条件でサンギヤ軸３１ａが回転する
ためには、キャリア３４は少なくとも横軸上のポイント
Ｃ１からポイントＣ２の範囲である必要がある。即ち、
動力分配統合機構３０のギヤ比がρ２〜ρ１の範囲であ
ればよい。実施例のハイブリッド自動車２０では、動力
分配統合機構３０のギヤ比ρは、リングギヤ３２が回転
数Ｎｒで回転し、この走行状態で通常の動力を出力する
ためにエンジン２２が回転数Ｎｅ１と回転数Ｎｅ２との
中央の回転数で回転したときに、サンギヤ軸３１ａの回
転数Ｎｓが値０となる値に設定されている。図３中で
は、横軸上のポイントＣがキャリア軸となるように設定
されているのである。
【００２７】図４にモータＭＧ１およびモータＭＧ２の
運転状態とハイブリッド自動車２０における伝達系の損
失パワーとの関係を示し、図５にモータＭＧ１およびモ
ータＭＧ２の運転状態とエンジン２２の効率とハイブリ
ッド自動車２０全体の効率（システム効率）との関係を
示す。図４に示すように、モータＭＧ１やモータＭＧ２
を停止すれば、その分だけ伝達系の損失パワーは減少す
る。図５に示すように、ブレーキ６２によりサンギヤ軸
３１ａを固定してモータＭＧ１の運転を停止すると、エ
ンジン２２は最適な運転ポイントから若干ずれた運転ポ
イントで運転されることになるから、エンジン２２の効
率は低下するが、モータＭＧ１の損失を値０にすること
ができるから、ハイブリッド自動車２０全体の効率（シ
ステム効率）は向上する。この状態からクラッチ６４を
オフとしてモータＭＧ２を切り離し、モータＭＧ２の運
転を停止すると、モータＭＧ２の損失も値０とすること
ができるから、ハイブリッド自動車２０全体の効率は更
に向上する。
【００２８】以上説明した実施例のハイブリッド自動車
２０によれば、ブレーキ６２によりサンギヤ軸３１ａを
固定してモータＭＧ１の運転を停止することにより、自
動車全体の効率を向上させることができる。また、クラ
ッチ６４によりモータＭＧ２を切り離してその運転を停
止することにより、更に自動車全体の効率を向上させる
ことができる。さらに、実施例のハイブリッド自動車２
０によれば、走行モードを切り替えるときのサンギヤ軸
３１ａの回転数Ｎｓが値０を含む所定の回転数範囲とな
るように動力分配統合機構３０のギヤ比ρが調節されて
いるから、ブレーキ６２のオンオフの際にエンジン２２
の運転ポイントが大きくずれるのを防止することができ
ると共にブレーキ６２の負荷を小さくすることができ
る。もとより、効率のよい運転ポイントで運転されたエ
ンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０とモータ
ＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸３
６に出力することができる。
【００２９】実施例のハイブリッド自動車２０では、走
行モードを切り替えるときにエンジン２２を運転者から
要求される通常の動力を効率よく出力できる運転領域で
運転したときに、サンギヤ軸３１ａが値０を含む所定の
回転数範囲で回転するよう動力分配統合機構３０のギヤ
比ρを設定した。言い方を変えれば、走行モードを切り
替えるときにサンギヤ軸３１ａを値０を含む所定の回転
数範囲で回転させると共にエンジン２２から運転者から
要求される通常の動力を出力したときに、エンジン２２
を効率のよい運転領域の回転数範囲で運転できるようギ
ヤ比ρを設定しているのである。このように動力分配統
合機構３０のギヤ比ρを設定することにより、より効率
を向上させることができるのである。なお、動力分配統
合機構３０のギヤ比ρの設定は、エンジン２２の特性や
車両の使用の仕方などにより設定すればよい。
【００３０】実施例のハイブリッド自動車２０では、閾
値ＶＲ１と閾値ＶＲ２とを用いることにより低速モード
と高速モードとを切り替える際にヒステリシスが生じる
ようにしたが、ヒステリシスを持たずに低速モードと高
速モードとを切り替えるものとしてもよい。また、実施
例のハイブリッド自動車では、車速Ｖが閾値ＶＲ１より
大きくなったときに低速モードから高速モードに切り替
え、車速Ｖが閾値ＶＲ２より小さくなったときに高速モ
ードから低速モードに切り替えるものとしたが、高速モ
ードから低速モードへの切り替えは車速Ｖとは別の要因
で行なうものとしてもよい。
【００３１】実施例のハイブリッド自動車２０では、ブ
レーキ６２をオフとすると共にクラッチ６４をオンとし
た状態でエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３
０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換し
て駆動軸３６に出力して走行する低速モードと、ブレー
キ６２をオンとすると共にクラッチ６４をオフとした状
態でエンジン２２からの動力を直接駆動軸３６に出力し
て走行する高速モードとを切り替えて走行するものとし
たが、この２つの走行モードの他に、ブレーキ６２とク
ラッチ６４とを共にオフとした状態で走行するモードや
ブレーキ６２とクラッチ６４とを共にオンとした状態で
走行するモードを用いて走行するものとしてもよい。
【００３２】実施例では、動力出力装置を自動車に搭載
するものとして説明したが、自動車以外の車両や船舶，
航空機などの移動体に搭載するものとしてもよく、建設
機械などの移動体以外の機器の動力源として設置するも
のとしてもよい。
【００３３】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である動力出力装置を搭載し
たハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図で
ある。
【図２】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０
で実行される走行モード切替処理ルーチンの一例を示す
フローチャートである。
【図３】共線図を用いて実施例の動力分配統合機構３０
のギヤ比ρの設定の様子を説明する説明図である。
【図４】モータＭＧ１およびモータＭＧ２の運転状態と
ハイブリッド自動車２０における伝達系の損失パワーと
の関係の一例を示す説明図である。
【図５】モータＭＧ１およびモータＭＧ２の運転状態と
エンジン２２の効率とハイブリッド自動車２０全体の効
率（システム効率）との関係の一例を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エ
ンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６
クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合
機構、３１ サンギヤ、３１ａ サンギヤ軸、３２ リ
ングギヤ、３３ピニオンギヤ、３４ キャリア、３６
駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ
駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥ
ＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位
置検出センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子
制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、
６０ 車速センサ、６２ ブレーキ、６４ クラッチ、
６６ 減速ギヤ機構、７０ ハイブリッド用電子制御ユ
ニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、
８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、
８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジショ
ン、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジ
ション、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D039 AA02 AA03 AA04 AB27 AC03 AC39 AC54 AC74 AC78 AD02 AD23 5H115 PA12 PC06 PG04 PI16 PU25 PU28 PV09 QE02 QE03 QN02 QN06 SE03 SE07 SE09

Claims (11)

    【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、 内燃機関と、 前記駆動軸に機械的に接続されて動力を入出力する駆動
    軸用電動機と、 前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に
    接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される
    動力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残余
    の軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力
    手段と、 前記回転軸に動力を入出力する回転軸用電動機と、 前記回転軸を固定して回転を停止可能な回転停止手段
    と、 前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的に接続およ
    び接続の解除を行なう電動機接続解除手段と、 を備える動力出力装置。
  2. 【請求項２】 第１の所定条件が成立したときに前記回
    転軸が回転停止するよう前記回転停止手段を制御すると
    共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的な接続
    が解除されるよう前記電動機接続解除手段を制御する第
    １制御手段を備える請求項１記載の動力出力装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の動力出力装置であって、 前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、 前記第１の所定条件は、前記回転数検出手段により検出
    された前記駆動軸の回転数が第１の切替回転数以上とな
    る条件である動力出力装置。
  4. 【請求項４】 第２の所定条件が成立したときに前記回
    転軸の回転停止が解除されるよう前記回転停止手段を制
    御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機とが機械
    的に接続されるよう前記電動機接続解除手段を制御する
    第２制御手段を備える請求項１ないし３いずれか記載の
    動力出力装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の動力出力装置であって、 前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、 前記第２の所定条件は、前記回転数検出手段により検出
    された前記駆動軸の回転数が第２の切替回転数以下とな
    る条件である動力出力装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の動力出力装置であって、 前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転
    数が所定の切替回転数領域を上回る第１の切替条件が成
    立したときに前記回転軸が回転停止するよう前記回転停
    止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動
    機との機械的な接続が解除されるよう前記電動機接続解
    除手段を制御し、前記回転数検出手段により検出された
    前記駆動軸の回転数が所定の切替回転数領域を下回る第
    ２の切替条件が成立したときに前記回転軸の回転停止が
    解除されるよう前記回転停止手段を制御すると共に前記
    駆動軸と前記駆動軸用電動機とが機械的に接続されるよ
    う前記電動機接続解除手段を制御する接続解除制御手段
    と、 を備える動力出力装置。
  7. 【請求項７】 前記３軸式動力入出力手段は、通常の要
    求動力に対して前記駆動軸が前記所定の切替回転数領域
    内で回転し、該通常の要求動力に見合う動力が前記内燃
    機関から効率よく出力されるよう該内燃機関を運転し、
    前記通常の要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記
    回転軸用電動機と駆動軸用電動機を駆動したとき、前記
    回転軸の回転数が値０を含む所定の回転数領域内となる
    よう調整されてなる請求項６記載の動力出力装置。
  8. 【請求項８】 前記３軸式動力入出力手段は、通常の要
    求動力に対して前記駆動軸が前記所定の切替回転数領域
    内で回転し、前記内燃機関から出力される前記通常の要
    求動力に見合う動力が前記通常の要求動力として前記駆
    動軸に出力されると共に前記回転軸が値０を含む所定の
    回転数領域内で回転するよう前記回転軸用電動機と前記
    駆動軸用電動機とを駆動したとき、前記内燃機関が効率
    のよい所定の運転領域内で運転されるよう調整されてな
    る請求項６記載の動力出力装置。
  9. 【請求項９】 前記駆動軸用電動機と前記駆動軸との間
    に介在し回転数を変速して出力する変速機を備える請求
    項１ないし８いずれか記載の動力出力装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１ないし９いずれか記載の動力
    出力装置を備える自動車。
  11. 【請求項１１】 請求項６ないし８のいずれかに係る請
    求項１０記載の自動車であって、 前記回転数検出手段に代えて車速を検出する車速検出手
    段を備え、 前記第１の切替条件は、前記車速検出手段により検出さ
    れた車速が所定の切替車速領域を上回る条件であり、 前記第２の切替条件は、前記車速検出手段により検出さ
    れた車速が前記所定の切替車速領域を下回る条件である
    自動車。
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