JPH11234808A

JPH11234808A - 動力出力装置およびハイブリッド車両

Info

Publication number: JPH11234808A
Application number: JP4905898A
Authority: JP
Inventors: Yasumi Kawabata; 康己川端; Shigeru Matsuhashi; 繁松橋; Shigetaka Nagamatsu; 茂隆永松; Eiji Yamada; 英治山田; Tetsuya Miura; 徹也三浦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: JP3948099B2

Abstract

(57)【要約】【課題】４輪駆動可能なハイブリッド車両において、
前車軸と後車軸から出力される動力の配分が変更できな
かった。【解決手段】エンジンの出力動力の一部をクラッチモ
ータを介して前車軸に伝達し、残余を電力として回生す
る。この電力を用いて後車軸に結合したモータを駆動す
る。かかる基本構成により４輪駆動可能なハイブリッド
車両において、クラッチモータと前車軸との間に変速ギ
ヤを介設する。変速ギヤはリングギヤを固定したプラネ
タリギヤとクラッチで構成されている。前車軸はサンギ
ヤに結合され、クラッチモータの回転軸はクラッチの切
り替えでプラネタリキャリアまたはサンギヤに選択的に
結合される。車両が通常走行中には回転軸をプラネタリ
キャリアに結合し、加速中にはサンギヤに結合する。該
手段により加速中に前車軸からの出力動力の配分を大き
くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力源として原動
機と電動機とを備えるハイブリッド式の動力出力装置お
よび該動力出力装置を搭載したハイブリッド車両に関
し、詳しくは２つの出力軸を備える動力出力装置および
該装置を搭載した４輪駆動可能なハイブリッド車両に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンと電動機とを動力源とす
るハイブリッド車両が提案されている（例えば特開平９
−４７０９４に記載の技術等）。ハイブリッド車両の一
種としていわゆるパラレルハイブリッド車両がある。パ
ラレルハイブリッド車両は、エンジンから出力された動
力を動力分配装置により分配する。分配された動力の一
部は出力軸に伝達され、残りは発電機により電力に変換
される。この電力はバッテリに蓄電されたり、出力軸に
結合された電動機を駆動するのに用いられる。かかる構
成により、パラレルハイブリッド車両はエンジンから出
力された動力を任意の回転数およびトルクで出力軸に出
力することができる。エンジンは運転効率の高い運転ポ
イントを選択して運転することができるため、ハイブリ
ッド車両はエンジンのみを駆動源とする従来の車両に比
べて省資源性および排気浄化性に優れている。

【０００３】一方、上述のパラレルハイブリッド車両の
技術を利用して、４輪駆動可能なハイブリッド車両も提
案されている（例えば特開平９−１７５２０３記載の技
術等）。４輪駆動可能なハイブリッド車両の構成例を図
１５に示す。かかるハイブリッド車両では、原動機５０
の出力軸にクラッチモータ３０のインナロータ３４を結
合するとともに、クラッチモータ３０のアウタロータ３
２を駆動軸２２に結合する。駆動軸２２は変速ギヤ２３
およびディファレンシャルギヤ２４を介して前輪２６，
２８に結合されている。後輪２７，２９には電動機４０
が結合されており、該電動機４０は駆動回路９２を介し
てバッテリ９４に接続されている。クラッチモータ３０
もまた駆動回路９１を介してバッテリ９４に電気的に接
続されている。従って、電動機４０とクラッチモータ３
０はバッテリ９４を介して電気的に接続されている。

【０００４】クラッチモータ３０はインナロータ３４と
アウタロータ３２との間の電磁的な結合により動力を伝
達するとともに、両者間の相対的な滑りに応じて電力を
回生し、動力を電力に変換する動力分配装置としての役
割を果たすものである。原動機５０から出力された動力
は上述したクラッチモータ３０の作用により、一部が駆
動軸２２に伝達され前輪２６，２８を駆動し、残りの動
力が電力に変換される。この電力は電動機４０を駆動す
ることにより、後輪２７，２９の駆動に用いられる。か
かる作用により上述のハイブリッド車両では、前輪２
６，２８および後輪２７，２９の双方から動力を出力す
ることができ、いわゆる４輪駆動が可能である。

【０００５】エンジンのみを動力源とする従来の車両で
４輪駆動を実現するためには、エンジンの動力を前輪お
よび後輪の両者に伝達するために、プロペラシャフトを
用いていた。これは重量および車両の室内スペースへの
影響等の面でデメリットが多い。上述のハイブリッド車
両では、プロペラシャフトを用いることなく４輪駆動を
実現できる点でも大きな利点を有している。４輪駆動可
能なハイブリッド車両は、その他省資源性および排気浄
化性に優れているというハイブリッド車両の特性を４輪
駆動車両においても活かすことができる点でも優れてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、４輪駆動可能
なハイブリッド車両では、前輪および後輪から出力され
るトルク配分を適切な値に設定することが困難であっ
た。上述の構成（図１５）に基づいて説明すれば、クラ
ッチモータ３０のインナロータ３４とアウタロータ３２
の間には作用反作用の関係が成立するから、原動機５０
から出力されるトルクと駆動軸２２に伝達されるトルク
とは常に等しくなる。前輪には駆動軸２２のトルクを変
速ギヤ２３により一定の減速比でトルク変換して出力し
ている。従って、前輪に出力されるトルクと原動機５０
の出力トルクとの比は、変速ギヤ２３に応じて定まる一
定値となる。

【０００７】上述のハイブリッド車両では、要求トルク
が原動機５０の出力トルクよりも大きい場合には電動機
４０でトルクを付加することにより前輪および後輪の総
和で所望のトルクを出力しているのである。逆に要求ト
ルクが原動機５０の出力トルクよりも小さい場合には電
動機４０を発電機として作用し、いわゆる回生負荷を後
輪に加えることになる。

【０００８】減速比の設定について図１６を用いて説明
する。図１６は走行に必要となる走行トルクおよび車両
からの出力トルクの関係を車速に応じて示したグラフで
ある。図１６の曲線Ｌ１１に示す通り、主に路面との転
がり摩擦および空気抵抗に対抗して走行するために必要
となる走行トルクは車速が増すにつれて単調増加してい
く。加速や減速を生じることなく走行するためには、走
行トルクと車両からの出力トルクが等しくなる必要があ
る。前輪からの出力トルクが大きい場合には、車両から
の出力トルクと走行トルクを釣り合わせるために、後輪
で負のトルクを付加する必要が生じるが、これは運転効
率上好ましい状態ではない。従って、前輪からの出力ト
ルクは頻繁に使用されるある速度での巡行時に走行トル
クに概ね釣り合うように設定されることが望ましい。

【０００９】かかる速度を図１６中のＶ１１とすれば、
この速度で前輪の出力トルク（曲線Ｌ１３）が走行トル
クＬ１１に概ね等しくなるように設定することが望まし
い。この場合でもＶ１１よりも低い速度で走行する場合
には、後輪で負のトルクを付加する必要があるが、その
大きさを抑制することができる。例えば、図１６中の曲
線Ｌ１４に相当する動力が前輪から出力されるように設
定すれば、車速Ｖ１１においてさえも後輪で負のトルク
を加える必要がある他、その大きさも大きくなる。ハイ
ブリッド車両では、図１６の曲線Ｌ１３に相当するトル
クが出力されるように変速ギヤ２３のギヤ比が設定され
ている。

【００１０】図１６の曲線Ｌ１３に示すように前輪から
の動力を設定した上で、車両を加速する場合を考える。
車両を加速する場合には図１６の曲線Ｌ１２に示す通
り、走行トルクよりも大きなトルクが必要となる。先に
説明した通り、前輪から出力されるトルクは原動機から
出力されるトルクに対し、一定の比率で決まってしまう
ため、加速時に要求トルクを出力するには、後輪に結合
された電動機を駆動してトルクを付加することが必要と
なる。この結果、加速時には車両から出力されるトルク
の配分が後輪に大きく偏ることになる。

【００１１】以上では加速時を例にとって説明したが、
従来のハイブリッド車両では前輪から出力されるトルク
と原動機から出力されるトルクとの比が機構上、一定の
値に制限されており、前後輪から出力されるトルクの配
分を適切に制御することができなかった。この結果、加
速時の操安定性という面で４輪駆動車としての特質が生
かせない他、４輪駆動車としての効果が最も発揮される
べき低摩擦係数の路面での走行が効果的に行えないなど
の不都合があった。一般に４輪駆動車においては、前輪
および後輪にかかる荷重に応じたトルク配分でトルクが
出力されることが好ましいとされているが、従来のハイ
ブリッド車両では、車両の種々の走行状態に応じてかか
るトルク配分を柔軟に実現することができなかった。か
かる課題はハイブリッド車両に関わらず、２つの出力軸
を有するハイブリッド式の動力出力装置において、両者
から出力されるトルク配分を柔軟に制御することができ
ないという点で共通する。

【００１２】本発明は上記課題の少なくとも一部を解決
するためになされ、２つの出力軸を有するハイブリッド
式の動力出力装置において、両軸から出力されるトルク
配分を制御可能とすることを目的とする。また、このよ
うな動力出力装置を車両に適用して、４輪駆動可能なハ
イブリッド車両において前後輪から出力されるトルク配
分を制御可能とすることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では
以下の構成を採った。本発明の動力出力装置は、第１の
出力軸および第２の出力軸と原動機とを有し、該原動機
から出力される動力を前記第１の出力軸および第２の出
力軸から出力可能な動力出力装置であって、前記原動機
の出力軸および前記第１の出力軸に結合され、該原動機
から出力されるトルクと前記第１の出力軸に出力される
トルクが予め定めた比率となるように、該原動機から出
力される動力の少なくとも一部を前記第１の出力軸に伝
達しつつ、残余の動力を電力に変換する動力分配手段
と、前記第２の出力軸に結合され、少なくとも前記動力
分配手段により変換された電力を用いて該第２の出力軸
に動力を入出力可能な電動機と、前記原動機、動力分配
手段および電動機の運転を制御して、前記第１の出力軸
から出力される動力および前記第２の出力軸から出力さ
れる動力の総和を要求された動力に等しくする動力制御
手段とを備え、かつ、入力されるトルクと出力されるト
ルクとの比を変更可能なトルク比変更手段が、前記原動
機から出力される動力を前記第１の出力軸に伝達する経
路のいずれかの箇所に介設されていることを要旨とす
る。

【００１４】上記動力出力装置では、動力制御手段によ
り第１の出力軸および第２の出力軸から出力される動力
の総和が要求動力になるように制御しつつ、原動機から
出力された動力を動力分配手段を経て一部は第１の出力
軸に出力し、残余の動力を電力の形を介して第２の出力
軸から出力する。この際、原動機から出力される動力を
第１の出力軸に伝達する経路のいずれかの箇所にトルク
比変更手段を介設しているため、かかる手段の作用によ
り、原動機から出力されるトルクと第１の出力軸から出
力されるトルクとの比が可変となる。例えば、原動機か
ら要求動力に相当する動力が出力されている場合を考え
れば、第１の出力軸から出力されるトルクが変更された
場合には、第２の出力軸から出力される動力も変更され
ることになる。この結果、上記動力出力装置によれば、
第１の出力軸と第２の出力軸から出力されるトルク比を
運転状態に応じて好ましい状態に変更することができ
る。

【００１５】なお、上記動力出力装置において、トルク
比変更手段を介設する場所は、原動機と動力分配手段と
の間であってもよいし、動力分配手段と第１の出力軸と
の間であっても構わない。また、トルク比変更手段は自
動にトルク比を変更するものの他、手動でトルク比を切
り替えるものであっても構わない。

【００１６】上記動力出力装置において、前記トルク比
変更手段は前記入力されるトルクと出力されるトルクと
の比を、連続的に変更可能な手段であるものとすること
が望ましい。

【００１７】かかる手段を採用すれば、第１の出力軸か
ら出力されるトルクと第２の出力軸から出力されるトル
クの比をより適切な値に変更することが可能となる。

【００１８】上記動力出力装置においては、前記トルク
比変更手段は、入力された動力を出力するまでの該トル
ク比変更手段内部の動力の伝達経路を切り替えることに
より、前記入力されるトルクと出力されるトルクとの比
を少なくとも２段階に変更可能な手段であるものとする
こともできる。

【００１９】かかる手段によれば、簡易な構成でトルク
比の変更を実現することができる。ここで上記発明にお
ける動力の伝達経路の切り替えとは、例えば、複数のギ
ヤの組み合わせを変更することにより動力の伝達経路の
切り替えを行いつつトルク比を変更する手段が挙げられ
る。これらのギヤの組み合わせの変更時にはクラッチで
動力の伝達経路の切り離しおよび接続を行うものとして
もよい。

【００２０】上記動力出力装置は、さらに前記第１の出
力軸および第２の出力軸からそれぞれ出力されるべきト
ルクを決定するトルク決定手段を備え、前記動力制御手
段は、前記原動機、動力分配手段および電動機の運転の
制御に先だって、前記トルク比変更手段を制御して、前
記原動機から出力されるトルクと前記第１の出力軸から
出力されるトルクとの比を前記決定されたトルクに応じ
て変更する手段を備えることが望ましい。

【００２１】かかる動力出力装置によれば、トルク決定
手段が第１の出力軸および第２の出力軸からそれぞれ出
力すべきトルクを決定する。これにより原動機から出力
されたトルクと第１の出力軸から出力されるトルクとの
比が決定されることになる。動力制御手段は、このトル
ク比変更手段を制御して、上記トルク比を実現する。か
かる制御により、上記動力出力装置は、第１の出力軸お
よび第２の出力軸から出力されるトルク配分を自動的に
適切な値にすることができる。

【００２２】上記動力出力装置においては、前記動力制
御手段は、前記トルク比変更手段の制御が行われる際に
は前記原動機、動力分配手段、および電動機の運転をな
まし制御することが望ましい。

【００２３】かかる動力出力装置によれば、トルク比変
更手段の制御に際し、原動機、動力分配手段、および電
動機の運転をなまし制御するため、トルク比の変更に伴
うショックを軽減することができる。この結果、例えば
上記動力出力装置を車両等に使用した場合には、乗り心
地を向上することができる。

【００２４】以上で説明した動力出力装置において、前
記動力分配手段は、前記原動機の出力軸に結合された第
１のロータと、前記第１の出力軸に結合され、前記第１
のロータと相対的に回転し得る第２のロータとを有し、
該第１のロータと第２のロータの間に生じる電磁的な結
合および相対的な滑りによって、前記原動機から出力さ
れる動力を分配する手段であるものとすることができ
る。

【００２５】また、前記動力分配手段は、入力軸を有す
る発電機と、前記原動機の出力軸、前記第１の出力軸、
前記入力軸にそれぞれ結合される３軸を有し、該３軸の
うち２軸に入出力される動力が決定されると残余の１軸
から入出力される動力が決定される動力入出力手段とを
有するものとすることもできる。

【００２６】本発明のハイブリッド車両は、前輪に結合
された前車軸および後輪に結合された後車軸と、少なく
とも原動機および電動機を用いて該原動機から出力され
る動力を前記前車軸および後車軸から動力を出力可能な
動力出力装置とを備えた４輪駆動可能なハイブリッド車
両であって、前記動力出力装置は、前記原動機の出力軸
および前記前車軸または前記後車軸のいずれか一方の車
軸に結合され、該原動機から出力されるトルクと該一方
の車軸に出力されるトルクが予め定めた比率となるよう
に、該原動機から出力される動力の少なくとも一部を前
記一方の車軸に伝達しつつ、残余の動力を電力に変換す
る動力分配手段と、前記前車軸および後車軸のうち、前
記一方の車軸と異なる車軸に結合され、少なくとも前記
動力分配手段により変換された電力を用いて該車軸に動
力を入出力可能な電動機と、前記原動機、動力分配手段
および電動機の運転を制御して、前記前車軸および前記
後車軸から出力される動力の総和を要求された動力に等
しくする動力制御手段とを備え、かつ、入力されるトル
クと出力されるトルクとの比を変更可能なトルク比変更
手段が、前記原動機から出力される動力を前記一方の車
軸に伝達する経路のいずれかの箇所に介設されているこ
とを要旨とする。

【００２７】上記ハイブリッド車両によれば、先に説明
した動力出力装置を搭載しているため、４輪駆動が可能
であるとともに、前車軸および後車軸のトルク比を適切
に変更することができる。なお、先に述べた動力出力装
置の第１の出力軸を上記ハイブリッド車両の前車軸とす
ることもできるし、後車軸とすることもできる。

【００２８】上記ハイブリッド車両において、さらに前
記前車軸および前記後車軸からそれぞれ出力されるべき
トルクを決定するトルク決定手段を備え、前記動力制御
手段は、前記原動機、動力分配手段および電動機の運転
の制御に先だって、前記トルク比変更手段を制御して、
前記原動機から出力されるトルクと前記一方の車軸から
出力されるトルクとの比を前記決定されたトルクに応じ
て変更する手段を備えるものとすることもできる。

【００２９】かかるハイブリッド車両によれば、トルク
比を自動制御することができるため、例えば車両の走行
状態に応じて前車軸と後車軸のトルク比を適切な配分に
することができる。

【００３０】上記ハイブリッド車両において、該ハイブ
リッド車両が加速時であるか否かを判定する加速判定手
段を備え、前記トルク決定手段は、該ハイブリッド車両
の加速時は、前記前車軸から出力されるトルクが後車軸
から出力されるトルク以上となるように前記前車軸と後
車軸のトルクを決定する手段であるものとすることもで
きる。

【００３１】かかるハイブリッド車両によれば、加速時
に出力されるトルクを増大する際における走行安定性を
向上することができる。なお、前車軸から出力されるト
ルクを後車軸から出力されるトルクに対して大きくする
程度は、各車輪にかかる荷重や車輪と車両の重心位置の
関係等に応じて実験的に設定することができる。

【００３２】

【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。（１）実施例の構成はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明す
る。図１は本実施例の動力出力装置を搭載した４輪駆動
可能なハイブリッド車両の概略構成を示す説明図であ
る。

【００３３】このハイブリッド車両に搭載された動力出
力装置は、原動機としてのエンジン１５０から出力され
た動力を、動力分配手段としてのクラッチモータＣＭ、
トルク比変更手段としての変速ギヤ２０４、駆動軸１１
２、動力伝達ギヤ１１１およびディファレンシャルギヤ
１１４を介して第１の出力軸に相当する前車軸１１６に
伝達し前輪１１６Ｒ，１１６Ｌから出力する前輪動力系
統と、同じくエンジン１５０から出力された動力を電力
の形を経て第２の出力軸に相当する後車軸１１８に伝達
し後輪１１８Ｒ，１１８Ｌから出力する後輪動力系統と
から成っている。

【００３４】まず、前輪動力系統の構成について説明す
る。図２は、この動力出力装置の構成をより詳細に示し
た構成図である。動力源としてのエンジン１５０は、吸
入口２００から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。この爆発は、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点火プラグ
１６２が形成した電気火花によって混合気が点火され燃
焼することで生じる。燃焼により生じた排気は、排気口
２０２を通って大気中に排出される。

【００３５】エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１
７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は内部
にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイ
クロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録された
プログラムに従い、後述する種々の制御処理を行うよう
構成されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０が行うエンジン１
５０の制御としては、エンジン１５０の回転数に応じた
点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空気量に応じ
た燃料噴射量制御等がある。エンジン１５０の制御を可
能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエンジン１５
０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例
えばクランクシャフト１５６の回転数と回転角度を検出
するためにディストリビュータ１６０に設けられた回転
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１
７９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。

【００３６】エンジン１５０のクランクシャフト１５６
は、ダンパ１３０及び第３クラッチ２２３を介してイン
ナロータ軸１３３に結合されている。インナロータ軸１
３３とはクラッチモータＣＭのインナロータ１３２の回
転軸である。クラッチモータＣＭは、後述する通りイン
ナロータ１３２とアウタロータ１３４を備え、両者が相
対的に回転可能な対ロータ電動機である。前輪動力系統
ではクラッチモータＣＭのアウタロータ１３４の回転軸
であるアウタロータ軸１３５は変速ギヤ２０４を介して
駆動軸１１２に結合されている。駆動軸１１２は変速ギ
ヤ１１１、ディファレンシャルギヤ１１４を介して前輪
１１６Ｒ，１１６Ｌを備えた前車軸１１６に結合されて
いる。

【００３７】なお、ダンパ１３０は、このエンジン１５
０のクランクシャフト１５６とインナロータ軸１３３と
を接続し、クランクシャフト１５６のねじり振動の振幅
を抑制する目的で設けられているものである。また、第
３クラッチ２２３はケースに固定されており、インナロ
ータ軸１３３を回転不能に把持するためのものである。
第３クラッチ２２３は、クラッチモータＣＭで回生を行
うことにより前輪１１６Ｒ，１１６Ｌに制動トルクを付
加する際に結合状態となり、インナロータ軸１３３を回
転不能に把持することにより、制動トルクの反力トルク
を受ける。

【００３８】図３は、変速ギヤ２０４の構成を示す説明
図である。変速ギヤ２０４は、プラネタリギヤ２１０と
二つのクラッチＣ１，Ｃ２とから構成される。プラネタ
リギヤ２１０は、サンギヤ２１１、リングギヤ２１２な
る同軸の２つのギヤと、サンギヤ２１１とリングギヤ２
１３との間に配置されサンギヤ２１１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を備えたプ
ラネタリキャリア２１３の３つの部分から構成される。
図３に示す通り、リングギヤ２１２はケースに回転不能
に固定されている。

【００３９】機構学上周知の事項であるが、リングギヤ
２１２の歯数とサンギヤ２１１の歯数の比をρとすると
（ρ＝サンギヤ２１１の歯数／リングギヤ２１２の歯数
＜１）、プラネタリギヤ２０４を構成する３つのギヤの
回転数には次の関係式（１）が成立する。Ｎｒ−Ｎｃ＝ρ×（Ｎｃ−Ｎｓ）・・・（１）ここで、Ｎｒはリングギヤ２１２の回転数、Ｎｃはプラ
ネタリキャリア２１３の回転数、Ｎｓはサンギヤ２１１
の回転数を意味する。本実施例では、リングギヤ２１２
の回転数Ｎｒは値０であるため、上式（１）は次式
（２）と等価である。Ｎｓ＝（１＋１／ρ）×Ｎｃ・・・（２）

【００４０】前輪動力系統において、駆動軸１１２は変
速ギヤ２０４を構成するプラネタリギヤ２１０のサンギ
ヤ２１１に結合されている。アウタロータ１３４に結合
されたアウタロータ軸１３５はクラッチ２２１，２２２
を介して変速ギヤ２０４に結合されており、第１クラッ
チ２２１を解放しつつ第２クラッチ２２２を接続すると
アウタロータ軸１３５とサンギヤ２１１が結合され、結
局アウタロータ軸１３５と駆動軸１１２が直結された状
態となる。このときアウタロータ軸１３５から出力され
る動力は、回転数およびトルクを変えることなく駆動軸
１１２に伝達される。

【００４１】逆に第２クラッチ２２２を解放しつつ第１
クラッチ２２１を接続するとアウタロータ軸１３５とプ
ラネタリキャリア２１３とが結合される。上式（２）よ
り明らかな通り、サンギヤ２１１の回転数Ｎｓはプラネ
タリキャリア２１３の回転数Ｎｃよりも大きくなる。従
って、クラッチ２２１，２２２を上述の結合状態にした
場合、アウタロータ軸１３５の動力は、回転数が大きく
トルクが小さい動力に変換されて駆動軸１１２に伝達さ
れる。このように変速ギヤ２０４はクラッチ２２１，２
２２の結合状態を変えることにより、アウタロータ軸１
３５から駆動軸１１２に伝達される動力を段階的に変換
する。これらのクラッチ２２１，２２２の切り替えは、
制御ユニット１９０から出力される切り替え制御信号に
応じて行われる。なお、プラネタリギヤ２１０のギヤ比
ρおよび動力伝達ギヤ１１１のギヤ比の設定については
後述する。

【００４２】次に後輪動力系統について説明する。後輪
動力系統では図１および図２に示す通り、アシストモー
タＡＭが配設されており、アシストモータＡＭのロータ
１４２に結合された出力軸がディファレンシャルギヤ１
１５を介して後輪１１８Ｒ，１１８Ｌを備えた後車軸１
１８に結合されている。アシストモータＡＭのステータ
１４４は回転不能にケースに固定されている。

【００４３】次に、クラッチモータＣＭおよびアシスト
モータＡＭの構成について説明する。クラッチモータＣ
Ｍは、対ロータの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を有するインナロータ１３２と、
回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたアウタロー
タ１３４とを備える。アウタロータ１３４は、無方向性
電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、インナロー
タ１３２に対し相対的に回転可能に軸支されている。こ
のモータＣＭは、インナロータ１３２に備えられた永久
磁石による磁界とアウタロータ１３４に備えられた三相
コイルによって形成される磁界との相互作用により両者
が相対的に回転駆動する電動機として動作し、場合によ
ってはこれらの相互作用によりアウタロータ１３４に備
えられた三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機
としても動作する。

【００４４】クラッチモータＣＭはインナロータ１３２
とアウタロータ１３４の双方が回転可能であるため、イ
ンナロータ軸１３３から入力された動力をアウタロータ
軸１３５に伝達することができる。クラッチモータＣＭ
を電動機として力行運転すればアウタロータ軸１３５に
はトルクが付加された動力が伝達されることになるし、
発電機として回生運転すれば動力の一部を電力の形で取
り出しつつ残余の動力を伝達することができる。また、
力行運転も回生運転も行わなければ、インナロータ１３
２からアウタロータ１３４には動力が伝達されない状態
となる。この状態は機械的なクラッチを解放にした状態
に相当する。

【００４５】クラッチモータＣＭはスリップリング１３
８および第１の駆動回路１９１を介してバッテリ１９４
に電気的に接続されている。本実施例ではバッテリ１９
４としてニッケル水素バッテリを用いている。駆動回路
１９１は内部にスイッチング素子であるトランジスタを
複数備えたトランジスタインバータであり、制御ユニッ
ト１９０からの制御信号に伴って各トランジスタがオン
・オフする。制御ユニット１９０が駆動回路１９１のト
ランジスタのオン・オフの時間をＰＷＭ制御するとバッ
テリ１９４を電源とする三相交流がスリップリング１３
８を介してクラッチモータＣＭのアウタロータ１３４に
流れるようになっている。この三相交流によりアウタロ
ータ１３４には回転磁界が形成され、クラッチモータＣ
Ｍは回転する。

【００４６】アシストモータＡＭも、クラッチモータＣ
Ｍと同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複
数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形
成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備え
る。アシストモータＡＭ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。ステータ１４
３は回転不能にケースに固定されている点で、クラッチ
モータＣＭのアウタロータ１３４と異なる。アシストモ
ータＡＭは第２の駆動回路１９２を介してバッテリ１９
４に電気的に接続されている。第２の駆動回路１９２は
第１の駆動回路１９１と同様、トランジスタインバータ
により構成されている。制御ユニット１９０の制御信号
により駆動回路１９２のトランジスタをスイッチングす
ると、ステータ１４４に三相交流が流れて回転磁界を生
じ、アシストモータＡＭは回転する。

【００４７】クラッチモータＣＭ、アシストモータＡＭ
の制御を含むハイブリッド車両の運転状態は制御ユニッ
ト１９０により制御されている（図２参照）。制御ユニ
ット１９０もＥＦＩＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコ
ンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログ
ラムに従い、後述する種々の制御処理を行うよう構成さ
れている。これらの制御を可能とするために、制御ユニ
ット１９０には、各種のセンサおよびスイッチが電気的
に接続されている。制御ユニット１９０に接続されてい
るセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルポジ
ションセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジションセン
サ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８４、水温セン
サ１７４、バッテリ１９４の残容量検出器１９９などが
ある。制御ユニット１９０は、これらのセンサを通じて
運転操作部からの種々の信号やバッテリ１９４の充電状
態等を入力し、また、エンジン１５０を制御するＥＦＩ
ＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやり
とりしている。

【００４８】次に変速ギヤ２０４を構成するプラネタリ
ギヤ２１０のギヤ比ρおよび動力伝達ギヤ１１１のギヤ
比の設定について説明する。まず、動力伝達ギヤ１１１
のギヤ比について説明する。このギヤ比は図３に示した
第２クラッチ２２２が結合された状態、即ち変速ギヤ２
０４でのギヤ比が値１である場合において、車両が加速
する場合に基づいて設定してある。

【００４９】図４に走行トルクと前車軸からの出力トル
クとの関係を示す。図４の曲線Ｌｄは一定の速度で巡行
する場合の走行トルクを示し、曲線Ｌａは加速する場合
の要求トルクの最大値を示している。当然、車両が加速
する場合には、走行トルクよりも大きなトルクを出力す
る必要がある。この場合、車両が安定して加速するため
には、前車軸１１６および後車軸１１８から出力される
トルクをそれぞれ適切な配分にしておく必要がある。か
かる配分は各車輪にかかる荷重の分配や車輪位置と車両
の重心との関係に応じて変化するため、実験的に設定す
る必要があるが、少なくとも後車軸１１８から出力する
トルクが前車軸１１６から出力されるトルクに比較して
極端に偏っていないようにすることが望ましい。本実施
例では前後輪から出力されるトルクのバランスを考慮し
た上で、加速時に前車軸１１６から出力すべきトルクを
図４の曲線Ｌ２に示すように設定した。かかる設定によ
れば、例えば車速がＶ２である場合には、前車軸１１６
からトルクＴｆ２が出力され、後車軸１１８からはトル
クＴｒ２が出力されることになる。図４から明らかな通
り、本実施例では加速時において、後車軸１１８に比し
て前車軸１１６のトルク配分が大きくなるように設定さ
れている。動力伝達ギヤ１１１のギヤ比はこのように設
定されたトルク（曲線Ｌ２）を実現するように設定され
る。

【００５０】クラッチモータＣＭのインナロータ１３２
とアウタロータ１３４の間では作用反作用の原理が働く
から、エンジン１５０から出力されるトルクとアウタロ
ータ軸１３５に伝達されるトルクとは常に等しくなる。
これに対し前車軸１１６から出力されるトルクは動力伝
達ギヤ１１１のギヤ比を変更することにより変えること
ができる。後述する通り、本実施例の動力出力装置は、
前車軸１１６と後車軸１１８の双方から出力される動力
の総和が要求動力となるように制御されているから、前
車軸１１６から出力されるトルクの大小に応じて後車軸
１１８から出力されるトルクが変化する。従って、動力
伝達ギヤ１１１のギヤ比を調整することにより、前車軸
１１６と後車軸１１８のトルク配分を調整することがで
きるのである。加速に必要となる動力に相当する動力を
エンジン１５０から出力している場合に適切なトルク配
分で、即ち前輪から出力されるトルクが図４中の曲線Ｌ
２で表されるトルクになるように、動力伝達ギヤ１１１
のギヤ比は設定される。

【００５１】変速ギヤ２０４のギヤ比ρの設定について
説明する。変速ギヤ２０４のギヤ比ρは、先に述べた通
り、リングギヤ２１２の歯数とサンギヤ２１１の歯数と
の比によって定まる。プラネタリキャリア２１３の歯数
は変速ギヤ２０４におけるトルクの変換に影響を与えな
い。変速ギヤ２０４のギヤ比は図３における第２クラッ
チ２２２を結合した状態において、勾配のない路面を一
定速度で走行する場合に基づいて設定されている。

【００５２】車両が一定の速度で走行するためには、走
行トルクと出力トルクとが釣り合っている必要がある。
後述する通り、本実施例では前車軸１１６と後車軸１１
８から出力される動力の総和が要求動力に等しくなるよ
うな制御が行われる。例えば、前車軸１１６から出力さ
れるトルクが走行トルクに満たない場合には、後車軸１
１８に結合されたアシストモータＡＭを駆動して不足分
のトルクを補う。逆に前車軸１１６から出力されるトル
クが走行トルクよりも大きい場合には、アシストモータ
ＡＭで回生を行って後車軸に負荷を与える。但し、後者
の状態は運転効率上好ましくないため、できれば回避し
たい状態である。アシストモータＡＭで回生をする状
態、即ち後車軸１１８で負のトルクを付加する状態を回
避しようとすれば、前車軸１１６から出力されるトルク
が走行トルクを大きく超えないようにすることが望まし
い。

【００５３】第２クラッチ２２２が結合されていると
き、アウタロータ軸１３５はプラネタリキャリア２１３
に結合された状態となり、その動力はギヤ比ρに応じて
トルク変換されて駆動軸１１２、ひいては前車軸１１６
から出力される。先に示した式（２）によれば、「Ｎｓ
＝（１＋１／ρ）×Ｎｃ」なる関係がある。サンギヤ２
１１の回転数Ｎｓはプラネタリキャリア２１３の回転数
Ｎｃよりも高い。従って、第２クラッチ２２２が結合さ
れた状態では、アウタロータ軸１３５から出力される動
力は回転数が高く、トルクが低い動力に変換されて駆動
軸１１２から出力されることになる。前車軸１１６から
は更に動力伝達ギヤ１１１により変換されたトルクが出
力されることになる。

【００５４】これらの事情を考慮して、変速ギヤ２０４
のギヤ比は決められる。勾配のない路面をある所定の設
計速度を保って巡行する場合において、エンジン１５０
を効率のよい運転状態で運転したとき、前車軸から出力
されるトルクが走行トルクにほぼ釣り合うように変速ギ
ヤ２０４のギヤ比ρを設定するのである。図４の曲線Ｌ
１は上述の運転状態において前車軸１１６から出力され
るトルクの設定値を示している。車速Ｖ１で走行する場
合には前車軸１１６から出力されるトルクのみで走行で
きることを意味する。車速がＶ１よりも高い速度では後
車軸１１８から不足分のトルクを出力する。Ｖ１よりも
低い車速ではアシストモータＡＭで回生をして後車軸１
１８に負荷をかけて走行することになるが、本実施例の
設定ではその大きさは比較的小さく抑えることができて
いる。なお、Ｖ１よりも低い車速においては、エンジン
１５０の運転を停止し、アシストモータＡＭおよびクラ
ッチモータＣＭを駆動して走行するものとしてもよい。

【００５５】変速ギヤ２０４のクラッチの結合状態と前
車軸１１６から出力される動力との関係について説明す
る。図５は、変速ギヤ２０４におけるクラッチの結合状
態の変更と前車軸１１６から出力される動力の関係を示
した説明図である。図５中の曲線ＰＷ１，ＰＷ２はそれ
ぞれ前車軸から出力される動力がそれぞれ値ＰＷ１，Ｐ
Ｗ２で一定となるラインを示している。曲線Ｌ１は第１
クラッチ２２１を結合した状態で前車軸から出力される
動力を示しており、曲線Ｌ２は第２クラッチ２２２を結
合した状態で前車軸から出力される動力を示している。
第２クラッチ２２２が結合された状態で図５中の点Ｑ２
に相当する動力が出力されている場合、クラッチを切り
替えて第１クラッチ２２１を結合すると、前車軸から出
力される動力はトルクが低く、回転数が高いポイントに
移行し、図５中の点Ｑ１に相当する動力が出力される。
クラッチの結合状態の切り替えのみでは、前車軸から出
力される動力は値ＰＷ１で変化しない。

【００５６】次に車速がＶｅｌで一定の場合について考
える。第１クラッチ２２１を結合した状態で前車軸２２
１から点Ｑ１に相当する動力が出力されているとする。
このとき、車速を維持したまま第２クラッチ２２２を結
合しようとすれば、図５中の点Ｑ３に相当する動力を前
車軸１１６から出力することになる。先に説明した通
り、クラッチの結合状態を切り替えただけでは、前車軸
１１６からは点Ｑ２に相当する動力しか出力されないた
め、点Ｑ３に相当する動力を出力するためには、クラッ
チモータＣＭの回転数を増加させる必要がある。この結
果、車速Ｖｅｌ一定の下で第２クラッチ２２２を結合し
た場合には、第１クラッチ２２１が結合されている状態
に比べて前車軸１１６から出力される動力が値ＰＷ１か
ら値ＰＷ２に増大する。エンジン１５０から要求動力に
相当する動力が出力され続けているとすれば、車速一定
の条件下でクラッチ２２１，２２２の結合状態を変更す
ることにより、前車軸１１６から出力される動力が値Ｐ
Ｗ２に増大すると共に、クラッチモータＣＭで回生され
る電力が減少し、後車軸１１８から出力される動力が減
少する。

【００５７】なお、点Ｑ２と点Ｑ３とでトルクが若干変
化するのは、車速に応じてエンジン１５０から出力すべ
き動力が変化することに伴い、エンジン１５０の運転ポ
イントも変化しているからである。当然、両者のトルク
が一致するようにエンジン１５０の運転を制御すること
も可能である。

【００５８】（２）トルク制御処理次に、本実施例のハ
イブリッド車両のトルク制御処理について説明する。前
述した構成を有するハイブリッド車輌は通常の走行時に
おいて、要求動力に相当する動力をエンジン１５０から
出力し、出力された動力を所望の回転数およびトルクに
変換しつつ、前車軸１１６および後車軸１１８の両軸に
配分して伝達している。要求動力を前車軸１１６および
後車軸１１８から出力するための制御について、図６を
用いて説明する。図６は本実施例の動力出力装置のトル
ク制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。こ
のフローチャートは、先に説明した制御ユニット１９０
の内部に備えられたＣＰＵにより周期的に実行されるも
のである。

【００５９】トルク制御ルーチンが開始されると制御ユ
ニット１９０内のＣＰＵは、前車軸１１６および後車軸
１１８から出力される動力の総和として出力エネルギＰ
ｄを算出する（ステップＳ１０）。このエネルギＰｄは
ハイブリッド車両の走行に必要となるエネルギに相当す
るものである。出力エネルギＰｄはハイブリッド車両の
車速やアクセルペダルポジションセンサ１６４ａにより
検出されるアクセルの踏み込み量ＡＰ等に応じて算出さ
れる。

【００６０】なお、トルク制御は単位時間当たりのエネ
ルギ収支を考慮してなされるため、以下の説明において
エネルギという時は、全て単位時間当たりのエネルギを
意味するものとする。従って、本明細書においてはエネ
ルギという用語は動力と同義である。同様に電気エネル
ギも電力と同義である。

【００６１】次にＣＰＵは充放電電力Ｐｂの算出をする
（ステップＳ１５）。バッテリ１９４の充電状態は予め
定めた所定の範囲内に維持するように制御されており、
充放電電力Ｐｂはかかる範囲に維持するために行われる
充電および放電に要するエネルギとして、バッテリ１９
４の充電状態に応じて求められる。続いてＣＰＵは補機
の駆動エネルギＰｈを算出する（ステップＳ２０）。補
機とは車両に搭載された空調機器等の電気機器を意味す
る。

【００６２】以上で算出された各エネルギの総和により
要求動力Ｐｅを算出する（ステップＳ２５）。つまり、
Ｐｅ＝Ｐｒ＋Ｐｂ＋Ｐｈである。この動力がエンジン１
５０から出力されるべき動力となる。かかる要求動力に
基づいてエンジン１５０の運転ポイント、即ち目標回転
数Ｎｅおよび目標トルクＴｅを設定する（ステップＳ３
０）。運転ポイントの設定は予め定めたマップに従っ
て、基本的にはエンジン１５０の運転効率を優先して設
定する。

【００６３】図７はかかるマップの例を示した説明図で
ある。図７はエンジンの回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴ
ｅを縦軸にとりエンジン１５０の運転状態を示してい
る。図７中の曲線Ｂはエンジン１５０の運転が可能な限
界範囲を示している。曲線α１からα６まではエンジン
１５０の運転効率が一定となる運転ポイントを示してい
る。α１からα６の順に運転効率は低くなっていく。ま
た、曲線Ｃ１からＣ３はそれぞれエンジン１５０から出
力される動力（回転数×トルク）が一定となるラインを
示している。

【００６４】エンジン１５０は図７に示す通り、回転数
およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違し、例え
ば曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場合には、図７中
のＡ１点に相当する運転ポイント（回転数およびトル
ク）でエンジン１５０を運転するときが最も運転効率が
高くなる。同様に曲線Ｃ２およびＣ３に相当する動力を
出力する場合には図７中のＡ２およびＡ３点で運転する
場合が最も効率が高くなる。出力すべき動力ごとに最も
運転効率が高くなる運転ポイントを選択すると、図７中
の曲線Ａが得られる。これを動作曲線と呼ぶ。

【００６５】ステップＳ５０における運転ポイントの設
定では、予め実験的に求められた動作曲線をＲＯＭにマ
ップとして記憶しておき、かかるマップから要求動力Ｐ
ｅに応じた運転ポイントを読み込んで、エンジン１５０
の回転数およびトルクを設定するのである。こうするこ
とにより、最も運転効率の高い運転ポイントを設定する
ことができる。

【００６６】こうしてエンジン１５０の運転ポイントを
設定した後、ＣＰＵは減速比切り替え制御を行う（ステ
ップＳ１００）。この制御は、変速ギヤ２０４のクラッ
チ２２１，２２２の結合状態を切り替えることにより、
アウタロータ軸１３５から出力されるトルクおよび回転
数と駆動軸１１２から出力されるトルクおよび回転数と
の関係を段階的に切り替える制御である。かかる制御を
実行することにより、エンジン１５０から出力される動
力のうち、前車軸１１６に伝達される動力の配分が増減
することになる。かかる配分の変化はクラッチモータＣ
Ｍの回転数の変化として現れる。この制御については後
に詳述する。

【００６７】減速比切り替え処理により、クラッチ２２
１，２２２の結合状態を決定し、クラッチモータＣＭの
回転数を設定した後、ＣＰＵはクラッチモータＣＭおよ
びアシストモータＡＭのトルク指令値を設定する（ステ
ップＳ２００）。それぞれのトルク指令値の設定方法
は、次の通りである。

【００６８】クラッチモータＣＭのインナロータ１３２
はエンジン１５０のクランクシャフト１５６と結合され
ているから、作用反作用の原理に基づき、クラッチモー
タＣＭの出力トルクの絶対値はエンジン１５０の負荷ト
ルクと等しくなる。但し、その符号はクラッチモータＣ
Ｍのアウタロータ１３４とインナロータ１３２の回転数
の大小関係に応じて変化する。アウタロータ１３４がイ
ンナロータ１３２よりも高い回転数で回転している場合
には、アウタロータ１３４がインナロータ１３２に対し
相対的に回転する方向とアウタロータ１３４に加えられ
るトルクとが一致するため、クラッチモータＣＭは力行
状態となる。このときはクラッチモータＣＭのトルク指
令値は、エンジン１５０の目標トルクＴｅと同じ値とな
る。

【００６９】逆にアウタロータ１３４がインナロータ１
３２よりも低い回転数で回転している場合には、アウタ
ロータ１３４がインナロータ１３２に対し相対的に回転
する方向とアウタロータ１３４に加えられるトルクとは
逆方向になるため、クラッチモータＣＭは回生状態とな
る。このときはクラッチモータＣＭのトルク指令値は、
エンジン１５０の目標トルクＴｅに負号を付けた値であ
る−Ｔｅとなる。

【００７０】アウタロータ１３４の回転数とインナロー
タ１３２の回転数の差は、インナロータ軸１３３の回転
数とエンジン１５０の回転数の差によって決まる。イン
ナロータ軸１３３の回転数は車速および動力伝達ギヤ１
１１、変速ギヤ２０４でのギヤ比によって決定される。
変速ギヤ２０４のギヤ比は減速比切り替え制御によって
決定されている。

【００７１】一方、アシストモータＡＭのトルク指令値
は、要求されたトルクと前車軸１１６からの出力トルク
との差により設定される。つまり、要求されたトルクに
対し、前車軸１１６からの出力トルクが不足している場
合は、その不足分のトルクがアシストモータＡＭの出力
トルクとなる。この場合は、前車軸１１６から出力され
るトルクが要求トルクに満たないため、アシストモータ
ＡＭを力行して、不足分のトルクを後車軸１１８から出
力するのである。逆にクラッチモータＣＭから余剰のト
ルクが出力される場合には、アシストモータＡＭのトル
ク指令値は負となり、アシストモータＡＭは回生状態と
なる。なお、前車軸１１６からの出力トルクはクラッチ
モータＣＭのトルク指令値（ステップＳ２００）に変速
ギヤ２０４のギヤ比および動力伝達ギヤ１１１のギヤ比
に応じた比例係数を乗じて求めることができる。

【００７２】こうして設定された値に基づいてクラッチ
モータＣＭ、アシストモータＡＭ，およびエンジンの運
転を制御する（ステップＳ２０５）。モータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２の制御については周知の同期モータの制御が適用で
き、例えば特開平９−４７０９４記載の制御が適用でき
る。また、エンジン１５０の制御も周知の技術であるた
め、ここでは詳細な説明を省略する。なお、エンジン１
５０の制御自体はＥＦＩＥＣＵ１７０が実行しており、
制御ユニット１９０はかかる制御に必要となる種々の情
報を出力するのみである。

【００７３】上述の制御により行われるトルク変換の例
を示す。図８はエンジン１５０から出力される動力の回
転数およびトルクを変換して出力する様子を示す説明図
である。エンジン１５０から図８のＰ１点に相当する動
力、即ち回転数Ｎｅ、トルクＴｅからなる動力が出力さ
れており、これを回転数が低くトルクの高い動力（Ｐ２
点に相当する動力）に変換して出力する場合を考える。
図８中の曲線は、回転数×トルクで与えられる動力が一
定のラインを意味している。点Ｐ２の出力トルクは、前
後輪それぞれに結合された駆動軸１１６，１１８の両者
から出力されるトルクの総和である。簡単のため、動力
伝達ギヤ１１１，変速ギヤ２０４におけるギヤ比を値１
と仮定する。このときハイブリッド車両が前後輪ともに
滑りを生じない状態で走行していれば、アウタロータ軸
１３５および後車軸１１８の回転数は両者とも車速に応
じて定まる回転数Ｎｄｆで一致している。

【００７４】アウタロータ１３４はインナロータ１３２
の回転数Ｎｅよりも低い回転数Ｎｄｆで回転しているた
め、クラッチモータＣＭのトルク指令値は先に説明した
通り−Ｔｅであり回生状態となる。このときクラッチモ
ータ１３４で回生される電力はアウタロータ１３４とイ
ンナロータ１３２の回転数差（Ｎｅ−Ｎｄｆ）とトルク
Ｔｅとの積に等しい。これは図８のＧ１で示した部分の
面積に相当する。

【００７５】アシストモータＡＭからは要求されるトル
クに対し不足するトルクＴｄｒが出力される。かかるト
ルクの出力は、アシストモータＡＭを力行することによ
り行われる。アシストモータＡＭが結合された後車軸１
１８の回転数はＮｄｆであるため、上記トルクを出力す
るためには、アシストモータＡＭでは回転数Ｎｄｆとト
ルクＴｄｒの積に相当する電力を消費することになる。
この電力は、図８においてＧ２で示した部分の面積に相
当する。

【００７６】一般に図８におけるＧ１の面積とＧ２の面
積とは等しくなる。かかる関係は、点Ｐ１とＰ２の動力
が一定、即ち回転数×トルクが一定であるという関係を
加味すれば容易に証明することができる。これは、装置
の運転効率を１００％とすれば、クラッチモータＣＭで
回生して得られる電力を用いてアシストモータＡＭを駆
動できることを意味する。上述の例では動力伝達ギヤ１
１１および変速ギヤ２０４のギヤ比を値１であると仮定
して説明したが、ギヤ比が他の値の場合も同様の関係が
成立する。

【００７７】なお、バッテリ１９４に蓄えられた電力を
用いれば、アシストモータＡＭからＴｄｒ以上のトルク
を出力することも可能である。このときはエンジン１５
０から出力されている動力以上の動力が前車軸１１６お
よび後車軸１１８から出力されることになる。また、ア
シストモータＡＭから出力される動力を抑制すれば、ク
ラッチモータＣＭで回生した電力の一部でバッテリ１９
４を充電することもできる。当然クラッチモータＣＭを
力行しつつ、アシストモータＡＭを回生または力行して
動力を出力することも可能である。先に述べた通り、ア
シストモータＡＭで回生をする運転状態は、本来出力す
る必要がない余剰のトルクを出力していることを意味す
るため、運転効率上好ましい運転状態とはいえない。

【００７８】次に、本実施例における減速比切り替え制
御について説明する。本実施例における減速比切り替え
制御ルーチンの流れを図９に示す。減速比切り替え制御
ルーチンが開始されると、ＣＰＵはアクセルペダルポジ
ションセンサ１６４ａにより検出されたアクセル踏み込
み量ＡＰを読み込む（ステップＳ１０５）。次にアクセ
ル踏み込み量の変化率ｄＡＰ／ｄｔを算出する（ステッ
プＳ１１０）。変化率ｄＡＰ／ｄｔとは、減速比切り替
え制御ルーチンが前回実施された際に検出されたアクセ
ル踏み込み量から上記ステップＳ１０５で検出された踏
み込み量に至るまでの変化量を、この間の時間間隔ｄｔ
で除した値である。変化率ｄＡＰ／ｄｔはそれぞれ前回
に比べてアクセル踏み込み量が増加した場合が正とな
る。

【００７９】次にアクセル踏み込み量の変化率ｄＡＰ／
ｄｔの絶対値が所定の値αよりも大きいか否かを判定す
る（ステップＳ１１５）。所定の値αは変速ギヤ２０４
のクラッチ２２１，２２２の切り替え操作を行うか否か
の判断基準となる値であり、アクセル踏み込み量の変化
率ｄＡＰ／ｄｔの絶対値が所定の値α以下である場合に
は、変速ギヤ２０４のクラッチ２２１，２２２の切り替
えを行う必要がないものと判断して減速比切り替え制御
ルーチンを一旦終了する。

【００８０】アクセル踏み込み量の変化率ｄＡＰ／ｄｔ
の絶対値が所定の値αよりも大きい場合にはクラッチ２
２１，２２２の切り替えを行うべきと判断する。これに
該当する状況としてはアクセルペダル１６４を急激に踏
み込んだ場合、アクセルペダル１６４の踏み込みを急激
に弱めた場合が挙げられる。変化率ｄＡＰ／ｄｔが正で
あるとき（ステップＳ１２０）は、アクセルペダルが踏
み込まれ、これまで出力していたトルクよりも大きなト
ルクを出力すべきことが要求されている場合に相当す
る。従って、ＣＰＵはローギヤ切り替え処理を実行する
（ステップＳ１３０）。

【００８１】なお、アクセル踏み込み量の変化率ｄＡＰ
／ｄｔの絶対値と所定の値αとの大小関係により、クラ
ッチの切り替えを行うか否かの判断については、クラッ
チの切り替えが頻繁に行われる現象を回避するため、一
定のヒステリシスを設けておくことが望ましい。また、
クラッチモータＣＭやプラネタリギヤ２１０の回転数に
制限があるような場合には、かかる制限を超えないよ
う、例えば車速に応じて減速比切り替え制御を禁止する
リミッタを設けてもよい。さらに、アクセル踏み込み量
と車速との関係から、加速が終了したと判断される場合
には、その時点の車速に応じた適切なトルク配分が実現
されるように減速比切り替え処理を実行するものとして
もよい。

【００８２】ローギヤ切り替え処理について図１０にフ
ローチャートを示す。このルーチンが開始されると、Ｃ
ＰＵはフラグＣＦが値１であるか否かを判定する（ステ
ップＳ１３２）。フラグＣＦは変速ギヤ２０４の結合状
態を表すフラグであり、値１である場合には第１クラッ
チ２２１が結合されている状態、つまりローギヤ状態で
あることを意味している。従って、フラグＣＦが値１で
ある場合には、ＣＰＵは何も処理を行うことなくローギ
ヤ切り替え処理を終了する。

【００８３】一方、フラグＣＦが値０である場合には、
クラッチの切り替えを行うべく、第１クラッチＣ１を切
り離す（ステップＳ１３４）。これにより駆動軸１１２
には全く動力が伝達されない状態となる。次にＣＰＵは
クラッチモータＣＭの目標回転数Ｎｃ＊を算出する（ス
テップＳ１３６）。これらの処理は車両が走行中に行わ
れるものであるから、車速がほぼ一定値に維持される必
要がある。先に説明した通り、車速を一定に保った状態
で第２クラッチ２２２を結合した状態に切り替えようと
すれば、クラッチモータＣＭの回転数を増加する必要が
ある（図５参照）。この回転数は車速、第２クラッチ
２２２を結合した場合のギヤ比およびエンジン１５０の
回転数に応じて求めることができる。

【００８４】ＣＰＵはクラッチモータＣＭの回転数が目
標回転数Ｎｃ＊に一致するようにクラッチモータＣＭを
増速し（ステップＳ１３８）、第２クラッチを接続する
（ステップＳ１４０）。以上の制御によりプラネタリキ
ャリア２１３の回転数とアウタロータ軸１３５の回転数
を一致させてから第２クラッチを接続することができ、
ショックを伴うことなくクラッチの切り替えを行うこと
ができる。こうしてクラッチを切り替えた後、ＣＰＵは
クラッチの結合状態を表すフラグＣＦに値１を代入して
（ステップＳ１４２）、ローギヤ切り替え処理を終了す
る。また、減速比切り替え制御ルーチンも終了する（図
９）。

【００８５】一方、アクセル踏み込み量の変化率ｄＡＰ
／ｄｔが正でないとき（ステップＳ１２０）は、これま
で出力していたトルクを減ずることが要求されているこ
とを意味しているため、ＣＰＵはハイギヤ切り替え処理
を実行する（ステップＳ１５０）。

【００８６】ハイギヤ切り替え処理について図１１にフ
ローチャートを示す。このルーチンが開始されると、Ｃ
ＰＵはフラグＣＦが値０であるか否かを判定する（ステ
ップＳ１５２）。フラグＣＦが値０である場合には第２
クラッチ２２２が結合されている状態、つまりハイギヤ
状態であることを意味しているため、ＣＰＵは何も処理
を行うことなくハイギヤ切り替え処理を終了する。

【００８７】フラグＣＦが値１である場合には、クラッ
チの切り替えを行うべく、第２クラッチ２２２を切り離
す（ステップＳ１５４）。これにより駆動軸１１２には
全く動力が伝達されない状態となる。次にＣＰＵはクラ
ッチモータＣＭの目標回転数Ｎｃ＊を算出する（ステッ
プＳ１５６）。車速をほぼ一定値に保った状態でハイギ
ヤ切り替え処理を行う場合には、ローギヤ切り替え処理
（図１０）ではクラッチモータＣＭの回転数を減少する
必要がある（図７参照）。

【００８８】ＣＰＵはクラッチモータＣＭの回転数が目
標回転数Ｎｃ＊に一致するようにクラッチモータＣＭを
減速し（ステップＳ１５８）、第１クラッチ２２１を接
続する（ステップＳ１６０）。以上の制御によりサンギ
ヤ２２１の回転数とアウタロータ軸１３５の回転数を一
致させてから第１クラッチ２２１を接続することがで
き、ショックを伴うことなくクラッチの切り替えを行う
ことができる。こうしてクラッチを切り替えた後、ＣＰ
Ｕはクラッチの結合状態を表すフラグＣＦに値０を代入
して（ステップＳ１６２）、ハイギヤ切り替え処理を終
了する。また、減速比切り替え制御ルーチンも終了する
（図９）。

【００８９】先に図６を用いて説明した通り、減速比切
り替え制御が実行された後、変速ギヤ２０４のギヤ比に
応じてクラッチモータＣＭおよびアシストモータＡＭの
トルクが設定され、前車軸１１６および後車軸１１８か
ら出力されるトルクが総和として要求動力に等しくなる
ように制御される。

【００９０】前車軸１１６および後車軸１１８から出力
される動力と減速比切り替え制御との関係について図５
に即して説明すれば、車速を値Ｖｅｌに保ちつつハイギ
ヤ切り替え処理を実行すれば前車軸１１６からは図５の
点Ｑ１に相当する動力が出力されることになるし、ロー
ギヤ切り替え処理を実行すれば図５の点Ｑ３に相当する
動力が出力されることになる。当然、ローギヤ切り替え
処理を実行した場合（点Ｑ３）の方が前車軸１１６から
出力される動力は大きくなる。ハイギヤ切り替え処理を
実行しているときは、アウタロータ軸１３５から点Ｑ２
に相当する動力が出力され、この動力を変速ギヤ２０４
で点Ｑ１に相当する回転数およびトルクに変換して前車
軸１１６から出力している。アウタロータ軸１３５の回
転数はローギヤ切り替え処理を実行した場合（第２クラ
ッチ２２２が結合された状態）の方がハイギヤ切り替え
処理を実行した場合（第１クラッチ２２１が結合された
状態）よりも高くなる。

【００９１】ローギヤ切り替え処理を実行した場合、即
ち第１クラッチ２２１を解放し、第２クラッチ２２２を
結合した場合に、エンジン１５０から出力された動力を
前車軸１１６および後車軸１１８に分配する比率が変更
される原理について説明する。例えばエンジン１５０か
ら出力された動力の一部をアウタロータ軸１３５に伝達
しつつ、電力を回生している場合には、インナロータ１
３２よりもアウタロータ１３４の回転数が低い状態で運
転されているから、ローギヤ切り替え処理により、アウ
タロータ軸１３５の回転数が高くなることは、インナロ
ータ１３２とアウタロータ１３４の相対的な回転数の差
が小さくなることを意味している。エンジン１５０が一
定のトルクおよび回転数で運転されている場合、インナ
ロータ１３２とアウタロータ１３４の相対的な回転数の
差が小さくなればそこで回生される電力が小さくなる。
従って、ローギヤ切り替え処理をした場合にはクラッチ
モータＣＭで回生される電力が小さくなる。バッテリ１
９４からの電力供給を考えないものとすれば、このこと
はアシストモータＡＭから出力される動力が減少するこ
とを意味する。

【００９２】以上より、エンジン１５０から出力される
動力が要求動力に一致している場合、ローギヤ切り替え
処理を実行すればエンジン１５０から出力される動力の
うち前車軸１１６から出力される動力の割合を増大する
とともに後車軸１１８から出力される動力の割合を減少
することになる。ハイギヤ切り替え処理を実行すれば逆
に前車軸１１６から出力される動力の割合が減少し、後
車軸１１８から出力される動力の割合が増加する。この
ように減速比切り替え制御ではエンジン１５０から出力
される動力の前車軸１１６および後車軸１１８への出力
の配分を切り替えているのである。

【００９３】以上で説明したハイブリッド車両によれ
ば、例えば加速時や登坂時などアクセルが踏み込まれ、
出力すべき動力を増加する要求が出された場合に、ロー
ギヤ切り替え処理を実行することにより（図１０）、前
車軸から出力される動力の配分を大きくしつつ、動力を
増加することができる。この結果、加速時や登坂時など
における走行の安定性を向上することができる。また、
上述の実施例では変速ギヤ２０４におけるギヤ比の切り
替えを２段階で行うものとしているが、さらに多くのギ
ヤ比に切り替え可能とすれば、種々の走行状態に応じて
より適切に動力配分を制御することができる。しかも変
速ギヤ２０４を追加する比較的簡単なハードウェア構成
によりかかる動力配分を可能としており、プロペラシャ
フトを用いることなく４輪駆動を実現するというハイブ
リッド車両についての大きな利点を損ねることもない。

【００９４】なお、以上の構成をもつハイブリッド車両
の第２の態様として、クラッチモータＣＭ（図１）に代
えて、プラネタリギヤ１２０および発電機Ｇを用いた構
成を採るものとすることもできる。第２の態様によるハ
イブリッド車両の構成を図１２に示す。このプラネタリ
ギヤ１２０は変速ギヤ２０４に用いられるプラネタリギ
ヤ２１０（図３）とは別のものである。

【００９５】第２の態様におけるプラネタリギヤ１２０
への結合について説明する。プラネタリギヤ１２０のサ
ンギヤ１２１には、発電機Ｇのロータが結合されてい
る。プラネタリキャリア１２３には、エンジン１５０の
クランクシャフト１５６が結合されている。リングギヤ
１２２には、変速ギヤ２０４が結合されている。変速ギ
ヤ２０４の内部構成は第１実施例と同様である（図
３）。

【００９６】プラネタリギヤ１２０の各ギヤの回転数に
ついては、当然、先に説明した式（１）で表される関係
が成立する。また、機構学上周知の事項であるが、各ギ
ヤに入出力されるトルクについて、次式（３）で表され
る関係が成立する。Ｔｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ）Ｔｒ＝Ｔｃ／（１＋ρ）・・・（３）ここで、Ｔｓはサンギヤ１２１のトルク、Ｔｃはプラネ
タリキャリア１２３のトルク、Ｔｒはリングギヤ１２２
のトルクを意味している。また、ρはリングギヤ１２２
とサンギヤ１２１のギヤ比である。

【００９７】上式（３）より明らかな通り、エンジン１
５０から出力されたトルクがプラネタリキャリア１２３
からプラネタリギヤ１２０に入力されると、サンギヤ１
２１およびリングギヤ１２２には、それぞれギヤ比ρで
定まる一定の割合でトルクが出力される。これはエンジ
ン１５０から出力されるトルクと変速ギヤ２０４に入力
されるトルクの比が常に一定であることを意味する。先
に説明した第１の態様（図１）においては、クラッチモ
ータＣＭの機構上、エンジン１５０から出力されるトル
クと変速ギヤ２０４に入力されるトルクは等しかった。
このようにエンジン１５０から出力されるトルクと変速
ギヤ２０４に入力されるトルクとの比を自由に変更でき
ない点で第２の態様と第１の態様は共通する。

【００９８】一方、サンギヤ１２１から出力されたトル
クによって、そこに結合された発電機を駆動し、発電す
ることができる。第２の態様は、エンジン１５０から出
力された動力の一部を電力に変換することができるとい
う点で第１の態様におけるクラッチモータＣＭの機能と
共通する。以上より、第１の態様におけるクラッチモー
タＣＭを発電機Ｇおよびプラネタリギヤ１２０に置換し
て構成された第２の態様のハイブリッド車両は、第１実
施例におけるハイブリッド車両と同様の機能を奏するこ
とが分かる。

【００９９】以上で説明したハイブリッド車両において
は制御ユニット１９０の制御によりアクセルペダルの踏
み込み量に応じて変速ギヤ２０４内のクラッチ２２１，
２２２の結合状態が切り替えているが、この切り替えを
手動で行うものとしてもよい。

【０１００】また、上記ハイブリッド車両において動力
分配装置としてのクラッチモータＣＭまたはプラネタリ
ギヤ１２０と変速ギヤ２０４の位置を入れ替えてもよ
い。また、変速ギヤ２０４はプラネタリギヤ２１０を用
いた構成に限定されず、一般の車両で使用されている種
々のトランスミッションを採用することができる。ま
た、第２の態様においては、動力分配装置としてのプラ
ネタリギヤ１２０と変速ギヤ２０４を構成するとプラネ
タリギヤ１２０の一部を共有する構成をとるものとして
も構わない。

【０１０１】（３）第２実施例のハイブリッド車両次に本発明の第２実施例としてのハイブリッド車両につ
いて説明する。図１３は第２実施例としてのハイブリッ
ド車両の構成を示す構成図である。第２実施例のハイブ
リッド車両は、第１実施例のハイブリッド車両（図３参
照）に対し、変速ギヤ２０４に換えて、無段変速機いわ
ゆるＣＶＴ２０４ａを用いている。

【０１０２】第２実施例におけるＣＶＴ２０４ａの構成
について説明する。ＣＶＴ２０４ａは、アウタロータ軸
１３５に取り付けられた一対のプーリ２２４と、駆動軸
１１２に取り付けられたプーリ２２６と、両者に保持さ
れるベルト２２５によりアウタロータ軸１３５から駆動
軸１１２に動力を伝達する。プーリ２２４は、固定プー
リ２２４ａとスライドプーリ２２４ｂとを組み合わせて
構成されている。プーリ２２６も同様に固定プーリ２２
６ａとスライドプーリ２２６ｂとを組み合わせて構成さ
れており、スライドプーリ２２６ｂには、このプーリ２
２６ｂを軸方向にスライドさせるアクチュエータ２２７
が結合されている。各プーリ２２４ａ，２２４ｂ，２２
６ａ，２２６ｂは、ベルト２２５との接触面がテーパし
ている。従って、アクチュエータ２２７でスライドプー
リ２２６ｂを軸方向にスライドさせるとベルト２２５の
周回半径が変更され、アウタロータ軸１３５の動力を回
転数およびトルクを変換して駆動軸１１２に伝達するこ
とができる。しかも第１実施例で示した変速ギヤ２０４
のように段階的にギヤ比を変更するものとは異なり、回
転数およびトルクの変換を連続的に行うことができる。
これは前車軸１１６から出力する動力と後車軸１１８か
ら出力する動力の配分を連続的に変更することができる
ことを意味している。

【０１０３】かかる構成を有する第２実施例におけるト
ルク制御ルーチンは第１実施例と同様である（図６参
照）。但し、第２実施例では動力配分を連続的に変化さ
せることができるため、減速比切り替え制御（図６のス
テップＳ１００）が第１実施例とは異なる。第１実施例
における減速比切り替え制御に置き換わる制御を動力配
分制御と呼ぶものとする。以下、この制御処理について
説明する。

【０１０４】図１４は第２実施例の動力配分制御ルーチ
ンの流れを示すフローチャートである。動力配分制御ル
ーチンが開始されると、ＣＰＵは車速およびアクセルペ
ダル踏み込み量ＡＰを読み込む（ステップＳ２１０）。
これらの値に基づいてＣＰＵは前車軸１１６および後車
軸１１８から出力される動力の配分を設定する（ステッ
プＳ２１５）。例えば、車速に対してアクセル踏み込み
量が大きい場合には加速時を意味しているため、後車軸
１１８に比べて前車軸１１６から出力されるトルクを大
きくする。本実施例では車速およびアクセル踏み込み量
に応じて適切な動力配分を予め実験的に設定したマップ
を制御ユニット１９０内のＲＯＭに記憶しておき、この
マップを読み込むことで動力配分を設定している。動力
配分の設定をより適切に行うため、車速やアクセル踏み
込み量の変化率や要求動力等のパラメータを関与させる
ものとしても構わない。動力配分は、ＣＶＴ２０４ａの
変速比に応じて変化するため、動力配分を設定すること
は、ＣＶＴ２０４ａの変速比を設定することとにもな
る。

【０１０５】なお、図６で説明した通り、エンジン１５
０から出力される要求動力は別途設定されているため、
動力配分の設定は、前車軸１１６および後車軸１１８か
ら出力される動力値を設定することと同義である。ま
た、動力配分はバッテリ１９４から供給される電力によ
りアシストモータＡＭを駆動するこを加味して設定する
ものとしても構わない。

【０１０６】次に、設定された動力配分に基づいてクラ
ッチモータＣＭの目標回転数ＮＣ＊を算出する（ステッ
プＳ２２０）。クラッチモータＣＭの回転数ＮＣ＊はＣ
ＶＴ２０４ａの変速比に応じて定められる。この点につ
いては第１実施例において変速ギヤ２０４のギヤ比に応
じてクラッチモータＣＭの回転数が変わるのと同じであ
る。

【０１０７】以上の設定に基づいて、ＣＰＵはアクチュ
エータ２２７に駆動信号を出力することによってＣＶＴ
２０４ａの変速比を変更し（ステップＳ２２５）、また
クラッチモータＣＭの回転数を変更する（ステップＳ２
３０）。以上の処理によりクラッチモータＣＭの回転数
および前車軸１１６から出力されるトルクが設定され
る。ＣＰＵはこれらの値に基づいてクラッチモータＣ
Ｍ、アシストモータＡＭのトルク指令値を設定し（図６
のステップＳ２００）、クラッチモータＣＭ、アシスト
モータＡＭ、およびエンジン１５０の運転を制御する
（Ｓ２０５）。かかる制御により要求動力に相当する動
力が前車軸１１６、後車軸１１８から適切な動力配分で
出力される。

【０１０８】一般に４輪駆動する場合には、各車輪にか
かる荷重分布に応じた動力配分で動力を出力することが
好ましいとされている。第２実施例のハイブリッド車両
によれば、ＣＶＴ２０４ａの機能により前車軸１１６お
よび後車軸１１８から出力される動力の配分を連続的に
変化させることができるため、車両の走行状態に応じて
より適切なトルク配分で動力を出力することが可能とな
る。

【０１０９】第２実施例のハイブリッド車両において
も、第１実施例と同様、動力分配装置としてクラッチモ
ータＣＭに変えてプラネタリギヤを用いることもでき
る。また、動力分配装置とＣＶＴ２０４ａの位置を入れ
替えた構成も可能である。つまり、図１３ではエンジン
１５０、クラッチモータＣＭ、ＣＶＴ２０４ａ、駆動軸
１１２の順に動力を伝達する構成となっているが、エン
ジン１５０、ＣＶＴ２０４ａ、クラッチモータＣＭ、駆
動軸１１２の順に動力を伝達する構成とすることも可能
である。

【０１１０】以上で説明した第１実施例および第２実施
例の各動力出力装置について、減速比の切り替え（図
９）および動力配分の変更（図１４）が行われる場合に
は、クラッチモータＣＭ、アシストモータＡＭおよびエ
ンジン１５０の運転の制御をなまし制御するものとして
もよい。かかる制御なく減速比の切り替えを行った場合
には前車軸１１６および後車軸１１８から出力される動
力が急激に変化するため、ショックが発生し乗り心地を
損ねる可能性もある。なまし制御を行うものとしてそれ
ぞれから出力されるトルク等が滑らかに変化するように
すれば、かかるショックを緩和することが可能となる。
なまし制御としては種々の周知の制御を適用することが
できる。例えば、周期的に実行される制御ルーチンにつ
いて、あるサイクルで設定されたトルク指令値と、前回
のサイクルで設定されたトルク指令値との平均値を制御
に用いるトルク指令値とする方法が可能である。

【０１１１】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。例え
ば、上記実施例では動力出力装置をハブリッド車両に適
用した場合を例にとって説明したが、本発明はハイブリ
ッド車両に限らず、二つの出力軸から動力を出力するこ
とが要求される種々の装置に適用することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例としての動力出力装置を搭載し
た車両の全体構成を示す説明図である。

【図２】本発明の実施例としての動力出力装置の概略構
成を示す説明図である。

【図３】変速ギヤ２０４の構成を示す説明図である。

【図４】前車軸１１６から出力されるトルクと要求トル
クとの関係を示す説明図である。

【図５】前車軸１１６から出力されるトルクと変速ギヤ
２０４内のクラッチの切り替えの関係を示す説明図であ
る。

【図６】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。

【図７】エンジン１５０の運転ポイントの設定について
示す説明図である。

【図８】本発明の動力出力装置によるトルク変換の様子
を示す説明図である。

【図９】減速比切り替え制御ルーチンの流れを示すフロ
ーチャートである。

【図１０】ローギヤ切り替え処理の流れを示すフローチ
ャートである。

【図１１】ハイギヤ切り替え処理の流れを示すフローチ
ャートである。

【図１２】第１実施例における第２の態様としてのハイ
ブリッド車両の全体構成を示す説明図である。

【図１３】本発明の第２実施例としてのハイブリッド車
両の全体構成を示す説明図である。

【図１４】第２実施例における動力配分制御ルーチンの
流れを示すフローチャートである。

【図１５】４輪駆動可能な従来のハイブリッド車両の全
体構成を示す説明図である。

【図１６】加速時における電動機の付加トルクと前車軸
からの出力トルクの関係を示す説明図である。

【符号の説明】

２２…駆動軸２３…変速ギヤ２４…ディファレンシャルギヤ２６，２７，２８，２９…駆動輪３０…クラッチモータ３２…アウタロータ３４…インナロータ４０…電動機５０…原動機８０…制御装置９１，９２…駆動回路９４…バッテリ１１１…動力伝達ギヤ１１２…駆動軸１１４…ディファレンシャルギヤ１１５…ディファレンシャルギヤ１１６…前車軸１１６Ｒ，１１６Ｌ…前輪１１８…後車軸１１８Ｒ，１１８Ｌ…後輪１２０…プラネタリギヤ１２１…サンギヤ１２２…リングギヤ１２３…プラネタリキャリア１３０…ダンパ１３２…インナロータ１３３…インナロータ軸１３４…アウタロータ１３５…アウタロータ軸１４２…ロータ１４４…ステータ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１７０…ＥＦＩＥＣＵ１７４…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１８２…シフトレバー１８４…シフトポジションセンサ１９０…制御ユニット１９１…第１の駆動回路１９２…第２の駆動回路１９４…バッテリ１９９…残容量センサ２００…吸気口２０２…排気口２０４…変速ギヤ２１０…プラネタリギヤ２１１…サンギヤ２１２…リングギヤ２１３…プラネタリキャリア２２１…第１クラッチ２２２…第２クラッチ２２３…第３クラッチ２２４…プーリ２２４ａ…固定プーリ２２４ｂ…スライドプーリ２２５…ベルト２２６…プーリ２２６ａ…固定プーリ２２６ｂ…スライドプーリ２２７…アクチュエータＣＭ…クラッチモータＡＭ…アシストモータＧ…発電機

フロントページの続き (72)発明者山田英治愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者三浦徹也愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の出力軸および第２の出力軸と原動
機とを有し、該原動機から出力される動力を前記第１の
出力軸および第２の出力軸から出力可能な動力出力装置
であって、前記原動機の出力軸および前記第１の出力軸に結合さ
れ、該原動機から出力されるトルクと前記第１の出力軸
に出力されるトルクが予め定めた比率となるように、該
原動機から出力される動力の少なくとも一部を前記第１
の出力軸に伝達しつつ、残余の動力を電力に変換する動
力分配手段と、前記第２の出力軸に結合され、少なくとも前記動力分配
手段により変換された電力を用いて該第２の出力軸に動
力を入出力可能な電動機と、前記原動機、動力分配手段および電動機の運転を制御し
て、前記第１の出力軸から出力される動力および前記第
２の出力軸から出力される動力の総和を要求された動力
に等しくする動力制御手段とを備え、かつ、入力されるトルクと出力されるトルクとの比を変
更可能なトルク比変更手段が、前記原動機から出力され
る動力を前記第１の出力軸に伝達する経路のいずれかの
箇所に介設されている動力出力装置。
【請求項２】請求項１記載の動力出力装置であって、前記トルク比変更手段は前記入力されるトルクと出力さ
れるトルクとの比を、連続的に変更可能な手段である動
力出力装置。
【請求項３】請求項１記載の動力出力装置であって、前記トルク比変更手段は、入力された動力を出力するまでの該トルク比変更手段内
部の動力の伝達経路を切り替えることにより、前記入力
されるトルクと出力されるトルクとの比を少なくとも２
段階に変更可能な手段である動力出力装置。
【請求項４】請求項１記載の動力出力装置であって、
さらに前記第１の出力軸および第２の出力軸からそれぞ
れ出力されるべきトルクを決定するトルク決定手段を備
え、前記動力制御手段は、前記原動機、動力分配手段および
電動機の運転の制御に先だって、前記トルク比変更手段
を制御して、前記原動機から出力されるトルクと前記第
１の出力軸から出力されるトルクとの比を前記決定され
たトルクに応じて変更する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、前記動力制御手段は、前記トルク比変更手段の制御が行
われる際には前記原動機、動力分配手段、および電動機
の運転をなまし制御する動力出力装置。
【請求項６】請求項１記載の動力出力装置であって、前記動力分配手段は、前記原動機の出力軸に結合された第１のロータと、前記第１の出力軸に結合され、前記第１のロータと相対
的に回転し得る第２のロータとを有し、該第１のロータと第２のロータの間に生じる電磁的な結
合および相対的な滑りによって、前記原動機から出力さ
れる動力を分配する手段である動力出力装置。
【請求項７】請求項１記載の動力出力装置であって、前記動力分配手段は、入力軸を有する発電機と、前記原動機の出力軸、前記第１の出力軸、前記入力軸に
それぞれ結合される３軸を有し、該３軸のうち２軸に入
出力される動力が決定されると残余の１軸から入出力さ
れる動力が決定される動力入出力手段とを有する動力出
力装置。
【請求項８】前輪に結合された前車軸および後輪に結
合された後車軸と、少なくとも原動機および電動機を用
いて該原動機から出力される動力を前記前車軸および後
車軸から動力を出力可能な動力出力装置とを備えた４輪
駆動可能なハイブリッド車両であって、前記動力出力装置は、前記原動機の出力軸および前記前車軸または前記後車軸
のいずれか一方の車軸に結合され、該原動機から出力さ
れるトルクと該一方の車軸に出力されるトルクが予め定
めた比率となるように、該原動機から出力される動力の
少なくとも一部を前記一方の車軸に伝達しつつ、残余の
動力を電力に変換する動力分配手段と、前記前車軸および後車軸のうち、前記一方の車軸と異な
る車軸に結合され、少なくとも前記動力分配手段により
変換された電力を用いて該車軸に動力を入出力可能な電
動機と、前記原動機、動力分配手段および電動機の運転を制御し
て、前記前車軸および前記後車軸から出力される動力の
総和を要求された動力に等しくする動力制御手段とを備
え、かつ、入力されるトルクと出力されるトルクとの比を変
更可能なトルク比変更手段が、前記原動機から出力され
る動力を前記一方の車軸に伝達する経路のいずれかの箇
所に介設されている動力出力装置。
【請求項９】請求項８記載のハイブリッド車両であっ
て、さらに前記前車軸および前記後車軸からそれぞれ出
力されるべきトルクを決定するトルク決定手段を備え、前記動力制御手段は、前記原動機、動力分配手段および
電動機の運転の制御に先だって、前記トルク比変更手段
を制御して、前記原動機から出力されるトルクと前記一
方の車軸から出力されるトルクとの比を前記決定された
トルクに応じて変更する手段を備える動力出力装置。
【請求項１０】請求項９記載のハイブリッド車両であ
って、該ハイブリッド車両が加速時であるか否かを判定する加
速判定手段を備え、前記トルク決定手段は、該ハイブリッド車両の加速時
は、前記前車軸から出力されるトルクが後車軸から出力
されるトルク以上となるように前記前車軸と後車軸のト
ルクを決定する手段であるハイブリッド車両。