JP3593845B2

JP3593845B2 - Power output device and control method thereof

Info

Publication number: JP3593845B2
Application number: JP11442397A
Authority: JP
Inventors: 誠志中村; 伸芳高木; 彰彦金森; 智治前田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JPH10289021A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothly shift to an operating state that makes the operation state of a prime mover a target when a target driving power that should be outputted to a driving shaft is changed in a motive power output device which performs torque conversion of motive power outputted from the prime mover to desired motive power and outputted to the driving shaft. SOLUTION: Torque Td* that should be outputted to a driving shaft is calculated based on a driving shaft revolution speed Nd and the actuating amount AP of an accelerator pedal (S100 to S104), and the target revolution speed Ne* of an engine and target torque Te* are set based on the torque Td* (S106 to S110). When the deviation ΔNe between the set target revolution speed Ne* and an engine revolution speed Ne does not exist in the prescribed range where the engine smoothly is shifted, the speed Ne* and the torque Te* are reset so that it may exist in the prescribed range (S116 to S124). As a result, even though a target revolution speed Ne* that is considerably different from a revolution speed Ne is set, it is possible to smoothly shift an engine to a target operation point.

Description

【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、この種の動力出力装置としては、車両に搭載される装置であって、原動機の出力軸と電動機のロータに結合された駆動軸とを電磁継手により電磁的に結合して原動機の動力を駆動軸に出力するものが提案されている（例えば、特開昭５３−１３３８１４号公報等）。この動力出力装置では、電動機により車両の走行を開始し、電動機の回転数が所定の回転数になったら、電磁継手へ励磁電流を与えて原動機をクランキングすると共に原動機への燃料供給や火花点火を行なって原動機を始動する。原動機が始動した後は、原動機からの動力を電磁継手の電磁的な結合により駆動軸に出力して車両を走行させる。電動機は、電磁継手により駆動軸に出力される動力では駆動軸に必要な動力が不足する場合に駆動され、この不足分を補う。電磁継手は、駆動軸に動力を出力している際、その電磁的な結合の滑りに応じた電力を回生する。この回生された電力は、走行の開始の際に用いられる電力としてバッテリに蓄えられたり、駆動軸の動力の不足分を補う電動機の動力として用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の動力出力装置は、駆動軸の回転数が大きくなると、装置全体の効率が低下する場合を生じるという問題があった。上述の動力出力装置では、駆動軸の回転数が大きくなったときでも電磁継手により駆動軸に動力を出力しようとすると、原動機の回転数を駆動軸の回転数以上にしなければならない。原動機の効率のよい運転ポイントの領域は、その回転数と負荷トルクとにより範囲が定まっているのが通常であるから、その範囲を超える回転数で駆動軸が回転しているときには、原動機は効率のよい運転ポイントの範囲外で運転しなければならず、この結果、装置全体の効率が低下することとなる。
【０００４】
出願人は、こうした問題に対する解決策の１つとして、既に出願した特願平７−２６６４７５号において、電磁継手に代えて原動機の出力軸と駆動軸とにそれぞれ結合される２つのロータを有し発電動作が可能な対ロータ電動機を用い、駆動軸の回転数が大きくなったときには、この対ロータ電動機をモータとして制御して、原動機の出力軸に結合されたロータに対して駆動軸に結合されたロータを相対的に回転駆動させることにより、駆動軸の回転数より小さな回転数で原動機を運転可能とするものを提案している。こうした動力出力装置は、更に原動機の出力軸や駆動軸に電動機を設け、原動機から出力される動力を対ロータ電動機と電動機とによりトルク変換して所望の動力として駆動軸に出力する。
【０００５】
しかし、従来の動力出力装置や提案の動力出力装置では、原動機や対ロータ電動機，電動機の制御は、定常運転状態における制御としているため、駆動軸に出力すべき目標動力に変更が生じると、変更された目標動力に対する原動機の応答時間が対ロータ電動機や電動機の応答時間に比して遅いことから、対ロータ電動機により原動機を強制的に回転させたり、対ロータ電動機により原動機に高負荷のトルクを作用させて原動機を失速させ、ときには、原動機の運転を停止させてしまうおそれがあった。こうした原動機の不的確な運転制御は、動力出力装置から出力される動力にも大きな影響を与えてしまう。このため、動力出力装置が車両や船舶などの動力源に用いられている場合、そのドライバビリティには、なお改善の余地があった。
【０００６】
本発明の動力出力装置およびその制御方法は、こうした問題を解決し、駆動軸に出力すべき目標動力が変更されたときに、原動機の運転状態を目標とする運転状態にスムーズに移行させることを目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置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。
【０００８】
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、
前記出力軸に結合される第１の回転軸と前記駆動軸に結合される第２の回転軸とを有し、前記第１の回転軸に入出力される動力と前記第２の回転軸に入出力される動力とのエネルギ偏差を、対応する電気エネルギの入出力により調整するエネルギ調整手段と、
前記出力軸または前記駆動軸と動力のやり取りをする電動機と、
前記駆動軸に出力する目標動力を設定する目標動力設定手段と、
前記原動機を、その運転状態が、該原動機の運転効率が高い領域を通って予め定められた動作曲線上の目標運転状態に一致するよう運転すると共に、該目標運転状態で運転される該原動機から出力される動力がエネルギ変換されて前記駆動軸に前記目標動力が出力されるよう、前記エネルギ調整手段と前記電動機とを制御する駆動制御手段と、
前記設定された目標動力が変化したとき、該変化に対応した前記原動機の目標運転状態の変化量を求める目標運転状態変化量演算手段と、
前記求められた目標運転状態の変化量が前記原動機の前記動作曲線に沿って過渡的な運転条件を満足するよう予め定められた範囲からはずれているとき、前記目標運転状態の変化量を制限して、前記駆動制御手段における目標運転状態とする目標運転状態設定手段と
を備えることを要旨とする。
【０００９】
また、この動力出力装置に対応した動力出力装置の制御方法は、
出力軸を有する原動機と、
前記出力軸に結合される第１の回転軸と前記駆動軸に結合される第２の回転軸とを有し、前記第１の回転軸に入出力される動力と前記第２の回転軸に入出力される動力とのエネルギ偏差を対応する電気エネルギの入出力により調整するエネルギ調整手段と、
前記出力軸または前記駆動軸と動力のやり取りをする電動機と
を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に出力する目標動力を設定し、
（ｂ）前記原動機を、その運転状態が、該原動機の運転効率が高い領域を通って予め定められた動作曲線上の目標運転状態に一致するよう運転すると共に、該目標運転状態で運転される該原動機から出力される動力がエネルギ変換されて前記駆動軸に前記目標動力が出力されるよう、前記エネルギ調整手段と前記電動機とを制御し、
（ｃ）前記設定された目標動力が変化したとき、該変化に対応した前記原動機の目標運転状態の変化量を求め、
（ｄ）前記求められた目標運転状態の変化量が前記原動機の前記動作曲線に沿って過渡的な運転条件を満足するよう予め定められた範囲からはずれているとき、前記目標運転状態の変化量を制限して、前記駆動制御手段における目標運転状態とすること
を要旨としている。
【００１０】
これら動力出力装置およびその制御方法によれば、原動機を、原動機をその目標運転状態で運転するのに合わせて、原動機から出力される動力がエネルギ変換されて駆動軸に目標動力が出力されるよう、エネルギ調整手段と電動機を制御している。この状態で、駆動軸の目標動力が変化して原動機の目標運転状態が変化すると、原動機は、この変化した目標運転状態に一致するよう運転されるが、目標運転状態の変化量が、原動機の運転状態に基づく過渡的な運転条件を満足するよう定められた範囲からはずれている場合には、目標運転条件の変化量が制限される。したがって、原動機は、その運転状態に基づく過渡的な運転条件を満足するよう制限された変化量から定まる目標運転状態により運転される。この結果、原動機は、目標動力が大きく変化しても、原動機の運転状態に基づく過渡的な運転条件を常に満足して運転されることになり、原動機の運転状態をスムーズに目標運転状態へ移行させることができる。しかも、この過渡的な運転条件は、原動機の運転状態に基づくから、目標運転状態の変化量が一律に制限されることがなく、例えば高出力域では過渡的な運転条件を満足する範囲は広くとることができ、例えば大きな加速の要求があった場合などでも、原動機の出力を短期間のうちに増大して、その動力を滑らかに駆動軸に出力することができる。この結果、この原動機を用いた車輌等のドライバビリティは良好なものとなる。
【００１１】
なお、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るエネルギを意味する。したがって、動力としてのエネルギの大きさが同じでも、トルクと回転数とが異なれば、動力としての形態が異なるから、異なる動力となる。
【００１２】
原動機の運転状態は、通常、出力軸の回転数と原動機から出力しているトルクとによって表わされるから、本発明の動力出力装置において、前記原動機の前記目標運転状態の変化量として目標回転数の変化量や目標トルクの変化量を用いることができる。トルクの変化量を用いて制御を行なう場合には、この装置を用いた車輌等に対する運転者の出力要求に対して、原動機の運転状態を問わず、良好なレスポンスが得られる。目標トルクの変化量を用いて上記制御を行なうことは、車輌のドライバビリティを良好なものとする上で好ましい。もとより目標トルクの変化量の代わりに目標回転数の変化量を用いても良い。原動機から出力されるエネルギは、トルク×回転数として表わせるから、目標動力が変化したとき、これに対応して行なわれる原動機の運転状態の制御は、目標トルクおよびその変化量で行なっても良いし、目標回転数およびその変化量で行なっても良い。原動機の運転状態の変更を回転数を中心行なっても、原動機から取り出されるエネルギは、トルクを用いて制御を行なった場合と同様変更されるからである。更に、両者を組み合わせて原動機の制御を行なうことも何ら差し支えない。
【００１３】
目標回転数や目標トルクの変化量を考える場合には、原動機の過渡的な運転条件を満足する範囲としては、原動機の運転状態によらず同じ範囲を用いることができる。目標回転数（あるいは目標トルク）の変化量が同じであれば、原動機の出力が大きい場合には原動機の出力変化は大きくなるからである。原動機の目標運転状態として原動機の出力するエネルギを考える場合には、出力が大きな運転領域では、その変化量が制限されることがない範囲を広くとり、出力が小さな運転領域では、その範囲を狭く取ることも可能である。もとりより、原動機の様々な運転状態に合わせて、この範囲を設定することも差し支えない。
【００１４】
また、本発明の動力出力装置において、前記エネルギ調整手段は、前記第１の回転軸に結合された第１のロータと、前記第２の回転軸に結合され該第１のロータに対して相対的に回転可能な第２のロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介して該両回転軸間の動力のやり取りをする対ロータ電動機であるものとすることもできる。
【００１５】
あるいは、本発明の動力出力装置であって、前記エネルギ調整手段は、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸と異なる第３の回転軸を有し、前記３つの回転軸のうちいずれか２つの回転軸へ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回転軸へ動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸と動力のやり取りをする回転軸電動機と、を備えるものとすることもできる。
【００１６】
【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は本発明の第１の実施例としての動力出力装置２０の概略構成を示す構成図、図２は図１の第１実施例の動力出力装置２０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２を用いて、車両全体の構成から説明する。
【００１７】
図２に示すように、この車両には、動力源であるエンジン５０としてガソリンにより運転されるガソリンエンジンが備えられている。このエンジン５０は、吸気系からスロットルバルブ６６を介して吸入した空気と燃料噴射弁５１から噴射されたガソリンとの混合気を燃焼室５２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５４の運動をクランクシャフト５６の回転運動に変換する。ここで、スロットルバルブ６６はアクチュエータ６８により開閉駆動される。点火プラグ６２は、イグナイタ５８からディストリビュータ６０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。
【００１８】
このエンジン５０の運転は、電子制御ユニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ７０には、エンジン５０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６６の開度（ポジション）を検出するスロットルバルブポジションセンサ６７、エンジン５０の負荷を検出する吸気管負圧センサ７２、エンジン５０の水温を検出する水温センサ７４、ディストリビュータ６０に設けられクランクシャフト５６の回転数と回転角度を検出する回転数センサ７６および回転角度センサ７８などである。なお、ＥＦＩＥＣＵ７０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。
【００１９】
エンジン５０のクランクシャフト５６には、後述するクラッチモータ３０およびアシストモータ４０を介して駆動軸２２が結合されている。駆動軸２２は、ディファレンシャルギヤ２４に結合されており、動力出力装置２０からのトルクは最終的に左右の駆動輪２６，２８に伝達される。このクラッチモータ３０およびアシストモータ４０は、制御装置８０により制御されている。制御装置８０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８２に設けられたシフトポジションセンサ８４やアクセルペダル６４に設けられたアクセルペダルポジションセンサ６４ａ，ブレーキペダル６５に設けられたブレーキペダルポジションセンサ６５ａなども接続されている。また、制御装置８０は、上述したＥＦＩＥＣＵ７０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。
【００２０】
図１に示すように、実施例の動力出力装置２０は、大きくは、エンジン５０と、エンジン５０のクランクシャフト５６にアウタロータ３２が結合されると共に駆動軸２２にインナロータ３４が結合されたクラッチモータ３０と、駆動軸２２に結合されたロータ４２を有するアシストモータ４０と、クラッチモータ３０およびアシストモータ４０を駆動制御する制御装置８０とから構成されている。
【００２１】
クラッチモータ３０は、図１に示すように、アウタロータ３２の内周面に永久磁石３５を備え、インナロータ３４に形成されたスロットに三相のコイル３６を巻回する同期電動機として構成されている。この三相コイル３６への電力は、スリップリング３８を介して供給される。インナロータ３４において三相コイル３６用のスロットおよびティースを形成する部分は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層することで構成されている。なお、クランクシャフト５６には、その回転角度θｅを検出するレゾルバ３９が設けられているが、このレゾルバ３９は、ディストリビュータ６０に設けられた回転角度センサ７８と兼用することも可能である。
【００２２】
他方、アシストモータ４０も同期電動機として構成されているが、回転磁界を形成する三相コイル４４は、ケース４５に固定されたステータ４３に巻回されている。このステータ４３も、無方向性電磁鋼板の薄板を積層することで形成されている。ロータ４２の外周面には、複数個の永久磁石４６が設けられている。アシストモータ４０では、この永久磁石４６により磁界と三相コイル４４が形成する磁界との相互作用により、ロータ４２が回転する。ロータ４２が機械的に結合された軸は、動力出力装置２０のトルクの出力軸である駆動軸２２であり、駆動軸２２には、その回転角度θｄを検出するレゾルバ４８が設けられている。また、駆動軸２２は、ケース４５に設けられたベアリング４９により軸支されている。
【００２３】
係るクラッチモータ３０とアシストモータ４０とは、クラッチモータ３０のインナロータ３４がアシストモータ４０のロータ４２、延いては駆動軸２２に機械的に結合されている。したがって、エンジン５０と両モータ３０，４０との関係を簡略に言えば、エンジン５０からクランクシャフト５６に出力された軸トルクがクラッチモータ３０のアウタロータ３２およびインナロータ３４を介して駆動軸２２に出力され、アシストモータ４０からのトルクがこれに加減算されるということになる。
【００２４】
アシストモータ４０は、通常の永久磁石型三相同期モータとして構成されているが、クラッチモータ３０は、永久磁石３５を有するアウタロータ３２も三相コイル３６を備えたインナロータ３４も、共に回転するよう構成されている。そこで、クラッチモータ３０の構成の詳細について、さらに説明する。クラッチモータ３０のアウタロータ３２はクランクシャフト５６に、インナロータ３４は駆動軸２２に結合されており、アウタロータ３２に永久磁石３５が設けられていることは既に説明した。この永久磁石３５は、実施例では８個（Ｎ極が４個でＳ極が４個）設けられており、アウタロータ３２の内周面に貼付されている。その磁化方向はクラッチモータ３０の軸中心に向かう方向であり、一つおきに磁極の方向は逆向きになっている。この永久磁石３５と僅かなギャップにより対向するインナロータ３４の三相コイル３６は、インナロータ３４に設けられた計１２個のスロット（図示せず）に巻回されており、各コイルに通電すると、スロットを隔てるティースを通る磁束を形成する。各コイルに三相交流を流すと、この磁界は回転する。三相コイル３６の各々は、スリップリング３８から電力の供給を受けるよう接続されている。このスリップリング３８は、駆動軸２２に固定された回転リング３８ａとブラシ３８ｂとから構成されている。なお、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の電流をやり取りするために、スリップリング３８には三相分の回転リング３８ａとブラシ３８ｂとが用意されている。
【００２５】
隣接する一組の永久磁石３５が形成する磁界と、インナロータ３４に設けられた三相コイル３６が形成する回転磁界との相互作用により、アウタロータ３２とインナロータ３４とは種々の振る舞いを示す。通常は、三相コイル３６に流す三相交流の周波数は、クランクシャフト５６に直結されたアウタロータ３２の回転数とインナロータ３４の回転数との偏差の４倍の周波数としている。
【００２６】
次に、クラッチモータ３０およびアシストモータ４０を駆動制御する制御装置８０について説明する。制御装置８０は、クラッチモータ３０を駆動する第１の駆動回路９１と、アシストモータ４０を駆動する第２の駆動回路９２と、両駆動回路９１，９２を制御する制御ＣＰＵ９０と、二次電池であるバッテリ９４とから構成されている。制御ＣＰＵ９０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ＲＡＭ９０ａ、処理プログラムを記憶したＲＯＭ９０ｂ、入出力ポート（図示せず）およびＥＦＩＥＣＵ７０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ＣＰＵ９０には、レゾルバ３９からのエンジン５０の回転角度θｅ、レゾルバ４８からの駆動軸２２の回転角度θｄ、アクセルペダルポジションセンサ６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセルペダル６４の踏込量）ＡＰ、ブレーキペダルポジションセンサ６５ａからのブレーキペダルポジション（ブレーキペダル６５の踏込量）ＢＰ、シフトポジションセンサ８４からのシフトポジションＳＰ、第１の駆動回路９１に設けられた２つの電流検出器９５，９６からのクラッチ電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ、第２の駆動回路に設けられた２つの電流検出器９７，９８からのアシスト電流値Ｉｕａ，Ｉｖａ、残容量検出器９９からのバッテリ９４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９９は、バッテリ９４の電解液の比重またはバッテリ９４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。
【００２７】
また、制御ＣＰＵ９０からは、第１の駆動回路９１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９２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９１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、クラッチモータ３０の三相コイル（ＵＶＷ）３６の各々が、スリップリング３８を介して接続されている。電源ラインＬ１，Ｌ２は、バッテリ９４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ＣＰＵ９０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、各コイル３６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３６により、回転磁界が形成される。
【００２８】
他方、第２の駆動回路９２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９１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、アシストモータ４０の三相コイル４４の各々に接続されている。従って、制御ＣＰＵ９０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４４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４４により、回転磁界が形成される。
【００２９】
以上構成を説明した第１実施例の動力出力装置２０の動作について説明する。第１実施例の動力出力装置２０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５０がＥＦＩＥＣＵ７０により運転され、エンジン５０の回転数Ｎｅが値Ｎ１で回転しているとする。このとき、制御装置８０がスリップリング３８を介してクラッチモータ３０の三相コイル３６に何等電流を流していないとすれば、即ち第１の駆動回路９１のトランジスタＴｒ１，３，５をオフとしトランジスタＴｒ２，４，６をオンとした状態であれば、三相コイル３６には何等の電流も流れないから、クラッチモータ３０のアウタロータ３２とインナロータ３４とは電磁的に全く結合されていない状態となり、エンジン５０のクランクシャフト５６は空回りしている状態となる。
【００３０】
制御装置８０の制御ＣＰＵ９０が制御信号ＳＷ１を出力してトランジスタをオンオフ制御すると、エンジン５０のクランクシャフト５６の回転数Ｎｅと駆動軸２２の回転数Ｎｄとの偏差（言い換えれば、クラッチモータ３０におけるアウタロータ３２とインナロータ３４の回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ））に応じて、クラッチモータ３０の三相コイル３６に電流が流れ、クラッチモータ３０は発電機として機能し、電流が第１の駆動回路９１を介して回生され、バッテリ９４が充電される。このとき、アウタロータ３２とインナロータ３４とは滑りが存在する電磁的な結合状態となり、インナロータ３４は、エンジン５０の回転数Ｎｅ（クランクシャフト５６の回転数）より低い回転数Ｎｄで回転する。この状態で、回生される電気エネルギと等しいエネルギがアシストモータ４０で消費されるように、制御ＣＰＵ９０が第２の駆動回路９２を制御すると、アシストモータ４０の三相コイル４４に電流が流れ、アシストモータ４０においてトルクが発生する。
【００３１】
図３に照らせば、エンジン５０の回転数Ｎｅが値Ｎ１でトルクＴｅが値Ｔ１の運転ポイントＰ１で運転しているときに、クラッチモータ３０で値Ｔ１のトルクを駆動軸２２に伝達すると共に領域Ｇ１で表わされるエネルギを回生し、この回生されたエネルギを領域Ｇ２で表わされるエネルギとしてアシストモータ４０に供給することにより、値Ｎ２の回転数で回転する駆動軸２２に値Ｔ２のトルクを出力することができる。
【００３２】
次に、エンジン５０の回転数Ｎｅが値Ｎ２でトルクＴｅが値Ｔ２の運転ポイントＰ２で運転されており、駆動軸２２の回転数Ｎｄが値Ｎ２より大きな値Ｎ１で回転している場合を考える。この状態では、クラッチモータ３０のインナロータ３４は、アウタロータ３２に対して回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ）の絶対値で示される回転数で駆動軸２２の回転方向に回転するから、クラッチモータ３０は、通常のモータとして機能し、バッテリ９４からの電力により駆動軸２２に回転エネルギを与える。一方、制御ＣＰＵ９０によりアシストモータ４０により電力を回生するよう第２の駆動回路９２を制御すると、アシストモータ４０のロータ４２とステータ４３との間の滑りにより三相コイル４４に回生電流が流れる。ここで、アシストモータ４０により回生される電力がクラッチモータ３０により消費されるよう制御ＣＰＵ９０により第１および第２の駆動回路９１，９２を制御すれば、クラッチモータ３０を、バッテリ９４に蓄えられた電力を用いることなく駆動することができる。
【００３３】
図３に照らせば、クランクシャフト５６の回転数Ｎｅが値Ｎ２でトルクＴｅが値Ｔ２の運転ポイントＰ２で運転しているときに、領域Ｇ１と領域Ｇ３との和として表わされるエネルギをクラッチモータ３０に供給して駆動軸２２に値Ｔ２のトルクを出力すると共に、クラッチモータ３０に供給するエネルギを領域Ｇ２と領域Ｇ３との和として表わされるエネルギとしてアシストモータ４０から回生して賄うことにより、値Ｎ１の回転数で回転する駆動軸２２に値Ｔ１のトルクを出力することができる。
【００３４】
なお、第１実施例の動力出力装置２０では、こうしたエンジン５０から出力される動力のすべてをトルク変換して駆動軸２２に出力する動作の他に、エンジン５０から出力される動力（トルクＴｅと回転数Ｎｅとの積）を駆動軸２２に要求される動力（トルクＴｄと回転数Ｎｄとの積）より大きくして余剰の電気エネルギを見い出し、バッテリ９４の充電を伴う動作としたり、逆にエンジン５０から出力される動力を駆動軸２２に要求される動力より小さくして電気エネルギが不足するものし、バッテリ９４から放電を伴う動作とすることもできる。
【００３５】
次に、実施例の動力出力装置２０におけるトルク制御について図４に例示するトルク制御ルーチンに基づき具体的に説明する。トルク制御ルーチンは、動力出力装置が起動されてから所定時間毎（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、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、まず、駆動軸２２の回転数Ｎｄを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。駆動軸２２の回転数Ｎｄは、レゾルバ４８により検出される駆動軸２２の回転角度θｄから求めることができる。
【００３６】
続いて、アクセルペダルポジションセンサ６４ａにより検出されるアクセルペダル６４の踏込量であるアクセルペダルポジションＡＰを読み込む処理を行なう（ステップＳ１０２）。アクセルペダル６４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り、したがって、アクセルペダルポジションＡＰの値は運転者の欲している出力トルク（すなわち、駆動軸２２に出力すべきトルク）に対応するものである。次に、読み込んだアクセルペダルポジションＡＰと駆動軸２２の回転数Ｎｄとに基づいてＴｄ＊を導出する処理を行なう（ステップＳ１０４）。実施例では、各アクセルペダルポジションＡＰと回転数Ｎｄとの組み合わせに対して対応するトルク指令値Ｔｄ＊を定め、これを予めマップとしてＲＯＭ９０ｂに記憶しておき、駆動軸２２の回転数ＮｄとアクセルペダルポジションＡＰが読み込まれると、ＲＯＭ９０ｂに記憶したマップを参照して対応するトルク指令値Ｔｄ＊を導出するものとした。なお、このマップの一例を図５に示す。
【００３７】
こうしてトルク指令値Ｔｄ＊を導出すると、導出したトルク指令値Ｔｄ＊と読み込まれた駆動軸２２の回転数Ｎｄとから、駆動軸２２に出力すべきエネルギＰｄを計算（Ｐｄ＝Ｎｄ×Ｔｄ＊）により求めると共に（ステップＳ１０６）、求めたエネルギＰｄを伝達効率ηｔで割ってエンジン５０から出力すべきエネルギＰｅを算出する（ステップＳ１０８）。そして、このエネルギＰｅに基づいてエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する処理を行なう（ステップＳ１１０）。ここで、エンジン５０から出力されるエネルギＰｅはエンジン５０の回転数ＮｅとトルクＴｅとの積に等しいから、エネルギＰｅと目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊との関係はＰｅ＝Ｎｅ＊×Ｔｅ＊となる。しかし、かかる関係を満足する目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との組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５０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５０の運転状態が滑らかに変化する運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との組み合わせとして求め、これを予めＲＯＭ９０ｂにマップとして記憶しておき、エネルギＰｅに対応する目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊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。
【００３８】
図６は、エンジン５０の運転ポイントとエンジン５０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５０の運転可能な領域の境界を示す。エンジン５０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５０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５０の回転数Ｎｅを横軸として表わすと図７のグラフのようになる。
【００３９】
図示するように、出力するエネルギが同じでも、どの運転ポイントで運転するかによってエンジン５０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５０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６中の曲線（動作曲線）Ａは、これらのことに基づき各エネルギＰｅに対してエンジン５０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。実施例では、この動作曲線Ａ上の各運転ポイント（回転数Ｎｅ，トルクＴｅ）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５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定した。
【００４０】
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５０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５０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６中、回転数ＮｅｍｉｎとトルクＴｅｍｉｎとにより表わされる運転ポイントＡｍｉｎは、エンジン５０から出力可能な最小エネルギの運転ポイントである。
【００４１】
こうしてエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、次にエンジン５０の回転数Ｎｅを読み込む処理を実行する（ステップＳ１１２）。エンジン５０の回転数Ｎｅは、クランクシャフト５６に取り付けられたレゾルバ３９により検出されるクランクシャフト５６の回転角度θｅから求めることもできるし、ディストリビュータ６０に設けられた回転数センサ７６により検出される値をＥＦＩＥＣＵ７０からの通信により得るものとしてもよい。続いて、エンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊と読み込んだ回転数Ｎｅとの偏差△Ｎｅを算出し（ステップＳ１１６）、算出した偏差△Ｎｅが閾値ＮＲ１と閾値ＮＲ２とによって表わされる移行可能範囲内となっているか否かを判定する（ステップＳ１１６）。ここで、閾値ＮＲ１と閾値ＮＲ２とによって表わされる移行可能範囲は、エンジン５０の運転ポイントを現在のポイントからスムーズに移行することができる範囲として設定されるものであり、エンジン５０の性能やこのルーチンの起動間隔などによって定められるものである。したがって、閾値ＮＲ１は負の値として設定され、閾値ＮＲ２は正の値として設定される。実施例では、エンジン５０の運転ポイントを回転数Ｎｅによって代表させているが、これは、前述したように、エンジン５０の運転ポイントは図６に例示する動作曲線Ａ上を移行させるものとしているから、回転数ＮｅとトルクＴｅの一方によって代表させることができるからである。
【００４２】
偏差△Ｎｅが移行可能範囲外となっているときには、偏差△Ｎｅが範囲内となるようエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを再設定する（ステップＳ１１８〜Ｓ１２４）。即ち、偏差△Ｎｅが閾値ＮＲ１より小さいときには、現在のエンジン５０の回転数Ｎｅに負の値の閾値ＮＲ１を加えた値をエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊として再設定すると共に（ステップＳ１１８）、再設定された目標回転数Ｎｅ＊と図６の動作曲線Ａとから目標回転数Ｎｅ＊に対応するトルクＴｅを導出し、これを目標トルクＴｅ＊として再設定し（ステップＳ１２０）、逆に、偏差△Ｎｅが閾値ＮＲ２より大きいときには、エンジン５０の回転数Ｎｅに正の値の閾値ＮＲ２を加えた値を目標回転数Ｎｅ＊として再設定すると共に（ステップＳ１２２）、再設定された目標回転数Ｎｅ＊と図６の動作曲線Ａとを用いて目標トルクＴｅ＊を再設定するのである（ステップＳ１２４）。
【００４３】
こうしてエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊が設定されると、これらの設定した値を用いてクラッチモータ３０，アシストモータ４０およびエンジン５０の各制御を行なう（ステップＳ１２６ないしＳ１２９）。実施例では、図示の都合上、クラッチモータ３０，アシストモータ４０およびエンジン５０の各制御を本ルーチンの別々のステップとして記載したが、実際には、これらの制御は本ルーチンとは別個独立にかつ総合的に行なわれる。例えば、制御ＣＰＵ９０が割り込み処理を利用して、クラッチモータ３０とアシストモータ４０の制御を本ルーチンとは異なるタイミングで平行して実行すると共に、通信によりＥＦＩＥＣＵ７０に指示を送信して、ＥＦＩＥＣＵ７０によりエンジン５０の制御も平行して行なわせるのである。
【００４４】
クラッチモータ３０の制御（図４のステップＳ１２６）は、図８に例示するクラッチモータ制御ルーチンによってなされる。このルーチンが実行されると、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、まず、エンジン５０の回転数Ｎｅを読み込む処理を実行する（ステップＳ１３０）。エンジン５０の回転数Ｎｅは、クランクシャフト５６に取り付けられたレゾルバ３９により検出されるクランクシャフト５６の回転角度θｅから求めることもできるし、ディストリビュータ６０に設けられた回転数センサ７６により検出される値をＥＦＩＥＣＵ７０からの通信により得るものとしてもよい。続いて、読み込んだエンジン５０の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊とに基づいて次式（１）により算出される値をクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊に設定する（ステップＳ１３２）。ここで、式（１）中の右辺第１項は前回このルーチンが起動されたときにこのステップで設定されたクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊であり、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ための積分項である。また、Ｋ１とＫ２は比例定数である。このようにクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊をエンジン５０の回転数Ｎｅに基づいて設定しクラッチモータ３０のトルクＴｃを制御することにより、エンジン５０を目標回転数Ｎｅ＊で運転することができるのである。このようにクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊をエンジン５０の回転数Ｎｅに基づいて設定しクラッチモータ３０のトルクＴｃを制御することにより、エンジン５０を目標回転数Ｎｅ＊で運転することができるのである。
【００４５】
【数１】

【００４６】
次に、駆動軸２２の回転角度θｄをレゾルバ４８から、エンジン５０のクランクシャフト５６の回転角度θｅをレゾルバ３９から入力する処理を行ない（ステップＳ１３４，Ｓ１３６）、クラッチモータ３０の電気角θｃを両軸の回転角度θｅ，θｄから求める処理を行なう（ステップＳ１３８）。実施例では、クラッチモータ３０として４極対の同期電動機を用いているから、θｃ＝４（θｅ−θｄ）を演算することになる。
【００４７】
３０の電気角θｃを算出すると、電流検出器９５，９６により検出されるクラッチモータ３０の三相コイル３６のＵ相とＶ相に流れている電流Ｉｕｃ，Ｉｖｃを読み込む処理を行なう（ステップＳ１４０）。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。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Ｓ１４２）。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（２）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軸及び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。
【００４８】
【数２】

【００４９】
次に、２軸の電流値に変換した後、クラッチモータ３０におけるトルク指令値Ｔｃ＊から求められる各軸の電流指令値Ｉｄｃ＊，Ｉｑｃ＊と実際各軸に流れた電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃと偏差を求め、各軸の電圧指令値Ｖｄｃ，Ｖｑｃを求める処理を行なう（ステップＳ１４４）。即ち、まず以下の式（３）の演算を行ない、次に次式（４）の演算を行なうのである。ここで、Ｋｐ１，２及びＫｉ１，２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Ｖｄｃ，Ｖｑｃは、電流指令値Ｉ＊との偏差△Ｉに比例する部分（式（４）右辺第１項）と偏差△Ｉのｉ回分の過去の累積分（右辺第２項）とから求められる。
【００５０】
【数３】

【００５１】
【数４】

【００５２】
その後、こうして求めた電圧指令値をステップＳ１４２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Ｓ１４６）、実際に三相コイル３６に印加する電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃを求める処理を行なう。各電圧は、次式（５）により求める。
【００５３】
【数５】

【００５４】
実際の電圧制御は、第１の駆動回路９１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（５）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Ｓ１４８）。
【００５５】
なお、クラッチモータ３０の制御は、トルク指令値Ｔｃ＊の符号を駆動軸２２にクランクシャフト５６の回転方向に正のトルクが作用するときを正とすると、正の値のトルク指令値Ｔｃ＊が設定されても、エンジン５０の回転数Ｎｅが駆動軸２２の回転数Ｎｄより大きいとき（正の値の回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ）が生じるとき）には、回転数差Ｎｃに応じた回生電流を発生させる回生制御がなされ、回転数Ｎｅが回転数Ｎｄより小さいとき（負の値の回転数差Ｎｃ（Ｎｅ−Ｎｄ）が生じるとき）には、クランクシャフト５６に対して相対的に回転数差Ｎｃの絶対値で示される回転数で駆動軸２２の回転方向に回転する力行制御がなされる。クラッチモータ３０の回生制御と力行制御は、トルク指令値Ｔｃ＊が正の値であれば、共にアウタロータ３２に取り付けられた永久磁石３５と、インナロータ３４の三相コイル３６に流れる電流により生じる回転磁界とにより正の値のトルクが駆動軸２２に作用するよう第１の駆動回路９１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。即ち、トルク指令値Ｔｃ＊の符号が同じであれば、クラッチモータ３０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８のクラッチモータ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Ｔｃ＊が負の値のとき、即ち駆動軸２２を制動しているときや車両を後進させているときは、ステップＳ１２８のクラッチモータ３０の電気角θｃの変化の方向が逆になるから、この際の制御も図８のクラッチモータ制御ルーチンにより行なうことができる。
【００５６】
次に、アシストモータ４０の制御（図４のステップＳ１２８）について図９に例示するアシストモータ制御ルーチンに基づき説明する。アシストモータ制御ルーチンが実行されると、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、まず、駆動軸２２に出力すべきトルクの指令値Ｔｄ＊からクラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊を減じてアシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊を設定する（ステップＳ１５２）。このようにアシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊を設定することにより、駆動軸２２にトルク指令値Ｔｄ＊に相当するトルクを出力することができるのである。
【００５７】
次に、駆動軸２２の回転角度θｄをレゾルバ４８を用いて検出し（ステップＳ１５６）、検出した駆動軸２２の回転角度θｄからアシストモータ４０の電気角θａを求める処理を行なう（ステップＳ１５８）。実施例では、アシストモータ４０にも４極対の同期電動機を用いているから、θａ＝４θｄを演算することになる。そして、アシストモータ４０の各相電流を電流検出器９７，９８を用いて検出する処理（ステップＳ１６０）を行なう。その後、クラッチモータ３０と同様の座標変換（ステップＳ１６２）および電圧指令値Ｖｄａ，Ｖｑａの演算を行ない（ステップＳ１６４）、更に電圧指令値の逆座標変換（ステップＳ１６６）を行なって、アシストモータ４０の第２の駆動回路９２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Ｓ１６８）。これらのステップＳ１６０ないしステップＳ１６８の処理は、クラッチモータ３０の制御として説明した図８のステップＳ１４０ないしＳ１４８の処理と同一である。
【００５８】
ここで、アシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊は、アシストモータ４０が力行駆動されるか回生駆動されるかにより正の値となったり負の値となったりする。しかし、アシストモータ４０の力行制御と回生制御は、クラッチモータ３０の制御と同様に、共に図９のアシストモータ制御ルーチンで行なうことができる。また、駆動軸２２がクランクシャフト５６の回転方向と逆向きに回転しているときも同様である。なお、アシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊の符号は、駆動軸２２にクランクシャフト５６の回転方向に正のトルクが作用するときを正とした。
【００５９】
次に、エンジン５０の制御（図４のステップＳ１２９）について説明する。エンジン５０は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とにより表わされる運転ポイントで定常運転状態となるようその回転数ＮｅとトルクＴｅとが制御される。具体的には、エンジン５０が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とで表わされる運転ポイントで運転されるよう、制御ＣＰＵ９０から通信により目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したＥＦＩＥＣＵ７０によってスロットルバルブ６６の開度制御，燃料噴射弁５１からの燃料噴射制御および点火プラグ６２による点火制御が行なわれると共に、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０によりエンジン５０の負荷トルクとしてのクラッチモータ３０のトルクＴｃを制御が行なわれるのである。エンジン５０は、その負荷トルクにより出力トルクＴｅと回転数Ｎｅとが変化するから、ＥＦＩＥＣＵ７０による制御だけでは目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで運転することはできず、負荷トルクを与えるクラッチモータ３０のトルクＴｃの制御も必要となるからである。なお、クラッチモータ３０のトルクＴｃの制御は、前述したクラッチモータ３０の制御で説明した。
【００６０】
以上説明した第１実施例の動力出力装置２０によれば、アクセルペダル６４が大きく踏み込まれたり、踏み込まれていたアクセルペダル６４を急に戻したりして、駆動軸２２に出力すべきトルクを急変させても、エンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジン５０がスムーズに移行できる移行可能範囲内に設定し、これに基づいてエンジン５０の運転制御を行なうから、エンジン５０をスムーズに目的とする運転ポイントに移行させることができる。この結果、エンジン５０を失速させたり、逆にエンジン５０を過剰にモータリングするといった不都合を回避することができる。しかも、目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を変更しても、トルク指令値Ｔｄ＊に相当するトルクが駆動軸２２に出力されるようアシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊を設定するから、駆動軸２２にはトルク指令値Ｔｄ＊に相当するトルクを出力することができる。
【００６１】
もとより、エンジン５０から出力する動力をクラッチモータ３０とアシストモータ４０とによりトルク変換して駆動軸２２に出力するから、動力出力装置２０をより効率のよいものにすることができる。
【００６２】
第１実施例の動力出力装置２０では、エンジン５０の運転ポイントを回転数Ｎｅで代表させたが、トルクＴｅで代表させるものとしてもよい。この場合、図４のトルク制御ルーチンにおけるステップＳ１１２ないしＳ１２４の処理に代えて図１０に例示するトルク制御ルーチンにおけるステップＳ１７０ないしＳ１８６の処理を実行すればよい。以下、エンジン５０の運転ポイントをトルクＴｅで代表させる場合の処理について簡単に説明する。
【００６３】
図１０のトルク制御ルーチンが実行されると、制御装置８０の９０は、まず、図４のトルク制御ルーチンと同様の処理によってエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１００ないしＳ１１０）。続いて、エンジン５０に吸入される吸入空気量Ｇａを読み込む処理を実行する（ステップＳ１７０）。吸入空気量Ｇａは、吸気管に設けられた吸気管負圧センサ７２により検出される吸気管負圧から求めることができる。続いて、エンジン５０の回転数Ｎｅを読み込み（ステップＳ１７２）、読み込んだ吸入空気量Ｇａと回転数Ｎｅとに基づいてエンジン５０からクランクシャフト５６に出力していると推定されるトルク（推定トルク）Ｔｅｅを導出する（ステップＳ１７４）。エンジン５０の燃料噴射弁５１から噴射される燃料は、吸入空気量Ｇａに対してストイキとなるよう制御されるから、エンジン５０から出力しているエネルギＰｅと吸入空気量Ｇａとはリニアな関係を持つ。また、エンジン５０から出力しているトルクＴｅは、エンジン５０から出力しているエネルギＰｅをその回転数Ｎｅで割ったものである。したがって、吸入空気量Ｇａに関係付けられたエネルギＰｅを回転数Ｎｅで割ることによりエンジン５０から出力しているトルクＴｅを推定することができる。実施例では、各吸入空気量Ｇａに対するエンジン５０から出力しているエネルギＰｅを実験により求め、これをマップとして予めＲＯＭ９０ｂに記憶しておき、吸入空気量Ｇａが与えられると、与えられた吸入空気量Ｇａに対応するエネルギＰｅを導出し、これを回転数Ｎｅで割って推定トルクＴｅｅとして導出するものとした。なお、エンジン５０の制御によっては、例えば、空燃比を理論空燃比より燃料の比率が小さいリーン側で制御する場合や或いは理論空燃比より燃料の比率が大きいリッチ側で制御する場合などでは、吸入空気量Ｇａに対して必ずしもリニアな関係になっていない場合もある。
【００６４】
次に、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と推定トルクＴｅｅの偏差△Ｔｅを算出し（ステップＳ１７６）、算出した偏差△Ｔｅが閾値ＴＲ１と閾値ＴＲ２とによって表わされる移行可能範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１７８）。ここで、閾値ＴＲ１と閾値ＴＲ２とによって表わされる移行可能範囲は、エンジン５０の運転ポイントを現在のポイントからスムーズに移行することができる範囲として設定されるものであり、前述した回転数Ｎｅを代表させて目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を再設定する場合の閾値ＮＲ１と閾値ＮＲ２とによって表わされる移行可能範囲に対応する範囲である。したがって、閾値ＴＲ１は負の値として設定され、閾値ＴＲ２は正の値として設定される。
【００６５】
偏差△Ｔｅが移行可能範囲外となっているときには、偏差△Ｔｅが範囲内となるようエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを再設定する（ステップＳ１８０ないしＳ１８６）。即ち、偏差△Ｔｅが閾値ＴＲ１より小さいときには、推定トルクＴｅｅに負の値の閾値ＴＲ１を加えた値をエンジン５０の目標トルクＴｅ＊として再設定すると共に（ステップＳ１８０）、再設定された目標トルクＴｅ＊と図６の動作曲線Ａとから目標トルクＴｅ＊に対応する回転数Ｎｅを導出し、これを目標回転数Ｎｅ＊として再設定し（ステップＳ１８２）、逆に、偏差△Ｔｅが閾値ＴＲ２より大きいときには、推定トルクＴｅｅに正の値の閾値ＴＲ２を加えた値を目標トルクＴｅ＊として再設定すると共に（ステップＳ１８４）、再設定された目標トルクＴｅ＊と図６の動作曲線Ａとを用いて目標回転数Ｎｅ＊を再設定するのである（ステップＳ１８６）。
【００６６】
こうして設定されたエンジン５０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いてエンジン５０やクラッチモータ３０，アシストモータ４０を制御することにより、エンジン５０の運転ポイントを回転数Ｎｅで代表させて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを再設定する場合と同様な効果を奏することができる。
【００６７】
第１実施例の動力出力装置２０では、クラッチモータ３０とアシストモータ４０とをそれぞれ別個に駆動軸２２に取り付けたが、図１１に例示する変形例の動力出力装置２０Ａのように、クラッチモータとアシストモータとが一体となるよう構成してもよい。この変形例の動力出力装置２０Ａの構成について以下に簡単に説明する。図示するように、変形例の動力出力装置２０Ａのクラッチモータ３０Ａは、クランクシャフト５６に結合したインナロータ３４Ａと、駆動軸２２に結合したアウタロータ３２Ａとから構成され、インナロータ３４Ａには三相コイル３６Ａが取り付けられており、アウタロータ３２Ａには永久磁石３５Ａがその外周面側の磁極と内周面側の磁極とが異なるよう嵌め込まれている。なお、図示しないが、永久磁石３５Ａの外周面側の磁極と内周面側の磁極との間には、非磁性体により構成された部材が嵌挿されている。一方、アシストモータ４０Ａは、このクラッチモータ３０Ａのアウタロータ３２Ａと、三相コイル４４が取り付けられたステータ４３とから構成される。すなわち、クラッチモータ３０Ａのアウタロータ３２Ａがアシストモータ４０Ａのロータを兼ねる構成となっている。なお、クランクシャフト５６に結合したインナロータ３４Ａに三相コイル３６Ａが取り付けられているから、クラッチモータ３０Ａの三相コイル３６Ａに電力を供給するスリップリング３８は、クランクシャフト５６に取り付けられている。
【００６８】
この変形例の動力出力装置２０Ａでは、アウタロータ３２Ａに嵌め込まれた永久磁石３５Ａの内周面側の磁極に対してインナロータ３４Ａの三相コイル３６Ａに印加する電圧を制御することにより、クラッチモータ３０とアシストモータ４０とを駆動軸２２に別個に取り付けた前述の動力出力装置２０のクラッチモータ３０と同様に動作する。また、アウタロータ３２Ａに嵌め込まれた永久磁石３５Ａの外周面側の磁極に対してステータ４３の三相コイル４４に印加する電圧を制御することにより実施例の動力出力装置２０のアシストモータ４０と同様に動作する。したがって、変形例の動力出力装置２０Ａは、上述した実施例の動力出力装置２０が行なうすべての動作について同様に動作する。
【００６９】
こうした変形例の動力出力装置２０Ａによれば、アウタロータ３２Ａがクラッチモータ３０Ａのロータの一方とアシストモータ４０Ａのロータとを兼ねるから、動力出力装置の小型化および軽量化を図ることができる。
【００７０】
また、第１実施例の動力出力装置２０では、アシストモータ４０を駆動軸２２に取り付けたが、図１２の変形例の動力出力装置２０Ｂに示すように、アシストモータ４０をエンジン５０とクラッチモータ３０との間のクランクシャフト５６に取り付けてもよい。こうした変形例の動力出力装置２０は次のように動作する。いま、エンジン５０が、図３のトルクと回転数とにより表わされる出力エネルギ一定の曲線上の回転数Ｎｅが値Ｎ１でトルクＴｅが値Ｔ１の運転ポイントＰ１で運転されており、駆動軸２２が値Ｎ２の回転数Ｎｄの回転数で回転しているとする。クランクシャフト５６に取り付けられたアシストモータ４０からクランクシャフト５６にトルクＴａ（Ｔａ＝Ｔ２−Ｔ１）を出力すれば、図３の領域Ｇ２と領域Ｇ３の和で表わされるエネルギがクランクシャフト５６に与えられて、クランクシャフト５６のトルクは値Ｔ２（Ｔ１＋Ｔａ）となる。一方、クラッチモータ３０のトルクＴｃを値Ｔ２として制御すれば、駆動軸２２にこのトルクＴｃ（Ｔ１＋Ｔａ）が出力されると共に、エンジン５０の回転数Ｎｅと駆動軸２２の回転数Ｎｄとの回転数差Ｎｃに基づく電力（領域Ｇ１と領域Ｇ３との和で表わされるエネルギ）が回生される。したがって、アシストモータ４０のトルクＴａをクラッチモータ３０により回生される電力により丁度賄えるよう設定し、この回生電力を電源ラインＬ１，Ｌ２を介して第２の駆動回路９２に供給すれば、アシストモータ４０は、この回生電力により駆動することになる。
【００７１】
また、エンジン５０が、図３中の回転数Ｎｅが値Ｎ２でトルクＴｅが値Ｔ２の運転ポイントＰ２で運転されており、駆動軸２２が値Ｎ２の回転数Ｎｄで回転しているときを考える。このとき、アシストモータ４０のトルクＴａをＴ２−Ｔ１で求められる値として制御すれば、アシストモータ４０は回生制御され、図３中の領域Ｇ２で表わされるエネルギ（電力）をクランクシャフト５６から回生する。一方、クラッチモータ３０は、インナロータ３４がアウタロータ３２に対して回転数差Ｎｃ（Ｎ１−Ｎ２）の回転数で駆動軸２２の回転方向に相対的に回転するから、通常のモータとして機能し、回転数差Ｎｃに応じた領域Ｇ１で表わされるエネルギを駆動軸２２に回転エネルギとして与える。したがって、アシストモータ４０のトルクＴａを、アシストモータ４０により回生される電力でクラッチモータ３０により消費される電力を丁度賄えるよう設定すれば、クラッチモータ３０は、アシストモータ４０により回生される電力によって駆動することになる。
【００７２】
したがって、変形例の動力出力装置２０Ｂでも、第１実施例の動力出力装置２０と同様に、アシストモータ４０のトルクＴａおよびクラッチモータ３０のトルクＴｃを、次式（６）および式（７）が成り立つよう制御すれば、エンジン５０から出力されるエネルギを自由にトルク変換して駆動軸２２に付与することができる。また、変形例の動力出力装置２０Ｂでも、第１実施例の動力出力装置２０と同様に、こうしたエンジン５０から出力される動力のすべてをトルク変換して駆動軸２２に出力する動作の他に、エンジン５０から出力される動力（トルクＴｅと回転数Ｎｅとの積）を駆動軸２２に要求される動力（トルクＴｄと回転数Ｎｄとの積）より大きくして余剰の電気エネルギを見い出し、バッテリ９４の充電を伴う動作としたり、逆にエンジン５０から出力される動力を駆動軸２２に要求される動力より小さくして電気エネルギが不足するものし、バッテリ９４から放電を伴う動作とすることもできる。
【００７３】
Ｔｅ×Ｎｅ＝Ｔｃ×Ｎｄ …（６）
Ｔｅ＋Ｔａ＝Ｔｃ＝Ｔｄ …（７）
【００７４】
したがって、変形例の動力出力装置２０Ｂでも、第１実施例の動力出力装置２０と同様に図４のトルク制御ルーチンや図１０のトルク制御ルーチンを実行することができ、第１実施例の動力出力装置２０が奏する効果と同様に効果を奏することができる。なお、変形例の動力出力装置２０Ｂでは、アシストモータ４０がクランクシャフト５６に取り付けられていることから、クラッチモータ３０の制御は図８のクラッチモータ制御ルーチンのステップＳ１３０およびＳ１３２の処理に代えて図１３に例示するクラッチモータ制御ルーチンに例示するステップＳ１９０の処理を行ない、アシストモータ４０の制御は図９のアシストモータ制御ルーチンのステップＳ１５２の処理に代えて図１４に例示するアシストモータ制御ルーチンのステップＳ１９２およびＳ１９４の処理を行なう必要がある。即ち、クラッチモータ３０の制御では、クラッチモータ３０から駆動軸２２にトルク指令値Ｔｄ＊に相当するトルクを出力する必要から、クラッチモータ３０のトルク指令値Ｔｃ＊にトルク指令値Ｔｄ＊をそのまま設定する必要があり（ステップＳ１９０）、アシストモータ４０の制御では、エンジン５０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊とするために、エンジン５０の回転数Ｎｅを読み込み（ステップＳ１９２）、読み込んだ回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊とを用いて次式（８）により算出される値をアシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊に設定する必要があるからである（ステップＳ１９４）。なお、式（８）中の右辺第１項は前回このルーチンが起動されたときにこのステップで設定されたアシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊であり、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ための積分項である。また、Ｋ３とＫ４は比例定数である。
【００７５】
【数６】

【００７６】
こうした変形例の動力出力装置２０Ｂでは、アシストモータ４０をエンジン５０とクラッチモータ３０との間のクランクシャフト５６に取り付けたが、図１５に例示する変形例の動力出力装置２０Ｃのように、アシストモータ４０とクラッチモータ３０とでエンジン５０を挟持する配置としてもよい。
【００７７】
また、変形例の動力出力装置２０Ｂを、図１６に例示する変形例の動力出力装置２０Ｄのように、クラッチモータとアシストモータとを一体となるよう構成してもよい。こうした変形例の動力出力装置２０Ｄでは、図示するように、クラッチモータ３０Ｄのアウタロータ３２Ｄがアシストモータ４０Ｄのロータを兼ねる構成となっており、アウタロータ３２Ｄに嵌め込まれた永久磁石３５Ｄの内周面側の磁極に対してインナロータ３４Ｄの三相コイル３６に印加する電圧を制御することにより、変形例の動力出力装置２０Ｂのクラッチモータ３０と同様の動作が可能となる。また、アウタロータ３２Ｄに嵌め込まれた永久磁石３５Ｄの外周面側の磁極に対してステータ４３の三相コイル４４に印加する電圧を制御することにより、変形例の動力出力装置２０Ｂのアシストモータ４０と同様の動作が可能となる。したがって、変形例の動力出力装置２０Ｄは、変形例の動力出力装置２０Ｂのすべての動作について全く同様に動作することができる。この変形例の動力出力装置２０Ｄによれば、変形例の動力出力装置２０Ｂが奏する効果、即ち第１実施例の動力出力装置２０が奏する効果の他に動力出力装置の小型化および軽量化を図ることができるという効果も奏する。
【００７８】
こうした第１実施例の動力出力装置２０や変形例の動力出力装置２０Ｂは、アシストモータ４０が駆動軸２２かクランクシャフト５６のいずれかに取り付けられていたが、図１７の変形例の動力出力装置２０Ｅに示すように、アシストモータ４０Ｅを、クラッチＣＬ１，ＣＬ２により駆動軸２２に取り付けた構成としたり、クランクシャフト５６に取り付ける構成としたりするものとしてもよい。変形例の動力出力装置２０Ｅは、図示するように、クランクシャフト５６に取り付けられたインナロータ３２Ｅと駆動軸２２に取り付けられたアウタロータ３４Ｅにより構成されるクラッチモータ３０Ｅと、クランクシャフト５６と同軸上で中空の回転軸４１に取り付けられたアシストモータ４０Ｅと、クランクシャフト５６と回転軸４１との接続および接続の解除を行なうクラッチＣＬ１と、クラッチモータ３０Ｅのアウタロータ３４Ｅを介して駆動軸２２と回転軸４１との接続および接続の解除を行なうクラッチＣＬ２とを備える。クラッチＣＬ１，ＣＬ２は、図示しない油圧回路等の駆動手段により駆動され、この駆動手段は、信号ラインを介して制御装置８０の制御ＣＰＵ９０によって駆動制御を受けるようになっている。なお、回転軸４１には、アシストモータ４０Ｅの制御に必要な回転軸４１の回転角度を検出するレゾルバ４１ａが設けられている。
【００７９】
変形例の動力出力装置２０Ｅは、クラッチＣＬ１をオフ（接続の解除状態）とすると共にクラッチＣＬ２をオン（接続状態）とすることにより、アシストモータ４０Ｅが駆動軸２２に取り付けられた構成となり、第１実施例の動力出力装置２０と同一の構成となる。また、変形例の動力出力装置２０Ｅは、クラッチＣＬ１をオンとすると共にクラッチＣＬ２をオフとすることにより、アシストモータ４０Ｅがクランクシャフト５６に取り付けられた構成となり、変形例の動力出力装置２０Ｂと同一の構成になる。したがって、変形例の動力出力装置２０Ｅは、クラッチＣＬ１をオフとすると共にクラッチＣＬ２をオンとすることにより、第１実施例の動力出力装置２０により実行される図４のトルク制御ルーチンや図１０のトルク制御ルーチン，図８のクラッチモータ制御ルーチン，図９のアシストモータ制御ルーチンによる制御を行なうことができ、クラッチＣＬ１をオンとすると共にクラッチＣＬ２をオフとすることにより、変形例の動力出力装置２０Ｂにより実行される図４のトルク制御ルーチンや図１０のトルク制御ルーチン，図１３のクラッチモータ制御ルーチン，図１４のアシストモータ制御ルーチンによる制御を行なうことができる。この結果、変形例の動力出力装置２０Ｅは、第１実施例の動力出力装置２０が奏する効果や変形例の動力出力装置２０Ｂが奏する効果を同様に奏することができる。
【００８０】
第１実施例の動力出力装置２０やその変形例では、ＦＲ型あるいはＦＦ型の車両に動力出力装置を搭載したが、図１８に例示する変形例の動力出力装置２０Ｆのように、４輪駆動車（４ＷＤ）に適用してもよい。この構成では、駆動軸２２に機械的に結合していたアシストモータ４０を駆動軸２２より分離して、車両の後輪部に独立して配置し、このアシストモータ４０によって後輪部の駆動輪２７，２９を駆動する。一方、駆動軸２２の先端はギヤ２３を介してディファレンシャルギヤ２４に結合されており、この駆動軸２２によって前輪部の駆動輪２６，２８を駆動する。このような構成の下においても、前述した第１実施例を実現することは可能である。
【００８１】
また、第１実施例の動力出力装置２０では、クラッチモータ３０に対する電力の伝達手段として回転リング３８ａとブラシ３８ｂとからなるスリップリング３８を用いたが、回転リング−水銀接触、磁気エネルギの半導体カップリング、回転トランス等を用いることもできる。
【００８２】
次に、本発明の第２の実施例としての動力出力装置１１０について説明する。図１９は第２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２０は第２実施例の動力出力装置１１０の部分拡大図、図２１は第２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。
【００８３】
第２実施例の動力出力装置１１０が組み込まれた車両は、図２１に示すように、クランクシャフト１５６にクラッチモータ３０とアシストモータ４０とが取り付けられている代わりにプラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１およびモータＭＧ２が取り付けられている点を除いて第１実施例の動力出力装置２０が組み込まれた車両（図２）と同様の構成をしている。したがって、第２実施例の動力出力装置１１０の構成のうち第１実施例の動力出力装置２０と同一の構成については、値１００を加えた符号を付し、その説明は省略する。なお、第２実施例の動力出力装置１１０の説明でも、明示しない限り第１実施例の動力出力装置２０の説明の際に用いた符号はそのまま同じ意味で用いる。
【００８４】
図１９に示すように、第２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。
【００８５】
図２０に示すように、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およびプラネタリキャリア１２４（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。
【００８６】
リングギヤ１２２には、動力の取り出し用の動力取出ギヤ１２８がモータＭＧ１側に結合されている。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。図２１に示すように、この動力伝達ギヤ１１１はディファレンシャルギヤ１１４にギヤ結合されている。したがって、動力出力装置１１０から出力された動力は、最終的に左右の駆動輪１１６，１１８に伝達される。
【００８７】
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（実施例では、Ｎ極が４個でＳ極が４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１１５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。
【００８８】
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（実施例では、Ｎ極が４個でＳ極が４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１１５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。
【００８９】
図１９に示すように、第２実施例の動力出力装置１１０が備える制御装置１８０は、第１実施例の動力出力装置２０が備える制御装置８０と同様に構成されている。すなわち、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から構成されており、制御ＣＰＵ１９０は、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、第１実施例の制御ＣＰＵ９０と同様に、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、残容量検出器１９９からのバッテリ１９４の残容量ＢＲＭなどが、入力ポートを介して入力されている。
【００９０】
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。この第１の駆動回路１９１および第２の駆動回路１９２内の各々６個のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６，トランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６は、それぞれ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、第１の駆動回路１９１ではモータＭＧ１の三相コイル１３４の各々が、第２の駆動回路１９２ではモータＭＧ２の三相コイル１４４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。したがって、制御ＣＰＵ１９０により対をなすトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６，トランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオン時間の割合を制御信号ＳＷ１，ＳＷ２により順次制御し、三相コイル１３４，１４４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１３４，１４４により、回転磁界が形成される。
【００９１】
次に、第２実施例の動力出力装置１１０の動作について説明する。第２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とトルクＴｅとで表わされる運転ポイント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とトルクＴｒとで表わされる運転ポイントＰ２でリングギヤ軸１２６を運転する場合、即ち、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は、図２２に示されている。
【００９２】
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）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２３および図２４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。第２実施例では説明の容易のため共線図を用いて説明する。
【００９３】
図２３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（９）で表わされる。
【００９４】
【数７】

【００９５】
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（１０））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。
【００９６】
【数８】

【００９７】
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、向きが同じで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（１１）および式（１２）によって表わされる。
【００９８】
【数９】

【００９９】
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に出力するトルクと同じ大きさで向きが反対のトルクＴｒ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。
【０１００】
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２２に照らせば、運転ポイントＰ１で運転されているエンジン１５０から出力されるトルクＴｅと回転数Ｎｅとで表わされる動力を、トルク変換して、エネルギが同一でトルクＴｒと回転数Ｎｒとで表わされる動力としてリングギヤ軸１２６に出力するのである。前述したように、リングギヤ軸１２６に出力された動力は、動力取出ギヤ１２８および動力伝達ギヤ１１１により駆動軸１１２に伝達され、ディファレンシャルギヤ１１４を介して駆動輪１１６，１１８に伝達される。したがって、リングギヤ軸１２６に出力される動力と駆動輪１１６，１１８に伝達される動力とにはリニアな関係が成立するから、駆動輪１１６，１１８に伝達される動力を、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。
【０１０１】
図２３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２４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。
【０１０２】
以上の説明から解るように、第２実施例の動力出力装置１１０では、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに拘わらず、エンジン１５０から出力される動力のすべてをトルク変換してリングギヤ軸１２６に出力することができる。このことは、第１実施例の動力出力装置２０と同様に、プラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１およびモータＭＧ２とによるトルク変換の効率を１００％とすれば、エンジン１５０の運転ポイントは、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒと同一のエネルギを出力する運転ポイントであれば如何なるポイントであってもよいこととなり、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒと同一のエネルギを出力することを条件にリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに拘わらず自由に定めることができることを意味する。したがって、第２実施例の動力出力装置１１０は、第１実施例の動力出力装置２０と同様に、エンジン１５０から出力される動力のすべてをトルク変換してリングギヤ軸１２６に出力する動作の他に、エンジン１５０から出力される動力（トルクＴｅと回転数Ｎｅとの積）をリングギヤ軸１２６に要求される動力（トルクＴｒと回転数Ｎｒとの積）より大きくして余剰の電気エネルギを見い出し、バッテリ１９４の充電を伴う動作としたり、逆にエンジン１５０から出力される動力をリングギヤ軸１２６に要求される動力より小さくして電気エネルギが不足するものし、バッテリ１９４から放電を伴う動作とすることもできる。
【０１０３】
こうした第２実施例の動力出力装置１１０は、上述したように、プラネタリギヤ１２０の動作を考慮する必要があるが、エンジン１５０の運転ポイントとリングギヤ軸１２６の運転ポイントとを独立に設定できるから、第１実施例の動力出力装置２０と同様な処理、即ち図４のトルク制御ルーチンや図１０のトルク制御ルーチンと同様な処理を行なうことができる。図４のトルク制御ルーチンに対応する第２実施例の動力出力装置１１０において実行されるトルク制御ルーチンの一例を図２５に示す。図示するように、図２５のトルク制御ルーチンは、図４のトルク制御ルーチンと比較すると、駆動軸２２の回転数Ｎｄや駆動軸２２に出力すべきトルクの指令値Ｔｄ＊，駆動軸２２に出力すべきエネルギＰｄなどをリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒやリングギヤ軸１２６に出力すべきトルクの指令値Ｔｒ＊，リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒなどに変更し（ステップＳ２００〜Ｓ２１０）、設定されたエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を回転数Ｎｅに代えて上述した式（１０）を用いてサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊を設定する処理（ステップＳ２２５）を追加し、更に、クラッチモータ３０およびアシストモータ４０の制御をモータＭＧ１およびモータＭＧ２の制御（ステップＳ２２６およびＳ２２８）に変更したものである。第２実施例の動力出力装置１１０のリングギヤ軸１２６は、動力取出ギヤ１２８，チェーンベルト１２９，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に接続されているから、第１実施例の動力出力装置２０の駆動軸２２に相当する。したがって、サンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊の設定とモータＭＧ１およびモータＭＧ２の制御を除けば、図２５のトルク制御ルーチンは、図４のトルク制御ルーチンと同一の処理ということができる。以下、モータＭＧ１およびモータＭＧ２の制御について説明する。なお、ステップＳ２００のリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの読み込みは、リングギヤ軸１２６に設けられたレゾルバ１４９により検出されるリングギヤ軸１２６の回転角度θｒから求めることができる。
【０１０４】
モータＭＧ１の制御（図２５のステップＳ２２６）は、図２６に例示するモータＭＧ１の制御ルーチンにより行なわれる。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を読み込む処理を実行する（ステップＳ２３０）。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。続いて、読み込んだ回転数Ｎｓとサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊とを用いて次式（１３）により算出される値をモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に設定する（ステップＳ２３２）。ここで、式（１３）中の右辺第１項は前回このルーチンが起動されたときにこのステップで設定されたモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊であり、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ための積分項である。このようにモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊をサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓに基づいて設定しモータＭＧ１のトルクＴｍ１を制御することにより、サンギヤ軸１２５を目標回転数Ｎｓ＊で回転させることができる。この結果、上述の式（１０）の関係から、エンジン１５０を目標回転数Ｎｅ＊で運転することができるのである。
【０１０５】
【数１０】

【０１０６】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定すると、図９のアシストモータ制御ルーチンのステップＳ１５６ないしＳ１６８の処理と同様であるステップＳ２３６ないしＳ２４８の処理を実行する。これらの処理についての詳細な説明は既にしているから、ここでは省略する。
【０１０７】
モータＭＧ２の制御（図２５のステップＳ２６８）は、図２７に例示するモータＭＧ２の制御ルーチンによって行なわれる。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、次式（１４）によって算出される値をモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ２５０）。ここで、式（１４）は、図２３や図２４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。そして、図９のアシストモータ制御ルーチンのステップＳ１５６ないしＳ１６８の処理と同様であるステップＳ２５６ないしＳ２６８の処理を実行する。
【０１０８】
【数１１】

【０１０９】
以上説明した第２実施例の動力出力装置１１０によれば、アクセルペダル１６４が大きく踏み込まれたり、踏み込まれていたアクセルペダル１６４を急に戻したりして、リングギヤ軸１２６に出力すべきトルクを急変させても、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジン１５０がスムーズに移行できる移行可能範囲内に設定し、これに基づいてエンジン１５０の運転制御を行なうから、エンジン１５０をスムーズに目的とする運転ポイントに移行させることができる。この結果、エンジン１５０を失速させたり、逆にエンジン１５０を過剰にモータリングするといった不都合を回避することができる。しかも、目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を変更しても、トルク指令値Ｔｒ＊に相当するトルクがリングギヤ軸１２６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を設定するから、リングギヤ軸１２６にはトルク指令値Ｔｒ＊に相当するトルクを出力することができる。
【０１１０】
もとより、エンジン１５０から出力する動力をプラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１およびモータＭＧ２によりトルク変換してリングギヤ軸１２６、延いては駆動輪１１６，１１８に出力するから、動力出力装置１１０をより効率のよいものにすることができる。
【０１１１】
また、第２実施例の動力出力装置１１０においても、エンジン１５０の運転ポイントを回転数Ｎｅで代表させたが、図１０のトルク制御ルーチンに示すように、トルクＴｅで代表させるものとしてもよい。
【０１１２】
第２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２８の変形例の動力出力装置１１０Ａに示すように、リングギヤ軸１２６を延出してケース１１５から取り出すものとしてもよい。また、図２９の変形例の動力出力装置１１０Ｂに示すように、エンジン１５０側からプラネタリギヤ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。
【０１１３】
第２実施例の動力出力装置１１０では、モータＭＧ２をリングギヤ軸１２６に取り付けたが、図３０に例示する変形例の動力出力装置１１０Ｃのように、モータＭＧ２をクランクシャフト１５６に取り付けるものとしてもよい。この変形例の動力出力装置１１０Ｃでは、図３０に示すように、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２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。
【０１１４】
この変形例の動力出力装置１１０Ｃは次のように動作する。エンジン１５０を回転数ＮｅとトルクＴｅとで表わされる運転ポイント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とトルクＴｒとで表わされる運転ポイント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３１および図３２に例示する。
【０１１５】
図３１の共線図における動作共線の釣り合いを考えると、次式（１５）ないし式（１６）が導き出される。即ち、式（１５）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（１６）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（１７）および式（１８）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。
【０１１６】
【数１２】

【０１１７】
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（１９）および式（２０）のように表わされる。
【０１１８】
【数１３】

【０１１９】
したがって、モータＭＧ１により式（１９）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（２０）で求められるトルクＴｍ２をクランクシャフト１５６に作用させれば、エンジン１５０から出力されるトルクＴｅおよび回転数Ｎｅで表わされる動力をトルクＴｒおよび回転数Ｎｒで表わされる動力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。
【０１２０】
図３１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３２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。
【０１２１】
以上説明したように、変形例の動力出力装置１１０Ｃでも、第２実施例の動力出力装置１１０と同様に、図２５のトルク制御ルーチンや図１０のトルク制御ルーチンを実行することができ、第２実施例の動力出力装置１１０が奏する効果と同様に効果を奏することができる。なお、変形例の動力出力装置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ことから、モータＭＧ１の制御は図２６のモータＭＧ１の制御ルーチンのステップＳ２３０およびＳ２３２の処理に代えて図３３に例示するモータＭＧ１の制御ルーチンに例示するステップＳ２９０の処理を行ない、モータＭＧ２の制御は図２７のモータＭＧ２の制御ルーチンのステップＳ２５０の処理に代えて図３４に例示するモータＭＧ２の制御ルーチンのステップＳ２９２およびＳ２９４の処理を行なう必要がある。即ち、モータＭＧ１の制御では、図３１や図３２の共線図における動作共線の釣り合いから、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に動作共線の釣り合いから求められる値（次式（２１））を設定する必要があり（ステップＳ２９０）、モータＭＧ２の制御では、エンジン１５０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊とするために、エンジン１５０の回転数Ｎｅを読み込み（ステップＳ２９２）、読み込んだ回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊とを用いて次式（２２）により算出される値をモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊に設定する必要があるからである（ステップＳ２９４）。なお、式（２２）中の右辺第１項は前回このルーチンが起動されたときにこのステップで設定されたモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊であり、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ための積分項である。また、Ｋ７とＫ８は比例定数である。
【０１２２】
【数１４】

【０１２３】
以上説明したように、変形例の動力出力装置１１０Ｃは、モータＭＧ１とモータＭＧ２の役割が異なるものの、第２実施例の動力出力装置１１０と同様に動作することができるから、第２実施例の動力出力装置１１０が奏する効果と同様の効果を奏することができる。
【０１２４】
変形例の動力出力装置１１０Ｃでは、エンジン１５０とモータＭＧ１とによりモータＭＧ２を挟持する配置としたが、図３５の変形例の動力出力装置１１０Ｄに示すように、モータＭＧ１とモータＭＧ２とでエンジン１５０を挟持する配置としてもよい。また、変形例の動力出力装置１１０Ｃでは、リングギヤ軸１２６Ｃに出力された動力をリングギヤ１２２に結合された動力取出ギヤ１２８を介してモータＭＧ１とモータＭＧ２との間から取り出したが、図３６の変形例の動力出力装置１１０Ｅに示すように、リングギヤ軸１２６Ｅを延出してケース１１５から取り出すものとしてもよい。
【０１２５】
第２実施例の動力出力装置１１０やその変形例では、ＦＲ型あるいはＦＦ型の２輪駆動の車両に動力出力装置を搭載するものとしたが、図３７の変形例の動力出力装置１１０Ｆに示すように、４輪駆動の車両に適用するものとしてもよい。この構成では、リングギヤ軸１２６に結合していたモータＭＧ２をリングギヤ軸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、第２実施例を実行することは可能である。
【０１２６】
また、第２実施例の動力出力装置１１０やその変形例では、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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
例えば、上述した第１実施例の動力出力装置２０やその変形例のエンジン５０、あるいは第２実施例の動力出力装置１１０やその変形例のエンジン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。
【０１２９】
また、第１実施例の動力出力装置２０やその変形例のクラッチモータ３０やアシストモータ４０、あるいは第２実施例の動力出力装置１１０やその変形例のモータＭＧ１やモータＭＧ２にＰＭ形（永久磁石形；ＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔｔｙｐｅ）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；ＶａｒｉａｂｌｅＲｅｌｕｃｔａｎｃｅｔｙｐｅ）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。
【０１３０】
あるいは、第１実施例の動力出力装置２０やその変形例あるいは第２実施例の動力出力装置１１０やその変形例では、第１および第２の駆動回路９１，９２，１９１，１９２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；ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒｍｏｄｅＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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；ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）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。
【０１３１】
また、バッテリ９４，１９４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。
【０１３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例としての動力出力装置２０の概略構成を示す構成図である。
【図２】第１実施例の動力出力装置２０を組み込んだ車両の概略構成を示す構成図である。
【図３】第１実施例の動力出力装置２０の動作原理を説明するためのグラフである。
【図４】第１実施例の制御装置８０により実行されるトルク制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図５】アクセルペダルポジションＡＰと回転数Ｎｄとトルク指令値Ｔｄ＊との関係を例示するマップである。
【図６】エンジン５０の運転ポイントと効率の関係を例示するグラフである。
【図７】エネルギ一定の曲線に沿ったエンジン５０の運転ポイントの効率とエンジン５０の回転数Ｎｅとの関係を例示するグラフである。
【図８】第１実施例の制御装置８０により実行されるクラッチモータ制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図９】第１実施例の制御装置８０により実行されるアシストモータ制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図１０】変形例のトルク制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図１１】第１実施例の変形例の動力出力装置２０Ａの概略構成を示す構成図である。
【図１２】第１実施例の変形例の動力出力装置２０Ｂの概略構成を示す構成図である。
【図１３】変形例の動力出力装置２０Ｂにより実行されるクラッチモータ制御ルーチンの一部を例示するフローチャートである。
【図１４】変形例の動力出力装置２０Ｂにより実行されるアシストモータ制御ルーチンの一部を例示するフローチャートである。
【図１５】第１実施例の変形例の動力出力装置２０Ｃの概略構成を示す構成図である。
【図１６】第１実施例の変形例の動力出力装置２０Ｄの概略構成を示す構成図である。
【図１７】第１実施例の変形例の動力出力装置２０Ｅの概略構成を示す構成図である。
【図１８】第１実施例の変形例である動力出力装置２０Ｆの概略構成を示す構成図である。
【図１９】第２実施例としての動力出力装置１１０の概略構成を示す構成図である。
【図２０】第２実施例の動力出力装置１１０の部分拡大図である。
【図２１】第２実施例の動力出力装置１１０を組み込んだ車両の概略の構成を例示する構成図である。
【図２２】第２実施例の動力出力装置１１０の動作原理を説明するためのグラフである。
【図２３】第２実施例におけるプラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転数とトルクの関係を示す共線図である。
【図２４】第２実施例におけるプラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転数とトルクの関係を示す共線図である。
【図２５】第２実施例の制御装置１８０により実行されるトルク制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図２６】第２実施例の制御装置１８０により実行されるモータＭＧ１の制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図２７】第２実施例の制御装置１８０により実行されるモータＭＧ２の制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図２８】第２実施例の変形例である動力出力装置１１０Ａの概略構成を示す構成図である。
【図２９】第２実施例の変形例である動力出力装置１１０Ｂの概略構成を示す構成図である。
【図３０】第２実施例の変形例である動力出力装置１１０Ｃの概略構成を示す構成図である。
【図３１】変形例の動力出力装置１１０Ｃにおけるプラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転数とトルクの関係を示す共線図である。
【図３２】変形例の動力出力装置１１０Ｃにおけるプラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転数とトルクの関係を示す共線図である。
【図３３】変形例の動力出力装置１１０Ｃにより実行されるモータＭＧ１の制御ルーチンの一部を例示するフローチャートである。
【図３４】変形例の動力出力装置１１０Ｃにより実行されるモータＭＧ２の制御ルーチンの一部を例示するフローチャートである。
【図３５】第２実施例の変形例である動力出力装置１１０Ｄの概略構成を示す構成図である。
【図３６】第２実施例の変形例である動力出力装置１１０Ｄの概略構成を示す構成図である。
【図３７】第２実施例の変形例である動力出力装置１１０Ｄの概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
２０…動力出力装置
２０Ａ〜２０Ｆ…動力出力装置
２２…駆動軸
２３…ギヤ
２４…ディファレンシャルギヤ
２６，２８…駆動輪
２７，２９…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
３５…永久磁石
３６…三相コイル
３８…スリップリング
３８ａ…回転リング
３８ｂ…ブラシ
３９…レゾルバ
４０…アシストモータ
４１…回転軸
４１ａ…レゾルバ
４２…ロータ
４３…ステータ
４４…コイル
４４…三相コイル
４５…ケース
４６…永久磁石
４８…レゾルバ
４９…ベアリング
５０…エンジン
５１…燃料噴射弁
５２…燃焼室
５４…ピストン
５６…クランクシャフト
５８…イグナイタ
６０…ディストリビュータ
６２…点火プラグ
６４…アクセルペダル
６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ
６５…ブレーキペダル
６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ
６６…スロットルバルブ
６７…スロットルバルブポジションセンサ
６８…アクチュエータ
７０…ＥＦＩＥＣＵ
７２…吸気管負圧センサ
７４…水温センサ
７６…回転数センサ
７８…回転角度センサ
７９…スタータスイッチ
８０…制御装置
８２…シフトレバー
８４…シフトポジションセンサ
９０…制御ＣＰＵ
９０ａ…ＲＡＭ
９０ｂ…ＲＯＭ
９１…第１の駆動回路
９２…第２の駆動回路
９４…バッテリ
９５，９６…電流検出器
９７，９８…電流検出器
９９…残容量検出器
１１０…動力出力装置
１１０Ａ〜１１０Ｆ…動力出力装置
１１１…動力伝達ギヤ
１１２…駆動軸
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１５…ケース
１１６，１１８…駆動輪
１１７，１１９…駆動輪
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２８…動力取出ギヤ
１２９…チェーンベルト
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１３４…三相コイル
１３５…永久磁石
１３９…レゾルバ
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１４４…三相コイル
１４５…永久磁石
１４９…レゾルバ
１５０…エンジン
１５６…クランクシャフト
１５７…レゾルバ
１６４…アクセルペダル
１６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ
１６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ
１７０…ＥＦＩＥＣＵ
１８０…制御装置
１８４…シフトポジションセンサ
１９０…制御ＣＰＵ
１９０ａ…ＲＡＭ
１９０ｂ…ＲＯＭ
１９１…第１の駆動回路
１９２…第２の駆動回路
１９４…バッテリ
１９５，１９６…電流検出器
１９７，１９８…電流検出器
１９９…残容量検出器
ＣＬ１…クラッチ
ＣＬ２…クラッチ
Ｌ１，Ｌ２…電源ライン
ＭＧ１…モータ
ＭＧ２…モータ
Ｔｒ１〜Ｔｒ６…トランジスタ
Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６…トランジスタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power output device and a control method thereof, and more particularly to a power output device that outputs power to a drive shaft and a control method of such a power output device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a power output device of this type is a device mounted on a vehicle, and electromagnetically couples an output shaft of a prime mover and a drive shaft coupled to a rotor of an electric motor by an electromagnetic joint to output power of the prime mover. A device that outputs a signal to a drive shaft has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-133814). In this power output device, a vehicle starts running by an electric motor, and when the number of revolutions of the electric motor reaches a predetermined number of revolutions, an exciting current is applied to an electromagnetic coupling to crank the prime mover and supply fuel to the prime mover and spark ignition. To start the prime mover. After the prime mover is started, power from the prime mover is output to a drive shaft by electromagnetic coupling of an electromagnetic joint to drive the vehicle. The electric motor is driven when the power required for the drive shaft is insufficient with the power output to the drive shaft by the electromagnetic coupling, and makes up for this shortfall. When outputting power to the drive shaft, the electromagnetic coupling regenerates electric power according to slippage of the electromagnetic coupling. This regenerated electric power is stored in a battery as electric power used at the start of traveling, or used as power for an electric motor that compensates for a shortage of power of a drive shaft.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional power output device has a problem that when the rotational speed of the drive shaft increases, the efficiency of the entire device may decrease. In the above-described power output device, even when the rotation speed of the drive shaft becomes large, in order to output power to the drive shaft by the electromagnetic coupling, the rotation speed of the prime mover must be equal to or higher than the rotation speed of the drive shaft. Since the range of the efficient operating point of the prime mover is usually determined by the rotational speed and the load torque, when the drive shaft rotates at a rotational speed exceeding the range, the prime mover operates at a high efficiency. The operation must be performed outside the range of good operating points, which results in a reduction in the efficiency of the entire apparatus.
[0004]
As one of the solutions to such a problem, the applicant has previously filed Japanese Patent Application No. 7-266475, which has two rotors respectively connected to the output shaft and the drive shaft of the prime mover instead of the electromagnetic coupling. When the rotation speed of the drive shaft is increased by using a paired rotor motor capable of generating power, the paired rotor motor is controlled as a motor, and the rotor connected to the output shaft of the prime mover is coupled to the drive shaft. A motor that can operate the prime mover at a rotation speed smaller than the rotation speed of the drive shaft by relatively rotating the driven rotor is proposed. In such a power output device, an electric motor is further provided on the output shaft or the drive shaft of the prime mover, and the power output from the prime mover is converted into torque by the paired rotor electric motor and the electric motor, and is output to the drive shaft as desired power.
[0005]
However, in the conventional power output device and the proposed power output device, the control of the prime mover, the anti-rotor motor, and the motor are performed in a steady operation state, so that when the target power to be output to the drive shaft is changed, the change is performed. The response time of the prime mover to the set target power is slower than the response time of the rotor motor or the motor, so the prime mover is forced to rotate by the rotor rotor motor or a high load torque is applied to the prime mover by the rotor rotor motor. There is a possibility that the prime mover will stall and cause the prime mover to stop operating. Such improper operation control of the prime mover has a great influence on the power output from the power output device. Therefore, when the power output device is used for a power source such as a vehicle or a ship, there is still room for improvement in drivability.
[0006]
A power output device and a control method thereof according to the present invention solve such a problem, and when the target power to be output to the drive shaft is changed, smoothly shift the operation state of the prime mover to the target operation state. One of the purposes.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
The power output apparatus and the control method of the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above object.
[0008]
The power output device of the present invention,
A power output device that outputs power to a drive shaft,
A prime mover having an output shaft;
A first rotating shaft coupled to the output shaft and a second rotating shaft coupled to the drive shaft, wherein the power input to and output from the first rotating shaft and the second rotating shaft Energy adjustment means for adjusting the energy deviation from the input and output power by inputting and outputting the corresponding electric energy;
An electric motor that exchanges power with the output shaft or the drive shaft,
Target power setting means for setting a target power to be output to the drive shaft,
The operating state of the prime mover is Through a region where the operation efficiency of the prime mover is high, on a predetermined operation curve. The energy adjusting means and the energy adjusting means are operated such that the power output from the prime mover operated in the target operation state is converted into energy and the target power is output to the drive shaft, while operating to match the target operation state. Drive control means for controlling the electric motor;
When the set target power changes, target operating state change amount calculating means for obtaining a change amount of a target operating state of the prime mover corresponding to the change,
The amount of change in the determined target operating state is determined by the Along the operation curve of Satisfy transient operating conditions In advance A target operation state setting means for limiting a change amount of the target operation state when the deviation from the predetermined range is set to a target operation state in the drive control means;
The gist is to provide
[0009]
In addition, the control method of the power output device corresponding to the power output device is as follows.
A prime mover having an output shaft;
A first rotating shaft coupled to the output shaft and a second rotating shaft coupled to the drive shaft, wherein the power input to and output from the first rotating shaft and the second rotating shaft Energy adjusting means for adjusting the energy deviation from the input and output power by inputting and outputting the corresponding electric energy;
An electric motor that exchanges power with the output shaft or the drive shaft;
A method for controlling a power output device comprising:
(A) setting a target power to be output to the drive shaft;
(B) The operation state of the prime mover is Through a region where the operation efficiency of the prime mover is high, on a predetermined operation curve. The energy adjusting means and the energy adjusting means are operated such that the power output from the prime mover operated in the target operation state is converted into energy and the target power is output to the drive shaft, while operating to match the target operation state. Control the motor and
(C) when the set target power changes, determining a change amount of a target operation state of the prime mover corresponding to the change;
(D) the obtained amount of change in the target operating state is the Along the operation curve of Satisfy transient operating conditions In advance Limiting the amount of change in the target operation state when it is out of the predetermined range to set the target operation state in the drive control means;
The gist is.
[0010]
According to the power output apparatus and the control method thereof, the power output from the prime mover is converted into energy and the target power is output to the drive shaft in accordance with the driving of the prime mover in the target operation state. Controlling the energy adjusting means and the electric motor. In this state, when the target power of the drive shaft changes and the target operation state of the prime mover changes, the prime mover is operated so as to match the changed target operation state. If the value is out of the range determined to satisfy the transient operation condition based on the operation state, the amount of change in the target operation condition is limited. Therefore, the prime mover is operated in the target operation state determined from the variation limited to satisfy the transient operation condition based on the operation state. As a result, even if the target power greatly changes, the prime mover will always operate under the transient operating conditions based on the operational state of the prime mover, and the operating state of the prime mover will smoothly transition to the target operating state. Can be done. Moreover, since these transient operating conditions are based on the operating state of the prime mover, the amount of change in the target operating state is not uniformly limited, and for example, in a high power range, the range that satisfies the transient operating conditions is wide. For example, even when a large acceleration is requested, the output of the prime mover can be increased in a short period of time, and the power can be smoothly output to the drive shaft. As a result, the drivability of a vehicle or the like using the prime mover is improved.
[0011]
Here, the term “power” means energy expressed in the form of a product of a torque acting on a shaft and a rotation speed of the shaft. Therefore, even if the magnitude of the energy as the power is the same, if the torque and the rotation speed are different, the form of the power is different, and the power is different.
[0012]
Since the operating state of the prime mover is usually represented by the rotational speed of the output shaft and the torque output from the prime mover, in the power output device of the present invention, the target rotational speed of the prime mover is calculated as the amount of change in the target operating state. The change amount and the change amount of the target torque can be used. When control is performed using the amount of change in torque, a good response can be obtained to a driver's output request for a vehicle or the like using this device, regardless of the operating state of the prime mover. It is preferable to perform the above-described control using the change amount of the target torque in order to improve the drivability of the vehicle. Of course, the change amount of the target rotation speed may be used instead of the change amount of the target torque. Since the energy output from the prime mover can be expressed as torque × rotational speed, when the target power changes, the control of the operating state of the prime mover corresponding to the change may be performed with the target torque and the change amount thereof. Alternatively, it may be performed based on the target rotation speed and the change amount thereof. This is because even if the operation state of the prime mover is changed centering on the rotational speed, the energy extracted from the prime mover is changed in the same manner as when the control is performed using the torque. Further, there is no problem in controlling the prime mover by combining the two.
[0013]
When considering the amount of change in the target rotation speed and the target torque, the same range that satisfies the transient operation conditions of the prime mover can be used regardless of the operation state of the prime mover. This is because, if the change amount of the target rotation speed (or the target torque) is the same, the output change of the prime mover becomes large when the output of the prime mover is large. When considering the energy output from the prime mover as the target operating state of the prime mover, the range in which the amount of change is not limited is widened in an operation region where the output is large, and the range is narrowed in an operation region where the output is small. It is also possible to take. This range may be set according to various operating conditions of the prime mover.
[0014]
Further, in the power output device according to the present invention, the energy adjusting means may include a first rotor coupled to the first rotating shaft and a first rotor coupled to the second rotating shaft. It is also possible to provide a paired rotor motor having a second rotatable rotor and exchanging power between the two rotating shafts via an electromagnetic coupling between the two rotors.
[0015]
Alternatively, in the power output device according to the present invention, the energy adjustment unit has a third rotation shaft different from the first rotation shaft and the second rotation shaft, and any one of the three rotation shafts When the power to be input to or output from the two rotary shafts is determined, a three-axis power input / output means for inputting and outputting power to the remaining rotary shafts based on the determined power; A rotary shaft electric motor that exchanges power.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a power output device 20 as a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration showing a schematic configuration of a vehicle incorporating the power output device 20 of the first embodiment of FIG. FIG. For convenience of explanation, the configuration of the entire vehicle will be described first with reference to FIG.
[0017]
As shown in FIG. 2, this vehicle is provided with a gasoline engine driven by gasoline as an engine 50 as a power source. The engine 50 sucks into the combustion chamber 52 an air-fuel mixture of the air sucked from the intake system via the throttle valve 66 and the gasoline injected from the fuel injection valve 51, and the piston 54 is pushed down by the explosion of the air-fuel mixture. The movement is converted into a rotational movement of the crankshaft 56. Here, the throttle valve 66 is driven to open and close by an actuator 68. The spark plug 62 forms an electric spark by the high voltage guided from the igniter 58 via the distributor 60, and the air-fuel mixture is ignited by the electric spark to explode and burn.
[0018]
The operation of the engine 50 is controlled by an electronic control unit (hereinafter, referred to as EFIECU) 70. Various sensors indicating the operating state of the engine 50 are connected to the EFIECU 70. For example, a throttle valve position sensor 67 for detecting the opening (position) of the throttle valve 66, an intake pipe negative pressure sensor 72 for detecting the load on the engine 50, a water temperature sensor 74 for detecting the water temperature of the engine 50, and the distributor 60 are provided. A rotation speed sensor 76 and a rotation angle sensor 78 for detecting the rotation speed and rotation angle of the crankshaft 56 are provided. In addition, the EFIECU 70 is also connected to, for example, a starter switch 79 for detecting the state ST of the ignition key, but illustration of other sensors and switches is omitted.
[0019]
The drive shaft 22 is connected to the crankshaft 56 of the engine 50 via a clutch motor 30 and an assist motor 40 described later. The drive shaft 22 is connected to a differential gear 24, and the torque from the power output device 20 is finally transmitted to the left and

right drive wheels

26, 28. The clutch motor 30 and the assist motor 40 are controlled by the control device 80. Although the configuration of the control device 80 will be described in detail later, a control CPU is provided therein, and a shift position sensor 84 provided on the shift lever 82, an accelerator pedal position sensor 64a provided on the accelerator pedal 64, a brake A brake pedal position sensor 65a provided on the pedal 65 is also connected. Further, the control device 80 exchanges various information with the above-mentioned EFIECU 70 by communication. Control including the exchange of such information will be described later.
[0020]
As shown in FIG. 1, the power output device 20 of the embodiment mainly includes an engine 50 and a clutch motor 30 in which an outer rotor 32 is connected to a crankshaft 56 of the engine 50 and an inner rotor 34 is connected to the drive shaft 22. And an assist motor 40 having a rotor 42 coupled to the drive shaft 22, and a control device 80 for controlling the drive of the clutch motor 30 and the assist motor 40.
[0021]
As shown in FIG. 1, the clutch motor 30 includes a permanent magnet 35 on the inner peripheral surface of the outer rotor 32, and is configured as a synchronous motor that winds a three-phase coil 36 around a slot formed in the inner rotor 34. The power to the three-phase coil 36 is supplied via a slip ring 38. Portions of the inner rotor 34 where slots and teeth for the three-phase coil 36 are formed are formed by laminating thin non-oriented electromagnetic steel sheets. Although the crankshaft 56 is provided with a resolver 39 for detecting the rotation angle θe, the resolver 39 can also be used as a rotation angle sensor 78 provided in the distributor 60.
[0022]
On the other hand, the assist motor 40 is also configured as a synchronous motor, but a three-phase coil 44 that forms a rotating magnetic field is wound around a stator 43 fixed to a case 45. The stator 43 is also formed by laminating thin sheets of non-oriented electromagnetic steel sheets. A plurality of permanent magnets 46 are provided on the outer peripheral surface of the rotor 42. In the assist motor 40, the rotor 42 rotates by the interaction between the magnetic field generated by the permanent magnet 46 and the magnetic field formed by the three-phase coil 44. The shaft to which the rotor 42 is mechanically coupled is the drive shaft 22 that is the torque output shaft of the power output device 20, and the drive shaft 22 is provided with a resolver 48 that detects the rotation angle θd. The drive shaft 22 is supported by a bearing 49 provided on the case 45.
[0023]
In the clutch motor 30 and the assist motor 40, the inner rotor 34 of the clutch motor 30 is mechanically coupled to the rotor 42 of the assist motor 40, and further to the drive shaft 22. Therefore, in brief, the relationship between the engine 50 and the

motors

30 and 40 is such that the shaft torque output from the engine 50 to the crankshaft 56 is output to the drive shaft 22 via the outer rotor 32 and the inner rotor 34 of the clutch motor 30. That is, the torque from the assist motor 40 is added to or subtracted from this.
[0024]
Although the assist motor 40 is configured as a normal permanent magnet type three-phase synchronous motor, the clutch motor 30 is configured so that both the outer rotor 32 having the permanent magnet 35 and the inner rotor 34 having the three-phase coil 36 rotate together. Have been. Thus, the details of the configuration of the clutch motor 30 will be further described. As described above, the outer rotor 32 of the clutch motor 30 is connected to the crankshaft 56, the inner rotor 34 is connected to the drive shaft 22, and the outer rotor 32 is provided with the permanent magnet 35. In the embodiment, eight permanent magnets 35 (four N poles and four S poles) are provided, and are attached to the inner peripheral surface of the outer rotor 32. The magnetization direction is a direction toward the axial center of the clutch motor 30, and the direction of the magnetic pole is reversed every other direction. The three-phase coil 36 of the inner rotor 34 facing the permanent magnet 35 with a slight gap is wound around a total of twelve slots (not shown) provided in the inner rotor 34. To form a magnetic flux passing through the teeth separating the two. When a three-phase alternating current flows through each coil, this magnetic field rotates. Each of three-phase coils 36 is connected to receive power supply from slip ring 38. The slip ring 38 includes a rotating ring 38a fixed to the drive shaft 22 and a brush 38b. In order to exchange three-phase (U, V, W-phase) currents, the slip ring 38 is provided with a rotating ring 38a and a brush 38b for three phases.
[0025]
The outer rotor 32 and the inner rotor 34 exhibit various behaviors due to the interaction between the magnetic field formed by a pair of adjacent permanent magnets 35 and the rotating magnetic field formed by the three-phase coil 36 provided on the inner rotor 34. Usually, the frequency of the three-phase alternating current flowing through the three-phase coil 36 is four times the frequency of the deviation between the rotation speed of the outer rotor 32 and the rotation speed of the inner rotor 34 directly connected to the crankshaft 56.
[0026]
Next, the control device 80 for controlling the drive of the clutch motor 30 and the assist motor 40 will be described. The control device 80 includes a first drive circuit 91 that drives the clutch motor 30, a second drive circuit 92 that drives the assist motor 40, a control CPU 90 that controls both the

drive circuits

91 and 92, and a secondary battery. And a certain battery 94. The control CPU 90 is a one-chip microprocessor, and includes a work RAM 90a, a ROM 90b storing a processing program, an input / output port (not shown), and a serial communication port (not shown) for communicating with the EFIECU 70. . The control CPU 90 includes a rotation angle θe of the engine 50 from the resolver 39, a rotation angle θd of the drive shaft 22 from the resolver 48, an accelerator pedal position (depressed amount of the accelerator pedal 64) AP from an accelerator pedal position sensor 64a, and a brake. The brake pedal position (the amount of depression of the brake pedal 65) BP from the pedal position sensor 65a, the shift position SP from the shift position sensor 84, and the clutch from the two

current detectors

95 and 96 provided in the first drive circuit 91. Input ports include the current values Iuc and Ivc, the assist current values Iua and Iva from the two

current detectors

97 and 98 provided in the second drive circuit, the remaining capacity BRM of the battery 94 from the remaining capacity detector 99, and the like. Has been entered through. The remaining capacity detector 99 measures the specific gravity of the electrolyte of the battery 94 or the total weight of the battery 94 to detect the remaining capacity, or calculates the current value and time of charging / discharging to determine the remaining capacity. There are known ones that detect the remaining capacity and a method that instantaneously shorts the terminals of the battery to allow a current to flow and measure the internal resistance to detect the remaining capacity.
[0027]
Further, the control CPU 90 outputs a control signal SW1 for driving six transistors Tr1 to Tr6, which are switching elements provided in the first drive circuit 91, and a control signal SW1 provided as a switching element provided in the second drive circuit 92. A control signal SW2 for driving the six transistors Tr11 to Tr16 is output. The six transistors Tr1 to Tr6 in the first drive circuit 91 constitute a transistor inverter, and each of the transistors Tr1 to Tr6 is paired with a pair of power lines L1 and L2 so as to be on the source side and the sink side, respectively. Each of the three-phase coils (UVW) 36 of the clutch motor 30 is connected to the connection point via a slip ring 38. Since the power supply lines L1 and L2 are connected to the positive side and the negative side of the battery 94, respectively, the control CPU 90 sequentially controls the ratio of the on-time of the paired transistors Tr1 to Tr6 by the control signal SW1, and When the current flowing through the 36 is converted into a pseudo sine wave by PWM control, a rotating magnetic field is formed by the three-phase coil 36.
[0028]
On the other hand, the six transistors Tr11 to Tr16 of the second drive circuit 92 also constitute a transistor inverter, and are each arranged in the same manner as the first drive circuit 91, and the connection point of the paired transistors is , And three-phase coils 44 of the assist motor 40. Therefore, when the control CPU 90 sequentially controls the on-time of the paired transistors Tr11 to Tr16 by the control signal SW2 and makes the current flowing through each coil 44 a pseudo sine wave by PWM control, the three-phase coil 44 A magnetic field is formed.
[0029]
The operation of the power output device 20 of the first embodiment having the above-described configuration will be described. The operation principle of the power output device 20 of the first embodiment, particularly, the principle of torque conversion is as follows. It is assumed that the engine 50 is operated by the EFIECU 70 and the engine speed Ne of the engine 50 is rotating at the value N1. At this time, assuming that the control device 80 does not supply any current to the three-phase coil 36 of the clutch motor 30 via the slip ring 38, that is, the transistors Tr1, 3, and 5 of the first drive circuit 91 are turned off, If the

Trs

2, 4, and 6 are turned on, no current flows through the three-phase coil 36, and the outer rotor 32 and the inner rotor 34 of the clutch motor 30 are not electromagnetically coupled at all. The crankshaft 56 of the engine 50 is idle.
[0030]
When the control CPU 90 of the control device 80 outputs the control signal SW1 to perform on / off control of the transistor, a deviation between the rotation speed Ne of the crankshaft 56 of the engine 50 and the rotation speed Nd of the drive shaft 22 (in other words, the outer rotor of the clutch motor 30). A current flows through the three-phase coil 36 of the clutch motor 30 according to the rotation speed difference Nc (Ne−Nd) between the inner motor 32 and the inner rotor 34, the clutch motor 30 functions as a generator, and the current is supplied to the first drive circuit 91. And the battery 94 is charged. At this time, the outer rotor 32 and the inner rotor 34 are in an electromagnetic coupling state in which a slip exists, and the inner rotor 34 rotates at a rotation speed Nd lower than the rotation speed Ne of the engine 50 (the rotation speed of the crankshaft 56). In this state, when the control CPU 90 controls the second drive circuit 92 so that energy equal to the regenerated electric energy is consumed by the assist motor 40, a current flows through the three-phase coil 44 of the assist motor 40, A torque is generated in the motor 40.
[0031]
According to FIG. 3, when the engine 50 is operating at the operating point P1 where the rotation speed Ne of the engine 50 is the value N1 and the torque Te is the value T1, the torque of the value T1 is transmitted to the drive shaft 22 by the clutch motor 30 and the region By regenerating the energy represented by G1 and supplying the regenerated energy to the assist motor 40 as energy represented by the area G2, a torque of the value T2 is output to the drive shaft 22 rotating at the rotation speed of the value N2. be able to.
[0032]
Next, it is assumed that the engine 50 is operated at the operating point P2 where the rotation speed Ne is the value N2 and the torque Te is the value T2, and the rotation speed Nd of the drive shaft 22 is rotating at the value N1 larger than the value N2. . In this state, the inner rotor 34 of the clutch motor 30 rotates in the rotation direction of the drive shaft 22 at the rotation speed indicated by the absolute value of the rotation speed difference Nc (Ne-Nd) with respect to the outer rotor 32. , Functions as a normal motor, and applies rotational energy to the drive shaft 22 by electric power from the battery 94. On the other hand, when the control CPU 90 controls the second drive circuit 92 to regenerate electric power by the assist motor 40, a regenerative current flows through the three-phase coil 44 due to slippage between the rotor 42 and the stator 43 of the assist motor 40. Here, if the first and

second drive circuits

91 and 92 are controlled by the control CPU 90 so that the electric power regenerated by the assist motor 40 is consumed by the clutch motor 30, the clutch motor 30 is stored in the battery 94. It can be driven without using electric power.
[0033]
According to FIG. 3, when the rotation speed Ne of the crankshaft 56 is operating at the operating point P2 where the torque Te is the value N2 and the torque Te is the value T2, the energy expressed as the sum of the area G1 and the area G3 is transferred to the clutch motor 30. To output the torque of the value T2 to the drive shaft 22 and regenerate the energy supplied to the clutch motor 30 from the assist motor 40 as energy expressed as the sum of the area G2 and the area G3. The torque of the value T1 can be output to the drive shaft 22 that rotates at the rotation speed of N1.
[0034]
In the power output device 20 of the first embodiment, in addition to the operation of converting all of the power output from the engine 50 into a torque and outputting the torque to the drive shaft 22, the power output from the engine 50 (the torque Te and The surplus electric energy is found by making the product of the rotation speed Ne (the product of the rotation speed Ne) and the power required for the drive shaft 22 (the product of the torque Td and the rotation speed Nd), and the operation involving the charging of the battery 94 is performed. The power output from the engine 50 is made smaller than the power required for the drive shaft 22 so that the electric energy is insufficient, and an operation involving discharge from the battery 94 can also be performed.
[0035]
Next, the torque control in the power output device 20 of the embodiment will be specifically described based on a torque control routine illustrated in FIG. The torque control routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 20 msec) after the power output device is started. When this routine is executed, the control CPU 90 of the control device 80 first executes a process of reading the rotation speed Nd of the drive shaft 22 (step S100). The rotation speed Nd of the drive shaft 22 can be obtained from the rotation angle θd of the drive shaft 22 detected by the resolver 48.
[0036]
Subsequently, a process of reading the accelerator pedal position AP, which is the depression amount of the accelerator pedal 64 detected by the accelerator pedal position sensor 64a, is performed (step S102). The accelerator pedal 64 is depressed when the driver feels that the output torque is insufficient. Therefore, the value of the accelerator pedal position AP is determined by the output torque desired by the driver (that is, the output torque should be output to the drive shaft 22). Torque). Next, a process of deriving Td * based on the read accelerator pedal position AP and the rotation speed Nd of the drive shaft 22 is performed (step S104). In the embodiment, a corresponding torque command value Td * is determined for each combination of the accelerator pedal position AP and the rotation speed Nd, and this is stored in advance in the ROM 90b as a map, and the rotation speed Nd of the drive shaft 22 and the accelerator speed Nd are determined. When the pedal position AP is read, the corresponding torque command value Td * is derived with reference to the map stored in the ROM 90b. FIG. 5 shows an example of this map.
[0037]
When the torque command value Td * is derived in this manner, the energy Pd to be output to the drive shaft 22 is calculated from the derived torque command value Td * and the read rotation speed Nd of the drive shaft 22 (Pd = Nd × Td *). (Step S106), and the energy Pe to be output from the engine 50 is calculated by dividing the obtained energy Pd by the transmission efficiency ηt (step S108). Then, a process of setting a target rotation speed Ne * and a target torque Te * of the engine 50 based on the energy Pe is performed (step S110). Here, the energy Pe output from the engine 50 is equal to the product of the rotation speed Ne of the engine 50 and the torque Te. Therefore, the relationship between the energy Pe and the target rotation speed Ne * and the target torque Te * is Pe = Ne ** × Te *. However, there are countless combinations of the target rotation speed Ne * and the target torque Te * that satisfy this relationship. Therefore, in the embodiment, the operating point is set such that the engine 50 is operated in the highest possible efficiency with respect to each energy Pe through experiments and the operating state of the engine 50 changes smoothly with changes in the energy Pe. A combination of the rotation speed Ne * and the target torque Te * is obtained, stored in advance in the ROM 90b as a map, and a combination of the target rotation speed Ne * and the target torque Te * corresponding to the energy Pe is derived from this map. To do. This map will be further described.
[0038]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the operating point of the engine 50 and the efficiency of the engine 50. The curve B in the figure indicates the boundary of the operable region of the engine 50. In the operable region of the engine 50, iso-efficiency lines such as curves α1 to α6 indicating operating points having the same efficiency can be drawn according to the characteristics. In the operable region of the engine 50, a curve having a constant energy represented by a product of the torque Te and the rotation speed Ne, for example, curves C1-C1 to C3-C3 can be drawn. The efficiency of each operating point along the constant energy curves C1-C1 through C3-C3 thus drawn is represented by the graph of FIG. 7 when the rotation speed Ne of the engine 50 is represented on the horizontal axis.
[0039]
As shown in the figure, even if the output energy is the same, the efficiency of the engine 50 greatly differs depending on at which operating point the vehicle is operated. For example, on the constant energy curve C1-C1, the efficiency can be maximized by operating the engine 50 at the operation point A1 (torque Te1, rotation speed Ne1). Such operating points having the highest efficiency are present on the constant energy curves such that the operating points A2 and A3 correspond to the constant output energy curves C2-C2 and C3-C3, respectively. A curve (operation curve) A in FIG. 6 is obtained by connecting operating points at which the efficiency of the engine 50 is as high as possible with respect to each energy Pe based on these facts by a continuous line. In the embodiment, the target rotation speed Ne * and the target rotation speed Ne * of the engine 50 are determined by using a map of the relationship between each operating point (rotation speed Ne and torque Te) on the operation curve A and the energy Pe. It was set.
[0040]
Here, the operation curve A is connected by a continuous curve when the operating point of the engine 50 is determined by a discontinuous curve with respect to the change of the energy Pe, when the energy Pe changes over the discontinuous operating point. This is because the operating state of the engine 50 suddenly changes, and depending on the degree of the change, it is not possible to smoothly shift to the target operating state and knocking or stopping may occur. Therefore, when the operation curve A is connected by a continuous curve in this manner, each operation point on the operation curve A may not be the highest efficiency operation point on the constant energy curve. In FIG. 6, an operation point Amin represented by the rotation speed Nemin and the torque Temin is an operation point having the minimum energy that can be output from the engine 50.
[0041]
After setting the target rotation speed Ne * and the target torque Te * of the engine 50 in this way, a process of reading the rotation speed Ne of the engine 50 is executed (step S112). The rotation speed Ne of the engine 50 can be obtained from the rotation angle θe of the crankshaft 56 detected by the resolver 39 attached to the crankshaft 56, or a value detected by a rotation speed sensor 76 provided in the distributor 60. May be obtained by communication from the EFIECU 70. Subsequently, a deviation △ Ne between the target rotation speed Ne * of the engine 50 and the read rotation speed Ne is calculated (step S116), and the calculated deviation △ Ne falls within a shiftable range represented by the threshold NR1 and the threshold NR2. It is determined whether or not it is set (step S116). Here, the shiftable range represented by the threshold value NR1 and the threshold value NR2 is set as a range in which the operating point of the engine 50 can be shifted smoothly from the current point, and the performance of the engine 50 and this routine are set. It is determined by the start interval of the data. Therefore, threshold NR1 is set as a negative value, and threshold NR2 is set as a positive value. In the embodiment, the operating point of the engine 50 is represented by the rotation speed Ne. However, this is because the operating point of the engine 50 shifts on the operation curve A illustrated in FIG. 6 as described above. This is because it can be represented by one of the rotational speed Ne and the torque Te.
[0042]
When the deviation ΔNe is out of the shiftable range, the target rotation speed Ne * and the target torque Te * of the engine 50 are reset so that the deviation ΔNe falls within the range (steps S118 to S124). That is, when the deviation ΔNe is smaller than the threshold value NR1, a value obtained by adding a negative threshold value NR1 to the current rotational speed Ne of the engine 50 is reset as the target rotational speed Ne * of the engine 50 (step S118). A torque Te corresponding to the target rotation speed Ne * is derived from the reset target rotation speed Ne * and the operation curve A in FIG. 6, and this is reset as the target torque Te * (step S120). When the deviation ΔNe is larger than the threshold value NR2, a value obtained by adding a positive threshold value NR2 to the rotation speed Ne of the engine 50 is reset as the target rotation speed Ne * (step S122), and the reset target rotation speed is also set. The target torque Te * is reset using Ne * and the operation curve A of FIG. 6 (step S124).
[0043]
When the target rotation speed Ne * and the target torque Te * of the engine 50 are set in this manner, the control of the clutch motor 30, the assist motor 40, and the engine 50 is performed using these set values (steps S126 to S129). In the embodiment, each control of the clutch motor 30, the assist motor 40, and the engine 50 is described as a separate step of this routine for convenience of illustration, but actually, these controls are performed independently and independently of this routine. It is performed comprehensively. For example, the control CPU 90 executes the control of the clutch motor 30 and the assist motor 40 in parallel at a different timing from the present routine by using an interrupt process, transmits an instruction to the EFIECU 70 by communication, and transmits Is also performed in parallel.
[0044]
The control of the clutch motor 30 (Step S126 in FIG. 4) is performed by a clutch motor control routine illustrated in FIG. When this routine is executed, the control CPU 90 of the control device 80 first executes a process of reading the rotation speed Ne of the engine 50 (step S130). The rotation speed Ne of the engine 50 can be obtained from the rotation angle θe of the crankshaft 56 detected by the resolver 39 attached to the crankshaft 56, or a value detected by a rotation speed sensor 76 provided in the distributor 60. May be obtained by communication from the EFIECU 70. Subsequently, a value calculated by the following equation (1) based on the read engine speed Ne and the target engine speed Ne * is set as the torque command value Tc * of the clutch motor 30 (step S132). Here, the first term on the right side of the equation (1) is the torque command value Tc * of the clutch motor 30 set in this step when this routine was started last time, and the second term on the right side is the rotation speed Ne. This is a proportional term that cancels the deviation from the target rotation speed Ne *, and the third term on the right side is an integral term for eliminating the steady-state deviation. K1 and K2 are proportional constants. Thus, by setting the torque command value Tc * of the clutch motor 30 based on the rotation speed Ne of the engine 50 and controlling the torque Tc of the clutch motor 30, the engine 50 can be operated at the target rotation speed Ne *. It is. Thus, by setting the torque command value Tc * of the clutch motor 30 based on the rotation speed Ne of the engine 50 and controlling the torque Tc of the clutch motor 30, the engine 50 can be operated at the target rotation speed Ne *. It is.
[0045]
(Equation 1)

[0046]
Next, a process of inputting the rotation angle θd of the drive shaft 22 from the resolver 48 and the rotation angle θe of the crankshaft 56 of the engine 50 from the resolver 39 is performed (steps S134 and S136), and the electrical angle θc of the clutch motor 30 is determined. A process is performed from the rotation angles θe and θd of the shaft (step S138). In the embodiment, since a 4-pole pair synchronous motor is used as the clutch motor 30, θc = 4 (θe−θd) is calculated.
[0047]
After calculating the electrical angle θc of the electric motor 30, the processing for reading the electric currents Iuc and Ivc flowing through the U-phase and the V-phase of the three-phase coil 36 of the clutch motor 30 detected by the

current detectors

95 and 96 is performed (step S140). . The current flows in the three phases U, V, and W, but since the sum is zero, it is sufficient to measure the current flowing in the two phases. Coordinate conversion (three-phase to two-phase conversion) is performed using the three-phase current thus obtained (step S142). The coordinate conversion is to convert d-axis and q-axis current values of the permanent magnet type synchronous motor, and is performed by calculating the following equation (2). The coordinate conversion is performed here because, in the permanent magnet type synchronous motor, the d-axis and q-axis currents are essential amounts for controlling the torque. Of course, it is also possible to control with three phases.
[0048]
(Equation 2)

[0049]
Next, after the current values are converted into two-axis current values, the deviation between the current command values Idc * and Iqc * of each axis obtained from the torque command value Tc * in the clutch motor 30 and the currents Idc and Iqc actually flowing through each axis are calculated. Then, a process of obtaining the voltage command values Vdc and Vqc of each axis is performed (step S144). That is, the operation of the following equation (3) is performed first, and then the operation of the following equation (4) is performed. Here, Kp1,2 and Ki1,2 are coefficients, respectively. These coefficients are adjusted to suit the characteristics of the motor to be applied. The voltage command values Vdc and Vqc are a portion proportional to the deviation ΔI from the current command value I * (the first term on the right side of the equation (4)) and the past cumulative amount of the deviation ΔI (i. Section).
[0050]
(Equation 3)

[0051]
(Equation 4)

[0052]
After that, the voltage command value thus obtained is subjected to coordinate conversion (two-phase to three-phase conversion) corresponding to the inverse conversion of the conversion performed in step S142 (step S146), and the voltage Vuc, which is actually applied to the three-phase coil 36, is calculated. Processing for obtaining Vvc and Vwc is performed. Each voltage is obtained by the following equation (5).
[0053]
(Equation 5)

[0054]
Since the actual voltage control is performed by the on / off time of the transistors Tr1 to Tr6 of the first drive circuit 91, the on time of each of the transistors Tr1 to Tr6 is controlled by PWM so that the voltage command value obtained by the equation (5) is obtained. (Step S148).
[0055]
The clutch motor 30 is controlled by assuming that the sign of the torque command value Tc * is positive when a positive torque acts on the drive shaft 22 in the rotation direction of the crankshaft 56. Even if it is set, when the rotation speed Ne of the engine 50 is higher than the rotation speed Nd of the drive shaft 22 (when a positive rotation speed difference Nc (Ne-Nd) occurs), the rotation speed Ne according to the rotation speed difference Nc is determined. When the regenerative control for generating a regenerative current is performed and the rotational speed Ne is smaller than the rotational speed Nd (when a negative value of the rotational speed difference Nc (Ne−Nd) is generated), the rotation relative to the crankshaft 56 is performed. Power running control is performed in which the drive shaft 22 rotates in the rotation direction at the rotation speed indicated by the absolute value of the rotation speed difference Nc. When the torque command value Tc * is a positive value, the regenerative control and the power running control of the clutch motor 30 are performed by the rotating magnetic field generated by the current flowing through the permanent magnet 35 attached to the outer rotor 32 and the three-phase coil 36 of the inner rotor 34. Since the transistors Tr1 to Tr6 of the first drive circuit 91 are controlled so that a torque having a positive value acts on the drive shaft 22, the same switching control is performed. That is, if the sign of the torque command value Tc * is the same, the same switching control is performed regardless of whether the control of the clutch motor 30 is the regenerative control or the powering control. Therefore, both the regenerative control and the power running control can be performed in the clutch motor control routine of FIG. When the torque command value Tc * is a negative value, that is, when the drive shaft 22 is being braked or the vehicle is moving backward, the change direction of the electric angle θc of the clutch motor 30 in step S128 is reversed. Therefore, the control at this time can also be performed by the clutch motor control routine of FIG.
[0056]
Next, the control of the assist motor 40 (step S128 in FIG. 4) will be described based on the assist motor control routine illustrated in FIG. When the assist motor control routine is executed, the control CPU 90 of the control device 80 first subtracts the torque command value Tc * of the clutch motor 30 from the torque command value Td * to be output to the drive shaft 22, and controls the assist motor 40. The torque command value Ta * is set (step S152). By setting the torque command value Ta * of the assist motor 40 in this manner, a torque corresponding to the torque command value Td * can be output to the drive shaft 22.
[0057]
Next, the rotation angle θd of the drive shaft 22 is detected using the resolver 48 (step S156), and a process for obtaining the electrical angle θa of the assist motor 40 from the detected rotation angle θd of the drive shaft 22 is performed (step S158). In the embodiment, since a 4-pole pair synchronous motor is also used for the assist motor 40, θa = 4θd is calculated. Then, a process (step S160) of detecting each phase current of the assist motor 40 using the

current detectors

97 and 98 is performed. Thereafter, the same coordinate conversion as that of the clutch motor 30 (step S162) and the calculation of the voltage command values Vda and Vqa are performed (step S164), and the inverse coordinate conversion of the voltage command value (step S166) is performed. The on / off control time of the transistors Tr11 to Tr16 of the second drive circuit 92 is obtained, and PWM control is performed (step S168). The processing in steps S160 to S168 is the same as the processing in steps S140 to S148 in FIG.
[0058]
Here, the torque command value Ta * of the assist motor 40 becomes a positive value or a negative value depending on whether the assist motor 40 is driven by power or regenerated. However, both the power running control and the regenerative control of the assist motor 40 can be performed by the assist motor control routine of FIG. 9 similarly to the control of the clutch motor 30. The same applies when the drive shaft 22 is rotating in the direction opposite to the rotation direction of the crankshaft 56. Note that the sign of the torque command value Ta * of the assist motor 40 is positive when a positive torque acts on the drive shaft 22 in the rotation direction of the crankshaft 56.
[0059]
Next, control of the engine 50 (step S129 in FIG. 4) will be described. The engine speed Ne and the torque Te of the engine 50 are controlled such that the engine 50 enters a steady operation state at an operation point represented by the target speed Ne * and the target torque Te *. More specifically, the EFIECU 70 that has received the target rotation speed Ne * and the target torque Te * from the control CPU 90 via communication so that the engine 50 is operated at an operation point represented by the target rotation speed Ne * and the target torque Te *. The opening degree control of the throttle valve 66, the fuel injection control from the fuel injection valve 51, and the ignition control by the spark plug 62 are performed by the control CPU 90 of the control device 80, and the torque Tc of the clutch motor 30 as the load torque of the engine 50 Is controlled. Since the output torque Te and the rotation speed Ne change depending on the load torque, the engine 50 cannot be operated at the operation point of the target torque Te * and the target rotation speed Ne * only by the control by the EFIECU 70. This is because it is necessary to control the torque Tc of the clutch motor 30 to be applied. The control of the torque Tc of the clutch motor 30 has been described in the control of the clutch motor 30 described above.
[0060]
According to the power output device 20 of the first embodiment described above, the accelerator pedal 64 is greatly depressed, or the accelerator pedal 64 that has been depressed is suddenly returned, so that the torque to be output to the drive shaft 22 changes suddenly. Even if this is done, the target rotation speed Ne * and the target torque Te * of the engine 50 are set within a shiftable range in which the engine 50 can smoothly shift, and the operation of the engine 50 is controlled based on this. Can be shifted to the target operation point. As a result, inconveniences such as stall of the engine 50 and conversely, excessive motoring of the engine 50 can be avoided. Moreover, even if the target rotation speed Ne * and the target torque Te * are changed, the torque command value Ta * of the assist motor 40 is set so that a torque corresponding to the torque command value Td * is output to the drive shaft 22. The drive shaft 22 can output a torque corresponding to the torque command value Td *.
[0061]
Naturally, the power output from the engine 50 is converted into torque by the clutch motor 30 and the assist motor 40 and output to the drive shaft 22, so that the power output device 20 can be made more efficient.
[0062]
In the power output device 20 of the first embodiment, the operating point of the engine 50 is represented by the rotation speed Ne, but may be represented by the torque Te. In this case, the processes of steps S170 to S186 in the torque control routine illustrated in FIG. 10 may be performed instead of the processes of steps S112 to S124 in the torque control routine of FIG. Hereinafter, a process in a case where the operating point of the engine 50 is represented by the torque Te will be briefly described.
[0063]
When the torque control routine of FIG. 10 is executed, first, 90 of the control device 80 sets the target rotation speed Ne * and the target torque Te * of the engine 50 by the same processing as the torque control routine of FIG. 4 ( Steps S100 to S110). Subsequently, a process of reading the intake air amount Ga taken into the engine 50 is executed (step S170). The intake air amount Ga can be obtained from the intake pipe negative pressure detected by the intake pipe negative pressure sensor 72 provided in the intake pipe. Subsequently, the engine speed Ne of the engine 50 is read (step S172), and the torque (estimated torque) estimated to be output from the engine 50 to the crankshaft 56 based on the read intake air amount Ga and the engine speed Ne. Tee is derived (step S174). Since the fuel injected from the fuel injection valve 51 of the engine 50 is controlled to be stoichiometric with respect to the intake air amount Ga, the energy Pe output from the engine 50 and the intake air amount Ga have a linear relationship. Have. The torque Te output from the engine 50 is obtained by dividing the energy Pe output from the engine 50 by the rotation speed Ne. Therefore, the torque Te output from the engine 50 can be estimated by dividing the energy Pe related to the intake air amount Ga by the rotation speed Ne. In the embodiment, the energy Pe output from the engine 50 for each intake air amount Ga is obtained by an experiment, and this is stored in advance in the ROM 90b as a map, and when the intake air amount Ga is given, the given intake air amount Ga is given. The energy Pe corresponding to the quantity Ga is derived, and this is divided by the rotational speed Ne to derive the estimated torque Tee. Depending on the control of the engine 50, for example, when the air-fuel ratio is controlled on the lean side where the fuel ratio is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, or when the air-fuel ratio is controlled on the rich side where the fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, etc. In some cases, the relationship is not always linear with respect to the air amount Ga.
[0064]
Next, a difference ΔTe between the target torque Te * of the engine 150 and the estimated torque Tee is calculated (step S176), and it is determined whether the calculated difference ΔTe is within a shiftable range represented by the threshold value TR1 and the threshold value TR2. Is determined (step S178). Here, the shiftable range represented by the threshold value TR1 and the threshold value TR2 is set as a range in which the operating point of the engine 50 can smoothly shift from the current point, and is representative of the rotation speed Ne described above. This is a range corresponding to the shiftable range represented by the threshold NR1 and the threshold NR2 when the target rotation speed Ne * and the target torque Te * are reset. Therefore, threshold value TR1 is set as a negative value, and threshold value TR2 is set as a positive value.
[0065]
When the deviation ΔTe is out of the shiftable range, the target rotation speed Ne * and the target torque Te * of the engine 50 are reset so that the deviation ΔTe is within the range (steps S180 to S186). That is, when the deviation ΔTe is smaller than the threshold value TR1, a value obtained by adding the negative threshold value TR1 to the estimated torque Tee is reset as the target torque Te * of the engine 50 (step S180), and the reset target torque is also set. A rotation speed Ne corresponding to the target torque Te * is derived from Te * and the operation curve A of FIG. 6 and is reset as the target rotation speed Ne * (step S182). If it is larger, the value obtained by adding the positive value threshold value TR2 to the estimated torque Tee is reset as the target torque Te * (step S184), and the reset target torque Te * and the operation curve A in FIG. Then, the target rotation speed Ne * is reset (step S186).
[0066]
By controlling the engine 50, the clutch motor 30, and the assist motor 40 using the target rotation speed Ne * and the target torque Te * of the engine 50 set in this manner, the operating point of the engine 50 is represented by the rotation speed Ne. The same effect as in the case where the target rotation speed Ne * and the target torque Te * are reset can be obtained.
[0067]
In the power output device 20 of the first embodiment, the clutch motor 30 and the assist motor 40 are separately mounted on the drive shaft 22. However, as in the power output device 20A of a modified example illustrated in FIG. You may comprise so that an assist motor may be integrated. The configuration of a power output device 20A of this modification will be briefly described below. As shown, the clutch motor 30A of the power output device 20A of the modified example includes an inner rotor 34A connected to the crankshaft 56 and an outer rotor 32A connected to the drive shaft 22, and the inner rotor 34A has a three-phase coil 36A. The permanent magnet 35A is fitted into the outer rotor 32A such that the magnetic pole on the outer peripheral surface side is different from the magnetic pole on the inner peripheral surface side. Although not shown, a member made of a nonmagnetic material is inserted between the magnetic pole on the outer peripheral surface side and the magnetic pole on the inner peripheral surface side of the permanent magnet 35A. On the other hand, the assist motor 40A includes an outer rotor 32A of the clutch motor 30A and a stator 43 to which a three-phase coil 44 is attached. That is, the outer rotor 32A of the clutch motor 30A also serves as the rotor of the assist motor 40A. Since the three-phase coil 36A is attached to the inner rotor 34A connected to the crankshaft 56, the slip ring 38 that supplies electric power to the three-phase coil 36A of the clutch motor 30A is attached to the crankshaft 56.
[0068]
In the power output device 20A of this modified example, the voltage applied to the three-phase coil 36A of the inner rotor 34A is controlled with respect to the magnetic poles on the inner peripheral surface side of the permanent magnet 35A fitted into the outer rotor 32A, so that the clutch motor 30 The operation is similar to that of the clutch motor 30 of the above-described power output device 20 in which the assist motor 40 and the drive shaft 22 are separately mounted. Further, by controlling the voltage applied to the three-phase coil 44 of the stator 43 with respect to the magnetic pole on the outer peripheral surface side of the permanent magnet 35A fitted into the outer rotor 32A, similarly to the assist motor 40 of the power output device 20 of the embodiment. Operate. Therefore, the power output device 20A of the modified example operates similarly for all the operations performed by the power output device 20 of the above-described embodiment.
[0069]
According to the power output device 20A of such a modified example, the outer rotor 32A serves as one of the rotors of the clutch motor 30A and the rotor of the assist motor 40A, so that the power output device can be reduced in size and weight.
[0070]
Further, in the power output device 20 of the first embodiment, the assist motor 40 is attached to the drive shaft 22. However, as shown in the power output device 20B of the modified example of FIG. May be attached to the crankshaft 56 between the two. The power output device 20 of such a modified example operates as follows. Now, the engine 50 is operating at the operating point P1 where the rotational speed Ne on the constant output energy curve represented by the torque and the rotational speed shown in FIG. It is assumed that the rotation is performed at the rotation speed Nd of the value N2. When torque Ta (Ta = T2−T1) is output from the assist motor 40 attached to the crankshaft 56 to the crankshaft 56, energy represented by the sum of the areas G2 and G3 in FIG. Thus, the torque of the crankshaft 56 becomes a value T2 (T1 + Ta). On the other hand, if the torque Tc of the clutch motor 30 is controlled as the value T2, this torque Tc (T1 + Ta) is output to the drive shaft 22, and the rotation speed Ne of the engine 50 and the rotation speed Nd of the drive shaft 22 is controlled. Electric power (energy represented by the sum of the area G1 and the area G3) based on the difference Nc is regenerated. Therefore, if the torque Ta of the assist motor 40 is set to be just covered by the electric power regenerated by the clutch motor 30 and the regenerated electric power is supplied to the second drive circuit 92 via the power supply lines L1 and L2, the assist motor 40 Are driven by this regenerative electric power.
[0071]
Further, it is assumed that the engine 50 is operating at the operation point P2 where the rotation speed Ne in FIG. 3 is the value N2 and the torque Te is the value T2, and the drive shaft 22 is rotating at the rotation speed Nd having the value N2. . At this time, if the torque Ta of the assist motor 40 is controlled as a value determined by T2−T1, the assist motor 40 is regeneratively controlled, and regenerates energy (electric power) represented by a region G2 in FIG. . On the other hand, the clutch motor 30 functions as a normal motor because the inner rotor 34 rotates relative to the outer rotor 32 in the rotation direction of the drive shaft 22 at a rotation speed of a rotation speed difference Nc (N1−N2). Energy represented by an area G1 corresponding to the number difference Nc is given to the drive shaft 22 as rotational energy. Therefore, if the torque Ta of the assist motor 40 is set so as to cover the power consumed by the clutch motor 30 with the power regenerated by the assist motor 40, the clutch motor 30 is driven by the power regenerated by the assist motor 40. Will do.
[0072]
Therefore, in the power output device 20B of the modified example, similarly to the power output device 20 of the first embodiment, the torque Ta of the assist motor 40 and the torque Tc of the clutch motor 30 are calculated by the following equations (6) and (7). By controlling so as to be satisfied, the energy output from the engine 50 can be freely converted into torque and applied to the drive shaft 22. Also, in the power output device 20B of the modified example, similarly to the power output device 20 of the first embodiment, in addition to the operation of converting all the power output from the engine 50 into torque and outputting the torque to the drive shaft 22, The power output from the engine 50 (the product of the torque Te and the rotation speed Ne) is made larger than the power (the product of the torque Td and the rotation speed Nd) required for the drive shaft 22, and surplus electric energy is found. The operation involving the charging of the battery 94 or the power output from the engine 50 may be made smaller than the power required for the drive shaft 22 so that the electric energy is insufficient, and the operation involving the discharging from the battery 94 may be performed. it can.
[0073]
Te × Ne = Tc × Nd (6)
Te + Ta = Tc = Td (7)
[0074]
Therefore, the power output device 20B of the modified example can execute the torque control routine of FIG. 4 and the torque control routine of FIG. 10 similarly to the power output device 20 of the first embodiment. The same effects as the effects of the device 20 can be obtained. In the power output device 20B of the modified example, since the assist motor 40 is attached to the crankshaft 56, the control of the clutch motor 30 is performed instead of the processes of steps S130 and S132 of the clutch motor control routine of FIG. The process of step S190 illustrated in the clutch motor control routine illustrated in FIG. 13 is performed, and the control of the assist motor 40 is performed in the steps of the assist motor control routine illustrated in FIG. 14 instead of the process in step S152 of the assist motor control routine in FIG. It is necessary to perform the processing of S192 and S194. That is, in the control of the clutch motor 30, since it is necessary to output a torque corresponding to the torque command value Td * from the clutch motor 30 to the drive shaft 22, the torque command value Td * of the clutch motor 30 is set as it is. In step S190, the control of the assist motor 40 reads the rotation speed Ne of the engine 50 in order to set the rotation speed Ne of the engine 50 to the target rotation speed Ne * (step S192). This is because it is necessary to set a value calculated by the following equation (8) using Ne and the target rotation speed Ne * as the torque command value Ta * of the assist motor 40 (step S194). Note that the first term on the right side of the equation (8) is the torque command value Ta * of the assist motor 40 set in this step when this routine was started last time, and the second term on the right side is the target of the rotation speed Ne. This is a proportional term that cancels the deviation from the rotation speed Ne *, and the third term on the right side is an integral term for eliminating the steady-state deviation. K3 and K4 are proportional constants.
[0075]
(Equation 6)

[0076]
In the power output device 20B of such a modified example, the assist motor 40 is attached to the crankshaft 56 between the engine 50 and the clutch motor 30. However, as in the power output device 20C of the modified example illustrated in FIG. The engine 50 may be disposed between the clutch motor 40 and the clutch motor 30.
[0077]
Further, the power output device 20B of the modified example may be configured such that the clutch motor and the assist motor are integrated like a power output device 20D of the modified example illustrated in FIG. In the power output device 20D of such a modified example, as shown, the outer rotor 32D of the clutch motor 30D also serves as the rotor of the assist motor 40D, and the inner peripheral surface of the permanent magnet 35D fitted in the outer rotor 32D. By controlling the voltage applied to the three-phase coil 36 of the inner rotor 34D with respect to the magnetic pole, the same operation as that of the clutch motor 30 of the power output device 20B of the modification can be performed. Further, by controlling the voltage applied to the three-phase coil 44 of the stator 43 with respect to the magnetic poles on the outer peripheral surface side of the permanent magnet 35D fitted into the outer rotor 32D, the same as the assist motor 40 of the power output device 20B of the modification example Operation becomes possible. Therefore, the power output device 20D of the modification can operate in exactly the same manner for all operations of the power output device 20B of the modification. According to the power output device 20D of this modification, in addition to the effect of the power output device 20B of the modification, that is, the effect of the power output device 20 of the first embodiment, the size and weight of the power output device are reduced. It also has the effect of being able to do so.
[0078]
In the power output device 20 of the first embodiment and the power output device 20B of the modification, the assist motor 40 is attached to either the drive shaft 22 or the crankshaft 56, but the power output device of the modification of FIG. As shown in 20E, the assist motor 40E may be configured to be attached to the drive shaft 22 by the clutches CL1 and CL2, or may be configured to be attached to the crankshaft 56. As shown in the figure, a power output device 20E according to a modification includes a clutch motor 30E including an inner rotor 32E attached to a crankshaft 56 and an outer rotor 34E attached to a drive shaft 22, and a hollow coaxial motor with the crankshaft 56. , An assist motor 40E attached to the rotary shaft 41, a clutch CL1 for connecting and disconnecting the crankshaft 56 and the rotary shaft 41, and a drive shaft 22 and a rotary shaft 41 via an outer rotor 34E of the clutch motor 30E. And a clutch CL2 for performing connection and release of connection. The clutches CL1 and CL2 are driven by a drive unit such as a hydraulic circuit (not shown), and the drive unit is controlled by a control CPU 90 of the control device 80 via a signal line. The rotation shaft 41 is provided with a resolver 41a for detecting a rotation angle of the rotation shaft 41 necessary for controlling the assist motor 40E.
[0079]
The power output device 20E of the modified example has a configuration in which the clutch CL1 is turned off (disconnected state) and the clutch CL2 is turned on (connected state), whereby the assist motor 40E is attached to the drive shaft 22. It has the same configuration as the power output device 20 of the first embodiment. The power output device 20E of the modified example has a configuration in which the assist motor 40E is attached to the crankshaft 56 by turning on the clutch CL1 and turning off the clutch CL2, and is the same as the power output device 20B of the modified example. Configuration. Therefore, the power output device 20E of the modified example turns off the clutch CL1 and turns on the clutch CL2, thereby executing the torque control routine of FIG. 4 executed by the power output device 20 of FIG. A torque control routine, a clutch motor control routine shown in FIG. 8, and an assist motor control routine shown in FIG. 9 can be performed. By turning on the clutch CL1 and turning off the clutch CL2, the power output device 20B of the modified example can be controlled. 4, the torque control routine shown in FIG. 10, the torque control routine shown in FIG. 10, the clutch motor control routine shown in FIG. 13, and the assist motor control routine shown in FIG. As a result, the power output device 20E of the modified example can exhibit the same effects as the power output device 20 of the first embodiment and the effects of the power output device 20B of the modified example.
[0080]
In the power output device 20 of the first embodiment and its modified example, the power output device is mounted on the FR type or FF type vehicle. However, as in the power output device 20F of the modified example illustrated in FIG. It may be applied to a car (4WD). In this configuration, the assist motor 40 mechanically coupled to the drive shaft 22 is separated from the drive shaft 22 and is independently disposed on the rear wheel portion of the vehicle. 27 and 29 are driven. On the other hand, the tip of the drive shaft 22 is connected to a differential gear 24 via a gear 23, and the drive shaft 22 drives the

drive wheels

26, 28 of the front wheel portion. Even under such a configuration, it is possible to realize the first embodiment described above.
[0081]
Further, in the power output device 20 of the first embodiment, the slip ring 38 including the rotating ring 38a and the brush 38b is used as a means for transmitting electric power to the clutch motor 30, but the rotating ring-mercury contact and the semiconductor cup of magnetic energy are used. A ring, a rotary transformer, or the like can also be used.
[0082]
Next, a power output device 110 according to a second embodiment of the present invention will be described. 19 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a power output device 110 as a second embodiment, FIG. 20 is a partially enlarged view of the power output device 110 of the second embodiment, and FIG. 21 is a power output device 110 of the second embodiment. FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a vehicle in which is incorporated.
[0083]
As shown in FIG. 21, the vehicle incorporating the power output device 110 of the second embodiment has a planetary gear 120, a motor MG1, and a motor MG2 instead of the clutch motor 30 and the assist motor 40 attached to the crankshaft 156. It has the same configuration as the vehicle (FIG. 2) in which the power output device 20 of the first embodiment is incorporated except that the power output device 20 is attached. Accordingly, among the configurations of the power output device 110 according to the second embodiment, the same configurations as those of the power output device 20 according to the first embodiment are denoted by the reference numerals to which the value 100 is added, and description thereof is omitted. In the description of the power output device 110 of the second embodiment, the same reference numerals used in the description of the power output device 20 of the first embodiment have the same meaning unless otherwise specified.
[0084]
As shown in FIG. 19, the power output device 110 of the second embodiment mainly includes an engine 150, a planetary gear 120 in which a planetary carrier 124 is mechanically coupled to a crankshaft 156 of the engine 150, and a sun gear 121 of the planetary gear 120. The motor MG1 is coupled to the motor MG1, the motor MG2 is coupled to the ring gear 122 of the planetary gear 120, and the control device 180 controls driving of the motors MG1 and MG2.
[0085]
As shown in FIG. 20, the planetary gear 120 includes a sun gear 121 connected to a hollow sun gear shaft 125 penetrating the center of the crankshaft 156, and a ring gear 122 connected to a ring gear shaft 126 coaxial with the crankshaft 156. A plurality of planetary pinion gears 123 disposed between the sun gear 121 and the ring gear 122 and revolving around the outer periphery of the sun gear 121 while rotating around the sun gear 121; And a carrier 124. In this planetary gear 120, three axes of a sun gear shaft 125, a ring gear shaft 126, and a planetary carrier 124 (crankshaft 156) respectively connected to a sun gear 121, a ring gear 122, and a planetary carrier 124 are used as power input / output shafts. When the power to be input / output to any two axes is determined, the power to be input / output to the remaining one axis is determined based on the determined power to be input / output to / from the two axes. The details of input and output of power to the three shafts of the planetary gear 120 will be described later.
[0086]
A power takeoff gear 128 for taking out power is connected to the ring gear 122 on the motor MG1 side. The power extraction gear 128 is connected to the power transmission gear 111 by a chain belt 129, and power is transmitted between the power extraction gear 128 and the power transmission gear 111. As shown in FIG. 21, the power transmission gear 111 is gear-coupled to a differential gear 114. Therefore, the power output from power output device 110 is finally transmitted to left and

right drive wheels

116 and 118.
[0087]
The motor MG1 is configured as a synchronous motor generator, has a rotor 132 having a plurality of (in the embodiment, four N poles and four S poles) permanent magnets 135 on the outer peripheral surface, and a rotor 132 that forms a rotating magnetic field. And a stator 133 around which the phase coil 134 is wound. The rotor 132 is connected to a sun gear shaft 125 connected to the sun gear 121 of the planetary gear 120. Stator 133 is formed by laminating thin sheets of non-oriented electrical steel sheets, and is fixed to case 115. The motor MG1 operates as an electric motor that rotationally drives the rotor 132 by the interaction between the magnetic field of the permanent magnet 135 and the magnetic field formed by the three-phase coil 134, and the interaction between the magnetic field of the permanent magnet 135 and the rotation of the rotor 132. Accordingly, the three-phase coil 134 operates as a generator that generates an electromotive force at both ends. The sun gear shaft 125 is provided with a resolver 139 for detecting the rotation angle θs.
[0088]
The motor MG2 is also configured as a synchronous motor generator similarly to the motor MG1, and has a rotor 142 having a plurality of (in the embodiment, four N poles and four S poles) permanent magnets 145 on the outer peripheral surface, And a stator 143 around which a three-phase coil 144 that forms a magnetic field is wound. The rotor 142 is connected to a ring gear shaft 126 connected to the ring gear 122 of the planetary gear 120, and the stator 143 is fixed to the case 115. The stator 143 of the motor MG2 is also formed by laminating thin sheets of non-oriented electrical steel sheets. This motor MG2 also operates as a motor or a generator similarly to the motor MG1. The ring gear shaft 126 is provided with a resolver 149 for detecting the rotation angle θr.
[0089]
As shown in FIG. 19, a control device 180 included in the power output device 110 of the second embodiment is configured similarly to the control device 80 included in the power output device 20 of the first embodiment. That is, control device 180 includes first drive circuit 191 for driving motor MG1, second drive circuit 192 for driving motor MG2, control CPU 190 for controlling both drive

circuits

191, 192, and battery 194 as a secondary battery. The control CPU 190 includes a work RAM 190a, a ROM 190b storing a processing program, an input / output port (not shown), and a serial communication port (not shown) for communicating with the EFIECU 170. Like the control CPU 90 of the first embodiment, the control CPU 190 includes a rotation angle θs of the sun gear shaft 125 from the resolver 139, a rotation angle θr of the ring gear shaft 126 from the resolver 149, and an accelerator pedal from the accelerator pedal position sensor 164a. The position AP, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 165a, the shift position SP from the shift position sensor 184, and the current values Iu1 and Iv2 from the two

current detectors

195 and 196 provided in the first drive circuit 191. , The current values Iu2 and Iv2 from the two

current detectors

197 and 198 provided in the second drive circuit 192, the remaining capacity BRM of the battery 194 from the remaining capacity detector 199, and the like are input via the input port. ing.
[0090]
In addition, the control CPU 190 outputs a control signal SW1 for driving the six transistors Tr1 to Tr6, which are switching elements provided in the first driving circuit 191 and a switching element provided as a switching element provided in the second driving circuit 192. A control signal SW2 for driving the six transistors Tr11 to Tr16 is output. Each of the six transistors Tr1 to Tr6 and the transistors Tr11 to Tr16 in the first drive circuit 191 and the second drive circuit 192 constitutes a transistor inverter, respectively, and is connected to a pair of power supply lines L1 and L2, respectively. In the first drive circuit 191, each of the three-phase coils 134 of the motor MG1 is connected, and at the connection point, each of the three-phase coils 134 is connected to the motor MG2 in the second drive circuit 192. Of the three-phase coils 144 are connected. The power lines L1 and L2 are connected to the positive and negative sides of the battery 194, respectively. Accordingly, the control CPU 190 sequentially controls the ratio of the on-time of the transistors Tr1 to Tr6 and the transistors Tr11 to Tr16 forming a pair by the control signals SW1 and SW2, and controls the current flowing through the three-

phase coils

134 and 144 by a pseudo sine by PWM control. When a wave is formed, a rotating magnetic field is formed by the three-

phase coils

134 and 144.
[0091]
Next, the operation of the power output device 110 according to the second embodiment will be described. The operation principle of the power output device 110 of the second embodiment, particularly, the principle of torque conversion is as follows. The engine 150 is operated at an operating point P1 represented by the rotational speed Ne and the torque Te, and an operating point P2 represented by the rotational speed Nr and the torque Tr which is the same energy as the energy Pe output from the engine 150 but is different. In this case, the case where the ring gear shaft 126 is operated, that is, the case where the power output from the engine 150 is torque-converted and applied to the ring gear shaft 126 will be considered. The relationship between the rotation speed and torque of the engine 150 and the ring gear shaft 126 at this time is shown in FIG.
[0092]
According to the teaching of the mechanics, the relationship between the rotational speed and the torque of the three axes (the sun gear shaft 125, the ring gear shaft 126, and the planetary carrier 124) of the planetary gear 120 is called a collinear diagram illustrated in FIGS. 23 and 24. And can be solved geometrically. The relationship between the rotation speed and the torque of the three axes in the planetary gear 120 can be mathematically analyzed by calculating the energy of each axis without using the above-mentioned alignment chart. The second embodiment will be described with reference to a nomographic chart for ease of explanation.
[0093]
In FIG. 23, the vertical axis is the three rotation speed axes, and the horizontal axis is the ratio of the positions of the three coordinate axes. That is, when the coordinate axes S and R of the sun gear shaft 125 and the ring gear shaft 126 are set at both ends, the coordinate axis C of the planetary carrier 124 is determined as an axis that internally divides the axis S and the axis R into 1: ρ. Here, ρ is a ratio of the number of teeth of the sun gear 121 to the number of teeth of the ring gear 122, and is expressed by the following equation (9).
[0094]
(Equation 7)

[0095]
Now, it is considered that the engine 150 is operating at the rotation speed Ne and the ring gear shaft 126 is operating at the rotation speed Nr. Therefore, the coordinate axis C of the planetary carrier 124 to which the crankshaft 156 of the engine 150 is coupled is assumed. , The rotation speed Ne of the engine 150 and the rotation speed Nr on the coordinate axis R of the ring gear shaft 126 can be plotted. By drawing a straight line passing through these two points, the rotation speed Ns of the sun gear shaft 125 can be obtained as the rotation speed represented by the intersection of the straight line and the coordinate axis S. Hereinafter, this straight line is referred to as a motion collinear line. The rotation speed Ns can be obtained by a proportional calculation formula (the following expression (10)) using the rotation speed Ne and the rotation speed Nr. As described above, in the planetary gear 120, when any two rotations of the sun gear 121, the ring gear 122, and the planetary carrier 124 are determined, the remaining one rotation is determined based on the determined two rotations.
[0096]
(Equation 8)

[0097]
Next, the torque Te of the engine 150 is applied from the bottom to the top in the drawing with the coordinate axis C of the planetary carrier 124 as an action line on the drawn operation collinear line. At this time, the motion collinear can be treated as a rigid body when a force as a vector is applied to the torque. Therefore, the torque Te applied on the coordinate axis C is applied to the different action lines having the same direction but different directions. By the method of separating the force, the torque can be separated into the torque Tes on the coordinate axis S and the torque Ter on the coordinate axis R. At this time, the magnitudes of the torques Tes and Ter are expressed by the following equations (11) and (12).
[0098]
(Equation 9)

[0099]
In order for the operating collinear to be stable in this state, the forces of the operating collinear may be balanced. That is, on the coordinate axis S, a torque Tm1 having the same magnitude and opposite direction as the torque Tes is applied, and on the coordinate axis R, a torque Tr having the same magnitude as the torque output to the ring gear shaft 126 and having the opposite direction is applied. The torque Tm2 having the same magnitude and opposite direction acts on the resultant force of the torque Tm and the torque Ter. The torque Tm1 can be applied by the motor MG1, and the torque Tm2 can be applied by the motor MG2. At this time, since the motor MG1 applies a torque in a direction opposite to the direction of rotation, the motor MG1 operates as a generator, and the electric energy Pm1 represented by the product of the torque Tm1 and the number of revolutions Ns is transmitted to the sun gear shaft 125. Regenerate from. In the motor MG2, the direction of rotation and the direction of torque are the same, so that the motor MG2 operates as an electric motor and outputs electric energy Pm2 represented by the product of the torque Tm2 and the number of revolutions Nr to the ring gear shaft 126 as power. .
[0100]
Here, if the electric energy Pm1 is made equal to the electric energy Pm2, all of the electric power consumed by the motor MG2 can be supplied by being regenerated by the motor MG1. For this purpose, all of the input energy may be output, and therefore, the energy Pe output from the engine 150 and the energy Pr output to the ring gear shaft 126 may be made equal. That is, the energy Pe expressed by the product of the torque Te and the rotation speed Ne is made equal to the energy Pr expressed by the product of the torque Tr and the rotation speed Nr. According to FIG. 22, the power expressed by the torque Te and the rotation speed Ne output from the engine 150 operated at the operation point P1 is converted into a torque, and the energy is the same and the torque Tr and the rotation speed Nr are converted. It is output to the ring gear shaft 126 as the expressed power. As described above, the power output to the ring gear shaft 126 is transmitted to the drive shaft 112 by the power takeoff gear 128 and the power transmission gear 111, and is transmitted to the

drive wheels

116 and 118 via the differential gear 114. Therefore, since the power output to the ring gear shaft 126 and the power transmitted to the

drive wheels

116, 118 have a linear relationship, the power transmitted to the

drive wheels

116, 118 is output to the ring gear shaft 126. The power can be controlled by controlling the power.
[0101]
In the alignment chart shown in FIG. 23, the rotation speed Ns of the sun gear shaft 125 is positive, but depending on the rotation speed Ne of the engine 150 and the rotation speed Nr of the ring gear shaft 126, as shown in the alignment chart of FIG. May be negative. At this time, in the motor MG1, the direction of rotation and the direction in which the torque acts are the same, so that the motor MG1 operates as an electric motor and consumes electric energy Pm1 represented by the product of the torque Tm1 and the number of revolutions Ns. On the other hand, in the motor MG2, the direction of rotation and the direction in which the torque acts are opposite, so that the motor MG2 operates as a generator, and transfers the electric energy Pm2 represented by the product of the torque Tm2 and the rotational speed Nr to the ring gear shaft 126 It will be regenerated from. In this case, if the electric energy Pm1 consumed by the motor MG1 is made equal to the electric energy Pm2 regenerated by the motor MG2, the electric energy Pm1 consumed by the motor MG1 can be exactly covered by the motor MG2.
[0102]
As can be understood from the above description, in the power output device 110 according to the second embodiment, all the power output from the engine 150 is converted into torque and output to the ring gear shaft 126 regardless of the rotation speed Nr of the ring gear shaft 126. be able to. This means that, as in the case of the power output device 20 of the first embodiment, if the efficiency of torque conversion by the planetary gear 120, the motor MG1, and the motor MG2 is 100%, the operating point of the engine 150 is output to the ring gear shaft 126. Any point may be used as long as it is an operation point that outputs the same energy as the energy Pr to be output. The condition that the same energy as the energy Pr to be output to the ring gear shaft 126 is output on the condition of the ring gear shaft 126 This means that it can be freely set regardless of the rotation speed Nr. Therefore, the power output device 110 of the second embodiment is similar to the power output device 20 of the first embodiment, in addition to the operation of torque-converting all of the power output from the engine 150 and outputting it to the ring gear shaft 126. The surplus electric energy is found by making the power output from the engine 150 (the product of the torque Te and the rotation speed Ne) larger than the power (the product of the torque Tr and the rotation speed Nr) required for the ring gear shaft 126, An operation that involves charging of the battery 194 or, conversely, an operation that causes the power output from the engine 150 to be smaller than the power required for the ring gear shaft 126 to cause a shortage of electric energy, and causes an operation that involves discharging from the battery 194. You can also.
[0103]
As described above, in the power output device 110 of the second embodiment, it is necessary to consider the operation of the planetary gear 120. However, since the operation point of the engine 150 and the operation point of the ring gear shaft 126 can be set independently, Processing similar to that of the power output device 20 of the first embodiment, that is, processing similar to the torque control routine of FIG. 4 or the torque control routine of FIG. 10 can be performed. FIG. 25 shows an example of a torque control routine executed in the power output device 110 of the second embodiment corresponding to the torque control routine of FIG. 25, the torque control routine of FIG. 25 is different from the torque control routine of FIG. 4 in that the rotational speed Nd of the drive shaft 22, the command value Td * of the torque to be output to the drive shaft 22, and the output to the drive shaft 22 The energy Pd to be output is changed to the rotational speed Nr of the ring gear shaft 126, the command value Tr * of the torque to be output to the ring gear shaft 126, the energy Pr to be output to the ring gear shaft 126, and the like (steps S200 to S210). A process of setting the target rotation speed Ns * of the sun gear shaft 125 using the above-described equation (10) instead of the target rotation speed Ne * of the engine 150 instead of the rotation speed Ne is added (step S225). The control of the motor 30 and the assist motor 40 is changed to the control of the motor MG1 and the motor MG2 (steps S226 and S228). It is. Since the ring gear shaft 126 of the power output device 110 of the second embodiment is connected to the

drive wheels

116 and 118 via the power take-off gear 128, the chain belt 129, the power transmission gear 111 and the differential gear 114, the first embodiment. It corresponds to the drive shaft 22 of the power output device 20 of the example. Therefore, except for the setting of the target rotation speed Ns * of the sun gear shaft 125 and the control of the motors MG1 and MG2, the torque control routine of FIG. 25 can be said to be the same processing as the torque control routine of FIG. Hereinafter, control of motor MG1 and motor MG2 will be described. The reading of the rotation speed Nr of the ring gear shaft 126 in step S200 can be obtained from the rotation angle θr of the ring gear shaft 126 detected by the resolver 149 provided on the ring gear shaft 126.
[0104]
The control of the motor MG1 (step S226 in FIG. 25) is performed by a control routine of the motor MG1 illustrated in FIG. When this routine is executed, the control CPU 190 of the control device 180 first executes a process of reading the rotation speed Ns of the sun gear shaft 125 (step S230). The rotation speed Ns of the sun gear shaft 125 can be obtained from the rotation angle θs of the sun gear shaft 125 detected by the resolver 139. Subsequently, a value calculated by the following equation (13) using the read rotation speed Ns and the target rotation speed Ns * of the sun gear shaft 125 is set as a torque command value Tm1 * of the motor MG1 (step S232). Here, the first term on the right side of the equation (13) is the torque command value Tm1 * of the motor MG1 set in this step when this routine was started last time, and the second term on the right side is the target of the rotation speed Ns. The third term on the right side is an integral term for eliminating the steady-state error. Thus, by setting the torque command value Tm1 * of the motor MG1 based on the rotation speed Ns of the sun gear shaft 125 and controlling the torque Tm1 of the motor MG1, the sun gear shaft 125 can be rotated at the target rotation speed Ns *. . As a result, the engine 150 can be operated at the target rotation speed Ne * from the relationship of the above equation (10).
[0105]
(Equation 10)

[0106]
When the torque command value Tm1 * of the motor MG1 is set in this way, the processes of steps S236 to S248 which are the same as the processes of steps S156 to S168 of the assist motor control routine of FIG. 9 are executed. Since the detailed description of these processes has already been made, it is omitted here.
[0107]
The control of motor MG2 (step S268 in FIG. 25) is performed by a control routine of motor MG2 illustrated in FIG. When this routine is executed, control CPU 190 of control device 180 first sets a value calculated by the following equation (14) as torque command value Tm2 * of motor MG2 (step S250). Here, equation (14) can be obtained from the balance of the operating collinear lines in the collinear diagrams of FIGS. Then, the processing of steps S256 to S268, which is the same as the processing of steps S156 to S168 of the assist motor control routine of FIG. 9, is executed.
[0108]
(Equation 11)

[0109]
According to the power output device 110 of the second embodiment described above, the accelerator pedal 164 is greatly depressed, or the accelerator pedal 164 that has been depressed is suddenly returned, so that the torque to be output to the ring gear shaft 126 changes suddenly. Even if this is done, the target rotation speed Ne * and the target torque Te * of the engine 150 are set within a shiftable range in which the engine 150 can smoothly shift, and the operation control of the engine 150 is performed based on this. Can be shifted to the target operation point. As a result, it is possible to avoid inconveniences such as stall of the engine 150 and conversely, excessive motoring of the engine 150. Moreover, even if the target rotation speed Ne * and the target torque Te * are changed, the torque command value Tm2 * of the motor MG2 is set so that the torque corresponding to the torque command value Tr * is output to the ring gear shaft 126. The shaft 126 can output a torque corresponding to the torque command value Tr *.
[0110]
Of course, the power output from the engine 150 is torque-converted by the planetary gear 120, the motor MG1, and the motor MG2 and output to the ring gear shaft 126 and, consequently, the

drive wheels

116, 118, so that the power output device 110 is more efficient. can do.
[0111]
Also, in the power output device 110 of the second embodiment, the operating point of the engine 150 is represented by the rotational speed Ne, but may be represented by the torque Te as shown in the torque control routine of FIG.
[0112]
In the power output device 110 of the second embodiment, the power output to the ring gear shaft 126 is taken out from between the motor MG1 and the motor MG2 via the power take-out gear 128 connected to the ring gear 122. As shown in the example power output device 110A, the ring gear shaft 126 may be extended and taken out of the case 115. 29, the planetary gear 120, the motor MG2, and the motor MG1 may be arranged in this order from the engine 150 side. In this case, the sun gear shaft 125B does not have to be hollow, and the ring gear shaft 126B needs to be a hollow shaft. In this way, the power output to ring gear shaft 126B can be taken out between engine 150 and motor MG2.
[0113]
In the power output device 110 of the second embodiment, the motor MG2 is attached to the ring gear shaft 126, but the motor MG2 may be attached to the crankshaft 156 as in a power output device 110C of a modification illustrated in FIG. . In a power output device 110C of this modified example, as shown in FIG. 30, a rotor 132 of a motor MG1 is attached to a sun gear shaft 125C coupled to a sun gear 121 of a planetary gear 120, and a second Like the power output device 110 of the embodiment, the crankshaft 156 of the engine 150 is attached. Attached to the crankshaft 156 are a rotor 142 of the motor MG2 and a resolver 157 that detects the rotation angle θe of the crankshaft 156. The ring gear shaft 126C attached to the ring gear 122 of the planetary gear 120 is connected to the power take-off gear 128 only with the attachment of a resolver 149 for detecting the rotation angle θr.
[0114]
Power output device 110C of this modified example operates as follows. The engine 150 is operated at the operation point P1 represented by the rotation speed Ne and the torque Te, and the rotation speed at which the energy Pr (Pr = Nr × Tr) is equal to the energy Pe (Pe = Ne × Te) output from the engine 150. Consider a case where the ring gear shaft 126C is operated at an operation point P2 represented by Nr and a torque Tr, that is, a case where the power output from the engine 150 is converted into a torque and applied to the ring gear shaft 126C. The alignment chart in this state is illustrated in FIGS. 31 and 32.
[0115]
Considering the balance of the operation collinear in the collinear diagram of FIG. 31, the following equations (15) to (16) are derived. That is, Expression (15) is derived from the balance between the energy Pe input from the engine 150 and the energy Pr output to the ring gear shaft 126C, and Expression (16) is the energy input to the planetary carrier 124 via the crankshaft 156. Is derived as the sum of Expressions (17) and (18) are derived by separating the torque acting on the planetary carrier 124 into a torque having the coordinate axis S and the coordinate axis R as an action line.
[0116]
(Equation 12)

[0117]
In order for the operating collinear to be stable in this state, the forces of the operating collinear need only be balanced, so that the torque Tm1 and the torque Tcs may be equal, and the torque Tr and the torque Tcr may be equal. . When the torque Tm1 and the torque Tm2 are obtained from the above relationship, they are expressed as the following equations (19) and (20).
[0118]
(Equation 13)

[0119]
Therefore, if the torque Tm1 obtained by the expression (19) is applied to the sun gear shaft 125C by the motor MG1 and the torque Tm2 obtained by the expression (20) is applied to the crankshaft 156 by the motor MG2, the output from the engine 150 is obtained. The power represented by the torque Te and the rotation speed Ne can be converted into the power represented by the torque Tr and the rotation speed Nr and output to the ring gear shaft 126C. In the state of the alignment chart, the motor MG1 operates as a generator since the direction of rotation of the rotor 132 and the direction of action of the torque are opposite, and the motor MG1 operates as a generator, and is expressed by the product of the torque Tm1 and the number of rotations Ns. Regenerate energy Pm1. On the other hand, the motor MG2 operates as an electric motor because the direction of rotation of the rotor 142 and the direction of action of torque become the same, and consumes electric energy Pm2 represented by the product of the torque Tm2 and the number of revolutions Nr.
[0120]
In the alignment chart shown in FIG. 31, the rotation speed Ns of the sun gear shaft 125C is positive, but depending on the rotation speed Ne of the engine 150 and the rotation speed Nr of the ring gear shaft 126C, as shown in the alignment chart of FIG. May be negative. At this time, motor MG1 operates as an electric motor because the direction of rotation of rotor 132 and the direction in which torque acts are the same, and consumes electric energy Pm1 represented by the product of torque Tm1 and rotational speed Ns. On the other hand, the motor MG2 operates as a generator because the direction of rotation of the rotor 142 and the direction in which the torque acts are opposite, and the electric energy Pm2 represented by the product of the torque Tm2 and the number of revolutions Nr is transmitted to the ring gear shaft 126C. It will be regenerated from.
[0121]
As described above, the power output device 110C of the modified example can execute the torque control routine of FIG. 25 and the torque control routine of FIG. 10 similarly to the power output device 110 of the second embodiment. The same effects as the effects of the power output device 110 of the embodiment can be obtained. In the power output device 110C of the modified example, since the motor MG2 is attached to the crankshaft 156, the control of the motor MG1 is performed in place of the processes in steps S230 and S232 of the control routine of the motor MG1 in FIG. The process of step S290 illustrated in the control routine of the motor MG1 illustrated in FIG. 27 is performed, and the control of the motor MG2 is performed in the control routine of the motor MG2 illustrated in FIG. 34 instead of the process of step S250 in the control routine of the motor MG2 in FIG. Steps S292 and S294 need to be performed. That is, in the control of the motor MG1, a value obtained from the balance of the operating collinear in the torque command value Tm1 * of the motor MG1 based on the balance of the operating collinear in the alignment charts of FIGS. 31 and 32 (the following equation (21)). Must be set (step S290). In the control of the motor MG2, in order to set the rotation speed Ne of the engine 150 to the target rotation speed Ne *, the rotation speed Ne of the engine 150 is read (step S292), and the read rotation speed is read. This is because it is necessary to set a value calculated by the following equation (22) using the number Ne and the target rotation speed Ne * as the torque command value Tm2 * of the motor MG2 (step S294). The first term on the right side of the equation (22) is the torque command value Tm2 * of the motor MG2 set in this step when this routine was started last time, and the second term on the right side is the target rotation speed Ne. This is a proportional term for canceling the deviation from the number Ne *, and the third term on the right side is an integral term for eliminating the steady-state deviation. K7 and K8 are proportional constants.
[0122]
[Equation 14]

[0123]
As described above, the power output device 110C of the modified example can operate in the same manner as the power output device 110 of the second embodiment, although the roles of the motor MG1 and the motor MG2 are different. The same effect as that provided by power output device 110 can be obtained.
[0124]
In the power output device 110C of the modified example, the motor MG2 is interposed between the engine 150 and the motor MG1, but as shown in the power output device 110D of the modified example of FIG. May be arranged. In the power output device 110C of the modified example, the power output to the ring gear shaft 126C is taken out from between the motor MG1 and the motor MG2 via the power take-out gear 128 coupled to the ring gear 122. As shown in the example power output device 110E, the ring gear shaft 126E may be extended and taken out of the case 115.
[0125]
In the power output device 110 of the second embodiment and its modified example, the power output device is mounted on a FR-type or FF-type two-wheel drive vehicle. As described above, the present invention may be applied to a four-wheel drive vehicle. In this configuration, the motor MG2 coupled to the ring gear shaft 126 is separated from the ring gear shaft 126 and is independently disposed on the rear wheel portion of the vehicle, and the

drive wheels

117 and 119 of the rear wheel portion are driven by the motor MG2. I do. On the other hand, the ring gear shaft 126 is coupled to the differential gear 114 via a power take-out gear 128 and a power transmission gear 111 to drive the

drive wheels

116 and 118 of the front wheel. Even under such a configuration, it is possible to execute the second embodiment.
[0126]
Further, in the power output device 110 of the second embodiment and its modifications, the planetary gear 120 is used as the three-axis power input / output means, but one is gear-coupled to the sun gear and the other is gear-coupled to the ring gear, and is gear-coupled to each other. A double pinion planetary gear including a plurality of sets of planetary pinion gears that revolve while rotating around the outer periphery may be used. In addition, if the power input / output to any two of the three axes is determined as the three-axis power input / output means, the power input / output to the remaining one axis is determined based on the determined power. Any device or gear unit, such as a differential gear, can be used.
[0127]
As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to these embodiments at all, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It is.
[0128]
For example, a gasoline engine is used as the power output device 20 of the first embodiment or the engine 50 of the modified example thereof, or the power output device 110 of the second embodiment or the engine 150 of the modified example. Various internal combustion or external combustion engines such as an engine, a turbine engine, and a jet engine can also be used.
[0129]
The power output device 20 of the first embodiment or the clutch motor 30 or the assist motor 40 of the modified example thereof, or the power output device 110 of the second embodiment or the motor MG1 or the motor MG2 of the modified example thereof is a PM type (permanent magnet). Although a Permanent Magnet type synchronous motor is used, a VR (variable reluctance type) synchronous motor, a vernier motor, Alternatively, a DC motor, an induction motor, a superconducting motor, a step motor, or the like can be used.
[0130]
Alternatively, in the power output device 20 of the first embodiment or its modified example or the power output device 110 of the second embodiment or its modified example, a transistor inverter is used as the first and

second drive circuits

91, 92, 191, 192. In addition, IGBT (Insulated Gate Bipolar Mode Transistor) inverter, thyristor inverter, voltage PWM (Pulse Width Modulation) inverter, and square wave inverter (voltage inverter, It is also possible to use a current-source inverter or a resonant inverter.
[0131]
Further, as the

batteries

94 and 194, a Pb battery, a NiMH battery, a Li battery, or the like can be used, but a capacitor can be used instead of the battery 194.
[0132]
In the above embodiments, the case where the power output device is mounted on a vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this, and the power output device may be mounted on transportation means such as a ship, an aircraft, and other various industrial machines. Is also possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a power output device 20 as a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a vehicle incorporating the power output device 20 of the first embodiment.
FIG. 3 is a graph for explaining the operation principle of the power output device 20 of the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a torque control routine executed by a control device 80 of the first embodiment.
FIG. 5 is a map illustrating a relationship among an accelerator pedal position AP, a rotation speed Nd, and a torque command value Td *.
FIG. 6 is a graph illustrating a relationship between an operating point of the engine 50 and efficiency.
FIG. 7 is a graph illustrating the relationship between the efficiency of the operating point of the engine 50 and the rotational speed Ne of the engine 50 along a constant energy curve.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a clutch motor control routine executed by the control device 80 of the first embodiment.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an assist motor control routine executed by the control device 80 of the first embodiment.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a torque control routine according to a modified example.
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a power output device 20A according to a modified example of the first embodiment.
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a power output device 20B according to a modification of the first embodiment.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a part of a clutch motor control routine executed by a power output device 20B of a modified example.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a part of an assist motor control routine executed by a power output device 20B according to a modification.
FIG. 15 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a power output device 20C according to a modification of the first embodiment.
FIG. 16 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a power output device 20D according to a modified example of the first embodiment.
FIG. 17 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a power output device 20E according to a modified example of the first embodiment.
FIG. 18 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a power output device 20F that is a modification of the first embodiment.
FIG. 19 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a power output device 110 as a second embodiment.
FIG. 20 is a partially enlarged view of a power output device 110 according to a second embodiment.
FIG. 21 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle incorporating the power output device 110 of the second embodiment.
FIG. 22 is a graph for explaining the operation principle of the power output device 110 according to the second embodiment.
FIG. 23 is an alignment chart showing a relationship between the rotation speed and the torque of the three shafts coupled to the planetary gear 120 in the second embodiment.
FIG. 24 is an alignment chart showing a relationship between a rotation speed and a torque of three shafts coupled to the planetary gear 120 in the second embodiment.
FIG. 25 is a flowchart illustrating a torque control routine executed by the control device 180 of the second embodiment.
FIG. 26 is a flowchart illustrating a control routine of a motor MG1 executed by the control device 180 of the second embodiment.
FIG. 27 is a flowchart illustrating a control routine of the motor MG2 executed by the control device 180 of the second embodiment.
FIG. 28 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a power output device 110A that is a modification of the second embodiment.
FIG. 29 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a power output device 110B that is a modification of the second embodiment.
FIG. 30 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a power output device 110C that is a modification of the second embodiment.
FIG. 31 is an alignment chart showing a relationship between a rotation speed and a torque of three shafts coupled to planetary gear 120 in power output device 110C according to a modification.
FIG. 32 is an alignment chart showing a relationship between a rotation speed and a torque of three shafts coupled to planetary gear 120 in power output device 110C of a modified example.
FIG. 33 is a flowchart illustrating a part of a control routine of motor MG1 executed by power output device 110C according to a modification.
FIG. 34 is a flowchart illustrating a part of a control routine of motor MG2 executed by power output device 110C according to a modification.
FIG. 35 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a power output device 110D that is a modification of the second embodiment.
FIG. 36 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a power output device 110D which is a modification of the second embodiment.
FIG. 37 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a power output device 110D that is a modification of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
20 Power output device
20A to 20F: Power output device
22 ... Drive shaft
23 ... Gear
24… Differential gear
26, 28 ... drive wheels
27,29 ... Drive wheels
30 ... Clutch motor
32 ... Outer rotor
34 ... Inner rotor
35 ... permanent magnet
36 ... Three-phase coil
38 ... Slip ring
38a ... Rotating ring
38b ... brush
39 ... Resolver
40 ... Assist motor
41 ... Rotary axis
41a ... Resolver
42 ... rotor
43 ... Stator
44 ... coil
44… Three-phase coil
45… Case
46 ... permanent magnet
48… Resolver
49… Bearing
50 ... Engine
51 ... fuel injection valve
52: Combustion chamber
54 ... Piston
56 ... Crankshaft
58… Ignite
60 ... Distributor
62 ... Spark plug
64 ... accelerator pedal
64a: accelerator pedal position sensor
65… Brake pedal
65a: brake pedal position sensor
66 ... Throttle valve
67 ... Throttle valve position sensor
68 ... actuator
70 ... EFI ECU
72 ... intake pipe negative pressure sensor
74 ... water temperature sensor
76 ... Rotation speed sensor
78 ... Rotation angle sensor
79 ... Starter switch
80 ... Control device
82 ... Shift lever
84 ... Shift position sensor
90 ... Control CPU
90a RAM
90b… ROM
91: first drive circuit
92... Second driving circuit
94… battery
95, 96 ... current detector
97, 98 ... current detector
99… Remaining capacity detector
110 ... Power output device
110A to 110F: Power output device
111 ... power transmission gear
112 ... Drive shaft
114… Differential gear
115… Case
116, 118 ... drive wheels
117, 119 ... drive wheels
120 ... planetary gear
121 ... Sun gear
122 ... Ring gear
123 ... Planetary pinion gear
124 ... Planetary carrier
125 ... Sun gear shaft
126 ... Ring gear shaft
128 Power take-out gear
129… Chain belt
132 ... rotor
133 ... Stator
134 ... three-phase coil
135 ... permanent magnet
139 ... Resolver
142 ... rotor
143 ... stator
144: three-phase coil
145: permanent magnet
149 ... Resolver
150 ... Engine
156 ... Crankshaft
157 ... Resolver
164: accelerator pedal
164a: accelerator pedal position sensor
165a: brake pedal position sensor
170 ... EFIECU
180 ... Control device
184: Shift position sensor
190 ... Control CPU
190a RAM
190b ROM
191... First drive circuit
192: second drive circuit
194 ... battery
195,196… Current detector
197, 198 ... current detector
199 ... Remaining capacity detector
CL1… Clutch
CL2… Clutch
L1, L2 ... power supply line
MG1… Motor
MG2: Motor
Tr1 to Tr6: transistors
Tr11 to Tr16: transistors

Claims

A power output device that outputs power to a drive shaft,
A prime mover having an output shaft;
A first rotating shaft coupled to the output shaft and a second rotating shaft coupled to the drive shaft, wherein the power input to and output from the first rotating shaft and the second rotating shaft Energy adjustment means for adjusting the energy deviation from the input and output power by inputting and outputting the corresponding electric energy;
An electric motor that exchanges power with the output shaft or the drive shaft,
Target power setting means for setting a target power to be output to the drive shaft,
The prime mover is operated such that its operation state matches a target operation state on a predetermined operation curve through a region where the operation efficiency of the prime mover is high, and from the prime mover operated in the target operation state. Drive control means for controlling the energy adjusting means and the electric motor such that the output power is converted into energy and the target power is output to the drive shaft;
When the set target power changes, target operating state change amount calculating means for obtaining a change amount of a target operating state of the prime mover corresponding to the change,
When the obtained change amount of the target operation state is out of a predetermined range to satisfy the transient operation condition along the operation curve of the prime mover , the change amount of the target operation state is limited. And a target operation state setting means for setting a target operation state in the drive control means.

The power output device according to claim 1,
The operating state of the prime mover is a rotation speed of the output shaft and a torque output from the prime mover ,
The target operating state, Ru target torque der <br/> power output apparatus that outputs the target rotation speed from the prime mover of the output shaft.

The energy adjusting means includes a first rotor coupled to the first rotation shaft, and a second rotor coupled to the second rotation shaft and rotatable relative to the first rotor. The power output device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a paired rotor motor that exchanges power between the two rotating shafts via an electromagnetic coupling between the two rotors.

The power output device according to claim 1 or 2 ,
The energy adjusting means includes:
A third rotating shaft different from the first rotating shaft and the second rotating shaft; and determining power input / output to any two of the three rotating shafts. A three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining rotary shaft based on the generated power;
A power output device comprising: a rotating shaft electric motor that exchanges power with the third rotating shaft.

A prime mover having an output shaft;
A first rotating shaft coupled to the output shaft and a second rotating shaft coupled to the drive shaft, wherein the power input to and output from the first rotating shaft and the second rotating shaft Energy adjusting means for adjusting the energy deviation from the input and output power by inputting and outputting the corresponding electric energy;
A control method of a power output device including an electric motor that exchanges power with the output shaft or the drive shaft,
(A) setting a target power to be output to the drive shaft;
(B) operating the prime mover such that its operation state matches a target operation state on a predetermined operation curve through a region where the operation efficiency of the prime mover is high , and is operated in the target operation state; Controlling the energy adjusting means and the electric motor such that the power output from the prime mover is converted into energy and the target power is output to the drive shaft;
(C) when the set target power changes, determining a change amount of a target operation state of the prime mover corresponding to the change;
(D) the amount of change in the target operating state when the determined amount of change in the target operating state deviates from a predetermined range along the operation curve of the prime mover so as to satisfy transient operating conditions; And controlling the power output device to set the target operation state in the drive control means.

The power output device according to claim 1,
The target operating state change amount calculating means is a means for obtaining, as the target operating state change amount, a change amount of energy output by the prime mover,
The power output device, wherein the target operation state setting means uses a range according to the magnitude of energy output from the prime mover as a range determined so as to satisfy transient operating conditions of the prime mover.