JP2005299567A - 動力出力装置およびその制御方法並びに自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンをアイドル回転数で安定して運転すること。
【解決手段】 シフトポジションＳＰがニュートラルであるときには（ステップＳ１１０）、モータの駆動制御ができないから通常のアイドル運転よりエンジンの点火時期Ｅａ＊をＥα進角させた時期に設定する（ステップＳ１５０）と共に設定した点火時期Ｅａ＊をエンジンＥＣＵへ送信し（ステップＳ１６０）エンジンの点火時期が設定された点火時期Ｅａ＊となるよう点火制御を行う。こうすれば、エンジンから出力されるトルクが通常のアイドル運転より大きくなるから、エンジンによりモータが連れ回されることによりエンジンの出力軸に作用する負のトルクをキャンセルでき、エンジンをアイドル回転数で安定して運転することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、駆動軸に出力軸が接続されたモータと、モータに電力を供給するバッテリと、スイッチング素子のスイッチングによりモータを駆動するインバータとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置では、モータの回転数が所定回転数以上のときにインバータのスイッチング素子を遮断状態にする必要がある場合には、一旦モータから出力されるトルクが値０となるようモータを制御し、モータの回転数が所定回転数以下になったのちインバータのスイッチング素子を遮断することにより、モータの回転数が所定回転数以上のときにバッテリの出力電圧を超える逆起電圧が生じることを抑制している。
特開平６−２２５４０２号公報（図１）

一方、駆動軸に動力を出力するエンジンと、エンジンの出力軸と駆動軸とに接続されたモータとを備える動力出力装置では、インバータのスイッチング素子を遮断しモータの駆動制御ができない状態でエンジンをアイドル回転数で運転させる場合がある。このような場合には、エンジンによりモータが連れ回され、この連れ回されるモータの逆起電力によりエンジンの出力軸に負のトルクが作用する。こうしたエンジンの出力軸への負のトルクの作用はエンジンの回転数を押し下げ、アイドル回転数での安定運転を阻害する要因となる。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関をアイドル回転数で安定して運転することを目的とする。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、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。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、回転磁界による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
充放電可能な蓄電手段と、
該蓄電手段と前記電力動力入出力手段とに接続され、スイッチング素子のスイッチングにより該電力動力入出力手段を駆動する駆動回路と、
該駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量により該内燃機関を運転制御し、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには前記第１の制御量とは異なる第２の制御量により該内燃機関を運転制御するアイドル運転制御手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の動力出力装置では、アイドル運転制御手段により電力動力入出力手段を駆動す
る駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量により内燃機関を運転制御し、駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量とは異なる第２の制御量により内燃機関を運転制御する。駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量とは異なる第２の制御量により内燃機関を運転制御するから、内燃機関をアイドル回転数で安定して運転することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記第２の制御量は、前記第１の制御量により前記内燃機関を運転制御したときに比して該内燃機関から出力されるトルクが大きくなる制御量であるものとすることもできる。こうすれば、駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って内燃機関をアイドル回転数で運転するときに内燃機関の出力軸に作用する負のトルクをキャンセルすることができ、内燃機関をアイドル回転数で安定して運転することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の点火時期を調節する点火時期調節手段を備え、前記アイドル運転制御手段は、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには通常の点火時期で該内燃機関が点火するよう前記点火時期調節手段を制御し、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには前記通常の点火時期より進角側で該内燃機関が点火されるよう前記点火時期調節手段を制御する手段であるものとしたり、前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段を備え、前記アイドル運転制御手段は、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには通常の吸入空気量で該内燃機関が運転されるよう前記吸入空気量調節手段を制御し、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには前記通常の吸入空気量より多い空気量で該内燃機関が運転されるよう前記吸入空気量調節手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って内燃機関をアイドル回転数で運転するときには、駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って内燃機関をアイドル回転数で運転するときより内燃機関から出力されるトルクを大きくすることができ、内燃機関をアイドル回転数で安定して運転することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとしたり、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機を備えるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸から所望のトルクを出力できると共に内燃機関を燃費良好な運転ポイントなど任意の運転ポイントで運転することができ、燃費の向上などを図ることができる。

本発明の自動車は、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置、すなわち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、回転磁界による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、充放電可能な蓄電手段と、該蓄電手段と前記電力動力入出力手段とに接続され、スイッチング素子のスイッチ
ングにより該電力動力入出力手段を駆動する駆動回路と、該駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量により該内燃機関を運転制御し、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには前記第１の制御量とは異なる第２の制御量により該内燃機関を運転制御するアイドル運転制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなることを要旨とする。

本発明の自動車では、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載しているから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関をアイドル回転数で安定して運転することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

こうした本発明の自動車において、操作者の操作に基づいてパーキング，前進走行，後進走行，ニュートラルを含むシフト操作が可能なシフト手段を備え、前記制御手段は、前記シフト手段が前記ニュートラルに操作されている最中に前記内燃機関をアイドル運転する際に前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転する手段であるものとすることもできる。こうすれば、シフト手段がニュートラルに操作されている最中でも内燃機関をアイドル回転数で安定して運転することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され、回転磁界による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、充放電可能な蓄電手段と、該蓄電手段と前記電力動力入出力手段とに接続されスイッチング素子のスイッチングにより該電力動力入出力手段を駆動する駆動回路と、を備え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方法であって、
前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量により該内燃機関を運転制御し、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには前記第１の制御量とは異なる第２の制御量により該内燃機関を運転制御する
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法では、電力動力入出力手段を駆動する駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量により内燃機関を運転制御し、駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量とは異なる第２の制御量により内燃機関を運転制御する。駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量とは異なる第２の制御量により内燃機関を運転制御するから、内燃機関をアイドル回転数で安定して運転することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、ハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン２２の構成の概略を示す構成図であり、図３は、ハイブリッド自動車２０に搭載されるインバータ４１の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６に
ダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入する共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出されるようになっている。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション、スロットルバルブ１２４の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１４６からのスロットルポジションＳＰなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット５０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット５０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流ｉｕ，ｉｖなどが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

インバータ４１，４２は、電力ライン５４でバッテリ５０とを接続されている。電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。インバータ４１は、モータＥＣＵ４０からの制御信号を受けてスイッチングするトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６と、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６に並列に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６とを備える。インバータ４１は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６のスイッチングにより、バッテリ５０からの直流電流を三相交流電流に変換してモータＭＧ１に供給しモータＭＧ１を駆動したり、モータＭＧ１からの三相交流電流を整流してバッテリ５０やインバータ４２へ供給したりする。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，操作者の操作に基づいてシフトをパーキング，前進走行，後進走行，ニュートラルに操作するシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２をアイドル運転する際の動作について説明する。図４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるアイドル運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２がアイドル運転している際に所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

アイドル運転制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、シフトポジションセンサ８１からのシフトポジションＳＰなど必要なデータを入力する処理を実行し（ステップＳ１００）、シフトポジションＳＰが、ニュートラルであるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。シフトポジションＳＰがニュートラルでなければ、通常のアイドル運転が可能であると判断して、エンジン２２の点火時期Ｅａ＊をエンジン２２が最も燃費が良くなる点火時期Ｅａに設定する（ステップＳ１２０）と共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定する（ステップＳ１３０）。

こうしてエンジン２２の点火時期Ｅａ＊やモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、エンジン２２の点火時期Ｅａ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１４０）、本制御ルーチンを終了する。エンジン２２の点火時期Ｅａ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が設定された点火時期Ｅａ＊で点火するようクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジション信号などに基づいてイグニッションコイル１３８への制御信号のタイミングを点火時期Ｅａ＊にする点火制御を行う。また、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６のスイッチング制御を行なう。このようにシフトポジションＳＰがニュートラルではないときには、エンジン２２を目標アイドル回転数で安定して運転することができると共にエンジン２２の点火時期をエンジン２２が効率よく動作できるような点火時期に設定するから燃費の向上を図ることができる。

一方、ステップＳ１１０でシフトポジションＳＰがニュートラルであると判定されると、通常のアイドル運転のときよりエンジン２２から出力されるトルクが大きくなるようエンジン２２の点火時期Ｅａ＊を通常のアイドル運転での点火時期ＥａからＥα進角（例えば、５°進角）させた時期に設定する（ステップＳ１５０）。ここで、エンジン２２の点火時期を進角させる理由について説明する。実施例では、シフトポジションＳＰがニュー
トラルであるときには、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力が出力されないようインバータ４１への電力供給を遮断する。このため、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６が遮断状態になりモータＭＧ１を駆動制御することができない。シフトポジションＳＰがニュートラルであるときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５に示す。この場合にはモータＭＧ１の駆動制御ができないから、エンジン２２を目標アイドル回転数Ｎｅｉ＊で運転させると、エンジン２２によりモータＭＧ１が連れ回される。このようにモータＭＧ１が連れ回されるとモータＭＧ１の逆起電力によりエンジン２２の出力軸であるキャリア３４に負のトルクＴαが作用する。このような負のトルクＴαがキャリア３４に作用するとエンジン２２の回転数が低下しエンジン２２を目標アイドル回転数Ｎｅｉ＊で安定して運転することができない。そこで、エンジン２２の点火時期を通常のアイドル運転での点火時期より進角させ通常のアイドル運転のときよりエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊を大きくすることにより、キャリア３４に作用する負のトルクＴαをキャンセルすることができる。

こうして点火時期Ｅａ＊が設定されると、設定された点火時期Ｅａ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ１６０）、本制御ルーチンを終了する。このように、シフトポジションＳＰがニュートラルであるときには、エンジン２２の点火時期を進角させエンジン２２から出力されるトルクを大きくすることにより、エンジン２２で連れ回れるモータＭＧ１の逆起電力によりエンジン２２の出力軸であるキャリア３４に作用する負のトルクＴαをキャンセルすることができる。この結果、エンジン２２を目標アイドル回転数Ｎｅｉ＊で安定して運転することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２をアイドル運転している際にシフトポジションＳＰがニュートラルであるときには、エンジン２２の点火時期を進角させエンジン２２から出力されるトルクを大きくすることによりエンジン２２の出力軸であるキャリア３４に作用する負のトルクＴαをキャンセルする。この結果、エンジン２２を目標アイドル回転数で安定して運転することができる。また、シフトポジションＳＰがニュートラル以外であるときには、エンジン２２を目標アイドル回転数で安定して運転することができると共にエンジン２２の点火時期をエンジン２２の燃費が最もよくなる点火時期に設定できるので燃費の向上を図ることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがニュートラルのときには、エンジン２２の点火時期を通常のアイドル運転のときより進角側に設定するものとしたが、エンジン２２から出力されるトルクが通常のアイドル運転のときより大きくなればどのような制御量を用いてもよく、例えば、通常のアイドル運転のときよりスロットルバルブ１２０の開度を大きくしてエンジン２２の吸入空気量を増加させるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがニュートラルのときにエンジン２２の点火時期を進角側に設定するものとしたが、インバータ４１のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６が遮断状態であるときにエンジン２２の点火時期を進角側に設定してもよいので、シフトポジションＳＰがニュートラル以外であるときでもインバータ４１のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６が遮断状態であればエンジン２２の点火時期を進角側に設定してもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図６における車輪６４ａ，６４
ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド自動車２０に搭載されるインバータ４１の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるアイドル運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 シフトポジションＳＰがニュートラルであるときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５，減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６ トランジスタ。

Claims (9)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、回転磁界による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
   充放電可能な蓄電手段と、
   該蓄電手段と前記電力動力入出力手段とに接続され、スイッチング素子のスイッチングにより該電力動力入出力手段を駆動する駆動回路と、
   該駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量により該内燃機関を運転制御し、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには前記第１の制御量とは異なる第２の制御量により該内燃機関を運転制御するアイドル運転制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記第２の制御量は、前記第１の制御量により前記内燃機関を運転制御したときに比して該内燃機関から出力されるトルクが大きくなる制御量である請求項１記載の動力出力装置。
3. 請求項２記載の動力出力装置であって、
   前記内燃機関の点火時期を調節する点火時期調節手段を備え、
   前記アイドル運転制御手段は、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには通常の点火時期で該内燃機関が点火するよう前記点火時期調節手段を制御し、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには前記通常の点火時期より進角側で該内燃機関が点火されるよう前記点火時期調節手段を制御する手段である
   動力出力装置。
4. 請求項２または３記載の動力出力装置であって、
   前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段を備え、
   前記アイドル運転制御手段は、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには通常の吸入空気量で該内燃機関が運転されるよう前記吸入空気量調節手段を制御し、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには前記通常の吸入空気量より多い空気量で該内燃機関が運転されるよう前記吸入空気量調節手段を制御する手段である
   動力出力装置。
5. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
7. 請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなる自動車。
8. 請求項７記載の自動車であって、
   操作者の操作に基づいてパーキング，前進走行，後進走行，ニュートラルを含むシフト操作が可能なシフト手段を備え、
   前記制御手段は、前記シフト手段が前記ニュートラルに操作されている最中に前記内燃機関をアイドル運転する際に前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転する手段である
   自動車。
9. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され、回転磁界による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、充放電可能な蓄電手段と、該蓄電手段と前記電力動力入出力手段とに接続されスイッチング素子のスイッチングにより該電力動力入出力手段を駆動する駆動回路と、を備え、前記駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方法であって、
   前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングを伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには第１の制御量により該内燃機関を運転制御し、前記駆動回路のスイッチング素子によるスイッチングの禁止を伴って前記内燃機関をアイドル回転数で運転するときには前記第１の制御量とは異なる第２の制御量により該内燃機関を運転制御する
   動力出力装置の制御方法。

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