JP2008049825A - 車両および駆動装置並びにこれらの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でモータＭＧ２に異常が生じているときでもエンジン２２を始動できるようにする。
【解決手段】シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でモータＭＧ２に異常が生じているときには、オイルポンプ１０２から圧送されるオイルを用いて変速機６０によって動力軸３２ａが駆動軸３６に接続されるよう油圧調整部１０４を制御し、動力軸３２ａが駆動軸３６に接続された状態でモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングして始動する。これにより、シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でモータＭＧ２により動力軸３２ａを固定できないときでもエンジン２２を始動することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両および駆動装置並びにこれらの制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に駆動輪にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤに接続された第１モータと、リングギヤに接続された第２モ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）。この車両では、停車中にエンジンの始動が要求されたときには、第２モータでリングギヤをロックさせてから第１モータによってエンジンをクランキングして始動することにより、停車時にエンジンを始動する際に車両にショックや揺れが生じるのを抑制している。
特開２００６−８１３２４号公報

ところで、上述のハード構成に加えてリングギヤと駆動輪との間にそのリングギヤと駆動輪との接続や接続の解除を行なう有段の変速機を有する車両では、シフトレバーが駐車ポジションにあるときには、通常、駆動輪がロックされると共に有段の変速機によってリングギヤが駆動輪から切り離される。この状態でエンジンを始動する際、第２モータが正常であれば、上述したように、第２モータでリングギヤをロックさせてから第１モータによってエンジンを始動することができるが、第２モータに異常が生じてリングギヤをロックできないときには、第１モータによってエンジンをクランキングしようとする際にリングギヤが回転してしまい、エンジンをクランキングすることができない。

本発明の車両および駆動装置並びにこれらの制御方法は、モータリング手段や電動機から動力を出力可能な動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で動力軸と車軸側との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速機を備えるものにおいて、シフトレバーが駐車ポジションにある状態で電動機から動力軸に動力を入出力できないときでも、内燃機関を始動できるようにすることを目的とする。

本発明の車両および駆動装置並びにこれらの制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され、該動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で、該動力軸と該車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう変速手段と、
シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに前記車軸を回転不能に固定する固定手段と、
前記シフトレバーが前記駐車ポジションにある駐車状態であって前記電動機から前記動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記変速手段とを制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、シフトレバーが駐車ポジションにある駐車状態であって電動機から動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに内燃機関を始動する際には、動力軸と車軸側とが接続された状態で内燃機関がモータリングされて始動されるよう内燃機関とモータリング手段と変速手段とを制御する。シフトレバーが駐車ポジションにある状態では、通常、固定手段によって車軸が固定されると共に動力軸側の動力が車軸側に伝達されないよう変速手段によって動力軸が車軸側から切り離される。この状態で内燃機関をモータリングして始動しようとするときには、動力軸が回転しないように、モータリング手段によって内燃機関をモータリングする際に動力軸に作用する駆動力を受け止めるものが必要となる。本発明の車両では、駐車状態であって電動機異常のときに内燃機関を始動する際には、変速手段によって動力軸と電動機とが接続された状態で内燃機関をモータリングして始動するから、駐車状態であって電動機異常のとき、即ちモータリング手段によって内燃機関をモータリングする際に動力軸に作用する駆動力を電動機によって受け止めることできないときでも、内燃機関を始動することができる。

こうした本発明の車両において、電力を用いて作動流体を圧送する圧送手段を備え、前記変速手段は、前記圧送された作動流体を用いて前記動力軸と前記車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達を行なう手段であり、前記始動時制御手段は、前記駐車状態であって前記電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記圧送手段の駆動を伴って前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続されるよう該圧送手段と該変速手段と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、駐車状態であって電動機異常のときに内燃機関を始動する際には、圧送手段から圧送された作動流体を用いて変速手段により動力軸と車軸側とを接続した状態で内燃機関を始動することができる。

また、本発明の車両において、前記始動時制御手段は、前記車両のシステムが起動されたときに前記駐車状態であって前記電動機異常のとき、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記始動時制御手段は、前記車両のシステムが起動されたときに前記電動機異常であっても前記シフトレバーが前記駐車ポジションにない非駐車状態のときには、該シフトレバーが該駐車ポジションにシフト変更されるのを待って前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう制御する手段であるものとすることもできる。システムが起動されていないときには、通常、変速手段によって動力軸は車軸側から切り離されている。したがって、システムが起動されたときに電動機異常であってシフトレバーが駐車ポジションにないときには、シフトレバーが駐車ポジションにシフト変更されるのを待って動力軸と車軸側とを接続した状態で内燃機関を始動することにより、固定手段により固定された車軸に動力軸を接続した状態で内燃機関を始動することができる。

さらに、本発明の車両において、前記始動時制御手段は、前記駐車状態であって前記電動機異常のときには、前記内燃機関の始動要求がなされているか否かに拘わらず該内燃機関を始動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駐車状態であって電動機異常のときに、内燃機関が停止された状態で保持されるのを回避することができる。

あるいは、本発明の車両において、前記始動時制御手段は、前記駐車状態であって前記電動機異常のときに前記内燃機関が始動された後には、前記動力軸と前記車軸側との接続が解除されるよう前記変速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、内燃機関を始動した後にシフトレバーが駐車ポジションから他のポジション（例えば、ニュートラルポジションなど）に変更されたときに、即ち、内燃機関を始動した後に固定手段による車軸の固定が解除されたときに、運転者の予期しない動力が車軸側に出力されるのを回避することができ、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

本発明の車両において、前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸とに接続され、電力と動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動力軸に出力する電力動力入出力手段であるものとすることもできる。この場合、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動力軸と第３軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。

本発明の駆動装置は、
内燃機関と、充放電可能な蓄電手段と、シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに車軸を回転不能に固定する固定手段と、共に車両に搭載される駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記動力軸と前記車軸側との接続および接続の解除が可能で、前記動力軸と前記車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう変速手段と、
前記シフトレバーが前記駐車ポジションにある駐車状態であって前記電動機から前記動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記変速手段とを制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、シフトレバーが駐車ポジションにある駐車状態であって電動機から動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに内燃機関を始動する際には、動力軸と車軸側とが接続された状態で内燃機関がモータリングされて始動されるよう内燃機関とモータリング手段と変速手段とを制御する。シフトレバーが駐車ポジションにある状態では、通常、固定手段によって車軸が固定されると共に動力軸側の動力が車軸側に伝達されないよう変速手段によって動力軸が車軸側から切り離される。この状態で内燃機関をモータリングして始動しようとするときには、動力軸が回転しないように、モータリング手段によって内燃機関をモータリングする際に動力軸に作用する駆動力を受け止めるものが必要となる。本発明の駆動装置では、駐車状態であって電動機異常のときに内燃機関を始動する際には、変速手段によって動力軸と電動機とが接続された状態で内燃機関をモータリングして始動するから、駐車状態であって電動機異常のとき、即ちモータリング手段によって内燃機関をモータリングする際に動力軸に作用する駆動力を電動機によって受け止めることできないときでも、内燃機関を始動することができる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、充放電可能な蓄電手段と、シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに車軸を回転不能に固定する固定手段と、共に車両に搭載され、前記内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記動力軸と前記車軸側との接続および接続の解除が可能で前記動力軸と前記車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう変速手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記シフトレバーが前記駐車ポジションにある駐車状態であって前記電動機から前記動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記変速手段とを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の車両の制御方法では、シフトレバーが駐車ポジションにある駐車状態であって電動機から動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに内燃機関を始動する際には、動力軸と車軸側とが接続された状態で内燃機関がモータリングされて始動されるよう内燃機関とモータリング手段と変速手段とを制御する。シフトレバーが駐車ポジションにある状態では、通常、固定手段によって車軸が固定されると共に動力軸側の動力が車軸側に伝達されないよう変速手段によって動力軸が車軸側から切り離される。この状態で内燃機関をモータリングして始動しようとするときには、動力軸が回転しないように、モータリング手段によって内燃機関をモータリングする際に動力軸に作用する駆動力を受け止めるものが必要となる。本発明の車両の制御方法では、駐車状態であって電動機異常のときに内燃機関を始動する際には、変速手段によって動力軸と電動機とが接続された状態で内燃機関をモータリングして始動するから、駐車状態であって電動機異常のとき、即ちモータリング手段によって内燃機関をモータリングする際に動力軸に作用する駆動力を電動機によって受け止めることできないときでも、内燃機関を始動することができる。

本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で前記動力軸と車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう変速手段と、シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに前記車軸を回転不能に固定する固定手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記シフトレバーが前記駐車ポジションにある駐車状態であって前記電動機から前記動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記変速手段とを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の駆動装置の制御方法では、シフトレバーが駐車ポジションにある駐車状態であって電動機から動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに内燃機関を始動する際には、動力軸と車軸側とが接続された状態で内燃機関がモータリングされて始動されるよう内燃機関とモータリング手段と変速手段とを制御する。シフトレバーが駐車ポジションにある状態では、通常、固定手段によって車軸が固定されると共に動力軸側の動力が車軸側に伝達されないよう変速手段によって動力軸が車軸側から切り離される。この状態で内燃機関をモータリングして始動しようとするときには、動力軸が回転しないように、モータリング手段によって内燃機関をモータリングする際に動力軸に作用する駆動力を受け止めるものが必要となる。本発明の駆動装置では、駐車状態であって電動機異常のときに内燃機関を始動する際には、変速手段によって動力軸と電動機とが接続された状態で内燃機関をモータリングして始動するから、駐車状態であって電動機異常のとき、即ちモータリング手段によって内燃機関をモータリングする際に動力軸に作用する駆動力を電動機によって受け止めることできないときでも、内燃機関を始動することができる。

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ハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ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に接続された動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａの動力を変速して駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に出力する変速機６０と、駆動輪３９ａ，３９ｂをロックするパーキングロック機構９０と、車両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、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

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には動力軸としてのリングギヤ軸３２ａ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から変速機６０，駆動軸３６，デファレンシャルギヤ３８を介して、最終的には車両の駆動輪３９ａ，３９ｂ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。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ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。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、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。

変速機６０は、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をリングギヤ軸３２ａの回転数を４段に変速して駆動軸３６に伝達できるよう構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。図２の変速機６０は、シングルピニオンの遊星歯車機構６０ａ，６０ｂと三つのクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３と二つのブレーキＢ１，Ｂ２と一つのワンウェイクラッチＦ１とにより構成されている。遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛々すると共にリングギヤ６２に噛々する複数のピニオンギヤ６３と、複数のピニオンギヤ６３を自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えている。サンギヤ６１は、クラッチＣ１を介してリングギヤ軸３２ａに接続されていると共にブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。キャリア６４は、クラッチＣ２を介してリングギヤ軸３２ａに接続されている。遊星歯車機構６０ｂは、外歯歯車のサンギヤ６５と、このサンギヤ６５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６と、サンギヤ６５に噛々すると共にリングギヤ６６に噛々する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６３を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えている。サンギヤ６５は、回転軸６９およびクラッチＣ３を介してリングギヤ軸３２ａに接続されている。リングギヤ６６は、遊星歯車機構６０ａのキャリア６４に接続されていると共にブレーキＢ２のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっていると共にワンウェイクラッチＦ１により所定方向に自由に回転でき所定方向と逆方向には回転できないようになっている。キャリア６８は、駆動軸３６に接続されていると共に遊星歯車機構６０ａのリングギヤ６２に接続されている。変速機６０は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，ブレーキＢ１，Ｂ２のオンオフにより、リングギヤ軸３２ａの回転を４段に変速して駆動軸３６に伝達すると共にリングギヤ軸３２ａを駆動軸３６から切り離している。クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３やブレーキＢ１，Ｂ２は、図１に示すように、内蔵された図示しない電気モータからの動力によりオイルを圧送するオイルポンプ１０２と、オイルポンプ１０２から圧送されたオイルを用いてクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３やブレーキＢ１，Ｂ２に対して作用させる油圧を調節する油圧調整部１０４と、を有する油圧回路１００からの油圧によりオンオフされる。

パーキングロック機構９０は、駆動軸３６に取り付けられたパーキングギヤ９２と、パーキングギヤ９２と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール９４と、から構成されている。パーキングロックポール９４は、他のレンジからＰレンジへの操作信号またはＰレンジから他のレンジへの操作信号を入力したハイブリッド用電子制御ユニット７０により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ９２との噛合およびその解除によりパーキングロックおよびその解除を行なう。駆動軸３６は機械的に駆動輪３９ａ，３９ｂに接続されているから、パーキングロック機構９０は間接的に駆動輪３９ａ，３９ｂをロックしていることになる。

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，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からは、油圧回路１００のオイルポンプ１０２への駆動信号や油圧調整部１０４への油圧調整制御信号，パーキングロック機構９０の図示しないアクチュエータへの駆動信号，各種情報を表示可能なディスプレイ８９への信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジン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。

なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトレバー８１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。シフトレバー８１が駐車ポジションの状態のときには、通常、変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，ブレーキＢ１，Ｂ２の全てをオフとして動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６から切り離される。

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とに基づいて動力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、特にハイブリッド自動車２０のシステムが起動されたときの動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される起動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ハイブリッド自動車２０のシステムが起動されたときに実行される。

起動時処理ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、モータ異常判定フラグＦを入力すると共に（ステップＳ１００）、入力したモータ異常判定フラグＦの値を調べる（ステップＳ１１０）。ここで、モータ異常判定フラグＦは、モータＭＧ２が正常であるときに値０が設定され、モータＭＧ２に異常が生じているときに値１が設定されるフラグである。このモータ異常判定フラグＦは、モータＭＧ２やインバータ４２の温度が予め設定された許容限界温度を超えていないか否かや、回転位置検出センサ４４によりモータＭＧ２の回転子の回転位置が検出されているか否かなどに基づいてモータＭＧ２に異常が生じているか否かを判定した結果をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、ステップＳ１１０のモータ異常判定フラグＦの値を調べる処理は、モータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングする際に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをモータＭＧ２によって受け止めることができるか否かを判定する処理である。動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを接続した状態でエンジン２２をモータリングする際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４に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ３２の回転数を示す。また、図中、Ｓ軸の太線矢印はエンジン２２をモータリングする際にモータＭＧ１から出力されるトルクを示し、Ｒ軸の太線矢印はモータＭＧ１から出力されてリングギヤ３２に作用するトルクを示す。ステップＳ１１０の処理は、このＲ軸に作用するトルクをモータＭＧ２によって受け止めることができるか否かを判定する処理である。

モータ異常判定フラグＦが値０のときには、モータＭＧ２に異常は生じていないと判断して、そのまま起動時処理ルーチンを終了する。この場合には、起動時処理ルーチンを終了した後にエンジン２２の始動要求がなされたときに、モータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングする際に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力される反力をモータＭＧ２によって受け止めることにより、エンジン２２をモータリングして始動することができる。

一方、モータ異常判定フラグＦが値１のときには、モータＭＧ２に異常が生じていると判断し、シフトポジションＳＰを入力し（ステップＳ１２０）、入力したシフトポジションＳＰが駐車ポジションであるか否かを判定し（ステップＳ１３０）、シフトポジションＳＰが駐車ポジションでないと判定されたときには、シフトレバー８１を駐車ポジションにシフト変更するよう運転者に要請する旨をディスプレイ８９に表示して（ステップＳ１４０）、ステップＳ１２０に戻る。システムが起動されるとき、通常、シフトレバー８１は駐車ポジションにあると考えられるため、ステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理は、シフトレバー８１が駐車ポジションにある即ちパーキングロック機構９０によって駆動輪６３ａ，６３ｂがロックされているのを確認する処理となる。なお、システムが起動されるときにシフトレバー８１が駐車ポジションにないときには、ステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理は、シフトレバー８１が駐車ポジションにシフト変更されるのを待つ処理となる。

ステップＳ１３０でシフトポジションＳＰが駐車ポジションにあると判定されたときには、オイルポンプ１０２を起動し（ステップＳ１５０）、起動後に所定時間が経過するのを待って（ステップＳ１６０）、オイルポンプ１０２により圧送されたオイルを用いて変速機６０によって動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６に接続されるよう油圧調整部１０４を制御する（ステップＳ１７０）。ここで、所定時間は、例えば、オイルポンプ１０２を起動してからクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３やブレーキＢ１，Ｂ２をオンオフするのに十分なオイルがオイルポンプ１０２から油圧調整部１０４に供給されるようになるまでの時間などに設定することができ、オイルポンプ１０２の性能などに基づいて実験などにより設定することができる。

続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力する（ステップＳ１８０）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。そして、エンジン２２をモータリングするためのトルクとしてのモータリングトルクＴｃｒをモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊として設定し（ステップＳ１９０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２００）。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のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

次に、エンジン２２の回転数Ｎｅを閾値Ｎｒｅｆと比較し（ステップＳ２１０）、回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満のときにはステップＳ１８０に戻る。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始するための回転数であり、例えば、１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなどに設定することができる。こうしてステップＳ１８０〜Ｓ２１０の処理を繰り返し実行してエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至ると、燃料噴射制御や点火制御の開始をエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ２２０）、エンジン２２が完爆したか否かを判定し（ステップＳ２３０）、エンジン２２が完爆していないと判定されたときには、ステップＳ１８０に戻り、エンジン２２が完爆したと判定されたときには、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６から切り離されるよう油圧調整部１０４を制御して（ステップＳ２４０）、起動時処理ルーチンを終了する。シフトレバーが駐車ポジションにある状態では、前述したように、パーキングロック機構９０によって駆動輪３９ａ，３９ｂおよび駆動軸３６がロックされていると共に変速機６０によって動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６から切り離されている。したがって、この状態でモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングして始動するには、モータＭＧ１から出力されて動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを受け止めるものが必要となる。モータＭＧ２に異常が生じていてモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに動力を入出力できないときに、実施例では、変速機６０によってリングギヤ軸３２ａを駆動軸３６に接続した状態でエンジン２２をモータリングして始動することにより、エンジン２２の始動を行なうことができる。しかも、システムが起動されたときにシフトレバー８１が駐車ポジションにあってモータＭＧ２に異常が生じているときには、エンジン２２の始動要求がなされているか否かに拘わらずエンジン２２を始動することにより、エンジン２２が停止された状態で保持されるのを回避することができる。この結果、シフトレバー８１が駐車ポジションから他のポジション（例えば、ドライブポジションなど）にシフト変更されてパーキングロック機構９０による駆動軸３６のロックが解除されたときに、モータＭＧ１からの動力の入出力を伴ってエンジン２２からの動力をリングギヤ軸３２ａ，変速機６０，駆動軸３６を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力して走行することができる。また、実施例では、エンジン２２を始動した後にはリングギヤ軸３２ａを駆動軸３６から切り離すから、シフトレバー８１が駐車ポジションから他のポジション（例えば、ニュートラルポジションなど）にシフト変更されてパーキングロック機構９０による駆動軸３６のロックが解除されたときに、運転者の予期しない動力が駆動軸３６を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されるのを回避することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、システムが起動されたときにシフトレバー８１が駐車ポジションにあってモータＭＧ２に異常が生じているときには、オイルポンプ１０２を起動し、オイルポンプ１０２から圧送されたオイルを用いて変速機６０によって動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６に接続されるよう油圧調整部１０４を制御し、リングギヤ軸３２ａが駆動軸３６に接続された状態でモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングして始動するから、モータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングする際にリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをモータＭＧ２によって受け止めることができないときでもエンジン２２を始動することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、システムが起動されたときにシフトレバー８１が駐車ポジションにあってモータＭＧ２に異常が生じているときには、エンジン２２の始動要求がなされているか否かに拘わらずエンジン２２を始動するから、シフトレバー８１が駐車ポジションから走行用ポジションなどにシフト変更されたときにエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０，リングギヤ軸３２ａ，変速機６０，駆動軸３６を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力して走行することができる。

さらに、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を始動した後には動力軸としてのリングギヤ軸３２ａを駆動軸３６から切り離すから、エンジン２２を始動した後にシフトポジションＳＰが駐車ポジションからニュートラルポジションにシフト変更されたときに、運転者の意に反してエンジン２２からの動力が動力分配統合機構３０，リングギヤ軸３２ａ，変速機６０，駆動軸３６を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されるのを回避することができ、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、システムが起動されたときに、シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でモータＭＧ２に異常が生じているときにエンジン２２を始動するものとしたが、システムが起動されたときだけに限られず、シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でモータＭＧ２に異常が生じていてエンジン２２が停止しているときには、エンジン２２を始動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、システムが起動されたときにシフトレバー８１が駐車ポジションにあると判定されてからエンジン２２を始動するものとしたが、シフトレバー８１が駐車ポジションにあるときにだけシステムを起動できる構成の場合には、シフトレバー８１が駐車ポジションにあるか否かを判定することなくエンジン２２を始動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、システムが起動されたときにモータＭＧ２に異常が生じているときには、エンジン２２の始動要求がなされているか否かに拘わらずエンジン２２を始動するものとしたが、エンジン２２の始動要求がなされているときにエンジン２２を始動するものとしてもよい。なお、この場合、モータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングする際に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをモータＭＧ２によって受け止めることはできないため、パーキングロック機構９０によって駆動輪６３ａ，６３ｂがロックされていると共に変速機６０によってリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６に接続されている状態でモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングして始動することになる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を始動した後には、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａを駆動軸３６から切り離すものとしたが、切り離さないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、４段の変速段をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、変速段は４段に限られるものではなく、２段以上の変速段をもって変速可能な変速機であればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のアクチュエータとして油圧回路１００を用いたが、オイル以外の流体（例えば、空気など）を用いたアクチュエータや、モータを用いたアクチュエータ，ソレノイドを直接的に用いたアクチュエータなどを用い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、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介して接続された動力軸としてのリングギヤ軸３２ａにエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０を介して出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０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１３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸３６に変速機６０を介して接続された動力軸３２ｂに接続されたアウターロータ１３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を動力軸３２ｂ，変速機６０，駆動軸３６を介して駆動輪３９ａ，３９ｂ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１３０を備えるものとしてもよい。

実施例では、ハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、エンジンや充放電可能なバッテリ，駆動輪６３ａ，６３ｂをロックするパーキングロック機構９０と共に車両に搭載される駆動装置の形態としてもよい。また、ハイブリッド自動車２０などの車両の制御方法や駆動装置の制御方法の形態としてもよい。

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、車両や駆動装置の製造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。 変速機６０の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される起動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン２２をモータリングする際の動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 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。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、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、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ 変速機、６０ａ，６０ｂ 遊星歯車機構、６１，６５ サンギヤ、６２，６６ リングギヤ、６３，６７ ピニオンギヤ、６４，６８ キャリア、６９ 回転軸、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、８９ ディスプレイ、９０ パーキングロック機構、９２ パーキングギヤ、９４ パーキングロックポール、１００ 油圧回路、１０２ オイルポンプ、１０４ 油圧調整部、１３０ 対ロータ電動機、１３２ インナーロータ １３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ クラッチ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ、Ｆ１ ワンウェイクラッチ。

Claims (11)

1. 内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され、該動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
   前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   前記動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で、該動力軸と該車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう変速手段と、
   シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに前記車軸を回転不能に固定する固定手段と、
   前記シフトレバーが前記駐車ポジションにある駐車状態であって前記電動機から前記動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記変速手段とを制御する始動時制御手段と、
   を備える車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   電力を用いて作動流体を圧送する圧送手段を備え、
   前記変速手段は、前記圧送された作動流体を用いて前記動力軸と前記車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達を行なう手段であり、
   前記始動時制御手段は、前記駐車状態であって前記電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記圧送手段の駆動を伴って前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続されるよう該圧送手段と該変速手段とを制御する手段である
   車両。
3. 前記始動時制御手段は、前記車両のシステムが起動されたときに前記駐車状態であって前記電動機異常のとき、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう制御する手段である請求項１または２記載の車両。
4. 前記始動時制御手段は、前記車両のシステムが起動されたときに前記電動機異常であっても前記シフトレバーが前記駐車ポジションにない非駐車状態のときには、該シフトレバーが該駐車ポジションにシフト変更されるの待って前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう制御する手段である請求項３記載の車両。
5. 前記始動時制御手段は、前記駐車状態であって前記電動機異常のときには、前記内燃機関の始動要求がなされているか否かに拘わらず該内燃機関を始動する手段である請求項１ないし４いずれか記載の車両。
6. 前記始動時制御手段は、前記駐車状態であって前記電動機異常のときに前記内燃機関が始動された後には、前記動力軸と前記車軸側との接続が解除されるよう前記変速手段を制御する手段である請求項１ないし５いずれか記載の車両。
7. 前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸とに接続され、電力と動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動力軸に出力する電力動力入出力手段である請求項１ないし６いずれか記載の車両。
8. 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動力軸と第３軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項７記載の車両。
9. 内燃機関と、充放電可能な蓄電手段と、シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに車軸を回転不能に固定する固定手段と、共に車両に搭載される駆動装置であって、
   前記内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
   前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記動力軸と前記車軸側との接続および接続の解除が可能で、前記動力軸と前記車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう変速手段と、
   前記シフトレバーが前記駐車ポジションにある駐車状態であって前記電動機から前記動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記変速手段とを制御する始動時制御手段と、
   を備える駆動装置。
10. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され該動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で前記動力軸と前記車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう変速手段と、シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに前記車軸を回転不能に固定する固定手段と、を備える車両の制御方法であって、
    前記シフトレバーが前記駐車ポジションにある駐車状態であって前記電動機から前記動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記変速手段とを制御する、
    車両の制御方法。
11. 内燃機関と、充放電可能な蓄電手段と、シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに車軸を回転不能に固定する固定手段と、共に車両に搭載され、前記内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記動力軸と前記車軸側との接続および接続の解除が可能で前記動力軸と前記車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう変速手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
    前記シフトレバーが前記駐車ポジションにある駐車状態であって前記電動機から前記動力軸に動力を入出力することができない電動機異常のときに前記内燃機関を始動する際、前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記変速手段とを制御する、
    駆動装置の制御方法。