JP2008149903A - 動力出力装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池などの蓄電装置を過充電したり過放電したりすることなく迅速に内燃機関を始動する。
【解決手段】バッテリの充放電を許容する最大許容電力によってバッテリが充放電されるモータＭＧ１のトルクを車速Ｖに応じて求めておき、車速Ｖに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（Ｓ１１０）、このトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を制御したときにアクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づく要求トルクＴｒ＊が駆動軸に出力されて走行するようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（Ｓ１４０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２を制御してエンジンを始動する。これにより、過大な電力によるバッテリの充電や放電を行なうことなく、迅速にエンジンを始動することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに車両に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンをモータリング可能なモータＭＧ１とを備える自動車に搭載されたものにおいて、エンジンを始動する際に、エンジンのモータリングにより消費されるモータリング消費電力が所定電力に至った以降には、モータリング消費電力が所定電力となるようモータＭＧ１のトルク指令を設定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、このようにトルク指令を設定することにより、エンジンのモータリングにより消費される電力を所定電力以下に抑制している。
特開２００６−１１２３９５号公報

上述の動力出力装置では、エンジンのモータリングにより消費される電力を所定電力以下にすることによりエンジン始動時の消費電力を低減することはできるが、消費電力が増加しても迅速にエンジンを始動したい場合もある。また、モータＭＧ１の回転数によってはエンジンのモータリングに伴ってモータＭＧ１が発電するため、バッテリを過充電しないことも考慮する必要がある。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、内燃機関をより適正に始動することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、二次電池などの蓄電装置を過充電したり過放電したりすることなく迅速に内燃機関を始動することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、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、
動力を入出力可能な第１電動機と、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
前記駆動軸の回転数を反映する物理量である回転数反映物理量を検出する回転数反映物理量検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関が運転停止している状態から該内燃機関を始動するとき、前記検出された回転数反映物理量に基づいて前記内燃機関をモータリングするために前記第１電動機から出力すべきトルクとしての第１トルク指令を設定すると共に前記設定された第１トルク指令によって前記第１電動機が駆動制御されたときに前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力するために前記第２電動機から出力すべきトルクとしての第２トルク指令を設定し、前記設定した第１トルク指令により前記第１電動機を駆動制御すると共に前記設定した第２トルク指令により前記第２電動機を駆動制御し、且つ、前記内燃機関がモータリングに伴って始動するよう該内燃機関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。

この本発明の動力出力装置では、内燃機関が停止している状態で内燃機関を始動するときには、駆動軸の回転数を反映する物理量である回転数反映物理量に基づいて内燃機関をモータリングするために第１電動機から出力すべきトルクとしての第１トルク指令を設定すると共に設定した第１トルク指令によって第１電動機が駆動制御されたときに駆動軸に要求される要求駆動力を駆動軸に出力するために第２電動機から出力すべきトルクとしての第２トルク指令を設定し、設定した第１トルク指令により第１電動機を駆動制御すると共に設定した第２トルク指令により第２電動機を駆動制御し、且つ、内燃機関がモータリングに伴って始動するよう該内燃機関を制御する。これにより、駆動軸の回転数を反映する物理量である回転数反映物理量に応じて内燃機関を始動することができ、内燃機関をより適正に始動することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記始動時制御手段は、前記蓄電手段の充放電電力が該蓄電手段の充放電を許容する許容最大電力となるよう前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関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、蓄電手段を過充電したり過放電したりすることなく迅速に内燃機関を始動することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記３軸式動力入出力手段は、共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶよう該回転軸，該出力軸，該駆動軸に接続されてなり、前記始動時制御手段は、前記検出された回転数反映物理量が前記駆動軸の回転数として所定回転数未満となる領域では前記駆動軸の回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御し、前記検出された回転数反映物理量が前記駆動軸の回転数として前記所定回転数以上となる領域では前記駆動軸の回転数が大きいほど小さくなる傾向に前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御する手段である、ものとすることもできる。これは、内燃機関を始動する際には、第１電動機が、駆動軸の回転数が小さいときには駆動軸の回転数が小さいほど大きい電力の蓄電手段からの放電を伴って駆動する状態となり、駆動軸の回転数が大きいときには駆動軸の回転数が大きいほど大きい電力の蓄電手段の充電を伴って駆動する状態となることに基づく。

本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、前記駆動軸の回転数を反映する物理量である回転数反映物理量を検出する回転数反映物理量検出手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記内燃機関が運転停止している状態から該内燃機関を始動するとき、前記検出された回転数反映物理量に基づいて前記内燃機関をモータリングするために前記第１電動機から出力すべきトルクとしての第１トルク指令を設定すると共に前記設定された第１トルク指令によって前記第１電動機が駆動制御されたときに前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力するために前記第２電動機から出力すべきトルクとしての第２トルク指令を設定し、前記設定した第１トルク指令により前記第１電動機を駆動制御すると共に前記設定した第２トルク指令により前記第２電動機を駆動制御し、且つ、前記内燃機関がモータリングに伴って始動するよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。

この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関をより適正に始動することができる効果や蓄電手段を過充電したり過放電したりすることなく迅速に内燃機関を始動することができる効果などと同様な効果を奏することができる。ここで、「回転数反映物理量検出手段」としては、回転数反映物理量として車速を検出する手段であるものとすることもできる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備える動力出力装置において運転を停止している前記内燃機関を始動する際の制御方法であって、
前記駆動軸の回転数を反映する回転数反映物理量に基づいて前記内燃機関をモータリングするために前記第１電動機から出力すべきトルクとしての第１トルク指令を設定すると共に前記設定された第１トルク指令によって前記第１電動機が駆動制御されたときに前記駆動軸に要求される要求駆動力を該駆動軸に出力するために前記第２電動機から出力すべきトルクとしての第２トルク指令を設定し、前記設定した第１トルク指令により前記第１電動機を駆動制御すると共に前記設定した第２トルク指令により前記第２電動機を駆動制御し、且つ、前記内燃機関がモータリングに伴って始動するよう該内燃機関を制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法では、内燃機関が停止している状態で内燃機関を始動するときには、駆動軸の回転数を反映する物理量である回転数反映物理量に基づいて内燃機関をモータリングするために第１電動機から出力すべきトルクとしての第１トルク指令を設定すると共に設定した第１トルク指令によって第１電動機が駆動制御されたときに駆動軸に要求される要求駆動力を駆動軸に出力するために第２電動機から出力すべきトルクとしての第２トルク指令を設定し、設定した第１トルク指令により第１電動機を駆動制御すると共に設定した第２トルク指令により第２電動機を駆動制御し、且つ、内燃機関がモータリングに伴って始動するよう該内燃機関を制御する。これにより、駆動軸の回転数を反映する物理量である回転数反映物理量に応じて内燃機関を始動することができ、内燃機関をより適正に始動することができる。

こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記蓄電手段の充放電電力が該蓄電手段の充放電を許容する許容最大電力となるよう前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御することを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段を過充電したり過放電したりすることなく迅速に内燃機関を始動することができる。

また、本発明の動力出力装置の制御方法において、前記３軸式動力入出力手段は、共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶよう該回転軸，該出力軸，該駆動軸に接続されてなり、前記回転数反映物理量が前記駆動軸の回転数として所定回転数未満となる領域では前記駆動軸の回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御し、前記回転数反映物理量が前記駆動軸の回転数として前記所定回転数以上となる領域では前記駆動軸の回転数が大きいほど小さくなる傾向に前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御する、ことを特徴とするものとすることもできる。これは、内燃機関を始動する際には、第１電動機が、駆動軸の回転数が小さいときには駆動軸の回転数が小さいほど大きい電力の蓄電手段からの放電を伴って駆動する状態となり、駆動軸の回転数が大きいときには駆動軸の回転数が大きいほど大きい電力の蓄電手段の充電を伴って駆動する状態となることに基づく。

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、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ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、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。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。

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、特に運転停止しているエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時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、モータ運転モードでモータ走行している最中にエンジン２２を始動する指示がなされたときに実行される。

始動時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、車速センサ８８からの車速Ｖを入力すると共に（ステップＳ１００）、入力した車速Ｖに基づいてエンジン２２をモータリングするためにモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定する処理を実行する（ステップＳ１１０）。トルク指令Ｔｍ１＊は、実施例では、車速Ｖとトルク指令Ｔｍ１＊との関係を設定して始動時トルク指令設定用マップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、車速Ｖが与えられるとマップから対応するトルク指令Ｔｍ１＊を導出することにより設定するものとした。図３に始動時トルク指令設定用マップの一例を示す。図示するように、実施例のトルク指令設定用マップでは、トルク指令Ｔｍ１＊は、車速Ｖが値Ｖｓｅｔ未満では徐々に大きくなり、車速Ｖが値Ｖｓｅｔを超えると徐々に小さくなる。このように車速Ｖに基づいてトルク指令Ｔｍ１＊を設定するのは次の理由による。いま、車速Ｖが小さいとき、例えば、車速Ｖが値０のとき（停車しているとき）にエンジン２２を始動する場合を考える。この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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。このときには、図示するように、モータＭＧ１の回転数は値０からトルク指令Ｔｍ１＊の方向の回転数（正の回転数）に移行するから、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊をもって駆動すると比較的小さな電力消費が行なわれる状態から比較的大きな電力消費が行なわれる状態に移行する。したがって、モータＭＧ１から大きなトルクを出力してエンジン２２をモータリングすると、過大な電力によるバッテリ５０の放電が生じることになる。次に、車速Ｖが比較的小さいときにエンジン２２を始動する場合を考える。この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。図中、破線はエンジン２２のモータリングを開始するときの状態を示し、実線はエンジン２２のモータリングを終了するときの状態を示す。このときには、図示するように、モータＭＧ１の回転数は比較的小さな負の回転数から比較的小さな正の回転数に移行するから、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊をもって駆動すると比較的小さな回生電力を生じる状態から比較的小さな電力消費が行なわれる状態に移行する。したがって、モータＭＧ１から大きなトルクを出力してエンジン２２をモータリングしても、過大な電力によるバッテリ５０の放電や充電は生じることはない。さらに、車速Ｖが比較的大きいときにエンジン２２を始動する場合を考える。この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６に示す。図中、破線はエンジン２２のモータリングを開始するときの状態を示し、実線はエンジン２２のモータリングを終了するときの状態を示す。このときには、図示するように、モータＭＧ１の回転数は比較的大きな負の回転数から比較的小さな負の回転数に移行するから、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊をもって駆動すると比較的大きな回生電力を生じる状態から比較的小さな回生電力を生じる状態に移行する。したがって、モータＭＧ１から大きなトルクを出力してエンジン２２をモータリングすると、過大な電力によるバッテリ５０の充電が生じることになる。実施例では、こうした過大な電力によるバッテリ５０の充電や放電が生じないようバッテリ５０の充放電を許容する最大許容電力によってバッテリ５０が充放電されるトルクを車速Ｖに応じて求めてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するのである。これにより、過大な電力によるバッテリ５０の充電や放電を行なうことなく、エンジン２２を迅速に始動することができる。なお、このように大きなトルクでエンジン２２をモータリングすることにより、車両の共振領域となる回転数帯を迅速に通過することができ、車両の振動も抑制することができる。

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅなどのデータを入力する（ステップＳ１２０）。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、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された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Ｔｒ＊を設定し（ステップＳ１３０）、設定した要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ２＊を次式（１）により計算する（ステップＳ１４０）。ここで、要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図７に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、式（１）は、前述した図４〜６の共線図から容易に導き出すことができる。

Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)

次に、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅが燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数としての閾値Ｎｒｅｆに至ったか否かを判定し（ステップＳ１５０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至っていないときには、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１８０）、ステップＳ１２０のデータの入力処理に戻り、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至るまでＳ１２０〜Ｓ１５０，Ｓ１８０の処理を繰り返す。なお、図２のフローチャートには、ステップＳ１８０の処理の後でエンジン２２が完爆しているか否かを判定する処理（ステップＳ１９０）が記載されているが、燃料噴射制御や点火制御が開始されていない状態では不要である。エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至ったときには、燃料噴射制御や点火制御を開始するようエンジンＥＣＵ２４に制御信号を出力すると共に（ステップＳ１６０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除した値を設定し（ステップＳ１７０）、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１８０）、エンジン２２が完爆するのを待って（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。なお、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行ない、燃料噴射制御や点火制御の開始の制御信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、吸入空気量に応じた燃料噴射量を演算してエンジン２２の図示しない燃料噴射弁からの燃料噴射する制御を開始すると共に圧縮行程の上死点近傍の所定のタイミングで図示しない点火プラグによる点火を開始する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０の充放電を許容する最大許容電力によってバッテリ５０が充放電されるモータＭＧ１のトルクを車速Ｖに応じて求めてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定し、このトルク指令Ｔｍ１＊を用いてエンジン２２を始動するから、過大な電力によるバッテリ５０の充電や放電を行なうことなく、迅速にエンジン２２を始動することができる。これにより、車両の共振を抑制することができるから、車両の共振による振動を抑制してエンジン２２を始動することができる。即ち、より適正にエンジン２２を始動することができる。もとより、要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるよう制御するから、運転者のアクセル操作に応じて車両を走行させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の充放電を許容する最大許容電力によってバッテリ５０が充放電されるモータＭＧ１のトルクを車速Ｖに応じて求めてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしたが、最大許容電力の範囲内の電力でバッテリ５０が充放電されればよいから、最大許容電力より小さな電力でバッテリ５０が充放電されるトルクを車速Ｖに応じて求めてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定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、車速Ｖに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジン２２を始動するものとしたが、車速Ｖは駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数を反映するものであるから、リングギヤ軸３２ａの回転数に基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジン２２を始動するものとしてもよい。また、リングギヤ軸３２ａの回転数を反映する物理量であればよいから、例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジン２２を始動するなど、他の物理量に基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジン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、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８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８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「第１電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「第２電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、リングギヤ軸３２ａの回転数を反映する車速Ｖを検出する車速センサ８８が「回転数反映物理量検出手段」に相当し、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Ｔｒ＊を設定する図２の始動時制御ルーチンのステップＳ１３０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、エンジン２２を始動するときに、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至るまでは車速Ｖに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にトルク指令Ｔｍ１＊と要求トルクＴｒ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至ったときには燃料噴射制御や点火制御を開始する制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に値０のトルク指令Ｔｍ１＊と要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除した値としたトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する図２の始動時制御ルーチンのステップＳ１１０，Ｓ１４０〜Ｓ１８０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と受信したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１とモータＭＧ２とを駆動制御するモータＥＣＵ４０と受信した燃料噴射制御や点火制御を開始する制御信号に基づいて燃料噴射や点火を開始してエンジン２２を始動するエンジンＥＣＵ２４とが「始動時制御手段」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

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

本発明は、動力出力装置や車両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。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 始動時トルク指令設定用マップの一例を示す説明図である。 車速Ｖが値０のときにエンジン２２を始動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。 車速Ｖが比較的小さいときにエンジン２２を始動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。 車速Ｖが比較的大きいときにエンジン２２を始動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。 要求トルク設定用マップ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、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 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

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、
   動力を入出力可能な第１電動機と、
   前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
   前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
   前記駆動軸の回転数を反映する物理量である回転数反映物理量を検出する回転数反映物理量検出手段と、
   前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記内燃機関が運転停止している状態から該内燃機関を始動するとき、前記検出された回転数反映物理量に基づいて前記内燃機関をモータリングするために前記第１電動機から出力すべきトルクとしての第１トルク指令を設定すると共に前記設定された第１トルク指令によって前記第１電動機が駆動制御されたときに前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力するために前記第２電動機から出力すべきトルクとしての第２トルク指令を設定し、前記設定した第１トルク指令により前記第１電動機を駆動制御すると共に前記設定した第２トルク指令により前記第２電動機を駆動制御し、且つ、前記内燃機関がモータリングに伴って始動するよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記始動時制御手段は、前記蓄電手段の充放電電力が該蓄電手段の充放電を許容する許容最大電力となるよう前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 請求項１または２記載の動力出力装置であって、
   前記３軸式動力入出力手段は、共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶよう該回転軸，該出力軸，該駆動軸に接続されてなり、
   前記始動時制御手段は、前記検出された回転数反映物理量が前記駆動軸の回転数として所定回転数未満となる領域では前記駆動軸の回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御し、前記検出された回転数反映物理量が前記駆動軸の回転数として前記所定回転数以上となる領域では前記駆動軸の回転数が大きいほど小さくなる傾向に前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御する手段である、
   動力出力装置。
4. 請求項１ないし３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連結されてなる車両。
5. 前記回転数反映物理量検出手段は、前記回転数反映物理量として車速を検出する手段である請求項４記載の車両。
6. 内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力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、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備える動力出力装置において運転を停止している前記内燃機関を始動する際の制御方法であって、
   前記駆動軸の回転数を反映する回転数反映物理量に基づいて前記内燃機関をモータリングするために前記第１電動機から出力すべきトルクとしての第１トルク指令を設定すると共に前記設定された第１トルク指令によって前記第１電動機が駆動制御されたときに前記駆動軸に要求される要求駆動力を該駆動軸に出力するために前記第２電動機から出力すべきトルクとしての第２トルク指令を設定し、前記設定した第１トルク指令により前記第１電動機を駆動制御すると共に前記設定した第２トルク指令により前記第２電動機を駆動制御し、且つ、前記内燃機関がモータリングに伴って始動するよう該内燃機関を制御する、
   ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
7. 前記蓄電手段の充放電電力が該蓄電手段の充放電を許容する許容最大電力となるよう前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御することを特徴とする請求項６記載の動力出力装置の制御方法。
8. 請求項６または７記載の動力出力装置の制御方法であって、
   前記３軸式動力入出力手段は、共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶよう該回転軸，該出力軸，該駆動軸に接続されてなり、
   前記回転数反映物理量が前記駆動軸の回転数として所定回転数未満となる領域では前記駆動軸の回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御し、前記回転数反映物理量が前記駆動軸の回転数として前記所定回転数以上となる領域では前記駆動軸の回転数が大きいほど小さくなる傾向に前記第１トルク指令を設定して前記第１電動機と前記第２電動機と前記内燃機関とを制御する、
   ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。

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