JP2008179298A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

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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ＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動させる際に回転軸３２ａが回転しないようにする。
【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エンジン２２の始動指示がなされたときには、モータＭＧ２の温度とバッテリ５０からの放電電力とに基づく回転制限制御用トルク以下の大きさの範囲内で回転軸３２ａに作用するトルクに対して回転軸３２ａの回転を制限できる程度をもってモータＭＧ２のステータ４６ｂに固定磁界を形成させると共に回転軸３２ａに作用するトルクが回転制限制御用トルク以下となるトルクをモータＭＧ１から出力してエンジン２２をモータリングし、そのモータリングに伴ってエンジン２２を始動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両およびそ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、第１モータおよび第２モータと電力をやりとりするバッテリと、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、停車時にエンジンの始動が要求されたときに、第２モータのロータの回転位置に基づいてロック位置（例えば、６カ所から１つを選択）を設定し、三相コイルのうち設定したロック位置に対応する二相に直流電流を流すことによって第２モータのステータに固定磁界を形成させてリングギヤをロックさせ、ロックさせた後に第１モータによりエンジンをモータリングして始動させることにより、エンジンを始動させ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車軸との間に有段の変速機を備える車両では、シフトポジションが駐車ポジションにあるときには、通常、車軸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と車軸との接続が解除される。この状態のときには、シフトレバーが駐車ポジションから走行用ポジションに変更されて変速機によってリングギヤと駆動輪とを接続する際のショックを抑制するためや、エンジンを始動や停止するために第１モータによってエンジンをモータリングしたりエンジンを運転したりする際にリングギヤに作用するトルクを受け止めるためなどの理由により、リングギヤが回転しないようにすることが望まれる。この際に、第２モータの状態やバッテリの状態によっては第２モータに十分な電流を通電させることができず十分な程度をもってリングギヤをロックできない場合が生じ得るが、この場合でもリングギヤが回転しないようにすることが望まれる。
本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関やモータリング装置，電動機が接続された回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびその解除を行なう変速機を備えるものにおいて、シフトポジションが駐車ポジションにある状態でエンジンをモータリングして始動させる際に、回転軸が回転しないようにすることを目的の一つとする。また、本発明の車両およびその制御方法は、変速機を備えるものにおいて、電動機の状態や蓄電装置の状態を考慮して回転軸が回転しないようにすることを目的の一つとする。
本発明の車両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。
本発明の車両は、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と回転軸とに接続され、該回転軸への駆動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、
前記回転軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該回転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と前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、
シフトポジションが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記電動機を含む電動機系の状態および前記蓄電手段の状態のうちの少なくとも一方に基づいて設定される駆動力範囲内で前記回転軸に作用する駆動力である軸駆動力に対して該回転軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御すると共に該軸駆動力が該駆動力範囲内となる駆動力が前記モータリング手段から出力されて前記内燃機関がモータリングされるよう該モータリング手段を制御し、該モータリングに伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の車両では、シフトポジションが駐車ポジションにある状態で内燃機関の始動指示がなされたときには、電動機を含む電動機系の状態および蓄電手段の状態のうちの少なくとも一方に基づいて設定される駆動力範囲内で回転軸に作用する駆動力である軸駆動力に対して回転軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機を制御すると共に軸駆動力が駆動力範囲内となる駆動力がモータリング手段から出力されて内燃機関がモータリングされるようモータリング手段を制御し、モータリングに伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御する。シフトポジションが駐車ポジションにあるときには、通常、車軸が固定されると共に変速手段により回転軸と車軸側との接続が解除される。本発明の車両では、回転軸と車軸側との接続が解除されている状態で内燃機関の始動指示がなされたときに、軸駆動力が電動機により回転軸が回転しないようにすることができる駆動力範囲内となる駆動力をモータリング手段から出力して内燃機関をモータリングして始動させるから、回転軸が回転するのを抑制することができる。しかも、電動機系の状態および蓄電手段の状態のうちの少なくとも一方に基づいて駆動力範囲を設定するから、これらを考慮した駆動力範囲を用いて回転軸が回転するのを抑制することができる。ここで、電動機系には、電動機の他、電動機を駆動する駆動回路などが含まれる。
こうした本発明の車両において、前記駆動力範囲は、前記電動機系の温度が第１の所定温度より高いときには、該電動機系の温度が該第１の所定温度以下のときに比して狭くなる傾向に設定される範囲であるものとすることもできる。こうすれば、駆動力範囲が広いほど電動機に大きな電流を通電させるものにおいて、電動機系の温度が比較的高いときに電動機に通電させる電流を比較的小さくすることになるから、電動機系の温度の過度の上昇を抑制することができる。しかも、軸動力が駆動力範囲内となる駆動力をモータリング手段から出力して内燃機関をモータリングするから、電動機に通電させる電流を比較的小さくしたときでも、回転軸が回転するのを抑制することができる。この場合、前記電動機系の温度が前記所定温度より高くなるのを予測する温度上昇予測手段を備え、前記駆動力範囲は、前記温度上昇予測手段により前記電動機系の温度が前記所定温度より高くなると予測されたときには、前記温度上昇予測手段により前記電動機系の温度が前記所定温度より高くなると予測されないときに比して狭くなる傾向に設定される範囲であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の温度の過度の上昇をより抑制することができる。
また、本発明の車両において、前記駆動力範囲は、前記蓄電手段からの放電電力が前記蓄電手段の出力制限に基づく第１の所定電力を超えているときには、該蓄電手段からの放電電力が該第１の所定電力を超えていないときに比して狭くなる傾向に設定される範囲であるものとすることもできる。こうすれば、駆動力範囲が広いほど電動機に大きな電流を通電させるものにおいて、蓄電手段からの放電電力が所定電力を超えているときに電動機に通電させる電流を比較的小さくすることになるから、電動機からの放電電力の過度の増加を抑制することができる。しかも、軸動力が駆動力範囲内となる駆動力をモータリング手段から出力して内燃機関をモータリングするから、電動機に通電させる電流を比較的小さくしたときでも、回転軸が回転するのを抑制することができる。この場合、前記蓄電手段からの放電電力が前記所定電力を超えるのを予測する電力超過予測手段を備え、前記駆動力範囲は、前記電力超過予測手段により前記蓄電手段からの放電電力が前記所定電力を超えると予測されたときには、前記電力超過予測手段により前記蓄電手段からの放電電力が前記所定電力を超えると予測されないときに比して狭くなる傾向に設定される範囲であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の放電電力の過度の上昇を抑制することができる。
さらに、本発明の車両において、前記制御手段は、前記モータリング手段から出力すべき目標駆動力を設定し、該目標駆動力に基づいて前記回転軸に作用すると推定される推定軸駆動力を計算し、該推定軸駆動力と前記電動機系の状態および前記蓄電手段の状態ののうちの少なくとも一方とに基づいて前記駆動力範囲を設定する手段であるものとすることもできる。
あるいは、本発明の車両において、前記制御手段は、前記回転軸に作用する駆動力が前記駆動力範囲よりも狭い第２の駆動力範囲内となる駆動力が前記モータリング手段から出力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。こうすれば、より回転軸が回転するのを抑制することができる。
加えて、本発明の車両において、前記モータリング手段は、前記回転軸に接続されると共に該回転軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記回転軸と前記出力軸とに動力を入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、前記回転軸と前記出力軸と第３の軸との３軸を有し該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の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。
本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と回転軸とに接続され該回転軸への駆動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、前記回転軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該回転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と前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、前記回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、を備える車両の制御方法であって、
シフトポジションが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記電動機を含む電動機系の状態および前記蓄電手段の状態のうちの少なくとも一方に基づいて設定される駆動力範囲内で前記回転軸に作用する駆動力である軸駆動力に対して該回転軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御すると共に該軸駆動力が該駆動力範囲内となる駆動力が前記モータリング手段から出力されて前記内燃機関がモータリングされるよう該モータリング手段を制御し、該モータリングに伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する、
ことを要旨とする。
この本発明の車両の制御方法では、シフトポジションが駐車ポジションにある状態で内燃機関の始動指示がなされたときには、電動機を含む電動機系の状態および蓄電手段の状態のうちの少なくとも一方に基づいて設定される駆動力範囲内で回転軸に作用する駆動力である軸駆動力に対して回転軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機を制御すると共に軸駆動力が駆動力範囲内となる駆動力がモータリング手段から出力されて内燃機関がモータリングされるようモータリング手段を制御し、モータリングに伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御する。シフトポジションが駐車ポジションにあるときには、通常、車軸が固定されると共に変速手段により回転軸と車軸側との接続が解除される。本発明の車両では、回転軸と車軸側との接続が解除されている状態で内燃機関の始動指示がなされたときに、軸駆動力が電動機により回転軸が回転しないようにすることができる駆動力範囲内となる駆動力をモータリング手段から出力して内燃機関をモータリングして始動させるから、回転軸が回転するのを抑制することができる。しかも、電動機系の状態および蓄電手段の状態のうちの少なくとも一方に基づいて駆動力範囲を設定するから、これらを考慮した駆動力範囲を用いて回転軸が回転するのを抑制することができる。ここで、電動機系には、電動機の他、電動機を駆動する駆動回路などが含まれる。
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に接続された回転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、自動車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には回転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。
図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２やバッテリ５０を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。モータＭＧ１，ＭＧ２は、図１および図２に示すように、いずれも永久磁石が貼り付けられたロータ４５ａ，４６ａと三相コイルが巻回されたステータ４５ｂ，４６ｂとを有し、発電機として駆動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は、いずれも６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２とトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２に逆並列接続された６個のダイオードＤ１〜Ｄ６，Ｄ７〜Ｄ１２とにより構成されている。各６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２は、バッテリ５０の正極が接続された正極母線とバッテリ５０の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置され、その接続点にモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２のオン時間の割合を調節することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することができる。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から構成されており、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は、ＣＰＵ４０ａ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、ＣＰＵ４０ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４０ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ４０ｃ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。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からのモータＭＧ１，ＭＧ２のロータ４５ａ，４６ａの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルのＵ相，Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサ４５Ｕ，４５Ｖ，４６Ｕ，４６Ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２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、図示しないブレーキやクラッチを有し、回転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。
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、他のポジションから駐車ポジション（Ｐポジション）への操作信号または駐車ポジションから他のポジション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電圧センサ５１ａからのバッテリ電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃ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５１ｂ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、モータＭＧ２の温度を検出する温度センサ４７からのモータ温度αｍ２，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、変速機６０の図示しないブレーキやクラッチのアクチュエータへの駆動信号や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の図示しないブレーキやクラッチが開放されて回転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とに基づいて回転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、特にシフトレバー８１が駐車ポジションにある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により実行される駐車ポジション時始動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、シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でエンジン２２の始動指示がなされたときに実行される。
駐車ポジション時始動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、温度センサ４７からのモータＭＧ２の温度αｍ２やエンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０からの放電電力Ｐｂ，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。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。また、バッテリ５０からの放電電力Ｐｂは、電圧センサ５１ａにより検出されたバッテリ電圧Ｖｂと電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂとの積をバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、温度センサ５１ｃにより検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量ＳＯＣとに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、エンジン２２をモータリングするモータリングトルクとしてのモータＭＧ１ののトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１１０）。このモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、実施例では、図３の駐車ポジション時始動制御ルーチンと並行してハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される図４に例示するトルク指令設定ルーチンにより設定されるものを用いるものとした。以下、図３の駐車ポジション時始動制御ルーチンの説明を一旦中断し、図４のトルク指令設定ルーチンについて説明する。
トルク指令設定ルーチンが実行されると、まず、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ３００）。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が最大トルクＴｍ１ｍａｘに至るまでトルク指令Ｔｍ１＊を上昇レートＴｕｐずつ増加させてトルク指令Ｔｍ１＊を設定していく処理を実行し（ステップＳ３１０，Ｓ３２０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が最大トルクＴｍ１ｍａｘ以上に至ったときにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に最大トルクＴｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ３３０）、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ３３５）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至るのを待つ（ステップＳ３４０）。ここで、上昇レートＴｕｐは、トルク指令Ｔｍ１＊の上昇の程度であり、トルク指令Ｔｍ１＊を上昇レートＴｕｐずつ増加させる処理を繰り返す時間間隔によって定められる。また、最大トルクＴｍ１ｍａｘは、エンジン２２を閾値Ｎｒｅｆ以上の回転数までモータリングすることができるトルクとして設定され、エンジン２２やモータＭＧ１の仕様などにより定められる。さらに、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回転数である。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ以上に至ると（ステップＳ３４０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値０以下に至るまで下降レートＴｄｏｗｎずつ減少させてトルク指令Ｔｍ１＊を設定していく処理を実行し（ステップＳ３５０，Ｓ３６０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値０以下に至ったときにトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ３７０）、エンジン２２が完爆するのを待って（ステップＳ３８０）、モータリングトルク設定ルーチンを終了する。ここで、下降レートＴｄｏｗｎは、トルク指令Ｔｍ１＊の下降の程度であり、トルク指令Ｔｍ１＊を下降レートＴｄｏｗｎずつ減少させる処理を繰り返す時間間隔によって定められる。
図３の駐車ポジション時始動制御ルーチンの説明に戻る。ステップＳ１１０でモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、トルク指令Ｔｍ１＊に対応するトルクがモータＭＧ１から出力されたときに回転軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用すると推定されるトルクとしての推定軸トルクＴｒｅｓｔをトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）により計算する（ステップＳ１２０）。ここで、モータＭＧ１によってエンジン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５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（リングギヤ軸３２ａ）の回転数を示す。また、図中、Ｒ軸上の太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを示す。式（１）は、図５の共線図から容易に導き出すことができる。
Figure 2008179298
続いて、推定軸トルクＴｒｅｓｔの絶対値に所定トルクΔＴを加えたものを回転制限制御用トルクＴｍ２として設定する（ステップＳ１３０）。ここで、回転制限制御用トルクＴｍ２は、モータＭＧ２のステータ４６ｂに形成される磁界の向きを固定することによりモータＭＧ２のロータ４６ａ（回転軸としてのリングギヤ軸３２ａ）が回転しないようにする制御（以下、回転制限制御という）を実行する際にモータＭＧ２の三相コイルに通電させる電流値を設定するために用いるトルクである。この回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２は、実施例では、値０以上の値が設定されるものとした。また、所定トルクΔＴは、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動させる際にエンジン２２やモータＭＧ１からなる回転系のイナーシャや外乱などによってリングギヤ軸３２ａに作用し得るトルクの大きさやそれよりも若干大きいトルクの大きさなどを用いることができ、予め実験などにより定めることができる。図６は、回転制限制御の様子を示す説明図である。モータＭＧ２を制御する際には、図６に示すように、モータＭＧ２のステータ４６ｂには、電流が通電されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各々で形成される磁界を合成した合成磁界（図中、実線太線矢印参照）が形成される。回転制限制御では、この合成磁界が回転しないようにモータＭＧ２を制御する。以下、こうした回転しない合成磁界を固定磁界と呼ぶ。固定磁界の向きがモータＭＧ２のロータ４６ａの永久磁石により形成される磁界の向き（ｄ−ｑ座標系におけるｄ軸の向き）と一致するときには、モータＭＧ２から回転軸としてのリングギヤ軸３２ａにはトルクは出力されない。しかしながら、リングギヤ軸３２ａにトルクが作用することによってロータ４６ａが回転してステータ４６ｂに形成される固定磁界の向きとロータ４６ａの現在の磁界の向き（ｄ軸の向き）とがズレると、ステータ４６ｂに形成される固定磁界の向きとロータ４６ａの現在の磁界の向きとが一致する方向にズレに応じてロータ４６ａにトルクが作用し（以下、このトルクを吸引トルクという）、リングギヤ軸３２ａに作用するトルクと吸引トルクとが釣り合う位置でロータ４６ａは停止する。ここで、吸引トルクは、固定磁界の向きとロータ４６ａの現在の磁界の向きとのズレが電気角でπ／２以下の範囲内のときにはそのズレが大きいほど大きくなり、且つ、固定磁界を形成させるためにステータ４６ｂの三相コイルに通電させる電流値が大きいほど大きくなる。前述の回転制限制御用トルクＴｍ２は、この三相コイルに通電させる電流値を定めるために用いられるものである。実施例では、回転制限制御用トルクＴｍ２が大きいほど大きくなる傾向で、且つ、回転制限制御用トルクＴｍ２以下の大きさ（−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲内）でリングギヤ軸３２ａに作用するトルクに対してリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる電流値を設定するものとした。モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊に対応するトルクが出力されたときにリングギヤ軸３２ａに作用するトルクは、−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲内となるため、このように設定した電流値に対応する電流をモータＭＧ２のステータ４６ｂの三相コイルに通電させれば、リングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる。こうしたモータＭＧ２の制御の詳細については後述する。なお、ｄ−ｑ座標系において、ｄ軸はロータ４６ａに貼り付けられた永久磁石により形成される磁界の方向であり、ｑ軸はｄ軸に対して電気角でπ／２だけ進角させた方向である。
そして、モータＭＧ２の温度αｍ２とバッテリ５０からの放電電力Ｐｂとに基づいて回転制限制御用トルク上限Ｔｍ２ｌｉｍを設定する（ステップＳ１４０）。回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍは、実施例では、モータＭＧ２の温度αｍ２に基づく補正係数ｋ１とバッテリ５０からの放電電力Ｐｂに基づく補正係数ｋ２とをモータＭＧ２の定格に基づく基本値Ｔｍ２ｌｉｍｔｍｐに乗じることにより設定するものとした。モータＭＧ２の温度αｍ２と補正係数ｋ１との関係を図７に示し、放電電力Ｐｂと補正係数ｋ２との関係を図８に示す。図７の例では、補正係数ｋ１は、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆ以下のときには値１を設定し、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆより高いときには温度αｍ２が高いほど値０に向けて小さくなる傾向に設定するものとした。ここで、所定温度αｍ２ｒｅｆは、予め設定されたモータＭＧ２の許容温度やそれよりも若干低い温度などを用いることができる。図８の例では、放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆ以下のときには値１を設定し、放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂより大きいときには放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆを超えている程度が大きいほど値０に向けて小さくなる傾向に設定するものとした。ここで、所定電力Ｐｂｒｅｆは、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに対応する電力やそれよりも若干小さい電力などを用いることができる。これらのように補正係数ｋ１および補正係数ｋ２を設定することにより、回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍは、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆ以下で且つバッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆ以下のときには基本値Ｔｍ２ｌｉｍｔｍｐが設定され、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆより高いときやバッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆより大きいときには、モータＭＧ２の温度αｍ２やバッテリ５０からの放電電力Ｐｂに応じて基本値Ｔｍ２ｌｉｍｔｍｐより小さい値が設定されることになる。このように回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍを設定する理由については後述する。
こうして回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍを設定すると、回転制限制御用トルクＴｍ２を回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍと比較する（ステップＳ１５０）。この回転制限制御用トルクＴｍ２と回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍとの比較は、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊に対応するトルクが出力されたときに、モータＭＧ２の温度αｍ２やバッテリ５０からの放電電力Ｐｂを考慮して、回転制限制御用トルクＴｍ２をそのまま用いて回転制限制御を実行してもよいか否かを判定する処理である。回転制限制御用トルクＴｍ２が回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍ以下のときには、回転制限制御用トルクＴｍ２をそのまま用いて回転制限制御を実行してもよいと判断し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と回転制限制御用トルクＴｍ２とをモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１９０）。トルク指令Ｔｍ１＊と回転制限制御用トルクＴｍ２とを受信したモータ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と共に後述の図９に例示する回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンを実行する。この場合、トルク指令Ｔｍ１＊に対応するトルク、即ちリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）がトルク（−Ｔｍ２）〜Ｔｍ２の範囲内となるトルクがモータＭＧ１から出力されるようモータＭＧ１が制御され、トルク（−Ｔｍ２）〜Ｔｍ２の範囲内でリングギヤ軸３２ａに作用するトルクに対してリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができるようモータＭＧ２が制御されることになるから、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動する際にリングギヤ軸３２ａが回転するのを抑制することができる。
一方、回転制限制御用トルクＴｍ２が回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍより大きいときには、回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍを回転制限制御用トルクＴｍ２として再設定すると共に（ステップＳ１６０）、再設定した回転制限制御用トルクＴｍ２と前述の所定トルクΔＴと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて式（２）によりモータＭＧ１のトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍを計算し（ステップＳ１７０）、ステップＳ１１０で設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍ，（−Ｔｍ１ｌｉｍ）で制限してトルク指令Ｔｍ１＊を再設定し（ステップＳ１８０）、再設定したトルク指令Ｔｍ１＊と回転制限制御用トルクＴｍ２とをモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１９０）。このように、ステップＳ１６０でモータＭＧ２の温度αｍ２とバッテリ５０からの放電電力Ｐｂとを反映した回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍを回転制限制御用トルクＴｍ２として再設定することにより、モータＭＧ２の温度αｍ２の過度の上昇やバッテリ５０からの放電電力Ｐｂの過度の増加を抑制することができる。また、ステップＳ１７０，Ｓ１８０で回転軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクが回転制限制御用トルクＴｍ２（回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍ）に対応する範囲（−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲）よりも狭い範囲（（−Ｔｍ２＋ΔＴ）〜（Ｔｍ２−ΔＴ）の範囲）内となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再設定することにより、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングする際にリングギヤ軸３２ａが回転するのを抑制することができる。
Figure 2008179298
次に、エンジン２２の回転数Ｎｅを閾値Ｎｒｅｆと比較し（ステップＳ２００）、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ステップＳ１００に戻る。こうしてモータＭＧ１からトルクを出力してエンジン２２をモータリングすることによってエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至ると（ステップＳ２１０）、燃料噴射制御や点火制御の指示をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２２０）。この指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を行なう。そして、エンジン２２が完爆したか否かを判定し（ステップＳ２２０）、エンジン２２が完爆していないときにはステップＳ１００に戻り、エンジン２２が完爆したときに、始動時制御ルーチンを終了する。
次に、モータＥＣＵ４０により実行される図９の回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンについて説明する。このルーチンは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０から回転制限制御用トルクＴｍ２を受信したときに実行される。回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンが実行されると、モータＥＣＵ４０のＣＰＵ４０ａは、まず、電流センサ４６Ｕ，４６Ｖからの三相コイルのＵ相，Ｖ相に流れる相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２や回転制限制御用トルクＴｍ２など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ４００）。ここで、回転制限制御用トルクＴｍ２は、前述の図３の駐車ポジション時始動制御ルーチンにより設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。
続いて、フラグＧの値を調べ（ステップＳ４１０）、フラグＧが値０のときには、回転位置検出センサ４４からのモータＭＧ２のロータ４６ａの回転位置θｍ２を入力すると共に（ステップＳ４２０）、入力したモータＭＧ２のロータ４６ａの回転位置θｍ２に基づいて電気角θｅ２を計算し（ステップＳ４３０）、計算した電気角θｅ２を制御用電気角θｅｓｅｔとして設定し（ステップＳ４４０）、フラグＧに値１を設定する（ステップＳ２５０）。そして、フラグＧに値１が設定されると、次回以降はステップＳ４２０〜Ｓ４５０の処理を行なわない。ここで、フラグＧは、初期値として値０が設定され、制御用電気角θｅｓｅｔを設定したときに値１が設定されるフラグである。したがって、ステップＳ４２０〜Ｓ４５０の処理は、シフトポジションＳＰが駐車ポジションの状態でエンジン２２の始動指示がなされてこのルーチンが初めて実行されるときのモータＭＧ２のロータ４６ａの回転位置θｍ２を用いて制御用電気角θｅｓｅｔを設定する処理となる。
続いて、モータＭＧ２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の総和を値０として制御用電気角θｅｓｅｔを用いて次式（３）により相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２をｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ２，Ｉｑ２に座標変換（３相−２相変換）し（ステップＳ４６０）、回転制限制御用トルクＴｍ２に基づいて制御用電気角θｅｓｅｔにおけるｄ軸の電流指令Ｉｄ２＊を設定すると共にｑ軸の電流指令Ｉｑ２＊に値０を設定する（ステップＳ４７０）。ｄ軸の電流指令Ｉｄ２＊は、実施例では、回転制限制御用トルクＴｍ２が大きいほど大きくなる傾向で、且つ、回転制限制御用トルクＴｍ２以下の大きさ（−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲内）でリングギヤ軸３２ａに作用するトルクに対してリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる電流値を設定するものとした。
Figure 2008179298
こうして電流指令Ｉｄ２＊，Ｉｑ２＊を設定すると、設定した電流指令Ｉｄ２＊，Ｉｑ２＊と電流Ｉｄ２，Ｉｑ２とを用いて次式（４）および式（５）によりｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ２＊，Ｖｑ２＊を計算すると共に（ステップＳ４８０）、計算したｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ２＊，Ｖｑ２＊を制御用電気角θｅｓｅｔを用いて式（６）および式（７）によりモータＭＧ２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ２＊，Ｖｖ２＊，Ｖｗ２＊に座標変換（２相−３相変換）し（ステップＳ４９０）、座標変換した電圧指令Ｖｕ２＊，Ｖｖ２＊，Ｖｗ２＊をインバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２をスイッチングするためのＰＷＭ信号に変換し（ステップＳ５００）、変換したＰＷＭ信号をインバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２に出力することによりモータＭＧ２を駆動制御して（ステップＳ５１０）、回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンを終了する。ここで、式（４）および式（５）中、「ｋ１」および「ｋ３」は比例係数であり、「ｋ２」および「ｋ４」は積分係数である。
Figure 2008179298
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でエンジン２２の始動指示がなされたときには、モータＭＧ２の温度αｍ２やバッテリ５０からの放電電力Ｐｂに基づく回転制限制御用トルクＴｍ２以下の大きさ（−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲内）で回転軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクに対してリングギヤ軸３２ａの回転を制限できる程度をもってモータＭＧ２のステータ４６ｂに固定磁界が形成されるようモータＭＧ２を制御すると共にリングギヤ軸３２ａに作用するトルクがトルク（Ｔｍ２−ΔＴ）以下の大きさとなるトルクがモータＭＧ１から出力されてエンジン２２がモータリングされるようモータＭＧ１を制御し、このモータリングに伴ってエンジン２２が始動されるようエンジン２２を制御するから、エンジン２２をモータリングして始動させる際にリングギヤ軸３２ａが回転するのを抑制することができる。しかも、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆより高いときやバッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆより大きいときに、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆ以下で且つバッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆ以下のときに比して小さい回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するから、モータＭＧ２の温度αｍ２の過度の上昇やバッテリ５０からの放電電力Ｐｂの過度の増加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、モータＭＧ２の温度αｍ２とバッテリ５０からの放電電力Ｐｂとに基づいて設定される回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍ以下の範囲で回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしたが、モータＭＧ２の温度αｍ２とバッテリ５０からの放電電力Ｐｂとのうち一方だけに基づいて設定される回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍ以下の範囲で回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしてもよい。また、モータＭＧ２の温度αｍ２とバッテリ５０からの放電電力Ｐｂとのうち少なくとも一方に基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を直接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、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆより高いときには、モータＭＧ２の温度αｍ２が高いほど値０に向けて直線的に小さくなる傾向に補正係数ｋ１を設定するものとしたが、値１より小さい値であれば、一定の値（例えば、０．５など）を補正係数ｋ１として設定するものとしてもよいし、１段以上の段数をもって段階的に小さくなる傾向に補正係数ｋ１を設定するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆより大きいときには、バッテリ５０からの放電電力Ｐｂが大きいほど値０に向けて直線的に小さくなる傾向に補正係数ｋ２を設定するものとしたが、値１より小さい値であれば、一定の値（例えば、０．５など）を補正係数ｋ２として設定するものとしてもよいし、１段以上の段数をもって段階的に小さくなる傾向に補正係数ｋ２を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、回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍを設定する際に、モータＭＧ２の温度αｍ２を用いるものとしたが、これに代えて、インバータ４２の温度や、モータＭＧ２やインバータ４２を冷却する冷却水の温度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、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆより高いときやバッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆより大きいときに、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆ以下で且つバッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆ以下のときに比して小さな回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしたが、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆ以下で且つバッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆ以下のときであっても、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆより高くなるのが予測されるときやバッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆより大きくなるのが予測されるときには、これらが予測されないときに比して小さな回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしてもよい。こうすれば、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆより高くなる前やバッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆより大きくなる前から小さな回転制限制御用トルクＴｍ２を設定することになるから、モータＭＧ２の温度αｍ２の過度の温度上昇やバッテリ５０からの放電電力Ｐｂの過度の増加をより抑制することができる。なお、モータＭＧ２の温度αｍ２が所定温度αｍ２ｒｅｆより高くなるか否かの予測は、例えば、モータＭＧ２の温度αｍ２の変化やモータＭＧ２のステータ４６ｂの三相コイルに通電させている電流などに基づいて行なうことができる。また、バッテリ５０からの放電電力Ｐｂが所定電力Ｐｂｒｅｆより大きくなるか否かの予測は、例えば、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊や回転制限制御用トルクＴｍ２など基づいて行なうことができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、図３の駐車ポジション時始動制御ルーチンのステップＳ１３０でモータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊に対応するトルクを出力したときに回転軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用すると推定される推定軸トルクＴｒｅｓｔの大きさよりも所定トルクΔＴだけ大きな回転制限制御用トルクＴｍ２を設定し、ステップＳ１７０，Ｓ１８０で回転制限制御用トルクＴｍ２よりも所定トルクΔＴだけリングギヤ軸３２ａに作用するトルクの大きさが小さくなるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたが、ステップＳ１３０で推定軸トルクＴｒｅｓｔの大きさに等しい回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしてもよいし、ステップＳ１７０，Ｓ１８０でリングギヤ軸３２ａに作用するトルクが回転制限制御用トルクＴｍ２に等しくなるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしてもよい。また、ステップＳ１７０，Ｓ１８０で、前述の式（２）に代えて、回転制限制御用トルクＴｍ２と所定トルクΔＴ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（８）により計算されるトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍを用いて、トルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしてもよい。この場合、推定軸トルクＴｒｅｓｔは、トルク（−Ｔｍ２＋ΔＴ２／ρ）〜トルク（Ｔｍ２−ΔＴ２／ρ）の範囲内となるため、この場合でも、リングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる。ここで、「ΔＴ２／ρ」は、前述の所定トルクΔＴに相当するものとしてもよい。
Figure 2008179298
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２として三相交流電動機を用いるものとしたが、三相以外の多相交流電動機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、停止状態のエンジン２２のモータリングが開始されたときの電気角θｅ２を制御用電気角θｅｓｅｔとして設定するものとしたが、停止状態のエンジン２２のモータリングが開始されたときの電気角θｅ２に限られず、例えば、エンジン２２が停止状態であるとき即ちエンジン２２のモータリングが開始される前の電気角θｅ２などを制御用電気角θｅｓｅｔ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、ｄ−ｑ座標系に対して回転制限制御用トルクＴｍ２に基づいて制御用電気角θｅｓｅｔにおけるｄ軸の電流指令Ｉｄ２＊を設定すると共にｑ軸の電流指令Ｉｑ２＊に値０を設定し、設定したｄ軸およびｑ軸の電流指令Ｉｄ２＊，Ｉｑ２＊に基づいてモータＭＧ２を制御するものとしたが、回転制限制御用トルクＴｍ２に基づく電流をモータＭＧ２に通電させてモータＭＧ２のステータ４６ｂの磁界の向きを固定するものであれば、３相−２相変換することなくモータＭＧ２を制御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、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、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１０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の形態として用いるものとしたが、列車など自動車以外の車両の形態としてもよいし、自動車を含めた車両の制御方法の形態としてもよい。
ここで、実施例や変形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、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にキャリア３４が接続されると共に回転軸としてのリングギヤ軸３２ａにリングギヤ３２が接続された動力分配統合機構３０および動力分配統合機構３０のサンギヤ３１に接続されたモータＭＧ１が「モータリング手段」に相当し、回転軸としてのリングギヤ軸３２ａにロータ４６ａが接続されステータ４６ｂの回転磁界によりロータ４６ａを回転駆動させてリングギヤ軸３２ａに動力を入出力するモータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、リングギヤ軸３２ａと駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびその解除を行なう変速機６０が「変速手段」に相当し、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でエンジン２２の始動指示がなされたときにモータＭＧ２の温度αｍ２とバッテリ５０からの放電電力Ｐｂとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定する処理やリングギヤ軸３２ａに作用するトルクの大きさが回転制限制御用トルクＴｍ２以下となる範囲でモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する処理，エンジン２２のモータリングに伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上になったときにエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御の指示を行なう処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０およびハイブリッド用電子制御ユニット７０から受信した回転制限制御用トルクＴｍ２に基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２以下の大きさでリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（トルク−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲内のトルク）に対してリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる電流をモータＭＧ２に通電させてモータＭＧ２を制御する処理やトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御する処理を実行するモータＥＣＵ４０およびハイブリッド用電子制御ユニット７０からの指示に応じて燃料噴射制御や点火制御を実行するエンジンＥＣＵ２４が「制御手段」に相当する。なお、実施例や変形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、車両の製造産業などに利用可能である。
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。 モータＭＧ１，ＭＧ２やバッテリ５０を中心とした電気駆動系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により実行される駐車ポジション時始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク指令設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 動力分配統合機構３０の各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。 回転制限制御の様子を示す説明図である。 補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。 補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。 回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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、３２ｂ 動力軸、３
３ 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）、４０ａ ＣＰＵ、４０ｂ ＲＯＭ、４０ｃ ＲＡＭ、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ａ，４６ａ ロータ、４５ｂ，４６ｂ ステータ、４５Ｕ，４５Ｖ，４６Ｕ，４６Ｖ 電流センサ、４７ 温度センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 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 変速機、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、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、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、Ｄ１〜Ｄ１２ ダイオード、Ｔ１〜Ｔ１２ トランジスタ。

Claims (10)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関の出力軸と回転軸とに接続され、該回転軸への駆動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、
    前記回転軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該回転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と前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
    前記回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、
    シフトポジションが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記電動機を含む電動機系の状態および前記蓄電手段の状態のうちの少なくとも一方に基づいて設定される駆動力範囲内で前記回転軸に作用する駆動力である軸駆動力に対して該回転軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御すると共に該軸駆動力が該駆動力範囲内となる駆動力が前記モータリング手段から出力されて前記内燃機関がモータリングされるよう該モータリング手段を制御し、該モータリングに伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する制御手段と、
    を備える車両。
  2. 前記駆動力範囲は、前記電動機系の温度が所定温度より高いときには、該電動機系の温度が該所定温度以下のときに比して狭くなる傾向に設定される範囲である請求項１記載の車両。
  3. 請求項２記載の車両であって、
    前記電動機系の温度が前記所定温度より高くなるのを予測する温度上昇予測手段を備え、
    前記駆動力範囲は、前記温度上昇予測手段により前記電動機系の温度が前記所定温度より高くなると予測されたときには、前記温度上昇予測手段により前記電動機系の温度が前記所定温度より高くなると予測されないときに比して狭くなる傾向に設定される範囲である
    車両。
  4. 前記駆動力範囲は、前記蓄電手段からの放電電力が前記蓄電手段の出力制限に基づく所定電力を超えているときには、該蓄電手段からの放電電力が該所定電力を超えていないときに比して狭くなる傾向に設定される範囲である請求項１ないし３いずれか記載の車両。
  5. 請求項４記載の車両であって、
    前記蓄電手段からの放電電力が前記所定電力を超えるのを予測する電力超過予測手段を備え、
    前記駆動力範囲は、前記電力超過予測手段により前記蓄電手段からの放電電力が前記所定電力を超えると予測されたときには、前記電力超過予測手段により前記蓄電手段からの放電電力が前記所定電力を超えると予測されないときに比して狭くなる傾向に設定される範囲である
    車両。
  6. 前記制御手段は、前記モータリング手段から出力すべき目標駆動力を設定し、該目標駆動力に基づいて前記回転軸に作用すると推定される推定軸駆動力を計算し、該推定軸駆動力と前記電動機系の状態および前記蓄電手段の状態のうちの少なくとも一方とに基づいて前記駆動力範囲を設定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. 前記制御手段は、前記回転軸に作用する駆動力が前記駆動力範囲よりも狭い第２の駆動力範囲内となる駆動力が前記モータリング手段から出力されるよう制御する手段である請求項１ないし６いずれか記載の車両。
  8. 前記モータリング手段は、前記回転軸に接続されると共に該回転軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記回転軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段である請求項１ないし７いずれか記載の車両。
  9. 前記電力動力入出力手段は、前記回転軸と前記出力軸と第３の軸との３軸を有し該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の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８記載の車両。
  10. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と回転軸とに接続され該回転軸への駆動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、前記回転軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該回転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と前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、前記回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、を備える車両の制御方法であって、
    シフトポジションが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記電動機を含む電動機系の状態および前記蓄電手段の状態のうちの少なくとも一方に基づいて設定される駆動力範囲内で前記回転軸に作用する駆動力である軸駆動力に対して該回転軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御すると共に該軸駆動力が該駆動力範囲内となる駆動力が前記モータリング手段から出力されて前記内燃機関がモータリングされるよう該モータリング手段を制御し、該モータリングに伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する、
    車両の制御方法。
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