JP3379439B2 - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

内燃機関の始動制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の回転軸に
結合された内燃機関を始動する装置および始動制御方法
ならびに内燃機関と電動機を搭載したハイブリッド車両
の始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、車輌に搭載された内燃機関の始動
は、内燃機関の回転軸に結合された始動専用のセルモー
タにより内燃機関をクランキングし、これに合わせて燃
料を供給することにより行なわれていた。セルモータ
は、内燃機関の始動専用の小型のモータであり、内燃機
関を、アイドル回転数と比べてもかなり低い回転数（数
百回転）までしか回転することができない。したがっ
て、内燃機関は、供給された燃料の爆発燃焼により、自
立運転可能な回転数まで駆動されることで、始動してい
た。
【０００３】ところで、内燃機関と電動機とを搭載し、
走行用の動力を少なくとも電動機から出力するいわゆる
ハイブリッド車輌では、始動専用のセルモータを持た
ず、内燃機関の始動を、内燃機関の回転軸に結合された
電動機により行なうものが提案されている（例えば、特
開平６−１４４０２０号、特開平９−２２２０６４号公
報）。この装置では、内燃機関の回転軸はダンパと第１
のクラッチを介して第１の電動機の回転軸に結合されて
おり、第１の電動機の回転軸は第２のクラッチを介して
車輪に機械的に結合された駆動軸に結合されている。こ
の駆動軸には、更に第２の電動機が取り付けられてい
る。内燃機関は、始動時には、燃料供給に先立って、第
１のクラッチを係合状態とすると共に第２のクラッチの
係合を解いた状態で、第１の電動機によりクランキング
（モータリング）される。内燃機関の回転数が所定値以
上となったところで、内燃機関への燃料供給を行ない、
混合気を圧縮・爆発燃焼することにより、内燃機関の始
動を完了する。始動後は、内燃機関から出力される動力
により第１の電動機を発電機として動作させてバッテリ
を充電したり、第２のクラッチを係合状態として直接駆
動軸に出力して車両を走行させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】こうしたハイブリッド
車輌の始動制御装置では、バッテリの負担が大きく、内
燃機関の始動性が悪い場合などに、バッテリに過分の負
担をかけてしまうことがあるという問題があった。その
理由としては、例えば、（１）ハイブリッド車輌では、
電動機がセルモータと比べて大型のモータであり、消費
電力が大きいこと、（２）ハイブリッド車輌では、エン
ジンの回転軸にセルモータより遙かに質量の大きな電動
機の回転子が結合されておりねじり共振が生じやすい。
このためねじり共振が起きやすい回転数領域を素早く通
り抜けるよう、電動機から高いトルクを出力することが
ある。こうした場合には、電動機の消費電力も大きくな
りがちであること、（３）電動機により内燃機関の回転
数を従来より高い回転数とすることができるので、内燃
機関への燃料供給、爆発燃焼の開始を、高回転数に設定
している。高回転数で燃焼を開始した方がエミッション
が良好となるからである。高回転まで電動機で回転する
ため消費電力が大きくなること、等が考えられる。
【０００５】上記の問題のうち（２）（３）は、特に、
内燃機関の温度が低い冷間時には看過することができな
い。冷間時には潤滑油の粘性が高く、電動機から大きな
トルクを出力するよう電流を流しても、内燃機関の回転
数は容易には上昇しないから、回転数が所定の回転数
（例えば８００ｒｐｍ）に至るまでに多大の電力を消費
してしまう。なお、上記（１）ないし（３）の問題につ
いては、ハイブリッド車輌でなくとも、大型のセルモー
タを用いた場合には、本質的には同一である。
【０００６】こうした問題に対してバッテリからの通電
を時間などにより一律に制限するものも提案されている
が（例えば特開昭６３−２９７７６７号）、一律に制限
したのでは、あとわずかクランキングを継続すれば始動
するといった場合も考えられ、必ずしも現実的な解決と
ならない。特に、セルモータが大型の場合には、一回の
クランキングに使用する電力量も大きく、一回のクラン
キング時間が制限されたまま何度か始動を試みること
は、却ってバッテリに対して負担になることが考えられ
た。
【０００７】本発明の内燃機関の始動制御装置は、こう
した問題の少なくとも一つを解決し、冷間時にあっても
バッテリに過大な負担をかけることなく内燃機関を始動
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
願発明は、大きく分けると二つの考え方により、上記の
共通の課題を解決するものである。一つは、内燃機関の
始動性が低いほど内燃機関を回転する電動機の出力トル
クを小さな値に制限するというものであり、もう一つ
は、電動機の出力トルクを判定し、始動を試みている間
にこれが負にならなければ、通電を制限するというもの
である。これらの考え方は、内燃機関の始動制御装置と
して、あるいは内燃機関の始動制御方法として、始動用
の電動機を備えた内燃機関に広く適用でき、特にハイブ
リッド車両における内燃機関の始動制御装置に適用する
ことができる。以下、本願発明が採用した構成およびそ
の作用・効果について説明する。
【０００９】本発明の第１の内燃機関の始動制御装置
は、バッテリにより駆動される電動機の回転軸にダンパ
を介して結合された内燃機関を該電動機により回転し
て、前記内燃機関を始動する装置であって、前記内燃機
関の始動性に関与するパラメータを検出する内燃機関始
動性検出手段と、該検出されたパラメータから求められ
た前記内燃機関の始動性が低いほど、前記内燃機関を回
転する前記電動機の出力トルクを小さな値に制限する出
力トルク制限手段とを備えたことを要旨としている。
【００１０】かかる始動制御装置に対応した本発明の内
燃機関の始動制御方法は、バッテリにより駆動される電
動機の回転軸にダンパを介して結合された内燃機関を該
電動機により回転して、前記内燃機関を始動する方法で
あって、前記内燃機関の始動性に関与するパラメータを
検出し、該検出されたパラメータから求められた前記内
燃機関の始動性が低いほど、前記内燃機関を回転する前
記電動機の出力トルクを小さな値に制限することを要旨
としている。
【００１１】かかる内燃機関の始動制御装置およびその
制御方法によれば、内燃機関の始動性が低いほど、内燃
機関を回転する電動機の出力トルクを小さな値に制限す
る。この結果、内燃機関の始動性が低く、電動機のトル
クによって内燃機関の回転数が容易には上昇しない場合
に無駄な電力を消費することがない。
【００１２】ここで、内燃機関の始動性が低いほど、内
燃機関への燃料供給を低回転数で開始するものとするこ
とも望ましい。この場合には、低回転数で燃料の供給が
始まるので、燃料供給の開始までに長時間にわたって電
動機を運転して、バッテリの電力を過剰に消費するとい
うことがない。燃料が供給された内燃機関は、混合気の
爆発燃焼による自立回転が試みられ、完爆すれば内燃機
関は始動する。
【００１３】こうした内燃機関の始動制御装置およびそ
の方法において、内燃機関の始動性に関与するパラメー
タとしては、内燃機関の温度とすることができる。内燃
機関の始動性は、供給された燃料の吸気ポート付近への
付着や潤滑油の粘性などにより影響を受けるので、内燃
機関の温度は、始動性に関与するパラメータとして好適
である。内燃機関の温度としては、冷却水温や潤滑油
温、あるいは吸気温度などを用いることができる。な
お、バッテリにより駆動される電動機の回転軸に結合さ
れた内燃機関を該電動機により回転して、前記内燃機関
を始動する同様の装置では、バッテリの充電状態を検出
し、検出された充電状態に基づいて、内燃機関の始動時
において電動機によるクランキングを継続する最大期間
である限界値を設定することも、バッテリの無駄な電力
消費を回避する上で好適である。また、内燃機関の始動
時においてクランキングのために運転される電動機の消
費電力を検出し、この消費電力の積算値が予め定めた上
限値を超えないよう、始動時における電動機のクランキ
ングを制限することも、同様に、バッテリの電力消費の
観点から好適である。
【００１４】上記の内燃機関の始動制御装置において、
更に、前記内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関が
完爆状態となったか否かを判定する完爆判定手段と、前
記電動機による前記内燃機関のクランキングが開始され
てから所定期間が経過したことを判定する期間経過判定
手段と、該期間経過判定手段により所定期間が経過した
と判定されたときに、前記完爆判定手段により前記内燃
機関が完爆状態となっていると判定されなかった場合に
は、前記電動機への前記バッテリからの通電を停止し
て、前記内燃機関の始動制御を一旦終了する始動中断手
段とを備えた構成を取ることも可能である。
【００１５】この始動制御装置では、内燃機関の完爆状
態を検出し、所定期間たっても完爆状態になったと判定
されない場合には、電動機へのバッテリからの通電を停
止して内燃機関の始動制御を一旦終了する。この結果、
内燃機関が完爆しないまま、長時間に亘ってバッテリの
電力が消費されるということがない。
【００１６】この始動制御装置の完爆判定手段に、内燃
機関の運転状態として電動機の実出力トルクを検出する
トルク検出手段を備え、検出された実出力トルクがマイ
ナスの場合に、内燃機関は完爆状態となったと判断する
ことができる。電動機の出力トルクは、始動時において
制御されているので、この実出力トルクを検出すること
により、容易に完爆状態に至ったか否かを判定すること
ができる。
【００１７】こうした完爆判定を行なう始動制御装置に
おいて、パラメータから求められた内燃機関の始動性が
低いほど、完爆状態となったか否かを判定する所定期間
を長く設定することも好ましい。始動性が低い場合に
は、完爆に至るまでに時間がかかることが知られてお
り、こうした場合には、あと少しで完爆に至るのに、予
め定めた期間が経過したという理由で始動制御を打ち切
ったのでは、却ってバッテリの電力を無駄に消費するこ
とになることがあるからである。かかる構成の始動制御
装置によれば、始動性が低い場合には、完爆判定の期間
を長めに取り、内燃機関の始動の判定を無駄なくかつ誤
りなく行なうことができる。なお、完爆判定を行なう所
定の期間は、時間により定めても良いし、内燃機関の累
積回転数などに基づく期間としても良い。
【００１８】更に、バッテリが供給可能な電力を推定す
るものとし、推定された電力が大きいほど、完爆か否か
を判定するための前記所定期間を長く設定するものとす
ることも可能である。バッテリが供給可能な電力が大き
いと推定される場合には、始動を試みる期間を長くする
のである。したがって、供給電力に余裕があれば始動の
試みを継続することができ、あと少しで完爆に至る場合
であるにもかかわらずバッテリからの通電を打ち切って
しまい、無駄に電力を消費するということが少なくな
る。
【００１９】なお、バッテリが供給可能な電力は、バッ
テリの制御において推定することが一般的であるが、直
接検出する手法を採用しても良い。更に、電力の推定に
際して、バッテリの温度を検出し、該検出された温度が
高いほど、供給可能な電力の推定値を高い値に補正する
ことも可能である。
【００２０】他方、完爆か否かの判断を行なう所定期間
は、クランキングの開始から前記バッテリで消費された
電力の積算値により判断する構成とすることもできる。
積算した電力が所定の積算電力判定値に達したとき、前
記所定期間が経過したと判定するのである。かかる構成
では、バッテリの電力をできるだけ無駄なく、かつ過剰
な放電を避けて、クランキングに用いることができる。
【００２１】この場合、バッテリの温度を検出してお
き、積算電力判定値を、前記検出されたバッテリ温度が
低いほど、小さな値に補正することも好適である。この
場合には、例えば寒冷地などのように、バッテリの能力
が低下すると予測される場合、早めに判定を行なって、
完爆に至っていない場合には、電力消費を一旦中断する
ことになり、バッテリに無用な負担をかけることがな
い。
【００２２】この他、本発明の内燃機関の始動制御装置
において、内燃機関の始動時には、内燃機関の吸気弁の
開閉タイミングを調整して、内燃機関の有効圧縮比を低
くしても良い。有効圧縮比を低くすることにより、電動
機から見た負荷が小さくなり、内燃機関を回転数を素早
く上昇させることが可能となる。
【００２３】上述した内燃機関の始動制御装置は、従来
のセルモータにより内燃機関を始動する構成にも適用す
ることができるが、特に内燃機関の出力に対してトルク
を付加したり内燃機関の出力もしくは制動力から電力を
回生する電動機を内燃機関の出力軸に取り付けたハイブ
リッド車輌において大きな効果を奏する。ハイブリッド
車輌では、一般にねじり共振の問題から、始動時におけ
る内燃機関の回転数を素早く上昇したいという要求が存
在するからである。この点について簡単に説明する。
【００２４】一般に内燃機関の出力軸であるクランク軸
は弾性体であり、質量が分布していることから無限自由
度の振動系を形成する。したがって、ガス爆発やピスト
ンの往復運動によるトルク変動が加わるとねじり振動を
起こし、軸の固有振動数と強制振動数が一致すると共振
現象を起こす。こうしたねじり振動の振幅が大きくなる
と、クランク軸系の歯車から異音が生じたり摩耗したり
し、場合によってはクランク軸に疲労が蓄積されること
も考えられる。上述の共振現象は、内燃機関にもよる
が、その多くは、クランク軸の回転数がアイドル回転数
以下の状態で生じるから、内燃機関のクランク軸をダン
パを介して結合された電動機でモータリングする装置で
は、内燃機関の始動時に生じるのである。
【００２５】そこで、ねじり共振現象が生じやすいハイ
ブリッド車輌では、内燃機関の始動時に共振が生じやす
い回転数域を素早く通り過ぎるよう、電動機から高いト
ルクを出力して、内燃機関を回転しようとする。こうし
た場合には、バッテリにおける電力消費は大きいので、
上述した種々の構成は、バッテリの電力を無駄に消費し
ないという点で、特に大きな効果を奏する。
【００２６】上述したように、内燃機関の出力に対して
トルクを付加したり内燃機関の出力もしくは制動力から
電力を回生する電動機を内燃機関の出力軸に取り付けた
ハイブリッド車輌には、始動時における独自の課題が存
在する。そこで、特に係るハイブリッド車両に適した第
２の発明がなされた。即ち、本発明の第２の始動制御装
置は、バッテリにより駆動される電動機の回転軸にダン
パを介して内燃機関を結合したハイブリッド車両に設け
られ、該電動機により前記内燃機関を始動する装置であ
って、前記電動機の出力トルクを、前記内燃機関からの
出力トルクと、駆動軸に要求されているトルクとの関係
により制御するトルク制御手段と、前記電動機の出力ト
ルクが負になっていることを検出するトルク検出手段
と、前記電動機により前記内燃機関をクランキングして
始動を行なっている際、前記電動機の出力トルクが負に
なっているか否かを判定し、該出力トルクが負にならな
い場合には、前記電動機への前記バッテリからの始動用
の通電を制限する通電制限手段とを備えたことを要旨と
している。
【００２７】また、かかる第２の始動制御装置に対応し
た内燃機関の始動制御方法は、バッテリにより駆動され
る電動機の回転軸にダンパを介して内燃機関を結合した
ハイブリッド車両において、該内燃機関を前記電動機に
より回転して、前記内燃機関を始動する方法であって、
前記電動機の出力トルクを、前記内燃機関からの出力ト
ルクと、駆動軸に要求されているトルクとの関係により
制御し、前記電動機により前記内燃機関をクランキング
して始動を行なっている際、前記電動機の出力トルクが
負になっているか否かを判定し、該出力トルクが負にな
らない場合には、前記電動機への前記バッテリからの始
動用の通電を制限することを要旨としている。
【００２８】こうした始動制御装置および始動制御方法
では、電動機の出力トルクが負になるか否かを検出して
おり、始動時においてこの出力トルクが負にならない場
合には、始動が完了していないと判断して、電動機への
始動用の通電を制限する。したがって、この始動制御装
置では、電動機の出力トルクにより完爆の判断を、容易
かつ確実に行なうことができ、バッテリに無用な負担を
かけることを避けて、始動制御を確実に行なうことがで
きる。
【００２９】かかる内燃機関の始動制御装置では、更
に、電動機による前記内燃機関のクランキングが開始さ
れてから所定期間が経過したことを判定する期間経過判
定手段を設け、前記通電制限手段を、前記トルク検出手
段による前記電動機の出力トルクの判定を、前記期間経
過判定手段により所定期間が経過したと判定された時点
で行ない、該時点で前記出力トルクが負になっていない
ときには、前記電動機への通電を遮断して前記内燃機関
のクランキングを中断する手段としてもよい。
【００３０】この始動制御装置では、完爆判定を適切と
考えられる所望のタイミングで行なうことかでき、かつ
電動機の出力トルクが負になっていない場合には、その
通電を遮断するから、無用な負荷をかけてバッテリに悪
影響を与えるということがない。
【００３１】こうした始動制御装置でも、第１の始動制
御装置同様、内燃機関の始動性に関与するパラメータを
検出して、判定の期間を調整したり、バッテリが供給可
能な電力を推定して、この判定期間を長くするなどの構
成をとることも好適である。同様に、バッテリの温度が
高いほど、供給可能な電力の推定値を高い値に補正する
ことも、バッテリの特性上、推定をより確かなものする
とができ、望ましい。
【００３２】また、クランキングの開始から前記バッテ
リで消費された電力を積算し、積算された電力が所定の
積算電力判定値に達したとき、所定期間が経過したと判
定して、完爆の判断を行なう構成や、かかる構成におい
て、積算電力判定値に、バッテリの温度を考慮する構成
なども好適である。
【００３３】もとより、内燃機関の始動時には、該内燃
機関の吸気弁の開閉タイミングを調整して、内燃機関の
有効圧縮比を低く制御することも望ましい。これら第
１，第２の発明である内燃機関の始動装置およびこれら
に対応する始動方法は、電動機と内燃機関とをダンパを
介して結合したハイブリッド車両において特に優れた効
果を奏するが、上述したように、同様の問題は、通常の
車両でも生じる。従って、同様の構成は、バッテリによ
り駆動される電動機の回転軸に内燃機関を結合した車両
に設けられ、該電動機により前記内燃機関を始動する装
置や、あるいはバッテリにより駆動される電動機の回転
軸に内燃機関を結合した車両において、該内燃機関を前
記電動機により回転して、前記内燃機関を始動する方法
にも適用することができる。
【００３４】上記の第１の内燃機関の始動制御装置を、
ハイブリッド車両に適用することにより、ハイブリッド
車両の始動制御装置の発明がなされた。かかる装置は、
内燃機関の動力を電気的な形態で取り出すことが可能で
あり、少なくとも車輌の駆動軸に電動機からの動力を出
力可能なハイブリッド車両において、前記内燃機関の始
動を行なう装置であって、前記内燃機関の始動時に、該
内燃機関をクランキング可能な電動機と、該電動機によ
る前記内燃機関のクランキングに合わせて、該内燃機関
への燃料供給を制御する始動時燃料供給手段と、前記内
燃機関の始動性に関与するパラメータを検出する内燃機
関始動性検出手段と、該検出されたパラメータから求め
られた前記内燃機関の始動性が低いほど、前記クランキ
ング時に該内燃機関を回転する前記電動機の出力トルク
を小さな値に制限する出力トルク制限手段とを備えたこ
とを要旨としている。
【００３５】同様に、第２の内燃機関の始動制御装置に
対応したハイブリッド車両の始動制御装置の発明は、内
燃機関の動力を電気的な形態で取り出すことが可能であ
り、少なくとも車輌の駆動軸に電動機からの動力を出力
可能なハイブリッド車両において、前記内燃機関の始動
を行なう装置であって、前記内燃機関の始動時に、該内
燃機関をクランキング可能な電動機と、該電動機による
前記内燃機関のクランキングに合わせて、該内燃機関へ
の燃料供給を制御する始動時燃料供給手段と、前記電動
機の出力トルクを、前記内燃機関からの出力トルクと、
駆動軸に要求されているトルクとの関係により制御する
トルク制御手段と、前記電動機の出力トルクが負になっ
ていることを検出するトルク検出手段と、前記電動機に
より前記内燃機関をクランキングして始動を行なってい
る際、前記電動機の出力トルクが負になっているか否か
を判定し、該出力トルクが負にならない場合には、前記
電動機への前記バッテリからの始動用の通電を遮断する
通電遮断手段とを備えることを要旨としている。
【００３６】これらの装置によれば、ハイブリッド車両
における内燃機関の始動を、バッテリに無用な負担をか
けることなく行なうことができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図１は、本発明の実施例としての
動力出力装置１１０を搭載した車両の概略構成を示す構
成図である。図示するように、この車両は、ガソリンを
燃料として動力を出力するエンジン１５０を備える。こ
のエンジン１５０は、吸気系からスロットルバルブ１６
６を介して吸入した空気と燃料噴射弁１５１から噴射さ
れたガソリンとの混合気を吸気バルブ１５２を介して燃
焼室１５４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１５５の運動をクランクシャフト１５６
の回転運動に変換する。吸入空気量を調整するスロット
ルバルブ１６６はアクチュエータ１６８により開閉駆動
される。点火プラグ１６２は、イグナイタ１５８からデ
ィストリビュータ１６０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。
【００３８】このエンジン１５０は、吸気バルブ１５２
の開閉タイミングを変更する開閉タイミング変更機構１
５３を備える。この開閉タイミング変更機構１５３は、
吸気バルブ１５２を開閉駆動する図示しない吸気カムシ
ャフトのクランク角に対する位相を進角または遅角する
ことにより吸気バルブ１５２の開閉タイミングを調整す
る。なお、吸気カムシャフトの位相の進角および遅角
は、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャ
フトポジションセンサ１７３により検出される信号に基
づいて、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＦＩＥＣ
Ｕと呼ぶ）１７０により目標の位相となるようフィード
バック制御がなされる。開閉タイミング変更機構１５３
の具体的構成については、後述する。
【００３９】このエンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣ
Ｕ１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０に
は、エンジン１５０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１６６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１６７、エンジン１５０の負荷を検出する吸気管
負圧センサ１７２、吸気カムシャフトのポジションを検
出するカムシャフトポジションセンサ１７３、エンジン
１５０の水温を検出する水温センサ１７４、ディストリ
ビュータ１６０に設けられクランクシャフト１５６の回
転数と回転角度を検出する回転数センサ１７６及び回転
角度センサ１７８などである。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７
０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１７９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。
【００４０】エンジン１５０のクランクシャフト１５６
は、ダンパ１５７を介して後述するプラネタリギヤ１２
０や第１のモータＭＧ１，第２のモータＭＧ２に結合さ
れており、更に駆動軸１１２を回転軸とする動力伝達ギ
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。第１のモータＭＧ１および第２のモータＭ
Ｇ２は、制御装置１８０に電気的に接続されており、こ
の制御装置１８０によって制御される。制御装置１８０
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１８２に設けられたシフトポジ
ションセンサ１８４やアクセルペダル１６４に設けられ
たアクセルペダルポジションセンサ１６４ａ，ブレーキ
ペダル１６５に設けられたブレーキペダルポジションセ
ンサ１６５ａなども接続されている。また、制御装置１
８０は、上述したＥＦＩＥＣＵ１７０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。
【００４１】図２は、プラネタリギヤ１２０，第１のモ
ータＭＧ１，第２のモータＭＧ２および制御装置１８０
を中心に動力出力装置１１０を例示する構成図である。
図示するように、動力出力装置１１０は、大きくはエン
ジン１５０、キャリア軸１２７にプラネタリキャリア１
２４が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に結合された第１のモータＭ
Ｇ１、プラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２２に結合
された第２のモータＭＧ２および第１のモータＭＧ２，
ＭＧ１を駆動制御する制御装置１８０から構成されてい
る。ダンパ１５７は、このエンジン１５０のクランクシ
ャフト１５６とキャリア軸１２７とを接続し、クランク
シャフト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設
けられている。
【００４２】図３は、動力出力装置１１０のプラネタリ
ギヤ１２０，第１のモータＭＧ１および第２のモータＭ
Ｇ２の部分を拡大して示す拡大図である。図示するよう
に、プラネタリギヤ１２０は、キャリア軸１２７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、キャリア軸１２７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
よびキャリア軸１２７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。
【００４３】リングギヤ１２２には、動力の取り出し用
の動力取出ギヤ１２８が第１のモータ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。
【００４４】第１のモータＭＧ１は、永久磁石型同期電
動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石１
３５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１２
１に結合されたサンギヤ軸１２５に結合されている。ロ
ータ１３２およびステータ１３３は、無方向性電磁鋼板
の薄板を積層して形成されている。この第１のモータＭ
Ｇ１は、三相コイル１３４に電流を流して外部にトルク
を出力する場合には、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する。
他方、ロータ１３２が外部の動力源により回転され三相
コイル１３４から電流を取り出す場合には、永久磁石１
３５による磁界とロータ１３２の回転との相互作用によ
り電力を回生す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。
【００４５】第２のモータＭＧ２も、第１のモータＭＧ
１と同様に永久磁石型同期電動発電機として構成され、
外周面に複数個の永久磁石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
１１９に固定されている。第２のモータＭＧ２のロータ
１４２およびステータ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。この第２のモータＭＧ２
も第１のモータ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。
【００４６】次に、第１および第２のモータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２を駆動制御する制御装置１８０について説明する。
図２に示すように、制御装置１８０は、第１のモータＭ
Ｇ１を駆動する第１の駆動回路１９１、第２のモータＭ
Ｇ２を駆動する第２の駆動回路１９２、両駆動回路１９
１，１９２を制御する制御ＣＰＵ１９０、二次電池であ
るバッテリ１９４から構成されている。制御ＣＰＵ１９
０は、１チップマイクロプロセッサであり、内部に、デ
ータ処理用に一時的にデータを読み書き可能なＲＡＭ１
９０ａ、処理プログラムを予め記憶したＲＯＭ１９０
ｂ、入出力ポート（図示せず）およびＥＦＩＥＣＵ１７
０と通信を行なうシリアル通信ポート（図示せず）を備
える。
【００４７】この制御ＣＰＵ１９０には、サンギヤ軸１
２５の回転角度θｓがレゾルバ１３９から、リングギヤ
軸１２６の回転角度θｒがレゾルバ１４９から、アクセ
ルペダルポジション（アクセルペダルの踏込量）ＡＰが
アクセルペダルポジションセンサ１６４ａから、ブレー
キペダルポジション（ブレーキペダルの踏込量）ＢＰが
のブレーキペダルポジションセンサ１６５ａから、シフ
トポジションＳＰがシフトポジションセンサ１８４か
ら、それぞれ入力されている。また、第１の駆動回路１
９１に設けられた２つの電流検出器１９５，１９６や電
流検出器１９７，１９８も接続されており、それぞれ第
１のモータＭＧ１の対応する相に流れる電流の電流値Ｉ
ｕ１，Ｉｖ１や、第２のモータＭＧ２の対応する相に流
れる電流の電流値Ｉｕ２，Ｉｖ２が、入力されている。
更に、制御ＣＰＵ１９０には、バッテリ１９４の温度を
検出するバッテリ温度センサ１９３と、バッテリ１９４
の残容量を検出する残容量検出器１９９も接続されてい
る。バッテリ温度センサ１９３からは、バッテリ１９４
の温度Ｔｂが、また残容量検出器１９９からは、バッテ
リ１９４の残容量ＢRMが、制御ＣＰＵ１９０に入力され
ている。これらのセンサからの信号は、図示しない入力
ポートを介して入力されている。なお、バッテリ温度セ
ンサ１９３は、実際には、バッテリ１９４を構成する複
数の電池セル毎に設けられているが、ここでは、それを
代表する一つの温度（例えば、最高温度、最低温度ある
いは平均温度等のうちの一つ）をバッテリ温度Ｔｂとし
て取り扱うものとする。どのような温度を代表温度とし
て扱うかは、使用目的によって異なる。また、残容量検
出器１９９は、バッテリ１９４の電解液の比重またはバ
ッテリ１９４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。
【００４８】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。第１の
駆動回路１９１内の６個のトランジスタＴｒ１ないしＴ
ｒ６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、第１のモータＭＧ１の三相コイル（ＵＶＷ）３４
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
されているから、制御ＣＰＵ１９０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（ＰＷＭ制御）することによ
り、第１のモータＭＧ１を用いて、電力と動力との間の
エネルギの変換を行なうことができる。第１のモータＭ
Ｇ１が動力を出力する場合（力行の場合）には、レゾル
バ１３９により検出したロータ１３２の回転角度θｓに
合わせて、トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を所定のタ
イミングでオン・オフし、第１のモータＭＧ１の三相コ
イル１３４の各相に流れる電流を互いに１２０度ずつず
らした擬似的な正弦波にすると、ステータ１３３には回
転磁界が形成され、ロータ１３２を所定のトルクおよび
回転数で回転することかできる。他方、第１のモータＭ
Ｇ１が動力から電気的なエネルギを回生する場合には、
レゾルバ１３９により検出したロータ１３２の回転角度
θｓに合わせて、トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を所
定のタイミングでオン・オフすると、三相コイル１３４
により、ロータ１３２の回転数に応じた周波数の三相交
流が誘導され、電力がバッテリ１９４側に回収される。
この回収されたエネルギは、外部に対しては負荷（制動
力）として作用する。
【００４９】第２の駆動回路１９２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１９１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、第２のモータＭＧ２の三相コイル１４４の各々に接
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Ｔｒ１１ないしＴｒ１６のオン時間
を制御信号ＳＷ２により順次制御することにより、第１
のモータＭＧ１および第１の駆動回路１９１と同様に、
動力−電力のやりとりを自由に行なうことができる。
【００５０】以上説明した動力出力装置１１０を搭載し
た車輌では、所定期間内のエネルギ収支のバランスがと
れている場合には、エンジン１５０は、運転効率が高く
エミッションが良好な運転領域で定常的に運転される。
エネルギ収支のバランスはとれているが、駆動軸１１２
のトルクが要求に一致していない場合、あるいは駆動軸
１１２の回転数が要求に一致していない場合、トルク変
換を行なっている。トルク変換は、例えばエンジン１５
０のクランクシャフト１５６の回転数が駆動軸１１２の
回転数に対して高く、他方トルクが小さい場合には、エ
ンジン１５０の出力している動力の一部を第１のモータ
ＭＧ１により電力として回収し、その電力により第２の
モータＭＧ２を駆動する。エンジン１５０から出力され
るトルクが大きく、回転数が低い場合には、逆に、第２
のモータＭＧ２により電力を回収し、第１のモータＭＧ
１を駆動する。
【００５１】他方、バッテリ１９４への充電・放電を伴
って駆動軸１１２が駆動される場合もある。本実施例の
車輌では、エンジン１５０は運転効率やエミッションを
優先して運転されるから、車輌の運転に必要とされる動
力に応じてエンジン１５０の出力を追従させることは行
なっていない。したがって、エンジン１５０の出力と駆
動軸１１２に要求される動力とは、通常バランスしな
い。こうした場合には、過不足分は、バッテリ１９４に
電気の形態で蓄えられたエネルギを用いて収支を合わせ
る制御が行なわれるのである。すなわち、加速時や登坂
時のように駆動軸１１２に大きな出力が必要とされる場
合には、バッテリ１９４に蓄えられた電力を取り出して
第２のモータＭＧ２を駆動し、他方、降坂を含む低速定
常運転時や制動時のように駆動軸１１２に必要とされる
動力よりエンジン１５０の出力が上回っている場合、あ
るいは制動エネルギを回収可能な場合には、第１のモー
タＭＧ１や第２のモータＭＧ２により、余剰のエネルギ
を電力として回収し、これをバッテリ１９４に蓄える。
なお、こうした場合には、エンジン１５０は停止される
こともあり、この状態から加速を開始したり、登坂走行
になれば、停止していたエンジン１５０を始動する制御
がなされる。
【００５２】次にこうした実施例の動力出力装置１１０
のエンジン１５０の始動時の処理について、制御装置１
８０が実行する始動処理ルーチンに基づき説明する。こ
の実施例では、車輌の運転中に、上述したように、エン
ジン１５０の停止および始動の制御がなされるが、この
ほか、車輌が停止している場合にスタータスイッチ１７
９をオンにすることでもエンジン１５０は始動される。
エンジン１５０は、第１のモータＭＧ１を駆動すること
により、始動される。図４は、車輌が停止してる状態か
らエンジン１５０を始動する場合に実行される始動制御
ルーチンを示すフローチャートである。
【００５３】このルーチンが起動されると、まず吸気バ
ルブ１５２の開閉タイミングを最も遅角側に設定する処
理を行なう（ステップＳ２０）。この設定は、制御ＣＰ
Ｕ１９０が通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に設定信号を
送信することにより、設定信号を受信したＥＦＩＥＣＵ
１７０によってなされる。吸気カムシャフトの位相は、
吸気バルブ１５２の開閉タイミングが最遅角側となる位
相に調整されるが、この位相調整の具体的構成について
は、後述する。吸気バルブ１５２の開閉タイミングを最
遅角側に設定することにより、第１のモータＭＧ１から
見たエンジン１５０の負荷（ポンプ仕事）は最も小さく
なる。
【００５４】次に、駆動軸１１２がロック状態となるよ
う第２のモータＭＧ２をロック状態に制御する処理を行
なう（ステップＳ３０）。具体的には、後述する第１の
モータＭＧ１によるモータリング（クランキング）の際
にリングギヤ軸１２６に作用するトルクによってリング
ギヤ軸１２６が回転駆動しないように、そのトルクに対
抗可能な逆向きのトルクを発生することができる定電流
を第２のモータＭＧ２の三相コイル１４４に流すのであ
る。次に、第１のモータＭＧ１の目標トルクを設定する
処理を行なう（ステップＳ４０）。この処理について
は、図５を用いて後述する。第１のモータＭＧ１の目標
トルクＳＴＧを設定した後、この目標トルクＳＴＧが第
１のモータＭＧ１の取り付けられたサンギヤ軸１２５に
作用するよう第１のモータＭＧ１を駆動制御する処理を
行なう（ステップＳ５０）。このように第１のモータＭ
Ｇ１によりサンギヤ軸１２５にトルクを作用させると、
リングギヤ軸１２６が第２のモータＭＧ２により固定さ
れているから、サンギヤ軸１２５に作用するトルクは、
リングギヤ軸１２６を反力として、キャリア軸１２７に
作用する。このトルクは、ダンパ１５７を介してエンジ
ン１５０のクランクシャフト１５６に作用するから、エ
ンジン１５０がモータリングされることになる。なお、
第１のモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧは、燃料の供給
が停止されている常温のエンジン１５０を、８ミリセカ
ンド当たりの回転数の上昇率が２５ｒｐｍで回転させる
ことができるトルクとして設定されるものである。
【００５５】第２のモータＭＧ２，ＭＧ１を制御した
後、始動制御が終了した否かを判別し（ステップＳ６
０）、始動制御が完了するまで、上述したステップＳ３
０ないしＳ５０の処理を繰り返す。始動制御が終了した
場合には、本ルーチンを終了する。なお、本始動制御ル
ーチンを実行しているか否かに関わらず、制御装置１８
０は、車輌の走行状態や運転者の要求により定まるトル
クおよび回転数で駆動軸１１２を駆動する制御を実行し
ていることはもちろんである。なお、図４に示した始動
制御ルーチンでは、車輌は停止しているものとしたの
で、第２のモータＭＧ２は駆動軸１１２を駆動しないよ
うロック状態に制御するものとしたが、車輌が走行中で
あれば、第２のモータＭＧ２は、走行に必要なトルクに
加えて、第１のモータＭＧ１によるクランキングの反力
を受け止めるトルクを加えたトルクで運転すればよい。
【００５６】次に、ステップＳ４０として説明した第１
のモータＭＧ１の目標トルクを設定する処理について説
明する。この処理ルーチンを図５のフローチャートに示
した。このルーチンはタイマ割り込みにより８ミリセカ
ンド毎に実行される。このルーチンが起動されると、前
回の本ルーチンの処理により決定された第１のモータＭ
Ｇ１の駆動トルクの目標値ＳＴＧを今回のトルク演算に
おける演算値（以下、目標トルク演算値と呼ぶ）ＴＴＧ
として設定する処理を行なう（ステップＳ１００）。こ
の処理の後、フラグＦＮが値１であるか否かの判断を行
なう（ステップＳ１１０）。このフラグＦＮは、過去の
制御においてエンジン１５０の回転数Ｎｅが一度でも所
定回転数Ｎ１（本実施例では、９００ｒｐｍ）以上とな
った場合に、値１にセットされるものである。このフラ
グは、始動制御の開始時に一旦値０にリセットされ、そ
の後割り込みにより実行される回転数判定処理ルーチン
（図６参照）により設定される。この処理ルーチンで
は、まずエンジン１５０の回転数Ｎｅを読み込み（ステ
ップＳ１１２）、この回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１以上
となったか否かを判断し（ステップＳ１１４）、Ｎｅ＞
Ｎ１となったときにフラグＦＮを値１にセットする（ス
テップＳ１１６）。フラグＦＮは一旦値１にセットされ
ると、再度始動制御を開始するまでは値１に維持される
から、エンジン１５０の回転数Ｎｅが一度でも所定回転
数Ｎ１を越えた後は、始動制御処理の実行中は、値１に
維持される。
【００５７】フラグＦＮが値１でない場合、すなわちエ
ンジン１５０の回転数がまだ一度も所定回転数Ｎ１（本
実施例では、９００ｒｐｍ）になっていなければ、第１
のモータＭＧ１によりエンジン１５０のクランクシャフ
ト１５６にトルクをかけてこれを駆動する処理を継続す
るとして、次にシフトポジションセンサ１８４から読み
取ったシフトポジションＳＰがパーキングレンジにある
か否かの判断を行なう（ステップＳ１２０）。ステップ
Ｓ１２０ないしＳ１２８は、車輌の条件に応じて、第１
のモータＭＧ１の駆動トルクの目標値ＴＴＧの増減分ａ
を設定する処理である。シフトポジションＳＴがパーキ
ングレンジにあれば、車輌が停止した状態からのエンジ
ン１５０の始動であると判断して、第１のモータＭＧ１
の駆動トルクの増加分ａを１Ｎｍに設定する処理を行な
う（ステップＳ１２２）。他方、パーキングレンジ以外
であれば、駆動トルクの増加分ａを３Ｎｍに設定する
（ステップＳ１２４）。
【００５８】その後、エンジン１５０の回転数Ｎｅが、
所定回転数Ｎ２（本実施例では、７００ｒｐｍ）以上で
あるか否かの判断を行なう（ステップＳ１２６）。エン
ジン１５０の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ２以上となって
いれば、エンジン１５０の回転数Ｎｅはねじり共振の発
生可能域を越えて高くなっており、第１のモータＭＧ１
の駆動トルクを低減可能と判断し、増減分ａに−１．５
Ｎｍを設定する処理を行なう（ステップＳ１２８）。エ
ンジン１５０の回転数Ｎｅが所定値Ｎ２（７００ｒｐ
ｍ）を越えていなければ、先に設定した増減分ａの値は
変更しない。
【００５９】こうして増減分ａを設定した後、これを第
１のモータＭＧ１の目標トルク演算値ＴＴＧに加える処
理を行ない（ステップＳ１３０）、更に演算後の目標値
ＴＴＧが値０ないし駆動トルクの最大値ＳＴＧＭＡＸに
入るよう、これを制限する処理を行なう（ステップＳ１
４０）。具体的には、目標値ＴＴＧが最大値ＳＴＧＭＡ
Ｘを越えていれば目標値ＴＴＧを目標値最大値ＳＴＧＭ
ＡＸとし、目標値ＴＴＧが値０を下回っていれば目標値
ＴＴＧを値０とするのである。
【００６０】ここで第１のモータＭＧ１の目標トルク演
算値ＴＴＧの最大値ＳＴＧＭＡＸは、エンジン１５０の
冷却水温Ｔｗに応じて設定される値である。最大値ＳＴ
ＧＭＡＸを設定する処理自体は示さないが、本実施例で
は、最大値ＳＴＧＭＡＸは、図７に示した表により冷却
水温Ｔｗに応じて設定される。処理を簡便にするため
に、この例では、冷却水温Ｔｗを５つの区域に分けて最
大値ＳＴＧＭＡＸを設定するものとしているが、例えば
図８に示すように、冷却水温Ｔｗに応じて細かく最大値
ＳＴＧＭＡＸを設定するものとしても良い。なお、最大
値ＳＴＧＭＡＸは、始動処理の開始時に水温センサ１７
４から冷却水温Ｔｗを読み込み、設定しておけばよい。
【００６１】こうして第１のモータＭＧ１の目標トルク
演算値ＴＴＧを決定した後、これを実際の駆動トルクの
目標値ＳＴＧに設定する処理を行ない（ステップＳ１５
０）、本ルーチンを一旦終了する。上述した処理で特徴
的なのは、目標値ＳＴＧを求めるのに、エンジン１５０
の実際の回転数Ｎｅと目標回転数との差分を補償するよ
うに駆動トルクを決定するのではなく、シフトポジショ
ンＳＰにより定まる増減分ａにより駆動トルクを増減
し、かつこれを値０から最大値ＳＴＧＭＡＸの間で制限
していることである。この結果、エンジン１５０の始動
時には、目標回転数と実際の回転数とには大きな隔たり
があるにも関わらず、駆動トルクの目標値ＳＴＧは、ゆ
っくりと増加し、かつ冷却水温Ｔｗにより定まる最大値
ＳＴＧＭＡＸにより制限され、過剰な駆動トルクの目標
値が設定されて、無駄な電力を第１のモータＭＧ１で消
費するということがない。
【００６２】図９は、エンジン１５０が常温時にある場
合と冷間時にある場合の回転数Ｎｅ，目標トルクＳＴＧ
などの様子を例示したグラフである。図示するように、
始動時には第１のモータＭＧ１の目標回転数は１０００
ｒｐｍに設定される。図において、破線ＮｅＨは、常温
のエンジン１５０の始動時の回転数の変化を示し、一点
鎖線ＮｅＬは、冷間時のエンジン１５０の始動時の回転
数の変化を示している。また、破線ＳＴＧＨは、エンジ
ン１５０が常温である場合の第１のモータＭＧ１の目標
トルクの変化の様子を、一点鎖線ＳＴＧＬは、エンジン
１５０が冷えている場合の第１のモータＭＧ１の目標ト
ルクの変化の様子を、それぞれ示している。図示するよ
うに、本実施例では、第１のモータＭＧ１の目標トルク
は、回転数の偏差により設定されるのではなく、開ルー
プ制御により徐々に増加するよう制御されている（以
下、この制御をランプ制御と呼ぶ）。なお、図９では、
一点鎖線ＳＴＧＬは、燃料噴射が９００ｒｐｍまで許可
されない場合の目標トルクの変化を示している。後述す
るように、本実施例では、エンジン１５０の冷却水温Ｔ
ｗが低い場合には、燃料噴射・点火制御は低い回転数で
行なわれるから、実際の第１のモータＭＧ１の目標トル
クは、一点鎖線ＳＴＧＬのようにはならない。この点に
ついては、燃料噴射制御と関連させて、後述する。
【００６３】図５に示した処理が繰り返し実行される
と、第１のモータＭＧ１の駆動トルクの目標値ＳＴＧ
は、シフトポジションＳＰの如何に関わらず次第に増加
し、図９の区間Ａ１に示すように、やがて最大値ＳＴＧ
ＭＡＸとなり、そのまま保持される。この最大値ＳＴＧ
ＭＡＸは、エンジン１５０の冷却水温Ｔｗが低いほど、
小さな値に設定されている。この制御に伴って、エンジ
ン１５０の回転数Ｎｅも次第に増加してゆく。この結
果、エンジン１５０の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１（本
実施例では９００ｒｐｍ）を越えると、図６に示した回
転数判定処理ルーチンによりフラグＦＮは値１にセット
されるから、ステップＳ１１０での判断は、「ＮＯ」と
なって、処理はステップ１６０に移行する。ステップＳ
１２０ないしＳ１４０が、第１のモータＭＧ１の目標ト
ルク演算値ＴＴＧを、いわゆる開ループ制御により決定
していたのに対して、ステップＳ１６０では、これをＰ
Ｉ制御により演算する。すなわち、図９に示した区間Ａ
２では、エンジン１５０の実際の回転数Ｎｅと目標回転
数Ｎ＊との差を演算し、これに応じて駆動トルクの目標
トルク演算値ＴＴＧが演算されることになる。
【００６４】次に、目標トルク演算値ＴＴＧが、現に制
御に用いられている駆動トルクの目標値ＳＴＧより小さ
いか否かの判断を行なう（ステップＳ１７０）。目標ト
ルク演算値ＴＴＧが、先に求めた目標値ＳＴＧにより大
きい場合には、目標回転数に向けて更に第１のモータＭ
Ｇ１の駆動トルクを高くしている場合なので、そのまま
ステップＳ１５０に移行し、ＰＩ制御により求めた目標
トルク演算値ＴＴＧを、制御における目標値ＳＴＧに設
定する処理を行なう。他方、ＴＴＧ＜ＳＴＧの場合に
は、目標トルク演算値ＴＴＧをなます処理を行なう（ス
テップＳ１８０）。図９に示したように、エンジン１５
０の回転数Ｎｅが所定値Ｎ１を越えると、目標回転数と
実回転数との差は小さくなり、やがて一致するから、Ｐ
Ｉ制御により求めた目標トルク演算値ＴＴＧは、次第に
小さくなる。この場合には、第１のモータＭＧ１の駆動
トルクを低減することになるが、この場合には、なまし
処理（ステップＳ１８０）により、駆動トルクが急激に
低下することを防止している。車輌の駆動軸１１２につ
いて考えると、車輌が停止中であれば、駆動軸１１２の
回転数が０となるよう第２のモータＭＧ２は制御されて
おり（図４、ステップＳ３０）、第１のモータＭＧ１の
動力でエンジン１５０を回転している。この状態で、第
１のモータＭＧ１の出力トルクが急激に低下すると、こ
れに追従して第２のモータＭＧ２の出力を制御している
とはいえ、トルクの急変に伴いトルクショックが発生す
ることがあり得る。この問題は、車輌が走行中であり、
駆動軸１１２が所定の回転数で回転している場合にも同
様である。ステップＳ１８０で、目標トルク演算値ＴＴ
Ｇをなまし処理することにより、こうしたトルクの急変
という問題は未然に回避される。なお、なまし処理は、
例えば、ＴＴＧ←（３×ＳＴＧ＋ＴＴＧ）／４のよう
に、今回演算した目標値ＴＴＧと現在の制御における目
標値ＳＴＧとに重みを付けて平均化する処理によって行
なうことが簡便である。
【００６５】この結果、図９に示すように、エンジン１
５０の回転数Ｎｅが所定値Ｎ１を越えるまでは第１のモ
ータＭＧ１は所定の開ループ制御により設定される目標
値で駆動され、この回転数Ｎ１を越えると、やがて駆動
トルクの目標値は、ＰＩ制御により低減してゆくことに
なる。エンジン１５０は冷間時には、潤滑油の粘性が高
いことなどから、同じトルクをかけても回転数はなかな
か上昇しない。したがって、図９に一点鎖線ＮｅＬとし
て示したように、冷間時には、回転数が上昇するのにか
なりの時間を要する。
【００６６】以上説明した駆動トルクの目標値の制御に
伴って、エンジン１５０の始動時には、エンジン１５０
に対する燃料の噴射・点火の制御がＥＦＩＥＣＵ１７０
により行なわれている。図１０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０
が実行するこうした燃料噴射・点火の制御に対して、始
動時に制御装置１８０がこれを許可または禁止する処理
を示している。制御装置１８０は、通信を介して、ＥＦ
ＩＥＣＵ１７０に対して、燃料噴射・点火の制御を許可
・禁止することができる。この処理ルーチンが開始され
ると、制御装置１８０は、まずエンジン１５０が停止中
か否かの判断（ステップＳ２００）を行なう。エンジン
１５０が既に始動し、運転されていれば、燃料噴射や点
火時期制御は、ＥＦＩＥＣＵ１７０に任されるから、何
も行なわず、本ルーチンを終了する。他方、エンジン１
５０が始動されていない場合には、エンジン１５０の始
動制御が実行中であるか否かの判断（ステップＳ２１
０）、回転数Ｎｅが噴射許可回転数ＳＮＥＦ以上となっ
ているか否かの判断（ステップＳ２２０）を順次実行す
る。これらの判断のうち、いずれか一方でも成立してい
なければ、エンジン１５０は、いまだ燃料噴射を受けて
混合気への着火を行なう状況にはないと判断し、ＥＦＩ
ＥＣＵ１７０に対して燃料噴射を禁止する信号を出力す
る（ステップＳ２３０）。一方、エンジン１５０に対す
る始動制御が実行されており、かつその回転数Ｎｅが噴
射許可回転数ＳＮＥＦ以上になっていれば、もはやエン
ジン１５０への燃料噴射、混合気への点火を行なっても
よい状況にあると判断し、ＥＦＩＥＣＵ１７０に対し
て、燃料噴射を許可する信号を出力する（ステップＳ２
４０）。この許可信号を受けて、ＥＦＩＥＣＵ１７０
は、燃料噴射制御、点火時期制御を開始する。もとよ
り、実際の燃料噴射や混合気への点火信号の出力は、エ
ンジン１５０のクランクシャフト１５６の回転角度を検
出し、所望のタイミングで行なわれる。
【００６７】ステップＳ２２０でエンジン１５０の回転
数Ｎｅについての判断を行なった噴射許可回転数ＳＮＥ
Ｆは、エンジン１５０の冷却水温Ｔｗに応じて設定され
る。すなわち、図１１に示すように、冷却水温Ｔｗが８
０℃以上あれば噴射許可回転数ＳＮＥＦは８００ｒｐｍ
とし、冷却水温Ｔｗが低いほど低い回転数となるよう設
定されている。なお、この例では、設定を簡便にするた
め、冷却水温Ｔｗを４区間に区切って噴射許可回転数を
設定するものとしているが、図１２に示すように、冷却
水温Ｔｗに応じて、噴射許可回転数ＳＮＥＦを設定する
ものとしても差し支えない。
【００６８】かかる制御を行なうことにより、図９最下
欄に一点鎖線ＦＬとして示したように、冷却水温Ｔｗが
低い場合は、低回転数で燃料噴射が開始されることにな
る。エンジン１５０は、図９に破線ＦＨとして示したケ
ースのように、８００ｒｐｍ以上で燃料噴射・点火制御
を受ければ、直ちに混合気の爆発燃焼に至り、そのまま
アイドル運転に移行することができる。この場合にはエ
ミッションは極めて良好となる。したがって、燃料噴射
を開始する回転数は、できるだけ高くした方がエミッシ
ョンの点からは望ましいが、エンジン１５０が冷え切っ
ている場合などには、その回転数が上昇するのに長時間
を要することがある。こうした場合には、エンジン１５
０の回転数Ｎｅが上昇するのを待っていると、その間
に、第１のモータＭＧ１で消費する電力が過大となりや
すい。これに対して、本実施例では、エンジン１５０の
冷却水温Ｔｗが低く、エンジン１５０が冷え切っている
場合には、低い回転数で、ＥＦＩＥＣＵ１７０による燃
料噴射制御を許可している。この結果、エンジン１５０
は第１のモータＭＧ１によりある程度の時間クランキン
グされると、回転数が低くても燃料噴射・点火制御を受
けて、混合気の爆発燃焼により自ら回転を開始する。こ
のため、クランキングに過大な電力を消費することがな
い。図９に一点鎖線ＮｅＬ，ＳＴＧＬとして示したの
は、燃料噴射の開始が８００ｒｐｍで許可される場合で
あることは既に説明したが、図１０の処理を実行するこ
とにより、図９に二点鎖線ＮｅＦ，ＳＴＧＦとして示し
たように、燃料噴射とこれに伴うエンジン１５０の自立
運転により、その回転数は素早く上昇し、必要とされる
第１のモータＭＧ１のトルクは急激に低下する。この結
果、長期間に亘って第１のモータＭＧ１を駆動して、無
駄な電力を消費することがない。
【００６９】なお、一旦エンジン１５０が始動すれば、
エンジン１５０の冷却水温Ｔｗは上昇するから、走行中
にエンジン１５０を停止し、その後再度始動するような
場合には、第１のモータＭＧ１により、通常の回転数
（例えば８００ｒｐｍ）まで駆動してから燃料噴射が許
可される。したがって、一旦始動してしまえば、その後
の再始動におけるエミッションは、極めて良好な状態に
保たれる。
【００７０】本実施例では、以上の制御の他、更に図１
３の処理ルーチンに示すエンジン完爆判定処理を行なっ
ている。この処理ルーチンが起動されると、まず始動制
御中であるか否かの判断を行なう（ステップＳ３０
０）。始動制御中でなければ、完爆判定を行なう時間を
設定するタイマＴｓの値を０にリセットする処理を行な
い（ステップＳ３１０）、そのまま「ＮＥＸＴ」に抜け
て本ルーチンを一旦終了する。このタイマＴｓは、本実
施例では、後述するように、この完爆判定ルーチンの中
でカウントアップされる変数により実現しているが、制
御装置１８０の内部に設けられた自走式のタイマにより
実現することもできる。こうした自走式のタイマの場合
には、リセットされた直後から時間をカウントしてお
り、ＣＰＵは、いつでもそのタイマの値を経過時間Ｔｓ
として読み取ることができる。
【００７１】始動制御中であると判断されると（ステッ
プＳ３００）、上述したタイマＴｓを値１だけインクリ
メントし（ステップＳ３１５）、このタイマＴｓが、予
め定めた限界値Ｔｍａｘより小さいか否かの判断を行な
う（ステップＳ３２０）。この限界値Ｔｍａｘは、図１
４に示すように、バッテリ１９４の残容量ＢRMに基づい
て設定される値である。図示するように、限界値Ｔｍａ
ｘは、バッテリ１９４の残容量が大きくなるにつれて大
きな値に設定される。この結果、残容量ＢRMが大きいほ
ど、完爆判定を行なう期間は長く設定されることにな
る。本実施例では、タイマＴｓについての判断を行なう
限界値Ｔｍａｘは、バッテリ１９４の残容量ＢRMが５０
パーセントのとき、約１０秒とした。したがって、第１
のモータＭＧ１は、残容量ＢRMが５０パーセントであれ
ば、始動時に１０秒を越えて連続運転されることはな
い。
【００７２】始動制御が開始された直後には、Ｔｓ＜Ｔ
ｍａｘなので、始動制御開始から限界値Ｔｍａｘが経過
するまでは、この判断は「ＹＥＳ」となり、次にもう一
つのタイマＴｃｓｃが設定値Ｔｓｓｔ以上となったか否
かの判断を行なう（ステップＳ３３０）。このタイマＴ
ｃｓｃは、図１５に示す割り込みルーチンで、設定され
るものであり、始動制御の開始時に値０にリセットされ
ている。このタイマＴｃｓｃは、第１のモータＭＧ１の
目標トルクＳＴＧを判定し（ステップＳ３３２）、目標
トルクＳＴＧの値がプラスである場合（ＳＴＧ＞０）に
は、タイマＴｃｓｃを値１だけディクリメントし（ステ
ップＳ３３４）、その値が０以下になれば（ステップＳ
３３６）、値０にセットされる（ステップＳ３３８）。
目標トルクＳＴＧがプラスとは、第１のモータＭＧ１に
よりエンジン１５０を外部から駆動している状態を意味
している。エンジン１５０が爆発燃焼により自立運転す
れば、第１のモータＭＧ１はもはやエンジン１５０を駆
動する必要がなく、目標トルクＳＴＧは、値０以下とな
る。他方、第１のモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧが０
以下になると、タイマＴｃｓｃは、図１５に示した割り
込みルーチンが起動される毎に、値１だけインクリメン
トされる（ステップＳ３３５）。なお、このルーチン
で、目標トルクＳＴＧが値０を越えた時に一律にタイマ
Ｔｃｓｃを値０にリセットせず、タイマＴｃｓｃをディ
クリメントしているのは、エンジン１５０が完爆状態に
なりかけながら、まだ第１モータＭＧ１によるトルクを
時々必要とするといった状態が生じ得るからである。こ
うした場合には、目標トルクＳＴＧは、値０付近でプラ
スになったりマイナスになったりするから、タイマＴｃ
ｓｃの増減を続ければ、やがてエンジン１５０が安定し
て運転されるのを検出しやすくすることができる。もと
より、第１のモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧが値０を
越えている場合には、タイマＴｃｓｃを直ちに値０にリ
セットするものとし、目標トルクＳＴＧが継続して値０
以下となってからの時間で完爆判定を行なうものとする
ことも可能である。
【００７３】目標トルクＳＴＧの値に基づいてタイマＴ
ｃｓｃの増減を行なっていると、エンジン１５０が完爆
状態となれば、このタイマＴｃｓｃの値は、やがて設定
値Ｔｓｓｔ以上となる（ステップＳ３３０）。この設定
値Ｔｓｓｔは、図１６に例示するように、エンジン１５
０の冷却水温Ｔｗに応じて設定される値である。本実施
例では冷却水温Ｔｗを３つの区域に分け、冷却水温が低
いほど、長い時間（−１０℃以下で５秒）とし、エンジ
ン１５０が十分暖まっていれば極めて短い時間（８０℃
以上で０．３秒）とした。したがって、冷間時には、第
１のモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧが値０以下となっ
てから５秒たって初めてステップＳ３３０の判断は「Ｙ
ＥＳ」となり、エンジン１５０が暖まっている場合に
は、直ちにステップＳ３３０の判断は「ＹＥＳ」とな
る。
【００７４】第１のモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧが
値０以下となってから、設定値Ｔｓｓｔだけ時間が経過
するまでは、何も行なわず、「ＮＥＸＴ」に抜けて本ル
ーチンを一旦終了する。第１のモータＭＧ１の目標トル
クＳＴＧが値０以下となってから、設定値Ｔｓｓｔだけ
時間が経過した場合には、エンジン１５０は完爆状態に
あると判断し（ステップＳ３４０）、エンジン始動制御
を終了する（ステップＳ３５０）。他方、第１のモータ
ＭＧ１の目標トルクＳＴＧが値０以下となってから設定
時間Ｔｓｓｔだけ時間が経過する前に、タイマＴｓが限
界値Ｔｍａｘ以上となった場合（ステップＳ３２０）に
は、エンジン１５０は所定時間内に完爆状態に至ること
ができなかったことから、エンジン１５０に始動できな
い何らかの原因が存在すると判定し（ステップＳ３６
０）、その後、同じく始動制御を終了し（ステップＳ３
５０）、「ＮＥＸＴ」に抜けて本ルーチンを一旦終了す
る。
【００７５】以上の処理により、エンジン１５０を第１
のモータＭＧ１によりクランキングして始動する際、エ
ンジン１５０に何らかの異常が生じて完爆状態に至るこ
とができない場合には、クランキングの期間は、バッテ
リ１９４の残容量ＢRMにより定まる限界値Ｔｍａｘに制
限されるから、長期間に亘って第１のモータＭＧ１を駆
動して、バッテリ１９４の電力を無用に消尽することが
ない。なお、本実施例では、エンジン１５０が完爆しな
い場合には、限界値Ｔｍａｘに相当する時間で一旦第１
のモータＭＧ１への通電を打ち切るが、スタータスイッ
チ１７９を戻して再度イグニッションキーをスタートポ
ジションに入れれば、最初から始動制御を最初から繰り
返す。この場合、バッテリ１９４の残存容量から、繰り
返し回数を制限するようにしても良い。このハイブリッ
ド車輌は、バッテリ１９４に蓄積されている電力が所定
値以上あれば、この電力により第２のモータＭＧ２を駆
動することにより駆動軸１１２を回転し、車輌を所定距
離走行することができるから、バッテリ１９４の残存容
量を空にする前に始動制御の繰り返しを禁止し、残存容
量により、修理工場まで走行可能（リンプホーム）とし
た方が望ましい場合も考えられる。
【００７６】以上説明した本実施例の始動制御をまとめ
ると、次のようになる。 （１）本実施例では、エンジン１５０の始動時に、エン
ジン１５０の回転数Ｎｅを、ねじり共振の生じやすい回
転数領域を素早く通り抜けさせるために必要なトルクを
第１のモータＭＧ１から出力するが、そのために、エン
ジン１５０の実回転数と目標回転数との偏差に応じたト
ルクを第１のモータＭＧ１からエンジン１５０に加える
のではなく、エンジン１５０を駆動するトルクが所定時
間に一定の割合（本実施例では、８ミリセカンドに１も
しくは３Ｎｍ）で増加するようランプ制御を行なってい
る。したがって、ねじり共振を生じることがないにも関
わらず、エンジン１５０の始動直後に、第１のモータＭ
Ｇ１にいたずらに高いトルクを出力させて無駄な電力を
消費するということがない。目標回転数Ｎ＊と実回転数
との偏差から目標トルクを定める場合と比較すると、図
９の実線ＰＩと破線ＳＴＧＨとで囲まれた領域に相当す
る分のエネルギがセープされることになる。
【００７７】（２）しかも、第１のモータＭＧ１により
エンジン１５０のクランクシャフト１５６に加える駆動
トルクの最大値を、エンジン１５０の冷却水温Ｔｗ応じ
て調整している。したがって、エンジン１５０の冷間時
のように、第１のモータＭＧ１によりトルクをかけても
回転数がなかなか上昇しないような場合に、過剰なトル
クを出力しようとして、バッテリ１９４の電力を徒に消
尽するということがない。当然、第１のモータＭＧ１の
発熱も低減できる。エンジン１５０が冷えていて、第１
のモータＭＧ１からトルクを出力しても回転数がゆっく
りとしか上昇しない場合に、図９の破線ＳＴＧＨと一点
鎖線ＳＴＧＬで囲まれた領域（ハッチングにより示した
領域）に相当するエネルギがセープされることになる。
【００７８】（３）更に、本実施例では、エンジン１５
０の冷却水温Ｔｗに応じて、燃料噴射の開始を許可する
回転数を変更している。したがって、冷間時には低回転
数で燃料噴射・点火制御が行なわれ、エンジン１５０は
混合気の爆発燃焼により、早目に始動する。このため、
バッテリ１９４の電力を無駄にすることがない。
【００７９】（４）本実施例では、エンジン１５０の回
転数が所定値Ｎ１となると、第１のモータＭＧ１の駆動
トルクを（１）のランプ制御から、エンジン１５０の回
転数Ｎｅに応じたＰＩ制御に移行する。したがって、エ
ンジン１５０が完爆し始めたとき、エンジン１５０の回
転数Ｎｅは、目標回転数にスムーズに移行する。また、
仮にエンジン１５０の自立運転では回転数が若干低下し
てしまうような場合には、目標回転数との偏差分を第１
のモータＭＧ１からの動力で補うので、エンジン１５０
がストールすることがない。
【００８０】（５）エンジン１５０の回転数が所定回転
数Ｎ１を越えると、第１のモータＭＧ１の駆動トルクは
次第に低下されるが、あまりに急激なトルク低下が生じ
ないよう、目標トルクＳＴＧをなます処理を行なってい
る。このため、第１のモータＭＧ１の駆動トルクが急減
に低下するという事態は回避され、いわゆるトルクショ
ックも生じない。
【００８１】（６）本実施例では、エンジン１５０の冷
却水温Ｔｗにより、エンジン１５０の完爆判定までの時
間Ｔｓｓｔを可変している。したがって、冷間時には、
十分に時間をかけて完爆判定を行なってから始動制御を
終了する。この結果、冷間時に早目に始動制御を終了し
て、エンジンストールを招致するということがない。
【００８２】（７）始動制御に先立って、吸気バルブ１
５２の開閉タイミングを最遅角側に設定している（図
４、ステップＳ２０）。したがって、第１のモータＭＧ
１によりエンジン１５０をクランキングする際の負荷
は、最も小さくなり、第１のモータＭＧ１によりエンジ
ン１５０の回転数を上昇しやすい。このため、ねじり共
振の生じやすい領域を素早く通り抜けることができる。
【００８３】上記（７）で説明したバルブタイミングを
変化させる機構として、本実施例ではいわゆる連続可変
バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）を用いて
いる。図１７を用いて、このＶＶＴ機構の概要を説明す
る。通常、吸気バルブ１５２は吸気カムシャフト２４０
に取り付けられたカムにより開閉し、排気バルブ１５９
は排気カムシャフト２４４に取り付けられたカムにより
開閉する機構となっている。吸気バルブ１５２および排
気バルブ１５９がエンジン１５０の回転数に応じたタイ
ミングで開閉し得る様、吸気カムシャフト２４０に結合
された吸気カムシャフト・タイミング・ギヤ２４２と排
気カムシャフト２４４に結合された排気カムシャフト・
タイミング・ギヤ２４６はタイミングベルト２４８によ
りクランクシャフト１５６と連結されている。こうした
通常の構成に加え、ＶＶＴの場合は、吸気カムシャフト
・タイミング・ギヤ２４２と吸気カムシャフト２４０と
は、油圧で作動するＶＶＴプーリー２５０を介して結合
されており、ＶＶＴプーリー２５０には入力油圧の制御
バルブであるＯＣＶ２５４が設けられている。ＶＶＴプ
ーリー２５０の内部はこの油圧により軸方向に移動可能
な可変ピストン２５２の組み合わせで構成されている。
なお、ＶＶＴプーリー２５０に入力される油圧はエンジ
ンオイルポンプ２５６により供給される。
【００８４】ＶＶＴの作動原理は次の通りである。ＥＦ
ＩＥＣＵ１７０はエンジン１５０の運転状況に応じてバ
ルブの開閉タイミングを決定し、ＯＣＶ２５４の開閉を
制御する制御信号を出力する。この結果、ＶＶＴプーリ
ー２５０に入力される油圧が変化し、可変ピストン２５
２が軸方向に移動する。可変ピストン２５２には軸に対
し斜め方向に溝が刻んであるため、上記軸方向への移動
に伴って可変ピストン２５２の回転も生じ、可変ピスト
ン２５２に結合されている吸気カムシャフト２４０と吸
気カムシャフト・タイミング・ギヤ２４２の取り付け角
度を変化させる。こうして、排気バルブ１５５と吸気バ
ルブ１５２の開閉タイミングを変化させることができ、
バルブオーバラップを変化させることができる。なお、
この例では上記ＶＶＴプーリー２５０は吸気カムシャフ
ト２４０側にのみ設けており、排気カムシャフト２４４
には設けていないため、バルブオーバラップは吸気バル
ブの開閉タイミングを制御することにより制御される。
【００８５】エンジン１５０の始動制御を行なう場合に
は、このＶＶＴの機構を利用して、ＥＦＩＥＣＵ１７０
により吸気バルブ１５２の開閉タイミングを最遅角側に
調整し、バルブオーバーラップを大きくして、第１のモ
ータＭＧ１から見たエンジン１５０のポンプ仕事による
負荷を低減しているのである。
【００８６】本実施例ではＶＶＴを適用したが、バルブ
オーバラップを変化させる機構はこれに限定されるもの
ではない。例えば、吸気バルブ１５２および排気バルブ
１５５をカムによらず油圧で直接開閉することができれ
ば、油圧バルブの制御によりバルブオーバラップを変化
させるものとしてもよい。
【００８７】なお、上述した実施例では、詳しく説明し
なかったが、始動制御に先立って最遅角側とした吸気バ
ルブ１５２の開閉タイミングは、エンジン１５０の回転
数Ｎｅがねじり振動の共振現象を生じる回転数の領域を
越えた後には、ＥＦＩＥＣＵ１７０による制御の要請に
応じて制御するものとすればよい。
【００８８】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。第２実施例では、上述した第１実施例と基本的な制
御は、同一であるが、始動制御の期間の限界値Ｔｍａｘ
を、エンジン１５０の冷却水温Ｔｗにより補正する点
で、第１実施例と相違する。第１実施例では、エンジン
１５０の冷却水温Ｔｗが低い場合には、図１６に示した
ように、完爆の判定を行なう時間Ｔｓｓｔを長く設定
し、冷間時にエンジン１５０がストールしないよう制御
している。しかし、第１のモータＭＧ１によりクランキ
ングを行なう最大の時間Ｔｍａｘ自体は、バッテリ１９
４の残容量ＢRMにより定められるものの、冷却水温Ｔｗ
とは無関係である。
【００８９】これに対して第２実施例の内燃機関の始動
制御装置では、図１８に示すように、エンジン１５０の
冷却水温Ｔｗにより補正係数ｋｗを設定するマップを記
憶しており、エンジンの完爆判定ルーチン（図１３参
照）において、経過時間の判断（第１実施例、ステップ
Ｓ３２０）の前に、図１９に示すように、エンジン１５
０の冷却水温Ｔｗにより、このマップを参照し、得られ
た補正係数ｋｗを用いて、限界値Ｔｍａｘを、Ｔｍａｘ
←ｋｗ・Ｔｍａｘとして補正する処理（ステップＳ３１
８）を行なっている。この結果、完爆の判定を行なう期
間の最大時間は、エンジン１５０の冷却水温が低いほ
ど、即ちエンジン１５０の始動性が低いほど、長く設定
されることになる。したがって、冷間時などでは、常温
の場合と比べて、長めにクランキングを行なうことにな
り、冷間時における始動性を改善することができる。
【００９０】更に、この実施例の変形例として、バッテ
リ１９４の温度Ｔｂをバッテリ温度センサ１９３により
検出し、このバッテリ温度Ｔｂにより、バッテリ１９４
の残容量ＢRMを補正することも好適である。一般に、バ
ッテリ１９４の残容量ＢRMは、供給可能な電力量を示し
ているが、残容量自体は、バッテリ１９４の充放電に従
い、ソフト的に演算されている。この演算は、バッテリ
１９４の温度Ｔｂを一定とみなして行なうのが簡便であ
るが、エンジン１５０の始動時には、バッテリ１９４が
冷え切っている場合もあり、残容量ＢRMと始動時に供給
可能な電力量とがずれている場合もあり得る。そこで、
バッテリ温度Ｔｂを検出し、この温度Ｔｂにより、残容
量ＢRMを修正して、限界値Ｔｍａｘを供給可能な電力量
により可変するものとすることも好適である。図２０
に、バッテリ温度Ｔｂにより修正係数ｋｂを求めるマッ
プの一例を示す。上記の実施例と同様、このマップを用
いて求めた修正係数ｋｂを用いて、残容量ＢRMを修正し
ているので（ＢRM←ｋｂ・ＢRM）、図１４に示したよう
に、この残容量ＢRMから設定される限界値Ｔｍａｘも、
バッテリ温度Ｔｂにより修正されることになる。
【００９１】この変形例によれば、バッテリ１９４の残
容量ＢRMをバッテリ１９４の温度Ｔｂにより修正してい
るので、バッテリ１９４から供給可能な電力を正確に推
定することができる。したがって、バッテリ１９４の残
容量ＢRMが十分にあると推定される場合には、長期に亘
って第１のモータＭＧ１を駆動し、余裕をもって完爆判
定を行なうことができる。したがって、バッテリ１９４
の残容量ＢRMに余裕があるにもかかわらず、一律に時間
で、クランキングを中断するということがなく、あと少
しでエンジン１５０が始動する状況などで、確実に始動
を完了することができる。この結果、却って無駄な電力
の使用を避けることができる。
【００９２】なお、本実施例では、バッテリ１９４自体
の温度を直接バッテリ温度センサ１９３により検出した
が、それまで車輌が走行されていなかった場合のバッテ
リ１９４温度は、エンジン１５０の冷却水温Ｔｗにより
推定することができる。この場合には、上記の変形例で
は、エンジン１５０の冷却水温Ｔｗを用いて補正係数ｋ
ｂを求めることになる。実測によれば、−２５℃程度の
戸外に一晩放置した車両では、エンジン１５０の冷却水
温Ｔｗは戸外の温度−２５℃まで低下したが、バッテリ
１９４温度は−１５℃程度に留まっていた。したがっ
て、バッテリ１９４の温度Ｔｂを冷却水温Ｔｗにより代
替する場合には、これを若干高めに補正することも好適
である。
【００９３】また、上記の実測から、−２５℃のエンジ
ン１５０の始動に要するエネルギ（結局は第１のモータ
ＭＧ１の消費電力の積算値）分のエネルギに対して、−
２５℃のバッテリ１９４から供給可能なエネルギが上回
っていれば、−２５℃といった冷間時でも、エンジン１
５０は必ず始動できるということになる。したがって、
この条件を満足するように、車輌停止時のバッテリ１９
４の残容量を制御しておけば良いことになる。エンジン
１５０が冷え切っても、上述した実測値のように、バッ
テリ１９４の温度はエンジン１５０ほどは低下しないの
で、両者の温度差によるエネルギ差（バッテリ１９４は
温度が高いほど供給可能なエネルギが増加し、エンジン
１５０は温度が高いほど始動に必要となるエネルギが低
下する）分が、バッテリ１９４から見た始動時の余力と
いうことになる。
【００９４】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。第３実施例のエンジンの始動制御装置では、機器
のハードウェア構成は、第１実施例と同様である。第３
実施例では、エンジンの始動時におけるクランキング時
間の定め方が異なる。図２１に示すように、第３実施例
では、エンジンの完爆判定の処理を、次のように行なっ
ている。まず、第１実施例と同様、始動制御中か否かを
判断し（ステップＳ４００）、始動制御中でなければ、
始動のためにバッテリ１９４から持ち出される電力量の
積算値を示す積算電力量ＷＰを値０にリセットする処理
を行なう（ステップＳ４１０）。
【００９５】他方、始動制御中であると判断された場合
には（ステップＳ４００）、次に始動開始からのバッテ
リ１９４の消費電力を積算する処理を行なう（ステップ
Ｓ４１５）。バッテリ１９４の消費電力Ｐ（ｔ）は、バ
ッテリ１９４の電圧と電流検出器１９５，１９６により
検出された電流との積算値として求められる。バッテリ
１９４の電圧は一定とみなすことができ、かつこの完爆
判定ルーチンが一定間隔で実行されていることから、こ
のルーチンを実行する際に、バッテリ１９４から第１の
モータＭＧ１に流される電流値を検出し、この電流値を
積算することで簡易に求めることも可能である。始動処
理の開始からの第１のモータＭＧ１の消費電力Ｐ（ｔ）
の積算値を検出することができれば、ハード的なセンサ
によって検出するものとしても差し支えない。
【００９６】バッテリ１９４の消費電力の積算値を求め
た後、次にこの積算値ＷＰとの比較を行なう上限値ＷＰ
ｍａｘを求める処理を行なう（ステップＳ４１８）。こ
の上限値ＷＰｍａｘは、予め定めた所定値ＷＰ０に、補
正係数ｋｗｂを積算することにより設定される。この補
正係数ｋｗｂは、バッテリ温度センサ１９３により検出
されたバッテリ温度Ｔｂに基づいて、図２２に例示した
マップにより設定される値である。図２２に示したよう
に、補正係数ｋｗｂは、バッテリ温度Ｔｂに対して正の
相関を持っているので、バッテリ温度Ｔｂが低いほど、
補正係数ｋｗｂは小さな値（＜１）に設定される。
【００９７】こうして消費電力Ｐ（ｔ）の積算値ＷＰと
比較用の上限値ＷＰｍａｘとを求めた後、消費電力の積
算値ＷＰが上限値ＷＰｍａｘより小さいか否かの判断を
行なう（ステップＳ４２０）。始動制御が開始された直
後には、消費電力の積算値ＷＰは小さいから、この判断
は「ＹＥＳ」となり、次にも第１実施例でも用いたタイ
マＴｃｓｃが設定値Ｔｓｓｔ以上となったか否かの判断
を行なう（ステップＳ４３０）。このタイマＴｃｓｃの
設定については、図１５により既に詳しく説明したが、
第１のモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧが、値０以下と
なったとき、即ちエンジン１５０が自力で運転を開始し
たときからインクリメントされるタイマである。エンジ
ン１５０が完爆状態となると、このタイマＴｃｓｃの値
は、やがて設定値Ｔｓｓｔ以上となる（ステップＳ４３
０）。
【００９８】この実施例でも、第１実施例同様、第１の
モータＭＧ１の目標トルクＳＴＧが値０以下となってか
ら、設定値Ｔｓｓｔだけ時間が経過するまでは、何も行
なわず、「ＮＥＸＴ」に抜けて本ルーチンを一旦終了す
る。第１のモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧが値０以下
となってから、設定値Ｔｓｓｔだけ時間が経過した場合
には、エンジン１５０は完爆状態にあると判断し（ステ
ップＳ４４０）、エンジン始動制御を終了する（ステッ
プＳ４５０）。他方、第１のモータＭＧ１の目標トルク
ＳＴＧが値０以下となってから設定時間Ｔｓｓｔだけ時
間が経過する前に、消費電力の積算値ＷＰが上限値ＷＰ
ｍａｘ以上となった場合（ステップＳ４２０）には、エ
ンジン１５０は、バッテリ１９４の消費電力から見て許
容される期間内に完爆状態に至ることができなかったこ
とから、エンジン１５０に始動できない何らかの原因が
存在すると判定し（ステップＳ４６０）、その後、同じ
く始動制御を終了し（ステップＳ４５０）、「ＮＥＸ
Ｔ」に抜けて本ルーチンを一旦終了する。
【００９９】以上の処理により、エンジン１５０を第１
のモータＭＧ１によりクランキングして始動する際、エ
ンジン１５０に何らかの異常が生じて完爆状態に至るこ
とができない場合には、クランキングの期間は、バッテ
リ１９４の消費電力の積算値ＷＰが上限値ＷＰｍａｘを
越えない期間に制限されるから、長期間に亘って第１の
モータＭＧ１を駆動して、バッテリ１９４の電力を無用
に消尽することがない。また、この実施例は、第１実施
例と他の制御を同じくしているので、第１実施例で挙げ
た（１）ないし（７）の効果を同様に奏する。
【０１００】なお、上記第３実施例では、上限値ＷＰｍ
ａｘを設定する際、バッテリ１９４の残容量ＢRMを特に
考慮しなかった。これは、本実施例のハイブリッド車輌
では、走行中に常にバッテリ１９４の残容量が適正な範
囲に入るようにバッテリ１９４の充放電を制御してお
り、始動時にはバッテリ１９４の残容量は一定の範囲に
入っているという前提で始動制御を行なっているからで
ある。もとより、バッテリ１９４の残容量ＢRMを検出
し、これに応じて上限値ＷＰｍａｘを設定するものとし
ても良い。
【０１０１】以上、いくつかの実施例を挙げて、エンジ
ン１５０の始動制御について説明した。これらの実施例
に示したように、完爆の判定は、エンジン１５０に結合
されこれをクランキングする第１のモータＭＧ１の目標
トルクＳＴＧが負になったか否かにより判断すること
が、ハイブリッド車輌においては、完爆の正確な判定と
いう点から有利である。また、完爆判定の期間は、各実
施例で示したように、一定の時間としても良いし、バッ
テリ１９４の残容量やその温度などから設定するものと
することもできる。更に、バッテリ１９４からの消費電
力の積算値により設定するものとすることもできる。説
明の便宜上、完爆判定の期間に定め方については個々に
説明したが、ハイブリッド車輌としての総合的な仕様
は、これらを組み合わせて定めることが現実的である。
【０１０２】例えば、 （１）第３実施例で説明したバッテリ１９４からの消費
電力の積算値ＷＰが、上限値ＷＰｍａｘを越えたか否か （２）第１実施例で説明した始動開始からの時間Ｔｓが
限界値Ｔｍａｘを越えたか否か （３）スタータスイッチ１７９を運転者が回して始動を
試みているか否か （４）バッテリ１９４が、その出力電圧の急減な低下、
出力電流の過大な上昇、残容量ＢRMの過度の低下、とい
った状態となっていないどうか といった複数の判断を個別に行ない、これらを組み合わ
せて総合的に完爆判定の期間を定めることも現実的であ
る。判定期間の終了後には、第１のモータＭＧ１への通
電を中断するから、判定期間を定めることは、結局バッ
テリ１９４を保護することになる。上記の（１）〜
（４）の例では、優先順位を後になるほど高くしておけ
ば、第１にバッテリ１９４の保護が優先され、次に運転
者の意思が尊重されることになる。一般に、ハイブリッ
ド車輌におけるバッテリ１９４は、走行用のエネルギ源
なることがあることから、高密度・高機能のものが用い
られており、その機能の低下は走行性能に直接影響を及
ぼす。また、交換のコストは高い。したがって、バッテ
リ１９４の保護を最優先することが望ましい。もとよ
り、始動専用のバッテリを搭載している場合など、条件
が変われば、（２）運転者の意思を最優先するという仕
様もあり得ることは勿論である。
【０１０３】また、こうした優先順位は、種々の条件に
より変更するものとすることができる。例えば、通常の
バッテリ１９４では、電気的なエネルギを化学的な形態
で蓄えていることから、その特性は、温度により大きな
影響を受ける。したがって、上記の優先順位を、バッテ
リ１９４の温度Ｔｂにより変更することも好適である。
例えば、バッテリ１９４の温度Ｔｂが−１０℃以下で
は、バッテリ保護を最優先で判定期間を定め、−１０℃
を越える場合には、バッテリ１９４には十分な余力があ
るとして、始動時間の短縮を優先して制御するといった
対応が考えられる。−１０℃を越える場合には、クラン
キングトルクＳＴＧを高く設定し、エンジン１５０の回
転数を素早く上昇されるのである。この場合には、完爆
の判定時間Ｔｍａｘを短く設定することができる。
【０１０４】上述したいくつかの実施例では、完爆判定
の時間を過ぎてもエンジン１５０が始動しない場合に
は、エンジン１５０の異常と判定したが（図１３、ステ
ップＳ３６０他）、極低温などの冷間時などでは、潤滑
油の粘性も低く、始動性は極めて低いから、一度の始動
制御で完爆に至らなかったからといって直ちにエンジン
１５０の異常と判断できない場合も存在する。したがっ
て、実際には、複数回の始動制御でなお完爆に至らない
ときに、エンジン１５０の異常と判断するものとするこ
とも現実的である。エンジン１５０の異常と判断するま
での始動制御の回数を、エンジン１５０の冷却水温Ｔｗ
により設定することも可能である。こうした異常判定と
平行して、エンジン１５０の回転数が、全く上昇しない
か、あるいは予め設定した下限値より低い場合は、エン
ジン１５０の焼き付きなどの異常と判断することができ
る。また、エンジン１５０の回転数が、通常あり得ない
ような高い上昇率を示した場合には、クランクシャフト
１５６の折損などが考えられ、これも異常として検出す
ることができる。
【０１０５】更に、第３実施例で示したように、始動制
御における消費電力の積算値ＷＰを演算している場合に
は、この積算値ＷＰからみてバッテリ１９４の残容量Ｂ
RMが大きく低下した場合には、バッテリ１９４自体の異
常と判断することもできる。
【０１０６】以上本実施例のエンジンの始動制御装置の
構成と働きについて、様々な条件に基づいて詳しく説明
した。第１のモータＭＧ１の目標トルクＳＴＧを求める
処理については、図５を用いて詳しく説明したが、その
目標トルクＳＴＧが第１のモータＭＧ１から得られるよ
うに行なわれているモータの制御自体は、始動制御の説
明の見通しを確保するために、各実施例では、特に説明
しなかった。そこで、以下、第１のモータＭＧ１の制御
自体について、説明する。第１のモータＭＧ１の制御
は、とりもなおさず、三相コイル１３４に流す電流の制
御である。第１のモータＭＧ１の駆動トルクの目標値Ｓ
ＴＧを決定した後、制御装置１８０は、駆動トルクの目
標値ＳＴＧを用いて、第１のモータＭＧ１の目標電流Ｉ
ｄ１＊，Ｉｑ１＊を算出し、第１のモータＭＧ１の三相
コイル１３４に印加する電圧Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を
演算している。この処理（図４、ステップＳ５０）につ
いて、以下説明する。
【０１０７】第１のモータＭＧ１の制御は、具体的に
は、図２３に例示する第１のモータＭＧ１の制御ルーチ
ンを実行することによりなされる。第１のモータＭＧ１
の制御について図２３の制御ルーチンを用いて簡単に説
明する。このルーチンが実行されると、制御ＣＰＵ１９
０は、まず、サンギヤ軸１２５の回転角度θｓをレゾル
バ１３９から入力する処理を行ない（ステップＳ５２
０）、続いて、電流検出器１９５，１９６により、第１
のモータＭＧ１の三相コイル１３４のＵ相とＶ相に流れ
ている電流Ｉｕ１，Ｉｖ１を検出する処理を行なう（ス
テップＳ５２２）。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Ｓ５
２４）。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（１）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軸および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。
【０１０８】
【数１】
【０１０９】次に、２軸の電流値に変換した後、第１の
モータＭＧ１における駆動トルクの目標値ＳＴＧから求
められる各軸の電流指令値Ｉｄ１＊，Ｉｑ１＊と実際各
軸に流れた電流Ｉｄ１，Ｉｑ１と偏差を求め、各軸の電
圧指令値Ｖｄ１，Ｖｑ１を求める処理を行なう（ステッ
プＳ５２６）。すなわち、まず以下の式（２）の演算を
行ない、次に次式（３）の演算を行なうのである。ここ
で、Ｋｐ１，Ｋｐ２，Ｋｉ１，Ｋｉ２は、各々係数であ
り、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Ｖｄ１，Ｖｑ１は、
電流指令値Ｉ＊との偏差ΔＩに比例する部分（式（３）
右辺第１項）と偏差ΔＩのｉ回分の過去の累積分（右辺
第２項）とから求められる。
【０１１０】
【数２】
【０１１１】
【数３】
【０１１２】その後、こうして求めた電圧指令値をステ
ップＳ５２４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Ｓ５２８）、
実際に三相コイル１３４に印加する電圧Ｖｕ１，Ｖｖ
１，Ｖｗ１を求める処理を行なう。各電圧は、次式
（４）により求める。
【０１１３】
【数４】
【０１１４】実際の電圧制御は、第１の駆動回路１９１
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（４）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Ｓ５２９）。
【０１１５】なお、第２のモータＭＧ２の制御も基本的
には、図２３に示した第１のモータＭＧ１についての制
御と同一なので、説明は省略する。第２のモータＭＧ２
の場合、目標トルクが、駆動軸１１２に出力すべきトル
ク（車輌停止時は値０）と第１のモータＭＧ１によるク
ランキングトルクの反力分との合計値になる点が、第１
のモータＭＧ１の制御と異なっている。
【０１１６】第１のモータＭＧ１によりエンジン１５０
がモータリングされる際の共線図の変化の様子を図２４
と図２５とに示す。図２４はエンジン１５０が停止状態
にあり第２のモータＭＧ２から出力される動力のみで車
両が走行状態とされているときの共線図であり、図２５
はエンジン１５０が第１のモータＭＧ１によりモータリ
ングされた状態のときの共線図である。図２４では、第
２のモータＭＧ２からトルクＴｍ２がリングギヤ軸１２
６に出力されて車両は走行状態にあり、エンジン１５０
は停止状態にある。この状態では、サンギヤ軸１２５は
回転状態となり、第１のモータＭＧ１のロータ１３２が
回転しているが、第１のモータＭＧ１のトルクは値０で
あるから、第１のモータＭＧ１は回生も力行もされな
い。
【０１１７】この状態から上述した始動制御が行なわれ
ると、第１のモータＭＧ１は、目標値ＳＴＧに応じた駆
動トルクをサンギヤ軸１２５に出力し、第２のモータＭ
Ｇ２は走行用の駆動トルクＴｍ２に値ＳＴＧ／ρを加え
たトルクをリングギヤ軸１２６に出力する。ρは、プラ
ネタリギヤ１２０におけるサンギアの歯数とリングギヤ
の歯数との比であり、次式（５）により表わされる。
【０１１８】
【数５】
【０１１９】このとき、エンジン１５０のクランクシャ
フト１５６は、サンギヤ軸１２５にトルクが加えられる
ことにより、図２４に示した釣り合いの状態が崩れ、回
転し始める。そして、第１のモータＭＧ１からサンギヤ
軸１２５に出力されるトルクＴｍ１（＝目標トルクＳＴ
Ｇ）がエンジン１５０のピストン１５５の摺動摩擦やエ
ンジン１５０の圧縮仕事などの抵抗力（トルクＴｅ）の
サンギヤ軸１２５への寄与分（トルクＴｅｓ）と釣り合
う状態となるまで、その回転数を増加させる。エンジン
１５０の回転に対する抵抗力（トルクＴｅ）のリングギ
ヤ軸１２６への寄与分（トルクＴｅｒ）は、第２のモー
タＭＧ２のトルクＴｍ２の増加分（ＳＴＧ／ρ）と釣り
合うから、リングギヤ軸１２６へ出力されるトルクには
変化はない。
【０１２０】以上、本発明の実施例について詳しく説明
したが、この本実施例の始動制御装置で用いた動力出力
装置１１０を構成する各部は、本実施例以外の様々な構
成を可能である。例えば、本実施例では、第１のモータ
ＭＧ１および第２のモータＭＧ２にＰＭ形（永久磁石
形；Permanent Magnet type）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；Variable R
eluctance type）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。
【０１２１】また、実施例では、第１および第２の駆動
回路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；Insulated Gate Bipolar mode Tran
sistor）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；Pulse Width Modulation）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。
【０１２２】さらに、バッテリ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。
【０１２３】実施例では、エンジン１５０のクランクシ
ャフト１５６がダンパ１５７およびキャリア軸１２７を
介してプラネタリギヤ１２０，第１のモータＭＧ１およ
び第２のモータＭＧ２に接続されており、第１のモータ
ＭＧ１によりエンジン１５０のクランクシャフト１５６
をモータリングするものとしたが、図２６に例示する変
形例の動力出力装置２１０ような構成としてもよい。こ
の動力出力装置２１０では、変速機ＴＭを中立状態（ニ
ュートラル）とすると共にプラネタリギヤＰＧに取り付
けられたクラッチＣＬ１およびクラッチＣＬ２を係合状
態とすることにより、エンジンＥＧのクランクシャフト
ＣＳは、ダンパＤＮＰおよびプラネタリギヤＰＧを介し
てモータＭＧに接続され、モータＭＧによるモータリン
グが可能となる。この動力出力装置２１０では、図４の
始動制御ルーチンに先だって、図２７に例示するよう
に、変速機を中立状態に切り替える処理（ステップＳ５
００）およびクラッチＣＬ１，ＣＬ２を係合する処理
（ステップＳ５０１）を行なうものとすればよい。後の
処理は、基本的に図４に示した処理と同様である。
【０１２４】このように、エンジンのクランクシャフト
をモータにより駆動する構成であれば、本発明は適用で
きるから、図２８に例示する変形例の動力出力装置３１
０のように、エンジンＥＧのクランクシャフトＣＳがダ
ンパＤＮＰを介して直接モータＭＧに接続される構成と
してもよい。
【０１２５】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、例えば、実施例の内燃機関の始動制御装置
を船舶，航空機などの交通手段やその他各種産業機械な
どに搭載する態様など、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としてのエンジン始動装置を搭
載した車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】プラネタリギヤ１２０，第１のモータＭＧ１，
第２のモータＭＧ２および制御装置１８０を中心に動力
出力装置１１０を例示する構成図である。
【図３】動力出力装置１１０のプラネタリギヤ１２０，
第１のモータＭＧ１および第２のモータＭＧ２の部分を
拡大して示す拡大図である。
【図４】本実施例における始動制御ルーチンを示すフロ
ーチャートである。
【図５】第１のモータＭＧ１の目標トルクを設定するル
ーチンを示すフローチャートである。
【図６】エンジン１５０の回転数が所定回転数Ｎ１より
大きくなったことがあるかを判定する処理を示すフロー
チャートである。
【図７】本実施例におけるエンジンの冷却水温Ｔｗと始
動時の第１のモータＭＧ１の最大トルクの設定値との関
係を示す説明図である。
【図８】同じく、冷却水温と最大トルクとの関係を例示
するグラフである。
【図９】本実施例におけるエンジンの回転数Ｎｅ，目標
トルクＳＴＧ，燃料噴射の許可・禁止の様子を示す説明
図である。
【図１０】燃料噴射開始時期判定処理ルーチンを示すフ
ローチャートである。
【図１１】冷却水温Ｔｗと燃料噴射開始回転数ＳＮＥＦ
との関係を示す説明図である。
【図１２】同じく冷却水温Ｔｗと燃料噴射開始回転数Ｓ
ＮＥＦとの関係を例示するグラフである。
【図１３】エンジンが完爆状態となったか否かを判定す
る処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】バッテリ残容量ＢRMに基づいて限界値Ｔｍａ
ｘを求めるマップを示す説明図である。
【図１５】タイマＴｃｓｃをカウントするタイマルーチ
ンを示すフローチャートである。
【図１６】本実施例における冷却水温Ｔｗと完爆判定時
間Ｔｓｓｔとの関係の一例を示す説明図である。
【図１７】本実施例で採用したバルブオーバーラップを
可変する機構の一例を示す説明図である。
【図１８】エンジン１５０の冷却水温Ｔｗと補正係数ｋ
ｗとの相関を例示するグラフである。
【図１９】第２実施例において、限界値Ｔｍａｘを補正
係数ｋｗにより修正する処理を示すフローチャートであ
る。
【図２０】バッテリ温度Ｔｂと補正係数ｋｂとの相関を
例示するグラフである。
【図２１】第３実施例におけるエンジン完爆判定ルーチ
ンを示すフローチャートである。
【図２２】バッテリ温度Ｔｂに基づいて補正係数ｋｗｂ
を求めるマップを示す説明図である。
【図２３】第１のモータＭＧ１の運転を制御するルーチ
ンを示すフローチャートである。
【図２４】エンジン１５０が停止状態にあり第２のモー
タＭＧ２から出力される動力のみで車両が駆動されてい
るときの共線図である。
【図２５】第２のモータＭＧ２から出力される動力のみ
で車両が走行状態にあるときに、エンジン１５０が第１
のモータＭＧ１によりモータリングされている際の共線
図である。
【図２６】エンジン１５０に結合された他の動力出力装
置２１０の概略構成を示す構成図である。
【図２７】動力出力装置２１０を用いた場合の停止時始
動処理ルーチンの一部を例示するフローチャートであ
る。
【図２８】エンジン１５０に結合された他の動力出力装
置３１０の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１１０…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 １１６，１１８…駆動輪 １１９…ケース 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 １２７…キャリア軸 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 １５１…燃料噴射弁 １５２…吸気弁 １５３…開閉タイミング変更機構 １５４…燃焼室 １５５…ピストン １５６…クランクシャフト １５７…ダンパ １５８…イグナイタ １５９…排気バルブ １６０…ディストリビュータ １６２…点火プラグ １６４…アクセルペダル １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６５…ブレーキペダル １６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ １６６…スロットルバルブ １６７…スロットルバルブポジションセンサ １６８…アクチュエータ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １７２…吸気管負圧センサ １７３…カムシャフトポジションセンサ １７４…水温センサ １７６…回転数センサ １７８…回転角度センサ １７９…スタータスイッチ １８０…制御装置 １８２…シフトレバー 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 １９３…バッテリ温度センサ 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 ２１０…動力出力装置 ３１０…動力出力装置 Ｌ１，Ｌ２…電源ライン ＭＧ１…第１のモータ ＭＧ２…第２のモータ Ｔｒ１〜Ｔｒ６…トランジスタ Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６…トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ６０Ｋ 6/04 ３３０ Ｂ６０Ｋ 6/04 ３３０ ５３０ ５３０ ５５３ ５５３ ７３０ ７３０ Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｄ ３２１ ３２１Ｂ Ｆ０２Ｎ 11/08 Ｆ０２Ｎ 11/08 Ｇ Ｖ (56)参考文献 特開 平１−142232（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−65861（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−223042（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−257481（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−261118（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−60567（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−296771（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−82332（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−169535（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−331749（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−13505（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−116032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−106311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−159661（ＪＰ，Ａ) 特開2000−186654（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−52562（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−25556（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−49770（ＪＰ，Ｕ) 実開 平９−60567（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 6/02 - 6/04 B60L 11/00 - 11/18 F02D 29/00 - 29/06 F02N 11/00 - 11/14 F02D 13/02 - 15/00

Claims (28)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリにより駆動される電動機の回転
    軸にダンパを介して結合された内燃機関を該電動機によ
    り回転して、前記内燃機関を始動する装置であって、 前記内燃機関の始動性に関与するパラメータを検出する
    内燃機関始動性検出手段と、 該検出されたパラメータから求められた前記内燃機関の
    始動性が低いほど、前記内燃機関を回転する前記電動機
    の出力トルクを小さな値に制限する出力トルク制限手段
    とを備えた内燃機関の始動制御装置。
  2. 【請求項２】 前記始動性が低いほど、前記内燃機関へ
    の燃料供給を低回転数で開始する始動時燃料供給制御手
    段を備えた請求項１記載の内燃機関の始動制御装置。
  3. 【請求項３】 前記内燃機関の始動性に関与するパラメ
    ータは、前記内燃機関の温度と相関を有するものである
    請求項１記載の内燃機関の始動制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の内燃機関の始動制御装置
    であって、 前記内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関が完爆状
    態となったか否かを判定する完爆判定手段と、 前記電動機による前記内燃機関のクランキングが開始さ
    れてから所定期間が経過したことを判定する期間経過判
    定手段と、 該期間経過判定手段により所定期間が経過したと判定さ
    れたときに、前記完爆判定手段により前記内燃機関が完
    爆状態となっていると判定されなかった場合には、前記
    電動機への前記バッテリからの通電を停止して、前記内
    燃機関の始動制御を一旦終了する始動中断手段とを備え
    た内燃機関の始動制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の内燃機関の始動制御装置
    であって、 前記完爆判定手段は、前記内燃機関の運転状態として前
    記電動機の実出力トルクを検出するトルク検出手段を備
    え、該検出された実出力トルクがマイナスの場合に、前
    記内燃機関は完爆状態となったと判断する手段である内
    燃機関の始動制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の内燃機関の始動制御装置
    であって、 前記パラメータから求められた前記内燃機関の始動性が
    低いほど、前記期間経過判定手段により判定される前記
    所定期間を長く設定する完爆判定時間設定手段を備えた
    内燃機関の始動制御装置。
  7. 【請求項７】 請求項４記載の内燃機関の始動制御装置
    であって、 前記バッテリが供給可能な電力を推定する電力推定手段
    と、 該推定された電力が大きいほど、前記期間経過判定手段
    により判定される前記所定期間を長く設定する手段とを
    備えた内燃機関の始動制御装置。
  8. 【請求項８】 前記電力推定手段は、前記バッテリの温
    度を検出する手段を備え、該検出された温度が高いほ
    ど、供給可能な電力の推定値を高い値に補正する手段を
    備えた請求項７記載の内燃機関の始動制御装置。
  9. 【請求項９】 請求項４記載の内燃機関の始動制御装置
    であって、 前記クランキングの開始から前記バッテリで消費された
    電力を積算する電力積算手段を備えると共に、 前記期間経過判定手段は、該積算された電力が所定の積
    算電力判定値に達したとき、前記所定期間が経過したと
    判定する手段である内燃機関の始動制御装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の内燃機関の始動制御装
    置であって、 前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段
    と、 前記期間経過判定手段が前記所定期間の経過の判定を行
    なうための前記積算電力判定値を、前記検出されたバッ
    テリ温度が低いほど、小さな値に補正する手段とを備え
    た内燃機関の始動制御装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１記載の内燃機関の始動制御装
    置であって、 前記内燃機関の始動時には、該内燃機関の吸気弁の開閉
    タイミングを調整して、該内燃機関の有効圧縮比を低く
    制御する手段を備えた内燃機関の始動制御装置。
  12. 【請求項１２】 バッテリにより駆動される電動機の回
    転軸にダンパを介して内燃機関を結合したハイブリッド
    車両に設けられ、該電動機により前記内燃機関を始動す
    る装置であって、 前記電動機の出力トルクを、前記内燃機関からの出力ト
    ルクと、駆動軸に要求されているトルクとの関係により
    制御するトルク制御手段と、 前記電動機の出力トルクが負になっていることを検出す
    るトルク検出手段と、 前記電動機により前記内燃機関をクランキングして始動
    を行なっている際、前記電動機の出力トルクが負になっ
    ているか否かを判定し、該出力トルクが負にならない場
    合には、前記電動機への前記バッテリからの始動用の通
    電を制限する通電制限手段とを備えた内燃機関の始動制
    御装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の内燃機関の始動制御
    装置であって、 前記電動機による前記内燃機関のクランキングが開始さ
    れてから所定期間が経過したことを判定する期間経過判
    定手段を設けると共に、 前記通電制限手段は、前記トルク検出手段による前記電
    動機の出力トルクの判定を、前記期間経過判定手段によ
    り所定期間が経過したと判定された時点で行ない、該時
    点で前記出力トルクが負になっていないときには、前記
    電動機への通電を遮断して前記内燃機関のクランキング
    を中断する手段である内燃機関の始動制御装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の内燃機関の始動制御
    装置であって、 前記内燃機関の始動性に関与するパラメータを検出する
    内燃機関始動性検出手段と、 該検出されたパラメータから求められた前記内燃機関の
    始動性が低いほど、前記期間経過判定手段が判定する前
    記所定期間を長く設定する判定用期間設定手段とを備え
    た内燃機関の始動制御装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１３記載の内燃機関の始動制御
    装置であって、 前記バッテリが供給可能な電力を推定する電力推定手段
    と、 該推定された電力が大きいほど、前記期間経過判定手段
    により判定される前記所定期間を長く設定する手段とを
    備えた内燃機関の始動制御装置。
  16. 【請求項１６】 前記電力推定手段は、前記バッテリの
    温度を検出する手段を備え、該検出された温度が高いほ
    ど、前記供給可能な電力の推定値を高い値に補正する手
    段を備えた請求項１５記載の内燃機関の始動制御装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１３記載の内燃機関の始動制御
    装置であって、 前記クランキングの開始から前記バッテリで消費された
    電力を積算する電力積算手段を備えると共に、 前記期間経過判定手段は、該積算された電力が所定の積
    算電力判定値に達したとき、前記所定期間が経過したと
    判定する手段である内燃機関の始動制御装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載の内燃機関の始動制御
    装置であって、 前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段
    と、 前記期間経過判定手段が前記所定期間の経過の判定を行
    なうための前記積算電力判定値を、前記検出されたバッ
    テリ温度が低いほど、小さな値に補正する手段とを備え
    た内燃機関の始動制御装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１２記載の内燃機関の始動制御
    装置であって、 前記内燃機関の始動時には、該内燃機関の吸気弁の開閉
    タイミングを調整して、該内燃機関の有効圧縮比を低く
    制御する手段を備えた内燃機関の始動制御装置。
  20. 【請求項２０】 バッテリにより駆動される電動機の回
    転軸に結合された内燃機関を該電動機により回転して、
    前記内燃機関を始動する方法であって、 前記内燃機関の始動性に関与するパラメータを検出し、 該検出されたパラメータから求められた前記内燃機関の
    始動性が低いほど、前記内燃機関を回転する前記電動機
    の出力トルクを小さな値に制限する内燃機関の始動制御
    方法。
  21. 【請求項２１】 バッテリにより駆動される電動機の回
    転軸にダンパを介して内燃機関を結合したハイブリッド
    車両において、該内燃機関を前記電動機により回転し
    て、前記内燃機関を始動する方法であって、 前記電動機の出力トルクを、前記内燃機関からの出力ト
    ルクと、駆動軸に要求されているトルクとの関係により
    制御し、 前記電動機により前記内燃機関をクランキングして始動
    を行なっている際、前記電動機の出力トルクが負になっ
    ているか否かを判定し、 該出力トルクが負にならない場合には、前記電動機への
    前記バッテリからの始動用の通電を遮断する内燃機関の
    始動制御方法。
  22. 【請求項２２】 内燃機関の動力を電気的な形態で取り
    出すことが可能であり、少なくとも車輌の駆動軸に電動
    機からの動力を出力可能なハイブリッド車両において、
    前記内燃機関の始動を行なう装置であって、 前記内燃機関の始動時に、該内燃機関をクランキング可
    能な電動機と、 該電動機による前記内燃機関のクランキングに合わせ
    て、該内燃機関への燃料供給を制御する始動時燃料供給
    手段と、 前記内燃機関の始動性に関与するパラメータを検出する
    内燃機関始動性検出手段と、 該検出されたパラメータから求められた前記内燃機関の
    始動性が低いほど、前記クランキング時に該内燃機関を
    回転する前記電動機の出力トルクを小さな値に制限する
    出力トルク制限手段とを備えたハイブリッド車両の制御
    装置。
  23. 【請求項２３】 内燃機関の動力を電気的な形態で取り
    出すことが可能であり、少なくとも車輌の駆動軸に電動
    機からの動力を出力可能なハイブリッド車両において、
    前記内燃機関の始動を行なう装置であって、 前記内燃機関の始動時に、該内燃機関をクランキング可
    能な電動機と、 該電動機による前記内燃機関のクランキングに合わせ
    て、該内燃機関への燃料供給を制御する始動時燃料供給
    手段と、 前記電動機の出力トルクを、前記内燃機関からの出力ト
    ルクと、駆動軸に要求されているトルクとの関係により
    制御するトルク制御手段と、 前記電動機の出力トルクが負になっていることを検出す
    るトルク検出手段と、前記電動機により前記内燃機関を
    クランキングして始動を行なっている際、前記電動機の
    出力トルクが負になっているか否かを判定し、該出力ト
    ルクが負にならない場合には、前記電動機への前記バッ
    テリからの始動用の通電を遮断する通電遮断手段とを備
    えたハイブリッド車両の始動制御装置。
  24. 【請求項２４】 バッテリにより駆動される電動機の回
    転軸に結合された内燃機関を該電動機により回転して、
    前記内燃機関を始動する装置であって、 前記内燃機関の始動性に関与するパラメータを検出する
    内燃機関始動性検出手段と、 該検出されたパラメータから求められた前記内燃機関の
    始動性が低いほど、前記内燃機関を回転する前記電動機
    の出力トルクを小さな値に制限する出力トルク制限手段
    とを備えた内燃機関の始動制御装置。
  25. 【請求項２５】 バッテリにより駆動される電動機の回
    転軸に内燃機関を結合した車両に設けられ、該電動機に
    より前記内燃機関を始動する装置であって、 前記電動機の出力トルクを、前記内燃機関からの出力ト
    ルクと、駆動軸に要求されているトルクとの関係により
    制御するトルク制御手段と、 前記電動機の出力トルクが負になっていることを検出す
    るトルク検出手段と、 前記電動機により前記内燃機関をクランキングして始動
    を行なっている際、前記電動機の出力トルクが負になっ
    ているか否かを判定し、該出力トルクが負にならない場
    合には、前記電動機への前記バッテリからの始動用の通
    電を制限する通電制限手段とを備えた内燃機関の始動制
    御装置。
  26. 【請求項２６】 バッテリにより駆動される電動機の回
    転軸に結合された内燃機関を該電動機により回転して、
    前記内燃機関を始動する装置であって、 前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段
    と、 該検出された充電状態に基づいて、前記内燃機関の始動
    時において前記電動機によるクランキングを継続する最
    大期間である限界値を設定する手段とを備えた内燃機関
    の始動制御装置。
  27. 【請求項２７】 バッテリにより駆動される電動機の回
    転軸に結合された内燃機関を該電動機により回転して、
    前記内燃機関を始動する装置であって、 前記内燃機関の始動時においてクランキングのために運
    転される前記電動機の消費電力を検出する手段と、 該消費電力の積算値が予め定めた上限値を超えないよ
    う、前記始動時における前記電動機のクランキングを制
    限する手段とを備えた内燃機関の始動制御装置。
  28. 【請求項２８】 請求項２６記載の内燃機関を始動する
    装置であって、 前記充電状態検出手段は、前記バッテリの残容量を検出
    する手段であり、 前記限界値を設定する手段は、該検出された残容量に基
    づいて、該残容量が小さいほど、前記限界値を小さな値
    に設定する手段である内燃機関の始動制御装置。
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