JP3885765B2 - 駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置およびその制御方法並びにこうした駆動装置を搭載するハイブリッド自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の駆動装置としては、停車状態にあるときにエンジンを自動停止し、運転者が走行しようとするときにエンジンを自動始動する自動車に搭載された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、スタータモータによりエンジンをクランキングしている最中にエンジンが停止したときには、スタータモータの回転数がエンジンの回転数（略０）になるまで待って、エンジンを再始動する。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５８−１８５３８号公報（第７頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした駆動装置では、スタータモータがエンジンの回転数に一致するまで待っても、スタータモータを駆動する駆動回路が過熱により高温になっているときには、エンジンを再始動すると駆動回路が熱により破損する場合が生じる。また、内燃機関のクランク位置が通常の停止位置に戻っていないときやエンジンの内部圧力が高いときには、エンジンの再始動は困難なものとなり、始動してもエンジンは停止してしまう場合が生じる。
【０００５】
本発明の駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、内燃機関を始動する際に用いられる駆動回路の破損を防止することを目的の一つとする。また、本発明の駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、内燃機関をより確実に始動することを目的の一つとする。さらに、本発明の駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、内燃機関をより迅速に始動することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の第１の駆動装置は、
内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、
前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し、該内燃機関を始動可能な始動手段と、
該駆動回路の過熱を防止するために前記内燃機関の始動が開始された後の所定のタイミングに該内燃機関の始動の停止指示を行なう停止指示手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動の最中に前記停止指示手段により該内燃機関の始動の停止指示がなされたときに該内燃機関の始動を停止するよう前記始動手段を制御し、該停止指示から前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御する始動制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の第１の駆動装置では、内燃機関の始動指示がなされたときに内燃機関を始動するよう始動用電動機とその駆動回路とを有する始動手段を制御し、内燃機関の始動の最中に、駆動回路の過熱を防止するために内燃機関の始動の停止指示がなされたときに内燃機関の始動を停止するよう始動手段を制御し、この停止指示から駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして内燃機関を始動するよう再び始動手段を制御する。したがって、内燃機関の始動や再始動の際に内燃機関のクランキング用の始動用電動機を駆動する駆動回路が熱により破損するのを防止することができる。この結果、内燃機関をより確実に始動することができる。しかも、再始動可能時間を駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間としているから、それ以上の時間の経過を待って再始動するものに比して迅速に内燃機関を始動することができる。ここで、「再始動の条件の一つとして」とは、再始動の条件としては複数の必要条件が考えられ、再始動可能時間の経過はこの複数の必要条件の一つとして含まれることを意味する。
【０００９】
こうした本発明の第１の駆動装置において、前記再始動可能時間は、前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間と前記内燃機関のクランク位置が通常の停止位置に復帰するのに要する時間とのうち長い方の時間として設定されてなるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関のクランク位置が通常の停止位置に復帰するのを待って内燃機関を再始動するから、内燃機関をより確実に始動することができる。
【００１０】
また、本発明の第１の駆動装置において、前記再始動可能時間は、前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間と前記内燃機関の内部圧力が通常の圧力に復帰するのに要する時間とのうち長い方の時間として設定されてなるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の内部圧力が通常の圧力に復帰するのを待って内燃機関を再始動するから、内燃機関をより確実に始動することができる。
【００１１】
さらに、本発明の第１の駆動装置において、前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段を備え、前記停止指示手段は前記温度検出手段により検出された温度に基づくタイミングを前記所定のタイミングとして前記内燃機関の始動の停止指示を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動の停止を駆動回路の温度に基づいて行なうことができる。
【００１２】
この駆動回路の温度に基づいて内燃機関の始動の停止指示を行なう態様の本発明の第１の駆動装置において、前記停止指示手段は、前記温度検出手段により所定温度以上の温度が検出されたタイミングを前記所定のタイミングとして前記内燃機関の始動の停止指示を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動回路が所定温度以上となるのを抑止することができる。
【００１３】
また、駆動回路の温度に基づいて内燃機関の始動の停止指示を行なう態様の本発明の第１の駆動装置において、前記停止指示手段は、前記内燃機関の始動指示がなされたときに前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定し、前記内燃機関の始動が開始されてから該クランキング可能時間が経過したタイミングを前記所定のタイミングとして該内燃機関の始動の停止指示を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動指示の際における駆動回路の温度に基づいてクランキングする時間を設定するから、駆動回路が過熱により破損するのを防止することができる。
【００１４】
本発明の第２の駆動装置は、
内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、
前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し、該内燃機関を始動可能な始動手段と、
前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定するクランキング可能時間設定手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動を開始してから前記設定されたクランキング可能時間が経過したときに該内燃機関の始動を停止する始動制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１５】
この本発明の第２の駆動装置では、内燃機関の始動指示がなされたときに内燃機関の始動用電動機の駆動回路の温度を検出してクランキング可能時間を設定すると共に内燃機関を始動するよう始動用電動機とその駆動回路とを有する始動手段を制御し、内燃機関の始動を開始してから設定したクランキング可能時間が経過したときに内燃機関の始動を停止する。したがって、始動用電動機の駆動回路が過熱により破損するのを防止することができる。ここで、前記クランキング可能時間設定手段は、前記温度検出手段により検出された温度が高いほど短い傾向にクランキング可能時間を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１６】
これら本発明の第１または第２の駆動装置において、前記駆動装置の駆動状態に基づいて少なくとも前記内燃機関からの動力の一部を前記駆動軸に出力する内燃機関運転モードと該内燃機関を停止して前記電動機からの動力だけを前記駆動軸に出力する電動機駆動モードとを含む複数のモードからいずれかのモードを設定するモード設定手段を備えるものとすることもできる。
【００１７】
本発明のハイブリッド自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の駆動装置、即ち、基本的には、内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、該駆動回路の過熱を防止するために前記内燃機関の始動が開始された後の所定のタイミングに該内燃機関の始動の停止指示を行なう停止指示手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動の最中に前記停止指示手段により該内燃機関の始動の停止指示がなされたときに該内燃機関の始動を停止するよう前記始動手段を制御し、該停止指示から前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御する始動制御手段と、を備える本発明の第１の駆動装置や内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定するクランキング可能時間設定手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動を開始してから前記設定されたクランキング可能時間が経過したときに該内燃機関の始動を停止する始動制御手段と、を備える本発明の第２の駆動装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が接続されてなることを要旨とする。
【００１８】
この本発明のハイブリッド自動車では 上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の駆動装置を搭載するから、本発明の第１または第２の駆動装置が奏する効果、例えば、内燃機関の始動や再始動の際に内燃機関のクランキング用の始動用電動機を駆動する駆動回路が熱により破損するのを防止することができる効果や内燃機関をより確実に始動することができる効果、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。
【００１９】
本発明の第１の駆動装置の制御方法は、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な駆動用電動機と、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、該駆動回路の過熱を防止するために前記内燃機関の始動が開始された後の所定のタイミングに該内燃機関の始動の停止指示を行なう停止指示手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、
該内燃機関の始動の最中に前記停止指示手段により該内燃機関の始動の停止指示がなされたときに該内燃機関の始動を停止するよう前記始動手段を制御し、
該停止指示から前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御する
ことを要旨とする。
【００２０】
この本発明の第１の駆動装置の制御方法によれば、内燃機関の始動指示がなされたときに内燃機関を始動するよう始動用電動機とその駆動回路とを有する始動手段を制御し、内燃機関の始動の最中に、駆動回路の過熱を防止するために内燃機関の始動の停止指示がなされたときに内燃機関の始動を停止するよう始動手段を制御し、この停止指示から駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして内燃機関を始動するよう再び始動手段を制御するから、内燃機関の始動や再始動の際に内燃機関のクランキング用の始動用電動機を駆動する駆動回路が熱により破損するのを防止することができる。この結果、内燃機関をより確実に始動することができる。しかも、再始動可能時間を駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間としているから、それ以上の時間の経過を待って再始動するものに比して迅速に内燃機関を始動することができる。ここで、「再始動の条件の一つとして」とは、再始動の条件としては複数の必要条件が考えられ、再始動可能時間の経過はこの複数の必要条件の一つとして含まれることを意味する。
【００２１】
本発明の第２の駆動装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な駆動用電動機と、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定すると共に前記内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、
前記内燃機関の始動を開始してから前記設定したクランキング可能時間が経過したときに該内燃機関の始動を停止する
ことを要旨とする。
【００２２】
この本発明の第２の駆動装置の制御方法によれば、内燃機関の始動指示がなされたときに内燃機関の始動用電動機の駆動回路の温度を検出してクランキング可能時間を設定すると共に内燃機関を始動するよう始動用電動機とその駆動回路とを有する始動手段を制御し、内燃機関の始動を開始してから設定したクランキング可能時間が経過したときに内燃機関の始動を停止するから、始動用電動機の駆動回路が過熱により破損するのを防止することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施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駆動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２４に接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０に接続された発電可能なモータ４０と、プラネタリギヤ３０に接続されると共にディファレンシャルギヤ６４を介して駆動輪６６ａ，６６ｂに接続された無段変速機としてのＣＶＴ５０と、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。
【００２４】
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のクランクシャフト２４には、図示しない補機に供給する電力を発電すると共にエンジン２２を始動するスタータモータ２６がベルト２８により取り付けられている。エンジン２２の運転制御、例えば燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などは、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２９により行なわれている。スタータモータ２６は、エンジンＥＣＵ２９によりその回転位置を検出する回転位置検出センサ２６ａからの信号に基づいて二次電池４４からの電力ラインに接続されたインバータ２７の６個のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより駆動する。なお、インバータ２７は、６個のスイッチング素子の各々の近傍に設けられた複数の温度センサのいずれかがスイッチング素子の許容温度の上限近傍の温度以上になったときに加熱フェイル信号をエンジンＥＣＵ２９に出力するようになっている。エンジンＥＣＵ２９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。
【００２５】
プラネタリギヤ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に噛合する第１ピニオンギヤ３３と、この第１ピニオンギヤ３３とリングギヤ３２と噛合する第２ピニオンギヤ３４と、第１ピニオンギヤ３３と第２ピニオンギヤ３４とを自転かつ公転自在に保持するキャリア３５と備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５とを回転要素として差動作用を行なう。プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１にはエンジン２２のクランクシャフト２４が、キャリア３５にはモータ４０の回転軸４１がそれぞれ連結されており、エンジン２２の出力をサンギヤ３１から入力すると共にキャリア３５を介してモータ４０と出力のやりとりを行なうことができる。キャリア３５はクラッチＣ１により、リングギヤ３２はクラッチＣ２によりＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続できるようになっており、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を接続状態とすることにより、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５の３つの回転要素による差動を禁止して一体の回転体、即ちエンジン２２のクランクシャフト２４とモータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とを一体の回転体とする。なお、プラネタリギヤ３０には、リングギヤ３２をケース３９に固定してその回転を禁止するブレーキＢ１も設けられている。
【００２６】
モータ４０は、例えば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４３を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。モータ４０は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４９により駆動制御されており、モータＥＣＵ４９には、モータ４０を駆動制御するために必要な信号や二次電池４４を管理するのに必要な信号、例えばモータ４０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４５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４０に印加される相電流，二次電池４４の端子間に設置された電圧センサ４６からの端子間電圧，二次電池４４からの電力ラインに取り付けられた電流センサ４７からの充放電電流，二次電池４４に取り付けられた温度センサ４８からの電池温度などが入力されており、モータＥＣＵ４９からはインバータ４３へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４９では、二次電池４４を管理するために電流センサ４７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）を演算している。なお、モータＥＣＵ４９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４０を駆動制御すると共に必要に応じてモータ４０の運転状態や二次電池４４の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。
【００２７】
ＣＶＴ５０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト５１に接続されたプライマリープーリー５３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト５２に接続されたセカンダリープーリー５４と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝に架けられベルト５５と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更する第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７とを備え、第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７によりプライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更することによりインプットシャフト５１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト５２に出力する。ＣＶＴ５０の変速比の制御は、ＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）５９により行なわれている。このＣＶＴＥＣＵ５９には、インプットシャフト５１に取り付けられた回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数やアウトプットシャフト５２に取り付けられた回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数が入力されており、ＣＶＴＥＣＵ５９からは第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７への駆動信号が出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ５９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ＣＶＴ５０の変速比を制御すると共に必要に応じてＣＶＴ５０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。
【００２８】
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、回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉや回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数Ｎｏ，シフトレバー８０の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８１からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８２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８３からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８４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８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８６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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クラッチＣ１やクラッチＣ２への駆動信号やブレーキＢ１への駆動信号，運転席の前方のパネルに配置された異常ランプ８８への点灯信号などが出力ポートを介して出力されている。また、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ＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２９】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時には、クラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１をオフとして、エンジン２２の運転を停止した状態でモータ４０からの動力だけで発進し、発進後、スタータモータ２６によりエンジン２２を始動すると共にクラッチＣ２を滑らせながらオンとすることにより、エンジン２２のクランクシャフト２４とモータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とを一体の回転体としてエンジン２２からの動力により走行する。
【００３０】
次に、この実施例のハイブリッド自動車２０におけるエンジン２２の始動時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からエンジン２２の始動指示を入力したエンジンＥＣＵ２９が実行するエンジン２２の始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００３１】
始動処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２９は、まず、スタータモータ２６を駆動してエンジン２２のクランキングを開始する処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ１１０）、入力した回転数Ｎｅを閾値Ｎｓｅｔと判定する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｎｓｅｔは、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始するエンジン２２の回転数として設定されており、例えば１０００回転などのように設定されている。回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔ未満のときには、まだ燃料噴射や点火を行なう回転数に至っていないと判断し、スタータモータ２６を駆動するインバータ２７からの加熱フェイル信号を入力し（ステップＳ１３０）、加熱フェイル信号がオンであるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。前述したように、加熱フェイル信号は、インバータ２７のスイッチング素子の近傍に設けられた複数の温度センサのいずれかがスイッチング素子の許容温度の上限近傍の温度以上になったときにオンとなる信号である。加熱フェイル信号がオフのときには、インバータ２７のスイッチング素子は正常範囲の温度にあると判断し、ステップＳ１１０のエンジン２２の回転数Ｎｅの入力処理に戻る。こうしてステップＳ１１０〜Ｓ１４０間での処理を繰り返し実行している最中にステップＳ１２０で入力した回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔ以上と判定されると、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始して（ステップＳ１５０）、この始動処理ルーチンを終了する。
【００３２】
一方、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０間での処理を繰り返し実行している最中にステップＳ１４０により加熱フェイル信号がオンであると判定されると、何らかの事情によりクランキングに失敗し、インバータ２７のスイッチング素子のいずれかが正常範囲の上限近傍の温度に至って破損のおそれが生じたと判断し、スタータモータ２６の駆動を停止すると共に（ステップＳ１６０）、エンジン２２の再始動の回数をカウントする再始動カウンタＣの値を値１だけインクリメントする（ステップＳ１７０）。ここで、再始動カウンタＣは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からエンジン２２の始動指示が送信されることにより、この始動処理ルーチンが実行される際に初期値として値０が設定される。そして、再始動カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆに至っていないことを条件に（ステップＳ１９０）、所定時間経過するのを待って（ステップＳ１８０）、ステップＳ１００のスタータモータ２６によるクランキングの開始の処理に戻る。ここで、待ち時間としての所定時間は、実施例では、インバータ２７のスイッチング素子の温度が放熱によりエンジン２２を始動するのに必要な時間（例えば１秒や２秒など）に亘ってスタータモータ２６を駆動することができる程度までに低下するのに要する時間と、スタータモータ２６の駆動により移動したエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間とのうち、長い方の時間として設定されており、エンジン２２の構造やスタータモータ２６の性能，インバータ２７のスイッチング素子の種類に対して実験などを行なうことにより求めることができる。また、閾値Ｃｒｅｆは、クランキングの失敗を許容する回数を定める値として設定されるものであり、例えば、１回の失敗だけを許容する場合には値２が設定され、２回の失敗を許容する場合には値３が設定される。なお、許容されるクランキングの失敗の回数は、如何なる回数としもよいが、モータ４０による発進からエンジン２２からの動力による走行に移行する許容される時間によって定めることができる。なお、実施例では、クランキングに失敗したときには所定時間経過するのを待ってスタータモータ２６によるクランキングの開始の処理に戻るものとしたが、上述した意味の所定時間の経過はエンジン２２の再始動の条件の一つであり、他の条件、例えばエンジン２２に取り付けられた各種センサ（図示せず）により何らかの異常を検出していないことなどの条件が成立していることもエンジン２２を再始動するのに必要である。このことは本発明の中核をなさないから、フローチャートへの図示や詳細な説明は省略した。
【００３３】
図３は、エンジン２２のクランキングに失敗し、再びエンジン２２が始動される際のスタータモータ２６の動作，インバータ２７の温度，加熱フェイル信号の状態，再始動許可の判定の状態の時間変化を示す説明図である。図示するように、時間ｔ１にエンジン２２の始動指示がなされると、スタータモータ２６を駆動してエンジン２２のクランキングを開始するが（ステップＳ１００）、スタータモータ２６は少ししか回転できず止まってしまう。このとき、スタータモータ２６にはインバータ２７を介して電流が流れた状態となるので、インバータ２７を構成するスイッチング素子のうちオン状態とされている素子の温度が上昇する。そのスイッチング素子が許容温度の上限近傍になると、インバータ２７からエンジンＥＣＵ２９に出力されている加熱フェイル信号はオンとなる。このとき（時間ｔ２）、スタータモータ２６の駆動が停止される（ステップＳ１６０）。そして、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されると共にエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間（ｔ３−ｔ２）が経過した時間ｔ３にエンジン２２の再始動が許可され、再びスタータモータ２６が駆動されてエンジン２２のクランキングが開始される。図３中、スタータモータ２６の回転数が時間ｔ２以降に一旦マイナス側になった後に再びプラス側になって値０となるのはエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻る様子を表わしている。
【００３４】
再びエンジン２２のクランキングが開始され、ステップＳ１２０でエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔ以上になると、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御が開始されて（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。一方、再びエンジン２２のクランキングを開始しても、またクランキングに失敗すれば、再始動カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆに至るまでインバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されると共にエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間として設定された所定時間経過するのを待って再始動を繰り返す。そして、ステップＳ１９０で再始動カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆに等しいと判定されると、クランキングの失敗が許容回数を超えたと判断し、運転席前方のパネルに取り付けられた異常ランプ８８を点灯して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。
【００３５】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２のクランキングに失敗したときには、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間とエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間とのうち長い方の時間として設定された所定時間が経過するのを待ってエンジン２２のクランキングを再開するから、インバータ２７のスイッチング素子が過熱により破損するのを防止することができると共にエンジン２２の再始動の際のクランキングをより確実に行なうことができる。この結果、こうした待ち時間が経過したタイミングより早いタイミングでエンジン２２のクランキングを再開するものに比してエンジン２２をより確実に始動することができ、また、こうした待ち時間が経過したタイミングより遅いタイミングでエンジン２２のクランキングを再開するものに比してエンジン２２をより迅速に始動することができる。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のクランキングに失敗したときには、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間とエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間とのうち長い方の時間として設定された所定時間経過するのを待ってエンジン２２のクランキングを再開するものとしたが、エンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間は考慮せず、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間だけを考慮した時間が経過するのを待ってエンジン２２のクランキングを再開するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のクランキングの失敗によりスタータモータ２６の駆動を停止するタイミングをインバータ２７から出力される加熱フェイル信号に基づいて行なうものとしたが、インバータ２７の各スイッチング素子の温度を検出する温度センサを設けると共に各温度センサからの信号をエンジンＥＣＵ２９に入力し、いずれかの温度センサにより検出された温度が許容温度の上限近傍に設定された所定温度に至ったときにスタータモータ２６の駆動を停止するものとしてもよい。この場合、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間に代えて、各温度センサにより検出される温度のいずれもがエンジン２２を始動するのに必要な時間（例えば１秒や２秒など）に亘ってスタータモータ２６を駆動することができる程度の温度まで下がったときに、エンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間を経過しているのを考慮して、エンジン２２のクランキングを再開するものとしてもよい。なお、これらの場合、インバータ２７の各スイッチング素子毎に温度センサを設けるものに限られず、インバータ２７の温度を検出する温度センサを備えるものとしてもよい。
【００３８】
このようにインバータ２７の各スイッチング素子の温度やインバータ２７の温度を検出する温度センサを設けると共に温度センサからの信号をエンジンＥＣＵ２９に入力する構成とする場合には、スタータモータ２６の駆動を開始する際にインバータ２７の温度やスイッチング素子の温度に基づいてクランキングを継続する時間を設定するものとしてもよい。この場合の始動処理ルーチンの一例を図４に示す。この変形例の始動処理ルーチンでは、まず、インバータ２７の温度を入力し（ステップＳ３００）、入力したインバータ２７の温度に基づいてクランキングを継続するクランキング時間Ｔｃを設定する（ステップＳ３１０）。クランキング時間Ｔｃの設定は、実施例では、インバータ２７の温度とクランキング時間Ｔｃとの関係を予め実験などにより求めてクランキング時間設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、インバータ２７の温度が与えられると記憶したマップから対応するクランキング時間Ｔｃを導出して行なうものとした。図５にクランキング時間設定用マップの一例を示す。図示するように、実施例では、クランキング時間Ｔｃは、インバータ２７の各スイッチング素子の過熱による破損の防止の観点から、インバータ２７の温度が高いほど短くなる傾向に設定されている。
【００３９】
こうしてクランキング時間Ｔｃを設定すると、スタータモータ２６を駆動してエンジン２２のクランキングを開始し（ステップＳ３２０）、クランキングを開始してからクランキング時間Ｔｃが経過するまでにエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔに至るか否かを判定し（ステップＳ３３０〜Ｓ３５０）、回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔに至ればエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始して（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了し、回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔに至ることなくクランキング時間Ｔｃを経過したときには、図２の始動処理ルーチンにおける加熱フェイル信号がオンとなったときの処理と同一の処理、即ち、スタータモータ２６の駆動を停止すると共に再始動カウンタＣをインクリメントし（ステップＳ３７０，Ｓ３８０）、再始動カウンタＣを閾値Ｃｒｅｆと比較することによりクランキングの失敗が許容回数を超えていないことを条件にインバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間とエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間とのうち長い方の時間として設定された所定時間経過するのを待って（ステップＳ３９０，Ｓ４００）、スタータモータ２６によるエンジン２２のクランキングを再開する処理を実行する。
【００４０】
こうした変形例の始動処理ルーチン（図４）を実行するハイブリッド自動車でも、実施例のハイブリッド自動車２０と同様な効果を奏することができる。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０や変形例のハイブリッド自動車では、始動処理ルーチンをエンジンＥＣＵ２９により実行するものとしたが、始動処理ルーチンをハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行するものとしても差し支えない。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０や変形例のハイブリッド自動車では、エンジン２２やモータ４０からの動力をプラネタリギヤ３０によりディファレンシャルギヤ６４を介して駆動輪６６ａ，６６ｂに接続されたＣＶＴ５０に伝達すると共にエンジン２２を停止した状態でモータ４０からの動力だけで走行することができると共にエンジン２２の動力により走行することができるようにプラネタリギヤ３０のキャリア３５やリングギヤ３２とインプットシャフト５１とを接続したり接続を解除するクラッチＣ１，Ｃ２やリングギヤ３２をケース３９に固定するブレーキＢ１を設けた構成としたが、走行の最中や一時停止の際に自動的にエンジンを停止したりエンジンを始動する構成であれば、如何なる構成としても差し支えない。例えば、図６に例示する変形例のハイブリッド自動車１２０のように、エンジン１２２のクランクシャフトと車軸に連結された駆動軸ををプラネタリギヤ１３０の３つの回転要素（サンギヤ，リングギヤ，キャリア）のうちの２つを用いて接続し、プラネタリギヤ１３０の残余の回転要素に発電可能なモータＭＧ１を取り付け、駆動軸にモータＭＧ２を取り付けた構成に適用してもよい。この変形例のハイブリッド自動車１２０では、エンジン１２２を停止した状態でバッテリ１４４からの電力をインバータ１４２を介してモータＭＧ２に供給することによりモータＭＧ２からの動力だけで走行することができ、その状態からモータＭＧ１を駆動してエンジン１２２をクランキングすることができる。したがって、モータＭＧ１によりエンジン１２２をクランキングする際に、モータＭＧ１を駆動するインバータ１４１のスイッチング素子の保護のために図２の始動処理ルーチンや図４の始動処理ルーチンを実行することができる。また、図７に例示する変形例のハイブリッド自動車２２０のように、エンジン２２２のクランクシャフトに取り付けられたインナーロータ２３２と車軸に連結された駆動軸に取り付けられたアウターロータ２３４とを有しエンジン１２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０と、駆動軸に取り付けられたモータＭＧ２とを備える構成に適用するものとしてもよい。この変形例のハイブリッド自動車２２０でも、エンジン２２２を停止した状態でバッテリ２４４からの電力をインバータ２４２を介してモータＭＧ２に供給することによりモータＭＧ２からの動力だけで走行することができ、その状態から対ロータ電動機２３０を駆動してエンジン２２２をクランキングすることができる。したがって、対ロータ電動機２３０によりエンジン２２２をクランキングする際に、対ロータ電動機２３０を駆動するインバータ２４１のスイッチング素子の保護のために図２の始動処理ルーチンや図４の始動処理ルーチンを実行することができる。
【００４３】
実施例やその変形例では、駆動軸に動力を出力する駆動装置を自動車に搭載するものとしたが、自動車以外の車両に搭載するものとしたり、車両以外の船舶や航空機などの移動体に搭載するものとしたり、建設機械などの移動しない機器や設備に組み込むものとしたりするものとしてもよい。また、実施例やその変形例では、ハイブリッド自動車に搭載された駆動装置として説明したが、駆動装置の制御方法の形態としてもよいのは勿論である。
【００４４】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である駆動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。
【図２】 ハイブリッド用電子制御ユニット７０からエンジン２２の始動指示を入力したエンジンＥＣＵ２９が実行するエンジン２２の始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】 エンジン２２のクランキングに失敗し、再度、エンジン２２が始動される際の様子を説明する説明図である。
【図４】 変形例の始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】 クランキング時間設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】 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。
【図７】 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２，１２２，２２２ エンジン、２４ クランクシャフト、２６ スタータモータ、２６ａ 回転位置検出センサ、２７ インバータ、２８ ベルト、２９ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０，１３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ 第１ピニオンギヤ、３４ 第２ピニオンギヤ、３５ キャリア、３９ ケース、４０ 前輪用モータ、４１ 回転軸、４３ インバータ、４４二次電池、４５ 回転位置検出センサ、４６ 電圧センサ、４７ 電流センサ、４８ 温度センサ、４９ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０ＣＶＴ、５１ インプットシャフト、５２ アウトプットシャフト、５３ プライマリープーリー、５４ セカンダリープーリー、５５ ベルト、５６ 第１アクチュエータ、５７ 第２アクチュエータ、５９ ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、６１ 回転数センサ、６２ 回転数センサ、６４ ディファレンシャルギヤ、６６ａ，６６ｂ 前輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ シフトレバー、８１ シフトポジションセンサ、８２ アクセルペダル、８３ アクセルペダルポジションセンサ、８４ ブレーキペダル、８５ ブレーキペダルポジションセンサ、８６ 車速センサ、８８ 異常ランプ、１４１，１４２，２４１，２４２ インバータ、１４４，２４４ バッテリ、２３０ 対ロータ電動機、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置およびその制御方法並びにこうした駆動装置を搭載するハイブリッド自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の駆動装置としては、停車状態にあるときにエンジンを自動停止し、運転者が走行しようとするときにエンジンを自動始動する自動車に搭載された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、スタータモータによりエンジンをクランキングしている最中にエンジンが停止したときには、スタータモータの回転数がエンジンの回転数（略０）になるまで待って、エンジンを再始動する。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５８−１８５３８号公報（第７頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした駆動装置では、スタータモータがエンジンの回転数に一致するまで待っても、スタータモータを駆動する駆動回路が過熱により高温になっているときには、エンジンを再始動すると駆動回路が熱により破損する場合が生じる。また、内燃機関のクランク位置が通常の停止位置に戻っていないときやエンジンの内部圧力が高いときには、エンジンの再始動は困難なものとなり、始動してもエンジンは停止してしまう場合が生じる。
【０００５】
本発明の駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、内燃機関を始動する際に用いられる駆動回路の破損を防止することを目的の一つとする。また、本発明の駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、内燃機関をより確実に始動することを目的の一つとする。さらに、本発明の駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、内燃機関をより迅速に始動することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の駆動装置およびその制御方法並びにハイブリッド自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の第１の駆動装置は、
内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、
前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し、該内燃機関を始動可能な始動手段と、
該駆動回路の過熱を防止するために前記内燃機関の始動が開始された後の所定のタイミングに該内燃機関の始動の停止指示を行なう停止指示手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動の最中に前記停止指示手段により該内燃機関の始動の停止指示がなされたときに該内燃機関の始動を停止するよう前記始動手段を制御し、該停止指示から前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御する始動制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の第１の駆動装置では、内燃機関の始動指示がなされたときに内燃機関を始動するよう始動用電動機とその駆動回路とを有する始動手段を制御し、内燃機関の始動の最中に、駆動回路の過熱を防止するために内燃機関の始動の停止指示がなされたときに内燃機関の始動を停止するよう始動手段を制御し、この停止指示から駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして内燃機関を始動するよう再び始動手段を制御する。したがって、内燃機関の始動や再始動の際に内燃機関のクランキング用の始動用電動機を駆動する駆動回路が熱により破損するのを防止することができる。この結果、内燃機関をより確実に始動することができる。しかも、再始動可能時間を駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間としているから、それ以上の時間の経過を待って再始動するものに比して迅速に内燃機関を始動することができる。ここで、「再始動の条件の一つとして」とは、再始動の条件としては複数の必要条件が考えられ、再始動可能時間の経過はこの複数の必要条件の一つとして含まれることを意味する。
【０００９】
こうした本発明の第１の駆動装置において、前記再始動可能時間は、前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間と前記内燃機関のクランク位置が通常の停止位置に復帰するのに要する時間とのうち長い方の時間として設定されてなるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関のクランク位置が通常の停止位置に復帰するのを待って内燃機関を再始動するから、内燃機関をより確実に始動することができる。
【００１０】
また、本発明の第１の駆動装置において、前記再始動可能時間は、前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間と前記内燃機関の内部圧力が通常の圧力に復帰するのに要する時間とのうち長い方の時間として設定されてなるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の内部圧力が通常の圧力に復帰するのを待って内燃機関を再始動するから、内燃機関をより確実に始動することができる。
【００１１】
さらに、本発明の第１の駆動装置において、前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段を備え、前記停止指示手段は前記温度検出手段により検出された温度に基づくタイミングを前記所定のタイミングとして前記内燃機関の始動の停止指示を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動の停止を駆動回路の温度に基づいて行なうことができる。
【００１２】
この駆動回路の温度に基づいて内燃機関の始動の停止指示を行なう態様の本発明の第１の駆動装置において、前記停止指示手段は、前記温度検出手段により所定温度以上の温度が検出されたタイミングを前記所定のタイミングとして前記内燃機関の始動の停止指示を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動回路が所定温度以上となるのを抑止することができる。
【００１３】
また、駆動回路の温度に基づいて内燃機関の始動の停止指示を行なう態様の本発明の第１の駆動装置において、前記停止指示手段は、前記内燃機関の始動指示がなされたときに前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定し、前記内燃機関の始動が開始されてから該クランキング可能時間が経過したタイミングを前記所定のタイミングとして該内燃機関の始動の停止指示を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動指示の際における駆動回路の温度に基づいてクランキングする時間を設定するから、駆動回路が過熱により破損するのを防止することができる。
【００１４】
本発明の第２の駆動装置は、
内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、
前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し、該内燃機関を始動可能な始動手段と、
前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定するクランキング可能時間設定手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動を開始してから前記設定されたクランキング可能時間が経過したときに該内燃機関の始動を停止する始動制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１５】
この本発明の第２の駆動装置では、内燃機関の始動指示がなされたときに内燃機関の始動用電動機の駆動回路の温度を検出してクランキング可能時間を設定すると共に内燃機関を始動するよう始動用電動機とその駆動回路とを有する始動手段を制御し、内燃機関の始動を開始してから設定したクランキング可能時間が経過したときに内燃機関の始動を停止する。したがって、始動用電動機の駆動回路が過熱により破損するのを防止することができる。ここで、前記クランキング可能時間設定手段は、前記温度検出手段により検出された温度が高いほど短い傾向にクランキング可能時間を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１６】
これら本発明の第１または第２の駆動装置において、前記駆動装置の駆動状態に基づいて少なくとも前記内燃機関からの動力の一部を前記駆動軸に出力する内燃機関運転モードと該内燃機関を停止して前記電動機からの動力だけを前記駆動軸に出力する電動機駆動モードとを含む複数のモードからいずれかのモードを設定するモード設定手段を備えるものとすることもできる。
【００１７】
本発明のハイブリッド自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の駆動装置、即ち、基本的には、内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、該駆動回路の過熱を防止するために前記内燃機関の始動が開始された後の所定のタイミングに該内燃機関の始動の停止指示を行なう停止指示手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動の最中に前記停止指示手段により該内燃機関の始動の停止指示がなされたときに該内燃機関の始動を停止するよう前記始動手段を制御し、該停止指示から前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御する始動制御手段と、を備える本発明の第１の駆動装置や内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定するクランキング可能時間設定手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動を開始してから前記設定されたクランキング可能時間が経過したときに該内燃機関の始動を停止する始動制御手段と、を備える本発明の第２の駆動装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が接続されてなることを要旨とする。
【００１８】
この本発明のハイブリッド自動車では 上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の駆動装置を搭載するから、本発明の第１または第２の駆動装置が奏する効果、例えば、内燃機関の始動や再始動の際に内燃機関のクランキング用の始動用電動機を駆動する駆動回路が熱により破損するのを防止することができる効果や内燃機関をより確実に始動することができる効果、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。
【００１９】
本発明の第１の駆動装置の制御方法は、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な駆動用電動機と、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、該駆動回路の過熱を防止するために前記内燃機関の始動が開始された後の所定のタイミングに該内燃機関の始動の停止指示を行なう停止指示手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、
該内燃機関の始動の最中に前記停止指示手段により該内燃機関の始動の停止指示がなされたときに該内燃機関の始動を停止するよう前記始動手段を制御し、
該停止指示から前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御する
ことを要旨とする。
【００２０】
この本発明の第１の駆動装置の制御方法によれば、内燃機関の始動指示がなされたときに内燃機関を始動するよう始動用電動機とその駆動回路とを有する始動手段を制御し、内燃機関の始動の最中に、駆動回路の過熱を防止するために内燃機関の始動の停止指示がなされたときに内燃機関の始動を停止するよう始動手段を制御し、この停止指示から駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして内燃機関を始動するよう再び始動手段を制御するから、内燃機関の始動や再始動の際に内燃機関のクランキング用の始動用電動機を駆動する駆動回路が熱により破損するのを防止することができる。この結果、内燃機関をより確実に始動することができる。しかも、再始動可能時間を駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間としているから、それ以上の時間の経過を待って再始動するものに比して迅速に内燃機関を始動することができる。ここで、「再始動の条件の一つとして」とは、再始動の条件としては複数の必要条件が考えられ、再始動可能時間の経過はこの複数の必要条件の一つとして含まれることを意味する。
【００２１】
本発明の第２の駆動装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な駆動用電動機と、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定すると共に前記内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、
前記内燃機関の始動を開始してから前記設定したクランキング可能時間が経過したときに該内燃機関の始動を停止する
ことを要旨とする。
【００２２】
この本発明の第２の駆動装置の制御方法によれば、内燃機関の始動指示がなされたときに内燃機関の始動用電動機の駆動回路の温度を検出してクランキング可能時間を設定すると共に内燃機関を始動するよう始動用電動機とその駆動回路とを有する始動手段を制御し、内燃機関の始動を開始してから設定したクランキング可能時間が経過したときに内燃機関の始動を停止するから、始動用電動機の駆動回路が過熱により破損するのを防止することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施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駆動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２４に接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０に接続された発電可能なモータ４０と、プラネタリギヤ３０に接続されると共にディファレンシャルギヤ６４を介して駆動輪６６ａ，６６ｂに接続された無段変速機としてのＣＶＴ５０と、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。
【００２４】
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のクランクシャフト２４には、図示しない補機に供給する電力を発電すると共にエンジン２２を始動するスタータモータ２６がベルト２８により取り付けられている。エンジン２２の運転制御、例えば燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などは、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２９により行なわれている。スタータモータ２６は、エンジンＥＣＵ２９によりその回転位置を検出する回転位置検出センサ２６ａからの信号に基づいて二次電池４４からの電力ラインに接続されたインバータ２７の６個のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより駆動する。なお、インバータ２７は、６個のスイッチング素子の各々の近傍に設けられた複数の温度センサのいずれかがスイッチング素子の許容温度の上限近傍の温度以上になったときに加熱フェイル信号をエンジンＥＣＵ２９に出力するようになっている。エンジンＥＣＵ２９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。
【００２５】
プラネタリギヤ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に噛合する第１ピニオンギヤ３３と、この第１ピニオンギヤ３３とリングギヤ３２と噛合する第２ピニオンギヤ３４と、第１ピニオンギヤ３３と第２ピニオンギヤ３４とを自転かつ公転自在に保持するキャリア３５と備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５とを回転要素として差動作用を行なう。プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１にはエンジン２２のクランクシャフト２４が、キャリア３５にはモータ４０の回転軸４１がそれぞれ連結されており、エンジン２２の出力をサンギヤ３１から入力すると共にキャリア３５を介してモータ４０と出力のやりとりを行なうことができる。キャリア３５はクラッチＣ１により、リングギヤ３２はクラッチＣ２によりＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続できるようになっており、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を接続状態とすることにより、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５の３つの回転要素による差動を禁止して一体の回転体、即ちエンジン２２のクランクシャフト２４とモータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とを一体の回転体とする。なお、プラネタリギヤ３０には、リングギヤ３２をケース３９に固定してその回転を禁止するブレーキＢ１も設けられている。
【００２６】
モータ４０は、例えば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４３を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。モータ４０は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４９により駆動制御されており、モータＥＣＵ４９には、モータ４０を駆動制御するために必要な信号や二次電池４４を管理するのに必要な信号、例えばモータ４０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４５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４０に印加される相電流，二次電池４４の端子間に設置された電圧センサ４６からの端子間電圧，二次電池４４からの電力ラインに取り付けられた電流センサ４７からの充放電電流，二次電池４４に取り付けられた温度センサ４８からの電池温度などが入力されており、モータＥＣＵ４９からはインバータ４３へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４９では、二次電池４４を管理するために電流センサ４７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）を演算している。なお、モータＥＣＵ４９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４０を駆動制御すると共に必要に応じてモータ４０の運転状態や二次電池４４の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。
【００２７】
ＣＶＴ５０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト５１に接続されたプライマリープーリー５３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト５２に接続されたセカンダリープーリー５４と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝に架けられベルト５５と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更する第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７とを備え、第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７によりプライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更することによりインプットシャフト５１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト５２に出力する。ＣＶＴ５０の変速比の制御は、ＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）５９により行なわれている。このＣＶＴＥＣＵ５９には、インプットシャフト５１に取り付けられた回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数やアウトプットシャフト５２に取り付けられた回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数が入力されており、ＣＶＴＥＣＵ５９からは第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７への駆動信号が出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ５９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ＣＶＴ５０の変速比を制御すると共に必要に応じてＣＶＴ５０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。
【００２８】
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、回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉや回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数Ｎｏ，シフトレバー８０の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８１からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８２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８３からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８４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８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８６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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クラッチＣ１やクラッチＣ２への駆動信号やブレーキＢ１への駆動信号，運転席の前方のパネルに配置された異常ランプ８８への点灯信号などが出力ポートを介して出力されている。また、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ＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２９】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時には、クラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１をオフとして、エンジン２２の運転を停止した状態でモータ４０からの動力だけで発進し、発進後、スタータモータ２６によりエンジン２２を始動すると共にクラッチＣ２を滑らせながらオンとすることにより、エンジン２２のクランクシャフト２４とモータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とを一体の回転体としてエンジン２２からの動力により走行する。
【００３０】
次に、この実施例のハイブリッド自動車２０におけるエンジン２２の始動時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からエンジン２２の始動指示を入力したエンジンＥＣＵ２９が実行するエンジン２２の始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００３１】
始動処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２９は、まず、スタータモータ２６を駆動してエンジン２２のクランキングを開始する処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ１１０）、入力した回転数Ｎｅを閾値Ｎｓｅｔと判定する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｎｓｅｔは、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始するエンジン２２の回転数として設定されており、例えば１０００回転などのように設定されている。回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔ未満のときには、まだ燃料噴射や点火を行なう回転数に至っていないと判断し、スタータモータ２６を駆動するインバータ２７からの加熱フェイル信号を入力し（ステップＳ１３０）、加熱フェイル信号がオンであるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。前述したように、加熱フェイル信号は、インバータ２７のスイッチング素子の近傍に設けられた複数の温度センサのいずれかがスイッチング素子の許容温度の上限近傍の温度以上になったときにオンとなる信号である。加熱フェイル信号がオフのときには、インバータ２７のスイッチング素子は正常範囲の温度にあると判断し、ステップＳ１１０のエンジン２２の回転数Ｎｅの入力処理に戻る。こうしてステップＳ１１０〜Ｓ１４０間での処理を繰り返し実行している最中にステップＳ１２０で入力した回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔ以上と判定されると、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始して（ステップＳ１５０）、この始動処理ルーチンを終了する。
【００３２】
一方、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０間での処理を繰り返し実行している最中にステップＳ１４０により加熱フェイル信号がオンであると判定されると、何らかの事情によりクランキングに失敗し、インバータ２７のスイッチング素子のいずれかが正常範囲の上限近傍の温度に至って破損のおそれが生じたと判断し、スタータモータ２６の駆動を停止すると共に（ステップＳ１６０）、エンジン２２の再始動の回数をカウントする再始動カウンタＣの値を値１だけインクリメントする（ステップＳ１７０）。ここで、再始動カウンタＣは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からエンジン２２の始動指示が送信されることにより、この始動処理ルーチンが実行される際に初期値として値０が設定される。そして、再始動カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆに至っていないことを条件に（ステップＳ１９０）、所定時間経過するのを待って（ステップＳ１８０）、ステップＳ１００のスタータモータ２６によるクランキングの開始の処理に戻る。ここで、待ち時間としての所定時間は、実施例では、インバータ２７のスイッチング素子の温度が放熱によりエンジン２２を始動するのに必要な時間（例えば１秒や２秒など）に亘ってスタータモータ２６を駆動することができる程度までに低下するのに要する時間と、スタータモータ２６の駆動により移動したエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間とのうち、長い方の時間として設定されており、エンジン２２の構造やスタータモータ２６の性能，インバータ２７のスイッチング素子の種類に対して実験などを行なうことにより求めることができる。また、閾値Ｃｒｅｆは、クランキングの失敗を許容する回数を定める値として設定されるものであり、例えば、１回の失敗だけを許容する場合には値２が設定され、２回の失敗を許容する場合には値３が設定される。なお、許容されるクランキングの失敗の回数は、如何なる回数としもよいが、モータ４０による発進からエンジン２２からの動力による走行に移行する許容される時間によって定めることができる。なお、実施例では、クランキングに失敗したときには所定時間経過するのを待ってスタータモータ２６によるクランキングの開始の処理に戻るものとしたが、上述した意味の所定時間の経過はエンジン２２の再始動の条件の一つであり、他の条件、例えばエンジン２２に取り付けられた各種センサ（図示せず）により何らかの異常を検出していないことなどの条件が成立していることもエンジン２２を再始動するのに必要である。このことは本発明の中核をなさないから、フローチャートへの図示や詳細な説明は省略した。
【００３３】
図３は、エンジン２２のクランキングに失敗し、再びエンジン２２が始動される際のスタータモータ２６の動作，インバータ２７の温度，加熱フェイル信号の状態，再始動許可の判定の状態の時間変化を示す説明図である。図示するように、時間ｔ１にエンジン２２の始動指示がなされると、スタータモータ２６を駆動してエンジン２２のクランキングを開始するが（ステップＳ１００）、スタータモータ２６は少ししか回転できず止まってしまう。このとき、スタータモータ２６にはインバータ２７を介して電流が流れた状態となるので、インバータ２７を構成するスイッチング素子のうちオン状態とされている素子の温度が上昇する。そのスイッチング素子が許容温度の上限近傍になると、インバータ２７からエンジンＥＣＵ２９に出力されている加熱フェイル信号はオンとなる。このとき（時間ｔ２）、スタータモータ２６の駆動が停止される（ステップＳ１６０）。そして、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されると共にエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間（ｔ３−ｔ２）が経過した時間ｔ３にエンジン２２の再始動が許可され、再びスタータモータ２６が駆動されてエンジン２２のクランキングが開始される。図３中、スタータモータ２６の回転数が時間ｔ２以降に一旦マイナス側になった後に再びプラス側になって値０となるのはエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻る様子を表わしている。
【００３４】
再びエンジン２２のクランキングが開始され、ステップＳ１２０でエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔ以上になると、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御が開始されて（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。一方、再びエンジン２２のクランキングを開始しても、またクランキングに失敗すれば、再始動カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆに至るまでインバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されると共にエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間として設定された所定時間経過するのを待って再始動を繰り返す。そして、ステップＳ１９０で再始動カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆに等しいと判定されると、クランキングの失敗が許容回数を超えたと判断し、運転席前方のパネルに取り付けられた異常ランプ８８を点灯して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。
【００３５】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２のクランキングに失敗したときには、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間とエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間とのうち長い方の時間として設定された所定時間が経過するのを待ってエンジン２２のクランキングを再開するから、インバータ２７のスイッチング素子が過熱により破損するのを防止することができると共にエンジン２２の再始動の際のクランキングをより確実に行なうことができる。この結果、こうした待ち時間が経過したタイミングより早いタイミングでエンジン２２のクランキングを再開するものに比してエンジン２２をより確実に始動することができ、また、こうした待ち時間が経過したタイミングより遅いタイミングでエンジン２２のクランキングを再開するものに比してエンジン２２をより迅速に始動することができる。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のクランキングに失敗したときには、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間とエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間とのうち長い方の時間として設定された所定時間経過するのを待ってエンジン２２のクランキングを再開するものとしたが、エンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間は考慮せず、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間だけを考慮した時間が経過するのを待ってエンジン２２のクランキングを再開するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のクランキングの失敗によりスタータモータ２６の駆動を停止するタイミングをインバータ２７から出力される加熱フェイル信号に基づいて行なうものとしたが、インバータ２７の各スイッチング素子の温度を検出する温度センサを設けると共に各温度センサからの信号をエンジンＥＣＵ２９に入力し、いずれかの温度センサにより検出された温度が許容温度の上限近傍に設定された所定温度に至ったときにスタータモータ２６の駆動を停止するものとしてもよい。この場合、インバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間に代えて、各温度センサにより検出される温度のいずれもがエンジン２２を始動するのに必要な時間（例えば１秒や２秒など）に亘ってスタータモータ２６を駆動することができる程度の温度まで下がったときに、エンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間を経過しているのを考慮して、エンジン２２のクランキングを再開するものとしてもよい。なお、これらの場合、インバータ２７の各スイッチング素子毎に温度センサを設けるものに限られず、インバータ２７の温度を検出する温度センサを備えるものとしてもよい。
【００３８】
このようにインバータ２７の各スイッチング素子の温度やインバータ２７の温度を検出する温度センサを設けると共に温度センサからの信号をエンジンＥＣＵ２９に入力する構成とする場合には、スタータモータ２６の駆動を開始する際にインバータ２７の温度やスイッチング素子の温度に基づいてクランキングを継続する時間を設定するものとしてもよい。この場合の始動処理ルーチンの一例を図４に示す。この変形例の始動処理ルーチンでは、まず、インバータ２７の温度を入力し（ステップＳ３００）、入力したインバータ２７の温度に基づいてクランキングを継続するクランキング時間Ｔｃを設定する（ステップＳ３１０）。クランキング時間Ｔｃの設定は、実施例では、インバータ２７の温度とクランキング時間Ｔｃとの関係を予め実験などにより求めてクランキング時間設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、インバータ２７の温度が与えられると記憶したマップから対応するクランキング時間Ｔｃを導出して行なうものとした。図５にクランキング時間設定用マップの一例を示す。図示するように、実施例では、クランキング時間Ｔｃは、インバータ２７の各スイッチング素子の過熱による破損の防止の観点から、インバータ２７の温度が高いほど短くなる傾向に設定されている。
【００３９】
こうしてクランキング時間Ｔｃを設定すると、スタータモータ２６を駆動してエンジン２２のクランキングを開始し（ステップＳ３２０）、クランキングを開始してからクランキング時間Ｔｃが経過するまでにエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔに至るか否かを判定し（ステップＳ３３０〜Ｓ３５０）、回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔに至ればエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始して（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了し、回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｅｔに至ることなくクランキング時間Ｔｃを経過したときには、図２の始動処理ルーチンにおける加熱フェイル信号がオンとなったときの処理と同一の処理、即ち、スタータモータ２６の駆動を停止すると共に再始動カウンタＣをインクリメントし（ステップＳ３７０，Ｓ３８０）、再始動カウンタＣを閾値Ｃｒｅｆと比較することによりクランキングの失敗が許容回数を超えていないことを条件にインバータ２７のスイッチング素子の温度が冷却されるのに要する時間とエンジン２２のクランク位置が通常の停止位置に戻るのに要する時間とのうち長い方の時間として設定された所定時間経過するのを待って（ステップＳ３９０，Ｓ４００）、スタータモータ２６によるエンジン２２のクランキングを再開する処理を実行する。
【００４０】
こうした変形例の始動処理ルーチン（図４）を実行するハイブリッド自動車でも、実施例のハイブリッド自動車２０と同様な効果を奏することができる。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０や変形例のハイブリッド自動車では、始動処理ルーチンをエンジンＥＣＵ２９により実行するものとしたが、始動処理ルーチンをハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行するものとしても差し支えない。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０や変形例のハイブリッド自動車では、エンジン２２やモータ４０からの動力をプラネタリギヤ３０によりディファレンシャルギヤ６４を介して駆動輪６６ａ，６６ｂに接続されたＣＶＴ５０に伝達すると共にエンジン２２を停止した状態でモータ４０からの動力だけで走行することができると共にエンジン２２の動力により走行することができるようにプラネタリギヤ３０のキャリア３５やリングギヤ３２とインプットシャフト５１とを接続したり接続を解除するクラッチＣ１，Ｃ２やリングギヤ３２をケース３９に固定するブレーキＢ１を設けた構成としたが、走行の最中や一時停止の際に自動的にエンジンを停止したりエンジンを始動する構成であれば、如何なる構成としても差し支えない。例えば、図６に例示する変形例のハイブリッド自動車１２０のように、エンジン１２２のクランクシャフトと車軸に連結された駆動軸ををプラネタリギヤ１３０の３つの回転要素（サンギヤ，リングギヤ，キャリア）のうちの２つを用いて接続し、プラネタリギヤ１３０の残余の回転要素に発電可能なモータＭＧ１を取り付け、駆動軸にモータＭＧ２を取り付けた構成に適用してもよい。この変形例のハイブリッド自動車１２０では、エンジン１２２を停止した状態でバッテリ１４４からの電力をインバータ１４２を介してモータＭＧ２に供給することによりモータＭＧ２からの動力だけで走行することができ、その状態からモータＭＧ１を駆動してエンジン１２２をクランキングすることができる。したがって、モータＭＧ１によりエンジン１２２をクランキングする際に、モータＭＧ１を駆動するインバータ１４１のスイッチング素子の保護のために図２の始動処理ルーチンや図４の始動処理ルーチンを実行することができる。また、図７に例示する変形例のハイブリッド自動車２２０のように、エンジン２２２のクランクシャフトに取り付けられたインナーロータ２３２と車軸に連結された駆動軸に取り付けられたアウターロータ２３４とを有しエンジン１２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０と、駆動軸に取り付けられたモータＭＧ２とを備える構成に適用するものとしてもよい。この変形例のハイブリッド自動車２２０でも、エンジン２２２を停止した状態でバッテリ２４４からの電力をインバータ２４２を介してモータＭＧ２に供給することによりモータＭＧ２からの動力だけで走行することができ、その状態から対ロータ電動機２３０を駆動してエンジン２２２をクランキングすることができる。したがって、対ロータ電動機２３０によりエンジン２２２をクランキングする際に、対ロータ電動機２３０を駆動するインバータ２４１のスイッチング素子の保護のために図２の始動処理ルーチンや図４の始動処理ルーチンを実行することができる。
【００４３】
実施例やその変形例では、駆動軸に動力を出力する駆動装置を自動車に搭載するものとしたが、自動車以外の車両に搭載するものとしたり、車両以外の船舶や航空機などの移動体に搭載するものとしたり、建設機械などの移動しない機器や設備に組み込むものとしたりするものとしてもよい。また、実施例やその変形例では、ハイブリッド自動車に搭載された駆動装置として説明したが、駆動装置の制御方法の形態としてもよいのは勿論である。
【００４４】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である駆動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。
【図２】 ハイブリッド用電子制御ユニット７０からエンジン２２の始動指示を入力したエンジンＥＣＵ２９が実行するエンジン２２の始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】 エンジン２２のクランキングに失敗し、再度、エンジン２２が始動される際の様子を説明する説明図である。
【図４】 変形例の始動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】 クランキング時間設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】 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。
【図７】 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２，１２２，２２２ エンジン、２４ クランクシャフト、２６ スタータモータ、２６ａ 回転位置検出センサ、２７ インバータ、２８ ベルト、２９ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０，１３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ 第１ピニオンギヤ、３４ 第２ピニオンギヤ、３５ キャリア、３９ ケース、４０ 前輪用モータ、４１ 回転軸、４３ インバータ、４４二次電池、４５ 回転位置検出センサ、４６ 電圧センサ、４７ 電流センサ、４８ 温度センサ、４９ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０ＣＶＴ、５１ インプットシャフト、５２ アウトプットシャフト、５３ プライマリープーリー、５４ セカンダリープーリー、５５ ベルト、５６ 第１アクチュエータ、５７ 第２アクチュエータ、５９ ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、６１ 回転数センサ、６２ 回転数センサ、６４ ディファレンシャルギヤ、６６ａ，６６ｂ 前輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ シフトレバー、８１ シフトポジションセンサ、８２ アクセルペダル、８３ アクセルペダルポジションセンサ、８４ ブレーキペダル、８５ ブレーキペダルポジションセンサ、８６ 車速センサ、８８ 異常ランプ、１４１，１４２，２４１，２４２ インバータ、１４４，２４４ バッテリ、２３０ 対ロータ電動機、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
Claims (7)
- 内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、
前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し、該内燃機関を始動可能な始動手段と、
前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段と、
前記駆動回路の過熱を防止するために前記内燃機関の始動指示がなされたときに前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定し、前記内燃機関の始動が開始されてから該クランキング可能時間が経過したタイミングで該内燃機関の始動の停止指示を行なう停止指示手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動の最中に前記停止指示手段により該内燃機関の始動の停止指示がなされたときに該内燃機関の始動を停止するよう前記始動手段を制御し、該停止指示から前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御する始動制御手段と、
を備える駆動装置。 - 内燃機関からの動力と駆動用電動機からの動力とを駆動軸に出力可能な駆動装置であって、
前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し、該内燃機関を始動可能な始動手段と、
前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定するクランキング可能時間設定手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、該内燃機関の始動を開始してから前記設定されたクランキング可能時間が経過したときに該内燃機関の始動を停止する始動制御手段と、
を備える駆動装置。 - 前記クランキング可能時間設定手段は、前記温度検出手段により検出された温度が高いほど短い傾向にクランキング可能時間を設定する手段である請求項２記載の駆動装置。
- 前記駆動装置の駆動状態に基づいて少なくとも前記内燃機関からの動力の一部を前記駆動軸に出力する内燃機関運転モードと該内燃機関を停止して前記電動機からの動力だけを前記駆動軸に出力する電動機駆動モードとを含む複数のモードからいずれかのモードを設定するモード設定手段を備える請求項１ないし３いずれか記載の駆動装置。
- 請求項１ないし４いずれか記載の駆動装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が接続されてなるハイブリッド自動車。
- 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な駆動用電動機と、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、該駆動回路の過熱を防止するために前記内燃機関の始動指示がなされたときの前記駆動回路の少なくとも一部の温度に基づいてクランキング可能時間を設定し、前記内燃機関の始動が開始されてから該クランキング可能時間が経過したタイミングで該内燃機関の始動の停止指示を行なう停止指示手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、
該内燃機関の始動の最中に前記停止指示手段により該内燃機関の始動の停止指示がなされたときに該内燃機関の始動を停止するよう前記始動手段を制御し、
該停止指示から前記駆動回路が冷却されて再始動が可能となる時間として設定された再始動可能時間の経過を再始動の条件の一つとして該内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御する
駆動装置の制御方法。 - 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な駆動用電動機と、前記内燃機関のクランキングが可能な始動用電動機と該始動用電動機を駆動する駆動回路とを有し該内燃機関を始動可能な始動手段と、前記駆動回路の少なくとも一部の温度を検出する温度検出手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記温度検出手段により検出された温度に基づいてクランキング可能時間を設定すると共に前記内燃機関を始動するよう前記始動手段を制御し、
前記内燃機関の始動を開始してから前記設定したクランキング可能時間が経過したときに該内燃機関の始動を停止する
駆動装置の制御方法。
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