JP4215052B2

JP4215052B2 - 動力出力装置およびその制御方法並びに自動車

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Publication number: JP4215052B2
Application number: JP2005372004A
Authority: JP
Inventors: 秋広木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2025-12-26
Also published as: JP2007168702A

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、駆動軸に動力を出力するエンジンを備え、エンジンの所定の気筒のピストンが圧縮上死点にくると基準パルスを出力する基準位置センサからの信号とクランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジションセンサからの信号とを用いて、基準位置センサからから基準パルスが出力されたときをクランク角の角度ゼロの基準位置としてクランク角を算出して、算出したクランク角を用いてエンジンの運転を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンの回転数に応じて基準パルスの電位が変化するため、エンジンの回転数と基準位置センサからの信号の電位とを用いて算出したクランク角を補正している。
特開２００４−１１６４６９号公報

一方、プラネタリギヤのサンギヤにダンパを介してエンジンのクランクシャフトが接続されプラネタリギヤのキャリア，リングギヤにそれぞれ第１モータ，第２モータが接続された動力出力装置では、エンジンのカムシャフトに取り付けられた基準位置センサからの基準パルスと第１モータの回転子の回転位置を検出する第１回転位置センサと第２モータの回転子に回転位置を検出する第２回転位置センサとを用いてクランク角を算出でき、こうして算出されたクランク角を用いてエンジンや第１モータ，第２モータを制御することができる。しかしながら、エンジンを運転するとクランクシャフトとサンギヤとの間に介在するダンパがねじれて、基準パルスと第１回転位置センサ，第２回転位置センサの信号とに位相のずれが生じてしまう。このような位相のずれが生じると、クランク角の角度ゼロの基準位置を適正に定めることができなり、クランク角を適正に算出することができなくなる。クランク角を適正に算出するためにダンパのねじれを実験などで予め求めておくことも考えられるが、ダンパのねじれは、経年変化を起こすため予測が難しい。このようにクランク角が適正に算出できないと、クランク角を用いた制御が適正にできなくなってしまう。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関の出力軸の回転位置をより適正に算出することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関の出力軸の回転位置を用いて制御をより適正に実行することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、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。

本発明の動力出力装置は、
第１軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸とダンパを介して接続されると共に前記第１軸と回転可能な第２軸とにダンパを介さずに接続され、前記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、
前記内燃機関の出力軸の回転位置の基準位置を検出する基準位置検出手段と、
前記第１軸の回転位置を検出する第１回転位置検出手段と、
前記第２軸の回転位置を検出する第２回転位置検出手段と、
前記内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときには前記基準位置検出手段により検出された基準位置に基づく回転系の基準の補正を伴って前記検出された第１軸の回転位置と前記検出された第２軸の回転位置とに基づく前記内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行ない、前記内燃機関が前記所定の負荷以上で運転されているときには前記内燃機関が前記所定の負荷未満で運転されているときになされた基準の補正を用いて前記検出された第１軸の回転位置と前記検出された第２軸の回転位置とに基づく前記内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行なう算出手段と、
前記内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされたときには前記算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて前記所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも前記内燃機関を制御し、前記内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされないときには駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも前記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。

この本発明の動力出装置では、内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときに内燃機関の出力軸の回転位置の基準位置に基づく回転系の基準の補正を伴って第１軸の回転位置と第２軸の回転位置とに基づく内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行ない、内燃機関が所定の負荷以上で運転されているときには内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときになされた基準の補正を用いて第１軸の回転位置と第２軸の回転位置とに基づく内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行ない、内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされたときには算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が第１軸に出力されるよう少なくとも内燃機関を制御し、内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされないときには駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも内燃機関を制御する。内燃機関の負荷が大きくなると、ダンパのねじれのため、基準位置検出手段を用いて回転系の基準の補正を適正にできなくなるが、内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときには回転系の基準の補正を行なうから、内燃機関の運転負荷を考慮せずに回転系の基準の補正を行なうものに比してより適正に回転系の基準を補正することができる。そして、内燃機関が所定の負荷以上で運転されているときに適正になされた回転系の基準の補正を用いて内燃機関の出力軸の回転位置を算出するから、内燃機関の出力軸の回転位置をより適正に算出することができる。さらに、内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされたときには適正に算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて所定の制御を実行するから、適正に所定の制御を実行することができる。もとより、駆動要求に基づく動力を第１軸に出力することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記回転系の基準の補正は、前記内燃機関の出力軸の回転位置の基準位置の補正であるものすることもできる。こうすれば、内燃機関の出力軸の回転位置の基準位置の補正をより適正に行なうことができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記第１軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記第２軸に動力を入出力可能な第２電動機と、を備え、前記第１回転位置検出手段は、前記第１電動機の制御に用いられ、該第１電動機の回転子の回転位置を検出する手段であり、前記第２回転位置検出手段は、前記第２電動機の制御に用いられ、該第２電動機の回転子の回転位置を検出する手段であり、前記制御手段は、前記所定の制御の実行要求がなされたときには前記算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて前記所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御し、前記所定の制御の実行要求がなされないときには駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第１電動機の制御に用いられる第１電動機の回転子の回転位置を検出する手段を第１軸回転位置検出手段として用いたり、第２電動機の制御に用いられる第２電動機の回転子の回転位置を検出する手段を第２軸回転位置検出手段として用いることができ、部品点数の低減を図ることができる。

本発明の自動車は、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、第１軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関の出力軸とダンパを介して接続されると共に前記第１軸と回転可能な第２軸とにダンパを介さずに接続され、前記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、前記内燃機関の出力軸の回転位置の基準位置を検出する基準位置検出手段と、前記第１軸の回転位置を検出する第１回転位置検出手段と、前記第２軸の回転位置を検出する第２回転位置検出手段と、前記内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときには前記基準位置検出手段により検出された基準位置に基づく回転系の基準の補正を伴って前記検出された第１軸の回転位置と前記検出された第２軸の回転位置とに基づく前記内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行ない、前記内燃機関が前記所定の負荷以上で運転されているときには前記内燃機関が前記所定の負荷未満で運転されているときになされた基準の補正を用いて前記検出された第１軸の回転位置と前記検出された第２軸の回転位置とに基づく前記内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行なう算出手段と、前記内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされたときには前記算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて前記所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも前記内燃機関を制御し、前記内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされないときには駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも前記内燃機関を制御する制御手段と、を備える動力出力装置が搭載され、前記第１軸が車軸に接続されてなることを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置を備えるから、本発明の動力出力装置の奏する効果、例えば、内燃機関の出力軸の回転位置を適正に算出することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸とダンパを介して接続されると共に第１軸と回転可能な第２軸とにダンパを介さずに接続され、前記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、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされた場合に前記内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときには前記内燃機関の出力軸の回転位置の基準位置に基づく回転系の基準の補正を伴って前記第１軸の回転位置と前記第２軸の回転位置とに基づく前記内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行なって該算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて前記所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも前記内燃機関を制御し、前記内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされた場合に前記内燃機関が前記所定の負荷以上で運転されているときには前記内燃機関が前記所定の負荷未満で運転されているときになされた基準の補正を用いて前記第１軸の回転位置と前記第２軸の回転位置とに基づく前記内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行なって該算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて前記所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも前記内燃機関を制御し、前記内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされない場合には駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも前記内燃機関を制御する
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法では、内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされた場合に内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときには内燃機関の出力軸の回転位置の基準位置に基づく回転系の基準の補正を伴って第１軸の回転位置と第２軸の回転位置とに基づく内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行なって算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が第１軸に出力されるよう少なくとも内燃機関を制御し、内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされた場合に内燃機関が所定の負荷以上で運転されているときには内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときになされた基準の補正を用いて第１軸の回転位置と第２軸の回転位置とに基づく内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行なって算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が第１軸に出力されるよう少なくとも内燃機関を制御し、内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされない場合には駆動要求に基づく動力が第１軸に出力されるよう少なくとも内燃機関を制御する。内燃機関の負荷が大きくなると、ダンパのねじれのため基準位置検出手段を用いて回転系の基準の補正を適正にできなくなるが、所定の制御の実行要求がなされた場合には、内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときに回転系の基準の補正を行なうから、内燃機関の運転負荷を考慮せずに回転系の基準の補正を行なうものに比してより適正に回転系の基準を補正することができる。また、内燃機関が所定の負荷以上で運転されているときに適正になされた回転系の基準の補正を用いて内燃機関の出力軸の回転位置を算出するから、内燃機関の出力軸の回転位置をより適正に算出することができる。さらに、このようにして適正に算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて所定の制御を実行するから、適正に所定の制御を実行することができる。もとより、駆動要求に基づく動力を第１軸に出力することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の図示しないカムシャフトに取り付けられエンジン２２の所定の気筒が圧縮上死点になる毎に基準パルスを出力する基準位置センサ２２ａなどエンジン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。なお、基準位置センサ２２ａからの信号は、エンジンＥＣＵ２４を通りモータＥＣＵ４０に通信によらず直接入力されているものとする。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１の回転子の回転位置θｍ１を検出する回転位置検出センサ４３やモータＭＧ２の回転子の回転位置θｍ２を検出する回転位置検出センサ４４からの信号，図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にクランク角を用いた制御の実行要求がなされた際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆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、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆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、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅなど制御に必要な各種データを入力する処理を実行して（ステップＳ１００）、続いて、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転位置θｍ１，θｍ２とに基づいて算出されるクランク角ＣＡを用いた制御の実行要求があるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、このようにして算出されるクランク角ＣＡを用いた制御として、例えば、エンジン２２の始動制御がある。エンジン２２の始動制御では、エンジン２２が停止していると基準位置センサ２２ａからの基準パルスの入力がなくクランクポジションセンサによりクランク角ＣＡを検出することができないため、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて算出されるクランク角ＣＡを用いている。ステップＳ１１０の処理で、クランク角を用いた制御の実行要求があると判定されたときには、モータＭＧ１の回転位置θｍ１とモータＭＧ２の回転位置θｍ２とに基づいてハイブリッド用電子制御ユニット７０により駆動制御ルーチンと平行して実行される図３に例示するクランク角算出処理により算出されたエンジン２２のクランク角ＣＡを入力する（ステップＳ１２０）。

ここで、図３に例示したクランク角算出処理について説明する。クランク角算出処理では、まず、モータＭＧ１の回転位置θｍ１やモータＭＧ２の回転位置θｍ２など処理に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、モータＭＧ１の回転位置θｍ１やモータＭＧ２の回転位置θｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４で検出されたものが通信によらずハイブリッド用電子制御ユニット７０に直接入力されるものとした。

続いて、基準位置センサ２２ａから基準パルスが入力されたか否かを判定する（ステップＳ２１０）と共にアクセル開度Ａｃｃや車速Ｖなどに基づくエンジン２２の運転負荷Ｐｅが閾値Ｐｔｈ未満で運転されているか否かを判定する（ステップＳ２２０）。ステップＳ２１０の処理で、基準パルスは、基準位置センサ２２ａから出力されたものが通信によるハイブリッド用電子制御ユニット７０に直接入力されるものとした。また、ステップＳ２２０の処理で、エンジン２２の運転負荷Ｐｅは、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとエンジン２２のトルクＴｅとの関係を予め定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応するトルクＴｅを導出し、導出したトルクＴｅにリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和をエンジン２２の負荷Ｐｅとするものとした。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。そして、ステップＳ２２０の処理で、閾値Ｐｔｈは、基準パルスを用いてクランク角の基準位置を定めることができなくなるエンジン２２の運転負荷の閾値として設定されるものとした。これは、エンジン２２の運転負荷が大きくなるとダンパ２８のねじれのため、回転位置検出センサ４３，４４からの信号と基準位置センサ２２ａからの基準パルスとの位相がずれてしまうことに基づく。

基準パルスが入力されていて、且つ、エンジン２２の運転負荷Ｐｅが閾値Ｐｔｈ未満であるときには（ステップＳ２１０，２２０）、基準パルスを用いて前回本処理が実行されたときに用いた基準位置を補正することが可能であると判断して、クランク角ＣＡやモータＭＧ１，ＭＧ２の変位角Δθｍ１，Δθｍ２をそれぞれリセットとして（ステップＳ２３０）、本処理を終了する。このように、基準パルスが入力されていて、エンジン２２の運転負荷Ｐｅが閾値Ｐｔｈ未満であるときには、基準パルスを用いてクランク角ＣＡやモータＭＧ１，ＭＧ２の変位角Δθｍ１，Δθｍ２をリセットしてクランク角ＣＡを算出するための基準位置を補正することができる。

基準パルスが入力されていないときや基準パルスが入力されていてもエンジン２２の運転負荷Ｐｅが閾値Ｐｔｈ以上であるときには（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてリセットされてからのモータＭＧ１，ＭＧ２の変位角Δθｍ１，Δθｍ２を計算して（ステップＳ２４０）、計算した変位角Δθｍ１，Δθｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて次式（１）によりクランク角ＣＡを計算し（ステップＳ２５０）、計算したクランク角ＣＡが７２０度以上であれば、７２０度未満となるよう調整して（ステップＳ２６０，Ｓ２７０）、本処理を終了する。ステップＳ２７０の処理でクランク角ＣＡを７２０度未満にするのは、４サイクルエンジンの１サイクルが７２０度であることに基づく。これにより、エンジン２２が停止している状態で基準位置センサ２２ａからの基準パルスの入力がなくクランクポジションセンサによりクランク角ＣＡを検出することができないときでも正確にクランク角ＣＡを把握することができる。

CA=(ρ・Δθm1+Δθm2)/(1+ρ) （１）

このようにしてクランク角ＣＡが算出されると（Ｓ１２０）、算出されたクランク角ＣＡを用いて要求された制御、例えば、エンジン２２の始動制御が要求されているときには、モータＭＧ１からエンジン２２の回転数を迅速に上昇させるためのモータリングトルクとクランク角ＣＡを用いて設定されエンジン２２をモータリングする際に生じるトルク脈動を抑制するための抑制トルクとの和のトルクが出力されると共にエンジン２２をモータリングする際に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルしつつ運転者が要求する要求トルクを出力するようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し（ステップＳ１４０）、駆動制御ルーチンを終了する。

一方、クランク角ＣＡを用いた制御要求がなされないときには（ステップＳ１１０）、運転者が駆動軸に要求する要求動力が駆動軸に出力されるようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する通常制御を実行し（ステップＳ１４０）、駆動制御ルーチンを終了する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転位置θｍ１，θｍ２を用いて算出されるクランク角ＣＡを用いた制御を要求された場合において、基準パルスが入力され、且つ、エンジンの負荷Ｐｅが閾値Ｐｔｈより小さいときにクランク角ＣＡやモータＭＧ１，ＭＧ２の変位角Δθｍ１，Δθｍ２をリセットして、クランク角ＣＡを算出するための基準位置を定める。したがって、エンジンの負荷を考慮しないものに比してより適正にクランク角ＣＡの基準位置を設定できる。また、このように適正に設定された基準位置を用いてクランク角ＣＡを算出するから、クランク角ＣＡをより適正に算出することができる。また、このように適正に算出されたクランク角ＣＡを用いてクランク角を用いた制御を実行するから、より適正に制御を実行することができる。もとより、駆動軸に要求される要求動力を出力することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図３に例示したクランク角算出処理のステップＳ２３０の処理において、基準パルスを用いてクランク角ＣＡや変位角Δθｍ１，Δθｍ２をリセットするものとしたが、基準位置からのクランク角ＣＡのずれ量を算出して、ステップＳ２５０の処理でクランク角ＣＡを計算する際にずれ量分だけクランク角ＣＡを補正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ＭＧ１，ＭＧ２の制御に用いられる回転位置検出センサ４３，４４を用いて回転位置θｍ１，θｍ２を検出するものとしたが、動力分配統合機構３０のサンギヤ３１やこのようなモータＭＧ１，ＭＧ２の制御に用いられ回転位置検出センサ４３，４４とは別に動力分配統合機構３０のサンギヤ３１に接続されたサンギヤ軸やリングギヤ軸３２ａに回転位置検出センサを取り付けてサンギヤ軸の回転位置やリングギヤ軸３２ａの回転位置を検出するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図４における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるクランク角算出処理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

２０，１２０，２２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２２ａ基準位置センサ、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０動力分配統合機構、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３２ａリングギヤ軸、３３ピニオンギヤ、３４キャリア、３５，減速ギヤ、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、５１温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、６０ギヤ機構、６２デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ駆動輪、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、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。

Claims

第１軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸とダンパを介して接続されると共に前記第１軸と回転可能な第２軸とにダンパを介さずに接続され、前記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、
前記内燃機関の出力軸の回転位置の基準位置を検出する基準位置検出手段と、
前記第１軸の回転位置を検出する第１回転位置検出手段と、
前記第２軸の回転位置を検出する第２回転位置検出手段と、
前記内燃機関が所定の負荷未満で運転されているときには前記基準位置検出手段により検出された基準位置に基づく回転系の基準の補正を伴って前記検出された第１軸の回転位置と前記検出された第２軸の回転位置とに基づく前記内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行ない、前記内燃機関が前記所定の負荷以上で運転されているときには前記内燃機関が前記所定の負荷未満で運転されているときになされた基準の補正を用いて前記検出された第１軸の回転位置と前記検出された第２軸の回転位置とに基づく前記内燃機関の出力軸の回転位置の算出を行なう算出手段と、
前記内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされたときには前記算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて前記所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも前記内燃機関を制御し、前記内燃機関の出力軸の回転位置を用いる所定の制御の実行要求がなされないときには駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう少なくとも前記内燃機関を制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
前記回転系の基準の補正は、前記内燃機関の出力軸の回転位置の基準位置の補正である請求項１記載の動力出力装置。
請求項１または２記載の動力出力装置であって、
前記第１軸に動力を入出力可能な第１電動機と、
前記第２軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
を備え、
前記第１回転位置検出手段は、前記第１電動機の制御に用いられ、該第１電動機の回転子の回転位置を検出する手段であり、
前記第２回転位置検出手段は、前記第２電動機の制御に用いられ、該第２電動機の回転子の回転位置を検出する手段であり、
前記制御手段は、前記所定の制御の実行要求がなされたときには前記算出された内燃機関の出力軸の回転位置を用いて前記所定の制御が実行されると共に駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御し、前記所定の制御の実行要求がなされないときには駆動要求に基づく動力が前記第１軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する手段である
動力出力装置。
請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置が搭載され、前記第１軸が車軸に接続されてなる自動車。