JP4217238B2

JP4217238B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法

Info

Publication number: JP4217238B2
Application number: JP2005326044A
Authority: JP
Inventors: 章弘山中; 健介上地; 雅哉山本; 幸治山本; 陽一田島; 和臣岡坂; 剛志青木
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2025-11-10
Also published as: JP2007131153A

Description

本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載し車軸が前記駆動軸に接続されて走行する車両並びに内燃機関と共に車両に搭載され車軸に接続された駆動軸を駆動する駆動装置，動力出力装置の制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、プラネタリギヤのサンギヤ，キャリア，リングギヤにそれぞれエンジンのクランクシャフト，第１モータ，駆動軸が接続されると共に駆動軸に第２モータが接続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、第１モータにより回生される電力により第２モータが駆動されるよう第１モータと第２モータとを制御することによりエンジンから出力される動力をトルク変換して駆動軸に出力している。第１モータと第２モータの制御は、第１モータの回転軸と第２モータの回転軸とにそれぞれ取り付けられたレゾルバにより検出される回転位置に基づいて行なわれている。

また、プラネタリギヤのサンギヤ，キャリア，リングギヤにそれぞれエンジンのクランクシャフト，第１モータ，駆動軸が接続されると共に変速機を介して駆動軸に第２モータが接続されたものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置では、車速に応じて変速機のクラッチの係合状態を切り替えることによって第２モータからの動力を車速に応じた動力として出力している。
特開平９−３０８０１２号公報特開２００２−２２５５７８号公報

ところで、前者のタイプの動力出力装置では、レゾルバによって検出された第１モータの回転軸の回転位置と第２モータの回転軸（駆動軸）の回転位置とに基づいてエンジンのクランク角を演算することができ、また、後者のタイプの動力出力装置でも、変速機のクラッチが係合されて第２モータと駆動軸とを接続してるときには第２モータの回転軸の回転位置を駆動軸の回転位置として考えることができるから、同様に、第１モータの回転軸の回転位置と第２モータの回転軸の回転位置とに基づいてエンジンのクランク角を演算することができる。こうして演算されたクランク角は、エンジンの運転状態を制御する際に用いることができる。しかしながら、後者のタイプの動力出力装置では、例えば変速機の異常によってクラッチの係合が解除されると、第２モータの回転軸の回転位置が駆動軸の回転位置に対応するものとはならなくなるため、クランク角を正常に演算することができなくなる。このため、こうした不適切なクランク角を用いてエンジンや第１モータの制御を行なうものとすると、適正な制御を行なうことができない。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、内燃機関の運転状態をより適正に制御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これを搭載する車両並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機を駆動して内燃機関を始動する際に生じるトルク脈動を抑制すると共に不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機が駆動されるのを防止することを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機を駆動して内燃機関をより正確に目標停止位置に停止すると共に不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機が駆動されるのを防止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これを搭載する車両並びに駆動装置，動力出力装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第３の軸に接続され、動力を入出力可能な第１の電動機と、
動力を入出力可能な第２の電動機と、
前記第２の電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続され、該第２の電動機の回転軸と該駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、
前記第１の電動機の回転子の回転位置を検出する第１の電動機回転位置検出手段と、
前記第２の電動機の回転子の回転位置を検出する第２の電動機回転位置検出手段と、
前記第１の電動機回転位置検出手段により検出される第１の電動機の回転子の回転位置と前記第２の電動機回転位置検出手段により検出される第２の電動機の回転子の回転位置とに基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を算出する機関回転位置算出手段と、
前記内燃機関の運転状態を所定の運転状態とする要求がなされたとき、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができる通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って該内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を禁止して前記内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御する機関状態制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、内燃機関の運転状態を所定の運転状態とする要求がなされたとき、動力伝達手段が正常に動力を伝達することができる通常時には、第１の電動機回転位置検出手段により検出される第１の電動機の回転子の回転位置と第２の電動機回転位置検出手段により検出される第２の電動機の回転子の回転位置とに基づいて内燃機関の出力軸の回転位置を算出する機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って内燃機関の運転状態が所定の運転状態とされるよう少なくとも内燃機関と第１の電動機とを制御し、第２の電動機の回転軸と駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時には、機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を禁止して内燃機関の運転状態が所定の運転状態とされるよう少なくとも内燃機関と第１の電動機とを制御する。したがって、動力出力手段が正常に動力を伝達することができる通常時に機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って内燃機関の運転状態を所定の運転状態とすることができる。また、動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時に機関回転位置算出手段により算出される不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて調整が行なわれるのを防止することができる。この結果、内燃機関の運転状態をより適正に制御することができる。
。

こうした本発明の動力出力装置において、前記機関状態制御手段は、前記内燃機関の始動要求がなされたとき、前記通常時には前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて該内燃機関を始動する際に該内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動を抑制すると共に該内燃機関がモータリングされて始動するよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記非通常時には前記内燃機関を始動する際に該内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動を抑制せずに該内燃機関がモータリングされて始動するよう少なくとも該内燃機関と前記第１の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、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機を駆動して内燃機関を始動する際に生じるトルク脈動を抑制すると共に不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機が駆動されるのを防止することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記機関状態制御手段は、前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に出力される動力が前記第２の電動機から出力する動力により打ち消されるよう該第２の電動機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、内燃機関のモータリングに伴って予期しない動力が駆動軸に作用するのを抑制することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記機関状態制御手段は、前記内燃機関の運転停止要求がなされたとき、前記通常時には前記第１の電動機から該内燃機関の回転数を抑制させる方向のトルクを出力することにより該内燃機関の回転数を抑制すると共に該内燃機関の回転停止直前に前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて前記第１の電動機から出力するトルクを調整することにより該内燃機関が目標停止位置で停止するよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記非通常時には前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく前記第１の電動機から出力するトルクの調整を行なわずに該第１の電動機から該内燃機関の回転数を抑制させる方向のトルクを出力することにより該内燃機関の運転が停止されるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の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、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機を駆動して内燃機関をより正確に目標停止位置に停止すると共に不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機が駆動されるのを防止することができる。この目標停止位置を次回の内燃機関の始動に適した位置に定めるものとすれば、内燃機関の始動性をより向上させることができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記機関状態制御手段は、前記第１の電動機から前記内燃機関の回転数を抑制させる方向のトルクの出力に伴って前記駆動軸に出力される動力が前記第２の電動機から出力する動力により打ち消されるよう該第２の電動機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、内燃機関の運転の停止に伴って予期しない動力が駆動軸に作用するのを抑制することができる。

本発明の車両は、
上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に接続され動力を入出力可能な第１の電動機と、動力を入出力可能な第２の電動機と、前記第２の電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続され該第２の電動機の回転軸と該駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、前記第１の電動機の回転子の回転位置を検出する第１の電動機回転位置検出手段と、前記第２の電動機の回転子の回転位置を検出する第２の電動機回転位置検出手段と、前記第１の電動機回転位置検出手段により検出される第１の電動機の回転子の回転位置と前記第２の電動機回転位置検出手段により検出される第２の電動機の回転子の回転位置とに基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を算出する機関回転位置算出手段と、前記内燃機関の運転状態を所定の運転状態とする要求がなされたとき前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができる通常時には前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って該内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を禁止して前記内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御する機関状態制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されて走行する
ことを要旨とする。

この本発明の車両によれば、上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果と同様の効果、例えば、内燃機関の運転状態をより適正に制御することができる効果や内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機を駆動して内燃機関を始動する際に生じるトルク脈動を抑制すると共に不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機が駆動されるのを防止することができる効果、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機を駆動して内燃機関をより正確に目標停止位置に停止すると共に不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機が駆動されるのを防止することができる効果などを奏することができる。

本発明の駆動装置は、
内燃機関と共に車両に搭載され、車軸に接続された駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第３の軸に接続され、動力を入出力可能な第１の電動機と、
動力を入出力可能な第２の電動機と、
前記第２の電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続され、該第２の電動機の回転軸と該駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、
前記第１の電動機の回転子の回転位置を検出する第１の電動機回転位置検出手段と、
前記第２の電動機の回転子の回転位置を検出する第２の電動機回転位置検出手段と、
前記第１の電動機回転位置検出手段により検出される第１の電動機の回転子の回転位置と前記第２の電動機回転位置検出手段により検出される第２の電動機の回転子の回転位置とに基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を算出する機関回転位置算出手段と、
前記内燃機関の運転状態を所定の運転状態とする要求がなされたとき、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができる通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って該内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を禁止して前記内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御する機関状態制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、内燃機関の運転状態を所定の運転状態とする要求がなされたとき、動力伝達手段が正常に動力を伝達することができる通常時には、第１の電動機回転位置検出手段により検出される第１の電動機の回転子の回転位置と第２の電動機回転位置検出手段により検出される第２の電動機の回転子の回転位置とに基づいて内燃機関の出力軸の回転位置を算出する機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って内燃機関の運転状態が所定の運転状態とされるよう少なくとも内燃機関と第１の電動機とを制御し、第２の電動機の回転軸と駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時には、機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を禁止して内燃機関の運転状態が所定の運転状態とされるよう少なくとも内燃機関と第１の電動機とを制御する。したがって、動力出力手段が正常に動力を伝達することができる通常時に機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って内燃機関の運転状態を所定の運転状態とすることができる。また、動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時に機関回転位置算出手段により算出される不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて調整が行なわれるのを防止することができる。この結果、内燃機関の運転状態をより適正に制御することができる。
。

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駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に接続され動力を入出力可能な第１の電動機と、前記駆動軸に直接または間接に接続され動力を入出力可能な第２の電動機と、前記第１の電動機の回転子の回転位置を検出する第１の電動機回転位置検出手段と、前記第２の電動機の回転子の回転位置を検出する第２の電動機回転位置検出手段と、前記第１の電動機回転位置検出手段により検出される第１の電動機の回転子の回転位置と前記第２の電動機回転位置検出手段により検出される第２の電動機の回転子の回転位置とに基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を算出する機関回転位置算出手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の運転状態を所定の運転状態とする要求がなされたとき、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができる通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って該内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を禁止して前記内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御することを特徴とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、内燃機関の運転状態を所定の運転状態とする要求がなされたとき、動力伝達手段が正常に動力を伝達することができる通常時には、第１の電動機回転位置検出手段により検出される第１の電動機の回転子の回転位置と第２の電動機回転位置検出手段により検出される第２の電動機の回転子の回転位置とに基づいて内燃機関の出力軸の回転位置を算出する機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って内燃機関の運転状態が所定の運転状態とされるよう少なくとも内燃機関と第１の電動機とを制御し、第２の電動機の回転軸と駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時には、機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を禁止して内燃機関の運転状態が所定の運転状態とされるよう少なくとも内燃機関と第１の電動機とを制御する。したがって、動力出力手段が正常に動力を伝達することができる通常時に機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って内燃機関の運転状態を所定の運転状態とすることができる。また、動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時に機関回転位置算出手段により算出される不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて調整が行なわれるのを防止することができる。この結果、内燃機関の運転状態をより適正に制御することができる。
。

こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記内燃機関の始動要求がなされたとき、前記通常時には前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて該内燃機関を始動する際に該内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動を抑制すると共に該内燃機関がモータリングされて始動するよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記非通常時には前記内燃機関を始動する際に該内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動を抑制せずに該内燃機関がモータリングされて始動するよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御するものとすることもできる。こうすれば、内燃機関をモータリングして始動する際、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機を駆動することにより内燃機関を始動する際に生じるトルク脈動を抑制すると共に不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機が駆動されるのを防止することができる。

また、本発明の動力出力装置の制御方法において、前記内燃機関の運転停止要求がなされたとき、前記通常時には前記第１の電動機から該内燃機関の回転数を抑制させる方向のトルクを出力することにより該内燃機関の回転数を抑制すると共に該内燃機関の回転停止直前に前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて前記第１の電動機から出力するトルクを調整することにより該内燃機関が目標停止位置で停止するよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記非通常時には前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく前記第１の電動機から出力するトルクの調整を行なわずに該第１の電動機から該内燃機関の回転数を抑制させる方向のトルクを出力することにより該内燃機関の運転が停止されるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御するものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機を駆動して内燃機関をより正確に目標停止位置に停止すると共に不適切な内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて第１の電動機が駆動されるのを防止することができる。この目標停止位置を次回の内燃機関の始動に適した位置に定めるものとすれば、内燃機関の始動性をより向上させることができる。

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、変速機６０を介して動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系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、クランク角センサ２３からのクランクシャフト２６のクランク角ＣＡなどのエンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２には変速機６０を介してモータＭＧ２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からの動力とを統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。

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

変速機６０は、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータＭＧ２の回転軸４８の回転数を２段に減速してリングギヤ軸３２ａに伝達可能に構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機６０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ６３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えており、サンギヤ６１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂは、外歯歯車のサンギヤ６５と、このサンギヤ６５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６と、サンギヤ６５に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６７を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えており、サンギヤ６５はモータＭＧ２の回転軸４８に、キャリア６８はリングギヤ軸３２ａにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ６６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂとは、リングギヤ６２とリングギヤ６６、キャリア６４とキャリア６８とによりそれぞれ連結されている。変速機６０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２の回転軸４８をリングギヤ軸３２ａから切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフ状態としてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。なお、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸４８やリングギヤ軸３２ａの回転を禁止するものとなる。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。なお、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、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、エンジン２２を始動する際の動作とエンジン２２の運転を停止する際の動作について説明する。まず、エンジン２２を始動する際の動作について説明する。図３は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２の始動が指示されたときに所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

始動時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，エンジン２２の始動開始時からの経過時間ｔ，異常判定フラグＦｆなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランク角センサ２３により検出され演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、始動開始時からの経過時間ｔは、エンジン２２の始動が開始されてから、図示しないタイマにより計測された時間を入力するものとした。異常判定フラグＦｆは、変速機６０の異常の有無を値として持つフラグであり、図示しない変速機異常判定ルーチンにより変速機６０の異常を判定して正常のときには値０が異常のときには値１が設定されてＲＡＭ７６の所定領域に書き込まれたものを読み込むことによって入力するものとした。変速機６０の異常判定は、例えば、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒに変速機６０の現在のギヤ比を乗じたものとモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とを比較して両者が一致するか否かを判定することにより行なうことができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数を乗じることにより求めることができる。また、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４により検出されたモータＭＧ２の回転角θｍ２に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力して用いることができる。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。

次に、始動時制御ルーチンの実行が初回のとき（エンジン２２の始動指示がなされて初めて始動時制御ルーチンが実行されるとき）には（ステップＳ１２０）、入力した異常判定フラグＦｆの値を調べ（ステップＳ１３０）、異常判定フラグＦｆが値１のときには制振禁止フラグＦｖに値１を設定し（ステップＳ１４０）、始動時制御ルーチンの実行が初回でないときや異常判定フラグＦｆが値０のときにはそのまま次の処理に進む。ここで、制振禁止フラグＦｖは、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処理を禁止するかを値として持つフラグであり、変速機６０に異常が生じており異常判定フラグＦｆが値１のときに値１が設定され、エンジン２２の始動が完了したときに値０が設定される。

いま、変速機６０に異常が生じておらず異常判定フラグＦｆに値０が設定されているときを考えると、制振禁止フラグＦｖには値０が設定されている。制振禁止フラグＦｖが値０のときには（ステップＳ１５０）、以下のステップＳ１６０〜Ｓ２２０の処理を行なう。即ち、まず、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと始動開始時からの経過時間ｔとに基づいてモータリングトルクＴｍを設定する（ステップＳ１６０）。ここで、モータリングトルクＴｍは、エンジン２２を始動する際にモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングする際のトルクであり、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅと始動開始時からの経過時間ｔとモータリングトルクＴｍとの関係を予め求めてモータリングトルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅと始動開始時からの経過時間ｔとが与えられると記憶したマップから対応するモータリングトルクＴｍを導出して設定するものとした。モータリングトルク設定用マップの一例を図４に示す。モータリングトルク設定用マップでは、図示するように、エンジン２２の始動指示がなされた時間ｔ１１の直後からレート処理を用いて迅速に比較的大きなトルクをモータリングトルクＴｍに設定してエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。エンジン２２の回転数Ｎｅが共振帯回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時間ｔ１２にエンジン２２を安定して点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上でモータリングすることができるトルクをモータリングトルクＴｍに設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにおける反力を小さくする。ここで、点火開始回転数Ｎｆｉｒｅは、実施例では共振回転数帯より余裕をもって大きな回転数（例えば１０００ｒｐｍ，１２００ｒｐｍなど）に設定されている。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至った時間ｔ１３からレート処理を用いて迅速にモータリングトルクＴｍを値０とし、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ１４に終了する。このように、エンジン２２の始動指示がなされた直後に大きなトルクをモータリングトルクＴｍに設定してエンジン２２をモータリングすることにより、迅速にエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上に回転させて始動することができる。

そして、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転角の基準位置をパルス出力するクランク角センサ２３に含まれるＧセンサからの初回の基準パルス（モータリングによりエンジン２２が回転を始めてから初めての基準パルス）が入力されたか否かを判定し（ステップＳ１７０）、初回の基準パルスの入力がないと判定されると、モータＭＧ１の回転角θｍ１とモータＭＧ２の回転角θｍ２とに基づいてハイブリッド用電子制御ユニット７０により始動時制御ルーチンと並行して実行される図５に例示するクランク角演算処理により演算されたエンジン２２のクランク角ＣＡを入力する（ステップＳ１８０）。図５のクランク角演算処理では、Ｇセンサからの基準パルスが入力されたときに（ステップＳ３００）、クランク角ＣＡやモータＭＧ１，ＭＧ２の変位角Δθｍ１，Δθｍ２をリセットし（ステップＳ３１０）、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータ回転角θｍ１，θｍ２をモータＥＣＵ４０から入力して（ステップＳ３２０）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（ステップＳ３３０）、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を計算することにより行なわれる（ステップＳ３４０）。なお、計算したエンジン２２のクランク角ＣＡが７２０°以上のときには７２０°未満となるよう調節する（ステップＳ３５０，３６０）。これは４サイクルエンジンの１サイクルが７２０°であることに基づく。いま、始動時制御ルーチンで初回の基準パルスの入力がないときを考えているから、前回エンジン２２が運転されていたときに入力された基準パルスを基準としてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θｍ１，θｍ２に基づく変位角Δθｍ１，Δθｍ２によりクランク角ＣＡが求められる。これにより、エンジン２２が停止している状態でＧセンサからの基準パルスの入力がないためにクランク角センサ２３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)

エンジン２２のクランク角ＣＡを求めると、求めたクランク角ＣＡに基づいて制振トルクＴｖを設定し（ステップＳ２００）、設定したモータリングトルクＴｍと制振トルクＴｖとの和をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共に（ステップＳ２１０）、モータリングトルクＴｍをサンギヤ３１に作用させることによりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルしつつステップＳ１１０で設定した要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに作用するよう次式（２）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２２０）。ここで、制振トルクＴｖは、エンジン２２をモータリングする際に生じるトルク脈動とクランク角ＣＡとの関係を実験などにより求め、トルク脈動を抑制するための逆位相のトルクを制振トルクＴｖとして求めて制振トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、クランク角ＣＡが与えられると記憶したマップから対応する制振トルクＴｖを導出して設定するものとした。制振トルク設定用マップの一例を図６に示す。このように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をモータリングトルクＴｍと制振トルクＴｖとの和として求めてモータＭＧ１を駆動することにより、エンジン２２をモータリングすると共にエンジン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ことができる。エンジン２２をモータリングしている際の動力分配統合機構３０の回転数およびトルクの力学的な関係を説明するための共線図の一例を図７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変速機６０のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２をモータリングする際にリングギヤ３２に作用するトルクと、そのトルクをキャンセルしつつ要求トルクＴｒ＊を出力するためにモータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が変速機６０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。なお、式（２）は、この共線図から容易に求めることができる。

Tm2*=(Tr*+Tm/ρ)/Gr (2)

モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２３０）。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に見合うトルクが出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を送信すると、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至っているか否かを判定し（ステップＳ２４０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至っていないときにはそのまま始動時制御ルーチンを終了する。

始動時制御ルーチンの実行が繰り返されてステップＳ１７０でＧセンサからの初回の基準パルスが入力されると、以降はクランク角センサ２３を使用できる状態となるから、クランク角センサ２３により検出されたクランク角ＣＡをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力して（ステップＳ１９０）、入力したクランク角ＣＡに基づいて制振制御を実行してエンジン２２のモータリングを継続する（ステップＳ２００〜Ｓ２３０）。こうしてエンジン２２をモータリングすることによってエンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至ると（ステップＳ２４０）、燃料噴射制御や点火制御を開始して（ステップＳ２５０）、エンジン２２が完爆したか否かを判定する（ステップＳ２６０）。エンジン２２が完爆していないときにはそのまま始動時制御ルーチンを終了し、エンジン２２が完爆したときには制振禁止フラグＦｖを値０にリセットして（ステップＳ２７０）、始動時制御ルーチンを終了する。

次に、変速機６０に異常が生じて異常判定フラグＦｆに値１が設定されている場合を考える。この場合、制振禁止フラグＦｖには値１が設定されている。したがって、ステップＳ１５０で制振禁止フラグＦｖが値１と判定され、エンジン２２の回転数Ｎｅや始動開始時からの経過時間ｔに基づいてモータリングトルク設定用マップからモータリングトルクＴｍを設定し（ステップＳ２８０）、設定したモータリングトルクＴｍをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定し（ステップＳ２９０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊に基づいて前述した式（２）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定して（ステップＳ２９５）、ステップＳ２３０以降の処理を実行する。即ち、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には、エンジン２２をモータリングするためのトルクのみを考慮し、エンジン２２の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制振トルクＴｖについては考慮しないのである。制振トルクＴｖは、エンジン２２のクランク角ＣＡに基づいて設定され、エンジン２２のモータリングの開始直後ではＧセンサからの初回の基準パルスの入力がなくクランク角センサ２３によってエンジン２２のクランク角ＣＡを検出できないためにモータＭＧ１の回転角θｍ１とモータＭＧ２の回転角θｍ２とから演算により求めたクランク角ＣＡが用いられる。変速機６０に異常が生じてブレーキＢ１，Ｂ２の係合が解除されると、モータＭＧ２の回転角θｍ２とリングギヤ軸３２ａの回転角とが対応しないものとなるから、モータＭＧ１の回転角θｍ１とモータＭＧ２の回転角θｍ２とから演算されるクランク角ＣＡは実際とは異なる不適切な値をとる。このため、この値をもって制振トルクＴｖを設定してモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングすると、エンジン２２のモータリングの際に生じるトルク脈動を却って悪化させてしまう。実施例では、変速機６０に異常が生じたときにモータＭＧ１による制振制御を行なわないことにより、モータＭＧ１による制振制御が不適切なクランク角ＣＡに基づいて行なわれるのを防止しているのである。

次に、エンジン２２の運転を停止させる際の動作について説明する。図８は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２の運転停止が指示されたときに所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。なお、この停止時制御ルーチンによる処理の開始と同時に、エンジンＥＣＵ２４によりエンジン２２における燃料噴射の停止などが行なわれる。

停止時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、始動時制御ルーチンのステップＳ１００，Ｓ１１０の処理と同様に、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，異常判定フラグＦｆなどのデータを入力し（ステップＳ４００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ４１０）。

続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ４２０）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊は、エンジン２２の回転数をスムーズに減少させると共にエンジン２２の停止後にピストンを保持するためにモータＭＧ１から出力するトルクとなるよう設定するものとした。エンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊との関係の一例を図９に示す。図示するように、トルク指令Ｔｍ１＊は、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達するまではエンジン２２の回転数を抑制する制動トルクとして設定され、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達したタイミング（時間ｔｓｔｐ）でピストンを保持するトルクに切り替わるように設定されている。ここで、停止直前回転数Ｎｓｔｐは、エンジン２２が停止する直前の回転数として予め設定されたものであり、実施例では、およそエンジン２２の圧縮工程間の角度（例えば、４気筒のエンジンの場合には１８０°ＣＡなど）を回転して停止するようエンジン２２の回転数（例えば、３００ｒｐｍなど）を実験などにより求めて予め設定しておくものとした。

そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達していないときには（ステップＳ４３０）、要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて次式（３）によりモータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ５１０）、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ５２０）、エンジン２２が完全に停止したか否かを判定する（ステップＳ５３０）。いま、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達していない場合を考えているから、ステップＳ５３０でエンジン２２が完全に停止していないと判定されてそのまま停止時制御ルーチンを終了する。エンジン２２の運転を停止している際の動力分配統合機構３０の回転数およびトルクの力学的な関係を説明するための共線図の一例を図１０に示す。図示するように、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２の運転を停止する際にモータＭＧ１からのトルクＴｍ１＊の出力に伴ってリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、そのトルクをキャンセルしつつ要求トルクＴｒ＊を出力するためにモータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が変速機６０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。なお、式（３）は、この共線図から容易に求めることができる。

Tm2*=（Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)

一方、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達しているときには（ステップＳ４３０）、初回（エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達した直後の１回）のみ異常判定フラグＦｆの値を調べ（ステップＳ４４０，Ｓ４５０）、異常判定フラグＦｆが値１のときには、調整禁止フラグＦａに値１を設定し（ステップＳ４６０）、初回でないときや異常判定フラグＦｆが値０のときにはそのまま次の処理に進む。ここで、調整禁止フラグＦａは、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達した直後に異常判定フラグＦｆが値１のときには値１が設定され、エンジン２２が完全に停止したときに値０が設定される。いま、変速機６０に異常が生じておらず異常判定フラグＦｆが値０のときを考えると、調整禁止フラグＦａには値０が設定されている。調整禁止フラグＦａが値０のときには（ステップＳ４７０）、前述した図５のクランク角演算処理により演算されたクランク角ＣＡを入力し（ステップＳ４８０）、入力したクランク角ＣＡに基づいて調整トルクＴａｄｊを設定し（ステップＳ４９０）、ステップＳ４２０で設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に調整トルクＴａｄｊを加えてトルク指令Ｔｍ１＊を再設定する（ステップＳ５００）。ここで、調整トルクＴａｄｊは、ステップＳ４１０で設定したトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を駆動してエンジン２２を停止した場合にエンジン２２が目標停止位置（例えば圧縮行程の上死点付近）で停止すると予測されるときには値０が設定され、エンジン２２の目標停止位置を超えると予測されるときにはエンジン２２の回転数を抑制するよう設定され、エンジン２２の目標停止位置に届かないと予測されるときにはエンジン２２の回転を促進するよう設定される。調整トルクＴａｄｊは、実施例では、クランク角ＣＡと調整トルクＴａｄｊとの関係を実験などにより予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、クランク角ＣＡが与えられるとマップから対応する調整トルクＴａｄｊを導出して設定するものとした。

一方、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達したときに変速機６０の異常により異常判定フラグＦｆに値１が設定されていると、調整禁止フラグＦａには値１が設定されるから、ステップＳ４７０で調整禁止フラグＦａが値１と判定され、調整トルクＴａｄｊによるトルク指令Ｔｍ１＊の調整は行なわずに次の処理に進む。このように、調整禁止フラグＦａが値１のとき、即ち、変速機６０に異常が生じているときに調整トルクＴａｄｊによるトルク指令Ｔｍ１＊の調整を行なわないのは、調整トルクＴａｄｊはエンジン２２のクランク角ＣＡに基づいて設定されるが、前述したように変速機６０に異常が生じているときにはモータＭＧ１の回転角θｍ１とモータＭＧ２の回転角θｍ２とに基づいて演算されるクランク角ＣＡは不適切な値をとるから、この不適切なクランク角ＣＡによって調整トルクＴａｄｊが設定されるのを防止するためである。

こうしてトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊と要求トルクＴｒ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて前述した式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ５１０）、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ５２０）、本ルーチンを繰り返し実行されてエンジン２２が完全に停止されたことが確認されたときに（ステップＳ５３０）、調整禁止フラグＦａに値１が設定されているときには調整禁止フラグＦａを値０にリセットして（ステップＳ５４０）、停止時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、エンジン２２の始動時に変速機６０に異常が生じていないときには、モータＭＧ１の回転角θｍ１とモータＭＧ２の回転角θｍ２とに基づいて演算されるエンジン２２のクランク角ＣＡに基づいてエンジン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制振トルクＴｖを設定すると共にこの制振トルクＴｖを考慮してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジン２２をモータリングし、エンジン２２の始動時に変速機６０に異常が生じているときには、制振トルクＴｖを考慮せずにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジン２２をモータリングするから、通常時には制振トルクＴｖを考慮してエンジン２２のモータリングに伴って生じるトルク脈動を抑制することができ、変速機６０の異常時には不適切なクランク角ＣＡによって制振トルクＴｖが設定されてエンジン２２がモータリングされるのを防止することができる。この結果、エンジン２２の始動をより適正に行なうことができる。もとより、エンジン２２のモータリングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをモータＭＧ２から出力するトルクによりキャンセルするからリングギヤ軸３２ａには要求トルクＴｒ＊を出力することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の運転停止時に変速機６０に異常が生じていないときには、モータＭＧ１によりエンジン２２の回転数を抑制すると共にエンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに至ったときにモータＭＧ１の回転角θｍ１とモータＭＧ２の回転角θｍ２とに基づいて演算されるエンジン２２のクランク角ＣＡに基づいて調整トルクＴａｄｊを設定してエンジン２２が目標停止位置に停止するようモータＭＧ１を駆動し、エンジン２２の運転停止時に変速機６０に異常が生じているときには、調整トルクＴａｄｊを考慮せずにモータＭＧ１によりエンジン２２の回転数を抑制するようモータＭＧ１を駆動するから、通常時には調整トルクＴａｄｊによりエンジン２２をより正確に目標停止位置に停止することができ、変速機６０の異常時には不適切なクランク角ＣＡによって調整トルクＴａｄｊが設定されてエンジン２２が停止するのを防止することができる。この結果、エンジン２２の運転停止をより適正に行なうことができる。もとより、エンジン２２の運転停止に伴ってリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをモータＭＧ２から出力するトルクによりキャンセルするからリングギヤ軸３２ａには要求トルクＴｒ＊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の始動時制御ルーチンのステップＳ１７０でＧセンサから初回に基準パルスが入力された以降はクランク角センサ２３により検出されたクランク角ＣＡに基づいて制振トルクＴｖを設定するものとしたが、Ｇセンサから初回に基準パルスが入力された以降であってもモータＭＧ１の回転角θｍ１とモータＭＧ２の回転角θｍ２とに基づいて図４に例示するクランク角演算処理により演算されたクランク角ＣＡに基づいて制振トルクＴｖを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｈｉ，Ｌｏの２段の変速段をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、３段以上の変速段をもって変速可能な変速機を用いるものとしてもよい。また、変速機に限られず、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとを接続する通常のクラッチを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を変速機６０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１１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３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１１における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

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

本発明は、動力出力装置の製造産業や自動車産業に利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。変速機６０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。モータリングトルク設定用マップの一例を示す説明図である。クランク角演算処理の一例を示すフローチャートである。クランク角ＣＡと制振トルクＴｖとの関係の一例を示すマップである。エンジン２２をモータリングしている際の動力分配統合機構３０の回転数とトルクの力学的な関係を説明するための共線図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。エンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊との関係の一例を示す説明図である。エンジン２２の運転を停止している際の動力分配統合機構３０の回転数とトルクの力学的な関係を説明するための共線図である。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３クランク角センサ、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、３７ギヤ機構、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、３９ｃ，３９ｄ車輪、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、４８回転軸、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、６０変速機、６０ａダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂシングルピニオンの遊星歯車機構、６１サンギヤ、６２リングギヤ、６３ａ第１ピニオンギヤ、６３ｂ第２ピニオンギヤ、６４キャリア、６５サンギヤ、６６リングギヤ、６７ピニオンギヤ、６８キャリア、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、ＭＧ１，ＭＧ２モータ、Ｂ１，Ｂ２ブレーキ。

Claims

駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第３の軸に接続され、動力を入出力可能な第１の電動機と、
動力を入出力可能な第２の電動機と、
前記第２の電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続され、該第２の電動機の回転軸と該駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、
前記第１の電動機の回転子の回転位置を検出する第１の電動機回転位置検出手段と、
前記第２の電動機の回転子の回転位置を検出する第２の電動機回転位置検出手段と、
前記第１の電動機回転位置検出手段により検出される第１の電動機の回転子の回転位置と前記第２の電動機回転位置検出手段により検出される第２の電動機の回転子の回転位置とに基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を算出する機関回転位置算出手段と、
前記内燃機関の運転状態を所定の運転状態とする要求がなされたとき、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができる通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って該内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を禁止して前記内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御する機関状態制御手段と
を備える動力出力装置。
前記機関状態制御手段は、前記内燃機関の始動要求がなされたとき、前記通常時には前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて該内燃機関を始動する際に該内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動を抑制すると共に該内燃機関がモータリングされて始動するよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記非通常時には前記内燃機関を始動する際に該内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動を抑制せずに該内燃機関がモータリングされて始動するよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
前記機関状態制御手段は、前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に出力される動力が前記第２の電動機から出力する動力により打ち消されるよう該第２の電動機を制御する手段である請求項２記載の動力出力装置。
前記機関状態制御手段は、前記内燃機関の運転停止要求がなされたとき、前記通常時には前記第１の電動機から該内燃機関の回転数を抑制させる方向のトルクを出力することにより該内燃機関の回転数を抑制すると共に該内燃機関の回転停止直前に前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて前記第１の電動機から出力するトルクを調整することにより該内燃機関が目標停止位置で停止するよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記非通常時には前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく前記第１の電動機から出力するトルクの調整を行なわずに該第１の電動機から該内燃機関の回転数を抑制させる方向のトルクを出力することにより該内燃機関の運転が停止されるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
前記機関状態制御手段は、前記第１の電動機から前記内燃機関の回転数を抑制させる方向のトルクの出力に伴って前記駆動軸に出力される動力が前記第２の電動機から出力する動力により打ち消されるよう該第２の電動機を制御する手段である請求項４記載の動力出力装置。
請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されて走行する車両。
内燃機関と共に車両に搭載され、車軸に接続された駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第３の軸に接続され、動力を入出力可能な第１の電動機と、
動力を入出力可能な第２の電動機と、
前記第２の電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続され、該第２の電動機の回転軸と該駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、
前記第１の電動機の回転子の回転位置を検出する第１の電動機回転位置検出手段と、
前記第２の電動機の回転子の回転位置を検出する第２の電動機回転位置検出手段と、
前記第１の電動機回転位置検出手段により検出される第１の電動機の回転子の回転位置と前記第２の電動機回転位置検出手段により検出される第２の電動機の回転子の回転位置とに基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を算出する機関回転位置算出手段と、
前記内燃機関の運転状態を所定の運転状態とする要求がなされたとき、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができる通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を伴って該内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御し、前記動力伝達手段が正常に動力を伝達することができない非通常時には、前記機関回転位置算出手段により算出される内燃機関の出力軸の回転位置に基づく調整を禁止して前記内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態とされるよう少なくとも該内燃機関と前記第１の電動機とを制御する機関状態制御手段と
を備える駆動装置。