(57)【要約】【課題】  内燃機関を始動する際に車両にショックや揺れが生じるのを抑制する。【解決手段】  停車時にエンジン２２の始動が要求されたとき、前輪３８ａ，３８ｂに連結されたリングギヤ軸３２ａに接続された三相交流同期電動機としてのモータＭＧ２のロータの回転位置に基づいてその回転移動が最も少なくなる位置をロック位置に設定し、三相コイルのうち設定したロック位置に対応する２相に直流電流が印加されるようインバータ４２をスイッチング制御してモータＭＧ２でリングギヤ軸３２ａをロックし、リングギヤ軸３２ａをロックさせてからモータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングして始動する。これにより、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングする際に作用するリングギヤ軸３２ａ側の反力をモータＭＧ２で受け止めることができるから、停車時にエンジンを始動する際に車両にショックや揺れが生じるのを抑制することができる。【選択図】        図１
2006081324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と車軸とに接続され、電力と動力の入出力により該車軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸に回転子が機械的に接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該車軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、
略停車している最中に前記内燃機関の始動または停止が要求されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子がロックされるよう前記第１の電動機を制御し、該回転子をロックさせた後に前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する始動停止制御手段と
を備えるハイブリッド車。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車であって、
前記第１の電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段を備え、
前記始動停止制御手段は、前記検出された回転位置を含む所定範囲内のロック位置で前記回転子がロックされるよう前記第１の電動機を制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項３】
請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
操作者によるブレーキペダルの踏み込み状態に応じて前記車軸に直接または間接に制動力を出力可能なブレーキ装置を備え、
前記始動停止制御手段は、前記ブレーキペダルの踏み込み状態が所定の踏み込み状態よりも大きいときには前記ブレーキ装置による前記車軸側の反力を用いて前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載のハイブリッド車であって、
前記第１の電動機は、交流同期電動機であり、
前記始動停止制御手段は、前記交流同期電動機に直流電流を印加することにより前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子をロックさせる手段である
ハイブリッド車。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載のハイブリッド車であって、
前記車軸とは異なる車軸に回転子が機械的に接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて前記車軸とは異なる車軸に動力を入出力可能な第２の電動機を備え、
前記始動停止制御手段は、前記第１の電動機の回転子および前記第２の電動機の回転子の少なくとも一方がロックされるよう該第１の電動機と該第２の電動機とを制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項６】
請求項５記載のハイブリッド車であって、
前記第１の電動機を含む電気駆動系の状態を検出する状態検出手段を備え、
前記始動停止制御手段は、前記検出された電気駆動系の状態に基づいて前記第１の電動機の回転子および前記第２の電動機の回転子の少なくとも一方がロックされるよう該第１の電動機と該第２の電動機とを制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項７】
前記始動停止制御手段は、前記検出された電気駆動系の状態が所定の適正範囲内にあるときには前記第１の電動機の回転子がロックされるよう該第１の電動機を制御し、前記検出された電気駆動系の状態が前記適正範囲内にないときには前記第１の電動機の回転子と前記第２の電動機の回転子とがロックされるよう該第１の電動機と該第２の電動機とを制御する手段である請求項６記載のハイブリッド車。
【請求項８】
前記状態検出手段は、前記電気駆動系の温度を検出する温度検出手段である請求項５ないし７いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項９】
請求項５ないし８いずれか記載のハイブリッド車であって、
前記第２の電動機は、交流同期電動機であり、
前記始動停止制御手段は、前記交流同期電動機に直流電流を印加することにより前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子をロックさせる手段である
ハイブリッド車。
【請求項１０】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車軸に接続された駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の１軸に入出力させる３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項１ないし９いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項１１】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記車軸に接続された駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機である請求項１ないし９いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項１２】
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸とに接続され電力と動力の入出力により該車軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸に回転子が機械的に接続され固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該車軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）略停車している最中に前記内燃機関の始動または停止が要求されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子がロックされるよう前記第１の電動機を制御し、
（ｂ）該回転子をロックさせた後に前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する
ハイブリッド車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド車としては、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第１モータの回転軸，エンジンのクランクシャフト，駆動軸を接続すると共に駆動軸に第２モータの回転軸を接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、エンジンを始動するときや停止するときには、第１モータからエンジンのクランクシャフトに駆動力を入出力すると共にこれに伴って駆動軸側に作用する反力をキャンセルするのに必要な駆動力を第２モータから出力することにより、車両にショックや揺れを生じさせることなくエンジンを始動したり停止したりすることができるとしている。
【特許文献１】特開２０００−３２４６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のハイブリッド車では、駆動軸側に作用する反力をキャンセルするのに必要な駆動力を第２モータから出力することにより車両にショックが生じるのを抑制しているが、反力をキャンセルするのに必要な駆動力を正確に把握することは困難であり、若干のショックや揺れが生じる場合もある。こうしたショックや揺れは停車中に感じやすいから、停車中のショックや揺れをできる限り抑制することが望ましい。
【０００４】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをより確実に抑制することを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、電気駆動系に不具合を生じさせることなく停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをより確実に抑制することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と車軸とに接続され、電力と動力の入出力により該車軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸に回転子が機械的に接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該車軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、
略停車している最中に前記内燃機関の始動または停止が要求されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子がロックされるよう前記第１の電動機を制御し、該回転子をロックさせた後に前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する始動停止制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明のハイブリッド車では、略停車している最中に内燃機関の始動または停止が要求されたとき、固定子の磁界の向きを固定して回転子がロックされるよう第１の電動機を制御し、回転子をロックさせた後に内燃機関が始動または停止されるよう電力動力入出力手段を制御する。回転子が車軸に機械的に接続された第１の電動機をロックさせてから内燃機関を始動または停止させるから、停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをより確実に抑制することができる。また、第１の電動機の回転子をロックするから、内燃機関を始動や停止する際に車軸側の反力を受け持つために新たなロック機構を設ける必要がない。
【０００８】
こうした本発明のハイブリッド車において、前記第１の電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段を備え、前記始動停止制御手段は、前記検出された回転位置を含む所定範囲内のロック位置で前記回転子がロックされるよう前記第１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、第１の電動機の回転子をロックする際にその回転移動を抑制できるから、車両の移動距離を小さくすることができる。
【０００９】
また、本発明のハイブリッド車において、操作者によるブレーキペダルの踏み込み状態に応じて前記車軸に直接または間接に制動力を出力可能なブレーキ装置を備え、前記始動停止制御手段は、前記ブレーキペダルの踏み込み状態が所定の踏み込み状態よりも大きいときには前記ブレーキ装置による前記車軸側の反力を用いて前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段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、ブレーキペダルが踏み込まれているときにはブレーキ装置による車軸側の反力を用いて内燃機関を始動したり停止したりすることができる。
【００１０】
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記第１の電動機は、交流同期電動機であり、前記始動停止制御手段は、前記交流同期電動機に直流電流を印加することにより前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子をロックさせる手段であるものとすることもできる。
【００１１】
あるいは、本発明のハイブリッド車において、前記車軸とは異なる車軸に回転子が機械的に接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて前記車軸とは異なる車軸に動力を入出力可能な第２の電動機を備え、前記始動停止制御手段は、前記第１の電動機の回転子および前記第２の電動機の回転子の少なくとも一方がロックされるよう該第１の電動機と該第２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、異なる車軸にそれぞれ接続された第１の電動機と第２の電動機とを備えるタイプのハイブリッド車において停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをさらに確実に抑制することができる。
【００１２】
第１の電動機と第２の電動機とを備える態様の本発明のハイブリッド車において、前記第１の電動機を含む電気駆動系の状態を検出する状態検出手段を備え、前記始動停止制御手段は、前記検出された電気駆動系の状態に基づいて前記第１の電動機の回転子および前記第２の電動機の回転子の少なくとも一方がロックされるよう該第１の電動機と該第２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、電気駆動系に不具合を生じさせることなく車軸をロックさせることができる。ここで、「電気駆動系」には、第１の電動機の他、これを駆動する駆動回路なども含まれる。また、「状態検出手段」は、前記電気駆動系の温度を検出する温度検出手段であるものとすることもできる。この態様の本発明のハイブリッド車において、前記始動停止制御手段は、前記検出された電気駆動系の状態が所定の適正範囲内にあるときには前記第１の電動機の回転子がロックされるよう該第１の電動機を制御し、前記検出された電気駆動系の状態が前記適正範囲内にないときには前記第１の電動機の回転子と前記第２の電動機の回転子とがロックされるよう該第１の電動機と該第２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。
【００１３】
また、第１の電動機と第２の電動機とを備える態様の本発明のハイブリッド車において、前記第２の電動機は、交流同期電動機であり、前記始動停止制御手段は、前記交流同期電動機に直流電流を印加することにより前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子をロックさせる手段であるものとすることもできる。
【００１４】
本発明のハイブリッド車において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車軸に接続された駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の１軸に入出力させる３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記車軸に接続された駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１５】
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸とに接続され電力と動力の入出力により該車軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸に回転子が機械的に接続され固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該車軸に動力を入出力可能な第１の電動機と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）略停車している最中に前記内燃機関の始動または停止が要求されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子がロックされるよう前記第１の電動機を制御し、
（ｂ）該回転子をロックさせた後に前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する
ことを要旨とする。
【００１６】
この本発明のハイブリッド車の制御方法によれば、略停車している最中に内燃機関の始動または停止が要求されたとき、固定子の磁界の向きを固定して回転子がロックされるよう第１の電動機を制御し、回転子をロックさせた後に内燃機関が始動または停止されるよう電力動力入出力手段を制御する。回転子が車軸に機械的に接続された第１の電動機をロックさせてから内燃機関を始動または停止させるから、停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをより確実に抑制することができる。また、第１の電動機の回転子をロックするから、内燃機関を始動や停止する際に車軸側の反力を受け持つために新たなロック機構を設ける必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態としてのハイブリッド車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に接続されると共に前輪３８ａ，３８ｂ（前軸）にギヤ機構３５およびデファレンシャルギヤ３６を介して接続されたモータＭＧ２と、後輪３９ａ，３９ｂ（後軸）にデファレンシャルギヤ３７を介して接続されたモータＭＧ３と、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。
【００１９】
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、図示しないクランクポジションセンサなどのエンジン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。
【００２０】
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には駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａ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３５およびデファレンシャルギヤ３６を介して、最終的には車両の前輪３８ａ，３８ｂに出力される。
【００２１】
図２は、モータを中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３やインバータ４１，４２，４３はいずれも同一の構成としたから、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３やインバータ４１，４２，４３のうち１つだけを図示し、他のモータやインバータの図示は省略した。モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３は、図示するように、いずれも永久磁石が貼り付けられたロータと、三相コイルが巻回されたステータとを備えるＰＭ型の同期発電電動機として構成されている。インバータ４１，４２，４３は、いずれも６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６とトランジスタＴ１〜Ｔ６に逆並列接続されたダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構成されている。トランジスタＴ１〜Ｔ６は、バッテリ５０の正極が接続された正極母線とバッテリ５０の負極が接続された負極母線に対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々に三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、対となるトランジスタのオン時間の割合を調節することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を回転駆動することができる。インバータ４１，４２，４３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４１，４２，４３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４４，４５，４６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，ＭＧ３に印加される相電流，モータＭＧ２の温度を検出する温度センサ４７からのモータ温度Ｔｍ，モータＭＧ２に対応するインバータ４２の温度を検出する温度センサ４８からのインバータ温度Ｔｉｎｖなどが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２，４３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，ＭＧ３を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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。
【００２２】
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。
【００２３】
前輪３８ａ，３８ｂおよび後輪３９ａ，３９ｂには、ブレークアクチュエータ６４からの油圧により作動する油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂが取り付けられている。ブレーキアクチュエータ６４は、油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂの作動状態を検出する各種センサからの信号などを入力するブレーキＥＣＵ６６によって駆動制御されている。ブレーキＥＣＵ６６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ブレーキアクチュエータ６４を駆動制御すると共に必要に応じて油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂの作動状態など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。
【００２４】
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，ブレーキＥＣＵ６６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，ブレーキＥＣＵ６６と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２５】
こうして構成された実施例のハイブリッド車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出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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およびモータＭＧ３のいずれか又は両方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とモータＭＧ２とモータＭＧ３と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およびモータＭＧ３のいずれか又は両方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とモータＭＧ２とモータＭＧ３と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およびモータＭＧ３のいずれか又は両方から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。
【００２６】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車２０の動作、特に停車時にエンジン２２を始動させ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車２０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車時始動処理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、車速センサ８８により検出された車速Ｖが停車とみなせる所定車速Ｖｒｅｆ未満であるときにエンジン２２の始動が要求されたときに実行される。
【００２７】
停車時始動処理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、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やエンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ２，ＭＧ３の各回転位置θｍ２，θｍ３，モータＭＧ２のモータ温度Ｔｍ，インバータ４２のインバータ温度Ｔｉｎｖなどの制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサにより検出された回転位置に基づいて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、モータＭＧ２，ＭＧ３の回転位置θｍ２，θｍ３は、回転位置検出センサ４５，４６により検出されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。モータ温度Ｔｍやインバータ温度Ｔｉｎｖは、温度センサ４７，４８により検出されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。
【００２８】
こうしてデータを入力すると、入力したブレーキペダルポジションＢＰが所定値ＢＰｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ブレーキペダル８５が踏み込まれると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御指令によりブレーキＥＣＵ６６は、ブレーキペダルポジションＢＰに応じた制動力が油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂから作用するようブレークアクチュエータ６４を駆動制御する。所定値ＢＰｒｅｆは、油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂにより駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａをロックさせるのに必要なブレーキペダルポジションとして予め定められている。したがって、ブレーキペダルポジションＢＰが所定値ＢＰｒｅｆ未満であるか否かの判定は、油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂによりリングギヤ軸３２ａが十分にロックされているか否かの判定となる。
【００２９】
ブレーキペダルポジションＢＰが所定値ＢＰｒｅｆ未満と判定されると、油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂではリングギヤ軸３２ａはロックされていないかリングギヤ軸３２ａのロックが十分でないと判断し、モータ温度Ｔｍと所定温度Ｔｍｒｅｆとを比較すると共に（ステップＳ１２０）、インバータ温度Ｔｉｎｖと所定温度Ｔｉｒｅｆとを比較する（ステップＳ１３０）。ここで、所定温度Ｔｍｒｅｆや所定温度Ｔｉｒｅｆは、モータＭＧ２単独で駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａのロックが可能なモータＭＧ２やインバータ４２の温度範囲を定めるためのものであり、モータＭＧ２の性能やインバータ４２の性能などにより定められる。
【００３０】
モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｍｒｅｆ未満であり且つインバータ温度Ｔｉｎｖが所定温度Ｔｉｒｅｆ未満であると判定されると、入力した回転位置θｍ２に基づいてモータＭＧ２の回転移動が最も少なくなる位置をロック位置として設定し（ステップＳ１５０）、三相コイルのうち設定したロック位置に対応する２相に直流電流が印加されてモータＭＧ２がロックされるようモータＥＣＵ４０にモータロックを指示する（ステップＳ１６０）。モータロックの様子を図４に示す。図示するように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のうちの２相に直流電流を印加すれば、直流電流が印加された２相で各々形成される磁界（図中破線矢印参照）を合成した固定磁界（図中実線矢印参照）がステータに形成されるから、永久磁石が貼り付けられたロータはこの固定磁界に引き付けられてロックされることになる。ロック位置は、ステータに形成される固定磁界の向きがトランジスタＴ１〜Ｔ６のオンオフの組み合わせにより全部で６通りあることから、６通りの固定磁界の向きと対応した６通りの位置となる。したがって、この６通りのロック位置のうち回転位置θｍ２に最も近いロック位置を設定することにより、モータＭＧ２をロックする際にモータＭＧ２の回転移動を最も少なくすることができ、車両の移動距離を最小限に抑えることができる。ロック位置は、実施例では、回転位置θｍ２とロック位置との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、回転位置θｍ２が与えられるとマップから対応するロック位置を導出することにより設定するものとした。
【００３１】
一方、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｍｒｅｆ以上と判定されたりインバータ温度Ｔｉｎｖが所定温度Ｔｉｒｅｆ以上と判定されたときには、入力した回転位置θｍ３に基づいてモータＭＧ３の回転移動が最も少なくなる位置をロック位置として設定すると共に（ステップＳ１４０）、入力した回転位置θｍ２に基づいてモータＭＧ２の回転移動が最も少なくなる位置をロック位置として設定し（ステップＳ１５０）、モータＭＧ２とモータＭＧ３の各三相コイルのうち設定した各ロック位置に対応する２相にそれぞれ直流電流が印加されてモータＭＧ２とモータＭＧ３とがロックされるようモータＥＣＵ４０にモータロックを指示する（ステップＳ１６０）。これにより、モータＭＧ２やインバータ４２が高温状態にありモータＭＧ２単独では駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａのロックが不能な場合でもモータＭＧ２とモータＭＧ３の両方を用いてより確実にリングギヤ軸３２ａをロックすることができる。モータＭＧ２のロックについては上述した。なお、モータＭＧ３のロックはモータＭＧ２のロックと同一の処理により行なわれるから、モータＭＧ３のロックについての説明は省略する。
【００３２】
こうしてモータＭＧ２やモータＭＧ３によりリングギヤ軸３２ａをロックすると、エンジン２２のクランキングに必要なトルクとしてのクランキングトルクＴｃｒをモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊に設定し（ステップＳ１７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１８０）。トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のトランジスタＴ１〜Ｔ６のスイッチング制御を行なう。図５に、エンジン２２をクランキングする際における動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を示す。図中のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ軸３２ａ（リングギヤ３２）の回転数を示す。図示するように、エンジン２２のクランキングはモータＭＧ１から図中Ｓ軸に上向きのトルクを出力することにより行なわれるが、これに伴って反力として図中Ｒ軸（リングギヤ軸３２ａ）に下向きのトルク（＝−Ｔｍ１＊／ρ）が作用する。このとき、リングギヤ軸３２ａはモータＭＧ２やモータＭＧ３によりロックされているから、エンジン２２のクランキング時の反力はモータＭＧ２やモータＭＧ３によって受け止められる。したがって、エンジン２２をクランキングする際にも車両にショックや揺れは生じない。
【００３３】
ステップＳ１１０でブレーキペダルポジションＢＰが所定値ＢＰｒｅｆ未満でない即ち所定値ＢＰｒｅｆ以上と判定されると、モータＭＧ２やモータＭＧ３をロックさせることなく、エンジン２２のクランキングに必要なトルクとしてのクランキングトルクＴｃｒをモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊に設定し（ステップＳ１７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１８０）。この場合、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａは油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂによりロックされているから、エンジン２２のクランキングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用する反力は油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂにより受け止められる。
【００３４】
こうしてエンジン２２をクランキングすると、ステップＳ１００で入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと燃料噴射開始回転数としての所定回転数Ｎｅｒｅｆ（例えば、１０００ｒｐｍなど）とを比較し（ステップＳ１９０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆよりも大きいと判定されるまでステップＳ１００に戻ってステップＳ１００〜Ｓ１８０の処理を繰り返す。なお、モータＭＧ２単独でリングギヤ軸３２ａをロックしている最中にモータＭＧ２やインバータ４２の温度が上昇したときにはモータＭＧ３によりリングギヤ軸３２ａのロックがアシストされる場合がある。エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆよりも大きいと判定されると、燃料噴射や点火の開始をエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ２００）、エンジン２２が完爆するまで待って（ステップＳ２１０）、エンジン２２が完爆したときに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車２０によれば、停車中にエンジン２２の始動が要求されたとき、前輪３８ａ，３８ｂに連結されたリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２のステータに固定磁界を形成して永久磁石が貼り付けられたロータをロックしてリングギヤ軸３２ａをロックさせ、リングギヤ軸３２ａをロックさせた後にモータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングして始動するから、エンジン２２のクランキングに伴ってリングギヤ軸３２ａ側に作用する反力をモータＭＧ２により受け止めることができる。この結果、停車時にエンジン２２を始動する際に車両にショックや揺れが生じるのを抑制することができる。しかも、モータＭＧ２の温度としてのモータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｍｒｅｆ以上となったりインバータ４２の温度としてのインバータ温度Ｔｉｎｖが所定温度Ｔｉｒｅｆ以上となってモータＭＧ２単独ではリングギヤ軸３２ａのロックが不能なときには、後輪３９ａ，３９ｂに連結されたモータＭＧ３によりリングギヤ軸３２ａのロックをアシストするから、モータＭＧ２やインバータ４２の温度状態に拘わらずリングギヤ軸３２ａをより確実にロックした状態でエンジン２２を始動することができる。
【００３６】
また、実施例のハイブリッド車２０によれば、回転位置θｍ２，θｍ３に基づいてモータＭＧ２，ＭＧ３の回転移動が最も少なくなる位置をロック位置として設定してモータＭＧ２，ＭＧ３のロータをロックするから、モータＭＧ２，ＭＧ３のロータをロックする際の車両の移動距離をより小さくすることができる。
【００３７】
さらに、実施例のハイブリッド車２０によれば、ブレーキペダルポジションＢＰが所定値ＢＰｒｅｆ以上のときには、油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂからの制動力によりリングギヤ軸３２ａ側の反力を受け止めながらエンジン２２をクランキングして始動するから、モータＭＧ２やモータＭＧ３の電力消費を抑えることができる。
【００３８】
実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２の始動が要求されたときにモータＭＧ２やモータＭＧ３により駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａをロックさせてからモータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングして始動するものとしたが、運転しているエンジン２２の停止が要求された場合に例えば共振現象を生じさせる回転数の領域を素早く通過させるためにモータＭＧ１の回生を伴ってエンジン２２の回転を強制的に停止させる際にもエンジン２２を始動する場合と同様にリングギヤ軸３２ａ側には反力が作用するから、モータＭＧ２やモータＭＧ３により駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａをロックさせてからモータＭＧ１によりエンジン２２の回転を停止させるものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド車２０では、ブレーキペダルポジションＢＰが所定値ＢＰｒｅｆ以上のときには、モータＭＧ２やモータＭＧ３をロックすることなく油圧ブレーキ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂからの制動力を利用してリングギヤ軸３２ａ側の反力を受け止めながらモータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングして始動するものとしたが、ブレーキペダルポジションＢＰに拘わらずモータＭＧ２やモータＭＧ３をロックするものとしてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド車２０では、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｍｒｅｆ未満であり且つインバータ温度Ｔｉｎｖが所定温度Ｔｉｒｅｆ未満であるときにはモータＭＧ２によりリングギヤ軸３２ａをロックさせるものとし、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｍｒｅｆ以上のときやインバータ温度Ｔｉｎｖが所定温度Ｔｉｒｅｆ以上のときにはモータＭＧ２とモータＭＧ３とによりリングギヤ軸３２ａをロックさせるものとしたが、モータ温度Ｔｍやインバータ温度Ｔｉｎｖに拘わらずモータＭＧ２とモータＭＧ３とによりリングギヤ軸３２ａをロックさせるものとしてもよいし、場合によってはモータＭＧ３単独でリングギヤ軸３２ａをロックさせるものとしても差し支えない。
【００４１】
実施例のハイブリッド車２０では、三相コイルのうちの２相のみに直流電流を印加することによりステータが形成する磁界の向きを固定してモータＭＧ２やモータＭＧ３のロータをロックするものとしたが、三相コイルのすべての相に直流電流を印加することによりステータが形成する磁界の向きを固定してモータＭＧ２やモータＭＧ３のロータをロックするものとしてもよい。この場合、三相コイルのうちの２相のみに直流電流を印加するものに比してステータが形成する磁界の強さは若干弱くなるが、両者を組み合わせて用いた場合にはステータが形成する磁界の向きを１２通りとすることができるから、モータＭＧ２やモータＭＧ３をロックする際の車両の移動距離をより小さくすることができる。
【００４２】
実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを前輪３８ａ，３８ｂに接続し、モータＭＧ３を後輪３９ａ，３９ｂに接続したが、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを後輪３９ａ，３９ｂに接続し、モータＭＧ３を前輪３８ａ，３８ｂに接続するものとしてもよい。
【００４３】
実施例では、モータＭＧ１からの動力の入出力によりエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０を介して前輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力可能なハイブリッド自動車に適用して説明したが、これに限られず、図６の変形例のハイブリッド車１２０に示すように、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１に代えて、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ１３２と前輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、電磁的な作用により電力と動力の入出力を伴ってエンジン２２の動力の一部を前輪３８ａ，３８ｂに出力する対ロータ電動機１３０を備えるものとしてもよい。
【００４４】
実施例では、前輪３８ａ，３８ｂに接続されたモータＭＧ２と後輪３９ａ，３９ｂに接続されたモータＭＧ３とを備える４輪駆動タイプのハイブリッド車に適用して説明したが、モータＭＧ３を備えない２輪駆動タイプのハイブリッド車に適用するものとしても構わない。この場合、モータＭＧ３による駆動軸のロックは行なうことはできないが、モータＭＧ２による駆動軸のロックは行なうことができる。
【００４５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、自動車産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態としてのハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータを中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】実施例のハイブリッド車２０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車時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４】モータロックの様子を示す説明図である。
【図５】エンジン２２をクランキングする際の動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す説明図である。
【図６】変形例のハイブリッド車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
２０，１２０  ハイブリッド車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３５  ギヤ機構、３６，３７  デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ  前輪、３９ａ，３９ｂ  後輪、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，４３  インバータ、４４，４５，４６  回転位置検出センサ、４７，４８  温度センサ、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、６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂ  油圧ブレーキ、６４  ブレーキアクチュエータ、６６  ブレーキＥＣＵ、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、１３０  対ロータ電動機、１３２  インナーロータ  １３４  アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３  モータ、Ｔ１〜Ｔ６  トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード。
【図１】
2006081324.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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