(57)【要約】【課題】  遊星歯車機構を介して内燃機関と発電機と駆動軸が接続されると共に駆動軸に変速機を介して電動機が接続されたハイブリッド自動車において、変速機のブレーキが係合不良状態で内燃機関が始動されるのを抑制する。【解決手段】  内燃機関の始動が指示されたとき、駆動軸の要求トルクＴｒ＊を変速機のギヤ比Ｇｒで割ったものが所定トルクＴｍｃ未満のときには所定トルクＴｍｃが電動機から出力されるよう制御すると共に要求トルクＴｒ＊に対する電動機の過剰分のトルクが内燃機関のフリクションによる反力を用いて発電機でキャンセルされるよう制御して（Ｓ１３０〜Ｓ１５０）ブレーキが正常に係合しているかを確認し（Ｓ１７０〜Ｓ２４０）、係合が確認されたときに内燃機関を始動する。これにより、ブレーキが係合不良の状態で内燃機関が始動されるのを防止でき、ショックが生じるのを抑制できる。【選択図】        図３
2006063820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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に接続され、電力の入出力を伴って該駆動軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を出力可能で該内燃機関側の反力を用いて該駆動軸に動力を出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
係合手段を介して前記電動機と前記駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、
前記内燃機関の始動が要求されたとき、前記電動機から少なくとも所定駆動力が出力されるよう該電動機を制御して前記係合手段が係合状態にあるかを確認し、該係合手段が係合状態にあることを確認した後に前記電動機から前記駆動軸側の反力を出力しながら前記内燃機関を始動するよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを制御する始動制御手段と
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記始動制御手段は、前記電動機から前記少なくとも所定駆動力を出力したときに前記動力伝達手段を介して前記駆動軸に作用する過剰分の駆動力が前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に作用する駆動力により略キャンセルされるよう該電力動力入出力手段を制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記始動制御手段は、前記電動機から前記少なくとも所定駆動力を出力しながら前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に作用するよう前記電力動力入出力手段を制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記始動制御手段は、前記電動機から前記動力伝達手段を介して前記駆動軸に作用する駆動力と前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に作用する駆動力との和が前記要求駆動力に基づく駆動力となるよう該電力動力入出力手段を制御する手段である請求項３記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記始動制御手段は、前記内燃機関の回転数が値０から変化しないよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御しながら前記係合手段が係合状態にあるかを確認する手段である請求項２ないし４いずれか記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記始動制御手段は、前記係合手段の係合不良状態を確認したときには、前記内燃機関の始動を禁止する手段である請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
【請求項７】
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駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され、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く動力を残余の１軸に入出力させる３軸式動力入出力手段と、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６いずれか記載の動力出力装置。
【請求項８】
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の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁的な作用による電力の入出力を伴って動力を出力する対回転子電動機である請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置。
【請求項９】
請求項１ないしい８いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車。
【請求項１０】
内燃機関に動力を入出力すると共に駆動軸に動力を入出力する駆動装置であって、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該駆動軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を出力可能で該内燃機関側の反力を用いて該駆動軸に動力を出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
係合手段を介して前記電動機と前記駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、
前記内燃機関の始動が要求されたとき、前記電動機から少なくとも所定駆動力が出力されるよう該電動機を制御して前記係合手段が係合状態にあるかを確認し、該係合手段が係合状態にあることを確認した後に前記電動機から前記駆動軸側の反力を出力しながら前記内燃機関を始動するよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを制御する始動制御手段と
を備える駆動装置。
【請求項１１】
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力の入出力を伴って該駆動軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を出力可能で該内燃機関側の反力を用いて該駆動軸に動力を出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、係合手段を介して前記電動機と前記駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動が要求されたとき、
（ａ）前記電動機から少なくとも所定駆動力が出力されるよう該電動機を制御して前記係合手段が係合状態にあるかを確認し、
（ｂ）該係合手段が係合状態にあることを確認した後に前記電動機から前記駆動軸側の反力を出力しながら前記内燃機関を始動するよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを制御する
動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法，駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、ハイブリッド自動車に搭載され、遊星歯車機構のサンギヤ，キャリア，リングギヤにそれぞれ第１モータの回転軸，エンジンの出力軸，駆動軸が接続されると共に駆動軸に変速機を介して第２モータの回転軸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、車速に基づいて変速機の変速段を切り替えることにより電動機からの動力を車速に応じた動力に変換して駆動軸に出力している。
【特許文献１】特開２００２−２２５５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の動力出力装置では、エンジンを始動する際、第２モータにより駆動軸側の反力を受け止めながら第１モータによりエンジンをクランキングすれば、ショックを生じさせることなくエンジンを始動することができる。しかしながら、変速機のクラッチの状態によっては、例えば、クラッチに異常が生じているときには、エンジンをクランキングする際に駆動軸側の反力を受け止めるように第２モータを制御しても第２モータから駆動力が駆動軸に伝達されない場合があり、ショックが生じてしまう。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法，駆動装置は、内燃機関を始動する際にショックが生じるのを抑制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自動車並びに動力出力装置の制御方法，駆動装置は、駆動軸側の反力を電動機から出力できない状態で内燃機関が始動されないように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】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法，駆動装置は、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に接続され、電力の入出力を伴って該駆動軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を出力可能で該内燃機関側の反力を用いて該駆動軸に動力を出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
係合手段を介して前記電動機と前記駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、
前記内燃機関の始動が要求されたとき、前記電動機から少なくとも所定駆動力が出力されるよう該電動機を制御して前記係合手段が係合状態にあるかを確認し、該係合手段が係合状態にあることを確認した後に前記電動機から前記駆動軸側の反力を出力しながら前記内燃機関を始動するよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを制御する始動制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、内燃機関の始動が指示されたとき、電動機から少なくとも所定の駆動力が出力されるよう電動機を制御して係合手段が係合状態にあるかを確認し、係合手段が係合状態にあることを確認した後に電動機から駆動軸側の反力を出力しながら内燃機関を始動するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。係合手段が係合状態にあるかを確認してから内燃機関を始動するから、駆動軸側の反力を電動機から出力できる状態のときに内燃機関を始動することができる。この結果、内燃機関を始動する際にショックが生じるのを抑制することができる。ここで、「所定駆動力」には、正の駆動力の他、負の駆動力すなわち制動力も含まれる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記始動制御手段は、前記電動機から前記少なくとも所定駆動力を出力したときに前記動力伝達手段を介して前記駆動軸に作用する過剰分の駆動力が前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に作用する駆動力により略キャンセルされるよう該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、係合手段が係合状態にあるかを確認する際に駆動軸に過剰な駆動力が作用するのを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、前記始動制御手段は、前記電動機から前記少なくとも所定駆動力を出力しながら前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に作用す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、要求駆動力に対応しながら係合手段が係合状態にあるかを確認することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記始動制御手段は、前記電動機から前記動力伝達手段を介して前記駆動軸に作用する駆動力と前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に作用する駆動力との和が前記要求駆動力に基づく駆動力となるよう該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。
【００１０】
さらに、本発明の動力出力装置において、前記始動制御手段は、前記内燃機関の回転数が値０から変化しないよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御しながら前記係合手段が係合状態にあるかを確認する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記始動制御手段は、前記係合手段の係合不良状態を確認したときには、前記内燃機関の始動を禁止する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸側の反力を電動機から出力できない状態で内燃機関が始動されるのを防止することができる。
【００１２】
本発明の動力出力装置において、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駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され、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く動力を残余の１軸に入出力させる３軸式動力入出力手段と、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の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁的な作用による電力の入出力を伴って動力を出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明の自動車は、
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に接続され電力の入出力を伴って該駆動軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を出力可能で該内燃機関側の反力を用いて該駆動軸に動力を出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、係合手段を介して前記電動機と前記駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、前記内燃機関の始動が要求されたとき前記電動機から少なくとも所定駆動力が出力されるよう該電動機を制御して前記係合手段が係合状態にあるかを確認し該係合手段が係合状態にあることを確認した後に前記電動機から前記駆動軸側の反力を出力しながら前記内燃機関を始動するよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを制御する始動制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明の自動車では、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、例えば、内燃機関を始動する際にショックが生じるのを抑制することができる効果や係合手段が係合状態にあるかを確認する際に駆動軸に過剰な駆動力が作用するのを抑制することができる効果、要求駆動力に対応しながら係合手段が係合状態にあるかを確認することができる効果、駆動軸側の反力を電動機から出力できない状態で内燃機関が始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。
【００１５】
本発明の駆動装置は、
内燃機関に動力を入出力すると共に駆動軸に動力を入出力する駆動装置であって、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該駆動軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を出力可能で該内燃機関側の反力を用いて該駆動軸に動力を出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
係合手段を介して前記電動機と前記駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、
前記内燃機関の始動が要求されたとき、前記電動機から少なくとも所定駆動力が出力されるよう該電動機を制御して前記係合手段が係合状態にあるかを確認し、該係合手段が係合状態にあることを確認した後に前記電動機から前記駆動軸側の反力を出力しながら前記内燃機関を始動するよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを制御する始動制御手段と
を備えることを要旨とする。
【００１６】
この本発明の駆動装置では、内燃機関の始動が指示されたとき、電動機から少なくとも所定の駆動力が出力されるよう電動機を制御して係合手段が係合状態にあるかを確認し、係合手段が係合状態にあることを確認した後に電動機から駆動軸側の反力を出力しながら内燃機関を始動するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。係合手段が係合状態にあるかを確認してから内燃機関を始動するから、駆動軸側の反力を電動機から出力できる状態のときに内燃機関を始動することができる。この結果、内燃機関を始動する際にショックが生じるのを抑制することができる。ここで、「所定駆動力」には、正の駆動力の他、負の駆動力すなわち制動力も含まれる。
【００１７】
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に接続され電力の入出力を伴って該駆動軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を出力可能で該内燃機関側の反力を用いて該駆動軸に動力を出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、係合手段を介して前記電動機と前記駆動軸との動力の伝達を行なう動力伝達手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動が要求されたとき、
（ａ）前記電動機から少なくとも所定駆動力が出力されるよう該電動機を制御して前記係合手段が係合状態にあるかを確認し、
（ｂ）該係合手段が係合状態にあることを確認した後に前記電動機から前記駆動軸側の反力を出力しながら前記内燃機関を始動するよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００１８】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、内燃機関の始動が指示されたとき、電動機から少なくとも所定の駆動力が出力されるよう電動機を制御して係合手段が係合状態にあるかを確認し、係合手段が係合状態にあることを確認した後に電動機から駆動軸側の反力を出力しながら内燃機関を始動するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。係合手段が係合状態にあるかを確認してから内燃機関を始動するから、駆動軸側の反力を電動機から出力できる状態のときに内燃機関を始動することができる。この結果、内燃機関を始動する際にショックが生じるのを抑制することができる。ここで、「所定駆動力」には、正の駆動力の他、負の駆動力すなわち制動力も含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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】
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態としての動力出力装置を搭載す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、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、リングギヤ軸３２ａ，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、リングギヤ軸３２ａ，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。
【００２３】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に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の一方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とモータＭＧ２と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、共に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、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃ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ポートを介して出力されている。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２９】
始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、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，変速機６０のギヤ比Ｇｒなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、実施例では、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しない回転数センサにより検出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。変速機６０のギヤ比Ｇｒは、実施例では、図示しないギヤ比設定ルーチンによりＬｏギヤからＨｉギヤに切り替えられたときにＨｉギヤに対応するギヤ比として予め定められたギヤ比Ｇｈｉが設定されＨｉギヤからＬｏギヤに切り替えられたときにＬｏギヤに対応するギヤ比として予め定められたギヤ比Ｇｌｏが設定されてＲＡＭ７６に書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。
【００３０】
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とに基づいて駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルク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＊との関係を予め求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とが与えられるとマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出することにより設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図４に示す。
【００３１】
次に、フラグＦ１の値を調べる（ステップＳ１２０）。ここで、フラグＦ１は、デフォルト値としては値０が設定されており、エンジン２２の始動に先立って行なう後述する処理において変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２（変速機６０がＨｉギヤの状態にあるときにはブレーキＢ１，変速機６０がＬｏギヤの状態にあるときにはブレーキＢ２）が正常に係合されていることが確認されたときに値１が設定される。エンジン２２の始動が指示されて本ルーチンが初めて実行されるときには、ステップＳ１２０でフラグＦ１は値０と判定されるから、ブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合されているかを確認するために、要求トルクＴｒ＊を変速機６０のギヤ比Ｇｒで割ったものの絶対値と所定トルクＴｍｃとのうち大きい方をモータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊に設定すると共に（ステップＳ１３０）、次式（１）に示すように、設定したトルク指令Ｔｍ２＊にギヤ比Ｇｒを乗じたものから要求トルクＴｒ＊を減じ、これに動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（＝サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）を乗じてモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ１４０）、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Ｓ１５０）。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に見合うトルクがモータＭＧ１，ＭＧ２からそれぞれ出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。ここで、所定トルクＴｍｃは、実施例では、ブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合しているかを確認できる正のトルクのうち最も小さい値として定めた。
【００３２】
Tm1*＝ρ・(Tm2*・Gr−Tr*）    …（１）
【００３３】
図５に、動力分配統合機構３０と変速機６０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。図中左端から順に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１である動力分配統合機構３０のサンギヤ３１の回転数（Ｓ軸），エンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数（Ｃ軸），モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのサンギヤ６５の回転数，駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｒ軸），ブレーキＢ２の係合により回転が禁止されるシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのリングギヤ６６の回転数，ブレーキＢ１の係合により回転が禁止されるダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａのサンギヤ６１の回転数を示す。図示するように、ブレーキＢ１，Ｂ２の一方が係合しているときにはモータＭＧ２から上向きに出力されるトルクＴｍ２＊はリングギヤ軸３２ａ上で上向きのトルク（＝Ｔｍ２＊・Ｇｒ）として作用し、モータＭＧ１から上向きに出力されるトルクＴｍ１＊（＝ρ・（Ｔｍ２＊・Ｇｒ−Ｔｒ＊））はリングギヤ軸３２ａ上で下向きのトルク（＝−Ｔｍ１＊／ρ）として作用する。したがって、要求トルクＴｒ＊を変速機６０のギヤ比Ｇｒで割ったものの絶対値が所定トルクＴｍｃ未満のときにはモータＭＧ２からは所定トルクＴｍｃが出力されるから駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに過剰なトルクが作用することになるが、過剰分のトルクはモータＭＧ１からリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクによりキャンセルされるから、リングギヤ軸３２ａ上には実質的には要求トルクＴｒ＊以外のトルクは何ら作用しないことになる。即ち、リングギヤ軸３２ａには要求トルクＴｒ＊が出力されるのである。このとき、モータＭＧ１から大トルクを出力すると、エンジン２２のフリクションに打ち勝ってクランクシャフト２６がクランキングされてしまう場合が生じるが、前述したように所定トルクＴｍｃをブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合しているかを確認できる正のトルクのうち最も小さい値として定めているから、モータＭＧ１から出力されるトルクによりクランクシャフト２６がクランキングされることはない。
【００３４】
こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御すると、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを入力する（ステップＳ１６０）。ここで、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は、回転位置検出センサ４３により検出されたモータＭＧ１の回転子の回転位置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するものとした。リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速センサ８８により検出された車速Ｖに換算係数ｋを乗じることにより求めたものを入力するものとした。勿論、リングギヤ軸３２ａに回転数センサを取り付けてこの回転数センサにより直接検出された回転数を用いるものとしてもよい。そして、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒに変速機６０のギヤ比Ｇｒを乗じたものをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の絶対値から減じて絶対値をとることにより偏差ΔＮｍ２を計算し（ステップＳ１７０）、計算した偏差ΔＮｍ２と閾値αとを比較する（ステップＳ１８０）。ここで、閾値αは、ブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合しているか否かを確認するためのものである。ブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合していれば、通常、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒに変速機６０のギヤ比Ｇｒを乗じたものとモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とは一致し、偏差ΔＮｍ２は値０となるはずであるから、閾値αとしては、回転位置検出センサ４４や車速センサ８８による誤差などを考慮して値０近傍の値に定められている。偏差ΔＮｍ２が閾値αよりも大きいときには、カウンタＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ１９０）、偏差ΔＮｍ２が閾値α以下のときには、カウンタＣを値０に設定すなわちリセットし（ステップＳ２００）、判定時間（例えば、０．５ｍｓｅｃや１ｓｅｃなど）が終了したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。判定時間が終了していないと判定されたときにはそのまま本ルーチンを終了する。このとき、フラグＦ１は値０のままであるから、判定時間が終了と判定されるまでステップＳ１３０〜Ｓ２００の処理が繰り返し実行されることになる。
【００３５】
判定時間が終了したと判定されると、カウンタＣと所定値Ｃｒｅｆとを比較し（ステップＳ２２０）、カウンタＣが所定値Ｃｒｅｆ未満のときにはブレーキＢ１，Ｂ２は正常に係合していると判断し、エンジン２２を始動させる処理に移行するためにフラグＦ１に値１を設定して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。
【００３６】
カウンタＣが所定値Ｃｒｅｆ以上のときには、偏差ΔＮｍ２が閾値αよりも大きくなった状態が所定時間以上継続しており、ブレーキＢ１，Ｂ２は係合不良の状態にあると判断し、フラグＦ２に値１を設定して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。フラグＦ２が値１に設定されると、始動制御ルーチンが完了したことを意味し、次回にエンジン２２の始動が指示されるまで始動制御ルーチンは実行されなくなる。すなわち、ブレーキＢ１，Ｂ２が係合不良の状態にあるときには、エンジン２２の始動を禁止するのである。これは、図５の共線図から解るように、エンジン２２をクランキングするためにモータＭＧ１から上向きのトルクを出力するとリングギヤ軸３２ａには下向きのトルクが作用するが、ブレーキＢ１，Ｂ２が係合不良の状態ではこの下向きのトルクをモータＭＧ２でキャンセルすることができずにショックが生じることに基づく。
【００３７】
ブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合していることが確認されて次回に始動制御ルーチンを実行したときにステップＳ１２０でフラグＦ１が値１と判定されると、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいてエンジン２２をクランキングするためにモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ２５０）、次式（２）に示すように、設定したトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで割ったものを要求トルクＴｒ＊に加えてこれに変速機６０のギヤ比Ｇｒを乗じることによりモータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２６０）、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Ｓ２７０）。これにより、リングギヤ軸３２ａ側の反力をモータＭＧ２で受け止めながらモータＭＧ１によりエンジン２２（クランクシャフト２６）がクランキングされることになる。その後、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力して（ステップＳ２８０）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２９０）、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ以上と判定されたときに、エンジンＥＣＵ２４に燃料噴射や点火を指示する（ステップＳ３００）。そして、エンジン２２が完爆したか否かを判定し（ステップＳ３１０）、完爆したと判定されたときにフラグＦ１を値０に設定すると共にフラグＦ２を値１に設定して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。
【００３８】
Tm2*＝(Tr*＋Tm1*/ρ)・Gr    …（２）
【００３９】
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の始動が指示されたとき、要求トルクＴｒ＊を変速機６０のギヤ比Ｇｒで割ったものの絶対値が所定トルクＴｍｃ未満のときにはモータＭＧ２から所定トルクＴｍｃを出力して変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合しているか否かを確認し、ブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合していることを確認してからエンジン２２を始動するから、ブレーキＢ１，Ｂ２の異常などによりモータＭＧ２でリングギヤ軸３２ａ側の反力を受け止めることができない状態でエンジン２２が始動されるのを抑制することができる。この結果、エンジン２２を始動する際にショックが生じるのを抑制することができる。しかも、モータＭＧ２から要求トルクＴｒ＊を超えてリングギヤ軸３２ａに出力した過剰分のトルクはモータＭＧ１によってキャンセルするから、リングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊以外のトルクが作用するのを抑制することができる。もとより、エンジン２２をクランキングしながら要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力することができる。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、所定トルクＴｍｃとして変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合しているかを確認できる正のトルクのうち最も小さい値を定めるものとしたが、ブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合しているかを確認できればよいから、正のトルクに限られず負のトルクを定めるものとしてもよいし、要求トルクＴｒ＊が正のときに所定トルクＴｍｃとして正の値を定め、要求トルクＴｒ＊が負の値のときに所定トルクＴｍｃとして負の値を定めるものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、所定トルクＴｍｃとして変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合しているかを確認できる正のトルクのうち最も小さい値を定めるものとしたが、ブレーキＢ１，Ｂ２が正常に係合しているかを確認でき、且つ、モータＭＧ２から所定トルクＴｍｃを出力したときにリングギヤ軸３２ａ上に作用する過剰分のトルクをモータＭＧ１でキャンセルする際にクランクシャフト２６がクランキングされない程度のトルクであれば、如何なる値を定めるものとしてもよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨｉギヤとＬｏギヤの２段の変速比に切替が可能な変速機６０を備えるものとしたが、クラッチやブレーキを介して駆動軸とモータＭＧ２との動力の伝達を行なうものであれば、３段以上の変速機であってもよく、単に駆動軸とモータＭＧ２の回転軸とをクラッチにより接続するものとしてもよい。
【００４３】
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６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の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸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６における駆動輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、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２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２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を備えるものとしてもよい。
【００４５】
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】
【００４６】
【図１】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。
【図２】変速機６０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自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】動力分配統合機構３０と変速機６０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】
【００４７】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、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、３７  ギヤ機構、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ  駆動輪、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、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、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ、２３４  アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ、Ｂ１，Ｂ２  ブレーキ。
【図１】
2006063820.tif 000003
【図２】
2006063820.tif 000004
【図３】
2006063820.tif 000005
【図４】
2006063820.tif 000006
【図５】
2006063820.tif 000007
【図６】
2006063820.tif 000008
【図７】
2006063820.tif 000009