(57)【要約】【課題】電動機によりエンジンの始動を行なうときに、強制転流による電動機の起動を行いつつ、該電動機の出力トルクの変動を軽減する。【解決手段】電動機３は、永久磁石１３，１４をそれぞれ有する第１ロータ１０と第２ロータ１１とを電動機３の回転軸３ａと同軸に備える。第１ロータ１０は、回転軸３ａと一体に回転可能で、第２ロータ１１は第１ロータ１０に対して相対回転可能であり、第２ロータ１１の相対回転により両ロータ１０，１１間の位相差（ロータ間位相差）を変更可能である。電動機３によりエンジン２を始動するとき、ロータ間位相差を最小界磁位相差に制御し、強制転流による電機子への通電によって電動機３を起動し、エンジン２の出力軸２ａを回転駆動する。【選択図】図６
2008019789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸と連動して回転する回転軸を有する電動機を備え、前記エンジンの始動のための該エンジンの出力軸の回転駆動を前記電動機により行なうシステムにおける電動機の制御装置において、
前記電動機は、永久磁石によりそれぞれ界磁を発生する第１ロータと第２ロータとを前記回転軸の軸心と同軸に備えると共に、両ロータのうちの第１ロータが前記回転軸と一体に回転可能で、且つ、第２ロータが第１ロータに対して相対回転可能に設けられ、該第２ロータの相対回転により両ロータ間の位相差を変更可能な電動機であり、
前記エンジンを始動するとき、前記両ロータ間の位相差を、各ロータの永久磁石が発生する界磁を合成してなる合成界磁の強さが最大となる位相差である最大界磁位相差よりも該合成界磁の強さが最小となる位相差である最小界磁位相差に近い所定の界磁弱め位相差に制御した状態で、前記電動機のステータに備えた電機子の通電電流の強制転流によって前記電動機を起動して、該電動機によるエンジンの出力軸の回転駆動を行なうエンジン始動用電動機制御手段を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
前記エンジン始動用電動機制御手段は、前記強制転流の開始時から所定時間が経過するまでは、前記両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差に制御し、該所定時間の経過後、前記両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差から前記最大界磁位相差側に向かって漸変させる手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電動機の制御装置。
【請求項３】
前記電動機の回転軸の回転位置を検出するための回転位置検出用センサを備えると共に、前記強制転流による前記電動機の起動処理は、前記回転位置検出用センサの故障時に実行される処理であり、前記エンジン始動用電動機制御手段は、前記回転位置検出用センサが正常であるときに、前記両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差よりも前記最大界磁位相差に近い位相差に制御した状態で前記回転位置検出用センサの出力に応じて前記電動機の電機子の通電電流を制御する手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の電動機の制御装置。
【請求項４】
前記エンジンおよび電動機は、車両の推進力発生源として該車両に搭載されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレル型のハイブリッド車両など、エンジンの出力軸と連動して回転する回転軸を有する電動機を備えたシステムにおける電動機の制御装置、特に、エンジンの始動を行なうための電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相ＤＣブラシレスモータなどの電動機の制御技術においては、例えば特許文献１に記載されている如く、電動機の回転位置をレゾルバなどの回転位置検出用センサを使用して検出し、その検出した回転位置に応じて電動機の各相の電機子に通電する技術（以下、センサ利用電動機制御技術ということがある）と、回転位置検出用センサを使用せずに、各相の電機子の誘起電圧や速度起電力などを基に、電動機の回転軸の回転位置を推定し、その推定した回転位置に応じて電動機の各相の電機子に通電する技術（以下、センサレス電動機制御技術ということがある）とが知られている。なお、特許文献１に記載されている技術では、センサが正常である場合には、前記センサ利用電動機制御技術によって電動機の運転を制御し、センサの異常が発生した場合に、前記センサレス電動機制御技術によって電動機の運転を制御するようにしている。また、センサレス電動機制御技術としては、例えば、本願出願人が特許文献２に提案している如く、電動機の回転軸の回転位置を推定するために、高周波電圧を電動機の各相の電圧指令値に重畳する手法も知られている。
【０００３】
一方、例えばパラレル型のハイブリッド車両では、エンジンの出力軸に連動して回転する回転軸を有する電動機は、通常、エンジンと共に車両の推進力発生源として使用されるだけでなく、エンジンの始動用の電動機（スタータモータ）としても使用される。そして、エンジンの始動時の電動機の制御技術としては、例えば特許文献３に見られる技術が本願出願人により提案されている。この特許文献３の技術は、回転位置検出用センサを使用することなく、電動機によるエンジンの出力軸の回転駆動（いわゆるクランキング）を行なうために該電動機を起動する技術である。この技術では、いわゆる強制転流（回転軸の実際に回転位置によらずに、既定のタイミングで各相の電機子に通電すること）によって、電動機の回転軸の回転を開始し、該回転軸がある程度回転した後に、前記センサレス電動機制御技術によって電動機を動作させるようにしている。ここで、電動機の回転軸の回転速度が０、もしくは、これに近い状態であるときには、電動機の各相の電機子に発生する誘起電圧が０であるか、もしくは、微小である。このため、前記特許文献１に見られる如く各相の電機子の誘起電圧や速度起電力に基づいて回転軸の回転位置を推定する手法では、電動機の起動初期において該回転軸の回転位置を推定することができない。そのため、センサレス電動機制御では、前記特許文献３に見られる如く、電動機の起動を前記強制転流により行なうことが一般的である。
【特許文献１】特開２００１−１１２２８２号公報
【特許文献２】特開２００２−３２０３９８号公報
【特許文献３】特開２００３−１８９６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動機の回転位置検出用センサを備えない場合、あるいは、該センサが故障した場合にエンジンの始動を該電動機により行なうときには、従来は、前記したように、強制転流によって電動機を起動することが一般的である。しかるに、この強制転流では、電動機の回転軸の実際の回転位置によらずに、電動機の各相の電機子の通電が行なわれため、該強制転流の開始直後において、電動機の動作が不安定になりやすく、該電動機の出力トルクの変動を生じやすい。
【０００５】
特に、パラレル型のハイブリッド車両などに搭載される電動機は、車両の走行時に要求される最大トルクが大きいため、ロータに備えた永久磁石による界磁の強さが比較的高い電動機が使用される。そして、このように強い界磁を有する電動機を、エンジンの始動のために強制転流により起動すると、該強制転流の開始直後に該電動機の出力トルクの変動が大きなものとなりやすい。ひいては、エンジンや車両の顕著な振動が発生しやすいという不都合がある。
【０００６】
なお、前記特許文献２に見られる如く、高周波電圧の重畳を利用して電動機の回転軸の回転位置を推定する手法によれば、電動機の回転軸の回転速度が０もしくはこれに近い状態でも、該回転軸の回転位置を推定することは可能である。ただし、該特許文献２に見られる技術では、高周波電圧の重畳に伴う騒音が発生しやすい。
【０００７】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、電動機によりエンジンの始動を行なうときに、強制転流による電動機の起動を行いつつ、該電動機の出力トルクの変動を軽減することができる電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明の電動機の制御装置は、エンジンの出力軸と連動して回転する回転軸を有する電動機を備え、前記エンジンの始動のための該エンジンの出力軸の回転駆動を前記電動機により行なうシステムにおける電動機の制御装置において、前記電動機は、永久磁石によりそれぞれ界磁を発生する第１ロータと第２ロータとを前記回転軸の軸心と同軸に備えると共に、両ロータのうちの第１ロータが前記回転軸と一体に回転可能で、且つ、第２ロータが第１ロータに対して相対回転可能に設けられ、該第２ロータの相対回転により両ロータ間の位相差を変更可能な電動機であり、前記エンジンを始動するとき、前記両ロータ間の位相差を、各ロータの永久磁石が発生する界磁を合成してなる合成界磁の強さが最大となる位相差である最大界磁位相差よりも該合成界磁の強さが最小となる位相差である最小界磁位相差に近い所定の界磁弱め位相差に制御した状態で、前記電動機のステータに備えた電機子の通電電流の強制転流によって前記電動機を起動して、該電動機によるエンジンの出力軸の回転駆動を行なうエンジン始動用電動機制御手段を備えたことを特徴とする（第１発明）。
【０００９】
すなわち、本発明（第１発明）では、電動機として、永久磁石によりそれぞれ界磁を発生する第１ロータと第２ロータとを前記回転軸の軸心と同軸に備えると共に、両ロータのうちの第１ロータが前記回転軸と一体に回転可能で、且つ、第２ロータが第１ロータに対して相対回転可能に設けられ、該第２ロータの相対回転により両ロータ間の位相差を変更可能な電動機を使用する。この種の電動機では、前記第２ロータを第１ロータに対して相対回転させて、両ロータ間の位相差を変更することによって、各ロータの永久磁石が発生する界磁を合成してなる合成界磁の強さを変更できる。
【００１０】
そこで、本発明では、前記エンジンを始動するとき、両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差に制御する。これにより、両ロータの永久磁石による合成界磁が弱めの界磁とされる。そして、本発明では、このように両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差に制御した状態で、強制転流による電動機の起動、ひいては、エンジンの出力軸の回転駆動を行なう。この場合、前記合成界磁が弱めの界磁になっているので、強制転流の開始直後に電動機の電機子の通電により発生する回転磁界と、前記合成界磁との相互作用により発生する該電動機の出力トルクの変動が生じても、その変動幅を小さめに抑えることができる。
【００１１】
よって、本発明によれば、電動機によりエンジンの始動を行なうときに、強制転流による電動機の起動を行いつつ、該電動機の出力トルクの変動を軽減することができる。ひいては、エンジンや、該エンジンおよび電動機を搭載した車両の振動を軽減できる。
【００１２】
かかる第１発明では、前記エンジン始動用電動機制御手段は、前記強制転流の開始時から所定時間が経過するまでは、前記両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差に制御し、該所定時間の経過後、前記両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差から前記最大界磁位相差側に向かって漸変させる手段を備えることが好ましい（第２発明）。
【００１３】
この第２発明によれば、前記強制転流の開始時から所定時間が経過するまでは、前記両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差に制御するので、該所定時間内で、電動機の回転軸の回転を安定化することができる。そして、その後に、両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差から前記最大界磁位相差側に向かって漸変させるので、電動機の出力トルクを滑らかに増加させながら、エンジンの出力軸の回転速度をエンジンの運転を開始する（燃料供給および点火を開始する）のに必要な回転速度に円滑に上昇させることができる。
【００１４】
前記第１発明または第２発明において、前記電動機の回転軸の回転位置を検出するための回転位置検出用センサを備えると共に、前記強制転流による前記電動機の起動処理は、例えば前記回転位置検出用センサの故障時に実行される。この場合には、前記エンジン始動用電動機制御手段は、前記回転位置検出用センサが正常であるときに、前記両ロータ間の位相差を前記界磁弱め位相差よりも前記最大界磁位相差に近い位相差に制御した状態で前記回転位置検出用センサの出力に応じて前記電動機の電機子の通電電流を制御する手段を備えることが好ましい（第３発明）。
【００１５】
この第３発明によれば、前記回転位置検出用センサが正常であるときには、前記両ロータの位相差を前記界磁弱め位相差よりも前記最大界磁位相差に近い位相差に制御した状態で前記回転位置検出用センサの出力に応じて前記電動機の電機子の通電電流を制御するので、エンジンの出力軸の回転速度をエンジンの運転開始に必要な回転速度に円滑に上昇させる上で適切な所望のトルクを電動機の回転軸に発生させることができる。
【００１６】
なお、前記第１発明〜第３発明は、前記エンジンおよび電動機が、車両の推進力発生源として該車両（パラレル型のハイブリッド車両）に搭載されている場合に好適である（第４発明）。
【００１７】
すなわち、前記電動機の合成界磁の強さを変更できることから、該電動機の回転速度や出力トルクの幅広い動作域で、該電動機の運転が可能となる。このため、該電動機の運転の自由度が高まり、車両のエネルギー効率や動力性能を高めることが可能となる。
【００１８】
なお、前記第１〜第４発明では、前記強制転流は、例えば、前記エンジンの始動が完了するまで（エンジンの燃料供給および点火による該エンジンの完爆が検知されるまで）行なう。ただし、エンジンの始動が完了する前であっても、前記強制転流によって電動機の回転軸およびエンジンの出力軸の回転速度がある程度上昇した後（該回転速度が所定値以上に上昇した後）には、前記強制転流を終了して、前記電動機の各相の電機子の誘起電圧などに基づき該電動機の回転位置を推定しながら前記センサレス電動機制御技術によって電動機の各相の電機子の通電を制御するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施形態を図１〜図７を参照して説明する。
【００２０】
図１は本実施形態の装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。
【００２１】
図示の如く、車両１は、パラレル型のハイブリッド車両であり、エンジン２、電動機３、クラッチ４、およびトランスミッション５が搭載されている。
【００２２】
電動機３は、その回転軸である出力軸３ａが、エンジン２の出力軸２ａとクラッチ４の入力側回転要素４ａとの間でこれらに同軸に連結されている。従って、電動機３の出力軸３ａは、エンジン２の出力軸２ａおよびクラッチ４の入力側回転要素４ａと連動して同一の回転速度で回転可能とされている。なお、電動機３の出力軸３ａとエンジン２の出力軸２ａとの間、あるいは、電動機３の出力軸３ａとクラッチ４の入力側回転要素４ａとの間に減速機または増速機を介在させてもよい。また、電動機３の出力軸３ａと、エンジン２の出力軸２ａおよびクラッチ４の入力側回転要素４ａとは同軸に配置されていなくてもよい。
【００２３】
クラッチ４の出力側回転要素４ｂは、トランスミッション５の入力側に接続されている。そして、トランスミッション５の出力側は、差動歯車装置６を介して車両１の駆動輪７，７に接続されている。
【００２４】
従って、クラッチ４の接続状態（入力側回転要素４ａと出力側回転要素４ｂとの間の回転伝達が可能となる状態）では、エンジン２の出力トルクが、トランスミッション５および差動歯車装置６を介して駆動輪７，７に伝達される。また、このとき、電動機３に出力トルク（力行トルクまたは回生トルク）を発生させると、その出力トルクがエンジン２の出力トルクと共に、トランスミッション５を介して駆動輪７，７に伝達される。
【００２５】
なお、クラッチ４の切断状態（入力側回転要素４ａと出力側回転要素４ｂとの間の回転伝達が遮断される状態）では、エンジン２の出力軸２ａと電動機３の出力軸３ａとの間の回転伝達は可能であるが、それらの出力トルクは、駆動輪７，７には伝達されない。
【００２６】
補足すると、本実施形態の車両１は２輪駆動の車両であるが、４輪駆動の車両であってもよい。また、トランスミッション５がトルクコンバータを備える場合には、クラッチ４は省略してもよい。
【００２７】
本実施形態の車両１は、いわゆるアイドルストップ機能を有し、車両１の停車中にエンジン２の運転が自動的に停止されるようになっている。そして、本実施形態の車両１では、電動機３は、車両１の走行中に、必要に応じて出力トルクを発生するだけでなく、アイドルストップからの復帰時などに、エンジン２の始動のために、該エンジン２の出力軸２ａを回転駆動するスタータモータして機能する。
【００２８】
次に、電動機３の概略構成を図２および図３を参照して説明する。図２は、電動機３の内部構成の要部を該電動機３の軸心方向で示す図、図３は該電動機３の２つのロータの間の位相差を変更するための駆動機構を示すスケルトン図である。なお、図２では駆動機構に関する図示は省略している。
【００２９】
図２を参照して、電動機３は、２重ロータ構造のＤＣブラシレスモータであり、第１ロータとしての外ロータ１０と第２ロータとしての内ロータ１１とを出力軸３ａと同軸に備える。外ロータ１０の外側には、電動機３のハウジング（図示省略）に固定されたステータ１２を有し、このステータ１２には図示を省略する電機子（３相分の電機子）が装着されている。
【００３０】
外ロータ１０は環状に形成されており、その周方向にほぼ等間隔で配列された複数の永久磁石１３を備える。この永久磁石１３は、長尺の方形板状に形成されており、その長手方向を外ロータ１０の軸方向に向け、且つ、法線方向を外ロータ１０の径方向に向けた状態で、外ロータ１０に埋め込まれている。
【００３１】
内ロータ１１も環状に形成されている。この内ロータ１１は、その外周面を外ロータ１０の内周面に摺接させた状態で、外ロータ１０の内側に該外ロータ１０と同軸に配置されている。なお、内ロータ１１の外周面と外ロータ１０の内周面との間に若干のクリアランスが設けられていてもよい。さらに、この内ロータ１１の軸心部を、該内ロータ１１および外ロータ１０と同軸に出力軸３ａが貫通している。
【００３２】
また、内ロータ１１は、その周方向にほぼ等間隔で配列された複数の永久磁石１４を備える。この永久磁石１４は、外ロータ１０の永久磁石１３と同形状で、外ロータ１０の場合と同様の形態で、内ロータ１１に埋め込まれている。内ロータ１１の永久磁石１４の個数は、外ロータ１０の永久磁石１３の個数と同じである。
【００３３】
ここで、図２において、外ロータ１０の永久磁石１３のうちの白抜きで示す永久磁石１３ａと、点描を付した永久磁石１３ｂとは、外ロータ１０の径方向における磁極の向きが互いに逆になっている。例えば、永久磁石１３ａは、その外側（外ロータ１０の外周面側）の面がＮ極、内側（外ロータ１０の内周面側）の面がＳ極とされ、永久磁石１３ｂは、その外側の面がＳ極、内側の面がＮ極とされている。同様に、内ロータ１１の永久磁石１４のうちの白抜きで示す永久磁石１４ａと、点描を付した永久磁石１４ｂとは、内ロータ１１の径方向での磁極の向きが互いに逆になっている。例えば、永久磁石１４ａは、その外側（内ロータ１１の外周面側）の面がＮ極、内側（内ロータ１１の内周面側）の面がＳ極とされ、永久磁石１４ｂは、その外側の面がＳ極、内側の面がＮ極とされている。
【００３４】
そして、本実施形態では、外ロータ１０においては、互いに隣り合された永久磁石１３ａ，１３ａの対と、互いに隣り合わされた永久磁石１３ｂ，１３ｂの対とが、外ロータ１０の周方向に交互に配列されている。同様に、内ロータ１１においては、互いに隣り合された永久磁石１４ａ，１４ａの対と、互いに隣り合わされた永久磁石１４ｂ，１４ｂの対とが、内ロータ１１の周方向に交互に配列されている。
【００３５】
図３を参照して、外ロータ１０は、電動機３の出力軸３ａと一体に回転可能なように該出力軸３ａに連結されている。そして、内ロータ１１は、該外ロータ１０および出力軸３ａに対して相対回転可能に設けられている。この内ロータ１１の相対回転によって、外ロータ１０との間の位相差を変更可能とされている。本実施形態では、内ロータ１１の相対回転を行なわせる（両ロータ１０，１１間の位相差を変化させる）手段として、例えば遊星歯車機構３０を有する位相差変更装置１５が備えられている。
【００３６】
この位相差変更装置１５の遊星歯車機構３０は、内ロータ１１の内側の中空部に配置されている。該遊星歯車機構３０は、本実施形態では、シングルピニオン型のものであり、外ロータ１０と一体に回転可能なように該外ロータ１０に固定された第１リングギヤＲ１と、内ロータ１０と一体に回転可能なように該内ロータ１０に固定された第２リングギヤＲ２とを内ロータ１０および外ロータ１１と同軸に備える。両リンクギヤＲ１，Ｒ２は、それらの軸心方向に配列されている。両リングギヤＲ１，Ｒ２の軸心部には、その両者について共通のサンギヤＳが設けられ、このサンギヤＳを一体に有するサンギヤ軸３３が複数のベアリング３４により回転自在に支持されている。
【００３７】
サンギヤＳと第１リングギヤＲ１との間には、これらと噛合する複数の第１プラネタリギヤ３１が設けられ、これらの第１プラネタリギヤ３１が、第１キャリアＣ１に自転自在に保持されている。この場合、第１キャリアＣ１は、サンギヤＳの軸心まわりに回転可能とされ、該第１キャリアＣ１の回転によって、各第１プラネタリギヤ３１がサンギヤＳのまわりで公転可能とされている。
【００３８】
また、サンギヤ３３と第２リングギヤＲ２との間には、これらと噛合する複数の第２プラネタリギヤ３２が設けられ、これらの第２プラネタリギヤ３２が第２キャリアＣ２に自転自在に保持されている。この場合、第２キャリアＣ２は、電動機３のステータ１２（あるいはハウジング）に固定され、回転不能とされている。
【００３９】
なお、第１リングギヤＲ１と第１プラネタリギヤ３１とサンギヤＳとのギヤ比は、第２リングギヤＲ２と第２プラネタリギヤ３２とサンギヤＳとのギヤ比と同じである。
【００４０】
上記のように構成された遊星歯車機構１５では、第１キャリアＣ１を回転不能に保持した状態では、電動機３の出力軸３ａおよび外ロータ１０が回転すると、これらと同一の回転速度で且つ同方向に内ロータ１１が第２リングギヤＲ２と一体に回転することとなる。従って、内ロータ１１が外ロータ１０と一体に回転することとなる。そして、第１キャリアＣ１を回転駆動すると、内ロータ１１が外ロータ１０に対して相対的に回転することとなる。これにより、内ロータ１１と外ロータ１０との間の位相差（以下、ロータ間位相差という）が変化するここととなる。
【００４１】
そこで、本実施形態の位相差変更装置１５は、電動機などのアクチュエータ２５（回転駆動力発生源）により、遊星歯車機構３０の第１キャリアＣ１を回転駆動することで、ロータ間位相差を変更する。この場合、アクチュエータ２５は、第１キャリアＣ１と一体に回転可能に設けられた駆動軸３５を介して該第１キャリアＣ１に接続され、該駆動軸３５を介して第１キャリアＣ１に回転力（トルク）を付与するようにしている。
【００４２】
以上が、本実施形態における電動機３とこの電動機３に対する位相差変更装置１５の機構的な構成である。
【００４３】
なお、本実施形態では、シングルピニオン型の遊星歯車機構３０を使用したが、例えばダブルピニオン型の遊星歯車機構を使用するようにしてもよい。また、本実施形態では、電動機３の出力軸３ａと外ロータ１０とが一体に回転するように構成したが、電動機３の出力軸３ａと内ロータ１１とが一体に回転するようにして、これらの出力軸３ａおよび内ロータ１１に対して外ロータ１０が相対回転し得るように構成してもよい。また、位相差変更装置１５の構成は、上記した構成に限られるものではない。
【００４４】
前記位相差変更装置１５によって、内ロータ１１を外ロータ１０に対して回転させ、ロータ間位相差を変化させることで、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂによって発生する界磁と外ロータ１０の永久磁石１３ａ，１３ｂによって発生する界磁との合成界磁の（ステータ１２に向かう径方向の界磁）の強さ（合成界磁の磁束の強さ）が変化することとなる。以降、その合成界磁の強さが最大となる状態を界磁最大状態、該合成界磁の強さが最小となる状態を界磁最小状態という。図４（ａ）は界磁最大状態での内ロータ１１と外ロータ１０との位相関係を示す図であり、図４（ｂ）は界磁最小状態での内ロータ１１と外ロータ１０との位相関係を示す図である。
【００４５】
図４（ａ）に示す如く、界磁最大状態は、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂと、外ロータ１０の永久磁石１３ａ，１３ｂとが異極同士を対向させた状態である。より詳しくは、この界磁最大状態では、内ロータ１１の永久磁石１４ａが外ロータ１０の永久磁石１３ａに対向すると共に、内ロータ１１の永久磁石１４ｂが外ロータ１０の永久磁石１３ｂに対向する。この状態では、径方向において、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂのそれぞれの磁束Ｑ１の向きと、外ロータ１０の永久磁石１３ａ，１３ｂのそれぞれの磁束Ｑ２の向きとが同一となるため、それらの磁束Ｑ１，Ｑ２の合成磁束Ｑ３の強さ（合成界磁の強さ）が最大となる。なお、電動機３の運転停止状態で、内ロータ１１が自由に回転し得る状態（前記遊星歯車機構３０の第１キャリアＣ１にアクチュエータ２５から回転力を付与していない状態）では、通常、ロータ間位相差は、界磁最大状態の位相差で平衡する。
【００４６】
また、図４（ｂ）に示す如く、界磁最小状態は、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂと、外ロータ１０の永久磁石１３ａ，１３ｂとが同極同士を対向させた状態である。より詳しくは、この界磁最小状態では、内ロータ１１の永久磁石１４ａが外ロータ１０の永久磁石１３ｂに対向すると共に、内ロータ１１の永久磁石１４ｂが外ロータ１０の永久磁石１３ａに対向する。この状態では、径方向において、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂのそれぞれの磁束Ｑ１の向きと、外ロータ１０の永久磁石１３ｂ，１３ａのそれぞれの磁束Ｑ２の向きとが逆向きとなるため、それらの磁束Ｑ１，Ｑ２の合成磁束Ｑ３の強さ（合成界磁の強さ）が最小となる。
【００４７】
本実施形態では、前記界磁最大状態におけるロータ間位相差を０［ｄｅｇ］、前記界磁最小状態におけるロータ間位相差を１８０［ｄｅｇ］と定義する。界磁最大状態におけるロータ間位相差は、本発明における最大界磁位相差に相当し、界磁最小状態におけるロータ間位相差は、本発明における最小界磁位相差に相当する。
【００４８】
図５は、前記界磁最大状態と界磁最小状態とにおいて、電動機３の出力軸３ａを所定の回転速度で作動させた場合に、ステータ１２の電機子に誘起される誘起電圧を比較したグラフである。このグラフの縦軸と横軸とは、それぞれ、誘起電圧［Ｖ］、電気角での出力軸３ａの回転角度［度］である。参照符号ａを付したグラフが、界磁最大状態（ロータ間位相差＝０［ｄｅｇ］の状態）でのグラフであり、参照符号ｂを付したグラフが、界磁最小状態（ロータ間位相差＝１８０［ｄｅｇ］の状態）でのグラフである。図５から判るように、ロータ間位相差を０［ｄｅｇ］と１８０［ｄｅｇ］との間で変化させることで、誘起電圧のレベル（振幅レベル）を変化させることができる。なお、ロータ間位相差を０［ｄｅｇ］と１８０［ｄｅｇ］まで増加させていくと、合成界磁の強さが低下していき、これに伴い、誘起電圧のレベルが減少していく。
【００４９】
このようにロータ間位相差を変化させて、界磁の強さを増減させることにより、電動機３の誘起電圧定数を変化させることができる。なお、誘起電圧定数は、電動機３の出力軸３ａの角速度と、この角速度に応じて電機子に生じる誘起電圧との関係を規定する比例定数である。誘起電圧定数の値は、ロータ間位相差を０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］まで増加させていくに伴い、小さくなる。
【００５０】
補足すると、例えば、前記界磁最小状態でのロータ間位相差（最小界磁位相差）を０［ｄｅｇ］、界磁最大状態でのロータ間位相差（最大界磁位相差）を１８０［ｄｅｇ］と定義してもよいことはもちろんである。より一般的に言えば、ロータ間位相差の零点は任意に設定してよい。
【００５１】
次に、図６および図７を参照して、本実施形態における電動機３の制御装置５０を説明する。図６は、電動機３の制御装置５０（以下、単に制御装置５０という）の機能的構成を示すブロック図、図７は該制御装置５０に備えた始動制御部５５の制御処理を示すフローチャートイである。なお、図６では、電動機３を模式化して記載し、前記遊星歯車機構３０を「位相可変機構」と表現している。
【００５２】
図６を参照して、本実施形態の制御装置５０は、後述する位置センサ４３が故障した場合におけるエンジン２の始動時を除いて、いわゆるｄ−ｑベクトル制御により電動機３の通電を制御する。すなわち、制御装置５０は、電動機３を、界磁方向をｄ軸としてｄ軸と直交する方向をｑ軸とする２相直流の回転座標系であるｄ−ｑ座標系での等価回路に変換して取り扱う。その等価回路は、ｄ軸上の電機子（以下、ｄ軸電機子という）と、ｑ軸上の電機子（以下、ｑ軸電機子という）とを有する。ｄ−ｑ座標系は、電動機３の出力軸３ａに対して固定された座標系である。そして、制御装置５０は、基本的には（位置センサ４３が故障した場合におけるエンジン２の始動時を除いて）、外部から与えられるトルク指令値Ｔｃに応じたトルクを電動機３の出力軸３ａから出力させるように電動機３の電機子（３相分の電機子）の通電電流を制御する。また、制御装置５０は、この通電制御と並行して、トルク指令値Ｔｃなどに応じて電動機３の誘起電圧定数の指令値Ｋecを決定すると共に、電動機３の実際の誘起電圧定数を推定し、この誘起電圧定数の推定値Ｋeを指令値Ｋecに一致させるように前記位相差変更装置１５を介してロータ間位相差を制御する。
【００５３】
これらの制御を行なうために、本実施形態では、センサとして、電動機３の電機子の３相のうちの２つの相、例えばＵ相およびＷ相のそれぞれの電流を検出する電流センサ４１，４２（電流検出手段）と、電動機３の出力軸３ａの回転位置θm（回転角度）（＝外ロータ１０の回転角度）を検出する位置センサ４３（回転位置検出用センサ）と、ロータ間位相差を検出する位相差検出器４４とが備えられている。位置センサ４３は、例えばレゾルバから構成される。また、位相差検出器４４は、例えば前記位相差変更装置１５のアクチュエータ２５による前記第１キャリアＣ１の回転位置（目標値または検出値）を基に、ロータ間位相差を検出する。
【００５４】
制御装置５０は、ＣＰＵ、メモリ等により構成される電子ユニットであり、その制御処理が所定の演算処理周期で逐次実行される。以下に、制御装置５０の機能的な手段を具体的に説明する。
【００５５】
制御装置５０は、その主要な機能的手段として、電動機３の各相の電機子の通電電流を制御する通電制御部５１と、電動機３の出力軸３ａの回転速度Ｎmを求める回転速度算出部５２と、電動機３の実際の誘起電圧定数の推定値Ｋe（以下、誘起電圧定数推定値Ｋeという）を求めるＫe算出部５３と、該誘起電圧定数の第１指令値Ｋec1（以下、第１誘起電圧定数指令値Ｋec1という）を決定するＫe指令算出部５４とを備える。
【００５６】
さらに、制御装置５０は、前記位置センサ４３が故障した場合におけるエンジン２の始動時の電動機３の誘起電圧定数の第２指令値Ｋec2（以下、第２誘起電圧定数指令値Ｋec2という）を決定したり、エンジン２の始動のために電動機３の電機子の強制転流を行なうべき状態であるか否かをそれぞれ値「１」、「０」で示す強制転流フラグを決定するなどのエンジン２の始動用の制御処理を実行する始動制御部５５を備える。
【００５７】
さらに制御装置５０は、ロータ間位相差を制御するための制御指令を決定して位相差変更装置１５に出力する位相制御部５６と、前記位置センサ４３が故障した場合に電動機３の出力軸３ａの回転位置を推定する位置推定部５７と、前記第１誘起電圧定数指令値Ｋec1および第２誘起電圧定数指令値Ｋec2のうちの、位相制御部５６によるロータ間位相差の制御のために実際に使用する誘起電圧定数の指令値Ｋec（以下、誘起電圧定数実指令値Ｋecという）を選択的に出力する誘起電圧定数指令選択部５８と、この誘起電圧定数実指令値Ｋecと前記誘起電圧定数推定値Ｋeとの偏差ΔＫe（＝Ｋec−Ｋe）を求める演算部５９とを備える。
【００５８】
回転速度算出部５２には、位置センサ４３で検出された電動機３の出力軸３ａの回転位置θm（外ロータ１０の回転位置）の検出値が逐次入力される。そして、該回転速度算出部５２は、入力された回転位置θmの検出値を微分することにより、電動機３の出力軸３ａの回転速度Ｎｍを算出する。
【００５９】
ただし、位置センサ４３の故障時においては、位置推定部５７により電動機３の出力軸３ａの回転位置θm（外ロータ１０の回転位置）が逐次推定され、その推定値が回転速度算出部５２に入力される。この場合には、回転速度算出部５２は、θmの推定値を微分することによって、電動機３の出力軸３ａの回転速度を算出する。
【００６０】
なお、位置推定部５７による電動機３の出力軸３ａの回転位置の推定手法としては、例えば、前記特許文献１、特許文献３に見られる如く電動機３の各相の電機子の誘起電圧を基に出力軸３ａの回転位置を推定する手法、あるいは、本願出願人が例えば特開２００４−３４３２９６３号公報に提案した手法などが挙げられる。これらの手法は、公知であるので、本明細書での詳細な説明は省略する。
【００６１】
補足すると、位置推定部５７による出力軸３ａの回転位置の推定手法として、前記特許文献２に記載された手法を用いることも可能である。ただし、該特許文献２に見られる手法では、高周波電圧を使用することに伴う騒音が発生しやすい。その騒音の発生を防止したい場合には、前記特許文献１、特許文献３、特開２００４−３４３２９６３号公報などに見られる手法を使用すればよい。
【００６２】
Ｋe算出部５３には、位相差検出器４４からロータ間位相差の検出値θが逐次入力される。そして、Ｋe算出部５３は、入力されたロータ間位相差の検出値θから、あらかじめ定められたデータテーブルによって、誘起電圧定数推定値Ｋeを求める。本実施形態では、前記した如く、ロータ間位相差が０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］まで増加するに伴い、両ロータ１０，１１の永久磁石１３，１４の合成界磁の強さが単調に小さくなる。従って、電動機３の誘起電圧定数は、ロータ間位相差の増加に伴い、単調に減少する。このため、上記データテーブルは、ロータ間位相差の増加に伴い、誘起電圧定数推定値Ｋeが単調に小さくなるように設定されている。
【００６３】
Ｋe指令算出部５４には、トルク指令値Ｔc（電動機３の出力軸３ａに発生させる出力トルクの指令値）と、電動機３の電源電圧Ｖsc（目標値）と、前記回転速度算出部５２で求められた回転速度Ｎmとが逐次入力される。トルク指令値Ｔcおよび電源電圧Ｖscは、本実施形態の制御装置５０の外部で決定されるものである。トルク指令値Ｔcは、エンジン２の運転中は、例えば車両１のアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）や走行速度などに応じて設定される。そして、エンジン２の始動時には、トルク指令値Ｔcは、エンジン２の始動用の所定値に設定される。また、電源電圧Ｖscは、車両１に電動機３の電源として搭載された蓄電器（図示省略）の出力電圧の検出値などに応じて設定される。なお、トルク指令値Ｔcは、始動制御部５５を介してＫe指令算出部５４に入力される。
【００６４】
そして、Ｋe指令算出部５４は、上記の入力値Ｔc，Ｎm，Ｖscからあらかじめ定められたマップに従って、第１誘起電圧定数指令値Ｋecを逐次決定する。
【００６５】
この場合、上記マップは、例えば、トルク指令値Ｔｃと回転速度Ｎｍ（検出値）と電源電圧Ｖscとの組に対して、電動機３のｄ軸電機子の発生電圧とｑ軸電機子の発生電圧との合成電圧（ベクトル和）の大きさが電源電圧Ｖscを超えないようにしつつ、電動機３のエネルギー効率（入力エネルギーに対する出力エネルギーの割合）をできるだけ高めることができる第１誘起電圧定数指令値Ｋec1が決定されるように設定されている。
【００６６】
ここで、一般的には、誘起電圧定数を小さくするほど（換言すれば、ロータ間位相差を大きくするほど）、電動機３の出力軸３ａをより高速域で回転させることが可能となると共に、電動機３のエネルギー効率が高効率となる領域を高速回転側にずらすことができる。また、誘起電圧定数を大きくするほど（換言すれば、ロータ間位相差を小さくするほど）、電動機３で発生可能なトルクを大きくすることができる。従って、第１誘起電圧定数指令値Ｋec1は、上記のような誘起電圧定数に対する電動機３の特性と、電動機３の要求される運転形態とを考慮して設定すればよく、種々様々な設定の仕方が可能である。
【００６７】
なお、上記マップは、電動機３のエネルギー効率以外に、電動機３の過熱防止などの要求を考慮して設定してもよい。
【００６８】
始動制御部５５には、エンジン２が運転停止中であるか否かを示すエンジン運転情報と、位置センサ４３が故障しているか否かを示す位置センサフェール情報と、車両１のブレーキペダルの踏み込み量を示すブレーキ踏力（検出値）と、エンジン２の出力軸２ａの回転速度Ｎe（検出値）と、前記トルク指令値Ｔcとが入力される。この場合、エンジン運転情報は、エンジン２の制御装置（図示省略）から入力される。また、位置センサフェール情報は、位置センサ４３の出力を監視する故障検知手段（図示省略）から入力される。また、ブレーキ踏力とエンジン２の回転速度Ｎeとは、それぞれ車両１に備えられたセンサ（図示省略）から入力される。
【００６９】
そして、始動制御部５５は、その詳細な処理は後述するが、入力されたエンジン運転情報とブレーキ踏力とを基に、エンジン２の始動の要求の有無を判断する。このときエンジン２の始動の要求がある場合には、始動制御部５５は、位置センサフェール情報が示す位置センサ４３の故障の有無に応じて電動機３の強制転流を行なうべき状態であるか否かをそれぞれ値「１」、「０」で示す強制転流フラグを決定する処理や、前記第２誘起電圧定数指令値Ｋec2を決定する処理、後述する通電制御部５１のＰＷＭ演算部６９に強制転流を行なわせるための強制転流指令を出力する処理、トルク指令値ＴcをＫe指令算出部５４に出力する処理、エンジン２の点火制御を開始させるための点火制御開始指令を出力する処理などを実行する。なお、始動制御部５５は、本発明におけるエンジン始動用電動機制御手段としての機能を持つ。
【００７０】
誘起電圧定数指令選択部５８には、Ｋe指令算出部５４で決定される第１誘起電圧定数指令値Ｋec1と、始動制御部５５で決定される第２誘起電圧定数指令値Ｋec2および強制転流フラグとが入力される。そして、誘起電圧定数指令選択部５８は、強制転流フラグの値が「１」であるとき、すなわち、電動機３の強制転流を行なうべき状態であるときには、前記第２誘起電圧定数指令値Ｋec2を前記誘起電圧定数実指令値Ｋecとして前記演算部５９に出力する。また、誘起電圧定数指令選択部５８は、強制転流フラグの値が「０」であるとき、すなわち、電動機３の強制転流を行なうべき状態でないときには、前記第１誘起電圧定数指令値Ｋec1を前記誘起電圧定数実指令値Ｋecとして前記演算部５９に出力する。
【００７１】
位相制御部５６には、演算部５９で算出される前記偏差ΔＫe（＝Ｋec−Ｋe）が入力されると共に、誘起電圧定数指令選択部５８から出力された誘起電圧定数実指令値Ｋecが入力される。そして、位相制御部５６は、これらの入力値を基に、ΔＫeを０に収束させるように位相差変更装置１５に対する制御指令を決定し、該制御指令を位相差変更装置１５に出力する。本実施形態では、該制御指令として、例えばロータ間位相差の指令値θc（以下、ロータ間位相差指令値θcという）が決定される。この場合、ロータ間位相差指令値θcは、Ｋecに応じて定めたフィードフォワード値を、ΔＫeに応じて定めたフィードバック補正量で補正することにより決定される。該フィードフォワード値は、Ｋe算出部５３で使用するデータテーブルと同様のデータテーブルを用いて決定すればよい。また、フィードバック補正量は、ΔＫeから比例則、ＰＩＤ則などのフィードバック制御則によって決定すればよい。
【００７２】
なお、位相差変更装置１５は、位相制御部５６から入力されるロータ間位相差指令値θcに従って、アクチュエータ２５を介してロータ間位相差を制御する。
【００７３】
補足すると、本実施形態では、位相差変更装置１５に対する制御指令としてロータ間位相差指令値θcを使用したが、例えば位相差変更装置１５のアクチュエータ２５の動作量の指令値であってもよい。該制御指令は、位相差変更装置１５のアクチュエータ２５の動作を規定できるものであればよい。
【００７４】
前記通電制御部５１は、電動機３の出力トルクをトルク指令値Ｔcに従わせるように電動機３の各相の電機子の通電電流を制御するものである。
【００７５】
この制御を行なうために、通電制御部５１は、前記電流センサ４１，４２の出力信号から不要成分を除去することで、電動機３の電機子のＵ相、Ｗ相のそれぞれの電流検出値Ｉｕ，Ｉｗを得るバンドパスフィルタ６１と、該電流検出値Ｉｕ，Ｉｗと前記位置センサ４３により検出された出力軸３ａの回転位置θmとに基づいて、３相−ｄｑ変換によりｄ軸電機子の電流（以下、ｄ軸電流という）の検出値Ｉdおよびｑ軸電機子の電流（以下、ｑ軸電流という）の検出値Ｉqを算出する３相−ｄｑ変換部６２とを備える。なお、位置センサ４３が故障している場合には、３相−ｄｑ変換部６２は、前記位置センサ４３による回転位置θmの代わりに、前記位置推定部５７で推定された出力軸３ａの回転位置θmを用いてｄ軸電流の検出値Ｉdおよびｑ軸電流の検出値Ｉqを算出する。
【００７６】
また、通電制御部５１は、ｄ軸電流の指令値であるｄ軸電流指令値Ｉdcとｑ軸電流の指令値であるｑ軸電流指令値Ｉqcとを決定する電流指令算出部６３と、該電流指令算出部６３により決定されたｄ軸電流指令値Ｉdcを補正する補正値ΔＩdvolを求める界磁制御部６４と、該補正値ΔＩdvolをｄ軸電流指令値Ｉdcに加えてなる値（ＩdcをΔＩdvolにより補正してなる値）と前記３相−ｄｑ変換部６２で求められたｄ軸電流の検出値Ｉdとの偏差ΔＩd（＝Ｉdc＋ΔＩdvol−Ｉd）を求める演算部６５と、前記ｑ軸電流指令値Ｉqcと前記３相−ｄｑ変換部６２で求められたｑ軸電流の検出値Ｉqとの偏差ΔＩq（＝Ｉqc−Ｉq）を求める演算部６６とを備える。
【００７７】
ここで、界磁制御部５２は、電動機３の電機子の相電圧（誘起電圧）の大きさが、前記電源電圧Ｖscに一致するようにｄ軸電流を操作するものである。このため、界磁制御部５２には、電動機３の電源電圧Ｖscと、後述する電流フィードバック制御部６７で決定されたｄ軸電機子およびｑ軸電機子のそれぞれの電圧指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖdcおよびｑ軸電圧指令値Ｖqcとが入力される。なお、入力されるＶdc，Ｖqcの値は、前回値（前回の演算処理周期で求められた値）である。そして、界磁制御部５２は、入力されたｄ軸電圧指令値Ｖdcおよびｑ軸電圧指令値Ｖqcとから求まる相電圧が、前記電源電圧Ｖscから求められる目標電圧円をトレースするように（換言すれば、Ｖdc，Ｖqcの合成ベクトルの大きさが目標電圧円の半径としてのＶdcに一致するように）、ｄ軸電流Ｉdを操作するための前記補正値ΔＩdvolを決定する。
【００７８】
さらに、通電制御部５１は、上記の如く算出された偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに応じて、それらの偏差ΔＩｄ，Ｉｑを０に近づけるように、ＰＩ制御則などのフィードバック制御則により、ｄ軸電圧指令値Ｖdcおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cを決定する電流フィードバック制御部５４を備える。なお、ｄ軸電圧指令値Ｖdcとｑ軸電圧指令値Ｖqcとを決定するとき、偏差ΔＩｄ，ＩｑからＰＩ制御則などのフォードバック制御則によりそれぞれ求められるｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値に、ｄ軸とｑ軸との間で干渉し合う速度起電力の影響を打ち消すための非干渉成分を付加することで、ｄ軸電圧指令値Ｖdcとｑ軸電圧指令値Ｖqcを求めることが好ましい。
【００７９】
さらに、制御装置５０は、ｄ軸電圧指令値Ｖdcとｑ軸電圧指令値Ｖqcとを成分とするベクトルを、その大きさＶ１の成分と、角度θ1の成分とに変換するｒθ変換部６８と、その大きさＶ１および角度θ1の成分をＰＷＭ制御により３相の交流電圧に変換して、電動機３の各相の電機子に通電するＰＷＭ演算部６９とを備える。なお、図６では図示を省略しているが、ＰＷＭ演算部６９には、上記Ｖ1、θ1を電動機３の各相の電機子の交流電圧に変換するために、前記位置センサ４３で検出された出力軸３ａの回転位置θm（位置センサ４３が故障している場合には、位置推定部５７で推定された回転位置θm）が入力される。
【００８０】
通電制御部５１の上記の如き機能によって、電動機３の出力トルクをトルク指令値Ｔcに従わせるように（ΔＩd，ΔＩqが０に収束するように）、電動機３の各相の電機子の通電電流が制御される。
【００８１】
補足すると、エンジン２の始動時には、ＰＷＭ演算部６９には、前記始動制御部５５で決定される強制転流フラグや強制転流指令が入力される。そして、ＰＷＭ演算部６９は、入力された強制転流フラグの値が「０」であるときに、上記の如く、θ1，Ｖ1，θmに応じて電動機３の各相の電機子の通電を行なう。一方、ＰＷＭ演算部６９は、入力された強制転流フラグの値が「１」であるときには、θ1，Ｖ1，θmに依存することなく、始動制御部５５から与えられる強制転流指令に応じて、強制転流による電動機３の電機子への通電を行なう。すなわち、強制転流指令により指示されるタイミングで、電動機３の電機子の２つの相間に順番に通電する。例えば、Ｕ相からＶ相への通電、Ｖ相からＷ相への通電、Ｗ相からＵ相への通電を順番に繰り返す。この場合、ＰＷＭ制御におけるスイッチングのデューティは、各相の通電電流値が、エンジン２の出力軸２ａの回転駆動を開始するために必要なトルクを電動機３で発生させ得る所定の電流値になるようなデューティに設定される。
【００８２】
次に、エンジン２の始動時の作動、特に前記始動制御部５５の制御処理による作動を説明する。
【００８３】
本実施形態の車両１（パラレル型のハイブリッド車両）は、前記した如く、アイドルストップ機能を有し、車両１の停車中に、エンジン２の運転が自動的に停止される。そして、このエンジン２の運転停止状態において、車両１のブレーキ踏力がある程度弱められると、エンジン２を始動するために、始動制御部５５の処理が図７のフローチャートで示す如く実行される。
【００８４】
図示の如く、始動制御部５５は、前記エンジン運転情報を基に、エンジン２の運転が停止中であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１）。このＳＴＥＰ１の判断結果が否定的である場合には、始動制御部５５はＳＴＥＰ１の判断を逐次繰り返す。従って、エンジン２の運転中は、始動制御部５５は実質的に機能しない。
【００８５】
一方、ＳＴＥＰ１の判断結果が肯定的である場合（エンジン２が運転停止中である場合）には、始動制御部５５は、入力されるブレーキ踏力が所定値Ｐbks以下であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ２）。このＳＴＥＰ２の判断は、換言すれば、車両１のブレーキ踏力が弱められたか否かを判断する処理である。そして、このＳＴＥＰ２の判断結果がＮＯである場合には、ＳＴＥＰ１、２の判断処理を繰り返す。従って、エンジン２の運転停止中で、且つ、ブレーキ踏力が大きい場合、すなわち、車両１の運転者が、車両１の停車を維持しようとしている状況では、エンジン２は運転停止状態に維持される。
【００８６】
ＳＴＥＰ２の判断結果がＮＯになると、始動制御部５５は、車両１の走行開始の要求があると判断し、ＳＴＥＰ３から、エンジン２の始動のための実質的な制御処理を開始する。
【００８７】
具体的には、始動制御部５５は、まず、入力される位置センサフェール情報を基に、位置センサ４３が正常であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ３）。
【００８８】
このとき、ＳＴＥＰ３の判断結果が否定的である場合（位置センサ４３が故障している場合）には、始動制御部５５は、強制転流フラグの値を「１」に設定する（ＳＴＥＰ４）。これにより、前記誘起電圧定数指令選択部５８は、始動制御部５５で決定される第２誘起電圧定数指令値Ｋec2を演算部５９に出力するようになる。
【００８９】
次いで、始動制御部５５は、第２誘起電圧定数指令値Ｋec2として、前記界磁最小状態に対応する誘起電圧定数の値である最小誘起電圧定数Ｋeminを設定する（ＳＴＥＰ５）。
【００９０】
このとき、前記位相制御部５６から位相差変更装置１５に出力される制御指令（ロータ間位相差の指令値θc）は、ロータ間位相差を界磁最小状態に対応する位相差（最小界磁位相差）、すなわち、１８０［ｄｅｇ］にするための制御指令となる。これに応じて、位相差変更装置１５は、ロータ間位相差が１８０［ｄｅｇ］になるように、アクチュエータ２５を介して前記遊星歯車機構１５の第２キャリアＣ２を回転駆動する。なお、本実施形態では、最小界磁位相差（＝１８０「ｄｅｇ］）が本発明における界磁弱め位相差に相当する。
【００９１】
次いで、始動制御部５５は、強制転流指令を前記通電制御部５１のＰＷＭ演算部６９に出力し、電動機３の強制転流を開始させる（ＳＴＥＰ６）。
【００９２】
このとき、ＰＷＭ演算部６９は、前記した如く、強制転流指令により指示されるタイミングで、電動機３の電機子の２つの相間に、所定の電流値で順番に通電する強制転流を実行する。この強制転流によって、電動機３が起動され、電動機３の電機子から回転磁界が発生する。そして、この回転磁界と、両ロータ１０，１１の永久磁石１３，１４の合成界磁との相互作用により、電動機３の出力軸３ａにトルクが発生する。そして、このトルクによって、エンジン２の出力軸２ａの回転駆動（いわゆるクランキング）が開始する。
【００９３】
なお、この強制転流の周波数（電機子の同じ相間の通電を繰り返す周期の逆数）は、徐々に増加される。換言すれば、強制転流によって発生する回転磁界の回転速度が徐々に増加される。
【００９４】
補足すると、強制転流の開始時に、前記特許文献３に見られる如く、電動機３の出力軸３ａの初期回転位置を調整するために、電機子のいずれかの相の初期励磁を行なうようにしてもよい。
【００９５】
上記のように電動機３の強制転流を開始すると、始動制御部５５はカウントアップタイマなどにより計時を開始する（ＳＴＥＰ７）。そして、その計時時間が所定値TMに達したか否かが判断される（ＳＴＥＰ８）。このとき、計時時間が所定値TMに達していない場合（ＳＴＥＰ８の判断結果が否定的である場合）には、ロータ間位相差を１８０［ｄｅｇ］に維持した状態での強制転流が継続される。
【００９６】
ここで、強制転流の開始直後（電動機３の起動直後）は、電動機３の出力軸３ａに発生するトルクの変動が生じやすい。しかるに、本実施形態では、強制転流の開始時から所定値TMの時間が経過するまでは、ロータ間位相差を最小界磁位相差（１８０［ｄｅｇ］）に制御しているため、電動機３の出力トルクの変動を最小限に抑えつつ、該出力トルクを安定化させることができる。上記所定値TMは、その時間内で、電動機３の出力トルクが確実に安定になるような時間に設定されている。
【００９７】
強制転流の開始時からの計時時間が前記所定値TMに達すると（ＳＴＥＰ８の判断結果が肯定的である場合）、始動制御部５５は、第２誘起電圧定数指令値Ｋec2の値を界磁最小状態に対応する最小誘起電圧定数Ｋeminから漸次、増加させていく（ＳＴＥＰ９）。
【００９８】
このとき、前記位相制御部５６から位相差変更装置１５に出力される制御指令（ロータ間位相差の指令値θc）は、ロータ間位相差を最小界磁位相差（１８０［ｄｅｇ］）から最大界磁位相差（０［ｄｅｇ］）に向かって漸次、減少させていく制御指令となる。このため、位相差変更装置１５は、その制御指令に従って、ロータ間位相差を漸次、減少させていくようにアクチュエータ２５を介して遊星歯車機構３０の第２キャリアＣ２を回転駆動する。
【００９９】
これにより、電動機３の両ロータ１０，１１の合成界磁の強さが漸次、増加し、該電動機３の出力軸３ａに発生するトルクが漸次、増加する。従って、エンジン２の出力軸２ａの回転速度を円滑に上昇させていくことができる。
【０１００】
始動制御部５５は、上記の如く第２誘起電圧定数指令値Ｋec2を増加させながら、エンジン２の出力軸２ａの回転速度Ｎe（検出値）が所定値Ｎidlsを超えたか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０）。この判断結果が否定的である場合には、第２誘起電圧定数指令値Ｋec2の増加を継続する。なお、第２誘起電圧定数指令値Ｋec2が、界磁最大状態に対応する最大誘起電圧定数に達した後は、Ｋec2は、その最大誘起電圧定数に維持される。
【０１０１】
そして、始動制御部５５は、エンジン２の出力軸２ａの回転速度Ｎeが所定値Ｎidlsを超えると（ＳＴＥＰ１０の判断結果が肯定的になると）、エンジン２の制御装置（図示せず）に、点火制御開始指令を出力する（ＳＴＥＰ１１）。なお、点火制御開始指令を出力するときには、第２誘起電圧定数指令値Ｋec2の増加は中止し、現在時点での値に維持される。
【０１０２】
このとき、エンジン２の制御装置は、エンジン２の運転を開始すべく、エンジン２の点火制御および燃料供給制御を実行する。
【０１０３】
次いで、始動制御部５５は、エンジン２が完爆状態になったか否かをエンジン２の出力軸２ａの回転速度Ｎe（検出値）などに基づき判断する（ＳＴＥＰ１２）。完爆状態は、エンジン２での混合気の燃焼が安定し、その燃焼により出力軸２ａが安定に回転し得る状態である。このＳＴＥＰ１２の判断結果が否定的である場合には、電動機３の現状の動作状態（通電状態およびロータ間位相差の状態）を維持する。そして、エンジン２の完爆状態が確認されると（ＳＴＥＰ１２の判断結果が肯定的になると）、始動制御部５５は、強制転流指令フラグの値を「０」に設定し（ＳＴＥＰ１３）、図７の処理を終了する。
【０１０４】
なお、強制転流指令フラグの値を「０」に設定した後には、始動制御部５５は、入力されるトルク指令値Ｔcをそのまま前記Ｋe指令算出部５４と、通電制御部５１の電流指令算出部６３とに出力する。また、誘起電圧定数指令選択部５８では、Ｋe指令算出部５４により前記した如くトルク指令値Ｔcなどに応じて決定される第１誘起電圧定数指令値Ｋec1を演算部５９に出力するようになる。従って、前記位相制御部５６は、第１誘起電圧定数指令値Ｋec1に応じて位相差変更装置１５に対する制御指令（ロータ間位相差の指令値θc)を決定し、その制御指令に従って位相差変更装置１５が動作することとなる。つまり、電動機３の実際の誘起電圧定数が第１誘起電圧定数指令値Ｋec1になるように、ロータ間位相差が制御されることとなる。また、通電制御部５１では、前記した如くトルク指令値Ｔcに従って電動機３の各相の電機子の通電電流を制御することとなる。この場合、前記回転速度算出部５２、３相−ｄｑ変換部６２、およびＰＷＭ演算部６９の処理で必要な電動機３の出力軸３ａの回転位置θmとしては、前記位置推定部５７による推定値が使用される。
【０１０５】
補足すると、前記強制転流によって、エンジン２の出力軸２ａの回転速度（電動機３の出力軸３ａの回転速度）がある程度上昇した後には（例えばＳＴＥＰ１０の判断結果が肯定的になったとき）、強制転流フラグの値を「０」に設定し、上記の如く、第１誘起電圧定数指令値Ｋec1に応じたロータ間位相差の制御、および、トルク指令値Ｔcに応じた電動機３の通電制御を行なうようにしてもよい。
【０１０６】
一方、前記ＳＴＥＰ３の判断結果が肯定的である場合、すなわち、前記位置センサ４３が正常である場合には、始動制御部５５は、入力されるトルク指令値Ｔcをそのまま前記Ｋe指令算出部５４と、通電制御部５１の電流指令算出部６３に出力する（ＳＴＥＰ１４）。なお、トルク指令値Ｔcは、エンジン２の始動（出力軸２ａのクランキング）のために定められたトルク指令値である。さらに、始動制御部５５は、強制転流フラグの値を「０」に設定する（ＳＴＥＰ１５）。
【０１０７】
ＳＴＥＰ１４，１５の処理によって、前記した如く、Ｋe指令算出部５４により第１誘起電圧定数指令値Ｋec1が逐次決定されつつ、該第１誘起電圧定数指令値Ｋec1に応じたロータ間位相差の制御が行なわれると共に、通電制御部５１によるトルク指令値Ｔcに応じた電動機３の通電電流の制御が行なわれる。この場合、前記回転速度算出部５２、３相−ｄｑ変換部６２、およびＰＷＭ演算部６９の処理で必要な電動機３の出力軸３ａの回転位置θmとしては、前記位置センサ４３による検出値が使用される。また、Ｋe指令算出部５４は、エンジン２の始動が完了するまで（後述するＳＴＥＰ１８の判断結果が肯定的になるまで）、第１誘起電圧定数指令値Ｋec1として、例えば前記界磁最大状態に対応する最大誘起電圧定数を設定する。従って、ロータ間位相差は、界磁最大状態に対応する最大界磁位相差（０［ｄｅｇ］）に制御される。
【０１０８】
この場合、ロータ間位相差を最大界磁位相差に制御するので、電動機３の通電開始直後から、エンジン２の始動のためのトルク指令値Ｔcのトルク（始動に最適なトルク）を電動機３に適切に発生させることができる。そして、そのトルクによって、エンジン２の出力軸２ａの回転駆動（クランキング）が行なわれる。なお、このとき、ロータ間位相差を必ずしも最大界磁位相差に制御する必要はなく、エンジン２の始動のためのトルク指令値Ｔcを電動機３の出力軸３ａに適切に発生し得る範囲内で、ロータ間位相差を最大界磁位相差よりも若干、大きい位相差に制御するようにしてもよい。
【０１０９】
上記のようにエンジン２の出力軸２ａの回転駆動（クランキング）を行ないながら、始動制御部５５は、エンジン２の出力軸２ａの回転速度Ｎe（検出値）が所定値Ｎidlsを超えたか否かを判断し（ＳＴＥＰ１６）、この判断結果が肯定的になるまで待機する。そして、ＳＴＥＰ１６の判断結果が肯定的になると、前記ＳＴＥＰ１１、ＳＴＥＰ１２と同じ処理をＳＴＥＰ１７、ＳＴＥＰ１８で実行する。すなわち、点火制御開始指令をエンジン２の制御装置（図示せず）に出力し、さらに、エンジン２が完爆状態になったか否かを判断する。
【０１１０】
そして、始動制御部５５は、エンジン２が完爆状態になると（ＳＴＥＰ１２の判断結果が肯定的になると）、図７の処理を終了する。
【０１１１】
なお、その後は、第１誘起電圧定数指令値Ｋec1に応じたロータ間位相差の制御、および、トルク指令値Ｔcに応じた電動機３の通電制御が行なわれる。この場合、トルク指令値Ｔcは、車両１の走行状態に応じて決定される。
【０１１２】
以上説明したように、本実施形態では、位置センサ４３が故障している場合に、エンジン２を始動するときには、ロータ間位相差を最小界磁位相差（１８０［ｄｅｇ］）に制御しつつ、強制転流により電動機３が起動される。このとき、強制転流の開始時からの経過時間が所定値TMに達するまでは、ロータ間位相差が最小界磁位相差に維持され、その後、ロータ間位相差が漸次、減少される（電動機３の誘起電圧定数が漸次、増加するようにロータ間位相差が制御される）。これにより、電動機３の起動直後のトルク変動を最小限に留めつつ、エンジン２の出力軸２ａの回転駆動（クランキング）を円滑に行なうことができる。
【０１１３】
なお、以上説明した実施形態では、誘起電圧定数指令値Ｋec1，Ｋec2を決定して、この指令値Ｋec1，Ｋec2の一方に誘起電圧定数推定値Ｋeを追従させるように、ロータ間位相差を制御するようにした。ただし、例えば、誘起電圧定数指令値Ｋec1，Ｋec2に対応するロータ間位相差の指令値を決定し、この指令値に実際のロータ間位相差（前記位相差検出器４４による検出値）を追従させるように該ロータ間位相差を制御するようにしてもよい。
【０１１４】
また、前記実施形態では、位置センサ４３が故障している場合におけるエンジン２の始動開始時（強制転流の開始時）に、ロータ間位相差を最小界磁位相差（１８０［ｄｅｇ］）に制御したが、該最小界磁位相差よりも若干、小さい位相差（最小誘起電圧定数Ｋeminよりも若干大きい誘起電圧定数に対応する位相差）に制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の一実施形態の装置を搭載した車両の概略構成を示す図。
【図２】実施形態における電動機の内部構成の要部を該電動機の軸心方向で示す図。
【図３】図２の電動機の２つのロータの間の位相差を変更するための駆動機構を示すスケルトン図。
【図４】図４（ａ）は界磁最大状態での図２の電動機の２つのロータ位相関係を示す図であり、図４（ｂ）は界磁最小状態での図２の電動機の２つのロータの位相関係を示す図。
【図５】界磁最大状態と界磁最小状態とにおける図２の電動機の電機子の誘起電圧を示すグラフ。
【図６】実施形態における電動機の制御装置の機能的構成を示すブロック図。
【図７】図６の制御装置に備えた始動制御部の制御処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１１６】
１…車両（パラレル型ハイブリッド車両）、２…エンジン、２ａ…エンジンの出力軸、３…電動機、３ａ…電動機の出力軸（回転軸）、１０…外ロータ（第１ロータ）、１１…内ロータ（第２ロータ）、１３，１４…永久磁石、４３…回転位置センサ（回転位置検出用センサ）、５０…制御装置、５５…始動制御部（エンジン始動用電動機制御手段）。
【図１】
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【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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【図７】
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