(57)【要約】【課題】シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でエンジン２２を始動することができるようにする。【解決手段】シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でエンジン２２の始動指示がなされたとき、バッテリ５０の出力制限が閾値未満のときにはパーキングロック機構９０によって固定された駆動軸３６に動力軸３２ａを接続した状態でエンジン２２をモータリングして始動し、バッテリ５０の出力制限が閾値以上のときには駆動軸３６に動力軸３２ａを接続せずにモータＭＧ２のステータに固定磁界を形成してロータをロックすることによって動力軸３２ａをロックしながらエンジン２２をモータリングして始動する（Ｓ１１０，Ｓ１９０〜Ｓ２５０）。これにより、シフトレバー８１が駐車ポジションにあるときでもバッテリ５０の出力制限に応じてエンジン２２を始動できる。【選択図】図１
2007313941.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動力軸とに接続され、該動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で、該動力軸と該車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう接続解除変速手段と、
シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに前記車軸を固定する固定手段と、
シフトレバーが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記接続解除変速手段とを制御する始動時制御手段と、
を備える車両。
【請求項２】
請求項１記載の車両であって、
前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記モータリング手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
を備え、
前記始動時制御手段は、前記シフトレバーが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関をモータリングして始動する際に前記モータリング手段および前記電動機によって消費される消費電力を前記蓄電手段からの電力によって賄うことができる電力供給可能時には、前記動力軸と前記車軸側との接続が解除された状態で該動力軸の回転を略停止させるための前記電動機からの動力の出力を伴って前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機と前記接続解除変速手段とを制御する手段である
車両。
【請求項３】
前記始動時制御手段は、前記蓄電手段から出力可能な電力が所定電力以上のときを前記電力供給可能時として制御する手段である請求項２記載の車両。
【請求項４】
請求項２または３記載の車両であって、
前記電動機は、前記動力軸に回転子が機械的に接続され、固定子の回転磁界によって該回転子を回転駆動させて該動力軸に動力を入出力可能な交流同期電動機であり、
前記始動時制御手段は、前記電力供給可能時には、前記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が固定されて前記回転子がロックされるよう制御する手段である
車両。
【請求項５】
前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸と第３軸との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いて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３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４いずれか記載の車両。
【請求項６】
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され該動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で該動力軸と該車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう接続解除変速手段と、シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに前記車軸を固定する固定手段と、を備える車両の制御方法であって、
シフトレバーが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記接続解除変速手段とを制御する
車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンの出力軸にキャリアが接続されると共に車軸側にリングギヤが接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力する第１モータと、リングギヤに動力を入出力する第２モータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、車両駐車時にエンジンの始動指示がなされたときには、パーキングブレーキによって車軸がロックされている条件が成立したときに第１モータによってエンジンをモータリングして始動することにより、リングギヤが固定された状態でエンジンをモータリングして始動している。
【特許文献１】特開平９−１７０５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のハード構成に加えてプラネタリギヤのリングギヤと車軸側との間に変速機を備える車両では、シフトレバーが駐車ポジションの状態のときには、通常、駆動輪がロックされると共に変速機によってリングギヤが車軸側から切り離される。この状態で第１モータによってエンジンをモータリングして始動しようとするときには、エンジンをモータリングする際にリングギヤに作用するトルクをリングギヤ側でキャンセルしないと、リングギヤが回転してしまい、エンジンをモータリングすることができない。
【０００４】
本発明の車両およびその制御方法は、モータリング手段から動力が出力され得る動力軸と駆動輪が連結された車軸側との接続および接続の解除が可能で動力軸と車軸側との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速機を備えるものにおいて、シフトレバーが駐車ポジションにある状態で内燃機関の始動を行なうことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の車両は、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され、該動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で、該動力軸と該車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう接続解除変速手段と、
シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに前記車軸を固定する固定手段と、
シフトレバーが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記接続解除変速手段とを制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の車両では、シフトレバーが駐車ポジションにある状態で内燃機関の始動指示がなされたときには、モータリング手段が接続された動力軸と車軸側とが接続された状態で内燃機関がモータリングされて始動されるよう内燃機関とモータリング手段と接続解除変速手段とを制御する。シフトレバーが駐車ポジションにある状態では、通常、固定手段によって駆動輪が固定されると共に接続解除変速手段によって動力軸と車軸側との接続が解除される。この状態で内燃機関をモータリングして始動しようとするときには、内燃機関のモータリングに伴って動力軸に作用する動力を受け止めるものが必要となる。本発明では、動力軸を車軸側に接続した状態で内燃機関をモータリングして始動することにより、内燃機関のモータリングに伴って動力軸に作用する動力を車軸側で受け止めることができ、内燃機関をモータリングして始動することができる。ここで、前記接続解除変速手段は、複数のクラッチを有し、該複数のクラッチの係合状態を変更することにより、前記動力軸と前記車軸側との接続および接続の解除が可能で、該動力軸と該車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう手段であるものとすることもできる。ここで、「クラッチ」には、二つの回転系を接続する通常のクラッチが含まれる他、一つの回転系をケースなどの非回転系に固定するブレーキも含まれる。
【０００８】
こうした本発明の車両において、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記モータリング手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備え、前記始動時制御手段は、前記シフトレバーが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関をモータリングして始動する際に前記モータリング手段および前記電動機によって消費される消費電力を前記蓄電手段からの電力によって賄うことができる電力供給可能時には、前記動力軸と前記車軸側との接続が解除された状態で該動力軸の回転を略停止させるための前記電動機からの動力の出力を伴って前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記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、動力軸と車軸側との接続を解除した状態で内燃機関をモータリングして始動することができ、内燃機関をモータリングする際の振動などが車軸側に伝達されるのを抑制することができる。
【０００９】
この電動機からの動力の出力を伴って内燃機関をモータリングして始動する態様の車両において、前記始動時制御手段は、前記蓄電手段から出力可能な電力の上限が所定電力以上のときを前記電力供給可能時として制御する手段であるものとすることもできる。また、前記電動機は、前記動力軸に回転子が機械的に接続され固定子の回転磁界によって該回転子を回転駆動させて該動力軸に動力を入出力可能な交流同期電動機であり、前記始動時制御手段は、前記電力供給可能時には前記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が固定されて前記回転子がロックされるよう制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
本発明の車両において、前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸と第３軸との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いて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３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。
【００１１】
本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と動力軸とに接続され該動力軸への動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で該動力軸と該車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう接続解除変速手段と、シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに前記車軸を固定する固定手段と、を備える車両の制御方法であって、
シフトレバーが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記動力軸と前記車軸側とが接続された状態で該内燃機関がモータリングされて始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記接続解除変速手段とを制御する
ことを要旨とする。
【００１２】
この本発明の車両の制御方法によれば、シフトレバーが駐車ポジションにある状態で内燃機関の始動指示がなされたときには、モータリング手段が接続された動力軸と車軸側とが接続された状態で内燃機関がモータリングされて始動されるよう内燃機関とモータリング手段と接続解除変速手段とを制御する。シフトレバーが駐車ポジションにある状態では、通常、固定手段によって駆動輪が固定されると共に接続解除変速手段によって動力軸と車軸側との接続が解除される。この状態で内燃機関をモータリングして始動しようとするときには、内燃機関のモータリングに伴って動力軸に作用する動力を受け止めるものが必要となる。本発明では、動力軸を車軸側に接続した状態で内燃機関をモータリングして始動することにより、内燃機関のモータリングに伴って動力軸に作用する動力を車軸側で受け止めることができ、内燃機関をモータリングして始動することができる。ここで、前記接続解除変速手段は、複数のクラッチを有し、該複数のクラッチの係合状態を変更することにより、前記動力軸と前記車軸側との接続および接続の解除が可能で、該動力軸と該車軸側との間で変速段の変更を伴って動力の伝達を行なう手段であるものとすることもできる。ここで、「クラッチ」には、二つの回転系を接続する通常のクラッチが含まれる他、一つの回転系をケースなどの非回転系に固定するブレーキも含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａの動力を変速して駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に出力する変速機６０と、駆動輪３９ａ，３９ｂをロックするパーキングロック機構９０と、車両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。
【００１５】
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。
【００１６】
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には動力軸としてのリングギヤ軸３２ａ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から変速機６０，駆動軸３６，デファレンシャルギヤ３８を介して、最終的には車両の駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。
【００１７】
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やインバータ４１，４２はいずれも同一の構成としたから、モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２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から構成され、発電機として駆動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いる。インバータ４１，４２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を回転駆動することができる。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のロータ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。
【００１８】
変速機６０は、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６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リングギヤ軸３２ａの回転数を４段に変速して駆動軸３６に伝達できるよう構成されている。変速機６０の構成の一例を図３に示す。図３に示す変速機６０は、シングルピニオンの遊星歯車機構６０ａ，６０ｂと三つのクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３と二つのブレーキＢ１，Ｂ２と一つのワンウェイクラッチＦ１とにより構成されている。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に噛々すると共にリングギヤ６２に噛々する複数のピニオンギヤ６３と、複数のピニオンギヤ６３を自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えている。サンギヤ６１は、クラッチＣ１を介してリングギヤ軸３２ａに接続されていると共にブレーキ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。キャリア６４は、クラッチＣ２を介してリングギヤ軸３２ａに接続されている。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に噛々すると共にリングギヤ６６に噛々する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６３を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えている。サンギヤ６５は、回転軸６９およびクラッチＣ３を介してリングギヤ軸３２ａに接続されている。リングギヤ６６は、遊星歯車機構６０ａのキャリア６４に接続されていると共にブレーキＢ２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と共にワンウェイクラッチＦ１により所定方向に自由に回転でき所定方向と逆方向には回転できないようになっている。キャリア６８は、駆動軸３６に接続されていると共に遊星歯車機構６０ａのリングギヤ６２に接続されている。変速機６０は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，ブレーキＢ１，Ｂ２のオンオフにより、リングギヤ軸３２ａの回転を４段に変速して駆動軸３６に伝達すると共にリングギヤ軸３２ａを駆動軸３６から切り離している。クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３やブレーキＢ１，Ｂ２のオンオフは、実施例では、図示しない油圧式のアクチュエータの駆動によりクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３やブレーキＢ１，Ｂ２に対して作用させる油圧を調節することより行なわれる。
【００１９】
パーキングロック機構９０は、駆動軸３６に取り付けられたパーキングギヤ９２と、パーキングギヤ９２と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール９４と、から構成されている。パーキングロックポール９４は、他のレンジからＰレンジへの操作信号またはＰレンジから他のレンジへの操作信号を入力したハイブリッド用電子制御ユニット７０により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ９２との噛合およびその解除によりパーキングロックおよびその解除を行なう。駆動軸３６は機械的に駆動輪３９ａ，３９ｂに接続されているから、パーキングロック機構９０は間接的に駆動輪３９ａ，３９ｂをロックしていることになる。
【００２０】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２１】
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からは、変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，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。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。
【００２２】
なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトレバー８１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。シフトレバー８１が駐車ポジションの状態のときには、通常、変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，ブレーキＢ１，Ｂ２の全てをオフとしてリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６から切り離される。
【００２３】
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とに基づいて動力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。
【００２４】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にシフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図３は、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、シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でエンジン２２の始動指示がなされたときに実行される。なお、シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態では、通常、前述したように、パーキングロック機構９０によって駆動輪３９ａ，３９ｂおよび駆動軸３６がロックされていると共に変速機６０によって動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６から切り離されている。
【００２５】
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、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを入力すると共に(ステップＳ１００）、入力した出力制限Ｗｏｕｔを閾値Ｗｒｅｆと比較する（ステップＳ１１０）。ここで、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。また、閾値Ｗｒｅｆは、エンジン２２を始動する際のモータＭＧ１およびモータＭＧ２による消費電力をバッテリ５０からの電力により賄うことができるか否かを判定するために用いられる閾値であり、バッテリ５０の特性などにより定められる。
【００２６】
バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ未満のときには、エンジン２２をモータリングして始動する際にモータＭＧ１，ＭＧ２によって消費される電力をバッテリ５０からの電力によって賄うことができないと判断し、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とが接続されるよう変速機６０を制御する（ステップＳ１２０）。
【００２７】
続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力する（ステップＳ１３０）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて計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。そして、エンジン２２をモータリングするためのトルクとしてのモータリングトルクＴｃｒをモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊として設定し（ステップＳ１４０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１５０）。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のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを接続した状態でエンジン２２をモータリングする際の動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５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であるリングギヤ３２の回転数を示す。なお、Ｒ軸は、パーキングロック機構９０によってロックされた駆動軸３６に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが接続されているため、固定されている。
【００２８】
次に、エンジン２２の回転数Ｎｅを閾値Ｎｒｅｆと比較し（ステップＳ１６０）、回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満のときにはステップＳ１３０に戻る。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始するための回転数であり、例えば、１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなどに設定することができる。こうしてステップＳ１３０〜Ｓ１６０の処理を繰り返し実行してエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至ると、燃料噴射制御や点火制御の開始をエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ１７０）、エンジン２２が完爆するのを待って（ステップＳ１８０）、始動時制御ルーチンを終了する。シフトレバーが駐車ポジションにある状態では、前述したように、パーキングロック機構９０によって駆動輪３９ａ，３９ｂおよび駆動軸３６がロックされていると共に変速機６０によって動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６から切り離されている。したがって、この状態でエンジン２２をモータリングして始動するには、モータＭＧ１から出力されて動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを受け止めるものが必要となる。実施例では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ未満のときには、変速機６０によって駆動軸３６に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａを接続した状態でエンジン２２をモータリングして始動することにより、エンジン２２の始動を行なうことができる。
【００２９】
ステップＳ１１０でバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上のときには、エンジン２２をモータリングして始動する際にモータＭＧ１，ＭＧ２によって消費される電力をバッテリ５０からの電力により賄うことができると判断し、エンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ２のロータの回転位置θｍ２とを入力し（ステップＳ１９０）、入力した回転位置θｍ２に基づいてモータＭＧ２のロック位置を設定すると共に設定したロック位置に対応する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に指示する（ステップＳ２００）。ここで、モータＭＧ２のロータの回転位置θｍ２は、回転位置検出センサ４４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。また、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定めてマップとして記憶しておき、回転位置θｍ２が与えられると記憶したマップから対応するロック位置を導出して設定するものとした。そして、ステップＳ２００のモータＭＧ２のロータをロックする様子を図６に示す。図示するように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のうちの二相に直流電流を印加すれば、直流電流が印加された二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つけられてロックされることになる。
【００３０】
そして、ステップＳ１４０，１５０の処理と同様に、モータリングトルクＴｃｒをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共に設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップ２１０，Ｓ２２０）、エンジン２２の回転数Ｎｅを閾値Ｎｒｅｆと比較し（ステップＳ２３０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満のときにはステップＳ１９０に戻って、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至ったときに燃料噴射制御や点火制御の開始をエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ２４０）、エンジン２２が完爆するのを待って（ステップＳ２５０）、始動時制御ルーチンを終了する。シフトレバーが駐車ポジションにある状態では、前述したように、パーキングロック機構９０によって駆動輪３９ａ，３９ｂおよび駆動軸３６がロックされていると共に変速機６０によって動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６から切り離されており、リングギヤ軸３２ａは回転可能な状態となっている。実施例では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上のときには、リングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との接続を解除した状態でモータＭＧ２によってリングギヤ軸３２ａの回転を停止させながらエンジン２２をモータリングして始動することにより、エンジン２２をモータリングして始動する際の振動などが駆動輪３９ａ，３９ｂに伝達されるのを抑制しながらエンジン２２をモータリングして始動することができる。しかも、このときには、モータＭＧ２に直流電流を印加することによりステータの磁界の向きを固定してロータをロックさせてリングギヤ軸３２ａをロックさせるから、フィードバック制御などを用いてモータＭＧ２を制御してリングギヤ軸３２ａをロックさせるものに比してリングギヤ軸３２ａのロックを容易な制御で行なうことができる。
【００３１】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でエンジン２２の始動指示がなされたときにバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ未満のときには、パーキングロック機構９０によって固定された駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａを接続した状態でエンジン２２をモータリングして始動するから、エンジン２２をモータリングして始動することができる。
【００３２】
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でエンジン２２の始動指示がなされたときにバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上のときには、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との接続を解除した状態でモータＭＧ２によって動力軸としてのリングギヤ軸３２ａをロックしながらエンジン２２をモータリングして始動するから、エンジン２２をモータリングして始動する際の振動などが駆動輪３９ａ，３９ｂに伝達されるのを抑制しながらエンジン２２をモータリングして始動することができる。しかも、このとき、モータＭＧ２に直流電流を印加することによりステータの磁界の向きを固定してロータをロックさせてリングギヤ軸３２ａをロックさせるから、フィードバック制御などを用いてモータＭＧ２を制御してリングギヤ３２をロックさせるものに比してリングギヤ軸３２ａのロックを容易な制御で行なうことができる。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１が駐車ポジションにある状態でエンジン２２の始動指示がなされたとき、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ未満のときには駆動軸３６に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａを接続した状態でエンジン２２をモータリングして始動し、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上のときには駆動軸３６とリングギヤ軸３２ａとの接続を解除した状態でエンジン２２をモータリングして始動するものとしたが、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに拘わらず駆動軸３６とリングギヤ軸３２ａとを接続した状態でエンジン２２をモータリングして始動するものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の３相コイルのうち二相だけに直流電流を印加することによってモータＭＧ２のステータの磁界の向きを固定してモータＭＧ２のロータをロックするものしたが、モータＭＧ２の三相コイルの全ての相に直流電流を印加することによってモータＭＧ２のステータの磁界の向きを固定してモータＭＧ２のロータをロックするものとしてもよい。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上のときには、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との接続を解除した状態で、モータＭＧ２のステータの磁界を固定してモータＭＧ２のロータをロックすることにより、リングギヤ軸３２ａをロックしながらエンジン２２をモータリングして始動するものとしたが、次式（１）に示すように、モータＭＧ２のロータの現在の回転位置θｍと所定位置θｍｓｅｔとに基づいてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定しこのトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２を制御することにより、リングギヤ軸３２ａをロックしながらエンジン２２をモータリングして始動するものとしてもよい。ここで、所定位置θｍｓｅｔは、例えば、図４の始動時制御ルーチンの実行が開始されるとき即ちエンジン２２のモータリングが開始されるときのモータＭＧ２のロータの回転位置などを用いることができる。式（１）は、モータＭＧ２のロータの回転位置θｍと所定位置θｍｓｅｔとの偏差を打ち消すためのフィードバック制御の関係式であり、式（１）中、「ｋ１」は比例項のゲインである。
【００３６】
Tm2*=k1・(θmset-θm2)  (1)
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、４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、変速機の変速段は４段に限られるものではなく、２段以上の変速段であればよい。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介して接続された回転軸としてのリングギヤ軸３２ａにエンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して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１２０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１３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸３６に変速機６０を介して接続された回転軸３２ｂに接続されたアウターロータ１３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を回転軸３２ｂ，変速機６０，駆動軸３６を介して駆動輪３９ａ，３９ｂ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１３０を備えるものとしてもよい。
【００３９】
実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２と変速機６０とバッテリ５０とを備えるハイブリッド自動車２０について説明したが、エンジンと、エンジンの出力軸と動力軸とに接続され動力軸への動力の出力を伴ってエンジンをモータリングするモータリング装置と、動力軸と車軸側との接続および接続の解除が可能で動力軸と車軸側との間で変速段の変更を伴って動力を伝達する変速機と、シフトレバーが駐車ポジションに操作されたときに車軸を固定する固定装置と、を備える車両であればよい。
【００４０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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。
【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】変速機６０の構成の概略を示す構成図である。
【図４】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。
【図５】エンジン２２をモータリングする際の動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図６】モータＭＧ２のロータをロックする様子を示す説明図である。
【図７】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】
【００４２】
２０，１２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２３  クランクポジションセンサ、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、３２ｂ  回転軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３６  駆動軸、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  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、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，６０ｂ  遊星歯車機構、６１，６５  サンギヤ、６２，６６  リングギヤ、６３，６７  ピニオンギヤ、６４，６８  キャリア、６９  回転軸、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、９０  パーキングロック機構、９２  パーキングギヤ、９４  パーキングロックポール、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  モータ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３  クラッチ、Ｂ１，Ｂ２  ブレーキ、Ｆ１  ワンウェイクラッチ。
【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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