JP2008195280A - 動力出力装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油の温度を迅速に上昇させる。
【解決手段】動力分配統合機構や変速機を潤滑する潤滑油の温度Ｔｏｉｌが低いときに停車中でシフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションのときには（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）、モータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクＴｍ１ｒ，Ｔｍ２ｒを設定してモータを電磁ロックする（Ｓ１４０〜Ｓ１９０）。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動させることなく、電磁ロックにより消費される電力に相当する熱をモータＭＧ１，ＭＧ２に発生させ、これにより潤滑油の温度を迅速に上昇させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに車両に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンとモータとをギヤ機構により接続してなる装置において、ギヤ機構等を潤滑する潤滑油の温度が低いときには、モータの作動頻度を多くしてモータの作動に伴って生じる熱により潤滑油の温度の上昇を図る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、モータの作動頻度を多くして潤滑油の温度を上昇させることにより、ヒータなどの加熱装置を設けることなく、迅速に潤滑油の温度を上昇させている。
特開２００２−１７４３２８号公報

上述の動力出力装置のように、モータや発電機の作動頻度を多くすることにより潤滑油の温度を迅速に上昇させることはできるが、モータや発電機を作動させる状態にないときには、モータや発電機を作動させることができず、潤滑油の温度を迅速に上昇させることができない。なお、潤滑油は、温度が低いときにはその粘性が高いことから、機械的なロスが大きくなり、燃費を低下させるため、迅速に適正な温度まで加温する必要がある。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、潤滑油の温度を迅速に上昇させることを目的とする。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、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、
動力を入出力可能な発電機と、
前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸とは異なる動力軸との３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、
前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記発電機および前記電動機と熱伝達可能に配置され、前記動力軸と前記駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力を伝達するギヤ機構により構成された変速手段と、
少なくとも前記変速手段のギヤ機構を潤滑する潤滑媒体の温度を検出する潤滑媒体温度検出手段と、
前記発電機または前記電動機の少なくとも一方が駆動停止して駆動の可能性がない状態である停止安定状態にあるか否かを判定する停止安定状態判定手段と、
前記検出された潤滑媒体の温度が所定温度未満のときに前記停止安定状態判定手段により停止安定状態が判定されたときには、該停止安定状態にある発電機または電動機により回転用のトルクは出力しないが電力が消費されるよう該停止安定状態にある発電機または電動機を制御する制御手段と、
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、発電機や電動機と熱伝達可能に配置された変速手段のギヤ機構を潤滑する潤滑媒体の温度が所定温度未満のときに発電機または電動機の少なくとも一方が駆動停止して駆動の可能性がない状態である停止安定状態にあるときには、停止安定状態にある発電機または電動機により回転用のトルクは出力しないが電力が消費されるよう停止安定状態にある発電機または電動機を制御する。発電機や電動機で電力が消費される分に相当する熱が発電機や電動機に生じるから、その熱により潤滑媒体の温度を上昇させることができる。この結果、発電機や電動機を作動することができない状態のときでも潤滑媒体の温度を迅速に上昇させることができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記停止安定状態にある発電機または電動機を回転不能にロックするよう制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記発電機および前記電動機は３相−２相変換および２相−３相変換を用いて駆動制御する同期電動発電機および同期発電電動機であり、前記制御手段は、前記潤滑媒体の温度が低いほど大きくなるよう前記３相−２相変換におけるｄ軸トルクを設定すると共に該設定したｄ軸トルクを用いて前記停止安定状態にある発電機または電動機を駆動制御する手段である、ものとすることもできる。

また、本発明の動力出力装置において、前記３軸式動力入出力手段は前記発電機および前記電動機と熱伝達可能に配置されたギヤ機構により構成されてなり、前記潤滑媒体は前記３軸式動力入出力手段のギヤ機構も潤滑する媒体である、ものとすることもできる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記潤滑媒体は、前記発電機および前記電動機を冷却する媒体であるものとすることもできる。

本発明の車両は、上述のいずれかの態様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、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸とは異なる動力軸との３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記発電機および前記電動機と熱伝達可能に配置され、前記動力軸と前記駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力を伝達するギヤ機構により構成された変速手段と、少なくとも前記変速手段のギヤ機構を潤滑する潤滑媒体の温度を検出する潤滑媒体温度検出手段と、前記発電機または前記電動機の少なくとも一方が駆動停止して駆動の可能性がない状態である停止安定状態にあるか否かを判定する停止安定状態判定手段と、前記検出された潤滑媒体の温度が所定温度未満のときに前記停止安定状態判定手段により停止安定状態が判定されたときには、該停止安定状態にある発電機または電動機により回転用のトルクは出力しないが電力が消費されるよう該停止安定状態にある発電機または電動機を制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。

この本発明の車両では、上述のいずれかの態様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、発電機や電動機を作動することができない状態のときでも潤滑媒体の温度を迅速に上昇させることができる効果と同様の効果を奏することができる。

こうした本発明の車両において、前記停止安定状態は、停車している状態、パーキングロックされている状態、シフトがニュートラルとされている状態のいずれかを含むものとすることもできる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力するための内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸とは異なる動力軸との３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記発電機および前記電動機と熱伝達可能に配置され前記動力軸と前記駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力を伝達するギヤ機構により構成された変速手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
少なくとも前記ギヤ機構を潤滑する潤滑媒体の温度が所定温度未満のときに前記発電機または前記電動機の少なくとも一方が駆動停止して駆動の可能性がない状態である停止安定状態にあるときには、該停止安定状態にある発電機または電動機により回転用のトルクは出力しないが電力が消費されるよう該停止安定状態にある発電機または電動機を制御する、
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では、発電機や電動機と熱伝達可能に配置された変速手段のギヤ機構を潤滑する潤滑媒体の温度が所定温度未満のときに発電機または電動機の少なくとも一方が駆動停止して駆動の可能性がない状態である停止安定状態にあるときには、停止安定状態にある発電機または電動機により回転用のトルクは出力しないが電力が消費されるよう停止安定状態にある発電機または電動機を制御する。発電機や電動機で電力が消費される分に相当する熱が発電機や電動機に生じるから、その熱により潤滑媒体の温度を上昇させることができる。この結果、発電機や電動機を作動することができない状態のときでも潤滑媒体の温度を迅速に上昇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、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、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。

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。なお、エンジンＥＣＵ２４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クランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

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には回転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。

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からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置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，ＭＧ
２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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

変速機６０は、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との接続の解除を行なうことができるように構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。図示するように、変速機６０は、シングルピニオンの遊星歯車機構６２，６４，６６と二つのクラッチＣ１，Ｃ２と三つのブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３とにより構成されている。遊星歯車機構６２は、外歯歯車のサンギヤ６２ｓと、このサンギヤ６２ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２ｒと、サンギヤ６２ｓに噛合すると共にリングギヤ６２ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６２ｐと、複数のピニオンギヤ６２ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６２ｃとを備えており、サンギヤ６２ｓはクラッチＣ２のオンオフによりリングギヤ軸３２ａに接続または接続の解除ができるようになっていると共にブレーキＢ１のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア６２ｃはブレーキＢ２のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっている。遊星歯車機構６４は、外歯歯車のサンギヤ６４ｓと、このサンギヤ６４ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６４ｒと、サンギヤ６４ｓに噛合すると共にリングギヤ６４ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６４ｐと、複数のピニオンギヤ６４ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６４ｃとを備えており、サンギヤ６４ｓは遊星歯車機構６２のサンギヤ６２ｓに接続され、リングギヤ６４ｒはクラッチＣ１のオンオフによりリングギヤ軸３２ａに接続またはその解除ができるようになっており、キャリア６４ｃは遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒに接続されている。遊星歯車機構６６は、外歯歯車のサンギヤ６６ｓと、このサンギヤ６６ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６ｒと、サンギヤ６６ｓに噛合すると共にリングギヤ６６ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６６ｐと、複数のピニオンギヤ６６ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６６ｃとを備えており、サンギヤ６６ｓは遊星歯車機構６４のリングギヤ６４ｒに接続され、リングギヤ６６ｒはブレーキＢ３のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア６６ｃは遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒと遊星歯車機構６４のキャリア６４ｃと駆動軸３６とに接続されている。変速機６０は、クラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３とを全てオフにすることによりリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを切り離すことができ、クラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を比較的大きな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を１速の状態という）、クラッチＣ１とブレーキＢ２とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ３とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を１速より小さな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を２速の状態という）、クラッチＣ１とクラッチＢ１とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ２，Ｂ３とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を２速より小さな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を３速の状態という）、クラッチＣ１，Ｃ２をオンとすると共にクラッチＢ１，Ｂ２，Ｂ３をオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転をそのまま駆動軸３６に伝達する（以下、この状態を４速の状態という）。また、この変速機６０は、クラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を反転かつ減速して駆動軸３６に伝達する（以下、この状態をリバースの状態という）。

クラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３のオンオフは、図１に示すように、油圧式のアクチュエータ１００の駆動によりクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３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。この油圧式のアクチュエータ１００は、オイルを圧送するオイルポンプ１０２と、オイルポンプ１０２から圧送されたオイルの圧力（ライン圧）をクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３側に調整可能な圧力をもって個別に供給可能な油圧供給部１０４と、を備える。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１，動力分配統合機構３０，モータＭＧ２，変速機６０はこの順に熱伝達可能に配置されて単一のユニットとして構成されており、このユニットにはこれらを潤滑すると共に冷却する潤滑油を溜めるオイル溜１０７が設けられている。オイル溜１０７にはオイルポンプ１０８が取り付けられており、潤滑油が動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，モータＭＧ２，変速機６０に供給されるようになっている。

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。また、バッテリＥＣＵ５２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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

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，アクチュエータ１００の油圧供給部１０４のライン圧を検出する油圧センサ１０６からの油圧Ｐｏｉｌ，駆動軸３６に取り付けられた回転数センサ３７からの駆動軸回転数Ｎｄ、オイル溜１０７に取り付けられた温度センサ１０９からの油温Ｔｏｉｌ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やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３の油圧式のアクチュエータ１００への駆動信号やオイルポンプ１０８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。

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。シフトポジションＳＰがＤポジションやＲポジションのときには、変速機６０は、１速〜４速の状態，リバースの状態となるようクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３のうち１速〜４速の状態，リバースの状態に対応するクラッチやブレーキを係合するものとし、シフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションのときには、変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３は全て開放するものとした。なお、シフトポジションＳＰがＰポジションのときには、図示しないパーキングロックが作動してロック状態となる。

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３６に出力すべき要求トルクを計算し、要求トルクＴｄ＊と車速Ｖとに応じた変速段となるよう変速機６０が制御され、要求トルクと変速機６０の変速段とに応じた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、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、特にオイル溜１０７の潤滑油の温度が低いとき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により実行される油温上昇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、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に実行される。なお、この油温上昇処理ルーチンが実行されているときでも、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づく要求トルクが効率よく駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御する駆動制御や、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと変速機６０の変速段との関係を設定した変速マップを用いて変速機６０の変速段を変速する変速制御が実行されている。駆動制御や変速制御は、本発明の中核をなさないため、これ以上の詳細な説明は省略する。

油温上昇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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，車速センサ８８からの車速Ｖ，温度センサ１０９からの油温Ｔｏｉｌ，シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰなど潤滑油の温度上昇処理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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計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。

こうしてデータを入力すると、入力した油温Ｔｏｉｌが閾値Ｔｒｅｆ未満であるか否か、車速Ｖに基づいて停車しているか否か、シフトポジションＳＰがＮポジションかＰポジションであるか否か、について判定する（ステップＳ１１０〜Ｓ１３０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、潤滑油の適温範囲の下限温度やこの下限温度近傍の温度として設定されており、例えば、７０℃などを用いることができる。油温Ｔｏｉｌが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには潤滑油の温度の上昇は不要と判断し、本ルーチンを終了する。また、車速Ｖが値０でないとき、即ち停車していないときには、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動しているのが通常であり、この油温上昇処理は適さない判断し、本ルーチンを終了する。シフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションではないときには、走行中であったり、走行しようとしているときであり、この場合も油温上昇処理は適さないと判断し、本ルーチンを終了する。なお、停車中でないときやシフトポジションＳＰがＮポジションでもＰポジションでもないときには、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動しているかすぐに駆動する状態にあるから、これらが発生する熱により潤滑油が加温が期待できる。

一方、油温Ｔｏｉｌが閾値Ｔｒｅｆ未満であり、停車中であり、且つ、シフトポジションＳＰがＮポジションかＰポジションのときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０のときには、閾値Ｔｒｅｆから油温Ｔｏｉｌを減じた値に係数ｋ１を乗じたトルクをモータＭＧ１を電磁ロックするためのロック用トルクＴｍ１ｒとして設定すると共に（ステップＳ１５０）、モータＥＣＵ４０にモータＭＧ１の電磁ロックを指示する制御信号と設定したロック用トルクＴｍ１ｒとを送信する（ステップＳ１６０）。そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２についても値０であるか否かを判定し（ステップＳ１７０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０のときには、閾値Ｔｒｅｆから油温Ｔｏｉｌを減じた値に係数ｋ２を乗じたトルクをモータＭＧ２を電磁ロックするためのロック用トルクＴｍ２ｒとして設定すると共に（ステップＳ１８０）、モータＥＣＵ４０にモータＭＧ２の電磁ロックを指示する制御信号と設定したロック用トルクＴｍ２ｒとを送信し（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。一方、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０でないときにはモータＭＧ１のロック用トルクＴｍ１ｒの設定は行なわれず、また、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０でないときにもモータＭＧ２のロック用トルクＴｍ２ｒの設定は行なわれず、本ルーチンを終了する。即ち、モータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクを設定してモータＥＣＵ４０に電磁ロックを指示する制御信号と設定したロック用トルクを送信するのである。電磁ロックを指示する制御信号を受信したモータＥＣＵ４０は、ロック用トルクＴｍ１ｒを受信すると、モータＭＧ１に対してロック用トルクＴｍ１ｒに相当する電流がｄ軸に流れるようにインバータ４１のスイッチング素子をスイッチング制御し、ロック用トルクＴｍ２ｒを受信すると、モータＭＧ２に対してロック用トルクＴｍ２ｒに相当する電流がｄ軸に流れるようにインバータ４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。ここで、ｄ軸は、三相交流モータにおける相電流を３相−２相変換（座標変換）する際のｄ−ｑ座標系におけるｄ軸であり、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータに貼り付けられた永久磁石により形成される磁束の方向である。モータＭＧ１，ＭＧ２のロック制御は、以下のように行なうことができる。まず、対応するモータのロータの回転位置から電気角を計算すると共にこの計算した電気角を用いて検出した相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを座標変換（３相−２相変換）して電流Ｉｄ，Ｉｑを計算する。続いて、電流指令Ｉｄ＊にロック用トルクに相当する電流を設定すると共に電流指令Ｉｑ＊に値０を設定し、設定した電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と計算した電流Ｉｄ，Ｉｑとを用いて電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定し、この設定した電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を座標変換（２相−３相変換）してモータの三相コイルＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を計算する。そして、計算した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を対応するインバータをスイッチングするためのＰＷＭ信号に変換し、これに基づいて対応するインバータのスイッチング素子をスイッチング制御する。こうした制御により、モータＭＧ１，ＭＧ２は、ロックした状態となる。また、ロック用トルクＴｍ１ｒ，Ｔｍ２ｒは、いずれも閾値Ｔｒｅｆから油温Ｔｏｉｌを減じたものに係数ｋ１，ｋ２を乗じること、即ち、油温Ｔｏｉｌが低いほど大きな値を設定するから、油温Ｔｏｉｌが低いときには迅速に潤滑油を加温することができる。

このように、モータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータを電磁ロックすると、電磁ロック制御されたモータは、回転方向に駆動するトルクの出力を行なうことなく電力を消費することになる。この電力消費分に相当する熱がモータに発生するから、この熱により潤滑油を加温することができる。即ち、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することなく、潤滑油の温度を迅速に上昇することができる。ここで、停車中でシフトポジションＳＰがＮポジションかＰポジションのときに回転数が値０のモータを電磁ロックすることは、すぐに駆動される可能性のない、即ち安定して停止している状態のモータを電磁ロックすることになり、車両の状態に何ら影響を与えるものではない。なお、運転者がシフトレバー８１をＮポジションやＰポジションからＤポジションやＲポジションに操作すると、駆動制御により車両の状態やアクセルペダル８３の踏み込み量であるアクセル開度Ａｃｃに応じてエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動制御されることから、それまで電磁ロックされていたモータの電磁ロックは解除される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、動力分配統合機構３０や変速機６０を潤滑する潤滑油の温度Ｔｏｉｌが低いときに停車中でシフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションのときには、モータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクを設定してモータを電磁ロックすることにより、電磁ロックにより消費される電力に相当する熱によって潤滑油を加温することができる。即ち、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することなく、潤滑油の温度を迅速に上昇することができる。しかも、ロック用トルクを閾値Ｔｒｅｆから油温Ｔｏｉｌを減じたものに対応させるから、即ち、油温Ｔｏｉｌの温度が低いほど大きなロック用トルクを設定するから、油温Ｔｏｉｌが低いときには迅速に潤滑油を加温することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが低いときには、停車中でシフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションのときにモータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクを設定してモータを電磁ロックするものとしたが、停車中でなくてもシフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションのときにモータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクを設定してモータを電磁ロックするものとしてもよいし、停車中であればシフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションではないときでもモータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクを設定してモータを電磁ロックするものとてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１，ＭＧ２として３相−２相変換および２相−３相変換を用いて駆動制御する同期発電電動機を用い、電磁ロックとしてｄ軸トルクを出力するｄ軸ロックを行なうものとしたが、３相−２相変換および２相−３相変換を用いて駆動制御しない電動機をモータＭＧ１，ＭＧ２として用いるものとしてもよい。この場合、電磁ロックに代えて回転用のトルクを出力せずに電力消費するよう電動機を制御すればよい。

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、変速段は４段に限られるものではなく、２段以上の変速段をもって変速可能な変速機であればよい。

実施例では、本発明の最良の形態として動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０として説明したが、こうした自動車に搭載されない動力出力装置としてもよい。また、動力出力装置の制御方法の形態としても構わない。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、変速機６０が「変速手段」に相当し、温度センサ１０９が「潤滑媒体温度検出手段」に相当し、停車中でシフトポジションＳＰがＮポジションかＰポジションであるときに回転数が値０のモータを判定する図３の油温上昇処理ルーチンのステップＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１７０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「停止安定状態判定手段」に相当し、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが閾値Ｔｒｅｆより低いときに停車中でシフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションのときにモータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクを設定してモータを電磁ロックする図３の油温上昇処理ルーチンのステップＳ１１０〜Ｓ１９０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と電磁ロックを指示する制御信号とロック用トルクＴｍ１ｒ，Ｔｍ２ｒを受信してモータＭＧ１，ＭＧ２のうち対応するモータを電磁ロックするモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機であっても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、内燃機関の出力軸と発電機の回転軸と駆動軸とは異なる動力軸との３軸に接続され３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機および電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「変速手段」としては、４段変速の変速機６０に限定されるものではなく、３段以下の変速機や５段以上の変速機とするなど、発電機および電動機と熱伝達可能に配置され、動力軸と駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力を伝達するギヤ機構により構成されたものであれば如何なるものとしても構わない。「潤滑媒体温度検出手段」としては、オイル溜１０７に取り付けられた温度センサ１０９に限定されるものではなく、オイル溜１０７以外の箇所に温度センサを取り付けるなど、少なくとも変速手段のギヤ機構を潤滑する潤滑媒体の温度を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「停止安定状態判定手段」としては、停車中でシフトポジションＳＰがＮポジションかＰポジションであるときに回転数が値０のモータを判定することにより行なうものに限定されるものではなく、発電機または電動機の少なくとも一方が駆動停止して駆動の可能性がない状態である停止安定状態にあるか否かを判定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが閾値Ｔｒｅｆより低いときに停車中でシフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションのときにモータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクを設定してモータを電磁ロックするものに限定されるものではなく、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが閾値Ｔｒｅｆより低いときには、停車中でなくてもシフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションであればモータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクを設定してモータを電磁ロックするものとしたり、停車中であればシフトポジションＳＰがＮポジションやＰポジションでなくてもモータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数が値０のモータに対してロック用トルクを設定してモータを電磁ロックするものとしたりするなど、潤滑媒体の温度が所定温度未満のときに停止安定状態が判定されたときには停止安定状態にある発電機または電動機により回転用のトルクは出力しないが電力が消費されるよう停止安定状態にある発電機または電動機を制御すものであれば、潤滑媒体の温度が所定温度以上のときには如何なる制御を行なうものとしたり、潤滑媒体の温度が所定温度未満のときでも停止安定状態が判定されないときには如何なる制御を行なうものとしたりするなど、如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

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。

本発明は、動力出力装置や車両、駆動装置の製造産業などに利用可能である。

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。 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により実行される油温上昇処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０ 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、３６ 駆動軸、３７ 回転数センサ、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、５１ 温度センサ、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、６２，６４，６６ 遊星歯車機構、６２ｓ，６４ｓ，６６ｓ サンギヤ、６２ｃ，６４ｃ，６６ｃ キャリア、６２ｒ，６４ｒ，６６ｒ リングギヤ、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、１００ アクチュエータ、１０２ オイルポンプ、１０４ 油圧供給部、１０７ オイル溜、１０８ オイルポンプ、１０９ 温度センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ ブレーキ。

Claims (8)

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、
   動力を入出力可能な発電機と、
   前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸とは異なる動力軸との３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、
   前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   前記発電機および前記電動機と熱伝達可能に配置され、前記動力軸と前記駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力を伝達するギヤ機構により構成された変速手段と、
   少なくとも前記変速手段のギヤ機構を潤滑する潤滑媒体の温度を検出する潤滑媒体温度検出手段と、
   前記発電機または前記電動機の少なくとも一方が駆動停止して駆動の可能性がない状態である停止安定状態にあるか否かを判定する停止安定状態判定手段と、
   前記検出された潤滑媒体の温度が所定温度未満のときに前記停止安定状態判定手段により停止安定状態が判定されたときには、該停止安定状態にある発電機または電動機により回転用のトルクは出力しないが電力が消費されるよう該停止安定状態にある発電機または電動機を制御する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記制御手段は、前記停止安定状態にある発電機または電動機を回転不能にロックするよう制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 請求項２記載の動力出力装置であって、
   前記発電機および前記電動機は、３相−２相変換および２相−３相変換を用いて駆動制御する同期電動発電機および同期発電電動機であり、
   前記制御手段は、前記潤滑媒体の温度が低いほど大きくなるよう前記３相−２相変換におけるｄ軸トルクを設定すると共に該設定したｄ軸トルクを用いて前記止安定状態にある発電機または電動機を駆動制御する手段である、
   動力出力装置。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記３軸式動力入出力手段は、前記発電機および前記電動機と熱伝達可能に配置されたギヤ機構により構成されてなり、
   前記潤滑媒体は、前記３軸式動力入出力手段のギヤ機構も潤滑する媒体である、
   動力出力装置。
5. 前記潤滑媒体は、前記発電機および前記電動機を冷却する媒体である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
6. 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連結されてなる車両。
7. 前記停止安定状態は、停車している状態、パーキングロックされている状態、シフトがニュートラルとされている状態のいずれかを含む請求項６記載の車両。
8. 駆動軸に動力を出力するための内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸とは異なる動力軸との３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記発電機および前記電動機と熱伝達可能に配置され前記動力軸と前記駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力を伝達するギヤ機構により構成された変速手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
   少なくとも前記ギヤ機構を潤滑する潤滑媒体の温度が所定温度未満のときに前記発電機または前記電動機の少なくとも一方が駆動停止して駆動の可能性がない状態である停止安定状態にあるときには、該停止安定状態にある発電機または電動機により回転用のトルクは出力しないが電力が消費されるよう該停止安定状態にある発電機または電動機を制御する、
   ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。

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