JP2008207593A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトレバー８１が駐車ポジションの状態でエンジン２２が運転されているときに回転軸３２ａが回転しないようにする。
【解決手段】シフトレバー８１が駐車ポジションの状態でエンジン２２が運転されているときには、モータＭＧ１から出力すべきトルク指令とエンジン２２を潤滑する潤滑オイルの油温とに基づく回転制限制御用トルク以下の大きさの範囲内で回転軸３２ａに作用するトルクに対して回転軸３２ａの回転を制限できる程度をもってモータＭＧ２のステータ４６ｂに固定磁界を形成させる。これにより、油温に応じた回転制限制御用トルクを用いてモータＭＧ２に固定磁界を形成させることができ、より適正に回転軸３２ａが回転しないようにすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンにキャリアが接続されると共に車軸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接続された第１モータと、リングギヤに接続された第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、停車中に第１モータによりエンジンをモータリングして始動または停止する際に、エンジンの回転が安定しない低回転領域ではエンジントルクに基づく反力トルクを第２モータから出力し、高回転領域ではエンジンの回転数の変化率に基づく反力トルクを第２モータから出力することにより、それぞれの回転領域で反力トルクをより適正に設定してトルクショックを低減している。
特開２０００−１２５４１３号公報

ところで、上述のハード構成に加えてリングギヤと車軸との間に有段の変速機を備える車両では、シフトポジションが駐車ポジションにあるときには、通常、車軸がロックされると共に有段の変速機によってリングギヤが車軸から切り離される。この状態でエンジンを運転する際には、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されて変速機によってリングギヤと車軸とを接続する際のショックを抑制するためなどの理由により、リングギヤができるだけ回転しないようにすることが望まれる。

本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関や電動機が接続された回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびその解除を行なう変速機を備えるものにおいて、シフトポジションが駐車ポジションにある状態でエンジンを運転する際に、回転軸が回転しないようにすることを目的とする。

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。

本発明の車両は、
内燃機関と、
回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、
前記回転軸に接続されると共に該回転軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記回転軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
前記回転軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該回転軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力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、
前記内燃機関の潤滑媒体の温度を反映する物理量である温度反映物理量を検出する温度反映物理量検出手段と、
シフトポジションが駐車ポジションにある駐車状態で前記内燃機関が運転されている際または該駐車状態で前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際、前記内燃機関の運転状態および／または前記電力動力入出力手段の駆動状態と前記検出された温度反映物理量とに基づく駆動力範囲内で前記回転軸に作用する駆動力に対して前記回転軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記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。

この本発明の車両では、シフトポジションが駐車ポジションにある駐車状態で内燃機関が運転されている際または駐車状態で電力動力入出力手段により内燃機関がモータリングされて始動または停止される際には、内燃機関の運転状態および／または電力動力入出力手段の駆動状態と内燃機関の潤滑媒体の温度を反映する物理量である温度反映物理量とに基づく駆動力範囲内で回転軸に作用する駆動力に対して回転軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機を制御する。内燃機関や電力動力入出力手段の回転数を変更する際には、内燃機関や電動力入出力手段を含む慣性系のイナーシャに基づく駆動力が回転軸に作用するが、この駆動力は、潤滑媒体の温度に基づく内燃機関のフリクションの大きさによって内燃機関の回転数の変更されやすさが異なるため、潤滑媒体の温度によって異なる。したがって、内燃機関の運転状態や電力動力入出力手段の駆動状態に加えて潤滑媒体の温度を加味した駆動力範囲を用いて電動機を制御することにより、潤滑媒体の温度に応じて回転軸が回転しないようにすることができる。ここで、「内燃機関の運転状態」には、内燃機関の現在の運転状態に限られず、内燃機関の運転状態の目標としての目標運転状態も含まれる。また、「電力動力入出力手段の駆動状態」には、電力動力入出力手段の現在の駆動状態に限られず、電力動力入出力手段の駆動状態の目標としての目標駆動状態も含まれる。

こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記駐車状態で前記内燃機関が運転されている際には、前記検出された温度反映物理量により反映される潤滑媒体の温度が高いほど広くなる傾向に設定される前記駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。これは、潤滑媒体の温度が高いほど、内燃機関のフリクションが小さくなり、内燃機関の回転数が変更されやすくなり、慣性系のイナーシャに基づいて回転軸に作用する駆動力の大きさが大きくなりやすいという理由に基づく。

また、本発明の車両において、前記制御手段は、前記駐車状態で前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際には、前記検出された温度反映物理量により反映される潤滑媒体の温度が高いほど狭くなる傾向に設定される駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。これは、以下の理由に基づく。内燃機関を始動や停止させる際には、内燃機関をモータリングするために内燃機関の回転数を変更する方向に電力動力入出力手段から駆動力が出力され、内燃機関の回転数が変更される方向とは逆方向にイナーシャが生じる。潤滑媒体の温度が高いほど内燃機関の回転数が変更されやすくなり、内燃機関の回転数を変更する方向の駆動力を電力入出力手段から出力して内燃機関をモータリングする際には、電力動力入出力手段から出力される駆動力と慣性系のイナーシャとが逆方向になるため、回転軸に作用する駆動力は潤滑媒体の温度が高いほどその大きさが小さくなる。こうした理由により、潤滑媒体の温度が高いほど狭くなる傾向の駆動力範囲を用いるものとした。これにより、回転軸が回転しないようにしつつも電動機による電力消費を抑制することができる。この場合、前記制御手段は、前記駐車状態で前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際には、前記検出された温度反映物理量に基づいて、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際の前記内燃機関の回転数の単位時間あたりの変化量である回転数変化率を推定し、該推定した回転数変化率に基づいて前記駆動力範囲を設定し、該設定した駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記回転軸と前記出力軸と第３の軸との３軸を有し該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の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。

あるいは、本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記回転軸と前記出力軸と第３の軸との３軸を有し該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の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であり、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を小さくする方向の前記発電機からの駆動力の出力を伴って前記内燃機関の回転数が大きくなるときには、前記検出された温度反映物理量により反映される潤滑媒体の温度が高いほど広くなる傾向に設定される前記駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。これは、潤滑媒体の温度が高いほど慣性系のイナーシャに応じて回転軸に作用する駆動力の大きさが大きくなりやすく、内燃機関の回転数を小さくする方向の発電機からの駆動力の出力を伴って内燃機関の回転数が大きくなるときには、発電機からの駆動力の方向と慣性系のイナーシャの方向とが同じ方向になるため、潤滑媒体の温度が高いほど回転軸に作用する駆動力の大きさが大きくなりやすいという理由に基づく。

加えて、本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記回転軸と前記出力軸と第３の軸との３軸を有し該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の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であり、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を大きくする方向の前記発電機からの駆動力の出力を伴って前記内燃機関の回転数が大きくなるとき又は前記内燃機関の回転数を小さくする方向の前記発電機からの駆動力の出力を伴って前記内燃機関の回転数が小さくなるときには、前記検出された温度反映物理量により反映される潤滑媒体の温度が高いほど狭くなる傾向に設定される前記駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。これは、潤滑媒体の温度が高いほど慣性系のイナーシャに応じて回転軸に作用する駆動力の大きさが大きくなりやすく、内燃機関の回転数を大きくする方向の発電機からの駆動力の出力を伴って内燃機関の回転数が大きくなるとき又は内燃機関の回転数を小さくする方向の発電機からの駆動力の出力を伴って内燃機関の回転数が小さくなるときには、発電機からの駆動力の方向と慣性系のイナーシャの方向とが逆方向になるため、潤滑媒体の温度が高いほど回転軸に作用する駆動力の大きさが小さくなりやすいという理由に基づく。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、前記回転軸に接続されると共に該回転軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記回転軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記回転軸に回転子が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回転軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力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、を備える車両の制御方法であって、
シフトポジションが駐車ポジションにある駐車状態で前記内燃機関が運転されている際または該駐車状態で前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際、前記内燃機関の運転状態および／または前記電力動力入出力手段の駆動状態と前記内燃機関の潤滑媒体の温度を反映する物理量である温度反映物理量とに基づく駆動力範囲内で前記回転軸に作用する駆動力に対して前記回転軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の車両の制御方法では、シフトポジションが駐車ポジションにある駐車状態で内燃機関が運転されている際または駐車状態で電力動力入出力手段により内燃機関がモータリングされて始動または停止される際には、内燃機関の運転状態および／または電力動力入出力手段の駆動状態と内燃機関の潤滑媒体の温度を反映する物理量である温度反映物理量とに基づく駆動力範囲内で回転軸に作用する駆動力に対して回転軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機を制御する。内燃機関や電力動力入出力手段の回転数を変更する際には、内燃機関や電動力入出力手段を含む慣性系のイナーシャに基づく駆動力が回転軸に作用するが、この駆動力は、潤滑媒体の温度に基づく内燃機関のフリクションの大きさによって内燃機関の回転数の変更されやすさが異なるため、潤滑媒体の温度によって異なる。したがって、内燃機関の運転状態や電力動力入出力手段の駆動状態に加えて潤滑媒体の温度を加味した駆動力範囲を用いて電動機を制御することにより、潤滑媒体の温度に応じて回転軸が回転しないようにすることができる。ここで、「内燃機関の運転状態」には、内燃機関の現在の運転状態に限られず、内燃機関の運転状態の目標としての目標運転状態も含まれる。また、「電力動力入出力手段の駆動状態」には、電力動力入出力手段の現在の駆動状態に限られず、電力動力入出力手段の駆動状態の目標としての目標駆動状態も含まれる。

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、本発明の第１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。第１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に接続された回転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、自動車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には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２を冷却する冷却水の温度を検出する温度センサ２２ａからの冷却水温αｗ，エンジン２２を潤滑する潤滑オイルの温度を検出する温度センサ２２ｂからの油温αｏ，エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。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、クランクポジションセンサからのクランクポジション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。

図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２やバッテリ５０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。モータＭＧ１，ＭＧ２は、図１および図２に示すように、いずれも永久磁石が貼り付けられたロータ４５ａ，４６ａと三相コイルが巻回されたステータ４５ｂ，４６ｂとを有し、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は、いずれも６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２とトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２に逆並列接続された６個のダイオードＤ１〜Ｄ６，Ｄ７〜Ｄ１２とにより構成されている。各６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２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とに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置され、その接続点にモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２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から構成されており、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は、ＣＰＵ４０ａ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、ＣＰＵ４０ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４０ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ４０ｃ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。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４５ａ，４６ａ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のロータ４５ａ，４６ａの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルのＵ相，Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサ４５Ｕ，４５Ｖ，４６Ｕ，４６Ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのロータ４５ａ，４６ａの回転位置θｍ１，θｍ２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、図示しないブレーキやクラッチを有し、回転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。

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、他のポジションから駐車ポジション（Ｐポジション）への操作信号または駐車ポジションから他のポジション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。

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バッテリ電圧，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の図示しないブレーキやクラッチのアクチュエータへの駆動信号やパーキングロック機構９０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。

なお、第１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の図示しないブレーキやクラッチが開放されて回転軸としてのリングギヤ軸３２ａが駆動軸３６から切り離される。

こうして構成された第１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とに基づいて回転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。

次に、こうして構成された第１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とき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により実行される駐車状態運転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が運転されているときに所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駐車状態運転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、エンジン２２の潤滑オイルの油温αｏや、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，発電要求パワーＰ＊など制御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、油温αｏは、温度センサ２２ｂ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。また、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のロータ４５ａ，４６ａ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。さらに、発電要求パワーＰ＊は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣや電池温度Ｔｂ，図示しない補機の目標消費電力などに基づいて設定されてＲＡＭ７６の所定アドレス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。

こうしてデータを入力すると、発電要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２が効率よく運転されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ１１０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算したモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１２０）。ここで、式（１）は動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン２２が負荷運転され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４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（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。また、図中、Ｒ軸上の太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。式（２）は、エンジン２２から出力されてサンギヤ３１に作用するトルクに対して釣り合いを取るためのトルクと、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と回転数Ｎｍ１との差を打ち消すためのトルクと、の和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する式である。式（２）中、右辺第１項は図４の共線図から容易に導き出すことができる。また、式（２）中、右辺第２項および第３項はモータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御の項であり、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、トルク指令Ｔｍ１＊に対応するトルクがモータＭＧ１から出力されたときに回転軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用すると推定されるトルクとしての推定軸トルクＴｒｅｓｔをトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（３）により計算する（ステップＳ１３０）。ここで、式（３）は、図４の共線図により容易に導き出すことができる。

続いて、油温αｏに基づいて補正トルクΔＴを設定すると共に（ステップＳ１４０）、推定軸トルクＴｒｅｓｔの絶対値に補正トルクΔＴを加えることにより回転制限制御用トルクＴｍ２を設定する（ステップＳ１５０）。まず、回転制限制御用トルクＴｍ２について説明する。回転制限制御用トルクＴｍ２は、モータＭＧ２のステータ４６ｂに形成される磁界の向きを固定することによりモータＭＧ２のロータ４６ａ（回転軸としてのリングギヤ軸３２ａ）が回転しないようにする制御（以下、回転制限制御という）を実行する際にモータＭＧ２の三相コイルに通電させる電流値を設定するために用いるトルクである。この回転制限制御用トルク制限Ｔｍ２は、第１実施例では、値０以上の値が設定されるものとした。図５は、回転制限制御の様子を示す説明図である。モータＭＧ２を制御する際には、図５に示すように、モータＭＧ２のステータ４６ｂには、電流が通電されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各々で形成される磁界を合成した合成磁界（図中、実線太線矢印参照）が形成される。回転制限制御では、この合成磁界が回転しないようにモータＭＧ２を制御する。以下、こうした回転しない合成磁界を固定磁界と呼ぶ。固定磁界の向きがモータＭＧ２のロータ４６ａの永久磁石により形成される磁界の向き（ｄ−ｑ座標系におけるｄ軸の向き）と一致するときには、モータＭＧ２から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにはトルクは出力されない。しかしながら、リングギヤ軸３２ａにトルクが作用することによってロータ４６ａが回転してステータ４６ｂに形成される固定磁界の向きとロータ４６ａの現在の磁界の向き（ｄ軸の向き）とがズレると、ステータ４６ｂに形成される固定磁界の向きとロータ４６ａの現在の磁界の向きとが一致する方向にズレに応じてロータ４６ａにトルクが作用し（以下、このトルクを吸引トルクという）、リングギヤ軸３２ａに作用するトルクと吸引トルクとが釣り合う位置でロータ４６ａは停止する。ここで、吸引トルクは、固定磁界の向きとロータ４６ａの現在の磁界の向きとのズレが電気角でπ／２以下の範囲内のときにはそのズレが大きいほど大きくなり、且つ、固定磁界を形成させるためにステータ４６ｂの三相コイルに通電させる電流値が大きいほど大きくなる。前述の回転制限制御用トルクＴｍ２は、この三相コイルに通電させる電流値を定めるために用いられるものである。第１実施例では、回転制限制御用トルクＴｍ２が大きいほど大きくなる傾向で、且つ、回転制限制御用トルクＴｍ２以下の大きさ（−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲内）でリングギヤ軸３２ａに作用するトルクに対してリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる電流値を設定するものとした。こうしたモータＭＧ２の制御の詳細については後述する。なお、ｄ−ｑ座標系において、ｄ軸はロータ４６ａに貼り付けられた永久磁石により形成される磁界の方向であり、ｑ軸はｄ軸に対して電気角でπ／２だけ進角させた方向である。次に、ステップＳ１４０で設定される補正トルクΔＴについて説明する。補正トルクΔＴは、第１実施例では、油温αｏと補正トルクΔＴとの関係を予め定めて補正トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、油温αｏが与えられるとマップから対応する補正トルクΔＴを導出して設定するものとした。補正トルク設定用マップの一例を図６に示す。補正トルクΔＴは、図示するように、油温αｏが高いほど大きくなる傾向に設定するものとした。これは、以下の理由による。いま、エンジン２２が負荷運転されると共にモータＭＧ１からエンジン２２の回転数Ｎｅを小さくする方向のトルクが出力されて発電を行ないながらエンジン２２からのトルクによりエンジン２２の回転数Ｎｅを増加させるとき（例えば、図示しない補機による電力消費が大きいためにモータＭＧ１による発電電力を大きくしたいときや、電池温度Ｔｂをより上昇させるためにモータＭＧ１による発電電力を大きくしたいときなど）を考える。モータＭＧ１の発電トルクの大きさを小さくしてエンジン２２の回転数Ｎｅを増加させるときには、エンジン２２やモータＭＧ１からなる慣性系のイナーシャに基づくトルクが回転軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するため、モータＭＧ１からの発電トルクＴｍ１に応じたトルク（−Ｔｍ１／ρ）よりも大きさが大きいトルクがリングギヤ軸３２ａに作用することになる。油温αｏが比較的高いと、潤滑オイルの粘度が小さくエンジン２２のフリクションが小さいため、エンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が変更されやすくなり、リングギヤ軸３２ａにより大きなトルクが作用することになる。第１実施例では、こうしたエンジン２２の回転変動に備えて、油温αｏに基づいて補正トルクΔＴを設定する共にこれを用いて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するのである。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，回転制限制御用トルクＴｍ２を設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と回転制限制御用トルクＴｍ２とについてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１６０）、駐車状態運転制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊と回転制限制御用トルクＴｍ２とを受信したモータ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と共に図７に例示する回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンを実行する。このように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に加えて油温αｏを考慮した回転制限制御用トルクＴｍ２を用いてモータＭＧ２を制御することにより、油温αｏが比較的高くてエンジン２２のフリクションが比較的小さいときでも、エンジン２２の回転数Ｎｅが変更される際に回転軸としてのリングギヤ軸３２ａが回転するのを抑制することができる。

次に、モータＥＣＵ４０により実行される図７の回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンについて説明する。このルーチンは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０から回転制限制御用トルクＴｍ２を受信したときに実行される。回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンが実行されると、モータＥＣＵ４０のＣＰＵ４０ａは、まず、電流センサ４６Ｕ，４６Ｖからの三相コイルのＵ相，Ｖ相に流れる相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２や回転制限制御用トルクＴｍ２，制御用電気角θｅｓｅｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、回転制限制御用トルクＴｍ２は、前述の図３の駐車状態運転制御ルーチンにより設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。また、制御用電気角θｅｓｅｔは、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でエンジン２２が停止しているときや、エンジン２２が運転されながらシフトポジションＳＰがドライブポジションなどから駐車ポジションにシフト操作されたときなどに回転位置検出センサ４４から入力されたモータＭＧ２のロータ４６ａの回転位置θｍ２に応じた電気角θｅ２を設定するものとした。

続いて、モータＭＧ２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の総和を値０として制御用電気角θｅｓｅｔを用いて次式（４）により相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２をｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ２，Ｉｑ２に座標変換（３相−２相変換）し（ステップＳ２１０）、回転制限制御用トルクＴｍ２に基づいて制御用電気角θｅｓｅｔにおけるｄ軸の電流指令Ｉｄ２＊を設定すると共にｑ軸の電流指令Ｉｑ２＊に値０を設定する（ステップＳ２２０）。ｄ軸の電流指令Ｉｄ２＊は、第１実施例では、回転制限制御用トルクＴｍ２が大きいほど大きくなる傾向で、且つ、回転制限制御用トルクＴｍ２以下の大きさ（−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲内）でリングギヤ軸３２ａに作用するトルクに対してリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる電流値を設定するものとした。

こうして電流指令Ｉｄ２＊，Ｉｑ２＊を設定すると、設定した電流指令Ｉｄ２＊，Ｉｑ２＊と電流Ｉｄ２，Ｉｑ２とを用いて次式（５）および式（６）によりｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ２＊，Ｖｑ２＊を計算すると共に（ステップＳ２３０）、計算したｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ２＊，Ｖｑ２＊を制御用電気角θｅｓｅｔを用いて式（６）および式（７）によりモータＭＧ２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ２＊，Ｖｖ２＊，Ｖｗ２＊に座標変換（２相−３相変換）し（ステップＳ２４０）、座標変換した電圧指令Ｖｕ２＊，Ｖｖ２＊，Ｖｗ２＊をインバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２をスイッチングするためのＰＷＭ信号に変換し（ステップＳ２５０）、変換したＰＷＭ信号をインバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２に出力することによりモータＭＧ２を駆動制御して（ステップＳ２６０）、回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンを終了する。ここで、式（５）および式（６）中、「ｋ３」および「ｋ５」は比例係数であり、「ｋ４」および「ｋ６」は積分係数である。

以上説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でエンジン２２が運転されているときには、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて設定される回転制限制御用トルクＴｍ２以下の大きさ（−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲内）で回転軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクに対してリングギヤ軸３２ａの回転を制限できる程度をもってモータＭＧ２のステータ４６ｂに固定磁界が形成されるようモータＭＧ２を制御するから、トルク指令Ｔｍ１＊に加えて油温αｏに応じてリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる。しかも、油温αｏが高いほど大きくなる傾向に回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するから、エンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が変化しやすくなっても、即ちイナーシャに基づいてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクの大きさが大きくなりやすいときでもリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でエンジン２２が運転されているときには、油温αｏが高いほど大きくなる傾向に補正トルクΔＴを設定するものとしたが、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でエンジン２２が運転されているときであってモータＭＧ１から発電トルク（エンジン２２の回転数Ｎｅを小さくする方向のトルク）Ｔｍ１の出力を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを大きくするときにだけ油温αｏが高いほど大きくなる傾向に補正トルクΔＴを設定するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ１からの発電トルクＴｍ１の出力を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを変更しないときや小さくするとき，モータＭＧ１からの力行トルク（エンジン２２の回転数Ｎｅを大きくする方向のトルク）Ｔｍ１の出力を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを大きくするときには油温αｏに拘わらず補正トルクΔＴに値０または正の固定値を設定するものとしてもよい。また、モータＭＧ１からの発電トルクＴｍ１の出力を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを変更しないときには油温αｏに拘わらず補正トルクΔＴに値０または正の固定値を設定し、モータＭＧ１からの発電トルクＴｍ１の出力を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを小さくするときやモータＭＧ１からの力行トルクＴｍ１の出力を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを大きくするときには油温αｏが高いほど小さくなる傾向に補正トルクΔＴを設定するものとしてもよい。モータＭＧ１からの発電トルクＴｍ１の出力を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを小さくするときやモータＭＧ１からの力行トルクＴｍ１の出力を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを大きくするときには、モータＭＧ１からの発電トルクＴｍ１の一部がエンジン２２やモータＭＧ１の回転変動に伴うイナーシャによって打ち消されるため、リングギヤ軸３２ａに作用するトルクはモータＭＧ１の発電トルクＴｍ１に応じたトルク（−Ｔｍ１／ρ）よりも大きさが小さくなる。油温αｏが高いほどエンジン２２やモータＭＧ１は回転変動しやすくなるため、モータＭＧ１からの発電トルクＴｍ１が同じでも油温αｏが高いほどリングギヤ軸３２ａに作用するトルクは小さくなる。したがって、モータＭＧ１からの発電トルクＴｍ１の出力を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを小さくするときには、油温αｏが高いほど小さくなる傾向に補正トルクΔＴを設定するものとしてもよいのである。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、図３の駐車状態運転制御ルーチンにおいて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしたが、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしてもよいし、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしてもよい。エンジン２２の目標トルクＴｅ＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定する場合、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊に基づいてリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（Ｔｅ＊／（１＋ρ））と油温αｏに基づく補正トルクΔＴとを用いて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしてもよい。また、モータＭＧ１の駆動状態としては、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に代えて、例えば、前回のモータＭＧ１のトルク指令（前回Ｔｍ１＊）や、モータＭＧ１に通電されている電流などに基づいて設定されるモータＭＧ１から現在出力されているトルクなどを用いるものとしてもよい。さらに、エンジン２２の運転状態としては、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊に代えて、例えば、前回のエンジン２２の目標トルク（前回Ｔｅ＊）や、エンジン２２の吸入空気量などから推定されるエンジン２２から現在出力されているトルクなどを用いるものとしてもよい。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でエンジン２２が運転されている際に、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて設定される回転制限制御用トルクＴｍ２を用いてモータＭＧ２を制御するものとしたが、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でエンジン２２が運転されている際だけでなく、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動させたり停止させたりする際もモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて設定される回転制限制御用トルクＴｍ２を用いてモータＭＧ２を制御するものとしてもよい。以下、この際の動作について第２実施例として説明する。

第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂは、図１に例示した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成をしている。したがって、重複した説明を回避するため、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂのハード構成については、第１実施例のハイブリッド自動車２０のハード構成と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。第２実施例では、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動または停止させる際の動作について説明する。図９は、駐車状態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、シフトポジションＳＰ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。

駐車状態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、エンジン２２の回転数Ｎｅやモータリング経過時間ｔを入力する（ステップＳ４００）。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。また、モータリング経過時間ｔは、停止状態のエンジン２２のモータリングが開始されてからの時間として図示しないタイマにより計測された時間を入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、エンジン２２の回転数Ｎｅやモータリング経過時間ｔを用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ４１０）。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、第２実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅやモータリング経過時間ｔとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊との関係を予め定めてトルク指令設定用マップとして記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅやモータリング経過時間ｔが与えられると記憶したマップから対応するトルク指令Ｔｍ１＊を導出して設定するものとした。トルク指令設定用マップの一例を図４に示す。図９のトルク指令設定用マップでは、図示するように、エンジン２２の始動指示がなされた時刻ｔ１の直後からレート処理を用いて迅速に比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定してエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時刻ｔ２に、エンジン２２を安定して所定回転数Ｎｒｅｆ以上でモータリングすることができるトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにおける反力を小さくする。ここで、所定回転数Ｎｒｅｆは、燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数であり、第２実施例では、共振回転数帯より余裕をもって大きな回転数を設定するものとした。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆに至った時刻ｔ３からレート処理を用いて迅速にトルク指令Ｔｍ１＊を値０とし、エンジン２２の完爆が判定された時刻ｔ４に終了する。このようにエンジン２２の始動指示がなされた直後に大きなトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定してエンジン２２をモータリングすることにより、迅速にエンジン２２を所定回転数Ｎｒｅｆ以上に回転させて始動させることができる。

続いて、トルク指令Ｔｍ１＊に対応するトルクがモータＭＧ１から出力されたときにリングギヤ軸３２ａに作用すると推定されるトルクとしての推定軸トルクＴｒｅｓｔをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて前述の式（３）により計算する（ステップＳ４２０）。

そして、トルク指令Ｔｍ１＊に対応するトルクがモータＭＧ１から出力されたときのエンジン２２の回転数Ｎｅの単位時間の変化量である推定回転数変化率ΔＮｅｅｓｔを設定すると共に（ステップＳ４３０）、エンジン２２やモータＭＧ１からなる慣性系の慣性モーメントＩと推定回転数変化率ΔＮｅｅｓｔとの積を用いて推定される、慣性系のイナーシャに基づいてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを推定軸トルクＴｒｅｓｔの絶対値から減じたものを回転制限制御用トルクＴｍ２として設定し（ステップＳ４４０）、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊や回転制限制御用トルクＴｍ２をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ４５０）。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊や回転制限制御用トルクＴｍ２を受信したモータＥＣＵ４０は、第１実施例と同様にモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。また、推定回転数変化率ΔＮｅｅｓｔは、第２実施例では、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて推定回転数変化率設定用マップとして記憶しておき、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとが与えられると記憶したマップから対応する推定回転数変化率ΔＮｅｅｓｔを導出して設定するものとした。推定回転数変化率設定用マップの一例を図１０に示す。推定回転数変化率ΔＮｅｅｓｔは、図示するように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が大きいほど、且つ、油温αｏが高いほど大きくなる傾向に設定される。エンジン２２の回転数Ｎｅを大きくする方向のトルクを出力してエンジン２２をモータリングする際には、慣性系のイナーシャによってモータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１に応じたトルク（−Ｔｍ１／ρ）よりも大きさが小さいトルクがリングギヤ軸３２ａに作用する。しかも、油温αｏが高いほどエンジン２２のフリクションは小さくなりエンジン２２の回転数Ｎｅは大きくなりやすくなるため、モータＭＧ１からあるトルクを出力したときに、油温αｏが高いほどリングギヤ軸３２ａに作用するトルクは小さくなる。したがって、ステップＳ４３０，Ｓ４４０で、油温αｏが高いほど小さくなる傾向に回転制限制御用トルクＴｍ２を設定してもリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる。しかも、このように回転制限制御用トルクＴｍ２を設定することにより、油温αｏが比較的高いときに、モータＭＧ２の電力消費を抑制することができる。

次に、エンジン２２の回転数Ｎｅを閾値Ｎｒｅｆと比較し（ステップＳ４６０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至っていないときにはステップＳ１００に戻る。こうしてモータＭＧ１からトルクを出力してエンジン２２をモータリングすることによってエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至ると、燃料噴射制御や点火制御の指示をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ４７０）。この指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を行なう。そして、エンジン２２が完爆したか否かを判定し（ステップＳ４８０）、エンジン２２が完爆していないときにはステップＳ１００に戻り、エンジン２２が完爆したときに、始動時制御ルーチンを終了する。

以上、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動させる際について説明したが、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして停止させる際についても同様に考えることができる。即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを小さくさせる方向のトルクをモータＭＧ１から出力してエンジン２２の回転数Ｎｅを小さくさせる際には、エンジン２２やモータＭＧ１からなる慣性系のイナーシャによってモータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１に対応するトルク（−Ｔｍ１／ρ）よりも大きさが小さいトルクがリングギヤ軸３２ａに作用する。そして、このリングギヤ軸３２ａに作用するトルクは油温αｏが高いほど小さくなる。したがって、油温αｏが高いほど小さくなる傾向に回転制限制御用トルクＴｍ２を設定することができるのである。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂによれば、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動または停止させる際には、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて設定される回転制限制御用トルクＴｍ２以下の大きさ（−Ｔｍ２〜Ｔｍ２の範囲内）で回転軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクに対してリングギヤ軸３２ａの回転を制限できる程度をもってモータＭＧ２のステータ４６ｂに固定磁界が形成されるようモータＭＧ２を制御するから、トルク指令Ｔｍ１＊に加えて油温αｏに応じてリングギヤ軸３２ａが回転しないようにすることができる。しかも、油温αｏが高いほど小さくなる傾向に回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するから、モータＭＧ２の電力消費を抑制することができる。

第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、図８の駐車状態始動制御ルーチンにおいて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に応じた推定軸トルクＴｒｅｓｔと、油温αｏを用いて設定される推定回転数変化率ΔＮｅｅｓｔに基づいてリングギヤ軸３２ａに作用すると推定されるトルクと、を用いて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしたが、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものであれば、推定回転数変化率ΔＮｅｅｓｔを設定しないものとしてもよい。

第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、図８の駐車状態始動制御ルーチンにおいて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定するものとしたが、モータＭＧ１の駆動状態として、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に代えて、例えば、前回のモータＭＧ１のトルク指令（前回Ｔｍ１＊）や、モータＭＧ１に通電されている電流などに基づいて設定されるモータＭＧ１から現在出力されているトルクなどを用いるものとしてもよい。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂでは、エンジン２２の潤滑オイルの温度を検出する温度センサ２２ｂを備え、図３の駐車状態運転制御ルーチンや図８の駐車状態始動制御ルーチンにおいて、温度センサ２２ｂからの油温αｏを用いるものとしたが、温度センサ２２ｂを備えず、エンジン２２の冷却水の温度を検出する温度センサ２２ａからの冷却水温αｗなどから油温αｏを推定して用いるものとしてもよい。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂでは、モータＭＧ２として三相交流電動機を用いるものとしたが、三相以外の多相交流電動機を用いるものとしてもよい。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂでは、ｄ−ｑ座標系に対して回転制限制御用トルクＴｍ２に基づいて制御用電気角θｅｓｅｔにおけるｄ軸の電流指令Ｉｄ２＊を設定すると共にｑ軸の電流指令Ｉｑ２＊に値０を設定し、設定したｄ軸およびｑ軸の電流指令Ｉｄ２＊，Ｉｑ２＊に基づいてモータＭＧ２を制御するものとしたが、回転制限制御用トルクＴｍ２に基づく電流をモータＭＧ２に通電させてモータＭＧ２のステータ４６ｂの磁界の向きを固定するものであれば、３相−２相変換することなくモータＭＧ２を制御するものとしてもよい。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ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。

第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ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動力軸としてのリングギヤ軸３２ａにエンジン２２から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１０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動力軸３２ｂに接続されたアウターロータ１３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を動力軸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。

実施例では、ハイブリッド自動車の形態として用いるものとしたが、列車など自動車以外の車両の形態としてもよいし、自動車を含めた車両の制御方法の形態としてもよい。

ここで、実施例や変形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、変速機６０が「変速手段」に相当し、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１が「電力動力入出力手段」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、温度センサ２２ｂが「温度反映物理量検出手段」に相当し、シフトポジションＳＰが駐車ポジション状態にある状態でエンジン２２が運転されている際にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図３の駐車状態運転制御ルーチンのステップＳ１３０〜Ｓ１７０の処理を実行しシフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動させる際にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図８の駐車状態始動制御ルーチンのＳ４１０〜Ｓ４５０の処理を実行しシフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして停止させる際にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定してモータＥＣＵ４０に送信する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と回転制限制御用トルクＴｍ２を用いてモータＭＧ２を制御する図７の回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンを実行するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、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ＭＧ１が「発電機」に相当する。さらに、対ロータ電動機１３０も「電力動力入出力手段」に相当する。あるいは、温度センサ２２ａも「温度反映物理量検出手段」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。「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、回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１との組み合わせによるものや対ロータ電動機１３０に限定されるものではなく、回転軸に接続されると共に回転軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って回転軸と出力軸と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、回転軸に回転子が接続され固定子の回転磁界により回転子を回転駆動させて回転軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「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、電力動力入出力手段および電動機と電力をやりとり可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「温度反映物理量検出手段」としては、油温αｏを検出する温度センサ２２ｂに限定されるものではなく、内燃機関の潤滑媒体の温度を反映する物理量である温度反映物理量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。「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、シフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でエンジン２２が運転されている際やシフトポジションＳＰが駐車ポジションにある状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動または停止させる際にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定してモータＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定してモータＭＧ２を制御するものとしたり、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と油温αｏとに基づいて回転制限制御用トルクＴｍ２を設定してモータＭＧ２を制御するものとするなど、シフトポジションが駐車ポジションにある駐車状態で内燃機関が運転されている際または駐車状態で電力動力入出力手段により内燃機関がモータリングされて始動または停止される際、内燃機関の運転状態および／または電力動力入出力手段の駆動状態と内燃機関の潤滑媒体の温度を反映する物理量である温度反映物理量とに基づく駆動力範囲内で回転軸に作用する駆動力に対して回転軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例や変形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、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の第１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。 モータＭＧ１，ＭＧ２やバッテリ５０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。 第１実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駐車状態運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 動力分配統合機構３０の各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。 回転制限制御の様子を示す説明図である。 補正トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 回転制限制御用トルク受信時第２モータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第２実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駐車状態始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 トルク指令設定用マップの一例を示す説明図である。 推定回転数変化率設定用マップの一例を示す説明図である。 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

２０，２０Ｂ，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２２ａ，２２ｂ 温度センサ、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 動力軸、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）、４０ａ ＣＰＵ、４０ｂ ＲＯＭ、４０ｃ ＲＡＭ、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ａ，４６ａ ロータ、４５ｂ，４６ｂ ステータ、４５Ｕ，４５Ｖ，４６Ｕ，４６Ｖ 電流センサ、４７ 温度センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 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、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、Ｄ１〜Ｄ１２ ダイオード、Ｔ１〜Ｔ１２ トランジスタ。

Claims (8)

1. 内燃機関と、
   回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、
   前記回転軸に接続されると共に該回転軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記回転軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
   前記回転軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該回転軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記電力動力入出力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、
   前記内燃機関の潤滑媒体の温度を反映する物理量である温度反映物理量を検出する温度反映物理量検出手段と、
   シフトポジションが駐車ポジションにある駐車状態で前記内燃機関が運転されている際または該駐車状態で前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際、前記内燃機関の運転状態および／または前記電力動力入出力手段の駆動状態と前記検出された温度反映物理量とに基づく駆動力範囲内で前記回転軸に作用する駆動力に対して前記回転軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 前記制御手段は、前記駐車状態で前記内燃機関が運転されている際には、前記検出された温度反映物理量により反映される潤滑媒体の温度が高いほど広くなる傾向に設定される前記駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段である請求項１記載の車両。
3. 前記制御手段は、前記駐車状態で前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際には、前記検出された温度反映物理量により反映される潤滑媒体の温度が高いほど狭くなる傾向に設定される駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段である請求項１記載の車両。
4. 前記制御手段は、前記駐車状態で前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際には、前記検出された温度反映物理量に基づいて、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際の前記内燃機関の回転数の単位時間あたりの変化量である回転数変化率を推定し、該推定した回転数変化率に基づいて前記駆動力範囲を設定し、該設定した駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段である請求項３記載の車両。
5. 前記電力動力入出力手段は、前記回転軸と前記出力軸と第３の軸との３軸を有し該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の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。
6. 請求項１記載の車両であって、
   前記電力動力入出力手段は、前記回転軸と前記出力軸と第３の軸との３軸を有し該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の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であり、
   前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を小さくする方向の前記発電機からの駆動力の出力を伴って前記内燃機関の回転数が大きくなるときには、前記検出された温度反映物理量により反映される潤滑媒体の温度が高いほど広くなる傾向に設定される前記駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段である
   車両。
7. 請求項１記載の車両であって、
   前記電力動力入出力手段は、前記回転軸と前記出力軸と第３の軸との３軸を有し該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の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であり、
   前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を大きくする方向の前記発電機からの駆動力の出力を伴って前記内燃機関の回転数が大きくなるとき又は前記内燃機関の回転数を小さくする方向の前記発電機からの駆動力の出力を伴って前記内燃機関の回転数が小さくなるときには、前記検出された温度反映物理量により反映される潤滑媒体の温度が高いほど狭くなる傾向に設定される前記駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段である
   車両。
8. 内燃機関と、回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、前記回転軸に接続されると共に該回転軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記回転軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記回転軸に回転子が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回転軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力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、を備える車両の制御方法であって、
   シフトポジションが駐車ポジションにある駐車状態で前記内燃機関が運転されている際または該駐車状態で前記電力動力入出力手段により前記内燃機関がモータリングされて始動または停止される際、前記内燃機関の運転状態および／または前記電力動力入出力手段の駆動状態と前記内燃機関の潤滑媒体の温度を反映する物理量である温度反映物理量とに基づく駆動力範囲内で前記回転軸に作用する駆動力に対して前記回転軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する、
   車両の制御方法。

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