JP2009280036A

JP2009280036A - 動力出力装置およびその制御方法並びに車両

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Publication number: JP2009280036A
Application number: JP2008132961A
Authority: JP
Inventors: Katsutaro Kobayashi; 勝太郎小林; Masatoshi Fujito; 正俊藤戸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: JP5136205B2

Abstract

【課題】電動機用インバータ回路にオフ異常が生じたときに内燃機関をより適正に始動する。
【解決手段】停車中に第２モータを駆動するインバータの一部のトランジスタがオフ故障しているときに、駆動軸としてのリングギヤ軸が回転可能な状態でエンジンを始動するときには、第２モータの電気角θｅ２が第２モータを正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲θｅｐの範囲内で（Ｓ１３０）、第１モータによるエンジンのクランキングによりリングギヤ軸に作用するトルクをキャンセルするトルクを第２モータから出力する（Ｓ２１０）。また、第２モータの電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲外では（Ｓ１３０）、始動開始前に第１モータからのトルクによりリングギヤ軸を正転方向に回転させて第２モータの電気角θｅ２を正常電気角範囲θｅｐの中心とする（Ｓ１４０〜Ｓ１７０）。これらにより、エンジンを始動することができる。
【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、動力分割機構を介して駆動軸に動力を出力するエンジンおよび第１モータジェネレータと、駆動軸に動力を出力する第２モータジェネレータとを備える車載されたものであって、三相交流モータとしての第２モータジェネレータを駆動するインバータのスイッチング素子が短絡故障したときに、これに対処するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、インバータのフェールセーフ装置として、同期モータを駆動するインバータのスイッチング素子がオフし続けるオフ故障が生じたときに、オフ故障した素子をオンする組み合わせのＰＷＭ信号の出力を停止し、それ以外のＰＷＭ信号の出力を継続するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００８−１１６８３号公報特開平８−１８６９８４号公報

上述の動力出力装置では、第２モータジェネレータを駆動するインバータの一部のスイッチング素子にオフ故障が生じているときに、第１モータジェネレータによりエンジンをクランキングして始動しようとすると、駆動軸が回転し、エンジンを適正に始動することができない場合がある。この場合、第２モータジェネレータを駆動して駆動軸をロックすることが考えられるが、第２モータジェネレータのロータの回転位置によっては第２モータジェネレータを正常に駆動できず、エンジンを始動することができない。

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、電動機用インバータ回路にオフ異常が生じたときに内燃機関をより適正に始動することを主目的とする。

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、少なくとも上述の主目的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、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、
前記駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する電動機と、
前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、
前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、
前記発電機および前記電動機と前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関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、電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に内燃機関を始動するときには、発電機により内燃機関がクランキングされるよう発電機用インバータ回路を制御すると共に発電機による内燃機関のクランキングにより駆動軸に作用するトルクを電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう電動機用インバータ回路を制御し、内燃機関を始動するよう内燃機関を制御する。これにより、電動機用インバータ回路にオフ異常が生じたときであっても内燃機関を始動することができる。ここで、「３軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。

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、前記オフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するとき、前記電動機の回転子の回転位置に基づいて算出される前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲外のときには前記発電機からのトルクにより前記駆動軸を回転させて前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲内となるよう前記発電機用インバータ回路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、電動機を正常に駆動できる電気角の範囲外のときに内燃機関を始動することができる。この場合、前記制御手段は、前記オフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するとき、前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲外のときには前記発電機の駆動により前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲の略中心の電気角となるよう前記発電機用インバータ回路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、内燃機関をより確実に始動することができる。

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、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、前記駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する電動機と、前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、前記発電機および前記電動機と前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関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、電動機用インバータ回路にオフ異常が生じたときであっても内燃機関を始動することができる効果や電動機を正常に駆動できる電気角の範囲外のときに内燃機関を始動することができる効果など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、車両に制動力を付与可能な制動力付与手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の運転を停止して前記電動機からの動力のみにより走行している最中に前記オフ異常が生じたときには、前記内燃機関，前記発電機，前記電動機からの動力が走行用の駆動力として出力されないよう前記内燃機関と前記発電機用インバータ回路と前記電動機用インバータ回路とを制御し、ブレーキ操作により要求される要求制動力を調整した制動力が前記制動力付与手段から付与されて前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲内となった状態で停車するよう前記制動力付与手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機を正常に駆動できる電気角の範囲内で停車することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、前記駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する電動機と、前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、前記発電機および前記電動機と前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関を制御する、
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、電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に内燃機関を始動するときには、発電機により内燃機関がクランキングされるよう発電機用インバータ回路を制御すると共に発電機による内燃機関のクランキングにより駆動軸に作用するトルクを電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう電動機用インバータ回路を制御し、内燃機関を始動するよう内燃機関を制御する。これにより、電動機用インバータ回路にオフ異常が生じたときであっても内燃機関を始動することができる。ここで、「３軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。

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。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に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ９２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

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にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５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からギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂ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埋め込まれたロータ４５，４６と三相コイルが巻回されたステータ４７，４８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が巻回されたステータ４７，４８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４５，４６の回転位置を検出するレゾルバなどにより構成される回転位置検出センサ４３，４４からのロータ４５，４６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４５，４６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。

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。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ９０の圧力（ブレーキ圧）と車速Ｖとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪に作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したり、ブレーキペダル８５の踏み込みに無関係に、駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に制動トルクが作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したりすることができるように構成されている。ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）９４により制御されている。ブレーキＥＣＵ９４は、駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に取り付けられた車輪速センサ９８ａ〜９８ｄからの車輪速や図示しない操舵角センサからの操舵角などの信号を入力して、運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだときに駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪のいずれかがロックによりスリップするのを防止するアンチロックブレーキシステム機能（ＡＢＳ）や運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだときに駆動輪６３ａ，６３ｂのいずれかが空転によりスリップするのを防止するトラクションコントロール（ＴＲＣ），車両が旋回走行しているときに姿勢を保持する姿勢保持制御（ＶＳＣ）なども行なう。ブレーキＥＣＵ９４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ブレーキアクチュエータ９２を駆動制御したり、必要に応じてブレーキアクチュエータ９２の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。

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、計時指令に応じて計時処理を実行するタイマ７８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は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４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，ブレーキＥＣＵ９４と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

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実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にモータＭＧ２を駆動するインバータ４２の異常時にエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図３はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される異常時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、停車中に、インバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち１つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなるオフ故障が生じている状態でブレーキオフされたときに実行される。ブレーキオフされると駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａは回転可能な状態となる。以下、オフ故障時にオフの状態で作動しなくなったトランジスタを「オフ故障したトランジスタ」ともいう。

異常時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、モータＭＧ２のロータ４６の回転位置θｍ２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）。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。

こうしてデータを入力すると、入力したモータＭＧ２のロータ４６の回転位置θｍ２に極対数ｐを乗じることによりモータＭＧ２の電気角θｅ２を計算し（ステップＳ１１０）、インバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうちオフ故障したトランジスタに基づいてモータＭＧ２を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲θｅｐと正常電気角範囲θｅｐの中心である正常電気角中心θｅｐｃとを設定し（ステップＳ１２０）、計算した電気角θｅ２が設定した正常電気角範囲θｅｐの範囲外か否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、正常電気角範囲θｅｐと正常電気角中心θｅｐｃは、実施例では、インバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうちオフ故障したトランジスタと正常電気角範囲θｅｐおよび正常電気角中心θｅｐｃとの関係を予め定めて正常電気角範囲設定用テーブルとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、オフ故障したトランジスタが与えられると記憶したテーブルから対応する正常電気角範囲θｅｐおよび正常電気角中心θｅｐｃを導出して設定するものとした。図４に正常電気角範囲設定用テーブルの一例を示す。このテーブルは、オフ故障したトランジスタをオンすることなくＰＷＭ信号を出力してインバータ４２のスイッチング制御が可能な電気角の範囲およびその中心としてインバータ４２の特性等により定めることができる。図５に、モータＭＧ２の電気角に対し、インバータ４２においてオフ故障したトランジスタＴ７をオンすることなくＰＷＭ信号を出力可能な範囲における三相の電圧指令値を実線で示し、オフ故障したトランジスタＴ７をオンすることができないためにＰＷＭ信号を出力できない範囲におけるＵ相の電圧指令値を破線で示す。図５に示すトランジスタＴ７が故障した例では、正常電気角範囲θｅｐが値π〜値２πの範囲となることが示されている。

モータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲内のときには、エンジン２２の始動を開始できると判断し、タイマ７８による計時を開始すると共に（ステップＳ１８０）、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ１９０）、始動時のトルクマップにタイマ７８による計時時間ｔを与えてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２００）。エンジン２２の始動時にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定するエンジン２２のクランキング用のトルクマップの一例とエンジン２２の回転数Ｎｅの変化の様子の一例とを図６に示す。実施例のトルクマップは、エンジン２２の始動を開始した時刻ｔ１１の直後からレート処理を用いて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。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ｔ１２にレート処理を用いてエンジン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。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ｔ１３からレート処理を用いてトルク指令Ｔｍ１＊を値０とし、エンジン２２の完爆が判定される時刻ｔ１４までトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定する。ここで、所定回転数Ｎｒｅｆは、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数（例えば９００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなど）である。

続いて、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除して更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として式（１）により設定し（ステップＳ２１０）、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２２０）。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２のスイッチング制御を行なう。図７に、停車中にリングギヤ軸３２ａが回転可能な状態でエンジン２２を始動しているとき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の一例を示す。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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。停車中に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａが回転可能な状態でエンジン２２を始動しようとすると、モータＭＧ１からリングギヤ軸３２ａの逆転方向に作用するトルクにより車両が後進するなどしてエンジン２２を始動することができない。このため、モータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲内のときには、モータＭＧ２をトルク指令Ｔｍ２＊で駆動してモータＭＧ１からのトルクをキャンセルするトルク（Ｔｍ１／ρ）をリングギヤ軸３２ａに作用させて、エンジン２２を始動するのである。

Tm2*=(Tm1*/ρ)/Gr (1)

そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが前述した所定回転数Ｎｒｅｆ以上に至っているか否かを判定し（ステップＳ２３０）、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ未満のときにはステップＳ１９０に戻り、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ以上に至ったときには燃料噴射制御と点火制御とが開始されるよう制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ２４０）、エンジン２２の完爆が判定されるまでステップＳ２００以降の処理を繰り返し実行して（ステップＳ２５０）、異常時始動制御ルーチンを終了する。燃料噴射制御と点火制御とを開始する制御信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃料噴射制御と点火制御とを開始する。こうした制御により、モータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲内ではエンジン２２を始動することができる。

ステップＳ１３０でモータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲外のときには、エンジン２２の始動を開始できないと判断し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に所定トルクＴｍ１ｒｅｆを設定し（ステップＳ１４０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信すると処理と（ステップＳ１５０）、モータＭＧ２のロータ４６の回転位置θｍ２を入力してモータＭＧ２の電気角θｅ２を計算する処理とを（ステップＳ１６０）、計算した電気角θｅ２が正常電気角中心θｅｐｃになるまで繰り返し行なって（ステップＳ１７０）、タイマ７８による計時を開始するステップＳ１８０以降の処理を実行する。ここで、所定トルクＴｍ１ｒｅｆは、実施例では、停車中にリングギヤ軸３２ａが回転可能な状態でエンジン２２の始動を開始する前に、停止しているエンジン２２のフリクションや慣性を用いてリングギヤ軸３２ａを正転方向に回転させるようモータＭＧ１から出力する負のトルクであり、本ルーチンの実行間隔の時間に亘ってモータＭＧ１から出力したときにモータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角中心θｅｐｃを超えない程度の大きさのトルクとして、モータＭＧ１，ＭＧ２や車両の特性に応じて実験や解析などにより予め定められてＲＯＭ７４に記憶されたものを用いるものとした。こうしてトルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０によりインバータ４１のスイッチング制御が行なわれると、モータＭＧ２の電気角θｅ２は正常電気角中心θｅｐｃとなるから、エンジン２２の始動を開始することができる。なお、実施例では、ブレーキオフされたときにエンジン２２を始動するものとしたから、モータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲外のときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａが正転方向に回転し、車両が多少前進したとしても、本ルーチンの終了後の駆動制御によりクリープトルクの出力やアクセルオンにより車両は前進方向に発進するから、運転者に違和感を与えることはない。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、停車中にモータＭＧ２を駆動するインバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち１つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなるオフ故障が生じているときに、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａが回転可能な状態でエンジン２２を始動するときには、モータＭＧ２の電気角θｅ２がモータＭＧ２を正常に駆動できる正常電気角範囲θｅｐの範囲内のときにはモータＭＧ１によるエンジン２２のクランキングによりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルするトルクをモータＭＧ２から出力するから、エンジン２２を始動することができる。また、モータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲外のときには、始動開始前にモータＭＧ１からのトルクによりリングギヤ軸３２ａを正転方向に回転させてモータＭＧ２の電気角θｅ２を正常電気角範囲θｅｐの中心にするから、エンジン２２を始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち、１つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなるオフ故障が生じているときの処理として説明したが、２つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなる故障が生じているときに適用するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキオフされてリングギヤ軸３２ａが回転可能な状態のときの処理として説明したが、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動輪６３ａ，６３ｂとの接続および接続の解除が可能な変速機やクラッチを備える車両において、こうした変速機やクラッチによる接続をすることができない故障が生じてリングギヤ軸３２ａが回転可能な状態のときの処理に適用するものとしてもよい。この場合、駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力して走行することはできないが、モータＭＧ１により発電してバッテリ５０を充電することができ、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸とは異なる車軸に動力を出力可能なモータを更に備える車両ではバッテリ５０からの電力を用いてこのモータに動力を出力し走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲外のときには、モータＭＧ１からのトルクによりリングギヤ軸３２ａを回転させて、電気角θｅ２を正常電気角中心θｅｐｃにするものとしたが、電気角θｅ２を正常電気角範囲θｅｐの範囲内であって正常電気角中心θｅｐｃを含む所定の電気角範囲内にするものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲外のときには、モータＭＧ１からのトルクによりリングギヤ軸３２ａを回転させて電気角θｅ２を正常電気角中心θｅｐｃにするものとしたが、エンジン２２を始動しないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲外のときには、モータＭＧ１からのトルクによりリングギヤ軸３２ａを回転させて電気角θｅ２を正常電気角範囲θｅｐの範囲内にするものとしたが、走行中にインバータ４２にオフ故障が生じたことにより減速し停車する際に電気角θｅ２を正常電気角範囲θｅｐの範囲内に調整するものとしてもよい。この場合、図８の異常時走行停止制御ルーチンを実行するものとすればよい。以下、変形例の異常時走行停止制御について説明する。

図８の異常時走行停止制御ルーチンは、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードで走行中に、インバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち１つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなるオフ故障が生じてインバータ４２のゲート遮断を行なったときに実行される。このとき、エンジンＥＣＵ２４によるエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御などの制御は停止されている。この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、ブレーキペダルポジションセンサ８４からのブレーキペダルポジションＢＰや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ２のロータ４６の回転位置θｍ２，モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２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Ｓ３００）。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４により検出されたモータＭＧ２の回転子４６の回転位置θｍ２に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満か否かを判定し（ステップＳ３１０）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときには、エンジン２２を始動すると共に駆動制御を行なう図示しない他の制御ルーチンを実行して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定車速Ｖｒｅｆは、走行による車両の運動エネルギーを用いて車両の減速を許容しながらエンジン２２を始動することができる車速の下限値として実験や解析などにより予め定められたものなどを用いることができる。

車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満のときには、入力したブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて車両に要求される制動側のトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用させるべき要求制動トルクＴｒ＊を設定し（ステップＳ３３０）、入力したモータＭＧ２のロータ４６の回転位置θｍ２を用いてモータＭＧ２の電気角θｅ２を計算し（ステップＳ３４０）、オフ故障したトランジスタに基づいてモータＭＧ２の正常電気角範囲θｅｐと正常電気角中心θｅｐｃとを設定する（ステップＳ３５０）。ここで、要求制動トルクＴｒ＊は、本変形例では、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと要求制動トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求制動トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求制動トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図９に要求制動トルク設定用マップの一例を示す。また、モータＭＧ２の電気角θｅ２の計算や、正常電気角範囲θｅｐと正常電気角中心θｅｐｃの設定は、前述した実施例と同様に行なうことができる。

続いて、入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が停車直前の状態を示す閾値Ｎｒｅｆ以下か否かを判定し（ステップＳ３６０）、回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ以下に至るまでは、ブレーキ操作による要求制動トルクＴｒ＊を調整するためのブレーキ調整トルクＴｂａに値０を設定し（ステップＳ３７０）、回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ以下に至ったときには、モータＭＧ２の目標回転電気角θｅ＊を計算し（ステップＳ３８０）、ブレーキペダルポジションＢＰと目標回転電気角θｅ＊とに基づいてブレーキ調整トルクＴｂａを設定する（ステップＳ３９０）。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、図９のマップによりブレーキペダルポジションＢＰに応じて要求制動トルクＴｒ＊に所定の制動トルクが設定される低車速域にあるモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に対応する値であり、且つ、ブレーキペダルポジションＢＰの基準値（本変形例では５０％）による要求制動トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用させて車両を停止させるまでにモータＭＧ２の電気角θｅ２が値２πの整数Ｎ倍だけ変位する値として予め実験や解析などにより定められた値である。整数Ｎは、油圧ブレーキの応答性などを考慮して定められる。また、目標回転電気角θｅ＊は、ブレーキペダルポジションＢＰの基準値に対応する要求制動トルクＴｒ＊により車両が停止するまでに電気角θｅ２を正常電気角中心θｅｐｃまで変位させる程度としての目標値であり、本変形例では、正常電気角中心θｅｐｃから電気角θｅ２を減じたものが値０を含む正の値のときにはその値（θｅｐｃ−θｅ２）を計算結果とし、正常電気角中心θｅｐｃから電気角θｅ２を減じたものが負の値のときにはその値に値２πを加えた値（θｅｐｃ−θｅ２＋２π）を計算結果として得るものとした。さらに、ブレーキ調整トルクＴｂａの設定は、本変形例では、ブレーキペダルポジションＢＰと目標回転電気角θｅ＊とブレーキ調整トルクＴｂａとの関係を予め実験や解析などにより定めてブレーキ調整トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、ブレーキペダルポジションＢＰと目標回転電気角θｅ＊とが与えられると記憶したマップから対応するブレーキ調整トルクＴｂａを導出して設定するものとした。図１０にブレーキ調整トルク設定用マップの一例を示す。図示するように、ブレーキペダルポジションＢＰの基準値（本変形例では５０％）のときに、目標回転電気角θｅ＊が値０のときにはブレーキ調整トルクＴｂａに値０が設定され、目標回転電気角θｅ＊が値０より大きいほど（制動側のトルクが小さくなるように）大きな値がブレーキ調整トルクＴｂａに設定される。これは、目標回転電気角θｅ＊が大きいほど車両が停止するまでの時間を長くするためである。また、図中、ブレーキペダルポジションＢＰが大きいほどブレーキ調整トルクＴｂａが大きくなるものとした。これは、ブレーキペダルポジションＢＰが大きいほど車両が停止するまでの時間を長くするためである。

こうしてブレーキ調整トルクＴｂａを設定すると、モータＭＧ１からトルクが出力されないようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ４００）、要求制動トルクＴｒ＊にブレーキ調整トルクＴｂａを加えてブレーキトルク指令Ｔｂ＊を設定し（ステップＳ４１０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信すると共に設定したブレーキトルク指令Ｔｂ＊をブレーキＥＣＵ９４に送信し（ステップＳ４２０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０に至るまでステップＳ３００以降の処理を繰り返し実行して、異常時走行停止制御ルーチンを終了する。値０のトルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１からトルクが出力されないようインバータ４１を制御する。また、ブレーキトルク指令Ｔｂ＊を受信したブレーキＥＣＵ９４は、リングギヤ軸３２ａの制動トルクに換算したときにブレーキトルク指令Ｔｂ＊に対応する制動トルクがリングギヤ軸３２ａに作用するようブレーキアクチュエータ９２を駆動制御する。こうした制御により、モータＭＧ２の電気角θｅ２を正常電気角範囲θｅｐの範囲内として停車することができる。この結果、エンジン２２を始動することができる。

この変形例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときには図示しない他の制御ルーチンを実行するものとしたが、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときでも所定車速Ｖｒｅｆ未満のときと同様の処理を実行するものとしてもよい。また、この変形例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ以下に至ったときには、電気角θｅ２を正常電気角中心θｅｐｃまで変位させて停車するようブレーキ調整トルクＴｂａを設定してブレーキトルク指令Ｔｂ＊と合わせてリングギヤ軸３２ａに作用させるものとしたが、電気角θｅ２を正常電気角中心θｅｐｃまで変位させて停車するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１を制御するものとしてもよいし、電気角θｅ２を正常電気角中心θｅｐｃまで変位させて停車するよう正常電気角範囲θｅｐの範囲内ではインバータ４２をゲート遮断することなくモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２を制御するものとしてもよい。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の列車などの車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。

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、インバータ４１が「発電機用インバータ回路」に相当し、インバータ４２が「電動機用インバータ回路」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、インバータ４２の異常時にモータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲内ではエンジン２２のクランキング用のトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共にモータＭＧ１からリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルするトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定してモータＥＣＵ４０に送信したりエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始する信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する図３の異常時始動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２をスイッチング制御するモータＥＣＵ４０とエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を行なうエンジンＥＣＵ２４とが「制御手段」に相当する。また、ブレーキマスターシリンダ９０とブレーキアクチュエータ９２とブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄとにより構成されるものが「制動力付与手段」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電動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差動作用を有するものなど、駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され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、駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する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。「発電機用インバータ回路」としては、インバータ４１に限定されるものではなく、発電機を駆動するインバータ回路であれば如何なるものであっても構わない。「電動機用インバータ回路」としては、インバータ４２に限定されるものではなく、電動機を駆動するインバータ回路であれば如何なるもの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発電機用インバータ回路および電動機用インバータ回路を介して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。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４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、インバータ４２の異常時にモータＭＧ２の電気角θｅ２が正常電気角範囲θｅｐの範囲内ではエンジン２２のクランキング用のトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共にモータＭＧ１からリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルするトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定してトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でインバータ４１，４２をスイッチング制御したりエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を行なうものに限定されるものではなく、電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に内燃機関を始動するときには、発電機により内燃機関がクランキングされるよう発電機用インバータ回路を制御すると共に発電機による内燃機関のクランキングにより駆動軸に作用するトルクを電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう電動機用インバータ回路を制御し、内燃機関を始動するよう内燃機関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。「制動力付与手段」としては、ブレーキマスターシリンダ９０とブレーキアクチュエータ９２とブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄとにより構成されるものに限定されるものではなく、車両に制動力を付与可能な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。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。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される異常時始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。正常電気角範囲設定用テーブルの一例を示す説明図である。モータＭＧ２の電気角に対し、インバータ４２においてオフ故障したトランジスタＴ７をオンすることなくＰＷＭ信号を出力可能な範囲における三相の電圧指令値と、オフ故障したトランジスタＴ７をオンすることができないためにＰＷＭ信号を出力できない範囲におけるＵ相の電圧指令値との一例を示す説明図である。エンジン２２の始動時にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定するクランキング用のトルクマップの一例とエンジン２２の回転数Ｎｅの変化の様子の一例とを説明する説明図である。停車中にリングギヤ軸３２ａが回転可能な状態でエンジン２２を始動しているとき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の一例を示す説明図である。変形例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される異常時走行停止制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。要求制動トルク設定用マップの一例を示す説明図である。ブレーキ調整トルク設定用マップの一例を示す説明図である。

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）、２４ａＣＰＵ、２４ｂＲＯＭ、２４ｃＲＡＭ、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、３５減速ギヤ、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、４５，４６ロータ、４７，４８ステータ、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ギヤ機構、６２デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ駆動輪、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、７８タイマ、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ブレーキマスターシリンダ、９２ブレーキアクチュエータ、９４ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、９６ａ〜９６ｄブレーキホイールシリンダ、９８ａ〜９８ｄ車輪速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

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、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、
前記駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する電動機と、
前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、
前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、
前記発電機および前記電動機と前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関を制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
前記制御手段は、前記オフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するとき、前記電動機の回転子の回転位置に基づいて算出される前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲外のときには前記発電機からのトルクにより前記駆動軸を回転させて前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲内となるよう前記発電機用インバータ回路を制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
前記制御手段は、前記オフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するとき、前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲外のときには前記発電機の駆動により前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲の略中心の電気角となるよう前記発電機用インバータ回路を制御する手段である請求項２記載の動力出力装置。
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に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。
請求項４記載の車両であって、
車両に制動力を付与可能な制動力付与手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転を停止して前記電動機からの動力のみにより走行している最中に前記オフ異常が生じたときには、前記内燃機関，前記発電機，前記電動機からの動力が走行用の駆動力として出力されないよう前記内燃機関と前記発電機用インバータ回路と前記電動機用インバータ回路とを制御し、ブレーキ操作により要求される要求制動力を調整した制動力が前記制動力付与手段から付与されて前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲内となった状態で停車するよう前記制動力付与手段を制御する手段である、
車両。
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、前記駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する電動機と、前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、前記発電機および前記電動機と前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関を制御する、
ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。