JP4137021B2 - 駆動装置およびこれを搭載する自動車 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置およびこれを搭載する自動車に関する。

従来、この種の駆動装置としては、エンジンのクランクシャフトにキャリア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モータジェネレータと、プラネタリギヤのキャリアと駆動輪に連結された駆動軸とに接続された第１変速機と、プラネタリギヤのリングギヤと駆動軸とに接続された第２変速機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）。この装置では、第１変速機の変速段を変更するときには、変速段の変更に先だって第２変速機による変速に切り替えて第１変速機の変速段を変更し、第２変速機による変速から第１変速機による変速に切り替えることにより、エンジンから出力される動力をスムースに変速段を変速して駆動軸に出力するものとしている。また、この装置は、モータジェネレータからの動力を用いてエンジンを始動している。
特開２００３−７２４０３号公報

しかしながら、上述の駆動装置では、モータジェネレータからの動力を用いてエンジンを始動するが、モータジェネレータに異常が生じているときにはエンジンを始動できない場合が生じる。一般に、駆動装置では、一部の機器に異常が生じても性能は劣るものの起動して動力を出力することができるのが望まれ、自動車に搭載される駆動装置では一部の機器の異常時でも走行が望まれる場合がある。

本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車は、装置の状態に応じて内燃機関を始動することを目的の一つとする。また、本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車は、装置の一部の機器に異常が生じても内燃機関を始動して動力を出力することを目的の一つとする。

本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車は、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。

本発明の駆動装置は、
内燃機関の出力軸と駆動軸と接続されて駆動する駆動装置であって、
発電可能な電動機と、
第１入力軸と前記駆動軸とに接続され、該第１入力軸と該駆動軸との切り離しと該第１入力軸に入力される動力を変速して前記駆動軸に出力する変速とが可能な第１変速手段と、
第２入力軸と前記駆動軸とに接続され、該第２入力軸と該駆動軸との切り離しと該第２入力軸に入力される動力を変速して前記駆動軸に出力する変速とが可能な第２変速手段と、
前記第１入力軸と前記第２入力軸と前記電動機の回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸の回転に基づいて残余の軸を回転させる回転機構と、
前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸との接続および接続の解除を行なう接続解除手段と、
前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記駆動軸が回転停止状態のときには前記電
動機の状態と前記クランキング手段の状態とに基づいて前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸とが接続された状態で前記電動機からの動力を用いて前記内燃機関をクランキングして該内燃機関を始動する第１始動と前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸との接続を解除した状態で前記クランキング手段により前記内燃機関をクランキングして該内燃機関を始動する第２始動との一方を選択して前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記電動機と前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御し、前記駆動軸が回転状態のときには前記電動機の状態と前記クランキング手段の状態とに基づいて前記第２始動と前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸との摩擦係合と前記電動機からの動力とを用いて前記内燃機関をクランキングして該内燃機関を始動する第３始動との一方を選択して前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記電動機と前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御する始動制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、内燃機関の始動指示がなされた際には、駆動軸が回転停止状態のときには電動機の状態とクランキング手段の状態とに基づいて内燃機関の出力軸と第１変速手段の第１入力軸とが接続された状態で電動機からの動力を用いて内燃機関をクランキングして内燃機関を始動する第１始動と内燃機関の出力軸と第１変速手段の第１入力軸との接続を解除した状態でクランキング手段により内燃機関をクランキングして内燃機関を始動する第２始動との一方を選択して内燃機関を始動し、駆動軸が回転状態のときには電動機の状態とクランキング手段の状態とに基づいて前述の第２始動と内燃機関の出力軸と第１変速手段の第１入力軸との摩擦係合と電動機からの動力とを用いて内燃機関をクランキングして内燃機関を始動する第３始動との一方を選択して内燃機関を始動する。即ち、電動機の状態とクランキング手段の状態とに基づいて異なる手法を用いて内燃機関を始動するのである。したがって、電動機の状態とクランキング手段の状態に応じた内燃機関の始動を行なうことができる。

こうした本発明の駆動装置において、前記始動制御手段は、前記駆動軸が回転停止状態のときに前記クランキング手段に異常が生じているときには前記第１始動を選択して前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記電動機と前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御し、前記駆動軸が回転停止状態のときに前記電動機に異常が生じているときには前記第２始動を選択して前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記電動機と前記クランキング手段と前記内燃機関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、クランキング手段や電動機に異常が生じていても駆動軸が回転停止している状態のときに内燃機関を始動することができる。

また、本発明の駆動装置において、前記始動制御手段は、前記駆動軸が回転状態のときに前記クランキング手段に異常が生じているときには前記第３始動を選択して前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記電動機と前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御し、前記駆動軸が回転状態のときに前記電動機に異常が生じているときには前記第２始動を選択して前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記電動機と前記クランキング手段と前記内燃機関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、クランキング手段や電動機に異常が生じていても駆動軸が回転している状態のときに内燃機関を始動することができる。

さらに、本発明の駆動装置において、前記始動制御手段は、前記第３始動を選択して前記内燃機関を始動するときには、前記第１変速手段の第１入力軸の駆動状態が内燃機関の始動に適した所定の駆動状態範囲となるよう前記第１変速手段および／または前記第２変速手段の変速比を変更するよう該第１変速手段および／または該第２変速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、第３始動を選択するときに適正な状態で内燃機関を始動することができる。

あるいは、本発明の駆動装置において、前記第１変速手段および前記第２変速手段は複数段に変速可能な有段変速機であるものとすることもできる。

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置、即ち、基本的には、内燃機関の出力軸と駆動軸と接続されて駆動する駆動装置であって、発電可能な電動機と、第１入力軸と前記駆動軸とに接続され、該第１入力軸と該駆動軸との切り離しと該第１入力軸に入力される動力を変速して前記駆動軸に出力する変速とが可能な第１変速手段と、第２入力軸と前記駆動軸とに接続され、該第２入力軸と該駆動軸との切り離しと該第２入力軸に入力される動力を変速して前記駆動軸に出力する変速とが可能な第２変速手段と、前記第１入力軸と前記第２入力軸と前記電動機の回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸の回転に基づいて残余の軸を回転させる回転機構と、前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸との接続および接続の解除を行なう接続解除手段と、前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記駆動軸が回転停止状態のときには前記電動機の状態と前記クランキング手段の状態とに基づいて前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸とが接続された状態で前記電動機からの動力を用いて前記内燃機関をクランキングして該内燃機関を始動する第１始動と前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸との接続を解除した状態で前記クランキング手段により前記内燃機関をクランキングして該内燃機関を始動する第２始動との一方を選択して前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記電動機と前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御し、前記駆動軸が回転状態のときには前記電動機の状態と前記クランキング手段の状態とに基づいて前記第２始動と前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸との摩擦係合と前記電動機からの動力とを用いて前記内燃機関をクランキングして該内燃機関を始動する第３始動との一方を選択して前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記電動機と前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御する始動制御手段と、を備える駆動装置と該駆動装置に接続された内燃機関とを搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置を搭載から、本発明の駆動装置が奏する効果、例えば、電動機の状態とクランキング手段の状態に応じた内燃機関の始動を行なう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。

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駆動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２３にクラッチＣ１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ＭＧと、エンジン２２のクランクシャフト２３にクラッチＣ１を介して接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８およびギヤ機構３７を介して連結された駆動軸３６に接続される第１変速機５０と、動力分配統合機構３０に接続されると共に駆動軸３６に接続される第２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）２９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２２のクランクシャフト
２３にはギヤ２４およびギヤ２７によりスタータモータ２６が取り付けられている。このスタータモータ２６もエンジンＥＣＵ２９により駆動制御を受けている。エンジンＥＣＵ２９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。

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にはクラッチＣ１を介してエンジン２２のクランクシャフト２３が連結されると共に第１変速機５０の入力軸５２と連結されており、リングギヤ３２にはギヤ３５ａ，３５ｂ，３５ｃからなる連絡ギヤ機構３５によって第２変速機６０の入力軸６２が連結されている。動力分配統合機構３０は、モータＭＧを発電機として機能させるときにはキャリア３４に入力される動力をサンギヤ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ＭＧを電動機として機能させるときにはキャリア３４に入力される動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧからの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。

モータＭＧは、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、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４９による駆動制御によって、インバータ４２を介してバッテリ４６との電力のやりとりを伴ってサンギヤ３１側に動力を入出力する。モータＥＣＵ４９には、モータＭＧを駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧの回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ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ＭＧに印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４９からは、インバータ４２へのスイッチング制御信号が出力されている。また、モータＥＣＵ４９は、バッテリ４６も管理しており、バッテリ４６を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ４６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４６の出力端子に接続された電力ライン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４６に取り付けられた温度センサからの電池温度などが入力されており、バッテリ４６を管理するための残容量（ＳＯＣ）や入出力制限Ｗｉｎ．Ｗｏｕｔなどを演算している。モータＥＣＵ４９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ＭＧを駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧの運転状態に関するデータやバッテリ４６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。

第１変速機５０は、入力軸５２に入力された動力を５段の変速段のいずれかを用いて変速して駆動軸３６に出力する一般的な５段変速の変速機として構成されており、入力軸５２に取り付けられた入力ギヤ５２ａ〜５２ｃと、駆動軸３６に取り付けられた駆動ギヤ３６ａ〜３６ｅとそれぞれ連結する１段〜５段の変速ギヤ５４ａ〜５４ｅと、入力ギヤ５２ａ〜５２ｃに変速ギヤ５４ａ〜５４ｅを選択的に連結する環状の連結ギヤ５５ａ〜５５ｃと、この連結ギヤ５５ａ〜５５ｃによる連結および連結の解除を操作する操作部材５６ａ〜５６ｃと、この操作部材５６ａ〜５６ｃを駆動するアクチュエータ５９とを備える。連結ギヤ５５ａ〜５５ｃは、対応する入力ギヤ５２ａ〜５２ｃと連結しており、操作部材５６ａ〜５６ｃを操作することにより左右にスライドして図中、中央，右，左の３つのポジションをとることができるようになっている。第１変速機５０は、連結ギヤ５５ａ〜５５ｃのすべてを中央のポジションにすることにより、入力軸５２と駆動軸３６とを切り離すニュートラルとすることができる。第１変速機５０は、連結ギヤ５５ａを図中右のポジシ
ョンとして入力ギヤ５２ａと変速ギヤ５４ａとを連結すると共に連結ギヤ５５ｂ，５５ｃを中央のポジションとすることにより、入力軸５２の動力を入力ギヤ５２ａと変速ギヤ５４ａとの連結によるギヤ段（１速）によって変速して駆動軸３６に出力し、連結ギヤ５５ａを図中左のポジションとして入力ギヤ５２ａと変速ギヤ５４ｂとを連結すると共に連結ギヤ５５ｂ，５５ｃを中央のポジションとすることにより、入力軸５２の動力を入力ギヤ５２ａと変速ギヤ５４ｂとの連結によるギヤ段（２速）によって変速して駆動軸３６に出力する。また、第１変速機５０は、連結ギヤ５５ｂを図中右のポジションとして入力ギヤ５２ｂと変速ギヤ５４ｃとを連結すると共に連結ギヤ５５ａ，５５ｃを中央のポジションとすることにより、入力軸５２の動力を入力ギヤ５２ｂと変速ギヤ５４ｃとの連結によるギヤ段（３速）によって変速して駆動軸３６に出力し、連結ギヤ５５ｂを図中左のポジションとして入力ギヤ５２ｂと変速ギヤ５４ｄとを連結すると共に連結ギヤ５５ａ，５５ｃを中央のポジションとすることにより、入力軸５２の動力を入力ギヤ５２ｂと変速ギヤ５４ｄとの連結によるギヤ段（４速）によって変速して駆動軸３６に出力する。さらに、第１変速機５０は、連結ギヤ５５ｃを図中左のポジションとして入力ギヤ５２ｃと変速ギヤ５４ｅとを連結すると共に連結ギヤ５５ａ，５５ｂを中央のポジションとすることにより、入力軸５２の動力を入力ギヤ５２ｃと変速ギヤ５４ｅとの連結によるギヤ段（５速）によって変速して駆動軸３６に出力する。また、第１変速機５０は、入力軸５２を回転停止状態で保持するブレーキＢ１を備えている。

第２変速機６０は、入力軸６２に入力された動力を５段の変速段のいずれかを用いて変速して駆動軸３６に出力すると共に１段のリバース変速する一般的なリバース付きの５段変速の変速機として構成されており、入力軸６２に取り付けられた入力ギヤ６２ａ〜６２ｃと、駆動軸３６に取り付けられた駆動ギヤ３６ａ〜３６ｅとをそれぞれ連結する１段〜５段の変速ギヤ６４ａ〜６４ｅと、駆動軸３６に取り付けられたリバース用の駆動ギヤ３６ｆと連結する反転ギヤ６８ｂおよび伝達ギヤ６８ａと、入力ギヤ６２ａ〜６２ｃに変速ギヤ６４ａ〜６４ｅおよび伝達ギヤ６８ａを選択的に連結する環状の連結ギヤ６５ａ〜６５ｃと、この連結ギヤ６５ａ〜６５ｃによる連結および連結の解除を操作する操作部材６６ａ〜６６ｃと、この操作部材６６ａ〜６６ｃを駆動するアクチュエータ６９とを備える。連結ギヤ６５ａ〜６５ｃは、対応する入力ギヤ６２ａ〜６２ｃと連結しており、操作部材６６ａ〜６６ｃを操作することにより左右にスライドして図中、中央，右，左の３つのポジションをとることができるようになっている。第２変速機６０は、連結ギヤ６５ａ〜６５ｃのすべてを中央のポジションにすることにより、入力軸６２と駆動軸３６とを切り離すニュートラルとすることができる。第１変速機６０は、連結ギヤ６５ａを図中右のポジションとして入力ギヤ６２ａと変速ギヤ６４ａとを連結すると共に連結ギヤ６５ｂ，６５ｃを中央のポジションとすることにより、入力軸６２の動力を入力ギヤ６２ａと変速ギヤ６４ａとの連結によるギヤ段（１速）によって変速して駆動軸３６に出力し、連結ギヤ６５ａを図中左のポジションとして入力ギヤ６２ａと変速ギヤ６４ｂとを連結すると共に連結ギヤ６５ｂ，６５ｃを中央のポジションとすることにより、入力軸６２の動力を入力ギヤ６２ａと変速ギヤ６４ｂとの連結によるギヤ段（２速）によって変速して駆動軸３６に出力する。また、第２変速機６０は、連結ギヤ６５ｂを図中右のポジションとして入力ギヤ６２ｂと変速ギヤ６４ｃとを連結すると共に連結ギヤ６５ａ，６５ｃを中央のポジションとすることにより、入力軸６２の動力を入力ギヤ６２ｂと変速ギヤ６４ｃとの連結によるギヤ段（３速）によって変速して駆動軸３６に出力し、連結ギヤ６５ｂを図中左のポジションとして入力ギヤ６２ｂと変速ギヤ６４ｄとを連結すると共に連結ギヤ６５ａ，６５ｃを中央のポジションとすることにより、入力軸６２の動力を入力ギヤ６２ｂと変速ギヤ６４ｄとの連結によるギヤ段（４速）によって変速して駆動軸３６に出力する。さらに、第２変速機６０は、連結ギヤ６５ｃを図中右のポジションとして入力ギヤ６２ｃと変速ギヤ６４ｅとを連結すると共に連結ギヤ６５ａ，６５ｂを中央のポジションとすることにより、入力軸６２の動力を入力ギヤ６２ｃと変速ギヤ６４ｅとの連結によるギヤ段（５速）によって変速して駆動軸３６に出力する。また、第２変速機６０は、連結ギヤ６５ｃを
図中左のポジションとして入力ギヤ６２ｃと伝達ギヤ６８ａとを連結すると共に連結ギヤ６５ａ，６５ｂを中央のポジションとすることにより、入力軸６２の動力を入力ギヤ６２ｃと伝達ギヤ６８ａおよび反転ギヤ３８ｂの連結によるギヤ段（リバース）によって反転して駆動軸３６に出力する。

第１変速機５０と第２変速機６０は、動力分配統合機構３０により分配や統合される動力に基づいて各々異なる独立の変速機として機能し、第１変速機５０はその変速段と駆動軸３６の回転数とに基づいて動力分配統合機構３０のキャリア３４を回転させ、第２変速機６０はその変速段と駆動軸３６の回転数とに基づいて動力分配統合機構３０のリングギヤ３２を回転させる。したがって、クラッチＣ１がオンとされている状態では、エンジン２２は第１変速機５０の変速段と駆動軸３６の回転数（車速Ｖ）に基づく回転数で運転されることになり、モータＭＧは第１変速機５０の変速段と駆動軸３６の回転数（車速Ｖ）とに基づくキャリア３４の回転数と第２変速機６０の変速段と駆動軸３６の回転数（車速Ｖ）とに基づくリングギヤ３２の回転数と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとにより定まる回転数で駆動されることになる。このため、エンジン２２を所望の運転ポイントの近傍で運転しようとするときには、駆動軸３６の回転数（車速Ｖ）に対して第１変速機５０の各段におけるキャリア３４の回転数を計算し、計算した各段におけるキャリア３４の回転数のうち所望の運転ポイントにおける回転数に最も近い回転数となる変速段を選択すればよいことになる。また、モータＭＧを所望の運転ポイントで運転しようとするときには、駆動軸３６の回転数（車速Ｖ）に対して第２変速機６０の各段におけるリングギヤ３２の回転数を計算すると共に計算した各段におけるリングギヤ３２の回転数と第１変速機５０の変速段により決定されるキャリア３４の回転数（エンジン２２の回転数）とに基づいて各段におけるサンギヤ３１の回転数を計算し、計算した各段におけるサンギヤ３１の回転数のうち所望の運転ポイントにおける回転数に最も近い回転数となる変速段を選択すればよいことになる。

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、第１変速機５０のアクチュエータ５９への駆動信号や第２変速機６０のアクチュエータ６９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ＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９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に応じたトルクがエンジン２２やモータＭＧから出力されるようエンジン２２とモータＭＧと第１変速機５０と第２変速機６０とが制御される。こうした制御は、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとしてモータＭＧからの動力を第２変速機６０により変速して駆動軸３６に出力するモータ走行モードと、クラッチＣ１をオンとすると共にブレーキＢ１をオフとしてエンジン２２からの動力を必要に応じてモータＭＧの充放電を伴いながら第１変速機５０と第２変速機６０の独立の変速機により変速して駆動軸３６に出力する独立変速機走行モードとを切り替えて行なわれる。いずれのモードを用いる制御を行なうかについては、搭載するエンジ
ン２２の性能やモータＭＧの性能，バッテリ４６の容量，ハイブリッド自動車２０の用途などに基づいて決定することができる。

次に、こうした実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２の始動時の動作について説明する。図２は、エンジン２２の始動指示がなされたときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

エンジン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ＭＧやスタータモータ２６の異常判定情報やクラッチＣ１の状態情報，車速センサ８８により検出される車速Ｖなどの制御に必要な情報を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧやスタータモータ２６の異常判定情報は、図示しない異常判定ルーチンにより実行されるモータＭＧやスタータモータ２６の異常判定の結果（例えば、異常判定フラグ）を入力するものした。

こうしてデータを入力すると、車速Ｖに基づいて走行しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この判定で走行していないと判定されたときには、モータＭＧやスタータモータ２６の異常判定情報に基づいてモータＭＧやスタータモータ２６に異常が生じていないかを判定する（ステップＳ１２０）。モータＭＧやスタータモータ２６に異常がないとき又はスタータモータ２６にのみ異常が認められるときには、クラッチＣ１をオンとし（ステップＳ１３０）、第１変速機５０をニュートラルにすると共に（ステップＳ１４０）、第２変速機６０を１速とし（ステップＳ１５０）、モータＭＧによるクランキングによりエンジン２２を始動するようモータＥＣＵ４９およびエンジンＥＣＵ２９に指示して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。この指示は、例えば、モータＥＣＵ４９に対してはクランキングに必要なモータトルクをトルク指令Ｔｍ＊として出力することにより行なわれ、エンジンＥＣＵ２９に対してはエンジン２２の回転数が所定回転数異常になったときに燃料噴射や点火を開始する制御信号を出力することにより行なわれる。

一方、ステップＳ１２０でモータＭＧに異常が生じていると判定されると、クラッチＣ１をオフとすると共に（ステップＳ１７０）、スタータモータ２６によるクランキングによりエンジン２２を始動するようエンジンＥＣＵ２９に指示して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。この場合の指示は、スタータモータ２６によるクランキングを実行するための制御信号とエンジン２２の回転数が所定回転数異常になったときに燃料噴射や点火を開始する制御信号とエンジンＥＣＵ２９に出力することにより行なわれる。

ステップＳ１１０で車両が走行していると判定されたときにもモータＭＧやスタータモータ２６の異常判定情報に基づいてモータＭＧやスタータモータ２６に異常が生じていないかを判定する（ステップＳ１９０）。モータＭＧやスタータモータ２６に異常がないとき又はモータＭＧにのみ異常が生じているときには、クラッチＣ１をオフとすると共に（ステップＳ２００）、スタータモータ２６によるクランキングによりエンジン２２を始動するようエンジンＥＣＵ２９に指示して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１９０でスタータモータ２６に異常が生じていると判定されると、車速Ｖに基づいて第１変速機５０の入力軸５２の回転数がエンジン２２を始動するのに適合する回転数範囲となるよう第１変速機５０の変速段を設定すると共に（ステップＳ２３０）、ブレーキＢ１をオフする（ステップＳ２４０）。ここで、エンジン２２を始動するのに適合する回転数範囲は例えば６００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍなどとして設定することができる。なお、入力軸５２をこうして設定された回転数範囲で回転させるには、車速Ｖから駆動軸３６の回転数を計算し、計算した駆動軸３６の回転数に第１変速機５０の変速段における変速比を乗じたものが設定した回転数範囲となる変速段を選択することにより行
なうことができる。なお、ブレーキＢ１をオフするタイミングは、駆動軸３６が回転していることから第１変速機５０の変速段を設定すると同時に行なう必要がある。続いて、クラッチＣ１のフリクション係合によるクランキングによりエンジン２２を始動するようクラッチＣ１に駆動信号を出力すると共にエンジンＥＣＵ２９に指示し（ステップＳ２５０）、クラッチＣ１のフリクション係合によるクランキングに伴うトルクショックを抑制する始動用トルクを駆動用トルクに付加してモータＭＧのトルク指令Ｔｍ＊を設定するようモータＥＣＵ４９に指示し（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。ここで、駆動用トルクは、車両を走行させるのにモータＭＧから出力するトルクであり、図示しない駆動制御ルーチンにより運転者のアクセルペダル８３の踏み込み量に基づいて設定される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧやスタータモータ２６の状態に基づいてエンジン２２を始動することができる。例えば、走行していないときにスタータモータ２６に異常が生じているときにはモータＭＧを用いてエンジン２２を始動し、走行していないときにモータＭＧに異常が生じているときにはスタータモータ２６を用いてエンジン２２を始動し、走行しているときにスタータモータ２６に異常が生じているときにはモータＭＧを用いてエンジン２２を始動し、走行しているときにモータＭＧに異常が生じているときにはスタータモータ２６を用いてエンジン２２を始動することができる。即ち、モータＭＧとスタータモータ２６の一方に異常が生じているときには異常の生じていない方でエンジン２２を始動するのである。この結果、モータＭＧやスタータモータ２６の異常の有無に拘わらずエンジン２２を始動して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、エンジン２２のクランクシャフト２３と第１変速機５０の入力軸５２とを接続したりその接続を解除するクラッチＣ１を備えるものとしたが、これに加えて、エンジン２２のクランクシャフト２３と第２変速機６０の入力軸６２とを接続したりその接続を解除するクラッチを備えるものとしてもよい。この場合、両クラッチをオンとすることにより、動力分配統合機構３０の各回転要素（サンギヤ３１，リングギヤ３２，キャリア３４）を一体の回転体として回転させることができる。また、動力分配統合機構３０のサンギヤ３１とキャリア３４とを接続したりその接続を解除するクラッチを備えるものとしてもよい。この場合、このクラッチをオンとすることにより動力分配統合機構３０の各回転要素を一体の回転体として回転させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、第１変速機５０として５段変速の変速機を用い、第２変速機６０としてリバース付きの５段変速の変速機を用いるものとしたが、第１変速機５０や第２変速機６０は、４段以下の変速機や６段以上の変速機を用いるものとしてもよい。この場合、第１変速機５０の変速段数と第２変速機６０の変速段数は同じ段数としてもよく異なる段数としてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、動力分配統合機構３０としてシングルピニオン式のプラネタリギヤを用いるものとしたが、ダブルピニオン式のプラネタリギヤはもとより、エンジン２２からの動力を分配できるものであれば如何なる機構を用いるものとしてもよい。

実施例では、本発明の一実施例をエンジン２２とモータＭＧと動力分配統合機構３０と第１変速機５０と第２変速機６０とを搭載するハイブリッド自動車２０として説明したが、エンジン２２とモータＭＧと動力分配統合機構３０と第１変速機５０と第２変速機６０とを備える動力出力装置の形態としてもよい。動力出力装置の形態とする場合、これを自動車以外の車両や船舶や航空機などの移動体に搭載するものとしてもよいし、建設設備などのように移動しない設備やシステムに組み込まれるものとしてもかまわない。

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、動力出力装置の製造産業や自動車製造産業に利用可能である。

本発明の一実施例としての駆動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。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン始動制御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、２３ クランクシャフト、２４ ギヤ、２６ スタータモータ、２７ ギヤ、２９ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 連絡ギヤ機構、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ ギヤ、３６ 駆動軸、３６ａ〜３６ｆ 駆動ギヤ、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４２ インバータ、４４ 回転位置検出センサ、４６ バッテリ、４９ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０ 第１変速機、５２ 入力軸、５２ａ〜５２ｃ 入力ギヤ、５４ａ〜５４ｅ 変速ギヤ、５５ａ〜５５ｃ 連結ギヤ、５６ａ〜５６ｃ 操作部材、５９ アクチュエータ、６０ 第２変速機、６２ 入力軸、６２ａ〜６２ｃ 入力ギヤ、６４ａ〜６４ｅ 変速ギヤ、６５ａ〜６５ｃ 連結ギヤ、６６ａ〜６６ｃ 操作部材、６８ａ 伝達ギヤ、６８ｂ 反転ギヤ、６９ アクチュエータ、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、Ｃ１ クラッチ、Ｂ１ ブレーキ。

Claims (3)

1. 内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続されて駆動する駆動装置であって、
   発電可能な電動機と、
   第１入力軸と前記駆動軸とに接続され、該第１入力軸と該駆動軸との切り離しと該第１入力軸に入力される動力を変速して前記駆動軸に出力する変速とが可能な第１変速手段と、
   第２入力軸と前記駆動軸とに接続され、該第２入力軸と該駆動軸との切り離しと該第２入力軸に入力される動力を変速して前記駆動軸に出力する変速とが可能な第２変速手段と、
   前記第１入力軸と前記第２入力軸と前記電動機の回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸の回転に基づいて残余の軸を回転させる回転機構と、
   前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸との接続および接続の解除を行なう接続解除手段と、
   前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段と、
   前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記駆動軸が回転停止状態であると共に前記クランキング手段に異常が生じているときには前記接続解除手段により前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸とが接続されると共に前記第１変速手段により前記第１入力軸と前記駆動軸とが切り離され且つ前記第２変速手段により前記第２入力軸と前記駆動軸が接続された状態で前記電動機からの動力を用いて前記内燃機関をクランキングして該内燃機関を始動する第１始動により該内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記第１変速手段と前記第２変速手段と前記電動機と前記内燃機関とを制御し、前記駆動軸が回転停止状態であると共に前記電動機に異常が生じているときには前記接続解除手段により前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸との接続を解除した状態で前記クランキング手段により前記内燃機関をクランキングして該内燃機関を始動する第２始動により該内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御し、前記駆動軸が回転状態であると共に前記クランキング手段に異常が生じているときには前記接続解除手段により前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸とが接続されると共に前記第１変速手段の第１入力軸の駆動状態が前記内燃機関の始動に適した所定の駆動状態範囲となるように前記第１変速手段および／または前記第２変速手段の変速比を変更し且つ前記内燃機関の出力軸と前記第１変速手段の第１入力軸との摩擦係合と前記電動機からの動力を用いて前記内燃機関をクランキングして該内燃機関を始動する第３始動により該内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記第１変速手段と前記第２変速手段と前記電動機と前記内燃機関とを制御し、前記駆動軸が回転状態であると共に前記電動機に異常が生じているときには前記第２始動により該内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御する始動制御手段と、
   を備え、
   前記始動制御手段は、前記駆動軸が回転停止状態のときに前記電動機にも前記クランキング手段にも異常が生じていないときには前記第１始動により前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記第１変速手段と前記第２変速手段と前記電動機と前記内燃機関とを制御し、前記駆動軸が回転状態のときに前記電動機にも前記クランキング手段にも異常が生じていないときには前記第２始動により前記内燃機関が始動されるよう前記接続解除手段と前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御する手段である、
   駆動装置。
2. 前記第１変速手段および前記第２変速手段は複数段に変速可能な有段変速機である請求項１記載の駆動装置。
3. 請求項１または２記載の駆動装置と該駆動装置に接続された内燃機関とを搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。
   

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