JP5662213B2

JP5662213B2 - 動力伝達装置

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Publication number: JP5662213B2
Application number: JP2011060449A
Authority: JP
Inventors: 竜也宮野; 英滋土屋; 渡辺　隆男; 隆男渡辺; 村上　新; 新村上; 小川　裕之; 裕之小川; 遠山　智之; 智之遠山
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc; Aisin Corp
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: JP2012196980A

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、特に、エンジンからの動力を回転子同士の電磁気結合を利用して駆動軸へ伝達することが可能な動力伝達装置に関する。

この種の動力伝達装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による動力伝達装置は、ロータ巻線が配設されエンジンからの動力が伝達される入力側ロータと、入力側ロータのロータ巻線と電磁気的に結合する磁石が配設され車輪へ動力を伝達する出力側ロータと、出力側ロータの磁石と電磁気的に結合するステータ巻線が配設されたステータと、ロータ巻線と電気的に接続されたスリップリングと、スリップリングと電気的に接触するブラシと、蓄電装置とステータ巻線との間で電力を授受可能に制御するインバータと、スリップリング及びブラシで取り出されたロータ巻線からの交流電力を整流する整流器と、整流器で整流された電力を昇圧して蓄電装置またはインバータへ供給する昇圧コンバータと、出力側ロータと車輪との間のトルク伝達を許容または遮断するクラッチと、を備える。特許文献１においては、入力側ロータに伝達されたエンジンからの動力は、入力側ロータのロータ巻線と出力側ロータの磁石との電磁気結合によって出力側ロータに伝達されるため、エンジンの動力により車輪を駆動することができる。また、ステータ巻線と出力側ロータの磁石との電磁気結合によって、蓄電装置からインバータを介してステータ巻線に供給された電力を用いて出力側ロータに動力を発生させて車輪を駆動することができるため、エンジンが動力を発生していなくても車輪を駆動することができる。また、エンジンを始動する場合には、出力側ロータをエンジン回転方向に回転駆動するようにステータから出力側ロータにトルクを作用させるとともに、入力側ロータと出力側ロータとの間にトルクが作用するように昇圧コンバータでの昇圧比を制御する。さらに、車輪の要求トルクに基づいてクラッチにより出力側ロータと車輪との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、出力側ロータと車輪との間のトルク伝達を許容するときは、入力側ロータと出力側ロータとの間に作用するトルクと、車輪の要求トルクとに基づいて、ステータから出力側ロータに作用するトルクを制御する。これによって、車輪の駆動条件に関係なくエンジンの始動を可能にしている。

特開２０１０−１２９３７号公報特開平９−５６０１０号公報特開２００９−７３４７２号公報特開２００９−２７４５３６号公報

特許文献１において、車輪が回転している状態でエンジンを始動する場合に、整流器及び昇圧コンバータによる電力変換装置を通過する電力量は、出力側ロータと入力側ロータとの間に作用するトルクと、出力側ロータと入力側ロータの回転速度差との積に相当する。そのため、車輪が回転している状態で、出力側ロータと入力側ロータとの間に作用するトルクによりエンジンの始動に十分なクランキングトルクをエンジンに作用させようとすると、車輪（出力側ロータ）の回転速度が高いほど、整流器及び昇圧コンバータによる電力変換装置を通過する電力量が増加するため、電力変換装置の容量を大きく設定する必要がある。一方、電力変換装置の容量を小さく設定しようとすると、車輪（出力側ロータ）の回転速度が高いときに、出力側ロータと入力側ロータとの間に作用するトルクによりエンジンの始動に十分なクランキングトルクをエンジンに作用させることが困難となるため、エンジンの始動性が低下する。

本発明は、電力変換装置の容量の増大を招くことなく、エンジンの始動性を向上させることを目的とする。

本発明に係る動力伝達装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る動力伝達装置は、エンジンからの動力が伝達され、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、第１回転子に対し相対回転可能であり、駆動軸へ動力を伝達する第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、蓄電装置と固定子導体との間で電力変換を行う第１電力変換装置と、蓄電装置及び第１電力変換装置のいずれかと回転子導体との間で電力変換を行う第２電力変換装置と、第１回転子に連結された第１回転部材と第２回転子に連結された第２回転部材との間で伝達されるトルクを調整可能なクラッチ機構と、第１電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御し、第２電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、第２電力変換装置で電力変換される電力量を所定量以下に制限するように回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間に作用させる回転子間トルクを制御し、前記回転子間トルクまたは第２回転子と第１回転子との回転速度差に基づいてクラッチ機構の第１回転部材と第２回転部材との間に作用させるクラッチトルクを制御することを要旨とする。

さらに、本発明では、制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、前記回転子間トルクが設定トルクよりも小さいときは前記クラッチトルクを作用させ、前記回転子間トルクが設定トルク以上であるときは前記クラッチトルクを作用させない。

本発明の一態様では、制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、第２電力変換装置で電力変換される電力量を前記所定量にする条件での前記回転子間トルクが前記設定トルクよりも小さいときに、前記クラッチトルクを作用させることが好適である。

本発明の一態様では、制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、前記クラッチトルクを作用させるときは、前記回転子間トルクとエンジンの要求クランキングトルクとに基づいて前記クラッチトルクを制御することが好適である。

本発明の一態様では、制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、前記クラッチトルクを作用させるときは、第２回転子と第１回転子との回転速度差の減少に応じて、前記回転子間トルクを増加させるとともに前記クラッチトルクを減少させることが好適である。

本発明の一態様では、前記設定トルクは、エンジンの要求クランキングトルクであることが好適である。

また、本発明では、制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、第２回転子と第１回転子との回転速度差が設定速度差よりも大きいときは前記クラッチトルクを作用させ、第２回転子と第１回転子との回転速度差が設定速度差以下であるときは前記クラッチトルクを作用させない。

本発明の一態様では、制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、前記回転子間トルクと前記クラッチトルクと駆動軸の要求トルクとに基づいて固定子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御することが好適である。

また、本発明では、第２回転子と駆動軸との間の動力伝達を許容または遮断する動力断続機構をさらに備え、制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、駆動軸に駆動トルクが要求されていない条件では、動力断続機構により第２回転子と駆動軸との間の動力伝達を遮断し、さらに、第２回転子と第１回転子との回転速度差が設定速度差よりも大きいときは前記回転子間トルクを作用させずに前記クラッチトルクを作用させ、第２回転子と第１回転子との回転速度差が設定速度差以下であるときは前記クラッチトルクを作用させずに前記回転子間トルクを作用させる。

本発明によれば、第２回転子及び駆動軸が回転している状態で回転子間トルクを制御してエンジンの始動を行う場合に、回転子間トルクまたは第２回転子と第１回転子との回転速度差に基づいて制御されるクラッチトルク分、第２電力変換装置で電力変換される電力量を減少させることができるとともに、エンジンのクランキングトルクを増加させることができる。その結果、第２電力変換装置の容量の増大を招くことなく、エンジンの始動性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。回転電機１０の入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。回転電機１０の入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。エンジンの始動を行う場合に電子制御ユニットにより実行される処理の一例を説明するフローチャートである。図５のフローチャートの処理を実行する場合のエンジン始動動作を説明する図である。エンジンの始動を行う場合に電子制御ユニットにより実行される処理の他の例を説明するフローチャートである。図７のフローチャートの処理を実行する場合のエンジン始動動作を説明する図である。エンジンの始動を行う場合に電子制御ユニットにより実行される処理の他の例を説明するフローチャートである。図９のフローチャートの処理を実行する場合のエンジン始動動作を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜３は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と駆動軸３７（車輪３８）との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機（機械式変速機）４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられ、動力（機械的動力）の発生及び発電が可能な回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。

回転電機１０は、図示しないステータケースに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ１６及び第１ロータ２８と所定の空隙を空けて対向し、ステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、を有する。ステータ１６は、第１ロータ２８より径方向外側の位置に第１ロータ２８と間隔を空けて配置されており、第２ロータ１８は、径方向においてステータ１６と第１ロータ２８との間の位置に配置されている。つまり、第１ロータ２８は第２ロータ１８より径方向内側の位置で第２ロータ１８と対向配置されており、ステータ１６は第２ロータ１８より径方向外側の位置で第２ロータ１８と対向配置されている。第１ロータ２８はエンジン３６と機械的に連結されていることで、第１ロータ２８にはエンジン３６からの動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は変速機４４を介して駆動軸３７に機械的に連結されていることで、駆動軸３７（車輪３８）には第２ロータ１８からの動力が変速機４４で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。

入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。

ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。

出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。

入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。

クラッチ４８は、エンジン３６と変速機４４との間に、回転電機１０（入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８）に対し並列に設けられており、入力側ロータ２８に機械的に連結されたクラッチ板（第１回転部材）４８ａと出力側ロータ１８に機械的に連結されたクラッチ板（第２回転部材）４８ｂとの係合／解放により、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合及びその解除を選択的に行うことが可能である。クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとを係合させて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に係合させることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のクラッチ４８を介したトルク伝達が許容され、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとを解放して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合を解除することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ４８は、例えば油圧や電磁力を利用してクラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの係合／解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ４８に供給する油圧力や電磁力を調整することで、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの締結力を調整することもできる。クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの締結力を調整することで、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの回転速度差を許容しながら、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの間で伝達されるトル（摩擦トルク）を調整することが可能となり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間でクラッチ４８を介して伝達されるトルクを調整することが可能となる。

直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。蓄電装置４２とステータ巻線２０との間で電力変換を行う第１電力変換装置として設けられたインバータ４０は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の電力変換も可能である。このように、インバータ４０は、蓄電装置４２とステータ巻線２０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。

スリップリング９５は、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、さらに、ロータ巻線３０の各相と電気的に接続されている。回転が固定されたブラシ９６は、スリップリング９５に押し付けられて電気的に接触する。スリップリング９５は、ブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接触を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、インバータ４１と電気的に接続されている。蓄電装置４２及びインバータ４０のいずれかとロータ巻線３０との間で電力変換を行う第２電力変換装置として設けられたインバータ４１は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４１は、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。その際には、ロータ巻線３０の交流電力がスリップリング９５及びブラシ９６により取り出され、この取り出された交流電力がインバータ４１で直流に変換される。インバータ４１で直流に変換された電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、インバータ４１からの直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、インバータ４１で直流に変換された電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、インバータ４１は、蓄電装置４２及びインバータ４０のいずれかとロータ巻線３０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。

電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ４０での電力変換を制御することで、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ４１での電力変換を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、クラッチ４８の係合／解放を切り替えることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を切り替える制御も行う。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速比の制御も行う。

インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からインバータ４０を介してステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができ、ステータ１６及び出力側ロータ１８を同期電動機（ＰＭモータ部）として機能させることができる。さらに、出力側ロータ１８の動力をステータ巻線２０の電力に変換してインバータ４０を介して蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御することができる。

また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流（交流電流）が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８を誘導電磁カップリング部として機能させることができる。

ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（電磁カップリングトルク）を発生させる際には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。その際には、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０に流れる交流電流を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。

次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作について説明する。

エンジン３６が動力を発生している場合は、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。クラッチ４８が解放されている状態で、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。これによって、ロータ巻線３０の誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクが作用して出力側ロータ１８がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。出力側ロータ１８に伝達された動力は、変速機４４で変速されてから駆動軸３７（車輪３８）へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはない。そのため、回転電機１０を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。

さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力はインバータ４１で直流に変換される。そして、インバータ４０のスイッチング動作により、インバータ４１からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ巻線２０に交流電流が流れ、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ１８のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、インバータ４１からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。

さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。

また、クラッチ４８を係合して入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に連結することで、ロータ巻線３０に交流電流が流れず入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用しなくても、エンジン３６からの動力をクラッチ４８を介して駆動軸３７（車輪３８）へ伝達することができる。これによって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のすべりに伴ってロータ巻線３０に誘導電流が流れることで生じるジュール損失を抑えることが可能となる。

また、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力を交流に変換してステータ巻線２０へ供給するように、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、駆動軸３７（車輪３８）を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給により車輪３８を回転駆動することができる。なお、ＥＶ走行を行う場合は、クラッチ４８を解放状態に制御する。

また、ＥＶ走行やフリーラン（駆動軸３７に駆動トルクが伝達されずに車両が惰性で走行する状態）等、出力側ロータ１８及び駆動軸３７（車輪３８）が回転している状態でエンジン３６を始動する場合は、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、出力側ロータ１８から入力側ロータ２８にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクを作用させることが可能となり、入力側ロータ２８を回転駆動してエンジン３６のクランキングを行うことが可能となる。その場合に、インバータ４１で交流から直流に電力変換される電力量（ロータ巻線３０での発電電力量）は、出力側ロータ１８から入力側ロータ２８に作用する電磁カップリングトルクと、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差との積に相当する。そのため、出力側ロータ１８及び駆動軸３７が回転している状態で、電磁カップリングトルクによりエンジン３６の始動に十分なクランキングトルクをエンジン３６に作用させようとすると、車速（出力側ロータ１８の回転速度）が高いほど、インバータ４１で電力変換される電力量が増加するため、インバータ４１の電気容量を大きく設定する必要がある。一方、インバータ４１の電気容量を小さく設定しようとすると、車速（出力側ロータ１８の回転速度）が高いときに、電磁カップリングトルクによりエンジン３６の始動に十分なクランキングトルクをエンジン３６に作用させることが困難となるため、エンジン３６の始動性が低下し、さらに、エンジン停止状態でＥＶ走行可能な最高車速（駆動軸３７の最高回転速度）も低下する。

そこで、本実施形態では、ＥＶ走行やフリーラン等、出力側ロータ１８及び駆動軸３７が回転している状態でエンジン３６を始動する場合は、インバータ４１で交流から直流に電力変換される電力量（ロータ巻線３０での発電電力量）を所定量以下（例えばインバータ４１の電気容量以下）に制限するように、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルク（回転子間トルク）を作用させる。さらに、電磁カップリングトルクだけでなく、クラッチ４８のクラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの間に作用する摩擦トルク（クラッチトルク）も併用して、入力側ロータ２８を回転駆動してエンジン３６のクランキングを行う。以下、出力側ロータ１８及び駆動軸３７が回転している状態でエンジン３６を始動する場合に、電子制御ユニット５０が実行する処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。

図５のフローチャートの処理では、まずステップＳ１０１において、ロータ巻線３０での発電電力量Ｐｃｏｕｐをインバータ４１の電気容量以下に制限する条件での、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に発生可能な電磁カップリングトルクの最大値Ｔｃｍａｘが、出力側ロータ１８の回転速度Ｎｍｇと入力側ロータ２８の回転速度Ｎｅｎｇとの差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇから算出される。ここでは、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが大きいほど、電磁カップリングトルクの最大値Ｔｃｍａｘが小さくなる。ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で算出された電磁カップリングトルクの最大値Ｔｃｍａｘがエンジン３６の要求クランキングトルクＴｅｒｅｑよりも小さいか否かが判定される。

ステップＳ１０２でＴｃｍａｘ＜Ｔｅｒｅｑの場合は（ステップＳ１０２の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０３において、電磁カップリングトルクの目標値がＴｃｍａｘに設定され、ロータ巻線３０の交流電流により出力側ロータ１８と入力側ロータ２８との間に作用させる電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが目標値Ｔｃｍａｘになるように、インバータ４１での電力変換（スイッチング動作）が制御される。その際には、インバータ４１で交流から直流に電力変換される電力量（ロータ巻線３０での発電電力量）Ｐｃｏｕｐが所定量（インバータ４１の電気容量）になるように、出力側ロータ１８から入力側ロータ２８に作用させるエンジン回転方向の電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇに基づく目標値Ｔｃｍａｘに制御される。

一方、ステップＳ１０２でＴｃｍａｘ≧Ｔｅｒｅｑの場合は（ステップＳ１０２の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０４において、電磁カップリングトルクの目標値がＴｅｒｅｑに設定され、ロータ巻線３０の交流電流により出力側ロータ１８と入力側ロータ２８との間に作用させる電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが目標値Ｔｅｒｅｑになるように、インバータ４１での電力変換が制御される。その際には、インバータ４１で交流から直流に電力変換される電力量Ｐｃｏｕｐが所定量以下（インバータ４１の電気容量以下）に制限されるように、出力側ロータ１８から入力側ロータ２８に作用させるエンジン回転方向の電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが目標値Ｔｅｒｅｑに制御される。

ステップＳ１０５では、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐに基づいて、クラッチ４８のクラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの間に作用させる摩擦トルクＴｃｌが制御される。ここでは、クラッチ板４８ｂからクラッチ板４８ａに作用させるエンジン回転方向の摩擦トルクＴｃｌが要求クランキングトルクＴｅｒｅｑと電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐとの差Ｔｅｒｅｑ−Ｔｃｏｕｐになるように、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの締結力が制御される。ステップＳ１０２でＴｃｍａｘ＜Ｔｅｒｅｑとなり、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが要求クランキングトルクＴｅｒｅｑ（設定トルク）よりも小さい場合は、クラッチ４８に摩擦トルクＴｃｌを作用させ、要求クランキングトルクＴｅｒｅｑに足りない分を摩擦トルクＴｃｌで補うように、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐと要求クランキングトルクＴｅｒｅｑとに基づいて摩擦トルクＴｃｌが制御される。その際には、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの間に滑りが生じながら摩擦トルクＴｃｌが伝達される。一方、ステップＳ１０２でＴｃｍａｘ≧Ｔｅｒｅｑとなり、要求クランキングトルクＴｅｒｅｑ（設定トルク）以上の電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐを発生可能である場合は、クラッチ４８に摩擦トルクＴｃｌを作用させないように（Ｔｃｌ＝０）、クラッチ４８が解放状態に制御される。

ステップＳ１０６では、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐと摩擦トルクＴｃｌと駆動軸３７の要求トルクＴｄｒｅｑ（車両の要求駆動力）とに基づいて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用させるＰＭモータトルクＴｍｇが制御される。駆動軸３７の要求トルクＴｄｒｅｑ（車両の要求駆動力）については、例えばアクセル開度から設定することが可能である。ここでは、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用させるエンジン回転方向のＰＭモータトルクＴｍｇがＴｃｏｕｐ＋Ｔｃｌ＋Ｔｄｒｅｑ／γ（γは変速機４４の変速比）になるように、インバータ４０での電力変換（スイッチング動作）が制御される。その際には、インバータ４１で直流に変換されたロータ巻線３０からの電力と、蓄電装置４２からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてステータ巻線２０へ供給される。

ステップＳ１０７では、エンジン３６（入力側ロータ２８）の回転速度Ｎｅｎｇに基づいて、エンジン３６の始動が終了したか否かが判定される。ここでは、エンジン３６の回転速度Ｎｅｎｇが設定速度以上になった場合に、エンジン３６の始動が終了したと判定することが可能である。エンジン３６の回転速度Ｎｅｎｇが設定速度よりも低い場合（ステップＳ１０７の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０１に戻る。一方、エンジン３６の回転速度Ｎｅｎｇが設定速度以上である場合（ステップＳ１０７の判定結果がＹＥＳの場合）は、本処理の実行を終了する。

図５のフローチャートの処理を実行した場合における、入力側ロータ２８（エンジン３６）の回転速度Ｎｅｎｇ及び出力側ロータ１８の回転速度Ｎｍｇの時間変化の一例を図６（ａ）に示し、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐ、クラッチ４８の摩擦トルクＴｃｌ、エンジン３６のクランキングトルクＴｃｒ、ＰＭモータトルクＴｍｇ、及びＥＶ走行トルクＴｅｖの時間変化の一例を図６（ｂ）に示し、インバータ４１通過電力（ロータ巻線３０の発電電力）Ｐｃｏｕｐ、クラッチ４８の損失パワーＰｃｌ、エンジン３６のクランキングパワーＰｃｒ、ＥＶ走行パワーＰｅｖ、蓄電装置４２の電力Ｐｂ、及びインバータ４０通過電力（ＰＭモータ駆動パワー）Ｐｍｇの時間変化の一例を図６（ｃ）に示す。エンジン３６のクランキングトルクＴｃｒは以下の（１）式で表され、ＥＶ走行トルクＴｅｖは以下の（２）式で表され、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐは以下の（３）式で表され、クラッチ４８の損失パワーＰｃｌは以下の（４）式で表され、エンジン３６のクランキングパワーＰｃｒは以下の（５）式で表され、ＥＶ走行パワーＰｅｖは以下の（６）式で表され、蓄電装置４２の電力Ｐｂは以下の（７）式で表され、インバータ４０通過電力Ｐｍｇは以下の（８）式で表される。

Ｔｃｒ＝Ｔｃｏｕｐ＋Ｔｃｌ（１）
Ｔｅｖ＝Ｔｍｇ−Ｔｃｒ（２）
Ｐｃｏｕｐ＝Ｔｃｏｕｐ×(Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇ)
＝(Ｔｃｒ−Ｔｃｌ)×(Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇ) （３）
Ｐｃｌ＝Ｔｃｌ×(Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇ) （４）
Ｐｃｒ＝Ｔｃｒ×Ｎｅｎｇ＝(Ｔｃｏｕｐ＋Ｔｃｌ)×Ｎｅｎｇ（５）
Ｐｅｖ＝Ｔｅｖ×Ｎｍｇ＝(Ｔｍｇ−Ｔｃｒ)×Ｎｍｇ（６）
Ｐｂ＝Ｐｃｒ＋Ｐｅｖ＋Ｐｃｌ（７）
Ｐｍｇ＝Ｐｂ＋Ｐｃｏｕｐ＝(Ｔｅｖ＋Ｔｃｒ)×Ｎｍｇ（８）

図６において、エンジン３６の始動前には、出力側ロータ１８及び駆動軸３７は回転しており、エンジン３６及び入力側ロータ２８の回転は停止している。時刻ｔ０において、エンジン３６の始動指令が出力されると、ロータ巻線３０の交流電流により出力側ロータ１８から入力側ロータ２８にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐを作用させる。その際には、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが大きく、Ｔｃｍａｘ＜Ｔｅｒｅｑであるため、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐがインバータ４１の電気容量になるように、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐがＴｃｍａｘに制御される。それとともに、クラッチ４８のクラッチ板４８ｂからクラッチ板４８ａに作用させるエンジン回転方向の摩擦トルクＴｃｌがＴｅｒｅｑ−Ｔｃｏｕｐに制御される。これによって、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐと摩擦トルクＴｃｌの両方をエンジン３６のクランキングトルクＴｃｒとして作用させるトルク併用動作によるクランキング動作が実行される。さらに、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用させるエンジン回転方向のＰＭモータトルクＴｍｇがＴｃｏｕｐ＋Ｔｃｌ＋Ｔｄｒｅｑ／γに制御される。トルク併用動作によるエンジン３６のクランキングが行われることで、エンジン３６（入力側ロータ２８）の回転速度Ｎｅｎｇが徐々に上昇し、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが徐々に減少する。トルク併用動作の実行時（摩擦トルクＴｃｌを作用させるとき）には、エンジン３６のクランキングトルクＴｃｒ（電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐと摩擦トルクＴｃｌの和）が要求クランキングトルクＴｅｒｅｑになるように、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇの減少に応じて、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐを徐々に増加させるとともに、摩擦トルクＴｃｌを徐々に減少させる。

時刻ｔ１において、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが要求クランキングトルクＴｅｒｅｑに達すると、トルク併用動作によるクランキング動作の実行を終了し、摩擦トルクＴｃｌを作用させずに（Ｔｃｌ＝０）、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐをクランキングトルクＴｃｒとして作用させる電磁カップリングトルク（ロータ間トルク）伝達動作によるクランキング動作が実行される。電磁カップリングトルク伝達動作の実行時には、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐがインバータ４１の電気容量以下に制限されるように、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐがＴｅｒｅｑに制御される。さらに、ＰＭモータトルクＴｍｇがＴｃｏｕｐ＋Ｔｄｒｅｑ／γに制御される。電磁カップリングトルク伝達動作によるエンジン３６のクランキングが行われることで、エンジン３６の回転速度Ｎｅｎｇがさらに上昇し、時刻ｔ２において、エンジン３６の始動が終了する。

なお、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐをインバータ４１の電気容量以下に制限する条件で発生可能な電磁カップリングトルクの最大値Ｔｃｍａｘは、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇから決まり、回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが大きいほど、電磁カップリングトルクの最大値Ｔｃｍａｘが小さくなる。そこで、回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが設定速度差δＮｓｅｔ１よりも大きい場合に摩擦トルクＴｃｌを作用させ、回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが設定速度差δＮｓｅｔ１以下である場合に摩擦トルクＴｃｌを作用させないように、回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇに基づいて摩擦トルクＴｃｌを制御することも可能である。ここでの設定速度差δＮｓｅｔ１は、インバータ４１の電気容量に基づいて設定され、インバータ４１の電気容量が小さいほど、δＮｓｅｔ１の値が小さくなる。また、トルク併用動作の実行時には、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇの減少に応じて、要求クランキングトルクＴｅｒｅｑと電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐとの差Ｔｅｒｅｑ−Ｔｃｏｕｐも減少するため、回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇの減少に応じて摩擦トルクＴｃｌを減少させるように、回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇに基づいて摩擦トルクＴｃｌを制御することも可能である。また、トルク併用動作の実行時には、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐがインバータ４１の電気容量よりも小さい値になるように、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐを制御することも可能である。

以上説明した本実施形態によれば、ＥＶ走行やフリーラン等、出力側ロータ１８及び駆動軸３７が回転している状態でエンジン３６を始動する場合に、エンジン３６のクランキングトルクＴｃｒとして、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐに加えてクラッチ４８の摩擦トルクＴｃｌも併用することで、エンジン３６のクランキングトルクＴｃｒを増加させることができるので、エンジン３６の始動の所要時間を短くすることができ、エンジン３６の始動性を向上させることができる。その際には、要求クランキングトルクＴｅｒｅｑに相当する電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐを発生可能になるまで、摩擦トルクＴｃｌを作用させることで、エンジン３６の始動の所要時間をさらに短くすることができる。さらに、摩擦トルクＴｃｌを作用させる分、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐを減少させることができるので、インバータ４１の電気容量を小さく設定することができ、低コスト化を図ることができる。さらに、車速（出力側ロータ１８の回転速度）が高いときでも、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐと摩擦トルクＴｃｌによりエンジン３６の始動に十分なクランキングトルクＴｃｒをエンジン３６に作用させることができるので、エンジン停止状態でＥＶ走行可能な最高車速（駆動軸３７の最高回転速度）を向上させることができる。

出力側ロータ１８及び駆動軸３７が回転している状態でエンジン３６を始動する場合に、電子制御ユニット５０が実行する処理の他の例を図７のフローチャートに示す。図７のフローチャートの処理において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４は、図５のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様である。ステップＳ２０５では、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが設定トルクＴｓｅｔよりも小さいか否かが判定される。ここでの設定トルクＴｓｅｔは、要求クランキングトルクＴｅｒｅｑよりも小さい値に設定される。ステップＳ２０５でＴｃｏｕｐ＜Ｔｓｅｔの場合（ステップＳ２０５の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０６において、図５のフローチャートのステップＳ１０５と同様に、クラッチ４８に作用させる摩擦トルクＴｃｌがＴｅｒｅｑ−Ｔｃｏｕｐに制御される。一方、ステップＳ２０５でＴｃｏｕｐ≧Ｔｓｅｔの場合（ステップＳ２０５の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ２０７において、クラッチ４８に摩擦トルクＴｃｌを作用させない（Ｔｃｌ＝０）。ステップＳ２０８，Ｓ２０９は、図５のフローチャートのステップＳ１０６，Ｓ１０７と同様である。

図７のフローチャートの処理を実行した場合における、入力側ロータ２８（エンジン３６）の回転速度Ｎｅｎｇ及び出力側ロータ１８の回転速度Ｎｍｇの時間変化の一例を図８（ａ）に示し、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐ、クラッチ４８の摩擦トルクＴｃｌ、エンジン３６のクランキングトルクＴｃｒ、ＰＭモータトルクＴｍｇ、及びＥＶ走行トルクＴｅｖの時間変化の一例を図８（ｂ）に示し、インバータ４１通過電力（ロータ巻線３０の発電電力）Ｐｃｏｕｐ、クラッチ４８の損失パワーＰｃｌ、エンジン３６のクランキングパワーＰｃｒ、ＥＶ走行パワーＰｅｖ、蓄電装置４２の電力Ｐｂ、及びインバータ４０通過電力（ＰＭモータ駆動パワー）Ｐｍｇの時間変化の一例を図８（ｃ）に示す。時刻ｔ０において、エンジン３６の始動指令が出力されると、図６の時刻ｔ０以降と同様に、トルク併用動作によるクランキング動作が実行されることで、エンジン３６の回転速度Ｎｅｎｇが上昇する。時刻ｔ１において、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが設定トルクＴｓｅｔに達すると、トルク併用動作によるクランキング動作の実行を終了し、摩擦トルクＴｃｌを作用させずに（Ｔｃｌ＝０）、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐをクランキングトルクＴｃｒとして作用させる電磁カップリングトルク（ロータ間トルク）伝達動作によるクランキング動作が実行される。それとともに、ＰＭモータトルクＴｍｇがＴｃｏｕｐ＋Ｔｄｒｅｑ／γに制御される。時刻ｔ１以降では、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐがインバータ４１の電気容量になるように、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐがＴｃｍａｘに制御され、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇの減少に応じて、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐがＴｓｅｔから徐々に増加する。時刻ｔ２において、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが要求クランキングトルクＴｅｒｅｑに達すると、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐがインバータ４１の電気容量以下に制限されるように、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐがＴｅｒｅｑに制御される。電磁カップリングトルク伝達動作によるエンジン３６のクランキングが行われることで、エンジン３６の回転速度Ｎｅｎｇがさらに上昇し、時刻ｔ３において、エンジン３６の始動が終了する。

以上説明した図７のフローチャートの処理によれば、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが要求クランキングトルクＴｅｒｅｑよりも小さい設定トルクＴｓｅｔに達したら、摩擦トルクＴｃｌを作用させないため、図５のフローチャートの処理と比較して、エンジン３６の始動の所要時間は長くなるものの、クラッチ４８の滑りによる損失エネルギーを減らすことができるので、その分蓄電装置４２からの持ち出し電力量を減らすことができる。

本実施形態では、出力側ロータ１８及び駆動軸３７が回転している状態でエンジン３６を始動する場合に、駆動軸３７に駆動トルク（車両に駆動力）が要求されていないときは（Ｔｄｒｅｑ＝０）、出力側ロータ１８と駆動軸３７との間の動力伝達を遮断した状態で、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐ及び摩擦トルクＴｃｌを制御することで、エンジン３６のクランキングを行うことも可能である。変速機４４が自動変速機（ＡＴ）や自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）等の有段変速機である場合は、変速機４４の変速段を選択するための係合装置を解放して変速機４４をニュートラル状態に制御することで、出力側ロータ１８と駆動軸３７との間の動力伝達を遮断することが可能となる。その場合は、変速機４４が出力側ロータ１８と駆動軸３７との間の動力伝達を許容または遮断する動力断続機構として機能する。また、変速機４４が無段変速機（ＣＶＴ）である場合は、出力側ロータ１８と変速機４４の入力軸との間、または変速機４４の出力軸と駆動軸３７との間に前後進切替装置を設け、前後進切替装置のクラッチ及びブレーキを解放することで、出力側ロータ１８と駆動軸３７との間の動力伝達を遮断することが可能となる。その場合は、前後進切替装置が出力側ロータ１８と駆動軸３７との間の動力伝達を許容または遮断する動力断続機構として機能する。また、出力側ロータ１８と変速機４４の入力軸との間、または変速機４４の出力軸と駆動軸３７との間にクラッチを設け、クラッチの解放により出力側ロータ１８と駆動軸３７との間の動力伝達を遮断することとも可能であり、その場合は、クラッチが出力側ロータ１８と駆動軸３７との間の動力伝達を許容または遮断する動力断続機構として機能する。

出力側ロータ１８と駆動軸３７との間の動力伝達を遮断した状態でエンジン３６を始動する場合に、電子制御ユニット５０が実行する処理の一例を図９のフローチャートに示す。図９のフローチャートの処理は、駆動軸３７に駆動トルクが要求されていないとき（Ｔｄｒｅｑ＝０）に実行される。

図９のフローチャートの処理では、まずステップＳ３０１において、出力側ロータ１８と駆動軸３７との間の動力伝達が遮断される。ステップＳ３０２では、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐを作用させずに（Ｔｃｏｕｐ＝０）、摩擦トルクＴｃｌをクランキングトルクＴｃｒとして作用させるクラッチトルク伝達動作によるクランキング動作が実行される。クラッチトルク伝達動作の実行時には、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの間に滑りが生じながら摩擦トルクＴｃｌが伝達される。また、クラッチトルク伝達動作の実行時には、ＰＭモータトルクＴｍｇを作用させない（Ｔｍｇ＝０）。

ステップＳ３０３では、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが設定速度差δＮｓｅｔ２以下であるか否かが判定される。ここでの設定速度差δＮｓｅｔ２は、インバータ４１の電気容量に基づいて設定され、インバータ４１の電気容量が小さいほど、δＮｓｅｔ２の値が小さくなる。ステップＳ３０３でＮｍｇ−Ｎｅｎｇ＞δＮｓｅｔ２である場合（ステップＳ３０３の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ３０２に戻り、クラッチトルク伝達動作の実行が維持される。一方、ステップＳ３０３でＮｍｇ−Ｎｅｎｇ≦δＮｓｅｔ２である場合（ステップＳ３０３の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ３０４において、クラッチトルク伝達動作の実行を終了し、摩擦トルクＴｃｌを作用させずに（Ｔｃｌ＝０）、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐをクランキングトルクＴｃｒとして作用させる電磁カップリングトルク（ロータ間トルク）伝達動作によるクランキング動作が実行される。電磁カップリングトルク伝達動作の実行時には、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐがインバータ４１の電気容量以下に制限されるように電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが制御され、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐに基づいてＰＭモータトルクＴｍｇが制御される。

ステップＳ３０５では、図５のフローチャートのステップＳ１０７と同様に、エンジン３６の始動が終了したか否かが判定される。エンジン３６の回転速度Ｎｅｎｇが設定速度よりも低い場合（ステップＳ３０５の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ３０４に戻り、電磁カップリングトルク伝達動作の実行が維持される。一方、エンジン３６の回転速度Ｎｅｎｇが設定速度以上である場合（ステップＳ３０５の判定結果がＹＥＳの場合）は、電磁カップリングトルク伝達動作の実行を終了し、本処理の実行を終了する。

図９のフローチャートの処理を実行した場合における、入力側ロータ２８（エンジン３６）の回転速度Ｎｅｎｇ及び出力側ロータ１８の回転速度Ｎｍｇの時間変化の一例を図１０（ａ）に示し、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐ、クラッチ４８の摩擦トルクＴｃｌ、及びＰＭモータトルクＴｍｇの時間変化の一例を図１０（ｂ）に示し、インバータ４１通過電力（ロータ巻線３０の発電電力）Ｐｃｏｕｐ、蓄電装置４２の電力Ｐｂ、及びインバータ４０通過電力（ＰＭモータ駆動パワー）Ｐｍｇの時間変化の一例を図１０（ｃ）に示す。時刻ｔ０において、エンジン３６の始動指令が出力されると、クラッチトルク伝達動作によるクランキング動作が実行されることで、入力側ロータ２８の回転速度Ｎｅｎｇが徐々に増加するとともに出力側ロータ１８の回転速度Ｎｍｇが徐々に減少し、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが徐々に減少する。時刻ｔ１において、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが設定速度差δＮｓｅｔ２まで減少すると、クラッチトルク伝達動作によるクランキング動作の実行を終了し、電磁カップリングトルク伝達動作によるクランキング動作が実行される。電磁カップリングトルク伝達動作の実行時には、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが減少し、且つ出力側ロータ１８の回転速度Ｎｍｇが増加するように、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐに基づいてＰＭモータトルクＴｍｇが制御される。電磁カップリングトルク伝達動作によるエンジン３６のクランキングが行われることで、エンジン３６の回転速度Ｎｅｎｇがさらに上昇し、時刻ｔ２において、エンジン３６の始動が終了する。

以上説明した図９のフローチャートの処理によれば、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが大きく、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐが増大しやすくなるクランキング初期において、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐを作用させずに、クラッチ４８に摩擦トルクＴｃｌをエンジン３６のクランキングトルクＴｃｒとして作用させることで、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇを速やかに減少させつつ、エンジン３６のクランキングを行うことができる。そして、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが減少してから、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐをエンジン３６のクランキングトルクＴｃｒとして作用させることで、インバータ４１通過電力Ｐｃｏｕｐを減少させつつ、エンジン３６の始動を速やかに行うことができる。さらに、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐをエンジン３６のクランキングトルクＴｃｒとして作用させる際には、出力側ロータ１８と入力側ロータ２８の回転速度差Ｎｍｇ−Ｎｅｎｇが減少し、且つ出力側ロータ１８の回転速度Ｎｍｇが増加するように、ＰＭモータトルクＴｍｇを制御することで、エンジン３６の始動の所要時間をさらに短くすることができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態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。

１回転電機、１６ステータ、１８出力側ロータ（第２ロータ）、２０ステータ巻線、２８入力側ロータ（第１ロータ）、３０ロータ巻線、３２，３３永久磁石、３６エンジン、３７駆動軸、３８車輪、４０，４１インバータ、４２蓄電装置、４４変速機、４８クラッチ、４８ａ，４８ｂクラッチ板、５０電子制御ユニット、５１ステータコア、５２，５３ロータコア、９５スリップリング、９６ブラシ。

Claims

エンジンからの動力が伝達され、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
第１回転子に対し相対回転可能であり、駆動軸へ動力を伝達する第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
蓄電装置と固定子導体との間で電力変換を行う第１電力変換装置と、
蓄電装置及び第１電力変換装置のいずれかと回転子導体との間で電力変換を行う第２電力変換装置と、
第１回転子に連結された第１回転部材と第２回転子に連結された第２回転部材との間で伝達されるトルクを調整可能なクラッチ機構と、
第１電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御し、第２電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御する制御装置と、
を備え、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、第２電力変換装置で電力変換される電力量を所定量以下に制限するように回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間に作用させる回転子間トルクを制御し、前記回転子間トルクまたは第２回転子と第１回転子との回転速度差に基づいてクラッチ機構の第１回転部材と第２回転部材との間に作用させるクラッチトルクを制御し、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、前記回転子間トルクが設定トルクよりも小さいときは前記クラッチトルクを作用させ、前記回転子間トルクが設定トルク以上であるときは前記クラッチトルクを作用させない、動力伝達装置。
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、第２電力変換装置で電力変換される電力量を前記所定量にする条件での前記回転子間トルクが前記設定トルクよりも小さいときに、前記クラッチトルクを作用させる、動力伝達装置。
請求項１または２に記載の動力伝達装置であって、
前記設定トルクは、エンジンの要求クランキングトルクである、動力伝達装置。
エンジンからの動力が伝達され、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
第１回転子に対し相対回転可能であり、駆動軸へ動力を伝達する第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
蓄電装置と固定子導体との間で電力変換を行う第１電力変換装置と、
蓄電装置及び第１電力変換装置のいずれかと回転子導体との間で電力変換を行う第２電力変換装置と、
第１回転子に連結された第１回転部材と第２回転子に連結された第２回転部材との間で伝達されるトルクを調整可能なクラッチ機構と、
第１電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御し、第２電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御する制御装置と、
を備え、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、第２電力変換装置で電力変換される電力量を所定量以下に制限するように回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間に作用させる回転子間トルクを制御し、前記回転子間トルクまたは第２回転子と第１回転子との回転速度差に基づいてクラッチ機構の第１回転部材と第２回転部材との間に作用させるクラッチトルクを制御し、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、第２回転子と第１回転子との回転速度差が設定速度差よりも大きいときは前記クラッチトルクを作用させ、第２回転子と第１回転子との回転速度差が設定速度差以下であるときは前記クラッチトルクを作用させない、動力伝達装置。
請求項１〜４のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、前記クラッチトルクを作用させるときは、前記回転子間トルクとエンジンの要求クランキングトルクとに基づいて前記クラッチトルクを制御する、動力伝達装置。
請求項１〜５のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、前記クラッチトルクを作用させるときは、第２回転子と第１回転子との回転速度差の減少に応じて、前記回転子間トルクを増加させるとともに前記クラッチトルクを減少させる、動力伝達装置。
請求項１〜６のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、前記回転子間トルクと前記クラッチトルクと駆動軸の要求トルクとに基づいて固定子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御する、動力伝達装置。
エンジンからの動力が伝達され、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
第１回転子に対し相対回転可能であり、駆動軸へ動力を伝達する第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
蓄電装置と固定子導体との間で電力変換を行う第１電力変換装置と、
蓄電装置及び第１電力変換装置のいずれかと回転子導体との間で電力変換を行う第２電力変換装置と、
第１回転子に連結された第１回転部材と第２回転子に連結された第２回転部材との間で伝達されるトルクを調整可能なクラッチ機構と、
第２回転子と駆動軸との間の動力伝達を許容または遮断する動力断続機構と、
第１電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御し、第２電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間に作用させるトルクを制御する制御装置と、
を備え、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、第２電力変換装置で電力変換される電力量を所定量以下に制限するように回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間に作用させる回転子間トルクを制御し、前記回転子間トルクまたは第２回転子と第１回転子との回転速度差に基づいてクラッチ機構の第１回転部材と第２回転部材との間に作用させるクラッチトルクを制御し、
制御装置は、第２回転子及び駆動軸が回転している状態でエンジンの始動を行う場合に、駆動軸に駆動トルクが要求されていない条件では、動力断続機構により第２回転子と駆動軸との間の動力伝達を遮断し、さらに、第２回転子と第１回転子との回転速度差が設定速度差よりも大きいときは前記回転子間トルクを作用させずに前記クラッチトルクを作用させ、第２回転子と第１回転子との回転速度差が設定速度差以下であるときは前記クラッチトルクを作用させずに前記回転子間トルクを作用させる、動力伝達装置。