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JP3250483B2 - 駆動装置 - Google Patents

駆動装置

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JP3250483B2
JP3250483B2 JP06733697A JP6733697A JP3250483B2 JP 3250483 B2 JP3250483 B2 JP 3250483B2 JP 06733697 A JP06733697 A JP 06733697A JP 6733697 A JP6733697 A JP 6733697A JP 3250483 B2 JP3250483 B2 JP 3250483B2
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JP
Japan
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motor
engine
rotation speed
internal combustion
combustion engine
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英昭 松井
豊 多賀
正明 山岡
哲也 阿部
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動装置に関し、
詳しくは、内燃機関の出力軸と電動機の回転軸とがダン
パを介して機械的に結合された駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の駆動装置としては、ハイ
ブリッド車に搭載された内燃機関と２つの電動機とから
なるものが提案されている（例えば、特開平６−１４４
０２０号公報など）。この装置では、内燃機関の出力軸
はダンパと第１のクラッチを介して第１の電動機の回転
軸に結合されており、第１の電動機の回転軸は第２のク
ラッチを介して車輪に機械的に結合された駆動軸に結合
されている。この駆動軸には、更に第２の電動機が取り
付けられている。内燃機関は、第１のクラッチを係合状
態とすると共に第２のクラッチの係合を解いた状態で、
第１の電動機によりクランキング（モータリング）する
ことにより始動される。始動後は、内燃機関から出力さ
れる動力は、このままのクラッチの状態で第１の電動機
を発電機として動作させてバッテリを充電するのに用い
られたり、第２のクラッチを係合状態として直接駆動軸
に出力して車両を走行させるのに用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に内燃機関の出力
軸であるクランク軸は弾性体であり、その質量が分布が
偏在していることから無限自由度の振動系を形成する。
したがって、内燃機関におけるガス爆発やピストンの往
復運動によるトルク変動が加わるとねじり振動を起こ
し、軸の固有振動数と強制振動数が一致すると共振現象
を起こす。こうしたねじり振動の振幅が大きくなると、
クランク軸系の歯車から異音が生じたり摩耗したりし、
場合によってはクランク軸が疲労破壊を起こしたりす
る。こうしたクランク軸のねじり振動による問題を回避
するために、ねじり振動の振幅を抑える手法として各種
のダンパが提案され用いられている。しかし、ねじり振
動の振幅を抑える効果が大きいダンパは、特別な減衰機
能を備えるため、部品数が増えると共に大型化するとい
った不都合を生じ、小型で簡易なものはその効果が小さ
いといった問題があった。
【０００４】上述の共振現象は、内燃機関にもよるが、
その多くはクランク軸の回転数がアイドル回転数以下の
回転数で生じるから、上述の従来例のように、内燃機関
のクランク軸をダンパを介して結合された電動機でモー
タリングする装置では、内燃機関を始動するときに共振
現象を生じてしまうという問題があった。この問題に対
して、電動機を特別な制御（制振制御）を行なって駆動
させることも考えられるが、この手法では、操作者の意
図的な操作（例えば突然の停止）等に対応することがで
きない。また、ダンパを介さずに内燃機関のクランク軸
をモータリングするスタータモータを設ける手法もある
が、この手法では、装置が備えるモータの数が増え、装
置が大型化してしまう。
【０００５】なお、こうした問題は、共振現象を生じる
範囲であれば同様に生じるから、例えば、内燃機関を停
止するときや、内燃機関への燃料は停止しているが電動
機によりクランク軸を回転させているとき等にも生じ
る。
【０００６】本発明の駆動装置は、原動機の出力軸のね
じり振動の振幅を小さくすることを目的の一つとする。
また、本発明の駆動装置は、共振現象を生じる原動機の
運転領域をすばやく通過することを目的のひとつとす
る。さらに、本発明の駆動装置は、共振エネルギが大き
いときには内燃機関のモータリングを停止することを目
的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の第１の駆動装置は、ダンパを介して出力軸に結合
された内燃機関と、該出力軸と機械的に結合された回転
軸を有する電動機とを備える駆動装置であって、前記内
燃機関の有効圧縮比を変更する圧縮比変更手段と、前記
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、所
定の駆動要求を受け付けたとき、燃料供給が停止されて
いる前記内燃機関をモータリングするよう前記電動機を
駆動制御する電動機制御手段と、該電動機制御手段によ
るモータリングの最中に前記運転状態検出手段により検
出された運転状態が所定範囲の運転状態のとき、該所定
範囲外の運転状態のときに比して、前記内燃機関の有効
圧縮比が低くなるよう前記圧縮比変更手段を制御する圧
縮比制御手段とを備えることを要旨とする。
【０００８】この第１の駆動装置は、所定の駆動要求を
受け付けたとき、電動機制御手段が、燃料供給が停止さ
れている内燃機関をモータリングするよう電動機を駆動
制御する。圧縮比制御手段は、電動機制御手段によるモ
ータリングの最中に運転状態検出手段により検出された
内燃機関の運転状態が所定範囲の運転状態のとき、この
所定範囲外の運転状態のときに比して、内燃機関の有効
圧縮比が低くなるよう内燃機関の有効圧縮比を変更する
圧縮比変更手段を制御する。ここで、圧縮比変更手段
は、例えば、内燃機関の吸気弁の開閉タイミングを調整
する手段であるものとすることもできる。
【０００９】こうした第１の駆動装置によれば、内燃機
関の有効圧縮比を低くすることにより、内燃機関におけ
る圧縮仕事を小さくすることができる。この結果、内燃
機関の出力軸に作用するトルク変動が小さくなり、内燃
機関の出力軸のねじり振動の振幅を小さくすることがで
きる。また、内燃機関における圧縮仕事が小さくなるか
ら、内燃機関の運転状態の移行をすばやくすることがで
き、共振現象を生じる運転領域をすばやく通過すること
ができる。なお、圧縮比変更手段を内燃機関の吸気弁の
開閉タイミングを調整する手段とすれば、吸入空気量を
調整することにより内燃機関の有効圧縮比を変更するこ
とができる。
【００１０】本発明の第２の駆動装置は、ダンパを介し
て出力軸に結合された内燃機関と、該出力軸と機械的に
結合された回転軸を有する電動機とを備える駆動装置で
あって、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検
出手段と、所定の駆動要求を受け付けたとき、燃料供給
が停止されている前記内燃機関をモータリングするよう
前記電動機を駆動制御する電動機制御手段とを備え、前
記電動機制御手段は、前記運転状態検出手段により検出
された運転状態が所定範囲の運転状態のときには、該所
定範囲外の運転状態のときに比して、前記内燃機関の出
力軸が大きな回転角加速度で回転するよう前記電動機を
駆動制御する手段であることを要旨とする。
【００１１】この第２の駆動装置は、所定の駆動要求を
受け付けたとき、電動機制御手段が、運転状態検出手段
により検出された内燃機関の運転状態が所定範囲の運転
状態のときには、この所定範囲外の運転状態のときに比
して、内燃機関の出力軸が大きな回転角加速度で回転す
るよう電動機を駆動制御する。
【００１２】こうした第２の駆動装置によれば、所定範
囲の運転状態の移行をすばやくすることができる。した
がって、所定範囲の運転状態を共振現象を生じる範囲の
運転状態とすれば、共振現象を生じる状態をすばやく通
過することができる。
【００１３】これら本発明の第１または第２の駆動装置
において、前記内燃機関の始動の要求を受け付けた後に
前記運転状態検出手段により検出された運転状態が所定
の運転状態となったとき、前記内燃機関への燃料供給と
点火とを開始して該内燃機関の運転を開始する運転開始
手段を備え、前記所定の駆動要求は、前記内燃機関の始
動要求であり、前記所定範囲は、前記内燃機関のモータ
リングの開始から前記内燃機関の運転状態が前記所定の
運転状態に至るまでの範囲に包含される範囲であるもの
とすることもできる。
【００１４】こうすれば、内燃機関の始動時に通過する
共振領域を素早く通過して内燃機関を始動することがで
きる。
【００１５】また、本発明の第１または第２の駆動装置
において、前記内燃機関の運転の停止要求を受け付けた
とき、前記電動機制御手段による該内燃機関のモータリ
ングに先立って該内燃機関への燃料供給を停止する燃料
供給停止手段を備え、前記所定の駆動要求は、前記内燃
機関の運転の停止要求であり、前記所定範囲は、前記運
転状態検出手段により検出される運転状態が所定の運転
状態となったときから前記内燃機関が停止するまでの範
囲であるものとすることもできる。
【００１６】こうすれば、内燃機関の運転の停止時に通
過する共振領域を素早く通過して内燃機関の運転を停止
することができる。
【００１７】これら変形例も含めて本発明の第１または
第２の駆動装置において、前記所定範囲は、前記内燃機
関と前記ダンパと前記電動機とからなる系がねじりの共
振領域となる範囲を含む範囲であるものとすることもで
きる。こうすれば、より確実に共振領域を素早く通過す
ることができる。
【００１８】本発明の第３の駆動装置は、ダンパを介し
て出力軸に結合された内燃機関と、該出力軸と機械的に
結合された回転軸を有する電動機とを備える駆動装置で
あって、所定の駆動要求を受け付けたとき、燃料供給が
停止されている前記内燃機関をモータリングするよう前
記電動機を駆動制御する電動機制御手段と、前記内燃機
関と前記ダンパと前記電動機とからなる系のねじりの共
振エネルギを検出する共振エネルギ検出手段と、該検出
された共振エネルギが所定値以上のとき、前記電動機制
御手段による前記電動機の駆動制御に拘わらず、前記内
燃機関のモータリングを停止するよう該電動機を駆動制
御するモータリング停止手段とを備えることを要旨とす
る。
【００１９】この本発明の第３の駆動装置は、所定の駆
動要求を受け付けたとき、電動機制御手段が、燃料供給
が停止されている前記内燃機関をモータリングするよう
前記電動機を駆動制御する。モータリング停止手段は、
共振エネルギ検出手段により検出された内燃機関とダン
パと電動機とからなる系のねじりの共振エネルギが所定
値以上のとき、電動機制御手段による電動機の駆動制御
に拘わらず、内燃機関のモータリングを停止するよう電
動機を駆動制御する。ここで、所定の駆動要求には、例
えば、内燃機関の始動要求も含まれる。
【００２０】こうした本発明の第３の駆動装置によれ
ば、共振エネルギが所定値以上となったときには、内燃
機関のモータリングを停止するから、それ以上、共振エ
ネルギが大きくなるのを防止することができる。この結
果、共振現象によって生じ得る異音や破損といった不都
合を回避することができる。
【００２１】本発明の第４の駆動装置は、ダンパを介し
て出力軸に結合された内燃機関と、該出力軸と機械的に
結合された回転軸を有する電動機とを備える駆動装置で
あって、所定の駆動要求を受け付けたとき、燃料供給が
停止されている前記内燃機関をモータリングするよう前
記電動機を駆動制御する電動機制御手段と、前記内燃機
関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、該検出さ
れた運転状態が継続して所定範囲の運転状態にある継続
時間を計時する計時手段と、該計時された継続時間が所
定時間以上のとき、前記電動機制御手段による前記電動
機の駆動制御に拘わらず、前記内燃機関のモータリング
を停止するよう該電動機を駆動制御するモータリング停
止手段とを備えることを要旨とする。
【００２２】この本発明の第４の駆動装置は、所定の駆
動要求を受け付けたとき、電動機制御手段が、燃料供給
が停止されている内燃機関をモータリングするよう電動
機を駆動制御し、計時手段が、運転状態検出手段により
検出された内燃機関の運転状態が継続して所定範囲の運
転状態にある継続時間を計時する。モータリング停止手
段は、この計時された継続時間が所定時間以上のとき、
電動機制御手段による電動機の駆動制御に拘わらず、内
燃機関のモータリングを停止するよう電動機を駆動制御
する。ここで、所定の駆動要求には、例えば、内燃機関
の始動要求も含まれる。
【００２３】こうした本発明の第４の駆動装置によれ
ば、内燃機関が所定時間以上所定範囲の運転状態にとど
まるのを防止することができる。したがって、所定範囲
を内燃機関とダンパと電動機とからなる系がねじりの共
振領域となる範囲を含む範囲とすれば、内燃機関が所定
時間以上共振領域となる範囲の運転状態にとどまるのを
防止することができ、共振現象により生じ得る異音や破
損といった不都合を回避することができる。
【００２４】これら変形例も含め本発明の第１ないし第
４の駆動装置のいずれかにおいて、前記出力軸と前記電
動機の回転軸と駆動軸とを各々機械的に結合する３軸を
有し、該３軸のうちいずれか２軸へ動力が入出力された
とき、該入出力された動力に基づいて定まる動力を残余
の１軸へ入出力する３軸式動力入出力手段と、前記内燃
機関の出力軸または前記駆動軸と動力のやり取りをする
第２の電動機とを備えるものとすることもできる。
【００２５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図１は、本発明の実施例としての
動力出力装置１１０を搭載した車両の概略構成を示す構
成図である。図示するように、この車両は、ガソリンを
燃料として動力を出力するエンジン１５０を備える。こ
のエンジン１５０は、吸気系からスロットルバルブ１６
６を介して吸入した空気と燃料噴射弁１５１から噴射さ
れたガソリンとの混合気を吸気弁１５２を介して燃焼室
１５４に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられ
るピストン１５５の運動をクランクシャフト１５６の回
転運動に変換する。ここで、スロットルバルブ１６６は
アクチュエータ１６８により開閉駆動される。点火プラ
グ１６２は、イグナイタ１５８からディストリビュータ
１６０を介して導かれた高電圧によって電気火花を形成
し、混合気はその電気火花によって点火されて爆発燃焼
する。
【００２６】このエンジン１５０は、吸気弁１５２の開
閉タイミングを変更する開閉タイミング変更機構１５３
を備える。この開閉タイミング変更機構１５３は、吸気
弁１５２を開閉駆動する図示しない吸気カムシャフトの
クランク角に対する位相を進角または遅角することによ
り吸気弁１５２の開閉タイミングを調整する。なお、吸
気カムシャフトの位相の進角および遅角は、吸気カムシ
ャフトのポジションを検出するカムシャフトポジション
センサ１７３により検出される信号に基づいて、後述す
る電子制御ユニット１７０によるフィードバック制御に
よって行なわれる。
【００２７】このエンジン１５０の運転は、電子制御ユ
ニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０により制御
されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０には、エンジン１５０
の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例え
ば、スロットルバルブ１６６の開度（ポジション）を検
出するスロットルバルブポジションセンサ１６７、エン
ジン１５０の負荷を検出する吸気管負圧センサ１７２、
吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフト
ポジションセンサ１７３、エンジン１５０の水温を検出
する水温センサ１７４、ディストリビュータ１６０に設
けられクランクシャフト１５６の回転数と回転角度を検
出する回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８な
どである。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、この他、例
えばイグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータ
スイッチ１７９なども接続されているが、その他のセン
サ，スイッチなどの図示は省略した。
【００２８】エンジン１５０のクランクシャフト１５６
は、クランクシャフト１５６に生じるねじり振動の振幅
を抑制するダンパ１５７を介して後述するプラネタリギ
ヤ１２０やモータＭＧ１，モータＭＧ２に結合されてお
り、更に駆動軸１１２を回転軸とする動力伝達ギヤ１１
１を介してディファレンシャルギヤ１１４に結合されて
いる。したがって、動力出力装置１１０から出力された
動力は、最終的に左右の駆動輪１１６，１１８に伝達さ
れる。モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、制御装置１
８０に電気的に接続されており、この制御装置１８０に
よって制御される。制御装置１８０の構成は後で詳述す
るが、内部には制御ＣＰＵが備えられており、シフトレ
バー１８２に設けられたシフトポジションセンサ１８４
やアクセルペダル１６４に設けられたアクセルペダルポ
ジションセンサ１６４ａ，ブレーキペダル１６５に設け
られたブレーキペダルポジションセンサ１６５ａなども
接続されている。また、制御装置１８０は、上述したＥ
ＦＩＥＣＵ１７０と通信により、種々の情報をやり取り
している。これらの情報のやり取りを含む制御について
は、後述する。
【００２９】図２は、プラネタリギヤ１２０，モータＭ
Ｇ１，モータＭＧ２および制御装置１８０を中心に動力
出力装置１１０を例示する構成図である。図示するよう
に、動力出力装置１１０は、大きくは、エンジン１５
０、エンジン１５０のクランクシャフト１５６とキャリ
ア軸１２７とを接続しクランクシャフト１５６のねじり
振動の振幅を抑制するダンパ１５７、キャリア軸１２７
にプラネタリキャリア１２４が結合されたプラネタリギ
ヤ１２０、プラネタリギヤ１２０のサンギヤ１２１に結
合されたモータＭＧ１、プラネタリギヤ１２０のリング
ギヤ１２２に結合されたモータＭＧ２およびモータＭＧ
１，ＭＧ２を駆動制御する制御装置１８０から構成され
ている。
【００３０】図３は、動力出力装置１１０のプラネタリ
ギヤ１２０，モータＭＧ１およびモータＭＧ２の部分を
拡大して示す拡大図である。図示するように、プラネタ
リギヤ１２０は、キャリア軸１２７に軸中心を貫通され
た中空のサンギヤ軸１２５に結合されたサンギヤ１２１
と、クランクシャフト１５６と同軸のリングギヤ軸１２
６に結合されたリングギヤ１２２と、サンギヤ１２１と
リングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外
周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギ
ヤ１２３と、キャリア軸１２７の端部に結合され各プラ
ネタリピニオンギヤ１２３の回転軸を軸支するプラネタ
リキャリア１２４とから構成されている。このプラネタ
リギヤ１２０では、サンギヤ１２１，リングギヤ１２２
およびプラネタリキャリア１２４にそれぞれ結合された
サンギヤ軸１２５，リングギヤ軸１２６およびキャリア
軸１２７の３軸が動力の入出力軸とされ、３軸のうちい
ずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残余の
１軸に入出力される動力は決定された２軸へ入出力され
る動力に基づいて定まる。なお、このプラネタリギヤ１
２０の３軸への動力の入出力についての詳細は後述す
る。
【００３１】リングギヤ１２２には、動力の取り出し用
の動力取出ギヤ１２８が結合されている。この動力取出
ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力伝達ギ
ヤ１１１に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力
伝達ギヤ１１１との間で動力の伝達がなされる。
【００３２】モータＭＧ１は、同期電動発電機として構
成され、外周面に複数個の永久磁石１３５を有するロー
タ１３２と、回転磁界を形成する三相コイル１３４が巻
回されたステータ１３３とを備える。ロータ１３２は、
プラネタリギヤ１２０のサンギヤ１２１に結合されたサ
ンギヤ軸１２５に結合されている。ステータ１３３は、
無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケ
ース１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、永
久磁石１３５による磁界と三相コイル１３４によって形
成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆
動する電動機として動作し、永久磁石１３５による磁界
とロータ１３２の回転との相互作用により三相コイル１
３４の両端に起電力を生じさせる発電機として動作す
る。なお、サンギヤ軸１２５には、その回転角度θｓを
検出するレゾルバ１３９が設けられている。
【００３３】モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同
期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁
石１４５を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する
三相コイル１４４が巻回されたステータ１４３とを備え
る。ロータ１４２は、プラネタリギヤ１２０のリングギ
ヤ１２２に結合されたリングギヤ軸１２６に結合されて
おり、ステータ１４３はケース１１９に固定されてい
る。モータＭＧ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板
の薄板を積層して形成されている。このモータＭＧ２も
モータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動
作する。なお、リングギヤ軸１２６には、その回転角度
θｒを検出するレゾルバ１４９が設けられている。
【００３４】次に、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御す
る制御装置１８０について説明する。図２に示すよう
に、制御装置１８０は、モータＭＧ１を駆動する第１の
駆動回路１９１、モータＭＧ２を駆動する第２の駆動回
路１９２、両駆動回路１９１，１９２を制御する制御Ｃ
ＰＵ１９０、二次電池であるバッテリ１９４から構成さ
れている。制御ＣＰＵ１９０は、１チップマイクロプロ
セッサであり、内部に、ワーク用のＲＡＭ１９０ａ、処
理プログラムを記憶したＲＯＭ１９０ｂ、入出力ポート
（図示せず）およびＥＦＩＥＣＵ１７０と通信を行なう
シリアル通信ポート（図示せず）を備える。
【００３５】この制御ＣＰＵ１９０には、レゾルバ１３
９からのサンギヤ軸１２５の回転角度θｓ、レゾルバ１
４９からのリングギヤ軸１２６の回転角度θｒ、アクセ
ルペダルポジションセンサ１６４ａからのアクセルペダ
ルポジション（アクセルペダルの踏込量）ＡＰ、ブレー
キペダルポジションセンサ１６５ａからのブレーキペダ
ルポジション（ブレーキペダルの踏込量）ＢＰ、シフト
ポジションセンサ１８４からのシフトポジションＳＰ、
第１の駆動回路１９１に設けられた２つの電流検出器１
９５，１９６からの電流値Ｉｕ１，Ｉｖ２、第２の駆動
回路１９２に設けられた２つの電流検出器１９７，１９
８からの電流値Ｉｕ２，Ｉｖ２、バッテリ１９４の残容
量を検出する残容量検出器１９９からの残容量ＢRMなど
が、入力ポートを介して入力されている。なお、残容量
検出器１９９は、バッテリ１９４の電解液の比重または
バッテリ１９４の全体の重量を測定して残容量を検出す
るものや、充電・放電の電流値と時間を演算して残容量
を検出するものや、バッテリの端子間を瞬間的にショー
トさせて電流を流し内部抵抗を測ることにより残容量を
検出するものなどが知られている。
【００３６】また、制御ＣＰＵ１９０からは、第１の駆
動回路１９１に設けられたスイッチング素子である６個
のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を駆動する制御信号
ＳＷ１と、第２の駆動回路１９２に設けられたスイッチ
ング素子としての６個のトランジスタＴｒ１１ないしＴ
ｒ１６を駆動する制御信号ＳＷ２とが出力されている。
第１の駆動回路１９１内の６個のトランジスタＴｒ１な
いしＴｒ６は、トランジスタインバータを構成してお
り、それぞれ、一対の電源ラインＬ１，Ｌ２に対してソ
ース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置され、
その接続点に、モータＭＧ１の三相コイル（ＵＶＷ）３
４の各々が接続されている。電源ラインＬ１，Ｌ２は、
バッテリ１９４のプラス側とマイナス側に、それぞれ接
続されているから、制御ＣＰＵ１９０により対をなすト
ランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオン時間の割合を制御
信号ＳＷ１により順次制御し、三相コイル１３４の各コ
イルに流れる電流を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦
波にすると、三相コイル１３４により、回転磁界が形成
される。
【００３７】他方、第２の駆動回路１９２の６個のトラ
ンジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６も、トランジスタイン
バータを構成しており、それぞれ、第１の駆動回路１９
１と同様に配置されていて、対をなすトランジスタの接
続点は、モータＭＧ２の三相コイル１４４の各々に接続
されている。したがって、制御ＣＰＵ１９０により対を
なすトランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオン時間を
制御信号ＳＷ２により順次制御し、各コイル１４４に流
れる電流を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にする
と、三相コイル１４４により、回転磁界が形成される。
【００３８】以上構成を説明した実施例の動力出力装置
１１０の動作について説明する。動力出力装置１１０の
動作原理、特にトルク変換の原理は以下の通りである。
エンジン１５０を回転数Ｎｅ，トルクＴｅの運転ポイン
トＰ１で運転し、このエンジン１５０から出力されるエ
ネルギＰｅと同一のエネルギであるが異なる回転数Ｎ
ｒ，トルクＴｒの運転ポイントＰ２でリングギヤ軸１２
６を運転する場合、すなわち、エンジン１５０から出力
される動力をトルク変換してリングギヤ軸１２６に作用
させる場合について考える。この時のエンジン１５０と
リングギヤ軸１２６の回転数およびトルクの関係を図４
に示す。
【００３９】プラネタリギヤ１２０の３軸（サンギヤ軸
１２５，リングギヤ軸１２６およびキャリア軸１２７）
における回転数やトルクの関係は、機構学の教えるとこ
ろによれば、図５および図６に例示する共線図と呼ばれ
る図として表わすことができ、幾何学的に解くことがで
きる。なお、プラネタリギヤ１２０における３軸の回転
数やトルクの関係は、上述の共線図を用いなくても各軸
のエネルギを計算することなどにより数式的に解析する
こともできる。本実施例では説明の容易のため共線図を
用いて説明する。
【００４０】図５における縦軸は３軸の回転数軸であ
り、横軸は３軸の座標軸の位置の比を表わす。すなわ
ち、サンギヤ軸１２５とリングギヤ軸１２６の座標軸
Ｓ，Ｒを両端にとったとき、キャリア軸１２７の座標軸
Ｃは、軸Ｓと軸Ｒを１：ρに内分する軸として定められ
る。ここで、ρは、リングギヤ１２２の歯数に対するサ
ンギヤ１２１の歯数の比であり、次式（１）で表わされ
る。
【００４１】
【数１】
【００４２】今、エンジン１５０が回転数Ｎｅで運転さ
れており、リングギヤ軸１２６が回転数Ｎｒで運転され
ている場合を考えているから、エンジン１５０のクラン
クシャフト１５６に結合されているキャリア軸１２７の
座標軸Ｃにエンジン１５０の回転数Ｎｅを、リングギヤ
軸１２６の座標軸Ｒに回転数Ｎｒをプロットすることが
できる。この両点を通る直線を描けば、この直線と座標
軸Ｓとの交点で表わされる回転数としてサンギヤ軸１２
５の回転数Ｎｓを求めることができる。以下、この直線
を動作共線と呼ぶ。なお、回転数Ｎｓは、回転数Ｎｅと
回転数Ｎｒとを用いて比例計算式（次式（２））により
求めることができる。このようにプラネタリギヤ１２０
では、サンギヤ１２１，リングギヤ１２２およびプラネ
タリキャリア１２４のうちいずれか２つの回転を決定す
ると、残余の１つの回転は、決定した２つの回転に基づ
いて決定される。
【００４３】
【数２】
【００４４】次に、描かれた動作共線に、エンジン１５
０のトルクＴｅをキャリア軸１２７の座標軸Ｃを作用線
として図中下から上に作用させる。このとき動作共線
は、トルクに対してはベクトルとしての力を作用させた
ときの剛体として取り扱うことができるから、座標軸Ｃ
上に作用させたトルクＴｅは、向きが同じで異なる作用
線への力の分離の手法により、座標軸Ｓ上のトルクＴｅ
ｓと座標軸Ｒ上のトルクＴｅｒとに分離することができ
る。このときトルクＴｅｓおよびＴｅｒの大きさは、次
式（３）および式（４）によって表わされる。
【００４５】
【数３】
【００４６】動作共線がこの状態で安定であるために
は、動作共線の力の釣り合いをとればよい。すなわち、
座標軸Ｓ上には、トルクＴｅｓと大きさが同じで向きが
反対のトルクＴｍ１を作用させ、座標軸Ｒ上には、リン
グギヤ軸１２６に出力するトルクＴｒと同じ大きさで向
きが反対のトルクとトルクＴｅｒとの合力に対し大きさ
が同じで向きが反対のトルクＴｍ２を作用させるのであ
る。このトルクＴｍ１はモータＭＧ１により、トルクＴ
ｍ２はモータＭＧ２により作用させることができる。こ
のとき、モータＭＧ１では回転の方向と逆向きにトルク
を作用させるから、モータＭＧ１は発電機として動作す
ることになり、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わ
される電気エネルギＰｍ１をサンギヤ軸１２５から回生
する。モータＭＧ２では、回転の方向とトルクの方向と
が同じであるから、モータＭＧ２は電動機として動作
し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気
エネルギＰｍ２を動力としてリングギヤ軸１２６に出力
する。
【００４７】ここで、電気エネルギＰｍ１と電気エネル
ギＰｍ２とを等しくすれば、モータＭＧ２で消費する電
力のすべてをモータＭＧ１により回生して賄うことがで
きる。このためには、入力されたエネルギのすべてを出
力するものとすればよいから、エンジン１５０から出力
されるエネルギＰｅとリングギヤ軸１２６に出力される
エネルギＰｒとを等しくすればよい。すなわち、トルク
Ｔｅと回転数Ｎｅとの積で表わされるエネルギＰｅと、
トルクＴｒと回転数Ｎｒとの積で表わされるエネルギＰ
ｒとを等しくするのである。図４に照らせば、運転ポイ
ントＰ１で運転されているエンジン１５０から出力され
るトルクＴｅと回転数Ｎｅとで表わされる動力を、トル
ク変換して、同一のエネルギでトルクＴｒと回転数Ｎｒ
とで表わされる動力としてリングギヤ軸１２６に出力す
るのである。前述したように、リングギヤ軸１２６に出
力された動力は、動力取出ギヤ１２８および動力伝達ギ
ヤ１１１により駆動軸１１２に伝達され、ディファレン
シャルギヤ１１４を介して駆動輪１１６，１１８に伝達
される。したがって、リングギヤ軸１２６に出力される
動力と駆動輪１１６，１１８に伝達される動力とにはリ
ニアな関係が成立するから、駆動輪１１６，１１８に伝
達される動力を、リングギヤ軸１２６に出力される動力
を制御することにより制御することができる。
【００４８】図５に示す共線図ではサンギヤ軸１２５の
回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとによっては、図
６に示す共線図のように負となる場合もある。このとき
には、モータＭＧ１では、回転の方向とトルクの作用す
る方向とが同じになるから、モータＭＧ１は電動機とし
て動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされ
る電気エネルギＰｍ１を消費する。一方、モータＭＧ２
では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆になる
から、モータＭＧ２は発電機として動作し、トルクＴｍ
２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギＰｍ２
をリングギヤ軸１２６から回生することになる。この場
合、モータＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１とモー
タＭＧ２で回生する電気エネルギＰｍ２とを等しくすれ
ば、モータＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１をモー
タＭＧ２で丁度賄うことができる。
【００４９】以上の動作原理では、プラネタリギヤ１２
０やモータＭＧ１，モータＭＧ２，トランジスタＴｒ１
ないしＴｒ１６などによる動力の変換効率を値１（１０
０％）として説明した。実際には、値１未満であるか
ら、エンジン１５０から出力されるエネルギＰｅをリン
グギヤ軸１２６に出力するエネルギＰｒより若干大きな
値とするか、逆にリングギヤ軸１２６に出力するエネル
ギＰｒをエンジン１５０から出力されるエネルギＰｅよ
り若干小さな値とする必要がある。例えば、エンジン１
５０から出力されるエネルギＰｅを、リングギヤ軸１２
６に出力されるエネルギＰｒに変換効率の逆数を乗じて
算出される値とすればよい。また、モータＭＧ２のトル
クＴｍ２を、図５の共線図の状態ではモータＭＧ１によ
り回生される電力に両モータの効率を乗じたものから算
出される値とし、図６の共線図の状態ではモータＭＧ１
により消費される電力を両モータの効率で割ったものか
ら算出すればよい。なお、プラネタリギヤ１２０では機
械摩擦などにより熱としてエネルギを損失するが、その
損失量は全体量からみれば極めて少なく、モータＭＧ
１，ＭＧ２に用いた同期電動機の効率は値１に極めて近
い。また、トランジスタＴｒ１ないしＴｒ１６のオン抵
抗もＧＴＯなど極めて小さいものが知られている。した
がって、動力の変換効率は値１に近いものとなるから、
以下の説明でも、説明の容易のため、明示しない限り値
１（１００％）として取り扱う。
【００５０】以上、動力出力装置１１０の基本的な動作
について説明したが、こうしたエンジン１５０から出力
された動力のすべてをトルク変換してリングギヤ軸１２
６に出力する動作の他、エンジン１５０から出力された
動力にバッテリ１９４に蓄えられた電気エネルギを付加
してリングギヤ軸１２６に出力する動作や、逆にエンジ
ン１５０から出力された動力の一部をバッテリ１９４に
電気エネルギとして蓄える動作なども可能である。
【００５１】次にこうした実施例の動力出力装置１１０
のエンジン１５０の始動時の処理について図７に例示す
る停止時始動処理ルーチンに基づき説明する。この停止
時始動処理ルーチンは、車両が停止しているときにスタ
ータスイッチ１７９がオンとされたときに実行される。
本ルーチンが実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰ
Ｕ１９０は、まず、吸気弁１５２の開閉タイミングを遅
角側の所定のタイミングに設定する（ステップＳ１０
０）。この設定は、制御ＣＰＵ１９０が通信によりＥＦ
ＩＥＣＵ１７０に設定信号を送信することにより、設定
信号を受信したＥＦＩＥＣＵ１７０によって行なわれ
る。即ち、設定信号を受信したＥＦＩＥＣＵ１７０が図
示しない吸気カムシャフトの位相を設定された位相に調
整することによって行なうのである。
【００５２】続いて、制御ＣＰＵ１９０は、リングギヤ
軸１２６がロック状態となるようモータＭＧ２を制御す
る（ステップＳ１０２）。具体的には、後述するモータ
ＭＧ１によるモータリング（クランキング）の際にリン
グギヤ軸１２６に作用するトルクによってリングギヤ軸
１２６が回転駆動しないように、そのトルクに対抗可能
な逆向きのトルクを発生することができる定電流をモー
タＭＧ２の三相コイル１４４に流すのである。次に、モ
ータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に所定トルクＴSTを
設定し（ステップＳ１０４）、この設定したトルクがモ
ータＭＧ１の取り付けられたサンギヤ軸１２５に作用す
るようモータＭＧ１を駆動制御する（ステップＳ１０
６）。このようにモータＭＧ１によりサンギヤ軸１２５
にトルクを作用させると、サンギヤ軸１２５に作用する
トルクは、リングギヤ軸１２６がモータＭＧ２により固
定されているから、リングギヤ軸１２６を反力としてキ
ャリア軸１２７に（１＋ρ）／ρのギヤ比でもって作用
する。このトルクは、ダンパ１５７を介してエンジン１
５０のクランクシャフト１５６に作用するから、エンジ
ン１５０がモータリングされることになる。なお、モー
タＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に設定する所定トルク
ＴSTは、燃料の供給が停止されているエンジン１５０を
所定の回転数で回転させることができるトルクとして設
定されるものであり、実施例の停止時始動処理ルーチン
では、吸気弁１５２の開閉タイミングが遅角されていな
い状態でエンジン１５０をアイドル回転数より若干大き
な回転数で回転させることができるトルクとして設定し
た。
【００５３】ここで、ステップＳ１０６のモータＭＧ１
の制御は、具体的には、図８に例示するモータＭＧ１の
制御ルーチンを実行することによりなされる。モータＭ
Ｇ１の制御について図８の制御ルーチンを用いて簡単に
説明する。このルーチンが実行されると、制御ＣＰＵ１
９０は、まず、サンギヤ軸１２５の回転角度θｓをレゾ
ルバ１３９から入力する処理を行ない（ステップＳ１２
０）、モータＭＧ１の電気角θ１をサンギヤ軸１２５の
回転角度θｓから求める処理を行なう（ステップＳ１２
１）。実施例では、モータＭＧ１として４極対の同期電
動機を用いているから、θ１＝４θｓを演算することに
なる。続いて、電流検出器１９５，１９６により、モー
タＭＧ１の三相コイル１３４のＵ相とＶ相に流れている
電流Ｉｕ１，Ｉｖ１を検出する処理を行なう（ステップ
Ｓ１２２）。電流はＵ，Ｖ，Ｗの三相に流れているが、
その総和はゼロなので、二つの相に流れる電流を測定す
れば足りる。こうして得られた三相の電流を用いて座標
変換（三相−二相変換）を行なう（ステップＳ１２
４）。座標変換は、永久磁石型の同期電動機のｄ軸，ｑ
軸の電流値に変換することであり、次式（５）を演算す
ることにより行なわれる。ここで座標変換を行なうの
は、永久磁石型の同期電動機においては、ｄ軸およびｑ
軸の電流が、トルクを制御する上で本質的な量だからで
ある。もとより、三相のまま制御することも可能であ
る。
【００５４】
【数４】
【００５５】次に、２軸の電流値に変換した後、モータ
ＭＧ１におけるトルク指令値Ｔｍ１＊から求められる各
軸の電流指令値Ｉｄ１＊，Ｉｑ１＊と実際各軸に流れた
電流Ｉｄ１，Ｉｑ１と偏差を求め、各軸の電圧指令値Ｖ
ｄ１，Ｖｑ１を求める処理を行なう（ステップＳ１２
６）。すなわち、まず以下の式（６）の演算を行ない、
次に次式（７）の演算を行なうのである。ここで、Ｋｐ
１，Ｋｐ２，Ｋｉ１，Ｋｉ２は、各々係数であり、これ
らの係数は、適用するモータの特性に適合するよう調整
される。なお、電圧指令値Ｖｄ１，Ｖｑ１は、電流指令
値Ｉ＊との偏差△Ｉに比例する部分（式（７）右辺第１
項）と偏差△Ｉのｉ回分の過去の累積分（右辺第２項）
とから求められる。
【００５６】
【数５】
【００５７】その後、こうして求めた電圧指令値をステ
ップＳ１２４で行なった変換の逆変換に相当する座標変
換（二相−三相変換）を行ない（ステップＳ１２８）、
実際に三相コイル１３４に印加する電圧Ｖｕ１，Ｖｖ
１，Ｖｗ１を求める処理を行なう。各電圧は、次式
（８）により求める。
【００５８】
【数６】
【００５９】実際の電圧制御は、第１の駆動回路１９１
のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオンオフ時間によ
りなされるから、式（８）によって求めた各電圧指令値
となるよう各トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオン時
間をＰＷＭ制御する（ステップＳ１２９）。
【００６０】ここで、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ
１＊の符号を図５や図６の共線図におけるトルクＴｍ１
の向きを正とすれば、同じ正の値のトルク指令値Ｔｍ１
＊が設定されても、図５の共線図の状態のようにトルク
指令値Ｔｍ１＊の作用する向きとサンギヤ軸１２５の回
転の向きとが異なるときには回生制御がなされ、図６の
共線図の状態のように同じ向きのときには力行制御がな
される。しかし、モータＭＧ１の力行制御と回生制御
は、トルク指令値Ｔｍ１＊が正であれば、ロータ１３２
の外周面に取り付けられた永久磁石１３５と三相コイル
１３４に流れる電流により生じる回転磁界とにより正の
トルクがサンギヤ軸１２５に作用するよう第１の駆動回
路１９１のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６を制御する
ものであるから、同一のスイッチング制御となる。すな
わち、トルク指令値Ｔｍ１＊の符号が同じであれば、モ
ータＭＧ１の制御が回生制御であっても力行制御であっ
ても同じスイッチング制御となる。したがって、図８の
モータＭＧ１の制御処理で回生制御と力行制御のいずれ
も行なうことができる。また、トルク指令値Ｔｍ１＊が
負のときには、ステップＳ１２０で読み込むサンギヤ軸
１２５の回転角度θｓの変化の方向が逆になるだけであ
るから、このときの制御も図８のモータＭＧ１の制御処
理により行なうことができる。
【００６１】以上のモータＭＧ１の制御によりエンジン
１５０はモータリング（クランキング）される。図９
は、吸気弁１５２の開閉タイミングとエンジン１５０の
圧縮トルクとの関係を例示する説明図である。図中、曲
線Ａは、吸気弁１５２の開閉タイミングを進角も遅角も
しない通常の開閉タイミングとしたエンジン１５０の圧
縮トルクを、クランク角を横軸としてプロットしたもの
であり、曲線Ｂは、吸気弁１５２の開閉タイミングを遅
角側の所定タイミングとしたエンジン１５０の圧縮トル
クを、クランク角を横軸としてプロットしたものであ
る。図示するように、吸気弁１５２の開閉タイミングを
遅角させると、エンジン１５０の有効圧縮比が低くな
り、エンジン１５０の圧縮トルクの振幅が小さくなる。
このことは、吸気弁１５２の開閉タイミングを遅角させ
ることにより、クランクシャフト１５６に生じるねじり
振動の振幅を小さくすることができることを意味すると
共に、クランクシャフト１５６を滑らか回転駆動するこ
とができることを意味する。したがって、実施例では、
クランクシャフト１５６は、ねじり振動の振幅は小さな
状態でスムースに回転数を上昇させることになる。な
お、このモータＭＧ１によるモータリング状態における
共線図を図１０に示す。
【００６２】図７の停止時始動処理ルーチンに戻って、
ステップＳ１０６でモータＭＧ１の制御を行なうと、続
いてエンジン１５０の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ
１０８）、入力した回転数Ｎｅと閾値Ｎ１とを比較する
（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｎ１は、ダンパ１
５７により結合されたクランクシャフト１５６とキャリ
ア軸１２７とに結合されている系が共振現象を生じる回
転数領域の上限値より大きな値として設定されるもので
ある。なお、エンジン１５０の回転数Ｎｅは、ディスト
リビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６によ
って検出されたものをＥＦＩＥＣＵ１７０から通信によ
り回転数Ｎｅの情報として受け取ることにより入力する
ことができる。エンジン１５０の回転数Ｎｅは、回転数
センサ１７６により検出されるものの他、レゾルバ１３
９により検出されるサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓとレ
ゾルバ１４９により検出されるリングギヤ軸１２６の回
転数Ｎｒとからギヤ比を用いて計算して求めることもで
きる。
【００６３】エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ１よ
り小さいときには、ステップＳ１０８およびＳ１１０の
処理を繰り返し実行し、回転数Ｎｅが閾値Ｎ１以上とな
ると、吸気弁１５２の開閉タイミングを進角させてアイ
ドル回転時のタイミングに設定する（ステップＳ１１
２）。そして、再びエンジン１５０の回転数Ｎｅを入力
し（ステップＳ１１４）、入力した回転数Ｎｅを閾値Ｎ
２と比較して（ステップＳ１１６）、回転数Ｎｅが閾値
Ｎ２以上となるまでステップＳ１１４およびＳ１１６の
処理を繰り返す。ここで、閾値Ｎ２は、エンジン１５０
のアイドル回転数またはこの回転数より若干小さな値と
して設定されるものである。エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅが閾値Ｎ２以上になると、エンジン１５０への燃料の
供給制御と点火プラグ１６２の点火制御を開始して（ス
テップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。なお、燃料
の供給制御と点火制御は、制御ＣＰＵ１９０から制御信
号をＥＦＩＥＣＵ１７０に通信により送信することで、
ＥＦＩＥＣＵ１７０により実行される。
【００６４】以上説明した実施例の動力出力装置１１０
によれば、エンジン１５０の始動時に吸気弁１５２の開
閉タイミングを遅角させることによりエンジン１５０の
有効圧縮比を低下させ、モータＭＧ１によるエンジン１
５０のモータリング（クランキング）を容易なものとす
ることができる。この結果、エンジン１５０とモータＭ
Ｇ１とを慣性マスとしたねじり振動の共振現象を生じる
領域の回転数をすばやく通過することができる。また、
エンジン１５０の有効圧縮比を低下させてエンジン１５
０の圧縮トルクの振幅を小さくするから、エンジン１５
０とモータＭＧ１とを慣性マスとしたねじり振動の振幅
を小さくすることができる。この結果、ねじり振動の共
振現象の際に生じる車体の振動やこもり音の発生，クラ
ンクシャフト１５６の破損等といった問題を抑制するこ
とができる。また、ねじり振動の振幅を抑制するダンパ
１５７を簡易な構成のものとすることができる。
【００６５】なお、実施例の停止時始動処理ルーチンで
は、吸気弁１５２の開閉タイミングを遅角側の所定のタ
イミングとした後にエンジン１５０をモータＭＧ１によ
りモータリングし、エンジン１５０の回転数Ｎｅがねじ
り振動の共振現象を生じる回転数の領域を越える値とし
て設定された閾値Ｎ１以上となったら吸気弁１５２の開
閉タイミングを進角し、更にエンジン１５０の回転数Ｎ
ｅがアイドル回転数近傍に設定された閾値Ｎ２以上とな
ったときにエンジン１５０の燃料の供給制御および点火
制御を行なったが、吸気弁１５２の開閉タイミングを遅
角側の所定のタイミングとした後にエンジン１５０をモ
ータＭＧ１によりモータリングし、エンジン１５０の回
転数Ｎｅがアイドル回転数近傍に設定された閾値Ｎ２以
上となったときに吸気弁１５２の開閉タイミングを進角
してエンジン１５０の燃料の供給制御および点火制御を
行なうものとしてもよい。
【００６６】実施例の動力出力装置１１０では、車両が
走行していないときにエンジン１５０を始動するものと
したが、エンジン１５０を停止した状態でモータＭＧ２
からリングギヤ軸１２６に出力される動力のみで車両を
走行させているときに、エンジン１５０を始動するとき
にも適用できる。以下、この状態におけるエンジン１５
０の始動処理について図１１のモータ駆動時始動処理ル
ーチンに基づき説明する。本ルーチンは、モータＭＧ２
から出力される動力のみで車両が走行している状態のと
きに、操作者の指示により、あるいは動力出力装置１１
０の状態、例えば、バッテリ１９４の残容量ＢRMを検出
する残容量検出器１９９からの検出信号に基づいてエン
ジン１５０の始動信号が制御装置１８０の制御ＣＰＵ１
９０に入力されることによって実行される。
【００６７】本ルーチンが実行されると、制御装置１８
０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、吸気弁１５２の開閉タ
イミングを遅角側の所定のタイミングに設定する（ステ
ップＳ１３０）。続いて、リングギヤ軸１２６に出力す
べきトルク（トルク指令値）Ｔｒ＊に所定トルクＴSTを
ギヤ比ρで割ったものを加えてモータＭＧ２のトルク指
令値Ｔｍ２＊として設定すると共に（ステップＳ１３
２）、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に所定トル
クＴSTを設定して（ステップＳ１３４）、モータＭＧ１
の制御およびモータＭＧ２の制御を行なう（ステップＳ
１３６）。そして、図７の停止時駆動処理ルーチンのス
テップＳ１０８ないしＳ１１８と同一の処理であるステ
ップＳ１３８ないしＳ１４８の処理を実行して本ルーチ
ンを終了する。
【００６８】ここで、トルク指令値Ｔｒ＊は、図示しな
いルーチンにより、運転者によって操作されるアクセル
ペダル１６４の踏込量とリングギヤ軸１２６の回転数Ｎ
ｒとに基づいて設定されるものであり、リングギヤ軸１
２６延いては駆動輪１１６，１１８に出力すべきトルク
の目標値である。したがって、モータＭＧ２のトルク指
令値Ｔｍ２＊を、トルク指令値Ｔｒ＊に所定トルクＴST
をギヤ比ρで割ったものを加えて設定することにより、
モータＭＧ１でエンジン１５０をモータリングする際
に、リングギヤ軸１２６に生じる反力としてのトルクに
よってリングギヤ軸１２６に出力すべきトルクが変更さ
れるのを防止することができる。なお、ステップＳ１３
６のモータＭＧ２の制御は、図１２に例示するモータＭ
Ｇ２の制御ルーチンにより行なわれる。図１２のモータ
ＭＧ２の制御ルーチンは、図８に例示するモータＭＧ１
の制御ルーチンと全く同様であるから、その説明は省略
する。
【００６９】モータＭＧ１によりエンジン１５０がモー
タリングされる際の共線図の変化の様子を図１３と図１
４とに示す。図１３はエンジン１５０が停止状態にあり
モータＭＧ２から出力される動力のみで車両が走行状態
とされているときの共線図であり、図１４はエンジン１
５０がモータＭＧ１によりモータリングされた状態のと
きの共線図である。図１３では、モータＭＧ２からトル
クＴｍ２がリングギヤ軸１２６に出力されて車両は走行
状態にあり、エンジン１５０は停止状態にある。この状
態では、サンギヤ軸１２５は回転状態となり、モータＭ
Ｇ１のロータ１３２が回転しているが、モータＭＧ１の
トルクＴｍ１は値０であるから、モータＭＧ１は回生も
力行もされない。
【００７０】この状態から図１１のモータ駆動時始動処
理ルーチンのステップＳ１３０ないしＳ１３６を実行す
ると、モータＭＧ１は値ＴSTのトルクをサンギヤ軸１２
５に出力し、モータＭＧ２は値Ｔｍ２に値ＴST／ρを加
えたトルクをリングギヤ軸１２６に出力する。このと
き、エンジン１５０のクランクシャフト１５６は、サン
ギヤ軸１２５にトルクが加えられることにより、図１３
の釣り合いの状態が崩れ、回転し始める。そして、モー
タＭＧ１からサンギヤ軸１２５に出力されるトルクＴｍ
１がエンジン１５０のピストン１５５の摺動摩擦やエン
ジン１５０の圧縮仕事などの抵抗力（トルクＴｅ）のサ
ンギヤ軸１２５への寄与分（トルクＴｅｓ）と釣り合う
状態となるまで、その回転数を増加させる。エンジン１
５０の回転に対する抵抗力（トルクＴｅ）のリングギヤ
軸１２６への寄与分（トルクＴｅｒ）は、モータＭＧ２
のトルクＴｍ２の増加分（ＴST／ρ）と釣り合うから、
リングギヤ軸１２６へ出力されるトルクには変化はな
い。
【００７１】以上説明した実施例の動力出力装置１１０
によれば、モータＭＧ２から出力される動力のみによっ
て車両を走行としている最中にエンジン１５０を始動す
る際にも、エンジン１５０の始動時に吸気弁１５２の開
閉タイミングを遅角させることにより、モータＭＧ１に
よるエンジン１５０のモータリングを容易なものとし、
エンジン１５０とモータＭＧ１とを慣性マスとしたねじ
り振動の共振現象を生じる領域の回転数をすばやく通過
させることができる。また、エンジン１５０の圧縮トル
クの振幅を小さくして、エンジン１５０とモータＭＧ１
とを慣性マスとしたねじり振動の振幅を小さくすること
ができ、ねじり振動の共振現象の際に生じる車体の振動
やこもり音の発生，クランクシャフト１５６の破損等と
いった問題を抑制することができる。しかも、モータＭ
Ｇ２のトルク指令値Ｔｍ２＊をモータＭＧ１によるモー
タリングの際にリングギヤ軸１２６に作用するトルクの
分だけ増加するから、リングギヤ軸１２６に出力される
トルクをモータＭＧ１のモータリングによらず一定に保
つことができる。この結果、車両の乗り心地の低下を防
止することができる。
【００７２】実施例の動力出力装置１１０では、エンジ
ン１５０とモータＭＧ１とを慣性マスとしたねじり振動
の共振現象がアイドル回転数より低い回転数で起こるた
め、アイドル回転数付近になるまでエンジン１５０の吸
気弁１５２の開閉タイミングを遅角させてエンジン１５
０をモータリングしたが、共振現象が生じる回転数領域
がアイドル回転数を含む場合やアイドル回転数を越えて
存在する場合には、エンジン１５０の吸気弁１５２の開
閉タイミングを近くさせたモータリングをアイドル回転
数より大きな回転数となるまで行うものとしてもよい。
【００７３】また、実施例の動力出力装置１１０では、
エンジン１５０の吸気弁１５２の開閉タイミングを遅角
させることによってエンジン１５０をよりスムースにモ
ータリングすることができること及びエンジン１５０と
モータＭＧ１とを慣性マスとしたねじり振動の共振現象
を抑制することができることを、エンジン１５０の始動
時のモータリングの際に適用したが、エンジン１５０の
停止時のモータリングの際に適用するものとしてもよ
い。この場合には、例えば、図１５に例示するエンジン
停止処理ルーチンを実行すればよい。以下、この処理に
ついて簡単に説明する。
【００７４】図１５のエンジン停止処理ルーチンが実行
されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、ま
ず、エンジン１５０への燃料の供給を停止すると共に
（ステップＳ１６０）、吸気弁１５２の開閉タイミング
を遅角側の所定タイミングに設定する（ステップＳ１６
２）。そして、エンジン１５０の回転数Ｎｅを読み込み
（ステップＳ１６４）、読み込んだ回転数Ｎｅに基づい
てモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定する（ス
テップＳ１６６）。ここで、トルク指令値Ｔｍ１＊を燃
料供給が停止されたエンジン１５０の回転数Ｎｅに基づ
いて設定するのは、エンジン１５０の燃料供給の停止の
際の急激なトルク変動がトルクショックとしてリングギ
ヤ軸１２６に出力されないようにするためである。した
がって、実施例では、エンジン１５０の回転数Ｎｅが滑
らかに減少するよう実験により回転数ＮｅとモータＭＧ
のトルクＴｍ１との関係を求め、これをマップとしてＲ
ＯＭ１９０ｂに記憶しておき、エンジン１５０の回転数
Ｎｅが与えられると、このマップを用いてモータＭＧ１
のトルク指令値Ｔｍ１＊を導出するものとした。このよ
うにモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定するこ
とにより、エンジン１５０は、モータＭＧ１によりモー
タリングされることになる。
【００７５】続いて、リングギヤ軸１２６に出力すべき
トルク（トルク指令値）Ｔｒ＊にトルク指令値Ｔｍ１＊
をギヤ比ρで割ったものを加えてモータＭＧ２のトルク
指令値Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１６８）、設定し
たトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を用いてモータＭＧ
１およびモータＭＧ２の制御を行ない（ステップＳ１７
０）、回転数Ｎｅと閾値Ｎ３とを比較する（ステップＳ
１７２）。ここで、モータＭＧ１の制御は図８に例示し
たモータＭＧ１の制御ルーチンにより、モータＭＧ２の
制御は図１２に例示したモータＭＧ２の制御ルーチンに
より行なわれるから、これらの制御についての説明は重
複するから省略する。また、閾値Ｎ３は、上述した共振
現象を生じる回転数の下限値以下の値として設定される
ものであり、エンジン１５０とモータＭＧ１とからなる
慣性マスの特性によって定められるものである。したが
って、閾値Ｎ３は共振現象を生じる回転数の下限値以下
の値であれば如何なる値でもよいから、例えば値０とし
てもよいことは勿論である。
【００７６】エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ３よ
り大きいときには、まだ共振現象を生じる領域にあると
判断し、吸気弁１５２の開閉タイミングを遅角側の所定
タイミングに設定された状態でのトルク制御処理、即ち
ステップＳ１６４ないしＳ１７２の処理を繰り返し実行
する。このように制御することにより、エンジン１５０
とモータＭＧ１とを慣性マスとしたねじり振動の共振現
象を生じる領域にエンジン１５０の回転数Ｎｅが存在し
ても、エンジン１５０の圧縮トルクの振幅は小さなもの
とするから、この慣性マスのねじり振動の振幅を小さく
することができる。
【００７７】一方、エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値
Ｎ３以下のときには、共振現象を生じる領域を通過した
と判断し、吸気弁１５２の開閉タイミングを通常のタイ
ミングに戻して（ステップＳ１７４）、回転数Ｎｅを閾
値Ｎ４と比較する（ステップＳ１７６）。ここで、閾値
Ｎ４は、モータＭＧ１のトルクＴｍ１を値０としてエン
ジン１５０を自然に停止させたときに生じるトルク変動
が小さく、リングギヤ軸１２６へのトルクショックが許
容される範囲内となるエンジン１５０の回転数として設
定されるものであり、エンジン１５０の特性やモータＭ
Ｇ１の特性などによって定められるものである。
【００７８】エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ４よ
り大きいときには、まだリングギヤ軸１２６へのトルク
ショックが生じると判断し、吸気弁１５２の開閉タイミ
ングを通常のタイミングに設定された状態でのトルク制
御処理、即ちステップＳ１６４ないしＳ１７６の処理を
繰り返し実行し、エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ
４以下のときには、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１
＊に値０を設定すると共に（ステップＳ１７８）、モー
タＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ２＊にリングギヤ軸１２６
へ出力すべきトルクの指令値Ｔｒ＊を設定して（ステッ
プＳ１８０）、モータＭＧ１の制御およびモータＭＧ２
の制御を行ない（ステップＳ１８２）、本ルーチンを終
了する。こうした制御によってリングギヤ軸１２６には
トルクショックは生じない。
【００７９】以上説明したエンジン１５０の停止処理に
よれば、エンジン１５０とモータＭＧ１とを慣性マスと
したねじり振動の共振現象を生じる領域にエンジン１５
０の回転数が存在するときには、吸気弁１５２の開閉タ
イミングを遅角側の所定タイミングに設定するから、エ
ンジン１５０の圧縮トルクの振幅が小さくなり、この慣
性マスのねじり振動の振幅を小さくすることができる。
したがって、ねじり振動の共振現象の際に生じる車体の
振動やこもり音の発生，クランクシャフト１５６の破損
等といった問題を抑制することができる。しかも、エン
ジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ４以下となるまでエン
ジン１５０はモータＭＧ１によってモータリングされる
から、リングギヤ軸１２６に生じ得るトルクショックを
防止することができる。
【００８０】こうしたエンジン１５０の停止処理では、
エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ３以下となったら
吸気弁１５２の開閉タイミングを通常のタイミングとし
たが、エンジン１５０の回転が停止するまで吸気弁１５
２の開閉タイミングを遅角側の所定タイミングとしても
よい。この場合の処理は、図１５のエンジン停止処理ル
ーチンからステップＳ１７４とＳ１７６の処理を省けば
よい。
【００８１】また、図１５のエンジン停止処理ルーチン
では、アクセルペダル１６４が踏み込まれてリングギヤ
軸１２６にトルクを出力している状態のときにエンジン
１５０の運転を停止したが、車両が停止しているときに
エンジン１５０の運転を停止するものとしてもよい、こ
の場合、アクセルペダル１６４は踏み込まれていないか
ら、ステップＳ１６８とＳ１８０におけるモータＭＧ２
のトルク指令値Ｔｍ２＊の設定は、それぞれのトルク指
令値Ｔｍ２＊を求める式中のＴｒ＊に値０を代入して用
いればよい。
【００８２】次に本発明の第２の実施例としての動力出
力装置１１０Ｂについて説明する。第２実施例の動力出
力装置１１０Ｂは、第１実施例の動力出力装置１１０の
構成と同一の構成をしている。したがって、第２実施例
の動力出力装置１１０Ｂの構成のうち第１実施例の動力
出力装置１１０と同一の構成については同一の符号を付
し、その説明は省略する。なお、明示しない限り第１実
施例の説明の際に用いた符号はそのまま同じ意味で用い
る。
【００８３】第２実施例の動力出力装置１１０Ｂでは、
エンジン１５０の始動時の処理として図１６に例示する
停止時始動処理ルーチンを行なう。この停止時始動処理
ルーチンは、第１実施例と同様に、車両が停止している
ときにスタータスイッチ１７９がオンとされたときに実
行される。本ルーチンが実行されると、制御装置１８０
の制御ＣＰＵ１９０は、まず、リングギヤ軸１２６がロ
ック状態となるようモータＭＧ２を制御する（ステップ
Ｓ２０２）。そして、エンジン１５０の回転数Ｎｅを読
み込み（ステップＳ２０２）、読み込んだ回転数Ｎｅを
閾値Ｎ５と比較する（ステップＳ２０４）。ここで、閾
値Ｎ５は、エンジン１５０とモータＭＧ１とからなる慣
性マスが共振現象を生じる回転数の上限値以上の値とし
て設定されるものであり、エンジン１５０やモータＭＧ
１などの特性によって定められる。
【００８４】エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ５以
下のときには、変化量△Ｎに所定値Ｎｓ１を設定し（ス
テップＳ２０６）、閾値Ｎ５より大きいときには、変化
量△Ｎに所定値Ｎｓ２を設定して（ステップＳ２０
８）、設定した変化量△Ｎをサンギヤ軸１２５の目標回
転数Ｎｓ＊に加えて新たな目標回転数Ｎｓ＊を設定する
（ステップＳ２１０）。ここで、所定値Ｎｓ１および所
定値Ｎｓ２は、サンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊の
増加量として設定されるものであり、実施例では、所定
値Ｎｓ１を所定値Ｎｓ２より大きくなるよう設定されて
いる。したがって、エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値
Ｎ５以下のときの方が、閾値Ｎ５より大きいときに比し
てサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊の増加量が大き
くなる。
【００８５】こうしてサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎ
ｓ＊を設定すると、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを読
み込み（ステップＳ２１２）、設定した目標回転数Ｎｓ
＊と読み込んだ回転数Ｎｓを用いて次式（９）によりモ
ータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定して（ステッ
プＳ２１４）、モータＭＧ１の制御を行なう（ステップ
Ｓ２１６）。ここで、式（９）中の右辺第２項は回転数
Ｎｓの目標回転数Ｎｓ＊からの偏差を打ち消す比例項で
あり、右辺第３項は定常偏差をなくす積分項である。こ
のようにトルク指令値Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１
を制御することにより、サンギヤ軸１２５を目標回転数
Ｎｓ＊で回転させることができる。
【００８６】
【数７】
【００８７】そして、エンジン１５０の回転数Ｎｅを閾
値Ｎ２と比較し（ステップＳ２１８）、回転数Ｎｅが閾
値Ｎ２以上となるまでステップＳ２０２ないしＳ２１８
の処理を繰り返し、回転数Ｎｅが閾値Ｎ２以上になった
ときに燃料供給制御と点火制御を開始してエンジン１５
０を始動する（ステップＳ２２０）。
【００８８】こうした図１６に例示する停止時始動処理
ルーチンを実行したときのサンギヤ軸１２５の目標回転
数Ｎｓ＊の変化の様子やエンジン１５０の回転数Ｎｅの
変化の様子の一例を図１７に示す。図示するように、エ
ンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ５になるまでサンギ
ヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊は、所定値Ｎｓ２より大
きな所定値Ｎｓ１の変化量△Ｎで増加し、その後所定値
Ｎｓ２の変化量△Ｎで増加する。いま、車両は停止して
いるから、共線図は図１０と同様な状態となる。したが
って、サンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊の変化は、
リニアな関係としてエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊
の変化としてみることができる。ただし、目標回転数Ｎ
ｓ＊と目標回転数Ｎｅ＊との間には、Ｎｓ＊：１＋ρ＝
Ｎｅ＊：ρの関係がある。
【００８９】サンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊を変
化させることによりエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊
を変化させてモータＭＧ１を駆動制御すると、エンジン
１５０の回転数Ｎｅは、モータＭＧ１がフィードバック
制御されることから、図示するように目標回転数Ｎｅ＊
の若干下側を推移する。実施例では、エンジン１５０の
回転数Ｎｅが共振現象を生じる領域の上限値以上に設定
された閾値Ｎ５を越えるまでは、目標回転数Ｎｅ＊を大
きな変化量で増加させるから、エンジン１５０の回転数
Ｎｅも急速に大きくなり、共振現象を生じる領域を素早
く通過する。このまま、大きな変化量で目標回転数Ｎｅ
＊を増加させると、エンジン１５０の回転数Ｎｅは、閾
値Ｎ２となった後にオーバーシュートすることになる
が、実施例では、閾値Ｎ５以降は目標回転数Ｎｓ＊の変
化量△Ｎを所定値Ｎｓ１より小さな所定値Ｎｓ２として
目標回転数Ｎｅ＊の変化量を小さくしているから、エン
ジン１５０の回転数Ｎｅはオーバーシュートすることな
く、アイドル回転数に落ち着く。
【００９０】以上説明した第２実施例の動力出力装置１
１０Ｂによれば、エンジン１５０とモータＭＧ１とを慣
性マスとしたねじり振動の共振現象を生じる領域の上限
値を越えるまでエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊の変
化量を大きくして、この回転数となるようモータＭＧ１
によりエンジン１５０をモータリングすることにより、
共振現象を生じる領域を素早く通過することができる。
この結果、ねじり振動の共振現象の際に生じる車体の振
動やこもり音の発生，クランクシャフト１５６の破損等
といった問題を抑制することができ、ねじり振動の振幅
を抑制するダンパ１５７を簡易な構成のものとすること
ができる。しかも、共振現象を生じる領域を越えた後
は、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊の変化量を小さ
くするから、エンジン１５０の回転数Ｎｅがアイドル回
転数を大きく上回るといったオーバーシュートを防止す
ることができる。
【００９１】次に、第２実施例の動力出力装置１１０Ｂ
において、エンジン１５０を停止した状態でモータＭＧ
２からリングギヤ軸１２６に出力される動力のみで車両
を走行させているときのエンジン１５０の始動処理につ
いて図１８のモータ駆動時始動処理ルーチンに基づき説
明する。本ルーチンも、第１実施例と同様に、モータＭ
Ｇ２から出力される動力のみで車両が走行している状態
のときに、操作者の指示により、あるいは動力出力装置
１１０の状態、例えば、バッテリ１９４の残容量ＢRMを
検出する残容量検出器１９９からの検出信号に基づいて
エンジン１５０の始動信号が制御装置１８０の制御ＣＰ
Ｕ１９０に入力されることによって実行される。
【００９２】本ルーチンが実行されると、制御装置１８
０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、図１６の停止時始動処
理ルーチンのステップＳ２０２ないしＳ２１４の処理と
同一のステップＳ２３２ないしＳ２４４の処理、即ち、
エンジン１５０の回転数Ｎｅを読み込み（ステップＳ２
３２）、回転数Ｎｅに応じて変化量△Ｎを設定し（ステ
ップＳ２３４〜Ｓ２３８）、この変化量△Ｎを用いてサ
ンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊設定し（ステップＳ
２４０）、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを読み込んで
（ステップＳ２４２）、上述の式（９）によりモータＭ
Ｇ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定（ステップＳ２４
４）する処理を行なう。続いて、リングギヤ軸１２６に
出力すべきトルクの指令値Ｔｒ＊に設定されたトルク指
令値Ｔｍ１＊をギヤ比ρで割ったものを加えてモータＭ
Ｇ２のトルク指令値Ｔｍ２＊として設定し（ステップＳ
２４５）、モータＭＧ１の制御およびモータＭＧ２の制
御を行なう（ステップＳ２４６）。ここで、モータＭＧ
２のトルク指令値Ｔｍ２＊を、トルク指令値Ｔｒ＊にト
ルク指令値Ｔｍ１＊をギヤ比ρで割ったものを加えて設
定するのは、モータＭＧ１でエンジン１５０をモータリ
ングする際にリングギヤ軸１２６に生じる反力としての
トルクによってリングギヤ軸１２６に出力すべきトルク
が変更されるのを防止することができる。こうしたステ
ップＳ２３２ないしＳ２４６の処理をエンジン１５０の
回転数Ｎｅが閾値Ｎ２以上となるまで繰り返し（ステッ
プＳ２４８）、回転数Ｎｅが閾値Ｎ２以上となったとき
に、燃料供給制御と点火制御を開始してエンジン１５０
を始動する（ステップＳ２５０）。
【００９３】こうした図１８に例示するモータ駆動時始
動処理ルーチンを実行したときのサンギヤ軸１２５の目
標回転数Ｎｓ＊の変化の様子やエンジン１５０の回転数
Ｎｅの変化の様子の一例を図１９に示す。エンジン１５
０を停止した状態でモータＭＧ２からリングギヤ軸１２
６に出力される動力のみで車両を走行させているとき
は、図１３に例示する共線図の状態であるから、サンギ
ヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊は負の値となる。この状
態から、図１８に例示するモータ駆動時始動処理ルーチ
ンを実行するから、図１９は図１７と比してサンギヤ軸
１２５の目標回転数Ｎｓ＊の初期値のみ異なるものとな
る。
【００９４】以上説明したモータ駆動時の始動処理によ
れば、モータＭＧ２から出力される動力のみによって車
両を走行としている最中にエンジン１５０を始動する際
にも、エンジン１５０とモータＭＧ１とを慣性マスとし
たねじり振動の共振現象を生じる領域の上限値を越える
までエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊の変化量を大き
くして、この回転数となるようモータＭＧ１によりエン
ジン１５０をモータリングすることにより、共振現象を
生じる領域を素早く通過することができる。この結果、
ねじり振動の共振現象の際に生じる車体の振動やこもり
音の発生，クランクシャフト１５６の破損等といった問
題を抑制することができ、ねじり振動の振幅を抑制する
ダンパ１５７を簡易な構成のものとすることができる。
しかも、共振現象を生じる領域を越えた後は、エンジン
１５０の目標回転数Ｎｅ＊の変化量を小さくするから、
エンジン１５０の回転数Ｎｅがアイドル回転数を大きく
上回るといったオーバーシュートを防止することができ
る。
【００９５】第２実施例の動力出力装置１１０Ｂでは、
エンジン１５０とモータＭＧ１とを慣性マスとしたねじ
り振動の共振現象がアイドル回転数より低い回転数で起
こるため、この回転数を越えるまでエンジン１５０の目
標回転数Ｎｅ＊の変化量を大きくして、エンジン１５０
の回転数Ｎｅがこの共振現象を生じる領域を素早く通過
するようにしたが、共振現象が生じる回転数領域がアイ
ドル回転数を含む場合やアイドル回転数を越えて存在す
る場合には、これらの回転数を超えるまでエンジン１５
０の目標回転数Ｎｅ＊の変化量を大きくするものとして
もよい。
【００９６】また、第２実施例の動力出力装置１１０Ｂ
では、エンジン１５０とモータＭＧ１とを慣性マスとし
たねじり振動の共振現象を生じる領域を越えるまでエン
ジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊の変化量を大きくして、
エンジン１５０の回転数Ｎｅがこの共振現象を生じる領
域を素早く通過する手法をエンジン１５０の始動時のモ
ータリングの際に適用したが、エンジン１５０の停止時
のモータリングの際に適用するものとしてもよい。この
場合には、例えば、図２０に例示するエンジン停止処理
ルーチンを実行すればよい。以下、この処理について簡
単に説明する。
【００９７】図２０のエンジン停止処理ルーチンが実行
されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、ま
ず、エンジン１５０への燃料の供給を停止する（ステッ
プＳ２６０）。続いて、エンジン１５０の回転数Ｎｅを
読み込み（ステップＳ２６２）、読み込んだ回転数Ｎｅ
を閾値Ｎ６と比較する（ステップＳ２６４）。閾値Ｎ６
は、上述した共振現象を生じる回転数の下限値以下の値
として設定されるものであり、エンジン１５０とモータ
ＭＧ１とからなる慣性マスの特性によって定められるも
のである。エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ６以下
のときには、変化量△Ｎに所定値Ｎｓ１を設定し（ステ
ップＳ２６６）、閾値Ｎ６より大きいときには、変化量
△Ｎに所定値Ｎｓ２を設定して（ステップＳ２６８）、
設定した変化量△Ｎをサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎ
ｓ＊から減じて新たな目標回転数Ｎｓ＊を設定する（ス
テップＳ２７０）。したがって、エンジン１５０の回転
数Ｎｅが閾値Ｎ５以下のときは、閾値Ｎ５より大きいと
きに比してサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊の変化
量が大きくなる。
【００９８】こうしてサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎ
ｓ＊を設定すると、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを読
み込み（ステップＳ２７２）、上式（９）によりモータ
ＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定すると共に（ステ
ップＳ２７４）、リングギヤ軸１２６に出力すべきトル
クの指令値Ｔｒ＊に設定されたトルク指令値Ｔｍ１＊を
ギヤ比ρで割ったものを加えてモータＭＧ２のトルク指
令値Ｔｍ２＊として設定し（ステップＳ２７６）、モー
タＭＧ１の制御およびモータＭＧ２の制御を行なう（ス
テップＳ２７８）。こうしたステップＳ２６２ないしＳ
２７８の処理をモータＭＧのトルクＴｍ１を値０として
もトルクショックがリングギヤ軸１２６に生じないよう
になるまで、即ちエンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ
４以下となるまで繰り返し（ステップＳ２８０）、回転
数Ｎｅが閾値Ｎ４以下となったときに、モータＭＧ１の
トルク指令値Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に（ステッ
プＳ２８２）、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ２＊に
リングギヤ軸１２６へ出力すべきトルクの指令値Ｔｒ＊
を設定して（ステップＳ２８４）、モータＭＧ１の制御
およびモータＭＧ２の制御を行ない（ステップＳ２８
６）、本ルーチンを終了する。
【００９９】こうしたエンジン１５０の停止処理の動作
は、車両が停止しているときには、図１７の時間軸を反
転させた動作となり、車両が走行しているときには、図
１９の時間軸を反転させた動作となる。なお、車両が停
止しているときにエンジン１５０の運転を停止するもの
場合には、アクセルペダル１６４は踏み込まれていない
から、ステップＳ２７６とＳ２８４におけるモータＭＧ
２のトルク指令値Ｔｍ２＊の設定は、それぞれのトルク
指令値Ｔｍ２＊を求める式中のＴｒ＊に値０を代入して
用いればよい。
【０１００】以上説明したエンジン１５０の停止処理に
よれば、エンジン１５０とモータＭＧ１とを慣性マスと
したねじり振動の共振現象を生じる領域にエンジン１５
０の回転数Ｎｅが存在するときには、エンジン１５０の
目標回転数Ｎｅ＊の変化量を大きくすることにより、共
振現象を生じる領域を素早く通過することができる。こ
の結果、ねじり振動の共振現象の際に生じる車体の振動
やこもり音の発生，クランクシャフト１５６の破損等と
いった問題を抑制することができ、ねじり振動の振幅を
抑制するダンパ１５７を簡易な構成のものとすることが
できる。しかも、エンジン１５０の回転数Ｎｅが閾値Ｎ
４以下となるまでエンジン１５０はモータＭＧ１によっ
てモータリングされるから、リングギヤ軸１２６に生じ
得るトルクショックを防止することができる。
【０１０１】次に、こうした第１実施例の動力出力装置
１１０や第２実施例の動力出力装置１１０Ｂでは、図２
１にブロック図として例示する共振判定回路２００を備
えることにより、エンジン１５０とモータＭＧ１とから
なる慣性マスがねじり振動の共振現象を生じているか否
かを判定することができる。共振判定回路２００は、図
示するように、エンジン１５０の回転数Ｎｅを入力する
ことによりエンジン１５０の回転数Ｎｅの周波数成分か
ら共振現象を生じる周波数領域のみを通過させるバンド
パスフィルタ２０１と、バンドパスフィルタ２０１から
出力された周波数成分の振幅の絶対値を所定時間に亘っ
て積分して共振エネルギに相当する信号を求める積分回
路２０２と、積分回路２０２から出力される共振エネル
ギに相当する信号を増幅する信号増幅回路２０３と、５
ボルトの電源から所定の電圧レベルの比較信号を作成す
る抵抗Ｒ１およびＲ２と、信号増幅回路２０３から出力
された共振エネルギに相当する信号のレベルが比較信号
のレベルより大きくなったときにローアクティブとなる
コンパレータ２０４とを備える。この共振判定回路２０
０の入力端子であるバンドパスフィルタ２０１の入力ポ
ートは、エンジン１５０の回転数Ｎｅを出力する制御Ｃ
ＰＵ１９０の出力ポートと接続されており、共振判定回
路２００の出力端子であるコンパレータ２０４の出力ポ
ートは、制御ＣＰＵ１９０の入力ポートに接続されてい
る。このため、制御ＣＰＵ１９０は、共振判定回路２０
０にエンジン１５０の回転数Ｎｅを出力することによ
り、共振判定回路２００からエンジン１５０とモータＭ
Ｇ１とからなる慣性マスの共振エネルギが所定エネルギ
以上となったことを現わす信号を受け取ることになる。
したがって、制御ＣＰＵ１９０により、共振判定回路２
００から共振エネルギが所定エネルギ以上となったこと
を現わす信号を受け取ったときには、共振現象による弊
害を防止する制御、例えば、モータＭＧ１によりエンジ
ン１５０をモータリングする処理を停止する制御などを
行なうこともでき、こうすれば、ねじり振動の共振現象
の際に生じる車体の振動やこもり音の発生，クランクシ
ャフト１５６の破損等といった問題をより確実に抑制す
ることができる。
【０１０２】こうしたねじり振動の共振現象が生じたと
きにモータＭＧ１によるエンジン１５０のモータリング
を停止する制御は、図２２に例示する共振判定処理ルー
チンによっても行なうことができる。以下、この処理に
ついて簡単に説明する。図２２に例示する共振判定処理
ルーチンが実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ
１９０は、まず、エンジン１５０の回転数Ｎｅを読み込
み（ステップＳ３１０）、読み込んだ回転数Ｎｅが閾値
Ｎ７と閾値Ｎ８との間にあるか否かを判定する（ステッ
プＳ３１２）。閾値Ｎ７はエンジン１５０とモータＭＧ
１とからなる慣性マスが共振現象を生じる領域の下限値
以下の値として設定されるものであり、閾値Ｎ８は共振
現象を生じる領域の上限値以上の値として設定されるも
のである。
【０１０３】エンジン１５０の回転数Ｎｅがこの閾値Ｎ
７と閾値Ｎ８との間にないときには、共振判定フラグＦ
に値０を設定すると共に（ステップＳ３１４）、カウン
タＣに値０を設定して（ステップＳ３１６）、本ルーチ
ンを終了する。
【０１０４】一方、エンジン１５０の回転数Ｎｅがこの
閾値Ｎ７と閾値Ｎ８との間にあるときには、共振判定フ
ラグＦが値０か否かを判定し（ステップＳ３１８）、共
振判定フラグＦが値０のときには、この共振判定フラグ
Ｆに値１を設定すると共にカウンタＣに値０を設定し
（ステップＳ３２０およびＳ３２２）、共振判定フラグ
Ｆが値１のときには、カウンタＣをインクリメントする
（ステップＳ３２４）。そして、カウンタＣと閾値Ｃｒ
ｅｆとを比較する（ステップＳ３２６）。ここで、閾値
Ｃｒｅｆは、エンジン１５０の回転数Ｎｅが共振現象を
生じる領域に入ってからの経過時間の許容範囲の最大値
かそれより若干小さい値として設定されるものであり、
本ルーチンの起動頻度などによって定められる。エンジ
ン１５０とモータＭＧ１とからなる慣性マスのねじり振
動の振幅は、エンジン１５０の回転数Ｎｅが共振現象を
生じる領域に入ってからの経過時間に伴って大きくな
る。このねじり振動の振幅は共振エネルギを反映するか
ら、共振現象の結果生じ得る車体の振動やこもり音の発
生，クランクシャフト１５６の破損等の不都合は、ねじ
り振動の振幅が大きくなるにつれて顕著となる。したが
って、実施例では、こうしたねじり振動の振幅が許容さ
れる大きさを越えるまでに要する時間より短い時間とな
るよう閾値Ｃｒｅｆを設定するのである。
【０１０５】カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ未満のときに
は、まだねじり振動の振幅は小さいと判断して本ルーチ
ンを終了し、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以上のときに
は、ねじり振動の振幅が大きくなり許容振幅を越えそう
になると判断して、モータＭＧ１によるエンジン１５０
のモータリングを停止するべくエンジン１５０の停止指
令を出力する（ステップＳ３２８）。
【０１０６】以上説明した共振判定処理ルーチンによれ
ば、エンジン１５０とモータＭＧ１とを慣性マスとする
ねじり振動の振幅が許容振幅を越えそうになるのを判定
することができる。この結果、この判定に基づいてモー
タＭＧ１によるエンジン１５０のモータリングを停止す
ることにより、共振現象の際に生じ得る車体の振動やこ
もり音の発生，クランクシャフト１５６の破損等の不都
合を防止することができる。
【０１０７】以上説明した各実施例では、モータＭＧ１
およびモータＭＧ２にＰＭ形（永久磁石形；Permanent
Magnet type）同期電動機を用いたが、回生動作および
力行動作の双方が可能なものであれば、その他にも、Ｖ
Ｒ形（可変リラクタンス形；Variable Reluctance typ
e）同期電動機や、バーニアモータや、直流電動機や、
誘導電動機や、超電導モータや、ステップモータなどを
用いることもできる。
【０１０８】また、各実施例では、第１および第２の駆
動回路１９１，１９２としてトランジスタインバータを
用いたが、その他に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ
モードトランジスタ；Insulated Gate Bipolar mode Tr
ansistor）インバータや、サイリスタインバータや、電
圧ＰＷＭ（パルス幅変調；Pulse Width Modulation）イ
ンバータや、方形波インバータ（電圧形インバータ，電
流形インバータ）や、共振インバータなどを用いること
もできる。
【０１０９】さらに、バッテリ１９４としては、Ｐｂバ
ッテリ，ＮｉＭＨバッテリ，Ｌｉバッテリなどを用いる
ことができるが、バッテリ１９４に代えてキャパシタを
用いることもできる。
【０１１０】各実施例では、エンジン１５０のクランク
シャフト１５６がダンパ１５７およびキャリア軸１２７
を介してプラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１およびモ
ータＭＧ２に接続されており、モータＭＧ１によりエン
ジン１５０のクランクシャフト１５６をモータリングす
るものとしたが、図２３に例示する変形例の動力出力装
置２１０ような構成としてもよい。この変形例の動力出
力装置２１０では、変速機ＴＭを中立状態（ニュートラ
ル）とすると共にプラネタリギヤＰＧに取り付けられた
クラッチＣＬ１およびクラッチＣＬ２を係合状態とする
ことにより、エンジンＥＧのクランクシャフトＣＳは、
ダンパＤＮＰおよびプラネタリギヤＰＧを介してモータ
ＭＧに接続され、モータＭＧによるモータリングが可能
となる。したがって、この変形例の動力出力装置２１０
でも、第１実施例で説明した図７の停止時始動処理ルー
チンや図１１のモータ駆動時始動処理ルーチン，図１５
のエンジン停止処理ルーチン，第２実施例で説明した図
１６の停止時始動処理ルーチンや図１８のモータ駆動時
始動処理ルーチン，図２０のエンジン停止処理ルーチン
などを実行することができる。ただし、変形例の動力出
力装置２１０では、上述したように、ハード構成が異な
ることから、上述の各ルーチンの適用には若干の修正が
必要である。例えば、図７の停止時始動処理ルーチンの
適用では、ステップＳ１００ないしＳ１０６の処理に代
えて、図２４に例示するステップＳ４００ないしＳ４０
６の処理を行なえばよい。即ち、まず変速機ＴＭを中立
状態とすると共に（ステップＳ４００）、クラッチＣＬ
１およびクラッチＣＬ２を係合状態とし（ステップＳ４
０１）、吸気弁の開閉タイミングを遅角側の所定のタイ
ミングに設定した後に（ステップＳ４０２）、モータＭ
Ｇのトルク指令値Ｔｍ＊にモータリング用の所定トルク
ＴSTを設定して（ステップＳ４０４）、モータＭＧの制
御を行なえばよいのである。
【０１１１】また、こうした変形例の動力出力装置２１
０でも、図２１に例示する共振判定回路２００を備えた
り、図２２に例示する共振判定処理ルーチンを実行した
りすることもできる。
【０１１２】このように、本発明ではエンジンのクラン
クシャフトがダンパを介して機械的にモータに接続され
ていれば如何なる構成であってもよいから、図２５に例
示する変形例の動力出力装置３１０のように、エンジン
ＥＧのクランクシャフトＣＳがダンパＤＮＰを介して直
接モータＭＧに接続される構成としてもよい。
【０１１３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるも
のではなく、例えば、実施例の動力出力装置を船舶，航
空機などの交通手段やその他各種産業機械などに搭載す
る態様など、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての動力出力装置１１０
を搭載した車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】プラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１，モータ
ＭＧ２および制御装置１８０を中心に実施例の動力出力
装置１１０を例示する構成図である。
【図３】実施例の動力出力装置１１０のプラネタリギヤ
１２０，モータＭＧ１およびモータＭＧ２の部分を拡大
して示す拡大図である。
【図４】実施例の動力出力装置１１０の動作原理を説明
するためのグラフである。
【図５】プラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転
数とトルクの関係を示す共線図である。
【図６】プラネタリギヤ１２０に結合された３軸の回転
数とトルクの関係を示す共線図である。
【図７】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実行
される停止時始動処理ルーチンを例示するフローチャー
トである。
【図８】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実行
されるモータＭＧ１の制御ルーチンを例示するフローチ
ャートである。
【図９】吸気弁１５２の開閉タイミングとエンジン１５
０の圧縮トルクとの関係を例示する説明図である。
【図１０】モータＭＧ１によりエンジン１５０がモータ
リング状態にある際の共線図である。
【図１１】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実
行されるモータ駆動時始動処理ルーチンを例示するフロ
ーチャートである。
【図１２】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実
行されるモータＭＧ２の制御ルーチンを例示するフロー
チャートである。
【図１３】エンジン１５０が停止状態にありモータＭＧ
２から出力される動力のみで車両が駆動されているとき
の共線図である。
【図１４】モータＭＧ２から出力される動力のみで車両
が走行状態にあるときに、エンジン１５０がモータＭＧ
１によりモータリングされている際の共線図である。
【図１５】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実
行されるエンジン停止処理ルーチンを例示するフローチ
ャートである。
【図１６】第２実施例の制御装置１８０により実行され
る停止時始動処理ルーチンを例示するフローチャートで
ある。
【図１７】図１６に例示する停止時始動処理ルーチンを
実行したときのサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊や
エンジン１５０の回転数Ｎｅの変化の様子の一例を示す
説明図である。
【図１８】第２実施例の制御装置１８０により実行され
るモータ駆動時始動処理ルーチンを例示するフローチャ
ートである。
【図１９】図１８に例示する停止時始動処理ルーチンを
実行したときのサンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊や
エンジン１５０の回転数Ｎｅの変化の様子の一例を示す
説明図である。
【図２０】第２実施例の制御装置１８０により実行され
るエンジン停止処理ルーチンを例示するフローチャート
である。
【図２１】共振判定回路２００の概略構成を例示するブ
ロック図である。
【図２２】第１実施例や第２実施例の制御装置１８０に
より実行される共振判定処理ルーチンを例示するフロー
チャートである。
【図２３】変形例の動力出力装置２１０の概略構成を示
す構成図である。
【図２４】変形例の動力出力装置２１０が実行する停止
時始動処理ルーチンの一部を例示するフローチャートで
ある。
【図２５】変形例の動力出力装置３１０の概略構成を示
す構成図である。
【符号の説明】
１１０…動力出力装置 １１１…動力伝達ギヤ １１２…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６，１１８…駆動輪 １１９…ケース １２０…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １２５…サンギヤ軸 １２６…リングギヤ軸 １２７…キャリア軸 １２８…動力取出ギヤ １２９…チェーンベルト １３２…ロータ １３３…ステータ １３４…三相コイル １３５…永久磁石 １３９…レゾルバ １４２…ロータ １４３…ステータ １４４…三相コイル １４５…永久磁石 １４９…レゾルバ １５０…エンジン １５１…燃料噴射弁 １５２…吸気弁 １５３…開閉タイミング変更機構 １５４…燃焼室 １５５…ピストン １５６…クランクシャフト １５７…ダンパ １５８…イグナイタ １６０…ディストリビュータ １６２…点火プラグ １６４…アクセルペダル １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６５…ブレーキペダル １６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ １６６…スロットルバルブ １６７…スロットルバルブポジションセンサ １６８…アクチュエータ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １７２…吸気管負圧センサ １７３…カムシャフトポジションセンサ １７４…水温センサ １７６…回転数センサ １７８…回転角度センサ １７９…スタータスイッチ １８０…制御装置 １８２…シフトレバー １８４…シフトポジションセンサ １９０…制御ＣＰＵ １９０ａ…ＲＡＭ １９０ｂ…ＲＯＭ １９１…第１の駆動回路 １９２…第２の駆動回路 １９４…バッテリ １９５，１９６…電流検出器 １９７，１９８…電流検出器 １９９…残容量検出器 ２００…共振判定回路 ２０１…バンドパスフィルタ ２０２…積分回路 ２０３…信号増幅回路 ２０４…コンパレータ ２１０…動力出力装置 ３１０…動力出力装置 Ｌ１，Ｌ２…電源ライン ＭＧ１…モータ ＭＧ２…モータ Ｒ１，Ｒ２…抵抗 Ｔｒ１〜Ｔｒ６…トランジスタ Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６…トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 哲也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−126115（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−261419（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−194022（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−135546（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−328951（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185229（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−151883（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−137043（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−30223（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−119594（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−52562（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 6/02 B60L 11/00 - 11/14 F02D 15/00,15/04 F02D 29/02,29/06 F02N 11/04,11/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダンパを介して出力軸に結合された内燃
    機関と、該出力軸と機械的に結合された回転軸を有する
    電動機とを備える駆動装置であって、 所定の駆動要求を受け付けたとき、燃料供給が停止され
    ている前記内燃機関をモータリングするよう前記電動機
    を駆動制御する電動機制御手段と、 前記内燃機関と前記ダンパと前記電動機とからなる系の
    ねじりの共振エネルギを検出する共振エネルギ検出手段
    と、 該検出された共振エネルギが所定値以上のとき、前記電
    動機制御手段による前記電動機の駆動制御に拘わらず、
    前記内燃機関のモータリングを停止するよう該電動機を
    駆動制御するモータリング停止手段とを備える駆動装
    置。
  2. 【請求項２】 ダンパを介して出力軸に結合された内燃
    機関と、該出力軸と機械的に結合された回転軸を有する
    電動機とを備える駆動装置であって、 所定の駆動要求がなされたとき、燃料供給が停止されて
    いる前記内燃機関をモータリングするよう前記電動機を
    駆動制御する電動機制御手段と、 前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 該検出された内燃機関の回転数が継続して前記内燃機
    関、前記ダンパおよび前記電動機とからなる系にねじり
    共振をもたらす共振回転数範囲にある継続時間を計時す
    る計時手段と、 該計時された継続時間が所定時間以上のとき、前記電動
    機制御手段による前記電動機の駆動制御に拘わらず、前
    記内燃機関のモータリングを停止するよう該電動機を駆
    動制御するモータリング停止手段とを備える駆動装置。
  3. 【請求項３】 前記所定の駆動要求は、前記内燃機関の
    始動要求である請求項１または請求項２に記載の駆動装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
    載の駆動装置であって、 前記出力軸と前記電動機の回転軸と駆動軸とを各々機械
    的に結合する３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ
    動力が入出力されたとき、該入出力された動力に基づい
    て定まる動力を残余の１軸へ入出力する３軸式動力入出
    力手段と、 前記内燃機関の出力軸または前記駆動軸と動力のやり取
    りをする第２の電動機とを備える駆動装置。
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