车辆及其控制方法

专利名称：车辆及其控制方法
技术领域：
本发明涉及汽车及其控制方法。
背景技术：
以往，作为这种车辆，提出了这样一种，其包括发动机，行星架连 接于发动机的输出轴并且齿圏连接于车轴侧的行星齿轮，对行星齿轮的太 阳轮输入输出动力的第1电机，和对齿圏输入输出动力的第2电机(例如， 参照专利文献l)。在该装置中，在车辆停车时进行发动机的起动指示时， 在由停车制动器将车轴锁定的条件成立时，由第1电机运行(拖动， motoring )发动机而起动，由此在将齿圏固定的状态下运行发动机而起动。
专利文献l:特开平9-170533号^^才艮

发明内容
但是，在除了上述的结构还在行星齿轮的齿圏与车轴侧之间具备变速 器的车辆中，在变速杆处于停车位置的状态时，通常将驱动轮锁定并且由 变速器将齿圏从车轴侧分离(切离)。在想要在该状态下由第1电才Ait行 发动机而起动时，如果不将在运行发动机时作用于齿圏的扭矩消除，则齿 圏会旋转，从而不能运行发动机。
本发明的车辆及其控制方法，目的在于在车辆中，即^f吏在变速杆处 于停车位置的状态时，也能起动内燃机，所述车辆在能够输出来自运行单 元和电动机等的动力的旋转轴与车轴侧之间具备能够进行伴随着变速比的 变更的动力的传递以及传递的解除的变速器。
本发明的车辆及其控制方法，为了达成上述的目的采用了以下的方案。
本发明的第l车辆，其主旨在于，包括 内燃机；
运行单元，其连接于该内燃机的输出轴与旋转轴，能够伴随着向该旋 转轴的动力的输出而运行该内燃机；
电动机，其能够从所述旋转轴输入动力和向所述旋转轴输出动力；
变速单元，其能够伴随着所述旋转轴与所述车轴侧之间的变速档的变 更进行动力的传递以及传递的解除；和
起动时控制单元，当在变速杆处于停车位置的状态时进行所述内燃机 的起动指示时，其控制该内燃机、所述运行单元和该电动机以使得伴随着
燃才几进4于起动。
在本发明的第l车辆中，当在变速杆处于停车位置的状态时进行内燃 机的起动指示时，以伴随着用于限制旋转轴的旋转的来自电动机的动力的 输出而运行内燃机进行起动的方式，控制内燃机、运行单元和电动机。在 变速杆处于停车位置的状态时，通常通过将驱动轮锁定的锁定单元将驱动 轮锁定，并且为了使旋转轴侧的动力不会向车轴侧传递而通过能够进行动 力的传递以及传递的解除的变速单元将旋转轴从车轴侧分离，所述动力的 传递以及传递的解除伴随着旋转轴与车轴侧之间的变速档的变更。当在该 状态下要运行内燃机进行起动时，必须将伴随着内燃机的运行而作用在旋 转轴上的驱动力消除。在本发明中，以限制旋转轴的旋转的方式从电动机 向旋转轴输出动力，由此能够通过来自电动机的动力将伴随着内燃机的运 行而作用在旋转轴上的驱动力消除，能够运行内燃机进行起动。在这里， 所述变速单元可以设为这样单元具有多个离合器，通过变更这多个离合 器的接合状态而进行动力的传递以及传递的解除，所述动力的传递以及传 递的解除伴随着所述旋转轴与所述车轴侧之间的变速档的变更。在这里， 对于"离合器"，包含连接两个旋转系统的通常的离合器，此外也包含将 一个旋转系统固定在外壳等非旋转系统上的制动器。
在这样的本发明的第1车辆中，可以设为包括检测所述旋转轴的旋
转位置的旋转位置检测单元；所述起动时控制单元，是以所述检测出的旋 转轴的旋转位置处于包含预定位置的预定的位置范围内的方式控制所述电 动机的单元。这样一来，能够抑制旋转轴的旋转位置的偏离而运行内燃机 进行起动。此时，所述起动时控制单元可以设为以将所述检测的旋转轴的 旋转位置与预定位置的偏差消除的方式对所述电动机进行反馈控制的单 元。
另外，在本发明的第l车辆中，可以设为包括检测所述旋转轴的转 速的转速检测单元；所述起动时控制单元，是以所述检测出的旋转轴的转 速处于包含数值0的预定的转速范围内的方式控制所述电动机的单元。这 样一来，能够抑制旋转轴的转速的偏离而运行内燃机进行起动。此时，所 述起动时控制单元可以设为以所述检测出的旋转轴的转速为数值0的方式 对所述电动机进行反馈控制的单元。
进而，在本发明的第l车辆中，可以设为所述起动时控制单元，是 以当在所述车辆的系统起动时进行所述内燃机的起动指示时、伴随着用于
进行起动的方式进行控制的单元。这样一来，能够在车辆的系统起动时运 行内燃机进行起动。
或者，在本发明的第l车辆中，可以设为所述运行单元是包括下述 装置的单元3轴式动力输入输出单元，其连接于所述内燃机的输出轴、 所述旋转轴和第3轴这3根轴，基于从这3根轴中的任意2根轴输入的动 力和向这3根轴中的任意2根轴输出的动力而从剩余的轴输入动力和向剩 余的轴输出动力；和发电机，其能够从所述第3轴输入动力和向所述第3 轴输出动力。
本发明的第2车辆，其主旨在于，包括
内燃机；
运行单元，其连接于该内燃机的输出轴与旋转轴，能够伴随着向该旋 转轴的动力的输出而运行该内燃机；
电动机，其能够从所述旋转轴输入动力和向所述旋转轴输出动力；
变速单元，其能够进行动力的传递以及传递的解除，所述动力的传递
以及传递的解除伴随着所述旋转轴与所述车轴侧之间的变速档的变更；和 起动时控制单元，当在变速杆处于停车位置的状态时进行所述内燃机 的起动指示时，其以伴随着由所述电动机对所述旋转轴的旋转的限制而运 行所述内燃机进行起动的方式，控制该内燃机、所述运行单元和该电动机。 在本发明的第2车辆中，当在变速杆处于停车位置的状态时进行内燃 机的起动指示时，以伴随着由电动机对旋转轴的旋转的限制而运行内燃机 进行起动的方式，控制内燃机、运行单元和电动机。在变速杆处于停车位 置的状态时，如上所述，通常通过将驱动轮锁定的锁定单元将驱动轮锁定， 并且通过变速单元将旋转轴从车轴侧分离。当在该状态下运行内燃机进行 起动时，必须将伴随着内燃机的运行而作用在旋转轴上的驱动力消除。在 本发明中，通过由电动机限制旋转轴的旋转，能够通过电动机将伴随着内 燃机的运行而作用在旋转轴上的驱动力消除，能够运行内燃机进行起动。 在这里，所述变速单元可以设为这样单元具有多个离合器，通过变更这 多个离合器的接合状态而进行动力的传递以及传递的解除，所迷动力的传 递以及传递的解除伴随着所述旋转轴与所述车轴侧之间的变速档的变更。 在这里，在"离合器"中，包含连接两个旋转系统的通常的离合器，此外 也包含将一个旋转系统固定于外壳等非旋转系统的制动器。
在这样的本发明的第2车辆中，可以设为所述电动机，是将转子连 接于所述旋转轴、能够通过定子的旋转磁场对该转子进行旋转驱动而从该 旋转轴输入动力和向该旋转轴输出动力的电动机；所ii^动时控制单元，
动机的单元。这样一来，通过固定定子的磁场的方向，能够使转子不旋转。
方式的本发明的第2车辆中，可以设为所述起动时控制单元，是以通过 向所述电动机施加直流电流而将所述定子的磁场的方向固定的方式进行控 制的单元。这样一来，通过向电动机施加直流电流，能够使转子不旋转。 另外，在以将定子的磁场的方向固定从而转子不旋转的方式控制电动
机的方式的本发明的第2车辆中，可以设为包括旋转位置检测单元， 其检测所述电动机的转子的旋转位置；和开始时旋转位置设定单元，其在 所述变速杆处于所述停车位置的状态时，在通过所^动时控制单元开始 所述内燃机的运行以前，将所述检测出的旋转位置设定为开始时旋转位置； 所述起动时控制单元，是以使用所设定的开始时旋转位置使所述转子不旋 转的方式进行控制的单元。
在该以使用开始时旋转位置使转子不旋转的方式进行控制的方式的本 发明的第2车辆中，可以设为所述起动时控制单元，是以基于所述设定 的开始时旋转位置处的所述转子的励磁的磁通的方向与所述定子的磁场的 方向大致一致的方式向所述电动机施加电流的单元。这样一来，能够通过 伴随着内燃机的运行而作用在旋转轴上的驱动力与基于偏离的驱动力的平 衡，使转子不旋转，所述偏离是指基于转子的磁场的磁通的方向与定子的 》兹场的方向的偏离。
另外，在以使用开始时旋转位置使转子不旋转的方式进行控制的方式 的本发明的第2车辆中，可以设为所述电动机是多相交流电动机；所述 起动时控制单元，是以如下方式进行控制的单元基于施加于所述电动机 的各相的电流计算与所述转子的旋转同步地旋转的旋转坐标系的电流即旋 转坐标系电流，基于该计算的旋转坐标系电流计算该旋转坐标系的目标电 压即旋转坐标系目标电压，基于该计算的旋转坐标系目标电压计算应该施 加于该电动机的各相的目标电压，并使用该计算的目标电压使该转子不旋 转。
在该使用旋转坐标系控制电动机的方式的本发明的第2车辆中，可以 设为所述电动才几是三相交流电动机；所逸起动时控制单元，是这样一种 单元，其通过对施加于所述电动机的各相的电流进行三相-两相转换而计算 d轴的电流以及q轴的电流作为所述旋转坐标系电流，将在所迷设定的开 始时旋转位置处的d轴的目标电流设定为固定值并且将q轴的目标电流设 定为数值0,将基于该设定的d轴的目标电流和该计算的d轴的电流的d 轴的目标电压以瓦基于该i殳定的q轴的目标电流和该计算的q轴的电流的
q轴的目标电压设定为所述旋转坐标系目标电压。这样一来，能够使用开 始时旋转位置处的d轴的电流使转子不旋转。
另外，在使用旋转坐标系控制电动机的方式的本发明的第2车辆中， 可以设为所述起动时控制单元，是基于所述设定的开始时旋转位置和施 加于所述电动才几的各相的电流来计算所述旋转坐标系电流的单元。另外， 可以设为所述起动时控制单元，是基于所述设定的开始时旋转位置和所 述计算的旋转坐标系目标电压来计算所述目标电压的单元。进而，可以设
为所述起动时控制单元，是在刚通过所述开始时旋转位置设定单元设定 开始时旋转位置之后、基于所述设定的开始时旋转位置推定该转子的现在 的旋转位置、基于该推定的转子的现在的旋转位置与所述计算的旋转坐标 系目标电压来计算所述目标电压的单元。
在以使用开始时旋转位置使转子不旋转的方式进行控制的方式的本发 明的第2车辆中，可以设为包括基于所述检测出的旋转位置与所述设定 的开始时旋转位置来判定所述转子是否不在旋转的非旋转判定单元。这样 一来，能够根据旋转位置与开始时旋转位置判定转子是否不在旋转。
另外，在以^吏用开始时旋转位置使转子不旋转的方式进行控制的方式 的本发明的第2车辆中，可以设为所述开始时旋转位置设定单元，是在 将为了使所述转子不旋转的充分的电流施加于所述电动机之后、将所述检 测出的旋转位置设定为所述开始时旋转位置的单元；所述起动时控制单元， 是以在通过所述开始时旋转位置设定单元设定所述开始时旋转位置之后、
单元。这样一来，与将为了使转子不旋转的充分的电流施加于电动机之前 的旋转位置设定为开始时旋转位置相比，能够抑制电动机的转子的旋转的 程度变大。
在该在将为了使转子不旋转的充分的电流施加于电动机之后、将检测 出的旋转位置设定为开始时旋转位置的方式的本发明的第2车辆中，可以 设为所述电动机是三相交流电动机；包括电流判定单元，其在所述变速 杆处于所述停车位置时、通过对施加于所述电动机的各相的电流进行三相-
两相转换而计算d轴的电流以及q轴的电流、在该计算的d轴的电流处于 包含预定电流的预定的电流范围内时、判定为已经将对于务使所述转子不 旋转而言充分的电流施加于该电动机；所述开始时旋转位置设定单元，是 基于所述电流判定单元的判定结果设定所述开始时旋转位置的单元。这样 一来，能够更正确地判定是否已将为了使转子不旋转的充分的电流施加于 电动才几。
另外，在本发明的第2车辆中，所述第2车辆在将为了使转子不旋转 的充分的电流施加于电动机之后、将检测出的旋转位置设定为开始时旋转 位置，可以设为所述起动时控制单元，是控制所述电动机以在通过所述 开始时旋转位置i殳定单元设定所述开始时旋转位置之前、不从所述旋转轴 输入驱动力和不向所述旋转轴输出驱动力的单元。
方式的本发明的第2车辆中，可以设为所述起动时控制单元，是以使所 述转子不旋转的方式控制所述电动机、并以在该转子不旋转的状态下开始 由所述运行单元进行的所述内燃机的运行的方式进行控制的单元。这样一 来，可以在转子不旋转的状态下开始内燃机的运行。
在本发明的第2车辆中，可以设为，所i^行单元是包括下述装置的 单元3轴式动力输入输出单元，其连接于所述内燃机的输出轴、所述旋 转轴和第3轴这3根轴，基于从这3根轴中的任意2根轴输入的动力和向 这3根轴中的任意2根轴输出的动力而从剩余的轴输入动力和向剩余的轴 输出动力；和发电机，其能够从所述第3轴输入动力和向所述第3轴输出 动力。
本发明的第l车辆的控制方法，其主旨在于
该车辆具备内燃机；运行单元，其连接于该内燃机的输出轴与旋转 轴，能够伴随着向该旋转轴的动力的输出而运行该内燃机；电动机，其能 够从所述旋转轴输入动力和向所述旋转轴输出动力；变速单元，其能够进 行动力的传递以及传递的解除，所述动力的传递以及传递的解除伴随着所 述旋转轴与所述车轴侧之间的变速档的变更；
当在变速杆处于停车位置的状态时进行所述内燃机的起动指示时，以
所述内燃机进行起动的方式，控制该内燃机、所述运行单元和该电动机。
在本发明的第l车辆的控制方法中，当在变速杆处于停车位置的状态 时进行内燃机的起动指示时，以伴随着用于限制旋转轴的旋转的来自电动 机的动力的输出而运行内燃机进行起动的方式，控制内燃机、运行单元和 电动机。在变速杆处于停车位置的状态时，通常通过将驱动轮锁定的锁定 单元将驱动轮锁定，并且为了使旋转轴侧的动力不会向车轴侧传递而通过
所述动力的传递以及传递的解除伴随着旋转轴与车轴侧之间的变速档的变 更。当在该状态下运行内燃机进行起动时，必须将伴随着内燃机的运行而 作用在旋转轴上的驱动力消除。在本发明中，以限制旋转轴的旋转的方式 从电动机向旋转轴输出动力，由此能够通过来自电动机的动力将伴随着内 燃机的运行而作用在旋转轴上的驱动力消除，能够运行内燃机进行起动。
在这里，所述变速单元可以设为这样的单元具有多个离合器，通过变更 这多个离合器的接合状态而进行动力的传递以及传递的解除，所述动力的 传递以及传递的解除伴随着所述旋转轴与所述车轴侧之间的变速档的变更。
本发明的第2车辆的控制方法，其主旨在于
内燃机；运行单元，其连接于该内燃机的输出轴与旋转轴，能够伴随 着向该旋转轴的动力的输出而运行该内燃机；电动机，其能够从所述旋转 轴输入动力和向所述旋转轴输出动力；变速单元，其能够进行动力的传递 以及传递的解除，所述动力的传递以及传递的解除伴随着所述旋转轴与所 述车轴侧之间的变速档的变更；
当在变速杆处于停车位置的状态时进行所述内燃机的起动指示时，以
4亍起动的方式，控制该内燃机、所述运4亍单元和该电动机。
在本发明的第2车辆的控制方法中，当在变速杆处于停车位置的状态 时进行内燃机的起动指示时，以伴随着由电动机对旋转轴的旋转的限制而 运行内燃机进行起动的方式，控制内燃机、运行单元和电动机。在变速杆 处于停车位置的状态时，如上所述，通常通过将驱动轮锁定的锁定单元将 驱动轮锁定，并且通过变速单元将旋转轴从车轴侧分离。当在该状态下运 行内燃机进行起动时，必须将伴随着内燃机的运行而作用在旋转轴上的驱 动力消除。在本发明中，通过由电动机限制旋转轴的旋转，能够通过电动 机将伴随着内燃机的运行而作用在旋转轴上的驱动力消除，能够运行内燃
机进行起动。在这里，所述变速单元可以设为这样的单元具有多个离合 器，通过变更这多个离合器的掩^状态而进行动力的传递以及传递的解除， 所述动力的传递以及传递的解除伴随着所述旋转轴与所述车轴侧之间的变 速档的变更。在这里，在"离合器"中，包含连接两个旋转系统的通常的 离合器，此外也包含将一个旋转系统固定在外壳等非旋转系统上的制动器。
在这样的本发明的第2车辆的控制方法中，可以设为所述电动机， 是将转子连接于所述旋转轴、能够通过定子的旋转磁场对该转子进行旋转 驱动而从该旋转轴输入动力和向该旋转轴输出动力的电动机；以将所述定 子的磁场的方向固定从而所述转子不旋转的方式控制所述电动机。这样一 来，通过固定定子的磁场的方向，能够使转子不旋转。


图1是表示作为本发明的 一个实施例的混合动力汽车20的结构的概略
结构图2是表示变速器60的结构的概略结构图3是表示由实施例的混合动力用电子控制单元70执行的起动时控制 例程的一例的流程图4是表示扭矩指4^i殳定用图的一例的说明图5是表示列线图的一例的说明图，所述列线图用于力学性地说明运 行发动机22时的动力分配综合机构30的旋转要素；
图6是表示第2实施例的混合动力汽车20B的结构的概略的结构图7是表示包含电机MG1、 MG2、逆变器41、 42的电气驱动系统的 结构的概略的结构图8是表示由第2实施例的混合动力用电子控制单元70执行的起动时 控制例程的 一例的流程图9是表示由第2实施例的电机ECU40执行的电机锁定(motor lock) 指令4妄收时的第2电机控制例程的一例的流程图10是表示将电机MG2的定子46b的磁场的方向固定、使电机MG2 的转子46a (作为旋转轴的齿圏轴32a)不旋转时的样子的说明图ll是表示变形例的混合动力汽车120的结构的概略的结构图。
具体实施例方式
接下来，用实施例说明用于实施本发明的最佳方式。图l是表示作为 本发明的一个实施例的混合动力汽车20的结构的概略的结构图。实施例的 混合动力汽车20如图所示，包括发动机22，经由减震器28连接在作为 发动机22的输出轴的曲轴26上的3轴式动力分配综合机构30，连接在动 力分配综合机构30上的能够发电的电机MG1，连接在作为连接在动力分 配综合才几构30上的旋转轴的齿圏轴32a上的电才;LMG2，将齿圏轴32a的 动力变速而向连接在驱动轮39a、 39b上的驱动轴36输出的变速器60，将 驱动轮39a、 39b锁定的停车锁定机构90 (停车时传动系锁定器)，和控 制车辆整体的混合动力用电子控制单元70。
发动机22是通过汽油或轻油等烃类燃料输出动力的内燃机，通M检 测发动机22的运行状态的各种传感器输入信号的发动机用电子控制单元 (以下简称为发动机ECU) 24接受燃料喷射控制、点火控制、吸入空气 量调节控制等运4亍控制。发动机ECU24与混合动力用电子控制单元70进 行通信，通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来运行控制发动 机22，同时根据需要向混合动力用电子控制单元70输出与发动机22的运 行状态有关的数据。
动力分配综合机构30包括外齿齿轮的太阳轮31，配置在与该太阳
轮31同心的圆上的内齿齿轮的齿圏32，与太阳轮31啮合同时与齿圏32 啮合的多个小齿轮33，和将多个小齿轮33保持得自转以及公转自如的行 星架34;以太阳轮31、齿圏32和行星架34为旋转要素构成进行差动作用 的行星齿轮机构。动力分配综合机构30，在行星架34上连结有发动机22 的曲轴26，在太阳轮31上连结有电机MG1，在齿圏32上连结有作为旋 转轴的齿圏轴32a;在电机MG1作为发电机而工作时，将从行星架34输 入的来自发动机22的动力根据传动比分配到太阳轮31侧和齿圏32侧；在 电机MG1作为电动机而工作时，将从行星架34输入的来自发动机22的 动力和从太阳轮31输入的来自电机MG1的动力综合(集成)，向齿圏32 侧输出。向齿圏32输出的动力，从齿圏轴32a经由变速器60、驱动轴36、 差速齿轮38，最终向车辆的驱动轮39a、 39b输出。
电机MG1以及电机MG2，都构成为能够作为发电机而驱动同时能够 作为电动才几而驱动的周知的同步发电电动机，经由逆变器41、 42与电池 50进行电力的交换。连接逆变器41、 42与电池50的电力线54,作为各逆 变器41、 42共用的正极母线和负极母线构成，电机MG1、 MG2之一发电 的电力能够由另一电机消耗。因此，电池50通过电机MG1、 MG2之一发 电的电力或不足的电力而进行充放电。另外，在通过电机MG1、 MG2获 得电力收支的平衡时，电池50不进行充放电。电机MG1、 MG2都由电机 用电子控制单元(以下称作电机ECU) 40驱动控制。对电机ECU40输入 驱动控制电机MG1、 MG2所必须的信号，例如来自检测电机MG1、 MG2 的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、 44的电机MG1、 MG2的转 子的旋转位置6ml、 6m2或者由未图示的电流传感器检测出的、施加到 电机MG1、 MG2上的相电流等，从电机ECU40输出给逆变器41、 42的 开关控制信号。电机ECU40与混合动力用电子控制单元70进行通信，根 据来自混合动力用电子控制单元70的控制信号驱动控制电机MG1、MG2， 同时，根据需要将与电机MG1、 MG2的运行状态有关的数据向混合动力 用电子控制单元70输出。
变速器60构成为能够进行作为旋转轴的齿圏轴32a和驱动轴36的连
接以及连接的解除，并且能够在两轴的连接状态下对齿圏轴32a的转速进 行四级变速而传递给驱动轴36。将变速器60的结构的一例表示在图2中。 图2所示的变速器60包括单小齿轮的行星齿轮机构60a、 60b，三个离 合器C1、 C2、 C3,两个制动器B1、 B2，和一个单向离合器F1。行星齿 轮机构60a包括外齿齿轮的太阳轮61，配置在与该太阳轮61同心的圓 上的内齿齿轮的齿圏62,与太阳轮61啮合同时与齿圏62啮合的多个小齿 轮63，和将多个小齿轮63保持得自转以及公转自如的行星架64。太阳轮 61经由离合器Cl连接在齿團轴32a上，并且可以通过制动器Bl的接通 断开而使其旋转自由或停止。行星架64经由离合器C2连接在齿圏轴32a 上。行星变速器60b包括外齿齿轮的太阳轮65，配置在与该太阳轮65 同心的圆上的内齿齿轮的齿圏66，与太阳轮65啮合同时与齿圏66啮合的 多个小齿轮67，和将多个小齿轮67保持得自转以及公转自如的行星架68。 太阳轮65经由旋转轴69以及离合器C3连接在齿圏轴32a上。齿圏66连 接在行星齿轮机构60a的行星架64上并且通过制动器B2的接通断开而使 其旋转自由或停止，并且通过单向离合器Fl能够在预定方向上自由地旋 转、在与预定方向相反的方向上不能旋转。行星架68连接在驱动轴36上 并且连接在行星齿轮机构60a的齿圏62上。变速器60通过离合器Cl、 C2、 C3、制动器B1、 B2的接通断开，对齿圏轴32a的转速进行四级变速 而传递给驱动轴36，将齿圏轴32a从驱动轴36遮断。离合器Cl、 C2、 C3、制动器B1、 B2的接通断开在实施例中这样进行通过未图示的液压 (油压)式的致动器的驱动调节对离合器Cl、 C2、 C3、制动器Bl、 B2 作用的液丑。
停车锁定机构90包括安装在驱动轴36上的停车齿轮92，和与停车 齿轮92啮合而在使其旋转驱动停止的状态下进行锁定的停车锁定爪94(驻 车锁止爪)。停车锁定爪94，通过由输入从其它的档位范围(k》-，档 位段)向P档位范围(parking position )的操作信号或者从P档位范围向 其它的档位范围的操作信号的混合动力用电子控制单元70驱动控制未图 示的致动器而工作，通过其与停车齿轮92的啮合及其解除而进行停车锁定
及其解除。驱动轴36被机械地连接在驱动轮39a、 39b上，所以停车锁定 才几构90间接地将驱动轮39a、 39b锁定。
电池50由电池用电子控制单元(以下称作电池ECU) 52管理。向电 池ECU52中，输入管理电池50所必须的信号，例如来自设置在电池50 的端子间的未图示的电压传感器的端子间电压、来自安装在与电池50的输 出端子连接的电力线54上的未图示的电流传感器的充放电电流、来自安装 在电池50上的温度传感器51的电池温度Tb等，并根据需要，通过通信 将与电池50的状态有关的数据向混合动力用电子控制单元70输出。另夕卜， 为了管理电池50，在电池ECU52还基于由电流传感器检测出的充放电电 流的累计值计算残余容量(SOC)。
混合动力用电子控制单元70构成为以CPU72为中心的孩i处理器，除 CPU72之外还包括储存处理程序的ROM74、暂时储存数据的RAM76、 未图示的输入输出端口以及通信端口 。通过输入端口向混合动力用电子控 制单元70输入有来自点火开关80的点火信号，来自检测变速杆81的操 作位置的变速位置传感器82的变速位置SP，来自检测加速踏板83的踩下 量的加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc，来自检测制动踏板85的 踩下量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP，和来自车速传感器 88的车速V等。从混合动力用电子控制单元70，经由输出端口输出给变 速器60的离合器C1、 C2、 C3和制动器B1、 B2的未图示的致动器的驱动 信号等。混合动力用电子控制单元70如上所述，通过通信端口与发动机 ECU24、电机ECU40和电池ECU52连接在一起，与发动机ECU24、电 机ECU40和电池ECU52进行各种控制信号、数据的交换。
另外，在实施例的混合动力汽车20中，作为由变速位置传感器82检 测的变速杆81的位置，有停车位置(P档)、中立(空档)位置(N档)、 驱动位置(D档)和倒车位置(R档)等。变速杆81在停车位置的状态时， 通常将变速器60的离合器C1、 C2、 C3和制动器B1、 B2全都断开而将齿 圏轴32a从驱动轴36分离。
这样构成的实施例的混合动力汽车20，基于与驾驶者对加速踏板83
的踩下量相对应的加速器开度Acc和车速V，计算应当向作为驱动轴的齿 圏轴32a输出的要求扭矩，对发动机22、电机MG1和电机MG2进行运 行控制，以将与该要求扭矩相对应的要求动力向齿圏轴32a输出。作为发 动机22、电机MG1和电机MG2的运行控制，包括扭矩变换模式、充放 电运行模式和电积逸行模式等；扭矩变换模式中以从发动机22输出与要 求动力相当的动力的方式对发动机22运行控制，同时以通过动力分配综合 机构30、电机MG1和电机MG2对从发动机22输出的动力的全部进行扭 矩变换后向齿圏轴32a输出的方式对电机MGl、电机MG2驱动控制；充 放电运行模式中以从发动机22输出与要求动力和电池50的充放电所必 需的电力(功率)的和相当的动力的方式对发动机22运行控制，同时伴随 着电池50的充放电，以随着从发动机22输出的动力的全部或者一部分由 动力分配综合机构30、电机MG1和电机MG2进行的扭矩变换，从而将 要求动力向齿圏轴32a输出的方式，对电机MG1、电机MG2驱动控制； 电机运行模式中以使发动机22的运行停止，向齿圏轴32a输出来自电机 MG2的与要求动力相当的动力的方式进行运行控制。
接下来，对这样构成的实施例的混合动力汽车20的动作、尤其是系统 起动时起动发动机22时的动作进行说明。图3是表示由混合动力用电子控 制单元70执行的起动时控制例程的一例的流程图。该例程在混合动力汽车 20的系统起动时在进行发动机22的起动指示时执行。另外，系统起动时， 通常变速杆81处于停车位置的状态，所以如上所述，由停车锁定机构90 将驱动轮39a、 39b锁定并且由变速器60将作为旋转轴的齿圏轴32a从驱 动轴36分离。
在执行起动时控制例程时，混合动力用电子控制单元70的CPU72首 先输入发动机22的转速Ne、从发动机22的起动开始时算起的经过时间t 和电机MG2的转子的旋转位置6 m2 (步骤S100 )。在这里，发动机22 的转速Ne设为通过通信从发动机ECU24输入基于来自安装在曲轴26上 的未图示的曲轴位置传感器的信号而计算的值。另外，从起动开始时算起 的经过时间t设为输入由未图示的定时器计测的时间作为从该例程的执行
开始算起的时间。进而，电机MG2的转子的旋转位置6m2设为通过通信 从电机ECU40输入由旋转位置检测传感器44检测的值。
在这样输入数据后，使用所输入的发动机22的转速Ne、从起动开始 时算起的经过时间t设定电机MG1的扭矩指令Tml* (步骤S110 )。电 机MG1的扭矩指令TmP在实施例中这样设定预先设定发动机22的转 速Ne、从起动开始时算起的经过时间t与电机MG1的扭矩指令TmP的 关系，作为扭矩指4^殳定用图预先储存，在给出发动机22的转速Ne、从 起动开始时算起的经过时间t时，从所储存的图导出对应的扭矩指令 Tml*。扭矩指令没定用图的一例表示在图4中。在扭矩指令i更定用图中， 如图所示，从刚进行发动机22的起动指示的时刻tl之后开始使用变化率 处理(k一卜处理)而迅速地将比较大的扭矩设定为扭矩指令Tml*，使 发动机22的转速Ne迅速增加。接下来，在发动机22的转速Ne通过了共 振转速带或者在经过了通过共振转速带所需要的时间以后的时刻t2，将能 够稳定地在点火开始转速Nfire以上运行发动机22的扭矩设定为扭矩指令 Tml*,使电力消耗、作为驱动轴的齿圏轴32a的反力减小。在这里，点火 开始转速Nfire在实施例中被设定为比共振转速带具有余量的大转速，例 如1000rpm、 1200rpm等。然后，从发动机22的转速Ne到达点火开始转 速Nfire的时刻t3起使用变化率处理而迅速地将扭矩指令TmP设为数值 0,在判定为发动机22的完全燃烧(完爆)的时刻t4结束。通过这样在刚 具有发动机22的起动指示之后将较大的扭矩设定为电机MG1的扭矩指令 TmP而运行发动机22，能够迅速地使发动机22在点火开始转速Nfire以 上旋转而起动。
接下来，基于电机MG2的转子的现在的旋转位置6 m2和预定位置6 mset通过下面的式(1)设定电机MG2的扭矩指令Tm2A (步骤S120)。 在这里，预定位置6 mset可以使用例如开始该例程的执4亍时即开始发动机 22的运行时的电机MG2的转子的旋转位置。式(1 )是用于消除电机MG2 的转子的旋转位置6 m2与预定位置6 mset的偏差的反馈关系式，在式(1) 中，"kl"是比例项的增益。通过这样设定电机MG2的扭矩指令Tm2、
能够以将电机MG2的转子的旋转位置6 m2与预定位置6 mset的偏差消除 的方式、即、将与旋转位置6m2相当的齿圏轴32a的旋转位置6r和与预 定位置6 mset相当的齿圉轴32a的旋转位置6 rset的偏差消除的方式控制 电机MG2。其结果，能够使齿圏轴32a的旋转位置6 r不会从位置6 rset 较大地偏离。将表示动力分配综合机构30的旋转要素中的转速与扭矩的力 学关系的列线图表示在图5中。在图中，左边的S轴表示电机MG1的转 速Nml即太阳轮31的转速，C轴表示发动机22的转速Ne即的行星架34 的转速，R轴表示电机MG2的转速Nm2除以减速器35的传动比Gr所得 的齿圈32的转速Nr。另外，R轴上的2个粗线箭头表示从电机MG1 输出的扭矩Tml作用在齿圏轴32a上的扭矩，和从电机MG2输出的扭矩 Tm2作用在齿圈轴32a上的扭矩。在变速杆81处于停车位置的状态时， 通常由停车锁定机构卯将驱动轮39a、39b锁定并且由变速器60将作为旋 转轴的齿圏轴32a从驱动轴36分离。因此，在由电机MG1运行发动机22 而起动时，如果不将从电机MG1输出而作用在齿圏轴32a上的扭矩消除， 则齿圏轴32a会^:转，不能运行发动机22。在实施例中，通过以将电机 MG2的转子的旋转位置6 m2与预定位置6 mset的偏差消除的方式设定电 机MG2的扭矩指令Tm2*，能够通过来自电机MG2的扭矩将由电机MG1 运行发动机22时作用在齿圏轴32a上的扭矩消除，所以能够由电机MG1 运行发动才几22。
Tm2*=kl( 6 mset- 6 m2) (1)
在这样设定电机MG1、 MG2的扭矩指令Tml、 11112*之后，将所设 定扭矩指令Tml、 Tm2A发送到电机ECU40 (步骤S130 )。接收了扭矩 指令Tml、 Tm2头的电机ECU40，以由扭矩指令Tml、 Tm2l区动电机 MG1、 MG2的方式进行逆变器41、 42的开关元件的开关控制。
在发送扭矩指令Tml、 Tm2+之后，判定发动机22的转速Ne是否到 达点火开始转速Nfire (步骤S140 )。在判定发动机22的转速Ne没有到 达点火开始转速Nflre时返回到步骤SIOO。这样，在由于运行发动机22 从而判定发动机22的转速Ne到达点火开始转速Nfire时(步骤S140 )，
开始进行燃料喷射控制、点火控制等(步骤S150)，判定发动机22是否 完全燃烧(步骤S160 )，在判定发动机22没有完全燃烧时返回到步骤SIOO。 在判定发动机22完全燃烧时将起动时控制例程结束。
根据上面所i兌明的实施例的混合动力汽车20，当在变速杆81处于停 车位置的状态时进行发动机22的起动指示时，以伴随着来自电机MG2的 用于限制作为旋转轴的齿圏轴32a的旋转的扭矩的输出而运行发动机22 进行起动的方式，控制发动机22和电机MG1、 MG2，所以即使在变速杆 81处于停车位置的状态时也能够运行发动机22进行起动。
在实施例的混合动力汽车20中，当在系统起动时向发动机22给出起 动指示时，伴随着来自电机MG2的用于限制作为旋转轴的齿圏轴32a的 旋转的扭矩的输出而运行发动机22进行起动，但并不限定于系统起动时， 只要是在变速杆81处于停车位置的状态时进行发动机22的起动指示时， 伴随着来自电机MG2的用于限制作为旋转轴的齿圏轴32a的旋转的扭矩 的输出而运行发动机22进行起动即可。
在实施例的混合动力汽车20中，通过基于比例控制的反馈控制的关系 式计算电机MG2的扭矩指令Tm2、但除了比例控制，也可以使用积分控 制、微分控制等计算电机MG2的扭矩指令Tm2、另外，在实施例的混合 动力汽车20中，仅通过基于比例控制的反馈控制的关系式计算电机MG2 的扭矩指令Tm2*，但也可以如下面的式(2)所示，加上用于与从电机 MG1输出而作用在齿圏轴32a上的扭矩相平衡的扭矩，设定机MG2的扭 矩指令Tm2^在这里，在式(2)中，右边第2项的"k2"是比例项的增 益。
Tm2*= Tml*/p+k2( 6膽t漏6 m2) (2)
在实施例的混合动力汽车20中，当在变速杆81处于停车位置的状态 时进行发动机22的起动指示时，以将电机MG2的转子的旋转位置6 m2 与预定位置6 mset的偏差消除的方式计算电机MG2的扭矩指令Tm2*， 但也可以使电机MG2的转速Nm2大致成为数值0的方式通过下面的式(3 ) 的反馈控制的关系式计算电机MG2的扭矩指令Tm2*。在这里，电机MG2
的转速Nm2可以设为通过通信从电机ECU40输入由旋转位置检测传感器 44检测出的电机MG2的转子的旋转位置计算的值。另外，在式(3)中， 右边的"k3"是比例项的增益。 Tm2*=k3.(0-Nm2) (3)
在实施例的混合动力汽车20中，当在变速杆81处于停车位置的状态 时进行发动机22的起动指示时，以将电机MG2的转子的旋转位置6m2 与预定位置6 mset的偏差消除的方式设定电机MG2的扭矩指令Tm2*， 并且以将所设定的扭矩指令Tm2+输出的方式控制电机MG2，但只要能够 限制作为旋转轴的齿圏轴32a的旋转，例如也可以通过将电机MG2的定 子的磁场的方向固定而限制齿圏轴32a的旋转。下面，通过第2实施例对 这种情况进行说明。
图6是表示作为第2实施例的混合动力汽车20B的结构的概略的结构 图。图7是表示包含电机MG1、 MG2、逆变器41、 42的电气驱动系统的 结构的概略的结构图。第2实施例的混合动力汽车20B，如图6所示，对 电才几MG1、 MG2的转子45a、 46a以及定子45b、 46b赋予符号，并且如 图7所示通过明示包含电机MG1、 MG2、逆变器41、 42的电气驱动系统 的结构的概略，设为与图l所例示的第1实施例的混合动力汽车20相同的 硬件结构。因此，为了避免重复的说明，对于第2实施例的混合动力汽车 20B的硬件结构，除了重新赋予符号的部分和重新明示的部分，赋予与第 1实施例的混合动力汽车20的硬件结构相同的符号，将其详细的说明省略。
电机MG1、 MG2如图6以及图7所示，都由粘贴有永久磁铁"jc磁 体)的转子45a、 46a和缠绕有三相线圏的定子45b、 46b构成，构成为能 够作为发电机驱动并且能够作为电动机驱动的周知的同步发电电动机。逆 变器41、 42分另'J由6个晶体管Tl ~ T6、 T7 ~ T12和6个二极管Dl ~ D6、 D7-D12构成。各6个晶体管T1 T6、 T7~T12，以相对于电力线54的 正极母线(bus)和负极母线成为源(source)侧和漏侧('〉^夕，sink)的方式 每2个成对配置，在相应的三对晶体管的连接点上分别连接有电机MG1、 MG2的三相线圏(U相、V相、W相)。在该各6个晶体管Tl ~ T6、 T7 ~
T12上，分别反向并联有6个二极管D1-D6、 D7~D12。因此，通过在电 力线54的正极母线和负极母线之间电压产生作用的状态下控制成对的晶 体管T1 T6、 T7~T12的导通(on)时间的比例，能够在三相线圏上形成旋 转磁场，能够旋转驱动电机MG1、 MG2。电机ECU40由以CPU40a为中 心的微处理器构成，除CPU40a之外还包括储存处理程序的ROM40b、暂 时储存数据的RAM40c、未图示的输入输出端口以及通信端口。对电机 ECU40输入用于驱动控制电机MG1 、 MG2所需要的信号，例如来自检测 电机MG1、 MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、 44的电机 MG1、 MG2的转子(转子45a、 46a)的旋转位置6ml、 6m2，来自检 测在电机MG1、 MG2的三相线圈的U相、V相中流动的相电流的电流传 感器45U、 45V、 46U、 46V的相电流Iul、 Ivl、 Iu2、 Iv2等，从电机ECU40 输出给逆变器41、 42的晶体管T1 T6、 T7 T12的开关控制信号。
在第2实施例的混合动力汽车20B中，代替图3的起动时控制例程而 执行图8的起动时控制例程。在图8的起动时控制例程中，混合动力用电 子控制单元70的CPU72首先向电机ECU40发送电机锁定指令(步骤 S200),进行等待从电机ECU40接收运行许可指令的处理(步骤S210)。 接收了电机锁定指令的电机ECU40通过图9所例示的电机锁定指令接收 时第2电4几控制例程，以将电机MG2的定子46b的磁场的方向固定从而 使电机MG2的转子46a (齿圏轴32a)不旋转的方式控制电机MG2。另 外，运行许可指令，是在通过图9的电机锁定指令接收时第2电机控制例 程判断为可以开始由电机MG1进行的发动机22的运行时，从电机ECU40 向混合动力用电子控制单元70发送的指令。对于图9的电机锁定指令接收 时第2电才几控制例程在后面叙述。
接下来，输AJL动机22的转速Ne、从发动机22的起动开始时算起的 经过时间t (步骤S100b)，使用所输入的发动机22的转速Ne、从发动机 22的起动开始时算起的经过时间t和上述的图4，设定电机MG1的扭矩指 令Tml* (步骤S110)，发送所设定的电机MG1的扭矩指令Tml* (步骤 S130b)。然后，等待发动机22的转速Ne到达点火开始转速Nfire，然后
开始燃料喷射控制、点火控制(步骤S140、 S150)，等待发动机22完全 燃烧(步骤S160)，结束起动时控制例程。另外，对于发动机22的转速 Ne，设为与图3的起动时控制例程同样地输入的值。另外，对于从发动机 22的起动开始时算起的经过时间t,在本例程中，输入的是从发动机22的 运行开始算起的时间。进而，接收了扭矩指令Tm"的电机ECU40在第2 实施例中，以通过未图示的第1电机控制例程、用扭矩指令TmP驱动电 机MG1的方式，控制电机MG1。
接下来，对图9的电机锁定指令接收时第2电机控制例程进行说明。 该例程自从混合动力用电子控制单元70接收电机锁定指令开始每隔预定 时间(例如每隔数msec)反复执行。在图9的电机锁定指令接收时第2电 机控制例程中，电机ECU40的CPU40a首先输入来自旋转位置检测传感 器44的电机MG2的转子46a的旋转位置6 m2和来自电流传感器46U、 46V的在三相线圈的U相、V相中流动的电流Iu2、 Iv2(步骤S300)，并 且在所输入的电机MG2的转子46a的旋转位置6 m2上乘以极对数 p(number of pole pairs),由此计算电气角6 e2(electric angle)(步骤S310 )， 将在电才几MG2的三相线圏的U相、V相、W相中流动的相电流Iu2、 Iv2、 Iw2的总和i殳为数值O， ^使用电气角6e2通过下面的式(4)将相电流Iu2、 Iv2进行坐标转换成d轴、q轴的电流Id2、 Iq2 ( 3相-2相转换)(步骤 S320)。另外，在d-q坐标系中，d轴为由粘贴在转子46a上的永久磁4失 形成的磁通的方向，q轴为相对于d轴提前7i/2的电气角的方向。
<formula>formula see original document page 26</formula>接下来，将预定电流II与d轴的电流Id2的偏差与阈值Iref相比较(步 骤S330)。在这里，预定电流II可以设定为这样的电流值例如当对电 机MG2的三相线圏施加直流电流从而使得电机MG2的转子46a不旋转
时，相对于开始时电气角6eset，应该在d-q坐标系中的d轴上流动的电 流值等。在这里，开始时电气角6eset为以电机MG2的转子46a不旋转的 方式将电机MG2的定子46b的磁场的方向固定时所4吏用的电气角6e2， 对于其详细内容在后面叙述。在图10中表示将电机MG2的定子46b的磁 场的方向固定、使电机MG2的转子46a (作为旋转轴的齿圏轴32a )不旋 转时的样子。在图IO的例子中，通过在U相、V相上施加直流电流，在 定子46b上形成了固定磁场(参照图中实线箭头)，所述固定磁场是将分 别由施加有直流电流的2相形成的磁场(参照图中虚线箭头)合成而成的。 在该固定磁场的方向与由电机MG2的转子46a的永久磁铁形成的磁通方 向一致时，即固定磁场的方向与d-q坐标系中的d轴的方向一致时，不从 电机MG2向齿圏轴32a输出扭矩。然而，在运行发动机22时，电机MG2 的转子46a由于从电机MG1输出而作用在齿圏轴32a上的扭矩(下面将 该扭矩称为作用扭矩)而旋转，在形成于定子46b的固定磁场的方向与d-q 坐标系中的d轴的方向偏离时，与由定子46b形成的固定磁场的方向和此 时的电才几MG2的电气角6e2相对应，以d轴的方向与固定磁场的方向一 致的方式对转子46a作用扭矩(下面将该扭矩称作吸引扭矩)，转子46a 停止在作用扭矩与吸引扭矩平衡的位置。在第2实施例中，与第l实施例 同样地设定电机MG1的扭矩指令Tml*，即作用扭矩与发动机22的转速 Ne、从起动开始时算起的经过时间t相对应地变化，所以作用扭矩与吸引 扭矩在与此相对应的电气角6e2平衡。对于上述的预定电流Il,在实施例 中，基于由电机MG1运行发动机22时从电机MG1输出而作用在齿圏轴 32a上的最大扭矩，设定为即使在该最大扭矩作用在齿圏轴32a上时也能 使电机MG2的转子46a不旋转的电流值以上的固定值。另外，阈值Iref 是为了判定d轴的电流Id2是否到达预定电流I1附近而使用的阈值，由电 机MG2、逆变器42的特性等确定。这样判定d轴的电流Id2是否到达预 定电流Il附近是因为，在使d轴的电流Id2从数值0向预定电流Il增加 时，在为了抑制d轴的电流Id2过大地超过预定电流Il而实施平滑化(& 卖L， smoothing,拟合)处理等时，d轴的电流Id2到达预定电流I1附近
需要一些时间。如上所述，步骤S330的预定电流Il与d轴的电流Id2的 偏差与阈值Iref的比较，成为判断是否对电机MG2施加了能够使电机 MG2的转子46a不旋转的电流的处理。
当在步骤S330中预定电流Il与d轴的电流Id2的偏差比阈值Iref大 时，即在d轴的电流Id2还没有到达预定电流I1附近时，判断为还没有对 电机MG2施加能够使电机MG2的转子46a不旋转的电流，以电流仅在 d-q坐标系中的d轴上流过的方式对电流指令Id2H殳定预定电流I1,并且 对电流指令Iq2H殳定数值0 (步骤S340 )，使用所设定的电流指令Id2* 、 Iq2A和相电流Id2、 Iv2通过下面的式(5)以及式(6)计算电机MG2的 d轴、q轴的电压指令Vd2、 Vq2* (步骤S350 )。在这里，在式(5)以 及式(6)中，"k3，， 、 "k5，，是比例系数，"k4，， 、 "k6"是积分系数。
W2* = A3(LJ2*-I^2)+吗 (5) V《2* = ^5(^2*-L72)+2^A6(I^2*-I^2) (6)
然后，通过下面的式(7)以及式(8)，对d轴、q轴的电压指令Vd2、 Vq2+进行坐标转换(二相-三相转换)成应该施加在电机MG2的三相线圏 U相、V相、W相上的电压指令Vu2*、 Vv2*、 Vw2* (步骤S360 )，并 且将坐标转换后的电压指令Vu2、 Vv2*、 Vw2*转换成用于开关逆变器42 的PWM信号(步骤S370 )，将转换后的PWM信号输出到逆变器42， 由此对电机MG2进行驱动控制(步骤S380 )，结束第2电机控制例程。 此时，对于基于由旋转位置检测传感器44检测电机MG2的转子46a的旋 转位置6 m2计算的电气角6 e2，电流仅在d-q坐标系中的d轴上流过，所 以电才几MG2没有对齿圏轴32a输入输出扭矩，齿圏轴32a处于自由的状 态。<formula>formula see original document page 29</formula>当在步骤S330中预定电流II与d轴的电流Id2的偏差为阈值Iref以 下时，即在d轴的电流Id2到达预定电流I1附近时，判断为对电机MG2 施加有能够使电机MG2的转子46a不旋转的电流，调查作为初始值设定 了数值0的标记G的值(步骤S390),在标记G为数值0时，将运行许 可指令发送给混合动力用电子控制单元70 (步骤S400 )，并且将电气角6 e2设定为开始时电气角6eset (步骤S410)，将标记G设定为数值1 (步 骤S420 )。另 一方面，当在步骤S390中标记G为值1时，不执行步骤S400 ~ S420的处理。因此，步骤S3卯 S420的处理，是在d轴的电流Id2刚到 达预定电流Il附近之后、将运行许可指令发送给混合动力用电子控制单元 70并且将此时的电气角6e2设定为开始时电气角6eset的处理。在这里， 在步骤S400中，在d轴的电流Id2到达预定电流II附近时发送运行许可 指令是出于下述的原因。如果在d轴的电流Id2到达预定电流II附近之前 开始由电机MG1进行的发动机22的运行，则在不能对电机MG2施加用 于相对于作用扭矩使电机MG2的转子46a不旋转所需要的电流时，电机 MG2的转子46a会旋转。另一方面，如果在d轴的电流Id2到达预定电流 II附近之后开始发动机22的运行，则能够在使电机MG2的转子46a不旋 转的同时运行发动机22。在第2实施例中，由于这样的原因，在d轴的电 流ld2到达预定电流Il附近时将运行许可指令发送给混合动力用电子控制 单元70，混合动力用电子控制单元70如上所述，等待接收该运行许可指 令，然后开始发动机22的运行。另外，在步骤S410中将d轴的电流W2 到达预定电流I1附近时的电气角6e2设定为开始时电气角6eset是出于下 述的原因。如果将d轴的电流Id2到达预定电流Il附近之前的电气角6e2 设定为开始时电气角6eset，则电机MG2的转子46a会旋转直到d轴的电 流ld2到达预定电流Il为止，从而电气角6e2与开始时电气角6eset之间
的偏差变大。如果这样的偏差较大，则在d轴的电流Id2到达预定电流I1 附近而使用开始时电气角6eset在定子46b上形成固定磁场时，电机MG2 的转子46a旋转时的旋转角变大到作用扭矩与吸引扭矩平衡的电气角6 e2，转子46a会在作用扭矩与吸引扭矩平衡的电气角6e2附近振动。另一 方面，如果将d轴的电流Id2到达预定电流I1时的电气角6e2"i殳定为开始 时电气角6eset，则能够抑制转子46a旋转到作用扭矩与吸引扭矩平衡的 电气角6e2为止时的旋转角变大这种情况，能够抑制转子46a在该电气角 6e2附近振动。在第2实施例中，由于这样的原因，将d轴的电流Id2到 达预定电流Il附近时的电气角6e2i殳定为开始时电气角6eset。
在这样设定开始时电气角6eset之后，使用所设定的开始时电气角6 eset而将所述的式(4)中的"6e2"置换成(代入)"6 eset",由此将 相电流Iu2、 Iv2坐标转换成相电流Id2、 Iq2 (步骤S430 ),并且以电流 爿f义在d轴上流过的方式对电流指令Id2H殳定预定电流U，并且对电流指令 Iq2+设定数值0 (步骤S440)，使用所设定的电流指令Id2、 &2*和相电 流Id2、 Iq2，将式(5)以及式(6)中的"6e2"置换成"6 eset，，，由 此设定电压指令Vd2、 Vq2* (步骤S450)，将式(7)以及式(8)中的
"6e2"置换成"6eset，，，由此将电压指令Vd2、 Vq2A坐标转换成电压 指令Vu2*、 Vv2*、 Vw2* (步骤S460),并且将坐标转换后的电压指令 Vu2*、 Vv2*、 Vw2w转换成用于开关逆变器42的PWM信号(步骤S470), 将转换后的PWM信号输出到逆变器42，由此对电机MG2进行驱动控制
(步骤S480)，结束第2电机控制例程。这样，控制电机MG2以使得在 开始时电气角6 eset电流仅在d-q坐标系中的d轴上流动，由此，如上所 述，能够使电机MG2的转子46a (齿圈轴32a)不旋转。而且，通过在该 状态下由电机MG1运行发动机22而起动，由此即使变速杆81处于停车 位置时也能够运行发动机22而起动。
根据上面所i兑明的第2实施例的混合动力汽车20B，当在变速杆81处 于停车位置的状态时进行发动机22的起动指示时， 一边在电机MG2的定 子46b上形成固定磁场而使粘贴有永久磁铁的转子46a不旋转一边运行发
动机22而起动，所以与第l实施例同样，即使在变速杆81处于停车位置 时也能够运行发动机22而起动。
另外，根据第2实施例的混合动力汽车20B,由于将施加在电机MG2 上的d轴的电流Id2到达预定电流I1附近时的电气角6 e2i殳定为开始时电 气角6 eset而使电机MG2的转子46a不旋转，所以与将d轴的电流Id2 到达预定电流Il附近之前的电气角6e2i殳定为开始时电气角6eset而j吏电 机MG2的转子46a不旋转相比，能够抑制电机MG2的电气角6 e2从开 始时电气角6eset较大地偏离，能够抑制转子46a旋转到作用扭矩与吸引 扭矩平衡的电气角6e2为止时的旋转角变大，所述作用扭矩为从电机MGl 输出而作用在齿圏轴32a上的扭矩，所述吸引扭矩为作用在转子46a上以 使转子46a的d轴的方向与固定磁场的方向一致的扭矩。
在第2实施例的混合动力汽车20B中，为了使说明容易，仅考虑由安 装在电机MG2的转子46a上的永久磁铁引起的磁矩(magnetic torque)进行 了说明，但在产生由转子46a的永久磁铁之间的部分(铁心部分)引起的 磁阻转矩(reluctance torque)时，除了磁矩，也可以考虑磁阻转矩。
在第2实施例的混合动力汽车20B中，混合动力用电子控制单元70 在从电机ECU40接收运行许可指令后开始进行发动机22的运行，但也可 以代替这样，从经过预定时间tref后开始进行发动机22的运行。在这里， 预定时间tref可以设为例如从自混合动力用电子控制单元70向电机 ECU40发送电才几锁定指令到施加在电机MG2上的d轴的电流Id2到达预 定电流Il附近为止所需要的时间，或者比其稍长的时间等。
在第2实施例的混合动力汽车20B中，从电压指令Vd2*、 丫92*向电 压指令Vu、 Vv*、 Vw+的坐标转换(2相-3相转换)4吏用开始时电气角6 eset而进行，但也可以在刚设定了开始时电气角6eset之后将电压指令 Vd2*、 Vq2+坐标转换(2相-3相转换)成电压指令Vu^ Vv*、 Vw论时， 代替开始时电气角6eset，考虑从i史定开始时电气角6eset后时间的经过而 推定现在的电气角6e2 (下面，将其称作推定电气角6eset2),并且使用 推定电气角6eset2进行坐标转换。这是因为在从i殳定开始时电气角6 eset
到将电压指令Vd2*、 Vq2+坐标转换(2相-3相转换)成电压指令Vu*、 Vv*、 Vw+的时刻为止的期间内，转子46a会稍微旋转而使得电气角6e2 产生偏离。另外，在这样对电机MG2施加电流而使转子46a不旋转之后， 从电压指令Vd2、 Vq2+向电压指令Vi^、 Vv*、 Vw头的坐标转换(2相-3 相转换)，可以使用开始时电气角6eset，也可以使用上述的推定电气角 6 eset2进行。
在第2实施例的混合动力汽车20B中，电机ECU40在d轴的电流Id2 到达预定电流Il附近时，将此时的电气角6e2设定为开始时电气角0eset， 然后基于该开始时电气角6eset而在电机MG2的定子46b上形成固定磁 场，但也可以不管d轴的电流Id2是否到达预定电流I1附近，而当在电机 MG2的三相线圏中流动的相电流Iu2、 Iv2、 Iw2到达预定范围内时，将此 时的电气角6e2设定为开始时电气角6eset，然后基于该开始时电气角6 eset而在电4几MG2的定子46b上形成固定磁场。
在第2实施例的混合动力汽车20B中，在运行发动机22而起动时没 有对电机MG2的转子46a是否大致停止进行判定，但也可以对其进行判 定。此时，例如，可以基于现在的电气角6e2与开始时电气角6eset的偏 差是否在预定范围内来判定，或者基于现在的转子46a的旋转位置6m2 与设定开始时电气角6 eset时的电机MG2的转子46a的旋转位置6 m2的 偏差是否在预定范围内来判定，或者基于电机MG2的转速Nm2的大小是 否在预定转速以下来判定，所述电机MG2的转速Nm2是基于转子46a的 旋转位置6m2计算的。
在第2实施例的混合动力汽车20B中，电机ECU40将d轴的电流Id2 到达预定电流Il附近时的电气角6e2设定为开始时电气角6eset,但也可 以将d轴的电流Id2到达预定电流Il附近之前、例如从混合动力用电子控 制单元70接收到电机锁定指令时的电气角6e2设定为开始时电气角6
在第2实施例的混合动力汽车20B中，直到d轴的电流Id2到达预定 电流II附近为止，即在开始由电机MG1进4亍的发动机22的运行之前，
电机ECU40以不从电机MG2向齿圏轴32a输出扭矩及不从齿圏轴32a向 电机MG2输出扭矩的方式控制电机MG2，但也可以以从电机MG2向齿 圏轴32a输出扭矩及从齿圏轴32a向电机MG2输出扭矩的方式控制电机 MG2，也可以以在电机MG2的定子46b上形成固定磁场而使转子46a(齿 圏轴32a)不旋转的方式控制电机MG2。
在第1实施例的混合动力汽车20、第2实施例的混合动力汽车20B中， 使用了能够以4级变速段(级)变速的变速器60，但变速器的变速段并不 限定于4级，只要是2级以上的变速段即可。
在第1实施例的混合动力汽车20、第2实施例的混合动力汽车20B中， 经由动力分配综合机构30将发动机22的动力输出到经由变速器60连接在 驱动轴36上的作为旋转轴的齿圏轴32a上，所述驱动轴36被连结在驱动 轮39a、 39b上，但也可以如图11的变形例的混合动力汽车120所例示具 备:具有连接在发动机22的曲轴26上的内部转子132和连接在旋转轴32b 上的外部转子134，所述旋转轴32b经由变速器60连接在向驱动轮39a、 39b输出动力的驱动轴36上；将发动机22的动力的一部分经由旋转轴32b、 变速器60、驱动轴36向驱动轮39a、 39b传递并且将残余的动力转换成电 力的双转子电动机130。
上面，使用实施例对用于实施本发明的最佳方式进行了说明，但当然， 本发明并不局限于这样的实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以 以各种的形态实施。
本发明能够利用于车辆的制造工业等。
权利要求
1. 一种车辆，包括内燃机；运行单元，其连接于该内燃机的输出轴与旋转轴，能够伴随着向该旋转轴的动力的输出而运行该内燃机；电动机，其能够从所述旋转轴输入动力和向所述旋转轴输出动力；变速单元，其能够进行伴随着所述旋转轴与所述车轴侧之间的变速档的变更的动力的传递以及传递的解除；和起动时控制单元，当在变速杆处于停车位置的状态时进行所述内燃机的起动指示时，其以伴随着用于限制所述旋转轴的旋转的来自所述电动机的动力的输出而运行所述内燃机进行起动的方式，控制该内燃机、所述运行单元和该电动机。
2. 如权利要求l所述的车辆，其中包括检测所述旋转轴的旋转位置的旋转位置检测单元； 所述起动时控制单元，是以所述检测出的旋转轴的旋转位置处于包含 预定位置的预定的位置范围内的方式控制所述电动机的单元。
3. 如权利要求l所述的车辆，其中 包括检测所述旋转轴的转速的转速检测单元；所述起动时控制单元，是以所述检测出的旋转轴的转速处于包含数值 0的预定的转速范围内的方式控制所述电动机的单元。
4. 如权利要求l所述的车辆，其中所述起动时控制单元，是以当 在所述车辆的系统起动时进行所述内燃机的起动指示时、伴随着用于限制起动的方式进行控制的单元。
5. 如权利要求l所述的车辆，其中，所述运行单元是包括下述装置 的单元3轴式动力输入输出单元，其连接于所述内燃机的输出轴、所述 旋转轴和第3轴这3根轴，基于从这3根轴中的任意2根轴输入的动力和向这3根轴中的任意2根轴输出的动力而从剩余的轴输入动力和向剩余的 轴输出动力；和发电机，其能够从所述第3轴输入动力和向所述第3轴输出动力。
6. —种车辆，包括内燃机；运行单元，其连接于该内燃机的输出轴与旋转轴，能够伴随着向该旋 转轴的动力的输出而运行该内燃机；电动机，其能够从所述旋转轴输入动力和向所述旋转轴输出动力；变速单元，其能够进行伴随着所述旋转轴与所述车轴侧之间的变速档 的变更的动力的传递以及传递的解除；和起动时控制单元，当在变速杆处于停车位置的状态时进行所述内燃机 的起动指示时，其以伴随着由所述电动机对所述旋转轴的旋转的限制而运 4亍所述内燃才几进4亍起动的方式，控制该内燃机、所述运行单元和该电动机。
7. 如权利要求6所述的车辆，其中所述电动机，是将转子连接于所述旋转轴、能够通过定子的旋转磁场动机；所述起动时控制单元，是以将所述定子的磁场的方向固定而所述转子 不旋转的方式控制所述电动机的单元。
8. 如权利要求7所述的车辆，其中所述起动时控制单元，是以通过向所述电动4几施加直流电流而将所述 定子的磁场的方向固定的方式进行控制的单元。
9. 如权利要求7所述的车辆，其中包括旋转位置检测单元，其检测所述电动机的转子的旋转位置；和 开始时旋转位置设定单元，其在所述变速杆处于所述停车位置的状态时，在通过所^动时控制单元开始所述内燃机的运行以前，将所述检测出的旋转位置设定为开始时旋转位置；所述起动时控制单元，是以使用所述i殳定的开始时旋转位置使所述转子不旋转的方式进行控制的单元。
10. 如权利要求9所述的车辆，其中所述起动时控制单元，是以基 于所述设定的开始时旋转位置处的所述转子的励磁的磁通的方向与所述定 子的磁场的方向大致一致的方式向所述电动机施加电流的单元。
11. 如权利要求9所述的车辆，其中 所述电动机是多相交流电动机；所述起动时控制单元，是以如下方式进行控制的单元基于施加于所 述电动机的各相的电流计算与所述转子的旋转同步地旋转的旋转坐标系的 电流即旋转坐标系电流，基于该计算的旋转坐标系电流计算该旋转坐标系 的目标电压即旋转坐标系目标电压，基于该计算的4t转坐标系目标电压计 算应该施加于该电动机的各相的目标电压，并4吏用该计算的目标电压使该 转子不旋转。
12. 如权利要求ll所述的车辆，其中 所述电动机是三相交流电动才几；所述起动时控制单元，是这样一种单元，其通过对施加于所述电动机 的各相的电流进行三相-两相转换而计算d轴的电流以及q轴的电流作为所 述旋转坐标系电流，将在所述设定的开始时旋转位置处的d轴的目标电流 设定为固定值并且将q轴的目标电流设定为数值0，将基于该设定的d轴 的目标电流和该计算的d轴的电流的d轴的目标电压以及基于该设定的q 轴的目标电流和该计算的q轴的电流的q轴的目标电压^L定为所述旋转坐 标系目标电压。
13. 如权利要求11所述的车辆，其中所述起动时控制单元，U 于所述设定的开始时旋转位置和施加于所述电动机的各相的电流来计算所 述旋转坐标系电流的单元。
14. 如权利要求11所述的车辆，其中所述起动时控制单元，U 于所述设定的开始时旋转位置和所述计算的旋转坐标系目标电压来计算所 述目标电压的单元。
15. 如权利要求11所述的车辆，其中所述起动时控制单元，是在刚通过所述开始时旋转位置设定单元设定开始时旋转位置之后、基于所述 设定的开始时旋转位置推定该转子的现在的旋转位置、基于该推定的转子 的现在的旋转位置与所述计算的旋转坐标系目标电压来计算所述目标电压 的单元。
16. 如权利要求9所述的车辆，其中包括基于所述检测出的旋转位 置与所述设定的开始时旋转位置来判定所述转子是否大致停止的非旋转判 定单元。
17. 如权利要求9所述的车辆，其中所述开始时旋转位置设定单元，是在将为了使所述转子不旋转的充分 的电流施加于所述电动机之后、将所述检测出的旋转位置设定为所述开始 时旋转位置的单元；所述起动时控制单元，是以在通过所述开始时旋转位置设定单元设定 所述开始时旋转位置之后、在使所述转子不旋转的状态下运行所述内燃机 进行起动的方式进行控制的单元。
18. 如权利要求17所述的车辆，其中 所述电动机是三相交流电动才几；包括电流判定单元，其在所述变速杆处于所述停车位置时、通过对施 加于所述电动机的各相的电流进行三相-两相转换而计算d轴的电流以及q 轴的电流、在该计算的d轴的电流处于包含预定电流的预定的电流范围内 时、判定为已经将为了使所述转子不旋转的充分的电流施加于该电动机；所述开始时旋转位置设定单元，是基于所述电流判定单元的判定结果 设定所述开始时旋转位置的单元。
19. 如权利要求17所述的车辆，其中所述动时控制单元，是以 在通过所述开始时旋转位置设定单元设定所述开始时旋转位置之前、不从 所述电动机对所述旋转轴输入输出驱动力的方式进行控制的单元。
20. 如权利要求7所述的车辆，其中所述起动时控制单元，是以使 所述转子不旋转的方式控制所述电动机、并以在该转子不旋转的状态下开 始由所述运行单元进行的所述内燃机的运行的方式进行控制的单元。
21. 如权利要求6所述的车辆，其中，所述运行单元是包括下述装置 的单元3轴式动力输入输出单元，其连接于所述内燃机的输出轴、所述 旋转轴和第3轴这3根轴，基于从这3根轴中的任意2根轴输入的动力和 向这3根轴中的任意2根轴输出的动力而从剩余的轴输入动力和向剩余的 轴输出动力；和发电机，其能够从所述第3轴输入动力和向所述第3轴输 出动力。
22. —种车辆的控制方法，该车辆具备内燃机；运行单元，其连接于该内燃机的输出轴与旋转轴，能够伴随 着向该旋转轴的动力的输出而运行该内燃机；电动机，其能够从所述旋转 轴输入动力和向所述旋转轴输出动力；变速单元，其能够进行伴随着所述在该控制方法中，当在变速杆处于停车位置的状态时进行所述内燃机 的起动指示时，以伴随着用于限制所述旋转轴的旋转的来自所述电动机的动力的输出而运行所述内燃机进行起动的方式，控制该内燃机、所述运行 单元和该电动才几。
23. —种车辆的控制方法，该车辆具备内燃机；运行单元，其连接于该内燃机的输出轴与旋转轴，能够伴随 着向该旋转轴的动力的输出而运行该内燃机；电动机，其能够从所述旋转 轴输入动力和向所述旋转轴输出动力；变速单元，其能够进行伴随着所述在:控制方法中，、当在变速^处于停车位置的状态时进行所述内燃机 的起动指示时，以伴随着由所述电动机进行的所述旋转轴的旋转的限制而 运行所述内燃机进行起动的方式，控制该内燃机、所述运行单元和该电动机。
24. 如权利要求23所述的车辆的控制方法，其中所述电动机，是将转子连接于所述旋转轴、能够通过定子的旋转磁场动机;动机。
全文摘要
当在变速杆(81)处于停车位置的状态时进行发动机(22)的起动指示时，以伴随着来自电机(MG2)的扭矩的输出而运行发动机(22)进行起动的方式，控制发动机(22)和电机(MG1、MG2)，所述电机(MG2)的转子的旋转位置处于预定位置。由此，即使在停车锁定机构(90)将驱动轮(39a、39b)锁定并且由变速器(60)将齿圈轴(32a)从驱动轴(36)分离的状态下，也能够运行发动机(22)而起动。
文档编号B60W10/10GK101389517SQ200780006929
公开日2009年3月18日 申请日期2007年2月23日 优先权日2006年2月28日
发明者冈村贤树, 林和仁, 花田秀人 申请人:丰田自动车株式会社