JP3846112B2

JP3846112B2 - 駆動装置

Info

Publication number: JP3846112B2
Application number: JP19607199A
Authority: JP
Inventors: 淳田端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP2001020797A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッチを介して接続された断続燃焼型の内燃機関と電動機を有する駆動装置に関し、特に両原動機の出力軸および回転軸の角度位置の検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題を背景にハイブリッド自動車が研究され、一部実用に供されている。従来、自動車の原動機として使用されていたガソリン機関やディーゼル機関は、低速走行時、低負荷時の効率が低く、特に車両が停止し機関をアイドリングしているときには効率が０となる。これを改善するために、ガソリン機関などの内燃機関と電動機を組み合わせた駆動装置を搭載したのが、前記ハイブリッド自動車である。内燃機関の効率が低い領域では電動機により走行し、高出力時および電動機に電力を供給するバッテリの蓄電量が少ない時などに内燃機関を運転する。特に、この種のハイブリッド自動車は、減速時、電動機を発電機として使用することによって、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収することもでき、総合的な効率の向上を図ることができる。
【０００３】
前述のような駆動装置において、内燃機関の出力軸上に電動機のロータを設け、内燃機関の出力に電動機の出力を付加する形式が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記の駆動装置、すなわち内燃機関の出力軸に電動機の出力を付加する形式の装置においては、内燃機関の出力軸と電動機の回転軸が一体となるので、内燃機関の出力軸の角度位置を検出するセンサと、電動機の回転軸の角度位置を検出するセンサを共用することができる。例えば、内燃機関の出力軸であるクランク軸の角度位置（以下クランク角度と記す）を検出するクランク角度センサの代わりに、電動機の回転軸（ロータ）の角度位置を検出するレゾルバを用いて内燃機関の制御を行うことができる。従来用いられているクランク角度センサは、クランク軸の基準位置を検出し、その後のクランク軸の回転した角度を算出するセンサである。よって、始動後、基準位置を検出するまでは、角度位置を検出することができない。一方、レゾルバは、回転する軸の角度位置を直接検出することができるので、始動時点から角度位置の検出が可能である。したがって、電動機のレゾルバを用いて、クランク軸の角度位置を検出すれば、内燃機関を始動しようとした後、直ちに燃料噴射や点火の制御を行うことができ、より早期に始動することができる。
【０００５】
前述のように、内燃機関を運転していないときは、電動機の出力の一部が内燃機関の出力軸を回転させるために使われ、エネルギを無駄に消費してしまう。また、回生制動中には、車両の運動エネルギの一部を内燃機関の回転に消費されてしまうので、電力に変換されるエネルギが少なくなってしまう。これらを解消するために、内燃機関の出力軸と電動機の回転軸を分断するためのクラッチを設けることができる。電動機のみによって走行しているときなど、クラッチを解放状態とし、電動機の出力が内燃機関を回転に消費されないようにすることができる。また、制動中や惰性走行中、クラッチを解放状態とし、内燃機関の回転に消費される車両の運動エネルギを減少させるようにすることができる。しかし、クラッチを一旦解放した後、再度係合すると、内燃機関の出力軸と電動機の回転軸の位相関係は、解放前と変わってしまうので、内燃機関と電動機の間にクラッチを設けた場合、一方の原動機の出力軸または回転軸のセンサで、他方の原動機を制御することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題を解決するためになされたものであり、内燃機関と電動機をクラッチを介して接続した駆動装置において、一方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置の検出値を用いて、他方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置を求めることができる駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる駆動装置は、原動機として内燃機関と電動機を備え、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸はクラッチを介して接続されている駆動装置であって、前記内燃機関の出力軸に設けられ、機関の１サイクル内の前記出力軸の角度位置を検出する第１の角度位置検出手段と、前記電動機の回転軸に設けられ、その角度位置を検出する第２の角度位置検出手段と、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸の角度位置の差を算出する角度差算出手段と、一方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置と、前記角度位置の差とに基づき、他方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置を算出する、第３の角度位置検出手段と、前記クラッチの解放および係合を検出する係合状態検出手段と、を有している。そして、前記角度差算出手段は、前記クラッチが一旦解放された後係合されたときに角度差を算出するものである。
【０００８】
クラッチが係合状態となるたびに、内燃機関の出力軸と、電動機の回転軸の角度差を算出するので、以後、一方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置に基づき、他方の原動機の制御を行うことができる。
【０００９】
さらに、前記第１の角度位置検出手段を、角度位置を、当該出力軸が基準の角度位置からの回転した角度として検出するものとし、前記第２の角度位置検出手段は、角度位置を直接検出するものとすることができる。
【００１０】
第１の角度位置検出手段の例としては、２行程サイクル機関であれば、クランク軸の基準位置（１番気筒の爆発上死点位置）からの回転角度を検出するクランク角度センサがある。４行程サイクル機関であれば、前記クランク角度センサと、１サイクルの前後半を区別するためのセンサ、例えばカム角度センサとから構成することができる。
【００１１】
さらに、前記第３の角度位置検出手段は、前記内燃機関の始動時は、クラッチが係合された後算出された角度差と、前記電動機の回転軸の角度位置とに基づき内燃機関の出力軸の角度位置を算出するものとすることができる。
【００１２】
または、前記第１の角度位置検出手段を、角度位置を直接検出するものとし、前記第２の角度位置検出手段は、電動機の駆動電流から角度位置を検出するものとすることもできる。
【００１３】
このとき、前記内燃機関が４行程サイクル機関であれば、前記第１の角度位置検出手段は、前記出力軸の１／２の速度で回転する軸、例えばカム軸やディストリビュータの軸の角度位置を直接検出するものとすることができる。また、クランク軸に角度位置を直接検出するセンサを取り付け、これに１サイクル中の前半と後半を区別するために、前記出力軸の１／２の速度で回転する軸に設けられたセンサとを組み合わせた構成とすることもできる。また、前記内燃機関が２行程サイクル機関であれば、クランク軸の角度位置を直接検出するものとすることができる。
【００１４】
前述の各装置において、前記クラッチが一旦解放された後は、次にクラッチが係合され、前記角度差が算出されるまでは、前記第３の角度位置検出手段による角度位置の算出を禁止するようにできる。これによれば、クラッチが解放状態である限り、また、係合状態となっても相対角度位置の算出がなされない限り、相対角度位置に基づく他方の出力軸または回転軸に係る原動機の制御は行われない。
【００１５】
さらに、前述の各装置において、前記クラッチが解放状態にあるときに、所定条件が満たされれば、前記クラッチを係合状態に制御し、前記角度差算出手段により、角度差を算出するものとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、ハイブリッド自動車の駆動装置１０の一構成例を示す概略図である。駆動装置１０は、エンジン１２とモータジェネレータ１４の二つの原動機を有する。エンジン１２は往復型ガソリンエンジンである。また、モータジェネレータ１４は、不図示の走行用バッテリより、同じく不図示のインバータを介して電力の供給を受け、電動機として機能し、車両を駆動する。また、モータジェネレータ１４は、減速時、車両の車輪から駆動され発電機として機能し、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換し、これを走行用バッテリに蓄える。また、走行用バッテリの蓄電量が減少した場合は、エンジン１２によりモータジェネレータ１４を駆動し、走行用バッテリに対し充電を行う。エンジン１２とモータジェネレータ１４の間にはクラッチ１６が配置され、エンジン（原動機）１２の出力軸と、モータジェネレータ（原動機）１４の回転軸の切断、連結を行う。クラッチ１６は、係合時には両原動機１２，１４の出力軸および回転軸を滑りのない状態で連結し、また解放時には引きずりがない、ほぼ完全に離れた状態とする。具体的には、本実施形態のクラッチ１６は、乾式単板の摩擦クラッチである。しかし、他の形態、例えば湿式多板クラッチ、電磁クラッチなどとすることも可能である。また、クラッチ１６には、その解放、および係合状態を検出するために係合状態検出手段としてクラッチセンサ１７が設けられている。クラッチセンサ１７は、乾式単板の摩擦クラッチであれば、クラッチストロークを検出するストロークセンサとすることができる。また、エンジン１２とモータジェネレータ１４の各々の回転速度が検出できる場合は、これらの回転速度を監視することによっても、クラッチ１６の状態を判断することができる。
【００１７】
モータジェネレータ１４の出力は、トルクコンバータ１８を介して変速機２０に送られる。変速機２０は、入力の回転を変速してプロペラシャフト２２に送り出す。変速機２０は、遊星歯車機構を含む歯車変速機構を有し、変速比を選択するための各種係合機構も含む。係合機構の一部は、油圧制御部２４から供給される油圧により、そのオンオフを制御される。油圧は、変速機内部の機械式オイルポンプにより発生される。この機械式オイルポンプは、トルクコンバータのポンプにより駆動される。通常の自動変速機を有する車両（以下ＡＴ車と記す）においては、車両運行中は、常にエンジンが回転しているので、この機械式オイルポンプも常に駆動状態となる。しかし、ハイブリッド車においては、エンジンが停止している場合もあり、さらにモータジェネレータも停止するような極低速時においては、変速機２０を制御するための油圧を、前記の機械式オイルポンプで発生することができない。このような場合にあっても、制御用の油圧を発生させるために、本実施形態においては、電動式オイルポンプ２６を備えている。
【００１８】
さらに、駆動装置１０には、エンジン１２が停止しているときに、空気調和装置のコンプレッサやパワーステアリングの油圧ポンプなどの補機を駆動するための補機用モータジェネレータ２８が備えられている。補機用モータジェネレータ２８は、ベルト、チェーンなどの巻掛け式や歯車などの一方または両方を用いた伝達装置を介してエンジン１２のクランク軸と連結されている。前述のように、エンジン停止時においては、これに代わって前記の補機類を駆動する。また、エンジン始動時には、エンジン１２を初期駆動するスタータとして機能する。以上のように補機用モータジェネレータ２８が電動機として機能するときは、不図示の補機用バッテリから電力が供給される。また、エンジン１２が運転しているときには、補機用モータジェネレータ２８は、発電機として機能し、車両の各種電装品に電力を供給し、また補機用バッテリの充電も行う。
【００１９】
エンジン１２は、エンジンの運転状態を示す各種検出値、例えば冷却水温、吸気管内圧力、エンジン油温などと、運転者の操作（主にアクセルペダルの操作）に基づき制御される。具体的には、各種センサの出力を基に、エンジンＥＣＵ（エンジン電子制御ユニット）３２が燃料の噴射量、噴射時期、点火時期などを制御し、運転者などの要求に沿った制御が行われる。往復型など、吸気、圧縮、爆発膨張、排気の各行程が、間欠的に行われる機関においては、これらの行程に同期させ、所定量の燃料を供給（噴射し）、点火を行う必要がある。多気筒往復型エンジンの場合、各気筒の行程を把握し、気筒ごとに噴射制御、点火制御を行う必要がある。各気筒の行程を判定するために、当該エンジンの出力軸であるクランク軸の角度位置（クランク角度）を検出するためのクランク角度エンコーダ３４およびカム角度エンコーダ３６が設けられている。
【００２０】
クランク角度エンコーダ３４は、クランク軸に固定された円板の周囲に、歯車状の凹凸を設け、周上の１カ所に他の場所から区別するために形状の異なる凹凸が設けられている。歯車状の凹凸を磁気ピックアップなどにより検出し、これをエンジンＥＣＵ３２に送出し、ＥＣＵ３２が、クランク軸の回転および角度を算出する。前記の、他と形状の異なる凹凸は、通常エンジンの１番気筒の上死点と一致する位置に設けられており、このときのクランク角度を０°と呼んでいる。以降の説明においても、クランク角度は、この１番気筒上死点を基準とする。クランク角度エンコーダ３４からの信号を受けたエンジンＥＣＵ３２は、前記の０°位置からの凹凸を計数することによりクランク角度を算出する。なお、クランク角度エンコーダ３４により検出される角度は、０°の位置からの相対角度であり、クランク角度０°を一度検出しなければ、クランク角度を検出することができない。すなわち、クランク角度エンコーダ３４によりそのときのクランク角度を検出するためには、クランク軸が最大で１回転する必要がある。
【００２１】
また、４行程サイクル機関では、クランク軸２回転で１サイクルが終了する。よって、クランク軸の角度だけでは、各気筒の行程を判断することができない。クランク軸の２回転、すなわち０〜３６０°（１サイクルの前半）と３６０〜７２０°（後半）を区別するために、吸排気バルブを駆動するカムの軸の回転を検出するのが前記カム角度エンコーダ３６である。カム軸は、クランク軸の１／２の速度で回転しており、これの角度位置を利用すれば、クランク軸の２回転にわたる角度を判別できる。
【００２２】
カム角度エンコーダ３６は、クランク角度０〜３６０°と３６０〜７２０°の対応する角度で、異なる値の信号を出力する。最も簡単な信号は、０〜３６０°でハイ、３６０〜７２０°でローの信号である。より現実的には、クランク角度７２０°内で、奇数周期となる方形波とすることができる。図２の（ａ）には、このようなカム角度エンコーダ３６の信号の一例が示されている。この信号はクランク角度７２０°で、２３周期の方形波であり、図示するようにクランク角度の１周期目と２周期目では、位相が反転している。このような信号と、クランク角度エンコーダ３４の出力を組み合わせれば、クランク軸の２回転にわたる角度が検出できる。すなわち、クランク角度エンコーダ３４の出力に基づき検出された角度がαであった場合、これがαであるのか、α＋３６０°であるのか、判別できないが、カム角度エンコーダ３６の出力がハイかローかにより、どちらであるのかが判別できる。したがって、クランク角度、カム角度の両エンコーダ３４，３６を用いれば、クランク角度の０°が検出された以後は、クランク角度を常時算出することができる。よって、クランク角度エンコーダ３４、カム角度エンコーダ３６とエンジンＥＣＵ３２が特定点検出手段として機能する。この場合、特定点とは１番気筒の爆発上死点である。しかし、この場合であっても、クランク角度０°を検出するには、最大で１回転（３６０°）クランク軸が回転しなければならない。
【００２３】
モータジェネレータ１４のロータには、これの角度位置を検出するためのレゾルバ３８が設けられている。レゾルバ３８は、ロータ軸に固定された偏心円板と、この円板の外周との間隔を測定する、ステータ側に固定されたセンサとを有する。円板が偏心しているために、ロータ軸が回転すると円板外周とセンサの間隔が周期的に変化し、この変化に基づきロータ軸の角度を算出することができる。すなわち、レゾルバ３８は、モータジェネレータ１４の回転軸であるロータ軸の角度位置に応じた信号を出力し、これに基づきモータジェネレータＥＣＵ４０がロータ軸の角度位置を算出する。レゾルバ３８の出力は、モータジェネレータＥＣＵ（モータジェネレータ電子制御ユニット）４０に送られる。モータジェネレータＥＣＵ４０は、レゾルバ３８の出力に基づき、回転軸の角度位置を算出し、この角度に基づきインバータを制御して、所定の三相交流電力の位相を制御する。モータジェネレータ１４の出力の制御は、エンジンＥＣＵ３２を介して送られる運転者の所定の操作、およびバッテリの充電レベルに応じて制御される。
【００２４】
図２の（ｂ）には、レゾルバ３８の出力に基づき求められた角度位置を表す出力信号が示されている。この信号は、ロータ軸の角度位置の０°から３６０°まで、線形に単調増加する信号であり、ロータ軸の１回転を周期としてしている。したがって、この信号の値から現在のロータ軸の角度位置が直ちに分かる。この角度に基づき、ステータにより発生される回転磁界の位相が制御される。よって、レゾルバ３８は、モータジェネレータ１４が静止しているときであっても、ロータ軸の角度位置を検出する必要があるが、前述の構造を有するレゾルバはこの要求を満足している。
【００２５】
エンジン１２のクランク軸と、モータジェネレータ１４のロータ軸が実質的に一体となっていれば、レゾルバ３８の出力に基づきクランク軸の角度位置を算出することができる。これによれば、エンジン１２のクランク軸の角度を０〜３６０°の範囲で、クランク角度０°からクランク軸が回転した角度としてではなく、直接に角度位置として算出することができる。すなわち、クランク軸が静止している場合であっても、クランク角度の算出が可能となる。そして、前述のカム角度エンコーダの信号を用いれば、０〜７２０°で、クランク角度を算出することができる。
【００２６】
変速機２０の動作は、変速機ＥＣＵ４２により制御される。変速機ＥＣＵ４２は、運転者により選択された走行ポジション、エンジン回転速度、車両速度などに基づき、適切な変速段が選ばれるように、油圧制御部２４に対して指令する。これによって変速機２０の制御が行われる。
【００２７】
また、クラッチ１６の制御も油圧制御部２４を介して変速機ＥＣＵ４２にて行われる。クラッチ１６は、前述のように乾式単板クラッチであり、エンジンのクランク軸に取り付けられたフライホイールに、フリクションディスクを介してプレッシャプレートを押しつけ、またプレートを離すことによって両原動機１２，１４の出力軸、回転軸の切断、連結を行う。このプレッシャプレートは、油圧制御部２４から供給される作動油によってストロークする油圧アクチュエータ（クラッチレリーズシリンダ）によって移動される。この移動によって、クラッチの解放、係合が行われる。
【００２８】
図３は、エンジン１２と変速機２０の間の構成要素の詳細を示す図である。すでに説明した構成要素については、同一の符号を付す。本実施形態においては、クラッチ１６を係合した状態では、エンジンのクランク軸４４とモータジェネレータのロータ軸４６は、一体となって回転する。このときは、クランク角度エンコーダ３４の出力に代えて、レゾルバ３８の出力に基づきクランク軸の角度位置を算出することができる。そして、このクランク角度位置によりエンジン１２の制御を行うことができる。前述したように、レゾルバ３８によれば、基準点からの角度としてでなく、その時点の角度位置を直接検出できる。すなわち、エンジンが回転していない状態でも、クランク角度を算出することができる。これによれば、従来、最大でエンジンを１回転させなければ認識できなかった気筒ごとの制御タイミングを、始動時点から認識することができ、より早期にエンジンを運転状態とすることができる。
【００２９】
図４には、油圧制御部２４の油圧回路の一部が示されている。機械式オイルポンプ４８または電動式オイルポンプ２６により作動油が昇圧される。昇圧された作動油は、プライマリレギュレータバルブ５０により所定の圧力に調整され、変速機２０、トルクコンバータ１８およびクラッチ１６に供給される。変速機２０に供給される作動油の一部は、運転者の操作するシフトレバーに連動するマニュアルバルブ５２を介して、変速機２０内のＣ１クラッチ５４またはＣ２クラッチ５６に供給される。Ｃ１クラッチ５４は、シフトレバー操作によりＤポジションなどの前進する場合のポジションを選択したときに係合するものである。一方、Ｃ２クラッチ５６は、Ｒポジション、すなわち後退する場合に係合するものである。プライマリレギュレータバルブを通過した作動油は、クラッチ１６にも送られる。クラッチ１６の手前に制御ソレノイド５８が配置され、クラッチ１６のプレッシャプレートをストロークさせるレリーズシリンダへの作動油の流れを制御する。
【００３０】
図５には、エンジンＥＣＵ３２、モータジェネレータＥＣＵ４０および変速機ＥＣＵ４２を含む制御部６０の主な入出力信号が示されている。制御部６０を示すブロックの左側は主な入力信号を示し、右側は主な出力信号を示す。ミリ波レーザは、周囲の障害物や前方走行車両までの距離測定に用いられる。この距離によりエンジンなどの制御が行われる。例えば、前方走行車両との車間距離が狭まりつつある場合は、エンジンの出力を低下させるなどして、車間距離を維持するように制御する。ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）や、車両安定制御コンピュータからの信号により、エンジンなどの制御が行われる。例えば、ＡＢＳコンピュータが、路面が滑りやすい状態であることを判断すると、エンジンの出力を抑えるように制御する。
【００３１】
クランク角度エンコーダからの出力は、エンジン回転速度の算出、クランク角度の算出に用いられ、点火時期や噴射時期の制御、燃料噴射量の制御などに用いられる。エンジン冷却水の水温（エンジン水温）の信号は、エンジンブロックの冷却水路などに設置されたサーミスタ温度計の出力とすることができる。始動直後などでエンジン水温が低いときは、アイドリングのエンジン回転速度を高めに修正することで、早期に暖機を終了させるようにする。イグニッションスイッチからの信号は、エンジンの始動を指示する信号であり、制御装置は、この信号の入力があるとエンジンを始動させる。バッテリのＳＯＣ（充電状態）、すなわち満充電のとき蓄えられた電力に対する現在蓄えられた電力の量は、バッテリに対する電力の出入りを積算して求めることができる。また、簡易的には、バッテリの端子電圧に基づき推定することもできる。端子電圧であれば、この電圧を直接、または減衰して入力信号とすることができる。
【００３２】
ヘッドライト、デフォッガ、エアコンディショナなどからの信号は、これらが作動しているときの電力消費の増加を補うようにアイドリング回転速度を高める信号となる。車両速度の信号は、変速機の出力軸の回転速度に基づき得ることができる。前記出力軸に、歯車状の円板と電磁ピックアップを設け、ピックアップの出力周波数に基づき車両速度を算出することができる。自動変速機（ＡＴ）の作動油温度は、エンジン水温と同様サーミスタ温度計などを用いて、検出することができる。作動油の温度が高い場合は、エンジンの出力を抑えるなどの制御を行いこれ以上の温度上昇を防止する。また、エンジン冷却ファンを作動、また回転を高めて作動油を積極的に冷却するようにすることもできる。シフトポジションの信号は、運転者が選んだポジションに対応した信号であり、これに基づき変速機の制御、具体的には変速機の油圧制御部の制御が行われる。サイドブレーキ、フットブレーキの信号は、これらのブレーキが操作されるとオン信号を出力するセンサより得ることができる。
【００３３】
触媒温度は熱電対温度計などによって測定することができる。触媒温度が高い場合は、エンジンの出力を抑え、温度上昇を抑える制御を行う。また、エンジン冷却ファンなどを作動させることにより、触媒を積極的に冷却するようにすることもできる。アクセルペダル操作量の信号は、スロットルバルブのバタフライバルブの回転角度を検出するセンサから得ることができる。スポーツシフトは、運転者の操作により、変速段の変更操作が行われるモードであり、基本的には、通常の自動変速機のような機械による変速操作は行われない。このモードは、手動変速機のように、運転者が積極的に運転を楽しむために設けられており、よりダイレクトな動作が求められる。よって、このモードのときには、例えば、変速動作がより短時間で終了するよう制御される。
【００３４】
車両加速度センサは、車両の加速度を検出し、この加速度に基づき、エンジン、変速機の制御が行われる。例えば、エンジンの出力に比して車両の加速度が大きいと判断されるときは、降坂路を走行中であると判定して、エンジンブレーキが適切に作用するように変速機の制御が行われる。具体的には、高い変速段への移行が制限される。タービン回転速度センサは、トルクコンバータの出力軸、すなわち変速機の入力軸の回転速度を検出するセンサである。入力軸の速度によって、変速機内の係合要素であるクラッチやブレーキの制御油圧を制御して、変速時のショックなどの軽減を図ることができる。レゾルバ信号は、モータジェネレータの制御に用いられることはもちろん、本実施形態においては、エンジンの制御タイミングを知るためにも用いられている。
【００３５】
点火信号は、点火プラグに火花を発生させるタイミングを指示する信号である。また、噴射信号は、燃料の噴射時期、噴射量を指示する信号であり、噴射弁の解放時期、時間を指示することによりこれらが制御される。モータジェネレータおよび補機用モータジェネレータのコントローラ（インバータ）に対して、指示がなされる。ＡＴソレノイド信号は、変速機の油圧制御部内のソレノイドバルブの作動を指示する信号であり、この信号に基づくソレノイドバルブの作動によって油圧を供給するクラッチが選択される。クラッチ制御ソレノイド信号は、クラッチに供給される油量を制御するものである。この信号を利用して、クラッチが解放されたこと、および係合されたことを検出できる。ＡＴライン圧コントロールソレノイド信号は、変速機およびクラッチに供給される油圧の制御を行う。この油圧は、たとえば原動機の高出力時に高められ、変速機内のクラッチなどの滑りを防止する。
【００３６】
ＡＢＳアクチュエータ、車両安定制御アクチュエータにも信号が送出される。また、スポーツ走行のモードが選択されているときは、インストルメンツパネル内に当モードが選択されていることを示す表示の点灯が指示される。ＡＴロックアップコントロールソレノイドにも、信号が送出される。変速機に作動油を供給する機械式オイルポンプが十分な吐出量を発生できないときには、電動オイルポンプに指示を行う。
【００３７】
図６〜図９は、エンジン１２とモータジェネレータ１４の運転領域を示す図である。図６は、選択された変速機のレンジがＤポジション、４ポジション、３ポジションのいずれかの場合が示されている。ただし、４ポジションでは５速に、３ポジションでは４および５速に変速されることはない。車両速度が低く、スロットルバルブ開度が低い場合、エンジンの効率の低下する、低負荷、低速運転状態となるので、このときはエンジン１２を停止し、モータジェネレータ１４により走行する。モータジェネレータ１４による走行時には、クラッチ１６は解放状態に制御される。図７は、２ポジションが選択された場合、図８はＬポジション、図９は、リバースポジションが選択された場合の両原動機の運転領域を示している。
【００３８】
このように、低速、低負荷状態となると、モータジェネレータ１４で車両を駆動することになる。そして、このときの少なくとも一部の範囲で、クラッチ１６が解放され、両原動機の出力軸、回転軸が分断される。
【００３９】
クラッチ解放後、再係合がなされると、両原動機の出力軸、回転軸、すなわちクランク軸４４とロータ４６の位相が切断前と変わる。そこで、再度これらの出力軸４４、回転軸４６の位相すなわち角度差を学習し、学習後レゾルバ３８の検出した角度に基づきエンジンの制御を行う。また、クラッチ１６が解放状態にあるときに、所定の条件が成立した場合にあっては、クラッチ１６を係合状態とし、両出力軸４４、回転軸４６の位相を学習するようにする。このような制御を行う場合は、例えば、モータジェネレータ１４により走行中、所定の速度以下、特に停止寸前の速度となったときなどである。車両が完全に停止する以前であれば、クラッチ１６を強制的に係合することで、クランク軸４４を回転させることができ、基準となる角度位置（１番気筒の爆発上死点）の確認をすることができる。そして、車両停止後、運行を停止しても、クラッチ１６を係合状態に維持する。次に、車両の運行を行うとき、１番気筒の爆発上死点を検出しないでも、レゾルバ３８の出力に基づきエンジンの制御を行うことができる。したがって、速やかにエンジンの始動を行うことができる。
【００４０】
図１０には、本装置の制御、特にクラッチ１６の解放、係合に伴うクランク軸４４とロータ４６の位相関係（角度差）の学習、およびレゾルバ出力に基づくエンジン制御にかかる制御フローチャートが示されている。この制御は制御部６０が所定のプログラムに従い動作することで達成される。このルーチンが開始されると、入力信号の処理がなされ必要なデータに変換される（Ｓ１００）。次に、エンジンが始動中であるかが判断され（Ｓ１０２）、始動中であれば、クランク角度を学習するのに適した条件であるかが判定される（Ｓ１０４）。この条件は、例えば、エンジン回転速度が所定値以上であることなどである。エンジン回転速度があまり低いと、回転速度が不安定となり、クランク角度の学習には不向きであると考えられる。前記の条件が成立すれば、クランク角度の学習が実行される（Ｓ１０６）。このルーチンを通過するたびに、クランク角度エンコーダ３４の出力が監視され、１番気筒の爆発上死点が検出された時点のレゾルバ３８の出力値がクランク角度０°として記憶される。すなわち、このときのロータ４６の角度位置をクランク角度０°とする。そして、この角度位置がクランク角度とロータ角度の角度差となる。そして、前回角度差が算出された後、クラッチが解放状態となった履歴がなければ（Ｓ１０８）、エンジン始動指令がなされているかが判定される（Ｓ１１０）。この判断は、制御部６０がエンジンの始動を指令しているか否か、およびイグニッションスイッチがスタートになっているかにより判断できる。エンジンの始動は、車両の運転条件がエンジン運転領域に入り、エンジンの自動始動の制御が実行される場合、また運転者によりイグニッションキーが操作された場合に行われる。この指令がなされていると、レゾルバ出力と前記相対角度に基づきクランク角度が算出され、次に爆発上死点にくる気筒が判別され、その気筒に対し点火などの指示がなされる（Ｓ１１２）。
【００４１】
また、ステップＳ１０２でエンジンが始動中でないと判定されると、またステップＳ１０４でクランク角度の学習条件に適さないと判定されると、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８でクラッチが解放状態であると判定されると、クランク角度とロータ角度は関連がなくなるので、レゾルバ出力によるクランク角度の算出、およびこの角度によるエンジン制御は中止される（Ｓ１１４）。
【００４２】
図１１には、クラッチ１６を強制的に係合してクランク角度とロータ角度の角度差すなわち位相関係を算出する際の制御フローチャートが示されている。この制御は制御部６０が所定のプログラムに従い動作することで達成される。このルーチンが開始されると、入力信号の処理がなされ必要なデータに変換される（Ｓ２００）。次に、エンジン１２が停止中か（Ｓ２０２）、クラッチ１６が解放状態にあるか（Ｓ２０４）、車両が停止直前の状態にあるか（Ｓ２０６）が判断される。これらがすべて満たされると、クラッチ１６が強制的に係合状態に制御される（Ｓ２０８）。これによって、クランク軸４４とロータ４６が一体として回転する。このときに、二つの出力軸４４、回転軸４６の角度差の算出が行われる（Ｓ２１０）。その後、クラッチ１６が係合状態に維持される（Ｓ２１２）。
【００４３】
次に、車両が発進するときに、エンジンを始動する必要があれば、ステップＳ２１０で算出された角度差とレゾルバ出力に基づきクランク角度を算出できるので、早期にエンジンの始動を行うことができる。エンジンを始動する必要がなければ、クラッチ１６を解放すればよい。
【００４４】
以上の実施形態においては、レゾルバ３８は、モータジェネレータ１４のロータ軸上に設けたが、図１２に示すように、レゾルバ１３８をエンジン１２のクランク軸上に配置することも可能である。図１２において、レゾルバ１３８以外の構成要素は前述の実施形態と同等のものであり同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
図１３には、レゾルバ１３８をクランク軸上に配置した場合の制御フローが示されている。この制御は制御部６０が所定のプログラムに従い動作することで達成される。角度差の算出などは、図１０の制御フローと同一であり、同一のステップについては同一符号を付してその説明を省略する。ステップＳ１０８で、前回角度差を算出し、学習した後、クラッチ解放がなされた履歴がなければ、モータジェネレータの駆動指令がなされているかが判定され（Ｓ３１０）、駆動指令があれば、レゾルバ１３８の出力に基づきモータジェネレータの制御が行われる（Ｓ３１２）。駆動指令がなければ、このフローを終了する。また、ステップＳ１０８でクラッチ解放の履歴があれば、レゾルバ１３８の出力に基づく制御を中止する（Ｓ３１４）。
【００４６】
なお、クラッチ解放時のモータジェネレータの制御は、界磁コイルに流れる電流が、ロータの磁極位置によって変化することを利用して行われる。すなわち、界磁コイル電流の変化により、ロータの角度位置を求め、これによってモータジェネレータの制御を行う。
【００４７】
図１２に示した装置は、クランク軸上にレゾルバを配しているので、４行程サイクル機関では、カム角度エンコーダなどの出力を利用して、０〜３６０°と３６０〜７２０°の区別をする必要がある。カム軸など、クランク軸の回転速度に対し１／２の速度で回転する軸にレゾルバを設ければ、このレゾルバのみで、直接クランク軸の１サイクル（０〜７２０°）にわたる角度位置を検出することができる。そして、このレゾルバの出力に基づき、モータジェネレータの出力を制御することもできる。
【００４８】
クランク軸の１／２の速度で回転する軸は、火花点火機関であれば、ディストリビュータの軸を利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の駆動装置の概略構成図である。
【図２】カム角度エンコーダとレゾルバの出力信号の例を示す図である。
【図３】クラッチ付近の構造を示した図であり、出力軸中心線より上方が示されている。
【図４】油圧回路の一部を示す図である。
【図５】制御部の入出力信号を示す図である。
【図６】Ｄ，４，３ポジションのエンジンとモータジェネレータの運転領域を示す図である。
【図７】２ポジションのエンジンとモータジェネレータの運転領域を示す図である。
【図８】Ｌポジションのエンジンとモータジェネレータの運転領域を示す図である。
【図９】Ｒポジションのエンジンとモータジェネレータの運転領域を示す図である。
【図１０】出力軸と回転軸の相対角度位置の算出およびこれによるエンジン制御に係るフローチャートである。
【図１１】出力軸と回転軸の相対角度位置の算出にかかるフローチャートである。
【図１２】他の実施形態の主要構成を示す図であり、出力軸中心線より上方が示されている。
【図１３】図１２に示す実施形態の制御に係るフローチャートである。
【符号の説明】
１０駆動装置、１２エンジン、１４モータジェネレータ、１６クラッチ、１８トルクコンバータ、２０変速機、２４油圧制御部、３２エンジンＥＣＵ、３４クランク角度エンコーダ、３６カム角度エンコーダ、３８レゾルバ、４０モータジェネレータＥＣＵ、４２変速機ＥＣＵ。

Claims

原動機として内燃機関と電動機を備え、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸はクラッチを介して接続されている駆動装置であって、前記内燃機関の出力軸に設けられ、機関の１サイクル内の前記出力軸の角度位置を検出する第１の角度位置検出手段と、
前記電動機の回転軸に設けられ、その角度位置を検出する第２の角度位置検出手段と、
前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸の角度位置の差を算出する角度差算出手段と、
一方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置と、前記角度位置の差とに基づき、他方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置を算出する、第３の角度位置検出手段と、
前記クラッチの解放および係合を検出する係合状態検出手段と、
を有し、
前記角度差算出手段は、前記クラッチが一旦解放された後係合されたときに角度差を算出するものである、
駆動装置。
請求項１に記載の駆動装置であって、
前記第１の角度位置検出手段は、角度位置を、当該出力軸が基準の角度位置からの回転した角度として検出するものであり、
前記第２の角度位置検出手段は、角度位置を直接検出するものである、
駆動装置。
請求項１に記載の駆動装置であって、第３の角度位置検出手段は、前記内燃機関の始動時は、クラッチが係合された後算出された角度差と、前記電動機の回転軸の角度位置とに基づき内燃機関の出力軸の角度位置を算出する、駆動装置。
請求項１に記載の駆動装置であって、
前記第１の角度位置検出手段は、角度位置を直接検出するものであり、
前記第２の角度位置検出手段は、電動機の駆動電流から角度位置を検出するものである、
駆動装置。
請求項４に記載の駆動装置であって、
前記内燃機関は４行程サイクル機関であり、
前記第１の角度位置検出手段は、前記出力軸の１／２の速度で回転する軸の角度位置を直接検出するものである、
駆動装置。
請求項４に記載の駆動装置であって、
前記内燃機関は４行程サイクル機関であり、
前記第１の角度位置検出手段は、前記出力軸に設けられ、当該出力軸の角度位置を直接検出する手段と、前記出力軸の１／２の速度で回転する軸に設けられ、１サイクル中の前半と後半を区別するための手段と、
を有する、
駆動装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置であって、前記クラッチが一旦解放された後は、次にクラッチが係合され、前記角度差が算出されるまでは、前記第３の角度位置検出手段による角度位置の算出を禁止する、駆動装置。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動装置であって、前記クラッチが解放状態にあるときに、所定条件が満たされれば、前記クラッチを係合状態に制御し、前記角度差算出手段により、角度差を算出する、駆動装置。