JP3610687B2 - 内燃機関の始動制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動要求を受けて内燃機関を始動する内燃機関の始動制御装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の始動制御装置の一つとして、特開平６−１４１４０５号公報に示されるものが提案されている。これは、内燃機関の始動後、吸入空気量を所定期間にわたって少流量に抑制することで、排気系の触媒装置が十分な活性化温度に昇温していない状態での排気総流量を少なくする技術である。この技術によれば、内燃機関の始動後におけるエミッションの排出を低減することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の内燃機関の始動制御装置は、始動後における吸入空気量を制御するものであり、点火・燃焼を開始する始動時については次のような課題が未だに解決されていない。
【０００４】
内燃機関の始動制御は、まずスタータモータにより内燃機関を回転させて燃料噴射および点火制御を行ない、アイドルスピードコントロールバルブ（以下、ＩＳＣＶという）などを全開にしてファイアリングへと導き、その後に所定のアイドル回転速度へと移行させる、一連の複雑な制御からなっている。このような内燃機関の始動制御は、上記従来の始動制御装置においても採用されるものであり、一般的な内燃機関の始動方法として確立されている。
【０００５】
こうした始動制御が実行されるときの内燃機関の回転速度は、スタータモータによる２５０〜３００［ｒｐｍ］のモータリングからファイアリング時の約１３００［ｒｐｍ］、そしてアイドル回転速度である約８００［ｒｐｍ］と大きく変化し、内燃機関の吸入空気量の変化も大きくなる。このため、内燃機関の始動前後において、内燃機関から出力するトルクが大きく変化する問題が発生した。
【０００６】
また、従来技術のように始動直後のエミッション排出の低減を図っても、吸入空気量の変化が大きく、このため、内燃機関制御系により吸入空気量を予測計算してエミッションが少なくなるような制御を実行しても、その予測計算が不正確となり、エミッションの排出を充分に防止することができなかった。
【０００７】
この発明の内燃機関の始動制御装置およびその制御方法は、こうした問題に鑑みてなされたもので、内燃機関の始動時における内燃機関からの出力トルクの変動を防止し、また、エミッションの排出を低減することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題を解決するためになされた第１の発明の内燃機関の始動制御装置は、
駆動の対象としての駆動軸と機械的に結合される内燃機関と、
該内燃機関の出力軸に連結された電動機と
を備える内燃機関の始動制御装置において、
前記内燃機関の始動要求があったとき、前記電動機を制御して前記内燃機関を所定回転数でモータリングするモータリング制御手段と、
前記内燃機関を制御する物理量のうち所定の物理量について、前記内燃機関が前記所定回転数で安定して運転可能となる値を算出する算出手段と、
前記モータリングされた内燃機関を、前記算出手段で算出された値に応じた制御により始動する始動手段と
を備えるとともに、
前記所定回転数は、前記駆動軸の回転数に基づき定められる回転数であり、
前記算出手段にて算出される前記所定の物理量の値は、前記内燃機関が、前記所定回転数で出力トルクが略ゼロで運転可能となる値である
ことを要旨とする。
【０００９】
ここでいう「回転数」とは、単位時間当たりの回転数であり、いわゆる回転速度と同じ意味で使用している。以下、この明細書では、単位時間当たりの回転数を、単に回転数と呼ぶ。また、始動手段による始動とは、内燃機関を点火・燃焼開始することで、燃料供給制御や点火制御等を実行することである。
【００１９】
この構成によれば、内燃機関の始動要求があったとき、内燃機関を所定回転数にモータリングする。そして、内燃機関を制御する物理量のうち所定の物理量について、内燃機関がその所定回転数で出力トルクが略ゼロで運転可能となる値を、算出手段により算出し、モータリングされた内燃機関を、その算出された値に応じた制御により始動する。
【００２０】
したがって、内燃機関の始動時（詳細には、点火・燃焼開始の直前から直後まで）において、算出手段により算出された値に応じた制御がなされることにより、内燃機関が所定回転数で出力トルクが略ゼロの運転状態となる。このため、内燃機関の始動時（以下、点火・燃焼開始の直前、直後を含めて点火・燃焼開始の時を「始動時」と呼ぶ）において、内燃機関から出力されるトルクの変動を防止することができる。この結果、内燃機関と機械的に結合されている駆動軸についてのトルク変動も防止することができる。
【００２１】
前記構成の内燃機関の始動制御装置において、
内燃機関の出力トルクの目標値を目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
前記始動手段による前記内燃機関の始動後、前記内燃機関の出力トルクを略ゼロから前記設定された目標トルクに向けて、前記内燃機関の出力トルクが漸次増大されるよう前記内燃機関を制御する内燃機関トルク増大手段と
を備える構成とすることもできる。
【００２２】
この構成によれば、内燃機関の始動後において、目標トルクに向けて、内燃機関の出力トルクが漸次増大されることから、内燃機関の始動後においても、内燃機関から出力されるトルクの急激な変動を防止することができる。
【００２３】
さらに、この構成の内燃機関の始動制御装置において、
前記内燃機関トルク増大手段による制御の実行時に、前記電動機の出力トルクが漸次減少されるよう前記電動機を制御する電動機トルク減少手段
を備える構成とすることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、内燃機関の出力トルクの増大分を電動機の出力トルクの減少分で差し引くことができることから、内燃機関から出力されるトルクと電動機から出力されるトルクとの和は所定範囲内に保たれる。このため、内燃機関と電動機との両方から動力を受ける駆動軸に作用するトルクは所定範囲内に保たれることから、その駆動軸のトルク変動を滑らかなものとすることがができる。
【００２５】
また、前記内燃機関の始動制御装置において、
前記電動機として、
回転軸を有する第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能に結合される第２の電動機と
を備えるとともに、
前記内燃機関の出力軸と前記回転軸と前記駆動軸とに各々動力を伝達可能に結合される３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残余の１軸へ入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段
を備え、さらに、
前記モータリング手段は、
前記第１，第２の電動機を制御することにより、前記３軸式動力入出力手段により前記内燃機関へモータリングのための動力が出力されるよう制御する電動機制御手段
を備える構成とすることもできる。
【００２６】
この構成によれば、第１，第２の電動機を制御することにより、３軸式動力入出力手段により内燃機関へモータリングのための動力が出力される。こうして内燃機関をモータリングすることができる。
【００２７】
また、この構成によれば、内燃機関から出力される動力が、３軸式動力入出力手段および第１，第２の電動機によりトルク変換されて駆動軸に出力されるよう第１，第２の電動機を駆動制御することで、内燃機関から出力される動力をトルク変換して駆動軸に出力することができる。しかも、２軸へ動力を独立に入出力できる３軸式動力入出力手段を用いるから、その２軸を内燃機関の出力軸および駆動軸に動力を伝達可能に結合される軸とすれば、駆動軸の回転数に拘わらず、独立に内燃機関の出力軸を回転させることができる。この結果、内燃機関を効率の良い運転ポイントで運転することができ、装置全体としてのエネルギ効率を向上させることができる。
【００２８】
前記構成の内燃機関の始動制御装置において、
前記電動機制御手段は、
所定の動力を出力するよう前記第１の電動機を制御する手段と、
前記３軸式動力入出力手段を介して前記駆動軸に入出力される動力の偏差を打ち消すよう前記第２の電動機を制御する手段と
を備える構成とすることもできる。
【００２９】
この構成によれば、３軸式動力入出力手段を介して前記駆動軸に入出力される動力の偏差を打ち消すよう第２の電動機が制御されることから、モータリング運転時における駆動軸のトルク変動を防止することができる。
【００３０】
さらに、前記構成の内燃機関の始動制御装置において、
前記駆動軸に出力する目標動力を入力して、該目標動力から前記所定回転数および前記目標トルクを求める目標動力設定手段と、
前記始動手段による前記内燃機関の始動後、前記内燃機関から出力される動力が、前記３軸式動力入出力手段および前記第１，第２の電動機により前記目標動力として前記駆動軸に出力されるよう制御する制御手段と
を備える構成とすることもできる。
【００３１】
この構成によれば、内燃機関の始動後、内燃機関は所定回転数で目標トルクの運転状態に制御され、この内燃機関から出力される動力は駆動軸に出力される。
【００３２】
上記第１の発明の内燃機関の制御装置において、車両と、該車両に設けられ、前記電動機の出力と前記内燃機関の出力との少なくとも一方を前記車両の車軸に伝達する伝達手段とを備える構成とすることもできる。
【００３３】
この構成によれば、内燃機関の始動時、停止時に拘らず、電動機により車両の車軸を安定して回転させることができる。
【００３４】
さらに、上記第１の発明の内燃機関の制御装置において、前記電動機の電源となる充電可能なバッテリと、前記内燃機関から駆動力を受けて前記バッテリに供給する電気を発生する発電機と、前記バッテリの充電量に応じて前記内燃機関の運転時期を決定する手段とを備える構成としてもよい。
【００３５】
この構成によれば、バッテリの充電量が低下する都度に内燃機関が始動されることになり、内燃機関の始動の機会が多くなる。従って、前述したエミッションを低減して、低公害化を図る効果やトルク変動を防止する効果がより一層十分に発揮されることになる。
【００３９】
第２の発明の内燃機関の始動時制御方法は、
駆動軸と機械的に結合される内燃機関を始動する内燃機関の始動時制御方法において、
前記内燃機関の始動要求があったとき、前記駆動軸の回転数に基づき前記内燃機関の始動時の目標回転数を設定する工程と、
該設定された目標回転数で前記内燃機関をモータリングする工程と、
該モータリングされた内燃機関が、前記モータリングによらずに前記目標回転数で出力トルクが略ゼロの運転状態となるように、前記内燃機関を制御する物理量のうちの所定の物理量を制御する工程と
を備えることを要旨としている。
【００４０】
この構成によれば、内燃機関の始動要求があったとき、内燃機関を目標回転数にモータリングする。そして、モータリングされた内燃機関が、そのモータリングによらずに目標回転数で出力トルクが略ゼロの運転状態となるよう運転される。
【００４１】
したがって、内燃機関の始動時において、内燃機関が目標回転数で出力トルクが略ゼロの運転状態となる。このため、内燃機関の始動時において、内燃機関から出力されるトルクの変動を防止することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。この実施例を説明するにあたり、まず、実施例の説明の参考となる参考例について説明する。
【００４３】
１．第１参考例
本発明の第１の参考例としての始動制御装置は、エンジンで発生した運動エネルギを、車軸を駆動する運動エネルギとモータを駆動する電気エネルギとに分配する機械式の分配機構を備えるハイリッド車に適用するものであるため、以下、（１）ハードウェア構成，（２）動作原理，（３）運転制御，（４）通常運転トルク制御処理，（５）モータ駆動トルク制御処理，（６）その他のトルク制御処理として、上記ハイブリッド車について説明し、その後、（７）として、エンジン始動制御について、説明する。
【００４４】
（１）ハードウェア構成
図１は第１の参考例としての始動制御装置を構成する動力出力装置１１０の概略構成を示す構成図、図２は図１の動力出力装置１１０の部分拡大図、図３は図１の動力出力装置１１０を組み込んだ車両の概略構成を示す構成図である。説明の都合上、まず図３を用いて、車両全体の構成から説明する。
【００４５】
図３に示すように、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１６６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燃焼室１５２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１５４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はスロットルアクチュエータ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。
【００４６】
また、エンジン１５０の吸気系には、スロットルバルブ１６６の設けられた吸気部分を迂回するようにバイパス通路１６７が形成されており、このバイパス通路１６７には、アイドルスピードコントロールバルブ（以下、ＩＳＣＶと呼ぶ）１６７ａが設けられている。ＩＳＣＶ１６７ａは、リニアソレノイドによって開弁度が制御される高速応答性に優れた弁体を備えており、この弁体の閉開の時間比に相当するデューティ比を有するデューティ信号をリニアソレノイドに出力することにより、空気流量を高精度に制御する。このＩＳＣＶ１６７ａを用いることで、一般的に大型のＤＣモータから構成されるスロットルアクチュエータ１６８を使用することなく、エンジン１５０のアイドリング時の吸入空気量を高速制御することができる。
【００４７】
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１７１、エンジン１５０の負荷を検出する吸気管負圧センサ１７２、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。
【００４８】
エンジン１５０のクランクシャフト１５６は、後述するプラネタリギヤ１２０やモータＭＧ１，モータＭＧ２を介して駆動軸１１２を回転軸とする動力伝達ギヤ１１１に機械的に結合されており、この動力伝達ギヤ１１１はディファレンシャルギヤ１１４にギヤ結合されている。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１８０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ＥＦＩＥＣＵ１７０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。
【００４９】
図１に示すように、動力出力装置１１０は、大きくは、エンジン１５０、エンジン１５０のクランクシャフト１５６にプラネタリキャリア１２４が機械的に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ＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する制御装置１８０から構成されている。
【００５０】
プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１，ＭＧ２の構成について、図２により説明する。プラネタリギヤ１２０は、クランクシャフト１５６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１２６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、クランクシャフト１５６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およびクランクシャフト１５６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１２０の３軸への動力の入出力についての詳細は後述する。
【００５１】
リングギヤ１２２には、動力の取り出し用の動力取出ギヤ１２８がモータＭＧ１側に結合されている。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。
【００５２】
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１３４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。
【００５３】
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。
【００５４】
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１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ＣＰＵ１９０、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。
【００５５】
この制御ＣＰＵ１９０には、レゾルバ１３９からのサンギヤ軸１２５の回転角度θｓ、レゾルバ１４９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１９５，１９６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１９７，１９８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。
【００５６】
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Ｔｒ１６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）３４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。
【００５７】
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１９１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。
【００５８】
（２）動作原理
以上の構成を説明した動力出力装置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Ｎｒ，トルクＴｒの運転ポイントＰ２でリングギヤ軸１２６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。
【００５９】
プラネタリギヤ１２０の３軸（サンギヤ軸１２５，リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア１２４）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。本参考例では説明の容易のため共線図を用いて説明する。
【００６０】
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、プラネタリキャリア１２４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。
【００６１】
【数１】

【００６２】
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が結合されているプラネタリキャリア１２４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１２５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。
【００６３】
【数２】

【００６４】
次に、描かれた動作共線に、エンジン１５０のトルクＴｅをプラネタリキャリア１２４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Ｔｅｓ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（４）によって表わされる。
【００６５】
【数３】

【００６６】
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Ｔｍ２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。
【００６７】
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Ｐｒ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。
【００６８】
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Ｎｅ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Ｔｍ２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。
【００６９】
以上の動作原理では、プラネタリギヤ１２０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（１００％）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１５０から出力されるエネルギＰｅを、リングギヤ軸１２６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ＭＧ１，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。
【００７０】
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１２６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がある。これらの他の動作については後述する。
【００７１】
（３）運転制御
以下に、こうして構成された動力出力装置１１０の運転制御について図７に例示する運転制御ルーチンに基づき説明する。運転制御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の回転数Ｎｒを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは、レゾルバ１４９から読み込んだリングギヤ軸１２６の回転角度θｒから求めることができる。次に、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ＡＰを読み込む（ステップＳ１０２）。アクセルペダル１６４は運転者が出力トルクが足りないと感じたときに踏み込まれるから、アクセルペダルポジションＡＰは運転者の欲している出力トルク（すなわち、駆動輪１１６，１１８に出力されるトルク）に対応するものとなる。
【００７２】
続いて、読み込まれたアクセルペダルポジションＡＰに応じてリングギヤ軸１２６に出力すべきトルクの目標値であるトルク指令値Ｔｒ＊を導出する処理を行なう（ステップＳ１０４）。ここで、アクセルペダルポジションＡＰに応じて駆動輪１１６，１１８に出力すべきトルクを導出せずに、リングギヤ軸１２６に出力すべきトルクを導出するのは、リングギヤ軸１２６は動力取出ギヤ１２８，動力伝達ギヤ１１１およびディファレンシャルギヤ１１４を介して駆動輪１１６，１１８に機械的に結合されているから、リングギヤ軸１２６に出力すべきトルクを導出すれば、駆動輪１１６，１１８に出力すべきトルクを導出する結果となるからである。なお、本参考例では、トルク指令値Ｔｒ＊とリングギヤ軸１２６の回転数ＮｒとアクセルペダルポジションＡＰとの関係を示すマップを予めＲＯＭ１９０ｂに記憶しておき、アクセルペダルポジションＡＰが読み込まれると、マップと読み込まれたアクセルペダルポジションＡＰおよびリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに基づいてトルク指令値Ｔｒ＊の値を導出するものとした。このマップの一例を図８に示す。
【００７３】
次に、導き出されたトルク指令値Ｔｒ＊と読み込まれたリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとから、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒを計算（Ｐｒ＝Ｔｒ＊×Ｎｒ）により求める（ステップＳ１０６）。続いて、残容量検出器１９９により検出されるバッテリ１９４の残容量ＢＲＭを読み込む処理を行なって（ステップＳ１０８）、運転モードの判定処理を行なう（ステップＳ１１０）。この運転モードの判定処理は、図９に例示する運転モード判定処理ルーチンにより処理される。運転モード判定処理ルーチンでは、運転制御ルーチンのステップＳ１００ないしＳ１０８で読み込んだデータや計算したデータなどを用いて、そのときの動力出力装置１１０のより適切な運転モードを判定する。ここで、一旦図７の運転制御ルーチンの説明を中断し、先に図９の運転モード判定処理ルーチンに基づき運転モードの判定処理について説明する。
【００７４】
運転モード判定処理ルーチンが実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、バッテリ１９４の残容量ＢRMが閾値ＢＬと閾値ＢＨとにより表わされる範囲内にあるかを判定し（ステップＳ１３０）、この範囲内にないときには、バッテリ１９４の充放電が必要であると判断して、動力出力装置１１０の運転モードとして充放電モードを設定する（ステップＳ１３２）。ここで、閾値ＢＬと閾値ＢＨは、バッテリ１９４の残容量ＢRMの下限値と上限値を示すものであり、本参考例では、閾値ＢＬは、後述のモータ駆動モードによるモータＭＧ２のみによる駆動やパワーアシストモードによるバッテリ１９４からの放電電力による動力の付加などを所定時間継続して行なうのに必要な電力量以上の値として設定される。また、閾値ＢＨは、バッテリ１９４の満充電時の残容量ＢRMから通常走行状態にある車両を停止する際にモータＭＧ１やモータＭＧ２により回生される電力量を減じた値以下に設定されている。
【００７５】
ステップＳ１３０でバッテリ１９４の残容量ＢＲＭが閾値ＢＬと閾値ＢＨとにより表わされる範囲内にあるときには、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒがエンジン１５０から出力可能な最大エネルギＰｅｍａｘを越えているか否かを判定する（ステップＳ１３４）。最大エネルギＰｅｍａｘを越えているときには、エンジン１５０から出力される最大エネルギＰｅｍａｘでは不足するエネルギをバッテリ１９４に蓄えられたエネルギで賄う必要があると判断し、動力出力装置１１０の運転モードとしてパワーアシストモードを設定する（ステップＳ１３６）。
【００７６】
一方、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒがエンジン１５０から出力可能な最大エネルギＰｅｍａｘ以下のときには、トルク指令値Ｔｒ＊と回転数Ｎｒとが所定の範囲内にあるかを判定し（ステップＳ１３８）、所定の範囲内のときには、動力出力装置１１０の運転モードとしてサンギヤ軸１２５の回転を停止した状態のロックアップモードを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、所定の範囲とは、サンギヤ１２１の回転を停止した状態でエンジン１５０を効率よく運転できる範囲である。具体的には、サンギヤ１２１を停止した状態でエンジン１５０を効率よく運転できる範囲内の各運転ポイントでエンジン１５０を運転したときに、リングギヤ軸１２６に出力されるそれぞれのトルクと回転数とをマップとして予めＲＯＭ１９０ｂに記憶しておき、トルク指令値Ｔｒ＊と回転数Ｎｒで表わされる運転ポイントがこのマップの範囲内にあるかを判定するのである。エンジン１５０を効率よく運転できる範囲の一例を図１０に示す。図中、領域ＰＥはエンジン１５０の運転が可能な領域であり、領域ＰＡはエンジン１５０を効率よく運転できる範囲である。なお、この範囲ＰＡは、エンジン１５０の運転効率のほかエミッション等により定められるものであり、予め実験などにより設定できる。
【００７７】
ステップＳ１３８でトルク指令値Ｔｒ＊とリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとが所定の範囲内にないときには、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒが所定エネルギＰＭＬより小さく、かつ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒが所定回転数ＮＭＬより小さいか否かを判定し（ステップＳ１４２）、共に小さいときには、動力出力装置１１０の運転モードとしてモータＭＧ２のみによる駆動のモータ駆動モードを設定する（ステップＳ１４４）。所定エネルギＰＭＬや所定回転数ＮＭＬは、エンジン１５０が低回転数で低トルクでは効率が低下することに基づきその範囲を設定するものであり、エンジン１５０の運転領域として所定の効率未満の領域となるエネルギＰｒおよび回転数Ｎｒとして設定される。なお、具体的な値は、エンジン１５０の特性やプラネタリギヤ１２０のギヤ比などにより定められる。ステップＳ１４２で、エネルギＰｒが所定エネルギＰＭＬ以上であったり回転数Ｎｒが所定回転数ＮＭＬ以上のときには、通常の運転を行なうものと判断し、動力出力装置１１０の運転モードとして通常運転モードを設定する（ステップＳ１４６）。
【００７８】
図７の運転制御ルーチンのステップＳ１１０に戻って、運転モード判定処理ルーチンの結果に基づき、運転モードとして通常運転モードが設定されたときには通常運転トルク制御処理（ステップＳ１１２）を、充放電モードが設定されたときには充放電トルク制御処理（ステップＳ１１４）を、パワーアシストモードが設定されたときにはパワーアシストトルク制御処理（ステップＳ１１６）を、ロックアップモードが設定されたときにはロックアップトルク制御処理（ステップＳ１１８）を、モータ駆動モードが設定されたときにはモータ駆動トルク制御処理（ステップＳ１２０）をそれぞれ実行する。以下、各トルク制御処理について説明する。
【００７９】
（４）通常運転トルク制御処理
図７のステップＳ１１２の通常運転トルク制御処理は、図１１に例示する通常運転トルク制御ルーチンによりなされる。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に出力すべきエネルギＰｒと前回このルーチンが起動されたときに用いたエネルギＰｒと比較する（ステップＳ１５０）。ここで、前回とは、図７の運転制御ルーチンで続けてステップＳ１１２の通常運転トルク制御処理が実行され、図１１の通常運転トルク制御ルーチンが起動されたときの直前に起動されたときのことをいう。エネルギＰｒと前回のエネルギＰｒとが異なるときにはステップＳ１５２ないしＳ１５６およびステップＳ１７０ないしＳ１７２の処理を行ない、同じときにはステップＳ１６２ないしＳ１７２の処理を行なう。まず、エネルギＰｒと前回のエネルギＰｒとが異なるときの処理について説明し、その後、同じときの処理について説明する。
【００８０】
エネルギＰｒと前回のエネルギＰｒとが異なるときには、まず、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒに基づいてエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定する処理を行なう（ステップＳ１５２）。ここで、エンジン１５０の供給するエネルギはエンジン１５０のトルクＴｅと回転数Ｎｅとの積に等しいから、出力すべきエネルギＰｒとエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊との関係はＰｒ＝Ｔｅ＊×Ｎｅ＊となり、かかる関係を満足するエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の組合せは無数に存在する。そこで、本参考例では、各エネルギＰｒに対してエンジン１５０ができる限り効率の高い状態で運転され、かつエネルギＰｒの変化に対してエンジン１５０の運転状態が滑らかに変化するエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を実験等により求め、これを予めＲＯＭ１９０ｂにマップとして記憶しておき、エネルギＰｒに対応するエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊をこのマップから導出するものとした。このマップについて、更に説明する。
【００８１】
図１２は、エンジン１５０の運転ポイントとエンジン１５０の効率との関係を示すグラフである。図中曲線Ｂはエンジン１５０の運転可能な領域の境界を示す。エンジン１５０の運転可能な領域には、その特性に応じて効率が同一の運転ポイントを示す曲線α１ないしα６のような等効率線を描くことができる。また、エンジン１５０の運転可能な領域には、トルクＴｅと回転数Ｎｅとの積で表わされるエネルギ一定の曲線、例えば曲線Ｃ１−Ｃ１ないしＣ３−Ｃ３を描くことができる。こうして描いたエネルギ一定の曲線Ｃ１−Ｃ１ないしＣ３−Ｃ３に沿って各運転ポイントの効率をエンジン１５０の回転数Ｎｅを横軸として表わすと図１３のグラフのようになる。
【００８２】
図示するように、出力するエネルギが同じでも、どの運転ポイントで運転するかによってエンジン１５０の効率は大きく異なる。例えばエネルギ一定の曲線Ｃ１−Ｃ１上では、エンジン１５０を運転ポイントＡ１（トルクＴｅ１，回転数Ｎｅ１）で運転することにより、その効率を最も高くすることができる。このような効率が最も高い運転ポイントは、出力エネルギ一定の曲線Ｃ２−Ｃ２およびＣ３−Ｃ３ではそれぞれ運転ポイントＡ２およびＡ３が相当するように、各エネルギ一定の曲線上に存在する。図１２中の曲線Ａは、これらのことに基づき各エネルギＰｒに対してエンジン１５０の効率ができる限り高くなる運転ポイントを連続する線で結んだものである。本参考例では、この曲線Ａ上の各運転ポイント（トルクＴｅ，回転数Ｎｅ）とエネルギＰｒとの関係をマップとしたものを用いてエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を設定した。
【００８３】
ここで、曲線Ａを連続する曲線で結ぶのは、エネルギＰｒの変化に対して不連続な曲線によりエンジン１５０の運転ポイントを定めると、エネルギＰｒが不連続な運転ポイントを跨いで変化するときにエンジン１５０の運転状態が急変することになり、その変化の程度によっては、目標の運転状態にスムースに移行できずノッキングを生じたり停止してしまう場合があるからである。したがって、このように曲線Ａを連続する曲線で結ぶと、曲線Ａ上の各運転ポイントがエネルギ一定の曲線上で最も効率が高い運転ポイントとならない場合もある。
【００８４】
エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、制御ＣＰＵ１９０は、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を、設定した目標トルクＴｅ＊とギヤ比ρとに基づいて次式（５）により算出して設定すると共に（ステップＳ１５４）、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を、トルク指令値Ｔｒ＊と目標トルクＴｅ＊とギヤ比ρとに基づいて次式（６）により算出して設定する（ステップＳ１５６）。トルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を式（５）および式（６）によって算出できるのは、図５および図６の共線図における動作共線の釣り合いの関係として説明した。
【００８５】
【数４】

【００８６】
こうして、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊，目標回転数Ｎｅ＊，モータＭＧ１およびモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定した後は、モータＭＧ１の制御処理（ステップＳ１７０），モータＭＧ２の制御処理（ステップＳ１７１）およびエンジン１５０の制御処理（ステップＳ１７２）を行なう。図示の都合上、モータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０の各制御処理を別々のステップとして記載したが、実際には、これらの制御は総合的に行なわれる。例えば、制御ＣＰＵ１９０が割り込み処理を利用して、モータＭＧ１とモータＭＧ２の制御を同時に実行すると共に、通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に指示を送信して、ＥＦＩＥＣＵ１７０によりエンジン１５０の制御も同時に行なわせるのである。
【００８７】
モータＭＧ１の制御処理（図１１のステップＳ１７０）は、図１４に例示するモータＭＧ１の制御ルーチンによりなされる。このルーチンが実行されると、制御ＣＰＵ１９０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Ｓ１８０）、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Ｓ１８２）。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Ｓ１８４）。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（７）を演算することにより行なわれる。
【００８８】
【数５】

【００８９】
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。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Ｖｄ１，Ｖｑ１を求める処理を行なう（ステップＳ１８６）。すなわち、まず以下の式（８）の演算を行ない、次に次式（９）の演算を行なうのである。
【００９０】
【数６】

【００９１】
ここで、Ｋｐ１，Ｋｐ２，Ｋｉ１，Ｋｉ２は、各々係数である。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（上式（９）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。その後、こうして求めた電圧指令値をステップＳ１８４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Ｓ１８８）、実際に三相コイル１３４に印加する電圧Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を求める処理を行なう。各電圧は、次式（１０）により求める。
【００９２】
【数７】

【００９３】
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（１０）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Ｓ１８９）。
【００９４】
ここで、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊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１４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Ｓ１８０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１４のモータＭＧ１の制御処理により行なうことができる。
【００９５】
次に、モータＭＧ２の制御処理（図１１のステップＳ１７１）について図１５に例示するモータＭＧ２の制御ルーチンに基づき説明する。モータＭＧ２の制御処理は、モータＭＧ１の制御処理うちトルク指令値Ｔｍ１＊とサンギヤ軸１２５の回転角度θｓに代えてトルク指令値Ｔｍ２＊とリングギヤ軸１２６の回転角度θｒとを用いる点を除き、モータＭＧ１の制御処理と全く同一である。すなわち、リングギヤ軸１２６の回転角度θｒをレゾルバ１４９を用いて検出し（ステップＳ１９０）、続いてモータＭＧ２の各相電流を電流検出器１９７，１９８を用いて検出し（ステップＳ１９２）、その後、座標変換（ステップＳ１９４）および電圧指令値Ｖｄ２，Ｖｑ２の演算を行ない（ステップＳ１９６）、更に電圧指令値の逆座標変換（ステップＳ１９８）を行なって、モータＭＧ２の第２の駆動回路１９２のトランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６のオンオフ制御時間を求め、ＰＷＭ制御を行なう（ステップＳ１９９）。
【００９６】
ここで、モータＭＧ２もトルク指令値Ｔｍ２＊の向きとリングギヤ軸１２６の回転の向きとにより力行制御されたり回生制御されたりするが、モータＭＧ１と同様に、力行制御も回生制御も共に図１５のモータＭＧ２の制御処理で行なうことができる。なお、本参考例では、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の符号は、図５の共線図の状態のときのトルクＴｍ２の向きを正とした。
【００９７】
次に、エンジン１５０の制御処理（図１１のステップＳ１７２）について説明する。エンジン１５０は、図１１のステップＳ１５２で設定された目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで定常運転状態となるようトルクＴｅおよび回転数Ｎｅが制御される。具体的には、制御ＣＰＵ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に指示を送信し、燃料噴射弁１５１からの燃料噴射量やスロットルバルブ１６６の開度を増減して、エンジン１５０の出力トルクが目標トルクＴｅ＊に、回転数が目標回転数Ｎｅ＊になるように徐々に調整するのである。なお、図１１の通常運転トルク制御ルーチンのステップＳ１６２ないしＳ１７２の処理で後述するが、エンジン１５０の回転数ＮｅはモータＭＧ１によるサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓの制御によって行なわれるから、エンジン１５０の制御では、エンジン１５０のトルクＴｅを目標トルクＴｅ＊とする制御となる。
【００９８】
次に、図１１の通常運転トルク制御ルーチンのステップＳ１５０でリングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒと前回のエネルギＰｒとが同じであると判断されたときの処理（ステップＳ１６２ないしＳ１７２の処理）について説明する。このときには、制御ＣＰＵ１９０は、まず、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを入力する処理を行なう（ステップＳ１６２）。次に、リングギヤ軸１２６の目標回転数Ｎｓ＊を、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊に基づいて上式（２）と同様な式（１１）により算出すると共に（ステップＳ１６４）、読み込んだリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｓと計算で求めた目標回転数Ｎｓ＊との偏差△Ｎｓを算出する（ステップＳ１６６）。そして、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を式（１２）により求める（ステップＳ１６８）。なお、式（１２）中のＫｍ１は制御ゲインである。
【００９９】
【数８】

【０１００】
こうしてトルク指令値Ｔｍ１＊を設定すると、モータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０の各制御処理を行なう（ステップＳ１７０ないしＳ１７２）。ここで、各制御処理に用いられる各設定値のうちステップＳ１６８で設定されたトルク指令値Ｔｍ１＊以外は、前回このルーチンが実行されたときに今回のエネルギＰｒと同じ値のエネルギＰｒに基づいてステップＳ１５２およびＳ１５６で設定されたものが用いられる。
【０１０１】
ステップＳ１６２ないしＳ１７２の処理は、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを目標回転数Ｎｓ＊に一致させるフィードバック制御となる。本参考例では、こうしたサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを制御することにより、エンジン１５０の回転数Ｎｅを制御している。図５および図６を用いて説明したように、プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ軸１２５，リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア１２４の回転数のうちいずれか２つの回転数を決定すれば残余の回転数はこれらに基づいて定まる。駆動輪１１６，１１８に機械的に接続されているリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは入力値として与えられるから、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓかエンジン１５０の回転数Ｎｅのいずれかを制御すれば、プラネタリギヤ１２０の３軸の回転状態が定まる。いま、エンジン１５０を目標トルクＴｅ＊，目標回転数Ｎｅ＊の効率のよい運転ポイントで運転したいから、エンジン１５０の回転数Ｎｅを制御すればよい。この場合、エンジン１５０の回転数Ｎｅを制御する手法としてスロットルバルブ１６６の開度と燃料噴射量とを制御する手法もあるが、同時にエンジン１５０のトルクＴｅを目標トルクＴｅ＊に制御する必要もあり、制御は困難なものとなる。一方、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓは、モータＭＧ１の回転数制御により容易にかつ高精度に行なうことができる。したがって、本参考例では、エンジン１５０の回転数Ｎｅの制御をモータＭＧ１によるサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓの制御によって行なうのである。
【０１０２】
以上説明した通常運転トルク制御処理によれば、エンジン１５０から出力された動力をプラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１およびモータＭＧ２により所望の動力にトルク変換してリングギヤ軸１２６に、延いては駆動輪１１６，１１８に出力することができる。しかも、エンジン１５０の運転ポイント（回転数ＮｅとトルクＴｅ）は、出力されるエネルギＰｅがリングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒと同じであれば、如何なる運転ポイントとしてもよいから、エンジン１５０をより効率の良い運転ポイントで運転することができる。この結果、装置全体の効率を高くすることができる。また、モータＭＧ１によりリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｓを目標回転数Ｎｓ＊に制御することによりエンジン１５０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に制御することができる。
【０１０３】
本参考例の動力出力装置１１０では、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒが前回のエネルギＰｒと同じときには、モータＭＧ１によりサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓが目標回転数Ｎｓ＊となるようフィードバック制御したが、こうしたフィードバック制御を行なわないものとしてもよい。また、本参考例の動力出力装置１１０では、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒに対してエンジン１５０ができる限り効率の高い状態で運転され、かつエネルギＰｒの変化に対してエンジン１５０の運転状態が滑らかに変化するマップを用いて設定したが、エンジン１５０ができる限り効率の高い状態で運転されるがエネルギＰｒの変化に対してエンジン１５０の運転状態が滑らかに変化しない不連続な運転ポイントを記憶するマップを用いて設定するものとしてもよく、エンジン１５０ができる限りエミッションが良好となる運転ポイントや、エンジン１５０ができる限り静かになる運転ポイントなどの種々の運転ポイントを記憶するマップを用いて設定するものとしてもよい。
【０１０４】
（５）モータ駆動トルク制御処理
次に、図７のステップＳ１２０におけるモータ駆動トルク制御処理について図１６のモータ駆動トルク制御ルーチンに基づき説明する。本ルーチンは、図９のステップＳ１４２およびＳ１４４でリングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒが所定エネルギＰＭＬより小さく、かつ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒが所定回転数ＮＭＬより小さいと判断されたときに実行される。
【０１０５】
本ルーチンが実行されると、まず、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に値０を設定するとともに（ステップＳ２０００）、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊にトルク指令値Ｔｒ＊を設定し（ステップＳ２０２）、設定した各指令値を用いてモータＭＧ１，モータＭＧ２およびエンジン１５０の各制御を行なう（ステップＳ２０４およびＳ２０６）。ここで、ステップＳ２０４のモータＭＧ１の制御は、トルク指令値Ｔｍ１＊が値０であるから、第１の駆動回路１９１のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のすべてをオフ状態とする制御となる。その後、エンジン１５０の運転を停止する制御を行なう（ステップＳ２０８）。なお、モータ駆動トルク制御処理における共線図は図１７に示すようになる。
【０１０６】
以上説明したモータ駆動トルク制御処理によれば、エンジン１５０の運転は停止されて、モータＭＧ２から出力される動力のみをリングギヤ軸１２６に出力することができる。即ち、車両駆動としては、電気自動車状態となっている。
【０１０７】
なお、このモータ駆動トルク制御処理は、前述したように、図９のステップＳ１４２およびＳ１４４でリングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒが所定エネルギＰＭＬより小さく、かつ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒが所定回転数ＮＭＬより小さいと判断されたときに実行されるものとしたが、こうしたリングギヤ軸１２６へ出力すべきエネルギＰｒやリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに拘わらずモータ駆動トルク制御処理を実行するものとしてもよい。例えば、運転者により操作可能な図示しないスイッチから指令を受けたときに実行される構成としてもよい。詳しくは、この車両にモータのみで走行する駆動状態を選択可能なスイッチを予め設けるようにして、騒音規制および排ガス規制の要請のもと運転者によりそのスイッチが操作されたときに、このモータ駆動トルク制御処理が実行される構成とする。
【０１０８】
（６）その他のトルク制御処理
次に、図７のステップＳ１１４における充放電トルク制御処理、ステップＳ１１６におけるパワーアシストトルク制御処理およびステップＳ１１８におけるロックアップトルク制御処理について説明する。これらトルク制御処理は本発明の要旨と直接関係しないことから、ここでは簡単な説明に留めておく。
【０１０９】
ステップＳ１１４における充放電トルク制御処理では、バッテリ１９４の残容量ＢＲＭが閾値ＢＬ未満でバッテリ１９４の充電が必要と判断されたときに、モータＭＧ１またはモータＭＧ２により回生される電力を、モータＭＧ１またはモータＭＧ２で消費する電力より大きくすることにより、この余剰電力によりバッテリ１９４を充電する処理を行なう。一方、バッテリ１９４の残容量ＢＲＭが閾値ＢＨより大きく、バッテリ１９４の放電が必要であると判断されたときには、モータＭＧ１またはモータＭＧ２により回生される電力を、モータＭＧ１またはモータＭＧ２で消費する電力より小さくすることにより、この不足電力をバッテリ１９４からの放電により賄う処理を行なう。これらの結果、バッテリ１９４の残容量ＢＲＭを所望の範囲とすることができ、バッテリ１９４の過放電や過充電を回避することができる。もとより、ステップＳ１１２の通常運転トルク制御と同様に、エンジン１５０，プラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１，モータＭＧ２およびバッテリ１９４により所望の動力をリングギヤ軸１２６に、延いては駆動輪１１６，１１８に出力することができる。
【０１１０】
ステップＳ１１６におけるパワーアシストトルク制御処理では、エンジン１５０から出力された動力にバッテリ１９４に貯えられた電気エネルギをアシストパワーとして付加する処理を行なう。これにより、エンジンの最大エネルギ以上のエネルギをリングギヤ軸１２６に、延いては駆動輪１１６，１１８に出力することができる。この結果、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギより小さなエネルギを最大エネルギとする定格能力の低いエンジン１５０を用いることができ、装置全体の小型化および省エネルギ化を図ることができる。
【０１１１】
ステップＳ１１８におけるロックアップトルク制御処理では、モータＭＧ１をロックアップすることによりサンギヤ軸１２５が回転しないよう固定して、エンジン１５０から出力される動力をギヤ比を介してダイレクトにリングギヤ軸１２６に出力することができる。
【０１１２】
動力出力装置１１０によれば、上述した各トルク制御処理を行なうことにより、効率よくリングギヤ軸１２６に、延いては駆動輪１１６，１１８に動力を出力することができる。また、リングギヤ軸１２６に出力された動力をモータＭＧ１とモータＭＧ２の間から取り出して駆動輪１１６，１１８に伝達することができる。
【０１１３】
さらに、動力出力装置１１０では、各トルク制御処理を行なう運転制御に加えて、エンジン１５０が停止しているときに、エンジン１５０の始動要求を受けてエンジン１５０を始動するエンジン始動制御を実行する。
【０１１４】
（７）エンジン始動制御
以下、エンジン始動制御について図１８、図１９に示すエンジン始動制御ルーチンに基づき説明する。なお、このエンジン始動制御ルーチンは、図７に示す運転制御ルーチンの実行時に、割込みにて所定時間毎に繰り返し実行される。エンジン始動制御ルーチンが実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、ＥＦＩＥＣＵ１７０からエンジン情報の入力を行なう（ステップＳ２１０）。具体的には、ＥＦＩＥＣＵ１７０から通信により水温センサ１７４，回転数センサ１７６等のエンジン１５０周辺の各種センサおよびスイッチの検出結果を受信する処理を行なう。次いで、モータ駆動モードの設定がなされているか否かの判定を行なう（ステップＳ２１１）。モータ駆動モードは、前述した運転モード判定処理ルーチンのステップＳ１４４で設定されるもので、この設定がなされているか否かを判定することにより、運転制御ルーチンにおけるステップＳ１２０でモータ駆動トルク制御がなされているか否かの判定、即ち、エンジン１５０の運転が停止された状態で、モータＭＧ２から出力される動力で車両が走行中であるか否かの判定を行なっている。
【０１１５】
次いで、制御ＣＰＵ１９０は、エンジン１５０を始動する要求があるか否かの判定を行なう（ステップＳ２１２）。この判定は、車両の運転状況を読み取って、その運転状況からみてエンジン１５０の運転が必要であると判定したときに、エンジン１５０の始動要求があるものと判断するものであってもよいし、外部からの制御指令に従ってエンジン１５０の始動要求があるものと判断するものであってもよい。前者の場合には、例えば、車両の減速時等において、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒが所定エネルギＰＭＬより小さく、かつ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒが所定回転数ＮＭＬより小さくなって、モータ駆動モードに移行した状態で、運転者がアクセルペダル１６４を踏み込んで加速の要求をしたときに、制御ＣＰＵ１９０は、上記加速の要求からエンジン１５０の始動要求があるものと判断する。また、バッテリ１９４の残量量が不足してバッテリ充電の必要性が生じたときにも、制御ＣＰＵ１９０は、上記加速の要求からエンジン１５０の始動要求があるものと判断する構成とすることもできる。
【０１１６】
後者の場合には、例えば、モータのみで走行する駆動状態を選択するスイッチが運転者により操作されてモータ駆動モードへの移行がなされた場合に、このスイッチが解除されたときに、制御ＣＰＵ１９０は、この解除指令からエンジン１５０の始動要求があるものと判断する。
【０１１７】
ステップＳ２１０およびステップＳ２１２共に肯定判定されたときには、続くステップＳ２１３に処理を進める。一方、ステップＳ２１１およびステップＳ２１２のいずれか一方でも否定判定されたときには、「リターン」に抜けて、この処理をいったん終了する。
【０１１８】
ステップＳ２１３に処理が進むと、ステップＳ２１０にて入力したエンジン情報から、エンジン１５０の始動時における目標とするアイドル回転数Ｎｉ（例えば、８００［ｒｐｍ］）と、そのアイドル回転数Ｎｉを維持するのに必要な空気量Ｑｉとを算出する。詳細には、水温センサ１７４の検出結果に基づく暖機補正量、ヘッドランプ等の補機のスイッチがオン状態とされたときに設定される電気負荷補正量などを加味し、エンジン１５０がおかれている現状に最適の始動時におけるアイドル回転数Ｎｉを求め、さらに、そのアイドル回転数Ｎｉから必要空気量Ｑｉを算出する。なお、必要空気量Ｑｉを算出する際には、アイドル回転数Ｎｉに加えて吸気温センサの検出結果を用いて求める構成としてもよく、この構成によれば、空気温度により変わる空気密度を考慮してより高精度の必要空気量Ｑｉを求めることができる。
【０１１９】
続いて、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊にステップＳ２１３で求めたアイドル回転数Ｎｉを、目標吸入空気量Ｑ＊にステップＳ２１３で求めた必要空気量Ｑｉをそれぞれ設定する処理を行なう（ステップＳ２１４）。次いで、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊をそれぞれ設定する処理を行なう（ステップＳ２１６，Ｓ２１８）。これらトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊がどのような値に設定されるかを、共線図を用いて説明する。
【０１２０】
モータ駆動モード時における共線図は、前述したように図１７に示すものである。このエンジン始動制御においてエンジン１５０を始動するためには、図１７に示す状態から図２０に示す状態にまず移行すればよい。すなわち、駆動輪１１６，１１８に機械的に接続されているリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒはモータ駆動モード時においては一定であることから、このリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを固定してサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを正転側に増速することにより、エンジン１５０の回転数ＮｅをステップＳ２１４で設定された目標回転数Ｎｅ＊（＝アイドル回転数Ｎｉ）に移行すればよい。
【０１２１】
エンジン１５０をアイドル回転数Ｎｉでモータリングさせるには、エンジン１５０の出力軸（クランクシャフト１５６）をそのアイドル回転数Ｎｉで回転させるためのトルク（クランキングトルク）Ｔｅｃを座標軸Ｃ上に作用させる必要がある。しかし、エンジン１５０は停止状態であることから、座標軸Ｃにはトルクを直接作用させることはできない。そこで、この座標軸Ｃ上に作用させたいトルクＴｅｃ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Ｔｅｃｓと座標軸Ｒ上のトルクＴｅｃｒとに分離することができることから、これらトルクＴｅｃｓ，Ｔｅｃｒを座標軸Ｓおよび座標軸Ｒ上にそれぞれ作用させるようにする。このときトルクＴｅｃｓ，Ｔｅｃｒの大きさは、次式（１３）および（１４）によって表わされる。
【０１２２】
【数９】

【０１２３】
なお、上記クランキングトルクＴｅｃは、エンジン１５０の構造、シリンダ容積、潤滑油の粘度等によって定まるもので、予め計算により求められた値を利用する。エンジン１５０の構造、シリンダ容積は、エンジン１５０固有のもので一定であるが、潤滑油粘度は温度により大きく変動することから、水温センサ１７４により検出される水温に従い変動する値としてクランキングトルクＴｅｃを求めることが好ましい。
【０１２４】
こうしたことから、制御ＣＰＵ１９０は、ステップＳ２１６で、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を、上記作用させたいトルクＴｅｃｓに基づいて、次式（１５）により算出して設定すると共に、ステップＳ２１８で、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を、モータ駆動モード時において座標軸Ｒ上に作用しているトルクＴｍ２（＝Ｔｒ＊）と上記作用させたいトルクＴｅｃｒとに基づいて、次式（１６）により算出して設定する。
【０１２５】
【数１０】

【０１２６】
式（１６）におけるトルク指令値Ｔｒ＊は、図７の運転制御ルーチンのステップＳ１０４で求めた最新の値である。こうして、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊，目標吸入空気量Ｑ＊，モータＭＧ１およびモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定した後は、モータＭＧ１の制御処理（ステップＳ２２０）およびモータＭＧ２の制御処理（ステップＳ２２２）を行なう。このモータＭＧ１の制御処理は、前述したように、図１４に例示するモータＭＧ１の制御ルーチンによりなされ、モータＭＧ２の制御処理は、前述したように、図１５に例示するモータＭＧ２の制御ルーチンによりなされる。なお、図示の都合上、モータＭＧ１およびモータＭＧ２の各制御処理を別々のステップとして記載したが、実際には、これらの制御は総合的に行なわれる。例えば、制御ＣＰＵ１９０が割り込み処理を利用して、モータＭＧ１とモータＭＧ２の制御を同時に実行する
【０１２７】
ステップＳ２２０およびＳ２２２の処理の結果、エンジン１５０はアイドル回転数Ｎｉでモータリングされる。なお、このとき、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊は、エンジン１５０をモータリング運転する際に座標軸Ｒ上に作用させるトルクＴｅｃｒ分を差し引いた値に設定されていることから、モータリング時における駆動軸のトルク変動を防止することができる。
【０１２８】
その後、エンジン１５０の制御処理に移り、まず、アイドルスピードコントロール（ＩＳＣと呼ぶ）を行なうことにより、エンジン１５０の吸入空気量を調整して、エンジン１５０の回転数を上記制御したアイドル回転数Ｎｉに安定させる（ステップＳ２２４）。詳細には、ステップＳ２１４で設定された目標吸入空気量Ｑ＊に基づく制御量の駆動信号をＩＳＣＶ１６７ａに出力することで、ＩＳＣＶ１６７ａの開度を調節してエンジン１５０の吸入空気量を必要空気量Ｑｉに変える。
【０１２９】
続くステップＳ２２６では、実際のエンジン１５０の回転数ＮｅがステップＳ２１４で設定した目標回転数Ｎｅ＊、即ち、ステップＳ２１３で求めたアイドル回転数Ｎｉより大きいか否かを判定し、大きくないと判定されれば、ステップＳ２２０に戻り、モータＭＧ１の制御処理を続行する。また、続く、ステップＳ２２８で、所定時間の吸入空気量の変化量△Ｑが予め定められた許容変化量△Ｑｍａｘより小さいか否かを判定し、小さくないと判定されれば、ステップＳ２２０に戻り、モータＭＧ１の制御処理を続行する。一方、ステップＳ２２６で、実際の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊より大きいと判定され、ステップＳ２２８で、吸入空気量の変化量△Ｑが許容変化量△Ｑｍａｘより小さいと判定されると、エンジン１５０の回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｑが共に目標回転数Ｎｅ＊および目標吸入空気量Ｑ＊の値に安定したと判断して、燃料噴射弁１５１やイグナイタ１５８に対して駆動信号を出力する燃料噴射制御・点火時期制御を実行開始してエンジン１５０の始動を開始する（ステップＳ２３０）。
【０１３０】
この燃料噴射制御と点火時期制御は、上記目標回転数Ｎｅ＊および目標吸入空気量Ｑ＊、即ち、ステップＳ２１３で算出したアイドル回転数Ｎｉと必要空気量Ｑｉとに応じて燃料噴射量および点火時期が求められて実行される。具体的には、制御ＣＰＵ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に指示を送信し、燃料噴射弁１５１からの燃料噴射量やイグナイタ１５８による点火時期を上記アイドル回転数Ｎｉと必要空気量Ｑｉから求めて、エンジン１５０の燃料噴射制御・点火時期制御が実行される。
【０１３１】
エンジン１５０の始動が開始されると、その後、図１９のステップＳ２３２に処理は移り、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、エンジン１５０の始動のために座標軸Ｓおよび座標軸Ｒ上に加えたトルクＴｅｃｓ，Ｔｅｃｒをそれぞれ取り除く作業を行なう。即ち、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に、トルクＴｅｃｓを差し引いた結果である値０を設定する（ステップＳ２３２）とともに、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊に、トルクＴｅｃｒを差し引いた結果であるトルク指令値Ｔｒ＊を設定し（ステップＳ２３４）、設定した各指令値を用いてモータＭＧ１，モータＭＧ２の各制御を行なう（ステップＳ２３６およびＳ２３８）。このモータＭＧ１，モータＭＧ２の各制御は、前述した制御ルーチンに基づき行なわれる。
【０１３２】
続いて、エンジン１５０の制御処理を行なう（ステップＳ２４０）。ここでは、エンジン１５０は、ステップＳ２１４で設定された目標回転数Ｎｅ＊および目標吸入空気量Ｑ＊の運転ポイント、即ち、アイドル状態で定常運転されるよう、目標回転数Ｎｅ＊および目標吸入空気量Ｑ＊が制御される。具体的には、制御ＣＰＵ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に指示を送信し、燃料噴射弁１５１からの燃料噴射量やＩＳＣＶ１６７ａの開度を増減して、エンジン１５０の回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｉ、吸入空気量Ｑが必要吸気量Ｑｉとなるアイドル状態にエンジン１５０を安定させる。
【０１３３】
ステップＳ２３６のモータＭＧ１の制御、ステップＳ２３８のモータＭＧ２の制御およびステップＳ２４０のエンジン１５０の制御を終えたときのプラネタリギヤ１２０における共線図は、図２１に例示するようになる。図２１に示すように、座標軸Ｒ上にはトルクＴｍ２を作用させるとともに、座標軸Ｃ上に作用させるエンジン１５０のトルクＴｅおよび座標軸Ｓ上に作用させるトルクは値０となる。この結果、エンジン１５０はアイドル回転数Ｎｉの回転数で安定して運転することになる。ステップＳ２３６の実行後、「リターン」に抜けてこの処理をいったん終了する。
【０１３４】
以上のように構成されたエンジン始動制御ルーチンにより実現されるエンジン１５０の始動時の回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｑの経時変化を図２２に示した。図２２において破線で示す特性曲線は、従来のスタータモータによってエンジンを始動したときのものである。
【０１３５】
図示するように、本参考例のエンジン１５０は、モータＭＧ１およびＭＧ２によって始動開始時から回転駆動され、最終目的であるアイドル回転数Ｎｉに短時間の内に達し（時刻ｔ１）、かつ、その状態で安定推移する。また、エンジン１５０の回転数Ｎｅに呼応して、吸入空気量Ｑも同一特性曲線にて推移することは明らかである。そして、回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｉとなり、吸入空気量の変化量△Ｑが許容変化量△Ｑｍａｘとなる安定状態（この図２２で示す特性が定常状態に達した状態）にて、燃料噴射制御および点火時期制御が実行される。
【０１３６】
一方、スタータモータによる従来の始動制御によれば、図中、破線で示すように、微力なスタータモータによってエンジン１５０が不安定に低速回転で駆動され（図中のモータリング期間）、その回転駆動を利用して燃料噴射制御および点火時期制御を行なってファイアリングへと導かれる。そして、このファイアリングによってエンジンの自力運転が完了した後に、最終目的であるアイドル回転数Ｎｉへと復帰するのである。
【０１３７】
図２２に示す両者の特性曲線から明らかなように、この参考例によればエンジン１５０の始動時における回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｑの安定性は顕著であり、このような安定した回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｑで実行される燃料噴射制御および点火時期制御は、その制御目標である制御精度が容易に確保される。従って、エンジン１５０の始動時におけるエミッションの排出を低減し、ハイブリッド車両の目的の一つである低公害化を実現することができる。また、燃料噴射制御および点火時期制御の制御精度が優れていることから、エンジン１５０から出力されるトルクの変動がない。この結果、エンジン１５０と機械的に接続される駆動軸１１２についてのトルク変動もないことから、車両ショックを抑制することができる。
【０１３８】
２．実施例
（１）ハードウェア構成
次に本発明の実施例である動力出力装置について説明する。この実施例の動力出力装置は、前述した第１参考例の動力出力装置１１０と比較して、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０にて実行されるエンジン始動制御の構成が相違し、その他のソフトウェア構成やハードウェア構成については同一の構成を備える。したがって、第１参考例と同一の構成については同一の符号を用いて以下の説明を行なうことにする。
【０１３９】
（２）エンジン始動制御
以下、エンジン始動制御について図２３、図２４に示すエンジン始動制御ルーチンに基づき説明する。なお、このエンジン始動制御ルーチンは、第１参考例の図７に示す運転制御ルーチンの実行時に、割込みにて所定時間毎に繰り返し実行される。エンジン始動制御ルーチンが実行されると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、第１参考例のエンジン始動制御ルーチン（図１８）のステップＳ２１０ないしＳ２１２と同様の処理を行なう。即ち、ＥＦＩＥＣＵ１７０からエンジン情報の入力を行ない（ステップＳ３１０）、次いで、モータ駆動モードの設定がなされているか否かの判定（ステップＳ３１１）と、エンジン１５０を始動する要求があるか否かの判定を行なう（ステップＳ３１２）。
【０１４０】
ステップＳ３１０およびステップＳ３１２共に肯定判定されたときには、続くステップＳ３１３に処理を進める。一方、ステップＳ３１１およびステップＳ３１２のいずれか一方でも否定判定されたときには、「リターン」に抜けて、この処理をいったん終了する。
【０１４１】
ステップＳ３１３では、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定する処理を行なう。この目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊は、詳しくは次のようにして求める。
【０１４２】
この算出においては、運転者により操作されるアクセルペダル１６４のアクセルペダルポジションＡＰを読み込んで、そのアクセルペダルポジションＡＰに応じてリングギヤ軸１２６に出力すべきトルクの目標値であるトルク指令値Ｔｒ＊を導出して、そのトルク指令値Ｔｒ＊と読み込まれたリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとから、リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒを計算（Ｐｒ＝Ｔｒ＊×Ｎｒ）により求める必要があるが、これは、図７に示した運転制御ルーチンのステップ１０６で計算した出力エネルギＰｒをそのまま用いればすむ。したがって、ステップＳ３１３では、その出力エネルギＰｒに基づいてエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とを設定する。この設定は、図１１に示した通常運転トルク制御ルーチンのステップＳ１５２と同一の方法で行なう。この結果、得られる目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊は、出力エネルギＰｒに対してエンジン１５０ができる限り効率の高い状態で運転され、かつエネルギＰｒの変化に対してエンジン１５０の運転状態が滑らかに変化するようなトルク値および回転数である。
【０１４３】
なお、ステップＳ３１３では、ステップＳ１０６で計算した出力エネルギＰｒの全部をリングギヤ軸１２６に出力するものとして、目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊との設定を行なっていたが、これに換えて、ステップＳ１０６で計算した出力エネルギＰｒの一部をバッテリ１９４の充電用に利用して、その残余分をリングギヤ軸１２６の出力用に利用するものとして、目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊との設定を行なう構成としてもよい。この場合、出力すべきエネルギＰｒとバッテリ１９４の充電エネルギＰｂとエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊との関係は、Ｐｒ＋Ｐｂ＝Ｔｅ＊×Ｎｅ＊となり、かかる関係を満足するエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を設定する。
【０１４４】
また、ステップＳ１０６で計算した出力エネルギＰｒと、バッテリ１９４から放電されるエネルギＰｂとの総和をリングギヤ軸１２６に出力する構成としてもよい。この場合、出力すべきエネルギＰｒとバッテリ１９４の放電エネルギＰｂとエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊との関係は、Ｐｒ−Ｐｂ＝Ｔｅ＊×Ｎｅ＊となり、かかる関係を満足するエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を設定する。
【０１４５】
目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の設定を終えると、続くステップＳ３１４以後の処理で、エンジン１５０がその設定された目標回転数Ｎｅ＊でトルクが０または０近傍の運転状態となるように、エンジン１５０を始動させる作業を行なう。
【０１４６】
詳しくは、ステップＳ３１４で、まず、ステップＳ３１３で設定された目標トルクＴｅ＊をいったん別の名前の変数、例えば、ワーキング目標トルクＷＴｅ＊に退避し、その後、目標トルクＴｅ＊に値０を設定する。続いて、エンジン１５０が、上記目標回転数Ｎｅ＊でトルクが目標トルクＴｅ＊、即ち、０または０近傍の運転状態となるような、スロットルバルブ開度θａ，燃料噴射量τ，点火時期φを求める（ステップＳ３１５）。ここでは、目標回転数Ｎｅ＊とスロットルバルブ開度θａ，燃料噴射量τ，点火時期φとの関係を実験等により求め、これを予めＲＯＭ１９０ｂにマップとして記憶しておき、ステップＳ３１３で設定した目標回転数Ｎｅ＊の値に対応するスロットルバルブ開度θａ，燃料噴射量τ，点火時期φをこのマップから導出する構成とすることが好ましい。
【０１４７】
続いて、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊をそれぞれ設定する処理を行なう（ステップＳ３１６，Ｓ３１８）。これらトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊がどのような値に設定されるかを、共線図を用いて説明する。
【０１４８】
モータ駆動モード時における共線図は、第１参考例で説明したように図１７に示すものである。このエンジン始動制御においてエンジン１５０を始動するためには、図１７に示す状態から図２５に示す状態にまず移行すればよい。すなわち、駆動輪１１６，１１８に機械的に接続されているリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒはモータ駆動モード時においては一定であることから、このリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを固定してサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを正転側に増速することにより、エンジン１５０の回転数ＮｅをステップＳ３１３で設定された目標回転数Ｎｅ＊に移行すればよい。
【０１４９】
エンジン１５０を目標回転数Ｎｅ＊でモータリングさせるには、図２５に示すように、エンジン１５０の出力軸をその目標回転数Ｎｅ＊に応じた所定の大きさのトルクＴｅｎを座標軸Ｃ上に作用させる必要がある。しかし、エンジン１５０は停止状態であることから、座標軸Ｃにはトルクを直接作用させることはできない。そこで、この座標軸Ｃ上に作用させたいトルクＴｅｎ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Ｔｅｎｓと座標軸Ｒ上のトルクＴｅｎｒとに分離することができることから、これらトルクＴｅｎｓ，Ｔｅｃｒを座標軸Ｓおよび座標軸Ｒ上にそれぞれ作用させるようにする。このときトルクＴｅｎｓ，Ｔｅｃｒの大きさは、次式（１７）および（１８）によって表わされる。
【０１５０】
【数１１】

【０１５１】
なお、上記トルクＴｅｎは、エンジン１５０の構造、シリンダ容積、潤滑油の粘度等によって定まるもので、エンジン１５０の回転させたい回転数の値に応じた値をとる。ここでは、エンジン１５０の構造、シリンダ容積、潤滑油粘度等から目標回転数Ｎｅ＊に応じたトルクＴｅｎを計算により求めて、これを予めＲＯＭ１９０ｂにマップとして記憶しておき、ステップＳ３１３で設定した目標回転数Ｎｅ＊の値に対応するトルクＴｅｎをこのマップから導出する。なお、エンジン１５０の構造、シリンダ容積は、エンジン１５０固有のもので一定であるが、潤滑油粘度は温度により大きく変動することから、水温センサ１７４により検出される水温に従い変動する値としてトルクＴｅｎを求めることが好ましい。
【０１５２】
こうしたことから、制御ＣＰＵ１９０は、ステップＳ３１６で、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を、上記作用させたいトルクＴｅｎｓに基づいて、次式（１９）により算出して設定すると共に、ステップＳ３１８で、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を、モータ駆動モード時において座標軸Ｒ上に作用しているトルクＴｍ２（＝Ｔｒ＊）と上記作用させたいトルクＴｅｎｒとに基づいて、次式（２０）により算出して設定する。
【０１５３】
【数１２】

【０１５４】
式（２０）におけるトルク指令値Ｔｒ＊は、図７の運転制御ルーチンのステップＳ１０４で求めた最新の値である。こうして、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊，目標回転数Ｎｅ＊，モータＭＧ１およびモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定した後は、モータＭＧ１の制御処理（ステップＳ３２０）およびモータＭＧ２の制御処理（ステップＳ３２２）を行なう。このモータＭＧ１およびモータＭＧ２の制御処理は、第１参考例のステップＳ２２０およびＳ２２２と同じで、前述したように、図１４に例示するモータＭＧ１の制御ルーチンおよび図１５に例示するモータＭＧ２の制御ルーチンによりなされる。
【０１５５】
ステップＳ３２０およびＳ３２２の処理の結果、エンジン１５０は目標回転数Ｎｅ＊でモータリングされる。なお、このとき、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊は、エンジン１５０をモータリング運転する際に座標軸Ｒ上に作用させるトルクＴｅｎｒ分を差し引いた値に設定されていることから、モータリング時における駆動軸のトルク変動を防止することができる。
【０１５６】
その後、エンジン１５０の制御処理に移り、まず、ステップＳ３１５で算出されたスロットルバルブ開度θａに基づく制御量の駆動信号をアクチュエータ１６８に出力することにより、エンジン１５０の吸入空気量を調整して、エンジン１５０の回転数を上記目標回転数Ｎｅ＊に安定させる（ステップＳ３２４）。
【０１５７】
その後、エンジン１５０の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊の値に安定したとして、燃料噴射弁１５１やイグナイタ１５８に対して駆動信号を出力する燃料噴射制御・点火時期制御を実行開始してエンジン１５０の始動を開始する（ステップＳ３３０）。この燃料噴射制御と点火時期制御は、ステップＳ３１５で算出した燃料噴射量τと点火時期φとに応じて制御処理がなされることになるが、具体的には、制御ＣＰＵ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に指示を送信し、燃料噴射弁１５１からの燃料噴射量やイグナイタ１５８による点火時期を上記τとφとから定めて、エンジン１５０の燃料噴射制御・点火時期制御が実行される。
【０１５８】
なお、この実施例では、ステップＳ３２４で回転数制御がなされた後は、エンジン１５０の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊の値に安定したとして、その後、即座にステップＳ３３０でエンジン１５０の始動を開始していたが、これに換えて、第１参考例のステップＳ２２６およびＳ２２８と同様に、実際のエンジン１５０の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊より大きいか否かを判定する処理と、所定時間の吸入空気量の変化量△Ｑが予め定められた許容変化量△Ｑｍａｘより小さいか否かを判定する処理とを加えることにより、回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑとが確実に安定した状態となったのを確認してから、エンジン１５０の始動を開始する構成としてもよい。
【０１５９】
エンジン１５０の始動が開始されると、その後、図２４のステップＳ３３２に処理は移り、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、エンジン１５０の始動のために座標軸Ｓおよび座標軸Ｒ上に加えたトルクＴｅｎｓ，Ｔｅｃｒをそれぞれ取り除く作業を行なう。即ち、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に、トルクＴｅｎｓを差し引いた結果である値０を設定する（ステップＳ３３２）とともに、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊に、トルクＴｅｎｒを差し引いた結果であるトルク指令値Ｔｒ＊を設定し（ステップＳ３３４）、設定した各指令値を用いてモータＭＧ１，モータＭＧ２の各制御を行なう（ステップＳ３３６およびＳ３３８）。
【０１６０】
続いて、エンジン１５０の制御処理を行なう（ステップＳ３４０）。ここでは、エンジン１５０は、ステップＳ３１３で設定された目標回転数Ｎｅ＊およびステップＳ３１４で設定された目標トルクＴｅ＊（＝０）の運転ポイントで定常運転されるようトルクＴｅおよび回転数Ｎｅが制御される。具体的には、制御ＣＰＵ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に指示を送信し、燃料噴射弁１５１からの燃料噴射量やスロットルバルブ１６６ａの開度を増減して、トルクＴｅが値０で回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊を保つように制御される。
【０１６１】
ステップＳ３３６のモータＭＧ１の制御、ステップＳ３３８のモータＭＧ２の制御およびステップＳ３４０のエンジン１５０の制御を終えたときのプラネタリギヤ１２０における共線図は、図２６に例示するようになる。図２６に示すように、座標軸Ｒ上にはトルクＴｍ２を作用させるとともに、座標軸Ｃ上に作用させるエンジン１５０のトルクＴｅおよび座標軸Ｓ上に作用させるトルクは値０となる。この結果、エンジン１５０は目標回転数Ｎｅ＊の回転数でトルクが値０の運転状態で安定して運転することになる。
【０１６２】
ステップＳ３４０の実行を終えると、その後のステップＳ３４２以後の処理で、エンジン１５０の出力トルクＴｅを値０からステップＳ３１３で設定された目標トルクＴｅ＊に切り換える作業を行なう。
【０１６３】
詳しくは、ステップＳ３４２で、まず、目標トルクＴｅ＊を微小量△Ｔｅだけインクリメントする処理を行なう。次いで、エンジン１５０が、上記目標回転数Ｎｅ＊でトルクが目標トルクＴｅ＊の運転状態となるような、スロットルバルブ開度θｂを求める（ステップＳ３４４）。ここでは、目標回転数Ｎｅ＊とスロットルバルブ開度θａとの関係を実験等により求め、これを予めＲＯＭ１９０ｂにマップとして記憶しておき、ステップＳ３１３で設定した目標回転数Ｎｅ＊の値に対応するスロットルバルブ開度θｂをこのマップから導出する構成とすることが好ましい。
【０１６４】
続いて、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊をそれぞれ設定する処理を行なう（ステップＳ３４６，Ｓ３４８）。これらトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊がどのような値に設定されるかを、共線図を用いて説明する。
【０１６５】
ステップＳ３４６の直前における共線図は、図２６に示すものである。エンジン１５０の出力トルクＴｅを目標トルクＴｅ＊に切り換えると、この描かれた動作共線に、目標トルクＴｅ＊がプラネタリキャリア１２４の座標軸Ｃを作用線として図中下から上に作用する。このときの共線図は図２７に例示するようになる。この座標軸Ｃ上に作用させた目標トルク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Ｔｅ＊ｒとに分離することができる。このときトルクＴｅ＊ｓおよびＴｅ＊ｒの大きさは、次式（２１）および（２２）によって表わされる。
【０１６６】
【数１３】

【０１６７】
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る必要がある。すなわち、座標軸Ｓ上には、トルクＴｅ＊ｓ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Ｔｅ＊ｒとの合力に対し大きさが同じで向きが反対のトルクＴｍ２を作用させればよい。このトルクＴｍ１はモータＭＧ１により、トルクＴｍ２はモータＭＧ２により作用させることになるが、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。
【０１６８】
こうしたことから、制御ＣＰＵ１９０は、ステップＳ３４６で、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を、上記作用させたいトルクＴｅ＊ｓに基づいて、次式（２３）により算出して設定すると共に、ステップＳ３４８で、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を、モータ駆動モード時において座標軸Ｒ上に作用しているトルクＴｍ２（＝Ｔｒ＊）と上記作用させたいトルクＴｅｎｒとに基づいて、次式（２４）により算出して設定する。
【０１６９】
【数１４】

【０１７０】
その後、ステップＳ３４６およびＳ３４８で設定した各指令値を用いてモータＭＧ１，モータＭＧ２の各制御を行ない（ステップＳ３５０およびＳ３５２）、さらに、エンジン１５０の制御処理を行なう（ステップＳ３５４）。ステップＳ３５４では、エンジン１５０は、ステップＳ３１３で設定された目標回転数Ｎｅ＊およびステップＳ３４２で増量された目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転されるようトルクＴｅおよび回転数Ｎｅが制御される。具体的には、制御ＣＰＵ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に指示を送信し、燃料噴射弁１５１からの燃料噴射量やスロットルバルブ１６６ａの開度を増減して、トルクＴｅが目標トルクＴｅ＊で回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊を保つように制御される。
【０１７１】
ステップＳ３５４でエンジン１５０の制御が終了すると、次いで、目標トルクＴｅ＊がステップＳ３１４で設定したワーキング目標トルクＷＴｅ＊に達したか否かを判定する（ステップＳ３５６）。ここで、目標トルクＴｅ＊がＷＴｅ＊に達していないと判定されると、ステップＳ３４２に進み、目標トルクＴｅ＊を微小量△Ｔｅだけ増量して、ステップＳ３４４ないしＳ３５４の処理を繰り返し実行する。
【０１７２】
一方、ステップＳ３５６でに目標トルクＴｅ＊がワーキング目標トルクＷＴｅ＊に達したと判定された場合には、制御ＣＰＵ１９０は、エンジン１５０の出力トルクＴｅの目標トルクＴｅ＊への切り換えの作業が終了したとして、「リターン」に処理を進めて、エンジン始動制御の処理をいったん終了する。
【０１７３】
以上のように構成されたエンジン始動制御ルーチンにより実現されるエンジン１５０の始動時の回転数Ｎｅ，スロットルバルブ開度θ，駆動軸回転数Ｎｒ，エンジン１５０の出力トルクＴｅ，点火の有無，点火時期（点火角）φ，燃料噴射量τ，エンジン１５０の出力トルクＴｅ，モータＭＧ２の出力トルクＴｍ２および駆動軸１１２のトルクＴｏ等の経時変化を図２８に示した。
【０１７４】
図２８に示すように、本実施例のエンジン１５０は、モータＭＧ１およびモータＭＧ２によって始動開始時（時刻ｔ０）から回転駆動され、目標回転数Ｎｅ＊に短時間の内に達し（時刻ｔ１）、かつ、その状態で安定推移する。また、エンジン１５０の回転数Ｎｅに呼応して、スロットルバルブ開度θも同様に推移することは明らかである。そして、エンジン１５０の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎ＊でエンジン１５０の出力トルクＴｅが値０の状態にて、燃料噴射制御および点火時期制御が実行される。
【０１７５】
したがって、この実施例によれば、エンジン１５０の始動時において、エンジン１５０の出力トルクＴｅは値０であるから、エンジン１５０と機械的に接続される駆動軸１１２についてのトルク変動もないことから、車両ショックを抑制することができる。なお、始動直後の回転数Ｎｅおよびスロットルバルブ開度θの安定性は顕著であり、このような安定した回転数Ｎｅおよびスロットルバルブ開度θで実行される燃料噴射制御および点火時期制御は、その制御目標である制御精度が容易に確保される。従って、エンジン１５０の始動時におけるエミッションの排出を低減し、ハイブリッド車両の目的の一つである低公害化を実現することができる。
【０１７６】
また、図２８に示すように、エンジン１５０の始動後、エンジンの出力トルクＴｅは徐々に増大し（実際は微小量△Ｔｅずつ増大されるが、図中には直線で増大を示した。）、それとともに、モータＭＧ２の出力トルクＴｍ２は徐々に減少する。このとき、エンジンの出力トルクＴｅとモータＭＧ２の出力トルクＴｍ２との両方が作用する駆動軸１１２のトルクは一定の値となる。したがって、エンジン始動後において、駆動源をモータＭＧ１，ＭＧ２からエンジン１５０に切り換えるに際し、その前後で駆動力を滑らかにつなぐことができる。
【０１７７】
３．変形例
前記実施例では、リングギヤ軸１２６に出力された動力をリングギヤ１２２に結合された動力取出ギヤ１２８を介してモータＭＧ１とモータＭＧ２との間から取り出したが、図２９の変形例である動力出力装置１１０Ａに示すように、リングギヤ軸１２６を延出してケース１１９から取り出すものとしてもよい。また、図３０の変形例である動力出力装置１１０Ｂに示すように、エンジン１５０側からプラネタリギヤ１２０，モータＭＧ２，モータＭＧ１の順になるよう配置してもよい。この場合、サンギヤ軸１２５Ｂは中空でなくてもよく、リングギヤ軸１２６Ｂは中空軸とする必要がある。こうすれば、リングギヤ軸１２６Ｂに出力された動力をエンジン１５０とモータＭＧ２との間から取り出すことができる。
【０１７８】
また、図３１の変形例である動力出力装置１１０Ｃに示すように、モータＭＧ２のロータ１４２をクランクシャフト１５６に取る付けるとともに、エンジン１５０側からモータＭＧ２，プラネタリギヤ１２０，モータＭＧ１の順になるようにモータＭＧ１とモータＭＧ２との配置を変更した構成としてもよい。この際の入出力する動力、即ち上述の各トルク制御における各指令値は、共線図から求めることができる。
【０１７９】
前記実施例またはその上記変形例（動力出力装置１１０Ａ〜１１０Ｃ）では、プラネタリギヤ１２０のプラネタリキャリア１２４にクランクシャフト１５６を結合すると共にサンギヤ軸１２５にモータＭＧ１を結合し、リングギヤ軸１２６を駆動軸１１２を有する動力伝達ギヤ１１１に動力取出ギヤ１２８を介して結合したが、プラネタリギヤ１２０の３軸に対し、クランクシャフト１５６，モータＭＧ１，動力伝達ギヤ１１１を如何なる組み合わせで結合してもよい。この際の入出力する動力、即ち上述の各トルク制御における各指令値は、共線図から容易に求めることができる。
【０１８０】
なお、上述の各実施例では、モータＭＧ１によりリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｓを目標回転数Ｎｓ＊に制御することによりエンジン１５０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に制御するものとしたが、モータＭＧ１によりリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｓを目標回転数Ｎｓ＊に制御することによりエンジン１５０のトルクＴｅを目標トルクＴｅ＊に制御するものとみることもできる。エンジン１５０のトルクＴｅと回転数Ｎｅとは相対的な関連があるからである。
【０１８１】
さらに、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、ＶＲ形（可変リラクタンス形；Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ ｔｙｐｅ）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。
【０１８２】
あるいは、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 Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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。
【０１８３】
また、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。
【０１８４】
４．第２参考例
（１）ハードウェア構成
【０１８５】
図３２は本発明の第２の参考例である始動制御装置を搭載した車両の概略構成を例示する構成図、図３３はその車両に搭載されるエンジンＥＧおよびその周辺の概略構成を示す構成図、図３４は車両コントローラＣＣを中心とする電気的構成を例示するブロック図である。
【０１８６】
この車両（ハイブリッド車両）は、図示しない燃料タンクから燃料の供給を受けて駆動されるエンジンＥＧを備えており、その出力軸は連結切換装置ＳＷに接続されている。連結切換装置ＳＷは、発電機Ｇと電動機Ｍとに連結されており、エンジンＥＧの出力軸の回転運動が、連結切換装置ＳＷにより発電機Ｇ側もしくは電動機Ｍ側に伝達される。なお、連結切換装置ＳＷと電動機Ｍとの間には回転速度調整器Ｖが設けられる。また、電動機Ｍの出力軸には、ディファレンシャルギアＤＧが接続され、最終的な目的である車両の駆動輪ＡＨが連結されている。
【０１８７】
連結切換装置ＳＷは、車両コントローラＣＣからの制御信号に応じて回転軸の連結方向を２位置に切り換えるものであり、連結切換装置ＳＷを切り換えることで、エンジンＥＧの出力を発電機Ｇ側と電動機Ｍ側とに選択的に伝達する。回転速度調整器Ｖは、車両コントローラＣＣからの制御信号に応じて回転軸の回転数を調整可能な歯車機構である。電動機Ｍとしては、例えば６極の永久磁石からなるロータと３相巻線からなるステータとにより構成される直流ブラシレスモータなどが利用される。発電機Ｇは電動機Ｍと同様なものである。また、バッテリＢＴとしては、鉛酸蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ナトリウム硫黄電池、リチウム２次電池、水素２次電池、レドックス型電池などの各種２次電池、燃料電池、大容量のコンデンサなどが利用される。
【０１８８】
かかる構成の車両では、通常、連結切換装置ＳＷはエンジンＥＧの出力軸と発電機Ｇとを連結する位置に切り換えられており、エンジンＥＧの出力により発電機Ｇが駆動されバッテリＢＴに充電がなされ、このバッテリＢＴの電力を用いて電動機Ｍが駆動される。即ち、駆動輪ＡＨは専ら電動機Ｍにより駆動され、エンジンＥＧは電動機Ｍのバッテリ充電用として用いられる。
【０１８９】
なお、上記連結切換装置ＳＷによれば、エンジンＥＧの出力軸と電動機Ｍとを連結する位置に切り換えることにより、車両の走行による駆動軸１７の回転がエンジンＥＧの出力軸に伝達されることから、回転速度調整器Ｖを調節することでそのエンジンＥＧの出力軸の回転数を強制的に制御することができる。即ち、連結切換装置ＳＷによりエンジンＥＧの出力軸と電動機Ｍとを連結する位置に切り換えて、エンジンＥＧの吸入空気量を一定にすることによりエンジンＥＧの出力を一定に保持しておいて、回転速度調整器Ｖを調整することでエンジンＥＧの回転数を強制的に制御することができる。
【０１９０】
図３３に示すように、エンジンＥＧの吸気通路６０には、吸入空気の取り入れ口から、エアクリーナ６１、スロットルアクチュエータ６２ａにより開閉駆動されるスロットルバルブ６２、吸入空気の脈動を抑えるサージタンク６３およびエンジンＥＧに燃料を供給する燃料噴射弁６４が設けられている。
【０１９１】
吸気通路６０を介して吸入される吸入空気は、燃料噴射弁６４から噴射される燃料と混合されて、エンジンＥＧの燃焼室６５内に吸入される。この燃料混合気は、燃焼室６５内で点火プラグ６６によって火花点火され、エンジンＥＧを駆動させる。燃焼室６５内で燃焼したガス（排気）は、排気通路６７を介して触媒コンバータ６８に導かれ、浄化された後、大気側に排出される。
【０１９２】
点火プラグ６６には、ディストリビュータ７１を介してイグナイタ７２からの高電圧が印加され、この印加タイミングによって点火時期が決定される。なお、ディストリビュータ７１は、イグナイタ７２で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ５６に分配するためのもので、このディストリビュータ７１には、１回転に２４発のパルス信号を出力する回転数センサ７３が設けられている。
【０１９３】
また、エンジンＥＧの吸気通路６０には、スロットルバルブ６２の設けられた吸気通路部分を迂回するようにバイパス通路７５が形成されており、このバイパス通路７５には、ＩＳＣＶ７６が設けられている。ＩＳＣＶ７６は、リニアソレノイドによって開弁度が制御される高速応答性に優れた弁体を備えており、この弁体の閉開の時間比に相当するデューティ比を有するデューティ信号をリニアソレノイドに出力することにより、空気流量を高精度に制御する。このようなＩＳＣＶ７６を用いることで、一般的に大型のＤＣモータから構成されるスロットルアクチュエータ５２ａを使用することなく、エンジンＥＧのアイドリング時の吸入空気量を高速制御することができる。
【０１９４】
エンジンＥＧには、その運転状態を検出するためのセンサとして、回転数センサ７３のほか、スロットルバルブ５２の開度を検出すると共にスロットルバルブ６２の全閉状態を検出するアイドルスイッチ８０（図３４）を内蔵したスロットルポジションセンサ８１、吸気通路６０に配設されて吸入空気（吸気）の温度を検出する吸気温センサ８２、吸気の量を検出するエアフロメータ８３、シリンダブロックに配設されて冷却水温を検出する水温センサ８４、排気通路６７に配設されて排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ８５、および車両の速度を検出する車速センサ８６等が備えられており、これらの各種検出結果は前述した車両情報として車両コントローラＣＣに入力される。
【０１９５】
図３４に示すように、車両コントローラＣＣは、マイクロコンピュータを中心とする論理演算回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従ってエンジンＥＧを制御するための各種演算処理を実行するＣＰＵ９０、ＣＰＵ９０で各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ９１、同じくＣＰＵ９０で各種演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ９２、電源オフ時においてもデータを保持可能なバックアップＲＡＭ９３，上記車両情報を入力するＡ／Ｄコンバータ９４および入力処理回路９５、ＣＰＵ９０での演算結果に応じてスロットルアクチュエータ６２ａ、燃料噴射弁６４、イグナイタ７２、ＩＳＣＶ７６等に駆動信号を出力する出力処理回路９６等を備えている。なお、出力処理回路９６には、上記エンジンＥＧに備えられるアクチュエータ以外にも、連結切換装置ＳＷ、回転速度調整器Ｖ、発電機Ｇおよび電動機Ｍにも駆動信号を出力する。
【０１９６】
この第２参考例においては、こうして構成された車両コントローラＣＣによって燃料噴射弁６４やイグナイタ７２等が最適タイミングで最適駆動量にて駆動される、いわゆる燃料噴射制御や点火時期制御によりエンジンＥＧが運転される。なお、この燃料噴射制御や点火時期制御については従来と同様であり、ここでは詳細な説明を省略する。本参考例の車両では、始動後、車両コントローラＣＣによって、予め定められた運転条件に合致したか否かが判定され、合致したときに、エンジンの始動を開始し、その後、上記燃料噴射制御や点火時期制御の実行を開始する。
【０１９７】
（２）エンジン始動制御
エンジン始動制御について、次に説明する。図３５は、車両コントローラＣＣのＣＰＵ９０により実行されるエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。このエンジン始動制御ルーチンは、割り込みにて所定時間毎に繰り返し実行される。
【０１９８】
ＣＰＵ９０が処理を開始すると、まず現在の車両情報の入力を行ない（ステップＳ４００）、車両の運転状況を把握する。そして、その情報から、エンジンＥＧの回転数ＮＥが「０」であり停止しているか否か（ステップＳ４０２）、エンジンＥＧの始動条件が成立しているか否か（ステップＳ４０４）を判断する。この参考例では、エンジンＥＧは専ら電動機Ｍの電源充電用として用いられるだけで、バッテリ充電量が低下したときに駆動されるだけであることから、上記エンジンＥＧの始動条件とは、バッテリ充電量の低下時、即ち、バッテリＢＴの電圧が図示しない電圧計で所定電圧以下であることを判定する条件である。これ以外にも、アイドルスイッチ８０がオン状態であるかなども条件とする。これらの条件が満足されなければ、本ルーチンを終了する。
【０１９９】
一方、これらの条件が成立してエンジンの始動要求あると判定されたときには、エンジンＥＧの始動準備を実行する（ステップＳ４０６）。エンジンＥＧの始動準備とは、連結切換装置ＳＷをエンジンＥＧの出力軸と電動機Ｍとを連結する位置に切り換えることである。連結切換装置ＳＷにおいては、エンジンＥＧの出力軸と電動機Ｍとを連結する位置に切り換えることで、車両の走行による駆動軸１７の回転をエンジンＥＧに伝える状態に切り換えることができる。この結果、エンジンＥＧの始動に必要な駆動系が確立される。なお、この駆動系においては、前述したように、回転速度調整器Ｖを調整することで、エンジンＥＧの回転数を強制的に調節することが可能である。
【０２００】
ステップＳ４０６の実行を終えると次いで、ステップＳ４００にて入力した車両情報から、エンジンＥＧの始動時における目標とするアイドル回転数ＴＮＥと、その目標アイドル回転数ＴＮＥを維持するのに必要な目標吸入空気量ＴＱとを算出する（ステップＳ４０８）。詳細には、水温センサ８４の検出結果に基づく暖機補正量、ヘッドランプのスイッチがオン状態とされたときに設定される電気負荷補正量などを加味し、エンジンＥＧがおかれている現状に最適の始動時におけるアイドル回転数ＴＮＥを求め、さらに、そのアイドル回転数ＴＮＥから目標吸入空気量ＴＱを算出する。なお、目標吸入空気量ＴＱを算出する際には、アイドル回転数ＴＮＥに加えて吸気温センサ８２の検出結果を用いて吸入空気量を求める構成としてもよく、この構成によれば、空気温度により変わる空気密度を考慮してより高精度の目標吸入空気量ＴＱを求めることができる。
【０２０１】
続いて、回転速度調整器ＶおよびＩＳＣＶ７６に上記目標アイドル回転数ＴＮＥおよび目標吸入空気量ＴＱに基づいた駆動信号を出力する（ステップＳ４１０）。詳細には、目標アイドル回転数ＴＮＥから定まる制御量の駆動信号を回転速度調整器Ｖに出力することで、エンジンＥＧを目標アイドル回転数ＴＮＥに強制的に回転駆動する。また、目標吸入空気量ＴＱに基づく制御量の駆動信号をＩＳＣＶ７６に出力することで、ＩＳＣＶ７６の開度を調節してエンジンＥＧの吸入空気量を目標吸入空気量ＴＱに変える。
【０２０２】
続くステップＳ４１２では、実際のエンジンＥＧの回転数ＮＥがステップＳ４０８で求めた目標アイドル回転数ＴＮＥより大きいか否かを判定し、大きくないと判定されれば、ステップＳ４１０に戻る。また、続く、ステップＳ４１４で、所定時間の吸入空気量の変化量△Ｑが予め定められた許容変化量△Ｑｍａｘより小さいか否かを判定し、小さくないと判定されれば、ステップＳ４１０に戻る。一方、ステップＳ４１２で、実際の回転数ＮＥが目標アイドル回転数ＴＮＥより大きいと判定され、ステップＳ４１４で、吸入空気量の変化量△Ｑが許容変化量△Ｑｍａｘより小さいと判定されると、エンジンＥＧの回転数ＮＥおよび吸入空気量Ｑが共に安定したと判断して、燃料噴射弁６４やイグナイタ７２に対して駆動信号を出力する噴射制御・点火時期制御を実行してエンジンＥＧの始動を開始し（ステップＳ４１６）、この条件下でのエンジンＥＧの始動が所定時間継続されるように運転条件の変化を所定時間禁止する処理（ステップＳ４１８）を行なう。その後、「リターン」に抜けてこの処理を一旦終了する。
【０２０３】
以上のように構成されたエンジン始動制御ルーチンにより実現されるエンジンＥＧの始動時の回転数ＮＥおよび吸入空気量Ｑの経時変化は、図２２に示した第１参考例のタイミングチャートとほぼ同様に推移する。
【０２０４】
図示するように、本第２参考例のエンジンＥＧは、電動機Ｍによって始動開始時から回転駆動され、最終目的であるアイドル回転数ＴＮＥに短時間の内に達し（時刻ｔ１）、かつ、その状態で安定推移する。また、エンジンＥＧの回転数ＮＥに呼応して、吸入空気量Ｑも同一特性曲線にて推移することは明らかである。そして、回転数ＮＥがアイドル回転数ＴＮＥとなり、吸入空気量の変化量△Ｑが許容変化量△Ｑｍａｘとなる安定状態（図２２の特性が定常状態に達した状態）にて、燃料噴射制御および点火時期制御が実行される。
【０２０５】
したがって、この第２参考例によればエンジンＥＧの始動時における回転数ＮＥおよび吸入空気量Ｑの安定性は顕著であり、このような安定した回転数ＮＥおよび吸入空気量Ｑで実行される燃料噴射制御および点火時期制御は、その制御目標である制御精度が容易に確保される。従って、エンジンＥＧの始動時におけるエミッションの排出を低減し、ハイブリッド車両の目的の一つである低公害化を実現することができる。また、燃料噴射制御および点火時期制御の制御精度が優れていることから、エンジンＥＧから出力されるトルクの変動がない。この結果、エンジンＥＧと機械的に接続される駆動軸１７についてのトルク変動もないことから、車両ショックを抑制することができる。
【０２０６】
しかも、この第２参考例は、エンジン始動プログラムのステップＳ４１８により、エンジンＥＧの始動後も所定時間にわたってエンジンＥＧの運転条件が変更されることを禁止している。従って、エンジンＥＧの触媒コンバータ６８が活性化されるまで上記の安定したアイドル運転が継続され、より一層の低公害化が図られる。
【０２０７】
また、この第２参考例では、エンジンＥＧを専ら電動機Ｍの電源充電用として用いるタイプのものであることから、バッテリ充電量が低下したときに、エンジンＥＧは断続的に運転されることになる。このため、このタイプのハイブリッド車両では、エンジンＥＧの始動の機会が多い。この結果、上記低公害化の効果はより十分に発揮されることになる。
【０２０８】
５．変形例
【０２０９】
上記第第２参考例ではエンジンＥＧの吸気通路部分を迂回するようにバイパス通路７５を形成し、ＩＳＣＶ７６によりアイドル時の吸入空気量を制御しているが、スロットルアクチュエータ６２ａによりスロットルバルブ６２を直接回転駆動してもよい。このような構成であれば、バイパス通路７５等が不要となりエンジンＥＧの構造を簡略化できる。
【０２１０】
上記第第２参考例では、水温センサ８４の検出結果に基づく暖機補正量と、ヘッドランプ等の負荷補正量から目標アイドル回転数ＴＮＥを求めていたが、これ以外にも、バッテリ端子電圧値、車両の運転状態、大気状態、エンジンの各部温度条件などにより増減補正を行なってもよい。例えば、自動変速機がＤレンジに投入されたときにＤレンジ補正量を設定したり、エアコンディショナのスイッチがオン状態とされたときにエアコン補正量を設定したりすることができる。
【０２１１】
上記第第２参考例では、エンジンＥＧをモータリングする回転数を、アイドル回転数ＴＮＥとしていたが、これに換えて、駆動軸１７の回転数（車速に相当する）としてもよい。この場合、回転速度調整器Ｖは回転速度をそのまま伝えるだけとなり、この構成によっても、エミッションの排出の低減と駆動軸１７のトルク変動の防止とを両立することができる。
【０２１２】
上記第第２参考例は、エンジンから発生されるエネルギから電動機駆動用の発電に要するエネルギを、プラネタリギア装置により機械的に分配し、残ったエネルギにより車軸を駆動するタイプのハイブリッド車両に適用した構成であったが、この発明の内燃機関の始動制御装置は、必ずしもこのタイプのハイブリッド車両に適用するものに限るものではなく、他のタイプのハイブリッド車両においても適用することができる。例えば、内燃機関から発生されるエネルギから電動機駆動用の発電に要するエネルギを電気的に分配するタイプのハイブリッド車両に適用する構成としてもよい。この構成は、本願出願人が既に提案した特願平７−１４５５７５号、特願平７−２２５８６９号に示すものであり、内燃機関の出力軸にクラッチモータおよびアシストモータを設け、クラッチモータにより電力を回生し、この回生した電力を用いてアシストモータを駆動するものである。
【０２１３】
さらには、この発明の内燃機関の始動制御装置は、必ずしもハイブリッド車両に適用するものに限るものではない。内燃機関だけで車軸を駆動する車両においてモータリング専用のモータを備える構成に適用することもできる。
【０２１４】
６．その他
【０２１５】
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、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り、さらに次のような変形も可能である。例えば、エンジンとしてガソリンエンジンを用いたが、その他に、ディーゼルエンジンや、タービンエンジンなど各種の内燃機関を用いることもできる。また、以上の各実施例では、本発明の内燃機関の始動制御装置を車両に搭載する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、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ことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例としての始動制御装置を構成する動力出力装置１１０の概略構成を示す構成図である。
【図２】図１の動力出力装置１１０の部分拡大図である。
【図３】図１の動力出力装置１１０を組み込んだ車両の概略の構成を例示する構成図である。
【図４】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により実行される運転制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図８】トルク指令値Ｔｒ＊と回転数ＮｒとアクセルペダルポジションＡＰとの関係を示すマップを例示する説明図である。
【図９】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実行される運転モード判定処理ルーチンを例示するフローチャートである。
【図１０】エンジン１５０を効率よく運転できる範囲の一例を示す説明図である。
【図１１】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実行される通常運転トルク制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図１２】エンジン１５０の運転ポイントと効率の関係を例示するグラフである。
【図１３】エネルギ一定の曲線に沿ったエンジン１５０の運転ポイントの効率とエンジン１５０の回転数Ｎｅとの関係を例示するグラフである。
【図１４】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実行されるモータＭＧ１の制御の基本的な処理を例示するフローチャートである。
【図１５】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実行されるモータＭＧ２の制御の基本的な処理を例示するフローチャートである。
【図１６】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実行されるモータ駆動トルク制御ルーチンを例示するフローチャートである。
【図１７】モータ駆動トルク制御処理におけるプラネタリギヤ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１８】制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０により実行されるエンジン始動制御ルーチンの前半部分を例示するフローチャートである。
【図１９】そのエンジン始動制御ルーチンの後半部分を例示するフローチャートである。
【図２０】エンジン始動制御処理におけるプラネタリギヤ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２１】エンジン始動制御処理におけるプラネタリギヤ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２２】エンジン始動制御処理により始動されるエンジンの運転状況を示すタイミングチャートである。
【図２３】本発明の実施例におけるエンジン始動制御ルーチンの前半部分を例示するフローチャートである。
【図２４】そのエンジン始動制御ルーチンの後半部分を例示するフローチャートである。
【図２５】エンジン始動制御処理におけるプラネタリギヤ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２６】エンジン始動制御処理におけるプラネタリギヤ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２７】エンジン始動制御処理におけるプラネタリギヤ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２８】エンジン始動制御処理により始動されるエンジンの運転状況を示すタイミングチャートである。
【図２９】前記実施例の動力出力装置１１０の変形例である動力出力装置１１０Ａの構成の概略を例示する構成図である。
【図３０】前記実施例の動力出力装置１１０の変形例である動力出力装置１１０Ｂの構成の概略を例示する構成図である。
【図３１】前記実施例の動力出力装置１１０の変形例である動力出力装置１１０Ｃの構成の概略を例示する構成図である。
【図３２】この発明の第２の参考例である始動制御装置を搭載した車両の概略構成を例示する構成図である。
【図３３】その車両に搭載されるエンジンＥＧおよびその周辺の概略構成を例示する構成図である。
【図３４】車両コントローラＣＣを中心とする電気的構成を例示するブロック図である。
【図３５】車両コントローラＣＣのＣＰＵ９０により実行されるエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１０…動力出力装置
１１０Ａ…動力出力装置
１１０Ｂ…動力出力装置
１１０Ｃ…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
１２５Ｂ…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２６Ｂ…リングギヤ軸
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…燃焼室
１５４…ピストン
１５６…クランクシャフト
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
１６６ａ…スロットルバルブ
１６７…バイパス通路
１６７ａ…ＩＳＣＶ
１６８…アクチュエータ
１６８…スロットルアクチュエータ
１７０…ＥＦＩＥＣＵ
１７１…スロットルバルブポジションセンサ
１７２…吸気管負圧センサ
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
ＭＧ１…モータ
ＭＧ２…モータ
１７…駆動軸
５２…スロットルバルブ
５２ａ…スロットルアクチュエータ
５６…点火プラグ
６０…吸気通路
６１…エアクリーナ
６２…スロットルバルブ
６２ａ…スロットルアクチュエータ
６３…サージタンク
６４…燃料噴射弁
６５…燃焼室
６６…点火プラグ
６７…排気通路
６８…触媒コンバータ
７１…ディストリビュータ
７２…イグナイタ
７３…回転数センサ
７５…バイパス通路
７６…ＩＳＣＶ
８０…アイドルスイッチ
８１…スロットルポジションセンサ
８２…吸気温センサ
８３…エアフロメータ
８４…水温センサ
８５…酸素濃度センサ
８６…車速センサ
９０…ＣＰＵ
９１…ＲＯＭ
９２…ＲＡＭ
９３…バックアップＲＡＭ
９４…Ａ／Ｄコンバータ
９５…入力処理回路
９６…出力処理回路
ＡＨ…駆動輪
ＢＴ…バッテリ
ＣＣ…車両コントローラ
ＤＧ…ディファレンシャルギア
ＥＧ…エンジン
Ｇ…発電機
Ｍ…電動機
ＳＷ…連結切換装置
Ｖ…回転速度調整器

Claims (9)

1. 駆動の対象としての駆動軸と機械的に結合される内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸に連結された電動機と
   を備える内燃機関の始動制御装置において、
   前記内燃機関の始動要求があったとき、前記電動機を制御して前記内燃機関を所定回転数でモータリングするモータリング制御手段と、
   前記内燃機関を制御する物理量のうち所定の物理量について、前記内燃機関が前記所定回転数で安定して運転可能となる値を算出する算出手段と、
   前記モータリングされた内燃機関を、前記算出手段で算出された値に応じた制御により始動する始動手段と
   を備えるとともに、
   前記所定回転数は、前記駆動軸の回転数に基づき定められる回転数であり、
   前記算出手段にて算出される前記所定の物理量の値は、前記内燃機関が、前記所定回転数で出力トルクが略ゼロで運転可能となる値である
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の始動制御装置であって、
   内燃機関の出力トルクの目標値を目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
   前記始動手段による前記内燃機関の始動後、前記内燃機関の出力トルクを略ゼロから前記設定された目標トルクに向けて、前記内燃機関の出力トルクが漸次増大されるよう前記内燃機関を制御する内燃機関トルク増大手段と
   を備える内燃機関の始動制御装置。
3. 請求項２記載の内燃機関の始動制御装置であって、
   前記内燃機関トルク増大手段による制御の実行時に、前記電動機の出力トルクが漸次減少されるよう前記電動機を制御する電動機トルク減少手段
   を備える内燃機関の始動制御装置。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれか記載の内燃機関の始動制御装置であって、
   前記電動機として、
   回転軸を有する第１の電動機と、
   前記駆動軸に動力を入出力可能に結合される第２の電動機と
   を備えるとともに、
   前記内燃機関の出力軸と前記回転軸と前記駆動軸とに各々動力を伝達可能に結合される３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残余の１軸へ入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段
   を備え、さらに、
   前記モータリング手段は、
   前記第１，第２の電動機を制御することにより、前記３軸式動力入出力手段により前記内燃機関へモータリングのための動力が出力されるよう制御する電動機制御手段
   を備える内燃機関の始動制御装置。
5. 請求項４記載の内燃機関の始動制御装置であって、
   前記電動機制御手段は、
   所定の動力を出力するよう前記第１の電動機を制御する手段と、
   前記３軸式動力入出力手段を介して前記駆動軸に入出力される動力の偏差を打ち消すよう前記第２の電動機を制御する手段と
   を備える内燃機関の始動制御装置。
6. 請求項４または５記載の内燃機関の始動制御装置であって、
   前記駆動軸に出力する目標動力を入力して、該目標動力から前記所定回転数および前記目標トルクを求める目標動力設定手段と、
   前記始動手段による前記内燃機関の始動後、前記内燃機関から出力される動力が、前記３軸式動力入出力手段および前記第１，第２の電動機により前記目標動力として前記駆動軸に出力されるよう制御する制御手段と
   を備える内燃機関の始動制御装置。
7. 請求項１記載の内燃機関の始動制御装置であって、
   車両と、
   該車両に設けられ、前記電動機の出力と前記内燃機関の出力との少なくとも一方を前記車両の車軸に伝達する伝達手段と
   を備える内燃機関の始動制御装置。
8. 請求項１記載の内燃機関の始動制御装置であって、
   前記電動機の電源となる充電可能なバッテリと、
   前記内燃機関の回転力を受けて前記バッテリに供給する電気を発生する発電機と、
   前記バッテリの充電量に応じて前記内燃機関の運転時期を決定する運転時期決定手段と
   を備える内燃機関の始動制御装置。
9. 駆動軸と機械的に結合される内燃機関を始動する内燃機関の始動時制御方法において、
   前記内燃機関の始動要求があったとき、前記駆動軸の回転数に基づき前記内燃機関の始動時の目標回転数を設定する工程と、
   該設定された目標回転数で前記内燃機関をモータリングする工程と、
   該モータリングされた内燃機関が、前記モータリングによらずに前記目標回転数で出力トルクが略ゼロの運転状態となるように、前記内燃機関を制御する物理量のうちの所定の物理量を制御する工程と
   を備える内燃機関の始動時制御方法。

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