JP2005233160A - 駆動装置およびその制御方法並びに自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 トルクリミッタが取り付けられたダンパを介してエンジンにモータが接続された駆動系の共振現象の発生に伴う破損などの不具合を防止する。
【解決手段】 始動指示によりエンジンがモータリングされている最中にエンジン回転数Ｎｅの回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆを越えたとき（Ｓ１０６）、リセットされないカウンタＣ１を値１だけカウントアップすると共に回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆ以下となった時点でリセットされるカウンタＣ２を値１だけカウントアップし（Ｓ１１２）、カウンタＣ１が閾値Ｃ１ｒｅｆよりも大きくなったときやカウンタＣ２が閾値Ｃ２ｒｅｆよりも大きくなったときに、エンジンの始動を停止する。これにより、共振現象により蓄積された疲労や過大な共振現象の発生による駆動系の振動や破損などの不具合を防止できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、駆動装置およびその制御方法並びに自動車に関し、詳しくは、内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置およびその制御方法並びに駆動装置を搭載し駆動軸に車軸が連結されて走行する自動車に関する。

従来、この種の駆動装置としては、ダンパを介して内燃機関の出力軸に接続された電動機により内燃機関をモータリングして始動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この駆動装置では、内燃機関のモータリングの最中に内燃機関とダンパと電動機とからなる系のねじりの共振エネルギが所定値以上となった状態で内燃機関の回転数が共振現象が生じる回転数領域に所定時間以上に亘って留まったときに、過度の共振を防止するためにモータリングを停止している。
特開平１０−８２３３２号公報

このように、内燃機関とダンパと電動機とからなる駆動系には共振現象を生じさせる回転数領域があり、電動機による内燃機関のモータリングによりその回転数領域を通過する際に共振現象が発生する場合がある。共振現象の発生は駆動系の耐久性に大きな影響を与えるため、共振現象の発生に対して駆動系を保護する必要がある。この点、駆動系の部材の強度を強化すれば共振現象の発生に対する駆動系の耐久性を向上させることができるが、重量が増加しコスト的にも不適である。

本発明の駆動装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関をモータリングする際の共振現象から駆動系を保護することを目的の一つとする。また、本発明の駆動装置およびその制御方法並びに自動車は、共振現象の発生に対してより適切なタイミングで内燃機関のモータリングを停止することを目的の一つとする。

本発明の駆動装置およびその制御方法並びに自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の駆動装置は、
内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置であって、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
該回転数検出手段により検出される回転数に基づいて前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系の共振現象の発生を検出する共振検出手段と、
該共振検出手段により前記共振現象の発生が検出された回数または時間を積算した積算値を計測する積算値計測手段と、
前記内燃機関の始動が指示されたとき、該内燃機関がモータリングされるよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関が始動するよう該内燃機関を駆動制御する始動時制御手段と、
前記内燃機関がモータリングされている最中に前記積算値計測手段により計測された積算値が第１所定値を越えたとき、前記始動時制御手段に拘わらず前記内燃機関のモータリングを停止するモータリング停止手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の駆動装置では、内燃機関とダンパやトルクリミッタと電動機とを含む駆動系への共振現象の発生が検出されたとき、共振現象の発生を検出した回数や時間を積算した積算値を計測し、始動が指示されて内燃機関がモータリングされている最中に計測した積算値が第１所定値を越えたとき、内燃機関のモータリングを停止する。共振現象の発生を検出した回数や時間の積算値は、共振現象により駆動系に蓄積された疲労の程度とみなすことができるから、疲労限界に達する前にモータリングを停止でき、共振現象による駆動系の不具合の発生（例えば、振動やこもり音の発生や破損など）を抑制することができる。

こうした本発明の第１の駆動装置において、前記共振検出手段により前記共振現象の発生が連続して検出された回数または時間としての連続値を計測する連続値計測手段を備え、前記モータリング停止手段は、前記連続値計測手段により計測された連続値が第２所定値を越えたとき、前記積算値計測手段により計測された積算値が前記第１所定値を越えたか否かに拘わらず前記内燃機関のモータリングを停止する手段であるものとすることもできる。こうすれば、過大な共振現象の発生を防止することができる。

本発明の第２の駆動装置は、
内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置であって、
前記内燃機関のモータリングの困難性に関係する前記駆動装置の状態を検出する状態検出手段と、
該検出された駆動装置の状態に基づいて前記電動機により前記内燃機関をモータリングしたときに前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系に共振現象が発生する可能性を予測する共振可能性予測手段と、
前記内燃機関の始動が指示されたとき、該内燃機関をモータリングするよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関を始動するよう該内燃機関を駆動制御する始動時制御手段と、
前記内燃機関の始動が指示されたときに前記共振可能性予測手段により前記共振現象が発生する可能性が大きいと予測されたとき、前記内燃機関の始動の指示に拘わらず前記内燃機関のモータリングを禁止するモータリング禁止手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の駆動装置では、内燃機関のモータリングの困難性に関係する駆動装置の状態に基づいて電動機により内燃機関をモータリングしたときに内燃機関とダンパやトルクリミッタと電動機とを含む駆動系に共振現象が発生する可能性を予測し、内燃機関の始動が指示されたときに駆動系に共振現象が発生する可能性が大きいと予測されたとき、内燃機関の始動の指示に拘わらず内燃機関のモータリングを禁止する。したがって、内燃機関をモータリングする際に駆動系に共振現象が発生するのを未然に防止することができ、共振現象による駆動系の不具合の発生を防止することができる。

こうした本発明の第２の駆動装置において、前記共振可能性予測手段は、前記検出された駆動装置の状態と基準状態との比較により前記駆動系に共振現象が発生する可能性を予測する手段であり、更に、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、該検出された内燃機関の回転数に基づいて前記駆動系の共振現象の発生を検出する共振検出手段と、前記共振可能性予測手段により駆動系に共振現象が発生する可能性が小さいと予測したにも拘わらず前記始動時制御手段により前記内燃機関をモータリングしたときに前記共振検出手段により前記共振現象の発生が検出されたとき、前記基準状態を変更する基準状態変更手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、同様の駆動装置の状態で次に内燃機関の始動が指示されたときの駆動系への共振現象の発生の可能性をより正確に予測することができる。

また、本発明の第２の駆動装置において、前記状態検出手段は、前記内燃機関の温度，前記電動機と電力をやり取りする蓄電装置の温度，前記蓄電装置の残容量，前記駆動装置の経年劣化度，前記電動機を含む電気駆動系の温度，外気温の少なくとも一つを検出する手段であるものとすることもできる。ここで、「経年劣化度」には、駆動軸の駆動時間や駆動軸の駆動距離などが含まれる。

本発明の第１または第２の駆動装置において、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸と駆動軸とに接続された遊星歯車機構を備え、前記ダンパおよび／またはトルクリミッタは、前記内燃機関と前記遊星歯車機構との間に介在してなるものとすることもできる。この態様の本発明の第１または第２の駆動装置において、前記駆動軸に動力を出力可能な駆動軸用電動機と、前記内燃機関のモータリングが停止または禁止されたとき、前記駆動軸に要求される要求動力に見合う動力が前記駆動軸用電動機から出力されるよう該駆動軸用電動機を駆動制御する停止禁止時制御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関のモータリングを停止したり禁止したりしたときでも要求動力に対応する動力を駆動軸に出力できる。

本発明の自動車は、
上述の各態様のいずれかの本発明の第１または第２の駆動装置、即ち、基本的には、内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置であって、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、該回転数検出手段により検出される回転数に基づいて前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系の共振現象の発生を検出する共振検出手段と、該共振検出手段により前記共振現象の発生が検出された回数または時間を積算した積算値を計測する積算値計測手段と、前記内燃機関の始動が指示されたとき該内燃機関がモータリングされるよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関が始動するよう該内燃機関を駆動制御する始動時制御手段と、前記内燃機関がモータリングされている最中に前記積算値計測手段により計測された積算値が第１所定値を越えたとき前記始動時制御手段に拘わらず前記内燃機関のモータリングを停止するモータリング停止手段とを備える駆動装置、または、内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置であって、前記内燃機関のモータリングの困難性に関係する前記駆動装置の状態を検出する状態検出手段と、該検出された駆動装置の状態に基づいて前記電動機により前記内燃機関をモータリングしたときに前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系に共振現象が発生する可能性を予測する共振可能性予測手段と、前記内燃機関の始動が指示されたとき該内燃機関をモータリングするよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関を始動するよう該内燃機関を駆動制御する始動時制御手段と、前記内燃機関の始動が指示されたときに前記共振可能性予測手段により前記共振現象が発生する可能性が大きいと予測されたとき前記内燃機関の始動の指示に拘わらず前記内燃機関のモータリングを禁止するモータリング禁止手段とを備える駆動装置を搭載し、駆動軸に車軸が連結されて走行する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述の各態様のいずれかの本発明の第１または第２の駆動装置を搭載するから、本発明の第１の駆動装置や第２の駆動装置と同様の効果を奏することができる。

本発明の第１の駆動装置の制御方法であって、
内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の回転数を検出し、
（ｂ）該ステップ（ａ）により検出される回転数に基づいて前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系の共振現象の発生を検出し、
（ｃ）該ステップ（ｂ）により前記共振現象の発生が検出された回数または時間を積算した積算値を計測し、
（ｄ）前記内燃機関の始動が指示されたとき、該内燃機関がモータリングされるよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関が始動するよう該内燃機関を駆動制御し、
（ｅ）前記内燃機関がモータリングされている最中に前記積算値計測手段により計測された積算値が第１所定値を越えたとき、前記ステップ（ｄ）に拘わらず前記内燃機関のモータリングを停止する
ことを要旨とする。

この本発明の第１の駆動装置の制御方法では、内燃機関とダンパやトルクリミッタと電動機とを含む駆動系への共振現象の発生が検出されたとき、共振現象の発生を検出した回数や時間を積算した積算値を計測し、始動が指示されて内燃機関がモータリングされている最中に計測した積算値が第１所定値を越えたとき、内燃機関のモータリングを停止する。共振現象の発生を検出した回数や時間の積算値は、共振現象により駆動系に蓄積された疲労の程度とみなすことができるから、疲労限界に達する前にモータリングを停止でき、共振現象による駆動系の不具合の発生（例えば、振動やこもり音の発生や破損など）を抑制することができる。

本発明の第２の駆動装置の制御方法であって、
内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関のモータリングの困難性に関係する前記駆動装置の状態を検出し、
（ｂ）該検出された駆動装置の状態に基づいて前記電動機により前記内燃機関をモータリングしたときに前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系に共振現象が発生する可能性を予測し、
（ｃ）前記内燃機関の始動が指示されたとき、該内燃機関をモータリングするよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関を始動するよう該内燃機関を駆動制御し、
（ｄ）前記内燃機関の始動が指示されたときに前記ステップ（ｂ）により前記共振現象が発生する可能性が大きいと予測されたとき、前記内燃機関の始動の指示に拘わらず前記内燃機関のモータリングを禁止する
ことを要旨とする。

この本発明の第２の駆動装置の制御方法では、内燃機関のモータリングの困難性に関係する駆動装置の状態に基づいて電動機により内燃機関をモータリングしたときに内燃機関とダンパやトルクリミッタと電動機とを含む駆動系に共振現象が発生する可能性を予測し、内燃機関の始動が指示されたときに駆動系に共振現象が発生する可能性が大きいと予測されたとき、内燃機関の始動の指示に拘わらず内燃機関のモータリングを禁止する。したがって、内燃機関をモータリングする際に駆動系に共振現象が発生するのを未然に防止することができ、共振現象による駆動系の不具合の発生を防止することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、トルクリミッタが取り付けられたダンパ２８を介してエンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６に接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、駆動装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の回転数を検出する回転数センサ２３ａやエンジン２２（冷却水）の温度を検出する温度センサ２３ｂなどのエンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号やモータＭＧ１の温度を検出する温度センサ４５からのモータ温度ｔｍ、インバータ４１の温度を検出する温度センサ４６からのインバータ温度ｔｉｎｖ、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，外気温を検出する温度センサ８９からの外気温ｔａｉｒなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、エンジン２２を始動する際の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２の始動が指示されたときに実行される。

始動時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングを開始する処理を行なう（ステップＳ１００）。この処理は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からモータリングの指令信号をモータＥＣＵ４０に送信することにより、モータＥＣＵ４０がモータＭＧ１からエンジン２２のモータリングに必要なトルクを出力するようモータＭＧ１を駆動制御すると共にこのトルクの出力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルするトルクをモータＭＧ２から出力するようモータＭＧ２を駆動制御することにより行なわれる。

次に、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ１０２）、回転数Ｎｅの変動（回転変動）Ｙを抽出する（ステップＳ１０４）。エンジン２２の回転数Ｎｅの入力は、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６に取り付けられた回転数センサ２３ａにより検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力することにより行なうことができる。また、回転変動Ｙは、例えば、回転数Ｎｅに対して共振現象を生じさせる周波数領域のみを通過させるバンドパスフィルタを作用させることにより抽出することができる。

回転変動Ｙを抽出すると、回転変動Ｙと閾値Ｙｒｅｆとを比較する（ステップＳ１０６）。ここで、閾値Ｙｒｅｆは、エンジン２２やトルクリミッタが取り付けられたダンパ２８，動力分配統合機構３０，モータＭＧ１などからなる駆動系に共振現象が発生しているか否かを判定するために設定される閾値であり、駆動系によって定めることができる。回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆ以下のときには、駆動系に共振現象は発生していないと判断して、カウンタＣ１をクリアして（ステップＳ１０８）、エンジン２２の始動が完了（完爆）したか否かを判定し（ステップＳ１１０）、エンジン２２の始動が完了しているときにはそのまま本ルーチンを終了し、エンジン２２の始動が完了していないときにはエンジン２２の回転数Ｎｅを入力するステップＳ１０２の処理に戻る。カウンタＣ１については後述する。

回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆより大きいときには、駆動系に共振現象が発生していると判断し、カウンタＣ１，Ｃ２をそれぞれ値１だけカウントアップする（ステップＳ１１２）。ここで、カウンタＣ１は、駆動系に共振現象が連続して発生したときの連続時間を計測するためのカウンタであり、前述したように回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆ以下となったときに値０にリセットされる。共振現象は連続して発生している時間が長くなるほど大きく現れる傾向にあるから、カウンタＣ１は、駆動系に生じた共振現象の大きさとして考えることができる。また、カウンタＣ２は、駆動系に共振現象が発生した時間を積算した積算時間を計測するためのカウンタであり、回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆ以下となったりイグニッションスイッチ８０がオフされてもリセットされずに値がそのまま保持される。したがって、カウンタＣ２の値は、共振現象の発生によって駆動系に現在蓄積されている疲労の程度として考えることができる。

そして、カウンタＣ１と閾値Ｃ１ｒｅｆとを比較すると共にカウンタＣ２と閾値Ｃ２ｒｅｆとを比較する（ステップＳ１１４）。カウンタＣ１が閾値Ｃ１ｒｅｆ以下であり且つカウンタＣ２が閾値Ｃ２ｒｅｆ以下であるときには、ステップＳ１０２のエンジン２２の回転数Ｎｅを入力する処理に戻り、カウンタＣ１が閾値Ｃ１ｒｅｆより大きいときやカウンタＣ２が閾値Ｃ２ｒｅｆより大きいときには、モータＭＧ１によるモータリングの停止によりエンジン２２の始動を停止して（ステップＳ１１６）、本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｃ１ｒｅｆは、共振現象の発生により疲労が蓄積して駆動系に疲労破壊などの不具合が生じるのを防止するためにエンジン２２の始動を停止する必要があるか否かを判定するために設定されるものであり、閾値Ｃ２ｒｅｆは、過大な共振現象の発生により駆動系に破損などの不具合が生じるのを防止するためにエンジン２２の始動を停止する必要があるか否かを判定するために設定されるものである。このように、カウンタＣ１が閾値Ｃ１ｒｅｆより大きくなったり、カウンタＣ２が閾値Ｃ２ｒｅｆより大きくなったときに、エンジン２２の始動を停止することにより、共振現象の発生に伴う駆動系の不具合の発生を未然に防止しているのである。

次に、図２の始動時制御ルーチンのステップＳ１１６によりエンジン２２の始動停止が行なわれた際の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２により実行されるエンジン始動停止時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２の始動停止が行なわれたときから所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。なお、図２の始動時制御ルーチンのステップＳ２１４によりエンジン２２の始動が完了したときには前述したトルク変換運転モードや充放電運転モードによる運転が行なわれる。

エンジン始動停止時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖなどのデータを入力し（ステップＳ１５０）、入力したアクセル開度ＡＰと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１５２）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度ＡＰと車速Ｖとが与えられるとマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。要求トルクＴｒ＊が設定されると、設定した要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべき目標トルクＴｍ２＊を設定して（ステップＳ１５４）、目標トルクＴｍ２＊でモータＭＧ２を駆動制御する処理を行なって（ステップＳ１５６）、本ルーチンを終了する。これにより、始動指示に拘わらずエンジン２２の始動を停止したときでも要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力して走行することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２をモータリングした際のエンジン２２の回転変動Ｙが閾値Ｔｒｅｆを越えた時間の積算値を示すカウンタＣ１が閾値Ｃ１ｒｅｆを越えたときにエンジン２２の始動を停止するから、共振現象による疲労の蓄積により駆動系に振動や破損などの不具合が生じるのを未然に防止することができる。しかも、回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆを連続して越えた連続時間を示すカウンタＣ２が閾値Ｃ２ｒｅｆを越えたときには、カウンタＣ１に拘わらずエンジン２２の始動を停止するから、過大な共振現象の発生による駆動系の不具合の発生を防止することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆ以下となったりイグニッションスイッチ８０がオフされてもリセットされないカウンタＣ１と回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆ以下となったときにリセットされるカウンタＣ２とを回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆを越える毎にカウントアップし、このときのカウンタＣ１，Ｃ２の値に基づいてエンジン２２の始動を停止する必要があるか否かを判定したが、カウンタＣ１の値のみを用いてエンジン２２を停止する必要があるか否かを判定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図２の始動時制御ルーチンを用いてエンジン２２を始動するものとしたが、図２の始動時制御ルーチンに代えて図４に例示する始動時制御ルーチンを用いてエンジン２２を始動するものとしてもよい。この始動時制御ルーチンでは、まず、エンジン温度ｔｅやモータ温度ｔｍ，インバータ温度ｔｉｎｖ，バッテリ温度ｔｂ，残容量ＳＯＣ，外気温ｔａｉｒ，走行距離ｌｄなどのデータを入力し（ステップＳ２００）、エンジン温度ｔｅが閾値ｔｅｒｅｆよりも低いか否か，モータ温度ｔｍが閾値ｔｍｒｅｆよりも高いか否か、インバータ温度ｔｉｎｖが閾値ｔｉｒｅｆよりも高いか否か，バッテリ温度ｔｂが上限値と下限値とにより定まる適正温度範囲（閾値ｔｂｒｅｆ）外にあるか否か，残容量ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆよりも小さいか否か，走行距離ｌｄが閾値ｌｄｒｅｆよりも長いか否かをそれぞれ判定し（ステップＳ２０２）、駆動系に共振現象が発生する可能性が大きいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ここで、エンジン温度ｔｅは、温度センサ２３により検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータ温度ｔｍとインバータ温度ｔｉｎｖは、それぞれ温度センサ４５と温度センサ４６により検出されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。バッテリ温度ｔｂは、温度センサ５１により検出されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。残容量ＳＯＣは、電流センサにより検出された充放電電流により演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。走行距離ｌｄは、車速センサ８８により検出された車速Ｖの積算値を用いた。閾値ｔｅｒｅｆ，閾値ｔｍｒｅｆ，閾値ｔｉｒｅｆ，閾値ｔｂｒｅｆ，閾値Ｓｒｅｆ，閾値ｔａｒｅｆ，閾値ｌｄｒｅｆは、エンジン２２の温度（エンジン温度ｔｅ）や外気温ｔａｉｒ，経年劣化（走行距離ｌｄ）によりエンジン２２のフリクションが大きいときやモータＭＧ１の温度やインバータ４１の温度によりモータＭＧ１からの出力が制限されたとき、バッテリ５０の温度（バッテリ温度ｔｂ）や残容量ＳＯＣによりバッテリ５０からの出力が制限されたときなどのエンジン２２のモータリングが困難な場合に駆動系に共振現象が発生する可能性が大きいと予測するための閾値であり、エンジン２２やモータＭＧ１，動力分配統合機構３０などにより定められる。

駆動系に共振現象が発生する可能性が大きいと判定されたときには、エンジン２２のモータリングを行なうことなく、そのまま本ルーチンを終了する。これにより、駆動系の共振現象の発生を未然に防止することができる。このとき、エンジン２２の始動が指示されているにも拘わらずエンジン２２を始動しないことになるから、図３に例示するエンジン始動停止時駆動制御ルーチンと同様の処理により、モータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクに見合うトルクを出力して走行することになる。

一方、駆動系に共振現象が発生する可能性が小さいと判定されると、エンジン２２のモータリングを開始して（ステップＳ２０６）、エンジン回転数Ｎｅを入力すると共に（ステップＳ２０８）、その回転変動Ｙを抽出し（ステップＳ２１０）、抽出した回転変動Ｙと閾値Ｙｒｅｆとを比較する（ステップＳ２１２）。回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆ以下のときには、エンジン２２の始動が完了したか否かを判定し（ステップＳ２１４）、エンジン２２の始動が完了したときには本ルーチンを終了し、エンジン２２の始動が完了していないときにはステップＳ２０８のエンジン回転数Ｎｅを入力する処理に戻る。回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆより大きいときには、閾値ｔｅｒｅｆ，閾値ｔｍｒｅｆ，閾値ｔｉｒｅｆ，閾値ｔｂｒｅｆ，閾値Ｓｒｅｆ，閾値ｔａｒｅｆ，閾値ｌｄｒｅｆを変更する処理を行なう（ステップＳ２１６）。この処理は、駆動系に共振現象が発生する可能性が小さいと判定したにも拘わらず回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆを越えている状態であるから、同様の状態で次回に本ルーチンを実行を開始する際にステップＳ２０４で駆動系に共振現象が発生する可能性が大きいと判定されるよう閾値を変更する処理である。これにより、共振現象の発生の可能性をより正確に予測することができる。

そして、カウンタＣ３を値１だけカウントアップして（ステップＳ２１８）、カウンタＣ３と閾値Ｃ３ｒｅｆとを比較し（ステップＳ２２０）、カウンタＣ３が閾値Ｃ３ｒｅｆ以下のときにはステップＳ２０８のエンジン回転数Ｎｅを入力する処理に戻り、カウンタＣ３が閾値Ｃ３ｒｅｆ未満のときにはエンジン２２のモータリングを停止することによりエンジン２２の始動を停止して（ステップＳ２２２）、本ルーチンを終了する。

このように、エンジン２２をモータリングする前にエンジン温度ｔｅやモータ温度ｔｍ，インバータ温度ｔｉｎｖ，バッテリ温度ｔｂ，残容量ＳＯＣ，外気温ｔａｉｒ，走行距離ｌｄなどのデータと対応する閾値ｔｅｒｅｆ，閾値ｔｍｒｅｆ，閾値ｔｉｒｅｆ，閾値ｔｂｒｅｆ，閾値Ｓｒｅｆ，閾値ｔａｒｅｆ，閾値ｌｄｒｅｆとを比較することにより駆動系への共振現象の発生の可能性を予測し、その可能性が大きいときにはエンジン２２のモータリングを禁止するから、駆動系の共振現象の発生を未然に防止することができる。しかも、共振現象の発生の可能性が小さいと判定したにも拘わらず回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆを越えたときには、閾値ｔｅｒｅｆ，閾値ｔｍｒｅｆ，閾値ｔｉｒｅｆ，閾値ｔｂｒｅｆ，閾値Ｓｒｅｆ，閾値ｔａｒｅｆ，閾値ｌｄｒｅｆを変更するから、次回にエンジン２２をモータリングする際の共振現象の発生の可能性をより正確に予測することができる。

図４の始動時制御ルーチンでは、エンジン温度ｔｅやモータ温度ｔｍ，インバータ温度ｔｉｎｖ，バッテリ温度ｔｂ，残容量ＳＯＣ，外気温ｔａｉｒ，走行距離ｌｄのデータを入力し、これらのデータを用いて駆動系に共振現象が発生する可能性を予測するものとしたが、必ずしもこれらのデータのすべてを用いる必要はない。また、図４の始動時制御ルーチンでは、入力したデータと閾値との比較により共振現象が発生する可能性を予測したが、共振現象が発生する可能性が大きい領域と小さい領域とを区画したマップを作成し、このマップを用いて入力したデータがどの領域に含まれているかを判定することにより共振現象の発生の可能性を予測するものとしてもよい。さらに、図４の始動時制御ルーチンでは、駆動系に共振現象が発生する可能性が小さいと判定したにも拘わらずエンジン２２の回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆより大きくなったときに、ステップＳ２１６で閾値ｔｅｒｅｆ，閾値ｔｍｒｅｆ，閾値ｔｉｒｅｆ，閾値ｔｂｒｅｆ，閾値Ｓｒｅｆ，閾値ｔａｒｅｆ，閾値ｌｄｒｅｆを変更するものとしたが、変更しないものとしてもよい。また、図４の始動時制御ルーチンでは、回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆより大きいときに、リセットされないカウンタＣ３をカウントアップしていきカウンタＣ３が閾値Ｃ３ｒｅｆより大きくなったときにエンジン２２の始動を停止したが、回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆより大きいときに、回転変動Ｙが閾値Ｙｒｅｆ以下となった時点でリセットされるカウンタＣ４をカウントアップしていきカウンタＣ４が閾値Ｃ４ｒｅｆより大きくなったときにエンジン２２の始動を停止するものとしてもよいし、こうした処理自体を行なわないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動系としてエンジン２２やダンパ２８や動力分配統合機構３０やモータＭＧ１としたが、エンジンにダンパを介してモータが接続された構成であれば他の如何なる構成の駆動系としてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のクランクシャフト２６に取り付けれたダンパにトルクリミッタを取り付けたが、トルクリミッタを取り付けないものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２にダンパ２８を介してモータＭＧ１が接続された駆動装置をハイブリッド自動車２０に搭載されたものとして説明したが、自動車に搭載されていないものでもよいのは勿論である。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施形態としての駆動装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン始動停止時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ａ 回転数センサ、２３ｂ 温度センサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５、減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５，４６ 温度センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ 温度センサ。

Claims (10)

1. 内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置であって、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   該回転数検出手段により検出される回転数に基づいて前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系の共振現象の発生を検出する共振検出手段と、
   該共振検出手段により前記共振現象の発生が検出された回数または時間を積算した積算値を計測する積算値計測手段と、
   前記内燃機関の始動が指示されたとき、該内燃機関がモータリングされるよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関が始動するよう該内燃機関を駆動制御する始動時制御手段と、
   前記内燃機関がモータリングされている最中に前記積算値計測手段により計測された積算値が第１所定値を越えたとき、前記始動時制御手段に拘わらず前記内燃機関のモータリングを停止するモータリング停止手段と
   を備える駆動装置。
2. 請求項１記載の駆動装置であって、
   前記共振検出手段により前記共振現象の発生が連続して検出された回数または時間としての連続値を計測する連続値計測手段を備え、
   前記モータリング停止手段は、前記連続値計測手段により計測された連続値が第２所定値を越えたとき、前記積算値計測手段により計測された積算値が前記第１所定値を越えたか否かに拘わらず前記内燃機関のモータリングを停止する手段である
   駆動装置。
3. 内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置であって、
   前記内燃機関のモータリングの困難性に関係する前記駆動装置の状態を検出する状態検出手段と、
   該検出された駆動装置の状態に基づいて前記電動機により前記内燃機関をモータリングしたときに前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系に共振現象が発生する可能性を予測する共振可能性予測手段と、
   前記内燃機関の始動が指示されたとき、該内燃機関をモータリングするよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関を始動するよう該内燃機関を駆動制御する始動時制御手段と、
   前記内燃機関の始動が指示されたときに前記共振可能性予測手段により前記共振現象が発生する可能性が大きいと予測されたとき、前記内燃機関の始動の指示に拘わらず前記内燃機関のモータリングを禁止するモータリング禁止手段と
   を備える駆動装置。
4. 請求項３記載の駆動装置であって、
   前記共振可能性予測手段は、前記検出された駆動装置の状態と基準状態との比較により前記駆動系に共振現象が発生する可能性を予測する手段であり、
   更に、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   該検出された内燃機関の回転数に基づいて前記駆動系の共振現象の発生を検出する共振検出手段と、
   前記共振可能性予測手段により駆動系に共振現象が発生する可能性が小さいと予測したにも拘わらず前記始動時制御手段により前記内燃機関をモータリングしたときに前記共振検出手段により前記共振現象の発生が検出されたとき、前記基準状態を変更する基準状態変更手段と
   を備える駆動装置。
5. 前記状態検出手段は、前記内燃機関の温度，前記電動機と電力をやり取りする蓄電装置の温度，前記蓄電装置の残容量，前記駆動装置の経年劣化度，前記電動機を含む電気駆動系の温度，外気温の少なくとも一つを検出する手段である請求項３または４記載の駆動装置。
6. 請求項１ないし５いずれか記載の駆動装置であって、
   前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸と駆動軸とに接続された遊星歯車機構を備え、
   前記ダンパおよび／またはトルクリミッタは、前記内燃機関と前記遊星歯車機構との間に介在してなる
   駆動装置。
7. 請求項６記載の駆動装置であって、
   前記駆動軸に動力を出力可能な駆動軸用電動機と、
   前記内燃機関のモータリングが停止または禁止されたとき、前記駆動軸に要求される要求動力に見合う動力が前記駆動軸用電動機から出力されるよう該駆動軸用電動機を駆動制御する停止禁止時制御手段と
   を備える駆動装置。
8. 請求項１ないし７いずれか記載の駆動装置を搭載し、駆動軸に車軸が連結されて走行する自動車。
9. 内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置の制御方法であって、
   （ａ）前記内燃機関の回転数を検出し、
   （ｂ）該ステップ（ａ）により検出される回転数に基づいて前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系の共振現象の発生を検出し、
   （ｃ）該ステップ（ｂ）により前記共振現象の発生が検出された回数または時間を積算した積算値を計測し、
   （ｄ）前記内燃機関の始動が指示されたとき、該内燃機関がモータリングされるよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関が始動するよう該内燃機関を駆動制御し、
   （ｅ）前記内燃機関がモータリングされている最中に前記積算値計測手段により計測された積算値が所定値を越えたとき、前記ステップ（ｄ）に拘わらず前記内燃機関のモータリングを停止する
   駆動装置の制御方法。
10. 内燃機関と、ダンパおよび／またはトルクリミッタを介して前記内燃機関に動力を出力可能な電動機とを備える駆動装置の制御方法であって、
    （ａ）前記内燃機関のモータリングの困難性に関係する前記駆動装置の状態を検出し、
    （ｂ）該検出された駆動装置の状態に基づいて前記電動機により前記内燃機関をモータリングしたときに前記内燃機関と前記ダンパおよび／またはトルクリミッタと前記電動機とを含む駆動系に共振現象が発生する可能性を予測し、
    （ｃ）前記内燃機関の始動が指示されたとき、該内燃機関をモータリングするよう前記電動機を駆動制御すると共に該内燃機関を始動するよう該内燃機関を駆動制御し、
    （ｄ）前記内燃機関の始動が指示されたときに前記ステップ（ｂ）により前記共振現象が発生する可能性が大きいと予測されたとき、前記内燃機関の始動の指示に拘わらず前記内燃機関のモータリングを禁止する
    駆動装置の制御方法。
    
    
    
    

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