JP2006233799A - 駆動装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の運転停止要求に対して内燃機関をスムーズに運転停止させると共に所定の自立運転要求に対して内燃機関を安定して自立運転させる。
【解決手段】エンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満となってモータによりエンジンの回転数が所定回転数Ｎｒｅｆに至るまで引き下げられているとき、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがＯＦＦのときには、低回転数の所定自立回転数Ｎｌｏを目標回転数Ｎｅ＊に設定してエンジンを所定時間に亘って自立運転させてから運転停止し（Ｓ３３０〜Ｓ３６０）、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがＯＮのときには、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満のときには高回転数の所定自立回転数Ｎｈｉを目標回転数Ｎｅ＊に設定し（Ｓ３８０）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときには低回転数の所定自立回転数Ｎｌｏを目標回転数Ｎｅ＊に設定して（Ｓ３９０）、エンジンを自立運転させる（Ｓ４００）。
【選択図】 図６

Description

本発明は、駆動装置およびその制御方法に関する。

従来、この種の駆動装置としては、プラネタリギヤのサンギヤ，キャリア，リングギヤにそれぞれ第１モータ，エンジンのクランクシャフト，第２モータとが接続され、所定の停止条件が成立したときにはエンジンの運転を停止させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンの回転数が所定回転数に至るまで第１モータを発電機として機能させて制動力をエンジンのクランクシャフトに出力してエンジンおよび第１モータからなる系に共振現象を生じさせる回転数を迅速に通過させることにより、エンジンを停止させる際の振動や騒音の発生を抑制することができる、としている。
特開平１１−９３７２７号公報

ところで、例えば、エンジンを熱源として乗員室内を暖房する暖房機器を備えるタイプの駆動装置では、暖房機器からの暖房要求がなされたときにはエンジンを運転停止させることなくアイドリング回転数でエンジンを自立運転させる場合がある。この場合のアイドリング回転数としては、ギヤのガタ打ち等による振動や騒音を生じさせることなく安定して自立運転が継続されるよう比較的高い回転数に定めるのが一般的である。一方、上述の駆動装置では、所定回転数に至るまで第１モータからエンジンのクランクシャフトに制動力を出力してエンジンの回転数を低下させてから運転停止させているが、第１モータによりエンジンの回転数を低下させた後にエンジンを一時的に自立運転させるものとすれば、エンジンをよりスムーズに運転停止させることができる。しかしながら、この一時的な自立運転を、前述したエンジンを運転停止させずに自立運転させる際の回転数と同一の回転数により行なうものとすると、エンジンに吹き上がりが生じる等、却ってエンジンをスムーズに運転停止させることができない場合が生じる。

本発明の駆動装置およびその制御方法は、所定の運転停止要求に対して内燃機関をスムーズに運転停止させると共に所定の自立運転要求に対して内燃機関を安定して自立運転させることを目的とする。

本発明の駆動装置及びその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の駆動装置は、
内燃機関を有する駆動装置であって、
前記内燃機関の所定の運転停止要求がなされたときには第１の回転数で該内燃機関が一時的に自立運転するよう該内燃機関を制御すると共に該内燃機関を一時的に自立運転させた後に該内燃機関が運転停止するよう該内燃機関を制御する運転停止制御を実行し、前記内燃機関の運転停止を伴わない所定の自立運転要求がなされたときには前記第１の回転数よりも大きい第２の回転数で該内燃機関が自立運転するよう該内燃機関を制御する自立運転制御を実行する制御手段
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、内燃機関の所定の運転停止要求がなされたときには第１の回転数で内燃機関が一時的に自立運転するよう内燃機関を制御すると共に内燃機関を一時的に自立運転させた後に内燃機関が運転停止するよう内燃機関を制御する運転停止制御を実行し、内燃機関の運転停止を伴わない所定の自立運転要求がなされたときには第１の回転数よりも大きい第２の回転数で内燃機関が自立運転するよう内燃機関を制御する自立運転制御を実行する。従って、所定の運転停止要求に対して内燃機関をスムーズに運転停止させると共に所定の自立運転要求に対して内燃機関を安定して自立運転させることができる。

こうした本発明の駆動装置において、前記内燃機関の出力軸に制動力を出力可能な発電機を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が所定回転数まで低下するよう前記発電機を制御すると共に前記内燃機関が自立運転するよう該内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の回転数を迅速に低下させて自立運転させることができるから、内燃機関の回転数を惰性により低下させるものに比して自立運転に移行する際の振動や騒音の発生を抑制することができる。この場合、前記制御手段は、前記運転停止制御として前記所定回転数以下となるよう定めた前記第１の回転数で前記内燃機関が一時的に自立運転するよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を一時的に自立運転させる際に内燃機関が吹き上がるのを抑止することができる。

また、本発明の駆動装置において、前記駆動装置は、車両に搭載されており、前記制御手段は、前記自立運転制御として車速に基づいて前記第２の回転数を設定して前記内燃機関が自立運転するよう制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記自立運転制御として車速が所定車速以上のときには該所定車速未満のときに比して小さい回転数を前記第２の回転数に設定して前記内燃機関が自立運転するよう制御する手段であるものとすることもできる。これは、車速が比較的大きいときには自立運転制御の際に比較的小さい回転数で内燃機関を自立運転させても運転者に与える悪影響は小さいと考えられることに基づく。

さらに、本発明の駆動装置において、前記所定の自立運転要求は、前記内燃機関からのエネルギを利用する機器の作動要求に伴ってなされる要求であるものとすることもできる。この場合、前記内燃機関からのエネルギを利用する機器は、前記内燃機関を熱源として暖房する暖房機器であるものとすることもできる。

本発明の駆動装置において、前記内燃機関の出力軸と駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備えるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁的な作用により相対的に回転する発電可能な対回転子電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備えるものとすることもできる。

本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関を有する駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の所定の運転停止要求がなされたときには第１の回転数で該内燃機関が一時的に自立運転するよう該内燃機関を制御すると共に該内燃機関を一時的に自立運転させた後に該内燃機関が運転停止するよう該内燃機関を制御する運転停止制御を実行し、前記内燃機関の運転停止を伴わない所定の自立運転要求がなされたときには前記第１の回転数よりも大きい第２の回転数で該内燃機関が自立運転するよう該内燃機関を制御する自立運転制御を実行する
ことを要旨とする。

この本発明の駆動装置の制御方法によれば、内燃機関の所定の運転停止要求がなされたときには第１の回転数で内燃機関が一時的に自立運転するよう内燃機関を制御すると共に内燃機関を一時的に自立運転させた後に内燃機関が運転停止するよう内燃機関を制御する運転停止制御を実行し、内燃機関の運転停止を伴わない所定の自立運転要求がなされたときには第１の回転数よりも大きい第２の回転数で内燃機関が自立運転するよう内燃機関を制御する自立運転制御を実行する。従って、所定の運転停止要求に対して内燃機関をスムーズに運転停止させると共に所定の自立運転要求に対して内燃機関を安定して自立運転させることができる。

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、本発明の一実施例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、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された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、乗員室２１の空調を行なう空調装置９０と、車両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、冷却水の温度Ｔｗを検出する冷却水温度センサ２３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。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からの電池温度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。

空調装置９０は、エンジン２２の冷却系に取り付けられ冷却水との熱交換を行なう熱交換器９１と、外気や乗員室２１内の空気を熱交換器９１側に吸引すると共にこの熱交換器９１による熱交換によって暖められた空気を乗員室２１に吹き出させるブロワ９３と、ブロワ９３により吸引される空気を外気か乗員室２１内の空気かに切り替える切替機構９２と、乗員室２１に取り付けられた操作パネル９４と、装置全体をコントロールする空調用電子制御ユニット（以下、空調用ＥＣＵという）９８とを備える。空調用ＥＣＵ９８には、操作パネル９４に取り付けられてヒータのオンオフを操作するヒータスイッチ９５からのヒータスイッチ信号ＨＳＷや操作パネル９４に取り付けられて乗員室２１内の温度を検出する温度センサ９６からの乗員室温度Ｔｉｎなどが図示しない入力ポートを介して入力されており、これらの入力信号に基づいて乗員室温度Ｔｉｎが設定された温度となるようブロワ９３を駆動制御する。また、空調用ＥＣＵ９８は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、必要に応じて空調装置９０の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。

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の運転を停止するかアイドリング自立運転としてモータ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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、バッテリ５０の充放電の有無が異なるだけで本質的な差はないから、以下、これらのモードをまとめてエンジンモータ運転モードと呼ぶ。

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、エンジンモータ運転モードからモータ運転モードに移行する際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される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、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊，ヒータスイッチ信号ＨＳＷなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、エンジン２２のクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサにより検出されるクランク角に基づいてエンジンＥＣＵ２４により演算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。モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算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。充放電要求パワーＰｂ＊は、残容量ＳＯＣに基づいてモータＥＣＵ４０により設定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。ヒータスイッチ信号ＨＳＷは、ヒータスイッチ９５により検出されたものを空調用ＥＣＵ９８から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された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Ｓ１１０）。ここで、要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶している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。図３に要求トルク設定用のマップの一例を示す。要求トルクＴｒ＊を設定すると、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと入力した充放電要求パワーＰｂ＊と損失Ｌｏｓｓとの和により計算されたものをエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊に設定し（ステップＳ１２０）、必要なデータをエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１３０）。ここで、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数を乗じることにより求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることにより求めたりすることができる。また、エンジンＥＣＵ２４に送信するデータとしては、実施例では、エンジン要求パワーＰｅ＊や車速Ｖ，ヒータスイッチ信号ＨＳＷを挙げることができる。こうしたデータを受信したエンジンＥＣＵ２４により実行される処理については後述する。

次に、エンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満か否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、所定パワーＰｒｅｆは、エンジン２２の運転領域を定めるものであり、エンジン２２の特性やモータＭＧ２の定格値などにより定められる。エンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満でない即ち所定パワーＰｒｅｆ以上と判定されたときには、エンジンモータ運転モードによる駆動制御を実行して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。エンジンモータ運転モードによる駆動制御は、具体的には、エンジン要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から効率よく出力されると共に要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とを設定し、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信することにより行なう。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

一方、エンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満と判定されたときには、エンジンモータ運転モードからモータ運転モードに移行する前または移行している最中か否かを判定する（ステップＳ１６０）。モータ運転モードに移行する前または移行している最中と判定されると、図４に例示するモータ運転モード移行制御を実行して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了し、モータ運転モードに移行する前でなく移行している最中でもないと判定されると、モータ運転モード移行制御が完了した以降であると判断して、モータ運転モードによる駆動制御を実行して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。なお、モータ運転モードによる駆動制御は、具体的には、エンジン２２を運転停止かアイドリング回転数で自立運転としてモータＭＧ２からの動力だけでリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する処理となる。いま、エンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上の状態から所定パワーＰｒｅｆ未満の状態に変化したときを考えると、未だエンジンモータ運転モードからモータ運転モードへ移行する前であるから、ステップＳ１７０で図４のモータ運転モード移行制御が開始される。以下、モータ運転モード移行処理の詳細について説明する。

モータ運転モード移行制御ルーチンでは、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前の所定回転数Ｎｒｅｆ（例えば、７００ｒｐｍや８００ｒｐｍなど）未満か否かを判定し（ステップＳ２００）、回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ未満でない即ち所定回転数Ｎｒｅｆ以上と判定されると、エンジン２２の回転数を迅速に引き下げるために必要な制動トルクＴｓｅｔをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共に（ステップＳ２１０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊と要求トルクＴｒ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとに基づいて次式（１）により要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２２０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０）、処理を終了する。図５に、エンジン２２の回転数ＮｅをモータＭＧ１により引き下げる際の動力分配統合機構３０の共線図の一例を示す。図中、左のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。図示するように、モータＭＧ１から図中Ｓ軸下向きのトルクを出力することにより（図５Ａ参照）、エンジン２２およびモータＭＧ１からなる系に対して共振現象を生じさせる回転数領域を迅速に通過させることができる。このとき、モータＭＧ２は、式（１）に示すように、モータＭＧ１から出力されるトルクによりリングギヤ軸３２ａ側に作用する反力（＝−Ｔｍ１＊／ρ）をキャンセルするトルクを出力するから、リングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができる。こうしたモータＭＧ１の駆動制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ未満に至ると（図５Ｂ参照）、値０をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共に（ステップＳ２４０）、要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ったものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ２５０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。その後、エンジン２２が完全に運転停止すると（図５Ｃ参照）、図２のステップＳ１６０でモータ運転モードへ移行している最中でないと判定されるようになり、以降、ステップＳ１４０でエンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上と判定されるまでステップＳ１８０でモータ運転モードによる駆動制御が実行されることになる。

Tm2*＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr （１）

次に、図２のルーチンのステップＳ１３０で送信されたデータに基づいて行われるエンジンＥＣＵ２４によるエンジン２２の運転制御、特に、エンジン２２を運転停止させたりアイドリング回転数で自立運転させたりする際のエンジン２２の運転制御について説明する。図６は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるエンジン停止自立制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。エンジン停止自立制御ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、ハイブリッド用電子制御ユニット７０から送信された車速Ｖやエンジン要求パワーＰｅ＊，ヒータスイッチ信号ＨＳＷを受信しつつ（ステップＳ３００）、エンジン要求パワーＰｅ＊が前述した所定パワーＰｒｅｆ未満となるのを待つ（ステップＳ３１０）。エンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満となると、エンジンモータ運転モードからモータ運転モードへの移行が要求されたと判断し、次に、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがＯＮされているか否かを判定する（ステップＳ３２０）。ヒータスイッチ信号ＨＳＷがＯＮされていないと判定すなわちＯＦＦされていると判定されたときには、エンジン２２を運転停止すべきと判断して、まず、比較的低回転数として定められている所定自立回転数Ｎｌｏ（例えば、５００ｒｐｍや６００ｒｐｍなど）を目標回転数Ｎｅ＊に設定して（ステップＳ３３０）、所定時間が経過するまで目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が自立運転するよう吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，点火制御を実行し（ステップＳ３４０，Ｓ３５０）、所定時間が経過したときに燃料噴射をカットすると共に点火を停止して（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定時間は、エンジン２２の自立運転が安定するのに必要な時間として定められたものである。こうしたステップＳ３３０〜Ｓ３６０の処理は、前述したようにエンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上の状態から所定パワーＰｒｅｆ未満の状態に変化すると図４のモータ運転モード移行制御ルーチンによりモータＭＧ１によりエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ（例えば、７００ｒｐｍや８００ｒｐｍなど）未満となるまで引き下げられるから、その後に所定回転数Ｎｒｅｆよりも低い所定自立回転数Ｎｌｏでエンジン２２を一時的に自立運転させてから運転停止させる処理となる。これにより、エンジン２２の運転をスムーズに停止させることができる。図７の実線Ａに、所定自立回転数Ｎｌｏでエンジン２２を一時的に自立運転させてから運転停止するときの様子を示す。ここで、所定自立回転数Ｎｌｏを所定回転数Ｎｒｅｆよりも低回転数に定めたのは、所定回転数Ｎｒｅｆよりも高回転数に定めると第１モータによりエンジン２２の回転数Ｎｅを引き下げた後に自立運転させる際にエンジン２２に吹き上がりが生じるから（図７の一点鎖線Ｂ参照）、エンジン２２をスムーズに運転停止できなくなることに基づいている。

一方、ステップＳ３２０でヒータスイッチ信号ＨＳＷがＯＮされていると判定されると、空調装置９０の熱源を確保するためにエンジン２２をアイドリング回転数の自立運転の状態で保持すべきと判断して、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ（例えば、時速５０ｋｍや時速６０ｋｍなど）未満か否かを判定し（ステップＳ３７０）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満と判定されたときには、比較的高回転数として定められている所定自立回転数Ｎｈｉ（例えば、１１００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなど）を目標回転数Ｎｅ＊に設定し（ステップＳ３８０）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満でない即ち所定車速Ｖｒｅｆ以上と判定されたときには、前述した所定自立回転数Ｎｌｏを目標回転数Ｎｅ＊に設定し（ステップＳ３９０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が自立運転するよう吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，点火制御を実行して（ステップＳ４００）、本ルーチンを終了する。これにより、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満のときには比較的高回転数の所定自立回転数Ｎｈｉでエンジン２２を自立運転させるから、低回転数でエンジン２２を自立運転させるものに比してギヤのガタ打ち等による振動や騒音の発生を抑制することができる。車速が所定車速Ｖｒｅｆ以上のときに比較的低回転数の所定自立回転数Ｎｌｏでエンジン２２を自立運転させるのは、車速Ｖが大きいときには比較的低回転数で内燃機関を自立運転させてもガタ打ちなどによる振動や騒音が運転者に与える悪影響は小さいと考えられることに基づいている。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満となってモータＭＧ１によりエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆに至るまで引き下げられているときに、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがＯＦＦされているときには所定の運転停止要求がなされているとして所定回転数Ｎｒｅｆ以下の所定自立回転数Ｎｌｏを目標回転数Ｎｅ＊に設定してエンジン２２を一時的に自立運転させてから運転停止し、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがＯＮされているときには所定の自立運転要求がなされているとして基本的には所定自立回転数Ｎｌｏよりも大きい所定自立回転数Ｎｈｉを目標回転数Ｎｅ＊に設定してエンジン２２を自立運転させるから、所定の運転停止要求に対して内燃機関をスムーズに運転停止させると共に所定の自立運転要求に対して内燃機関を安定して自立運転させることができる。しかも、所定の自立運転要求がなされているときに車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときには、所定自立回転数Ｎｌｏでエンジン２２を自立運転させるから、車速Ｖが大きくガタ打ち等による振動や騒音が運転者に与える悪影響は小さいと考えられるときには燃費をより向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンモータ運転モードからモータ運転モードへ移行する際、ヒータスイッチ信号ＨＳＷ（空調装置９０による暖房要求）に拘わらず所定回転数Ｎｒｅｆに至るまでモータＭＧ１によりエンジン２２の回転数を引き下げるものとしたが、ヒータスイッチ信号ＨＳＷによってモータＭＧ１によりエンジン２２の回転数を引き下げる程度を変更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６のエンジン停止自立制御ルーチンのステップＳ３３０で設定する目標回転数Ｎｅ＊とステップＳ３９０で設定する目標回転数Ｎｅ＊とに同一の回転数を設定するものとしたが、異なる回転数を設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、エンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満となったときにヒータスイッチ信号ＨＳＷがＯＮされているときには、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満のときには高回転数の所定自立回転数Ｎｈｉを目標回転数Ｎｅ＊に設定してエンジン２２を自立運転させ、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときには低回転数の所定自立回転数Ｎｌｏを目標回転数Ｎｅ＊に設定してエンジン２２を自立運転させるものとしたが、マップなどを用いて車速Ｖが低いほど高回転数となるよう目標回転数を設定してエンジン２２を自立運転させるものとしてもよいし、車速Ｖに拘わらず高回転数の所定自立回転数Ｎｈｉを目標回転数Ｎｅ＊に設定してエンジン２２を自立運転させ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、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続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、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２を備える駆動装置をハイブリッド自動車に搭載するものとして説明したが、ハイブリッド自動車に搭載しないものとしてもよい。

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。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

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により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 モータ運転モード移行制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンモータ運転モードからモータ運転モードに移行する際の動力分配統合機構３０の共線図の一例を示す説明図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行されるエンジン停止自立制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン２２を運転停止する様子を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２１ 乗員室、２２ エンジン、２３ 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、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、６４ａ，６４ｂ 車輪、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、９０ 空調装置、９１ 熱交換器、９２ 切替機構、９３ ブロワ、９４ 操作パネル、９５ ヒータスイッチ、９６ 温度センサ、９８ 空調用電子制御ユニット（空調用ＥＣＵ）、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (10)

1. 内燃機関を有する駆動装置であって、
   前記内燃機関の所定の運転停止要求がなされたときには第１の回転数で該内燃機関が一時的に自立運転するよう該内燃機関を制御すると共に該内燃機関を一時的に自立運転させた後に該内燃機関が運転停止するよう該内燃機関を制御する運転停止制御を実行し、前記内燃機関の運転停止を伴わない所定の自立運転要求がなされたときには前記第１の回転数よりも大きい第２の回転数で該内燃機関が自立運転するよう該内燃機関を制御する自立運転制御を実行する制御手段
   を備える駆動装置。
2. 請求項１記載の駆動装置であって、
   前記内燃機関の出力軸に制動力を出力可能な発電機を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が所定回転数まで低下するよう前記発電機を制御すると共に前記内燃機関が自立運転するよう該内燃機関を制御する手段である
   駆動装置。
3. 前記制御手段は、前記運転停止制御として前記所定回転数以下となるよう定めた前記第１の回転数で前記内燃機関が一時的に自立運転するよう制御する手段である請求項２記載の駆動装置。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の駆動装置であって、
   前記駆動装置は、車両に搭載されており、
   前記制御手段は、前記自立運転制御として車速に基づいて前記第２の回転数を設定して前記内燃機関が自立運転するよう制御する手段である
   駆動装置。
5. 前記制御手段は、前記自立運転制御として車速が所定車速以上のときには該所定車速未満のときに比して小さい回転数を前記第２の回転数に設定して前記内燃機関が自立運転するよう制御する手段である請求項４記載の駆動装置。
6. 前記所定の自立運転要求は、前記内燃機関からのエネルギを利用する機器の作動要求に伴ってなされる要求である請求項１ないし５いずれか記載の駆動装置。
7. 前記内燃機関からのエネルギを利用する機器は、前記内燃機関を熱源として暖房する暖房機器である請求項６記載の駆動装置。
8. 請求項１ないし７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駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、
   前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機と、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と
   を備える駆動装置。
9. 請求項１ないし７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に接続された第１の回転子と駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁的な作用により相対的に回転する発電可能な対回転子電動機と、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と
   を備える駆動装置。
10. 内燃機関を有する駆動装置の制御方法であって、
    前記内燃機関の所定の運転停止要求がなされたときには第１の回転数で該内燃機関が一時的に自立運転するよう該内燃機関を制御すると共に該内燃機関を一時的に自立運転させた後に該内燃機関が運転停止するよう該内燃機関を制御する運転停止制御を実行し、前記内燃機関の運転停止を伴わない所定の自立運転要求がなされたときには前記第１の回転数よりも大きい第２の回転数で該内燃機関が自立運転するよう該内燃機関を制御する自立運転制御を実行する
    駆動装置の制御方法。
    

Images