JP2007055460A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸にエンジンと第１モータとを接続すると共に駆動軸に第２モータを接続した自動車において、エンジンを始動する際におけるギヤのガタ打ちを抑制する。
【解決手段】 シフトレバーが駐車ポジションに操作された状態でエンジンの始動指示がなされたとき、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり且つエンジンの停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ以上のときには（Ｓ１１０，Ｓ１２０）、比較的大きい所定トルクＴ２を押しあてトルクＴｇに設定し（Ｓ１４０）、反力トルクをキャンセルするためのトルクに押しあてトルクＴｇを加えたトルクを第２モータから出力しながらエンジンをモータリングして始動する。これにより、エンジンをモータリングする際の抵抗力が比較的大きいときでもギヤのガタ詰めを行なった状態でエンジンを始動できる。この結果、エンジンを始動する際のガタ打ちを抑制できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。
従来、この種のハイブリッド車としては、車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸に遊星歯車機構を介してエンジンと第１モータとを接続すると共に駆動軸に第２モータを接続し、エンジンの始動に伴って駆動軸に作用する反力としてのトルクを第２モータによりキャンセルしながらエンジンを始動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、エンジンを始動する際の初爆時には、エンジンの冷却水温などを考慮して第２モータからトルクを出力することによりトルクショックを抑制している。
特開２００５−３０２８１号公報
一般に、こうしたハイブリッド車では、エンジンをモータリグする際には、エンジンのピストンの摩擦やエンジンを潤滑するオイルの粘度などに基づくトルク脈動が駆動軸に作用することによりギヤのガタ打ちを生じるときがある。このギヤのガタ打ちを抑制するために、モータＭＧ２によりギヤのガタ詰めを行なった状態でエンジンを始動することが考えられるが、トルク脈動の大きさはエンジンをモータリングする際のエンジンの状態などによって異なるため、ガタ詰めを行なう際にはこうしたエンジンの状態を考慮することが望ましい。
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関を始動する際におけるギヤのガタ打ちを抑制することを目的とする。
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド車は、
車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、該駆動軸への動力の入出力を伴って前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記内燃機関をモータリングする際の該内燃機関の抵抗力であるモータリング抵抗力が所定抵抗力以上になるのを推定する推定手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記推定手段により前記モータリング抵抗力が所定抵抗力未満になると推定されたときには第１のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御し、前記推定手段によりモータリング抵抗力が前記所定抵抗力以上になると推定されたときには前記第１のトルクより大きい第２のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明のハイブリッド車では、内燃機関の始動指示がなされたとき、内燃機関をモータリングする際の内燃機関の抵抗力であるモータリング抵抗力が所定抵抗力未満になると推定されたときには第１のトルクによりギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら内燃機関が始動されるよう内燃機関とモータリング手段と電動機とを制御し、モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になると推定されたときには第１のトルクより大きい第２のトルクによりギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら内燃機関が始動されるよう内燃機関とモータリング手段と電動機とを制御する。これにより、モータリング抵抗力が比較的大きいときでもギヤのガタ詰めを行なった状態で内燃機関を始動することができる。この結果、内燃機関を始動する際のギヤ機構におけるガタ打ちを抑制することができる。
こうした本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段を備え、前記推定手段は前記検出された温度が所定温度未満のときに前記モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になると推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になるのを内燃機関の温度に基づいてより適正に推定することができる。
この温度検出手段を備える態様の本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関の停止時間を検出する停止時間検出手段を備え、前記推定手段は前記検出された温度が所定温度未満であると共に前記検出された停止時間が所定時間以上のときに前記モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になると推定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記停止時間検出手段は、前回のイグニッションオフから今回の前記内燃機関の始動までの時間を前記内燃機関の停止時間として検出する手段であるものとすることもできるし、前回の前記内燃機関の停止から今回の該内燃機関の始動までの時間を前記内燃機関の停止時間として検出する手段であるものとすることもできる。こうすれば、モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になるのを内燃機関の温度と停止時間とに基づいてより適正に推定することができる。
また、温度検出手段を備える態様の本発明のハイブリッド車において、イグニッションオンされてから前記内燃機関が始動された回数である始動回数を検出する始動回数検出手段を備え、前記推定手段は前記検出された温度が所定温度未満であると共に前記検出された始動回数が所定回数未満のときに前記内燃機関を始動する際における該内燃機関の抵抗力が所定抵抗力以上になるのを推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になるのを内燃機関の温度と始動回数とに基づいてより適正に推定することができる。
本発明のハイブリッド車において、前記車軸が回転しないよう固定可能な固定手段を備え、前記始動時制御手段は、前記固定手段により前記車軸が固定された状態で前記内燃機関の始動指示がなされたときに前記第１のトルクまたは前記第２のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら該内燃機関が始動され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、固定手段により車軸が固定された状態で内燃機関が始動される際のギヤのガタ打ちを抑制することができる。ここで、固定手段により車軸が固定された状態には、シフトレバーの駐車ポジションへの操作に伴ってギヤの噛み合いにより車軸が固定された状態やブレーキ操作に伴って車軸が固定された状態などが含まれる。
また、本発明のハイブリッド車において、前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な手段であるものとすることもできる。
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され該駆動軸への動力の入出力を伴って前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関をモータリングする際の該内燃機関の抵抗力であるモータリング抵抗力が所定抵抗力未満になると推定されたときには第１のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御し、前記モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になると推定されたときには前記第１のトルクより大きい第２のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
この本発明のハイブリッド車の制御方法によれば、内燃機関の始動指示がなされたとき、内燃機関をモータリングする際の内燃機関の抵抗力であるモータリング抵抗力が所定抵抗力未満になると推定されたときには第１のトルクによりギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら内燃機関が始動されるよう内燃機関とモータリング手段と電動機とを制御し、モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になると推定されたときには第１のトルクより大きい第２のトルクによりギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら内燃機関が始動されるよう内燃機関とモータリング手段と電動機とを制御するから、モータリング抵抗力が比較的大きいときでもギヤのガタ詰めを行なった状態で内燃機関を始動することができる。この結果、内燃機関を始動する際のギヤ機構におけるガタ打ちを抑制することができる。
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、本発明の一実施例であ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、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、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には、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランクポジションを検出するクランクポジションセンサ２３ａからのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ２３ｂからの冷却水温Ｔｗなどが入力されている。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。
エンジン２２は、潤滑系９０により潤滑されている。潤滑系９０は、オイルパン９２に貯留されたオイルをオイルポンプ９４を用いてエンジン２２の機械部分に供給するウエットサンプ式によりエンジン２２の潤滑を行なう。こうしたウエットサンプ式の潤滑系９０では、エンジン２２が長時間に亘って停止されているときには、通常、エンジン２２に供給されたオイルのほとんどが自然落下してオイルパン９２に貯留されることによりクランクシャフト２６の一部がオイルに浸漬された状態となる。
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。
ギヤ機構６０には、ファイナルギヤ６０ａに取り付けられたパーキングギヤ５７と、パーキングギヤ５７と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール５８とからなるパーキングロック機構５６が取り付けられている。パーキングロックポール５８は、シフトレバー８１の他のポジションから駐車ポジション（Ｐレンジ）への操作信号または駐車ポジションから他のポジションへの操作信号が入力されたハイブリッド用電子制御ユニット７０により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ５７との噛合およびその解除によりパーキングロックおよびその解除を行なう。ファイナルギヤ６０ａは、機械的に駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されているから、パーキングロック機構５６は間接的に駆動輪６３ａ，６３ｂをロックしていることになる。
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。
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、指示に基づいて計時するタイマ７８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からは、運転者のブレーキペダル８５の操作に伴って駆動輪６３ａ，６３ｂに制動力を付与するブレーキ６５ａ，６５ｂの図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。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。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、図示しない補機バッテリからの電力供給を受けて作動しており、タイマ７８による計時は、イグニッションスイッチ８０のオンオフ状態に拘わらず行なうことができる。
次に、こうして構成されたハイブリッド自動車２０の動作、特にシフトレバー８１が駐車ポジション（Ｐレンジ）に操作されている状態でエンジン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、シフトレバー８１が駐車ポジションに操作されている状態でエンジン２２の始動指示がな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、エンジン２２の冷却水温Ｔｗやエンジン２２の停止時間ｔなど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、冷却水温Ｔｗは、水温センサ２３ｂ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、エンジン２２の停止時間ｔｓｔは、エンジン２２が停止されたときにタイマ７８による計時を開始すると共にエンジン２２の始動指示がなされたときのタイマ７８の値をＲＡＭ７６の所定領域に格納しこれを読み込むこと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、入力したエンジン２２の冷却水温Ｔｗを閾値Ｔｗｒｅｆと比較すると共に（ステップＳ１１０）、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満のときにはエンジン２２の停止時間ｔｓｔを閾値ｔｓｔｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｔｗｒｅｆや閾値ｔｓｔｒｅｆは、エンジン２２をモータリングする際に比較的大きなトルク脈動が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するか否かを判定するために用いられる閾値であり、閾値Ｔｗｒｅｆはエンジン２２の潤滑に用いられるオイルの種類などにより定めることができ、閾値ｔｓｔｒｅｆはオイルの種類やエンジン２２の特性などにより定めることができる。いま、エンジン２２を始動するときを考える。エンジン２２を始動するためにモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングする際には、ピストンの摩擦やオイルの粘度などの抵抗力（以下、モータリング抵抗力という）に基づくトルク脈動が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する。ここで、オイルの粘度は、冷却水温Ｔｗが高いときには比較的小さく、冷却水温Ｔｗが低いときに比較的大きくなる傾向にある。また、エンジン２２が長時間停止されているときには、前述したように、クランクシャフト２６の一部がオイルパン９２に貯留されたオイルに浸漬されている。したがって、冷却水温Ｔｗが低くエンジン２２が長時間に亘って停止された状態からエンジン２２を始動するとき、即ちクランクシャフト２６の一部が粘度の高いオイルに浸漬されている状態からエンジン２２を始動するときには、モータリング抵抗力が大きくなり、比較的大きなトルク脈動がリングギヤ軸３２ａに作用する。ステップＳ１１０，Ｓ１２０の冷却水温Ｔｗと閾値Ｔｗｒｅｆとの比較および停止時間ｔｓｔと閾値ｔｓｔｒｅｆとの比較は、こうしたモータリング抵抗力が大きいか否かを判定するものである。
冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以上のときや冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ未満のときには、モータリング抵抗力はそれほど大きくないと判断して、所定トルクＴ１を押しあてトルクＴｇに設定する（ステップＳ１３０）。一方、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり且つ停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ以上のときには、モータリング抵抗力が比較的大きいと判断して、所定トルクＴ１より大きな所定トルクＴ２を押しあてトルクＴｇに設定する（ステップＳ１４０）。ここで、所定トルクＴ１，Ｔ２は、それぞれモータリング抵抗力が小さいとき，大きいときにエンジン２２をモータリングする際にトルク脈動により駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクより若干大きなトルクとして設定されるものであり、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングに伴って駆動軸に出力される反力トルクをキャンセルするためのトルクと同一方向のトルクとして設定される。このように押しあてトルクＴｇを設定することにより、モータリング抵抗力に応じた押しあてトルクＴｇ（モータリング抵抗力が小さいときには所定トルクＴ１，モータリング抵抗力が大きいときには所定トルクＴ２）を設定することができる。
次に、クランクポジションセンサ２３ａにより検出されるクランクポジションに基づいて計算されたエンジン２２の回転数ＮｅをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力すると共に（ステップＳ１５０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にエンジン２２のモータリング用のトルクＴｃｒを設定し（ステップＳ１６０）、入力した回転数Ｎｅを閾値Ｎｒｅｆと比較する（ステップＳ１７０）。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、燃料噴射制御や点火制御を開始するエンジン２２の回転数Ｎｅであり、例えば、８００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなどのように設定される。回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、まだ燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数に達していないと判断して、エンジン２２のモータリングに伴って駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力される反力トルクをキャンセルするためのトルクとステップＳ１３０，Ｓ１４０で設定した押しあてトルクＴｇとに基づいて次式（１）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１９０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン２２を始動する際の動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図３に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、図３の共線図から容易に導き出すことができる。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、冷却水温Ｔｗが低く且つ停止時間ｔｓｔが長いとき、即ちモータリング抵抗力が大きいときでもギヤ機構６０やパーキングロック機構５６のガタ詰めを行なった状態でエンジン２２をモータリングして始動することができる。この結果、エンジン２２を始動する際のギヤ機構６０におけるギヤのガタ打ちやパーキングロック機構５６におけるパーキングギヤ５７とパーキングロックポール５８とのガタ打ちなどを抑制することができる。また、冷却水温Ｔｗが高いときや冷却水温Ｔｗが低くても停止時間ｔｓｔが短いとき、即ちモータリング抵抗力が小さいときには、ギヤのガタ打ちを抑制することができると共にモータＭＧ２の消費電力を抑制することができる。
Tm2*=Tm1*/ρ+Tg (1)
こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２００）。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。そして、エンジン２２が完爆したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。燃料噴射制御などが開始されていないときを考えると、エンジン２２は完爆しておらず、ステップＳ１５０に戻る。
一方、ステップＳ１７０でエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、燃料噴射制御や点火制御の開始をエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ１８０）、ステップＳ１９０以降の処理を実行する。指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、燃料噴射制御や点火制御などのエンジン２２の運転制御を開始する。そして、ステップＳ２１０でエンジン２２が完爆したと判定されたときに始動時制御ルーチンを終了する。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトレバー８１が駐車ポジションに操作された状態でエンジン２２の始動指示がなされたときには、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以上のときや冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満でも停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ未満のときには所定トルクＴ１の押しあてトルクＴｇとエンジン２２のモータリングに伴って駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する反力トルクをキャンセルするためのトルクとの和がモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２を駆動制御し、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり且つ停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ以上のときには所定トルクＴ１より大きな所定トルクＴ２の押しあてトルクＴｇと反力トルクをキャンセルするためのトルクとの和がモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２を駆動制御するから、モータリング抵抗力が大きいときでもギヤ機構６０やパーキングロック機構５６のガタ詰めを行なった状態でエンジン２２をモータリングして始動することができる。この結果、エンジン２２を始動する際のギヤ機構６０やパーキングロック機構５６におけるガタ打ちを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１が駐車ポジションに操作されている状態でエンジン２２を始動する際の動作について説明したが、駆動輪６３ａ，６３ｂがロックされている状態であれば、例えば、シフトレバー８１がドライブポジションなどに操作されていてブレーキペダル８５が踏み込まれている状態などであっても実施例と同様にエンジン２２を始動することができる。この場合には、エンジン２２を始動する際のギヤ機構６０のギヤのガタ打ちを抑制することができる。また、シフトポジションＳＰがドライブポジションなどに操作されていて車両が走行しているときには、車両に要求される要求トルクＴｒ＊などを更に考慮してエンジン２２を始動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、押し当てトルクＴｇは、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングに伴って駆動軸に出力される反力トルクをキャンセルするためのトルクと同一方向のトルクとして設定するものとしたが、異なる方向のトルクとして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２２の冷却水温Ｔｗと停止時間ｔｓｔとに基づいて押しあてトルクＴｇを設定するものとしたが、停止時間ｔｓｔに拘わらず、即ちエンジン２２のクランクシャフト２６の一部がオイルパン９２に貯留されたオイルに浸漬されているか否かに拘わらず、冷却水温Ｔｗだけに基づいて押しあてトルクＴｇを設定するものとしてもよい。この場合、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以上のときには所定トルクＴ１を押しあてトルクＴｇに設定し、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満のときには所定トルクＴ２を押しあてトルクＴｇに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２２の温度として冷却水温Ｔｗを用いたが、冷却水温Ｔｗに代えて、例えば、オイルの油温Ｔｏｉｌやオイルの粘度ηｏｉｌなどを用いるものとしてもよい。オイルの粘度ηｏｉｌを用いる場合、オイルの粘度ηｏｉｌが閾値ηｏｉｌｒｅｆ以下のときやオイルの粘度ηｏｉｌが閾値ηｏｉｌｒｅｆより大きくてもエンジン２２の停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ未満のときには所定トルクＴ１を押しあてトルクＴｇに設定し、オイルの粘度ηｏｉｌが閾値ηｏｉｌｒｅｆより大きく且つ停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ以上のときには所定トルクＴ２を押しあてトルクＴｇに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２２の停止時間ｔｓｔは、エンジン２２が停止されてからエンジン２２の始動指示がなされるまでの時間としたが、イグニッションスイッチ８０がオフされてから次回にイグニッションスイッチ８０がオンされた以降のエンジン２２の始動指示がなされるまでの時間としてもよいし、エンジン２２が停止されてからエンジン２２の始動指示がなされるまでの時間とエンジン２２の始動に要する時間とに基づいてエンジン２２が停止されてからエンジン２２の始動が完了するまでの時間としてもよいし、イグニッションスイッチ８０がオフされてから次回にイグニッションスイッチ８０がオンされた以降のエンジン２２の始動指示がなされるまでの時間とエンジン２２の始動に要する時間とに基づいてイグニッションスイッチ８０がオフされてからエンジン２２の始動が完了するまでの時間としてもよい。また、停止時間ｔｓｔに代えて、イグニッションスイッチ８０がオンされてからエンジン２２が始動された回数としての始動回数Ｎｓｔに基づいて押しあてトルクＴｇを設定するものとしてもよい。この場合、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以上のときや冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり始動回数Ｎｓｔが閾値Ｎｓｔｒｅｆ以上のときには所定トルクＴ１を押しあてトルクＴｇに設定し、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり且つ始動回数Ｎｓｔが閾値Ｎｓｔｒｅｆ未満のときには所定トルクＴ２を押しあてトルクＴｇに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、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり且つ停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ以上のときには、所定トルクＴ１より大きい所定トルクＴ２を押しあてトルクＴｇに設定するものとしたが、所定トルクＴ１より大きいトルクであれば、冷却水温Ｔｗが低いほど大きくなる傾向に設定されたトルクや、停止時間ｔｓｔが長いほど大きくなる傾向に設定されたトルクなどを押しあてトルクＴｇに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、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以上のときと冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり且つ停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ未満のときとは、共に所定トルクＴ１を押しあてトルクＴｇに設定するものとしたが、異なるトルクを押しあてトルクＴ１に設定するものとしてもよい。例えば、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であって停止時間ｔｓｔが閾値ｔｓｔｒｅｆ未満のときには所定トルクＴ１を押しあてトルクＴｇに設定し、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以上のときには所定トルクＴ１より小さい所定トルクＴ３を押しあてトルクＴｇに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、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５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４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４における駆動輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力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５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。
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。
本発明の一実施例であ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。 エンジン２２を始動する際の動力分配統合機構３０の各回転要素を力学的に説明するための共線図の一例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、２２ エンジン、２３ａ クランクポジションセンサ、２３ｂ 水温センサ、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、５６ パーキングロック機構、５７ パーキングギヤ、５８ パーキングロックポール、６０ ギヤ機構、６０ａ ファイナルギヤ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、６５ａ，６５ｂ ブレーキ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、７８ タイマ、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 潤滑系、９２ オイルパン、９４ オイルポンプ、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 (9)

  1. 車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
    該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、該駆動軸への動力の入出力を伴って前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、
    前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
    前記内燃機関をモータリングする際の該内燃機関の抵抗力であるモータリング抵抗力が所定抵抗力以上になるのを推定する推定手段と、
    前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記推定手段により前記モータリング抵抗力が所定抵抗力未満になると推定されたときには第１のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御し、前記推定手段によりモータリング抵抗力が前記所定抵抗力以上になると推定されたときには前記第１のトルクより大きい第２のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御する始動時制御手段と、
    を備えるハイブリッド車。
  2. 請求項１記載のハイブリッド車であって、
    前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段を備え、
    前記推定手段は、前記検出された温度が所定温度未満のときに前記モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になると推定する手段である
    ハイブリッド車。
  3. 請求項２記載のハイブリッド車であって、
    前記内燃機関の停止時間を検出する停止時間検出手段を備え、
    前記推定手段は、前記検出された温度が所定温度未満であると共に前記検出された停止時間が所定時間以上のときに前記モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になると推定する手段である
    ハイブリッド車。
  4. 前記停止時間検出手段は、前回のイグニッションオフから今回の前記内燃機関の始動までの時間を前記内燃機関の停止時間として検出する手段である請求項３記載のハイブリッド車。
  5. 前記停止時間検出手段は、前回の前記内燃機関の停止から今回の該内燃機関の始動までの時間を前記内燃機関の停止時間として検出する手段である請求項３記載のハイブリッド車。
  6. 請求項２記載のハイブリッド車であって、
    イグニッションオンされてから前記内燃機関が始動された回数である始動回数を検出する始動回数検出手段を備え、
    前記推定手段は、前記検出された温度が所定温度未満であると共に前記検出された始動回数が所定回数未満のときに前記内燃機関を始動する際における該内燃機関の抵抗力が所定抵抗力以上になるのを推定する手段である
    ハイブリッド車。
  7. 請求項１ないし６いずれか記載のハイブリッド車であって、
    前記車軸が回転しないよう固定可能な固定手段を備え、
    前記始動時制御手段は、前記固定手段により前記車軸が固定された状態で前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記第１のトルクまたは前記第２のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら該内燃機関が始動されるよう制御する手段である
    ハイブリッド車。
  8. 前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な手段である請求項１ないし７いずれか記載のハイブリッド車。
  9. 車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され該駆動軸への動力の入出力を伴って前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
    前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関をモータリングする際の該内燃機関の抵抗力であるモータリング抵抗力が所定抵抗力未満になると推定されたときには第１のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御し、前記モータリング抵抗力が所定抵抗力以上になると推定されたときには前記第１のトルクより大きい第２のトルクにより前記ギヤ機構におけるギヤの噛み合いを一方側に押し当てながら前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御する
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。
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