JP2007137375A - 動力出力装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを始動する際のショックの発生を抑制する。
【解決手段】エンジンの始動指示がなされたときには、エンジンを停止してからの経過時間ｔｓｔｏｐが短いほど、また、標高Ａｌが高く外の気圧が低いほど小さくなる制振ゲインＫを設定し（ステップＳ１３０）、通常時にエンジンのモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動を抑制する制振トルクＴｖに制御ゲインＫを乗じたものを用いてモータトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジンをモータリングする（ステップＳ１４０〜ステップＳ１８０）。これにより、停止後経過時間ｔｓｔｏｐが短いほど、また、標高Ａｌが高いほど、すなわち、エンジンの吸気系の負圧が大きくトルク脈動が小さいほど、トルク脈動の抑制の程度を小さくすることができるから、エンジンを始動する際のショックの発生を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに車両に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、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、第１モータによりエンジンをモータリングしながら始動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置では、エンジンが完爆した直後に駆動軸に生じるトルク脈動を抑制するトルクを第１モータから出力することにより駆動軸にトルク脈動によるショックが発生するのを抑制することができる。
特開２００４−２２２４３９号公報

一般に、こうした動力出力装置では、エンジンをモータリングしている最中にエンジンの回転に伴って駆動軸に生じるトルク脈動を抑制するトルクを第１モータから出力する制御も行なわれている。このようなエンジンの回転に伴って生じるトルク脈動は、エンジンの吸気系の負圧に応じて変化するが、一般に、このような吸気系の負圧の変化を考慮した制御が行なわれていない。そのため、駆動軸に生じるトルク脈動を抑制するトルクを第１モータから出力する制御を行なうと、却って、駆動軸にショックが発生することがある。このような動力出力装置を搭載した自動車では、こうしたショックの発生は、運転者に違和感を与えるものとなるため、できるだけ抑制されることが望ましい。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、内燃機関を始動する際のショックの発生を抑制することを目的とする。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され、該駆動軸への動力の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、
前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
運転停止しているときの前記内燃機関の吸気系の負圧を検出する負圧検出手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記検出された負圧に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記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制御手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の第１の動力出力装置では、内燃機関の始動指示がなされたときには、運転停止しているときの内燃機関の吸気系の負圧に基づいて内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら内燃機関がモータリングされて始動されると共に駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力され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。内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動は、内燃機関の吸気系の負圧に応じて変化するから、トルク脈動を内燃機関の吸気系の負圧に基づいて抑制することにより駆動軸に作用するトルク脈動を適切に抑制することができ、駆動軸にショックが発生するのを抑制することができる。なお、「内燃機関の吸気系の負圧を検出する」は、他の観測値などに基づいて内燃機関の吸気系の負圧を推定することを含むものとする。

こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された負圧が大きいほど前記トルク脈動の抑制の程度が小さくなるよう制御する手段であるものとすることもできる。内燃機関の吸気系の負圧が大きいほど駆動軸に作用するトルク脈動が小さくなるから、内燃機関の吸気系の負圧が大きいほどトルク脈動の抑制の程度を小さくすることにより駆動軸に過剰なトルクが作用するのを抑制して、ショックの発生を抑制することができる。

本発明の第２の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され、該駆動軸への動力の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、
前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関を停止してからの経過時間を検出する経過時間検出手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記検出された経過時間に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されよう前記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制御手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の第２の動力出力装置では、内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関を停止してからの経過時間に基づいて内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら内燃機関がモータリングされて始動されると共に駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力され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。内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動は、内燃機関の吸気系の負圧に応じて変化するが、内燃機関を停止してからの経過時間に応じて内燃機関の吸気系の負圧が変化するから、内燃機関を停止してからの経過時間に基づいて駆動軸に作用するトルク脈動を抑制することにより、このトルク脈動を適切に抑制することができ、駆動軸にショックが発生するのを抑制することができる。

こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された経過時間が短いほど前記トルク脈動の抑制の程度が小さくなるよう制御する手段であるものとすることもできる。内燃機関を停止してからの経過時間が短いほど内燃機関の吸気系の負圧が大きく内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動が小さくなるから、内燃機関を停止してからの経過時間が短いほどトルク脈動の抑制の程度が小さくすることにより、駆動軸に過剰なトルクが作用するのを抑制することができ、ショックの発生を抑制することができる。

本発明の第１または第２の動力出力装置おいて、前記モータリング手段は、前記内燃機関と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできる。

本発明の車両は、上述したいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され、該駆動軸への動力の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、前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、運転停止しているときの前記内燃機関の吸気系の負圧を検出する負圧検出手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記検出された負圧に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記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制御手段と、を備える本発明の第１の動力出力装置や、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され、該駆動軸への動力の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、前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記内燃機関を停止してからの経過時間を検出する経過時間検出手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記検出された経過時間に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記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制御手段と、を備える本発明の第２の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなることを要旨とする。

本発明の車両では、上述したいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置を備えるから、本発明の第１または第２の動力出力装置が奏する効果、例えば、ショックの発生を抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

こうした本発明の車両において。標高を検出する標高検出手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記検出された標高に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて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。標高に応じて内燃機関の吸気系の負圧が変化するから、検出された標高に基づいて内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に生じるトルク脈動を抑制することにより、トルク脈動を適切に抑制することができ、ショックの発生を抑制することができる。こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記検出された標高が高いほど前記トルク脈動の抑制の程度が小さくなるよう制御する手段であるものとすることもできる。検出された標高が高いほど気圧が低くなるから内燃機関の吸気系の圧力も低くなり、駆動軸に生じるトルク脈動が小さくなる。このため、検出された標高が高いほどトルク脈動の抑制の程度が小さくなるよう制御することにより、過剰なトルクが駆動軸に作用するのを抑制することができ、駆動軸にショックが発生するのを抑制することができる。

本発明の第１の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され該駆動軸への動力の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、前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置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には、運転停止している前記内燃機関の吸気系の負圧に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記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。

本発明の第１の動力出力装置の制御方法では、内燃機関の始動指示がなされたときには、運転停止している内燃機関の吸気系の負圧に基づいて内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら内燃機関がモータリングされて始動されると共に駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力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。内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動は、内燃機関の吸気系の負圧に応じて変化するから、トルク脈動を内燃機関の吸気系の負圧に基づいて抑制することにより駆動軸に作用するトルク脈動を適切に抑制することができ、駆動軸にショックが発生するのを抑制することができる。

本発明の第２の動力出力装置の制御方法は、内燃機関と、前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され該駆動軸への動力の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、前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置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には、前記内燃機関を停止してからの経過時間に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されよう前記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。

本発明の第２の動力出力装置の制御方法では、内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関を停止してからの経過時間に基づいて内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら内燃機関がモータリングされて始動されると共に駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力され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。内燃機関のモータリングに伴って駆動軸に作用するトルク脈動は、内燃機関の吸気系の負圧に応じて変化するが、内燃機関を停止してからの経過時間に応じて内燃機関の吸気系の負圧が変化するから、トルク脈動を内燃機関を停止してからの経過時間に基づいて抑制することにより駆動軸に作用するトルク脈動を適切に抑制することができ、駆動軸にショックが発生するの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動力出力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、動力出力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の運転状態を検出する各種センサ、例えば、吸気マニホールド２２ａ内の負圧（吸気系負圧Ｐ）を検出する負圧センサ２２ｂやクランクシャフト２６のポジション（クランク角ＣＡ）を検出するクランクポジションセンサ２３など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。

ナビゲーション装置６５は、地図情報６６等が記憶されたハードディスクなどの記憶媒体と通信ポートを有する制御部とを内蔵する本体６７と、車両の現在位置に関する情報を受信するＧＰＳアンテナ６８と、車両の現在位置に関する情報や目的地までの走行路などの各種情報を表示すると共に操作者による各種指示を入力可能なタッチパネル式のディスプレイ６９とを備え、操作者により目的地が設定されたときには地図情報６６と車両の現在位置と目的地とに基づいて目的地までの走行路を検索すると共に検索した走行路をディスプレイ６９に表示して走行路案内を行なう。地図情報６６には、サービス情報（観光情報や駐車場など）や区間毎の道路情報などがデータベース化して記憶されており、道路
情報には、距離情報や道路の幅員，標高，種別（一般道路，高速道路），勾配などが含まれる。ナビゲーション装置６５は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、必要に応じて車両の現在位置や標高などの各種情報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、特に運転停止しているエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図２は、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の始動指示がなされたときに実行される。

始動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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，クランク角ＣＡ，ナビゲーション装置６５からの現地点の標高Ａｌ，エンジンを停止してからの経過時間としてエンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐ，エンジンの始動を開始してからの経過時間としての始動開始経過時間ｔｍ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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３からの信号に基づいて計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。また、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計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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定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。そして、クランク角ＣＡは、クランクポジションセンサ２３からの信号に基づいて計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。また、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐは、エンジン２２を停止したときから図示しないタイマにより計時された時間を入力するものとした。そして、始動開始経過時間ｔｍは、エンジン２２に始動が指示がなされたときから図示しないタイマにより計時された時間を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とに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪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＊と要求パワーＰｒ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。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た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マップの一例を示す。要求パワーＰｒ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅと始動開始経過時間ｔｍとを用いて始動マップからモータＭＧ１のモータリングトルクＴｍを設定する（ステップＳ１２０）。始動マップは、エンジン２２を始動する際のモータＭＧ１のモータリングトルクＴｍとエンジン２２の回転数Ｎｅと始動開始経過時間ｔｍとの関係を設定したマップである。図４に始動マップの一例を示す。始動マップでは、図４に示すように、エンジン２２の始動指示がなされた時間ｔ１の直後からレート処理を用いて迅速に比較的大きなトルクをモータリングトルクＴｍに設定してエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時間ｔ２にエンジン２２を安定して点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上でモータリングすることができるトルクをモータリングトルクＴｍに設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにおける反力を小さくする。ここで、点火開始回転数Ｎｆｉｒｅは、実施例では共振回転数帯より余裕をもって大きな回転数、例えば１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなどのように設定されている。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至った時間ｔ３からレート処理を用いて迅速にモータリングトルクＴｍを値０とし、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ４から発電用のトルクをモータリングトルクＴｍに設定する。このように、エンジン２２の始動指示がなされた直後に大きなトルクをモータリングトルクＴｍに設定してエンジン２２をモータリングすることにより、迅速にエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上に回転させて始動することができる。

モータリングトルクＴｍが設定されると、次に、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐに基づいて設定されるゲイン補正係数Ｋ１と標高Ａｌに基づいて設定されるゲイン補正係数Ｋ２との積を制振ゲインＫとして設定して（ステップＳ１３０）、クランク角ＣＡに基づいて制振トルクＴｖを設定すると共に制振トルクＴｖに制振ゲインＫを乗じたトルクを設定したモータリングトルクＴｍに加えたものをモータトルク指令Ｔｍ１＊として設定する（ステップＳ１４０）。制振ゲインＫについては、後ほど詳細を説明する。制振トルクＴｖは、エンジン２２を停止した後充分時間が経過して吸気系の負圧が通常の圧力に回復した通常時にエンジン２２をモータリングする際に生じるトルク脈動を抑制するトルクとして設定されており、エンジン２２をモータリングする際に生じるトルク脈動とクランク角ＣＡとの関係を実験で求めておき、求めたトルク脈動と逆位相のトルクを制振トルクＴｖとしてこの制振トルクＴｖとクランク角ＣＡとの関係を予めＲＯＭ７４に制振トルク設定用マップとして記憶しておき、クランク角ＣＡが与えられるとマップから対応する制振トルクＴｖを導出して設定するものとした。制振トルク設定用マップの一例を図５に示す。

ここで、制振ゲインＫについて説明するが、まずは、ゲイン補正係数Ｋ１，Ｋ２について説明する。ゲイン補正係数Ｋ１は、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐに基づいて通常時にトルク脈動を抑制するトルクを補正する補正係数であり、実施例では、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐとゲイン補正係数Ｋ１との関係を予め定めてゲイン補正係数Ｋ１設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐが与えられると記憶したマップから対応するゲイン補正係数Ｋ１を導出して設定するものとした。ゲイン補正係数Ｋ１設定用マップの一例を図６に示す。ゲイン補正係数Ｋ１は、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐがエンジンの吸気系の負圧が通常の負圧に回復すると推定される時間ｔ６より短くなるにつれて値１から徐々に小さくなり、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐが値０のとき、すなわち、エンジン停止直後には所定値ｋｒｅｆとなるよう設定されている。これは、エンジン停止時間ｔｓｔｏｐが短くなるほどエンジン２２の吸気系の負圧が大きくなりトルク脈動が小さくなるから、トルク脈動を抑制トルクも小さくする必要があるからである。一方、ゲイン補正係数Ｋ２は、現地点の標高Ａｌに基づいて通常時にトルク脈動を抑制するトルクを補正する補正係数であり、実施例では、現地点の標高Ａｌとゲイン補正計数Ｋ２との関係を予め定めてゲイン補正係数Ｋ２設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、標高Ａｌが与えられると記憶したマップから対応するゲイン補正係数Ｋ２を導出して設定するものとした。ゲイン補正係数Ｋ２設定用マップの一例を図７に示す。ゲイン補正係数Ｋ２は、標高Ａｌが高いほど小さくなる傾向に設定されている。これは、標高Ａｌが高くなるほど気圧が低くエンジン２２の吸気系の負圧が大きくなるためトルク脈動を抑制トルクを通常時より小さくする必要があるからである。制振ゲインＫは、こうして設定されたゲイン補正係数Ｋ１にゲイン補正係数Ｋ２を乗じたものであり、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐが短いほど、また、標高Ａｌが高いほど小さくなる傾向に設定される。このような制振ゲインＫを制振トルクＴｖに乗じたトルクを用いてモータトルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐが短くなるほど、また、標高Ａｌが高いほど、すなわち、エンジンの吸気系の負圧が大きくなりトルク脈動が小さくなるほどトルク脈動の抑制の程度を小さくすることができる。

モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定されると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（１）および式（２）により計算すると共に（ステップＳ１５０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（３）により計算し（ステップＳ１６０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１７０）。ここで、上述の式（３）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。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図８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（３）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊のトルクを出力してエンジン２２をモータリングする際に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する反力としてのトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。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、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングする際の駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する反力としてのトルクを受け待つと共に運転者が要求する要求トルクＴｒ＊に応じたトルクを出力することができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (1)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)

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Ｓ１８０）。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。

モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊がモータＥＣＵ４０に送信されると、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅより大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１９０）。エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅより小さいときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数に至っていないと判断してステップＳ１００の処理に戻り、エンジン２２のモータリングを継続する。エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上であるときには、エンジンＥＣＵ２４に燃料噴射制御や点火制御の開始を指示し（ステップＳ２００）、エンジン２２が完爆していないときにはステップＳ１００に戻り、完爆しているときにはエンジン２２の始動完了と判断して始動時駆動制御ルーチンを終了する（ステップＳ２１０）。

以上説明した本実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐや標高Ａｌに基づいて設定される制振ゲインＫを制振トルクＴｖに乗じたトルクを用いてモータトルク指令Ｔｍ１＊に設定するから、停止後経過時間ｔｓｔｏｐが短いほど、また、標高Ａｌが高いほどトルク脈動の抑制の程度を小さくすることができ、エンジンを始動する際のショックの発生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、ゲイン補正係数Ｋ１をエンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐが短くなると徐々に小さくなるよう設定したが、ゲイン補正係数Ｋ１は、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐが短いほど小さくなる傾向に設定すればよく、例えば、エンジン停止経過時間ｔｓｔｏｐが短かくなると階段状に減少するよう設定してもよい。また、ゲイン補正係数Ｋ２も標高Ａｌが高くなるほど小さくなる傾向に設定すればよく、例えば、標高Ａｌが高くなると階段状に減少するよう設定してもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を停止してからの経過時間ｔｓｔｏｐと標高Ａｌとに基づいて制振ゲインＫを設定するものとしたが、経過時間ｔｓｔｏｐおよび標高Ａｌのいずれか一方を用いて制振ゲインＫ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２２を停止してからの経過時間ｔｓｔｏｐや標高Ａｌに基づいて制振ゲインＫを設定するものとしたが、制振ゲインＫは、エンジン２２の吸気系の負圧に基づいて設定してもよく、例えば、負圧センサ２２ｂからの吸気系負圧Ｐや他の観測値からエンジン２２の吸気系の負圧を推定した推定値に基づいて制振ゲインＫを設定するものとしてもよい。この場合、制振ゲインＫは、エンジン２２の吸気系の負圧が大きいほど小さくなる傾向に設定するのが望ましい。

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９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９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１０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、本発明の実施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。 始動マップの一例を示す説明図である。 制振トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 ゲイン補正係数Ｋ１設定用マップの一例を示す説明図である。 ゲイン補正係数Ｋ２設定用マップの一例を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の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、２２ａ 吸気マニホールド、２２ｂ 負圧センサ、２３ クランクポジションセンサ、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，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、６５ ナビゲーション装置、６６ 地図情報、６７ 本体、６８ ＧＰＳアンテナ、６９ ディスプレイ、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、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. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され、該駆動軸への動力の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、
   前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   運転停止しているときの前記内燃機関の吸気系の負圧を検出する負圧検出手段と、
   前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記検出された負圧に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記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制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記制御手段は、前記検出された負圧が大きいほど前記トルク脈動の抑制の程度が小さくなるよう制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され、該駆動軸への動力の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、
   前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記内燃機関を停止してからの経過時間を検出する経過時間検出手段と、
   前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記検出された経過時間に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記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制御手段と、
   を備える動力出力装置。
4. 前記制御手段は、前記検出された経過時間が短いほど前記トルク脈動の抑制の程度が小さくなるよう制御する手段である請求項３記載の動力出力装置。
5. 前記モータリング手段は、前記内燃機関と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
6. 請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなる車両。
7. 請求項６記載の車両であって、
   標高を検出する標高検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記検出された標高に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう制御する手段である
   車両。
8. 前記制御手段は、前記検出された標高が高いほど前記トルク脈動の抑制の程度が小さくなるよう制御する手段である請求項７記載の車両。
9. 内燃機関と、前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され該駆動軸への動力の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、前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置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には、運転停止している前記内燃機関の吸気系の負圧に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記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
   ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
10. 内燃機関と、前記内燃機関と前記駆動軸とに接続され該駆動軸への動力の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、前記モータリング手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置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には、前記内燃機関を停止してからの経過時間に基づいて前記内燃機関のモータリングに伴って前記駆動軸に作用するトルク脈動が抑制されながら前記内燃機関がモータリングされて始動されると共に前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記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
    ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
    
    
    
    
    

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