JP2007182181A - ハイブリッド駆動装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転外乱となるエンジン始動時などに生じる駆動力の変動を抑制可能なハイブリッド駆動装置の制御装置を提供する。
【解決手段】車両駆動トルク制限部６６は、エンジン始動部６０から受けるエンジンの動作状況に応じた所定の制限トルクを超過しないように、車両駆動トルク決定部６４から受けた車両駆動トルクを制限して加算部６８へ出力する。加算部６８は、反力相殺トルク決定部６２から出力される反力相殺トルクと、車両駆動トルク制限部６６における制限後の車両駆動トルクとを加算したトルク指令をＰＣＵ４５へ与え、第２モータジェネレータからトルク指令に応じたトルクを発生させる。エンジンの始動に伴い反力が生じたとしても、第２モータジェネレータは、当該反力を相殺するだけのトルクをさらに発生させることができる。
【選択図】図３

Description

この発明は、ハイブリッド駆動装置の制御装置に関し、より特定的には、エンジンおよびモータジェネレータを動力源として備えるハイブリッド駆動装置のエンジン始動制御に関する。

近年、エンジンの低燃費化を図るために、エンジンおよびモータの両方を動力源とするハイブリッド車両が提案されている。このようなハイブリッド車両に用いられるハイブリッド駆動装置には、シリーズ方式、パラレル方式などの各種の方式が提案されているが、遊星歯車機構によってエンジンおよび２つのモータジェネレータを連結した、シリーズ−パラレルハイブリッド方式が提案されている。このようなシリーズ−パラレルハイブリッド方式では、遊星歯車機構によって構成された動力分割機構によって、エンジンおよびモータの動力の遠心力が制御される。

特に、このようなハイブリッド駆動装置において、モータジェネレータの１つにより分配機構を介してエンジンを回転駆動することによってエンジンを始動する構成が提案されている。このような構成では、始動専用のスタータが不要となるため、部品点数が少なくなって装置が安価となる。

さらに、特開平０９−１７０５３３号公報（特許文献１）には、第１モータジェネレータによりエンジンを起動などする際に生じる反力で車両の駆動力が変動することを抑制するために、第２モータジェネレータによって上記車両の駆動力の変動を相殺するトルク（以下、「反力相殺トルク」とも称する）を発生するように制御することが提案されている。

また、特開２０００−３２４６０７号公報（特許文献２）には、エンジンから駆動軸までの動力を伝達する伝達経路上において回転トルクを検出するためのトルクセンサを設け、そのトルクセンサの検出結果に基づいて、駆動軸に出力されるトルクを補償するように制御することが提案されている。
特開平０９−１７０５３３号公報 特開２０００−３２４６０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるエンジン始動制御では、反力相殺トルクを発生する第２モータジェネレータにおける出力トルクの決定に、反力相殺トルクは特に反映されていない。一般的な制御構成として、第２モータジェネレータの発生可能範囲内で出力トルクを設定できるとすると、第２モータジェネレータがほぼ発生可能トルク（定格トルク）に近いトルクを出力している場合などにおいては、反力相殺トルクを上乗せして発生することができなくなる場合がある。このため、運転者がアクセルを踏込み、加速指令を与えているにも関わらず、エンジン始動に伴う反力により、かえって駆動力が減少するという問題が生じる場合があった。

また、特許文献２に開示されているエンジン始動制御においても、第２モータジェネレータにおける出力トルクの決定に、反力相殺トルクは特に反映されていないので、同様の問題が生じる場合があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、ハイブリッド駆動装置において、運転外乱となるエンジン始動時などに生じる駆動力の変動を抑制可能なハイブリッド駆動装置の制御装置を提供することである。

この発明によれば、燃料の燃焼によって作動するエンジンと、エンジンの出力を第１モータジェネレータおよび出力部材へ機械的に分配する動力分割機構と、出力部材から駆動輪までの間で回転力を加える第２モータジェネレータとを備えるハイブリッド駆動装置の制御装置である。そして、この発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置は、走行状態に応じて、第１モータジェネレータにより動力分割機構を介してエンジンを回転駆動することでエンジンを始動させる始動手段と、始動手段によるエンジンの始動に起因する駆動力変動を相殺するための反力相殺トルクを決定する反力相殺トルク決定手段と、走行状態に応じて、第２モータジェネレータが発生すべき車両駆動トルクを決定する車両駆動トルク決定手段と、車両駆動トルク決定手段において決定された車両駆動トルクを受け、エンジンが始動され得る期間において、第２モータジェネレータの発生可能トルクから所定の余裕トルクを減じた制限トルク、を超過しないように、車両駆動トルクを制限する車両駆動トルク制限手段と、反力相殺トルク決定手段において決定される反力相殺トルクと、車両駆動トルク制限手段による制限後の車両駆動トルクとを加算したトルクが発生するように、第２モータジェネレータを制御する第２モータジェネレータ制御手段とを備える。

この発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置によれば、車両駆動トルク制限手段が、エンジンの始動され得る期間において、第２モータジェネレータの発生可能トルクから所定の余裕トルクを減じた制限トルクを超過しないように、車両駆動トルクを制限する。そのため、エンジン始動時に発生している車両駆動トルクに関わらず、第２モータジェネレータは、エンジンの始動に起因する駆動力変動を相殺するための反力相殺トルクをさらに発生することができる。

好ましくは、余裕トルクは、反力相殺トルク決定手段において決定される最大の反力相殺トルクに相当する。

好ましくは、余裕トルクは、エンジンの始動に起因する駆動力変動の最大値を相殺可能なトルクに設定される。

好ましくは、車両駆動トルク制限手段は、エンジンの始動過程に応じて、余裕トルクを略ゼロに漸近させる。

好ましくは、車両駆動トルク制限手段は、エンジンの作動中において、余裕トルクをゼロとする。

好ましくは、始動手段は、第２モータジェネレータが発生すべき車両駆動トルクが、制限トルクを超過した場合にエンジン始動させる。

この発明によれば、運転外乱となるエンジン始動時などに生じる駆動力の変動を抑制可能なハイブリッド駆動装置の制御装置を実現できる。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両の概略構成図である。
図１を参照して、ハイブリッド車両（以下、単に「車両」とも称する）は、ハイブリッド駆動装置１０と、制御装置２０と、ディファレンシャルギヤ３０と、車輪（駆動輪）５０と、アクセルペダル１５０と、シフトレバー１５２とを備える。

ハイブリッド駆動装置１０は、車両の駆動力を発生する。ハイブリッド駆動装置１０についてのより詳細な説明は後述する。ハイブリッド駆動装置１０によって発生された駆動力は、ディファレンシャルギヤ３０を介して車輪５０に伝達され、車輪５０の回転駆動に用いられる。ディファレンシャルギヤ３０は、路面からの抵抗差を利用して車輪５０の左右間の回転差を吸収する。

制御装置２０は、ＣＰＵとＲＡＭ、ＲＯＭなどからなるメモリ領域とを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）で構成され、ハイブリッド駆動装置１０が搭載された車両を運転者の指示に応じて操作するために、運転者の操作に応じて変化するアクセルペダル１５０の踏込量やシフトレバー１５２のシフトポジション（位置）などを逐次監視して、車両に搭載された機器・回路群の全体動作を制御する。

シフトレバー１５２は、運転者の操作（シフトレバー操作）に従って、複数のシフトポジションのうちから１つが選択される。複数のシフトポジションには、たとえば、車両停止時のパーキングポジション（Ｐポジション）、車両後退時のリバースポジション（Ｒポジション）、ニュートラルポジション（Ｎポジション）および車両前進時のドライブポジション（Ｄポジション）などが含まれる。なお、ドライブポジション（Ｄポジション）の他に、変速可能な変速段数を制限する細分化されたドライブポジション（たとえば４ポジション、３ポジション、２ポジション、Ｌポジション等）が設けられてもよい。

ハイブリッド駆動装置１０は、燃料の燃焼によって作動する内燃機関などのエンジン１１２と、そのエンジン１１２の回転変動を吸収するスプリング式のダンパ装置１１４と、そのダンパ装置１１４を介して伝達されるエンジン１１２の出力を第１モータジェネレータ１１６および出力部材１１８へ機械的に分配する遊星歯車式の動力分割機構１２０と、出力部材１１８に回転力を加える第２モータジェネレータ１２２とを備えている。

エンジン１１２、ダンパ装置１１４、動力分割機構１２０、および第１モータジェネレータ１１６は同軸上において軸方向に並んで配置されており、第２モータジェネレータ１２２は、ダンパ装置１１４および動力分割機構１２０の外周側に同心に配置される。

動力分割機構１２０は、シングルピニオン型の遊星歯車装置で、３つの回転要素として第１モータジェネレータ１１６のモータ軸１２４に連結されたサンギヤ１２０ｓと、ダンパ装置１１４に連結されたキャリア１２０ｃと、第２モータジェネレータ１２２のロータ１２２ｒと連結されたリングギヤ１２０ｒとを含む。

出力部材１１８は、第２モータジェネレータ１２２のロータ１２２ｒにボルトなどによって一体的に固設されており、そのロータ１２２ｒを介して動力分割機構１２０のリングギヤ１２０ｒに連結されている。出力部材１１８には出力歯車１２６が設けられており、中間軸１２８の大歯車１３０および小歯車１３２を介して傘歯車式のディファレンシャルギヤ３０が減速回転させられて、各車輪５０に動力が分配される。

第１モータジェネレータ１１６および第２モータジェネレータ１２２は、ＰＣＵ（Power Control Unit）４５を介して蓄電装置（バッテリ）４０と電気的に接続されている。第１モータジェネレータ１１６および第２モータジェネレータ１２２は、それぞれ蓄電装置４０からの電気エネルギが供給されて所定のトルクで回転駆動される回転駆動状態と、回転制動（モータジェネレータ自体の電気的な制動トルク）により発電機として機能して蓄電装置４０に電気エネルギを充電する充電状態と、モータ軸１２４やロータ１２２ｒが自由回転することを許容する無負荷状態との間で動作を切換えられる。

蓄電装置４０は、充放電可能な直流電源装置であって、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。

ＰＣＵ４５は、蓄電装置４０から供給された直流電力を、第１モータジェネレータ１１６および第２モータジェネレータ１２２への駆動電力に変換する電力変換器を含む。そして、ＰＣＵ４５は、制御装置２０から受けたトルク指令に応じて、それぞれ第１モータジェネレータ１１６および第２モータジェネレータ１２２へ与える交流電力の電圧・周波数・位相などを制御する。また、ＰＣＵ４５は、第１モータジェネレータ１１６または第２モータジェネレータ１２２が発生した交流電力を直流電力に変換して蓄電装置４０へ供給することも可能であり、第１モータジェネレータ１１６と第２モータジェネレータ１２２との間で電力の授受を行なうことも可能である。

エンジン１１２は、燃料噴射量やスロットル弁開度、点火時期（始動指令）などが制御装置２０によって制御されることにより、その回転数やトルク等の作動状態が制御される。また、ＰＣＵ４５も、制御装置２０によって制御される。

すなわち、制御装置２０は、予め設定されたプログラムに従って処理ルーチンを実行することにより、走行状況に応じて、エンジン１１２、第１モータジェネレータ１１６および第２モータジェネレータ１２２による走行モードを、モータ走行、充電走行、およびエンジン・モータ走行等の間で切換える。なお、走行状況には、運転者によるアクセル踏込量、シフトポジション、蓄電装置４０の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）などが含まれる。

たとえばモータ走行では、車両は、第１モータジェネレータ１１６を無負荷状態とするとともに第２モータジェネレータ１２２を回転駆動状態とし、その第２モータジェネレータ１２２のみを動力源として走行する。また、充電走行では、第１モータジェネレータ１１６を発電機として機能させるとともに第２モータジェネレータ１２２を無負荷状態としてエンジン１１２のみを駆動力源として走行しながら、第１モータジェネレータ１１６によって蓄電装置４０が充電される。あるいは、エンジン・モータ走行では、第１モータジェネレータ１１６を発電機として機能させる一方で、エンジン１１２および第２モータジェネレータ１２２の両方を動力源として走行しながら第１モータジェネレータ１１６によって蓄電装置４０が充電される。

さらに、上記モータ走行時に第２モータジェネレータ１２２を発電機として機能させて回生制動する回生制動制御や、車両停止時に第１モータジェネレータ１１６を発電機として機能させるとともにエンジン１１２を作動させ、もっぱら第１モータジェネレータ１１６によって蓄電装置４０を充電する充電制御なども制御装置２０によって行なわれる。

このように、ハイブリッド車両では、エンジン１１２は、車両停止時には自動的に停止される一方で、その始動タイミングは、走行状況に応じて制御装置２０によって制御される。

具体的には、発進時ならびに低速走行時あるいは緩やかな坂を下るとき等の軽負荷時には、エンジン効率の悪い領域を避けるために、エンジン１１２を始動させることなく、第２モータジェネレータ１２２による駆動力で走行する。そして、一定以上の駆動力が必要な走行状況となったときには、エンジン１１２が始動される。但し、暖気等のためにエンジン１１２の駆動が必要な場合には、エンジン１１２は発進時に無負荷状態で始動されて、所望の暖気が実現するまでアイドリング回転数で駆動される。また、車両駐車時に上記充電制御を行なう場合にも、エンジン１１２が始動される。

この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置１０においては、エンジン１１２を始動する場合には、制御装置２０からのトルク指令に応じて第１モータジェネレータ１１６が電動機として駆動する。すると、動力分割機構１２０のリングギヤ１２０ｒが反力要素となり第１モータジェネレータ１１６のトルクは、モータ軸１２４、キャリア１２０ｃおよびダンパ装置１１４を介してエンジン１１２に伝達され、エンジン１１２がクランキング（回転駆動）される。エンジン１１２のクランキングに伴い、制御装置２０からの指令に応じて、燃料の噴射および点火が行なわれ、エンジン１１２の自立回転が確立される。エンジン１１２の自立回転が確立されると、ダンパ装置１１４、キャリア１２０ｃおよびリングギヤ１２０ｒを介して、出力部材１１８にエンジン１１２からのトルクが伝達される。出力部材１１８のトルクは、出力歯車１２６、大歯車１３０、小歯車１３２およびディファレンシャルギヤ３０を介して、車輪５０に動力が伝達されて駆動力が発生する。

このように、この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置１０では、第１モータジェネレータ１１６によってエンジン１１２を始動する構成とすることで、始動専用のスタータが不要となり、部品点数が少なくなって装置が安価となる。

一方で、特許文献１にも記載されるように、第１モータジェネレータ１１６によって動力分割機構１２０を介してエンジン１１２を回転駆動すると、エンジン１１２の回転抵抗（フリクションなど）によって出力部材１１８に反力が作用したり、エンジン１１２の始動に伴ってエンジン出力や第１モータジェネレータ１１６の出力トルクが出力部材１１８に作用する可能性がある。このような現象が発生すると、車両に運転外乱となる駆動力変動が生じ、運転性を損なうおそれがある。

そこで、エンジン１１２の始動時には、運転外乱となる駆動力変動が生じることがないように、第１モータジェネレータ１１６に加えて第２モータジェネレータ１２２のトルク制御を行なうことが知られている。具体的には、第１モータジェネレータ１１６によりエンジン１１２を回転駆動するとともに、その反力などで発生する駆動力変動を相殺するように、第２モータジェネレータ１２２から反力相殺トルクを発生させる。

図２は、反力相殺トルクを発生させる従来のエンジン始動制御を説明するための図である。図２を参照して、モータ走行時に運転者がアクセルペダル１５０を踏込んだ場合について説明する。

図２（ａ）は、運転者によるアクセル操作の時間変化を示す図であり、一例として、運転者が一定の変化率をもって、一定の踏込量まで踏込んだ場合を示す。

図２（ｂ）は、制御装置２０が第２モータジェネレータ１２２に要求する車両駆動トルクの時間変化を示す図であり、制御装置２０は、アクセルの踏込量に従い、トルク指令を発生可能トルク（定格トルク）まで一定の変化率で増大させる。

図２（ｃ）は、エンジン１１２の回転数の時間変化を示す図である。一例として、第２モータジェネレータ１２２に対するトルク指令が第２モータジェネレータ１２２の発生可能トルクを超過することをエンジン始動条件とすると、時刻ｔ１において、第１モータジェネレータ１１６が電動機として駆動し、エンジン１１２をクランキングする。

図２（ｄ）は、エンジン１１２の始動に伴う反力トルクの時間変化を示す図である。なお、車両を駆動させる方向、すなわち第２モータジェネレータ１２２が発生する車両駆動トルクの方向を「正」と規定する。エンジン１１２による反力は、エンジン１１２の回転数の変化率（エンジン回転数の時間微分値）に比例して生じるので、エンジン１１２の回転数増大に伴い、「負」の方向に反力トルクが生じる。

図２（ｅ）は、第２モータジェネレータ１２２が発生するトルクの時間変化を示す図である。制御装置２０からのトルク指令を受けて、ＰＣＵ４５が供給する交流電力の電圧・周波数・位相などを変化させるまでの遅れ時間は無視できるほど小さいので、第２モータジェネレータ１２２が発生するトルクは、制御装置２０により決定されるトルク指令に追従する（ＭＧ２発生トルク）。一方、時刻ｔ１にエンジン始動要求が生じ、時刻ｔ２においてエンジン１１２が自立回転を確立したとすると、時刻ｔ１〜ｔ２においては、図２（ｄ）に示すエンジン１１２からの反力トルクが生じる。そのため、第２モータジェネレータ１２２が発生するトルクから反力トルクを減じたトルクが車両の駆動トルクとして、動力分割機構１２０から出力部材１１８に出力される（ＭＧ２実効トルク）。すなわち、第２モータジェネレータ１２２から出力される車両駆動トルクは、運転者がアクセルの踏込みを開始してから時刻ｔ１までは単調に増加するが、時刻ｔ１〜ｔ２の期間においては、エンジン１１２の始動に伴い生じる反力により、実質的に減少する。

図２（ｆ）は、車両加速度の時間変化を示す図である。上述のように、第２モータジェネレータ１２２から出力される車両駆動トルクが実質的に減少することに伴い、車両の加速度が減少する領域８０が生じる。この結果、運転者に対して、アクセルを踏込んでいるにも関わらず、車両の加速度が減少するといった運転性の低下や、一旦増加した車両加速度が減少することによるショックなどを与えてしまう。

そこで、この発明の実施の形態に従う制御装置２０においては、このような運転性の低下やショックの発生を抑制するように、第２モータジェネレータ１２２にトルク指令を与える。

図３は、制御装置２０におけるエンジン始動制御を実現するための制御ブロック図である。

図３を参照して、制御装置２０は、エンジン始動部６０と、反力相殺トルク決定部６２と、車両駆動トルク決定部６４と、車両駆動トルク制限部６６と、加算部６８とを含む。

エンジン始動部６０および車両駆動トルク決定部６４は、アクセルペダル１５０の踏込量、シフトレバー１５２のシフトポジションおよび蓄電装置４０の充電状態などの走行状況を受け、それぞれエンジン１１２の始動処理および第２モータジェネレータ１２２に対する車両駆動トルクの決定処理を実行する。

具体的には、エンジン始動部６０は、アクセルペダル１５０の踏込量が所定の値を超過した場合や蓄電装置４０の充電状態が所定の値を下回った場合などにおいて、外部から始動中・始動完了・停止中などのエンジン１１２の動作状況に応じて、エンジン１１２を始動させる。そして、エンジン始動部６０は、エンジン１１２を始動させる際には、エンジン１１２のクランキングに必要なトルクを出力するためのトルク指令をＰＣＵ４５へ与えることで、第１モータジェネレータ１１６を回転駆動させる。

また、車両駆動トルク決定部６４は、アクセルペダル１５０の踏込量に応じて、第２モータジェネレータ１２２を電動機として機能させるための正の車両駆動トルクを決定し、一方、アクセルペダル１５０が踏込まれていない場合や図示しないブレーキペダルが踏込まれた場合などにおいては、第２モータジェネレータ１２２を発電機として機能させるための負の車両駆動トルクを決定し、車両駆動トルク制限部６６へ出力する。

反力相殺トルク決定部６２は、エンジン始動部６０から出力される第１モータジェネレータ１１６に対するトルク指令を監視し、エンジン１１２の始動に伴い動力分割機構１２０で生じ得る反力を算出する。一例として、反力相殺トルク決定部６２は、第１モータジェネレータ１１６に対するトルク指令に所定の換算係数を乗じたトルクを反力とみなす。さらに、温度や車速（第２モータジェネレータ１２２の回転数）などによって、当該換算係数を変化させるように構成してもよい。そして、反力相殺トルク決定部６２は、算出した反力と絶対値が同じで符号が反対となる値を反力相殺トルクとして決定し、加算部６８へ出力する。

車両駆動トルク制限部６６は、外部から受けるエンジン１１２の動作状況に応じた所定の制限トルクを超過しないように、車両駆動トルク決定部６４から受けた車両駆動トルクを制限して加算部６８へ出力する。具体的には、車両駆動トルク制限部６６は、第２モータジェネレータ１２２の発生可能トルクから、エンジン１１２の動作状況に応じた余裕トルクを減じて制限トルクを決定し、当該制限トルクを加算部６８に与え得る車両駆動トルクの最大値とする。そして、車両駆動トルク制限部６６は、エンジン１１２が始動され得る期間において、反力相殺トルク決定部６２が決定する最大の反力相殺トルクを余裕トルクに設定し、かつ、エンジン１１２の始動過程に応じて、余裕トルクをゼロに漸近させる。さらに、車両駆動トルク制限部６６は、エンジン１１２が作動中において、余裕トルクをゼロとする。ここで、余裕トルクは、エンジン１１２の始動に起因する駆動力変動の最大値を相殺できるトルク以上であることが望ましい。なお、このような駆動力変動の最大値は、予め実験的に求めておくことができる。

この発明の実施の形態においては、一例として、車両駆動トルク決定部６４から与えられる駆動トルクが制限トルクを超過した場合をエンジン１１２の始動条件の１つとする。そのため、車両駆動トルク制限部６６は、車両駆動トルク決定部６４から与えられる駆動トルクが制限トルクを超過すると、エンジン始動要求をエンジン始動部６０へ与え、エンジン始動部６０は、車両駆動トルク制限部６６から受けたエンジン始動要求に応じて、エンジン１１２を始動する。

加算部６８は、反力相殺トルク決定部６２から出力される反力相殺トルクと、車両駆動トルク制限部６６における制限後の車両駆動トルクとを加算したトルク指令をＰＣＵ４５へ与えることで、第２モータジェネレータ１２２からトルク指令に応じたトルクを発生させる。

このように、エンジン１１２が始動され得る期間において、車両駆動トルク制限部６６は、第２モータジェネレータ１２２が発生する車両駆動トルクを、その出力可能トルクから余裕トルクを減じた制限トルク以下となるように抑制するので、第２モータジェネレータ１２２は、当該余裕トルク分に相当する余裕量（マージン）を有することになる。したがって、エンジン１１２の始動に伴い反力が生じたとしても、第２モータジェネレータ１２２は、当該反力を相殺するだけのトルクをさらに発生させることができるため、第２モータジェネレータ１２２から出力される車両駆動トルク（車輪５０へ伝達されるトルク）が実質的に減少することを抑制できる。

図４は、この発明の実施の形態に従うエンジン始動制御を説明するための図である。
図４を参照して、上述した図２と同様に、モータ走行時に運転者がアクセルを踏込んだ場合の制御について説明する。

図４（ａ）は、運転者によるアクセル操作の時間変化を示す図であり、一例として、運転者が一定の変化率をもって、一定の踏込量まで踏込んだ場合を示す。

図４（ｂ）は、車両駆動トルク決定部６４から出力される車両駆動トルクおよび車両駆動トルク制限部６６における制限後の車両駆動トルクの時間変化を示す図である。車両駆動トルク決定部６４は、アクセルペダル１５０の踏込量に従い、車両駆動トルクを一定の変化率で発生可能トルクまで増大させる。一方、車両駆動トルク制限部６６は、エンジン１１２が停止中、すなわちエンジン１１２が始動され得る期間においては、第２モータジェネレータ１２２の発生可能トルクから反力相殺トルク決定部６２が決定する最大の反力相殺トルク（余裕トルク）を減じた制限トルクを超過しないように、車両駆動トルクを制限する。そのため、時刻ｔ１以降において、車両駆動トルク決定部６４から出力される車両駆動トルクは、制限トルク以下に維持される。

また、車両駆動トルク制限部６６は、時刻ｔ１において、エンジン始動要求を発生し、エンジン始動部６０は、当該エンジン始動要求に応じて、エンジン１１２を始動させる。

図４（ｃ）は、エンジン１１２の回転数の時間変化を示す図である。上述したように、時刻ｔ１において、エンジン始動要求が発生すると、エンジン始動部６０は、第１モータジェネレータ１１６を電動機として駆動させ、エンジン１１２をクランキングする。

図４（ｄ）は、エンジン１１２の始動に伴う反力トルクの時間変化を示す図である。エンジン１１２による反力は、エンジン１１２の回転数の変化率（エンジン回転数の時間微分値）に比例して生じるので、第１モータジェネレータ１１６によるエンジン１１２の回転数増大に伴い、「負」の方向に反力トルクが生じる。同時に、反力相殺トルク決定部６２は、エンジン始動部６０から出力されるトルク指令に応じて、反力相殺トルクを決定する。

図４（ｅ）は、第２モータジェネレータ１２２が発生するトルクの時間変化を示す図である。車両駆動トルク制限部６６から出力される制限後の車両駆動トルクと反力相殺トルク決定部６２から出力される反力相殺トルクとを加算したトルク指令がＰＣＵ４５へ出力され、第２モータジェネレータ１２２は、当該トルク指令に応じたトルクを発生する（ＭＧ２発生トルク）。たとえば、エンジン１１２の始動が時刻ｔ１において開始され、時刻ｔ２において自立回転が確立したとすると、時刻ｔ１〜ｔ２においては、車両駆動トルク制限部６６から出力される制限後の車両駆動トルクと等しいトルクが、実質的に第２モータジェネレータ１２２から出力部材１１８に出力される（ＭＧ２実効トルク）。

図４（ｆ）は、車両加速度の時間変化を示す図である。上述のように、エンジン１１２の始動過程である時刻ｔ１〜ｔ２においては、第２モータジェネレータ１２２から出力される車両駆動トルク（ＭＧ２実効トルク）が一定値以下に維持されるため、アクセルペダルの踏込量に対応して加速度を増大させることはできないものの、加速度が低下することはないため、運転性の低下やショックの発生を抑制できる。なお、エンジン１１２の始動完了後においては、エンジン１１２からの駆動トルクが加わるので、加速度は大幅に増大する。

再度、図４（ｂ）を参照して、車両駆動トルク制限部６６は、エンジン１１２の始動完了（時刻ｔ２）後、時刻ｔ３以降において、余裕トルクをゼロに漸近させるように減少させる。すなわち、車両駆動トルク制限部６６は、制限トルクを第２モータジェネレータ１２２の発生可能トルクまで漸増させる。そして、時刻ｔ４以降においては、車両駆動トルク制限部６６は、余裕トルクをゼロ、すなわち制限トルクを第２モータジェネレータ１２２の発生可能トルクとする。

再度、図４（ｅ）を参照して、上述のように、時刻ｔ３以降において、車両駆動トルク制限部６６が制限トルクを緩和することで、第２モータジェネレータ１２２が発生する駆動トルクが増加し、その増加分は、車両の駆動トルクとして用いられる。これは、エンジン１１２の始動完了により、始動に伴い発生する反力を相殺する必要が無くなるためであり、この結果、第２モータジェネレータ１２２の発生可能トルクを駆動トルクとして有効に用いることができる。

なお、走行状況に応じて、エンジン１１２が停止されると、車両駆動トルク制限部６６は、余裕トルクをゼロから上述した反力相殺トルク決定部６２が決定する最大の反力相殺トルクに変更する。ここで、車両に要求される駆動トルク（車輪５０で要求されるトルク）が、少なくとも、第２モータジェネレータ１２２の発生可能トルクから当該余裕トルクを減じたトルク以下であることをエンジン停止条件にすることで、エンジン１１２の停止タイミングにおいて、車両駆動トルク決定部６４から出力される駆動トルクは、変更後の制限トルク以下となる。そのため、車両駆動トルク制限部６６における余裕トルクの変更に伴い、車両駆動トルクが制限されることなく、第２モータジェネレータ１２２が発生するトルクの急変によるショックの発生を回避できる。

また、上述の説明においては、エンジン１１２の始動完了後において、余裕トルクをゼロに漸近させる場合について説明したが、エンジン１１２の始動中から余裕トルクを減じてもよい。再度、図４（ｄ）を参照して、エンジン１１２におけるクランキングの開始（時刻ｔ１）後、反力トルクは極大値まで増大した後、減少に転じる。そのため、エンジン１１２の始動過程において、反力トルクが減少に転じた後に余裕トルクを漸減させるように構成してもよい。

上述した図３に示す制御ブロック図の機能は、各ブロックに対応する回路を含むように制御装置２０を構成してもよいが、多くの場合、制御装置２０が予め設定されたプログラムに従って処理ルーチンを実行することで実現される。

図５は、図３に示すブロック図に相当するエンジン始動制御を実現するための処理ルーチンを示す図である。

図５を参照して、制御装置２０は、外部から走行状況を取得する（ステップＳ１００）。そして、制御装置２０は、第２モータジェネレータ１２２に対する車両駆動トルクを決定（ステップＳ１０２）した後、エンジン１１２がいずれの動作状況であるのかを判断する（ステップＳ１０４）。

エンジン１１２が停止中の場合（ステップＳ１０４において「停止中」の場合）において、制御装置２０は、反力相殺トルク決定部６２が決定する最大の反力相殺トルクを余裕トルクに設定し、制限トルクを変更する（ステップＳ１０６）。そして、制御装置２０は、第２モータジェネレータ１２２に対する車両駆動トルクが制限トルクを超過しているか否かを判断する（ステップＳ１０８）。制限トルクを超過している場合（ステップＳ１０８においてＹＥＳの場合）において、制御装置２０は、第２モータジェネレータ１２２に対する車両駆動トルクを制限トルクに制限し（ステップＳ１１０）、かつ、第１モータジェネレータ１１６を回転駆動させ、エンジン１１２を始動する（ステップＳ１１２）。さらに、制御装置２０は、第２モータジェネレータ１２２に対する車両駆動トルクまたは制限後の車両駆動トルクをトルク指令としてＰＣＵ４５へ出力する（ステップＳ１１４）。以下、ステップＳ１００以降の処理を繰返す。

エンジン１１２が始動中の場合（ステップＳ１０４において「始動中」の場合）において、制御装置２０は、第２モータジェネレータ１２２に対する車両駆動トルクを制限トルクに制限し（ステップＳ１１６）、かつ、第１モータジェネレータ１１６に対するトルク指令に基づいて、反力相殺トルクを決定する（ステップＳ１１８）。そして、制御装置２０は、制限後の車両駆動トルクと反力相殺トルクとを加算し、その加算結果をトルク指令としてＰＣＵ４５へ出力する（ステップＳ１２０）。以下、ステップＳ１００以降の処理を繰返す。

エンジン１１２が始動完了している場合（ステップＳ１０４において「始動完了」の場合）において、制御装置２０は、余裕トルクがゼロであるか否かを判断し（ステップＳ１２２）、余裕トルクがゼロでなければ（ステップＳ１２２においてＮＯの場合）、現在の余裕トルクから所定の漸減量を差引いて、新たな余裕トルクに設定する（ステップＳ１２４）。そして、余裕トルクがゼロの場合（ステップＳ１２２においてＹＥＳの場合）または、新たな余裕トルクに設定した（ステップＳ１２４）後、制御装置２０は、第２モータジェネレータ１２２に対する車両駆動トルクを当該新たな余裕トルクに対応する制限トルクに制限する（ステップＳ１２６）。さらに、制御装置２０は、第２モータジェネレータ１２２に対する車両駆動トルクまたは制限後の車両駆動トルクをトルク指令としてＰＣＵ４５へ出力する（ステップＳ１２８）。以下、ステップＳ１００以降の処理を繰返す。

以上のように、制御装置２０は、図３に示すブロック図に相当するエンジン始動制御を実現する。

なお、この発明の実施の形態においては、「始動手段」、「反力相殺トルク決定手段」、「車両駆動トルク決定手段」、「車両駆動トルク制限手段」および「第２モータジェネレータ制御手段」は、制御装置２０により実現される。さらに、エンジン始動部６０が「始動手段」に相当し、反力相殺トルク決定部６２が「反力相殺トルク決定手段」に相当し、車両駆動トルク決定部６４が「車両駆動トルク決定手段」に相当し、車両駆動トルク制限部６６が「車両駆動トルク制限手段」に相当し、加算部６８が「第２モータジェネレータ制御手段」に相当する。

この発明の実施の形態によれば、車両駆動トルク制限部は、エンジンの動作状況に応じて余裕量を変更し、その余裕量に従い、車両駆動トルク決定部において決定される第２モータジェネレータに対する車両駆動トルクを制限トルクに制限する。そのため、エンジン始動時において第２モータジェネレータが発生している車両駆動トルクに関わらず、第２モータジェネレータは、エンジンの始動に起因する駆動力変動を相殺するための反力相殺トルクをさらに発生することができる。よって、運転外乱となるエンジン始動時などに生じる駆動力の変動を抑制可能なハイブリッド駆動装置の制御装置を実現できる。

また、この発明の実施の形態によれば、エンジン始動完了後またはエンジン始動中などのエンジン始動過程に応じて、車両駆動トルク制限部は、余裕量をゼロに漸近させる。すなわち、車両駆動トルク制限部は、エンジン始動過程に応じて、必要な反力相殺トルクが減少するため、制限トルクを緩和する。そのため、第２モータジェネレータが発生できる駆動トルクが増加し、第２モータジェネレータの発生可能トルク（定格トルク）の範囲内で車両の駆動用トルクを制御することができる。よって、本発明を適用するにあたり必要となる第２モータジェネレータの発生可能トルクは従来と同等で済み、ハイブリッド駆動装置の構成を変更することなく本発明を実現できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両の概略構成図である。 反力相殺トルクを発生させる従来のエンジン始動制御を説明するための図である。 制御装置におけるエンジン始動制御を実現するための制御ブロック図である。 この発明の実施の形態に従うエンジン始動制御を説明するための図である。 図３に示すブロック図に相当するエンジン始動制御を実現するための処理ルーチンを示す図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド駆動装置、２０ 制御装置、３０ ディファレンシャルギヤ、４０ 蓄電装置、４５ ＰＣＵ（Power Control Unit）、５０ 車輪、６０ エンジン始動部、６２ 反力相殺トルク決定部、６４ 車両駆動トルク決定部、６６ 車両駆動トルク制限部、６８ 加算部、８０ 領域、１１２ エンジン、１１４ ダンパ装置、１１６ 第１モータジェネレータ、１１８ 出力部材、１２０ｃ キャリア、１２０ｓ サンギヤ、１２０ｒ リングギヤ、１２０ 動力分割機構、１２２ 第２モータジェネレータ、１２２ｒ ロータ、１２４ モータ軸、１２６ 出力歯車、１２８ 中間軸、１３０ 大歯車、１３２ 小歯車、１５０ アクセルペダル、１５２ シフトレバー。

Claims (6)

1. 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、前記エンジンの出力を第１モータジェネレータおよび出力部材へ機械的に分配する動力分割機構と、前記出力部材から駆動輪までの間で回転力を加える第２モータジェネレータとを備えるハイブリッド駆動装置の制御装置であって、
   走行状態に応じて、前記第１モータジェネレータにより前記動力分割機構を介して前記エンジンを回転駆動することで前記エンジンを始動させる始動手段と、
   前記始動手段による前記エンジンの始動に起因する駆動力変動を相殺するための反力相殺トルクを決定する反力相殺トルク決定手段と、
   走行状態に応じて、前記第２モータジェネレータが発生すべき車両駆動トルクを決定する車両駆動トルク決定手段と、
   前記車両駆動トルク決定手段において決定された前記車両駆動トルクを受け、前記エンジンが始動され得る期間において、前記第２モータジェネレータの発生可能トルクから所定の余裕トルクを減じた制限トルク、を超過しないように、前記車両駆動トルクを制限する車両駆動トルク制限手段と、
   前記反力相殺トルク決定手段において決定される前記反力相殺トルクと、前記車両駆動トルク制限手段による制限後の車両駆動トルクとを加算したトルクが発生するように、前記第２モータジェネレータを制御する第２モータジェネレータ制御手段とを備える、ハイブリッド駆動装置の制御装置。
2. 前記余裕トルクは、前記反力相殺トルク決定手段において決定される最大の前記反力相殺トルクに相当する、請求項１に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
3. 前記余裕トルクは、前記エンジンの始動に起因する駆動力変動の最大値を相殺可能なトルクに設定される、請求項２に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
4. 前記車両駆動トルク制限手段は、前記エンジンの始動過程に応じて、前記余裕トルクを略ゼロに漸近させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
5. 前記車両駆動トルク制限手段は、前記エンジンの作動中において、前記余裕トルクをゼロとする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
6. 前記始動手段は、前記第２モータジェネレータが発生すべき前記車両駆動トルクが、前記制限トルクを超過した場合に前記エンジン始動させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。

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