JP2008155741A - 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】駆動軸へのトルクの入出力を伴ってエンジンをモータリングするモータでエンジンをモータリングしながら始動する際にエンジンの初爆に伴うトルクショックを抑制する。
【解決手段】エンジンをモータリングしながら始動する際に、エンジン２２の初爆のタイミングであることを示す初爆フラグが値１であるときには（ステップＳ１７０）、エンジンをモータリングするためのモータリングトルクＴｍ１と初爆に伴って駆動軸とに作用するトルクを緩和する緩和トルクＴαとの和のトルクをモータのトルク指令Ｔｍ１＊として設定して（ステップＳ１９０）、トルク指令Ｔｍ１＊でモータが駆動するようモータを制御する。こうすれば、初爆に伴って駆動軸に作用するトルクを小さくすることができ、エンジン２２の初爆に伴うトルクショック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、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると供に駆動軸にリングギヤが接続されたプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力する第１モータと、駆動軸に動力を入出力する第２モータとを備え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、エンジンを始動する際にエンジンの初爆のタイミングを含む所定時間については、第２モータから所定トルクだけ小さいトルクを出力することにより、エンジンの初爆に伴って駆動軸に作用する初爆トルクをキャンセルして、エンジンの初爆に伴うトルクショックを抑制することができる。
特開２００５−３０２８１号公報

上述の動力出力装置では、第２モータから出力したトルクで初爆トルクをキャンセルすることによりエンジンの初爆に伴うトルクショックを抑制しているが、エンジンの初爆に伴って駆動軸に作用するトルク自体を小さくしてエンジンの初爆に伴うトルクショックを抑制することが望まれる場合もある。

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、内燃機関を始動する際に内燃機関の初爆に伴うトルクショック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、
前記駆動軸に動力を出力する内燃機関と、
前記駆動軸への駆動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸をモータリング可能なモータリング手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、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内燃機関を始動する際の初爆のタイミングで前記モータリング手段から前記初爆に伴って前記駆動軸に作用するトルクを緩和する緩和トルクが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、内燃機関がモータリングされて始動されると共に内燃機関を始動する際の初爆のタイミングでモータリング手段から初爆に伴って駆動軸に作用するトルクを緩和する緩和トルクが出力されるよう内燃機関とモータリング手段とを制御する。緩和トルクにより初爆に伴って駆動軸に作用するトルクを緩和するから、内燃機関を始動する際に内燃機関の初爆に伴うトルクショックを抑制することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記始動時制御手段は、前記モータリング手段から前記緩和トルクとして前記内燃機関の回転数を高くする方向のトルクが出力されるよう前記モータリング手段を制御する手段であるものとすることもできる。モータリング手段から緩和トルクとして内燃機関の回転数を高くする方向のトルクを出力すると、内燃機関の回転数の上昇に伴って生じるイナーシャトルクによって内燃機関を始動する際に初爆に伴って駆動軸に作用するトルクの一部が打ち消されて内燃機関から駆動軸に直接伝達されるトルクが低下し、初爆に伴うトルクショックを抑制することができる。この場合において、本発明の動力出力装置おいて、前記始動時制御手段は、前記モータリング手段から前記緩和トルクとして前記内燃機関を含む回転系のイナーシャに基づくトルクが出力されるよう前記モータリング手段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、モータリング手段からより適正な緩和トルクを出力することができる。

また、本発明の車両において、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取りが可能な蓄電手段と、を備え、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、前記駆動軸に動力を出力する内燃機関と、前記駆動軸への駆動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸をモータリング可能なモータリング手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたときに、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内燃機関を始動する際の初爆のタイミングで前記モータリング手段から前記初爆に伴って駆動軸に作用するトルクを緩和する緩和トルクが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を制御する始動時制御手段と、を備える動力出力装置が搭載され、前記駆動軸が車軸に接続されてなることを要旨とする。

この本発明の車両では、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関を始動する際に内燃機関の初爆に伴うトルクショック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。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力する内燃機関と、前記駆動軸への駆動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸をモータリング可能なモータリング手段とを備え、駆動軸に動力を出力す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、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内燃機関を始動する際の初爆のタイミングで前記モータリング手段から前記初爆に伴って駆動軸に作用するトルクを緩和する緩和トルクが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を制御する
ことを要旨とする。

この本発明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、内燃機関がモータリングされて始動されると共に内燃機関を始動する際の初爆のタイミングでモータリング手段から初爆に伴って駆動軸に作用するトルクを緩和する緩和トルクが出力されるよう内燃機関とモータリング手段とを制御する。緩和トルクにより初爆に伴って駆動軸に作用するトルクを緩和するから、内燃機関を始動する際に内燃機関の初爆に伴うトルクショック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。

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、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、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、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やクランク角θ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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とクランク角θは、クランクポジションセンサ２３ａにより検出されたクランク角θとこのクランク角θに基づいて計算された回転数Ｎｅとをエンジン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。

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＊とリングギヤ軸３２ａに出力すべき駆動用のパワーとして要求パワー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、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角θとに基づいてモータＭＧ１のモータリングトルクＴｍを設定する（ステップＳ１２０）。実施例では、モータリングトルクＴｍは、図４のエンジン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との関係の一例に示されるように、エンジン２２の会テンスＮｅとクランク角θとに基づいて設定される。図示するように、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比較的大きなトルクをモータリングトルクＴｍに設定し、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が共振周波数を通過した時間ｔ２以降のエンジン２２のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングでモータリングトルクＴｍにエンジン２２を安定して回転数Ｎｒｅｆ以上にモータリングできるトルクを設定し、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。なお、膨張行程にさしかかるタイミングはクランク角θによって判断することができる。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆに至った時間ｔ３からレート処理を用いてモータリングトルクＴｍに値０を設定する。そして、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。

こうしてモータＭＧ１のモータリングトルクＴｍが設定されると、続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅと制御開始回転数Ｎｒｅｆとを比較する（ステップＳ１４０）。エンジン２２の始動指示がなされた直後などエンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ未満であるときには、モータリングトルクＴｍをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定する（ステップＳ１８０）。

続いて、設定された要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとして式（１）により計算する（ステップＳ２００）。上述の式（１）の右辺第１項は、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。図５はエンジン２２をモータリングしている最中における動力分配統合機構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である。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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、図５の共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、図５中の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をクランキ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している。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、モータＭＧ２から、モータＭＧ１によりエンジン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を受け持つと共に運転者が要求する要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを出力することができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)

こうして仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが設定されると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータ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（２）および式（３）により計算し（ステップＳ２１０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２２０）。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)

続いて、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２３０）。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Ｓ２４０）。エンジン２２が完爆していないときにはステップＳ１００の処理に戻り、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングを継続し、エンジン２２が完爆しているときには本ルーチンを終了する。エンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ未満であるときには、エンジン２２における点火制御や燃料噴射制御を開始していないから、ステップＳ２４０の処理でエンジン２２は完爆したとは判定されず、ステップＳ１００の処理に戻ることになる。このように、エンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ未満であるときには、エンジン２２のモータリングを継続することになる。

こうしてエンジン２２のモータリングを継続してエンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ以上になったときには（ステップＳ１４０）、続いて、モータリングトルクＴｍが値０であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、モータリングトルクＴｍが値０であるか否かを判定するのは、エンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ以上になるとモータリングトルクＴｍがレート処理を用いて値０が設定されるため、回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ以上となっても直ちに値０とはならないことに基づく。モータリングトルクＴｍ１が値０でないときには、モータリングトルクＴｍをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定し（ステップＳ１８０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊を用いて計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限した値としてモータトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２００〜Ｓ２１０）。ここで、点火制御や燃料噴射制御の開始指示がなされていないので、エンジン２２を完爆しておらず、ステップＳ１００の処理に戻ることになる（ステップＳ２４０）。

そして、モータリングトルクＴｍが値０になったときには（ステップＳ１５０）、エンジンＥＣＵ２４に点火制御や燃料噴射制御の開始指示を送信する（ステップＳ１６０）。点火制御や燃料噴射制御の開始指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２における点火制御や燃料噴射制御を実行する。

続いて、エンジンＥＣＵ２４からの初爆フラグＦの値を調べる（ステップＳ１７０）。初爆フラグＦは、初期値として値０が設定され、エンジン２２のクランク角θを検出する図示しないクランク角センサからの検出値がエンジン２２の初爆が生じる所定角範囲内であるとき、すなわち、エンジン２２が初爆したと推定されるときに値１に設定されるフラグであり、エンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。初爆フラグＦが値０のときには、エンジン２２が初爆していないと判断して、モータリングトルクＴｍをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定する（ステップＳ１８０）。なお、ステップＳ１８０の処理は、ステップＳ１５０の処理でモータリングトルクＴｍが値０のときに実行されるから、ここでは、モータトルク指令Ｔｍ１＊として値０が設定されることになる。こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊を用いて仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定し、設定した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限した値としてモータトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２００〜Ｓ２３０）。続いて、エンジン２２の完爆を確認して（ステップＳ２４０）、完爆していれば本ルーチンを終了し、完爆していなければステップＳ１００の処理に戻る。

一方、初爆フラグＦが値１であるときには（ステップＳ１７０）、モータリングトルクＴｍにエンジン２２の回転数を高くする方向の所定の大きさのトルクである緩和トルクＴαを加えたものをトルク指令Ｔｍ１＊として設定する（ステップＳ１９０）。ステップＳ１９０の処理は、ステップＳ１５０の処理でモータリングトルクＴｍが値０のときに実行されるから、モータトルク指令Ｔｍ１＊として緩和トルクＴαが設定されることになる。ここで、緩和トルクＴαをこのように設定した理由は、以下の通りである。エンジン２２の初爆の際にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定してモータＭＧ１を駆動制御しているときには、モータＭＧ１の回転子の質量（マス）による慣性分を考慮しなければリングギヤ軸３２ａに何らトルクが作用しないが、実際はモータＭＧ２の回転子の質量（マス）によりリングギヤ軸３２ａにトルクが作用し、トルクショックが生じてしまう。ここで、エンジン２２の初爆時にエンジン２２の回転数を高くすると、エンジン２２から出力されるトルクの一部がエンジン２２の回転数の上昇に伴って生じるイナーシャトルクによって打ち消されて、エンジン２２から動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクが小さくなる。したがって、エンジン２２の初爆のタイミングで上述した緩和トルクＴαをモータＭＧ１から出力することにより、エンジン２２の初爆に伴ってリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを減少（緩和）させることができるからである。こうして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、エンジン２２の初爆に伴うトルクショックを抑制することができる。

こうしてモータＭＧ１のトルク指令を設定したら、ステップＳ２００の以降の処理を実行して、設定したトルク指令Ｔｍ１＊を用いて仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定し、設定した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限した値としてモータトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２００〜Ｓ２３０）。そして、エンジン２２の完爆を確認して（ステップＳ２４０）、完爆していれば本ルーチンを終了する。このように、エンジン２２が初爆しているときにモータＭＧ１から緩和トルクＴαを出力するから、エンジン２２の初爆に伴うトルクショックを抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の初爆のタイミングでモータＭＧ１から初爆に伴って駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを緩和する緩和トルクＴαを出力するから、エンジン２２の初爆に伴うトルクショック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、緩和トルクＴαを所定の大きさのトルクとして設定するものとしたが、エンジン２２の初爆時の状態、例えば、エンジン２２の吸気温やや吸気系の負圧，エンジン２２を冷却する冷却水の温度などのエンジン２２を運転するパラメータに基づいて初爆トルクを推定し、推定した初爆トルクとエンジン２２の回転数の上昇に伴って生じるイナーシャトルクとがほぼ同じ大きさになる程度にエンジン２２の回転数を上昇させることができるトルクとしてエンジン２２を含む回転系のイナーシャに基づいて緩和トルク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、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６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６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７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。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａへの動力の出力を伴ってエンジン２２のクランクシャフト２６をモータリング可能な動力分配統合機構３０やモータＭＧ１が「モータリング手段」に相当し、エンジン２２の始動指示がなされたときに、初爆のタイミングでないときにはエンジン２２をモータリングするモータリングトルクＴｍ１をモータトルク指令Ｔｍ１＊として設定するステップＳ１２０〜Ｓ１８０の処理や初爆のタイミングであるときにモータリングトルクＴｍ１に緩和トルクＴαを加えたトルクをモータトルク指令Ｔｍ１＊として設定するステップＳ１９０の処理，モータＭＧ２から出力すべきトルクに基づいてモータトルク指令Ｔｍ２＊を設定するステップＳ２００〜Ｓ２２０の処理，設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＵＣ４０に送信するステップＳ２３０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０やハイブリッド用電子制御ユニット７０から送信されたトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊によりモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０が「始動時制御手段」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。

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、自動車の製造業等に利用可能である。

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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２を始動する際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係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、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、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 (6)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   前記駆動軸に動力を出力する内燃機関と、
   前記駆動軸への駆動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸をモータリング可能なモータリング手段と、
   前記内燃機関の始動指示がなされたときに、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内燃機関を始動する際の初爆のタイミングで前記モータリング手段から前記初爆に伴って前記駆動軸に作用するトルクを緩和する緩和トルクが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を制御する始動時制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記始動時制御手段は、前記モータリング手段から前記緩和トルクとして前記内燃機関の回転数を高くする方向のトルクが出力されるよう前記モータリング手段を制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記始動時制御手段は、前記モータリング手段から前記緩和トルクとして前記内燃機関を含む回転系のイナーシャに基づくトルクが出力されるよう前記モータリング手段を制御する手段である請求項２記載の動力出力装置。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置であって、
   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取りが可能な蓄電手段と、
   を備え、
   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
   動力出力装置。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置が搭載され、前記駆動軸が車軸に接続されてなる車両。
6. 駆動軸に動力を出力する内燃機関と、前記駆動軸への駆動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸をモータリング可能なモータリング手段とを備え、駆動軸に動力を出力す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、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内燃機関を始動する際の初爆のタイミングで前記モータリング手段から前記初爆に伴って駆動軸に作用するトルクを緩和する緩和トルクが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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