JP2009013925A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動時に車両に生じ得る振動を抑制する。
【解決手段】エンジンを点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上の回転数までモータリング可能なトルクとして設定される仮モータリングトルクＴｍに対してエンジンの始動時に車両に生じ得る共振の周波数成分を除去する共振除去フィルタを用いてフィルタ処理を施すことによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（Ｓ１２０，Ｓ１３０）、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊を出力することにより駆動軸に出力されるトルクをキャンセルすると共に駆動軸に要求される要求トルクＴｒ＊が駆動軸に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定して（Ｓ１４０〜Ｓ１６０）、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御し、エンジンを始動する。これにより、エンジンの始動時に車両に生じ得る共振を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンと走行用のモータとを備え、モータの回転数の微分値を用いて車両に生じる振動を軽減する補正トルクを設定し、モータから走行に要求されるトルクを補正トルクで補正したトルクを出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。こうした制御により、この車両では車両の振動を抑制している。
特開２００６−３６１９７号公報

上述の車両では、モータの回転数の微分値を用いてモータから出力するトルクを補正するため、応答遅れを生じると共に、場合によっては、補正トルクが大きくなり、モータから予期しない大きなトルクを出力する場合も生じる。また、エンジンを始動するときには、バッテリからの放電が大きく、バッテリの出力制限により振動を抑制することができない場合も生じる。

本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関の始動時に車両に生じ得る振動を抑制することを主目的とする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関をモータリング可能な電動機と、
前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記内燃機関を少なくとも所定回転数までモータリング可能であると共に前記所定回転数より低い回転数範囲における前記内燃機関の始動に伴って車両に生じる共振の周波数成分が除去されたトルクとしての始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関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。

この本発明の車両では、内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関を少なくとも所定回転数までモータリング可能であると共に所定回転数より低い回転数範囲における内燃機関の始動に伴って車両に生じる共振の周波数成分が除去されたトルクとしての始動時トルクが電動機から出力されて内燃機関が始動されるよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、内燃機関の始動の際に生じ得る車両の振動を抑制することができる。この本発明の車両では、上述した始動時トルクを電動機から出力して内燃機関を始動するが、この際に、電動機の回転変動を抑制する補正トルクを求め、始動時トルクを更に補正トルクにより補正するものとしてもよい。こうすれば、内燃機関の始動時に生じ得る車両の振動を更に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、前記内燃機関のモータリングを開始してからの経過時間と前記電動機から出力すべきトルクとの関係として予め定めた始動時トルク設定用マップを用いて前記始動時トルクを設定し、該設定した始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機と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、容易に始動時トルクを設定することができ、制御を簡易なものとすることができる。

また、本発明の車両において、前記制御手段は、レート処理を用いて前記内燃機関を前記所定回転数までモータリング可能なトルクとしてのモータリングトルクを設定すると共に該設定したモータリングトルクに前記共振の周波数成分を除去するためのフィルタ処理を施して得られるトルクを前記始動時トルクとして用いて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機と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、フィルタ処理により始動時トルクを設定することができる。

さらに、本発明の車両において、前記制御手段は、レート処理を用いて前記内燃機関を前記所定回転数までモータリング可能なトルクと前記内燃機関のモータリングを開始してからの経過時間に対する前記電動機の回転軸における回転角加速度の変動成分を緩和するトルクとの和のトルクを前記始動時トルクとして用いて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。これは、車両の振動は電動機の回転変動として現われることに基づく。

あるいは、本発明の車両において、前記内燃機関はねじれ要素を介して後段に接続されてなり、前記制御手段は、前記ねじれ要素による共振の周波数成分を前記共振の周波数成分として用いて得られる前記始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機と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、ねじれ要素の共振による車両の振動を抑制することができる。ここで、ねじれ要素としてはダンパを挙げることができる。

また、本発明の車両において、前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で走行用の動力を出力可能な第２電動機と、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸とに接続され、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、走行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、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、前記始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が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により走行するよう前記内燃機関と前記電動機と前記第２電動機と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、内燃機関の間欠運転を伴って走行する車両において、内燃機関を始動する際に生じ得る車両の振動を抑制することができる。

本発明の車両の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関をモータリング可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える車両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、前記内燃機関を少なくとも所定回転数までモータリング可能であると共に前記所定回転数より低い回転数範囲における前記内燃機関の始動に伴って車両に生じる共振の周波数成分が除去されたトルクとしての始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の車両の制御方法では、内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関を少なくとも所定回転数までモータリング可能であると共に所定回転数より低い回転数範囲における内燃機関の始動に伴って車両に生じる共振の周波数成分が除去されたトルクとしての始動時トルクが電動機から出力されて内燃機関が始動されるよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、内燃機関の始動の際に生じ得る車両の振動を抑制することができる。この本発明の車両の制御方法では、上述した始動時トルクを電動機から出力して内燃機関を始動するが、この際に、電動機の回転変動を抑制する補正トルクを求め、始動時トルクを更に補正トルクにより補正するものとしてもよい。こうすれば、内燃機関の始動時に生じ得る車両の振動を更に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、本発明の一実施例としての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の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジション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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

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。また、バッテリＥＣＵ５２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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

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、エンジン２２を始動するとき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により実行されるエンジン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。

エンジン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，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の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，モータリング経過時間ｔといった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１４０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により検出されたモータ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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の温度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。また、モータリング経過時間ｔは、モータＭＧ１によりエンジン２２のモータリングが開始されてからの時間として図示しないタイマにより計測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）。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。

続いて、エンジン２２を始動するときに用いる始動時トルクマップとエンジン２２のモータリングを開始してからのモータリング経過時間ｔとに基づいてモータＭＧ１から出力すべきトルクとしての仮の値である仮モータリングトルクＴｍを設定する（ステップＳ１２０）。始動時トルクマップとエンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化の様子の一例を図４に示す。図４中、実線は仮モータリングトルクＴｍを示し、一点鎖線は仮モータリングトルクＴｍを設定するための目標値を示す。実施例では、目標値の変更に対してレート処理により仮モータリングトルクＴｍを設定するから、図中実線のように仮モータリングトルクＴｍが設定される。なお、仮モータリングトルクＴｍには、始動開始直後の時間ｔ１からはレート処理を用いてエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させるために比較的大きなトルクＴ１が設定され、エンジン２２の始動時に生じ得る車両の共振回転数体（例えば、４００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ）を通過した時間ｔ２からはレート処理を用いてエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ（例えば、１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなど）以上で安定してモータリングすることができるトルクＴ２が設定され、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からはレート処理を用いて値０が設定される。

仮モータリングトルクＴｍを設定すると、設定した仮モータリングトルクＴｍに対してエンジン２２の始動時に生じ得る車両の共振周波数成分を除去する共振除去フィルタを用いてフィルタ処理を施し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１３０）。実施例では、共振除去フィルタとして、エンジン２２の始動時に生じ得る車両の共振周波数成分（車両の共振回転数体（４００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ））を含む５Ｈｚ〜１０Ｈｚの周波数成分を除去する帯域除去フィルタとして設計した。共振除去フィルタの周波数特性の一例を図５に示す。図示するように、実施例の共振除去フィルタは、５Ｈｚ〜１０Ｈｚの周波数成分を効率よく除去し、それ以外の周波数成分を残すように設計されている。トルク指令Ｔｍ１＊と仮モータリングトルクＴｍとエンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化の一例を図６に示す。図中、実線はトルク指令Ｔｍ１＊を示し、一点鎖線は仮モータリングトルクＴｍを示す。図示するように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、フィルタ処理により比較的滑らかに変化する。こうしたトルク指令Ｔｍ１＊を用いてモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングすることにより、エンジン２２の始動時に生じ得る車両の共振を抑制することができる。

次に、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（１）により計算すると共に（ステップＳ１４０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令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）により計算すると共に（ステップＳ１５０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（４）によりトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１６０）。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、エンジン２２をモータリングするトルク（モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊）によってリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルすると共に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を出力するトルクとして設定することができる。エンジン２２を始動するときの動力分配統合機構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７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。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、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。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (4)

こうしてトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、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Ｓ１７０）。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。

こうしてトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信すると、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上に至るのを待って（ステップＳ１８０）、エンジン２２に対する燃料噴射制御や点火制御などを開始するためにその制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１９０）、エンジン２２が完爆するのを待って（ステップＳ２００）、本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、エンジン２２の始動指示がなされたときには、レート処理を用いてエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上の回転数までモータリング可能なトルクとして設定された仮モータリングトルクＴｍに対してエンジン２２の始動時に車両に生じ得る共振の周波数成分を含む周波数成分を除去する共振除去フィルタを用いてフィルタ処理を施すことによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊を出力すること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をキャンセルすると共にアクセルペダル８３の踏み込みに応じた要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊によりモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御してエンジン２２を始動することにより、エンジン２２の始動時に生じ得る車両の共振を抑制することができる。もとより、アクセルペダル８３の踏み込みに応じた要求トルクＴｒ＊を出力しながらエンジン２２を始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、レート処理を用いて設定された仮モータリングトルクＴｍに対して共振除去フィルタを用いてフィルタ処理を施すことによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたが、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定するトルクとしては、エンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上の回転数までモータリング可能なトルクであって且つエンジン２２の始動時に車両に生じ得る共振の周波数成分が除去されたトルクであればよいから、こうしたトルクをエンジン２２のモータリングを開始してからの経過時間に対して予め定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、マップからモータリングを開始してからの経過時間に応じたトルクを読み出してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊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、レート処理を用いて設定された仮モータリングトルクＴｍに対して共振除去フィルタを用いてフィルタ処理を施すことによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたが、こうしたフィルタ処理を施して得られるトルクに対してモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の回転角加速度の変動成分を緩和するトルクによる補正を施してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしてもよい。即ち、車両の共振はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の回転角加速度の変動成分により生じるからこの変動成分を緩和するようフィードバック制御することにより共振を抑制する手法を併せて用いてもよいのである。

実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。

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。

実施例やその変形例では、本発明をいわゆるパラレル型のハイブリッド自動車に適用するものとして説明したが、エンジンをモータリング可能な電動機によるエンジンのモータリングを伴ってエンジンを始動する自動車であれば、如何なるタイプの自動車にも適用することもできる。例えば、図１０に例示するように、クランクシャフトにダンパ２８を介してオートマチックトランスミッション３３５が取り付けられると共にクランクシャフトにエンジン２２をモータリング可能なスタータモータ３３０を備える自動車３２０に適用するものとしてもよいし、エンジンとエンジンからの動力の全てを用いて発電する発電機と走行用の動力を出力する電動機と発電機や電動機と電力のやり取りを行なうバッテリとを搭載するいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車に適用するものとしても構わない。

また、こうした自動車に本発明を適用する場合に限定されるものではなく、列車などの自動車以外の車両に本発明を適用するものとしたり、自動車や車両の形態ではなく、自動車や車両の制御方法の形態としてもよい。

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、モータＭＧ１が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、エンジン２２の始動指示がなされたときに、レート処理を用いてエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上の回転数までモータリング可能なトルクとして設定された仮モータリングトルクＴｍに対してエンジン２２の始動時に車両に生じ得る共振の周波数成分を含む周波数成分を除去する共振除去フィルタを用いてフィルタ処理を施すことによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊を出力すること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をキャンセルすると共にアクセルペダル８３の踏み込みに応じた要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上に至ったときに燃料噴射制御と点火制御とを開始する制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する図２のエンジン始動時駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と受信したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０と、受信した燃料噴射制御と点火制御とを開始する制御信号に基づいてエンジン２２に対して燃料噴射制御や点火制御などを実行するエンジンＥＣＵ２４とが「制御手段」に相当する。
また、ダンパ２８が「ねじれ要素」に相当し、モータＭＧ２が「第２電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、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Ｔｒ＊を設定する図２のエンジン始動時駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど、燃料の供給を受けて動力を出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン２２の始動指示がなされたときに、レート処理を用いてエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上の回転数までモータリング可能なトルクとして設定された仮モータリングトルクＴｍに対してエンジン２２の始動時に車両に生じ得る共振の周波数成分を含む周波数成分を除去する共振除去フィルタを用いてフィルタ処理を施すことによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊を出力すること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をキャンセルすると共にアクセルペダル８３の踏み込みに応じた要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ１やモータＭＧ２を制御すると共にエンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上に至ったときに燃料噴射制御と点火制御とを開始してエンジン２２を始動するものに限定されるものではなく、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の設定については、エンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上の回転数までモータリング可能なトルクであって且つエンジン２２の始動時に車両に生じ得る共振の周波数成分が除去されたトルクをエンジン２２のモータリングを開始してからの経過時間に対して予め定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、マップからモータリングを開始してからの経過時間に応じたトルクを読み出してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたり、レート処理を用いて設定された仮モータリングトルクＴｍに対して共振除去フィルタを用いてフィルタ処理を施すことにより得られるトルクに対してモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の回転角加速度の変動成分を緩和するトルクによる補正を施してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたりするなど、内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関を少なくとも所定回転数までモータリング可能であると共に所定回転数より低い回転数範囲における内燃機関の始動に伴って車両に生じる共振の周波数成分が除去されたトルクとしての始動時トルクが電動機から出力されて内燃機関が始動されるよう内燃機関と前記電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「第２電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、走行用の動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれかに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ものであれば如何なるものとしても構わない。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。

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、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例としての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。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン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。 エンジン２２の始動時における始動時トルクマップとエンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化の様子の一例を示す説明図である。 共振除去フィルタの周波数特性の一例を示す説明図である。 エンジン２２の始動時におけるトルク指令Ｔｍ１＊と仮モータリングトルクＴｍとエンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化の一例を示す説明図である。 モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動するときの動力分配統合機構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。 変形例の自動車３２０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、３３０ スタータモータ、３３５ オートマチックトランスミッション、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (7)

1. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
   前記内燃機関をモータリング可能な電動機と、
   前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
   前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記内燃機関を少なくとも所定回転数までモータリング可能であると共に前記所定回転数より低い回転数範囲における前記内燃機関の始動に伴って車両に生じる共振の周波数成分が除去されたトルクとしての始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 前記制御手段は、前記内燃機関のモータリングを開始してからの経過時間と前記電動機から出力すべきトルクとの関係として予め定めた始動時トルク設定用マップを用いて前記始動時トルクを設定し、該設定した始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段である請求項１記載の車両。
3. 前記制御手段は、レート処理を用いて前記内燃機関を前記所定回転数までモータリング可能なトルクとしてのモータリングトルクを設定すると共に該設定したモータリングトルクに前記共振の周波数成分を除去するためのフィルタ処理を施して得られるトルクを前記始動時トルクとして用いて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段である請求項１記載の車両。
4. 前記制御手段は、レート処理を用いて前記内燃機関を前記所定回転数までモータリング可能なトルクと前記内燃機関のモータリングを開始してからの経過時間に対する前記電動機の回転軸における回転角加速度の変動成分を緩和するトルクとの和のトルクを前記始動時トルクとして用いて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段である請求項１記載の車両。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
   前記内燃機関は、ねじれ要素を介して後段に接続されてなり、
   前記制御手段は、前記ねじれ要素による共振の周波数成分を前記共振の周波数成分として用いて得られる前記始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段である、
   車両。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
   前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で走行用の動力を出力可能な第２電動機と、
   前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸とに接続され、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、
   走行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、
   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、前記始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が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により走行するよう前記内燃機関と前記電動機と前記第２電動機とを制御する手段である、
   車両。
7. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関をモータリング可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える車両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、前記内燃機関を少なくとも所定回転数までモータリング可能であると共に前記所定回転数より低い回転数範囲における前記内燃機関の始動に伴って車両に生じる共振の周波数成分が除去されたトルクとしての始動時トルクが前記電動機から出力されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
   ことを特徴とする車両の制御方法。

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