JP2012035781A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、燃費の悪化を防止しつつ、エンジン始動時の振動を抑制する。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、内燃機関（２００）と、内燃機関のクランク軸（２０５）への動力伝達が可能な回転電機（ＭＧ１）とを備えるハイブリッド車両（１）を制御する。ハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関の停止中に、クランク軸のクランク角を検出するクランク角検出手段（２０６）と、検出されたクランク角に基づいて、予め設定された複数の目標クランク角範囲から、少なくとも１つの目標クランク角範囲を選択する選択手段（１２１，１２２）と、内燃機関の始動開始前に、クランク軸のクランク角が選択された目標クランク角範囲となるように、回転電機から制御トルクを出力させてクランク軸を制御する制御手段（１７０）とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関及び回転電機を備えたハイブリッド車両を制御する制御装置の技術分野に関する。

この種のハイブリッド車両では、走行中にエンジンの間欠運転が行われるため、エンジン始動時に発生する振動が問題となる場合がある。エンジン始動時の振動は、例えばエンジン始動時のクランク角（言い換えれば、クランク位置）を制御することで抑制することができる。例えば特許文献１では、エンジン停止時のクランク角が所定の範囲外の場合に、目標クランク角と実際のクランク角との差に所定のゲインを乗じたトルクをモータに出力させ、クランク角を所定の範囲に設定するという技術が開示されている。また特許文献２では、エンジン始動時において、連続回転できない程度のトルクでクランク角を制御するという技術が開示されている。

特開２００９−２３４３６４号公報 国際公開ＷＯ２００２／００４８０６

しかしながら、上述した技術に係るクランク角の制御では、目標クランク角と実際のクランク角との差が大きい場合に、クランク角を目標クランク角とするのに時間がかかってしまうと考えられる。即ち、クランクを移動させる量が大きくなる分、クランク角の制御に要する時間が増加してしまう。クランク角の制御は、時間を要する程に燃費の悪化を招く。従って、上述した技術には、仮にエンジン始動時の振動を抑制できたとしても、燃費を悪化させてしまうおそれがあるという技術的問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、燃費の悪化を防止しつつ、エンジン始動時の振動を抑制可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関と、該内燃機関のクランク軸への動力伝達が可能な回転電機とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の停止中に、前記クランク軸のクランク角を検出するクランク角検出手段と、前記検出されたクランク角に基づいて、予め設定された複数の目標クランク角範囲から、少なくとも１つの目標クランク角範囲を選択する選択手段と、前記内燃機関の始動開始前に、前記クランク軸のクランク角が前記選択された目標クランク角範囲となるように、前記回転電機から制御トルクを出力させて前記クランク軸を制御する制御手段とを備える。

本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る内燃機関と、例えばモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る回転電機とを少なくとも備えた車両である。尚、内燃機関及び回転電機は、例えば遊星歯車機構等として構成される動力伝達機構に夫々接続され、回転電機から出力される動力を内燃機関に伝達可能とされている。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このようなハイブリッド車両を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ずクランク角検出手段によって、内燃機関の停止中に、内燃機関のクランク軸のクランク角が検出される。即ち、停止中の内燃機関において、クランク軸の位置が検出される。尚、ここでの「停止中」とは、内燃機関が動力を出力しておらず、クランク軸の回転が停止された状態を意味している。

クランク軸のクランク角が検出されると、選択手段によって、予め設定された複数の目標クランク角範囲から、少なくとも１つの目標クランク角範囲が選択される。選択手段は、検出されたクランク角に基づいて、目標クランク角範囲を選択する。言い換えれば、検出されたクランク角に基づいて、目標クランク角が決定される。尚、ここでの「目標クランク角範囲」とは、内燃機関の始動時の振動を抑制可能なクランク角の範囲であり、例えば内燃機関の回転数が共振帯を通過する際に発生するフロア振動を抑制可能な範囲として、予め実験等に基づき設定されている。

目標クランク角範囲が選択されると、クランク軸のクランク角が、選択された目標クランク角範囲となるように制御される。このようなクランク角の制御は、内燃機関の始動開始前に行われる。尚、ここでの「始動開始前」とは、内燃機関におけるクランキングが開始される前の期間を意味しており、典型的には、停止中の内燃機関が始動される直前の期間を意味する。

上述したクランク角の制御は、制御手段によって、回転電機からの動力出力が制御されることで行われる。より具体的には、制御手段は、検出されたクランク角（即ち、制御前のクランク角）と選択された目標クランク角範囲（即ち、制御後に実現すべきクランク角）との差に応じた制御トルクを回転電機から出力させる。回転電機から出力された制御トルクは、動力分割機構等を介して内燃機関に伝達され、内燃機関におけるクランク軸が回転される。以上の結果、内燃機関におけるクランク軸のクランク角が変更される。尚、検出されたクランク角が目標クランク角範囲である場合には、上述したクランク角の制御は省略することができる。

ここで本発明では特に、目標クランク角範囲は、内燃機関の始動時の振動を抑制可能なクランク角の範囲として設定されているため、クランク角の制御を行わない場合と比べると、確実に内燃機関始動時の振動を抑制できる。また本発明では、目標クランク角範囲が複数設定されているため、検出されたクランク角に応じて適切なクランク角範囲を選択することができる。よって、クランク角の制御を極めて効率的に行うことが可能となる。

ここで仮に、目標クランク角範囲が１つしか設定されていないとすると、検出されたクランク角と目標クランク角との差が大きい場合に、クランク角の制御に要する時間が長くなってしまう。即ち、クランク軸を回転させる量が大きくなる分、制御に要する時間が増加してしまう。このような制御時間の増加は、エネルギ効率を低下させてしまうと考えられるため、ハイブリッド車両における燃費悪化の原因となる。

しかるに本発明では、上述したように、複数設定された目標クランク角範囲から、最適な目標クランク角範囲を選択できるため、クランク角の制御に要する時間の増加を防止することができる。例えば選択手段は、複数の目標クランク角範囲のうち、検出されたクランク角に最も近いものを選択する。このようにすれば、クランク角の制御に要する時間の増加を極めて効率的に防止することができる。従って、ハイブリッド車両における燃費の悪化を防止できる。

尚、複数の目標クランク角範囲は、検出されるクランク角がどのような値であっても適切な対応ができるように設定されることが好ましい。例えば、複数の目標クランク角範囲が互いに同様の範囲として設定されてしまうと、上述した制御時間の増加を防止する効果は小さくなってしまう。このため、複数の目標クランク角は、適度に値や範囲幅の異なるものとして夫々設定されることが好ましい。但し、複数の目標クランク角範囲が、互いに差の小さいものとして設定される場合であっても、完全に同一でない限り相応に効果を得ることは可能である。

以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、燃費の悪化を防止しつつ、エンジン始動時の振動を抑制することが可能である。

本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、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更に備え、前記選択手段は、前記検出されたクランク角に加えて、前記検出された停止時間に基づいて、予め設定された複数の目標クランク角範囲から、少なくとも１つの目標クランク角範囲を選択する。

この態様によれば、クランク角の制御が行われる前に、先ず内燃機関の停止時間（即ち、内燃機関が停止されてから経過した時間）が検出される。そして選択手段では、検出されたクランク角に加えて、検出された内燃機関の停止時間に基づいて、目標クランク角範囲が選択される。尚、目標クランク角範囲の選択は、例えばクランク角及び内燃機関の停止時間を総合的に勘案した上で行われてもよいし、クランク角に基づいた選択及び内燃機関の停止時間に基づいた選択が段階的に行われてもよい。即ち、クランク角に基づいた目標クランク角範囲の選択と、内燃機関の停止時間に基づいた目標クランク角範囲の選択とは、同時に行われてもよいし、別々に行われてもよい。

内燃機関の停止時間を用いることで、内燃機関のシリンダ内圧変化に起因するフリクションに応じて、適切な目標クランク角範囲を選択することが可能となる。例えば、内燃機関の停止時間が長い場合には、範囲の幅が比較的狭い目標クランク角範囲が選択され、内燃機関の停止時間が短い場合には、範囲の幅が比較的広い目標クランク角範囲が選択される。このようにすれば、クランク角の制御に要する時間を、より短縮することができる。従って、ハイブリッド車両における燃費の悪化を効果的に防止できる。

本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記検出されたクランク角に基づいて、前記制御トルクを変更する。

この態様によれば、クランク角の制御時に回転電機から出力される制御トルクが、検出されたクランク角に基づいて変更される。このようにすれば、クランク角の制御時におけるクランク位置に起因する内燃機関のシリンダ内圧変化に応じて、適切な制御トルクを実現できる。このため、クランク角の制御に要する時間を、より短縮することができる。従って、ハイブリッド車両における燃費の悪化を効果的に防止できる。また、制御トルクが無駄に大きくなってしまうことが防止できるため、エネルギ効率をより高めることができる。

本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記検出されたクランク角から補正トルクを算出する補正トルク算出手段を更に備え、前記制御手段は、前記補正トルクを用いて前記制御トルクを補正する。

この態様によれば、クランク角の制御が行われる前に、先ず検出されたクランク角から補正トルクが算出される。そして、クランク角の制御時に回転電機から出力される制御トルクは、補正トルクを用いて補正される。以上の結果、制御トルクは、検出されたクランク角を考慮した値となる。

上述した補正トルクを用いれば、制御トルクを、クランク角の制御開始時における内燃機関のシリンダ内圧に応じたものとすることができる。これにより、無駄な回転数上昇を抑制でき、エネルギ効率を高めることができる。また、内燃機関におけるコンプレッションの発生を抑制することができるため、より効果的に内燃機関の始動時の振動を抑制することができる。

尚、上述した停止時間検出手段を備える態様では、補正トルクの算出に、検出された内燃機関の停止時間を用いることも可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 エンジンの一断面構成を例示する模式図である。 ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 ハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。 制御トルクの算出方法を示すフローチャートである。 反映率の算出に用いられるマップである。 基本制御トルクとクランク角との関係を示すグラフである。 補正トルクとクランク角との関係を示すグラフである。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

先ず、本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、車軸２と、車輪３と、インバータ１１と、バッテリ１２と、ＥＣＵ１００と、エンジン２００と、プラネタリギア３００と、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）及びモータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）とを備えて構成されている。

車軸２は、エンジン２００及びＭＧ２の動力を車輪３に伝達する動力伝達系の一部である。車輪３は、ハイブリッド車両１の車輪であり、説明の簡略化のため、図１では特に左右前輪のみが表示されている。

インバータ１１は、バッテリ１２と、ＭＧ１及びＭＧ２との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して、或いはＭＧ１によって発電された交流電力を、ＭＧ２にそれぞれ供給することが可能に構成されている。また、ＭＧ１によって発電された交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１２に供給することが可能に構成されている。

バッテリ１２は、ＭＧ１及びＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制を実行可能に構成されている。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに図２は、エンジンの一断面構成を例示する模式図である。

尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。また、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。

図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。

クランクシャフト２０５は、本発明の「クランク軸」の一例であり、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（図１参照）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。クランクポジションセンサ２０５は、本発明の「クランク角検出手段」の一例である。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。

燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。

一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。

排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。

排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。

図１に戻り、プラネタリギア（遊星歯車機構）３００は、エンジン２００の出力をＭＧ１及び車軸２へ分配することが可能に構成された動力分割機構である。例えば、プラネタリギア３００は、中心部に設けられた、サンギアと、サンギアの外周に同心円状に設けられたリングギアと、サンギアとリングギアとの間に配置されてサンギアの外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアと、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアとを備える。サンギアは、ＭＧ１のロータに、その回転軸を共有する形で連結されて、その回転数はＭＧ１の回転数と等価となる。また、リングギアは、図示しない減速機構を介して車軸２に連結され、その回転数は、車軸２の回転数と等価となる。更に、キャリアは、エンジン２００のクランクシャフト２０５に連結され、その回転数は、エンジン２００の回転数と等価となる。この場合、プラネタリギア３００は、相互に差動関係にある複数の回転要素を備えた回転二自由度の遊星歯車機構であり、サンギア、キャリア及びリングギアのうち二要素の回転数が定まった場合に、残余の一回転要素の回転数が必然的に定まる。

モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「回転電機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ１は、主としてバッテリ１２を充電するための発電機、或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として機能するように構成されている。

モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、主としてエンジン１の出力をアシスト（補助）する電動機として機能するように構成され、車軸２に動力を伝達することができるように構成されている。

尚、上述したモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置であるＥＣＵ１００の具体的な構成について、図３を参照して説明する。ここに図３は、ＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図３において、ＥＣＵ１００は、停止時間検出部１１０と、第１選択部１２１と、第２選択部１２２と、目標クランク角記憶部１２５と、クランク角判定部１３０と、反映率算出部１４０と、制御トルク算出部１５０と、制御トルク決定部１６０と、制御部１７０とを備えて構成されている。

停止時間検出部１１０は、本発明の「停止時間検出手段」の一例であり、エンジン２００から出力される運転情報に基づいて、エンジン２００の停止時間（即ち、エンジン２００が停止されてから経過した時間）を検出可能に構成されている。ここで検出されたエンジン２００の停止時間は、第１選択部１２１及び反映率算出部１４０へとそれぞれ出力される。

第１選択部１２１は、停止時間検出部１１０において検出されたエンジン２００の停止時間に基づいて、第１目標クランク角範囲を選択する。目標クランク角範囲は、メモリ等の記憶手段として構成される目標クランク角記憶部１２５に複数記憶されており、第１選択部１２１は、その中から第１目標クランク角範囲を選択する。

第２選択部１２２は、クランク角判定部１３０から出力された情報に基づいて、第２目標クランク角範囲を選択する。第２選択部１２２は、第１選択部１２１と同様に、目標クランク角記憶部１２５に記憶された目標クランク角範囲から、第１目標クランク角範囲を選択する。尚、目標クランク角範囲記憶部１２５は、第１選択部１２１及び第２選択部１２２に対して、共通の記憶部として設けられているが、第１選択部１２１専用の記憶部及び第２選択部１２２専用の記憶部として、別々に設けられていてもよい。

尚、上述した第１選択部１２１及び第２選択部は、共に本発明の「選択手段」の一例である。

クランク角判定部１３０は、第１選択部１２１において選択された、クランクポジションセンサ２０６（図２参照）から入力されるクランク角が、第１目標クランク角範囲に含まれているか否かを判定する。即ち、現在のクランク角が、第１目標クランク角範囲の範囲内となっているか否かを判定する。ここでの判定結果は、第２選択部１２２に出力され、第２目標クランク角範囲の選択に用いられる。

反映率算出部１４０は、停止時間検出部１１０において検出されたエンジン２００の停止時間及びクランクポジションセンサ２０６から入力されるクランク角に基づいて、反映率を算出する。尚、ここでの「反映率」とは、クランクシャフト２０５を制御するための制御トルクを算出する際に用いられる係数である。

制御トルク算出部１５０は、クランクポジションセンサ２０６から入力されるクランク角に基づいて、基本制御トルク及び補正トルクをそれぞれ算出する。算出された基本制御トルク及び補正トルクは、制御トルク決定部１６０へと出力される。

制御トルク決定部１６０は、反映率算出部１４０において算出された反映率と、制御トルク算出部１５０において算出された基本制御トルク及び補正トルクとを用いて、クランク角制御に用いる制御トルクを算出する。尚、制御トルクの具体的な算出方法については、後に詳述する。

制御部１７０は、制御トルク決定部１６０において算出された制御トルクを出力するようにＭＧ１を制御する。これにより、クランクシャフト２０５のクランク角が、第２選択部１２２において選択された第２目標クランク角範囲の範囲内となるように調整される。

上述した各手段を含んで構成されたＥＣＵ１００は、一体的に構成された電子制御ユニットであり、上記各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について、図４を参照して説明する。ここに図４は、ハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。

図４において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、エンジン２００に対する始動要求が出されると（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、停止時間検出部１１０において、エンジン２００の停止時間が検出される（ステップＳ１０２）。

検出されたエンジン２００の停止時間は、第１選択部１２１において、所定時間以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。尚、ここでの「所定時間」とは、第１目標クランク角範囲を選択する際に利用される閾値であり、予め理論的又は実験的、経験的に求められ設定されている。

ここで、エンジン２００の停止時間が所定時間以上である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、第１目標クランク角範囲が−６０°ＡＴＤＣ（After Top Dead Center）〜６０°ＡＴＤＣに設定される（ステップＳ１０４）。一方で、エンジン２００の停止時間が所定時間未満である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、第１目標クランク角範囲が−８０°ＡＴＤＣ〜１３０°ＡＴＤＣに設定される（ステップＳ１０５）。即ち、エンジンの停止時間が短い場合は、第１目標クランク角範囲の幅が広く設定される。このようにすれば、エンジン２００における筒内圧低下に起因するフリクションの低下応じて、適切な目標クランク角範囲を選択することが可能となる。

第１目標クランク角範囲が選択されると、クランクポジションセンサ２０６において、クランクシャフト２０５のクランク角が検出される（ステップＳ１０６）。ここで検出されたクランク角は、クランク角判定部１３０において、第１目標クランク角範囲であるか否かが判定される（ステップＳ１０７）。

検出されたクランク角が第１目標クランク角範囲内である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、第２選択部１２２において、第２目標クランクが角範囲−１５°ＡＴＤＣ〜１５°ＡＴＤＣに設定される（ステップＳ１０８）。即ち、第２目標クランク角範囲が、第１目標クランク角範囲に含まれるより狭い範囲として設定される。

一方で、検出されたクランク角が第１目標クランク角範囲外である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、第２選択部１２２において、第２目標クランク角範囲が−１８０°ＡＴＤＣ〜−１６５°ＡＴＤＣ及び１６５°ＡＴＤＣ〜１８０°ＡＴＤＣに設定される（ステップＳ１０９）。即ち、第２目標クランク角範囲が、上述したステップＳ１０８の場合と比べて真逆（即ち、クランク軸を基準点とした点対称な位置）の位置に設定される。

ここで特に、第２目標クランク角範囲は、エンジン２００の始動時の振動を抑制可能なクランク角の範囲として設定されている。具体的には、例えばエンジン２００の回転数が共振帯を通過する際に発生するフロア振動を抑制可能な範囲として設定されている。このため、エンジン２００の始動前に、クランク角を第２目標クランク角範囲内とするように制御を行えば、確実にエンジン２００の始動時の振動を抑制できる。

また本実施形態では特に、第２目標クランク角範囲が、検出されたクランク角に応じて選択される。よって、クランク角の制御を極めて効率的に行うことが可能となる。例えば、第２目標クランク角範囲が固定であるとすると、検出されたクランク角と第２目標クランク角範囲との差が大きい場合に、クランク角の制御に要する時間が長くなってしまう。即ち、クランクシャフト２０５を回転させる量が大きくなる分、制御に要する時間が増加してしまう。このような制御時間の増加は、エネルギ効率を低下させてしまうと考えられるため、ハイブリッド車両１における燃費悪化の原因となる。

しかるに本実施形態では、上述したように、第２目標クランク角範囲が、検出されたクランク角に応じて選択されるため、クランク角の制御に要する時間の増加を防止することができる。具体的には、第２選択部１２２では、２種類の目標クランク角範囲のうち、検出されたクランク角に近い方の範囲が選択される。このようにすれば、クランク角の制御に要する時間の増加を極めて効率的に防止することができる。従って、ハイブリッド車両１における燃費の悪化を防止できる。

尚、本実施形態に係る第２目標クランク角範囲は、２種類の範囲から選択されているが、より多くのクランク角範囲が、第２目標クランク角範囲の選択候補として設定されていてもよい。即ち、第２目標クランク角の選択候補数は、２以上である限り特に限定されない。典型的には、候補数が増加する程、より効率的なクランク角の制御が実現可能となる。即ち、より効率的に制御時間の増加を防止できる。尚、第１目標クランク角についても同様のことがいえる。

図４において、第２目標クランク角範囲が選択されると、現在のクランク角（即ち、クランクポジションセンサ２０６において検出されたクランク角）を、第２目標クランク角範囲内とするための制御トルクが決定される（ステップＳ１１０）。ここで制御トルクの具体的な決定方法について、図５から図８を参照して説明する。ここに図５は、制御トルクの算出方法を示すフローチャートであり、図６は、反映率の算出に用いられるマップである。また図７は、基本制御トルクとクランク角との関係を示すグラフであり、図８は、補正トルクとクランク角との関係を示すグラフである。

図５において、制御トルクを決定する際には、先ず反映率算出部１４０において、反映率が算出される（ステップＳ２０１）。反映率は、クランクポジションセンサ２０６において検出されたクランク角、及び停止時間検出部１１０において検出されたエンジン２００の停止時間に基づいて算出される。具体的には、反映率算出部１４０には、図６に示すようなマップが記憶されており、このマップを利用して反映率が算出される。

続いて、制御トルク算出部１５０において、基本制御トルクが算出される（ステップＳ２０２）。基本制御トルクは、検出されたクランク角に基づいて算出される。尚、基本制御トルクは、クランク角の制御に用いられる制御トルクを算出するための主な要素として算出される。基本制御トルクは、例えば図７に示すようなグラフで示される値として算出される。

基本制御トルクを、検出されたクランク角に基づいて算出すれば、クランク角の制御時におけるクランク位置に起因するエンジン２００の筒内圧変化に応じて、適切な制御トルクを実現できる。このため、クランク角の制御に要する時間を、より短縮することができる。従って、ハイブリッド車両１における燃費の悪化を効果的に防止できる。また、制御トルクが無駄に大きくなってしまうことが防止できるため、エネルギ効率をより高めることができる。

制御トルク算出部１５０では更に、補正トルクが算出される（ステップＳ２０３）。補正トルクは、基本制御トルクと同様に、検出されたクランク角に基づいて算出される。尚、補正トルクは、上述した基本制御トルクを補正するためのトルクとして算出される。補正トルクは、例えば図８に示すようなグラフで示される値として算出される。

補正トルクを検出したクランク角に基づいて算出することで、最終的に算出される制御トルクを、クランク角の制御開始時におけるエンジン２００の筒内圧により適したものとすることができる。これにより、無駄な回転数上昇を抑制でき、エネルギ効率を高めることができる。また、エンジンコンプレッションの発生を抑制することができるため、より効果的にエンジン２００の始動時の振動を抑制することができる。

最後に、制御トルク決定部１６０において、制御トルクが算出される（ステップＳ２０４）。制御トルクは、例えば（基本制御トルク）＋（補正トルク）×（反映率）という数式を用いて算出することができる。このように基本制御トルク、補正トルク及び反映率を用いて制御トルクを算出することで、制御トルクをより適切な値として決定することができる。

図４に戻り、制御トルクが決定されると、決定した制御トルクがＭＧ１から出力され、クランクシャフト２０５が駆動される。これにより、クランクシャフト２０５のクランク角が、第２目標クランク角範囲内となる（ステップＳ１１１）。

クランク角の制御が完了すると、エンジン２００が始動される（ステップＳ１１２）。クランクシャフト２０５のクランク角は、第２目標クランク角範囲内とされているため、エンジン２００始動時の振動は効果的に抑制される。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、燃費の悪化を防止しつつ、エンジン２００始動時の振動を抑制することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…ハイブリッド車両、２…車軸、３…車輪、１１…インバータ、１２…バッテリ、１００…ＥＣＵ、…停止時間検出部、１２１…第１選択部、１２２…第２選択部、１２５…目標クランク角記憶部、１３０…クランク角判定部、１４０…反映率算出部、１５０…制御トルク算出部、１６０…制御トルク決定部、１７０…制御部、２００…エンジン、２０５…クランクシャフト、２０６…クランクポジションセンサ、３００…プラネタリギア、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ

Claims (4)

1. 内燃機関と、該内燃機関のクランク軸への動力伝達が可能な回転電機とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の停止中に、前記クランク軸のクランク角を検出するクランク角検出手段と、
   前記検出されたクランク角に基づいて、予め設定された複数の目標クランク角範囲から、少なくとも１つの目標クランク角範囲を選択する選択手段と、
   前記内燃機関の始動開始前に、前記クランク軸のクランク角が前記選択された目標クランク角範囲となるように、前記回転電機から制御トルクを出力させて前記クランク軸を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 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更に備え、
   前記選択手段は、前記検出されたクランク角に加えて、前記検出された停止時間に基づいて、予め設定された複数の目標クランク角範囲から、少なくとも１つの目標クランク角範囲を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記検出されたクランク角に基づいて、前記制御トルクを変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記検出されたクランク角から補正トルクを算出する補正トルク算出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記補正トルクを用いて前記制御トルクを補正する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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