JP2012106598A

JP2012106598A - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP2012106598A
Application number: JP2010256621A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Takahashi; 慶光高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-06-07

Abstract

【課題】エンジンを始動する際の振動を抑制する。
【解決手段】エンジンを始動する際、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ（（−９０°＋ｎπ）以上（０°＋ｎπ）以下の範囲）内にあるときにはエンジンのモータリングが開始された後にクランク角と所定クランク角とが一致するタイミングでのエンジンの回転数をトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに設定し、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ外にあるときには始動開始時クランク角ＣＫＲｉｎｉがクランク角範囲Ａ内であるときのトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇより高く且つエンジンのモータリングを開始した後にクランク角と所定クランク角とが一致するタイミングでのエンジンの回転数をトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに設定し、トルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇで第１モータからのトルクが小さくなるよう第１モータを制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、内燃機関の出力軸と第１電動発電機の駆動軸と車軸に接続された第２電動発電機の駆動軸とに遊星歯車機構が連結されたハイブリッド自動車において、内燃機関の始動時には第１電動発電機にて内燃機関をクランキングして始動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、内燃機関に対して迅速な始動が要求されると共に始動直後から大きなトルクの出力が内燃機関に要求されているときには、迅速な始動が要求されていないときや大きなトルクの出力が内燃機関に要求されていないときに比して第１電動発電機から出力される電動機出力トルクの立ち上がり速度や電動機出力トルクの最大値を大きくすることにより、始動時の要求に適正に対応している。

特開２００３−４２０４７号公報

上述したハイブリッド自動車では、第１電動発電機により内燃機関をクランキングして内燃機関を始動しているが、内燃機関が吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を繰り返すため燃料噴射制御と点火制御とを行なわない状態でも内燃機関の出力軸が回転するとクランク角に対して正弦波状のトルク脈動が生じ、こうしたトルク脈動で車両に振動が生じる場合がある。例えば、内燃機関の出力軸がダンパなどのねじれ要素を介して遊星歯車機構に接続されているハイブリッド自動車では、内燃機関のクランキングに伴うトルク脈動とねじれ要素のねじれとにより振動が生じ、ねじれ要素のねじれが大きくなるタイミングに第１電動発電機からのトルクが変化するとこうした振動がより大きくなってしまう。そのため、内燃機関をクランキングする際に、内燃機関の回転数を迅速に増加させるトルクを第１電動発電機から出力して内燃機関のモータリングして内燃機関の回転数を迅速に増加させ、その後、内燃機関の回転数が所定回転数に達したときに第１電動発電機から出力するトルクを小さくして内燃機関の回転数を内燃機関の運転を開始できる回転数まで安定して増加させる制御を実行する場合、第１電動発電機から出力するトルクを小さくするタイミングによっては、ねじれ要素のねじれによる振動がより大きくなってしまう場合がある。したがって、より適正なタイミングで第１電動発電機から出力されるトルクを小さくして、内燃機関を始動する際の振動を抑制することが望まれている。

本発明のハイブリッド自動車は、エンジンを始動する際の振動を抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、動力を入出力可能な第１モータと、車軸に接続された駆動軸と前記エンジンの出力軸にねじれ要素を介して接続された接続軸と前記第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、前記エンジンの始動指示がなされたときには、前記検出されたエンジンの回転数がトルク引き下げ開始回転数に至るまでは前記エンジンの回転数を迅速に増加させるトルクである第１トルクを前記第１モータから出力して前記エンジンをモータリングしながら走行に要求される要求トルクにより走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御し、前記検出されたエンジンの回転数が前記トルク引き下げ開始回転数に至ったときには前記検出されたエンジンの回転数が前記トルク引き下げ開始回転数より高く前記エンジンの運転を開始する回転数として予め定められた運転開始回転数に至るまで前記第１トルクより小さい第２トルクを前記第１モータから出力して前記エンジンをモータリングしながら前記要求トルクにより走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御し、前記検出されたエンジンの回転数が前記運転開始回転数に至ったときには前記エンジンの運転が開始されると共に前記要求トルクにより走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記エンジンのクランク角を検出するクランク角センサと、
前記エンジンの始動指示がなされたとき、前記エンジンの始動指示がなされたときの前記検出されたクランク角である開始時クランク角が前記エンジンの回転に伴うトルク脈動が前記エンジンの回転を抑制する方向になるクランク角範囲として予め定められた所定クランク角範囲内にあるときには前記エンジンのモータリングを開始した後に前記所定クランク角範囲外のクランク角として予め定められた所定クランク角と前記クランク角とが一致するタイミングでの前記エンジンの回転数として予め定められた第１回転数を前記トルク引き下げ開始回転数に設定し、前記開始時クランク角が前記所定クランク角範囲外にあるときには前記第１回転数より高い回転数であり且つ前記エンジンのモータリングを開始した後に前記所定クランク角と前記クランク角とが一致するタイミングでの前記エンジンの回転数として予め定められた第２回転数を前記トルク引き下げ開始回転数に設定するトルク引き下げ回転数設定手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、エンジンの始動指示がなされたときには、エンジンの回転数がトルク引き下げ開始回転数に至るまではエンジンの回転数を迅速に増加させるトルクである第１トルクを第１モータから出力してエンジンをモータリングしながら走行に要求される要求トルクにより走行するようエンジンと第１モータと第２モータとを制御し、エンジンの回転数がトルク引き下げ開始回転数に至ったときにはエンジンの回転数がトルク引き下げ開始回転数より高くエンジンの運転を開始する回転数として予め定められた運転開始回転数に至るまで第１トルクより小さい第２トルクを第１モータから出力してエンジンをモータリングしながら要求トルクにより走行するようエンジンと第１モータと第２モータとを制御し、エンジンの回転数が運転開始回転数に至ったときにはエンジンの運転が開始されると共に要求トルクにより走行するようエンジンと第１モータと第２モータとを制御する。これにより、第１モータによりエンジンをモータリングして、エンジンを始動させることができる。そして、エンジンの始動指示がなされたとき、エンジンの始動指示がなされたときのクランク角である開始時クランク角がエンジンの回転に伴うトルク脈動がエンジンの回転を抑制する方向になるクランク角範囲として予め定められた所定クランク角範囲内にあるときにはエンジンのモータリングを開始した後に所定クランク角範囲外のクランク角として予め定められた所定クランク角とクランク角とが一致するタイミングでのエンジンの回転数として予め定められた第１回転数をトルク引き下げ開始回転数に設定し、開始時クランク角が所定クランク角範囲外にあるときには第１回転数より高い回転数であり且つエンジンのモータリングを開始した後に所定クランク角とクランク角とが一致するタイミングでのエンジンの回転数として予め定められた第２回転数をトルク引き下げ開始回転数に設定する。第１モータによりエンジンをモータリングする際に、第１モータから出力されるトルクを第１トルクから第２トルクに小さくするタイミングにおけるクランク角が所定クランク角範囲内にあるときには、ねじれ要素のねじれがより大きくなるため、第１モータからのトルクが変化するとねじれ要素のねじれによる振動がより大きくなると考えられる。したがって、エンジンの始動指示がなされたとき、開始時クランク角が所定クランク角範囲内にあるときには第１回転数をトルク引き下げ開始回転数に設定し、開始時クランク角が所定クランク角範囲外にあるときには第２回転数をトルク引き下げ開始回転数に設定し、エンジンの回転数がトルク引き下げ開始回転数に至ったときには運転開始回転数に至るまで第１トルクより小さい第２トルクを第１モータから出力してエンジンをモータリングしながら要求トルクにより走行するようエンジンと第１モータと第２モータとを制御することにより、より適正なタイミングで第１モータから出力されるトルクを小さくすることができ、エンジンを始動する際の振動を抑制することができる。

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。エンジン始動制御においてモータ４１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するためのモータトルク設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉと始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉに基づいてトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇとの関係の一例を示す説明図である。エンジン３２を始動する際のエンジン３２の回転数Ｎｅ，クランク角ＣＲＫ，モータ４１のトルク指令Ｔｍ１＊の時間変化の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するため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、ガソリンや軽油などを燃料とする４気筒のエンジン３２と、エンジン３２のクランク角位置を検出するクランク角センサ３３からのクランク角ＣＲＫなどの種々の検出値や制御値を入力してエンジン３２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット３６と、エンジン３２のクランクシャフト３４にねじれ要素であるダンパ３４ａを介して接続された接続軸３５にキャリアが接続されると共に駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３８と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３８のサンギヤに接続されたモータ４１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸２２に接続されたモータ４２と、モータ４１，４２を駆動するためのインバータ４３，４４と、インバータ４３，４４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ４１，４２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット４６と、インバータ４３，４４を介してモータ４１，４２と電力をやりとりするバッテリ４８と、バッテリ４８の温度を検出する温度センサ４９からのバッテリ温度やシフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジション，アクセルペダル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５４からのアクセル開度，ブレーキペダル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５６からのブレーキポジション，車速センサ５８からの車速Ｖを入力すると共にエンジン用電子制御ユニット３６やモータ用電子制御ユニット４６と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット５０と、を備える。

実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット５０とエンジン用電子制御ユニット３６とモータ用電子制御ユニット４６とによって実行される以下に説明する通常の駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸２２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクＴｒ＊に駆動軸２２の回転数（例えば、モータ４２の回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーを計算すると共に計算した走行用パワーからバッテリ４８の充電容量の割合（ＳＯＣ）に応じて得られるバッテリ４８を充放電するための補正パワー（バッテリ４８から放電するときが正の値）を減じてエンジン３２から出力すべきパワーとしてのエンジン指令パワーＰｅ＊を設定する。そして、エンジン指令パワーＰｅ＊を効率よくエンジン３２から出力することができるエンジン３２の回転数とトルクとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン３２の目標回転数と目標トルクとを設定し、バッテリ４８を充放電することができる最大電力としての入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン３２の回転数が目標回転数となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータ４１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に、要求トルクからモータ４１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。そして、設定したエンジン３２の目標回転数と目標トルクとをエンジン用電子制御ユニット３６に送信すると共に設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とをモータ用電子制御ユニット４６に送信する。エンジン３２の目標回転数と目標トルクとを受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、エンジン３２の目標回転数と目標トルクとによってエンジン３２が運転されるようエンジン３２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、バッテリ４８の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でバッテリを充放電しながらアクセル開度に応じた要求トルクＴｒ＊を駆動軸２２に出力して走行する。なお、バッテリ４８の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ４９により検出されたバッテリ温度や、バッテリ４８の充電容量の割合（ＳＯＣ）に基づいて設定されるものとした。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン３２が運転している最中にエンジン指令パワーＰｅ＊がエンジン３２を比較的効率よく運転することができるパワー領域の下限値近傍の値である閾値Ｐｓｔｏｐ未満になると共に車速Ｖが所定車速Ｖｐｒ以下となったときには、ハイブリッド用電子制御ユニット５０とエンジン用電子制御ユニット３６とモータ用電子制御ユニット４６とによって実行される以下に説明するエンジン停止制御によって走行する。まず、ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、燃料噴射停止指令をエンジン用電子制御ユニット３６に送信して、通常の駆動制御と同様の処理で要求トルクＴｒ＊を設定し、トルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定すると共に入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊をモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定して、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータ用電子制御ユニット４６に送信する。燃料噴射停止指令を受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、エンジン３２が運転されているときにはエンジン３２の燃料噴射を停止するよう燃料噴射制御や点火制御を停止する処理を実行する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、エンジン３２の運転を停止した状態でモータ４２から要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを駆動軸２２に出力して走行することができる。

そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン３２が運転を停止している最中にエンジン指令パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔｏｐより若干高いエンジン３２を始動するための閾値Ｐｓｔａｒｔ以上となったときには、ハイブリッド用電子制御ユニット５０とエンジン用電子制御ユニット３６とモータ用電子制御ユニット４６とによって実行される以下に説明するエンジン始動制御によってエンジン３２を始動して走行する。図２は、エンジン始動制御においてモータ４１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するためのモータトルク設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。まず、ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、通常の駆動制御と同様の処理で、要求トルクＴｒ＊を設定し、図２のモータトルク設定処理ルーチンによりモータ４１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊からモータ４１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定して、設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータ用電子制御ユニット４６に送信する。ここで、モータトルク設定処理について説明する。

モータトルク設定処理ルーチンでは、最初に、エンジン３２の始動制御が実行された直後であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。エンジン始動制御が実行された直後であるときには、エンジン始動制御の実行が開始されたときのクランク角センサ３３からのクランク角ＣＲＫを始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉに設定して（ステップＳ１１０）、エンジン３２の回転数Ｎｅと始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉに基づいて設定されるトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇとを比較し（ステップＳ１２０）、エンジン始動制御が実行された直後でないときには、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉを設定することなくエンジン３２の回転数Ｎｅとトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇとを比較する（ステップＳ１２０）。エンジン３２の回転数Ｎｅは、エンジン３２のクランク角ＣＲＫに基づいてエンジン用電子制御ユニット３６で演算したものを通信により入力するものとした。トルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇの設定については後述する。そして、エンジン３２の回転数Ｎｅがトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに至っていないときには、エンジン３２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる比較的大きなトルクＴ１をトルク指令Ｔｍ１＊に設定して（ステップＳ１４０）、モータ用電子制御ユニット４６に送信し（ステップＳ１５０）、エンジン３２の回転数Ｎｅがトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに至ったときには、トルク指令Ｔｍ１＊をトルク立ち下げ要求をモータ用電子制御ユニット４６に送信し（ステップＳ１３０）、エンジン３２の回転数Ｎｅがトルク引き下げ回転数Ｎｅｎｇより高い回転数である運転開始回転数Ｎｒｅｆ（例えば、８００ｒｐｍ，９００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍなど）に至っていないときにはトルクＴ１より小さくエンジン３２を安定して運転開始回転数Ｎｒｅｆ以上にモータリングすることができるトルクＴ２をトルク指令Ｔｍ１＊に設定して（ステップＳ１４０）、エンジン３２の回転数Ｎｅが運転開始回転数Ｎｒｅｆに至ったときには値０をトルク指令Ｔｍ１＊に設定して（ステップＳ１４０）、モータ用電子制御ユニット４６に送信し（ステップＳ１５０）、モータトルク設定処理ルーチンを終了する。以上、モータトルク設定処理について説明した。

エンジン３２の始動制御が実行された直後には、エンジン３２のクランク角ＣＲＫを始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉに設定して（ステップＳ１００，Ｓ１１０）、エンジン３２の回転数Ｎｅがトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに至るまでエンジン３２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる比較的大きなトルクＴ１をトルク指令Ｔｍ１＊に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する（ステップＳ１２０，Ｓ１４０，Ｓ１５０）。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４をスイッチング制御する。これにより、エンジン３２の回転数Ｎｅを迅速に増加させながら要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを駆動軸２２に出力して走行することができる。

こうしてエンジン３２の回転数Ｎｅが増加してトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに至ったときには、トルクＴ１より小さくエンジン３２を安定して運転開始回転数Ｎｒｅｆ以上にモータリングすることができるトルクＴ２をトルク指令Ｔｍ１＊に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する（ステップＳ１００，Ｓ１２０〜Ｓ１５０）と共に入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊からモータ４１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定して、設定してトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータ用電子制御ユニット４６に送信する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４をスイッチング制御する。これにより、電力消費や駆動軸２２における反力を小さくした状態でエンジン３２の回転数Ｎｅを安定して増加させながら要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを駆動軸２２に出力して走行することができる。

そして、エンジン３２の回転数Ｎｅが運転開始回転数Ｎｒｅｆに至ったときには、エンジン３２の完爆が判定されるまで、エンジン３２の運転開始指示信号をエンジン用電子制御ユニット３６に送信し、値０をトルク指令Ｔｍ１＊に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信し（ステップＳ１００，Ｓ１２０〜Ｓ１５０）、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊からモータ４１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する。運転開始指示信号を受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、エンジン３２における燃料噴射制御処理や点火制御を実行する処理を実行する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４をスイッチング制御する。なお、エンジン３２の完爆が判定された後は、通常の駆動制御を実行する。こうした制御により、エンジン３２を運転を開始して要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを駆動軸２２に出力して走行することができる。

ここで、トルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇの設定について説明する。始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉと始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉに基づいて設定されるトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇとの関係の一例を図３に示す。トルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇは、エンジン３２のモータリングが開始された後のクランク角ＣＲＫとエンジン３２の回転に伴うトルク脈動がエンジン３２の回転を抑制する方向になるクランク角範囲Ａ（例えば、（−９０°＋ｎπ）以上（０°＋ｎπ）以下の範囲）外の所定クランク角ＣＲＫｒｅｆ（例えば、−６０°など）とが一致するタイミングでのエンジン３２の回転数として設定されており、図示するように、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａの範囲外であるときのトルク引き下げ回転数Ｎｅｎｇを、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ内にあるときのトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇ（例えば、２３０〜３００ｒｐｍ）より高くなるよう設定するものとした。ここで、エンジン３２の気筒のうち予め定めた一気筒の圧縮行程の上死点におけるクランク角を０°とし、ｎは値０以上の整数であるものとした。なお、図３では、ｎが値０のときの始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉとトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇとの関係を示している。このようにトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇを設定するのは、以下の理由に基づく。

エンジン３２を始動する際のエンジン３２の回転数Ｎｅ，クランク角ＣＲＫ，モータ４１のトルク指令Ｔｍ１＊の時間変化の一例を図４に示す。図中、実線は始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ内にある場合、破線は始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ外にある場合の回転数Ｎｅ，クランク角ＣＲＫ，モータ４１のトルク指令Ｔｍ１＊の時間変化をそれぞれ示している。図示するように、エンジン３２の回転数Ｎｅがある回転数に達するタイミングでのクランク角ＣＲＫは、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉによって異なるものとなる。ところで、エンジン３２は、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を繰り返すため、燃料噴射制御と点火制御とを行なわない状態でもエンジン３２が回転するとクランク角ＣＲＫに対して正弦波状のトルク脈動が生じる。４気筒のエンジン３２では、トルク脈動は、クランク角ＣＲＫに対して周期πの正弦波状のトルク脈動になり、クランク角ＣＲＫがクランク角範囲Ａ内にあるときにはエンジン３２の回転を抑制する方向のトルクとなり、クランク角ＣＲＫがクランク角範囲Ａ外にあるときにはエンジン３２の回転を抑制しない方向のトルクとなる。エンジン３２のクランクシャフト３４ａは、ダンパ３４ａ，接続軸３５，プラネタリギヤ３８を介してモータ４１に接続されているため、エンジン３２のトルク脈動とダンパ３４ａのねじれとにより振動が生じるが、この振動は、ダンパ３４ａのねじれが大きくなるタイミングでモータ４１から出力されるトルクを変化させるとより大きくなると考えられる。実施例では、ダンパ３４ａのねじれがクランク角ＣＲＫがクランク角範囲Ａ外にあるときよりクランク角ＣＲＫがクランク角範囲Ａ内にあるときのほうが大きいから、クランク角ＣＲＫがクランク角範囲Ａ外にあるときにモータ４１から出力されるトルクをトルクＴ１からトルクＴ２に小さくするほうが振動を抑制する観点からは望ましいと考えられる。したがって、図３に例示するように、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ内にあるときにはエンジン３２のモータリングが開始された後にクランク角ＣＲＫと所定クランク角ＣＲＫｒｅｆとが一致するタイミングにおけるエンジン３２の回転数をトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに設定し、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ外にあるときには始動開始時クランク角ＣＫＲｉｎｉがクランク角範囲Ａ内のときのトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇより高く且つエンジン３２のモータリングを開始した後にクランク角ＣＲＫと所定クランク角ＣＲＫｒｅｆとが一致するタイミングでのエンジン３２の回転数をトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに設定することにより、エンジン３２を始動する際に、エンジン３２のクランク角ＣＲＫがクランク角範囲Ａ外であるときにモータ４１から出力されるトルクをトルクＴ１からトルクＴ２に小さくすることができ、振動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によれば、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ内にあるときにはエンジン３２のモータリングが開始された後にクランク角ＣＲＫと所定クランク角ＣＲＫｒｅｆとが一致するタイミングでのエンジン３２の回転数をトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに設定し、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ外にあるときには始動開始時クランク角ＣＫＲｉｎｉがクランク角範囲Ａ内のときのトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇより高く且つエンジン３２のモータリングを開始した後にクランク角ＣＲＫと所定クランク角ＣＲＫｒｅｆとが一致するタイミングでのエンジン３２の回転数をトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに設定することにより、エンジン３２を始動する際の振動を抑制することができる。

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３２が「エンジン」に相当し、モータ４１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３８が「遊星歯車機構」に相当し、モータ４２が「第２モータ」に相当し、バッテリ４８が「バッテリ」に相当し、エンジン３２のクランク角ＣＲＫに基づいてエンジン３２の回転数Ｎｅを演算するエンジン用電子制御ユニット３６が「回転数センサ」に相当し、エンジン３２の始動指示がなされたときには、エンジン回転数Ｎｅがトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに至るまではトルクＴ１をモータ４１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共に要求トルクＴｒ＊により走行するようモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信したり、エンジン３２の回転数Ｎｅがトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに至ったときにはエンジン３２の回転数Ｎｅが運転開始回転数Ｎｒｅｆに至るまでトルクＴ２をトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共に要求トルクＴｒ＊により走行するようモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信したり、エンジン３２の回転数Ｎｅが運転開始回転数Ｎｒｅｆに至ったとき以降はエンジン３２の運転開始指令をエンジン用電子制御ユニット３６に送信すると共に要求トルクＴｒ＊により走行するようモータ４１，４２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０と、エンジン３２の運転開始指令を受信してエンジン３２における燃料噴射制御や点火制御を実行するエンジン用電子制御ユニット３６と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータ４１，４２が駆動するようインバータ４３，４４をスイッチング制御する処理を実行するモータ用電子制御ユニット４６とが「制御手段」に相当し、クランク角センサ３３が「クランク角センサ」に相当し、図３のマップを用いて始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ内にあるときにはエンジン３２のモータリングが開始された後にクランク角ＣＲＫと所定クランク角ＣＲＫｒｅｆとが一致するタイミングでのエンジン３２の回転数をトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに設定し、始動開始時クランク角ＣＲＫｉｎｉがクランク角範囲Ａ外にあるときには始動開始時クランク角ＣＫＲｉｎｉがクランク角範囲Ａ内のときのトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇより高く且つエンジン３２のモータリングを開始した後にクランク角ＣＲＫと所定クランク角ＣＲＫｒｅｆとが一致するタイミングでのエンジン３２の回転数をトルク引き下げ開始回転数Ｎｅｎｇに設定する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０が「トルク引き下げ回転数設定手段」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、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２駆動軸、２４デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ駆動輪、３２エンジン、３３クランク角センサ、３４クランクシャフト、３４ａダンパ、３５接続軸、３６エンジン用電子制御ユニット、３８プラネタリギヤ、４１，４２モータ、４３，４４インバータ、４６モータ用電子制御ユニット、４８バッテリ、４９温度センサ、５０ハイブリッド用電子制御ユニット、５２シフトポジションセンサ、５４アクセルペダルポジションセンサ、５６ブレーキペダルポジションセンサ、５８車速センサ。

Claims

エンジンと、動力を入出力可能な第１モータと、車軸に接続された駆動軸と前記エンジンの出力軸にねじれ要素を介して接続された接続軸と前記第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、前記エンジンの始動指示がなされたときには、前記検出されたエンジンの回転数がトルク引き下げ開始回転数に至るまでは前記エンジンの回転数を迅速に増加させるトルクである第１トルクを前記第１モータから出力して前記エンジンをモータリングしながら走行に要求される要求トルクにより走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御し、前記検出されたエンジンの回転数が前記トルク引き下げ開始回転数に至ったときには前記検出されたエンジンの回転数が前記トルク引き下げ開始回転数より高く前記エンジンの運転を開始する回転数として予め定められた運転開始回転数に至るまで前記第１トルクより小さい第２トルクを前記第１モータから出力して前記エンジンをモータリングしながら前記要求トルクにより走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御し、前記検出されたエンジンの回転数が前記運転開始回転数に至ったときには前記エンジンの運転が開始されると共に前記要求トルクにより走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記エンジンのクランク角を検出するクランク角センサと、
前記エンジンの始動指示がなされたとき、前記エンジンの始動指示がなされたときの前記検出されたクランク角である開始時クランク角が前記エンジンの回転に伴うトルク脈動が前記エンジンの回転を抑制する方向になるクランク角範囲として予め定められた所定クランク角範囲内にあるときには前記エンジンのモータリングを開始した後に前記所定クランク角範囲外のクランク角として予め定められた所定クランク角と前記クランク角とが一致するタイミングでの前記エンジンの回転数として予め定められた第１回転数を前記トルク引き下げ開始回転数に設定し、前記開始時クランク角が前記所定クランク角範囲外にあるときには前記第１回転数より高い回転数であり且つ前記エンジンのモータリングを開始した後に前記所定クランク角と前記クランク角とが一致するタイミングでの前記エンジンの回転数として予め定められた第２回転数を前記トルク引き下げ開始回転数に設定するトルク引き下げ回転数設定手段と、
を備えるハイブリッド自動車。