JP2014034259A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者にモタツキ感を感じさせるのを抑制する。
【解決手段】仮要求トルクＴｒｔｍｐに要求トルク用レート値Ｒｔｒを用いたレート処理を施して得られる要求トルクＴｒ＊が駆動軸に出力され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ものにおいて、エンジンの始動時でないときに比して要求トルク用レート値Ｒｔｒを小さくする場合には、要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さいほど大きくなる傾向に最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐを設定する（Ｓ３１０，Ｓ３２０）。そして、その最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐを用いて設定されるモータリングトルクＴｃｒが第１モータから出力されてエンジンがモータリングされて始動されるよう制御する。
【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、エンジンと、第１モータと、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第１モータの回転軸とにリングギヤとキャリアとサンギヤとが接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、第１モータや第２モータと電力をやりとりするバッテリとを備え、エンジンの運転を停止して停車している状態で運転者がアクセルペダルを大きく踏み込んで発進するときには、所定時間が経過するのを待って駆動軸に要求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）。このハイブリッド自動車では、こうした制御により、エンジンが始動してその出力寄与分による車両加速度が増加するまでの出力不足による加速度の上昇が抑えられる時間を短くして、運転者にモタツキ感を感じさせるのを抑制している。

特開２００６−３３５１９４号公報

こうしたハイブリッド自動車では、エンジンの始動時に、バッテリの保護などのために、始動時でないときに比して、要求トルクの増加を緩やかにしたり要求トルクを絞ったりして走行用のトルクを制限する場合がある。このことを考慮せずに第１モータから所定のモータリングトルクを出力してエンジンをモータリングして始動すると、エンジンの始動に要する時間すなわち走行用のトルクを制限している時間が比較的長くなり、運転者にモタツキ感を感じさせてしまうことがある。

本発明のハイブリッド自動車は、運転者にモタツキ感を感じさせるの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、
走行用の動力を出力可能なエンジンと、前記エンジンをモータリング可能な第１モータと、走行用の動力を出力可能な第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、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記エンジンの始動時でないときに比して走行用のトルクが制限されながら該エンジンを始動する際、前記走行用のトルクが大きく制限されるほど大きなモータリングトルクが前記第１モータから出力されて前記エンジンがモータリングされて始動されるよう前記エンジンと前記第１モータとを制御する制御手段、
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、エンジンの始動時でないときに比して走行用のトルクが制限されながらエンジンを始動する際には、走行用のトルクが大きく制限されるほど大きなモータリングトルクが第１モータから出力されてエンジンがモータリングされて始動されるようエンジンと第１モータとを制御する。これにより、エンジンの始動に要する時間（始動時に比して走行用のトルクが制限される時間）を短くすることができ、運転者にモタツキ感を感じさせるのを抑制することができる。ここで、エンジンの始動時でないときに比して走行用のトルクを制限するとは、エンジンの始動時でないときに比して走行用のトルクを緩やかに増加させる（レート処理に用いるレート値やなまし処理に用いる時定数を小さな値とする）ことや、走行用のトルクそのものを小さくすることなどをいう。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤを備え、前記第２モータは、前記駆動軸に回転軸が接続されてなる、ものとすることもできる。

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。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される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。 ＨＶＥＣＵ７０により実行されるモータリングトルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン２２の始動時に、始動時でないときに比して要求トルク用レート値Ｒｔｒを小さくする場合の要求トルクＴｒ＊，要求トルク用レート値Ｒｔｒ，モータリングトルクＴｃｒ，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。 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。

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して動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御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と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０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３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１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３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２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ＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションθｃｒやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθｃａ，スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションＴＰ，吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ｔａ，排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号，吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号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。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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からの回転位置θｍ１，θｍ２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ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃ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ＨＶＥＣＵ７０に送信する。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５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合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許容入出力電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０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やシフトレバー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。ＨＶＥＣＵ７０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では、運転者によるアクセルペダル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３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６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と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プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６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プラネタリギヤ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駆動軸３６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駆動軸３６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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に出力すべき）要求トルクＴｒ＊の仮の値としての仮要求トルクＴｒｔｍｐを設定し、所定値Ｒｔｒ１を要求トルク用レート値Ｒｔｒとして、次式（１）に示すように、要求トルク用レート値Ｒｔｒを用いたレート処理を仮要求トルクＴｒｔｍｐに施して要求トルクＴｒ＊を設定する。ここで、所定値Ｒｔｒ１は、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の特性などを考慮して、要求トルクＴｒ＊が仮要求トルクＴｒｔｍｐに速やかに追従するよう定められた値を用いることができる。続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２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Ｐｄｒｖ＊を計算し、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づくバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅ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２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊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ってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。こうした制御により、エンジン２２を効率よく運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸３６に出力して走行することができる。このエンジン運転モードでは、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を運転停止した方がよい要求パワーＰｅ＊の範囲の上限として定められた停止用閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときなどエンジン２２の停止条件が成立したときに、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードに移行する。

Tr*=max(min(Trtmp,前回Tr*+Rtr),前回Tr*-Rtr) (1)

モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて仮要求トルクＴｒｔｍｐを設定し、所定値Ｒｔｒ１を要求トルク用レート値Ｒｔｒとして、次式（１）に示すように、要求トルク用レート値Ｒｔｒを用いたレート処理を仮要求トルクＴｒｔｍｐに施して要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６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に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。こうした制御により、エンジン２２を運転停止した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸３６に出力して走行することができる。このモータ運転モードでは、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて得られる走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じて得られるエンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を始動した方がよい要求パワーＰｅ＊の範囲の下限として定められた始動用閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときなどエンジン２２の始動条件が成立したときに、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。

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を始動する際の動作について説明する。図２は、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の始動条件が成立したときに実行される。

始動時駆動制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０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，仮要求トルクＴｒｔｍｐに対するレート処理に用いる要求トルク用レート値Ｒｔｒなど制御に必要なデータを入力する処理を実行し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて仮要求トルクＴｒｔｍｐを設定し（ステップＳ１１０）、上述の式（１）に示すように、要求トルク用レート値Ｒｔｒを用いたレート処理を仮要求トルクＴｒｔｍｐに施して要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１２０）。

ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサからのクランク角θｃｒに基づいて演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のロータ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の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の蓄電割合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。加えて、要求トルク用レート値Ｒｔｒは、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動条件が成立したときのバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂと充放電電流Ｉｂとの積として得られる充放電電力Ｗｂや要求トルクＴｒ＊などに基づいて設定されたものを入力するものとした。以下、この要求トルク用レート値Ｒｔｒについて説明する。

実施例では、エンジン２２の始動時でないときに比して要求トルクＴｒ＊を制限すべき（要求トルクＴｒ＊の増加時にその変化を緩やかにすべき）制限条件が成立していないときには、エンジン２２の始動時でないときと同一の所定値Ｒｔｒ１を要求トルク用レート値Ｒｔｒに設定し、制限条件が成立しているときには、所定値Ｒｔｒ１より小さな範囲内で要求トルク用レート値Ｒｔｒを設定するものとした。ここで、制限条件は、例えば、バッテリ５０の充放電電力Ｗｂが出力制限Ｗｏｕｔより若干小さな電力（Ｗｏｕｔ−α）以上である条件や、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが許容下限電圧Ｖｂｍｉｎより若干高い電圧（Ｖｂｍｉｎ＋β）以下である条件，要求トルクＴｒ＊が値０を含む所定範囲内（値０近傍）である条件などを用いるものとした。そして、これらが全て成立しないときには制限条件は成立していないと判定し、少なくとも一部が成立しているときには制限条件は成立していると判定するものとした。また、制限条件が成立しているときには、バッテリ５０の充放電電力Ｗｂが大きいほど小さくなる傾向で、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが低いほど小さくなる傾向で、要求トルクＴｒ＊が値０に近いほど小さくなる傾向に要求トルク用レート値Ｒｔｒを設定するものとした。これは、エンジン２２の始動時におけるバッテリ５０の保護や乗り心地の向上を図るためである。前者は、具体的には、モータＭＧ１，ＭＧ２が共に力行駆動となったとき（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値となったとき）のバッテリ５０からの過大な電力での放電や過度の電圧低下を抑制することによってバッテリ５０の保護を図るものであり、後者は、具体的には、駆動軸３６と車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂ）とに介在する図示しないギヤでの歯打ち音や歯打ちによる振動などを低減することによって乗り心地の向上を図るためのものである。

続いて、エンジン２２をモータリングするためのモータリングトルクＴｃｒをモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊に設定する（ステップＳ１３０）。ここで、モータリングトルクＴｃｒは、実施例では、後述のモータリングトルク設定ルーチンによって設定されるものを用いるものとした。

続いて、次式（２）に示すように、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）を要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値としての仮トルクＴｍ２ｔｍｐに設定し（ステップＳ１４０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との差分をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによってモータ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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを式（３）および式（４）により計算し（ステップＳ１５０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）によってトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１６０）、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１７０）。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，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。

Tm2tmp=Tr*+Tm1*/ρ (2)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (5)

次に、エンジン２２の回転数Ｎｅをエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数としての所定回転数Ｎｓｔ（例えば、１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなど）と比較し（ステップＳ１８０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔ未満のときには、ステップＳ１００に戻る。そして、ステップＳ１００〜Ｓ１８０の処理を繰り返し実行してエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔ以上に至ると、（ステップＳ１８０）、燃料噴射制御や点火制御を開始するため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が完爆に至ったか否かを判定し（ステップＳ２００）、未だ完爆に至っていないときにはステップＳ１００に戻り、完爆に至ったときに本ルーチンを終了する。

次に、モータリングトルクＴｃｒを設定する処理について図３のモータリングトルク設定ルーチンを用いて説明する。モータリングトルク設定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、要求トルク用レート値Ｒｔｒを入力すると共に（ステップＳ３００）、入力した要求トルク用レート値Ｒｔｒに基づいて、モータリングトルクＴｃｒの最大値としての最大トルクＴｃｒｍａｘと、モータリングトルクＴｃｒを上昇させる際のレート値としての上昇レート値Ｒｃｒｕｐとを設定する（ステップＳ３１０、Ｓ３２０）。ここで、最大トルクＴｃｒｍａｘ，上昇レート値Ｒｃｒｕｐは、実施例では、それぞれ、要求トルク用レート値Ｒｔｒと最大トルクＴｃｒｍａｘ，上昇レート値Ｒｃｒｕｐとの関係を予め定めて最大トルク設定用マップ，上昇レート値設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、要求トルク用レート値Ｒｔｒが与えられるとそれぞれのマップから対応する最大トルクＴｃｒｍａｘ，上昇レート値Ｒｃｒｕｐを導出して設定するものとした。最大トルクＴｃｒｍａｘ，上昇レート値Ｒｃｒｕｐは、いずれも、要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さい（所定値Ｒｔｒ１に比して小さい）ほど大きくなる傾向に設定される。この理由については後述する。

続いて、モータリングトルクＴｃｒが最大トルクＴｃｒｍａｘに至るまでモータリングトルクＴｃｒを上昇レート値Ｒｃｒｕｐずつ増加させる処理を実行し（ステップＳ３４０，Ｓ３５０）、モータリングトルクＴｃｒが最大トルクＴｃｒｍａｘに至ると、エンジン２２の回転数Ｎｅが上述の所定回転数Ｎｓｔ以上に至るのを待つ（ステップＳ３６０，Ｓ３７０）。

そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔ以上に至ると、モータリングトルクＴｃｒが値０以下に至るまでモータリングトルクＴｃｒを下降レート値Ｒｃｒｄｏｗｎずつ減少させる処理を実行しながら（ステップＳ３８０）、エンジン２２が完爆するのを待って（ステップＳ３９０）、モータリングトルク設定ルーチンを終了する。ここで、下降レート値Ｒｃｒｄｏｗｎは、モータリングトルクＴｃｒを下降させる際のレート値であり、固定値を用いるものとしてもよいし、要求トルク用レート値Ｒｔｒやエンジン２２の回転数Ｎｅの変化率，エンジン２２の始動時のモータＭＧ１，ＭＧ２の消費電力などに応じた値を用いるものとしてもよい。

ここで、要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さい（所定値Ｒｔｒ１に比して小さい）ほど大きくなる傾向に最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐを設定する理由について説明する。エンジン２２の始動時に、要求トルク用レート値Ｒｔｒを所定値Ｒｔｒ１より小さな値とする場合、その時間が長くなると運転者にモタツキ感などを感じさせやすくなり、この要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さいほど（要求トルクＴｒ＊の変化が緩やかとなるほど）運転者にモタツキ感を感じさせやすくなると考えられる。したがって、実施例では、要求トルク用レート値Ｒｔｒを所定値Ｒｔｒ１より小さな値とする場合には、要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さいほど最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐを大きくするものとした。これにより、要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さいほどエンジン２２の回転数Ｎｅをより迅速に上昇させることができ、エンジン２２の始動に要する時間が短くなると考えられる。そして、エンジン２２の始動が完了すると、要求トルク用レート値Ｒｔｒが所定値Ｒｔｒ１に戻る。したがって、運転者にモタツキ感を感じさせるのを抑制することができる。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行中にエンジン２２を始動する際において、エンジン２２のモータリング開始直後には、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負であり、モータＭＧ１を回生駆動することになるから、バッテリ５０の充放電電力Ｗｂが出力制限Ｗｏｕｔを超えない範囲内で、最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐをある程度大きくすることができると考えられる。また、エンジン２２の始動時に、要求トルク用レート値Ｒｔｒに所定値Ｒｔｒ１を設定する場合には、運転者にそれほどモタツキ感を感じさせないと考えられることから、始動ショックなどの発生をより抑制するために、最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐをそれほど大きな値にはしないものとした。

図４は、エンジン２２の始動時に、始動時でないときに比して要求トルク用レート値Ｒｔｒを小さくする場合の要求トルクＴｒ＊，要求トルク用レート値Ｒｔｒ，モータリングトルクＴｃｒ，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。図中、実線は、要求トルク用レート値Ｒｔｒを小さくしないときに比して最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レートＴｃｒ１を大きくする実施例の様子を示し、一点鎖線は、要求トルク用レート値Ｒｔｒに拘わらず一定の最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レートＲｃｒｕｐを用いる比較例の様子を示す。また、図中、「ｔｓ」はエンジン２２の始動条件が成立した時刻を示し、「ｔｅ１」は実施例でエンジン２２の始動が完了した時刻を示し、「ｔｅ２」は比較例でエンジン２２の始動が完了した時刻を示す。図４から分かるように、実施例（図中実線参照）では、比較例（図中一点鎖線参照）に比して上昇レート値Ｒｃｒｕｐや最大トルクＴｃｒｍａｘを大きくすることにより、エンジン２２の始動に要する時間が短くなる。これにより、運転者にモタツキ感を感じさせるの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、仮要求トルクＴｒｔｍｐに要求トルク用レート値Ｒｔｒを用いたレート処理を施して得られる要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものにおいて、エンジン２２の始動時でないときに比して要求トルク用レート値Ｒｔｒを小さくする場合には、要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さいほど大きくなる傾向の最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐを用いて設定されるモータリングトルクＴｃｒがモータＭＧ１から出力されてエンジン２２がモータリングされて始動されるよう制御するから、この場合にエンジン２２の始動に要する時間（要求トルク用レート値Ｒｔｒをエンジン２２の始動時でないときに比して小さな値とする時間）を短くすることができ、運転者にモタツキ感を感じさせるの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、モータリングトルクＴｃｒの設定に用いる最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐは、共に、要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さいほど大きくなる傾向の値を用いるものとしたが、最大トルクＴｃｒについては、要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さいほど大きくなる傾向の値を用いるが、上昇レート値Ｒｃｒｕｐについては固定値を用い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の始動時に、制限条件が成立していないときにはエンジン２２の始動時でないときと同一の所定値Ｒｔｒ１を要求トルク用レート値Ｒｔｒに設定し、制限条件が成立しているときには所定値Ｒｔｒ１より小さな範囲内で要求トルク用レート値Ｒｔｒを設定するものにおいて、要求トルク用レート値Ｒｔｒが小さいほど大きくなる傾向に最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐを設定するものとしたが、エンジン２２の始動時に、始動時でないときに比して要求トルクＴｒ＊を制限する（小さな値とする）ものにおいて、その程度が大きいほど（要求トルクＴｒ＊を小さな値とするほど）大きくなる傾向に最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐを設定するものとしてもよい。この場合でも、実施例と同様の効果を奏することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、上述の式（１）に示すように、仮要求トルクＴｒｔｍｐに要求トルク用レート値Ｒｔｒを用いたレート処理を施して要求トルクＴｒ＊を設定するものとしたが、次式（６）に示すように、仮要求トルクＴｒｔｍｐに時定数τを用いたなまし処理を施して要求トルクＴｒ＊を設定するものとしてもよい。この場合、エンジン２２の始動時に、始動時でないときに比して大きな時定数τを用いる場合、その時定数τが大きいほど最大トルクＴｃｒｍａｘや上昇レート値Ｒｃｒｕｐを大きくすればよい。こうすれば、実施例と同様の効果を奏することができる。

Tr*=τ・前回Tr*+(1-τ)・Trtmp (6)

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図５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からの動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に出力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からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６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２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３８ａ，３８ｂに動力を出力する駆動軸３６に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン２２からの動力の一部を駆動軸３６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「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、図２の始動時駆動制御ルーチンや図３のモータリングトルク設定ルーチンなどを実行するＨＶＥＣＵ７０と、ＨＶＥＣＵ７０からの指令に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、ＨＶＥＣＵ７０からの指令に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「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。

２０，１２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、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、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、３９ａ，３９ｂ 車輪、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、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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 (2)

1. 走行用の動力を出力可能なエンジンと、前記エンジンをモータリング可能な第１モータと、走行用の動力を出力可能な第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、を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記エンジンの始動時でないときに比して走行用のトルクが制限されながら該エンジンを始動する際、前記走行用のトルクが大きく制限されるほど大きなモータリングトルクが前記第１モータから出力されて前記エンジンがモータリングされて始動されるよう前記エンジンと前記第１モータとを制御する制御手段、
   を備えるハイブリッド自動車。
2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
   車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤを備え、
   前記第２モータは、前記駆動軸に回転軸が接続されてなる、
   ハイブリッド自動車。

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