JP4191376B2

JP4191376B2 - 動力出力装置およびその制御方法

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Publication number: JP4191376B2
Application number: JP2000346980A
Authority: JP
Inventors: 嘉昭伊藤; 正一佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: JP2002152912A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と少なくとも一つの電動機とから動力を出力可能な動力出力装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、発進時にアクセルペダルの踏み込みによってエンジンを始動させるハイブリッド自動車に搭載された動力出力装置において、電動機によりエンジンを始動し、エンジン回転数がアイドリング回転数に達するまでスロットルを全閉保持し、エンジン回転数がアイドリング回転数に達するとアクセルペダルの踏み込み量に見合う開度までスロットルを徐々に開くと共にエンジンと電動機とから駆動軸に出力される出力トルクの和が漸増するよう電動機を駆動制御するものが提案されている（例えば、特開平８−１９３５３１号公報など）。この装置では、エンジンの出力トルクをエンジン回転数とスロットル開度の指令値との関数として算出し、この算出したエンジンの出力トルクと電動機のトルクとの和が漸増するよう電動機を駆動制御している。そして、こうした制御により、発進時にアクセルペダルを踏み込み過ぎても過大なトルクが出力されることがなく、トルクショックや車両の急発進を防止することができると共に車両を滑らかに加速することができる、とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした動力出力装置では、電動機の出力トルクは、エンジンの始動時にはエンジンの始動トルクとして用いられ、駆動軸には出力されながら、エンジン回転数がアイドリング回転数に達するまでは駆動軸にトルクを出力することができない。このため、操作者のアクセル操作に対するレスポンスが遅くなってしまう。
【０００４】
こうした問題に対して、エンジンを停止した状態でアクセル操作に見合うトルクを電動機から駆動軸に出力し、その後、エンジンを始動する制御も考えられるが、エンジンの始動過渡時には、エンジンの出力トルクは、エンジンの温度や燃料カットオフ解除のタイミング，着火のタイミングなどの影響により、エンジン回転数とスロットル開度の指令値との関数では正確に表わすことができないから、この関数を用いて計算したエンジンの出力トルクを用いて制御すると実際のエンジンの出力トルクとの差が生じ、トルクショックを除去しきれない。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびその制御方法は、電動機からトルクを出力している状態から内燃機関を始動して内燃機関と電動機とからトルクを出力する状態に至るまでのトルクショックを抑止することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法は、内燃機関と電動機とからトルクを出力している状態から電動機を駆動停止して内燃機関からトルクを出力する状態に至るまでのトルクショックを抑止することを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置およびその制御方法は、電動機からトルクを出力している状態から内燃機関を始動して内燃機関と電動機とからトルクを出力する状態を通って内燃機関の始動が完了したときに電動機を駆動停止して内燃機関からトルクを出力する状態に至るまでのトルクショックを抑止することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の第１の動力出力装置は、
内燃機関と少なくとも一つの電動機とから動力を出力可能な動力出力装置であって、
前記内燃機関の回転数変化と予めわかっている動力出力装置における慣性モーメントの乗算により求められるトルクから、前記電動機のトルクを減算することにより算出される前記内燃機関から出力されているトルクの推定値である推定トルクを演算するトルク推定手段と、
該推定された推定トルクに基づいて前記内燃機関の始動を判定する内燃機関始動判定手段と、
前記電動機からトルクを出力している際に前記内燃機関始動判定手段により前記内燃機関の始動が判定されたとき、前記トルク推定手段により推定された推定トルクに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクと前記電動機から出力されているトルクとの和としての合成トルクが滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御する内燃機関始動時駆動制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の第１の動力出力装置では、電動機からトルクを出力している際に内燃機関の推定トルクに基づいて内燃機関の始動が判定されたとき、内燃機関の推定トルクに基づいて内燃機関から出力されているトルクと電動機から出力されているトルクとの和としての合成トルクが滑らかに変化するよう電動機を駆動制御する。推定トルクは、内燃機関の回転数と電動機のトルクとに基づいて推定されるから、内燃機関の回転数とスロットル開度の指令値との関数として計算されるものに比して、始動過渡時でもより正確に推定することができる。この結果、電動機からトルクを出力している状態から内燃機関を始動して内燃機関と電動機とからルクを出力する状態に至るまでのトルクショックを抑止することができる。
【０００９】
こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記内燃機関と前記電動機とからトルクが出力されている際に該電動機の停止条件が成立したとき、前記トルク推定手段により推定された推定トルクに基づいて前記合成トルクが滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御して停止する電動機停止時駆動制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関と電動機とからトルクを出力している状態から電動機を駆動停止して内燃機関からトルクを出力する状態に至るまでのトルクショックを抑止することができる。
【００１０】
この電動機停止時駆動制御手段を備える態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記電動機停止時駆動制御手段は、前記内燃機関の始動の完了を前記電動機の停止条件として該電動機の停止制御を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機からトルクを出力している状態から内燃機関を始動して内燃機関と電動機とからトルクを出力する状態を通って内燃機関の始動が完了したときに電動機を駆動停止して内燃機関からトルクを出力する状態に至るまでのトルクショックを抑止することができる。この態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記内燃機関始動時駆動制御手段と前記電動機停止時駆動制御手段は、前記合成トルクが連続して滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記電動機のトルク指令を設定するトルク指令設定手段を備え、前記トルク推定手段は前記電動機のトルクとして前記トルク指令設定手段により設定されたトルク指令を用いて前記推定トルクを推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機のトルクを検出することなく推定トルクを推定することができる。この態様の本発明の第１の動力出力装置において、前記合成トルクの目標値としての目標トルクを設定する目標トルク設定手段を備え、前記トルク指令設定手段は、前記内燃機関始動時判定手段により前記内燃機関の始動が判定されるまでは前記目標トルク設定手段により設定された目標トルクに基づいて前記トルク指令を設定し、前記内燃機関始動時判定手段により前記内燃機関の始動が判定されたときは前記目標トルク設定手段により設定された目標トルクと前記トルク推定手段により推定された推定トルクとに基づいて前記トルク指令を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
さらに、本発明の第１の動力出力装置において、前記内燃機関始動時判定手段は、前記内燃機関が始動が判定されていない状態で前記トルク推定手段により推定された推定トルクの変化量が所定量以上となったときに前記内燃機関の始動を判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動開始時をより正確に判定することができる。
【００１３】
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記電動機は前記内燃機関の出力軸にトルクを出力するよう配置され、前記出力軸のトルクを駆動軸に伝達するトルク伝達手段を備え、前記トルク推定手段は前記内燃機関の回転数と前記電動機のトルクと前記駆動軸の回転数とに基づいて前記推定トルクを推定する手段であるものとすることもできる。
【００１４】
本発明の第１の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と少なくとも一つの電動機とから動力を出力可能な動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の回転数変化と予めわかっている動力出力装置における慣性モーメントの乗算により求められるトルクから、前記電動機のトルクを減算することにより算出される前記内燃機関から出力されているトルクの推定値である推定トルクを演算し、
（ｂ）前記電動機からトルクを出力している際に前記推定された推定トルクに基づいて前記内燃機関の始動が判定されたとき、前記推定された推定トルクに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクと前記電動機から出力されているトルクとの和としての合成トルクが滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明の第１の動力出力装置の制御方法では、電動機からトルクを出力している際に内燃機関の推定トルクに基づいて内燃機関の始動が判定されたときに、内燃機関の推定トルクに基づいて内燃機関から出力されているトルクと電動機から出力されているトルクとの和としての合成トルクが滑らかに変化するよう電動機を駆動制御する。推定トルクは、内燃機関の回転数と電動機のトルクとに基づいて推定されるから、内燃機関の回転数とスロットル開度の指令値との関数として計算されるものに比して、始動過渡時でもより正確に推定することができる。この結果、電動機からトルクを出力している状態から内燃機関を始動して内燃機関と電動機とからルクを出力する状態に至るまでのトルクショックを抑止することができる。
【００１６】
こうした本発明の第１の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記内燃機関の始動が判定されるまでは前記合成トルクの目標値として設定された目標トルクに基づいて電動機のトルク指令を設定し、前記内燃機関の始動が判定された後は前記目標トルクと前記推定された推定トルクとに基づいて前記トルク指令を設定して前記電動機を駆動制御するステップであるものとすることもできる。
【００１７】
また、本発明の第１の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｂ）の後に、（ｃ）前記内燃機関と前記電動機とからトルクが出力されている際に該電動機の停止条件が成立したとき、前記推定された推定トルクに基づいて前記合成トルクが滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御して停止するステップを備えるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関と電動機とからトルクを出力している状態から電動機を停止して内燃機関からトルクを出力する状態に至るまでのトルクショックを抑止することができる。
【００１８】
本発明の第２の動力出力装置は、
本発明の第１の動力出力装置であって、
前記電動機から前記駆動軸にトルクを出力する際に必要なトルクを生成する電動機トルク生成手段と、
前記電動機のトルクと前記内燃機関のトルクとの合成トルクを生成する合成トルク生成手段と、
前記駆動軸にトルクを出力するために、前記電動機トルク生成手段と前記合成トルク生成手段とのうちの一方を選択する選択手段と、
含み、
エンジンが始動された時に前記選択手段は電動機トルク生成手段から合成トルク生成手段に選択を切り換え、合成トルク生成手段が滑らかに変化する合成トルクを出力する
ことを要旨とする。
【００１９】
この本発明の第２の動力出力装置では、駆動軸にトルクを出力するために、電動機から前記駆動軸にトルクを出力する際に必要なトルクを生成する電動機トルク生成手段と電動機のトルクと前記内燃機関のトルクとの合成トルクを生成する合成トルク生成手段とのうちの一方を選択する。したがって、電動機トルク生成手段を選択している状態から合成トルク生成手段を選択するときに、合成トルクを電動機トルク生成手段により生成されたトルクから滑らかに移行するよう生成するものとすれば、移行時におけるトルクショックを抑止することができる。
【００２０】
こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記選択手段は、前記内燃機関の始動が判定されるまでは前記電動機トルク生成手段を選択し、前記内燃機関の始動が判定された後は前記合成トルク生成手段を選択する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動時におけるトルクショックを抑止することができる。
【００２１】
本発明の第２の動力出力装置の制御方法は、
本発明の第１の動力出力装置の制御方法であって、
（ｄ）前記電動機から前記駆動軸にトルクを出力する際に必要なトルクを生成するステップと、
（ｅ）前記電動機のトルクと前記内燃機関のトルクとの合成トルクを生成するステップと、
（ｆ）前記駆動軸にトルクを出力するために、前記ステップ（ｄ）と前記ステップ（ｅ）とのうちの一方のステップを選択するステップと、
を含み、
エンジンが始動された時に前記ステップ（ｆ）は前記ステップ（ｄ）から前記ステップ（ｅ）に選択を切り換え、前記ステップ（ｅ）が滑らかに変化する合成トルクを出力する
ことを要旨とする。
【００２２】
この本発明の第２の動力出力装置の制御方法では、駆動軸にトルクを出力するために、電動機から前記駆動軸にトルクを出力する際に必要なトルクを生成するステップと電動機のトルクと前記内燃機関のトルクとの合成トルクを生成するステップとのうちの一方を選択する。したがって、ステップ（ａ）を選択している状態からステップ（ｂ）を選択するときに、合成トルクをステップ（ａ）により生成されたトルクから滑らかに移行するよう生成するものとすれば、移行時におけるトルクショックを抑止することができる。
【００２３】
こうした本発明の第２の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｃ）は、前記内燃機関の始動が判定されるまでは前記ステップ（ａ）を選択し、前記内燃機関の始動が判定された後は前記ステップ（ｂ）を選択するステップであるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動時におけるトルクショックを抑止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、車両に搭載された本発明の一実施例である動力出力装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の動力出力装置２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２４にトルクを出力可能なモータ２６と、エンジン２２およびモータ２６の発生するトルクをトルクコンバータ２８に伝達するシャフト３６と、トルクコンバータ２８と変速機３０とから構成されクランクシャフト２４のトルクをディファレンシャルギヤ１２を介して駆動輪１４，１６に接続された駆動軸３４に伝達するオートマチックトランスミッション３２と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００２５】
電子制御ユニット４０は、図示しないが、ハード的には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、機能ブロックとしては、図示するように、エンジン２２の運転制御を行なうエンジン制御部４２と、エンジン２２の回転数Ｎｅとトルクコンバータ２８の出力軸回転数Ｎｔと１サンプル前のモータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆとに基づいてエンジン２２から出力されていると推定される推定トルクＴｅ＊を演算するエンジントルク推定部４４と、推定トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２の始動開始を判定するエンジン始動判定部４６と、アクセル操作量ＡＰに基づいてモータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆを生成するモータトルク生成部４８と、アクセル操作量ＡＰと１サンプル前のモータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆとエンジン２２から出力されていると推定される推定トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２とモータ２６との合成トルクＴｄを生成する合成トルク生成部５０と、合成トルクＴｄからエンジン２２の推定トルクＴｅ＊を減じてモータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆを演算する減算部５２と、モータトルク生成部４８からのトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆと減算部５２からのトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆとゼロ出力部５６からの値０とからモータ２６に出力するトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆをエンジン始動判定部４６の判定結果とモータ停止条件とに基づいて切り替えるスイッチ５４とを備える。
【００２６】
エンジントルク推定部４４では、推定トルクＴｅ＊を次式（１）に基づいて演算する。式（１）中、Ｊ１はエンジン２２とモータ２６とトルクコンバータ２８の入力軸回転部の慣性モーメントの総和、ｓｔは演算のサンプル時間、ｅはトルクコンバータ２８の入出力速度比（出力軸の回転数／入力軸の回転数）、Ｃ（ｅ）はトルクコンバータの容量係数である。
【００２７】
【数１】

【００２８】
この式（１）は、次のようにして導き出すことができる。まず、トルクコンバータ２８の運動方程式は、次式（２）〜式（５）により表わすことができる。ここで、式中、Ｔｅはエンジン２２のトルク、Ｔｐはトルクコンバータ２８の入力軸側のトルク、ｔ（ｅ）はトルクコンバータ２８のトルク比である。なお、実施例では、エンジン２２とモータ２６とトルクコンバータ２８の入力軸は直結されているから、モータ２６の回転数やトルクコンバータ２８の入力軸回転数はエンジン２２の回転数で代表させた。
【００２９】
【数２】

【００３０】
トルクコンバータ２８の運動方程式のうち式（２）と式（３）からトルクコンバータ２８の入力側のトルクＴｐを消去してエンジン２２のトルクＴｅについて整理すると、エンジン２２のトルクＴｅは次式（６）で表わされる。
【００３１】
【数３】

【００３２】
この式（６）は連続式であり、実際にはサンプル値演算するから、式（５）を離散化すると共にエンジン２２のトルクＴｅを推定トルクＴｅ＊に置き換え、モータ２６のトルクＴｍに１サンプル前のモータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆを用いれば、式（１）を導き出すことができる。
【００３３】
また、エンジン始動判定部４６では、エンジントルク推定部４４で演算された推定トルクＴｅ＊の変化量ΔＴｅが初めて閾値Ｔｒ以上となるときをエンジン２２の始動開始と判定する。
【００３４】
モータトルク生成部４８では、運転者のアクセルペダル踏み込み量としてのアクセル操作量ＡＰに見合うトルクをシャフト３６に出力可能な値としてトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆを生成する。例えば、予めアクセル操作量ＡＰとトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆとを関連付けてマップとして記憶しておき、アクセル操作量ＡＰが与えられるとマップから対応するトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆを導出するものとすればよい。
【００３５】
合成トルク生成部５０では、アクセル操作量ＡＰと推定トルクＴｅ＊と１サンプル前のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆとに基づいてシャフト３６に出力されるトルクが滑らかに変化するように合成トルクＴｄを演算する。実施例では、シャフト３６に出力されるトルクが滑らかに変化するようｓｉｎ関数を用いて合成トルクＴｄを変化させるものとした。
【００３６】
スイッチ５４は、実施例ではソフト的なスイッチであり、後述する始動制御ルーチンにより端子Ａ，Ｂ，Ｃの接続の切り替えが行なわれる。
【００３７】
次に、こうして構成された動力出力装置２０の動作、特にモータ２６からのトルクだけで走行している状態からエンジン２２を始動しエンジン２２とモータ２６とからのトルクにより走行する状態を経てモータ２６を停止してエンジン２２からのトルクだけで走行する状態に至る動作について説明する。図２は、実施例の動力出力装置２０の電子制御ユニット４０により実行される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、サンプル時間ｓｔ毎に実行される。
【００３８】
制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵは、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅとトルクコンバータ２８の出力軸回転数Ｎｔとアクセル操作量ＡＰを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、上述した式（１）を用いて推定トルクＴｅ＊を演算し（ステップＳ１０２）、走行モードが１，２，３のいずれであるかを判定する（ステップＳ１０４）。なお、走行モードは、モータ２６からのトルクだけで走行する状態とされたときにモード１が設定され、モード２，３はこのルーチンにより設定される。
【００３９】
いま、モータ２６からのトルクだけで走行している状態を考えるから、走行モードはモード１に設定されている。したがって、図１におけるスイッチ５４はＡ端子に接続された状態となる。この場合、ステップＳ１０６の処理に進んで、推定トルクＴｅ＊の変化量ΔＴｅを計算し、計算した変化量ΔＴｅを閾値Ｔｒと比較する（ステップＳ１０８）。変化量ΔＴｅが閾値Ｔｒ未満のときには、エンジン２２はまだ始動されていないと判定し、アクセル操作量ＡＰに見合うトルクがシャフト３６に出力されるようモータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆを設定し（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了する。
【００４０】
ステップＳ１０８で変化量ΔＴｅが閾値Ｔｒ以上のときには、エンジン２２が始動開始されたと判定して走行モードにモード２を設定し（ステップＳ１１０）、合成トルクＴｄの演算処理を実行する（ステップＳ１１８）。この走行モードのモード２の設定によりスイッチ５４はＡ端子の接続からＢ端子の接続に切り替えられる。合成トルクＴｄの演算処理は、ステップＳ１０４で走行モードがモード２であると判定されると共に走行モード２の終了が判定されなかったときにも行なわれ、アクセル操作量ＡＰと推定トルクＴｅ＊と１サンプル前のモータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆとに基づいて合成トルクＴｄが演算される。前述したように、実施例では、シャフト３６に出力されるトルクが滑らかに変化するようにアクセル操作量ＡＰの増加または減少の方向にｓｉｎ関数を用いて次式（７）のように合成トルクＴｄが演算される。なお、ステップＳ１１０で走行モードがモード２に設定された直後では、合成トルクＴｄは、１サンプル前のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆに推定トルクＴｅ＊が加えられた値、即ち次式（８）により計算されて設定される。
【００４１】
【数４】

【００４２】
Ｔｄ＝１サンプル前のＴｍ＿ｒｅｆ＋Ｔｅ＊（８）
【００４３】
ステップＳ１１４の走行モード２の終了判定は、エンジン２２の始動が完了してモータ２６の停止指令が出力され、エンジン２２の推定トルクＴｅ＊が合成トルクＴｄに等しくなったときに行なわれる。この場合、走行モードをモード３に設定してスイッチ５４をＢ端子の接続からＣ端子の接続に切り替えると共に（ステップＳ１１６）、モータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆに値０を設定して（ステップＳ１２２）、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１０４で走行モードがモード３と判定されたときにもモータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆに値０を設定する処理（ステップＳ１２２）が実行される。
【００４４】
図３に図２の制御ルーチンを実行した際の実施例の動力出力装置２０におけるエンジン２２のトルクとモータ２６のトルクとその合成トルクの変化の様子の一例を示し、図４に従来例の動力出力装置における同様なエンジン始動の際のエンジンのトルクとモータのトルクとその合成トルクの変化の様子の一例を示す。従来例の動力出力装置では、図４に示すように、エンジンの始動開始時やモータの停止時に合成トルクが急変して大きなトルクショックが予想されるのに対し、実施例の動力出力装置２０では、図３に示すように、エンジン２２のトルクとモータ２６のトルクとの合成トルクは、エンジン２２の始動開始時からモータ２６の停止時に至るまで滑らかに変化するから、トルクショックは生じない。
【００４５】
以上説明した実施例の動力出力装置２０によれば、エンジン２２の回転数Ｎｅとトルクコンバータ２８の出力軸回転数Ｎｔとモータ２６のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆとに基づいてエンジン２２の推定トルクＴｅ＊を精度よく推定すると共にこの推定された推定トルクＴｅ＊を用いてエンジン２２の始動開始時を判定し、かつ、推定トルクＴｅ＊を用いて合成トルクＴｄが滑らかに変化するように制御することにより、モータ２６からのトルクだけで走行している状態からエンジン２２を始動してエンジン２２とモータ２６とからのトルクにより走行する状態を経てモータ２６を停止してエンジン２２からのトルクだけで走行する状態に至るまでに生じ得るトルクショック、即ちエンジン２２の始動開始時に生じ得るトルクショックとモータ２６を停止する際に生じ得るトルクショックとを抑止することができる。
【００４６】
実施例の動力出力装置２０では、式（６）から式（１）を導き出す過程でモータ２６のトルクにトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆを適用するものとしたが、モータ２６から出力されているトルクを検出したり推定したりした値をそのまま用いるものとしてもよい。
【００４７】
実施例の動力出力装置２０では、モータ２６からのトルクだけで走行している状態からエンジン２２を始動してエンジン２２とモータ２６とからのトルクにより走行する状態を経てモータ２６を停止してエンジン２２からのトルクだけで走行する状態に至る動作に始動制御を適用したが、エンジン２２とモータ２６とからのトルクにより走行する状態を移行状態としない場合にも適用するものとしてもよい。即ち、モータ２６からのトルクだけで走行している状態からエンジン２２を始動してエンジン２２とモータ２６とからのトルクにより走行する状態に至るまでの動作にのみ適用するものとしたり、エンジン２２とモータ２６とからのトルクにより走行している状態からモータ２６を停止してエンジン２２からのトルクだけで走行する状態に至る動作のみに適用するものとしてもよい。
【００４８】
実施例の動力出力装置２０では、合成トルク生成部５０により生成された合成トルクＴｄから推定トルクＴｅ＊を減じたトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆをそのまま用いるものとしたが、図５の変形例の動力出力装置２０Ｂに示すように、減算部５２の出力側にフィルタを設けるものとしてもよい。こうすれば、合成トルクＴｄや推定トルクＴｅ＊に含まれるノイズ成分を除去することができる。
【００４９】
実施例の動力出力装置２０では、モータ２６をエンジン２２のクランクシャフト２４にトルクを出力可能なように配置すると共にクランクシャフト２４と駆動軸３４との間にオートマチックトランスミッション３２を設置した構成に始動制御を適用したが、図６の変形例の動力出力装置２０Ｃに示すように、プラネタリギヤなどの動力分割機や変速機にエンジン２２のクランクシャフト２４とモータ２６の回転軸２７と駆動軸３４とを接続するタイプの構成に始動制御を適用するものとしてもよい。この場合、エンジントルク推定部４４Ｃは、エンジン２２の回転数Ｎｅと１サンプル前のトルク指令Ｔｍ＿ｒｅｆとを用いて表わされる動力分割機や変速機の運動方程式に基づいて導き出される推定式により推定するものとすればよい。実施例では、シャフト３６のトルクを滑らかに変化するように制御することにより、エンジン２２の始動開始時に生じ得るトルクショックとモータ２６を停止する際に生じ得るトルクショックとを抑止したが、駆動軸３６のトルクを同様の考えで滑らかに変化するように制御することにより、前記トルクショックを抑止することも可能である。また、駆動軸３４のトルクを滑らかに変化するように制御する手法を変速機３０が変速したときに応用することにより、変速時のトルクショックを抑止することも可能である。
【００５０】
実施例の動力出力装置２０では、車両に搭載される動力出力装置として説明したが、車両以外の船舶や航空機などの移動体に搭載される動力出力装置や建設機械や工作機械などの移動しない機械装置に搭載される動力出力装置に適用するものとしてもよい。
【００５１】
以上、本発明の実施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。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両に搭載された本発明の一実施例である動力出力装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の動力出力装置２０の電子制御ユニット４０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】制御ルーチンを実行した際の実施例の動力出力装置２０におけるエンジン２２のトルクとモータ２６のトルクとその合成トルクの変化の様子の一例を示す説明図である。
【図４】従来例の動力出力装置におけるエンジン始動の際のエンジンのトルクとモータのトルクとその合成トルクの変化の様子の一例を示す説明図である。
【図５】変形例の動力出力装置２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例の動力出力装置２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
１２ディファレンシャルギヤ、１４，１６駆動輪、２０，２０Ｂ，２０Ｃ動力出力装置、２２エンジン、２４クランクシャフト、２６モータ、２８トルクコンバータ、３０変速機、３２オートマチックトランスミッション、３４駆動軸、３６シャフト、４０，４０Ｂ，４０Ｃ電子制御ユニット、４２エンジン制御部、４４，４４Ｃエンジントルク推定部、４６エンジン始動判定部、４８モータトルク生成部、５０合成トルク生成部、５２減算部、５３ローパスフィルタ、５４スイッチ、５６ゼロ出力部。

Claims

内燃機関と少なくとも一つの電動機とから動力を出力可能な動力出力装置であって、
前記内燃機関の回転数変化と予めわかっている動力出力装置における慣性モーメントの乗算により求められるトルクから、前記電動機のトルクを減算することにより算出される前記内燃機関から出力されているトルクの推定値である推定トルクを演算するトルク推定手段と、
該推定された推定トルクに基づいて前記内燃機関の始動を判定する内燃機関始動判定手段と、
前記電動機からトルクを出力している際に前記内燃機関始動判定手段により前記内燃機関の始動が判定されたとき、前記トルク推定手段により推定された推定トルクに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクと前記電動機から出力されているトルクとの和としての合成トルクが滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御する内燃機関始動時駆動制御手段と
を備える動力出力装置。
前記内燃機関と前記電動機とからトルクが出力されている際に該電動機の停止条件が成立したとき、前記トルク推定手段により推定された推定トルクに基づいて前記合成トルクが滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御して停止する電動機停止時駆動制御手段を備える請求項１記載の動力出力装置。
前記電動機停止時駆動制御手段は、前記内燃機関の始動の完了を前記電動機の停止条件として該電動機の停止制御を行なう手段である請求項２記載の動力出力装置。
前記内燃機関始動時駆動制御手段と前記電動機停止時駆動制御手段は、前記合成トルクが連続して滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御する手段である請求項３記載の動力出力装置。
請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
前記電動機のトルク指令を設定するトルク指令設定手段を備え、
前記トルク推定手段は、前記電動機のトルクとして前記トルク指令設定手段により設定されたトルク指令を用いて前記推定トルクを推定する手段である動力出力装置。
請求項５記載の動力出力装置であって、
前記合成トルクの目標値としての目標トルクを設定する目標トルク設定手段を備え、
前記トルク指令設定手段は、前記内燃機関始動時判定手段により前記内燃機関の始動が判定されるまでは前記目標トルク設定手段により設定された目標トルクに基づいて前記トルク指令を設定し、前記内燃機関始動時判定手段により前記内燃機関の始動が判定されたときは前記目標トルク設定手段により設定された目標トルクと前記トルク推定手段により推定された推定トルクとに基づいて前記トルク指令を設定する手段である動力出力装置。
前記内燃機関始動時判定手段は、前記内燃機関の始動が判定されていない状態で前記トルク推定手段により推定された推定トルクの変化量が所定量以上となったときに前記内燃機関の始動を判定する手段である請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置。
請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置であって、
前記電動機は、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力するよう配置され、前記出力軸のトルクを駆動軸に伝達するトルク伝達手段を備え、前記トルク推定手段は、前記内燃機関の回転数と前記電動機のトルクと前記駆動軸の回転数とに基づいて前記推定トルクを推定する手段である動力出力装置。
内燃機関と少なくとも一つの電動機とから動力を出力可能な動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の回転数変化と予めわかっている動力出力装置における慣性モーメントの乗算により求められるトルクから、前記電動機のトルクを減算することにより算出される前記内燃機関から出力されているトルクの推定値である推定トルクを演算し、
（ｂ）前記電動機からトルクを出力している際に前記推定された推定トルクに基づいて前記内燃機関の始動が判定されたとき、前記推定された推定トルクに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクと前記電動機から出力されているトルクとの和としての合成トルクが滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御する
動力出力装置の制御方法。
前記ステップ（ｂ）は、前記内燃機関の始動が判定されるまでは前記合成トルクの目標値として設定された目標トルクに基づいて電動機のトルク指令を設定し、前記内燃機関の始動が判定された後は前記目標トルクと前記推定された推定トルクとに基づいて前記トルク指令を設定して前記電動機を駆動制御するステップである請求項９記載の動力出力装置の制御方法。
前記ステップ（ｂ）の後に、（ｃ）前記内燃機関と前記電動機とからトルクが出力されている際に該電動機の停止条件が成立したとき、前記推定された推定トルクに基づいて前記合成トルクが滑らかに変化するよう前記電動機を駆動制御して停止するステップを備える請求項９または１０記載の動力出力装置の制御方法。
請求項１ないし８のいずれかに記載の動力出力装置であって、
前記電動機から前記駆動軸にトルクを出力する際に必要なトルクを生成する電動機トルク生成手段と、
前記電動機のトルクと前記内燃機関のトルクとの合成トルクを生成する合成トルク生成手段と、
前記駆動軸にトルクを出力するために、前記電動機トルク生成手段と前記合成トルク生成手段とのうちの一方を選択する選択手段と、
含み、
エンジンが始動された時に前記選択手段は電動機トルク生成手段から合成トルク生成手段に選択を切り換え、合成トルク生成手段が滑らかに変化する合成トルクを出力する動力出力装置。
前記選択手段は、前記内燃機関の始動が判定されるまでは前記電動機トルク生成手段を選択し、前記内燃機関の始動が判定された後は前記合成トルク生成手段を選択する手段である請求項１２記載の動力出力装置。
請求項９ないし１１のいずれかに記載の動力出力装置の制御方法であって、
（ｄ）前記電動機から前記駆動軸にトルクを出力する際に必要なトルクを生成するステップと、
（ｅ）前記電動機のトルクと前記内燃機関のトルクとの合成トルクを生成するステップと、
（ｆ）前記駆動軸にトルクを出力するために、前記ステップ（ｄ）と前記ステップ（ｅ）とのうちの一方のステップを選択するステップと、
を含み、
エンジンが始動された時に前記ステップ（ｆ）は前記ステップ（ｄ）から前記ステップ（ｅ）に選択を切り換え、前記ステップ（ｅ）が滑らかに変化する合成トルクを出力する動力出力装置の制御方法。
前記ステップ（ｃ）は、前記内燃機関の始動が判定されるまでは前記ステップ（ａ）を選択し、前記内燃機関の始動が判定された後は前記ステップ（ｂ）を選択するステップである請求項１４記載の動力出力装置の制御方法。