JP4301228B2 - 自動車およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車およびその制御方法に関する。

従来、この種の自動車としては、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトをキャリアに接続すると共に車軸に機械的に連結された駆動軸にリングギヤを接続したプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力する発電機と、駆動軸に動力を入出力する電動機と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置では、発電機によりエンジンをモータリングする際に駆動軸に反力として作用する反力トルクを電動機からの出力トルクによりキャンセルしている。
特開２０００−３２４６０７号公報

上述の自動車では、走行中であっても停車中であってもエンジンをモータリングする際には同一のモータリングトルクを発電機から出力して始動するが、走行中と停車中ではエンジン始動時の挙動が異なるため、エンジンの始動がより適したものになっていない場合がある。

本発明の自動車およびその制御方法は、内燃機関の始動を車両の状態に応じてより適したものにすることを目的とする。

本発明の自動車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
走行用の動力を出力可能な電動機と、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関をクランキングするクランキング手段と、
前記電動機および前記クランキング手段に電力を供給する充放電可能な蓄電手段と、
車両が走行している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには第１のクランキング状態によるクランキングを伴って前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記クランキング手段とを制御し、車両が停車している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記第１のクランキング状態とは異なる第２のクランキング状態によるクランキングを伴って前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記クランキング手段とを制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車では、車両が走行している最中に走行用の動力を出力可能な内燃機関の始動指示がなされたときには第１のクランキング状態によるクランキングを伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関と内燃機関をクランキングするクランキング手段とを制御し、車両が停車している最中に内燃機関の始動指示がなされたときには第１のクランキング状態とは異なる第２のクランキング状態によるクランキングを伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関とクランキング手段とを制御する。したがって、第１のクランキング状態を走行中における内燃機関の始動に適したものとすると共に第２のクランキング状態を停車中における内燃機関の始動に適したものとすれば、内燃機関の始動を車両の状態により適したものとすることができる。

こうした本発明の自動車において、前記第２のクランキング状態は、前記第１のクランキング状態に比してクランキングトルクの上昇の程度や降下の程度が小さいクランキング状態であるものとすることもできる。また、前記第２のクランキング状態は、前記第１のクランキング状態に比してクランキングトルクが小さいクランキング状態であるものとすることもできる。さらに、前記第２のクランキング状態は、前記第１のクランキング状態に比してクランキングによる前記内燃機関の回転数の上昇の程度が小さいクランキング状態であるものとすることもできる。これらのようにすれば、走行中では内燃機関をより迅速に始動することができ、より迅速に内燃機関からの動力を用いて走行することができる。また、内燃機関のクランキングの際に共振回転数を迅速に通過することができるから、内燃機関のクランキングの際に生じる共振を抑制することができる。一方、停車中では、内燃機関の始動による電力消費を抑制することができる。

また、本発明の自動車において、前記クランキング手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸とに連結され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの少なくとも一部の駆動力を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段を有し、前記車軸側に出力される駆動力をキャンセルする反力の作用を伴って前記電力動力入出力手段からの動力を出力することにより前記内燃機関をクランキングする手段であるものとすることもできる。また、前記クランキング手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸と回転軸との３軸に連結され、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、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を有し、前記車軸側に作用する駆動力をキャンセルする反力の作用を伴って前記発電機から動力を出力することにより前記内燃機関をクランキングする手段であるものとすることもできる。これらの場合、前記始動時制御手段は、前記車軸側に出力される駆動力をキャンセルする反力が前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する手段であるものとすることもできる。

本発明の自動車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な電動機と、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関をクランキングするクランキング手段と、前記電動機および前記クランキング手段に電力を供給する充放電可能な蓄電手段と、を備える自動車の制御方法であって、
車両が走行している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには第１のクランキング状態によるクランキングを伴って前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記クランキング手段とを制御し、車両が停車している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記第１のクランキング状態とは異なる第２のクランキング状態によるクランキングを伴って前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記クランキング手段とを制御する、ことを特徴とする。

この本発明の自動車の制御方法では、車両が走行している最中に走行用の動力を出力可能な内燃機関の始動指示がなされたときには第１のクランキング状態によるクランキングを伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関とこの内燃機関をクランキングするクランキング手段とを制御する。一方、車両が停車している最中に内燃機関の始動指示がなされたときには第１のクランキング状態とは異なる第２のクランキング状態によるクランキングを伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関と前記クランキング手段とを制御する。したがって、第１のクランキング状態を走行中における内燃機関の始動に適したものとすると共に第２のクランキング状態を停車中における内燃機関の始動に適したものとすれば、内燃機関の始動を車両の状態により適したものとすることができる。

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、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力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。

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。

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。なお、バッテリＥＣＵ５２では、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）も演算している。

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、特にモータ運転モードの状態でエンジン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。

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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど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２３ａ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により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計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、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度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。

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に連結された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）。要求トルクＴｒ＊は、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をクランキングするクランキングトルクとしてのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１２０）。このモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、実施例では図４に例示するクランキングトルク設定ルーチンにより行なわれる。説明の容易のために、クランキングトルク設定ルーチンを用いたモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の設定については後述する。

モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令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（１）および式（２）により計算すると共に（ステップＳ１３０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（３）により計算し（ステップＳ１４０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定して（ステップＳ１５０）、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をクランキングするトルク（モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊）に基づいてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルすると共にリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。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。停車中にエンジン２２を始動するときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図５に示し、走行中にエンジン２２を始動するときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図６に示す。式（３）は、図５および図６の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (1)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)

続いて、燃料噴射制御や点火制御を開始するまでは値０がセットされ燃料噴射制御や点火制御を開始したときに値１がセットされる燃料噴射開始フラグＦｆの値を調べ（ステップＳ１７０）、燃料噴射開始フラグＦｆが値０のときには、まだ燃料噴射制御や点火制御を開始していないと判断して、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至っているか否かを判定する（ステップＳ１８０）。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始するエンジン２２の回転数として設定されており、例えば１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなどを用いることができる。エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ至っていないときには、燃料噴射制御や点火制御の開始はまだ行なわないと判断し、ステップＳ１００に戻ってステップＳ１００〜Ｓ１８０までの処理を繰り返す。エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至ったときには、燃料噴射制御と点火制御を開始する制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ１９０）、燃料噴射開始フラグＦｆに値１をセットし（ステップＳ２００）、エンジン２２が完爆に至ったか否かを判定し（ステップＳ２１０）、エンジン２２が完爆に至っていないときにはステップＳ１００に戻る。燃料噴射開始フラグＦｆに値１がセットされると、ステップＳ１７０で燃料噴射開始フラグＦｆが値１であると判定され、エンジン２２の回転数Ｎｅを閾値Ｎｒｅｆと比較する処理を行なうことなく、エンジン２２が完爆に至っているか否かを判定し（ステップＳ２１０）、エンジン２２が完爆に至っていないときにはステップＳ１００に戻り、エンジン２２が完爆に至ったときには、始動時駆動制御ルーチンを終了する。

次に、図４のクランキングトルク設定ルーチンを用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の設定について説明する。このクランキングトルク設定ルーチンは、実施例では図２の始動時駆動制御ルーチンと同時に並行して実行されるものとした。

クランキングトルク設定ルーチンが実行されると、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅや車速ＶなどクランキングトルクとしてのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するのに必要なデータを入力し（ステップＳ３００）、入力した車速Ｖに基づいて車両が停車しているか走行しているかを判定する（ステップＳ３１０）。車両が停車しているとき、即ち車速Ｖが値０のときには、クランキングトルクの上昇レートＴｕｐに値Ｔｕ１を、クランキングトルクの下降レートＴｄｏｗｎに値Ｔｄ１を、クランキングトルクの最大トルクＴｍ１ｍａｘに値Ｔａ１を入力し（ステップＳ３２０〜Ｓ３４０）、車両が走行しているとき、即ち車速Ｖが値０ではないときには、クランキングトルクの上昇レートＴｕｐに値Ｔｕ１より大きな値Ｔｕ２を、クランキングトルクの下降レートＴｄｏｗｎに値Ｔｄ１より大きな値Ｔｄ２を、クランキングトルクの最大トルクＴｍ１ｍａｘに値Ｔａ１より大きな値Ｔａ２を入力する（ステップＳ３５０〜Ｓ３７０）。ここで、上昇レートＴｕｐに入力される値Ｔｕ１と値Ｔｕ２は、クランキングトルクであるモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の上昇の程度を設定するためのレート値であり、後述するモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が最大トルクＴｍ１ｍａｘ以上に至るまでトルク指令Ｔｍ１＊を上昇レートＴｕｐずつ増加する処理を繰り返す時間間隔によって定められる。また、下降レートＴｄｏｗｎに入力される値Ｔｄ１と値Ｔｄ２は、クランキングトルクであるモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の下降の程度を設定するためのレート値であり、後述するモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値０に以上に至るまでトルク指令Ｔｍ１＊を下降レートＴｄｏｗｎずつ減少する処理を繰り返す時間間隔によって定められる。最大トルクＴｍ１ｍａｘに入力される値Ｔａ１，値Ｔａ２は、いずれもエンジン２２を閾値Ｎｒｅｆ以上の回転数でエンジン２２をクランキング（モータリング）することができるトルクがエンジン２２のクランクシャフト２６に作用するトルクとして設定されている。このように、上昇レートＴｕｐや下降レートＴｄｏｗｎ，最大トルクＴｍ１ｍａｘを設定することにより、車両が停車しているときには、走行しているときに比してクランキングトルクの上昇と下降とをゆっくり行なうと共に小さなクランキングトルクでエンジン２２を始動することになる。

こうして上昇レートＴｕｐや下降レートＴｄｏｗｎ，最大トルクＴｍ１ｍａｘに値を入力すると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が最大トルクＴｍ１ｍａｘ以上に至るまでトルク指令Ｔｍ１＊を上昇レートＴｕｐずつ増加する処理を実行し（ステップＳ３８０,Ｓ３９０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が最大トルクＴｍ１ｍａｘ以上に至ったときにトルク指令Ｔｍ１＊に最大トルクＴｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ４００）、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至るのを待つ（ステップＳ４１０）。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至ると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値０以下に至るまでトルク指令Ｔｍ１＊を下降レートＴｄｏｗｎずつ減少する処理を実行し（ステップＳ４２０,Ｓ４３０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値０以下に至ったときにトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ４４０）、エンジン２２が完爆に至るのを待って（ステップＳ４５０）。本ルーチンを終了する。

図７は、停車中にエンジン２２を始動するときと走行中にエンジン２２を始動するときのクランキングトルクとしてのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊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。図中、折線Ａ１と曲線Ｂ１が停車中にエンジン２２を始動するときのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅであり、折線Ａ２と曲線Ｂ２が走行中にエンジン２２を始動するときのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅである。図示するように、時間Ｔ１にエンジン２２の始動指示がなされてエンジン２２のクランキングが開始され、停車中では比較的小さな値Ｔｕ１が上昇レートＴｕｐに入力され、走行中では比較的大きな値Ｔｕ２が上昇レートＴｕｐに入力されるから、停車中では比較的ゆっくりとクランキングトルクが大きくなり（折線Ａ１）、走行中では比較的迅速にクランキングトルクが大きくなる（折線Ａ２）。そして、停車中では比較的小さな値Ｔａ１が最大トルクＴｍ１ｍａｘに入力され、走行中では比較的大きな値Ｔａ２が最大トルクＴｍ１ｍａｘに入力されるから、停車中では比較的小さなクランキングトルクでクランキングが行なわれ（折線Ａ１）、走行中では比較的大きなクランキングトルクでクランキングが行なわれる（折線Ａ２）。したがって、エンジン２２の回転数Ｎｅは、停車中では比較的ゆっくり上昇し、走行中では比較的迅速に上昇する。このため、停車中では、比較的ゆっくりクランキングトルクを上昇させると共に比較的小さなクランキングトルクでクランキングすることにより、クランキングに伴うマウント反力を小さくすることができ、マウント反力に起因する振動を抑制することができる。一方、走行中では、比較的迅速にクランキングトルクを上昇させると共に比較的大きなクランキングトルクでクランキングすることにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に上昇させて共振回転数帯を迅速に通過することができる。この結果、共振による振動などを抑制することができる。停車中では、比較的小さな値Ｔａ１のクランキングトルクでエンジン２２をクランキングするから、エンジン２２の回転数Ｎｅは比較的ゆっくり閾値Ｎｒｅｆに至し（時間Ｔ３）、クランキングトルクの下降が行なわれる。このとき、比較的小さな値Ｔｄ１が下降レートＴｄｏｗｎに入力されているから、比較的ゆっくりとクランキングトルクは小さくなる（折線Ａ１）。このため、クランキングトルクの減少に伴うマウント反力を小さくすることができ、マウント反力に起因する振動を抑制することができる。一方、走行中では、比較的大きな値Ｔａ２のクランキングトルクでエンジン２２をクランキングするから、エンジン２２の回転数Ｎｅは迅速に閾値Ｎｒｅｆに至り（時間Ｔ２）、クランキングトルクの下降が行なわれる。このとき、走行中では比較的大きな値Ｔｄ２が下降レートＴｄｏｗｎに入力されているから、比較的迅速にクランキングトルクは小さくなる（折線Ａ２）。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、停車中にエンジン２２を始動するときには、上昇レートＴｕｐとして比較的小さい値Ｔｕ１を用いると共に最大トルクＴｍ１ｍａｘとして比較的小さな値Ｔａ１を用いて比較的ゆっくりクランキングトルクを上昇させると共に比較的小さなクランキングトルクでクランキングすることにより、クランキングに伴うマウント反力を小さくすることができ、マウント反力に起因する振動を抑制することができる。また、停車中にエンジン２２を始動するときには、下降レートＴｕｐとして比較的小さい値Ｔｕ１を用いて比較的ゆっくりとクランキングトルクを小さくするから、クランキングトルクの減少に伴うマウント反力を小さくすることができ、マウント反力に起因する振動を抑制することができる。このように、ゆっくりクランキングトルクを上昇させたり下降させるから、迅速にクランキングトルクを上昇させたり下降させるものに比してモータ効率や仕事を小さくすることができ、エンジン２２の始動における消費電力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、走行中にエンジン２２を始動するときには、上昇レートＴｕｐとして比較的大きな値Ｔｕ２を用いると共に最大トルクＴｍ１ｍａｘとして比較的大きな値Ｔａ２を用いて比較的迅速にクランキングトルクを上昇させると共に比較的大きなクランキングトルクでクランキングすることにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に上昇させて共振回転数帯を迅速に通過することができ、共振による振動などを抑制することができる。このように迅速にクランキングトルクを上昇させるから、エンジン２２を迅速に始動することができ、迅速にエンジン２２からの動力を走行用の動力に用いることができる。これらの結果、車両の状態に応じてより適正にエンジン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、停車中にエンジン２２を始動するときには走行中にエンジン２２を始動するときに比してクランキングトルクの上昇レートＴｕｐや下降レートＴｄｏｗｎを小さなものとしたが、停車中にエンジン２２を始動するときのクランキングトルクの最大値である最大トルクＴｍ１ｍａｘが走行中にエンジン２２を始動するときの値より小さいものであれば、停車中でも走行中でも同一のクランキングトルクの上昇レートＴｕｐや下降レートＴｄｏｗｎを用い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、停車中にエンジン２２を始動するときには走行中にエンジン２２を始動するときに比してクランキングトルクの最大値である最大トルクＴｍ１ｍａｘを小さなものとしたが、停車中にエンジン２２を始動するときのクランキングトルクの上昇レートＴｕｐや下降レートＴｄｏｗｎが走行中にエンジン２２を始動するときの値より小さいものであれば、停車中でも走行中でも同一の最大トルクＴｍ１ｍａｘ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、停車中にエンジン２２を始動するときには走行中にエンジン２２を始動するときに比してクランキングトルクの上昇レートＴｕｐや下降レートＴｄｏｗｎを小さなものとすると共にクランキングトルクの最大値である最大トルクＴｍ１ｍａｘを小さなものとしたが、停車中にエンジン２２を始動するときのエンジン２２の回転数Ｎｅの上昇の程度が走行中にエンジン２２を始動するときのエンジン２２の回転数Ｎｅの上昇の程度より小さいものとすれば、停車中にエンジン２２を始動するときには走行中にエンジン２２を始動するときに比してクランキングトルクの上昇レートＴｕｐや下降レートＴｄｏｗｎを小さなものとしないものとしてもよく、また、停車中にエンジン２２を始動するときには走行中にエンジン２２を始動するときに比してクランキングトルクの最大値である最大トルクＴｍ１ｍａｘを小さなものとしないものとしてもよい。

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。

これらのように、エンジン２２からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力する機能を有するモータＭＧ１や対ロータ電動機２３０によりエンジン２２をクランキングするものの他、エンジン２２からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力する機能を有しないモータによりエンジン２２をクランキングするものとしても構わない。

実施例では、停車中にエンジン２２を始動するときのクランキング状態と走行中にエンジン２２を始動するときのクランキング状態とを変更する本発明の中核的な内容をハイブリッド自動車２０として説明したが、こうしたハイブリッド自動車２０の制御方法の形態としてもよい。

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。

本発明の一実施例である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用電子制御ユニット７０により実行される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。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるクランキ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。 停車中にエンジン２２を始動するときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 走行中にエンジン２２を始動するときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 停車中にエンジン２２を始動するときと走行中にエンジン２２を始動するときのクランキングトルクとしてのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊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。 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。

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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

1. 走行用の動力を出力可能な電動機と、
   走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
   前記内燃機関をクランキングするクランキング手段と、
   前記電動機および前記クランキング手段に電力を供給する充放電可能な蓄電手段と、
   車両が走行している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときにはクランキングトルクの上昇の程度，クランキングトルクの降下の程度，クランキングトルクの大きさ，クランキング時における前記内燃機関の回転数の上昇の程度の少なくとも一つを含むクランキングの状態として第１のクランキング状態によるクランキングを伴って前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記クランキング手段とを制御し、車両が停車している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記第１のクランキング状態に比してクランキング開始から前記内燃機関の始動までに要する時間が長くなるようクランキングトルクの上昇の程度，クランキングトルクの降下の程度，クランキングトルクの大きさ，クランキング時における前記内燃機関の回転数の上昇の程度の少なくとも一つを変更した第２のクランキング状態によるクランキングを伴って前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記クランキング手段とを制御する始動時制御手段と、
   を備える自動車。
2. 前記第２のクランキング状態は、前記第１のクランキング状態に比してクランキングトルクの上昇の程度および／または降下の程度が小さいクランキング状態である請求項１記載の自動車。
3. 前記第２のクランキング状態は、前記第１のクランキング状態に比してクランキングトルクが小さいクランキング状態である請求項１または２記載の自動車。
4. 前記第２のクランキング状態は、前記第１のクランキング状態に比してクランキングによる前記内燃機関の回転数の上昇の程度が小さいクランキング状態である請求項１記載の自動車。
5. 前記クランキング手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸とに連結され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの少なくとも一部の駆動力を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段を有し、前記車軸側に出力される駆動力をキャンセルする反力の作用を伴って前記電力動力入出力手段からの動力を出力することにより前記内燃機関をクランキングする手段である請求項１ないし４いずれか記載の自動車。
6. 前記クランキング手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸と回転軸との３軸に連結され、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、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を有し、前記車軸側に作用する駆動力をキャンセルする反力の作用を伴って前記発電機から動力を出力することにより前記内燃機関をクランキングする手段である請求項１ないし４いずれか記載の自動車。
7. 前記始動時制御手段は、前記車軸側に出力される駆動力をキャンセルする反力が前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する手段である請求項５または６記載の自動車。
8. 走行用の動力を出力可能な電動機と、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関をクランキングするクランキング手段と、前記電動機および前記クランキング手段に電力を供給する充放電可能な蓄電手段と、を備える自動車の制御方法であって、
   車両が走行している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときにはクランキングトルクの上昇の程度，クランキングトルクの降下の程度，クランキングトルクの大きさ，クランキング時における前記内燃機関の回転数の上昇の程度の少なくとも一つを含むクランキングの状態として第１のクランキング状態によるクランキングを伴って前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記クランキング手段とを制御し、車両が停車している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記第１のクランキング状態に比してクランキング開始から前記内燃機関の始動までに要する時間が長くなるようクランキングトルクの上昇の程度，クランキングトルクの降下の程度，クランキングトルクの大きさ，クランキング時における前記内燃機関の回転数の上昇の程度の少なくとも一つを変更した第２のクランキング状態によるクランキングを伴って前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記クランキング手段とを制御する、
   ことを特徴とする自動車の制御方法。
   

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