JP5195308B2 - エンジン始動制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばハイブリッド車両等のエンジン及びモータを備える車両において、エンジン始動時のエンジンのトルク脈動を抑制するエンジン始動制御装置及び方法の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、バッテリからの電力供給状態が良好である場合に、エンジンの回転により生じるトルク脈動の抑制を実施して、エンジンを始動するようにエンジン及びモータを制御し、バッテリからの電力供給状態が良好でない場合に、トルク脈動の抑制を禁止して、エンジンを始動するようにエンジン及びモータを制御する装置が提案されている（特許文献１参照）。

或いは、エンジンを始動する際に、点火開始回転数を共振回転数帯より大きな回転数に設定すると共に、実行用マップとして設定された振動抑制トルクマップからモータＭＧ１のトルク指令を設定する。続いて、バッテリの入出力制限Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔ等に基づいて、モータＭＧ２から出力してよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ、Ｔｍａｘを計算する。続いて、トルク制限Ｔｍｉｎ、Ｔｍａｘで制限されたモータＭＧ２のトルク指令を設定する装置が提案されている（特許文献２参照）。

或いは、エンジンを始動する際に、クランク角に基づいて予め設定された仮補正トルク設定マップから、トルク脈動を抑制するためのトルクとしての仮補正トルクを求め、該求められた仮補正トルクに補正係数を乗じた補正トルクを用いてモータＭＧ２のトルク指令を設定して、モータＭＧ２を駆動制御する装置が提案されている（特許文献３参照）。

或いは、エンジンの始動指示がなされた際に、エンジンを停止してからの経過時間が短いほど、また標高が高く外の気圧が低いほど小さくなる制振ゲインを設定し、通常時におけるトルク脈動を抑制する制振トルクに制振ゲインを乗じたものを用いて、モータトルク指令を設定してエンジンをモータリングする装置が提案されている（特許文献４参考）。

或いは、エンジンの目標回転数と目標トルクとに基づいて設定された基準トルクと、モータの目標回転数と回転数とに基づいて設定された補正トルクとの和としてモータトルク指令を設定する装置が提案されている（特許文献５参照）。或いは、クランクシャフトに生じるトルク脈動に起因した振動を抑制すべきエンジン始動時に、モータＭＧ１からの制振トルクによりトルク脈動に起因した振動が抑制されると共に要求トルクが出力されるように、エンジン、モータＭＧ１及びモータＭＧ２を制御する装置が提案されている（特許文献６参照）。

或いは、エンジンの始動操作時に、クランク角検出センサ及びエンジン水温検出センサからの検出信号からエンジンのトルクに発生したトルク脈動を検出し、該トルク脈動と同相の制振トルクが発生するようにモータＭＧ１を制御する装置が提案されている（特許文献７参照）。

特開２００７−５５４３５号公報 特開２００６−３１６６６３号公報 特開２００５−９０３０７号公報 特開２００７−１３７３７５号公報 特開２００５−４５８６２号公報 特開２００８−１６２４９１号公報 特許第３９５８２２０号公報

しかしながら、上述の背景技術によれば、例えばバッテリの性能等に基づいて決定されるパワー制限等によって、モータへ付与する制振トルクが制限された場合に、制振トルクが意図したトルクと異なる波形となり、意図しない周波数のトルク脈動が生じる可能性があるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、パワー制限を満たしつつトルク脈動を抑制すると共に、意図しないトルク脈動の発生を回避することができるエンジン始動制御装置及び方法を提供することを課題とする。

本発明のエンジン始動制御装置は、上記課題を解決するために、ダンパを介して互いに接続されるエンジン及び第１モータと、前記第１モータに電力を供給可能な蓄電池とを備える車両に搭載され、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段と、前記エンジンの回転数であるエンジン回転数、及び前記第１モータの回転数であるモータ回転数を夫々検出する回転数検出手段と、前記エンジンの回転に起因する脈動トルクを特定可能なエンジン脈動ベーストルクマップと、前記ダンパを含む動力伝達系に生じる共振に応じて定められた基本制振ゲインマップとを格納する記憶手段と、前記エンジンを始動する際に、前記蓄電池の性能に応じて決定される前記第１モータのパワー制限値と、前記エンジン及び前記第１モータ間の伝達関数により決定される基本ゲインと、前記検出されたモータ回転数と、前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップとに基づいて、前記第１モータのパワー制限ゲインを演算する第１演算手段と、前記検出されたエンジン回転数に基づいて、前記格納された基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲイン及び前記演算されたパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインを選択する選択手段と、前記検出されたクランク角及び前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップに基づいて特定されたエンジン脈動トルクに、前記選択されたゲインを乗じて制振トルクを演算する第２演算手段と、前記演算された制振トルクに基づいて前記第１モータのトルクを設定する設定手段と、前記設定されたトルクを出力するように、前記第１モータを駆動制御する制御手段とを備え、前記第１演算手段は、前記パワー制限値を、前記検出されたモータ回転数に、前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップにおけるエンジン脈動ベーストルクの最大値と前記基本ゲインとを乗じた値で割ることによって、前記パワー制限ゲインを演算する。

本発明のエンジン始動制御装置によれば、当該エンジン始動制御装置は、例えばハイブリッド車両等のエンジン及び第１モータを備える車両に搭載される。当該車両において、エンジン及び第１モータは、例えばトーショナルダンパ等であるダンパを介して互いに接続されている。ここで、「モータ」は、典型的には、当該車両の駆動用のモータであるが、例えばモータ・ジェネレータ（電動発電機）において実現されるモータであってもよい。即ち、モータとして機能し得る限りにおいて、モータ・ジェネレータを意味してもかまわない。

クランク角検出手段は、エンジンのクランク角を検出する。回転数検出手段は、エンジンの回転数であるエンジン回転数、及び第１モータの回転数であるモータ回転数を夫々検出する。尚、回転数検出手段は、エンジン回転数及びモータ回転数を直接検出してもよいし、エンジン回転数及びモータ回転数のうち一方の回転数を直接検出すると共に、他方の回転数を直接検出された回転数に基づいて推定（即ち、間接的に検出）してもよい。或いは、回転数検出手段は、エンジン回転数及びモータ回転数を、何らかの物理量又はパラメータに応じて推定してもよい。

例えば不揮発性メモリ等である記憶手段は、エンジンの回転に起因する脈動トルクを特定可能なエンジン脈動ベーストルクマップと、ダンパを含む動力伝達系に生じる共振に応じて定められた基本制振ゲインマップとを格納する。ここで、エンジン脈動ベーストルクマップは、典型的には、脈動トルクとエンジンのクランク角との関係として構成されている。また、基本制振ゲインマップは、制振ゲインと、エンジン回転数、或いはエンジン回転数をモータ回転数で割った値との関係として構成されている。

このようなエンジン脈動ベーストルクマップ及び基本制振ゲインマップは、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば、エンジン回転数、モータ回転数、クランク角、ダンパやドライブシャフト等の動力伝達系の特性、及びエンジンの脈動トルク各々の相互間の関係を求めて、該求められた関係に基づいて構築すればよい。

尚、「ダンパを含む動力伝達系」とは、エンジン及び第１モータの夫々から出力される駆動力を車輪に伝達するための、例えばダンパ、ドライブシャフト、減速機等の部材を意味する。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えて構成される第１演算手段は、エンジンを始動する際に、蓄電池の性能に応じて決定される第１モータのパワー制限値と、エンジン及び第１モータ間の伝達関数により決定される基本ゲインと、検出されたモータ回転数と、格納されたエンジン脈動ベーストルクマップとに基づいて、第１モータのパワー制限ゲインを演算する。

ここで、「エンジンを始動する際」とは、典型的には、エンジンのクランキングの開始時点から、エンジンの燃焼室内で通常燃焼の状態が得られた又はエンジンが完爆する状態になった時点までの期間を意味する。更に、クランキング開始時点から多少時間的に遡った時点、或いは、クランキング開始時点から所定の微少時間をおいた時点等から、通常燃焼の状態が得られた又はエンジンが完爆する状態になった時点から多少時間的に遡った時点、或いは、通常燃焼の状態が得られた又はエンジンが完爆する状態になった時点から所定の微少時間をおいた時点等までを含んでもよい。

また、「エンジン脈動ベーストルクマップに基づいて」とは、エンジン脈動ベーストルクマップに含まれるエンジン脈動ベーストルクのうち一のエンジン脈動ベーストルクに基づいてという意味である。ここで、「一のエンジン脈動ベーストルク」は、例えば、エンジン脈動ベーストルクマップに含まれるエンジン脈動ベーストルクの最大値等である。

尚、第１モータのパワー制限ゲインは、予め、複数のモータ回転数等について演算され、例えばパワー制限ゲインマップとして、記憶手段に格納されていてもよい。
第１演算手段は、具体的には、パワー制限値を、検出されたモータ回転数に、格納されたエンジン脈動ベーストルクマップにおけるエンジン脈動ベーストルクの最大値と基本ゲインとを乗じた値で割ることによって、パワー制限ゲインを演算する。より具体的には、第１演算手段は、（パワー制限ゲイン）＝（パワー制限値）÷｛（モータ回転数）×（エンジン脈動ベーストルクの最大値）×（基本ゲイン）｝という式を用いて、パワー制限ゲインを演算する。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えて構成される選択手段は、検出されたエンジン回転数に基づいて、格納された基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲイン及び演算されたパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインを選択する。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えて構成される第２演算手段は、検出されたクランク角及び格納されたエンジン脈動ベーストルクマップに基づいて特定されたエンジン脈動トルクに、選択されたゲインを乗じて制振トルクを演算する。尚、「エンジン脈動トルク」は、エンジン脈動ベーストルクマップに含まれるエンジン脈動ベーストルクそのものに限らず、エンジン脈動ベーストルクに対して何らかの処理を施して得られる値を含んでよい。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えて構成される設定手段は、演算された制振トルクに基づいて第１モータのトルクを設定する。例えばメモリ、プロセッサ等を備えて構成される制御手段は、設定されたトルクを出力するように、第１モータを駆動制御する。

本願発明者の研究によれば、エンジンの回転に起因する脈動トルクを抑制するために実施される、現状の制振制御では、予め理論的に決定されたモータへ付加する制振トルクが、蓄電池の性能等に応じて決定されるパワー制限により制限され、理論通りの（即ち、例えば設計者等が意図した）制振トルクがモータに付加されないおそれがある。すると、エンジンの回転に起因する脈動トルクの周波数と、モータが発生させる制振トルクの周波数とがずれ、意図しない周波数のトルク変動が生じ、かえって車両の振動が悪化する可能性があることが判明している。

尚、現状の制振制御では、理論的な制振トルクは、エンジンの回転に起因する脈動トルクに、エンジン及びモータ間の伝達関数により決定される基本ゲインと、ダンパやドライブシャフトに生じる共振に応じた制振ゲインとを乗じて求められている。

しかるに本発明では、第１演算手段によって、エンジンを始動する際に、蓄電池の性能に応じて決定される第１モータのパワー制限値と、エンジン及び第１モータ間の伝達関数により決定される基本ゲインと、検出されたモータ回転数と、格納されたエンジン脈動ベーストルクマップとに基づいて、第１モータのパワー制限ゲインが演算される。

続いて、選択手段によって、検出されたエンジン回転数及び検出されたモータ回転数に基づいて、格納された基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲイン及び演算されたパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインが選択される。

続いて、第２演算手段によって、検出されたクランク角及び格納されたエンジン脈動ベーストルクマップに基づいて特定されたエンジン脈動トルクに、選択されたゲインを乗じて制振トルクが演算される。

即ち、本発明では、制振トルクを演算する際に、第１モータのパワー制限値を加味して演算されたパワー制限ゲインが用いることができるので、理論通りの制振トルクを第１モータに付加することができる。このため、パワー制限を満たしつつトルク脈動を抑制すると共に、意図しないトルク脈動の発生を回避することができる。

尚、本発明では、上述の如く、選択手段によって、演算されたパワー制限ゲイン及び、ダンパを含む動力伝達系に生じる共振に応じて定められた基本制振ゲインマップにより特定される（即ち、第１モータのパワー制限値を加味していない）基本制振ゲインのうち小さい方のゲインが選択される。これは、パワー制限ゲインより基本制振ゲインが小さければ、基本制振ゲインを用いたとしても、第１モータのパワー制限値を超えることはないであろうという考察に基づいている。

このように、パワー制限ゲイン及び基本制振ゲインのうち小さい方のゲインを制振トルクの演算に用いることによって、第１モータに付加される制振トルクを小さくしつつ、効果的にトルク脈動を抑制することができる。この結果、エネルギー効率を向上させることができ、実用上非常に有利である。

本発明のエンジン始動制御装置の一態様では、前記車両は、遊星歯車機構を有する動力分割手段と、前記動力分割手段の外輪歯車の回転軸に接続された第２モータと、前記車両の速度を検出する速度検出手段を更に備え、前記エンジンは、前記ダンパを介して、前記動力分割手段の遊星キャリアの回転軸に接続されており、前記第１モータは、前記動力分配手段の太陽歯車の回転軸に接続されており、前記回転数検出手段は、前記検出された速度、前記検出されたエンジン回転数、及び前記太陽歯車の歯数と前記外輪歯車の歯数との比であるプラネタリギア比に基づいて、前記モータ回転数を検出する。

この態様によれば、エンジンと、第１及び第２モータ、並びに動力分割手段を備える車両においても、パワー制限を満たしつつトルク脈動を抑制すると共に、意図しないトルク脈動の発生を回避することができる。

車両は、動力分割手段、第２モータ及び速度検出手段を更に備えている。例えば速度センサ等である速度検出手段は、例えばドライブシャフトの回転速度を検出することにより、車両の速度を検出する。

エンジンは、ダンパを介して、動力分割手段の遊星キャリアの回転軸に接続されており、第１モータは、動力分割手段の太陽歯車の回転軸に接続されており、第２モータは、動力分割手段の外輪歯車の回転時に接続されている。尚、この態様では、第１モータは、典型的には、モータ・ジェネレータにより実現されるモータである。

回転数検出手段は、検出された速度、検出されたエンジン回転数及びプラネタリギア比に基づいて、第１モータのモータ回転数を検出する。具体的には、回転数検出手段は、プラネタリギア比をρとすると、エンジン回転数に（１＋ρ）／ρという係数を乗じた値と、検出された速度により決定されるドライブシャフトの回転数に（１／ρ）を乗じた値との差分値を求めることにより、モータ回転数を検出する。

本発明のエンジン始動制御方法は、上記課題を解決するために、ダンパを介して互いに接続されるエンジン及び第１モータと、前記第１モータに電力を供給可能な蓄電池とを備える車両に搭載され、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段と、前記エンジンの回転数であるエンジン回転数、及び前記第１モータの回転数であるモータ回転数を夫々検出する回転数検出手段と、前記エンジンの回転に起因する脈動トルクを特定可能なエンジン脈動ベーストルクマップと、前記ダンパを含む動力伝達系に生じる共振に応じて定められた基本制振ゲインマップとを格納する記憶手段とを備えるエンジン始動制御装置におけるエンジン始動制御方法であって、前記エンジンを始動する際に、前記蓄電池の性能に応じて決定される前記第１モータのパワー制限値と、前記エンジン及び前記第１モータ間の伝達関数により決定される基本ゲインと、前記検出されたモータ回転数と、前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップとに基づいて、前記第１モータのパワー制限ゲインを演算する第１演算工程と、前記検出されたエンジン回転数に基づいて、前記格納された基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲイン及び前記演算されたパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインを選択する選択工程と、前記検出されたクランク角及び前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップに基づいて特定されたエンジン脈動トルクに、前記選択されたゲインを乗じて制振トルクを演算する第２演算工程と、前記演算された制振トルクに基づいて前記第１モータのトルクを設定する設定工程と、前記設定されたトルクを出力するように、前記第１モータを駆動制御する制御工程とを備え、前記第１演算工程では、前記パワー制限値を、前記検出されたモータ回転数に、前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップにおけるエンジン脈動ベーストルクの最大値と前記基本ゲインとを乗じた値で割ることによって、前記パワー制限ゲインが演算される。

本発明のエンジン始動制御方法によれば、上述した本発明のエンジン始動制御装置と同様に、パワー制限を満たしつつトルク脈動を抑制すると共に、意図しないトルク脈動の発生を回避することができる。

尚、本発明のエンジン始動制御方法においても、上述した本発明のエンジン始動制御装における各種態様を採ることが可能である。

本発明の作用及びその他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、本発明のエンジン始動制御装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
本発明のエンジン始動制御装置に係る第１実施形態を、図１乃至図８を参照して説明する。

（エンジン始動制御装置の構成）
先ず、図１を参照して、本実施形態に係るエンジン始動制御装置が搭載される車両について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。

図１において、車両１は、エンジン１１、トーショナルダンパ１２、モータ１３、蓄電装置１４、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１５、デファレンシャルギア１６、ドライブシャフト１７、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０及び複数の車輪４０を備えて構成されている。

ここに、本実施形態に係る「トーショナルダンパ１２」、「モータ１３」及び「蓄電装置１４」は、夫々、本発明に係る「ダンパ」、「第１モータ」及び「蓄電池」の一例である。また、本実施形態に係る「トーショナルダンパ１２」、「トランスミッション１５」、「デファレンシャルギア１６」及び「ドライブシャフト１７」は、本発明に係る「動力伝達系」の一例である。

本実施形態に係るエンジン始動制御装置は、エンジン１１のクランク角を検出するクランク角センサ２１と、エンジン１１の回転数であるエンジン回転数を検出する回転数センサ２２と、車両１の速度を検出する車速センサ２３とを備える。ここに、本実施形態に係る「クランク角センサ２１」、「回転数センサ２２」及び「車速センサ２３」は、夫々、本発明に係る「クランク角検出手段」、「回転数検出手段」及び「速度検出手段」の一例である。

エンジン始動制御装置は、（ｉ）エンジン１１の回転に起因する脈動トルクを特定可能なエンジン脈動トルクベースマップ（図２参照）と、トーショナルダンパ１２及びドライブシャフト１７に生じる共振に応じて定められた基本制振ゲインマップ（図３参照）とを格納し、（ｉｉ）蓄電装置１４の性能等に応じて決定されるモータ１３のパワー制限値と、エンジン１１及びモータ１３間の伝達関数により決定される基本ゲインと、モータ１３の回転数であるモータ回転数と、エンジン脈動トルクベースマップとに基づいて、モータ１３のパワー制限ゲインを演算し、（ｉｉｉ）エンジン回転数に基づいて、基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲイン及び演算されたパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインを選択するＥＣＵ３０を更に備える。

本実施形態に係る「ＥＣＵ３０」は、本発明に係る「記憶手段」、「第１演算手段」、「選択手段」の一例である。本実施形態では、各種電子制御用のＥＣＵ３０の一部を、エンジン始動制御装置の一部として用いている。

エンジン始動制御装置の一部としてのＥＣＵ３０は、更に、（ｉｖ）回転数センサ２２によって検出されたエンジン回転数に基づいて、モータ回転数を検出する。ここで、車両１のように、エンジン１１とモータ１３との間に減速機が配置されていない場合、モータ回転数は、エンジン回転数と等しくなる。尚、本実施形態に係る「ＥＣＵ３０」は、本発明に係る「回転数検出手段」の他の例である。

エンジン始動制御装置の一部としてのＥＣＵ３０は、更に、（ｖ）エンジン脈動ベーストルクマップから、検出されたクランク角に基づいて特定されるエンジン脈動トルクを、選択されたゲイン（即ち、基本制振ゲイン又はパワー制限ゲイン）に乗じて制振トルクを演算し、（ｖｉ）該演算された制振トルクに基づいてモータ１３のトルクを設定し、（ｖｉｉ）該設定されたトルクを出力するように、モータ１３を駆動制御する。ここに、本実施形態に係る「ＥＣＵ３０」は、本発明に係る「第２演算手段」、「設定手段」及び「制御手段」の一例である。

（エンジン始動制御処理）
次に、以上のように構成されたエンジン始動制御装置において、ＥＣＵ３０が実行するエンジン始動制御処理を、図２乃至図８を参照して説明する。このエンジン始動制御処理は、主に車両の走行中又は走行が開始される際において、エンジンを始動する場合に実行される。

ＥＣＵ３０は、エンジン１１を始動する際に、先ず、図２に示すようなエンジン脈動ベーストルクマップに含まれるエンジン脈動ベーストルクの最大値と、蓄電装置１４の性能に応じて決定されるモータ１３のパワー制限値と、エンジン１１及びモータ１３間の伝達関数により決定される基本ゲインと、回転数センサ２２により検出されたエンジン回転数に基づいて検出されたモータ回転数と、に基づいて、モータ１３のパワー制限ゲインを演算する。

具体的には、ＥＣＵ３０は、（パワー制限ゲイン）＝（モータパワー制限トルク）／｛（エンジン脈動ベーストルクの最大値）×（基本ゲイン）｝という式を用いて、パワー制限ゲインを演算する。ここで、「モータパワー制限トルク」は、パワー制限値をモータ回転数で割ることによって求められる。該求められたモータパワー制限トルクとエンジン回転数／モータ回転数との関係は、図４のようになる。尚、本実施形態では、モータパワー制限トルクがモータ１３の性能によって決定されるモータトルク制限値Ｔｍｌより大きくなる場合は、モータパワー制限トルクをモータトルク制限値Ｔｍｌとしている。

また、ＥＣＵ３０により演算されたパワー制限ゲインとエンジン回転数／モータ回転数との関係は、図５における実線のようになる。図５における点線は、図３に示したトーショナルダンパ１２及びドライブシャフト１７に生じる共振に応じて定められた基本制振ゲインである。

尚、図２は、本実施形態に係るエンジン脈動ベーストルクとクランク角との関係を示すエンジン脈動ベーストルクマップの一例を示す概念図である。図２における実線は、エンジン１１の定常状態におけるエンジン脈動ベーストルクを示し、点線は、エンジン１１の過渡状態におけるエンジン脈動ベーストルクを示している。ここで、「定常状態」とは、エンジン１１に吸入される空気量が安定している状態を意味する。他方、「過渡状態」とは、エンジン１１に吸入される空気量が安定していない状態を意味し、例えばエンジン１１のクランキング開始時点から最初の上死点を超えるまでの期間におけるエンジン１１の状態を意味する。

図２に示すように、点線で示した過渡状態におけるエンジン脈動ベーストルクが、実線で示した定常状態におけるエンジン脈動ベーストルクよりも小さい。これは、過渡状態では、例えばエンジン１１の回転数が低いこと等に起因して、吸入空気量が十分ではなく、空気の圧縮反力によるトルクが小さいからである。

図３は、本実施形態に係る基本制振ゲインとエンジン回転数との関係を示す基本制振ゲインマップの一例を示す概念図である。図３における「ダンパ・ドライブシャフト共振領域」は、エンジン回転数が、例えば３００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍに対応する領域である。

図４は、本実施形態に係るモータパワー制限トルクとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。図５は、本実施形態に係るパワー制限ゲイン（又は制振ゲイン）とエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。尚、本実施形態では、エンジン回転数とモータ回転数とが等しいので、図４及び図５における「エンジン回転数」を「モータ回転数」と読み替えてもよい。

ＥＣＵ３０は、次に、回転数センサ２２により検出されたエンジン回転数に基づいて、図３に示すような基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲイン、及び演算されたパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインを選択する。尚、図５に示すように、エンジン回転数が比較的高い領域では、点線で示す基本制振ゲインが、実線で示すパワー制限ゲインよりも小さくなっている。従って、エンジン回転数が比較的低い領域では、パワー制限ゲインが選択され、エンジン回転数が比較的高い領域では、基本制振ゲインが選択されることとなる。

ＥＣＵ３０により選択された基本制振ゲイン及びパワー制限ゲインのうち小さい方のゲイン（以下、適宜「モータ制限ゲイン」と称する）と、エンジン回転数との関係は、図６のようになる。ここに、図６は、本実施形態に係るモータ制限ゲインとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。

ＥＣＵ３０は、次に、クランク角センサ２１により検出されたクランク角に基づいて、エンジン脈動ベーストルクマップにより特定されるエンジン脈動トルクに、選択されたモータ制限ゲインを乗じて制振トルクを演算する。

ここで、ＥＣＵ３０が、エンジン脈動ベーストルクマップからエンジン脈動トルクを特定する方法について、具体的に説明する。尚、適宜、図２において実線で示したエンジン脈動ベーストルクを「定常マップ」と称し、図２において点線で示したエンジン脈動ベーストルクを「過渡マップ」と称する。また、定常マップに対応するエンジン脈動ベーストルクを「定常エンジン脈動ベーストルク」と称し、過渡マップに対応するエンジン脈動ベーストルクを「過渡エンジン脈動ベーストルク」と称する。

エンジン１１のクランキング開始時点から最初の上死点を超えるまでの期間の場合、ＥＣＵ３０は、検出されたクランク角に基づいて、過渡マップから過渡エンジン脈動ベーストルクを特定する。続いて、ＥＣＵ３０は、該特定された過渡エンジン脈動ベーストルクから、該特定された過渡エンジン脈動ベーストルクに、初期クランク角（即ち、クランキング開始時点のクランク角）とクランク角の最大値との比を乗じた値を引くことによって、エンジン脈動ベーストルクを特定する。

より具体的には、ＥＣＵ３０は、（エンジン脈動トルク）＝（過渡エンジン脈動ベーストルク）−（過渡エンジン脈動ベーストルク）×（初期クランク角）÷（クランク角の最大値）という式を用いてエンジン脈動トルクを特定する。尚、「クランク角の最大値」は、７２０をエンジン１１の気筒数で割った値である。

最初の上死点を超えてから２回目の上死点を超えるまでの期間の場合、ＥＣＵ３０は、検出されたクランク角に基づいて、定常マップ及び過渡マップの各々から、定常エンジン脈動ベーストルク及び過渡エンジン脈動ベーストルクを特定する。続いて、ＥＣＵ３０は、特定された定常エンジン脈動ベーストルクに、特定された過渡エンジン脈動ベーストルク及び定常エンジン脈動ベーストルクの差分値に、初期クランク角とクランク角の最大値との比を乗じた値を加えることによって、エンジン脈動トルクを特定する。

より具体的には、ＥＣＵ３０は、（エンジン脈動トルク）＝（定常エンジン脈動ベーストルク）＋｛（過渡エンジン脈動ベーストルク）−（定常エンジン脈動ベーストルク）｝×（初期クランク角）÷（クランク角の最大値）という式を用いてエンジン脈動トルクを特定する。

２回目の上死点を超えた後の期間の場合、ＥＣＵ３０は、検出されたクランク角に基づいて、定常マップから、定常エンジン脈動ベーストルクを特定し、該特定された定常エンジン脈動ベーストルクをエンジン脈動トルクとする。

ＥＣＵ３０は、次に、演算された制振トルクをモータトルクに付加することによって、モータ１３が出力すべきトルクを設定する。ＥＣＵ３０は、続いて、設定されたトルクを出力するようにモータ１３を駆動制御する。

ここで、モータトルクに付加される制振トルクは、図７のようになる。図７に示すように、モータトルクに付加される制振トルク（図７における「モータ付加トルク」）は、モータ１３のパワー制限トルクの上限値Ｔｍｌｕと下限値Ｔｍｌｌとの間に収まっている。尚、図７は、本実施形態に係る制振トルクとクランク角との関係の一例を示す概念図である。

次に、モータ１３に付加される制振トルクに対して周波数分析を施した結果について、図８を参照して説明する。ここに、図８は、本実施形態に係る制振トルクの周波数分析結果の一例を示す概念図である。図８における実線は、モータ１３に付加される制振トルクを示し、点線は、制振トルクの理論値（即ち、蓄電装置１４の性能等に応じて決定されるパワー制限が無い場合の値）を示している。

図８に示すように、モータ１３に付加される制振トルクの絶対値は、パワー制限値が加味されているので、理論値よりも小さくなっているが、周波数は一致していることがわかる。このため、本実施形態に係るエンジン始動制御装置によれば、意図しないトルク脈動の発生を回避することができる。

（比較例）
次に、本実施形態に係るエンジン始動制御装置の比較例について、図９乃至図１１を参照して説明する。

比較例に係るエンジン始動制御装置では、例えば図２に示したようなエンジン脈動ベーストルクマップにより特定されるエンジン脈動トルクに、基本ゲイン、及び例えば図３に示したような基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲインを乗ずることによって、モータ１３に付加される制振トルク（図９参照）が演算される。

ここで、演算された制振トルクは、蓄電装置１４の性能等に応じて決定されるパワー制限値が加味されていない制振トルクである。即ち、演算された制振トルクは、制振トルクの理論値である。尚、図９は、比較例に係る制振トルクとクランク角との関係の一例を示す概念図である。

比較例に係るエンジン始動制御装置が、実際にモータ１３に付加する制振トルクを決定する際には、演算された制振トルクとパワー制限値に対応するトルクとを比較して、演算された制振トルクがパワー制限値に対応するトルクを超える場合には、パワー制限値に対応するトルクをモータ１３に付加する制振トルクとして決定する。

このため、図１０に示すように、演算された制振トルクが、パワー制限トルクの上限値Ｔｍｌｕよりも大きくなる領域、及び下限値Ｔｍｌｌよりも小さくなる領域では、モータ１３に付加される制振トルクは、夫々、パワー制限トルクの上限値Ｔｍｌｕ及び下限値Ｔｍｌｌとなる。ここで、パワー制限トルクの上限値Ｔｍｌｕ及び下限値Ｔｍｌｌは、パワー制限値に対応するトルクの一例である。尚、図１０は、比較例に係るエンジン始動制御装置がモータに実際に付加する制振トルクとクランク角との関係の一例を示す概念図である。

次に、モータ１３に付加される制振トルクが、例えばモータ制限トルクの上限値Ｔｍｌｕである場合に、モータ１３に付加される制振トルクに対して周波数分析を施した結果について、図１１を参照して説明する。ここに、図１１は、図８と同趣旨の、比較例に係る制振トルクの周波数分析結果の一例を示す概念図である。

図１１に示すように、モータ１３に付加される制振トルクの絶対値は、理論値よりも大幅に小さくなっている。更に、意図しない周波数にトルクが生じていることがわかる（図１１における右側の波形）。即ち、比較例に係るエンジン始動制御装置では、意図しない周波数のトルク変動をモータ１３により生じさせることとなる。

（変形例）
次に、本実施形態に係るエンジン始動制御装置の変形例について説明する。

変形例に係るエンジン始動制御装置では、図６に示したモータ制限ゲインとエンジン回転数との関係を、予めモータ制限ゲインマップとしてＥＣＵ３０に格納している。従って、変形例に係るエンジン始動制御装置では、ＥＣＵ３０は、クランク角センサ２１により検出されたクランク角に基づいて、例えば図２に示したエンジン脈動ベーストルクマップにより特定されるエンジン脈動トルクに、回転数センサ２２により検出されたエンジン回転数に基づいて、モータ制限ゲインマップより特定されるモータ制限ゲインを乗じて制振トルクを演算する。

このため、変形例に係るエンジン始動制御装置では、ＥＣＵ３０の負荷を軽減することができ、実用上非常に有利である。

＜第２実施形態＞
本発明のエンジン始動制御装置に係る第２実施形態を、図１２乃至図１６を参照して説明する。第２実施形態では、車両が発電モータ、駆動モータ及び動力分割機構を備えており、該構成に対応してエンジン始動制御処理が異なる以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１２乃至図１６を参照して説明する。

先ず、図１２を参照して、本実施形態に係るエンジン始動制御装置が搭載される車両について説明する。ここに、図１２は、図１と同趣旨の、本実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。

図１２において、車両１は、発電モータ１８、駆動モータ１９、及び遊星歯車機構を有する動力分割機構２０を備えて構成されている。ここで、本実施形態に係る「発電モータ１８」は、本発明に係る「第１モータ」の他の例であり、本実施形態に係る「駆動モータ１９」及び「動力分割機構２０」は、夫々、本発明に係る、「第２モータ」及び「動力分割手段」の一例である。

エンジン１１は、トーショナルダンパ１２を介して、動力分割機構２０の遊星キャリアの回転軸２０１に接続されており、発電モータ１８は、動力分割機構２０の太陽歯車の回転軸２０２に接続されており、駆動モータ１９は、動力分割機構２０の外輪歯車の回転軸２０３に接続されている。

ここで、車両２における発電モータ１８のモータ回転数は、図１３に示すような共線図における関係により、一意に決定される。従って、本実施形態に係るエンジン始動制御装置の一部としてのＥＣＵ３０は、速度センサ２３により検出された車両２の速度に基づいて決定されるドライブシャフト１７の回転数、回転数センサ２２により検出されたエンジン回転数、及び動力分割機構２０のプラネタリギア比ρに基づいて、発電モータ１８のモータ回転数を検出する。

より具体的には、ＥＣＵ３０は、（発電モータ１８のモータ回転数）＝（１＋ρ）／ρ×（エンジン回転数）−（１／ρ）×（ドライブシャフト１７の回転数）という式を用いて、発電モータ１８のモータ回転数を検出する。

尚、図１３は、本実施形態に係るエンジン、発電モータ及びドライブシャフトの共線図である。

本実施形態では、上述の如く、発電モータ１８のモータ回転数が、ドライブシャフト１７の回転数（即ち、車両２の速度）に依存するため、ＥＣＵ３０により求められるモータパワー制限トルクは、図１４のように、車両２の速度毎に異なる。ここで、図１４は、図４と同趣旨の、本実施形態に係るモータパワー制限トルクとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。

尚、本実施形態でも、モータパワー制限トルクが発電モータ１８の性能によって決定されるモータトルク制限値Ｔｍｌより大きくなる場合は、モータパワー制限トルクをモータトルク制限値Ｔｍｌとしている。

従って、ＥＣＵ３０により演算されるパワー制限ゲインも、図１５のように、車両２の速度毎に異なる。ここで、図１５は、図５と同趣旨の、本実施形態に係るパワー制限ゲインとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。尚、図１５における点線は、例えば図３に示した基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲインを示している。

ＥＣＵ３０は、パワー制限ゲインを演算した後に、回転数センサ２２により検出されたエンジン回転数、及び車速センサ２３により検出された車両２の速度に基づいて、基本制振ゲイン及び演算されたパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインを選択する。ＥＣＵ３０により選択された基本制振ゲイン及びパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインと、エンジン回転数との関係は、図１６のようになる。ここに、図１６は、図６と同趣旨の、本実施形態に係るモータ制限ゲインとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、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エンジン始動制御装置及び方法もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るエンジン脈動ベーストルクとクランク角との関係を示すエンジン脈動ベーストルクマップの一例を示す概念図である。 第１実施形態に係る基本制振ゲインとエンジン回転数との関係を示す基本制振ゲインマップの一例を示す概念図である。 第１実施形態に係るモータパワー制限トルクとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。 第１実施形態に係るパワー制限ゲインとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。 第１実施形態に係るモータ制限ゲインとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。 第１実施形態に係る制振トルクとクランク角との関係の一例を示す概念図である。 第１実施形態に係る制振トルクの周波数分析結果の一例を示す概念図である。 第１実施形態の比較例に係る制振トルクとクランク角との関係の一例を示す概念図である。 第１実施形態の比較例に係るエンジン始動制御装置がモータに実際に付加する制振トルクとクランク角との関係の一例を示す概念図である。 第１実施形態の比較例に係る制振トルクの周波数分析結果の一例を示す概念図である。 第２実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係るエンジン、発電モータ及びドライブシャフトの共線図である。 第２実施形態に係るモータパワー制限トルクとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。 第２実施形態に係るパワー制限ゲインとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。 第２実施形態に係るモータ制限ゲインとエンジン回転数との関係の一例を示す概念図である。

符号の説明

１、２…車両、１１…エンジン、１２…トーショナルダンパ、１３…モータ、１４…蓄電装置、１５…トランスミッション、１６…デファレンシャルギア、１７…ドライブシャフト、１８…発電モータ、１９…駆動モータ、２０…動力分割機構、２１…クランク角センサ、２２…回転数センサ、２３…車速センサ、３０…ＥＣＵ、４０…車輪

Claims (3)

1. ダンパを介して互いに接続されるエンジン及び第１モータと、前記第１モータに電力を供給可能な蓄電池とを備える車両に搭載され、
   前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段と、
   前記エンジンの回転数であるエンジン回転数、及び前記第１モータの回転数であるモータ回転数を夫々検出する回転数検出手段と、
   前記エンジンの回転に起因する脈動トルクを特定可能なエンジン脈動ベーストルクマップと、前記ダンパを含む動力伝達系に生じる共振に応じて定められた基本制振ゲインマップとを格納する記憶手段と、
   前記エンジンを始動する際に、前記蓄電池の性能に応じて決定される前記第１モータのパワー制限値と、前記エンジン及び前記第１モータ間の伝達関数により決定される基本ゲインと、前記検出されたモータ回転数と、前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップとに基づいて、前記第１モータのパワー制限ゲインを演算する第１演算手段と、
   前記検出されたエンジン回転数に基づいて、前記格納された基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲイン及び前記演算されたパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインを選択する選択手段と、
   前記検出されたクランク角及び前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップに基づいて特定されたエンジン脈動トルクに、前記選択されたゲインを乗じて制振トルクを演算する第２演算手段と、
   前記演算された制振トルクに基づいて前記第１モータのトルクを設定する設定手段と、
   前記設定されたトルクを出力するように、前記第１モータを駆動制御する制御手段と
   を備え、
   前記第１演算手段は、前記パワー制限値を、前記検出されたモータ回転数に、前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップにおけるエンジン脈動ベーストルクの最大値と前記基本ゲインとを乗じた値で割ることによって、前記パワー制限ゲインを演算する
   ことを特徴とするエンジン始動制御装置。
2. 前記車両は、遊星歯車機構を有する動力分割手段と、前記動力分割手段の外輪歯車の回転軸に接続された第２モータと、前記車両の速度を検出する速度検出手段を更に備え、
   前記エンジンは、前記ダンパを介して、前記動力分割手段の遊星キャリアの回転軸に接続されており、
   前記第１モータは、前記動力分配手段の太陽歯車の回転軸に接続されており、
   前記回転数検出手段は、前記検出された速度、前記検出されたエンジン回転数、及び前記太陽歯車の歯数と前記外輪歯車の歯数との比であるプラネタリギア比に基づいて、前記モータ回転数を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動制御装置。
3. ダンパを介して互いに接続されるエンジン及び第１モータと、前記第１モータに電力を供給可能な蓄電池とを備える車両に搭載され、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段と、前記エンジンの回転数であるエンジン回転数、及び前記第１モータの回転数であるモータ回転数を夫々検出する回転数検出手段と、前記エンジンの回転に起因する脈動トルクを特定可能なエンジン脈動ベーストルクマップと、前記ダンパを含む動力伝達系に生じる共振に応じて定められた基本制振ゲインマップとを格納する記憶手段とを備えるエンジン始動制御装置におけるエンジン始動制御方法であって、
   前記エンジンを始動する際に、前記蓄電池の性能に応じて決定される前記第１モータのパワー制限値と、前記エンジン及び前記第１モータ間の伝達関数により決定される基本ゲインと、前記検出されたモータ回転数と、前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップとに基づいて、前記第１モータのパワー制限ゲインを演算する第１演算工程と、
   前記検出されたエンジン回転数に基づいて、前記格納された基本制振ゲインマップにより特定される基本制振ゲイン及び前記演算されたパワー制限ゲインのうち小さい方のゲインを選択する選択工程と、
   前記検出されたクランク角及び前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップに基づいて特定されたエンジン脈動トルクに、前記選択されたゲインを乗じて制振トルクを演算する第２演算工程と、
   前記演算された制振トルクに基づいて前記第１モータのトルクを設定する設定工程と、
   前記設定されたトルクを出力するように、前記第１モータを駆動制御する制御工程と
   を備え、
   前記第１演算工程では、前記パワー制限値を、前記検出されたモータ回転数に、前記格納されたエンジン脈動ベーストルクマップにおけるエンジン脈動ベーストルクの最大値と前記基本ゲインとを乗じた値で割ることによって、前記パワー制限ゲインが演算される
   ことを特徴とするエンジン始動制御方法。

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