JP6199783B2

JP6199783B2 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP6199783B2
Application number: JP2014062472A
Authority: JP
Inventors: 河合　高志; 高志河合; 前田　聡司; 聡司前田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: JP2015182679A

Description

本発明は、内燃機関と、内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な回転電機とが搭載されたハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。

内燃機関を速やかに再始動できるように、内燃機関を所定の状態で停止させる装置が知られている。例えば、クランク軸が所定の回転速度になったときにクランク軸とスタータモータとを接続すべく、内燃機関を停止させる際に惰性回転しているクランク軸の回転速度を予測し、その予測した回転速度に基づいてスタータモータを制御してクランク軸とスタータモータを接続した状態で内燃機関を停止させる装置が知られている（特許文献１参照）。この装置では、燃料供給を停止した後の膨張行程や圧縮行程などの所定の期間におけるクランク軸の回転速度の変化量に基づいて、次の期間のクランク軸の回転速度の変化を予測している。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。

特開２０１３−１４２２８８号公報特開２００９−２２８６３７号公報特開２００５−０１６５０５号公報

内燃機関を特定のクランク角で停止させ、このクランク角から始動することにより内燃機関の始動性を向上させる始動方法が知られている。特許文献１の装置では、スタータモータとクランク軸が接続した状態で内燃機関が停止するように制御を行っているが、内燃機関を特定のクランク角で停止させる制御は行っていない。クランク軸にトルクを出力可能なようにモータ・ジェネレータなどの回転電機が内燃機関に接続されている場合には、内燃機関を停止させる際に回転電機からトルクを出力して内燃機関を特定のクランク角で停止させることが考えられる。しかしながら、冷間時など回転電機から出力可能なトルクが制限される場合には、トルクが不足して特定のクランク角で内燃機関が停止しないおそれがある。

そこで、本発明は、冷間時など回転電機から出力可能なトルクが制限される場合であっても特定のクランク角で内燃機関を停止させることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の制御装置は、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な回転電機と、が搭載されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記内燃機関を停止させる所定の停止条件が成立した場合、前記内燃機関が所定の目標クランク角で停止するように前記内燃機関のスロットル開度及び前記回転電機をそれぞれ制御する停止制御手段を備え、前記停止制御手段は、前記停止条件が成立して前記内燃機関への燃料供給を停止した後、前記内燃機関の回転数が所定の第１回転数からそれより低い所定の第２回転数に達するまでの前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの低下量に基づいて、前記スロットル開度を前記内燃機関への燃料供給を停止したときの開度である供給停止時開度に維持した状態で前記内燃機関の回転数が前記第２回転数より低い所定の第３回転数に達したと仮定したときになると予想されるクランク角である推定クランク角を算出し、前記内燃機関の回転数が前記第２回転数から前記第３回転数に達するまでの間、前記推定クランク角が予め設定した判定クランク角より進んでいた場合には、前記スロットル開度を前記供給停止時開度より小さくし、前記推定クランク角が前記判定クランク角より遅れていた場合には、前記スロットル開度を前記供給停止時開度より大きくし、前記内燃機関の回転数が前記第３回転数に達した場合には、前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するように前記回転電機からトルクを出力するトルク制御を実行する（請求項１）。

本発明の制御装置では、内燃機関を停止させる際に、まず推定クランク角を算出し、その推定クランク角と判定クランク角に基づいてスロットル開度を調整する。これにより内燃機関の回転数が第３回転数に達したときのクランク角を毎回ほぼ同じ値にすることができる。そのため、精度良く所定回転数、所定クランク角から回転電機のトルクを出力することができる。したがって、冷間時など回転電機から出力可能なトルクが制限される場合であっても、目標クランク角で内燃機関を停止させることができる。

本発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両を概略的に示す図。本発明の停止制御を実行してエンジンを停止させたときのエンジンの回転数、クランク角、エンジンの運転モード、インジェクタからの燃料噴射量、スロットル開度、及び第１ＭＧの指令トルクの時間変化の一例を示す図。車両制御装置が実行する停止制御ルーチンを示すフローチャート。図２に続くフローチャート。車両制御装置が実行する停止制御切替ルーチンを示すフローチャート。車両制御装置が実行する通常時停止制御ルーチンを示すフローチャート。図６に続くフローチャート。

以下、本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれたハイブリッド車両を説明する。図１は、ハイブリッド車両１を概略的に示している。車両１は、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１１と、第１モータ・ジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）１２と、第２モータ・ジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）１３とを備えている。エンジン１１は、一列に並ぶ３つの気筒１１ａを備えている。すなわち、エンジン１１は直列３気筒の内燃機関として構成されている。このエンジン１１は、ハイブリッド車両に搭載される周知の内燃機関であるため、詳細な説明を省略する。第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３は、電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。

エンジン１１のクランク軸１１ｂ及び第１ＭＧ１２の出力軸１２ａは、動力分割機構１４と接続されている。動力分割機構１４には、車両１の駆動輪２に動力を伝達するための出力部１５も接続されている。出力部１５は、第１ドライブギヤ１６と、第１ドライブギヤ１６と噛み合うとともにカウンタ軸１７に固定されたカウンタギヤ１８と、カウンタ軸１７に固定された出力ギヤ１９とを備えている。出力ギヤ１９は、デファレンシャル機構２０のケースに設けられたリングギヤ２０ａと噛み合っている。デファレンシャル機構２０は、リングギヤ２０ａに伝達された動力を左右の駆動輪２に分配する周知の機構である。なお、図１では左右の駆動輪２のうちの一方のみを示す。

動力分割機構１４は、差動機構としての遊星歯車機構２１を備えている。遊星歯車機構２１は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、外歯歯車であるサンギヤＳｕと、そのサンギヤＳｕに対して同軸的に配置された内歯歯車としてのリングギヤＲｉと、これらのギヤＳｕ、Ｒｉに噛み合うピニオンギヤＰｉを自転可能かつサンギヤＳｕの周囲を公転可能に保持するキャリアＣａとを備えている。サンギヤＳｕは、第１ＭＧ１２の出力軸１２ａと連結されている。キャリアＣａは、エンジン１１のクランク軸１１ｂと連結されている。リングギヤＲｉは、第１ドライブギヤ１６と連結されている。そのため、サンギヤＳｕが本発明の第２回転要素に、キャリアＣａが本発明の第１回転要素に、リングギヤＲｉが本発明の第３回転要素にそれぞれ相当する。

この図に示すように第２ＭＧ１３の出力軸１３ａには、第２ドライブギヤ２２が設けられている。第２ドライブギヤ２２は、カウンタギヤ１８と噛み合っている。第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３は、不図示のインバータ及び昇圧コンバータを介してバッテリ２３と電気的に接続されている。

エンジン１１、第１ＭＧ１２、及び第２ＭＧ１３の動作は、車両制御装置３０にて制御される。車両制御装置３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。車両制御装置３０は、例えばエンジン１１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ（不図示）及び各気筒１１ａに燃料を供給するためのインジェクタ（不図示）などを制御してエンジン１１の動作を制御する。また、車両１の速度（車速）及びバッテリ２３の充電状態に応じて各ＭＧ１２、１３の動作を制御する。車両制御装置３０には、車両１に係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。車両制御装置３０には、例えば車速センサ３１、クランク角センサ３２、スロットル開度センサ３３、及び冷却水温センサ３４が接続されている。車速センサ３１は、車速に対応した信号を出力する。クランク角センサ３２は、エンジン１１のクランク角に対応した信号を出力する。スロットル開度センサ３３は、スロットルバルブの開度（スロットル開度）に対応した信号を出力する。冷却水温センサ３４は、エンジン１１の冷却水の温度に対応した信号を出力する。この他にも車両制御装置３０には種々のセンサやスイッチ等が接続されているが、それらの図示は省略した。

車両制御装置３０は、所定の停止条件が成立した場合に、各気筒１１ａへの燃料供給を停止して燃焼を停止させ、これによりエンジン１１を停止させる。この車両１では、車速が予め設定した所定の判定速度以下になると第２ＭＧ１３のみで車両１を走行させる。そのため、停止条件は、例えば車速がこの判定速度以下になった場合に成立したと判定される。

また、車両制御装置３０は、エンジン１１を停止させる場合に、予め設定した所定の目標クランク角でエンジン１が停止するように、スロットル開度及び第１ＭＧ１２を制御する。なお、目標クランク角には、例えばエンジン１１の始動時に最も振動を抑制することが可能なクランク角が設定される。具体的には、例えばいずれかの気筒１１ａが圧縮行程の上死点になるクランク角が目標クランク角に設定される。図２を参照してエンジン１１を停止させる際に行う停止制御の概要について説明する。図２は、停止制御を実行してエンジン１１を停止させたときのエンジン１１の回転数、クランク角、エンジン１１の運転モード、インジェクタからの燃料噴射量、スロットル開度、及び第１ＭＧ１２の指令トルクの時間変化の一例を示している。なお、第１ＭＧ１２の指令トルクは、車両制御装置３０から第１ＭＧ１２に出力される指令値である。また、正の指令トルクは、クランク軸１１ｂを正転方向（エンジン１１の運転時に回転する方向）に回転させるトルクであり、負の指令トルクは、クランク軸１１ｂを制動するトルクである。

この停止制御では、各気筒１１ａへの燃料供給を停止した後、エンジン１１の回転数が所定の第１回転数Ｎｅ１からそれより低い所定の第２回転数Ｎｅ２に達するまでの単位時間当たりのエンジン１１の回転数の低下量を算出する。この算出は、エンジン１１の回転数が第２回転数Ｎｅ２に達した時点で行われる。また、車両制御装置３０は、この時点におけるクランク角ＣＲＫｎ２を取得する。低下量は、例えば以下に示す（１）式を用いて算出すればよい。

Ｘ＝ΔＮｅ／ΔＴ＝（Ｎｅ２−Ｎｅ１）／（Ｔ２−Ｔ１）・・・（１）

なお、この式中のＸは単位時間当たりのエンジン１１の回転数の低下量である。Ｔ１はエンジン１１の回転数が第１回転数Ｎｅ１になったときの時間であり、Ｔ２はエンジン１１の回転数が第２回転数Ｎｅ２になったときの時間である。ΔＮｅは、第２回転数Ｎｅ２と第１回転数Ｎｅ１の差である。ΔＴは、時間Ｔ２と時間Ｔ１の差すなわち図２の期間Ｐ１の長さである。なお、この図に示すように期間Ｐ１では、スロットル開度が気筒１１ａへの燃料供給を停止したときの開度（以下、供給停止時開度と称することがある。）にほぼ維持される。

次に算出した低下量Ｘに基づいて、スロットル開度を供給停止時開度に維持した状態で、エンジン１１の回転数が第３回転数Ｎｅ３に達したと仮定したときになると予想されるクランク角（以下、推定クランク角と称することがある。）ＣＲＫを算出する。なお、図３に示すように第３回転数Ｎｅ３は、第２回転数Ｎｅ２より低い回転数である。推定クランク角ＣＲＫは、例えば以下に示す（２）〜（４）式を用いて算出すればよい。

ΔＴ’＝（Ｎｅ２−Ｎｅ３）／Ｘ・・・（２）
ΔＣ＝Ｎｅ２／６０×ΔＴ’×３６０・・・（３）
ＣＲＫ＝ＣＲＫｎ２＋ΔＣ・・・（４）

なお、これらの式中のΔＴ’はエンジン１１の回転数が第２回転数Ｎｅ２から第３回転数Ｎｅ３に低下するまでに掛かると予想される時間、すなわち図２の期間Ｐ２の長さである。ΔＣは、エンジン１１の回転数が第２回転数Ｎｅ２から第３回転数Ｎｅ３に低下するまでにクランク角が移動すると予想される移動量である。

その後、この停止制御では、算出した推定クランク角ＣＲＫと、予め設定した判定クランク角Ｃとを比較する。判定クランク角Ｃは、エンジン１１の回転数が第３回転数Ｎｅ３に達したときにエンジン１１のクランク角がこの判定クランク角Ｃであれば、第１ＭＧ１２から所定のトルク範囲内のトルクを出力することでエンジン１１を目標クランク角で停止させることが可能なクランク角が設定される。なお、このトルク範囲には、冷間時など第１ＭＧ１２から出力可能なトルクが制限されたときの制限範囲が設定される。すなわち、この停止制御では、第１ＭＧ１２から制限範囲内のトルクを出力すればエンジン１１を目標クランク角で停止できる。

そして、判定クランク角Ｃに対して推定クランク角ＣＲＫが進んでいた場合は、図２に破線Ｌａで一例を示したようにスロットル開度を供給停止時開度より小さくする。この際、スロットル開度をどの程度小さくするかは、判定クランク角Ｃと推定クランク角ＣＲＫとの差に応じて設定すればよい。例えば、この差が大きいほどスロットル開度の変化量を大きくする、言い換えればこの差が大きいほどスロットル開度をより小さくすればよい。一方、判定クランク角Ｃに対して推定クランク角ＣＲＫが遅れていた場合には、図２に破線Ｌｂで一例を示したようにスロットル開度を供給停止時開度より大きくする。スロットル開度をどの程度大きくするかは、判定クランク角Ｃと推定クランク角ＣＲＫとの差に応じて設定すればよい。例えば、この差が大きいほどスロットル開度の変化量を大きくする、言い換えればこの差が大きいほどスロットル開度をより大きくすればよい。そして、判定クランク角Ｃと推定クランク角ＣＲＫがほぼ同じ場合には、図２に破線Ｌｃで一例を示したようにスロットル開度を供給停止時開度に維持する。以降では、このように調整した後のスロットル開度を調整スロットル開度と称することがある。

その後、エンジン１１の回転数が実際に第３回転数Ｎｅ３に達すると第１ＭＧ１２からトルクを出力してエンジン１１を目標クランク角で停止させる。この停止制御では、この際に実行される第１ＭＧ１２の制御として回転数引き下げ制御、位置合わせ制御、トルク抜き制御、及び逆回転防止制御が設けられている。これらの制御は、回転数引き下げ制御、位置合わせ制御、トルク抜き制御、逆回転防止制御の順番で実行される。

回転数引き下げ制御は、エンジン１１の回転数が予め設定した所定の第４回転数Ｎｅ４以下になるまで実行される。この第４回転数Ｎｅ４は、位置合わせ制御を開始する回転数である。エンジン１１の回転数が第４回転数Ｎｅ４以下になると、位置合わせ制御が開始される。この位置合わせ制御では、エンジン１１が停止したときにクランク軸１１ｂが予め設定した目標クランク角になるように第１ＭＧ１２からトルクを出力する。

位置合わせ制御は、エンジン１１の回転数が予め設定した所定の第５回転数Ｎｅ５以下になるまで実行される。この第５回転数Ｎｅ５は、トルク抜き制御を開始する回転数である。エンジン１１の回転数が第５回転数Ｎｅ５以下になるとトルク抜き制御が開始される。このトルク抜き制御では、第１ＭＧ１２のトルクをゼロに低下させる。トルク抜き制御は、エンジン１１の回転数が第６回転数Ｎｅ６以下になるまで実行される。この第６回転数Ｎｅ６は、逆回転防止制御を開始する回転数である。なお、第４回転数Ｎｅ４、第５回転数Ｎｅ５、及び第６回転数Ｎｅ６の大小関係は、Ｎｅ６＜Ｎｅ５＜Ｎｅ４＜アイドル回転数である。

エンジン１１の回転数が第６回転数Ｎｅ６以下になると逆回転防止制御が実行される。この逆回転防止制御では、クランク軸１１ｂがエンジン１１の運転時に回転する正転方向とは逆の逆転方向に回転せず、かつクランク軸１１ｂが目標クランク角に停止するように第１ＭＧ１２からトルクを出力する。この逆回転防止制御は、エンジン１１が停止するまで実行される。エンジン１１が停止した場合には第１ＭＧ１２も停止させる。

図３及び図４は、車両制御装置３０がこのようにスロットル開度及び第１ＭＧ１１を制御するために実行する機関停止制御ルーチンを示している。なお、図４は図３に続く制御ルーチンである。この制御ルーチンはエンジン１１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。また、この制御ルーチンは車両制御装置３０が実行する他の制御ルーチンと並行に実行される。この制御ルーチンを実行することにより、車両制御装置３０が本発明の制御手段として機能する。

この制御ルーチンにおいて車両制御装置３０は、まずステップＳ１１で車両１の状態を取得する。車両１の状態としては、車速、クランク角、スロットル開度、及び冷却水温が取得される。また、この処理では、クランク角センサ３２の出力信号に基づいてエンジン１１の回転数も取得される。次のステップＳ１２において車両制御装置３０は、上述した停止条件が成立したか否か判定する。停止条件が不成立と判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。

一方、停止条件が成立したと判定した場合はステップＳ１３に進み、車両制御装置３０は燃焼停止制御を実行する。この燃焼停止制御では、インジェクタを制御して各気筒１１ａへの燃料供給を停止し、エンジン１１の燃焼を停止させる。続くステップＳ１４において車両制御装置３０は、第２回転数Ｎｅ２を設定する。なお、図２に示したようにこの第２回転数Ｎｅ２は、スロットル開度の調整を開始する回転数である。第２回転数Ｎｅ２は、例えば停止条件が成立したときのエンジン１１の回転数及び冷却水温に基づいて設定される。第２回転数Ｎｅ２は、停止条件が成立したときのエンジン１１の回転数よりも低い回転数であり、かつ第１回転数Ｎｅ１より低い回転数が設定される。また、第２回転数Ｎｅ２には、冷却水温が低いほど低い回転数が設定される。なお、エンジン１１が、一部の気筒１１ａを休止させ、残りの気筒１１ａのみで運転可能な可変気筒エンジンである場合には、停止条件が成立したときに稼働している気筒１１ａの数に応じて第２回転数Ｎｅ２を変更してもよい。例えば、第２回転数Ｎｅ２には、稼働気筒１１ａの数が多いほど低い回転数を設定すればよい。

次のステップＳ１５において車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数が第２回転数Ｎｅ２以下になったか否か判定する。エンジン１１の回転数が第２回転数Ｎｅ２より高いと判定した場合はステップＳ１５に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数が第２回転数Ｎｅ２以下になるまでステップＳ１５を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１の回転数が第２回転数Ｎｅ２以下になったと判定した場合はステップＳ１６に進み、車両制御装置３０はこの時点におけるクランク角ＣＲＫｎ２を取得する。続くステップＳ１７において車両制御装置３０は、上述した方法にてエンジン１１の回転数が第１回転数Ｎｅ１から第２回転数Ｎｅ２に達するまでの単位時間当たりのエンジン１１の回転数の低下量Ｘを算出する。次のステップＳ１８において車両制御装置３０は、上述した方法にて推定クランク角ＣＲＫを算出する。次のステップＳ１９において車両制御装置３０は、判定クランク角Ｃ及び推定クランク角ＣＲＫに基づいて上述した方法で調整スロットル開度を算出する。その後、ステップＳ２０において車両制御装置３０は、スロットル開度を算出した調整スロットル開度に調整する。

次のステップＳ２１において車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数が第３回転数Ｎｅ３以下になったか否か判定する。エンジン１１の回転数が第３回転数Ｎｅ３より高いと判定した場合はステップＳ２１に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数が第３回転数Ｎｅ３以下になるまでステップＳ２１を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１の回転数が第３回転数Ｎｅ３以下になったと判定した場合はステップＳ２２に進み、車両制御装置３０はスロットル開度の調整を終了する。この際、車両制御装置３０は、スロットル開度を調整前の開度（供給停止時開度）に戻す。次の図４のステップＳ２３において、車両制御装置３０はこの時点のエンジン１１の回転数に基づいて回転数引き下げトルクを設定する。この回転数引き下げトルクは、エンジン１１の回転数を速やかに引き下げるために第１ＭＧ１２から出力するトルクである。エンジン１１の回転数が高いほどエンジン１１の回転数を引き下げるために必要なトルクが大きくなる。そこで、回転数引き下げトルクには、エンジン１１の回転数が大きいほど大きい値が設定される。なお、この関係は予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。

次のステップＳ２４において車両制御装置３０は、回転数引き下げ制御を実行する。この回転数引き下げ制御では、設定した回転数引き下げトルクを第１ＭＧ１２から出力してエンジン１１の回転数を引き下げる。次のステップＳ２５において車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数が第４回転数Ｎｅ４以下になったか否か判定する。エンジン１１の回転数が第４回転数Ｎｅ４より高いと判定した場合はステップＳ２４に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数が第４回転数Ｎｅ４以下になるまでステップＳ２４及びＳ２５を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１の回転数が第４回転数Ｎｅ４以下になったと判定した場合はステップＳ２６に進み、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数が第４回転数Ｎｅ４以下になったと判定したときのクランク角（以下、位置合わせ制御開始時クランク角と称することがある。）に基づいて位置合わせトルクを設定する。この位置合わせトルクは、エンジン１１が第４回転数Ｎｅ４以下になった時にクランク軸１１ｂが上述した目標クランク角になるように第１ＭＧ１２から出力するトルクである。エンジン１１の回転数が第４回転数Ｎｅ４から第５回転数Ｎｅ５になるまで、第１ＭＧ１２から回転数引き下げトルクを継続して出力したと仮定する。この場合にエンジン１１の停止時のクランク角が目標クランク角になる位置合わせ制御開始時クランク角は、目標クランク角及びエンジン１１の仕様に応じて求まる。以下、このような位置合わせ制御開始時クランク角を第１基準クランク角と称することがある。そして、エンジン１１の停止時のクランク角を目標クランク角にするためには、位置合わせ制御開始時クランク角と第１基準クランク角との差が大きいほど第１ＭＧ１２から出力するトルクを大きくする必要がある。そこで、位置合わせトルクには、位置合わせ制御開始時クランク角と第１基準クランク角との差が大きいほど大きい値を設定する。この位置合わせ制御開始時クランク角と第１基準クランク角との差と位置合わせトルクとの関係は、予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、このマップと位置合わせ制御開始時クランク角とに基づいて位置合わせトルクを設定すればよい。

次のステップＳ２７において車両制御装置３０は、位置合わせ制御を実行する。この位置合わせ制御では、回転数引き下げトルクと位置合わせトルクとを合計したトルクが第１ＭＧ１２から出力される。続くステップＳ２８において車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数が第５回転数Ｎｅ５以下になったか否か判定する。エンジン１１の回転数が第５回転数Ｎｅ５より高いと判定した場合はステップＳ２７に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数が第５回転数Ｎｅ５以下になるまでステップＳ２７及びＳ２８を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１の回転数が第５回転数Ｎｅ５以下になったと判定した場合はステップＳ２９に進み、車両制御装置３０は、トルク抜き制御を実行する。このトルク抜き制御では、第１ＭＧ１２のトルクが予め設定した所定のトルク抜きレートで低下するように第１ＭＧ１２が制御される。続くステップＳ３０において車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数が第６回転数Ｎｅ６以下になったか否か判定する。エンジン１１の回転数が第６回転数Ｎｅ６より高いと判定した場合はステップＳ２９に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数が第６回転数Ｎｅ６以下になるまでステップＳ２９及びＳ３０を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１の回転数が第６回転数Ｎｅ６以下になったと判定した場合はステップＳ３１に進み、車両制御装置３０は第１ＭＧ１２のトルクがゼロになったときのクランク角（以下、逆回転防止制御開始時クランク角と称することがある。）に基づいて逆回転防止トルクを設定する。この逆回転防止トルクは、クランク軸１１ｂが逆転方向に回転することを防止しつつクランク軸１１ｂを目標クランク角に停止させるために第１ＭＧ１２から出力するトルクである。エンジン１１の回転数が第６回転数Ｎｅ６からゼロになるまで、第１ＭＧ１２の出力トルクをゼロにしたと仮定する。この場合にエンジン１１の停止時のクランク角が目標クランク角になる逆回転防止制御開始時クランク角は、目標クランク角及びエンジン１１の仕様に応じて求まる。以下、このような逆回転防止制御開始時クランク角を第２基準クランク角と称することがある。そして、エンジン１１の停止時のクランク角を目標クランク角にするためには、逆回転防止制御開始時クランク角と第２基準クランク角との差が大きいほど第１ＭＧ１２から出力するトルクを大きくする必要がある。そこで、逆回転防止トルクには、逆回転防止制御開始時クランク角と第２基準クランク角との差が大きいほど大きい値を設定する。この逆回転防止制御開始時クランク角と第２基準クランク角との差と逆回転防止トルクとの関係は、予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、このマップと逆回転防止制御開始時クランク角とに基づいて逆回転防止トルクを設定すればよい。

次のステップＳ３２において車両制御装置３０は、逆回転防止制御を実行する。この逆回転防止制御では、設定した逆回転防止トルクが第１ＭＧ１２から出力される。続くステップＳ３３において車両制御装置３０は、エンジン１１が停止したか否か、すなわちエンジン１１の回転数がゼロになったか否か判定する。エンジン１１が停止していないと判定した場合はステップＳ３２に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１が停止するまでステップＳ３２及びＳ３３を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１が停止したと判定した場合はステップＳ３４に進み、車両制御装置３０は第１ＭＧ停止制御を実行する。この第１ＭＧ停止制御では、第１ＭＧ１２の出力トルクをゼロにして第１ＭＧ１２を停止させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

以上に説明したように、この形態によれば、エンジン１１を停止させる際に、まずエンジン１１の回転数が第３回転数Ｎｅ３に達したときにクランク角が判定クランク角Ｃになるようにスロットル開度を調整する。そのため、精度良く所定回転数、所定クランク角から第１ＭＧ１２のトルクを出力することができる。したがって、冷間時など第１ＭＧ１２から出力可能なトルクが制限される場合であっても、目標クランク角でエンジン１１を停止させることができる。また、このようにエンジン１１を停止させることにより、エンジン１１を停止させる際に第１ＭＧ１２から出力するトルクを低減できるので、エネルギ効率を向上できる。そして、このように目標クランク角でエンジン１１を停止させることにより、次回のエンジン１１の始動時の振動を低減できる。

上述した形態では、第１ＭＧ１２が本発明の回転電機に相当する。図３及び図４の制御ルーチンを実行することにより、車両制御装置３０が本発明の停止制御手段として機能する。回転数引き下げ制御、位置合わせ制御、トルク抜き制御、及び逆回転防止制御が本発明のトルク制御に相当する。

なお、上述した停止制御は、冷間時など第１ＭＧ１２の出力トルクが制限される場合に用い、第１ＭＧ１２の出力トルクが制限されない場合には他の停止制御でエンジン１１を停止させてもよい。図５〜図７を参照してこのように停止制御を切り替える方法について説明する。なお、図７は図６に続く制御ルーチンである。図５〜図７において上述した図３、４と共通の処理には同一の符号を付して説明を省略する。

図５は、第１ＭＧ１２の出力トルクが制限されているか否かに応じて停止制御を切り替えるために車両制御装置３０が実行する停止制御切替ルーチンを示している。このルーチンは、エンジン１１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。また、このルーチンは車両制御装置３０が実行する他の制御ルーチンと並行に実行される。

このルーチンにおいて車両制御装置３０は、まずステップＳ１１で車両１の状態を取得する。次のステップＳ１２において車両制御装置３０は、停止条件が成立したか否か判定する。停止条件が不成立と判定した場合は今回のルーチンを終了する。

一方、停止条件が成立したと判定した場合はステップＳ４１に進み、車両制御装置３０は第１ＭＧ１２の出力トルクが制限されているか否か判定する。上述したように第１ＭＧ１２の出力トルクは、冷間時などに制限される。そのため、この判定は、例えばエンジン１１の冷却水温などに基づいて行えばよい。第１ＭＧ１２の出力トルクが制限されると判定した場合はステップＳ４２に進み、車両制御装置３０は制限時停止制御を実行する。この処理では、図３及び図４に示した停止制御が実行される。なお、この場合には図３のステップＳ１２の処理を省略してもよい。その後、今回のルーチンを終了する。

一方、第１ＭＧ１２の出力トルクが制限されていないと判定した場合はステップＳ４３に進み、車両制御装置３０は通常時停止制御を実行する。この処理では、図６及び図７に示した通常時停止制御が実行される。その後、今回のルーチンを終了する。

図６及び図７に示した通常時停止制御ルーチンは、車両制御装置３０が実行する他の制御ルーチンと並行に実行される。この通常時停止制御ルーチンでは、ステップＳ１１〜Ｓ１３まで図３の停止制御ルーチンと同様に処理を進める。次のステップＳ５１において車両制御装置３０は、燃料供給を停止したときのエンジン１１の回転数に基づいて回転数引き下げトルクを設定する。上述したようにエンジン１１の回転数が高いほどエンジン１１の回転数を引き下げるために必要なトルクが大きくなる。そのため、回転数引き下げトルクには、エンジン１１の燃焼を停止させたときのエンジン１１の回転数が大きいほど大きい値が設定される。その後、車両制御装置３０は、ステップＳ２４〜Ｓ２８まで図３及び図４に示した制御ルーチンと同様に処理を進める。

ステップＳ２８においてエンジン１１の回転数が第５回転数Ｎｅ５以下になったと判定した場合は図７のステップＳ５２に進み、車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数が第５回転数Ｎｅ５以下になったと判定されたときの第１ＭＧ１２のトルク、すなわち位置合わせ制御の終了時の第１ＭＧ１２のトルク（以下、制御最終値と称することがある。）に基づいてトルク抜きレートを設定する。このトルク抜きレートは、トルク抜き制御において第１ＭＧ１２のトルクを制御最終値からゼロにする際の単位時間当たりのトルクの変化量である。トルク抜きレートには、制御最終値の絶対値が大きいほど大きい値が設定される。なお、この関係は、制御最終値が異なっていてもトルク抜き制御で第１ＭＧ１２のトルクをゼロにしたときのエンジン１１の回転数が同じ回転数になるように設定される。この関係は予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、このマップと制御最終値とに基づいてトルク抜きレートを設定すればよい。

次のステップＳ５３において車両制御装置３０は、トルク抜き制御を実行する。このトルク抜き制御では、第１ＭＧ１２のトルクが設定したトルク抜きレートで低下するように第１ＭＧ１２が制御される。その後、ステップＳ３０に進み、以降は図３及び図４に示した制御ルーチンと同様に処理を進める。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

このように第１ＭＧ１２の出力トルクが制限されない場合には、第１ＭＧ１２のトルクのみで停止時のエンジン１１のクランク角を目標クランク角にすることにより、制御を簡略化できる。そのため、車両制御装置３０に掛かる負荷を軽減できる。一方、第１ＭＧ１２の出力トルクが制限されている場合には、図３及び図４に示した停止制御方法でエンジン１１を停止させる。そのため、冷間時など第１ＭＧ１２から出力可能なトルクが制限される場合であっても、目標クランク角でエンジン１１を停止させることができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される内燃機関は３気筒の内燃機関に限定されない。２気筒の内燃機関、又は４つ以上の気筒を有する内燃機関に本発明を適用してよい。また、内燃機関のクランク軸には、回転電機として電動機が動力伝達可能に接続されてもよい。この際、電動機はクランク軸と直接接続されていてもよい。

１ハイブリッド車両
１１内燃機関
１１ｂクランク軸（出力軸）
１２第１モータ・ジェネレータ（回転電機）
３０車両制御装置（停止制御手段）

Claims

内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な回転電機と、が搭載されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、
前記内燃機関を停止させる所定の停止条件が成立した場合、前記内燃機関が所定の目標クランク角で停止するように前記内燃機関のスロットル開度及び前記回転電機をそれぞれ制御する停止制御手段を備え、
前記停止制御手段は、
前記停止条件が成立して前記内燃機関への燃料供給を停止した後、前記内燃機関の回転数が所定の第１回転数からそれより低い所定の第２回転数に達するまでの前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの低下量に基づいて、前記スロットル開度を前記内燃機関への燃料供給を停止したときの開度である供給停止時開度に維持した状態で前記内燃機関の回転数が前記第２回転数より低い所定の第３回転数に達したと仮定したときになると予想されるクランク角である推定クランク角を算出し、
前記内燃機関の回転数が前記第２回転数から前記第３回転数に達するまでの間、前記推定クランク角が予め設定した判定クランク角より進んでいた場合には、前記スロットル開度を前記供給停止時開度より小さくし、前記推定クランク角が前記判定クランク角より遅れていた場合には、前記スロットル開度を前記供給停止時開度より大きくし、
前記内燃機関の回転数が前記第３回転数に達した場合には、前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するように前記回転電機からトルクを出力するトルク制御を実行する制御装置。