JP6394274B2

JP6394274B2 - Hybrid car

Info

Publication number: JP6394274B2
Application number: JP2014215505A
Authority: JP
Inventors: 須貝　信一; 信一須貝
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: JP2016078803A

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、電動アクチュエータにより吸気バルブの開閉タイミングを変更可能なエンジンとエンジンをクランキング可能な電動機とを備えるハイブリッド自動車に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly, to a hybrid vehicle including an engine that can change the opening / closing timing of an intake valve by an electric actuator and an electric motor that can crank the engine.

従来、この種のハイブリッド自動車としては、低温時スイッチがオンされており且つ外気温度が閾値未満であるときには、吸気バルブの開閉タイミングをエンジンの着火性が良好となる所定進角位置としてエンジンを停止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、上述した制御により、次回ののシステム起動後に最初にエンジンを始動するときの着火性を向上させ、低温時にエンジンをより確実に始動するものとしている。 Conventionally, in this type of hybrid vehicle, when the low temperature switch is turned on and the outside air temperature is lower than the threshold value, the opening / closing timing of the intake valve is set as a predetermined advance position where the ignitability of the engine is good, and the engine is stopped. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this hybrid vehicle, the above-described control improves the ignitability when the engine is started for the first time after the next system startup, and starts the engine more reliably at low temperatures.

特開２０１０−２４８９１号公報JP 2010-24891 A

しかしながら、上述のハイブリッド自動車では、低温時のエンジン始動時に振動が生じ、車両挙動が適正なものではない場合が生じる。エンジンの着火性が良好となるように吸気バルブの開閉タイミングを所定進角位置にしてクランキングすると、筒内圧がある程度高くなるため、クランキング時のトルク脈動が大きくなる。このため、車両に振動が生じたり、ギヤの歯打ちによる異音が生じ、乗員に違和感を与えてしまう。こうした課題に対して、エンジン始動時に車両の振動を抑制する制振制御を実行したり、ギヤに対して歯打ちしないように一方向に押し当てるトルクを作用させる押し当て制御を実行することも考えられる。しかし、低温時には、バッテリの出力が大きく制限されるため、これらの制御を実行することができない場合も生じる。 However, in the above-described hybrid vehicle, vibration occurs when the engine is started at a low temperature, and the vehicle behavior may not be appropriate. If cranking is performed with the opening / closing timing of the intake valve set to a predetermined advance position so that the ignition performance of the engine is good, the in-cylinder pressure increases to some extent, and torque pulsation during cranking increases. For this reason, vibration is generated in the vehicle, or abnormal noise is generated due to gear rattling, which gives the passenger an uncomfortable feeling. To deal with these problems, it is also possible to execute vibration suppression control that suppresses vehicle vibration when starting the engine, or to perform pressing control that applies torque that presses in one direction so that the gear does not rattle. It is done. However, when the temperature is low, the output of the battery is greatly limited, and thus it may not be possible to execute these controls.

本発明のハイブリッド自動車は、低温時のエンジンの始動性と乗員の乗り心地との調和を図ることを主目的とする。 The main purpose of the hybrid vehicle of the present invention is to harmonize the startability of the engine at low temperatures and the ride comfort of the occupant.

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。 The hybrid vehicle of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明のハイブリッド自動車は、
電動アクチュエータにより吸気バルブの開閉タイミングを変更可能なエンジンと、エンジンをクランキング可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、
前記エンジンの冷却水温が所定温度未満のときに前記エンジンを始動するときには、前記エンジンの始動の際に異音や振動などにより乗員に与える違和感を抑制するための制御に必要な電力を前記バッテリの出力制限から減じて得られる使用可能電力が小さいほど前記吸気バルブの開閉タイミングを進角するようにして前記エンジンを始動する始動時制御手段、
を備えることを特徴とする。 The hybrid vehicle of the present invention
In a hybrid vehicle comprising an engine that can change the opening and closing timing of an intake valve by an electric actuator, an electric motor that can crank the engine, and a battery that exchanges electric power with the electric motor,
When the engine is started when the cooling water temperature of the engine is lower than a predetermined temperature, electric power necessary for control for suppressing a sense of incongruity given to an occupant due to abnormal noise or vibration at the time of starting the engine is supplied to the battery. Start-up control means for starting the engine by advancing the opening / closing timing of the intake valve as the usable power obtained by subtracting from the output limit is smaller;
It is characterized by providing.

この本発明のハイブリッド自動車では、エンジンの冷却水温が所定温度未満のときにエンジンを始動するときには、まず、エンジンの始動の際に異音や振動などにより乗員に与える違和感を抑制するための制御に必要な電力をバッテリの出力制限から減じて使用可能電力を計算する。そして、計算した使用可能電力が小さいほど吸気バルブの開閉タイミングを進角するようにしてエンジンを始動する。吸気バルブの開閉タイミングを進角するほど着火可能な筒内圧となるエンジン回転数が小さくなり、エンジンの始動に要する電動機の消費電力を小さくすることができ、迅速にエンジンを始動することができる。一方、吸気バルブの開閉タイミングを進角すると、クランキング時のトルク脈動が大きくなるから、車両に振動を生じさせたりギヤの歯打ちを生じさせたりして乗員に違和感を与えてしまう。しかし、本発明のハイブリッド自動車では、エンジンの始動の際に異音や振動などにより乗員に与える違和感を抑制するための制御に必要な電力を考慮しているため、こうした制御を行なうことにより、乗員に与える違和感を抑制することができる。これらの結果、低温時において、エンジンの始動性と乗員の乗り心地との調和を図ることができる。ここで、乗員に与える違和感を抑制するための制御としては、エンジンのクランキングに伴って生じるトルク脈動によりギヤのガタ打ちによる異音の発生を抑制するための押し当て制御や、クランキングによって車両に生じる振動を抑制するための制振制御などを挙げることができる。 In the hybrid vehicle of the present invention, when starting the engine when the coolant temperature of the engine is lower than a predetermined temperature, first, control is performed to suppress a sense of incongruity given to the occupant due to abnormal noise or vibration when starting the engine. Calculate the available power by subtracting the required power from the battery output limit. Then, the smaller the calculated usable power, the more the intake valve opening / closing timing is advanced, and the engine is started. The more the intake valve opening / closing timing is advanced, the smaller the engine speed, which is the in-cylinder pressure that can be ignited, the power consumption of the motor required to start the engine can be reduced, and the engine can be started quickly. On the other hand, if the opening / closing timing of the intake valve is advanced, torque pulsation at the time of cranking increases, which causes the vehicle to vibrate or cause gear rattling, giving the passenger a sense of incongruity. However, in the hybrid vehicle of the present invention, the electric power necessary for the control for suppressing the uncomfortable feeling given to the occupant due to abnormal noise or vibration at the start of the engine is taken into account. Can suppress a sense of incongruity. As a result, the engine startability and the ride comfort of the occupant can be harmonized at low temperatures. Here, as control for suppressing the uncomfortable feeling given to the occupant, the vehicle is controlled by pressing control for suppressing the generation of abnormal noise due to rattling of the gear due to torque pulsation caused by engine cranking, or by cranking. Vibration control for suppressing vibrations generated in the motor.

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記始動制御手段は、前記使用可能電力を用いて前記電動機により前記エンジンをクランキングしたときに前記エンジンを始動可能な筒内圧となる前記吸気バルブの開閉タイミングを用いて前記エンジンを始動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、使用可能電力によりより確実にエンジンを始動することができる。 In such a hybrid vehicle of the present invention, the start control means uses the opening / closing timing of the intake valve that becomes an in-cylinder pressure at which the engine can be started when the engine is cranked by the electric motor using the usable electric power. It can also be a means for starting the engine. If it carries out like this, an engine can be started more reliably by usable electric power.

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。1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. エンジン２２を始動する際にＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an example of a start time control routine executed by an HVECU 70 when starting an engine 22. 進角量設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the advance amount setting map. エンジン２２を一定回転数で回転させたときの進角量ＣＡと筒内圧との関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the advance amount CA and cylinder pressure when rotating the engine 22 by fixed rotation speed. エンジン２２をクランキングしたときの進角量ＣＡとエンジン２２の回転数Ｎｅと筒内圧との関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the advance amount CA when cranking the engine 22, the rotation speed Ne of the engine 22, and the in-cylinder pressure. バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと乗員の乗り心地を良好に保つための制御と進角量ＣＡとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the output limit Wout of the battery 50, the control for maintaining favorable riding comfort, and the advance angle CA.

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。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

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、エンジン２２と、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、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１と、モータＭＧ２と、インバータ４１，４２と、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、バッテリ５０と、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、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。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. As illustrated, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an engine 22, an engine electronic control unit (hereinafter referred to as an engine ECU) 24, a planetary gear 30, a motor MG1, a motor MG2, inverters 41 and 42, A motor electronic control unit (hereinafter referred to as motor ECU) 40, a battery 50, a battery electronic control unit (hereinafter referred to as battery ECU) 52, and a hybrid electronic control unit (hereinafter referred to as HVECU) 70 are provided. .

エンジン２２は、一般的なガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されており、電動アクチュエータ（例えばサーボモータ）の駆動により吸気バルブの開閉タイミングを変更することができる可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）２３が組み込まれている。 The engine 22 is configured as an internal combustion engine that outputs power using general gasoline, light oil, or the like as fuel, and variable valve timing that can change the opening / closing timing of the intake valve by driving an electric actuator (for example, a servo motor). A mechanism (hereinafter referred to as VVT) 23 is incorporated.

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が入力ポートを介して入力されている。入力ポートを介して入力される信号としては、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、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、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、吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ｔａ、などを挙げることができる。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が出力ポートを介して出力されている。出力ポートを介して出力される制御信号としては、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、ＶＶＴ２３の電動アクチュエータへの駆動制御信号、などを挙げることができる。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。 Although not shown, the engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . Signals are input to the engine ECU 24 from various sensors that detect the operating state of the engine 22 via an input port. Signals input via the input port include a crank position θcr from a crank position sensor that detects the rotational position of the crankshaft 26, a cooling water temperature Tw from a water temperature sensor that detects the temperature of cooling water in the engine 22, and an intake valve. And a cam position θca from a cam position sensor that detects a rotational position of a camshaft that opens and closes an exhaust valve, a throttle position TP from a throttle valve position sensor that detects a throttle valve position, and an air flow meter attached to an intake pipe Examples include an intake air amount Qa, an intake air temperature Ta from a temperature sensor attached to the intake pipe, and the like. Various control signals for driving the engine 22 are output from the engine ECU 24 through an output port. The control signal output via the output port includes a drive signal to the fuel injection valve, a drive signal to the throttle motor that adjusts the position of the throttle valve, a control signal to the ignition coil integrated with the igniter, the VVT 23 The drive control signal to an electric actuator can be mentioned. The engine ECU 24 is in communication with the HVECU 70, controls the operation of the engine 22 by a control signal from the HVECU 70, and outputs data related to the operation state of the engine 22 to the HVECU 70 as necessary. The engine ECU 24 also calculates the rotational speed of the crankshaft 26, that is, the rotational speed Ne of the engine 22 based on a signal from a crank position sensor (not shown) attached to the crankshaft 26.

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤ，リングギヤ，キャリアには、モータＭＧ１の回転子，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，エンジン２２のクランクシャフト２６がそれぞれ接続されている。 The planetary gear 30 is configured as a single pinion type planetary gear mechanism. The sun gear, ring gear, and carrier of the planetary gear 30 are connected to the rotor of the motor MG1, the drive shaft 36 connected to the drive wheels 38a and 38b via the differential gear 37, and the crankshaft 26 of the engine 22, respectively.

モータＭＧ１は、同期発電電動機として構成されており、上述したように回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータＥＣＵ４０によってインバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、バッテリ５０からの直流電力が三相交流電力に変換されて供給されることにより駆動する。 The motor MG1 is configured as a synchronous generator motor, and the rotor is connected to the sun gear of the planetary gear 30 as described above. The motor MG <b> 2 is configured as a synchronous generator motor, and a rotor is connected to the drive shaft 36. Motors MG1 and MG2 are driven by switching control of switching elements (not shown) of inverters 41 and 42 by motor ECU 40 so that DC power from battery 50 is converted into three-phase AC power and supplied.

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が入力ポートを介して入力されている。入力ポートを介して入力される信号としては、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、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、などを挙げることができる。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。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の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。 Although not shown, the motor ECU 40 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . Signals necessary for driving and controlling the motors MG1, MG2 are input to the motor ECU 40 via the input port. Signals input via the input port include rotational positions θm1 and θm2 from rotational position detection sensors 43 and 44 that detect the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2, and a motor MG1 detected by a current sensor (not shown). , Phase current applied to MG2, and the like. The motor ECU 40 outputs a switching control signal to a switching element (not shown) of the inverters 41 and 42 through an output port. The motor ECU 40 is in communication with the HVECU 70, controls the driving of the motors MG1, MG2 by a control signal from the HVECU 70, and outputs data related to the operating state of the motors MG1, MG2 to the HVECU 70 as necessary. The motor ECU 40 also calculates the rotational speeds Nm1, Nm2 of the motors MG1, MG2 based on the rotational positions θm1, θm2 of the rotors of the motors MG1, MG2 from the rotational position detection sensors 43, 44.

バッテリ５０は、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と電力をやりとりをする。バッテリ５０を管理するバッテリ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が入力ポートを介して入力されている。入力ポートを介して入力される信号としては、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Ｖｂ、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図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂ、などを挙げることができる。これらの信号は、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に送信される。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために蓄電割合ＳＯＣや入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、電流センサ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として演算している。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、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最大許容電力として演算している。 The battery 50 is configured as a lithium ion secondary battery, for example, and exchanges electric power with the motors MG1 and MG2 via the inverters 41 and 42. Although not shown, the battery ECU 52 that manages the battery 50 is configured as a microprocessor centered on a CPU. In addition to the CPU, a ROM that stores a processing program, a RAM that temporarily stores data, and an input / output port , Equipped with a communication port. A signal necessary for managing the battery 50 is input to the battery ECU 52 via the input port. Signals input through the input port include an inter-terminal voltage Vb from a voltage sensor (not shown) installed between the terminals of the battery 50, and a current (not shown) attached to a power line connected to the output terminal of the battery 50. Examples thereof include a charge / discharge current Ib from the sensor, a battery temperature Tb from a temperature sensor (not shown) attached to the battery 50, and the like. These signals are transmitted to the HVECU 70 by communication with data regarding the state of the battery 50 as necessary. Further, the battery ECU 52 calculates the storage ratio SOC and input / output limits Win and Wout in order to manage the battery 50. The storage ratio SOC is calculated as a ratio of the capacity of power that can be discharged from the battery 50 at that time based on the integrated value of the charge / discharge current Ib detected by the current sensor. The input / output limits Win and Wout are calculated as the maximum allowable power that may charge / discharge the battery 50 based on the storage ratio SOC and the battery temperature Tb.

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、ハイブリッド自動車２０を制御するための各種信号が入力ポートを介して入力されている。入力ポートを介して入力される信号は、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、などを挙げることができる。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。 Although not shown, the HVECU 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. Various signals for controlling the hybrid vehicle 20 are input to the HVECU 70 via an input port. A signal input through the input port includes an ignition signal from the ignition switch 80, a shift position SP from the shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81, and an accelerator pedal position that detects the depression amount of the accelerator pedal 83. Examples include an accelerator opening degree Acc from the sensor 84, a brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 for detecting the depression amount of the brake pedal 85, a vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the like. As described above, the HVECU 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52.

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３２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駆動軸３２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以下の（１）〜（３）のものがある。
（１）トルク変換運転モード：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３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する運転モード。
（２）充放電運転モード：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３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する運転モード。
（３）モータ運転モード：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３２に出力するよう運転制御する運転モード。 The hybrid vehicle 20 of the embodiment configured in this way calculates the required torque to be output to the drive shaft 32 based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 83 by the driver. The operation of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2 is controlled so that the required power corresponding to the torque is output to the drive shaft 32. As the operation control of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2, there are the following (1) to (3).
(1) Torque conversion operation mode: The operation of the engine 22 is controlled so that power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all of the power output from the engine 22 is torqued by the planetary gear 30, the motor MG1, and the motor MG2. An operation mode in which the motor MG1 and the motor MG2 are drive-controlled so that they are converted and output to the drive shaft 32.
(2) Charging / discharging operation mode: The engine 22 is operated and controlled so that the power corresponding to the sum of the required power and the power required for charging / discharging the battery 50 is output from the engine 22 and the battery 50 is charged / discharged. Operation for driving and controlling the motor MG1 and the motor MG2 so that all or part of the power output from the engine 22 is output to the drive shaft 32 with torque conversion by the planetary gear 30, the motor MG1, and the motor MG2. mode.
(3) Motor operation mode: An operation mode in which the operation of the engine 22 is stopped and operation control is performed so that power corresponding to the required power from the motor MG2 is output to the drive shaft 32.

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の始動時の動作について説明する。図２は、エンジン２２を始動する際にＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured, particularly the operation at the start of the engine 22 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a start time control routine executed by the HVECU 70 when starting the engine 22.

始動時制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、エンジン２２の冷却水温Ｔｗを入力し（ステップＳ１００）、入力した冷却水温Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、エンジン２２の冷却水温Ｔｗは、図示しない水温センサにより検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により送信されたものを受信することにより入力するものとした。所定温度Ｔｒｅｆは、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが小さくなり、エンジン２２の始動にバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを十分に考慮する必要がある温度（例えば０℃）として予め定められるものである。 When the start time control routine is executed, the HVECU 70 first inputs the cooling water temperature Tw of the engine 22 (step S100), and determines whether or not the input cooling water temperature Tw is lower than the predetermined temperature Tref (step S110). ). Here, the cooling water temperature Tw of the engine 22 is inputted by receiving what is detected by a water temperature sensor (not shown) transmitted from the engine ECU 24 by communication. The predetermined temperature Tref is determined in advance as a temperature (for example, 0 ° C.) at which the output limit Wout of the battery 50 becomes small and the output limit Wout of the battery 50 needs to be sufficiently taken into account when starting the engine 22.

エンジン２２の冷却水温Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆ以上のときには、吸気バルブの開閉タイミングを通常の最遅角位置としてエンジン２２を始動して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。エンジン２２の通常の始動は、ＶＶＴ２３の電動アクチュエータを駆動して吸気バルブの開閉タイミングを基準位置から最も遅角させた最遅角位置とし、この状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリング（クランキング）し、エンジン２２の回転数が着火可能な筒内圧以上の回転数に至った以降に点火燃料噴射制御と点火制御とを開始することにより行なわれる。エンジン２２を始動すると、吸気バルブの開閉タイミングは、エンジン２２から出力すべきトルクに応じた開閉タイミングとなるようＶＶＴ２３の電動アクチュエータが駆動制御される。 When the coolant temperature Tw of the engine 22 is equal to or higher than the predetermined temperature Tref, the engine 22 is started with the intake valve opening / closing timing set to the normal most retarded position (step S120), and this routine is terminated. The engine 22 is normally started by driving the electric actuator of the VVT 23 to the most retarded position where the opening / closing timing of the intake valve is most retarded from the reference position. In this state, the motor 22 is motored (cranked). In this case, the ignition fuel injection control and the ignition control are started after the engine 22 has reached the engine speed equal to or higher than the in-cylinder pressure that can be ignited. When the engine 22 is started, the electric actuator of the VVT 23 is driven and controlled so that the opening / closing timing of the intake valve is the opening / closing timing corresponding to the torque to be output from the engine 22.

ステップＳ１１０でエンジン２２の冷却水温Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを入力し（ステップＳ１３０）、エンジン２２の始動の際の乗員の乗り心地を良好に保つための制御の実行に要する電力Ｐｓを計算する（ステップＳ１４０）。エンジン２２の始動の際に乗員の乗り心地を良好に保つための制御としては、エンジン２２のクランキングに伴って生じるトルク脈動によりギヤの歯打ちなどによる異音の発生を抑制するためにギヤに一方向のトルクを作用させるようモータＭＧ２を駆動制御する押し当て制御や、エンジン２２のクランキングに伴って車両に生じる振動を抑制するためにモータＭＧ２あるいはモータＭＧ１から制振トルクを出力する制振制御などを挙げることができる。エンジン２２の冷却水温Ｔｗがマイナス２０℃やマイナス３０℃などの極低温時や何らかの理由でバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが非常に小さくなっているときには、エンジン２２の始動を優先する必要から、押し当て制御や制振制御を行なわない場合がある。したがって、電力Ｐｓは、押し当て制御と制振制御とが共に実行されるときにはこれらの制御に必要な電力の和として計算される。また、電力Ｐｓは、押し当て制御と制振制御とのうち一方のみが実行されるときには実行される制御に必要な電力として計算され、押し当て制御も制振制御も実行されないときには値０とされる。 When the coolant temperature Tw of the engine 22 is lower than the predetermined temperature Tref in step S110, the output limit Wout of the battery 50 is input (step S130), and control for maintaining a good ride comfort for the passenger at the start of the engine 22 is performed. The power Ps required for execution is calculated (step S140). As a control for maintaining a good ride comfort for the occupant when the engine 22 is started, a torque is applied to the gear in order to suppress the generation of noise due to gear rattling due to torque pulsation caused by cranking of the engine 22. Pushing control for driving and controlling the motor MG2 so that the torque in one direction is applied, and damping control for outputting damping torque from the motor MG2 or the motor MG1 to suppress vibration generated in the vehicle due to cranking of the engine 22 Control etc. can be mentioned. When the cooling water temperature Tw of the engine 22 is extremely low, such as minus 20 ° C. or minus 30 ° C., or when the output limit Wout of the battery 50 is very small for some reason, it is necessary to give priority to the start of the engine 22. There are cases where control or vibration suppression control is not performed. Therefore, the electric power Ps is calculated as the sum of electric power required for these controls when both the pressing control and the vibration suppression control are executed. The electric power Ps is calculated as electric power necessary for the control to be executed when only one of the pressing control and the vibration suppression control is executed, and is set to a value of 0 when neither the pressing control nor the vibration suppression control is executed. The

こうして電力Ｐｓを計算すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから電力Ｐｓを減じてエンジン２２の始動に用いることが可能な電力として使用可能電力Ｐｕを計算する（ステップＳ１５０）。そして、使用可能電力Ｐｕに基づいて吸気バルブの開閉タイミングの最遅角位置からの進角量ＣＡを決定し（ステップＳ１６０）、決定した進角量ＣＡだけ最遅角位置から進角させてエンジン２２を始動し（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。ここで、進角量ＣＡは、実施例では、予め使用可能電力Ｐｕと進角量ＣＡとの関係を定めて進角量設定用マップとして記憶しておき、使用可能電力Ｐｕが与えられるとマップから対応する進角量ＣＡを導出して決定するものとした。進角量設定用マップの一例を図３に示す。進角量ＣＡは、図示するように、使用可能電力Ｐｕが小さいほど大きくなるように決定される。進角量ＣＡをこのように決定するのは、進角量ＣＡを大きくするとエンジン２２の始動（クランキング）に要する電力が小さくなることに基づく。即ち、進角量ＣＡを大きくすると、エンジン２２の筒内圧が大きくなる。このため、着火可能なエンジン２２の回転数が小さくなり、低回転数でエンジン２２に燃料噴射制御と点火制御とを開始してエンジン２２を始動することができるようになる。このため、エンジン２２の始動（クランキング）に要する消費電力を小さくすることができるのである。 When the power Ps is calculated in this way, the usable power Pu is calculated as power that can be used for starting the engine 22 by subtracting the power Ps from the output limit Wout of the battery 50 (step S150). Then, an advance amount CA from the most retarded position of the opening / closing timing of the intake valve is determined based on the usable electric power Pu (step S160), and the engine is advanced from the most retarded position by the determined advance amount CA. 22 is started (step S170), and this routine is finished. Here, in the embodiment, the advance amount CA is determined in advance as a map for setting the advance amount by determining the relationship between the available power Pu and the advance amount CA. The corresponding advance angle amount CA is derived and determined from the above. An example of the advance amount setting map is shown in FIG. As shown in the figure, the advance amount CA is determined so as to increase as the available power Pu decreases. The advance angle CA is determined in this way because the electric power required for starting (cranking) the engine 22 is reduced when the advance angle CA is increased. That is, when the advance amount CA is increased, the in-cylinder pressure of the engine 22 is increased. For this reason, the rotational speed of the ignitable engine 22 is reduced, and the engine 22 can be started by starting fuel injection control and ignition control for the engine 22 at a low rotational speed. For this reason, the power consumption required for starting (cranking) the engine 22 can be reduced.

図４は、エンジン２２を比較的低回転数で回転させたときの進角量ＣＡと筒内圧との関係の一例を示す説明図であり、図５は、値０と所定量（例えば１０度）の進角量ＣＡでエンジン２２をクランキングしたときのエンジン２２の回転数Ｎｅと筒内圧との関係の一例を示す説明図である。図４および図５中の「Ｐｆ」は着火可能な最低筒内圧を示す。エンジン２２を連続して爆発燃焼させるためには、筒内圧を最低筒内圧Ｐｆ以上とした状態で燃料噴射制御と点火制御とを実行する必要がある。図４に示すように、エンジン２２を比較的低回転数で回転させたときには、進角量ＣＡを値ＣＡ１以上とすることにより筒内圧を最低筒内圧Ｐｆにすることができる。また、図５に示すように、進角量ＣＡが値０のとき（最遅角位置）では、エンジン２２の回転数Ｎｅを値Ｎｅ２以上にしないとエンジン２２の筒内圧が最低筒内圧Ｐｆ以上とならない。進角量ＣＡが所定値（例えば、１０度など）のときでは、エンジン２２の回転数Ｎｅが値Ｎｅ２より小さな値Ｎｅ１以上でエンジン２２の筒内圧は最低筒内圧Ｐｆ以上となる。このように、進角量ＣＡを大きくすることにより、エンジン２２を始動することができる回転数を小さくすることができ、エンジン２２の始動（クランキング）に要する電力を小さくすることができる。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the advance amount CA and the in-cylinder pressure when the engine 22 is rotated at a relatively low speed, and FIG. 5 is a diagram illustrating a value 0 and a predetermined amount (for example, 10 degrees). FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the rotational speed Ne of the engine 22 and the in-cylinder pressure when the engine 22 is cranked with the advance angle CA of FIG. “Pf” in FIGS. 4 and 5 indicates the lowest in-cylinder pressure that can be ignited. In order to cause the engine 22 to continuously explode and burn, it is necessary to execute fuel injection control and ignition control in a state where the in-cylinder pressure is equal to or higher than the minimum in-cylinder pressure Pf. As shown in FIG. 4, when the engine 22 is rotated at a relatively low rotational speed, the in-cylinder pressure can be set to the minimum in-cylinder pressure Pf by setting the advance angle amount CA to a value CA1 or more. Further, as shown in FIG. 5, when the advance amount CA is 0 (the most retarded position), the in-cylinder pressure of the engine 22 is greater than or equal to the minimum in-cylinder pressure Pf unless the rotational speed Ne of the engine 22 is greater than or equal to the value Ne2. Not. When the advance angle CA is a predetermined value (for example, 10 degrees), the in-cylinder pressure of the engine 22 becomes equal to or higher than the minimum in-cylinder pressure Pf when the rotational speed Ne of the engine 22 is equal to or greater than the value Ne1 smaller than the value Ne2. Thus, by increasing the advance amount CA, the rotational speed at which the engine 22 can be started can be reduced, and the electric power required for starting (cranking) the engine 22 can be reduced.

図６は、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと乗員の乗り心地を良好に保つための制御と進角量ＣＡとの関係の一例を示す説明図である。図中の出力制限Ｗｏｕｔは、吸気バルブの開閉タイミングを最遅角位置としてエンジン２２を始動する際に、エンジン２２のクランキングに要する電力に一致するものとしている。図中、左の棒グラフは、進角量ＣＡを値０（吸気バルブの開閉タイミングを最遅角位置）としてエンジン２２を始動するときには、使用可能電力Ｐｕがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに一致しするため、乗員の乗り心地を良好に保つための制御を全く実行できないことを示している。中央の棒グラフは、乗員の乗り心地を良好に保つための制御として押し当て制御だけでも実行してエンジン２２を始動するには、進角量ＣＡを小さな値としてその分だけ吸気バルブの開閉タイミングを進角してエンジン２２を始動する必要があるのを示している。右の棒グラフは、乗員の乗り心地を良好に保つための制御として押し当て制御と制振制御とを実行するには、進角量ＣＡを大きな値としてその分だけ吸気バルブの開閉タイミングを進角してエンジン２２を始動する必要があるのを示している。このように、乗員の乗り心地を良好に保つための制御として実行する制御に必要な電力をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから減じて得られる使用可能電力Ｐｕでエンジン２２を始動することができるように進角量ＣＡを決定することにより、低温時のエンジン２２の始動性と乗員の乗り心地との調和を図ることができる。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the output limit Wout of the battery 50 and the control for maintaining a good ride comfort for the occupant and the advance amount CA. The output limit Wout in the figure corresponds to the power required for cranking the engine 22 when starting the engine 22 with the opening / closing timing of the intake valve as the most retarded position. In the drawing, the left bar graph shows that the available power Pu matches the output limit Wout of the battery 50 when the engine 22 is started with the advance amount CA as 0 (the intake valve opening / closing timing is the most retarded position). Therefore, it is shown that the control for keeping the ride comfort of the occupant cannot be executed at all. In the center bar graph, in order to start the engine 22 by performing only the pressing control as a control for maintaining a good ride comfort of the occupant, the advance angle CA is set to a small value, and the opening / closing timing of the intake valve is accordingly increased. It shows that the engine 22 needs to be advanced and started. In the right bar graph, in order to perform the pushing control and the vibration suppression control as a control for maintaining a good ride comfort of the occupant, the advance angle CA is set to a large value, and the opening / closing timing of the intake valve is advanced by that amount. The engine 22 needs to be started. As described above, the engine 22 can be started with the usable electric power Pu obtained by subtracting the electric power necessary for the control executed as the control for maintaining the ride comfort of the occupant from the output limit Wout of the battery 50. By determining the advance angle CA, it is possible to achieve a balance between the startability of the engine 22 at a low temperature and the ride comfort of the occupant.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の冷却水温Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆ未満のときには、まず、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから乗員の乗り心地を良好に保つための制御に必要な電力Ｐｓを減じて使用可能電力Ｐｕを計算する。そして、使用可能電力Ｐｕが小さいほど大きくなるように進角量ＣＡを決定し、吸気バルブの開閉タイミングを最遅角位置から進角量ＣＡだけ進角させた位置としてエンジン２２を始動する。このため、低温時のエンジン２２の始動性と乗員の乗り心地との調和を図ることができる。 In the hybrid vehicle 20 according to the embodiment described above, when the coolant temperature Tw of the engine 22 is lower than the predetermined temperature Tref, first, the electric power Ps necessary for the control for keeping the ride comfort of the passenger from the output limit Wout of the battery 50 is good. Is used to calculate the usable power Pu. Then, the advance amount CA is determined so as to increase as the usable power Pu decreases, and the engine 22 is started with the intake valve opening / closing timing advanced from the most retarded position by the advance amount CA. For this reason, it is possible to achieve harmony between the startability of the engine 22 at a low temperature and the ride comfort of the occupant.

実施例のハイブリッド自動車２０では、乗員の乗り心地を良好に保つための制御として、押し当て制御と制振制御とを用いるものとしたが、これらの制御に限定されるものではなく、ハイブリッド自動車の構成によってエンジン始動時に乗員の乗り心地を良好に保つためのものであれば如何なる制御を用いるものとしてもよい。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the pressing control and the vibration suppression control are used as the control for maintaining the ride comfort of the occupant. However, the control is not limited to these controls. Any control may be used as long as it is for keeping the ride comfort of the occupant in good condition when the engine is started.

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と、２つのモータＭＧ１，ＭＧ２と、プラネタリギヤ３０と、バッテリ５０とを備える構成としたが、エンジンとエンジンをクランキングするモータとバッテリとを備えるものであれば、如何なる構成のハイブリッド自動車としても構わない。 The hybrid vehicle 20 of the embodiment is configured to include the engine 22, the two motors MG1 and MG2, the planetary gear 30, and the battery 50, but may include a motor and a battery that crank the engine and the engine. For example, a hybrid vehicle having any configuration may be used.

実施例のハイブリッド自動車２０では、電子制御ユニットとして、エンジンＥＣＵ２４、モータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２、ＨＶＥＣＵ７０を備えるものとしたが、これらを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてよい。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the engine ECU 24, the motor ECU 40, the battery ECU 52, and the HVECU 70 are provided as electronic control units, but these may be configured as a single electronic control unit.

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。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

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。 The present invention can be used in the manufacturing industry of hybrid vehicles.

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）、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、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、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。 20 Hybrid Vehicle, 22 Engine, 23 Variable Valve Timing Mechanism (VVT), 24 Engine Electronic Control Unit (Engine ECU), 26 Crankshaft, 30 Planetary Gear, 36 Drive Shaft, 37 Differential Gear, 38a, 38b Drive Wheel, 40 Motor Electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 52 electronic control unit for battery (battery ECU), 70 electronic control unit for hybrid (HVECU), 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed Sensor, MG1, MG2 motor.

Claims

In a hybrid vehicle comprising an engine that can change the opening and closing timing of an intake valve by an electric actuator, an electric motor that can crank the engine, and a battery that exchanges electric power with the electric motor,
When the engine is started when the cooling water temperature of the engine is lower than a predetermined temperature, electric power necessary for control for suppressing a sense of incongruity given to an occupant due to abnormal noise or vibration at the time of starting the engine is supplied to the battery. Start-up control means for starting the engine by advancing the opening / closing timing of the intake valve as the usable power obtained by subtracting from the output limit is smaller;
A hybrid vehicle comprising: