JP7294161B2

JP7294161B2 - パワートレーンシステム

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Publication number: JP7294161B2
Application number: JP2020007688A
Authority: JP
Inventors: 洋希猪熊; 智仁大野; 洋人橋本; 大介白井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2040-01-21
Also published as: CN113212144A; DE102021100527B4; DE102021100527A1; JP2021113031A; US11458830B2; US20210221215A1

Description

この発明は、パワートレーンシステムに関し、より詳細には、内燃機関のクランク軸がトーショナルダンパを介してモータジェネレータの出力軸と連結され、かつ、少なくともエンジン始動時にクランク軸が車両の駆動軸に連結されないように構成されたパワートレーンシステムに関する。

特許文献１には、駆動源として内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両が開示されている。このハイブリッド車両は、上記の電動機の駆動用電力の発電及びエンジン始動を行う発電機と、この発電機による内燃機関のクランキングが困難な場合にクランキングを実行可能なスタータモータとを備えている。

また、特許文献２には、駆動源として内燃機関と電動機とを備え、かつ、クランク軸に生じるねじり振動を抑制するトーショナルダンパをクランク軸とトランスアクスルの入力軸との間に備えるハイブリッド車両が開示されている。さらに、特許文献３には、トーショナルダンパを介してクランク軸に接続される入力軸を備えるハイブリッド車両において、トーショナルダンパのねじれ角度を監視し、そのねじれ角度に基づいてトーショナルダンパの故障の有無を判定する故障判定装置が開示されている。

特開２０００－０６４８７３号公報特開２０１１－２３０７０７号公報特開２００９－２４４２５１号公報

内燃機関のクランク軸がトーショナルダンパを介してモータジェネレータ（ＭＧ）の出力軸と連結された車両においてＭＧを用いてクランキングを行う構成が知られている。一方、ＭＧの小型化は、車両への搭載性及びコストの観点において好ましい。しかしながら、小型化によりＭＧが発生させるトルク（ＭＧトルク）が小さくなると、エンジン始動時にクランキングのためにＭＧからクランク軸に付与されるトルクが小さくなることが懸念される。したがって、クランキング性能の低下を抑制しつつＭＧを小型化させるためには、ＭＧトルク自体を高めることなくクランキング時にクランク軸に付与されるトルクを効果的に高められることが望まれる。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のクランク軸がトーショナルダンパを介してモータジェネレータの出力軸と連結されたパワートレーンシステムにおいて、ＭＧトルク自体を高めることなくクランキング時にクランク軸に付与されるトルクを効果的に高められるようにすることにある。

本発明に係るパワートレーンシステムは、内燃機関と、モータジェネレータと、制御装置とを備える。内燃機関はクランク軸を有する。モータジェネレータは、トーショナルダンパを介してクランク軸と連結された回転軸を有する。制御装置は、内燃機関とモータジェネレータとを制御する。パワートレーンシステムは、少なくともエンジン始動時にクランク軸及び上記回転軸が、当該パワートレーンシステムを搭載する車両の駆動軸と連結されないように構成されている。ここでは、クランク軸を正転方向に回転させる時にモータジェネレータから出力されるトルクであるＭＧトルクの向きを正とする。制御装置は、内燃機関のクランキングのためにモータジェネレータから出力されるＭＧトルクが当該ＭＧトルクの変動中心をゼロより高くしつつトーショナルダンパの共振周期で変動するようにモータジェネレータを制御するクランキングトルク増幅制御を実行する。クランキングトルク増幅制御において、制御装置は、ＭＧトルクを正側のトルク範囲と負側のトルク範囲とを繰り返し用いて変動させる。

制御装置は、クランキングトルク増幅制御において、ＭＧトルクを正弦波形状で変動させてもよい。
また、正弦波形状は、ＭＧトルクのゼロ点をそれぞれ中心とする第１正弦半波と第２正弦半波とを組み合わせて構成されてもよい。そして、第１正弦半波の振幅は、第２正弦半波の振幅より大きくてもよい。

制御装置は、クランキングトルク増幅制御において、ＭＧトルクを矩形波形状で変動させてもよい。

制御装置は、外気温度が第１閾値よりも低い場合にクランキングトルク増幅制御を実行してもよい。

制御装置は、内燃機関の温度が第２閾値よりも低い場合にクランキングトルク増幅制御を実行してもよい。

制御装置は、モータジェネレータに電力を供給するバッテリの電圧が第３閾値よりも低い場合にクランキングトルク増幅制御を実行してもよい。

制御装置は、モータジェネレータに電力を供給するバッテリの充電率が第４閾値よりも低い場合にクランキングトルク増幅制御を実行してもよい。

上記車両は、内燃機関を発電専用とし、内燃機関の動力を用いてモータジェネレータが発電を行うシリーズ方式のハイブリッド車両又はレンジエクステンダ式電気自動車であってもよい。

本発明に係るクランキングトルク増幅制御によれば、トーショナルダンパのねじり共振を利用して、ＭＧトルクに対してクランク軸入力トルクを増幅させることができる。これにより、トルク増幅制御なしに一律のトルク値でＭＧトルクをクランキングのために付与する例と比べて、小さなＭＧトルクでクランキング（エンジン始動）を行えるようになる。すなわち、本発明によれば、ＭＧトルク自体を高めることなくクランキング時にクランク軸に付与されるトルク（クランク軸入力トルク）を効果的に高められる。そして、本発明に係るパワートレーンシステムは、少なくともエンジン始動時にクランク軸及びモータジェネレータの回転軸が車両の駆動軸と連結されないように構成されている。このため、ねじり共振の発生に起因する振動を車体側に伝えにくくしつつ、クランキングトルク増幅制御を実行することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るパワートレーンシステムの構成の一例を表した模式図である。図１に示すトーショナルダンパの具体的な構成の一例を表した模式図である。本発明の実施の形態１に係るクランキングトルク増幅制御の概要を表したタイムチャートである。中止判断処理の具体例１～３を説明するための図である。本発明の実施の形態１に係るクランキングトルク増幅制御に関する処理のメインルーチンを示すフローチャートである。図５中のステップＳ１０４の処理のサブルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係るクランキングトルク増幅制御に関する処理のメインルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施の形態３に係るクランキングトルク増幅制御の概要を表したタイムチャートである。本発明の実施の形態３で用いられるクランキングトルク増幅制御のサブルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施の形態４に係るクランキングトルク増幅制御の概要を表したタイムチャートである。本発明の実施の形態４で用いられるクランキングトルク増幅制御のサブルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施の形態５に係るクランキングトルク増幅制御の概要を表したタイムチャートである。本発明の実施の形態５で用いられるクランキングトルク増幅制御のサブルーチンを示すフローチャートである。本発明の適用対象となる他のパワートレーンシステムの構成を示す模式図である。本発明の適用対象となる他のパワートレーンシステムの構成を示す模式図である。本発明の適用対象となる他のパワートレーンシステムの構成を示す模式図である。本発明の他の実施の形態に係るＭＧトルク波形の例を説明するためのタイムチャートである。

以下に説明される各実施の形態において、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。また、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．実施の形態１
図１～図６を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

１－１．パワートレーンシステムの構成例
図１は、実施の形態１に係るパワートレーンシステム１０の構成の一例を表した模式図である。図１に示すパワートレーンシステム１０を搭載する車両は、いわゆるシリーズ方式のハイブリッド車両である。パワートレーンシステム１０は、内燃機関１２と、第１モータジェネレータ（第１ＭＧ）１４と、第２モータジェネレータ（第２ＭＧ）１６と、第１ＭＧ１４及び第２ＭＧ１６に供給される電力を蓄えるバッテリ（直流電源）１８と、制御装置２０とを備えている。

内燃機関１２は、一例として火花点火式エンジンである。内燃機関１２のクランク軸１２ａは、後述のトーショナルダンパ５０を介して第１ＭＧ１４の回転軸１４ａと連結されている。第１ＭＧ１４及び第２ＭＧ１６は、例えば三相交流型のモータジェネレータである。なお、一例として、クランク軸１２ａと第１ＭＧ１４の回転軸１４ａとの間の減速比は１であるが、任意の値で減速比が設定されてもよい。

制御装置２０は、内燃機関１２、第１ＭＧ１４及び第２ＭＧ１６を制御するように構成されている。制御装置２０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）２４とを備えている。ＰＣＵ２４は、第１ＭＧ１４及び第２ＭＧ１６を駆動するためのインバータを含む電力変換装置であり、ＥＣＵ２２からの指令に基づいて第１ＭＧ１４及び第２ＭＧ１６を制御する。

第１ＭＧ１４は主に発電機として機能する。具体的には、第１ＭＧ１４は、内燃機関１２の動力を用いて発電を行う。ＰＣＵ２４は、第１ＭＧ１４によって生成された電力を交流から直流に変換してバッテリ１８に蓄える。その結果、バッテリ１８が充電される。また、第１ＭＧ１４は、エンジン始動時には電動機として機能する。具体的には、エンジン始動時には、ＰＣＵ２４は、バッテリ１８に蓄えられた電力を直流から交流に変換して第１ＭＧ１４に供給し、第１ＭＧ１４は、内燃機関１２のクランキングのためにＭＧトルクＴｍｇを発生させる。

第２ＭＧ１６は、ディファレンシャルギヤ等のギヤ類（図示省略）とともに電動駆動ユニット３０内に収容されている。第２ＭＧ１６は主に車両を駆動する電動機として機能する。具体的には、ＰＣＵ２４は、バッテリ１８に蓄えられた電力を直流から交流に変換して第２ＭＧ１６に供給し、第２ＭＧ１６は、駆動軸３２及びこれに接続される車輪３４を駆動するためのトルクを発生させる。その結果、車両（車輪３４）が駆動される。

内燃機関１２は、上述のように第１ＭＧ１４とは連結されているが、駆動軸３２とは連結されていない。すなわち、内燃機関１２は発電専用エンジンであり、また、内燃機関１２及び第１ＭＧ１４は、エンジン始動時だけでなく常に駆動軸３２と連結されていない。なお、第１ＭＧ１４は、本発明に係る「モータジェネレータ」の一例に相当する。

ＥＣＵ２２は、プロセッサ２２ａとメモリ２２ｂとを有する。メモリ２２ｂには、内燃機関１２、第１ＭＧ１４及び第２ＭＧ１６の各制御に用いられるマップを含む各種のデータ及び各種の制御プログラムが記憶されている。プロセッサ２２ａがメモリ２２ｂから制御プログラムを読み出して実行することにより、制御装置２０による各種の処理及び制御が実現される。なお、制御装置２０は、複数のＥＣＵを用いて構成されてもよい。具体的には、制御装置２０は、例えば、パワートレーンシステム１０を統括的に制御するＥＣＵと、内燃機関１２を制御するＥＣＵと、第１ＭＧ１４を制御するＥＣＵと、第２ＭＧ１６を制御するＥＣＵとを個別に備えてもよい。

制御装置２０（ＥＣＵ２２）は、さらに、パワートレーンシステム１０の動作を制御するためのセンサ類４０からセンサ信号を取り込む。センサ類４０は、クランク軸１２ａの回転角（クランク角）を検出するクランク角センサと、第１ＭＧ１４の回転軸１４ａの回転角を検出するレゾルバ（回転角センサ）と、外気温度を検出する外気温センサと、エンジン冷却水温度を検出するエンジン水温センサと、バッテリ１８の電圧を検出するバッテリ電圧センサと、バッテリ１８を流れる電流を検出するバッテリ電流センサとを含む。ＥＣＵ２２は、クランク角センサの信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを算出できる。また、バッテリ電流センサは、バッテリ１８の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）の算出に用いられる。

パワートレーンシステム１０が搭載された車両は、既述したようにシリーズ方式のハイブリッド車両である。また、本発明の適用対象となる車両は、パワートレーンシステム１０に対して外部充電機能が加えられたシリーズ方式のプラグインハイブリッド車両であってもよい。さらに、本発明の適用対象となる車両は、いわゆるレンジエクステンダ式電気自動車（Range Extended Electric Vehicle）であってもよい。このようなレンジエクステンダ式電気自動車は、例えば、図１に示すパワートレーンシステム１０の基本構成を利用しつつ外部充電機能を追加し、かつ、バッテリ１８の容量を高めることによって構成することができる。

図２は、図１に示すトーショナルダンパ５０の具体的な構成の一例を表した模式図であり、第１ＭＧ１４の回転軸１４ａの方向からトーショナルダンパ５０を見た図である。図２に示すように、トーショナルダンパ５０は、主に、ディスクプレート５２とハブプレート５４と複数（一例として３つ）のコイルスプリング５６とを備えている。

ディスクプレート５２は、略円板状に形成され、第１ＭＧ１４側のクランク軸１２ａの端部に固定されたフライホイール１２ｂ（図１参照）と一体的に回転する。ハブプレート５４は、略円板状に形成され、第１ＭＧ１４の回転軸１４ａと一体的に回転する。ディスクプレート５２には、３つのコイルスプリング５６をそれぞれ収容かつ保持する３つの開口部５２ａが形成されている。３つの開口部５２ａは、ディスクプレート５２の周方向に沿って等間隔に配置され、開口部５２ａのそれぞれは当該周方向に延びるように形成されている。ハブプレート５４には、３つの突起部５４ａが形成されている。３つの突起部５４ａのそれぞれは、コイルスプリング５６に対して径方向内側に位置するハブプレート５４の外周面５４ｂから、隣り合う２つのコイルスプリング５６の間に存在する径方向外側の空間に向けて突出している。そして、個々の突起部５４ａは、その周方向の各端面５４ａ１、５４ａ２のそれぞれにおいて隣接するコイルスプリング５６と接している。

上述のように構成されたトーショナルダンパ５０によれば、ディスクプレート５２（クランク軸１２ａ）とハブプレート５４（第１ＭＧ１４の回転軸１４ａ）との間に相対的な回転（ねじれ）が生じると、端面５４ａ１又は５４ａ２と開口部５２ａの壁面とによって挟まれているコイルスプリング５６が圧縮し、当該ねじれに抗する弾性力を発生させる。したがって、トーショナルダンパ５０によれば、コイルスプリング５６が縮むことが可能な範囲内において、ねじれに起因する振動を抑制又は減衰させることができる。

１－２．エンジン始動制御
ＥＣＵ２２は、所定のエンジン始動条件が成立した時に、内燃機関１２を始動させるためのエンジン始動制御を実行する。このエンジン始動制御は、内燃機関１２のクランキングを伴う。本実施形態のクランキングは、以下に説明する「クランキングトルク増幅制御（単に「トルク増幅制御」とも称する）」によって行われる。

１－２－１．クランキングトルク増幅制御の概要
図３は、実施の形態１に係るクランキングトルク増幅制御の概要を表したタイムチャートである。図３には、クランキングのために第１ＭＧ１４から出力されるトルクである「ＭＧトルクＴｍｇ」の波形、トーショナルダンパ５０を介して第１ＭＧ１４からクランク軸１２ａに入力されるトルクである「クランク軸入力トルクＴｅｉｎ」の波形、及びエンジン回転数Ｎｅの波形が表されている。なお、本明細書においては、ＭＧトルクＴｍｇ及びクランク軸入力トルクＴｅｉｎの向きは、クランク軸１２ａを正転方向に駆動するように作用する時（クランキング時）を正とする。

図３中の時点ｔ０は、クランキング（トルク増幅制御）の開始時点に相当する。一般的なクランキング時には、一定のＭＧトルクＴｍｇが所定期間に渡って継続的に付与される。これに対し、本実施形態のトルク増幅制御では、図３に示すように、クランキング開始後のＭＧトルクＴｍｇがトーショナルダンパ５０の共振周期Ｔで変動するように第１ＭＧ１４が制御される。パワートレーンシステム１０の共振周期Ｔは、一例として０．１秒である。

具体的には、クランキングの開始時点ｔ０から所定の大きさのトルク値Ｔｍｇ１の付与が開始される。トルク値Ｔｍｇ１は、例えば、第１ＭＧ１４の定格トルクである。このトルク値Ｔｍｇ１の付与は、時点ｔ０から共振周期Ｔの１／２の期間が経過する時点ｔ１まで継続される。そして、時点ｔ１を経過した後は、時点ｔ１から共振周期Ｔの残りの１／２の期間が経過する時点ｔ２が到来するまで、ＭＧトルクＴｍｇがゼロとされる。初回の共振周期Ｔが経過した後に到来する各共振周期Ｔにおいても、時点ｔ０から時点ｔ２までの波形と同様の波形でＭＧトルクＴｍｇが付与される。換言すると、共振周期Ｔの１／２の期間毎にトルク値Ｔｍｇ１とゼロとの間でＭＧトルクＴｍｇが交互に変更される。

ＭＧトルクを上述のように共振周期Ｔで継続的に変動させると、トーショナルダンパ５０のねじり共振が励起される。このねじり共振の影響により、クランク軸入力トルクＴｅｉｎは、図３に示すように変動しながら増幅されていく。そして、ＭＧトルクＴｍｇの変動は、図３に示すように、その変動中心をゼロよりも高くしつつ実行されている。このため、クランク軸入力トルクＴｅｉｎは、負側と比べて正側に大きく変化しながら増幅されていく。

図３中の時点ｔ３では、クランク軸入力トルクＴｅｉｎが増幅された結果として、クランク軸入力トルクＴｅｉｎが内燃機関１２の内部摩擦力（静止摩擦力）及び圧縮圧力に打ち勝ち、クランク軸１２ａが回転し始めている。図３では図示が省略されているが、時点ｔ３以降においてもＭＧトルクＴｍｇの変動を継続させることにより、クランク軸入力トルクＴｅｉｎの増幅も継続される。その結果、エンジン回転数Ｎｅが増加していく。

トルク増幅制御は、例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定の閾値ＴＨｎｅに到達するまで実行される。閾値ＴＨｎｅの一例は、内燃機関１２の初爆が生じる初爆回転数（５００ｒｐｍ程度）である。本実施形態では、トルク増幅制御の終了により、クランキング自体も終了する。このような例に代え、エンジン回転数Ｎｅが閾値ＴＨｎｅに到達してトルク増幅制御を終了した後にエンジン回転を補助するために、一定のＭＧトルクＴｍｇ（例えば、トルク値Ｔｍｇ１）でクランキングが任意の所定期間に渡って継続されてもよい。この所定期間は、例えば、時点ｔ３から、エンジン回転数Ｎｅが所定の完爆回転数に到達するまでの期間（すなわち、内燃機関１２が確実に自立運転できると判断可能な状態になるまでの期間）とすることができる。

本実施形態のトルク増幅制御なしにトルク値Ｔｍｇ１を継続的に付与した比較例では、図３に示すトルク値Ｔｅｉｎ１のクランク軸入力トルクＴｅｉｎを継続的に発生させることしかできない。図３中のトルク値Ｔｅｉｎ２は、内燃機関１２のフリクションが増大する低温時においてクランク軸１２ａを回転させ始めるために必要なトルク値の一例であり、トルク値Ｔｅｉｎ１よりも大きい。このため、上記の比較例では、クランク軸１２ａを回転させることができない。したがって、この比較例においてクランク軸１２ａを回転できるようにするためには、トルク値Ｔｅｉｎ２以上のクランク軸入力トルクＴｅｉｎを付与できるように第１ＭＧ１４を大型化させたり、別途スタータモータを備えたりすることが必要になる。このことは、パワートレーンシステムの車両搭載性及びコストの観点において好ましくない。

これに対し、トルク増幅制御によれば、トーショナルダンパ５０のねじり共振の利用により、小さなトルク値Ｔｍｇ１（例えば、２０Ｎｍ）でトルク値Ｔｅｉｎ２（例えば、１５０Ｎｍ）より高い値にまでクランク軸入力トルクＴｅｉｎを増幅してクランキングを行えるようになる。

付け加えると、上述の閾値ＴＨｎｅは、内燃機関１２の初爆回転数に限られず、初爆回転数よりも高い値（例えば、完爆回転数）であってもよい。あるいは、閾値ＴＨｎｅは、初爆回転数よりも低い値であってもよい。また、クランク軸１２ａが回転し始めると、内燃機関１２の各摺動部は、それまでの静止摩擦状態から動摩擦状態に変化し、クランク軸１２ａの回転に要するトルクが小さくなる。そこで、例えば、トルク増幅制御によってクランク軸１２ａが回転し始めたことを検出した時にトルク増幅制御を終了し、かつ、その後の所定期間に渡って一定のＭＧトルクＴｍｇ（例えば、トルク値Ｔｍｇ１）がクランキングのためにクランク軸１２ａに付与されてもよい。

１－２－２．クランキングトルク増幅制御に付随する中止判断処理
ＥＣＵ２２は、トルク増幅制御の実行中に、次のような中止判断処理を並行して実行してもよい。ＥＣＵ２２は、このような中止判断処理の結果を受けてトルク増幅制御を中止した場合には、次のような処理を行う。すなわち、ＥＣＵ２２は、例えば、車室内の車両情報表示パネルを利用して、低外気温等の理由によってエンジン始動ができないことを車両のユーザに通知する。あるいは、パワートレーンシステム１０を搭載した車両が外部充電可能なプラグインハイブリッド車両である場合には、ＥＣＵ２２は、例えば、車両情報表示パネルを利用して、ユーザに外部充電を依頼する。

トーショナルダンパ５０におけるねじり角ω［ｒａｄ］は、クランク軸１２ａの回転角（クランク角）に対する第１ＭＧ１４の回転軸１４ａの回転角の差として求めることができる。したがって、中止判断処理の実行中のねじり角ωは、上述のクランク角センサ及びレゾルバを用いてそれぞれ検出されるクランク角及び回転軸１４ａの回転角の信号を利用して算出できる。

（具体例１）
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、中止判断処理の具体例１～３を説明するための図である。まず、図４（Ａ）は、図２に示す構成のトーショナルダンパ５０に適用される中止判断処理の具体例１を示す。トーショナルダンパ５０は、後述のトルクリミッタ機構を有しないリミッタレスのトーショナルダンパである。図４（Ａ）に示すように、ねじれ角ωは、ＭＧトルクＴｍｇに比例する。そして、トーショナルダンパ５０では、コイルスプリング５６の長さに応じたねじれ角範囲（負側の最大ねじれ角－ω_ｍａｘ＜ねじれ角ω＜正側の最大ねじれ角ω_ｍａｘ）内でねじれを許容できる。一方、ねじり角ωが正側又は負側の最大ねじれ角ω_ｍａｘ又は－ω_ｍａｘに到達すると、コイルスプリング５６を介したディスクプレート５２とハブプレート５４との衝突に伴う音が発生したり、過大なトルクがハブプレート５４からディスクプレート５２に伝達されたりするおそれがある。

そこで、中止判断処理の具体例１では、ＥＣＵ２２は、上述のクランク角センサ及びレゾルバの信号を元にねじれ角ωが所定のねじれ角範囲Ｒ１内にあるか否かを繰り返し判定する。このねじれ角範囲Ｒ１は、正側の最大ねじれ角ω_ｍａｘよりも所定量だけ小さなねじれ角ω１から、負側の最大ねじれ角－ω_ｍａｘよりも所定量だけ絶対値が小さなねじれ角－ω１までのねじれ角ωの範囲である。ＥＣＵ２２は、ねじれ角ωがねじれ角範囲Ｒ１内にある場合にはトルク増幅制御を継続する。一方、ねじれ角ωがねじれ角範囲Ｒ１から外れた場合にはトルク増幅制御を中止する。これにより、上述の衝突音及び過大トルクの発生を回避しつつ、トルク増幅制御を実行できるようになる。

（具体例２、３）
次に、図４（Ｂ）を参照して、中止判断処理の具体例２及び３について説明する。図２に示すようなトーショナルダンパ５０に対してトルクリミッタ機構（図示省略）が追加されたトーショナルダンパが知られている。具体例２は、このようなトーショナルダンパに適用される。また、トーショナルダンパ５０のコイルスプリング５６の内側に例えばゴム製のクッション部材（図示省略）が追加されたトーショナルダンパが知られている。具体例３は、このようなトーショナルダンパに適用される。そのうえで、図４（Ｂ）には、トーショナルダンパ５０に対してトルクリミッタ機構及びクッション部材の双方が追加されたトーショナルダンパの特性が表されている。

上述のトルクリミッタ機構は、所定のリミットトルク（図４（Ｂ）参照）以上のＭＧトルクＴｍｇがクランク軸１２ａ側に伝達されるのを防止する機能を有する。具体的には、トルクリミッタ機構は、フライホイール１２ｂ側に設けられた摩擦材とディスクプレート５２側に設けられた摩擦材とを含み、リミットトルク以上のＭＧトルクＴｍｇが入力された時にこれらの摩擦材の間にすべりを生じさせてトルク伝達を防止するように構成されている。図４（Ｂ）中のねじり角ω２、－ω２は、ＭＧトルクＴｍｇがリミットトルクに到達する際のねじり角ωの値である。中止判断処理の具体例２では、ＥＣＵ２２は、上述のクランク角センサ及びレゾルバの信号を元にねじれ角ωが所定のねじれ角範囲Ｒ２内にあるか否かを繰り返し判定する。このねじれ角範囲Ｒ２は、ねじれ角ω２からねじれ角－ω２までのねじれ角ωの範囲である。ＥＣＵ２２は、ねじれ角ωがねじれ角範囲Ｒ２内にある場合にはトルク増幅制御を継続する。一方、ねじれ角ωがねじれ角範囲Ｒ２から外れた場合にはトルク増幅制御を中止する。これにより、トルクリミッタ機構のすべりの発生に起因する摩擦材の消耗を抑制しつつ、トルク増幅制御を実行できるようになる。

また、上述のクッション部材は、コイルスプリング５６の過圧縮を防止するストッパとしての機能を有する。中止判断処理の具体例３では、ＥＣＵ２２は、上述のクランク角センサ及びレゾルバの信号を元にねじれ角ωが所定のねじれ角範囲Ｒ３内にあるか否かを繰り返し判定する。このねじれ角範囲Ｒ３は、正側においてハブプレート５４がクッション部材と接触するねじれ角よりも所定量だけ小さなねじれ角ω２から、負側においてハブプレート５４がクッション部材と接触するねじれ角よりも所定量だけ絶対値が小さなねじれ角－ω２までのねじれ角ωの範囲である。ＥＣＵ２２は、ねじれ角ωがねじれ角範囲Ｒ３内にある場合にはトルク増幅制御を継続する。一方、ねじれ角ωがねじれ角範囲Ｒ３から外れた場合にはトルク増幅制御を中止する。これにより、ハブプレート５４とクッション部材との衝突に伴う音の発生を回避しつつ、トルク増幅制御を実行できるようになる。

１－２－３．制御装置（ＥＣＵ）による処理
図５は、実施の形態１に係るクランキングトルク増幅制御に関する処理のメインルーチンを示すフローチャートである。本メインルーチンの処理は、車両システムの駆動中に繰り返し実行される。なお、上述の中止判断処理（例えば、具体例１）は、図５に示すメインルーチンに従うトルク増幅制御の実行と並行して繰り返し実行される。

図５に示すメインルーチンでは、制御装置２０（ＥＣＵ２２）は、まずステップＳ１００において、エンジン始動要求があるか否かを判定する。エンジン始動要求の有無は、バッテリ１８の充電要求があること（ＳＯＣ≦所定の下限値）等の所定のエンジン始動条件が成立するか否かに基づいて判定される。その結果、エンジン始動要求がない場合には、ＥＣＵ２２は、本メインルーチンの処理を終了する。

一方、エンジン始動要求が出された場合には、ＥＣＵ２２はステップＳ１０２に進み、トーショナルダンパ５０の共振周期Ｔを取得する。共振周期Ｔは、内燃機関１２及び第１ＭＧ１４のそれぞれの慣性モーメントとトーショナルダンパ５０のねじり剛性とに応じた値となる。ＥＣＵ２２は、事前に算出された共振周期Ｔを記憶しており、本ステップＳ１０２ではその記憶値を取得する。その後、ＥＣＵ２２はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２２は、図６に示すサブルーチンの処理を実行することによってトルク増幅制御を行う。そして、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０４の処理によるトルク増幅制御の開始後に、次のステップＳ１０６の判定を実行する。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ２２は、クランク角センサにより検出されるエンジン回転数Ｎｅが上述の閾値ＴＨｎｅに到達したか否かを判定する。その結果、エンジン回転数Ｎｅが未だ閾値ＴＨｎｅに到達していない間は、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０４の処理を繰り返し実行する。すなわち、トルク増幅制御が継続される。一方、エンジン回転数Ｎｅが閾値ＴＨｎｅに到達した場合には、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０８に進み、図６に示すサブルーチンの処理を停止することによりトルク増幅制御を終了する。

図６は、図５中のステップＳ１０４の処理のサブルーチンを示すフローチャートである。このサブルーチンでは、ＥＣＵ２２は、まずステップＳ２００において、トルク値Ｔｍｇ１（図３参照）のＭＧトルクＴｍｇを発生させるようにＰＣＵ２４を制御する。その後、ＥＣＵ２２はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２２は、直近のステップＳ２００の処理の開始時点から、ステップＳ１０２にて取得した共振周期Ｔの１／２の期間が経過したか否かを判定する。その結果、共振周期Ｔの１／２の期間が経過していない場合には、ＥＣＵ２２はステップＳ２００の処理を継続的に実行する。一方、共振周期Ｔの１／２の期間が経過した場合には、ＥＣＵ２２はステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ２２は、ＭＧトルクＴｍｇがゼロとなるようにＰＣＵ２４を制御する。その後、ＥＣＵ２２はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、ＥＣＵ２２は、直近のステップＳ２０４の処理の開始時点から、ステップＳ１０２にて取得した共振周期Ｔの１／２の期間が経過したか否かを判定する。その結果、共振周期Ｔの１／２の期間が経過していない場合には、ＥＣＵ２２はステップＳ２０４の処理を継続的に実行する。

一方、ステップＳ２０６において共振周期Ｔの１／２の期間が経過した場合には、上述のステップＳ１０６の判定結果が否定的であることを条件として、ステップＳ２００以降の処理を再度実行する。なお、図６に示すサブルーチンの処理の実行中にステップＳ１０６の判定結果が肯定的となった場合には、ＥＣＵ２２は、本サブルーチンの処理を終了する。

１－３．効果
以上説明したように、本実施形態のトルク増幅制御によれば、トーショナルダンパ５０のねじり共振を利用して、ＭＧトルクＴｍｇに対してクランク軸入力トルクＴｅｉｎを増幅させることができる。これにより、トルク増幅制御なしに一律のトルク値でＭＧトルクＴｍｇをクランキングのために付与する例と比べて、小さなＭＧトルクＴｍｇでクランキング（エンジン始動）を行えるようになる。このように、トルク増幅制御の実行により、ＭＧトルクＴｍｇ自体を高めることなくクランキング時にクランク軸に付与されるトルク（クランク軸入力トルクＴｅｉｎ）を効果的に高めることができる。これにより、第１ＭＧ１４の小型化を図ることができる。第１ＭＧ１４の小型化は、車両搭載性及びコストの観点において望ましい。

そして、パワートレーンシステム１０は、クランク軸１２ａ及び第１ＭＧ１４の回転軸１４ａが常に駆動軸３２と連結されていないシリーズ方式のシステムである。このようなシリーズ方式のハイブリッド車両（レンジエクステンダ式電気自動車も同様）においてトルク増幅制御を実行することにより、ねじり共振の発生に起因する振動を車体側に伝えにくくしつつ、トルク増幅制御を実行することが可能となる。

付け加えると、トルク増幅制御の利用により、別途スタータモータを備えることなく良好なクランキング性能を確保したパワートレーンシステムを構築し易くすることができる。

２．実施の形態２
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

２－１．クランキングトルク増幅制御
実施の形態２は、以下の点において、上述した実施の形態１と相違している。すなわち、実施の形態１では、トルク増幅制御は、エンジン始動要求がある場合には、特別な実行条件を伴わずに常に実行される。これに対し、本実施形態のトルク増幅制御は、次のような増幅制御実行条件が成立する場合に限って実行される。

本実施形態で用いられる増幅制御実行条件は、外気温度、エンジン水温、バッテリ１８の電圧及びＳＯＣ（バッテリ１８の充電率）を用いて設定されている。具体的には、増幅制御実行条件は、次の第１～第４条件のうちの少なくとも１つが満たされる時に成立する。第１条件は、外気温度が第１閾値ＴＨ１よりも低いことである。第２条件は、エンジン水温が第２閾値ＴＨ２よりも低いことである。第３条件は、バッテリ電圧が第３閾値ＴＨ３よりも低いことである。そして、第４条件は、ＳＯＣが第４閾値ＴＨ４よりも低いことである。なお、エンジン水温は、内燃機関１２の温度の一例である。第２条件の判定のための内燃機関１２の温度は、機関温度を評価できるものであればエンジン水温に限られず、例えば、エンジン潤滑油温度であってもよい。

図７は、実施の形態２に係るクランキングトルク増幅制御に関する処理のメインルーチンを示すフローチャートである。図７中のステップＳ１００～Ｓ１０８の処理は、実施の形態１において上述した通りである。

図７に示すメインルーチンでは、制御装置２０（ＥＣＵ２２）は、エンジン始動要求が出された場合（ステップＳ１００；Ｙｅｓ）、ステップＳ３００に進む。ステップＳ３００では、上述の増幅制御実行条件（第１～第４条件の少なくとも１つ）が成立するか否かを判定する。外気温度、エンジン水温、バッテリ電圧及びＳＯＣは、上述のセンサ類４０を用いて検出又は算出できる。第１～第４閾値としては、例えば、事前に設定された値を用いることができる。

より詳細には、図３を参照して説明したように、外気温度が低いために内燃機関１２の温度が低いと、内燃機関１２のフリクションが増大する。その結果、クランク軸１２ａを回転させ始めるために必要なクランク軸入力トルクＴｅｉｎが大きくなる。このため、外気温度の第１閾値は、クランキングを行うために必要なクランク軸入力トルクＴｅｉｎが不足する低外気温度条件が到来しているか否かを判定可能な値として事前に設定されている。具体的には、第１閾値は、例えば、第１ＭＧ１４の定格トルク（トルク値Ｔｍｇ１）を継続的に発生させただけではクランキングを行うためのクランク軸入力トルクＴｅｉｎが不足する低外気温度条件の到来の有無を判定可能な値として事前に設定できる。

エンジン水温（内燃機関１２の温度）の第２閾値は、第１閾値と同様に、クランキングを行うために必要なクランク軸入力トルクＴｅｉｎが不足する低外気温度条件の到来の有無を判定可能な値として事前に設定されている。

また、バッテリ１８の電圧が低くなると、第１ＭＧ１４が発生可能なＭＧトルクＴｍｇ自体が低下する。このため、仮に内燃機関１２が十分に暖機された状態であっても、バッテリ電圧が低いと、クランキングを行うためのクランク軸入力トルクＴｅｉｎが不足し得る。第３閾値は、そのような状況が生じ得る低バッテリ電圧条件の到来の有無を判定可能な値として事前に設定されている。

さらに、バッテリ１８のＳＯＣが低い時には、クランキングに要する第１ＭＧ１４の消費電力を低減させるために、ＭＧトルクＴｍｇを低く抑えつつクランキングを行えることが要求される。第４閾値は、例えば、そのような要求がある低バッテリ充電率条件の到来の有無を判定可能な値として事前に設定されている。

図７に示すメインルーチンでは、ステップＳ３００において増幅制御実行条件が不成立となる場合には、ＥＣＵ２２はステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、ＥＣＵ２２は、所定のクランキング実行期間を対象として、一定のＭＧトルクＴｍｇ（例えば、トルク値Ｔｍｇ１）を継続的に発生させるように第１ＭＧ１４を制御する。

一方、ステップＳ３００において増幅制御実行条件が成立する場合には、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０２に進み、実施の形態１と同様の手法でトルク増幅制御を実行する。

２－２．効果
以上説明した実施の形態２によれば、トルク増幅制御は、増幅制御実行条件が成立する場合に限って実行される。このため、上述の低外気温度条件等のトルク増幅制御を必要とする条件に限ってトルク増幅制御を実行可能となるようにシステムを構築することができる。

なお、実施の形態２における増幅制御実行条件では、上述の第１～第４条件のすべてが用いられている。これに対し、増幅制御実行条件の他の例では、第１～第４条件のうちの何れか１つ、２つ又は３つが用いられてもよい。

３．実施の形態３
次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。

３－１．クランキングトルク増幅制御
実施の形態３は、以下の点において、上述した実施の形態１と相違している。図８は、実施の形態３に係るクランキングトルク増幅制御の概要を表したタイムチャートである。

実施の形態１のトルク増幅制御では、図３に示すように、ＭＧトルクＴｍｇは、共振周期Ｔの１／２の期間毎にトルク値Ｔｍｇ１とゼロとの間でＭＧトルクＴｍｇが交互に変更される。すなわち、ＭＧトルクＴｍｇは、正側のトルク範囲のみを用いて変動する。これに対し、本実施形態では、ＭＧトルクＴｍｇの変動は、図８に示すように、正側のトルク範囲と負側のトルク範囲とを用いて実行される。

具体的には、本実施形態では、ＭＧトルクＴｍｇは、例えば、正のトルク値Ｔｍｇ１と負のトルク値Ｔｍｇ２との間で共振周期Ｔの１／２の期間毎に交互に変更される。この負のトルク値Ｔｍｇ２は、絶対値がトルク値Ｔｍｇ１よりも小さくなるように設定されている。すなわち、図８に示す例においても、クランク軸１２ａの逆回転を防ぐために、トルク増幅制御の実行中のＭＧトルクＴｍｇの変動中心はゼロよりも高くなるように（すなわち、正のトルク範囲内に位置するように）設定されている。また、図８に示す例では、クランキングの開始時点ｔ０から共振周期Ｔの１／２の期間が経過する時点ｔ１までは負のトルク値Ｔｍｇ２が付与され、また、時点ｔ１を経過してから共振周期Ｔの残りの１／２の期間が経過する時点ｔ２が到来するまでは、正のトルク値Ｔｍｇ１が付与されている。このような例に代え、後述の図９に示すサブルーチンの処理のように、クランキング（トルク増幅制御）の開始後に、正のトルク値Ｔｍｇ１が負のトルク値Ｔｍｇ２よりも先に付与されてもよい。

図９は、実施の形態３で用いられるクランキングトルク増幅制御のサブルーチンを示すフローチャートである。本実施形態のトルク増幅制御に関するメインルーチンの例としては、基本的には、実施の形態１の図５に示すメインルーチン又は実施の形態２の図７に示すメインルーチンを用いることができる。このことは、後述の実施の形態４及び５についても同様である。また、本実施形態では、ステップＳ１０４に対応する図６に示すサブルーチンの処理に代え、図９に示すサブルーチンの処理が実行される。

図９に示すサブルーチンは、ステップＳ２０４の処理が次のステップＳ４００に置き換えられている点を除き、図６に示すサブルーチンと同じである。ステップＳ４００では、ＥＣＵ２２は、ＭＧトルクＴｍｇが上述の負のトルク値Ｔｍｇ２となるようにＰＣＵ２４を制御する。既述したように、負のトルク値Ｔｍｇ２の絶対値は、正のトルク値Ｔｍｇ１のそれよりも小さい。

３－２．効果
以上説明した実施の形態３のトルク増幅制御によれば、正側のトルク範囲だけでなく負側のトルク範囲をも利用してＭＧトルクＴｍｇが変動する。これにより、負側のトルク範囲を使用しない実施の形態１と比べて、トーショナルダンパ５０のねじり角ωを大きく変化させながらトルク増幅制御を実行できる。その結果、ねじり共振をより早く励起でき、かつ、より早いタイミングにおいてクランク軸入力トルクＴｅｉｎをより大きな変化幅で変動できるようになる。このため、実施の形態１と比べて、クランク軸１２ａが回転し始める時点（図８では時点ｔ４）を早めることができる。このことは、クランキングに要する時間の短縮、さらにはエンジン始動時間の短縮に繋がる。

４．実施の形態４
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。

４－１．クランキングトルク増幅制御
実施の形態４は、以下の点において、上述した実施の形態１と相違している。図１０は、実施の形態４に係るクランキングトルク増幅制御の概要を表したタイムチャートである。

実施の形態１のトルク増幅制御では、図３に示すように、ＭＧトルクＴｍｇは、矩形波形状で変動する。これに対し、本実施形態では、ＥＣＵ２２は、図１０に示すように、正弦波形状（より詳細には、正弦半波形状）でＭＧトルクＴｍｇを変動させる。

より詳細には、図１０に示す例では、共振周期Ｔの最初の１／２の期間では、ＥＣＵ２２は、トルク値Ｔｍｇ１を振幅とし、かつ、共振周期Ｔを周期とする正弦波Ａの波形（正弦半波波形）を有するＭＧトルクＴｍｇを生じさせるようにＰＣＵ２４を制御する。付け加えると、このＭＧトルクＴｍｇの波形では、共振周期Ｔの１／４の期間の経過時点ｔ５において、トルク値Ｔｍｇ１が得られる。また、共振周期Ｔの残りの１／２の期間では、実施の形態１と同様に、ＭＧトルクＴｍｇはゼロとされる。付け加えると、図１０に示す例においても、トルク増幅制御の実行中のＭＧトルクＴｍｇの変動中心は正のトルク範囲内に位置する。

図１１は、実施の形態４で用いられるクランキングトルク増幅制御のサブルーチンを示すフローチャートである。また、本実施形態では、ステップＳ１０４に対応する図６に示すサブルーチンの処理に代え、図１１に示すサブルーチンの処理が実行される。

図１１に示すサブルーチンは、ステップＳ２００の処理が次のステップＳ５００に置き換えられている点を除き、図６に示すサブルーチンと同じである。ステップＳ５００では、ＥＣＵ２２は、共振周期Ｔの１／２の期間中に、トルク値Ｔｍｇ１を振幅とし、かつ、共振周期Ｔを周期とする正弦波Ａの波形（正弦半波波形）を有するＭＧトルクＴｍｇを生じさせるようにＰＣＵ２４を制御する。

４－２．効果
以上説明した実施の形態４のトルク増幅制御によれば、正弦波形状（正弦半波形状）でＭＧトルクＴｍｇが変動する。これにより、矩形波形状を利用する実施の形態１と比較した場合に、クランク軸１２ａが回転し始めるまでに要する時間をほぼ同等としつつ、クランキングのために第１ＭＧ１４に投入されるエネルギ（すなわち、クランキングに要する電力）を効果的に小さくできる。

上述の効果が得られる理由は、次の通りである。すなわち、一定の印加電圧下でＭＧトルクＴｍｇを制御する場合、ＭＧトルクＴｍｇは、第１ＭＧ１４を流れるＭＧ電流に比例する。また、電流と電圧と時間との積は仕事（すなわち、系に与えたエネルギ）に相当する。したがって、図３、１０に示すようなＭＧトルク波形の積算値（すなわち、一定の印加電圧下のＭＧ電流の時間積算値に比例する値）は、第１ＭＧ１４に投入されるエネルギに比例するといえる。

そして、本件発明者によって行われたシミュレーションによれば、次のような結果が得られた。すなわち、本件発明者は、共振周期Ｔがある値となるパワートレーンシステム１０を対象として、振幅をトルク値Ｔｍｇ１で同じとした条件の下で、実施の形態１の図３に示すように矩形波形状でＭＧトルクＴｍｇを変動させた例と、図１０に示すように正弦波形状でＭＧトルクＴｍｇを変動させた例とのそれぞれに対して、クランク軸１２ａが回転し始めるまでに要する時間と、第１ＭＧ１４への投入エネルギに比例するＭＧトルク波形の積算値とを算出した。その結果、正弦波形状を利用する本実施形態のトルク増幅制御では、実施の形態１と比べて、クランク軸１２ａが回転し始めるまでに要する時間は０．１秒程度長くなるが、ＭＧトルク波形の積算値（すなわち、投入エネルギ）は１８％程度低くなるという結果が得られた。

５．実施の形態５
次に、図１２及び図１３を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。

５－１．クランキングトルク増幅制御
実施の形態５は、以下の点において、上述した実施の形態１と相違している。図１２は、実施の形態５に係るクランキングトルク増幅制御の概要を表したタイムチャートである。本実施形態のトルク増幅制御は、上述の実施の形態３及び４の手法を組み合わせて得られるような例に相当する。

具体的には、本実施形態では、実施の形態３と同様に、ＭＧトルクＴｍｇの変動は、図１２に示すように、正側のトルク範囲と負側のトルク範囲とを用いて実行される。そして、一例として、実施の形態３と同様に、ＭＧトルクＴｍｇは、正のトルク値Ｔｍｇ１と負のトルク値Ｔｍｇ２との間で共振周期Ｔの１／２の期間毎に交互に変更される。そのうえで、本実施形態では、ＥＣＵ２２は、正側のトルク範囲と負側のトルク範囲の双方において、正弦波形状（より詳細には、正弦半波形状）でＭＧトルクＴｍｇを変動させる。

より詳細には、図１２に示す例では、共振周期Ｔの最初の１／２の期間では、ＥＣＵ２２は、実施の形態４と同様に、トルク値Ｔｍｇ１を振幅とし、かつ、共振周期Ｔを周期とする正弦波Ａの波形（正弦半波波形）を有するＭＧトルクＴｍｇを生じさせるようにＰＣＵ２４を制御する。一方、共振周期Ｔの残りの１／２の期間では、負のトルク値Ｔｍｇ２を振幅とし、かつ、共振周期Ｔを周期とする正弦波Ｂの波形（正弦半波波形）を有するＭＧトルクＴｍｇを生じさせるようにＰＣＵ２４を制御する。付け加えると、このＭＧトルクＴｍｇの波形では、共振周期Ｔの１／４の期間の経過時点ｔ６においてトルク値Ｔｍｇ１が得られるとともに、共振周期Ｔの３／４の期間の経過時点ｔ７において負のトルク値Ｔｍｇ２が得られる。そして、図１２に示す例においても、クランク軸１２ａの逆回転を防ぐために、トルク増幅制御の実行中のＭＧトルクＴｍｇの変動中心は正のトルク範囲内に位置するように設定されている。

図１３は、実施の形態５で用いられるクランキングトルク増幅制御のサブルーチンを示すフローチャートである。また、本実施形態では、ステップＳ１０４に対応する図６に示すサブルーチンの処理に代え、図１３に示すサブルーチンの処理が実行される。

図１３に示すサブルーチンは、ステップＳ２００の処理がステップＳ５００（図１１参照）に置き換えられ、かつ、ステップＳ２０４の処理が次のステップＳ６００に置き換えられている点を除き、図６に示すサブルーチンと同じである。ステップＳ６００では、ＥＣＵ２２は、共振周期Ｔの後半の１／２の期間中に、負のトルク値Ｔｍｇ２を振幅とし、かつ、共振周期Ｔを周期とする正弦波Ｂの波形（正弦半波波形）を有するＭＧトルクＴｍｇを生じさせるようにＰＣＵ２４を制御する。

５－２．効果
以上説明した実施の形態５のトルク増幅制御によれば、正側のトルク範囲及び負側のトルク範囲の双方において、正弦波形状（正弦半波形状）でＭＧトルクＴｍｇが変動する。これにより、まず、実施の形態３と同様に、トーショナルダンパ５０のねじり角ωを大きく変化させることにより、ねじり共振をより早く励起でき、かつ、より早いタイミングにおいてクランク軸入力トルクＴｅｉｎをより大きな変化幅で変動できるようになる。このため、実施の形態４の時点ｔ８（図１０参照）と比べて、クランク軸１２ａが回転し始める時点（図１２では時点ｔ９）を早めることができる。このことは、クランキングに要する時間の短縮、さらにはエンジン始動時間の短縮に繋がる。

そのうえで、矩形波形状を利用する実施の形態３と比較した場合に、クランク軸１２ａが回転し始めるまでに要する時間をほぼ同等としつつ、クランキングのために第１ＭＧ１４に投入されるエネルギを効果的に小さくできる効果も得られる。具体的には、本件発明者によるシミュレーション結果によれば、本実施形態の図１２に示す例では、実施の形態３の図８に示す例と比べて、クランク軸１２ａが回転し始めるまでに要する時間は０．０５秒程度長くなるが、ＭＧトルク波形の積算値（すなわち、投入エネルギ）は２０％程度低くなるという結果が得られた。

６．他の実施の形態
６－１．他のシステム構成の例
上述した図１に示すパワートレーンシステム１０は、クランク軸１２ａがエンジン始動時だけではなく常に駆動軸３２と連結されないように構成されている。しかしながら、本発明に係るクランキングトルク増幅制御を適用可能なパワートレーンシステムは、少なくともエンジン始動時にクランク軸が車両の駆動軸と連結されないように構成されていれば、図１に示す例に限らず適用可能である。

図１４は、本発明の適用対象となる他のパワートレーンシステム６０の構成を示す模式図である。図１４に示すパワートレーンシステム６０は、内燃機関１２及びトーショナルダンパ５０とともに、ＭＧ６２、クラッチ６４、トランスアクスル（Ｔ／Ａ）６６及び制御装置６８を備えている。この例では、ＭＧ６２の回転軸６２ａがトーショナルダンパ５０を介してクランク軸１２ａと連結されている。制御装置６８は、ＥＣＵ７０とＰＣＵ７２とを含み、制御装置２０と同様の機能を有する。クラッチ６４は、ＥＣＵ７０からの指令に基づき、ＭＧ６２とＴ／Ａ６６との間の動力伝達経路を連結／遮断させることができる。Ｔ／Ａ６６は、自動変速機等の変速機（図示省略）とディファレンシャルギヤ（図示省略）とを含む。パワートレーンシステム６０を搭載する車両は、前輪である車輪３４を駆動する前輪駆動車両である。

パワートレーンシステム６０では、ＭＧ６２（本発明に係る「モータジェネレータ」の一例に相当）が車両駆動及びエンジン動力を利用した発電の双方を選択的に実行する。そして、パワートレーンシステム６０では、エンジン始動時には、クラッチ６４が切り離された状態で、ＭＧ６２を用いてクランキングが行われる。このように、パワートレーンシステム６０は、エンジン始動時にクランク軸１２ａが駆動軸３２と連結されないように構成されている。

図１５は、本発明の適用対象となる他のパワートレーンシステム８０の構成を示す模式図である。図１５に示すパワートレーンシステム８０は、内燃機関１２、トーショナルダンパ５０、ＭＧ６２、クラッチ６４及び制御装置６８とともに、自動変速機等の変速機（Ｔ／Ｍ）８２及びディファレンシャルギヤ８４を備えている。パワートレーンシステム８０は、内燃機関１２及びＭＧ６２の動力がＴ／Ｍ８２、ディファレンシャルギヤ８４、駆動軸８６を介して、後輪である車輪８８に伝達される点において、図１４に示す構成と相違している。すなわち、パワートレーンシステム８０を搭載する車両は、後輪駆動車両である。そして、パワートレーンシステム８０においても、エンジン始動時には、クラッチ６４が切り離された状態で、ＭＧ６２を用いてクランキングが行われる。

図１６は、本発明の適用対象となる他のパワートレーンシステム９０の構成を示す模式図である。図１６に示すパワートレーンシステム９０は、内燃機関１２、トーショナルダンパ５０、ＭＧ６２、クラッチ６４、変速機８２及びディファレンシャルギヤ８４とともに、制御装置９２、トランスファー９４、ＭＧ９６、プロペラ軸９８及びディファレンシャルギヤ１００を含む。ＭＧ９６はトランスファー９４に内蔵されている。制御装置９２は、ＥＣＵ１０２とＰＣＵ１０４とを含み、制御装置２０と同様の機能を有する。このパワートレーンシステム９０では、後輪８８は、内燃機関１２及びＭＧ６２によって駆動される。前輪３４は、内燃機関１２及びＭＧ６２とともにＭＧ９６によって、プロペラ軸９８、ディファレンシャルギヤ１００及び駆動軸３２を介して駆動される。すなわち、パワートレーンシステム９０を搭載する車両は、四輪駆動車両である。そして、パワートレーンシステム９０においても、エンジン始動時には、クラッチ６４が切り離された状態で、ＭＧ６２を用いてクランキングが行われる。

６－２．ＭＧトルク波形の他の例
図１７は、本発明の他の実施の形態に係るＭＧトルク波形の例を説明するためのタイムチャートである。図１７に示す例では、上述した各例と異なり、ＥＣＵ２２は、ゼロよりも高いトルク範囲内でのみＭＧトルクＴｍｇを変動させている。具体的には、一例として、正のトルク値Ｔｍｇ１と正のトルク値Ｔｍｇ３との間で共振周期Ｔの１／２の期間毎に交互に変更される。トルク値Ｔｍｇ３は、ゼロより大きく、かつ、トルク値Ｔｍｇ１よりも小さい。なお、この例においても、ＭＧトルクＴｍｇの変動中心は正のトルク範囲内に位置する。また、図１７中に示すＭＧトルク波形は、矩形波形状を有するが、上述の実施の形態４、５の例と同様に、正弦波形状を有してもよい。

上述した図１７に示す例によれば、トルク増幅制御の実行中のねじり角ωの変化幅は、上述の各例と比べて小さくなるが、他の実施の形態１～５と同様に、トーショナルダンパ５０のねじり共振を利用してクランク軸入力トルクＴｅｉｎを増幅させる効果が得られる。

以上説明した各実施の形態に記載の例及び他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。

１０、６０、８０、９０パワートレーンシステム
１２内燃機関
１２ａクランク軸
１４第１モータジェネレータ（ＭＧ）
１４ａ第１モータジェネレータの回転軸
１６第２モータジェネレータ（車両駆動用）
１８バッテリ
２０、６８、９２制御装置
２２、７０、１０２電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２４、７２、１０４電力制御ユニット（ＰＣＵ）
３２、８６車両の駆動軸
４０センサ類
５０トーショナルダンパ
６２モータジェネレータ（ＭＧ）
６２ａモータジェネレータの回転軸
６４クラッチ

Claims

クランク軸を有する内燃機関と、
トーショナルダンパを介して前記クランク軸と連結された回転軸を有するモータジェネレータと、
前記内燃機関と前記モータジェネレータとを制御する制御装置と、
を備えるパワートレーンシステムであって、
前記パワートレーンシステムは、少なくともエンジン始動時に前記クランク軸及び前記回転軸が、前記パワートレーンシステムを搭載する車両の駆動軸と連結されないように構成されており、
前記クランク軸を正転方向に回転させる時に前記モータジェネレータから出力されるトルクであるＭＧトルクの向きを正とし、
前記制御装置は、
前記内燃機関のクランキングのために前記モータジェネレータから出力される前記ＭＧトルクが前記ＭＧトルクの変動中心をゼロより高くしつつ前記トーショナルダンパの共振周期で変動するように前記モータジェネレータを制御するクランキングトルク増幅制御を実行し、
前記クランキングトルク増幅制御において、前記ＭＧトルクを正側のトルク範囲と負側のトルク範囲とを繰り返し用いて変動させる
ことを特徴とするパワートレーンシステム。
前記制御装置は、前記クランキングトルク増幅制御において、前記ＭＧトルクを正弦波形状で変動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のパワートレーンシステム。
前記正弦波形状は、前記ＭＧトルクのゼロ点をそれぞれ中心とする第１正弦半波と第２正弦半波とを組み合わせて構成され、
前記第１正弦半波の振幅は、前記第２正弦半波の振幅より大きい
ことを特徴とする請求項２に記載のパワートレーンシステム。
前記制御装置は、前記クランキングトルク増幅制御において、前記ＭＧトルクを矩形波形状で変動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のパワートレーンシステム。
前記制御装置は、外気温度が第１閾値よりも低い場合に前記クランキングトルク増幅制御を実行する
ことを特徴とする請求項１～４の何れか１つに記載のパワートレーンシステム。
前記制御装置は、前記内燃機関の温度が第２閾値よりも低い場合に前記クランキングトルク増幅制御を実行する
ことを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載のパワートレーンシステム。
前記制御装置は、前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリの電圧が第３閾値よりも低い場合に前記クランキングトルク増幅制御を実行する
ことを特徴とする請求項１～６の何れか１つに記載のパワートレーンシステム。
前記制御装置は、前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリの充電率が第４閾値よりも低い場合に前記クランキングトルク増幅制御を実行する
ことを特徴とする請求項１～７の何れか１つに記載のパワートレーンシステム。
前記車両は、前記内燃機関を発電専用とし、前記内燃機関の動力を用いて前記モータジェネレータが発電を行うシリーズ方式のハイブリッド車両又はレンジエクステンダ式電気自動車である
ことを特徴とする請求項１～８の何れか１つに記載のパワートレーンシステム。