JPWO2013038480A1

JPWO2013038480A1 - 車両の制御装置

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Publication number: JPWO2013038480A1
Application number: JP2012524996A
Authority: JP
Inventors: 上條　祐輔; 祐輔上條
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2015-03-23
Anticipated expiration: 2031-09-12
Also published as: JP5293895B1; CN103109062A; WO2013038480A1; US20130066494A1; DE112011100255T5; US8700243B2; CN103109062B; DE112011100255B4

Abstract

自動停止要求に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させる。自動停止要求に伴ってエンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった場合に、クランク角度ＡＣＲが圧縮行程以外にあるときはエンジン１２が再始動される一方で、クランク角度ＡＣＲが圧縮行程にあるときはエンジン１２の停止が継続される。これにより、クランク角度ＡＣＲが圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、共振帯を滞留する時間が比較的短くされて始動ショックが抑制される。一方で、クランク角度ＡＣＲが圧縮行程にあるときは、圧縮行程にある期間分だけ待てば良いので、エンジン１２が回転停止状態とされるまでエンジン１２の再始動を遅延させる場合と比較して、エンジン始動までの時間が短くされる。

Description

本発明は、自動停止要求があったときにエンジン停止制御を実行する一方で、再始動要求があったときにエンジンの再始動制御を実行する車両の制御装置に関するものである。

例えば車両停止中にエンジンを単にアイドル運転しているときやハイブリッド車両においてエンジン走行からモータ走行へ切り換えるとき等のエンジンパワーを必要としない状態とされて自動停止要求があったときに、運転中のエンジンを停止させるエンジン停止制御を実行する車両が良く知られている。例えば、特許文献１に記載された車両がそれである。この特許文献１には、エンジン停止制御の実行に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において、アクセルオンやブレーキオフ等の再始動要求が為されたらエンジンが完全に回転停止する前であっても停止中のエンジンを再始動する再始動制御を開始することが提案されている。

特開２００６−２８３５５９号公報特開２０１０−２４２５６３号公報特開２００７−２６３０４６号公報特開２００４−３０１０４７号公報特開２００６−１２５２７６号公報

ところで、車両においては、エンジンのアイドル回転速度未満の領域やアイドル回転速度近傍の比較的低回転速度域に、エンジン側から駆動輪側へ伝達される振動を増幅する共振帯が存在する場合がある。そして、エンジン回転速度がこのような共振帯を通過しているエンジン回転停止中に再始動要求が為されたことでエンジンを再始動させると、低下しているエンジン回転速度を持ち上げることになり、共振帯の中を連続して滞留する時間が長くなる可能性がある。そうすると、エンジン始動に伴うトルク振動が増幅され易くなり、始動ショックが増大する可能性がある。一方で、このような始動ショックを抑制する為に、エンジン回転速度が上記共振帯を通過しているエンジン回転停止中に再始動要求があっても、エンジンが完全に回転停止してから再始動制御を開始すると、回転停止中に速やかに再始動することと比較して、エンジン始動までの時間が長くなる可能性がある。そうすると、例えばユーザが期待するアクセルオンに伴う加速性能に対して、実際の駆動力の発生（増大）が遅れ、違和感が生じる可能性がある。尚、上述したような課題は未公知であり、エンジン回転停止中の再始動要求に際して、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることについて未だ提案されていない。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、自動停止要求に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることができる車両の制御装置を提供することにある。

前記目的を達成する為の第１の発明の要旨とするところは、(a) 自動停止要求があったときに運転中のエンジンを停止させる一方で、再始動要求があったときに停止中のそのエンジンを再始動する車両の制御装置であって、(b) 前記自動停止要求に伴って前記エンジンが回転停止状態に向かう過渡中において前記再始動要求があった場合に、そのエンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときはそのエンジンを再始動する一方で、そのエンジンのクランク位置が圧縮行程にあるときはそのエンジンの停止を継続することにある。

このようにすれば、エンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、エンジンにおける回転抵抗が小さくされた状態にてエンジンが再始動されるので、エンジンが回転停止状態に向かう過渡中にエンジンを再始動しても、例えば共振帯を滞留する時間が比較的短くされて始動ショックが抑制される。一方で、エンジンのクランク位置が圧縮行程にあるときは、エンジンのクランク位置が圧縮行程以外となるまでエンジンの再始動が遅延させられるが、圧縮行程にある期間分だけ待てば良いので、エンジンが回転停止するまでエンジンの再始動を遅延させる場合と比較して、エンジン始動までの時間が短くされる。よって、自動停止要求に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることができる。

ここで、第２の発明は、前記第１の発明に記載の車両の制御装置において、前記エンジンの再始動時に発生する振動を抑制する電動機を備え、前記再始動要求があった場合に、前記電動機により前記振動を抑制することができるときは、前記エンジンのクランク位置に拘わらずそのエンジンを再始動することにある。このようにすれば、電動機により振動を抑制することができるときは、元々始動ショックが抑制されるので、速やかにエンジンの再始動を開始することができる。

また、第３の発明は、前記第１の発明又は第２の発明に記載の車両の制御装置において、前記圧縮行程は、前記エンジンにおける回転抵抗が正値となって極大値に向かって大きくなる予め求められた行程である。このようにすれば、エンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、エンジンにおける回転抵抗が確実に小さくされた状態にてエンジンが再始動される。

また、第４の発明は、前記第１の発明乃至第３の発明の何れか１つに記載の車両の制御装置において、前記車両は、前記エンジンからの動力を差動用電動機及び出力回転部材へ分配する差動機構と駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機とを有し、その差動用電動機の運転状態が制御されることによりその差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を備えるハイブリッド車両であり、前記差動用電動機により前記エンジンを回転駆動することでそのエンジンを始動することにある。このようにすれば、差動用電動機によるエンジン始動時の反力が出力回転部材に作用することで共振により始動ショックが増大し易いことに対して、エンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときにエンジンを再始動することで始動ショックが抑制されるという効果が得られ易い。

また、第５の発明は、前記第４の発明に記載の車両の制御装置において、前記走行用電動機は、前記差動用電動機による前記エンジンの再始動時に発生する振動を抑制することにある。このようにすれば、走行用電動機により振動を抑制することができるときは、元々始動ショックが抑制されるので、差動用電動機により速やかにエンジンの再始動を開始することができる。

本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であると共に、車両に設けられた制御系統の要部を説明するブロック線図である。電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。エンジンのある１つの気筒におけるクランク角度に対するシリンダ内圧力を例示する図である。エンジンのある１つの気筒におけるクランク角度に対するエンジンのフリクショントルクを例示する図である。クランク角度に対するエンジンの合成フリクショントルクを例示する図である。図５に示したエンジンの合成フリクショントルクの一部を拡大する図である。圧縮行程にてエンジンを再始動する場合と膨張行程にてエンジンを再始動する場合とで共振帯を滞留する時間を比較する為の図である。圧縮行程にてエンジンを再始動する場合と圧縮行程以外にてエンジンを再始動する場合とでエンジン始動時に生じるショックを比較する為の図である。電子制御装置の制御作動の要部すなわち自動停止要求に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させる為の制御作動を説明するフローチャートである。

本発明において、好適には、前記車両は、例えば前記エンジンの動力を前記自動変速機などの動力伝達装置を介して駆動輪へ伝達するものである。また、前記自動変速機としては、例えば複数のギヤ段を有する公知の遊星歯車式自動変速機、２軸間に備えられた常時噛み合う複数対の変速ギヤの何れかを油圧アクチュエータにより駆動される同期装置によって択一的に動力伝達状態とすることでギヤ段が自動的に切換られる公知の同期噛合型平行２軸式自動変速機、入力軸を２系統備えて各系統の入力軸にクラッチがそれぞれつながり更にそれぞれ偶数段と奇数段へと繋がっている型式の同期噛合型平行２軸式自動変速機である所謂ＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）、伝動ベルトが一対の可変プーリに巻き掛けられ変速比が無段階に連続的に変化させられる所謂ベルト式無段変速機、共通の軸心まわりに回転させられる一対のコーンとその軸心と交差する回転中心回転可能な複数個のローラがそれら一対のコーンの間で挟圧されそのローラの回転中心と軸心との交差角が変化させられることによって変速比が可変とされた所謂トラクション型無段変速機、或いは前記電気式差動部などにより構成される。

また、好適には、前記エンジンとしては、例えば燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関等のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が好適に用いられ、このエンジンに電動機等を組み合わせて採用することもできる。また、このエンジンを始動する始動装置として、専用のスタータモータ等を備えても良いが、駆動力源として機能する電動機を用いても良い。

また、好適には、前記電気式差動部を備えるハイブリッド車両において、前記出力回転部材と駆動輪とは、動力伝達可能に連結され、前記走行用電動機は、直接的に或いは歯車機構を介して間接的に前記差動機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結される。また、上記歯車機構は、例えば２軸間を動力伝達可能に連結するギヤ対、遊星歯車やかさ歯車等の差動歯車装置にて構成された単段の減速機や増速機、複数組の遊星歯車装置の回転要素が摩擦係合装置によって選択的に連結されることにより複数のギヤ段（変速段）が択一的に達成される例えば前進２段、前進３段、更にはそれ以上の変速段を有する種々の遊星歯車式多段変速機などにより構成される。

また、好適には、前記遊星歯車式多段変速機における摩擦係合装置としては、油圧アクチュエータによって係合させられる多板式、単板式のクラッチやブレーキ、或いはベルト式のブレーキ等の油圧式摩擦係合装置が広く用いられる。この油圧式摩擦係合装置を係合作動させるための作動油を供給するオイルポンプは、例えば走行用駆動力源であるエンジンにより駆動されて作動油を吐出するものでも良いが、エンジンとは別に配設された専用の電動モータなどで駆動されるものでも良い。

また、好適には、前記差動機構は、前記エンジンに連結された第１回転要素と前記差動用電動機に連結された第２回転要素と前記出力回転部材に連結された第３回転要素との３つの回転要素を有する装置である。

また、好適には、前記差動機構はシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、前記第１回転要素はその遊星歯車装置のキャリヤであり、前記第２回転要素はその遊星歯車装置のサンギヤであり、前記第３回転要素はその遊星歯車装置のリングギヤである。

また、好適には、前記車両用動力伝達装置の車両に対する搭載姿勢は、駆動装置の軸線が車両の幅方向となるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両などの横置き型でも、駆動装置の軸線が車両の前後方向となるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両などの縦置き型でも良い。

また、好適には、前記エンジンと前記差動機構とは作動的に連結されればよく、例えばエンジンと差動機構との間には、脈動吸収ダンパー（振動減衰装置）、直結クラッチ、ダンパー付直結クラッチ、或いは流体伝動装置などが介在させられるものであっても良いが、エンジンと差動機構とが常時連結されたものであっても良い。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される車両としてのハイブリッド車両１０（以下、車両１０という）の概略構成を説明する図であると共に、車両１０の各部を制御する為に設けられた制御系統の要部を説明するブロック線図である。図１において、車両１０は、走行用の駆動力源としてのエンジン１２から出力される動力を第１電動機ＭＧ１及び出力歯車１４へ分配する動力分配機構１６と、出力歯車１４に連結される歯車機構１８と、出力歯車１４に歯車機構１８を介して動力伝達可能に連結された第２電動機ＭＧ２とを有する変速部２０を備えて構成されている。この変速部２０は、例えば車両１０において横置きされるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に用いられるものであり、変速部２０（動力分配機構１６）の出力回転部材としての出力歯車１４とカウンタドリブンギヤ２２とで構成されるカウンタギヤ対２４、ファイナルギヤ対２６、差動歯車装置（終減速機）２８、エンジン１２に作動的に連結されるダンパー３０、そのダンパー３０に作動的に連結される入力軸３２等とで、車体に取り付けられる非回転部材としてのケース３４内においてトランスアクスル（Ｔ／Ａ）としての動力伝達装置３６の一部を構成している。このように構成された動力伝達装置３６では、ダンパー３０及び入力軸３２を介して入力されるエンジン１２の動力や第２電動機ＭＧ２の動力が出力歯車１４へ伝達され、その出力歯車１４からカウンタギヤ対２４、ファイナルギヤ対２６、差動歯車装置２８、一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪３８へ伝達される。

入力軸３２は、一端がダンパー３０を介してエンジン１２に連結されることでエンジン１２により回転駆動させられる。また、他端には潤滑油供給装置としてのオイルポンプ４０が連結されており入力軸３２が回転駆動されることによりオイルポンプ４０が回転駆動させられて、動力伝達装置３６の各部例えば動力分配機構１６、歯車機構１８、不図示のボールベアリング等に潤滑油が供給される。

動力分配機構１６は、第１サンギヤＳ１、第１ピニオンギヤＰ１、その第１ピニオンギヤＰ１を自転及び公転可能に支持する第１キャリヤＣＡ１、第１ピニオンギヤＰ１を介して第１サンギヤＳ１と噛み合う第１リングギヤＲ１を回転要素（回転部材）として備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置から構成されており、差動作用を生じる差動機構として機能する。この動力分配機構１６においては、第１回転要素ＲＥ１としての第１キャリヤＣＡ１は入力軸３２すなわちエンジン１２に連結され、第２回転要素ＲＥ２としての第１サンギヤＳ１は第１電動機ＭＧ１に連結され、第３回転要素ＲＥ３としての第１リングギヤＲ１は出力歯車１４に連結されている。これより、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣＡ１、第１リングギヤＲ１は、それぞれ相互に相対回転可能となることから、エンジン１２の出力が第１電動機ＭＧ１及び出力歯車１４に分配されると共に、第１電動機ＭＧ１に分配されたエンジン１２の出力で第１電動機ＭＧ１が発電され、その発電された電気エネルギがインバータ５０を介して蓄電装置５２に蓄電されたりその電気エネルギで第２電動機ＭＧ２が回転駆動されるので、変速部２０は例えば無段変速状態（電気的ＣＶＴ状態）とされて、変速比γ０（＝エンジン回転速度Ｎ_Ｅ／出力歯車１４の回転速度Ｎ_ＯＵＴ）が連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する。つまり、変速部２０は、差動用電動機として機能する第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御されることにより動力分配機構１６の差動状態が制御される電気式差動部（電気式無段変速機）として機能する。これにより、変速部２０は、例えば燃費が最も良くなるようなエンジン１２の動作点（例えばエンジン回転速度Ｎ_ＥとエンジントルクＴ_Ｅとで定められるエンジン１２の動作状態を示す運転点、以下、エンジン動作点という）である燃費最適点にてエンジン１２を作動させることができる。この種のハイブリッド形式は、機械分配式或いはスプリットタイプと称される。

歯車機構１８は、第２サンギヤＳ２、第２ピニオンギヤＰ２、その第２ピニオンギヤＰ２を自転及び公転可能に支持する第２キャリヤＣＡ２、第２ピニオンギヤＰ２を介して第２サンギヤＳ２と噛み合う第２リングギヤＲ２を回転要素として備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置から構成されている。この歯車機構１８においては、第２キャリヤＣＡ２は非回転部材であるケース３４に連結されることで回転が阻止され、第２サンギヤＳ２は第２電動機ＭＧ２に連結され、第２リングギヤＲ２は出力歯車１４に連結されている。そして、この歯車機構１８は、例えば減速機として機能するように遊星歯車装置自体のギヤ比（歯車比＝サンギヤＳ２の歯数／リングギヤＲ２の歯数）が構成されており、第２電動機ＭＧ２からトルク（駆動力）を出力する力行時には第２電動機ＭＧ２の回転が減速させられて出力歯車１４に伝達され、そのトルクが増大させられて出力歯車１４へ伝達される。尚、この出力歯車１４は、動力分配機構１６のリングギヤＲ１及び歯車機構１８のリングギヤＲ２としての機能、及びカウンタドリブンギヤ２２と噛み合ってカウンタギヤ対２４を構成するカウンタドライブギヤとしての機能が１つのギヤに一体化された複合歯車となっている。

第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、電気エネルギから機械的な駆動力を発生させる発動機としての機能及び機械的な駆動力から電気エネルギを発生させる発電機としての機能のうち少なくとも一方を備えた例えば同期電動機であって、好適には、発動機又は発電機として選択的に作動させられるモータジェネレータである。例えば、第１電動機ＭＧ１はエンジン１２の反力を受け持つ為のジェネレータ（発電）機能及び運転停止中のエンジン１２を回転駆動するモータ（電動機）機能を備え、第２電動機ＭＧ２は走行用の駆動力源として駆動力を出力する走行用電動機として機能する為の電動機機能及び駆動輪３８側からの逆駆動力から回生により電気エネルギを発生させる発電機能を備える。

また、車両１０には、例えば変速部２０などの車両１０の各部を制御する車両１０の制御装置としての電子制御装置８０が備えられている。この電子制御装置８０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置８０は、エンジン１２、第１電動機ＭＧ１、第２電動機ＭＧ２などに関するハイブリッド駆動制御等の車両制御を実行するようになっており、必要に応じてエンジン１２の出力制御用や電動機ＭＧ１，ＭＧ２の出力制御用等に分けて構成される。また、電子制御装置８０には、車両１０に設けられた各センサ（例えばクランクポジションセンサ６０、出力回転速度センサ６２、レゾルバ等の第１電動機回転速度センサ６４、レゾルバ等の第２電動機回転速度センサ６６、アクセル開度センサ６８、ブレーキスイッチ７０、バッテリセンサ７２など）により検出された各種入力信号（例えばエンジン回転速度Ｎ_Ｅ及びクランク軸３１の回転角度（位置）であるクランク角度（すなわちクランク位置）Ａ_ＣＲ、車速Ｖに対応する出力歯車１４の回転速度である出力回転速度Ｎ_ＯＵＴ、第１電動機回転速度Ｎ_Ｍ１、第２電動機回転速度Ｎ_Ｍ２、アクセル開度Ａcc、フットブレーキ操作（ブレーキオン）Ｂ_ＯＮ、蓄電装置５２のバッテリ温度ＴＨ_ＢＡＴやバッテリ充放電電流Ｉ_ＢＡＴやバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴなど）が供給される。また、電子制御装置８０からは、車両１０に設けられた各装置（例えばエンジン１２、インバータ５０など）に各種出力信号（例えばエンジン制御指令信号や電動機制御指令信号（変速制御指令信号）等のハイブリッド制御指令信号Ｓ_ＨＶなど）が供給される。尚、電子制御装置８０は、例えば上記バッテリ温度ＴＨ_ＢＡＴ、バッテリ充放電電流Ｉ_ＢＡＴ、及びバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴなどに基づいて蓄電装置５２の充電状態（充電容量）ＳＯＣを逐次算出する。

図２は、電子制御装置８０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図２において、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部８２は、例えば第２電動機ＭＧ２のみを走行用の駆動源として走行するモータ走行（ＥＶ走行）を実行する為のモータ走行モード、エンジン１２の動力に対する反力を第１電動機ＭＧ１の発電により受け持つことで出力歯車１４（駆動輪３８）にエンジン直達トルクを伝達すると共に第１電動機ＭＧ１の発電電力により第２電動機ＭＧ２を駆動することで出力歯車１４にトルクを伝達して少なくともエンジン１２を走行用の駆動源として走行するエンジン走行を実行する為のエンジン走行モード（定常走行モード）、このエンジン走行モードにおいて蓄電装置５２からの電力を用いた第２電動機ＭＧ２の駆動力を更に付加して走行するアシスト走行モード（加速走行モード）等を、走行状態に応じて選択的に成立させる。

上記エンジン走行モードにおける制御を一例としてより具体的に説明すると、ハイブリッド制御部８２は、エンジン１２を効率の良い作動域で作動させる一方で、エンジン１２と第２電動機ＭＧ２との駆動力の配分や第１電動機ＭＧ１の発電による反力を最適になるように変化させて変速部２０の変速比γ０を制御する。例えば、ハイブリッド制御部８２は、アクセル開度Ａccや車速Ｖから車両１０の目標出力（要求出力）を算出し、その目標出力と充電要求値（充電要求パワー）とから必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第２電動機ＭＧ２のアシストトルク等を考慮して目標エンジンパワーＰ_Ｅ ^＊を算出する。そして、ハイブリッド制御部８２は、例えば運転性と燃費性とを両立する為の予め実験的に求められて記憶された公知のエンジン最適燃費線上であって且つその目標エンジンパワーＰ_Ｅ ^＊が得られるエンジン動作点となるエンジン回転速度Ｎ_Ｅ及びエンジントルクＴ_Ｅにてエンジン１２が作動させられるように、エンジン１２を制御すると共に第１電動機ＭＧ１の発電量を制御する。尚、本実施例では、燃費とは例えば単位燃料消費量当たりの走行距離であったり、車両全体としての燃料消費率（＝燃料消費量／駆動輪出力）等である。

ハイブリッド制御部８２は、スロットル制御の為にスロットルアクチュエータにより電子スロットル弁を開閉制御させる他、燃料噴射制御の為に燃料噴射装置による燃料噴射量や噴射時期を制御し、点火時期制御の為に点火装置による点火時期を制御するエンジン制御指令信号を出力し、目標エンジンパワーＰ_Ｅ ^＊を発生する為のエンジントルクＴ_Ｅの目標値が得られるようにエンジン１２の出力制御を実行する。また、ハイブリッド制御部８２は、第１電動機ＭＧ１による発電を制御する電動機制御指令信号をインバータ５０に出力して、目標エンジンパワーＰ_Ｅ ^＊を発生する為のエンジン回転装度Ｎ_Ｅの目標値が得られるように第１電動機回転速度Ｎ_Ｍ１を制御する。

また、前記モータ走行モードは、例えば一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクＴ_ＯＵＴ域すなわち低エンジントルクＴ_Ｅ域、或いは車速Ｖの比較的低車速域すなわち低負荷域で実行される。ハイブリッド制御部８２は、このモータ走行モードにおけるモータ走行時には、運転を停止しているエンジン１２の引き摺りを抑制して燃費を向上させる為に、例えば第１電動機ＭＧ１を無負荷状態とすることにより空転させて、動力分配機構１６の差動作用によりエンジン回転速度Ｎ_Ｅを零乃至略零に維持する。このように、ハイブリッド制御部８２は、モータ走行時のようにエンジン１２の運転を停止させるときには、エンジン１２への燃料供給を停止させるだけでなく、エンジン１２の回転（回転駆動）も停止させる。

また、ハイブリッド制御部８２は、エンジン１２の始動及び停止を行うエンジン始動停止制御手段すなわちエンジン始動停止制御部８４を機能的に備えている。エンジン始動停止制御部８４は、例えばエンジン走行中のアクセル開度Ａccの減少に伴うモータ走行モードへの切換え要求、蓄電装置５２の充電完了判断、車両補機類の停止判断、暖機完了判断、車両停止判断、モータ走行を積極的に要求する為の操作されるＥＶスイッチのオン判断等のエンジン自動停止要求によりエンジン１２の運転停止を判断した場合には、フューエルカットによりエンジン１２の運転を停止させると共に、第１電動機トルクＴ_Ｍ１を零とすることによりエンジン回転速度Ｎ_Ｅを零に向かって低下させてエンジン１２を回転停止状態とする一連のエンジン回転停止処理を実行する。

一方で、エンジン始動停止制御部８４は、例えばモータ走行中のアクセル開度Ａccの増大に伴うエンジン走行モードへの切換え要求、蓄電装置５２の充電要求、車両補機類の駆動要求、暖機要求等のエンジン始動要求（或いはエンジン再始動要求）により停止中のエンジン１２の運転を判断した場合には、第１電動機ＭＧ１に通電することで第１電動機回転速度Ｎ_Ｍ１を引き上げてエンジン回転速度Ｎ_Ｅをエンジン１２の完爆可能な所定の完爆回転速度Ｎ_ＥＡ以上に回転駆動する為の所定のエンジン始動用トルクすなわちクランキングトルクＴ_Ｍ１crを発生させると共に、その所定の完爆回転速度Ｎ_ＥＡ以上にて燃料を供給し且つ点火してエンジン１２を始動する一連のエンジン始動処理を実行する。このように、第１電動機ＭＧ１は、エンジン始動に際してエンジン１２を回転駆動する始動用モータ（スタータ）として機能させられる。

ここで、エンジン始動に際しては、変速部２０の構造上、前記クランキングトルクＴ_Ｍ１crに対する反力が出力歯車１４に作用させられるので、エンジン始動時には、そのクランキングトルクＴ_Ｍ１crによるエンジン振動（エンジントルク変動、フリクショントルク変動）が出力歯車１４に伝達される。一方で、本実施例の車両１０では、動力伝達装置３６の共振周波数にエンジン振動の周波数が一致する共振帯がエンジン１２のアイドル回転速度未満の低回転速度域や完爆回転速度Ｎ_ＥＡ近傍の比較的低回転速度域に存在している。その為、エンジン始動時に発生するエンジン振動がその共振帯にて増幅され、エンジン始動時の振動的なショックが増大する可能性がある。

ところで、前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン始動停止制御部８４によりエンジン回転停止処理が実行されてエンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中において前記エンジン再始動要求が為される場合がある。このような場合、エンジン始動停止制御部８４により速やかにエンジン始動処理が開始されると、低下しているエンジン回転速度Ｎ_Ｅが第１電動機ＭＧ１により引き上げられることになる。その為、回転停止状態のエンジン１２が引き上げられることと比較して、上記共振帯を滞留する時間が長くなり、エンジン振動の増幅がより大きくされてエンジン始動時のショックが一層増大してしまう可能性がある。一方で、エンジン１２が回転停止状態とされた後にエンジン始動停止制御部８４によりエンジン始動処理が開始されると、エンジン１２の再始動が遅れ、例えばアクセルオンに伴ってユーザ（運転者）が期待した加速感に対する加速応答性が低下して違和感を生じさせる可能性がある。

このような問題に対して、本実施例の電子制御装置８０は、電動機ＭＧを用いてエンジン始動時の振動を抑制する制振制御を実行する。具体的には、ハイブリッド制御部８２は、第１電動機ＭＧ１によるエンジンの始動時に発生する振動を第２電動機ＭＧ２を用いて抑制する制振制御手段すなわち制振制御部８６を機能的に備えている。制振制御部８６は、例えばエンジン回転速度Ｎ_Ｅと出力回転速度Ｎ_ＯＵＴとの差分ΔＮ（＝Ｎ_ＯＵＴ−Ｎ_Ｅ）を検出し、その差分ΔＮと本来の差分ΔＮとの差に対応する捩れ振動分を第２電動機トルクＴ_Ｍ２を用いてフィードバック制御により抑制することで上記電動機ＭＧによる制振制御を実行する。或いは、制振制御部８６は、例えばエンジン始動時に発生する振動を打ち消すように出力回転速度Ｎ_ＯＵＴ（或いは駆動輪３８の回転速度等）の変動とは逆位相の変動を第２電動機ＭＧ２を用いて出力歯車１４上に発生させるフィードバック制御を実行することで上記電動機ＭＧによる制振制御を実行する。このように、第２電動機ＭＧ２は、エンジン１２の再始動時に発生する振動を抑制する電動機として機能する。尚、電動機ＭＧによる制振制御は、エンジン１２が回転停止状態とされているときのエンジン始動時に実行することでもショックが抑制されるという一定の効果を奏するが、特に、エンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中におけるエンジン始動時に実行することでショックが抑制されるという効果が大きなものとなる。

但し、電動機ＭＧによる制振制御は、早い応答性が求められる為、電動機ＭＧを早く制御できる場合にのみ実行される。例えば、本実施例では、第２電動機ＭＧ２が比較的低回転速度域にあるときすなわち車速Ｖが比較的低車速域であるときには、比較的早い制御ができるパルス幅変調（ＰＷＭ：pulse width modulation）による駆動制御を行う。一方で、第２電動機ＭＧ２が比較的高回転速度域にあるときすなわち車速Ｖが比較的高車速域であるときには、そのＰＷＭよりもスイッチング回数を少なくした比較的遅い制御となる方形波（矩形波）による駆動制御を行う。その為、第２電動機ＭＧ２が比較的低回転速度域にあるときには、第２電動機ＭＧ２による制振制御を実行することができるが、第２電動機ＭＧ２が比較的高回転速度域にあるときには、第２電動機ＭＧ２による制振制御を実行することができない。尚、第１電動機ＭＧ１についても同様に制御して良い。

そこで、本実施例の電子制御装置８０は、前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン始動停止制御部８４によりエンジン回転停止処理が実行されてエンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中（すなわち回転過渡区間内）において前記エンジン再始動要求があった場合に、電動機ＭＧ（特に第２電動機ＭＧ２）による制振制御を実行することができないときは、エンジン１２全体での回転抵抗（フリクショントルク）が比較的小さい状態となっていることを条件として、エンジン１２を再始動する。見方を換えれば、エンジン１２全体でのフリクショントルクが比較的大きい状態のときには、フリクショントルクが比較的小さい状態となるまで、エンジン１２を再始動せず、エンジン１２の運転停止を継続する。これにより、前記共振帯を滞留する時間が短くなるので、またクランキングトルクＴ_Ｍ１crを小さくすることができることと相俟って、電動機ＭＧによる制振制御が実行できなくとも、エンジン始動時のショックを抑制することができる。

上記エンジン１２全体でのフリクショントルクが比較的小さい状態やフリクショントルクが比較的大きい状態について、以下に、詳細に説明する。図３は、エンジン１２のある１つの気筒におけるクランク角度Ａ_ＣＲに対するシリンダ内圧力を示す図である。また、図４は、エンジン１２のある１つの気筒におけるクランク角度Ａ_ＣＲに対するエンジン１２のフリクショントルクを示す図である。また、図５は、クランク角度Ａ_ＣＲに対するエンジン１２全体のフリクショントルクすなわち全気筒におけるフリクショントルクを合わせたエンジン１２の合成フリクショントルクを示す図である。また、図６は、図５に示したエンジン１２の合成フリクショントルクにおいて一点鎖線で囲んだ部分を拡大する図である。尚、ここでの説明では、エンジン１２は４気筒４サイクルエンジンであることを前提としている。

図３において、シリンダ内圧力が増大している区間は、エンジン１２の圧縮行程であり、シリンダ内圧力が減少している区間は、エンジン１２の膨張行程である。そして、図４に示すように、このシリンダ内圧力の変化に対応して、エンジン１２のフリクショントルクが変化させられる。つまり、フリクショントルクが略零の状態から極大値に向かって大きくなる区間は、エンジン１２の圧縮行程に対応しており、フリクショントルクが極大値から低下する区間や負値となる区間は、エンジン１２の膨張行程に対応している。そして、図４に示すある１気筒のフリクショントルクを４気筒分合成したものが、図５及び図６に示すエンジン１２の合成フリクショントルクである。この図６に示すように、本実施例では、エンジン１２の合成フリクショントルクにおいて、エンジン１２のフリクショントルクが正値となって極大値に向かって大きくなる行程をエンジン１２全体における圧縮行程と定義し、この圧縮行程に対応するクランク角度Ａ_ＣＲの範囲（圧縮行程クランク角度範囲Ａ_ＣＲA）が予め求められて記憶されている。或いは、この圧縮行程以外の行程に対応するクランク角度Ａ_ＣＲの範囲（圧縮行程以外クランク角度範囲Ａ_ＣＲB）が予め求められて記憶されている。

上記エンジン１２全体における圧縮行程は、エンジン１２のフリクショントルクが正値であり且つ増大するので、前記エンジン１２全体でのフリクショントルクが比較的大きい状態に相当する。従って、この圧縮行程以外の行程が、前記エンジン１２全体でのフリクショントルクが比較的小さい状態に相当する。尚、フリクショントルクの値だけで比較すると、圧縮行程以外の行程（例えばエンジン１２のフリクショントルクが極大値から小さくなる行程すなわちエンジン１２全体における膨張行程）では、圧縮行程における比較的小さい側の値よりも大きな値となる区間があるが、フリクショントルクが正値であっても減少する区間では外力を掛けなくてもピストンが動くという観点から、圧縮行程以外の行程をフリクショントルクが比較的小さい状態とするのである。

このように、本実施例の電子制御装置８０は、前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン始動停止制御部８４によりエンジン回転停止処理が実行されてエンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中において前記エンジン再始動要求があった場合に、クランク角度Ａ_ＣＲがエンジン１２全体における圧縮行程以外にあるときはエンジン１２を再始動する一方で、クランク角度Ａ_ＣＲがエンジン１２全体における圧縮行程にあるときはエンジン１２の運転停止を継続する。尚、電動機ＭＧによる制振制御が実行できるときは、このような制御を実行せずともエンジン始動時のショックを抑制することができるので、クランク角度Ａ_ＣＲに拘わらずエンジン１２を再始動する。

これにより、図７に示すように、圧縮行程以外（例えば膨張行程）にてエンジン１２を再始動する場合の方が、圧縮行程にてエンジン１２を再始動する場合と比較して、前記共振帯を滞留する時間が短くされる。よって、図８に示すように、再始動許可領域となる圧縮行程以外にてエンジン１２を再始動すると、クランキングトルクＴ_Ｍ１crを小さくすることができることと相俟って、始動遅延領域となる圧縮行程にてエンジン１２を再始動することと比較して、エンジン始動時のショックを抑制することができる。

より具体的には、図２に戻り、エンジン回転停止過渡中判定手段すなわちエンジン回転停止過渡中判定部８８は、前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中であるか否かを、例えばエンジン始動停止制御部８４によりエンジン回転停止処理が実行されているときのエンジン回転速度Ｎ_Ｅの変化に基づいて判定する。

制振制御可否判定手段すなわち制振制御可否判定部９０は、エンジン始動停止制御部８４によりエンジン始動要求（或いはエンジン再始動要求）があったと判断された場合には、制振制御部８６により第２電動機ＭＧ２による制振制御を実行することが可能であるか否かを、例えば第２電動機回転速度Ｎ_Ｍ２がＰＷＭによる駆動制御を実行する為の予め求められて記憶された所定のＰＷＭ実行可能速度域にあるか否かに基づいて判定する。

エンジン行程判定手段すなわちエンジン行程判定部９２は、クランク角度Ａ_ＣＲが前記圧縮行程以外クランク角度範囲Ａ_ＣＲBにあるか否かを判定する。より好適には、エンジン行程判定部９２は、圧縮行程以外の行程の中でも特にフリクショントルクが小さい状態とされる前記エンジン１２全体における膨張行程に対応するクランク角度Ａ_ＣＲの範囲として予め求められて記憶された膨張行程クランク角度範囲Ａ_ＣＲCにクランク角度Ａ_ＣＲがあるか否かを判定しても良い。

図９は、電子制御装置８０の制御作動の要部すなわち自動停止要求に伴ってエンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させる為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍsec乃至数十ｍsec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。

図９において、先ず、エンジン回転停止過渡中判定部８８に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１０において、例えば前記エンジン自動停止要求に伴ってエンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中であるか否かが、エンジン回転停止処理が実行されているときのエンジン回転速度Ｎ_Ｅの変化に基づいて判定される。このＳ１０の判断が肯定される場合はエンジン始動停止制御部８４に対応するＳ２０において、例えばエンジン走行モードへの切換え要求、蓄電装置５２の充電要求、車両補機類の駆動要求、暖機要求等のエンジン再始動要求があるか否かが判定される。このＳ２０の判断が肯定される場合は制振制御可否判定部９０に対応するＳ３０において、例えば第２電動機ＭＧ２による制振制御を実行することが可能であるか否かが、第２電動機回転速度Ｎ_Ｍ２が所定のＰＷＭ実行可能速度域にあるか否かに基づいて判定される。このＳ３０の判断が否定される場合はエンジン行程判定部９２に対応するＳ４０において、例えばクランク角度Ａ_ＣＲが圧縮行程以外にあるか否かが、クランク角度Ａ_ＣＲが圧縮行程以外の行程に対応する前記圧縮行程以外クランク角度範囲Ａ_ＣＲBにあるか否かに基づいて判定される。特に、ここでは、クランク角度Ａ_ＣＲが膨張行程に対応する前記膨張行程クランク角度範囲Ａ_ＣＲCにあるか否かが判定されても良い。前記Ｓ３０，Ｓ４０の何れかの判断が肯定される場合はエンジン始動停止制御部８４に対応するＳ５０において、例えば第１電動機ＭＧ１によるクランキングトルクＴ_Ｍ１crを発生させると共に燃料を供給し且つ点火してエンジン１２を始動する一連のエンジン始動処理が開始される。前記Ｓ１０，Ｓ２０，及びＳ４０の何れかの判断が否定される場合はエンジン始動停止制御部８４に対応するＳ６０において、例えば上記エンジン始動処理の開始が遅延させられてエンジン１２の回転停止状態が継続される。

上述のように、本実施例によれば、前記自動停止要求に伴ってエンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中において前記再始動要求があった場合に、クランク角度Ａ_ＣＲが圧縮行程以外にあるときはエンジン１２が再始動される一方で、クランク角度Ａ_ＣＲが圧縮行程にあるときはエンジン１２の停止が継続される。これにより、クランク角度Ａ_ＣＲが圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、エンジン１２全体におけるフリクショントルクが小さくされた状態にてエンジン１２が再始動されるので、エンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中にエンジン１２を再始動しても、例えば共振帯を滞留する時間が比較的短くされて始動ショックが抑制される。特に、本実施例の車両１０は第１電動機ＭＧ１によるエンジン始動時の反力が出力歯車１４に作用する構成を採用している為、共振により始動ショック（エンジン始動時のショック）が増大し易いことに対して、クランク角度Ａ_ＣＲが圧縮行程以外にあるときエンジン１２を再始動することで、クランキングトルクＴ_Ｍ１crを小さくすることができることと相俟って、始動ショックが抑制されるという効果が得られ易い。一方で、クランク角度Ａ_ＣＲが圧縮行程にあるときは、クランク角度Ａ_ＣＲが圧縮行程以外となるまでエンジン１２の再始動が遅延させられるが、圧縮行程にある期間分だけ待てば良いので、例えばエンジン１２が回転停止状態とされるまでエンジン１２の再始動を遅延させる場合と比較して、エンジン始動までの時間が短くされる。よって、自動停止要求に伴ってエンジン１２が回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に、始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることができる。

また、本実施例によれば、前記再始動要求があった場合に、第２電動機ＭＧ２により制振制御を実行することができるときは、クランク角度Ａ_ＣＲに拘わらずエンジン１２を再始動するので、第２電動機ＭＧ２による制振制御により元々始動ショックが抑制される状態で、第１電動機ＭＧ１により速やかにエンジン１２の再始動を開始することができる。

また、本実施例によれば、エンジン１２全体における圧縮行程は、エンジン１２のフリクショントルクが正値となって極大値に向かって大きくなる予め求められた行程であるので、クランク角度Ａ_ＣＲが圧縮行程以外にあるときは、圧縮行程にあるときと比較して、エンジン１２におけるフリクショントルクが確実に小さくされた状態にてエンジン１２が再始動される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例における車両１０は、第１電動機ＭＧ１によるエンジン始動時の反力が出力歯車１４に作用する構成を採用したハイブリッド車両であったが、これに限らない。例えば、動力分配機構１６のような差動機構を介すことなくエンジンとそのエンジンを始動する機能を有した電動機とが直接的に（或いはクラッチ等を介して間接的に）連結されるような構成を採用したハイブリッド車両であっても良い。また、モータ走行が可能なハイブリッド車両であったが、これに限らない。例えばモータ走行モードを備えず、エンジン走行モードやアシスト走行モードを備える車両であっても良い。特に、ハイブリッド車両である必要もない。例えば、専用のスタータモータにて始動されるエンジンのみを駆動力源として備え、公知のアイドリングストップを実行する車両であっても良い。要は、自動停止要求があったときに運転中のエンジンを停止させる一方で、再始動要求があったときに停止中のエンジンを再始動する構成を備えた車両であれば本発明は適用され得る。このようにしても、自動停止要求に伴ってエンジンが回転停止状態に向かう過渡中において再始動要求があった際に始動ショックの抑制と加速応答性とを両立させることができる。

また、前述の実施例において、電動機ＭＧによる制振制御は第２電動機ＭＧ２による制振制御を例示したが、これに限らない。例えば、第１電動機ＭＧ１により制振制御を実行しても良いし、更に別の電動機を備えて、その電動機により制振制御を実行しても良い。また、電動機ＭＧによる制振制御を実行することを考慮してＰＷＭによる駆動制御を採用したが、制振制御を実行することができる、ＰＷＭによる駆動制御とは別の駆動制御を採用しても良い。尚、この制振制御は必ずしも実行されなくとも良い。この場合には、例えば図９のフローチャートにおけるステップＳ３０が省かれる。

また、前述の実施例では、動力分配機構１６は、シングルプラネタリの遊星歯車装置であるが、ダブルプラネタリの遊星歯車装置であっても良い。また、動力分配機構１６は、例えばエンジン１２によって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第１電動機ＭＧ１及び出力歯車１４に作動的に連結された差動歯車装置であっても良い。

また、前述の実施例において、図１に示すように第２電動機ＭＧ２は、エンジン１２が間接的に連結された駆動輪３８に動力伝達可能に連結されているが、第２電動機ＭＧ２は駆動輪３８とは別の車輪（駆動輪）に直接又は間接的に連結されていても差し支えない。要するに、エンジン１２からの動力で駆動される駆動輪と第２電動機ＭＧ２からの動力で駆動される駆動輪とは、別個の車輪であっても差し支えないということである。

尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ハイブリッド車両（車両）
１２：エンジン
１４：出力歯車（出力回転部材）
１６：動力分配機構（差動機構）
２０：変速部（電気式差動部）
３８：駆動輪
８０：電子制御装置（制御装置）
ＭＧ１：第１電動機（差動用電動機）
ＭＧ２：第２電動機（走行用電動機）

Claims

自動停止要求があったときに運転中のエンジンを停止させる一方で、再始動要求があったときに停止中の該エンジンを再始動する車両の制御装置であって、
前記自動停止要求に伴って前記エンジンが回転停止状態に向かう過渡中において前記再始動要求があった場合に、該エンジンのクランク位置が圧縮行程以外にあるときは該エンジンを再始動する一方で、該エンジンのクランク位置が圧縮行程にあるときは該エンジンの停止を継続することを特徴とする車両の制御装置。
前記エンジンの再始動時に発生する振動を抑制する電動機を備え、
前記再始動要求があった場合に、前記電動機により前記振動を抑制することができるときは、前記エンジンのクランク位置に拘わらず該エンジンを再始動することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
前記圧縮行程は、前記エンジンにおける回転抵抗が正値となって極大値に向かって大きくなる予め求められた行程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
前記車両は、前記エンジンからの動力を差動用電動機及び出力回転部材へ分配する差動機構と駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機とを有し、該差動用電動機の運転状態が制御されることにより該差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を備えるハイブリッド車両であり、
前記差動用電動機により前記エンジンを回転駆動することで該エンジンを始動することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両の制御装置。
前記走行用電動機は、前記差動用電動機による前記エンジンの再始動時に発生する振動を抑制することを特徴とする請求項４に記載の車両の制御装置。