WO2012157088A1 - クランキングトルク制御装置 - Google Patents

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河合　高志
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a technical field of a cranking torque control device that controls a cranking torque of a motor when the engine is cranked by a motor in a vehicle including an engine and a motor such as a hybrid vehicle.
  • a device that drives a motor generator so as to crank the engine when a request for switching from an EV (Electric Vehicle) travel mode to an HV (Hybrid Vehicle) travel mode is received.
  • the discharge allowable power is derived so that the DC voltage of the battery does not fall below the lower limit voltage, and the torque command value is adjusted so that the power consumption of the motor / generator does not exceed the discharge allowable power.
  • the lower limit voltage is temporarily raised when the accelerator opening reaches a predetermined reference value within a predetermined time after the request for switching to the HV traveling mode (Patent Document 2). reference).
  • the battery protection is prioritized. There is a technical problem that may cause an engine stall.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, for example, and is a cranking torque control device capable of suppressing the occurrence of an unexpected engine stall while preventing the battery voltage from falling below the lower limit voltage of the battery. It is an issue to provide.
  • a cranking torque control device of the present invention is coupled to an engine, a motor coupled to the engine, capable of cranking the engine, a battery capable of supplying electric power to the motor,
  • the motor cranks the engine the fluctuation amount of power consumption due to the rotation fluctuation of the engine is predicted, and according to the predicted fluctuation amount, Correction means for correcting the upper limit value of output power is provided.
  • the cranking torque control device includes an engine, a motor connected to the engine and capable of cranking the engine, and a battery capable of supplying electric power to the motor. And mounted on a hybrid vehicle.
  • “motor” means a motor for engine control, but it may be a motor realized in a motor generator (electric motor). That is, it may mean a motor generator as long as it can function as a motor.
  • the correction means including a memory, a processor, and the like predicts a fluctuation amount of power consumption caused by fluctuations in engine rotation when the motor cranks the engine (that is, when the engine starts).
  • the upper limit value of the output power of the battery is corrected according to the fluctuation amount.
  • the “variation amount of power consumption caused by engine rotation fluctuation” mainly means the fluctuation amount of power consumption caused by rotation fluctuation when the engine rotation speed passes through the resonance rotation speed band.
  • the motor cranks the engine by the correcting means when the motor cranks the engine by the correcting means, the amount of power consumption variation due to engine rotation variation is predicted, and the battery is determined according to the predicted variation amount.
  • the upper limit of the output possible power is corrected. Specifically, for example, the upper limit value of the output power of the battery is corrected by the correcting means so as to have a margin corresponding to the fluctuation amount of the power consumption caused by the engine rotation fluctuation.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the cranking torque control process which concerns on embodiment of this invention.
  • (A) is an example of the relationship between battery remaining capacity, battery temperature, and output possible electric power
  • (b) is an example of the relationship between engine temperature and required cranking torque.
  • time fluctuations such as an engine speed concerning a comparative example.
  • time fluctuations such as engine speed, concerning the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a hybrid vehicle according to the present embodiment.
  • FIG. 1 only members directly related to the present invention are shown, and other members are omitted as appropriate.
  • a hybrid vehicle 1 includes an engine 11, a three-shaft power distribution mechanism 14 connected to a crankshaft 12 as an output shaft of the engine 11 via a damper 13, and a power distribution mechanism 14. Electric power can be supplied to the connected motor generator MG1 capable of generating electricity, the motor generator MG2 connected to the power distribution mechanism 14 via the transmission 15, and the motor generators MG1 and MG2.
  • a battery 21 configured to be rechargeable by regenerative electric power of each of the generators MG1 and MG2 and an ECU (Electronic Control Unit: electronic control unit) 22 are configured.
  • the engine 11 is an internal combustion engine that outputs power using fuel such as gasoline.
  • the engine 11 receives operation control such as fuel injection control, ignition control, intake air amount adjustment control, and the like from the ECU 22.
  • the power distribution mechanism 14 includes a sun gear 141, a ring gear 144 arranged concentrically with the sun gear 141, a plurality of pinion gears 142 that mesh with the sun gear 141 and also mesh with the ring gear 144, and the plurality of pinion gears 143 that rotate. And a carrier 143 that is held to revolve freely. That is, the power distribution mechanism 14 is configured as a planetary gear mechanism that performs differential action with the sun gear 141, the ring gear 144, and the carrier 143 as rotational elements.
  • the sun gear 141 is connected to a motor / generator MG1.
  • the crankshaft 12 of the engine 11 is connected to the carrier 143 via the damper 13.
  • a transmission 15 is connected to the ring gear 144 via a ring gear shaft 144a.
  • the power distribution mechanism 14 distributes the power from the engine 11 input from the carrier 143 to the sun gear 141 side and the ring gear 144 side according to the gear ratio.
  • power distribution mechanism 14 integrates the power from engine 11 input from carrier 143 and the power from motor generator MG1 input from sun gear 141. Output to the ring gear 144 side. The power output to the ring gear 144 is output from the ring gear shaft 144a to the drive wheel 19 via the gear mechanism 17 and the differential gear 18.
  • the transmission 15 is configured to be able to execute connection and release of the rotation shaft 16 of the motor / generator MG2 and the ring gear shaft 144a.
  • the “motor / generator MG1” according to the present embodiment is an example of the “motor” according to the present invention.
  • cranking torque control device When the motor / generator MG1 cranks the engine 11, the cranking torque control device 100 mounted on the hybrid vehicle 1 configured as described above varies the amount of power consumption caused by the rotational fluctuation of the engine 11.
  • the ECU 22 is configured to correct the upper limit value of the output power of the battery 21 in accordance with the predicted fluctuation amount.
  • the cranking torque control device 100 includes a voltage sensor 23 that detects a voltage between terminals of the battery 21, a current sensor 24 that detects a current input to and output from the battery 21, a temperature sensor 25 that detects a temperature of the battery 21, And a temperature sensor 26 for detecting the temperature of the engine 11.
  • the “ECU 22” according to the present embodiment is an example of the “correction unit” according to the present invention. That is, in this embodiment, a part of the functions of the ECU 22 for various electronic controls of the hybrid vehicle 1 is used as a part of the cranking torque control device 100.
  • cranking torque control process The cranking torque control process executed by the cranking torque control device 100 when the engine 11 is started (for example, when shifting from the EV traveling mode to the HV traveling mode) will be described with reference to the flowchart of FIG. To do.
  • This cranking torque control process is repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every several milliseconds (milliseconds)) when the engine 11 is started.
  • step S101 the ECU 22 as a part of the cranking torque control device 100 acquires the voltage across the terminals of the battery 21 detected by the voltage sensor 23 (step S101).
  • the ECU 22 calculates input / output powers Win and Wout based on the state of the battery 21 (step S102). Specifically, for example, the ECU 22 is based on the remaining capacity (State of Charge: SOC) of the battery 21 specified by the acquired inter-terminal voltage of the battery 21, the temperature of the battery 21 detected by the temperature sensor 25, and the like. The input / output powers Win and Wout are calculated. The remaining capacity of the battery 21 may be specified by integrating the current value detected by the current sensor 24.
  • SOC State of Charge
  • the ECU 22 determines whether or not the engine 11 stays in the resonance band for a relatively long period due to the power that can be output from the battery 21. Specifically, the ECU 22 executes the following determination processes in steps S103 to S105. Note that the processing of steps S103 to S105 is not limited to the order described in FIG. 2, and may be executed from any processing.
  • the ECU22 determines whether the remaining capacity of the battery 21 is below a 1st threshold value (step S103).
  • the “first threshold value” is obtained experimentally, empirically, or by simulation, for example, by determining the relationship between the remaining capacity of the battery and the time spent for the engine speed exceeding the resonance band. Based on the obtained relationship, the remaining capacity of the battery may be set such that the time spent before exceeding the resonance band becomes the upper limit value of the allowable range.
  • the ECU 22 determines whether the temperature of the battery 21 is equal to or lower than the second threshold (step S104).
  • the “second threshold value” is, for example, (i) the temperature of the battery, (ii) the electric power that can be output by the battery, and (iii) the rotational speed of the engine, experimentally, empirically, or by simulation. Measures the relationship between the time spent to exceed the resonance band and the power that can be output based on the calculated relationship so that the time spent before exceeding the resonance band becomes the upper limit of the allowable range What is necessary is just to set as the temperature of the battery to perform.
  • the ECU 22 determines that the engine temperature (here, the temperature of the engine 11 detected by the temperature sensor 26) is equal to or lower than the third threshold. It is determined whether or not there is (step S105).
  • the “third threshold value” is, for example, (i) the engine temperature, (ii) the friction related to the engine, and (iii) the engine rotational speed, which are experimentally, empirically, or by simulation.
  • the engine temperature corresponding to the friction may be set such that the time spent before exceeding the resonance band is the upper limit of the allowable range.
  • step S105: Yes the ECU 22 It is determined that the engine 11 remains in the resonance band for a relatively long period due to the output power. Then, the ECU 22 calculates the output fluctuation spreso of the battery 21 caused by the rotation speed of the engine 11 staying in the resonance band (step S106).
  • FIG. 3A is an example of the relationship between the remaining battery capacity, the battery temperature, and the output power
  • FIG. 3B is an example of the relationship between the engine temperature and the required cranking torque. Note that the ECU 22 as a part of the cranking torque control device 100 stores the relationship shown in FIGS. 3A and 3B in advance as a map.
  • ECU22 specifies the electric power which can be output of the battery 21 (proportional to the output torque of the motor generator MG1) based on the remaining capacity of the battery 21 and the temperature of the battery 21.
  • the ECU 22 further specifies the required cranking torque based on the temperature of the engine 11.
  • the ECU 22 specifies the target cranking rotational speed in consideration of the balance between the specified outputtable power corresponding to the output torque of the motor / generator MG1 and the specified required cranking torque.
  • the ECU 22 uses, for example, the following equation to output the output fluctuation spreso as an example of the “fluctuation amount of power consumption caused by engine rotational fluctuation” according to the present invention. Is calculated.
  • Output fluctuation spreso (Fluctuation upper limit rotational speed ⁇ Fluctuation lower limit rotational speed) ⁇ Torque ⁇ Circular ratio ⁇ 2
  • the “variable upper limit rotational speed” and the “variable lower limit rotational speed” depend on the structure of the power transmission system of the hybrid vehicle 1 and can be predicted at the design stage. Yes.
  • the ECU 22 calculates the output allowable limit Woutf ′ based on the output power Wout calculated in the process of step S102 and the output fluctuation spreso calculated in the process of step S106 (step S107). ). Specifically, for example, the ECU 22 calculates the output allowable limit Woutf ′ by subtracting the output fluctuation spreso from the output power Wout.
  • the ECU 22 calculates the upper limit output torque (that is, the torque corresponding to the output allowable limit Woutf ′) and the lower limit output torque based on the calculated output allowable limit Woutf ′ (step S108). Subsequently, the ECU 22 calculates a target torque within the range of the upper limit output torque and the lower limit output torque (step S109).
  • the ECU 22 determines that the rotational speed of the engine 11 does not stay in the resonance band. Then, the ECU 22 calculates the input / output allowable limits Winf and Woutf based on the power deviation (that is, the power consumption according to the torque of the motor / generator MG1 and the rotation speed of the engine 11 before a predetermined time) ( Step S110).
  • the ECU 22 calculates an upper limit output torque and a lower limit output torque based on the calculated input / output allowable limits Winf, Woutf (step S108), and calculates a target torque (step S109).
  • FIG. 4 is an example of time fluctuations such as the engine speed according to the comparative example
  • FIG. 5 is an example of time fluctuations such as the engine speed according to the present embodiment.
  • cranking torque control device executes only the output limitation of the battery 21 based on the power deviation.
  • the ECU 22 tightens the output limit of the battery 21 at time t3 (see the second stage from the bottom in FIG. 4). Then, the cranking torque of the motor / generator MG1 decreases at time t4, which is delayed by a predetermined time from time t3 (see the lowermost stage in FIG. 4).
  • the cranking torque control apparatus 100 when the engine 11 is predicted to stay in the resonance band when the engine 11 is started, as described above, the output fluctuation spreso is obtained from the output power Wout.
  • the value obtained by subtracting only ie, the output allowable limit Woutf ′ is set as the upper limit output.
  • cranking torque control apparatus 100 it is possible to suppress the occurrence of unexpected engine stall while preventing the voltage between the terminals of the battery 21 from falling below the lower limit voltage of the battery 21. .
  • the broken line in FIG. 5 has shown time fluctuations, such as an engine speed which concerns on a comparative example.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and cranking torque control with such a change is possible.
  • the apparatus is also included in the technical scope of the present invention.

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Abstract

　クランキングトルク制御装置（１００）は、エンジン（１１）と、該エンジンに連結されると共に、該エンジンをクランキング可能なモータ（ＭＧ１）と、該モータに電力を供給可能なバッテリ（２１）と、を備えるハイブリッド車両（１）に搭載される。クランキングトルク制御装置は、モータがエンジンをクランキングする際に、エンジンの回転変動に起因する消費電力の変動量を予測し、予測された変動量に応じて、バッテリの出力可能電力の上限値を補正する補正手段（２２）を備える。

Description

クランキングトルク制御装置
　本発明は、例えばハイブリッド自動車等のエンジン及びモータを備える車両において、モータによりエンジンがクランキングされる際におけるモータのクランキングトルクを制御するクランキングトルク制御装置の技術分野に関する。
　この種の装置として、例えば、バッテリの過大な電力による充放電を抑制するために、バッテリに入出力される入出力電力からモータに入出力される想定電力を減じて計算した電力偏差に対してなまし処理を施し、該電力偏差と、バッテリの入出力制限都とに基づいて入出力許容制限を設定する装置が提案されている（特許文献１参照）。
　或いは、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）走行モードからＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）走行モードへの切換え要求を受けると、エンジンをクランキングするようにモータ・ジェネレータを駆動する装置が提案されている。ここでは特に、バッテリの直流電圧が下限電圧を下回らないように放電許容電力を導出し、モータ・ジェネレータの消費パワーが放電許容電力を超えないようにトルク指令値を調整することが記載されている。また、ＨＶ走行モードへの切換え要求後の所定時間内に、アクセル開度が所定の基準値に達した場合には、下限電圧を一時的にかさ上げすることが記載されている（特許文献２参照）。
特開２００６－０９４６９１号公報 特開２００９－１６６５１３号公報
　上述した背景技術では、例えばバッテリ残量が比較的少ない場合や、機関温度が比較的低い場合等に、バッテリ残量が下限制限値を下回ると、バッテリの保護が優先される結果、予期せぬエンジンストールを招く可能性があるという技術的問題点がある。
　本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリの電圧が該バッテリの下限電圧を下回らないようにしつつ、予期しないエンジンストールの発生を抑制することができるクランキングトルク制御装置を提供することを課題とする。
　本発明のクランキングトルク制御装置は、上記課題を解決するために、エンジンと、前記エンジンに連結されると共に、前記エンジンをクランキング可能なモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両に搭載され、前記モータが前記エンジンをクランキングする際に、前記エンジンの回転変動に起因する消費電力の変動量を予測し、前記予測された変動量に応じて、前記バッテリの出力可能電力の上限値を補正する補正手段を備える。
　本発明のクランキングトルク制御装置によれば、当該クランキングトルク制御装置は、エンジンと、該エンジンに連結されると共に、該エンジンをクランキング可能なモータと、該モータに電力を供給可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両に搭載されている。ここで、「モータ」は、エンジン制御用のモータを意味するが、モータ・ジェネレータ（電動発動機）において実現されるモータであってもよい。即ち、モータとして機能し得る限りにおいて、モータ・ジェネレータを意味してもかまわない。
　例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる補正手段は、モータがエンジンをクランキングする際に（即ち、エンジンの始動時に）、エンジンの回転変動に起因する消費電力の変動量を予測し、該予測された変動量に応じて、バッテリの出力可能電力の上限値を補正する。ここで、「エンジンの回転変動に起因する消費電力の変動量」は、主に、エンジンの回転数が共振回転数帯を通過する際の回転変動に起因する消費電力の変動量を意味する。
　本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、バッテリの電圧が、予め設定された下限電圧値を下回ってしまうと、バッテリの急速な劣化を招く可能性がある。このため、バッテリの電圧が下限電圧値を下回らないように、バッテリから出力される電力が制限されることが多い。すると、バッテリの出力電力が絞られることに起因して、モータのクランキングトルクが低下し、この結果、下支えトルクの減少に伴いエンジンの回転数が減少し、予期せぬエンジンストールに至る可能性がある。この可能性は、エンジンの回転数の変動が比較的大きくなる共振回転数帯において高くなる。
　そこで本発明では、上述の如く、補正手段により、モータがエンジンをクランキングする際に、エンジンの回転変動に起因する消費電力の変動量が予測され、該予測された変動量に応じて、バッテリの出力可能電力の上限値が補正される。具体的には例えば、補正手段により、エンジンの回転変動に起因する消費電力の変動量に応じたマージンを持つように、バッテリの出力可能電力の上限値が補正される。
　このため、例えば共振回転数帯に起因してエンジンの回転数に変動が生じたとしても、バッテリの電圧が下限電圧値を下回ることを防止することができると共に、予期しないエンジンストールの発生を抑制することができる。
　本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るクランキングトルク制御処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、バッテリ残容量と、バッテリ温度と、出力可能電力との関係の一例であり、（ｂ）は、エンジン温度と要求クランキングトルクとの関係の一例である。 比較例に係るエンジン回転数等の時間変動の一例である。 本発明の実施形態に係るエンジン回転数等の時間変動の一例である。
　以下、本発明に係るクランキングトルク制御装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
　（車両の構成）
　本実施形態に係るハイブリッド車両の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す概略図である。尚、図１では、本発明と直接関連のある部材のみを示し、その他の部材については適宜省略している。
　図１において、ハイブリッド車両１は、エンジン１１と、該エンジン１１の出力軸としてのクランク軸１２に、ダンパ１３を介して接続された３軸式の動力分配機構１４と、該動力分配機構１４に接続された発電可能なモータ・ジェネレータＭＧ１と、変速機１５を介して動力分配機構１４に接続されたモータ・ジェネレータＭＧ２と、モータ・ジェネレータＭＧ１及びＭＧ２各々に対して電力を供給可能、且つモータ・ジェネレータＭＧ１及びＭＧ２各々の回生電力により充電可能に構成されているバッテリ２１と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）２２と、を備えて構成されている。
　エンジン１１は、例えばガソリン等の燃料により動力を出力する内燃機関である。該エンジン１１は、ＥＣＵ２２により、例えば燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量調節制御、等の運転制御を受けている。
　動力分配機構１４は、サンギヤ１４１と、該サンギヤ１４１と同心円上に配置されたリングギヤ１４４と、サンギヤ１４１に噛合すると共に、リングギヤ１４４にも噛合する複数のピニオンギヤ１４２と、該複数のピニオンギヤ１４３を自転且つ公転自在に保持するキャリア１４３とを備える。即ち、動力分配機構１４は、サンギヤ１４１、リングギヤ１４４及びキャリア１４３を回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。
　サンギヤ１４１には、モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されている。キャリア１４３には、ダンパ１３を介してエンジン１１のクランク軸１２が接続されている。リングギヤ１４４には、リングギヤ軸１４４ａを介して変速機１５が接続されている。
　モータ・ジェネレータＭＧ１が発電機として機能するときには、動力分配機構１４は、キャリア１４３から入力されるエンジン１１からの動力をサンギヤ１４１側とリングギヤ１４４側とに、そのギヤ比に応じて分配する。
　他方、モータ・ジェネレータＭＧ１が電動機として機能するときには、動力分配機構１４は、キャリア１４３から入力されるエンジン１１からの動力と、サンギヤ１４１から入力されるモータ・ジェネレータＭＧ１からの動力と、を統合してリングギヤ１４４側に出力する。リングギヤ１４４に出力された動力は、リングギヤ軸１４４ａからギヤ機構１７、デファレンシャルギヤ１８を介して駆動輪１９に出力される。
　変速機１５は、モータ・ジェネレータＭＧ２の回転軸１６とリングギヤ軸１４４ａとの接続及び該接続の解除を実行可能に構成されている。
　尚、本実施形態に係る「モータ・ジェネレータＭＧ１」は、本発明に係る「モータ」の一例である。
　（クランキングトルク制御装置）
　以上のように構成されたハイブリッド車両１に搭載されるクランキングトルク制御装置１００は、モータ・ジェネレータＭＧ１がエンジン１１をクランキングする際に、該エンジン１１の回転変動に起因する消費電力の変動量を予測し、該予測された変動量に応じて、バッテリ２１の出力可能電力の上限値を補正するＥＣＵ２２を備えて構成されている。
　クランキングトルク制御装置１００は、バッテリ２１の端子間電圧を検出する電圧センサ２３と、バッテリ２１に入出力される電流を検出する電流センサ２４と、バッテリ２１の温度を検出する温度センサ２５と、エンジン１１の温度を検出する温度センサ２６と、を更に備えて構成されている。
　本実施形態に係る「ＥＣＵ２２」は、本発明に係る「補正手段」の一例である。つまり、本実施形態では、ハイブリッド車両１の各種電子制御用のＥＣＵ２２の機能の一部を、クランキングトルク制御装置１００の一部として利用している。
　（クランキングトルク制御処理）
　エンジン１１が始動される際（例えば、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへ移行する際等）に、クランキングトルク制御装置１００が実行するクランキングトルク制御処理について、図２のフローチャートを参照して説明する。このクランキングトルク制御処理は、エンジン１１が始動される際に、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ（ミリ秒）毎）に繰り返し実行される。
　図２において、先ず、クランキングトルク制御装置１００の一部としてのＥＣＵ２２は、電圧センサ２３により検出されたバッテリ２１の端子間電圧を取得する（ステップＳ１０１）。
　続いて、ＥＣＵ２２は、バッテリ２１の状態に基づいて、入出力電力Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔを算出する（ステップＳ１０２）。具体的には例えば、ＥＣＵ２２は、取得されたバッテリ２１の端子間電圧により特定されるバッテリ２１の残容量（Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）、温度センサ２５により検出されたバッテリ２１の温度等に基づいて、入出力電力Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔを算出する。尚、バッテリ２１の残容量は、電流センサ２４により検出された電流値が積算されることによって特定されてもよい。
　次に、ＥＣＵ２２は、バッテリ２１の出力可能電力に起因して、エンジン１１の回転数が比較的長い期間、共振帯に留まるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２２は、下記のステップＳ１０３乃至Ｓ１０５の判定処理を実行する。尚、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０５の処理は、図２に記載されている順番に限らず、どの処理から実行されてもよい。
　ＥＣＵ２２は、バッテリ２１の残容量が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、「第１閾値」は、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば、バッテリの残容量と、エンジンの回転数が共振帯域を超えるために費やされる時間との関係を求め、該求められた関係に基づいて、共振帯域を超えるまでに費やされる時間が許容範囲の上限値となるようなバッテリの残容量として設定すればよい。
　バッテリ２１の残容量が第１閾値以下であると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、バッテリ２１の温度が第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、「第２閾値」は、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば、（ｉ）バッテリの温度と、（ｉｉ）該バッテリが出力可能な電力と、（ｉｉｉ）エンジンの回転数が共振帯域を超えるために費やされる時間と、の関係を求め、該求められた関係に基づいて、共振帯域を超えるまでに費やされる時間が許容範囲の上限値となるような出力可能電力に対応するバッテリの温度として設定すればよい。
　バッテリ２１の温度が第２閾値以下であると判定された場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、機関温度（ここでは、温度センサ２６により検出されたエンジン１１の温度）が第３閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、「第３閾値」は、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば、（ｉ）機関温度と、（ｉｉ）該機関に係るフリクションと、（ｉｉｉ）エンジンの回転数が共振帯域を超えるために費やされる時間と、の関係を求め、共振帯域を超えるまでに費やされる時間が許容範囲の上限値となるようなフリクションに対応する機関温度として設定すればよい。
　機関温度が第３閾値以下であると判定された場合（即ち、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０５の判定処理の結果が全て“Ｙｅｓ”であった場合）（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、バッテリ２１の出力可能電力に起因して、エンジン１１の回転数が比較的長い期間、共振帯に留まると判定する。そして、ＥＣＵ２２は、エンジン１１の回転数が共振帯に滞留することに起因する、バッテリ２１の出力変動ｓｐｒｅｓｏを算出する（ステップＳ１０６）。
　ここで、出力変動ｓｐｒｅｓｏの算出方法の一具体例について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は、バッテリ残容量と、バッテリ温度と、出力可能電力との関係の一例であり、図３（ｂ）は、エンジン温度と要求クランキングトルクとの関係の一例である。尚、クランキングトルク制御装置１００の一部としてのＥＣＵ２２は、図３（ａ）及び（ｂ）に示した関係をマップとして予め格納している。
　ＥＣＵ２２は、バッテリ２１の残容量と、バッテリ２１の温度とに基づいて、バッテリ２１の出力可能電力（モータ・ジェネレータＭＧ１の出力トルクに比例）を特定する。ＥＣＵ２２は、更に、エンジン１１の温度に基づいて、要求クランキングトルクを特定する。
　次に、ＥＣＵ２２は、モータ・ジェネレータＭＧ１の出力トルクに対応する特定された出力可能電力と、特定された要求クランキングトルクとの釣り合いを考慮して、目標クランキング回転数を特定する。
　特定された目標クランキング回転数が共振帯域に該当する場合、ＥＣＵ２２は、例えば下記式により、本発明に係る「エンジンの回転変動に起因する消費電力の変動量」の一例としての、出力変動ｓｐｒｅｓｏを算出する。
出力変動ｓｐｒｅｓｏ＝（変動上限回転数－変動下限回転数）×トルク×円周率×２
尚、「変動上限回転数」及び「変動下限回転数」は、ハイブリッド車両１の動力伝達系の構造に依存するため、設計段階において予測可能であることが、本願発明者の研究により判明している。
　再び、図２に戻り、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０２の処理で算出された出力電力Ｗｏｕｔと、ステップＳ１０６の処理で算出された出力変動ｓｐｒｅｓｏとに基づいて、出力許容制限Ｗｏｕｔｆ´を算出する（ステップＳ１０７）。具体的には例えば、ＥＣＵ２２は、出力電力Ｗｏｕｔから出力変動ｓｐｒｅｓｏを差し引くことによって、出力許容制限Ｗｏｕｔｆ´を算出する。
　次に、ＥＣＵ２２は、算出された出力許容制限Ｗｏｕｔｆ´に基づいて、上限出力トルク（即ち、出力許容制限Ｗｏｕｔｆ´に対応するトルク）と、下限出力トルクとを算出する（ステップＳ１０８）。続いて、ＥＣＵ２２は、上限出力トルク及び下限出力トルクの範囲内で目標トルクを算出する（ステップＳ１０９）。
　他方、上述したステップＳ１０３乃至ステップＳ１０５の判定処理のいずれかの結果が“Ｎｏ”であった場合（即ち、（ｉ）バッテリ２１の残容量が第１閾値より大きい、（ｉｉ）バッテリ２１の温度が第２閾値より高い、又は（ｉｉｉ）機関温度が第３閾値より高い、と判定された場合）、ＥＣＵ２２は、エンジン１１の回転数が共振帯に滞留しないと判定する。そして、ＥＣＵ２２は、電力偏差（即ち、所定時間前における、モータ・ジェネレータＭＧ１のトルクと、エンジン１１の回転数と、に応じた消費電力）に基づいて入出力許容制限Ｗｉｎｆ、Ｗｏｕｔｆを算出する（ステップＳ１１０）。
　尚、入出力許容制限Ｗｉｎｆ、Ｗｏｕｔｆの算出方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についてはここでは割愛する。
　次に、ＥＣＵ２２は、算出された入出力許容制限Ｗｉｎｆ、Ｗｏｕｔｆに基づいて、上限出力トルク及び下限出力トルクを算出し（ステップＳ１０８）、目標トルクを算出する（ステップＳ１０９）。
　次に、クランキングトルク制御装置１００の効果について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、比較例に係るエンジン回転数等の時間変動の一例であり、図５は、本実施形態に係るエンジン回転数等の時間変動の一例である。
　本実施形態の比較例に係るクランキングトルク制御装置の動作について、図４を参照して説明する。ここで、比較例に係るクランキングトルク制御装置は、電力偏差に基づいたバッテリ２１の出力制限のみを実行する。
　図４において、時刻ｔ１に、例えば共振によりエンジン１１の回転数が上昇したとする（図４の最上段参照）。すると、時刻ｔ１から所定時間遅れた時刻ｔ２に、エンジン１１の回転数上昇に伴い、モータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が上昇したことによって、バッテリ２１の端子間電圧が下限電圧を下回ってしまう（図４の上から２段目参照）。
　このため、ＥＣＵ２２は、バッテリ２１保護の観点から、時刻ｔ３において、バッテリ２１の出力制限を厳しくする（図４の下から２段目参照）。すると、時刻ｔ３から所定時間遅れた時刻ｔ４に、モータ・ジェネレータＭＧ１のクランキングトルクが低下する（図４の最下段参照）。
　この結果、モータ・ジェネレータＭＧ１による下支えトルクが減少するので、エンジン１１の回転数が低下してしまう（図４の最上段、時刻ｔ５参照）。モータ・ジェネレータＭＧ１のクランキングトルクが低下したことによって、バッテリ２１の端子間電圧が下限電圧よりも大きくなる（図４の上から２段目、時刻ｔ６参照）が、エンジン１１はストールしてしまう。
　他方、本実施形態に係るクランキングトルク制御装置１００では、エンジン１１の始動時に、エンジン１１の回転数が共振帯域に滞留することが予測される場合、上述の如く、出力電力Ｗｏｕｔから出力変動ｓｐｒｅｓｏだけ差し引いた値（即ち、出力許容制限Ｗｏｕｔｆ´）が上限出力とされる。
　つまり、本実施形態では、図５の下から２段目に示すように、本来の出力電力の上限値（図５の下から２段目における破線参照）から、共振等によるエンジン１１の回転変動に起因する電力の変動分である出力変動ｓｐｒｅｓｏだけ差し引かれた値が上限出力とされている（図５の下から２段目における実線参照）。
　このため、エンジン１１の回転数が、共振帯域において変動したとしても（図５の最上段における実線参照）、バッテリ２１の端子間電圧が下限電圧を下回ることを防止することができる（図５の上から２段目における実線参照）。加えて、モータ・ジェネレータＭＧ１のクランキングトルクの変化を抑制することができる（図５の最下段における実線参照）。
　この結果、本実施形態に係るクランキングトルク制御装置１００によれば、バッテリ２１の端子間電圧が該バッテリ２１の下限電圧を下回らないようにしつつ、予期しないエンジンストールの発生を抑制することができる。
　尚、図５における破線は、比較例に係るエンジン回転数等の時間変動を示している。
　本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うクランキングトルク制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
　１…ハイブリッド車両、１１…エンジン、１４…動力分配機構、１５…変速機、２１…バッテリ、２２…ＥＣＵ、ＭＧ１、ＭＧ２…モータ・ジェネレータ

Claims (1)

  1. 　エンジンと、前記エンジンに連結されると共に、前記エンジンをクランキング可能なモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両に搭載され、
    　前記モータが前記エンジンをクランキングする際に、前記エンジンの回転変動に起因する消費電力の変動量を予測し、前記予測された変動量に応じて、前記バッテリの出力可能電力の上限値を補正する補正手段を備える
    　ことを特徴とするクランキングトルク制御装置。
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