JP2006315510A - 動力出力装置およびその制御方法並びに自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の始動時にギヤのガタ詰めを行なう際に生じ得る異音や振動を抑制すると共に内燃機関をスムーズに始動する。
【解決手段】 運転者による迅速なエンジン２２の始動が要請されていないときには、エンジンをモータリングするためのトルク指令Ｔｍ１＊に徐々に大きくなるトルクを設定してギヤ機構などのギヤのガタ詰めを行ない、その後、エンジンを共振回転数帯より低い回転数で安定回転させてからモータリングするためのトルク指令Ｔｍ１＊に大きなトルクを設定してエンジンの回転数Ｎｅを急上昇させてエンジンを始動する。これにより、ガタ詰めの際に生じ得る異音や振動を抑制することができると共にエンジンをスムーズに始動することができる。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に駆動軸にリングギヤが連結されたプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのサンギヤに連結された第１モータと、駆動軸に動力を出力する第２モータとを備え、エンジンを始動する際には第１モータを用いてエンジンをモータリングするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、機械部分を潤滑する潤滑油の粘性が高くなり第１モータを用いてエンジンをモータリングしてもエンジンの回転数が迅速に増加しない冷間時には、第１モータから出力するトルクを常温時よりも緩慢に増加させると共にトルクの最大値を低くして、更に、エンジンの回転数が常温時より低い状態でエンジンの点火や燃料噴射を開始することにより、第１モータでの電力消費を抑えている。
特開平１１−１５３０７５号公報

上述の動力出力装置では、エンジンを始動する際に第１モータから出力されるトルクを緩慢に増加させるから、エンジンの回転数も緩慢に増加する。そのため、エンジンの始動に比較的長い時間を要する場合が生じる。また、エンジンの回転数がエンジンの点火や燃料噴射などを開始する回転数に至る途中に装置が共振する共振回転数帯が存在するから、エンジンの回転数を緩慢に増加させると共振回転数帯に留まる時間が増加して振動が発生する場合が生じる。エンジンを迅速に始動したり共振による振動の発生を抑制するために、第１モータから出力されるトルクを迅速に増加させてエンジンの回転数を迅速に増加させることも考えられるが、エンジンの回転数を迅速に増加させると、第１モータとエンジンとに介在するプラネタリギヤなどのギヤ機構におけるギヤのガタ詰めに伴って異音や振動が発生する場合が生じる。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、ギヤのガタ詰めに伴う異音や振動の発生を抑えることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、共振を抑制してスムーズに内燃機関を始動することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記回転数検出手段により検出される回転数が第１の回転数に至るまでは徐々に大きくなるトルクを用いて前記内燃機関をモータリングすると共に前記回転数検出手段により検出される回転数が前記第１の回転数に至った以降に前記内燃機関が前記第１の回転数より大きな第２の回転数で迅速にモータリングされるよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の第１の動力出力装置では、内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関の回転数が第１の回転数に至るまでは徐々に大きくなるトルクを用いて内燃機関をモータリングすると共に内燃機関の回転数が第１の回転数に至った以降に内燃機関が第１の回転数より大きな第２の回転数で迅速にモータリングされるよう内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結されたモータリング手段を制御し、このモータリング手段による内燃機関のモータリングに伴って内燃機関が始動するよう内燃機関を制御する。このように、内燃機関の回転数が第１の回転数に至るまでは徐々に大きくなるトルクを用いて内燃機関をモータリングするから、ギヤ機構におけるギヤのガタ詰めに伴う異音や振動の発生を抑制することができる。また、内燃機関の回転数が第１の回転数に至った以降には内燃機関を第１の回転数より大きな第２の回転数で迅速にモータリングするから、スムーズに内燃機関の回転数を上昇させて始動することができる。

本発明の第１の動力出力装置において、前記始動時制御手段は、前記検出される回転数が前記第１の回転数に至った以降は、前記内燃機関が前記第１の回転数で安定して回転するのを確認してから前記内燃機関が前記第２の回転数で迅速にモータリングされるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、よりスムーズに内燃機関を第２の回転数でモータリングして始動することができる。

また、本発明の第１の動力出力装置において、前記始動時制御手段は、前記検出される回転数が前記第１の回転数に至った以降は、前記内燃機関を前記第１の回転数で所定時間に亘って回転させてから前記内燃機関が前記第２の回転数で迅速にモータリングされるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、よりスムーズに内燃機関を第２の回転数でモータリングして始動することができる。

本発明の第２の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
該内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を第１の回転数でモータリング可能な第１のトルクに至るまでは徐々にトルクを大きくして前記内燃機関をモータリングすると共に前記第１のトルクに至った以降に前記内燃機関を前記第１の回転数より大きな第２の回転数以上でモータリング可能な第２のトルクを用いて前記内燃機関をモータリングするよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の第２の動力出力装置では、内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関を第１の回転数でモータリング可能な第１のトルクに至るまでは徐々にトルクを大きくして内燃機関をモータリングすると共に第１のトルクに至った以降に内燃機関を第１の回転数より大きな第２の回転数以上でモータリング可能な第２のトルクを用いて内燃機関をモータリングするよう内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結されたモータリング手段を制御し、モータリング手段による内燃機関のモータリングに伴って内燃機関が始動するよう内燃機関を制御する。このように、モータリング手段から出力されるトルクが内燃機関を第１の回転数でモータリング可能な第１のトルクに至るまでは徐々にトルクを大きくして内燃機関をモータリングするから、ギヤ機構におけるギヤのガタ詰めに伴う異音や振動の発生を抑制することができる。また、モータリング手段から出力されるトルクが第１のトルクに至った以降は、内燃機関を第１の回転数より大きな第２の回転数以上でモータリング可能な第２のトルクを用いて内燃機関をモータリングするから、スムーズに内燃機関の回転数を上昇させて始動することができる。

本発明の第２の動力出力装置において、前記始動時制御手段は、前記第１のトルクに至った以降は、前記内燃機関が前記第１の回転数で安定して回転するのを確認してから前記第２のトルクを用いて前記内燃機関をモータリングするよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、よりスムーズに内燃機関を第２の回転数以上でモータリングして始動することができる。

また、本発明の第２の動力出力装置において、前記始動時制御手段は、前記第１のトルクに至った以降は、該第１のトルクで前記内燃機関を所定時間に亘って回転させてから前記第２のトルクを用いて前記内燃機関をモータリングするよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、よりスムーズに内燃機関を第２の回転数以上でモータリングして始動することができる。

本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記第１の回転数は、共振回転数帯より小さな回転数であり、前記第２の回転数は、共振回転数帯より大きな回転数であるものとすることもできる。こうすれば、モータリングにより内燃機関の回転数は迅速に共振回転数帯を超えるから、内燃機関の回転数が共振回転数帯をゆっくり超える際に生じ得る共振による振動を抑制することができる。

また、本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記始動時制御手段は、前記内燃機関の回転数が共振回転数帯より大きな第３の回転数に至った以降に前記内燃機関の燃料噴射と点火とが行なわれて該内燃機関が始動されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の初爆の振動に対する共振を抑制することができる。

本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記ギヤ機構の一部として前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構を備え、前記モータリング手段は、前記回転軸に動力を入出力する発電機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備える手段であるものとすることもできる。

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記回転数検出手段により検出される回転数が第１の回転数に至るまでは徐々に大きくなるトルクを用いて前記内燃機関をモータリングすると共に前記回転数検出手段により検出される回転数が前記第１の回転数に至った以降に前記内燃機関が前記第１の回転数より大きな第２の回転数で迅速にモータリングされるよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、を備える動力出力装置や、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を第１の回転数でモータリング可能な第１のトルクに至るまでは徐々にトルクを大きくして前記内燃機関をモータリングすると共に前記第１のトルクに至った以降に前記内燃機関を前記第１の回転数より大きな第２の回転数以上でモータリング可能な第２のトルクを用いて前記内燃機関をモータリングするよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなることを要旨とする。

本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置を搭載するから、本発明の第１または第２の動力出力装置が奏する効果、例えば、ギヤのガタ詰めに伴う異音や振動の発生を抑制することができる効果やスムーズに内燃機関の回転数を上昇させて始動することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明の第１の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、該内燃機関の回転数が第１の回転数に至るまでは徐々に大きくなるトルクを用いて前記内燃機関をモータリングすると共に該内燃機関の回転数が前記第１の回転数に至った以降に前記内燃機関が前記第１の回転数より大きな第２の回転数で迅速にモータリングされるよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する
ことを要旨とする。

本発明の第１の動力出力装置の制御方法では、内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関の回転数が第１の回転数に至るまでは徐々に大きくなるトルクを用いて内燃機関をモータリングすると共に内燃機関の回転数が第１の回転数に至った以降に内燃機関が第１の回転数より大きな第２の回転数で迅速にモータリングされるよう内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結されたモータリング手段を制御し、モータリング手段による内燃機関のモータリングに伴って内燃機関が始動するよう内燃機関を制御する。このように、内燃機関の回転数が第１の回転数に至るまでは徐々に大きくなるトルクを用いて内燃機関をモータリングするから、ギヤ機構におけるギヤのガタ詰めに伴う異音や振動の発生を抑制することができる。また、内燃機関の回転数が第１の回転数に至った以降には内燃機関を第１の回転数より大きな第２の回転数で迅速にモータリングするから、スムーズに内燃機関の回転数を上昇させて始動することができる。

本発明の第２の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を第１の回転数でモータリング可能な第１のトルクに至るまでは徐々にトルクを大きくして前記内燃機関をモータリングすると共に前記第１のトルクに至った以降に前記内燃機関を前記第１の回転数より大きな第２の回転数以上でモータリング可能な第２のトルクを用いて前記内燃機関をモータリングするよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する
ことを要旨とする。

本発明の第２の動力出力装置の制御方法では、内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関を第１の回転数でモータリング可能な第１のトルクに至るまでは徐々にトルクを大きくして内燃機関をモータリングすると共に第１のトルクに至った以降に内燃機関を第１の回転数より大きな第２の回転数以上でモータリング可能な第２のトルクを用いて内燃機関をモータリングするよう内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結されたモータリング手段を制御し、モータリング手段による内燃機関のモータリングに伴って内燃機関が始動するよう内燃機関を制御する。このように、モータリング手段から出力されるトルクが内燃機関を第１の回転数でモータリング可能な第１のトルクに至るまでは徐々にトルクを大きくして内燃機関をモータリングするから、ギヤ機構におけるギヤのガタ詰めに伴う異音や振動の発生を抑制することができる。また、モータリング手段から出力されるトルクが第１のトルクに至った以降は、内燃機関を第１の回転数より大きな第２の回転数以上でモータリング可能な第２のトルクを用いて内燃機関をモータリングするから、スムーズに内燃機関の回転数を迅速に上昇させて始動することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介してピニオンギヤ３３を回転させるキャリア３４が接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続された発電可能なモータＭＧ１と、プラネタリギヤ３０のリングギヤ３２に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。なお、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａはギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２とを介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されており、リングギヤ軸３２ａに出力された動力は走行用の動力として用いられる。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入する共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａ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、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、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１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８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１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４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１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温などが入力ポートを介して入力されている。また、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、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６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１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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出力する。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。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、例えばモータ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からの信号や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が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、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，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４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，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、バッテリ５０を管理するための残容量（ＳＯＣ）を計算すると共に計算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂやその入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，バッテリ５０を充放電するための要求値である充放電要求パワーＰｂ＊などを計算し、必要に応じてデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、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などが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。

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としてのリングギヤ軸３２ａ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リングギヤ軸３２ａ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、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リングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや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リングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、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リングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にモータ運転モードで走行しているときにエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図３はモータ運転モードで走行している際にハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるモータ走行時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４はエンジン２２を迅速に始動する指示がなされたときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される迅速要請始動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図５は異音や振動の発生を抑制してエンジン２２を始動する指示がなされたときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される異音振動抑制始動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。まず、図３のモータ走行時駆動制御ルーチンを用いてモータ運転モードで走行している際にエンジン２２を始動する直前までの駆動制御について説明し、その後、図４や図５を用いてエンジン２２を始動している最中の駆動制御について説明する。

モータ走行時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーＰｂ＊やバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と車両に要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図６に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰ＊とを設定すると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１２０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除してモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを計算すると共に（ステップＳ１３０）、要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除して仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ１４０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１５０）、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１６０）。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。モータ走行時のプラネタリギヤ３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。モータ走行では、図示するように、エンジン２２はコンプレッション仕事などにより回転数０で停止し、モータＭＧ１は連れ回された状態となる。なお、モータ走行時ではモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する必要はないが、実施例では、モータＭＧ１から値０のトルクが出力されるよう積極的にモータＭＧ１を駆動制御するものとした。

続いて、要求パワーＰ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１７０）、ここで、閾値Ｐｒｅｆはエンジン２２の始動を判定するためのものであり、エンジン２２を比較的効率よく運転することができる領域のうち下限のパワー近傍に設定されている。要求パワーＰ＊は、上述したように、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算するから、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が比較的十分な状態であるときでも運転者がアクセルペダル８３を大きく踏み込んだときや、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が比較的十分な状態であり且つ運転者のアクセルペダル８３の踏み込みがないときでも車速Ｖが大きくなりリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが大きくなったとき、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みがなく且つ車速Ｖも小さくリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒも小さいときでもバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が低くなって大きな充放電要求パワーＰｂ＊が設定されたときに、閾値Ｐｒｅｆ以上となる。要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の始動は不要と判断し、ステップＳ１００に戻り、ステップＳ１００〜Ｓ１７０の処理を繰り返す。この繰り返し処理がモータ運転モードによるモータ走行である。

一方、要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときには、ステップＳ１００〜Ｓ１７０の繰り返し処理により前回ステップＳ１１０で設定された要求トルクＴｒ＊から今回設定された要求トルクＴｒ＊を減じて要求トルク変更量ΔＴを計算し（ステップＳ１８０）、計算した要求トルク変更量ΔＴを閾値Ｔｒｅｆと比較する（ステップＳ１９０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みにより要求トルクＴｒ＊が急増したのを判定するものであり、例えばアクセル開度Ａｃｃが２０％や３０％以上急変した際の値などのように設定することができる。要求トルク変更量ΔＴが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込みによるエンジン２２の始動要求であり、迅速なエンジン２２の始動が要請されていると判断し、迅速要請始動手法によるエンジン２２の始動を指示して（ステップＳ２００）、モータ走行時駆動制御ルーチンを終了し、要求トルク変更量ΔＴが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込みによるエンジン２２の始動要求ではないため、エンジン２２の始動時にプラネタリギヤ３０などのギヤ機構におけるギヤのガタ詰めに生じ得るガタ打ち音や振動を抑制すると共に共振による振動を抑制する必要があると判断し、異音振動抑制手法によるエンジン２２の始動を指示して（ステップＳ２１０）、モータ走行時駆動制御ルーチンを終了する。実施例では、迅速要請始動手法によるエンジン２２の始動が指示されると図４に例示する迅速要請始動時駆動制御ルーチンが実行されてエンジン２２が始動され、異音振動抑制手法によるエンジン２２の始動が指示されると図５に例示する異音振動抑制始動時駆動制御ルーチンが実行されてエンジン２２が始動される。

図４の迅速要請始動時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力し（ステップＳ３００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて図６の要求トルク設定用マップを用いて要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ３１０）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。これ以外の入力について上述した。

そして、エンジン２２の回転数Ｎｅや始動開始時からの経過時間ｔを用いて迅速始動マップからモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を導出して設定する（ステップＳ３２０）。迅速始動マップは、エンジン２２を迅速に始動する際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅと始動開始時からの経過時間ｔとの関係を設定したマップである。図８に迅速始動マップの一例を示す。迅速始動マップでは、図８に示すように、エンジン２２の始動指示がなされた時間ｔ１１の直後からレート処理を用いて迅速に比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定してエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時間ｔ１４にエンジン２２を安定して点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上でモータリングすることができるトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにおける反力を小さくする。ここで、点火開始回転数Ｎｆｉｒｅは、実施例では共振回転数帯より余裕をもって大きな回転数、例えば１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなどのように設定されている。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至った時間ｔ１５からレート処理を用いて迅速にトルク指令Ｔｍ１＊を値０とし、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ１６から発電用のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。このように、エンジン２２の始動指示がなされた直後に大きなトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定してエンジン２２をモータリングすることにより、迅速にエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上に回転させて始動することができる。

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（１）および式（２）により計算すると共に（ステップＳ３３０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（３）により計算し（ステップＳ３４０）、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ３５０）、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ３６０）。このようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、エンジン２２を始動しながら駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして出力することができる。エンジン２２を始動する際のプラネタリギヤ３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図９に示す。なお、式（３）は、この図９の共線図から容易に導き出すことができる。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (1)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)

次に、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至っているか否かを判定し（ステップＳ３７０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至っていないときにはステップＳ３００に戻り、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至るまでステップＳ３００〜Ｓ３７０の処理を繰り返す。エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至ると、制御開始フラグＦｆｉｒｅに値１がセットされていないのを確認して（ステップＳ３８０）、燃料噴射制御を開始すると共に点火制御を開始すると共に制御開始フラグＦｆｉｒｅに値１をセットし（ステップＳ３９０）、エンジン２２が完爆したか否かを判定する（ステップＳ３９５）。エンジン２２が完爆していないときはステップＳ３００に戻ってステップＳ３００〜Ｓ３９５の処理を繰り返し、エンジン２２が完爆すると、エンジン２２の始動は完了したと判断して、本ルーチンを終了する。本ルーチンを終了すると、エンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するトルク変換運転モードや充放電運転モードにより走行するための図示しない駆動制御ルーチンが実行されるが、この制御については本発明の中核をなさないため、その詳細な説明は省略する。

図３のモータ走行時駆動制御ルーチンのステップＳ２１０で異音振動抑制手法によるエンジン２２の始動が指示されたときのエンジン２２の始動時の駆動制御について説明する。このとき、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は図５の異音振動抑制駆動制御ルーチンを実行する。このルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力すると共に（ステップＳ４００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて図６の要求トルク設定用マップを用いて要求トルクＴｒ＊を設定し（ステップＳ４１０）、ガタ詰めフラグＦｇｔの値を調べる（ステップＳ４２０）。ガタ詰めフラグＦｇｔは、エンジン２２を始動する際にプラネタリギヤ３０などのギヤ機構におけるガタ詰めが完了してエンジン２２が低回転で安定して回転しているか否かを判定するものであり、初期値として値０が設定されており、このルーチンの後述するステップＳ４６０で値１が設定される。いま、エンジン２２の始動指示の直後を考えれば、ガタ詰めフラグＦｇｔには初期値の値０が設定されている。

ガタ詰めフラグＦｇｔが値０のときには、前回設定されたモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に増加量ΔＴ１を加えて仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算すると共に（ステップＳ４３０）、計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐとエンジン２２を共振回転数帯より低い回転数で安定して回転させることができるトルクＴｓｔ１とのうち小さい方をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定し（ステップＳ４４０）、エンジン２２が共振回転数帯より低い回転数で安定して回転するまで（ステップＳ４５０）、上述したステップＳ４００〜Ｓ４５０の処理と、図４の迅速要請始動時駆動制御ルーチンにおけるステップＳ３３０〜Ｓ３５０の処理と同様のモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する処理（ステップＳ４８０〜Ｓ５００）と、図４の迅速要請始動時駆動制御ルーチンにおけるステップＳ３６０の処理と同様のモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理（ステップＳ５１０）を繰り返す。ここで、ステップＳ４３０で初めて仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算するときには、トルク指令Ｔｍ１＊には図３のモータ走行時駆動制御ルーチンのステップＳ１２０により値０が設定されているから、前回設定されたトルク指令Ｔｍ１＊としてはこの値０が用いられる。また、増加量ΔＴ１は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊がゆっくりと大きくなるようこのルーチンの繰り返し処理の時間間隔に応じて設定されている。したがって、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、トルクＴｓｔ１に至るまでゆっくりと大きくなる。このように、トルク指令Ｔｍ１＊をゆっくりと大きくするのは、プラネタリギヤ３０などのギヤ機構におけるガタ詰めをゆっくりと行ない、ガタ詰めの際に生じ得るガタ打ち音や振動の発生を抑制するためである。実施例では、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐとトルクＴｓｔ１とのうち小さい方をトルク指令Ｔｍ１＊に設定するから、繰り返し処理を行なううちにトルク指令Ｔｍ１＊にはトルクＴｓｔ１が連続して設定されることになる。ステップＳ４５０のエンジン２２が共振回転数帯より低い回転数で安定して回転しているか否かの判定は、モータＭＧ１からトルクＴｓｔ１が連続して出力されてこのトルクによりエンジン２２が安定して回転しているか否かを判定することにより行なわれ、具体的には、エンジン２２の始動開始からの経過時間がエンジン２２が安定して回転することができる時間以上に至っているか否かによる判定や、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にトルクＴｓｔ１が設定されてからの経過時間がエンジン２２が安定して回転することができる時間以上に至っているか否かによる判定、エンジン２２の回転数Ｎｅの変化量が一定の変化量未満で安定しているか否かによる判定などにより行なうことができる。なお、上述したように、点火開始回転数Ｎｆｉｒｅは共振回転数帯より余裕をもって大きな回転数に設定されているから、ステップＳ４５０でエンジン２２が共振回転数帯より低い回転数で安定して回転していないと判定されたときには、ステップＳ５２０では常にエンジン２２の回転数Ｎｅは点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ未満であると判定される。

こうして繰り返し処理を実行しているうちにエンジン２２が共振回転数帯より低い回転数で安定して回転しているのが判定されると、ガタ詰めフラグＦｇｔに値１が設定され（ステップＳ４６０）、次回の繰り返し処理のステップＳ４２０の判定でガタ詰めフラグＦｇｔが値１と判定されるようになる。

ステップＳ４２０でガタ詰めフラグＦｇｔが値１と判定されると、エンジン２２の回転数Ｎｅやガタ詰めフラグＦｇｔに値１が設定されてからの経過時間ｔを用いて異音振動抑制マップからモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を導出して設定し（ステップＳ４７０）、
エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至るまでステップＳ４００〜Ｓ５２０の処理を繰り返す。異音振動抑制マップは、モータＭＧ１からトルクＴｓｔ１を出力することにより安定して回転しているエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させて始動する際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとガタ詰めフラグＦｇｔに値１が設定されてからの経過時間ｔとの関係を設定したマップである。図１０に異音振動抑制マップの一例を示す。図中、時間ｔ２３以降の部分が異音振動抑制マップであり、時間ｔ２３以前の部分はモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をトルクＴｓｔ１に至るまで徐々に大きくしてガタ詰めを行なった後にモータＭＧ２からトルクＴｓｔ１を出力してエンジン２２をモータリングしている状態である。即ち、エンジン２２の始動指示がなされた時間ｔ２１の直後から増加量ΔＴ１ずつゆっくりとトルク指令Ｔｍ１＊を大きくしてプラネタリギヤ３０などのギヤ機構のガタ詰めを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊にトルクＴｓｔ１が設定されるようになった時間ｔ２２からはそのトルクによりエンジン２２が安定して回転するのを待つ。そして、エンジン２２が安定して回転しているのが判定された時間ｔ２３以降は、異音振動抑制マップによりトルク指令Ｔｍ１＊が設定される。異音振動抑制マップでは、時間ｔ２３からレート処理を用いて迅速に比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定してエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時間ｔ２４にエンジン２２を安定して点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上でモータリングすることができるトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにおける反力を小さくする。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至った時間ｔ２５からレート処理を用いて迅速にトルク指令Ｔｍ１＊を値０とし、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ２６から発電用のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。上述したように、実施例の異音振動抑制マップは、時間ｔ２３にトルクＴｓｔ１からレート処理により比較的大きなトルクを設定することを除いて図８を用いて説明した迅速始動マップと同一である。したがって、迅速始動マップを用いてトルク指令Ｔｍ１＊を設定したときと同様に、時間ｔ２３以降に大きなトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定してエンジン２２をモータリングすることにより、迅速にエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上に回転させて始動することができる。異音振動抑制手法では、時間ｔ２３にはエンジン２２は共振回転数帯より低い回転数で安定して回転しているから、トルク指令Ｔｍ１＊に大きなトルクを設定してエンジン２２をモータリングするときには、エンジン２２が回転していない状態からトルク指令Ｔｍ１＊に大きなトルクを設定してモータリングする迅速要請始動時に比して、エンジン２２の回転数Ｎｅを安定してバラツキなくスムーズに且つ迅速に共振回転数帯を通過させて点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至らせることができる。この結果、共振による振動をより確実に抑制することができる。

なお、ステップＳ５２０でエンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至ったと判定されると、制御開始フラグＦｆｉｒｅに値１がセットされていないのを確認して（ステップＳ５３０）、燃料噴射制御を開始すると共に点火制御を開始すると共に制御開始フラグＦｆｉｒｅに値１をセットし（ステップＳ５４０）、エンジン２２が完爆するのを待って（ステップＳ５５０）、本ルーチンを終了する。本ルーチンを終了すると、迅速要請始動時駆動制御ルーチンを終了したときと同様に、エンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するトルク変換運転モードや充放電運転モードにより走行するための図示しない駆動制御ルーチンが実行される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、運転者による迅速なエンジン２２の始動が要請されていないときには、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゆっくりと大きくしてエンジン２２のモータリングトルクをゆっくりと大きくすることにより、プラネタリギヤ３０などのギヤ機構におけるギヤのガタ詰めをゆっくりと行なうことができる。この結果、ガタ詰めの際に生じ得る異音や振動を抑制することができる。また、こうしたガタ詰めを行なった後、エンジン２２を共振回転数帯より低い回転数で安定回転させてからモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に大きなトルクを設定してエンジン２２の回転数Ｎｅを急上昇させるから、エンジン２２の回転数Ｎｅを安定してバラツキなくスムーズに且つ迅速に共振回転数帯を通過させて点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至らせることができる。この結果、エンジン２２をよりスムーズに始動することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、運転者による迅速なエンジン２２の始動が要請されているときには、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に迅速に大きなトルクを設定してエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に上昇させるから、エンジン２２を迅速に始動することができる。なお、この場合、ガタ詰めの際にガタ打ち音や振動が生じることもあるが、急加速を要請している場合にはこれらの異音や振動は加速感に埋没するものとなるから、運転フィーリングを大きく損なうものとはならない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、迅速要請始動手法によりエンジン２２を始動する際には、始動指示の直後に比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定してエンジン２２をモータリングし、その後、エンジン２２が共振回転数帯より大きな回転数でモータリングされるようになるとエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上の回転数でモータリングできる程度のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定するものとしたが、エンジン２２が共振回転数帯より大きな回転数でモータリングされるようになった以降もトルク指令Ｔｍ１＊に大きなトルクを設定してエンジン２２をモータリングするものとしてもよい。また、迅速要請始動手法によりエンジン２２を始動する際には、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯より余裕をもって大きな点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至ったときに燃料噴射制御や点火制御を開始するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯の上限近傍の回転数に至ったときに燃料噴射制御や点火制御を開始するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、異音振動抑制手法によりエンジン２２を始動する際には、ガタ詰めを行ないエンジン２２を共振回転数帯より低い回転数で安定回転させた以降は、迅速要請始動手法によりエンジン２２を始動する場合と同様に、比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定してエンジン２２をモータリングし、その後、エンジン２２が共振回転数帯より大きな回転数でモータリングされるようになるとエンジン２２を点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上の回転数でモータリングできる程度のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に上昇させればよいから、迅速要請始動手法によりエンジン２２を始動する場合と異なるトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定するものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、異音振動抑制手法によりエンジン２２を始動する際には、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゆっくり大きくしてガタ詰めを行なった以降は、トルク指令Ｔｍ１＊にトルクＴｓｔ１を設定してエンジン２２を共振回転数帯より低い回転数で安定して回転させるものとしたが、ガタ詰めを行なった以降は、共振回転数帯より低い回転数をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようトルク指令Ｔｍ１＊をフィードバック制御するものとしてもよい。この場合、図５の異音振動抑制始動時駆動制御ルーチンに代えて図１１の異音振動抑制始動時駆動制御ルーチンを実行すればよい。このルーチンでは、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算すると（ステップＳ４３０）、この計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐをトルクＴｓｔ１と比較し（ステップＳ４３２）、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐがトルクＴｓｔ１未満のときには仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定し（ステップＳ４３４）、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐがトルクＴｓｔ１以上のときにはエンジン２２が共振回転数帯より低い回転数Ｎｌｏｗで回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をフィードバックの関係式を用いて設定する（ステップＳ４３６）。ここで、フィードバックの関係式としては、例えば次式（４）を用いることができる。なお、式（４）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。このようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すれば、エンジン２２を回転数Ｎｌｏｗで安定して回転させることができる。

Tm1*=前回Tm1*+k1・(Nlow-Ne)+k2・∫(Nlow-Ne)dt (4)

実施例のハイブリッド自動車２０では、異音振動抑制手法によりエンジン２２を始動する際には、ガタ詰めを行ないエンジン２２を共振回転数帯より低い回転数で安定回転させた以降は、異音振動抑制マップを用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジン２２をモータリングするものとしたが、エンジン２２を共振回転数帯より低い回転数で安定回転させた以降は、エンジン２２が点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上の回転数Ｎｈｉで回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をフィードバック制御するものとしてもよい。この場合、図５の異音振動抑制始動時駆動制御ルーチンに代えて図１２の異音振動抑制始動時駆動制御ルーチンを実行すればよい。このルーチンでは、ガタ詰めフラグＦｇｔが値１のときには、エンジン２２が点火開始回転数Ｎｆｉｒｅより大きな回転数Ｎｈｉで回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をフィードバックの関係式を用いて設定する（ステップＳ４７２）。ここで、フィードバックの関係式としては、例えば次式（５）を用いることができる。なお、式（５）中、右辺第２項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ４」は積分項のゲインである。このようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すれば、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に上昇させて回転数Ｎｈｉで回転させることができるから、迅速にエンジン２２の回転数Ｎｅを点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに至らせることができる。

Tm1*=前回Tm1*+k3・(Nhi-Ne)+k4・∫(Nhi-Ne)dt (4)

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１３の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１３における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１４の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２とプラネタリギヤ３０と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ５０とを備えるハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置を本発明の最良の実施の形態として説明したが、駆動軸に動力を出力可能なエンジンとギヤ機構を介してエンジンをモータリングするモータリング装置とを備えるものであれば、如何なる構成の動力出力装置にもエンジンを始動する本発明の要旨を適用することができる。

実施例では、ハイブリッド自動車２０やこれに搭載された動力出力装置として本発明の最良の実施の形態について説明したが、動力出力装置は自動車に搭載されるものに限定されず、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載してもよく、建設設備などのように移動体以外の設備に組み込まれるものとしても構わない。また、動力出力装置の形態だけでなく、動力出力装置の制御方法の形態としても構わない。

以上、本発明の実施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。

本発明の一実施例である動力出力装置を搭載する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。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 モータ運転モードで走行している際にハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるモータ走行時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン２２を迅速に始動する指示がなされたときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される迅速要請始動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 異音や振動の発生を抑制してエンジン２２を始動する指示がなされたときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される異音振動抑制始動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 モータ走行時のプラネタリギヤ３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 迅速始動マップとエンジン２２の回転数Ｎｅの関係との一例を示す説明図である。 エンジン２２を始動する際のプラネタリギヤ３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 異音振動抑制マップとエンジン２２の回転数Ｎｅの関係との一例を示す説明図である。 変形例の異音振動抑制始動時駆動制御ルーチンの一部の一例を示すフローチャートである。 変形例の異音振動抑制始動時駆動制御ルーチンの一部の一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０ １２０，２２０ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５，減速ギヤ、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、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、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、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、 ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (12)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
   該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
   前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記回転数検出手段により検出される回転数が第１の回転数に至るまでは徐々に大きくなるトルクを用いて前記内燃機関をモータリングすると共に前記回転数検出手段により検出される回転数が前記第１の回転数に至った以降に前記内燃機関が前記第１の回転数より大きな第２の回転数で迅速にモータリングされるよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記始動時制御手段は、前記検出される回転数が前記第１の回転数に至った以降は、前記内燃機関が前記第１の回転数で安定して回転するのを確認してから前記内燃機関が前記第２の回転数で迅速にモータリングされるよう制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記始動時制御手段は、前記検出される回転数が前記第１の回転数に至った以降は、前記内燃機関を前記第１の回転数で所定時間に亘って回転させてから前記内燃機関が前記第２の回転数で迅速にモータリングされるよう制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
4. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
   前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を第１の回転数でモータリング可能な第１のトルクに至るまでは徐々にトルクを大きくして前記内燃機関をモータリングすると共に前記第１のトルクに至った以降に前記内燃機関を前記第１の回転数より大きな第２の回転数以上でモータリング可能な第２のトルクを用いて前記内燃機関をモータリングするよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、
   を備える動力出力装置。
5. 前記始動時制御手段は、前記第１のトルクに至った以降は、前記内燃機関が前記第１の回転数で安定して回転するのを確認してから前記第２のトルクを用いて前記内燃機関をモータリングするよう制御する手段である請求項４記載の動力出力装置。
6. 前記始動時制御手段は、前記第１のトルクに至った以降は、該第１のトルクで前記内燃機関を所定時間に亘って回転させてから前記第２のトルクを用いて前記内燃機関をモータリングするよう制御する手段である請求項４記載の動力出力装置。
7. 請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記第１の回転数は、共振回転数帯より小さな回転数であり、
   前記第２の回転数は、共振回転数帯より大きな回転数である
   動力出力装置。
8. 前記始動時制御手段は、前記内燃機関の回転数が共振回転数帯より大きな第３の回転数に至った以降に前記内燃機関の燃料噴射と点火とが行なわれて該内燃機関が始動されるよう制御する手段である請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置。
9. 請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記ギヤ機構の一部として前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構を備え、
   前記モータリング手段は、前記回転軸に動力を入出力する発電機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備える手段である
   動力出力装置。
10. 請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなる自動車。
11. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    前記内燃機関の始動指示がなされたとき、該内燃機関の回転数が第１の回転数に至るまでは徐々に大きくなるトルクを用いて前記内燃機関をモータリングすると共に該内燃機関の回転数が前記第１の回転数に至った以降に前記内燃機関が前記第１の回転数より大きな第２の回転数で迅速にモータリングされるよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する
    動力出力装置の制御方法。
12. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の出力軸とギヤ機構を介して連結され、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関を第１の回転数でモータリング可能な第１のトルクに至るまでは徐々にトルクを大きくして前記内燃機関をモータリングすると共に前記第１のトルクに至った以降に前記内燃機関を前記第１の回転数より大きな第２の回転数以上でモータリング可能な第２のトルクを用いて前記内燃機関をモータリングするよう前記モータリング手段を制御し、該モータリング手段による前記内燃機関のモータリングに伴って該内燃機関が始動するよう該内燃機関を制御する
    動力出力装置の制御方法。
    

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