JP2008162491A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

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国彦 陣野
Tadashi Nakagawa
正 中川
Masahiko Maeda
昌彦 前田
Hideaki Yaguchi
英明 矢口
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Abstract

【課題】エネルギ効率が若干低下したとしても振動の抑制を優先するか、若干の振動が生じたとしてもエネルギ効率を優先するかを自由に選択可能とする。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、クランクシャフト２６に生じるトルク脈動に起因した振動を抑制すべきエンジン始動時に、ＥＣＯスイッチ８８がオフされていれば、モータＭＧ１からの制振トルクＴｖによりトルク脈動に起因した振動が抑制されると共に要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２が制御される（Ｓ１４０〜Ｓ２５０）。また、エンジン始動時であってもＥＣＯスイッチ８８がオンされていれば、モータＭＧ１からの制振トルクＴｖを値０として要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２が制御される（Ｓ１５０〜Ｓ２５０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。
従来から、遊星歯車機構を介して駆動軸に接続されたエンジンおよび第１モータと、駆動軸に接続された第２モータとを有し、エンジンを第１モータによりクランキングして始動させるハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両では、エンジンの始動操作時に、エンジントルクのトルク脈動と同相の制振トルクを第１モータに出力させることにより当該トルク脈動に起因した振動が駆動軸に伝達されるのを抑制することができる。
特開２００４−２２２４３９号公報
上述のハイブリッド車両では、エンジンの始動時等にトルク脈動に起因した振動の発生を抑制することができるものの、制振トルクを出力させることにより第１モータ等において損失が発生し、車両のエネルギ効率が低下してしまうこともある。また、運転者の中には、多少の振動が発生したとしてもエネルギ効率の向上を望むものもいると考えられる。
そこで、本発明は、エネルギ効率が若干低下したとしても車両の振動の抑制を優先するか、若干の振動が生じたとしても車両のエネルギ効率を優先するかを自由に選択できるようにすることを目的とする。
本発明による車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。
本発明による車両は、
車軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関の機関軸に制振トルクを出力可能な回転電機と、
前記回転電機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
エネルギ効率を優先する効率優先モードを選択するための効率優先モード選択スイッチと、
所定の振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合には、前記制振トルクにより前記機関軸に生じるトルク脈動に起因した振動が抑制されるように前記回転電機を制御し、前記振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合に比べて前記制振トルクが低下するように前記回転電機を制御する制御手段と、
を備えるものである。
この車両では、所定の振動抑制条件が成立したときに効率優先モード選択スイッチがオフされている場合には、回転電機からの制振トルクにより機関軸に生じるトルク脈動に起因した振動が抑制されるように当該回転電機が制御される。また、振動抑制条件が成立したときに効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、効率優先モード選択スイッチがオフされている場合に比べて制振トルクが低下するように回転電機が制御される。これにより、効率優先モード選択スイッチがオフされているときには、回転電機による制振トルクの出力に伴って発生する損失により車両のエネルギ効率が若干低下するものの、内燃機関の機関軸に生じるトルク脈動に起因した振動の発生を抑制することができる。また、効率優先モード選択スイッチがオンされているときには、回転電機からの制振トルクを低下させる関係上、機関軸に生じるトルク脈動に起因した若干の振動が発生するものの、制振トルクの出力に伴う回転電機の電力消費量や損失を低減して車両のエネルギ効率を向上させることができる。従って、この車両では、燃費優先モード選択スイッチを操作するだけで、エネルギ効率が若干低下したとしても車両の振動の抑制を優先するか、若干の振動が生じたとしても車両のエネルギ効率を優先するか自由に選択することが可能となる。
また、前記制御手段は、前記振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記制振トルクが出力されないように前記回転電機を制御するものであってもよい。これにより、効率優先モード選択スイッチがオンされているときには、回転電機に制振トルクを出力させない関係上、機関軸に生じるトルク脈動に起因した若干の振動が発生するものの、制振トルクの出力に伴う回転電機の電力消費や損失を無くして車両のエネルギ効率をより向上させることができる。
更に、前記振動抑制条件は、前記内燃機関の始動時、前記内燃機関の運転時、および前記内燃機関の運転を停止させる運転停止時の少なくとも何れかにおいて成立してもよい。
また、前記回転電機は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力する電力動力入出力手段に含まれてもよい。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記回転電機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段を含むものであってもよい。更に、上記車両は、前記蓄電手段と電力をやり取り可能であると共に前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機を更に備えてもよい。
本発明による車両の制御方法は、車軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の機関軸に制振トルクを出力可能な回転電機と、該回転電機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、エネルギ効率を優先する効率優先モードを選択するための効率優先モード選択スイッチとを備える車両の制御方法であって、
所定の振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合には、前記制振トルクにより前記機関軸に生じるトルク脈動に起因した振動が抑制されるように前記回転電機を制御し、前記振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合に比べて前記制振トルクが低下するように前記回転電機を制御するものである。
この方法によれば、効率優先モード選択スイッチがオフされているときには、回転電機による制振トルクの出力に伴って発生する損失により車両のエネルギ効率が若干低下するものの、内燃機関の機関軸に生じるトルク脈動に起因した振動の発生を抑制することができる。また、効率優先モード選択スイッチがオンされているときには、回転電機からの制振トルクを低下させる関係上、機関軸に生じるトルク脈動に起因した若干の振動が発生するものの、制振トルクの出力に伴う回転電機の電力消費量や損失を低減して車両のエネルギ効率を向上させることができる。従って、この方法によれば、燃費優先モード選択スイッチを操作するだけで、エネルギ効率が若干低下したとしても車両の振動の抑制を優先するか、若干の振動が生じたとしても車両のエネルギ効率を優先するか自由に選択することが可能となる。
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、本発明の実施例に係る車両としてのハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。
エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン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ハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４と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。機関側回転要素としてのキャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、車軸側回転要素としてのリングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側とにそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。
モータＭＧ１およびＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な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を介して二次電池であるバッテリ５０と電力のやり取りを行う。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになり、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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等が出力される。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０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からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。バッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。更に、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣも算出している。
ハイブリッドＥＣＵ７０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ＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰ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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。また、実施例のハイブリッド自動車２０の運転席近傍には、走行時の制御モードとして、車両の振動の抑制よりも車両のエネルギ効率（燃費）を優先するＥＣＯモード（効率優先モード）を選択するためのＥＣＯスイッチ（効率優先モード選択スイッチ）８８が設けられており、このＥＣＯスイッチ８８もハイブリッドＥＣＵ７０に接続されている。ＥＣＯスイッチ８８が運転者等によりオンされると、通常時（スイッチオフ時）には値０に設定される所定のＥＣＯフラグＦｅｃｏが値１に設定されると共に、予め定められた効率優先時用の各種制御手順に従ってハイブリッド自動車２０が制御されることになる。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等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等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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とに基づいて車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクが計算され、この要求トルクに対応する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の運転制御モードとしては、要求トルク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動力分配統合機構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動力分配統合機構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に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、所定の間欠許容条件が成立したときにエンジン２２の間欠運転の実行が許容され、エンジン２２を停止した状態でモータＭＧ２からの動力のみによりハイブリッド自動車２０を走行させて燃費を向上させることができる。
次に、上述のように構成されたハイブリッド自動車２０においてエンジン２２を始動させる際の動作についてについて説明する。図２は、ハイブリッド自動車２０の停車時やエンジン２２の間欠運転の実行中等にハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に実行されるエンジン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。
図２のエンジン始動時駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０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８７からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、エンジン２２の回転数Ｎｅ、クランク角ＣＡ、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、ＥＣＯフラグＦｅｃｏの値といった制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角ＣＡは、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて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。更に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量ＳＯＣと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。次いで、ステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪たる車輪３９ａ，３９ｂに連結された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、要求トルクＴｒ＊としては、与えられたアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。
続いて、ステップＳ１００にて入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと図示しないタイマにより計時される本ルーチンの開始からの経過時間ｔとを用いてエンジン２２をモータＭＧ１によりクランキングして始動させる際のクランキングトルクＴｍｃを設定する（ステップＳ１２０）。実施例では、クランキングトルクＴｍｃとエンジン２２の回転数Ｎｅと経過時間ｔとの関係が予め定められてクランキングトルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、クランキングトルクＴｍｃとしては、与えられた回転数Ｎｅと経過時間ｔとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図４にクランキングトルク設定用マップの一例を示す。このクランキングトルク設定用マップを用いた場合、図４からわかるように、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させるべく、本ルーチンが開始された時間ｔ１の直後からレート処理を用いて比較的大きなトルクがクランキングトルクＴｍｃとして設定される。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯を通過したか、あるいは共振回転数帯を通過するのに必要な時間が経過した以降の時間ｔ２になると、エンジン２２を安定して点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ以上でクランキングすることができるトルクがクランキングトルクＴｍｃとして設定され、それにより、電力消費やモータＭＧ１により駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力される反力を小さくしている。更に、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに達した時間ｔ３からレート処理を用いてクランキングトルクが値０まで漸減させられる。なお、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ４から発電用のトルクがモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定されることになる。
クランキングトルクＴｍｃを設定したならば、ステップＳ１００にて入力したＥＣＯフラグＦｅｃｏが値０であるか否か、すなわち運転者等によりＥＣＯスイッチ８８がオフされているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ＥＣＯスイッチ８８がオフされており、ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値０である場合には、ステップＳ１００にて入力したクランク角ＣＡに基づいて制振トルクＴｖを設定する（ステップＳ１４０）。制振トルクＴｖは、エンジン２２をクランキングする際にクランクシャフト２６に生じるトルク脈動が車軸としてのリングギヤ軸３２ａに伝達されるのを抑制すべくモータＭＧ１に出力させるトルクであり、実施例では、エンジン２２をクランキングする際にクランクシャフト２６に生じるトルク脈動とクランク角ＣＡとの関係を実験、解析が経て予め求めた上で、求めたトルク脈動と逆位相のトルクを制振トルクＴｖとしている。そして、予め定められた制振トルクＴｖとクランク角ＣＡとの関係は、ＲＯＭ７４に制振トルク設定用マップとして記憶され、ＥＣＯスイッチ８８がオフされている通常時には、上記トルク脈動に起因する振動を抑制すべく与えられたクランク角ＣＡに対応した制振トルクＴｖが当該マップから導出・設定される。図５に制振トルク設定用マップの一例を示す。これに対して、ＥＣＯスイッチ８８がオンされており、ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値１である場合には、制振トルクＴｖを値０に設定する（ステップＳ１５０）。すなわち、実施例では、ＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合には、上記トルク脈動に起因する振動を本来抑制すべきエンジン始動時であっても、エンジン２２をクランキングする際に生じるトルク脈動が車軸としてのリングギヤ軸３２ａに伝達されるのを抑制する制振制御が実行されないことになる。ステップＳ１４０またはＳ１５０にて制振トルクＴｖを設定したならば、ステップＳ１２０にて設定したクランキングトルクＴｍｃとステップＳ１４０またはＳ１５０にて設定した制振トルクＴｖとの和をモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定する（ステップＳ１６０）。このように、トルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、ＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合には、エンジン２２をクランキングする際に生じるトルク脈動が車軸としてのリングギヤ軸３２ａに伝達されるのを抑制し、ハイブリッド自動車２０の振動を抑えることができる。
こうしてモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、ステップＳ１００にて入力したバッテリ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で除す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Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを次式（１）および式（２）を用いて計算する（ステップＳ１７０）。更に、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータ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）に従って計算し（ステップ１８０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限することによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１９０）。ステップＳ１８０にて用いられる式（３）は、図６に示す共線図から容易に導出することができる。図６は、エンジン２２をクランキングして始動させるときの動力分配統合機構３０の回転要素についての回転数とトルクとの力学的な関係を表す共線図の一例を示すものである。同図において、左側のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、中央のＣ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、右側のＲ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変速機６０の現在のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２をクランキングする際にリングギヤ３２に作用するトルクと、そのトルクをキャンセルしつつ要求トルクＴｒ＊を出力するためにモータＭＧ２から出力されて減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。上述のようにしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、エンジン２２をクランキングするトルク（モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊）に応じてリングギヤ軸３２ａに作用する駆動力に対する反力としてのトルク（図６におけるトルク＝−１／ρ・Ｔｍ１＊）をキャンセルしつつリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するためのトルク指令Ｔｍ２＊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設定することができる。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２００）。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。
Tmax = (Wout*−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（１）
Tmin = (Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（２）
Tm2tmp = (Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（３）
続いて、燃料噴射制御や点火制御が開始されるまでは値０に設定されると共に燃料噴射制御や点火制御が開始されると値１に設定される燃料噴射開始フラグＦｆｉｒｅが値０であるか否か判定し（ステップＳ２１０）、燃料噴射開始フラグＦｆｉｒｅが値０であるときには、更に、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに達しているか否かを判定する（ステップＳ２２０）。点火開始回転数Ｎｆｉｒｅは、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始するときのエンジン２２の回転数であり、例えば１０００〜１２００ｒｐｍといった値とされる。エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに達していないときには、ステップＳ１００からＳ２１０までの処理を繰り返す。また、エンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｆｉｒｅに達したときには、燃料噴射制御と点火制御を開始させるための制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に燃料噴射開始フラグＦｆｉｒｅに値１を設定した上で（ステップＳ２３０）、エンジン２２が完爆に至ったか否かを判定し（ステップＳ２４０）、エンジン２２が完爆に至っていないときにはステップＳ１００に戻る。また、ステップＳ２３０にて燃料噴射開始フラグＦｆｉｒｅに値１が設定されると、ステップＳ２１０にて燃料噴射開始フラグＦｆｉｒｅが値１であると判定され、ステップＳ２２０およびＳ２３０の比較処理をスキップしてエンジン２２が完爆に至っているか否かを判定する（ステップＳ２４０）。そして、エンジン２２が完爆に至ると、通常駆動制御フラグがＯＮされ（ステップＳ２５０）、本ルーチンが終了する。そして、ステップＳ２５０にて通常駆動制御フラグがＯＮされると、図示しない通常時用の駆動制御ルーチンが実行されることになる。
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２をクランキングする際に生じるトルク脈動に起因する振動を本来抑制すべきエンジン始動時に、効率優先モード選択スイッチとしてのＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合には、モータＭＧ１からの制振トルクＴｖによりクランクシャフト２６に生じるトルク脈動に起因した振動が抑制されると共に走行に要求される要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１４０〜Ｓ２５０）。これに対して、上記トルク脈動に起因する振動を本来抑制すべきエンジン始動時であってもＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合には、モータＭＧ１からの制振トルクＴｖをＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合に比べて低下させて値０としながら要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１５０〜Ｓ２５０）。これにより、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の始動に際してＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合に、モータＭＧ１による制振トルクＴｖの出力に伴って発生する損失により車両のエネルギ効率が若干低下するものの、エンジン２２のクランクシャフト２６に生じるトルク脈動に起因した振動の発生を抑制することができる。また、エンジン２２の始動に際してＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合には、モータＭＧ１からの制振トルクＴｖを低下させる関係上、クランクシャフト２６に生じるトルク脈動に起因した若干の振動が発生するものの、制振トルクＴｖの出力に伴うモータＭＧ１の電力消費量や損失を低減して車両のエネルギ効率を向上させることができる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０では、ＥＣＯスイッチ８８を操作するだけで、エネルギ効率が若干低下したとしても車両の振動の抑制を優先するか、若干の振動が生じたとしても車両のエネルギ効率を優先するか自由に選択することが可能となる。なお、上記実施例のように、ＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合に、モータＭＧ１からの制振トルクＴｖの出力を伴うことなく（制振トルクＴｖを値０として）要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御すれば、モータＭＧ１に制振トルクＴｖを出力させない関係上、制振トルクＴｖの出力に伴うモータＭＧ１の電力消費や損失を無くして車両のエネルギ効率をより向上させることができるが、これに限られるものではない。すなわち、ＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合、制振トルクＴｖを値０とする代わりに、制振トルクＴｖをＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合に比べて所定量だけ低下させてもよい。
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、様々な運転状態のもとでの制振トルクＴｖとクランク角ＣＡとの関係を予め定めておけば、エンジン２２の始動時以外に、エンジン２２の運転を伴う走行時や、間欠運転等に伴ってエンジン２２の運転を停止させる運転停止時等にもエンジン２２のクランクシャフト２６に生じるトルク脈動が車軸としてのリングギヤ軸３２ａに伝達されるのを抑制する制振制御を実行し得る。従って、上記ハイブリッド自動車２０において、エンジン２２の運転を伴う走行時やエンジン２２の運転停止時に、ＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合には、モータＭＧ１からの制振トルクＴｖによりクランクシャフト２６に生じるトルク脈動に起因した振動が抑制されると共に走行に要求される要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御すると共に、ＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合には、モータＭＧ１からの制振トルクＴｖをＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合に比べて低下させたり値０としたりしながら要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御してもよいことはいうまでもない。
なお、本発明は、上述のようなハイブリッド自動車以外の走行用の動力を出力可能な電動機等を有していない一般的な自動車に適用されてもよいことはいうまでもない。このような場合には、エンジン２２をクランキング可能なスタータモータやオルタネータ等に制振トルクを出力させればよい。また、例えば減速時等に車軸側からエンジンを切り離してエンジンを自動停止するような自動車においては、エンジンの自動停止時や再始動時に本発明を適用すると有効である。更に、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図７に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ａのように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（車輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。また、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して車輪３９ａ，３９ｂに接続される車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図８に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｂのように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と車輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車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を備えたものに適用されてもよい。
ここで、上記実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、リングギヤ軸３２ａ等に動力を出力可能なエンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１や対ロータ電動機２３０が「回転電機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、振動の抑制よりもエネルギ効率を優先するＥＣＯモードを選択するためのＥＣＯスイッチ８８が「効率優先モード選択スイッチ」に相当し、図２の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッドＥＣＵ７０等が「制御手段」に相当し、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０、対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当する。なお、これら実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行われるべきものである。
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
本発明は、自動車の製造産業等において利用可能である。
本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるエンジン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。 クランキングトルク設定用マップの一例を示す説明図である。 制振トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を例示する説明図である。 変形例に係るハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。 他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。
符号の説明
２０，２０Ａ，２０Ｂ 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）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、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、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ〜３９ｄ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、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、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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 ブレーキペダルストロークセンサ、８７ 車速センサ、８８ ＥＣＯスイッチ、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 (7)

  1. 車軸に動力を出力可能な内燃機関と、
    前記内燃機関の機関軸に制振トルクを出力可能な回転電機と、
    前記回転電機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
    エネルギ効率を優先する効率優先モードを選択するための効率優先モード選択スイッチと、
    所定の振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合には、前記制振トルクにより前記機関軸に生じるトルク脈動に起因した振動が抑制されるように前記回転電機を制御し、前記振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合に比べて前記制振トルクが低下するように前記回転電機を制御する制御手段と、
    を備える車両。
  2. 前記制御手段は、前記振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記制振トルクが出力されないように前記回転電機を制御する請求項１に記載の車両。
  3. 前記振動抑制条件は、前記内燃機関の始動時、前記内燃機関の運転時、および前記内燃機関の運転を停止させる運転停止時の少なくとも何れかにおいて成立する請求項１または２に記載の車両。
  4. 前記回転電機は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力する電力動力入出力手段に含まれる請求項１から３の何れかに記載の車両。
  5. 前記電力動力入出力手段は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記回転電機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段を含む請求項４に記載の車両。
  6. 請求項１から５の何れかに記載の車両において、
    前記蓄電手段と電力をやり取り可能であると共に前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機を更に備える車両。
  7. 車軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関の機関軸に制振トルクを出力可能な回転電機と、該回転電機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、エネルギ効率を優先する効率優先モードを選択するための効率優先モード選択スイッチとを備える車両の制御方法であって、
    所定の振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合には、前記制振トルクにより前記機関軸に生じるトルク脈動に起因した振動が抑制されるように前記回転電機を制御し、前記振動抑制条件が成立したときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合に比べて前記制振トルクが低下するように前記回転電機を制御する、
    車両の制御方法。
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