JP2013129260A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのクランキング時に運転者に不快感を与えるのをより抑制する。
【解決手段】エンジンを始動する際には、エンジンをクランキングするためのクランキングトルクＴｃｒをモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐに設定し（Ｓ１１０）、エンジンの脈動トルクτｅに制振ゲインｋ１を乗じて符号を反転させたものとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の所定周波数成分を抽出したフィルタ後回転数ＦＮｍ１に制振ゲインｋ２を乗じて符号を反転させたものとの和を制振トルクＴｖに設定し（Ｓ１８０）、仮トルクＴｍ１ｔｍｐと制振トルクＴｖとの和のトルクがモータから出力されるようモータを制御する（Ｓ２００）。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと、第１モータと、車軸に連結された駆動軸に第１回転要素が接続されると共にエンジンの出力軸にねじれ要素を介して第２回転要素が接続されて更に第１モータの回転軸に第３回転要素が接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、第１モータおよび第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、第１モータと、エンジンの出力軸にダンパを介してキャリアが接続されると共に第１モータの回転軸にサンギヤが接続され更に車軸に連結された駆動軸にリングギヤが接続された動力分配統合機構と、駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、第１モータや第２モータと電力をやりとりするバッテリとを備え、エンジンをクランキングして始動する際には、エンジンをクランキングする際に生じるトルク脈動を脈動トルクとして設定すると共に設定した脈動トルクに基づいてトルク脈動を抑制するための制振トルクを設定し、車両重量に基づいてダンパのねじれ共振を生じる共振周波数を設定すると共に脈動トルクに対して共振周波数の成分を抽出するようバンドパスフィルタによるフィルタ処理を施して共振成分を演算し、クランキングトルクと制振トルクとの和から共振成分を減じたトルクを出力するよう第１モータを駆動制御してエンジンをクランキングするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、こうした制御により、エンジンをクランキングする際に、エンジンのトルク脈動による振動とダンパのねじれ共振による振動とを抑制して、運転者に不快感を与えるのを抑制している。

特開２０１０−６４５６３号公報

こうしたハイブリッド自動車では、エンジンのクランキング時にエンジンの振動による不快感を運転者に与えるのをより抑制するために、上述の方法とは異なる方法で第１モータによってエンジンをクランキングして始動できるようにすることが課題の一つとされている。

本発明のハイブリッド自動車は、エンジンのクランキング時に運転者に不快感を与えるのをより抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、第１モータと、車軸に連結された駆動軸に第１回転要素が接続されると共に前記エンジンの出力軸にねじれ要素を介して第２回転要素が接続されて更に前記第１モータの回転軸に第３回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記エンジンの始動指示がなされたときには、前記エンジンをクランキングするためのクランキングトルクと前記エンジンの振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが前記第１モータから出力されて前記エンジンがクランキングされて始動されるよう前記エンジンと前記第１モータとを制御する始動時制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記始動時制御手段は、前記エンジンの脈動トルクを抑制するための第１トルクと、前記第１モータの回転変動の所定周波数成分を抑制するための第２トルクと、の和のトルクを前記制振トルクに設定する手段である、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、エンジンの始動指示がなされたときには、エンジンをクランキングするためのクランキングトルクとエンジンの振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが第１モータから出力されてエンジンがクランキングされて始動されるようエンジンと第１モータとを制御するものにおいて、エンジンの脈動トルクを抑制するための第１トルクと、第１モータの回転変動の所定周波数成分を抑制するための第２トルクと、の和のトルクを制振トルクに設定する。ここで、「所定周波数成分」は、第１トルクを制振トルクに設定した場合にエンジンの振動を相殺しきれずに第１モータの回転変動に現われると想定される周波数（例えば、１２Ｈｚや１４Ｈｚ，１６Ｈｚなど）の成分である。したがって、第１トルクと第２トルクとの和を制振トルクに設定することにより、第１トルクによってエンジンの振動を相殺しきれない分を第２トルクによってより抑制することができるから、エンジンのクランキング時に運転者に不快感を与えるのをより抑制することができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、第１トルクは、前記エンジンの脈動トルクに第１制振ゲインを乗じて得られるトルクをキャンセルするためのトルクであり、第２トルクは、前記第１モータの回転変動の所定周波数成分に第２制振ゲインを乗じて得られるトルクをキャンセルするためのトルクである、ものとすることもできる。この態様のハイブリッド自動車において、前記第１制振ゲインは、走行中か停車中か，エンジンの初期クランク角（クランキング開始時のクランク角），エンジンの回転数に応じて設定されるゲインである、ものとすることもできる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記第１モータの回転変動の所定周波数成分は、前記所定周波数帯をパスするバンドパスフィルタを前記第１モータの回転数に施して得られる成分である、ものとすることもできる。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記始動時制御手段は、前記第１モータの回転数が正常でないときには、前記第１トルクを前記制振トルクに設定する手段である、ものとすることもできる。

加えて、本発明のハイブリッド自動車において、前記始動時制御手段は、前記エンジンの振動を抑制するために前記制振トルクを前記モータから出力する制振制御を実行する制振制御条件が成立していないときには、前記クランキングトルクが前記第１モータから出力されて前記エンジンがクランキングされて始動されるよう前記エンジンと前記第１モータとを制御する手段である、ものとすることもできる。

本発明の一実施例としての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ＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時トルク指令設定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の始動時における経過時間ｔｃｒとモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐとエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係の一例を示す説明図である。 初期クランク角θｃｒｓｅｔが０°のときの脈動トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 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。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての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、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にねじれ要素としてのダンパ２８を介してキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、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２３からのクランク角θｃｒやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ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からのカム角θｃａ，スロットルバルブ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からのスロットル開度ＴＰ，吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ｔａ，排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されており、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、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号，吸気バルブ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。また、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４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２３からの信号に基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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（例えば、レゾルバなど）からの回転位置θｍ１，θｍ２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ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン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Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、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ＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、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Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０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やシフトレバー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。ＨＶＥＣＵ７０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。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトポジションＳＰとして、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション），後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション），中立のニュートラルポジション（Ｎポジション），前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション）などが用意されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によるアクセルペダル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３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６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と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駆動軸３６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駆動軸３６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駆動軸３６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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。こうした制御により、エンジン２２を効率よく運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸３６に出力して走行することができる。このエンジン運転モードでは、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を運転停止した方がよい要求パワーＰｅ＊の範囲の上限として定められた停止用閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときなどエンジン２２の停止条件が成立したときに、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードに移行する。

モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。こうした制御により、エンジン２２を運転停止した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸３６に出力して走行することができる。このモータ運転モードでは、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて得られる走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じて得られるエンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を始動した方がよい要求パワーＰｅ＊の範囲の下限として定められた始動用閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときなどエンジン２２の始動条件が成立したときに、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を始動する際には、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されながらモータＭＧ１によってエンジン２２がクランキングされるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信すると共に、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔ（例えば、１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなど）以上に至ると燃料噴射制御や点火制御が開始されるよう始動制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。また、始動制御信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御などを開始する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、エンジン２２の始動時においてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する際の動作について説明する。図２は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時トルク指令設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２の始動条件が成立してからエンジン２２の始動が完了するまで繰り返し実行される。

始動時トルク指令設定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、エンジン２２のクランク角θｃｒや、エンジン２２のクランキング開始時のクランク角θｃｒとしての初期クランク角θｃｒｓｅｔ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１，停車中か否かを示す停車中フラグＦなどのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２のクランク角θｃｒは、クランクポジションセンサ２３により検出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。また、エンジン２２の初期クランク角θｃｒｓｅｔは、本ルーチンの最初の実行開始時（エンジン２２の始動条件が成立したとき）やその直前にクランクポジションセンサ２３により検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力したり、本ルーチンの最初の実行開始時やその直前にモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力したりするものとした。さらに、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいて演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。加えて、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は、回転位置検出センサ４３により検出されたモータＭＧ１のロータの回転位置θｍ１に基づいて演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。停車中フラグＦは、走行中のときには値０が設定され、停車中のときには値１が設定されて図示しないＲＡＭに書き込まれたものを読み込むこと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、入力したエンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１によるエンジン２２のクランキング開始からの経過時間ｔｃｒとに基づいて、エンジン２２をクランキングするためのクランキングトルクＴｃｒをモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐに設定する（ステップＳ１１０）。図３は、エンジン２２の始動時における経過時間ｔｃｒとクランキングトルクＴｃｒとエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係の一例を示す説明図である。図示するように、エンジン２２の始動条件が成立した（始動指示がなされた）時間ｔ１の直後から、レート処理を用いて、絶対値が比較的大きな正のトルク（エンジン２２の回転数Ｎｅを増加させる方向のトルク）をクランキングトルクＴｃｒに設定して、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯（例えば、４００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍなど）を通過したり共振回転数帯を通過するのに要する時間が経過したりした時間ｔ２から、レート処理を用いて、エンジン２２を安定して所定回転数Ｎｓｔ以上にクランキング可能なトルクをクランキングトルクＴｃｒに設定して、モータＭＧ１の電力消費や駆動軸３６に作用するトルクを小さくする。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔに至った時間ｔ３から、レート処理を用いて、クランキングトルクＴｃｒを値０とする。

続いて、モータＭＧ１によってエンジン２２の振動を抑制する制振制御を実行する制振制御条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。実施例では、エンジン２２のクランク角θｃｒを入力可能である（クランクポジションセンサ２３が正常であり、クランクポジションセンサ２３とエンジンＥＣＵ２４との間，エンジンＥＣＵ２４とＨＶＥＣＵ７０との間の通信を正常に行なえる）条件，モータＭＧ１の温度ｔｍｏｔ１やインバータ４１の温度ｔｉｎｖ１，モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２を冷却する冷却系の冷却媒体の温度ｔｃｏｏｌなどに基づくモータＭＧ１のトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍが定格トルクＴｍ１ｓｅｔに対して制限されていない（モータＭＧ１の温度ｔｍｏ１，インバータ４１の温度ｔｉｎｖ１，冷却媒体の温度ｔｃｏｏｌがそれぞれの許容上限温度以下である）条件，外気温Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｏｕｔｒｅｆ（例えば、−２０℃や−１５℃，−１０℃など）より高い（極低温時のエンジン２２の始動でない）条件，バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ（例えば、−１０℃や−５℃，０℃など）より高い（バッテリ５０が低温でない）条件，エンジン２２の停止中からの再始動でない条件，経過時間ｔｃｒがエンジン２２の始動に要する所定時間ｔｃｒｒｅｆ（例えば、数百ｍｓｅｃなど）以下である条件などの全てが成立しているときには制振制御条件が成立していると判定し、少なくとも一部が成立していないときには制振制御条件が成立していないと判定するものとした。

制振制御条件が成立していないと判定されたときには、ステップＳ１１０で設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐをトルク指令Ｔｍ１＊に設定してモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１がトルク指令Ｔｍ１＊で駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、モータＭＧ１のトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍが定格トルクＴｍ１ｓｅｔに対して制限されているときや、外気温Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｏｕｔｒｅｆ以下のとき，バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以下のときなどには、モータＭＧ１による制振制御を実行しないことにより、エンジン２２の振動による不快感を運転者に与える可能性はあるが、エンジン２２をより確実に始動することができる。

ステップＳ１２０で制振制御条件が成立していると判定されたときには、エンジン２２の初期クランク角θｃｒｓｅｔおよびクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の脈動トルクτｅを設定する（ステップＳ１４０）。エンジン２２の脈動トルクτｅは、実施例では、エンジン２２のクランク角θｃｒと初期クランク角θｃｒｓｅｔと脈動トルクτｅとの関係を予め実験や解析などによって定めて脈動トルク設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、エンジン２２のクランク角θｃｒと初期クランク角θｃｒｓｅｔとが与えられると記憶したマップから対応するエンジン２２の脈動トルクτｅを導出して設定するものとした。初期クランク角θｃｒｓｅｔが０°のときの脈動トルク設定用マップの一例を図４に示す。ここで、エンジン２２の初期クランク角θｃｒｓｅｔを考慮してエンジン２２の脈動トルクτｅを設定するのは、一般に、エンジン２２のクランキングを開始してからエンジン２２のクランク角θｃｒが上死点（ＴＤＣ）を２回通過する程度までは、初期クランク角θｃｒｓｅｔに応じて同一のクランク角θｃｒにおける脈動トルクτｅが異なるためである。

続いて、停車中フラグＦとエンジン２２の初期クランク角θｃｒｓｅｔとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて、制振制御の実行のための制振トルクＴｖの設定に用いる制振ゲインｋ１を設定する（ステップＳ１５０）。この制振ゲインｋ１は、エンジン２２の脈動トルクτｅをより適正に抑制できるように、実施例では、停車中フラグＦとエンジン２２の初期クランク角θｃｒｓｅｔとエンジン２２の回転数Ｎｅと制振ゲインｋ１との関係を予め実験や解析などによって定めて制振ゲイン設定用マップとして記憶しておき、停車中フラグＦとエンジン２２の初期クランク角θｃｒｓｅｔとエンジン２２の回転数Ｎｅとが与えられると記憶したマップから対応する制振ゲインｋ１を導出して設定するものとした。この制振ゲイン設定用マップでは、停車中のときに走行中のときに比して小さくなり、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯のときにその他の回転数のときに比して大きくなり、エンジン２２の初期クランク角θｃｒｓｅｔに応じてエンジン２２の脈動トルクτｅをより適正に抑制できる傾向に、制振ゲインｋ１を設定するものとした。停車中に走行中に比して制振ゲインｋ１を小さくするのは、停車中には、油圧ブレーキやパーキングロック機構などによって駆動輪３８ａ，３８ｂがロックされているために、走行中に比してエンジン２２の振動が運転者に伝達されにくいと考えられるためである。また、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯のときにその他の回転数のときに比して制振ゲインｋ１を大きくするのは、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯のときには、その他の回転数のときに比して、エンジン２２の振動が大きくなりやすいためである。

次に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正常であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。この判定は、実施例では、回転位置検出センサ４３が正常であるか否か（回転位置検出センサ４３により検出されるモータＭＧ１のロータの回転位置θｍ１が正常範囲内か否か）や、回転位置検出センサ４３からの信号が所定時間に亘って途絶していないか否か（回転位置検出センサ４３とモータＥＣＵ４０との間，モータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０との間が断線していないか否か）などによって判定するものとした。

モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正常であると判定されたときには、所定周波数成分を抽出するバンドパスフィルタを用いたフィルタ処理をモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に施してフィルタ後回転数ＦＮｍ１を計算し（ステップＳ１７０）、次式（１）に示すように、エンジン２２の脈動トルクτｅに制振ゲインｋ１を乗じて符号を反転させたものと、フィルタ後回転数ＦＮｍ１に制振ゲインｋ２を乗じて符号を反転させたものと、の和を制振トルクＴｖに設定し（ステップＳ１８０）、計算した制振トルクＴｖをモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐに加えてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算してモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。ここで、制振ゲインｋ２は、予め実験や解析などによって定められた値を用いることができる。また、式（１）中、右辺第１項「−ｋ１・τｅ」は、エンジン２２の脈動トルクτｅを抑制するためのトルクであり、右辺第２項「−ｋ２・ＦＮｍ１」は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の所定周波数成分を抑制するためのトルクである。さらに、上述のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の所定周波数成分は、仮に式（１）の右辺第１項「−ｋ１・τｅ」を制振トルクＴｖに設定したときにエンジン２２の脈動トルクτｅを相殺しきれずにモータＭＧ１の回転変動に現われると想定される周波数（例えば、１２Ｈｚや１４Ｈｚ，１６Ｈｚなど）の成分である。

Tv=-k1・τe-k2・FNm1 (1)

ここで、式（１）によって制振トルクＴｖを計算する理由について説明する。モータＭＧ１の回転周りの運動方程式は、モータＭＧ１の慣性モーメントＩｍ１とモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の微分値（ｄＮｍ１／ｄｔ）とモータＭＧ１のトルクτｍ１（トルク指令Ｔｍ１＊に応じたトルク）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）とプラネタリギヤ３０のキャリアに作用するトルクτｃ（エンジン２２の脈動トルクτｅに応じたトルク）とを用いて、次式（２）により表わすことができる。この式（２）から分かるように、トルクτｃの脈動分がモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に脈動となって生じることになる。このため、式（１）の右辺第１項だけを用いて制振トルクＴｖを計算すると、エンジン２２の脈動トルクτｅを相殺しきれずに残余分によって車両に振動が生じて運転者に不快感を与えることがある。これに対して、実施例では、式（１）によって制振トルクＴｖを計算することにより、右辺第１項で相殺しきれない分（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の所定周波数成分として現われる分）を右辺第２項によって抑制することができ、エンジン２２の振動をより十分に抑制することができ、運転者に不快感を与えるのをより抑制することができる。

Im1・dNm1/dt=τm1＋ρ・τc/(1+ρ) (2)

ステップＳ１６０でモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正常でないと判定されたときには、式（１）の右辺第２項を用いることができないため、式（３）に示すように、式（１）の右辺第１項だけを用いて制振トルクＴｖを計算し（ステップＳ１９０）、計算した制振トルクＴｖをモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐに加えてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算してモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。

Tv=-k1・τe (3)

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を始動する際には、エンジン２２をクランキングするためのクランキングトルクＴｃｒをモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐに設定し、エンジン２２の脈動トルクτｅに制振ゲインｋ１を乗じて符号を反転させたものとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の所定周波数成分を抽出したフィルタ後回転数ＦＮｍ１に制振ゲインｋ２を乗じて符号を反転させたものとの和を制振トルクＴｖに設定し、仮トルクＴｍ１ｔｍｐと制振トルクＴｖとの和のトルクがモータＭＧ１から出力されるようモータＭＧ１を制御するから、エンジン２２の振動をより十分に抑制することができ、運転者に不快感を与えるのをより抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、停車中フラグＦとエンジン２２の初期クランク角θｃｒｓｅｔとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて制振ゲインｋ１を設定するものとしたが、停車中フラグＦとエンジン２２の初期クランク角θｃｒｓｅｔとエンジン２２の回転数Ｎｅとのうち１つまたは２つに基づいて制振ゲインｋ１を設定するものとしてもよいし、他のパラメータに制振ゲインｋ１を設定するものとしてもよいし、予め定められた固定値を制振ゲインｋ１として用い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の初期クランク角θｃｒｓｅｔおよびクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の脈動トルクτｅを設定するものとしたが、エンジン２２やダンパ２８，プラネタリギヤ３０，モータＭＧ１を含む系の運動方程式を用いてエンジン２２の脈動トルクτｅを演算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、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図５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からの動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪３９ａ，３９ｂ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する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「プラネタリギヤ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、エンジン２２の始動指示がなされたときには、エンジン２２をクランキングするためのクランキングトルクＴｃｒをモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐに設定し、エンジン２２の脈動トルクτｅに制振ゲインｋ１を乗じて符号を反転させたものとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の所定周波数成分を抽出したフィルタ後回転数ＦＮｍ１に制振ゲインｋ２を乗じて符号を反転させたものとの和を制振トルクＴｖに設定し、仮トルクＴｍ１ｔｍｐと制振トルクＴｖとの和のトルクがモータＭＧ１から出力されてエンジン２２がクランキングされて始動されるようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御する、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「始動時制御手段」に相当する。

なお、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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は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ないものである。

以上、本発明を実施するため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。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、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 プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、３９ａ，３９ｂ 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、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、第１モータと、車軸に連結された駆動軸に第１回転要素が接続されると共に前記エンジンの出力軸にねじれ要素を介して第２回転要素が接続されて更に前記第１モータの回転軸に第３回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記エンジンの始動指示がなされたときには、前記エンジンをクランキングするためのクランキングトルクと前記エンジンの振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが前記第１モータから出力されて前記エンジンがクランキングされて始動されるよう前記エンジンと前記第１モータとを制御する始動時制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
   前記始動時制御手段は、前記エンジンの脈動トルクを抑制するための第１トルクと、前記第１モータの回転変動の所定周波数成分を抑制するための第２トルクと、の和のトルクを前記制振トルクに設定する手段である、
   ハイブリッド自動車。