JP2014104909A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな振動が生じ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、エンジンの回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔｍｇ以上である条件とエンジンのクランク角θｃｒが所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２内である条件とが共に成立するまではモータからのトルクが値０から所定トルクＴｓｔ１までレート処理で増加して保持されるようモータを制御し（Ｓ３００〜Ｓ３４０）、両条件が共に成立した後は、モータからのトルクが所定トルクＴｓｔ１から減少するようモータを制御する（Ｓ３５０〜Ｓ３９０）。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、後段軸に動力を入出力可能なモータと、モータと電力をやりとり可能なバッテリと、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、車軸に連結された駆動軸とエンジンのクランクシャフトにダンパを介して接続された接続軸と第１モータの回転軸とにリングギヤとキャリアとサンギヤと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、エンジンの始動指示がなされたときには、エンジンの回転数がトルク引き下げ開始回転数に至るまでは第１トルクを第１モータから出力してエンジンをモータリングしながら走行し、エンジンの回転数がトルク引き下げ開始回転数に至ってから運転開始回転数に至るまでは第１トルクより小さな第２トルクを第１モータから出力してエンジンをモータリングしながら走行し、エンジンの回転数が運転開始回転数に至ったときにはエンジンの運転が開始されながら走行するよう、エンジンと第１モータと第２モータとを制御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、始動開始時クランク角が所定クランク角範囲内にあるときにはエンジンのモータリングが開始された後にクランク角と所定クランク角とが一致するタイミングでのエンジンの回転数をトルク引き下げ開始回転数に設定し、始動開始時クランク角がクランク角範囲外にあるときには始動開始時クランク角がクランク角範囲内にあるときのトルク引き下げ開始回転数より高く且つエンジンのモータリングが開始された後にクランク角と所定クランク角とが一致するタイミングでのエンジンの回転数をトルク引き下げ開始回転数に設定することにより、エンジンを始動する際の振動を抑制している。

特開２０１２−１０６５９８号公報

上述のハイブリッド自動車では、始動開始時クランク角に応じてトルク引き下げ回転数を設定していることから、エンジンをモータリングする際の回転数の上昇具合によっては、トルク引き下げ回転数で第１モータからのトルクを小さくし始めたときに、ダンパのねじれの変動を抑制できずに比較的大きな振動が生じてしまう場合が生じ得る。

本発明のハイブリッド自動車は、大きな振動が生じ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。

本発明の第１のハイブリッド自動車は、
車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、前記後段軸に動力を入出力可能なモータと、前記モータと電力をやりとり可能なバッテリと、前記エンジンを始動する際、前記エンジンの回転数が所定回転数以上である回転数条件を含む始動時所定条件が成立するまでは前記エンジンの回転数を迅速に増加させる迅速増加トルクが前記モータから出力されるよう該モータを制御し、前記始動時所定条件が成立した後は前記モータからのトルクが前記迅速増加トルクから小さくなるよう該モータを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記始動時所定条件は、前記回転数条件と前記エンジンのクランク角が所定クランク角範囲内であるクランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件である、
ことを要旨とする。

この本発明の第１のハイブリッド自動車では、エンジンを始動する際に、エンジンの回転数が所定回転数以上である回転数条件を含む始動時所定条件が成立するまではエンジンの回転数を迅速に増加させる迅速増加トルクがモータから出力されるようモータを制御し、始動時所定条件が成立した後はモータからのトルクが迅速増加トルクから小さくなるようモータを制御するものにおいて、始動時所定条件を、回転数条件とエンジンのクランク角が所定クランク角範囲内であるクランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件とする。したがって、実際のエンジンの回転数とクランク角とを用いて始動時所定条件が成立したか否か（モータからのトルクを迅速増加トルクから小さくし始めるタイミングに至ったか否か）を判定するから、エンジンを始動する際に大きな振動が生じるのをより抑制することが可能となる。

こうした本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記所定クランク角範囲は、前記エンジンの回転数が前記所定回転数以上で前記モータからのトルクを前記迅速増加トルクから減少させ始めたときの最大振動が許容上限振動以下となるよう実験または解析によって定めた範囲である、ものとすることもできる。

また、本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記所定クランク角範囲は、前記エンジンのトルクが正の範囲で減少する範囲である、ものとすることもできる。

さらに、本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記エンジンを停止する際、前記エンジンの回転数が第２所定回転数以下である第２回転数条件を含む停止時所定条件が成立するまでは前記エンジンの回転数を迅速に減少させる迅速減少トルクが前記モータから出力されるよう該モータを制御し、前記停止時所定条件が成立した後は前記モータからのトルクの大きさが前記迅速減少トルクの大きさから小さくなるよう該モータを制御する手段であり、前記停止時所定条件は、前記第２回転数条件と前記エンジンのクランク角が第２所定クランク角範囲内である第２クランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件である、ものとすることもできる。

本発明の第２のハイブリッド自動車は、
車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、前記後段軸に動力を入出力可能なモータと、前記モータと電力をやりとり可能なバッテリと、前記エンジンを停止する際、前記エンジンの回転数が所定回転数以下である回転数条件を含む停止時所定条件が成立するまでは前記エンジンの回転数を迅速に減少させる迅速減少トルクが前記モータから出力されるよう該モータを制御し、前記停止時所定条件が成立した後は前記モータからのトルクの大きさが前記迅速減少トルクの大きさから小さくなるよう該モータを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記停止時所定条件は、前記回転数条件と前記エンジンのクランク角が所定クランク角範囲内であるクランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件である、
ことを要旨とする。

この本発明の第２のハイブリッド自動車では、エンジンを停止する際に、エンジンの回転数が所定回転数以下である回転数条件を含む停止時所定条件が成立するまではエンジンの回転数を迅速に減少させる迅速減少トルクがモータから出力されるようモータを制御し、停止時所定条件が成立した後はモータからのトルクの大きさが迅速減少トルクの大きさから小さくなるようモータを制御するものにおいて、停止時所定条件を、回転数条件とエンジンのクランク角が所定クランク角範囲内であるクランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件とする。したがって、実際のエンジンの回転数とクランク角とを用いて停止時所定条件が成立したか否か（モータからのトルクの大きさを迅速減少トルクの大きさから小さくし始めるタイミングに至ったか否か）を判定するから、エンジンを停止する際に大きな振動が生じるのをより抑制することが可能となる。

こうした本発明の第２のハイブリッド自動車において、前記所定クランク角範囲は、前記エンジンの回転数が前記所定回転数以下で前記モータからのトルクの大きさを前記迅速減少トルクの大きさから減少させ始めたときの最大振動が許容上限振動以下となるよう実験または解析によって定めた範囲である、ものとすることもできる。

本発明の第１または第２のハイブリッド自動車において、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記バッテリと電力をやりとり可能で、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、を備えることを要旨とする。

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。 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の一例を示す説明図である。 実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時モータリングトルク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を始動する際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角θｃｒ，エンジン２２の運転（燃料噴射制御や点火制御）の有無の時間変化の様子の一例を示す説明図である。 実験や解析によって求めた、減少開始クランク角θｓｔｄｎと始動時最大振動との関係の一例を示す説明図である。 エンジン２２を始動する際のエンジン２２のクランク角θｃｒとエンジン２２のトルクＴｅとの関係の一例を示す説明図である。 実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される停止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。 実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される停止時モータリングトルク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を停止する際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角θｃｒ，エンジン２２の運転（燃料噴射制御や点火制御）の有無の時間変化の様子の一例を示す説明図である。 実験や解析によって求めた、増加開始クランク角θｓｐｕｐと停止時最大振動と、の関係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。 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。 変形例のハイブリッド自動車３２０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４気筒のエンジン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ポジション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ポジション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からのクランク角θｃｒ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電圧センサ５１ａ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電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃ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５１ｂ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許容入出力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、上述したように、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により検出されるシフトポジションＳＰとしては、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）などがある。

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（走行に要求される）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）を乗じて駆動軸３６に出力すべき（走行に要求される）走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算し、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づくバッテリ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（車両に要求される）要求パワーＰｅ＊を計算する。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、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、エンジン運転モードと同様に計算した要求パワー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。

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を始動する際や停止する際の動作について説明する。以下、まず、エンジン２２を始動する際の動作について説明し、その後、エンジン２２を停止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駆動制御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、モータ運転モードでの走行中にエンジン２２の始動条件が成立したときに実行される。

始動時駆動制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０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，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（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２３により検出されたクランク角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。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の蓄電割合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。

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とに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊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図示しないＲＯＭ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。要求トルク設定用マップの一例を図３に示す。

続いて、エンジン２２の始動時にエンジン２２をモータリングするためのトルクとしての始動時モータリングトルクＴｓｔをモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊に設定する（ステップＳ１２０）。ここで、始動時モータリングトルクＴｓｔは、実施例では、後述の始動時モータリングトルク設定ルーチンによって設定されるものを用いるものとした。

そして、次式（１）に示すように、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（−Ｔｍ１＊／ρ）を要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値としての仮トルクＴｍ２ｔｍｐに設定し（ステップＳ１３０）、式（２）および式（３）に示すように、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との差分をモータ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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し（ステップＳ１４０）、式（４）に示すように、仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１５０）。図４は、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の一例を示す説明図である。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であるリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されてプラネタリギヤ３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されて駆動軸３６に作用するトルクとを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。

Tm2tmp=Tr*+Tm1*/ρ (1)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (4)

こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、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）。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，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。

続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅをエンジン２２の運転（燃料噴射制御や点火制御）を開始する回転数としての運転開始回転数Ｎｓｔｅｇ（例えば、１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなど）と比較し（ステップＳ１７０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが運転開始回転数Ｎｓｔｅｇ未満のときには、ステップＳ１００に戻り、ステップＳ１００〜Ｓ１７０の処理を繰り返し実行してエンジン２２の回転数Ｎｅが運転開始回転数Ｎｓｔｅｇ以上に至ると、エンジン２２の運転が開始されているか否かを判定し（ステップＳ１８０）、エンジン２２の運転が開始されてないときには、エンジン２２の運転を開始するための運転開始制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１９０）、エンジン２２の運転が開始されているときには、ステップＳ１９０の処理を実行しない。運転開始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を開始する。

そして、エンジン２２が完爆に至ったか否かを判定し（ステップＳ２００）、未だ完爆に至っていないときにはステップＳ１００に戻り、ステップＳ１００〜Ｓ２００の処理を繰り返し実行してエンジン２２が完爆に至ると、本ルーチンを終了する。

次に、この始動時駆動制御ルーチンのステップＳ１２０で用いる始動時モータリングトルクＴｓｔを設定する処理について説明する。図５は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時モータリングトルク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、モータ運転モードでの走行中にエンジン２２の始動条件が成立したときに、図２の始動時駆動制御ルーチンと並行して実行される。

始動時モータリングトルク設定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、始動時モータリングトルクＴｓｔに値０を設定する（ステップＳ３００）。そして、次式（５）に示すように、前回に設定した始動時モータリングトルク（前回Ｔｓｔ）に所定値ΔＴｓｔ１を加えたものを正の範囲の比較的大きな所定トルクＴｓｔ１で制限して始動時モータリングトルクＴｓｔを設定し（ステップＳ３１０）、エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角θｃｒを入力し（ステップＳ３２０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔｍｇ以上である条件とエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２内である条件とが共に成立しているか否かを判定し（ステップＳ３３０，Ｓ３４０）、少なくとも一方の条件が成立していないときには、ステップＳ３１０に戻る。ステップＳ３１０で、所定トルクＴｓｔ１は、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させるためのトルクであり、所定値ΔＴｓｔ１は、始動時モータリングトルクＴｓｔを値０から増加させる際のレート値である。ステップＳ３２０で、エンジン２２のクランク角θｃｒ，回転数Ｎｅは、それぞれ、クランクポジションセンサ２３により検出されたもの，これ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。なお、実施例では、４気筒のエンジン２２を用いるから、クランク角θｃｒは、エンジン２２の各気筒の圧縮行程の上死点を０°として−９０°〜９０°の範囲で表わす（その範囲で繰り返し変化する）ものとした。ステップＳ３３０，Ｓ３４０で、所定回転数Ｎｓｔｍｇや所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２は、始動時モータリングトルクＴｓｔを所定トルクＴｓｔ１から減少させ始めるタイミングである始動時所定タイミングに至ったか否かを判定するために用いられるものであり、所定回転数Ｎｓｔｍｇは、３００ｒｐｍや３５０ｒｐｍ，４００ｒｐｍなどを用いるものとし、所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２は、５０°や５５°，６０°など〜７０°や７５°，８０°などの範囲を用いるものとした。ステップＳ３１０〜Ｓ３４０の処理は、始動時モータリングトルクＴｓｔを値０から所定トルクＴｓｔ１までレート処理で増加させて保持しながら、始動時所定タイミングに至るのを待つ処理となる。実施例では、クランクポジションセンサ２３により検出されたクランク角θｃｒとこれに基づいて演算した回転数Ｎｅとを用いて始動時所定タイミングに至ったか否かを判定するから、エンジン２２の始動開始時のクランク角θｃｒである始動開始時クランク角θｓｔｓｅｔに応じて始動時所定タイミングを定める（例えば、始動開始時クランク角θｓｔｓｅｔに応じて所定回転数Ｎｓｔｍｇを設定するなど）ものに比して、始動時所定タイミングに至ったか否かをより適正に判定することができる。なお、所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２として例えば５０°や５５°，６０°など〜７０°や７５°，８０°などの範囲を用いる理由については後述する。

Tst=min(前回Tst+ΔTst1,Tst1) (5)

こうしてステップＳ３１０〜Ｓ３４０の処理を繰り返し実行して、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔｍｇ以上である条件とエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２内である条件とが共に成立すると、始動時所定タイミングに至ったと判断し、次式（６）に示すように、前回に設定した始動時モータリングトルク（前回Ｔｓｔ）から所定値ΔＴｓｔ２を減じたものを正の範囲で所定トルクＴｓｔ１より小さな所定トルクＴｓｔ２で制限して始動時モータリングトルクＴｓｔを設定し（ステップＳ３５０）、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ３６０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが上述の運転開始回転数Ｎｓｔｅｇ以上か否かを判定し（ステップＳ３７０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが運転開始回転数Ｎｓｔｅｇ未満のときには、ステップＳ３５０に戻る。ここで、所定トルクＴｓｔ２は、モータＭＧ１による電力消費を抑制しつつエンジン２２を運転開始回転数Ｎｓｔｅｇ以上に増加させるためのトルクであり、所定値ΔＴｓｔ２は、始動時モータリングトルクＴｓｔを所定トルクＴｓｔ１から減少させる際のレート値である。ステップＳ３５０〜Ｓ３７０の処理は、始動時モータリングトルクＴｓｔを所定トルクＴｓｔ１から所定トルクＴｓｔ２までレート処理で減少させて保持しながら、エンジン２２の回転数Ｎｅが運転開始回転数Ｎｓｔｅｇ以上に至るのを待つ処理となる。

Tst=max(前回Tst-ΔTst2,Tst2) (6)

こうしてステップＳ３５０〜Ｓ３７０の処理を繰り返し実行して、エンジン２２の回転数Ｎｅが運転開始回転数Ｎｓｔｅｇ以上に至ると、次式（７）に示すように、前回に設定した始動時モータリングトルク（前回Ｔｓｔ）から所定値ΔＴｓｔ３を減じたものを値０で制限して始動時モータリングトルクＴｓｔを設定し（ステップＳ３８０）、エンジン２２が完爆に至ったか否かを判定し（ステップＳ３９０）、未だ完爆に至っていないときにはステップＳ３８０に戻る。そして、ステップＳ３８０，Ｓ３９０の処理を繰り返し実行して、完爆に至ったときに本ルーチンを終了する。ここで、所定値ΔＴｓｔ３は、始動時モータリングトルクＴｓｔを所定トルクＴｓｔ２から減少させる際のレート値である。ステップＳ３８０，Ｓ３９０の処理は、始動時モータリングトルクＴｓｔを所定トルクＴｓｔ２から値０までレート処理で減少させて保持しながらエンジン２２が完爆に至るのを待つ処理となる。

Tst=max(前回Tst-ΔTst3,0) (7)

図６は、エンジン２２を始動する際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角θｃｒ，エンジン２２の運転（燃料噴射制御や点火制御）の有無の時間変化の様子の一例を示す説明図である。図示するように、時刻ｔ１１にエンジン２２の始動条件が成立すると、モータＭＧ１のトルクＴｍ１（始動時モータリングトルクＴｓｔ）を値０から比較的大きな所定トルクＴｓｔ１までレート処理で増加させて保持することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。そして、時刻ｔ１２にエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔｍｇ以上で且つエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２内の状態になると、モータＭＧ１のトルクＴｍ１を所定トルクＴｓｔ１からそれより小さな所定トルクＴｓｔ２にレート処理で減少させて保持することにより、モータＭＧ１の電力消費やモータＭＧ１から出力されてプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを抑制しながら小さくしながらエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させる。そして、時刻ｔ１３にエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔｅｇ以上に至ると、エンジン２２の運転（燃料噴射制御や点火制御）を開始すると共にモータＭＧ１のトルクＴｍ１を所定トルクＴｓｔ２から値０にレート処理で減少させて保持して、時刻ｔ１４にエンジン２２が完爆すると、エンジン２２の始動処理を完了して、エンジン運転モードでの走行を開始する。

ここで、所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２として例えば５０°や５５°，６０°など〜７０°や７５°，８０°などの範囲を用いる理由について説明する。図７は、実験や解析によって求めた、始動時モータリングトルクＴｓｔを所定トルクＴｓｔ１から減少させ始めるクランク角θｃｒである減少開始クランク角θｓｔｄｎと、エンジン２２を始動する際に生じた振動の最大値である始動時最大振動と、の関係の一例を示す説明図であり、図８は、エンジン２２を始動する際のエンジン２２のクランク角θｃｒとエンジン２２のトルクＴｅとの関係の一例を示す説明図である。図７の関係は、例えば、減少開始クランク角θｓｔｄｎと始動時最大振動との関係を実験や解析によって複数求めてそれぞれ点としてプロットし、プロットした複数の点を最小二乗法などを用いて近似する手法などによって求めることができる。

図７に示すように、実験や解析によって、クランク角θｃｒが−９０°〜４０°程度のときにモータＭＧ１のトルクＴｍ１を所定トルクＴｓｔ１から減少させ始めるとエンジン２２の始動時に比較的大きな振動が生じ、クランク角θｃｒが５０°〜８０°程度のときにモータＭＧ１のトルクＴｍ１を減少させ始めるとエンジン２２の始動時に大きな振動が生じにくいことが分かった。また、図８に示すように、エンジン２２を運転していないときのエンジン２２のトルクＴｅは、クランク角θｃｒの１８０°毎に脈動し、具体的には、各気筒の上死点（１８０°毎）付近でトルクＴｅが値０となると共にトルクＴｅの変化率としてのトルク変化率ΔＴｅが最大となり、上死点の４０°後や４５°後付近でトルクＴｅが最大となると共にトルク変化率ΔＴｅが値０となり、上死点の９０°後（次の上死点の９０°前）付近でトルクＴｅが値０となると共にトルク変化率ΔＴｅが最小となり、次の上死点の４５°前や４０°前付近でトルクＴｅが最小となると共にトルク変化率ΔＴｅが値０となる。これは、上死点に至った後（クランク角θｃｒが０°〜９０°）は膨張行程の気筒の影響が大きく現われ、上死点に至る前（クランク角θｃｒが−９０°〜０°）は圧縮行程の気筒の影響が大きく現われることによるものであると考えられる。これらより、エンジン２２のトルクＴｅが増加するときやトルク変化率ΔＴｅの絶対値が大きいとき，圧縮行程の気筒の影響が大きく現われる（トルクＴｅが負の値）ときにモータＭＧ１のトルクＴｍ１を減少させ始めると、エンジン２２を始動する際の振動が大きくなり、エンジン２２のトルクＴｅが正の範囲で減少するときにモータＭＧ１のトルクＴｍ１を減少させ始めると、エンジン２２を始動する際の振動が大きくなりにくいと考えられる。実施例では、これを踏まえて、上述の所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２として、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔｍｇ以上でモータＭＧ１のトルクＴｍ１を減少させ始めたときの最大振動が許容上限振動以下となるよう実験や解析によって定めた範囲、具体的には、エンジン２２のトルクＴｅが正の範囲で減少する範囲、例えば、５０°や５５°，６０°など〜７０°や７５°，８０°などの範囲を設定するものとした。これにより、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔｍｇ以上に至った後に、エンジン２２のトルクＴｅの減少に合わせてモータＭＧ１からのトルクが所定トルクＴｓｔ１から減少することになり、ダンパ２８のねじれが大きく変動するのをより抑制することができ、エンジン２２を始動する際に大きな振動が生じるのをより抑制することができる。

以上、エンジン２２を始動する際の動作について説明した。次に、エンジン２２を停止する際の動作について説明する。図９は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される停止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。このルーチンは、エンジン運転モードでの走行中にエンジン２２の停止条件が成立したときに実行される。

停止時駆動制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を停止するための運転停止制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ４００）。運転停止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を停止する。

続いて、図２の始動時駆動制御ルーチンのステップＳ１００の処理と同様に、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し（ステップＳ４１０）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅを用いてエンジン２２が回転停止したか否かを判定し（ステップＳ４２０）、エンジン２２が回転停止していないときには、図２の始動時駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理と同様に、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＊を設定する（ステップＳ４３０）。

そして、エンジン２２の停止時にエンジン２２をモータリングするためのトルクとしての停止時モータリングトルクＴｓｐをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定する（ステップＳ４４０）。ここで、停止時モータリングトルクＴｓｐは、実施例では、後述の停止時モータリングトルク設定ルーチンによって設定されるものを用いるものとした。

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、図２の始動時駆動制御ルーチンのステップＳ１３０〜Ｓ１６０の処理と同様に、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ４５０〜Ｓ４８０）、ステップＳ４１０に戻る。こうしてステップＳ４１０〜Ｓ４２０の処理を繰り返し実行してエンジン２２が回転停止すると、本ルーチンを終了する。

次に、この停止時駆動制御ルーチンのステップＳ４３０で用いる停止時モータリングトルクＴｓｐを設定する処理について説明する。図１０は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される停止時モータリングトルク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、エンジン運転モードでの走行中にエンジン２２の停止条件が成立したときに、図９の停止時駆動制御ルーチンと並行して実行される。

停止時モータリングトルク設定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、停止時モータリングトルクＴｓｐに値０を設定する（ステップＳ５００）。そして、次式（８）に示すように、前回に設定した停止時モータリングトルク（前回Ｔｓｐ）から所定値ΔＴｓｐ１を減じたものを負の範囲の比較的小さな（絶対値としては比較的大きな）所定トルクＴｓｐ１で制限して停止時モータリングトルクＴｓｐを設定し（ステップＳ５１０）、図５の始動時モータリングトルク設定ルーチンのステップＳ３２０の処理と同様にエンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角θｃｒを入力し（ステップＳ５２０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｐ以下である条件とエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２内である条件とが共に成立しているか否かを判定し（ステップＳ５３０，Ｓ５４０）、少なくとも一方の条件が成立していないときには、ステップＳ５１０に戻る。ステップＳ５１０で、所定トルクＴｓｐ１は、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に減少させるためのトルクであり、所定値ΔＴｓｐ１は、停止モータリングトルクＴｓｐを値０から減少（絶対値としては増加）させる際のレート値である。ステップＳ５３０，Ｓ５４０で、所定回転数Ｎｓｐや所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２は、停止時モータリングトルクＴｓｐを所定トルクＴｓｐ１から増加（絶対値としては減少）させ始めるタイミングである停止時所定タイミングに至ったか否かを判定するために用いられるものであり、所定回転数Ｎｓｐは、３００ｒｐｍや３５０ｒｐｍ，４００ｒｐｍなどを用いるものとし、所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２は、例えば、５０°や５５°，６０°など〜７０°や７５°，８０°などの範囲を用いるものとした。ステップＳ５１０〜Ｓ５４０の処理は、停止時モータリングトルクＴｓ０を値０から所定トルクＴｓｐまでレート処理で減少させて保持しながら、停止時所定タイミングに至るのを待つ処理となる。実施例では、クランクポジションセンサ２３により検出されたクランク角θｃｒとこれに基づいて演算した回転数Ｎｅとを用いて停止時所定タイミングに至ったか否かを判定するから、エンジン２２の停止開始時のクランク角θｃｒである停止開始時クランク角θｓｐｓｅｔに応じて停止時所定タイミングを定める（例えば、停止開始時クランク角θｓｐｓｅｔに応じて所定回転数Ｎｓｐを設定するなど）ものに比して、停止時所定タイミングに至ったか否かをより適正に判定することができる。なお、所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２として例えば５０°や５５°，６０°など〜７０°や７５°，８０°などの範囲を用いる理由については後述する。

Tsp=max(前回Tsp-ΔTsp1,Tsp1) (8)

こうしてステップＳ５１０〜Ｓ５４０の処理を繰り返し実行して、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｐ以下である条件とエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２内である条件とが共に成立すると、停止時所定タイミングに至ったと判断し、次式（９）に示すように、前回に設定した停止時モータリングトルク（前回Ｔｓｐ）に所定値ΔＴｓｐ２を加えたものを正の範囲の比較的小さな所定トルクＴｓｐ２で制限して停止時モータリングトルクＴｓｐを設定し（ステップＳ５５０）、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ５６０）、エンジン２２の回転数Ｎｅを用いてエンジン２２が回転停止したか否かを判定し（ステップＳ５７０）、エンジン２２が回転停止していないときにはステップＳ５５０に戻る。そして、ステップＳ５５０〜Ｓ５７０の処理を繰り返し実行して、エンジン２２が回転停止したときに本ルーチンを終了する。ここで、所定トルクＴｓｐ２は、エンジン２２を緩やかに回転停止させるためのトルクであり、所定値ΔＴｓｐ２は、停止時モータリングトルクＴｓｐを所定トルクＴｓｐ１から増加させる際のレート値である。ステップＳ５５０〜Ｓ５７０の処理は、停止時モータリングトルクＴｓｐを所定トルクＴｓｐ１から所定トルクＴｓｐ２までレート処理で増加させて保持しながらエンジン２２が回転停止するのを待つ処理となる。

Tsp=max(前回Tsp+ΔTsp2,Tsp2) (9)

図１１は、エンジン２２を停止する際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角θｃｒ，エンジン２２の運転（燃料噴射制御や点火制御）の有無の時間変化の様子の一例を示す説明図である。図示するように、時刻ｔ２１にエンジン２２の停止条件が成立すると、エンジン２２の運転（燃料噴射制御や点火制御）を停止すると共に、モータＭＧ１のトルクＴｍ１（停止時モータリングトルクＴｓｐ）を値０から比較的小さな（絶対値としては比較的大きな）所定トルクＴｓｐ１までレート処理で減少させて保持することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に減少させる。そして、時刻ｔ２２にエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｐ以下で且つエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２内の状態になると、モータＭＧ１のトルクＴｍ１を所定トルクＴｓｐ１から所定トルクＴｓｐ２に増加させて保持することにより、エンジン２２を緩やかに回転停止させる。そして、時刻ｔ２３にエンジン２２が回転停止すると、エンジン２２の停止処理を完了して、モータ運転モードでの走行を開始する。

ここで、所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２として例えば５０°や５５°，６０°など〜７０°や７５°，８０°などの範囲を用いる理由について説明する。図１２は、実験や解析によって求めた、停止時モータリングトルクＴｓｐを所定トルクＴｓｐ１から増加させ始めるクランク角θｃｒである増加開始クランク角θｓｐｕｐと、エンジン２２を停止する際に生じた振動の最大値である停止時最大振動と、の関係の一例を示す説明図である。この図１２の関係は、図８の関係と同様に求めることができる。

図１２に示すように、実験や解析によって、−９０°〜−５０°程度や−１０°〜４０°程度のときにモータＭＧ１のトルクＴｍ１を所定トルクＴｓｐ１から増加させ始めるとエンジン２２の停止時に比較的大きな振動が生じ、−４０°〜−２０°程度や５０°〜８０°程度のときにモータＭＧ１のトルクＴｍ１を所定トルクＴｓｐ１から増加させ始めるとエンジン２２の停止時に大きな振動が生じにくいことが分かった。−４０°〜−２０°程度ではエンジン２２のトルクＴｅの増加に合わせてモータＭＧ１のトルクＴｍ１が増加するためにエンジン２２を停止する際の振動が大きくなりにくく、５０°〜８０°程度ではエンジン２２のトルクＴｅの変動が比較的緩やかなためにエンジン２２を停止する際の振動が大きくなりにくいと考えられる。したがって、実施例では、上述の所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２として、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｐ以下でモータＭＧ１のトルクＴｍ１を増加させ始めたときの最大振動が許容上限振動以下となるよう実験や解析によって定めた範囲、例えば、５０°や５５°，６０°など〜７０°や７５°，８０°などの範囲を設定するものとした。これにより、エンジン２２を停止する際に大きな振動が生じるのをより抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を始動する際には、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔｍｇ以上である条件とエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２内である条件とが共に成立するまでは、モータＭＧ１からのトルクが値０から所定トルクＴｓｔ１までレート処理で増加して保持されるようモータＭＧ１を制御し、両条件が共に成立した後は、モータＭＧ１からのトルクが所定トルクＴｓｔ１から減少するようモータＭＧ１を制御するから、エンジン２２を始動する際に大きな振動が生じるのをより抑制することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を停止する際には、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｐ以下である条件とエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２内である条件とが共に成立するまでは、モータＭＧ１からのトルクが値０から負の所定トルクＴｓｐ１までレート処理で減少（絶対値としては増加）して保持されるようモータＭＧ１を制御し、両条件が共に成立した後は、モータＭＧ１からのトルクが所定トルクＴｓｐから増加（絶対値としては減少）するようモータＭＧ１を制御するから、エンジン２２を停止する際に大きな振動が生じ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、エンジン２２を始動する際には、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角θｃｒとを用いて始動時所定タイミングに至ったか否かを判定し、エンジン２２を停止する際には、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角θｃｒとを用いて停止時所定タイミングに至ったか否かを判定するものとしたが、エンジン２２を始動する際には、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角θｃｒとを用いて始動時所定タイミングに至ったか否かを判定するが、エンジン２２を停止する際には、実施例とは異なる手法を用いて、例えば、エンジン２２の回転数Ｎｅだけを用いて停止時所定タイミングに至ったか否かを判定するものとしてもよい。また、エンジン２２を停止する際には、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角θｃｒとを用いて停止時所定タイミングに至ったか否かを判定するが、エンジン２２を始動する際には、実施例とは異なる手法、例えば、エンジン２２の回転数Ｎｅだけを用いて始動時所定タイミングに至ったか否かを判定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、走行中にエンジン２２を始動する際や停止する際の動作について説明したが、停車中にエンジン２２を始動する際や停止する際には、駆動軸３６に走行用のトルクを出力する必要がない点を除いて、走行中と同様に考えることができる。なお、停車中には、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じた図示しない油圧ブレーキの作動や、シフトポジションＳＰが駐車ポジションのときの図示しないパーキングロック機構の作動によって駆動輪３８ａ，３８ｂの回転が制限されている。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６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からの動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された車軸）とは異なる車軸（図１３における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に出力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からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６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にダンパ２８を介して接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン２２からの動力の一部を駆動軸３６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。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図１５の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付けると共にモータＭＧの回転軸にダンパ２８を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力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。実施例とこれに対応する本発明の第１および第２のハイブリッド自動車との関係では、共通して、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当する。実施例と本発明の第１のハイブリッド自動車の関係では、図２の始動時駆動制御ルーチンや図５の始動時モータリングトルク設定ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０と、ＨＶＥＣＵ７０からのトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。実施例と本発明の第２のハイブリッド自動車の関係では、図９の停止時駆動制御ルーチンや図１０の停止時モータリングトルク設定ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０と、ＨＶＥＣＵ７０からのトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。

ここで、「エンジン」としては、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に限定されるものではなく、車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたものであれば如何なるタイプのエンジンであっても構わない。「モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、後段軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプのモータであっても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、モータと電力をやりとり可能なものであれば如何なるタイプのバッテリであっても構わない。「制御手段」としては、ＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との組み合わせによって構成されるものに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットによって構成されるものなどとしてもよい。また、本発明の第１のハイブリッド自動車における「制御手段」としては、エンジン２２を始動する際には、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔｍｇ以上である条件とエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｔ１〜θｓｔ２内である条件とが共に成立するまでは、モータＭＧ１からのトルクが値０から所定トルクＴｓｔ１までレート処理で増加して保持されるようモータＭＧ１を制御し、両条件が共に成立した後は、モータＭＧ１からのトルクが所定トルクＴｓｔ１から減少するようモータＭＧ１を制御するものに限定されるものではなく、エンジンを始動する際、エンジンの回転数が所定回転数以上である回転数条件を含む始動時所定条件が成立するまではエンジンの回転数を迅速に増加させる迅速増加トルクがモータから出力されるようモータを制御し、始動時所定条件が成立した後はモータからのトルクが迅速増加トルクから小さくなるようモータを制御し、始動時所定条件は、回転数条件とエンジンのクランク角が所定クランク角範囲内であるクランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件である、ものであれば如何なるものとしても構わない。また、本発明の第２のハイブリッド自動車における「制御手段」としては、エンジン２２を停止する際には、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｐ以下である条件とエンジン２２のクランク角θｃｒが所定範囲θｓｐ１〜θｓｐ２内である条件とが共に成立するまでは、モータＭＧ１からのトルクが値０から負の所定トルクＴｓｐ１までレート処理で減少（絶対値としては増加）して保持されるようモータＭＧ１を制御し、両条件が共に成立した後は、モータＭＧ１からのトルクが所定トルクＴｓｐから増加（絶対値としては減少）するようモータＭＧ１を制御するものに限定されるものではなく、エンジンを停止する際、エンジンの回転数が所定回転数以下である回転数条件を含む停止時所定条件が成立するまではエンジンの回転数を迅速に減少させる迅速減少トルクがモータから出力されるようモータを制御し、停止時所定条件が成立した後はモータからのトルクの大きさが迅速減少トルクの大きさから小さくなるようモータを制御し、停止時所定条件は、回転数条件とエンジンのクランク角が所定クランク角範囲内であるクランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件である、ものであれば如何なるものとしても構わない。

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。

２０，１２０，２２０，３２０ 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、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、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、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (7)

1. 車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、前記後段軸に動力を入出力可能なモータと、前記モータと電力をやりとり可能なバッテリと、前記エンジンを始動する際、前記エンジンの回転数が所定回転数以上である回転数条件を含む始動時所定条件が成立するまでは前記エンジンの回転数を迅速に増加させる迅速増加トルクが前記モータから出力されるよう該モータを制御し、前記始動時所定条件が成立した後は前記モータからのトルクが前記迅速増加トルクから小さくなるよう該モータを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記始動時所定条件は、前記回転数条件と前記エンジンのクランク角が所定クランク角範囲内であるクランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件である、
   ハイブリッド自動車。
2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
   前記所定クランク角範囲は、前記エンジンの回転数が前記所定回転数以上で前記モータからのトルクを前記迅速増加トルクから減少させ始めたときの最大振動が許容上限振動以下となるよう実験または解析によって定めた範囲である、
   ハイブリッド自動車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
   前記所定クランク角範囲は、前記エンジンのトルクが正の範囲で減少する範囲である、
   ハイブリッド自動車。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記エンジンを停止する際、前記エンジンの回転数が第２所定回転数以下である第２回転数条件を含む停止時所定条件が成立するまでは前記エンジンの回転数を迅速に減少させる迅速減少トルクが前記モータから出力されるよう該モータを制御し、前記停止時所定条件が成立した後は前記モータからのトルクの大きさが前記迅速減少トルクの大きさから小さくなるよう該モータを制御する手段であり、
   前記停止時所定条件は、前記第２回転数条件と前記エンジンのクランク角が第２所定クランク角範囲内である第２クランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件である、
   ハイブリッド自動車。
5. 車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、前記後段軸に動力を入出力可能なモータと、前記モータと電力をやりとり可能なバッテリと、前記エンジンを停止する際、前記エンジンの回転数が所定回転数以下である回転数条件を含む停止時所定条件が成立するまでは前記エンジンの回転数を迅速に減少させる迅速減少トルクが前記モータから出力されるよう該モータを制御し、前記停止時所定条件が成立した後は前記モータからのトルクの大きさが前記迅速減少トルクの大きさから小さくなるよう該モータを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記停止時所定条件は、前記回転数条件と前記エンジンのクランク角が所定クランク角範囲内であるクランク角条件とが共に成立しているときに成立する条件である、
   ハイブリッド自動車。
6. 請求項５記載のハイブリッド自動車であって、
   前記所定クランク角範囲は、前記エンジンの回転数が前記所定回転数以下で前記モータからのトルクの大きさを前記迅速減少トルクの大きさから減少させ始めたときの最大振動が許容上限振動以下となるよう実験または解析によって定めた範囲である、
   ハイブリッド自動車。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
   車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
   前記バッテリと電力をやりとり可能で、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、
   を備えるハイブリッド自動車。

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