JP2019084939A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンが運転している状態からエンジンへの燃料供給を遮断してエンジンをモータリングする際に、共振の発生を抑制し、車両の振動などを抑制する。【解決手段】仮にエンジンの停止が要求されたら掃気制御へ移行する条件が成立しているときには、エンジン上限パワーＰｅｌｉｍを上限にエンジンから出力するパワーを制限するエンジンパワー制限制御を実行する。これにより、モータＭＧ１から出力するトルクを大きく（負側に小さく）でき、掃気制御へ移行したときにモータＭＧ１から出力すべき正側のトルクとの乖離を小さくできる。掃気制御へ移行したときにモータＭＧ１から出力されるトルクは、エンジンパワーを制限しない場合に比して、上記正側のトルクに素早く至るため、エンジン回転数Ｎｅの落ち込み量を小さくすることができ、エンジン回転数Ｎｅが共振帯域に突入しないようにして車両の振動などの発生を抑制することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、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、エンジンとその出力軸に接続された発電機とを備えるものにおいて、冷間時においてエンジンが始動されその暖機が完了する前にイグニッションオフされたときには、エンジンの燃焼室の掃気を実行した上でエンジンを停止させ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、エンジンを停止させる前に、発電機によりエンジンを所定回転数で所定時間に亘ってモータリングすることにより、燃焼室の掃気を実行する。これにより、燃焼室内の水分を確実に除去して点火プラグに水分が付着するのを防止することができ、エンジン始動性の悪化を防止することができる、としている。
特開２００８−８０９１４号公報
発電機や機械的機構を含む駆動系には、固有の共振周波数帯を有するため、エンジンの回転数がその共振周波数帯に入ると、エンジンのトルク脈動によって駆動系に共振が発生してしまう。このため、エンジンをモータリングする際にはそのことを十分に考慮する必要がある。
本発明のハイブリッド自動車は、エンジンが運転している状態からエンジンへの燃料供給を遮断してエンジンをモータリングする際に、共振の発生を抑制し、車両の振動などを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、
前記エンジンからの動力を回生可能で且つ前記エンジンをモータリング可能なモータジェネレータと、
前記エンジンと前記モータジェネレータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記エンジンが運転している状態から前記エンジンへの燃料供給を遮断して前記エンジンをモータリングするよう前記モータジェネレータを制御するモータリング制御を実行しその後に前記エンジンを停止させる場合、前記モータリング制御として、共振を生じさせる前記エンジンの回転数領域を超える回転数で前記エンジンをモータリングする、
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、エンジンが運転している状態からエンジンへの燃料供給を遮断してエンジンをモータリングするようモータジェネレータを制御するモータリング制御を実行しその後にエンジンを停止させる場合、モータリング制御として、共振を生じさせる回転数領域（共振帯域）を超える回転数でエンジンをモータリングする。これにより、モータリング制御の際にエンジン回転数が共振帯域に入らないようにして共振の発生を抑制することができ、車両の振動などを抑制することができる。
この本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記モータリング制御として、前記エンジンの気筒内に残留する排気ガスを掃気するための掃気時間が経過するまで所定回転数で前記エンジンをモータリングするものとしてよい。こうすれば、気筒内から排気ガスが残存することによる不都合（例えば、排気中の水分の結露による点火プラグへの水分の付着など）を回避することができる。
掃気時間の経過まで所定回転数でエンジンをモータリングする態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記モータリング制御として、車両の起動に伴って前記エンジンが始動されたときの前記エンジンの運転時間が短いほど前記掃気時間が長くなりおよび／または前記所定回転数が高くなるように前記エンジンをモータリングするものとしてもよい。こうすれば、気筒内での水分の付着を効果的に防止することができる。
また、掃気時間の経過まで所定回転数でエンジンをモータリングする態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記モータリング制御として、外気温が低いほど前記掃気時間が長くなりおよび／または前記所定回転数が高くなるように前記エンジンをモータリングするものとしてもよい。こうすれば、気筒内での水分の付着を効果的に防止することができる。
更に、掃気時間の経過まで所定回転数でエンジンをモータリングする態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記モータリング制御として、前記エンジンの冷却水またはエンジンオイルの温度が低いほど前記掃気時間が長くなりおよび／または前記所定回転数が高くなるように前記エンジンをモータリングするものとしてもよい。こうすれば、気筒内での水分の付着を効果的に防止することができる。
また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、前記モータジェネレータによる動力の回生を伴って前記エンジンを負荷運転する際に所定パワーまたは所定トルクを上限に前記エンジンから動力が出力されると共に前記エンジンが目標回転数で回転するように前記エンジンと前記モータジェネレータとを制御する動力制限制御を実行するものとしてもよい。モータリング制御へ移行した直後においては、直前のエンジンの運転状態（負荷運転状態）によっては、直前にモータジェネレータから出力されていた回生トルク（負のトルク）と気筒内の掃気に必要なエンジン回転数を実現するためにモータジェネレータから出力すべき駆動トルク（正のトルク）との間でトルクの乖離が大きくなる。この場合、モータリング制御に移行してからエンジンが実際にモータリングされるまでに時間がかかるため、エンジン回転数が一時的に落ち込み、共振帯域に突入して車両に振動などが発生する虞がある。本発明では、エンジンの停止が要求されたときにモータリング制御が実行され得る所定の実行条件が成立しているときに、負荷運転状態において所定パワーまたは所定トルクを上限にエンジンから動力を出力するため、モータジェネレータからエンジンに出力する回生トルクを事前に制限しておくことができる。これにより、モータリング制御へ移行した直後にモータジェネレータから出力すべき駆動トルクとの乖離を小さくできるため、エンジン回転数が共振帯域に突入するのを回避することができ、車両の振動などを抑制することができる。ここで、「所定の実行条件」は、前記所定の実行条件は、車両の起動に伴って前記エンジンが始動されたときの前記エンジンの運転時間が所定時間未満である条件、外気温が所定温度未満である条件、前記エンジンの冷却水またはエンジンオイルの温度が所定温度未満である条件の少なくとも一つが含まれる（以下、同じ）。
または、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、所定回転数を下限に前記エンジンが運転するように前記エンジンを制御する回転数制限制御を実行するものとしてもよい。こうすれば、エンジン回転数を事前に共振帯域から遠ざけることができるため、モータリング制御へ移行してからエンジンが実際にモータリングされるまでに時間がかかってエンジン回転数が一時的な落ち込むものとしても、エンジン回転数が共振帯域に突入するのを回避することができる。
或いは、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、前記モータジェネレータによる動力の回生を伴って前記エンジンを負荷運転する際に所定負トルクを下限に前記モータジェネレータが回生するように前記モータジェネレータを制御する回生制限制御を実行するものとしてよい。モータジェネレータからエンジンに出力する回生トルクを事前に制限するため、モータリング制御へ移行した直後にモータジェネレータから出力すべき駆動トルクとの乖離を小さくでき、エンジン回転数が共振帯域に突入するのを回避することができる。
或いは、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、所定パワーまたは所定トルクを上限に前記エンジンから動力が出力されると共に前記エンジンが目標回転数で回転するように前記エンジンと前記モータジェネレータとを制御する動力制限制御と、所定回転数を下限に前記エンジンが運転されるように前記エンジンを制御する回転数制限制御と、のうち一方または両方を選択して実行するものとしてもよい。この場合、前記エンジンを負荷運転するときには前記動力制限制御および前記回転数制限制御のうち少なくとも前記動力制限制御を実行し、前記エンジンを負荷運転しないときには前記回転数制限制御を実行するものとしてもよい。このように、エンジンの運転状態に適した制限制御を選択することにより、その後にモータリング制御に移行する際にエンジン回転数が共振帯域に突入するのをより確実に回避することができる。
或いは、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、所定負トルクを下限に前記モータジェネレータが回生するように前記モータジェネレータを制御する回生制限制御と、所定回転数を下限に前記エンジンが運転されるように前記エンジンを制御する回転数制限制御と、のうち一方または両方を選択して実行するものとしてもよい。この場合、前記エンジンを負荷運転するときには前記回生制限制御および前記回転数制限制御のうち少なくとも前記回生制限制御を実行し、前記エンジンを負荷運転しないときには前記回転数制限制御を実行するものとしてもよい。このように、エンジンの運転状態に適した制限制御を選択することにより、その後にモータリング制御に移行する際にエンジン回転数が共振帯域に突入するのをより確実に回避することができる。
また、本発明のハイブリッド自動車において、共線図において順番に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とにそれぞれ前記エンジンの出力軸と前記モータジェネレータの回転軸と車軸に連結された駆動軸とが接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータジェネレータと、を備えるものとしてもよい。
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。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される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からパワーを出力しているときのプラネタリギヤ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。 外気温Ｔｈｏｕとエンジン運転時間Ｔｉｔｒと推定水発生量との関係を示す説明図である。 推定水発生量と掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃと掃気時間Ｔｉｓｃとの関係を示す説明図である。 エンジン２２への燃料供給を遮断してモータＭＧ１でエンジン２２をモータリングしているときの共線図の一例を示す説明図である。 エンジンパワー制限制御を伴ってエンジン２２を負荷運転している状態から燃料供給を遮断してエンジン２２をモータリングする際のエンジン回転数ＮｅとモータトルクＴｍ１とエンジンパワーの時間変化の様子を示す説明図である。 変形例の制御ルーチンを示すフローチャートである。 第２実施例の制御ルーチンを示すフローチャートである。 回生トルク制限制御を伴ってエンジン２２を負荷運転している状態から燃料供給を遮断してエンジン２２をモータリングする際のエンジン回転数ＮｅとモータトルクＴｍ１とエンジンパワーの時間変化の様子を示す説明図である。 第３実施例の制御ルーチンを示すフローチャートである。 エンジン回転数制限制御を伴ってエンジン２２を運転している状態から燃料供給を遮断してエンジン２２をモータリングする際のエンジン回転数ＮｅとモータトルクＴｍ１とエンジンパワーの時間変化の様子を示す説明図である。 変形例の制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。 変形例の制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。 変形例の制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。 変形例の制御ルーチンの一部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。
［第１実施例］
図１は、本発明の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、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、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２２は、ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料の燃焼により動力を出力する内燃機関であり、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を介して吸入すると共に燃料噴射弁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を介して燃焼室に吸入し、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触媒（三元触媒）を有する浄化装置１３４を介して外気へ排出されると共に排気を吸気に還流する排気再循環装置（以下、「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム」という）１６０を介して吸気側に供給される。ＥＧＲシステム１６０は、浄化装置１３４の後段に接続されて排気を吸気側のサージタンクに供給するためのＥＧＲ管１６２と、ＥＧＲ管１６２に配置されステッピングモータ１６３により駆動されるＥＧＲバルブ１６４とを備え、ＥＧＲバルブ１６４の開度の調節により、不燃焼ガスとしての排気の還流量を調節して吸気側に還流する。なお、実施例では、エンジン２２は、ガソリンを燃料として動力を出力可能なガソリンエンジンとして構成されたが、軽油を燃料として動力を出力可能なディーゼルエンジンとして構成されてもよい。
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により運転制御される。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、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からのエンジン水温Ｔｈｗ，エンジンオイルの温度を検出する油温センサ１４３からのエンジン油温Ｔｈｏｉ、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からのスロットル開度ＴＨ，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８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１４９からの吸気温Ｔａ，吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ１５８からの吸気圧Ｐｉｎ，浄化装置１３４に取り付けられた温度センサ１３４ａからの触媒温度Ｔｃ，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２，ＥＧＲバルブ１６４の開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサ１６５からのＥＧＲバルブ開度ＥＶ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の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号，ＥＧＲバルブ１６４の開度を調整するステッピングモータ１６３への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランクポジション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を演算している。
プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。
モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２と接続されると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０と接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
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，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を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、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などが入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数の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。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。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の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。
バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２と接続されている。このバッテリ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，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各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、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電池電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからの電池電流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を挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、蓄電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ５０に要求される充放電電力としての充放電要求パワーＰｂ＊を設定している。充放電要求パワーＰｂ＊は、蓄電割合ＳＯＣが目標割合（例えば、６０％）を含む管理範囲内にあるときには値０が設定され、蓄電割合ＳＯＣが管理範囲の上限値よりも大きいときには放電用のパワー（正の値）が設定され、蓄電割合ＳＯＣが管理範囲の下限値よりも小さいときには充電用のパワー（負の値）が設定される。更に、バッテリＥＣＵ５２は、蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０から充放電してもよい最大許容電力であるバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔも演算している。
ＨＶＥＣＵ７０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，データを一時的に記憶するＲＡＭ７６，タイマ７８、フラッシュメモリ、入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号ＩＧ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を挙げることができる。また、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や、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，外気温センサ８９からの外気温Ｔｈｏｕも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。
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、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジン２２の運転（燃料噴射制御など）を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。
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、特に冷間時にシステム起動に伴ってエンジン２２が始動されたときの動作について説明する。図３および図４は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される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、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０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，外気温センサ８９からの外気温Ｔｈｏｕ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，充放電要求パワーＰｂ＊，エンジン回転数Ｎｅ，エンジン運転時間Ｔｉｔｒなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、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に基づいて演算された回転数をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。充放電要求パワーＰｂ＊は、蓄電割合ＳＯＣに基づいて設定されたパワー（電力）をバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。エンジン回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２３からのクランクシャフト２６の回転位置に基づいて演算された回転数をエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。エンジン運転時間Ｔｉｔｒは、システム起動に伴ってエンジン２２が始動されたときのエンジン始動時からの経過時間であり、タイマ７８に計測されたものを入力するものとした。
次に、エンジン２２が運転中であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。エンジン２２が運転中でないと判定すると、他の制御（ＥＶ走行モードによる制御）を実行して（Ｓ１３０）、本ルーチンを終了する。一方、エンジン２２が運転中であると判定すると、入力したエンジン運転時間Ｔｉｔｒが所定時間Ｔｒｅｆ１未満で且つ外気温Ｔｈｏｕが所定温度Ｔｒｅｆ２未満であるか否かを判定する（Ｓ１２０）。この判定は、仮に、今、エンジン２２の運転を停止すると、燃焼室内に残留する排気ガス中の水分や燃料成分（水素成分）によって結露が発生し得る状況にあるか否かを判定するためのものである。エンジン運転時間Ｔｉｔｒが所定時間Ｔｒｅｆ１以上であると判定したり、外気温Ｔｈｏｕが所定温度Ｔｒｅｆ２以上であると判定すると、他の制御（ＨＶ走行モードによる制御）を実行して（Ｓ１３０）、本ルーチンを終了する。一方、エンジン運転時間Ｔｉｔｒが所定時間Ｔｒｅｆ１未満で且つ外気温Ｔｈｏｕが所定温度Ｔｒｅｆ２未満であると判定すると、イグニッションスイッチ８０がオフされたか否かを判定する（Ｓ１４０）。この判定は、エンジン２２の間欠的な停止ではなく、強制的な停止が要求されたか否かを判定するためのものである。
イグニッションスイッチ８０がオフされていないと判定すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｄ＊を設定すると共に、要求トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて走行に要求される走行要求パワーＰｄ＊を設定する（Ｓ１５０）。続いて、走行要求パワーＰｄ＊からバッテリ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）を減じて車両に要求される車両要求パワーＰ＊を設定する（Ｓ１６０）。次に、モータＭＧ１の回生トルクを抑制するためにエンジン２２から出力してもよいパワーの上限であるエンジン上限パワーＰｅｌｉｍを設定する（Ｓ１７０）。エンジン上限パワーＰｅｌｉｍは、エンジン回転数Ｎｅが低いほどエンジン２２のパワーが大きく制限されるように、エンジン回転数Ｎｅが低いほど小さくなるように設定することができる。また、エンジン上限パワーＰｅｌｉｍは、エンジン水温Ｔｈｗまたはエンジン油温Ｔｈｏｉが低いほど小さくなるように設定することもできる。更に、エンジン上限パワーＰｅｌｉｍは、エンジン２２の状態に拘わらず一定値とすることもできる。
車両要求パワーＰ＊とエンジン上限パワーＰｅｌｉｍとを設定すると、車両要求パワーＰ＊とエンジン上限パワーＰｅｌｉｍとのうち小さい方をエンジン２２に要求されるエンジン要求パワーＰｅ＊に設定するエンジンパワー制限制御を実行する（Ｓ１８０）。そして、エンジン要求パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率良く運転するための動作ライン（例えば、燃費最適動作ライン）とを用いてエンジンの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（Ｓ１９０）。続いて、次式（１）を用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（Ｓ２００）。式（１）は、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おける関係式である。式（１）中、右辺第１項は、フィードフォワード項であり、右辺第２項，第３項は、フィードバック項の比例項，積分項である。なお、右辺第１項は、エンジン２２から出力されてプラネタリギヤ３０を介してモータＭＧ１の回転軸に作用するトルクを受け止めるためのトルクである。右辺第２項の「ｋｐ」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋｉ」は積分項のゲインである。エンジン２２からパワーを出力しているときのプラネタリギヤ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図５に示す。図中、Ｓ軸はサンギヤの回転数であると共にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を示し、Ｃ軸はキャリアの回転数であると共にエンジン２２の回転数Ｎｅを示し、Ｒ軸はリングギヤの回転数であると共に駆動軸３６の回転数を示す。また、Ｓ軸上の太線矢印はモータＭＧ１から出力しているトルクを示し、Ｃ軸上の太線矢印はエンジン２２から出力しているトルクを示し、Ｒ軸上の２つの太線矢印はモータＭＧ１，ＭＧ２から出力されて駆動軸３６に作用するトルクを示す。共線図からわかるように、エンジン２２からトルク（パワー）が出力されると、エンジン２２からプラネタリギヤ３０を介してモータＭＧ１の回転軸に作用するトルクは正側のトルクとなり、これを受け止めるためにモータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１は負側のトルク（回生トルク）となる。エンジン２２から出力されるトルク（パワー）が大きいほど、モータＭＧ１の回転軸に作用する正側のトルクが大きくなるため、モータＭＧ１のトルクＴｍ１は小さく（回生トルクとしては大きく）なると共にモータＭＧ１の電力は小さく（発電電力としては大きく）なる。上述したＳ１８０の処理は、モータＭＧ１の回生トルクを制限するために、エンジン２２から出力するパワーをエンジン上限パワーＰｅｌｉｍで制限するものである。トルク指令Ｔｍ１＊は、レート処理やなまし処理などの緩変化処理によるトルク制限で制限される。例えばプラネタリギヤ３０の歯打ち音を抑制するために、モータＭＧ１から出力されるトルクが急激に変化しないようレート値αから次式（２）および（３）で計算されるトルク制限Ｔｍ１ｍａｘ，Ｔｍ１ｍｉｎで制限される。
Tm1*=-Te*・[ρ/(1+ρ)]+kp・(Ne*-Ne)+ki・∫(Ne*-Ne)dt （１）
Tm1max=前回Tm1*+α （２）
Tm1min=前回Tm1*-α （３）
次に、次式（４）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（−Ｔｍ１＊／ρ）を要求トルクＴｄ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（Ｓ２１０）。なお、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊は、バッテリ５０の充放電電力を入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内とするために次式（５）および（６）で計算されるトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ，Ｔｍ２ｍｉｎで制限される。また、トルク指令Ｔｍ２＊は、トルク指令Ｔｍ１＊と同様に、レート処理やなまし処理などの緩変化処理によるトルク制限で制限される。
Tm2*=Td*+Tm1*/ρ （４）
Tm2max=（Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 （５）
Tm2min=（Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 （６）
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（Ｓ２２０）、制御ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、受信した目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Ｓ１４０でイグニッションスイッチ８０がオフされたと判定すると、エンジン２２の燃料噴射が遮断されるよう燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信する（Ｓ２３０）。そして、エンジン２２の回転を停止させる前に、エンジン２２のモータリングによりエンジン２２の燃焼室内に残留する排気ガス等を室外へ排出するための掃気制御を実行する。掃気制御においては、まず、エンジン２２をモータリングする際のエンジン回転数の目標値としての掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃとエンジン２２のモータリングを継続する継続時間としての掃気時間Ｔｉｓｃとを設定する（Ｓ２４０）。掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃおよび掃気時間Ｔｉｓｃは、エンジン運転時間Ｔｉｔｒ（システム起動に伴って始動されたエンジン２２の運転継続時間）と外気温Ｔｈｏｕとに基づいて設定することができる。外気温Ｔｈｏｕとエンジン運転時間Ｔｉｔｒと推定水発生量との関係を図６に示し、推定水発生量と掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃと掃気時間Ｔｉｓｃとの関係を図７に示す。燃焼室内の水発生量（推定水発生量）は、燃焼室内の温度が低いほど当該燃焼室に残留する排気ガスに含まれる水分等により結露が進むため、図６に示すように、エンジン運転時間Ｔｉｔｒ（システム起動に伴って始動されたエンジン２２の運転時間）が短いほど多く、且つ、外気温Ｔｈｏｕが低いほど多くなると推定される。燃焼室内の排気ガス等や付着した水分はエンジン回転数が高いほど素早く減少させることができるため、図７に示すように、掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃは、推定水発生量が多いほど、高くなるように設定され、掃気時間Ｔｉｓｃは、水発生量が多いほど、長くなるように設定される。即ち、掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃは、エンジン運転時間Ｔｉｔｒが短いほど高くなると共に外気温Ｔｈｏｕが低いほど高くなるように設定される。また、掃気時間Ｔｉｓｃは、エンジン運転時間Ｔｉｔｒが短いほど長くなると共に外気温Ｔｈｏｕが低いほど長くなるように設定される。但し、掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃを高くし過ぎるとエンジン音による違和感を運転者に与え、掃気時間Ｔｉｓｃを長くし過ぎるとエンジン２２の停止が遅れることによる違和感を運転者に与えるため、このことを考慮して、両者が良好にバランスする範囲で設定されるのが望ましい。ここで、排気再循環装置１６０を備えるエンジン２２では、燃焼室から排出された排気等がＥＧＲ管１６２を介して吸気側に還流する虞があるため、掃気制御は、ＥＧＲバルブ１６４を閉じた状態で行なうことが基本となる。しかし、ＥＧＲバルブ１６４が開いている場合には、排気等の還流分も考慮して掃気時間Ｔｉｓｃや掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃを設定するのが望ましい。なお、掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃは、エンジン冷却水温Ｔｈｗまたはエンジン油温Ｔｈｏｉが低いほど高くなるように設定し、掃気時間Ｔｉｓｃは、エンジン冷却水温Ｔｈｗまたはエンジン油温Ｔｈｏｉが低いほど長くなるように設定することもできる。また、掃気時間Ｔｉｓｃおよび掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃの少なくとも一方は、エンジン２２の状態に拘わらず、一定値とすることもできる。
こうして掃気時間Ｔｉｓｃと掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃと設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃを設定すると共に（Ｓ２５０）、エンジン回転数Ｎｅを入力し（Ｓ２６０）、次式（７）を用いてエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにエンジン２２をモータリングするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（Ｓ２７０）。式（７）は、上述した式（１）の「Ｔｅ＊」を、エンジン２２のフリクションにより当該エンジン２２から出力される負側のトルクＴｅに置き換えたものである。また、トルク指令Ｔｍ１＊は、上述した式（２）および（３）で計算されるトルク制限Ｔｍ１ｍａｘ，Ｔｍ１ｍｉｎで制限される。続いて、次式（８）に示すように、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊を出力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）をキャンセルするトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（Ｓ２８０）。こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（Ｓ２９０）、掃気制御を開始してからの経過時間がＳ２４０で設定した掃気時間Ｔｉｓｃに達したか否かを判定する（Ｓ３００）。掃気時間Ｔｉｓｃに達していないと判定すると、Ｓ２５０に戻って、Ｓ２５０〜Ｓ２９０の処理を繰り返すことにより、エンジン２２のモータリングを継続する。
Tm1*=-Te・[ρ/(1+ρ)]+kp・(Ne*-Ne)+ki・∫(Ne*-Ne)dt （７）
Tm2*=-Tm1*/ρ （８）
エンジン２２への燃料供給を遮断してモータＭＧ１でエンジン２２をモータリングしているときの共線図の一例を図８に示す。また、エンジンパワー制限制御を伴ってエンジン２２を負荷運転している状態から燃料供給を遮断してエンジン２２をモータリングする際のエンジン回転数ＮｅとモータトルクＴｍ１とエンジンパワーの時間変化の様子を図９に示す。エンジン２２への燃料供給を遮断しているときには、図８に示すように、エンジン２２のフリクションによりモータＭＧ１の回転軸に作用するトルクは負側のトルク（回生トルク）となり、これを受け止めるためにモータＭＧ１から出力されるトルクは正側のトルク（駆動トルク）となる。いま、エンジン２２からトルク（パワー）を出力している状態からエンジン２２への燃料供給を遮断してモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングする掃気制御へ移行する場合を考える。この場合は、共線図において、モータＭＧ１から負側のトルクを出力する上述した図５の状態からモータＭＧ１から正側のトルクを出力する図８の状態へ変化する場合に該当する。エンジン２２からトルク（パワー）を出力している状態から掃気制御へ移行した直後においては、モータＭＧ１から出力されていた負側のトルクと掃気に必要なエンジン回転数（掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃ）を実現するための正側のトルクとの乖離が大きく、そこに至るまでに時間を要するため、エンジン回転数Ｎｅが一時的に落ち込む現象が生じる。ダンパ２８やプラネタリギヤ３０を含む駆動系においては、固有の共振周波数帯（共振帯域）を有するため、エンジン回転数Ｎｅの落ち込み量が大きいと、エンジン回転数Ｎｅが共振帯域に突入し（図９破線参照）、駆動系が共振して車両に振動などを発生させてしまう。本実施例では、仮にエンジン２２の停止が要求されたら掃気制御へ移行する条件（エンジン運転時間Ｔｉｔｒが所定時間Ｔｒｅｆ１以上で且つ外気温Ｔｈｏｕが所定温度Ｔｒｅｆ２未満）が成立しているときには、エンジン上限パワーＰｅｌｉｍを上限にエンジン２２から出力するパワーを制限することにより、モータＭＧ１から出力するトルクを大きく（負側に小さく）することができ、掃気制御へ移行したときにモータＭＧ１から出力すべき正側のトルクとの乖離を小さくすることができる（図９実線参照）。これにより、掃気制御へ移行したときにモータＭＧ１から出力されるトルクは、エンジン２２から出力するパワーを制限していないときに比して、上記正側のトルク（駆動トルク）に素早く至るため、エンジン回転数Ｎｅの落ち込み量を小さくすることができ、エンジン回転数Ｎｅが共振帯域に突入しないようにすることができる。
Ｓ３００で掃気制御を開始してからの経過時間が掃気時間Ｔｉｓｃに達したと判定すると、共振帯域を素早く通過させてエンジン２２の回転を停止させるためのトルクＴｍｓｔをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共に（Ｓ３１０）、上述した式（８）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（Ｓ３２０）、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（Ｓ３３０）。そして、エンジン回転数Ｎｅを入力し（Ｓ３４０）、エンジン回転数Ｎｅが略値０であるか否かを判定する（Ｓ３５０）。エンジン回転数Ｎｅが略値０でないと判定すると、Ｓ３１０に戻ってＳ３１０〜Ｓ３４０の処理を繰り返し、エンジン回転数Ｎｅが略値０であると判定すると、エンジン２２の回転が停止したと判断して、本ルーチンを終了する。
以上説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０では、仮にエンジン２２の停止が要求されたら掃気制御へ移行する条件が成立しているときには、エンジン上限パワーＰｅｌｉｍを上限にエンジン２２から出力するパワーを制限するエンジンパワー制限制御を実行する。これにより、モータＭＧ１から出力するトルクを大きく（負側に小さく）することができ、掃気制御へ移行したときにモータＭＧ１から出力すべき正側のトルク（駆動トルク）との乖離を小さくすることができる。掃気制御へ移行したときにモータＭＧ１から出力されるトルクは、エンジン２２から出力するパワーを制限していないときに比して、上記正側のトルク（駆動トルク）に素早く至るため、エンジン回転数Ｎｅの落ち込み量を小さくすることができ、エンジン回転数Ｎｅが共振帯域に突入しないようにして車両の振動などの発生を抑制することができる。
また、第１実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン回転数Ｎｅが低いほど小さくなるようにエンジン上限パワーＰｅｌｉｍを設定する。このため、エンジン回転数Ｎｅが比較的低いときには、エンジン２２から出力するパワーを大きく制限して、掃気制御へ移行したときにエンジン回転数Ｎｅが共振帯域まで落ち込むのをより確実に抑制することができる。また、エンジン回転数Ｎｅが比較的高いときにはエンジン２２から出力するパワーの制限を緩和し、モータＭＧ１による動力の回生によって必要なバッテリ５０への充電電力を確保することができる。
更に、第１実施例のハイブリッド自動車２０では、掃気制御へ移行する際には、エンジン運転時間Ｔｉｔｒ（システム起動に伴って始動されたエンジン２２の運転時間）と外気温Ｔｈｏｕとに基づいて掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃと掃気時間Ｔｉｓｃとを設定し、掃気エンジン回転数Ｎｅｓｃで掃気時間Ｔｉｓｃに亘ってエンジン２２がモータリングされるようモータＭＧ１を制御する。これにより、エンジン２２が停止される前に必要な掃気をより適切に実行することができる。
第１実施例のハイブリッド自動車２０では、仮にエンジン２２の停止が要求されたら掃気制御へ移行する条件が成立しているときには、エンジン上限パワーＰｅｌｉｍを上限にエンジン２２から出力するパワーを制限するエンジンパワー制限制御を実行するものとした。しかし、エンジン２２から出力するパワーを制限することなくエンジン２２から出力するトルクを制限するエンジントルク制限制御を実行してもよい。図１０は、変形例の制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図１０において、上述した図３の制御ルーチンと同一の処理については、同一のステップ番号を付し、その説明は重複するから省略する。変形例の制御ルーチンにおいて、Ｓ１６０で車両要求パワーＰ＊を設定すると、車両要求パワーＰ＊をエンジン要求パワーＰｅ＊に設定し（Ｓ４００）、エンジン要求パワーＰｅ＊と動作ライン（例えば、燃費最適動作ライン）とを用いてエンジン２２の目標回転数の仮の値である仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐとエンジン２２の目標トルクの仮の値である仮エンジントルクＴｅｔｍｐとを設定する（Ｓ４１０）。そして、エンジン２２から出力してもよいトルクの上限値としてのエンジン上限トルクＴｅｌｉｍを設定する（Ｓ４２０）。エンジン上限トルクＴｅｌｉｍは、モータＭＧ１の回生トルクを制限するためのものであり、例えば、エンジン回転数Ｎｅが低いほどエンジン２２のトルクが大きく制限されるように、エンジン回転数Ｎｅが低いほど小さくなるように設定することができる。また、エンジン上限トルクＴｅｌｉｍは、エンジン水温Ｔｈｗまたはエンジン油温Ｔｈｏｉが低いほど小さくなるように設定することもできる。更に、エンジン上限トルクＴｅｌｉｍは、エンジン２２の状態に拘わらず一定値とすることもできる。こうして仮エンジントルクＴｅｔｍｐとエンジン上限トルクＴｅｌｉｍとを設定すると、仮エンジントルクＴｅｔｍｐとエンジン上限トルクＴｅｌｉｍとのうち小さい方をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に設定すると共に目標トルクＴｅ＊でエンジン要求パワーＰｅ＊を割ってエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（Ｓ４３０）。このように、エンジン２２から出力するトルクをエンジン上限トルクＴｅｌｉｍで制限するエンジントルク制限制御を実行することにより、モータＭＧ１から出力するトルクを大きく（負側に小さく）することができるから、第１実施例と同様に、掃気制御へ移行したときのエンジン回転数Ｎｅの落ち込み量を小さくすることができ、エンジン回転数Ｎｅが共振帯域に突入しないようにして車両の振動などの発生を抑制することができる。加えて、エンジン２２から出力するパワーを制限しないため、エンジン上限トルクＴｅｌｉｍによりエンジン２２から出力するトルクが小さくなると、エンジン回転数Ｎｅは上昇する。これにより、エンジン回転数Ｎｅを共振帯域から遠ざけることができるため、掃気制御へ移行したときにエンジン回転数Ｎｅがある程度落ち込んでも、共振帯域に突入しないようにすることができ、車両の振動などの発生を抑制することができる。
［第２実施例］
第２実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジンパワー制限制御に代えて、モータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍを下限にモータＭＧ１から出力するトルクを制限する回生トルク制限制御を実行するものである。図１１は、第２実施例の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１１において、上述した図３の制御ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その説明は重複するから省略する。第２実施例の制御ルーチンにおいて、Ｓ１６０で車両要求パワーＰ＊を設定すると、車両要求パワーＰ＊をエンジン要求パワーＰｅ＊に設定し（Ｓ５００）、エンジン要求パワーＰｅ＊と動作ライン（例えば、燃費最適動作ライン）とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（Ｓ１９０）。次に、上述した式（１）と右辺が同じ次式（９）を用いてエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるためのモータＭＧ１のトルク指令の仮の値である仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを設定する（Ｓ５１０）。そして、モータＭＧ１から出力してもよいトルクの下限値であるモータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍを設定し（Ｓ５２０）、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐとモータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍとのうち大きい方をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定する（Ｓ５３０）。モータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍは、エンジン回転数Ｎｅに基づいて、例えば、エンジン回転数Ｎｅが低いほどモータＭＧ１の回生トルクが大きく制限されるように、エンジン回転数Ｎｅが低いほど大きく（負側に小さく）なるように設定することができる。また、モータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍは、エンジン水温Ｔｈｗまたはエンジン油温Ｔｈｏｉが低いほど大きく（負側に小さく）なるように設定することもできる。更に、モータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍは、エンジン２２の状態に拘わらず、一定値とすることもできる。
Tm1tmp=-Te*・[ρ/(1+ρ)]+kp・(Ne*-Ne)+ki・∫(Ne*-Ne)dt （９）
図１２は、回生トルク制限制御を伴ってエンジン２２を負荷運転している状態から燃料供給を遮断してエンジン２２をモータリングする際のエンジン回転数ＮｅとモータトルクＴｍ１とエンジンパワーの時間変化の様子を示す説明図である。図示するように、モータＭＧ１から出力する負側のトルクをモータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍで制限する回生トルク制限制御を実行することにより、第１実施例と同様に、掃気制御へ移行したときのエンジン回転数Ｎｅの落ち込み量を小さくすることができ、エンジン回転数Ｎｅが共振帯域に突入しないようにして車両の振動などの発生を抑制することができる。
［第３実施例］
第３実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジンパワー制限制御に代えて、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍを下限にエンジン２２を運転するエンジン回転数制限制御を実行するものである。図１３は、第３実施例の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１３において、上述した図３の制御ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その説明は重複するから省略する。第３実施例の制御ルーチンにおいて、Ｓ１６０で車両要求パワーＰ＊を設定すると、車両要求パワーＰ＊をエンジン要求パワーＰｅ＊に設定し（Ｓ６００）、エンジン要求パワーＰｅ＊と動作ライン（例えば、燃費最適動作ライン）とを用いて仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐと仮エンジントルクＴｅｔｍｐとを設定する（Ｓ６１０）。そして、エンジン２２が運転してもよい回転数の下限値であるエンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍを設定し（Ｓ６２０）、仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐとエンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍとのうち大きい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に目標回転数Ｎｅ＊でエンジン要求パワーＰｅ＊を割ってエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（Ｓ６３０）。ここで、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍは、モータＭＧ１から出力するトルクＴｍ１に基づいて、トルクＴｍ１が小さいほど（負側に大きいほど）高くなるように設定することができる。また、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍは、エンジン水温Ｔｈｗまたはエンジン油温Ｔｈｏｉが低いほど高くなるように設定することもできる。更に、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍは、エンジン２２の運転状態が負荷運転状態（モータＭＧ１による動力の回生を伴ってエンジン２２からパワーを出力している状態）の方が自立運転状態（モータＭＧ１から出力するトルクを値０としてエンジン２２を所定回転数で運転している状態）よりも高くなるように設定することもできる。また、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍは、一定値とすることもできる。
図１４は、エンジン回転数制限制御を伴ってエンジン２２を運転している状態から燃料供給を遮断してエンジン２２をモータリングする際のエンジン回転数ＮｅとモータトルクＴｍ１とエンジンパワーの時間変化の様子を示す説明図である。図示するように、エンジン２２の回転数をエンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍで制限するエンジン回転数制限制御を実行することにより、エンジン回転数Ｎｅを共振帯域から遠ざけることができるため、掃気制御へ移行したときにエンジン回転数Ｎｅがある程度落ち込んでも、共振帯域に突入しないようにすることができ、車両の振動などの発生を抑制することができる。
第１実施例のハイブリッド自動車２０では、仮にエンジン２２の停止が要求されたら掃気制御へ移行する条件が成立しているときには、エンジンパワー制限制御を実行するものとした。しかし、第１実施例のエンジンパワー制限制御と第３実施例のエンジン回転数制限制御とを組み合わせて実行するものとしてもよい。図１５は、変形例の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１５では、図３の制御ルーチンのＳ１６０とＳ２１０との間に行なわれる処理を図示し、図示しない処理や同一のステップ番号の処理については、図３の制御ルーチンと同一である。図１５の変形例の制御ルーチンでは、Ｓ１６０において車両要求パワーＰ＊が設定されると、車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいか否かを判定する（Ｓ７００）。ここで、所定パワーＰｒｅｆは、エンジン２２を負荷運転するか自立運転するかを判定するための閾値である。車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいと判定すると、エンジン２２を負荷運転すると判断して、エンジン上限パワーＰｅｌｉｍを設定し（Ｓ１７０）、車両要求パワーＰ＊とエンジン上限パワーＰｅｌｉｍとのうち小さい方をエンジン要求パワーＰｅ＊に設定する（Ｓ１８０）。なお、エンジン上限パワーＰｅｌｉｍについては上述した。次に、エンジン要求パワーＰｅ＊と動作ライン（例えば、燃費最適動作ライン）とを用いて仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐと仮エンジントルクＴｅｔｍｐとを設定する（Ｓ７１０）。続いて、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍを設定し（Ｓ７２０）、仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐとエンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍとのうち大きい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に目標回転数Ｎｅ＊でエンジン要求パワーＰｅ＊を割ってエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（Ｓ７３０）。なお、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍについては上述した。そして、上述した式（１）を用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（Ｓ２００）。一方、Ｓ７００で車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以下と判定すると、エンジン２２を負荷運転しないと判断して、Ｓ７２０と同様にエンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍを設定し（Ｓ７４０）、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍでエンジン２２が自立運転するようエンジンＥＣＵ２４に自立運転指令を送信し（Ｓ７５０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（Ｓ７６０）。このように、エンジン２２を負荷運転するときには、エンジンパワー制限制御とエンジン回転数制限制御とを同時に実行し、エンジン２２を負荷運転しないときには、エンジン回転数制限制御のみを実行するのである。なお、この変形例では、エンジンパワー制限制御とエンジン回転数制限制御とを組み合わせるものとしたが、エンジントルク制限制御とエンジン回転数制限制御とを組み合わせるものとしてもよい。
なお、上述した変形例では、エンジン２２を負荷運転するときには、エンジンパワー制限制御とエンジン回転数制限制御とを同時に実行し、エンジン２２を負荷運転しないときには、エンジン回転数制限制御のみを実行した。しかし、エンジン２２を負荷運転するときには、エンジンパワー制限制御（またはエンジントルク制限制御）のみを実行し、エンジン２２を負荷運転しないときには、エンジン回転数制限制御のみを実行するものとしてもよい。図１６は、変形例の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１６の制御ルーチンでは、車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいときには図３の制御ルーチンのＳ１７０〜Ｓ２００と同一の処理を実行し、車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以下のときには図１５の制御ルーチンのＳ７４０〜Ｓ７６０と同一の処理を実行する。
第２実施例のハイブリッド自動車２０では、仮にエンジン２２の停止が要求されたら掃気制御へ移行する条件が成立しているときには、回生トルク制限制御を実行するものとした。しかし、第２実施例の回生トルク制限制御と第３実施例のエンジン回転数制限制御とを組み合わせて実行するものとしてもよい。図１７は、変形例の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１７では、図１１の制御ルーチンのＳ１６０とＳ２１０との間に行なわれる処理を図示し、図示しない処理や同一のステップ番号の処理については、図１１の制御ルーチンと同一である。図１７の変形例の制御ルーチンでは、Ｓ１６０において車両要求パワーＰ＊が設定されると、車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいか否かを判定する（Ｓ８００）。所定パワーＰｒｅｆについては上述した。車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいと判定すると、エンジン２２を負荷運転すると判断して、車両要求パワーＰ＊にエンジン要求パワーＰｅ＊を設定し（Ｓ５００）、エンジン要求パワーＰｅ＊と動作ライン（例えば、燃費最適動作ライン）とを用いて仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐと仮エンジントルクＴｅｔｍｐとを設定する（Ｓ８１０）。そして、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍを設定し（Ｓ８２０）、仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐとエンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍとのうち大きい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に目標回転数Ｎｅ＊でエンジン要求パワーＰｅ＊を割ってエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（Ｓ８３０）。なお、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍについては上述した。次に、上述した式（９）を用いて仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを設定すると共に（Ｓ５１０）、モータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍを設定し（Ｓ５２０）、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐとモータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍとのうち大きい方をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定する（Ｓ５３０）。モータ下限トルクＴｍ１ｌｉｍについては上述した。一方、Ｓ８００で車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以下と判定すると、エンジン２２を負荷運転しないと判断して、Ｓ８２０と同様にエンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍを設定し（Ｓ８４０）、エンジン下限回転数Ｎｅｌｉｍでエンジン２２が自立運転するようエンジンＥＣＵ２４に自立運転指令を送信し（Ｓ８５０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（Ｓ８６０）。このように、エンジン２２を負荷運転するときには、回生トルク制限制御とエンジン回転数制限制御とを同時に実行し、エンジン２２を負荷運転しないときには、エンジン回転数制限制御のみを実行するのである。
なお、上述した変形例では、エンジン２２を負荷運転するときには、回生トルク制限制御とエンジン回転数制限制御とを同時に実行し、エンジン２２を負荷運転しないときには、エンジン回転数制限制御のみを実行した。しかし、エンジン２２を負荷運転するときには、回生トルク制限制御のみを実行し、エンジン２２を負荷運転しないときには、エンジン回転数制限制御のみを実行するものとしてもよい。図１８は、変形例の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１８の制御ルーチンでは、車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいときには図１１の制御ルーチンのＳ５００，Ｓ１９０，Ｓ５１０〜Ｓ５３０と同一の処理を実行し、車両要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以下のときには図１７の制御ルーチンのＳ８４０〜Ｓ８６０と同一の処理を実行する。
実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６にプラネタリギヤ３０を介してエンジン２２およびモータＭＧ１を接続すると共に駆動軸３６にモータＭＧ２を接続する構成とした。しかし、図１９の変形例のハイブリッド自動車２２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機２３０を介してモータＭＧを接続すると共にモータＭＧの回転軸にクラッチ２２９を介してエンジン２２を接続する構成としてもよい。また、図２０の変形例のハイブリッド自動車３２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に走行用のモータＭＧ２を接続すると共にエンジン２２の出力軸に発電用モータＭＧ１を接続するいわゆるシリーズハイブリッド自動車の構成としてもよい。
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「モータジェネレータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「制御装置」に相当し、掃気制御が「モータリング制御」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。
２０，２２０，３２０ 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）、２４ａ，７２ ＣＰＵ、２４ｂ，７４ ＲＯＭ、２４ｃ，７６ ＲＡＭ、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、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、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（ＨＶＥＣＵ）、７８ タイマ、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、８９ 外気温センサ、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、１３４ａ 温度センサ、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６ スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４２ 水温センサ、１４３ 油温センサ、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、１６０ ＥＧＲシステム、１６２ ＥＧＲ管、１６３ ステッピングモータ、１６４ ＥＧＲバルブ、１６５ ＥＧＲバルブ開度センサ、２２９ クラッチ、２３０ 変速機、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (13)

  1. エンジンと、
    前記エンジンからの動力を回生可能で且つ前記エンジンをモータリング可能なモータジェネレータと、
    前記エンジンと前記モータジェネレータとを制御する制御装置と、
    を備えるハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記エンジンが運転している状態から前記エンジンへの燃料供給を遮断して前記エンジンをモータリングするよう前記モータジェネレータを制御するモータリング制御を実行しその後に前記エンジンを停止させる場合、前記モータリング制御として、共振を生じさせる前記エンジンの回転数領域を超える回転数で前記エンジンをモータリングする、
    ハイブリッド自動車。
  2. 請求項１に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記モータリング制御として、前記エンジンの気筒内に残留する排気ガスを掃気するための掃気時間が経過するまで所定回転数で前記エンジンをモータリングする、
    ハイブリッド自動車。
  3. 請求項２に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記モータリング制御として、車両の起動に伴って前記エンジンが始動されたときの前記エンジンの運転時間が短いほど前記掃気時間が長くなりおよび／または前記所定回転数が高くなるように前記エンジンをモータリングする、
    ハイブリッド自動車。
  4. 請求項２または３に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記モータリング制御として、外気温が低いほど前記掃気時間が長くなりおよび／または前記所定回転数が高くなるように前記エンジンをモータリングする、
    ハイブリッド自動車。
  5. 請求項２ないし４いずれか１項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記モータリング制御として、前記エンジンの冷却水またはエンジンオイルの温度が低いほど前記掃気時間が長くなりおよび／または前記所定回転数が高くなるように前記エンジンをモータリングする、
    ハイブリッド自動車。
  6. 請求項１ないし５いずれか１項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、
    前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、前記モータジェネレータによる動力の回生を伴って前記エンジンを負荷運転する際に所定パワーまたは所定トルクを上限に前記エンジンから動力が出力されると共に前記エンジンが目標回転数で回転するように前記エンジンと前記モータジェネレータとを制御する動力制限制御を実行する、
    ハイブリッド自動車。
  7. 請求項１ないし５いずれか１項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、
    前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、所定回転数を下限に前記エンジンが運転するように前記エンジンを制御する回転数制限制御を実行する、
    ハイブリッド自動車。
  8. 請求項１ないし５いずれか１項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、
    前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、前記モータジェネレータによる動力の回生を伴って前記エンジンを負荷運転する際に所定負トルクを下限に前記モータジェネレータが回生するように前記モータジェネレータを制御する回生制限制御を実行する、
    ハイブリッド自動車。
  9. 請求項１ないし５いずれか１項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、
    前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、所定パワーまたは所定トルクを上限に前記エンジンから動力が出力されると共に前記エンジンが目標回転数で回転するように前記エンジンと前記モータジェネレータとを制御する動力制限制御と、所定回転数を下限に前記エンジンが運転されるように前記エンジンを制御する回転数制限制御と、のうち一方または両方を選択して実行する、
    ハイブリッド自動車。
  10. 請求項９に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記エンジンを負荷運転するときには前記動力制限制御および前記回転数制限制御のうち少なくとも前記動力制限制御を実行し、前記エンジンを負荷運転しないときには前記回転数制限制御を実行する、
    ハイブリッド自動車。
  11. 請求項１ないし５いずれか１項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されたときに前記モータリング制御を実行してから前記エンジンを停止させるものであり、
    前記所定の実行条件が成立している状態で前記エンジンの停止が要求されていないときには、所定負トルクを下限に前記モータジェネレータが回生するように前記モータジェネレータを制御する回生制限制御と、所定回転数を下限に前記エンジンが運転されるように前記エンジンを制御する回転数制限制御と、のうち一方または両方を選択して実行する、
    ハイブリッド自動車。
  12. 請求項１１に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記エンジンを負荷運転するときには前記回生制限制御および前記回転数制限制御のうち少なくとも前記回生制限制御を実行し、前記エンジンを負荷運転しないときには前記回転数制限制御を実行する、
    ハイブリッド自動車。
  13. 請求項６ないし１２いずれか１項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記所定の実行条件は、車両の起動に伴って前記エンジンが始動されたときの前記エンジンの運転時間が所定時間未満である条件、外気温が所定温度未満である条件、前記エンジンの冷却水またはエンジンオイルの温度が所定温度未満である条件の少なくとも一つを含む、
    ハイブリッド自動車。
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