ハイブリッド自動車
【課題】エンジン始動時のショックをより適切に抑制する。
【解決手段】アイドル制御量の学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど小さくなる傾向にエンジンをクランキングするためのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を定めるから（Ｓ１２０）、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されても、エンジンの回転数Ｎｅの吹き上がりを抑制することができる。また、アイドル制御量の学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど大きくなる傾向にモータＭＧ２のキャンセルトルクＴαを定めるから（Ｓ１６０）、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されても、エンジンの初爆時のトルク変動を適切にキャンセルすることができる。
【解決手段】アイドル制御量の学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど小さくなる傾向にエンジンをクランキングするためのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を定めるから（Ｓ１２０）、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されても、エンジンの回転数Ｎｅの吹き上がりを抑制することができる。また、アイドル制御量の学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど大きくなる傾向にモータＭＧ２のキャンセルトルクＴαを定めるから（Ｓ１６０）、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されても、エンジンの初爆時のトルク変動を適切にキャンセルすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、モータＭＧ１と、エンジンの出力軸とモータＭＧ１の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に動力を出力するモータＭＧ２と、を備え、エンジンを始動する際にはアイドル回転数を目標回転数としてエンジンをクランキングするためのトルクをモータＭＧ１から出力しアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）により吸入空気量を調節して、エンジンの回転数と吸入空気量とが安定すると、燃料噴射制御と点火制御とを開始するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、エンジンを始動する際の初爆のタイミングで、初爆に伴って駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクをモータＭＧ２から出力するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２２２０６４号公報
【特許文献２】特開２００８−２０１３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなハイブリッド自動車においては、通常は、エンジンをアイドル運転する際に、エンジンの回転数をアイドル回転数で維持するためのＩＳＣＶの制御量を学習し、その学習値を用いて次回以降のアイドル運転が行なわれている。エンジンの始動時においても、その学習値を用いた吸入空気量の補正がなされており、学習値の大小により吸入空気量が増減されるから、エンジン始動時のトルクの大きさも増減することになる。このため、学習値を考慮することなく上述したクランキングトルクやキャンセルトルクを出力すると、トルクに過不足が生じてエンジン始動時にショックが発生することがある。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、エンジン始動時のショックをより適切に抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明の第１のハイブリッド自動車は、
エンジンと、第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と車軸側とに接続されたプラネタリギヤと、前記車軸側に動力を出力可能な第２のモータと、前記エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習する学習手段と、前記エンジンを始動する際には該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が前記第１のモータから出力され該クランキング中に前記アイドル制御量の学習値に基づいて補正した吸入空気量をもって該エンジンが始動制御され該エンジンの初爆時に前記車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが前記第２のモータから出力されるよう前記エンジンと前記第１のモータと前記第２の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、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記キャンセルトルクが大きくなるよう前記第２のモータを制御する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の第１のハイブリッド自動車では、エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習し、そのアイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど、エンジンの初爆時に車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが大きくなるよう第２のモータを制御する。これにより、アイドル制御量の学習値の大小によって吸入空気量が増減されても、エンジンの初爆時のトルク変動を適切にキャンセルすることができる。この結果、エンジン始動時のショックをより適切に抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記始動時制御手段は、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記クランキングトルクが小さくなるよう前記第１のモータを制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
本発明の第２のハイブリッド自動車は、
エンジンと、第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と車軸側とに接続されたプラネタリギヤと、前記車軸側に動力を出力可能な第２のモータと、前記エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習する学習手段と、前記エンジンを始動する際には該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が前記第１のモータから出力され該クランキング中に前記アイドル制御量の学習値に基づいて補正した吸入空気量をもって該エンジンが始動制御され該エンジンの初爆時に前記車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが前記第２のモータから出力されるよう前記エンジンと前記第１のモータと前記第２の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、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記クランキングトルクが小さくなるよう前記第１のモータを制御する手段である
ことを要旨とする。
【００１１】
この本発明の第２のハイブリッド自動車では、エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習し、そのアイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど、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が小さくなるよう第１のモータを制御する。これにより、アイドル制御量の学習値の大小によって吸入空気量が増減されても、エンジンの回転数が吹き上がるのを抑制することができる。この結果、エンジン始動時のショックをより適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例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。
【図２】始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジン２２を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と経過時間ｔと学習値ＩＳＣとの関係の一例を示す説明図である。
【図４】モータＭＧ２のキャンセルトルクＴαと経過時間ｔと学習値ＩＳＣとの関係の一例を示す説明図である。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例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のクランクシャフト２６に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、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、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。なお、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５０，ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、それぞれ、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と、データを一時的に記憶するＲＡＭと、格納したデータを保持する不揮発性のフラッシュメモリと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートなどとを備える。
【００１５】
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の信号、例えば、エンジン２２の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却水温や吸気管に取り付けられた図示しないエアフローメータからの吸入空気量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、図示しない燃料噴射弁への駆動信号や図示しない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，図示しないイグニッションコイル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。また、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２をアイドル運転する際に、その回転数Ｎｅをアイドル回転数Ｎｉｄｌ（例えば１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなど）で維持するのに必要なアイドル制御量としてのスロットルバルブのポジションを学習して（以下、学習値ＩＳＣとする）、図示しないフラッシュメモリに記憶する。フラッシュメモリに記憶された学習値ＩＳＣは、次回のアイドル運転に用いられ、学習値ＩＳＣが大きいほど吸入空気量を増量させる方向に大きくなるようスロットルバルブのポジションを調節する吸入空気量制御が行なわれる。
【００１６】
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をスイッチングするためのスイッチング制御信号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からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算する。
【００１７】
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，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などが入力ポートを介して入力されており、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を演算したりする。
【００１８】
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，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。
【００１９】
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力３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，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。
【００２０】
実施例のハイブリッド自動車２０は、モータ運転モードで運転している最中に、運転者によりアクセルペダル８３が大きく踏み込まれて（例えば、アクセル開度ＡＣＣが全開）バッテリ５０からの電力だけでは要求動力を賄うことができないときや、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた閾値以下になったとき、その他、車両の状態がエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、エンジン２２の始動が要求されたとして、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は、エンジン運転モードで運転している最中に、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値以上で要求動力をバッテリ５０からの放電で賄うことができるときや、運転者により図示しないモータ走行スイッチが押されたとき、その他、車両の状態がモータ運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、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。
【００２１】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に運転停止しているエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時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２２の始動が要求されたときに実行される。
【００２２】
この始動時制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，エンジン２２のアイドル制御量としての学習値ＩＳＣ，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、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からの信号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し、学習値ＩＳＣは、エンジンＥＣＵ２４により学習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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサにより検出されたバッテリ５０の電池温度とバッテリ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。
【００２３】
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図示しない要求トルク設定用マップとして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。
【００２４】
続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅと経過時間ｔと学習値ＩＳＣとに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１２０）。エンジン２２を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と経過時間ｔと学習値ＩＳＣとの関係の一例を図３に示す。図示するように、エンジン２２の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比較的大きなトルクを迅速にトルク指令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時間ｔ２以降にエンジン２２を安定して回転数Ｎｒｅｆ以上でクランキングするためのトルク（以下、２段目のクランキングトルクとする）をトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。なお、回転数Ｎｒｅｆは、例えば１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなどに設定されている。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆに至った時間ｔ３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ｔ４から発電用のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。ここで、時間ｔ２から設定される２段目のクランキングトルクは、学習値ＩＳＣに応じてその値が変更されるよう定められており、具体的には、学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量する方向に大きくなるほど小さくなるよう定められている。このクランキングトルクは、エンジン２２の回転を持ち上げる方向に作用し、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されるほどエンジン２２の回転数Ｎｅが上昇しやすくなるから、学習値ＩＳＣに拘わらず一定のトルクを２段目のクランキングトルクに設定すると、エンジン２２の初爆時に回転数Ｎｅの上昇が助長されて回転数Ｎｅが吹き上がることがある。そこで、学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量する方向に大きくなるほど小さくなる傾向に２段目のクランキングトルクを定めることで、エンジン２２の回転数Ｎｅの吹き上がりを抑制するのである。
【００２５】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆ以上となったか否かを判定する（ステップＳ１３０）。エンジン２２の始動指示がなされた直後などエンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆ未満であるときには、キャンセルトルクＴαに値０を設定する（ステップＳ１４０）。ここで、キャンセルトルクＴαは、エンジン２２の初爆時に駆動軸３６に生じるトルク変動をキャンセルするために、モータＭＧ２から出力するトルクを補正するトルクとして設定されるものである。このため、エンジン２２の初爆時以外には、値０に設定される。
【００２６】
次に、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Ｓ１７０）、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（サンギヤの歯数をリングギヤの歯数で割った値）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Ｓ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値にキャンセルトルクＴαを加えたものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１９０）。なお、上述の式（３）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式であり、図示は省略するが、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から導くことができる。
【００２７】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (1)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
【００２８】
続いて、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。そして、エンジン２２が完爆したか否かを判定し（ステップＳ２１０）、完爆していないときにはステップＳ１００に戻り、完爆しているときには始動時制御ルーチンを終了する。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆより小さいときには、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御の開始が指示されていないから、ステップＳ１００の処理に戻ることになる。
【００２９】
エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆ以上になると（ステップＳ１３０）、エンジンＥＣＵ２４に吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御の開始を指示する（ステップＳ１５０）。吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御の開始指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン始動時の吸入空気量を学習値ＩＳＣに基づいて補正した吸入空気量が吸入されるようスロットルバルブのポジションを調節する吸入空気量制御と、吸入空気量に対して噴射すべき燃料噴射量に各種補正を施した燃料噴射量が適切なタイミングで燃焼室内に噴射されるよう燃料噴射弁を駆動する燃料噴射制御と、燃焼室内に噴射された燃料が適切なタイミングで点火プラグにより点火されるようイグニッションコイルを制御する点火制御とを開始して、エンジン２２を始動制御する。
【００３０】
次に、エンジンＥＣＵ２４に吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御の開始を指示してからの経過時間ｔと学習値ＩＳＣとに基づいてモータＭＧ２のキャンセルトルクＴαを設定する（ステップＳ１６０）。モータＭＧ２のキャンセルトルクＴαと経過時間ｔと学習値ＩＳＣとの関係の一例を図４に示す。実施例では、吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御が開始されてからエンジン２２から初爆トルクが出力されるまでの遅れ時間や初爆トルクの出力完了までの時間などを予め実験などにより求め、遅れ時間が経過した時間ｔ５から初爆が完了する時間ｔ６まで、エンジン２２の初爆時のトルク変動をキャンセルするのに必要なトルクをキャンセルトルクＴαに設定する。なお、キャンセルトルクＴαは、エンジン２２の図示しない吸気温センサにより検出される吸気温や図示しない負圧検出センサにより検出される吸気圧，図示しない冷却水温センサにより検出される冷却水温などの値に応じて補正して設定するものなどとしてもよい。ここで、キャンセルトルクＴαは、学習値ＩＳＣに応じてその値が変更されるよう定められており、具体的には、学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量する方向に大きくなるほどキャンセルトルクとして大きくなるよう即ち負側に大きくなるよう定められている。学習値ＩＳＣが大きくなるほど吸入空気量が増量されて、エンジン２２のトルクが大きくなりやすくなるから、学習値ＩＳＣに拘わらず一定のトルクをキャンセルトルクＴαに設定すると、エンジン２２の初爆時のトルク変動を適切にキャンセルできないことがある。そこで、学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量する方向に大きくなるほど大きくなる傾向にキャンセルトルクＴαを定めることで、エンジン２２の初爆時のトルク変動を適切にキャンセルするのである。
【００３１】
こうしてキャンセルトルクＴαを設定すると、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Ｓ１７０）、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を計算し（ステップＳ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値にキャンセルトルクＴαを加えたものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定し（ステップＳ１９０）、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２００）、エンジン２２が完爆したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。完爆していないときにはステップＳ１００に戻り処理を繰り返し、完爆しているときには始動時制御ルーチンを終了する。
【００３２】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アイドル制御量の学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど小さくなる傾向に２段目のクランキングトルクを定めるから、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されても、エンジン２２の回転数Ｎｅの吹き上がりを抑制することができる。また、アイドル制御量の学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど大きくなる傾向にキャンセルトルクＴαを定めるから、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されても、エンジン２２の初爆時のトルク変動を適切にキャンセルすることができる。この結果、エンジン始動時のショックをより適切に抑制することができる。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１から出力する２段目のクランキングトルクとモータＭＧ２から出力するキャンセルトルクＴαとを共に学習値ＩＳＣに基づいて変更するものとしたが、これに限られず、２段目のクランキングトルクだけを変更するものとしてもよいし、キャンセルトルクＴαだけを変更するものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２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）に出力するものとしてもよい。
【００３５】
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のモータ」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のモータ」に相当し、図２の始動時制御ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモータＥＣＵ４０と学習値ＩＳＣに基づいて補正した吸入空気量をもってエンジン２２を始動制御するエンジンＥＣＵ２４とが「始動時制御手段」に相当する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
２０，１２０ 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、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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、モータＭＧ１と、エンジンの出力軸とモータＭＧ１の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に動力を出力するモータＭＧ２と、を備え、エンジンを始動する際にはアイドル回転数を目標回転数としてエンジンをクランキングするためのトルクをモータＭＧ１から出力しアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）により吸入空気量を調節して、エンジンの回転数と吸入空気量とが安定すると、燃料噴射制御と点火制御とを開始するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、エンジンを始動する際の初爆のタイミングで、初爆に伴って駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクをモータＭＧ２から出力するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２２２０６４号公報
【特許文献２】特開２００８−２０１３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなハイブリッド自動車においては、通常は、エンジンをアイドル運転する際に、エンジンの回転数をアイドル回転数で維持するためのＩＳＣＶの制御量を学習し、その学習値を用いて次回以降のアイドル運転が行なわれている。エンジンの始動時においても、その学習値を用いた吸入空気量の補正がなされており、学習値の大小により吸入空気量が増減されるから、エンジン始動時のトルクの大きさも増減することになる。このため、学習値を考慮することなく上述したクランキングトルクやキャンセルトルクを出力すると、トルクに過不足が生じてエンジン始動時にショックが発生することがある。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、エンジン始動時のショックをより適切に抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明の第１のハイブリッド自動車は、
エンジンと、第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と車軸側とに接続されたプラネタリギヤと、前記車軸側に動力を出力可能な第２のモータと、前記エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習する学習手段と、前記エンジンを始動する際には該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が前記第１のモータから出力され該クランキング中に前記アイドル制御量の学習値に基づいて補正した吸入空気量をもって該エンジンが始動制御され該エンジンの初爆時に前記車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが前記第２のモータから出力されるよう前記エンジンと前記第１のモータと前記第２の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、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記キャンセルトルクが大きくなるよう前記第２のモータを制御する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の第１のハイブリッド自動車では、エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習し、そのアイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど、エンジンの初爆時に車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが大きくなるよう第２のモータを制御する。これにより、アイドル制御量の学習値の大小によって吸入空気量が増減されても、エンジンの初爆時のトルク変動を適切にキャンセルすることができる。この結果、エンジン始動時のショックをより適切に抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記始動時制御手段は、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記クランキングトルクが小さくなるよう前記第１のモータを制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
本発明の第２のハイブリッド自動車は、
エンジンと、第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と車軸側とに接続されたプラネタリギヤと、前記車軸側に動力を出力可能な第２のモータと、前記エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習する学習手段と、前記エンジンを始動する際には該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が前記第１のモータから出力され該クランキング中に前記アイドル制御量の学習値に基づいて補正した吸入空気量をもって該エンジンが始動制御され該エンジンの初爆時に前記車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが前記第２のモータから出力されるよう前記エンジンと前記第１のモータと前記第２の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、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記クランキングトルクが小さくなるよう前記第１のモータを制御する手段である
ことを要旨とする。
【００１１】
この本発明の第２のハイブリッド自動車では、エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習し、そのアイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど、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が小さくなるよう第１のモータを制御する。これにより、アイドル制御量の学習値の大小によって吸入空気量が増減されても、エンジンの回転数が吹き上がるのを抑制することができる。この結果、エンジン始動時のショックをより適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例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。
【図２】始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジン２２を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と経過時間ｔと学習値ＩＳＣとの関係の一例を示す説明図である。
【図４】モータＭＧ２のキャンセルトルクＴαと経過時間ｔと学習値ＩＳＣとの関係の一例を示す説明図である。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例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のクランクシャフト２６に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、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、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。なお、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５０，ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、それぞれ、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と、データを一時的に記憶するＲＡＭと、格納したデータを保持する不揮発性のフラッシュメモリと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートなどとを備える。
【００１５】
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の信号、例えば、エンジン２２の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却水温や吸気管に取り付けられた図示しないエアフローメータからの吸入空気量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、図示しない燃料噴射弁への駆動信号や図示しない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，図示しないイグニッションコイル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。また、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２をアイドル運転する際に、その回転数Ｎｅをアイドル回転数Ｎｉｄｌ（例えば１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなど）で維持するのに必要なアイドル制御量としてのスロットルバルブのポジションを学習して（以下、学習値ＩＳＣとする）、図示しないフラッシュメモリに記憶する。フラッシュメモリに記憶された学習値ＩＳＣは、次回のアイドル運転に用いられ、学習値ＩＳＣが大きいほど吸入空気量を増量させる方向に大きくなるようスロットルバルブのポジションを調節する吸入空気量制御が行なわれる。
【００１６】
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をスイッチングするためのスイッチング制御信号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からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算する。
【００１７】
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，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などが入力ポートを介して入力されており、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を演算したりする。
【００１８】
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，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。
【００１９】
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力３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，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。
【００２０】
実施例のハイブリッド自動車２０は、モータ運転モードで運転している最中に、運転者によりアクセルペダル８３が大きく踏み込まれて（例えば、アクセル開度ＡＣＣが全開）バッテリ５０からの電力だけでは要求動力を賄うことができないときや、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた閾値以下になったとき、その他、車両の状態がエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、エンジン２２の始動が要求されたとして、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は、エンジン運転モードで運転している最中に、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値以上で要求動力をバッテリ５０からの放電で賄うことができるときや、運転者により図示しないモータ走行スイッチが押されたとき、その他、車両の状態がモータ運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、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。
【００２１】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に運転停止しているエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時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２２の始動が要求されたときに実行される。
【００２２】
この始動時制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，エンジン２２のアイドル制御量としての学習値ＩＳＣ，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、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からの信号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し、学習値ＩＳＣは、エンジンＥＣＵ２４により学習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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサにより検出されたバッテリ５０の電池温度とバッテリ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。
【００２３】
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図示しない要求トルク設定用マップとして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。
【００２４】
続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅと経過時間ｔと学習値ＩＳＣとに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１２０）。エンジン２２を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と経過時間ｔと学習値ＩＳＣとの関係の一例を図３に示す。図示するように、エンジン２２の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比較的大きなトルクを迅速にトルク指令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時間ｔ２以降にエンジン２２を安定して回転数Ｎｒｅｆ以上でクランキングするためのトルク（以下、２段目のクランキングトルクとする）をトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。なお、回転数Ｎｒｅｆは、例えば１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなどに設定されている。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆに至った時間ｔ３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ｔ４から発電用のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。ここで、時間ｔ２から設定される２段目のクランキングトルクは、学習値ＩＳＣに応じてその値が変更されるよう定められており、具体的には、学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量する方向に大きくなるほど小さくなるよう定められている。このクランキングトルクは、エンジン２２の回転を持ち上げる方向に作用し、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されるほどエンジン２２の回転数Ｎｅが上昇しやすくなるから、学習値ＩＳＣに拘わらず一定のトルクを２段目のクランキングトルクに設定すると、エンジン２２の初爆時に回転数Ｎｅの上昇が助長されて回転数Ｎｅが吹き上がることがある。そこで、学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量する方向に大きくなるほど小さくなる傾向に２段目のクランキングトルクを定めることで、エンジン２２の回転数Ｎｅの吹き上がりを抑制するのである。
【００２５】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆ以上となったか否かを判定する（ステップＳ１３０）。エンジン２２の始動指示がなされた直後などエンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆ未満であるときには、キャンセルトルクＴαに値０を設定する（ステップＳ１４０）。ここで、キャンセルトルクＴαは、エンジン２２の初爆時に駆動軸３６に生じるトルク変動をキャンセルするために、モータＭＧ２から出力するトルクを補正するトルクとして設定されるものである。このため、エンジン２２の初爆時以外には、値０に設定される。
【００２６】
次に、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Ｓ１７０）、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（サンギヤの歯数をリングギヤの歯数で割った値）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Ｓ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値にキャンセルトルクＴαを加えたものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１９０）。なお、上述の式（３）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式であり、図示は省略するが、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から導くことができる。
【００２７】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (1)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
【００２８】
続いて、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。そして、エンジン２２が完爆したか否かを判定し（ステップＳ２１０）、完爆していないときにはステップＳ１００に戻り、完爆しているときには始動時制御ルーチンを終了する。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆより小さいときには、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御の開始が指示されていないから、ステップＳ１００の処理に戻ることになる。
【００２９】
エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆ以上になると（ステップＳ１３０）、エンジンＥＣＵ２４に吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御の開始を指示する（ステップＳ１５０）。吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御の開始指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン始動時の吸入空気量を学習値ＩＳＣに基づいて補正した吸入空気量が吸入されるようスロットルバルブのポジションを調節する吸入空気量制御と、吸入空気量に対して噴射すべき燃料噴射量に各種補正を施した燃料噴射量が適切なタイミングで燃焼室内に噴射されるよう燃料噴射弁を駆動する燃料噴射制御と、燃焼室内に噴射された燃料が適切なタイミングで点火プラグにより点火されるようイグニッションコイルを制御する点火制御とを開始して、エンジン２２を始動制御する。
【００３０】
次に、エンジンＥＣＵ２４に吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御の開始を指示してからの経過時間ｔと学習値ＩＳＣとに基づいてモータＭＧ２のキャンセルトルクＴαを設定する（ステップＳ１６０）。モータＭＧ２のキャンセルトルクＴαと経過時間ｔと学習値ＩＳＣとの関係の一例を図４に示す。実施例では、吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御が開始されてからエンジン２２から初爆トルクが出力されるまでの遅れ時間や初爆トルクの出力完了までの時間などを予め実験などにより求め、遅れ時間が経過した時間ｔ５から初爆が完了する時間ｔ６まで、エンジン２２の初爆時のトルク変動をキャンセルするのに必要なトルクをキャンセルトルクＴαに設定する。なお、キャンセルトルクＴαは、エンジン２２の図示しない吸気温センサにより検出される吸気温や図示しない負圧検出センサにより検出される吸気圧，図示しない冷却水温センサにより検出される冷却水温などの値に応じて補正して設定するものなどとしてもよい。ここで、キャンセルトルクＴαは、学習値ＩＳＣに応じてその値が変更されるよう定められており、具体的には、学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量する方向に大きくなるほどキャンセルトルクとして大きくなるよう即ち負側に大きくなるよう定められている。学習値ＩＳＣが大きくなるほど吸入空気量が増量されて、エンジン２２のトルクが大きくなりやすくなるから、学習値ＩＳＣに拘わらず一定のトルクをキャンセルトルクＴαに設定すると、エンジン２２の初爆時のトルク変動を適切にキャンセルできないことがある。そこで、学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量する方向に大きくなるほど大きくなる傾向にキャンセルトルクＴαを定めることで、エンジン２２の初爆時のトルク変動を適切にキャンセルするのである。
【００３１】
こうしてキャンセルトルクＴαを設定すると、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Ｓ１７０）、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を計算し（ステップＳ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値にキャンセルトルクＴαを加えたものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定し（ステップＳ１９０）、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２００）、エンジン２２が完爆したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。完爆していないときにはステップＳ１００に戻り処理を繰り返し、完爆しているときには始動時制御ルーチンを終了する。
【００３２】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アイドル制御量の学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど小さくなる傾向に２段目のクランキングトルクを定めるから、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されても、エンジン２２の回転数Ｎｅの吹き上がりを抑制することができる。また、アイドル制御量の学習値ＩＳＣが吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど大きくなる傾向にキャンセルトルクＴαを定めるから、学習値ＩＳＣが大きくなって吸入空気量が増量されても、エンジン２２の初爆時のトルク変動を適切にキャンセルすることができる。この結果、エンジン始動時のショックをより適切に抑制することができる。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１から出力する２段目のクランキングトルクとモータＭＧ２から出力するキャンセルトルクＴαとを共に学習値ＩＳＣに基づいて変更するものとしたが、これに限られず、２段目のクランキングトルクだけを変更するものとしてもよいし、キャンセルトルクＴαだけを変更するものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２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）に出力するものとしてもよい。
【００３５】
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のモータ」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のモータ」に相当し、図２の始動時制御ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモータＥＣＵ４０と学習値ＩＳＣに基づいて補正した吸入空気量をもってエンジン２２を始動制御するエンジンＥＣＵ２４とが「始動時制御手段」に相当する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
２０，１２０ 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、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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と車軸側とに接続されたプラネタリギヤと、前記車軸側に動力を出力可能な第２のモータと、前記エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習する学習手段と、前記エンジンを始動する際には該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が前記第１のモータから出力され該クランキング中に前記アイドル制御量の学習値に基づいて補正した吸入空気量をもって該エンジンが始動制御され該エンジンの初爆時に前記車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが前記第２のモータから出力されるよう前記エンジンと前記第１のモータと前記第２の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、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記キャンセルトルクが大きくなるよう前記第２のモータを制御する手段である
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】
エンジンと、第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と車軸側とに接続されたプラネタリギヤと、前記車軸側に動力を出力可能な第２のモータと、前記エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習する学習手段と、前記エンジンを始動する際には該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が前記第１のモータから出力され該クランキング中に前記アイドル制御量の学習値に基づいて補正した吸入空気量をもって該エンジンが始動制御され該エンジンの初爆時に前記車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが前記第２のモータから出力されるよう前記エンジンと前記第１のモータと前記第２の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、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記クランキングトルクが小さくなるよう前記第１のモータを制御する手段である
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項１】
エンジンと、第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と車軸側とに接続されたプラネタリギヤと、前記車軸側に動力を出力可能な第２のモータと、前記エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習する学習手段と、前記エンジンを始動する際には該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が前記第１のモータから出力され該クランキング中に前記アイドル制御量の学習値に基づいて補正した吸入空気量をもって該エンジンが始動制御され該エンジンの初爆時に前記車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが前記第２のモータから出力されるよう前記エンジンと前記第１のモータと前記第２の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、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記キャンセルトルクが大きくなるよう前記第２のモータを制御する手段である
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】
エンジンと、第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と車軸側とに接続されたプラネタリギヤと、前記車軸側に動力を出力可能な第２のモータと、前記エンジンがアイドル運転される際のアイドル制御量を学習する学習手段と、前記エンジンを始動する際には該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が前記第１のモータから出力され該クランキング中に前記アイドル制御量の学習値に基づいて補正した吸入空気量をもって該エンジンが始動制御され該エンジンの初爆時に前記車軸側に生じるトルク変動をキャンセルするためのキャンセルトルクが前記第２のモータから出力されるよう前記エンジンと前記第１のモータと前記第２の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、前記アイドル制御量の学習値が吸入空気量を増量させる方向に大きくなるほど前記クランキングトルクが小さくなるよう前記第１のモータを制御する手段である
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６７２９８（Ｐ２０１３−６７２９８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８１４６（Ｐ２０１１−２０８１４６）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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