自動車および内燃機関の運転停止時の制御方法
【課題】制御破綻を生じさせることなく内燃機関の回転数を低下させて内燃機関を目標クランク角に停止させる。
【解決手段】エンジン回転数Ｎｅが動力分配統合機構やモータなどからなる駆動系が共振する共振回転数帯を含む回転数範囲として閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲内のときには、エンジン回転数Ｎｅが共振含有範囲外のときに用いる通常の値ｋ１より小さな値ｋ２の比例ゲインｋｐを用いてエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようフィードバック制御する（Ｓ２２０〜Ｓ２８０）。これにより、駆動系の共振によりエンジン回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との差が想定より大きくなったり小さくなったりするのを抑制し、モータの出力トルクとエンジン回転数Ｎｅとにハンチングが生じてフィードバック制御が阻害されるのを抑制することができる。
【解決手段】エンジン回転数Ｎｅが動力分配統合機構やモータなどからなる駆動系が共振する共振回転数帯を含む回転数範囲として閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲内のときには、エンジン回転数Ｎｅが共振含有範囲外のときに用いる通常の値ｋ１より小さな値ｋ２の比例ゲインｋｐを用いてエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようフィードバック制御する（Ｓ２２０〜Ｓ２８０）。これにより、駆動系の共振によりエンジン回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との差が想定より大きくなったり小さくなったりするのを抑制し、モータの出力トルクとエンジン回転数Ｎｅとにハンチングが生じてフィードバック制御が阻害されるのを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車および内燃機関の運転停止時の制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と、内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える自動車、および、こうした自動車に搭載された内燃機関の運転停止時の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関の運転停止時の制御方法としては、３つの回転要素に車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と発電機の回転軸とを接続すると共に駆動軸に電動機が接続されたハイブリッド自動車において、エンジンを目標停止位置で停止させるために必要なエンジン目標回転速度とそのときのクランク角度とを取得し、取得したクランク角度に基づいてエンジン目標回転数を補正するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この制御方法では、クランク角度に基づいてエンジン目標回転数を補正することにより、エンジンや電動機械等における摩擦力にばらつきがあったり、潤滑用や冷却用の油の温度や粘性にばらつきがあったり、エンジン回転速度の低減中に車両の加減速があったりしても、エンジンを目標停止位置で停止させることができるようにしている。
【０００３】
また、オートマチックトランスミッションを介して駆動軸に動力を出力するエンジンのクランク軸にモータを取り付けた自動車において、アイドルストップの際にモータの回転速度が所定回転速度より小さくなると、通常の制御ゲインより大きい制御ゲインを用いてモータを駆動制御するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この制御方法では、モータの回転速度が所定回転速度より小さいときに大きい制御ゲインを用いることにより、エンジンの低回転速度領域におけるモータ制御の応答性を向上させて、エンジン振動を抑制しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６５０５号公報
【特許文献２】特開２００４−１００５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前者の自動車のように、エンジンの出力軸が遊星歯車機構などの機械的機構を介して電動機に接続されている自動車では、エンジンを停止するときにエンジンの回転数が目標回転数となるよう電動機でフィードバック制御すると、電動機のトルクとエンジンの回転数とがハンチングを生じたりしてエンジンの回転数を目標回転数に追従させることができない場合が生じる。機械的機構や電動機などを含む駆動系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この共振周波数帯となるときには、エンジンのトルク脈動によって駆動系に共振が生じる。駆動系の共振はエンジンの回転数に変動を生じさせるため、エンジンの回転数と目標回転数との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりすることにより、電動機のトルクと回転数とにハンチングが生じ、良好なフィードバック制御が阻害され、ときにはフィードバック制御が破綻してしまう。
【０００６】
本発明の自動車および内燃機関の運転停止時の制御方法は、制御破綻を生じさせることなく内燃機関の回転数を低下させて内燃機関を目標クランク角に停止させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の自動車および内燃機関の運転停止時の制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明の自動車は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記内燃機関の運転を停止するときには、前記内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の前記内燃機関のクランク角または経過時間に応じた前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数に至った以降は前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう前記発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する停止時制御手段と、を備える自動車であって、
前記停止時制御手段は、前記低下時回転数制御として、前記内燃機関の回転数が前記電動機と前記機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲内となるときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲より小さく且つ前記所定回転数以上のときには前記第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御する手段である、
ことを特徴とする。
【０００９】
この本発明の自動車では、内燃機関の運転を停止するときには、内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、内燃機関の回転数が所定回転数に至った以降は内燃機関が目標クランク角で停止するよう発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する。そして、低下時回転数制御として、内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の内燃機関のクランク角または経過時間に応じた内燃機関の目標回転数を設定し、内燃機関の回転数が電動機と機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲内となるときには第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲より小さく且つ所定回転数以上のときには第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する。即ち、駆動系の共振回転数帯を含む所定回転数範囲では、その範囲以外のときの第１のゲインや第３のゲインより小さい第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御するのである。これにより、駆動系の共振によって内燃機関の回転数と目標回転数との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりしても、電動機のトルクと内燃機関の回転数とに生じ得るハンチングを抑制することができ、これによる制御破綻を抑制することができる。もとより、精度よく内燃機関を目標クランク角に停止することができる。
【００１０】
こうした本発明の自動車において、前記停止時制御手段は、前記低下時回転数制御として、前記検出された回転数と前記目標回転数との差を打ち消すために比例項と積分項とを用いて前記電動機のトルクを設定する回転数フィードバック制御を実行し、前記第１のゲインと前記第２のゲインと前記第３のゲインは、比例項のゲインである、ものとすることもできる。また、本発明の自動車において、前記第１の比例ゲインと前記第３の比例ゲインは同一である、ものとすることもできる。ここで、「比例項」は、内燃機関の回転数と目標回転数との差に比例ゲインを乗じたものを意味し、「積分項」は、内燃機関の回転数と目標回転数との差の時間積分に積分ゲインを乗じたものを意味する。
【００１１】
また、本発明の自動車において、前記機械的機構は、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸とに３つの回転要素を各々接続した遊星歯車機構である、ものとすることもできる。
【００１２】
本発明の内燃機関の運転停止時の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を搭載する自動車において、前記内燃機関の運転を停止するときには、前記内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の前記内燃機関のクランク角に応じた前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数に至った以降は前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう前記発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する前記内燃機関の運転停止時の制御方法であって、
前記低下時回転数制御として、前記内燃機関の回転数が前記電動機と前記機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲内となるときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲より小さく前記所定回転数以上のときには前記第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御する、
ことを特徴とする。
【００１３】
この本発明の内燃機関の運転停止時の制御方法では、内燃機関の運転を停止するときには、内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、内燃機関の回転数が所定回転数に至った以降は内燃機関が目標クランク角で停止するよう発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する。そして、低下時回転数制御として、内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の内燃機関のクランク角に応じた内燃機関の目標回転数を設定し、内燃機関の回転数が電動機と機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲内となるときには第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲より小さく且つ所定回転数以上のときには第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する。即ち、駆動系の共振回転数帯を含む所定回転数範囲では、その範囲以外のときの第１のゲインや第３のゲインより小さい第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御するのである。これにより、駆動系の共振によって内燃機関の回転数と目標回転数との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりしても、電動機のトルクと内燃機関の回転数とに生じ得るハンチングを抑制することができ、これによる制御破綻を抑制することができる。もとより、精度よく内燃機関を目標クランク角に停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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。
【図２】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン回転数低下時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】補正トルクＴβとエンジン２２のクランク角ＣＡとの関係の一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２の回転数Ｎｅと比例ゲインｋｐの時間変化の様子を示す説明図である。
【図７】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】
【００１５】
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】
【００１６】
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り、図２はエンジン２２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、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１７】
エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な４気筒の内燃機関として構成されており、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を介して燃料室に吸入し、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装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。
【００１８】
エンジン２２は、ＣＰＵ２４ａ，ＲＯＭ２４ｂ，ＲＡＭ２４ｃを備え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により制御されている。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が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、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１４０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からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内の圧力，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の開度を検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，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，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，空燃比センサ１３５ａからの空燃比，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号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が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、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の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０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、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１４０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も演算したり、クランクポジションセンサ１４０により検出されたクランクポジションを基準角度からの角度としてクランク角ＣＡを計算したりしている。
【００１９】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２０】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０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ハイブリッド用電子制御ユニット７０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も演算している。
【００２１】
バッテリ５０は、例えばリチウム二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（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の残容量（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。
【００２２】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。
【００２３】
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８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。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動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータ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動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータ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リングギヤ軸３２ａ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。
【００２４】
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の運転を停止する際の動作について説明する。図３はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン停止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、運転しているエンジン２２を自動停止させる自動停止条件が成立したとき、例えばバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）がバッテリ５０の充電を要しない所定残容量以上で且つ要求動力がエンジン停止用に設定されたエンジン停止動力未満になったときや図示しないモータ走行スイッチがオンされてモータ運転モードによる走行が指示されたときなどに、エンジン２２の回転数Ｎｅがほぼアイドル回転数程度になったときに実行される。なお、このエンジン停止時制御ルーチンが実行されているときには、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御については停止されるようエンジンＥＣＵ２４により制御されており、車両が走行している最中では、モータＭＧ１から出力するトルク（トルク指令Ｔｍ１＊）に対する反力としてのトルクと要求トルクＴｒ＊との和のトルクを減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したトルクがモータＭＧ２から出力されるよう制御される。即ち、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊としては、次式（１）により計算される。ここで、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はエンジン停止時制御ルーチンにおけるエンジン回転数低下時制御やエンジン停止時調整制御で設定されるものが用いられる。式（１）中の「ρ」は動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）である。
【００２５】
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)
【００２６】
図３のエンジン停止時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角ＣＡ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、クランクポジションセンサ１４０により検出されたクランクポジションに基づいて算出された回転数ＮｅをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、クランク角ＣＡは、クランクポジションセンサ１４０により検出されたクランクポジションを基準角度からの角度として算出したクランク角ＣＡをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。
【００２７】
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とクランク角ＣＡとに基づいてエンジン２２を停止する目標値としての目標クランク角ＣＡｔａｇを設定すると共に（ステップＳ１１０）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡとに基づいて初期値としてのエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、目標クランク角ＣＡｔａｇは、次にエンジン２２を始動するときにショックが小さくなるなどエンジン２２の始動性が良好となるクランク角ＣＡとして予め設定されたクランク角（例えば、ある気筒の圧縮行程の上死点から９０度前など）であり、実施例では、エンジン２２は４気筒であるから、クランク角ＣＡのサイクルとしての７２０度のうちに１８０度毎に設定することができる。実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡと４つの目標値との関係を予め定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡが与えられるとマップから得られる目標値を目標クランク角ＣＡｔａｇとして設定するものとした。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、実施例では、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅに補正項を加えることにより設定するものとした。クランク角ＣＡのサイクルとしての７２０度のうちの１８０度の範囲毎に１つの目標値を目標クランク角ＣＡｔａｇとして設定するから、その基準を中心にクランク角ＣＡとしてプラスマイナス９０度の誤差が生じる。したがって、その基準からの誤差としてのクランク角ＣＡを打ち消す方向にエンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど小さくなるように補正項を設定し、これに入力した回転数Ｎｅを加えて目標回転数Ｎｅ＊とするのである。なお、補正項は、基準からの誤差としてのクランク角ＣＡとエンジン２２の回転数Ｎｅと補正値とを予め実験などにより定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、クランク角ＣＡと回転数Ｎｅとが与えられるとマップから補正値を導出して設定するものとした。
【００２８】
こうして目標クランク角ＣＡｔａｇと初期値としての目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下に至るまでエンジン回転数低下時制御を実行し（ステップＳ１３０）、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３（例えば、１００ｒｐｍや１５０ｒｐｍなど）以下に至るとエンジン回転数低下時制御を停止してエンジン停止時調整制御を実行して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。以下に、エンジン回転数低下時制御とエンジン停止時調整制御とを順に説明する。
【００２９】
図４は、エンジン回転数低下時制御としてハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン回転数低下時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角ＣＡを入力し（ステップＳ２００）、エンジン２２の回転数Ｎｅの減少量として予め設定された回転数勾配ｄｎｅでエンジン２２の回転数Ｎｅが小さくなるよう前回の目標回転数Ｎｅ＊（前回Ｎｅ＊）から回転数勾配ｄｎｅを減じたものをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ２１０）。ここで、回転数勾配ｄｎｅは、動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，ＭＧ２を含む駆動系の共振回転数帯（例えば、３００〜５００ｒｐｍ）をエンジン２２の回転数Ｎｅが比較的迅速に通過して小さくなるよう設定された勾配であり、且つ、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至ったときのクランク角ＣＡがトルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆとなるよう設定された勾配である。トルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３は前述したように、エンジン回転数低下時制御を停止してエンジン停止時調整制御を実行する回転数であり、基本的には、モータＭＧ１からのトルク出力を停止する回転数である。トルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数ＮｒｅｆであるときにモータＭＧ１からのトルクの出力を停止するとエンジン２２が高い確率で設定した目標クランク角ＣＡｔａｇで停止するクランク角ＣＡとして予め実験や解析などで求めたものである。
【００３０】
続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅが駆動系が共振する共振回転数帯を含む閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲（例えば、２５０ｒｐｍ〜６００ｒｐｍなど）にあるか否かを判定し（ステップＳ２２０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲外のときには比例ゲインｋｐに値ｋ１を設定し（ステップＳ２３０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲内のときには比例ゲインｋｐに値ｋ１より小さい値ｋ２を設定する（ステップＳ２４０）。そして、設定した比例ゲインｋｐと目標回転数Ｎｅ＊と回転数Ｎｅとを用いて次式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクＴαを設定すると共に（ステップＳ２５０）、クランク角ＣＡに基づいて補正トルクＴβを設定し（ステップＳ２６０）、設定したトルクＴαと補正トルクＴβとの和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ２７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２８０）。ここで、式（２）は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるフィードバック制御における関係式であり、右辺第１項は比例項であり、右辺第２項は積分項である。比例項における「ｋｐ」はステップＳ２３０，Ｓ２４０で設定した比例ゲインｋｐであり、積分項の「ｋｉ」はこの積分項におけるゲインである。上述したように、比例ゲインｋｐは、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲外のときには値ｋ１が用いられ、共振含有範囲内のときには値ｋ１より小さい値ｋ２が用いられる。これは、エンジン２２のトルク脈動によって生じる駆動系の共振によりエンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりするのを抑制し、モータＭＧ１から出力するトルクと回転数Ｎｅとにハンチングが生じて良好なフィードバック制御が阻害されるのを抑制するためである。補正トルクＴβは、エンジン２２のクランク角ＣＡに基づいてエンジン２２の回転に伴うトルク変動を抑制するトルクであり、実施例では、クランク角ＣＡと補正トルクＴβとの関係を予め補正トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、クランク角ＣＡが与えられるとマップから対応する補正トルクＴβを導出して設定するものとした。補正トルク設定用マップの一例を図５に示す。補正トルクＴβは、図示するように、エンジン２２の圧縮行程や膨張行程などのため回転に伴って生じるトルク変動とは逆位相となる。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の設定で補正トルクＴβを考慮するのは、エンジン２２の回転に伴って生じるトルク変動によりエンジン２２の回転数Ｎｅの目標回転数Ｎｅ＊への追従性が悪くなるのを抑制することに基づく。なお、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊に相当するトルクが出力されるようインバータ４１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。
【００３１】
Tα=kp・(Ne*-Ne)+ki・∫(Ne*-Ne)dt (2)
【００３２】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信すると、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下であるか否かを判定し（ステップＳ２９０）、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３より大きいときには、ステップＳ２００に戻り、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下となるまでステップＳ２００〜Ｓ２９０の処理を繰り返す。このルーチンは、エンジン２２の運転を停止するときに実行されるため、このステップＳ２００〜Ｓ２９０の処理を繰り返し始めたときには、エンジン２２の回転数Ｎｅは共振含有範囲より大きいため、通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによりフィードバック制御が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲内となると、値ｋ１より小さな値ｋ２が設定された比例ゲインｋｐによりフィードバック制御が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲より小さくなると、再び通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによりフィードバック制御が行なわれる。
【００３３】
ステップＳ２９０でエンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下であると判定されると、エンジン回転数低下時制御ルーチンを終了し、図３のエンジン停止時制御ルーチンに示すように、エンジン停止時調整制御（ステップＳ１４０）が行なわれる。エンジン停止時調整制御は、基本的には、モータＭＧ１のトルク出力を行なわずにエンジン２２を自然に停止させるのである。上述したように、モータＭＧ１の回転数制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅはトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至ったときにトルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆとなるように制御されている。このトルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３のときにモータＭＧ１のトルク出力を停止するとエンジン２２が高い確率で設定した目標クランク角ＣＡｔａｇで停止するクランク角として求められたものであるから、エンジン２２を自然に停止させれば、エンジン２２は高い確率で設定した目標クランク角ＣＡｔａｇで停止することになる。しかし、エンジン２２の状態によっては、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇより前で停止しようとしたり、逆にエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを超えて停止しようとしたりする場合が生じる。エンジン停止時調整制御では、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇより前で停止しようとしたときには、モータＭＧ１からのエンジン２２を回転させるトルクを出力することによりエンジン２２の停止位置を目標クランク角ＣＡｔａｇとなるようにしたり、逆にエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを超えて停止しようとしたときには、モータＭＧ１からエンジン２２の回転を停止させるトルクを出力してエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを大幅に超えて停止しないようにする。このエンジン停止時調整制御は、本発明の中核をなさないから、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００３４】
図６は、エンジン２２の回転数Ｎｅと比例ゲインｋｐ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Ｎｅが共振含有範囲の上限値である閾値Ｎｒｅｆ１に至る時間Ｔ１までは通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるフィードバック制御が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ１に至った時間Ｔ１からエンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の下限値である閾値Ｎｒｅｆ２に至る時間Ｔ２までは通常の値ｋ１より小さな値ｋ２が設定された比例ゲインｋｐによるフィードバック制御が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ２に至った時間Ｔ２からエンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至る時間Ｔ３までは再び通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるフィードバック制御が行なわれる。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至った時間Ｔ３以降は、エンジン停止時調整制御が行なわれるため、フィードバック制御は実行されない。
【００３５】
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の回転数Ｎｅが動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，ＭＧ２などからなる駆動系が共振する共振回転数帯を含む回転数範囲として閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲内のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲外のときに用いる通常の値ｋ１より小さな値ｋ２を設定した比例ゲインｋｐを用いてエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１によるフィードバック制御を実行することにより、エンジン２２のトルク脈動によって生じる駆動系の共振によりエンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりするのを抑制し、モータＭＧ１から出力するトルクと回転数Ｎｅとにハンチングが生じて良好なフィードバック制御が阻害されるのを抑制することができる。この結果、制御破綻を生じさせることなくエンジン２２の回転数Ｎｅを低下させてエンジン２２を目標クランク角ＣＡｔａｇに停止させることができる。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが駆動系が共振する共振回転数帯を含む回転数範囲として閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の範囲として設定された共振含有範囲内のときに通常の値ｋ１より小さな値ｋ２を比例ゲインｋｐに設定するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅが駆動系が共振する共振回転数帯のときに通常の値ｋ１より小さな値ｋ２を比例ゲインｋｐに設定するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の下限値である閾値Ｎｒｅｆ２未満でトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以上のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の上限値である閾値Ｎｒｅｆ１より大きいときに用いる通常の値ｋ１を比例ゲインｋｐに設定するものとしたが、値ｋ１とは異なる値ｋ３を比例ゲインｋｐに設定するものとしてもよい。この場合、値ｋ３は値ｋ１より小さく値ｋ２より大きいのが好ましい。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータトルクＴαを設定する際の比例ゲインｋｐを用いるフィードバック制御の関係式として、比例項と積分項とを用いるものとしたが、積分項を用いないものとしても構わない。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータトルクＴαと補正トルクＴβとの和のトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしたが、モータトルクＴαをそのままモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしても構わない。また、補正トルクＴβとは異なる補正トルクとモータトルクＴαとの和のトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしてもよいし、モータトルクＴαと補正トルクＴβに更に他の補正トルクを加えて得られるトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至ったときのクランク角ＣＡがトルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆとなるよう設定された回転数勾配ｄｎｅを前回の目標回転数Ｎｅ＊から減じて新たな目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしたが、エンジン停止時制御ルーチンを開始して目標クランク角ＣＡｔａｇを設定したときに、エンジン２２が停止するまでのクランク角ＣＡと目標回転数Ｎｅ＊との関係を設定し、この設定した関係に対してクランク角ＣＡを適用して目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下に至ったときには、エンジン停止時調整制御として、基本的には、モータＭＧ１からのトルクの出力を停止し、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇより前で停止しようとするときには、モータＭＧ１からのエンジン２２を回転させるトルクを出力することによりエンジン２２の停止位置を目標クランク角ＣＡｔａｇとなるようにし、逆にエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを超えて停止しようとするときには、モータＭＧ１からエンジン２２の回転を停止させるトルクを出力してエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを大幅に超えて停止しないようにするものとしたが、エンジン停止時調整制御として、単にモータＭＧ１からのトルクの出力を停止するだけのものとしたり、エンジン停止時調整制御として、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇより前で停止しようとするときにだけモータＭＧ１からのエンジン２２を回転させるトルクを出力するものとしたり、エンジン停止時調整制御として、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを超えて停止しようとするときにだけモータＭＧ１からエンジン２２の回転を停止させるトルクを出力するものとしたりするなど、エンジン停止時調整制御として、種々の制御を行なうものとしてもよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７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の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。また、エンジン２２とモータＭＧ１とを接続する機械的機構としてプラネタリギヤとして構成された動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、プラネタリギヤ以外のギヤ機構によりエンジンとモータとを接続するものなど、エンジンの出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能なモータを有するタイプの自動車であれば如何なる構成の自動車としても構わない。
【００４３】
また、実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、こうした自動車に搭載された内燃機関の運転停止時の制御方法の形態としてもよい。
【００４４】
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「内燃機関」に相当し、エンジン２２のクランクシャフト２６に動力分配統合機構３０を介して動力を入出力するモータＭＧ１が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当する。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，ＭＧ２などからなる駆動系が共振する共振回転数帯を含む閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲より大きいときには通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲内のときには通常の値ｋ１より小さな値ｋ２が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲未満でトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３より大きいときには通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御する、図４のエンジン回転数低下時制御を実行し、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下のときにはエンジン停止時調整制御を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とトルク指令Ｔｍ１＊を受信してモータＭＧ１を駆動制御するモータＥＣＵ４０と「停止時制御手段」に相当する。
【００４５】
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」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、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「二次電池」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，鉛蓄電池など種々の二次電池を用いることができる。「停止時制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせ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り構成されるなどとしてもよい。また、「停止時制御手段」としては、エンジン２２の回転数Ｎｅが動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，ＭＧ２などからなる駆動系が共振する共振回転数帯を含む閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲より大きいときには通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲内のときには通常の値ｋ１より小さな値ｋ２が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲未満でトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３より大きいときには通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御する、エンジン回転数低下時制御を実行し、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下のときにはエンジン停止時調整制御を実行するものに限定されるものではなく、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の下限値である閾値Ｎｒｅｆ２未満でトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以上のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の上限値である閾値Ｎｒｅｆ１より大きいときに用いる通常の値ｋ１とは異なる値ｋ３を比例ゲインｋｐに設定するものとするなど、内燃機関の運転を停止するときには、内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の内燃機関のクランク角または経過時間に応じた内燃機関の目標回転数を設定し、内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、内燃機関の回転数が所定回転数に至った以降は内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう発電機を駆動制御する停止直前制御を実行し、低下時回転数制御として、内燃機関の回転数が電動機と機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲内となるときには第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲より小さく且つ所定回転数以上のときには第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００４６】
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。
【００４７】
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】
【００４８】
本発明は、自動車の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
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）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、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、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車および内燃機関の運転停止時の制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と、内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える自動車、および、こうした自動車に搭載された内燃機関の運転停止時の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関の運転停止時の制御方法としては、３つの回転要素に車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と発電機の回転軸とを接続すると共に駆動軸に電動機が接続されたハイブリッド自動車において、エンジンを目標停止位置で停止させるために必要なエンジン目標回転速度とそのときのクランク角度とを取得し、取得したクランク角度に基づいてエンジン目標回転数を補正するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この制御方法では、クランク角度に基づいてエンジン目標回転数を補正することにより、エンジンや電動機械等における摩擦力にばらつきがあったり、潤滑用や冷却用の油の温度や粘性にばらつきがあったり、エンジン回転速度の低減中に車両の加減速があったりしても、エンジンを目標停止位置で停止させることができるようにしている。
【０００３】
また、オートマチックトランスミッションを介して駆動軸に動力を出力するエンジンのクランク軸にモータを取り付けた自動車において、アイドルストップの際にモータの回転速度が所定回転速度より小さくなると、通常の制御ゲインより大きい制御ゲインを用いてモータを駆動制御するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この制御方法では、モータの回転速度が所定回転速度より小さいときに大きい制御ゲインを用いることにより、エンジンの低回転速度領域におけるモータ制御の応答性を向上させて、エンジン振動を抑制しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６５０５号公報
【特許文献２】特開２００４−１００５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前者の自動車のように、エンジンの出力軸が遊星歯車機構などの機械的機構を介して電動機に接続されている自動車では、エンジンを停止するときにエンジンの回転数が目標回転数となるよう電動機でフィードバック制御すると、電動機のトルクとエンジンの回転数とがハンチングを生じたりしてエンジンの回転数を目標回転数に追従させることができない場合が生じる。機械的機構や電動機などを含む駆動系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この共振周波数帯となるときには、エンジンのトルク脈動によって駆動系に共振が生じる。駆動系の共振はエンジンの回転数に変動を生じさせるため、エンジンの回転数と目標回転数との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりすることにより、電動機のトルクと回転数とにハンチングが生じ、良好なフィードバック制御が阻害され、ときにはフィードバック制御が破綻してしまう。
【０００６】
本発明の自動車および内燃機関の運転停止時の制御方法は、制御破綻を生じさせることなく内燃機関の回転数を低下させて内燃機関を目標クランク角に停止させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の自動車および内燃機関の運転停止時の制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明の自動車は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記内燃機関の運転を停止するときには、前記内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の前記内燃機関のクランク角または経過時間に応じた前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数に至った以降は前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう前記発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する停止時制御手段と、を備える自動車であって、
前記停止時制御手段は、前記低下時回転数制御として、前記内燃機関の回転数が前記電動機と前記機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲内となるときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲より小さく且つ前記所定回転数以上のときには前記第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御する手段である、
ことを特徴とする。
【０００９】
この本発明の自動車では、内燃機関の運転を停止するときには、内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、内燃機関の回転数が所定回転数に至った以降は内燃機関が目標クランク角で停止するよう発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する。そして、低下時回転数制御として、内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の内燃機関のクランク角または経過時間に応じた内燃機関の目標回転数を設定し、内燃機関の回転数が電動機と機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲内となるときには第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲より小さく且つ所定回転数以上のときには第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する。即ち、駆動系の共振回転数帯を含む所定回転数範囲では、その範囲以外のときの第１のゲインや第３のゲインより小さい第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御するのである。これにより、駆動系の共振によって内燃機関の回転数と目標回転数との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりしても、電動機のトルクと内燃機関の回転数とに生じ得るハンチングを抑制することができ、これによる制御破綻を抑制することができる。もとより、精度よく内燃機関を目標クランク角に停止することができる。
【００１０】
こうした本発明の自動車において、前記停止時制御手段は、前記低下時回転数制御として、前記検出された回転数と前記目標回転数との差を打ち消すために比例項と積分項とを用いて前記電動機のトルクを設定する回転数フィードバック制御を実行し、前記第１のゲインと前記第２のゲインと前記第３のゲインは、比例項のゲインである、ものとすることもできる。また、本発明の自動車において、前記第１の比例ゲインと前記第３の比例ゲインは同一である、ものとすることもできる。ここで、「比例項」は、内燃機関の回転数と目標回転数との差に比例ゲインを乗じたものを意味し、「積分項」は、内燃機関の回転数と目標回転数との差の時間積分に積分ゲインを乗じたものを意味する。
【００１１】
また、本発明の自動車において、前記機械的機構は、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸とに３つの回転要素を各々接続した遊星歯車機構である、ものとすることもできる。
【００１２】
本発明の内燃機関の運転停止時の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を搭載する自動車において、前記内燃機関の運転を停止するときには、前記内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の前記内燃機関のクランク角に応じた前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数に至った以降は前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう前記発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する前記内燃機関の運転停止時の制御方法であって、
前記低下時回転数制御として、前記内燃機関の回転数が前記電動機と前記機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲内となるときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲より小さく前記所定回転数以上のときには前記第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御する、
ことを特徴とする。
【００１３】
この本発明の内燃機関の運転停止時の制御方法では、内燃機関の運転を停止するときには、内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、内燃機関の回転数が所定回転数に至った以降は内燃機関が目標クランク角で停止するよう発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する。そして、低下時回転数制御として、内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の内燃機関のクランク角に応じた内燃機関の目標回転数を設定し、内燃機関の回転数が電動機と機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲内となるときには第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲より小さく且つ所定回転数以上のときには第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する。即ち、駆動系の共振回転数帯を含む所定回転数範囲では、その範囲以外のときの第１のゲインや第３のゲインより小さい第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御するのである。これにより、駆動系の共振によって内燃機関の回転数と目標回転数との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりしても、電動機のトルクと内燃機関の回転数とに生じ得るハンチングを抑制することができ、これによる制御破綻を抑制することができる。もとより、精度よく内燃機関を目標クランク角に停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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。
【図２】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン回転数低下時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】補正トルクＴβとエンジン２２のクランク角ＣＡとの関係の一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２の回転数Ｎｅと比例ゲインｋｐの時間変化の様子を示す説明図である。
【図７】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】
【００１５】
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】
【００１６】
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り、図２はエンジン２２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、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１７】
エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な４気筒の内燃機関として構成されており、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を介して燃料室に吸入し、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装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。
【００１８】
エンジン２２は、ＣＰＵ２４ａ，ＲＯＭ２４ｂ，ＲＡＭ２４ｃを備え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により制御されている。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が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、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１４０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からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内の圧力，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の開度を検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，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，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，空燃比センサ１３５ａからの空燃比，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号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が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、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の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０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、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１４０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も演算したり、クランクポジションセンサ１４０により検出されたクランクポジションを基準角度からの角度としてクランク角ＣＡを計算したりしている。
【００１９】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２０】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０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ハイブリッド用電子制御ユニット７０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も演算している。
【００２１】
バッテリ５０は、例えばリチウム二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（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の残容量（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。
【００２２】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。
【００２３】
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８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。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動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータ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動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータ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リングギヤ軸３２ａ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。
【００２４】
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の運転を停止する際の動作について説明する。図３はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン停止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、運転しているエンジン２２を自動停止させる自動停止条件が成立したとき、例えばバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）がバッテリ５０の充電を要しない所定残容量以上で且つ要求動力がエンジン停止用に設定されたエンジン停止動力未満になったときや図示しないモータ走行スイッチがオンされてモータ運転モードによる走行が指示されたときなどに、エンジン２２の回転数Ｎｅがほぼアイドル回転数程度になったときに実行される。なお、このエンジン停止時制御ルーチンが実行されているときには、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御については停止されるようエンジンＥＣＵ２４により制御されており、車両が走行している最中では、モータＭＧ１から出力するトルク（トルク指令Ｔｍ１＊）に対する反力としてのトルクと要求トルクＴｒ＊との和のトルクを減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したトルクがモータＭＧ２から出力されるよう制御される。即ち、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊としては、次式（１）により計算される。ここで、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はエンジン停止時制御ルーチンにおけるエンジン回転数低下時制御やエンジン停止時調整制御で設定されるものが用いられる。式（１）中の「ρ」は動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）である。
【００２５】
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)
【００２６】
図３のエンジン停止時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角ＣＡ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、クランクポジションセンサ１４０により検出されたクランクポジションに基づいて算出された回転数ＮｅをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、クランク角ＣＡは、クランクポジションセンサ１４０により検出されたクランクポジションを基準角度からの角度として算出したクランク角ＣＡをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。
【００２７】
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とクランク角ＣＡとに基づいてエンジン２２を停止する目標値としての目標クランク角ＣＡｔａｇを設定すると共に（ステップＳ１１０）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡとに基づいて初期値としてのエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、目標クランク角ＣＡｔａｇは、次にエンジン２２を始動するときにショックが小さくなるなどエンジン２２の始動性が良好となるクランク角ＣＡとして予め設定されたクランク角（例えば、ある気筒の圧縮行程の上死点から９０度前など）であり、実施例では、エンジン２２は４気筒であるから、クランク角ＣＡのサイクルとしての７２０度のうちに１８０度毎に設定することができる。実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡと４つの目標値との関係を予め定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡが与えられるとマップから得られる目標値を目標クランク角ＣＡｔａｇとして設定するものとした。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、実施例では、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅに補正項を加えることにより設定するものとした。クランク角ＣＡのサイクルとしての７２０度のうちの１８０度の範囲毎に１つの目標値を目標クランク角ＣＡｔａｇとして設定するから、その基準を中心にクランク角ＣＡとしてプラスマイナス９０度の誤差が生じる。したがって、その基準からの誤差としてのクランク角ＣＡを打ち消す方向にエンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど小さくなるように補正項を設定し、これに入力した回転数Ｎｅを加えて目標回転数Ｎｅ＊とするのである。なお、補正項は、基準からの誤差としてのクランク角ＣＡとエンジン２２の回転数Ｎｅと補正値とを予め実験などにより定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、クランク角ＣＡと回転数Ｎｅとが与えられるとマップから補正値を導出して設定するものとした。
【００２８】
こうして目標クランク角ＣＡｔａｇと初期値としての目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下に至るまでエンジン回転数低下時制御を実行し（ステップＳ１３０）、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３（例えば、１００ｒｐｍや１５０ｒｐｍなど）以下に至るとエンジン回転数低下時制御を停止してエンジン停止時調整制御を実行して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。以下に、エンジン回転数低下時制御とエンジン停止時調整制御とを順に説明する。
【００２９】
図４は、エンジン回転数低下時制御としてハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン回転数低下時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅやクランク角ＣＡを入力し（ステップＳ２００）、エンジン２２の回転数Ｎｅの減少量として予め設定された回転数勾配ｄｎｅでエンジン２２の回転数Ｎｅが小さくなるよう前回の目標回転数Ｎｅ＊（前回Ｎｅ＊）から回転数勾配ｄｎｅを減じたものをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ２１０）。ここで、回転数勾配ｄｎｅは、動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，ＭＧ２を含む駆動系の共振回転数帯（例えば、３００〜５００ｒｐｍ）をエンジン２２の回転数Ｎｅが比較的迅速に通過して小さくなるよう設定された勾配であり、且つ、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至ったときのクランク角ＣＡがトルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆとなるよう設定された勾配である。トルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３は前述したように、エンジン回転数低下時制御を停止してエンジン停止時調整制御を実行する回転数であり、基本的には、モータＭＧ１からのトルク出力を停止する回転数である。トルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数ＮｒｅｆであるときにモータＭＧ１からのトルクの出力を停止するとエンジン２２が高い確率で設定した目標クランク角ＣＡｔａｇで停止するクランク角ＣＡとして予め実験や解析などで求めたものである。
【００３０】
続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅが駆動系が共振する共振回転数帯を含む閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲（例えば、２５０ｒｐｍ〜６００ｒｐｍなど）にあるか否かを判定し（ステップＳ２２０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲外のときには比例ゲインｋｐに値ｋ１を設定し（ステップＳ２３０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲内のときには比例ゲインｋｐに値ｋ１より小さい値ｋ２を設定する（ステップＳ２４０）。そして、設定した比例ゲインｋｐと目標回転数Ｎｅ＊と回転数Ｎｅとを用いて次式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクＴαを設定すると共に（ステップＳ２５０）、クランク角ＣＡに基づいて補正トルクＴβを設定し（ステップＳ２６０）、設定したトルクＴαと補正トルクＴβとの和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ２７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２８０）。ここで、式（２）は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるフィードバック制御における関係式であり、右辺第１項は比例項であり、右辺第２項は積分項である。比例項における「ｋｐ」はステップＳ２３０，Ｓ２４０で設定した比例ゲインｋｐであり、積分項の「ｋｉ」はこの積分項におけるゲインである。上述したように、比例ゲインｋｐは、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲外のときには値ｋ１が用いられ、共振含有範囲内のときには値ｋ１より小さい値ｋ２が用いられる。これは、エンジン２２のトルク脈動によって生じる駆動系の共振によりエンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりするのを抑制し、モータＭＧ１から出力するトルクと回転数Ｎｅとにハンチングが生じて良好なフィードバック制御が阻害されるのを抑制するためである。補正トルクＴβは、エンジン２２のクランク角ＣＡに基づいてエンジン２２の回転に伴うトルク変動を抑制するトルクであり、実施例では、クランク角ＣＡと補正トルクＴβとの関係を予め補正トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、クランク角ＣＡが与えられるとマップから対応する補正トルクＴβを導出して設定するものとした。補正トルク設定用マップの一例を図５に示す。補正トルクＴβは、図示するように、エンジン２２の圧縮行程や膨張行程などのため回転に伴って生じるトルク変動とは逆位相となる。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の設定で補正トルクＴβを考慮するのは、エンジン２２の回転に伴って生じるトルク変動によりエンジン２２の回転数Ｎｅの目標回転数Ｎｅ＊への追従性が悪くなるのを抑制することに基づく。なお、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊に相当するトルクが出力されるようインバータ４１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。
【００３１】
Tα=kp・(Ne*-Ne)+ki・∫(Ne*-Ne)dt (2)
【００３２】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信すると、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下であるか否かを判定し（ステップＳ２９０）、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３より大きいときには、ステップＳ２００に戻り、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下となるまでステップＳ２００〜Ｓ２９０の処理を繰り返す。このルーチンは、エンジン２２の運転を停止するときに実行されるため、このステップＳ２００〜Ｓ２９０の処理を繰り返し始めたときには、エンジン２２の回転数Ｎｅは共振含有範囲より大きいため、通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによりフィードバック制御が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲内となると、値ｋ１より小さな値ｋ２が設定された比例ゲインｋｐによりフィードバック制御が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲より小さくなると、再び通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによりフィードバック制御が行なわれる。
【００３３】
ステップＳ２９０でエンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下であると判定されると、エンジン回転数低下時制御ルーチンを終了し、図３のエンジン停止時制御ルーチンに示すように、エンジン停止時調整制御（ステップＳ１４０）が行なわれる。エンジン停止時調整制御は、基本的には、モータＭＧ１のトルク出力を行なわずにエンジン２２を自然に停止させるのである。上述したように、モータＭＧ１の回転数制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅはトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至ったときにトルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆとなるように制御されている。このトルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３のときにモータＭＧ１のトルク出力を停止するとエンジン２２が高い確率で設定した目標クランク角ＣＡｔａｇで停止するクランク角として求められたものであるから、エンジン２２を自然に停止させれば、エンジン２２は高い確率で設定した目標クランク角ＣＡｔａｇで停止することになる。しかし、エンジン２２の状態によっては、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇより前で停止しようとしたり、逆にエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを超えて停止しようとしたりする場合が生じる。エンジン停止時調整制御では、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇより前で停止しようとしたときには、モータＭＧ１からのエンジン２２を回転させるトルクを出力することによりエンジン２２の停止位置を目標クランク角ＣＡｔａｇとなるようにしたり、逆にエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを超えて停止しようとしたときには、モータＭＧ１からエンジン２２の回転を停止させるトルクを出力してエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを大幅に超えて停止しないようにする。このエンジン停止時調整制御は、本発明の中核をなさないから、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００３４】
図６は、エンジン２２の回転数Ｎｅと比例ゲインｋｐ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Ｎｅが共振含有範囲の上限値である閾値Ｎｒｅｆ１に至る時間Ｔ１までは通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるフィードバック制御が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ１に至った時間Ｔ１からエンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の下限値である閾値Ｎｒｅｆ２に至る時間Ｔ２までは通常の値ｋ１より小さな値ｋ２が設定された比例ゲインｋｐによるフィードバック制御が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ２に至った時間Ｔ２からエンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至る時間Ｔ３までは再び通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるフィードバック制御が行なわれる。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至った時間Ｔ３以降は、エンジン停止時調整制御が行なわれるため、フィードバック制御は実行されない。
【００３５】
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の回転数Ｎｅが動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，ＭＧ２などからなる駆動系が共振する共振回転数帯を含む回転数範囲として閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲内のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲外のときに用いる通常の値ｋ１より小さな値ｋ２を設定した比例ゲインｋｐを用いてエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１によるフィードバック制御を実行することにより、エンジン２２のトルク脈動によって生じる駆動系の共振によりエンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との差が想定される大きさ以上に大きくなったり小さくなったりするのを抑制し、モータＭＧ１から出力するトルクと回転数Ｎｅとにハンチングが生じて良好なフィードバック制御が阻害されるのを抑制することができる。この結果、制御破綻を生じさせることなくエンジン２２の回転数Ｎｅを低下させてエンジン２２を目標クランク角ＣＡｔａｇに停止させることができる。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが駆動系が共振する共振回転数帯を含む回転数範囲として閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の範囲として設定された共振含有範囲内のときに通常の値ｋ１より小さな値ｋ２を比例ゲインｋｐに設定するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅが駆動系が共振する共振回転数帯のときに通常の値ｋ１より小さな値ｋ２を比例ゲインｋｐに設定するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の下限値である閾値Ｎｒｅｆ２未満でトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以上のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の上限値である閾値Ｎｒｅｆ１より大きいときに用いる通常の値ｋ１を比例ゲインｋｐに設定するものとしたが、値ｋ１とは異なる値ｋ３を比例ゲインｋｐに設定するものとしてもよい。この場合、値ｋ３は値ｋ１より小さく値ｋ２より大きいのが好ましい。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータトルクＴαを設定する際の比例ゲインｋｐを用いるフィードバック制御の関係式として、比例項と積分項とを用いるものとしたが、積分項を用いないものとしても構わない。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータトルクＴαと補正トルクＴβとの和のトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしたが、モータトルクＴαをそのままモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしても構わない。また、補正トルクＴβとは異なる補正トルクとモータトルクＴαとの和のトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしてもよいし、モータトルクＴαと補正トルクＴβに更に他の補正トルクを加えて得られるトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものとしてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３に至ったときのクランク角ＣＡがトルク出力停止時クランク角ＣＡｒｅｆとなるよう設定された回転数勾配ｄｎｅを前回の目標回転数Ｎｅ＊から減じて新たな目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしたが、エンジン停止時制御ルーチンを開始して目標クランク角ＣＡｔａｇを設定したときに、エンジン２２が停止するまでのクランク角ＣＡと目標回転数Ｎｅ＊との関係を設定し、この設定した関係に対してクランク角ＣＡを適用して目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下に至ったときには、エンジン停止時調整制御として、基本的には、モータＭＧ１からのトルクの出力を停止し、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇより前で停止しようとするときには、モータＭＧ１からのエンジン２２を回転させるトルクを出力することによりエンジン２２の停止位置を目標クランク角ＣＡｔａｇとなるようにし、逆にエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを超えて停止しようとするときには、モータＭＧ１からエンジン２２の回転を停止させるトルクを出力してエンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを大幅に超えて停止しないようにするものとしたが、エンジン停止時調整制御として、単にモータＭＧ１からのトルクの出力を停止するだけのものとしたり、エンジン停止時調整制御として、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇより前で停止しようとするときにだけモータＭＧ１からのエンジン２２を回転させるトルクを出力するものとしたり、エンジン停止時調整制御として、エンジン２２が目標クランク角ＣＡｔａｇを超えて停止しようとするときにだけモータＭＧ１からエンジン２２の回転を停止させるトルクを出力するものとしたりするなど、エンジン停止時調整制御として、種々の制御を行なうものとしてもよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７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の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。また、エンジン２２とモータＭＧ１とを接続する機械的機構としてプラネタリギヤとして構成された動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、プラネタリギヤ以外のギヤ機構によりエンジンとモータとを接続するものなど、エンジンの出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能なモータを有するタイプの自動車であれば如何なる構成の自動車としても構わない。
【００４３】
また、実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、こうした自動車に搭載された内燃機関の運転停止時の制御方法の形態としてもよい。
【００４４】
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「内燃機関」に相当し、エンジン２２のクランクシャフト２６に動力分配統合機構３０を介して動力を入出力するモータＭＧ１が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当する。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，ＭＧ２などからなる駆動系が共振する共振回転数帯を含む閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲より大きいときには通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲内のときには通常の値ｋ１より小さな値ｋ２が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲未満でトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３より大きいときには通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御する、図４のエンジン回転数低下時制御を実行し、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下のときにはエンジン停止時調整制御を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とトルク指令Ｔｍ１＊を受信してモータＭＧ１を駆動制御するモータＥＣＵ４０と「停止時制御手段」に相当する。
【００４５】
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」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、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「二次電池」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，鉛蓄電池など種々の二次電池を用いることができる。「停止時制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせ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り構成されるなどとしてもよい。また、「停止時制御手段」としては、エンジン２２の回転数Ｎｅが動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，ＭＧ２などからなる駆動系が共振する共振回転数帯を含む閾値Ｎｒｅｆ２以上で閾値Ｎｒｅｆ１未満の共振含有範囲より大きいときには通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲内のときには通常の値ｋ１より小さな値ｋ２が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲未満でトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３より大きいときには通常の値ｋ１が設定された比例ゲインｋｐによるモータＭＧ１のフィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう制御する、エンジン回転数低下時制御を実行し、エンジン２２の回転数Ｎｅがトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以下のときにはエンジン停止時調整制御を実行するものに限定されるものではなく、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の下限値である閾値Ｎｒｅｆ２未満でトルク出力停止回転数Ｎｒｅｆ３以上のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振含有範囲の上限値である閾値Ｎｒｅｆ１より大きいときに用いる通常の値ｋ１とは異なる値ｋ３を比例ゲインｋｐに設定するものとするなど、内燃機関の運転を停止するときには、内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の内燃機関のクランク角または経過時間に応じた内燃機関の目標回転数を設定し、内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、内燃機関の回転数が所定回転数に至った以降は内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう発電機を駆動制御する停止直前制御を実行し、低下時回転数制御として、内燃機関の回転数が電動機と機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲内となるときには第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数範囲より小さく且つ所定回転数以上のときには第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて内燃機関の回転数が目標回転数となるよう発電機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００４６】
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。
【００４７】
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】
【００４８】
本発明は、自動車の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
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）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、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、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記内燃機関の運転を停止するときには、前記内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の前記内燃機関のクランク角または経過時間に応じた前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数に至った以降は前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう前記発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する停止時制御手段と、を備える自動車であって、
前記停止時制御手段は、前記低下時回転数制御として、前記内燃機関の回転数が前記電動機と前記機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲内となるときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲より小さく且つ前記所定回転数以上のときには前記第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御する手段である、
ことを特徴とする自動車。
【請求項２】
請求項１記載の自動車であって、
前記停止時制御手段は、前記低下時回転数制御として、前記検出された回転数と前記目標回転数との差を打ち消すために比例項と積分項とを用いて前記電動機のトルクを設定する回転数フィードバック制御を実行し、
前記第１のゲインと前記第２のゲインと前記第３のゲインは、比例項のゲインである、
自動車。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動車であって、
前記第１の比例ゲインと前記第３の比例ゲインは同一である、
自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
前記機械的機構は、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸とに３つの回転要素を各々接続した遊星歯車機構である、
自動車。
【請求項５】
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を搭載する自動車において、前記内燃機関の運転を停止するときには、前記内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の前記内燃機関のクランク角または経過時間に応じた前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数に至った以降は前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう前記発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する前記内燃機関の運転停止時の制御方法であって、
前記低下時回転数制御として、前記内燃機関の回転数が前記電動機と前記機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲内となるときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲より小さく且つ前記所定回転数以上のときには前記第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御する、
ことを特徴とする内燃機関の運転停止時の制御方法。
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記内燃機関の運転を停止するときには、前記内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の前記内燃機関のクランク角または経過時間に応じた前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数に至った以降は前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう前記発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する停止時制御手段と、を備える自動車であって、
前記停止時制御手段は、前記低下時回転数制御として、前記内燃機関の回転数が前記電動機と前記機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲内となるときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲より小さく且つ前記所定回転数以上のときには前記第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御する手段である、
ことを特徴とする自動車。
【請求項２】
請求項１記載の自動車であって、
前記停止時制御手段は、前記低下時回転数制御として、前記検出された回転数と前記目標回転数との差を打ち消すために比例項と積分項とを用いて前記電動機のトルクを設定する回転数フィードバック制御を実行し、
前記第１のゲインと前記第２のゲインと前記第３のゲインは、比例項のゲインである、
自動車。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動車であって、
前記第１の比例ゲインと前記第３の比例ゲインは同一である、
自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
前記機械的機構は、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸とに３つの回転要素を各々接続した遊星歯車機構である、
自動車。
【請求項５】
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に機械的機構を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を搭載する自動車において、前記内燃機関の運転を停止するときには、前記内燃機関を予め定めた目標クランク角に停止するために回転数を減少している最中の前記内燃機関のクランク角または経過時間に応じた前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至るまでは前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記発電機を制御する低下時回転数制御を実行し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数に至った以降は前記内燃機関が前記目標クランク角で停止するよう前記発電機を駆動制御する停止直前制御を実行する前記内燃機関の運転停止時の制御方法であって、
前記低下時回転数制御として、前記内燃機関の回転数が前記電動機と前記機械的機構とを含む駆動系を共振させる共振回転数帯を含む所定回転数範囲より大きいときには第１のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲内となるときには前記第１のゲインより小さな第２のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数範囲より小さく且つ前記所定回転数以上のときには前記第２のゲインより大きな第３のゲインを用いて前記内燃機関の回転数が前記目標回転数となるよう前記発電機を制御する、
ことを特徴とする内燃機関の運転停止時の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２１９０１９（Ｐ２０１１−２１９０１９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９２１４８（Ｐ２０１０−９２１４８）
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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