自動車
【課題】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】エンジンを停止するときに、エンジン回転数Ｎｅがエンジンの回転に伴って生じるトルク脈動によってエンジン回転数Ｎｅに大きな影響を及ぼす回転数の上限としての閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは比例項と積分項とを用いたフィードバック制御によりエンジンが目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータを制御し（Ｓ１６０）、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降は比例項は用いずに積分項だけを用いたフィードバック制御によりエンジン目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータを制御する（Ｓ１７０）。これにより、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降にエンジンのトルク脈動がエンジン回転数Ｎｅに大きく影響を及ぼすことになってもエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に制御してエンジンを停止することができる。
【解決手段】エンジンを停止するときに、エンジン回転数Ｎｅがエンジンの回転に伴って生じるトルク脈動によってエンジン回転数Ｎｅに大きな影響を及ぼす回転数の上限としての閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは比例項と積分項とを用いたフィードバック制御によりエンジンが目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータを制御し（Ｓ１６０）、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降は比例項は用いずに積分項だけを用いたフィードバック制御によりエンジン目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータを制御する（Ｓ１７０）。これにより、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降にエンジンのトルク脈動がエンジン回転数Ｎｅに大きく影響を及ぼすことになってもエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に制御してエンジンを停止することができる。
【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、を備える自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車としては、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、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、エンジンの回転数が目標回転数となるように、エンジンの目標回転数と目標トルクに基づいて設定された基準トルクと発電機の目標回転数と回転数とに基づいて設定された補正トルクとの和として発電機のトルク指令を設定する際、補正トルクの設定については、発電機の回転数が目標回転数を中心とする遷移領域に入ったあとは比例項のゲインｋ１を値０とすると共に積分項のゲインｋ２に小さな値を設定して行なうものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この自動車では、上述の制御により、発電機制御における応答性と収束性との両立を図ると共にエンジンに要求される要求パワーの急変時も例外処理とすることなく処理するようにしている。
【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２００５−４５８６２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を制御する際には、通常、比例項と積分項とを用いたフィードバック制御が実行されるが、エンジンの各気筒は吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を繰り返すため、燃料噴射制御と点火制御とが行なわれていないエンジンの停止のときでもトルク脈動が生じ、特に回転数が小さくなったときにはトルク脈動の影響がエンジンの回転数に大きく生じるため、良好なフィードバック制御を阻害する場合が生じる。このため、内燃機関を目標クランク角で停止することが困難となる。
【０００６】
本発明の自動車は、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前記設定した目標回転数となるよう前記電動機を制御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、前記内燃機関の回転数が前記内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動によって前記内燃機関の回転数に影響を与える回転数領域の上限値として予め定められた所定回転数以上のときには比例項と積分項とを用いたフィードバック制御により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電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数未満のときには前記比例項を用いずに前記積分項を用いたフィードバック制御により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電動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内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動によって内燃機関の回転数に影響を与える回転数領域の上限値として予め定められた所定回転数以上のときには比例項と積分項とを用いたフィードバック制御により内燃機関の回転数が目標回転数となるよう電動機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数未満のときには比例項を用いずに積分項を用いたフィードバック制御により内燃機関の回転数が目標回転数となるよう電動機を制御する。このように、内燃機関のトルク脈動がその回転数に影響を与える所定回転数未満のときには比例項を用いずに積分項を用いたフィードバック制御を行なうことにより、内燃機関のトルク脈動に左右されることなく内燃機関の回転数を目標回転数に制御することができる。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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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が閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは（ステップＳ１５０）、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡと入力する処理（ステップＳ１３０）、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＊として設定する処理（ステップＳ１４０）、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるための比例項と積分項とを用いたフィードバック制御における関係式（式（２）参照）を用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する処理（ステップＳ１６０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理（ステップＳ１８０）、を繰り返す。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、エンジン２２の回転に伴って生じるトルク脈動によってエンジン２２の回転数Ｎｅに大きな影響を及ぼす回転数領域の上限値として実験などにより求められた回転数であり、例えば、１００ｐｒｍや２００ｒｐｍ，３００ｒｐｍなどを用いることができる。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る。式（２）中、右辺第１項の「ｋｐ」は比例項のゲインであり、右辺第２項の「ｋｉ」は積分項のゲインである。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。このように、比例項と積分項とを用いたフィードバック制御を行なうことにより、回転数勾配ｄｎｅで減少する目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２を回転させることができる。
【００２５】
Tm1*=kp・(Ne*-Ne)+ki・∫(Ne*-Ne)dt (2)
【００２６】
エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至ると、エンジン２２の回転数Ｎｅが値０となるまで（ステップＳ１９０）、即ちエンジン２２の回転が停止するまで、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡと入力する処理（ステップＳ１３０）、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＊として設定する処理（ステップＳ１４０）、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるために比例項は用いずに積分項だけを用いたフィードバック制御における関係式（式（３）参照）を用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する処理（ステップＳ１７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理（ステップＳ１８０）、を繰り返す。このように積分項だけを用いたフィードバック制御を行なうことにより、エンジン２２が低回転となってエンジン２２のトルク脈動がエンジン２２の回転数Ｎｅに大きく影響を及ぼすことになっても、エンジン２２のトルク脈動に左右されることなくエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に制御することができる。
【００２７】
Tm1*=ki・∫(Ne*-Ne)dt (3)
【００２８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を停止するときに、エンジン２２の回転数Ｎｅがエンジン２２の回転に伴って生じるトルク脈動によってエンジン２２の回転数Ｎｅに大きな影響を及ぼす回転数領域の上限値として実験などにより求められた回転数としての閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは比例項と積分項とを用いたフィードバック制御によりエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降は比例項は用いずに積分項だけを用いたフィードバック制御によりエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは高い精度でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊としてエンジン２２の回転数Ｎｅを低減し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降はエンジン２２のトルク脈動がエンジン２２の回転数Ｎｅに大きく影響を及ぼすことになってもエンジン２２のトルク脈動に左右されることなくエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に制御してエンジン２２の回転数Ｎｅを低減してエンジン２２を停止することができる。
【００２９】
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がエンジン２２の回転に伴って生じるトルク脈動によってエンジン２２の回転数Ｎｅに大きな影響を及ぼす回転数領域の上限値として実験などにより求められた回転数としての閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは比例項と積分項とを用いたフィードバック制御によりエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降は比例項は用いずに積分項だけを用いたフィードバック制御によりエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御する図３のエンジン停止時制御ルーチン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とが「停止時制御手段」に相当する。
【００３０】
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。
【００３１】
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】
【００３２】
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】
【００３３】
２０，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、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、を備える自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車としては、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、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、エンジンの回転数が目標回転数となるように、エンジンの目標回転数と目標トルクに基づいて設定された基準トルクと発電機の目標回転数と回転数とに基づいて設定された補正トルクとの和として発電機のトルク指令を設定する際、補正トルクの設定については、発電機の回転数が目標回転数を中心とする遷移領域に入ったあとは比例項のゲインｋ１を値０とすると共に積分項のゲインｋ２に小さな値を設定して行なうものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この自動車では、上述の制御により、発電機制御における応答性と収束性との両立を図ると共にエンジンに要求される要求パワーの急変時も例外処理とすることなく処理するようにしている。
【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２００５−４５８６２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を制御する際には、通常、比例項と積分項とを用いたフィードバック制御が実行されるが、エンジンの各気筒は吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を繰り返すため、燃料噴射制御と点火制御とが行なわれていないエンジンの停止のときでもトルク脈動が生じ、特に回転数が小さくなったときにはトルク脈動の影響がエンジンの回転数に大きく生じるため、良好なフィードバック制御を阻害する場合が生じる。このため、内燃機関を目標クランク角で停止することが困難となる。
【０００６】
本発明の自動車は、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前記設定した目標回転数となるよう前記電動機を制御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、前記内燃機関の回転数が前記内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動によって前記内燃機関の回転数に影響を与える回転数領域の上限値として予め定められた所定回転数以上のときには比例項と積分項とを用いたフィードバック制御により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電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数未満のときには前記比例項を用いずに前記積分項を用いたフィードバック制御により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電動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内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動によって内燃機関の回転数に影響を与える回転数領域の上限値として予め定められた所定回転数以上のときには比例項と積分項とを用いたフィードバック制御により内燃機関の回転数が目標回転数となるよう電動機を制御し、内燃機関の回転数が所定回転数未満のときには比例項を用いずに積分項を用いたフィードバック制御により内燃機関の回転数が目標回転数となるよう電動機を制御する。このように、内燃機関のトルク脈動がその回転数に影響を与える所定回転数未満のときには比例項を用いずに積分項を用いたフィードバック制御を行なうことにより、内燃機関のトルク脈動に左右されることなく内燃機関の回転数を目標回転数に制御することができる。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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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が閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは（ステップＳ１５０）、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡと入力する処理（ステップＳ１３０）、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＊として設定する処理（ステップＳ１４０）、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるための比例項と積分項とを用いたフィードバック制御における関係式（式（２）参照）を用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する処理（ステップＳ１６０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理（ステップＳ１８０）、を繰り返す。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、エンジン２２の回転に伴って生じるトルク脈動によってエンジン２２の回転数Ｎｅに大きな影響を及ぼす回転数領域の上限値として実験などにより求められた回転数であり、例えば、１００ｐｒｍや２００ｒｐｍ，３００ｒｐｍなどを用いることができる。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る。式（２）中、右辺第１項の「ｋｐ」は比例項のゲインであり、右辺第２項の「ｋｉ」は積分項のゲインである。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。このように、比例項と積分項とを用いたフィードバック制御を行なうことにより、回転数勾配ｄｎｅで減少する目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２を回転させることができる。
【００２５】
Tm1*=kp・(Ne*-Ne)+ki・∫(Ne*-Ne)dt (2)
【００２６】
エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至ると、エンジン２２の回転数Ｎｅが値０となるまで（ステップＳ１９０）、即ちエンジン２２の回転が停止するまで、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角ＣＡと入力する処理（ステップＳ１３０）、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＊として設定する処理（ステップＳ１４０）、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるために比例項は用いずに積分項だけを用いたフィードバック制御における関係式（式（３）参照）を用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する処理（ステップＳ１７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理（ステップＳ１８０）、を繰り返す。このように積分項だけを用いたフィードバック制御を行なうことにより、エンジン２２が低回転となってエンジン２２のトルク脈動がエンジン２２の回転数Ｎｅに大きく影響を及ぼすことになっても、エンジン２２のトルク脈動に左右されることなくエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に制御することができる。
【００２７】
Tm1*=ki・∫(Ne*-Ne)dt (3)
【００２８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２を停止するときに、エンジン２２の回転数Ｎｅがエンジン２２の回転に伴って生じるトルク脈動によってエンジン２２の回転数Ｎｅに大きな影響を及ぼす回転数領域の上限値として実験などにより求められた回転数としての閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは比例項と積分項とを用いたフィードバック制御によりエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降は比例項は用いずに積分項だけを用いたフィードバック制御によりエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは高い精度でエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊としてエンジン２２の回転数Ｎｅを低減し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降はエンジン２２のトルク脈動がエンジン２２の回転数Ｎｅに大きく影響を及ぼすことになってもエンジン２２のトルク脈動に左右されることなくエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に制御してエンジン２２の回転数Ｎｅを低減してエンジン２２を停止することができる。
【００２９】
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がエンジン２２の回転に伴って生じるトルク脈動によってエンジン２２の回転数Ｎｅに大きな影響を及ぼす回転数領域の上限値として実験などにより求められた回転数としての閾値Ｎｒｅｆ未満に至るまでは比例項と積分項とを用いたフィードバック制御によりエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満に至った以降は比例項は用いずに積分項だけを用いたフィードバック制御によりエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１を駆動制御する図３のエンジン停止時制御ルーチン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とが「停止時制御手段」に相当する。
【００３０】
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。
【００３１】
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】
【００３２】
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】
【００３３】
２０，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、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前記設定した目標回転数となるよう前記電動機を制御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、前記内燃機関の回転数が前記内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動によって前記内燃機関の回転数に影響を与える回転数領域の上限値として予め定められた所定回転数以上のときには比例項と積分項とを用いたフィードバック制御により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電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数未満のときには前記比例項を用いずに前記積分項を用いたフィードバック制御により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電動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前記設定した目標回転数となるよう前記電動機を制御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、前記内燃機関の回転数が前記内燃機関の回転に伴って生じるトルク脈動によって前記内燃機関の回転数に影響を与える回転数領域の上限値として予め定められた所定回転数以上のときには比例項と積分項とを用いたフィードバック制御により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電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数未満のときには前記比例項を用いずに前記積分項を用いたフィードバック制御により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電動機を制御する手段である、
ことを特徴とする自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２１９０１７（Ｐ２０１１−２１９０１７Ａ）
【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２０１０−９２１３４（Ｐ２０１０−９２１３４）
【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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