(57)【要約】【課題】  遊星歯車機構にエンジンとモータＭＧ１と駆動軸とを接続し、駆動軸にモータＭＧ２を接続したハイブリッド車において、エンジンを始動する際にモータＭＧ２に迅速に走行用電力を供給すると共にエンジンの運転による振動を抑制する。【解決手段】  アクセル開度Ａｃｃが大きいほど小さくなる傾向に目標回転数Ｎｓｅｔを設定し（Ｓ１３０）、エンジンの回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｓｅｔとなるようエンジンをモータリングする（Ｓ１５０〜Ｓ２６０）。これにより、アクセル開度Ａｃｃが大きいときにはモータＭＧ２に走行用電力を迅速に供給することができ、アクセル開度Ａｃｃが小さいときにはエンジンを低回転で運転することによる振動を抑制することができる。【選択図】        図２
2006132465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
走行用の動力を出力可能な走行用電動機と、
前記モータリング手段および前記走行用電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
運転者の走行要求を検出する走行要求検出手段と、
前記検出された走行要求に基づいて前記内燃機関のモータリングの際の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関が前記設定された目標回転数でモータリングされるよう前記モータリング手段を制御すると共に該モータリングに伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、
を備えるハイブリッド車。
【請求項２】
前記目標回転数設定手段は、前記検出された走行要求が大きいほど小さくなる傾向に前記目標回転数を設定する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
【請求項３】
請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記始動時制御手段は、前記検出された内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数より低い所定の回転数に至ったときに該内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項４】
請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記検出された走行要求または前記設定された目標回転数に基づいて前記内燃機関を始動する始動回転数を設定する始動回転数設定手段と、
を備え、
前記始動時制御手段は、前記検出された内燃機関の回転数が前記設定された始動回転数に至ったときに該内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項５】
前記始動回転数設定手段は、前記設定された目標回転数より小さい回転数として前記始動回転数を設定する手段である請求項４記載のハイブリッド車。
【請求項６】
前記走行要求検出手段は、アクセル操作量を検出する手段である請求項１ないし５いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか記載のハイブリッド車であって、
前記内燃機関のモータリングにより消費されるモータリング消費電力を推定するモータリング消費電力推定手段を備え、
前記始動時制御手段は、前記推定されたモータリング消費電力が所定電力以下の範囲内で前記内燃機関がモータリングされるよう前記モータリング手段を制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項８】
前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って該内燃機関の出力軸に入出力される動力の一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備え、該電力動力入出力手段による前記駆動軸へ出力される動力をキャンセルする動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリングする手段である請求項１ないし７いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項９】
請求項８記載のハイブリッド車であって、
前記走行用電動機は、前記駆動軸に動力を出力可能に連結されてなり、
前記モータリング手段は、前記走行用電動機から前記キャンセルする動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリングする手段である
ハイブリッド車。
【請求項１０】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する回転軸用電動機とを備える手段である請求項８または９記載のハイブリッド車。
【請求項１１】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項８または９記載のハイブリッド車。
【請求項１２】
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、走行用の動力を出力可能な走行用電動機と、前記モータリング手段および前記走行用電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）運転者の走行要求を検出し、
（ｂ）前記検出された走行要求に基づいて前記内燃機関のモータリングの際の目標回転数を設定し、
（ｃ）前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関が前記設定された目標回転数でモータリングされるよう前記モータリング手段を制御すると共に該モータリングに伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する
ハイブリッド車の制御方法。
【請求項１３】
前記ステップ（ｂ）は、前記検出された走行要求が大きいほど小さくなる傾向に前記目標回転数を設定するステップである請求項１２記載のハイブリッド車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンからの動力とモータからの動力とにより走行可能なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、モータからの動力だけで走行している最中にエンジンの始動要求がなされたときには、運転者のアクセルペダルの踏み込み量に基づいてエンジンの始動回転数を設定し、モータによりエンジンがモータリングされてエンジンの回転数が始動回転数に至ったときに燃料噴射および点火を開始してエンジンを始動している。
【特許文献１】特開２０００−２０４９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のハイブリッド車では、エンジンを始動するタイミングについては記載されているものの、エンジンをどの回転数までモータリングするかについての詳細な説明はない。一般に、モータによりエンジンを比較的高い回転数までモータリングする場合、モータリング用の電力を比較的長時間に亘ってモータに供給しなければならないため、十分な走行用電力をモータに供給することができず、運転者の走行要求に迅速に対処できない場合が生じる。一方、エンジンを比較的低い回転数までしかモータリングしない場合には、十分な走行用電力をモータに迅速に供給することはできるものの、エンジンを比較的低い回転数で運転するため、エンジンにおける爆発燃焼の間隔、即ちトルクの出力される時間的な間隔が長くなり、エンジンの運転による振動を運転者に感じさせやすい。
【０００４】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関を始動する際に走行用電動機への走行用電力の供給を迅速に行なうと共に内燃機関の運転による振動を抑制することを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、運転者の走行要求に応じた目標回転数で内燃機関をモータリングすることを目的の一つとする。さらに、本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関のモータリングにより消費される電力を抑制することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明のハイブリッド車は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
走行用の動力を出力可能な走行用電動機と、
前記モータリング手段および前記走行用電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
運転者の走行要求を検出する走行要求検出手段と、
前記検出された走行要求に基づいて前記内燃機関のモータリングの際の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関が前記設定された目標回転数でモータリングされるよう前記モータリング手段を制御すると共に該モータリングに伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明のハイブリッド車では、内燃機関の始動指示がなされたときには、運転者の走行要求に基づいて内燃機関のモータリングの際の目標回転数を設定し、設定された目標回転数で内燃機関がモータリングされるようモータリング手段を制御すると共にそのモータリングに伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御する。この結果、運転者の走行要求に応じた目標回転数で内燃機関をモータリングすることができると共にそのモータリングに伴って内燃機関を始動することができる。ここで、「走行要求検出手段」は、アクセル操作量を検出する手段であるものとすることもできる。
【０００８】
こうした本発明のハイブリッド車において、前記目標回転数設定手段は、前記検出された走行要求が大きいほど小さくなる傾向に前記目標回転数を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、運転者の走行要求が比較的大きいときには、目標回転数まで内燃機関を迅速にモータリングすることができ、走行用電動機への走行用電力の供給を迅速に行なうことができる。この結果、運転者の走行要求に迅速に対処することができる。一方、運転者の走行要求が比較的小さいときには、内燃機関の運転による振動を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記始動時制御手段は前記検出された内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数より低い所定の回転数に至ったときに該内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と前記検出された走行要求または前記設定された目標回転数に基づいて前記内燃機関を始動する始動回転数を設定する始動回転数設定手段とを備え、前記始動時制御手段は前記検出された内燃機関の回転数が前記設定された始動回転数に至ったときに該内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、運転者の走行要求または目標回転数に応じた始動回転数で内燃機関を始動することができる。この場合、前記始動回転数設定手段は、前記設定された目標回転数より小さい回転数として前記始動回転数を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関のモータリングにより消費されるモータリング消費電力を推定するモータリング消費電力推定手段を備え、前記始動時制御手段は、前記推定されたモータリング消費電力が所定電力以下の範囲内で前記内燃機関がモータリングされるよう前記モータリング手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関のモータリングにより消費される電力を抑制することができる。
【００１２】
本発明のハイブリッド車において、前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力との入出力を伴って該内燃機関の出力軸に入出力される動力の一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備え、該電力動力入出力手段による前記駆動軸へ出力される動力をキャンセルする動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリングする手段であるものとすることもできる。この場合、前記走行用電動機は前記駆動軸に動力を出力可能に連結されてなり、前記モータリング手段は前記走行用電動機から前記キャンセルする動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリングする手段であるものとすることもできる。これらの態様の本発明のハイブリッド車において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と前記第３の軸に動力を入出力する回転軸用電動機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、走行用の動力を出力可能な走行用電動機と、前記モータリング手段および前記走行用電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）運転者の走行要求を検出し、
（ｂ）前記検出された走行要求に基づいて前記内燃機関のモータリングの際の目標回転数を設定し、
（ｃ）前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関が前記設定された目標回転数でモータリングされるよう前記モータリング手段を制御すると共に該モータリングに伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明のハイブリッド車の制御方法によれば、内燃機関の始動指示がなされたときには、運転者の走行要求に基づいて内燃機関のモータリングの際の目標回転数を設定し、設定された目標回転数で内燃機関がモータリングされるようモータリング手段を制御すると共にそのモータリングに伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御するから、運転者の走行要求に応じた目標回転数で内燃機関をモータリングすることができると共にそのモータリングに伴って内燃機関を始動することができる。
【００１５】
こうしたハイブリッド車の制御方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記検出された走行要求が大きいほど小さくなる傾向に前記目標回転数を設定するステップであるものとすることもできる。こうすれば、運転者の走行要求が比較的大きいときには、目標回転数まで内燃機関を迅速にモータリングすることができ、走行用電動機への走行用電力の供給を迅速に行なうことができる。この結果、運転者の走行要求に迅速に対処することができる。一方、運転者の走行要求が比較的小さいときには、内燃機関の運転による振動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、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、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行なうバッテリ５０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。
【００１８】
エンジン２２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であり、クランクシャフト２６のクランク角を検出するクランクポジションセンサ２３などエンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力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により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【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。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。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。
【００２１】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５１ｂ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５１ｃからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、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）も演算している。
【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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、バッテリ５０の充放電を行なうか否かの差があるだけで実質的な制御における差違はない。したがって、以下、両者をまとめてエンジン・モータ運転モードと呼ぶ。
【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、特にモータ運転モードで走行している最中にエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０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の始動指示がなされたときに実行される。
【００２５】
始動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、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２のモータリングが開始されてからの時間ｔ，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３からの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータ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、モータリングが開始されてからの時間ｔは、エンジン２２の始動要求がなされたときに計時が開始されるタイマの計時時間を入力するものとした。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、温度センサ５１ｃにより検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（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。
【００２６】
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としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４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Ｔ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。
【００２７】
続いて、回転数設定フラグＦ１が値０であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、回転数設定フラグＦ１は、後述する目標回転数Ｎｓｅｔおよび始動回転数Ｎｓｔａｒｔを設定したときに値１が設定されるフラグであり、エンジン２２の始動指示がなされたときに初期値として値０が設定される。いま、エンジン２２の始動指示がなされた直後を考えれば、回転数設定フラグＦ１には値０が設定されているから、ステップＳ１２０で肯定的な判定がなされ、アクセル開度Ａｃｃに基づいてエンジン２２をモータリングする際の目標回転数Ｎｓｅｔを設定すると共に設定した目標回転数Ｎｓｅｔから所定の回転数（例えば、２００ｒｐｍや３００ｒｐｍなど）を減じることによりエンジン２２の運転制御を開始する始動回転数Ｎｓｔａｒｔを設定し（ステップＳ１３０）、回転数設定フラグＦ１に値１を設定する（ステップＳ１４０）。ここで、目標回転数Ｎｓｅｔは、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと目標回転数Ｎｓｅｔとの関係を予め定めて目標回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃが与えられると記憶したマップから対応する目標回転数Ｎｓｅｔを導出して設定するものとした。図４に目標回転数設定用マップの一例を示す。目標回転数Ｎｓｅｔは、図示するように、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるほど小さくなる傾向に設定される。アクセル開度Ａｃｃが比較的大きいときに比較的小さな目標回転数Ｎｓｅｔを設定するのは、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど要求トルクＴｒ＊も大きくなるからエンジン２２を目標回転数Ｎｓｅｔまで迅速にモータリングしてモータリング用の電力を走行用電力としてモータＭＧ２に供給する必要があるという理由に基づく。また、アクセル開度Ａｃｃが比較的小さいときに比較的大きな目標回転数Ｎｓｅｔを設定するのは、エンジン２２を低回転で運転することによって爆発燃焼の間隔、即ちトルクの発生間隔が長くなることによる振動を抑制するいう理由に基づく。なお、アクセル開度Ａｃｃが比較的大きいとき、即ち運転者の要求する加速度が比較的大きいときには、エンジン２２を低回転で運転することによる振動に対する運転者の感度も低くなると考えられるから、比較的小さな目標回転数Ｎｓｅｔを設定しても振動の運転者に与える不快感はあまり問題とならない。こうして回転数設定フラグＦ１に値１が設定されると、次回にステップＳ１２０の処理が実行されたときには、否定的な判定がなされ、後述するステップＳ１５０以降の処理が実行される。
【００２８】
次に、モータリングが開始されてからの時間ｔ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Ｓ１５０）。ここで、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、実施例では、モータリングが開始されてからの時間ｔとトルク指令Ｔｍ１＊との関係を予め定めてトルク指令設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、時間ｔが与えられると記憶したマップから対応するトルク指令Ｔｍ１＊を導出して設定するものとした。トルク指令設定用マップの一例を図５に示す。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、図示するように、エンジン２２の始動要求がなされた時間ｔ０（ｔ＝０）の直後から徐々に大きくなって時間ｔ１以降に比較的大きな所定トルクＴ１が設定されると共に時間ｔ１から所定時間ｔｒｅｆが経過した時間ｔ２から徐々に小さくなって時間ｔ３以降に所定トルクＴ２が設定される。ここで、所定トルクＴ１および所定時間ｔｒｅｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に上昇させることができるトルクおよび時間として設定され、エンジン２２やバッテリ５０の性能などにより定められる。また、所定トルクＴ２は、後述するモータリング消費電力Ｐｍの上昇を抑制しながらエンジン２２の回転数Ｎｅをさらに上昇させることができるトルクとして設定され、エンジン２２やバッテリ５０の性能などにより定められる。
【００２９】
モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてエンジン２２のモータリングにより消費されるモータリング消費電力Ｐｍを次式（１）により計算する（ステップＳ１６０）。エンジン２２を始動する際の動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、図６の共線図から導き出すことができる。即ち、モータリング消費電力Ｐｍは、実施例では、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をキャリア３４に作用するトルクに換算したもの（Ｔｍ１＊・（１＋ρ）／ρ）にエンジン２２の回転数Ｎｅを乗じることにより計算するものとした。
【００３０】
Pm＝Tm1*・Ne・(1+ρ)/ρ                           …（１）
【００３１】
モータリング消費電力Ｐｍを計算すると、計算したモータリング消費電力Ｐｍが所定電力Ｐ１より大きいか否かを判定し（ステップＳ１７０）、モータリング消費電力Ｐｍが所定電力Ｐ１より大きいときには、所定電力Ｐ１とエンジン２２の回転数Ｎｅと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を次式（２）により再設定する（ステップＳ１８０）。ここで、所定電力Ｐ１は、バッテリ５０からモータＭＧ２への走行用電力の供給などを損なうおそれがあるか否かを判定するための閾値として設定され、バッテリ５０の性能などにより定められる。こうしたステップＳ１５０〜Ｓ１８０の処理は、モータリング消費電力Ｐｍが所定電力Ｐ１以下となる範囲内でモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する処理となる。この結果、エンジン２２のモータリングにより消費される電力を抑制することができる。
【００３２】
Tm1*＝P1・ρ/Ne/(1+ρ)                            …（２）
【００３３】
次に、エンジン２２の回転数ＮｅがステップＳ１３０で設定した始動回転数Ｎｓｔａｒｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１９０）。いま、エンジンの始動指示がなされた直後を考えれば、エンジン２２の回転数Ｎｅは始動回転数Ｎｓｔａｒｔ未満であるから、ステップＳ１９０で否定的な判定がなされ、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとモータ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で除することによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ２２０）、要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータ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（４）により計算し（ステップＳ２３０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２４０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングすることによって駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する反力トルクをモータＭＧ２から出力されるトルクでキャンセルすると共にリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして出力することができる。なお、式（４）は、前述した図６の共線図を用いれば容易に導くことができる。
【００３４】
Tmax＝(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2                        …（３）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr                         …（４）
【００３５】
こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２５０）。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の回転数ＮｅをステップＳ１３０で設定した目標回転数Ｎｓｅｔと比較し（ステップＳ２６０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｓｅｔ未満であるときにはステップＳ１００に戻る。
【００３６】
こうしたステップＳ１００〜Ｓ１９０，Ｓ２２０〜Ｓ２６０の処理が繰り返し実行されているうちにエンジン２２の回転数Ｎｅが始動回転数Ｎｓｔａｒｔ以上になると、ステップＳ１９０で肯定的な判定がなされ、エンジン２２の運転制御が開始されていないときには（ステップＳ２００）、この制御の開始をエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２２０以降の処理を実行する。これにより、エンジンＥＣＵ２４は、燃料噴射制御や点火制御などのエンジン２２の運転制御を開始する。その後、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｓｅｔに至ったときに、ステップＳ２６０で肯定的な判定がなされ、始動時制御ルーチンを終了する。こうして始動時制御ルーチンを終了すると、エンジン・モータ運転モードへ移行していくのである。なお、実施例では、簡単のために始動時制御ルーチンが終了するまではエンジン２２からトルクが出力されない程度でエンジン２２が自立運転するようエンジン２２を運転制御するものとした。
【００３７】
図７は、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とモータリング消費電力Ｐｍとの時間変化の様子を示す説明図である。図中、実線Ａはアクセル開度Ａｃｃが比較的大きいときの時間変化の様子を示し、破線Ｂはアクセル開度Ａｃｃが比較的小さいときの時間変化の様子を示す。アクセル開度Ａｃｃが比較的大きいときには、実線Ａに示すように、時間ｔ０でエンジン２２の始動指示がなされると、比較的大きな所定トルクＴ１と所定トルクＴ１より小さな所定トルクＴ２とをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に順に設定し、このトルクによりエンジン２２をモータリングする。そして、モータリング消費電力Ｐｍが所定電力Ｐ１に至った時刻ｔ４以降は、モータリング消費電力Ｐｍが所定電力Ｐ１となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し、このトルクによりエンジン２２の回転数Ｎｅが比較的低い目標回転数Ｎｓｅｔ１以上になる時刻ｔ５までエンジン２２をモータリングし、エンジン・モータ運転モードへ移行する。この場合、エンジン２２を比較的低い目標回転数Ｎｓｅｔ１までしかモータリングしないことにより、モータリング用の電力を走行用電力としてモータＭＧ２に迅速に供給することができる。この結果、運転者の走行要求に迅速に対処することができる。なお、この場合、運転者は急な加速を要求しているから、エンジン２２を低回転で運転する際の振動に対する運転者の感度は低くなり、振動の運転者に与える不快感はあまり問題とならない。一方、アクセル開度Ａｃｃが比較的小さいときには、時間ｔ４まではアクセル開度Ａｃｃが比較的大きいときと同様であるが、時間ｔ５より後の時間ｔ６でエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｓｅｔ１より高い目標回転数Ｎｓｅｔ２以上になるまでエンジン２２をモータリングし、エンジン・モータ運転モードへ移行する。この場合、エンジン２２を比較的高い目標回転数Ｎｓｅｔ２までモータリングすることにより、エンジン２２を運転する際の振動を抑制することができる。
【００３８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど小さくなる傾向に設定された目標回転数Ｎｓｅｔを用いてエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｓｅｔとなるようエンジン２２をモータリングするから、アクセル開度Ａｃｃが比較的大きいときには比較的小さい目標回転数Ｎｓｅｔを設定することによりモータＭＧ２に走行用電力を迅速に供給することができ、アクセル開度Ａｃｃが比較的小さいときには比較的大きい目標回転数Ｎｓｅｔを設定することによりエンジン２２を運転する際の振動を抑制することができる。しかも、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセル開度Ａｃｃに基づいて設定された目標回転数Ｎｓｅｔを用いて始動回転数Ｎｓｔａｒｔを設定するから、アクセル開度Ａｃｃに応じた始動回転数Ｎｓｔａｒｔでエンジン２２の始動を行なうことができる。
【００３９】
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータリング消費電力Ｐｍが所定電力Ｐ１の範囲内でエンジン２２がモータリングされるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するから、エンジン２２のモータリングにより消費される電力を抑制することができる。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃに基づいて設定された目標回転数Ｎｓｅｔを用いて始動回転数Ｎｓｔａｒｔを設定するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃを用いて直接的に始動回転数Ｎｓｔａｒｔを設定するものとしてもよいし、所定の回転数を始動回転数Ｎｓｔａｒｔに設定するものとしてもよい。前者の場合、始動回転数Ｎｓｔａｒｔは、例えば、アクセル開度Ａｃｃと始動回転数Ｎｓｔａｒｔとの関係を予め定めて記憶しておいた始動回転数設定用マップを用いて設定することができる。後者の場合、所定の回転数は、例えば、エンジン２２の回転により車両や車両に搭載された機器などが共振する共振回転数領域の上限の回転数やそれよりも大きな回転数などを設定することができ、エンジン２２や車両に応じて設定することができる。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータリング消費電力Ｐｍが所定電力Ｐ１以下の範囲内でエンジン２２がモータリングされるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたが、モータリング消費電力Ｐｍに関係なくモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしてもよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、始動時制御ルーチンが終了するまで、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｓｅｔ以上になるまではエンジン２２からトルクが出力されない程度にエンジン２２を運転制御するものとしたが、エンジン２２から動力分配統合機構３０のキャリア３４に正のトルクまたは負のトルクが作用するようエンジン２２を運転制御するものとしてもよい。
【００４３】
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により減速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８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に接続された車軸）とは異なる車軸（図８における駆動輪６３ｃ，６３ｄに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続されたリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に示すように、エンジン２２の動力を、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン２２の動力の一部を駆動輪６３ａ，６３ｂに伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに出力するものとしてもよい。
【００４５】
以上、本発明を実施するための最良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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例である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】ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】目標回転数設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】トルク指令設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】動力分配統合機構３０の各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説明図である。
【図７】モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとモータリング消費電力Ｐｍとの時間変化の様子を示す説明図である。
【図８】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。
【図９】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２３  クランクポジションセンサ、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  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、５１ａ  電圧センサ、５１ｂ  電流センサ、５１ｃ  温度センサ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４  電力ライン、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ  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、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ  ２３４  アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
2006132465.tif 000003
【図２】
2006132465.tif 000004
【図３】
2006132465.tif 000005
【図４】
2006132465.tif 000006
【図５】
2006132465.tif 000007
【図６】
2006132465.tif 000008
【図７】
2006132465.tif 000009
【図８】
2006132465.tif 000010
【図９】
2006132465.tif 000011