(57)【要約】【課題】エンジンのクランク軸を所望の位置に正確に停止させる。【解決手段】モータコントロールユニット４０００は、モータジェネレータ３１００の回転位置センサ３１１０の信号とエンジン３０００のクランク角センサ３０２０の信号との同期をとる回転同期部４０２４と、回転同期部４０２４によりクランク角と同期した回転位置センサ３１１０の信号を用いてクランク角を推定し、クランク角が所望の停止位置になると、モータジェネレータ３１００を用いてクランク軸を半停止状態に制御するロック制御部４０１４とを含む。回転同期部４０２４は、クランク角センサ３０２０よりも精度の高い回転位置センサ３１１０により低回転時のクランク角度を正確に推定できるように、回転位置センサ３１１０の信号とクランク角センサ３０２０の信号とを同期させる回路を含む。【選択図】　　　　図３
2004092463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を所定の位置に停止させるための制御装置であって、前記内燃機関には、前記内燃機関の回転を制御するモータが接続され、
前記制御装置は、
前記内燃機関の回転を検知するための第１の検知手段と、
前記モータの回転を検知するための第２の検知手段と、
前記内燃機関を停止させる際に、前記第１の検知手段が検知した前記内燃機関の回転信号と前記第２の検知手段が検知した前記モータの回転信号とを同期させるための同期手段と、
前記同期手段により内燃機関の回転信号に同期されたモータの回転信号に基づいて、前記内燃機関が所定の位置で停止するように、前記モータを駆動するように制御するための停止制御手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
車両に搭載された内燃機関を所定の位置に停止させるための制御装置であって、前記車両には、走行用の駆動源である内燃機関と、前記内燃機関の回転を制御するモータとが搭載され、
前記制御装置は、
前記内燃機関の回転を検知するための第１の検知手段と、
前記モータの回転を検知するための第２の検知手段と、
前記内燃機関を停止させる際に、前記第１の検知手段が検知した前記内燃機関の回転信号と前記第２の検知手段が検知した前記モータの回転信号とを同期させるための同期手段と、
前記同期手段により内燃機関の回転信号に同期されたモータの回転信号に基づいて、前記内燃機関が所定の位置で停止するように、前記モータを駆動するように制御するための停止制御手段とを含む、車両の制御装置。
【請求項３】
前記同期手段は、前記内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回ると、前記内燃機関の回転信号と前記モータの回転信号とを同期させるための手段を含む、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記停止制御手段は、前記モータの回転数が予め定められた回転数を下回ると、前記内燃機関が所定の位置で停止するように、前記モータを駆動するように制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記モータの回転軸と前記内燃機関の回転軸とが、ベルトを介して接続されることにより、前記モータが前記内燃機関を駆動させる、請求項１〜４のいずれかに記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記内燃機関を停止させる所定の位置を、前記所定の位置に近い、モータの磁極を基準とした位置に設定するための設定手段をさらに含む、請求項１〜５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項７】
前記モータは、前記内燃機関が運転中には、予め定められた条件に基づいて発電機として機能するモータジェネレータである、請求項１〜６のいずれかに記載の制御装置。
【請求項８】
内燃機関を所定の位置に停止させるための制御方法であって、前記内燃機関には、前記内燃機関の回転を制御するモータが接続され、
前記制御方法は、
前記内燃機関の回転を検知する第１の検知ステップと、
前記モータの回転を検知する第２の検知ステップと、
前記内燃機関を停止させる際に、前記第１の検知ステップにて検知した前記内燃機関の回転信号と前記第２の検知ステップにて検知した前記モータの回転信号とを同期させる同期ステップと、
前記同期ステップにて内燃機関の回転信号に同期されたモータの回転信号に基づいて、前記内燃機関が所定の位置で停止するように、前記モータを駆動するように制御する停止制御ステップとを含む、内燃機関の制御方法。
【請求項９】
車両に搭載された内燃機関を所定の位置に停止させるための制御方法であって、前記車両には、走行用の駆動源である内燃機関と、前記内燃機関の回転を制御するモータとが搭載され、
前記制御方法は、
前記内燃機関の回転を検知する第１の検知ステップと、
前記モータの回転を検知する第２の検知ステップと、
前記内燃機関を停止させる際に、前記第１の検知ステップにて検知した前記内燃機関の回転信号と前記第２の検知ステップにて検知した前記モータの回転信号とを同期させる同期ステップと、
前記同期ステップにて内燃機関の回転信号に同期されたモータの回転信号に基づいて、前記内燃機関が所定の位置で停止するように、前記モータを駆動するように制御する停止制御ステップとを含む、車両の制御方法。
【請求項１０】
前記同期ステップは、前記内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回ると、前記内燃機関の回転信号と前記モータの回転信号とを同期させるステップを含む、請求項８または９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記停止制御ステップは、前記モータの回転数が予め定められた回転数を下回ると、前記内燃機関が所定の位置で停止するように、前記モータを駆動するように制御するステップを含む、請求項８〜１０のいずれかに記載の車両の制御方法。
【請求項１２】
前記モータの回転軸と前記内燃機関の回転軸とが、ベルトを介して接続されることにより、前記モータが前記内燃機関を駆動させる、請求項８〜１１のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１３】
前記制御方法は、前記内燃機関を停止させる所定の位置を、前記所定の位置に近い、モータの磁極を基準とした位置に設定する設定ステップをさらに含む、請求項８〜１２のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１４】
前記モータは、前記内燃機関が運転中には、予め定められた条件に基づいて発電機として機能するモータジェネレータである、請求項８〜１３のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１５】
請求項８〜１４のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行用の駆動源として、エンジンと、バッテリを動力源とする電気モータとを備える車両の制御装置に関し、特に、車両のエンジンの運転をできるだけ停止して、地球温暖化の防止や省資源化を図ることができる車両の制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化の防止や省資源化の観点から、赤信号の交差点や渋滞等で車両が停車するとエンジンを自動的に停止させて、再び走行を始めようと運転者が操作すると（たとえばアクセルペダルを踏んだり、あるいはブレーキペダルの踏み込みを止めたり、シフトレバーを走行段に切り替えるなど）、エンジンが再始動するエコノミーランニングシステム（アイドリングストップシステム、エンジンオートマチックストップアンドスタートシステムとも呼ばれる。）が、バスなどの大型車や乗用車を中心に開発されており、一部実用化されている。このシステムにおいては、車両の停車中における補機類（エアコンディショナ、ヘッドランプ、オーディオなど）への電力供給のために、鉛蓄電池、リチウム電池などの２次電池を搭載する。車両の停車中は、この２次電池からこれらの補機類に電力が供給される。また、この２次電池の電力を用いて、モータを用いてクランキングを行ない、エンジンを再始動させる。車両のドライバビリティ向上および環境保護のため、このアイドルストップ後のエンジン再始動時にできるだけ早くエンジンを始動させる必要がある。
【０００３】
また、このほかにも、車両の駆動源としてエンジンと電気モータとを搭載して、車両の走行状態がエンジンの効率が良い領域であると、電気モータではなくエンジンを作動させて、車両の走行状態がエンジンの効率が悪い領域であると、エンジンではなく電気モータを作動させて、車両を走行させるハイブリッドシステムとよばれる車両がある。このような車両においても、従来の車両とは異なり、運転者がイグニッションキーをエンジンオフの位置にしない場合でも、エンジンが自動的に停止して、車両の走行状態が変わると、エンジンが自動的に再始動する。
【０００４】
すなわち、このような車両においては、エンジンの停止後、再始動させる際には、クランク軸をモータジェネレータで回転駆動するとともに、燃料噴射弁から燃料噴射や点火プラグからの点火が行なわれることにより、完爆状態に移行する。このためには、クランク軸およびカム軸の回転位相に基づいて、気筒判別を行ない、燃料噴射する気筒や点火する気筒を判別する必要がある。エンジン停止処理後に、エンジン回転数が所定の回転数以下に低下した後、所定のクランク軸角度に到達した時点でモータジェネレータをブレーキ作動させて特定のクランク軸角度に停止させるとともに、このときに所定角度に停止しなかった場合にはモータを瞬間的に駆動させて所定の位置まで回転させる。
【０００５】
このようにすることで、次回のエンジン始動時に、できるだけ早期に気筒判別を行なうことができるようになるので、エンジン始動時間の短縮や始動中の未燃ガスの排出を低下させ、エンジンの始動性を向上することができる。このような場合において、モータによって強制的にクランク軸を正転させると、エンジンの圧縮行程中の気筒内の圧力が高くなってしまい、その停止位置に停止させた後、モータの駆動を停止した途端に、気筒内圧力がピストンを介してクランク軸を作用して、クランク軸が停止位置から動いてしまうことが起こり得る。
【０００６】
特開２００１−３０４０８０公報は、このような問題点を解決する制御装置を開示する。この公報に開示された車両は、第１の方向にクランク軸を回転する内燃機関と、この内燃機関のクランク軸に接続されるとともに、内燃機関を駆動または制動するモータジェネレータと、モータジェネレータを制御する制御装置とを含む。制御装置は、内燃機関の停止を指令する停止指令回路と、この停止指令回路によって内燃機関の停止が指令され、内燃機関を停止させた後にモータジェネレータを駆動させて、内燃機関を第１の方向とは異なる第２の方向に回転させて、所望の位置に内燃機関を停止させるとともに、所定時間経過後、モータジェネレータへ徐々に減少する駆動指令を出力する停止制御回路とを含む。
【０００７】
この公報に開示された制御装置によると、内燃機関が停止した後に、所望の位置まで内燃機関を逆転させるようにモータジェネレータを回転させるようにしたので、内燃機関の圧力が停止時よりも高くなることがなく、所望の位置に内燃機関を確実に停止させることができる。さらに、内燃機関が所定位置に停止した後、内燃機関の気筒からの気体の漏れによって生じる不釣合いを、モータジェネレータの駆動によって釣り合うようにしたので、そのような場合であっても、所望の位置に内燃機関を確実に停止させることができ、内燃機関の始動性をさらに向上させることができる。
【０００８】
この特開２００１−３０４０８０公報に開示された制御装置では、所望の位置に内燃機関を停止させるためには、内燃機関のクランク軸の位置を正確に検知する必要がある。特開２００１−２５４６４６公報は、内燃機関のクランク軸が停止した角度を正確に求めることができる制御装置を開示する。この公報に開示された制御装置は、エンジン回転数が予め定められたしきい値未満である場合には、エンジン回転数センサにより出力されたエンジン回転信号パルスとモータ回転数センサにより出力されたモータ回転信号パルスとの出力時間差を信号時間差Δｔとして算出する算出回路と、エンジンが停止すると、モータ回転信号パルス数の積算値および信号時間差Δｔに基づいてクランク軸が停止した回転角度を算出する算出回路と、エンジンの再始動時には、算出された回転角度に基づいて、エンジンを再始動する始動回路とを含む。
【０００９】
この公報に開示された制御装置によると、エンジン回転信号とモータ回転信号との両信号の信号出力時間差に基づいて、これらの信号を関連付けて、エンジンの運転が停止した際のクランク軸の停止回転角度を求めることができる。すなわち、ホール素子式センサが用いられることが多いモータ回転数センサの分解能は、広くエンジン回転数センサとして用いられている電磁式ピックアップセンサ（ＭＰＵ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｐｉｃｋｕｐ　Ｕｎｉｔ）の分解能よりも高く、実質的に対応するクランク軸の回転数が０になるまで、モータ回転信号を出力することができる。したがって、エンジンの運転中にエンジン回転信号とモータ回転信号を予め関連付けておくことにより、エンジンの運転停止時における補機駆動用モータの回転角度からクランク軸の停止回転角度を求めることができる。その結果、エンジンの運転停止時におけるクランク軸の回転角度をエンジンの始動前に知ることができるので、気筒判別のための時間は不要となり、エンジン始動時に直ちに最初に圧縮行程を迎えるシリンダを判別して、エンジンを始動させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報に開示された制御装置では以下のような問題点がある。
【００１１】
特開２００１−３０４０８０公報に開示された制御装置では、エンジンに設けられた角度センサに、ホール素子等を用いてクランク軸の一定回転角度毎に１つのパルス信号を発生させて、このパルス数を一定時間計数することにより、正確にクランク軸の角度を検出する。しかしながら、現実には、エンジンに設けられるクランク軸の回転信号の出力には、電磁式ピックアップセンサが用いられる。電磁式ピックアップセンサは、クランク軸に備えられている被検出片が検出部を通過する際の磁束密度変化の早さに比例して出力信号が大きくなる性質を有している。そのため、クランクシャフト回転数が低下するに連れて信号出力とノイズの識別が困難となり、極低回転域（例えば、２０ｒ．ｐ．ｍ．以下）ではクランク軸の回転信号を出力できず、結果としてクランク軸の回転角度を検出することができない。このような電磁式ピックアップセンサの性質は、極低回転域における運転に不向きな内燃機関の特性と一致しており、内燃機関の運転制御上、特に問題となることがないので、広く用いられている。このため、一般的にエンジンに設けられるクランク角度を検出する電磁式ピックアップセンサを用いると、この公報に開示されたようにエンジンのクランク軸を所望の位置に停止させることができない。
【００１２】
特開２００１−２５４６４６公報に開示された制御装置では、ホール素子式センサが一般的に用いられるモータ回転センサからのモータ回転信号と、電磁式ピックアップセンサが一般的に用いられるエンジン回転数センサからのエンジン回転信号とを予め関連付けておくことにより、エンジンの停止後に、クランク軸が停止した正確な角度を求めることができる。しかしながら、この公報に開示された制御装置は、エンジン停止後のクランク軸の角度を正確に求めるものに過ぎず、予め定められたエンジンの停止位置になるように、エンジンの回転をモータジェネレータを用いて制御するものではない。
【００１３】
さらに、特開２００１−２５４６４６公報に開示されたモータの回転信号とエンジンの回転信号とを関連付けて精度良くクランク軸の回転角度を求めることを、特開２００１−３０４０８０公報に適用して、精度良くクランクが所望の角度になるように、モータを用いてエンジンを停止させようとしても、特開２００１−２５４６４６公報に開示されたクランク角度の検出は、エンジンの回転が停止した後の処理であるので、エンジンを停止させるための特開２００１−３０４０８０公報への適用は困難である。
【００１４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、内燃機関と、その内燃機関を駆動させる多相モータとを搭載した車両およびその内燃機関の制御装置であって、内燃機関を正確に停止させて、内燃機関の停止後であって内燃機関の再始動時にできるだけ早く内燃機関を始動させることができる、制御装置、制御方法、その制御方法をコンピュータに実現させるためのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る制御装置は、内燃機関を所定の位置に停止させるための制御装置である。この内燃機関には、内燃機関の回転を制御するモータが接続される。この制御装置は、内燃機関の回転を検知するための第１の検知手段と、モータの回転を検知するための第２の検知手段と、内燃機関を停止させる際に、第１の検知手段が検知した内燃機関の回転信号と第２の検知手段が検知したモータの回転信号とを同期させるための同期手段と、同期手段により内燃機関の回転信号に同期されたモータの回転信号に基づいて、内燃機関が所定の位置で停止するように、モータを駆動するように制御するための停止制御手段とを含む。
【００１６】
第１の発明によると、たとえば、ハイブリッドシステムに搭載された内燃機関を自動停止させる条件を満足すると、内燃機関の停止が指令される。この停止指令により、内燃機関への燃料の供給が停止されて、内燃機関が停止する。この際、たとえば、内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回ると、同期手段が、第１の検知手段が検知した内燃機関の回転信号と第２の検知手段が検知したモータの回転信号とを同期させる。車両においては、通常、第１の検知手段として、たとえば電磁式ピックアップセンサを用いたクランク角度センサが、第２の検知手段として、たとえばホール素子、エンコーダ、レゾルバなどを用いた精度の高い回転センサが用いられる。この同期手段による同期により、より精度の良い第２の検知手段が検知したモータの回転信号に基づいてクランク軸の位置を推定して、精度高く推定されたクランク軸の位置に基づいて、停止制御手段がモータを制御してクランク軸を所定の位置に停止させることができる。これにより、既存のクランク軸回転センサを、検知原理の異なる高精度のセンサに交換することなくそのまま用いて、所定の位置（コンプレッション乗り越えトルクが最小になるような位置）に、内燃機関のクランク軸を正確に停止させることができる。コンプレッション乗り越えトルクが最小であるので、最小の駆動トルクでモータが内燃機関を再始動することができる。その結果、内燃機関の停止後であって内燃機関の再始動時にできるだけ早く内燃機関を始動させることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【００１７】
第２の発明に係る制御装置は、車両に搭載された内燃機関を所定の位置に停止させるための制御装置である。この車両には、走行用の駆動源である内燃機関と、内燃機関の回転を制御するモータとが搭載される。この制御装置は、内燃機関の回転を検知するための第１の検知手段と、モータの回転を検知するための第２の検知手段と、内燃機関を停止させる際に、第１の検知手段が検知した内燃機関の回転信号と第２の検知手段が検知したモータの回転信号とを同期させるための同期手段と、同期手段により内燃機関の回転信号に同期されたモータの回転信号に基づいて、内燃機関が所定の位置で停止するように、モータを駆動するように制御するための停止制御手段とを含む。
【００１８】
第２の発明によると、たとえば、ハイブリッドシステムを搭載した車両の走行状態が内燃機関を自動停止させる条件を満足すると、内燃機関の停止が指令される。この停止指令により、内燃機関への燃料の供給が停止されて、内燃機関が停止する。この際、たとえば、内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回ると、同期手段が、第１の検知手段が検知した内燃機関の回転信号と第２の検知手段が検知したモータの回転信号とを同期させる。車両においては、通常、第１の検知手段として、たとえば電磁式ピックアップセンサを用いたクランク角度センサが、第２の検知手段として、たとえばホール素子、エンコーダ、レゾルバなどを用いた精度の高い回転センサが用いられる。この同期手段による同期により、より精度の良い第２の検知手段が検知したモータの回転信号に基づいてクランク軸の位置を推定して、精度高く推定されたクランク軸の位置に基づいて、停止制御手段がモータを制御してクランク軸を所定の位置に停止させることができる。これにより、既存のクランク軸回転センサを、検知原理の異なる高精度のセンサに交換することなくそのまま用いて、所定の位置（コンプレッション乗り越えトルクが最小になるような位置）に、内燃機関のクランク軸を正確に停止させることができる。コンプレッション乗り越えトルクが最小であるので、最小の駆動トルクでモータが内燃機関を再始動することができる。その結果、内燃機関の停止後であって内燃機関の再始動時にできるだけ早く内燃機関を始動させることができる車両の制御装置を提供することができる。
【００１９】
第３の発明に係る制御装置は、第１または２の発明の構成に加えて、同期手段は、内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回ると、内燃機関の回転信号とモータの回転信号とを同期させるための手段を含む。
【００２０】
第３の発明によると、内燃機関の回転数が低くなり、第１の検知手段による内燃機関の回転の検知が困難になる前に、同期手段により、第１の検知手段により検知された内燃機関の回転信号と、第２の検知手段により検知されたモータの回転信号とを同期させておくことができる。
【００２１】
第４の発明に係る制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、停止制御手段は、モータの回転数が予め定められた回転数を下回ると、内燃機関が所定の位置で停止するように、モータを駆動するように制御するための手段を含む。
【００２２】
第４の発明によると、内燃機関への燃料の供給が停止されて、内燃機関の回転数が低下して、ほとんど停止状態になると、停止制御手段が、モータの回転信号から正確に推定されたクランク軸の回転信号に基づいて、内燃機関が所定の位置に停止するようにモータを制御する。このため、これにより、既存のクランク軸回転センサを精度を向上させることなくそのまま用いて、所定の位置に、内燃機関のクランク軸を正確に停止させることができる。
【００２３】
第５の発明に係る制御装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、モータの回転軸と内燃機関の回転軸とが、ベルトを介して接続されることにより、モータが内燃機関を駆動させる車両に適用されるものである。
【００２４】
第５の発明によると、ベルトを介してモータと内燃機関とが接続されている場合であっても（すなわち、滑りなどの要因で、内燃機関のクランク軸の回転とモータの回転とが一義的に決まらない場合であっても）、正確に内燃機関のクランク軸を所定の位置に停止させることができる制御装置を提供できる。
【００２５】
第６の発明に係る制御装置は、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関を停止させる所定の位置を、所定の位置に近い、モータの磁極を基準とした位置に設定するための設定手段をさらに含む。
【００２６】
第６の発明によると、コンプレッション乗り越えトルクが最小である所定の位置に近い位置であって、モータの磁極を基準として決定される位置に、実際に内燃機関のクランク軸を停止させる。モータの磁極を基準とした位置にクランク軸を停止させるので、内燃機関の再始動時にも磁極を基準した位置にクランク軸は停止しているので、モータの回転信号に基づくクランク軸の停止位置を検知する必要がなくなる。
【００２７】
第７の発明に係る制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、モータは、内燃機関が運転中には、予め定められた条件に基づいて発電機として機能するモータジェネレータであるものである。
【００２８】
第７の発明によると、モータは、エンジンの停止中には補機を駆動させ、エンジンの運転中であって回生制動時には発電して電力を回収し、エンジンの再始動時には内燃機関をクランキングする。この制御装置によると、このようなモータを用いて、内燃機関の停止後であって内燃機関の再始動時にできるだけ早くエンジンを始動させることができる。
【００２９】
第８の発明に係る制御方法は、内燃機関を所定の位置に停止させるための制御方法である。この内燃機関には、内燃機関の回転を制御するモータが接続される。この制御方法は、内燃機関の回転を検知する第１の検知ステップと、モータの回転を検知する第２の検知ステップと、内燃機関を停止させる際に、第１の検知ステップにて検知した内燃機関の回転信号と第２の検知ステップにて検知したモータの回転信号とを同期させる同期ステップと、同期ステップにて内燃機関の回転信号に同期されたモータの回転信号に基づいて、内燃機関が所定の位置で停止するように、モータを駆動するように制御する停止制御ステップとを含む。
【００３０】
第８の発明によると、たとえば、ハイブリッドシステムに搭載された内燃機関を自動停止させる条件を満足すると、内燃機関の停止が指令される。この停止指令により、内燃機関への燃料の供給が停止されて、内燃機関が停止する。この際、たとえば、内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回ると、同期ステップにて、第１の検知ステップにて検知された内燃機関の回転信号と第２の検知ステップにて検知されたモータの回転信号とを同期させる。車両においては、通常、第１の検知ステップにおいては、たとえば電磁式ピックアップセンサを用いたクランク角度センサを用いて、第２の検知ステップにおいては、たとえばホール素子、エンコーダ、レゾルバなどを用いた精度の高い回転センサを用いて、回転は検知される。この同期ステップによる同期により、より精度の良い第２の検知ステップにて検知したモータの回転信号に基づいてクランク軸の位置を推定して、精度高く推定されたクランク軸の位置に基づいて、停止制御ステップにてモータを制御してクランク軸を所定の位置に停止させることができる。これにより、既存のクランク軸回転センサを、検知原理の異なる高精度のセンサに交換することなくそのまま用いて、所定の位置（コンプレッション乗り越えトルクが最小になるような位置）に、内燃機関のクランク軸を正確に停止させることができる。コンプレッション乗り越えトルクが最小であるので、最小の駆動トルクでモータが内燃機関を再始動することができる。その結果、内燃機関の停止後であって内燃機関の再始動時にできるだけ早く内燃機関を始動させることができる内燃機関の制御方法を提供することができる。
【００３１】
第９の発明に係る制御方法は、車両に搭載された内燃機関を所定の位置に停止させるための制御方法であある。この車両には、走行用の駆動源である内燃機関と、内燃機関の回転を制御するモータとが搭載される。この制御方法は、内燃機関の回転を検知する第１の検知ステップと、モータの回転を検知する第２の検知ステップと、内燃機関を停止させる際に、第１の検知ステップにて検知した内燃機関の回転信号と第２の検知ステップにて検知したモータの回転信号とを同期させる同期ステップと、同期ステップにて内燃機関の回転信号に同期されたモータの回転信号に基づいて、内燃機関が所定の位置で停止するように、モータを駆動するように制御する停止制御ステップとを含む。
【００３２】
第９の発明によると、たとえば、ハイブリッドシステムを搭載した車両の走行状態が内燃機関を自動停止させる条件を満足すると、内燃機関の停止が指令される。この停止指令により、内燃機関への燃料の供給が停止されて、内燃機関が停止する。この際、たとえば、内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回ると、同期ステップにて、第１の検知ステップにて検知された内燃機関の回転信号と第２の検知ステップにて検知されたモータの回転信号とを同期させる。車両においては、通常、第１の検知ステップにおいては、たとえば電磁式ピックアップセンサを用いたクランク角度センサを用いて、第２の検知ステップにおいては、たとえばホール素子、エンコーダ、レゾルバなどを用いた精度の高い回転センサを用いて、回転は検知される。この同期ステップによる同期により、より精度の良い第２の検知ステップにて検知したモータの回転信号に基づいてクランク軸の位置を推定して、精度高く推定されたクランク軸の位置に基づいて、停止制御ステップにてモータを制御してクランク軸を所定の位置に停止させることができる。これにより、既存のクランク軸回転センサを、検知原理の異なる高精度のセンサに交換することなくそのまま用いて、所定の位置（コンプレッション乗り越えトルクが最小になるような位置）に、内燃機関のクランク軸を正確に停止させることができる。コンプレッション乗り越えトルクが最小であるので、最小の駆動トルクでモータが内燃機関を再始動することができる。その結果、内燃機関の停止後であって内燃機関の再始動時にできるだけ早く内燃機関を始動させることができる車両の制御方法を提供することができる。
【００３３】
第１０の発明に係る制御方法は、第８または９の発明の構成に加えて、同期ステップは、内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回ると、内燃機関の回転信号とモータの回転信号とを同期させるステップを含む。
【００３４】
第１０の発明によると、内燃機関の回転数が低くなり、第１の検知ステップにおける内燃機関の回転の検知が困難になる前に、同期ステップにて、第１の検知ステップにおいて検知された内燃機関の回転信号と、第２の検知ステップにおいて検知されたモータの回転信号とを同期させておくことができる。
【００３５】
第１１の発明に係る制御方法は、第８〜１０のいずれかの発明の構成に加えて、停止制御ステップは、モータの回転数が予め定められた回転数を下回ると、内燃機関が所定の位置で停止するように、モータを駆動するように制御するステップを含む。
【００３６】
第１１の発明によると、内燃機関への燃料の供給が停止されて、内燃機関の回転数が低下して、ほとんど停止状態になると、停止制御ステップにて、モータの回転信号から正確に推定されたクランク軸の回転信号に基づいて、内燃機関が所定の位置に停止するようにモータを制御する。このため、これにより、既存のクランク軸回転センサを精度を向上させることなくそのまま用いて、所定の位置に、内燃機関のクランク軸を正確に停止させることができる。
【００３７】
第１２の発明に係る制御方法は、第８〜１１のいずれかの発明の構成に加えて、モータの回転軸と内燃機関の回転軸とが、ベルトを介して接続されることにより、モータが内燃機関を駆動させる車両に適用されるものである。
【００３８】
第１２の発明によると、ベルトを介してモータと内燃機関とが接続されている場合であっても（すなわち、滑りなどの要因で、内燃機関のクランク軸の回転とモータの回転とが一義的に決まらない場合であっても）、正確に内燃機関のクランク軸を所定の位置に停止させることができる制御方法を提供できる。
【００３９】
第１３の発明に係る制御方法は、第８〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関を停止させる所定の位置を、所定の位置に近い、モータの磁極を基準とした位置に設定する設定ステップをさらに含む。
【００４０】
第１３の発明によると、コンプレッション乗り越えトルクが最小である所定の位置に近い位置であって、モータの磁極を基準として決定される位置に、実際に内燃機関のクランク軸を停止させる。モータの磁極を基準とした位置にクランク軸を停止させるので、内燃機関の再始動時にも磁極を基準した位置にクランク軸は停止しているので、モータの回転信号に基づくクランク軸の停止位置を検知する必要がなくなる。
【００４１】
第１４の発明に係る制御方法においては、第８〜１３のいずれかの発明の構成に加えて、モータは、内燃機関が運転中には、予め定められた条件に基づいて発電機として機能するモータジェネレータであるものである。
【００４２】
第１４の発明によると、モータは、エンジンの停止中には補機を駆動させ、エンジンの運転中であって回生制動時には発電して電力を回収し、エンジンの再始動時には内燃機関をクランキングする。この制御方法によると、このようなモータを用いて、内燃機関の停止後であって内燃機関の再始動時にできるだけ早くエンジンを始動させることができる。
【００４３】
第１５の発明に係るプログラムは、第８〜１４のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実現させるためのプログラムである。
【００４４】
第１５の発明によると、モータを用いて、内燃機関を所望の位置に正確に停止させることができる制御方法をコンピュータを用いて実現するプログラムを提供することができる。
【００４５】
第１６の発明に係る記録媒体は、第１５の発明に係るプログラムを記録したものである。
【００４６】
第１６の発明によると、モータを用いて、内燃機関を所望の位置に正確に停止させることができる制御方法をコンピュータを用いて実現するプログラムを記録した記録媒体を提供することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００４８】
本実施の形態にかかる制御装置は、たとえばハイブリッドシステムといわれるパワートレインを搭載した車両を制御する。以下にこのようなハイブリッドシステムについて説明する。
【００４９】
図１および図２を参照して、本実施の形態にかかる制御装置が搭載される車両であって、エンジンと電気モータとの２つの動力源を有する車両について説明する。図１および図２に示す車両は、ハイブリッドシステムと呼ばれるパワートレインを有する。
【００５０】
ここで、簡単にハイブリッドシステムについて説明する。ハイブリッドシステムとは、ガソリンエンジンと電気モータのように、２種類の動力源を組合せて使用するパワートレインである。このシステムは、走行条件に応じて、ガソリンエンジンと電気モータとを使い分け、それぞれの持つ長所を活かしつつ、不得意な部分を補うことができる。そのため、滑らかでレスポンスの良い動力性能とともに、燃料消費や排出ガスを大幅に抑制できるという特徴を有する。このハイブリッドシステムには、大別してシリーズハイブリッドシステムおよびパラレルハイブリッドシステムの２種類がある。
【００５１】
シリーズ（直列）ハイブリッドシステムは、車輪の駆動を電気モータで行ない、エンジンは、電気モータへの動力供給源として作動する。小さな出力のエンジンを効率良い領域でほぼ一定回転で運転し、効率良く充電しながら走行できる。
【００５２】
パラレル（並列）ハイブリッドシステムは、エンジンと電気モータとで車輪を直接駆動する。このシステムでは、電気モータは、エンジンの動力のアシストを行なうとともに、発電機としてバッテリを充電しながら走行することも可能である。
【００５３】
なお、ハイブリッドシステムに用いられるエンジンは、ガソリンエンジンに限らず、軽油や天然ガスにて駆動され得るエンジンであってもよく、他に知られている公知の内燃機関を用いることができる。
【００５４】
図１に、パラレルハイブリッドシステムおよびシリーズハイブリッドシステムの両方の特徴を有するパラレルシリーズハイブリッドシステムを示す。図１に示すように、この車両のパワートレインは、トランスアクスル１００と、動力源としてのエンジン２００と、トランスアクスル１００およびエンジン２００を制御する制御装置３００とを含む。トランスアクスル１００の入力軸７００は、動力分割機構１０００を介してエンジン２００に接続され、トランスアクスル１００の出力軸７５０は、駆動輪８００に接続されている。この車両のパワートレインは、さらに、直流電力を供給するバッテリ１３００と、バッテリ１３００に接続されたインバータ１２００と、インバータ１２００に接続されたモータジェネレータ１１００および電気モータ１４００と、エンジン２００からの動力を、モータジェネレータ１１００への駆動力と、トランスアクスル１００を介して駆動輪８００への駆動力とに分割する動力分割機構１０００とを含む。
【００５５】
制御装置３００は、その内部にＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）およびメモリを有し、メモリはＣＰＵで実行されるプログラム、各種マップが記憶される。制御装置３００は、目標トルクを発生させるための指示トルクに基づいて、動力源であるエンジン２００および電気モータ１４００に接続されたインバータ１２００を制御する。このとき、制御装置３００は、トランスアクスル１００の入力軸７００にエンジン２００から所定の駆動力が入力されるように、動力分割機構１０００を制御する。
【００５６】
制御装置３００は、この車両の発進時や低速時であって、エンジン効率が悪いときには、エンジン２００を使用しないで電気モータ１４００を回転させて走行する。この車両の通常走行時には、エンジン２００と電気モータ１４００とを回転させて最も効率良く走行する。この車両の加速時には、バッテリ１３００からの電力を加えて、加速走行する。この車両の減速制動時には、自動的にモータジェネレータ１１００により回生発電を行ない、バッテリ１３００を充電する。
【００５７】
なお、この電気モータ１４００は、車両の駆動時にはモータとして使用され、車両の制動時にはジェネレータとして使用される。また、モータジェネレータ１１００は、エンジン２００により駆動される発電機であって、発電された電力は、インバータ１２００で変換されてバッテリ１３００に蓄えられたり、電気モータ１４００に供給される。
【００５８】
図２にパラレルハイブリッドシステムおよびシリーズハイブリッドシステムの両方の特徴を有する図１に示したシステムとは別の種類のパラレルシリーズハイブリッドシステムを示す。図２に示すように、このハイブリッドシステムは、フロントユニットにパラレルハイブリッドシステムの要素を含み、リアユニットにフロントのモータジェネレータで発電した電力を使用するシリーズハイブリッドシステムの要素を含む。この車両は、図１に示したシステムの構成の一部を変更したものである。この車両の駆動輪（前輪）８００の動力源は、エンジン２００およびモータジェネレータ２０００であって、駆動輪（後輪）２２００の動力源は、モータジェネレータ２０５０である。モータジェネレータ２０００からの駆動力は、駆動軸７５０を介して駆動輪（前輪）８００に伝達され、モータジェネレータ２０５０からの駆動力は、駆動軸２１００を介して駆動輪（後輪）２２００に伝達される。このモータジェネレータ２０００、２０５０は、駆動時にはモータとして使用され、制動時にはジェネレータとして使用される。
【００５９】
制御装置３００は、目標トルクを発生させる為の指示トルク値に基づいて、動力源であるエンジン２００およびモータジェネレータ２０００に接続されたインバータ１２００を制御する。このとき、制御装置３００は、トランスアクスル１００の入力軸に所定の駆動力が入力されるように、動力分割機構１０００を制御する。
【００６０】
制御装置３００は、大きな駆動力が必要な発進時には、フロントおよびリアのモータジェネレータを回転させて走行する。低速で走行したり、緩やかな下り坂を走行したりする時などであって、エンジン効率が悪いときには、エンジンを停止してフロントのモータジェネレータを回転させて走行する。中速での低負荷走行時などであって、エンジン効率の良い領域においては、エンジンを始動してエンジンにより前輪を駆動して走行する。加速時や急加速時には、エンジン出力を上げるとともにフロントおよびリアのモータジェネレータでエンジンをアシストして走行する。減速時には、車輪がフロントおよびリアのモータジェネレータを発電機として作動させて走行エネルギを回収するように走行する。
【００６１】
本実施の形態に係る制御装置が適用されるパワートレインについては、図１および図２に示したパワートレインは一例であって、上述した以外のパワートレインであってもよい。また、本実施の形態に係る制御装置は、図１または図２に示したパワートレインに変速装置を組み合わせたハイブリッドシステムに適用してもよい。このとき変速装置は、無段変速機であっても有段変速機であってもよい。さらに、他に公知のハイブリッドシステムに本発明を適用してもよい。
【００６２】
すなわち、本実施の形態に係る制御装置は、エンジンと、エンジンを駆動するモータとを有するハイブリッドシステムに適用が可能である。ハイブリッドシステムにおいては、車両の運転状態に応じて、エンジンの効率が悪い領域においてはエンジンを自動的に停止させて、車両の運転状態が変わり、エンジンの効率が良い領域においてはエンジンを自動的に再始動させる。この再始動時に、エンジンに対してクランキングを行なう多相モータ（モータジェネレータであってもよい）を搭載した車両に対して、本実施の形態に係る制御装置は適用できる。この多相モータは、エンジンの代わりに車両の走行源となる大出力のモータであっても、クランキングを行なうだけの小出力のモータであってもよい。
【００６３】
このような車両には、交差点での赤信号で交差点等で車両が停車するとエンジンを自動的に停止させて、再び走行を始めようと運転者が操作すると、エンジンが再始動するエコノミーランニングシステムを実現するハイブリッドシステムを含む。このようなハイブリッドシステムに共通するのは、エンジンとエンジン以外の動力源（電気モータ、モータジェネレータ）とを搭載して、必要に応じて（たとえば、車両が一時的に停止した場合のみならず、車両が渋滞で走行と停止とを繰返す場合などの車両の運転状態に応じて）、エンジンを停止させる機能を有することである。この機能を実現するためには、エンジンの再始動を速やかに実行する必要がある。本実施の形態に係る制御装置は、このようなエンジンの再始動を速やかに行なうという機能を必要とする、すべての車両のパワートレインに適用できる。
【００６４】
図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるモータコントロールユニット４０００を含む車両の制御システムについて説明する。
【００６５】
図３に示すように、この車両には、エンジン３０００と、エンジン３０００のクランク軸に接続されたモータジェネレータ３１００と、モータジェネレータ３１００を駆動するためのインバータ３２００と、インバータ３２００に電力を供給する電池３３００とを含む。エンジン３０００のクランク軸と、モータジェネレータ３１００の回転軸とは、予め定められた比率γを有するプーリを介してベルトにより接続されている。
【００６６】
エンジン３０００には、エンジンのクランク軸の回転数を検知するための回転数センサ３０１０と、エンジンのクランク角を検知するクランク角センサ３０２０とを含む。クランク角センサ３０２０の検知周期は、クランク軸が１回転で１周期であるので、クランク軸の回転が遅くなると検知精度が著しく落ちることになる。モータジェネレータ３１００には、回転位置センサ３１１０が接続されている。この回転位置センサ３１１０は、たとえばホール素子を用いた回転センサである。ただし、回転位置センサ３１１０は、このホール素子を用いた回転センサに限定されずエンコーダを用いた回転センサであってもよいし、レゾルバを用いた回転センサであってもよい。
【００６７】
モータジェネレータ３１００は、たとえば対極数ｐが８極である三相交流回転電機である。モータジェネレータ３１００は、エンジン３０００の再始動時にクランク軸を回転させるときにはモータとして、エンジン３０００が回転中であって回生制動が行なわれるときにはジェネレータとして機能する。
【００６８】
エンジン３０００の回転数センサ３０１０およびクランク角センサ３０２０は、エンジンコントロールユニット４２００に接続される。エンジンコントロールユニット４２００は、エンジン３０００の制御を実行する。エンジンコントロールユニット４２００は、モータコントロールユニット４０００および車両コントロールユニット４１００に接続される。車両コントロールユニット４１００は、車両の運転状況に応じた制御信号を、モータコントロールユニット４０００およびエンジンコントロールユニット４２００に送信する。
【００６９】
モータジェネレータ３１００の回転位置センサ３１１０は、モータコントロールユニット４０００に接続される。モータコントロールユニット４１００は、車両コントロールユニット４１００およびエンジンコントロールユニット４２００に接続され、車両の運転状態およびエンジンの運転状態に応じてインバータ３２００を制御する。
【００７０】
モータコントロールユニット４０００は、インバータ３２００からモータジェネレータ３１００へ供給される電流を制御する電流制御部４０１０と、エンジン３０００のクランク軸の停止位置を制御する停止位置制御部４０２０とを含む。電流制御部４０１０は、モータジェネレータ３１００によりエンジン３０００のクランクを回転させるための回転制御部４０１２と、クランクが目標停止位置に到達した後、モータジェネレータ３１００を用いてエンジン３０００を半停止状態に制御するロック制御部４０１４とを含む。停止位置制御部４０２０は、エンジン３０００のクランクの所望の位置を算出する停止位置算出部４０２２と、エンジン３０００のクランク角センサ３０２０とモータジェネレータ３１００の回転位置センサ３１１０との同期をとる回転同期部４０２４とを含む。
【００７１】
モータコントロールユニット４０００においては、ＣＰＵによりメモリに記憶されたプログラムが実行されることにより、電流制御部４０１０および停止位置制御部４０２０が実現される。モータコントロールユニット４０００に含まれるＣＰＵおよびメモリは一般的なものであって、本発明の最も本質的な部分は、このＣＰＵで実行される、メモリに記憶されたプログラムである。
【００７２】
図４を参照して、モータコントロールユニット４０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００７３】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、モータコントロールユニット４０００は、エンジン回転数が予めメモリに記憶されたしきい値Ｎ（１）よりも小さいか否かを判断する。このとき、モータコントロールユニット４０００は、エンジンコントロールユニット４２００を介してエンジン３０００の回転数センサ３０１０から入力された信号に基づいて、エンジン回転数がしきい値Ｎ（１）より小さいか否かを判断する。エンジン回転数がしきい値Ｎ（１）よりも小さい場合には（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００７４】
Ｓ１０２にて、モータコントロールユニット４０００は、回転同期取りを開始する。この回転同期取りは、クランク角センサ３０２０からのクランク角度信号と、回転位置センサ３１１０からのモータジェネレータ角度信号との同期を取る。このとき、モータコントロールユニット４０００の停止位置制御部４０２０に含まれる回転同期部４０２４により、クランク角センサ３０２０から入力されるクランク角度信号と回転位置センサ３１１０から入力されるモータジェネレータ角度信号との間で同期が取られる。このクランク角度信号とモータジェネレータ角度信号との同期取りの詳細については後述する。
【００７５】
Ｓ１０４にて、モータコントロールユニット４０００は、モータジェネレータ回転数が予めメモリに記憶されたしきい値Ｎ（２）よりも小さいか否かを判断する。このとき、モータジェネレータ３１００の回転位置センサ３１１０から入力された信号に基づいて、モータジェネレータ回転数がしきい値Ｎ（２）よりも小さいか否かが判断される。モータジェネレータ回転数がしきい値Ｎ（２）よりも小さい場合には（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００７６】
Ｓ１０６にて、モータコントロールユニット４０００は停止電流制御を実行する。このとき、モータコントロールユニット４０００の電流制御部４０１０に含まれる回転制御部４０１２により、モータジェネレータ３１００の回転が制御される。
【００７７】
Ｓ１０８にて、モータコントロールユニット４０００は、モータジェネレータ３１００の回転位置センサ３１１０から入力された信号に基づいて算出されたクランク角度θ′（ｃｌ）が予め定められた目標停止クランク角度θであるか否かを判断する。この目標停止クランク角度θは、クランク角度がコンプレッション乗り越えトルクが最小になる角度である。推定されたクランク角度θ′（ｃｌ）が目標停止クランク角度θであると（Ｓ１０８にＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１０６へ戻され、電流制御部４０１０の回転制御部４０１２により、モータジェネレータ３１００の回転が制御される。
【００７８】
Ｓ１１０にて、モータコントロールユニット４０００は、モータジェネレータ３１００の三相の各相に流れる制御電流指令値を予め定められた時間だけ固定する。このＳ１１０における処理は、モータコントロールユニット４０００の電流制御部４０１０に含まれるロック制御部４０１４により実行される。このＳ１１０におけるモータジェネレータロック制御の詳細については後述する。
【００７９】
図５を参照して、モータコントロールユニット４０００の停止位置制御部４０２０の回転同期部４０２４にて実行される回転同期取り処理のプログラムの制御構造について説明する。この回転同期取り処理は、この回転同期取り処理以降のクランク停止位置制御を、モータジェネレータ３１００の回転位置センサ３１１０の信号で実行することができるように、クランク角度信号をモータジェネレータ３１００の回転位置センサ３１１０からの信号で推定する処理である。
【００８０】
Ｓ２００にて、回転同期部４０２４は、推定された同期クランク角度信号θ′（ｃｌ＿０）に、同期クランク角度θ（ｃｌ＿０）を代入する。
【００８１】
Ｓ２０２にて、回転同期部４０２４は、推定クランク角度θ′（ｃｌ）＝推定された同期クランク角度θ′（ｃｌ＿０）＋θ（ｍｇ）／（ｐ×γ）の演算を行なう。このとき、θ（ｍｇ）はモータジェネレータ角度であり、ｐはモータジェネレータ極対数であり、γはプーリ比である。
【００８２】
Ｓ２０４にて、回転同期部４０２４は、モータジェネレータ角度θ（ｍｇ）が３６０°（電気角）であるか否かを判断する。モータジェネレータ角度θ（ｍｇ）が３６０°であると（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、処理はＳ２０６へ移される。もしそうでないと（Ｓ２０４にてＮＯ）、処理はＳ２０２へ戻される。
【００８３】
Ｓ２０６にて、回転同期部４０２４は、推定クランク角度θ′（ｃｌ）が３６０°であるか否かを判断する。推定クランク角度θ′（ｃｌ）が３６０°であると（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、処理はＳ２０８へ移される。もしそうでないと（Ｓ２０６にてＮＯ）、処理はＳ２１２へ移される。
【００８４】
Ｓ２０８にて、回転同期部４０２４は、推定同期クランク角度θ′（ｃｌ＿０）に０を代入する。
【００８５】
Ｓ２１０にて、回転同期部４０２４は、回転が停止したか否かを判断する。回転が停止すると（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、この回転同期処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ２０２へ戻される。
【００８６】
Ｓ２１２にて、回転同期部４０２４は、推定クランク同期角度θ′（ｃｌ＿０）に推定クランク角度θ′（ｃｌ）を代入する。
【００８７】
図６を参照して、モータコントロールユニット４０００の電流制御部４０１０に含まれるロック制御部４０１４で実行されるモータジェネレータロック制御のプログラムの制御構造について説明する。
【００８８】
Ｓ３００にて、ロック制御部４０１４は、モータジェネレータ運転禁止フラグをセットする。このモータジェネレータ運転禁止フラグがセットされていると、車両コントロールユニット４１００からモータコントロールユニット４０００が、エンジン３０００の補機（エアコンディショナのコンプレッサモータ、オイルポンプなど）をモータジェネレータ３１００で駆動する要求を受信しても、モータジェネレータロック制御中であるためモータジェネレータ３１００による補機の駆動を実行させない。
【００８９】
一方、モータジェネレータ運転禁止フラグがリセットされているとモータジェネレータロック制御が終了しているため、補機からの要求に応じてモータジェネレータ３１００を駆動させてエアコンディショナのコンプレッサなどを駆動させる。このとき、エンジン３０００には電磁クラッチ付きダンパープーリが接続され、ダンパープーリを介して補機のプーリがベルトにて接続されているとともに、そのベルトにて補機のプーリがモータジェネレータ３１００のプーリに接続されている。エンジン３０００ではなくモータジェネレータ３１００により補機を駆動する場合には、電磁クラッチ付きダンパープーリの電磁クラッチを解放し、エンジン３０００ではなくモータジェネレータ３１００により補機を駆動する。
【００９０】
Ｓ３０２にて、ロック制御部４０１４は、変数ｎを初期化（ｎ＝０）する。Ｓ３０４にて、ロック制御部４０１４は、経過時間を示すΔＴを初期化（ΔＴ＝０）する。
【００９１】
Ｓ３０６にて、ロック制御部４０１４は、第１のモードのロック電流指令をインバータ３２００に出力する。Ｓ３０８にて、ロック制御部４０１４は、経過時間を示すΔＴが予め定められた時間Ｔ（１）に到達したか否かを判断する。経過時間を示すΔＴが予め定められた時間Ｔ（１）に到達すると（Ｓ３０８にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３０８にてＮＯ）、処理はＳ３０６へ戻される。すなわち、モータジェネレータロック制御が開始されてから予め定められた時間Ｔ（１）を経過するまでは第１のモードによるロック電流指令がインバータ３２００に出力される。
【００９２】
Ｓ３１０にて、ロック制御部４０１４は、第２のモードのロック電流指令をインバータ３２００に出力する。Ｓ３１２にて、ロック制御部４０１４は、経過時間を示すΔＴが（Ｔ（１）×２）に到達したか否かを判断する。経過時間を示すΔＴが時間Ｔ（１）の２倍に到達すると（Ｓ３１２にＹＥＳ）、処理はＳ３１４へ移される。もしそうでないと（Ｓ３１２にてＮＯ）、処理はＳ３１０へ戻される。すなわち、モータジェネレータロック制御の開始から、予め定められた時間Ｔ（１）からＴ（１）の２倍が経過するまでは第２のモードのロック電流指令が実行される。
【００９３】
Ｓ３１４にて、ロック制御部４０１４は変数ｎに１を加算する。Ｓ３１６にて、ロック制御部４０１４は変数ｎが予め定められたしきい値ｎ（１）であるか否かを判断する。変数ｎが、予め定められたｎ（１）であると（Ｓ３１６にてＹＥＳ）、処理はＳ３１８へ移される。もしそうでないと（Ｓ３１６にてＮＯ）、処理はＳ３０４へ戻され、第１のモードのロック電流指令による制御と第２のモードのロック電流指令による制御とが繰返し実行される。
【００９４】
Ｓ３１８にて、ロック制御部４０１４は、ロック電流指令終了処理を実行する。Ｓ３２０にて、ロック制御部４０１４は、モータジェネレータ運転禁止フラグをリセットする。このＳ３２０の処理の後で、車両コントロールユニット４１００からモータコントロールユニット４０００に、補機のモータジェネレータ３１００により駆動が要求されると、モータジェネレータ３１００によるモータジェネレータロック制御が終了しているため、モータジェネレータ３１００は補機を駆動させる。
【００９５】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るモータコントロールユニット４０００の動作について説明する。
【００９６】
アイドリングストップシステムにおいてアイドリングストップ条件が成立するとエンジンコントロールユニット４２００がエンジン３０００を停止させる。エンジン３０００への燃料供給が停止して、エンジン回転数が予め定められたしきい値Ｎ（１）を下回ると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、図７に示すように回転同期取りが開始される（Ｓ１０２）。すなわち、エンジン３０００の回転数がＮ（１）よりも小さい領域においては、１周期ごとに検知するクランク角センサ３０２０による検知精度が低下する。
【００９７】
回転同期部４０２４により、モータジェネレータ角度より推定された同期クランク角度θ′（ｃｌ＿０）に同期クランク角度θ（ｃｌ＿０）が代入される（Ｓ２００）。このとき図８（Ｃ）に示す目標停止クランク角度θがθ（ｃｌ＿０）であって、図８（Ａ）に示す目標停止クランク角度θ（θ′（ｃｌ）基準）がθ′（ｃｌ＿０）（＝θ（ｍｇ＿０））である。
【００９８】
回転同期部４０２４により、推定クランク角度θ′（ｃｌ）＝推定された同期クランク角度θ′（ｃｌ＿０）＋モータジェネレータ角度θ（ｍｇ）／（モータジェネレータ極対数ｐ×プーリ比γ））の演算が実行される（Ｓ２０２）。モータジェネレータ角度θ（ｍｇ）が３６０°に到達すると（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、推定クランク角度θ′（ｃｌ）が３６０°であるか否かが判断される（Ｓ２０６）。
【００９９】
推定クランク角度θ′（ｃｌ）が３６０°であると（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、推定同期停止クランク角度θ′（ｃｌ＿０）が０にされる（Ｓ２０８）。一方、推定クランク角度θ′（ｃｌ）が３６０°でないと（Ｓ２０６にてＮＯ）、推定同期停止クランク角度θ′（ｃｌ＿０）に推定クランク角度θ′（ｃｌ）が代入される（Ｓ２１２）。その後、繰返し、モータジェネレータ極対数ｐとプーリ比γとを用いた演算が実行される（Ｓ２０２）。
【０１００】
このような処理がエンジン３０００のクランク軸が回転を停止するまで繰返し実行される。
【０１０１】
図８（Ｃ）に示すエンジン３０００に設けられたクランク角センサ３０２０からのクランク角度信号と、図８（Ｂ）に示すモータジェネレータ３１００に設けられた回転位置センサ３１１０とを比較すると、クランク角センサ３０２０の精度は、回転位置センサ３１１０の精度よりも低い。回転同期取りは、図８（Ｃ）に示す目標停止クランク角度θの位置にエンジン３０００のクランク軸を停止させるために、モータジェネレータ角度θ（ｍｇ）を用いて、図８（Ａ）に示す推定された目標停止クランク角度θ′（ｃｌ）を用いて目標停止角度θに停止させるための処理である。
【０１０２】
このとき、図８（Ａ）および（Ｃ）に示すように、エンジン回転数が予め定められたしきい値Ｎ（１）よりも小さくなると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、同期取り開始タイミングとなる。この同期取りタイミングの開始後、図５に示すフローチャートが、エンジン３０００のクランク軸が回転を停止するまで繰返し実行される。その過程で、図８（Ｃ）に示す目標停止クランク角度θが、図８（Ｂ）に示す目標停止クランク角度位置を用いて推定された図８（Ａ）に示す推定クランク角度θとが等しいか否かが判断される。このとき、図８（Ａ）に示す目標停止クランク角度は、モータジェネレータ角度信号θ（ｍｇ）により推定されたクランク角度である。
【０１０３】
このような回転同期取り処理が開始された後、さらにエンジン回転数が下がり、モータジェネレータ回転数が予め定められたしきい値Ｎ（２）以下になると、図７に示すようにモータジェネレータ電流指令によりモータジェネレータ回転制御が実行される（Ｓ１０６）。このとき、モータジェネレータ３１００は回転しており、クランクが目標停止位置になるまで減速状態を維持しつつモータジェネレータ３１００によりエンジン３０００のクランク軸が回転される。このときの状態を図９の停止位置制御（１）に示す。エンジン３０００およびモータジェネレータ３１００の作動状態は減速状態であり、目標停止位置に向かってクランク軸が回転している状態である。モータジェネレータ３１００のＵ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流は図９に示すとおりである。
【０１０４】
推定されたクランク角度θ′（ｃｌ）が目標停止クランク角度θになると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、目標停止位置に到達したと判断される。このとき、図９に示す減速状態から半停止状態に移行する。すなわち、モータコントロールユニット４０００の電流制御部４１００に含まれる回転制御部４０１２による制御からロック制御部４０１４による停止位置制御（２）が実行される。
【０１０５】
モータジェネレータ角度を用いて推定されたクランク角度が目標停止角度に到達すると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、モータジェネレータ運転禁止フラグがセットされる（Ｓ３００）。変数ｎが初期化（Ｓ３０２）されると、経過時間を示すΔＴが初期化される（Ｓ３０４）。ロック制御部４０１４により、第１のモードによるロック電流指令が実行される（Ｓ３０６）。この第１のモードのロック電流指令は、経過時間を示すΔＴが予め定められた時間Ｔ（１）を経過するまで実行される（Ｓ３０８）。
【０１０６】
このときの第１のモードの作動状態は、図９に示す半停止状態であって、たとえば、Ｕ相電流が上に凸でなるロック電流指令の状態である。第１のモードによるロック電流指令が、予め定められた時間Ｔ（１）を経過するまで行なわれると（Ｓ３０８にてＹＥＳ）、第２のモードのロック電流指令が実行される（Ｓ３１０）。
【０１０７】
このときの第２のモードの作動状態は、図９に示す半停止状態であって、たとえば、Ｕ相電流が下に凸であるロック電流指令の状態である。この第２のモードによるロック電流指令が、予め定められた時間Ｔ（１）の２倍の時間が経過するまで実行される。
【０１０８】
第１のモードによるロック電流指令および第２のモードによるロック電流指令が予め定められた回数繰返し実行されるまで（Ｓ３１６にてＹＥＳ）、ロック電流制御が実行される。このとき、図９に示すように、作動状態が半停止の状態であって、制御状態が停止位置制御（２）の状態である。このような半停止の作動状態が、第１のモードと第２のモードとが予め定められた回数だけ繰返し実行されるまで実行される。
【０１０９】
その後ロック電流指令終了処理が実行され（Ｓ３１８）、インバータ３２００からモータジェネレータ３１００への通電が停止する。
【０１１０】
その後、モータジェネレータ運転禁止フラグがリセットされる（Ｓ３２０）。
図１０を参照して、モータジェネレータの磁極を基準としたクランク軸の停止位置について説明する。実際にクランク軸を停止させる目標クランク停止位置θは、図１０に示す実停止位置に設定される。図１０に示すように、コンプレッション乗り越えトルクが最小になるクランク位置がクランク角度信号の黒丸で示される。この目標クランク停止位置に最も近い、モータジェネレータ角度信号θ（ｍｇ）が電気角でちょうど位置周期である点（すなわち、図１０にしめすモータジェネレータ角度信号の谷の点）に、実停止位置が設定される。この点は、モータジェネレータ角度信号θ（ｍｇ）がカウントアップして行って、電気角で一周期になりリセットされた位置である。
【０１１１】
この位置にクランク軸を停止させるので、エンジンの再始動時に、クランク軸がどの位置に停止しているのかを検知することなく、メモリに記憶されたモータジェネレータの磁極を基準とした停止位置に基づいて、エンジンを再始動することができる。
【０１１２】
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるモータコントロールユニットによると、エンジンへの燃料の供給が停止されてエンジンの回転数が低下すると、回転同期取り処理が実行されて、モータジェネレータ角度によりクランク角度が推定されて、その推定されたクランク角度により停止位置が検出される。高精度のモータジェネレータ角度信号に基づいて推定されているので、低回転時においても、この推定されたクランク角度は、高精度にクランクの角度を表わす。このようにすると、エンジンのクランク軸を正確に所望の位置に停止することができる。
【０１１３】
その結果、既存のクランク角度センサを用いて、クランク軸を所望の位置に正確に停止させることができ、エンジンの停止後であってエンジンの再始動時にできるだけ早くエンジンを始動させることができる。
【０１１４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用される車両のパワートレインを示す図（その１）である。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用される車両のパワートレインを示す図（その２）である。
【図３】本発明の実施の形態に係る制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る制御装置で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図５】図４の回転同期取り処理のプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図６】図４のＭＧロック制御のプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図７】エンジン停止時のモータジェネレータ、各種センサおよびエンジンの作動状態を表わすタイミングチャートである。
【図８】図７の部分拡大図である。
【図９】本実施の形態に係る制御装置におけるモータジェネレータおよびエンジンの作動状態を表わすタイミングチャートである。
【図１０】本実施の形態に係る制御装置における目標クランク位置とモータジェネレータ磁極基準の実停止位置との関係を示す図である。
【符号の説明】
１００　トランスアクスル、２００　エンジン、３００　制御装置、７００　入力軸、７５０　出力軸、８００　駆動輪（前輪）、８５０　車速センサ、１０００　動力分割機構、１１００　モータジェネレータ、１２００　インバータ、１３００　バッテリ、１４００　電気モータ、２０００、２０５０　モータジェネレータ、２１００　駆動軸、２２００　駆動輪（後輪）、３０００　エンジン、３０１０　回転数センサ、３０２０　クランク角センサ、３１００　モータジェネレータ、３１１０　回転位置センサ、３２００　インバータ、３３００　電池、４０００　モータコントロールユニット、４０１０　電流制御部、４０１２回転制御部、４０１４　ロック制御部、４０２０　停止位置制御部、４０２２停止位置算出部、４０２４　回転同期部、４１００　車両コントロールユニット、４２００　エンジンコントロールユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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