(57)【要約】【課題】エンジン始動時における動力伝達系の共振による車体振動を抑制する。【解決手段】エンジン１２の出力軸１３にはプラネタリギアからなる分配機構２０を介して第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２が接続される。エンジン始動時には、第１モータジェネレータＭＧ１にてエンジン１２をモータリングし、所望の回転数プロフィールとなるようにエンジン回転数を増大させる。所望のプロフィールは点火回転数から目標アイドリング回転数まで急峻に加速し、共振域を短時間に通過するプロフィールである。第１モータジェネレータＭＧ１による駆動に伴い生じる反力を第２モータジェネレータＭＧ２にてキャンセルし、２つのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２により所望のプロフィールを達成する。【選択図】        図１
2004340010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、
前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータと、
を有する車両のエンジン始動制御装置であって、
前記第１モータジェネレータは、前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御し、
前記第２モータジェネレータは、前記第１モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制するように前記出力軸に動力を入出力する
ことを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記所望プロフィールは、前記動力伝達系の共振回転数未満で点火制御が開始され、その後、目標アイドリング回転数まで所定以上の加速度で回転数を増大させることにより前記動力伝達系の共振域を急峻に通過するプロフィールであることを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記第２モータジェネレータは、前記点火回転数から前記目標アイドリング回転数に達するまでの間に前記出力軸に発生する変動を抑制するように前記出力軸に動力を入出力することを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
さらにスタータモータを備え、
前記第１モータジェネレータ及び前記スタータモータにより前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御することを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。
【請求項５】
車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、
前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータと、
前記エンジンをクランキングするスタータモータと、
を有する車両のエンジン始動制御装置であって、
前記第１モータジェネレータあるいは前記スタータモータの少なくともいずれかは、前記エンジンをクランキングしてエンジン停止状態から点火回転数まで前記エンジンを駆動し、
前記第１モータジェネレータは、前記点火回転数から目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が前記動力伝達系の共振域を所望の加速度で通過するようなプロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御するとともに、前記第２モータジェネレータは、前記第１モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制して前記プロフィールを維持するように前記出力軸に動力を補完出力する
ことを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のエンジン始動装置、特に車両駆動用のモータジェネレータを備えるハイブリッド車両等のエンジンの始動制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両駆動用にエンジンとモータジェネレータの２種類を備えるハイブリッド車両が開発されている。ハイブリッド車両においては、低速時において効率が比較的悪いエンジンを停止し、モータジェネレータのみで車両を駆動する。速度が高くなると、エンジンを始動してエンジンのみ、あるいはエンジンとモータジェネレータの双方で車両を駆動する。エンジンの始動は、モータジェネレータあるいはスタータモータによりモータリングあるいはクランキングし、エンジンが所定回転数に達したときに燃料供給して点火制御を行う。点火制御を行う回転数は、通常、エンジンのアイドリング回転数よりやや低い回転数である。しかしながら、点火制御回転数から目標アイドリング回転数に増大する際に、動力伝達系の共振域を通過し、この共振が車体に伝達されて車両乗員に違和感を与える。
【０００３】
そこで、下記に示す従来技術においては、モータジェネレータによりエンジンをモータリングして目標アイドリング回転数までエンジンの回転数を急峻に増大させ、動力伝達系の共振域を速やかに通過して車両乗員の違和感を抑制することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５５７７４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、モータジェネレータによりエンジン回転数を加速させて目標アイドリング回転数まで短時間に達することで、動力伝達系の共振が車体に伝達される時間を短くすることが可能であるが、モータジェネレータによりエンジンをモータリングする際にはその出力軸に反力が生じ、エンジン回転数を所望のプロフィールに維持することが困難となる。
【０００６】
本発明の目的は、エンジン始動時にエンジン回転数が所望プロフィールに確実に維持できる装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータとを有する車両のエンジン始動制御装置であって、前記第１モータジェネレータは、前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御し、前記第２モータジェネレータは、前記第１モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制するように前記出力軸に動力を入出力することを特徴とする。第１モータジェネレータによりエンジン回転数を制御するとともに、そのときの所望プロフィールからの変動分を第２モータジェネレータの動力で抑制することで、エンジン始動時の回転数変化が所望の値に維持される。
【０００８】
前記所望プロフィールは、前記動力伝達系の共振回転数未満で点火制御が開始され、その後、目標アイドリング回転数まで所定以上の加速度で回転数を増大させることにより前記動力伝達系の共振域を急峻に通過するプロフィールであることが好適である。
【０００９】
また、本発明において、さらにスタータモータを備え、前記第１モータジェネレータ及び前記スタータモータにより前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御してもよい。
【００１０】
また、本発明は、車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータと、前記エンジンをクランキングするスタータモータとを有する車両のエンジン始動制御装置であって、前記第１モータジェネレータあるいは前記スタータモータの少なくともいずれかは、前記エンジンをクランキングしてエンジン停止状態から点火回転数まで前記エンジンを駆動し、前記第１モータジェネレータは、前記点火回転数から目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が前記動力伝達系の共振域を所望の加速度で通過するようなプロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御するとともに、前記第２モータジェネレータは、前記第１モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制して前記プロフィールを維持するように前記出力軸に動力を補完出力することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１には、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動系構成図が示されている。ハイブリッド車両は、ガソリンを燃料として動力を出力するエンジン１２と、２つのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２と、エンジン１２をクランキングするスタータモータＳＴとを備える。
【００１３】
エンジン１２の出力軸１３には、エンジン１２の回転変動を吸収するダンパ１４を介してプラネタリギア（遊星歯車）式の分配機構２０が接続される。エンジン１２の出力軸１３の反対側にはスタータモータＳＴが連結される。分配機構２０は、エンジン１２の出力を第１モータジェネレータＭＧ１側と第２モータジェネレータＭＧ２側に機械的に分配する。第１モータジェネレータＭＧ１はエンジン１２、ダンパ１４、分配機構２０と同軸上に配列されており、第２モータジェネレータＭＧ２は出力部材１８に連結され、ダンパ１４及び分配機構２０の外周側に同心配置される。
【００１４】
以下、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の構成について説明する。
【００１５】
第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２は同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１６ｒ及び２２ｒと、回転磁界を生成する３層コイルが巻回されたステータ１６ｓ及び２２ｓとを備える。ステータ１６ｓ及び２２ｓは、電磁鋼板を積層して構成され、ケース１６ｃ及び２２ｃに固定される。第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２は、ロータ１６ｒ及び２２ｒに備えられた永久磁石による磁界とステータ１６ｓ及び２２ｓに備えられた３層コイルにより生成される回転磁界との電磁相互作用によりロータ１６ｒ及び２２ｒを回転駆動する電動機として動作する。また、これらの電磁相互作用によりステータ１６ｓ及び２２ｓに備えられた３層コイルの両端に起電力を生じる発電機としても動作する。第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２は、それぞれ駆動回路３６、３８を介して高電圧バッテリ４０に接続され、高電圧バッテリ４０からの電気エネルギーにより回転駆動される回転駆動状態と、回生制動により発電機として機能して高電圧バッテリ４０を充電する充電状態に切り換えられる。駆動回路３６、３８はコントロールユニット４２により制御される。エンジン１２もコントロールユニット４２により制御され、その回転数が監視されて燃料供給や点火が制御される。
【００１６】
分配機構２０は、３つの回転要素としてサンギア２０ｓ、キャリア２０ｃ及びリングギア２０ｒを備え、サンギア２０ｓは第１モータジェネレータＭＧ１のモータ軸２４に連結され、キャリア２０ｃはダンパ１４に連結され、リングギア２０ｒは第２モータジェネレータＭＧ２のロータ２２ｒに連結される。
【００１７】
出力部材１８は、第２モータジェネレータＭＧ２のロータ２２ｒに一体固定され、ロータ２２ｒを介して分配機構２０のリングギア２０ｒに連結される。出力部材１８には出力歯車２６が設けられ、駆動軸２８の大歯車３０及び小歯車３２を介してディファレンシャルギア３４が回転駆動され、左右の駆動輪に動力が分配される。
【００１８】
スタータモータＳＴは、上述したようにエンジン１２の出力軸１３に接続され、分配機構２０を介することなくエンジン１２を回転駆動（クランキング）する。スタータモータＳＴは、低電圧バッテリ４４から電力供給を受けて動作する。
【００１９】
コントロールユニット４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有するマイクロコンピュータを含んで構成され、メモリ４３に予め記憶された所望の回転数特性（回転数プロフィール）となるように第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２、あるいはスタータモータＳＴを駆動制御する。メモリ４３に予め記憶される回転数プロフィールは、エンジン回転数を時間の関数として規定した関数形式ｎｅ＝ｆ（ｔ）（但し、ｎｅはエンジン回転数、ｔは時間）でもよく、あるいは時間と対応付けられた回転数のマップとして記憶してもよい。メモリ４３に記憶される所望の回転数プロフィールは、基本的には従来技術と同様であって、エンジン始動から点火回転数まで、さらには目標アイドリング回転数に至るまでのプロフィールであって、特に点火回転数から目標アイドリング回転数まで急峻に加速するプロフィールであり、これにより動力伝達系の共振域を短時間に通過して車体に伝達される共振を短時間に抑制する。一方、上記従来技術のように単一のモータジェネレータのみでは所望のプロフィールに正確に維持することは困難であることに鑑み、本実施形態においては、コントロールユニット４２は駆動回路３６、３８をともに制御して第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２を駆動し、これら２つのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によりエンジン１２の回転数を所望のプロフィールとなるように制御する。すなわち、第１モータジェネレータＭＧ１を主動力として所望のプロフィールとなるようにエンジン１２の回転数をフィードバック制御するとともに、第２モータジェネレータＭＧ２を副動力あるいは補完動力として用い、出力軸に生じた変動分（フィードバック制御で吸収できない変動分）を第２モータジェネレータＭＧ２でキャンセルすることで所望のプロフィールを維持する。コントロールユニット４２は、駆動回路３６を駆動して第１モータジェネレータＭＧ１によりエンジン回転数を粗調整し、駆動回路３８を駆動して第２モータジェネレータＭＧ２によりエンジン回転数を微調整すると云うことができ、あるいは第１モータジェネレータＭＧ１により共振域を短時間に通過するように制振制御し、第２モータジェネレータＭＧ２によりそのときに出力軸１３に生じる反力をキャンセルすると云うこともできる。
【００２０】
図２には、メモリ４３に記憶される所望の回転数プロフィールの一例が示されている。図において、横軸は時間を示し、縦軸はエンジン回転数を示している。エンジン回転数０の停止状態から始動開始され、第１モータジェネレータＭＧ１にてエンジン１２をモータリングして点火回転数、例えば２００ｒｐｍまで回転駆動する。回転数が２００ｒｐｍに達した時点で燃料供給及び点火制御が行われ、その後、目標アイドリング回転数８００ｒｐｍとなるまで回転数が増大制御される。点火回転数２００ｒｐｍから目標アイドリング回転数８００ｒｐｍまでは一定の加速度以上となるように制御され、すなわちエンジン１２自身の駆動力に加えてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２による駆動力で加速する。これにより、目標アイドリング回転数８００ｒｐｍ以下に存在する動力伝達系の共振域を素早く通過する。
【００２１】
エンジン停止状態から始動までの期間をＡ期間、始動開始から点火回転数２００ｒｐｍまでの期間をＢ期間、点火回転数２００ｒｐｍから目標アイドリング回転数８００ｒｐｍまでの期間をＣ期間、目標アイドリング回転数８００ｒｐｍにてアイドリングする期間をＤ期間とすると、Ｂ期間では第１モータジェネレータＭＧ１によりエンジン１２をモータリングし、Ｃ期間ではエンジン自身のトルクに加えて第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２のトルクにより回転数を制御する。Ｂ期間を第１モータジェネレータＭＧ１ではなくスタータモータＳＴにて行い、Ｃ期間を第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２により制御してもよい。各期間における制御要素をまとめると以下のようになる。
【００２２】
期間Ａ：制御なし
期間Ｂ：第１モータジェネレータＭＧ１、あるいはスタータモータＳＴ、あるいは第１モータジェネレータＭＧ１とスタータモータＳＴの両方
期間Ｃ：第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２
期間Ｄ：エンジン自身
なお、図２に示すプロフィールは例示であり、これに限定されるものではない。所望のプロフィールが満たすべき条件は以下の通りである。
【００２３】
（１）点火回転数は動力伝達系の共振域よりも低い回転数である
（２）点火回転数から目標アイドリング回転数までの加速度（回転数の増大割合）が一定値以上（エンジン自身のトルクによる加速度以上）、あるいは共振域を通過する時間が所定時間以内である
なお、（１）の条件は、エンジン１２が低温時においては必ずしも満足していなくてもよい。
【００２４】
図３には、Ｂ期間を第１モータジェネレータＭＧ１にて制御し、Ｃ期間を第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２で制御する場合の処理フローチャートが示されている。
【００２５】
まず、エンジン１２の停止状態においてシステム制御ユニットからエンジン始動要求がなされると（Ｓ１０１）、コントロールユニット４２はメモリ４３に記憶された所望プロフィールｎｅ＊＝ｆ１（ｔ）に従って駆動回路３６を制御する（Ｓ１０２）。なお、ｎｅはエンジン回転数であり、ｎｅ＊はエンジン回転数の指令値を示す。駆動回路３６はコントロールユニット４２からの指令により所望のプロフィールとなるようにエンジン１２をモータリングし、点火回転数（例えば２００ｒｐｍ）までエンジン回転数を増大する（Ｓ１０３）。コントロールユニット４２は、エンジン回転数ｎｅを監視し、エンジン回転数ｎｅが点火回転数２００ｒｐｍに達したか否かを判定する（Ｓ１０４）。そして、エンジン回転数ｎｅが点火回転数２００ｒｐｍに達した場合に、コントロールユニット４２はエンジン１２の点火系に指令して点火する（Ｓ１０５）。
【００２６】
エンジン１２の点火後、コントロールユニット４２は、駆動回路３６に引き続き指令して目標アイドリング回転数（例えば８００ｒｐｍ）まで所望のプロフィールｎｅ＊＝ｆ２（ｔ）となるように指令する（Ｓ１０６）。このプロフィールｎｅ＊＝ｆ２（ｔ）は、図２における区間Ｃのプロフィールである。同時に、駆動回路３８に対しては出力軸１３に生じる反力をキャンセルすべく、第２モータジェネレータＭＧ２を駆動する（Ｓ１０７）。これにより、所望のプロフィールとなるようにエンジン制御され、かつ制振制御される。
【００２７】
以上のようにして第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２を共に駆動して所望のプロフィールとなるように維持し、エンジン回転数ｎｅが目標アイドリング回転数に達したか否かを判定する（Ｓ１０８）。エンジン回転数ｎｅが目標アイドリング回転数に達した場合には、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２による制御を終了する（Ｓ１０９）。
【００２８】
このように、本実施形態においては２つのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によりエンジン回転数が所望のプロフィールとなるように制御するので、従来よりもエンジン始動時におけるエンジン回転数制御が容易かつ確実化され、動力伝達系の共振が車体に伝達される時間を抑えて違和感を抑制できる。
【００２９】
なお、本実施形態においては第１モータジェネレータＭＧ１を主動力とし、第２モータジェネレータＭＧ２を副動力あるいは補完動力としているが、第２モータジェネレータＭＧ２を主とし、第１モータジェネレータＭＧ１を副動力あるいは補完動力としてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればエンジン始動時の回転数プロフィールを所望のプロフィールに制御し、これにより車体の振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る車両の駆動系構成図である。
【図２】本実施形態におけるエンジン回転数のプロフィール説明図である。
【図３】本実施形態の処理フローチャートである。
【符号の説明】
１２  エンジン、１３  出力軸、２８  駆動軸、４２  コントロールユニット、４３  メモリ、ＳＴ  スタータモータ、ＭＧ１  第１モータジェネレータ、ＭＧ２  第２モータジェネレータ。
【図１】
2004340010.tif 000003
【図２】
2004340010.tif 000004
【図３】
2004340010.tif 000005