(57)【要約】【課題】内燃機関を停止した状態で電動機から駆動軸に出力している最中に内燃機関を始動する際の初爆時のトルクショックを抑制する。【解決手段】クランク角θが燃料噴射制御や点火制御が開始されてから最初の点火タイミングで初爆したときのエンジンからのトルク出力のタイミングと次の点火タイミングで初爆したときのエンジンからのトルク出力のタイミングとが含まれる所定角θ１〜θ２の範囲内のときにエンジンの初爆時に駆動軸としてのリングギヤ軸に作用するトルクを打ち消す方向のトルク（初爆時トルクＴｆｉｒｅ）を補正トルクＴαに設定し（Ｓ１５０〜Ｓ１８０）、補正トルクＴαを用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（Ｓ１９０〜Ｓ２２０）、モータＭＧ２を駆動制御する。これにより、エンジンの初爆時に生じ得るトルクショックやこれに伴う振動を抑制することができる。【選択図】        図２
2005030281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動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電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記内燃機関の運転を停止した状態で前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御している最中に該内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関がクランキングされるよう前記電力動力入出力手段を駆動制御し、前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に反力として作用するトルクをキャンセルしながら前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を運転制御し、前記内燃機関の初爆のタイミングを含む所定時間については前記電動機から出力すべきトルクから所定トルクだけ小さいトルクが出力されるよう該電動機を駆動制御する始動時制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記始動時制御手段は、前記内燃機関の最初の点火のタイミングを前記初爆のタイミングとして前記電動機を駆動制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記始動時制御手段は、前記内燃機関の最初の点火のタイミングが含まれるクランク角度範囲を経過する時間を前記所定時間として前記電動機を駆動制御する手段である請求項２記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記始動時制御手段は、前記内燃機関の最初の点火と次の点火のタイミングとが含まれるクランク角度範囲を経過する時間を前記所定時間として前記電動機を駆動制御する手段である請求項２記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記始動時制御手段は、前記内燃機関の最初の点火の際には前記電力動力入出力手段からトルクが出力されないよう該電力動力入出力手段を駆動制御する手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記所定トルクは、前記電力動力入出力手段における慣性値に基づいて設定されてなる請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
【請求項７】
前記内燃機関の最初の点火の際の吸気圧，吸気温，スロットル開度の少なくとも一つを含む内燃機関の動作パラメータに基づいて前記所定トルクを設定する所定トルク設定手段を備える請求項６記載の動力出力装置。
【請求項８】
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第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか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発電機とを備える手段である請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行する自動車。
【請求項１０】
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動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電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置における、前記内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機から前記駆動軸に動力を出力している最中に該内燃機関の始動指示がなされたときの制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求トルクを設定し、
（ｂ）前記内燃機関がクランキングされるよう前記電力動力入出力手段を駆動制御すると共に前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に反力として作用するトルクをキャンセルしながら前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、
（ｃ）前記クランキングに伴って前記内燃機関への燃料供給と点火を制御し、
（ｄ）前記内燃機関の初爆のタイミングの際には、前記電動機から出力すべきトルクから所定トルクだけ小さいトルクが出力されるよう該電動機を駆動制御する
動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトをキャリアに接続すると共に車軸に機械的に連結された駆動軸にリングギヤを接続したプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力する発電機と、駆動軸に動力を入出力する電動機を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンを始動するときにはエンジン始動時のトルクの変動を演算し、その演算結果に基づいて電動機の出力トルクを補正することにより、最終的な出力軸としての駆動軸のトルク変動を補正している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１０９６９４号公報（第６頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の動力出力装置では、エンジン始動時のトルク変動を演算して電動機の出力トルクを補正するものの、エンジンの初爆時には予期しないトルクが作用することにより、若干のトルクショックが生じることがある。この動力出力装置を搭載した自動車では、こうしたトルクショックは滑らかな路面を安定走行をしているときには運転者に違和感を与えるものとなるから、できるだけ抑制されることが好ましい。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関を停止した状態で電動機から駆動軸に出力している最中に内燃機関を始動する際の初爆時のトルクショックを抑制することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動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電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記内燃機関の運転を停止した状態で前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御している最中に該内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関がクランキングされるよう前記電力動力入出力手段を駆動制御し、前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に反力として作用するトルクをキャンセルしながら前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を運転制御し、前記内燃機関の初爆のタイミングを含む所定時間については前記電動機から出力すべきトルクから所定トルクだけ小さいトルクが出力されるよう該電動機を駆動制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、内燃機関の運転を停止した状態で操作者の操作に基づいて設定される要求トルクが駆動軸に出力されるよう電動機を駆動制御している最中に内燃機関の始動指示がなされたときには、内燃機関がクランキングされるよう電力動力入出力手段を駆動制御すると共に内燃機関のクランキングに伴って駆動軸に反力として作用するトルクをキャンセルしながら要求トルクが駆動軸に出力されるよう電動機を駆動制御し、内燃機関が始動されるよう内燃機関を運転制御する。そして、内燃機関の初爆のタイミングを含む所定時間については電動機から出力すべきトルクから所定トルクだけ小さいトルクが出力されるよう電動機を駆動制御する。即ち、内燃機関の初爆時に駆動軸に出力されるトルクを所定トルクでキャンセルするのである。この結果、内燃機関の初爆時のトルクショックを抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記始動時制御手段は、前記内燃機関の最初の点火のタイミングを前記初爆のタイミングとして前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記始動時制御手段は、前記内燃機関の最初の点火のタイミングが含まれるクランク角度範囲を経過する時間を前記所定時間として前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の最初の点火と次の点火のタイミングとが含まれるクランク角度範囲を経過する時間を前記所定時間として前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。最初の点火での初爆の確率が極めて高い内燃機関では前者が好ましく、最初の点火での初爆の確率があまり高くない内燃機関では後者が好ましい。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記始動時制御手段は、前記内燃機関の最初の点火の際には前記電力動力入出力手段からトルクが出力されないよう該電力動力入出力手段を駆動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、内燃機関の初爆時の影響を小さくすることができる。
【００１１】
さらに、本発明の動力出力装置において、前記所定トルクは、前記電力動力入出力手段における慣性値に基づいて設定されてなるものとすることもできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の最初の点火の際の吸気圧，吸気温，スロットル開度の少なくとも一つを含む内燃機関の動作パラメータに基づいて前記所定トルクを設定する所定トルク設定手段を備えるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の動力出力装置において、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第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか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発電機とを備える手段であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動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電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記内燃機関の運転を停止した状態で前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御している最中に該内燃機関の始動指示がなされたとき、前記内燃機関がクランキングされるよう前記電力動力入出力手段を駆動制御し、前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に反力として作用するトルクをキャンセルしながら前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関を運転制御し、前記内燃機関の初爆のタイミングを含む所定時間については前記電動機から出力すべきトルクから所定トルクだけ小さいトルクが出力されるよう該電動機を駆動制御する始動時制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行することを要旨とする。
【００１４】
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関の初爆時のトルクショックを抑制することができる効果などと同様な効果を奏することができる。
【００１５】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動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電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置における、前記内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機から前記駆動軸に動力を出力している最中に該内燃機関の始動指示がなされたときの制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求トルクを設定し、
（ｂ）前記内燃機関がクランキングされるよう前記電力動力入出力手段を駆動制御すると共に前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に反力として作用するトルクをキャンセルしながら前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、
（ｃ）前記クランキングに伴って前記内燃機関への燃料供給と点火を制御し、
（ｄ）前記内燃機関の初爆のタイミングの際には、前記電動機から出力すべきトルクから所定トルクだけ小さいトルクが出力されるよう該電動機を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１６】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、内燃機関がクランキングされるよう電力動力入出力手段を駆動制御すると共に内燃機関のクランキングに伴って駆動軸に反力として作用するトルクをキャンセルしながら操作者の操作に基づいて設定される要求トルクが駆動軸に出力されるよう電動機を駆動制御し、クランキングに伴って前記内燃機関への燃料供給と点火を制御し、内燃機関の初爆のタイミングの際には電動機から出力すべきトルクから所定トルクだけ小さいトルクが出力されるよう電動機を駆動制御するから、内燃機関の初爆時に駆動軸に出力されるトルクを所定トルクでキャンセルすることができ、この結果、内燃機関の初爆時のトルクショックを抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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、動力出力装置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、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。このエンジンＥＣＵ２４には、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２３ａからのクランク角θや吸気系に取り付けられた吸気温センサ２３ｂからの吸気温Ｔａ，負圧検出センサ２３ｃからの吸気圧Ｖａ，スロットルポジションセンサ２３ｅからのスロットルバルブ２３ｄの開度（スロットル開度）ＳＰ，エンジン２２の冷却系に取り付けられた冷却水温度センサ２３ｆからの冷却水温Ｔｗなどが入力されている。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。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、特に運転停止しているエンジン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用電子制御ユニット７０により実行される始動時駆動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】
始動時駆動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やクランク角θ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２など制御に必要なデータ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とクランク角θは、クランクポジションセンサ２３ａにより検出されたクランク角θとこのクランク角θに基づいて計算された回転数Ｎｅとをエンジン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。
【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とに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された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Ｔｒ＊とリングギヤ軸３２ａに出力すべき駆動用のパワーとして駆動要求パワーＰｒ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊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Ｔｒ＊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。駆動要求パワーＰｒ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとして計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
【００２７】
続いて、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角θとに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１２０）。実施例では、トルク指令Ｔｍ１＊は、図４のエンジン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との関係の一例に示されるように、エンジン２２の回転数Ｎｅとクランク角θとに基づいて設定される。図示するように、エンジン２２の始動指示がなされた時間ｔ１の直後からレート処理を用いて比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。エンジン２２の回転数Ｎｅが共振周波数を通過した時間ｔ２以降のエンジン２２のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングでトルク指令Ｔｍ１＊にエンジン２２を安定して回転数Ｎｒｅｆ以上にモータリングできるトルクを設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにおける反力を小さくする。なお、膨張行程にさしかかるタイミングはクランク角θによって判断することができる。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆに至った時間ｔ３からレート処理を用いてトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する。そして、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ５から発電用のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。いま、エンジン２２の始動指示がなされた直後を考えれば、トルク指令Ｔｍ１＊には比較的大きなトルクが設定されることになる。
【００２８】
モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定されると、エンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆより大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１３０）。エンジン２２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は値０であるから、この判定では、否定的な結果を得る。この場合、ステップＳ１９０に進み、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと設定したモータ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で割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（１）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ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（２）により計算し（ステップＳ２００）、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のトルクから補正トルクＴαを減じたものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２１０）。ここで、補正トルクＴαは、エンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆより大きくなってから設定されるものであり、エンジン２２の始動指示がなされた直後は初期値として値０が設定されている。したがって、ここでは、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がトルク指令Ｔｍ２＊として設定されることになる。上述の式（２）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。図５はエンジン２２を始動する前における動力分配統合機構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であり、図６はエンジン２２をクランキングしている最中における動力分配統合機構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である。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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（２）は、図６の共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、図６中のＲ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊のトルクを出力してエンジン２２をクランキングする際に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する反力としてのトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示している。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をクランキングする際に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する反力としてのトルクを受け持つと共に運転者が要求する要求トルクＴｒ＊に応じたトルクを出力することができる。
【００２９】
【数１】
Ｔｍａｘ＝（Ｗｏｕｔ−Ｔｍ１＊・Ｎｍ１）／Ｎｍ２        …（１）
Ｔｍ２ｔｍｐ＝（Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ）／Ｇｒ          …（２）
【００３０】
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Ｓ２２０）。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が完爆したか否かを判定し（ステップＳ２３０）、完爆していないときにはステップＳ１００に戻り、完爆しているときには、エンジン２２の始動完了と判断して始動時駆動制御ルーチンを終了する。
【００３１】
ステップＳ１３０で回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆより大きくなると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値０であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。前述したように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には、回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ以上になると値０が設定されるが、レート処理を行なうことから、回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ以上となっても直ちに値０とはならない。このステップＳ１４０では、実際にトルク指令Ｔｍ１＊が値０となっているか否かを判定することになる。トルク指令Ｔｍ１＊が値０になっていないときには、ステップＳ１９０以降の処理を実行する。
【００３２】
トルク指令Ｔｍ１＊が値０になったときには、エンジンＥＣＵ２４に燃料噴射制御や点火制御などの開始を指示し（ステップＳ１５０）、クランク角θが所定角θ１〜θ２の範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ここで、所定角θ１は、燃料噴射制御や点火制御が開始されてから最初の点火タイミングによりエンジン２２の初爆が生じたときにエンジン２２からトルクが出力されるタイミングのクランク角より若干小さな角度（例えば１０℃Ａや２０℃Ａ）として設定されており、所定角θ２は、最初の点火タイミングの次の点火タイミングによりエンジン２２の初爆が生じたときにエンジン２２からトルクが出力されるタイミングのクランク角より若干大きな角度（例えば１０℃Ａや２０℃Ａ）として設定されている。即ち、所定角θ１〜θ２の範囲は、燃料噴射制御や点火制御が開始されてから最初の点火タイミングで初爆したときのエンジン２２からのトルク出力のタイミングと次の点火タイミングで初爆したときのエンジン２２からのトルク出力のタイミングとが含まれるように設定されているのである。このように設定するのは、エンジン２２は、最初の点火タイミングか次の点火タイミングで初爆することが多いからである。初爆のタイミングを考慮する理由については、後述する。
【００３３】
クランク角θが所定角θ１〜θ２の範囲にないときには補正トルクＴαに値０を設定し（ステップＳ１７０）、クランク角θが所定角θ１〜θ２の範囲内のときには補正トルクＴαに初爆時トルクＴｆｉｒｅを設定する（ステップＳ１８０）。ここで、初爆時トルクＴｆｉｒｅは、エンジン２２の初爆時にリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを打ち消す方向のトルクとして設定されるものである。モータＭＧ１の回転子の質量（マス）に基づく慣性分を考慮しなければ、理論上、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定してモータＭＧ１を駆動制御しているときにはエンジン２２のクランクシャフト２６が接続された動力分配統合機構３０のキャリア３４に動力の入出力があってもリングギヤ軸３２ａには何らトルクは作用しない。しかし、モータＭＧ１の回転子の質量（マス）に基づく慣性分を考慮すると、キャリア３４への急激な動力の入出力に対してリングギヤ軸３２ａにトルクが作用する。実施例の初爆時トルクＴｆｉｒｅは、このリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを打ち消す方向のトルクとして設定されるものである。ここで、初爆時トルクＴｆｉｒｅは、エンジン２２の初爆時の状態によって定めることができる。実施例では、吸気温センサ２３ｂにより検出される吸気温Ｔａや負圧検出センサ２３ｃにより検出される吸気圧Ｖａ，スロットルポジションセンサ２３ｅにより検出されるシフトポジションＳＰ，冷却水温度センサ２３ｆにより検出される冷却水温Ｔｗなどのエンジン２２の動作パラメータに基づいて設定している。初爆時トルクＴｆｉｒｅをこれらの動作パラメータにより設定するためには、種々の状態における初爆時トルクＴｆｉｒｅと動作パラメータとの関係を実験などにより求め、それをマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、検出された動作パラメータとマップとを用いて初爆時トルクＴｆｉｒｅを導出することにより行なうことができる。各動作パラメータの変化に対する初爆時トルクＴｆｉｒｅの変化の程度を補正係数として求め、基本トルクに各動作パラメータに対する補正係数を乗じることにより初爆時トルクＴｆｉｒｅを設定することもできる。なお、初爆時トルクＴｆｉｒｅは、エンジン２２やモータＭＧ１の特性によりその大きさは異なるものである。
【００３４】
こうして補正トルクＴαを設定すると、ステップＳ１９０以降の処理を実行する。この場合、ステップＳ２１０では、補正トルクＴαが設定されているから、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のトルクから設定した補正トルクＴαを減じたものがモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定される。このように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ２を駆動制御することにより、エンジン２２の初爆時にモータＭＧ１の回転子の質量（マス）に基づくリングギヤ軸３２ａに作用するトルクの影響（トルクショックやこれに伴う振動）を抑制することができる。
【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の初爆のタイミングを含むクランク角θが所定角θ１〜θ２の範囲内のときには初爆時にリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを考慮してモータＭＧ２を駆動するから、エンジン２２の初爆時に生じ得るトルクショックやこれに伴う振動を抑制することができる。しかも、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御などはエンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ以上となり、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値０となった後に行なうから、エンジン２２の初爆時の影響を小さなものにすることができる。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、クランク角θが燃料噴射制御や点火制御が開始されてから最初の点火タイミングで初爆したときのエンジン２２からのトルク出力のタイミングと次の点火タイミングで初爆したときのエンジン２２からのトルク出力のタイミングとが含まれる所定角θ１〜θ２の範囲内のときに補正トルクＴαに初爆時トルクＴｆｉｒｅを設定してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を補正したが、クランク角θが燃料噴射制御や点火制御が開始されてから最初の点火タイミングで初爆したときのエンジン２２からのトルク出力のタイミングの前後１０〜４０℃Ａの範囲内のときやその次の点火タイミングで初爆したときのエンジン２２からのトルク出力のタイミングの前後１０〜４０℃Ａの範囲内のときに補正トルクＴαに初爆時トルクＴｆｉｒｅを設定してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を補正するものとしてもよい。この場合、燃料噴射制御や点火制御が開始されてから最初の点火タイミングでエンジン２２の初爆を検出した場合には、その次の点火タイミングに基づく補正トルクＴαの設定では値０を設定するものとするのが好ましい。
【００３７】
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。この場合、路面を介してエンジン２２の初爆時の影響を抑制するものとなる。
【００３８】
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６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸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２２０に例示するように、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に動力を出力する駆動軸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軸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を備えるものとしてもよい。
【００３９】
以上、本発明の実施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】
【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】実施例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駆動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】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との関係の一例を示す説明図である。
【図５】エンジン２２を始動する前における動力分配統合機構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である。
【図６】エンジン２２をクランキングしている最中における動力分配統合機構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。
【図８】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】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２３ａ  クランクポジションセンサ、２３ｂ  吸気温センサ、２３ｃ  負圧検出センサ、２３ｄ  スロットルバルブ、２３ｅ  スロットルポジションセンサ、２３ｆ  冷却水温度センサ、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、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，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】
2005030281.tif 000003
【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】
2005030281.tif 000009
【図８】
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