(57)【要約】【課題】  急激なトルク変動の発生を抑制しつつ内燃機関を適切に始動させる。【解決手段】  応答指定パラメータ演算部４７は、応答指定パラメータＳを操作量として、高圧バッテリ１６の出力電力Ｐを目標電力ＰＣに追従させるフィードバック制御を実行し、算出した応答指定パラメータＳをトルク指令演算部４３へ出力する。トルク指令演算部４３は、トルク指令ＴＲＣを操作量として、モータ回転数ＮＭを目標回転数ＮＭＣに収束させる応答指定型のフィードバック制御を応答指定パラメータＳに応じて実行する。【選択図】      図２
2005344519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の動力源としての内燃機関を駆動可能なモータと、前記内燃機関の実回転数を所定の目標回転数に追従させるようにして前記モータを駆動制御する制御手段とを備える車両用内燃機関の始動制御装置であって、
前記制御手段は、所定の車両状態量に基づく応答指定型のフィードバック制御により、前記モータの実回転数を前記所定の目標回転数に追従させることを特徴とする車両用内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記応答指定型のフィードバック制御の応答状態を指定する応答指定パラメータにより、前記モータの実回転数を前記所定の目標回転数に追従させる際の追従状態を変更可能であり、前記内燃機関の始動状態に応じて前記応答状態を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記始動状態は、少なくとも、車両の運転開始に伴う内燃機関の始動と、アイドル停止状態の内燃機関の再始動とを含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記応答指定型のフィードバック制御の応答状態を指定する応答指定パラメータを操作量としたフィードバック制御において、前記モータの作動状態を制御するモータ制御手段を介して前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置または前記モータ制御手段の実出力を、所定の車両状態量に応じた所定の目標出力に追従させることにより前記応答指定パラメータを設定しており、
前記実出力と前記所定の目標出力との差が相対的に大きい場合には、前記応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に低減させ、前記実出力と前記所定の目標出力との差が相対的に小さい場合には、前記応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に増大させるようにして、前記応答指定パラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
前記モータは駆動力伝達手段を介して前記内燃機関に駆動力を伝達可能であり、
前記制御手段は、前記モータの回転軸の回転数と前記内燃機関のクランクシャフトの回転数とに基づき前記駆動力伝達手段のすべり率を算出しており、
前記すべり率が所定の許容すべり率未満となった場合には、前記応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に低減させるようにして、前記応答指定型のフィードバック制御の応答状態を指定する応答指定パラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関の始動制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記モータの回転軸の回転数と前記内燃機関のクランクシャフトの回転数との差あるいは該差に係る状態量が所定値を超えた場合に前記応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に低減させることを特徴とする請求項５に記載の車両用内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、駆動源としての内燃機関およびモータを備え、少なくとも内燃機関またはモータの何れか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両において、内燃機関の回転数（エンジン回転数）の上昇度合に応じて目標回転数を補正することにより、内燃機関の始動に要する時間を短縮すると共にモータでの過剰な電力消費が生じることを防止する始動制御装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。
また、内燃機関を始動させる始動電動機により内燃機関の始動が完了した時点（つまり、始動電動機の回転数が所定閾値を超えた時点）で始動電動機に対する給電電力を低減させる、あるいは、内燃機関の始動が完了した時点で回転数過昇が検出された場合に始動電動機を発電動作させる内燃機関始動装置（例えば、特許文献２参照）が知られている。
また、内燃機関と、この内燃機関を始動させるモータとを、例えばベルト等の動力伝達手段を介して接続したシステムにおいて、内燃機関の回転数（エンジン回転数）が目標回転数よりも低い場合には正側のトルクを出力させ、エンジン回転数が目標回転数よりも高い場合には負側のトルクを出力させる際に、負側のトルク指令値の時定数を正側のトルク指令値の時定数よりも大きく設定することで、急激なトルク変動が発生してしまうことを抑制する制御装置（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【特許文献１】特開２００３―３４３３０８号公報
【特許文献２】特開平０７―１１９５９４号公報
【特許文献３】特開２００３―１３９０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術に係る始動制御装置および内燃機関始動装置によれば、単に、内燃機関またはモータの回転数に応じてモータへの給電電力を制御するだけであるから、例えばモータと電気エネルギーの授受を行うバッテリ等の蓄電装置から過剰な出力を取り出してしまうことによって蓄電装置が劣化してしまったり、蓄電装置から電力供給を受ける他の電装機器を適切に作動させることが困難となる虞がある。
また、上記従来技術に係る制御装置によれば、単に、トルク指令値の符号が反転する場合にのみ、過剰なトルク変動の発生を抑制するだけであるから、例えば車両の運転状態に応じてトルク指令値が反転せずに大きさが急激に変動する場合等においては、急激なトルク変動の発生を抑制することができないという問題が生じる。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、急激なトルク変動の発生を抑制しつつ内燃機関を適切に始動させることが可能な車両用内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置は、車両の動力源としての内燃機関を駆動可能なモータと、前記内燃機関の実回転数（例えば、実施の形態でのエンジン回転数ＮＥ）を所定の目標回転数（例えば、実施の形態での目標回転数ＮＭＣ）に追従させるようにして前記モータを駆動制御する制御手段（例えば、実施の形態でのＭＧＥＣＵ２１）とを備える車両用内燃機関の始動制御装置であって、前記制御手段は、所定の車両状態量（例えば、実施の形態でのエンジン水温ＴＷ、スタータＳＷ３７のオン／オフ状態、始動要求、Ｔ／Ｍ情報等）に基づく応答指定型のフィードバック制御により、前記モータの実回転数（例えば、実施の形態でのモータ回転数ＮＭ）を前記所定の目標回転数に追従させることを特徴としている。
【０００６】
上記構成の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関を駆動可能なモータの実回転数を所定の目標回転数に追従させる際に、所定の車両状態量に基づく応答指定型のフィードバック制御を実行することにより、例えば単に内燃機関やモータの回転数でフィードバック制御を実行する場合に比べて、より多様な始動要求および運転状態に応じて適切に内燃機関を始動させることができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置では、前記制御手段は、前記応答指定型のフィードバック制御の応答状態を指定する応答指定パラメータ（例えば、実施の形態での応答指定パラメータＳ）により、前記モータの実回転数を前記所定の目標回転数に追従させる際の追従状態を変更可能であり、前記内燃機関の始動状態に応じて前記応答状態を変更することを特徴としている。
【０００８】
上記構成の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、モータの実回転数を所定の目標回転数に追従させる際の追従状態、例えば実回転数と目標回転数との差をゼロに収束させる際の収束速度等を内燃機関の始動状態に応じて変更することによって、運転者の始動意志を適切に反映させつつ、車両の運転状態に応じた適切な始動制御を実行することができる。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置では、前記始動状態は、少なくとも、車両の運転開始に伴う内燃機関の始動と、アイドル停止状態の内燃機関の再始動とを含むことを特徴としている。
【００１０】
上記構成の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関の始動状態として、少なくとも、車両の運転開始に伴う内燃機関の始動と、アイドル停止状態の内燃機関の再始動とを含むことにより、例えば内燃機関の始動時と再始動時とにおいて回転数に対する収束速度等を変更することができ、運転者の始動意志を適切に反映させつつ、車両の運転状態に応じた適切な始動制御を実行することができる。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置では、前記制御手段は、前記応答指定型のフィードバック制御の応答状態を指定する応答指定パラメータを操作量としたフィードバック制御において、前記モータの作動状態を制御するモータ制御手段（例えば、実施の形態でのパワードライブユニット１５）を介して前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置（例えば、実施の形態での高圧バッテリ１６）または前記モータ制御手段の実出力（例えば、実施の形態での出力電力Ｐ）を、所定の車両状態量（例えば、実施の形態でのバッテリ温度ＴＢ、バッテリ電圧ＶＢ、バッテリ電流ＩＢ等）に応じた所定の目標出力（例えば、実施の形態での目標電力ＰＣ）に追従させることにより前記応答指定パラメータを設定しており、前記実出力と前記所定の目標出力との差が相対的に大きい場合には、前記応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に低減させ、前記実出力と前記所定の目標出力との差が相対的に小さい場合には、前記応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に増大させるようにして、前記応答指定パラメータを設定することを特徴としている。
【００１２】
上記構成の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、制御手段は、モータの実回転数を所定の目標回転数に追従させる応答指定型のフィードバック制御の速応性、例えば実回転数と目標回転数との差をゼロに収束させる際の収束速度等を、応答指定パラメータにより変更しており、この応答指定パラメータを設定する際には、蓄電装置またはモータ制御手段の実出力を所定の車両状態量に応じた所定の目標出力に追従させるフィードバック制御を実行する。そして、蓄電装置またはモータ制御手段の実出力に対するフィードバック制御では、実出力と目標出力との差が相対的に大きい場合に回転数に対する応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に低減させ、実出力と目標出力との差が相対的に小さい場合に応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に増大させるようにして、応答指定パラメータを設定する。
これにより、例えば単に内燃機関やモータの回転数でフィードバック制御を実行する場合に比べて、多様な始動要求および運転状態に応じて蓄電装置またはモータ制御手段の出力を適正化しつつ、迅速かつ適切に内燃機関を始動させることができる。
【００１３】
さらに、請求項５に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置では、前記モータは駆動力伝達手段（例えば、実施の形態でのクランク軸プーリ１４ａおよび駆動軸プーリ１４ｂおよびベルト１４ｃ）を介して前記内燃機関に駆動力を伝達可能であり、前記制御手段は、前記モータの回転軸の回転数と前記内燃機関のクランクシャフトの回転数とに基づき前記駆動力伝達手段のすべり率を算出しており、前記すべり率が所定の許容すべり率未満となった場合には、前記応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に低減させるようにして、前記応答指定型のフィードバック制御の応答状態を指定する応答指定パラメータを設定することを特徴としている。
【００１４】
上記構成の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、モータの回転軸と内燃機関のクランクシャフトとを、例えばベルトやチェーン等からなる駆動力伝達手段を介して間接的に接続した構成において、急激なトルク変動に起因してベルトやチェーンの滑り等が生じることで駆動力伝達手段の伝達効率が過剰に低下してしまうことを防止することができる。
【００１５】
さらに、請求項６に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置では、前記制御手段は、前記モータの回転軸の回転数と前記内燃機関のクランクシャフトの回転数との差あるいは該差に係る状態量（例えば、実施の形態での回転数比）が所定値（例えば、実施の形態での目標プーリ比）を超えた場合に前記応答指定型のフィードバック制御の速応性を相対的に低減させることを特徴としている。
【００１６】
上記構成の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、モータの回転軸の回転数と内燃機関のクランクシャフトの回転数との差や、この差に係る状態量（例えば、モータの回転軸の回転数と内燃機関のクランクシャフトの回転数との比等）が所定値を超えた場合に、モータの実回転数を所定の目標回転数に追従させる応答指定型のフィードバック制御の速応性、例えば実回転数と目標回転数との差をゼロに収束させる際の収束速度等を低減させることによって、駆動力伝達手段の伝達効率が過剰に低下して内燃機関を適切に始動させることが困難となったり、駆動力伝達手段の破損等の不具合が発生することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、例えば単に内燃機関やモータの回転数でフィードバック制御を実行する場合に比べて、より多様な始動要求および運転状態に応じて適切に内燃機関を始動させることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、運転者の始動意志を適切に反映させつつ、車両の運転状態に応じた適切な始動制御を実行することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関の始動時と再始動時とにおいて、内燃機関やモータの回転数に対する収束速度等を変更することができ、運転者の始動意志を適切に反映させつつ、車両の運転状態に応じた適切な始動制御を実行することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、例えば単に内燃機関やモータの回転数でフィードバック制御を実行する場合に比べて、多様な始動要求および運転状態に応じて蓄電装置またはモータ制御手段の出力を適正化しつつ、迅速かつ適切に内燃機関を始動させることができる。
【００１８】
さらに、請求項５に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、モータの回転軸と内燃機関のクランクシャフトとを、例えばベルトやチェーン等からなる駆動力伝達手段を介して間接的に接続した構成において、急激なトルク変動に起因してベルトやチェーンの滑り等が生じることで駆動力伝達手段の伝達効率が過剰に低下してしまうことを防止することができる。
さらに、請求項６に記載の本発明の車両用内燃機関の始動制御装置によれば、駆動力伝達手段の伝達効率が過剰に低下して内燃機関を適切に始動させることが困難となったり、駆動力伝達手段の破損等の不具合が発生することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係る車両用内燃機関の始動制御装置ついて添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態に係る車両用内燃機関の始動制御装置１０が搭載される車両１は、例えば図１に示すように、内燃機関（ＥＮＧ）１１と、内燃機関１１の始動および出力補助を行うモータ（ＭＯＴ）１２と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１３とを備えて構成されている。内燃機関１１およびモータ１２の両方の駆動力は、例えばオートマチックトランスミッション（ＡＴ）あるいはマニュアルトランスミッション（ＭＴ）等のトランスミッション１３から左右の駆動輪（前輪あるいは後輪）Ｗ，Ｗ間で駆動力を配分するディファレンシャル（図示略）を介して車両の駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される。また、車両１の減速時に駆動輪Ｗ側からモータ１２側に駆動力が伝達されると、モータ１２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、車両１の運転状態に応じて、モータ１２は内燃機関１１の出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。
【００２０】
そして、内燃機関１１のクランクシャフト１１ａと一体に設けられたクランク軸プーリ１４ａと、このクランク軸プーリ１４ａと対をなし、モータ１２の回転軸１２ａと一体に設けられた駆動軸プーリ１４ｂとの間にベルト１４ｃが掛け渡され、このベルト１５ｃを介して内燃機関１１とモータ１２との間で駆動力が伝達されるようになっている。
そして、クランク軸プーリ１４ａおよび駆動軸プーリ１４ｂに対するプーリ比は、後述するＭＧＥＣＵ２１の制御により適宜に変更可能とされている。
【００２１】
例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＤＣブラシレスモータ等からなるモータ１２は、パワードライブユニット（ＰＤＵ）１５に接続されている。パワードライブユニット１５は、トランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備えて構成されている。
パワードライブユニット１５にはモータ１２と電力（例えば、モータ１２の駆動またはアシスト動作時にモータ１２に供給される供給電力や回生動作時にモータ１２から出力される回生電力）の授受を行う高圧バッテリ１６が接続されている。
そして、パワードライブユニット１５は、モータＥＣＵ１７からの制御指令を受けてモータ１２の駆動及び回生作動を制御する。例えばモータ１２の駆動時には、モータＥＣＵ１７から出力される制御指令に基づき、高圧バッテリ１６から出力される直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２へ供給する。一方、モータ１２の回生動作時には、モータ１２から出力される３相交流電力を直流電力に変換して高圧バッテリ１６を充電する。
このパワードライブユニット１５の電力変換動作は、モータＥＣＵ１７からＰＷＭインバータの各スイッチング素子に入力されるパルス、つまりパルス幅変調（ＰＷＭ）により各スイッチング素子をオン／オフ駆動させるためのパルスに応じて制御され、このパルスのデューティ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は予めモータＥＣＵ１７に記憶されている。
【００２２】
また、各種補機類からなる電気負荷１８を駆動するための１２Ｖバッテリ１９は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を介して、パワードライブユニット１５および高圧バッテリ１６に対して並列に接続されている。
ＭＧＥＣＵ２１により電力変換動作が制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、例えば双方向のＤＣ−ＤＣコンバータであって、高圧バッテリ１６の端子電圧（バッテリ電圧ＶＢ）あるいはモータ１２を回生作動または昇圧駆動した際のパワードライブユニット１５の端子電圧を所定の電圧値まで降圧して１２Ｖバッテリ１９を充電すると共に、高圧バッテリ１６の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下している場合には、１２Ｖバッテリ１９の端子電圧を昇圧して高圧バッテリ１６を充電可能である。
【００２３】
ＭＧＥＣＵ２１は、内燃機関１１の運転状態を制御するＦＩＥＣＵ２２の制御動作や、パワードライブユニット１５およびＤＣ−ＤＣコンバータ２０の各電力変換動作や、電気負荷１８の作動状態等を制御する。
このため、ＭＧＥＣＵ２１には、内燃機関１１およびモータ１２の状態を検出する各種のセンサ、例えば、内燃機関１１の回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出するエンジン回転数センサ３１やモータ１２のロータの磁極位置（位相角）に基づきモータ２１の回転数（モータ回転数）ＮＭを検出するモータ回転数センサ３２から出力される信号に加えて、高圧バッテリ１６の蓄電電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を検出するバッテリ電圧センサ３３から出力される信号と、高圧バッテリ１６の充電電流および放電電流（バッテリ電流ＩＢ）を検出するバッテリ電流センサ３４から出力される信号と、高圧バッテリ１６の温度（バッテリ温度）ＴＢを検出するバッテリ温度センサ３４から出力される信号と、内燃機関１１の冷却水の温度（エンジン水温）ＴＷを検出する温度センサ３６から出力される信号とが入力されている。
【００２４】
ＭＧＥＣＵ２１は、ＦＩＥＣＵ２２を介して車両１の運転状態に応じて自動的に内燃機関１１の停止および再始動を実行するようになっており、例えば内燃機関１１のアイドル運転状態においては、不要なアイドル運転を禁止して燃料の節減を図るアイドル停止を車両の状態に応じて自動的に実行する。
そして、ＭＧＥＣＵ２１は、例えば車両１の始動時やアイドル停止からの再始動時に停止状態の内燃機関１１をモータ１２の駆動力により始動させる際に、モータ１２の回転数ＮＭのフィードバック制御を行う。例えば、ＭＧＥＣＵ２１は、車両１の運転状態等に基づきモータ１２の目標回転数ＮＭＣを算出し、この目標回転数ＮＭＣと、回転数センサ３２から出力されるモータ回転数ＮＭとの回転数偏差ｅＮ（＝ＮＭ−ＮＭＣ）がゼロとなるように制御を行う。ここで、ＭＧＥＣＵ２１は、回転数偏差ｅＮをゼロに収束させる際の収束応答を適宜に指定可能な応答指定型制御を行う。
このＭＧＥＣＵ２１は、例えば図２に示すように、目標回転数演算部４１と、回転数減算部４２と、トルク指令演算部４３と、目標電力演算部４４と、出力電力演算部４５と、電力減算部４６と、応答指定パラメータ演算部４７とを備えて構成されている。
【００２５】
目標回転数演算部４１は、例えば、エンジン水温ＴＷと、運転者によりオン／オフ操作される内燃機関１１の始動スイッチ（スタータＳＷ）３７のオン／オフ状態を示す信号ＳＴＴと、アイドル停止からの再始動を指示する始動要求の信号の有無と、トランスミッション１３の状態（例えば、シフトポジションやシフトポジションに対応した変速比等の情報からなるＴ／Ｍ情報）を示す信号とに基づき、モータ１２の目標回転数ＮＭＣ（ｋ）を算出し、回転数減算部４２へ出力する。
回転数減算部４２は、例えば下記数式（１）に示すように、回転数センサ３２から出力されるモータ回転数ＮＭ（ｋ）から目標回転数ＮＭＣ（ｋ）を減算して回転数偏差ｅＮ（ｋ）（＝ＮＭ（ｋ）−ＮＭＣ（ｋ））を算出し、トルク指令演算部４３へ出力する。
なお、ｋは後述する一連の処理の実行ステップ数を示す任意の自然数である。
【００２６】
【数１】
2005344519.tif 000003
【００２７】
トルク指令演算部４３は、後述する応答指定パラメータ演算部４７から出力される応答指定パラメータＳに応じて、例えば下記数式（２）に示す切換関数σＮ（ｋ）を設定する。
下記数式（２）において、応答指定パラメータＳ（−１＜Ｓ＜１）は、上記数式（１）に示す回転数偏差ｅＮ（ｋ）の収束挙動を規定する切換関数σＮ（ｋ）の設定パラメータであって、特に、回転数偏差ｅＮ（ｋ）の収束速度を規定する。
【００２８】
【数２】
2005344519.tif 000004
【００２９】
そして、例えば下記数式（３）に示すように、上記数式（２）において切換関数σＮ（ｋ）＝０として得られる数式は等価入力系つまり外部からの入力が無い安定系を記述する。
【００３０】
【数３】
2005344519.tif 000005
【００３１】
上記数式（３）は、例えば図３に示すように、実行ステップ数（ｋ−１）での回転数偏差ｅＮ（ｋ−１）と、実行ステップ数ｋでの回転数偏差ｅＮ（ｋ）とを直交軸とする２次元位相平面上での所定の直線（例えば、図３に示す点線ａ）を記述しており、この直線は応答指定パラメータＳによって傾きが規定される切換直線となる。
応答指定型制御では、回転数偏差ｅＮ（ｋ−１）および回転数偏差ｅＮ（ｋ）に適宜の値が設定された初期値（例えば、図３に示す座標位置ｂ）を有する状態量（ｅＮ（ｋ−１），ｅＮ（ｋ））を、切換直線（例えば、図３に示す点線ａ）上に拘束することにより、外乱等に影響されることなく安定的に位相平面上の原点０に収束させる。これにより、例えば外乱やモデル化に伴う誤差等に対して、いわばロバストにモータ回転数ＮＭを目標回転数ＮＭＣに収束させることができる。
ここで、回転数偏差ｅＮ（ｋ）の収束速度を規定する応答指定パラメータＳは適宜に設定可能であって、応答指定パラメータＳの絶対値を小さくすることに伴い、収束速度が速くなるように変化する。例えば、図４に示すように、応答指定パラメータＳ＝−１での収束特性Ｓａによれば、実行ステップ数ｋが増大しても回転数偏差ｅＮ（ｋ）は収束しない。また、応答指定パラメータＳ＝−０．８での収束特性Ｓｂに比べて、応答指定パラメータＳの絶対値が相対的に小さい応答指定パラメータＳ＝−０．５での収束特性Ｓｃによれば、より少ない実行ステップ数ｋにて回転数偏差ｅＮ（ｋ）がゼロに収束することがわかる。
【００３２】
これにより、トルク指令演算部４３は、例えば下記数式（４）に示すように、トルク指令ＴＲＣ（ｋ）を操作量としてモータ回転数ＮＭ（ｋ）でフィードバック制御を実行することによって、切換関数σＮ（ｋ）をゼロに収束させ、モータ回転数ＮＭ（ｋ）を目標回転数ＮＭＣ（ｋ）に収束させる。
なお、下記数式（４）において、トルク指令基準値ＴＲＣＦＦは、例えば所定マップのマップ検索による検索値や所定モデルの演算式による演算値、あるいは、状態量（ｅＮ（ｋ−１），ｅＮ（ｋ））を切換直線上に拘束するための等価制御入力項であり、所定のフィードバックゲインＫｒによる切換関数σＮ（ｋ）の比例項（上記数式（４）の第２項）は、状態量（ｅＮ（ｋ−１），ｅＮ（ｋ））を切換直線上に拘束するための到達則入力項であり、所定のフィードバックゲインＫａによる切換関数σＮ（ｋ）の積分項（上記数式（４）の第３項）は、外乱およびモデル化誤差を抑制しつつ状態量（ｅＮ（ｋ−１），ｅＮ（ｋ））を切換直線上に拘束するための適応則入力項である。
【００３３】
【数４】
2005344519.tif 000006
【００３４】
目標電力演算部４４は、例えば、バッテリ温度センサ３４から出力されるバッテリ温度ＴＢと、バッテリ電圧センサ３３から出力されるバッテリ電圧ＶＢと、バッテリ電流センサ３４から出力されるバッテリ電流ＩＢとに基づき、例えば高圧バッテリ１６の出力制限値である許容出力電力等からなる目標電力ＰＣ（ｋ）を算出し、電力減算部４６へ出力する。
出力電力演算部４５は、バッテリ電圧センサ３３から出力されるバッテリ電圧ＶＢと、バッテリ電流センサ３４から出力されるバッテリ電流ＩＢとに基づき、実際に高圧バッテリ１６から出力されている出力電力Ｐ（ｋ）を算出し、電力減算部４６へ出力する。
電力減算部４６は、例えば下記数式（５）に示すように、出力電力演算部４５から出力される出力電力Ｐ（ｋ）から、目標電力演算部４４から出力される目標電力ＰＣ（ｋ）を減算して電力偏差ｅＰ（ｋ）（＝Ｐ（ｋ）−ＰＣ（ｋ））を算出し、応答指定パラメータ演算部４７へ出力する。
【００３５】
【数５】
2005344519.tif 000007
【００３６】
応答指定パラメータ演算部４７は、例えば適宜の応答指定パラメータＳｐにより下記数式（６）に示す切換関数σＰ（ｋ）を設定し、さらに、例えば下記数式（７）に示すように、応答指定パラメータＳを操作量として、出力電力Ｐ（ｋ）で応答指定型のフィードバック制御を実行し、算出した応答指定パラメータＳをトルク指令演算部４３へ出力する。
なお、下記数式（７）において、応答指定パラメータ基準値ＳＦＦは、例えば所定マップのマップ検索による検索値や所定モデルの演算式による演算値であり、フィードバックゲインＫｒｃｈ，Ｋａｄｐは所定の値である。
【００３７】
【数６】
2005344519.tif 000008
【００３８】
【数７】
2005344519.tif 000009
【００３９】
本実施の形態による車両用内燃機関の始動制御装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両用内燃機関の始動制御装置１０の動作について説明する。
【００４０】
先ず、例えば図５に示すステップＳ０１においては、車両１の始動時やアイドル停止からの再始動時等において、内燃機関１１の始動要求が出力されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
ステップＳ０２においては、後述する目標回転数ＮＭＣ及び応答指定パラメータＳ算出処理を実行する。
次に、ステップＳ０３においては、応答指定型回転数制御処理として、算出した目標回転数ＮＭＣと応答指定パラメータＳとに基づき、上記数式（４）に示すように、トルク指令ＴＲＣを操作量としてモータ回転数ＮＭで応答指定型のフィードバック制御を実行することによって、切換関数σＮ（ｋ）をゼロに収束させ、モータ回転数ＮＭ（ｋ）を目標回転数ＮＭＣ（ｋ）に収束させる。このとき、トルク指令ＴＲＣに対応するトルクをモータ１２から出力させるための制御指令、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によりパワードライブユニット１５の各スイッチング素子をオン／オフ駆動させるためのパルスを出力し、一連の処理を終了する。
【００４１】
以下に、上述したステップＳ０２における、回転数ＮＭＣ及び応答指定パラメータＳ算出処理について説明する。
先ず、例えば図６に示すステップＳ１１においては、エンジン水温ＴＷの検出値を取得する。
次に、ステップＳ１２においては、スタータＳＷ３７がオフ状態からオン状態へと切り換えられたスタータ始動の状態か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまりアイドル停止からの再始動の場合には、後述するステップＳ１５に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３においては、応答指定パラメータ上限値Ｓｍａｘに第１所定値＃Ｓ１（例えば、−０．４等）を設定する。
次に、ステップＳ１４においては、取得したエンジン水温ＴＷに基づき、目標回転数ＮＭＣを算出し、後述するステップＳ２１に進む。このステップＳ１４においては、例えば、予め記憶している所定のマップに対し、エンジン水温ＴＷによるマップ検索を実行して目標回転数ＮＭＣを算出しており、このマップでは、例えばエンジン水温ＴＷが増大することに伴い目標回転数ＮＭＣが減少傾向に変化するように設定される。
【００４２】
また、ステップＳ１５においては、アイドル停止からの再始動の状態であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１６に進む。
そして、ステップＳ１６においては、トランスミッション１３のシフトポジションがＤレンジであるか否かを判定する。
ステップＳ１６の判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１９に進む。
一方、ステップＳ１６の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７においては、応答指定パラメータ上限値Ｓｍａｘに第２所定値＃Ｓ２（例えば、−０．６等）を設定する。
次に、ステップＳ１８においては、取得したエンジン水温ＴＷと、トランスミッション１３のシフトポジションとに基づき、目標回転数ＮＭＣを算出し、後述するステップＳ２１に進む。このステップＳ１８においては、例えば、予め記憶している所定のマップに対し、エンジン水温ＴＷおよびシフトポジションによるマップ検索を実行して目標回転数ＮＭＣを算出しており、このマップでは、例えば、各シフトポジション毎にエンジン水温ＴＷと目標回転数ＮＭＣとの所定の関係が設定されており、同一のエンジン水温では、シフトポジションに対応する変速比が増大することに伴い、目標回転数ＮＭＣが増大傾向に変化し、同一のシフトポジションでは、エンジン水温ＴＷが増大することに伴い、目標回転数ＮＭＣが減少傾向に変化するように設定される。
【００４３】
また、ステップＳ１９においては、応答指定パラメータ上限値Ｓｍａｘに第３所定値＃Ｓ３（例えば、−０．８等）を設定する。
次に、ステップＳ２０においては、取得したエンジン水温ＴＷに基づき、目標回転数ＮＭＣを算出し、ステップＳ２１に進む。このステップＳ２１においては、例えば、予め記憶している所定のマップに対し、エンジン水温ＴＷによるマップ検索を実行して目標回転数ＮＭＣを算出しており、このマップでは、例えばエンジン水温ＴＷが増大することに伴い目標回転数ＮＭＣが減少傾向に変化するように設定される。
ステップＳ２１においては、後述する応答指定パラメータＳ設定処理を実行し、一連の処理を終了する。
【００４４】
以下に、上述したステップＳ２１における、応答指定パラメータＳ設定処理について説明する。
先ず、例えば図７に示すステップＳ３１においては、高圧バッテリ１６のバッテリ温度ＴＢ，バッテリ電流ＩＢ，バッテリ電圧ＶＢの各検出値を取得する。
次に、ステップＳ３２においては、バッテリ温度ＴＢと、バッテリ電圧ＶＢと、バッテリ電流ＩＢとに基づき、高圧バッテリ１６の出力制限値である許容出力電力を算出する。このステップＳ３２においては、例えば、予め記憶している所定のテーブルに対し、バッテリ温度ＴＢと、バッテリ電圧ＶＢと、バッテリ電流ＩＢとによるテーブル検索を実行して許容出力電力を算出しており、このテーブルでは、例えばバッテリ温度ＴＢが増大することに伴い許容出力電力が増大傾向に変化するように設定される。
【００４５】
次に、ステップＳ３３においては、バッテリ電圧ＶＢと、バッテリ電流ＩＢとに基づき、実際に高圧バッテリ１６から出力されている出力電力Ｐ（ｋ）を算出する。
次に、ステップＳ３４においては、上記数式（７）に示すように、応答指定パラメータＳを操作量として、出力電力Ｐ（ｋ）で応答指定型のフィードバック制御を実行し、応答指定パラメータＳを算出する。
そして、ステップＳ３５においては、算出した応答指定パラメータＳが所定の応答指定パラメータ上限値Ｓｍａｘよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３６に進み、応答指定パラメータＳに所定の応答指定パラメータ上限値Ｓｍａｘを設定して、一連の処理を終了する。
【００４６】
上述した応答指定型制御によれば、応答指定パラメータＳに応じて回転数偏差ｅＮ（ｋ）の収束速度を適宜に規定することができ、例えば図８（ａ）に示すように、単に、ＰＩＤ（比例・積分・微分）動作によるフィードバック処理を実行する比較例に比べて、エンジン回転数ＮＥの時間変化が過剰に増大してしまうことを抑制することができる。
ここで、内燃機関１１をモータ１２の駆動力により駆動している状態では、モータ１２から出力されるモータトルクＴＭは、慣性モーメントＩＥと、角速度（回転数）ωとにより、例えば下記数式（８）に示すように、内燃機関１２の摩擦抵抗（エンジンフリクション）ＦＥと、慣性トルクＩＥ×（ｄω／ｄｔ）との和として記述することができる。
【００４７】
【数８】
2005344519.tif 000010
【００４８】
つまり、応答指定型制御によって応答指定パラメータＳに応じて回転数偏差ｅＮ（ｋ）の収束速度を変更することにより、モータトルクＴＭの慣性トルクＩＥ×（ｄω／ｄｔ）を変更することができる。これにより、例えば図８（ｂ）に示すように、単に、ＰＩＤ（比例・積分・微分）動作等によるフィードバック処理を実行する比較例に比べて、モータトルクＴＭの時間変化が過剰に増大してしまうことを抑制することができる。
さらに、上述した実施の形態での応答指定型制御では、応答指定パラメータＳは高圧バッテリ１６の出力電力Ｐのフィードバック制御により設定されることから、モータ回転数ＮＭ（ｋ）を目標回転数ＮＭＣ（ｋ）に収束させる際に、例えば図８（ｂ）に示すように、単に、ＰＩＤ（比例・積分・微分）動作によるフィードバック処理を実行する比較例に比べて、高圧バッテリ１６の出力電力Ｐが出力制限値である許容出力電力を超えて過剰に増大してしまうことを防止することができる。
【００４９】
上述したように、本実施の形態による車両用内燃機関の始動制御装置１０によれば、単に内燃機関１１やモータ１２の回転数でＰＩＤ（比例・積分・微分）動作等によるフィードバック処理を実行する場合に比べて、応答指定パラメータＳにより回転数偏差ｅＮの収束速度を内燃機関１１の始動状態に応じて変更することによって、運転者の始動意志を適切に反映させつつ、車両の運転状態に応じた適切な始動制御を実行することができる。
しかも、応答指定パラメータＳを設定する際には、応答指定パラメータＳを操作量として高圧バッテリ１６の出力で応答指定型のフィードバック制御を実行することから、高圧バッテリ１６の出力電力Ｐが出力制限値である許容出力電力を超えて過剰に増大してしまうことを防止することができる。これにより、例えば高圧バッテリ１６から過剰な出力を取り出してしまうことによって高圧バッテリ１６が劣化してしまったり、高圧バッテリ１６から電力供給を受ける他の電装機器を適切に作動させることが困難となることを防止して、多様な始動要求および運転状態に応じて高圧バッテリ１６の出力を適正化しつつ、迅速かつ適切に内燃機関１１を始動させることができる。
【００５０】
なお、上述した実施の形態においては、ステップＳ３１〜ステップＳ３４に示すように、応答指定パラメータＳを操作量として、高圧バッテリ１６の出力電力Ｐ（ｋ）で応答指定型のフィードバック制御を実行して応答指定パラメータＳを算出したが、これに限定されず、例えばパワードライブユニット１５の出力電力で応答指定型のフィードバック制御を実行して応答指定パラメータＳを算出してもよい。この場合、ＭＧＥＣＵ２１は、例えば、パワードライブユニット１５からモータ１２へ供給される通電電流及び印加電圧を検出する各センサの出力に基づきパワードライブユニット１５の出力電力を算出し、パワードライブユニット１５の出力制限値である許容出力電力等からなる目標電力と、出力電力との差がゼロとなるようにして、応答指定パラメータＳを操作量とした応答指定型のフィードバック制御を実行する。
【００５１】
なお、上述した実施の形態においては、ステップＳ３１〜ステップＳ３４に示すように、応答指定パラメータＳを操作量として、出力電力Ｐ（ｋ）で応答指定型のフィードバック制御を実行して応答指定パラメータＳを算出したが、これに限定されず、例えば応答指定パラメータＳを操作量として、エンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭとの回転数比で応答指定型のフィードバック制御を実行して応答指定パラメータＳを算出してもよい。
この変形例において、ＭＧＥＣＵ２１は、例えば図９に示すように、目標回転数演算部４１と、回転数減算部４２と、トルク指令演算部４３と、回転数比算出部５１と、レシオ減算部５２と、応答指定パラメータ演算部５３とを備えて構成されている。
【００５２】
回転数比算出部５１は、エンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭとの回転数比を算出し、レシオ減算部５２へ出力する。
レシオ減算部５２は、回転数比算出部５１から出力される回転数比から適宜に設定される目標プーリ比を減算してレシオ（プーリ比）を算出し、応答指定パラメータ演算部５３へ出力する。
応答指定パラメータ演算部５３は、応答指定パラメータＳを操作量として、回転数比で応答指定型のフィードバック制御を実行することによって、応答指定パラメータＳを算出し、トルク指令演算部４３へ出力する。
【００５３】
この変形例において、応答指定パラメータＳ設定処理では、先ず、例えば図１０に示すステップＳ４１において、エンジン回転数ＮＥおよびモータ回転数ＮＭの各検出値を取得する。
次に、ステップＳ４２においては、エンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭとの回転数比を算出する。
次に、ステップＳ４３においては、目標プーリ比を取得する。
次に、ステップＳ４４においては、応答指定パラメータＳを操作量として、回転数比で応答指定型のフィードバック制御を実行し、応答指定パラメータＳを算出する。
そして、ステップＳ４５においては、応答指定パラメータＳが所定の応答指定パラメータ上限値Ｓｍａｘよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ４６に進み、応答指定パラメータＳに所定の応答指定パラメータ上限値Ｓｍａｘを設定して、一連の処理を終了する。
【００５４】
この変形例においては、クランク軸プーリ１４ａと駆動軸プーリ１４ｂとの間に掛け渡されたベルト１４ｃに滑りが発生することを防止しつつ、速やかに内燃機関１１を始動させることができる。
【００５５】
なお、この変形例のステップＳ４４においては、回転数比で応答指定型のフィードバック制御を実行する代わりに、例えば、予め記憶している所定のマップに対し、回転数比によるマップ検索を実行して応答指定パラメータＳを算出してもよい。このマップでは、例えば回転数比から目標プーリ比を減算して得た回転数偏差の絶対値が増大することに伴い、応答指定パラメータＳ（＜０）が減少傾向に変化するように設定される。
【００５６】
なお、上述した実施の形態においては、ステップＳ１３，ステップＳ１７，ステップＳ１９に示すように、応答指定パラメータ上限値Ｓｍａｘに各所定値＃Ｓ１，＃Ｓ２，＃Ｓ３を設定するとしたが、これに限定されず、例えば、図１１に示すステップＳ１３ａ，ステップＳ１７ａ，ステップＳ１９ａのように、応答指定パラメータＳに各所定値＃Ｓ１，＃Ｓ２，＃Ｓ３を設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用内燃機関の始動制御装置の構成図である。
【図２】図１に示すＭＧＥＣＵの構成図である。
【図３】実行ステップ数（ｋ−１）での回転数偏差ｅＮ（ｋ−１）と、実行ステップ数ｋでの回転数偏差ｅＮ（ｋ）とを直交軸とする２次元位相平面上での状態量（ｅＮ（ｋ−１），ｅＮ（ｋ））の初期値と、切換直線とを示す図である。
【図４】応答指定パラメータＳに応じた収束特性の変化を示すグラフ図である。
【図５】図１に示す車両用内燃機関の始動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図５に示す回転数ＮＭＣ及び応答指定パラメータＳ算出処理を示すフローチャートである。
【図７】図６に示す応答指定パラメータＳ設定処理を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態に係る応答指定型制御と比較例とに対して、図８（ａ）はエンジン回転数ＮＥの時間変化の一例を示すグラフ図であり、図８（ｂ）はモータトルクＴＭの時間変化の一例を示すグラフ図であり、図８（ｃ）は高圧バッテリの出力電力Ｐの時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図９】本実施形態の変形例に係るＭＧＥＣＵの構成図である。
【図１０】本実施形態の変形例に係る応答指定パラメータＳ設定処理を示すフローチャートである。
【図１１】本実施形態の変形例に係る回転数ＮＭＣ及び応答指定パラメータＳ算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１１  内燃機関
１２  モータ
１４ａ  クランク軸プーリ（駆動力伝達手段）
１４ｂ  駆動軸プーリ（駆動力伝達手段）
１４ｃ  ベルト（駆動力伝達手段）
１５  パワードライブユニット（モータ制御手段）
１６  高圧バッテリ（蓄電装置）
２１  ＭＧＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2005344519.tif 000011
【図２】
2005344519.tif 000012
【図３】
2005344519.tif 000013
【図４】
2005344519.tif 000014
【図５】
2005344519.tif 000015
【図６】
2005344519.tif 000016
【図７】
2005344519.tif 000017
【図８】
2005344519.tif 000018
【図９】
2005344519.tif 000019
【図１０】
2005344519.tif 000020
【図１１】
2005344519.tif 000021