(57)【要約】【課題】内燃機関の停止位置の制御をより効率的に行なう。【解決手段】エンジンの運転を停止する際に、エンジン回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達したときのクランク角θに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の変動パターンを設定し（Ｓ２００〜Ｓ２３０）、変動パターンに応じてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として基本トルクＴｍｂａｓｅを補正したトルクを設定する（Ｓ２４０）。クランク角θが目標停止位置を超える位置である場合にはエンジンの回転を抑制するように基本トルクＴｍｂａｓｅを補正する変動パターンとし、目標停止位置に届かない位置である場合にはエンジンの回転を促進するように基本トルクＴｍｂａｓｅを補正する変動パターンとする。この結果、内燃機関を停止する際に所望の位置で停止させると共に内燃機関の停止位置の制御をより効率的に行なうことができる。【選択図】        図４
2005042560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能なトルク出力手段とを備える駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、
前記内燃機関の運転停止の指示がなされると共に前記回転数演算手段により演算された回転数が該内燃機関が停止する直前の回転数として予め設定された停止直前回転数に達したときに、該停止直前回転数に達した際の該内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて次に始動する際の最初の圧縮行程を基準として該内燃機関が該基準より所定角度だけ異なる目標停止位置で停止するよう前記トルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定する変動パターン設定手段と、
前記内燃機関の運転停止の指示がなされたときに、該内燃機関の運転が停止するよう該内燃機関を運転制御すると共に、前記変動パターン設定手段により変動パターンが設定されるまでは所定の要求に基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御し、前記変動パターン設定手段により変動パターンが設定された後は該設定された変動パターンに基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御する運転停止時駆動制御手段と、
を備える駆動装置。
【請求項２】
前記変動パターン設定手段は、前記停止直前回転数に達した際の前記内燃機関の出力軸の回転位置が所定範囲内であるときには標準の変動パターンを設定し、該出力軸の回転位置が該所定範囲より進んだ位置であるときには該標準の変動パターンと比較して該出力軸の回転を抑制するようにトルクを出力する回転抑制用変動パターンを設定し、該出力軸の回転位置が該所定範囲より遅れた位置であるときには該標準の変動パターンと比較して該出力軸の回転を促進するようにトルクを出力する回転促進用変動パターンを設定する手段である請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記回転抑制用変動パターンは、前記停止直前回転数に達した際の前記内燃機関の出力軸の回転位置が前記所定範囲より進んだ位置であるほど該出力軸の回転を大きく抑制する傾向でトルクを出力する変動パターンであり、前記回転促進用変動パターンは、前記停止直前回転数に達した際の前記内燃機関の出力軸の回転位置が前記所定範囲より遅れた位置であるほど該出力軸の回転を大きく促進する傾向でトルクを出力する変動パターンである請求項２記載の駆動装置。
【請求項４】
前記変動パターン設定手段により設定される変動パターンは、前記停止直前回転数に達した際からの経過時間と出力するトルクとの関係を設定したものである請求項１ないし３いずれか記載の駆動装置。
【請求項５】
前記変動パターン設定手段により設定される変動パターンは、前記停止直前回転数に達した以降の前記出力軸の回転位置と出力するトルクとの関係を設定したものである請求項１ないし４いずれか記載の駆動装置。
【請求項６】
前記回転抑制用変動パターンは、前記出力軸の回転位置が前記目標停止位置に近づくほど出力するトルクが大きくなる傾向で設定された変動パターンである請求項２に係る請求項５記載の駆動装置。
【請求項７】
前記回転抑制用変動パターンは、前記出力軸の回転位置が所定位置に達したときに出力するトルクが略値０となるように設定された変動パターンである請求項２に係る請求項５または６記載の駆動装置。
【請求項８】
前記目標停止位置は、前記最初の圧縮行程の直前の圧縮行程においてピストンが上死点となる位置を含む所定範囲である請求項１ないし７いずれか記載の駆動装置。
【請求項９】
前記停止直前回転数は、前記内燃機関の圧縮行程間の移動角度を基準とした所定の移動角度の範囲内で該内燃機関が停止するときの回転数として設定されたものである請求項１ないし８いずれか記載の駆動装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と駆動軸と回転軸とに接続される３軸を有し、該３軸のうちのいずれか２軸に動力が入出力されると該入出力された動力に基づいて決定される動力を残余の軸に入出力する３軸式動力分配統合手段を備え、
前記トルク出力手段は、前記回転軸にトルクを出力可能な第１電動機と、前記駆動軸にトルクを出力可能な第２電動機とを有する手段である
駆動装置。
【請求項１１】
前記トルク出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１のロータと駆動軸に接続され該第１のロータに対して相対的に回転可能な第２のロータとを有し電磁気的な作用により該第１のロータを該第２のロータに対して回転駆動可能な対ロータ電動機と、前記駆動軸にトルクを出力可能な駆動軸用電動機とを有する手段である請求項１ないし９いずれか記載の駆動装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１いずれか記載の駆動装置を備える自動車。
【請求項１３】
内燃機関と、該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能なトルク出力手段と、前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の回転数を演算し、
（ｂ）前記内燃機関の運転停止の指示がなされると共に前記ステップ（ａ）により演算された回転数が該内燃機関が停止する直前の回転数として予め設定された停止直前回転数に達したときに、該停止直前回転数に達した際の該内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて次に始動する際の最初の圧縮行程を基準として該内燃機関が該基準より所定角度だけ異なる目標停止位置で停止するよう前記トルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定し、
（ｃ）前記内燃機関の運転停止の指示がなされたときに、該内燃機関の運転が停止するよう該内燃機関を運転制御すると共に、前記ステップ（ｂ）により変動パターンが設定されるまでは所定の要求に基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御し、前記ステップ（ｂ）により変動パターンが設定された後は該設定された変動パターンに基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御する、
駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置およびその制御方法並びに自動車に関し、詳しくは、内燃機関とこの内燃機関の出力軸にトルクを出力可能なトルク出力手段とを備える駆動装置およびその制御方法並びにこうした駆動装置を備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の駆動装置としては、内燃機関とこの内燃機関のクランク軸に制動トルクを出力可能な発電機と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、内燃機関を停止する際に、クランク軸の回転数と回転位置とに応じた制動トルクを発電機からクランク軸に出力することにより、内燃機関の停止位置を目標範囲内に収めるよう制御している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９３５４０号公報（図１、段落「００２５」〜「００２９」）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした装置では、内燃機関の回転数が比較的高い段階でも停止位置を目標範囲内に収めるための制御を開始してしまうから、内燃機関が慣性で回転した後に停止する場合と比較して違和感が生じやすい。また、回転数が高い状態で内燃機関の停止位置を制御しようとしても高い精度で行なうことは困難であるから、過剰な制動トルクを出力するなど非効率な制御となってしまう。
【０００５】
本発明の駆動装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関を停止する際に所望の位置で停止させることを目的の一つとする。また、本発明の駆動装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関の停止位置の制御をより効率的に行なうことを目的の一つとする。さらに、本発明の駆動装置およびその制御方法並びに自動車は、内燃機関の始動性を向上させることを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の駆動装置およびその制御方法並びに自動車は、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。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
内燃機関と該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能なトルク出力手段とを備える駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、
前記内燃機関の運転停止の指示がなされると共に前記回転数演算手段により演算された回転数が該内燃機関が停止する直前の回転数として予め設定された停止直前回転数に達したときに、該停止直前回転数に達した際の該内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて次に始動する際の最初の圧縮行程を基準として該内燃機関が該基準より所定角度だけ異なる目標停止位置で停止するよう前記トルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定する変動パターン設定手段と、
前記内燃機関の運転停止の指示がなされたときに、該内燃機関の運転が停止するよう該内燃機関を運転制御すると共に、前記変動パターン設定手段により変動パターンが設定されるまでは所定の要求に基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御し、前記変動パターン設定手段により変動パターンが設定された後は該設定された変動パターンに基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御する運転停止時駆動制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、内燃機関の運転停止の指示がなされ内燃機関の回転数が停止直前回転数に達したときに、その際の内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて内燃機関が目標停止位置で停止するようトルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定し、この設定した変動パターンに基づいてトルクが出力されるようトルク出力手段を駆動制御する。したがって、回転数が停止直前回転数に達したときの内燃機関の回転位置に応じてトルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定することにより内燃機関が目標停止位置で停止するよう制御することができる。また、内燃機関が停止する直前となったときからトルク出力手段を駆動制御するから、内燃機関の停止位置の制御をより効率的に行なうことができる。なお「停止直前回転数」としては、内燃機関の圧縮行程間の移動角度を基準とした所定の移動角度の範囲内で内燃機関が停止するときの回転数などを設定することができる。また、「最初の圧縮行程」は、内燃機関の始動時における最初の圧縮行程であって、複数気筒の内燃機関ではいずれの気筒に拘わらずに最初に圧縮行程を実行する気筒におけるその圧縮行程であり、ピストンが下死点から上死点まで移行する行程を含むものを意味する。
【０００９】
こうした本発明の駆動装置において、前記変動パターン設定手段は、前記停止直前回転数に達した際の前記内燃機関の出力軸の回転位置が所定範囲内であるときには標準の変動パターンを設定し、該出力軸の回転位置が該所定範囲より進んだ位置であるときには該標準の変動パターンと比較して該出力軸の回転を抑制するようにトルクを出力する回転抑制用変動パターンを設定し、該出力軸の回転位置が該所定範囲より遅れた位置であるときには該標準の変動パターンと比較して該出力軸の回転を促進するようにトルクを出力する回転促進用変動パターン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、停止直前回転数に達した際の内燃機関の出力軸の回転位置に応じて標準の変動パターンや回転抑制用の変動パターン，回転促進用の変動パターンを設定することができる。この態様の本発明の駆動装置において、前記回転抑制用変動パターンは前記停止直前回転数に達した際の前記内燃機関の出力軸の回転位置が前記所定範囲より進んだ位置であるほど該出力軸の回転を大きく抑制する傾向でトルクを出力する変動パターンであり、前記回転促進用変動パターンは前記停止直前回転数に達した際の前記内燃機関の出力軸の回転位置が前記所定範囲より遅れた位置であるほど該出力軸の回転を大きく促進する傾向でトルクを出力する変動パターンであるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の駆動装置において、前記変動パターン設定手段により設定される変動パターンは、前記停止直前回転数に達した際からの経過時間と出力するトルクとの関係を設定したものとしたり、前記停止直前回転数に達した以降の前記出力軸の回転位置と出力するトルクとの関係を設定したものとすることもできる。こうすれば、経過時間や出力軸の回転位置に応じてトルクを出力するようにトルク出力手段を駆動制御することができる。このように出力軸の回転位置と出力するトルクとの関係を設定した変動パターンを設定する態様の本発明の駆動装置において、前記回転抑制用変動パターンは、前記出力軸の回転位置が前記目標停止位置に近づくほど出力するトルクが大きくなる傾向で設定された変動パターンであるものとしたり、前記出力軸の回転位置が所定位置に達したときに出力するトルクが略値０となるように設定された変動パターンであるものとすることもできる。ここで、内燃機関の出力軸の回転位置が所定位置に達したときに出力するトルクを略値０に設定するのは、所定位置として目標停止位置より進んだ位置などを設定することにより、目標停止位置で停止させることが困難な場合にまで過剰なトルクを出力することを防止することができると考えられることに基づく。
【００１１】
さらに、本発明の駆動装置において、前記目標停止位置は前記最初の圧縮行程の直前の圧縮行程においてピストンが上死点となる位置を含む所定範囲であるものとすることもできる。こうすれば、目標停止位置が内燃機関を始動する際の最初の圧縮行程から遠い位置となると共に内燃機関を始動する直後に圧縮する必要がないから、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１２】
こうした本発明の駆動装置において、前記内燃機関の出力軸と駆動軸と回転軸とに接続される３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に動力が入出力されると該入出力された動力に基づいて決定される動力を残余の軸に入出力する３軸式動力分配統合手段を備え、前記トルク出力手段は前記回転軸にトルクを出力可能な第１電動機と、前記駆動軸にトルクを出力可能な第２電動機とを有する手段であるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明の駆動装置において、前記トルク出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１のロータと駆動軸に接続され該第１のロータに対して相対的に回転可能な第２のロータとを有し電磁気的な作用により該第１のロータを該第２のロータに対して回転駆動可能な対ロータ電動機と、前記駆動軸にトルクを出力可能な駆動軸用電動機とを有する手段であるものとすることもできる。
【００１４】
本発明の自動車は、上述したいずれかの態様の本発明の駆動装置、即ち、基本的には、内燃機関と該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能なトルク出力手段とを備える駆動装置であって、前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、前記内燃機関の運転停止の指示がなされると共に前記回転数演算手段により演算された回転数が該内燃機関が停止する直前の回転数として予め設定された停止直前回転数に達したときに、該停止直前回転数に達した際の該内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて次に始動する際の最初の圧縮行程を基準として該内燃機関が該基準より所定角度だけ異なる目標停止位置で停止するよう前記トルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定する変動パターン設定手段と、前記内燃機関の運転停止の指示がなされたときに、該内燃機関の運転が停止するよう該内燃機関を運転制御すると共に、前記変動パターン設定手段により変動パターンが設定されるまでは所定の要求に基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御し、前記変動パターン設定手段により変動パターンが設定された後は該設定された変動パターンに基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御する運転停止時駆動制御手段と、を備える駆動装置を備えることを要旨とする。
【００１５】
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駆動装置を備えるから、本発明の駆動装置が奏する効果、例えば、回転数が停止直前回転数に達したときの内燃機関の回転位置に応じてトルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定することにより内燃機関が目標停止位置で停止するよう制御することができる効果や、内燃機関の停止位置の制御をより効率的に行なうことができる効果や、内燃機関の始動性を向上させることができる効果などを奏することができる。
【００１６】
本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸にトルクを出力可能なトルク出力手段と、前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の回転数を演算し、
（ｂ）前記内燃機関の運転停止の指示がなされると共に前記ステップ（ａ）により演算された回転数が該内燃機関が停止する直前の回転数として予め設定された停止直前回転数に達したときに、該停止直前回転数に達した際の該内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて次に始動する際の最初の圧縮行程を基準として該内燃機関が該基準より所定角度だけ異なる目標停止位置で停止するよう前記トルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定し、
（ｃ）前記内燃機関の運転停止の指示がなされたときに、該内燃機関の運転が停止するよう該内燃機関を運転制御すると共に、前記ステップ（ｂ）により変動パターンが設定されるまでは所定の要求に基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御し、前記ステップ（ｂ）により変動パターンが設定された後は該設定された変動パターンに基づいてトルクが出力されるよう前記トルク出力手段を駆動制御する、
ことを要旨とする。
【００１７】
この本発明の駆動装置の制御方法では、内燃機関の運転停止の指示がなされ内燃機関の回転数が停止直前回転数に達したときに、その際の内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて内燃機関が目標停止位置で停止するようトルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定し、この設定した変動パターンに基づいてトルクが出力されるようトルク出力手段を駆動制御する。したがって、回転数が停止直前回転数に達したときの内燃機関の回転位置に応じてトルク出力手段から出力するトルクの変動パターンを設定することにより内燃機関が目標停止位置で停止するよう制御することができる。また、内燃機関が停止する直前となったときからトルク出力手段を駆動制御するから、内燃機関の停止位置の制御をより効率的に行なうことができる。ここで、「最初の圧縮行程」は、内燃機関の始動時における最初の圧縮行程であって、複数気筒の内燃機関ではいずれの気筒に拘わらずに最初に圧縮行程を実行する気筒におけるその圧縮行程であり、ピストンが下死点から上死点まで移行する行程を含むものを意味する。
【００１８】
【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駆動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、駆動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。
【００１９】
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。エンジン２２の運転状態を検出する各種センサとしては、例えば、クランクシャフト２６のクランク角θを検出するクランクポジションセンサ２３やエンジン２２の冷却水の温度（冷却水温）を検出する図示しない水温センサなどを挙げることができる。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動装置としては、ギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２と駆動軸６３ａ，６３ｂとを除く構成が相当する。
【００２６】
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、エンジン２２の運転を停止する際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるモータ運転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、運転モードとしてモータ運転モードが選択されエンジン２２の運転停止の指示がなされたときに所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。なお、このモータ運転時制御ルーチンによる処理の開始と同時に、エンジンＥＣＵ２４によりエンジン２２における燃料噴射の停止などが行なわれる。
【００２７】
モータ運転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）。
【００２８】
そして、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＊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。
【００２９】
続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１２０）。いま、エンジンＥＣＵ２４によりエンジン２２における燃料噴射の停止が行なわれてからエンジン２２の運転が停止するまでの期間について考える。この期間では、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する処理として、図４に例示するＭＧ１トルク設定処理ルーチンを実行する。以下、モータ運転時制御ルーチンの説明を中断し、ＭＧ１トルク設定処理ルーチンについて説明する。
【００３０】
ＭＧ１トルク設定処理ルーチンでは、まず、エンジン２２のクランク角θと回転数Ｎｅとを入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、エンジン２２のクランク角θと回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２３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。
【００３１】
そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達していないときにはモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として基本トルクＴｍｂａｓｅを設定し（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）、このＭＧ１トルク設定処理ルーチンを終了する。ここで、停止直前回転数Ｎｅｓｔｐは、エンジン２２が停止する直前の回転数として予め設定されたものであり、実施例では、およそエンジン２２の圧縮行程間の角度（例えば、４気筒のエンジンの場合には１８０°ＣＡなど）を回転して停止するようなエンジン２２の回転数（例えば、３００ｒｐｍなど）を実験などにより求めて予め設定しておくものとした。また、基本トルクＴｍｂａｓｅは、エンジン２２の回転数を滑らかに減少させると共にエンジン２２の停止後にピストンを保持するためにモータＭＧ１から出力するトルクとして設定されたものである。図５は、基本トルクＴｍｂａｓｅ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。図示するように、基本トルクＴｍｂａｓｅは、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達するまではエンジン２２の回転を抑制する制動トルクとして設定され、回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達したタイミングでピストンを保持するトルクに切り替わるように設定されている。
【００３２】
一方、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達しているときには、そのときのクランク角θに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の変動パターンを設定する（ステップＳ２３０）。図６は、クランク角θに基づく変動パターンの概念を模式的に示す説明図である。トルク指令Ｔｍ１＊の変動パターンは、実施例では、図示するように、Ｍｏｄｅ１〜３の３パターンとした。Ｍｏｄｅ１は、前述した基本トルクＴｍｂａｓｅに従ってモータＭＧ１を駆動してエンジン２２を停止した場合にエンジン２２が目標停止位置（例えば、上死点−４０°ＣＡから上死点＋２０°ＣＡなど）で停止すると予測される場合であり、実施例では、停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達したときのクランク角θが上死点−４０°ＣＡから上死点＋６０°ＣＡまでの範囲内であるときを対象とした。Ｍｏｄｅ２は、基本トルクＴｍｂａｓｅに従ってモータＭＧ１を駆動してエンジン２２を停止した場合にエンジン２２が目標停止位置を超えた位置で停止すると予測される場合であり、実施例では、クランク角θが上死点＋６０°ＣＡから上死点＋１１０°ＣＡ（−７０°ＣＡ）までの範囲内であるときを対象とした。Ｍｏｄｅ３は、基本トルクＴｍｂａｓｅに従ってモータＭＧ１を駆動してエンジン２２を停止した場合にエンジン２２が目標停止位置に届かない位置で停止すると予測される場合であり、実施例では、クランク角θが上死点−７０°ＣＡから上死点−４０°ＣＡまでの範囲内であるときを対象とした。なお、この変動パターンの設定は初回（エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達した直後の１回）のみ行なわれ、一旦変動パターンが設定された後に本ルーチンが繰り返し実行される際には後述するステップＳ２４０の処理にスキップする。
【００３３】
こうして変動パターンを設定すると、設定した変動パターンに応じてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として基本トルクＴｍｂａｓｅを補正したトルクを設定し（ステップＳ２４０）、このＭＧ１トルク設定処理ルーチンを終了する。変動パターンがＭｏｄｅ１のときには、基本トルクＴｍｂａｓｅに従ってモータＭＧ１を駆動すればエンジン２２は目標停止位置で停止すると予測されるから、基本トルクＴｍｂａｓｅをそのままトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。
【００３４】
変動パターンがＭｏｄｅ２のときには、基本トルクＴｍｂａｓｅに従ってモータＭＧ１を駆動してもエンジン２２は目標停止位置を超えてしまうと予測されるから、エンジン２２の回転を抑制するように基本トルクＴｍｂａｓｅを補正する。実施例では、基本トルクＴｍｂａｓｅを補正する補正トルクとクランク角θとの関係を実験などにより予め定めて補正トルク設定マップとしてＲＯＭ７４などに記憶しておき、この補正トルク設定マップを用いて基本トルクＴｍｂａｓｅを補正するものとした。図７は、変動パターンがＭｏｄｅ２のときの補正トルク設定マップの一例を示す説明図である。図示するように、エンジン２２が上死点から遠ざかるほど大きな制動トルクとなるように設定した。ここで、クランク角θが上死点より前の位置であるときに制動トルクを小さく設定しているのは、圧縮行程の途中で大きな制動トルクを出力するとピストン戻りが発生する可能性があることに基づく。また、クランク角θが上死点＋６０°ＣＡを超える位置となったときに補正トルクを値０に設定しているのは、目標停止位置で停止することが困難な場合にまで無理矢理に制動トルクなどを出力して違和感が生じるのを防止するためである。
【００３５】
変動パターンがＭｏｄｅ３のときには、基本トルクＴｍｂａｓｅに従ってモータＭＧ１を駆動してもエンジン２２は目標停止位置に届かないと予測されるから、エンジン２２の回転を促進するように基本トルクＴｍｂａｓｅを補正する。図８は、変動パターンがＭｏｄｅ３のときの補正トルク設定マップの一例を示す説明図である。図７との比較から分かるように、Ｍｏｄｅ３のときの補正トルク設定マップでは、目標停止位置に近づくまで（例えば、上死点−５０°ＣＡまで）は、エンジン２２の回転をアシストする方向のトルクで基本トルクＴｍｂａｓｅを補正するように設定されている。
【００３６】
図２のモータ運転時制御ルーチンの説明に戻る。ＭＧ１トルク設定処理ルーチンによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、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トルク指令Ｔｍ２＊を式（１）により計算する（ステップＳ１３０）。この式（１）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。動力分配統合機構３０の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共線図を図９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。図示するように、リングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するには、モータＭＧ１から出力されるトルクに対する反力としてのトルク（Ｔｍ１＊／ρ）と要求トルクＴｒ＊との和のトルクをモータＭＧ２から出力すればよい。これにより、モータＭＧ１から出力されるトルクをエンジン２２のクランクシャフト２６に作用させると共に要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するのである。
【数１】
Ｔｍ２＊＝｛Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ｝／Ｇｒ  ・・・（１）
【００３７】
そして、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１４０）、このモータ運転時制御ルーチンを終了する。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。
【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、エンジン２２の運転を停止する際に、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達したときにそのときのクランク角θに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の変動パターンを設定し、この設定した変動パターンに従ってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の基本トルクＴｍｂａｓｅを補正することによりエンジン２２を目標停止位置である圧縮行程の上死点近辺で停止させることができる。この結果、次にエンジン２２を始動する際の最初の圧縮行程から遠い位置で停止させると共に始動する直後に圧縮する必要がないから、エンジン２２の始動性を向上させることができる。また、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達したときに基本トルクＴｍｂａｓｅの補正を開始するから、エンジン２２の停止位置の制御をより効率的に行なうことができる。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変動パターンがＭｏｄｅ１のときには基本トルクＴｍｂａｓｅをそのままトルク指令Ｔｍ１＊に設定するものとしたが、エンジン２２の固体バラツキなどを考慮すると必ずしも目標停止位置で停止するとは限らないから、例えば、変動パターンがＭｏｄｅ１のときにも図８に例示したＭｏｄｅ３のときの補正トルク設定マップを用いて基本トルクＴｍｂａｓｅを補正してトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、トルク指令Ｔｍ１＊の変動パターンをＭｏｄｅ１〜３の３パターンとしたが、変動パターンはこうした３パターンに限られないのは勿論である。即ち、停止直前回転数Ｎｅｓｔｐに達したときのエンジン２２のクランク角θに基づいて設定しエンジン２２を目標停止位置で停止させるような変動パターンであればよく、例えば、標準のクランク角θ（実施例では、Ｍｏｄｅ１のときのクランク角θ）より進んだ位置であるほど大きな制動トルクで基本トルクＴｍｂａｓｅを補正するような変動パターンを設定するものとしたり、標準のクランク角θから遅れた位置であるほど大きなアシストトルクで基本トルクＴｍｂａｓｅを補正するような変動パターンを設定するものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、補正トルク設定マップは、クランク角θに応じて補正トルクの大きさを設定するものとしたが、クランク角θに応じて設定しなくてもよく、例えば、経過時間に応じて補正トルクの大きさを設定するものとしたり、クランク角θに拘わらず補正トルクを固定値としてもよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として基本トルクＴｍｂａｓｅを補正したトルクを設定するものとしたが、基本トルクＴｍｂａｓｅを補正するものとしなくても、直接トルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしても差し支えない。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、補正トルク設定マップとして図７や図８のマップを例示したが、例示したマップに限られないのは勿論である。即ち、例えば、Ｍｏｄｅ２のときのマップにおいて目標停止位置を超えたときの補正トルクを値０としなくても構わない。
【００４４】
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１０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１０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。
【００４５】
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１１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。
【００４６】
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を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するパラレル型のハイブリッド自動車としたが、いわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。また、エンジンの運転／停止を頻繁に行なうアイドリングストップ機能付きの車両に適用することもできる。さらに、エンジンなどの内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な構成の車両であれば、その他の種々の車両に適用しても差し支えない。
【００４７】
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により実行されるモータ運転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】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ＭＧ１トルク設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】モータＭＧ１の基本トルクＴｍｂａｓｅ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６】クランク角θに基づく変動パターンの概念を模式的に示す説明図である。
【図７】Ｍｏｄｅ２のときの補正トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図８】Ｍｏｄｅ３のときの補正トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図９】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図１０】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１１】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、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、３５，１３５  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、１９３ａ，１９３ｂ  車輪、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】
2005042560.tif 000003
【図２】
2005042560.tif 000004
【図３】
2005042560.tif 000005
【図４】
2005042560.tif 000006
【図５】
2005042560.tif 000007
【図６】
2005042560.tif 000008
【図７】
2005042560.tif 000009
【図８】
2005042560.tif 000010
【図９】
2005042560.tif 000011
【図１０】
2005042560.tif 000012
【図１１】
2005042560.tif 000013