(57)【要約】【課題】内燃機関を始動する際の振動を低減する。【解決手段】エンジンの始動指示がなされたときに、エンジンの回転数Ｎｅが共振現象を生じやすい回転数領域の上限値として設定された共振基準回転数Ｎｒｅｆ１より小さいときにはモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にクランキングトルクＴｍ１ｍａｘを設定し（Ｓ１２０，Ｓ１４０）、回転数Ｎｅが共振基準回転数Ｎｒｅｆ１以上となり、かつ、クランク角θが所定角θ１〜θ２の範囲（エンジンが膨張行程にさしかかるタイミングのクランク角θの範囲）にあるときに、エンジンを制御開始回転数Ｎｒｅｆ２まで安定してモータリングできる最低限のトルクＴｍ１ｍｉｎにトルク指令Ｔｍ１＊を切り替える（Ｓ１５０）。この結果、内燃機関を始動する際の振動を低減することができる。【選択図】        図２
2005048596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を有する駆動装置であって、
前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段と、
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、
該検出された回転位置に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングを含む所定範囲のタイミングにあるか否かを判定するタイミング範囲判定手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、少なくとも始動に伴う共振現象に関する所定条件が成立するまでは第１のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御し、前記所定条件が成立した以降に前記タイミング範囲判定手段により前記所定範囲のタイミングにあるのを判定したときに前記第１のトルクより小さな第２のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御するクランキング制御手段と、を備える駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記所定条件は、前記回転数検出手段により検出される回転数が所定回転数に至ったときに成立する条件である駆動装置。
【請求項３】
前記所定条件は、前記内燃機関の始動を開始した時点を基準とした所定時点からの経過時間が所定時間に至ったときに成立する条件である請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記所定範囲のタイミングは、膨張行程を開始する直前から膨張行程を終了するより前までの範囲のタイミングである請求項１ないし３いずれか記載の駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４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、を備え、
前記クランキング手段は、前記電力動力入出力手段と前記電動機とからなる手段である駆動装置。
【請求項６】
前記クランキング制御手段は、前記第１のトルクまたは前記第２のトルクが出力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少なくとも該電力動力入出力手段から出力されるトルクの反力としてのトルクが出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段である請求項５記載の駆動装置。
【請求項７】
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５または６記載の駆動装置。
【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に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電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対回転子電動機である請求項５または６記載の駆動装置。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか記載の駆動装置を備える自動車。
【請求項１０】
内燃機関と該内燃機関をクランキング可能なクランキング手段とを備える駆動装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出し、
（ｂ）該検出された回転位置に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングを含む所定範囲のタイミングにあるか否かを判定し、
（ｃ）前記内燃機関の始動指示がなされたとき、少なくとも始動に伴う共振現象に関する所定条件が成立するまでは第１のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御し、前記所定条件が成立した以降に前記ステップ（ｂ）により前記所定範囲のタイミングにあるのを判定したときに前記第１のトルクより小さな第２のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御する
駆動装置の制御方法。
【請求項１１】
前記所定条件は、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至ったときに成立する条件である請求項１０記載の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、内燃機関を有す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、エンジンと、このエンジンの出力軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤの第３の軸に動力を入出力する第１のモータと、駆動軸に動力を入出力する第２のモータとを備え、エンジンの始動時に第１のモータを駆動してエンジンのクランキングを行なう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、エンジンの回転数が共振現象を生じる領域を通過するまでは第１のモータから比較的大きなトルクを出力してクランキングすることにより、共振現象による振動の低減を図っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１５３０７５号公報（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した駆動装置では、共振現象を生じる回転数領域を迅速に通過させた後にはそれほど大きなクランキングトルクは必要ないから、例えばより小さなトルクなどに変更しても構わない。しかしながら、クランキングトルクの大きさを変更する場合、この駆動装置を搭載した車両などに若干のトルクショックが生じてしまうことがある。こうしたトルクショックは車両などの運転者に違和感を与えるものであるから、できるだけ抑制することが好ましい。
【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、内燃機関を始動する際の振動を低減す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、エネルギ効率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、
内燃機関を有する駆動装置であって、
前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段と、
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、
該検出された回転位置に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングを含む所定範囲のタイミングにあるか否かを判定するタイミング範囲判定手段と、
前記内燃機関の始動指示がなされたとき、少なくとも始動に伴う共振現象に関する所定条件が成立するまでは第１のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御し、前記所定条件が成立した以降に前記タイミング範囲判定手段により前記所定範囲のタイミングにあるのを判定したときに前記第１のトルクより小さな第２のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御するクランキング制御手段と、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、内燃機関の始動を指示されたときに、始動に伴う共振現象に関する所定条件が成立するまでは第１のトルクにより内燃機関がクランキングされるようにクランキング手段を駆動制御し、この所定条件が成立した以降は内燃機関のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングを含む所定範囲のタイミングにあるときに第１のトルクより小さな第２のトルクに切り替えて内燃機関がクランキングされるようにクランキング手段を駆動制御する。したがって、内燃機関のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングを含む範囲で第１のトルクから第２のトルクへの切り替えを行なうからトルクを切り替える際に生じるトルクショックを抑制することができる。もとより、始動に伴う共振現象に関する所定条件として内燃機関の回転数が共振現象を生じやすい回転数領域（以下、共振帯域という）を通過した際などに成立する条件を設定することにより、共振帯域では第１のトルクにより迅速に回転数を上昇させて共振現象による振動を低減すると共に、共振帯域を通過した後には第１のトルクより小さな第２のトルクに切り替えてエネルギ効率を向上させることができる。なお「所定範囲のタイミング」としては、膨張行程を開始する直前から膨張行程を終了するより前までの範囲のタイミングなどを挙げることができる。
【０００９】
こうした本発明の駆動装置において、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え前記所定条件は前記回転数検出手段により検出される回転数が所定回転数に至ったときに成立する条件であるものとしたり、前記所定条件は前記内燃機関の始動を開始した時点を基準とした所定時点からの経過時間が所定時間に至ったときに成立する条件であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の回転数や経過時間を基準として共振現象に関する条件を判定することができる。
【００１０】
また、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を備え、前記クランキング手段は前記電力動力入出力手段と前記電動機とからなる手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の駆動装置において、前記クランキング制御手段は前記第１のトルクまたは前記第２のトルクが出力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少なくとも該電力動力入出力手段から出力されるトルクの反力としてのトルクが出力されるよう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。
【００１１】
この電力動力入出力手段と電動機とを備える態様の本発明の駆動装置において、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したり、前記電力動力入出力手段は前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電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対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１２】
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、内燃機関を有する駆動装置であって、前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段と、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、該検出された回転位置に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングを含む所定範囲のタイミングにあるか否かを判定するタイミング範囲判定手段と、前記内燃機関の始動指示がなされたとき、少なくとも始動に伴う共振現象に関する所定条件が成立するまでは第１のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御し、前記所定条件が成立した以降に前記タイミング範囲判定手段により前記所定範囲のタイミングにあるのを判定したときに前記第１のトルクより小さな第２のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御するクランキング制御手段と、を備える駆動装置を備えることを要旨とする。
【００１３】
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、トルクを切り替える際に生じるトルクショックを抑制することができる効果や、共振現象による振動を低減する効果や、エネルギ効率を向上させる効果などを奏することができる。
【００１４】
本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関と該内燃機関をクランキング可能なクランキング手段とを備える駆動装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出し、
（ｂ）該検出された回転位置に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングを含む所定範囲のタイミングにあるか否かを判定し、（ｃ）前記内燃機関の始動指示がなされたとき、少なくとも始動に伴う共振現象に関する所定条件が成立するまでは第１のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御し、前記所定条件が成立した以降に前記ステップ（ｂ）により前記所定範囲のタイミングにあるのを判定したときに前記第１のトルクより小さな第２のトルクにより前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明の駆動装置の制御方法では、内燃機関の始動を指示されたときに、始動に伴う共振現象に関する所定条件が成立するまでは第１のトルクにより内燃機関がクランキングされるようにクランキング手段を駆動制御し、この所定条件が成立した以降は内燃機関のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングを含む所定範囲のタイミングにあるときに第１のトルクより小さな第２のトルクに切り替えて内燃機関がクランキングされるようにクランキング手段を駆動制御する。したがって、内燃機関のいずれかの気筒が膨張行程にさしかかるタイミングを含む範囲で第１のトルクから第２のトルクへの切り替えを行なうからトルクを切り替える際に生じるトルクショックを抑制することができる。もとより、始動に伴う共振現象に関する所定条件として共振帯域を通過した際などに成立する条件を設定することにより、共振帯域では第１のトルクにより迅速に回転数を上昇させて共振現象による振動を低減すると共に、共振帯域を通過した後には第１のトルクより小さな第２のトルクに切り替えてエネルギ効率を向上させることができる。なお「所定範囲のタイミング」としては、膨張行程を開始する直前から膨張行程を終了するより前までの範囲のタイミングなどを挙げることができる。また「所定条件」としては、前記内燃機関の回転数が所定回転数に至ったときに成立する条件などを挙げることができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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ＭＧ２の回転数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。また、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４により検出されるモータ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。
【００２５】
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＊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。
【００２６】
続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅと共振基準回転数Ｎｒｅｆ１，制御開始回転数Ｎｒｅｆ２とを比較する（ステップ１２０）。エンジン２２の回転数Ｎｅが共振基準回転数Ｎｒｅｆ１より小さいときにはトルク指令Ｔｍ１＊としてクランキングトルクＴｍ１ｍａｘを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、共振基準回転数Ｎｒｅｆ１には、共振現象を生じやすいエンジン２２の回転数領域の上限値（例えば、４００ｒｐｍなど）が設定されている。したがって、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振現象を生じやすい回転数領域を通過するまでは、トルク指令Ｔｍ１＊としてクランキングトルクＴｍ１ｍａｘが設定されることになる。なお、制御開始回転数Ｎｒｅｆ２は、エンジン２２の燃料噴射制御などを開始する基準の回転数として設定されたものであり、詳細は後述する。
【００２７】
モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定されると、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仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（１）により計算する（ステップＳ１８０）。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。図４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５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（１）は、図５の共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、図５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。
【００２８】
【数１】
Ｔｍ２ｔｍｐ＝（Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ）／Ｇｒ  ・・・  （１）
【００２９】
続いて、モータＭＧ２の定格出力に基づくトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍを設定する（ステップＳ１９０）。トルク制限Ｔｍ２ｌｉｍは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいて設定することができる。実施例では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍとの関係を実験などにより定めてトルク制限設定マップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が与えられるとトルク制限設定マップから対応するトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍを導出するものとした。図６に例示するように、実施例のトルク制限設定マップでは、回転数Ｎｍ２が大きくなるほどトルクＴｍ２ｌｉｍが大きく制限されるように設定されている。
【００３０】
そして、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍとを比較して小さい方のトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ２００）、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Ｓ２１０）。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Ｓ２２０）、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。いま、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振基準回転数Ｎｒｅｆ１より小さいときを考えれば、エンジン２２の燃料噴射制御などが開始されていないからステップＳ１００に戻ることになる。
【００３１】
ステップＳ１２０でエンジン２２の回転数Ｎｅが共振基準回転数Ｎｒｅｆ１以上となっており制御開始回転数Ｎｒｅｆ２より小さいときには、さらに、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Ｓ１３０）。ここで、所定角θ１〜θ２はエンジン２２が膨張行程にさしかかるタイミングのクランク角θの範囲（例えば、上死点−１０°ＣＡ〜上死点＋２０°ＣＡなど）として設定されている。即ち、このステップＳ１３０の判定によりエンジン２２が膨張行程にさしかかるタイミングにあるか否かを判定するのである。
【００３２】
ステップＳ１３０の判定により、クランク角θが所定角θ１〜θ２の範囲にないときには、前述したステップＳ１４０にスキップしてトルク指令Ｔｍ１＊にクランキングトルクＴｍ１ｍａｘを設定する。一方、クランク角θが所定角θ１〜θ２の範囲にあるときには、トルク指令Ｔｍ１＊としてエンジン２２を制御開始回転数Ｎｒｅｆ２まで安定してモータリングできる最低限のトルクＴｍ１ｍｉｎを設定する（ステップＳ１５０）。なお、このステップＳ１３０では、一度肯定的な判定（即ち、エンジン２２が膨張行程にさしかかるタイミングにあるとの判定）がなされた以降に繰り返し実行されるときには、クランク角θの判定を行なわずにステップＳ１５０にスキップしトルク指令Ｔｍ１＊にトルクＴｍ１ｍｉｎを設定する。
【００３３】
こうしてトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、前述したステップＳ１８０以降の処理を実行する。この場合、トルク指令Ｔｍ１＊として最低限のトルクＴｍ１ｍｉｎが設定されているから、クランキングトルクＴｍ１ｍａｘが設定されている場合と比較してリングギヤ軸３２ａに作用する反力としてのトルク（Ｔｍ１＊／ρ）が小さくなり、この結果、より大きな要求トルクＴｒ＊に対してもトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍによる制限を受けることなく対応できるのである。
【００３４】
ステップＳ１２０でエンジン２２の回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ２に達しているときには、トルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にエンジンＥＣＵ２４に燃料噴射制御などの開始を指示する（ステップＳ１６０，Ｓ１７０）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定するのは、エンジン２２の初爆時の振動の低減などを考慮したことに基づく。
【００３５】
こうしてトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、前述したステップＳ１８０以降の処理を実行する。この場合、ステップＳ１７０で燃料噴射制御などの開始を指示しているから、エンジン２２が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ことになる。
【００３６】
図７は、上述したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化の様子の一例を示す説明図である。図示するように、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振基準回転数Ｎｒｅｆ１より小さいときにはクランキングトルクＴｍ１ｍａｘがトルク指令Ｔｍ１＊に設定され、回転数Ｎｅが共振基準回転数Ｎｒｅｆ１以上となりエンジン２２が膨張行程にさしかかるタイミングにあるときにトルク指令Ｔｍ１＊をトルクＴｍ１ｍｉｎに切り替える（時間ｔ１）。そして、回転数Ｎｅが制御開始回転数Ｎｒｅｆ２に達したときにトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定するのである（時間ｔ２）。
【００３７】
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の始動指示がなされたときに、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振基準回転数Ｎｒｅｆ１以上となり、かつ、クランク角θがエンジン２２が膨張行程にさしかかるタイミングのクランク角θの範囲（所定角θ１〜θ２）にあるときに、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をクランキングトルクＴｍ１ｍａｘからトルクＴｍ１ｍｉｎに切り替えることができる。この結果、トルクを切り替える際に生じるトルクショックを抑制することができる。もとより、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振基準回転数Ｎｒｅｆ１に達するまでは比較的大きなクランキングトルクＴｍ１ｍａｘでエンジン２２をクランキングして共振現象を生じやすい回転数領域を迅速に通過するから共振現象による振動を低減することができる。さらに、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振現象を生じやすい回転数領域を通過した後にはエンジン２２を制御開始回転数Ｎｒｅｆ２まで安定してモータリングできる最低限のトルクＴｍ１ｍｉｎをトルク指令Ｔｍ１＊として設定するから、モータＭＧ１から出力するトルクにより駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを小さくすることができる。この結果、モータＭＧ２から出力可能なトルクの範囲内でより大きな要求トルクＴｒ＊に対応することができる。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振基準回転数Ｎｒｅｆ１以上になったときに、共振現象を生じやすい回転数領域を通過したと判断するものとしたが、その他の条件により判断するものとしてもよく、例えば、始動時駆動制御ルーチンの実行を開始してからの経過時間が所定時間に達したときなどに共振現象を生じやすい回転数領域を通過したと判断するものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、所定角θ１〜θ２としてエンジン２２が膨張行程にさしかかるタイミングのクランク角θの範囲を設定するものとしたが、所定角θ１〜θ２の設定範囲は膨張行程にさしかかるタイミングを含んでいればよく、例えば、膨張行程にさしかかるタイミングからその膨張行程を終了するタイミングまでの範囲（例えば、上死点−１０°ＣＡ〜上死点＋１８０°ＣＡなど）としたり、膨張行程にさしかかるタイミングからその膨張行程の途中のタイミングまでの範囲（例えば、上死点−１０°ＣＡ〜上死点＋９０°ＣＡ）などとしても構わないのは勿論である。
【００４０】
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８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８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。
【００４１】
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９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。
【００４２】
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とこの内燃機関をクランキングする手段を備える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。
【００４３】
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５】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６】トルク制限設定マップの一例を示す説明図である。
【図７】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の時間変化の様子の一例を示す説明図である。
【図８】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９】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】
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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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