(57)【要約】【課題】内燃機関をより正確に目標停止範囲内に停止させる。【解決手段】ブレーキペダルが踏み込まれて減速走行中にエンジンの運転を停止させる際には、ブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジションＢＰ（ブレーキ踏力）が大きいほどエンジンの回転数を減少させる向きのトルクが小さくなるよう補正トルクＴａｄｊを設定し（Ｓ１３０）、補正トルクＴａｄｊでベーストルクＴｂａｓｅを補正することによりトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御する（Ｓ１４０，Ｓ１５０）。これにより、ブレーキペダルの踏み込み状態に拘わらず、安定した制動トルクでエンジンを停止させることができるから、エンジンを次回の始動に適した目標停止範囲内のクランク角により正確に停止させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸の３軸に接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記内燃機関の運転停止が指示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制御すると共に該内燃機関が目標停止範囲内で停止するよう該内燃機関の回転数を引き下げる方向のトルクを前記発電機のトルク指令として設定して該発電機を制御する停止時制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
運転者によるブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段を備え、
前記停止時制御手段は、運転者によるブレーキ操作を伴って走行しているときに前記内燃機関を運転停止する際には、前記検出されたブレーキ操作量が大きいほど前記内燃機関の回転数を引き下げる方向のトルクが小さくなる傾向に前記設定した発電機のトルク指令を補正する手段である
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、第１回転電機ＭＧ１と、サンギヤが第１回転電機ＭＧ１のロータ軸に接続されキャリアがエンジンの出力軸に接続されリングギヤがカウンタギヤ機構（駆動軸）に接続された遊星歯車機構と、駆動軸に連結された第２回転電機ＭＧ２とを備え、エンジンの停止指令がなされたときには、第１回転電機ＭＧ１からエンジンを停止させるための停止制御トルクが出力されるよう第１回転電機ＭＧ１を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、エンジンを停止させる際には、車両加速度に基づいてエンジン角加速度がゼロであるとした場合の第１回転電機ＭＧ１のロータの角加速度である仮想ＭＧ１角加速度を導出すると共に導出した仮想ＭＧ１角加速度と第１回転電機ＭＧ１のロータの慣性モーメントとに基づいてＭＧ１慣性トルクを導出し、導出したＭＧ１慣性トルクと大きさが同じで方向が反対のトルクを補正トルクに設定し、この補正トルクで停止制御トルクを補正するものとしており、これにより、車両加速度に関係なく、エンジンを目標停止位置に高い精度で停止させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したハイブリッド自動車では、運転者のブレーキ操作により車両の減速度が大きく変動した場合を考えると、実際の車両加速度を検出してから第１回転電機ＭＧ１のロータの慣性トルクを導出して補正トルクを設定したのでは、制御応答性が悪化し、十分な精度でエンジンを目標停止位置に停止させることができない場合が生じる。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、内燃機関をより正確に目標停止範囲内に停止させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸の３軸に接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記内燃機関の運転停止が指示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制御すると共に該内燃機関が目標停止範囲内で停止するよう該内燃機関の回転数を引き下げる方向のトルクを前記発電機のトルク指令として設定して該発電機を制御する停止時制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
運転者によるブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段を備え、
前記停止時制御手段は、運転者によるブレーキ操作を伴って走行しているときに前記内燃機関を運転停止する際には、前記検出されたブレーキ操作量が大きいほど前記内燃機関の回転数を引き下げる方向のトルクが小さくなる傾向に前記設定した発電機のトルク指令を補正する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、内燃機関の運転停止が指示されたときに内燃機関の運転が停止するよう内燃機関を制御すると共に内燃機関が所定の目標停止範囲内で停止するよう内燃機関の回転数を引き下げる方向のトルクを発電機のトルク指令として設定して発電機を制御するものにおいて、運転者によるブレーキ操作を伴って走行しているときに内燃機関を運転停止する際には、ブレーキ操作量が大きいほど内燃機関の回転数を引き下げる方向のトルクが小さくなる傾向に発電機のトルク指令を補正する。これにより、内燃機関をより正確に目標停止範囲内に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての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により実行されるエンジン停止制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジン２２を停止させる際のエンジン回転数Ｎｅとトルク指令Ｔｍ１＊との関係を示す説明図である。
【図４】ブレーキオンの状態でエンジン２２の運転を停止させるときのプラネタリギヤ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の一例を示す説明図である。
【図５】ピストン位置が所定範囲内にある状態でエンジン２２を始動させるときのエンジン回転数Ｎｅの変化の様子とピストン位置が所定範囲外にある状態でエンジン２２を始動させるときのエンジン回転数Ｎｅの変化の様子とを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２の状態を検出するセンサからの検出信号などを入力してエンジン２２を駆動制御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と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、リチウムイオン二次電池として構成されインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２を電力をやり取りするバッテリ５０と、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ６０の圧力（ブレーキ圧）と車速Ｖとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪３８ａ，３８ｂや従動輪３８ｃ，３８ｄに作用するようブレーキホイールシリンダ６６ａ〜６６ｄの油圧を調整するブレーキアクチュエータ６２と、ブレーキアクチュエータ６２を制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）６４と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，ブレーキＥＣＵ６４と通信して車両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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランク角センサからの信号に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅなども演算しており、モータＥＣＵ４０は、図示しない回転位置検出センサからの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２なども演算している。
【００１２】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭ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、シフトレバー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。
【００１３】
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３６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駆動軸３６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プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６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プラネタリギヤ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駆動軸３６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駆動軸３６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。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキペダル８５が踏み込まれたときには、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ６０の圧力（ブレーキ踏力）と車速Ｖとにより車両に作用させる制動力における油圧ブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪３８ａ，３８ｂや従動輪３８ｃ，３８ｄに作用するようブレーキアクチュエータ６２を制御すると共に回生ブレーキの分担分に応じた制動トルク（要求トルク）が駆動輪３８ａ，３８ｂに作用するようモータＭＧ２を駆動制御（回生制御）する。
【００１４】
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、特に走行中にエンジン２２の運転を停止させる際の動作について説明する。図３はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジン停止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の運転を停止する停止条件が成立したとき（例えば、要求動力が所定動力未満のとき）に実行される。
【００１５】
エンジン停止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ＣＰＵは、まず、エンジン２２の燃料供給を停止するようエンジン停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ１００）、エンジン回転数ＮｅやブレーキトルクＴｂｋを入力する（ステップＳ１１０）。ここで、エンジン回転数Ｎｅは、クランク角センサにより検出されたクランク角に基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、ブレーキトルクＴｂｋは、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に応じて油圧ブレーキの分担分の制動トルクとして設定されたものを入力するものとした。
【００１６】
エンジン回転数ＮｅやブレーキトルクＴｂｋを入力すると、入力したエンジン回転数Ｎｅに基づいてモータＭＧ１から出力すべきベーストルクＴｂａｓｅを設定する（ステップＳ１２０）。ここで、ベーストルクＴｂａｓｅは、共振現象を生じさせるエンジン２２の回転数領域（共振帯）を素早く通過させると共にエンジン２２を目標停止範囲内（例えば、最後の圧縮行程を終える気筒がその上死点近傍となるクランク角の範囲）のクランク角で停止させるために出力されるものである。図３に、モータＭＧ１のベーストルクＴｂａｓｅとエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係の一例を示す。図示するように、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達するまでエンジン２２の回転数を引き下げるトルクを設定し、回転数Ｎｅが停止直前回転数Ｎｓｔｐに達したタイミング（時刻ｔ１）でピストンを保持するトルクに切り替わるよう設定されている。なお、停止直前回転数Ｎｓｔｐは、例えば、クランクシャフト２６があと１回転して停止するようなエンジン２２の回転数として実験などにより予め求めた値（例えば、２００ｒｐｍや３００ｒｐｍなど）を用いることができる。
【００１７】
モータＭＧ１のベーストルクＴｂａｓｅを設定すると、入力したブレーキトルクＴｂｋに、ブレーキトルクＴｂｋをモータＭＧ１上のトルクに換算するための換算係数ｋを乗じたものを補正トルクＴａｄｊに設定し（ステップＳ１３０）、設定した補正トルクＴａｄｊをベーストルクＴｂａｓｅから減じたものをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定し（ステップＳ１４０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１５０）。エンジン２２を停止させる際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、補正トルクＴａｄｊがブレーキトルクＴｂｋに比例したものとして設定されるから、ブレーキトルクＴｂｋが大きいほどエンジン２２の回転数を減少させる向きのトルクが小さくなるように設定される。なお、ブレーキペダル８５が踏み込まれていないときには、ブレーキトルクＴｂｋは値０となるから、トルク指令Ｔｍ１＊にはベーストルクＴｂａｓｅがそのまま設定される。トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、受信したトルク指令Ｔｍ１＊に応じたトルクがモータＭＧ１から出力されるようインバータ４１のスイッチング素子をスイッチング制御する。なお、ブレーキペダル８５が踏み込まれているときには、ブレーキペダルポジションＢＰに応じて回生ブレーキの分担分の制動トルクがモータＭＧ２から出力されるようインバータ４２のスイッチング素子もスイッチング制御される。
【００１８】
トルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信すると、エンジン２２が完全に停止したか否かを判定し（ステップＳ１６０）、エンジン２２が完全に停止していないときにはステップＳ１１０に戻ってステップＳ１１０〜Ｓ１５０の処理を繰り返し、エンジン２２が完全に停止したときにこれで本ルーチンを終了する。
【００１９】
図４は、ブレーキオンの状態でエンジン２２の運転を停止させるときのプラネタリギヤ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の一例を示す説明図である。いま、ブレーキオンの状態でエンジン２２の運転を停止させる場合を考えると、図４に示すように、モータＭＧ１からサンギヤ３１側に制動トルクが出力されると共にブレーキ踏力に応じてリングギヤ３２側にブレーキトルクＴｂｋ（制動トルク）が出力される。このため、ブレーキオンの状態でモータＭＧ１から制動トルクを出力したときにエンジン２２のクランクシャフト２６に作用する制動トルクは、ブレーキオフの状態でモータＭＧ１から制動トルクを出力したときに比して大きくなる。実施例では、ブレーキトルクＴｂｋに比例した補正トルクＴａｄｊをもってベーストルクＴｂａｓｅを補正することによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するから、ブレーキペダル８５の踏み込み状態に拘わらず、安定した制動トルクでエンジン２２を停止させることができる。これにより、エンジン２２を次回の始動に適した目標停止範囲内のクランク角により正確に停止させることができる。図５は、停止しているエンジン２２をクランキングして始動させる際の始動開始からの経過時間とエンジン回転数Ｎｅとの関係を示す説明図である。図５（ａ）は、目標停止範囲内のクランク角で停止している状態からエンジン２２をクランキングする場合を示し、図５（ｂ）は、目標停止範囲外のクランク角で停止している状態からエンジン２２をクランキングする場合を示す。ショックをなくしてエンジン２２をスムーズに始動させるためには、アイドリング時の回転数以下に存在する共振帯を素早く通過させることが望ましが、ピストンが圧縮反力を大きく受けるクランク角（目標停止範囲外）で停止していると、エンジン回転数Ｎｅがゆっくりとしか上昇せずに共振帯に長く滞留し、ショックが発生する。実施例では、エンジン２２の運転を停止させる際には、エンジン２２を目標停止範囲内のクランク角により正確に停止させることができるから、次回にエンジン２２を始動させる際にこうしたショックは生じない。
【００２０】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、ブレーキペダル８５が踏み込まれて減速走行中にエンジン２２の運転を停止させる際には、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（ブレーキ踏力）が大きいほどエンジン２２の回転数を減少させる向きのトルクが小さくなるよう補正トルクＴａｄｊを設定し、補正トルクＴａｄｊでベーストルクＴｂａｓｅを補正することによりトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御するから、ブレーキペダル８５の踏み込み状態に拘わらず、安定した制動トルクでエンジン２２を停止させることができる。この結果、エンジン２２を次回の始動に適した目標停止範囲内のクランク角により正確に停止させることができる。このとき、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から直接にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に反映させるから、加減速センサにより車両の加減速度を検出してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に反映させるものに比して、制御応答性を良好なものとすることができる。
【００２１】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、ブレーキペダルポジションセンサ８６が「ブレーキ操作量検出手段」に相当し、エンジン２２の運転停止が指示されたときには、エンジン回転数Ｎｅに基づいてモータＭＧ１から出力すべきベーストルクＴｂａｓｅを設定し、ブレーキトルクＴｂｋに係数ｋを乗じたものを補正トルクＴａｄｊに設定し、設定した補正トルクＴａｄｊをベーストルクＴｂａｓｅから減じたものをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する図５のエンジン停止制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、受信したトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてインバータ４１のスイッチング素子をスイッチング制御するモータＥＣＵ４０とが「停止時制御手段」に相当する。
【００２２】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２３】
以上、本発明を実施するため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。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、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  プラネタリギヤ、３６  駆動軸、３８ａ，３８ｂ  駆動輪、３８ｃ，３８ｄ  従動輪、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、５０  バッテリ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６０  ブレーキマスターシリンダ、６２  ブレーキアクチュエータ、６４  ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、６６ａ〜６６ｄ  ブレーキホイールシリンダ、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、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、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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