(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイブリッド車において、始動時と停止時におけるエンジンの振動を抑制する。【解決手段】エンジン停止時、クランク角度、クランク角加速度と、目標停止クランク角度とに基づいて、エンジンのトルク指令値を算出してエンジンを制御し（Ｓ１〜Ｓ５）、エンジンのトルク指令値と推定トルクとに基づいてモータのトルク指令値を算出してモータを制御することにより、モータトルクでエンジントルク変動をキャンセルして、停止時のエンジンロール振動を低減しつつ、目標停止クランク角度に停止させて始動時のエンジンロール振動も低減する。【選択図】図４
2009208746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモータとを原動機とするハイブリッド車におけるエンジンの振動制御装置において、
エンジン停止時に、目標停止クランク角度を設定し、
エンジンのクランク角度、クランク角速度、クランク角加速度を検出または推定し、
前記クランク角度、クランク角速度、クランク角加速度と、目標停止クランク角度とに基づいて、エンジンへのトルク指令値を算出してエンジンを制御し、
エンジンの実トルクを推定し、
前記エンジンへのトルク指令値と、推定した実トルクとに基づいて、モータへのトルク指令値を算出してモータを制御することを特徴とするハイブリッド車におけるエンジンの振動制御装置。
【請求項２】
前記エンジンのトルク指令値の算出に、目標停止クランク角度とクランク角度との偏差の積分分を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車におけるエンジンの振動制御装置。
【請求項３】
前記クランク角度を検出し、該クランク角度の検出値に基づいて、クランク角速度、クランク角加速度を推定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車におけるエンジンの振動制御装置。
【請求項４】
前記クランク角度と、エンジン本体のクランク軸周りの回転角加速度と、を検出し、これらクランク角度と回転角加速度の検出値に基づいて、クランク角速度とクランク角加速度を推定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のハイブリッド車におけるエンジンの振動制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの実トルクを、クランク角加速度と、１回前に算出されたモータのトルク指令値とに基づいて推定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のハイブリッド車におけるエンジンの振動制御装置。
【請求項６】
前記目標停止クランク角は、エンジン停止指令を受けた時点の次に来る上死点に対して、第１の所定角度先に設定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のハイブリッド車におけるエンジンの振動制御装置。
【請求項７】
前記目標停止クランク角の前後に第２、第３の所定角度を設定し、エンジン回転速度が所定値以下となった時点で、クランク角が前記第２の所定角度と第３の所定角度との間に存在しなかった場合、目標停止クランク角度を、上死点に対する相対角度が同じで、それに対する第２の所定角度と第３の所定角度との間に現在のクランク角が含まれている角度に設定することを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車におけるエンジンの振動制御装置。
【請求項８】
前記第２の所定角度は、現在のクランク角の直前で上死点となる角度、第３の所定角度は、現在のクランク角の直後で上死点となる角度であることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車におけるエンジンの振動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン（内燃機関）とモータ（電動機）とを原動機とするハイブリッド車において、始動時と停止時におけるエンジンの振動を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハイブリッド車において、エンジンの運転停止時に、エンジン回転速度が所定値に達したときのクランク角に基づいて、モータのトルク指令の変動パターンを設定して目標停止位置に停止させようとした技術が開示されている。例えば、前記クランク角が所定範囲内のときは標準パターンとし、所定範囲より大きいときは、エンジン回転を抑制するパターン、所定範囲より小さいときはエンジン回転を促進するパターンなどに設定し、該パターンに従ってモータのトルクを制御する。
【特許文献１】特開２００５−４２５６０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１では、所定のエンジン回転速度に達したときのクランク角により、その後のトルクパターンを決定してしまうオープン制御であるため、正確な目標停止位置に停止させることが困難であった。
【０００４】
また、エンジン水温等によるエンジンフリクションの変化に対応できず、さらに、エンジン停止時にエンジンマウントの共振点を通過することによる振動悪化を低減することができないなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、エンジン停止時の振動を良好に抑制しつつ、目標クランク角に精度よく停止させることにより、始動時の振動も良好に抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は、
エンジン停止時に、目標停止クランク角度を設定し、
エンジンのクランク角度、クランク角速度、クランク角加速度を検出または推定し、
前記クランク角度、クランク角速度、クランク角加速度と、目標停止クランク角度とに基づいて、エンジンのトルク指令値を算出してエンジンを制御し、
エンジントルクを推定し、
前記エンジンのトルク指令値と推定トルクとに基づいてモータのトルク指令値を算出してモータを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
エンジン停止時に、前記検出または推定したエンジンのクランク角度、クランク角速度、クランク角加速度と、目標停止クランク角度とに基づいて、エンジン制御と、該エンジン制御に応じたトルク制御を行うことにより、停止時の振動を良好に抑制しつつ、目標停止クランク角度に精度よく停止させることにより、始動時の振動も良好に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明が適用されるハイブリッド車用のパワートレインの一例を示す。
エンジン（例えばディーゼルエンジン）１の出力軸が、モータ２に連結され、モータ２の出力軸がトルクコンバータ付の自動変速機３に連結されている。
【０００９】
また、エンジン１は、マウント４を介して、車体に支持されている。
前記コントローラ５には、各種センサ類からの信号を入力し、該信号に基づいてエンジン１およびモータ２の制御を行うが、本発明に関する信号として、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ６からのクランク角信号の入力のみを図示する。
【００１０】
上記システム構成において、エンジン始動・停止時には、エンジン回転速度Ｎｅがエンジンマウント共振周波数を通過することにより、エンジンロール振動が悪化し、それがマウント４を介して車体に伝達され、車体振動が悪化する。
【００１１】
エンジン始動時には、図２に示すように、その初期クランク角度（停止したときのクランク角度）により振動レベルが変化し、最適な初期クランク角度が存在する。
特にディーゼルエンジンの場合には、図３に点線で示すように、高圧縮比、スロットルレスのためトルク変動が大きく、振動悪化が大きくなる。特に停止時は、スロットルレスのため悪化が大きい。
【００１２】
ガソリンエンジンでは、振動低減のために、吸気閉弁時期を遅角化するデコンプ機構を用いるが、ディーゼルエンジンでは応答性やＨＣ悪化のため、採用は困難である。
従ってエンジン停止時に、モータ２により最適なクランク角度に停止させる停止位置制御と、エンジンのトルク変動をモータトルクでキャンセルする制振制御を同時に行う必要がある。
【００１３】
以下、第１実施形態におけるエンジン停止時の制御を、図４のフローを参照しながら説明する。
エンジン停止指令があると、図５に示すように、目標停止クランク角度θｔをエンジン停止指令時のクランク角度の次の上死点を０とし、所定の角度（６気筒エンジンで１０１０°）後の角度として決定する（Ｓ１〜Ｓ３）。
【００１４】
前記目標停止クランク角度θｔは、そのクランク角度θｔで停止するように制御すると、該停止時のクランク角度を初期クランク角度として始動したときにも振動を抑制できるクランク角度として設定される。
【００１５】
前記クランク角センサ７で検出したクランク角度θから、オブザーバにより、クランク角速度、クランク角加速度を推定する（Ｓ４，図６参照）。
【００１６】
【数１】
2009208746.tif 000003
【００１７】
前記オブザーバで推定したクランク角速度、クランク角度θ−目標停止クランク角度θｔ、クランク角度θ−目標停止クランク角度θｔの積分値にゲインを乗じて、停止位置制御に関してのエンジン１へのトルク指令値Ｔｐを算出して出力する。ゲインは後述するようにＬＱ制御理論に基づき決定する（Ｓ５）。
【００１８】
前記クランク角加速度と、１ステップ前のモータトルクＴｍとに基づいて、次式によりエンジン１の実トルクＴｅを推定する（Ｓ６）。
【００１９】
【数２】
2009208746.tif 000004
【００２０】
エンジン１へのトルク指令値Ｔｐと、推定した実トルクＴｅとの差（＝Ｔｐ−Ｔｅ）をモータ２へのトルク指令値Ｔｍとして出力する（Ｓ７）。
エンジン回転速度Ｎｅが低下し、所定回転速度（例えば、５０ｒｐｍ）以下となったときに、その時点でのクランク角度θｔ１が目標停止クランク角度θｔの前後に設定した２つの角度で挟まれる所定範囲内、例えば、目標停止クランク角度の前の上死点から、後の上死点までの範囲にあれば、目標停止クランク角度を変更することなく、上記制御を遂行する。
【００２１】
一方、前記所定回転速度以下となった時点ｔ１でのクランク角度θｔ１が、前記所定範囲内から外れているときは、目標停止クランク角度を以下のように変更する（Ｓ８〜Ｓ１０）。
【００２２】
初めの目標停止クランク角度を、例えば、６気筒エンジンにおいて、１０１０°に設定した場合、その前の上死点からの相対角度は５０°であり、その後の上死点からの相対角度は１２０°−５０°（＝７０°）である。ここで、任意の上死点に対して、上死点に対する相対角度が目標停止クランク角度と同一であるクランク角度は、１２０ｎ＋５０で表され、その前後の上死点は、１２０ｎ、１２０（ｎ＋１）である。
【００２３】
そこで、前記クランク角度θｔ１を挟む前後の上死点１２０ｍ、１２０（ｍ＋１）に対し、目標停止クランク角度θｔを、（１２０ｍ＋５０）に変更する。
具体的には、クランク角度θｔ１が、８４０°から９６０°の範囲にあった場合には、１０１０°−１２０°＝８９０°に変更し、９６０°から１０８０°の範囲にあった場合には、変更せず、１０８０°から１２００°の範囲にあった場合は、１０１０°＋１２０°＝１１３０°に変更する。
【００２４】
そして、検出したクランク角度と、目標停止クランク角度との差が所定値（例えば、１°）以下となり、この状態が所定時間（例えば、１０秒）経過すると、制御を停止する（Ｓ１１，Ｓ１２）。
【００２５】
このようにして、停止時にエンジントルクの変動を、モータ２のトルクＴｍ（＝Ｔｐ−Ｔｅ）で相殺して停止時の振動を低減しながら、目標停止クランク角度θｔに正確に近づけることができ、次に始動するときの振動も低減することができる。
【００２６】
図３に、始動時及び停止時の振動低減効果を、本制御を行わない場合と比較して示す。
次に、本実施形態の前記フィードバック制御におけるゲイン算出に至る状態空間モデルの形成について説明する。
【００２７】
システムモデルとして、クランク軸＋モータ回転系の運動方程式が、次式のように示される。
【００２８】
【数３】
2009208746.tif 000005
【００２９】
出力をθとし、これを状態空間表現すると、
【００３０】
【数４】
2009208746.tif 000006
【００３１】
(2),(3)式に、積分項を追加し、出力を変更すると、
【００３２】
【数５】
2009208746.tif 000007
【００３３】
この状態空間モデルに対して、現代制御理論のＬＱ制御理論に基づきゲインを設定する。
次に、第２の実施形態について説明する。
【００３４】
本実施形態では、クランク角度の検出以外に、エンジン本体のロール加速度（エンジン本体のクランク軸周りの回転角加速度）を検出して制御に用いる。
このため、図７に示すように、エンジン１の上端と下端とにそれぞれ横加速度センサ７，８を装着し、それぞれで検出された横加速度の差を、センサ７，８間距離で除することにより、ロール加速度を検出する。
【００３５】
このようにして検出したロール加速度を用いて、下記のようにオブザーバを構成する。
本実施形態では、システムモデルとして、エンジン本体＋クランク軸＋モータ回転系の運動方程式として次式のように表すことができる。
【００３６】
【数６】
2009208746.tif 000008
【００３７】
(7),(8)式を書き直して、
【００３８】
【数７】
2009208746.tif 000009
【００３９】
これを離散化したものについて、現代制御理論に基づきオブザーバを構成すると、
【００４０】
【数８】
2009208746.tif 000010
【００４１】
（12）式を、
【００４２】
【数９】
2009208746.tif 000011
【００４３】
と書き直し、加速度、積分の推定を加えると、
【００４４】
【数１０】
2009208746.tif 000012
【００４５】
この推定値とゲインより、モータ２のトルク指令値を求める。
【００４６】
【数１１】
2009208746.tif 000013
【００４７】
本第２の実施形態のように、エンジン本体のロール加速度を検出して、用いることにより、オブザーバによるクランク角速度、クランク角加速度の推定精度が向上し、検出信号にノイズが含まれるような場合でも、精度よくこれらの値を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド車のシステム構成を示す図。
【図２】始動時におけるクランク角度とエンジンロール振動との関係を示す図。
【図３】始動時及び停止時の振動低減効果を、本発明に係る制御を行わない場合と比較して示す図。
【図４】同上の本発明にかかる制御のフローチャート。
【図５】目標停止クランク角度の設定方法を示す図。
【図６】第１の実施形態の制御ブロック図。
【図７】第２の実施形態に用いるセンサの設置箇所を示す図。
【図８】第２の実施形態の制御ブロック図。
【符号の説明】
【００４９】
１    エンジン
２    モータ
３    自動変速機
４    マウント
５    コントローラ
７    クランク角センサ
【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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