JP2008024287A - ハイブリッド電気自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンと第１及び第２のＭＧ（モータジェネレータ）を搭載したハイブリッド電気自動車において、第１のＭＧでエンジンを始動する際に車輪の駆動軸のトルク変動を精度良く抑制できるようにする。
【解決手段】第１のＭＧのトルクでエンジンをクランキングしてエンジンを始動する際に、エンジンのクランク角に応じて第１のＭＧのトルク（クランキングトルク）を補正してエンジン回転速度上昇量が変動しないようにすることで、慣性トルクの変動を低減する。この第１のＭＧのトルク制御で慣性トルクの変動を低減して駆動軸に作用するクランキング反力トルクの変動を低減した上で、そのクランキング反力トルク（つまり変動の小さいトルク）を打ち消すように第２のＭＧのトルクを制御する。これにより、駆動軸に作用するクランキング反力トルクを第２のＭＧのトルク制御で精度良く打ち消して、駆動軸のトルク変動を精度良く抑制する。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関と第１のモータジェネレータと車輪の駆動軸とを動力分割機構を介して連結すると共に該駆動軸に第２のモータジェネレータを連結したハイブリッド電気自動車の制御装置に関するものである。

近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請からハイブリッド電気自動車の需要が急速に拡大している。現在、市販されているハイブリッド電気自動車は、特許文献１（特開２００５−９０３０７号公報）に記載されているように、内燃機関と、主に発電機として使用される第１のＭＧ（モータジェネレータ）と、主に車輪を駆動する第２のＭＧとを備え、内燃機関のクランク軸を動力分割機構である遊星ギヤ機構のプラネタリギヤのキャリアに連結し、この遊星ギヤ機構のサンギヤに第１のＭＧを連結すると共に、リングギヤに第２のＭＧと車輪の駆動軸を連結した方式のものが多い。

この方式のハイブリッド電気自動車では、図２及び図３に示すように、第１のＭＧでエンジン（内燃機関）をクランキングしてエンジンを始動する際には、第１のＭＧのトルクＴmg1 （つまりクランキングトルク）の一部が遊星ギヤ機構によって駆動軸に伝達されると共に、クランキングによる回転速度変化によって第１のＭＧ及びエンジンの慣性（イナーシャ）による慣性トルクが発生するため、駆動軸には、第１のＭＧから伝達されるトルクと慣性トルクとを合計したクランキング反力トルクＴepが作用する。

しかし、図３及び図４に示すように、クランキング時のエンジンの筒内圧力変動によってエンジンの回転速度変化量Ｄne（回転速度上昇量）が変動すると、慣性トルクが変動して、駆動軸に作用するクランキング反力トルクＴepが変動するため、何もしないと、駆動軸のトルクＴd が変動して不快な車両振動が発生する可能性がある。

この対策として、上記特許文献１では、第１のＭＧでエンジンをクランキングしてエンジンを始動する際に、第１のＭＧから駆動軸に伝達されるトルクと、クランキングによって変動する慣性トルク（脈動トルク）を、第２のＭＧのトルクで打ち消すように第２のＭＧのトルクを制御して駆動軸のトルク変動を抑制するようにしている。
特開２００５−９０３０７号公報

しかし、上記特許文献１では、クランキングによって大きく変動する慣性トルク（脈動トルク）を第２のＭＧのトルクで打ち消す必要があるため、大きく変動する慣性トルクを第２のＭＧのトルク制御で精度良く打ち消して駆動軸のトルク変動を精度良く抑制するには、第２のＭＧのトルク制御の演算周期を高速化する必要があり、制御装置の演算負荷が増大するという欠点がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、駆動軸のトルク変動を精度良く抑制することができると共に、制御装置の演算負荷を低減することができるハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関と第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）と車輪の駆動軸とを動力分割機構を介して連結すると共に該駆動軸に第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）を連結したハイブリッド電気自動車の制御装置において、第１のＭＧのトルクで内燃機関を始動する際に該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように第１のＭＧトルク制御手段で第１のＭＧのトルクを制御し、第１のＭＧのトルクで内燃機関を始動する際に駆動軸に作用するトルクを打ち消すように第２のＭＧトルク制御手段で第２のＭＧのトルクを制御するようにしたものである。

この構成では、第１のＭＧのトルクで内燃機関を始動する際に、内燃機関の回転速度変化量が変動しないように第１のＭＧのトルクを制御することで、内燃機関の回転速度変化量をほぼ一定にして、慣性トルクの変動を低減することができ、ひいては駆動軸に作用するトルク（＝第１のＭＧから伝達されるトルク＋慣性トルク）の変動を低減することができる。このように第１のＭＧのトルク制御で、慣性トルクの変動を低減して、駆動軸に作用するトルクの変動を低減した上で、その駆動軸に作用するトルク（つまり変動の小さいトルク）を打ち消すように第２のＭＧのトルクを制御することで、第２のＭＧのトルク制御をあまり高速化しなくても、駆動軸に作用するトルクを第２のＭＧのトルク制御で精度良く打ち消すことが可能となる。これにより、第１のＭＧのトルクで内燃機関を始動する際に、駆動軸のトルク変動を精度良く抑制することができると共に、制御装置の演算負荷を軽減することができる。

更に、請求項２，３のように、第１のＭＧのトルクで内燃機関を停止する際に該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように第１のＭＧのトルクを制御し、第１のＭＧのトルクで内燃機関を停止する際に駆動軸に作用するトルクを打ち消すように第２のＭＧのトルクを制御するようにしても良い。

このようにすれば、第１のＭＧのトルクで内燃機関を停止する際に、第１のＭＧのトルク制御で、慣性トルクの変動を低減して、駆動軸に作用するトルクの変動を低減した上で、その駆動軸に作用するトルクを打ち消すように第２のＭＧのトルクを制御することで、駆動軸に作用するトルクを第２のＭＧのトルク制御で精度良く打ち消すことが可能となり、第１のＭＧのトルクで内燃機関を停止する際に、駆動軸のトルク変動を精度良く抑制することができると共に、制御装置の演算負荷を軽減することができる。

また、内燃機関の回転速度変化量が変動しないように第１のＭＧのトルクを制御する具体的な方法としては、請求項４のように、内燃機関のクランク角に応じて第１のＭＧのトルクを補正することで該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように制御するようにしても良い。第１のＭＧのトルクで内燃機関を始動（又は停止）する際に、第１のＭＧのトルクをほぼ一定にした場合、内燃機関の各気筒の圧縮行程後半で回転速度変化量が減少し、各気筒の膨張行程前半で回転速度変化量が増加するという現象が発生するため、各気筒の圧縮行程後半に相当するクランク角で第１のＭＧのトルクを増量補正して内燃機関の回転速度変化量の減少を防止し、各気筒の膨張行程前半に相当するクランク角で第１のＭＧのトルクを減量補正して内燃機関の回転速度変化量の増加を防止すれば、内燃機関の回転速度変化量をほぼ一定にして、慣性トルクの変動を低減することができる。

或は、請求項５のように、内燃機関の回転速度変化量を目標回転速度変化量に一致させるように第１のＭＧのトルクをフィードバック制御することで該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように制御するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の回転速度変化量を目標回転速度変化量に一致させることができ、内燃機関の回転速度変化量の変動を確実に抑制して、慣性トルクの変動を確実に低減することができる。

また、請求項６のように、内燃機関の回転速度が共振周波数帯域のときに該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように第１のＭＧのトルクを制御するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の始動時（又は停止時）に内燃機関の回転速度が共振周波数帯域を通過する際の共振ショックを低減することができる。

この場合、請求項７のように、内燃機関の回転速度に基づいて共振周波数帯域であるか否かを判定するようにすると良い。このようにすれば、内燃機関の回転速度が共振周波数帯域であるか否かを精度良く判定することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を２つの実施例１，２を用いて説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてハイブリッド電気自動車の駆動システムの概略構成を説明する。ハイブリッド電気自動車には、内燃機関であるエンジン１１と第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）１２と第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）１３が搭載され、エンジン１１と第２のＭＧ１３が車輪１４を駆動する動力源となる。エンジン１１のクランク軸１５の動力は、動力分割機構である遊星ギヤ機構１６で二系統に分割される。この遊星ギヤ機構１６は、中心で回転するサンギヤ１７と、このサンギヤ１７の外周を自転しながら公転するプラネタリギヤ１８と、このプラネタリギヤ１８の外周を回転するリングギヤ１９とから構成され、プラネタリギヤ１８には図示しないキャリアを介してエンジン１１のクランク軸１５が連結され、リングギヤ１９には第２のＭＧ１３の回転軸と車輪１４の駆動軸２０が連結され、サンギヤ１７には、主に発電機として使用する第１のＭＧ１２の回転軸が連結されている。

第１のＭＧ１２と第２のＭＧ１３は、それぞれインバータ２７，２８を介してバッテリ２９と電力を授受するようになっている。また、エンジン１１には、クランク軸１５が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３１が取り付けられ、このクランク角センサ３１の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、第１のＭＧ１２と第２のＭＧ１３には、それぞれロータの回転位置を検出する回転位置センサ３２，３３が取り付けられ、これらの回転位置センサ３２，３３の出力信号に基づいて第１のＭＧ１２の回転速度と第２のＭＧ１３の回転速度が検出される。

ハイブリッドＥＣＵ３０は、ハイブリッド電気自動車全体を総合的に制御するコンピュータであり、アクセル開度を検出するアクセルセンサ２１、自動変速機のシフトレンジを検出するシフトスイッチ２２、ブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ２３等の各種のセンサやスイッチの出力信号を読み込んで、車両の運転状態を検出し、要求走行モードを判定する。このハイブリッドＥＣＵ３０は、エンジン１１の運転を制御するエンジンＥＣＵ２４と、第１のＭＧ１２の運転を制御する第１のＭＧ−ＥＣＵ２５と、第２のＭＧ１３の運転を制御する第２のＭＧ−ＥＣＵ２６との間で制御信号を送受信し、各ＥＣＵ２４〜２６によって要求走行モードに応じてエンジン１１と第１のＭＧ１２と第２のＭＧ１３の運転を制御する。

例えば、発進時や低中速走行時（エンジン１１の燃費効率が悪い領域）は、エンジン１１を停止させた状態に維持して第２のＭＧ１３の動力のみで走行するモータ走行モードを選択する。このモータ走行モードでは、第２のＭＧ１３の動力のみで駆動軸２０を駆動して車輪１４を駆動する。この際、第２のＭＧ１３の回転力の一部が遊星ギヤ機構１６のリングギヤ１９に伝達され、それによってリングギヤ１９が回転してプラネタリギヤ１８が自転し、サンギヤ１７が回転することで、第１のＭＧ１２が駆動されて回転する。

また、モータ走行モード中にエンジン１１を始動する場合には、第１のＭＧ１２にトルクを発生して、遊星ギヤ機構１６のサンギヤ１７にトルクを作用させ、それによってサンギヤ１７の外周に沿ってプラネタリギヤ１８の公転速度を変化させることで、エンジン１１のクランク軸１５を回転駆動してエンジン１１を始動する。

通常走行時は、エンジン１１の燃費効率が最大となるように、エンジン１１のクランク軸１５の動力を遊星ギヤ機構１６によって第１のＭＧ１２側と駆動軸２０側（第２のＭＧ１３の回転軸側）の二系統に分割し、その一方の系統の出力で駆動軸２０を駆動して車輪１４を駆動し、他方の系統の出力で第１のＭＧ１２を駆動し、それによって発電した電力を第２のＭＧ１３に供給して第２のＭＧ１３の動力でも車輪１４を駆動する。

急加速時は、最もトルクが要求されるため、通常走行時の発電電力の他にバッテリ２９の直流電力も加えてインバータ２８で交流電力に変換して第２のＭＧ１３に供給し、第２のＭＧ１３を運転する。これより、エンジン１１と第２のＭＧ１３の両方の動力で駆動軸２０を駆動して車輪１４を駆動することで、加速性能を向上させる。
減速時や制動時には、車輪１４が第２のＭＧ１３を駆動して発電機として作動させ、車両の減速エネルギや制動エネルギを電力に変換してバッテリ２９に充電する。

ところで、図２及び図３に示すように、第１のＭＧ１２でエンジン１１をクランキングしてエンジン１１を始動する際には、第１のＭＧ１２のトルクＴmg1 （つまりクランキングトルク）の一部が遊星ギヤ機構１６によって駆動軸２０に伝達されると共に、クランキングによる回転速度変化によって第１のＭＧ１２及びエンジン１１の慣性（イナーシャ）による慣性トルクが発生するため、駆動軸２０には、第１のＭＧ１２から伝達されるトルク（−Ｋgear×Ｔmg1 ）と慣性トルク（Ｋinr ×Ｄne）とを合計したクランキング反力トルクＴepが作用する。
Ｔep＝（−Ｋgear×Ｔmg1 ）＋（Ｋinr ×Ｄne）

ここで、Ｋgearはサンギヤ１７とリングギヤ１９との間のギヤ比（但し、リングギヤ１９と駆動軸２０が減速機構を介して連結されている場合には減速機構の減速比も考慮に入れた値とする）、Ｋinr は第１のＭＧ１２及びエンジン１１のイナーシャに基づいた係数、Ｄneはエンジン回転速度Ｎe の変化量（上昇量）である。

しかし、図３及び図４に示すように、クランキング時のエンジン１１の筒内圧力変動によってエンジンの回転速度Ｎe の上昇量Ｄneが変動すると、慣性トルク（Ｋinr ×Ｄne）が変動して、駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴepが変動するため、何もしないと、駆動軸２０のトルクＴd が変動して不快な車両振動が発生する可能性がある。

そこで、ハイブリッドＥＣＵ３０は、後述する図６のクランキングトルク算出プログラムを実行することで、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１をクランキングしてエンジン１１を始動する際に、エンジン１１のクランク角に応じて基本クランキングトルクＴcrkbs を補正してエンジン回転速度上昇量を変動させないようなクランキングトルクＴcrk を求める。このクランキングトルクＴcrk を発生するように第１のＭＧ１２のトルクを制御することで、エンジン回転速度上昇量の変動をほぼ一定にして、慣性トルクの変動を低減する。これらの機能が特許請求の範囲でいう第１のＭＧトルク制御手段としての役割を果たす。

第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際に、図４に示すように、第１のＭＧ１２のトルク（クランキングトルク）をほぼ一定にした場合、エンジン１１の各気筒の圧縮行程後半でエンジン回転速度上昇量が減少し、各気筒の膨張行程前半でエンジン回転速度上昇量が増加するという現象が発生するため、本実施例１では、図５に示すように、各気筒の圧縮行程後半に相当するクランク角で第１のＭＧ１２のトルク（クランキングトルク）を増量補正してエンジン回転速度上昇量の減少を防止し、各気筒の膨張行程前半に相当するクランク角で第１のＭＧ１２のトルク（クランキングトルク）を減量補正してエンジン回転速度上昇量の増加を防止することで、エンジン回転速度上昇量をほぼ一定にして、慣性トルクの変動を低減する。

このようにして、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際に、エンジン回転速度上昇量が変動しないように第１のＭＧ１２のトルクを補正することで、エンジン回転速度上昇量をほぼ一定にして、慣性トルクの変動を低減することができ、ひいては駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴep（＝第１のＭＧ１２から伝達されるトルク＋慣性トルク）の変動を低減することができる。

更に、ハイブリッドＥＣＵ３０は、後述する図７の反力キャンセルトルク算出プログラムを実行することで、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際に、第１のＭＧ１２から伝達されるトルクと同じ大きさの基本反力キャンセルトルクＴcsbsを算出すると共に、第１のＭＧ１２及びエンジン１１の慣性による慣性トルクＴinr を算出し、基本反力キャンセルトルクＴcsbsから慣性トルクＴinr を減算して反力キャンセルトルクＴcs（つまり駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴepと同じ大きさで逆向きのトルク）を求める。この反力キャンセルトルクＴcsを第２のＭＧ１３の要求トルクに加算したトルクを発生するように第２のＭＧ１３のトルクを制御することで、駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴepを第２のＭＧ１３のトルクで打ち消す。これらの機能が特許請求の範囲でいう第２のＭＧトルク制御手段としての役割を果たす。

前述した第１のＭＧ１２のトルク制御で、慣性トルクの変動を低減して、駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴepの変動を低減した上で、そのクランキング反力トルクＴep（つまり変動の小さいトルク）を打ち消すように第２のＭＧ１３のトルクを制御することで、駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴepを第２のＭＧ１３のトルク制御で精度良く打ち消すことができる。

以下、ハイブリッドＥＣＵ３０が実行する図６のクランキングトルク算出プログラム及び図７の反力キャンセルトルク算出プログラムの処理内容を説明する。

［クランキングトルク算出］
図６に示すクランキングトルク算出プログラムは、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際に所定周期で（例えば５ｍｓｅｃ毎に）実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、今回の制御に必要なパラメータ、例えば、エンジン回転速度Ｎe やクランク角等を読み込む。

この後、ステップ１０２に進み、エンジン回転速度Ｎe 等に基づいて基本クランキングトルクＴcrkbs を算出する。図８のタイムチャートに示すように、基本クランキングトルクＴcrkbs は、エンジン１１のクランキング開始直後に基本クランキングトルクＴcrkbs が最大値付近まで急増加し、その後、エンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域を通過するまで基本クランキングトルクＴcrkbs が最大値付近に保持されるように設定する。これにより、エンジン回転速度Ｎe を速やかに上昇させて共振周波数帯域を速やかに通過させるようにする。エンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域を通過した後は基本クランキングトルクＴcrkbs が徐々に減少するように設定する。

この後、ステップ１０３に進み、現在のエンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域（例えば３００ｒｐｍ付近の帯域）であるか否かを判定する。
このステップ１０３で、エンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、図９に示すトルク補正量Ｖ1 のマップを参照して、現在のエンジン１１のクランク角に応じたトルク補正量Ｖ1 を算出する。図９に示すトルク補正量Ｖ1 のマップは、エンジン１１の各気筒の圧縮行程後半に相当するクランク角のときにトルク補正量Ｖ1 がプラス値となり、各気筒の膨張行程前半に相当するクランク角のときにトルク補正量Ｖ1 がマイナス値となるように設定されている。

尚、クランキング開始直前のエンジン停止位置（クランク角）とクランキング開始からの経過時間に基づいてトルク補正量Ｖ1 を設定することで、図９と同じように、クランク角に応じてトルク補正量Ｖ1 を変化させるようにしても良い。

一方、上記ステップ１０３で、エンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域ではないと判定された場合には、ステップ１０５に進み、トルク補正量Ｖ1 を０に設定する。
この後、ステップ１０６に進み、基本クランキングトルクＴcrkbs にトルク補正量Ｖ1 を加算して最終的なクランキングトルクＴcrk を求める。
Ｔcrk ＝Ｔcrkbs ＋Ｖ1

このクランキングトルクＴcrk を発生するように第１のＭＧ１２のトルクを制御する。これにより、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１をクランキングしてエンジン１１を始動する際に、エンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域のときには、エンジン１１の各気筒の圧縮行程後半に相当するクランク角でクランキングトルクＴcrk を増量補正してエンジン回転速度上昇量の減少を防止し、各気筒の膨張行程前半に相当するクランク角でクランキングトルクＴcrk を減量補正してエンジン回転速度上昇量の増加を防止することで、エンジン回転速度上昇量をほぼ一定にして、慣性トルクの変動を低減する。

［反力キャンセルトルク算出］
図７に示す反力キャンセルトルク算出プログラムは、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際に所定周期で（例えば５ｍｓｅｃ毎に）実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、クランキングトルクＴcrk （第１のＭＧ１２のトルク）にギヤ比Ｋgearを乗算して、第１のＭＧ１２から伝達されるトルクと同じ大きさの基本反力キャンセルトルクＴcsbsを求める。
Ｔcsbs＝Ｔcrk ×Ｋgear

この後、ステップ２０２に進み、今回のエンジン回転速度Ｎe と前回のエンジン回転速度Ｎe(i-1)との差を求め、それをエンジン回転速度Ｎe の上昇量Ｄneとする。
Ｄne＝Ｎe −Ｎe(i-1)

この後、ステップ２０３に進み、第１のＭＧ１２及びエンジン１１のイナーシャに基づいた係数Ｋinr にエンジン回転速度Ｎe の上昇量Ｄneを乗算して、第１のＭＧ１２及びエンジン１１の慣性による慣性トルクＴinr を求める。
Ｔinr ＝Ｋinr ×Ｄne
尚、係数Ｋinr は、予め設計データや実験データ等に基づいて算出した値がハイブリッドＥＣＵ３０等のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ２０４で、基本反力キャンセルトルクＴcsbsから慣性トルクＴinr を減算して反力キャンセルトルクＴcs（つまり駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴepと同じ大きさで逆向きのトルク）を求める。
Ｔcs＝Ｔcsbs−Ｔinr

この反力キャンセルトルクＴcsを第２のＭＧ１３の要求トルクに加算したトルクを発生するように第２のＭＧ１３のトルクを制御することで、駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴepを第２のＭＧ１３のトルクで打ち消す。

以上説明した本実施例１では、図５のタイムチャートに示すように、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１をクランキングしてエンジン１１を始動する際に、エンジン１１のクランク角に応じて第１のＭＧ１２のトルク（クランキングトルク）を補正することでエンジン回転速度上昇量が変動しないようにしたので、エンジン回転速度上昇量をほぼ一定にして、慣性トルクの変動を低減することができ、ひいては駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴep（＝第１のＭＧ１２から伝達されるトルク＋慣性トルク）の変動を低減することができる。

このように、第１のＭＧ１２のトルク制御で、慣性トルクの変動を低減して、駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴepの変動を低減した上で、そのクランキング反力トルクＴep（つまり変動の小さいトルク）を打ち消すように第２のＭＧ１３のトルクを制御するようにしたので、第２のＭＧ１３のトルク制御をあまり高速化しなくても、駆動軸２０に作用するクランキング反力トルクＴepを第２のＭＧ１３のトルク制御で精度良く打ち消すことが可能となる。これにより、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際に、駆動軸２０のトルク変動を精度良く抑制して車両振動を低減することができると共に、ハイブリッドＥＣＵ３０やＭＧ−ＥＣＵ２６の演算負荷を軽減することができる。また、慣性トルクの計算値が実際の慣性トルクに対して若干ずれたとしても、慣性トルクの変動を低減することができるため、車両振動を低減することができる。

また、本実施例１では、第１のＭＧ１２のエンジン１１を始動する際に、エンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域のときにエンジン回転速度上昇量が変動しないように第１のＭＧ１２のトルクを制御するようにしたので、エンジン始動時にエンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域を通過する際の共振ショックを低減することができる。

次に、図１０を用いて本発明の実施例２を説明する。
前記実施例１では、第１のＭＧ１２でエンジン１１を始動する際に、エンジン１１のクランク角に応じて第１のＭＧ１２のトルクを補正することでエンジン回転速度上昇量が変動しないようにしたが、本実施例２では、図１０のクランキングトルク算出プログラムを実行することで、第１のＭＧ１２でエンジン１１を始動する際に、エンジン回転速度の上昇量を目標上昇量に一致させるように第１のＭＧ１２のトルクをＦ／Ｂ（フィードバック）制御することでエンジン回転速度上昇量が変動しないようにしている。

図１０に示すクランキングトルク算出プログラムは、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際に所定周期で（例えば５ｍｓｅｃ毎に）実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ３０１で、今回の制御に必要なパラメータ、例えば、エンジン回転速度Ｎe やクランク角等を読み込む。

この後、ステップ３０２に進み、エンジン回転速度Ｎe 等に基づいて基本クランキングトルクＴcrkbs を算出した後、ステップ３０３に進み、今回のエンジン回転速度Ｎe と前回のエンジン回転速度Ｎe(i-1)との差を求め、それをエンジン回転速度Ｎe の上昇量Ｄneとする。
Ｄne＝Ｎe −Ｎe(i-1)

この後、ステップ３０４に進み、現在のエンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域（例えば３００ｒｐｍ付近の帯域）であるか否かを判定する。
このステップ３０４で、エンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域であると判定された場合には、ステップ３０５に進み、共振周波数帯域であると判定された直後の初回の演算周期であるか否かを判定し、初回の演算周期であれば、ステップ３０６に進み、エンジン回転速度Ｎe の上昇量Ｄneに係数Ｋを乗算して、エンジン回転速度Ｎe の目標上昇量Ｄnet を求める。
Ｄnet ＝Ｋ×Ｄne

クランキング時の筒内圧力変動が小さいエンジン１１の場合には、係数Ｋを固定値としても良いが、クランキング時の筒内圧力変動が大きいエンジン１１の場合には、エンジン１１の各気筒の圧縮行程後半に相当するクランク角のときに係数Ｋを大きくし、各気筒の膨張行程前半に相当するクランク角のときに係数Ｋを小さくするようにすると良い。各気筒の圧縮行程後半でエンジン回転速度上昇量が減少し、各気筒の膨張行程前半でエンジン回転速度上昇量が増加するという特性があるため、各気筒の圧縮行程後半で係数Ｋを大きくし、各気筒の膨張行程前半で係数Ｋを小さくすることで、目標上昇量Ｄnet をほぼ一定にすることができる。

尚、クランキング開始直前のエンジン停止位置（クランク角）とクランキング開始からの経過時間に基づいて係数Ｋを設定することで、各気筒の圧縮行程後半で係数Ｋを大きくし、各気筒の膨張行程前半で係数Ｋを小さくするようにしても良い。

この後、ステップ３０７に進み、エンジン回転速度Ｎe の目標上昇量Ｄnet を上限ガード値ＧＤＨ及び下限ガード値ＧＤＬでガード処理することで、目標上昇量Ｄnet が過大又は過小になることを防止する。これにより、Ｆ／Ｂ補正量が過剰に大きくなってエンジン回転速度上昇量が変動してしまうことを防止する。

この後、ステップ３０８に進み、目標エンジン回転速度Ｎetの初期値として現在のエンジン回転速度Ｎe を代入する。
Ｎet＝Ｎe

一方、上記ステップ３０５で、共振周波数帯域であると判定された直後の初回の演算周期ではない（つまり共振周波数帯域であると判定された後の２回目以降の演算周期である）と判定された場合には、ステップ３０９に進み、前回の目標エンジン回転速度Ｎet(i-1) に目標上昇量Ｄnet を加算して今回の目標エンジン回転速度Ｎetを求める。
Ｎet＝Ｎet(i-1) ＋Ｄnet

この後、ステップ３１０に進み、前記実施例１で説明した図９のトルク補正量Ｖ1 のマップを参照して、現在のエンジン１１のクランク角に応じたトルク補正量Ｖ1 を算出した後、ステップ３１１に進み、目標エンジン回転速度Ｎetと実エンジン回転速度Ｎe とに基づいて、目標エンジン回転速度Ｎetと実エンジン回転速度Ｎe との偏差が小さくなるようにＦ／Ｂ補正量Ｖ2 を算出することで、エンジン回転速度Ｎe の上昇量Ｄneを目標上昇量Ｄnet に一致させるようにＦ／Ｂ補正量Ｖ2 を設定する。

一方、上記ステップ３０４で、エンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域ではないと判定された場合には、ステップ３１２に進み、トルク補正量Ｖ1 を０に設定した後、ステップ３１３に進み、Ｆ／Ｂ補正量Ｖ2 を０に設定する。

この後、ステップ３１４に進み、基本クランキングトルクＴcrkbs にトルク補正量Ｖ1 とＦ／Ｂ補正量Ｖ2 を加算して最終的なクランキングトルクＴcrk を求める。
Ｔcrk ＝Ｔcrkbs ＋Ｖ1 ＋Ｖ2

このクランキングトルクＴcrk を発生するように第１のＭＧ１２のトルクを制御することで、エンジン回転速度Ｎe の上昇量Ｄneを目標上昇量Ｄnet に一致させるように第１のＭＧ１２のトルクをＦ／Ｂ制御してエンジン回転速度上昇量が変動しないようにする。

以上説明した本実施例２では、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１をクランキングしてエンジン１１を始動する際に、エンジン回転速度Ｎe の上昇量Ｄneを目標上昇量Ｄnet に一致させるように第１のＭＧ１２のトルクをＦ／Ｂ制御してエンジン回転速度上昇量が変動しないようにしたので、エンジン回転速度上昇量の変動を確実に抑制して、慣性トルクの変動を確実に低減することができる。

尚、上記各実施例１，２では、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際に、エンジン回転速度Ｎe が共振周波数帯域のときにエンジン回転速度上昇量が変動しないように第１のＭＧ１２のトルクを制御するようにしたが、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際に、クランキング中の全領域又はその一部の領域でエンジン回転速度上昇量が変動しないように第１のＭＧ１２のトルクを制御するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、エンジン回転速度に基づいて共振周波数帯域であるか否かを判定するようにしたが、エンジン回転速度と相関関係のある情報（例えば、第１のＭＧ１２の回転速度、クランキング開始からの経過時間等）に基づいて共振周波数帯域であるか否かを判定するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を始動する際の制御に本発明を適用したが、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を停止する際の制御に本発明を適用しても良い。つまり、第１のＭＧ１２のトルクでエンジン１１を停止する際に、エンジン回転速度下降量が変動しないように第１のＭＧ１２のトルクを制御することで、エンジン回転速度下降量をほぼ一定にして、慣性トルクの変動を低減し、この第１のＭＧ１２のトルク制御で、慣性トルクの変動を低減して、駆動軸２０に作用するトルクの変動を低減した上で、その駆動軸２０に作用するトルク（つまり変動の小さいトルク）を打ち消すように第２のＭＧ１３のトルクを制御するようにしても良い。

本発明の実施例１におけるハイブリッド電気自動車の駆動システムの概略構成を示す図である。 クランキング時の各部の回転速度の関係を示す共線図である。 駆動軸に作用するクランキング反力トルクＴepを説明するための図である。 比較例におけるエンジン始動時の制御の一例を示すタイムチャートである。 実施例１におけるエンジン始動時の制御の一例を示すタイムチャートである。 実施例１のクランキングトルク算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の反力キャンセルトルク算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 基本クランキングトルクの挙動の一例を示すタイムチャートである。 トルク補正量のマップの一例を概念的に示す図である。 実施例２のクランキングトルク算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…第１のＭＧ、１３…第２のＭＧ、１６…遊星ギヤ機構（動力分割機構）、１７…サンギヤ、１８…プラネタリギヤ、１９…リングギヤ、２０…駆動軸、２４…エンジンＥＣＵ、２５…第１のＭＧ−ＥＣＵ、２６…第２のＭＧ−ＥＣＵ、２７，２８…インバータ、２９…バッテリ、３０…ハイブリッドＥＣＵ（第１のＭＧトルク制御手段，第２のＭＧトルク制御手段）、３１…クランク角センサ、３２，３３…回転位置センサ

Claims (7)

1. 内燃機関と第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）と車輪の駆動軸とを動力分割機構を介して連結すると共に該駆動軸に第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）を連結したハイブリッド電気自動車の制御装置において、
   前記第１のＭＧのトルクで前記内燃機関を始動する際に該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように該第１のＭＧのトルクを制御する第１のＭＧトルク制御手段と、
   前記第１のＭＧのトルクで前記内燃機関を始動する際に前記駆動軸に作用するトルクを打ち消すように前記第２のＭＧのトルクを制御する第２のＭＧトルク制御手段と
   を備えていることを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。
2. 前記第１のＭＧトルク制御手段は、前記第１のＭＧのトルクで前記内燃機関を停止する際に該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように該第１のＭＧのトルクを制御し、
   前記第２のＭＧトルク制御手段は、前記第１のＭＧのトルクで前記内燃機関を停止する際に前記駆動軸に作用するトルクを打ち消すように前記第２のＭＧのトルクを制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
3. 内燃機関と第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）と車輪の駆動軸とを動力分割機構を介して連結すると共に該駆動軸に第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）を連結したハイブリッド電気自動車の制御装置において、
   前記第１のＭＧのトルクで前記内燃機関を停止する際に該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように該第１のＭＧのトルクを制御する第１のＭＧトルク制御手段と、
   前記第１のＭＧのトルクで前記内燃機関を停止する際に前記駆動軸に作用するトルクを打ち消すように前記第２のＭＧのトルクを制御する第２のＭＧトルク制御手段と
   を備えていることを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。
4. 前記第１のＭＧトルク制御手段は、前記内燃機関のクランク角に応じて前記第１のＭＧのトルクを補正することで該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
5. 前記第１のＭＧトルク制御手段は、前記内燃機関の回転速度変化量を目標回転速度変化量に一致させるように前記第１のＭＧのトルクをフィードバック制御することで該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
6. 前記第１のＭＧトルク制御手段は、前記内燃機関の回転速度が共振周波数帯域のときに該内燃機関の回転速度変化量が変動しないように前記第１のＭＧのトルクを制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
7. 前記第１のＭＧトルク制御手段は、前記内燃機関の回転速度に基づいて共振周波数帯域であるか否かを判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電気自動車の制御装置。

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