JP2008296630A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フライホイールに蓄積されたエネルギを効率的に利用する。
【解決手段】車軸１２の回転に応じて回転可能な第２フライホイールＦＷ２を備えたハイブリッド車両１０において、エンジン始動処理が実行される。当該処理において、エンジン始動条件が満たされ、第２フライホイールＦＷ２の回転方向が正方向であり、且つ第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が閾値ＮＦＷ２ｔｈ以上である場合に、第２フライホイールＦＷ２は、車軸１２との間の動力伝達が遮断された上でクランクシャフト２０５に連結された第１フライホイールＦＷ１と係合させられる。その結果、第２フライホイールＦＷ２に蓄積されたエネルギによりクランキングがなされ、エンジン２００が始動する。この第２フライホイールＦＷ２からの動力供給は、第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が機関回転速度ＮＥよりも高い限り継続される。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転により生じるエネルギを蓄積可能なフライホイールを備えた車両を制御する車両の制御装置の技術分野に関する。

この種のフライホイールを利用したものとして、エンジンを始動させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された車載エンジンの再始動装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、車両停止時にエンジンを停止するエコラン制御において、蓄エネ用フライホイールを用いてエンジンをクランキングして再始動させる場合に、エンジン回転速度が自力回転速度以上となった場合には蓄ネエ用フライホイールをエンジンから切り離すことにより、始動性を損なうことなくエンジンの吹き上がり及び必要以上の駆動力の発生を防止することが可能であるとされている。

尚、ハイブリッド車両において、内燃機関の再始動が行われる直前に電動発電機によってフライホイールを回転させておき、内燃機関の再始動時に、フライホイールの回転力と電動発電機とを利用する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、エンジン始動時はフライホイールを切り離し、エンジン始動完了後且つ加速中の場合は、フライホイールを連結しない技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

更には、フライホイールを分割し、両フライホイールの間にクラッチを設ける旨が、例えば特許文献４に開示されている。

特開２００１−１２３８６１号公報 特開２００２−４８０３６号公報 特開２００６−２３２１６２号公報 特開２００３−７４６４１号公報

エンジンの自力回転速度は、フライホイールに蓄積されたエネルギ量とは無関係である。従って、従来の技術のようにエンジン回転速度が自力回転速度に達するをもってフライホイールがエンジンから切り離された場合、フライホイールに蓄積されたエネルギは必ずしも有効に利用されない。即ち、従来の技術には、フライホイールに蓄積されたエネルギが効率的に利用され難いという技術的な問題点がある。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、フライホイールに蓄積されたエネルギを効率的に利用し得る車両の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、内燃機関、回転可能且つ該回転に伴うエネルギを蓄積可能なフライホイール、及び前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとを係合及び離間させることが可能な第１の係合手段を備えた車両の制御装置であって、前記フライホイールの回転速度を特定する第１の特定手段と、前記内燃機関の回転速度を特定する第２の特定手段と、前記内燃機関の回転速度を上昇させる場合に前記フライホイールの回転速度と前記内燃機関の回転速度との相対関係に基づいて前記第１の係合手段を制御する第１の制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該複数の気筒の各々における燃焼室においてガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料が燃焼した際に発生する爆発力の少なくとも一部を、例えばピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、例えばクランク軸等の形態を採り得る出力軸を介して動力として出力可能な機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。

この内燃機関と共に車両に備わる本発明に係る「フライホイール」とは、例えば内燃機関の振動を抑制する或いは回転変動を抑制する等の目的から内燃機関の出力軸に連結される制振手段或いは回転変動抑制手段等としてのフライホイールを含みつつ、好適な一形態としてこのようなフライホイールとは別途に設けられる、或いはこのようなフライホイールの存在の有無とは無関係に設置される、回転可能且つ該回転に伴うエネルギの蓄積が可能な物体を指し、好適な一形態として、例えば内燃機関の出力軸（以下、適宜「機関出力軸」と称する）、アクスルシャフト又はドライブシャフト等の形態を採り得る車軸、或いは機関出力軸と車軸との間の動力伝達経路に設置された各種回転軸等の回転に同期して回転可能に構成される。従って、好適な一形態として、本発明に係る車両においてフライホイールは複数設置される。また、好適な一形態として、フライホイールは、車両の走行期間の少なくとも一部において、少なくともフライホイールを回転駆動するための新規な動力の供給源を必要とすることなく回転駆動される。

このフライホイールは、例えば物理的、機械的、電気的又磁気的に制御される各種クラッチ等の形態を採り得る第１の係合手段により、少なくとも内燃機関の出力軸（以下、適宜「機関出力軸」と称する）と直接的に又は間接的に接離可能に構成される。この際、第１の係合手段を介して機関出力軸とフライホイールとが係合している状態は、一義的な状態でなくともよく、例えば所謂半クラッチの如き連続的又は段階的な複数の状態を採ってもよい。

本発明に係る車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１の特定手段によって、フライホイールの回転速度（以下、適宜「Ｆ／Ｗ回転速度」と称する）が特定される。また、同様に例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２の特定手段によって、内燃機関の回転速度（以下、適宜「機関回転速度」と称する）が特定される。

尚、本発明における「特定」とは、例えば、特定対象を何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する電気信号等として検出すること、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に例えば電気信号等の形で検出された、特定対象と対応関係を有する物理的数値に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択すること、このような物理的数値又は選択された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択又は導出された数値等を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念である。

一方、本発明に係る車両の制御装置には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１の制御手段が備わり、機関回転速度を上昇させる場合に、Ｆ／Ｗ回転速度と機関回転速度との相対関係に基づいて第１の係合手段が制御される構成となっている。

ここで特に、機関出力軸と係合している状態において、フライホイールは、内燃機関に対し、機関出力軸を介して、蓄積したエネルギに対応する動力を付与することが可能であるが、付与される動力は、必ずしも内燃機関の回転方向（以下、適宜「機関回転方向」と称する）に作用するとは限らない。言い換えれば、このような動力によって、必ずしも内燃機関の回転（以下、適宜「機関回転」と称する）がアシスト（助長）されるとは限らない。即ち、Ｆ／Ｗ回転速度が機関回転速度よりも高い場合、フライホイールは内燃機関に対し、機関回転方向に動力を供給し得る（言い換えれば、機関回転をアシストする）言わばアシスト手段として機能し得るが、Ｆ／Ｗ回転速度が機関回転速度未満であれば、或いは機関回転数未満となった場合には、フライホイールは内燃機関に対し、機関回転を阻害する慣性物体として作用する。

ここで、本発明に係る車両の制御装置によれば、例えば好適な一形態として始動時を含み、更には定常走行の範囲内の緩やかな加速時或いは過渡的走行状況における比較的急激な加速時等を含む概念としての、機関回転速度を上昇させる場合において、Ｆ／Ｗ回転速度と機関回転速度との相対関係に基づいて第１の係合手段が制御される。従って、フライホイールに蓄積されたエネルギを、例えば理論的に、実質的に、或いは実践的な範囲内で、機関回転をアシストし得る向きに作用する動力として放出し得る場合に、フライホイールと機関出力軸とを係合させることが可能となる。即ち、フライホイールに蓄積されたエネルギを効率的に利用することが可能となるのである。

尚、より具体的に言えば、Ｆ／Ｗ回転速度が機関回転速度に比して高い限りにおいて、内燃機関に対し機関回転を助長すべく付与可能な動力の大小（言い換えれば、実践的にみて顕著に有効なアシストが得られるか否か）は別として幾らかなり機関回転速度を上昇させることは可能であり、フライホイールから内燃機関への動力の付与は、好適な一形態としてＦ／Ｗ回転速度が機関回転速度よりも高い限りにおいて可及的に継続されてよい。但し、例えばＦ／Ｗ回転速度と機関回転速度との偏差が、予め実験的に、経験的に、理論的に、或いはシミュレーション等に基づいて、それ未満（又は以下）では実践上有効なアシストを得難いものとして規定される判断基準値未満（又は以下）となるような場合等、蓄積されたエネルギの放出に係る実践上の利益が顕在化し難い旨の判断を下し得る各種の状況下においては、Ｆ／Ｗ回転速度が機関回転速度より高いからと言って必ずしも内燃機関の出力軸とフライホイールとが係合させられる必要はない。

同様に、第１の制御手段による上述した制御は、実行されない場合と較べれば幾らかなりフライホイールの蓄積エネルギを有効利用し得るものであるから、必ずしも機関回転を上昇させるべき場合の全てにおいてなされる必要はない。例えば、内燃機関、他の動力源又は車両の動作状態に基づいて、フライホイールと内燃機関の出力軸とを係合させるべきでない旨の、或いは係合させる必要がない旨の判断が下される状況においては、機関出力軸とフライホイールとが離間するように第１の係合手段が制御されてもよい。

尚、本発明に係る第１の制御手段における第１の係合手段の制御態様は、Ｆ／Ｗ回転速度と機関回転速度との相対関係に基づいて、フライホイールに蓄積されたエネルギを理論的に、実質的に、或いは実践的な範囲内で、機関回転方向へ作用する動力として可及的に放出し得るようになされる限りにおいて各種の態様を採り得るが、例えばＦ／Ｗ回転速度とは無関係に（言い換えれば、エネルギの効率利用の観点とは無関係に）規定される、例えば内燃機関の自立回転速度等の指標を判断基準とする制御態様は含まれない趣旨である。

本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記第１の制御手段は、前記フライホイールの回転速度が前記内燃機関の回転速度よりも高い場合に前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが係合するように、且つ前記フライホイールの回転速度が前記内燃機関の回転速度以下である場合に前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが離間するように前記第１の係合手段を制御する。

この態様によれば、機関回転速度を上昇させるべき場合において、Ｆ／Ｗ回転速度が機関回転速度よりも高い場合にフライホイールと機関出力軸とが第１の係合手段を介して係合される。従って、フライホイールにおいて蓄積されたエネルギに対応する動力によって内燃機関の機関回転がアシストされ、機関回転が効率的に上昇せしめられる。即ち、総体的にみて、内燃機関の燃費を向上させることが可能となる。

また、この態様によれば、機関回転速度を上昇させる場合において、Ｆ／Ｗ回転速度が機関回転速度以下である場合には、機関出力軸とフライホイールとが離間させられる。従って、フライホイールに相当する分、内燃機関の慣性モーメントが増加することによって、内燃機関の機関回転が阻害されるといった事態が回避され、内燃機関の機関回転が相対的に助長されることとなる。

このように、この態様によれば、機関回転を上昇させるべき場合において、内燃機関に対し、フライホイールに蓄積されたエネルギを可及的に効率良く動力として供給することが可能である。また、この態様を実現するための制御上の負荷としては、主としてＦ／Ｗ回転速度と機関回転速度との比較判別処理のみで済むため、実践的にみて極めて高い利益が提供される。

本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記第１の制御手段は、前記フライホイールの回転方向と前記内燃機関の出力軸の回転方向とが異なる場合に前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが離間するように前記第１の係合手段を制御する。

この態様によれば、例えばＦ／Ｗ回転速度や車速等に基づいて判明する或いは推定されるフライホイールの回転方向と機関回転方向とが異なる場合に、フライホイールから内燃機関への動力の伝達が遮断されるため、回転方向の相互に異なる軸体同士が係合することによる物理的又は機械的な不具合の発生をすることが可能である。

本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記第１の制御手段は、前記内燃機関の回転速度を上昇させる場合として前記内燃機関の始動時に前記第１の係合手段を制御する。

内燃機関を始動させる場合、例えばフライホイールとは別に機関出力軸に連結されるフライホイールと噛合するスタータモータ等から供給される駆動力を利用してクランキングが行われるにせよ、例えば内燃機関と共に車両の動力源として機能する例えば電動機等の駆動力を利用して（即ち、この場合、車両はハイブリッド車両である）クランキングが行われるにせよ、相対的に見て大きな駆動力が必要となる。第１の制御手段における上述した制御が少なくとも内燃機関の始動時に実行された場合、このような大きな駆動力を賄うための、例えばバッテリ等に蓄積された電力資源等のエネルギ資源を効率的に利用することが可能となるため、実践上有益である。

尚、この態様では、前記第１の制御手段は、前記内燃機関の始動時において、前記フライホイールの回転速度が前記内燃機関の回転速度よりも高く且つ所定値以上である場合に、前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとを係合させてもよい。

内燃機関の始動に際しては、稼動状態にある内燃機関の機関回転速度を上昇させるよりも大きい動力が必要となり易い。また、稼動状態にある内燃機関の機関回転をアシストすべくフライホイールから動力が供給される場合、幾らかなり機関回転がアシストされればよいが、機関始動時にフライホイールから動力を供給する場合、確実に内燃機関を始動させる必要があるためある程度大きい動力が必要となり易い。この態様によれば、Ｆ／Ｗ回転速度が所定値以上である場合に機関出力軸とフライホイールとを係合させることにより、内燃機関を確実に始動させることが可能となる。

尚、ここで述べる所定値とは、例えば、確実に内燃機関を始動させることが可能なフライホイールの回転速度として、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて設定された固定値であってもよいし、可変値であってもよい。

また、フライホイールの物理的、機械的又は機構的な態様によっては、より具体的には、フライホイールが車軸の回転に伴って回転可能に構成される場合等には、Ｆ／Ｗ回転速度は、車両の速度（以下、適宜「車速」と称する）と相関する。従って、Ｆ／Ｗ回転速度が所定値以上であるか否かに係る判別処理は、必ずしもＦ／Ｗ回転速度自体を判断基準として行われずともよい。即ち、好適な一形態として、例えばＦ／Ｗ回転速度が所定値以上となることが、少なくとも実践上の不都合を生じさせない程度に明らかである限りにおいて、車速等他の指標値が判断基準として使用されてもよい。この場合、「Ｆ／Ｗ回転速度が所定値以上」なる条件は、例えば「車速が所定値（Ｆ／Ｗ回転速度の所定値とは異なり得る）以上」なる条件によって代替することも可能である。

本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記車両は、車軸に動力を出力可能な電動機を備えたハイブリッド車両である。

この態様によれば、車両は動力源として、内燃機関に加え、例えばモータ又はモータジェネレータ等の形態を採り得ると共に、動力を駆動輪に伝達するための、例えばアクスルシャフト或いはドライブシャフト等の各種回転軸の形態を採り得る概念としての車軸に対し、例えば各種変速機構又は各種減速ギア機構等を適宜介する等して動力を出力可能な電動機を備える。

この場合、例えば車両を効率良く走行させるべく設定され得る各種制御態様に応じて、車両は例えば電動機の動力のみにより走行すること（以下、このような走行形態を適宜「ＥＶ走行」と称することとする）も可能であり、好適な一形態として、このＥＶ走行中において内燃機関を機関停止状態に制御することも可能である。このようなハイブリッド車両特有の走行態様に鑑みれば、例えば内燃機関を始動させるべき状況は、例えば所謂エコラン制御における車両停止時の再始動等に限定されず、車両の走行中にも頻繁に生じ得る。即ち、ハイブリッド車両においては、フライホイールに蓄積されたエネルギにより内燃機関を始動させる頻度が相対的に高くなる。従って、ハイブリッド車両においては、本発明に係る利益がより効果的に提供される。

尚、ハイブリッド車両においては、充放電可能なバッテリ等の各種電力供給源を備え、当該バッテリの使用量は可及的に抑制されるのが望ましい状況にある場合が多く、その一方で内燃機関の始動に際して相対的に大きい電力供給を必要とする。従って、絶対的に電力資源の不足が生じる可能性がある。その点においても、ハイブリッド車両に対し、本発明に係る車両の制御装置は実践上極めて有益である。

ハイブリッド車両に適用される本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関の動力を第１軸及び前記車軸に連結された第２軸に夫々所定の比率で分配する動力分配手段、及び前記第１軸を介した動力の入出力が可能であり、且つ前記第１軸を介して入力される前記動力の一部により発電可能な発電機を備え、前記電動機は、前記第２軸を介して動力を入出力可能に構成される。

この態様によれば、ハイブリッド車両が、前述した電動機とは異なる、ジェネレータ又はモータジェネレータ等の形態を採り得る発電機と、例えばプラネタリギアユニット等として構成される動力分配手段を備える。このような構成において、内燃機関の機関出力は、例えばサンギア軸等の形態を採り得る、当該発電機に連結された第１軸、及び前述した車軸に連結された、リングギア軸等の形態を採り得る第２軸に夫々所定の比率で分配される。また、電動機は、この第２軸を介して動力の入出力が可能に構成される。

この場合、好適な一形態として、動力分配手段によって所定の比率で分配される内燃機関の動力の一部が第１軸を介して発電機に入力され、発電機によって適宜発電が行われつつ、係る発電された電力により電動機が駆動される構成を採り得る。また、好適な一形態として、第２軸を介して車軸に供給される電動機の動力と内燃機関の動力との間の動力配分が、発電機及び電動機並びに内燃機関を包括するハイブリッド車両全体におけるエネルギ消費率が理論的に、実践的に又は現実的に最小となるように或いはエネルギ効率が理論的に、実践的に又は現実的に最大となるように相互に協調的に制御される。

一方、この種のハイブリッド車両では、例えば内燃機関の始動時において発電機から第１軸を介して機関出力軸に動力を供給することが可能であり、従って内燃機関をクランキングすることが可能である。このクランキングには、既に述べたように相対的に大きな電力資源が必要であり、且つこの種のハイブリッド車両では、電動機の動力のみを使用したＥＶ走行が好適に実行可能である。従って、ＥＶ走行がなされている期間においてこのような発電機によるクランキングの必要が生じると、バッテリ等の電力供給源が過放電状態に陥りかねない。従って、この種のハイブリッド車両においては特に、本発明に係る車両の制御装置によって高い利益が提供される。

また、本発明に係る車両において、フライホイールにエネルギを蓄積せしめるための回転力を付与する言わば回転力付与手段は、比較的自由な態様を採り得るが、この種のハイブリッド車両では、この第２軸とフライホイールとを、例えば相互に接離可能に構成することによって、電動機から動力が出力される期間においてフライホイールを回転駆動することも可能である。この場合、フライホイールは、車軸の回転速度と一義的な関係を有する回転速度で回転することが可能であり、フライホイールにエネルギを蓄積せしめるための特別な制御は必要とされず、実践上有益である。

ハイブリッド車両に適用される本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記ハイブリッド車両は、前記電動機の出力軸と前記フライホイールとを係合及び離間させることが可能な第２の係合手段を備え、前記車両の制御装置は、前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが係合している場合に前記電動機の出力軸と前記フライホイールとが離間するように前記第２の係合手段を制御する第２の制御手段を更に具備する。

この態様によれば、ハイブリッド車両に、例えば物理的、機械的、電気的又磁気的に制御される各種クラッチ等の形態を採り得る、即ち、実践的にみて本発明に係る第１の係合手段と同等の構成を有し得る第２の係合手段が備わり、電動機の出力軸とフライホイールとを係合及び離間させることが可能に構成される。電動機の出力軸は車軸に直接的に又は間接的に連結されるから、電動機の出力軸とフライホイールとが係合した状態においては、フライホイールは車軸の回転に応じて回転可能であり、またこれらが離間した状態においては、フライホイールに対しフライホイールを回転せしめるための動力の供給が遮断されることとなる。尚、第２の係合手段は、第１の係合手段と同様に、第２の係合手段を介して電動機の出力軸とフライホイールとが係合している状態として、必ずしも一義的な状態を採らずともよく、例えば所謂半クラッチの如き連続的又は段階的な複数の状態を採ってもよい。

一方で、第１の係合手段を介して機関出力軸とフライホイールが係合している状態において、電動機の出力軸とフライホイールとが係合している（即ち、電動機からフライホイールへの動力供給がなされる）と、総体的にみて、車軸と内燃機関とは、少なくとも幾らかなりロックアップされた形となり、物理的な、機械的な或いは電気的な不具合が生じる可能性がある。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２の制御手段によって、少なくとも機関出力軸とフライホイールが係合している状態において電動機の出力軸とフライホイールとが離間するように第２の係合手段が制御されるため、フライホイールに蓄積されたエネルギを効率的に内燃機関に放出し得ると共に、車両における物理的な、機械的な或いは電気的な不具合の発生を防止することが可能となる。

ハイブリッド車両に適用される本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記ハイブリッド車両は、前記電動機の出力軸と前記フライホイールとを係合及び離間させることが可能な第２の係合手段を備え、前記車両の制御装置は、前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが離間している場合に前記電動機の出力軸と前記フライホイールとが係合するように前記第２の係合手段を制御する第３の制御手段を更に具備する。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第３の制御手段によって、機関出力軸とフライホイールが離間している状態において電動機の出力軸とフライホイールとが係合するように第２の係合手段が制御される。従って、フライホイールから内燃機関への動力供給が遮断されている状況において、電動機からフライホイールへの動力供給がなされるため、例えば実践上過不足ない程度にフライホイールにエネルギを蓄積することが可能であり、且つフライホイールの慣性によって車軸及び第２の電動機の物理的な又は機械的な振動を抑制することにより、動力分配手段を介して連結される内燃機関の物理的な又は機械的な振動を抑制することも可能となる。

第２又は第３の制御手段を備える本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記ハイブリッド車両が加速中であるか否かを判別する判別手段を更に具備し、前記第２又は第３の制御手段は、前記車両が加速中である旨が判別された場合に、前記電動機の出力軸と前記フライホイールとが離間するように前記第２の係合手段を制御する。

電動機の出力軸とフライホイールとが離間している状態において、これらを係合させるタイミングは、少なくとも機関出力軸とフライホイールとが係合していない限り自由であってよいが、フライホイールは、少なくとも車両の走行性能向上には寄与し難く、且つ電動機の出力軸と係合している状態において車軸の回転に応じて回転するから、車両の加速時には、フライホイールに対応する慣性モーメントの増大によって、内燃機関、或いは電動機の回転動作が影響を受け、車両の走行性能が相対的に低下する可能性がある。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段により車両が加速中である旨が判別された場合には、電動機の出力軸とフライホイールとが離間するように（既に離間している場合に当該離間状態を継続させる態様を含む）第２の係合手段が制御される。このため、フライホイールによる車両の走行性能の低下が防止される。尚、このような、車両の加速時に電動機からの動力伝達を遮断する旨の制御と併せ、加速時以外或いは加速終了後においては、電動機の出力軸とフライホイールとを速やかに係合させる旨の制御が行われてもよい。この場合、車両全体の物理的又は機械的な振動の発生を抑制することが可能となり一層有益である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜１：実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、ハイブリッド車両１０は、減速機構１１、車軸１２及び車輪１３、回転センサ１４、第１フライホイールＦＷ１，第２フライホイールＦＷ２、第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２、並びにＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、動力分割機構３００、ＰＣＵ（Power Control Unit）４００、バッテリ５００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。

減速機構１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力に応じて回転可能に構成された、デファレンシャルギア（不図示）等各種減速ギアを含んでなるギア機構であり、後述するリングギア軸３０２の回転速度を所定の減速比に従って減速することが可能に構成されている。減速機構１１の出力軸は、ドライブシャフトとしての車軸１２に連結されている。

尚、減速機構１１の構成は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から供給される動力を、その動力に基づいた軸体の回転速度を減速しつつ車軸１２に伝達可能である限りにおいて何ら限定されず、単にデファレンシャルギア等を含んでなる構成を有していてもよいし、複数のクラッチ及びブレーキ並びに遊星歯車機構等により構成される所謂リダクション機構を備えることによって、複数の減速比を得ることが可能に構成されていてもよい。

車軸１２は、減速機構１１を介して伝達されるエンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を、左右一対の駆動輪１３に伝達するための駆動軸であり、本発明に係る「車軸」の一例である。

駆動輪１３は、車軸１２を介して伝達される動力を路面に伝達する車輪である。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するエンジン始動処理を実行することが可能に構成されている。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の模式図である。

図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５（即ち、本発明に係る「内燃機関の出力軸」の一例）の回転運動に変換することが可能に構成されている。

クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転速度ＮＥが算出される構成となっている。

尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０において、インジェクタ２１２から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に圧送供給されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、フィードポンプ或いは他の低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。

気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１１の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。

一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルポジションセンサにより検出されるアクセル開度に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するように構成されるが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０９は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。

排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。また、排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１９が配設されている。

図１に戻り、第１フライホイールＦＷ１は、エンジン２００のクランクシャフト２０５に連結された回転体である。第１フライホイールＦＷ１は、その慣性モーメントにより、エンジン２００の物理的及び機械的構成上生じ得るクランクシャフト２０５の回転変動及び物理振動を低減することが可能に構成されている。

図１に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「発電機」の一例たる電動発電機であり、バッテリ５００に充電するため、或いはモータジェネレータＭＧ２に供給するための電力を発電する発電機として、更にはエンジン２００の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。

モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「電動機」の一例たる電動発電機であり、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはハイブリッド車両１０の制動時に電力回生を行うための発電機として機能するように構成されている。尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。

ＰＣＵ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能なインバータ、昇圧コンバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータ等を含んでなる電力制御ユニットである。モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、このＰＣＵ４００を介してバッテリ５００との間で電力の入出力を行うことが可能に構成されている。尚、ＰＣＵ４００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作状態がＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。

バッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。

動力分割機構３００は、エンジン２００の出力をＭＧ１及び車軸１２へ分配することが可能に構成された遊星歯車機構であり、本発明に係る「動力分配手段」の一例である。

動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギア３０３と、サンギア３０３の外周に同心円状に設けられたリングギア３０１と、サンギア３０３とリングギア３０１との間に配置されてサンギア３０３の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア３０５と、前述した第１フライホイールＦＷ１に連結された、各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリア３０６とを備える。

また、サンギア３０３は、サンギア軸３０４（即ち、本発明に係る「第１軸」の一例）を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合され、リングギア３０１は、リングギア軸３０２（即ち、本発明に係る「第２軸」の一例）を介してＭＧ２の不図示のロータ及び出力軸（即ち、本発明に係る「電動機の出力軸」の一例）に結合されている。リングギア軸３０２は、減速機構１１を介して車軸１２と連結されており、ＭＧ２が発する動力は、リングギア軸３０２及び減速機構１１を介して車軸１２へと伝達され、同様に車軸１２を介して伝達される駆動輪１３の駆動力は、リングギア軸３０２を介してＭＧ２に入力される構成となっている。即ち、ＭＧ２には、リングギア軸３０２を介して動力の入出力がなされる構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ２の出力軸はリングギア軸３０２と連結されており、これ以降の説明では適宜、両者を区別なく「リングギア軸３０２」と表現することとする。

係る構成の下、動力分割機構３００は、エンジン２００の動力を、プラネタリキャリア３０６とピニオンギア３０５とによってサンギア３０３及びリングギア３０１に伝達し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能である。

第２フライホイールＦＷ２は、第１フライホイールＦＷ１と同等の構成を有する回転体であり、本発明に係る「フライホイール」の一例である。第２フライホイールＦＷ２は、第２クラッチＣＬ２を介して、モータジェネレータＭＧ２の出力軸（即ち、実質的にはリングギア軸３０２）と接離可能に構成されている。

第２クラッチＣＬ２は、第２フライホイールＦＷ２とリングギア軸３０２との間に設置された摩擦係合装置である。第２クラッチＣＬ２は、複数のクラッチ板を有しており、それら複数のクラッチ板相互間における接触状態の変化により、第２フライホイールＦＷ２とリングギア軸３０２とを係合及び離間させることが可能に構成された、本発明に係る「第２の係合手段」の一例である。

第２クラッチＣＬ２は、不図示の駆動機構（例えば、油圧制御機構等）を介してＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００による当該駆動機構の制御により、その動作状態が制御される構成となっている。即ち、第２フライホイールＦＷ２とリングギア軸３０２との接離状態は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、これ以降の説明において、第２フライホイールＦＷ２とリングギア軸３０２とが係合している状態に対応する第２クラッチＣＬ２の制御状態を適宜「締結状態」と称し、第２フライホイールＦＷ２とリングギア軸３０２とが離間している状態に対応する第２クラッチＣＬ２の制御状態を適宜「解放状態」と称することとする。

また、第２クラッチＣＬ２は、当該締結状態として所謂半クラッチ状態を採り得、解放状態から締結状態への制御状態の変化に際しては、ＥＣＵ１００の制御により、予め設定された、或いはその都度個別具体的に設定される締結速度でクラッチ板を締結させるべくなされる係合油圧の制御により、徐々にクラッチ板同士が締結するように制御される構成となっている。

尚、リングギア軸３０２は、既に述べたように車軸１２と一義的な関係を有しつつ（減速機構１１の構成によらず、少なくとも一時点において一義的である）回転する構成となっている。このため、第２フライホイールＦＷ２とリングギア軸３０２とが係合している状態において、第２フライホイールＦＷ２と車軸１２との間では動力伝達がなされ、第２フライホイールＦＷ２が、車軸１２の回転に応じて回転する構成となっている。従って、第２フライホイールＦＷ２とリングギア軸３０２とが離間している状態では逆に、第２フライホイールＦＷ２と車軸１２との間の動力伝達が遮断される構成となっている。

回転センサ１４は、第２フライホイールＦＷ２の回転方向及び回転速度を検出することが可能に構成されたセンサである。回転センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

第１クラッチＣＬ１は、第２フライホイールＦＷ２と第１フライホイールＦＷ１との間に設置された、第２クラッチＣＬ２と同様の物理構成を有する摩擦係合装置である。第１クラッチＣＬ１は、複数のクラッチ板を有しており、それら複数のクラッチ板相互間における接触状態の変化により、第２フライホイールＦＷ２と第１フライホイールＦＷ１とを係合及び離間させることが可能に構成された、本発明に係る「第１の係合手段」の一例である。

第１クラッチＣＬ１は、不図示の駆動機構（例えば、油圧制御機構等）を介してＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００による当該駆動機構の制御により、その動作状態が制御される構成となっている。即ち、第２フライホイールＦＷ２と第１フライホイールＦＷ１との接離状態は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、これ以降の説明において、第２フライホイールＦＷ２と第１フライホイールＦＷ１とが係合している状態に対応する第１クラッチＣＬ１の制御状態を適宜「締結状態」と称し、第２フライホイールＦＷ２と第１フライホイールＦＷ１とが離間している状態に対応する第１クラッチＣＬ１の制御状態を適宜「解放状態」と称することとする。

また、第１クラッチＣＬ１は、当該締結状態として所謂半クラッチ状態を採り得、解放状態から締結状態への制御状態の変化に際しては、ＥＣＵ１００の制御により、予め設定された、或いはその都度個別具体的に設定される締結速度でクラッチ板を締結させるべくなされる係合油圧の制御により、徐々にクラッチ板同士が締結するように制御される構成となっている。

尚、第１フライホイールＦＷ１は、既に述べたようにエンジン２００のクランクシャフト２０５に連結されており、クランクシャフト２０５と一体に回転する構成を有している。従って、第１クラッチＣＬ１により第２フライホイールＦＷ２と第１フライホイールＦＷ１とを係合させる、とは即ち、本発明に係る「内燃機関の出力軸とフライホイールとを係合させる」ことの一例である。

＜２：実施形態の動作＞
＜２−１：ハイブリッド車両１０の基本動作＞
図１のハイブリッド車両１０においては、主として発電機として機能するモータジェネレータＭＧ１、主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２、及びエンジン２００相互間の動力配分が、ＥＣＵ１００及び動力分割機構３００により制御され、その走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッド車両１０の動作について説明する。

＜２−１−１：始動時＞
例えば、ハイブリッド車両１０の始動時においては、バッテリ５００に蓄積された電力を用いてモータジェネレータＭＧ１が電動機として駆動される。このモータジェネレータＭＧ１の動力は、サンギア軸３０４、プラネタリキャリア３０６及び第１フライホイールＦＷ１を介してクランクシャフト２０５に伝達され、クランクシャフト２０５が機械的に駆動されることによりエンジン２００がクランキングされエンジン２００が始動する。尚、これは基本的な制御の一例であり、ＥＣＵ１００により実行されるエンジン始動制御においては、モータジェネレータＭＧ１は必ずしもエンジン２００のクランキングに供されない。

＜２−１−２：発進時＞
発進時には、ＳＯＣセンサ（図１においては不図示）の出力信号に基づいたバッテリ５００の充電状態に応じて２種類の動作状態が選択的に実現される。例えば、通常の（即ち、ＳＯＣが良好な或いは良好とみなし得る）発進時においては、モータジェネレータＭＧ１によってバッテリ５００を充電する必要は生じないため、エンジン２００は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド車両１０は、バッテリ５００に蓄積された電力を用いたモータジェネレータＭＧ２の動力により発進する。一方、充電状態が良好ではない（即ち、ＳＯＣが低下している、或いは低下しているとみなし得る）場合、エンジン２００の動力によりモータジェネレータＭＧ１が発電機として機能し、バッテリ５００が充電される。

＜２−１−３：軽負荷走行時＞
例えば、低速走行時や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン２００の効率が悪い為、インジェクタ２１２を介した燃料の噴射が停止されることにより燃焼を伴うエンジン２００の駆動が停止され、ハイブリッド車両１０は、モータジェネレータＭＧ２による動力のみで走行する（即ち、ＥＶ走行が行われる）。尚、この際、ＳＯＣが低下していれば、エンジン２００はモータジェネレータＭＧ１を駆動するために始動し、モータジェネレータＭＧ１によりバッテリ５００の充電が行われる。

＜２−１−４：通常走行時＞
エンジン２００の燃費或いは燃焼効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両１０は主としてエンジン２００の動力によって走行する。この際、エンジン２００の動力は、動力分割機構３００によって２系統に分割され、一方は、車軸１２を介して駆動輪１３に伝達され、他方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動して発電に供される。更に、この発電された電力により、モータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２によりエンジン２００の動力がアシストされる。尚、この際、ＳＯＣが低下している場合には、エンジン２００の出力を上昇させて、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力の一部がバッテリ５００へ充電される。

＜２−１−５：制動時＞
減速が行われる際には、駆動輪１３から車軸１２を介して伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ２を回転させ、モータジェネレータＭＧ２を発電機として動作させる。これにより、駆動輪１３の運動エネルギの一部が電気エネルギに変換され、バッテリ５００が充電される、所謂「回生」が行われる。

＜２−２：エンジン２００の基本制御＞
次に、エンジン２００の基本的な制御動作について説明する。ＥＣＵ１００は、エンジン２００に要求される出力であるエンジン要求出力を、一定の周期で繰り返し演算している。この際、ＥＣＵ１００は、アクセル開度及び例えば車速センサ等によって検出されるハイブリッド車両１０の車速に基づいて、予めＲＯＭに格納されたマップから現時点におけるアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（車軸１２に出力されるべきトルク）を算出する。更に、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサの出力信号に基づいて要求発電量を求め、要求発電量と各種の補機類（エアコンやパワーステアリング等）の要求量とを参照して出力軸トルクを補正することによって、エンジン要求出力を算出する。

尚、エンジン要求出力の演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更されてよい。例えば、ＥＣＵ１００は、駆動輪１３に要求される駆動力たる要求駆動力を、予めＲＯＭに格納された駆動力マップから、車速及びアクセル開度に基づいて選択的に取得し、更にこの要求駆動力、車速及び駆動輪の半径等に基づいて（具体的には、これらの乗算処理等を経て）、要求出力の基準値を算出すると共に、この基準値をバッテリ５００の要求発電量や各種補器類の要求出力とに基づいて補正することにより要求出力を算出してもよい。

＜２−３：エンジン始動処理の詳細＞
ハイブリッド車両１０では、モータジェネレータＭＧ２とエンジン２００との間の動力伝達経路に、第２フライホイールＦＷ２を備えている。この第２フライホイールＦＷ２は、第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２各々におけるクラッチ板の接触状態の制御によって夫々第１フライホイールＦＷ１及びリングギア軸３０２と離間している場合に、これらから独立して回転することが可能であり、その慣性モーメントの大きさに応じて当該回転を継続することが可能に構成される。即ち、エネルギの蓄積及び放出が可能に構成される。従って、この蓄積されたエネルギを有効利用することにより、バッテリ５００の消費電力を低減することが可能である。本実施形態では、ＥＣＵ１００により実行されるエンジン始動処理によって、そのようなエネルギの有効利用が図られる。

ここで、図３を参照し、エンジン始動処理の詳細について説明する。ここに、図３は、エンジン始動処理のフローチャートである。

図３において、ＥＣＵ１００は、エンジンの始動条件であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。ここで、上述した本実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成及び基本動作に鑑みれば、「エンジンの始動条件」とは、例えばイグニッションキーやイグニッションスイッチ等がオン状態に操作された場合等、動力源として内燃機関のみを備えた車両における典型的な始動条件とは異なり、モータジェネレータＭＧ２を使用したＥＶ走行下において、バッテリ５００から放電すべき放電電力がバッテリ５００に対し設定される放電電力上限値を超える場合等、比較的軽負荷な状態から比較的高負荷な状態へ負荷状態が変化した場合等を指す。但し、例えばバッテリ５００のＳＯＣが顕著に低下している場合、或いは冷間始動時等エンジン暖機が必要な場合等、限定された状況においては、ハイブリッド車両１０の停止中にエンジン始動条件が満たされてもよい。

エンジン始動条件でない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、即ち、典型的にはＥＶ走行を継続し得る場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１に係る処理を繰り返し実行して、実質的に処理を待機状態に制御する。一方、エンジン始動条件が満たされた場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第２フライホイールＦＷ２が正方向へ回転しているか否かを判別する（ステップＳ１０２）。

尚、本実施形態において、エンジン始動処理の開始時点の状態として、第１クラッチＣＬ１は解放状態に、且つ第２クラッチＣＬ２は締結状態に夫々制御されるものとする。即ち、第２フライホイールＦＷ２は、基本的にリングギア軸３０２を介してモータジェネレータＭＧ２と一体に回転するように、別言すれば、車軸１２と一義的な関係を保って回転するように制御される。

ここで、「正方向」とは、エンジン２００の機関回転方向（エンジン２００は一方向にしか回転しない）を指し、ステップＳ１０２に係る処理をより具体的に述べれば、クランクシャフト２０５の回転方向とリングギア軸３０２の回転方向とが相互に等しいか否かを指す。ＥＣＵ１００は、回転センサ１４からの出力信号を参照し、或いはモータジェネレータＭＧ２の動作制御に供すべく設置されるモータジェネレータＭＧ２用の回転センサ（図１には不図示）からの出力信号を参照し、第２フライホイールＦＷ２の回転方向が正方向であるか否かを判別する。

第２フライホイールＦＷ２の回転方向が逆方向である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、即ち、ハイブリッド車両１０が後進走行している場合、或いは何らかの理由により、後進走行中に第２クラッチＣＬ２が解放状態に制御され、現時点でハイブリッド車両１０が前進走行に切り替わったとして第２フライホイールＦＷ２が未だその慣性力により（即ち、蓄積したエネルギにより）逆方向への回転を保っている場合（即ち、このような場合には、回転センサ１４の出力信号が参照される）、ＥＣＵ１００は、上述した基本動作に準じてＭＧ１によりエンジン２００を始動させる（ステップＳ１０６）。

一方、第２フライホイールＦＷ２の回転方向が正方向である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が、予め設定される閾値ＮＦＷ２ｔｈ以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。ここで、第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２に対し設定される閾値ＮＷＦ２は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、第２フライホイールＦＷ２からエンジン２００への動力伝達により確実にエンジン２００を始動し得るように設定された値であり、本発明に係る「所定値」の一例である。

尚、エンジン２００を確実に始動させ得るか否かの判断は、ハイブリッド車両１０の車速を判断指標として行われてもよい。ハイブリッド車両の車速は、車軸１２の回転速度及び減速機構１１の減速比等に基づいて、リングギア軸３０２の回転速度に換算することが可能であり、最終的に第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２に換算することが可能である。従って、ステップＳ１０３に係る判別処理は、車速が閾値（ＮＷＦ２ｔｈとは異なる）以上であるか否かによっても同様になされ得る。

第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が閾値ＮＦＷ２ｔｈ未満である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０６に移行し、エンジン２００をモータジェネレータＭＧ１により始動させる。一方で、第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が閾値ＮＦＷ２ｔｈ以上である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第２クラッチＣＬ２を解放状態に制御し、第１クラッチＣＬ１を締結状態に制御する（ステップＳ１０４）。

尚、この際、第１クラッチＣＬ１と第２クラッチＣＬ２とがいずれも締結状態に制御されると、リングギア軸３０２とクランクシャフト２０５とがロックアップされてしまうため、第１クラッチＣＬ１の締結に先立って第２クラッチＣＬ２の解放がなされる。但し、実践上そのようなロックアップに係る不具合が顕在化しない限りにおいて、必ずしも第２クラッチＣＬ２が先に解放される必要はなく、例えば両者は略同時に制御されてもよい。

第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２が夫々然るべき接触状態に制御されると、少なくともエンジン２００を始動するに足るだけのエネルギを蓄積している旨の判別がなされた第２フライホイールＦＷ２から第１クラッチＣＬ１及び第１フライホイールＦＷ１を介してクランクシャフト２０５へ動力の供給がなされ、係る動力の供給によりクランキング動作が行われることによってエンジン２００の始動が行われる（ステップＳ１０５）。

尚、この際、第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２は、第２フライホイールＦＷ２と第１フライホイールＦＷ１との係合に伴い徐々に低下し、一方で、第１フライホイールＦＷ１の回転速度ＮＦＷ１は、第２フライホイールＦＷ２と第１フライホイールＦＷ１との係合に伴い徐々に上昇する。

ここで特に、エンジン２００を始動の可否は、本来第２フライホイールＦＷ２に蓄積されたエネルギの大小とは無関係であり（強いて言えば、第２フライホイールＦＷ２の回転速度が閾値ＮＦＷ２以上である限りにおいて無関係であり）、エンジン２００を単に始動させるのみでは、第２フライホイールＦＷ２に蓄積されたエネルギは必ずしも有効に利用されない。

そこで、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の始動後において更に、第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が、例えばクランクポジションセンサ２０６の出力信号を時間処理する等して得られる、或いは機関回転速度を検出可能なセンサ等からの出力信号に基づいて取得される現時点の機関回転速度ＮＥ以下であるか否かを判別する（ステップＳ１０７）。

尚、クランクシャフト２０５と第１フライホイールＦＷ１とは機械的に連結された状態にあるから、機関回転速度ＮＥは、第１フライホイールＦＷ１の回転速度ＮＦＷ１と等しくなっている。従って、第１フライホイールＦＷ１の回転速度ＮＦＷ１を検出可能な検出手段がハイブリッド車両１０に備わる場合等には、ステップＳ１０７に係る処理は、第１フライホイールＦＷ１の回転速度ＮＦＷ１と第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２との相対比較に基づいてなされてもよい。

第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が機関回転速度ＮＥよりも高い場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２各々における接触状態をステップＳ１０４に係る処理における状態のまま維持し、第２フライホイールＦＷ２からエンジン２００への動力供給を継続する。このため、エンジン２００は、その自力回転可能な機関回転速度を超えて尚、第２フライホイールＦＷ２からの動力供給を受け続け、その機関回転がアシストされる。

第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が機関回転速度ＮＥ以下となった場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、好適な一形態としては、第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が機関回転速度ＮＥと一致した時点で、ＥＣＵ１００は、第１クラッチＣＬ１を解放状態に制御し（ステップＳ１０８）、第２フライホイールＦＷ２からエンジン２００への動力供給を終了する。エンジン２００に対し機関回転をアシストするための動力を供給し得ない状態において、第２フライホイールＦＷ２はエンジン２００の機関回転の上昇を妨げかねないため、このように第２フライホイールＦＷ２と第１フライホイールＦＷ１とが速やかに離間せしめられることにより、ハイブリッド車両１０の加速性能が担保される。

一方、このように第１クラッチＣＬ１が解放状態に制御されれば、基本的に第２クラッチＣＬ２は直ちに締結状態に制御され、第２フライホイールＦＷ２へのエネルギの蓄積が図られてもよいが、ステップＳ１０１に係る処理においてエンジン始動条件が満たされる場合、ハイブリッド車両１０は過渡的な加速期間にある可能性がある。そのような顕著に動力性能が要求される期間において、第２フライホイールＦＷ２とリングギア軸３０２とを係合させると、第２フライホイールＦＷ２による慣性モーメントの増大によって、リングギア軸３０２、及びリングギア軸３０２の回転に影響を受けるエンジン２００及び車軸１２の回転動作が阻害されかねない。

そこで、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０が加速中ではないか否かを判別する（ステップＳ１０９）。係る判別処理は、例えばハイブリッド車両１０の要求出力の変化率や、或いはハイブリッド車両１０に備わり得る前後加速度センサ等各種検出手段からの出力信号に基づいてなされる。尚、「加速中である」状態とは、物理的な意味で厳密に加速している状態に限定されず、好適な一形態として、第２フライホイールＦＷ２とリングギア軸３０２とを係合させることによる実践上の不具合が顕在化する程度に加速中である状態を含む趣旨である。従って、例えばハイブリッド車両１０が緩慢に加速している場合（言い換えれば、顕著に動力性能が要求される状況でない場合）には、ステップＳ１０９に係る判別処理において、加速中でない旨の判別がなされてもよい。

ハイブリッド車両１０が加速中である場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０９に係る処理を繰り返し実行して、第２クラッチＣＬ２を引き続き解放状態に制御する。一方、ハイブリッド車両１０が加速中でない場合、或いは加速が終了した場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第２クラッチＣＬ２を締結状態に制御し（ステップＳ１１０）、処理をステップＳ１０１に移行して一連の処理を繰り返す。ここで、第２クラッチＣＬ２が締結状態に制御されることにより、第２フライホイールＦＷ２へのエネルギの蓄積に加えて、モータジェネレータＭＧ２及びエンジン２００の回転変動抑制或いはハイブリッド車両１０の振動抑制に係る利益が享受される。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン始動処理によれば、エンジン２００を始動させる際に、第２フライホイールＦＷ２に蓄積されたエネルギに対応する動力をエンジン２００に供給し、エンジン２００のクランキングを行うことが可能である。

ここで、第２フライホイールＦＷ２は、通常リングギア軸３０２と係合することによって車軸１２と同期回転しており、ハイブリッド車両１０が走行中であれば、幾らかなりエネルギが蓄積される構成となっている。従って、本実施形態によれば、モータジェネレータＭＧ１を使用して、即ちバッテリ５００の電力資源を利用してエンジン２００のクランキングを行う場合と比較して、バッテリ５００からの放電を顕著に抑制することが可能となる。このため、バッテリ５００のＳＯＣの低下を抑制することが可能となり、エンジン２００の燃費が向上する。

また、このように第２フライホイールＦＷ２に蓄積されたエネルギによりエンジン２００をクランキングするに留まらず、機関回転速度ＮＥと第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２との相対関係に基づいて、第２フライホイールＦＷ２からエンジン２００に対し、エンジン２００の機関回転をアシストし得る限り可及的に動力の供給が継続されるため、エンジン２００の機関回転の上昇が円滑に行われ、エンジン２００の燃費が向上する。即ち、本実施形態に係るハイブリッド車両１０及びエンジン始動処理によれば、第２フライホイールＦＷ２に蓄積されたエネルギを極めて有効に利用することが可能となるのである。

尚、本実施形態では、上述したように、エンジン２００の始動に供された後、ハイブリッド車両１０が加速中でない限りは、第２クラッチＣＬ２が締結状態に制御される。但し、ハイブリッド車両１０が加速中でない場合に第２クラッチＣＬ２の解放状態が何らかの理由で一時的に継続されたとしても、或いは加速中であるにもかかわらず第２クラッチＣＬ２が締結状態に制御されたとしても、本発明によって提供される本質的な利益は何ら阻害されることはない。

尚、本実施形態に係るエンジン始動処理では、第２フライホイールＦＷ２によりエンジン２００が始動された場合に、ステップＳ１０７に係る処理により機関回転速度ＮＥと第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２との相対比較がなされ、ＮＦＷ２がＮＦＷ１より高い限り第２フライホイールＦＷ２からの動力供給が継続されるが、当該動力供給が継続される過程においてエンジン２００の機関回転速度ＮＥが要求値に達した場合には、ステップＳ１０７に係る判別処理の結果を待たずして処理がステップＳ１０８に移行されてもよい。

尚、本実施形態では、エンジン始動条件が満たされる場合に限って第２フライホイールＦＷ２からエンジン２００に対する動力供給がなされる構成となっているが、第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が機関回転速度ＮＥよりも高い限りにおいて、第２フライホイールＦＷ２によりエンジン２００の機関回転をアシストすることが可能である点に鑑みれば、第２フライホイールＦＷ２からエンジン２００に対する動力供給の実行機会は、エンジン始動時に限定されない。より具体的には、ハイブリッド車両１０の走行時にエンジン２００の機関回転速度ＮＥを上昇させる場合であって、且つ第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２が機関回転速度ＮＥよりも高い場合には、第２フライホイールＦＷ２からの動力供給が行われてよい。この場合、エンジン２００の燃費がより向上し得る。

尚、本実施形態において、車両はハイブリッド車両であり、動力源としてエンジン２００に加えモータジェネレータＭＧ２を備えている。このように動力源がエンジン２００に限定されない場合、上述したＥＶ走行等、エンジン２００の動力に頼らない走行形態が実現されるため、エンジン２００の停止機会が相対的に増加し、本実施形態のエンジン始動処理に係る効果が顕著に現れ得るが、本発明に係る車両の制御装置は、動力源として内燃機関のみを備える場合であっても有効である。

例えば、車両が、図１において、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２及び動力分割機構３００等といったハイブリッド車両１０を特徴付ける構成要素、並びに第２クラッチＣＬ２が取り除かれた、且つ第２フライホイールＦＷ２と減速機構１１との間に例えば自動変速装置等の変速機構が配された構成を備えているとする。

この様な構成において、通常は第１クラッチＣＬ１を締結状態に制御するものとし、車両が停止する毎にエンジン２００を停止する所謂エコラン制御を実行する場合を考えると、エンジン２００の停止に先立って第１クラッチＣＬ１を解放すれば、エンジン２００が停止した状態であっても第２フライホイールＦＷ２は回転を維持することができる。一方で、一般的にエコラン制御におけるエンジン停止期間は、例えば信号待ち等の比較的短時間であり、第２フライホイールＦＷ２が回転を維持した状態において、エンジン２００の再始動機会が訪れる可能性が高い。

そこで、エンジン２００を再始動させる場合に、第１クラッチＣＬ１を再び締結状態に制御し、第２フライホイールＦＷ２の動力によりエンジン２００をクランキングすることによって、頻繁に訪れ得るエンジン２００の始動機会毎に、第１フライホイールＦＷ１等と噛み合うスタータモータ等を駆動するために要する電力資源を節約することが可能となる。この場合、第２フライホイールＦＷ２の回転速度ＮＦＷ２と機関回転速度ＮＥとが一致しても第２フライホイールＦＷ２が第１フライホイールＦＷ１と係合した状態を維持するように第１クラッチＣＬ１の制御がなされるが、少なくとも第２フライホイールＦＷ２に蓄積されたエネルギを、可及的にエンジン２００に動力として付与し得る点については変わりがなく、本発明に係る上述した利益は担保される。また、エコラン制御が本質的に燃費の向上を図るべく行われる点を考えれば、このような制御態様は顕著に効果的であると言える。即ち、ハイブリッド車両に限らず、第２フライホイールＦＷ２に蓄積されたエネルギを有効に利用することが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１のハイブリッド車両におけるエンジンの模式図である。 図１のハイブリッド車両においてＥＣＵにより実行されるエンジン始動処理のフローチャートである。

符号の説明

１０…ハイブリッド車両、１１…減速機構、１２…車軸、１３…駆動輪、１４…回転センサ、ＣＬ１…第１クラッチ、ＣＬ２…第２クラッチ、ＦＷ１…第１フライホイール、ＦＷ２…第２フライホイール、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…動力分割機構、３０１…リングギア、３０２…リングギア軸、３０３…サンギア、３０６…プラネタリキャリア、４００…ＰＣＵ、５００…バッテリ。

Claims (10)

1. 内燃機関、回転可能且つ該回転に伴うエネルギを蓄積可能なフライホイール、及び前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとを係合及び離間させることが可能な第１の係合手段を備えた車両の制御装置であって、
   前記フライホイールの回転速度を特定する第１の特定手段と、
   前記内燃機関の回転速度を特定する第２の特定手段と、
   前記内燃機関の回転速度を上昇させる場合に前記フライホイールの回転速度と前記内燃機関の回転速度との相対関係に基づいて前記第１の係合手段を制御する第１の制御手段と
   を具備することを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記第１の制御手段は、前記フライホイールの回転速度が前記内燃機関の回転速度よりも高い場合に前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが係合するように、且つ前記フライホイールの回転速度が前記内燃機関の回転速度以下である場合に前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが離間するように前記第１の係合手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記第１の制御手段は、前記フライホイールの回転方向と前記内燃機関の出力軸の回転方向とが異なる場合に前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが離間するように前記第１の係合手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記第１の制御手段は、前記内燃機関の回転速度を上昇させる場合として前記内燃機関の始動時に前記第１の係合手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
5. 前記第１の制御手段は、前記内燃機関の始動時において、前記フライホイールの回転速度が前記内燃機関の回転速度よりも高く且つ所定値以上である場合に、前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとを係合させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両の制御装置。
6. 前記車両は、車軸に動力を出力可能な電動機を備えたハイブリッド車両である
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
7. 前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関の動力を第１軸及び前記車軸に連結された第２軸に夫々所定の比率で分配する動力分配手段、及び前記第１軸を介した動力の入出力が可能であり、且つ前記第１軸を介して入力される前記動力の一部により発電可能な発電機を備え、
   前記電動機は、前記第２軸を介して動力を入出力可能に構成される
   ことを特徴とする請求項６に記載の車両の制御装置。
8. 前記ハイブリッド車両は、前記電動機の出力軸と前記フライホイールとを係合及び離間させることが可能な第２の係合手段を備え、
   前記車両の制御装置は、前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが係合している場合に前記電動機の出力軸と前記フライホイールとが離間するように前記第２の係合手段を制御する第２の制御手段を更に具備する
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の車両の制御装置。
9. 前記ハイブリッド車両は、前記電動機の出力軸と前記フライホイールとを係合及び離間させることが可能な第２の係合手段を備え、
   前記車両の制御装置は、前記内燃機関の出力軸と前記フライホイールとが離間している場合に前記電動機の出力軸と前記フライホイールとが係合するように前記第２の係合手段を制御する第３の制御手段を更に具備する
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の車両の制御装置。
10. 前記ハイブリッド車両が加速中であるか否かを判別する判別手段を更に具備し、
    前記第２又は第３の制御手段は、前記車両が加速中である旨が判別された場合に、前記電動機の出力軸と前記フライホイールとが離間するように前記第２の係合手段を制御する
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の車両の制御装置。

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