JP2010111188A - ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気走行中におけるバッテリ蓄電状態の低下時にバッテリ充電用のエンジン始動を行うに際し、燃費効率の良い時を狙って当該エンジン始動を行わせる。
【解決手段】通常は、バッテリ蓄電状態SOCが実線のごとくSOCdisまで低下したt4,t9に、エンジンを実線で示すように始動させてバッテリへの充電を行い、SOCがSOCrecまで回復したt5,t15に、エンジンを停止させて充電を終了する。SOC回復時t5までのSOC低下速度ΔSOCが急である場合は、t5以後において、走行出力Pの一次遅れフィルタ値PfがPon以上になってからPoff未満になるまでの間エンジン始動によりバッテリ充電を行い、それ以外でエンジンを停止させておくという走行出力応答発電モードを、SOC応答発電モードに代えて用いる。
【選択図】図７

Description

本発明は、動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、これらエンジンおよびモータ/ジェネレータの少なくとも一方からの動力を用いて走行可能なハイブリッド車両に係わり、特に、
モータ/ジェネレータのみによる電気走行中のバッテリの過放電防止用にエンジン始動による発電でバッテリへの充電を行うようにしたエンジン始動制御装置に関するものである。

上記のようにエンジンおよびモータ/ジェネレータの少なくとも一方からの動力を用いて走行可能なハイブリッド車両は、
エンジンの燃費率が良い高負荷時にはエンジンからの動力のみを用いて走行したり、燃費との関連において必要に応じエンジンおよびモータ/ジェネレータからの動力を用いて走行するハイブリッド走行を行い、
エンジンの燃費効率が悪い低負荷時には、モータ/ジェネレータからの動力のみを用いて走行する電気走行を行い、
これらハイブリッド走行モード（HEVモード）と、電気走行モード（EVモード）との間で走行モードを切り替えることにより燃費を向上させることができる。

ところで低負荷時の電気走行モード（EVモード）では、バッテリの蓄電力を消費するのみで、バッテリへの充電が行われないため、バッテリ蓄電状態が低下する一方となる。
よって、電気走行モード（EVモード）が長時間継続されると、バッテリが許容下限容量未満となって過放電状態となり、また渋滞路で前進と停車とを頻繁に繰り返すような電気走行モード（EVモード）が長時間継続される場合は、繰り返し放電により、バッテリが過放電状態となるだけでなく、内部発熱を生じて最終的には使用不能になり、
いずれにしてもバッテリの使用寿命を低下させるなどの弊害が生ずる。

そこで従来、特許文献1に記載のような技術を用いて、バッテリ蓄電状態が設定値未満に低下したら、エンジンのアイドルストップを禁止してエンジン始動による発電でバッテリへの充電を行うようになし、バッテリ蓄電状態が回復したら、この制御を行わないようにすることが考えられる。
特開平０７−０９５７０３号公報

しかし、特許文献1に記載のような技術を用いたバッテリ蓄電状態応答式のエンジン始動制御を行う場合、以下のような問題がある。
つまり、バッテリ蓄電状態に応答してエンジン始動を行う場合、エンジンの燃費を無視して、バッテリ蓄電状態のみに応答したエンジン始動制御になるため、
エンジンの燃費が悪くなる低負荷時もエンジン始動を実行させてしまい、燃費の悪化を生ずるほか、低負荷時のエンジン始動故にエンジンの煩わしい振動や騒音が発生するという問題を生ずる。

本発明は、電気走行モード（EVモード）でも、渋滞路のように前進と停車とを頻繁に繰り返すような走行パターンでは、燃費が悪いとか上記音振の観点からエンジンを始動させるべきでない低負荷状態と、燃費が比較的良くて上記音振の問題も生じないことからエンジンを始動させるべき比較的高負荷な高負荷状態とが繰り返し発生し、バッテリ蓄電状態に応答したエンジン始動制御よりも、車両走行出力に応じたエンジン始動制御の方が燃費上および音振上有利であるとの観点から、
この着想を実現して上記の問題を解消したハイブリッド車両のエンジン始動制御を提案することを目的とする。

この目的のため、本発明によるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置は、請求項１に記載したごとくに構成する。
先ず前提となるハイブリッド車両を説明するに、これは、
動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、
モータ/ジェネレータのみによる電気走行を行っている間、該モータ/ジェネレータのバッテリ蓄電状態が所定状態未満になるとき、前記エンジンを始動させて発電を行うことにより前記バッテリへの充電を行うようにした蓄電状態応答発電モードを有するものである。

本発明のエンジン始動制御装置は、かかるハイブリッド車両に対し、以下のような発電モード切り替え手段を設ける。
この発電モード切り替え手段は、
上記蓄電状態応答発電モードによりバッテリ蓄電状態が回復して該蓄電状態応答発電モードの終了によりエンジンが停止された後は、車両走行出力が、上記電気走行中における車両走行出力最大値と車両走行出力平均値との間における車両走行出力設定値以上になるとき、上記エンジンを始動させて発電を行うことにより上記バッテリへの充電を行う車両走行出力応答発電モードを、前記蓄電状態応答発電モードに代えて用いるようものである。

上記した本発明によるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、
蓄電状態応答発電モードによりバッテリ蓄電状態が回復して該蓄電状態応答発電モードの終了によりエンジンが停止された後は、蓄電状態応答発電モードに代えて車両走行出力応答発電モードを用い、
車両走行出力が、電気走行中における車両走行出力最大値と車両走行出力平均値との間における車両走行出力設定値以上になるとき、エンジンを始動させて発電を行うことによりバッテリへの充電を行うようにしたため、
車両走行出力が車両走行出力設定値未満である時、つまり、エンジンの燃費が悪い低負荷時はエンジン始動を実行させることがなく、燃費の悪化を生じないと共に低負荷時のエンジン始動による煩わしい振動や騒音が発生するという問題も生ずることがない。

一方で、車両走行出力が車両走行出力設定値以上である時に、つまり、エンジンの燃費が比較的良い高負荷時にエンジン始動の実行によりバッテリを充電させることから、燃費の悪化を生ずることなく、またエンジン始動に伴う煩わしい振動や騒音を生ずることなく、バッテリ蓄電状態の低下を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
[構成]
図1は、本発明の第1実施例になるエンジン始動制御装置を内蔵するハイブリッド駆動装置を具えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレーンを、その制御系とともに示し、
1はエンジン、2は自動変速機、3はモータ/ジェネレータである。

図1に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン1の車両前後方向後方に自動変速機2をタンデムに配置し、エンジン1（詳しくはクランクシャフト1a）からの回転を自動変速機2の入力軸4へ伝達する軸5に結合してモータ/ジェネレータ3を設ける。

モータ/ジェネレータ3は、ハウジング内に固設した環状のステータ3aと、このステータ3a内に所定のエアギャップを持たせて同心に配置したロータ3bとよりなり、
運転状態の要求に応じ、モータ（電動機）として作用したり、ジェネレータ（発電機）として作用するもので、エンジン1および自動変速機2間に配置する。
モータ/ジェネレータ3は、ロータ3bの中心に上記の軸5を貫通して結着し、この軸5をモータ/ジェネレータ軸として利用する。

かかるモータ/ジェネレータ3およびエンジン1間、詳しくは、モータ/ジェネレータ軸5とエンジンクランクシャフト1aとの間に第1クラッチ6を介挿し、この第1クラッチ6によりエンジン1およびモータ/ジェネレータ3間を切り離し可能に結合する。
ここで第1クラッチ6は、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。

モータ/ジェネレータ3および自動変速機2間は、モータ/ジェネレータ軸5と変速機入力軸4との直接結合により相互に直結させる。
自動変速機2は、その変速機構部分が周知の遊星歯車式自動変速機と同様なものであるが、これからトルクコンバータを排除して、その代わりにモータ/ジェネレータ3を変速機入力軸4に直接結合したものとする。

自動変速機2を以下に概略説明する。
自動変速機2は、入力軸4に同軸突き合わせ関係に配置した出力軸7を具え、これら入出力軸4，7上にエンジン１（モータ/ジェネレータ3）の側から順次フロントプラネタリギヤ組Gf、センタープラネタリギヤ組Gm、およびリヤプラネタリギヤ組Grを載置して具え、これらを自動変速機2における遊星歯車変速機構の主たる構成要素とする。

エンジン1（モータ/ジェネレータ3）に最も近いフロントプラネタリギヤ組Gfは、フロントサンギヤSf 、フロントリングギヤRf 、これらに噛合するフロントピニオンPf 、および該フロントピニオンを回転自在に支持するフロントキャリアCf よりなる単純遊星歯車組とし、
次にエンジン1（モータ/ジェネレータ3）に近いセンタープラネタリギヤ組Gmは、センターサンギヤSm 、センターリングギヤRm 、これらに噛合するセンターピニオンPm 、および該センターピニオンを回転自在に支持するセンターキャリアCm よりなる単純遊星歯車組とし、
エンジン1（モータ/ジェネレータ3）から最も遠いリヤプラネタリギヤ組Grは、リヤサンギヤSr 、リヤリングギヤRr 、これらに噛合するリヤピニオンPr 、および該リヤピニオンを回転自在に支持するリヤキャリアCr よりなる単純遊星歯車組とする。

遊星歯車変速機構の伝動経路（変速段）を決定する変速摩擦要素としては、フロントブレーキFr/B、インプットクラッチI/C、ハイ・アンド・ローリバースクラッチH&LR/C、ダイレクトクラッチD/C、リバースブレーキR/B、およびフォワードブレーキFWD/Bを設け、これらを以下のごとくプラネタリギヤ組Gf，Gm，Grの上記構成要素に相関させて自動変速機2の遊星歯車変速機構を構成する。

フロントリングギヤRfは入力軸4に結合し、センターリングギヤRmは、インプットクラッチI/Cにより適宜入力軸4に結合可能とする。
フロントサンギヤSfは、フロントブレーキFr/Bにより変速機ケース2aに適宜固定可能にする。
フロントキャリアCfおよびリヤリングギヤRrを相互に結合し、センターリングギヤRmおよびリヤキャリアCrを相互に結合する。
センターキャリアCmは出力軸7に結合し、センターサンギヤSmおよびリヤサンギヤSr間は、ハイ・アンド・ローリバースクラッチH&LR/Cにより相互に結合可能とする。

リヤサンギヤSrおよびリヤキャリアCr間をダイレクトクラッチD/Cにより結合可能とし、リヤキャリアCrをリバースブレーキR/Bにより変速機ケース2aに適宜固定可能とする。
センターサンギヤSmは更に、フォワードブレーキFWD/Bにより変速機ケース2aに適宜固定可能にする。

上記遊星歯車変速機構の動力伝達列は、6個の変速摩擦要素Fr/B，I/C，H&LR/C，D/C，R/B，FWD/Bの図2に〇印で示す選択的締結により、前進第１速、前進第２速、前進第３速、前進第４速、および前進第5速の前進変速段と、後退変速段とを得ることができる。

なお、上記したエンジン1、モータ/ジェネレータ3および自動変速機2より成る図1のパワートレーンを具えたハイブリッド車両は、モータ/ジェネレータ3と、変速機出力軸7に結合した駆動車輪との間を切り離し可能に結合する第2クラッチが必要であるが、
本実施例においては、自動変速機2内に既存する前記した6個の変速摩擦要素Fr/B，I/C，H&LR/C，D/C，R/B，FWD/Bのうち、前進変速段選択用の変速摩擦要素（前進第1速、第3速、第4速、第5速ではH&LR/C、前進第2速ではD/C）、または後退変速段選択用の変速摩擦要素（H&LR/C）を第2クラッチとして流用する。

ちなみに、第2クラッチとして用いる自動変速機2内に既存の前進変速段選択用の変速摩擦要素（H&LR/C，D/C）または後退変速段選択用の変速摩擦要素（H&LR/C）はもともと、前記した第1クラッチ6と同様、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものである。

以下、図1につき上述したパワートレーンの走行モードごとの機能を説明する。
図1のパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EV)モードが要求される場合、
第1クラッチ6を解放し、第2クラッチH&LR/C（D/C）を締結し、自動変速機2を動力伝達状態にする。

この状態でモータ/ジェネレータ3を駆動すると、当該モータ/ジェネレータ3からの出力回転のみが変速機入力軸4に達することとなり、自動変速機2が当該入力軸4への回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸7より出力する。
変速機出力軸4からの回転はその後、図示せざるディファレンシャルギヤ装置を経て左右駆動輪に至り、車両をモータ/ジェネレータ3のみによって電気走行（EV走行）させることができる。（EVモード）

高速走行時や、大負荷走行時や、バッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）が少ない時などで用いられるハイブリッド走行モード(HEVモード)が要求される場合、
第1クラッチ6および第2クラッチH&LR/C（D/C）をともに締結し、自動変速機2を動力伝達状態にする。
この状態では、エンジン1からの出力回転、または、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ3からの出力回転の双方が変速機入力軸4に達することとなり、自動変速機2が当該入力軸4への回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸7より出力する。
変速機出力軸7からの回転はその後、図示せざるディファレンシャルギヤ装置を経て左右駆動輪に至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ3の双方によってハイブリッド走行させることができる。（HEVモード）

かかるHEV走行中において、エンジン1を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、
この余剰エネルギーによりモータ/ジェネレータ3を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータ/ジェネレータ3のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン1の燃費を向上させることができる。

なお上記では、自動変速機2を有段式の自動変速機として説明したが、自動変速機2は有段式のものに限られず、無段変速機であってもよいのは言うまでもなく、
無段変速機の場合は前後進切り替え機構における前進選択クラッチおよび後退選択ブレーキが上記の第2クラッチを構成する。

以下、上記ハイブリッド車両のパワートレーンを成すエンジン1、モータ/ジェネレータ3、第1クラッチ6、および変速機2内における第2クラッチH&LR/C（D/C）の制御システムを、図1に基づき概略説明する。
この制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ11を具え、該パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTmと、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量tTc1と、第2クラッチH&LR/C（D/C）の目標伝達トルク容量tTc2とで規定する。

統合コントローラ11には、上記パワートレーンの動作点を決定するために、
エンジン1の回転数Neを検出するエンジン回転センサ12からの信号と、
モータ/ジェネレータ3の回転数Nmを検出するモータ/ジェネレータ回転センサ13からの信号と、
変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ14からの信号と、
変速機出力回転数No（これから車速VSPを演算し得る）を検出する出力回転センサ15からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量（アクセル開度APO）を検出するアクセル開度センサ16からの信号と、
モータ/ジェネレータ3用の電力を蓄電しておくバッテリ（図示せず）の蓄電状態SOCを検出する蓄電状態センサ17からの信号とを入力する。

統合コントローラ11は、上記入力情報のうちアクセル開度APO、バッテリ蓄電状態SOC、および変速機出力回転数No（車速VSP）から、
運転者が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード（EVモード、HEVモード）を選択すると共に、目標エンジントルクtTe、目標モータ/ジェネレータトルクtTm、第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1、および第2クラッチ目標伝達トルク容量tTc2をそれぞれ演算する。

目標エンジントルクtTeはエンジンコントローラ21に供給され、
このエンジンコントローラ21は、センサ12で検出したエンジン回転数Neと目標エンジントルクtTeとから、エンジン回転数Neのもとで目標エンジントルクtTeを実現するためのスロットル開度制御や燃料噴射量制御などにより、
エンジントルクが目標エンジントルクtTeとなるようエンジン1を制御する。

目標モータ/ジェネレータトルクtTmはモータ/ジェネレータコントローラ22に供給され、
このモータ/ジェネレータコントローラ22は、バッテリの電力をインバータ（図示せず）により直流−交流変換して、また当該インバータによる制御下でモータ/ジェネレータ3のステータ3aに供給し、
モータ/ジェネレータトルクが目標モータ/ジェネレータトルクtTmに一致するようモータ/ジェネレータを制御する。

なお目標モータ/ジェネレータトルクtTmが、モータ/ジェネレータ3に回生ブレーキ作用を要求するようなものである場合、
モータ/ジェネレータコントローラ22はインバータを介し、センサ17で検出したバッテリ蓄電状態SOCとの関連においてバッテリが過充電とならないような発電負荷をモータ/ジェネレータ3に与え、
モータ/ジェネレータ3が回生ブレーキ作用により発電した電力を交流−直流変換してバッテリに充電する。

第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1は第1クラッチコントローラ23に供給され、
この第1クラッチコントローラ23は、第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1に対応した第1クラッチ締結圧指令値と、第1クラッチ6の実締結圧との対比により、第1クラッチ6の実締結圧が第1クラッチ締結圧指令値となるよう第1クラッチ6の締結圧を制御して、第1クラッチ3の伝達トルク容量を目標値tTc1となす制御を実行する。

第2クラッチ目標伝達トルク容量tTc2は変速機コントローラ24に供給され、
この変速機コントローラ24は、第2クラッチ目標伝達トルク容量tTc2に対応した第2クラッチ締結圧指令値と、第2クラッチH&LR/C(D/C)の実締結圧との対比により、第2クラッチH&LR/C(D/C)の実締結圧Pc2が第2クラッチ締結圧指令値となるよう第2クラッチH&LR/C(D/C)の締結圧を制御して、第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量を目標値tTc2となす制御を実行する。

なお変速機コントローラ24は基本的には、センサ15で検出した変速機出力回転数No（車速）およびセンサ16で検出したアクセル開度APOから予定の変速マップをもとに、現在の運転状態に好適な変速段を求め、
この好適変速段が選択されるよう変速機2を自動変速させることを旨とするものである。

[エンジン始動制御]
以上は、図1の制御システムが実行する通常制御の概要であるが、
本実施例においては、第1クラッチ6を解放した電気走行(EV)モードでの走行中に図1の制御システムがエンジン始動制御を、図3に示す制御プログラムに沿って以下のように行うものとする。

なお図3には示さなかったが、図1の制御システムは基本的に、
バッテリ蓄電状態SOCが図7に実線のごとく過放電判定用設定値SOCdisまで低下した瞬時t4,t9に、エンジン1を同図に実線で示すように始動(ON)させてモータ/ジェネレータ3の発電によりバッテリ（図示せず）への充電を行わせるべく第1クラッチ6を締結させ、
また、バッテリ蓄電状態SOCが蓄電状態回復判定用設定値SOCrecまで上昇した瞬時t5,t15に、エンジン1を停止(OFF)させてモータ/ジェネレータ3の発電を止めることによりバッテリ（図示せず）への充電を終了すべく第1クラッチ6を解放させるという、
バッテリ蓄電状態応答発電モードでのエンジン始動制御を行うものとする。

この間に図1の制御システムは、図3に示す制御プログラムを実行し、先ずステップＳ1において、例えば図7の瞬時t2からt3までの所定時間ΔTs中におけるバッテリ蓄電状態SOCの変化量ΔSOCをモニタし、これをもとにバッテリ蓄電状態SOCの低下速度が設定値より速いか否かをチェックする。
図7の瞬時t1から車速VSPが図示のごとく頻繁に０になる電気走行（EV）モードでの渋滞路走行故に、バッテリ蓄電状態SOCの低下速度（ΔSOC）が設定値より速い場合、バッテリが過放電傾向であると判定し、
バッテリ蓄電状態SOCの低下速度（ΔSOC）が設定値より遅い場合、バッテリが過放電傾向でないと判定する。

ステップＳ1でバッテリ蓄電状態SOCの低下速度（ΔSOC）が設定値より速い（バッテリが過放電傾向である）と判定する図7の瞬時t3から、走行パターンの基本情報として車速VSPの平均的な傾向を把握するため、ステップＳ2において車速VSPを時定数の長い一次遅れフィルタに通過させ、車速VSPの一次遅れフィルタ値を算出し、車速パターンのサンプリングを行う。
かかる車速パターンのサンプリングを行う期間は、後述するステップＳ7でバッテリ蓄電状態SOCが蓄電状態回復判定用設定値SOCrecまで回復したと判定する瞬時、つまり、この判定によりバッテリ蓄電状態応答発電モードがエンジンを停止させる図7の瞬時t5までとする。

なお上記した車速パターンのサンプリングに当たっては、演算に必要なメモリ量に特に制約がなければ適当なサンプル数の移動平均値を、上記一次遅れフィルタ値に代えて用いても良い。

次のステップＳ3においては、上記走行パターンのもう一つの傾向を把握するため、ステップＳ2で求めた車速VSPの一次遅れフィルタ値と、逐次値との間における偏差の絶対値の平均（車速VSPの一次遅れフィルタ値の平均偏差）を算出する。
なお特に演算負荷を気にしなければ、車速VSPの一次遅れフィルタ値と、逐次値との間における偏差の絶対値の平均（車速VSPの一次遅れフィルタ値の平均偏差）に代えて標準偏差を用いてもよいのは言うまでもない。
また速度平均値からのちらばり度合いではなく、車速VSPが或る値より小さくなる時間比率≒停車比率などを用いても良い。

次のステップＳ4においては、後述するエンジン始動判定用の車両走行出力設定値Ponを求める時のために、上記した車速パターンのサンプリング中における車両走行パワーの最大値Pmaxおよび平均値Paveをそれぞれ検出して記憶する。
次のステップＳ5においては、バッテリ蓄電状態SOCが過放電判定用設定値SOCdis未満か否かにより、バッテリが過放電状態になる虞があるか否かをチェックする過放電判定を行う。
ステップＳ5でSOC≧SOCdisであると判定するときは、つまりバッテリ蓄電状態SOCが未だ過放電と判定する状態でないときは、
制御をそのまま終了して、前記したバッテリ蓄電状態応答発電モードでのエンジン始動制御を継続させる。

ステップＳ5でSOC<SOCdisであると判定する図7の瞬時t3に至ると、つまりバッテリ蓄電状態SOCが過放電と判定すべき状態であるときは、ステップＳ6において、
ステップＳ1でバッテリが過放電傾向であると判定する図7の瞬時t3から、ステップＳ5でバッテリの過放電を判定する図7の瞬時t4までの間に、ステップＳ2で求めた車速VSPの一次遅れフィルタ値と、ステップＳ3で求めた当該一次遅れフィルタ値の平均偏差との組み合わせを、図4にA点で示すような走行状況基準点としてセットする。

次のステップＳ7においては、バッテリ蓄電状態SOCが蓄電状態回復判定用設定値SOCrec以上になったか否かにより、バッテリ蓄電状態SOCが回復したか否かを（図7の瞬時t5に至ったか否かを）判定する。
ステップＳ7でバッテリ蓄電状態SOCがSOCrecまで回復したと判定する図7の瞬時t5よりも前においては、ステップＳ7から制御をそのまま終了して、同図に示すように前記したバッテリ蓄電状態応答発電モードでのエンジン始動制御を継続させる。

ステップＳ7でバッテリ蓄電状態SOCがSOCrecまで回復したと判定する図7の瞬時t5に、制御をステップＳ8〜ステップＳ13に進めて、以下のようにバッテリ蓄電状態応答発電モードから車両走行出力応答発電モードへの切り替えを行う。
従ってステップＳ7〜ステップＳ13は、本発明における発電モード切り替え手段に相当する。

上記の車両走行出力応答発電モードは、ステップＳ8〜Ｓ12よりなるもので、
バッテリ蓄電状態SOCの回復時（図7の瞬時t5）に実行されるステップＳ8においては、当該蓄電状態回復時（図7の瞬時t5）までの燃費、つまりバッテリ蓄電状態応答発電モードでの燃費を基準燃費Fbaseとして記憶する。
ここで蓄電状態応答発電モードでの燃費（基準燃費Fbase）は、N回目の蓄電状態応答発電モードの終了時から、N＋1回目の蓄電状態応答発電モードの終了時までの間における平均燃費とする（Nは任意の整数であるが、図示例ではN＝1）。
この際、基準燃費Fbaseの算出開始時におけるバッテリ蓄電状態SOCと、蓄電状態回復判定用設定値SOCrecとが異なる場合は、バッテリ蓄電状態SOCが蓄電状態回復判定用設定値SOCrecまで低下してからの燃費を基準燃費とするか、若しくは、適切な蓄電量差分の燃費値補正を実施することとする。

次のステップＳ9においては、ステップＳ2およびステップＳ3の継続的な実行により得られる現在の車速VSPの一次遅れフィルタ値と当該一次遅れフィルタ値の平均偏差との組み合わせを現在の走行状況として求め、これらの組み合わせ点と、ステップＳ6で求めておいた図4にA点で示すような走行状況基準点との乖離が、図4にハッチングを付して示す所定範囲内であるか否かにより、
現在も、バッテリ過放電傾向判定（ステップＳ1）瞬時t3から過放電判定（ステップＳ5）瞬時t4までの間における走行状況（図4の走行状況基準点A）と同様な走行状況が続いているか否かをチェックする。

現在も引き続き同様な走行状況である場合、ステップＳ10において、エンジン始動を行うべきか、エンジン停止を行うべきかを判定するのに用いるエンジン始動/停止判定用車両走行出力設定値Pon,Poffを求める。
エンジン始動判定用車両走行出力設定値Ponは図5に例示するごとく、ステップＳ4で求めた電気（EV）走行中における車両走行出力最大値Pmaxと、車両走行出力平均値Paveとの間を、演算係数λにより比例配分して求める。

この演算係数λは図6に示すごとく0〜1.0の間の値とし、バッテリ蓄電状態SOCの低下速度ΔSOCが速いほど大きい値として予めマップ化し、検索により求めるのがよい。
エンジン始動判定用車両走行出力設定値Ponは、この演算係数λを用い、
Pon＝λ・Pave＋(1-λ)Pmax
の演算により、図5および図7に示すごとくに求める。

一方でエンジン停止判定用車両走行出力設定値Poffは、図7に例示するごとく、エンジン始動判定用車両走行出力設定値Ponよりも所定のヒステリシス分だけ小さな値に定める。
ステップＳ10では更に、車両走行出力Pの一次遅れフィルタ値Pfを図5,7に示すように求める。
当該一次遅れフィルタの時定数は、バッテリ蓄電状態SOCに応じ、これが低いほど大きな値になる値とし、予めマップ化しておいて検索により求めるのがよい。
なおバッテリ蓄電状態SOCに代えて、その低下速度ΔSOCに応じ、これが速いほど上記一次遅れフィルタの時定数を大きな値に設定してもよい。

ステップＳ10では更に、上記の車両走行出力一次遅れフィルタ値Pfが図7の瞬時t6,t8,t11,t13,t16におけるようにエンジン始動判定用車両走行出力設定値Pon以上になるとき、第1クラッチ6を締結させることでエンジン1を同図に破線で示すごとく始動(ON)させて発電を行うことによりバッテリへの充電を行う（車両走行出力応答発電モード）。

かかる車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動制御は、ステップＳ7で蓄電状態応答発電モードによるエンジン始動制御によってバッテリ蓄電状態SOCが回復したと判定する図7の瞬時t5から、当該前記蓄電状態応答発電モードに代えて開始されることとなる。
そして当該車両走行出力応答発電モードでは、車両走行出力一次遅れフィルタ値Pfが図7の瞬時t7,t10,t12,t14,t17におけるようにエンジン停止判定用車両走行出力設定値Poff未満になるとき、第1クラッチ6を解放させると共にエンジン1を同図に破線で示すごとく停止(OFF)させることによりバッテリへの充電を中止する。

以上による車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動(ON)・停止(OFF)制御によれば、バッテリ蓄電状態SOCを図7に二点鎖線で示すごとく、蓄電状態回復判定用設定値SOCrecおよび過放電判定用設定値SOCdis間の状態に維持することができ、
バッテリの過放電および過充電を防止して、その耐久性を向上させることができる。

次のステップＳ11においては、上記した車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動制御を開始してから（図7の瞬時t5から）所定時間中または所定距離走行中（例えば、車速パターンサンプリング期間t3〜t5と同じ時間中）における車両走行出力応答発電モードでの燃料消費率（燃費）が、ステップＳ8でセットしたバッテリ蓄電状態応答発電モードでの燃費（基準燃費）Fbaseよりも良いか否かをチェックする。
車両走行出力応答発電モードでの燃料消費率（燃費）が基準燃費Fbaseよりも良ければ、今度はステップＳ12において、車両走行出力応答発電モードでの単位時間あたりのエンジン起動回数（エンジン起動・停止頻度）が、煩わしさ判定用の設定値Nm未満であるか否かをチェックする。

ステップＳ11で車両走行出力応答発電モードでの燃費が基準燃費Fbaseよりも良いと判定し、且つ、ステップＳ12で車両走行出力応答発電モードでのエンジン起動・停止頻度が設定値Nm未満であると判定するとき、
制御をそのまま終了して、ステップＳ10による車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動・停止制御を継続的に実行させる。

しかし、ステップＳ11で車両走行出力応答発電モードでの燃費が基準燃費Fbaseよりも良くないと判定した場合や、
ステップＳ12で車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動・停止頻度が設定値Nm以上であると判定した場合は、
ステップＳ13において車両走行出力応答発電モードを終了させた後に制御を終えることにより、車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動・停止制御からバッテリ蓄電状態応答発電モードでのエンジン始動・停止制御に戻す。

なお、ステップＳ9で現在の走行状況が、バッテリ過放電傾向判定（ステップＳ1）瞬時t3から過放電判定（ステップＳ5）瞬時t4までの間における走行状況（図4の走行状況基準点A）と同様な走行状況でなくなった判定するときも、
ステップＳ10、ステップＳ11、ステップＳ12をスキップして制御をステップＳ13に進めることにより、ステップＳ10での車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動・停止制御を終了させ、バッテリ蓄電状態応答発電モードでのエンジン始動・停止制御に戻す。

ステップＳ1でバッテリ蓄電状態SOCの低下速度ΔSOCが設定値未満である（バッテリが過放電傾向でない）と判定する場合、ステップＳ14において車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動・停止制御が行われているか否かをチェックする。
車両走行出力応答発電モード選択中で、当該モードでのエンジン始動・停止制御が行われている場合は、制御をステップＳ7に進め、
ここでバッテリ蓄電状態SOCが未回復と判定する場合は制御をそのまま終了し、バッテリ蓄電状態SOCが回復済と判定する場合は制御をステップＳ8以降に進める。
ステップＳ14で車両走行出力応答発電モード選択中でないと判定する場合は、ステップＳ13を実行した後に制御を終了する。

[作用効果]
上記した第1実施例によるエンジン始動制御装置の作用効果を以下に説明する。
モータ/ジェネレータ3のみによる電気（EV）走行を行っている間、通常はバッテリ蓄電状態SOCが図7に実線ごとく過放電判定用設定値SOCdisまで低下した瞬時t4,t9に、エンジン1を同図に実線で示すごとく始動(ON)させてモータ/ジェネレータ3の発電によりバッテリ（図示せず）への充電を行わせるべく第1クラッチ6を締結させ、
また、バッテリ蓄電状態SOCが蓄電状態回復判定用設定値SOCrecまで上昇した瞬時t5,t15に、エンジン1を停止(OFF)させてモータ/ジェネレータ3の発電を止めることによりバッテリ（図示せず）への充電を終了すべく第1クラッチ6を解放させる（バッテリ蓄電状態応答発電モードでのエンジン始動制御）。

しかし、かようにバッテリ蓄電状態SOCに応答してエンジン始動制御を行う場合、エンジンの燃費を無視して、バッテリ蓄電状態SOCのみに応答したエンジン始動制御になるため、
エンジンの燃費が悪くなる低負荷時もエンジン始動を実行させてしまい、燃費の悪化を生ずるほか、低負荷時のエンジン始動故にエンジンの煩わしい振動や騒音が発生するという問題を生ずる。

本実施例においては、電気(EV)走行でも、渋滞路のように前進と停車とを頻繁に繰り返すような走行パターンでは、燃費が悪いとか上記音振の観点からエンジンを始動させるべきでない低負荷状態と、燃費が比較的良くて上記音振の問題も生じないことからエンジンを始動させるべき比較的高負荷な高負荷状態とが繰り返し発生し、バッテリ蓄電状態に応答したエンジン始動制御よりも、車両走行出力に応じたエンジン始動制御の方が燃費上および音振上有利であるとの観点から、
ハイブリッド車両のエンジン始動制御を特に、以下のようなものとする。

つまり、上記蓄電状態応答発電モードによりバッテリ蓄電状態SOCが回復して（ステップＳ7、図7の瞬時t5）、該蓄電状態応答発電モードの終了によりエンジンが停止された後は、ステップＳ10において、以下のような車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動制御を、上記した蓄電状態応答発電モードでのエンジン始動制御に代えて行う。
車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動制御に際しては、
車両走行出力P（図示例では、その一次遅れフィルタ値Pf）が、電気(EV)走行中の車両走行出力最大値Pmaxと車両走行出力平均値Paveとの間における車両走行出力設定値Pon以上になる図7の瞬時t6,t8,t11,t13,t16に、第1クラッチ6を締結させることでエンジン1を図7に破線で示すごとく始動(ON)させて発電を行うことによりバッテリへの充電を行い、
車両走行出力P（その一次遅れフィルタ値Pf）が、車両走行出力設定値Ponよりもヒステリシス分だけ小さなエンジン停止判定用車両走行出力設定値Poff未満になる図7の瞬時t7,t10,t12,t14,t17に、第1クラッチ6を解放させると共にエンジン1を図7に破線で示すごとく停止(OFF)させることによりバッテリへの充電を中止する。

かかる車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動(ON)・停止(OFF)制御によれば、
渋滞路での電気走行中もバッテリ蓄電状態SOCを図7に二点鎖線で示すごとく、蓄電状態回復判定用設定値SOCrecおよび過放電判定用設定値SOCdis間の状態に維持することができ、
バッテリの過放電および過充電を防止して、その耐久性を向上させることができる。

しかも、車両走行出力P（その一次遅れフィルタ値Pf）がエンジン停止判定用車両走行出力設定値Poff未満である時、つまり、エンジンの燃費が悪い低負荷時はエンジン始動を実行させることがなく、燃費の悪化を生じないと共に低負荷時のエンジン始動による煩わしい振動や騒音が発生するという問題も生ずることがない。
また、車両走行出力P（その一次遅れフィルタ値Pf）がエンジン始動判定用車両走行出力設定値Pon以上である時に、つまり、エンジンの燃費が比較的良い高負荷時にエンジン始動の実行によりバッテリを充電させることから、燃費の悪化を生ずることなく、またエンジン始動に伴う煩わしい振動や騒音を生ずることなく、バッテリ蓄電状態の低下を回避することができる。

更に本実施例においては、蓄電状態応答発電モードによりバッテリ蓄電状態SOCが回復した（ステップＳ7、図7の瞬時t5）後に、蓄電状態応答発電モードから車両走行出力応答発電モードへの切り替えを行うため、
バッテリ蓄電状態SOCが回復する前に蓄電状態応答発電モードから車両走行出力応答発電モードへの切り替えが強行されることがなく、車両走行出力応答発電モードだと却ってバッテリ蓄電状態SOCが低下するような走行状況のもとで当該モード切り替えが強行されて、バッテリ蓄電状態SOCが過放電状態になるような事態の発生を回避することができる。

また、蓄電状態応答発電モードから車両走行出力応答発電モードへの切り替えを、蓄電状態応答発電モードから車両走行出力応答発電モードへの切り替え直前におけると同様な車両走行状態が継続されているときに行うこととしたから（ステップＳ9）、
車両走行出力応答発電モードの有効性が確認されてから当該モード切り替えをなすこととなって有利であるほか、
途中で走行状況が変化して、当該モード切り替えが不要になっているかもしれないのに、車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動(ON)・停止(OFF)制御が行われる弊害を回避することができる。

なお、この際における車両走行状態として、バッテリ蓄電状態SOCが過放電傾向になってから（ステップＳ1、図7の瞬時t3）、蓄電状態応答発電モードが終了する（ステップＳ5、図7の瞬時t5）までの間における車速VSPの変化パターン、つまり車速VSPの一次遅れフィルタ値と、その平均偏差との組み合わせ（ステップＳ6、図4）をモニタするため、
上記の作用効果が顕著になる渋滞路走行を的確に判定して、当該渋滞路走行中に前記の作用を確実に適用することができ、上記の作用効果を一層顕著なものにすることが可能となる。

更に、車両走行出力Pをそのままエンジン始動判定用車両走行出力設定値Ponおよびエンジン停止判定用車両走行出力設定値Poffと対比せず、車両走行出力Pの一次遅れフィルタ値Pfをエンジン始動判定用車両走行出力設定値Ponおよびエンジン停止判定用車両走行出力設定値Poffと対比して、車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動・停止制御（ステップＳ10）を行うため、
発進/減速を繰り返す渋滞路走行において、発進用にアクセルペダルが踏み込まれたものの、減速用にアクセルペダルを踏み戻すアクセル操作を行うとき、不必要であるにもかかわらず直ちにエンジンが停止されて充電不足になる事態を回避することができ、ロバスト性を向上させることができる。

なお、かかる作用効果のために用いる一次遅れフィルタの時定数を本実施例のごとく、バッテリ蓄電状態SOCが低いほど、またその低下速度ΔSOCが速いほど大きな値として、車両走行出力Pの低下側一次遅れフィルタ値Pfを、バッテリ蓄電状態SOCが低いほど、またその低下速度ΔSOCが速いほど、車両走行出力Pの低下に対し大きく遅れるようにすれば、
如何なるバッテリ蓄電状態SOCやその低下速度ΔSOCのもとでも上記の作用効果を確実に達成して、充電不足になる事態を回避することできる。

またこの作用効果は、本実施例のごとくエンジン停止判定用車両走行出力設定値Poffをエンジン始動判定用車両走行出力設定値Ponよりもヒステリシス分だけ低い値に設定することによって、更に顕著に奏し得ることとなる。

本実施例では更に、車両走行出力応答発電モード選択中の燃費が、蓄電状態応答発電モード選択中の燃費よりも良いときに（ステップＳ11）、蓄電状態応答発電モードから車両走行出力応答発電モードへの切り替えを行わせ、車両走行出力応答発電モード選択中の燃費が、蓄電状態応答発電モード選択中の燃費よりも悪いときは、車両走行出力応答発電モードを終了させるため（ステップＳ13）、
本来の目的である燃費向上効果が得られないのに車両走行出力応答発電モードでのエンジン始動・停止制御が行われる弊害を回避することができる。

しかも、車両走行出力応答発電モード選択中の燃費を、当該モード選択後の所定時間中または所定距離走行中における燃費としたため、
車両走行出力応答発電モード選択中の燃費を正確に検出することができ、上記の作用効果を更に確実なものにすることができる。
また、蓄電状態応答発電モード選択中の燃費を、N回目の蓄電状態応答発電モードの終了時から、N＋1回目の蓄電状態応答発電モードの終了時までの間における平均燃費としたため（Nは任意の整数）、
蓄電状態応答発電モード選択中の燃費も正確に検出することができ、上記の作用効果を更に確実なものにすることができる。

更に、エンジン始動判定用車両走行出力設定値Pon（ステップＳ10、図5）が、電気走行中における車両走行出力最大値Pmaxと車両走行出力平均値Paveとの間を、バッテリ蓄電状態SOCの低下速度ΔSOCに応じた係数λ（図6）により比例配分して求めた値であるため、
係数λをバッテリ蓄電状態SOCの低下速度ΔSOCに応じ図6に例示するごとくに変化するよう定めることで、エンジン始動判定用車両走行出力設定値Ponをバッテリ蓄電状態SOCの低下速度ΔSOCが速いほど、車両走行出力最大値Pmaxから遠ざかり、車両走行出力平均値Paveに接近するような値とすることができる。
これにより、バッテリ蓄電状態SOCの減少率ΔSOCが高いほど、エンジンの始動を行われ易くなり、バッテリの過放電を防止することができる。

最後に、車両走行出力応答発電モードでの単位時間中におけるエンジン始動回数が設定回数Nm以上になったら（ステップＳ12）、車両走行出力応答発電モードを終了させるように構成したため（ステップＳ13）、
車両走行出力応答発電モードだと頻繁にエンジン始動が行われて煩わしくなる走行状況のもとで車両走行出力応答発電モードが選択されることがなくなり、上記の煩わしさを回避することができる。

なお上記した図示の実施例では、モータ/ジェネレータ3と、変速機出力軸7に結合した駆動車輪との間を切り離し可能に結合する第2クラッチとして、モータ/ジェネレータ3および駆動車輪間に介在させた自動変速機2内に既存する前記変速摩擦要素Fr/B，I/C，H&LR/C，D/C，R/B，FWD/Bのうち、変速摩擦要素H&LR/C(D/C)を流用する場合について説明を展開したが、
この代わりに第2クラッチを自動変速機2の前、若しくは、後に追加して新設したパワートレーンを持つハイブリッド車両においても、本発明の前記した着想は同様に適用して所期の目的を達成し得るのは言うまでもない。

本発明の一実施例になるエンジン始動制御装置を内蔵するハイブリッド駆動装置を具えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレーンを、その制御系とともに示す略線図である。 図1における自動変速機の選択変速段と、変速摩擦要素の締結の組み合わせとの関係を示す締結論理図である。 図1におけるパワートレーンの制御系が実行するエンジン始動制御のプログラムを示すフローチャートである。 車速の一次遅れフィルタ値と、その平均偏差との組み合わせにより、車両の運転状況を把握する手法を説明するための説明用線図である。 エンジン始動判定用車両走行出力設定値の演算要領を説明するのに用いたタイムチャートである。 エンジン始動判定用車両走行出力設定値の演算に際して用いる演算係数の変化特性図である。 図3に示すエンジン始動制御プログラムを実行した場合における動作タイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン（動力源）
２ 自動変速機
３ モータ/ジェネレータ（動力源）
４ 変速機入力軸
６ 第1クラッチ
７ 変速機出力軸
H&LR/C ハイ・アンド・ローリバースクラッチ（第2クラッチ）
D/C ダイレクトクラッチ（第2クラッチ）
11 統合コントローラ
12 エンジン回転センサ
13 モータ/ジェネレータ回転センサ
14 変速機入力回転センサ
15 変速機出力回転センサ
16 アクセル開度センサ
17 蓄電状態センサ
21 エンジンコントローラ
22 モータ/ジェネレータコントローラ
23 第1クラッチコントローラ
24 変速機コントローラ

Claims (10)

1. 動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、
   モータ/ジェネレータのみによる電気走行を行っている間、該モータ/ジェネレータのバッテリ蓄電状態が所定状態未満になるとき、前記エンジンを始動させて発電を行うことにより前記バッテリへの充電を行うようにした蓄電状態応答発電モードを有するハイブリッド車両において、
   前記蓄電状態応答発電モードによりバッテリ蓄電状態が回復して該蓄電状態応答発電モードの終了によりエンジンが停止された後は、車両走行出力が、前記電気走行中における車両走行出力最大値と車両走行出力平均値との間における車両走行出力設定値以上になるとき、前記エンジンを始動させて発電を行うことにより前記バッテリへの充電を行う車両走行出力応答発電モードを、前記蓄電状態応答発電モードに代えて用いるよう構成した発電モード切り替え手段を具備することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
2. 請求項1に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記発電モード切り替え手段は、前記蓄電状態応答発電モードから前記車両走行出力応答発電モードへの切り替え直前におけると同様な車両走行状態が継続されているときに、前記蓄電状態応答発電モードから前記車両走行出力応答発電モードへの切り替えを行うものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
3. 請求項2に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記車両走行状態は、バッテリ蓄電状態が過放電傾向になってから蓄電状態応答発電モードが終了するまでの間における車速の変化パターンであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記発電モード切り替え手段は、前記車両走行出力応答発電モード選択中の燃費が、前記蓄電状態応答発電モード選択中の燃費よりも悪いとき、前記車両走行出力応答発電モードを終了させるものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
5. 請求項4に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記車両走行出力応答発電モード選択中の燃費は、該車両走行出力応答発電モード選択後の所定時間中または所定距離走行中における燃費であることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
6. 請求項4または5に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記蓄電状態応答発電モード選択中の燃費は、N回目の蓄電状態応答発電モードの終了時から、N＋1回目の蓄電状態応答発電モードの終了時までの間における平均燃費であることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記車両走行出力設定値は、電気走行中における車両走行出力最大値と車両走行出力平均値との間を、バッテリ蓄電状態の低下速度に応じた係数により比例配分して求めた値であることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
8. 請求項7に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記車両走行出力設定値は、バッテリ蓄電状態の低下速度が速いほど、前記車両走行出力最大値から遠ざかり、前記車両走行出力平均値に接近する値であることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記車両走行出力設定値よりもヒステリシス分だけ小さなエンジン停止判定用車両走行出力を設定し、車両走行出力応答発電モードにおいては、車両走行出力が該エンジン停止判定用車両走行出力未満になったときにエンジンを停止させることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
    前記発電モード切り替え手段は、前記車両走行出力応答発電モードでの単位時間中におけるエンジン始動回数が設定回数以上になったら、該車両走行出力応答発電モードを終了させるものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。

Images