JP2011213310A

JP2011213310A - 車両制御システム

Info

Publication number: JP2011213310A
Application number: JP2010085574A
Authority: JP
Inventors: Hirohide Kobayashi; 寛英小林; Hideaki Otsubo; 秀顕大坪; Yukihiko Ideshio; 幸彦出塩; Terubumi Miyazaki; 光史宮崎; Shingo Eto; 真吾江藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: JP5505046B2

Abstract

【課題】エンジン始動の応答遅れを抑制できる車両制御システムを提供すること。
【解決手段】エンジンと駆動輪との動力の伝達経路に配置され、作動流体の圧力で係合可能であり、かつ係合することでエンジンと駆動輪との動力の伝達を可能とするクラッチと、伝達経路におけるクラッチよりも駆動輪側に連結された電動機とを備え、クラッチを解放し、かつエンジンを停止して電動機の動力で走行する電動機走行、及びエンジンの動力を利用して走行するエンジン走行を実行可能である。電動機走行からエンジン走行に移行する場合、クラッチを係合させて電動機の動力によりエンジンを始動させる。移行するときのエンジンの始動の応答性を高める必要がある（Ｓ３０肯定）場合、移行のためのエンジンの始動要求がなされる前に予めクラッチに作動流体の圧力を供給する（Ｓ４０，Ｓ５０）。予め供給される圧力は、エンジン始動の開始時にクラッチに供給される圧力よりも低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御システムに関する。

従来、エンジンと電動機とを備え、エンジンと電動機とがクラッチを介して接続された車両が知られている。例えば、特許文献１には、内燃エンジンと電動モータとを第１のクラッチを介して接続し、電動モータと駆動輪とを第２のクラッチを介して接続したハイブリッド駆動電気車両において、第２のクラッチを半クラッチ状態とし、第１のクラッチを所定の伝達トルクに応じた締結圧で締結し、電動モータの回転トルクで内燃エンジンを始動するハイブリッド駆動電気車両のエンジン始動制御方法の技術が開示されている。

特開２００９−２０８６８６号公報

エンジンと電動機とがクラッチを介して接続された車両において、クラッチを解放し、かつエンジンを停止して電動機の出力する動力で走行する場合がある。この電動機走行時において、エンジンの出力する動力を利用する走行に移行する場合、エンジン始動の応答性がドライバビリティに影響することがある。例えば、エンジン始動の応答が遅れると、ドライバビリティの低下を招く。

本発明の目的は、エンジン始動の応答遅れを抑制することができる車両制御システムを提供することである。

本発明の車両制御システムは、車両におけるエンジンと駆動輪との動力の伝達経路に配置され、作動流体の圧力が供給されることで係合可能であり、かつ係合することで前記エンジンと前記駆動輪との動力の伝達を可能とするクラッチと、前記伝達経路における前記クラッチよりも前記駆動輪側に連結され、前記伝達経路を介して前記クラッチおよび前記駆動輪に動力を伝達可能な電動機とを備え、前記クラッチを解放し、かつ前記エンジンを停止して前記電動機の出力する動力で走行する電動機走行、および少なくとも前記エンジンの出力する動力を利用して走行するエンジン走行を実行可能であり、前記電動機走行から前記エンジン走行に移行する場合、前記クラッチを係合させて前記電動機が出力する動力により前記エンジンを回転させて前記エンジンを始動させるものであって、前記移行するときの前記エンジンの始動の応答性を高める必要がある場合、前記移行するための前記エンジンの始動要求がなされる前に予め前記クラッチに前記作動流体の圧力を供給し、前記予め供給される圧力は、前記移行するための前記エンジンの始動の開始時に前記クラッチに供給される圧力よりも低いことを特徴とする。

上記車両制御システムにおいて、前記始動の応答性を高める必要がある場合とは、前記エンジンの始動が完了して前記車両に要求される駆動力が実現されるタイミングに遅れが生じると予測される場合、あるいは、前記車両に要求される駆動力と実際の駆動力との乖離が大きくなると予測される場合の少なくともいずれか一方であることが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、前記始動の応答性を高める必要が、前記作動流体の温度、前記作動流体の粘性、前記電動機と電力を授受する蓄電装置の充電状態、前記車両に要求される駆動力の大きさ、あるいはアクセル操作量の変化速度の少なくとも一つに基づいて決定されることが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、前記予め供給される圧力により、前記クラッチを係合させるピストンの圧力室に前記作動流体が充填されることが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、前記予め供給される圧力は、前記エンジンのクランキングが開始する圧力よりも低いことが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、前記予め供給される圧力は、前記クラッチが係合する圧力よりも低いことが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、前記予め供給される圧力により、前記クラッチの係合部材が互いに接触することが好ましい。

本発明にかかる車両制御システムは、電動機走行からエンジン走行に移行するときのエンジンの始動の応答性を高める必要がある場合、エンジン走行に移行するためのエンジンの始動要求がなされる前に予めクラッチに作動流体の圧力を供給する。予め供給される圧力は、エンジン走行に移行するためのエンジンの始動の開始時にクラッチに供給される圧力よりも低い。本発明にかかる車両制御システムによれば、予めクラッチに圧力が供給されることで、エンジン始動の応答遅れを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態にかかる車両制御システムの動作を示すフローチャートである。図２は、実施形態にかかる車両の要部を示す概略構成図である。図３は、作動油の油温とエンジン始動の応答性との関係を示す図である。図４は、充電状態ＳＯＣと走行モードとの関係を示す図である。図５は、走行パワーと高応答性始動の優先度との関係を示す図である。図６は、アクセル開度変化量と高応答性始動の優先度との関係を示す図である。

以下に、本発明にかかる車両制御システムの一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

（実施形態）
図１から図６を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、作動流体の圧力が供給されることで係合可能であり、かつ係合することでエンジンと駆動輪との動力の伝達を可能とするクラッチと、伝達経路におけるクラッチよりも駆動輪側に連結された電動機とを備える車両制御システムに関する。図１は、本発明の実施形態にかかる車両制御システムの動作を示すフローチャート、図２は、本実施形態にかかる車両の要部を示す概略構成図である。

エンジンと、モータジェネレータ（電動機、以下「ＭＧ」とも記載する。）と、エンジンとＭＧとの間のクラッチとを備え、ＭＧのみを動力源とする電気自動車モード（ＥＶモード）からエンジンを動力源に含むＥＨＶモードへと遷移する場合に、ＭＧをエンジンのスタータモータとし、クラッチを締結してエンジン始動を行うＨＶシステムにおいて、エンジン始動の応答性は、ドライバビリティに大きく影響を与える。油圧制御装置からクラッチまでの距離があるため、油路の充填状態によってエンジン始動の応答性が著しく異なる。エンジン始動の応答性の低下によるドライバビリティの低下を抑制するためには、常時油圧を充填することが有効であるが、クラッチに油圧が充填されたまま（例えば、スリップ状態）であると、引き摺り等の影響で動力の伝達効率が低下してしまう。

本実施形態の車両制御システムは、車速、ＳＯＣ、ドライバーの要求トルク、ＡＴ油温などの状態から、燃費よりもエンジン始動の応答性が高優先と判断されたとき、エンジン始動に先立ち、クランキングが開始しない油圧をクラッチに充填することで、エンジン始動の応答性を向上させる。優先度に基づいてクラッチに事前に油圧を充填する条件を絞ることで、伝達効率の低下が生じる頻度が可能な限り抑えられる。

本実施形態は、以下のハード要件を備えることを前提としている。
（１）エンジンとＭＧ（電動機）を切り離すクラッチが存在すること。
（２）ＭＧの後、かつトランスミッションの前にトルクコンバータが存在すること。

また、本実施形態は、以下のソフト要件を備えることを前提としている。
（１）ＥＶ走行中か否かを判断できること。
（２）ＥＶ走行→ＥＨＶ走行に切替わる明確な条件が存在し、ユーザー操作、車両状態により、リアルタイムに判断ができること。
（３）ＥＶ走行→ＥＨＶ走行に切替わる条件から、切替えを事前に予測できること。
（４）ＥＶ走行→ＥＨＶ走行に切替わる条件から、ドライバビリティと燃費の優先度を判断できること。

図２において、符号１は、ハイブリッド車両を示す。ハイブリッド車両１は、原動機としてのエンジン（内燃機関）２０と、ＭＧ３０と、自動変速機４０とを有する。エンジン２０は、出力軸（クランクシャフト）２１から機械的な動力を出力する公知の内燃機関である。エンジン２０の出力軸２１とＭＧ３０の回転軸３１との間には、クラッチ２２が設けられている。クラッチ２２は、エンジン２０と図示しない駆動輪との動力の伝達経路に配置され、伝達経路を接続または切断するものであり、例えば摩擦係合式のクラッチである。本実施形態では、クラッチ２２が摩擦係合式のクラッチ装置である場合を例に説明する。クラッチ２２は、出力軸２１と連結されたエンジン側係合部材２２ａおよび回転軸３１と連結されたＭＧ側係合部材２２ｂを有する。一対の係合部材であるエンジン側係合部材２２ａと、ＭＧ側係合部材２２ｂとは、後述する油圧制御装置８０からＡＴＦ等の作動流体の圧力（油圧）が供給されることで係合可能であり、かつ、係合することでエンジン２０と図示しない駆動輪との動力の伝達を可能とする。なお、作動流体によって互いに係合する係合部材の数は、２には限定されない。

クラッチ２２には、クラッチ２２の係合または解放状態を切り替える図示しないアクチュエータが設けられている。本実施形態のアクチュエータは、公知の油圧ピストン式のアクチュエータであり、油圧制御装置８０からピストンの圧力室に供給される油圧によりエンジン側係合部材２２ａとＭＧ側係合部材２２ｂとを互いに近づける方向に駆動する。アクチュエータは、例えばエンジン側係合部材２２ａにおけるＭＧ側係合部材２２ｂ側と反対側に設けられ、圧力室に油圧が供給されるとピストンがエンジン側係合部材２２ａをＭＧ側係合部材２２ｂに向けて押圧する。エンジン側係合部材２２ａとＭＧ側係合部材２２ｂとの間には、リターンスプリング２２ｃが配置されている。アクチュエータは、油圧によりエンジン側係合部材２２ａを押圧し、リターンスプリング２２ｃの付勢力に抗してクラッチ２２を係合させることができる。

ＭＧ３０は、回転軸３１と連結され、回転軸３１と一体に回転するロータ３２と、ロータ３２の径方向外側に配置され、車体側に固定されたステータ３３とを有する。つまり、ＭＧ３０は、エンジン２０と駆動輪との動力の伝達経路におけるクラッチ２２よりも駆動輪側に連結されており、伝達経路としての回転軸３１を介してクラッチ２２および駆動輪に動力を伝達する（クラッチ２２および駆動輪と相互に動力を伝達する）ことが可能である。

ＭＧ３０は、供給された電力を機械的な動力（モータ出力トルク）に変換して回転軸３１から出力するモータとしての機能と、回転軸３１に入力された機械的な動力を電力に変換して回収するジェネレータ（発電機）としての機能とを有する。ＭＧ３０は、図示しないバッテリ（蓄電装置）と接続されており、バッテリとの間で電力を授受することができる。ＭＧ３０がモータとして機能する場合、ステータ３３は、電力の供給を受けて回転磁界を発生させ、その回転磁界に引き付けられてロータ３２が回転して回転軸３１からモータ出力トルクを出力する。一方、ＭＧ３０がジェネレータとして機能する場合、回転軸３１に入力されるトルクによりロータ３２が回転し、その回転がステータ３３で交流電力に変換される。ＭＧ３０には、回転軸３１の回転数を検出する図示しないレゾルバが設けられており、レゾルバの検出結果を示す信号がＥＣＵ１００に出力される。

自動変速機４０は、トルクコンバータ５０と、ギヤトレーン（変速機構）６０と、電動式のオイルポンプ７０と、油圧制御装置８０とを有する。トルクコンバータ５０は、入力軸５１、出力軸５４、流体伝達機構５２およびロックアップクラッチ５３を有する。入力軸５１は、ＭＧ３０の回転軸３１と接続されており、回転軸３１と一体に回転する。流体伝達機構５２は、入力軸５１と出力軸５４との間で作動流体によりトルクを伝達できる流体継手である。ロックアップクラッチ５３は、入力軸５１と出力軸５４とを接続または切断するクラッチである。ロックアップクラッチ５３が係合すると、トルクコンバータ５０は、流体伝達機構５２を介さずに入力軸５１から出力軸５４に直接トルクを伝達することができる。

トルクコンバータ５０の出力軸５４は、ギヤトレーン６０の入力軸６１に接続されており、トルクコンバータ５０を介して伝達されるエンジン２０やＭＧ３０の出力トルクは、入力軸６１に入力される。ギヤトレーン６０は、トルクコンバータ５０から入力される回転を変速して、出力軸６２から図示しない駆動輪に出力する変速機構である。ギヤトレーン６０は有段式であっても無段式であってもよい。

オイルポンプ７０は、ギヤトレーン６０等を動作させるための油圧を発生させる。油圧制御装置８０は、オイルポンプ７０が発生させる油圧をギヤトレーン６０に配分してギヤトレーン６０の変速比（変速段）を目標の変速比（変速段）とすることができる。また、油圧制御装置８０は、クラッチ２２のアクチュエータに油圧を供給することができる。油圧制御装置８０は、クラッチ２２に供給する油圧を制御するソレノイドバルブを有する。クラッチ２２に油圧を供給する場合、油圧制御装置８０は、ソレノイドバルブを作動させ、オイルポンプ７０からの作動油（作動流体）の油圧をクラッチ２２に供給する。

ハイブリッド車両１には、車両の各部を制御するＥＣＵ（車両制御装置）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、エンジン２０、ＭＧ３０、油圧制御装置８０をそれぞれ制御する。ＥＣＵ１００は、エンジン２０の燃料噴射量や燃料噴射時期、点火時期等を制御することで、エンジン２０から出力される動力（エンジン出力トルク）の大きさを調整する。また、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３０とバッテリとの間に設けられた図示しないインバータの動作を制御することで、ＭＧ３０とバッテリとの間の電力の授受を制御する。また、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３０の出力トルクあるいはＭＧ３０の発電量を制御する。また、ＥＣＵ１００は、油圧制御装置８０を制御して自動変速機４０の変速制御やクラッチ２２の係合状態（係合／非係合）の制御を行う。本実施形態の車両制御システム１−１は、クラッチ２２、ＭＧ３０、油圧制御装置８０およびＥＣＵ１００を備える。

ハイブリッド車両１は、クラッチ２２を解放し、かつエンジン２０を停止してＭＧ３０の出力するモータ出力トルク（動力）で走行するＥＶ（電気自動車）走行、および、クラッチ２２を係合状態とし、かつエンジン２０を運転させてエンジン２０の出力するエンジン出力トルク（動力）を利用して走行するＥＨＶ（ハイブリッド電気自動車）走行が可能である。本実施形態のＥＶ走行は、電動機走行に対応する。また、ＥＨＶ走行において、少なくともエンジン２０の出力するエンジン出力トルク（動力）を利用して走行する走行状態がエンジン走行に対応している。ＥＣＵ１００は、例えば、低車速かつ低負荷の走行状態においてハイブリッド車両１をＥＶ走行モードで走行させ、中高車速や中高負荷の走行状態ではＥＨＶ走行モードでハイブリッド車両１を走行させる。なお、ＥＨＶ走行モードが選択されている時に常にエンジン２０の出力する動力を利用して走行するハイブリッド車両１においては、ＥＨＶ走行がエンジン走行に対応する。

ＥＨＶ走行では、走行状態や、図示しないバッテリの充電状態ＳＯＣ（State of Charge）等に基づいて、ＭＧ３０をモータとして機能させるか、発電機として機能させるかが決定される。

ＥＶ走行中に、エンジン２０の始動が必要となると、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１においてＥＶ走行からエンジン走行に移行させる。ＥＶ走行からエンジン走行に移行する場合、ＥＣＵ１００は、クラッチ２２を係合させてＭＧ３０の出力するトルクによりエンジン２０を始動させる。より具体的には、ＥＣＵ１００は、油圧制御装置８０によりクラッチ２２のアクチュエータに油圧を供給させてクラッチ２２を係合し、モータ出力トルクによりエンジン２０を回転させてクランキングを行い、エンジン２０を始動させる。エンジン２０の始動時には、ロックアップクラッチ５３は解放状態とされる。

このときに、ＥＣＵ１００は、駆動輪に伝達されるトルクの変動（トルクの低下）が生じないように、クランキング中にＭＧ３０の出力するトルクを増加させる。エンジン２０の始動が完了すると、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１の走行モードをＥＨＶ走行モードに切替えて走行制御を行う。

ここで、ＥＶ走行からエンジン走行へ移行するときに、エンジン始動の要求がなされてからエンジン２０の始動が開始されるまでやエンジン２０の始動が完了するまでの応答性であるエンジン始動の応答性を高めること、すなわち高応答でエンジン２０を始動できることが必要とされる場合がある。高応答のエンジン始動が必要とされるのは、エンジン始動の応答遅れによるドライバビリティの低下を招く場合などである。例えば、大きな走行パワーが要求されている状態でＥＶ走行からＥＨＶ走行に移行する場合や、運転者が素早い加速を要求している状態でＥＶ走行からＥＨＶ走行に移行する場合などでは高応答のエンジン始動が必要とされる。

このようなシーンにおいて、高応答のエンジン始動がなされなければ、エンジン２０の始動が完了してハイブリッド車両１に要求される駆動力が実現されるタイミングに遅れが生じたり、要求される駆動力と実際の駆動力との乖離が大きくなったりするエンジン始動の応答遅れが生じると予測できる。こうした応答遅れは、ドライバビリティの低下を招くため、応答遅れの抑制が望まれている。

油圧制御装置８０とクラッチ２２とを接続する油路に油が充満していないときには、クラッチ２２の応答性が低い。一方、油路やクラッチ２２の圧力室に油が充満しているときには、クラッチ２２の応答性は高く、エンジン始動の応答性を高めることが可能である。このため、エンジン２０の始動の応答遅れが生じることを抑制するために、クラッチ２２に常時油圧を供給しておくことが考えられる。しかしながら、常時クラッチ２２に油を充填させると、引き摺りによる伝達効率の低下や、ソレノイドの電流消費量増大など、燃費低下につながることとなる。

本実施形態の車両制御システム１−１は、エンジン走行に移行するときのエンジン２０の始動の応答性を高める必要がある場合、エンジン走行に移行するためのエンジン２０の始動要求がなされる前に予めクラッチ２２に油圧を供給する。事前に油圧を供給してクラッチ２２に油を充填しておき、エンジン始動に備える。ＥＣＵ１００は、クラッチ２２に常時油圧を供給するのではなく、燃費の向上よりも高応答のエンジン始動が優先されると判断した場合に限り、クラッチ２２の事前充填を実行する。例えば、高応答のエンジン始動がなされないとエンジン始動の応答遅れによるドライバビリティの低下を招くと予測される運転状態である場合に、高応答のエンジン始動を燃費の向上よりも優先させ、ＥＶ走行中であってもクラッチ２２に事前に油圧を供給しておく。これにより、伝達効率の低下や燃費の低下が生じる頻度をできる限り低減しつつ、エンジン始動の応答遅れが生じることを抑制可能となる。

エンジン２０の始動要求よりも前に予めクラッチ２２に供給する圧力（以下、「事前供給圧力」と記載する。）は、ＥＶ走行からエンジン走行に移行するためのエンジン２０の始動の開始時にクラッチ２２に供給される圧力（以下、「始動開始時圧力」）よりも低い。エンジン始動の開始時には、停止した状態のエンジン２０を回転させ、クランキングを開始するために、クラッチ２２に高い油圧が供給される。事前供給圧力は、この始動開始時圧力よりも低い圧力である。本実施形態では、事前供給圧力により、クラッチ２２のアクチュエータの圧力室に作動油が充填される。

この事前供給圧力は、例えば、エンジン２０のクランキングが開始する圧力よりも低い圧力であることが好ましい。クランキングが開始する圧力よりも低い圧力では、例えば、エンジン側係合部材２２ａとＭＧ側係合部材２２ｂとが係合し、かつエンジン２０のクランキングが開始しない状態や、エンジン側係合部材２２ａとＭＧ側係合部材２２ｂとが係合しない状態となる。よって、引き摺りによる動力の伝達効率の低下を抑制しつつクラッチ２２の圧力室に作動油を充填することが可能となる。特に、事前供給圧力をエンジン側係合部材２２ａとＭＧ側係合部材２２ｂとが係合しない圧力とすれば、動力の伝達効率の低下が生じにくい。

また、事前供給圧力が、クラッチ２２のエンジン側係合部材２２ａとＭＧ側係合部材２２ｂとが互いに接触する圧力とされた場合には、エンジン２０の始動要求がなされるときに既にクラッチ２２が係合した状態とすることができるため、エンジン始動の応答遅れが効果的に抑制される。なお、事前供給圧力は、エンジン２０の多少の回転を許容するものであってもよい。すなわち、事前供給圧力がクラッチ２２に供給されたときに、クランキングが開始しない範囲でエンジン２０が多少回転することが許容されてもよい。

図１を参照して、本実施形態の動作について説明する。図１に示す制御フローは、例えば、ＥＶ走行時に所定の間隔で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０では、ＥＣＵ１００によりクラッチ２２の事前充填なしの状態とされる。ＥＣＵ１００は、油圧制御装置８０に対してクラッチ２２への油圧の供給を行わない状態とする信号を出力する。これにより、油圧制御装置８０からクラッチ２２に油圧が供給されない状態となり、アクチュエータの圧力室内の作動油は排出されてクラッチ２２のアクチュエータに作動油が充填されていない状態となる。

次に、ステップＳ２０では、ＥＣＵ１００により、優先度が判定される。ＥＣＵ１００は、高応答でエンジン始動を実施することの優先度を判定する。ＥＣＵ１００は、例えば、以下に説明するように高応答性始動の優先度を判定する。

図３は、油圧制御装置８０からクラッチ２２に送られる作動油の油温と、エンジン始動の応答性との関係を示す図である。油温が高い領域Ｔ１と油温が低い領域Ｔ３では、エンジン始動の応答性が悪い（低い）。油温が低い場合、作動油の粘性が大きく、油圧制御の応答性が低くなる。一方、油温が高い場合、アクチュエータ等における作動油の漏れが生じやすいため、油圧制御の応答性が低くなる。このため、油温が高い領域Ｔ１や油温が低い領域Ｔ３では、適温の領域Ｔ２よりも高応答性始動が必要となりそうである（高応答性始動の優先度が高い）とされる。なお、高応答性始動の優先度は、油温に限らず作動油の粘性を検出または推定可能な他のパラメータや検出または推定された粘性に基づいて推定されてもよい。

図４は、充電状態ＳＯＣと走行モードとの関係を示す図である。充電状態ＳＯＣが高い領域Ｓ１は、ＥＶ走行モードが選択可能な領域である。充電状態ＳＯＣが低い領域Ｓ３は、ＥＨＶ走行モードが選択される領域である。充電状態ＳＯＣが低い領域Ｓ３では、ＥＣＵ１００は、ＥＨＶ走行を行って、エンジン２０の出力トルクによりＭＧ３０に発電を行わせてバッテリを充電する。また、領域Ｓ１と領域Ｓ３の間の充電状態ＳＯＣの領域Ｓ２は、ヒス領域である。ＥＶ走行中に充電状態ＳＯＣが低下してヒス領域Ｓ２に入った場合、ヒス領域Ｓ２では、ＥＶ走行を継続して行うことができる。充電状態ＳＯＣが低い領域Ｓ３まで低下すると、ＥＶ走行が終了され、ＥＨＶ走行モードに移行する。一方、ＥＨＶ走行モードでバッテリを充電中に充電状態ＳＯＣが上昇してヒス領域Ｓ２に入ると、ヒス領域Ｓ２ではＭＧ３０による発電によるバッテリの充電が継続して行われる。さらに充電状態ＳＯＣが上昇して充電状態ＳＯＣが高い領域Ｓ１に入ると、バッテリの充電が終了される。

ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行中に充電状態ＳＯＣが低下している場合に、充電状態ＳＯＣが十分に高い場合よりも高応答性始動の優先度が高いと判定することができる。例えば、充電状態ＳＯＣがヒス領域Ｓ２にある場合に、充電状態ＳＯＣが高い領域Ｓ１にある場合よりも高応答性始動の優先度が高いと判定することができる。また、ＥＣＵ１００は、充電状態ＳＯＣと他のパラメータの組み合わせに基づいて高応答性始動の優先度を判定する場合に、ＥＶ走行モードからＥＨＶ走行モードへの切替えタイミングを予測し、この切替えタイミングに基づいて高応答性始動（事前の油圧供給）の開始時期を決定するようにしてもよい。例えば、予測される走行モードの切替えタイミングまでの時間が閾値以下でないかぎり、高応答性始動（クラッチ２２の圧力室への油圧の供給開始）が許可されないようにしてもよい。

図５は、走行パワーと高応答性始動の優先度との関係を示す図である。ハイブリッド車両１では、車速および走行パワーに基づいて、ＥＶ走行モードあるいはＥＨＶ走行モードのいずれの走行モードを選択するかが決定される。図５において、横軸は車速、縦軸は走行パワーをそれぞれ示す。走行パワーは、例えば、アクセル開度および車速に基づいて決定されるものであり、パワートレーンが出力すべきパワーの目標値である。走行パワーが小さく、かつ低車速の領域（符号Ｐ１参照）は、ＥＶ走行モードが選択されるＥＶモード領域である。ＥＶモード領域Ｐ１よりも高車速・高走行パワー側には、ヒス領域Ｐ２を挟んでＥＨＶモード領域Ｐ３が設定されている。ＥＨＶモード領域Ｐ３では、ＥＨＶ走行モードが選択される。ＥＶ走行中にＥＶモード領域Ｐ１からヒス領域Ｐ２に入った場合には、ＥＶ走行モードが継続して選択されることができ、ＥＨＶ走行中にＥＨＶモード領域Ｐ３からヒス領域Ｐ２に入った場合には、ＥＨＶ走行モードが継続して選択される。

ＥＶモード領域Ｐ１およびヒス領域Ｐ２における高走行パワー側には、高応答性始動の優先度が高いと判定される領域（以下、「高パワーＥＶ走行領域」と記載する。）Ｐ４が設けられている。高パワーＥＶ走行領域Ｐ４にてＥＶ走行中に、ＥＨＶ走行への切替え判定がなされた場合に、エンジン始動の応答性が低いままであると、エンジン始動の応答遅れにより、要求される走行パワーに対して、実際の走行パワーが不足したり、要求される走行パワーを実現できるタイミングに遅れが生じたりする虞がある。すなわち、要求走行パワーに対する実走行パワーの応答性が低下し、ドライバビリティの低下を招く可能性がある。ＥＣＵ１００は、高パワーＥＶ走行領域Ｐ４にてＥＶ走行している場合、高応答性始動の優先度が高いと判定する。なお、走行パワーに代えて、要求トルクや要求駆動力等の加速度に関する運転者の要求値に基づいて高応答性始動の優先度が判定されてもよい。

図６は、アクセル開度変化量と高応答性始動の優先度との関係を示す図である。アクセル開度変化量は例えば単位時間あたりのアクセル開度（アクセル操作量）の変化量とすることができる。アクセル開度変化量が大きい場合、運転者は素早い加速を望んでいると考えられる。この場合に、エンジン始動の応答性が低いと、走行パワーの応答性が低下し、ドライバビリティの低下を招く可能性がある。図６に示すように、低車速かつアクセル開度変化量が小さい領域は、ＥＶ走行モードが選択されるＥＶモード領域Ａ１とされている。また、ＥＶモード領域Ａ１よりも高車速およびアクセル開度変化量が大きい領域は、ＥＨＶ走行モードが選択されるＥＨＶモード領域Ａ２とされている。ＥＶモード領域Ａ１において、アクセル開度変化量が大きい領域は、高応答性始動の優先度が高い領域（以下、「高変化量ＥＶ走行領域」と記載する。）Ａ３として設定されている。

ＥＣＵ１００は、これらの判定要素（油温、充電状態ＳＯＣ、走行パワー、アクセル開度変化量および車速）に基づいて、高応答性始動の優先度を判定する。なお、ステップＳ２０の判定では、一つの判定要素のみに基づいて優先度が判定されても、複数の判定要素の組み合わせに基づいて優先度が判定されてもよい。例えば、油温と充電状態ＳＯＣの組み合わせに基づいて優先度が判定されてもよい。この優先度の判定では、例えば、判定要素の状態に基づき、エンジン２０の始動が完了して要求される駆動力が実現されると予測されるタイミングが遅いほど高い優先度が付けられるようにすることが好ましい。また、判定要素の状態に基づき、要求される駆動力と実際の駆動力との乖離が大きくなると予測されるほど高い優先度が付けられるようにすることが好ましい。

次に、ステップＳ３０では、ＥＣＵ１００により、高応答エンジン始動判定がなされる。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０で判定された高応答性始動の優先度が、高応答性始動の実行基準を満たしているか否かを判定する。例えば、高パワーＥＶ走行領域Ｐ４にて走行している場合、あるいは高変化量ＥＶ走行領域Ａ３にて走行している場合、他の判定要素にかかわらず高応答性始動の実行基準を満たす優先度が付けられるようにすることができる。また、油温が低温であることが高応答性始動の実行基準における必須の要件とされてもよい。それぞれの判定要素の状態と、その状態における高応答性始動の優先度との対応関係は、例えば、実験等の結果として得られるエンジン始動の応答性や走行パワー（駆動力）の応答性に基づいて決定される。

ステップＳ３０における高応答エンジン始動判定の例を挙げる。例えば、ＡＴ油温（作動油温）が２０℃でかつ充電状態ＳＯＣが低下しており、アクセル開度が一定（アクセル開度変化量がゼロ）である場合、高応答のエンジン始動が必要と判断（Ｓ３０−Ｙ）されてもよい。これは、油温が低いために応答性が低く、エンジン始動中にアクセル踏み増しがなされた場合などに、エンジン始動の応答性が確保できないことが考えられるためである。一方、ＡＴ油温が８０℃で充電状態ＳＯＣが低下しており、アクセル開度が一定である場合、高応答のエンジン始動は不必要と判断（Ｓ３０−Ｎ）されてもよい。油温が高く応答性が確保できるためである。

なお、高応答エンジン始動判定の内容は、これには限定されない。例えば、充電状態ＳＯＣが低下している場合に、油温が低油温領域Ｔ３にあるだけでは、高応答性始動の優先度は高くないと判定するようにしてもよい。充電状態ＳＯＣの低下に伴う走行モードの切替えでは、多少のエンジン始動の応答性の低下は許容される場合もあるためである。充電状態ＳＯＣの低下および低油温状態に加えて、走行パワーが高い、あるいはアクセル開度変化量が大きい場合には、高応答性始動の優先度が高いと判定することができる。運転者が高パワーや速やかな加速を望んでいる場合には、エンジン始動の応答遅れはドライバビリティの低下につながるため許容されにくいからである。

ステップＳ３０の判定の結果、高応答性始動を実行すると判定された場合（ステップＳ３０−Ｙ）にはステップＳ４０に進み、そうでない場合（ステップＳ３０−Ｎ）にはステップＳ６０に進む。

ステップＳ４０では、ＥＣＵ１００により、クラッチ２２の事前充填がなされる。ＥＣＵ１００は、クラッチ２２のアクチュエータに作動油が充填された状態となるように、油圧制御装置８０に対してクラッチ２２への油圧の供給を指示する。このときの供給油圧の指令値（事前供給圧力）は、例えば、クラッチ２２のアクチュエータ（圧力室）に作動油を充填させることができ、かつエンジン２０のクランキングが開始しない油圧とされる。すなわち、エンジン側係合部材２２ａとＭＧ側係合部材２２ｂとが係合したとしても、エンジン側係合部材２２ａが回転しない油圧がクラッチ２２に供給される。これにより、油圧制御装置８０とクラッチ２２のアクチュエータとを接続する油路およびアクチュエータの油圧室に油圧が充填された状態となる。よって、エンジン始動指令がなされた場合には即座にクラッチ２２の係合圧を高めてエンジン２０のクランキングを開始させることができ、エンジン始動の応答性を向上させることができる。

ステップＳ５０では、クラッチ２２に油圧が供給されてクラッチ２２の事前充填が完了し、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、ＥＣＵ１００により、エンジン始動判定がなされたか否かが判定される。その判定の結果、エンジン始動判定がなされている場合（ステップＳ６０−Ｙ）にはステップＳ７０に進み、そうでない場合（ステップＳ６０−Ｎ）にはステップＳ８０に進む。

ステップＳ７０では、ＥＣＵ１００により、エンジン始動が開始される。ＥＣＵ１００は、油圧制御装置８０からクラッチ２２に供給される油圧の指令値を事前供給圧力よりも高い始動開始時圧力としてクラッチ２２の係合圧を上昇させ、エンジン２０のクランキングを開始させる。エンジン２０の始動が開始されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ８０では、ＥＣＵ１００により、高応答時であるか否かが判定される。ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０において高応答のエンジン始動が必要と判定されている高応答時であるか否かを判定する。その判定の結果、高応答時であると判定された場合（ステップＳ８０−Ｙ）にはステップＳ５０に進み、そうでない場合（ステップＳ８０−Ｎ）にはステップＳ１０に進む。

このように、本実施形態によれば、高応答のエンジン始動の優先度が高い場合にクラッチ２２への油圧の事前充填がなされることで、エンジン始動の応答遅れによるドライバビリティの低下が抑制される。また、高応答のエンジン始動の優先度が高くない場合には、クラッチ２２への油圧の事前充填が行われないことで、燃費の低下が抑制される。

なお、本実施形態では、クラッチ２２は摩擦係合式のクラッチ装置であったが、これには限定されない。クラッチ２２は、作動流体の圧力が供給されることで係合可能であり、かつ係合することで、エンジン２０側と駆動輪側との動力の伝達を可能とするものであればよい。

以上のように、本発明にかかる車両制御システムは、エンジンと電動機とがクラッチを介して接続された車両のエンジン始動に有用であり、特に、エンジン始動の応答遅れを抑制するのに適している。

１−１車両制御システム
１ハイブリッド車両
２０エンジン
２２クラッチ
３０ＭＧ（電動機）
４０自動変速機
５０トルクコンバータ
６０ギヤトレーン
８０油圧制御装置
１００ＥＣＵ（制御装置）
Ｔ１高油温領域
Ｔ３低油温領域
Ａ３高変化量ＥＶ走行領域
Ｐ４高パワーＥＶ走行領域

Claims

車両におけるエンジンと駆動輪との動力の伝達経路に配置され、作動流体の圧力が供給されることで係合可能であり、かつ係合することで前記エンジンと前記駆動輪との動力の伝達を可能とするクラッチと、
前記伝達経路における前記クラッチよりも前記駆動輪側に連結され、前記伝達経路を介して前記クラッチおよび前記駆動輪に動力を伝達可能な電動機とを備え、
前記クラッチを解放し、かつ前記エンジンを停止して前記電動機の出力する動力で走行する電動機走行、および少なくとも前記エンジンの出力する動力を利用して走行するエンジン走行を実行可能であり、前記電動機走行から前記エンジン走行に移行する場合、前記クラッチを係合させて前記電動機が出力する動力により前記エンジンを回転させて前記エンジンを始動させるものであって、
前記移行するときの前記エンジンの始動の応答性を高める必要がある場合、前記移行するための前記エンジンの始動要求がなされる前に予め前記クラッチに前記作動流体の圧力を供給し、
前記予め供給される圧力は、前記移行するための前記エンジンの始動の開始時に前記クラッチに供給される圧力よりも低い
ことを特徴とする車両制御システム。
前記始動の応答性を高める必要がある場合とは、前記エンジンの始動が完了して前記車両に要求される駆動力が実現されるタイミングに遅れが生じると予測される場合、あるいは、前記車両に要求される駆動力と実際の駆動力との乖離が大きくなると予測される場合の少なくともいずれか一方である
請求項１に記載の車両制御システム。
前記始動の応答性を高める必要が、前記作動流体の温度、前記作動流体の粘性、前記電動機と電力を授受する蓄電装置の充電状態、前記車両に要求される駆動力の大きさ、あるいはアクセル操作量の変化速度の少なくとも一つに基づいて決定される
請求項１または２に記載の車両制御システム。
前記予め供給される圧力により、前記クラッチを係合させるピストンの圧力室に前記作動流体が充填される
請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御システム。
前記予め供給される圧力は、前記エンジンのクランキングが開始する圧力よりも低い
請求項４に記載の車両制御システム。
前記予め供給される圧力は、前記クラッチが係合する圧力よりも低い
請求項４に記載の車両制御システム。
前記予め供給される圧力により、前記クラッチの係合部材が互いに接触する
請求項４に記載の車両制御システム。