JP2012081792A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達モードを切替可能なハイブリッド車両の運転効率を高める。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、内燃機関（２００）及び電動機（ＭＧ１）を含む動力要素と、駆動軸（５００）と、動力伝達機構（３００）と、クラッチ（７１０）とを備えたハイブリッド車両を制御する。ハイブリッド車両の制御装置は、ハイブリッド車両が後進走行モードであるか否かを判定する後進判定手段（１１０）と、内燃機関が運転しているか否かを判定する内燃機関運転判定手段（１２０）と、クラッチの係合状態を検出する係合状態検出手段（１３０）と、ハイブリッド車両が後進走行モードであり、内燃機関が停止しており、クラッチが係合されていない場合に、クラッチを係合すると共に内燃機関を始動させるように制御する内燃機関始動手段（１４０）とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、多様な動力伝達態様を実現可能に構成されたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

この種のハイブリッド車両では、エンジンから出力された動力を全て電動機の駆動電力に変換して駆動軸に出力するシリーズモードと、エンジンから出力された動力を機械的な動力のまま駆動軸に出力すると共に残余を電力に変換して駆動軸へと出力するパラレルモードとが、運転状況等に応じて自動的に切替えられる。

上述した動力伝達モードの切替動作は、動力伝達機構として構成されるプラネタリギヤ等に、切り離し及び結合が可能なクラッチ等を設けることで実現される。クラッチは、例えば回転可能なドグクラッチとして構成され、出力軸及び動力伝達機構間を断接可能に設けられる（例えば、特許文献１参照）。

他方で、ハイブリッド車両の後進走行中の過大な電力放電を防止するため、或いは要求駆動力不足を防止するために、後進走行が開始される際に予めエンジンを始動させたり、後進走行が終了するまでエンジンを停止させないように制御するという技術が提案されている（例えば、特許文献２及び３参照）。

特開２０００−２０９７０６号公報 特開２００９−１２６３３０号公報 特開２００７−１６１１０１号公報

特許文献１に係る発明では、例えばエンジンを停止すると共にクラッチを解放することで、電力のみでの走行（所謂、ＥＶ走行）が実現できる。ＥＶ走行は、例えば比較的駆動力が小さい後進走行時に使用されるが、後進走行中に、それまで停止されていたエンジンを始動しようとすると、電動機の回転数変化量が大幅に増大し、燃費の悪化を招いてしまうおそれがある。また、クラッチを係合するため応答性が悪くなり、ドライバビリティが低下するおそれがある。更には、ＥＶ走行に使用する電動機から出力されるトルクの一部をエンジン始動の反力をとるために使用するため、最大駆動力が低下してしまうおそれがある。このように、特許文献１に係る発明は、後進走行中にエンジンを始動しようとすると、様々な不都合が生じてしまうという技術的問題点を有している。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、動力伝達モードを切替可能なハイブリッド車両の運転効率を効果的に高めることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関及び電動機を含む動力要素と、前記動力要素からの動力を車軸に伝達する駆動軸と、前記動力要素及び前記駆動軸間に設けられた動力伝達機構と、前記動力伝達機構及び前記駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能なクラッチとを備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、前記ハイブリッド車両が後進走行モードであるか否かを判定する後進判定手段と、前記内燃機関が運転しているか否かを判定する内燃機関運転判定手段と、前記クラッチの係合状態を検出する係合状態検出手段と、前記ハイブリッド車両が前記後進走行モードであり、前記内燃機関が停止しており、前記クラッチが係合されていない場合に、前記クラッチを係合すると共に前記内燃機関を始動させるように制御する内燃機関始動手段とを備える。

本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として、例えば燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る内燃機関、並びにモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る電動機を少なくとも備えた車両である。また、上述した各動力要素及び駆動軸間には、動力を伝達する動力伝達機構が備えられている。動力伝達機構は、例えば複数の回転要素（好適には、ギヤである）を有するものとして構成される。

尚、動力伝達機構を構成する回転要素は、好適な一形態として、電動機に連結された第１回転要素と、駆動軸に連結された第２回転要素と、内燃機関に連結された第３回転要素とを含み、且つ相互に差動作用をなし得る構成とされてもよい。この場合、係る差動作用により、各回転要素の状態（端的には、回転可能であるか否か及び他の回転要素又は固定要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じた、上記動力要素と駆動軸との間のトルク伝達が可能となり得る。また、この場合、動力伝達機構は、遊星歯車機構等の各種差動ギヤ機構を一又は複数備え得る。複数の遊星歯車機構を含む場合には、各遊星歯車機構を構成する回転要素の一部が複数の遊星歯車機構相互間で適宜共有され得る。

本発明に係るハイブリッド車両には更に、上述した動力伝達機構及び駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能なクラッチが備えられている。クラッチは、例えばドグクラッチ等として構成され、回転可能とされた２つの係合部が互いに係合することによって動力伝達機構から駆動軸への動力伝達を実現し、切り離されることによって動力伝達機構から駆動軸への動力伝達を遮断する。尚、本発明に係るハイブリッド車両には、ここで述べたクラッチ以外のクラッチやブレーキ（即ち、各部位の回転動作を固定する部材）等が備えられてもよい。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このようなハイブリッド車両を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）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。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず後進判定手段によって、ハイブリッド車両が後進走行モードであるか否かが判定される。即ち、ハイブリッド車両の動力伝達モードが、後進走行するためのモードとなっているか否かが判定される。また本発明では、内燃機関運転判定手段によって、内燃機関が運転しているか否かが判定され、係合状態検出手段によって、クラッチの係合状態が検出される。尚、これらの判定及び検出動作は、それぞれ同時に並行して行われてもよいし、互いに相前後して行われてもよい。

本発明では特に、ハイブリッド車両が後進走行モードであり、内燃機関が停止しており、クラッチが係合されていない場合に、内燃機関始動手段によって、クラッチが係合されると共に内燃機関が始動させられる。即ち、内燃機関が停止されると共にクラッチが解放されたＥＶ走行状態で後進走行しようとする場合には、それまで停止されていた内燃機関が始動される。

ここで仮に、後進走行が開始されてから内燃機関を始動しようとすると、前進走行の場合と比較して電動機の回転数変化量が大幅に増大し、燃費の悪化を招いてしまうおそれがある。また、内燃機関を始動するためにクラッチを係合するため、応答性が悪くなりドライバビリティが低下するおそれがある。更には、ＥＶ走行に使用する他の電動機から出力されるトルクの一部を、内燃機関始動の反力をとるために使用するため、最大駆動力が低下してしまうおそれがある。

しかるに本発明では、上述したように、ハイブリッド車両がＥＶ走行状態で後進走行しようとする場合には、停止されていた内燃機関が始動される。よって、後進走行中に内燃機関を始動させることによって発生する様々な不都合を回避することが可能となる。尚、上述した内燃機関の始動制御は、実際に後進走行が開始されてからではなく、後進走行が開始されると分かった時点（具体的には、後進走行モードへの切替指示が出された時点）で行われることが好ましい。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両の運転効率を効果的に高めることが可能である。

本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記内燃機関始動手段は、前記内燃機関を始動させた後に、前記クラッチを解放するように制御する。

この態様によれば、内燃機関の始動後に、クラッチが解放された状態（即ち、内燃機関の動力が動力伝達機構を介して、駆動軸に伝達されない状態）とされるため、内燃機関から出力されるトルクが、走行方向とは逆向きのトルクとして駆動軸に伝達されてしまうことを防止できる。よって、エネルギ効率が向上し、燃費を高めることができる。本態様で得られる効果を高めるためには、クラッチの解放制御が、内燃機関の始動後できるだけ速やかに行われることが好ましい。

上述した内燃機関の始動後にクラッチを解放する態様では、前記内燃機関始動手段による前記内燃機関の始動後に、前記電動機の動力を供給する蓄電手段の蓄電量が所定値以上であるか否かを判定する蓄電量判定手段と、前記蓄電手段の蓄電量が前記所定値以上である場合に、前記電動機を、前記内燃機関に対して逆転力行状態となるように制御する電動機制御手段とを更に備えるように構成してもよい。

この場合、内燃機関が始動され、クラッチが解放されると、先ず蓄電量判定手段によって、蓄電手段の蓄電量が所定値以上であるか否かが判定される。尚、ここでの「所定値」とは、蓄電手段の蓄電量が何らかの不都合（例えば、蓄電手段の寿命低下等）を生じさせるまでに高いか否かを判定するための閾値であり、例えば理論的、実験的或いは経験的に求められ予め設定されている。

蓄電手段の蓄電量が所定値以上と判定されると、電動機制御手段によって、電動機が内燃機関に対して逆転力行状態となるように制御される。具体的には、電動機の動作点が負回転領域へと移動され、電動機において電力を消費しながら、内燃機関の反力をとる状態とされる。これにより、内燃機関への反力要素がなくなることによる吹け上がりが抑制され、内燃機関の予期せぬ停止を防止することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

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。 ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 エンジンの一断面構成を例示する模式図である。 ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 ハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。 ＭＧ１制御前の動作点を示す共線図である。 ＭＧ１制御後の動作点を示す共線図である。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

先ず、本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、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において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４及びＥＣＵ１００を備えて構成されている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御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「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制御を実行可能に構成されている。

ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述する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。また、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１２に供給することが可能な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

バッテリ１２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充電可能な蓄電手段である。

アクセル開度センサ１３はハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、主にエンジン２００、動力分割機構３００、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）、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００、クラッチ７１０を備えて構成されている。

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１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３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３は、エンジンの一断面構成を例示する模式図である。

尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。また、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３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。

図３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の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。

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を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。

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に供給される構成となっている。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可能なスロットルバルブ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ペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）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２０８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から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。

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ージャケットには、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２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。

図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「電動機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば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構成を有するが、他の構成を有していてもよい。

動力分割機構３００は、本発明の「動力伝達機構」の一例であり、中心部に設けられたサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた、リングギヤＲ１と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置されてサンギヤＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ１と、これら各ピニオンギヤの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備えている。

ここで、サンギヤＳ１は、サンギヤ軸３１０を介してＭＧ１のロータＲＴ１に連結されており、その回転数はＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギヤＲ１は、第１クラッチ７１０、駆動軸５００及び減速機構６００を介してＭＧ２のロータＲＴ２に結合されており、その回転数はＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）と一義的な関係にある。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００の先に述べたクランクシャフト２０５に連結された入力軸４００と連結されており、その回転数は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置１０において、ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、ＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出されている。

一方、駆動軸５００は、ハイブリッド車両１の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬ（即ち、これらドライブシャフトは、本発明に係る「車軸」の一例である）と、各種減速ギヤ及び差動ギヤを含む減速装置としての減速機構６００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸５００に供給されるモータトルクＴｍｇ２は、減速機構６００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、同様に減速機構６００及び駆動軸５００を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。従って、ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１の車速Ｖと一義的な関係にある。

動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００からクランクシャフト２０５を介して入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１とピニオンギヤＰ１とによってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率（各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。

動力分割機構３００の動作を分かり易くするため、リングギヤＲ１の歯数に対するサンギヤＳ１の歯数としてのギヤ比ρを定義すると、エンジン２００からキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合に、サンギヤ軸３１０に現れるトルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸５００に現れるトルクＴｅｒ（即ち、エンジン２００からの直達トルク）は下記（２）式により夫々表される。

Ｔｅｓ＝−Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｒ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
本実施形態に係る動力分割機構３００は更に、リングギヤＲ１及び駆動軸５００間に、クラッチ７１０を備えており、その係合状態によって、リングギヤＲ１と駆動軸５００及びＭＧ２との連結を切り離し及び結合可能である。具体的には、クラッチ７１０が切り離された状態においては、エンジン２００やＭＧ１からリングギヤＲ１を介して出力される動力は、駆動軸５００及びＭＧ２には伝達されない。一方、クラッチ７１０が係合された状態においては、リングギヤＲ１を介して出力される動力が、駆動軸５００及びＭＧ２に伝達される。クラッチ７１０は、例えば回転可能な噛合い式のドグクラッチとして構成されており、クラッチ７１０の係合状態を制御することにより、複数種類の動力伝達モードを実現できる。

具体的には、クラッチ７１０が解放されている場合、動力分割機構３００におけるリングギヤＲ１からは、駆動軸５００に対して動力が出力されないため、ハイブリッド車両１は、動力分割機構３００より下流側に位置するＭＧ２から出力された動力によって走行する。即ち、エンジン２００からの動力を利用せず、電力のみで走行するシリーズモードが実現される。シリーズモードでは、動力分割機構３００における引き摺り等によるエネルギ損失を防止できるため、極めて高いエネルギ効率を実現することが可能である。

他方で、クラッチ７１０が係合されている場合には、動力分割機構３００におけるリングギヤＲ１からは、駆動軸５００に対して動力が出力されるため、ハイブリッド車両１は、エンジン２００からの動力により走行することになる。このような動力伝達モードでは、エンジン２００からの動力の一部をＭＧ１による回生に利用することが可能である。また、ＭＧ２から動力を出力して、エンジン２００からの動力をアシストするような駆動も可能となる。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一例であるＥＣＵ１００の具体的な構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、ＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図４において、ＥＣＵ１００は、後進モード判定部１１０、エンジン状態判定部１２０、係合状態検出部１３０、エンジン始動部１４０、蓄電量判定部１５０及び電動機制御部１６０を備えて構成されている。

後進モード判定部１１０は、本発明の「後進判定手段」の一例であり、入力される動力伝達モード情報（即ち、どの動力伝達モードが選択されているかを示す情報）によって、動力伝達モードが後進モードであるか否かを判定する。即ち、ハイブリッド車両１が後進走行するような状態とされているか否かを判定する。ここでの判定結果は、後述するエンジン始動部１４０へと伝達される。

エンジン状態判定部１２０は、本発明の「内燃機関運転判定手段」の一例であり、入力されるエンジン情報に基づいて、エンジンが停止されているか否かを判定する。ここでの判定結果は、後述するクラッチ制御部１３０へと伝達される。

係合状態検出部１３０は、本発明の「係合状態検出手段」の一例であり、クラッチ７１０の係合状態を検出する。即ち、クラッチ７１０が係合されているか、それとも解放されているかを検出する。ここでの検出結果は、後述するクラッチ制御部１３０へと伝達される。

エンジン始動部１４０は、本発明の「内燃機関始動手段」の一例であり、エンジン２００の始動に加えて、クラッチ７１０の係合状態を制御可能に構成されている。エンジン始動部１４０は、後進モード判定部１１０において動力伝達モードが後進モードであると判定されており、エンジン状態判定部１２０においてエンジン２００が停止していると判定されており、係合状態検出部１３０においてクラッチ７１０が解放されていることが検出されている場合に、クラッチ７１０を係合して、エンジン２００を始動させるように制御する。尚、エンジン２００始動後には、クラッチ７１０を解放するように制御する。

蓄電量判定部１５０は、本発明の「蓄電量判定手段」の一例であり、入力されるバッテリ情報に基づいて、バッテリ１２（図１参照）の蓄電量が所定値以上であるか否かを判定する。尚、所定値は予め求められ、蓄電量判定部１５０が有するメモリ等に記憶されている。判定結果は、後述する電動機制御部１６０へと伝達される。

電動機制御部１６０は、本発明の「電動機制御手段」の一例であり、モータジェネレータＭＧ１の回転数を制御可能に構成されている。電動機制御部１６０は、蓄電量判定部１５０においてバッテリ１２の蓄電量が所定値以上であると判定された場合に、ＭＧ１を逆転力行状態となるように制御する。逆転力行状態については、後に詳述する。

尚、ＥＣＵ１００は、上述した各手段を含んで構成された一体の電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、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として構成されていてもよい。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による具体的な制御及びその効果について、図５を参照して説明する。ここに図５は、ハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。

図５において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ずハイブリッド車両１の運転状況を示す情報が取得される（ステップＳ０１）。具体的には、後進モード判定部１１０に動力伝達モード情報が入力され、エンジン状態判定部１２０にエンジン２００の運転状態を示す情報が入力され、係合状態検出部１３０にクラッチ７１０の係合状態を示す情報が入力され、蓄電量判定部１５０にバッテリ１２の蓄電量を示す情報が入力される。尚、このような運転状況を示す情報の取得は、所定間隔で定期的に行われてもよいし、適宜必要な場合にだけ行われてもよい。また、各情報の取得が同時に行われてもよいし、別々に行われてもよい。

運転状況を示す情報が取得されると、後進モード判定部１１０において、ハイブリッド車両１が後進モードであるか否かが判定される（ステップＳ０２）。ハイブリッド車両１が後進モードである場合（ステップＳ０２：ＹＥＳ）、エンジン状態判定部１２０において、エンジン２００が停止されているか否かが判定される（ステップＳ０３）。そしてエンジン２００が停止されている場合（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、係合状態検出部１３０において、クラッチ７１０が解放状態であるか否かが検出される（ステップＳ０４）。尚、ステップＳ０２からＳ０４の処理は、それぞれ同時に行われてもよいし、互いに相前後して行われてもよい。

クラッチ７１０が解放状態である場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、ステップＳ０５以降のエンジン始動処理が行われる。一方で、ハイブリッド車両１が後進モードでない場合（ステップＳ０２：ＮＯ）、エンジン２００が運転されている場合（ステップＳ０３：ＮＯ）、クラッチが係合されている場合（ステップＳ０４：ＮＯ）には、ステップＳ０５からステップＳ０７のエンジン始動処理は省略される。

エンジン始動処理においては、先ずエンジン始動部１４０によって、解放されているクラッチ７１０が係合される（ステップＳ０５）。続いて、エンジン始動部１４０によって、エンジン２００が始動される（ステップＳ０６）。

後進走行中にエンジン２００を始動しようとすると、前進走行の場合と比較してＭＧ１の回転数変化量が大幅に増大し、燃費の悪化を招いてしまうおそれがある。また、エンジン２００を始動するためにクラッチ７１０を係合するため、応答性が悪くなりドライバビリティが低下するおそれがある。更には、ＥＶ走行に使用する他のＭＧ２から出力されるトルクの一部をエンジン２００始動の反力をとるために使用するため、最大駆動力が低下してしまうおそれがある。

これに対し本実施形態では、上述したように、ハイブリッド車両１が後進走行しようとする場合には、停止されていたエンジン２００が始動される。よって、後進走行中にエンジン２００を始動させることによって発生する様々な不都合を回避することが可能となる。従って、ハイブリッド車両１の運転効率を効果的に高めることが可能である。

エンジン２００の始動後には、係合されたクラッチ７１０が再び解放状態とされる（ステップＳ０７）。これにより、エンジン２００から出力されるトルクは、駆動軸５００へと伝達されなくなる。よって、走行方向とは逆向きのトルクであるエンジントルクが、走行方向のトルクを出力すべきである駆動軸５００に伝達されてしまうことを防止できる。以上の結果、エネルギ効率が向上し、燃費を高めることができる。尚、クラッチ７１０の解放制御は、エンジン２００の始動後できるだけ速やかに行われることが好ましい。

エンジン始動処理が終了すると、蓄電量判定部１５０において、バッテリ１２の蓄電量が所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ０８）。そして、バッテリ１２の蓄電量が所定値以上であると判定されると（ステップＳ０８：ＹＥＳ）、電動機制御部１６０によってＭＧ１の回転数が制御され、逆転力行状態とされる（ステップＳ０９）。

以下では、ＭＧ１の制御前及び制御後の回転数の変化について、図６及び図７を参照して具体的に説明する。ここに図６は、ＭＧ１制御前の動作点を示す共線図であり、図７は、ＭＧ１制御後の動作点を示す共線図である。

図６において、電動機制御部１６０による制御前のサンギヤＳ１の回転数（即ち、ＭＧ１の回転数）、キャリアＣ１の回転数（即ち、エンジンの回転数）及びリングギヤＲ１の回転数（即ち、駆動軸５００に出力される回転数）は、互いに図に示すような関係となっている。即ち、エンジン２００から出力されたトルクを利用してＭＧ１が回生を行い、バッテリ１２への充電が行われている。

図７において、電動機制御部１６０による制御後のサンギヤＳ１の回転数、キャリアＣ１の回転数及びリングギヤＲ１の回転数は、互いに図に示すような関係へと変更される。即ち、キャリアＣ１の回転数は変更されないものの、サンギヤＳ１が逆回転となることで、ＭＧ１においてエンジン２００に対する反力をとる状態となる。尚、リングギヤＲ１の回転数が大きく上昇するが、クラッチ７１０が解放された状態であるので、ハイブリッド車両１の走行への影響は考慮せずに済む。

ここで仮に、バッテリ１２の蓄電量が所定値以上であってもＭＧ１を逆転力行状態としなければ、ＭＧ１の回生によって、バッテリ１２が受け入れ制限を超えて充電されることになり、バッテリ寿命の低下を招いてしまうおそれがある。また、ＭＧ１による回生を中止させただけでは、エンジン２００に対する反力要素が突然無くなることになり、エンジン２００が急激に吹け上がってしまう。このような急激な吹け上がりは、エンジン２００の予期せぬ停止を招いてしまうおそれがある。

これに対し本実施形態では、ＭＧ１が逆転力行状態とされるため、ＭＧ１において電力を消費しながら、エンジン２００の反力をとる状態とされる。従って、上述したような、バッテリの寿命低下やエンジン２００の予期せぬ停止を防止することができる。尚、エンジン２００の動作点を、発電パワーが最小となるような動作点に変更すれば、上述した効果を得つつ0エネルギ効率を高めることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両１の運転効率を効果的に高めることが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許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ハイブリッド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。

１…ハイブリッド車両、１０…ハイブリッド駆動装置、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１３…アクセル開度センサ、１４…車速センサ、１００…ＥＣＵ、１１０…後進モード判定部、１２０…エンジン状態判定部、１３０…係合状態検出部、１４０…エンジン始動部、１５０…蓄電量判定部、１６０…電動機制御部、２００…エンジン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、３１０…サンギヤ軸、Ｓ１…サンギヤ、Ｃ１…キャリア、Ｒ１…リングギヤ、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…入力軸、５００…駆動軸、６００…減速機構、７１０…クラッチ

Claims (3)

1. 内燃機関及び電動機を含む動力要素と、
   前記動力要素からの動力を車軸に伝達する駆動軸と、
   前記動力要素及び前記駆動軸間に設けられた動力伝達機構と、
   前記動力伝達機構及び前記駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能なクラッチと
   を備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、
   前記ハイブリッド車両が後進走行モードであるか否かを判定する後進判定手段と、
   前記内燃機関が運転しているか否かを判定する内燃機関運転判定手段と、
   前記クラッチの係合状態を検出する係合状態検出手段と、
   前記ハイブリッド車両が前記後進走行モードであり、前記内燃機関が停止しており、前記クラッチが係合されていない場合に、前記クラッチを係合すると共に前記内燃機関を始動させるように制御する内燃機関始動手段と
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記内燃機関始動手段は、前記内燃機関を始動させた後に、前記クラッチを解放するように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車両の制御装置。
3. 前記内燃機関始動手段による前記内燃機関の始動後に、前記電動機の動力を供給する蓄電手段の蓄電量が所定値以上であるか否かを判定する蓄電量判定手段と、
   前記蓄電手段の蓄電量が前記所定値以上である場合に、前記電動機を、前記内燃機関に対して逆転力行状態となるように制御する電動機制御手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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