JP2013049307A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、クラッチ故障時にも確実に内燃機関を始動させる。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、内燃機関（２００）及び回転電機（ＭＧ）を含む動力要素、内燃機関及び駆動軸間の連結を係合及び開放可能なクラッチ（２０）、並びに内燃機関を始動可能なスタータモータ（３００）を備えるハイブリッド車両（１）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内燃機関を停止させ回転電機からの動力で走行している際に、クラッチを係合するように制御することで内燃機関を始動させるクラッチ始動制御手段（１１０，１２０）と、クラッチの故障を検出するクラッチ故障検出手段（１４０）と、クラッチの故障が検出された場合に、スタータモータによって内燃機関を始動させるスタータ始動制御手段（１７０）とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関及び回転電機を含む動力要素、並びに内燃機関及び駆動軸間にクラッチを備えたハイブリッド車両を制御する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、内燃機関及び駆動軸間にクラッチが備えられており、エンジン停止時にはクラッチを開放することでエンジンが駆動軸から切り離される。また、停止させたエンジンを始動させる際には、クラッチが係合されることでモータの動力を利用した押し掛けが行なわれる。

上述したエンジンの始動は、例えば車両の走行状況や各部位の不具合に起因して適切に行えない場合がある。このため、例えば特許文献１では、クラッチの係合による内燃機関の始動が行えない領域ではスタータでエンジンを始動するという技術が提案されている。また特許文献２では、モータが故障したと判断した場合には、スタータで内燃機関を始動するという技術が提案されている。特許文献３では、クラッチに異常が発生している場合には、内燃機関を始動しないようにするという技術が提案されている。

なお、特許文献４では、クラッチの異常を検出する手段として、内燃機関の作動状態又はモータの作動状態を用いるという技術が提案されている。

特開２００１−１０７７６３号公報 特開平１０−１３６５０８号公報 特開２００６−２７４９２０号公報 特開２００８−１２０２２４号公報

特許文献１及び２には、押し掛けによる内燃機関の始動が不可能である場合に、スタータを用いて内燃機関を始動させる点が記載されているが、クラッチの故障については何ら記載されていない。他方、特許文献３には、クラッチの故障時にエンジンの始動を停止する点が記載されているが、クラッチが故障した状態でのエンジン始動については何ら記載されていない。また仮に、クラッチが故障した場合に、特許文献１及び２に記載されているスタータによる内燃機関の始動を実行しようとしても、各特許文献にはクラッチの故障を検出した場合の具体的な対応が明記されていないため、適切な内燃機関の始動を行なうことは困難である。このように、上述した各特許文献に記載されている技術は、クラッチの故障時において、好適に内燃機関を始動させることができないという技術的問題点を有している。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、クラッチの故障時において、迅速且つ確実に内燃機関を始動させ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、内燃機関及び回転電機を含む動力要素、前記内燃機関及び駆動軸間の連結を係合及び開放可能なクラッチ、並びに前記内燃機関を始動させることが可能なスタータモータを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両が前記内燃機関を停止させ前記回転電機からの動力で走行している際に、前記クラッチを係合するように制御することで前記内燃機関を始動させるクラッチ始動制御手段と、前記クラッチ始動制御手段によって前記内燃機関を始動させる際に、前記クラッチが故障しているか否かを検出するクラッチ故障検出手段と、前記クラッチの故障が検出された場合に、前記スタータモータによって前記内燃機関を始動させるスタータ始動制御手段とを備える。

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、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と、例えば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回転電機とを少なくとも備えた車両である。内燃機関及び駆動軸間には、動力を伝達するための連結を係合及び開放可能なクラッチが備えられている。また、内燃機関を始動させることが可能なスタータモータが備えられている。

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、ハイブリッド車両が回転電機からの動力で走行している際に、内燃機関を停止させていた内燃機関を始動する場合（即ち、ＥＶモードでの走行から、ＨＶモードでの走行に切替える場合）、クラッチ始動制御手段によってクラッチが係合するように制御されることで、回転電機の動力を利用した押し掛けによる内燃機関の始動が行なわれる。

また本発明では、上述したクラッチを係合することによる内燃機関の始動制御時に、クラッチ故障検出手段によって、クラッチが故障しているか否かが検出される。なお、ここでの「クラッチの故障」とは、クラッチの係合による内燃機関の始動が適切に行えないような状態を意味しており、クラッチが全く動作しない場合の他、クラッチは動作するものの内燃機関を始動できる程度に係合できない状態や、クラッチの係合動作が極めて遅い場合等も含まれる趣旨である。

クラッチが故障している場合、クラッチ始動制御手段によってクラッチが係合するように制御されたとしても、内燃機関を始動することができない、或いは内燃機関の始動に長い時間を要してしまう。このため本発明では、クラッチの故障が検出された場合には、スタータモータによって内燃機関を始動させる。このようにすれば、クラッチが故障している場合であっても、確実に内燃機関を始動させることができる。また、クラッチの故障が検出された時点で、クラッチによる内燃機関の始動制御から、スタータモータによる始動制御へと切替えられるため、内燃機関を始動すべき状態であるにもかかわらず、内燃機関が始動されないという状態が長く続いてしまうことを防止できる。

以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、クラッチの故障時においても、好適に内燃機関を始動させ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、前記クラッチ故障検出手段は、前記クラッチのストローク状態を検出可能なクラッチストローク検出手段を有する。

この態様によれば、クラッチストローク検出手段によって、クラッチのストローク状態（即ち、クラッチの係合部位の相対的な位置情報）が検出されるため、クラッチによる内燃機関の始動制御時において、容易且つ的確にクラッチの故障を検出することができる。

上述したクラッチストローク検出手段を備える態様では、前記クラッチ故障検出手段は、前記クラッチ始動制御手段によって前記クラッチが係合するように制御されているにもかかわらず、前記クラッチのストローク状態が変化しない場合に、前記クラッチの故障を検出するように構成されてもよい。

このように構成すれば、クラッチ始動制御手段からクラッチを係合させるように指示が出されているにもかかわらず、実際にはクラッチが動作しないような場合に、クラッチの故障が検出される。よって、クラッチの故障を確実に検出することができる。

上述したクラッチストローク検出手段を備える態様では、前記クラッチ故障検出手段は、前記クラッチ始動制御手段によって前記クラッチが係合するように制御されることで前記クラッチのストローク状態が変化しているものの、前記内燃機関を始動させるためのストローク状態への遷移時間が所定期間より長い場合に、前記クラッチの故障を検出するように構成されてもよい。

このように構成すれば、クラッチ始動制御手段からの指示によりクラッチは動作しているが、クラッチの動作が不十分で、内燃機関の始動までに所定期間以上の時間を要してしまうような場合に、クラッチの故障が検出される。なお、ここでの「所定期間」とは、クラッチによる内燃機関の始動制御を、スタータモータによる始動制御へと切替えるまでに適切な期間として予め設定されている。これにより、迅速に故障を検出し、内燃機関の始動が遅れてしまうことを防止することができる。

上述したクラッチストローク検出手段を備える態様では、前記クラッチ故障検出手段は、前記クラッチ始動制御手段によって前記クラッチが係合するように制御されることで前記クラッチのストローク状態が前記内燃機関を始動させるためのストローク状態へ変化しているにもかかわらず、前記内燃期間の回転数が上昇しない場合に、前記クラッチの故障を検出するように構成されてもよい。

このように構成すれば、クラッチ始動制御手段からの指示によりクラッチは動作していることが検出されているが、実際には内燃機関の始動が行えていないような場合に、クラッチの故障が検出される。これにより、クラッチのストローク状態が正常であるにもかかわらず、内燃機関の始動が行えないという状況を回避できる。また、クラッチストローク検出手段に異常が発生している場合（即ち、検出されているストローク状態が正確でない場合）であっても、確実に内燃機関を始動させることができる。

上述したクラッチストローク検出手段を備える態様では、前記スタータ始動制御手段は、前記クラッチストローク検出手段に異常がなく、前記クラッチストローク検出手段によって前記クラッチが係合状態であると検出できる場合、前記クラッチを開放した後に、前記スタータモータによって前記内燃機関を始動させるように構成されてもよい。

この場合、スタータ始動制御手段では、先ずクラッチストローク検出手段に異常があるか否か（即ち、正確なストローク状態を検出できているか否か）が判定される。なお、クラッチストローク検出手段における異常は、例えばクラッチ始動制御手段によるクラッチを係合させる制御を行なった場合に、クラッチストローク検出手段によって、どのようなクラッチストローク状態が検出されたかで判定できる。

具体的には、例えばクラッチ始動制御手段によってクラッチが係合するように制御されているにもかかわらず、クラッチのストローク状態が変化しない場合、クラッチ自体が故障している可能性もあるが、クラッチストローク検出手段に異常がある可能性もある。また、クラッチのストローク状態が内燃機関を始動させることが可能なストローク状態へ変化しているにもかかわらず、内燃期間の回転数が上昇しない場合も、クラッチストローク検出手段に異常がある可能性がある。他方、時間の経過によるストローク状態の変化が検出できている場合には、クラッチストローク検出手段には異常がないと判定できる。

クラッチストローク検出手段に異常がない場合には、更にクラッチストローク検出手段によってクラッチが係合状態であると検出されているかが判定される。即ち、クラッチストローク検出手段によって検出されているクラッチのストローク状態が係合状態に対応したものであるか否かが判定される。なお、ここでの「係合状態」とは、クラッチが完全に係合されている状態を含む他、半係合しているような状態をも含む広い概念である。即ち、ここでの「係合状態」は、クラッチが開放されていない状態とも言える。

クラッチが係合状態である場合、先ず係合状態であるクラッチが開放される。そして、クラッチが開放された後に、スタータモータによる内燃機関の始動制御が行なわれる。このようにすれば、クラッチが係合された状態でスタータモータによる内燃機関の始動制御が行なわれることに起因して、動力伝達系統に不具合が発生してしまうことを防止できる。

上述したクラッチストローク検出手段を備える態様では、前記ハイブリッド車両は前記クラッチ及び前記駆動軸間に変速機を備えており、前記スタータ始動制御手段は、前記クラッチストローク検出手段に異常がないと判断できない場合、前記変速機をニュートラル状態とした後に、前記スタータモータによって前記内燃機関を始動させるように構成されてもよい。

この場合、スタータ始動制御手段では、先ずクラッチストローク検出手段に異常があるか否かが判定される。そして、クラッチストローク検出手段に異常がないと判断できない場合（即ち、クラッチストローク検出手段に異常がある可能性がある場合）には、変速機がニュートラル状態（即ち、いずれのギヤも選択されていない状態）とされる。変速機がニュートラル状態とされると、スタータモータによる内燃機関の始動制御が行なわれる。このようにすれば、クラッチが係合状態であるか否かが判断できない場合であっても、変速機によって内燃機関と駆動軸との連結が切り離された状態となる。従って、内燃機関が駆動軸に接続された状態でスタータモータによる内燃機関の始動制御が行なわれることに起因して、動力伝達系統に不具合が発生してしまうことを防止できる。

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。 実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一連の動作を示すフローチャートである。

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、本発明の「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ＭＧに供給する。また、モータジェネレータＭＧ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ＭＧ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。バッテリ１２の蓄電量は、ＥＣＵ１００等において検出可能とされている。

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、スタータモータ３００、摩擦クラッチ装置２０、変速機３０、モータジェネレータＭＧ、接続切替機構４０及び減速機構７０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、エンジン２００には、停止したエンジン２００を始動可能なスタータモータ３００が接続されている。なお、ここでのエンジン２００及びスタータモータ間の接続については図示を簡略化しているが、エンジン２００及びスタータモータ間には、複数のギヤ等が設けられていてもよい。

エンジン２００からエンジン出力軸１５を介して出力される機械的動力は、摩擦クラッチ装置２０を介して変速機入力軸２８に伝達される。摩擦クラッチ装置２０は、本発明の「クラッチ」の一例であり、エンジン２００からの動力伝達を連結する或いは切り離すことが可能とされている。例えば、エンジン２００の停止時には、摩擦クラッチ装置２０は開放され、エンジン２００からの動力伝達は切り離された状態となる。一方で、エンジン２００の動作時には、摩擦クラッチ装置２０は係合され、エンジン出力軸１５から変速機入力軸２８への動力伝達が実現される。

また本実施形態では特に、摩擦クラッチ装置２０は、図示せぬクラッチストロークセンサを備えている。クラッチストロークセンサでは、摩擦クラッチ装置２０のストローク状態が検出される。検出されたストローク状態は、例えば摩擦クラッチ装置２０の故障を検出する場合に利用できる。摩擦クラッチ装置２０の故障検出については、後に詳述する。

変速機３０は、変速機入力軸２８で受けた機械的動力を、複数の変速段３１〜３４のうちいずれか１つにより変速し、変速機出力軸６０に伝達可能に構成されている。具体的には、変速機３０は、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成されており、本実施形態においては、第１速ギヤ段３１と、第２速ギヤ段３２と、第３速ギヤ段３３と、第４速ギヤ段３４とを有している。なお、第１速ギヤ段３１〜第４速ギヤ段３４の減速比は、第１速ギヤ段３１、第２速ギヤ段３２、第３速ギヤ段３３、第４速ギヤ段３４の順に小さくなるよう構成されている。

変速機３０の各変速段３１、３２、３３、３４の各々は、変速機入力軸２８側のギヤであるメインギヤ３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、及び変速機出力軸６０側のギヤであるカウンタギヤ３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃを有している。メインギヤ３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａは、対応するカウンタギヤ３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃと噛み合う。各変速段３１、３２、３３、３４において、メインギヤとカウンタギヤのうち一方は、変速機入力軸２８又は変速機出力軸６０に対して回転可能に構成されている。各変速段３１〜３４には、回転可能に構成されたギヤ（メインギヤ又はカウンタギヤ）と変速機入力軸２８又は変速機出力軸４０とを結合させる図示しない噛み合いクラッチ機構（例えば、ドグクラッチ）が、それぞれ設けられている。

変速機出力軸６０から出力される動力は、ギヤ４６及び４８を介して減速機構７０へと伝達される。減速機構７０は、図示せぬ車軸に対して伝達された動力を出力する。

モータジェネレータＭＧは、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電動発電機である。尚、モータジェネレータＭＧ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。モータジェネレータＭＧは、本発明に係る「回転電機」の一例である。

接続切替機構４０は、モータジェネレータＭＧの出力軸５０の変速機３０に対する接続状態を切替える機構である。接続切替機構４０は、複数のギヤ及びスリーブ等を含んで構成されており、スリーブの位置が変更されることで、モータジェネレータＭＧの出力軸５０の接続状態を変更することが可能である。本実施形態に係る接続切替機構４０は、モータジェネレータＭＧの出力軸５０を変速機入力軸２８に接続するＩＮ接続状態と、モータジェネレータＭＧの出力軸５０をギヤ５４ａ及び５４ｂを介して変速機出力軸６０に接続するＯＵＴ接続状態とを相互に切り替え可能とされている。

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、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。

図４において、ＥＣＵ１００は、走行モード切替判定部１１０、クラッチ係合制御部１２０、クラッチストローク検出部１３０、クラッチ故障判定部１４０、クラッチストローク異常判定部１５０、エンジン始動前処理部１６０及びスタータモータ制御部１７０を備えて構成されている。

走行モード切替判定部１１０は、ハイブリッド車両１の走行状況を示す情報から、ハイブリッド車両の走行モードを変更すべきか否かを判定する。具体的には、走行モード切替判定部１１０は、エンジン２００を停止させモータジェネレータの動力のみで走行するＥＶモードと、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧの両方の動力を用いて走行するＨＶモードとの間で走行モードを切替えるべきか否かを判定する。走行切替判定部１１０は、ＥＶモードからＨＶモードへと走行モードを切替えるべきと判定した場合に、停止していたエンジン２００を始動させるため、クラッチ係合制御部１２０に摩擦クラッチ装置２０（図２参照）を制御するよう指示を出す。

クラッチ係合制御部１２０は、走行切替判定部１１０においてＥＶモードからＨＶモードへと走行モードを切替えるべきと判定された場合に、摩擦クラッチ装置２０を係合するように制御する。ＥＶモードでの走行中に摩擦クラッチ装置２０が係合されると、変速機入力軸２８から、摩擦クラッチ装置２０及びエンジン出力軸１５を介してエンジン２００に動力が伝達され、エンジン２００の押し掛けが実現される。

尚、走行モード切替判定部１１０及びクラッチ系合制御部１２０は、本発明の「クラッチ始動制御手段」の一例である。

クラッチストローク検出部１３０は、本発明の「クラッチストローク検出手段」の一例であり、摩擦クラッチ装置２０に備えられたクラッチストロークセンサの情報から、摩擦クラッチ装置２０のストローク状態を検出する。検出されたストローク状態は、クラッチ故障判定部１４０及びクラッチストローク異常判定部１５０へと、それぞれ伝達される。

クラッチ故障判定部１４０は、本発明の「クラッチ故障検出手段」の一例であり、クラッチストローク検出部１３０において検出されたストローク状態に基づいて、摩擦クラッチ装置２０が故障しているか否かを判定する。具体的には、クラッチ故障判定部１４０は、クラッチ系合制御部１２０の指示にしたがってストローク状態が正常に変化しているか否かを判定する。クラッチ故障判定部１４０は、摩擦クラッチ装置２０が故障している場合、クラッチ系合制御部１２０によるクラッチ係合でのエンジン始動制御を中止させ、スタータモータ１７０によるエンジン始動制御を実行するよう指示を出す。

クラッチストローク異常判定部１５０は、クラッチストローク検出部１３０において検出されたストローク状態に基づいて、クラッチストロークセンサに異常があるか否かを判定する。クラッチストロークセンサの異常判定については後に詳述する。

エンジン始動前処理部１６０は、クラッチストロークセンサに異常があるか否かに応じて、スタータモータ３００によるエンジン始動制御の前処理を行なう。具体的には、エンジン始動前処理部１６０は、クラッチストロークセンサに異常がない場合、摩擦クラッチ装置２０を開放するように制御する。一方、エンジン始動前処理部１６０は、クラッチストロークセンサに異常がないと判断できない場合、変速機３０のギヤをニュートラル状態に変更するように制御する。

スタータモータ制御部１７０は、クラッチ故障判定部１４０において摩擦クラッチ装置２０の故障が検出された場合に、スタータモータを使ってエンジン２００を始動するように制御する。なお、スタータモータ制御部１７０は、エンジン始動前処理部１６０による前処理の後にスタータモータによるエンジン始動制御を実行する。

尚、クラッチストローク異常判定部１５０、エンジン始動前処理部１６０及びスタータモータ制御部１７０は、本発明の「スタータ始動制御手段」の一例である。

以上説明したＥＣＵ１００は、上述した各部位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、本発明に係る上記部位の物理的、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の動作について、図５を参照して説明する。ここに図５は、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一連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、先ず走行モード切替判定部１１０において、ＥＶモードで走行しているハイブリッド車両１のエンジン２００を始動するか否か（即ち、ＥＶモードをＨＶモードへと切替えるか否か）が判定される（ステップＳ０１）。なお、ここでエンジン２００を始動しないと判定された場合は（ステップＳ０１：ＮＯ）、制御装置による一連の動作は終了する。

エンジン２００を始動すると判定された場合（ステップＳ０１：ＹＥＳ）、クラッチ係合制御部１２０から摩擦クラッチ装置２０に対して、係合するよう指示が出される（ステップＳ０２）。摩擦クラッチ装置２０に対して係合指示が出されると、クラッチストローク検出部１３０において摩擦クラッチ装置２０のストローク状態が検出される（ステップＳ０３）。

摩擦クラッチ装置２０のストローク状態が検出されると、クラッチ故障判定部１４０において、摩擦クラッチ装置２０に故障が発生しているか否かが判定される（ステップＳ０４）。クラッチ故障判定部１４０は、検出された摩擦クラッチ装置２０のストローク状態が、クラッチ系合制御部１２０の指示にしたがって正常に変化しているか否かによって、摩擦クラッチ装置２０の故障を判定する。

具体的には、クラッチ故障判定部１４０では、クラッチ係合制御部１２０からクラッチを係合させるように指示が出されているにもかかわらず、実際には摩擦クラッチ装置２０が動作しない（即ち、ストローク状態が変化しない）ような場合に、摩擦クラッチ装置２０の故障が検出される。またクラッチ故障判定部１４０では、クラッチ係合制御部１２０からの指示により摩擦クラッチ装置２０は動作しているが、動作が不十分でエンジン２００の始動までに所定期間以上の時間を要してしまうような場合に、摩擦クラッチ装置２０の故障が検出される。このような場合も故障として検出すれば、エンジン２００の始動が遅れてしまうことを防止することができる。クラッチ故障判定部１４０では更に、クラッチ係合制御部１２０からの指示により摩擦クラッチ装置２０は動作していることが検出されているが、実際にはエンジン２００の始動が行えていないような場合に、摩擦クラッチ装置２０の故障が検出される。ちなみに、エンジン２００の始動が行えているか否かは、例えばエンジン２００の回転数ＮＥ等を用いて判定することができる。

なお、上述した故障例以外の状況であっても、クラッチ故障判定部１４０では、摩擦クラッチ装置２０によるエンジン始動制御が正常に行なわれていない場合にクラッチの故障が検出される。

摩擦クラッチ装置２０の故障が検出されない場合（ステップＳ０４：ＮＯ）、摩擦クラッチ装置２０を係合させることによるエンジン始動制御が正常に行なわれると判断され一連の処理は終了する。一方で、摩擦クラッチ装置２０の故障が検出された場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、摩擦クラッチ装置２０によるエンジン始動制御は中断され、スタータモータ３００によるエンジン始動制御へと切替えられる。

スタータモータ３００によるエンジン始動制御では、先ずクラッチストローク異常判定部１５０において、クラッチストロークセンサに異常があるか否か（より正確には、異常がないのか、或いは異常がないとは言い切れないのか）が判定される（ステップＳ０５）。クラッチストローク異常判定部１５０は、クラッチストローク検出部１３０において検出されたストローク状態に基づいて、クラッチストロークセンサの異常を判定する。

具体的には、例えばクラッチ係合制御部１２０によって摩擦クラッチ装置２０が係合するように制御されているにもかかわらず、摩擦クラッチ装置２０のストローク状態が変化しない場合、摩擦クラッチ装置２０自体が故障している可能性もあるが、クラッチストロークセンサに異常がある可能性もある。また、摩擦クラッチ装置２０のストローク状態がエンジン２００を始動させることが可能なストローク状態へ変化しているにもかかわらず、エンジン２００の回転数が上昇しない場合も、クラッチストロークセンサに異常がある可能性がある。よって、このような場合には、クラッチストローク異常判定部１５０において、クラッチストロークセンサの異常がないとは言い切れないと判定される。

他方で、時間の経過による摩擦クラッチ装置２０のストローク状態の変化が検出できている場合には、クラッチストローク検出手段には異常がないと判定できる。

クラッチストロークセンサに異常がない場合（ステップＳ０５：ＹＥＳ）、エンジン始動前処理部１６０において、摩擦クラッチ装置２０が係合状態であるか否かが判定される（ステップＳ０６）。なお摩擦クラッチ装置２０が係合状態であるか否かは、クラッチストローク検出部１２０において検出される摩擦クラッチ装置２０のストローク状態によって判定できる。摩擦クラッチ装置２０が係合状態である場合（ステップＳ０６：ＹＥＳ）、エンジン始動前処理部１６０は、係合状態である摩擦クラッチ装置２０を開放するよう制御する（ステップＳ０７）。これにより、エンジン２００は、変速機入力軸２８から切り離された状態となる。

一方、クラッチストロークセンサに異常がないと判断できない場合（ステップＳ０５：ＮＯ）、エンジン始動前処理部１６０によって、変速機がニュートラル状態になるよう制御される（ステップＳ０８）。これにより、エンジン２００は、変速機出力軸６０から切り離された状態となる。このようにすれば、摩擦クラッチ装置２０の係合状態が正確に判定できない場合であっても、確実にエンジンを駆動軸から切り離すことができる。

以上のように、摩擦クラッチ装置２０の開放又は変速機２０のニュートラル状態への切替えが行なわれることで、エンジン２００は動力伝達系統から切り離された状態となる。そして、スタータモータによるエンジン２００の始動制御は、上述した摩擦クラッチ装置２０の開放又は変速機２０のニュートラル状態への切替えが行なわれた後に実行される。このようにすれば、エンジン２００が動力伝達系統に接続された状態で始動されることに起因して、各種不具合が発生してしまうことを防止できる。

なお、上述した実施形態ではクラッチストロークセンサを用いて摩擦クラッチ装置２０の故障を検出する場合について説明したが、摩擦クラッチ装置２０の故障は他の方法で検出されてもよい。

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、通常のエンジン始動制御に用いられる摩擦クラッチ装置２０の故障時においても、好適にエンジン２００を始動させ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、２８…変速機入力軸、３０…変速機、４０…接続切替機構、５０…ＭＧ出力軸、６０…変速機出力軸、７０…減速機構、１００…ＥＣＵ、１１０…走行モード切替判定部、１２０…クラッチ係合制御部、１３０…クラッチストローク検出部、１４０…クラッチ故障判定部、１５０…クラッチストローク異常判定部、１６０…エンジン始動前処理部、１７０…スタータモータ制御部、２００…エンジン、３００…スタータモータ、ＭＧ…モータジェネレータ。

Claims (7)

1. 内燃機関及び回転電機を含む動力要素、前記内燃機関及び駆動軸間の連結を係合及び開放可能なクラッチ、並びに前記内燃機関を始動させることが可能なスタータモータを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両が前記内燃機関を停止させ前記回転電機からの動力で走行している際に、前記クラッチを係合するように制御することで前記内燃機関を始動させるクラッチ始動制御手段と、
   前記クラッチ始動制御手段によって前記内燃機関を始動させる際に、前記クラッチが故障しているか否かを検出するクラッチ故障検出手段と、
   前記クラッチの故障が検出された場合に、前記スタータモータによって前記内燃機関を始動させるスタータ始動制御手段と
   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. 前記クラッチ故障検出手段は、前記クラッチのストローク状態を検出可能なクラッチストローク検出手段を有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. 前記クラッチ故障検出手段は、前記クラッチ始動制御手段によって前記クラッチが係合するように制御されているにもかかわらず、前記クラッチのストローク状態が変化しない場合に、前記クラッチの故障を検出す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。
4. 前記クラッチ故障検出手段は、前記クラッチ始動制御手段によって前記クラッチが係合するように制御されることで前記クラッチのストローク状態が変化しているものの、前記内燃機関を始動させるためのストローク状態への遷移時間が所定期間より長い場合に、前記クラッチの故障を検出することを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記クラッチ故障検出手段は、前記クラッチ始動制御手段によって前記クラッチが係合するように制御されることで前記クラッチのストローク状態が前記内燃機関を始動させるためのストローク状態へ変化しているにもかかわらず、前記内燃期間の回転数が上昇しない場合に、前記クラッチの故障を検出することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記スタータ始動制御手段は、前記クラッチストローク検出手段に異常がなく、前記クラッチストローク検出手段によって前記クラッチが係合状態であると検出できる場合、前記クラッチを開放した後に、前記スタータモータによって前記内燃機関を始動させることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記ハイブリッド車両は前記クラッチ及び前記駆動軸間に変速機を備えており、
   前記スタータ始動制御手段は、前記クラッチストローク検出手段に異常がないと判断できない場合、前記変速機をニュートラル状態とした後に、前記スタータモータによって前記内燃機関を始動させることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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