JP2013107539A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動モータを走行駆動源とする電気自動車走行モードでの走行可能領域の拡大を図ることができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決機構】本発明のハイブリッド車両の制御装置では、エンジン始動モータを兼用するモータ/ジェネレータ３を駆動源とするEVモードを選択中、スターターモータ６を用いて走行中のエンジン始動を行うスターターモータ再始動モード時のEVモードでの走行可能領域を、モータ/ジェネレータ３を用いて走行中のエンジン始動を行う通常モータ再始動モード時のEVモードでの走行可能領域よりも拡大する。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンを始動するスターターモータを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

従来、駆動モータを走行駆動源とする電気自動車走行モードでの走行中、この駆動モータをエンジン始動時のスターターモータとして機能させるハイブリッド車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、電気自動車走行モードの走行可能領域を、ドライバーの要求駆動力が駆動モータの最大出力トルクからエンジン始動トルクを差し引いた範囲となる領域に設定する。

特開2003-200758公報

しかしながら、従来のハイブリッド車両の制御装置では、駆動モータを走行中のエンジン始動時のスターターモータとして機能させるので、駆動モータの出力トルクに、エンジン始動のためのエンジン始動トルクを余力として確保しておく必要がある。そのため、電気自動車走行モードで走行中の駆動モータトルクが制限されてしまい、電気自動車モードで走行可能な領域が制限されるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、駆動モータを走行駆動源とする電気自動車走行モードでの走行可能領域の拡大を図ることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、エンジンと、スターターモータと、駆動モータと、再始動モード切替手段と、EV領域制御手段と、を備えている。
前記スターターモータは、前記エンジンを始動させる。
前記駆動モータは、前記エンジンと駆動輪に対しモータトルクが伝達可能である。
前記再始動モード切替手段は、前記駆動モータを駆動源とする電気自動車走行モードを選択中、前記スターターモータを用いてエンジン始動を行うスターターモータ再始動モードと、前記駆動モータを用いてエンジン始動を行う通常モータ再始動モードと、を切り替える。
前記EV領域制御手段は、前記スターターモータ再始動モード時、前記電気自動車走行モードでの走行可能領域を、前記通常モータ再始動モード時よりも拡大する。

本発明のハイブリッド車両の制御装置にあっては、電気自動車走行モード中にスターターモータを用いてエンジン始動を行うスターターモータ再始動モード時、電気自動車走行モードでの走行可能領域が、駆動モータを用いてエンジン始動を行う通常モータ再始動モード時における電気自動車走行モードでの走行可能領域よりも拡大される。
すなわち、走行中にスターターモータを用いてエンジン始動を行うときには、駆動モータをスターターモータとして機能させる必要がない。そのため、駆動モータをスターターモータとして機能させる際に確保するエンジン始動のための余力トルク（エンジン始動トルク）を駆動モータに残す必要がなくなる。これにより、駆動モータの持つ最大出力トルクを走行駆動のトルクとして利用することが可能となる。
この結果、駆動モータを走行駆動源とする電気自動車走行モードでの走行可能領域の拡大を図ることができる。

実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両を示す全体システム図である。 EVモードとHEVモードとの遷移条件を示す説明図である。 実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の統合コントローラで実行されるEV領域制御処理の流れを示すフローチャートである。 スターターモータをエンジン始動に用いるときのＥＶ−ＨＥＶ選択マップ（EVモード走行領域拡大マップ）を示すモード特性図である。 駆動モータをエンジン始動に用いるときのＥＶ−ＨＥＶ選択マップ（EVモード走行領域通常マップ）を示すモード特性図である。 実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の統合コントローラで実行される再始動モード切替処理の流れを示すフローチャートである。 スターターモータ再始動モードと通常モータ再始動モードとの遷移条件を示す説明図である。 実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両で、スターターモータによるエンジン始動が可能になるときのエンジン回転数・エンジン燃料噴射状態・スターターモータスタンバイ判定・ドライバー要求駆動力・EV⇒HEV切替線の各特性を示すタイムチャートである。

以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１のＦＦハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）の制御装置の構成を、「全体システム構成」、「EV領域制御構成」、「再始動モード切替構成」に分けて説明する。

[全体システム構成]
図１は、実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両を示す全体システム図である。図２は、EVモードとHEVモードとの遷移条件を示す説明図である。以下、図１に基づいて、ＦＦハイブリッド車両の全体システム構成を説明する。

ＦＦハイブリッド車両Ｓは、図１に示すように、エンジン１と、第１クラッチ２と、モータ/ジェネレータ３（駆動モータ）と、第２クラッチ４と、ベルト式無段変速機５と、スターターモータ６と、第１低電圧バッテリ７と、第２低電圧バッテリ８と、回路遮断リレー９と、突入電流防止リレー１０と、DC/DCコンバータ１１と、高電圧バッテリ１２と、インバータ１３と、第１,第２電装負荷１４,１５と、を備える。なお、１６，１６は、前輪（駆動輪）であり、１７，１７は、後輪である。

前記エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、エンジンコントローラ２０からのエンジン制御指令に基づいて、エンジン始動制御やエンジン停止制御やスロットルバルブのバルブ開度制御や燃料カット制御、等が行われる。

前記第１クラッチ２は、エンジン１とモータ/ジェネレータ３の間に介装されたクラッチである。ＣＶＴコントローラ２１からの制御指令に基づき図外の油圧ユニットにより作り出された第１クラッチ油圧（CL1油圧）により、締結〜解放が制御される。

前記モータ/ジェネレータ３は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータ/ジェネレータである。モータコントローラ２２からの制御指令に基づいて、インバータ１３により作り出された三相交流を印加することにより駆動する。モータ/ジェネレータ３は、インバータ１３を介して高電圧バッテリ１２からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作する（力行）。また、モータ/ジェネレータ３のロータがエンジン１や左右前輪１６，１６から回転エネルギを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、インバータ１３を介して高電圧バッテリ１２を充電する（回生）。

前記第２クラッチ４は、モータ/ジェネレータ３と左右前輪１６，１６の間のうち、モータ軸と変速機入力軸の間に介装されたクラッチである。第２クラッチ４は、第１クラッチ２と同様に、ＣＶＴコントローラ２１からの制御指令に基づき図外の油圧ユニットにより作り出された第２クラッチ油圧（CL2油圧）により、締結・スリップ締結・解放が制御される。

前記ベルト式無段変速機５は、第２クラッチ４の下流位置に配置され、車速VSPやアクセル開度APOに応じて目標入力回転数を決め、無段階による変速比を自動的に変更する。このベルト式無段変速機５は、ＣＶＴコントローラ２１からの制御指令に基づき図外の油圧ユニットにより作り出されたプライマリ油圧とセカンダリ油圧により、２つのプーリーへのベルト巻き付け径比である変速比が制御される。ベルト式無段変速機５の変速機出力軸には、図外のディファレンシャルが連結され、ディファレンシャルから左右のドライブシャフトを介してそれぞれに左右前輪１６，１６が設けられている。

前記スターターモータ６は、エンジン１を始動する専用モータであり、モータコントローラ２２からの制御指令に基づいて突入電流防止リレー１０をオンにしたとき、第１低電圧バッテリ７から電力供給を受けて駆動する直流モータである。ここで、このスターターモータ６は、エンジン１のクランクシャフトに設けたリングギヤにスターターモータ６に設けたピニオンギヤを飛び込ませることでクランキングする飛び込み式のスターターモータである。

前記第１低電圧バッテリ７は、回路遮断リレー９をオンすると共に、高電圧バッテリ１２からの直流高電圧を、DC/DCコンバータ１１により直流低電圧に変換することで充電される。前記第２低電圧バッテリ８は、高電圧バッテリ１２からの直流高電圧を、DC/DCコンバータ１１により直流低電圧に変換することで常時充電される。さらに、前記回路遮断リレー９をオンすることで、第２低電圧バッテリ８からスターターモータ６へ電力供給することも可能となる。この第２低電圧バッテリ８には、第１,第２電装負荷１４,１５が接続されているが、回路遮断リレー９をオンすることで、第１低電圧バッテリ７からも第１,第２電装負荷１４,１５へ電力供給が可能となる。ここで、第１,第２電装負荷１４,１５とは、例えばPCTヒータやエアコンシステム、室内灯、その他車両に搭載された電装品である。

前記インバータ１３は、モータコントローラ２２からの制御指令に基づいて、力行時、高電圧バッテリ１２からの直流を三相交流に変換してモータ/ジェネレータ３を駆動する。また、回生時、モータ/ジェネレータ３からの三相交流を直流に変換し、高電圧バッテリ１２へ充電する。

前記ＦＦハイブリッド車両Ｓは、駆動形態の違いによる走行モードとして、図２に示すように、電気自動車走行モード（以下、「EVモード」という。）と、ハイブリッド車走行モード（以下、「HEVモード」という。）と、を有する。

前記「EVモード」は、第１クラッチ２を解放状態とし、エンジン１を停止してモータ/ジェネレータ３のみを駆動源として走行するモードであり、モータ走行モード・回生走行モードを有し、何れかのモードにより走行する。この「EVモード」は、ドライバーの要求駆動力が低く、システム要求がないときに選択される。

前記「HEVモード」は、第１クラッチ２を締結状態とし、エンジン１とモータ/ジェネレータ３を駆動源として走行するモードであり、モータアシスト走行モード・発電走行モード・エンジン走行モードを有し、何れかのモードにより走行する。この「HEVモード」は、ドライバーの要求駆動力が高いとき、あるいは、高電圧バッテリ１２のバッテリSOCが不足する等のシステム要求があるときに選択される。

すなわち、EVモードからHEVモードへ遷移するには、ドライバーの要求駆動力が予め設定されたEV⇒HEV切替線（エンジン始動線）を上回った場合、又は、システム要求によるエンジン始動要求が生じている場合である。
ここで、システム要求始動条件を列挙すると、路面勾配、エアコン条件、エンジンフード、エンジン水温、大気圧、ブレーキ負圧、変速機作動油温、第１クラッチフェーシング推定温度、高電圧バッテリSOC、高電圧バッテリ出力可能電圧、モータ発生可能トルク、駆動力以外の消費電力、フロントデフォッガースイッチ、リヤデフォッガースイッチ、三元触媒の酸素濃度、等がある。

一方、HEVモードからEVモードへ遷移するには、ドライバーの要求駆動力が予め設定されたHEV⇒EV切替線（エンジン停止線）を下回った場合であって、システム要求によるエンジン始動要求がない場合である。

前記ＦＦハイブリッド車両Ｓの制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ２０と、ＣＶＴコントローラ２１と、モータコントローラ２２と、統合コントローラ２３と、を有して構成されている。なお、各コントローラ２０，２１，２２と統合コントローラ２３とは、情報交換が互いに可能なＣＡＮ通信線２４を介して接続されている。

前記エンジンコントローラ２０は、エンジン回転数センサ２７からのエンジン回転数情報と、クランク角センサ２８からのクランク角情報と、逆回転検知センサ２９からのエンジン状態情報と、統合コントローラ２３からの目標エンジントルク指令と、その他の必要情報を入力する。そして、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、エンジン１のスロットルバルブアクチュエータ等へ出力する。

前記ＣＶＴコントローラ２１は、アクセル開度センサ２５と、車速センサ２６と、他のセンサ類３０等からの情報を入力する。そして、Ｄレンジを選択しての走行時、アクセル開度APOと車速VSPにより決まる目標入力回転数をシフトマップにより検索し、検索された目標入力回転数（変速比）を得る制御指令を、ベルト式無段変速機５に設けられた図外の油圧ユニットに出力する。この変速比制御に加え、第１クラッチ２と第２クラッチ４のクラッチ油圧制御を行う。

前記モータコントローラ２２は、ロータ回転位置情報と、統合コントローラ２３からの目標MGトルク指令および目標MG回転数指令と、他の必要情報を入力する。そして、モータ/ジェネレータ３のモータ動作点（Nm,Tm）を制御する指令をインバータ１３へ出力する。そして、モータコントローラ２２は、エンジン始動時に回路遮断リレー９や突入電流防止リレー１０に対してスターター起動信号（ON）を出すスターターモータ６の駆動制御も併せて行う。

前記統合コントローラ２３は、車両全体の消費エネルギを管理し、最高効率で車両を走らせるための機能を担うものである。この統合コントローラ２３には、アクセル開度センサ２５、車速センサ２６、エンジン回転数センサ２７、クランク角センサ２８、逆回転検知センサ２９、他のセンサ類３０からの必要情報が直接、あるいは、ＣＡＮ通信線２４を介して入力される。

[EV領域制御構成]
図３は、実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の統合コントローラで実行されるEV領域制御処理の流れを示すフローチャートである（EV領域制御手段）。図４は、スターターモータをエンジン始動に用いるときのＥＶ−ＨＥＶ選択マップ（EVモード走行領域拡大マップ）を示すモード特性図である。図５は、駆動モータをエンジン始動に用いるときのＥＶ−ＨＥＶ選択マップ（EVモード走行領域通常マップ）を示すモード特性図である。
以下、EV領域制御構成をあらわす図３の各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、「EVモード」を選択しての走行が許可されているか否かを判断する。YES（EV走行許可）の場合はステップＳ２へ進み、NO（EV走行不許可）の場合はステップＳ１を繰り返す。

ステップＳ２では、ステップＳ１でのEV走行許可であるとの判断に続き、走行中にスターターモータ６によるエンジン始動が可能であるか否か、すなわち、スターターモータ６を用いて走行中のエンジン始動を行うスターターモータ再始動モードであるか、モータ/ジェネレータ３を用いて走行中のエンジン始動を行う通常モータ再始動モードであるかを判断する。YES（スターターモータ使用可能＝スターターモータ再始動モード）の場合はステップＳ３へ進み、NO（スターターモータ使用不可＝通常モータ再始動モード）の場合はステップＳ４へ進む。
ここで、スターターモータ６によるエンジン始動の可否判断は、後述する再始動モード切替処理に基づいて行う。

ステップＳ３では、ステップＳ２でのスターターモータ使用可能である、つまりスターターモータ再始動モードであるとの判断に続き、目標走行モード（EVモード、HEVモード）を演算する際に使用するＥＶ−ＨＥＶ選択マップとして、図４に示すEVモード走行領域拡大マップを使用するように設定し、エンドへ進む。

ステップＳ４では、ステップＳ２でのスターターモータ使用不可である、つまり通常モータ再始動モードであるとの判断に続き、ＥＶ−ＨＥＶ選択マップとして、図５に示すEVモード走行領域通常マップを使用するように設定し、エンドへ進む。

ここで、「ＥＶ−ＨＥＶ選択マップ」とは、ドライバーの要求駆動力（アクセル開度APO）と車速VSPに応じて、EVモードでの走行可能領域（図４,５中「EV」と示す領域、以下EV領域という）と、HEVモードでの走行可能領域（４,５図中「HEV」と示す領域、以下HEV領域という）とを設定するマップである。このEV領域とHEV領域は、EV⇒HEV切替線（エンジン始動線）及びHEV⇒EV切替線（エンジン停止線）によって区画されている。そして、このＥＶ−ＨＥＶ選択マップにおいて、EV領域に存在する運転点（APO,VSP）がEV⇒HEV切替線を上回れば、エンジン始動要求が発生して目標走行モードが「HEVモード」へと切り替わる。また、HEV領域に存在する運転点（APO,VSP）がHEV⇒EV切替線を下回れば、エンジン停止要求が発生して目標走行モードが「EVモード」へと切り替わる。

そして、「EVモード走行領域拡大マップ」とは、「EVモード走行領域通常マップ」でのEV領域よりも、このEV領域を拡大したマップである。

つまり、「EVモード走行領域通常マップ」では、EV領域とHEV領域を区画するEV⇒HEV切替線を、車速VSPに応じて決まるモータ/ジェネレータ３の最大出力トルク（図５で一点鎖線で示す）から、エンジン１の始動に必要なトルク（エンジン始動トルク）を差し引いた値とする。

一方、「EVモード走行領域拡大マップ」では、スターターモータ６を用いてエンジン始動が可能な車速域において、EV領域とHEV領域を区画するEV⇒HEV切替線を、車速VSPに応じて決まるモータ/ジェネレータ３の最大出力トルク（図４で一点鎖線で示す）から、エンジン１の始動時の回転上昇アシスト分のトルク（始動アシストトルク）を差し引いた値とする。
ここで、上記「回転上昇アシスト分のトルク」とは、スターターモータ６によるクランキングトルクと初爆トルクでエンジン回転数を十分に上げられない場合を想定してモータ/ジェネレータ３に残しておく余裕トルクである。
また、上記「スターターモータ６を用いてエンジン始動が可能な車速域」とは、図４に示す下限閾値VSP１から上限閾値VSP2の間の車速域である。この下限閾値VSP1は、暗騒音（＝環境騒音）によってスターターモータ６の飛び込み音や駆動音が乗員に聞こえなくなり、乗員に違和感を感じさせない車速閾値である。車速VSPが低くなると暗騒音が小さくなり、スターターモータ６によるエンジン始動ができない。また、上限閾値VSP2は、スターターモータ６によりエンジン１のクランキングに必要なエンジン回転数を出力できる車速閾値である。車速VSPが高くなるとクランキングに必要なエンジン回転数が高くなってしまい、スターターモータ６によるエンジン始動ができない。
なお、この「EVモード走行領域拡大マップ」において、スターターモータ６を用いてエンジン始動が可能な車速域以外の車速域では、EV⇒HEV切替線を、モータ/ジェネレータ３の最大出力トルクから、エンジン始動トルクを差し引いた値とする。

[再始動モード切替構成]
図６は、実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の統合コントローラで実行される再始動モード切替処理の流れを示すフローチャートである（再始動モード切替手段）。図７は、スターターモータ再始動モードと通常モータ再始動モードとの遷移条件を示す説明図である。
以下、再始動モード切替構成をあらわす図６の各ステップについて説明する。

ステップＳ10では、エンジン１が停止したか否かを判断する。YES（エンジン停止）の場合はステップＳ11へ進み、NO（エンジン駆動）の場合はステップＳ18へ進む。
ここで、エンジン停止の判断は、エンジン回転数センサ２７からのエンジン回転数情報、又は、逆回転検知センサ２９からのエンジン状態情報に基づいて行う。エンジン回転数が所定回転数以下になった場合や、エンジン回転状態が予め設定した停止状態となった場合には、エンジン停止と判断する。

ステップＳ11では、ステップＳ10でのエンジン停止との判断に続き、第１,第２低電圧バッテリ７,８がいずれも劣化していないか否かを判断する。YES（劣化なし）の場合はステップＳ12へ進み、NO（劣化あり）の場合はステップＳ18へ進む。
なお、第１,第２低電圧バッテリ７,８が劣化していると、低電圧系回路の電圧低下が所定閾値以下になり、システムが瞬間停止するおそれがあるため、スターターモータ６の使用を制限する。

ステップＳ12では、ステップＳ11でのバッテリ劣化なしとの判断に続き、第１,第２低電圧バッテリ７,８がいずれも十分なバッテリSOCを確保しているか否か、すなわちバッテリ充電状態が十分であるか否かを判断する。YES（SOCあり）の場合はステップＳ13へ進み、NO（SOC不足）の場合はステップＳ18へ進む。
ここで、バッテリSOC状態（バッテリ充電状態）は、第１,第２低電圧バッテリ７,８の出力電圧やDC/DCコンバータ１１の充電状態に基づいて判断する。
なお、長期間放置される等して第１,第２低電圧バッテリ７,８が放電している場合には、スターターモータ６への電力供給を十分に行うことができず、エンジン始動に時間がかかったり、システムが瞬間停止するおそれがあるため、スターターモータ６の使用を制限する。

ステップＳ13では、ステップＳ12でのバッテリSOCありとの判断に続き、第１,第２低電圧バッテリ７,８に接続された第１,第２電装負荷１４,１５における消費電力が所定閾値よりも小さいか否かを判断する。YES（消費電力小）の場合はステップＳ14へ進み、NO（消費電力大）の場合はステップＳ18へ進む。
なお、PCTヒータが駆動中等の第１,第２電装負荷１４,１５での消費電力が大きい場合では、システムが瞬間停止する閾値に対するマージンが小さくなり、低電圧系回路の電圧低下がこの閾値以下になりやすくなるため、スターターモータ６の使用を制限する。

ステップＳ14では、ステップＳ13での消費電力小との判断に続き、スターターモータ６の温度が所定閾値未満であるか否か、すなわちスターターモータ６が過熱していないか否かを判断する。YES（スターター非過熱）の場合はステップＳ15へ進み、NO（スターター過熱）の場合はステップＳ18へ進む。
なお、スターターモータ６によるエンジン始動直後はモータ温度が上がるため、次回始動不能や耐久性への影響を考慮して、スターターモータ６の使用を制限する。

ステップＳ15では、ステップＳ14でのスターター非過熱との判断に続き、スターターモータ６の使用回数が所定回数を越えていないか否かを判断する。YES（所定回数未満）の場合はステップＳ16へ進み、NO（所定回数以上）の場合はステップＳ18へ進む。
なお、スターターモータ６によるエンジン始動の回数によって耐久性に影響が生じる部品等があるため、スターターモータ６の使用を制限する。

ステップＳ16では、ステップＳ15での使用回数所定未満との判断に続き、ドライバーによる駆動要求がなく、モータ/ジェネレータ３によるエンジン始動が不可能であるか否かを判断する。YES（駆動要求なし且つモータ/ジェネレータ始動不可）の場合はステップＳ17へ進み、NO（駆動要求なし且つモータ/ジェネレータ始動可）の場合はステップＳ18へ進む。
ここで、ドライバーによる駆動要求とは、アクセル開度APOに基づいて判断する。アクセルが踏み込まれれば（アクセル開度が大になれば）、駆動要求（加速要求）があったと判断する。また、モータ/ジェネレータ３によってエンジン始動した場合に、現在の駆動力が維持できれば、モータ/ジェネレータ３によるエンジン始動が可能と判断する。
なお、モータ/ジェネレータ３を用いてエンジン始動することで、スターターモータ６の劣化を防止し、運転性や騒音振動性能を優先することができるため、スターターモータ６の使用を制限する。

ステップＳ17では、ステップＳ16での駆動要求なし且つモータ/ジェネレータ始動不可との判断に続き、スターターモータ６による走行中のエンジン始動を可能と判断する。つまり、エンジン再始動モードを、スターターモータ６を用いて走行中のエンジン始動を行うスターターモータ再始動モードに設定する。そして、エンドへ進む。

ステップＳ18では、ステップＳ10でのエンジン駆動との判断、ステップＳ11でのバッテリ劣化ありとの判断、ステップＳ12でのバッテリSOC不足との判断、ステップＳ13での消費電力大との判断、ステップＳ14でのスターター過熱との判断、ステップＳ15での使用回数所定以上との判断、ステップＳ16での駆動要求なし且つモータ/ジェネレータ始動可との判断、のいずれかに続き、モータ/ジェネレータ３による走行中のエンジン始動を可能と判断する。つまり、エンジン再始動モードを、モータ/ジェネレータ３を用いて走行中のエンジン始動を行う通常モータ再始動モードに設定する。そして、エンドへ進む。

そして、図７に示すように、通常モータ再始動モードからスターターモータ再始動モードに遷移するには、目標走行モードがEVモードとなる、スターターモータ６によるエンジン始動が可能となる（エンジン回転が停止と判断）、スターターモータ６による再始動条件（上記ステップＳ11〜ステップＳ16）がすべて成立する、つまり再始動禁止条件が成立してない、との各条件が必要となる。

一方、スターターモータ再始動モードから通常モータ再始動モードへと遷移するには、スターターモータ再始動モードとなった後に、目標走行モードがHEVモードとなった場合である。すなわち、スターターモータ再始動モードにおいて、スターターモータ６を用いてエンジン始動することでEVモードからHEVモードへと走行モードが遷移すれば、エンジン再始動モードは、一旦、通常モータ再始動モードとなる。

次に、実施例１のハイブリッド車両の制御装置のEVモード拡大作用について説明する。

[EVモード拡大作用]
図８は、実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両で、スターターモータによるエンジン始動が可能になるときのエンジン回転数・エンジン燃料噴射状態・スターターモータスタンバイ判定・ドライバー要求駆動力・EV⇒HEV切替線の各特性を示すタイムチャートである。

実施例１のハイブリッド車両の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両Ｓでは、スターターモータ再始動モード時のEVモードでの走行可能領域を、通常モータ再始動モード時のEVモードでの走行可能領域よりも拡大している。

すなわち、実施例１のＦＦハイブリッド車両ＳがHEVモード中、スターターモータ６を用いてエンジン始動可能な車速域（VSP1＜車速＜VSP2）で走行しているとき、図８に示す時刻t1において、アクセル開度APOが小さくなり、ドライバーの要求駆動力が低下すると、エンジン１への燃料供給がOFFされる。
このとき、燃料供給が停止してもエンジン１は惰性により回転しエンジン回転数は変動しない。そのため、図６に示すフローチャートにおいてステップＳ10→ステップＳ18へと進み、通常モータ再始動モードが設定される。つまり、ドライバーの要求駆動力の低下によりエンジン１への燃料供給がOFFしても、スターターモータ６を用いてエンジン始動することはできず、スターターモータ６のスタンバイ判定はOFFのままである。
これにより、ＥＶ−ＨＥＶ選択マップとして「EVモード走行領域通常マップ」が用いられ、EV⇒HEV切替線はモータ/ジェネレータ最大出力トルクからエンジン始動トルクを引いた値に設定される。これにより、モータ/ジェネレータ３の出力可能トルクがエンジン始動トルクによって制限された状態となり、EV⇒HEV切替線が要求駆動力に対して低い値となる。

時刻t2において、ドライバーの要求駆動力がEV⇒HEV切替線以下になり、さらに低下してHEV⇒EV切替線（ここでは図示せず）を下回れば、目標走行モードがEVモードへと切り替わる。
このとき、エンジン１は惰性により回転し続けているためエンジン回転数は低下しておらず、図６に示すフローチャートにおいてステップＳ10→ステップＳ18へと進み、通常モータ再始動モードが設定され続ける。

そして、時刻t3において、エンジン回転数が低下し始める。この場合であっても、エンジン回転数が高く、エンジン停止と判定されない。このため、図６に示すフローチャートにおいてステップＳ10→ステップＳ18へと進み、通常モータ再始動モードが設定され続ける。

時刻t4において、エンジン回転数がエンジン停止と判定できる回数となる、つまりゼロとなると、図６に示すフローチャートにおいてステップＳ10→ステップＳ11へと進む。そして、第１,第２低電圧バッテリ７,８の状態、SOC、第１,第２電装負荷１４,１５による消費電力、スターターモータ６の温度及び使用回数、駆動要求の有無、モータ/ジェネレータ３による始動可否を検出する。この結果、スターターモータ６による再始動禁止条件が成立していなければ、図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ11→ステップＳ12→ステップＳ13→ステップＳ14→ステップＳ15→ステップＳ16→ステップＳ17へと進み、スターターモータ６による走行中のエンジン始動が可能と判断される。つまり、スターターモータ再始動モードが設定され、スターターモータスタンバイ判定がONとなる。

これにより、図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進み、ＥＶ−ＨＥＶ選択マップは、「EVモード走行領域拡大マップ」が用いられる。このとき、ＦＦハイブリッド車両Ｓが、スターターモータ６を用いてエンジン始動可能な車速域（VSP1＜車速＜VSP2）で走行しているため、EV⇒HEV切替線は、モータ/ジェネレータ最大出力トルクから始動アシストトルクを引いた値に設定される。つまり、モータ/ジェネレータ３の出力可能トルクがエンジン始動トルクによって制限されることがなくなり、通常モータ再始動モードが設定されているときよりも、EV⇒HEV切替線が要求駆動力に対して高い値となる。

このため、時刻t5においてドライバーの要求駆動力が上昇しても、この要求駆動力がEV⇒HEV切替線を上回らず、EVモードのまま走行可能となる。この結果、EVモードでの走行状態を維持することができ、EVモードでの走行可能領域の拡大を図ることができる。

一方、このようなEVモードでの走行可能領域の拡大は、「EVモード走行領域拡大マップ」において、スターターモータ６を用いてエンジン始動可能な車速域（VSP1〜VSP2）に設定されている。つまり、このEVモードでの走行可能領域の拡大は、スターターモータ６を用いた走行中のエンジン始動が可能であると適切に判断した上で行うことができる。そのため、エンジン始動トルクを残さず、モータ/ジェネレータ３の出力トルクを走行用として利用しても、エンジン始動要求があればスターターモータ６により適切にエンジン始動を行うことができる。このため、エンジン始動性が悪化するということを防止できる。

特に、実施例１の場合では、下限閾値VSP1を、暗騒音（＝環境騒音）によってスターターモータ６の飛び込み音や駆動音が乗員に聞こえなくなり、乗員に違和感を感じさせない車速閾値に設定している。このため、乗員に違和感を与えることなくスターターモータ６によるエンジン始動を行うことができ、エンジン始動性の悪化を防止できる。
また、上限閾値VSP2を、スターターモータ６によりエンジン１のクランキングに必要なエンジン回転数を出力できる車速閾値に設定している。このため、スターターモータ６によるエンジン始動時の車速VSPが制限され、スターターモータ６によるエンジン始動を確保して、エンジン始動性の悪化を防止できる。

なお、実施例１では、スターターモータ再始動モードが設定されているときのEV⇒HEV切替線が、モータ/ジェネレータ最大出力トルクから始動アシストトルクを引いた値に設定されている。このため、スターターモータ６によるクランキングとエンジン１の初爆トルクで、十分なエンジン上昇が得られなくても、モータ/ジェネレータ３によりエンジン回転数を上昇させることでエンジン始動がスムーズに行われ、エンジン始動性の悪化を防止できる。

また、実施例１のＦＦハイブリッド車両Ｓでは、エンジン１が停止したときにスターターモータ６によるエンジン始動を可能としている。そのため、エンジン１が惰性により回転してスターターモータ６を飛び込ませることができない間は、スターターモータ６によるエンジン始動を行うことができない。これにより、スターターモータ６によるスムーズなエンジン始動を確保することができ、エンジン始動遅れの発生を防止できる。

さらに、実施例１のＦＦハイブリッド車両Ｓでは、第１,第２低電圧バッテリ７,８が劣化しているとき、第１,第２低電圧バッテリ７,８の充電状態が低いとき、第１,第２低電圧バッテリ７,８に接続された第１,第２電装負荷１４,１５の消費電力が高いとき、のいずれかの場合には、スターターモータ６を用いた走行中のエンジン始動を許可しない。これにより、スターターモータ６によるエンジン始動時に、第１,第２バッテリ７,８からの出力電圧が低下して、第１,第２電装負荷１４,１５の動作に影響を与えることを防止できる。

さらに、実施例１のＦＦハイブリッド車両Ｓでは、スターターモータ６が過熱中のときには、スターターモータ６を用いた走行中のエンジン始動を許可しない。これにより、スターターモータ６の過熱により、このスターターモータ６を用いた際のエンジン始動性能やスターターモータ６の耐久性に影響を与えることを防止できる。

そして、実施例１のＦＦハイブリッド車両Ｓでは、スターターモータ６の使用回数が所定回数を上回ったときにも、スターターモータ６を用いた走行中のエンジン始動を許可しない。これにより、スターターモータ６を用いた際のエンジン始動システムの劣化を防止し、このスターターモータ６を用いた際のエンジン始動性能に影響を与えることを防止できる。

また、実施例１のＦＦハイブリッド車両Ｓでは、ドライバーによる駆動要求がなく、且つ、モータ/ジェネレータ３によるエンジン始動が可能な場合には、モータ/ジェネレータ３を用いて走行中のエンジン始動を行う。これにより、スターターモータ６を用いた際のエンジン始動システムの劣化を防止すると共に、運転性や騒音振動性能を優先することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に挙げる効果を得ることができる。

(1) エンジン１と、
前記エンジン１を始動させるスターターモータ６と、
前記エンジン１と前輪１６,１６に対しモータトルクが伝達可能であるモータ/ジェネレータ３と、
前記モータ/ジェネレータ３を駆動源とする電気自動車走行モードを選択中、前記スターターモータ６を用いて走行中のエンジン始動を行うスターターモータ再始動モードと、前記モータ/ジェネレータ３を用いて走行中のエンジン始動を行う通常モータ再始動モードと、を切り替える再始動モード切替手段（図６）と、
前記スターターモータ再始動モード時、前記電気自動車走行モードでの走行可能領域を、前記通常モータ再始動モード時よりも拡大するEV領域制御手段（図３）と、
を備えた構成とした。
これにより、モータ/ジェネレータ３を走行駆動源とする電気自動車走行モードでの走行可能領域の拡大を図ることができる。

(2) 前記EV領域制御手段（図３）は、前記スターターモータ６を用いてエンジン始動可能な車速域（VSP1〜VSP2）のとき、前記電気自動車走行モードでの走行可能領域を、前記通常モータ再始動モード時よりも拡大する構成とした。
これにより、スターターモータを用いた走行中のエンジン始動が可能であると適切に判断した上で、EVモード走行可能領域の拡大を行うことができ、エンジン始動性が悪化することを防止できる。

(3) 前記スターターモータ６は、飛び込み式スターターモータであり、
前記再始動モード切替手段（図６）は、前記エンジンが停止したとき、前記スターターモータ再始動モードを設定する構成とした。
これにより、スターターモータ６を用いたエンジン始動をスムーズに行うことができ、エンジン始動遅れの発生を防止できる。

(4) 前記スターターモータ６に電力供給を行う第１低電圧バッテリ７を備え、
前記再始動モード切替手段（図６）は、前記第１低電圧バッテリ７が劣化している場合、前記第１低電圧バッテリ７の充電状態が低い場合、前記第１低電圧バッテリ７に接続された第１電装負荷１４による消費電力が高い場合、のいずれかのとき、前記通常モータ再始動モードを設定する構成とした。
これにより、スターターモータ６を用いたエンジン始動時に第１低電圧バッテリ７からの出力電圧が低下し、第１電装負荷１４の動作に影響を与えることを防止できる。

(5) 前記再始動モード切替手段（図６）は、前記スターターモータ６の温度が所定閾値以上のとき、前記通常モータ再始動モードを設定する構成とした。
これにより、スターターモータ６の過熱により、スターターモータ６を用いたエンジン始動システムや、スターターモータ６の耐久性に影響を与えることを防止できる。

(6) 前記再始動モード切替手段は、前記スターターモータの使用回数が所定閾値以上のとき、前記通常モータ再始動モードを設定する構成とした。
これにより、スターターモータ６を用いたエンジン始動システムの劣化により、スターターモータ６によるエンジン始動性能に影響を与えることを防止できる。

(7) 前記再始動モード切替手段は、ドライバー加速要求がなく、且つ、前記駆動モータによる走行中のエンジン始動を行っても駆動力を維持できるとき、前記通常モータ再始動モードを設定する構成とした。
これにより、スターターモータ６を用いたエンジン始動システムの劣化を防止すると共に、運転性や騒音振動性能を優先することができる。

以上、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

上記実施例１では、スターターモータ６を飛び込み式のスターターモータとし、エンジン１が停止したと判断したときにスターターモータ再始動モードを設定する例を示した。しかしながらこれに限らず、例えば、スターターモータ６が、回転同期式スターターモータである場合には、エンジン１とスターターモータ６が結合すると共に、エンジン１の回転数がスターターモータ６によるクランキング可能な回転数となったときに、スターターモータ再始動モードを設定するようにしてもよい。
この場合であっても、スターターモータ６を用いたエンジン始動をスムーズに行うことができ、エンジン始動遅れの発生を防止できる。
なお、「回転同期式スターターモータ」とは、エンジン１の回転とスターターモータ６の回転が同期したときに、エンジン１とスターターモータ６が結合するスターターモータである。この場合、例えばクランク角センサ２８からのクランク角情報に基づいてエンジン回転状態を判断する。
また、「クランキング可能な回転数」とは、スターターモータ６によりクランキングトルクを出力することができる回転数である。エンジン回転数が、この「クランキング可能な回転数」より大きい場合には、スターターモータ６はクランキングトルクを出力することはできない。

また、例えば、スターターモータ６が、常時噛み合い式スターターモータである場合には、エンジン１の回転数がスターターモータ６によるクランキング可能な回転数となったときに、スターターモータ再始動モードを設定するようにしてもよい。
この場合であっても、スターターモータ６を用いたエンジン始動をスムーズに行うことができ、エンジン始動遅れの発生を防止できる。
なお、「常時噛み合い式スターターモータ」とは、エンジン１とスターターモータ６が常時結合しているスターターモータである。

さらに、実施例１では、EV領域制御手段として、「EVモード走行領域拡大マップ」において、EVモードによる走行可能領域を拡大する際、EV⇒HEV切替線がモータ/ジェネレータ最大出力トルクから始動アシストトルクを引いた値に設定した例を示した。しかし、EVモードでの走行可能領域を区画するEV⇒HEV切替線を、モータ/ジェネレータ最大出力トルクとなる値に設定してもよい。
これにより、モータ/ジェネレータ３によって出力可能なトルクをすべて走行駆動源として利用することができ、EVモードによる走行可能領域のさらなる拡大を図ることができる。

さらに、実施例１では、再始動モード切替手段として、図６の各ステップで示したスターターモータ６による再始動条件がすべて成立したとき、スターターモータ再始動モードが設定する例を示した。しかし、図６に示すフローチャートの各ステップで示したスターターモータ６による再始動条件は、任意に選択することができる。すなわち、図６での各ステップが必ずしもすべて成立していなくとも、スターターモータ再始動モードを設定してもよい。

さらに、実施例１では、再始動モード切替手段として、図６のステップＳ11で、第１,第２低電圧バッテリ７,８がいずれも劣化していないか否かを判断する例を示し、ステップＳ12で、第１,第２低電圧バッテリ７,８がいずれも十分なバッテリSOCを確保しているか否かを判断する例を示し、ステップＳ13で、第１,第２電装負荷１４,１５における消費電力が所定閾値よりも小さいか否かを判断する例を示している。
しかし、スターターモータ６に対して主に電力供給する第１低電圧バッテリ７の劣化状態やバッテリSOC、さらに、この第１低電圧バッテリ７から主に電力供給を受ける第１電装負荷１４の消費電力についてのみ、スターターモータ６による再始動条件としてもよい。

そして、実施例１では、本発明のハイブリッド車両の制御装置を、１モータ２クラッチによるＦＦハイブリッド車両Ｓに適用する例を示した。しかし、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、第１クラッチ２や第２クラッチ４やベルト式無段変速機５等を駆動系に備えていないＦＦやＦＲのハイブリッド車両に対しても適用することができる。要するに、エンジンのスターターモータと、エンジン始動モータを兼用する駆動モータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であれば適用できる。

１ エンジン
２ 第１クラッチ
３ モータ/ジェネレータ（駆動モータ）
４ 第２クラッチ
５ ベルト式無断変速機
６ スターターモータ
７ 第１低電圧バッテリ
８ 第２低電圧バッテリ
９ 回路遮断リレー
１０ 突入電流防止リレー
１１ DC/DCコンバータ
１２ 高電圧バッテリ
１３ インバータ
１４ 第１電装負荷
１５ 第２電装負荷
１６ 前輪（駆動輪）
１７ 後輪
２０ エンジンコントローラ
２１ ＣＶＴコントローラ
２２ モータコントローラ
２３ 統合コントローラ
２４ ＣＡＮ通信線

Claims (9)

1. エンジンと、
   前記エンジンを始動させるスターターモータと、
   前記エンジンと駆動輪に対しモータトルクが伝達可能である駆動モータと、
   前記駆動モータを駆動源とする電気自動車走行モードを選択中、前記スターターモータを用いて走行中のエンジン始動を行うスターターモータ再始動モードと、前記駆動モータを用いて走行中のエンジン始動を行う通常モータ再始動モードと、を切り替える再始動モード切替手段と、
   前記スターターモータ再始動モード時、前記電気自動車走行モードでの走行可能領域を、前記通常モータ再始動モード時よりも拡大するEV領域制御手段と、
   を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記EV領域制御手段は、前記スターターモータを用いてエンジン始動可能な車速域のとき、前記電気自動車走行モードでの走行可能領域を、前記通常モータ再始動モード時よりも拡大する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記スターターモータは、飛び込み式スターターモータであり、
   前記再始動モード切替手段は、前記エンジンが停止したとき、前記スターターモータ再始動モードを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記スターターモータは、回転同期式スターターモータであり、
   前記再始動モード切替手段は、前記エンジンと前記スターターモータが結合すると共に、前記エンジンの回転数がクランキング可能な回転数となったとき、前記スターターモータ再始動モードを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記スターターモータは、常時噛み合い式スターターモータであり、
   前記再始動モード切替手段は、前記エンジンの回転数がクランキング可能な回転数となったとき、前記スターターモータ再始動モードを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記スターターモータに電力供給を行うバッテリを備え、
   前記再始動モード切替手段は、前記バッテリが劣化している場合、前記バッテリの充電状態が低い場合、前記バッテリに接続された電装負荷による消費電力が高い場合、のいずれかのとき、前記通常モータ再始動モードを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記再始動モード切替手段は、前記スターターモータの温度が所定閾値以上のとき、前記通常モータ再始動モードを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記再始動モード切替手段は、前記スターターモータの使用回数が所定閾値以上のとき、前記通常モータ再始動モードを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記再始動モード切替手段は、ドライバー加速要求がなく、且つ、前記駆動モータによる走行中のエンジン始動を行っても駆動力を維持できるとき、前記通常モータ再始動モードを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。