JP2014180977A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力源としてモータージェネレータとエンジンとを備えるハイブリッド車両において、モータージェネレータのみを用いたＥＶ走行モードからエンジンを用いたエンジン走行モードへ切り替える場合のトルク制御性を向上させる。
【解決手段】ＥＶ走行モードからエンジン走行モードへと切り替える場合に、エンジンの始動に先立って、スロットル開度をエンジンの無負荷運転時のゼロトルクに対応したＩＳＣ要求スロットル開度よりも＋αスロットル開度に相当する分開き側に操作する。また、エンジン６の始動後のトルク遷移期間には、点火時期遅角量を制御することによりエンジントルクをエンジン要求駆動力へと徐々に増大させるとともに、ＭＧトルクを徐々に無負荷運転時のゼロトルクまで減少させる。好ましくは、エンジン要求駆動力の大きさに応じて＋αスロットル開度を可変に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、例えば特開２００９−６７３６号公報には、エンジンとモータージェネレータとを備えるハイブリッド車両の制御に関する技術が開示されている。この公報に記載の技術によれば、エンジンおよびモータージェネレータの発生するトルクで走行するエンジン使用走行モードからエンジンを停止してモータージェネレータの発生するトルクのみで走行する電気自動車走行モードへ移行した場合に、エンジンのスロットルバルブが全開状態に制御される。これにより、エンジン回転停止直後のインテークマニホールド内の圧力が安定するので、エンジン停止から再始動までの経過時間にかかわらずエンジン再始動時の吸入空気量の安定化を図ることができる。

特開２００９−６７３６号公報 特開２００１−２９５６８０号公報

しかしながら、上記特許文献１の公報に記載された技術では、エンジンの再始動時にスロットルバルブが全開状態に制御されているため、エンジンの再始動時に要求されるエンジントルクが小さい場合には始動時の空気量が過多となるおそれがある。したがって、上記特許文献１の公報に記載された技術は、ハイブリッド車両の走行モードを切り替える際のトルクを精度よく制御する点において、未だ改善の余地を残すものであった。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、動力源としてモータージェネレータとエンジンとを備えるハイブリッド車両において、モータージェネレータのみを用いた走行からエンジンを用いた走行へ切り替える場合のトルク制御性を向上させることの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。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、車両の駆動輪に動力を伝達するエンジンと、前記エンジンと前記駆動輪との間の動力伝達経路に配置されたモータージェネレータと、前記エンジンと前記モータージェネレータとの間の駆動伝達経路を係合・解放するクラッチと、を備え、前記クラッチを解放して前記モータージェネレータの駆動力のみを用いて走行する第１の走行モードと、前記クラッチを係合して少なくとも前記エンジンの駆動力を用いて走行する第２の走行モードと、を切り替え可能なハイブリッド車両の制御装置において、
前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの切り替え時に、解放されていた前記クラッチを係合するクラッチ制御手段と、
前記クラッチ制御手段により前記クラッチが完全に係合されるまでの期間に、停止していた前記エンジンの始動を行うエンジン始動制御手段と、
前記クラッチが完全に係合した時点からの所定のトルク遷移期間に、前記エンジンの出力軸トルクが略ゼロから所定のエンジン要求駆動力を満たすトルクとなるように前記エンジンのスロットル開度および点火時期を制御するエンジントルク制御手段と、を備え、
前記エンジン始動制御手段は、
前記第１の走行モード中に、前記第２の走行モードに切り替えた場合の前記エンジンの目標エンジン回転速度を設定する目標エンジン回転速度設定手段と、
前記目標エンジン回転速度において前記エンジンの出力軸トルクが略ゼロとなる第１のスロットル開度を算出する第１のスロットル開度算出手段と、
前記エンジンの始動に先立って、停止中の前記エンジンのスロットル開度を、前記第１のスロットル開度よりも大きい第２のスロットル開度に操作するスロットル操作手段を含むことを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記エンジントルク制御手段は、前記トルク遷移期間の点火時期を最適点火時期よりも遅角させる点火時期遅角手段を含むことを特徴としている。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記トルク遷移期間の前記モータージェネレータの出力軸トルクを徐々に減少させるモータージェネレータトルク制御手段を更に備えることを特徴としている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記目標エンジン回転速度設定手段は、前記第１の走行モード中の前記モータージェネレータの回転速度を算出する手段を含み、当該モータージェネレータ回転速度を前記目標エンジン回転速度として設定することを特徴としている。

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記スロットル操作手段は、
前記目標エンジン回転速度且つ最適点火時期において前記エンジン要求駆動力を出力するためのスロットル開度である駆動力要求スロットル開度を算出する手段と、
前記駆動力要求スロットル開度を前記第２のスロットル開度として設定する手段と、
を含むことを特徴としている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記スロットル操作手段は、
前記目標エンジン回転速度且つ最適点火時期において前記エンジン要求駆動力を出力するための、前記第１のスロットル開度からの開度増分を算出する手段と、
前記第１のスロットル開度に前記開度増分を加算した開度を前記第２のスロットル開度として設定する手段と、
を含むことを特徴としている。

第７の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記スロットル操作手段は、
前記目標エンジン回転速度且つ最適点火時期において前記エンジン要求駆動力を出力するためのスロットル開度である駆動力要求スロットル開度を算出する手段と、
前記トルク遷移期間中の前記第２のスロットル開度を、前記駆動力要求スロットル開度よりも閉じ側となる所定の閉じ側スロットル開度から前記駆動力要求スロットル開度へ徐変されるように設定する第２のスロットル開度設定手段と、
を含むことを特徴としている。

第８の発明は、第７の発明において、
前記第２のスロットル開度設定手段は、前記エンジン要求駆動力が小さいほど前記閉じ側スロットル開度を閉じ側に設定する手段を含むことを特徴としている。

第９の発明は、第１乃至第８の何れか１つの発明において、
前記エンジン始動制御手段は、
前記クラッチを滑り又は係合状態にすることにより前記エンジンのクランキングを行う手段と、
前記クランキングの実行中の前記モータージェネレータの出力トルクをクランキングに要するトルク分嵩上げする手段と、
を含むことを特徴としている。

第１の発明によれば、モータージェネレータの駆動力のみで走行する第１のモードからエンジンの駆動力で走行する第２のモードへの切り替えを行う場合に、クラッチが完全に係合されるまでの期間にエンジンが始動されるとともに、クラッチが完全に係合された時点からのトルク遷移期間においてエンジンの出力軸トルクが略ゼロからエンジン要求駆動力に制御される。ここで、エンジンのスロットル開度は、エンジンの始動に先立って、エンジンの出力軸トルクが略ゼロとなるスロットル開度（第１のスロットル開度）よりも大きい第２のスロットル開度に操作される。このため、本発明によれば、エンジン始動時における空気量不足が抑制されるので、始動時のエンジン回転収束性を向上させて確実な始動および始動後のトルク遷移を実現することが可能となる。

第２の発明によれば、エンジンが始動してクラッチが完全に係合された時点からのトルク遷移期間において、点火時期が最適点火時期よりも遅角される。このため、本発明によれば、クラッチ完全係合後のエンジン出力軸トルクの遷移を空気応答によらない点火時期で制御することができるので、遷移期間のトルク制御性を効果的に向上させることができる。

第３の発明によれば、トルク遷移期間中の遅角量が徐々に減らされるとともに、モータージェネレータの出力軸トルクが徐々に減少される。このため、本発明によれば、トルク遷移期間のエンジン出力軸トルクを略ゼロから徐々に増大させることができるので、車両の出力軸トルクの急変を招くことなくモータージェネレータの出力軸トルクとエンジン出力軸トルクとの割合を変化させることができる。

第４の発明によれば、第１の走行モード中のモータージェネレータの回転速度が第２の走行モードへ切り替えた場合のエンジンの目標回転速度として算出される。このため、本発明によれば、クラッチ係合前後のモータージェネレータの回転速度を一定に維持することができるので、クラッチ係合前後の車両の出力軸トルクを一定に維持することが可能となる。

第５の発明によれば、エンジンの目標回転速度且つ最適点火時期においてエンジン要求駆動力を出力するためのスロットル開度である駆動力要求スロットル開度が第２のスロットル開度として算出される。このため、本発明によれば、トルク遷移期間のエンジントルクをスロットル操作によらず点火時期の制御のみで制御することができるので、遷移期間のトルク制御性を効果的に向上させることができる。

第６の発明によれば、エンジンの目標回転速度且つ最適点火時期においてエンジン要求駆動力を出力するための、第１のスロットル開度からの開度増分が算出され、第１のスロットル開度に当該開度増分を加算した開度が第２のスロットル開度として算出される。このため、本発明によれば、トルク遷移期間のエンジントルクをスロットル操作によらず点火時期の制御のみで制御することができるので、遷移期間のトルク制御性を効果的に向上させることができる。

第７の発明によれば、エンジンの目標回転速度且つ最適点火時期においてエンジン要求駆動力を出力するためのスロットル開度である駆動力要求スロットル開度が算出された上で、トルク遷移期間中の第２のスロットル開度が、この駆動力要求スロットル開度よりも閉じ側の開度（閉じ側スロットル開度）から駆動力要求スロットル開度へ向かって徐変されるように設定される。このため、本発明によれば、トルク遷移期間初期の空気量を制限することができるので、点火遅角量を小さくして燃費の向上を図ることできる。

第８の発明によれば、閉じ側スロットル開度は、エンジン要求駆動力が小さいほど閉じ側の開度となるように設定される。このため、本発明によれば、要求される空気量に応じてトルク遷移期間のスロットル開度を可変に設定できるので、トルク遷移期間の点火遅角量を有効に小さくして更なる燃費の向上を図ることできる。

第９の発明によれば、クラッチを滑り又は係合状態にしてモータージェネレータの駆動力をエンジンに伝達することによりクランキングが行われる。そして、モータージェネレータの出力軸トルクが、このクランキングに要するトルク分嵩上げされる。このため、本発明によれば、車両の出力トルクに影響を与えることなく、簡易な構成でエンジンの始動を行うことができる。

本発明の実施の形態の制御装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示す図である。 ＥＶ走行モードからエンジン走行モードへと切り替える際の各種状態量の変化を示すタイミングチャートである。 重み付け係数を算出するためのマップの一例を示す図である。 本実施の形態の制御装置により実行されるエンジン起動ルーチンを示すフローチャートである。

本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態の制御装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示す図である。図１に示すハイブリッド車両２は、駆動輪４を駆動するための動力源として、エンジン６とモータージェネレータ８とを備えている。エンジン６は火花点火式の内燃機関として構成され、アクチュエータとしてのスロットルバルブ３２や点火プラグ３４を備えている。また、モータージェネレータ８は、発電機としての機能と電動機として機能を併せ持った周知の同期発電電動機として構成されており、インバータを介してバッテリ（何れも図示省略）との間で電力のやり取りを行うものである。

エンジン６の出力軸１０は、Ｋ０クラッチ１２を介してモータージェネレータ８に連結されている。Ｋ０クラッチ１２は、出力軸１０のエンジン６側に設けられたクラッチ板１２ａとモータージェネレータ８側に設けられたクラッチ板１２ｂとをアクチュエータ３６により係合・解放させることにより、エンジン６とモータージェネレータ８との間の動力伝達経路を連結・遮断させるためのものである。より詳しくは、Ｋ０クラッチ１２が係合されると、エンジン６の駆動力のみ、またはエンジン６の駆動力とモータージェネレータ８の駆動力とを駆動輪４に伝達することができる。また、Ｋ０クラッチ１２が解放されると、モータージェネレータ８の駆動力のみを駆動輪４に伝達することができる。

モータージェネレータの出力軸１４はトルクコンバータ１６を介して自動変速装置１８に連結されている。トルクコンバータ１６は、エンジン６やモータージェネレータ８の回転をオイルを介して自動変速装置１８へ伝達する流体クラッチであり、出力軸１４と自動変速装置１８とを直結状態にするためのロックアップクラッチを備えている。トルクコンバータ１６のロックアップクラッチはアクチュエータ３８によって油圧制御される。また、自動変速装置１８は、車速等の情報に基づいて変速比を自動で切り替える装置であり、アクチュエータ４０により油圧制御される。

自動変速装置１８はその出力軸にプロペラシャフト２０が連結されている。プロペラシャフト２０はデファレンシャルギア２２を介して左右のドライブシャフト２４に連結され、当該ドライブシャフト２４に駆動輪４が連結されている。

本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備えている。ＥＣＵ３０は、ハイブリッドシステムが備えるセンサの信号を取り込み処理する。センサはハイブリッドシステムの各所に取り付けられている。エンジン６には、吸入空気量を計測するためのエアフローメータ４２やクランク軸の回転を検出するエンジン回転速度センサ４４、そしてスロットルバルブ３２の開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ５２が取り付けられている。また、モータージェネレータ８には、モータ回転速度を検出するモータージェネレータ回転速度センサ４６が取り付けられている。更に、ハイブリッド車両２には、車両の車速を検出する車速センサ４８やアクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５０が取り付けられている。ＥＣＵ３０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムにしたがってアクチュエータを操作することにより、ハイブリッド車両２の備えるエンジン６の駆動、モータージェネレータ８の駆動、Ｋ０クラッチ１２の係合動作、トルクコンバータ１６のロックアップクラッチの作動、および自動変速装置１８の変速比や変速タイミング等を制御する。なお、ＥＣＵ３０に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。

［実施の形態１の動作］
次に、図２及び図３を参照して実施の形態１に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について説明する。本実施の形態１のハイブリッド車両２は、エンジン６の運転を停止させてＫ０クラッチ１２を解放することにより、モータージェネレータ８の出力軸トルク（以下、「ＭＧトルク」と称する）のみによって駆動輪４を回転させて走行することが可能である。この走行モードを以下「ＥＶ走行モード」と称する。

また、本実施の形態１のハイブリッド車両２は、エンジン６の運転を駆動させてＫ０クラッチ１２を係合することにより、エンジン６の出力軸トルク（以下、「エンジントルク」と称する）のみ又はエンジントルクおよびＭＧトルクの双方によって駆動輪４を回転させて走行することも可能である。これらの走行モードを以下「エンジン走行モード」と称する。

ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両２の走行状態に応じて、ＥＶ走行モードとエンジン走行モードとの間で走行モードの切り替えを行う。例えば、車両の始動時および低速低負荷運転ではＥＶ走行モードによる走行が行われる。ここでは、エンジン６が停止され且つＫ０クラッチ１２が解放された状態からモータージェネレータ８が駆動される。これにより、ＭＧトルクがトルクコンバータ１６および自動変速装置１８を介して駆動輪４へ伝達される。なお、ＥＶ走行モード中は、動力伝達のロスを抑えるためにトルクコンバータ１６のロックアップクラッチが係合状態に制御される。ＥＣＵ３０は、ＭＧトルク及び自動変速装置１８の変速比等を制御することにより車両の出力軸トルクの要求値（以下、「車両要求トルク」と称する）を実現する。

ＥＶ走行モード中に車両の速度が所定速度以上となると、車両の速度及び出力軸トルクを一定に維持しつつエンジン走行モードへの切り替えが行われる。なお、エンジン走行モードへの切り替えは車両の速度状態に限らず、例えば高負荷へ移行した場合やバッテリのＳＯＣが低下した場合等にも行われる。図２は、ＥＶ走行モードからエンジン走行モードへと切り替える際の各種状態量の変化を示すタイミングチャートである。この図に示すように、ＥＶ走行モードからエンジン走行モードへと切り替える場合には、先ずＫ０クラッチ１２がスリップ制御されてＭＧトルクを利用したエンジン６のクランキングが行われる。このクランキング期間は、ＭＧトルクがクランキングに要するトルク分大きくされるとともにトルクコンバータ１６のロックアップクラッチが係合状態からスリップ状態に切り替えられる。これにより、クランキング期間の車両の出力軸トルクの変動が抑制される。

クランキングによってエンジン６が所定の目標エンジン回転速度による無負荷の自立運転になると、Ｋ０クラッチ１２が完全に係合されてトルク遷移期間へと移行する。なお、Ｋ０クラッチ１２の係合前後で車両の速度が変動しないように、切り替え前のモータージェネレータ８のモータ回転速度が目標エンジン回転速度として設定される。

トルク遷移期間には、車両の駆動輪４へ伝達するトルクをＭＧトルクからエンジントルクへと遷移させる。より詳しくは、トルク遷移期間のエンジン６は、エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に維持しつつエンジントルクを無負荷運転（アイドル運転）によるゼロトルクからエンジン要求駆動力まで徐々に増大させる。なお、エンジン要求駆動力は、エンジン走行モードにおいてエンジン６に要求される駆動力であって、エンジン走行モードでの車両要求トルク、モータージェネレータ８の作動状態、変速比およびロックアップクラッチの係合状態等に応じて算出することができる。一方、トルク遷移期間のモータージェネレータ８は、ＭＧトルクを無負荷運転（アイドル運転）のゼロトルクに向かって徐々に減少させる。この際、車両の出力軸トルクが略一定に維持されるように、エンジントルク、ＭＧトルク、自動変速装置１８の変速比および変速タイミング、およびトルクコンバータ１６のロックアップクラッチを制御する。トルク遷移期間の後は車両要求トルクに応じてエンジントルク、自動変速装置１８の変速比および変速タイミング、およびトルクコンバータ１６のロックアップクラッチを制御する。

なお、上述したエンジン走行モードでは、モータージェネレータ８を無負荷運転へと移行させたが、エンジン走行モード中のモータージェネレータ８は、例えば、エンジン６の出力をアシストするように所定のトルクを出力する運転でもよいし、また、車両慣性およびエンジン６の出力を回生してバッテリを充電する運転としてもよい。

ここで、通常、エンジン６の始動時のスロットル開度は、目標エンジン回転速度且つ最適点火時期においてエンジントルクがゼロトルクとなる空気量に対応した開度（以下、「ＩＳＣ要求スロットル開度」と称する）に設定される。但し、スロットル開度の調整に対する空気量の応答性は決して良好ではない。このため、クランキングの開始とともにスロットルバルブ３２を操作してスロットル開度をＩＳＣ要求スロットル開度に調整したとしても、Ｋ０クラッチ１２の完全係合までに所望の空気量を実現できないことも想定される。特に、ＥＶ走行モード中のモータ回転速度は車両の出力軸トルクや変速比等の車両運転状態に応じて変化するため、切り替え時の目標エンジン回転速度は、例えばアイドル回転数〜３０００ｒｐｍといった広範囲に渡って設定される可能性がある。したがって、目標エンジン回転速度が高い場合等、比較的多くの空気を必要とする場合においては、制御応答性の悪い空気量制御のみによってエンジン回転速度を早期に実現することが困難となり、エンジン始動に時間を要することや切り替え時における車両の速度及びトルクとエンジン回転速度及びエンジントルクとが不一致となることが想定される。

そこで、本実施の形態の制御装置では、エンジン始動時のスロットル開度をＩＳＣ要求スロットル開度よりも＋αスロットル開度に相当する分開き側に操作することとしている。ここで、＋αスロットル開度は、例えばスロットル開度が目標エンジン回転速度且つ最適点火時期においてエンジン要求駆動力を発生させるための開度（以下、駆動力要求スロットル開度）となるための、ＩＳＣ要求スロットル開度からの開度増分（以下、「駆動力要求＋αスロットル開度」）を＋αスロットル開度として設定することができる。これにより、エンジン始動時の空気量不足を回避することができるので、始動時のエンジン回転速度の収束性を有効に高めることができる。

また、本実施の形態の制御装置では、Ｋ０クラッチ１２の完全係合からのトルク遷移期間において、空気応答によらずに点火時期制御によってエンジントルクの遷移を制御することができる。すなわち、上述したスロットル制御によれば、トルク遷移期間のスロットル開度がエンジン要求駆動力に対応する空気量を実現可能な開度となっている。このため、トルク遷移期間における点火時期の最適点火時期からの遅角量を徐々に小さくすることにより、トルク遷移期間のエンジントルクをゼロトルクからエンジン要求駆動力へ遷移させることが可能となる。

ところで、上述したエンジン始動時のスロットル操作は、クランキングの実行前に完了していればよいが、ＥＶ走行モードによる走行中からエンジン走行モードへの切り替えに備えて操作しておくことが好ましい。すなわち、例えば、目標エンジン回転速度、ＩＳＣ要求スロットル開度および＋αスロットル開度をＥＶ走行モード中の運転状態に応じた最新の値に常に更新することとし、これに基づいてスロットル開度を制御することとすればよい。

なお、上述したエンジン始動時のスロットル操作では、＋αスロットル開度を駆動力要求＋αスロットル開度に設定し、点火時期の遅角制御を行うことによりトルク遷移期間のエンジントルクを徐々に大きな値に制御することとしている。しかしながら、点火時期の遅角制御はトルク制御性の向上を図ることができる反面、燃費の悪化が問題となりうる。このため、トルク遷移期間中の＋αスロットル開度は、空気量不足とならない範囲でできるだけ小開度に設定し点火遅角量を小さくすることが好ましい。ここで、エンジン要求駆動力は車両の加速状況等によって決まる値であり、このエンジン要求駆動力が小さいほど要求される空気量は小さい値となる。このため、車両の緩加速等は急加速時に比してトルク遷移期間中の空気量不足を引き起こしにくく、当該トルク遷移期間中の＋αスロットル開度を閉じ側に補正する余地がある。

そこで、本実施の形態のスロットル制御では、＋αスロットル開度をエンジン要求駆動力の大きさに応じて可変に設定することが望ましい。より具体的には、＋αスロットル開度を設定するにあたり、先ずエンジン要求駆動力の大きさに応じた重み付け係数を算出する。図３は重み付け係数を算出するためのマップの一例を示す図である。この図に示すように、重み付け係数は、目標エンジン回転速度においてエンジン６が出力可能な最大駆動力（以下、「エンジン最大駆動力」）に対するエンジン要求駆動力の割合に対応して一意的に決定される係数であって、エンジン要求駆動力がエンジン最大駆動力である場合を１として、エンジン要求駆動力が小さいほど小さな値となるように対応付けられている。次に、算出された重み付け係数を用いて＋αスロットル開度を補正する。ここでは、例えば、トルク遷移期間開始時までの＋αスロットル開度を駆動力要求＋αスロットル開度に上記重み付け係数を乗じた値とし、トルク遷移期間開始時以降の＋αスロットル開度を駆動力要求＋αスロットル開度に向かって徐々に開き側に徐変する。このような制御によれば、モード切り替え時のトルク制御性の向上と燃費の悪化抑制とのバランスをとることができる。

［実施の形態１の具体的処理］
次に、図４を参照して本実施の形態１の具体的処理について説明する。図４は、本実施の形態でＥＣＵ３０により実行されるルーチンを示すフローチャートである。尚、図４のフローチャートは、車両がＥＶ走行モード中またはＥＶ走行モードからエンジン走行モードへの切り替え中に繰り返し実行される制御ルーチンである。

図４に示すルーチンでは、先ず、エンジン起動要求が出されているか否かが判定される（ステップＳ１）。エンジン起動要求は、具体的には、例えば車速センサ４８によって検出された車速が所定速度を超えた場合に出されるものである。その結果、エンジン起動要求が出されていないと判定された場合には、ＥＶ走行モードの継続が判断されて、次のステップに移行し、ＩＳＣ要求スロットル開度が算出される（ステップＳ２）。ここでは、具体的には、モータージェネレータ回転速度センサ４６によって検出されたモータ回転速度が目標エンジン回転速度として設定されるとともに、設定された目標エンジン回転速度におけるゼロトルクを発生するスロットル開度がマップ等から算出される。なお、本実施の形態の制御装置ではモータージェネレータ回転速度センサ４６を用いてモータ回転数を検出したが、モータージェネレータ回転速度センサを備えていない装置の場合には、車速、ロックアップ状況および変速比等の情報に基づいてモータ回転速度を算出することとしてもよい。

次に、＋αスロットル開度が算出される（ステップＳ３）。ここでは、具体的には、現在の車両要求トルクを目標エンジン回転速度で駆動するエンジン６によって実現する場合のエンジン要求駆動力が算出される。そして、算出されたエンジン要求駆動力を目標エンジン回転速度において実現するためのスロットル開度のＩＳＣ要求スロットル開度からの開度増分（駆動力要求＋αスロットル開度）がマップ等を用いて算出される。また、ステップＳ３では、目標エンジン回転速度におけるエンジン最大駆動力が算出され、図３に示すマップに従いエンジン要求駆動力／エンジン最大駆動力に対応する重み付け係数が算出される。そして、駆動力要求＋αスロットル開度に重み付け係数を乗じることにより＋αスロットル開度が算出される。

次に、上記ステップＳ２にて算出されたＩＳＣ要求スロットル開度と上記ステップＳ３にて算出された＋αスロットル開度とを加算することにより、エンジン６の始動時のスロットル開度が算出される（ステップＳ４）。次に、現在のモータトルクMTRQがＥＣＵ３０のメモリに記憶される。ＥＶ走行モード中は上記ステップＳ１〜Ｓ５の処理が繰り返し実行される。ＥＣＵ３０は、停止中のエンジン６のスロットル開度が上記ステップＳ４にて算出された開度となるように、スロットルバルブ３２を操作し続ける。

上記ステップＳ１においてエンジン起動要求があると判定された場合にはステップＳ６に移行し、エンジンが起動中であるかが判定される（ステップＳ６）。ここでは、具体的には、Ｋ０クラッチ１２がスリップ状態に制御されてエンジン６のクランキングが行われているか否かが判定される。その結果、未だクランキング中であると判定された場合には、図４の制御ルーチンの最初に移行し、ステップＳ１の処理が再度実行される。

クランキングによってエンジン６が目標エンジン回転速度による自立運転となるとＫ０クラッチ１２が完全に係合される。上記ステップＳ６においてＫ０クラッチが完全に係合したことが判定されると、クランキング期間が終了してトルク遷移期間に移行したと判断される。この場合、次のステップに移行してＮ＝０の成立が判定される（ステップＳ７）。ここで、Ｎは後述するステップＳ１１において処理されるトルク推移期間の演算数のカウンタ値であって、初期値は０に設定されている。したがって、ステップＳ７の処理の初回はステップＳ８へと移行し、スロットル開度増分が算出される（ステップＳ８）。ここでは、具体的には、先ず、スロットル開度センサ５２から現在のスロットル開度が算出され、駆動力要求スロットル開度と現在のスロットル開度との差分がトルク遷移期間におけるスロットル開度増分として算出される。そして、この差分をトルク遷移期間の演算回数で除算することにより、１演算周期でのスロットル開度増分が算出される。

次に、現在のスロットル開度にスロットル開度増分を加算することにより、スロットル開度が算出される（ステップＳ９）。次に、点火時期遅角量が算出される（ステップＳ１０）。ここで、トルク遷移期間におけるモータトルクは、他の制御ルーチンによってＥＶ走行モード中のモータトルク（MTRQ）から無負荷運転に対応するゼロトルクになるように徐変制御されている。ここでは、具体的には、先ず、上記ステップＳ５において記憶されたMTRQと現在のモータトルクとの差分に相当するトルクが現時点での目標エンジントルクとして算出される。次に、エアフローメータ４２により検出された空気量およびエンジン回転速度センサ４４により検出されたエンジン回転速度に基づいて、算出された目標エンジントルクを出力するための点火時期遅角量が算出される。

次に、点火時期が算出される（ステップＳ１１）。ここでは、具体的には、先ず現在の空気量およびエンジン回転速度における最適点火時期が算出される。そして、算出された最適点火時期から上記ステップＳ１０にて算出された点火時期遅角量を減じた値が最終的な点火時期として算出される。次に、ステップＳ１２では、トルク遷移期間の演算数を示すカウンタＮに１が加算されて本ルーチンは最初に戻り、再度ステップＳ１の処理が実行される。

一方、上記ステップＳ７においてＮ＝０の成立が認められない場合には、トルク遷移期間の演算が２回目以降であると判断することができる。この場合次のステップＳ１３に移行し、点火時期遅角量が算出される（ステップＳ１３）。ここでは、具体的には、上記ステップＳ１０と同様の処理が実行される。次に、点火時期が算出される（ステップＳ１４）。ここでは、具体的には、ステップＳ１１と同様の処理が実行される。次に、スロットル開度が算出される（ステップＳ１５）。ここでは、具体的には、上記ステップＳ９と同様の処理が実行される。ステップＳ１５の処理が終了すると、次にステップＳ１２に移行しカウンタＮが加算される。また、ステップＳ１２では、ステップＮがトルク遷移期間の演算回数に達した場合にトルク遷移期間が終了したと判断し、本ルーチンを終了するための処理が行われる。

このように、上述した実施の形態の制御装置によれば、ＥＶ走行モードからエンジン走行モードへの切り替えにおいて、エンジン６の始動時のスロットル開度が＋αスロットル開度分開き側に設定されるので、始動時に十分量の空気量を確保することができる。これにより、車両の出力軸トルクの変動および回転数変動を抑制することができるので、エンジン始動時におけるドライバビリティ悪化を有効に防ぐことができる。また、上述した実施の形態の制御装置によれば、エンジン始動時におけるエンジン要求トルクが小さいほど＋αスロットル開度が小さな値に補正されるので、エンジン始動時の空気量が過剰になることが抑制される。これにより、点火遅角量を小さくすることができるので、燃費の悪化改善を有効に図ることが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１の制御装置では、エンジン要求駆動力に応じて規定された重み付け係数を用いて＋αスロットル開度を補正することとしたが、スロットル開度の補正方法はこれに限られない。すなわち、クランキング期間の終了までのスロットル開度を空気量不足とならない範囲で駆動力要求スロットル開度よりも閉じ側の開度に補正し、トルク遷移期間のスロットル開度を空気量不足とならない範囲で駆動力要求スロットル開度まで徐々に変化するよう補正するのであれば、補正対象は駆動力要求＋αスロットル開度でも駆動力要求スロットル開度でもよく、また補正方法も上記重み付け係数を用いる方法に限られない。

また、上述した実施の形態１の制御装置では、エンジン要求駆動力に応じて規定された重み付け係数を用いて＋αスロットル開度が徐々に変化するように補正することとしたが、補正を行わずに＋αスロットル開度を駆動力要求＋αスロットル開度（固定値）に制御することとしてもよい。また、上述した実施の形態１の制御装置では、駆動力要求＋αスロットル開度を算出し、ＩＳＣ要求スロットル開度に加算することで最終的な駆動力要求スロットル開度を算出することとしているが、駆動力要求＋αスロットル開度を算出することなく直接的に駆動力要求スロットル開度を算出する構成でもよい。

また、上述した実施の形態１の制御装置では、モータージェネレータ８の駆動力を用いてエンジン６のクランキングを行うこととしたが、スタータモータ等の他の始動装置を備える装置では、これらを用いてエンジンの始動を行うこととしてもよい。

尚、本実施の形態１の制御装置では、Ｋ０クラッチ１２が上記第１の発明の「クラッチ」に、ＥＶ走行モードが上記第１の発明の「第１の走行モード」に、エンジン走行モードが上記第１の発明の「第２の走行モード」に、ＩＳＣ要求スロットル開度が上記第１の発明の「第１のスロットル開度」に、ＩＳＣ要求スロットル開度に＋αスロットル開度を加算した開度が上記第１の発明の「第２のスロットル開度」に、それぞれ相当している。また、本実施の形態１の制御装置では、駆動力要求スロットル開度が上記第５の発明の「駆動力要求スロットル開度」に、駆動力要求＋αスロットル開度が上記第６の発明の「開度増分」に、それぞれ相当している。

２ ハイブリッド車両
４ 駆動輪
６ エンジン
８ モータージェネレータ
１０ エンジン出力軸
１２ Ｋ０クラッチ
１４ モータージェネレータ出力軸
１６ トルクコンバータ
１８ 自動変速装置
２０ プロペラシャフト
２２ デファレンシャルギア
２４ ドライブシャフト
３０ ＥＣＵ
３２ スロットルバルブ
３４ 点火プラグ
３６，３８，４０ アクチュエータ
４２ エアフローメータ
４４ エンジン回転速度センサ
４６ モータージェネレータ回転速度センサ
４８ 車速センサ
５０ アクセル開度センサ
５２ スロットル開度センサ

Claims (9)

1. 車両の駆動輪に動力を伝達するエンジンと、前記エンジンと前記駆動輪との間の動力伝達経路に配置されたモータージェネレータと、前記エンジンと前記モータージェネレータとの間の駆動伝達経路を係合・解放するクラッチと、を備え、前記クラッチを解放して前記モータージェネレータの駆動力のみを用いて走行する第１の走行モードと、前記クラッチを係合して少なくとも前記エンジンの駆動力を用いて走行する第２の走行モードと、を切り替え可能なハイブリッド車両の制御装置において、
   前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの切り替え時に、解放されていた前記クラッチを係合するクラッチ制御手段と、
   前記クラッチ制御手段により前記クラッチが完全に係合されるまでの期間に、停止していた前記エンジンの始動を行うエンジン始動制御手段と、
   前記クラッチが完全に係合した時点からの所定のトルク遷移期間に、前記エンジンの出力軸トルクが略ゼロから所定のエンジン要求駆動力を満たすトルクとなるように前記エンジンのスロットル開度および点火時期を制御するエンジントルク制御手段と、を備え、
   前記エンジン始動制御手段は、
   前記第１の走行モード中に、前記第２の走行モードに切り替えた場合の前記エンジンの目標エンジン回転速度を設定する目標エンジン回転速度設定手段と、
   前記目標エンジン回転速度において前記エンジンの出力軸トルクが略ゼロとなる第１のスロットル開度を算出する第１のスロットル開度算出手段と、
   前記エンジンの始動に先立って、停止中の前記エンジンのスロットル開度を、前記第１のスロットル開度よりも大きい第２のスロットル開度に操作するスロットル操作手段を含むことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記エンジントルク制御手段は、前記トルク遷移期間の点火時期を最適点火時期よりも遅角させる点火時期遅角手段を含むことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記トルク遷移期間の前記モータージェネレータの出力軸トルクを徐々に減少させるモータージェネレータトルク制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記目標エンジン回転速度設定手段は、前記第１の走行モード中の前記モータージェネレータの回転速度を算出する手段を含み、当該モータージェネレータ回転速度を前記目標エンジン回転速度として設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記スロットル操作手段は、
   前記目標エンジン回転速度且つ最適点火時期において前記エンジン要求駆動力を出力するためのスロットル開度である駆動力要求スロットル開度を算出する手段と、
   前記駆動力要求スロットル開度を前記第２のスロットル開度として設定する手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記スロットル操作手段は、
   前記目標エンジン回転速度且つ最適点火時期において前記エンジン要求駆動力を出力するための、前記第１のスロットル開度からの開度増分を算出する手段と、
   前記第１のスロットル開度に前記開度増分を加算した開度を前記第２のスロットル開度として設定する手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記スロットル操作手段は、
   前記目標エンジン回転速度且つ最適点火時期において前記エンジン要求駆動力を出力するためのスロットル開度である駆動力要求スロットル開度を算出する手段と、
   前記トルク遷移期間中の前記第２のスロットル開度を、前記駆動力要求スロットル開度よりも閉じ側となる所定の閉じ側スロットル開度から前記駆動力要求スロットル開度へ徐変されるように設定する第２のスロットル開度設定手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
8. 前記第２のスロットル開度設定手段は、前記エンジン要求駆動力が小さいほど前記閉じ側スロットル開度を閉じ側に設定する手段を含むことを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両の制御装置。
9. 前記エンジン始動制御手段は、
   前記クラッチを滑り又は係合状態にすることにより前記エンジンのクランキングを行う手段と、
   前記クランキングの実行中の前記モータージェネレータの出力トルクをクランキングに要するトルク分嵩上げする手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載のハイブリッド車両の制御装置。

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