JP2014189032A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第２電動機にて賄うことができる要求駆動トルクの範囲を拡大する。
【解決手段】スタータ３８と電動機ＭＧとを併用してエンジン１４を始動するので、電動機ＭＧのみでエンジン１４を始動する場合と比べて、メインバッテリ放電可能電力ＷoutmのうちでＥＶ走行用ＭＧトルクＴmevの出力に用いることができる電力分が多くされる。よって、電動機ＭＧによるＥＶ走行領域を拡大することができる。また、要求駆動トルクＴdtgtと必要始動トルクＴsreqとの和が、メインバッテリ放電可能電力Ｗoutmにて出力可能な最大ＭＧトルクＴmmaxと、補機バッテリ５０からの電力にて出力可能な最大スタータトルクＴstmaxとの和以下のときに、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動するので、エンジン１４の始動性能が適切に確保される。
【選択図】図８

Description

本発明は、エンジンの始動トルクを出力可能な２つの電動機を備えた車両の制御装置に係り、特に、エンジンを始動する際の技術に関するものである。

エンジンの始動トルクを出力することが可能な第１電動機（例えばスタータ）と、その始動トルクと走行トルクとを出力することが可能な第２電動機（例えば走行用電動機）とを備える車両が良く知られている。例えば、特許文献１，２に記載された車両がそれである。特許文献１には、エンジンを始動するスタータと、エンジンを始動する機能及び車輪に動力を伝達して車両を走行させる機能を有する発電電動機とを備えるハイブリッド車両において、冷間時のエンジン始動の際には、スタータと発電電動機とを併用して、双方のトルクによりエンジンをクランキングすることで、低温時におけるエンジン始動の信頼性を向上させる（すなわちエンジンの始動性を担保する）ことが開示されている。

特開２０１２−１１１２６７号公報 特開２０００−１５４７４１号公報

ところで、上述したような車両では、走行用電動機のみで走行するモータ走行中のエンジン始動をその走行用電動機で行う場合、走行用電動機は「走行トルク＋始動トルク」を出力する必要がある。そうすると、モータ走行中には、走行用電動機によるエンジン始動を担保する為に（見方を換えれば、走行用電動機に電力を供給するバッテリの充電電力をエンジン始動用に残しておく為に）、走行トルク分が制限される（すなわちモータ走行領域が制限される、見方を換えればモータ走行に使えるバッテリの電力が制限される）ことになる。このような問題に対して、スタータと走行用電動機とを備える車両においては、双方ともエンジン始動に用いることができるので、単に冷間時に２つの電動機を併用することだけでなく、エンジン始動についてまだまだ改良の余地がある。尚、上述したような課題は未公知である。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、第２電動機にて賄うことができる要求駆動トルクの範囲を拡大することができる車両の制御装置を提供することにある。

前記目的を達成する為の第１の発明の要旨とするところは、(a) エンジンと、そのエンジンの始動トルクを出力する第１電動機と、その始動トルクと走行トルクとを出力する第２電動機と、その第１電動機及びその第２電動機に電力を供給する蓄電装置とを備える車両の制御装置であって、(b) 前記エンジンを始動する際に、前記車両に対して要求される要求駆動トルクと、そのエンジンの始動に必要な必要始動トルクとの和が、前記蓄電装置からの電力にて出力可能な前記第２電動機の最大出力トルクよりも大きい場合は、前記第１電動機とその第２電動機とを併用してそのエンジンを始動することにある。

このようにすれば、第１電動機と第２電動機とを併用してエンジンを始動するので、第２電動機のみでエンジンを始動する場合と比べて、蓄電装置の電力のうちで第２電動機による走行トルクの出力に用いることができる電力分が多くされる。よって、第２電動機にて賄うことができる要求駆動トルクの範囲を拡大することができる。

ここで、第２の発明は、前記第１の発明に記載の車両の制御装置において、前記要求駆動トルクと前記必要始動トルクとの和が、前記蓄電装置からの電力にて出力可能な、前記第１電動機の最大出力トルクと前記第２電動機の最大出力トルクとの和以下のときに、その第１電動機とその第２電動機とを併用してそのエンジンを始動することにある。このようにすれば、第２電動機のみでエンジンを始動する場合と比べて、蓄電装置の電力のうちで第２電動機による走行トルクの出力に用いることができる電力分が多くされる。加えて、エンジンの始動性能が適切に確保される。

また、第３の発明は、前記第１の発明又は第２の発明に記載の車両の制御装置において、前記必要始動トルクが前記蓄電装置からの電力にて出力可能な前記第２電動機の最大出力トルクよりも大きい場合は、前記要求駆動トルクと前記必要始動トルクとの和がその第２電動機の最大出力トルクよりも大きい場合に優先して、その必要始動トルクが、前記蓄電装置からの電力にて出力可能な、前記第１電動機の最大出力トルクと前記第２電動機の最大出力トルクとの和以下のときに、その第１電動機とその第２電動機とを併用してそのエンジンを始動することにある。このようにすれば、必要始動トルクが比較的大きい場合であっても、エンジン始動可能領域を拡大することができる。つまり、エンジンを始動する機会を増やすことができる。

また、第４の発明は、前記第１の発明乃至第３の発明の何れか１つに記載の車両の制御装置において、前記第１電動機を用いて前記エンジンを始動する際には、その第１電動機は、前記蓄電装置からの電力にて出力可能なその第１電動機の最大出力トルクを出力することにある。このようにすれば、蓄電装置の電力のうちで第２電動機による走行トルクの出力に用いることができる電力分がより多くされる。よって、第２電動機にて賄うことができる要求駆動トルクの範囲をより拡大することができる。

また、第５の発明は、前記第１の発明乃至第４の発明の何れか１つに記載の車両の制御装置において、前記第１電動機は、スタータであり、前記蓄電装置は、前記第１電動機に電力を供給する第１蓄電装置と、前記第２電動機に電力を供給する第２蓄電装置とを備えていることにある。このようにすれば、第２電動機のみでエンジンを始動する場合と比べて、蓄電装置の電力のうちで第２電動機による走行トルクの出力に用いることができる電力分が多くされる。

また、第６の発明は、前記第１の発明乃至第５の発明の何れか１つに記載の車両の制御装置において、前記第２電動機は、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に設けられて、クラッチを介してそのエンジンと連結されており、前記クラッチを解放させた状態で、前記第２電動機のみで前記走行トルクをその駆動輪に伝達して走行するモータ走行を行うことが可能であり、前記第２電動機を用いて前記エンジンを始動する際には、前記クラッチをスリップ乃至係合状態として、その第２電動機からそのエンジンへ前記始動トルクを伝達することにある。このようにすれば、第２電動機のみでエンジンを始動する場合と比べて、蓄電装置の電力のうちで第２電動機による走行トルクの出力に用いることができる電力分が多くされる。よって、第２電動機によるモータ走行領域を拡大することができる。

本発明が適用される車両に備えられた動力伝達装置の概略構成を説明する図であると共に、車両における制御系統の要部を説明する図である。 電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 ＭＧトルク、スタータアシストトルク、及び必要始動トルク等を、ＥＶ走行領域等と関連付けて示した図の一例である。 エンジン始動時のエンジンフリクショントルクの推移と、電動機及びスタータの作動方法とを説明する図の一例である。 補機バッテリ充電レベル及び補機バッテリ温度に基づいて最大スタータトルクを推定する為の最大スタータトルクマップの一例を示す図である。 冷却水温に基づいてエンジンフリクショントルクを推定する為の初回始動時フリクショントルクマップの一例を示す図である。 冷却水温及びエンジン停止時間に基づいてエンジンフリクショントルクを推定する為の間欠始動時フリクショントルクマップの一例を示す図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち電動機にて賄うことができる要求駆動トルクの範囲を拡大する為の制御作動を説明するフローチャートである。

本発明において、好適には、前記車両には、前記エンジン（又は前記第２電動機）と前記駆動輪との間の動力伝達経路には変速機が設けられている。この変速機は、常時噛み合う複数対の変速ギヤを２軸間に備える公知の同期噛合型平行２軸式変速機などの手動変速機、又は種々の自動変速機（遊星歯車式自動変速機、同期噛合型平行２軸式自動変速機、ＤＣＴ、ＣＶＴ等）などである。この自動変速機は、自動変速機単体、流体式伝動装置を有する自動変速機、或いは副変速機を有する自動変速機などにより構成される。

また、好適には、前記エンジンは、例えば燃料の燃焼によって動力を発生するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。また、そのエンジンと前記電動機との間の動力伝達経路に設けられた前記クラッチは、湿式或いは乾式の係合装置である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される車両１０に備えられた動力伝達装置１２の概略構成を説明する図であると共に、車両１０における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図１において、車両１０は、走行用駆動力源として機能するエンジン１４及び電動機ＭＧを備えたハイブリッド車両である。動力伝達装置１２は、非回転部材としてのトランスミッションケース２０内において、エンジン１４側から順番に、エンジン断接用クラッチＫ０（以下、断接クラッチＫ０という）、流体式伝動装置としてのトルクコンバータ１６、及び自動変速機１８等を備えている。また、動力伝達装置１２は、自動変速機１８の出力回転部材である変速機出力軸２４に連結されたプロペラシャフト２６、そのプロペラシャフト２６に連結されたディファレンシャルギヤ２８、そのディファレンシャルギヤ２８に連結された１対の車軸３０等を備えている。トルクコンバータ１６のポンプ翼車１６ａは、断接クラッチＫ０を介してエンジン連結軸３２と連結されていると共に、直接的に電動機ＭＧと連結されている。トルクコンバータ１６のタービン翼車１６ｂは、自動変速機１８の入力回転部材である変速機入力軸３４と直接的に連結されている。ポンプ翼車１６ａには、エンジン１４（及び／又は電動機ＭＧ）によって回転駆動されることにより、自動変速機１８の変速制御や断接クラッチＫ０の係合解放制御などを実行する為の作動油圧を発生する機械式のオイルポンプ２２が連結されている。このように構成された動力伝達装置１２は、例えばＦＲ型の車両１０に好適に用いられる。動力伝達装置１２において、エンジン１４の動力（特に区別しない場合にはトルクや力も同義）は、断接クラッチＫ０が係合された場合に、エンジン１４と断接クラッチＫ０とを連結するエンジン連結軸３２から、断接クラッチＫ０、トルクコンバータ１６、自動変速機１８、プロペラシャフト２６、ディファレンシャルギヤ２８、及び１対の車軸３０等を順次介して１対の駆動輪３６へ伝達される。このように、動力伝達装置１２は、エンジン１４から駆動輪３６までの動力伝達経路を構成する。更に、車両１０には、補機バッテリ５０からの電力供給を受けて作動させられることで、エンジン１４をクランキングすることができる公知の直流モータであるスタータ３８が備えられている。

自動変速機１８は、エンジン１４及び電動機ＭＧと駆動輪３６との間の動力伝達経路の一部を構成し、走行用駆動力源（エンジン１４及び電動機ＭＧ）からの動力を駆動輪３６側へ伝達する変速機である。自動変速機１８は、例えば変速比（ギヤ比）γ（＝変速機入力回転速度Ｎin／変速機出力回転速度Ｎout）が異なる複数の変速段が選択的に成立させられる公知の遊星歯車式多段変速機、或いはギヤ比γが無段階に連続的に変化させられる公知の無段変速機などである。自動変速機１８では、例えば油圧アクチュエータが油圧制御回路４０によって制御されることにより、運転者のアクセル操作や車速Ｖ等に応じて所定のギヤ段が成立させられる。

電動機ＭＧは、電気エネルギから機械的な動力を発生させる発動機としての機能及び機械的なエネルギーから電気エネルギを発生させる発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータである。電動機ＭＧは、動力源であるエンジン１４の代替として、或いはそのエンジン１４と共に走行用の動力を発生させる走行用駆動力源として機能する。電動機ＭＧは、エンジン１４と駆動輪３６との間の動力伝達経路に設けられて、エンジン１４により発生させられた動力や駆動輪３６側から入力される被駆動力から回生により電気エネルギを発生させ、その電気エネルギをインバータ５２を介してメインバッテリ５４に蓄積する等の作動を行う。電動機ＭＧは、断接クラッチＫ０とトルクコンバータ１６との間の動力伝達経路に連結されており、電動機ＭＧとポンプ翼車１６ａとの間では、相互に動力が伝達される。従って、電動機ＭＧは、断接クラッチＫ０を介してエンジン１４と連結されていると共に、断接クラッチＫ０を介することなく自動変速機１８の変速機入力軸３４と動力伝達可能に連結されている。また、電動機ＭＧは、断接クラッチＫ０のスリップ乃至係合状態において、メインバッテリ５４からの電力供給を受けて作動させられることで、エンジン１４をクランキングすることができる。

断接クラッチＫ０は、例えば互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型の油圧式摩擦係合装置であり、オイルポンプ２２が発生する油圧を元圧とし油圧制御回路４０によって係合解放制御される。その係合解放制御においては、例えば油圧制御回路４０内のリニヤソレノイドバルブ等の調圧により、断接クラッチＫ０のトルク容量（以下、Ｋ０トルクという）が変化させられる。断接クラッチＫ０の係合状態では、エンジン連結軸３２を介してポンプ翼車１６ａとエンジン１４とが一体的に回転させられる。一方で、断接クラッチＫ０の解放状態では、エンジン１４とポンプ翼車１６ａとの間の動力伝達が遮断される。すなわち、断接クラッチＫ０を解放することでエンジン１４と駆動輪３６とが切り離される。電動機ＭＧはポンプ翼車１６ａに連結されているので、断接クラッチＫ０は、エンジン１４と電動機ＭＧとの間の動力伝達経路に設けられて、その動力伝達経路を断接するクラッチとしても機能する。

スタータ３８は、エンジン１４の始動に用いる始動トルクを出力することが可能な第１電動機として機能する。また、電動機ＭＧは、その始動トルクと走行用の動力（例えば走行トルク）とを出力することが可能な第２電動機として機能する。このように、車両１０は、エンジン１４の始動に用いる始動トルクを出力することが可能な２つの電動機を備えている。一方で、補機バッテリ５０は、スタータ３８に電力を供給する第１蓄電装置として機能する。また、メインバッテリ５４は、電動機ＭＧに電力を供給する第２蓄電装置として機能する。このように、車両１０は、スタータ３８及び電動機ＭＧに電力を供給する蓄電装置として、補機バッテリ５０とメインバッテリ５４とを備えている。補機バッテリ５０は、エンジン２４によって回転駆動されて発電を行う発電機（オルタネータ）の発電電力により充電されても良いし、又は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等を介して接続されたメインバッテリ５４の電圧が降圧されて充電されるなどしても良い。メインバッテリ５４は、上述したように、電動機ＭＧの回生電力（発電電力）により充電されるが、例えば充電スタンドや家庭用電源などの車両外部の商用電源等からの電力により充電（プラグイン充電）されるなどしても良い。

車両１０には、例えばエンジン１４の始動制御などに関連する車両１０の制御装置を含む電子制御装置８０が備えられている。電子制御装置８０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置８０は、エンジン１４の出力制御、電動機ＭＧの回生制御を含む電動機ＭＧの駆動制御、自動変速機１８の変速制御、断接クラッチＫ０のトルク容量制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用や電動機制御用や油圧制御用等に分けて構成される。電子制御装置８０には、各種センサ（例えばエンジン回転速度センサ５６、タービン回転速度センサ５８、出力軸回転速度センサ６０、電動機回転速度センサ６２、アクセル開度センサ６４、冷却水温センサ６６、補機バッテリセンサ６８、メインバッテリセンサ７０など）による検出値に基づく各種信号（例えばエンジン１４の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe及びクランク角度Ａcr、タービン回転速度Ｎtすなわち変速機入力軸３４の回転速度である変速機入力回転速度Ｎin、車速Ｖに対応する変速機出力軸２４の回転速度である変速機出力回転速度Ｎout、電動機ＭＧの回転速度である電動機回転速度（モータ回転速度）Ｎm、運転者による車両１０に対する駆動要求量に対応するアクセル開度θacc、エンジン１４の温度に対応するエンジン１４の冷却水の温度である冷却水温ＴＨeng、補機バッテリ５０の温度（補機バッテリ温度）ＴＨbaや充電電流又は放電電流（補機バッテリ充放電電流）Ｉbaや電圧（補機バッテリ電圧）Ｖba、メインバッテリ５４の温度（メインバッテリ温度）ＴＨbmや充電電流又は放電電流（メインバッテリ充放電電流）Ｉbmや電圧（メインバッテリ電圧）Ｖbmなど）が、それぞれ供給される。電子制御装置８０からは、例えばエンジン１４の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号Ｓe、電動機ＭＧの作動を制御する為の電動機制御指令信号Ｓm、断接クラッチＫ０や自動変速機１８の油圧アクチュエータを制御する為に油圧制御回路４０に含まれる電磁弁（ソレノイドバルブ）等を作動させる為の油圧指令信号Ｓp、スタータ３８と補機バッテリ５０との間の回路に設けられたスタータリレー７２をオン／オフしてスタータ３８の作動を制御する為のスタータ指令信号Ｓsなどが、スロットルアクチュエータや燃料噴射装置等のエンジン制御装置、インバータ５２、油圧制御回路４０、スタータリレー７２を含む回路などへそれぞれ出力される。尚、電子制御装置８０により、例えば補機バッテリ充放電電流Ｉbaなどに基づいて補機バッテリ５０の充電容量（補機バッテリ充電容量、補機バッテリ充電状態、補機バッテリ充電レベル）ＳＯＣaが算出され、又、メインバッテリ温度ＴＨbmやメインバッテリ充放電電流Ｉbmやメインバッテリ電圧Ｖbmに基づいて、メインバッテリ５４の充電容量（メインバッテリ充電容量、メインバッテリ充電状態、メインバッテリ充電レベル）ＳＯＣm、メインバッテリ充電可能電力Ｗinm、及びメインバッテリ放電可能電力Ｗoutmが算出され、上記各種信号の１つとして各種制御に用いられる。

図２は、電子制御装置８０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図２において、変速制御手段すなわち変速制御部８２は、例えば車速Ｖと駆動要求量（例えばアクセル開度θacc等）とを変数として予め定められた公知の関係（変速線図、変速マップ；不図示）から車両状態（例えば実際の車速Ｖ及びアクセル開度θacc等）に基づいて、自動変速機１８の変速を実行すべきか否かを判断し、その判断したギヤ段が得られる為の変速指令値を油圧制御回路４０へ出力して、自動変速機１８の自動変速制御を実行する。この変速指令値は、油圧指令信号Ｓpの１つである。

ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部８４は、エンジン１４の駆動を制御するエンジン駆動制御部としての機能と、インバータ５２を介して電動機ＭＧによる駆動力源又は発電機としての作動を制御する電動機作動制御部としての機能を含んでおり、それら制御機能によりエンジン１４及び電動機ＭＧによるハイブリッド駆動制御等を実行する。例えば、ハイブリッド制御部８４は、アクセル開度θaccや車速Ｖに基づいて運転者による車両１０に対して要求される駆動要求量としての要求駆動トルクＴdtgtを算出し、伝達損失、補機負荷、自動変速機１８のギヤ比γ、メインバッテリ５４の充放電可能電力Ｗinm，Ｗoutm等を考慮して、その要求駆動トルクＴdtgtが得られる走行用駆動力源（エンジン１４及び電動機ＭＧ）の出力トルクとなるようにその走行用駆動力源を制御する指令信号（エンジン出力制御指令信号Ｓe及び電動機制御指令信号Ｓm）を出力する。前記駆動要求量としては、駆動輪３６における要求駆動トルクＴdtgt[Ｎｍ]の他に、駆動輪３６における要求駆動力[Ｎ]、駆動輪３６における要求駆動パワー[Ｗ]、変速機出力軸２４における要求変速機出力トルクＴouttgt、及び変速機入力軸３４における要求変速機入力トルクＴintgt等を用いることもできる。また、駆動要求量として、単にアクセル開度θacc[％]やスロットル弁開度[％]や吸入空気量[g/sec]等を用いることもできる。

ハイブリッド制御部８４は、例えば要求駆動トルクＴdtgtが電動機ＭＧの出力トルクＴmのみで賄える範囲の場合には、走行モードをモータ走行モード（以下、ＥＶモード）とし、断接クラッチＫ０を解放させた状態で、電動機ＭＧのみで走行トルクを駆動輪３６に伝達して走行するモータ走行（ＥＶ走行）を行う。一方で、ハイブリッド制御部８４は、例えば要求駆動トルクＴdtgtが少なくともエンジン１４の出力トルクＴeを用いないと賄えない範囲の場合には、走行モードをエンジン走行モードすなわちハイブリッド走行モード（以下、ＥＨＶモード）とし、断接クラッチＫ０を係合させた状態で、少なくともエンジン１４を走行用の駆動力源として走行するエンジン走行すなわちハイブリッド走行（ＥＨＶ走行）を行う。他方で、ハイブリッド制御部８４は、例えば要求駆動トルクＴdtgtがＭＧトルクＴmのみで賄える範囲の場合であっても、メインバッテリ５４の充電が要求された場合、又はエンジン１４やエンジン１４に関連する機器の暖機が必要な場合等には、ＥＨＶ走行を行う。尚、充電要求時や暖機要求時等のＥＨＶ走行（ＥＨＶモード）の場合は、エンジントルクＴeが走行トルクとして必要ではない為、必ずしも断接クラッチＫ０を係合させた状態としなくとも良い。

ハイブリッド制御部８４は、エンジン１４の停止中に、例えば要求駆動トルクＴdtgtが少なくともエンジントルクＴeを用いないと賄えない範囲となった場合、或いはメインバッテリ５４の充電が要求されない下限値として予め定められた所定容量をメインバッテリ充電容量ＳＯＣmが下回った場合、或いはエンジン１４の暖機が不要なエンジン常温状態の下限値として予め定められた所定水温を冷却水温ＴＨengが下回っている場合等には、エンジン始動要求が為されたと判断して走行モードをＥＶモードからＥＨＶモードへ切り換え、エンジン１４を始動させる。

ハイブリッド制御部８４によるエンジン１４の始動方法としては、例えば解放されている断接クラッチＫ０をスリップ乃至係合することで（見方を換えれば電動機ＭＧによりエンジン１４を回転駆動することで）エンジン回転速度Ｎeを引き上げ、エンジン点火や燃料供給などを開始してエンジン１４を始動する。この始動方法では、エンジン１４の始動に必要なトルクである必要始動トルクＴsreqをエンジン１４側へ伝達する為のＫ０トルクが得られるように、断接クラッチＫ０の係合油圧（Ｋ０油圧）の指令値（Ｋ０指令圧）が出力される。この必要始動トルクＴsreqは、電動機ＭＧからエンジン１４へ伝達される始動トルク、すなわち断接クラッチＫ０を介してエンジン１４側へ流れる分のＭＧトルクＴmに相当する。その為、エンジン１４の停止中には、エンジン始動に備えて、必要始動トルクＴsreq分を担保しておかなければならない。つまり、出力可能なＭＧトルクＴmのうちで必要始動トルクＴsreq分については、ＥＶ走行に用いないことが好ましく、必要始動トルクＴsreq分を担保しておく分、ＥＶ走行可能な領域（ＥＶ走行領域）が限定（制限）されることになる。従って、ＭＧトルクＴmのみで要求駆動トルクＴdtgtを賄える範囲は、メインバッテリ放電可能電力Ｗoutmにて出力可能な最大のＭＧトルクＴm（最大ＭＧトルクＴmmax）に対して、必要始動トルクＴsreq分を除いたトルク領域となる。

ここで、車両１０は、スタータ３８を備えているので、必要始動トルクＴsreqの一部を、スタータ３８が出力可能な始動トルクにて賄うことができる。つまり、電動機ＭＧによるエンジン始動をスタータ３８にてアシストすることができる。そうすると、スタータ３８が出力するトルク分は、ＥＶ走行領域が拡大することになる。本実施例では、このときのスタータ３８が出力する始動トルクをスタータアシストトルクＴstAと称す。

図３は、ＭＧトルクＴm、スタータアシストトルクＴstA、及び必要始動トルクＴsreq等を、ＥＶ走行領域等と関連付けて示した図である。図３において、実線Ａは、メインバッテリ放電可能電力Ｗoutmにて出力可能な最大ＭＧトルクＴmmaxを示している。実線Ｂは、最大ＭＧトルクＴmmaxから必要始動トルクＴsreqを差し引いたトルクであって、スタータアシストトルクＴstAを用いない場合に、ＥＶ走行に用いることができるＭＧトルクＴmの最大値を示している。すなわち、実線Ｂは、スタータアシストトルクＴstAを用いない場合のＥＶ走行領域とＥＨＶ走行領域とを分ける境界線（ＥＶ−ＥＨＶ領域境界線）に相当するものであり、この線よりも低回転低トルク側の領域がＥＶ走行可能なＥＶ走行領域となる。破線Ｃは、最大ＭＧトルクＴmmaxにスタータアシストトルクＴstAを加えたときのトルクであって、電動機ＭＧとスタータ３８とで出力可能なトルクの最大値（最大トルクＴmstmax）を示している。二点鎖線Ｄは、最大トルクＴmstmaxから必要始動トルクＴsreqを差し引いたトルクであって、スタータアシストトルクＴstAを用いる場合に、ＥＶ走行に用いることができるＭＧトルクＴmの最大値を示しており、スタータアシストトルクＴstAを用いる場合のＥＶ−ＥＨＶ領域境界線に相当するものである。このように、スタータ３８を用いてエンジン始動をサポートすることでＥＶ走行領域を拡大することができる。

図３に示すように、ＥＶ走行中のＭＧトルクＴm（ＥＶ走行用ＭＧトルクＴmev；見方を換えれば、要求駆動トルクＴdtgt）が、最大ＭＧトルクＴmmaxに対して必要始動トルクＴsreq分を確保した所定域であるＥＶ走行領域内にある場合には、最大ＭＧトルクＴmmaxに対する残りのＭＧトルクＴm分（見方を換えれば、メインバッテリ放電可能電力ＷoutmのうちでＥＶ走行用ＭＧトルクＴmevに使った電力の残りの電力分（メインバッテリ残電力）にて出力可能なＭＧトルクＴm分）にて十分に必要始動トルクＴsreq分を賄うことができる。一方で、ＥＶ走行用ＭＧトルクＴmevが、前記ＥＶ走行領域内にない場合には、メインバッテリ残電力にて出力可能なＭＧトルクＴm分では必要始動トルクＴsreq分を賄うことができない。そこで、ハイブリッド制御部８４は、エンジン１４を始動する際に、要求駆動トルクＴdtgtと必要始動トルクＴsreqとの和が、メインバッテリ放電可能電力Ｗoutmにて出力可能な最大ＭＧトルクＴmmax以下である場合は、電動機ＭＧのみでエンジン１４を始動する一方で、要求駆動トルクＴdtgtと必要始動トルクＴsreqとの和がその最大ＭＧトルクＴmmaxよりも大きい場合は、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動する。ハイブリッド制御部８４は、スタータ３８を用いてエンジン１４を始動する際には、ＥＶ走行領域をより拡大する為に、スタータ３８がその時確保可能な性能の最大トルク（例えば補機バッテリ５０からの電力にて出力可能な最大のスタータアシストトルクＴstA（最大スタータトルクＴstmax））を、スタータ３８に出力させる。

ＥＶ走行中でのエンジン始動を前提とするならば、ハイブリッド制御部８４は、要求駆動トルクＴdtgtと必要始動トルクＴsreqとの和が、メインバッテリ放電可能電力Ｗoutmにて出力可能な最大ＭＧトルクＴmmaxと、補機バッテリ５０からの電力にて出力可能な最大スタータトルクＴstmaxとの和以下のときに、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動する。見方を換えれば、ハイブリッド制御部８４は、必要始動トルクＴsreqが、メインバッテリ残電力にて出力可能なＭＧトルクＴmと、最大スタータトルクＴstmaxとの和を超過する前に、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用したエンジン始動を完了する。

車両停止中やＥＶ走行用ＭＧトルクＴmevが極めて低いときのエンジン始動要求時（充電要求時や暖機要求時等）は、メインバッテリ放電可能電力Ｗoutmにて出力可能な最大ＭＧトルクＴmmaxにて必要始動トルクＴsreqが賄えるか否かで、スタータ３８を併用するか否かを見れば良いと考えられる。そこで、ハイブリッド制御部８４は、必要始動トルクＴsreqが最大ＭＧトルクＴmmaxよりも大きい場合は、要求駆動トルクＴdtgtと必要始動トルクＴsreqとの和が最大ＭＧトルクＴmmaxよりも大きい場合に優先して、必要始動トルクＴsreqが最大ＭＧトルクＴmmaxと最大スタータトルクＴstmaxとの和以下のときに、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動する。このような手法は、エンジン始動を主眼としたものであり、例えば後述するように必要始動トルクＴsreqが比較的高くなる場合に有用なエンジン始動であり、エンジン始動そのものが必要なときに直ちにエンジン１４の始動を開始しないとその後にエンジン始動する機会がなくなる可能性があることを、できるだけ避ける為のものである。つまり、ハイブリッド制御部８４は、必要始動トルクＴsreqが最大ＭＧトルクＴmmaxと最大スタータトルクＴstmaxとの和以上となる前に、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用したエンジン始動を開始する。

必要始動トルクＴsreqは、エンジン始動時のエンジン１４のフリクショントルク（エンジンフリクショントルク＝ポンピングロスに相当するコンプレッショントルク＋摺動抵抗に相当するメカニカルフリクショントルク）に相当するものである。このエンジンフリクショントルクは、例えば図４に示すように、エンジン１４のクランク角度Ａcrによって変化する。その為、本実施例では、必要始動トルクＴsreqは、その時々のエンジンフリクショントルクのピーク値を基本としている。図４において、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動する場合、スタータ３８は、最大スタータトルクＴstmaxにてエンジン１４を回転駆動することで始動をアシストし、電動機ＭＧは、必要始動トルクＴsreqからスタータ３８によるアシスト分を差し引いたトルクにてエンジン１４を回転駆動する。つまり、ハイブリッド制御部８４は、必要始動トルクＴsreqと最大スタータトルクＴstmaxとに基づいて、電動機ＭＧが出力する始動トルクとして必要となるＭＧトルクＴm（始動用ＭＧトルクＴmes＝Ｔsreq−Ｔstmax）を決定する。そして、ハイブリッド制御部８４は、スタータリレー７２をオンする為のスタータ指令信号Ｓsを出力し、スタータ３８を性能最大で作動させてエンジン１４を回転駆動する。加えて、ハイブリッド制御部８４は、電動機ＭＧから始動用ＭＧトルクＴmesを出力させて、エンジン１４を回転駆動する。この際、ハイブリッド制御部８４は、スタータ３８を先に作動させ、次いで電動機ＭＧから始動用ＭＧトルクＴmesを出力させる。これは、エンジンフリクショントルクが比較的高い領域をスタータ３８で乗り切り、電動機ＭＧへの負担をできるだけ抑制することが実用上有用であるという観点からである。従って、ハイブリッド制御部８４は、先ず、スタータ３８によりエンジン１４を回転駆動させ、エンジンフリクショントルクが比較的高い領域となる予め定められたクランク角度Ａcrの範囲を超えた後に、スタータ３８に加えて、電動機ＭＧによりエンジン１４を回転駆動させる。次いで、ハイブリッド制御部８４は、エンジン回転速度Ｎeが所定値以上となったら、スタータ３８及び電動機ＭＧによるエンジン１４の回転駆動（クランキング）を停止する。上記所定値は、例えば燃料供給や点火によってエンジン１４が完爆可能（自律回転可能）となるエンジン回転速度Ｎeとして予め定められたクランキング完了判定値である。

ところで、エンジン１４を始動する際に、スタータ３８や電動機ＭＧの各出力トルクを、例えば定格値から決めるのではなく、供給可能な電力から決めることは、その電力が走行状態によって変化することを考えると実用上有用である。メインバッテリ放電可能電力Ｗoutmは、メインバッテリ充電レベルＳＯＣmやメインバッテリ温度ＴＨbm等に基づいて算出されたものであり、メインバッテリ放電可能電力Ｗoutmに基づくＭＧトルクＴmは、既に走行状態が反映されていると見ることができる。一方で、補機バッテリ５０の電力は、本実施例では算出されていない。そこで、走行状態反映手段すなわち走行状態反映部８６は、補機バッテリ５０からの電力にて出力可能な最大スタータトルクＴstmaxを、補機バッテリ充電レベルＳＯＣa及び補機バッテリ温度ＴＨbaに基づいて推定する。具体的には、走行状態反映部８６は、例えば図５に示すような最大スタータトルクＴstmax、補機バッテリ充電レベルＳＯＣa、及び補機バッテリ温度ＴＨbaを変数とする座標において予め定められた関係（最大スタータトルクマップ）から実際の補機バッテリ充電レベルＳＯＣa及び補機バッテリ温度ＴＨbaに基づいて最大スタータトルクＴstmaxの推定値を算出する。図５においては、補機バッテリ充電レベルＳＯＣaが高い程、又、補機バッテリ温度ＴＨbaが高い程、最大スタータトルクＴstmaxが高くされている。尚、補機バッテリ５０の電力を、補機バッテリ充電レベルＳＯＣaや補機バッテリ温度ＴＨbaに基づいて算出し、算出した補機バッテリ５０の電力に基づいて最大スタータトルクＴstmaxを推定しても良い。

必要始動トルクＴsreq（エンジンフリクショントルク）についても、エンジン始動時のエンジン１４の冷却水温ＴＨeng、始動履歴、及び間欠始動時のエンジン停止時間などの走行状態によって変化すると考えられる。上記始動履歴は、例えばイグニッションオン後の初回エンジン始動時であるか、或いはＥＶ走行とＥＨＶ走行とが切り替えられてエンジン１４の停止と作動とが切り替えられるエンジン間欠始動時であるかである。走行状態反映部８６は、初回エンジン始動時と判断した場合には、例えば図６に示すようなエンジンフリクショントルク及び冷却水温ＴＨengを変数とする座標において予め定められた関係（初回始動時フリクショントルクマップ）からエンジン始動時の実際の冷却水温ＴＨengに基づいてエンジンフリクショントルクの推定値を算出する。図６においては、冷却水温ＴＨengが低い程、エンジンフリクショントルクが高くされている。走行状態反映部８６は、エンジン間欠始動時と判断した場合には、例えば図７に示すようなエンジンフリクショントルク、冷却水温ＴＨeng、及びエンジン停止時間を変数とする座標において予め定められた関係（間欠始動時フリクショントルクマップ）からエンジン間欠始動時の実際の冷却水温ＴＨeng及びエンジン停止時間に基づいてエンジンフリクショントルクの推定値を算出する。図７においては、冷却水温ＴＨengが低い程、又、エンジン停止時間が長い程、エンジンフリクショントルクが高くされている。また、図７において、エンジン停止時間の最大値におけるエンジンフリクショントルクと冷却水温ＴＨengとの関係は、初回始動時フリクショントルクマップと同等である。

図８は、電子制御装置８０の制御作動の要部すなわち電動機ＭＧにて賄うことができる要求駆動トルクＴdtgtの範囲を拡大する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。

図８において、先ず、ハイブリッド制御部８４に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１０において、例えばエンジン始動要求が為されたか否かが判定される。このＳ１０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが肯定される場合はハイブリッド制御部８４に対応するＳ２０において、例えばＥＶ走行中であればＥＶ走行用ＭＧトルクＴmev（要求駆動トルクＴdtgt）が、ＥＶ走行領域内にあるか否かが判定される。このＥＶ走行領域は最大ＭＧトルクＴmmaxに対して必要始動トルクＴsreq分を確保した領域であり、その最大ＭＧトルクＴmmaxはメインバッテリ放電可能電力Ｗoutmに応じて変化させられるので、このＥＶ走行領域もメインバッテリ放電可能電力Ｗoutmに応じて変化させられる。尚、車両停止中等であれば、この判定に優先して、必要始動トルクＴsreqが最大ＭＧトルクＴmmax以内であるか否かが判定されても良い。この判定は、エンジン冷間時等、必要始動トルクＴsreqが比較的高くなるような場合に特に有用である。上記Ｓ２０の判断が肯定される場合はハイブリッド制御部８４に対応するＳ３０において、例えば電動機ＭＧのみでエンジン１４が始動される。一方で、上記Ｓ２０の判断が否定される場合はハイブリッド制御部８４に対応するＳ４０において、例えば電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動するときの前提条件が成立したと判断される。次いで、走行状態反映部に対応するＳ５０において、例えば初回エンジン始動時であるか否かが判定される。このＳ５０の判断が肯定される場合は走行状態反映部に対応するＳ６０が実行され、否定される場合は走行状態反映部に対応するＳ７０が実行される。上記Ｓ６０では、例えば図６に示すような初回始動時フリクショントルクマップから実際の冷却水温ＴＨengに基づいてエンジンフリクショントルク（必要始動トルクＴsreq）の推定値が算出される。又、例えば図５に示すような最大スタータトルクマップから実際の補機バッテリ充電レベルＳＯＣa及び補機バッテリ温度ＴＨbaに基づいて最大スタータトルクＴstmaxの推定値が算出される。上記Ｓ７０では、例えば図７に示すような間欠始動時フリクショントルクマップから実際の冷却水温ＴＨeng及びエンジン停止時間に基づいてエンジンフリクショントルク（必要始動トルクＴsreq）の推定値が算出される。又、上記Ｓ６０と同様に最大スタータトルクＴstmaxの推定値が算出される。上記Ｓ６０或いは上記Ｓ７０に次いでハイブリッド制御部８４に対応するＳ８０において、例えば上記Ｓ６０或いは上記Ｓ７０にて算出された必要始動トルクＴsreqと最大スタータトルクＴstmaxとの推定値に基づいて、始動用ＭＧトルクＴmes（＝Ｔsreq−Ｔstmax）が算出される。次いで、ハイブリッド制御部８４に対応するＳ９０において、例えばスタータ３８が作動させられ、最大スタータトルクＴstmaxにてエンジン１４が回転駆動される。次いで、ハイブリッド制御部８４に対応するＳ１００において、例えばクランク角度Ａcrが所定のクランク角度Ａcrの範囲を超えた後に、スタータ３８に加えて、電動機ＭＧが作動させられ、始動用ＭＧトルクＴmesにてエンジン１４が回転駆動される。次いで、ハイブリッド制御部８４に対応するＳ１１０において、例えばエンジン回転速度Ｎeが所定値以上となったか否かが判定される。このＳ１１０の判断が否定される場合は上記Ｓ９０に戻されるが肯定される場合はハイブリッド制御部８４に対応するＳ１２０において、例えばスタータ３８及び電動機ＭＧによるエンジン１４の回転駆動が停止させられる。

上述のように、本実施例によれば、スタータ３８と電動機ＭＧとを併用してエンジン１４を始動するので、電動機ＭＧのみでエンジン１４を始動する場合と比べて、メインバッテリ放電可能電力ＷoutmのうちでＥＶ走行用ＭＧトルクＴmevの出力に用いることができる電力分が多くされる。よって、電動機ＭＧによるＥＶ走行領域を拡大することができる。

また、本実施例によれば、要求駆動トルクＴdtgtと必要始動トルクＴsreqとの和が、メインバッテリ放電可能電力Ｗoutmにて出力可能な最大ＭＧトルクＴmmaxと、補機バッテリ５０からの電力にて出力可能な最大スタータトルクＴstmaxとの和以下のときに、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動するので、電動機ＭＧのみでエンジン１４を始動する場合と比べて、メインバッテリ放電可能電力ＷoutmのうちでＥＶ走行用ＭＧトルクＴmevの出力に用いることができる電力分が多くされる。加えて、エンジン１４の始動性能が適切に確保される。

また、本実施例によれば、必要始動トルクＴsreqが最大ＭＧトルクＴmmaxよりも大きい場合は、要求駆動トルクＴdtgtと必要始動トルクＴsreqとの和が最大ＭＧトルクＴmmaxよりも大きい場合に優先して、必要始動トルクＴsreqが最大ＭＧトルクＴmmaxと最大スタータトルクＴstmaxとの和以下のときに、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動するので、必要始動トルクＴsreqが比較的大きい場合であっても、エンジン始動可能領域を拡大することができる。つまり、エンジン１４を始動する機会を増やすことができる。

また、本実施例によれば、スタータ３８を用いてエンジン１４を始動する際には、スタータ３８は、補機バッテリ５０からの電力にて出力可能な最大スタータトルクＴstmaxを出力するので、メインバッテリ放電可能電力ＷoutmのうちでＥＶ走行用ＭＧトルクＴmevの出力に用いることができる電力分がより多くされる。よって、電動機ＭＧにて賄うことができる要求駆動トルクＴdtgtの範囲をより拡大することができる。よって、電動機ＭＧによるＥＶ走行領域をより拡大することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例（特に図８のフローチャート）では、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動する場合には、先にスタータ３８を作動させ、クランク角度Ａcrが所定のクランク角度Ａcrの範囲を超えた後に、スタータ３８に加えて、電動機ＭＧを作動させたが、この態様に限らない。例えば、スタータ３８と電動機ＭＧとを略同時に作動させても良いし、先に電動機ＭＧを作動させても良い。従って、前述の実施例における図８のフローチャートにおいて、Ｓ９０とＳ１００とが同時に実行されたり、Ｓ９０がＳ１００の次に実行されても良いなど、各ステップの実行順等は差し支えのない範囲で適宜変更することができる。

また、前述の実施例では、電動機ＭＧとスタータ３８とを併用してエンジン１４を始動する場合には、最大スタータトルクＴstmaxをスタータ３８に出力させたが、この態様に限らない。例えば、メインバッテリ残電力にて出力可能なＭＧトルクＴm分を電動機ＭＧに出力させることを前提として、エンジン始動に不足するトルク分をスタータ３８に出力させるようにしても良い。或いは、必要始動トルクＴsreqを所定の割合で、電動機ＭＧとスタータ３８とで分担するようにしても良い。このようにしても、本発明は適用され得る。

また、前述の実施例では、車両１０は、スタータ３８及び電動機ＭＧに電力を供給する蓄電装置として、補機バッテリ５０とメインバッテリ５４とを備えていたが、この態様に限らない。例えば、蓄電装置としてメインバッテリ５４のみを備えるものであっても良い。このような場合、例えばメインバッテリ５４の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ等により所定の電圧に降圧され、補機バッテリ５０の電力に相当する電力として供給される。補機バッテリ５０の電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等に依存した一定電力、或いはメインバッテリ放電可能電力Ｗoutmに応じた電力等となる。このようにしても、本発明は適用され得る。

また、前述の実施例では、車両１０は、エンジン１４の始動トルクを出力する電動機として、電動機ＭＧとは別に、スタータ３８を備えていたが、この態様に限らない。例えば、スタータ３８に替えて、電動機ＭＧと同様に、始動トルクと走行トルクとを出力する電動機を更に備えていても良い。このようにしても、本発明は適用され得る。

また、前述の実施例では、エンジン１４と電動機ＭＧとは断接クラッチＫ０を介して間接的に連結されているが、この態様に限らない。例えば、車両１０は、断接クラッチＫ０を備えず、エンジン１４と電動機ＭＧとは直接的に連結されていても良い。このようにしても、本発明は適用され得る。

また、前述の実施例では、流体式伝動装置としてトルクコンバータ１６が用いられていたが、トルク増幅作用のない流体継手などの他の流体式伝動装置が用いられても良い。また、この流体式伝動装置は必ずしも設けられなくても良い。

また、前述の実施例において、車両１０には、自動変速機１８が設けられていたが、この自動変速機１８は必ずしも設けられなくても良い。

尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両
１４：エンジン
３６：駆動輪
３８：スタータ（第１電動機）
５０：補機バッテリ（蓄電装置、第１蓄電装置）
５４：メインバッテリ（蓄電装置、第２蓄電装置）
８０：電子制御装置（制御装置）
Ｋ０：エンジン断接用クラッチ（クラッチ）
ＭＧ：電動機（第２電動機）

Claims (6)

1. エンジンと、該エンジンの始動トルクを出力する第１電動機と、該始動トルクと走行トルクとを出力する第２電動機と、該第１電動機及び該第２電動機に電力を供給する蓄電装置とを備える車両の制御装置であって、
   前記エンジンを始動する際に、前記車両に対して要求される要求駆動トルクと、該エンジンの始動に必要な必要始動トルクとの和が、前記蓄電装置からの電力にて出力可能な前記第２電動機の最大出力トルクよりも大きい場合は、前記第１電動機と該第２電動機とを併用して該エンジンを始動することを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記要求駆動トルクと前記必要始動トルクとの和が、前記蓄電装置からの電力にて出力可能な、前記第１電動機の最大出力トルクと前記第２電動機の最大出力トルクとの和以下のときに、該第１電動機と該第２電動機とを併用して該エンジンを始動することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記必要始動トルクが前記蓄電装置からの電力にて出力可能な前記第２電動機の最大出力トルクよりも大きい場合は、前記要求駆動トルクと前記必要始動トルクとの和が該第２電動機の最大出力トルクよりも大きい場合に優先して、該必要始動トルクが、前記蓄電装置からの電力にて出力可能な、前記第１電動機の最大出力トルクと前記第２電動機の最大出力トルクとの和以下のときに、該第１電動機と該第２電動機とを併用して該エンジンを始動することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記第１電動機を用いて前記エンジンを始動する際には、該第１電動機は、前記蓄電装置からの電力にて出力可能な該第１電動機の最大出力トルクを出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両の制御装置。
5. 前記第１電動機は、スタータであり、
   前記蓄電装置は、前記第１電動機に電力を供給する第１蓄電装置と、前記第２電動機に電力を供給する第２蓄電装置とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両の制御装置。
6. 前記第２電動機は、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に設けられて、クラッチを介して該エンジンと連結されており、
   前記クラッチを解放させた状態で、前記第２電動機のみで前記走行トルクを該駆動輪に伝達して走行するモータ走行を行うことが可能であり、
   前記第２電動機を用いて前記エンジンを始動する際には、前記クラッチをスリップ乃至係合状態として、該第２電動機から該エンジンへ前記始動トルクを伝達することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の制御装置。

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