JP2017065384A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中のエンジン始動要求に対しエンジンを押しがけ始動可能にするとともに、始動時の車両走行状態への悪影響を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＶ走行モードから他の走行モードへの切換えがなされるとき、エンジンを押しがけ始動させるハイブリッド車両の制御装置で、クラッチが完断点Ｐ１から完接点Ｐ４に切り換えられるとき、エンジンの出力軸と変速機側の回転軸との連れ回り点Ｐ２と、両軸間で押しがけ始動トルク伝達が可能な規定トルク到達点Ｐ３とを通過し、押しがけ始動を行うとき、連れ回り点Ｐ２までの第１接続期間Ｔ１の経過後に規定トルク到達点Ｐ３に達するまでの第２接続期間Ｔ２中のクラッチ接続速度を、第１接続期間Ｔ１中のクラッチ接続速度および規定トルク到達点Ｐ３から完接点Ｐ４に達するまでの第３接続期間Ｔ３中のクラッチ接続速度に対して低速度に制御する。
【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し、特に車両走行中にエンジンを始動する制御を実行するハイブリッド車両の制御装置に関する。

近時、走行駆動用の動力源としてエンジンおよびモータ、すなわち、内燃機関および電動機を併有するハイブリッド車両が普及してきている。この種のハイブリッド車両においては、ドライバの操作入力に応じた要求パワーやバッテリの充電状態等を基に、ドライバビリティを確保しつつ低燃費にするように、モータ出力のみで車両を走行駆動するＥＶ走行モードとエンジン出力を用いて車両を走行駆動する他の走行モードとを適時に切り換るものが多い。その場合、ハイブリッド車両には、ＥＶ走行モードから他の走行モードへの切換えに際してエンジンを始動させる制御を実行する制御装置が搭載されている。

従来のそのようなハイブリッド車両の制御装置としては、例えば車両発進時のバッテリの充電状態および温度に応じて、ＥＶ走行モード、エンジン走行モードおよびハイブリッド走行モードのうちどのモードで発進するかを選択するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、エンジン走行モードは、エンジン出力のみで車両を走行駆動する走行モードであり、ハイブリッド走行モードは、モータ出力とエンジン出力の双方で車両を走行駆動する走行モードである。

また、ドライバの要求操作に応じた車速を維持しつつＥＶ走行モードからエンジン走行モードに切り換える際に、モータ出力トルクを徐々に減少させつつ、それに比例してエンジン出力トルクを徐々に増大させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、車両走行中にエンジン始動要求が発生すると、モータによるエンジン始動の可否と、車両の慣性を利用して駆動車輪側からの動力でエンジンを始動させる、いわゆる押しがけ始動の可否とを判定し、モータ異常等の場合にはクラッチを接続させてエンジンを押しがけ始動させ、押しがけ始動条件が成立しない場合にはスタータモータでエンジンを始動させるものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

特許第５３６２１０７号公報 特開２００３−１２９９２６号公報 特開２０１３−１８０６９６号公報

しかしながら、上述のような従来のハイブリッド車両の制御装置にあっては、走行中にエンジンを始動する場合に、スタータモータを使用する頻度が高くなってしまうため、これらの耐用寿命が短くなってしまうという問題があった。

また、車両走行中にスタータモータでエンジンを始動させる場合、クラッチを切ってエンジンを始動させた後にクラッチを再接続する必要があったため、エンジン始動要求に対しエンジンを始動させてその回転動力を駆動車輪側に伝達する際に、クラッチの断接のためのタイムロスが避けられず、エンジン始動要求に対する応答性が悪化していた。

さらに、車両走行中のエンジン始動のために押しがけ始動を行う場合も、変速機をニュートラルにしてエンジンを始動した後に車両走行状態に応じた変速機の変速段に再度ギヤインさせる、すなわち、ギヤを入れる必要があった。そのため、変速機の切換えのためのタイムロスによりエンジン始動要求に対する応答性が悪化したり、車両の乗員に違和感を与えるような駆動トルク変動等の悪影響が生じたりしていた。

本発明は、上述のような未解決の課題を解決すべくなされたものであり、車両走行中のエンジン始動要求に対しエンジンを押しがけ始動可能にして、スタータモータの寿命向上を図るとともに、エンジン始動に伴う車両走行状態への悪影響を有効に抑制す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。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、上記目的達成のため、エンジンおよびモータを併有する走行駆動源と、前記走行駆動源から駆動車輪までの動力伝達経路上で前記モータより前記エンジン側に位置するクラッチと、前記動力伝達経路上で前記クラッチにより前記エンジンに対し断接される変速機と、を備え、前記クラッチの断接によって、前記モータの出力のみで走行駆動する第１の走行モードと前記エンジンの出力を用いて走行駆動する第２の走行モードとの間の切換えが可能なハイブリッド車両に装備され、前記ハイブリッド車両の走行中に前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの切換えがなされるとき、前記クラッチを接続して前記駆動車輪側からの動力により前記エンジンをクランキングし押しがけ始動させる制御を実行するハイブリッド車両の制御装置であって、前記クラッチが、前記エンジンの出力軸と前記変速機側の回転軸とを完全に切り離した完断点から前記エンジンの出力軸と前記変速機側の回転軸とを一体回転するように完全に接続された完接点に切り換えられるとき、前記エンジンの出力軸と前記変速機側の回転軸とが連れ回りする連れ回り点と、前記エンジンの出力軸と前記変速機側の回転軸の間で前記エンジン始動に足りる規定トルクの伝達が可能な規定トルク到達点とを通過し、前記クラッチを前記完断点から前記完接点に切り換えつつ前記押しがけ始動を行うとき、前記完断点から前記連れ回り点に達するまでの第１接続期間の経過後に前記連れ回り点から前記規定トルク到達点に達するまでの第２接続期間中の前記クラッチの接続速度を、前記第１接続期間中の前記クラッチの接続速度および前記第２接続期間の経過後に前記規定トルク到達点から前記完接点に達するまでの第３接続期間中の前記クラッチの接続速度に対して低速度に制御する構成となっている。

本発明のハイブリッド車両の制御装置においては、前記エンジンの回転速度が前記エンジンの自立回転速度である規定回転数に達したことを条件に前記クラッチを待機させるとともに、前記エンジンの出力軸の回転速度を前記変速機側の回転軸の回転速度に一致させるように制御する構成とすることができる。さらに、前記変速機側の回転軸の回転速度に対する前記エンジンの出力軸の回転速度の偏差が規定偏差値以下に低下したことを条件に、前記クラッチを前記規定トルク到達点から前記完接点に切り換える構成とすることができる。

本発明のハイブリッド車両の制御装置においては、前記変速機が、前記動力伝達経路上で前記エンジンと前記モータの間に配置されており、前記押しがけ始動を行うとき、前記変速機のギヤイン状態下で前記クラッチを前記完断点から前記完接点に切り換える構成とすることができる。

この場合、さらに、前記変速機側の回転軸に接続される第１回転軸と、前記第１回転軸に対して平行に配置され、一端側で前記駆動車輪側に動力伝達可能に接続される第２回転軸と、前記第１回転軸および前記第２回転軸の間に介在する伝動歯車機構とを有するトランスファ装置を備え、前記トランスファ装置の前記第２回転軸の他端側に、前記モータが連結されている構成とすることができる。

本発明によれば、車両走行中のエンジン始動要求に対しエンジンを押しがけ始動可能にして、スタータモータの寿命向上を図るとともに、エンジン始動に伴う車両走行状態への悪影響を有効に抑制す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ができる。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置の概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置における車両走行中のエンジン始動時のクラッチ接続動作の説明図である。 本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置における車両走行中のエンジン始動時のクラッチ接続動作に対応するエンジン回転数変化の説明図である。 本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置における車両走行中のエンジン始動制御の概略の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１ないし図４は、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置を備えたプラグインハイブリッド車両の走行駆動制御システムを示している。

まず、本実施形態の構成について説明する。

図１に示す本実施形態の車両１は、例えば外部電源（例えば、充電スタンド）にプラグを接続してバッテリを充電したり、エンジンを動力源として発電しつつ外部に給電したりすることができるプラグインハイブリッドタイプの車両として構成されている。

この車両１は、その前後方向の後方側に搭載されたエンジン１１、オートクラッチ１２およびＡＭＴ(Automated Manual Transmission)１３と、その前後方向の中央側に搭載されたトランスファ装置１５と、ＡＭＴ１３とトランスファ装置１５の入力軸１５ａとの間に介装された第１推進軸１４とを有している。

また、車両１は、トランスファ装置１５の一方の出力軸１５ｂに連結された第２推進軸１６を有しており、第２推進軸１６は、ディファレンシャル装置１７および左右の駆動軸１８を介して左右の駆動車輪１９に対し動力伝達可能に連結されている。ただし、図１中には、左側の駆動軸１８および左側の駆動車輪１９のみを図示している。

車両１は、また、トランスファ装置１５の後述する他方の出力軸に連結されたモータジェネレータ２１と、モータジェネレータ２１に接続された高圧バッテリ２３およびインバータ２２とを有している。そして、エンジン１１、オートクラッチ１２、ＡＭＴ１３、第１推進軸１４、トランスファ装置１５、モータジェネレータ２１、高圧バッテリ２３およびインバータ２２によって、車両１走行駆動するハイブリッド式の走行駆動システム２０が構成されている。

車両１は、さらに、図示しない公知のサスペンション装置、燃料タンク、操舵機構およびブレーキ装置等を有している。

エンジン１１は、多気筒の内燃機関、例えば４サイクルディーゼルエンジンである。

オートクラッチ１２は、エンジン１１のクランク軸である出力軸１１ａとＡＭＴ１３の入力軸１３ａとを動力伝達可能に接続したりその接続を遮断したりする機能を有している。このオートクラッチ１２は、摩擦式のクラッチディスクのストロークを可変操作する油圧操作シリンダへの油圧の給排を制御することで、断接の切り換えが可能になっている。ここにいう油圧操作シリンダへの油圧は、例えば後述するＡＭＴ−ＥＣＵ３２からの油圧制御コマンドに応動する図外の電気油圧アクチュエータ（クラッチマスタシリンダでもよい）により生成された指令油圧を、空気圧ブースタ等により倍力したものである。

ＡＭＴ１３は、車両１の図示しない本体フレームに対してエンジン１１およびオートクラッチ１２と一体にマウントされた公知の変速機で、手動変速機と同様な多段の歯車変速機構を自動制御可能に内蔵する半自動変速機として構成されている。このＡＭＴ１３は、オートクラッチ１２と協働して多段の円滑な変速動作を行うことができるようになっている。

第１推進軸１４は、ＡＭＴ１３の出力軸１３ｂおよびトランスファ装置１５の入力軸１５ａに対しそれぞれユニバーサルジョイント等を介して連結され、ＡＭＴ１３およびトランスファ装置１５の間を動力伝達可能に連結している。

これと略同様に、第２推進軸１６は、トランスファ装置１５の一方の出力軸１５ｂおよびディファレンシャル装置１７の入力軸１７ａに対しそれぞれユニバーサルジョイント等を介して連結され、トランスファ装置１５およびディファレンシャル装置１７の間を動力伝達可能に連結している。

トランスファ装置１５は、常時接続型のクラッチ１５ｄを介して入力軸１５ａに対し同一軸線上で動力伝達可能に連結される入力側の伝動歯車１５ｇ１と、一方の出力軸１５ｂに対し常時接続型のクラッチ１５ｅを介して同一軸線上で動力伝達可能に連結される出力側の伝動歯車１５ｇ２とを有している。

常時接続型のクラッチ１５ｄ、１５ｅは、例えばドグクラッチで構成されており、流体圧を用いるレリーズ用のアクチュエータによって断状態に切換えることが可能である。

また、トランスファ装置１５は、入力側の伝動歯車１５ｇ１を一体に支持しつつクラッチ１５ｄ、入力軸１５ａおよび第１推進軸１４を介してＡＭＴ１３の出力軸１３ｂに接続される第１回転軸１５ｊと、入力軸１５ａおよび第１回転軸１５ｊに対して平行に配置され、一端側でクラッチ１５ｅ、一方の出力軸１５ｂおよび第２推進軸１６を介して駆動車輪１９側に動力伝達可能に接続される第２回転軸１５ｋとを備えている。そして、入力側の伝動歯車１５ｇ１および出力側の伝動歯車１５ｇ２は、第１回転軸１５ｊおよび第２回転軸１５ｋの間に介在する伝動歯車機構１５ｇを構成している。

トランスファ装置１５のケース１５ｃには、他方の出力軸である第２回転軸１５ｋの他端側（図１中の左端側）に直結するように、モータジェネレータ２１のロータ２１ｒが連結されており、第２回転軸１５ｋがモータジェネレータ２１のロータ２１ｒと一体に回転するようになっている。

このトランスファ装置１５は、入力側の伝動歯車１５ｇ１と出力側の伝動歯車１５ｇ２とを互いに噛み合わせることにより、入力軸１５ａと一方の出力軸１５ｂおよび第２回転軸１５ｋとの間で、動力伝達可能になっている。そして、例えばオートクラッチ１２の断接状態に応じて、発電機としてのモータジェネレータ２１に回転動力を入力させたり、電動機としてのモータジェネレータ２１から回転動力を出力させたりすることができる。

ディファレンシャル装置１７は、入力軸１７ａに入力される回転動力を基に、左右の駆動軸１８の差動を許容しつつ左右の駆動車輪１９に駆動トルクを分配できる公知の差動装置である。

モータジェネレータ２１は、供給される電力を回転動力に変換して出力する電動機の機能と、入力された回転動力を電力に変換し出力する発電機の機能とを併有する電動発電機である。

このモータジェネレータ２１は、電動機として機能するとき、エンジン１１の停止状態下で車両１を走行駆動可能な回転動力を出力したり、エンジン１１を燃費効率の高い運転領域で運転するためにエンジン１１の出力をアシストする回転動力を出力したりすることができる。また、モータジェネレータ２１は、車両１の回生ブレーキ作動時にインバータ２２と協働して駆動車輪１９側に制動トルクを出力するとともに発電機として作動し、高圧バッテリ２３に電力回生できるようになっている。

高圧バッテリ２３は、モータジェネレータ２１に電力を供給可能で、かつ、モータジェネレータ２１により回生される電力を蓄えることができる二次電池である。インバータ２２は、高圧バッテリ２３の電圧を昇圧させるとともにモータジェネレータ２１の三相交流に変換する機能を有している。これら高圧バッテリ２３およびインバータ２２は、大型のハイブリッド自動車に通常搭載されているものと同様なものである。

このような車両１のハイブリッド式の走行駆動システム２０は、以下に述べる制御装置３０によって制御される。

制御装置３０は、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）、例えばプラグインハイブリッドＥＣＵ３１（以下、ＰＨＶ−ＥＣＵ３１という）、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２、車両制御ＥＣＵ３３およびエンジンＥＣＵ３４を含んで構成されている。

ＰＨＶ−ＥＣＵ３１は、少なくともドライバからの加速要求に応じた走行駆動システム２０のトータルの出力値を算出するとともに、現在の車速やエンジン回転数等を基に、走行駆動システム２０のエネルギ効率が高い運転条件となるように、エンジン１１からの回転動力に要求されるトルクＴｅおよびモータジェネレータ２１に要求されるトルクＴｍ等を逐次算出することができる。

ＰＨＶ−ＥＣＵ３１は、詳細を図示しないが、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、バックアップメモリ、入力インターフェース回路、出力インターフェース回路およびＣＡＮ（Controller Area Network）通信用の通信インターフェース回路を含んで構成されるものである。

このＰＨＶ−ＥＣＵ３１は、ＣＰＵにより、ＲＯＭに予め格納されたハイブリッド制御プログラムに従って、ＲＡＭとの間でデータを授受しながら、例えば走行駆動システム２０のトータルの出力値を算出し、さらに、現在の車速ＶやＡＭＴ１３の入力軸１３ａの回転速度Ｎｔ（変速機入力回転数）等のセンサ情報と、エンジン１１の機関性能やモータジェネレータ２１の特性に関するバックアップメモリ内のマップ情報を基に、走行駆動システム２０のエネルギ効率が高い動作条件となるよう、エンジン１１に要求されるトルクＴｅおよびモータジェネレータ２１に要求されるトルクＴｍの指令値を算出する。そして、そのトルクＴｅを指令値としてＣＡＮバス３６を介してエンジンＥＣＵ３４に出力するとともに、トルクＴｅを指令値として後述する内蔵のＭＧ制御部に取り込ませるようになっている。

ＰＨＶ−ＥＣＵ３１のバックアップメモリは、ＣＰＵの停止時にも記憶情報を保持可能なメモリで、例えばＥＥＰＲＯＭにより構成されている。

ＰＨＶ−ＥＣＵ３１、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２および車両制御ＥＣＵ３３の入力インターフェース回路には、車両１の走行状態を検出するセンサ群として、例えばアクセル開度センサ４１、車速センサ４２、シフトスイッチ４３、変速機入力回転速度センサ４４、クラッチストロークセンサ４５およびブレーキスイッチ４６等が接続されている。そして、これらセンサ群４１ないし４６からの検出情報が、ＰＨＶ−ＥＣＵ３１、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２および車両制御ＥＣＵ３３のうち必要なＥＣＵに適宜取り込まれるようになっている。また、エンジンＥＣＵ３４の入力インターフェース回路にはクランク角センサ４７が接続されており、クランク角センサ４７で検出されるエンジン回転数［ｒｐｍ］は、エンジンＥＣＵ３４からＣＡＮバス３６を介して車両制御ＥＣＵ３３に送られ、ゲートウェイ機能を有する車両制御ＥＣＵ３３によってＰＨＶ−ＥＣＵ３１およびＡＭＴ−ＥＣＵ３２等の他のＥＣＵに送信される。

ＡＭＴ−ＥＣＵ３２の出力インターフェース回路には、オートクラッチ１２が接続されており、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、オートクラッチ１２の断接を制御することができる。

ＰＨＶ−ＥＣＵ３１は、また、バッテリＥＣＵの機能を併有しており、高圧バッテリ２３の放電量および回生量を常時監視し、高圧バッテリ２３の全電池容量に対する充電量比率に相当するＳＯＣ(State Of Charge)［％］を算出するようになっている。

ＰＨＶ−ＥＣＵ３１は、このＳＯＣの変動範囲を高圧バッテリ２３の寿命や信頼性等の面で好適な範囲内に維持するように、モータジェネレータ２１による駆動出力や回生ブレーキ作動の制御を行うようになっている。

ＰＨＶ−ＥＣＵ３１の通信インターフェース回路には、ＣＡＮバス３６を介してＡＭＴ−ＥＣＵ３２、車両制御ＥＣＵ３３およびエンジンＥＣＵ３４等が接続されており、例えばＰＨＶ−ＥＣＵ３１からエンジンＥＣＵ３４にトルク指令値Ｔｅが出力され、エンジンＥＣＵ３４から車両制御ＥＣＵ３３にエンジン回転数等が入力される。また、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２に対して、要求される走行駆動パワーおよび現在の車速に対応する最適なギヤ位置（最適な変速比に対応する変速ギヤ段）を設定するための通信がなされ、車両制御ＥＣＵ３３に対しても、相互に必要な制御値や検出値に関する情報の通信がなされる。

ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、アクセル開度センサ４１および車速センサ４２等の情報を基に最適なギヤ位置に制御する。また、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、ドライバによるシフト操作が要求、例えばシフトアップ、シフトダウン、ニュートラル、後退速への切換え要求等をシフトスイッチによって検出し、必要な変速制御を実行するようになっている。

車両制御ＥＣＵ３３は、ＰＨＶ−ＥＣＵ３１と協働してスタータモータ５１によるエンジン１１の始動制御を行うことができるＥＣＵであり、図示しない他のＥＣＵと協働して、ブレーキ制御、スキッド制御、操舵制御その他の車両走行性能に関する車両制御プログラムを実行するようになっている。

エンジンＥＣＵ３４は、要求されるトルクＴｅを基にエンジン１１の出力を制御する各種のプログラムやマップを内蔵している。このエンジンＥＣＵ３４は、トルクＴｅの指令値を入力すると、その指令値に対応する燃料噴射量や噴射時期等を算出し、エンジン１１を制御するようになっている。

制御装置３０のこれらＰＨＶ−ＥＣＵ３１、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２、車両制御ＥＣＵ３３およびエンジンＥＣＵ３４のＲＯＭやバックアップメモリには、ハイブリッド制御プログラム、変速制御プログラム、車両制御プログラムおよびエンジン制御プログラムと、これらの制御プログラムと協働する他の複数の制御プログラム（以下、これらを総称して複数の制御プログラムという）、例えばクラッチ制御プログラムとが格納されるとともに、複数の制御プログラムで使用される各種の設定値やマップ等が記憶されている。

制御装置３０は、これら複数の制御プログラムを実行することで、以下に述べるような複数の機能を発揮できるように構成されている。

前述のように、車両１は、ハイブリッド式の走行駆動源である走行駆動システム２０と、走行駆動システム２０のエンジン１１またはモータジェネレータ２１から駆動車輪１９までの動力伝達経路上でモータジェネレータ２１よりエンジン１１側に位置するオートクラッチ１２と、その動力伝達経路上でオートクラッチ１２によってエンジン１１に対し断接される変速機であるＡＭＴ１３と、を備えている。

そして、そのオートクラッチ１２の断接により、車両１は、モータジェネレータ２１の出力のみで走行駆動する第１の走行モードであるＥＶ（Electric Vehicle）走行モードと、エンジン１１の出力を用いて走行駆動する第２の走行モードである他の走行モードとの間の切換えが可能になっている。

ここにいう他の走行モードとは、エンジン１１の出力のみで車両１を走行駆動するエンジン走行モードと、エンジン１１の出力をモータジェネレータ２１の出力によりアシストするようにエンジン１１およびモータジェネレータ２１の双方の出力で車両１を走行駆動するハイブリッド走行モードとのうち、少なくとも一方である。

車両１に装備される制御装置３０は、車両１の走行中にＥＶ走行モードから他の走行モードへの切換えがなされるとき、オートクラッチ１２を接続して駆動車輪１９側からの動力によりエンジン１１を所定の回転速度領域にクランキングしつつ着火の制御を行う、いわゆる押しがけ始動の制御を実行するようになっている。

より具体的には、車両１の走行中にＥＶ走行モードから他の走行モードへの切換えがなされるとき、オートクラッチ１２は、図２に示すように、エンジン１１の出力軸１１ａと変速機側の回転軸であるＡＭＴ１３の入力軸１３ａとを完全に切り離した完断点Ｐ１から、エンジン１１の出力軸１１ａとＡＭＴ１３の入力軸１３ａとを一体回転するように完全に接続された完接点Ｐ４に切り換えられる。

また、完断点Ｐ１から完接点Ｐ４に切り換えられるとき、オートクラッチ１２は、エンジン１１の出力軸１１ａとＡＭＴ１３の入力軸１３ａとが連れ回りする連れ回り点Ｐ２と、エンジン１１の出力軸１１ａとＡＭＴ１３の入力軸１３ａの間でエンジン始動に足りる規定トルクの伝達が可能な規定トルク到達点Ｐ３とを通過する。エンジン始動に足りる規定トルクとは、例えばスタータモータ５１が発生するトルクと同程度のトルクである。

ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、これら連れ回り点Ｐ２および規定トルク到達点Ｐ３に相当するクラッチストローク位置を、クラッチストロークセンサ４５で検出されるオートクラッチ１２のクラッチディスクのストロークおよびクランク角センサ４７で検出されるエンジン回転数の変化を基に学習し、バックアップメモリに記憶させる。また、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、その学習値を所定の周期でもしくは所定の運転条件になる度に更新するようになっている。

また、図２に示すように、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、オートクラッチ１２を完断点Ｐ１から完接点Ｐ４に切り換えつつエンジン１１の押しがけ始動を行うとき、完断点Ｐ１（時刻ｔ１）から連れ回り点Ｐ２（時刻ｔ２）に達するまでの第１接続期間Ｔ１の経過後に連れ回り点Ｐ２から規定トルク到達点Ｐ３（時刻ｔ３）に達するまでの第２接続期間Ｔ２の長さが、第１接続期間Ｔ１の長さより長く、かつ、第２接続期間Ｔ２の経過後に規定トルク到達点Ｐ３から完接点Ｐ４（時刻ｔ４）に達するまでの第３接続期間Ｔ３の長さよりも長くなるように、第１接続期間Ｔ１および第３接続期間Ｔ３中のオートクラッチ１２の接続速度（クラッチディスクの単位時間当たりのストローク変化量）に対して第２接続期間Ｔ２中のオートクラッチ１２の接続速度を低速度に制御するようになっている。

具体的には、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、例えばオートクラッチ１２に対し所定の制御周期で生成する油圧制御コマンドを変化させることで、前述の電気油圧アクチュエータにより生成される指令油圧の単位時間当たりの変化率を調整し、クラッチディスクを完接点Ｐ４側に付勢する復帰ばねに対抗する油圧操作シリンダの油圧の変化速度（単位時間当たりの油圧変化量）を、第１接続期間Ｔ１および第３接続期間Ｔ３中は高速に、第２接続期間Ｔ２中は低速に制御する。

ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、また、オートクラッチ１２を連れ回り点Ｐ２より規定トルク到達点Ｐ３側のクラッチ接続状態にして、エンジンＥＣＵ３４の指令により、エンジン１１内に燃料を噴射して着火させ、エンジン回転数がエンジン１１の自立回転速度である規定回転数、例えば完爆回転数Ｎｃ（図３参照）に達したことを条件に、所定の待機時間だけオートクラッチ１２を待機させるとともに、エンジン回転数Ｎｅすなわち出力軸１１ａの回転速度をＡＭＴ１３の入力軸１３ａの回転速度Ｎｔに一致させるように制御する。

ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、さらに、ＡＭＴ１３の入力軸１３ａの回転速度に対するエンジン１１の出力軸１１ａの回転速度の偏差｜Ｎｅ−Ｎｔ｜が規定偏差値ｅ以下に低下したこと（｜Ｎｅ−Ｎｔ｜＜ｅ）を条件に、オートクラッチ１２を規定トルク到達点Ｐ３から完接点Ｐ４に切り換えるようになっている。

ここにいう規定偏差値ｅは、回転速度の偏差｜Ｎｅ−Ｎｔ｜が小さく、それ以降のクラッチ接続によって乗員に違和感を与えるような駆動トルク変動が実質的に生じない程度の速度差として設定されている。

ところで、車両１においては、ＡＭＴ１３が、エンジン１１から駆動車輪１９までの動力伝達経路上でエンジン１１とモータジェネレータ２１の間に配置されており、前述の押しがけ始動を行うとき、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、ＡＭＴ１３のギヤイン状態（非ニュートラル状態）下でオートクラッチ１２を完断点Ｐ１から完接点Ｐ４に切り換える制御を実行するようになっている。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態のハイブリッド車両の制御装置においては、アクセル開度センサ４１で検出されるアクセル開度や、車速センサ４２で検出される車速、ＰＨＶ−ＥＣＵ３１で監視されるＳＯＣの値等に応じて、オートクラッチ１２の断接が切り換えられる。

オートクラッチ１２が遮断（完断）状態となっているとき、車両１は、前述のＥＶ走行モードとなり、オートクラッチ１２が接続（完接）状態となっているとき、車両１は、前述のエンジン走行モードかハイブリッド走行モード、あるいは、クラッチ１５ｅを断状態にしてエンジン１１によりモータジェネレータ２１を駆動し、高圧バッテリ２３を充電したり外部に給電したりする充電モードとなる。

車両１は、外部電源にプラグを接続して高圧バッテリ２３を充電できるプラグインハイブリッド車両であることから、車両１はＥＶ走行可能な期間が比較的長くなるが、アクセル開度が大きく要求されるパワーがモータジェネレータ２１の出力を上回った場合や、ＳＯＣの低下によって十分な電動機出力が得られなくなった場合、ＰＨＶ−ＥＣＵ３１は、車両１の走行中にＥＶ走行モードから他の走行モードへの切換えが必要であり、エンジン始動要求が成立したと判定する。

この場合、ＰＨＶ−ＥＣＵ３１の指示によりＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、図４に示すようなエンジン始動制御のプログラムを実行して、車両１の走行中に駆動車輪１９側からの動力によりエンジン１１をクランキングさせて押しがけ始動させる。

具体的には、エンジン始動要求が成立すると、まず、オートクラッチ１２の接続動作が開始される（ステップＳ１１）。

このとき、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、所定の制御周期で生成する油圧制御コマンドを変化させることで、クラッチ操作用の油圧操作シリンダの油圧の上昇速度を、第１接続期間Ｔ１および第３接続期間Ｔ３中は高速に、第２接続期間Ｔ２中は低速に制御する。すなわち、オートクラッチ１２のクラッチストロークの変化速度を図２に示すように変化させ、第１接続期間Ｔ１および第３接続期間Ｔ３中は切換え時間の短縮を優先させ、第２接続期間Ｔ２中はオートクラッチ１２の接続動作に伴う駆動トルクの急変動を防止することを優先するクラッチ切換え制御を行う。

ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、また、オートクラッチ１２が連れ回り点Ｐ２より規定トルク到達点Ｐ３側のクラッチ接続状態に達し、例えば図３に示す時刻ｔ５になると、エンジンＥＣＵ３４の指令によって、エンジン１１内に燃料を噴射させて着火させる。

そして、エンジン回転数Ｎｅがエンジン１１の規定回転数である完爆回転数Ｎｃに達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。

このとき、エンジン回転数Ｎｅがエンジン１１の規定回転数である完爆回転数Ｎｃ以上に達していれば（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、次いで、所定の待機時間だけその状態を保持して確実なエンジン始動状態であることが確認されるとともに、エンジン回転数Ｎｅすなわち出力軸１１ａの回転速度をＡＭＴ１３の入力軸１３ａの回転速度Ｎｔに一致させるように、エンジンＥＣＵ３４に要求回転数を送信するエンジン回転数指示がなされる（ステップＳ１３）。

次いで、出力軸１１ａの回転速度であるエンジン回転数ＮｅとＡＭＴ１３の入力軸１３ａの回転速度Ｎｔとの差である回転速度の偏差｜Ｎｅ−Ｎｔ｜が規定偏差値ｅ以下に低下したか否かが判定される。

そして、回転速度の偏差｜Ｎｅ−Ｎｔ｜が規定偏差値ｅ以下に低下していれば（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）、オートクラッチ１２に対して規定トルク到達点Ｐ３から完接点Ｐ４に切り換える完接指示がなされる（ステップＳ１６）。

一方、回転速度の偏差｜Ｎｅ−Ｎｔ｜が規定偏差値ｅ以下に低下していなければ（ステップＳ１４でＮＯの場合）、次いで、エンジン回転数をＡＭＴ１３の入力回転速度Ｎｔに一致させるようエンジン回転数指示がなされてから所定待ち時間が経過したか否かが判定される（ステップＳ１７）。

そして、エンジン回転数指示がなされてから所定待ち時間が経過するまで、ステップＳ１３、Ｓ１４の処理が繰り返され、エンジン回転数指示がなされてから所定待ち時間が経過しても、回転速度の偏差｜Ｎｅ−Ｎｔ｜が規定偏差値ｅ以下に低下しない場合（ステップＳ１７でＹＥＳの場合）には、接続を優先すべく、オートクラッチ１２に対して規定トルク到達点Ｐ３から完接点Ｐ４に切り換える完接指示がなされる（ステップＳ１６）。

このように、本実施形態では、オートクラッチ１２を完断点Ｐ１から完接点Ｐ４に切り換えつつエンジン１１の押しがけ始動を行うとき、連れ回り点Ｐ２から規定トルク到達点Ｐ３に達するまでの第２接続期間Ｔ２の長さが、その前後の第１接続期間Ｔ１や第３接続期間Ｔ３の長さよりも長くなるように設定され、第１接続期間Ｔ１および第３接続期間Ｔ３中のクラッチの接続速度に対して第２接続期間Ｔ２中のクラッチの接続速度が低下するように切換え制御が実行される。

したがって、第１接続期間Ｔ１および第３接続期間Ｔ３の短縮により切換え時間の短縮を図りながらも、第２接続期間Ｔ２中はエンジン１１の始動が確実に達成されるまでオートクラッチ１２を半クラッチ状態に近い状態にしておき、オートクラッチ１２の接続時に車両１の乗員に違和感を与えるような駆動トルク変動等の悪影響を的確に防止することができる。

しかも、車両走行中にスタータモータ５１でエンジン１１を始動させる必要がないので、タイムロスによりエンジン始動要求に対する応答性が悪化することもない。

よって、本実施形態では、車両走行中のエンジン始動要求に対しエンジン１１を押しがけ始動可能にして、スタータモータ５１の寿命向上を図るとともに、エンジン始動に伴う車両走行状態への悪影響を有効に抑制することができる。

さらに、本実施の形態では、オートクラッチ１２を連れ回り点Ｐ２より規定トルク到達点Ｐ３側の接続状態にしてエンジン１１を着火させ、エンジン１１の出力軸１１ａの回転速度がエンジン１１の自立回転速度である完爆回転数Ｎｃ以上に達したことを条件に、オートクラッチ１２を待機させるとともに、エンジン１１の出力軸１１ａとＡＭＴ１３の入力軸１３ａとの回転速度Ｎｅ、Ｎｔを一致させるように制御する。

したがって、第２接続期間Ｔ２の経過時にはエンジン回転数ＮｅがＡＭＴ１３の入力軸１３ａの回転速度Ｎｔに対するエンジン回転数Ｎｅの偏差が、それ以降のオートクラッチ１２の接続時により乗員に違和感を与えるような駆動トルク変動が生じない所定偏差ｅ以下に達しているので、乗員に違和感を与えるような悪影響を的確に防止できる。

さらに、本実施の形態では、ＡＭＴ１３の入力軸１３ａの回転速度Ｎｔに対するエンジン１１の出力軸１１ａの回転速度の偏差｜Ｎｅ−Ｎｔ｜が規定偏差値ｅ以下に低下したことを条件に、オートクラッチ１２を規定トルク到達点Ｐ３から完接点Ｐ４に切り換えるので、第３接続期間Ｔ３を確実に短縮でき、エンジン始動要求に対する応答性を高めることができる。

加えて、本実施の形態では、ＡＭＴ１３が、エンジン１１から駆動車輪１９までの動力伝達経路上でエンジン１１とモータジェネレータ２１の間に配置されており、エンジン１１の押しがけ始動を行うとき、ＡＭＴ１３のギヤイン状態下でオートクラッチ１２を完断点Ｐ１から完接点Ｐ４に切り換える。

したがって、車両走行中にスタータモータ５１でエンジン１１を始動させないだけでなく、ＡＭＴ１３をニュートラルにしてエンジン１１を始動した後にＡＭＴ１３を車両走行状態に応じた変速段に再度ギヤインさせるといった必要がなく、その変速切換えのためのタイムロスによりエンジン始動要求に対する応答性が悪化することもない。よって、加速要求等に対しＥＶ走行モードから他の走行モードに切り換える場合等に応答性を十分に高めることができる。

本実施の形態では、さらに、トランスファ装置１５の第２回転軸１５ｋの他端側にモータジェネレータ２１のロータ２１ｒが連結されているので、エンジン１１が車両１１の駆動車輪１９より後方側に配置されるにもかかわらず、ハイブリッド式の走行駆動システム２０を実装でき、しかも、モータジェネレータ２１のサイズやレイアウトの自由度が高まることで、大型の車両にも好適なハイブリッド式の走行駆動システム２０を実現可能となる。

なお、上述の一実施の形態においては、ハイブリッド車両をプラグインハイブリッドタイプの車両としたが、プラグインハイブリッドタイプでないハイブリッド車両であってもよい。また、上述の一実施の形態においては、エンジン１１から駆動車輪１９までの動力伝達経路上で、エンジン１１とモータジェネレータ２１との間に変速機であるＡＭＴ１３を配置し、ＡＭＴ１３をニュートラルにしてエンジン１１を始動したりエンジン１１の始動後にＡＭＴ１３を再度ギヤインさせたりする必要をなくしていたが、車両走行中のエンジン始動にスタータモータを使う必要が無いだけでも、ロスタイムが抑えられるとともに、モータジェネレータ２１でエンジンを始動させる場合のようにハイブリッドモータの使用頻度の増加による寿命低下を招くことがない。したがって、本発明は、エンジンと変速機の間にモータジェネレータを配置するレイアウトを採用する場合にも有効である。

以上説明したように、本発明は、車両走行中のエンジン始動要求に対しエンジンを押しがけ始動可能にしてスタータモータの寿命向上を図るとともに、エンジン始動に伴う車両走行状態への悪影響を有効に抑制することができるものである。かかる本発明は、車両走行中にエンジンを始動する制御を実行するハイブリッド車両の制御装置全般に有用である。

１ 車両（ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両）
１１ エンジン（内燃機関）
１１ａ 出力軸（エンジンの出力軸）
１２ オートクラッチ（クラッチ）
１３ ＡＭＴ（変速機、半自動変速機）
１３ａ 入力軸（変速機側の回転軸）
１３ｂ 出力軸（変速機側の回転軸）
１５ トランスファ装置
１５ｇ 伝動歯車機構
１５ｊ 第１回転軸
１５ｋ 第２回転軸（他方の出力軸）
１９ 駆動車輪
２０ 走行駆動システム（走行駆動源）
２１ モータジェネレータ（電動発電機、電動機）
３０ 制御装置
３１ ＰＨＶ−ＥＣＵ（プラグインハイブリッドＥＣＵ）
３２ ＡＭＴ−ＥＣＵ
３３ 車両制御ＥＣＵ
３４ エンジンＥＣＵ
３６ ＣＡＮバス
４１ アクセル開度センサ
４２ 車速センサ
４４ 変速機入力回転速度センサ
４５ クラッチストロークセンサ
４７ クランク角センサ（エンジン回転速度センサ）
ｅ 規定偏差値
Ｎｃ 完爆回転数（規定回転数）
Ｎｅ エンジン回転数（エンジンの回転速度、エンジンの出力軸の回転速度）
Ｎｔ 回転速度（変速機入力回転速度）
Ｐ１ 完断点
Ｐ２ 連れ回り点
Ｐ３ 規定トルク到達点
Ｐ４ 完接点
Ｔ１ 第１接続期間
Ｔ２ 第２接続期間
Ｔ３ 第３接続期間

Claims (5)

1. エンジンおよびモータを併有する走行駆動源と、前記走行駆動源から駆動車輪までの動力伝達経路上で前記モータより前記エンジン側に位置するクラッチと、前記動力伝達経路上で前記クラッチにより前記エンジンに対し断接される変速機と、を備え、前記クラッチの断接によって、前記モータの出力のみで走行駆動する第１の走行モードと前記エンジンの出力を用いて走行駆動する第２の走行モードとの間の切換えが可能なハイブリッド車両に装備され、
   前記ハイブリッド車両の走行中に前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの切換えがなされるとき、前記クラッチを接続して前記駆動車輪側からの動力により前記エンジンをクランキングし押しがけ始動させる制御を実行するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記クラッチが、前記エンジンの出力軸と前記変速機側の回転軸とを完全に切り離した完断点から前記エンジンの出力軸と前記変速機側の回転軸とを一体回転するように完全に接続された完接点に切り換えられるとき、前記エンジンの出力軸と前記変速機側の回転軸とが連れ回りする連れ回り点と、前記エンジンの出力軸と前記変速機側の回転軸の間で前記エンジン始動に足りる規定トルクの伝達が可能な規定トルク到達点とを通過し、
   前記クラッチを前記完断点から前記完接点に切り換えつつ前記押しがけ始動を行うとき、前記完断点から前記連れ回り点に達するまでの第１接続期間の経過後に前記連れ回り点から前記規定トルク到達点に達するまでの第２接続期間中の前記クラッチの接続速度を、前記第１接続期間中の前記クラッチの接続速度および前記第２接続期間の経過後に前記規定トルク到達点から前記完接点に達するまでの第３接続期間中の前記クラッチの接続速度に対して低速度に制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記エンジンの回転速度が前記エンジンの自立回転速度である規定回転数に達したことを条件に前記クラッチを待機させるとともに、前記エンジンの出力軸の回転速度を前記変速機側の回転軸の回転速度に一致させ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. 前記変速機側の回転軸の回転速度に対する前記エンジンの出力軸の回転速度の偏差が規定偏差値以下に低下したことを条件に、前記クラッチを前記規定トルク到達点から前記完接点に切り換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。
4. 前記変速機が、前記動力伝達経路上で前記エンジンと前記モータの間に配置されており、
   前記押しがけ始動を行うとき、前記変速機のギヤイン状態下で前記クラッチを前記完断点から前記完接点に切り換えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記変速機側の回転軸に接続される第１回転軸と、前記第１回転軸に対して平行に配置され、一端側で前記駆動車輪側に動力伝達可能に接続される第２回転軸と、前記第１回転軸および前記第２回転軸の間に介在する伝動歯車機構とを有するトランスファ装置を備え、
   前記トランスファ装置の前記第２回転軸の他端側に、前記モータが連結されていることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。

Images