JP2023039325A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関が始動される場合において運転者に与える違和感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】電子制御装置９０は、（ａ）エンジン１２が停止状態である場合にエンジン１２への燃料噴射を停止するフューエルカットを実行し、（ｂ）エンジン１２を始動する場合には、クラッチＫ０を係合させつつ電動機ＭＧによりエンジン１２のクランキングを実行し且つクラッチＫ０の同期が完了した後においてエンジン１２への燃料噴射を開始し、（ｃ）クラッチＫ０の同期が完了した後における燃料噴射の開始時点ｔstaを、燃料噴射が開始された場合に予測されるエンジントルクＴeである先読みトルクＴe_predが予め定められた目標トルク値Ｔe_tgtとなる時点に設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、走行用駆動力源である内燃機関及び電動機と、それら内燃機関と電動機との間の動力伝達を断接する摩擦係合装置と、を備えたハイブリッド車両の、制御装置に関する。

走行用駆動力源である内燃機関及び電動機と、それら内燃機関と電動機との間の動力伝達を断接する摩擦係合装置と、を備えたハイブリッド車両の、制御装置であって、内燃機関が停止している間は、フューエルカット（内燃機関への燃料噴射の停止）を実行するものが知られている。例えば、特許文献１に記載のものがそれである。

特開２０２１－９１２７９号公報

ところで、摩擦係合装置を係合しつつ電動機によってクランキングすることで内燃機関の始動を行う方法において、車両で発生するショックを抑制するために摩擦係合装置の回転速度の同期が完了した後に内燃機関への燃料噴射を再開する方法が知られている。

燃料の燃焼時に発生する内燃機関の出力トルクは、内燃機関の回転速度、内燃機関への吸入空気量、点火時期（例えば点火遅角量）によって変動する。特に、内燃機関が始動される場合では、車両状態に応じた内燃機関の回転量（例えば、クランク軸の回転量）によって吸入空気量が変動するため、始動開始時点における内燃機関の出力トルクにばらつきが生じやすい。この車両状態に応じた内燃機関の出力トルクのばらつきにより内燃機関が始動される毎に始動音や始動ショックなどが異なるために、運転者（ドライバー）に違和感を与えるおそれがある。

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、内燃機関が始動される場合において運転者に与える違和感を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

第１発明の要旨とするところは、走行用駆動力源である内燃機関及び電動機と、前記内燃機関と前記電動機との間の動力伝達を断接する摩擦係合装置と、を備えたハイブリッド車両の、制御装置であって、（ａ）前記内燃機関が停止状態である場合に前記内燃機関への燃料噴射を停止するフューエルカットを実行し、（ｂ）前記内燃機関を始動する場合には、前記摩擦係合装置を係合させつつ前記電動機により前記内燃機関のクランキングを実行し且つ前記内燃機関への前記燃料噴射の準備が完了した所定の条件が成立した後において前記内燃機関への前記燃料噴射を開始し、（ｃ）前記所定の条件が成立した後における前記燃料噴射の開始時点を、予測される前記内燃機関の出力トルクである所定の先読みトルクが予め定められた目標トルク値となる時点に設定することにある。

第１発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、（ａ）前記内燃機関が停止状態である場合に前記内燃機関への燃料噴射を停止するフューエルカットが実行され、（ｂ）前記内燃機関が始動される場合には、前記摩擦係合装置が係合されつつ前記電動機により前記内燃機関のクランキングが実行され且つ前記内燃機関への前記燃料噴射の準備が完了した所定の条件が成立した後において前記内燃機関への前記燃料噴射が開始され、（ｃ）前記所定の条件が成立した後における前記燃料噴射の開始時点が、予測される前記内燃機関の出力トルクである所定の先読みトルクが予め定められた目標トルク値となる時点に設定される。先読みトルクが予め定められた目標トルク値となる時点に燃料噴射の開始時点が設定されることで内燃機関の始動毎に発生する始動音や始動ショックが変動することが抑制され、運転者が覚える違和感が抑制される。

第２発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、第１発明において、前記先読みトルクは、前記クランキングの開始時点から前記燃料噴射の開始時点までの前記内燃機関の回転量に基づいて算出される。クランキングの開始時点から燃料噴射の開始時点までの内燃機関の回転量に基づいて先読みトルクが算出されることで、先読みトルクの算出精度が向上する。先読みトルクの算出精度の向上により燃料噴射の開始時点の設定精度が向上することで、内燃機関の始動毎に発生する始動音や始動ショックが変動することが精度よく抑制され、運転者が覚える違和感が抑制される。

第３発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、第１発明又は第２発明において、アクセル開度が大きい場合には、前記アクセル開度が小さい場合に比較して前記目標トルク値が大きい値に補正される。運転者により加速操作が行われた場合には、アクセル開度に応じて目標トルク値が補正される。目標トルク値が大きい値に補正されると、そうでない場合に比較して先読みトルクが高い時点に燃料噴射の開始時点が設定される。したがって、アクセル開度が大きい場合には、アクセル開度が小さい場合に比較して内燃機関への燃料噴射が開始されて内燃機関から出力され始める時点の出力トルクが高くされる。これにより、内燃機関の始動毎に発生する始動音や始動ショックが変動することが抑制されつつも車両応答性が優先され、運転者が要求する走行用駆動力が早期に実現されてドライバビリティが向上する。

本発明の実施例に係る電子制御装置を備えるハイブリッド車両の概略構成図であるとともに、ハイブリッド車両における各種制御のための制御機能の要部を表す機能ブロック図である。 図１に示す電子制御装置の制御作動を説明するフローチャートの一例である。 図２のフローチャートが実行された場合におけるタイムチャートの一例である。

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。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド車両１０（以下、単に「車両１０」と記す。）の概略構成図であるとともに、車両１０における各種制御のための制御機能の要部を表す機能ブロック図である。

車両１０は、走行用駆動力源ＰＧであるエンジン１２及び電動機ＭＧを備えるハイブリッド車両である。走行用駆動力源ＰＧ（エンジン１２、電動機ＭＧ）と駆動輪１４との間が動力伝達経路ＰＴである。車両１０は、車体に取り付けられる非回転部材であるケース１８内の動力伝達経路ＰＴにおいて、エンジン１２側から順に、エンジン連結軸２０、クラッチＫ０、電動機連結軸２２、トルクコンバータ２４、自動変速機２８の入力回転部材であるＡＴ入力軸２６、自動変速機２８等を備える。また、車両１０は、動力伝達経路ＰＴにおいて、自動変速機２８の出力回転部材であるＡＴ出力軸３０に連結されたディファレンシャルギヤ３２、ディファレンシャルギヤ３２に連結された一対のドライブシャフト３４等を備える。また、車両１０は、インバータ５２、油圧制御回路５４、電動オイルポンプであるＥＯＰ５６、バッテリ６０、及び電子制御装置９０を備える。

エンジン１２は、周知の内燃機関である。エンジン１２は、後述する電子制御装置９０によって、車両１０に備えられたスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置等を含むエンジン制御装置５０が制御されることによりエンジン１２の出力トルクであるエンジントルクＴe［Nm］が制御される。なお、本明細書では、特に区別しない場合には、トルク、駆動力、動力、及び力（パワー）は同義である。

エンジン連結軸２０は、エンジン１２とクラッチＫ０とを連結する部材であって、例えばクランク軸である。

電動機ＭＧは、例えば電気エネルギーから機械的な動力を発生させる電動機としての機能（電動機機能）及び機械的な動力から電気エネルギーを発生させる発電機としての機能（発電機機能）を備えた所謂モータジェネレータである。本明細書では、動力は、特に区別しない場合には駆動力、トルク、及び力と同意である。電動機ＭＧは、後述するインバータ５２を介して車両１０に備えられたバッテリ６０に接続されている。バッテリ６０は、電動機ＭＧに対して電力を授受する蓄電装置である。電動機ＭＧは、後述する電子制御装置９０によってインバータ５２が制御されることにより、電動機ＭＧの出力トルクである電動機トルクＴmg［Nm］が制御される。なお、電動機ＭＧは、本発明における「電動機」に相当する。

エンジン１２に連結されたエンジン連結軸２０と、電動機ＭＧのロータに連結された電動機連結軸２２と、の間にはクラッチＫ０が設けられている。クラッチＫ０は、エンジン１２と電動機ＭＧとの間の動力伝達を断接する摩擦係合装置であり、例えば湿式多板型の油圧式摩擦係合装置である。クラッチＫ０は、後述する油圧制御回路５４からクラッチＫ０の断接状態を制御する油圧アクチュエータに供給される油圧が調圧されることにより、完全係合状態、半係合状態（スリップ状態）、及び解放状態などの断接状態が切り替えられる。例えば、本実施例では、油圧アクチュエータに供給される油圧が高くされることでクラッチＫ０が完全係合状態とされ、油圧アクチュエータに供給される油圧が低くされることでクラッチＫ０が解放状態とされる。クラッチＫ０が完全係合状態にされると、クラッチＫ０は、エンジン１２と電動機ＭＧとの間の動力伝達を可能とする。クラッチＫ０が解放状態にされると、クラッチＫ０は、エンジン１２と電動機ＭＧとの間の動力伝達を切断する。クラッチＫ０が半係合状態にされると、クラッチＫ０は、半係合状態に基づいた伝達トルク容量（クラッチＫ０の係合力）に応じてエンジン１２と電動機ＭＧとの間の動力伝達を可能とする。なお、クラッチＫ０は、本発明における「摩擦係合装置」に相当する。

電動機ＭＧは、バッテリ６０に蓄えられた電力により回転駆動され、ハイブリッド車両１０の走行用駆動力を出力する。また、電動機ＭＧは、エンジン１２からクラッチＫ０を介して入力される走行用駆動力により発電したり、駆動輪１４側から入力される被駆動力を回生により電力に変換して発電したりする。それら発電された電力は、インバータ５２を介してバッテリ６０に充電される。

インバータ５２は、電動機ＭＧとバッテリ６０との間に設けられ、電子制御装置９０によって制御されることにより直流を交流に変換したり交流を直流に変換したりする電源回路である。例えば、インバータ５２は、バッテリ６０から供給される直流を交流に変換して電動機ＭＧに出力して駆動したり、電動機ＭＧで発電された交流を直流に変換してバッテリ６０に出力したりする。

バッテリ６０は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の充放電可能な二次電池である。バッテリ６０は、主に電動機ＭＧを駆動するための電力を供給したり、回生により電動機ＭＧで発電された電力を充電したりするのに用いられる。

トルクコンバータ２４は、周知のトルクコンバータである。トルクコンバータ２４は、電動機連結軸２２に連結されたポンプ翼車と、ＡＴ入力軸２６に連結されたタービン翼車と、ポンプ翼車とタービン翼車とを直結するロックアップクラッチ４０と、を備える。トルクコンバータ２４は、走行用駆動力源ＰＧ（エンジン１２、電動機ＭＧ）と駆動輪１４との間の動力伝達経路ＰＴに配設され、走行用駆動力源ＰＧから出力された走行用駆動力を流体を介して電動機連結軸２２からＡＴ入力軸２６へ伝達できる流体式伝動装置である。車両１０は、機械式のオイルポンプであるＭＯＰ４２を備える。ＭＯＰ４２は、ポンプ翼車に連結されており、走行用駆動力源ＰＧ（エンジン１２、電動機ＭＧ）により回転駆動させられて、ケース１８内の各部で用いられる作動油OILを吐出する。

ＥＯＰ５６は、走行用駆動力源ＰＧであるエンジン１２や電動機ＭＧの回転とは独立して、ＥＯＰ駆動用モータ５８の回転により駆動可能な周知のオイルポンプである。ＥＯＰ駆動用モータ５８は、周知の電動機であり、電子制御装置９０によって不図示のインバータが制御されることにより、ＥＯＰ駆動用モータ５８の回転速度が制御される。ＥＯＰ５６は、ＥＯＰ駆動用モータ５８により回転駆動させられて、ケース１８内の各部で用いられる作動油OILを吐出する。

自動変速機２８は、走行用駆動力源ＰＧ（エンジン１２、電動機ＭＧ）からＡＴ入力軸２６に入力された走行用駆動力を変速してＡＴ出力軸３０に出力する周知の自動変速機であり、例えば遊星歯車式や常時噛合型平行軸式の有段変速機、或いは、ベルト式やパワーローラー式の無段変速機などである。自動変速機２８は、電子制御装置９０により制御される油圧制御回路５４によって、異なる変速比γat（＝ＡＴ入力回転速度Ｎi［rpm］／ＡＴ出力回転速度Ｎo［rpm］）のうちから所望の変速比γatが形成されるように制御される。変速比γatは、ギヤ比ともいう。本実施例では、自動変速機２８は、複数組の遊星歯車装置と、複数の変速用係合装置ＣＢと、を備える、周知の遊星歯車式の自動変速機である。変速用係合装置ＣＢは、各々、油圧制御回路５４から変速用係合装置ＣＢの断接状態を制御する油圧アクチュエータに供給される油圧が調圧されることにより、完全係合状態、半係合状態、及び解放状態などの断接状態が切り替えられる。自動変速機２８は、変速用係合装置ＣＢのうちのいずれかの係合装置の係合によって、変速比γatが異なる複数の変速段（ギヤ段ともいう）のうちのいずれかのギヤ段が形成される。また、自動変速機２８は、走行用駆動力源ＰＧから出力された走行用駆動力を駆動輪１４に伝達させないニュートラル状態にすることも可能である。

ディファレンシャルギヤ３２は、自動変速機２８のＡＴ出力軸３０から伝達された走行用駆動力を受けて、一対のドライブシャフト３４に対し適宜回転速度差を許容しつつ相互に等しい駆動トルクを伝達する、周知のディファレンシャルギヤである。

油圧制御回路５４は、ＭＯＰ４２やＥＯＰ５６から吐出された作動油OILの油圧を元圧として、ケース１８内の各部に必要な作動油OILを供給する。例えば、油圧制御回路５４は、クラッチＫ０の断接制御用の油圧、自動変速機２８の変速制御用の油圧、トルクコンバータ２４のロックアップクラッチ４０の断接制御用の油圧をそれぞれ生成し、ケース１８内の各油圧アクチュエータに供給する。

エンジン１２から出力される走行用駆動力は、クラッチＫ０が係合された場合には、エンジン連結軸２０から、クラッチＫ０、電動機連結軸２２、トルクコンバータ２４、自動変速機２８、ディファレンシャルギヤ３２、及びドライブシャフト３４等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。電動機ＭＧから出力される走行用駆動力は、クラッチＫ０の断接状態にかかわらず、電動機連結軸２２から、トルクコンバータ２４、自動変速機２８、ディファレンシャルギヤ３２、及びドライブシャフト３４等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。

車両１０においては、ＢＥＶ走行モード及びエンジン走行モードすなわちＨＥＶ走行モードのいずれかの走行モードが選択可能である。ＢＥＶ走行モードは、エンジン１２の運転を停止させた状態で電動機ＭＧを力行制御することにより走行用駆動力源ＰＧのうち電動機ＭＧのみを駆動力源とするＢＥＶ（Battery Electric Vehicle）走行を行う走行モードである。ＢＥＶ走行モードでは、クラッチＫ０が解放状態とされてＢＥＶ走行が行われる。なお、ＢＥＶ走行モードには、車両１０が走行している場合と、車両１０が停止している場合すなわち停車している場合と、が含まれる。ＨＥＶ走行モードは、エンジン１２を運転させた状態で走行用駆動力源ＰＧのうちの少なくともエンジン１２を駆動力源とするＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）走行を行う走行モードである。ＨＥＶ走行モードでは、クラッチＫ０が完全係合状態とされてＨＥＶ走行が行われる。

車両１０の走行をＢＥＶ走行モード及びＨＥＶ走行モードのいずれとするかは、例えば駆動力源切替マップにより切り替えられる。駆動力源切替マップは、例えば車速Ｖ［km/h］及び要求駆動トルクＴrdem［Nm］を変数とする二次元座標で走行モードが予め定められた関係である。要求駆動トルクＴrdemとは、車両１０に要求される駆動トルクであって、例えば駆動輪１４に要求される駆動トルクＴr［Nm］である。要求駆動トルクＴrdemの算出方法については、後述する。

一般的にエンジン効率が低下する、車速Ｖが比較的低い低車速領域且つ要求駆動トルクＴrdemが比較的低い低負荷領域（＝アクセル開度θacc［%］が比較的低い領域）において、ＢＥＶ走行モードが選択される領域とされる。一方、車速Ｖが比較的高い高車速領域、或いは、要求駆動トルクＴrdemが比較的高い高負荷領域（＝アクセル開度θaccが比較的高い領域）において、ＨＥＶ走行モードが選択される領域とされる。また、ＢＥＶ走行モードは、バッテリ６０の充電状態値（予め定められた満充電容量に対する実際に蓄電されている充電量の比）ＳＯＣ［%］が所定のエンジン始動閾値以上の場合に適用される。言い換えると、バッテリ６０の充電状態値ＳＯＣが所定のエンジン始動閾値未満の場合には、駆動力源切替マップにおいて、ＢＥＶ走行モードが選択される領域が無くなり、全てＨＥＶ走行モードが選択される領域とされることと同じである。ＨＥＶ走行モードでは、電動機ＭＧの回転速度である電動機回転速度Ｎmg［rpm］は、エンジン１２の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe［rpm］と同値である。所定のエンジン始動閾値は、エンジン１２を強制的に始動してバッテリ６０を充電する必要がある充電状態値ＳＯＣであることを判定するための予め定められた閾値である。

電子制御装置９０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。電子制御装置９０は、必要に応じてエンジン制御用、電動機制御用、油圧制御用等の各コンピュータを含んで構成される。なお、電子制御装置９０は、本発明における「制御装置」に相当する。

電子制御装置９０には、車両１０に備えられた各種センサ等（例えばエンジン回転速度センサ７０、タービン回転速度センサ７２、出力回転速度センサ７４、電動機回転速度センサ７６、アクセル開度センサ７８、スロットル弁開度センサ８０、バッテリセンサ８２、エアフローメータ８４など）による検出値に基づく各種信号等（例えばエンジン１２の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe［rpm］、ＡＴ入力回転速度Ｎi［rpm］と同値であるタービン回転速度Ｎt［rpm］、車速Ｖに対応するＡＴ出力回転速度Ｎo［rpm］、電動機ＭＧの回転速度である電動機回転速度Ｎmg［rpm］、運転者の加速操作の大きさを表す運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θacc［%］、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth［%］、バッテリ６０のバッテリ温度ＴＨbat［℃］やバッテリ充放電電流Ｉbat［A］やバッテリ電圧Ｖbat［V］、エンジン１２に吸入される空気の量である吸入空気量ＧＡ［m³/sec］など）が、それぞれ入力される。

電子制御装置９０からは、車両１０に備えられた各装置（例えばエンジン制御装置５０、インバータ５２、油圧制御回路５４、ＥＯＰ駆動用モータ５８など）に各種指令信号（例えばエンジン１２を制御するためのエンジン制御信号Ｓe、電動機ＭＧを制御するための電動機制御信号Ｓmg、変速用係合装置ＣＢを制御するための変速制御信号ＳatやクラッチＫ０を制御するためのＫ０制御信号Ｓk0やロックアップクラッチ４０を制御するためのＬＵ制御信号Ｓlu、ＥＯＰ５６を制御するためのＥＯＰ制御信号Ｓeopなど）が、それぞれ出力される。

電子制御装置９０は、ハイブリッド制御部９２、クラッチ制御部９４、変速制御部９６、及び始動制御部９８を機能的に備える。

ハイブリッド制御部９２は、エンジン１２の作動を制御するエンジン制御部９２ａと、インバータ５２を介して電動機ＭＧの作動を制御する電動機制御部９２ｂと、を機能的に備え、それらの制御機能によりエンジン１２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。

ハイブリッド制御部９２は、例えば要求駆動量マップに実際のアクセル開度θacc及び車速Ｖを適用することで、運転者による車両１０に対する要求駆動量（例えば要求駆動トルクＴrdem）を算出する。要求駆動量マップは、アクセル開度θacc及び車速Ｖと要求駆動量との間の関係が実験的に或いは設計的に予め定められて記憶されたマップである。要求駆動量は、車両１０に要求される駆動量であって、例えば要求駆動トルクＴrdemである。要求駆動トルクＴrdemは、見方を換えればそのときの車速Ｖにおける要求駆動パワーＰrdem［W］である。要求駆動量としては、駆動輪１４における要求駆動力Ｆrdem［N］、ＡＴ出力軸３０における要求出力トルク等を用いることもできる。要求駆動量の算出では、車速Ｖに替えてＡＴ出力回転速度Ｎoなどを用いても良い。このように、要求駆動トルクＴrdem、要求駆動パワーＰrdem、要求駆動力Ｆrdem、及びＡＴ出力軸３０における要求出力トルクは、車両１０の要求駆動量である点では同義である。

ハイブリッド制御部９２は、伝達損失、補機負荷、自動変速機２８の変速比γat、バッテリ６０の充電可能電力Ｗin［W］や放電可能電力Ｗout［W］等を考慮して、要求駆動パワーＰrdemを実現するように、エンジン１２を制御するエンジン制御信号Ｓeと、電動機ＭＧを制御する電動機制御信号Ｓmgと、を出力する。エンジン制御信号Ｓeは、例えばそのときのエンジン回転速度ＮeにおけるエンジントルクＴeを出力するエンジン１２のパワーであるエンジンパワーＰe［W］の指令値である。電動機制御信号Ｓmgは、例えばそのときの電動機回転速度Ｎmgにおける電動機トルクＴmgを出力する電動機ＭＧの消費電力Ｗm［W］の指令値である。

バッテリ６０の充電可能電力Ｗinは、バッテリ６０の入力電力の制限を規定する入力可能な最大電力であり、バッテリ６０の入力制限を示している。バッテリ６０の放電可能電力Ｗoutは、バッテリ６０の出力電力の制限を規定する出力可能な最大電力であり、バッテリ６０の出力制限を示している。バッテリ６０の充電可能電力Ｗinや放電可能電力Ｗoutは、例えばバッテリ温度ＴＨbat及びバッテリ６０の充電状態値ＳＯＣに基づいて電子制御装置９０により算出される。

ハイブリッド制御部９２は、電動機ＭＧの出力のみで要求駆動トルクＴrdemを賄える場合には、走行モードをＢＥＶ走行モードとする。一方で、ハイブリッド制御部９２は、少なくともエンジン１２の出力を用いないと要求駆動トルクＴrdemを賄えない場合には、走行モードをＨＥＶ走行モードとする。他方で、ハイブリッド制御部９２は、電動機ＭＧの出力のみで要求駆動トルクＴrdemを賄える場合であっても、バッテリ６０の充電状態値ＳＯＣが予め定められたエンジン始動閾値未満となる場合やエンジン１２等の暖機が必要な場合などには、ＨＥＶ走行モードを成立させる。エンジン始動閾値は、エンジン１２を強制的に始動してバッテリ６０を充電する必要がある充電状態値ＳＯＣであることを判定するための予め定められた閾値である。このように、ハイブリッド制御部９２は、要求駆動トルクＴrdem等に基づいて、ＨＥＶ走行中にエンジン１２を自動停止したり、ＢＥＶ走行中にエンジン１２を始動したり、停車中にエンジン１２を自動停止したりそのエンジン停止後にエンジン１２を再始動したりして、ＢＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替える。

エンジン制御部９２ａは、車両１０に対する駆動要求量を実現するようにエンジントルクＴeを制御する。電動機制御部９２ｂは、車両１０に対する駆動要求量を実現するように電動機トルクＴmgを制御する。具体的には、ＢＥＶ走行モードにおいては、電動機制御部９２ｂは、要求駆動トルクＴrdemを実現するように電動機トルクＴmgを制御する。ＨＥＶ走行モードにおいては、エンジン制御部９２ａは、要求駆動トルクＴrdemの全部又は一部を実現するようにエンジントルクＴeを制御し、電動機制御部９２ｂは、要求駆動トルクＴrdemに対してエンジントルクＴeでは不足するトルク分を補うように電動機トルクＴmgを制御する。エンジン制御部９２ａは、例えばＢＥＶ走行モードにおいてエンジン１２がその運転が停止している停止状態にある場合に、エンジン制御装置５０の燃料噴射装置にエンジン１２への燃料噴射を停止させるフューエルカットを実行する。

クラッチ制御部９４は、エンジン１２を始動させるエンジン始動制御においてクラッチＫ０の断接状態を制御する。例えば、クラッチ制御部９４は、後述する始動判定部９８ａによりエンジン１２の始動要求が有ると判定された場合には、エンジン回転速度Ｎeを引き上げるトルクであるエンジン１２のクランキングに必要なクランキングトルクＴcr［Nm］をエンジン１２側へ伝達するために、クラッチＫ０を解放状態から半係合状態を経て完全係合状態になるように制御する。例えば、エンジン始動制御では、クラッチＫ０の係合速度（＝クラッチＫ０の伝達トルク容量の増加速度）及び係合ショックが許容範囲内となるように、実験的に或いは設計的に予め定められたＫ０用タイムチャートに従ってクラッチＫ０の伝達トルク容量が次第に大きくなるように制御される。

変速制御部９６は、例えば変速マップを用いて自動変速機２８の変速判断を行い、必要に応じて変速制御を実行するための変速制御信号Ｓatを油圧制御回路５４へ出力する。変速マップは、例えば車速Ｖ及び要求駆動トルクＴrdemを変数とする二次元座標上に、自動変速機２８の変速が判断されるための変速線を有する予め定められた所定の関係である。変速マップでは、車速Ｖに替えてＡＴ出力回転速度Ｎoなどを用いても良いし、又、要求駆動トルクＴrdemに替えて要求駆動力Ｆrdemやアクセル開度θaccやスロットル弁開度θthなどを用いても良い。

始動制御部９８は、エンジン始動制御を実行するように電動機ＭＧ及びエンジン１２を制御する。始動制御部９８は、始動判定部９８ａと、クランキング制御部９８ｂと、同期判定部９８ｃと、噴射開始制御部９８ｄと、を機能的に備える。

始動判定部９８ａは、ＢＥＶ走行モードにおいてエンジン１２の始動が要求されたか否かを判定する。つまり、始動判定部９８ａは、エンジン１２の始動要求の有無を判定する。例えば、始動判定部９８ａは、走行モードがＢＥＶ走行モードである場合において、（ａ）要求駆動トルクＴrdemが電動機ＭＧの出力のみで賄える範囲よりも増大した場合、（ｂ）エンジン１２等の暖機が必要である場合、又は、（ｃ）バッテリ６０の充電状態値ＳＯＣがエンジン始動閾値未満である場合には、エンジン１２の始動要求が有ると判定する。

始動判定部９８ａによりエンジン１２の始動が要求されたと判定された場合、クランキング制御部９８ｂ及びクラッチ制御部９４は、電動機ＭＧ及びクラッチＫ０を用いてエンジン１２をクランキングする。このクランキングにおいて、クランキング制御部９８ｂは、クラッチ制御部９４によるクラッチＫ０の解放状態から完全係合状態への切り替えに合わせて、クランキングが終了するまで電動機ＭＧがクランキングトルクＴcrを出力するように制御する。クランキング制御部９８ｂは、ＢＥＶ走行モードにおけるエンジン始動制御において、ＢＥＶ走行用の電動機トルクＴmgつまり駆動トルクＴrを生じさせる電動機トルクＴmgに、クランキングトルクＴcr分を加えた電動機トルクＴmgを電動機ＭＧから出力させる。また、クラッチ制御部９４は、前述したようにエンジン１２側へクランキングトルクＴcrを伝達するために、クラッチＫ０を解放状態から半係合状態を経て完全係合状態になるように制御する。すなわち、エンジン１２を始動する場合には、クラッチＫ０が係合されつつ電動機ＭＧによりエンジン１２のクランキングが実行される。また、クランキング制御部９８ｂは、クランキングが開始されたか否かを判定する。

クランキング制御部９８ｂ及びクラッチ制御部９４によりエンジン１２のクランキングが開始されると、同期判定部９８ｃは、クラッチＫ０の同期が完了しているか否かを判定する。クラッチＫ０の同期が完了しているとは、エンジン回転速度Ｎeと電動機回転速度Ｎmgとが同じになっていること、すなわちクラッチＫ０がスリップしておらず完全係合状態になっていることと同義である。例えば、電動機回転速度Ｎmgとエンジン回転速度Ｎeとの差である回転速度差ΔＮ（＝Ｎmg－Ｎe）が予め定められた零値を含む同期判定幅ΔＮ_jdg［rpm］の範囲内である状態が所定の第１経過期間Ｐ１［ms］以上継続した場合に、同期が完了していると判定される。同期判定幅ΔＮ_jdg及び所定の第１経過期間Ｐ１は、それぞれクラッチＫ０の同期が完了していることを判定するために、実験的に或いは設計的に予め定められた判定幅及び期間である。クラッチＫ０の同期が完了しているとの条件は、エンジン１２への燃料噴射の準備が完了したことを判定する条件であり、本発明における「所定の条件」に相当する。

噴射開始制御部９８ｄは、先読みトルクＴe_predを予測する。先読みトルクＴe_predは、クラッチＫ０の同期が完了した後においてエンジン１２への燃料噴射が開始されてエンジン１２から出力され始める時点のエンジントルクＴeの予測値である。以下、本明細書では説明を省くが、エンジン１２への燃料噴射の開始と同時に、エンジン１２の点火も開始される。なお、先読みトルクＴe_predは、本発明における「所定の先読みトルク」に相当する。

一般的にエンジントルクＴeは、エンジン回転速度Ｎe、吸入空気量ＧＡ［m3/sec］、及び点火時期（例えば点火遅角量θdly［deg］）に応じて変化する。

エンジン始動制御でのエンジン１２の始動開始時点（エンジン１２への燃料噴射の開始時点ｔsta）におけるエンジン回転速度Ｎeは、例えばクラッチＫ０の同期が完了している場合における電動機回転速度Ｎmgである同期回転速度Ｎmg_synである。この同期回転速度Ｎmg_synは、車速Ｖと自動変速機２８の変速比γatとに基づいて算出可能（すなわち予測可能）である。

エンジン始動制御でのエンジン１２への燃料噴射の開始時点ｔstaにおける点火遅角量θdlyは、車両１０の状態に応じて定められる。例えば、点火遅角量θdlyは、エンジントルクＴeが最大となる時期であるＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）とされるが、このＭＢＴはエンジン回転速度Ｎeなどエンジン１２の運転状態に応じて変化する。例えば、エンジン回転速度Ｎeと、ＭＢＴとなる点火遅角量θdlyと、の関係が実験的に或いは設計的に予め定められたマップである点火遅角マップを用いて、点火遅角量θdlyが算出可能（すなわち予測可能）である。

エンジン始動制御の実行中においては、不図示のサージタンク内の空気がクランキングによりエンジン１２に吸い込まれる毎に、サージタンク内の圧力が大気圧から減圧されていく。サージタンクとは、燃料噴射型のエンジン１２において吸気系に吸気脈動が生じないようにインテークマニホールドとスロットル弁との間に設けられているタンクである。エンジン始動制御でのエンジン１２の吸入空気量ＧＡは、サージタンク内の圧力が大気圧から減圧されていくのに応じて減少していく。

ここで、クランキングの開始時点ｔcrnでのエンジン１２の吸入空気量ＧＡを所定の第１吸気量ＧＡ１とする。エンジン１２への燃料噴射が停止されている場合、エンジン始動制御の実行中におけるエンジン１２の吸入空気量ＧＡは、クランキングの開始時点ｔcrnを起点とするエンジン１２の回転量（＝エンジン１２が回転した回数）によって所定の第１吸気量ＧＡ１から次第に減少し、その後所定の第２吸気量ＧＡ２（＜ＧＡ１）で安定状態となる。例えば、クランキングの開始時点ｔcrnを起点とするエンジン１２の回転量と、エンジン１２の吸入空気量ＧＡと、の間の関係が実験的に或いは設計的に予め定められて記憶されたマップである吸気量マップが用いられることで、エンジン１２の吸入空気量ＧＡは算出可能（すなわち予測可能）である。なお、エンジン１２の回転量は、クランキングの開始時点ｔcrn以降のエンジン回転速度Ｎeを積分することで算出できる。

したがって、先読みトルクＴe_predは、例えばクラッチＫ０の同期が完了した後においてエンジン１２への燃料噴射の開始時点ｔstaにおいて予測されるエンジン回転速度Ｎe、吸入空気量ＧＡ、及び点火遅角量θdlyと、先読みトルクＴe_predと、の間の関係が予め定められたマップである先読みトルクマップに基づいて算出される。このように、先読みトルクＴe_predは、クランキングの開始時点ｔcrnから燃料噴射の開始時点ｔstaまでのエンジン１２の回転量に基づいて算出される。算出される先読みトルクＴe_predは、エンジン１２の回転量が増加するのに従って次第に減少する。このように、先読みトルクＴe_predは、燃料噴射の開始時点ｔstaが遅く設定されるのに従って、次第に減少する。

噴射開始制御部９８ｄは、クラッチＫ０の同期が完了した後における先読みトルクＴe_predが目標トルク値Ｔe_tgtとなる時点を、燃料噴射の開始時点ｔstaとして設定する。目標トルク値Ｔe_tgtは、エンジン１２の始動毎に発生する始動音や始動ショックが変動することを抑制するために、実験的に或いは設計的に予め定められたトルク値である。ここで、燃料噴射の開始時点ｔstaが設定された場合において、クランキングの開始時点ｔcrnからクラッチＫ０の同期が完了した時点ｔsyn（以下、「同期完了時点ｔsyn」と記す。）までの期間を「係合期間Ｐcon［ms］」といい、同期完了時点ｔsynから燃料噴射の開始時点ｔstaまでの期間を「待機期間Ｐwait［ms］」といい、燃料噴射の開始時点ｔstaから実際にエンジントルクＴeが出力され始める時点までの期間を「遅延期間Ｐdly［ms］」ということとする。言い換えると、同期完了時点ｔsynから待機期間Ｐwaitだけ経過した時点でエンジン１２への燃料噴射が開始されると、燃料噴射の開始時点ｔstaから遅延期間Ｐdlyだけ経過した時点でエンジン１２から出力され始めるエンジントルクＴe（すなわち先読みトルクＴe_pred）が目標トルク値Ｔe_tgtとなる。エンジン１２への燃料噴射を開始する時点を特定するという点では、燃料噴射の開始時点ｔstaを設定することと、待機期間Ｐwaitを設定することと、は同義である。なお、遅延期間Ｐdlyは、例えば実験的に或いは設計的に予め定められた一定値である。

例えば、クランキングの開始時点ｔcrnから同期完了時点ｔsynまでの期間である係合期間Ｐconが短いと（例えば、同期回転速度Ｎmg_synが低かったり、クラッチＫ０の係合速度が速かったりすると）、係合期間Ｐconが長い場合に比較して同期完了時点ｔsynを燃料噴射の開始時点ｔstaとした場合における先読みトルクＴe_predが大きくなる。そのため、係合期間Ｐconが短い場合には、係合期間Ｐconが長い場合に比較して同期完了時点ｔsynから燃料噴射の開始時点ｔstaまでの期間を長くすることで、先読みトルクＴe_predが目標トルク値Ｔe_tgtとなるようにする。具体的には、同期回転速度Ｎmg_synが低かったり、クラッチＫ０の断接状態を制御する油圧アクチュエータに供給される油圧が高かったりする場合には、そうでない場合に比較して燃料噴射の開始時点ｔstaが遅くなるように設定され、同期完了時点ｔsynから燃料噴射の開始時点ｔstaまでの期間が長くされる。一方、同期回転速度Ｎmg_synが高かったり、クラッチＫ０の断接状態を制御する油圧アクチュエータに供給される油圧が低かったりする場合には、そうでない場合に比較して燃料噴射の開始時点ｔstaが早くなるように設定され、同期完了時点ｔsynから燃料噴射の開始時点ｔstaまでの期間が短くされる。

好適には、噴射開始制御部９８ｄは、燃料噴射の開始時点ｔstaの設定に先立って、アクセル開度θaccに応じて目標トルク値Ｔe_tgtを補正する。具体的には、運転者により加速操作が行われた場合においてアクセル開度θaccが大きい場合には、アクセル開度θaccが小さい場合に比較して目標トルク値Ｔe_tgtが大きい値に補正される。目標トルク値Ｔe_tgtが大きい値に補正されると、燃料噴射の開始時点ｔstaは早い時点に設定される。アクセル開度θaccが大きい場合には、アクセル開度θaccが小さい場合に比較して目標トルク値Ｔe_tgtが大きい値に補正されることで、先読みトルクＴe_predが高い時点に燃料噴射の開始時点ｔstaが設定される。なお、運転者により加速操作が行われた場合のアクセル開度θaccの大きさに応じてスロットル弁開度θthが変更させられるが、このスロットル弁開度θthの変更を指示を所定期間だけ遅らせることで、吸入空気量ＧＡを精度良く予測することができ、延いては先読みトルクＴe_predを精度よく予測することができる。所定期間は、吸入空気量ＧＡを精度良く予測するために、実験的に或いは設計的に予め定められた期間である。

噴射開始制御部９８ｄは、設定した燃料噴射の開始時点ｔstaになると、エンジン１２への燃料噴射や点火を開始するように制御する。

図２は、図１に示す電子制御装置９０の制御作動を説明するフローチャートの一例である。図２のフローチャートは、ＢＥＶ走行モードにおいて繰り返し実行される。

まず、クランキング制御部９８ｂの機能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、エンジン始動制御におけるクランキングが開始されたか否かが判定される。

Ｓ１０の判定が肯定された場合には、同期判定部９８ｃの機能に対応するＳ２０において、クラッチＫ０の同期が完了しているか否かが判定される。Ｓ１０の判定が否定された場合には、終了となる。

Ｓ２０の判定が否定された場合には、再度Ｓ２０が実行される。Ｓ２０の判定が肯定された場合には、噴射開始制御部９８ｄの機能に対応するＳ３０において、アクセル開度θaccに応じて同期完了時点ｔsynからフューエルカットの解除を指示する時点（すなわち、燃料噴射の開始時点ｔsta）までの期間である待機期間Ｐwaitが算出される。

Ｓ３０の実行後、噴射開始制御部９８ｄの機能に対応するＳ４０において、同期完了時点ｔsynから待機期間Ｐwaitだけ経過したか否かが判定される。Ｓ４０の判定が否定されると、Ｓ４０が再度実行される。Ｓ４０の判定が肯定されると、噴射開始制御部９８ｄの機能に対応するＳ５０において、エンジン１２への燃料噴射が開始され、そして終了となる。

図３は、図２のフローチャートが実行された場合におけるタイムチャートの一例である。図３は、ＢＥＶ走行モードにおいてエンジン始動制御が実行される場合の例であって、エンジン始動制御におけるアクセル開度θaccが零値の場合である。図３の横軸は、時間ｔ［ms］である。

図３において、吸入空気量ＧＡは、エンジン１２への燃料噴射の開始がなかった場合における推移を示すものである。図３において、先読みトルクＴe_predは、それぞれの時刻でエンジン１２への燃料噴射が開始されたとした場合における推移を示し、実エンジントルクＴe_realは、時刻ｔ4においてエンジン１２への燃料噴射が開始されたとした場合における実際のエンジントルクＴeの推移を示すものである。

時刻ｔ1において、クランキングによりエンジン１２は回転を開始する。時刻ｔ1から時刻ｔ3（＞ｔ1）までの期間において、エンジン回転速度Ｎeが次第に上昇し、時刻ｔ3においてクラッチＫ０の同期が完了する。時刻ｔ1から時刻ｔ3までの期間が、係合期間Ｐconである。

時刻ｔ3以降（同期完了時点ｔsyn以降）における電動機回転速度Ｎmgすなわち同期回転速度Ｎmg_synは、車速Ｖと自動変速機２８の変速比γatに基づいて定められる。この同期回転速度Ｎmg_synは、クランキングにおけるエンジン回転速度Ｎeの目標値である。エンジン回転速度Ｎeの上昇速度（＝エンジン回転速度Ｎeにおける単位時間当たりの増加量）は、クラッチＫ０が開放状態から半係合状態を経て完全係合状態へ遷移させる前述したＫ０用タイムチャートに従った油圧制御に基づいて定められる。したがって、クランキングの開始時点ｔcrnから同期完了時点ｔsynまでの期間である係合期間Ｐconは、同期回転速度Ｎmg_synと、エンジン回転速度Ｎeの上昇速度と、によって変動する。時刻ｔ1以降におけるエンジン回転速度Ｎeは、クラッチＫ０の油圧制御による伝達トルク容量や同期回転速度Ｎmg_synに基づいて、その推移を予測することが可能である。

時刻ｔ1以降におけるエンジン回転速度Ｎeの予測値に基づいてそれぞれの時刻におけるエンジン１２の回転量が算出され、さらに算出されたエンジン１２の回転量に基づいて吸入空気量ＧＡが予測される。予測される吸入空気量ＧＡは、例えば図３に示すように、時刻ｔ2（ｔ1＜ｔ2＜ｔ3）において大きく下降し、時刻ｔ2以降において所定の第２吸気量ＧＡ２に向かって次第に減少する。

先読みトルクＴe_predは、時刻ｔ2以降において予測される吸入空気量ＧＡの減少に応じて次第に減少する。先読みトルクＴe_predが目標トルク値Ｔe_tgtとなる時刻として時刻ｔ4（＞ｔ3）が予測される。この予測された時刻ｔ4が燃料噴射の開始時点ｔstaに設定される。時刻ｔ3から時刻ｔ4までの期間が、待機期間Ｐwaitである。

時刻ｔ4において、エンジン１２への燃料噴射が開始される。時刻ｔ4から遅延期間Ｐdlyだけ遅れた時点である時刻ｔ5において、エンジン１２から実際のエンジントルクＴeである実エンジントルクＴe_realが出力され始める。時刻ｔ5においてエンジン１２から出力され始める時点の実エンジントルクＴe_realは、目標トルク値Ｔe_tgtである。

本実施例によれば、（ａ）エンジン１２が停止状態である場合にエンジン１２への燃料噴射を停止するフューエルカットが実行され、（ｂ）エンジン１２が始動される場合には、クラッチＫ０が係合されつつ電動機ＭＧによりエンジン１２のクランキングが実行され且つクラッチＫ０の同期が完了した後においてエンジン１２への燃料噴射が開始され、（ｃ）クラッチＫ０の同期が完了した後における燃料噴射の開始時点ｔstaは、先読みトルクＴe_predが目標トルク値Ｔe_tgtとなる時点に設定される。先読みトルクＴe_predが目標トルク値Ｔe_tgtとなる時点に燃料噴射の開始時点ｔstaが設定されることでエンジン１２の始動毎に発生する始動音や始動ショックが変動することが抑制され、運転者が覚える違和感が抑制される。

本実施例によれば、先読みトルクＴe_predは、クランキングの開始時点ｔcrnから燃料噴射の開始時点ｔstaまでのエンジン１２の回転量に基づいて算出される。クランキングの開始時点ｔcrnから燃料噴射の開始時点ｔstaまでのエンジン１２の回転量に基づいて先読みトルクＴe_predが算出されることで、先読みトルクＴe_predの算出精度が向上する。先読みトルクＴe_predの算出精度の向上により燃料噴射の開始時点ｔstaの設定精度が向上することで、エンジン１２の始動毎に発生する始動音や始動ショックが変動することが精度よく抑制され、運転者が覚える違和感が抑制される。

本実施例によれば、アクセル開度θaccが大きい場合には、アクセル開度θaccが小さい場合に比較して目標トルク値Ｔe_tgtが大きい値に補正される。運転者により加速操作が行われた場合には、アクセル開度θaccに応じて目標トルク値Ｔe_tgtが補正される。目標トルク値Ｔe_tgtが大きい値に補正されると、そうでない場合に比較して先読みトルクＴe_predが高い時点に燃料噴射の開始時点ｔstaが設定される。したがって、アクセル開度θaccが大きい場合には、アクセル開度θaccが小さい場合に比較してエンジン１２への燃料噴射が開始されてエンジン１２から出力され始める時点のエンジントルクＴeが高くされる。これにより、エンジン１２の始動毎に発生する始動音や始動ショックが変動することが抑制されつつも車両応答性が優先され、運転者が要求する走行用駆動力が早期に実現されてドライバビリティが向上する。

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。

前述の実施例では、走行用駆動力源ＰＧと自動変速機２８との間の動力伝達経路ＰＴに流体式伝動装置であるトルクコンバータ２４が設けられた態様であったが、本発明はこの態様に限らない。例えば、トルクコンバータ２４に替えて、トルク増幅作用のないフルードカップリングなどの他の流体式伝動装置が用いられても良い。また、流体式伝動装置は、必ずしも備えられている必要はなく、例えば発進用のクラッチに置き換えられても良い。

前述の実施例では、クラッチＫ０は湿式の摩擦係合装置であったが、それに限らず、乾式の摩擦係合装置であっても良い。

前述の実施例では、「所定の条件」は、クラッチＫ０の同期が完了しているとの条件のみであったが、この態様に限らない。例えば、「所定の条件」は、クラッチＫ０の同期が完了しているとの条件とともに、さらにエンジン１２への燃料噴射の開始時点ｔstaにおけるエンジントルクＴeのトルク変動をクラッチＫ０が伝達できるように、前述のクラッチＫ０の同期が完了したと判定された後に予め定められた所定の第２経過期間Ｐ２［ms］が経過しているとの条件が付加されても良い。クラッチＫ０の同期が完了した直後は、クラッチＫ０の伝達トルク容量が十分でなく、エンジン１２への燃料噴射の開始に起因したエンジントルクＴeのトルク変動（出力され始める時点のエンジントルクＴe）をクラッチＫ０が伝達できず、クラッチＫ０がスリップするおそれがある。所定の第２経過期間Ｐ２は、エンジン１２への燃料噴射の開始に起因したエンジントルクＴeのトルク変動によりクラッチＫ０がスリップしないように、実験的に或いは設計的に予め定められた期間である。

なお、上述したのはあくまでも本発明の実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において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：ハイブリッド車両
１２：エンジン（内燃機関）
９０：電子制御装置（制御装置）
Ｋ０：クラッチ（摩擦係合装置）
ＭＧ：電動機
ＰＧ：走行用駆動力源
Ｔe_tgt：目標トルク値
Ｔe_pred：先読みトルク
ｔsta：燃料噴射の開始時点

Claims (1)

1. 走行用駆動力源である内燃機関及び電動機と、前記内燃機関と前記電動機との間の動力伝達を断接する摩擦係合装置と、を備えたハイブリッド車両の、制御装置であって、
   前記内燃機関が停止状態である場合に前記内燃機関への燃料噴射を停止するフューエルカットを実行し、
   前記内燃機関を始動する場合には、前記摩擦係合装置を係合させつつ前記電動機により前記内燃機関のクランキングを実行し且つ前記内燃機関への前記燃料噴射の準備が完了した所定の条件が成立した後において前記内燃機関への前記燃料噴射を開始し、
   前記所定の条件が成立した後における前記燃料噴射の開始時点を、予測される前記内燃機関の出力トルクである所定の先読みトルクが予め定められた目標トルク値となる時点に設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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