JP4123501B2

JP4123501B2 - ハイブリッド車両の駆動装置

Info

Publication number: JP4123501B2
Application number: JP22567199A
Authority: JP
Inventors: 宣英瀬尾; 寛之楠木; 昌弘土屋; 精一中林; 誠司江崎
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2019-08-09
Also published as: JP2001057704A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源としてエンジンと電気モータとを併用するハイブリッド車両の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、代表的な車両である自動車の分野においては、駆動源としてエンジンと電気モータとを併用するハイブリッド車両の制御方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなハイブリッド車両の制御方法として、例えば特開平６−２３３４１１号には、車両（車輪）の駆動軸の目標トルクと、エンジンの燃焼運転によって実際に発生させている回転トルクとの偏差に応じて、エンジンの制御量と走行用のモータの制御量とが補正されるようにフィードバック制御を行うと共に、そのフィードバック制御を実行するときには、エンジンの出力変動を抑制すべく、エンジンの制御量を算出する際のフィードバックゲインを小さくする制御方法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、上記従来例においては、走行中の振動を抑制すべく、エンジンの制御量に対するフィードバック制御を行っているが、一般に、フィードバック制御の制御周期と比較してエンジンの応答性はかなり遅いため、フィードバックゲインの設定値と偏差との状況によっては制御が良好に行えない可能性が有る。
【０００５】
また、特開平１０−０２３６０７号には、エンジンの出力軸と車輪の駆動軸とを締結させるときに発生する振動を抑制すべく、エンジンの始動と発電を行うジェネレータ・モータに所定の条件に応じた特性で反力トルクを発生させる制御方法が提案されている。
【０００６】
一般に、ハイブリッド車両においては、エンジンの出力軸と車輪の駆動軸との締結・開放動作が従来のエンジン駆動の自動車と比較して頻繁に行われることになるため、上記従来例においては、バッテリの消耗が予想されると共に、蓄電量が十分でないときには、エンジンを始動させることが困難となり、走行できなくなることも予想される。
【０００７】
そこで本発明は、バッテリの蓄電量が少ないときであってもエンジンを確実に始動可能なハイブリッド車両の駆動装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、以下の構成を特徴とする。
【０００９】
即ち、燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させる第１回転トルクを発生するエンジンと、バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させる第２回転トルクを発生する走行モータと、該第１回転トルクを用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させる第３回転トルクを発生するモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチと、を備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記バッテリの蓄電量を検出及び／または推定する検出手段と、前記第２回転トルクを用いた走行中に、前記駆動軸に前記出力軸が締結されていない状態で前記ジェネレータ・モータの前記モータ機能により前記エンジンを始動させ、且つ前記エンジンの出力軸の回転数が前記駆動軸の回転数に対応する目標回転数に略一致するように前記エンジン及び前記ジェネレータモータを制御するエンジン始動制御を実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記エンジン始動制御において、前記エンジンの出力軸の回転数が予め設定された前記エンジンの着火回転数よりも大きくなった後、前記検出手段により検出された蓄電量が所定の値より小さいときには、制御ゲインを大きな値に変更して前記第１回転トルクを大きくすることを特徴とする。
【００１０】
前記制御手段は、前記エンジンの出力軸の回転数を前記目標回転数に略一致させるべく、その目標回転数と検出した前記エンジンの出力軸の実回転数との偏差に基づくフィードバック制御を行うと共に、前記検出手段により検出された蓄電量が前記所定の値より小さいときには、前記エンジンの出力軸の回転数を前記目標回転数に略一致させるのに先立って、前記目標回転数を越えて前記エンジンの出力軸の回転数をオーバーシュートさせるべく、前記エンジンの出力軸の回転数が前記目標回転数をはじめて越えた後と比較して該フィードバック制御における制御ゲインを大きな値に変更すると良い。
【００１１】
また、例えば前記制御手段は、前記エンジンを始動させてから前記エンジンの出力軸の回転数が前記着火回転数に達するまでの期間に、所定のトルク制御量（例えば、前記駆動軸の回転数に応じた値））による前記エンジンの出力軸のフィードフォワード制御を行うと良い。
【００１２】
また、例えば前記制御手段は、前記エンジンの出力軸の回転数が前記目標回転数を越えた後に、前記エンジンの出力軸の回転数が低下することによって前記目標回転数に略一致したときに、前記エンジンの出力軸と前記駆動軸とが締結するように前記クラッチを制御すると良い。
【００１３】
また、例えば前記制御手段は、前記エンジンの出力軸の回転数を前記目標回転数に略一致させるべく、その目標回転数と検出した前記エンジンの出力軸の実回転数との偏差に基づくフィードバック制御を行うと共に、前記検出手段により検出された蓄電量が前記所定の値より小さいときには、その所定の値より大きな時と比較して該フィードバック制御における制御出力を大きな値に変更すると良い。
【００１４】
または、上記の目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、以下の構成を特徴とする。
【００１５】
即ち、燃料を燃焼させて駆動力を得るエンジンと、バッテリからの供給電力によって駆動力を得る走行モータとを併用して走行するハイブリッド車両の駆動装置であって、前記エンジンにより駆動されて前記バッテリに充電を行うジェネレータ機能と、前記バッテリからの供給電力によって前記エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、前記バッテリからの供給電力の状態に関する異常を検出及び／または推定する検出手段と、前記走行モータによる走行中に、前記検出手段によって異常状態が検出されたときには、前記走行モータの回生制御を行うことによって回生電力を発生させ、その回生電力を前記ジェネレータ・モータに直接供給することによって前記ジェネレータ・モータを駆動し、これにより前記エンジンを始動する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、バッテリの蓄電量が少ないときであってもエンジンを確実に始動可能なハイブリッド車両の駆動装置の提供が実現する。
【００１７】
即ち、請求項１及び請求項９の発明によれば、バッテリの蓄電量が少ないときであってもエンジンを確実に始動させることができる。
【００１８】
また、請求項２乃至請求項５、並びに請求項８の発明によれば、エンジン回転数のオーバーシュートの発生するタイミングを早めることができ、バッテリの蓄電量が少ないときであってもエンジンを確実に始動させることができる。
【００１９】
また、請求項６の発明によれば、バッテリの蓄電量が少ない非常時においても、クラッチ締結時に発生するトルクショックを抑制することができる。
【００２０】
また、請求項７の発明によれば、バッテリを効率良く充電させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
【第１の実施形態】
はじめに、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置を実施可能な、ハイブリッド車両の全体構成例について概説する。
【００２３】
尚、以下に説明する第１の実施形態は、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の前提であり、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の特徴的な部分については、第２の実施形態において説明する。
【００２４】
図１は、第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の機械的構成を例示すブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両は、駆動力を発生するためのパワーユニットとして、車両前方のエンジンルーム内に、鉛蓄電池やＮｉ−Ｈ２（ニッケル水素）電池、或いはパワーコンデンサが使用されるバッテリ３から供給される電力により駆動される走行モータ（トラクションモータ）２と、ガソリン等の液体燃料の爆発力により駆動されるエンジン１とを併用して走行し、後述する車両の走行状態に応じて、走行モータ２のみによる走行、エンジンのみによる走行、或いは走行モータ２及び／またはジェネレータ・モータ（Ｇ・Ｍ）４とエンジン１の双方による走行とが実現される。
【００２６】
エンジン１は、トルクコンバータ５を介してクラッチ６の締結により自動変速機（ＡＴ）７に駆動力を伝達する。自動変速機７は、エンジン１から入力された駆動力を走行状態に応じて（或いは運転者の操作により）所定のトルク及び回転数に変換して、ギヤトレイン１１及び差動機構８を介して駆動輪９、１０に伝達する。また、エンジン１は、バッテリ３を充電するためにジェネレータ・モータ４を駆動する。尚、本実施形態では、エンジン１の燃焼を制御する際の空燃比を、所謂理論空燃比λ＝１とする。
【００２７】
走行モータ２は、バッテリ３から供給される電力により駆動され、ギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に駆動力を伝達する。
【００２８】
ジェネレータ・モータ４は、通常時はエンジン１により駆動されてバッテリを充電するが、エンジン始動時にはバッテリ３からの供給電力によってエンジン１をクランキングさせたり、急加速時にエンジン１を介して車輪９、１０に駆動力を伝達させることができる。
【００２９】
エンジン１には、例えば、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する、所謂直噴式や、或いは、エンジン始動時のポンピングロスを低減可能な、所謂可変バルブタイミング式の低燃費ガソリンエンジンが搭載され、エンジン１の始動性を向上させている。
【００３０】
走行モータ２、並びにジェネレータ・モータ４には、例えば三相同期電動機が使用される。
【００３１】
電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路及びインバータ回路等からなり、走行モータ２やエンジン１の出力トルクや回転数等の制御、後述する本実施形態における特徴的な動作制御等を行うと共に、それらの制御が実現するようにエンジン１を制御すべく、点火時期や燃料噴射量等の制御を行う。
【００３２】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の作動時にジェネレータ・モータ４にて発電された電力を、走行モータ２に供給したり、バッテリ３に充電させるように、ジェネレータ・モータ４に通電する電流の位相制御を行う。
【００３３】
次に、下記図１０を参照して主要な状態下におけるエンジン１、ジェネレータ・モータ４、走行モータ２及びバッテリ３の制御について説明する。尚、図１０において「力行」とは駆動トルクを出力している状態を意味する。
【００３４】
図１０は、ハイブリッド車両の走行状態に応じたＥＣＵによるエンジン、ジェネレータ・モータ、走行モータ、並びにバッテリに対する制御を説明する図である。
【００３５】
［停車時］
図１０に示すように、停車時においては、エンジン１、ジェネレータ・モータ４、走行モータ２は停止される。但し、エンジン１は、冷間時とバッテリ蓄電量低下時に運転され、ジェネレータ・モータ４は、エンジン運転中にはそのエンジンの回転トルクを利用する発電機として機能し、そのときジェネレータ・モータ４によって発電された電力はバッテリ３に充電される。
【００３６】
［緩発進時］
アクセルが緩く踏み込まれた緩発進時においては、図１０に示すように、エンジン１、ジェネレータ・モータ４は停止され、走行モータ２が駆動トルクを出力する。
【００３７】
［急発進時］
急発進時においては、図１０に示すように、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とが駆動トルクを出力し、エンジン１は始動後高出力で運転される。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とに放電する。
【００３８】
［エンジン始動時］
エンジン始動時においては、図１０に示すように、ジェネレータ・モータ４がエンジン１をクランキングするために駆動トルクを出力してエンジン１が起動される。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・モータ４に放電する。
【００３９】
［定常低負荷走行時］
アクセルの開度量（踏み込み量）が比較的小さい定常低負荷走行時においては、図１０に示すように、エンジン１、ジェネレータ・モータ４は停止され、走行モータ２が駆動トルクを出力する。このとき、バッテリ３は、走行モータ２に放電する。但し、エンジン１は、冷間時とバッテリ蓄電量低下時とに運転され、ジェネレータ・モータ４は、エンジン運転中にはそのエンジンの回転トルクを利用する発電機として機能し、そのときジェネレータ・モータ４によって発電された電力はバッテリ３に充電される。
【００４０】
［定常中負荷走行時］
アクセルの開度量が上記の「定常低負荷走行時」と比較してやや大きい定常中負荷走行時においては、図１０に示すように、走行モータ２は無出力とされ、エンジン１は高効率領域で運転される。このとき、バッテリ３は、走行モータ２には放電せず、ジェネレータ・モータ４は、高効率領域で運転中のエンジン１の回転トルクを利用する発電機として機能し、そのときジェネレータ・モータ４によって発電された電力はバッテリ３に充電される。
【００４１】
［定常高負荷走行時］
アクセルの開度量が上記の「定常中負荷走行時」と比較して大きい定常高負荷走行時においては、図１０に示すように、エンジン１は高出力運転され、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とが車輪駆動軸に対して回転トルクを出力する。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とに放電する。但し、ジェネレータ・モータ４は、バッテリ蓄電量低下時はバッテリ３を充電する。
【００４２】
［急加速時］
車両走行中においてアクセルが急激に踏み込まれた急加速時においては、図１０に示すように、エンジン１は高出力運転され、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とが走行のために回転トルクを出力する。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とに放電する。
【００４３】
［減速時（回生制動時）］
車両走行中においてアクセルの開度量が全閉状態となった減速時においては、図１０に示すように、エンジン１及びジェネレータ・モータ４は停止され、走行モータ２は、車両が惰性走行することにより車輪駆動軸を回転させるトルクによって発電する発電機として機能し、これにより発生した回生電力は、バッテリ３を充電する。
【００４４】
次に、図２乃至図７に示す動作説明図を参照して、本実施形態にて適用可能なハイブリッド車両の走行状態に応じた駆動力の伝達形態について説明する。
【００４５】
［発進＆低速走行時］
図２に示すように、発進及び低速走行時には、ＥＣＵ１００は走行モータ２のみを駆動させ、この走行モータ２による駆動力をギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に伝達する。また、発進後の低速走行時においても走行モータ２による走行となる。
【００４６】
［加速時］
図３に示すように、加速時において、ＥＣＵ１００は、上記の走行モータ２による低速走行状態からエンジン１を始動させた後でクラッチ６を締結させ、エンジン１の出力軸の回転トルクを、ギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に駆動力を伝達させる、或いは、急加速が要求されているときには、クラッチ６を締結させた後も引き続き走行モータ２を駆動することにより、エンジン１と走行モータ２とによる駆動力を併せて駆動輪９、１０に伝達する。
【００４７】
［定常走行時］
図４に示すように、定常走行時には、ＥＣＵ１００は、エンジン１のみを駆動させ、エンジン１からギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に駆動力を伝達する。定常走行とは、エンジン回転数が２０００〜３０００ｒｐｍ程度の最も高効率となる領域を使用する走行形態である。
【００４８】
［減速時］
図５に示すように、減速時には、クラッチ６を解放して、駆動輪９、１０の駆動力がギアトレイン１１を介して走行モータ２に伝達され、これにより走行モータ２が回生した電力がバッテリ３が充電される。
【００４９】
［定常走行時＆充電時］
図６に示すように、定常走行＆充電時には、クラッチ６を締結して、エンジン１からギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に駆動力が伝達されると共に、エンジン１はジェネレータ・モータ４を駆動してバッテリ３を充電する。
【００５０】
［充電時］
図７に示すように、充電時には、クラッチ６を解放してエンジン１から自動変速機７に駆動力が伝達されないようにし、エンジン１はジェネレータ・モータ４を駆動してバッテリ３を充電する。
【００５１】
［通常時］
図８に示すように、通常時、即ちバッテリ３がジェネレータ・モータ４を駆動するのに十分な蓄電量を有するときには、ＥＣＵ１００はバッテリ３からジェネレータ・モータ４へ電力を供給し、ジェネレータ・モータ４はエンジン１をクランキングさせる。
【００５２】
尚、上述した本実施形態に係るハイブリッド車両においては、クラッチ６を用いて制御したが、この方式に限られるものではなく、自動変速機７のＮ（ニュートラル）レンジと、Ｄ（ドライブ）レンジとの遷移を制御することによって同様のクラッチ機能を実現しても良い。
【００５３】
［ハイブリッド車両の電気的構成］
図９は、第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の電気的構成を示すブロック図である。
【００５４】
図９に示すように、ＥＣＵ１００には、車速Ｖを検出する車速センサ１０１からの信号、エンジン１の出力軸回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１０２からの信号、エンジン１に供給される電圧を検出する電圧センサ１０３からの信号、ドライバによるアクセルペダルの開度（踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ１０４からの信号、ガソリン残量センサ１０５からの信号、バッテリ３の蓄電残量を検出する蓄電残量センサ１０６からの信号、セレクトレバーによるシフトレンジを検出するシフトレンジセンサ１０７からの信号、エンジン１を冷却水の温度を検出する水温センサ１０８からの信号、エンジンのクランク角度を検出するクランク角度センサ１０９からの信号が入力され、更にその他センサとして自動変速機４の作動油温度を検出する油温センサからの信号等が入力される。
【００５５】
そして、入力された上記の複数種類の検出信号に基づいて、ＥＣＵ１００は、車両の運転状態に関するデータ、車速、エンジン回転数、電圧、ガソリン残量、バッテリの蓄電残量、シフトレンジ、電力供給系統等をＬＣＤ等の表示部１３に表示させる。
【００５６】
また、ＥＣＵ１００は、上記の各種センサ信号に基づいて、エンジン１のスロットルバルブ１１０、インジェクタ１１１、ディストリビュータ１１２及びＥＧＲバルブ１１３に対して制御信号を出力することにより、図１０、並びに図２乃至図７を参照して上述した各走行動作に応じて、エンジン１の点火時期や燃料噴射量の制御等を行うと共に、走行モータ２への供給電力量やジェネレータ・モータ４への供給電力量や発電量の制御等を行う。
【００５７】
以上、本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の全体構成について説明したが、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置は、走行モータ２による走行中にエンジン１の燃焼運転を開始させ、そのエンジンの回転トルクを用いて走行を開始するまでの制御処理、即ち上記の［定常低負荷走行時］から［定常中負荷走行時］、或いは［発進＆低速走行時］（図２）から［加速時］（図３）に制御が遷移する際の制御方法に特徴を有する。このため、上述した各走行動作（運転モード）を実現するためにＥＣＵ１００の不図示のＣＰＵが実行する制御処理については、一般的な制御ロジックを採用するものとし、本実施形態における詳細な説明は省略し、以下の説明においては、本実施形態に係る特徴的な動作制御処理について説明する。
【００５８】
図１１は、第１の実施形態におけるハイブリッド車両の駆動装置の制御系の構成を示すブロック図であり、ＥＣＵ１００の不図示のＣＰＵが実行する制御の構成を示す。
【００５９】
同図に示す制御系は、Ｐ（比例項）、Ｉ（積分項）、そしてＤ（微分項）を制御ゲインとするＰＩＤ１を含むフィードバックループと、ＰＩＤ２を含むフィードバックループとからなる２重フィードバックループを構成している。
【００６０】
ＰＩＤ１には、アクセルが踏み込まれることによって走行モータ２による車両の走行が開始された後の車速Ｖに基づいて算出されたエンジン１の出力軸の目標回転数Ｎｅｂと、エンジン回転数センサ１０２により検出されたエンジン１の出力軸の実際の回転数Ｎｅとの偏差が入力される。目標回転数Ｎｅｂは、所定の演算式を用いて、車速Ｖとその時点におけるギヤ比に応じて算出すれば良い。そして、ＰＩＤ１は、当該偏差に応じて算出した制御量として、ジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔを、ジェネレータ・モータ４の動作を制御するインバータ２０と、ＰＩＤ２とに対して出力する。
【００６１】
インバータ２０は、バッテリ３からの供給電力を用いて、ＰＩＤ１によって設定されるトルク指令値Ｇｔに応じた３相交流電圧を、ジェネレータ・モータ４に印加する。これにより、ジェネレータ・モータ４は駆動され、エンジン１をクランキングさせることができる。また、インバータ２０は、ＥＣＵ１００の制御により、ジェネレータ・モータ４に３相交流電圧を印加するに際して、その交流電圧の位相をジェネレータ・モータに発生する逆起電力の位相に対して連続的に変更することができ、その交流電圧の位相を当該逆起電力の位相に対して進めたときに、ジェネレータ・モータ４は、エンジン１を回転させる電動機として動作し、遅らせたときにはバッテリ３に蓄電する発電機として動作する。
【００６２】
一方、ＰＩＤ２は、ＰＩＤ１によって設定されるトルク指令値Ｇｔと、バッテリ３の充電状態（State Of Charge :ＳＯＣ）及び／またはエンジン１の水温に応じたジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔの目標値Ｇｔｂとの偏差が入力される。そして、ＰＩＤ１は、スロットルバルブ１０４（好ましくは電気式のスロットルバルブ）の開度の調整を行うべく、当該偏差に応じて算出した制御量としてスロットル開度指令値ＴＶｔを出力する。
【００６３】
ここで、ジェネレータ・モータ４の目標トルクＧｔｂを設定するに際して、エンジン１の水温を考慮するのは、エンジン１の水温が低いときには、ジェネレータ・モータ４を発電側に設定することにより、燃焼運転を開始したエンジン１に負荷を与え、これにより、なるべく早く水温（及びエンジン自体）を最適な温度にするためである。また、ＳＯＣを考慮するのは、バッテリ３の蓄電量が少ないときには、ジェネレータ・モータ４を発電側に設定すると共に、エンジン１の回転トルクを大きくすることにより、バッテリ３の蓄電量を迅速に復旧させるためである。後述する制御処理では、水温と目標トルクＧｔｂとの関係、ＳＯＣと目標トルクＧｔｂとの関係をそれぞれＬＵＴ（テーブル）を参照することにより求める。
【００６４】
次に、上述した図１１の制御系を実現するＥＣＵ１００の具体的な制御処理について、図１２乃至図１６を参照して説明する。
【００６５】
図１２は、第１の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置によるエンジン始動時の動作を説明する図である。
【００６６】
本実施形態では、時速２０ｋｍ程度の走行モータ２のみによる低速走行中に加速が要求されることにより、図２に示すようにエンジン回転数の目標値Ｎｅｂの傾きが正に設定されているときに、停止しているエンジン１を始動させてから出力軸の回転数Ｎｅを当該目標値Ｎｅｂに一致させると共にクラッチ６を締結させるまでの期間（図１２に示すｔ０からｔ３）において、ＥＣＵ１００によってエンジン１の回転数を直接制御するのではなく、エンジンと比較してロバスト性に優れ、且つ制御が容易なジェネレータ・モータ４の回転数制御により、当該目標値Ｎｅｂにエンジン１の出力軸回転数Ｎｅを一致させる。
【００６７】
また、ジェネレータ・モータ４の回転数制御により、エンジン１の出力軸回転数Ｎｅを上昇させるに際しては、その出力軸回転数Ｎｅが目標値Ｎｅｂに迅速に整定するように、ジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔの算出方法を、エンジン１が燃焼を開始するまでの期間と、開始後の期間とで変更する。より具体的には、図１１に示したＰＩＤ１及びＰＩＤ２において、ジェネレータ・モータ４を始動させてからエンジン１が燃焼を略開始するまでの期間（図１２に示すｔ０からｔ１）は、車輪駆動軸の回転数（車速Ｖ）に応じた目標値Ｎｅｂに応じたフィードフォワード制御を行い、エンジン１が燃焼運転を開始後の期間（図１２に示すｔ１からｔ３）は、出力軸回転数Ｎｅと目標値Ｎｅｂとの偏差に基づくフィードバック制御を行う。
【００６８】
また、フィードフォワード制御を行っている期間においては、ジェネレータ・モータ４による発電を行わずに当該モータをエンジン１を始動させることにだけに使用する。即ち、この期間におけるジェネレータ・モータ４による発電量は０である。これにより、バッテリ３の蓄電量が少ない場合等においてもエンジン１を確実に点火（始動）させる。また、フィードバック制御を行っている期間においては、バッテリ３の蓄電量が少ない場合にはスロットル開度指令値ＴＶｔを大きめに出力することによってエンジン１の回転トルクを高め、ジェネレータ・モータ４の負担を軽減することにより、バッテリ３の消耗を抑制する。
【００６９】
ここで、車輪駆動軸の実回転速度に応じた目標値Ｎｅｂに対してエンジン出力軸の回転数Ｎｅを同期させるに際して、ジェネレータ・モータ４によるエンジン１のクランキング開始後ｔ１（例えば０．２ｍｓｅｃ位）のタイミングでフィードバック制御を開始する理由を説明する。
【００７０】
一般に、エンジンの動作制御には、エンジンの機械的な構造に起因する制御出力に対する応答の遅れが大きく含まれるため、制御動作の切り替えタイミングを適当なタイミングで早めに設定しないと、その制御応答の遅れによる偏差に対して所謂ＰＩＤ制御における積分（Ｉ）動作が大きく影響することにより、エンジン出力軸の回転数にオーバーシュートを招くという理由と、クランキングが開始されてもエンジンが完爆していないタイミング、即ちエンジンの回転トルクを検出できていないタイミングでフィードバック制御を開始したときには、ジェネレータ・モータ及び走行モータに対して大きな負担（負荷）がかかってしまい、バッテリも早く消耗してしまうという理由からである。
【００７１】
以下、上記の制御処理を実現するところの、ＥＣＵ１００のＣＰＵ（不図示）が実行するソフトウエアについて、図１３乃至図１６を参照して説明する。
【００７２】
図１３及び図１４は、第１の実施形態としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【００７３】
同図において、ステップＳ１：図９を参照して説明した各種センサの検出信号を入手する。
【００７４】
ステップＳ２〜ステップＳ４：ドライバによる所望のアクセル操作等に応じて、当該ハイブリッド車両を走行させる要求トルクＴｒを設定し（ステップＳ２）、その設定された要求トルクＴｒに応じて上述した何れかの運転モード（走行動作）を設定する（ステップＳ３）と共に、その設定された運転モードに応じたエンジン目標（要求）トルクＥｂ、走行モータ目標（要求）トルクＭｂ、並びにジェネレータ・モータ目標（要求）トルクＧｂを設定する（ステップＳ４）。
【００７５】
ここで、エンジン目標トルクＥｂは、エンジン１の出力軸が出力すべき回転トルクである。走行モータ目標（要求）トルクＭｂは、走行モータ２の出力軸が出力すべき回転トルクである。そして、ジェネレータ・モータ目標（要求）トルクＧｂは、ジェネレータ・モータ４の出力軸が出力すべき回転トルクである。
【００７６】
尚、要求トルクＴｒ、並びにエンジン目標トルクＥｂ、走行モータ目標トルクＭｂ、並びにジェネレータ・モータ目標トルクＧｂの設定処理については、一般的な方法を採用するものとし、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００７７】
ステップＳ５：ステップＳ４にて設定されたエンジン目標トルクＥｂが０より大きいか否かを判断し、ＮＯ（Ｅｂ≦０）のときにはステップＳ６に進み、ＹＥＳ（Ｅｂ＞０）のときにはステップＳ７に進む。
【００７８】
ステップＳ６：ステップＳ５にて現時点ではエンジン１による車輪駆動軸の駆動は必要無いと判断したので、エンジン１を停止させる。
【００７９】
ステップＳ７：ステップＳ５にてエンジン１による車輪駆動軸の駆動が要求されていると判断したので、現時点においてクラッチ６が締結されているか否かを判断し、ＹＥＳ（クラッチ締結中）のときにはステップＳ８に進み、ＮＯ（クラッチ開放中）のときにはステップＳ１１に進む。
【００８０】
ステップＳ８：ステップＳ７にてクラッチ締結中と判断されたため、現時点においてエンジン１は燃焼運転中であり、且つエンジン１が出力する回転トルクによって当該ハイブリッド車両は走行中（停車を含む）である。このため、ドライバの所望のアクセル操作に応じて、一般的な手法により、スロットル開度指令値ＴＶｔ、燃料量Ｐｔ、並びに点火時期θを設定すると共に、それら設定された制御パラメータに応じてエンジン１の燃焼運転を実行（継続）する。
【００８１】
ステップＳ９：現在の走行モータ目標トルクＭｂを、走行モータ２のトルク指令値Ｍｔに代入すると共に、現在のジェネレータ・モータ目標トルクＧｂを、ジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔに代入する。
【００８２】
ステップＳ１０：エンジン１が燃焼を開始した（完爆した）ことを表わすエンジン始動判断フラグＦ１と、クラッチ６を締結させて良いか否かを表わすクラッチ接続可否判断フラグＦ２とを０にリセットし、ステップＳ１８に進む。
【００８３】
ステップＳ１１：ステップＳ５にてエンジン１による車輪駆動軸の駆動が要求されており、且つステップＳ７にてクラッチ開放中と判断されたため、エンジン１を始動させると共にエンジン回転数Ｎｅを上昇させ、クラッチ６を締結させる必要が有る。そこで、本ステップでは、エンジン始動判断フラグＦ１が０であるかを判断し、ＹＥＳ（Ｆ１＝０）のときには、エンジン１を始動させると共にエンジン回転数Ｎｅを上昇させるフィードフォワード制御を行うべくステップＳ１２以降の処理に進み、ＮＯ（Ｆ１＝１）のときには、エンジン１が着火した状態であるため、クラッチ６をスムーズに締結させるフィードバック制御を行うべくステップＳ２１以降の処理に進む。
【００８４】
ステップＳ１２，ステップＳ１３：エンジン１を始動させるべく、例えば図１５に示すテーブル（マップ）を参照することにより、ジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔとスロットル開度指令値ＴＶｔとを設定する（ステップＳ１２）と共に、燃料量Ｐｔ及び点火時期θを設定する。
【００８５】
ステップＳ１４，ステップＳ１５：現在のエンジン回転数Ｎｅが予め記憶されている所定の回転数（例えば、着火回転数）Ｎｅ１より大きくなったか否かを判断し（ステップＳ１４）、ＹＥＳ（Ｎｅ＞Ｎｅ１）のときにはエンジン１が燃焼を開始したと判断できるためエンジン始動判断フラグＦ１を１にセットしてからステップＳ１６に進み、ＮＯのときにはまだエンジン１が燃焼を開始していないためＦ１＝０のままステップＳ１６に進む。
【００８６】
尚、本ステップにおいては、燃焼圧力センサやイオンプラグセンサにより検出可能なエンジン１の点火状態、或いはエンジン１の回転数等を検出し、その検出結果に基づいてエンジントルクの変動を判断することにより、エンジン１が着火しているか否かを実際に検出しても良い。
【００８７】
ステップＳ１６：ステップＳ１２で設定されたジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔ及びスロットル開度指令値ＴＶｔを、ＰＩＤ制御で使用する積分（Ｉ）項ΣＮｅ及び積分（Ｉ）項ΣＧｔに代入する。
【００８８】
ステップＳ２１：ステップＳ１１にてＦ１＝１と判断されたため、車速Ｖと現在の自動変速機７のギヤ比とに応じたエンジン回転数の目標値Ｎｅｂを設定する。ここで、エンジン出力軸の目標回転数Ｎｅｂは、例えば、目標回転数Ｎｅｂ＝現在の車速Ｖ×現在のギヤ比Ｒ÷（タイヤ有効半径ｒ×０．１２π）なる関係式より算出すれば良い。
【００８９】
ステップＳ２２：エンジン１のフィードバック制御を行うべく、ＰＩＤ制御で使用する比例（Ｐ）項及び微分（Ｄ）項とを算出する。即ち、エンジン回転数の目標値Ｎｅｂとエンジン回転数Ｎｅとの差分ΔＮｅを算出すると共に、その差分ΔＮｅから前回の制御周期におけるエンジン回転数Ｎｅｏを差し引くことにより、微分（Ｄ）項ｄＮｅを算出する。また、今回の制御周期で算出した当該ΔＮｅを、新たなエンジン回転数Ｎｅｏとして代入する。
【００９０】
ステップＳ２３：ステップＳ１で入手した蓄電残量センサ１０６の検出信号に基づいて、一般的な手法により、現時点におけるバッテリ３の充電状態ＳＯＣを求める。
【００９１】
ステップＳ２４：例えば図１６（ａ）または図１６（ｂ）に示すテーブル（マップ）を参照することにより、ジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔの目標値Ｇｔｂを設定する。ここで、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に例示するテーブルにおいて、当該目標値Ｇｔｂが正（＋）の値の場合はジェネレータ・モータ４がエンジン１の出力軸を駆動することを表し、負（−）の値の場合はジェネレータ・モータ４がエンジン１の回転トルクによって発電を行うことを表す。このジェネレータ・モータ４の動作制御は、ＥＣＵ１００より当該目標値Ｇｔｂを表わす制御信号をインバータ２０に設定し、インバータ２０は、その設定された制御信号に応じてジェネレータ・モータ４に通電する電流の位相制御により実現すれば良い。尚、インバータを利用した三相電動機の位相制御は現在では一般的であるため、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００９２】
ステップＳ２５：ジェネレータ・モータ４のフィードバック制御を行うべく、ＰＩＤ制御で使用する比例（Ｐ）項及び微分（Ｄ）項とを算出する。即ち、ステップＳ２４で設定されたジェネレータ・モータ４の目標値Ｇｔｂとトルク指令値Ｇｔとの差分ΔＧｔを算出すると共に、その差分ΔＧｔから前回の制御周期におけるトルク指令値Ｇｔｏを差し引くことにより、微分（Ｄ）項ｄＧｔを算出する。また、今回の制御周期で算出した当該ΔＧｔを、新たなトルク指令値Ｇｔｏとして代入する。
【００９３】
ステップＳ２６：エンジン１の所定の積分項ゲインＩｅ１と、ステップＳ２２にて算出した差分ΔＮｅとの積を算出すると共に、その算出した積に、現在設定されている積分（Ｉ）項ΣＮｅを加算することにより、新たな積分（Ｉ）項ΣＮｅを算出する。
【００９４】
ステップＳ２７：ジェネレータ・モータ４の積分項ゲインＩｇ１と、ステップＳ２５にて算出した差分ΔＧｔとの積を算出すると共に、その算出した積に、現在設定されている積分（Ｉ）項ΣＧｔを加算することにより、新たな積分（Ｉ）項ΣＧｔを算出する。
【００９５】
ステップＳ２８：エンジン１の所定の比例項ゲインＰｅ１とステップＳ２２にて算出した差分ΔＮｅとの積を算出し、エンジン１の所定の微分項ゲインＤｅ１とステップＳ２２にて算出した微分（Ｄ）項ｄＮｅとの積を算出し、これら算出した積の和にステップＳ２６にて算出した積分（Ｉ）項ΣＮｅを加算することにより、エンジン１を制御すべく今回の制御周期においてスロットルバルブ１０４に出力すべきスロットル開度指令値ＴＶｔを算出する。
【００９６】
ステップＳ２９：ジェネレータ・モータ４のの所定の比例項ゲインＰｇ１とステップＳ２５にて算出した差分ΔＧｔとの積を算出し、ジェネレータ・モータ４の所定の微分項ゲインＤｇ１とステップＳ２５にて算出した微分（Ｄ）項ｄＧｔとの積を算出し、これら算出した積の和にステップＳ２７にて算出した積分（Ｉ）項ΣＧｔを加算することにより、ジェネレータ・モータ４の回転を制御すべく今回の制御周期においてインバータ２０に出力すべきトルク指令値Ｇｔを算出する。
【００９７】
ステップＳ３０：ステップＳ２８で算出されたスロットル開度指令値ＴＶｔに基づいて、燃料量Ｐｔ及び点火時期θを設定する。
【００９８】
ステップＳ３１：クラッチ接続可否判断フラグＦ２が１であるかを判断し、ＹＥＳ（Ｆ２＝１）のときにはステップＳ３２に進み、ＮＯ（Ｆ２＝０）のときにはステップＳ３６に進む。
【００９９】
ステップＳ３２：現在のエンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数の目標値Ｎｅｂに一致したか否かを判断し、ＮＯ（Ｎｅ＜Ｎｅｂ）のときにはまだエンジン１の出力軸の回転数が少ないためステップＳ１７に進み、ＹＥＳ（Ｎｅ＝Ｎｅｂ）のときにはステップＳ３３に進む。
【０１００】
ステップＳ３３，ステップＳ３４：ステップＳ３２にてエンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数の目標値Ｎｅｂに一致したと判断したので、クラッチ接続可否判断フラグＦ２＝１にセットする（ステップＳ３３）と共に、タイマＴを０にリセットする（ステップＳ３４）。ここで、タイマＴは、クラッチ６の締結タイミングを、エンジン回転数Ｎｅが目標値Ｎｅｂに整定するまでの所定時間Ｔ１（図１２参照）だけ遅延させる遅延タイマであり、締結タイミングを遅延させるのは、フィードバック制御によるエンジン回転数Ｎｅのオーバーシュートを考慮するためであり、エンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数の目標値Ｎｅｂに最初に一致した時点でクラッチ６を締結すると、トルクショックが発生することが予想されるからである。
【０１０１】
ステップＳ３５：タイマＴをインクリメントし、ステップＳ１７に進む。
【０１０２】
ステップＳ３６，ステップＳ３７：タイマＴのカウント値が所定時間Ｔ１より大きくなったかを判断し（ステップＳ３６）、ＮＯ（カウント値≦Ｔ１）のときにはエンジン回転数Ｎｅが目標値Ｎｅｂにまだ整定していないと予想されるためステップＳ３５に進み、ＹＥＳ（カウント値＞Ｔ１）のときにはクラッチ６を締結させ（ステップＳ３７）、ステップＳ１７に進む。
【０１０３】
ステップＳ１７：本ステップまでの処理で設定された最新のスロットル開度指令値ＴＶｔ、燃料量Ｐｔ、並びに点火時期θに応じて、エンジン１の燃焼運転を実行する。
【０１０４】
ステップＳ１８：本ステップまでの処理で設定された最新のトルク指令値Ｍｔ及びトルク指令値Ｇｔに応じて、走行モータ２及びジェネレータ・モータ４の駆動を実行し、リターンする。
【０１０５】
このように、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置によれば、走行モータ２による走行中にエンジン１を始動させるときに、制御応答性には優れるものの回転トルクが弱いジェネレータ・モータ４と、制御応答性には劣るものの大きな回転トルクを発生可能なエンジン１とを効率良く併用することができると共に、バッテリ３の蓄電量が少ないとき等には、エンジン１のスロットル開度指令値ＴＶｔを大きく設定することができるため、ジェネレータ・モータ４による発電を効率良く行うことができる。即ち、制御応答性に優れ、且つジェネレータ・モータによる発電を効率良く行うハイブリッド車両の駆動装置を実現することができる。
【０１０６】
尚、上述した本実施形態においては、スロットルバルブ１０４の開度量の制御に応じて調整される吸入空気量に基づいて、理論空燃比λ＝１となるように燃料供給量を制御する制御ループを構成したが、これに限られるものではなく、本実施形態に係るエンジン制御は、リーンバーン制御のように、スロットルバルブの開度を略一定とし、燃料噴射弁から噴出される燃料噴射量を適宜制御することによって空燃比を調整することによってトルクを制御する制御系においても実現することができる。
【０１０７】
【第２の実施形態】
次に、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置として、上述した第１の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置を基本とする第２の実施形態を説明する。以下の説明においては、第１の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
【０１０８】
図１７は、第２の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置によるエンジン始動時の動作を説明する図である。
【０１０９】
バッテリの一般的な放電特性として、蓄電量が少ないバッテリであっても、放電開始当初の短期間においては通常の蓄電量のバッテリと略同様な放電を行うことができる。そこで、本実施形態では、バッテリ３の蓄電量が少ないことによってエンジン１が始動できなくなる状態を回避すべく、バッテリ３の蓄電量が少ないときには、その放電開始直後の電力を利用してジェネレータ・モータ４を駆動することによってエンジン１を確実に始動させると共に、上述した第１の実施形態（図１２参照）とは異なり、エンジン１の燃焼開始後には当該エンジンの比例項制御ゲインを大きく設定することにより、エンジン１を始動させてからエンジン回転数Ｎｅが目標値Ｎｅｂに達するまでの所要時間を、バッテリ３からの供給電力が所定値より小さくなるまでの時間より短くし、且つ図１７に示すようにエンジン回転数Ｎｅをあえて目標値Ｎｅｂを越えてオーバーシュートさせる。
【０１１０】
そして、エンジン回転数Ｎｅのオーバーシュートを発生させた後は、エンジン回転数の慣性力によって回転数が低下していくのを利用して、タイミングｔ３までにエンジン回転数Ｎｅを目標値Ｎｅｂに整定させ、その時点でクラッチ６を締結させる。
【０１１１】
また、バッテリ３の蓄電量が僅かしかないとき（後述する充電状態ＳＯＣ＜ＳＯＣ２の場合に相当）には、走行モータ２による電力回生を行い、その回生動作によって発生した電力をバッテリ３に充電する。
【０１１２】
次に、上述した本実施形態における制御動作を実現するＥＣＵ１００の具体的な制御処理について、図１８乃至図２２を参照して説明する。
【０１１３】
図１８乃至図２０は、第２の実施形態としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【０１１４】
同図において、ステップＳ５１からステップＳ６８までの処理は、第１の実施形態における図１３に示すステップＳ１からステップＳ１８までの処理と同様である。
【０１１５】
ステップＳ７１〜ステップＳ７５：第１の実施形態における図１４に示すステップＳ２１からステップＳ２５までの処理と同様な処理を行う。
【０１１６】
ステップＳ７６：現在のバッテリの充電状態ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より大きいか否かを判断し、ＹＥＳ（ＳＯＣ＞ＳＯＣ１）のときにはステップＳ７７に進み、ＮＯ（ＳＯＣ≦ＳＯＣ１）のときにはステップＳ８７に進む。
【０１１７】
ステップＳ７７〜ステップＳ８１：ステップＳ７６にてＳＯＣ＞ＳＯＣ１であり、バッテリ３の現在の蓄電量は十分である。そこで、第１の実施形態における図１４に示すステップＳ２６からステップＳ３０までの処理と同様な処理を行うことにより、スロットルバルブ１０４に出力すべきスロットル開度指令値ＴＶｔと、インバータ２０に出力すべきトルク指令値Ｇｔとを算出する。但し、これらの指令値の算出に使用する所定の制御ゲインは、ジェネレータ・モータ４については比例項ゲインＰｇ１、積分項ゲインＩｇ１、並びに微分項ゲインＤｇ１であり、エンジン１については比例項ゲインＰｅ１、積分項ゲインＩｅ１、並びに微分項ゲインＤｅ１である。特に、比例項ゲインＰｇ１及び比例項ゲインＰｅ１の値については、検出した水温に応じて、図２１及び図２２に例示するテーブル（マップ）を参照することにより、最適な比例項ゲインＰｇ１及び比例項ゲインＰｅ１を設定する。
【０１１８】
ステップＳ８２〜ステップＳ８６，ステップＳ９９，ステップＳ１００：第１の実施形態における図１４に示すステップＳ３１からステップＳ３７までの処理と同様な処理を行うことにより、エンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数の目標値Ｎｅｂに最初に一致したタイミングから所定の遅延時間Ｔ１経過後にクラッチ６を締結させ、ステップＳ６７に進む。
【０１１９】
ステップＳ８７：現在のバッテリの充電状態ＳＯＣが所定値ＳＯＣ２（但しＳＯＣ１＞＞ＳＯＣ２）より小さいか否かを判断し、ＮＯ（ＳＯＣ≧ＳＯＣ２）のときにはステップＳ９０に進み、ＹＥＳ（ＳＯＣ＜ＳＯＣ２）のときにはステップＳ８８に進む。
【０１２０】
ステップＳ９０〜ステップＳ９４：ステップＳ８７にてＳＯＣ≧ＳＯＣ２であり、バッテリ３の現在の蓄電量は不十分である。そこで、第１の実施形態における図１４に示すステップＳ２６からステップＳ３０までの処理と同様な処理を行うことにより、スロットルバルブ１０４に出力すべきスロットル開度指令値ＴＶｔと、インバータ２０に出力すべきトルク指令値Ｇｔとを算出する。但し、これらの指令値の算出に使用する所定の制御ゲインは、ジェネレータ・モータ４については比例項ゲインＰｇ２、積分項ゲインＩｇ２、並びに微分項ゲインＤｇ２であり、エンジン１については比例項ゲインＰｅ２、積分項ゲインＩｅ２、並びに微分項ゲインＤｅ２である。特に、比例項ゲインＰｇ２及び比例項ゲインＰｅ２の値については、検出した水温に応じて、図２１及び図２２に例示するテーブル（マップ）を参照することにより、最適な比例項ゲインＰｇ２及び比例項ゲインＰｅ２を設定する。
【０１２１】
ステップＳ９５〜ステップＳ９８，ステップＳ８６，ステップＳ９９，ステップＳ１００：上述した第１の実施形態における図１４に示すステップＳ３１からステップＳ３７までの処理、並びにバッテリの充電状態ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より大きい場合におけるステップＳ８２からステップＳ８６，ステップＳ９９，ステップＳ１００の処理と同様な処理を行うことにより、エンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数の目標値Ｎｅｂに最初に一致したタイミングから所定の遅延時間Ｔ２（但しＴ１＜Ｔ２）経過後にクラッチ６を締結させ、ステップＳ６７に進む。
【０１２２】
ステップＳ８８，ステップＳ８９：ステップＳ８７にてＳＯＣ＜ＳＯＣ２であり、バッテリ３の現在の蓄電量が僅かしかない非常な状態である。そこで、現在の車速Ｖが所定の速度ＶＳＰ１より速いか否かを判断し（ステップＳ８８）、ＮＯ（Ｖ≦ＶＳＰ１）のときにはステップＳ９０に進み、ＹＥＳ（Ｖ＞ＶＳＰ１）のときには走行モータ２に電力回生を行わせ、その回生動作によって発生した電力をバッテリ３に供給し（ステップＳ８９）、ステップＳ９０に進む。
【０１２３】
このように、本実施形態によれば、現在のバッテリの充電状態ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より大きなときには上述した第１の実施形態と同様に、制御応答性に優れ、且つジェネレータ・モータ４による発電を効率良く行うハイブリッド車両の駆動装置を実現することができる。
【０１２４】
また、現在のバッテリの充電状態ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１よりは小さいが所定値ＳＯＣ２より大きいときには、その現在の充電状態ＳＯＣに応じて設定される最適な比例（Ｐ）項制御ゲインに応じて、充電状態ＳＯＣが小さいときほどエンジン回転数Ｎｅを大きくオーバシュートさせることができ、確実にエンジン１を始動させると共にクラッチ６を最適なタイミングで締結させることができる。
【０１２５】
更に、バッテリ３の現在の状態がＳＯＣ＜ＳＯＣ２であるときに、車速Ｖが所定の速度ＶＳＰ１より速い状態で走行しているときには、走行モータ２の回生電力によってバッテリ３を充電させる、或いは回生電力によるジェネレータ・モータ４の駆動を行うことができる。
【０１２６】
尚、上述した第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した図１１に示す制御系と同様に、エンジン１が発生させるトルクと、ジェネレータ・モータ４が発生させるトルクとに対して２つのＰＩＤコントローラを利用してフィードフォワード制御及びフィードバック制御を行う例を説明したが、これに限られるものではなく、例えばエンジン１が発生させるトルクの制御はフィードフォワード制御だけで行い、ジェネレータ・モータ４が発生させるトルクの制御はフィードバック制御だけで行う、或いはその逆の制御構成にしても良い。
【０１２７】
また、上述した本実施形態では、走行モータ２による走行中に、バッテリ３の蓄電量が所定値ＳＯＣ２より少なくなったときには、走行モータ２の回生制御により発生される回生エネルギ（回生電力）をバッテリ３に供給したが、例えば本願出願人による先行する特開平１０−１４００１１号（尚、本願出願時において未公開である）に開示されているように、発生した回生電力をジェネレータ・モータ４に直接供給し、その供給された回生電力によってジェネレータ・モータ４を駆動することにより、エンジン１を始動させても良い。
【０１２８】
或いは、走行モータ２による走行中に、バッテリ４からの供給電力の状態が異常であることが検出されたときには、当該モータの回生制御により発生される回生エネルギ（回生電力）をバッテリ４に供給するのではなく、ジェネレータ・モータ４に直接供給し、その供給された回生電力によってジェネレータ・モータ４を駆動することにより、エンジン１を始動させても良い。
【０１２９】
係るエンジンの緊急始動制御において、検出すべきバッテリの異常状態としては、例えば、バッテリの筐体温度が定格を越えて高温であること、個々に内部抵抗を有する複数のバッテリを並列接続と直列接続との間で切り替えることによって生じる内部抵抗全体としての変化により、当該各バッテリの供給電圧にばらつきが生じ、それらバッテリ全体としての供給電圧が不安定となること、或いはそれら複数のバッテリ同士の接続を切り替えるスイッチが故障したことや、個々のバッテリに設けられているフューズが切れたこと等を検出すれば良い。
【０１３０】
【参考例】
次に、上述した第１の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置を基本とする参考例を説明する。以下の説明においては、第１の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本参考例における特徴的な部分を中心に説明する。
【０１３１】
本参考例では、図１１に示す制御系において、更に制御応答性に優れ、且つ走行状態に応じた最適な制御を行うべく、ジェネレータ・モータ４の比例項ゲインＰｇ、積分項ゲインＩｇ、並びに微分項ゲインＤｇ、エンジン１の比例項ゲインＰｅ、積分項ゲインＩｅ、並びに微分項ゲインＤｅの各制御ゲインを適宜変更する。
【０１３２】
以下、本参考例における制御動作を実現するＥＣＵ１００の具体的な制御処理について、図２３乃至図２８を参照して説明する。
【０１３３】
図２３及び図２４は、参考例としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【０１３４】
同図において、エンジン目標トルクＥｂがゼロより小さく走行モータ２による走行を継続させる場合と、クラッチ６が締結状態であってエンジン目標トルクＥｂがゼロより大きい場合にエンジン１による走行を継続させる場合とを示すステップＳ１５１からステップＳ１６１までの処理は、第１の実施形態における図１３に示すステップＳ１からステップＳ１０及びステップＳ１８までの処理と略同様であり、重複する個々のステップの説明は省略するが、後述する処理の都合により、ステップＳ１６０では、ジェネレータ・モータ４を駆動してエンジン１の始動を開始したことを表わすエンジン始動開始フラグＦ３だけを０にリセットする点が異なる。
【０１３５】
ステップＳ１６２：ステップＳ１５７にてクラッチ６が締結されていないと判断されたため、エンジン始動開始フラグＦ３が１にセットされているか否かを判断し、ＹＥＳ（Ｆ３＝１）のときにはステップＳ１６４に進み、ＮＯ（Ｆ３＝０）のときにはステップＳ１６３に進む。
【０１３６】
ステップＳ１６３：ステップＳ１６２にてエンジン１の始動がまだ開始されていないと判断されたため、直ちにエンジン１のクランキングを開始する準備として、エンジン始動判断フラグＦ１を０、クラッチ接続可否判断フラグＦ２を０、エンジン始動開始フラグＦ３を１、並びにクラッチ接続遅延タイミングを計時するタイマＴを０にセットする。更に、ジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔを演算するＰＩＤフィードバック系の積分（Ｉ）項ΣＧｔには所定の初期値Ｇｔ０を代入し、エンジン１のスロットル開度指令値ＴＶｔを演算するＰＩＤフィードバック系の積分（Ｉ）項ΣＮｅには所定の初期値ＴＶｔ０を代入する。
【０１３７】
ステップＳ１６４，ステップＳ１６５：エンジン１を始動させるべく、第１の実施形態における図１３に示すステップＳ１２及びステップＳ１３の処理と同様に、例えば図１５に示すテーブル（マップ）を参照することにより、ジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔとスロットル開度指令値ＴＶｔとを設定する（ステップＳ１２）と共に、燃料量Ｐｔ及び点火時期θを設定する。
【０１３８】
ステップＳ１６５〜ステップＳ１７０：第１の実施形態における図１４に示すステップＳ２１からステップＳ２５の処理と同様な処理を行うことにより、バッテリ３の蓄電量に応じたジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔの目標値Ｇｔｂ、微分（Ｄ）項ｄＮｅ及びｄＧｔ等を算出する。
【０１３９】
ステップＳ１７１：エンジン１が燃焼運転を行っているか否かを表わすエンジン始動判断フラグＦ１が１（運転中）であるかを判断し、ＹＥＳ（Ｆ１＝１）のときにはステップＳ１７２に進み、ＮＯ（Ｆ１＝０）のときにはステップＳ１７６に進む。
【０１４０】
ステップＳ１７２，ステップＳ１７３：現在のエンジン回転数Ｎｅが予め記憶されている所定の回転数（例えば、着火回転数）Ｎｅ１より大きくなったか否かを判断し（ステップＳ１７２）、ＮＯ（Ｎｅ≦Ｎｅ１）のときにはまだエンジン１が燃焼を開始していないと判断できるためステップＳ１７４に進み、ＹＥＳ（Ｎｅ＞Ｎｅ１）のときにはエンジン１が燃焼を開始したと判断できるためステップＳ１７３にてエンジン始動判断フラグＦ１を１にセットしてからステップＳ１７４に進む。
【０１４１】
ステップＳ１７４：図２５に例示するテーブルを参照することにより、ステップＳ１５１で水温センサ１０８より入手した現在のエンジン温度に応じて、ジェネレータ・モータ４の比例項ゲインＰｇ、積分項ゲインＩｇ、並びに微分項ゲインＤｇを設定する。
【０１４２】
ステップＳ１７５：図２６に例示するテーブルを参照することにより、ステップＳ１５１で水温センサ１０８より入手した現在のエンジン温度に応じて、エンジン１の比例項ゲインＰｅ、積分項ゲインＩｅ、並びに微分項ゲインＤｅの各制御ゲインを設定する。
【０１４３】
ここで、ステップＳ１７４及びステップＳ１７５にて設定する各制御ゲインの値について説明すれば、現時点ではエンジン１が燃焼運転を開始していない、或いは開始した直後であり、エンジン回転数Ｎｅを迅速にエンジン回転数の目標値Ｎｅｂに近づける、或いは燃焼を開始した直後のエンジン１の燃焼停止（エンスト）を防止する必要があるため、エンジン温度に関らずエンジン１とジェネレータ・モータ４の積分項及び微分項は何れも０に設定される。これにより、エンジン１の回転抵抗が大きくなるエンジン温度が低い場合であっても、ジェネレータ・モータ４の比例項ゲインＰｇの作用によってジェネレータ・モータ４の回転トルクが大きくなるため、エンジン１の燃焼運転を迅速に開始させることができる。また、積分項が０に設定されているのは、オーバーシュートを防止するためである。
【０１４４】
また、図２５及び図２６に示す比例項がエンジン温度が高くなるのに応じて小さい値が記憶されているのは、エンジン温度が高いほどエンジンの回転抵抗は小さくなるため、検出したエンジン温度に応じて必要最小限の電力及び燃料によってジェネレータ・モータ４及びエンジン１を駆動させるためである。
【０１４５】
ステップＳ１７６：図２７に例示するテーブルを参照することにより、ステップＳ１５１で水温センサ１０８より入手した現在のエンジン温度に応じて、ジェネレータ・モータ４の比例項ゲインＰｇ、積分項ゲインＩｇ、並びに微分項ゲインＤｇを設定する。
【０１４６】
ステップＳ１７７：図２８に例示するテーブルを参照することにより、ステップＳ１５１で水温センサ１０８より入手した現在のエンジン温度に応じて、エンジン１の比例項ゲインＰｅ、積分項ゲインＩｅ、並びに微分項ゲインＤｅの各制御ゲインを設定する。
【０１４７】
ここで、ステップＳ１７６及びステップＳ１７７にて設定する各制御ゲインの値について説明すれば、現時点ではエンジン１が燃焼運転を開始しており、このタイミングにおいてはエンジン回転数Ｎｅをスムーズにエンジン回転数の目標値Ｎｅｂに整定させることが要求される。そこで、エンジン回転数Ｎｅを目標値Ｎｅｂにスムーズに整定させるべく、比例項、積分項、並びに微分項の各制御ゲインを設定している。
【０１４８】
また、図２７及び図２８に示す比例項がエンジン温度が高くなるのに応じて小さい値に設定されているのは、図２５及び図２６の場合と同様に、エンジン温度が高いほどエンジンの回転抵抗は小さくなるため、検出したエンジン温度に応じて必要最小限の電力及び燃料によってジェネレータ・モータ４及びエンジン１を駆動させるためである。
【０１４９】
ステップＳ１７８〜ステップＳ１８１：第１の実施形態における図１４に示すステップＳ２６からステップＳ２９の処理と同様に、スロットル開度指令値ＴＶｔとトルク指令値Ｇｔとを算出する。
【０１５０】
ステップＳ１８２〜ステップＳ１８９：第１の実施形態における図１４に示すステップＳ３１からステップＳ３７及びそのステップＳ３７に続くステップＳ１７（図１３）の処理と同様に、エンジン回転数Ｎｅが目標値Ｎｅｂに一致してから所定時間Ｔ１だけ経過した時点でクラッチ６を締結させると共に、最新のスロットル開度指令値ＴＶｔ、燃料量Ｐｔ、並びに点火時期θに応じて、エンジン１の燃焼運転を実行し、その後ステップＳ１６１に進む。
【０１５１】
このように、本参考例によれば、エンジン１の始動等の走行状態に応じて、制御応答性に優れた最適な制御を行うことができる。
【０１５２】
尚、上記の走行状態としては、本参考例として説明したジェネレータ・モータ４によってエンジン１を始動させるとき（第１のケース）に限られるものではなく、エンジン１の燃焼運転による加速時にジェネレータ・モータ４によって加速状態をアシストするとき（第２のケース）、或いはエンジン１の燃焼運転中にジェネレータ・モータ４による発電を行うとき（第３のケース）が想定される。また、これらの場合におけるフィードバック制御系の制御ゲインをそれぞれＧｆｂ１，Ｇｆｂ２，Ｇｆｂ３とすると、それら制御ゲインの大小関係を、Ｇｆｂ１＞Ｇｆｂ２＞Ｇｆｂ３と設定することにより、当該フィードバック制御系の応答性を確保すること、並びにバッテリ３の効率的な動作を確保することができる。
【０１５３】
また、上述した参考例では、エンジン１が燃焼を開始するまでは、ジェネレータ・モータ４及びエンジン１のＰＩＤフィードバック系の制御ゲインのうち、微分項と積分項とを０に設定したが、これに限られるものではなく、フィードフォワード制御を行うことによって所定の回転トルクを出力しても良い。
【０１５４】
尚、蓄電量が少ない状態のバッテリ３の電力を最大限に使用して走行モータ２による走行を行っているときには、バッテリ３が完全に放電して走行モータ２による走行が継続できなくなる前に、エンジン１の燃焼運転を早期に開始させ、エンジン１に走行トルクを発生させる必要がある。また、走行モータ２による走行中にアクセル開度が所定値を越えて大きな開度に操作されたときには、そのアクセル開度に応じて更に車両を加速すべく、エンジン１の燃焼運転を早期に開始させ、エンジン１に走行トルクを発生させる必要がある。これらの状態においては、バッテリ３にジェネレータ・モータ４を駆動する余裕（ジェネレータ・モータ４に供給する電力）が無いので、ＥＣＵ１００は、バッテリ３から走行モータ２への電力供給を徐々に抑制し、その抑制された分の電力によってジェネレータ・モータを駆動することにより、エンジンを確実に駆動すると良い。
【０１５５】
また、ハイブリッド車両においては、停車中または走行モータによる走行中にエンジンが自動的に停止したり、逆に、走行モータによる走行中においてもエンジンが自動的に始動する。
【０１５６】
一般に、エンジンを始動させるとき、即ちエンジンをクランキングさせてから燃焼運転を開始するまでの期間は、エンジンの燃焼サイクルに起因する回転トルクの変動がエンジンマウントを介して車室内に伝達されることにより、乗員にとって不快な車体振動となる。また、エンジンの始動時には、エンジンの出力軸と車輪の駆動軸とはクラッチによって離間した状態に保持されるが、その状態においても、トランスミッション内のオイル粘性により、エンジンの始動時の出力軸の回転トルクが車輪の駆動軸側に若干伝達されてしまい、この駆動軸に伝達されたトルクによっても、乗員にとって不快な車体振動が発生してしまう。特に、このオイル粘性による伝達トルクは、走行モータによって走行中のハイブリッド車両にとっては走行性を大きく阻害する要因となる。
【０１５７】
そこで、エンジン始動時のトルク変動が大きく変化する期間においては、エンジンのトルク変動をジェネレータ・モータの補償トルクによって相殺する、即ち、ジェネレータ・モータがエンジンを始動させるために出力する本来の回転トルクに、エンジンが始動時に発生させるトルク変動の位相とは逆位相の補償トルクを更に加えて出力することにより、車体振動の発生を防止すると良い。より具体的には、オイル粘性によって発生する伝達トルクとエンジンのクランク角との関係を予めマップ（テーブル）として記憶しておき、エンジンの始動に際しては、そのマップを参照することによってジェネレータ・モータが出力すべき回転トルク（補償トルクを含む）を決定すれば良い。この場合、オイル粘性によって発生する伝達トルクは、そのオイルの温度によって大きく変化するため、上記のマップには、オイルの温度変化に対応させたテーブルを記憶すると良い。
【０１５８】
更に、エンジン始動時のトルク変動が大きく変化する期間において、エンジンのトルク変動を、上述したジェネレータ・モータによる制御と同様な処理により、走行モータの補償トルクによって相殺しても良い。
【０１５９】
尚、上述した第１及び第２の実施形態、並びに参考例においては、図１１に示すフィードバック制御系の入力値として目標回転数Ｎｅｂ、出力値としてエンジン実回転数Ｎｅを採用したが、この構成に限られるものではなく、例えば、入力値にはエンジンを始動させるのに要する所定の目標トルク、出力値には一般的なトルクセンサやジェネレータ・モータの出力電流から検出可能なエンジン出力軸のトルクを採用した制御系としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の機械的構成を例示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の発進＆低速走行時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図３】第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の加速時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図４】第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の定常走行時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図５】第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の減速時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図６】第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の定常走行＆充電時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図７】第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の充電時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図８】第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両のエンジン始動時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図９】第１の実施形態に適用可能なハイブリッド車両の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】ハイブリッド車両の走行状態に応じたＥＣＵによるエンジン、ジェネレータ・モータ、走行モータ、並びにバッテリに対する制御を説明する図である。
【図１１】第１の実施形態におけるハイブリッド車両の駆動装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１２】第１の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置によるエンジン始動時の動作を説明する図である。
【図１３】第１の実施形態としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【図１４】第１の実施形態としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【図１５】ジェネレータ・モータのトルク指令値Ｇｔ及びスロットル開度指令値ＴＶｔの設定に使用するテーブルを例示する図である。
【図１６】ジェネレータ・モータのトルク指令値Ｇｔの目標値Ｇｔｂの設定に際して使用するテーブルを例示する図である。
【図１７】第２の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置によるエンジン始動時の動作を説明する図である。
【図１８】第２の実施形態としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【図１９】第２の実施形態としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【図２０】第２の実施形態としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【図２１】ジェネレータ・モータのトルク指令値Ｇｔの設定に際して使用するテーブルを例示する図である。
【図２２】エンジンの比例項ゲインＰｅ１，Ｐｅ２の設定に際して使用するテーブルを例示する図である。
【図２３】参考例としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【図２４】参考例としてのハイブリッド車両の駆動装置における制御処理を示すフローチャートである。
【図２５】エンジンの燃焼運転開始前において、ジェネレータ・モータの制御ゲインの設定に際して使用するテーブルを例示する図である。
【図２６】エンジンの燃焼運転開始後において、エンジンの制御ゲインの設定に際して使用するテーブルを例示する図である。
【図２７】ジェネレータ・モータの制御ゲインの設定に使用するテーブルを例示する図である。
【図２８】エンジンの制御ゲインの設定に使用するテーブルを例示する図である。
【符号の説明】
１：エンジン，
２：走行モータ，
３：バッテリ，
４：ジェネレータ・モータ，
５：トルクコンバータ，
６：クラッチ，
７：自動変速機，
８：差動機構，
９，１０：車輪，
１１：ギヤトレイン，
２０：インバータ，
１００：ＥＣＵ，

Claims

燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させる第１回転トルクを発生するエンジンと、
バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させる第２回転トルクを発生する走行モータと、
該第１回転トルクを用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させる第３回転トルクを発生するモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、
該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチと、
を備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記バッテリの蓄電量を検出及び／または推定する検出手段と、
前記第２回転トルクを用いた走行中に、前記駆動軸に前記出力軸が締結されていない状態で前記ジェネレータ・モータの前記モータ機能により前記エンジンを始動させ、且つ前記エンジンの出力軸の回転数が前記駆動軸の回転数に対応する目標回転数に略一致するように前記エンジン及び前記ジェネレータモータを制御するエンジン始動制御を実行する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記エンジン始動制御において、前記エンジンの出力軸の回転数が予め設定された前記エンジンの着火回転数よりも大きくなった後、前記検出手段により検出された蓄電量が所定の値より小さいときには、制御ゲインを大きな値に変更して前記第１回転トルクを大きくすることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記エンジンの出力軸の回転数を前記目標回転数に略一致させるべく、その目標回転数と検出した前記エンジンの出力軸の実回転数との偏差に基づくフィードバック制御を行うと共に、前記検出手段により検出された蓄電量が前記所定の値より小さいときには、前記エンジンの出力軸の回転数を前記目標回転数に略一致させるのに先立って、前記目標回転数を越えて前記エンジンの出力軸の回転数をオーバーシュートさせるべく、前記エンジンの出力軸の回転数が前記目標回転数をはじめて越えた後と比較して該フィードバック制御における制御ゲインを大きな値に変更することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記目標回転数を越えて前記エンジンの出力軸の回転数をオーバーシュートさせるべく、前記制御ゲインに含まれる積分値を大きな値に変更することを特徴とする請求項２記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記エンジンを始動させてから前記エンジンの出力軸の回転数が前記着火回転数に達するまでの期間に、所定のトルク制御量による前記エンジンの出力軸のフィードフォワード制御を行うことを特徴とする請求項２記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記所定のトルク制御量は、前記駆動軸の回転数に応じた値であることを特徴とする請求項４記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記エンジンの出力軸の回転数が前記目標回転数を越えた後に、前記エンジンの出力軸の回転数が低下することによって前記目標回転数に略一致したときに、前記エンジンの出力軸と前記駆動軸とが締結するように前記クラッチを制御することを特徴とする請求項２記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記エンジンの出力軸の回転数が低下することによって前記目標回転数に略一致するまでの期間に、前記ジェネレータ・モータによる前記バッテリへの電力回生を行うことを特徴とする請求項６記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記エンジンの出力軸の回転数を前記目標回転数に略一致させるべく、その目標回転数と検出した前記エンジンの出力軸の実回転数との偏差に基づくフィードバック制御を行うと共に、前記検出手段により検出された蓄電量が前記所定の値より小さいときには、その所定の値より大きな時と比較して該フィードバック制御における制御出力を大きな値に変更することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置。
燃料を燃焼させて駆動力を得るエンジンと、バッテリからの供給電力によって駆動力を得る走行モータとを併用して走行するハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記エンジンにより駆動されて前記バッテリに充電を行うジェネレータ機能と、前記バッテリからの供給電力によって前記エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、
前記バッテリからの供給電力の状態に関する異常を検出及び／または推定する検出手段と、
前記走行モータによる走行中に、前記検出手段によって異常状態が検出されたときには、前記走行モータの回生制御を行うことによって回生電力を発生させ、その回生電力を前記ジェネレータ・モータに直接供給することによって前記ジェネレータ・モータを駆動し、これにより前記エンジンを始動する制御手段を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。