JP5521340B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、定速走行制御が可能であり、駆動系に有するモータをエンジン始動モータとしてエンジン始動制御を行うハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、モータおよびエンジンの駆動力により走行可能なハイブリッド車両において、定速走行制御手段とエンジン始動制御手段とを備えたハイブリッド車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両の制御装置では、定速走行制御手段により定速走行制御を行う際、エンジン始動制御手段によりエンジンを適宜始動および停止して、モータの駆動力のみで走行する（EVモード）ことと、モータとエンジンとの駆動力により走行する（HEVモード）ことと、を適宜切り換えることにより、目標車速を維持しつつ燃費の向上を図っている。

ここで、ハイブリッド車両としては、駆動系に、駆動輪を駆動するエンジンと、駆動輪を駆動するモータと、このモータとエンジンとの間に介装したクラッチと、を有し、エンジン始動制御手段と定速走行制御手段とを備えるハイブリッド車両の制御装置を搭載しているものがある。エンジン始動制御手段は、クラッチを締結またはスリップ締結するとともにモータをエンジン始動モータとすべく回転数制御してクランキング動作させ、かつエンジンへの空気量・燃料噴射量を一定としてエンジン始動制御を行う。

特開２００７−１８７０９０号公報

しかしながら、上記した構成のハイブリッド車両にあっては、駆動輪を駆動するためのモータをエンジン始動モータとして利用するものであることから、モータの駆動力のみで走行している（EVモード）際にエンジン始動制御を行う場合、このモータの駆動力の一部をエンジンのクランキングトルクに使うので、定速走行制御の精度の低下を招いてしまう。

また、上記した構成のハイブリッド車両にあっては、エンジンのクランキングトルクを大きくすることで、エンジンの始動に要する時間（エンジンの始動時間）を短くして定速走行制御の精度の低下を抑制することが考えられるが、モータの駆動力のうち走行駆動力に使用できる割合の低下を招くことから、モータの駆動力のみで走行可能な状況（EVモードを実行可能な状況）を縮小させてしまい、結果として燃費の悪化を招いてしまう。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、定速走行制御の精度の低下を防止しつつモータの駆動力のみで走行可能な状況を拡大す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。

上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、
駆動系に、エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータとの間に介装したクラッチと、駆動輪とを有し、エンジン始動要求があるとき、前記クラッチを締結またはスリップ締結し、前記モータをエンジン始動モータとしてエンジン始動制御を行うエンジン始動制御手段と、車速を目標車速に保つように前記駆動系を制御する定速走行制御を行う定速走行制御手段と、を備え、前記クラッチを開放するＥＶモードと前記クラッチを締結するＨＥＶモードとの走行モードを有する。

このハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジン始動制御手段は、前記定速走行制御手段による前記定速走行制御時に、前記ＥＶモード中にバッテリーを充電する必要が生じたとの判断によりエンジン始動要求があり、かつ、目標駆動トルクがEV可能駆動トルクよりも小さいと判断したとき、実際の速度が前記定速走行制御手段により前記定速走行制御のために設定された前記目標車速を上回っているか否かを判断し、実際の車速が前記目標車速を下回っている間は前記エンジン始動制御を行わず、実際の車速が前記目標車速を上回ったときに前記エンジン始動制御を開始する。

よって、本発明のハイブリッド車両の制御装置にあっては、定速走行制御時に、バッテリーを充電する必要が生じたとの判断によりエンジン始動要求があり、かつ、目標駆動トルクがEV可能駆動トルクよりも小さいと判断したとき、実際の車速が目標車速を下回っている間はエンジン始動制御を行わず、実際の車速が目標車速を上回ったときにエンジン始動制御が開始される。

すなわち、定速走行制御時には、実際の車両の速度すなわち実車速が目標車速を上回ると目標車速とすべく減速走行制御されることから、実車速が目標車速を上回っている間にエンジン始動制御を開始してモータの駆動力の一部をエンジンのクランキングトルクに使っても、定速走行制御の精度の低下を招くことが防止される。

また、モータの駆動力のうち走行駆動力に使用できる割合を低下させるものではないので、モータの駆動力のうちエンジンのクランキングトルクに使用する割合を増大させる構成に比較して、モータの駆動力のみで走行可能な状況（EVモードを実行可能な状況）が拡大する。

この結果、定速走行制御の精度の低下を防止しつつモータの駆動力のみで走行可能な状況を拡大することができる。

実施例１の制御装置が適用されたパラレルハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）を示す全体システム図である。 「EVモード」において、統合コントローラ１４にて実行される定速走行制御処理内容およびエンジン始動制御処理内容を示すフローチャートである。 統合コントローラ１４における目標駆動トルクの演算処理を示す制御ブロック図である。 実施例１の制御装置が適用されたパラレルハイブリッド車両の統合コントローラ１４での定速走行制御時のモード選択処理を行う際に用いられるEV-HEV選択マップを示す図である。 実施例１の制御装置が適用されたパラレルハイブリッド車両の統合コントローラ１４での非定速走行制御時のモード選択処理を行う際に用いられるEV-HEV選択マップを示す図である。 「EVモード」での定速走行制御時において、車両の実際の速度、エンジン始動要求の有無、第２クラッチCL2のON／OFF状態、第１クラッチCL1のON／OFF状態、エンジンEngのON（始動）／OFF（停止）状態を示すタイムチャートである。

以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

図１は、実施例１の制御装置が適用されたパラレルハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）を示す全体システム図である。以下、図１に基づいて、駆動系および制御系の構成を説明する。

実施例１のパラレルハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、エンジンEngと、第１クラッチCL1と、モータ/ジェネレータMGと、第２クラッチCL2と、自動変速機CVTと、ファイナルギヤFGと、左駆動輪LTと、右駆動輪RTと、を備えている。

実施例１のハイブリッド駆動系は、電気自動車走行モード（以下、「EVモード」という。）と、ハイブリッド車走行モード（以下、「HEVモード」という。）と、駆動トルクコントロール発進モード（以下、「WSCモード」という。）等の走行モードを有する。

前記「EVモード」は、第１クラッチCL1を開放状態とし、モータ/ジェネレータMGの動力のみで走行するモードである。前記「HEVモード」は、第１クラッチCL1を締結状態とし、モータアシスト走行モード・走行発電モード・エンジン走行モードの何れかにより走行するモードである。前記「WSCモード」は、「HEVモード」からのＰ、Ｎ→Ｄセレクト発進時、または、「EVモード」や「HEVモード」からのＤレンジ発進時等において、モータ/ジェネレータMGを回転数制御することで第２クラッチCL2のスリップ締結状態を維持し、第２クラッチCL2を経過するクラッチ伝達トルクが、車両状態やドライバー操作に応じて決まる要求駆動トルクとなるようにクラッチトルク容量をコントロールしながら発進するモードである。なお、「WSC」とは「Wet Start clutch」の略である。

前記エンジンEngは、希薄燃焼可能であり、スロットルアクチュエータによる吸入空気量とインジェクタによる燃料噴射量と、点火プラグによる点火時期の制御により、エンジントルクが指令値と一致するように制御される。

前記第１クラッチCL1は、エンジンEngとモータ/ジェネレータMGとの間の位置に介装される。この第１クラッチCL1としては、例えば、ダイアフラムスプリングによる付勢力にて常時締結（ノーマルクローズ）の乾式クラッチが用いられ、エンジンEng〜モータ/ジェネレータMG間の締結／半締結／開放を行なう。この第１クラッチCL1が完全締結状態ならモータトルク＋エンジントルクが第２クラッチCL2へと伝達され、開放状態ならモータトルクのみが、第２クラッチCL2へと伝達される。なお、半締結／開放の制御は、油圧アクチュエータに対するストローク制御にて行われる。

前記モータ/ジェネレータMGは、交流同期モータ構造であり、発進時や走行時に駆動トルク制御や回転数制御を行うと共に、制動時や減速時に回生ブレーキ制御による車両運動エネルギーのバッテリー９への回収を行なうものである。

前記第２クラッチCL2は、ノーマルオープンの湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキであり、クラッチ油圧（押付力）に応じて伝達トルク（クラッチトルク容量）が発生する。この第２クラッチCL2は、自動変速機CVTおよびファイナルギヤFGを介し、エンジンEngおよびモータ/ジェネレータMG（第１クラッチCL1が締結されている場合）から出力されたトルクを左右駆動輪LT、RTへと伝達する。

なお、第２クラッチCL2としては、図１に示すように、独立のクラッチをモータ/ジェネレータMGと自動変速機CVTの間の位置に設定する以外に、自動変速機CVTと左右駆動輪LT、RTの間の位置に設定しても良い。

前記自動変速機CVTは、変速比を無段階に設定しつつそれらを連続的に変えることのできる機であり、本実施例１では２対のプーリーとその間に架け渡したベルトとから構成される（ベルト型CVT）。自動変速機CVTは、一方の対を為すプーリーの間隔を変化させて各プーリーに対するベルトの接触円を変化させるとともに、それに連携させて他方の対を為すプーリーの間隔も変化させて各プーリーに対するベルトの接触円を変化させることにより、連続的に変速する。なお、自動変速機としては、上記した自動変速機CVT以外に、トロイダル型CVTであってもよく、複数の遊星歯車から構成され有段階の変速段を得る機である自動変速機ATであっても良い。

実施例１のパラレルハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、第２クラッチ入力回転数センサ６（＝モータ回転数センサ）と、第２クラッチ出力回転数センサ７と、高電圧インバータ８と、高電圧バッテリー９と、アクセルポジションセンサ１０と、エンジン回転数センサ１１と、ＣＶＴ油温センサ１２と、ストローク位置センサ１３と、統合コントローラ１４と、変速機コントローラ１５と、クラッチコントローラ１６と、エンジンコントローラ１７と、モータコントローラ１８と、バッテリーコントローラ１９と、ブレーキセンサ２０と、車速センサ２１と、オートクルーズ操作SW２２と、加速度センサ２３と、傾斜センサ２４と、を備えている。

前記高電圧インバータ８は、直流／交流の変換を行い、モータ/ジェネレータMGの駆動電流を生成する。高電圧バッテリー９は、モータ/ジェネレータMGからの回生エネルギーを、高電圧インバータ８を介して蓄積する。

前記統合コントローラ１４は、バッテリー状態、アクセル開度、および車速（変速機出力回転数に同期した値）から目標駆動トルクを演算する。そして、その結果に基づき各アクチュエータ（モータ/ジェネレータMG、エンジンEng、第１クラッチCL1、第２クラッチCL2、自動変速機CVT）に対する指令値を演算し、各コントローラ１５、１６、１７、１８、１９へと送信する。ここで、統合コントローラ１４は、「HEVモード」である場合、演算した目標駆動トルクをエンジンEngとモータ/ジェネレータMGとに適宜分配し（駆動配分手段）、それに応じて演算した指令値を各アクチュエータに送信する。

前記変速機コントローラ１５は、統合コントローラ１４からの変速指令を達成するように変速制御を行なう。

前記クラッチコントローラ１６は、第２クラッチ入力回転数センサ６と第２クラッチ出力回転数センサ７とCVT油温センサ１２からのセンサ情報を入力すると共に、統合コントローラ１４からの第１クラッチ油圧指令値と第２クラッチ油圧指令値に対して、クラッチ油圧（電流）指令値を実現するようにソレノイドバルブの電流を制御する（クラッチ制御手段）。

前記エンジンコントローラ１７は、エンジン回転数センサ１１からのセンサ情報を入力すると共に、統合コントローラ１４からのエンジントルク指令値を達成するようにエンジントルク制御を行なう。

前記モータコントローラ１８は、統合コントローラ１４からのモータトルク指令値やモータ回転数指令値を達成するようにモータ/ジェネレータMGの制御を行なう。

前記バッテリーコントローラ１９は、高電圧バッテリー９の充電状態（SOC）を管理し、その情報を統合コントローラ１４へと送信する。

また、統合コントローラ１４は、定速走行制御いわゆるオートクルーズ制御（ＡＳＣＤ）を行うことが可能とされている。この定速走行制御とは、運転者の意思により設定された目標車速を維持するものである。定速走行制御では、後述するように、設定された目標車速を維持するための目標駆動トルクを算出し、その結果に基づき各アクチュエータ（モータ/ジェネレータMG、エンジンEng、第１クラッチCL1、第２クラッチCL2、自動変速機CVT）に対する指令値を演算し、各コントローラ１５、１６、１７、１８、１９へと送信する。統合コントローラ１４は、常時においては、上述したように、バッテリー状態、アクセル開度、および車速（変速機出力回転数に同期した値）から演算した目標駆動トルクに基づく制御すなわちドライバー操作に基づく走行制御を行っており、定速走行の要求を受けた場合、定速走行制御に切り換える。また、統合コントローラ１４は、定速走行制御時において、定速走行の要求が解除されると、ドライバー操作に基づく制御に切り換える。

統合コントローラ１４は、本実施例１では、オートクルーズ操作SW２２のON／OFF状態を検知可能とされており、ON状態であることを検知すると、定速走行の要求が為されているものと判断する。また、統合コントローラ１４は、本実施例１では、オートクルーズ操作SW２２がOFF状態とされたことを検知した場合、アクセルペダルが踏み込まれた場合、ブレーキペダルが踏み込まれた場合、およびシフトポジションセンサによりシフトレバーが「Ｄ」から切り換えられた場合等に、定速走行の要求が解除されたものと判断する。このように解除されたものと判断すると、オートクルーズ操作SW２２をOFF状態とする。

図２は、「EVモード」において、統合コントローラ１４にて実行される定速走行制御処理内容およびエンジン始動制御処理内容を示すフローチャートである。図３は、統合コントローラ１４における目標駆動トルクの演算処理を示す制御ブロック図である。図４は、実施例１の制御装置が適用されたパラレルハイブリッド車両の統合コントローラ１４での定速走行制御時のモード選択処理を行う際に用いられるEV-HEV選択マップを示す図である。図５は、実施例１の制御装置が適用されたパラレルハイブリッド車両の統合コントローラ１４での非定速走行制御時のモード選択処理を行う際に用いられるEV-HEV選択マップを示す図である。以下、図２のフローチャートの各ステップについて図３から図５を用いて説明する。なお、図２のフローチャートは、「EVモード」で開始される。

ステップS1では、定速走行の要求が為されているか否かを判断し、Yesの場合はステップS2へ進み、Noの場合はステップS13へ進む。すなわち、オートクルーズ操作SW２２がOFF→ONとされたこと、もしくはON状態であることを検知することにより、統合コントローラ１４が定速走行の要求が為されていることを認識し、その認識に合わせて定速走行制御とドライバー操作に基づく制御との切り換えを行う（走行制御切換部）。

ステップS2では、ステップS1での定速走行の要求が為されているとの判断に続き、定速走行制御における目標車速を設定して、ステップS3へ進む。この実施例１では、車両が実際に走行している速度を検出する車速センサ２１（図１参照）から取得した、定速走行の要求が為された時点での車速の実測値を、目標車速に設定する。すなわち、定速走行の要求が為された時点での車速を維持するように、定速走行制御を行うこととなる。なお、この目標車速は、オートクルーズ操作SW２２もしくはその他の操作手段等により変更可能な構成であってもよい。また、ステップS2では、ステップS12からステップS1へと戻ったときであって、何らの変更指令が出されていないときは、再度目標車速を設定する必要はない。

ステップS3では、ステップS2での目標車速の設定に続き、その目標車速から目標駆動トルクを算出して、ステップS4へ進む。この目標駆動トルクの算出について、図３を用いて説明する。統合コントローラ１４は、走行抵抗演算部２５において、車速に対する走行抵抗を示すマップを用いて、設定した目標車速から走行抵抗を演算する。この車速に対する走行抵抗を示すマップは、この統合コントローラ１４が搭載されている車両が基準となる道路上を走行している場面において、車両に対して生じる車速と走行抵抗との関係を示したものである。このことから、ここで演算された走行抵抗は、走行している路面の状況等により変化する。このため、統合コントローラ１４は、補正係数演算部２６において、走行抵抗演算部２５で演算された走行抵抗に対する補正係数を演算する。補正係数演算部２６では、車速センサ２１から取得した車速、加速度センサ２３から取得した加速度、および路面推定手段としての傾斜センサ２４から取得した路面状況に基づいて、補正係数を演算する。この路面状況とは、例えば、上り坂や下り坂のように車両が走行している路面において走行抵抗を変化させる要因をいう。このため、路面推定手段は、車両が走行しているもしくはこれから走行する路面状況を取得することができるものであればよいことから、例えば、図示は略すが車載カメラにより取得された画像を解析すること、ナビゲーションシステムからの情報を取得すること等であってもよく、傾斜センサ２４に限定されるものではない。統合コントローラ１４は、駆動トルク演算部２７において、演算した上記走行抵抗に、補正係数演算部２６で演算した補正係数を乗算することにより、上記走行抵抗を車両が走行している車速および路面状況に適合するものに補正し、この補正走行抵抗に応じた目標駆動トルクを演算する。

ステップS4では、ステップS3での目標駆動トルクの演算に続き、エンジン始動の要求が為されているか否かを判断し、Yesの場合はステップS5へ進み、Noの場合はステップS11へ進む。このエンジン始動の要求とは、高電圧バッテリー９の充電状態（SOC）が所定値よりも低くなったことを検知する等により高電圧バッテリー９を充電する必要が生じたと判断した場合や、ステップS3で演算した目標駆動トルクが後述するEV可能駆動トルクを超えている等によりエンジンEngから出力されるエンジントルクが必要であると判断した場合等をいう。

ステップS5では、ステップS4でのエンジン始動の要求が為されたとの判断に続き、ステップS3で演算した目標駆動トルクがEV可能駆動トルクよりも小さいか否かを判断し、Yesの場合はステップS6へ進み、Noの場合はステップS15へ進む。このEV可能駆動トルクとは、車速に対する走行駆動トルクの関係（図４のグラフ参照）で見て、モータ/ジェネレータMGが出力するトルクのみで走行することのできる状況を示すものであり、各車速において「EVモード」を継続することのできる走行駆動トルクを示すものである。このEV可能駆動トルクは、図４に示すように、各車速におけるモータ/ジェネレータMGが出力可能な最大トルクから、加速マージン分としてのトルクを減算したもの（EV可能駆動トルク＝モータ出力可能トルク−加速マージン分トルク）に設定されている。この加速マージン分としてのトルクとは、定速走行制御を行うべく目標車速とするために求められ得る加速を行うのに必要なトルクである。ここで、求められ得る加速とは、路面状況により走行抵抗が変化する（例えば緩登坂）が、そのような状況に適応するため（走行抵抗の変化を吸収するため）の加速を含むものである。この求められ得る加速は、「EVモード」を継続可能な状況を拡大する観点から設定される。この加速マージン分トルクは、統合コントローラ１４が搭載されている車両の重量に、その車両の車速を目標車速とすべく車速を制御する際の加速度を乗算した値に、加速後の車速における走行抵抗と加速前の車速における走行抵抗との差分を加えたもの（加速マージン分トルク＝車両重量×目標加速度＋走行抵抗の差分）に設定されている。このことから、ステップS5では、定速走行制御において、ステップS3で演算した目標駆動トルクから見て「EVモード」を継続することが可能であるか否かを判定している（EV可能判定）。すなわち、ステップS4において、為されたエンジン始動の要求の判断において、その判断内容がモータ/ジェネレータMGが出力するトルクだけではなくエンジンEngから出力されるエンジントルクが必要であったか否かを判断するものである。

ステップS6では、ステップS5での目標駆動トルクがEV可能駆動トルクよりも小さいとの判断すなわち「EVモード」を継続することができるとの判断に続き、車両の実際の速度（以下、実車速という）が目標車速を上回っているか否かを判断し、Yesの場合はステップS7へ進み、Noの場合はステップS11へ進む。

ステップS7では、ステップS6での車速が目標車速を上回っているとの判断に続き、第２クラッチCL2を開放して、ステップS8へ進む。これは、モータ/ジェネレータMGが出力するトルクの総てをエンジンEngのクランキングのトルクに分配するためである。ここで、ステップS7では、モータ/ジェネレータMGが出力するトルクのうち、エンジンEngのクランキングに必要なトルクをエンジンEng側に分配するように、第２クラッチCL2をスリップ締結するものであってもよい。

ステップS8では、ステップS7での第２クラッチCL2の開放に続き、エンジン始動制御を行い、ステップS9へ進む。このエンジン始動制御では、第１クラッチCL1を締結または半締結してエンジンEngのクランキング回転数を立ち上げて一定の回転数を保つクランキング動作とするとともに、一定の吸入空気量を保つ吸入空気制御と一定の燃料噴射量を保つ燃料噴射制御と点火プラグによる点火時期の制御とを行う（エンジン始動制御手段）。

ステップS9では、ステップS8でのエンジン始動制御に続き、エンジンEngが始動したか否かを判断し、Yesの場合はステップS10へ進み、Noの場合はステップS8へ戻る。このエンジンEngの始動の判断は、エンジン始動制御から所定の時間が経過したことを判断することで行うことができる。また、エンジンEngの始動の判断は、回転数の変動やトルクの変動を検出して判断することや、エンジンEngからの排気中の酸素濃度を検出して判断することにより行ってもよい。このステップS8とステップS9とにより、エンジンEngが始動する（自立状態となる）までエンジン始動制御が繰り返され、エンジンEngが始動する（自立状態となる）とステップS10へ進むこととなる。

ステップS10では、ステップS9でのエンジンEngが始動したとの判断に続き、第２クラッチCL2を締結して、ステップS11へ進む。このとき、モータ/ジェネレータMGの回転数がエンジンEngの回転数に一致するようにモータ/ジェネレータMGを駆動制御し、モータ/ジェネレータMGとエンジンEngとの回転数が一致したら第２クラッチCL2を締結する。このステップS10により、モータ/ジェネレータMGの動力のみで走行する「EVモード」から、モータ/ジェネレータMGの動力とエンジンEngの動力とにより走行する「HEVモード」への切り換えが完了する。

ステップS11では、ステップS4でのエンジン始動の要求が為されていないとの判断、あるいは、ステップS6での実車速が目標車速を上回っていないとの判断、あるいは、ステップS10での第２クラッチCL2の締結、あるいは、ステップS14でのエンジン始動の要求が為されていないとの判断、あるいは、ステップS18での第２クラッチCL2の締結に続き、ステップS3で演算した目標駆動トルクあるいはステップS13で演算した目標駆動トルクを、エンジンEngとモータ/ジェネレータMGとに適宜分配し、その分配した各トルクに応じた指令値を演算し、その指令値を各アクチュエータに送信して、ステップS12へ進む。このステップS11では、「EVモード」であるとき（ステップS4、ステップS6あるいはステップS14から進んだ流れである場合）は、すべての目標駆動トルクをモータ/ジェネレータMGに負担させ（エンジンEngの分配比を０とする）、「HEVモード」である場合（ステップS10あるいはステップS18から進んだ流れである場合）は、エンジンEngとモータ/ジェネレータMGとに適宜分配する。

ステップS12では、ステップS11での目標駆動トルクの分配およびそれに応じたエンジンEngとモータ/ジェネレータMGとへの指令に続き、「HEVモード」であるか否かを判断し、Yesの場合はこのフローチャートを終了して「HEVモード」による走行制御に移行し、Noの場合はステップS1に戻る。

ステップS13では、ステップS1での定速走行の要求が為されていないとの判断に続き、ドライバー操作に基づいて目標駆動トルク（ドライバー要求駆動トルク）を演算して（要求駆動トルク算出部）、ステップS14へ進む。この目標駆動トルクは、上述したように、バッテリー状態、アクセル開度、および車速（変速機出力回転数に同期した値）等から演算する。

ステップS14では、ステップS13でのドライバー操作に基づく目標駆動トルクの演算に続き、エンジン始動の要求が為されているか否かを判断し、Yesの場合はステップS15へ進み、Noの場合はステップS11へ進む。このエンジン始動の要求とは、高電圧バッテリー９の充電状態（SOC）が所定値よりも低くなったことを検知する等により高電圧バッテリー９を充電する必要が生じたと判断した場合や、ステップS13で演算した目標駆動トルクが始動判定閾値（図５参照）を超えている等によりエンジンEngから出力されるエンジントルクが必要であると判断した場合等をいう。この始動判定閾値は、図５に示すように、高電圧バッテリー９の出力を考慮したモータ出力可能トルクから、エンジンEngのクランキングに必要なトルクを減算したもの（始動判定閾値＝（バッテリ出力を考慮したモータ出力可能トルク）−(エンジン始動トルク)）に設定されている。また、この始動判定閾値とヒステリシスを持って、エンジン停止要求の判断に用いる停止判定閾値が設定されている。

ステップS15では、ステップS14でのエンジン始動の要求が為されているとの判断、あるいは、ステップS5での定速走行制御時における目標駆動トルクがEV可能駆動トルクよりも大きいとの判断すなわち「EVモード」を継続することができないとの判断に続き、第２クラッチCL2をスリップ開放して、ステップS16へ進む。このステップS15では、車両の駆動力を確保しつつエンジンEngの始動に伴うエンジン回転変動の駆動系への伝達を減少させるように、第２クラッチCL2の伝達容量を制御している。

ステップS16では、ステップS15での第２クラッチCL2をスリップ開放に続き、エンジン始動制御を行い、ステップS17へ進む。このエンジン始動制御は、ステップS8と同様である。

ステップS17では、ステップS16でのエンジン始動制御に続き、エンジンEngが始動したか否かを判断し、Yesの場合はステップS18へ進み、Noの場合はステップS16へ戻る。このエンジンEngの始動状態の判断は、ステップS9と同様である。

ステップS18では、ステップS17でのエンジンEngが始動したとの判断に続き、第２クラッチCL2を締結して、ステップS11へ進む。このとき、モータ/ジェネレータMGの回転数がエンジンEngの回転数に一致するようにモータ/ジェネレータMGを駆動制御し、モータ/ジェネレータMGとエンジンEngとの回転数が一致したら第２クラッチCL2を締結する。このステップS18により、モータ/ジェネレータMGの動力のみで走行する「EVモード」から、モータ/ジェネレータMGの動力とエンジンEngの動力とにより走行する「HEVモード」への切り換えが完了する。

次に、作用を説明する。

実施例１のハイブリッド車両の制御装置における作用を、「非定速走行制御時の制御作用」と、「定速走行制御時の第１制御作用」と、「定速走行制御時の第２制御作用」と、「定速走行制御時の第３制御作用」と、に分けて説明する。

「非定速走行制御時の制御作用」
非定速走行制御時の制御作用とは、定速走行制御を行ってないときの制御作用をいう。本実施例１では、定速走行制御を行っていない状況（非定速走行制御時）では、ドライバー操作に応じて各アクチュエータ（モータ/ジェネレータMG、第１クラッチCL1、第２クラッチCL2、自動変速機CVT）に対する指令値を演算し、各コントローラ１５、１６、１８、１９へと送信するとともに、必要に応じてエンジン始動制御を行う。

すなわち、「EVモード」において非定速走行制御時では、図２のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS13→ステップS14へと進み、ステップS14にてエンジン始動要求がない場合には、ステップS11→ステップS12へと進んでステップS1に戻る流れが繰り返されて、「EVモード」が継続されてドライバー操作に応じた走行駆動制御が行われる。そして、ステップS14にてエンジン始動要求がなされている場合には、ステップS15→ステップS16→ステップS17へと進み（エンジン始動制御）、ステップS17にてエンジンの始動が確認されるとステップS18へと進んで「HEVモード」に切り換わり、ステップS11→ステップS12へと進んで「HEVモード」によるドライバー操作に応じた走行制御に移行する。

上記のように、定速走行制御を行ってない場面では、エンジン始動要求がなされるまで「EVモード」が継続され、エンジン始動要求がなされるとエンジン始動制御が行われて「HEVモード」へと移行される。

このため、基本的には「EVモード」によるドライバー操作に応じた走行制御を行うとともに、エンジンEngからのエンジントルクが必要となる場面では、第２クラッチCL2のスリップ開放により車両の駆動力を確保しつつエンジンEngの始動に伴うエンジン回転変動の駆動系への伝達を減少させて、エンジンEngを始動させることができる。

「定速走行制御時の第１制御作用」
定速走行制御時の第１制御作用とは、「EVモード」での定速走行制御時であって、エンジン始動要求がないときの制御作用をいう。本実施例１では、「EVモード」での定速走行制御時では、設定された目標車速を維持するためのモータ/ジェネレータMGに対する指令値を演算し、（モータ/ジェネレータMG）へと送信するとともに、必要に応じてエンジン始動制御を行う。

すなわち、「EVモード」での定速走行制御時には、図２のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4へと進み、ステップS4にてエンジン始動要求がないことが判断されてステップS11→ステップS12へと進みステップS1に戻る流れが繰り返されて、「EVモード」が継続されて定速走行制御が行われる。

上記のように、定速走行制御時では、エンジン始動要求がなされない限り「EVモード」が継続される。

このため、高電圧バッテリー９の充電状態（SOC）が所定値よりも低くなったことを検知する等により高電圧バッテリー９を充電する必要が生じたと判断した場合や、ステップS3で演算した目標駆動トルクがEV可能駆動トルク（ステップS5参照）を超えている等によりエンジンEngから出力されるエンジントルクが必要であると判断した場合が生じるまで、「EVモード」により定速走行制御を行うことができる。

「定速走行制御時の第２制御作用」
定速走行制御時の第２制御作用とは、定速走行制御時においてエンジン始動要求があり、かつ目標駆動トルクに対してモータ/ジェネレータMGのトルクが不足しているときの制御作用をいう。本実施例１では、定速走行制御時においてエンジン始動要求が為された場合、図２のフローチャートにおいて、ステップS1〜ステップS4までは、エンジン始動要求の有無を問わず同じ制御とする。そして、ステップS4にてエンジン始動要求があることが判断されるとステップS5へと進み、そのステップS5にて、設定された目標車速を維持すべく演算した目標駆動トルク（ステップS3）がEV可能駆動トルクよりも大きいと判断されてステップS15→ステップS16→ステップS17へと進み（エンジン始動制御）、ステップS17にてエンジンが始動したことが確認されるとステップS18へと進んで「HEVモード」に切り換わり、ステップS11→ステップS12へと進んで「HEVモード」による定速走行制御に移行する。

上記のように、定速走行制御時においてエンジン始動要求がある場合、目標駆動トルクに対してモータ/ジェネレータMGのトルクが不足すると判断すると、直ちにエンジン始動制御を実行して、「HEVモード」に切り換わる。

このため、エンジンEngから出力されるエンジントルクが必要な状況が生じると、「HEVモード」に切り換えて定速走行制御を行うことができ、その精度を確保することができる。また、この「HEVモード」への切り換えの際、第２クラッチCL2をスリップ開放させることから、車両の駆動力を確保しつつエンジンEngの始動に伴うエンジン回転変動の駆動系への伝達を減少させて、エンジンEngを始動させることができる。

「定速走行制御時の第３制御作用」
定速走行制御時の第３制御作用とは、定速走行制御時においてエンジン始動要求があり、かつ目標駆動トルクに対してモータ/ジェネレータMGのトルクに余裕があるときの制御作用をいう。以下、図６のタイムチャートを用いて、「定速走行制御時の第３制御作用」を説明する。図６は、「EVモード」で定速走行制御時において、車両の実際の速度、エンジン始動要求の有無、第２クラッチCL2のON／OFF状態、第１クラッチCL1のON／OFF状態、エンジンEngのON（始動）／OFF（停止）状態を示すタイムチャートである。この図６では、目標車速となるように算出された目標駆動トルク（ステップS3）が、EV可能駆動トルクよりも小さい状況である（ステップS5においてYesとなる）ものとする。

「EVモード」での定速走行制御時では、目標車速を維持するようにモータ/ジェネレータMGが駆動制御されているが、車両が走行している路面状況の変化等により走行抵抗が変化するので、図６に示すように、実際に走行している車両では目標車速と完全に一致する車速が維持されてはおらず、僅かにかつ緩やかにではあるが目標車速となるように車両を加速されたり減速されたりしている（０〜T1参照）。ここで、エンジン始動要求が為される（T1参照）と、図２のフローチャートにおいて、ステップS4からステップS5へと進み、モータ/ジェネレータMGのトルクに余裕があること（設定された目標車速を維持すべく算出した目標駆動トルクがEV可能駆動トルクよりも小さいこと）を判断してステップS6へと進み、ステップS6にて実車速が目標車速を下回っている場合には、ステップS11→ステップS12へと進みステップS1に戻る流れが繰り返され、「EVモード」が継続されて定速走行制御が行われる（T1〜T2参照）。すなわち、エンジン始動要求があるが、モータ/ジェネレータMGのトルクに余裕があってかつ車両の実際の車速が目標車速を下回っている場合には、エンジン始動制御を行うことなく「EVモード」での定速走行制御が継続される。そして、車両の実際の車速が目標車速を上回ると（T2参照）、図２のフローチャートにおいて、ステップS1〜ステップS6へと進み、ステップS6にて車両の実際の車速が目標車速を上回っていることを判断してステップS7へと進み、ステップS7にて第２クラッチCL2が開放され（T2参照）、ステップS8にてエンジン始動制御が開始される（T3〜T5参照）。

このエンジン始動制御では、第１クラッチCL1が半締結から締結され（所謂スムースロックアップ（T3〜T5参照））、この第１クラッチCL1の締結によりエンジンEngの回転数（クランキング回転数）を立ち上げて、エンジンEngのクランキング回転数を一定に保つクランキング動作とし、このクランキング動作させている間に、一定の吸入空気量を保つ吸入空気制御と一定の燃料噴射量を保つ燃料噴射制御と点火プラグによる点火時期の制御とを行う（T3〜T5参照）。このエンジン始動制御は、ステップS9にてエンジンEngが始動したことが確認されるまで行われ（T5参照）、エンジンEngが始動したことが確認されるとステップS10へと進んで第２クラッチCL2が締結されて（T6〜T7参照）、「HEVモード」に切り換わる（T7参照）。その後、ステップS11→ステップS12へと進んで「HEVモード」による定速走行制御に移行する。

上記のように、定速走行制御時においてエンジン始動要求があり、目標駆動トルクに対してモータ/ジェネレータMGのトルクに余裕があると判断すると、車両の実際の車速が目標車速を下回っている間はエンジン始動制御を行うことなく「EVモード」による定速走行制御が継続され、車両の実際の車速が目標車速を上回るとエンジン始動制御が行われて「HEVモード」へと移行される。

このため、定速走行制御時においてエンジン始動要求があり、かつ目標駆動トルクに対してモータ/ジェネレータMGのトルクに余裕がある状況では、定速走行制御下で走行している車両の実車速が目標車速を下回っている間はエンジン始動制御が行われることはないので、エンジン始動要求が出された時点において車両の実際の車速が目標車速を下回っている状況（図６のT1参照）では、その時点から目標車速を上回る時点までの間（図６のT1〜T2参照）はエンジン始動制御を行うことなく「EVモード」による定速走行制御を継続する。これにより、「EVモード」すなわちモータ/ジェネレータMGのみで走行する状況を拡大することができ、燃費を向上させることができる。このとき、定速走行制御が継続されていることから、定速走行制御の精度の低下を防止すること、すなわち車両の実際の車速が目標車速から乖離することを防止することができる。

また、定速走行制御時においてエンジン始動要求があり、かつ目標駆動トルクに対してモータ/ジェネレータMGのトルクに余裕がある状況では、定速走行制御下で走行している車両の実車速が目標車速を上回ると（図６のT2参照）、第２クラッチCL2が開放された後にエンジン始動制御が行われて（図６のT3〜T6参照）、「HEVモード」による定速走行制御へと移行する。ここで、実車速が目標車速を上回っている場合、定速走行制御下の車両は、車速が目標車速へと近づくように減速走行制御される状況であることから、第２クラッチCL2が開放されてモータ/ジェネレータMGからのトルクが左右駆動輪LT、RTへと伝達されなくても（いわゆる駆動力抜けの状態）、定速走行制御の精度の低下を防止すること、すなわち実車速が目標車速から乖離することを防止することができる。特に、実車速が目標車速を上回った直後にあっては、車両が加速しているとともに減速走行制御される状況であることから、駆動力抜けに起因する定速走行制御の精度の低下をより適切に防止することができる。

さらに、上記したように、エンジン始動制御が行われる場合、第２クラッチCL2が開放（上述したようにエンジンEngのクランキングに必要なトルクをエンジンEng側に分配するように第２クラッチCL2をスリップ締結させても略同様である）されることから、モータ/ジェネレータMGから出力されるトルクのすべてをエンジンEngのクランキング動作のためのクランキングトルクとして利用することができるので、エンジンEngを短時間で確実に始動させることができる。

ついで、エンジンEngを短時間で始動させることから、第２クラッチCL2が開放されている時間を短くすることができるので、第２クラッチCL2の開放に伴う駆動力抜けの状態を短時間とすることができ、駆動力抜けに起因する定速走行制御の精度の低下をより適切に防止することができる。

しかも、クランキング動作時に第２クラッチCL2を開放していることから、エンジン始動に伴うショックが駆動系へ伝達することを確実に防止することができる。

クランキングトルクを大きくすることができることから、クランキング動作時に第２クラッチCL2をスリップ締結した場合であっても、モータ/ジェネレータMGからのトルクでエンジンEngを回転させることに起因して生じるエンジンEngでのフリクションの変動に伴うショックを小さくすることができるとともに、エンジンEngの初爆時のショック（エンジンEngが始動することによるモータ/ジェネレータMGの回転方向で見たトルクが負の状態から正の状態へと瞬間で切り換わる際のトルク変動）を小さくすることができる。

第２クラッチCL2を開放する（上述したようにエンジンEngのクランキングに必要なトルクをエンジンEng側に分配するように第２クラッチCL2をスリップ締結しても同様である）ことにより、クランキングトルクを大きくするものであることから、「EVモード」による定速走行制御時において、モータ/ジェネレータMGのトルクの余裕を判断する基準となるEV可能駆動トルクを、エンジン始動制御のためのトルクの温存した上で設定する必要がないので、「EVモード」すなわちモータ/ジェネレータMGのみで走行する状況を拡大することができ、燃費を向上させることができる。すなわち、エンジン始動制御のためのトルクを温存した上でEV可能駆動トルクを設定する場合、モータ/ジェネレータMGが出力可能な最大トルクのうちエンジン始動制御のためのトルクの分を差し引き、その残部が走行制御に利用可能な最大トルクとなり、当該残部において加速マージン分を減算したものがEV可能駆動トルクとなる。これに対し、本実施例１では、モータ/ジェネレータMGが出力可能な最大トルクを走行制御に利用可能な最大トルクとすることができることから、モータ/ジェネレータMGが出力可能な最大トルク加速マージン分を減算したものをEV可能駆動トルクとして設定することができるので、目標駆動トルクを判断基準とした「EVモード」から「HEVモード」への切り換えの限界値を高くすることができ、結果として「EVモード」すなわちモータ/ジェネレータMGのみで走行する状況を拡大することができ、燃費を向上させることができる。

次に、効果を説明する。

実施例１のハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

（１）駆動系に、エンジンEngと、モータ（モータ/ジェネレータMG）と、前記エンジンEngと前記モータとの間に介装したクラッチ（第１クラッチCL1）と、駆動輪（左右後輪LT、RT）とを有し、エンジン始動要求があるとき、前記クラッチを締結またはスリップ締結し、前記モータをエンジン始動モータとしてエンジン始動制御を行うエンジン始動制御手段（ステップS8）と、車速を目標車速に保つように前記駆動系を制御する定速走行制御を行う定速走行制御手段（ステップS2およびステップS3）と、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジン始動制御手段は、前記定速走行制御手段による前記定速走行制御時に、エンジン始動要求があるとき、実際の車速が前記目標車速を下回っている間は前記エンジン始動制御を行わず、実際の車速が前記目標車速を上回ったときに前記エンジン始動制御を開始する。このため、定速走行制御の精度の低下を防止しつつモータの駆動力のみで走行可能な状況を拡大することができる。

（２）前記エンジンと前記モータとの間に介装した前記クラッチを第１クラッチCL1とし、前記駆動系は、前記モータと前記駆動輪との間に介装した第２クラッチCL2を有し、前記モータおよび前記エンジンからの駆動力を伝達すべく前記第２クラッチを締結またはスリップ締結するクラッチ制御手段（クラッチコントローラ１６）を備え、前記エンジン始動制御手段は、実際の車速が前記目標車速を上回ったとき、前記モータから出力されるトルクのうち、前記エンジンの始動に必要なトルクを該エンジンに配分するように、前記クラッチ制御手段が前記第２クラッチをスリップ締結した後に、前記エンジン始動制御を開始する。このため、十分なクランキングトルクを確保することができることから、エンジン始動のための時間を短くすることができるので、エンジン始動に伴うショックを小さくすることができる。また、第２クラッチをスリップ締結することにより、十分なクランキングトルクを確保するものであることから、「EVモード」による定速走行制御時において、モータのトルクの余裕を判断する基準となるEV可能駆動トルクを、エンジン始動制御のためのトルクの温存した上で設定する必要がないので、「EVモード」すなわちモータのみで走行する状況を拡大することができ、燃費を向上させることができる。

（３）前記エンジン始動制御手段は、実際の車速が前記目標車速を上回ったとき、前記クラッチ制御手段が前記第２クラッチを開放した後に、前記エンジン始動制御を開始する。このため、エンジン始動に伴うショックが駆動系へ伝達することを確実に防止することができる。

（４）前記エンジン始動制御手段は、前記定速走行制御手段による定速走行制御時に、エンジン始動要求があるとき、定速走行制御に必要な走行駆動トルクを基準として前記モータに余力がないと、実際の車速が前記目標車速を上回っていなくても前記エンジン始動制御を開始する。このため、エンジンから出力されるエンジントルクが必要な状況が生じると、「HEVモード」に切り換えて定速走行制御を行うことができ、その精度を確保することができる。

以上、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、パラレルハイブリッド車両に適用した例を示したが、エンジンとモータ/ジェネレータとの間にクラッチを介装し、エンジン始動制御時にモータ/ジェネレータをエンジン始動モータとして利用するハイブリッド車両の制御装置であれば適用することができる。

Eng エンジン
MG （モータとしての）モータ/ジェネレータ
CL１ 第１クラッチ
CL２ 第２クラッチ
LT （駆動輪としての）左後輪
RT （駆動輪としての）右後輪
１４ 統合コントローラ
１６ （エンジン始動制御手段およびクラッチ制御手段としての）クラッチコントローラ
１７ （エンジン始動制御手段としての）エンジンコントローラ
１８ （定速走行制御手段としての）モータコントローラ

Claims (4)

1. 駆動系に、エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータとの間に介装したクラッチと、駆動輪とを有し、エンジン始動要求があるとき、前記クラッチを締結またはスリップ締結し、前記モータをエンジン始動モータとしてエンジン始動制御を行うエンジン始動制御手段と、車速を目標車速に保つように前記駆動系を制御する定速走行制御を行う定速走行制御手段と、を備え、前記クラッチを開放するＥＶモードと前記クラッチを締結するＨＥＶモードとの走行モードを有するハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記定速走行制御手段による前記定速走行制御時に、前記ＥＶモード中にバッテリーを充電する必要が生じたとの判断によりエンジン始動要求があり、かつ、目標駆動トルクがEV可能駆動トルクよりも小さいと判断したとき、実際の速度が前記定速走行制御手段により前記定速走行制御のために設定された前記目標車速を上回っているか否かを判断し、実際の車速が前記目標車速を下回っている間は前記エンジン始動制御を行わず、実際の車速が前記目標車速を上回ったときに前記エンジン始動制御を開始する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンと前記モータとの間に介装した前記クラッチを第１クラッチとし、
   前記駆動系は、前記モータと前記駆動輪との間に介装した第２クラッチを有し、
   前記モータおよび前記エンジンからの駆動力を伝達すべく前記第２クラッチを締結またはスリップ締結するクラッチ制御手段を備え、
   前記エンジン始動制御手段は、実際の車速が前記目標車速を上回ったとき、前記モータから出力されるトルクのうち、前記エンジンの始動に必要なトルクを該エンジンに配分するように、前記クラッチ制御手段が前記第２クラッチをスリップ締結した後に、前記エンジン始動制御を開始する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、実際の車速が前記目標車速を上回ったとき、前記クラッチ制御手段が前記第２クラッチを開放した後に、前記エンジン始動制御を開始する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記定速走行制御手段による定速走行制御時に、エンジン始動要求があり、かつ、目標駆動トルクがEV可能駆動トルクよりも大きいと判断したとき、実際の車速が前記目標車速を上回っていなくても前記エンジン始動制御を開始する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

Images