JP5941934B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン及びモータを備えた車両の制御装置に関する。

年々強化される自動車燃費規制へ対応するため、燃費低減効果の大きいハイブリッド自動車の市場が拡大している。ハイブリッド車は、動力源としてモータ及びエンジンを備え、走行条件に応じてモータ及びエンジンの両者若しくはどちらか一方を駆動することにより、効率的に車両を走行させることが可能である。また、減速時には、モータを発電機として利用して車両の運動エネルギを回生して二次電池（蓄電装置）に蓄電し、その蓄電エネルギを利用してモータ走行を実施することにより燃料消費量を削減する。減速時にモータによる運動エネルギの回生を実施する際は、エンジンを停止する（エンジンをクラッチによって車両駆動軸から切り離す）ことにより、エンジン回転によるフリクション損失を低減し、回生量を増量することが望ましい。しかし、減速回生時にドライバによる再加速要求が入った場合、エンジンの動力を車両駆動軸に伝えるまでに時間を要してしまうため、モータの動力が十分に得られない条件（二次電池の電池残量不足など）においては、車両の加速応答性が悪化するという課題がある。

特許文献１は、上記の課題に対して、現在のドライバ要求（出力）、例えばアクセルの開度に基づきエンジンの始動要否を判定するとともに、電池残量や、電池、インバータ、モータの温度に応じて、エンジン始動／停止の判定基準となるアクセル開度のしきい値を変更する発明を開示している。

また、内燃機関と電動機とを搭載するハイブリッド車では、走行中に内燃機関を運転している状態でアクセルオフしたとき、車両の燃費を向上させるために、内燃機関をアイドル運転するか内燃機関の運転を停止するのが一般的である。良好な加速レスポンスにより走行したいという運転者の要望に応えるため、車両の燃費を優先する通常走行モードに加えて、パワーを迅速に出力して走行することができるパワー優先モードを備えて、パワー優先モードでは、内燃機関からパワーを迅速に出力するために、走行中にアクセルオフされたときでも車速に応じた比較的高めの回転数で内燃機関が運転されるように制御される。このとき、内燃機関の回転数を比較的高めの回転数にするため燃料供給を伴って内燃機関を運転すれば燃費が大きく悪化することになり、燃料供給を停止してモータによりモータリングすればバッテリの残容量が著しく低下することになる。

特許文献２は、ハイブリッド車においてパワー優先モードで走行している最中にアクセルオフしたときに、二次電池などの蓄電装置の残容量が著しく低下するのを抑制すると共にある程度の燃費を良好なものとすることを目的として、パワー優先モードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたとき、検出された車速が所定車速以上のときには内燃機関への燃料供給を停止した状態で内燃機関が設定された下限回転数で回転すると共に設定された要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、一方、検出された車速が所定車速未満のときには内燃機関が設定された下限回転数で自立運転すると共に設定された要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する発明を開示している。

また、ハイブリッド車両において、エンジン及び電動モータのトルクを合成して駆動力を発生する合成走行モードと、前記電動モータのみで駆動力を発生するモータ走行モードとでは、動力伝達経路が相違する。このように動力伝達経路を切り換えてモード変更する場合、制御が難しくてショックが発生し易いとともに、動力伝達経路を一時的に遮断してモード変更すると、切換え途中でアクセル操作された時に十分な応答性が得られないという問題がある。このため、上記モータ走行モードから合成走行モードへの変更は、バッテリの蓄電量が不足した場合など必要に応じて実施するが、逆の合成走行モードからモータ走行モードへの変更は行わないようになっており、合成走行モードからは、エンジンが停止しない所定車速以上で直結走行モードへ変更する場合のみ許容されるようになっていた。ところが、合成走行モードからモータ走行モードへの変更が禁止されていると、直結走行モードへ移行できない低速走行時（停車時を含む）には、バッテリが所定の蓄電量に達した後も合成走行モードが維持されるため、燃料を無駄に消費するという問題があった。

以上の事情を背景として、特許文献３は、ショックの発生や応答性の悪化を回避しつつ動力伝達経路を切り換えて走行モードを変更できるようにすることを目的として、電動モータとして発電機としても機能するモータジェネレータを用いて、合成走行モードではモータジェネレータを回生制御してバッテリを充電しながら走行し、動力伝達経路を切り換えて走行モードを変更する経路切換モード変更を車両停止時に実施する停車時モード変更手段は、バッテリの蓄電量が所定値以上であることを条件として合成走行モードからモータ走行モードへ変更する発明を開示している。

特開２００９−１１３７０６号公報 特開２００９−１２６２５３号公報 特開２００３−０１８７０７号公報

車両重量に対して十分な出力を有する大型のモータを搭載したハイブリッドシステム（ストロングハイブリッド）では、モータ駆動力により比較的容易に車両を加速させることが可能であるため、上記に示した従来のハイブリッドシステムにおいても、ドライバ要求（アクセル開度）と車両状態（電池残量）に基づいたエンジン停止／始動制御をすることで、モータとエンジンの駆動力によりドライバの加速要求を満足することができる。

しかし、近年、低コスト化の観点から小型の電動品（モータ）を搭載したハイブリッドシステムが注目されているが、ここでは、車両重量に対してモータ出力が比較的小さいため、モータが最大限に能力を発揮できる場合でも、ドライバによる加速要求が入ってから（アクセルが踏み込まれてから）エンジンの始動を実施したのでは、ドライバの加速要求を満足できない場合が発生する。特に、走行抵抗の大きい高速走行時は、車両を加速させるために必要な出力（要求出力）が大きく、モータの出力のみでは加速が不可能であり、加速要求を満たすためには早期にエンジンの動力が必須となる。

また、減速が開始し、エンジン停止がなされた直後（エンジンが完全に停止していない期間）に再び加速要求が入り、エンジンを始動させようとした場合、所定の回転数（例えば、400rpm）以上であれば燃焼再開（燃焼リカバー）によりエンジンが自立して運転を再開することができるが、低回転（例えば、400rpm以下）の場合は、エンジンが自立して運転を再開することができないため、モータ若しくはスタータによるエンジンのクランキングが必要となる。ところが、エンジンの始動に通常のスタータを用いたシステムの場合、一度エンジンが完全に停止するのを待って、その後、再びエンジン始動をする必要が生じるため、エンジン始動に要する時間が更に増加し、その結果、車両の加速要求が満足できないという問題が生じる。

上記のような問題点に鑑み、本発明の目的は、通常のスタータ等を用いたシステムにおいても、減速時にエンジンを停止させて燃費を向上させながら、静粛性およびドライバの加速要求を満足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。

上記目的を達成するために、本発明の制御装置は、動力源としてのエンジンを備え、車両の走行中に前記エンジンの自動停止および自動始動を行う車両の制御装置において、減速中の前記車両の車両速度または車載バッテリ残量に基づいて、始動の応答性が異なる複数のエンジン始動方法を切り替えて停止中の前記エンジンを始動させ、前記複数のエンジン始動方法は、始動条件となる運転者の操作が異なる複数の始動方法、または前記エンジンに駆動力を与えるスタータの異なる制御方法による複数の始動方法、のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする。

本発明によれば、減速回生においてエンジンを停止している最中に、ドライバによる再加速要求が入った場合においても、エンジンを適切に始動させることで、燃費や静粛性の悪化を抑えつつ、ドライバの加速要求を満足することができる。

本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置をパラレル式ハイブリッド自動車に適用させたシステムの構成図である。 本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置の構成を示すシステムブロック図である。 本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置におけるハイブリッド車両の動作モードの説明図である。 本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置における減速回生時の車両速度とエンジン始動方法との関係の説明図である。 本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置における減速回生からのエンジン始動制御内容を示すフローチャートである。 本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置における減速回生からのエンジン始動制御のタイムチャートである。 本発明の実施例２によるハイブリッド車両の制御装置における減速回生時の、車両速度及びバッテリ残量と、エンジン始動方法との関係の説明図である。 本発明の実施例２によるハイブリッド車両の制御装置における減速回生からのエンジン始動制御内容を示すフローチャートである。 本発明の実施例２によるハイブリッド車両の制御装置における減速回生からのエンジン始動制御のタイムチャートである。 本発明の実施例３によるハイブリッド車両の制御装置におけるスタータシステムの構成を示す図である。 本発明の実施例３によるハイブリッド車両の制御装置における車両速度とスタータプリメッシュ制御時のエンジン回転数との関係の説明図である。 本発明の実施例３によるハイブリッド車両の制御装置におけるバッテリ残量とスタータプリメッシュ制御時のエンジン回転数との関係の説明図である。 本発明の実施例３によるハイブリッド車両の制御装置における車両速度とエンジン始動開始回転数の関係の説明図である。 本発明の実施例３によるハイブリッド車両の制御装置におけるバッテリ残量とエンジン始動開始回転数の関係の説明図である。 本発明の実施例３によるハイブリッド車両の制御装置における減速回生からのエンジン始動制御内容を示すフローチャートである。 本発明の実施例３によるハイブリッド車両の制御装置における減速回生からのエンジン始動制御のタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態であるいくつかの実施例について説明する。
［実施例１］
以下、図１〜図６を用いて、本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置の構成及び動作について説明する。

図１は、本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置を、パラレル式ハイブリッド自動車に適用させたシステムの構成を示す。

エンジン11は、火花点火式燃焼を用いる自動車用の４気筒ガソリンエンジンであり、エンジン11を始動するためのスタータ12を備えている。エンジン11のクランク軸は、その回転角度を検出するためのクランク角センサ10が備えられ、その他端は、変速機13に連通されている。変速機13は、入力軸（エンジンの回転軸）角速度に対する出力軸（車両駆動軸）角速度である変速比を連続的に変化させることが可能な無段階変速機である。さらに、出力軸上にはクラッチ14を介して、モータ15が設置されている。モータ15には、モータの出力を制御するためのインバータ16と、インバータ16に電力を供給するためのバッテリ17が電気的に接続されている。バッテリ17にはバッテリ電圧センサ9が備えられている。モータ15は、減速ギア19を介して車輪18と接続されている。また、車輪18の駆動軸には、車両速度センサ8が備えられている。

車両速度センサ8、バッテリ電圧センサ9及びクランク角センサ10から得られる各信号は、車両制御装置（ＶＣＵ）1に送られる。また、アクセル開度センサ6及びブレーキスイッチ7から得られる各信号もＶＣＵ1に送られる。アクセル開度センサ6は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度を検出し、ブレーキスイッチ7は、ブレーキペダルが踏みこまれているか否かを検出する。

ＶＣＵ1は、アクセル開度センサ6の出力信号に基づいてドライバの要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ6は、エンジン及びモータへの要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、ＶＣＵ1は、ブレーキスイッチ7の出力信号に基づいてドライバの減速要求の有無を判断する。また、ＶＣＵ1は、バッテリ電圧センサ9の出力信号に基づいてバッテリの残電力量を演算する。また、ＶＣＵ1は、クランク角度センサ10の出力信号に基づいてエンジンの回転速度を演算する。そして、ＶＣＵ1は、上記各種センサの出力から得られるドライバ要求及び車両運転状態に基づいてエンジン要求出力、モータ要求出力、バッテリ要求出力、要求変速比、クラッチ動作量等の各デバイスの最適な動作量を演算する。

ＶＣＵ1で演算されたエンジン要求出力は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）2に送られる。
ＥＣＵ2は、ＶＣＵ1からの要求出力に基づいてエンジン11を制御する。具体的には、図示していないが、燃料噴射、点火、スロットル弁、スタータ12の制御を実施する。また、ＶＣＵ1で演算されたモータ要求出力は、モータ制御装置（ＭＣＵ）5に送られる。ＭＣＵ5は、ＶＣＵ1からの要求出力に基づいてインバータ16（及びモータ15）を制御する。また、ＶＣＵ1で演算されたバッテリ要求出力は、バッテリ制御装置（ＢＣＵ）4に送られる。
ＢＣＵ4は、ＶＣＵ1からの要求出力に基づいてバッテリ17を制御する。また、ＶＣＵ1で演算された要求変速比は、変速機制御装置（ＴＣＵ）3に送られる。ＴＣＵ3は、ＶＣＵ1からの要求変速比に基づいて変速機13を制御する。また、ＶＣＵ1で演算されたクラッチ動作量は、クラッチ駆動信号としてクラッチ14に送られる。

実施例１おいては、エンジン−変速機−クラッチ−モータの順で車両駆動軸に接続されている構成をとっているが、この構成に限らず、例えば、エンジン−クラッチ−モータ−変速機の順で車両駆動軸に接続されている構成のように、エンジンを車両駆動軸から切り離すことができる構成であればよい。

次に、本発明の実施例１における車両制御装置（ＶＣＵ）1の内部構成について説明する。図２は、車両制御装置（ＶＣＵ）1のシステムのブロック構成を示す。

アクセル開度センサ6、ブレーキスイッチ7、車両速度センサ8、バッテリ電圧センサ9及びクランク角センサ10からの各出力信号は、ＶＣＵ1の入力回路1aに入力する。ただし、入力信号は、これらに限られるものではない。入力された各センサの入力信号は、入出力ポート1b内の入力ポートに送られる。入力ポート1bに送られた値は、ＲＡＭ1cに保管され、ＣＰＵ1eで演算処理される。演算処理内容を記述した制御プログラムは、ＲＯＭ1dに予め書き込まれている。

制御プログラムに従って演算された各デバイスの作動量を示す値は、ＲＡＭ1cに保管された後、入出力ポート1b内の出力ポートに送られ、各出力部を経て各デバイスに送られる。ここでは、出力部として、エンジン制御出力部1f、モータ制御出力部1g、バッテリ制御出力部1h、クラッチ制御出力部1i、変速機制御出力部1jがある。これらの各出力部の回路は、ＥＣＵ2、ＭＣＵ5、ＢＣＵ4、クラッチ14又はＴＣＵ3に接続されている。図示の実施例では、ＶＣＵ1に対し各デバイスの制御装置（ＥＣＵ2、ＭＣＵ5、ＢＣＵ4及びＴＣＵ3）を別に設けているが、この形態に限定されるものではなく、各デバイスの制御装置をＶＣＵ1内に備えるようにしてもよい。

ＶＣＵ1は、車両運転状態に基づいてエンジンの動力が必要か否かを判断し、エンジン11を始動するタイミングを制御する。特に、減速時において、車両速度情報に基づいてエンジンの始動条件（エンジン始動制御を開始するための条件）を変更することで、いかなる状況においてもドライバの加速要求を満足させることを可能とする。

次に、ハイブリッド車両の制御装置を用いたハイブリッド車両の基本動作について説明する。図３は、本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置を用いたハイブリッド車両の動作モードを示す。ここでは、主に三つの動作モードを備え、車両の運転状態に基づいて、それらを好適に使い分ける。

まず、車両発進を含む低車速走行時又は低負荷走行時は、図３a)に示すようにモータ15による走行（モータ走行）を実施する。モータ走行時には、クラッチ14を開放してエンジン及び変速機を車輪駆動軸から切り離すことで、エンジンの連れ回りによるフリクション損失を回避している。

次に、モータの出力のみでは要求出力が満たせない高車速走行時又は高負荷走行時には、図３b)に示すようにエンジン11による走行（エンジン走行）を実施する。この場合、エンジン11及びモータ15の両方の駆動力での走行（エンジン＋モータ走行）を実施してもよい。エンジン走行時には、クラッチ14を締結してエンジンと車輪駆動軸とを結合し、エンジン11の出力を駆動軸に伝える。また、エンジン＋モータ走行時には、エンジン11及びモータ15の出力を駆動軸に伝える。

ドライバからの減速要求があった（例えばブレーキスイッチがオンになった）場合には、図３c)に示すように、モータ15による減速回生制御を実施する。この時、エンジン11を停止してクラッチ14を開放し、エンジンの連れ回りによるフリクション損失を回避している。

次に、図４から図６を用いて、実施例１によるハイブリッド車両の制御装置を用いた際の、減速回生時のエンジン始動制御方法について説明する。

図４は、本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置における、減速回生時の車両速度とエンジン始動方法との関係を示した図である。図３c)に示した車両の減速回生時には、クラッチ14を開放してエンジンを停止している。その時点で、ドライバからの加速（出力）要求があった場合、図３a)に示したモータ走行、若しくは図３b)に示したエンジン走行を実施する必要がある。特に、要求出力が大きい場合には図３b)に示したエンジン走行が必要となる。減速回生からエンジン走行へ移行する際には、エンジン11を始動し、クラッチ14を結合する必要がある。

図４において、減速回生中の車両速度Ｖが、所定の車両速度しきい値（Ｖ_T）と比較して、高いか低いかによって、エンジンの始動方法を変更する。具体的には、ＶがＶ_Tよりも高い場合には、ブレーキスイッチ信号Ｂに基づいてエンジン始動を実施する。つまり、ドライバがブレーキを離した時点（Ｂ＝０）でエンジン始動を開始する。一方、ＶがＶ_Tよりも低い場合には、アクセル開度信号Ａに基づいてエンジン始動を実施する。つまり、ドライバがアクセルを踏み込み、アクセル開度信号Ａが所定のアクセル開度（Ａ_T）となった時点からエンジン始動を開始する。ここでＡ_Tはアクセルペダルの遊びに相当する開度である。

図５は、本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置おける、減速回生からのエンジン始動制御内容を示すフローチャートである。図５に示す制御内容は、ＶＣＵ1によって、所定の周期で繰り返し実行される。

ステップS501において、ＶＣＵ1は、ブレーキスイッチ7、アクセル開度センサ6信号等から、車両が減速中の状態であるか否かを判断する。減速中でないと判断された場合は、一連の減速回生及びエンジン始動制御を実施せずに終了する。ステップS501において、減速中であると判定された場合には、ステップS502に進む。

ステップS502において、クラッチ14によってエンジン11が駆動軸から切り離されているか否かを判定する。エンジン切り離し中であると判定された場合には、ステップS503に進む。これに対し、ステップS502において、エンジン切り離し中でないと判定された場合には、ステップS504においてエンジンの停止制御（燃料噴射ストップ）を実施した後、ステップS505においてクラッチ切り離し制御を実施して、次のステップS503において現在の車両速度Ｖを読み込み、ステップS506に進む。

ステップS506において、現在の車両速度Ｖが予め定められた所定の車両速度Ｖ_Tよりも高いか否かを判定する。ＶがＶ_Tよりも高いと判断された場合は、ステップＳ507に進み、ブレーキスイッチ信号Ｂを読み込む。その後、ステップS508に進み、ブレーキスイッチ信号Ｂが０であるか（ブレーキが離されているか）どうかを判定する。ブレーキが離されていない（Ｂ＝１）と判定された場合は、エンジン始動制御を実施せずに制御を終了する。ステップS508において、ブレーキが離されている（Ｂ＝０）と判定された場合は、ステップS509に進み、エンジン始動制御を実施し、その後のステップS510にてクラッチ結合制御を実施し、一連の制御を終了する。

ステップS506において、ＶがＶ_Tよりも低いと判断された場合は、ステップS511に進み、アクセル開度信号Ａを読み込む。その後、ステップS512に進み、アクセル開度信号Ａがアクセルペダル遊び分Ａ_Tよりも高いか否かを判定する。アクセルが踏み込まれていない（Ａ＜Ａ_T）と判定された場合は、エンジン始動制御を実施せずに制御を終了する。ステップS512において、アクセルが踏み込まれている（Ａ≧Ａ_T）と判定された場合は、ステップS509に進み、エンジン始動制御を実施し、その後のステップS510においてクラッチ結合制御を実施し、一連の制御を終了する。

図６は、本発明の実施例１によるハイブリッド車両の制御装置による、減速回生からのエンジン始動制御のタイムチャートを示す。図６中の上から、車両速度、ブレーキスイッチ、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン出力及びモータ出力の時間変化を示す。図６中の左にブレーキスイッチがオフ（Ｂ＝０）になる時点での車両速度が低い時（Ｖ＜Ｖ_T）、右にブレーキスイッチがオフ（Ｂ＝０）になる時点での車両速度が高い時（Ｖ≧Ｖ_T）を示している。

まず、車両速度が低い時（Ｖ＜Ｖ_T）に関しては、ドライバがブレーキを踏み、車両が減速を実施している際は、クラッチ14を開放してエンジン11を停止し、モータ15が負の出力をすることで車両を減速しつつ回生（発電）を実施している。その後、ドライバがブレーキを離し、ブレーキスイッチがオフになるが、その時点での車両速度がＶ_Tよりも低いため、この時点ではエンジンの始動を実施しない（図４参照）。ブレーキ操作に続いて、ドライバがアクセルを踏み込み、アクセル開度がＡ_Tを上回った時点で、エンジンの始動を開始する。

エンジン始動制御及びクラッチ結合制御には一定の時間を要するため、アクセルが踏み込まれてからエンジンが出力を開始するまでに時間遅れが発生するが、その間はモータによる走行を実施することでドライバの加速（出力）要求を満足することができる。エンジンが出力を開始した後は、エンジン出力又はエンジン＋モータの出力により車両加速を実施する。このように減速時の車両速度が比較的低い場合においては、車両走行抵抗が小さく、加速時に要する出力が小さいため、エンジン出力の時間遅れ分をモータで補うことが可能である。

一方、車両速度が高い時（Ｖ≧Ｖ_T）に関しては、ドライバがブレーキを踏み、車両が減速を実施している際は、同様にクラッチ14を開放してエンジン11を停止し、モータ15が負の出力をすることで車両を減速しつつ回生（発電）を実施している。その後、ドライバがブレーキを離し、ブレーキスイッチがオフになると、その時点での車両速度がＶ_Tよりも高いため、エンジン始動を開始する（図４参照）。ブレーキ操作に続いて、ドライバがアクセルを踏み込むが、その時点ですでにエンジン始動は完了しており、加速初期からエンジン及びモータの出力により走行を実施することができる。このように減速時の車両速度が比較的高い場合においては、車両走行抵抗が大きく、加速時に要する出力が大きいため、エンジンをアクセル操作に先行して始動し、加速初期からエンジン出力を得られるように準備しておくことで、ドライバの加速要求を満足することができる。

以上説明したように、実施例１によれば、減速回生時において、車両速度に基づいてエンジン始動制御方法を変更することによって、低車速域での不要なエンジン始動を回避してエンジンフリクション損失を低減しつつ、高車速域におけるドライバの加速要求を満足することが可能となる。
［実施例２］
次に、図７から図９を用いて、本発明の実施例２によるハイブリッド車両の制御装置の構成及び動作について説明する。実施例２によるハイブリッド車両の制御装置を、パラレル式ハイブリッド自動車に適用させたシステムの構成は、図１と同様である。また、実施例２によるハイブリッド車両の制御装置の構成を示すシステムブロック図は、図２と同様であり、そのハイブリッド車両の動作モードは、図３と同様である。

実施例２においては、エンジン11の始動条件を、車両速度だけでなくモータ15に電力を供給するバッテリ17の残量に応じて可変とすることを特徴としている。

図７は、実施例２によるハイブリッド車両の制御装置における、減速回生時の、車両速度Ｖ及びバッテリ残量SOCに対するエンジン始動方法の関係を示した図である。ここでは、減速回生中の車両速度Ｖが、所定の車両速度しきい値Ｖ_Tと比較して高いか否か、及び減速回生中のバッテリ残量SOCが所定のバッテリ残量しきい値SOC_Tと比較して高いか否かに応じて、エンジンの始動方法を変更する。具体的には、ＶがＶ_Tよりも高い場合には、ブレーキスイッチ信号Ｂに基づいてエンジン始動を実施する。つまり、ドライバがブレーキを離した時点（Ｂ＝０）でエンジン始動を開始する。

一方、ＶがＶ_Tよりも低い場合には、SOCに基づいてエンジン始動方法を変更する。SOCがSOC_Tよりも低い場合には、ドライバがブレーキを離した時点（Ｂ＝０）でエンジン始動を開始し、SOCがSOC_Tよりも高い場合には、アクセル開度信号Ａに基づいてエンジン始動を実施する。具体的にはドライバがアクセルを踏み込み、アクセル開度信号Ａが所定のアクセル開度（Ａ_T）となった時点からエンジン始動を開始する。ここでＡ_Tはアクセルペダルの遊びに相当するアクセル開度である。

図８は、本発明の実施例２によるハイブリッド車両の制御装置おける、減速回生からのエンジン始動制御内容を示すフローチャートである。図８に示す制御内容は、ＶＣＵ1によって、所定の周期で繰り返し実行される。

ステップS801において、ＶＣＵ1は、ブレーキスイッチ7、アクセル開度センサ6信号等から、現在車両が減速中の状態かどうかを判断する。減速中でないと判断された場合は、一連の減速回生、エンジン始動制御を実施せずに制御を終了する。ステップS801において、減速中であると判定された場合には、ステップS802に進む。

ステップS802において、クラッチ14によってエンジン11が駆動軸から切り離されているか否かを判定する。エンジン切り離し中であると判定された場合には、ステップS803に進む。これに対し、ステップS802において、エンジン切り離し中でないと判定された場合には、ステップS804においてエンジンの停止制御（燃料噴射ストップ）を実施した後、ステップS805においてクラッチ切り離し制御を実施して、ステップS803へ進む、そこで現在の車両速度Ｖを読み込み、ステップS806に進む。

ステップS806において、現在のバッテリ残量SOCを読み込み、次のステップS807において、現在の車両速度Ｖが予め定められた所定の車両速度Ｖ_Tよりも高いか否かを判定する。ＶがＶ_Tよりも高いと判断された場合は、ステップS808に進み、ブレーキスイッチ信号Ｂを読み込む。その後、ステップS809に進み、ブレーキスイッチ信号Ｂが０であるか（つまりブレーキが離されているか）否かを判定する。ブレーキが離されていない（Ｂ＝１）と判定された場合は、エンジン始動制御を実施せずに制御を終了する。ステップS809において、ブレーキが離されている（Ｂ＝０）と判定された場合は、ステップS810に進み、エンジン始動制御を実施し、その後ステップS811にてクラッチ結合制御を実施し、一連の制御を終了する。

これに対し、ステップS807にて、ＶがＶ_Tよりも低いと判断された場合は、ステップS812に進み、現在のバッテリ残量SOCが予め定められた所定のバッテリ残量SOC_Tよりも高いか否かを判定する。SOCがSOC_Tよりも低いと判断された場合は、ステップS808に進み、その後は前述と同じ制御を実施する。ステップS812において、SOCがSOC_Tよりも高いと判断された場合は、ステップS813に進み、アクセル開度信号Ａを読み込み、ステップS814に進み、そこでアクセル開度信号Ａがアクセルペダル遊び分Ａ_Tよりも高いか否かを判定する。アクセルが踏み込まれていない（Ａ＜Ａ_T）と判定された場合は、エンジン始動制御を実施せずに制御を終了する。ステップS814において、アクセルが踏み込まれている（Ａ≧Ａ_T）と判定された場合は、ステップS810に進み、エンジン始動制御を実施し、その次のステップS811にてクラッチ結合制御を実施し、一連の制御を終了する。

図９は、本発明の実施例２によるハイブリッド車両の制御装置による、減速回生からのエンジン始動制御のタイムチャートを示す。図９中の上から、車両速度、バッテリ残量、ブレーキスイッチ、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン出力及びモータ出力の時間変化を示す。図９中の左にブレーキスイッチがオフ（Ｂ＝０）になる時点でのバッテリ残量が高い時（SOC≧SOC_T）（図７中のＭ点）、右にブレーキスイッチがオフ（Ｂ＝０）になる時点でのバッテリ残量が低い時（SOC＜SOC_T）（図７中のＮ点）を示している。また、両者ともに、ブレーキスイッチがオフ（Ｂ＝０）になる時点での車両速度は低いこと（Ｖ＜Ｖ_T）を想定している。

まず、バッテリ残量が高い（SOC≧SOC_T）場合、ドライバがブレーキを踏み、車両が減速を実施している際は、クラッチ14を開放してエンジン11を停止し、モータ15が負の出力をすることで車両を減速しつつ回生（発電）を実施する。その後、ドライバがブレーキを離し、ブレーキスイッチがオフになるが、その時点でのバッテリ残量がSOC_Tよりも高いため、この時点ではエンジンの始動を実施しない（図７参照）。

ブレーキ操作に続いて、ドライバがアクセルを踏み込み、アクセル開度がＡ_Tを上回った時点で、エンジンの始動を開始する。エンジン始動制御及びクラッチ結合制御には一定の時間を要するため、アクセルが踏み込まれてからエンジンが出力を開始するまでに時間遅れが発生するが、その間はモータによる走行を実施することでドライバの加速（出力）要求を満足することができる。エンジンが出力を開始した後は、エンジン出力又はエンジン＋モータの出力により車両加速を実施する。このように減速時のバッテリ残量が比較的高い場合においては、モータが長時間出力をすることが可能であり、エンジン出力の時間遅れ分をモータで補うことが可能である。

これに対し、バッテリ残量が低い（SOC＜SOC_T）場合では、ドライバがブレーキを踏み、車両が減速を実施している際は、同様にクラッチ14を開放してエンジン11を停止し、モータ15が負の出力をすることで車両を減速しつつ回生（発電）を実施する。その後、ドライバがブレーキを離し、ブレーキスイッチがオフになると、その時点でのバッテリ残量がSOC_Tよりも低いため、エンジン始動を開始する（図７参照）。

ブレーキ操作に続いて、ドライバがアクセルを踏み込むが、その時点で既にエンジン始動が略完了しており、加速初期からエンジン（及びモータ）の出力により走行を実施することができる。このように減速時のバッテリ残量が比較的低い場合においては、モータによって出力可能な期間が制限されてしまうため、アクセル操作に先行してエンジンを始動し、加速初期からエンジン出力を得られるように準備しておくことで、ドライバの加速要求を満足することができる。

以上説明したように、実施例２によれば、減速回生時において、バッテリ残量を考慮してエンジン始動方法を変更することによって、モータの出力が十分に得られない状況においても、エンジンを適切に始動させ、ドライバの加速要求を満足することが可能である。
［実施例３］
次に、図１０から図１６を用いて、本発明の実施例３によるハイブリッド車両の制御装置の構成及び動作について説明する。実施例３によるハイブリッド車両の制御装置をパラレル式ハイブリッド自動車用に適用させたシステムの構成は、図１と同様である。また、実施例３によるハイブリッド車両の制御装置の構成を示すシステムブロック図は、図２と同様であり、そのハイブリッド車両の動作モードは、図３と同様である。また、実施例３によるハイブリッド車両の制御装置における、減速回生時の、車両速度及びバッテリ残量に対するエンジン始動方法の関係は、図７と同様である。

実施例３においては、減速時に、車両速度情報に基づいてエンジン始動制御、特にスタータ12の制御方法を変更することを特徴としている。

図１０は、実施例３におけるスタータシステムの構成を示す。スタータ本体12は、スタータモータ12a、マグネットスイッチ12b、シフトレバー12c、ピニオンクラッチ12d、ピニオンギア12e等により構成されている。スタータモータ12a及びマグネットスイッチ12bは、ＥＣＵ2の出力に基づき、独立した電源リレー（スタータモータリレー21、ピニオンリレー22）を制御することで駆動する。スタータモータ12aとピニオンギア12eは、同軸上に連結されており、スタータモータ12aが回転するとピニオンギア12eも回転する構成となっている。そして、マグネットスイッチ12bに通電を行なうと、シフトレバー12cが押し出されピニオンギア12eがエンジンに備わるリングギア24と連結される構造となっている。

また、ＥＣＵ2は、ＶＣＵ1からのエンジン要求出力に基づいて、通常の燃料噴射、点火、空気制御（電子制御スロットル）を実施するとともに、ＶＣＵ1からのエンジン始動（又は停止）要求に基づいて、エンジン始動制御部2aによりエンジン始動（又は停止）を実施する。具体的には燃料噴射制御部2cによりエンジン始動時に燃料噴射制御が、エンジン停止時には燃料カット制御が行われる。また、スタータ制御部2bにより、エンジン始動時にはスタータ12によるエンジンクランキング制御が実施され、エンジン停止時には、車両速度条件およびバッテリ残量条件に基づいて、エンジン停止途中（エンジンが完全に停止する前）に、スタータピニオンギア12eをエンジン側のリングギア24に予め連結させておく制御（プリメッシュ制御）が実施される。

前述のように、車両の減速中にエンジン停止がなされた直後（エンジンが完全に停止していない期間）に、再び加速要求が入り、エンジンを始動させようとした場合、所定の回転数（例えば、400rpm）以上であれば燃焼再開（燃焼リカバー）によりエンジンが自立して運転を再開することができるが、低回転（例えば、400rpm以下）の場合は、エンジンが自立して運転を再開することができないため、スタータによるエンジンのクランキングが必要となる。通常のスタータでは、一度エンジンが完全に停止するのを待って、その後通常のエンジン始動をする必要が生じるため、エンジン始動に要する時間が増加してしまうが、実施例３によるスタータは、前述のプリメッシュ制御により、エンジン回転数が所定値回転数（400rpm）以下である場合にエンジン始動要求が入った場合においても、エンジンを迅速に始動することが可能である。

図１１は、実施例３によるハイブリッド車両の制御装置における、減速開始時（例えばドライバによるブレーキ踏み込み時）における、車両速度に対するスタータプリメッシュ制御時のエンジン回転数の関係を示す。

減速開始時（ブレーキ踏み込み時）の車両速度がしきい値Ｖ_Tよりも低い場合（アクセル信号に基づきエンジン始動を実施する領域）においては、エンジンの始動遅れ期間でもモータ出力により要求出力を補うことが可能であるため、スタータのプリメッシュ制御を実施しない。

これに対し、減速開始時（ブレーキ踏み込み時）の車両速度がしきい値Ｖ_Tよりも高い場合（ブレーキ信号に基づいてエンジン始動を実施する領域）においては、エンジンを早期に始動する必要があるため、スタータのプリメッシュ制御を実施する。その中でも更に、減速開始時の車両速度が高くなるに応じて、プリメッシュ時のエンジン回転数が高くなるようにスタータを制御する。具体的には、例えば、減速開始時の車両速度が高くなるに応じて、スタータモータ制御時のデューティー比を大きくすることでスタータモータの回転上昇速度を高める。実施例３におけるスタータ制御方法により、高車速域では高回転でのプリメッシュ制御によりエンジン始動時間を更に短縮し、低車速域では低回転でのプリメッシュ制御によりプリメッシュ時の騒音を低減することができる。

図１２は、実施例３によるハイブリッド車両の制御装置における、減速開始時（例えばドライバによるブレーキ踏み込み時）における、バッテリ残量に対するスタータプリメッシュ制御時のエンジン回転数の関係を示す。

減速開始時のバッテリ残量が低くなるに応じて、プリメッシュ時のエンジン回転数が高くなるようにスタータを制御する。具体的には、例えば、減速開始時のバッテリ残量が低くなるに応じて、スタータモータ制御時のデューティー比を大きくすることでスタータモータの回転上昇速度を高める。実施例３におけるスタータ制御方法により、バッテリ残量が低い場合、つまりモータによる車両加速が実施できない場合に、高回転でのプリメッシュ制御によりエンジン始動時間を短縮することができる。

本実施例では、車速に基づく要求プリメッシュ制御回転数（図１１）と、バッテリ残量に基づく要求プリメッシュ制御回転数（図１２）のうち、より高い方をプリメッシュ制御回転数として選択することで、高車速時やバッテリ残量低下時においても、加速性能を確保することができる。

図１３は、実施例３によるハイブリッド車両の制御装置における、減速回生中に、エンジンが燃焼リカバー不可能（エンジン回転数が400rpm以下）であり、かつエンジン回転数が０ではない（完全停止していない）状態中にエンジン始動要求が入った場合の、車両速度に対するエンジン始動開始回転数の関係を示した図である。図１１について説明したとおり、減速開始時の車両速度に応じて、プリメッシュ制御を実施するか否かと、プリメッシュ制御を実施するエンジン回転数が決定されている。すなわち、エンジン始動が実施可能なエンジン回転数は、プリメッシュ制御を実施したエンジン回転数に依存する。

図１４は、実施例３によるハイブリッド車両の制御装置における、減速回生中に、エンジンが燃焼リカバー不可能（エンジン回転数が400rpm以下）であり、かつエンジン回転数が０ではない（完全停止していない）状態中にエンジン始動要求が入った場合の、バッテリ残量に対するエンジン始動開始回転数の関係を示した図である。エンジン始動が実施可能なエンジン回転数は、プリメッシュ制御を実施したエンジン回転数に依存する。

図１５は、実施例３によるハイブリッド車両の制御装置おける、減速回生からのエンジン始動制御内容を示すフローチャートである。図１３に示す制御内容は、ＶＣＵ1によって、所定の周期で繰り返し実行される。

ステップS1201において、ＶＣＵ1は、ブレーキスイッチ7、アクセル開度センサ6信号等から、現在車両が減速中の状態であるか否かを判断する。減速中でないと判断された場合は、一連の減速回生及びエンジン始動制御を実施せずに制御を終了する。

ステップS1201において、減速中であると判定された場合には、ステップS1202に進み、クラッチ14によってエンジン11が駆動軸から切り離されているか否かを判定する。エンジン切り離し中であると判定された場合には、ステップS1203に進む。

ステップS1202において、エンジン切り離し中でないと判定された場合には、ステップS1204においてエンジンの停止制御（燃料噴射ストップ）を実施した後、ステップS1205においてクラッチ切り離し制御を実施する。次のステップS1206にて、現在の車両速度Ｖおよびバッテリ残量SOCを読み込み、ステップS1207にて、予めＥＣＵ2に記憶されたマップ（図１１および図１３に示したマップ）を用いて、車両速度およびバッテリ残量からプリメッシュ制御を実施するエンジン回転数（プリメッシュ回転数Ｎp）を演算する。具体的には、車両速度から演算されるプリメッシュ回転数（図１１）とバッテリ残量から演算されるプリメッシュ回転数（図１３）のうち、より高い方をプリメッシュ回転数として選択する。ステップS1208では、プリメッシュを実施する準備としてスタータピニオンの予回転を開始した後、ステップS1203に進む。

ステップS1203では、スタータプリメッシュ制御が完了しているか否かを判断する。プリメッシュ制御が完了している場合は、ステップS1209に進む。プリメッシュ制御が完了していない場合はステップS1210に進み、現在のエンジン回転数Ｎeを読み込み、ステップS1211に進み、現在のエンジン回転数ＮeがステップS1207で演算されたプリメッシュ回転数Ｎp以下であるかどうかを判断する。ＮｅがＮｐより大きい場合は、プリメッシュ制御を実施せずにステップS1209に進む。これに対し、ＮｅがＮｐ以下である場合は、ステップS1212でプリメッシュ制御を実施した後、ステップS1209に進む。

ステップS1209では、現在の車両速度Ｖを読み込み、次のステップS1213において、現在のバッテリ残量SOCを読み込む。その後、ステップS1214において、現在の車両速度Ｖが予め定められた所定の車両速度Ｖ_Tよりも高いか否かを判定する。ＶがＶ_Tよりも高いと判断された場合は、ステップS1215に進み、ブレーキスイッチ信号Ｂを読み込み、ステップS1216に進む。

ステップS1216において、ブレーキスイッチ信号Ｂが０であるか（つまりブレーキが離されているか）否かを判定する。ブレーキが離されていない（Ｂ＝１）と判定された場合は、エンジン始動制御を実施せずに制御を終了する。これに対し、ステップS1216において、ブレーキが離されている（Ｂ＝０）と判定された場合は、ステップS1217に進む。ステップS1217では、現在のＮeがエンジン燃焼リカバー可能な回転数（≧400rpm）か否かを判定する。ステップS1217で、燃焼リカバー可能（Ne≧400rpm）と判断された場合は、ステップS1218にてエンジン始動のための燃料噴射制御を実施し、次のステップS1219にてクラッチ結合制御を実施し、一連の制御を終了する。

ステップS1217にて、燃焼リカバー不可能（Ne＜400rpm）と判断された場合は、ステップS1220にて、エンジンが停止（Ｎe＝０）しているか否かを判定する。エンジン停止中である場合は、ステップS1221に進み、スタータによるクランキング制御を実施した後、S1218にてエンジン始動のための燃料噴射制御を実施し、ステップS1219にてクラッチ結合制御を実施して、一連の制御を終了する。

これに対し、ステップS1220にて、エンジン停止中でない（０＜Ｎe＜400rpm）と判断された場合は、ステップS1222に進み、スタータのプリメッシュ制御が完了しているかどうかを判定する。スタータのプリメッシュ制御が完了していない場合は、エンジンを始動せずに一連の制御を終了する。

ステップS1222において、スタータのプリメッシュ制御が完了していると判断された場合は、ステップS1221に進み、スタータによるクランキング制御を実施した後、ステップS1218におけるエンジン始動のための燃料噴射制御、その後のステップS1219におけるクラッチ結合制御を実施して一連の制御を終了する。

ステップS1214において、ＶがＶ_Tよりも低いと判断された場合は、ステップS1223に進み、現在のバッテリ残量SOCが予め定められた所定のバッテリ残量SOC_Tよりも高いか否かを判定する。

ステップS1223において、SOCがSOC_Tよりも低いと判断された場合は、ステップS1215に進み、その後は前述と同様の制御を実施する。これに対し、ステップS1223にて、SOCがSOC_Tよりも高いと判断された場合は、ステップS1224に進み、アクセル開度信号Ａを読み込み、次のステップS1225に進む。

ステップS1225において、アクセル開度信号Ａがアクセルペダル遊び分Ａ_Tよりも高いか否かを判定する。アクセルが踏み込まれていない（Ａ＜Ａ_T）と判定された場合は、エンジン始動制御を実施せずに制御を終了する。これに対し、ステップS1225において、アクセルが踏み込まれている（Ａ≧Ａ_T）と判定された場合は、ステップS1217に進み、その後は前述と同様の制御を実施する。

図１６は、本発明の実施例３によるハイブリッド車両の制御装置による、減速回生からのエンジン始動制御のタイムチャートを示している。図１４内の上から、車両速度、ブレーキスイッチ、アクセル開度、エンジン回転数、クラッチ状態、エンジン出力及びモータ出力の時間変化を示している。また、上記のエンジン回転数のタイムチャートには、スタータピニオン回転数を破線で併記している。図１４内の左に減速開始（ブレーキスイッチがオン（Ｂ＝１）になる）時点での車両速度Ｖが、Ｖ_Tよりも高いが比較的低い時（Ｖ＝Ｖ_C：図１１参照）、同じく右に減速開始（ブレーキスイッチがオン（Ｂ＝１）になる）時点での車両速度Ｖが比較的高い時（Ｖ＝Ｖ_D：図１１参照）を示す。両条件ともに、バッテリ残量SOCが十分に大きい場合を想定している。

まず、車両速度Ｖが低い時（Ｖ＝Ｖ_C）に関しては、ドライバがブレーキを踏み、車両が減速を開始すると、エンジンを停止してクラッチを開放する。この時、スタータピニオンを予回転させ、ピニオン回転数を停止途中のエンジンの回転数に合わせておき、所定のエンジン回転数（プリメッシュ回転数）になるとプリメッシュ制御を実施する。この場合のプリメッシュ回転数は、プリメッシュ時の騒音低減のため、比較的低く設定されている。

エンジンの回転が完全に停止する前、かつ燃焼リカバーが不可能なエンジン回転数の時に、ブレーキがオフになりエンジン始動要求が入るため、プリメッシュ制御完了後、ただちにスタータによるエンジン始動を実施する。プリメッシュ回転数を低く設定しているため、アクセルが踏み込まれてからエンジンが出力を開始するまでに多少の時間遅れが発生するが、車両速度が低い場合にはその間の加速をモータによる出力で補うことができる。

これに対し、車両速度Ｖが高い時（Ｖ＝Ｖ_D）に関しては、ドライバがブレーキを踏み、車両が減速を開始すると、エンジンを停止してクラッチを開放する。この時、同様にスタータピニオンを予回転させ、ピニオン回転数を停止途中のエンジンの回転数に合わせておき、所定のエンジン回転数（プリメッシュ回転数）になるとプリメッシュ制御を実施する。この場合のプリメッシュ回転数は、エンジン始動時間の短縮のため、比較的高く設定されている。

エンジンの回転が完全に停止する前、かつ燃焼リカバーが不可能なエンジン回転数の時に、ブレーキがオフになりエンジン始動要求が入るため、プリメッシュ制御完了後、ただちにスタータによるエンジン始動を実施する。プリメッシュ回転数を高く設定しているため、アクセルが踏み込まれてからエンジンが出力を開始するまでに時間遅れが短く、ただちにエンジン出力を得ることが可能である。

実施例３では、減速開始時（ブレーキ踏み込み時）の車両速度がしきい値Ｖ_Tよりも低い場合（アクセル信号に基づきエンジン始動を実施する領域）においては、エンジンの始動遅れ期間でもモータ出力により要求出力を補うことが可能であるため、スタータのプリメッシュ制御を実施しないこととしているが、その場合においても、エンジン停止間際の極低回転（例えば、20rpm以下）でプリメッシュを実施することによって、ピニオンとエンジンを噛みこませる際の騒音を低減するようにしてもよい。

以上説明したように、実施例３によれば、減速回生時において、車両速度に基づいてスタータ制御方法（プリメッシュ回転数）を変更すること、具体的にはエンジン始動時間の一層の短縮が求められる高車速条件下でプリメッシュ回転数を高くし、車両の一層の静粛性が求められる低車速条件下においてはプリメッシュ回転数を低く設定すること、によって、車両の静粛性を確保しながらドライバの加速要求を満足することが可能である。

1…車両制御装置（ＶＣＵ）、1a…入力回路、1b…入出力ポート、1c…ＲＡＭ、1d…ＲＯＭ、1e…ＣＰＵ、1f…エンジン制御部、1g…モータ制御部、1h…バッテリ制御部、1i…クラッチ制御部、1j…変速機制御部、
2…エンジン制御装置（ＥＣＵ）、2a…エンジン始動制御部、2b…スタータ制御部、2c…燃料噴射制御部、
3…変速機制御装置（ＴＣＵ）、4…バッテリ制御装置（ＢＣＵ）、5…モータ制御装置（ＭＣＵ）、6…アクセル開度センサ、7…ブレーキスイッチ、8…車両速度センサ、9…バッテリ電圧センサ、10…クランク角センサ、11…エンジン、
12…スタータ、12a…スタータモータ、12b…マグネットスイッチ、12c…シフトレバー、12d…ピニオンクラッチ、12e…ピニオンギア、
13…変速機、14…クラッチ、15…モータ、16…インバータ、17…バッテリ、18…車輪、19…減速ギア、
20…ピニオン回転センサ、21…スタータモータリレー、22…ピニオンリレー、23…スタータ用バッテリ、24…リングギア

Claims (3)

1. 動力源としてのエンジンを備え、
   車両の走行中に前記エンジンの自動停止および自動始動を行う車両の制御装置において、
   減速中の前記車両の車両速度または車載バッテリ残量に基づいて、
   始動の応答性が異なる複数のエンジン始動方法を切り替えて
   停止中の前記エンジンを始動させ、
   前記複数のエンジン始動方法は、始動条件となる運転者の操作が異なる複数の始動方法、または前記エンジンに駆動力を与えるスタータの異なる制御方法による複数の始動方法、のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする制御装置。
2. 請求項１記載の制御装置において、
   前記複数のエンジン始動方法は、ブレーキの解除操作を始動条件とする始動方法と
   アクセル操作を始動条件とする始動方法とを含むことを特徴とする制御装置。
3. 前記スタータは前記エンジンをクランキングするスタータモータを備え、
   前記車両は、前記スタータモータの回転と前記スタータモータの駆動力を前記エンジンに伝達するためのピニオンギアの前記エンジンへの連結とを独立して駆動可能であり、
   前記制御装置は、減速中の前記車両の車両速度または車載バッテリ残量に基づいて、
   前記エンジンの停止途中に前記ピニオンギアを前記エンジンに予め連結するプリメッシュ
   制御の有無と、
   プリメッシュを実施する前記エンジンの回転数と、
   プリメッシュ時のピニオンギア予回転の回転数と、のうちの少なくとも一つを切り替える
   ことを特徴とする
   請求項１または２いずれか一項に記載の制御装置。