JP6060850B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンとモータもしくはモータ・ジェネレータとを駆動力源として備え、かつエンジンを駆動力の伝達系統もしくはモータから切り離すことができるように構成されたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

モータもしくはモータ・ジェネレータ（以下、これらをまとめてモータと記すことがある）をエンジンと共に動力源として備えたハイブリッド車両では、停車時にエンジンを止める（アイドルストップする）ことができ、また減速時にモータによってエネルギ回生することができ、さらにはエンジンをエネルギ効率の良好な運転点で運転することができるなどの各種の利点がある。特にモータによって走行する時間を長くすることにより、車両の全体としての燃費の向上効果が増大する。モータ走行の場合にはエンジンを停止して燃料を消費しないからである。その場合、エンジンを連れ回すことによる動力損失を低減するために、走行のための駆動力を出力するモータもしくはその駆動力を車輪に伝達する動力伝達系統からエンジンを切り離すことが好ましい。このようなエンジンの切り離しのためのクラッチを備えれば、モータ走行する場合にエンジンを停止し、あるいは駆動させておくなどの動作態様を選択できる。このようなエンジンを切り離すためのクラッチを備えたハイブリッド車両が特許文献１に記載されている。

その構成を簡単に説明すると、遊星歯車機構のような３つの回転要素を備えた差動機構における第１の回転要素に発電機が連結されるとともに、第２の回転要素が出力要素とされ、さらに第３の回転要素が制動手段に連結されている。そして、その第３の回転要素にクラッチを介してエンジンが連結されている。また、第２の回転要素にモータが連結されている。したがってこの特許文献１に記載された構成では、第３の回転要素をエンジンもしくは制動手段によって固定することにより差動機構が減速機もしくは増速機として機能するから、その第１の回転要素に連結された発電機をモータとして機能させてそのトルクを出力要素に伝達することができる。すなわち、発電機とモータとから出力される動力で走行することが可能になる。そして、制動手段として、第３の回転要素にこれを逆回転させる方向にトルクが作用した場合に係合して第３の回転要素を固定する一方向クラッチを採用すれば、モータ走行時にエンジンによらずに一方向クラッチによって第３の回転要素を固定でき、またクラッチをその第３の回転要素から切り離すことができるから、エンジンを駆動し続け、もしくは停止させることができる。

また、特許文献２には、エンジンとモータと変速機とをそれぞれの間にクラッチを介在させて連結したハイブリッド車を対象とする制御装置が記載されている。上記の特許文献１には、エンジンの停止および再始動についての具体的な制御が記載されていないのに対して、特許文献２に記載された装置は、走行中にブレーキ操作されることによりエンジンの燃焼を停止し、そのブレーキ操作の解除によってエンジンの回転数を引き上げるように構成されている。そのエンジン回転数の引き上げ制御は、車輪の動力とモータ・ジェネレータの動力との両方で行う、とされている。

さらに、特許文献３には、ハイブリッド車におけるエンジンの始動を行う方法が記載されており、その記載によれば、モータを動力源とした電気走行中にエンジンを始動する場合、エンジンとモータを含むハイブリッド変速機との間に設けられているクラッチを次第に係合させ、そのクラッチトルクが漸増することに伴ってエンジンを次第にクランキングする、とされている。そして、その始動中のトルク変動は、クラッチの滑りによって吸収される、とされている。

なお、特許文献４には、ハイブリッド車が減速している場合に、エンジンに対する燃料の供給を停止し、エンジンの出力側に連結されているベルト式無段変速機構の変速比をロー側に制御してエンジン回転数の低下を遅延させるように構成された装置が記載されている。このエンジン回転数の低下遅延制御は、エンジンの再始動の要求が成立した場合にエンジンが回転している可能性もしくは頻度を高くしてエンジンの再始動に備えるための制御である。

特開平０８−２９５１４０号公報 特開２０１３−１８３９９号公報 特開２００５−１６２１４２号公報 特開２０１３−８６６４９号公報

上記の各特許文献に記載されているように、エンジンを動力伝達系統もしくはモータから切り離すことのできるクラッチを備えているハイブリッド車では、モータの動力で走行する場合に、クラッチを解放してエンジンを停止させておくことができる。そのエンジンを再始動する場合、駆動力源としてモータを備えているから、クラッチを係合させてモータのトルクをエンジンに伝達することにより、そのモータによってエンジンをモータリング（クランキング）することが一般的である。その場合、車両が走行していれば、クラッチを係合させることにより、エンジン回転数を増大させることに伴う慣性トルクが、駆動トルクを減殺するトルクとして作用するので、ショックや振動などが生じる可能性がある。上記の特許文献１にはエンジンの再始動に関する技術事項が開示されておらず、また特許文献２には、エンジンのクランキングトルクとして車輪の動力とモータ・ジェネレータの動力との両方を使用することが記載されているものの、このようなトルクを作用させつつ、クラッチを係合させてエンジンをクランキングしたのでは、トルク変動が大きくなってショックや振動が悪化する可能性がある。

これに対して特許文献３に記載された装置では、クラッチの滑りによってトルクの急激な変化を抑制するとしている。エンジンの出力側に設けられるクラッチは摩擦クラッチが多く、滑りが生じたり、その滑りによってトルクの変化を緩和することが通常行われるが、その滑りを更に生じさせるとすれば、クラッチの耐久性が低下するばかりでなく、エンジンのクランキングに遅れが生じる可能性がある。そして、特許文献４に記載されているように変速比を増大させてエンジン回転数の低下を遅延させれば、エンジンを回転させることに伴って動力損失が生じ、また意図しない制動力が生じたり、さらにはエンジンを再始動した際のエンジン回転数が過度に高回転数になってしまうなどの可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、ショックや振動、あるいはエンジンの再始動応答性などを悪化させることなく、エンジンを再始動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ものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンとモータとを駆動力源として備えるとともに、これらエンジンとモータとを連結しかつその連結を解除するクラッチを備え、そのクラッチを係合させて前記エンジンの駆動力によって走行する状態と、前記クラッチを解放するとともに前記エンジンを停止して走行する状態とを選択できるハイブリッド車両の制御装置において、前記クラッチを解放するとともに前記エンジンを停止する制御が開始された後、前記エンジンが回転している状態で前記エンジンを再始動する要求があった場合に、前記エンジン回転数が予め定めたしきい値以上の回転数である第１条件のときには、前記モータの出力トルクを予め定めたトルク以下に制限した状態で前記クラッチの伝達トルク容量を増大させ、その後に前記モータの出力トルクを前記エンジンをクランキングするトルクに増大させる制御を実行し、前記エンジン回転数が前記しきい値よりも小さい回転数である第２条件のときには、前記クラッチの伝達トルク容量を増大させ、併せて前記モータの出力トルクを前記エンジンをクランキングするトルクに増大させる制御を実行するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明における前記第１条件のときに制限された前記モータのトルクは、前記モータの電流を「０」に設定したトルクであってよい。

また、この発明における前記エンジン回転数についてのしきい値は、前記エンジンの出力トルクを駆動輪に伝達する動力伝達系統の共振回転数以上の回転数であってよい。

さらに、この発明のハイブリッド車両は、３つの回転要素によって差動作用を行う差動機構からなる動力分割機構を更に備え、その動力分割機構における第１の回転要素に前記クラッチを介して前記エンジンが連結されるとともに、第２の回転要素に前記モータが連結され、さらに第３の回転要素が出力要素とされ、前記第３の回転要素に他のモータが連結されていてよい。

この発明においては、エンジンを停止させる制御が開始された後、エンジンの回転が止まる以前にエンジンを再始動する要求があると、エンジン回転数に応じた制御が実行される。すなわち、エンジン回転数が予め定めたしきい値以上であれば、エンジンをクランキングするためのモータの出力トルクが予め定めたトルク以下に制限され、その状態で前記クラッチのトルクを増大させる制御が実行される。その結果、停止しているエンジンをクラッチによって連結することによるトルクの変化が、モータの出力トルクが小さいことにより緩和され、ショックなどの違和感が防止もしくは抑制される。その後、前記モータのトルクがエンジンをクランキングできる程度に増大させられる。したがって、エンジンは、先行する停止のための制御によって回転が止まることを待つことなく、後続する再始動の要求によってクランキングされるので、自立回転に到るまでの時間を可及的に短くでき、再始動の応答性が向上する。また、その場合のトルクの変化が緩やかになるので、ショックや振動などの違和感が防止もしくは抑制される。

また、エンジンに対してクラッチを介して連結され、かつエンジンをクランキングするモータの出力トルクを「０」に制限することにより、クラッチを係合させることに伴うトルクの変化をモータの回転数の変化、すなわち慣性力によって緩和することができ、同時にモータの慣性力をエンジンのクランキングトルクとして機能させることができる。

そして、モータの出力トルクを制限した状態でクラッチの伝達トルク容量を増大させることによりエンジンの再始動の制御を開始する制御は、エンジンの再始動を行う際のエンジン回転数が動力伝達系統の共振回転数以上の場合に限られるので、振動や騒音などのいわゆるＮＶ特性が悪化することが防止もしくは抑制される。

この発明に係る制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示す制御を行った場合のエンジン回転数や第１モータ・ジェネレータのトルクなどの変化を説明するための、動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のギヤトレーンの一例を示すスケルトン図である。 各走行モードとクラッチの係合および解放の状態をまとめて記す図表である。 各走行モードでの動作状態を説明するための共線図である。

この発明はエンジンとモータもしくはモータ・ジェネレータ（以下、モータとモータ・ジェネレータとをまとめてモータと記すことがある。）とを駆動力源として備えたハイブリッド車両を制御する装置である。この種の車両では、エンジンによる走行およびエンジンとモータとによる走行に加えて、モータのみを使用した走行やモータでエネルギを回生する走行などを行うことができ、さらにまたモータでの走行中にエンジンを停止させ、またエンジンを再始動するなどの駆動形態を採ることが可能である。モータを駆動力源として走行するいわゆるＥＶ走行では、エンジンを連れ回すことによる動力損失を抑制することが好ましく、また複数のモータを備えかつそのいずれかのモータで走行するＥＶ走行の場合にエンジンを停止するだけでなく、動力を出力しないモータを連れ回すことによる動力損失を低減することが好ましい。このような要請により、駆動輪に対して動力を伝達する動力伝達系統もしくはエンジンをクランキングするモータからエンジンを切り離すクラッチを設ける場合があり、この発明はこの種のクラッチを備えたハイブリッド車両を対象とする制御装置に適用される。

図３には、上記のクラッチを備えたハイブリッド車両におけるギヤトレーンの一例を模式的に示してある。ここに示す例は、エンジン（ＥＮＧ）１が出力した動力の一部を機械的手段によって駆動輪２に伝達する一方、エンジン１が出力した動力の他の一部を電力に一旦変換した後、機械的な動力に逆変換して駆動輪２に伝達するように構成された例である。エンジン１が出力した動力をこのように分割するための動力分割機構３が設けられている。この動力分割機構３は、従来知られているツーモータタイプのハイブリッド駆動装置における動力分割機構と同様の構成であって、図３に示す例では、３つの回転要素によって差動作用を生じさせる差動機構によって構成され、例えばシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。シングルピニオン型遊星歯車機構は、サンギヤ４と、そのサンギヤ４に対して同心円上に配置されたリングギヤ５と、これらサンギヤ４およびリングギヤ５に噛み合っているピニオンギヤを自転および公転できるように保持しているキャリヤ６とによって構成されている。

このキャリヤ６が入力要素となっていて、入力軸７がキャリヤ６に連結されている。また、入力軸７とエンジン１の出力軸（クランクシャフト）８との間にクラッチＫ0 が設けられている。クラッチＫ0 は、エンジン１を動力分割機構３などの動力伝達系統９に対して連結し、あるいは動力伝達系統９から切り離すためのものであり、伝達トルク容量が完全解放状態である「０」の状態からスリップのない完全係合状態までの間で連続的に変化する摩擦クラッチによって構成されている。その摩擦クラッチは、従来知られている乾式もしくは湿式のいずれであってもよく、また単板式あるいは多板式のいずれであってもよい。さらに、係合および解放の状態に切り替えるアクチュエータは、油圧式アクチュエータや電磁式アクチュエータなどであってよい。例えば従来の車両に採用されている乾式単板クラッチであれば、アクチュエータを非動作状態とすることにより、ダイヤフラムスプリングなどのいわゆるリターン機構によって係合状態が維持される。したがって、クラッチＫ0 の伝達トルク容量は、クラッチＫ0 を係合させ、あるいは解放させるためのアクチュエータの動作量に応じて変化し、両者の間には相関関係が成立している。より具体的には、アクチュエータの油圧あるいは電流値もしくはストローク量と、伝達トルク容量とはほぼ比例関係にあり、したがって伝達トルク容量はアクチュエータのストローク量や油圧などの動作量に対する値として予め定め、マップなどの形式で用意しておくことができる。なお、摩擦係数が経時的に変化すれば、伝達トルク容量と上記の動作量との関係は変化する。

また、サンギヤ４が反力要素となっていて、このサンギヤ４に第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ１）１０が連結されている。この第１モータ・ジェネレータ１０は、要は、発電機能のあるモータであって、永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。さらに、リングギヤ５が出力要素となっていて、このリングギヤ５に出力部材である出力ギヤ１１が一体化され、この出力ギヤ１１から駆動輪２に対して駆動力を出力するように構成されている。なお、出力ギヤ１１から駆動輪２に駆動力を伝達するための機構は、デファレンシャルギヤやドライブシャフトを備えており、従来の車両と同様であるからその詳細は省略する。

上記のエンジン１および動力分割機構３ならびに第１モータ・ジェネレータ１０は同一軸線上に配列されており、その軸線の延長上に、この発明における他のモータに相当する第２のモータ・ジェネレータ１２が配置されている。この第２モータ・ジェネレータ１２は、走行のための駆動力を発生し、またエネルギ回生を行うためのものであり、上記の第１モータ・ジェネレータ１０と同様に永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。この第２モータ・ジェネレータ１２と前記出力ギヤ１１とは、減速機構１３を介して連結されている。この減速機構１３は、図３に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されており、サンギヤ１４に第２モータ・ジェネレータ１２が連結されるとともに、キャリヤ１５がハウジングなどの固定部１６に連結されて固定されており、さらにリングギヤ１７が出力ギヤ１１に一体化されている。

上記の各モータ・ジェネレータ１０，１２は、蓄電装置およびインバータなどを含むコントローラ１８に電気的に接続されている。そのコントローラ１８を制御するモータ・ジェネレータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）１９が設けられている。この電子制御装置１９はマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや記憶しているデータあるいは指令信号などに基づいて演算を行い、その演算の結果を制御指令信号としてコントローラ１８に出力するように構成されている。そして、各モータ・ジェネレータ１０，１２は、コントローラ１８からの制御信号によりモータあるいは発電機として機能し、またそれぞれの場合のトルクが制御されるように構成されている。

また、前述したエンジン１は、その出力および起動・停止が電気的に制御されるように構成されている。例えばガソリンエンジンであれば、スロットル開度や燃料の供給量、燃料の供給の停止、点火の実行および停止、点火時期などが電気的に制御されるように構成されている。その制御を行うためのエンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）２０が設けられている。この電子制御装置２０は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや指令信号に基づいて演算を行って、その演算結果を制御信号としてエンジン１に出力し、上記の各種の制御を行うように構成されている。

上記のエンジン１および各モータ・ジェネレータ１０，１２ならびにクラッチＫ0 、動力分割機構３などは駆動力源２１を構成しており、この駆動力源２１を制御するハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）２２が設けられている。この電子制御装置２２は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、上記のモータ・ジェネレータ用電子制御装置１９やエンジン用電子制御装置２０に指令信号を出力して、以下に説明する各種の制御を実行するように構成されている。

図３に示すハイブリッド駆動装置では、エンジン１の動力で走行するハイブリッド（ＨＶ）モードと、電力で走行する電気車両（ＥＶ）モードとを設定することができ、さらにそのＥＶモードとしては、エンジン１を動力伝達系統９から切り離した切離しＥＶモードと、エンジン１を動力伝達系統９に連結した通常モードとを設定することができる。これらの各モードを設定する際の前記クラッチＫ0 の係合および解放の状態を図４にまとめて示してある。すなわち、切離しＥＶモードでは、クラッチＫ0 は解放させられ、これに対して通常ＥＶモードおよびＨＶモードでは、クラッチＫ0 は係合させられる。これらの走行モードは、アクセル開度などの駆動要求量や車速、蓄電装置の充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）などの車両の走行状態に応じて選択される。例えば車両がある程度の速い速度で走行し、かつアクセル開度がその車速を維持するべくある程度大きくなっている場合には、ＨＶモードが設定される。これに対して、ＳＯＣが十分に大きく、かつアクセル開度が比較的小さい場合などには、通常ＥＶモードが設定される。さらに、例えば運転者のマニュアル操作でＥＶモードが選択され、あるいは電力のみで走行可能であり、かつ第１モータ・ジェネレータ１０を連れ回すことによる動力損失を抑制する必要がある場合などにおいては、切離しＥＶモードが選択される。

ここで各走行モードにおけるハイブリッド駆動装置の動作状態を簡単に説明すると、図５は、上記の動力分割機構３についての共線図であり、この共線図は、サンギヤ４およびキャリヤ６ならびにリングギヤ５を縦線で示し、それらの間隔を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構のギヤ比に対応する間隔とし、さらにそれぞれの縦線の上下方向を回転方向、その上下方向での位置を回転数としたものである。図５で「切り離し」と記載してある線は、切離しＥＶモードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ１２をモータとして機能させてその動力で走行し、エンジン１はクラッチＫ0 が解放させられて動力伝達系統９から切り離されて停止しており、また第１モータ・ジェネレータ１０も停止している。したがって、サンギヤ４の回転が止まっており、これに対してリングギヤ５が出力ギヤ１１と共に正回転して、キャリヤ６はリングギヤ５の回転数に対して遊星歯車機構のギヤ比に応じて減速させられた回転数で正回転する。

また、図５で「通常」と記載してある線は、通常ＥＶモードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ１２の動力で走行し、かつエンジン１は停止させられるから、キャリヤ６が固定されている状態で、リングギヤ５が正回転し、かつサンギヤ４が逆回転する。この場合は、第１モータ・ジェネレータ１０を発電機として機能させることもできる。さらに、図５で「ＨＶ」と記載してある線は、ＨＶモードでの走行状態を示しており、クラッチＫ0 が係合させられた状態でエンジン１が駆動力を出力しているからキャリヤ６にはこれを正回転させる方向にトルクが作用している。この状態で、第１モータ・ジェネレータ１０を発電機として機能させることにより、サンギヤ４には逆回転方向のトルクが作用する。その結果、リングギヤ５にはこれを正回転させる方向のトルクが現れる。またこの場合、第１モータ・ジェネレータ１０で発電された電力が第２モータ・ジェネレータ１２に供給されて第２モータ・ジェネレータ１２がモータとして機能し、その駆動力が出力ギヤ１１に伝達される。したがって、ＨＶモードでは、エンジン１が出力した動力の一部が動力分割機構３を介して出力ギヤ１１に伝達されるとともに、残余の動力が第１モータ・ジェネレータ１０によって電力に変換されて第２モータ・ジェネレータ１２に伝達された後、第２モータ・ジェネレータ１２から機械的な動力に再変換させられて出力ギヤ１１に伝達される。なお、いずれの走行モードにおいても、減速時など積極的に駆動力を出力する必要がない場合には、いずれかのモータ・ジェネレータ１０，１２が発電機として機能させられてエネルギ回生が行われる。

上述したハイブリッド車では、駆動要求を満たし、またエネルギ効率が良好になるように走行モードが選択されて設定される。したがって、アクセル開度や車速あるいはブレーキ操作などの走行状態の変化に応じてクラッチＫ0 の係合および解放の状態が切り替えられ、またエンジン１の停止制御あるいは再始動制御などが実行される。その走行モードの切り替えの一例を挙げると、例えばいわゆる中高速状態でアクセルペダルがある程度踏み込まれていれば、上記のＨＶモードが選択され、クラッチＫ0 が係合させられ、かつエンジン１が駆動されてその出力によって車両が走行し、その状態からアクセルペダルが戻されていわゆる軽負荷での定速走行になると、切離しＥＶモードに切れ替えられる。この走行モードの切り替えは、主としてアクセル開度の変化に基づいて行われ、したがってアクセルペダルが戻された直後に再度、アクセルペダルが踏み込まれると、駆動要求を満たすべく、ＨＶモードが選択される。すなわち、クラッチＫ0 を解放し、かつエンジン１を停止する制御が実行された直後に、クラッチＫ0 を係合させ、かつエンジン１を再始動する制御が開始される。この発明に係る制御装置は、このようなエンジン１の停止制御の直後の再始動制御を、エンジン回転数に応じて実行するように構成されている。

その制御の一例を図１にフローチャートで示してある。この図１に示すルーチンは、ハイブリッド車両が走行している際に予め定めた短時間ごとに繰り返し実行され、先ず、ＨＶモードから切離しＥＶモードへの移行判断が成立したか否かが判断される（ステップＳ１）。このステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ１で肯定的に判断された場合には、切離しＥＶモードを設定するための制御が実行される。すなわち、ＨＶモードはエンジン１の駆動力で走行し、かつエンジン回転数を第１モータ・ジェネレータ１０で制御する走行モードであり、これに対して切離しＥＶモードは、エンジン１を動力伝達系統９から切り離して停止させて第２モータ・ジェネレータ１２の動力で走行する走行モードであるから、クラッチＫ0 の解放制御と、エンジン１の停止制御とが実行される。

図１に示す例では、先ず、エンジン燃焼停止操作が実行され（ステップＳ２）、ついでクラッチＫ0 の解放操作が実行される（ステップＳ３）。エンジン１の燃焼停止操作は、エンジン１に対する燃料の供給停止操作であり、ガソリンエンジンであれば点火の停止も含まれる。なお、スロットル開度は、エンジン１による制動力を低減するために、全開もしくはこれに近い開度にすることが好ましい。また、クラッチＫ0 の解放操作は、完全解放状態が検出されるまで、すなわちステップＳ４で肯定的に判断されるまで継続される。なお、クラッチＫ0 の完全解放は、クラッチＫ0 を解放動作させる図示しないアクチュエータのストロークや油圧あるいはその解放操作開始からの経過時間などに基づいて判断することとすればよい。

クラッチＫ0 が完全に解放したことによりステップＳ４で肯定的に判断された場合には、エンジン１の始動の指令があるか否かが判断される（ステップＳ５）。エンジン１は走行あるいは加速のための駆動力源であると同時に、ハイブリッド車両の全体としての動力源であるから、アクセルペダルが踏み込まれるなどの加速要求があった場合や、図示しない蓄電装置のＳＯＣが低下して充電を行う必要がある場合にエンジン１を始動する指令が発せられる。エンジン１を始動する制御指令信号が発せられていないことによりステップＳ５で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。したがって、この場合は、上記のステップＳ２で実行されたエンジン燃焼停止操作が継続されることになる。これに対して、エンジン始動指令があることによりステップＳ５で肯定的に判断された場合には、エンジン回転数Ｎｅが予め定めたしきい値Ｎeth 以上か否かが判断される（ステップＳ６）。

図１に示すルーチンは、予め定めた短時間ごとに繰り返し実行されており、また上記のステップＳ２ではエンジン１の燃焼を停止する操作が行われ、回転を止める操作は特には行われないから、ステップＳ２の制御を実行した後の短時間のうちにエンジン始動の要求が成立すると、エンジン１の燃焼が停止させられているもののエンジン１は回転し続けている場合がある。ステップＳ６ではこのような状態でのエンジン回転数Ｎｅとしきい値Ｎeth とを比較する。このステップＳ６は、これに続く制御を実行した場合に、ショックや振動などが悪化するか否かを判断するためのものであり、したがって判断の基準となっている上記のしきい値Ｎeth は、エンジン１から駆動輪２に到る動力伝達系統９の共振回転数以上の回転数に設定されている。なお、しきい値Ｎeth を共振回転数より大幅に大きい値とすると、以下に説明するステップＳ７以降の制御を行う機会が少なくなってしまい、また反対にしきい値Ｎeth を、実験もしくは演算で求められた共振回転数に一致させた場合には、ハイブリッド車両の走行状態あるいは動力伝達系統９の経時変化などによって共振回転数が変化した場合に、振動もしくは騒音が大きくなる可能性がある。したがって、しきい値Ｎeth はこれらの事情を考慮して設計上、定められる。

エンジン回転数Ｎｅがしきい値Ｎeth 未満であることによりステップＳ６で否定的に判断された場合にはリターンし、図１に示すルーチンを一旦終了する。この場合、既にエンジン１の始動指令が発せられているから、エンジン１を始動するための通常の制御が実行される。その一例を説明すると、前述した図３に示す構成の駆動力源を備えたハイブリッド車両では、第２モータ・ジェネレータ１２によって走行のための駆動力を発生しつつ、第１モータ・ジェネレータ１０をモータとして機能させてエンジン１をクランキングする。したがって、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を次第に増大させ、併せて第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクを増大させる。なお、第１モータ・ジェネレータ１０が出力するトルクの方向は、エンジン１の回転方向と同方向であり、図５の共線図では上方向である。こうして、第１モータ・ジェネレータ１０のトルクをクラッチＫ0 を介してエンジン１に伝達し、エンジン回転数Ｎｅが着火回転数に到った状態で燃料の供給および点火が行われ、エンジン１が始動させられる。

これに対してエンジン回転数Ｎｅがしきい値Ｎeth 以上になっていてステップＳ６で肯定的に判断された場合には、上記の通常のエンジン始動制御とは異なる制御が実行される。先ず、エンジン１をクランキングするためのモータである第１モータ・ジェネレータ１０のトルクが「０」に制御される（ステップＳ７）。第１モータ・ジェネレータ１０は、図５の共線図を参照して説明したように、エンジン１の出力に対していわゆる反力を出力するように機能するから、第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクが、エンジン１がトルクを出力した場合に受けるトルクより小さければ、第１モータ・ジェネレータ１０はエンジン１によって回転させられることになる。その場合、第１モータ・ジェネレータ１０が回転させられることによる慣性トルクや第１モータ・ジェネレータ１０が出力しているトルクが、エンジン１に対して反力トルクとして作用する。その反力トルクは、エンジン１の始動制御の場合にエンジン１のクランキングトルクとして作用する。したがって、ステップＳ７では、第１モータ・ジェネレータ１０の電流を「０」にしてその出力トルクを完全に「０」に設定する以外に、第１モータ・ジェネレータ１０に僅か通電するなど、第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクを設計上予め定めたトルク以下に制限することとしてもよい。

第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクを上記のように制限した状態で、クラッチＫ0 のトルク（伝達トルク容量）が、解放状態の「０」から徐々に増大させられる（ステップＳ８）。この制御は、エンジン１や動力伝達系統９に作用するトルクの急激な変化やそれに起因するショックなどを防止もしくは抑制するための制御であり、クラッチＫ0 が油圧式クラッチであれば、油圧を予め定めた勾配で変化させることにより実行される。

ついで、第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクが、エンジン１をクランキングする方向に徐々に増大させられる（ステップＳ９）。この第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクを増大させる制御は、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させる制御と同時に行ってもよく、あるいはクラッチＫ0 の実質的なトルクが「０」を超えて増大し始めた時点に開始してもよい。その場合、第１モータ・ジェネレータ１０の電流値に基づいてクラッチＫ0 の伝達トルク容量を推定し、その推定値が設計上定めた勾配（もしくは変化率）で変化するように、第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクを制御すればよい。

クラッチＫ0 の伝達トルク容量および第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクを上述したように徐々に増大させることによりエンジン１がクランキングされてその回転数Ｎｅが次第に増大する。こうして増大したエンジン回転数Ｎｅが着火回転数Ｎeig 以上になったか否かが判断される（ステップＳ１０）。この着火回転数Ｎeig は、燃料に点火することによりエンジン１が安定した自立回転を開始する回転数として設計上定めた回転数である。したがって、着火回転数Ｎeig は、一定値であってもよく、あるいはエンジン１の容量や気筒数あるいは温度などに応じて設定された回転数であってもよい。

エンジン回転数Ｎｅが着火回転数Ｎeig に到っていないことによりステップＳ１０で否定的に判断された場合には、上記のステップＳ８に戻って、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させる制御、および第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクを増大させるステップＳ９の制御が継続される。これに対してエンジン回転数Ｎｅが着火回転数Ｎeig 以上になったことによりステップＳ１０で肯定的に判断された場合には、エンジン１内の混合気に着火する制御が実行され（ステップＳ１１）、その後にリターンする。この着火制御と同時に、もしくはその後にクラッチＫ0 を完全係合状態にする係合終了制御が実行される。

上記の図１に示す制御を行った場合のエンジン回転数Ｎｅや第１モータ・ジェネレータ１０のトルクなどの変化を、動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図によって説明すると以下のとおりである。図２の（ａ）はＨＶモードから切離しＥＶモードに移行するためにエンジン１での燃焼を停止し、かつクラッチＫ0 を解放する制御を実行した直後の状態を示している。ＥＶモードでは第２モータ・ジェネレータ１２の動力で走行するから、第２モータ・ジェネレータ１２が連結されている出力要素であるリングギヤ５およびこれと一体の出力ギヤ１１は、従前の回転数を維持している。また、キャリヤ６は、クラッチＫ0 が解放してエンジン１から切り離されているので、主として慣性力によって従前の回転数を維持している。同様に、反力要素であるサンギヤ４およびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ１０は、主として慣性力によって従前の回転数を維持している。これに対して、エンジン１はクラッチＫ0 が解放してキャリヤ６から切り離されている上に燃焼が停止されているので、その回転数Ｎｅがキャリヤ６の回転数より小さくなっている。

この状態でエンジン１を始動する指令が発生すると、図２の（ｂ）に示すように、第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクを「０」などの所定値以下に制限する制御が実行される。併せてクラッチＫ0 の伝達トルク容量が徐々に増大させられる。その結果、第１モータ・ジェネレータ１０やサンギヤ４あるいはキャリヤ６の慣性力がクラッチＫ0 を介してエンジン１に伝達され、エンジン回転数Ｎｅが引き上げられ、あるいはエンジン回転数Ｎｅの低下が抑制される。また、クラッチＫ0 の伝達トルク容量が増大することに伴ってサンギヤ４に掛かるトルクが大きくなると、第１モータ・ジェネレータ１０はそのトルクもしくは電流が制限されていることによりその回転数が減じられる。そのため、トルクの変動が第１モータ・ジェネレータ１０やサンギヤ４の回転によって吸収され、動力伝達系統９におけるトルクの変化あるいは駆動力の変化が緩和され、ショックもしくは振動が防止もしくは低減される。

このようにクラッチＫ0 の伝達トルク容量を徐々に増大させ始めた後、図２の（ｃ）に示すように、第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクが徐々に増大させられる。そのため、エンジン１のクランキングのためのトルクが次第に増大し、エンジン回転数Ｎｅが引き上げられる。こうしてエンジン回転数Ｎｅが引き上げられて前述した着火回転数に達すると（図２の（ｄ））、エンジン１内の混合気に着火されてエンジン１が自立回転を開始する。そして、図２の（ｅ）に示すように、クラッチＫ0 が完全に係合させられ、また第１モータ・ジェネレータ１０はエンジン回転数Ｎｅが燃費の良い回転数となるように制御される。すなわち、ＨＶモードに移行する。

したがって、この発明に係る制御装置では、エンジン１を始動する場合、エンジン回転数Ｎｅが前述したしきい値Ｎeth 以上であれば、エンジン１の回転が止まるのを待つことなく直ちにエンジン始動のための制御が開始される。そのため、ＨＶモードから切離しＥＶモードに切り替える制御が開始された直後にＨＶモードに戻すなど、エンジン１が回転している状態で再始動する場合の始動応答性が従来になく向上する。

なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであり、クラッチはエンジンとエンジンをクランキングするモータとの間に配置されていればよく、したがって例えば図３に示す動力分割機構３におけるサンギヤ４と第１モータ・ジェネレータ１０との間に設けられていてもよい。また、この発明におけるハイブリッド車両は、エンジンの駆動力を第１モータ・ジェネレータ側と出力側とに分配するように構成された車両であることが好ましいが、これに限らずエンジンと第１モータ・ジェネレータおよび第２モータ・ジェネレータとを、それぞれの間にクラッチを配置して直列に配列した構成のハイブリッド車両であってもよい。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２…駆動輪、 ３…動力分割機構、 Ｋ0 …クラッチ、 ９…動力伝達系統、 １０…第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ１）、 １１…出力ギヤ、 １２…第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）、 １８…コントローラ、 １９…モータ・ジェネレータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）、 ２０…エンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）、 ２１…駆動力源、 ２２…ハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）。

Claims (4)

1. エンジンとモータとを駆動力源として備えるとともに、これらエンジンとモータとを連結しかつその連結を解除するクラッチを備え、そのクラッチを係合させて前記エンジンの駆動力によって走行する状態と、前記クラッチを解放するとともに前記エンジンを停止して走行する状態とを選択できるハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチを解放するとともに前記エンジンを停止する制御が開始された後、前記エンジンが回転している状態で前記エンジンを再始動する要求があった場合に、前記エンジン回転数が予め定めたしきい値以上の回転数である第１条件のときには、前記モータの出力トルクを予め定めたトルク以下に制限した状態で前記クラッチの伝達トルク容量を増大させ、その後に前記モータの出力トルクを前記エンジンをクランキングするトルクに増大させる制御を実行し、前記エンジン回転数が前記しきい値よりも小さい回転数である第２条件のときには、前記クラッチの伝達トルク容量を増大させ、併せて前記モータの出力トルクを前記エンジンをクランキングするトルクに増大させる制御を実行するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記第１条件のときに制限された前記モータのトルクは、前記モータの電流を「０」に設定したトルクを含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記エンジン回転数についてのしきい値は、前記エンジンの出力トルクを駆動輪に伝達する動力伝達系統の共振回転数以上の回転数を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. ３つの回転要素によって差動作用を行う差動機構からなる動力分割機構を更に備え、
   その動力分割機構における第１の回転要素に前記クラッチを介して前記エンジンが連結されるとともに、第２の回転要素に前記モータが連結され、さらに第３の回転要素が出力要素とされ、
   前記第３の回転要素に他のモータが連結されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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