WO2013035165A1 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

　エンジンの始動に際してクラッチ機構によるアシストトルクを適切なタイミングで得ることができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。　電子制御装置（５８）は、エンジン（１２）への着火始動指令(ｔ２時点)からの前出し時間Ｔｍだけ先立つｔ１時点でクラッチＫ０（クラッチ機構）の係合指令を出力するので、エンジン回転速度ＮＥの上昇開始時にクラッチＫ０の係合が得られてクラッチ機構によるアシストトルクを適切なタイミングで得ることができる。これにより、エンジン（１２）の始動時に一旦立ち上がったエンジン回転速度ＮＥが低下しないので、始動に消費したエネルギを有効に利用することができる。

Description

ハイブリッド車両の制御装置
　本発明は、エンジンと電動機との間の動力伝達経路にクラッチを備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、その電動機を駆動力源として走行する電動機走行領域を拡大して燃費を向上させる技術に関する。
　ハイブリッド車両の一種に、エンジンと電動機との間の動力伝達経路にクラッチを備えたハイブリッド車両の駆動装置が知られている。このハイブリッド車両では、エンジン及び電動機の少なくとも一方を走行用の駆動源として選択的に用いることができる。一般に、車両の低車速且つ低負荷走行ではクラッチ機構の解放によりエンジンを切り離して専ら電動機を駆動源とする電動機走行が選択され、車両の高負荷走行、高車速走行ではクラッチ機構の係合により少なくともエンジンを駆動源として用いたエンジン走行が選択される。たとえば、特許文献１に記載されたハイブリッド車両がそれである。
　このようなハイブリッド車両では、電動機走行からエンジン走行へ移行する場合、蓄電装置に電気エネルギを蓄電させるための発電要求の場合、エンジンを暖気させるための暖気要求の場合などのエンジン始動条件が成立した場合は、エンジンの始動を開始させてその回転速度が立ち上げられてエンジン始動が行われた後に、クラッチ機構が締結されて車両の加速が行なわれるようになっている。
特開２００４－２０４９６３号公報
　ところで、油圧が作用されることによって伝達トルク容量が制御される油圧式クラッチ機構を用いる場合、電子制御装置からの係合指令を油圧制御回路内の電磁制御弁が受けてから、その電磁制御弁からの出力油圧の発生およびその出力油圧の作用によるピストンの移動を経て、ピストンによる摩擦板の押圧よる係合トルクの発生までの、応答遅れ時間が存在する。特に、低温でのエンジン始動や、膨張行程にある気筒に燃料噴射し且つ着火させて爆発エネルギによりエンジン回転速度を立ち上げる着火始動によりエンジン始動される場合など、エンジン始動時のエンジン回転速度の立ち上がりが比較的困難な場合には、クラッチ機構の応答遅れが大きくなると、そのクラッチ機構がその係合状態に到達する前に、一旦立ち上がったエンジンの回転速度を持続してさらに上昇させるためのアシストが間に合わないため、一旦立ち上がったエンジン回転速度が低下し、エンジン始動に消費したエネルギを有効に利用することができない場合があった。
　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、エンジンの始動に際してクラッチ機構によるアシストトルクを適切なタイミングで得ることが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。
　斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、駆動源として用いるエンジンおよび電動機と、前記エンジンと前記電動機との間の遮断を行うクラッチ機構と、前記クラッチ機構を切り離したまま前記エンジンを始動させるエンジン始動装置とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジン始動装置による前記エンジンの始動に際し、前記クラッチ機構を係合させ前記電動機と前記エンジン始動装置とを併用して前記エンジンの始動を開始させることを特徴とする。
　このようにすれば、前記エンジン始動装置による前記エンジンの始動に際し、前記エンジン始動装置と前記電動機とを併用して前記エンジンの始動が開始されることから、エンジン回転速度の上昇開始時に前記エンジン始動装置によるエンジン始動時に前記電動機によるアシストトルクを適切なタイミングで得ることができる。したがって、エンジン始動時に一旦立ち上がったエンジン回転速度が低下しないので、始動に消費したエネルギを有効に利用することができる。
　ここで、好適には、前記エンジン始動装置によって立ち上げられた前記エンジンの回転速度が低下する前に、前記クラッチ機構を係合させ前記電動機によって前記エンジンを始動させる。このようにすれば、エンジン回転速度の立ち上げに要したエネルギを有効に利用することができる。
　また、好適には、前記エンジン始動装置による前記エンジンの始動に際し、前記エンジンの始動指令に先立って前記クラッチ機構の係合を指令することを特徴とする。このようにすれば、前記エンジンの始動指令に先立って前記クラッチ機構の係合が指令されることから、エンジン回転速度の上昇開始時に前記クラッチ機構の係合が得られて前記クラッチ機構によるアシストトルクを適切なタイミングで得ることができる。したがって、エンジン始動時に一旦立ち上がったエンジン回転速度が低下しないので、始動に消費したエネルギを有効に利用することができる。
　また、好適には、前記クラッチ機構に対する係合指令の前記エンジンの始動指令に対する前出し時間は、前記エンジンの始動指令から前記エンジンの回転速度の立ち上がり開始までの始動応答時間と前記クラッチ機構の係合指令から前記クラッチ機構の伝達トルクの立ち上がりまでのクラッチ応答時間との差分以上の時間である。このようにすれば、エンジン始動時におけるエンジンの回転速度の立ち上がり区間と前記クラッチ機構によるアシストトルクの伝達区間とが好適に重複する。
　また、好適には、前記前出し時間または前記始動応答時間は、予め記憶された関係から、実際のエンジンの冷却水温度、エンジンの停止位相位置、エンジンの停止時排気逆流の有無との少なくとも１つに基づいて算出される。また、前記前出し時間または前記クラッチ応答時間は、予め記憶された関係から、実際のクラッチ周辺温度と、クラッチの差回転数との少なくとも１つに基づいて算出される。このようにすれば、前記前出し時間が正確に決定される利点がある。
　また、好適には、前記エンジンの始動は、前記エンジンに備えられた複数の気筒のうち、膨張行程にある気筒に燃料噴射および点火を行ない、その気筒内での爆発によりトルクを発生させ、その繰り返しにより前記エンジンの回転速度の立ち上がりを行う、所謂着火始動である。このようにすれば、前記クラッチ機構を備えるハイブリッド車両において、前記エンジンの回転速度の立ち上げのために電気エネルギを必要としないか、或いは、当初から前記クラッチ機構を係合状態として前記電動機によりトルクアシストする場合よりも消費される電気エネルギが減少する。
　また、好適には、前記クラッチ機構は、摩擦板が潤滑油で潤滑された摩擦板と、油圧が作用されることで発生する推力に基づいてそれら摩擦板を押圧するピストンとを有する所謂フルディップ型の湿式クラッチである。このような湿式クラッチ機構が用いられる場合でも、エンジン回転速度の上昇開始時に前記クラッチ機構の係合が得られて前記クラッチ機構によるアシストトルクを適切なタイミングで得ることができる。
本発明の一実施例であるハイブリッド車両の駆動装置に係る駆動系統の構成を概念的に示す図である。 車速軸と要求駆動力或いはアクセル開度軸の二次元座標であって、電動機(ＥＶ)走行領域およびエンジン走行領域が設定された予め記憶された関係を示す図である。 図１の電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 クラッチへの係合指示圧が、エンジン始動指示時点から予め決定された前出し時間だけ先に出される状態を説明するタイムチャートである。 作動油温度とクラッチの応答時間との関係を説明する図である。 クラッチの差回転とそのクラッチの応答時間との関係を説明する図である。 エンジン冷却水温度とエンジン始動応答性の補正係数との関係を示す図である。 エンジンのクランクアングルとエンジン始動応答性の補正係数との関係を示す図である。 エンジン始動時における、エンジン回転速度の立ち上がり、クラッチの係合トルク、電動機の回転速度、電動機の出力トルクを示すタイムチャートである。 図１の電子制御装置におけるエンジン始動制御の要部を説明するフローチャートである。
　以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド車両の駆動装置１０に係る駆動系統の構成を概念的に示す図である。この図１に示す駆動装置１０は、駆動源として機能するエンジン１２及び電動機ＭＧを備えており、それらエンジン１２及び電動機ＭＧにより発生させられた駆動力は、トルクコンバータ１６、自動変速機１８、差動歯車装置２０、及び左右１対の車軸２２をそれぞれ介して左右１対の駆動輪２４へ伝達されるように構成されている。斯かる構成から、上記駆動装置１０は、上記エンジン１２及び電動機ＭＧの少なくとも一方を走行用の駆動源として駆動される。すなわち、上記駆動装置１０においては、専らエンジン１２を走行用の駆動源とするエンジン走行、専ら上記電動機ＭＧを走行用の駆動源とするＥＶ走行（モータ走行）、及び上記エンジン１２及び電動機ＭＧを走行用の駆動源とするハイブリッド走行の何れかが選択的に成立させられる。
　上記エンジン１２は、例えば、燃料が燃焼室内に直接噴射される筒内噴射型のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。また、上記エンジン１２の駆動（出力トルク）を制御するために、電子スロットル弁を開閉制御するスロットルアクチュエータ、燃料噴射制御を行う燃料噴射装置、及び点火時期制御を行う点火装置等を備えた出力制御装置１４が設けられている。この出力制御装置１４は、後述する電子制御装置５８から供給される指令に従ってスロットル制御のために上記スロットルアクチュエータにより上記電子スロットル弁を開閉制御する他、燃料噴射制御のために上記燃料噴射装置による燃料噴射を制御し、点火時期制御のために上記点火装置による点火時期を制御する等して上記エンジン１２の出力制御を実行する。
　電動機ＭＧは、駆動力を発生させるモータ（発動機）及び反力を発生させるジェネレータ（発電機）としての機能を有するモータジェネレータであり、エンジン１２とその電動機ＭＧとの間の動力伝達経路には、係合状態に応じてその動力伝達経路における動力伝達を制御するクラッチＫ０が設けられている。すなわち、エンジン１２の出力部材であるクランク軸２６は、斯かるクラッチＫ０を介して電動機ＭＧのロータ３０に選択的に連結されるようになっている。また、その電動機ＭＧのロータ３０は、前記トルクコンバータ１６の入力部材であるフロントカバー３２に連結されている。
　上記クラッチＫ０は、例えば、潤滑油で潤滑された複数枚の摩擦板と、油圧が作用されること発生する推力に基づいてそれら摩擦板を押圧し或いは押圧を解除するピストンとを有する所謂フルディップ式の湿式多板型クラッチ機構から構成されている。このように構成されたクラッチＫ０は、油圧制御回路３４から供給される油圧に応じてその係合状態が係合（完全係合）、スリップ係合乃至開放（完全開放）の間で制御されるようになっている。このクラッチＫ０が係合されることにより、クランク軸２６とフロントカバー３２との間の動力伝達経路における動力伝達が行われる（接続される）一方、クラッチＫ０が開放されることにより、クランク軸２６とフロントカバー３２との間の動力伝達経路における動力伝達が遮断される。また、クラッチＫ０がスリップ係合されることにより、クランク軸２６とフロントカバー３２との間の動力伝達経路においてそのクラッチＫ０の伝達トルクに応じた動力伝達が行われる。なお、このクラッチＫ０は、好適には、後述する電子制御装置５８からの油圧指令が低油圧となるほど係合させられる常閉型（ノーマリークローズ）のクラッチとされる。
　自動変速機１８は、例えば、予め定められた複数の変速段（変速比）の何れかが選択的に成立させられる有段式の自動変速機構であり、斯かる変速段を選択するために複数の係合要素を備えて構成されている。例えば、多板式のクラッチやブレーキ等、油圧アクチュエータによって係合制御される複数の油圧式摩擦係合装置を備えており、油圧制御回路３４から供給される油圧に応じてそれら複数の油圧式摩擦係合装置が選択的に係合乃至開放されることにより、それら油圧式摩擦係合装置の連結状態の組合せに応じて複数（例えば、第１速から第６速）の前進変速段（前進ギヤ段、前進走行用ギヤ段）、或いは後進変速段（後進ギヤ段、後進走行用ギヤ段）の何れかが選択的に成立させられる。
　クランク軸２６は、その出力端部すなわち電動機ＭＧ側の一端部が図示しないドライブプレート等を介して前記クラッチＫ０のクラッチハブと一体的に連結されている。また、トルクコンバータ１６のポンプ翼車１６ｐには機械式油圧ポンプ２８が連結されており、そのポンプ翼車１６の回転に伴いその機械式油圧ポンプ２８により発生させられた油圧が前記油圧制御回路３４に元圧として供給されるようになっている。
　また、トルクコンバータ１６のポンプ翼車１６ｐとタービン翼車１６ｔとの間には、それらポンプ翼車１６ｐ及びタービン翼車１６ｔが一体的に回転させられるように直結するロックアップクラッチＬＵが設けられている。このロックアップクラッチＬＵは、油圧制御回路３４から供給される油圧に応じてその係合状態が係合（完全係合）、スリップ係合乃至開放（完全開放）の間で制御されるようになっている。すなわち、ロックアップクラッチＬＵは、電動機ＭＧと駆動輪２４との間の動力伝達経路に設けられ、係合状態に応じてその動力伝達経路における動力伝達を制御する第２クラッチに相当する。
　電動機ＭＧは、トランスミッションケース３６によりトルクコンバータ１６の軸心まわりの回転可能に支持されたロータ３０と、そのロータ３０の外周側において前記トランスミッションケース３６に一体的に固定されたステータ５０とを、備えている。ロータ３０は、例えば溶接等によりフロントカバー３２に一体的に固定された伝達部材を介してそのフロントカバー３２に連結されている。また、上記ステータ５０は、複数の円環状の鋼板がそれぞれ上記軸心方向に積層され、トランスミッションケース３６に一体的に固定されたコアと、そのコアの内周部に巻き掛けられ、周方向に連続して複数設けられたコイル５０ｂとを、備えている。
　このように構成された電動機ＭＧは、インバータ５６を介してバッテリやコンデンサ等の蓄電装置５７に接続されており、後述する電子制御装置５８によりそのインバータ５６が制御されることでコイル５０ｂに供給される駆動電流が調節されることにより、電動機ＭＧの駆動が制御されるようになっている。換言すれば、電子制御装置５８によりそのインバータ５６が制御されることで電動機ＭＧの出力トルクが増減させられるようになっている。なお、電動機ＭＧからの出力トルクは、クラッチＫ０の開放時（非係合時）にはトルクコンバータ１６に対してのみ出力されるが、クラッチＫ０の係合時にはその出力トルクの一部が前記トルクコンバータ１６に出力されると共に他部が前記エンジン１２に出力される。
　駆動装置１０においては、例えば専ら電動機ＭＧを走行用の駆動源とするＥＶ走行から前記エンジン１２を駆動源として用いるエンジン走行又はハイブリッド走行への移行に際して、前記クラッチＫ０の係合により前記エンジン１２の始動が行われる。すなわち、前記クラッチＫ０がスリップ係合乃至完全係合させられることにより、そのクラッチＫ０を介して伝達されるエンジン始動のためのトルクによりエンジン１２が回転駆動され、それによりエンジン回転速度ＮEが引き上げられつつエンジン点火や燃料供給等が制御されることで前記エンジン１２が始動される。また、この際に電動機ＭＧにより補償トルクが発生させられ、車両前後方向の加速度（減速Ｇ）の発生が抑制される。すなわち、エンジン１２の始動は、着火による爆発エネルギから得られるトルクと、前記クラッチＫ０による係合エネルギから得られるトルクすなわちそのクラッチＫ０を介して伝達されるエンジン始動トルクとで前記エンジン１２が回転駆動されることにより行われる。
　図１に例示する制御系統において、電子制御装置５８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び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がＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め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、エンジン１２の駆動制御、電動機ＭＧの駆動制御、自動変速機１８の変速制御、前記クラッチＫ０の係合力制御、及び前記ロックアップクラッチＬＵの係合制御等の基本的な制御に加え、後述する本実施例のエンジン始動制御等の各種制御を実行する。
　電子制御装置５８には、駆動装置１０に設けられた各センサにより検出される各種入力信号が供給されるようになっている。例えば、アクセル開度センサ６０により検出されるアクセル開度ＡCC（％）を表す信号、電動機回転速度センサ６２により検出される電動機ＭＧの回転速度（電動機回転速度）ＮMG(ｒｐｍ)を表す信号、エンジン回転速度センサ６４により検出されるエンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮE(ｒｐｍ)或いはクランク軸２６の回転角度位相すなわちクランクアングルＣＡ（°）を表す信号、タービン回転速度センサ６６により検出される前記トルクコンバータ１６のタービン翼車１６ｔの回転速度（タービン回転速度）ＮT(ｒｐｍ)を表す信号、車速センサ６８により検出される車速Ｖ(ｋｍ／ｈ)を表す信号、及び水温センサ７０により検出される前記エンジン１２の冷却水温ＴＷ(℃)を表す信号等が上記電子制御装置５８に入力される。ここで、電動機回転速度センサ６２により検出される電動機ＭＧの回転速度ＮMGは、トルクコンバータ１６の入力回転速度であり、そのトルクコンバータ１６におけるポンプ翼車１６ｐの回転速度に相当する。また、タービン回転速度センサ６６により検出されるタービン翼車１６ｔの回転速度ＮTは、トルクコンバータ１６の出力回転速度であり、自動変速機１８の入力回転速度に相当する。
　電子制御装置５８からは、駆動装置１０に設けられた各装置に各種出力信号が出力されるようになっている。例えば、エンジン１２の駆動制御のためにそのエンジン１２の出力制御装置１４に供給される信号、電動機ＭＧの駆動制御のために前記インバータ５６に供給される信号、自動変速機１８の変速制御のために油圧制御回路３４における複数の電磁制御弁に供給される信号、クラッチＫ０の係合制御のために油圧制御回路３４に供給される信号等が、前記電子制御装置５８から各部へ供給される。
　電子制御装置５８は、例えば、車両の比較軽負荷時にエンジン１２を停止させると共に蓄電装置５７からの電気エネルギを用いて専ら前記電動機ＭＧを走行用の駆動源とする電動機(ＥＶ)走行モード、車両の比較高負荷時に専らエンジン１２を走行用の駆動源とするエンジン走行モード、急加速時などの一時的に大きな駆動力を必要とする場合にエンジン１２及び電動機ＭＧを共に走行用の駆動源とするエンジン電動機走行モードと、車両の減速走行時には電動機ＭＧを用いて回生（発電）により減速或いは制動を行い且つ回生した電気エネルギを蓄電装置５７に蓄電する回生走行モードとを、予め設定された車両状態に応じて選択し、実行する。
　上記の電動機(ＥＶ)走行モードでは、エンジン１２の駆動は停止させられると共に前記クラッチＫ０は開放（完全開放）される。これにより、エンジン１２と電動機ＭＧとの間の動力伝達経路は遮断され、そのエンジン１２からロックアップクラッチ１６側へ動力伝達は行われず、逆にそのロックアップクラッチ１６側からエンジン１２へのトルク伝達も行われない。これに対して、上記エンジン走行モード或いはエンジン電動機走行モードでは、エンジン１２が作動せられると共にクラッチＫ０は完全係合される。これにより、エンジン１２と電動機ＭＧとの間の動力伝達経路を介して、エンジン１２から前記ロックアップクラッチ１６側へ動力伝達が行われ、逆にそのロックアップクラッチ１６側からエンジン１２へのトルク伝達(エンジンブレーキ)も行われる。
　図２は、車速Ｖを示す車速軸と要求駆動力或いはアクセル開度を示す軸の二次元座標であって、電動機(ＥＶ)走行領域およびエンジン走行領域が設定された関係を示しており、電子制御装置５８に予め記憶されている。電子制御装置５８は、図２に示す関係から、実際の車速Ｖと要求駆動力或いはアクセル開度とに基づいて電動機(ＥＶ)走行領域或いはエンジン走行領域を判定し、電動機(ＥＶ)走行モード或いはエンジン走行モードを選択する。また、電子制御装置５８は、たとえば要求駆動力或いはアクセル開度の増加に伴って電動機(ＥＶ)走行領域からエンジン走行領域への切り換えが判定されると、エンジン始動要求を出力してエンジン１２を始動させる。車両停止時或いは電動機(ＥＶ)走行中に出されるエンジン始動要求は、これ以外に、走行レンジに拘わらず、エンジン１２の暖気指令、蓄電装置の充電残量ＳＯＣの低下検出、エアコンの作動に伴って出される。
　図３は、前記電子制御装置５８に備えられた制御機能の要部であって、前記エンジン始動要求に応答してエンジン１２を始動させる制御の要部を説明する機能ブロック線図である。図３において、エンジン始動制御部７２は、クラッチ制御部７４、前出し時間決定部７６、着火始動制御部（エンジン始動装置）７８、トルク補償制御部８０、および回転同期制御部８２を備えている。エンジン始動制御部７２は、図２に示す関係から電動機走行からエンジン走行への移行が判定された場合、蓄電装置に電気エネルギを蓄電させるための発電要求の場合、エンジン１２を暖気させるための暖気要求の場合などの予め設定されたエンジン始動条件が成立したことで出されるエンジンの始動要求に応答して、着火始動を用いてエンジン１２の回転速度を立ち上げるとともに、その回転が持続的に上昇するようにクラッチＫ０が締結されて電動機ＭＧの回転が伝達されることによるエンジン回転速度の立ち上がりがアシスト(助勢)され、エンジン１２の始動が行われる。
　クラッチ制御部７４は、エンジン始動要求に応答して、クラッチＫ０の係合指示圧信号を出力する。図４に示すように、この係合指示圧信号は、ｔ１時点から出力開始されるパルス状のファーストフィル部ＦＦと、それに続いてそのファーストフィル部ＦＦよりも小さな平坦部であって、クラッチＫ０の係合トルク容量を必要かつ十分とするためにそのクラッチＫ０の係合圧に対応する係合圧指示部ＦＥとから構成される。クラッチＫ０の係合圧(トルク容量)は、ｔ１時点からクラッチ応答時間Ｔｃ(＝ｔ３－ｔ１)後のｔ３時点から立ち上がる。このクラッチ応答時間Ｔｃは、電子制御装置５８からの係合指示圧信号を油圧制御回路３４内の電磁制御弁が受けてから、その電磁制御弁からの出力油圧の発生およびその出力油圧の作用によるクラッチＫ０のピストンの移動を経て、そのピストンによる摩擦板の押圧或いは解放による係合トルクの発生までの応答遅れ時間に対応している。
　前出し時間決定部７６は、エンジン始動指令を出力する時点ｔ２からの前出し時間Ｔｍを、マップ或いは関数式の形態で予め記憶された関係から、そのエンジン１２への始動指令からエンジン１２の回転速度の立ち上がり開始までの予め求められたエンジン始動応答時間Ｔｔと予め求められた上記クラッチ応答時間Ｔｃとの差分値(Ｔｃ－Ｔｔ)と同等或いはそれ以上の時間に設定する。前出し時間Ｔｍは、式Ｔｍ≧ (Ｔｃ－Ｔｔ)を満足するように設定された予め記憶された一定値であってもよいが、好適には、以下に示すように車両状態に応じて補正されたエンジン始動応答時間Ｔｔおよびクラッチ応答時間Ｔｃを用いて前出し時間Ｔｍが算出されてもよいし、予め記憶されたマップから、実際の、クラッチＫ０の作動油温度Ｔoil、クラッチＫ０の差回転ΔＮｃ、エンジン１２の冷却水温ＴＷ　、着火気筒のクランクアングルＣＡ等に基づいて決定されてもよい。
　クラッチ応答時間Ｔｃは、クラッチＫ０の作動油温度Ｔoilの上昇に伴って短くなる特性と、クラッチＫ０の差回転ΔＮｃの増加に伴って増加する特性とを有している。このため、前出し時間決定部７６は、たとえば図５に示す予め記憶された関係から実際の作動油温度Ｔoilに基づいて補正係数Ｋ１を決定し、たとえば図６に示す予め記憶された関係から実際のクラッチＫ０の差回転ΔＮｃに基づいて補正係数Ｋ２を決定し、予め実験的に設定された基本値Ｔｃｂに上記補正係数Ｋ１およびＫ２を乗算することで、クラッチ応答時間Ｔｃ(＝Ｔｃｂ×Ｋ１×Ｋ２)を算出する。前出し時間決定部７６は、このような関係を有する予め記憶されたマップから実際の作動油温度Ｔoilおよび差回転ΔＮｃに基づいてクラッチ応答時間Ｔｃを決定してもよい。
　エンジン始動応答時間Ｔｔは、エンジン１２の冷却水温ＴＷがたとえば７０－８０℃程度の常用温度ＴＷＡから離れるに伴って増加する特性と、起動時の着火気筒のクランクアングルＣＡ（°）がたとえば８気筒ではたとえば４５°程度の最大トルク発生角度から離れるに伴って増加する特性とを有している。このため、前出し時間決定部７６は、たとえば図７に示す予め記憶された関係から実際のエンジン１２の冷却水温ＴＷに基づいて補正係数Ｋ３を決定し、たとえば図８に示す予め記憶された関係から起動時の実際の着火気筒のクランクアングルＣＡに基づいて補正係数Ｋ４を決定し、予め実験的に設定された基本値Ｔｔｂに上記補正係数Ｋ３およびＫ４を乗算することで、エンジン始動応答時間Ｔｔ(＝Ｔｔｂ×Ｋ３×Ｋ４)を算出する。前出し時間決定部７６は、このような関係を有する予め記憶されたマップから実際のエンジン１２の冷却水温ＴＷおよび起動時の着火気筒のクランクアングルＣＡに基づいてエンジン始動応答時間Ｔｔを決定してもよい。
　着火始動制御部７８は、エンジン始動部或いはエンジン始動装置として機能し、回転停止中においてエンジン１２に設けられた複数の気筒のうち膨張行程の気筒をたとえばクランクアングルＣＡに基づいて検出し、その気筒内に燃料を噴射し且つそれに点火して爆発させることでトルクを発生させことを繰り返すことで、電気エネルギを用いた電動機ＭＧのアシストトルクを用いないで、エンジン１２の回転速度を立ち上げ、エンジン１２を始動させる。着火始動制御部７８による着火始動は、図４に示すように、エンジン始動要求が出されたｔ１時点から前出し時間Ｔｍの経過後の時点ｔ２でエンジン始動指令を出して上記着火始動を開始させ、エンジン始動応答時間Ｔｔ経過後の時点ｔ３からエンジン１２の回転速度の立ち上げを開始するが、その時点ｔ３には既にクラッチＫ０の係合が開始されている。このクラッチＫ０の締結により電動機ＭＧの回転が伝達されてエンジン回転速度の立ち上がりがアシスト(助勢)され、エンジン１２の回転が持続的に上昇させられる。
　トルク補償制御部８０は、電動機走行中に上記クラッチＫ０の締結により電動機ＭＧの回転が伝達されてエンジン回転速度の立ち上がりがアシスト(助勢)されるとき、車両を電動機走行モードで走行させるために電動機ＭＧから出力されていたトルクの一部が消費されて走行中の駆動力が一時的に低下してショックが発生することを防止するために、図９に示すように、電動機ＭＧからの出力トルクを、エンジン回転速度の上昇のために消費されるアシストトルクに相当するトルクを一時的に増量させる。すなわち、図９において、ｔ３時点からｔ４時点までの間でクラッチＫ０の係合が行なわれてエンジン１２の回転速度上昇のアシストが行なわれると、電動機ＭＧからの出力トルクが電動機走行のための一定値であれば、破線に示すように電動機ＭＧの回転速度ＮＭＧが一時的に低下し、走行中の車両にショックが発生する場合があるが、本実施例のように、電動機ＭＧの出力トルクに、エンジン１２の回転速度上昇に消費されるアシストトルクに相当するトルクＡが上載せされると、そのアシストトルクとして消費された分が補償されて車両の走行のための駆動トルクが一定となり、ショックの発生が解消される。
　回転同期制御部８２は、自律回転可能な回転速度よりも高い値たとえば８００ｒｐｍ程度に予め設定された始動判定回転速度まで到達してエンジン１２の始動が完了すると、クラッチＫ０が同期するように出力制御装置１４のたとえばスロットル開度或いは点火時期の遅角制御を用いてエンジン１２の回転速度を調節し、同期完了するとクラッチのＫ０の完全係合を実施させる。
　図１０は、前記電子制御装置５８によるエンジン始動制御作動の要部を説明するフローチャートであり、数ｍ乃至十数ｍ程度の所定の周期で繰り返し実行されるものである。
　図１０において、先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、たとえば要求駆動力或いはアクセル開度の増加に伴って電動機(ＥＶ)走行領域からエンジン走行領域への切り換えが判定、エンジン１２の暖気指令、蓄電装置の充電残量ＳＯＣの低下検出、エアコンの作動に伴って、エンジン始動要求が出されたるか否かが判断される。このＳ１の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。
　しかし、上記Ｓ１の判断が肯定される場合は、前出し時間決定部７６に対応するＳ２において、エンジン始動指令を出力する時点ｔ２からの前出し時間Ｔｍが、マップ或いは関数式の形態で予め記憶された関係から、そのエンジン１２への始動指令からエンジン１２の回転速度の立ち上がり開始までの予め求められたエンジン始動応答時間Ｔｔと、予め求められた上記クラッチ応答時間Ｔｃとの差分値(Ｔｃ－Ｔｔ)と同等或いはそれ以上の時間に決定される。たとえば、前出し時間Ｔｍは、予め記憶されたマップから、実際の、クラッチＫ０の作動油温度Ｔoil、クラッチＫ０の差回転ΔＮｃ、エンジン１２の冷却水温ＴＷ　、着火気筒のクランクアングルＣＡ等に基づいて決定される。
　次いで、クラッチ制御部７４に対応するＳ３において、エンジン始動要求に応答して、クラッチＫ０の係合指示圧信号がｔ１時点から出力される。図４に示すように、この係合指示圧信号は、ｔ１時点から出力開始されるパルス状のファーストフィル部ＦＦと、それに続いてそのファーストフィル部ＦＦよりも小さな平坦部であって、クラッチＫ０の係合トルク容量を必要かつ十分とするためにそのクラッチＫ０の係合圧に対応する係合圧指示部ＦＥとから構成されている。クラッチＫ０の係合トルク容量は、その係合指示圧信号に沿うように制御されるが、当初は遅れがあるので、クラッチ応答時間Ｔｃ後のｔ３時点から立ち上がる。
　次に、Ｓ４において、クラッチＫ０の係合指示圧信号が出されたｔ１時点から、
前出し時間決定部７６において決定された前出し時間Ｔｍが経過したか否かが判断される。このＳ４の判断が否定されるうちは、上記Ｓ３の係合指示圧信号の出力が繰り返し実行される。しかし、ｔ１時点から前出し時間Ｔｍが経過してＳ４の判断が肯定されると、着火始動制御部７８に対応するＳ５において、図４のｔ２時点に示すように着火始動の出力が行なわれる。これにより、回転停止中においてエンジン１２に設けられた複数の気筒のうち膨張行程の気筒がたとえばクランクアングルＣＡに基づいて検出され、その気筒内に燃料が噴射され且つそれに点火して爆発させることでトルクを発生させることが繰り返されることで、電気エネルギを用いた電動機ＭＧのアシストトルクを用いないで、エンジン１２の回転速度が立ち上げられる。既にＳ３においてクラッチＫ０の係合出力が出されており、このエンジン１２の回転速度の立ち上がりと並行してクラッチＫ０の係合トルク容量が増加させられてアシストトルクがエンジン１２に付与されることから、電動機ＭＧの回転の伝達によりエンジン回転速度の立ち上がりがアシスト(助勢)されるので、エンジン１２の回転が持続的に上昇させられ、エンジン１２の始動が行なわれる。
　続いて、図示しないステップでは、トルク補償制御部８０に対応するステップが設けられており、クラッチＫ０の係合によるショックが発生することを防止するために、図９に示すように、電動機ＭＧからの出力トルクが、エンジン回転速度の上昇のために消費されるアシストトルクに相当するトルクだけ一時的に増量される。また、回転同期制御部８２に対応するステップが設けられており、自律回転可能な回転速度よりも高い値たとえば８００ｒｐｍ程度に予め設定された始動判定回転速度まで到達してエンジン１２の始動が完了すると、クラッチＫ０が同期するように出力制御装置１４のたとえばスロットル開度或いは点火時期の遅角制御を用いてエンジン１２の回転速度が調節され、同期完了するとクラッチのＫ０の完全係合が実施される。
　上述のように、本実施例の電子制御装置５８によれば、着火始動制御部（エンジン始動装置）７８によるエンジン１２の始動に際し、クラッチＫ０（クラッチ機構）を係合させ電動機ＭＧによるエンジン１２の始動を併用している。これにより、着火始動制御部（エンジン始動装置）７８によるエンジン１２の始動に際し、着火始動制御部７８と電動機ＭＧとを併用してエンジン１２の始動が開始されることから、エンジン回転速度ＮＥの上昇開始時に着火始動制御部７８によるエンジン始動時に電動機ＭＧによるアシストトルクを適切なタイミングで得ることができる。したがって、エンジン始動時に一旦立ち上がったエンジン回転速度ＮＥが低下しないので、始動に消費したエネルギを有効に利用することができる。
　また、本実施例の電子制御装置５８によれば、着火始動制御部７８によって立ち上げられたエンジン１２の回転速度が低下する前に、クラッチＫ０（クラッチ機構）を係合させ電動機ＭＧによってエンジン１２を始動させる。このようにすれば、エンジン回転速度ＮＥの立ち上げに要したエネルギを有効に利用することができる。　
　また、本実施例の電子制御装置５８によれば、エンジン１２への(着火)始動指令(ｔ２時点)からの前出し時間Ｔｍだけ先立つｔ１時点でクラッチＫ０（クラッチ機構）の係合が指令されることから、エンジン回転速度ＮＥの上昇開始時にクラッチＫ０の係合が得られてクラッチ機構によるアシストトルクを適切なタイミングで得ることができる。したがって、エンジン１２の始動時に一旦立ち上がったエンジン回転速度ＮＥが低下しないので、始動に消費したエネルギを有効に利用することができる。　
　また、本実施例の電子制御装置５８によれば、クラッチＫ０（クラッチ機構）への係合指令に対するエンジン１２への(着火)始動指令(ｔ２時点)からの前出し時間Ｔｍは、エンジン１２への始動指令からエンジン１２の回転速度ＮＥの立ち上がり開始までの始動応答時間ＴｔとクラッチＫ０への係合指令からクラッチＫ０の伝達トルク容量の立ち上がりまでのクラッチ応答時間Ｔｃとの差分値以上の時間であるので、エンジン１２の始動時におけるエンジン１２の回転速度ＮＥの立ち上がり区間と前記クラッチ機構によるアシストトルクの伝達区間とが好適に重複し、確実なアシストが得られる。
　また、本実施例の電子制御装置５８によれば、前出し時間Ｔｍまたは始動応答時間Ｔｔは、予め記憶された関係から、実際のエンジン１２の冷却水温度ＴＷ、エンジン１２のクランク軸２６のクランクアングル(停止位相位置)ＣＡ、エンジン１２の停止時排気逆流の有無との少なくとも１つに基づいて算出される。また、前出し時間Ｔｍまたはクラッチ応答時間Ｔｃは、予め記憶された関係から、実際のクラッチ周辺温度と、クラッチＫ０の差回転数ΔＮｃとの少なくとも１つに基づいて算出される。このため、前出し時間Ｔｍが正確に決定される利点がある。
　また、本実施例の電子制御装置５８によれば、エンジン１２の始動は、エンジン１２に備えられた複数の気筒のうちの膨張行程にある気筒に燃料噴射および点火を行ない、その気筒内での爆発によりトルクを発生させ、その繰り返しによりエンジンの回転速度の立ち上がりを行なう、所謂着火始動である。このため、クラッチＫ０を備えるハイブリッド車両において、エンジン１２の回転速度ＮＥの立ち上げのために電気エネルギを必要としないか、或いは、当初からクラッチ機構を係合状態として電動機ＭＧによりトルクアシストする場合よりも消費される電気エネルギが減少する。
　また、本実施例によれば、クラッチＫ０は、摩擦板が潤滑油で潤滑された摩擦板と、油圧が作用されることで発生する推力に基づいてそれら摩擦板を押圧するピストンとを有する所謂フルディップ型の湿式クラッチが用いられる場合でも、エンジン１２の回転速度ＮＥの上昇開始時にクラッチＫ０の係合が得られてクラッチＫ０によるアシストトルクを適切なタイミングで得ることができる。
　以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
　例えば、前述の実施例において、前記エンジン１２とモータジェネレータＭＧとの間の動力伝達経路に設けられたクラッチＫ０等は、油圧により係合状態が制御される油圧式摩擦係合装置であったが、例えば、電磁気的に係合状態が制御される電磁式クラッチ或いは磁粉式クラッチが前記エンジン１２とモータジェネレータＭＧとの間の動力伝達経路に設けられたものであっても構わない。すなわち、本発明は、エンジンとモータジェネレータとの間の動力伝達経路にその動力伝達経路における動力伝達を制御するクラッチを備えたハイブリッド車両に広く適用され得るものである。
　また、前述の実施例では、複数の油圧式摩擦係合装置を備えた有段式の自動変速機１８が備えられたハイブリッド車両１０に本発明が適用された例を説明したが、自動変速機１８は必ずしも設けられていなくてもよい。また、自動変速機１８に代えて、例えば、自動変速機としてベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機等のＣＶＴを備えたハイブリッド車両にも本発明は好適に適用される。また、複数の電動機相互間の電気パスによりそれら複数の電動機が電気的な無段変速機として機能する形式のハイブリッド車両に本発明が適用されても構わない。
　また、前述の実施例では、エンジン１２の始動に際して、エンジン始動装置として機能する着火始動制御部７８による始動と、モータジェネレータＭＧによる始動とが同時に併用されていたが、必ずしも両者の開始は同時でなくてもよく、若干ずれてもよい。たとえば、着火始動制御部７８によるエンジン回転速度ＮＥの立ち上がり後の立ち下がりが開始されるまでの間にモータジェネレータＭＧによるアシストが行われてもよい。要するに、エンジン回転速度ＮＥの立ち上がり区間において、併用されていればよい。
　また、前述の実施例では、エンジン始動装置として機能する着火始動制御部７８は、停止中のエンジン１２の気筒のうち膨張行程にある気筒内に燃料を噴射し、それに着火することで得られる爆発エネルギを用いてエンジン回転速度ＮＥを立ち上げるものであったが、それに替えて、スタータモータを用いてエンジン回転速度ＮＥを立ち上げてエンジン１２を始動させるエンジン始動装置が設けられてもよい。
　その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
１０：駆動装置、１２：エンジン、５８：電子制御装置、７２：エンジン始動制御部、７４：クラッチ制御部、７６：前出し時間決定部、７８：着火始動制御部（エンジン始動装置）、８０：トルク補償制御部、８２：回転同期制御部、Ｋ０：クラッチ(クラッチ機構)、ＭＧ：電動機
 
 
 

Claims (10)

  1. 　駆動源として用いるエンジンおよび電動機と、前記エンジンと前記電動機との間の遮断を行うクラッチ機構と、前記クラッチ機構を切り離したまま前記エンジンを始動させるエンジン始動装置とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
    　前記エンジン始動装置による前記エンジンの始動に際し、前記クラッチ機構を係合させ前記電動機と前記エンジン始動装置とを併用して前記エンジンの始動を開始させること
    　を特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 　前記エンジン始動装置によって立ち上げられた前記エンジンの回転速度が低下する前に、前記クラッチ機構を係合させ前記電動機によって前記エンジンを始動させること
    　を特徴とする請求項１のハイブリッド車両の制御装置。
  3. 　前記エンジンの始動指令に先立って、前記クラッチ機構の係合指令を行うことを特徴とする請求項１または２のハイブリッド車両の制御装置。
  4. 　前記クラッチ機構に対する係合指令の前記エンジンの始動指令に対する前出し時間は、前記エンジンの始動指令から前記エンジンの回転速度の立ち上がり開始までの始動応答時間と前記クラッチ機構の係合指令から前記クラッチ機構の伝達トルクの立ち上がりまでのクラッチ応答時間との差分以上の時間であることを特徴とする請求項３のハイブリッド車両の制御装置。
  5. 　前記前出し時間または前記始動応答時間は、予め記憶された関係から、実際のエンジンの冷却水温度、エンジンの停止位相位置、エンジンの停止時排気逆流の有無との少なくとも１つに基づいて決定されることを特徴とする請求項４のハイブリッド車両の制御装置。
  6. 　前記前出し時間または前記クラッチ応答時間は、予め記憶された関係から、実際のクラッチ周辺温度と、クラッチの差回転数との少なくとも１つに基づいて決定されることを特徴とする請求項４のハイブリッド車両の制御装置
  7. 　前記エンジンの始動は、前記エンジンに備えられた複数の気筒のうち、膨張行程にある気筒に燃料噴射および点火を行ない、その気筒内での爆発によりトルクを発生させ、その繰り返しによりエンジンの回転速度の立ち上がりを行なう着火始動により実行されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１のハイブリッド車両の制御装置。
  8. 　前記クラッチ機構は、摩擦板が潤滑油で潤滑された摩擦板と、油圧が作用されることで発生する推力に基づいてそれら摩擦板を押圧するピストンとを有する所謂フルディップ型の湿式クラッチであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１のハイブリッド車両の制御装置。
  9. 　前記エンジンの始動完了後に、前記クラッチ機構の回転速度を同期させ、前記同期完了後の前記クラッチ機構を係合させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１のハイブリッド車両の制御装置。
  10. 　前記電動機を駆動源とする電動機走行から前記エンジンを駆動源とするエンジン走行への移行に際して行なわれるエンジン始動に際して、前記電動機は、前記エンジンの回転速度の立ち上がりを助勢するために前記クラッチ機構の係合により前記エンジンへ伝達されるアシストトルクに対応するトルク分だけ一時的に増量したトルクを出力することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１のハイブリッド車両の制御装置。
     
     
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