JP5962665B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン及び電動機と、そのエンジンと電動機との間の動力伝達経路を断接する断接クラッチとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

エンジンと、走行用の動力及びそのエンジンの始動に必要な動力を出力可能な電動機と、そのエンジンとその電動機との間の動力伝達経路を断接する断接クラッチとを備えるハイブリッド車両が良く知られている。例えば、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。一般的に、このようなハイブリッド車両では、断接クラッチを解放した状態で電動機のみを走行用駆動力源として走行するモータ走行（ＥＶ走行）と、断接用クラッチを係合した状態で少なくともエンジンを走行用駆動力源として走行するエンジン走行（ＥＨＶ走行）とが可能である。また、車両に対する駆動要求量（例えば要求駆動トルク、要求駆動力、要求駆動パワー等）などに基づいてＥＶ走行中にエンジンの始動が判断されると、断接クラッチが係合に向けて制御されつつエンジンが始動させられてＥＨＶ走行へ切り替えられる。例えば、特許文献１には、ＥＶ走行中に駆動要求量の増大に伴ってエンジンを始動する際には、ＥＶ走行が可能な駆動要求量範囲までは電動機にて駆動要求量を実現しつつ、エンジンを始動する技術が提案されている。

特開２００７−６９７９０号公報 特開２００９−２２７２７７号公報 特開２００７−１６０９９１号公報

ところで、駆動要求量の増大に伴うエンジン始動の際に、可能な限りＥＶ走行にて駆動要求量を実現すると（換言すれば電動機にて駆動要求量をできるだけ満たそうとすると）、例えば車速の上昇と連動して断接クラッチの差回転速度（＝出力側回転速度（例えば電動機回転速度）−入力側回転速度（例えばエンジン回転速度））が大きくなる。このことは、エンジン始動の際に、断接クラッチを係合するまでの時間が長くなってエンジン始動が遅れ、後段側へエンジントルクを伝達できるまでに時間が掛かってしまうことに繋がる。その為、エンジンと比較して応答性良くトルクが立ち上がる電動機にて駆動要求量をできるだけ満たそうとすることにより、駆動要求量の増大に対する初期の駆動トルクの立ち上がりは早くなる反面、専らエンジンにて駆動要求量を満たすべき最終的なエンジントルクへの到達が遅くなってしまう可能性がある。このような問題は、駆動要求量が大きい程、生じ易いと考えられる。また、電動機の後段側にトルクコンバータ等の流体式伝動装置が設けられている車両では、電動機の回転速度が上昇し易く、断接クラッチの差回転速度がより大きく成り易い為に上記問題が生じ易いことに加え、電動機の動力が流体式伝動装置の滑り（すなわち電動機の回転速度の上昇）に消費されて初期の駆動トルクの発生が遅れ易い可能性もある。尚、上述したような課題は未公知であり、駆動要求量の増大に合わせて違和感なく駆動力が発生させられるようにエンジンを始動することについて未だ提案されていない。

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、駆動要求量の増大に伴うエンジン始動時に、違和感なくその駆動要求量を実現させ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。

前記目的を達成する為の第１の発明の要旨とするところは、(a) エンジンと、走行用の動力及びそのエンジンの始動に必要な動力を出力可能な電動機と、そのエンジンとその電動機との間の動力伝達経路を断接する断接クラッチとを備え、その断接クラッチを解放した状態でその電動機のみを走行用駆動力源として走行するモータ走行中には、その断接クラッチを係合に向けて制御しつつそのエンジンを始動することが可能なハイブリッド車両の制御装置であって、(b) 前記電動機による前記エンジンの始動に必要な動力を残した状態での前記モータ走行中に、前記ハイブリッド車両に対する駆動要求量の増大に伴って前記エンジンを始動する際に、その駆動要求量が大きい場合には、その駆動要求量が小さい場合と比較して、そのエンジンの始動中における前記電動機による前記走行用の動力と前記エンジンの始動に必要な動力とを合わせた動力が小さくされる状態で前記走行用の動力を小さくすることにある。

このようにすれば、駆動要求量が比較的小さい場合のエンジン始動時は、駆動要求量の多くを電動機による動力で満たすことが可能である為、駆動要求量を専らエンジンによる動力で満たすことが遅れたとしても違和感が生じ難いことに対して、エンジンの始動中における電動機による走行用の動力が比較的大きくされることで、エンジン始動の応答性は低下するものの駆動要求量の多くを電動機による走行用の動力にて速やかに満たすことができて駆動要求量の増大に対する初期の追従性が向上する。一方で、駆動要求量が比較的大きい場合のエンジン始動時は、駆動要求量の多くを電動機による動力で満たすことができない為、駆動要求量を専らエンジンによる動力で満たすことが遅れると違和感が生じ易いことに対して、エンジンの始動中における電動機による走行用の動力が比較的小さくされることで、断接クラッチの差回転速度の増大が抑制されてその断接クラッチが比較的早く係合され、駆動要求量の増大に対する初期の追従性は低下するもののエンジン始動の応答性が向上して駆動要求量が専らエンジンにて速やかに実現される。よって、駆動要求量の増大に伴うエンジン始動時に、違和感なくその駆動要求量を実現させることができる。

ここで、第２の発明は、前記第１の発明に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記駆動要求量が所定値以下である場合には、前記エンジンの始動中における前記電動機による前記走行用の動力を、予め定められた前記モータ走行を実行可能な上限の電動機の動力まで許容する一方で、前記駆動要求量が所定値よりも大きい場合には、前記エンジンの始動中における前記電動機による前記走行用の動力を、その駆動要求量が大きい程、前記上限の電動機の動力よりも小さくすることにある。このようにすれば、駆動要求量が所定値以下であるときのエンジン始動時は、駆動要求量の多くを電動機による走行用の動力にて速やかに満たすことができて駆動要求量の増大に対する初期の追従性が適切に向上する。一方で、駆動要求量が所定値よりも大きいときのエンジン始動時は、駆動要求量が大きい程、断接クラッチの差回転速度の増大が抑制されてその断接クラッチが比較的早く係合され、エンジン始動の応答性が向上して駆動要求量が専らエンジンにて速やかに実現される。

また、第３の発明は、前記第２の発明に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記所定値は、前記エンジンによる走行用の動力の発生が遅れても違和感が生じないような駆動要求量の上限値として予め定められた前記電動機の動力制限判定値である。このようにすれば、駆動要求量の増大に伴うエンジン始動時に、違和感なくその駆動要求量を適切に実現させることができる。

また、第４の発明は、前記第１の発明乃至第３の発明の何れか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンを始動する際に、前記電動機の回転速度が低い場合には、その電動機の回転速度が高い場合と比較して、そのエンジンの始動中における前記電動機による前記走行用の動力を小さくすることにある。このようにすれば、前記電動機の回転速度が低いとその電動機の回転速度が上昇し易く断接クラッチの差回転速度が大きく成り易いことに対して、エンジンの始動中における電動機による走行用の動力が比較的小さくされることで、断接クラッチの差回転速度の増大が抑制されてその断接クラッチが比較的早く係合され、エンジン始動の応答性が向上する。

また、第５の発明は、前記第１の発明乃至第４の発明の何れか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記電動機と駆動輪との間の動力伝達経路には、流体式伝動装置が設けられていることにある。このようにすれば、流体式伝動装置が設けられていると電動機の回転速度が上昇し易く断接クラッチの差回転速度が大きく成り易いことに対して、エンジンの始動中における電動機による走行用の動力が比較的小さくされることで、断接クラッチの差回転速度の増大が抑制されてその断接クラッチが比較的早く係合され、エンジン始動の応答性が向上する。また、流体式伝動装置が設けられていると電動機による走行用の動力が電動機の回転速度の上昇により消費されて駆動輪側へ流れ難くなることに対して、エンジンの始動中における電動機による走行用の動力が比較的小さくされることで、電動機の回転速度の上昇が抑制されて電動機による初期の走行用の動力が駆動輪側へ流れ易くなる。

本発明が適用されるハイブリッド車両を構成する動力伝達経路の概略構成を説明する図であると共に、車両に設けられた制御系統の要部を説明する図である。 電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 予め定められたＥＶ−ＥＨＶ切替え線を有する関係（ＥＶ／ＥＨＶ領域マップ）の一例を示す図である。 要求駆動トルクと許容電動機トルクとの予め定められた関係（許容電動機トルクマップ）の一例を示す図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち駆動要求量の増大に伴うエンジン始動時に違和感なくその駆動要求量を実現させる為の制御作動を説明するフローチャートである。 図５のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートである。

本発明において、好適には、前記ハイブリッド車両は、前記電動機に動力伝達可能に連結されて走行用駆動力源（前記エンジン、前記電動機）からの動力を駆動輪側へ伝達する変速機を更に備えている。この変速機は、手動変速機、前記流体式伝動装置を有する自動変速機、或いは副変速機を有する自動変速機などにより構成される。この自動変速機は、複数組の遊星歯車装置の回転要素が係合装置によって選択的に連結されることにより複数のギヤ段が択一的に達成される公知の遊星歯車式自動変速機、常時噛み合う複数対の変速ギヤを２軸間に備える同期噛合型平行２軸式変速機ではあるが油圧アクチュエータによりギヤ段が自動的に切換られる同期噛合型平行２軸式自動変速機、同期噛合型平行２軸式自動変速機であるが入力軸を２系統備える型式の所謂ＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）、変速比が無段階に連続的に変化させられる所謂ベルト式無段変速機や所謂トロイダル式無段変速機などにより構成される。

また、好適には、前記エンジンとしては、例えば燃料の燃焼によって動力を発生するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関が広く用いられる。

また、好適には、前記断接クラッチは、湿式或いは乾式の係合装置が用いられる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両１０（以下、車両１０という）を構成するエンジン１４から駆動輪３４までの動力伝達経路の概略構成を説明する図であると共に、走行用駆動力源として機能するエンジン１４の出力制御、自動変速機１８の変速制御、走行用駆動力源として機能する電動機ＭＧの駆動制御などの為に車両１０に設けられた制御系統の要部を説明する図である。

図１において、車両用動力伝達装置１２（以下、動力伝達装置１２という）は、非回転部材としてのトランスミッションケース２０（以下、ケース２０という）内において、エンジン１４側から順番に、エンジン断接用クラッチＫ０、電動機ＭＧ、トルクコンバータ１６、オイルポンプ２２、及び自動変速機１８等を備えている。また、動力伝達装置１２は、自動変速機１８の出力回転部材である変速機出力軸２４に連結されたプロペラシャフト２６、そのプロペラシャフト２６に連結された差動歯車装置（ディファレンシャルギヤ）２８、その差動歯車装置２８に連結された１対の車軸３０等を備えている。このように構成された動力伝達装置１２は、例えばＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型の車両１０に好適に用いられるものである。動力伝達装置１２において、エンジン１４の動力は、エンジン断接用クラッチＫ０が係合された場合に、エンジン１４とエンジン断接用クラッチＫ０とを連結するエンジン連結軸３２から、エンジン断接用クラッチＫ０、トルクコンバータ１６、自動変速機１８、プロペラシャフト２６、差動歯車装置２８、及び１対の車軸３０等を順次介して１対の駆動輪３４へ伝達される。

トルクコンバータ１６は、ポンプ翼車１６ａに入力された動力（特に区別しない場合にはトルクや出力も同義）を変速機入力軸３６に連結されたタービン翼車１６ｂから自動変速機１８側へ流体を介して伝達する流体式伝動装置である。また、トルクコンバータ１６は、ポンプ翼車１６ａとタービン翼車１６ｂとの間を直結するロックアップクラッチ３８を備えている。また、ポンプ翼車１６ａにはオイルポンプ２２が連結されている。このオイルポンプ２２は、自動変速機１８を変速制御したり、エンジン断接用クラッチＫ０の係合・解放を制御したりする為の作動油圧をエンジン１４（或いは電動機ＭＧ）により回転駆動されることにより発生する機械式のオイルポンプである。

電動機ＭＧは、電気エネルギから機械的な動力を発生させる発動機としての機能及び機械的なエネルギーから電気エネルギを発生させる発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータである。換言すれば、電動機ＭＧは、動力源であるエンジン１４の代替として、或いはそのエンジン１４と共に走行用の動力を発生させる走行用駆動力源として機能し得る。また、エンジン１４により発生させられた動力や駆動輪３４側から入力される被駆動力（機械的エネルギー）から回生により電気エネルギを発生させ、その電気エネルギをインバータ５２を介して蓄電装置５４に蓄積する等の作動を行う。電動機ＭＧは、エンジン断接用クラッチＫ０とトルクコンバータ１６との間の動力伝達経路に連結されており（すなわち作動的にポンプ翼車１６ａに連結されており）、電動機ＭＧとポンプ翼車１６ａとの間では、相互に動力が伝達される。従って、電動機ＭＧは、エンジン１４と同様に、自動変速機１８の入力回転部材である変速機入力軸３６に動力伝達可能に連結されている。

エンジン断接用クラッチＫ０は、例えば互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型の油圧式摩擦係合装置であり、オイルポンプ２２が発生する油圧を元圧とし動力伝達装置１２に設けられた油圧制御回路５０によって係合解放制御される。そして、その係合解放制御においてはエンジン断接用クラッチＫ０のトルク容量が、油圧制御回路５０内のリニヤソレノイドバルブ等の調圧により例えば連続的に変化させられる。エンジン断接用クラッチＫ０は、それの解放状態において相対回転可能な１対のクラッチ回転部材（クラッチハブ及びクラッチドラム）を備えており、そのクラッチ回転部材の一方（クラッチハブ）はエンジン連結軸３２に相対回転不能に連結されている一方で、そのクラッチ回転部材の他方（クラッチドラム）はトルクコンバータ１６のポンプ翼車１６ａに相対回転不能に連結されている。このような構成から、エンジン断接用クラッチＫ０は、係合状態では、エンジン連結軸３２を介してポンプ翼車１６ａをエンジン１４と一体的に回転させる。すなわち、エンジン断接用クラッチＫ０の係合状態では、エンジン１４からの動力がポンプ翼車１６ａに入力される。一方で、エンジン断接用クラッチＫ０の解放状態では、ポンプ翼車１６ａとエンジン１４との間の動力伝達が遮断される。また、前述したように、電動機ＭＧは作動的にポンプ翼車１６ａに連結されているので、エンジン断接用クラッチＫ０は、エンジン１４とトルクコンバータ１６との間の動力伝達経路を断接するクラッチとして機能することはもちろんであるが、エンジン１４と電動機ＭＧとの間の動力伝達経路を断接する断接クラッチとしても機能する。

自動変速機１８は、エンジン断接用クラッチＫ０を介することなく電動機ＭＧに動力伝達可能に連結されて、電動機ＭＧと駆動輪３４との間の動力伝達経路の一部を構成し、走行用駆動力源（エンジン１４及び電動機ＭＧ）からの動力を駆動輪３４側へ伝達する。自動変速機１８は、例えばクラッチＣやブレーキＢ等の複数の油圧式摩擦係合装置の係合と解放とにより変速が実行されて複数の変速段（ギヤ段）が選択的に成立させられる公知の遊星歯車式多段変速機である。そして、自動変速機１８では、クラッチＣ及びブレーキＢが油圧制御回路５０によってそれぞれ係合解放制御されることにより、運転者のアクセル操作や車速Ｖ等に応じて所定のギヤ段が成立させられる。

尚、エンジン断接用クラッチＫ０、クラッチＣ、ブレーキＢ等のトルク容量は、例えば油圧式摩擦係合装置の摩擦材の摩擦係数や摩擦板を押圧する係合油圧によって決まるものであり、係合装置が動力伝達することが可能な伝達トルクに相当する。例えば、エンジン断接用クラッチＫ０のトルク容量は、エンジン断接用クラッチＫ０が動力伝達することが可能なＫ０伝達トルクＴkに相当する。また、摩擦材の摩擦係数は、一定の値ではなく作動油温や係合装置自身の差回転速度で変化するものである。その為、係合油圧の立ち上がりに対して、摩擦係数の立ち上がりが遅れる場合があるなど、係合装置のトルク容量と係合油圧とは必ずしも１対１に対応するものではないが、本実施例では、便宜上、係合装置のトルク容量と係合油圧とを同義に取り扱うこともある。

また、車両１０には、例えばハイブリッド駆動制御などに関連する車両１０の制御装置を含む電子制御装置８０が備えられている。電子制御装置８０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、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はＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに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車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置８０は、エンジン１４の出力制御、電動機ＭＧの回生制御を含む電動機ＭＧの駆動制御、自動変速機１８の変速制御、エンジン断接用クラッチＫ０のトルク容量制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用や電動機制御用や油圧制御用等に分けて構成される。また、電子制御装置８０には、各種センサ（例えばエンジン回転速度センサ５６、タービン回転速度センサ５８、出力軸回転速度センサ６０、電動機回転速度センサ６２、アクセル開度センサ６４、バッテリセンサ６６など）により検出された各種信号（例えばエンジン１４の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe、タービン回転速度Ｎtすなわち変速機入力軸３６の回転速度である変速機入力回転速度Ｎin、車速Ｖに対応する変速機出力軸２４の回転速度である変速機出力回転速度Ｎout、電動機ＭＧの回転速度である電動機回転速度Ｎm、運転者による車両１０に対する駆動要求量に対応するアクセル開度Ａcc、蓄電装置５４のバッテリ温度ＴＨbatやバッテリ入出力電流（バッテリ充放電電流）Ｉbatやバッテリ電圧Ｖbatなど）が、それぞれ供給される。また、電子制御装置８０からは、例えばエンジン１４の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号Ｓe、電動機ＭＧの作動を制御する為の電動機制御指令信号Ｓm、エンジン断接用クラッチＫ０や自動変速機１８のクラッチＣ及びブレーキＢの油圧アクチュエータを制御する為に油圧制御回路５０に含まれる電磁弁（ソレノイドバルブ）等を作動させる為の油圧指令信号Ｓpなどが、スロットルアクチュエータや燃料供給装置等のエンジン制御装置、インバータ５２、油圧制御回路５０などへそれぞれ出力される。尚、電子制御装置８０は、例えば上記バッテリ温度ＴＨbat、バッテリ充放電電流Ｉbat、及びバッテリ電圧Ｖbatなどに基づいて蓄電装置５４の充電状態（充電容量）ＳＯＣを逐次算出する。

図２は、電子制御装置８０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図２において、変速制御手段すなわち変速制御部８２は、例えば車速Ｖと駆動要求量（例えばアクセル開度Ａcc等）とを変数として予め記憶された公知の関係（変速線図、変速マップ）から車両状態（例えば実際の車速Ｖ及びアクセル開度Ａcc等）に基づいて、自動変速機１８の変速を実行すべきか否かを判断しすなわち自動変速機１８の変速すべきギヤ段を判断し、その判断したギヤ段が得られるように自動変速機１８の自動変速制御を実行する。

ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部８４は、エンジン１４の駆動を制御するエンジン駆動制御部としての機能と、インバータ５２を介して電動機ＭＧによる駆動力源又は発電機としての作動を制御する電動機作動制御部としての機能を含んでおり、それら制御機能によりエンジン１４及び電動機ＭＧによるハイブリッド駆動制御等を実行する。例えば、ハイブリッド制御部８４は、アクセル開度Ａccや車速Ｖに基づいて車両１０に対する駆動要求量（すなわちドライバ要求量）としての要求駆動トルクＴouttgtを算出し、伝達損失、補機負荷、自動変速機１８のギヤ段、蓄電装置５４の充電容量ＳＯＣ等を考慮して、その要求駆動トルクＴouttgtが得られる走行用駆動力源（エンジン１４及び電動機ＭＧ）の出力トルクとなるようにその走行用駆動力源を制御する。尚、前記駆動要求量としては、駆動輪３４における要求駆動トルクＴouttgtの他に、駆動輪３４における要求駆動力、駆動輪３４における要求駆動パワー、変速機出力軸２４における要求変速機出力トルク、及び変速機入力軸３６における要求変速機入力トルク、走行用駆動力源（エンジン１４及び電動機ＭＧ）の目標トルク等を用いることもできる。また、駆動要求量として、単にアクセル開度Ａccやスロットル弁開度や吸入空気量等を用いることもできる。

より具体的には、ハイブリッド制御部８４は、例えば上記要求駆動トルクＴouttgtが電動機ＭＧの出力トルク（電動機トルク）Ｔmのみで賄える範囲の場合すなわち要求駆動トルクＴouttgtがモータ走行を実行可能な上限の電動機トルクとして予め定められた（すなわち予め求められて記憶された）ＥＶ上限トルクＴmevlim以下である場合、車速Ｖがモータ走行を実行可能な上限の車速として予め定められたＥＶ上限車速以下である場合、及び充電容量ＳＯＣがモータ走行を実行可能な下限の充電容量として予め定められたＥＶ許可容量以上である場合には、走行モードをモータ走行モード（以下、ＥＶモード）とし、電動機ＭＧのみを走行用の駆動力源として走行するモータ走行（ＥＶ走行）を行う。一方で、ハイブリッド制御部８４は、例えば上記要求駆動トルクＴouttgtが少なくともエンジン１４の出力トルク（エンジントルク）Ｔeを用いないと賄えない範囲の場合すなわち要求駆動トルクＴouttgtがＥＶ上限トルクＴmevlimを超えている場合、車速Ｖが上記ＥＶ上限車速を超えている場合、或いは充電容量ＳＯＣが上記ＥＶ許可容量未満である場合には、走行モードをエンジン走行モードすなわちハイブリッド走行モード（以下、ＥＨＶモード）とし、少なくともエンジン１４を走行用の駆動力源として走行するエンジン走行すなわちハイブリッド走行（ＥＨＶ走行）を行う。

図３は、車速Ｖと駆動要求量（例えばアクセル開度Ａcc等）とを変数とする二次元座標内において予め定められたモータ走行領域（ＥＶ領域）とエンジン走行領域（ＥＨＶ領域）とを領域分けするＥＶ−ＥＨＶ切替え線を有する関係（ＥＶ／ＥＨＶ領域マップ）を示す図である。ハイブリッド制御部８４は、例えば図３の点ａに示すように車両状態（例えば実際の車速Ｖ及びアクセル開度Ａcc等）がＥＶ領域にあって且つ充電容量ＳＯＣがＥＶ許可容量以上である場合にはＥＶ走行を実行する一方で、例えば図３の点ｂ（又は点ｃ）に示すように車両状態がＥＨＶ領域にあるか或いは充電容量ＳＯＣがＥＶ許可容量未満である場合にはＥＨＶ走行を実行する。尚、この図３のＥＶ／ＥＨＶ領域マップにおけるＥＶ−ＥＨＶ切替え線は、便宜上線で表しているが、制御の上では、車両状態で表される点の連なりでもある。また、このＥＶ−ＥＨＶ切替え線は、ヒステリシスを有するように、ＥＶ領域からＥＨＶ領域に遷移する時のＥＶ→ＥＨＶ切替え線及びＥＨＶ領域からＥＶ領域に遷移する時のＥＨＶ→ＥＶ切替え線を有することが望ましい。

ハイブリッド制御部８４は、ＥＶ走行を行う場合には、エンジン断接用クラッチＫ０を解放させてエンジン１４とトルクコンバータ１６との間の動力伝達経路を遮断すると共に、電動機ＭＧにＥＶ走行に必要な電動機トルクＴmを出力させる。一方で、ハイブリッド制御部８４は、ＥＨＶ走行を行う場合には、エンジン断接用クラッチＫ０を係合させてエンジン１４とトルクコンバータ１６との間の動力伝達経路を接続すると共に、エンジン１４にＥＨＶ走行に必要なエンジントルクＴeを出力させつつ必要に応じて電動機ＭＧにアシストトルクを出力させる。

また、ハイブリッド制御部８４は、ＥＶ走行中に、例えば図３の点ａ→点ｂ（又は点ｃ）に示すように車両状態がＥＶ領域からＥＨＶ領域へと遷移したか或いは充電容量ＳＯＣがＥＶ許可容量未満となった場合には、走行モードをＥＶモードからＥＨＶモードへ切り換えると共にエンジン１４の始動開始を判断し、エンジン１４を始動させてＥＨＶ走行を行う。ハイブリッド制御部８４によるエンジン１４の始動方法としては、例えばエンジン断接用クラッチＫ０を係合に向けて制御しつつ（見方を換えれば電動機ＭＧによりエンジン１４を回転駆動しつつ）エンジン始動する。

上記エンジン１４の始動方法では、エンジン始動に必要なトルクであるエンジン始動トルクＴmsが必要となる。このエンジン始動トルクＴmsとしては、例えばエンジン１４のフリクショントルク（ポンピングロスに相当するコンプレッショントルク＋摺動抵抗に相当するメカニカルフリクショントルク）とエンジンイナーシャとの合計トルクに対応するトルクが速やかなエンジン始動に必要となる。また、加速応答性を向上する為に、断接用クラッチＫ０の係合後のエンジントルクＴeの目標値やエンジン回転速度Ｎeの目標値が駆動要求量に応じて大きくなる程、大きなエンジン始動トルクＴmsとしても良い。また、エンジン始動トルクＴmsは、断接用クラッチＫ０を介してエンジン１４側へ流れる分の電動機トルクＴmに相当する。

従って、ハイブリッド制御部８４は、エンジン１４の始動開始を判断すると、必要とされるエンジン始動トルクＴmsをエンジン１４側へ伝達する為のＫ０伝達トルクＴkが得られるように、エンジン断接用クラッチＫ０の係合油圧（Ｋ０クラッチ圧）の指令値（Ｋ０クラッチ圧指令値）を出力して、エンジン回転速度Ｎeを引き上げる。そして、ハイブリッド制御部８４は、エンジン回転速度Ｎeが完爆可能な所定回転速度まで引き上げられたと判断すると、エンジン点火や燃料供給などを開始してエンジン１４を始動する。更に、ハイブリッド制御部８４は、エンジン始動後、エンジン１４の自立運転でエンジン回転速度Ｎeが電動機回転速度Ｎmまで上昇して同期したと判断すると、エンジントルクＴeを駆動輪３４側へ適切に伝達する為のＫ０伝達トルクＴkが得られるように（例えばエンジン断接用クラッチＫ０を完全係合する為の最終的なＫ０伝達トルクＴkが得られるように）、Ｋ０クラッチ圧指令値（例えばＫ０クラッチ圧の最大値に対応する最大Ｋ０クラッチ圧指令値）を出力する。

ハイブリッド制御部８４は、エンジン１４の始動時には、駆動トルクＴoutの落ち込みを抑制する為に、要求駆動トルクＴouttgtを満たす為に必要な電動機トルクＴmすなわち駆動輪３４側へ流れて電動機ＭＧによる走行用の動力となる分の電動機トルクＴm（以下、ＥＶ力行トルクと称す）にエンジン始動トルクＴmsとして必要な電動機トルクＴmを加算した大きさの電動機トルクＴmを出力する指令をインバータ５２へ出力する。このように本実施例のエンジン１４の始動方法では、エンジン始動トルクＴmsが必要となる為、エンジン始動に備えて、そのエンジン始動トルクＴms分の余力を残した状態でＥＶ走行を実行することが望ましい。つまり、電動機ＭＧが出力可能なその時点での最大電動機トルクＴmmaxからエンジン始動トルクＴms分を差し引いたトルクをＥＶ上限トルクＴmevlimとしてＥＶ領域を設定することが望ましい。

ここで、ＥＶ走行中に駆動要求量の増大に伴ってエンジン１４を始動する際に、駆動要求量の増大に合わせて違和感なく駆動トルクＴoutを発生させることについて詳細に説明する。ＥＶ走行中に駆動要求量の増大に伴ってエンジン１４を始動する場合、エンジン１４を始動してエンジン断接用クラッチＫ０が係合するまでは、エンジン１４による走行用の動力としてのエンジントルクＴeを基にした駆動トルクＴoutが発生させられない。その為、エンジン断接用クラッチＫ０が係合するまでは、電動機ＭＧにて駆動要求量の多くをできるだけ満たすことが考えられる。つまり、駆動要求量の増大に追従してＥＶ力行トルクにてできるだけ多くの駆動トルクＴoutを発生させることが考えられる。しかしながら、エンジン断接用クラッチＫ０の係合前に、できるだけ多くの駆動トルクＴoutを発生させると、例えば車速Ｖの上昇と連動してエンジン断接用クラッチＫ０のクラッチ差回転速度ΔＮk（＝Ｎm−Ｎe）が大きくなる。このことは、エンジン断接用クラッチＫ０を係合するまでの時間が長くなって、エンジントルクＴeを基にした駆動トルクＴoutを発生できるまでに時間が掛かることに繋がってしまう。このように、エンジン１４と比較して応答性良くトルクが立ち上がる電動機ＭＧにて駆動要求量をできるだけ満たそうとすることにより、駆動要求量の増大に対する駆動トルクＴoutの初期の追従性は向上する反面、専らエンジン１４にて駆動要求量を満たすべき最終的なエンジントルクＴeへの到達が遅くなってしまう可能性がある。特に、本実施例の車両１０では、電動機ＭＧと駆動輪３４との間の動力伝達経路にトルクコンバータ１６が設けられている為、ＥＶ力行トルクによって電動機回転速度Ｎmが上昇し易く、クラッチ差回転速度ΔＮkが大きくなるという現象が顕著に現れる。加えて、ＥＶ力行トルクがトルクコンバータ１６の滑り（すなわち電動機回転速度Ｎmの上昇）に消費されて駆動輪側３４へ流れ難くなり、実質的な駆動トルクＴoutの発生が遅れる可能性もある。

一方で、図３の点ｂや点ｃに示すように、エンジン始動が判断される駆動要求量の増大も一様ではない。具体的には、図３の点ｂに示すような車両状態では、図３の点ｃに示すような車両状態と比較して、駆動要求量が小さく、駆動要求量を満たすべき最終的なエンジントルクＴeとＥＶ上限トルクＴmevlimとの差が小さい。その為、エンジン始動中にＥＶ力行トルクにてできるだけ多くの駆動トルクＴoutを発生させれば駆動要求量を増大したことに対する追従性が向上されると共に、エンジン始動中に駆動要求量の多くを満たすことになり、最終的なエンジントルクＴeへの到達が遅くなっても、駆動要求量を増大したことに対する違和感が生じ難い。反対に、図３の点ｃに示すような車両状態では、図３の点ｂに示すような車両状態と比較して、駆動要求量が大きく、駆動要求量を満たすべき最終的なエンジントルクＴeとＥＶ上限トルクＴmevlimとの差が大きい。その為、エンジン始動中にＥＶ力行トルクにてできるだけ多くの駆動トルクＴoutを発生させたとしても駆動要求量の多くを満たすことができず、最終的なエンジントルクＴeへの到達が遅くなることに因って、駆動要求量を増大したことに対する違和感が生じ易い。寧ろ、エンジン始動中にはＥＶ力行トルクを少なくしてクラッチ差回転速度ΔＮkの増大を抑制することで、初期の追従性を低下させてでも最終的なエンジントルクＴeへの到達を早くした方が、駆動要求量を増大したことに対する違和感が生じ難いと考えられる。

そこで、本実施例の電子制御装置８０は、駆動要求量の増大に伴ってエンジン１４を始動する際に、違和感なくその駆動要求量を実現させる為に、その駆動要求量が大きい場合には、その駆動要求量が小さい場合と比較して、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクを小さくする。

他方、電動機回転速度Ｎmが低い場合には、電動機回転速度Ｎmが高い場合と比較して、駆動要求量が増大された時の電動機回転速度Ｎmの吹き上がりが大きいと考えられる。その為、電動機回転速度Ｎmが低い場合には、クラッチ差回転速度ΔＮkが大きくなるという現象が現れ易い。そこで、本実施例の電子制御装置８０は、駆動要求量の増大に伴ってエンジン１４を始動する際に、違和感なくその駆動要求量を実現させる為に、電動機回転速度Ｎmが低い場合には、電動機回転速度Ｎmが高い場合と比較して、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクを小さくする。

より具体的には、図２に戻り、ＭＧ回転速度判定手段すなわちＭＧ回転速度判定部８６は、ハイブリッド制御部８４によりＥＶ走行中にＥＶモードからＥＨＶモードへの切替え（すなわちエンジン１４の始動開始）が判断された場合には、電動機回転速度Ｎmが所定値β未満であるか否かを判定する。この所定値βは、例えばＥＶ力行トルクが増大しても電動機回転速度Ｎmの吹き上がりによるクラッチ差回転速度ΔＮkの増大が生じ難いような電動機回転速度Ｎmの下限値として予め実験的に定められた電動機ＭＧの低回転判定値である。

駆動要求量判定手段すなわち駆動要求量判定部８８は、ハイブリッド制御部８４によりＥＶ走行中にＥＶモードからＥＨＶモードへの切替え（すなわちエンジン１４の始動開始）が判断された場合には、要求駆動トルクＴouttgtとＥＶ上限トルクＴmevlimとのトルク差ΔＴehv（＝Ｔouttgt−Ｔmevlim）が所定値αよりも大きいか否かを判定する。見方を換えれば、駆動要求量判定部８８は、要求駆動トルクＴouttgtがＥＶ上限トルクＴmevlimに所定値αを加えた所定値Ａ（＝Ｔmevlim＋α）よりも大きいか否かを判定する（図３参照）。この所定値αは、例えばエンジントルクＴeの発生が遅れても違和感が生じないようなトルク差ΔＴehvの上限値として予め実験的に定められた電動機ＭＧの動力制限判定値である。この所定値Ａは、例えばエンジントルクＴeの発生が遅れても違和感が生じないような駆動要求量（要求駆動トルクＴouttgt）の上限値として予め実験的に定められた電動機ＭＧの動力制限判定値である。

ハイブリッド制御部８４は、ＭＧ回転速度判定部８６により電動機回転速度Ｎmが所定値β以上であると判定された場合、或いは駆動要求量判定部８８によりトルク差ΔＴehvが所定値α以下である（すなわち要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａ以下である）と判定された場合には、エンジン始動中（エンジン断接用クラッチＫ０を係合に向けて制御中）におけるＥＶ力行トルクを制限せず、そのＥＶ力行トルクをＥＶ上限トルクＴmevlimまで許容する。従って、ハイブリッド制御部８４は、駆動要求量の増大に伴ってＥＶモードからＥＨＶモードへの切替えを判断した場合には、エンジン始動中にＥＶ力行トルクをＥＶ上限トルクＴmevlimまで要求駆動トルクＴouttgtに追従させる。

一方で、ハイブリッド制御部８４は、ＭＧ回転速度判定部８６により電動機回転速度Ｎmが所定値β未満であると判定され、且つ駆動要求量判定部８８によりトルク差ΔＴehvが所定値αよりも大きい（すなわち要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａよりも大きい）と判定された場合には、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクを、例えば図４に示すように、駆動要求量が大きい程、ＥＶ上限トルクＴmevlimよりも小さくする。図４は、要求駆動トルクＴouttgtとエンジン始動中におけるＥＶ力行トルクとして許容される許容電動機トルクＴmperとの予め定められた関係（許容電動機トルクマップ）を示す図である。図４において、要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａ以下とされる範囲では、ＥＶ上限トルクＴmevlimに対する許容率が100[%]とされており、許容電動機トルクＴmperはＥＶ上限トルクＴmevlimとされる。すなわち、要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａ以下とされる場合は、ＥＶ力行トルクがＥＶ上限トルクＴmevlimまで許容される。一方で、要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａよりも大きくされる範囲では、大きくされる程、上記許容率が100[%]から漸減されており、許容電動機トルクＴmperはＥＶ上限トルクＴmevlimから漸減される。すなわち、要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａよりも大きくされる場合は、大きくされる程ＥＶ上限トルクＴmevlimよりも小さくされた許容電動機トルクＴmperまでＥＶ力行トルクが許容される。

図５は、電子制御装置８０の制御作動の要部すなわち駆動要求量の増大に伴うエンジン始動時に違和感なくその駆動要求量を実現させる為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。また、この図５のフローチャートは、例えばＥＶ走行中に実行される。図６は、図５のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートである。

図５において、先ず、ハイブリッド制御部８４に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１０において、例えばＥＶモードからＥＨＶモードへの切替え（すなわちエンジン１４の始動開始）が判断される。このＳ１０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が肯定される場合はＭＧ回転速度判定部８６に対応するＳ２０において、電動機回転速度Ｎmが所定値β未満であるか否かが判定される（図６のｔ１時点）。このＳ２０の判断が肯定される場合は駆動要求量判定部８８に対応するＳ３０において、要求駆動トルクＴouttgtとＥＶ上限トルクＴmevlimとのトルク差ΔＴehvが所定値αよりも大きいか否かが判定される（図６のｔ１時点）。このＳ３０の判断が肯定される場合はハイブリッド制御部８４に対応するＳ４０において、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクが、駆動要求量が大きい程ＥＶ上限トルクＴmevlimよりも小さくされる。例えば図４に示されるように、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクが、要求駆動トルクＴouttgtが大きくされる程、ＥＶ上限トルクＴmevlimよりも小さくされた許容電動機トルクＴmperまで許容される（図６のｔ１時点乃至ｔ２時点における実線参照）。一方で、上記Ｓ２０の判断が否定されるか或いは上記Ｓ３０の判断が否定される場合はハイブリッド制御部８４に対応するＳ５０において、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクが制限されず、そのＥＶ力行トルクがＥＶ上限トルクＴmevlimまで許容される（図６のｔ１時点乃至ｔ２’時点の破線参照）。

図６のタイムチャートは、例えばアクセルオフの減速走行となっているＥＶ走行中に、アクセルオンされたことによってエンジン１４が始動される場合の一例を示したものである。図６の実線及び破線は要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａよりも大きくなるようなアクセルオンに伴うエンジン始動の場合であって、実線は本実施例であり、破線は従来例である。また、図６の二点鎖線は、要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａ以下となるようなアクセルオンに伴うエンジン始動の場合の本実施例である。この二点鎖線で示す本実施例は、アクセル開度の欄を除き、ｔ１時点乃至ｔ２’時点では、破線で示す従来例と同様である。図６において、破線に示す従来例では、要求駆動トルクＴouttgtが比較的大きいにも拘わらずエンジン始動中にＥＶ力行トルクが制限されていない為、エンジン始動が遅れ（エンジン断接用クラッチＫ０の係合過渡時間が長く）、要求駆動トルクＴouttgtに対応する最終的なエンジントルクＴeへの到達が遅れている。これに対して、実線に示す本実施例では、要求駆動トルクＴouttgtが比較的大きいことでエンジン始動中にＥＶ力行トルクが制限される為、トルクコンバータ１６の不要な滑りが生じず、エンジン始動が早まられる（エンジン断接用クラッチＫ０の係合過渡時間が短縮される）。また、エンジン始動が早まられる為、要求駆動トルクＴouttgtに対応する最終的なエンジントルクＴeへの到達が早められる。また、エンジン断接用クラッチＫ０の係合過渡時間が短縮される為、エンジン始動中における電動機ＭＧの消費電力が低減される。また、エンジン始動の開始初期（ｔ１時点直後）において、ＥＶ力行トルクがトルクコンバータ１６の滑りに消費されることが抑制され、実質的な駆動トルクＴoutの発生も早められる。一方、二点鎖線に示す本実施例では、要求駆動トルクＴouttgtが比較的小さい為、最終的なエンジントルクＴeへの応答性よりもエンジン始動中（例えばｔ１時点乃至ｔ２’時点）における要求駆動トルクＴouttgtへの追従性が重視されている。

上述のように、本実施例によれば、駆動要求量が比較的小さい場合のエンジン始動時は、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクが比較的大きくされることで、エンジン始動の応答性は低下するものの駆動要求量の多くをＥＶ力行トルクにて速やかに満たすことができて駆動要求量の増大に対する初期の追従性が向上する。一方で、駆動要求量が比較的大きい場合のエンジン始動時は、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクが比較的小さくされることで、クラッチ差回転速度ΔＮkの増大が抑制されてエンジン断接用クラッチＫ０が比較的早く係合され、駆動要求量の増大に対する初期の追従性は低下するもののエンジン始動の応答性が向上して駆動要求量が専らエンジン１４にて速やかに実現される。よって、駆動要求量の増大に伴うエンジン始動時に、違和感なくその駆動要求量を実現させることができる。

また、本実施例によれば、要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａ以下である場合には、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクをＥＶ上限トルクＴmevlimまで許容する一方で、要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａよりも大きい場合には、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクを、要求駆動トルクＴouttgtが大きい程、ＥＶ上限トルクＴmevlimよりも小さくする。このようにすれば、要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａ以下であるときのエンジン始動時は、要求駆動トルクＴouttgtの多くをＥＶ力行トルクにて速やかに満たすことができて要求駆動トルクＴouttgtの増大に対する初期の追従性が適切に向上する。一方で、要求駆動トルクＴouttgtが所定値Ａよりも大きいときのエンジン始動時は、要求駆動トルクＴouttgtが大きい程、クラッチ差回転速度ΔＮkの増大が抑制されてエンジン断接用クラッチＫ０が比較的早く係合され、エンジン始動の応答性が向上して要求駆動トルクＴouttgtが専らエンジン１４にて速やかに実現される。

また、本実施例によれば、前記所定値Ａは、エンジントルクＴeの発生が遅れても違和感が生じないような要求駆動トルクＴouttgtの上限値として予め実験的に定められた電動機ＭＧの動力制限判定値であるので、要求駆動トルクＴouttgtの増大に伴うエンジン始動時に、違和感なく要求駆動トルクＴouttgtを適切に実現させることができる。

また、本実施例によれば、エンジン１４を始動する際に、電動機回転速度Ｎmが低い場合には、電動機回転速度Ｎmが高い場合と比較して、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクを小さくするので、クラッチ差回転速度ΔＮkの増大が抑制されてエンジン断接用クラッチＫ０が比較的早く係合され、エンジン始動の応答性が向上する。

また、本実施例によれば、車両１０にはトルクコンバータが設けられており、ＥＶ力行トルクによって電動機回転速度Ｎmが上昇し易いが、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクが比較的小さくされることで、クラッチ差回転速度ΔＮkの増大が抑制されてエンジン断接用クラッチＫ０が比較的早く係合され、エンジン始動の応答性が向上する。また、トルクコンバータが設けられていることでＥＶ力行トルクがトルクコンバータ１６の滑り（すなわち電動機回転速度Ｎmの上昇）に消費されて駆動輪側３４へ流れ難くなるが、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクが比較的小さくされることで、電動機回転速度Ｎmの上昇が抑制されて初期のＥＶ力行トルクが駆動輪３４側へ流れ易くなり、実質的な駆動トルクＴoutの発生が早められる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、流体式伝動装置としてトルクコンバータ１６が用いられていたが、トルクコンバータ１６に替えて、トルク増幅作用のない流体継手（フルードカップリング）などの他の流体式伝動装置が用いられても良い。また、ロックアップクラッチ３８は必ずしも設けられなくても良い。

また、前述の実施例では、トルクコンバータ１６が備えられている車両１０を例示して本発明を説明したが、トルクコンバータ１６が備えられていない車両であっても本発明は適用され得る。駆動要求量の増大に伴うエンジン始動の際に、エンジン始動中におけるＥＶ力行トルクの増大によってクラッチ差回転速度ΔＮkが大きくなるという現象が、トルクコンバータ１６が備えられている場合の方が顕著に現れるということであり、トルクコンバータ１６が備えられていない場合であっても例えば車速Ｖの上昇に伴って上記現象は現れる。その為、トルクコンバータ１６が備えられている車両１０の方が本発明によって顕著な効果が得られるが、トルクコンバータ１６が備えられていない車両であっても本発明による一応の効果は得られる。

また、前述の実施例において、車両１０には、自動変速機１８が設けられていたが、この自動変速機１８は必ずしも設けられなくても良い。

尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ハイブリッド車両
１４：エンジン
１６：トルクコンバータ（流体式伝動装置）
３４：駆動輪
８０：電子制御装置（制御装置）
Ｋ０：エンジン断接用クラッチ（断接クラッチ）
ＭＧ：電動機

Claims (5)

1. エンジンと、走行用の動力及び該エンジンの始動に必要な動力を出力可能な電動機と、該エンジンと該電動機との間の動力伝達経路を断接する断接クラッチとを備え、該断接クラッチを解放した状態で該電動機のみを走行用駆動力源として走行するモータ走行中には、該断接クラッチを係合に向けて制御しつつ該エンジンを始動することが可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記電動機による前記エンジンの始動に必要な動力を残した状態での前記モータ走行中に、前記ハイブリッド車両に対する駆動要求量の増大に伴って前記エンジンを始動する際に、該駆動要求量が大きい場合には、該駆動要求量が小さい場合と比較して、該エンジンの始動中における前記電動機による前記走行用の動力と前記エンジンの始動に必要な動力とを合わせた動力が小さくされる状態で前記走行用の動力を小さくすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記駆動要求量が所定値以下である場合には、前記エンジンの始動中における前記電動機による前記走行用の動力を、予め定められた前記モータ走行を実行可能な上限の電動機の動力まで許容する一方で、
   前記駆動要求量が所定値よりも大きい場合には、前記エンジンの始動中における前記電動機による前記走行用の動力を、該駆動要求量が大きい程、前記上限の電動機の動力よりも小さくする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. 前記所定値は、前記エンジンによる走行用の動力の発生が遅れても違和感が生じないような駆動要求量の上限値として予め定められた前記電動機の動力制限判定値であることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記エンジンを始動する際に、前記電動機の回転速度が低い場合には、該電動機の回転速度が高い場合と比較して、該エンジンの始動中における前記電動機による前記走行用の動力を小さくすることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記電動機と駆動輪との間の動力伝達経路には、流体式伝動装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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