JP6065987B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンとモータジェネレータを有するハイブリッド車両において、モータジェネレータによってエンジン始動を行うハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

従来、電気自動車モードでの走行中、余剰モータトルクがエンジン始動トルクに対して不足したとき、変速機の変速比をハイ側に変更することでモータ回転数を低減し、トルク不足を解消する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）。

特開2008-105494号公報

ところで、モータジェネレータによるコースト回生運転中は、車両に生じるショックを感じやすく、そのときエンジン始動を行うと、エンジン始動ショックによってドライバーに不快感を与えることが考えられる。
しかしながら、従来のハイブリッド車両の制御装置では、変速機の変速比をハイ側にすることでモータ回転数を低減してエンジン始動するため、エンジン始動ショックを抑制することが困難であった。また、変速比をハイ側にするために、アクセル踏み込みに現れる要求駆動力の増加に対し、ドライバーに初期インフォメーション加速度を感じさせることが難しいという問題も生じていた。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、コースト回生運転中のエンジン始動時におけるエンジン始動ショックを抑制しつつ、要求駆動力の増加に対する初期インフォメーション加速度を感じ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は、駆動系に、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジンと前記モータジェネレータの間に介装した第１クラッチと、前記モータジェネレータと駆動輪の間に介装した第２クラッチと、を有し、前記第１クラッチを開放し、前記第２クラッチを締結して走行する電気自動車モードでの前記モータジェネレータによるコースト回生運転中に、要求駆動力の増加に基づくエンジン始動要求が生じたとき、前記モータジェネレータをエンジン始動モータとしてエンジン始動を行うエンジン始動制御手段を備えている。
前記エンジン始動制御手段は、第２クラッチ制御部と、エンジン始動制御部と、を有している。
前記第２クラッチ制御部は、前記第２クラッチを完全開放する。
前記エンジン始動制御部は、前記第１クラッチを締結又はスリップ締結し、エンジンクランキング動作と空気・燃料を噴射して点火することによるエンジン始動制御を行う。

よって、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、エンジン始動要求時、第２クラッチ制御部によって第２クラッチを完全開放することで、エンジン始動に伴うトルク変動が駆動輪に伝達されることを防止し、エンジン始動ショックを抑制することができる。
また、第２クラッチを開放することで、モータジェネレータによって生じさせていたエンジンブレーキ相当の回生トルク＝コースト減速度が抜けることになる。そのため、要求駆動力の増加に対する初期インフォメーション加速度を感じさせることができる。

実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両を示す全体システム図である。 ハイブリッドコントロールモジュールにて実行されるエンジン始動制御処理（エンジン始動制御手段）の流れを示すフローチャートである。 モータジェネレータにおけるモータ回転数とモータトルクの関係を示すマップと、モータトルクの分配を示す説明図である。 コースト回生運転時の車速とコースト回転数の関係を示す説明図である。 実施例１の制御装置において、コースト回生運転時にアクセル踏み込みエンジン始動要求が発生した際のアクセル開度、車両加速度、CL2トルク指令、CL1油圧指令、ENG回転数、MG回転数、PRI回転数の各特性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。

（実施例１）
まず、実施例１のハイブリッド車両の制御装置の構成を、「ＦＦハイブリッド車両の全体システム構成」、「エンジン始動制御処理の詳細構成」に分けて説明する。

［ＦＦハイブリッド車両の全体システム構成］
図１は、実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両を示す全体システム図である。以下、図１に基づいて、実施例１のハイブリッド車両の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の全体システム構成を説明する。

ＦＦハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）の駆動系としては、図１に示すように、スタータモータ１と、横置きエンジン２（略称「ENG」）と、第１クラッチ３(略称「CL1」)と、モータジェネレータ４（略称「MG」）と、第２クラッチ５（略称「CL2」）と、ベルト式無段変速機６（略称「CVT」）と、を備えている。ベルト式無段変速機６の出力軸は、終減速ギヤトレイン７と差動ギヤ８と左右のドライブシャフト９Ｌ,９Ｒを介し、駆動輪である左右の前輪１０Ｌ,１０Ｒに駆動連結される。なお、左右の後輪１１Ｌ,１１Ｒは、従動輪としている。

前記スタータモータ１は、横置きエンジン２のクランク軸に設けられたエンジン始動用ギヤに噛み合うギヤを持ち、エンジン始動時にクランク軸を回転駆動するクランキングモータである。

前記横置きエンジン２は、クランク軸方向を車幅方向としてフロントルームに配置したエンジンであり、ＦＦハイブリッド車両の駆動源となる。この横置きエンジン２は、電動ウォータポンプ１２と、横置きエンジン２の逆転を検知するクランク軸回転センサ１３と、を有する。また、この横置きエンジン２によって室内エアコン用のコンプレッサ（不図示）が駆動される。さらに、横置きエンジン２の吸気負圧は、図示しない負圧ブースタに導入される。

前記第１クラッチ３は、横置きエンジン２とモータジェネレータ４との間に介装された油圧作動によるノーマルオープンの乾式多板摩擦クラッチであり、第１クラッチ油圧により完全締結/スリップ締結/開放が制御される。

前記モータジェネレータ４は、第１クラッチ３を介して横置きエンジン２に連結された三相交流の永久磁石型同期モータであり、ＦＦハイブリッド車両の駆動源となる。このモータジェネレータ４は、モータコントローラ８３からインバータ２６に対し正のトルク（駆動トルク）指令が出力されている時には、強電バッテリ２１からの放電電力を使って駆動トルクを発生する駆動動作をし、左右の前輪１０Ｌ,１０Ｒを駆動する（力行）。一方、モータコントローラ８３からインバータ２６に対し負のトルク（発電トルク）指令が出力されている時には、左右の前輪１０Ｌ,１０Ｒからの回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電動作をし、発電した電力を強電バッテリ２１の充電電力とする（回生）。
なお、このモータジェネレータ４とインバータ２６は、ＡＣハーネス２７を介して接続される。

前記第２クラッチ５は、モータジェネレータ４と駆動輪である左右の前輪１０Ｌ,１０Ｒとの間に介装された油圧作動によるノーマルクローズの湿式多板摩擦クラッチであり、第２クラッチ油圧により完全締結/スリップ締結/開放が制御される。実施例１の第２クラッチ５は、遊星ギヤによるベルト式無段変速機６の前後進切替機構に設けられた前進クラッチ５ａと後退ブレーキ５ｂを流用している。つまり、前進走行時には、前進クラッチ５ａが第２クラッチ５とされ、後退走行時には、後退ブレーキ５ｂが第２クラッチ５とされる。

前記ベルト式無段変速機６は、プライマリ油室とセカンダリ油室への変速油圧によりベルトの巻き付き径を変えることで無段階の変速比を得る変速機である。このベルト式無段変速機６には、メインオイルポンプ１４（メカ駆動）と、サブオイルポンプ１５（モータ駆動）と、メインオイルポンプ１４からのポンプ吐出圧を調圧することで生成したライン圧PLを元圧として第１，第２クラッチ油圧及び変速油圧を作り出す図外のコントロールバルブユニットと、を有する。なお、メインオイルポンプ１４は、モータジェネレータ４のモータ軸（＝変速機入力軸）により回転駆動される。サブオイルポンプ１５は、主に潤滑冷却用油を作り出す補助ポンプとして用いられる。

前記ＦＦハイブリッド車両では、第１クラッチ３とモータジェネレータ４と第２クラッチ５により１モータ・２クラッチの駆動システムが構成され、この駆動システムによる主な走行モード（駆動態様）として、「EVモード」と「HEVモード」と「WSCモード」を有する。
前記「EVモード」は、第１クラッチ３を開放し、第２クラッチ５を締結してモータジェネレータ４のみを駆動源とする電気自動車モードであり、この「EVモード」による走行を「EV走行」という。この「EVモード」時に、モータジェネレータ４で回生しながら、アクセルOFF（アクセル足離し状態）でコースト減速する走行モードを、「コースト回生運転」又は「セーリングモード走行」という。なお、このときにはブレーキ操作の有無は問わない。
前記「HEVモード」は、第１,第２クラッチ３,５を締結して横置きエンジン２とモータジェネレータ４を駆動源とするハイブリッド車モードであり、この「HEVモード」による走行を「HEV走行」という。この「HEVモード」を、モータジェネレータ４の使い方によって細分化すると、エンジン車モード（モータジェネレータ４に０トルク指令）・モータアシストモード（モータジェネレータ４に正トルク指令）・エンジン発電モード（モータジェネレータ４に負トルク指令）となる。
前記「WSCモード」は、横置きエンジン２を作動させた状態で、第１クラッチ３を締結すると共に第２クラッチ５を要求駆動力に応じた伝達トルク容量でスリップ締結し、横置きエンジン２を動力源に含みながら走行するエンジン使用スリップモードである。

なお、図１の回生協調ブレーキユニット１６は、ブレーキ操作時、原則として回生動作を行うことに伴い、トータル制動トルクをコントロールするデバイスである。この回生協調ブレーキユニット１６には、ブレーキペダルと、横置きエンジン２の吸気負圧を用いる負圧ブースタと、マスタシリンダと、を備える。そして、ブレーキ操作時、ペダル操作量に基づく要求制動力から回生制動力を差し引いた分を液圧制動力で分担するというように、回生分/液圧分の協調制御を行う。

ＦＦハイブリッド車両の電源システムとしては、図１に示すように、モータジェネレータ電源としての強電バッテリ２１と、１２Ｖ系負荷電源としての１２Ｖバッテリ２２と、を備えている。

前記強電バッテリ２１は、モータジェネレータ４の電源として搭載された二次電池であり、例えば、多数のセルにより構成したセルモジュールを、バッテリパックケース内に設定したリチウムイオンバッテリが用いられる。この強電バッテリ２１には、強電の供給/遮断/分配を行うリレー回路を集約させたジャンクションボックスが内蔵され、さらに、バッテリ冷却機能を持つ冷却ファンユニット２４と、バッテリ充電容量（バッテリSOC）やバッテリ温度を監視するリチウムバッテリコントローラ８６と、が付設される。

前記強電バッテリ２１とモータジェネレータ４は、ＤＣハーネス２５とインバータ２６とＡＣハーネス２７を介して接続される。インバータ２６には、力行/回生制御を行うモータコントローラ８３が付設される。つまり、インバータ２６は、強電バッテリ２１の放電によりモータジェネレータ４を駆動する力行時、ＤＣハーネス２５からの直流をＡＣハーネス２７への三相交流に変換する。また、モータジェネレータ４での発電により強電バッテリ２１を充電する回生時、ＡＣハーネス２７からの三相交流をＤＣハーネス２５への直流に変換する。

前記１２Ｖバッテリ２２は、補機類である１２Ｖ系負荷の電源として搭載された二次電池であり、例えば、エンジン車等で搭載されている鉛バッテリが用いられる。強電バッテリ２１と１２Ｖバッテリ２２は、ＤＣ分岐ハーネス２５ａとDC/DCコンバータ３７とバッテリハーネス３８を介して接続される。前記DC/DCコンバータ３７は、強電バッテリ２１からの数百ボルト電圧を１２Ｖに変換するものであり、このDC/DCコンバータ３７を、ハイブリッドコントロールモジュール８１により制御することで、１２Ｖバッテリ２２の充電量を管理する構成としている。

ＦＦハイブリッド車両の制御システムとしては、図１に示すように、車両全体の消費エネルギーを適切に管理する機能を担う統合制御手段として、ハイブリッドコントロールモジュール８１（略称：「HCM」）を備えている。このハイブリッドコントロールモジュール８１に接続される制御手段として、エンジンコントロールモジュール８２（略称：「ECM」）と、モータコントローラ８３（略称：「MC」）と、CVTコントロールユニット８４（略称：「CVTCU」）と、リチウムバッテリコントローラ８６（略称：「LBC」）と、を有する。ハイブリッドコントロールモジュール８１を含むこれらの制御手段は、CAN通信線９０（CANは「Controller Area Network」の略称）により双方向情報交換可能に接続される。

前記ハイブリッドコントロールモジュール８１は、各制御手段、イグニッションスイッチ９１、アクセル開度センサ９２、車速センサ９３等からの入力情報に基づき、様々な制御を行う。エンジンコントロールモジュール８２は、横置きエンジン２の燃料噴射制御や点火制御や燃料カット制御等を行う。モータコントローラ８３は、インバータ２６によるモータジェネレータ４の力行制御や回生制御等を行う。このモータコントローラ８３には、MG回転数センサ９４からモータジェネレータ４の出力回転数情報が入力される。CVTコントロールユニット８４は、第１クラッチ３の締結油圧制御、第２クラッチ５の締結油圧制御、ベルト式無段変速機６の変速油圧制御等を行う。このCVTコントロールユニット８４には、変速機入力回転数センサ９５からの変速機入力回転数情報（＝第２クラッチ出力回転数情報）が入力される。リチウムバッテリコントローラ８６は、強電バッテリ２１のバッテリSOCやバッテリ温度等を管理する。

［エンジン始動制御処理の詳細構成］
図２は、ハイブリッドコントロールモジュールにて実行されるエンジン始動制御処理（エンジン始動制御手段）の流れを示すフローチャートである。以下、エンジン始動制御処理の詳細構成を表す図２の各ステップについて説明する。なお、このエンジン始動制御処理は、「EVモード」中に繰り返し実行される。

ステップＳ１では、現在の走行モード（駆動態様）が「コースト回生運転」であるか否かを判断する。YES（コースト回生運転）のときには、ステップＳ２へ進む。NO（コースト回生運転以外）のときには、リターンへ進む。
ここで、コースト回生運転の判断は、「EVモード」時に、モータジェネレータ４で回生しながら、アクセルOFFであるときに行う。

ステップＳ２では、ステップＳ１での「コースト回生運転」との判断に続き、ドライバーからの要求駆動力の増加によるエンジン始動要求が生じたか否かを判断する。YES（要求駆動力増加によるエンジン始動要求あり）の場合は、ステップＳ３に進む。NO（要求駆動力増加によるエンジン始動要求なし）の場合は、リターンヘ進む。
ここで、「要求駆動力の増加によるエンジン始動要求」とは、アクセル開度が予め設定した閾値を超えると共に、それに伴って走行モードを「EVモード」から「HEVモード」へと変更するモード変更指令が出力されることである。

ステップＳ３では、ステップＳ２での要求駆動力増加によるエンジン始動要求ありとの判断に続き、第２クラッチ５を開放するCL2開放指令を出力し、ステップＳ４へ進む。なお、このCL2開放指令は、CVTコントロールユニット８４へと出力される。

ステップＳ４では、ステップＳ３でのCL2開放指令の出力に続き、第２クラッチ５が完全に開放したか否かを判断する。YES（CL2完全開放）の場合はステップＳ５へ進む。NO（CL2未完全開放）の場合はステップＳ４を繰り返す。
ここで、第２クラッチ５の完全開放は、第２クラッチ５におけるクラッチ締結容量（第２クラッチトルク）が、ゼロとなったと判断できる所定値未満に達したことで判断する。なお、第２クラッチトルクは、図示しない第２クラッチトルクセンサによって検出する。

ステップＳ５では、ステップＳ４でのCL2完全開放との判断に続き、第１クラッチ３の油圧をスタンバイ油圧にするCL1油圧指令と、モータジェネレータ４の出力回転数を低減し、第２クラッチ出力回転数よりも小さくするMG回転数指令を出力し、ステップＳ６へ進む。
これにより、モータジェネレータ４の回転数は低減を開始するが、このとき、時間に伴ってモータ回転数を徐々に低減する。
なお、「第２クラッチ出力回転数」とは、ベルト式無段変速機６への入力回転数（PRI回転数）であり、変速機入力回転数センサ９５によって検出される。また、「スタンバイ油圧」とは、第１クラッチ３の油圧の遊びを解消する油圧であり、第１クラッチ３を締結動作が開始する直前の状態にすることである。

ステップＳ６では、ステップＳ５でのCL1油圧指令とMG回転数指令の出力に続き、第２クラッチ出力回転数よりも小さくするモータジェネレータ４の回転数が、予め設定した判定閾値を下回ったか否かを判断する。YES（MG回転数＜判定閾値）の場合はステップＳ７へ進む。NO（MG回転数≧判定閾値）の場合はステップＳ６を繰り返す。
ここで、「判定閾値」は、モータジェネレータ４からの出力トルクが、エンジンクランキングに必要なトルクに達する回転数に設定される。

ステップＳ７では、ステップＳ６でのMG回転数＜判定閾値との判断に続き、第１クラッチ３の油圧をクランキング油圧にするCL1油圧指令と、横置きエンジン２のクランキング指令を出力し、ステップＳ８へ進む。
これにより、モータジェネレータ４の回転が横置きエンジン２へと伝達され、エンジン回転数が上昇を開始する。
ここで、「クランキング油圧」とは、エンジンクランキングに必要なトルクを伝達可能なクラッチ締結油圧である。

ステップＳ８では、ステップＳ７でのCL1油圧指令とクランキング指令の出力に続き、横置きエンジン２の回転数が、予め設定したエンジン始動可能回転数以上になったか否かを判断する。YES（ENG回転数≧エンジン始動可能回転数）の場合にはステップＳ９へ進む。NO（ENG回転数＜エンジン始動可能回転数）の場合にはステップＳ８を繰り返す。
ここで、「エンジン始動可能回転数」とは、一定量の空気及び燃料を噴射して点火することで、横置きエンジン２が自立運転可能となる回転数である。ここでは、ステップＳ６において設定した判定閾値よりも低い回転数に設定される。

ステップＳ９では、ステップＳ８でのENG回転数≧エンジン始動可能回転数との判断に続き、一定量の空気及び燃料を噴射し、点火してエンジン始動し、ステップＳ10へ進む。

ステップＳ10では、ステップＳ９での空気・燃料噴射→点火に続き、横置きエンジン２が完爆状態になったか否かを判断する。YES（エンジン完爆）の場合にはステップＳ11へ進む。NO（エンジン未完爆）の場合にはステップＳ９に戻る。

ステップＳ11では、ステップＳ10でのエンジン完爆との判断に続き、第１クラッチ３の油圧を締結油圧にするCL1油圧指令を出力し、ステップＳ12へ進む。

ステップＳ12では、ステップＳ11でのCL1油圧指令の出力に続き、第１クラッチ３が完全に締結したか否かを判断する。YES（CL1締結完了）の場合にはステップＳ13へ進む。NO（CL1未締結）の場合にはステップＳ12を繰り返す。
ここで、第１クラッチ３の締結判断は、第１クラッチのクラッチストロークに基づいて行う。

ステップＳ13では、ステップＳ12でのCL1締結完了との判断に続き、第２クラッチ５を締結するCL2締結指令と、モータジェネレータ４の出力回転数を第２クラッチ出力回転数よりも高くさせるMG回転数指令を出力し、ステップＳ14へ進む。
これにより、第２クラッチ締結容量は上昇を開始するが、このとき、アクセル開度に現れる要求駆動力又は車速に応じた変化速度で、時間に伴って徐々に上昇させる。また。モータジェネレータ４の回転数も上昇を開始するが、このとき、時間に伴って徐々にモータ回転数を上昇させる。

ステップＳ14では、ステップＳ13でのCL2締結指令とMG回転数指令の出力に続き、モータジェネレータ４の回転数から第２クラッチ出力回転数（＝変速機入力回転数）を差し引いた値、つまり第２クラッチ差回転が、予め設定した所定の差回転（ΔＮ）を上回ったか否かを判断する。YES（MG回転数−CL2出力回転数＞ΔＮ）の場合には、ステップＳ15へ進む。NO（MG回転数−CL2出力回転数≦ΔＮ）の場合には、ステップＳ14を繰り返す。

ステップＳ15では、ステップＳ14でのMG回転数−CL2出力回転数＞ΔＮとの判断に続き、第２クラッチ５がクラッチ入力側の回転数が高い状態でスリップ締結したとして、この第２クラッチ５における差回転を維持すると共に、差回転を維持している時間のカウント（タイマーカウント）を開始し、ステップＳ16へ進む。

ステップＳ16では、ステップＳ15での差回転維持とタイマーカウント開始に続き、差回転を維持している時間が所定時間経過したか否かを判断する。YES（所定時間経過）の場合にはステップＳ17へ進む。NO（所定時間未経過）の場合にはステップＳ15へ戻る。
ここで、「所定時間」とは、横置きエンジン２の始動後、エンジン出力トルクが安定するまでの時間である。

ステップＳ17では、ステップＳ16での所定時間経過との判断に続き、モータジェネレータ４の出力回転数を第２クラッチ出力回転数に近づけるために低減させるMG回転数指令を出力し、ステップＳ18へ進む。

ステップＳ18では、ステップＳ17でのMG回転数指令の出力に続き、第２クラッチ５が締結したか否かを判断する。YES（第２クラッチ締結）の場合にはリターンへ進む。NO（第２クラッチ未締結）の場合にはステップＳ17へ戻る。
ここで、第２クラッチ５の締結は、第２クラッチ５における差回転がゼロになると共に、第２クラッチ５におけるクラッチ締結容量（第２クラッチトルク）が、締結トルクとなったと判断できる所定値に達したことで判断する。

次に、作用を説明する。
まず、「コースト回生運転時にエンジン始動する際の課題」を説明し、続いて、実施例１のＦＦハイブリッド車両の制御装置におけるエンジン始動制御作用を説明する。

［コースト回生運転時にエンジン始動する際の課題］
図３は、モータジェネレータにおけるモータ回転数とモータトルクの関係を示すマップと、モータトルクの分配を示す説明図である。図４は、コースト回生運転時の車速とコースト回転数の関係を示す説明図である。以下、図３及び図４に基づき、コースト回生運転時にエンジン始動する際の課題について説明する。

実施例１におけるＦＦハイブリッド車両では、モータジェネレータ４の出力トルクを利用して走行とエンジン始動を行う必要がある。そのため、モータジェネレータ４における出力可能トルクは、図３に示すように、ＥＶ走行分（回生必要分）、エンジンクランキング分、オイルポンプ駆動分、制御ばらつきのためのマージン分、に分配される。

ここで、エンジンクランキング分のモータトルクは、横置きエンジン２を停止しての「EVモード」時には、アクセル開度に現れる要求駆動力の増加等によってエンジン始動要求が発生した際に速やかにエンジン始動できるように確保しておく必要がある。

ところが、低定格モータモータにおいて、エンジンクランキング分を常に確保すると、ＥＶ走行分（回生必要分）のモータトルクがほとんどなくなってしまう。そのため、低定格モータでは、横置きエンジン２を停止して「EVモード」にすることが難しく、燃費の向上を図ることが困難であった。
また、高定格モータと強電圧バッテリを用いれば、モータ出力可能トルクが大きくなり、エンジンクランキング分のトルクを確保しても走行分（回生必要分）のトルクが大きくなる。そのため、「EVモード」を長時間維持することができる。しかし、コストやモータ等の設置スペースがかかる等という問題が生じてしまう。

さらに、モータジェネレータ４は、図３に示すように、モータ回転数が高くなるとモータトルクが低くなるという特性を有している。つまり、モータジェネレータの定格に拘らず、所定のモータ回転数Ｘ以上では、クランキングトルクが不足してしまい、「EVモード」を継続することができなかった。

一方、横置きエンジン２を停止しての「EVモード」時、モータジェネレータ４で回生しながらコースト減速するコースト回生運転（＝セーリングモード走行）は、アクセルOFFつまりアクセル足離し状態で行われる。
このとき、コースト回転数（＝モータジェネレータ４の出力回転数）は、図４に示すように、車速が第１車速αに達するまでは、車速の増加に比例して上昇する。そして、このコースト回転数は、第１車速αから第２車速βまでの間は、車速に拘らず回生効率やベルト式無段変速機６における油量収支等から決まる一定の値に維持され、車速が第２車速βよりも高くなると、再び車速の増加に比例して上昇する。

すなわち、コースト回生運転時に回生効率を確保するためには、コースト回転数を所定の一定値に維持する必要がある。しかしながら、上述したように、モータジェネレータ４では、モータ回転数が高いとモータトルクは低くなってしまう。そのため、エンジンクランキング分のモータトルクを担保しながら、回生効率の良い状態でコースト回生運転を継続することは難しかった。

しかも、このコースト回生運転時ではアクセル足離し状態であるため、車両に生じるショックを感じやすく、エンジン始動ショックを不快に感じることが考えられる。また、コースト回生運転中にアクセルが踏み込まれてエンジン始動要求が生じた場合では、アクセル踏み込み動作に現れる要求駆動力の増加が考えられるので、ドライバーに初期インフォメーション加速度を感じさせる必要があった。

［エンジン始動制御作用］
図５は、実施例１の制御装置において、コースト回生運転時にアクセル踏み込みエンジン始動要求が発生した際のアクセル開度、車両加速度、CL2トルク指令、CL1油圧指令、ENG回転数、MG回転数、PRI回転数の各特性を示すタイムチャートである。以下、図５に基づき、実施例１のエンジン始動制御作用を説明する。

実施例１のＦＦハイブリッド車両において、「EVモード」中にモータジェネレータ４で回生しながら、アクセル足離し状態でコースト減速するコースト回生運転中、図５に示す時刻t_１時点で、アクセルが踏み込まれると、アクセル開度が上昇してエンジン始動要求が発生する。
これにより、図２に示す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へと進み、第２クラッチ５を開放させるCL2開放指令が出力される。つまり、第２クラッチトルク指令（第２クラッチ５におけるクラッチ締結容量に対する指令）はゼロになる。

そして、第２クラッチ５が開放することで、モータジェネレータ４と駆動輪である左右の前輪１０Ｌ,１０Ｒとの間のトルク伝達経路が遮断され、モータジェネレータ４のモータトルクで発生させていたエンジンブレーキ相当の回生トルク＝車両に作用していたコースト減速度（減速方向の加速度）が抜ける。そのため、マイナスの車両加速度はゼロへと変化するが、このとき、加速方向に車両加速度が発生したときと同様の現象が生じる。この結果、要求駆動力の増加に対する初期インフォメーション加速度をドライバーに感じさせることができる。

時刻t_２時点で、第２クラッチ５におけるクラッチ締結容量（第２クラッチトルク）が、ゼロになり、第２クラッチ５が完全開放したと判断される。
これにより、ステップＳ４→ステップＳ５へと進み、第１クラッチ３の油圧をスタンバイ油圧にするCL1油圧指令と、モータジェネレータ４の出力回転数を低減して、第２クラッチ出力回転数よりも小さくするMG回転数指令が出力される。
このため、第１クラッチ３の締結油圧は上昇してスタンバイ油圧になる。また、モータジェネレータ４の回転数は、時間に伴って徐々に低減する。なお、モータ回転数を低減する際、第２クラッチ５はすでに開放しており、モータジェネレータ４に作用する負荷は軽減されている。そのため、モータ回転数の低減を速やかに行うことができる。また、モータ回転数の低減を図ることで、モータトルクの増大を図ることができる。

時刻t_３時点で、モータジェネレータ４の回転数が予め設定した判定閾値に達すると、ステップＳ６→ステップＳ７へと進み、第１クラッチ３の締結油圧をクランキング油圧にするCL1油圧指令と、横置きエンジン２のクランキング指令が出力される。これにより、第１クラッチ３の油圧は上昇してクランキング油圧になる。なお、このクランキング油圧は締結油圧よりも低いため、第１クラッチ３はスリップ締結状態になる。
また、このとき、モータ回転数は、モータジェネレータ４からの出力トルクが、エンジンクランキングに必要なトルクに達する回転数である判定閾値に達している。つまり、モータジェネレータ４は、クランキングに必要なモータトルクを出力可能な状態になっている。そのため、モータジェネレータ４によって横置きエンジン２をクランキングすることができる。

そして、時刻t_４時点で、横置きエンジン２の回転数が上昇を開始し、時刻t_５時点で、モータ回転数とエンジン回転数が一致する。このとき、モータ回転数は判定閾値に維持され、この判定閾値はエンジン始動可能回転数よりも高い回転数となっている。つまり、この時刻t_５時点で、エンジン回転数はエンジン始動可能回転数を上回っており、ステップＳ８→ステップＳ９へと進み、横置きエンジン２に対して一定量の空気及び燃料の噴射と点火動作が行われる。
このとき、第２クラッチ５は完全開放しているため、エンジン始動に伴うトルク変動が駆動輪である左右の前輪１０Ｌ,１０Ｒに伝達されることが防止される。これにより、横置きエンジン２が完爆しても、エンジン始動ショックの伝達を抑制することができ、ドライバーに不快感を与えることが防止できる。

時刻t_６時点で横置きエンジン２が完爆すると、ステップＳ10→ステップＳ11へと進み、第１クラッチ３の油圧を締結油圧にするCL1油圧指令が出力される。そして、第１クラッチ油圧が上昇し、時刻t_７時点で第１クラッチ３が完全に締結する。これにより、ステップＳ12→ステップＳ13へと進み、時刻t_７時点において、第２クラッチ５を締結するCL2締結指令と、モータジェネレータ４の出力回転数を第２クラッチ出力回転数よりも高くさせるMG回転数指令が出力される。
なお、この時刻t_７までは、モータジェネレータ４の回転数は、判定閾値に維持される。

第２クラッチ５を締結するCL2締結指令が出力されたことで、時刻t_７時点から第２クラッチトルク指令が上昇を開始する。ここで、この第２クラッチトルク指令は、アクセル開度に現れる要求駆動力又は車速に応じた変化速度で、時間に伴って徐々に上昇する。
一方、モータジェネレータ４の出力回転数を第２クラッチ出力回転数よりも高くさせるMG回転数指令が出力されたことで、時刻t_７時点からモータ回転数が上昇を開始する。ここで、第１クラッチ３が締結しているので、エンジン回転数もモータ回転数と同様上昇していく。

時刻t_８時点で、モータジェネレータ４の回転数から第２クラッチ出力回転数（＝変速機入力回転数）を差し引いた値、つまり第２クラッチ差回転が、予め設定した所定の差回転（ΔＮ）に達すると、ステップＳ14→ステップＳ15へと進み、第２クラッチ５における差回転が維持されると共に、タイマーカウントが開始される。
そして、時刻t_９時点で所定時間が経過すれば、ステップＳ16→ステップＳ17→ステップＳ18へと進み、モータジェネレータ４及び横置きエンジン２の回転数が低減を開始し、時刻t_１０時点で第２クラッチにおける差回転がゼロになると共に、第２クラッチ５におけるクラッチ締結容量（第２クラッチトルク）が締結トルクになり、第２クラッチ５の締結が完了したとして、エンジン始動制御が終了する。

このように、実施例１のハイブリッド車両の制御装置では、コースト回生運転中にアクセル踏み込みに伴うエンジン始動要求が発生したら、第２クラッチ５を完全開放すると共に、モータジェネレータ４の回転数を第２クラッチ出力回転数よりも低減する。そして、第１クラッチ３をスリップ締結してエンジン始動制御を行う。
このため、エンジン始動制御時の生じるショックの伝達を抑制し、ドライバーに不快感を与えることを防止できる。また、第２クラッチ５を開放した際に、モータジェネレータ４によって生じさせていたエンジンブレーキ相当の回生トルク＝コースト減速度が抜け、要求駆動力の増加に対する初期インフォメーション加速度を感じさせることができる。
さらに、モータ回転数を低減するので、モータトルクの増大を図ることができ、エンジンクランキングに必要なトルクを確保して確実にエンジン始動することができる。つまり、低定格モータを搭載した車両において、高車速で走行していた場合であっても、エンジン始動に必要なトルクを確保することができる。

さらに、モータジェネレータ４の回転数を低減することで、エンジン始動時の第１クラッチ差回転、つまりエンジン回転数とモータ回転数の差を小さくすることができる。これにより、エンジン始動時の第１クラッチ３の発熱量を低減し、第１クラッチ３の耐久性を向上することができる。

そして、この実施例１では、モータジェネレータ４の回転数を低減する際、時間に伴って徐々に低くしていく。つまり、モータ回転数が急激に変化しないようにしている。これにより、第２クラッチ５が完全開放する前にモータジェネレータ４の回転数を低減してしまった場合であっても、モータ回転数の変動やトルクの変動に伴うショックを低減することができる。

また、第１クラッチ３を完全に締結する前に第２クラッチ５における第２クラッチ締結容量を上昇させると、モータジェネレータ４の負荷が増大することになり、モータ回転数が落ち込むことがある。そのため、速やかなエンジン始動が阻害されるおそれがある。
これに対し、この実施例１では、第２クラッチ５は、第１クラッチ３が完全に締結するまでは第２クラッチ締結容量をゼロの状態に維持し、開放し続ける。そして、第１クラッチ３が完全に締結してからこの第２クラッチ５の締結を開始する。
そのため、エンジン始動中のモータ回転数の落ち込みを防止し、速やかなエンジン始動を行うことができる。また、第１クラッチ３が締結したのちは、モータトルクに加えてエンジントルクも利用することができる。そのため、第２クラッチ５を締結したことで、モータジェネレータ４の負荷が増大しても、回転数落ち込みを発生しにくくすることができる。

さらに、この実施例１では、第１クラッチ３を締結してから第２クラッチ５を締結するが、このとき、モータジェネレータ４の回転数を、第２クラッチ出力回転数（＝変速機入力回転数）よりも高い回転数に一定時間維持してから第２クラッチ５を締結している。
ここで、エンジン始動直後は、エンジントルクが不安定な場合があり、このような状態で第２クラッチ５を締結してしまうと、モータ回転数が落ち込むおそれがある。そのため、一定時間モータ回転数を高くして第２クラッチ５をスリップ締結状態にすることで、エンジントルクの変動が伝達されることを防止し、回転数落ち込みに伴うショックの発生を防止することができる。

また、第２クラッチ５を締結する際の第２クラッチ締結容量は、アクセル開度に現れる要求駆動力又は車速に応じた変化速度で、時間に伴って徐々に上昇する。そのため、第２クラッチ５が締結していくことで発生する車両加速度を、要求駆動力や車速に応じたものに演出することができる。
なお、第２クラッチ５を開放する際の第２クラッチ締結容量も、アクセル開度に現れる要求駆動力又は車速に応じた変化速度で変化させると、第２クラッチ５が開放することで生じるコースト減速度の抜けによって感じる初期インフォメーション加速度を、要求駆動力や車速に応じたものに演出することができる。

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（横置きエンジン）２と、モータジェネレータ４と、前記エンジン２と前記モータジェネレータ４の間に介装した第１クラッチ３と、前記モータジェネレータ４と駆動輪（左右の前輪）１０Ｌ,１０Ｒの間に介装した第２クラッチ５と、を有し、エンジン始動要求があるとき、前記モータジェネレータ４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（図２）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（図２）は、
前記第１クラッチ３を開放し、前記第２クラッチ５を締結して走行する電気自動車モード（EVモード）での前記モータジェネレータ４によるコースト回生運転中に、要求駆動力の増加に基づくエンジン始動要求が生じたとき、
前記第２クラッチ５を完全開放する第２クラッチ制御部（ステップＳ３）と、
前記第１クラッチ３をスリップ締結し、エンジンクランキング動作と空気・燃料を噴射して点火することによるエンジン始動制御を行うエンジン始動制御部（ステップＳ７）と、
を有する構成とした。
これにより、コースト回生運転中のエンジン始動時におけるエンジン始動ショックを抑制しつつ、要求駆動力の増加に対する初期インフォメーション加速度を感じさせることができる。

(2) 前記エンジン始動制御手段は、前記第２クラッチ５を完全開放した後、前記モータジェネレータ４の回転数を低減するモータ回転数制御部（ステップＳ５）を有する構成とした。
これにより、上記(1)の効果に加え、モータジェネレータ４が低定格モータであっても、エンジン始動に必要なトルクを確保することができ、速やかにエンジン始動を行うことができる。

(3) 前記モータ回転数制御部（ステップＳ５）は、前記モータジェネレータ４の回転数を低減する際、時間に伴って徐々に小さくする構成とした。
これにより、上記(2)の効果に加え、第２クラッチ５の開放が遅れた場合であっても、モータ回転数変動やトルク変動によるショックを低減することができる。

(4) 前記第２クラッチ制御部は、前記第１クラッチ３が完全に締結するまでは、第２クラッチを開放状態に維持し、前記第１クラッチ３が完全に締結したら、前記第２クラッチ５の締結を開始する（ステップＳ12,ステップＳ13）構成とした。
これにより、上記(1)から(3)のいずれか一つの効果に加え、エンジン始動中のモータ回転数の落ち込みを防止することができる。

(5) 前記モータ回転数制御部は、前記第１クラッチ３が完全に締結してから所定時間の間、前記モータジェネレータ４の回転数を第２クラッチ出力回転数よりも高くして、前記第２クラッチ５のスリップ締結を維持する（ステップＳ13〜ステップＳ16）構成とした。
これにより、上記(1)から(4)のいずれか一つの効果に加え、エンジン始動直後の不安定なエンジントルクによる回転数の落ち込みを防止し、ショックの発生を抑制することができる。

(6) 前記第２クラッチ制御部は、前記第２クラッチ５を締結する際、要求駆動力又は車速に応じた変化速度で、第２クラッチ締結容量を変化させる構成とした。
これにより、上記(1)から(5)のいずれか一つの効果に加え、要求駆動力や車速に応じた車両加速度の変化を演出することができる。

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、この実施例１に限られるものではなく、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、第２クラッチを開放する際、エンジン始動要求が発生した時刻t_１時点で、第２クラッチトルク指令をゼロにする例を示した。しかしながら、これに限らない。このときの要求駆動力や車速に応じた変化速度で、第２クラッチトルク指令つまり第２クラッチ締結容量を変化（低下）させてもよい。これにより、第２クラッチ５を開放する際も、要求駆動力や車速に応じた車両加速度の変化を演出することができる。

また、コースト回生運転中のアクセル踏み込み加速時には、ダウンシフト要求が発生することが一般的である。その場合には、エンジン回転数がある程度の回転数、例えばダウンシフト完了後の目標回転数に近い値に達するまで、ダウンシフトの開始を待たせる。
ここで、ダウンシフトを行うことで変速機入力回転数が高くなってしまうと、第１クラッチ３の締結後にモータ回転数（＝エンジン回転数）が変速機入力回転数を追い越そうとすると、エンジン吹け上がり感につながる。そのため、エンジン回転数がある程度の回転数に達するまでダウンシフトを待たせることで、エンジン回転数が高い状態でダウンシフトを行うことになり、エンジン吹け上がり感の発生を防止することができる。

また、横置きエンジン２が完全に停止する前に、再度アクセルが踏まれた場合であっても、すぐに第２クラッチ５を開放して横置きエンジン２を燃焼させることで、素早くゼロクロスさせることができると共に、ショックを低減することができる。

実施例１では、エンジンクランキングを行う際に、第１クラッチ３の油圧をクランキング油圧にし、スリップ締結状態にしてエンジン始動する例を示したが、これに限らない。エンジンクランキング時に第１クラッチ油圧を締結油圧にし、この第１クラッチ３を締結状態にしてエンジン始動してもよい。

実施例１では、本発明のハイブリッド車両の制御装置をＦＦハイブリッド車両に適用する例を示した。しかし、本発明の制御装置は、ＦＦハイブリッド車両に限らず、ＦＲハイブリッド車両や４ＷＤハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両に対しても適用することができる。要するに、ハイブリッド車両であれば適用できる。

また、自動変速機としてベルト式無段変速機とする例を示したが、これに限らず、有段の自動変速機であってもよい。このときには、第２クラッチとして変速機の内部に有するクラッチやブレーキを用いてもよい。

Claims (6)

1. 駆動系に、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジンと前記モータジェネレータの間に介装した第１クラッチと、前記モータジェネレータと駆動輪の間に介装した第２クラッチと、を有し、エンジン始動要求があるとき、前記モータジェネレ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、
   前記第１クラッチを開放し、前記第２クラッチを締結して走行する電気自動車モードでの前記モータジェネレータによるコースト回生運転中に、ドライバーからの要求駆動力の増加に基づくエンジン始動要求が生じたとき、
   前記第２クラッチを完全開放する第２クラッチ制御部と、
   前記第１クラッチを締結又はスリップ締結し、エンジンクランキング動作と空気・燃料を噴射して点火することによるエンジン始動制御を行うエンジン始動制御部と、
   を有する
   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、
   前記エンジン始動制御手段は、前記第２クラッチを完全開放した後、前記モータジェネレータの回転数を低減するモータ回転数制御部を有する
   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、
   前記モータ回転数制御部は、前記モータジェネレータの回転数を低減する際、時間に伴って徐々に小さくする
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記第２クラッチ制御部は、前記第１クラッチが完全に締結するまでは、第２クラッチを開放状態に維持し、前記第１クラッチが完全に締結したら、前記第２クラッチの締結を開始する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項４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、前記第１クラッチが完全に締結し、前記第２クラッチの締結を開始してから所定時間の間、前記モータジェネレータの回転数を第２クラッチ出力回転数よりも高くして、前記第２クラッチのスリップ締結を維持するモータ回転数制御部を有する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記第２クラッチ制御部は、前記第２クラッチを開放又は締結する際、要求駆動力又は車速に応じた変化速度で、第２クラッチ締結容量を変化させる
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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