ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置
【課題】電気走行時からエンジンを始動する際に運転者に減速感を与えることがなく、しかも運転者の加速要求に迅速に対応し得る、ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置を提案する。
【解決手段】モータ／ジェネレータ１及びエンジン２間に第１クラッチ３を、モータ／ジェネレータ１及び変速機５間に第２クラッチ６を具え、ＥＶ走行モードと、ＨＥＶ走行モードとを有するハイブリッド車両に設けられるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置であり、通常時の変速パターンと比べて高変速段側であるエンジン始動時変速パターンを有し、エンジン始動要求があった際に、エンジン始動時変速パターンに従い変速機５を変速制御した後に第１クラッチ３を締結するよう制御してエンジンクランキングトルクによりエンジン２を始動する制御手段７を具える。
【解決手段】モータ／ジェネレータ１及びエンジン２間に第１クラッチ３を、モータ／ジェネレータ１及び変速機５間に第２クラッチ６を具え、ＥＶ走行モードと、ＨＥＶ走行モードとを有するハイブリッド車両に設けられるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置であり、通常時の変速パターンと比べて高変速段側であるエンジン始動時変速パターンを有し、エンジン始動要求があった際に、エンジン始動時変速パターンに従い変速機５を変速制御した後に第１クラッチ３を締結するよう制御してエンジンクランキングトルクによりエンジン２を始動する制御手段７を具える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ／ジェネレータからの動力のみにより走行する電気走行モードと、エンジン及びモータ／ジェネレータの双方からの動力により走行するハイブリッド走行モードとを有するハイブリッド車両において、電気走行モードからハイブリッド走行モードへ移行する際のエンジンの始動を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなハイブリッド車両に用いられるハイブリッド駆動装置としては従来、様々な型式のものが提案されている。そのうちの1つとして、特許文献1に記載のものが知られている。このハイブリッド駆動装置は、エンジンと変速機との間にモータ／ジェネレータを具える。さらに、このハイブリッド駆動装置は、エンジン及びモータ／ジェネレータ間を切り離し可能に結合する第１クラッチを具えるとともに、モータ／ジェネレータ及び変速機出力軸間を切り離し可能に結合する第２クラッチを具える。
【０００３】
かかるハイブリッド駆動装置を具えたハイブリッド車両は、第１クラッチを解放するとともに第２クラッチを締結する場合、モータ／ジェネレータからの動力のみにより走行する電気（ＥＶ）走行モードとなる。一方で、第１クラッチ及び第２クラッチを共に締結する場合、エンジン及びモータ／ジェネレータの双方からの動力により走行するハイブリッド（ＨＥＶ）走行モードとなる。
【特許文献１】特開平１１−０８２２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようなハイブリッド車両は、ＥＶ走行時にモータ／ジェネレータからの動力のみでは駆動力不足になったり、バッテリの蓄電状態が悪化したりしたことで、エンジンからの動力も必要になった場合、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへのモード切り替えを行うこととしている。かかるモード切り替えは、第１クラッチを締結し、モータ／ジェネレータのエンジンクランキングトルクでエンジンをクランキングすることでエンジンを始動することにより行われる。
【０００５】
従って、ＥＶ走行時には、モータ／ジェネレータはＥＶ走行に必要な走行用モータトルクを賄う必要がある他に、上記モード切り替え時におけるエンジン始動のためのエンジンクランキングトルクを賄う必要がある。
【０００６】
しかしながら、モータ／ジェネレータは、そのモータ回転数が所定値を超えると回転数が上昇するにつれて出力可能最大モータトルクが低下するという駆動特性を有する。このため、その出力可能最大モータトルクからエンジン始動のためのエンジンクランキングトルクを差し引いた値である走行用モータトルクも、モータ回転数が所定値を超えると回転数が上昇するにつれて低下する。
【０００７】
一方で従来の変速機は、ＥＶ走行時及びＨＥＶ走行時の何れにおいても、車速及びアクセル開度に応じて二次元マップ上に予め設定した通常の一種類の変速線を用いて変速を行うよう構成されている。このため、ＥＶ走行時に加速要求があると、その加速要求に応じて、ＨＥＶ走行に移行すべくエンジンを始動するとともに、変速機が変速を行ってモータ回転数が大きく上昇する場合があり、かかる場合にはモータ／ジェネレータの走行用モータトルクが大きく低下して、運転者に不快な減速感を与えるという問題がある。
【０００８】
それゆえ本発明は、変速機の変速とエンジン始動のタイミングとを適切に制御することで、電気走行時からエンジンを始動する際に運転者に減速感を与えることがなく、しかも運転者の加速要求に迅速に対応し得る、ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置を提案することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置は、エンジンと、モータ／ジェネレータと、これらエンジン及びモータ／ジェネレータ間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第１クラッチと、前記モータ／ジェネレータ及び変速機間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第２クラッチと、を具え、前記エンジンを停止させ、前記第１クラッチを解放するとともに前記第２クラッチを締結することにより前記モータ／ジェネレータからの動力のみで走行する電気走行モードと、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを共に締結することにより前記エンジン及び前記モータ／ジェネレータの双方からの動力により走行するハイブリッド走行モードと、を有し、前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ移行する際に、前記第１クラッチを締結し、前記モータ／ジェネレータのエンジンクランキングトルクにより前記エンジンをクランキングすることにより該エンジンを始動するハイブリッド車両に設けられ、前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ移行する際の前記エンジンの始動制御を行うエンジン始動制御装置において、通常時の変速パターンと比べて高変速段側であるエンジン始動時変速パターンを有し、エンジン始動要求があった際に、前記エンジン始動時変速パターンに従い前記変速機を変速制御した後に前記第１クラッチを締結するよう制御して前記エンジンクランキングトルクにより前記エンジンを始動する制御手段を具えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
かかる本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置にあっては、電気走行時にエンジン始動要求がなされると、制御手段が、通常時の変速パターンよりも高変速段側であるエンジン始動時変速パターンに従い変速機を変速制御した後に、第１クラッチを締結して、モータ／ジェネレータのエンジンクランキングトルクによりエンジンを始動する。
【００１１】
従って、エンジン始動要求時の変速によるモータ回転数の上昇が低減され、ひいてはモータ／ジェネレータの出力可能最大モータトルクの低下が低減される。これにより、出力可能最大モータトルクからエンジン始動のための所定のエンジンクランキングトルクを差し引いた値である走行用モータトルクの低下も低減されることから、エンジンの始動時に走行用モータトルクの低下により運転者に減速感を与えることを防止することができる。しかも、エンジン始動前にエンジン始動時変速パターンに従い変速機が変速制御されることから、運転者の加速要求に迅速に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、本発明のエンジン始動制御装置の一実施例を具えたハイブリッド車両のパワートレーンを、そのパワートレーンのための制御システムとともに示す略線図である。図２は、上記実施例のエンジン始動制御装置の一部をなす、図１中のコントローラが実行するエンジン始動制御プログラムを示すフローチャートである。図３は、運転者の望む加速状態を判定するときに用いる判定マップである。図４は、電気走行モードからハイブリッド走行モードに移行する際のエンジン始動時に用いる自動変速機のダウンシフト線を示すエンジン始動時変速パターン図である。
【００１３】
図１に示すハイブリッド車両のパワートレーン及びその制御システムは、モータ／ジェネレータ１と、エンジン２と、モータ／ジェネレータ１及びエンジン２間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第１クラッチ３と、モータ／ジェネレータ１及びエンジン２の動力を左右駆動輪（左右後輪）４Ｌ，４Ｒに伝達する伝達装置を構成する自動変速機５及び終減速機８と、モータ／ジェネレータ１及び自動変速機５間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第２クラッチ６と、モータ／ジェネレータ１、エンジン２、第１クラッチ３、自動変速機５及び第２クラッチ６を総合的に制御する、制御手段としてのコントローラ７とを具える。また、この実施例のハイブリッド車両は、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時にモータ／ジェネレータ１からの動力のみで走行する電気（ＥＶ）走行モードと、高速走行時、大負荷走行時及びバッテリ９の持ち出し可能電力が少ない時等にエンジン２及びモータ／ジェネレータ１の双方からの動力により走行するハイブリッド（ＨＥＶ）走行モードとを有する。
【００１４】
このハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、自動変速機５は、通常の後輪駆動車と同様にエンジン２の車両前後方向後方にタンデムに配置されている。エンジン２のクランクシャフトからの回転は、モータ／ジェネレータ１を介して、自動変速機５の入力軸５ａに伝達される。第１クラッチ３は、モータ／ジェネレータ１及びエンジン２間に介挿され、これらモータ／ジェネレータ１及びエンジン２間を切り離し可能に結合する。一方で、第２クラッチ６は、モータ／ジェネレータ１及び自動変速機５間に介挿され、これらモータ／ジェネレータ１及び自動変速機５間を切り離し可能に結合する。
【００１５】
モータ／ジェネレータ１は、交流同期モータであり、車輪４Ｌ，４Ｒを駆動するときはモータとして作用し、車輪４Ｌ，４Ｒを回生制動する時はジェネレータ（発電機）として作用するもので、エンジン２及び自動変速機５間に配置されている。
【００１６】
自動変速機５は、図示しない複数の変速摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結もしくは解放することで所定の変速段を決定し、入力軸５ａからの回転を決定された変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸５ｂに出力する。この出力された回転は、伝達装置を構成する、ディファレンシャルギヤ装置を含む終減速機８により左右後輪４Ｌ，４Ｒへ適当なトルクに分配されて伝達される。
【００１７】
図１に示すパワートレーンにおいては、ＥＶ走行モードが要求される場合、エンジン２を停止させ、第１クラッチ３を解放するとともに第２クラッチ６を締結し、自動変速機５を動力伝達状態にする。この状態にてモータ／ジェネレータ１を駆動すると、モータ／ジェネレータ１からの出力回転のみが変速機入力軸５ａに入力される。自動変速機５は、入力軸５ａに入力された回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸５ｂより出力する。この変速機出力軸５ｂからの回転は、終減速機８を経て左右後輪４Ｌ，４Ｒに伝達される。これにより車両は、モータ／ジェネレータ１からの動力のみによって走行する。
【００１８】
一方、ＥＶ走行中にＨＥＶ走行モードが要求される場合、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに切り替えるためエンジン２を始動する必要がある。このエンジン２の始動は、第１クラッチ３を締結し、モータ／ジェネレータ１のエンジンクランキングトルクによりエンジン２をクランキングし、これによりエンジン２の回転数を上昇させて行う。ＨＥＶ走行モードでは、第１クラッチ３及び第２クラッチ６を共に締結し、自動変速機５を動力伝達状態にする。この状態では、エンジン２からの出力回転、又はエンジン２からの出力回転及びモータ／ジェネレータ１からの出力回転の双方が変速機入力軸５ａに入力される。自動変速機５は、入力軸５ａに入力された回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸５ｂより出力する。この変速機出力軸５ｂからの回転は、終減速機８を経て左右後輪４Ｌ，４Ｒに伝達される。これにより車両は、エンジン２及びモータ／ジェネレータ１の双方からの動力によって走行する。
【００１９】
かかるＨＥＶ走行中において、エンジン２を最適燃費で運転させるとエネルギが余剰となる場合がある。この場合には、モータ／ジェネレータ１を発電機として作動させることで、この余剰エネルギを電力に変換することができる。そして、発電された電力を後でモータ／ジェネレータ１のモータ駆動に用いるようバッテリ９に蓄電しておくことで、エンジン２の燃費を向上させることができる。
【００２０】
図１に示す上記パワートレーンを総合的に制御するために、上記ハイブリッド車両の運転者が踏み込み操作するアクセルペダルのアクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダル踏込み量）を検出する、加速要求検出手段としてのアクセル開度センサ１０からの信号と、上記ハイブリッド車両の車速ＶＳＰを検出する車速センサ１２からの信号と、をコントローラ７に入力する。
【００２１】
コントローラ７は、バッテリ９からの電力によりインバータ１８を介してモータ／ジェネレータ１を駆動制御するが、モータ／ジェネレータ１が発電機として作用する間は、これからの発電電力をバッテリ９に蓄電する。このときバッテリ９が過充電にならないように、コントローラ７は、バッテリ９の蓄電状態（持ち出し可能電力）を検出してバッテリ９を充電制御する。
【００２２】
コントローラ７は、上記センサ１０，１２が検出したアクセル開度ＡＰＯ及び車速ＶＳＰから、運転車が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード、すなわちＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとの何れかを選択する。具体的には、後述する図８に記された走行モード領域マップに示されるように、所定の低アクセル開度かつ所定の低車速の領域ではＥＶ走行モードを、それ以外の領域ではＨＥＶ走行モードを選択する。加えて、コントローラ７は、エンジントルク目標値、モータ／ジェネレータトルク目標値、第１クラッチ伝達トルク容量目標値、第２クラッチ伝達トルク容量目標値、及び自動変速機５の目標変速段をそれぞれ演算する。
【００２３】
この演算結果に基づきコントローラ７は、エンジントルクがエンジントルク目標値となるように図示しない電子スロットルアクチュエータを介してエンジン２を制御するとともに、モータ／ジェネレータ１のトルクがモータ／ジェネレータトルク目標値となるよう、バッテリ９からの電力によりインバータ１８を介してモータ／ジェネレータ１を制御する。
【００２４】
同じくコントローラ７は、第１クラッチ３及び第２クラッチ６の伝達トルク容量が、それそれ第１クラッチ伝達トルク容量目標値及び第２クラッチ伝達トルク容量目標値となるように図示しない電磁または油圧ソレノイドを介して第１クラッチ３及び第２クラッチ６を締結制御する。
【００２５】
さらにコントローラ７は、自動変速機５の変速段が目標変速段（目標変速比）となるように、自動変速機５の図示しない油圧制御装置を介して自動変速機５の変速機構を変速制御する。
【００２６】
ここで、ＥＶ走行時及びＨＥＶ走行時における自動変速機５の目標変速段は、図８に例示する車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダル踏込み量）の二次元マップ上に予め設定した通常時変速パターン（ここではダウンシフト線のみを示す）に、上記センサ１０，１２が検出した車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯをマッピングして求める。従来では、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替え時にもかかる通常時変速パターンを用いていたため以下のような問題が生じていた。ここで、図７（ａ）は、モータ／ジェネレータのモータトルク特性を示したトルク特性線図であり、モータ／ジェネレータの回転数Nm（rpm）に対する出力可能最大モータトルクTmmaxの変化特性を線αで示し、当該出力可能最大モータトルクTmmaxから、エンジン始動のための所定のクランキングトルクTcrankを差し引いた値を走行用モータトルクTmdrvとして線βで示すものである。また、図７（ｂ）は、モータ／ジェネレータのモータ回転数Nm（rpm）に対する車速ＶＳＰ（km／h）の関係を変速機の変速段ごとに示した速度特性線図である。
【００２７】
すなわち、図７（ａ）に示すように、モータ／ジェネレータ１の出力可能最大モータトルクTmmax（線α）は、その駆動特性によりモータ回転数が所定値（例えば、１８００rpm）を超えると、回転数が上昇するにつれて低下する。このため、出力可能最大モータトルクTmmaxからエンジン始動のための所定のエンジンクランキングトルクTcrankを差し引いた値である走行用モータトルクTmdrv（線β）も、モータ回転数が所定値を超えると回転数が上昇するに連れて低下する。
【００２８】
さらに自動変速機５は、ＥＶ走行時及びＨＥＶ走行時のみならず、ＥＶ走行からＨＥＶ走行への切り替え時にも、図８に示す如き従来は同一の通常時変速パターンに従い変速を行うよう構成されていた。このため、ＥＶ走行時の加速要求に応じて、ＨＥＶ走行に移行すべくモータ／ジェネレータ１のエンジンクランキングトルクTcrankによりエンジン２を始動するとともに、自動変速機５が変速を行うと、図７（ｂ）に矢印γで例示すように、モータ回転数NmがNm1からNm2に上昇する場合があった。かかる場合には、図７（ａ）に示すように、走行用モータトルクTmdrvが、Tmdrv１からTmdrv２へと大きく低下し、運転者に不快な減速感が与えられるという問題があった。
【００２９】
また、ＥＶ走行時からエンジン２を始動する際に運転者に減速感を与えないようにするために、変速（ダウンシフト）によってモータ回転数ＮｍがNm1からNm2に上昇した状態で、第１クラッチ３をスリップ制御することにより、走行用モータトルクTmdrvをTmdrv1の大きさのまま維持してエンジン２を始動させることも可能ではある。しかしながらこの場合には、エンジン始動に用いるべきエンジンクランキングトルクTcrankが減少する結果、エンジン始動に要する時間が増加して、加速要求に対する応答遅れが発生するという新たな問題が発生する。
【００３０】
そこで、この実施例では、本発明が狙いとするＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへのモード切り替えの際のエンジン始動を達成するため、図４に示すように、車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯの二次元マップ上に予め設定したエンジン始動時変速パターンを、先の図８の通常時変速パターンとは別に設ける。図４に示すエンジン始動時変速パターンは、アクセル開度ＡＰＯが大きい領域にて通常時変速パターンに対して高変速段（ハイギヤ）側に設定されている。より具体的には、モータ／ジェネレータ１の出力可能最大モータトルクTmmaxからエンジン始動のための所定のエンジンクランキングトルクTcrankを差し引いた走行用モータトルクTmdrvに制限が発生しないモータ／ジェネレータ１の回転範囲内（図７（ａ）を例にとると１８００rpm以下）で自動変速機５のダウンシフトが可能なように設定されている。
【００３１】
さらに、この実施例にあっては、コントローラ７は、アクセル開度センサ１０からの信号を単位時間ごとに検知することでアクセル開度ＡＰＯの単位時間当たりの変化量（アクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰ）を求めることができる。このアクセル踏込み速度ＡＳＰ及び車速ＶＳＰを用いて以下に説明する制御プログラムを実行することで、本発明が狙いとする運転者の加速要求状態に応じたＥＶ走行時からのエンジン始動は達成される。
【００３２】
図２の制御プログラムは、ＥＶ走行時においてアクセル開度センサ１０から信号が入力されることによりコントローラ７が実行するルーチンであり、先ず、ステップＳ１で車速ＶＳＰ、アクセル開度ＡＰＯ及びアクセルペダル踏込み速度ＡＳＰを読み込む。
【００３３】
次いでステップＳ２にてステップＳ１で読み込んだ車速ＶＳＰ、アクセル開度ＡＰＯを図８の走行モード領域マップに当てはめ、ＥＶ走行領域からＨＥＶ走行領域に移行したか否か、すなわちエンジン始動が必要か否かを判定する。ステップ２の判定がＹＥＳ（ＨＥＶ走行領域に移行）の場合は、次のステップ３に進み、ステップ２の判定がＮＯ（ＥＶ走行領域を出ず）の場合は、本制御を終了する。
【００３４】
次いで、ステップＳ３でその車速ＶＳＰに対する当該アクセルペダル踏込み速度ＡＳＰが図３の加速要求状態判定マップの判定線δ以上か否かによって、運転者が要求する加速が急加速であるか、もしくは緩加速であるかを判定する。すなわち、車速ＶＳＰに対するアクセルペダル踏込み速度ＡＳＰの値が図３の判定線δ上または判定線δより上であれば急加速要求、判定線δより下であれば緩加速要求と判定する。
【００３５】
ステップＳ３の判定がＮＯ（緩加速要求）であるならば、ステップＳ４に進み、ステップＳ４では、第１クラッチ３の締結によりエンジン２を始動する。その後、ステップＳ５での通常の図８の通常時変速パターンに従った変速制御（ダウンシフト）を経て、本制御を終了し、通常走行時の制御へと移行することとなる。
【００３６】
一方でステップＳ３の判定がＹＥＳ（急加速要求）であるならば、ステップＳ６に進み、ステップS６では、図４のエンジン始動時変速パターンに従って変速制御（ダウンシフト）を行い、その後、ステップS７に進む。なお、ステップＳ６でダウンシフトする変速段が存在しない場合は、現在の変速段を維持したまま次のステップS７に進むことになる。
【００３７】
続いてステップＳ７で、第１クラッチ３の締結によりエンジン２を始動した後、ステップＳ８での通常の図８の通常時変速パターンに従った変速制御（ダウンシフト）を経て、本制御を終了し、通常制御へと移行することとなる。なお、上記ステップＳ６のダウンシフトで既に目標とする変速が達成されている場合には、当該ステップS８では変速を行わずに本制御は終了し、変速機は図８の通常時変速パターンに従い変速制御される。
【００３８】
次に、図５及び図６のタイムチャート図を用い、上記制御プログラムに従いEV走行時からエンジン２を始動したときの車両各部の動作（図５，６中実線で示す）を、エンジン始動時変速パターンを用いずに通常時変速パターンのみを用いてＥＶ走行時からエンジン２を始動した場合（図６中一点鎖線及び二点鎖線で示す）と比較しつつ説明する。ここで、図５は、EV走行時に緩加速要求がされた場合、図６はEV走行時に急加速要求がされた場合の車両各部動作をそれぞれ例示するものである。
【００３９】
図５に示す例では、車両は、初め、第１クラッチ３が解放され、自動変速機５の変速段は第４速が選択され、モータ／ジェネレータ１からの動力のみでＥＶ走行している。瞬時ｔ１にてアクセルペダルが緩やかに踏み込まれると、瞬時ｔ２より第１クラッチ３がスリップ締結し始める。第１クラッチ３のスリップ締結によりエンジン２の回転が上昇し所定の回転が得られたときエンジン２に燃料が供給されエンジン２は始動する。エンジン２の回転数とモータ／ジェネレータ１の回転数とが同期した瞬時ｔ３で第１クラッチ３は完全に締結され始め、第１クラッチ３が完全に締結された瞬時ｔ４でハイブリッド走行モードへ切り替えが完了する。それと同時に、図８の通常時変速パターンに基づき自動変速機５は第４速から第２速にダウンシフトされ、瞬時ｔ５でそのダウンシフトが終了する。
【００４０】
図６に示す例では、車両は、初め、図５に示す例と同様の走行状態で走行している。瞬時Ｔ１にてアクセルペダルが速く踏み込まれると、瞬時Ｔ２より自動変速機５は図４のエンジン始動時変速パターンに基づき、図中実線で示すように第４速から第３速へダウンシフトされる。瞬時Ｔ３にてそのダウンシフトが終了すると同時に、第１クラッチ３はスリップ状態で締結され始める。第１クラッチ３のスリップ締結によりエンジン２の回転が上昇し所定の回転が得られたときにエンジン２に燃料が供給されエンジン２は始動する。エンジン２の回転数とモータ／ジェネレータ１の回転数とが同期した瞬時Ｔ４で第１クラッチ３は完全に締結され始め、第１クラッチ３が完全に締結された瞬時Ｔ５でハイブリッド走行モードに切り替えが完了する。それと同時に図８の通常時変速パターンに基づき自動変速機５は第３速から第２速にダウンシフトされ、瞬時Ｔ６でそのダウンシフトが終了する。
【００４１】
一方、エンジン始動時変速パターン（図４）を用いずに通常時変速パターン（図８）のみを用いてＥＶ走行時からエンジン２を始動した場合について説明すると、この場合車両は、初め、図５及び６に示す例と同様の走行状態で走行している。ここで、図６に示すように瞬時Ｔ１にてアクセルペダルを速く踏み込むと、瞬時Ｔ２より自動変速機５の変速段は図８の通常時変速パターンに基づき、図６及び図８に一点鎖線で示すように第４速から第２速へダウンシフトされる。この変速により、図６に二点鎖線で示すように、モータ／ジェネレータ回転数Ｎｍはエンジン始動前に大幅に上昇し、これに伴い走行用モータトルクTmdrvが著しく低下する。このため従来は、前述の如く不快な減速感や応答遅れの問題が生ずる。
【００４２】
以上説明したところから明らかなように、本実施例のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置にあっては、ＥＶ走行時にエンジン始動要求がなされると、コントローラ７は、通常時変速パターン（図８）よりも高変速段側であるエンジン始動時変速パターン（図４）に従い変速機を変速制御した後に、第１クラッチ３を締結して、モータ／ジェネレータ１のエンジンクランキングトルクによりエンジン２を始動する。
【００４３】
従って、エンジン始動要求時の変速によるモータ回転数の上昇が低減され、ひいてはモータ／ジェネレータ１の出力可能最大モータトルクの低下が低減される。これにより、出力可能最大モータトルクからエンジン始動のための所定のエンジンクランキングトルクを差し引いた値である走行用モータトルクの低下も低減されることから、エンジンの始動時に走行用モータトルクの低下により運転者に減速感を与えることを防止することができる。しかも、エンジン始動前にエンジン始動時変速パターンに従い自動変速機５が変速制御されることから、運転者の加速要求に迅速に対応することができる。
【００４４】
さらに、本実施例のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、エンジン始動時変速パターンは、走行用モータトルクが所定値以上となる回転範囲内、すなわち走行用モータトルクに制限が発生しない回転範囲内でモータ／ジェネレータが回転するよう設定されていることから、ＥＶ走行時からのエンジン始動時に走行用モータトルクが低下することがない。
【００４５】
さらに、本実施例のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、ＥＶ走行時に加速要求がなされ、かつアクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰが所定の速度よりも速い場合（車速ＶＳＰに対する当該アクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰの値が図３の判定マップの判定線δ上またはそれより上の場合）は、エンジンクランキングトルクの値が所定値以上となるモータ／ジェネレータ1の回転範囲内で（すなわちエンジン始動時変速パターンに従い）、自動変速機５をダウンシフト制御した後に、所定トルク値のエンジンクランキングトルクによりエンジン２を速やかに始動する。すなわち、まずダウンシフトを行い加速力を発生させることにより、より急な運転者の加速要求に速やかに応え、しかる後に、ダウンシフトよりも時間を要するエンジン始動を行うことにより、アクセルペダルの踏み込みにより運転者が要求した駆動力を実現できることとなる。その一方で、アクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰが、所定の速度より遅い場合（車速ＶＳＰに対する当該アクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰの値が図３の判定マップの判定線δより下の場合）は、自動変速機５のダウンシフト制御が行われモータ／ジェネレータ1の回転が上昇する前に、クランキングトルクによりエンジン２が始動される。すなわち、緩やかな加速要求に対しては、最初にあえてダウンシフトを行うことなく、まずエンジン始動を行うことにより、アクセルペダルの踏み込みにより運転者が要求した駆動力を実現することを優先する。この結果、運転者の加速意図に応じてＥＶ走行時からエンジン２を始動することができる。
【００４６】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものである。例えば、自動変速機は上述のような有段式のものに限られるものではなく、無段式の変速機であってもかまわない。この場合、上記で説明したモータ／ジェネレータの走行用モータトルクが所定値以上に保ち得る回転範囲内（例えば、図７に示した例では１８００ｒｐｍ以下）で変速機の変速比を制御すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
かくして、本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、変速機の変速とエンジン始動のタイミングとを適切に制御することで、電気走行時からエンジンを始動する際に必要なエンジンクランキングトルクの所定値を確保しつつ、走行用モータトルクも所定値以上とし得て、エンジンの始動時に走行用モータトルクの低下により運転者に減速感を与えることを防止することができる。しかもエンジン始動前にエンジン始動時変速パターンに基づき変速機を変速制御することから運転者の加速要求に遅れることなく対応することができる。
【００４８】
なお、本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置においては、前記加速要求検出手段は、前記電気走行モードでの走行中になされた加速要求が緩加速要求か急加速要求かを、前記ハイブリッド車両のアクセルペダルの踏込み速度に基づいて検出し、前記制御手段は、前記加速要求検出手段が前記急加速要求を検出した場合には、前記エンジン始動時変速パターンに従い前記変速機を変速制御した後に、前記エンジンクランキングトルクにより前記エンジンを始動し、前記加速要求検出手段が前記緩加速要求を検出した場合には、前記変速機の変速制御を行う前に、前記クランキングトルクにより前記エンジンを始動するよう構成しても良く、このようにすれば、運転者の加速意図に応じて電気走行時からエンジンを始動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のエンジン始動制御装置の一実施例を具えたハイブリッド車両のパワートレーンを、そのパワートレーンのための制御システムとともに示す略線図である。
【図２】上記実施例のエンジン始動制御装置の一部をなす、図１中のコントローラが実行する電気走行時からのエンジン始動制御プログラムを示すフローチャートである。
【図３】運転者の望む加速状態を判定するときに用いる判定マップである。
【図４】上記コントローラが電気走行モードからハイブリッド走行モードへの移行の際のエンジン始動時に用いる自動変速機のダウンシフト線を示すエンジン始動時変速パターン図である。
【図５】前記実施例のエンジン始動制御装置にかかる緩加速要求時の動作例を説明するタイムチャート図である。
【図６】前記実施例のエンジン始動制御装置にかかる急加速要求時の動作例を説明するタイムチャート図である。
【図７】（ａ）は、モータ／ジェネレータのモータトルク特性を示したトルク特性線図、（ｂ）は、モータ／ジェネレータのモータ回転数に対する車速を変速機の変速段ごとに示した速度特性線図である。
【図８】通常走行時の自動変速機のダウンシフト線を示す通常時変速パターンと、ＥＶ走行モード領域及びＨＥＶ走行モード領域を示す走行モード領域マップと、を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ モータ／ジェネレータ
２ エンジン
３ 第１クラッチ
４Ｌ，４Ｒ 左右駆動輪
５ 自動変速機
５ａ 変速機入力軸
５ｂ 変速機出力軸
６ 第２クラッチ
７ コントローラ
８ 終減速機
９ バッテリ
１０ アクセル開度センサ
１２ 車速センサ
１８ インバータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ／ジェネレータからの動力のみにより走行する電気走行モードと、エンジン及びモータ／ジェネレータの双方からの動力により走行するハイブリッド走行モードとを有するハイブリッド車両において、電気走行モードからハイブリッド走行モードへ移行する際のエンジンの始動を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなハイブリッド車両に用いられるハイブリッド駆動装置としては従来、様々な型式のものが提案されている。そのうちの1つとして、特許文献1に記載のものが知られている。このハイブリッド駆動装置は、エンジンと変速機との間にモータ／ジェネレータを具える。さらに、このハイブリッド駆動装置は、エンジン及びモータ／ジェネレータ間を切り離し可能に結合する第１クラッチを具えるとともに、モータ／ジェネレータ及び変速機出力軸間を切り離し可能に結合する第２クラッチを具える。
【０００３】
かかるハイブリッド駆動装置を具えたハイブリッド車両は、第１クラッチを解放するとともに第２クラッチを締結する場合、モータ／ジェネレータからの動力のみにより走行する電気（ＥＶ）走行モードとなる。一方で、第１クラッチ及び第２クラッチを共に締結する場合、エンジン及びモータ／ジェネレータの双方からの動力により走行するハイブリッド（ＨＥＶ）走行モードとなる。
【特許文献１】特開平１１−０８２２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようなハイブリッド車両は、ＥＶ走行時にモータ／ジェネレータからの動力のみでは駆動力不足になったり、バッテリの蓄電状態が悪化したりしたことで、エンジンからの動力も必要になった場合、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへのモード切り替えを行うこととしている。かかるモード切り替えは、第１クラッチを締結し、モータ／ジェネレータのエンジンクランキングトルクでエンジンをクランキングすることでエンジンを始動することにより行われる。
【０００５】
従って、ＥＶ走行時には、モータ／ジェネレータはＥＶ走行に必要な走行用モータトルクを賄う必要がある他に、上記モード切り替え時におけるエンジン始動のためのエンジンクランキングトルクを賄う必要がある。
【０００６】
しかしながら、モータ／ジェネレータは、そのモータ回転数が所定値を超えると回転数が上昇するにつれて出力可能最大モータトルクが低下するという駆動特性を有する。このため、その出力可能最大モータトルクからエンジン始動のためのエンジンクランキングトルクを差し引いた値である走行用モータトルクも、モータ回転数が所定値を超えると回転数が上昇するにつれて低下する。
【０００７】
一方で従来の変速機は、ＥＶ走行時及びＨＥＶ走行時の何れにおいても、車速及びアクセル開度に応じて二次元マップ上に予め設定した通常の一種類の変速線を用いて変速を行うよう構成されている。このため、ＥＶ走行時に加速要求があると、その加速要求に応じて、ＨＥＶ走行に移行すべくエンジンを始動するとともに、変速機が変速を行ってモータ回転数が大きく上昇する場合があり、かかる場合にはモータ／ジェネレータの走行用モータトルクが大きく低下して、運転者に不快な減速感を与えるという問題がある。
【０００８】
それゆえ本発明は、変速機の変速とエンジン始動のタイミングとを適切に制御することで、電気走行時からエンジンを始動する際に運転者に減速感を与えることがなく、しかも運転者の加速要求に迅速に対応し得る、ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置を提案することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置は、エンジンと、モータ／ジェネレータと、これらエンジン及びモータ／ジェネレータ間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第１クラッチと、前記モータ／ジェネレータ及び変速機間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第２クラッチと、を具え、前記エンジンを停止させ、前記第１クラッチを解放するとともに前記第２クラッチを締結することにより前記モータ／ジェネレータからの動力のみで走行する電気走行モードと、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを共に締結することにより前記エンジン及び前記モータ／ジェネレータの双方からの動力により走行するハイブリッド走行モードと、を有し、前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ移行する際に、前記第１クラッチを締結し、前記モータ／ジェネレータのエンジンクランキングトルクにより前記エンジンをクランキングすることにより該エンジンを始動するハイブリッド車両に設けられ、前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ移行する際の前記エンジンの始動制御を行うエンジン始動制御装置において、通常時の変速パターンと比べて高変速段側であるエンジン始動時変速パターンを有し、エンジン始動要求があった際に、前記エンジン始動時変速パターンに従い前記変速機を変速制御した後に前記第１クラッチを締結するよう制御して前記エンジンクランキングトルクにより前記エンジンを始動する制御手段を具えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
かかる本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置にあっては、電気走行時にエンジン始動要求がなされると、制御手段が、通常時の変速パターンよりも高変速段側であるエンジン始動時変速パターンに従い変速機を変速制御した後に、第１クラッチを締結して、モータ／ジェネレータのエンジンクランキングトルクによりエンジンを始動する。
【００１１】
従って、エンジン始動要求時の変速によるモータ回転数の上昇が低減され、ひいてはモータ／ジェネレータの出力可能最大モータトルクの低下が低減される。これにより、出力可能最大モータトルクからエンジン始動のための所定のエンジンクランキングトルクを差し引いた値である走行用モータトルクの低下も低減されることから、エンジンの始動時に走行用モータトルクの低下により運転者に減速感を与えることを防止することができる。しかも、エンジン始動前にエンジン始動時変速パターンに従い変速機が変速制御されることから、運転者の加速要求に迅速に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、本発明のエンジン始動制御装置の一実施例を具えたハイブリッド車両のパワートレーンを、そのパワートレーンのための制御システムとともに示す略線図である。図２は、上記実施例のエンジン始動制御装置の一部をなす、図１中のコントローラが実行するエンジン始動制御プログラムを示すフローチャートである。図３は、運転者の望む加速状態を判定するときに用いる判定マップである。図４は、電気走行モードからハイブリッド走行モードに移行する際のエンジン始動時に用いる自動変速機のダウンシフト線を示すエンジン始動時変速パターン図である。
【００１３】
図１に示すハイブリッド車両のパワートレーン及びその制御システムは、モータ／ジェネレータ１と、エンジン２と、モータ／ジェネレータ１及びエンジン２間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第１クラッチ３と、モータ／ジェネレータ１及びエンジン２の動力を左右駆動輪（左右後輪）４Ｌ，４Ｒに伝達する伝達装置を構成する自動変速機５及び終減速機８と、モータ／ジェネレータ１及び自動変速機５間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第２クラッチ６と、モータ／ジェネレータ１、エンジン２、第１クラッチ３、自動変速機５及び第２クラッチ６を総合的に制御する、制御手段としてのコントローラ７とを具える。また、この実施例のハイブリッド車両は、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時にモータ／ジェネレータ１からの動力のみで走行する電気（ＥＶ）走行モードと、高速走行時、大負荷走行時及びバッテリ９の持ち出し可能電力が少ない時等にエンジン２及びモータ／ジェネレータ１の双方からの動力により走行するハイブリッド（ＨＥＶ）走行モードとを有する。
【００１４】
このハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、自動変速機５は、通常の後輪駆動車と同様にエンジン２の車両前後方向後方にタンデムに配置されている。エンジン２のクランクシャフトからの回転は、モータ／ジェネレータ１を介して、自動変速機５の入力軸５ａに伝達される。第１クラッチ３は、モータ／ジェネレータ１及びエンジン２間に介挿され、これらモータ／ジェネレータ１及びエンジン２間を切り離し可能に結合する。一方で、第２クラッチ６は、モータ／ジェネレータ１及び自動変速機５間に介挿され、これらモータ／ジェネレータ１及び自動変速機５間を切り離し可能に結合する。
【００１５】
モータ／ジェネレータ１は、交流同期モータであり、車輪４Ｌ，４Ｒを駆動するときはモータとして作用し、車輪４Ｌ，４Ｒを回生制動する時はジェネレータ（発電機）として作用するもので、エンジン２及び自動変速機５間に配置されている。
【００１６】
自動変速機５は、図示しない複数の変速摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結もしくは解放することで所定の変速段を決定し、入力軸５ａからの回転を決定された変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸５ｂに出力する。この出力された回転は、伝達装置を構成する、ディファレンシャルギヤ装置を含む終減速機８により左右後輪４Ｌ，４Ｒへ適当なトルクに分配されて伝達される。
【００１７】
図１に示すパワートレーンにおいては、ＥＶ走行モードが要求される場合、エンジン２を停止させ、第１クラッチ３を解放するとともに第２クラッチ６を締結し、自動変速機５を動力伝達状態にする。この状態にてモータ／ジェネレータ１を駆動すると、モータ／ジェネレータ１からの出力回転のみが変速機入力軸５ａに入力される。自動変速機５は、入力軸５ａに入力された回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸５ｂより出力する。この変速機出力軸５ｂからの回転は、終減速機８を経て左右後輪４Ｌ，４Ｒに伝達される。これにより車両は、モータ／ジェネレータ１からの動力のみによって走行する。
【００１８】
一方、ＥＶ走行中にＨＥＶ走行モードが要求される場合、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに切り替えるためエンジン２を始動する必要がある。このエンジン２の始動は、第１クラッチ３を締結し、モータ／ジェネレータ１のエンジンクランキングトルクによりエンジン２をクランキングし、これによりエンジン２の回転数を上昇させて行う。ＨＥＶ走行モードでは、第１クラッチ３及び第２クラッチ６を共に締結し、自動変速機５を動力伝達状態にする。この状態では、エンジン２からの出力回転、又はエンジン２からの出力回転及びモータ／ジェネレータ１からの出力回転の双方が変速機入力軸５ａに入力される。自動変速機５は、入力軸５ａに入力された回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸５ｂより出力する。この変速機出力軸５ｂからの回転は、終減速機８を経て左右後輪４Ｌ，４Ｒに伝達される。これにより車両は、エンジン２及びモータ／ジェネレータ１の双方からの動力によって走行する。
【００１９】
かかるＨＥＶ走行中において、エンジン２を最適燃費で運転させるとエネルギが余剰となる場合がある。この場合には、モータ／ジェネレータ１を発電機として作動させることで、この余剰エネルギを電力に変換することができる。そして、発電された電力を後でモータ／ジェネレータ１のモータ駆動に用いるようバッテリ９に蓄電しておくことで、エンジン２の燃費を向上させることができる。
【００２０】
図１に示す上記パワートレーンを総合的に制御するために、上記ハイブリッド車両の運転者が踏み込み操作するアクセルペダルのアクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダル踏込み量）を検出する、加速要求検出手段としてのアクセル開度センサ１０からの信号と、上記ハイブリッド車両の車速ＶＳＰを検出する車速センサ１２からの信号と、をコントローラ７に入力する。
【００２１】
コントローラ７は、バッテリ９からの電力によりインバータ１８を介してモータ／ジェネレータ１を駆動制御するが、モータ／ジェネレータ１が発電機として作用する間は、これからの発電電力をバッテリ９に蓄電する。このときバッテリ９が過充電にならないように、コントローラ７は、バッテリ９の蓄電状態（持ち出し可能電力）を検出してバッテリ９を充電制御する。
【００２２】
コントローラ７は、上記センサ１０，１２が検出したアクセル開度ＡＰＯ及び車速ＶＳＰから、運転車が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード、すなわちＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとの何れかを選択する。具体的には、後述する図８に記された走行モード領域マップに示されるように、所定の低アクセル開度かつ所定の低車速の領域ではＥＶ走行モードを、それ以外の領域ではＨＥＶ走行モードを選択する。加えて、コントローラ７は、エンジントルク目標値、モータ／ジェネレータトルク目標値、第１クラッチ伝達トルク容量目標値、第２クラッチ伝達トルク容量目標値、及び自動変速機５の目標変速段をそれぞれ演算する。
【００２３】
この演算結果に基づきコントローラ７は、エンジントルクがエンジントルク目標値となるように図示しない電子スロットルアクチュエータを介してエンジン２を制御するとともに、モータ／ジェネレータ１のトルクがモータ／ジェネレータトルク目標値となるよう、バッテリ９からの電力によりインバータ１８を介してモータ／ジェネレータ１を制御する。
【００２４】
同じくコントローラ７は、第１クラッチ３及び第２クラッチ６の伝達トルク容量が、それそれ第１クラッチ伝達トルク容量目標値及び第２クラッチ伝達トルク容量目標値となるように図示しない電磁または油圧ソレノイドを介して第１クラッチ３及び第２クラッチ６を締結制御する。
【００２５】
さらにコントローラ７は、自動変速機５の変速段が目標変速段（目標変速比）となるように、自動変速機５の図示しない油圧制御装置を介して自動変速機５の変速機構を変速制御する。
【００２６】
ここで、ＥＶ走行時及びＨＥＶ走行時における自動変速機５の目標変速段は、図８に例示する車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダル踏込み量）の二次元マップ上に予め設定した通常時変速パターン（ここではダウンシフト線のみを示す）に、上記センサ１０，１２が検出した車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯをマッピングして求める。従来では、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替え時にもかかる通常時変速パターンを用いていたため以下のような問題が生じていた。ここで、図７（ａ）は、モータ／ジェネレータのモータトルク特性を示したトルク特性線図であり、モータ／ジェネレータの回転数Nm（rpm）に対する出力可能最大モータトルクTmmaxの変化特性を線αで示し、当該出力可能最大モータトルクTmmaxから、エンジン始動のための所定のクランキングトルクTcrankを差し引いた値を走行用モータトルクTmdrvとして線βで示すものである。また、図７（ｂ）は、モータ／ジェネレータのモータ回転数Nm（rpm）に対する車速ＶＳＰ（km／h）の関係を変速機の変速段ごとに示した速度特性線図である。
【００２７】
すなわち、図７（ａ）に示すように、モータ／ジェネレータ１の出力可能最大モータトルクTmmax（線α）は、その駆動特性によりモータ回転数が所定値（例えば、１８００rpm）を超えると、回転数が上昇するにつれて低下する。このため、出力可能最大モータトルクTmmaxからエンジン始動のための所定のエンジンクランキングトルクTcrankを差し引いた値である走行用モータトルクTmdrv（線β）も、モータ回転数が所定値を超えると回転数が上昇するに連れて低下する。
【００２８】
さらに自動変速機５は、ＥＶ走行時及びＨＥＶ走行時のみならず、ＥＶ走行からＨＥＶ走行への切り替え時にも、図８に示す如き従来は同一の通常時変速パターンに従い変速を行うよう構成されていた。このため、ＥＶ走行時の加速要求に応じて、ＨＥＶ走行に移行すべくモータ／ジェネレータ１のエンジンクランキングトルクTcrankによりエンジン２を始動するとともに、自動変速機５が変速を行うと、図７（ｂ）に矢印γで例示すように、モータ回転数NmがNm1からNm2に上昇する場合があった。かかる場合には、図７（ａ）に示すように、走行用モータトルクTmdrvが、Tmdrv１からTmdrv２へと大きく低下し、運転者に不快な減速感が与えられるという問題があった。
【００２９】
また、ＥＶ走行時からエンジン２を始動する際に運転者に減速感を与えないようにするために、変速（ダウンシフト）によってモータ回転数ＮｍがNm1からNm2に上昇した状態で、第１クラッチ３をスリップ制御することにより、走行用モータトルクTmdrvをTmdrv1の大きさのまま維持してエンジン２を始動させることも可能ではある。しかしながらこの場合には、エンジン始動に用いるべきエンジンクランキングトルクTcrankが減少する結果、エンジン始動に要する時間が増加して、加速要求に対する応答遅れが発生するという新たな問題が発生する。
【００３０】
そこで、この実施例では、本発明が狙いとするＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへのモード切り替えの際のエンジン始動を達成するため、図４に示すように、車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＰＯの二次元マップ上に予め設定したエンジン始動時変速パターンを、先の図８の通常時変速パターンとは別に設ける。図４に示すエンジン始動時変速パターンは、アクセル開度ＡＰＯが大きい領域にて通常時変速パターンに対して高変速段（ハイギヤ）側に設定されている。より具体的には、モータ／ジェネレータ１の出力可能最大モータトルクTmmaxからエンジン始動のための所定のエンジンクランキングトルクTcrankを差し引いた走行用モータトルクTmdrvに制限が発生しないモータ／ジェネレータ１の回転範囲内（図７（ａ）を例にとると１８００rpm以下）で自動変速機５のダウンシフトが可能なように設定されている。
【００３１】
さらに、この実施例にあっては、コントローラ７は、アクセル開度センサ１０からの信号を単位時間ごとに検知することでアクセル開度ＡＰＯの単位時間当たりの変化量（アクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰ）を求めることができる。このアクセル踏込み速度ＡＳＰ及び車速ＶＳＰを用いて以下に説明する制御プログラムを実行することで、本発明が狙いとする運転者の加速要求状態に応じたＥＶ走行時からのエンジン始動は達成される。
【００３２】
図２の制御プログラムは、ＥＶ走行時においてアクセル開度センサ１０から信号が入力されることによりコントローラ７が実行するルーチンであり、先ず、ステップＳ１で車速ＶＳＰ、アクセル開度ＡＰＯ及びアクセルペダル踏込み速度ＡＳＰを読み込む。
【００３３】
次いでステップＳ２にてステップＳ１で読み込んだ車速ＶＳＰ、アクセル開度ＡＰＯを図８の走行モード領域マップに当てはめ、ＥＶ走行領域からＨＥＶ走行領域に移行したか否か、すなわちエンジン始動が必要か否かを判定する。ステップ２の判定がＹＥＳ（ＨＥＶ走行領域に移行）の場合は、次のステップ３に進み、ステップ２の判定がＮＯ（ＥＶ走行領域を出ず）の場合は、本制御を終了する。
【００３４】
次いで、ステップＳ３でその車速ＶＳＰに対する当該アクセルペダル踏込み速度ＡＳＰが図３の加速要求状態判定マップの判定線δ以上か否かによって、運転者が要求する加速が急加速であるか、もしくは緩加速であるかを判定する。すなわち、車速ＶＳＰに対するアクセルペダル踏込み速度ＡＳＰの値が図３の判定線δ上または判定線δより上であれば急加速要求、判定線δより下であれば緩加速要求と判定する。
【００３５】
ステップＳ３の判定がＮＯ（緩加速要求）であるならば、ステップＳ４に進み、ステップＳ４では、第１クラッチ３の締結によりエンジン２を始動する。その後、ステップＳ５での通常の図８の通常時変速パターンに従った変速制御（ダウンシフト）を経て、本制御を終了し、通常走行時の制御へと移行することとなる。
【００３６】
一方でステップＳ３の判定がＹＥＳ（急加速要求）であるならば、ステップＳ６に進み、ステップS６では、図４のエンジン始動時変速パターンに従って変速制御（ダウンシフト）を行い、その後、ステップS７に進む。なお、ステップＳ６でダウンシフトする変速段が存在しない場合は、現在の変速段を維持したまま次のステップS７に進むことになる。
【００３７】
続いてステップＳ７で、第１クラッチ３の締結によりエンジン２を始動した後、ステップＳ８での通常の図８の通常時変速パターンに従った変速制御（ダウンシフト）を経て、本制御を終了し、通常制御へと移行することとなる。なお、上記ステップＳ６のダウンシフトで既に目標とする変速が達成されている場合には、当該ステップS８では変速を行わずに本制御は終了し、変速機は図８の通常時変速パターンに従い変速制御される。
【００３８】
次に、図５及び図６のタイムチャート図を用い、上記制御プログラムに従いEV走行時からエンジン２を始動したときの車両各部の動作（図５，６中実線で示す）を、エンジン始動時変速パターンを用いずに通常時変速パターンのみを用いてＥＶ走行時からエンジン２を始動した場合（図６中一点鎖線及び二点鎖線で示す）と比較しつつ説明する。ここで、図５は、EV走行時に緩加速要求がされた場合、図６はEV走行時に急加速要求がされた場合の車両各部動作をそれぞれ例示するものである。
【００３９】
図５に示す例では、車両は、初め、第１クラッチ３が解放され、自動変速機５の変速段は第４速が選択され、モータ／ジェネレータ１からの動力のみでＥＶ走行している。瞬時ｔ１にてアクセルペダルが緩やかに踏み込まれると、瞬時ｔ２より第１クラッチ３がスリップ締結し始める。第１クラッチ３のスリップ締結によりエンジン２の回転が上昇し所定の回転が得られたときエンジン２に燃料が供給されエンジン２は始動する。エンジン２の回転数とモータ／ジェネレータ１の回転数とが同期した瞬時ｔ３で第１クラッチ３は完全に締結され始め、第１クラッチ３が完全に締結された瞬時ｔ４でハイブリッド走行モードへ切り替えが完了する。それと同時に、図８の通常時変速パターンに基づき自動変速機５は第４速から第２速にダウンシフトされ、瞬時ｔ５でそのダウンシフトが終了する。
【００４０】
図６に示す例では、車両は、初め、図５に示す例と同様の走行状態で走行している。瞬時Ｔ１にてアクセルペダルが速く踏み込まれると、瞬時Ｔ２より自動変速機５は図４のエンジン始動時変速パターンに基づき、図中実線で示すように第４速から第３速へダウンシフトされる。瞬時Ｔ３にてそのダウンシフトが終了すると同時に、第１クラッチ３はスリップ状態で締結され始める。第１クラッチ３のスリップ締結によりエンジン２の回転が上昇し所定の回転が得られたときにエンジン２に燃料が供給されエンジン２は始動する。エンジン２の回転数とモータ／ジェネレータ１の回転数とが同期した瞬時Ｔ４で第１クラッチ３は完全に締結され始め、第１クラッチ３が完全に締結された瞬時Ｔ５でハイブリッド走行モードに切り替えが完了する。それと同時に図８の通常時変速パターンに基づき自動変速機５は第３速から第２速にダウンシフトされ、瞬時Ｔ６でそのダウンシフトが終了する。
【００４１】
一方、エンジン始動時変速パターン（図４）を用いずに通常時変速パターン（図８）のみを用いてＥＶ走行時からエンジン２を始動した場合について説明すると、この場合車両は、初め、図５及び６に示す例と同様の走行状態で走行している。ここで、図６に示すように瞬時Ｔ１にてアクセルペダルを速く踏み込むと、瞬時Ｔ２より自動変速機５の変速段は図８の通常時変速パターンに基づき、図６及び図８に一点鎖線で示すように第４速から第２速へダウンシフトされる。この変速により、図６に二点鎖線で示すように、モータ／ジェネレータ回転数Ｎｍはエンジン始動前に大幅に上昇し、これに伴い走行用モータトルクTmdrvが著しく低下する。このため従来は、前述の如く不快な減速感や応答遅れの問題が生ずる。
【００４２】
以上説明したところから明らかなように、本実施例のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置にあっては、ＥＶ走行時にエンジン始動要求がなされると、コントローラ７は、通常時変速パターン（図８）よりも高変速段側であるエンジン始動時変速パターン（図４）に従い変速機を変速制御した後に、第１クラッチ３を締結して、モータ／ジェネレータ１のエンジンクランキングトルクによりエンジン２を始動する。
【００４３】
従って、エンジン始動要求時の変速によるモータ回転数の上昇が低減され、ひいてはモータ／ジェネレータ１の出力可能最大モータトルクの低下が低減される。これにより、出力可能最大モータトルクからエンジン始動のための所定のエンジンクランキングトルクを差し引いた値である走行用モータトルクの低下も低減されることから、エンジンの始動時に走行用モータトルクの低下により運転者に減速感を与えることを防止することができる。しかも、エンジン始動前にエンジン始動時変速パターンに従い自動変速機５が変速制御されることから、運転者の加速要求に迅速に対応することができる。
【００４４】
さらに、本実施例のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、エンジン始動時変速パターンは、走行用モータトルクが所定値以上となる回転範囲内、すなわち走行用モータトルクに制限が発生しない回転範囲内でモータ／ジェネレータが回転するよう設定されていることから、ＥＶ走行時からのエンジン始動時に走行用モータトルクが低下することがない。
【００４５】
さらに、本実施例のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、ＥＶ走行時に加速要求がなされ、かつアクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰが所定の速度よりも速い場合（車速ＶＳＰに対する当該アクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰの値が図３の判定マップの判定線δ上またはそれより上の場合）は、エンジンクランキングトルクの値が所定値以上となるモータ／ジェネレータ1の回転範囲内で（すなわちエンジン始動時変速パターンに従い）、自動変速機５をダウンシフト制御した後に、所定トルク値のエンジンクランキングトルクによりエンジン２を速やかに始動する。すなわち、まずダウンシフトを行い加速力を発生させることにより、より急な運転者の加速要求に速やかに応え、しかる後に、ダウンシフトよりも時間を要するエンジン始動を行うことにより、アクセルペダルの踏み込みにより運転者が要求した駆動力を実現できることとなる。その一方で、アクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰが、所定の速度より遅い場合（車速ＶＳＰに対する当該アクセルペダルの踏込み速度ＡＳＰの値が図３の判定マップの判定線δより下の場合）は、自動変速機５のダウンシフト制御が行われモータ／ジェネレータ1の回転が上昇する前に、クランキングトルクによりエンジン２が始動される。すなわち、緩やかな加速要求に対しては、最初にあえてダウンシフトを行うことなく、まずエンジン始動を行うことにより、アクセルペダルの踏み込みにより運転者が要求した駆動力を実現することを優先する。この結果、運転者の加速意図に応じてＥＶ走行時からエンジン２を始動することができる。
【００４６】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものである。例えば、自動変速機は上述のような有段式のものに限られるものではなく、無段式の変速機であってもかまわない。この場合、上記で説明したモータ／ジェネレータの走行用モータトルクが所定値以上に保ち得る回転範囲内（例えば、図７に示した例では１８００ｒｐｍ以下）で変速機の変速比を制御すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
かくして、本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、変速機の変速とエンジン始動のタイミングとを適切に制御することで、電気走行時からエンジンを始動する際に必要なエンジンクランキングトルクの所定値を確保しつつ、走行用モータトルクも所定値以上とし得て、エンジンの始動時に走行用モータトルクの低下により運転者に減速感を与えることを防止することができる。しかもエンジン始動前にエンジン始動時変速パターンに基づき変速機を変速制御することから運転者の加速要求に遅れることなく対応することができる。
【００４８】
なお、本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置においては、前記加速要求検出手段は、前記電気走行モードでの走行中になされた加速要求が緩加速要求か急加速要求かを、前記ハイブリッド車両のアクセルペダルの踏込み速度に基づいて検出し、前記制御手段は、前記加速要求検出手段が前記急加速要求を検出した場合には、前記エンジン始動時変速パターンに従い前記変速機を変速制御した後に、前記エンジンクランキングトルクにより前記エンジンを始動し、前記加速要求検出手段が前記緩加速要求を検出した場合には、前記変速機の変速制御を行う前に、前記クランキングトルクにより前記エンジンを始動するよう構成しても良く、このようにすれば、運転者の加速意図に応じて電気走行時からエンジンを始動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のエンジン始動制御装置の一実施例を具えたハイブリッド車両のパワートレーンを、そのパワートレーンのための制御システムとともに示す略線図である。
【図２】上記実施例のエンジン始動制御装置の一部をなす、図１中のコントローラが実行する電気走行時からのエンジン始動制御プログラムを示すフローチャートである。
【図３】運転者の望む加速状態を判定するときに用いる判定マップである。
【図４】上記コントローラが電気走行モードからハイブリッド走行モードへの移行の際のエンジン始動時に用いる自動変速機のダウンシフト線を示すエンジン始動時変速パターン図である。
【図５】前記実施例のエンジン始動制御装置にかかる緩加速要求時の動作例を説明するタイムチャート図である。
【図６】前記実施例のエンジン始動制御装置にかかる急加速要求時の動作例を説明するタイムチャート図である。
【図７】（ａ）は、モータ／ジェネレータのモータトルク特性を示したトルク特性線図、（ｂ）は、モータ／ジェネレータのモータ回転数に対する車速を変速機の変速段ごとに示した速度特性線図である。
【図８】通常走行時の自動変速機のダウンシフト線を示す通常時変速パターンと、ＥＶ走行モード領域及びＨＥＶ走行モード領域を示す走行モード領域マップと、を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ モータ／ジェネレータ
２ エンジン
３ 第１クラッチ
４Ｌ，４Ｒ 左右駆動輪
５ 自動変速機
５ａ 変速機入力軸
５ｂ 変速機出力軸
６ 第２クラッチ
７ コントローラ
８ 終減速機
９ バッテリ
１０ アクセル開度センサ
１２ 車速センサ
１８ インバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、モータ／ジェネレータと、これらエンジン及びモータ／ジェネレータ間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第１クラッチと、前記モータ／ジェネレータ及び変速機間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第２クラッチと、を具え、
前記エンジンを停止させ、前記第１クラッチを解放するとともに前記第２クラッチを締結することにより前記モータ／ジェネレータからの動力のみで走行する電気走行モードと、
前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを共に締結することにより前記エンジン及び前記モータ／ジェネレータの双方からの動力により走行するハイブリッド走行モードと、を有し、
前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ移行する際に、前記第１クラッチを締結し、前記モータ／ジェネレータのエンジンクランキングトルクにより前記エンジンをクランキングすることにより該エンジンを始動するハイブリッド車両に設けられ、
前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ移行する際の前記エンジンの始動制御を行うエンジン始動制御装置において、
通常時の変速パターンと比べて高変速段側であるエンジン始動時変速パターンを有し、
エンジン始動要求があった際に、前記エンジン始動時変速パターンに従い前記変速機を変速制御した後に前記第１クラッチを締結するよう制御して前記エンジンクランキングトルクにより前記エンジンを始動する制御手段を具えることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【請求項２】
前記エンジン始動時変速パターンは、前記モータ／ジェネレータの出力可能最大モータトルクから前記エンジンクランキングトルクを差し引いた走行用モータトルクが所定値以上となる回転範囲内で前記モータ／ジェネレータが回転するよう設定されている、請求項１に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【請求項３】
前記エンジン始動制御装置は、前記電気走行モードでの走行中に加速要求がなされたことを検出する加速要求検出手段を具え、
前記制御手段は、前記加速要求検出手段が加速要求を検出した場合に前記エンジンを始動する、請求項１又は２に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【請求項４】
前記加速要求検出手段は、加速要求が緩加速要求か急加速要求かを、前記ハイブリッド車両のアクセルペダルの踏込み速度に基づいて判別可能であり、
前記制御手段は、前記加速要求検出手段が緩加速要求を検出した場合には、前記エンジンを始動した後に前記通常時の変速パターンに従い前記変速機の変速制御を行い、一方、前記加速要求検出手段が急加速要求を検出した場合には、前記エンジン始動時変速パターンに従い前記変速機の変速制御を行った後に前記エンジンを始動する、請求項３に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの始動後は前記通常時の変速パターンに戻す、請求項１〜４の何れか一項に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【請求項１】
エンジンと、モータ／ジェネレータと、これらエンジン及びモータ／ジェネレータ間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第１クラッチと、前記モータ／ジェネレータ及び変速機間で締結及び解放によりトルクを伝達及び遮断する第２クラッチと、を具え、
前記エンジンを停止させ、前記第１クラッチを解放するとともに前記第２クラッチを締結することにより前記モータ／ジェネレータからの動力のみで走行する電気走行モードと、
前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを共に締結することにより前記エンジン及び前記モータ／ジェネレータの双方からの動力により走行するハイブリッド走行モードと、を有し、
前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ移行する際に、前記第１クラッチを締結し、前記モータ／ジェネレータのエンジンクランキングトルクにより前記エンジンをクランキングすることにより該エンジンを始動するハイブリッド車両に設けられ、
前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ移行する際の前記エンジンの始動制御を行うエンジン始動制御装置において、
通常時の変速パターンと比べて高変速段側であるエンジン始動時変速パターンを有し、
エンジン始動要求があった際に、前記エンジン始動時変速パターンに従い前記変速機を変速制御した後に前記第１クラッチを締結するよう制御して前記エンジンクランキングトルクにより前記エンジンを始動する制御手段を具えることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【請求項２】
前記エンジン始動時変速パターンは、前記モータ／ジェネレータの出力可能最大モータトルクから前記エンジンクランキングトルクを差し引いた走行用モータトルクが所定値以上となる回転範囲内で前記モータ／ジェネレータが回転するよう設定されている、請求項１に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【請求項３】
前記エンジン始動制御装置は、前記電気走行モードでの走行中に加速要求がなされたことを検出する加速要求検出手段を具え、
前記制御手段は、前記加速要求検出手段が加速要求を検出した場合に前記エンジンを始動する、請求項１又は２に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【請求項４】
前記加速要求検出手段は、加速要求が緩加速要求か急加速要求かを、前記ハイブリッド車両のアクセルペダルの踏込み速度に基づいて判別可能であり、
前記制御手段は、前記加速要求検出手段が緩加速要求を検出した場合には、前記エンジンを始動した後に前記通常時の変速パターンに従い前記変速機の変速制御を行い、一方、前記加速要求検出手段が急加速要求を検出した場合には、前記エンジン始動時変速パターンに従い前記変速機の変速制御を行った後に前記エンジンを始動する、請求項３に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの始動後は前記通常時の変速パターンに戻す、請求項１〜４の何れか一項に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２５４７２５（Ｐ２００８−２５４７２５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３９９５９（Ｐ２００７−３３９９５９）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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