ハイブリッド車両の制御装置
【課題】ＥＶ状態からＨＶ状態へスムーズに切り替え、かつ内燃機関始動時の電力消費を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関と駆動輪との間の伝達トルク容量を連続的に変更可能なクラッチ機構を備え、ＥＶ状態と前記内燃機関を稼動させるＨＶ状態とを切替可能なハイブリッド車両の制御装置において、前記伝達トルク容量を徐々に増大することにより前記内燃機関の回転数を上昇させて始動させる第１始動手段（ステップＳ３，Ｓ７）と、前記伝達トルク容量を徐々に増大するとともに電動機の出力により前記内燃機関の回転数を上昇させて始動させる第２始動手段（ステップＳ５，Ｓ７）と、車速および前後加速度に基づいて前記第１，第２始動手段のいずれかを選択して走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える走行状態切替手段（ステップＳ２〜Ｓ６）とを設けた。
【解決手段】内燃機関と駆動輪との間の伝達トルク容量を連続的に変更可能なクラッチ機構を備え、ＥＶ状態と前記内燃機関を稼動させるＨＶ状態とを切替可能なハイブリッド車両の制御装置において、前記伝達トルク容量を徐々に増大することにより前記内燃機関の回転数を上昇させて始動させる第１始動手段（ステップＳ３，Ｓ７）と、前記伝達トルク容量を徐々に増大するとともに電動機の出力により前記内燃機関の回転数を上昇させて始動させる第２始動手段（ステップＳ５，Ｓ７）と、車速および前後加速度に基づいて前記第１，第２始動手段のいずれかを選択して走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える走行状態切替手段（ステップＳ２〜Ｓ６）とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動力源として内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特に電動機のみを稼動させて駆動力を発生させる電動車両状態と、内燃機関を稼動させて車両を走行させるハイブリッド車両状態とを切り替えて走行することが可能なハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、複数の駆動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関、およびモータ・ジェネレータなどの電動機を搭載した車両であり、内燃機関と電動機とが持つそれぞれの特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ排気ガスの低減を図ることが可能である。例えば、ハイブリッド車両では、内燃機関を燃焼効率の良い運転点で運転し、かつ車両に要求される駆動トルクを電動機で付加することができる。さらに、減速時にエネルギ回生を行いその際に発生させた電力を走行のために使用することもできる。そのため、ハイブリッド車両は、走行に対する要求を満たしつつ、燃費を向上させることがでる。そのようなハイブリッド車両に関する発明の一例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載された発明は、電力のやりとりによって複数の回転軸間で伝達される動力の大きさを調整可能な動力調整装置と、電動機とが、エンジンの出力軸と駆動軸との間に直列に配置されたハイブリッド車両であって、動力調整装置と電動機との結合および切り離しを行う結合機構と、動力調整装置のいずれかの回転軸を保持することにより動力調整装置と電動機とが切り離された場合における動力調整装置での電力と動力との変換を可能とする保持機構とを備えた構成となっている。そして、この特許文献１には、エンジンのモータリングを行うべきか否かを検出し、モータリングを行うべき運転状態にあることが検出された場合には、結合機構による動力調整装置と電動機との切り離しを行う点が記載されている。
【０００４】
なお、特許文献２には、車両を駆動するためのエンジンと、車輪とエンジンとの間の動力伝達経路を実質的に開放するためのクラッチと、車両を駆動するための車輪に連結されたモータとを有するハイブリッド車両の制御装置であって、クラッチの係合によるエンジンの始動が不可能な領域では、そのクラッチを解放させるとともにスタータモータによりエンジンを始動させ、クラッチの係合によるエンジンの始動が可能な領域では、そのクラッチを係合させることによりエンジンを始動させるように構成された発明が記載されている。具体的には、この特許文献２には、エンジンは停止していてモータにより走行するモータ走行モード中にエンジンの始動要求があると、車速が押しがけ可能車速に達したか否かが判断され、車速が押しがけ可能車速以上であった場合は、クラッチを係合してエンジンを始動させ、すなわち、いわゆる押しがけによってエンジンを始動させ、車速が押しがけ可能車速未満であった場合には、クラッチを解放した状態でスタータモータによりエンジンをクランキングすることによって始動させる点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０９７０６号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に記載されている発明は、エンジンのモータリングを行う場合、すなわちエンジンの始動を行う場合に、結合機構による動力調整装置と電動機とが切り離される。すなわち、エンジンの出力軸と駆動軸との間の動力伝達が遮断される。そのため、特許文献１に記載されている発明によれば、エンジンの始動を行う際に、その際に発生するエンジンのトルク変動が駆動軸に伝達されることを回避でき、エンジン始動時の乗り心地すなわちドライバビリティを向上することができる、とされている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている発明では、上記のように、エンジン始動時のトルク変動が駆動軸に伝達されることを回避するため、エンジン始動時にクラッチやブレーキなどの結合機構を解放することが考慮されているものの、その解放されたクラッチ等を再度係合する場合については考慮されていない。例えば、エンジン始動時にクラッチ等を解放し、エンジンを始動させた後に再びクラッチ等を係合した場合、エンジンの始動を伴うハイブリッド車両の走行状態の切り替えに時間がかかってしまうおそれがある。また、エンジン始動後にクラッチ等を係合する際に係合ショックが発生し、その結果、ハイブリッド車両のドライバビリティが低下してしまうおそれがある。さらに、エンジン始動のためにモータリングが行われる、すなわちモータを駆動してエンジン始動のためのクランキングが行われるため、その際にモータを駆動するための電力消費が増大してしまうことになる。
【０００８】
このように、例えばハイブリッド車両の走行状態を電動機だけを稼動させて走行する電動車両状態から内燃機関を稼動させて走行するハイブリッド車両状態へ切り替える場合のように、内燃機関の始動を伴うハイブリッド車両の走行状態の切り替えを、ドライバビリティを低下させることなく速やかに行うためには、未だ改良の余地があった。
【０００９】
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り、ハイブリッド車両の走行状態を、電動機だけを稼動させて走行する電動車両状態から内燃機関を稼動させて走行するハイブリッド車両状態へ、速やかにかつ円滑に切り替えることができるとともに、内燃機関を始動する際の電力消費を抑制す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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関と、出力を制御することにより前記内燃機関の出力軸回転数を調整することが可能な第１電動機と、前記内燃機関と駆動輪との間のトルク伝達経路を接続・遮断するとともにその接続・遮断の際に伝達トルク容量を連続的に変化させることが可能なクラッチ機構と、前記駆動輪に直接動力を伝達することが可能な第２電動機とを備え、前記第２電動機のみもしくは前記第１電動機および前記第２電動機のみを稼動させて走行のための駆動力を発生させる電動車両状態と、前記内燃機関を稼動させて走行するハイブリッド車両状態とを選択的に切り替えて走行することが可能なハイブリッド車両の制御装置において、前記クラッチ機構を作動させて前記伝達トルク容量を徐々に増大させながら前記トルク伝達経路を接続することにより、前記出力軸回転数を上昇させて前記内燃機関を始動させる第１始動手段と、前記クラッチ機構を作動させて前記伝達トルク容量を徐々に増大させながら前記トルク伝達経路を接続するとともに前記第１電動機の出力回転数を増大することにより、前記出力軸回転数を上昇させて前記内燃機関を始動させる第２始動手段と、前記ハイブリッド車両が前記電動車両状態で走行している際に前記ハイブリッド車両の走行状態の切り替えが要求された場合、前記ハイブリッド車両の車速および前後加速度に基づいて前記第１始動手段もしくは前記第２始動手段のいずれかを選択し、その選択した始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える走行状態切替手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１始動手段および前記第２始動手段が、いずれも、前記内燃機関の自律回転が可能な回転数の下限値として予め定めた始動可能回転数以上に前記出力軸回転数を上昇させた状態で前記内燃機関を始動させる手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記走行状態切替手段が、前記車速が前記内燃機関の始動が可能な車速の下限値として予め定めた始動可能車速を上回っていてかつ前記前後加速度が正の値である場合に、前記第１始動手段で前記内燃機関を始動させる手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかの発明において、前記走行状態切替手段が、前記車速が前記内燃機関の始動が可能な車速の下限範囲として予め定めた始動可能車速域を上回っている場合、および前記車速が前記始動可能車速域内でありかつ前記前後加速度が正の値である場合は、前記第１始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替え、前記車速が前記始動可能車速域内でありかつ前記前後加速度が０以下の値である場合、および前記車速が前記始動可能車速域以下である場合には、前記第２始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【００１４】
そして、請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかの発明において、前記内燃機関と前記第１電動機とが、前記内燃機関の動力を前記第１電動機と前記駆動輪とに分割する動力分割機構を介して相互に動力伝達が可能なように連結されていて、前記クラッチ機構が、前記トルク伝達経路における前記動力分割機構と前記駆動輪との間に設けられている
ことを特徴とする制御装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態へ切り替える場合、すなわち走行状態をハイブリッド車両状態へ切り替えるために内燃機関を始動させる場合に、その際のハイブリッド車両の車速および前後加速度に基づいて、第１始動手段もしくは第２始動手段のいずれかが適宜選択されて内燃機関が始動される。したがって、走行中の車速の高低および前後加速度の大小に応じて、適切な方法・手段によって内燃機関を適切に始動させることができる。すなわち、第１始動手段が選択された場合は、電動機や専用のスタータモータなど使用しなくとも、駆動輪側から伝達される動力によって内燃機関の出力軸回転数を上昇させて内燃機関を始動することができ、また、第２始動手段が選択された場合でも、予め駆動輪側から伝達される動力によって内燃機関の出力軸回転数をある程度上昇させた後に、第１電動機の出力によって出力軸回転数を上昇させて内燃機関を始動することができる。そのため、ドライバビリティを低下させることなく速やかにかつ円滑にハイブリッド車両の走行状態の切り替えを切り替えることができるとともに、その走行状態を切り替えるために内燃機関を始動する際の電力消費を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によれば、第１始動手段および第２始動手段のいずれによって内燃機関を始動させる場合においても、内燃機関の出力軸の回転数が、内燃機関の自律回転が可能な始動可能回転数以上に上昇させられその状態が維持される。そしてその後、例えば内燃機関に点火すること、あるいは燃料を噴射することなどにより、内燃機関が始動させられる。そのため、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態へ切り替えるために内燃機関を始動させる際に、第１始動手段もしくは第２始動手段によって内燃機関を確実に始動させることができる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態に切り替える際に、ハイブリッド車両の車速が始動可能車速を上回りかつ前後加速度が正の値である場合、言い換えると、ハイブリッド車両が始動可能車速以上で走行していて更に加速走行中である場合は、第１始動手段によって内燃機関が始動される。すなわち、クラッチ機構によって内燃機関と駆動輪との間の伝達トルク容量を徐々に増大させることにより、出力軸回転数が上昇させられて内燃機関が始動される。内燃機関を始動させる際には内燃機関をクランキングする必要があるが、ハイブリッド車両の走行中にクラッチ機構の伝達トルク容量を増大させ駆動輪側からのトルクを内燃機関へ伝達させることにより、電動機や専用のスタータモータなどで駆動しなくとも内燃機関をクランキングすることができる。そのようなクランキングの際には、駆動輪から内燃機関に至る動力伝達経路においてトルク変動が生じるが、ハイブリッド車両が始動可能車速以上で走行していることに加えて加速走行中であることを条件としているので、定速走行中や減速走行中に内燃機関を始動する場合と比較して始動の際のトルク変動の影響を受け難くなっている。そのため、この請求項３の発明によれば、上記のように内燃機関をクランキングするために電力を消費することなく内燃機関を始動させることができ、また、始動時のトルク変動によるドライバビリティの低下を抑制することができる。
【００１８】
また、請求項４の発明によれば、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態に切り替える際に、ハイブリッド車両の車速が始動可能車速域を上回っている場合、およびハイブリッド車両の車速が始動可能車速域内でありかつ加速中である場合は、第１始動手段によって内燃機関が始動される。すなわち、クラッチ機構によって内燃機関と駆動輪との間の伝達トルク容量を徐々に増大させることにより、出力軸回転数が上昇させられて内燃機関が始動される。また、ハイブリッド車両の車速が始動可能車速域以下である場合、およびハイブリッド車両の車速が始動可能車速域内でありかつ減速中である場合には、第２始動手段によって内燃機関が始動される。すなわち、クラッチ機構が徐々に係合させられるとともに、第１電動機の出力により、出力軸回転数が上昇させられて内燃機関が始動される。したがって、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態に切り替える際に、走行中の車速の高低および前後加速度の大小に応じて、第１始動手段もしくは第２始動手段のより適切な手段によって内燃機関を始動させることができる。そのため、ドライバビリティを低下させることなく速やかにかつ円滑にハイブリッド車両の走行状態の切り替えを行うことができる。また、ハイブリッド車両の走行状態を切り替えるために内燃機関を始動する際の電力消費を抑制することができる。
【００１９】
そして、請求項５の発明によれば、内燃機関が出力する動力を第１電動機と駆動輪とに分配する動力分割機構を備え、さらにその動力分割機構と駆動輪との間にクラッチ機構が設定されているハイブリッド車両を制御の対象とすることができる。そのため、上記のような構成のハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態に切り替える際に、ドライバビリティを低下させることなく速やかにかつ円滑にハイブリッド車両の走行状態の切り替えを切り替えることができるとともに、その走行状態を切り替えるために内燃機関を始動する際の電力消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明で制御の対象とするハイブリッド車両の構成および制御系統の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示す構成のハイブリッド車両における電動車両状態での走行時の挙動を説明するための共線図である。
【図３】図１に示す構成のハイブリッド車両における電動車両状態での走行時の挙動を説明するための共線図である。
【図４】図１に示す構成のハイブリッド車両におけるハイブリッド車両状態（シリーズハイブリッド方式）での走行時の挙動を説明するための共線図である。
【図５】図１に示す構成のハイブリッド車両におけるハイブリッド車両状態（パラレルハイブリッド方式）での走行時の挙動を説明するための共線図である。
【図６】この発明の制御装置により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７】図６のフローチャートに示す制御を実行する際の挙動、およびその際に考慮される内燃機関の始動可能回転数等を説明するための共線図である。
【図８】図６のフローチャートに示す制御を実行する際に考慮される始動可能車速および始動可能車速域等を説明するための模式図である。
【図９】図６のフローチャートに示す制御を実行する際の挙動を説明するための図であって、特に「第１始動手段」による走行状態の切り替え制御を実行する際の挙動を説明するための共線図である。
【図１０】図６のフローチャートに示す制御を実行する際の挙動を説明するための図であって、特に「第２始動手段」による走行状態の切り替え制御を実行する際の挙動を説明するための共線図である。
【図１１】図６のフローチャートに示す「第２始動手段」による走行状態の切り替え制御を実行する際の挙動を説明するための図であって、特に第２電動機の出力による軸トルクが正の場合の挙動を説明するための共線図である。
【図１２】図６のフローチャートに示す「第２始動手段」による走行状態の切り替え制御を実行する際の挙動を説明するための図であって、特に第２電動機の出力による軸トルクトルクが負の場合の挙動を説明するための共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
つぎに、この発明を図を参照して具体的に説明する。図１は、この発明で制御の対象とするハイブリッド車両の構成および制御系統を模式的に示している。すなわち、この図１に示すハイブリッド車両Ｖｅは、駆動力源として内燃機関１と第１電動機２および第２電動機３の２基の電動機とを備えており、内燃機関１が出力する動力を第１電動機２と駆動輪４とに分割するように構成されている。
【００２２】
内燃機関１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する動力発生装置であり、この図１に示す例では、スロットル開度や燃料噴射量などを電気的に制御することが可能な電子制御式のスロットルバルブあるいは電子制御式の燃料噴射装置等を備えていて、所定の負荷に対して回転数を電気的に制御することにより燃費が最も良好な最適運転点に設定できるガソリンエンジンが搭載されている。以下の説明では、この内燃機関１をエンジン（ＥＮＧ）１と記す。
【００２３】
第１電動機２および第２電動機３は、いずれも、モータおよび発電機のいずれか一方もしくは両方の機能を有する電動機であり、この図１に示す例では、モータとしての機能と発電機としての機能を兼ね備えたモータ・ジェネレータが搭載されている。以下、この実施例の説明では、電動機２，３を、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２、および、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３と記す。
【００２４】
エンジン１と駆動輪４との間のトルク伝達経路中に、エンジン１が出力する動力を第１モータ・ジェネレータ２と駆動輪４とに分割するための動力分割機構５が設けられている。この動力分割機構５は、主に差動作用のある遊星歯車装置により構成されていて、この図１に示す例では、サンギヤ５ｓとリングギヤ５ｒとの間に配置したピニオンギヤをキャリア５ｃによって自転および公転が可能なように保持したシングルピニオン型の遊星歯車機構が採用されている。そしてその動力分割機構５のキャリア５ｃにエンジン１の出力軸１ａが連結され、サンギヤ５ｓに第１モータ・ジェネレータ２の出力軸２ａが連結され、そしてリングギヤ５ｒには、後述するクラッチ機構６および歯車伝動機構７ならびにデファレンシャル８を介して、駆動輪４が動力伝達可能に連結されている。上記のように動力分割機構５の遊星歯車装置が差動作用を行うことにより、第１モータ・ジェネレータ２の回転数に応じてエンジン１の出力軸１ａの回転数が変化する。したがって、第１モータ・ジェネレータ２の出力を制御することにより、エンジン１の出力軸回転数を制御できるように構成されている。
【００２５】
クラッチ機構６は、エンジン１と駆動輪４との間のトルク伝達経路を接続・遮断するための係合装置であって、動力分割機構５のリングギヤ５ｒと歯車伝動機構７との間に設けられている。このクラッチ機構６としては、例えば係合状態および解放状態に加えて半係合もしくはスリップ係合状態を設定して制御することが可能な摩擦係合装置、あるいはシンクロメッシ機構などを利用した同期連結装置などを用いることができる。図１には、スリップ係合状態を制御することが可能な摩擦クラッチを設けた例を示している。したがって、このクラッチ機構６は、エンジン１と駆動輪４との間のトルク伝達経路を接続・遮断するとともに、そのトルク伝達経路を接続・遮断する際に伝達トルク容量を連続的に変化させることが可能な構成となっている。
【００２６】
歯車伝動機構７は、上記のようにクラッチ機構６を介してリングギヤ５ｒに連結されたドライブギヤ７ａと、そのドライブギヤ７ａに噛み合うドリブンギヤ７ｂと、ドリブンギヤ７ｂと同軸で一体に回転するとともに後述するデファレンシャル８のリングギヤ８ａに噛み合うカウンタギヤ７ｃと、後述する第２モータ・ジェネレータ３の出力軸３ａに設けられたドライブギヤ９に噛み合うドリブンギヤ７ｄとから構成されている。
【００２７】
デファレンシャル８は、上記のように、そのリングギヤ８ａが歯車伝動機構７のカウンタギヤ７ｃに噛み合っていて、そしてドライブシャフト１０に駆動輪４が連結されている。したがって、エンジン１および第１モータ・ジェネレータ２は、それぞれ、動力分割機構５および歯車伝動機構７およびデファレンシャル８ならびにドライブシャフト１０を介して、駆動輪４と互いに動力伝達可能に連結されている。
【００２８】
上記のように、第１モータ・ジェネレータ２が、駆動輪４との間に動力分割機構５を介在させて動力を伝達するように構成されているのに対して、第２モータ・ジェネレータ３は、駆動輪４との間で直接動力を伝達することが可能なように構成されている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３には、上記のように出力軸３ａにその出力軸３ａと一体に回転するドライブギヤ９が取り付けられていて、そのドライブギヤ９が歯車伝動機構７のドリブンギヤ７ｄに噛み合っている。したがって、第２モータ・ジェネレータ３は、ドライブギヤ９および歯車伝動機構７およびデファレンシャル８ならびにドライブシャフト１０を介して、駆動輪４と互いに動力伝達可能に連結されている。なお、ドライブギヤ９とドリブンギヤ７ｄとのギヤ対は、第２モータ・ジェネレータ３に対する減速機構（リダクションギヤ）となっている。したがって、第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクを増幅して駆動輪４へ伝達することができ、大きな駆動力を発生させることができる。
【００２９】
前述したように、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３は、いずれも電動機として機能するとともに発電機としても機能することが可能な周知の同期電動機として構成されている。そして、それら第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３は、それぞれ、インバータ（図示せず）を介してバッテリあるいはキャパシタなどの蓄電装置（図示せず）に連結されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能する場合の回転数あるいは出力トルクや、それら第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３が発電機として機能する場合の発電量あるいは回生制動トルクを、インバータによって制御するように構成されている。
【００３０】
さらに、上記の第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３は、インバータを介して、それら各モータ・ジェネレータ２，３の間で電力を相互に授受できるように構成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３のいずれか一方により発電された電力を、他方のモータ・ジェネレータで消費できるようになっている。例えば、エンジン１の出力により第１モータ・ジェネレータ２が駆動されて発電機として機能した場合には、その第１モータ・ジェネレータ２で発電された電力を第２モータ・ジェネレータ３へ供給し、第２モータ・ジェネレータ３を電動機として機能させることができる。したがって、エンジン１が出力した動力の一部を、第１モータ・ジェネレータ２により電力に一旦変換した後、第２モータ・ジェネレータ３により再び動力に変換して、その動力を駆動輪４に伝達することができるように構成されている。
【００３１】
そして、上記のエンジン１、および各モータ・ジェネレータ２，３の動作状態を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）１１が設けられている。この電子制御装置１１には、例えば、車両Ｖｅの車速を検出する車速センサ１２、車両Ｖｅの前後加速度を検出する加速度センサ１３、エンジン１の出力軸１ａの回転速度を検出するエンジン回転数センサ１４、第１モータ・ジェネレータ２の回転軸２ａの回転速度および第２モータ・ジェネレータ３の回転軸３ａの回転速度をそれぞれ検出するためのレゾルバ１５、蓄電装置の充電状態を検出するチャージセンサ１６、そしてアクセルペダルやアクセルレバーなどによる運転者のアクセル操作を検出するアクセル開度センサ１７などの各種センサ装置類からの検出信号が入力される。これに対して、電子制御装置１１からは、エンジン１を制御する信号、各モータ・ジェネレータ２，３を制御する（すなわち各モータ・ジェネレータ２，３に接続されたインバータおよび蓄電装置を制御する）信号などが出力されるように構成されている。
【００３２】
上記のように構成されたこの発明で制御の対象とする車両Ｖｅでは、前述したように、第１モータ・ジェネレータ２もしくは第２モータ・ジェネレータ３のみを稼動させて、あるいは第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３のみを稼動させて（すなわちエンジン１を稼動させずに）車両Ｖｅを走行させるための駆動トルクを発生させる電動車両（ＥＶ）状態と、エンジン１を稼動させた状態で車両Ｖｅを走行させるハイブリッド車両（ＨＶ）状態とを選択的に切り替えて走行することが可能である。
【００３３】
例えば、図２に示すように、第２モータ・ジェネレータ３のみを稼動して駆動トルクを発生させることにより、ＥＶ状態で車両Ｖｅを走行させることができる。その状態でクラッチ機構６を係合することにより、図３に示すように、リングギヤ５ｒの回転数を正転方向（エンジン１の回転方向）に上昇させることができる。この状態ではエンジン１は起動していないので、エンジン１に連結されたキャリア５ｃが反力要素となり、サンギヤ５ｓに連結している第１モータ・ジェネレータ２の回転数が、逆転方向（エンジン１の回転方向とは逆方向）に上昇する。このとき第１モータ・ジェネレータ２を回生制御して発電機として機能させことにより、第２モータ・ジェネレータ３の出力による車両Ｖｅの走行中に、第１モータ・ジェネレータ２で電力を発生させてバッテリを充電することができる。あるいは、上記のようにクラッチ機構６を係合させた状態で、第２モータ・ジェネレータ３と共に第１モータ・ジェネレータ２をモータとして稼動させることにより、第２モータ・ジェネレータ３および第１モータ・ジェネレータ２の２基のモータの出力によってより大きな駆動力を発生させて車両Ｖｅを走行させることができる。
【００３４】
また、図４，図５に示すように、エンジン１を稼動させたＨＶ状態で車両Ｖｅを走行させることができる。すなわち、図４に示すように、エンジン１を稼動させ、その出力によって第１モータ・ジェネレータ２を発電機として駆動して発生させた電力、もしくは第１モータ・ジェネレータ２で発生させ一旦バッテリに蓄電した電力を、第２モータ・ジェネレータ３に供給することができる。そしてその電力によって第２モータ・ジェネレータ３をモータとして稼動して駆動力を発生させることにより、いわゆるシリーズハイブリッド方式のＨＶ状態で車両Ｖｅを走行させることができる。
【００３５】
そして、図５に示すように、クラッチ機構６を係合させた状態で、エンジン１を稼動させるとともに、第１モータ・ジェネレータ２で反力トルクを発生させること、すなわち第１モータ・ジェネレータ２で逆転方向の出力トルクを発生させることにより、エンジン１の出力トルクをリングギヤ５ｒを介して駆動輪４へ伝達させ、第２モータ・ジェネレータ３およびエンジン１の出力によってより大きな駆動力を発生させて車両Ｖｅを走行させることができる。すなわち、いわゆるパラレルハイブリッド方式のＨＶ状態で車両Ｖｅを走行させることができる。
【００３６】
このように、この発明におけるハイブリッド車両Ｖｅは、ＥＶ状態とＨＶ状態とに走行状態を切り替えて走行することができる。走行状態をＥＶ状態からＨＶ状態へ切り替える際には、停止しているエンジン１を始動させる必要があるが、エンジン１を始動させる際には、前述したように、不可避的にトルク変動が発生し、それに起因して車両Ｖｅのドライバビリティが低下してしまう可能性があった。
【００３７】
そこで、この発明に係るハイブリッド車両Ｖｅの制御装置では、ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替えを、ドライバビリティを低下させることなく、速やかにかつ円滑に行うことができ、さらにエンジン１を始動する際の電力消費を抑制することができるように、以下の制御を実行するように構成されている。その制御の一例を、図６のフローチャートに示してある。このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図６において、先ず、車両Ｖｅの走行状態に対する切り替え要求の有無について判断される（ステップＳ１）。すなわち、ＥＶ状態で走行している車両Ｖｅに対して、エンジン１を始動して走行状態をＨＶ状態へ切り替える要求が有るか否かが判断される。
【００３８】
ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替え要求は、例えば、バッテリの充電量が予め設定した基準値以下に低下した場合、あるいはエンジン１の出力も必要とする大きな駆動力が要求された場合などに、ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替え要求が有ると判断することができる。したがって、この切り替え要求の有無の判断は、例えば、チャージセンサ１６やアクセル開度センサ１７の検出値などに基づいて行うことができる。
【００３９】
未だＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替え要求が無いことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。これに対して、ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替え要求が有ることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進み、その時点における車両Ｖｅの車速Ｖが、閾値Ｔに所定値αを加えた値よりも大きいか否かが判断される。
【００４０】
ここで、閾値Ｔは、エンジン１の始動が可能な車速の下限値である始動可能車速として予め設定された値である。図７に示すように、エンジン１に対しては、そのエンジン１の自律回転が可能な回転数の下限値である始動可能回転数Ｎesが予め求められていて、上記の閾値Ｔは、エンジン１の回転数がこの始動可能回転数Ｎes以上となる車速として予め求められ設定された判断基準値である。したがって、車速Ｖが閾値Ｔすなわち始動可能車速を上回っている場合は、エンジン１の回転数が始動可能回転数Ｎesを上回っていると判断でき、エンジン１を始動可能な状態であると判断することができる。
【００４１】
なお、図７に示すように、エンジン１の回転数すなわちキャリア５ｃの回転数が始動可能回転数Ｎesとなる場合のリングギヤ５ｒの回転数が、始動可能リングギヤ回転数Ｎpとして設定されている。ここで、サンギヤ５ｓとキャリア５ｃとの間のギヤ比と、キャリア５ｃとリングギヤ５ｒとの間のギヤ比との比が「１：ρ」であるとすると、始動可能回転数Ｎesと、始動可能リングギヤ回転数Ｎpとの関係は、
Ｎes：Ｎp ＝ １：１＋ρ ・・・・・・・・・・(1)
として表される。したがって、(1)式から、始動可能リングギヤ回転数Ｎpは、
Ｎp ＝ （１＋ρ）・Ｎes ・・・・・・・・・・(2)
となる。そして、車速をＶ、駆動輪４のタイヤ半径をＲt、デファレンシャル８のデファレンシャルギヤ比をＧrとし、Ｋを定数とすると、始動可能リングギヤ回転数Ｎpは、
Ｎp ＝ Ｋ・Ｖ・Ｒt・Ｇr ・・・・・・・・・・(3)
として表される。したがって、(2)，(3)式から、上記の始動可能車速すなわち閾値Ｔは、 Ｔ ＝ Ｋ・（１＋ρ）・Ｎes・Ｒt／Ｇr ・・・・・・・・・・(4)
として求めることができる。
【００４２】
また、所定値αは、エンジン１の始動が可能な車速の下限範囲である始動可能車速域Ｒを定めるために設定された値であって、後述するように、エンジン１を始動させるためにクラッチ機構６を係合させた場合に低下する車速の低下分を考慮して予め設定された値である。したがって、図８に示すように、「閾値Ｔ」から「閾値Ｔ＋所定値α」までの間の車速域が、エンジン１の始動が可能な車速の下限範囲として予め設定された始動可能車速域Ｒとなっている。
【００４３】
車速Ｖが「閾値Ｔ＋所定値α」よりも大きい、すなわち車速Ｖが始動可能車速域Ｒを上回っていることにより、このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ３へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＡで示される状況である。そしてステップＳ３では、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を０に維持した状態で、車両Ｖｅの走行状態がＥＶ状態からＨＶ状態へ切り替えられる。これは、この発明における「第１始動手段」による走行状態の切り替え制御であって、クラッチ機構６の伝達トルク容量を徐々に増大させ、エンジン１と駆動輪との間のトルク伝達経路を接続することによってエンジン１の回転数を上昇させる制御である。
【００４４】
具体的には、図９に示すように、ＥＶ状態のときに解放されていたクラッチ機構６がスリップ係合させられる。そしてスリップ係合状態の係合度合いが徐々に高められることにより、クラッチ機構６の伝達トルク容量が徐々に増大させられる。すると、その伝達トルク容量の増大に伴ってリングギヤ５ｒの回転数が正転方向に上昇する。このとき、第１モータ・ジェネレータ２は、逆転方向のトルクを発生させてその回転数が０に維持されるように制御される。その結果、キャリア５ｃに連結されているエンジン１の出力軸１ａの回転数が正転方向に上昇する。したがって、クラッチ機構６のスリップ係合状態を徐々に完全係合状態に向けて制御すること、すなわちクラッチ機構６の伝達トルク容量が徐々に増大するように制御することにより、エンジン１をクランキングさせて、その出力軸１ａの回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させることができる。
【００４５】
一方、車速Ｖが「閾値Ｔ＋所定値α」以下であることにより、上述のステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ４へ進み、車速Ｖが閾値Ｔよりも大きいか否か、すなわち、車速Ｖが始動可能車速を上回っているか否かが判断される。車速Ｖが閾値Ｔ以下である、すなわち車速Ｖが始動可能車速以下であることにより、このステップＳ４で否定的に判断された場合は、ステップＳ５へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＣで示される状況である。そしてステップＳ５では、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が上昇させられて、車両Ｖｅの走行状態がＥＶ状態からＨＶ状態へ切り替えられる。これは、この発明における「第２始動手段」による走行状態の切り替え制御であって、クラッチ機構６の伝達トルク容量を徐々に増大させ、エンジン１と駆動輪との間のトルク伝達経路を接続することによってエンジン１の回転数を上昇させるとともに、第１モータ・ジェネレータ２によってもエンジン１の回転数を上昇させる制御である。
【００４６】
具体的には、前述の「第１始動手段」の場合と同様に、ＥＶ状態のときに解放されていたクラッチ機構６がスリップ係合させられる。そしてスリップ係合状態の係合度合いが徐々に高められることにより、クラッチ機構６の伝達トルク容量が徐々に増大させられる。そして図１０に示すように、この「第２始動手段」では、出力軸２ａすなわちサンギヤ５ｓの回転数が正転方向に上昇するように第１モータ・ジェネレータ２が力行制御される。その結果、キャリア５ｃに連結されているエンジン１の出力軸１ａの回転数が正転方向に引き上げられる。したがって、クラッチ機構６の伝達トルク容量が徐々に増大するように制御することにより、予めエンジン１の回転数をある程度上昇させ、さらに、第１モータ・ジェネレータ２の出力によってエンジン１の回転数を引き上げることにより、エンジン１をクランキングさせて、その出力軸１ａの回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させることができる。
【００４７】
上記のように車速Ｖが始動可能車速以下である場合は、クラッチ機構６を係合して駆動輪４側からのトルクによってエンジン１の回転数を上昇させても、エンジン１の回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させることができないため、第１モータ・ジェネレータ２を力行制御することにより、エンジン１の回転数を引き上げるように制御される。
【００４８】
これに対して、車速Ｖが閾値Ｔよりも大きい、すなわち車速Ｖが始動可能車速を上回っていることにより、ステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ６へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＢで示される状況である。そしてステップＳ６では、その時点における車両Ｖｅの前後加速度ｄＶ／ｄｔが０以下であるか否かが判断される。ケースＢで示される状況とは、車速Ｖが「閾値Ｔ＋所定値α」以下でかつ閾値Ｔよりも大きい場合であって、すなわち、車速Ｖが始動可能車速域Ｒ内の値となっている場合である。この場合は、車速Ｖが閾値Ｔよりも大きいことから、クラッチ機構６を係合することにより、すなわち「第１始動手段」によってエンジン１のエンジン１の回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させることができる。
【００４９】
しかしながら、クラッチ機構６を係合させる際には、不可避的にリングギヤ５ｒおよびエンジン１の回転数が低下し、それに伴って車速Ｖも低下する。このようなエンジン１の回転数や車速Ｖの低下は、運転者に対してショックや違和感を与え、車両Ｖｅのドライバビリティに影響を及ぼす可能性がある。そしてその影響は、車両Ｖｅが定速走行中の場合や減速走行中の場合に顕著になる。そこで、このステップＳ６では、車両Ｖｅの状態に応じて「第１始動手段」と「第２始動手段」とを適切に選択し、走行状態の切り替えおよびエンジン１の始動を行うために、車両Ｖｅの前後加速度ｄＶ／ｄｔを検出し、車両Ｖｅが加速走行中であるか、あるいは定速走行もしくは減速走行中であるかを判断するようにしている。
【００５０】
車両Ｖｅが加速走行中である場合は、クラッチ機構６をスリップ係合させても、車両Ｖｅが定速走行もしくは減速走行中である場合と比較して、エンジン１の回転数の低下は少なく、ドライバビリティに影響を及ぼす可能性は小さい。したがって、車両Ｖｅの前後加速度ｄＶ／ｄｔが０より大きいこと、すなわち車両Ｖｅが加速走行中であることにより、このステップＳ６で否定的に判断された場合は、前述のステップＳ３へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＢ１で示される状況である。そしてステップＳ３，Ｓ７において、前述と同様の「第１始動手段」による走行状態の切り替えおよびエンジン１の始動が実行される。
【００５１】
これに対して、車両Ｖｅが定速走行中あるいは減速走行中である場合には、クラッチ機構６をスリップ係合させる場合、エンジン１の回転数が大きく低下し、ドライバビリティに影響を及ぼす可能性が大きくなる。したがって、車両Ｖｅの前後加速度ｄＶ／ｄｔが０以下であること、すなわち車両Ｖｅが定速走行中もしくは加速走行中であることにより、ステップＳ６で肯定的に判断された場合には、前述のステップＳ５へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＢ２で示される状況である。そしてステップＳ５，Ｓ７において、前述と同様の「第２始動手段」による走行状態の切り替えおよびエンジン１の始動が実行される。上記のようなケースＢ２の場合に、「第２始動手段」により走行状態の切り替えおよびエンジン１の始動を行うことにより、クラッチ機構６を係合することによるエンジン１の回転数の上昇を最小限に抑え、第１モータ・ジェネレータ２の出力によってエンジン１の回転数を始動可能回転数Ｎes以上まで上昇させることができる。そのため、クラッチ機構６を係合させる際のエンジン１の回転数低下や車速Ｖの低下を最小限に抑え、ドライバビリティの低下を防止もしくは抑制することができる。
【００５２】
なお、図９および図１１，図１２に示すように、上記の「第１始動手段」および「第２始動手段」によりエンジン回転数を上昇させる場合に、第２モータ・ジェネレータ２の出力トルクをＴm、第２モータ・ジェネレータ３のイナーシャトルクをＩm、第２モータ・ジェネレータ３の回転変化率をｄωm／ｄｔ、第２モータ・ジェネレータ３のフリクショントルクをＴmf、第２モータ・ジェネレータ３とデファレンシャル８との間の減速機構のギヤ比をＧrm、クラッチ機構６を係合させる際のスリップによるトルクの減少率をＴfcとすると、第２モータ・ジェネレータ３の出力による歯車伝動機構７の軸トルクＴmpは、
Ｔmp ＝ ｛Ｔm−Ｉm・（ｄωm／ｄｔ）−Ｔmf｝・Ｇrm・Ｔfc ・・・(4)
となる。また、エンジン１のイナーシャトルクをＩe、エンジン１の回転変化率をｄωe／ｄｔ、エンジン１のフリクショントルクをＴefとすると、エンジン１の出力軸１ａが連結されたキャリア５ｃの軸トルクＴeは、
Ｔe ＝ −｛Ｉe・（ｄωe／ｄｔ）＋Ｔef｝ ・・・・・・・・・・(5)
となる。そして、第１モータ・ジェネレータ２のイナーシャトルクをＩg、第１モータ・ジェネレータ２の回転変化率をｄωg／ｄｔ、第１モータ・ジェネレータ２のフリクショントルクをＴgfとし、第１モータ・ジェネレータ２の出力により発生させるサンギヤ５ｓの軸トルクをＴgとすると、図９に示すような上記の各軸トルクＴmp，Ｔe，Ｔgの力のつり合いから、
Ｔg−｛Ｉg・（ｄωg／ｄｔ）＋Ｔgf｝＋Ｔe＋Ｔmp ＝ ０ ・・・・・(6)
の関係式が得られる。
【００５３】
したがって、図９に示すような「第１始動手段」によってエンジン１をクランキングさせてその回転数を上昇させる際に、第１モータ・ジェネレータ２の出力により発生させる軸トルクＴgは、上記の(4)，(5)，(6)式から、
Ｔg ＝ −Ｔmp−Ｔe＋｛Ｉg・（ｄωg／ｄｔ）＋Ｔgf｝
＝ −｛Ｔm−Ｉm・（ｄωm／ｄｔ）−Ｔmf｝・Ｇrm・Ｔfc
＋｛Ｉe・（ｄωe／ｄｔ）＋Ｔef｝＋ ｛Ｉg・（ｄωg／ｄｔ）＋Ｔgf｝
・・・・・・・・・・(7)
として求めることができる。
【００５４】
そして、図１１，図１２に示すような「第２始動手段」によってエンジン１をクランキングさせてその回転数を上昇させる際に、第１モータ・ジェネレータ２の出力により発生させる軸トルクＴgは、
Ｔg ＞ −｛Ｔm−Ｉm・（ｄωm／ｄｔ）−Ｔmf｝・Ｇrm・Ｔfc
＋｛Ｉe・（ｄωe／ｄｔ）＋Ｔef｝＋ ｛Ｉg・（ｄωg／ｄｔ）＋Ｔgf｝
・・・・・・・・・・(8)
の関係式を満たす値として求めることができる。このとき、図１１に示すように、軸トルクＴmpが「Ｔm ＞ ０」の場合すなわち軸トルクＴmpの回転方向が正転方向である場合と、図１２に示すように、軸トルクＴmpが「Ｔm ＜ ０」の場合すなわち軸トルクＴmpの回転方向が逆転方向である場合とがあるが、軸トルクＴmpが「Ｔm ＜ ０」の場合の方が、軸トルクＴmpが「Ｔm ＞ ０」の場合よりも、軸トルクＴgの値が大きくなる。
【００５５】
上記のように、ＥＶ状態からＨＶ状態へ車両Ｖｅの走行状態を切り替える際に、ステップＳ３もしくはステップＳ５において、すなわちこの発明における「第１始動手段」もしくは「第２始動手段」により、エンジン１の回転数が始動可能回転数Ｎes以上に上昇させられると、ステップＳ７へ進み、エンジン１が始動させられる。例えば、始動可能回転数Ｎes以上の回転数でクランキングされているエンジン１に点火することにより、あるいは燃料を噴射することにより、エンジン１が始動させられる。すなわち、エンジン１が自律回転が可能な運転状態になり、ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替えが完了する。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
【００５６】
以上のように、この発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両Ｖｅの走行状態を、ＥＶ状態からＨＶ状態へ切り替える場合、すなわち走行状態をＨＶ状態へ切り替えるためにエンジン１を始動させる場合に、その際のハイブリッド車両Ｖｅの車速Ｖおよび前後加速度ｄＶ／ｄｔに基づいて、「第１始動手段」もしくは「第２始動手段」のいずれかが適宜選択されてエンジン１が始動される。例えば、車速Ｖが始動可能車速域Ｒを上回っている場合、および車速Ｖが始動可能車速域Ｒ内の値でありかつ加速走行中である場合は、「第１始動手段」によってエンジン１が始動される。すなわち、クラッチ機構６を徐々に係合してその伝達トルク容量を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、その出力軸１ａの回転数が上昇させられる。そして出力軸１ａの回転数が始動可能回転数Ｎes以上に上昇させられた状態でエンジン１が始動される。
【００５７】
また、車速Ｖが始動可能車速域Ｒ以下の値である場合、および車速Ｖが始動可能車速域Ｒ内の値でありかつ減速走行中である場合には、「第２始動手段」によってエンジン１が始動される。すなわち、クラッチ機構６を徐々に係合するとともに、第１モータ・ジェネレータ２の出力により、エンジン１がクランキングされ、その出力軸１ａの回転数が上昇させられる。そして出力軸１ａの回転数が始動可能回転数Ｎes以上に上昇させられた状態でエンジン１が始動される。
【００５８】
したがって、ハイブリッド車両Ｖｅの走行状態をＥＶ状態からＨＶ状態に切り替える際に、走行中の車速Ｖの高低および前後加速度ｄＶ／ｄｔの大小に応じて、「第１始動手段」と「第２始動手段」とのうちより適切な手段によってエンジン１を始動させることができる。すなわち、ＥＶ状態で走行中の車速Ｖが十分に高く、また加速走行中であることにより「第１始動手段」が選択された場合は、エンジン１をクランキングするために電力を使用せずに、またクラッチ機構６のスリップ係合状態を制御するだけで、駆動輪４側から伝達される動力によって出力軸１ａの回転数を容易に上昇させてエンジン１を始動することができる。そのため、ＥＶ状態からＨＶ状態へ走行状態を切り替えるためにエンジン１を始動する際の消費電力を低減することができるとともに、その走行状態の切り替えを速やかにかつ円滑に行うことができる。
【００５９】
一方、ＥＶ状態で走行中の車速Ｖが低く、また定速走行もしくは減速走行中であることにより「第２始動手段」が選択された場合は、予め駆動輪４側から伝達される動力によって出力軸１ａの回転数をある程度上昇させた後に、第１モータ・ジェネレータ２の出力によって出力軸１ａの回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させてエンジン１を始動することができる。そのため、車速Ｖが低いこと、あるいは定速走行もしくは減速走行中であることにより、クラッチ機構６を係合することによりエンジン１の回転数や車速Ｖが大きく低下してしまう可能性がある場合であっても、エンジン１の回転数や車速Ｖが下がってしまうことによるドライバビリティの低下を防止もしくは抑制することができる。
【００６０】
ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、ステップＳ３，Ｓ７を実行する機能的手段が、この発明における「第１始動手段」に相当し、ステップＳ５，Ｓ７を実行する機能的手段が、この発明における「第２始動手段」に相当する。そして、ステップＳ２〜Ｓ６を実行する機能的手段が、この発明における「走行状態切替手段」に相当する。
【符号の説明】
【００６１】
１…内燃機関（エンジン；ＥＮＧ）、 １ａ…出力軸、 ２…第１電動機（第１モータ・ジェネレータ；ＭＧ１）、３…第２電動機（第２モータ・ジェネレータ；ＭＧ２）、 ４…駆動輪、 ５…動力分割機構、 ６…クラッチ機構、 １１…電子制御装置（ＥＣＵ）、 １２…車速センサ、 １３…加速度センサ、 １４…エンジン回転数センサ、 １５…レゾルバ、 １６…チャージセンサ、 １７…アクセル開度センサ、 Ｖｅ…ハイブリッド車両。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動力源として内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特に電動機のみを稼動させて駆動力を発生させる電動車両状態と、内燃機関を稼動させて車両を走行させるハイブリッド車両状態とを切り替えて走行することが可能なハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、複数の駆動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関、およびモータ・ジェネレータなどの電動機を搭載した車両であり、内燃機関と電動機とが持つそれぞれの特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ排気ガスの低減を図ることが可能である。例えば、ハイブリッド車両では、内燃機関を燃焼効率の良い運転点で運転し、かつ車両に要求される駆動トルクを電動機で付加することができる。さらに、減速時にエネルギ回生を行いその際に発生させた電力を走行のために使用することもできる。そのため、ハイブリッド車両は、走行に対する要求を満たしつつ、燃費を向上させることがでる。そのようなハイブリッド車両に関する発明の一例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載された発明は、電力のやりとりによって複数の回転軸間で伝達される動力の大きさを調整可能な動力調整装置と、電動機とが、エンジンの出力軸と駆動軸との間に直列に配置されたハイブリッド車両であって、動力調整装置と電動機との結合および切り離しを行う結合機構と、動力調整装置のいずれかの回転軸を保持することにより動力調整装置と電動機とが切り離された場合における動力調整装置での電力と動力との変換を可能とする保持機構とを備えた構成となっている。そして、この特許文献１には、エンジンのモータリングを行うべきか否かを検出し、モータリングを行うべき運転状態にあることが検出された場合には、結合機構による動力調整装置と電動機との切り離しを行う点が記載されている。
【０００４】
なお、特許文献２には、車両を駆動するためのエンジンと、車輪とエンジンとの間の動力伝達経路を実質的に開放するためのクラッチと、車両を駆動するための車輪に連結されたモータとを有するハイブリッド車両の制御装置であって、クラッチの係合によるエンジンの始動が不可能な領域では、そのクラッチを解放させるとともにスタータモータによりエンジンを始動させ、クラッチの係合によるエンジンの始動が可能な領域では、そのクラッチを係合させることによりエンジンを始動させるように構成された発明が記載されている。具体的には、この特許文献２には、エンジンは停止していてモータにより走行するモータ走行モード中にエンジンの始動要求があると、車速が押しがけ可能車速に達したか否かが判断され、車速が押しがけ可能車速以上であった場合は、クラッチを係合してエンジンを始動させ、すなわち、いわゆる押しがけによってエンジンを始動させ、車速が押しがけ可能車速未満であった場合には、クラッチを解放した状態でスタータモータによりエンジンをクランキングすることによって始動させる点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０９７０６号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に記載されている発明は、エンジンのモータリングを行う場合、すなわちエンジンの始動を行う場合に、結合機構による動力調整装置と電動機とが切り離される。すなわち、エンジンの出力軸と駆動軸との間の動力伝達が遮断される。そのため、特許文献１に記載されている発明によれば、エンジンの始動を行う際に、その際に発生するエンジンのトルク変動が駆動軸に伝達されることを回避でき、エンジン始動時の乗り心地すなわちドライバビリティを向上することができる、とされている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている発明では、上記のように、エンジン始動時のトルク変動が駆動軸に伝達されることを回避するため、エンジン始動時にクラッチやブレーキなどの結合機構を解放することが考慮されているものの、その解放されたクラッチ等を再度係合する場合については考慮されていない。例えば、エンジン始動時にクラッチ等を解放し、エンジンを始動させた後に再びクラッチ等を係合した場合、エンジンの始動を伴うハイブリッド車両の走行状態の切り替えに時間がかかってしまうおそれがある。また、エンジン始動後にクラッチ等を係合する際に係合ショックが発生し、その結果、ハイブリッド車両のドライバビリティが低下してしまうおそれがある。さらに、エンジン始動のためにモータリングが行われる、すなわちモータを駆動してエンジン始動のためのクランキングが行われるため、その際にモータを駆動するための電力消費が増大してしまうことになる。
【０００８】
このように、例えばハイブリッド車両の走行状態を電動機だけを稼動させて走行する電動車両状態から内燃機関を稼動させて走行するハイブリッド車両状態へ切り替える場合のように、内燃機関の始動を伴うハイブリッド車両の走行状態の切り替えを、ドライバビリティを低下させることなく速やかに行うためには、未だ改良の余地があった。
【０００９】
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り、ハイブリッド車両の走行状態を、電動機だけを稼動させて走行する電動車両状態から内燃機関を稼動させて走行するハイブリッド車両状態へ、速やかにかつ円滑に切り替えることができるとともに、内燃機関を始動する際の電力消費を抑制す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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関と、出力を制御することにより前記内燃機関の出力軸回転数を調整することが可能な第１電動機と、前記内燃機関と駆動輪との間のトルク伝達経路を接続・遮断するとともにその接続・遮断の際に伝達トルク容量を連続的に変化させることが可能なクラッチ機構と、前記駆動輪に直接動力を伝達することが可能な第２電動機とを備え、前記第２電動機のみもしくは前記第１電動機および前記第２電動機のみを稼動させて走行のための駆動力を発生させる電動車両状態と、前記内燃機関を稼動させて走行するハイブリッド車両状態とを選択的に切り替えて走行することが可能なハイブリッド車両の制御装置において、前記クラッチ機構を作動させて前記伝達トルク容量を徐々に増大させながら前記トルク伝達経路を接続することにより、前記出力軸回転数を上昇させて前記内燃機関を始動させる第１始動手段と、前記クラッチ機構を作動させて前記伝達トルク容量を徐々に増大させながら前記トルク伝達経路を接続するとともに前記第１電動機の出力回転数を増大することにより、前記出力軸回転数を上昇させて前記内燃機関を始動させる第２始動手段と、前記ハイブリッド車両が前記電動車両状態で走行している際に前記ハイブリッド車両の走行状態の切り替えが要求された場合、前記ハイブリッド車両の車速および前後加速度に基づいて前記第１始動手段もしくは前記第２始動手段のいずれかを選択し、その選択した始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える走行状態切替手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１始動手段および前記第２始動手段が、いずれも、前記内燃機関の自律回転が可能な回転数の下限値として予め定めた始動可能回転数以上に前記出力軸回転数を上昇させた状態で前記内燃機関を始動させる手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記走行状態切替手段が、前記車速が前記内燃機関の始動が可能な車速の下限値として予め定めた始動可能車速を上回っていてかつ前記前後加速度が正の値である場合に、前記第１始動手段で前記内燃機関を始動させる手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかの発明において、前記走行状態切替手段が、前記車速が前記内燃機関の始動が可能な車速の下限範囲として予め定めた始動可能車速域を上回っている場合、および前記車速が前記始動可能車速域内でありかつ前記前後加速度が正の値である場合は、前記第１始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替え、前記車速が前記始動可能車速域内でありかつ前記前後加速度が０以下の値である場合、および前記車速が前記始動可能車速域以下である場合には、前記第２始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【００１４】
そして、請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかの発明において、前記内燃機関と前記第１電動機とが、前記内燃機関の動力を前記第１電動機と前記駆動輪とに分割する動力分割機構を介して相互に動力伝達が可能なように連結されていて、前記クラッチ機構が、前記トルク伝達経路における前記動力分割機構と前記駆動輪との間に設けられている
ことを特徴とする制御装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態へ切り替える場合、すなわち走行状態をハイブリッド車両状態へ切り替えるために内燃機関を始動させる場合に、その際のハイブリッド車両の車速および前後加速度に基づいて、第１始動手段もしくは第２始動手段のいずれかが適宜選択されて内燃機関が始動される。したがって、走行中の車速の高低および前後加速度の大小に応じて、適切な方法・手段によって内燃機関を適切に始動させることができる。すなわち、第１始動手段が選択された場合は、電動機や専用のスタータモータなど使用しなくとも、駆動輪側から伝達される動力によって内燃機関の出力軸回転数を上昇させて内燃機関を始動することができ、また、第２始動手段が選択された場合でも、予め駆動輪側から伝達される動力によって内燃機関の出力軸回転数をある程度上昇させた後に、第１電動機の出力によって出力軸回転数を上昇させて内燃機関を始動することができる。そのため、ドライバビリティを低下させることなく速やかにかつ円滑にハイブリッド車両の走行状態の切り替えを切り替えることができるとともに、その走行状態を切り替えるために内燃機関を始動する際の電力消費を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によれば、第１始動手段および第２始動手段のいずれによって内燃機関を始動させる場合においても、内燃機関の出力軸の回転数が、内燃機関の自律回転が可能な始動可能回転数以上に上昇させられその状態が維持される。そしてその後、例えば内燃機関に点火すること、あるいは燃料を噴射することなどにより、内燃機関が始動させられる。そのため、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態へ切り替えるために内燃機関を始動させる際に、第１始動手段もしくは第２始動手段によって内燃機関を確実に始動させることができる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態に切り替える際に、ハイブリッド車両の車速が始動可能車速を上回りかつ前後加速度が正の値である場合、言い換えると、ハイブリッド車両が始動可能車速以上で走行していて更に加速走行中である場合は、第１始動手段によって内燃機関が始動される。すなわち、クラッチ機構によって内燃機関と駆動輪との間の伝達トルク容量を徐々に増大させることにより、出力軸回転数が上昇させられて内燃機関が始動される。内燃機関を始動させる際には内燃機関をクランキングする必要があるが、ハイブリッド車両の走行中にクラッチ機構の伝達トルク容量を増大させ駆動輪側からのトルクを内燃機関へ伝達させることにより、電動機や専用のスタータモータなどで駆動しなくとも内燃機関をクランキングすることができる。そのようなクランキングの際には、駆動輪から内燃機関に至る動力伝達経路においてトルク変動が生じるが、ハイブリッド車両が始動可能車速以上で走行していることに加えて加速走行中であることを条件としているので、定速走行中や減速走行中に内燃機関を始動する場合と比較して始動の際のトルク変動の影響を受け難くなっている。そのため、この請求項３の発明によれば、上記のように内燃機関をクランキングするために電力を消費することなく内燃機関を始動させることができ、また、始動時のトルク変動によるドライバビリティの低下を抑制することができる。
【００１８】
また、請求項４の発明によれば、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態に切り替える際に、ハイブリッド車両の車速が始動可能車速域を上回っている場合、およびハイブリッド車両の車速が始動可能車速域内でありかつ加速中である場合は、第１始動手段によって内燃機関が始動される。すなわち、クラッチ機構によって内燃機関と駆動輪との間の伝達トルク容量を徐々に増大させることにより、出力軸回転数が上昇させられて内燃機関が始動される。また、ハイブリッド車両の車速が始動可能車速域以下である場合、およびハイブリッド車両の車速が始動可能車速域内でありかつ減速中である場合には、第２始動手段によって内燃機関が始動される。すなわち、クラッチ機構が徐々に係合させられるとともに、第１電動機の出力により、出力軸回転数が上昇させられて内燃機関が始動される。したがって、ハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態に切り替える際に、走行中の車速の高低および前後加速度の大小に応じて、第１始動手段もしくは第２始動手段のより適切な手段によって内燃機関を始動させることができる。そのため、ドライバビリティを低下させることなく速やかにかつ円滑にハイブリッド車両の走行状態の切り替えを行うことができる。また、ハイブリッド車両の走行状態を切り替えるために内燃機関を始動する際の電力消費を抑制することができる。
【００１９】
そして、請求項５の発明によれば、内燃機関が出力する動力を第１電動機と駆動輪とに分配する動力分割機構を備え、さらにその動力分割機構と駆動輪との間にクラッチ機構が設定されているハイブリッド車両を制御の対象とすることができる。そのため、上記のような構成のハイブリッド車両の走行状態を電動車両状態からハイブリッド車両状態に切り替える際に、ドライバビリティを低下させることなく速やかにかつ円滑にハイブリッド車両の走行状態の切り替えを切り替えることができるとともに、その走行状態を切り替えるために内燃機関を始動する際の電力消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明で制御の対象とするハイブリッド車両の構成および制御系統の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示す構成のハイブリッド車両における電動車両状態での走行時の挙動を説明するための共線図である。
【図３】図１に示す構成のハイブリッド車両における電動車両状態での走行時の挙動を説明するための共線図である。
【図４】図１に示す構成のハイブリッド車両におけるハイブリッド車両状態（シリーズハイブリッド方式）での走行時の挙動を説明するための共線図である。
【図５】図１に示す構成のハイブリッド車両におけるハイブリッド車両状態（パラレルハイブリッド方式）での走行時の挙動を説明するための共線図である。
【図６】この発明の制御装置により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７】図６のフローチャートに示す制御を実行する際の挙動、およびその際に考慮される内燃機関の始動可能回転数等を説明するための共線図である。
【図８】図６のフローチャートに示す制御を実行する際に考慮される始動可能車速および始動可能車速域等を説明するための模式図である。
【図９】図６のフローチャートに示す制御を実行する際の挙動を説明するための図であって、特に「第１始動手段」による走行状態の切り替え制御を実行する際の挙動を説明するための共線図である。
【図１０】図６のフローチャートに示す制御を実行する際の挙動を説明するための図であって、特に「第２始動手段」による走行状態の切り替え制御を実行する際の挙動を説明するための共線図である。
【図１１】図６のフローチャートに示す「第２始動手段」による走行状態の切り替え制御を実行する際の挙動を説明するための図であって、特に第２電動機の出力による軸トルクが正の場合の挙動を説明するための共線図である。
【図１２】図６のフローチャートに示す「第２始動手段」による走行状態の切り替え制御を実行する際の挙動を説明するための図であって、特に第２電動機の出力による軸トルクトルクが負の場合の挙動を説明するための共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
つぎに、この発明を図を参照して具体的に説明する。図１は、この発明で制御の対象とするハイブリッド車両の構成および制御系統を模式的に示している。すなわち、この図１に示すハイブリッド車両Ｖｅは、駆動力源として内燃機関１と第１電動機２および第２電動機３の２基の電動機とを備えており、内燃機関１が出力する動力を第１電動機２と駆動輪４とに分割するように構成されている。
【００２２】
内燃機関１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する動力発生装置であり、この図１に示す例では、スロットル開度や燃料噴射量などを電気的に制御することが可能な電子制御式のスロットルバルブあるいは電子制御式の燃料噴射装置等を備えていて、所定の負荷に対して回転数を電気的に制御することにより燃費が最も良好な最適運転点に設定できるガソリンエンジンが搭載されている。以下の説明では、この内燃機関１をエンジン（ＥＮＧ）１と記す。
【００２３】
第１電動機２および第２電動機３は、いずれも、モータおよび発電機のいずれか一方もしくは両方の機能を有する電動機であり、この図１に示す例では、モータとしての機能と発電機としての機能を兼ね備えたモータ・ジェネレータが搭載されている。以下、この実施例の説明では、電動機２，３を、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２、および、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３と記す。
【００２４】
エンジン１と駆動輪４との間のトルク伝達経路中に、エンジン１が出力する動力を第１モータ・ジェネレータ２と駆動輪４とに分割するための動力分割機構５が設けられている。この動力分割機構５は、主に差動作用のある遊星歯車装置により構成されていて、この図１に示す例では、サンギヤ５ｓとリングギヤ５ｒとの間に配置したピニオンギヤをキャリア５ｃによって自転および公転が可能なように保持したシングルピニオン型の遊星歯車機構が採用されている。そしてその動力分割機構５のキャリア５ｃにエンジン１の出力軸１ａが連結され、サンギヤ５ｓに第１モータ・ジェネレータ２の出力軸２ａが連結され、そしてリングギヤ５ｒには、後述するクラッチ機構６および歯車伝動機構７ならびにデファレンシャル８を介して、駆動輪４が動力伝達可能に連結されている。上記のように動力分割機構５の遊星歯車装置が差動作用を行うことにより、第１モータ・ジェネレータ２の回転数に応じてエンジン１の出力軸１ａの回転数が変化する。したがって、第１モータ・ジェネレータ２の出力を制御することにより、エンジン１の出力軸回転数を制御できるように構成されている。
【００２５】
クラッチ機構６は、エンジン１と駆動輪４との間のトルク伝達経路を接続・遮断するための係合装置であって、動力分割機構５のリングギヤ５ｒと歯車伝動機構７との間に設けられている。このクラッチ機構６としては、例えば係合状態および解放状態に加えて半係合もしくはスリップ係合状態を設定して制御することが可能な摩擦係合装置、あるいはシンクロメッシ機構などを利用した同期連結装置などを用いることができる。図１には、スリップ係合状態を制御することが可能な摩擦クラッチを設けた例を示している。したがって、このクラッチ機構６は、エンジン１と駆動輪４との間のトルク伝達経路を接続・遮断するとともに、そのトルク伝達経路を接続・遮断する際に伝達トルク容量を連続的に変化させることが可能な構成となっている。
【００２６】
歯車伝動機構７は、上記のようにクラッチ機構６を介してリングギヤ５ｒに連結されたドライブギヤ７ａと、そのドライブギヤ７ａに噛み合うドリブンギヤ７ｂと、ドリブンギヤ７ｂと同軸で一体に回転するとともに後述するデファレンシャル８のリングギヤ８ａに噛み合うカウンタギヤ７ｃと、後述する第２モータ・ジェネレータ３の出力軸３ａに設けられたドライブギヤ９に噛み合うドリブンギヤ７ｄとから構成されている。
【００２７】
デファレンシャル８は、上記のように、そのリングギヤ８ａが歯車伝動機構７のカウンタギヤ７ｃに噛み合っていて、そしてドライブシャフト１０に駆動輪４が連結されている。したがって、エンジン１および第１モータ・ジェネレータ２は、それぞれ、動力分割機構５および歯車伝動機構７およびデファレンシャル８ならびにドライブシャフト１０を介して、駆動輪４と互いに動力伝達可能に連結されている。
【００２８】
上記のように、第１モータ・ジェネレータ２が、駆動輪４との間に動力分割機構５を介在させて動力を伝達するように構成されているのに対して、第２モータ・ジェネレータ３は、駆動輪４との間で直接動力を伝達することが可能なように構成されている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３には、上記のように出力軸３ａにその出力軸３ａと一体に回転するドライブギヤ９が取り付けられていて、そのドライブギヤ９が歯車伝動機構７のドリブンギヤ７ｄに噛み合っている。したがって、第２モータ・ジェネレータ３は、ドライブギヤ９および歯車伝動機構７およびデファレンシャル８ならびにドライブシャフト１０を介して、駆動輪４と互いに動力伝達可能に連結されている。なお、ドライブギヤ９とドリブンギヤ７ｄとのギヤ対は、第２モータ・ジェネレータ３に対する減速機構（リダクションギヤ）となっている。したがって、第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクを増幅して駆動輪４へ伝達することができ、大きな駆動力を発生させることができる。
【００２９】
前述したように、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３は、いずれも電動機として機能するとともに発電機としても機能することが可能な周知の同期電動機として構成されている。そして、それら第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３は、それぞれ、インバータ（図示せず）を介してバッテリあるいはキャパシタなどの蓄電装置（図示せず）に連結されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能する場合の回転数あるいは出力トルクや、それら第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３が発電機として機能する場合の発電量あるいは回生制動トルクを、インバータによって制御するように構成されている。
【００３０】
さらに、上記の第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３は、インバータを介して、それら各モータ・ジェネレータ２，３の間で電力を相互に授受できるように構成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３のいずれか一方により発電された電力を、他方のモータ・ジェネレータで消費できるようになっている。例えば、エンジン１の出力により第１モータ・ジェネレータ２が駆動されて発電機として機能した場合には、その第１モータ・ジェネレータ２で発電された電力を第２モータ・ジェネレータ３へ供給し、第２モータ・ジェネレータ３を電動機として機能させることができる。したがって、エンジン１が出力した動力の一部を、第１モータ・ジェネレータ２により電力に一旦変換した後、第２モータ・ジェネレータ３により再び動力に変換して、その動力を駆動輪４に伝達することができるように構成されている。
【００３１】
そして、上記のエンジン１、および各モータ・ジェネレータ２，３の動作状態を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）１１が設けられている。この電子制御装置１１には、例えば、車両Ｖｅの車速を検出する車速センサ１２、車両Ｖｅの前後加速度を検出する加速度センサ１３、エンジン１の出力軸１ａの回転速度を検出するエンジン回転数センサ１４、第１モータ・ジェネレータ２の回転軸２ａの回転速度および第２モータ・ジェネレータ３の回転軸３ａの回転速度をそれぞれ検出するためのレゾルバ１５、蓄電装置の充電状態を検出するチャージセンサ１６、そしてアクセルペダルやアクセルレバーなどによる運転者のアクセル操作を検出するアクセル開度センサ１７などの各種センサ装置類からの検出信号が入力される。これに対して、電子制御装置１１からは、エンジン１を制御する信号、各モータ・ジェネレータ２，３を制御する（すなわち各モータ・ジェネレータ２，３に接続されたインバータおよび蓄電装置を制御する）信号などが出力されるように構成されている。
【００３２】
上記のように構成されたこの発明で制御の対象とする車両Ｖｅでは、前述したように、第１モータ・ジェネレータ２もしくは第２モータ・ジェネレータ３のみを稼動させて、あるいは第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３のみを稼動させて（すなわちエンジン１を稼動させずに）車両Ｖｅを走行させるための駆動トルクを発生させる電動車両（ＥＶ）状態と、エンジン１を稼動させた状態で車両Ｖｅを走行させるハイブリッド車両（ＨＶ）状態とを選択的に切り替えて走行することが可能である。
【００３３】
例えば、図２に示すように、第２モータ・ジェネレータ３のみを稼動して駆動トルクを発生させることにより、ＥＶ状態で車両Ｖｅを走行させることができる。その状態でクラッチ機構６を係合することにより、図３に示すように、リングギヤ５ｒの回転数を正転方向（エンジン１の回転方向）に上昇させることができる。この状態ではエンジン１は起動していないので、エンジン１に連結されたキャリア５ｃが反力要素となり、サンギヤ５ｓに連結している第１モータ・ジェネレータ２の回転数が、逆転方向（エンジン１の回転方向とは逆方向）に上昇する。このとき第１モータ・ジェネレータ２を回生制御して発電機として機能させことにより、第２モータ・ジェネレータ３の出力による車両Ｖｅの走行中に、第１モータ・ジェネレータ２で電力を発生させてバッテリを充電することができる。あるいは、上記のようにクラッチ機構６を係合させた状態で、第２モータ・ジェネレータ３と共に第１モータ・ジェネレータ２をモータとして稼動させることにより、第２モータ・ジェネレータ３および第１モータ・ジェネレータ２の２基のモータの出力によってより大きな駆動力を発生させて車両Ｖｅを走行させることができる。
【００３４】
また、図４，図５に示すように、エンジン１を稼動させたＨＶ状態で車両Ｖｅを走行させることができる。すなわち、図４に示すように、エンジン１を稼動させ、その出力によって第１モータ・ジェネレータ２を発電機として駆動して発生させた電力、もしくは第１モータ・ジェネレータ２で発生させ一旦バッテリに蓄電した電力を、第２モータ・ジェネレータ３に供給することができる。そしてその電力によって第２モータ・ジェネレータ３をモータとして稼動して駆動力を発生させることにより、いわゆるシリーズハイブリッド方式のＨＶ状態で車両Ｖｅを走行させることができる。
【００３５】
そして、図５に示すように、クラッチ機構６を係合させた状態で、エンジン１を稼動させるとともに、第１モータ・ジェネレータ２で反力トルクを発生させること、すなわち第１モータ・ジェネレータ２で逆転方向の出力トルクを発生させることにより、エンジン１の出力トルクをリングギヤ５ｒを介して駆動輪４へ伝達させ、第２モータ・ジェネレータ３およびエンジン１の出力によってより大きな駆動力を発生させて車両Ｖｅを走行させることができる。すなわち、いわゆるパラレルハイブリッド方式のＨＶ状態で車両Ｖｅを走行させることができる。
【００３６】
このように、この発明におけるハイブリッド車両Ｖｅは、ＥＶ状態とＨＶ状態とに走行状態を切り替えて走行することができる。走行状態をＥＶ状態からＨＶ状態へ切り替える際には、停止しているエンジン１を始動させる必要があるが、エンジン１を始動させる際には、前述したように、不可避的にトルク変動が発生し、それに起因して車両Ｖｅのドライバビリティが低下してしまう可能性があった。
【００３７】
そこで、この発明に係るハイブリッド車両Ｖｅの制御装置では、ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替えを、ドライバビリティを低下させることなく、速やかにかつ円滑に行うことができ、さらにエンジン１を始動する際の電力消費を抑制することができるように、以下の制御を実行するように構成されている。その制御の一例を、図６のフローチャートに示してある。このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図６において、先ず、車両Ｖｅの走行状態に対する切り替え要求の有無について判断される（ステップＳ１）。すなわち、ＥＶ状態で走行している車両Ｖｅに対して、エンジン１を始動して走行状態をＨＶ状態へ切り替える要求が有るか否かが判断される。
【００３８】
ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替え要求は、例えば、バッテリの充電量が予め設定した基準値以下に低下した場合、あるいはエンジン１の出力も必要とする大きな駆動力が要求された場合などに、ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替え要求が有ると判断することができる。したがって、この切り替え要求の有無の判断は、例えば、チャージセンサ１６やアクセル開度センサ１７の検出値などに基づいて行うことができる。
【００３９】
未だＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替え要求が無いことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。これに対して、ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替え要求が有ることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進み、その時点における車両Ｖｅの車速Ｖが、閾値Ｔに所定値αを加えた値よりも大きいか否かが判断される。
【００４０】
ここで、閾値Ｔは、エンジン１の始動が可能な車速の下限値である始動可能車速として予め設定された値である。図７に示すように、エンジン１に対しては、そのエンジン１の自律回転が可能な回転数の下限値である始動可能回転数Ｎesが予め求められていて、上記の閾値Ｔは、エンジン１の回転数がこの始動可能回転数Ｎes以上となる車速として予め求められ設定された判断基準値である。したがって、車速Ｖが閾値Ｔすなわち始動可能車速を上回っている場合は、エンジン１の回転数が始動可能回転数Ｎesを上回っていると判断でき、エンジン１を始動可能な状態であると判断することができる。
【００４１】
なお、図７に示すように、エンジン１の回転数すなわちキャリア５ｃの回転数が始動可能回転数Ｎesとなる場合のリングギヤ５ｒの回転数が、始動可能リングギヤ回転数Ｎpとして設定されている。ここで、サンギヤ５ｓとキャリア５ｃとの間のギヤ比と、キャリア５ｃとリングギヤ５ｒとの間のギヤ比との比が「１：ρ」であるとすると、始動可能回転数Ｎesと、始動可能リングギヤ回転数Ｎpとの関係は、
Ｎes：Ｎp ＝ １：１＋ρ ・・・・・・・・・・(1)
として表される。したがって、(1)式から、始動可能リングギヤ回転数Ｎpは、
Ｎp ＝ （１＋ρ）・Ｎes ・・・・・・・・・・(2)
となる。そして、車速をＶ、駆動輪４のタイヤ半径をＲt、デファレンシャル８のデファレンシャルギヤ比をＧrとし、Ｋを定数とすると、始動可能リングギヤ回転数Ｎpは、
Ｎp ＝ Ｋ・Ｖ・Ｒt・Ｇr ・・・・・・・・・・(3)
として表される。したがって、(2)，(3)式から、上記の始動可能車速すなわち閾値Ｔは、 Ｔ ＝ Ｋ・（１＋ρ）・Ｎes・Ｒt／Ｇr ・・・・・・・・・・(4)
として求めることができる。
【００４２】
また、所定値αは、エンジン１の始動が可能な車速の下限範囲である始動可能車速域Ｒを定めるために設定された値であって、後述するように、エンジン１を始動させるためにクラッチ機構６を係合させた場合に低下する車速の低下分を考慮して予め設定された値である。したがって、図８に示すように、「閾値Ｔ」から「閾値Ｔ＋所定値α」までの間の車速域が、エンジン１の始動が可能な車速の下限範囲として予め設定された始動可能車速域Ｒとなっている。
【００４３】
車速Ｖが「閾値Ｔ＋所定値α」よりも大きい、すなわち車速Ｖが始動可能車速域Ｒを上回っていることにより、このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ３へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＡで示される状況である。そしてステップＳ３では、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を０に維持した状態で、車両Ｖｅの走行状態がＥＶ状態からＨＶ状態へ切り替えられる。これは、この発明における「第１始動手段」による走行状態の切り替え制御であって、クラッチ機構６の伝達トルク容量を徐々に増大させ、エンジン１と駆動輪との間のトルク伝達経路を接続することによってエンジン１の回転数を上昇させる制御である。
【００４４】
具体的には、図９に示すように、ＥＶ状態のときに解放されていたクラッチ機構６がスリップ係合させられる。そしてスリップ係合状態の係合度合いが徐々に高められることにより、クラッチ機構６の伝達トルク容量が徐々に増大させられる。すると、その伝達トルク容量の増大に伴ってリングギヤ５ｒの回転数が正転方向に上昇する。このとき、第１モータ・ジェネレータ２は、逆転方向のトルクを発生させてその回転数が０に維持されるように制御される。その結果、キャリア５ｃに連結されているエンジン１の出力軸１ａの回転数が正転方向に上昇する。したがって、クラッチ機構６のスリップ係合状態を徐々に完全係合状態に向けて制御すること、すなわちクラッチ機構６の伝達トルク容量が徐々に増大するように制御することにより、エンジン１をクランキングさせて、その出力軸１ａの回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させることができる。
【００４５】
一方、車速Ｖが「閾値Ｔ＋所定値α」以下であることにより、上述のステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ４へ進み、車速Ｖが閾値Ｔよりも大きいか否か、すなわち、車速Ｖが始動可能車速を上回っているか否かが判断される。車速Ｖが閾値Ｔ以下である、すなわち車速Ｖが始動可能車速以下であることにより、このステップＳ４で否定的に判断された場合は、ステップＳ５へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＣで示される状況である。そしてステップＳ５では、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が上昇させられて、車両Ｖｅの走行状態がＥＶ状態からＨＶ状態へ切り替えられる。これは、この発明における「第２始動手段」による走行状態の切り替え制御であって、クラッチ機構６の伝達トルク容量を徐々に増大させ、エンジン１と駆動輪との間のトルク伝達経路を接続することによってエンジン１の回転数を上昇させるとともに、第１モータ・ジェネレータ２によってもエンジン１の回転数を上昇させる制御である。
【００４６】
具体的には、前述の「第１始動手段」の場合と同様に、ＥＶ状態のときに解放されていたクラッチ機構６がスリップ係合させられる。そしてスリップ係合状態の係合度合いが徐々に高められることにより、クラッチ機構６の伝達トルク容量が徐々に増大させられる。そして図１０に示すように、この「第２始動手段」では、出力軸２ａすなわちサンギヤ５ｓの回転数が正転方向に上昇するように第１モータ・ジェネレータ２が力行制御される。その結果、キャリア５ｃに連結されているエンジン１の出力軸１ａの回転数が正転方向に引き上げられる。したがって、クラッチ機構６の伝達トルク容量が徐々に増大するように制御することにより、予めエンジン１の回転数をある程度上昇させ、さらに、第１モータ・ジェネレータ２の出力によってエンジン１の回転数を引き上げることにより、エンジン１をクランキングさせて、その出力軸１ａの回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させることができる。
【００４７】
上記のように車速Ｖが始動可能車速以下である場合は、クラッチ機構６を係合して駆動輪４側からのトルクによってエンジン１の回転数を上昇させても、エンジン１の回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させることができないため、第１モータ・ジェネレータ２を力行制御することにより、エンジン１の回転数を引き上げるように制御される。
【００４８】
これに対して、車速Ｖが閾値Ｔよりも大きい、すなわち車速Ｖが始動可能車速を上回っていることにより、ステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ６へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＢで示される状況である。そしてステップＳ６では、その時点における車両Ｖｅの前後加速度ｄＶ／ｄｔが０以下であるか否かが判断される。ケースＢで示される状況とは、車速Ｖが「閾値Ｔ＋所定値α」以下でかつ閾値Ｔよりも大きい場合であって、すなわち、車速Ｖが始動可能車速域Ｒ内の値となっている場合である。この場合は、車速Ｖが閾値Ｔよりも大きいことから、クラッチ機構６を係合することにより、すなわち「第１始動手段」によってエンジン１のエンジン１の回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させることができる。
【００４９】
しかしながら、クラッチ機構６を係合させる際には、不可避的にリングギヤ５ｒおよびエンジン１の回転数が低下し、それに伴って車速Ｖも低下する。このようなエンジン１の回転数や車速Ｖの低下は、運転者に対してショックや違和感を与え、車両Ｖｅのドライバビリティに影響を及ぼす可能性がある。そしてその影響は、車両Ｖｅが定速走行中の場合や減速走行中の場合に顕著になる。そこで、このステップＳ６では、車両Ｖｅの状態に応じて「第１始動手段」と「第２始動手段」とを適切に選択し、走行状態の切り替えおよびエンジン１の始動を行うために、車両Ｖｅの前後加速度ｄＶ／ｄｔを検出し、車両Ｖｅが加速走行中であるか、あるいは定速走行もしくは減速走行中であるかを判断するようにしている。
【００５０】
車両Ｖｅが加速走行中である場合は、クラッチ機構６をスリップ係合させても、車両Ｖｅが定速走行もしくは減速走行中である場合と比較して、エンジン１の回転数の低下は少なく、ドライバビリティに影響を及ぼす可能性は小さい。したがって、車両Ｖｅの前後加速度ｄＶ／ｄｔが０より大きいこと、すなわち車両Ｖｅが加速走行中であることにより、このステップＳ６で否定的に判断された場合は、前述のステップＳ３へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＢ１で示される状況である。そしてステップＳ３，Ｓ７において、前述と同様の「第１始動手段」による走行状態の切り替えおよびエンジン１の始動が実行される。
【００５１】
これに対して、車両Ｖｅが定速走行中あるいは減速走行中である場合には、クラッチ機構６をスリップ係合させる場合、エンジン１の回転数が大きく低下し、ドライバビリティに影響を及ぼす可能性が大きくなる。したがって、車両Ｖｅの前後加速度ｄＶ／ｄｔが０以下であること、すなわち車両Ｖｅが定速走行中もしくは加速走行中であることにより、ステップＳ６で肯定的に判断された場合には、前述のステップＳ５へ進む。すなわち、この場合は図６および図８においてケースＢ２で示される状況である。そしてステップＳ５，Ｓ７において、前述と同様の「第２始動手段」による走行状態の切り替えおよびエンジン１の始動が実行される。上記のようなケースＢ２の場合に、「第２始動手段」により走行状態の切り替えおよびエンジン１の始動を行うことにより、クラッチ機構６を係合することによるエンジン１の回転数の上昇を最小限に抑え、第１モータ・ジェネレータ２の出力によってエンジン１の回転数を始動可能回転数Ｎes以上まで上昇させることができる。そのため、クラッチ機構６を係合させる際のエンジン１の回転数低下や車速Ｖの低下を最小限に抑え、ドライバビリティの低下を防止もしくは抑制することができる。
【００５２】
なお、図９および図１１，図１２に示すように、上記の「第１始動手段」および「第２始動手段」によりエンジン回転数を上昇させる場合に、第２モータ・ジェネレータ２の出力トルクをＴm、第２モータ・ジェネレータ３のイナーシャトルクをＩm、第２モータ・ジェネレータ３の回転変化率をｄωm／ｄｔ、第２モータ・ジェネレータ３のフリクショントルクをＴmf、第２モータ・ジェネレータ３とデファレンシャル８との間の減速機構のギヤ比をＧrm、クラッチ機構６を係合させる際のスリップによるトルクの減少率をＴfcとすると、第２モータ・ジェネレータ３の出力による歯車伝動機構７の軸トルクＴmpは、
Ｔmp ＝ ｛Ｔm−Ｉm・（ｄωm／ｄｔ）−Ｔmf｝・Ｇrm・Ｔfc ・・・(4)
となる。また、エンジン１のイナーシャトルクをＩe、エンジン１の回転変化率をｄωe／ｄｔ、エンジン１のフリクショントルクをＴefとすると、エンジン１の出力軸１ａが連結されたキャリア５ｃの軸トルクＴeは、
Ｔe ＝ −｛Ｉe・（ｄωe／ｄｔ）＋Ｔef｝ ・・・・・・・・・・(5)
となる。そして、第１モータ・ジェネレータ２のイナーシャトルクをＩg、第１モータ・ジェネレータ２の回転変化率をｄωg／ｄｔ、第１モータ・ジェネレータ２のフリクショントルクをＴgfとし、第１モータ・ジェネレータ２の出力により発生させるサンギヤ５ｓの軸トルクをＴgとすると、図９に示すような上記の各軸トルクＴmp，Ｔe，Ｔgの力のつり合いから、
Ｔg−｛Ｉg・（ｄωg／ｄｔ）＋Ｔgf｝＋Ｔe＋Ｔmp ＝ ０ ・・・・・(6)
の関係式が得られる。
【００５３】
したがって、図９に示すような「第１始動手段」によってエンジン１をクランキングさせてその回転数を上昇させる際に、第１モータ・ジェネレータ２の出力により発生させる軸トルクＴgは、上記の(4)，(5)，(6)式から、
Ｔg ＝ −Ｔmp−Ｔe＋｛Ｉg・（ｄωg／ｄｔ）＋Ｔgf｝
＝ −｛Ｔm−Ｉm・（ｄωm／ｄｔ）−Ｔmf｝・Ｇrm・Ｔfc
＋｛Ｉe・（ｄωe／ｄｔ）＋Ｔef｝＋ ｛Ｉg・（ｄωg／ｄｔ）＋Ｔgf｝
・・・・・・・・・・(7)
として求めることができる。
【００５４】
そして、図１１，図１２に示すような「第２始動手段」によってエンジン１をクランキングさせてその回転数を上昇させる際に、第１モータ・ジェネレータ２の出力により発生させる軸トルクＴgは、
Ｔg ＞ −｛Ｔm−Ｉm・（ｄωm／ｄｔ）−Ｔmf｝・Ｇrm・Ｔfc
＋｛Ｉe・（ｄωe／ｄｔ）＋Ｔef｝＋ ｛Ｉg・（ｄωg／ｄｔ）＋Ｔgf｝
・・・・・・・・・・(8)
の関係式を満たす値として求めることができる。このとき、図１１に示すように、軸トルクＴmpが「Ｔm ＞ ０」の場合すなわち軸トルクＴmpの回転方向が正転方向である場合と、図１２に示すように、軸トルクＴmpが「Ｔm ＜ ０」の場合すなわち軸トルクＴmpの回転方向が逆転方向である場合とがあるが、軸トルクＴmpが「Ｔm ＜ ０」の場合の方が、軸トルクＴmpが「Ｔm ＞ ０」の場合よりも、軸トルクＴgの値が大きくなる。
【００５５】
上記のように、ＥＶ状態からＨＶ状態へ車両Ｖｅの走行状態を切り替える際に、ステップＳ３もしくはステップＳ５において、すなわちこの発明における「第１始動手段」もしくは「第２始動手段」により、エンジン１の回転数が始動可能回転数Ｎes以上に上昇させられると、ステップＳ７へ進み、エンジン１が始動させられる。例えば、始動可能回転数Ｎes以上の回転数でクランキングされているエンジン１に点火することにより、あるいは燃料を噴射することにより、エンジン１が始動させられる。すなわち、エンジン１が自律回転が可能な運転状態になり、ＥＶ状態からＨＶ状態への走行状態の切り替えが完了する。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
【００５６】
以上のように、この発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両Ｖｅの走行状態を、ＥＶ状態からＨＶ状態へ切り替える場合、すなわち走行状態をＨＶ状態へ切り替えるためにエンジン１を始動させる場合に、その際のハイブリッド車両Ｖｅの車速Ｖおよび前後加速度ｄＶ／ｄｔに基づいて、「第１始動手段」もしくは「第２始動手段」のいずれかが適宜選択されてエンジン１が始動される。例えば、車速Ｖが始動可能車速域Ｒを上回っている場合、および車速Ｖが始動可能車速域Ｒ内の値でありかつ加速走行中である場合は、「第１始動手段」によってエンジン１が始動される。すなわち、クラッチ機構６を徐々に係合してその伝達トルク容量を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、その出力軸１ａの回転数が上昇させられる。そして出力軸１ａの回転数が始動可能回転数Ｎes以上に上昇させられた状態でエンジン１が始動される。
【００５７】
また、車速Ｖが始動可能車速域Ｒ以下の値である場合、および車速Ｖが始動可能車速域Ｒ内の値でありかつ減速走行中である場合には、「第２始動手段」によってエンジン１が始動される。すなわち、クラッチ機構６を徐々に係合するとともに、第１モータ・ジェネレータ２の出力により、エンジン１がクランキングされ、その出力軸１ａの回転数が上昇させられる。そして出力軸１ａの回転数が始動可能回転数Ｎes以上に上昇させられた状態でエンジン１が始動される。
【００５８】
したがって、ハイブリッド車両Ｖｅの走行状態をＥＶ状態からＨＶ状態に切り替える際に、走行中の車速Ｖの高低および前後加速度ｄＶ／ｄｔの大小に応じて、「第１始動手段」と「第２始動手段」とのうちより適切な手段によってエンジン１を始動させることができる。すなわち、ＥＶ状態で走行中の車速Ｖが十分に高く、また加速走行中であることにより「第１始動手段」が選択された場合は、エンジン１をクランキングするために電力を使用せずに、またクラッチ機構６のスリップ係合状態を制御するだけで、駆動輪４側から伝達される動力によって出力軸１ａの回転数を容易に上昇させてエンジン１を始動することができる。そのため、ＥＶ状態からＨＶ状態へ走行状態を切り替えるためにエンジン１を始動する際の消費電力を低減することができるとともに、その走行状態の切り替えを速やかにかつ円滑に行うことができる。
【００５９】
一方、ＥＶ状態で走行中の車速Ｖが低く、また定速走行もしくは減速走行中であることにより「第２始動手段」が選択された場合は、予め駆動輪４側から伝達される動力によって出力軸１ａの回転数をある程度上昇させた後に、第１モータ・ジェネレータ２の出力によって出力軸１ａの回転数を始動可能回転数Ｎes以上に上昇させてエンジン１を始動することができる。そのため、車速Ｖが低いこと、あるいは定速走行もしくは減速走行中であることにより、クラッチ機構６を係合することによりエンジン１の回転数や車速Ｖが大きく低下してしまう可能性がある場合であっても、エンジン１の回転数や車速Ｖが下がってしまうことによるドライバビリティの低下を防止もしくは抑制することができる。
【００６０】
ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、ステップＳ３，Ｓ７を実行する機能的手段が、この発明における「第１始動手段」に相当し、ステップＳ５，Ｓ７を実行する機能的手段が、この発明における「第２始動手段」に相当する。そして、ステップＳ２〜Ｓ６を実行する機能的手段が、この発明における「走行状態切替手段」に相当する。
【符号の説明】
【００６１】
１…内燃機関（エンジン；ＥＮＧ）、 １ａ…出力軸、 ２…第１電動機（第１モータ・ジェネレータ；ＭＧ１）、３…第２電動機（第２モータ・ジェネレータ；ＭＧ２）、 ４…駆動輪、 ５…動力分割機構、 ６…クラッチ機構、 １１…電子制御装置（ＥＣＵ）、 １２…車速センサ、 １３…加速度センサ、 １４…エンジン回転数センサ、 １５…レゾルバ、 １６…チャージセンサ、 １７…アクセル開度センサ、 Ｖｅ…ハイブリッド車両。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、出力を制御することにより前記内燃機関の出力軸回転数を調整することが可能な第１電動機と、前記内燃機関と駆動輪との間のトルク伝達経路を接続・遮断するとともにその接続・遮断の際に伝達トルク容量を連続的に変化させることが可能なクラッチ機構と、前記駆動輪に直接動力を伝達することが可能な第２電動機とを備え、前記第２電動機のみもしくは前記第１電動機および前記第２電動機のみを稼動させて走行のための駆動力を発生させる電動車両状態と、前記内燃機関を稼動させて走行するハイブリッド車両状態とを選択的に切り替えて走行することが可能なハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ機構を作動させて前記伝達トルク容量を徐々に増大させながら前記トルク伝達経路を接続することにより、前記出力軸回転数を上昇させて前記内燃機関を始動させる第１始動手段と、
前記クラッチ機構を作動させて前記伝達トルク容量を徐々に増大させながら前記トルク伝達経路を接続するとともに前記第１電動機の出力回転数を増大することにより、前記出力軸回転数を上昇させて前記内燃機関を始動させる第２始動手段と、
前記ハイブリッド車両が前記電動車両状態で走行している際に前記ハイブリッド車両の走行状態の切り替えが要求された場合、前記ハイブリッド車両の車速および前後加速度に基づいて前記第１始動手段もしくは前記第２始動手段のいずれかを選択し、その選択した始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える走行状態切替手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記第１始動手段および前記第２始動手段は、いずれも、前記内燃機関の自律回転が可能な回転数の下限値として予め定めた始動可能回転数以上に前記出力軸回転数を上昇させた状態で前記内燃機関を始動させる手段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。
【請求項３】
前記走行状態切替手段は、前記車速が前記内燃機関の始動が可能な車速の下限値として予め定めた始動可能車速を上回っていてかつ前記前後加速度が正の値である場合に、前記第１始動手段で前記内燃機関を始動させる手段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。
【請求項４】
前記走行状態切替手段は、前記車速が前記内燃機関の始動が可能な車速の下限範囲として予め定めた始動可能車速域を上回っている場合、および前記車速が前記始動可能車速域内でありかつ前記前後加速度が正の値である場合は、前記第１始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替え、前記車速が前記始動可能車速域内でありかつ前記前後加速度が０以下の値である場合、および前記車速が前記始動可能車速域以下である場合には、前記第２始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える手段を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関と前記第１電動機とは、前記内燃機関の動力を前記第１電動機と前記駆動輪とに分割する動力分割機構を介して相互に動力伝達が可能なように連結されていて、
前記クラッチ機構は、前記トルク伝達経路における前記動力分割機構と前記駆動輪との間に設けられている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１】
内燃機関と、出力を制御することにより前記内燃機関の出力軸回転数を調整することが可能な第１電動機と、前記内燃機関と駆動輪との間のトルク伝達経路を接続・遮断するとともにその接続・遮断の際に伝達トルク容量を連続的に変化させることが可能なクラッチ機構と、前記駆動輪に直接動力を伝達することが可能な第２電動機とを備え、前記第２電動機のみもしくは前記第１電動機および前記第２電動機のみを稼動させて走行のための駆動力を発生させる電動車両状態と、前記内燃機関を稼動させて走行するハイブリッド車両状態とを選択的に切り替えて走行することが可能なハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ機構を作動させて前記伝達トルク容量を徐々に増大させながら前記トルク伝達経路を接続することにより、前記出力軸回転数を上昇させて前記内燃機関を始動させる第１始動手段と、
前記クラッチ機構を作動させて前記伝達トルク容量を徐々に増大させながら前記トルク伝達経路を接続するとともに前記第１電動機の出力回転数を増大することにより、前記出力軸回転数を上昇させて前記内燃機関を始動させる第２始動手段と、
前記ハイブリッド車両が前記電動車両状態で走行している際に前記ハイブリッド車両の走行状態の切り替えが要求された場合、前記ハイブリッド車両の車速および前後加速度に基づいて前記第１始動手段もしくは前記第２始動手段のいずれかを選択し、その選択した始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える走行状態切替手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記第１始動手段および前記第２始動手段は、いずれも、前記内燃機関の自律回転が可能な回転数の下限値として予め定めた始動可能回転数以上に前記出力軸回転数を上昇させた状態で前記内燃機関を始動させる手段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。
【請求項３】
前記走行状態切替手段は、前記車速が前記内燃機関の始動が可能な車速の下限値として予め定めた始動可能車速を上回っていてかつ前記前後加速度が正の値である場合に、前記第１始動手段で前記内燃機関を始動させる手段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。
【請求項４】
前記走行状態切替手段は、前記車速が前記内燃機関の始動が可能な車速の下限範囲として予め定めた始動可能車速域を上回っている場合、および前記車速が前記始動可能車速域内でありかつ前記前後加速度が正の値である場合は、前記第１始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替え、前記車速が前記始動可能車速域内でありかつ前記前後加速度が０以下の値である場合、および前記車速が前記始動可能車速域以下である場合には、前記第２始動手段で前記内燃機関を始動させることにより、前記走行状態を前記ハイブリッド車両状態に切り替える手段を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関と前記第１電動機とは、前記内燃機関の動力を前記第１電動機と前記駆動輪とに分割する動力分割機構を介して相互に動力伝達が可能なように連結されていて、
前記クラッチ機構は、前記トルク伝達経路における前記動力分割機構と前記駆動輪との間に設けられている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４５９６１（Ｐ２０１２−２４５９６１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１８４６（Ｐ２０１１−１２１８４６）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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