ハイブリッド車両の制御装置
【課題】加速要求に応じたモータ走行からエンジン走行への切換の際に、停止中のエンジンの始動後にエンジン回転速度を速やかに上昇させてクラッチ出力軸の回転速度に同期でき、もってクラッチ接続により迅速に走行モードを切り換え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。
【解決手段】エンジン走行への切換指示がなされたときに停止中のエンジンを始動すると共に、エンジン始動及び回転同期の所要時間に相当する予測時間Ｔpdの経過後のクラッチ出力回転速度Ｎoutを予測し、予測したクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに所定値を加算した目標値Ｎtgtを走行モードの切換指示の当初からエンジン回転速度Ｎeの制御に適用する。エンジン回転速度Ｎeが上昇して目標値Ｎtgtに到達した後に、クラッチを接続して走行モードの切換を完了する。
【解決手段】エンジン走行への切換指示がなされたときに停止中のエンジンを始動すると共に、エンジン始動及び回転同期の所要時間に相当する予測時間Ｔpdの経過後のクラッチ出力回転速度Ｎoutを予測し、予測したクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに所定値を加算した目標値Ｎtgtを走行モードの切換指示の当初からエンジン回転速度Ｎeの制御に適用する。エンジン回転速度Ｎeが上昇して目標値Ｎtgtに到達した後に、クラッチを接続して走行モードの切換を完了する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両の制御装置に係り、詳しくはモータ走行からエンジン走行への切換時にクラッチを速やかに接続して迅速な走行モードの切換を実現するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン及びモータの駆動力を任意に駆動輪側に伝達可能なハイブリッド電気自動車が実用化されている。例えば特許文献１に記載のハイブリッド電気自動車では、車両の駆動輪側に対して変速機を介してモータを連結すると共に、このモータにクラッチを介してエンジンを連結して構成されている。クラッチの切断時にはエンジンを停止させてモータの駆動力を駆動輪側に伝達するモータ走行を行い、クラッチの接続時には、モータを停止させてエンジンの駆動力を駆動輪側に伝達するエンジン走行、或いはモータ及びエンジンの駆動力を駆動輪側に伝達するモータ・エンジン走行を行うようになっている。
【０００３】
走行モードの切換は運転者のアクセル操作やバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）の増減などに応じて実行され、例えばモータ走行中にアクセルが踏み込まれてモータの駆動力のみでは加速要求に対応不能なときには、モータ・エンジン走行への切換指示がなされる。このときの走行モードの切換は、まず停止中のエンジンを始動し、その後にクラッチの入出力回転速度を同期させた上でクラッチを接続する過程を経て実行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５５９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両加速時のクラッチ出力軸の回転速度は車速と共に上昇中であるため、走行モードの切換に際してクラッチ入出力を回転同期させるには、上昇中のクラッチ出力軸の回転速度に追従して始動直後のエンジン回転速度（＝クラッチ入力軸の回転速度）を速やかに上昇させる必要がある。しかしながら、特許文献１の技術では、制御上の要因でエンジン回転速度の上昇が緩慢になり、回転同期の遅延ひいてはクラッチ接続の遅延が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
即ち、このときの制御状況を示す図４のタイムチャートのように、モータ走行中においてアクセル踏込みに応じて車速と共にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutは次第に上昇し、何れかの時点でモータ駆動力の不足を補うべくエンジン走行への切換指示がなされる。これに呼応してエンジンが始動され、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに対して所定値αを加算した値を目標値Ｎtgtとしてエンジン回転速度Ｎeが上昇方向に制御される。エンジン回転速度Ｎeの上昇によりクラッチ入出力の回転同期が完了するとクラッチ接続が開始され、クラッチの接続完了と共にエンジン走行が開始される。
【０００７】
エンジン回転速度Ｎeの目標値Ｎtgtはクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutと共に上昇するが、エンジン走行への切換指示の当初には目標値Ｎtgtが未だ低いことから、その目標値Ｎtgtに基づくエンジン回転速度Ｎeの上昇は緩慢なものとなる。このためエンジン回転速度Ｎeは目標値Ｎtgtに対してランプ状に接近して到達までの所要時間が長引き、回転同期の遅延と共にクラッチ接続も遅延してしまう。クラッチ接続の遅延は、迅速なエンジン走行への切換により加速要求に応じた駆動力を実現できないことを意味し、結果として加速応答性が悪化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、モータ走行からエンジン走行への切換の際に、停止中のエンジンの始動後にエンジン回転速度を速やかに上昇させてクラッチ出力軸の回転速度に同期でき、もってクラッチ接続により迅速に走行モードを切り換えて良好な加速応答性を実現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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両の駆動輪に対して電動モータを連結する一方、該駆動輪に対してクラッチを介してエンジンを連結して構成され、クラッチを切断してエンジンからの駆動力伝達を遮断した状態で電動モータの駆動力を駆動輪に伝達するモータ走行モードと、クラッチを接続してエンジンの駆動力を駆動輪に伝達するエンジン走行モードとを切り換えて走行するハイブリッド車両の制御装置において、クラッチから駆動輪側へ向かって延びるクラッチ出力軸の回転速度を検出するクラッチ出力回転速度検出手段と、エンジン走行モードへの切換指示がなされた際に、クラッチ出力軸の回転速度と該回転速度の増加率とに基づきクラッチの接続が開始される所定時間経過後のクラッチ出力軸の回転速度を予測し、クラッチからエンジン側へ向かって延びるクラッチ入力軸の回転速度が予測したクラッチ出力軸の回転速度となるようにエンジン回転速度の目標値を設定する目標値設定手段と、目標値設定手段により設定された目標値に基づきエンジン回転速度を制御するエンジン制御手段と、を有するものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、所定時間は、エンジンを始動するための所要時間と、該始動完了後にエンジン回転速度が目標値に到達するまでの所要時間との和に略対応する値として設定されているものである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、エンジン走行モードへの切換指示がなされた際のクラッチ出力軸の回転速度に応じて所定時間の長さを算出し、該算出された所定時間を予測時間として設定する予測時間設定手段を備え、予測時間設定手段は、エンジン走行モードへの切換指示がなされたときのクラッチ出力軸の回転速度が高いほど予測時間を増加側に設定するものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３において、予測時間設定手段は、エンジン走行モードへの切換指示がなされたときのクラッチ出力軸の回転速度の増加率が大であるほど予測時間を増加側に設定するものである。
請求項５の発明は、請求項３または４において、予測時間設定手段は、エンジンが暖機完了前の冷態状態にあるときには暖機完了後後の温態状態のときに比較して予測時間を増加側に設定するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、モータ走行からエンジン走行への切換指示がなされたとき、クラッチ出力軸の回転速度の上昇度合いに基づき所定時間後のクラッチ出力軸の回転速度を予測し、予測したクラッチ出力軸の回転速度から求めた目標値をエンジンの回転速度制御に適用するようにした。従って、高い目標値に基づきエンジン回転速度が速やかに上昇してクラッチ入出力の回転同期が迅速に完了するため、クラッチ接続のタイミングが早められてエンジン走行への切換が早期に完了し、加速要求に応じた良好な加速応答性を実現することができる。
【００１３】
請求項２の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、請求項１に加えて、所定時間を、エンジン始動の所要時間と回転同期完了の所要時間との和に略対応する値として設定した。従って、所定時間に基づきクラッチ入出力の回転同期が完了した時点のクラッチ出力軸の回転速度が予測回転速度として予測されるため、その予測回転速度から求めた目標値に基づきエンジン回転速度を可能な限り迅速にクラッチ出力回転速度に同期させて、走行モードの切換をより速やかに完了することができる。
【００１４】
請求項３の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、請求項１または２に加えて、クラッチの出力軸の回転速度が高いほど予測時間を増加側に設定するようにした。クラッチ出力軸の回転速度が高いほどエンジン回転速度が目標値に到達するまでの所要時間が長引くが、それに応じて予測時間が増加側に設定される。このため、クラッチ出力軸の回転速度の高低に関わらず、常に適切な予測時間に基づきクラッチ出力軸の回転速度を予測でき、ひいてはより適切な目標値に基づきエンジン回転速度を制御することができる。
【００１５】
請求項４の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、請求項３に加えて、クラッチの出力軸の回転速度の上昇度合いが大であるほど予測時間を増加側に設定するようにした。クラッチ出力軸の回転速度の上昇度合いが大であるほどエンジン回転速度が目標値に到達するまでの所要時間が長引くが、それに応じて予測時間が増加側に設定される。このため、クラッチ出力軸の回転速度の上昇度合いに関わらず、常に適切な予測時間に基づきクラッチ出力軸の回転速度を予測でき、ひいてはより適切な目標値に基づきエンジン回転速度を制御することができる。
【００１６】
請求項５の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、請求項３または４に加えて、エンジンが冷態のときには温態のときに比較して予測時間を増加側に設定するようにした。エンジン温態に比較してエンジン冷態では始動所要時間が長引くが、それに応じて予測時間が増加側に設定される。このため、エンジンが温態であるか冷態であるかに関わらず、常に適切な予測時間に基づきクラッチ出力回転速度を予測でき、ひいてはより適切な目標値に基づきエンジン回転速度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のハイブリッド車両の制御装置が適用された車両を示す全体構成図である。
【図２】ＨＥＶＥＣＵが実行する走行モード切換ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】走行モードの切換指示に応じたエンジン回転速度及びクラッチの制御状況を示すタイムチャートである。
【図４】従来技術による図３に対応する制御状況を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明を具体化したハイブリッド車両の制御装置の第１実施形態を説明する。
図１は本発明のハイブリッド車両の制御装置が適用された車両を示す全体構成図である。
車両の前輪（駆動輪）１には図示しない差動装置を介してモータ２が連結され、モータ２の駆動力が差動装置から前輪１に伝達されるようになっている。また、前輪１には差動装置を介して変速機３及びクラッチ４を介してエンジン５が連結されている。クラッチ４の切断時にはエンジン５の駆動力が遮断され、一方、クラッチ４の接続時にはエンジン５の駆動力が変速機３の所定の変速段を経て差動装置から前輪１に伝達されるようになっている。なお、エンジン５にはジェネレータ６が備えられ、エンジン５の運転時にはジェネレータ６が回転駆動されて適宜発電が行われ、その発電電力が図示しない走行用バッテリに充電される。
【００１９】
このようなモータ２及びエンジン５の運転状態とクラッチ４の断接状態とに応じて、車両の走行モードが切り換えられる。例えばモータ２を動力源としたモータ走行(モータ走行モード)では、クラッチ４を切断してエンジン５を停止させた上でモータ２を運転し、モータ２の駆動力を前輪１に伝達して車両を走行させる。また、エンジン５を動力源としたエンジン走行（エンジン走行モード）では、モータ２を停止させた上でクラッチ４を接続してエンジン５を運転し、エンジン５の駆動力をクラッチ４を介して前輪１に伝達して車両を走行させる。また、モータ２及びエンジン５を動力源としたモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）では、モータ２を運転すると共にクラッチ４を接続してエンジン５を運転し、モータ２の駆動力及びクラッチ４を介したエンジン５の駆動力を前輪１に伝達して車両を走行させる。
【００２０】
モータ２にはインバータＥＣＵ７が接続され、エンジン５にはエンジンＥＣＵ８が接続され、クラッチ４にはトランスミッションＥＣＵ９が接続され、これらのＥＣＵ７〜９は共通のＨＥＶＥＣＵ１０に接続されている。ＨＥＶＥＣＵ１０により各ＥＣＵ７〜９が統合制御され、上記走行モードの切換などに際しては各ＥＣＵ７〜９が対応する機器を駆動制御することでモータ２、エンジン５、クラッチ４を連携して作動させる。なお、トランスミッションＥＣＵ９は変速機３にも接続され、その変速段を切換制御している。
【００２１】
このような制御のためにＨＥＶＥＣＵ１０には、車速Ｖを検出する車速センサ１２、アクセル踏込量θaccを検出するアクセルセンサ１３、エンジン回転速度Ｎe（＝クラッチ入力回転速度Ｎin）を検出するエンジン回転速度センサ１４、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutを検出するクラッチ出力回転速度センサ１５（クラッチ出力回転速度検出手段）などの各種センサ類から検出情報が入力されている。
【００２２】
ＨＥＶＥＣＵ１０は、アクセル踏込量θaccや車速Ｖなどに基づき運転者の要求トルクを算出する一方、モータ２の電源である走行用バッテリのＳＯＣを算出し、これら要求トルクやＳＯＣに基づき走行モードを選択する（走行モード切換制御手段）。例えば、走行用バッテリのＳＯＣが所定値以上で、且つ運転者の要求トルクが所定値未満のときには、モータ２の駆動力のみで要求トルクを達成可能なため走行モードとしてモータ走行を選択する。また、モータ走行中においてＳＯＣが所定値を下回ると、クラッチ４を切断したままエンジン５を始動してジェネレータ６による発電電力を走行用バッテリに充電してＳＯＣを回復させる。
【００２３】
また、例えばモータ走行中においてアクセル踏込みなどで要求トルクが所定値を上回りモータ２の駆動力のみでは加速要求に対応できなくなるとモータ・エンジン走行を選択する。一方、ＳＯＣが極端に低下して正常なモータ２の作動が望めないときには、エンジン走行を選択すると共に、モータ２をジェネレータとして機能させて走行用バッテリのＳＯＣ回復を図る。
【００２４】
以上のような走行モードの切換に際してＨＥＶＥＣＵ１０は、モータ走行やエンジン走行では運転者の要求トルクからモータ２やエンジン５が出力すべき駆動力を算出して、インバータＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ８に指令し、モータ・エンジン走行では要求トルクをモータ２側とエンジン５側とに分配した上で、それぞれが出力すべき駆動力を算出してインバータＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ８に指令する。
【００２５】
そして、このようなＨＥＶＥＣＵ１０からの駆動力の指令に基づき、エンジンＥＣＵ８はエンジン５の燃料噴射量や噴射時期などを制御してエンジン５を運転し、インバータＥＣＵ７は走行用バッテリからの電力によりモータ２を運転すると共に、発電指令を受けたときにはモータ２をジェネレータとして機能させる。
一方、上記のような要求トルクの増加に対応すべくＨＥＶＥＣＵ１０によりモータ走行からモータ・エンジン走行への切換指示がなされたときには、インバータＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ８への駆動力の指令と並行して、トランスミッションＥＣＵ９に対してクラッチ４の接続が指令される。クラッチ接続にはその入出力軸の回転速度Ｎin,Ｎoutを同期させる必要があるため、まずモータ走行中に停止されていたエンジン５を始動した上で、エンジン回転速度Ｎeを上昇させてクラッチ出力回転速度Ｎoutに接近させ（エンジン制御手段）、同期が完了した後にクラッチ接続の操作を行う（クラッチ制御手段）過程を経て実行する。
【００２６】
ところが、図４のタイムチャートで説明したように、従来の特許文献１の技術では、このときのエンジン回転速度Ｎeの上昇が緩慢なため、回転同期の遅延ひいてはクラッチ接続の遅延により走行モードを迅速に切換できないという不具合があった。本発明者は、このようなエンジン回転速度Ｎeの上昇遅れが不適切な目標値Ｎtgtの設定にあること、より詳しくは、回転同期を完了した時点のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutよりも大幅に低い目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeの制御を開始している点にあることに着目した。そして、回転速度制御の開始当初から回転同期の完了時の目標値Ｎtgtを適用すればエンジン回転速度Ｎeを迅速に上昇できるとの知見の下に、回転同期の完了時のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutを予測し、予測値から求めた目標値Ｎtgtを回転速度制御の開始当初から適用しており、以下、その詳細を説明する。
【００２７】
図２はＨＥＶＥＣＵ１０が実行する走行モード切換ルーチンを示すフローチャートであり、ＨＥＶＥＣＵ１０は当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。なお、当該ルーチンはモータ走行（モータ走行モード）からモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示を想定した処理であり、詳細は説明しないが、ＨＥＶＥＣＵ１０は他の走行モードの切換指示に対応するルーチンも並行して実行している。
【００２８】
まず、ステップＳ２でモータ走行（モータ走行モード）からモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたか否かを判定する。現在モータ走行中でないとき、或いはモータ走行中であってもモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がないときには、Ｎo（否定）の判定を下して一旦ルーチンを終了する。ステップＳ２でＹes（肯定）の判定を下したときにはステップＳ４に移行し、所定の予測時間Ｔpdが経過した後のクラッチ出力回転速度Ｎoutを予測する。以下、この予測した値を予測回転速度Ｎpdと称する。
【００２９】
本実施形態では予測時間Ｔpdとして、エンジン５を始動するための所要時間と、始動完了後にエンジン５の回転速度を所定の目標値Ｎtgtに到達させてクラッチ入出力軸の回転同期を完了するまでの所要時間（以下、回転同期完了の所要時間と称する）との和が設定されている。このため予測時間Ｔpdが経過してクラッチ入出力軸の回転同期が完了した時点のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが予測回転速度Ｎpdとして算出されることになる。
【００３０】
例えば予測回転速度Ｎpdは、走行モード切換が指示された時点のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの瞬時的な上昇率に基づき予測する。但し、これに限ることはなく、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合いを表す指標であれば任意に用いることができる。例えば走行モード切換指示から所定時間に亘ってクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇量を算出し、この上昇量に基づき予測回転速度Ｎpdを算出してもよい。
【００３１】
以上のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの予測処理を完了するとステップＳ６に移行し、予測回転速度Ｎpdに所定値αを加算して回転速度制御の目標値Ｎtgtを算出する（目標値設定手段）。所定値αの加算は、クラッチ接続時のエンジン回転速度Ｎeをクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutよりも高めて、加速中の瞬間的な減速感の発生を防止するための処理である。但し、当該処理は必ずしも必要ではなく、予測回転速度Ｎpdを目標値Ｎtgtとしてもよい。
【００３２】
続くステップＳ８ではエンジンＥＣＵ８に指令を出力し、目標値Ｎtgtに基づくエンジン回転速度Ｎeの制御を実行させる。当該回転速度制御は、エンジン回転速度Ｎeを目標値Ｎtgtに向けて接近させるべくフィードバックするものであり、その制御内容としては周知の手法、例えばＰＩＤ制御やＰＩ制御などを任意に用いることができる。回転速度制御によりエンジン回転速度Ｎeは上昇して目標値Ｎtgtに接近し、ＨＥＶＥＣＵ１０は続くステップＳ１０で予測時間Ｔpdが経過したか否かを判定する。判定がＮoの間はステップＳ８の処理を繰り返し、判定がＹesになるとステップＳ１２に移行する。
【００３３】
なお、ステップＳ１０の予測時間Ｔpdの経過判定は、間接的にクラッチ入出力軸の回転同期の完了を判定するものであるが、これに限ることはなく、例えばエンジン回転速度Ｎeが目標値Ｎtgtに到達したか否かを直接的に判定してもよい。
ステップＳ１２ではクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに対して所定値αを加算した値を目標値Ｎtgtとして設定し、ステップＳ１４でエンジンＥＣＵ８に指令を出力して、目標値Ｎtgtに基づくエンジン回転速度Ｎeのフィードバック制御を実行させる。このときの目標値Ｎtgtはクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutと共に次第に上昇する。
【００３４】
続くステップＳ１６ではトランスミッションＥＣＵ９に指令を出力してクラッチ４を接続方向に制御させ、ステップＳ１８でクラッチ接続が完了したか否かを判定する。目標値Ｎtgtに基づくフィードバック制御は継続されているものの、クラッチ４の接続に伴ってエンジン回転速度Ｎeは次第にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに接近して一致し、ステップＳ１８の判定がＹesになるとルーチンを終了する。なお、クラッチ４の接続操作中は、エンジン５側では目標値Ｎtgtに基づく回転速度制御に代えてエンジントルクに基づく制御を行うようにしてもよい。
【００３５】
以上のＨＥＶＥＣＵ１０の処理により走行モードの切換指示に応じてエンジン回転速度Ｎe及びクラッチ４は図３に示すように制御される。
モータ走行中にはクラッチ４を切断した上でエンジン５が停止され、モータ２の駆動力が前輪１側に伝達されることにより車両が走行している。例えば車両の発進或いは追越し加速などに際して運転者によりアクセル踏込みが行われると、車速Ｖと共にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが次第に上昇し、アクセル踏込みに応じた要求トルクがモータ２により達成可能な最大の駆動力を上回ると、その不足を補うべくＨＥＶＥＣＵ１０によりモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされる。これに呼応してエンジン５が始動され、エンジン回転速度Ｎeが上昇方向に制御されてクラッチ入出力軸の回転同期が完了するとクラッチが接続され、クラッチ接続完了と共にモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）が開始される。
【００３６】
エンジン始動後のエンジン回転速度Ｎeの制御は目標値Ｎtgtに基づき実行され、従来の特許文献１の技術では、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに所定値αを加算した値を目標値Ｎtgtとして適用していた。これに対して本実施形態では、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされた当初から、予測時間経Ｔpdが経過した後の予測回転速度Ｎpdに所定値αを加算した値を目標値Ｎtgtとして適用している。このためエンジン始動完了後に直ちに高い目標値Ｎtgtが適用されてエンジン回転速度Ｎeは速やかに上昇し、目標値Ｎtgtへの到達に伴ってより早期にクラッチ入出力軸の回転同期が完了してクラッチ接続開始のタイミングが早められる。結果としてクラッチ接続完了によりモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換も早期に完了し、加速要求に応じた良好な加速応答性を実現することができる。
【００３７】
特に本実施形態では、エンジン始動の所要時間と回転同期完了の所要時間との和を予測時間Ｔpdとしているため、クラッチ入出力軸の回転同期が完了した時点のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが予測回転速度Ｎpdとして予測される。結果として予測回転速度Ｎpdから求めた目標値Ｎtgtに基づきクラッチ入出力軸を可能な限り迅速に同期でき、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換をより速やかに完了することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では予測時間Ｔpdとして、エンジン始動の所要時間と回転同期完了の所要時間との和を設定したが、これに限ることはなく任意に変更可能である。何れにしても予測時間Ｔpdに応じて目標値Ｎtgtは従来技術に比較してより高い値に設定され、その目標値Ｎtgtに基づきクラッチ入出力軸の回転同期が速やかに行われるため、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
ところで、回転同期完了の所要時間は、走行モードの切換指示がなされたときのクラッチ出力回転軸の速度Ｎoutやその上昇度合い（例えば上記瞬時的な上昇率）に応じて相違し、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが高いほど目標値Ｎtgtへの到達時間が長引き、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合いが大であるほど目標値Ｎtgtへの到達所要時間が長引く傾向がある。また、エンジン始動の所要時間は、エンジン５が暖機完了前の冷態であるか暖機完了後の温態であるかに応じて相違し、温態に比較して冷態では始動所要時間が長引く傾向がある。
【００４０】
そこで、これらの走行モードの切換指示の際のクラッチ出力軸の回転速度Ｎout、或いはクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合い、或いは冷態か温態かに応じて予測時間Ｔpdを設定すれば、さらに適切な予測回転速度Ｎpd、ひいては適切な目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeの制御が可能となる。以下、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに基づき予測時間Ｔpdを設定する場合を第２実施形態として、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇率に基づき予測時間Ｔpdを設定する場合を第３実施形態として、エンジン５が温態か冷態かに基づき予測時間Ｔpdを設定する場合を第４実施形態として説明する。
【００４１】
なお、各実施形態のハイブリッド車両の全体構成図は第１実施形態で述べたものと同様であり、相違点は、図２に示す走行モード切換ルーチンにおいて予測時間Ｔpdを設定するステップＳ３の処理を追加した点にある。そこで、各実施形態では共通箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点であるステップＳ３に処理を重点的に説明する。
［第２実施形態］
本実施形態では、図２中のステップＳ３に示す左側のマップに従って予測時間Ｔpdを設定し、その予測時間Ｔpdに基づきステップＳ４で予測回転速度Ｎpdを算出している。マップの特性は、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたときのクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが高いほど予測時間Ｔpdが増加側に設定されるようになっている。クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが高いほどエンジン回転速度Ｎeが追従して到達するまでの所要時間が長引くが、それに応じて予測時間Ｔpdが増加側に設定されることになる（予測時間設定手段）。
【００４２】
このため、走行モードの切換指示の際のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの高低に関わらず、常にクラッチ入出力軸の回転同期の完了時に対応する適切な予測回転速度Ｎpdを予測でき、ひいては、より適切な目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeを制御することができる。
［第３実施形態］
本実施形態では、図２中のステップＳ３に示す中央のマップに従って予測時間Ｔpdを設定し、その予測時間Ｔpdに基づきステップＳ４で予測回転速度Ｎpdを算出している。マップの特性は、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたときのクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇率が高いほど予測時間Ｔpdが増加側に設定されるようになっている。第２実施形態のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutと同じく、その上昇率が高いほどエンジン回転速度Ｎeが追従して到達するまでの所要時間が長引くが、それに応じて予測時間Ｔpdが増加側に設定されることになる（予測時間設定手段）。
【００４３】
このため、走行モードの切換指示の際のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇率の大小に関わらず、常にクラッチ入出力軸の回転同期の完了時に対応する適切な予測回転速度Ｎpdを算出でき、もって、より適切な目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeを制御することができる。
［第４実施形態］
本実施形態では、図２中のステップＳ３に示す右側のマップに従って予測時間Ｔpdを設定し、その予測時間Ｔpdに基づきステップＳ４で予測回転速度Ｎpdを算出している。マップの特性は、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたときのエンジン温度に応じて、高低２種の予測時間Ｔpdの何れかが設定されるようになっている（予測時間設定手段）。具体的には、エンジン温態では短い予測時間Ｔpdが設定され、エンジン冷態では長い予測時間Ｔpdが設定される。エンジン５の冷態・温態は、前回のエンジン運転終了からの経過時間に基づいて判定したり、エンジン５に付設した温度センサの検出情報に基づいて判定したりすればよい。
【００４４】
このため、走行モードの切換指示の際にエンジン５が温態であるか冷態であるかに関わらず、常にクラッチ入出力軸の回転同期の完了時に対応する適切な予測回転速度Ｎpdを算出でき、もって、より適切な目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeを制御することができる。
なお、以上のように予測時間Ｔpdをステップ的に切り換える代わりに、図２中に破線で示すように、エンジン運転終了からの経過時間や検出エンジン温度に応じて予測時間Ｔpdを連続的に設定してもよい。
【００４５】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、駆動輪である前輪１の差動装置に対してモータ２及びエンジン５を並列的に連結したが、このレイアウトに限ることはない。例えば差動装置に対してモータ２、クラッチ４、エンジン５を直列的に連結し、モータ走行モードであるモータ走行時にはクラッチ４を切断し、エンジン走行モードであるエンジン走行及びモータ・エンジン走行時にはクラッチ４を接続するようにしてもよい。さらに走行モードとしてエンジン走行を備える必要は必ずしもなく、当該エンジン走行を省略してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたときに予測回転速度Ｎpdから目標値Ｎtgtを求め、その単一の目標値Ｎtgtを切換指示の当初から回転同期完了までエンジン回転速度Ｎeの制御に適用し続けたが、その間に車速Ｖと共にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合いに変化が生じると、予測回転速度Ｎpdの誤差要因になる。
【００４７】
そこで、例えば所定時間毎に目標値Ｎtgtを更新し、更新後の目標値Ｎtgtを逐次制御に適用するようにしてもよい。具体的には、切換指示の当初から所定時間が経過すると予測時間Ｔpd（但し所定時間を減算した値）後のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutを予測して目標値Ｎtgtを求めて制御に適用し、この処理を所定時間毎に順次繰り返す。これにより走行モードの切換指示からクラッチ接続完了までの間にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合いに変化が生じたとしても、それに応じて目標値Ｎtgtが増減し、常に適切な目標値Ｎtgtに基づきより適切なエンジン回転速度Ｎeの制御を実現することができる。
【００４８】
また、上記第２実施形態ではクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに基づき予測時間Ｔpdを設定し、第３実施形態ではクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇率に基づき予測時間Ｔpdを設定し、第３実施形態ではエンジン５の温態・冷態に応じて予測時間Ｔpdを設定したが、勿論、これらを任意に組み合わせて実施してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 前輪（駆動輪）
２ モータ
４ クラッチ
５ エンジン
８ エンジンＥＣＵ（エンジン制御手段）
９ トランスミッションＥＣＵ（クラッチ制御手段）
１０ ＨＥＶＥＣＵ（走行モード切換制御手段、目標値設定手段）
１５ クラッチ出力回転速度センサ（クラッチ出力回転速度検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両の制御装置に係り、詳しくはモータ走行からエンジン走行への切換時にクラッチを速やかに接続して迅速な走行モードの切換を実現するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン及びモータの駆動力を任意に駆動輪側に伝達可能なハイブリッド電気自動車が実用化されている。例えば特許文献１に記載のハイブリッド電気自動車では、車両の駆動輪側に対して変速機を介してモータを連結すると共に、このモータにクラッチを介してエンジンを連結して構成されている。クラッチの切断時にはエンジンを停止させてモータの駆動力を駆動輪側に伝達するモータ走行を行い、クラッチの接続時には、モータを停止させてエンジンの駆動力を駆動輪側に伝達するエンジン走行、或いはモータ及びエンジンの駆動力を駆動輪側に伝達するモータ・エンジン走行を行うようになっている。
【０００３】
走行モードの切換は運転者のアクセル操作やバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）の増減などに応じて実行され、例えばモータ走行中にアクセルが踏み込まれてモータの駆動力のみでは加速要求に対応不能なときには、モータ・エンジン走行への切換指示がなされる。このときの走行モードの切換は、まず停止中のエンジンを始動し、その後にクラッチの入出力回転速度を同期させた上でクラッチを接続する過程を経て実行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５５９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両加速時のクラッチ出力軸の回転速度は車速と共に上昇中であるため、走行モードの切換に際してクラッチ入出力を回転同期させるには、上昇中のクラッチ出力軸の回転速度に追従して始動直後のエンジン回転速度（＝クラッチ入力軸の回転速度）を速やかに上昇させる必要がある。しかしながら、特許文献１の技術では、制御上の要因でエンジン回転速度の上昇が緩慢になり、回転同期の遅延ひいてはクラッチ接続の遅延が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
即ち、このときの制御状況を示す図４のタイムチャートのように、モータ走行中においてアクセル踏込みに応じて車速と共にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutは次第に上昇し、何れかの時点でモータ駆動力の不足を補うべくエンジン走行への切換指示がなされる。これに呼応してエンジンが始動され、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに対して所定値αを加算した値を目標値Ｎtgtとしてエンジン回転速度Ｎeが上昇方向に制御される。エンジン回転速度Ｎeの上昇によりクラッチ入出力の回転同期が完了するとクラッチ接続が開始され、クラッチの接続完了と共にエンジン走行が開始される。
【０００７】
エンジン回転速度Ｎeの目標値Ｎtgtはクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutと共に上昇するが、エンジン走行への切換指示の当初には目標値Ｎtgtが未だ低いことから、その目標値Ｎtgtに基づくエンジン回転速度Ｎeの上昇は緩慢なものとなる。このためエンジン回転速度Ｎeは目標値Ｎtgtに対してランプ状に接近して到達までの所要時間が長引き、回転同期の遅延と共にクラッチ接続も遅延してしまう。クラッチ接続の遅延は、迅速なエンジン走行への切換により加速要求に応じた駆動力を実現できないことを意味し、結果として加速応答性が悪化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、モータ走行からエンジン走行への切換の際に、停止中のエンジンの始動後にエンジン回転速度を速やかに上昇させてクラッチ出力軸の回転速度に同期でき、もってクラッチ接続により迅速に走行モードを切り換えて良好な加速応答性を実現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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両の駆動輪に対して電動モータを連結する一方、該駆動輪に対してクラッチを介してエンジンを連結して構成され、クラッチを切断してエンジンからの駆動力伝達を遮断した状態で電動モータの駆動力を駆動輪に伝達するモータ走行モードと、クラッチを接続してエンジンの駆動力を駆動輪に伝達するエンジン走行モードとを切り換えて走行するハイブリッド車両の制御装置において、クラッチから駆動輪側へ向かって延びるクラッチ出力軸の回転速度を検出するクラッチ出力回転速度検出手段と、エンジン走行モードへの切換指示がなされた際に、クラッチ出力軸の回転速度と該回転速度の増加率とに基づきクラッチの接続が開始される所定時間経過後のクラッチ出力軸の回転速度を予測し、クラッチからエンジン側へ向かって延びるクラッチ入力軸の回転速度が予測したクラッチ出力軸の回転速度となるようにエンジン回転速度の目標値を設定する目標値設定手段と、目標値設定手段により設定された目標値に基づきエンジン回転速度を制御するエンジン制御手段と、を有するものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、所定時間は、エンジンを始動するための所要時間と、該始動完了後にエンジン回転速度が目標値に到達するまでの所要時間との和に略対応する値として設定されているものである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、エンジン走行モードへの切換指示がなされた際のクラッチ出力軸の回転速度に応じて所定時間の長さを算出し、該算出された所定時間を予測時間として設定する予測時間設定手段を備え、予測時間設定手段は、エンジン走行モードへの切換指示がなされたときのクラッチ出力軸の回転速度が高いほど予測時間を増加側に設定するものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３において、予測時間設定手段は、エンジン走行モードへの切換指示がなされたときのクラッチ出力軸の回転速度の増加率が大であるほど予測時間を増加側に設定するものである。
請求項５の発明は、請求項３または４において、予測時間設定手段は、エンジンが暖機完了前の冷態状態にあるときには暖機完了後後の温態状態のときに比較して予測時間を増加側に設定するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、モータ走行からエンジン走行への切換指示がなされたとき、クラッチ出力軸の回転速度の上昇度合いに基づき所定時間後のクラッチ出力軸の回転速度を予測し、予測したクラッチ出力軸の回転速度から求めた目標値をエンジンの回転速度制御に適用するようにした。従って、高い目標値に基づきエンジン回転速度が速やかに上昇してクラッチ入出力の回転同期が迅速に完了するため、クラッチ接続のタイミングが早められてエンジン走行への切換が早期に完了し、加速要求に応じた良好な加速応答性を実現することができる。
【００１３】
請求項２の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、請求項１に加えて、所定時間を、エンジン始動の所要時間と回転同期完了の所要時間との和に略対応する値として設定した。従って、所定時間に基づきクラッチ入出力の回転同期が完了した時点のクラッチ出力軸の回転速度が予測回転速度として予測されるため、その予測回転速度から求めた目標値に基づきエンジン回転速度を可能な限り迅速にクラッチ出力回転速度に同期させて、走行モードの切換をより速やかに完了することができる。
【００１４】
請求項３の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、請求項１または２に加えて、クラッチの出力軸の回転速度が高いほど予測時間を増加側に設定するようにした。クラッチ出力軸の回転速度が高いほどエンジン回転速度が目標値に到達するまでの所要時間が長引くが、それに応じて予測時間が増加側に設定される。このため、クラッチ出力軸の回転速度の高低に関わらず、常に適切な予測時間に基づきクラッチ出力軸の回転速度を予測でき、ひいてはより適切な目標値に基づきエンジン回転速度を制御することができる。
【００１５】
請求項４の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、請求項３に加えて、クラッチの出力軸の回転速度の上昇度合いが大であるほど予測時間を増加側に設定するようにした。クラッチ出力軸の回転速度の上昇度合いが大であるほどエンジン回転速度が目標値に到達するまでの所要時間が長引くが、それに応じて予測時間が増加側に設定される。このため、クラッチ出力軸の回転速度の上昇度合いに関わらず、常に適切な予測時間に基づきクラッチ出力軸の回転速度を予測でき、ひいてはより適切な目標値に基づきエンジン回転速度を制御することができる。
【００１６】
請求項５の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、請求項３または４に加えて、エンジンが冷態のときには温態のときに比較して予測時間を増加側に設定するようにした。エンジン温態に比較してエンジン冷態では始動所要時間が長引くが、それに応じて予測時間が増加側に設定される。このため、エンジンが温態であるか冷態であるかに関わらず、常に適切な予測時間に基づきクラッチ出力回転速度を予測でき、ひいてはより適切な目標値に基づきエンジン回転速度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のハイブリッド車両の制御装置が適用された車両を示す全体構成図である。
【図２】ＨＥＶＥＣＵが実行する走行モード切換ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】走行モードの切換指示に応じたエンジン回転速度及びクラッチの制御状況を示すタイムチャートである。
【図４】従来技術による図３に対応する制御状況を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明を具体化したハイブリッド車両の制御装置の第１実施形態を説明する。
図１は本発明のハイブリッド車両の制御装置が適用された車両を示す全体構成図である。
車両の前輪（駆動輪）１には図示しない差動装置を介してモータ２が連結され、モータ２の駆動力が差動装置から前輪１に伝達されるようになっている。また、前輪１には差動装置を介して変速機３及びクラッチ４を介してエンジン５が連結されている。クラッチ４の切断時にはエンジン５の駆動力が遮断され、一方、クラッチ４の接続時にはエンジン５の駆動力が変速機３の所定の変速段を経て差動装置から前輪１に伝達されるようになっている。なお、エンジン５にはジェネレータ６が備えられ、エンジン５の運転時にはジェネレータ６が回転駆動されて適宜発電が行われ、その発電電力が図示しない走行用バッテリに充電される。
【００１９】
このようなモータ２及びエンジン５の運転状態とクラッチ４の断接状態とに応じて、車両の走行モードが切り換えられる。例えばモータ２を動力源としたモータ走行(モータ走行モード)では、クラッチ４を切断してエンジン５を停止させた上でモータ２を運転し、モータ２の駆動力を前輪１に伝達して車両を走行させる。また、エンジン５を動力源としたエンジン走行（エンジン走行モード）では、モータ２を停止させた上でクラッチ４を接続してエンジン５を運転し、エンジン５の駆動力をクラッチ４を介して前輪１に伝達して車両を走行させる。また、モータ２及びエンジン５を動力源としたモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）では、モータ２を運転すると共にクラッチ４を接続してエンジン５を運転し、モータ２の駆動力及びクラッチ４を介したエンジン５の駆動力を前輪１に伝達して車両を走行させる。
【００２０】
モータ２にはインバータＥＣＵ７が接続され、エンジン５にはエンジンＥＣＵ８が接続され、クラッチ４にはトランスミッションＥＣＵ９が接続され、これらのＥＣＵ７〜９は共通のＨＥＶＥＣＵ１０に接続されている。ＨＥＶＥＣＵ１０により各ＥＣＵ７〜９が統合制御され、上記走行モードの切換などに際しては各ＥＣＵ７〜９が対応する機器を駆動制御することでモータ２、エンジン５、クラッチ４を連携して作動させる。なお、トランスミッションＥＣＵ９は変速機３にも接続され、その変速段を切換制御している。
【００２１】
このような制御のためにＨＥＶＥＣＵ１０には、車速Ｖを検出する車速センサ１２、アクセル踏込量θaccを検出するアクセルセンサ１３、エンジン回転速度Ｎe（＝クラッチ入力回転速度Ｎin）を検出するエンジン回転速度センサ１４、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutを検出するクラッチ出力回転速度センサ１５（クラッチ出力回転速度検出手段）などの各種センサ類から検出情報が入力されている。
【００２２】
ＨＥＶＥＣＵ１０は、アクセル踏込量θaccや車速Ｖなどに基づき運転者の要求トルクを算出する一方、モータ２の電源である走行用バッテリのＳＯＣを算出し、これら要求トルクやＳＯＣに基づき走行モードを選択する（走行モード切換制御手段）。例えば、走行用バッテリのＳＯＣが所定値以上で、且つ運転者の要求トルクが所定値未満のときには、モータ２の駆動力のみで要求トルクを達成可能なため走行モードとしてモータ走行を選択する。また、モータ走行中においてＳＯＣが所定値を下回ると、クラッチ４を切断したままエンジン５を始動してジェネレータ６による発電電力を走行用バッテリに充電してＳＯＣを回復させる。
【００２３】
また、例えばモータ走行中においてアクセル踏込みなどで要求トルクが所定値を上回りモータ２の駆動力のみでは加速要求に対応できなくなるとモータ・エンジン走行を選択する。一方、ＳＯＣが極端に低下して正常なモータ２の作動が望めないときには、エンジン走行を選択すると共に、モータ２をジェネレータとして機能させて走行用バッテリのＳＯＣ回復を図る。
【００２４】
以上のような走行モードの切換に際してＨＥＶＥＣＵ１０は、モータ走行やエンジン走行では運転者の要求トルクからモータ２やエンジン５が出力すべき駆動力を算出して、インバータＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ８に指令し、モータ・エンジン走行では要求トルクをモータ２側とエンジン５側とに分配した上で、それぞれが出力すべき駆動力を算出してインバータＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ８に指令する。
【００２５】
そして、このようなＨＥＶＥＣＵ１０からの駆動力の指令に基づき、エンジンＥＣＵ８はエンジン５の燃料噴射量や噴射時期などを制御してエンジン５を運転し、インバータＥＣＵ７は走行用バッテリからの電力によりモータ２を運転すると共に、発電指令を受けたときにはモータ２をジェネレータとして機能させる。
一方、上記のような要求トルクの増加に対応すべくＨＥＶＥＣＵ１０によりモータ走行からモータ・エンジン走行への切換指示がなされたときには、インバータＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ８への駆動力の指令と並行して、トランスミッションＥＣＵ９に対してクラッチ４の接続が指令される。クラッチ接続にはその入出力軸の回転速度Ｎin,Ｎoutを同期させる必要があるため、まずモータ走行中に停止されていたエンジン５を始動した上で、エンジン回転速度Ｎeを上昇させてクラッチ出力回転速度Ｎoutに接近させ（エンジン制御手段）、同期が完了した後にクラッチ接続の操作を行う（クラッチ制御手段）過程を経て実行する。
【００２６】
ところが、図４のタイムチャートで説明したように、従来の特許文献１の技術では、このときのエンジン回転速度Ｎeの上昇が緩慢なため、回転同期の遅延ひいてはクラッチ接続の遅延により走行モードを迅速に切換できないという不具合があった。本発明者は、このようなエンジン回転速度Ｎeの上昇遅れが不適切な目標値Ｎtgtの設定にあること、より詳しくは、回転同期を完了した時点のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutよりも大幅に低い目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeの制御を開始している点にあることに着目した。そして、回転速度制御の開始当初から回転同期の完了時の目標値Ｎtgtを適用すればエンジン回転速度Ｎeを迅速に上昇できるとの知見の下に、回転同期の完了時のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutを予測し、予測値から求めた目標値Ｎtgtを回転速度制御の開始当初から適用しており、以下、その詳細を説明する。
【００２７】
図２はＨＥＶＥＣＵ１０が実行する走行モード切換ルーチンを示すフローチャートであり、ＨＥＶＥＣＵ１０は当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。なお、当該ルーチンはモータ走行（モータ走行モード）からモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示を想定した処理であり、詳細は説明しないが、ＨＥＶＥＣＵ１０は他の走行モードの切換指示に対応するルーチンも並行して実行している。
【００２８】
まず、ステップＳ２でモータ走行（モータ走行モード）からモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたか否かを判定する。現在モータ走行中でないとき、或いはモータ走行中であってもモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がないときには、Ｎo（否定）の判定を下して一旦ルーチンを終了する。ステップＳ２でＹes（肯定）の判定を下したときにはステップＳ４に移行し、所定の予測時間Ｔpdが経過した後のクラッチ出力回転速度Ｎoutを予測する。以下、この予測した値を予測回転速度Ｎpdと称する。
【００２９】
本実施形態では予測時間Ｔpdとして、エンジン５を始動するための所要時間と、始動完了後にエンジン５の回転速度を所定の目標値Ｎtgtに到達させてクラッチ入出力軸の回転同期を完了するまでの所要時間（以下、回転同期完了の所要時間と称する）との和が設定されている。このため予測時間Ｔpdが経過してクラッチ入出力軸の回転同期が完了した時点のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが予測回転速度Ｎpdとして算出されることになる。
【００３０】
例えば予測回転速度Ｎpdは、走行モード切換が指示された時点のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの瞬時的な上昇率に基づき予測する。但し、これに限ることはなく、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合いを表す指標であれば任意に用いることができる。例えば走行モード切換指示から所定時間に亘ってクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇量を算出し、この上昇量に基づき予測回転速度Ｎpdを算出してもよい。
【００３１】
以上のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの予測処理を完了するとステップＳ６に移行し、予測回転速度Ｎpdに所定値αを加算して回転速度制御の目標値Ｎtgtを算出する（目標値設定手段）。所定値αの加算は、クラッチ接続時のエンジン回転速度Ｎeをクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutよりも高めて、加速中の瞬間的な減速感の発生を防止するための処理である。但し、当該処理は必ずしも必要ではなく、予測回転速度Ｎpdを目標値Ｎtgtとしてもよい。
【００３２】
続くステップＳ８ではエンジンＥＣＵ８に指令を出力し、目標値Ｎtgtに基づくエンジン回転速度Ｎeの制御を実行させる。当該回転速度制御は、エンジン回転速度Ｎeを目標値Ｎtgtに向けて接近させるべくフィードバックするものであり、その制御内容としては周知の手法、例えばＰＩＤ制御やＰＩ制御などを任意に用いることができる。回転速度制御によりエンジン回転速度Ｎeは上昇して目標値Ｎtgtに接近し、ＨＥＶＥＣＵ１０は続くステップＳ１０で予測時間Ｔpdが経過したか否かを判定する。判定がＮoの間はステップＳ８の処理を繰り返し、判定がＹesになるとステップＳ１２に移行する。
【００３３】
なお、ステップＳ１０の予測時間Ｔpdの経過判定は、間接的にクラッチ入出力軸の回転同期の完了を判定するものであるが、これに限ることはなく、例えばエンジン回転速度Ｎeが目標値Ｎtgtに到達したか否かを直接的に判定してもよい。
ステップＳ１２ではクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに対して所定値αを加算した値を目標値Ｎtgtとして設定し、ステップＳ１４でエンジンＥＣＵ８に指令を出力して、目標値Ｎtgtに基づくエンジン回転速度Ｎeのフィードバック制御を実行させる。このときの目標値Ｎtgtはクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutと共に次第に上昇する。
【００３４】
続くステップＳ１６ではトランスミッションＥＣＵ９に指令を出力してクラッチ４を接続方向に制御させ、ステップＳ１８でクラッチ接続が完了したか否かを判定する。目標値Ｎtgtに基づくフィードバック制御は継続されているものの、クラッチ４の接続に伴ってエンジン回転速度Ｎeは次第にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに接近して一致し、ステップＳ１８の判定がＹesになるとルーチンを終了する。なお、クラッチ４の接続操作中は、エンジン５側では目標値Ｎtgtに基づく回転速度制御に代えてエンジントルクに基づく制御を行うようにしてもよい。
【００３５】
以上のＨＥＶＥＣＵ１０の処理により走行モードの切換指示に応じてエンジン回転速度Ｎe及びクラッチ４は図３に示すように制御される。
モータ走行中にはクラッチ４を切断した上でエンジン５が停止され、モータ２の駆動力が前輪１側に伝達されることにより車両が走行している。例えば車両の発進或いは追越し加速などに際して運転者によりアクセル踏込みが行われると、車速Ｖと共にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが次第に上昇し、アクセル踏込みに応じた要求トルクがモータ２により達成可能な最大の駆動力を上回ると、その不足を補うべくＨＥＶＥＣＵ１０によりモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされる。これに呼応してエンジン５が始動され、エンジン回転速度Ｎeが上昇方向に制御されてクラッチ入出力軸の回転同期が完了するとクラッチが接続され、クラッチ接続完了と共にモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）が開始される。
【００３６】
エンジン始動後のエンジン回転速度Ｎeの制御は目標値Ｎtgtに基づき実行され、従来の特許文献１の技術では、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに所定値αを加算した値を目標値Ｎtgtとして適用していた。これに対して本実施形態では、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされた当初から、予測時間経Ｔpdが経過した後の予測回転速度Ｎpdに所定値αを加算した値を目標値Ｎtgtとして適用している。このためエンジン始動完了後に直ちに高い目標値Ｎtgtが適用されてエンジン回転速度Ｎeは速やかに上昇し、目標値Ｎtgtへの到達に伴ってより早期にクラッチ入出力軸の回転同期が完了してクラッチ接続開始のタイミングが早められる。結果としてクラッチ接続完了によりモータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換も早期に完了し、加速要求に応じた良好な加速応答性を実現することができる。
【００３７】
特に本実施形態では、エンジン始動の所要時間と回転同期完了の所要時間との和を予測時間Ｔpdとしているため、クラッチ入出力軸の回転同期が完了した時点のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが予測回転速度Ｎpdとして予測される。結果として予測回転速度Ｎpdから求めた目標値Ｎtgtに基づきクラッチ入出力軸を可能な限り迅速に同期でき、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換をより速やかに完了することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では予測時間Ｔpdとして、エンジン始動の所要時間と回転同期完了の所要時間との和を設定したが、これに限ることはなく任意に変更可能である。何れにしても予測時間Ｔpdに応じて目標値Ｎtgtは従来技術に比較してより高い値に設定され、その目標値Ｎtgtに基づきクラッチ入出力軸の回転同期が速やかに行われるため、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
ところで、回転同期完了の所要時間は、走行モードの切換指示がなされたときのクラッチ出力回転軸の速度Ｎoutやその上昇度合い（例えば上記瞬時的な上昇率）に応じて相違し、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが高いほど目標値Ｎtgtへの到達時間が長引き、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合いが大であるほど目標値Ｎtgtへの到達所要時間が長引く傾向がある。また、エンジン始動の所要時間は、エンジン５が暖機完了前の冷態であるか暖機完了後の温態であるかに応じて相違し、温態に比較して冷態では始動所要時間が長引く傾向がある。
【００４０】
そこで、これらの走行モードの切換指示の際のクラッチ出力軸の回転速度Ｎout、或いはクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合い、或いは冷態か温態かに応じて予測時間Ｔpdを設定すれば、さらに適切な予測回転速度Ｎpd、ひいては適切な目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeの制御が可能となる。以下、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに基づき予測時間Ｔpdを設定する場合を第２実施形態として、クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇率に基づき予測時間Ｔpdを設定する場合を第３実施形態として、エンジン５が温態か冷態かに基づき予測時間Ｔpdを設定する場合を第４実施形態として説明する。
【００４１】
なお、各実施形態のハイブリッド車両の全体構成図は第１実施形態で述べたものと同様であり、相違点は、図２に示す走行モード切換ルーチンにおいて予測時間Ｔpdを設定するステップＳ３の処理を追加した点にある。そこで、各実施形態では共通箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点であるステップＳ３に処理を重点的に説明する。
［第２実施形態］
本実施形態では、図２中のステップＳ３に示す左側のマップに従って予測時間Ｔpdを設定し、その予測時間Ｔpdに基づきステップＳ４で予測回転速度Ｎpdを算出している。マップの特性は、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたときのクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが高いほど予測時間Ｔpdが増加側に設定されるようになっている。クラッチ出力軸の回転速度Ｎoutが高いほどエンジン回転速度Ｎeが追従して到達するまでの所要時間が長引くが、それに応じて予測時間Ｔpdが増加側に設定されることになる（予測時間設定手段）。
【００４２】
このため、走行モードの切換指示の際のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの高低に関わらず、常にクラッチ入出力軸の回転同期の完了時に対応する適切な予測回転速度Ｎpdを予測でき、ひいては、より適切な目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeを制御することができる。
［第３実施形態］
本実施形態では、図２中のステップＳ３に示す中央のマップに従って予測時間Ｔpdを設定し、その予測時間Ｔpdに基づきステップＳ４で予測回転速度Ｎpdを算出している。マップの特性は、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたときのクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇率が高いほど予測時間Ｔpdが増加側に設定されるようになっている。第２実施形態のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutと同じく、その上昇率が高いほどエンジン回転速度Ｎeが追従して到達するまでの所要時間が長引くが、それに応じて予測時間Ｔpdが増加側に設定されることになる（予測時間設定手段）。
【００４３】
このため、走行モードの切換指示の際のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇率の大小に関わらず、常にクラッチ入出力軸の回転同期の完了時に対応する適切な予測回転速度Ｎpdを算出でき、もって、より適切な目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeを制御することができる。
［第４実施形態］
本実施形態では、図２中のステップＳ３に示す右側のマップに従って予測時間Ｔpdを設定し、その予測時間Ｔpdに基づきステップＳ４で予測回転速度Ｎpdを算出している。マップの特性は、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたときのエンジン温度に応じて、高低２種の予測時間Ｔpdの何れかが設定されるようになっている（予測時間設定手段）。具体的には、エンジン温態では短い予測時間Ｔpdが設定され、エンジン冷態では長い予測時間Ｔpdが設定される。エンジン５の冷態・温態は、前回のエンジン運転終了からの経過時間に基づいて判定したり、エンジン５に付設した温度センサの検出情報に基づいて判定したりすればよい。
【００４４】
このため、走行モードの切換指示の際にエンジン５が温態であるか冷態であるかに関わらず、常にクラッチ入出力軸の回転同期の完了時に対応する適切な予測回転速度Ｎpdを算出でき、もって、より適切な目標値Ｎtgtに基づきエンジン回転速度Ｎeを制御することができる。
なお、以上のように予測時間Ｔpdをステップ的に切り換える代わりに、図２中に破線で示すように、エンジン運転終了からの経過時間や検出エンジン温度に応じて予測時間Ｔpdを連続的に設定してもよい。
【００４５】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、駆動輪である前輪１の差動装置に対してモータ２及びエンジン５を並列的に連結したが、このレイアウトに限ることはない。例えば差動装置に対してモータ２、クラッチ４、エンジン５を直列的に連結し、モータ走行モードであるモータ走行時にはクラッチ４を切断し、エンジン走行モードであるエンジン走行及びモータ・エンジン走行時にはクラッチ４を接続するようにしてもよい。さらに走行モードとしてエンジン走行を備える必要は必ずしもなく、当該エンジン走行を省略してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、モータ・エンジン走行（エンジン走行モード）への切換指示がなされたときに予測回転速度Ｎpdから目標値Ｎtgtを求め、その単一の目標値Ｎtgtを切換指示の当初から回転同期完了までエンジン回転速度Ｎeの制御に適用し続けたが、その間に車速Ｖと共にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合いに変化が生じると、予測回転速度Ｎpdの誤差要因になる。
【００４７】
そこで、例えば所定時間毎に目標値Ｎtgtを更新し、更新後の目標値Ｎtgtを逐次制御に適用するようにしてもよい。具体的には、切換指示の当初から所定時間が経過すると予測時間Ｔpd（但し所定時間を減算した値）後のクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutを予測して目標値Ｎtgtを求めて制御に適用し、この処理を所定時間毎に順次繰り返す。これにより走行モードの切換指示からクラッチ接続完了までの間にクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇度合いに変化が生じたとしても、それに応じて目標値Ｎtgtが増減し、常に適切な目標値Ｎtgtに基づきより適切なエンジン回転速度Ｎeの制御を実現することができる。
【００４８】
また、上記第２実施形態ではクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutに基づき予測時間Ｔpdを設定し、第３実施形態ではクラッチ出力軸の回転速度Ｎoutの上昇率に基づき予測時間Ｔpdを設定し、第３実施形態ではエンジン５の温態・冷態に応じて予測時間Ｔpdを設定したが、勿論、これらを任意に組み合わせて実施してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 前輪（駆動輪）
２ モータ
４ クラッチ
５ エンジン
８ エンジンＥＣＵ（エンジン制御手段）
９ トランスミッションＥＣＵ（クラッチ制御手段）
１０ ＨＥＶＥＣＵ（走行モード切換制御手段、目標値設定手段）
１５ クラッチ出力回転速度センサ（クラッチ出力回転速度検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動輪に対して電動モータを連結する一方、該駆動輪に対してクラッチを介してエンジンを連結して構成され、
上記クラッチを切断して上記エンジンからの駆動力伝達を遮断した状態で上記電動モータの駆動力を上記駆動輪に伝達するモータ走行モードと、上記クラッチを接続して上記エンジンの駆動力を上記駆動輪に伝達するエンジン走行モードとを切り換えて走行するハイブリッド車両の制御装置において、
上記クラッチから上記駆動輪側へ向かって延びるクラッチ出力軸の回転速度を検出するクラッチ出力回転速度検出手段と、
上記エンジン走行モードへの切換指示がなされた際に、上記クラッチ出力軸の回転速度と該回転速度の増加率とに基づき上記クラッチの接続が開始される所定時間経過後のクラッチ出力軸の回転速度を予測し、上記クラッチから上記エンジン側へ向かって延びるクラッチ入力軸の回転速度が上記予測したクラッチ出力軸の回転速度となるように上記エンジン回転速度の目標値を設定する目標値設定手段と、
上記目標値設定手段により設定された目標値に基づきエンジン回転速度を制御するエンジン制御手段と、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。
【請求項２】
上記所定時間は、上記エンジンを始動するための所要時間と、該始動完了後にエンジン回転速度が上記目標値に到達するまでの所要時間との和に略対応する値として設定されている
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
上記エンジン走行モードへの切換指示がなされた際の上記クラッチ出力軸の回転速度に応じて上記所定時間の長さを算出し、該算出された所定時間を予測時間として設定する予測時間設定手段を備え、
上記予測時間設定手段は、上記エンジン走行モードへの切換指示がなされたときの上記クラッチ出力軸の回転速度が高いほど上記予測時間を増加側に設定する
ことを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
上記予測時間設定手段は、上記エンジン走行モードへの切換指示がなされたときの上記クラッチ出力軸の回転速度の増加率が大であるほど上記予測時間を増加側に設定する
ことを特徴とする請求項３記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
上記予測時間設定手段は、上記エンジンが暖機完了前の冷態状態にあるときには暖機完了後後の温態状態のときに比較して上記予測時間を増加側に設定する
ことを特徴とする請求項３または４記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１】
車両の駆動輪に対して電動モータを連結する一方、該駆動輪に対してクラッチを介してエンジンを連結して構成され、
上記クラッチを切断して上記エンジンからの駆動力伝達を遮断した状態で上記電動モータの駆動力を上記駆動輪に伝達するモータ走行モードと、上記クラッチを接続して上記エンジンの駆動力を上記駆動輪に伝達するエンジン走行モードとを切り換えて走行するハイブリッド車両の制御装置において、
上記クラッチから上記駆動輪側へ向かって延びるクラッチ出力軸の回転速度を検出するクラッチ出力回転速度検出手段と、
上記エンジン走行モードへの切換指示がなされた際に、上記クラッチ出力軸の回転速度と該回転速度の増加率とに基づき上記クラッチの接続が開始される所定時間経過後のクラッチ出力軸の回転速度を予測し、上記クラッチから上記エンジン側へ向かって延びるクラッチ入力軸の回転速度が上記予測したクラッチ出力軸の回転速度となるように上記エンジン回転速度の目標値を設定する目標値設定手段と、
上記目標値設定手段により設定された目標値に基づきエンジン回転速度を制御するエンジン制御手段と、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。
【請求項２】
上記所定時間は、上記エンジンを始動するための所要時間と、該始動完了後にエンジン回転速度が上記目標値に到達するまでの所要時間との和に略対応する値として設定されている
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
上記エンジン走行モードへの切換指示がなされた際の上記クラッチ出力軸の回転速度に応じて上記所定時間の長さを算出し、該算出された所定時間を予測時間として設定する予測時間設定手段を備え、
上記予測時間設定手段は、上記エンジン走行モードへの切換指示がなされたときの上記クラッチ出力軸の回転速度が高いほど上記予測時間を増加側に設定する
ことを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
上記予測時間設定手段は、上記エンジン走行モードへの切換指示がなされたときの上記クラッチ出力軸の回転速度の増加率が大であるほど上記予測時間を増加側に設定する
ことを特徴とする請求項３記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
上記予測時間設定手段は、上記エンジンが暖機完了前の冷態状態にあるときには暖機完了後後の温態状態のときに比較して上記予測時間を増加側に設定する
ことを特徴とする請求項３または４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２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４３５９２（Ｐ２０１３−４３５９２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３６５３（Ｐ２０１１−１８３６５３）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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