ハイブリッド車両の始動制御装置
【課題】極低温時等のバッテリの内部抵抗が大きい状態でも、バッテリの消費電力量を少なくして、エンジンの始動ができるハイブリッド車両の始動制御装置を提供すること。
【解決手段】統合コントローラ２０は、バッテリ温度センサ１８で検出される温度が設定値よりも低い状態で前記エンジン１を始動制御する際に、エンジン回転センサ１０がエンジン１の稼働を検出するまではモータジェネレータ２を低回転数で作動制御し、エンジン回転センサ１０が前記エンジン１の稼働を検出した後はモータジェネレータ２を高回転数で作動制御するようになっている。
【解決手段】統合コントローラ２０は、バッテリ温度センサ１８で検出される温度が設定値よりも低い状態で前記エンジン１を始動制御する際に、エンジン回転センサ１０がエンジン１の稼働を検出するまではモータジェネレータ２を低回転数で作動制御し、エンジン回転センサ１０が前記エンジン１の稼働を検出した後はモータジェネレータ２を高回転数で作動制御するようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行モードとしてハイブリッド車モードと電気自動車モードを有するハイブリッド車両の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハイブリッド車両としては、エンジンとモータジェネレータ間に伝達トルク容量を変更可能な第1クラッチを介在させると共に、モータジェネレータと車両の駆動輪間に伝達トルク容量を変更可能な第2クラッチを介在させたものがある。このようなハイブリッド車両では、走行モードとしてハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）と電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）が設けられている。
【０００３】
このハイブリッド車モードでは、第1クラッチを締結状態にすると共に第2クラッチを締結状態にすることで、エンジンの動力とモータジェネレータの動力を駆動輪に伝達するようになっている。また、電気自動車モードでは、第1クラッチを開放状態にすると共に第2クラッチを締結状態にすることで、モータジェネレータの動力を駆動輪に伝達するようになっている。
【０００４】
また、第1クラッチを締結状態にすると共に第2クラッチを開放状態にして、モータ/ジェネレータを作動させることにより、モータジェネレータをエンジン始動時のエンジン始動装置としても用いるようにしている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６９７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のハイブリッド車両においては、極低温時等にバッテリの内部抵抗が大きい状態で、モータジェネレータをバッテリーの電力により作動させて、エンジンのクランクをアイドル回転で回転させることにより、エンジンを始動すると、バッテリの消費電力量が大きくなる。
【０００７】
この極低温時等のエンジン始動に際して、バッテリの消費電力量が許容量を超えると、エンジンの始動ができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、極低温時等のバッテリの内部抵抗が大きい状態でも、バッテリの消費電力量を少なくして、エンジンの始動ができるハイブリッド車両の始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の始動制御装置は、エンジンと、前記エンジンから駆動輪への駆動系に設けられ、力行により前記エンジンの始動と前記駆動輪の駆動を行い、回生により発電を行うモータジェネレータを有する。また、始動制御装置は、前記エンジンと前記モータジェネレータの連結部に設けられ、前記エンジンと前記モータジェネレータを駆動源とするハイブリッド車モードと、前記モータジェネレータを駆動源とする電気自動車モードと、を切り替えるモード切り替え手段を有する。更に、始動制御装置は、前記モータジェネレータと前記駆動輪との間に設けられたクラッチ要素と、前記エンジンの動作状態を検出して動作状態検出信号を出力するエンジン動作検出手段と、前記モータジェネレータの回転数を検出してモータ回転数検出信号を出力するモータ回転センサを有する。また、始動制御装置は、前記エンジンの始動時に前記クラッチ要素を開放状態に制御し、且つ、前記モード切り替え手段を作動制御して前記モータジェネレータの回転を前記エンジンに伝達させて、前記エンジンの始動制御を行う制御手段を備えている。そして、前記制御手段は、前記動作状態検出信号と前記モータ回転数検出信号に基づいて前記モータジェネレータの回転制御をおこなうようになっている。更に、ハイブリッド車両の始動制御装置は、 前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリの温度を直接又は間接的に検出する温度センサとを備えている。しかも、前記制御手段は、温度センサで検出される温度が設定値よりも低い状態で前記エンジンを始動制御する際に、前記エンジン動作検出手段が前記エンジンの稼働を検出するまでは前記モータジェネレータを低回転数で作動制御し、前記エンジン動作検出手段が前記エンジンの稼働を検出した後は前記モータジェネレータを高回転数で作動制御するようになっている。
【発明の効果】
【００１０】
この構成によれば、極低温時等のバッテリの内部抵抗が大きい状態でも、バッテリの消費電力量を少なくして、エンジンの始動ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両のパワートレインを示すパワートレイン構成図である。
【図２】実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両の制御システムを示す制御システム構成図である。
【図３】実施例１の統合コントローラを示す演算ブロック図である。
【図４】実施例１の制御装置で用いられる目標定常トルクマップ(a)とMGアシストトルクマップ(b)を示すマップ図である。
【図５】実施例１の制御装置で用いられるエンジン始動停止線マップを示すマップ図である。
【図６】実施例１の制御装置で用いられるバッテリSOCに対する走行中発電要求出力を示す特性図である。
【図７】実施例１の制御装置で用いられるエンジンの最適燃費線を示す特性図である。
【図８】実施例１の自動変速機における変速線の一例を示す変速マップ図である。
【図９】実施例１の統合コントローラにて実行されるモード遷移制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】実施例１の統合コントローラにて実行されるモード遷移制御処理のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、構成を説明する。図１は、実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両のパワートレイン構成図である。以下、図１に基づきパワートレインの構成を説明する。
【００１４】
実施例１のハイブリッド車両の制御装置は、図１に示すように、エンジン１と、モータジェネレータ（以下、モータジェネレータまたは単に「モータ」という略称のいずれかを用いて説明する。）２と、自動変速機３と、第１クラッチ４（モード切り替え手段）と、第２クラッチ５と、ディファレンシャルギア６と、タイヤ７，７（駆動輪）と、を備えている。
【００１５】
実施例１のハイブリッド車両は、エンジンと１モータ・２クラッチを備えたパワートレイン構成であり、走行モードとして、第１クラッチ４の締結によるHEVモードと、第１クラッチ４の解放によるEVモードと、を有する。
【００１６】
前記エンジン１は、その出力軸とモータジェネレータ２（略称MG）の入力軸とが、トルク容量可変の第１クラッチ４（略称CL1）を介して連結される。
【００１７】
前記モータジェネレータ２は、その出力軸と自動変速機３（略称AT）の入力軸とが連結される。
【００１８】
前記自動変速機３は、その出力軸にディファレンシャルギア６を介してタイヤ７，７が連結される。
【００１９】
前記第２クラッチ５（略称CL2）は、自動変速機３のシフト状態に応じて異なる変速機内の動力伝達を担っているトルク容量可変のクラッチ・ブレーキによる締結要素のうち、１つを用いている。これにより自動変速機３は、第１クラッチ４を介して入力されるエンジン１の動力と、モータジェネレータ２から入力される動力を合成してタイヤ７，７へ出力する。
【００２０】
前記第１クラッチ４と前記第２クラッチ５とには、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチ等を用いればよい。このパワートレイン系には、第１クラッチ４の接続状態に応じて２つの運転モードがあり、第１クラッチ４の切断状態では、モータジェネレータ２の動力のみで走行するEVモードであり、第１クラッチ４の接続状態では、エンジン１とモータジェネレータ２の動力で走行するHEVモードである。
【００２１】
そして、パワートレインには、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転センサ１０と、モータジェネレータ２の回転数を検出するMG回転センサ１１と、自動変速機３の入力軸回転数を検出するAT入力回転センサ１２と、自動変速機３の出力軸回転数を検出するAT出力回転センサ１３と、が設けられる。
【００２２】
図２は、実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両の制御システムを示す制御システム構成図である。以下、図２に基づいて制御システム構成を説明する。
【００２３】
実施例１の制御システムは、図２に示すように、統合コントローラ２０と、エンジンコントローラ２１と、モータコントローラ２２と、インバータ８と、バッテリ９と、ソレノイドバルブ１４と、ソレノイドバルブ１５と、アクセル開度センサ１７と、ブレーキ油圧センサ２３と、SOCセンサ１６と、を備えている。また、この制御システムは、バッテリ９の温度を検出するバッテリ温度センサ１８と、エンジン水温を検出する水温センサ１９を有する。尚、このバッテリ温度センサ１８は、バッテリ９の温度ではなく車両周囲の温度を検出するセンサであっても良い。
【００２４】
前記統合コントローラ２０は、パワートレイン系の動作点を統合制御する。この統合コントローラ２０では、アクセル開度APOとバッテリ充電状態SOCと、車速VSP（自動変速機出力軸回転数に比例）と、に応じて、運転者が望む駆動力を実現できる運転モードを選択する。そして、モータコントローラ２２に目標MGトルクもしくは目標MG回転数を指令し、エンジンコントローラ２１に目標エンジントルクを指令し、ソレノイドバルブ１４，１５に駆動信号を指令する。
【００２５】
また、統合コントローラ２０には、バッテリ温度センサ１８からの温度検出信号が入力されると共に、車両のアクセサリスイッチＡＣＣからのオン・オフ信号およびイグニッションスイッチＩＧＮからのオン・オフ信号が入力されようになっている。また、統合コントローラ２０には、エンジン１の回転トルクを検出するトルクセンサEtｓからのトルク検出信号が入力される。そして、統合コントローラ２０は入力されるトルク検出信号から実際のトルクを求める。
【００２６】
前記エンジンコントローラ２１は、エンジン１を制御する。前記モータコントローラ２２は、モータジェネレータ２を制御する。前記インバータ８は、モータジェネレータ２を駆動する。前記バッテリ９は、電気エネルギーを蓄える。前記ソレノイドバルブ１４は、第１クラッチ４の油圧を制御する。前記ソレノイドバルブ１５は、第２クラッチ５の油圧を制御する。前記アクセル開度センサ１７は、アクセル開度(APO)を検出する。前記ブレーキ油圧センサ２３は、ブレーキ油圧（BPS）を検出する。前記SOCセンサ１６は、バッテリ９の充電状態を検出する。
【００２７】
図３は、実施例１の統合コントローラ２０を示す演算ブロック図である。以下、図３に基づいて統合コントローラ２０の構成を説明する。
【００２８】
前記統合コントローラ２０は、図３に示すように、目標駆動トルク演算部100と、モード選択部200と、目標発電出力演算部300と、動作点指令部400と、変速制御部500と、を備えている。
【００２９】
前記目標駆動トルク演算部100は、図４(a)に示す目標定常トルクマップと、図４(b)に示すMGアシストトルクマップを用いて、アクセル開度APOと車速VSPから、目標定常駆動トルクとMGアシストトルクを算出する。
【００３０】
前記モード選択部200は、図５に示す車速毎のアクセル開度で設定されているエンジン始動停止線マップを用いて、運転モード（HEVモード、EVモード）を演算する。エンジン始動線とエンジン停止線は、エンジン始動線（SOC高、SOC低）とエンジン停止線（SOC高、SOC低）の特性に代表されるように、バッテリSOCが低くなるにつれて、アクセル開度APOが小さくなる方向に低下する特性として設定されている。ここで、エンジン始動処理は、EVモード状態で図５に示すエンジン始動線をアクセル開度APOが越えた時点で、第２クラッチ５を半クラッチ状態にスリップさせるように、第２クラッチ５のトルク容量を制御する。そして、第２クラッチ５がスリップ開始したと判断した後に第１クラッチ４の締結を開始してエンジン回転を上昇させる。エンジン回転が初爆可能な回転数に達成したらエンジン１を燃焼作動させ、モータ回転数とエンジン回転数が近くなったところで第１クラッチ４を完全に締結する。その後、第２クラッチ５をロックアップさせてHEVモードに遷移させることをいう。
【００３１】
前記目標発電出力演算部300は、図６に示す走行中発電要求出力マップを用いて、バッテリ充電状態SOCから目標発電出力を演算する。また、現在の動作点から図７で示す最適燃費線までエンジントルクを上げるために必要な出力を演算し、前記目標発電出力と比較して少ない出力を要求出力として、エンジン出力に加算する。
【００３２】
前記動作点指令部400では、アクセル開度APOと目標定常トルク，MGアシストトルクと目標モードと車速VSPと要求発電出力とを入力する。そして、これらの入力情報を動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルクと目標MGトルクと目標CL2トルク容量と目標変速比とCL1ソレノイド電流指令を演算する。
【００３３】
前記変速制御部500は、目標CL2トルク容量と目標変速比とから、これらを達成するように自動変速機３内のソレノイドバルブを駆動制御する。図８に変速制御で用いられる変速線マップの一例を示す。車速VSPとアクセル開度APOから現在の変速段から次変速段をいくつにするか判定し、変速要求があれば変速クラッチを制御して変速させる。
＜バッテリ９や車両の周囲温度が通常の条件下でのエンジン始動制御等＞
【００３４】
統合コントローラ２０は、バッテリ９または車両周囲の温度をバッテリ温度センサ１８により検出する。そして、バッテリ９または車両周囲の温度が通常の温度であれば、統合コントローラ２０の目標駆動トルク演算部100，モード選択部200，目標発電出力演算部300，動作点指令部400，変速制御部500は、上述した図４(a)〜図８に示した各マップに基づく制御を実行する。
＜バッテリ９や車両の周囲温度が極低温時のエンジン始動制御＞
【００３５】
また、統合コントローラ２０は、車両の周囲温度が極低温時等に図９に示したフローチャートおよび図10に示したタイムチャートに基づいてエンジンの始動制御を行うように設定されている。
【００３６】
車両のアクセサリスイッチＡＣＣが図１０の時間ｔ０でオンされると、統合コントローラ２０は図９に示したフローチャートに基づいてエンジン始動の制御動作を開始する。この図１０において、Ｍｎｄはモータジェネレータ２の目標モータ回転数設定線を示し、ＥＭｎはモータジェネレータ２の実際の回転数（実モータ回転数）およびエンジン１の実際の回転数（実エンジン回転数）の実回転特性線を示す。
この目標モータ回転数設定線Ｍｎｄにおいて、Ｎ１はモータジェネレータ２の初爆フェーズ（phase１）の目標低回転数（例えば150rpm）を示し、Ｎｘはモータジェネレータ２の回転数を目標低回転数Ｎ１から徐々に傾斜上昇させる第１完爆フェーズ（phase２）の目標上昇回転数を示し、Ｎ２はモータジェネレータ２の第２完爆フェーズ（phase３）の目標高回転数（例えば1000rpm）を示す（Ｎ１＜Ｎｘ＜Ｎ２）。
また、Ｍｔはモータジェネレータ２の実際のモータトルク線（実モータトルク線）を示し、Mt0はモータトルク線Mtの下限トルク「０Nm」であり、Mt1はモータトルク線Mtのphase１における上モータトルクで下限トルクMt0より大きい値である。Ｅｔｄはエンジン１の目標エンジントルク設定線を示し、Ｅｔｘはエンジン１の実際のトルク変化線を示す。この目標エンジントルク設定線Ｅｔｄにおいて、Ｅｔｄ１は目標エンジン低回転トルクを示し、Ｅｔｄ２は目標エンジン高回転トルクを示す。
【００３７】
統合コントローラ２０は、車両のアクセサリスイッチＡＣＣがオンされると、ステップＳ１においてイグニッションＩＧＮがオンしているか否かを判断する。この判断において、イグニッションＩＧＮがオンしていなければ終了し、イグニッションＩＧＮが図１０の時間ｔ１でオンしていればステップＳ２に移行する。
【００３８】
このステップＳ２において統合コントローラ２０は、バッテリ温度センサ１８からの温度検出信号からバッテリ9又はその周囲の温度が低温（極低温）か否かを判断する。そして、バッテリ9又はその周囲の温度が低温（極低温）でなければステップＳ２−１に移行し、バッテリ9又はその周囲の温度が低温（極低温）であればステップＳ３に移行する。
【００３９】
このステップＳ２−１では、水温センサ１９からの水温検出信号からエンジン水温が低温（極低温）か否かが判断され、低温でなければ処理を終了し、低温であればステップＳ３に移行する。このエンジン水温は、車両のＣＡＮシステムを介して得られる。
【００４０】
このステップＳ３において統合コントローラ２０は、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転数を「低回転でのクランキング回転数」すなわち図１０のphase１で目標低回転数Ｎ１に設定して、モータジェネレータ（モータ）２を設定した目標低回転数Ｎ１で回転制御することにより、エンジン１を低回転で駆動させ、ステップＳ４に移行する。ここで、クランキングとはエンジン１のクランクシャフトを回転させることを言い、クランキング回転数とはエンジン１のクランクシャフト回転数を言う。また、実際のモータトルク（実モータトルク）は、phase１（初爆フェーズ１）ではMt1になる。
【００４１】
ステップＳ４において統合コントローラ２０は、エンジン回転センサ１０からの回転検出信号に基づいてエンジン１の回転数が閾値（目標低回転数Ｎ１より上の値）以上か否かを判断し、閾値以下の場合にはステップＳ３に戻ってループし、閾値以上の場合にはステップＳ５に移行する。
【００４２】
尚、図１０のphase１においては、時間ｔ２になると、エンジン１およびモータジェネレータ２の実際の回転数Emnがモータジェネレータ２の目標低回転数N1を超え、実際のエンジントルクがエンジントルク変化線Etxで示したように上昇し始める。この時間ｔ１からｔ２までの時間は、車両の仕様により異なるので、車両の仕様に応じて予め試験等で求めておくものとする。
【００４３】
そして、時間ｔ１からｔ２までの時間より長い時間を目標低回転数Ｎ１を超える時間ｔ３として求めて、時間ｔ３のときに閾値（目標低回転数Ｎ１より上の値、例えば５００rpm）を超えたとする。この時間ｔ３では実際のエンジントルクがエンジントルク変化線Etxで示したように目標エンジン低回転トルクEtd１を超えた状態となる。従って、本実例では、時間ｔ１からｔ３までの時間を例えば2．5秒とする。
【００４４】
尚、エンジン１が初爆すなわち始動初期に点火して作動し始めたかの判断を行う条件としての時間ｔ３は、例えば時間ｔ１から２．５秒のときに設定する。この時間ｔ１から時間ｔ３までの秒数（期間）は、例えば時間ｔ１からエンジン回転センサ１０で検出されるエンジン１の回転数を５００ｒｐｍ又はその前後の値になるまでの秒数を大まかに設定したものである。
また、エンジン１が初爆すなわち始動初期に点火して作動し始めたかの判断を行う条件として、上述した目標低回転数Ｎ１より上の値の閾値を設定することもできる。この閾値である目標低回転数Ｎ１より上の値としては、例えば上述したようなエンジン１の回転数５００ｒｐｍとすることができる。
従って、この場合の閾値を以上か否かの判断は、エンジン１の回転数が５００ｒｐｍに等しいか、又はエンジン１の回転数が５００ｒｐｍより大きいかの判断になる（エンジン回転数＞５００ｒｐｍ又はエンジン回転数＝５００ｒｐｍ）。この閾値の値は、一例を示したもので、車両の仕様により異なる。
更に、エンジン１の初爆すなわち始動初期に点火して作動し始めたかの判断を行う条件としては、目標低回転数Ｎ１以上の値（例えば、５００ｒｐｍ）に加えて、図１０のモータトルク線Ｍｔで示したモータジェネレータ２のモータトルクを用いることもできる。この場合、モータジェネレータ２のモータトルクとしては、モータジェネレータ２の推定MGトルク（推定モータトルク）を用いる。
この推定MGトルク（推定モータトルク）を用いての判定では、推定MGトルクが極低温始動時完爆判定トルク（モータトルク線Ｍｔで示したモータトルクMt1）より小さいか否かを判定する。この際、モータトルクMt1（極低温始動時完爆判定トルク）は例えば１０Nmとし、この極低温始動時完爆判定トルク１０Nmが０．１秒継続していることを条件とする。従って、モータトルクが時間ｔ１からMt1まで上昇して、Mt1になってから時間ｔ２まで０．１秒継続していることを条件とする。尚このモータジェネレータ２の実際のモータトルクは、モータジェネレータ２の回転数とモータジェネレータ２に流れる電流等から推定MGトルク（推定モータトルク）として検出できる。
【００４５】
このような閾値は、エンジン１が供給される燃料により燃焼・排気を繰り返して稼働し始めたか否かの判断に用いられる値であり、車両の仕様により異なる。そして、このエンジン１の回転数が閾値を超えると、エンジン１が稼働したと判断できる。しかも、エンジントルクがエンジン１の可動部のフリクション（摩擦抵抗）に打ち勝って始動が完了するまでの時間を短縮できる。
【００４６】
ステップＳ5において統合コントローラ２０は、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が目標低回転数Ｎ１から「高回転でのクランキング回転数」すなわち目標高回転数Ｎ２になるまでphase２（第2完爆フェーズ）の目標上昇回転数Ｎｘで示したように時間ｔ３から時間ｔ４の間で徐々に上昇するようにランプ（傾斜）上昇させて、ステップＳ６に移行する。
【００４７】
ここで、エンジン１の回転がステップＳ４において時間ｔ２で閾値（目標低回転数Ｎ１より上の値）を超えてエンジン１が稼働すると、モータトルク線Ｍｔで示した実際のモータトルクＭｔ１が時間ｔ２から減少し始めるので、モータジェネレータ（モータ）２への負トルクすなわちモータジェネレータ（モータ）２の回転方向とは逆方向のトルク量（ＦＢ量）が減少し（制限され）、速やかに高回転側にエンジン１のクランキング回転数を上昇させることができ、エンジントルクがエンジン１の可動部のフリクション（摩擦抵抗）に打ち勝って始動が完了するまでの時間を短縮できる。
【００４８】
また、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転を「高回転でのクランキング回転数」まで徐々に上昇するようにランプ（傾斜）上昇させることで、バッテリ９の消費電力量を低減できる。
【００４９】
ステップＳ６において統合コントローラ２０は、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が「高回転でのクランキング回転数」まで到達したか否かを判断する。そして、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が「高回転でのクランキング回転数」すなわち目標高回転数Ｎ２まで到達していなければステップＳ５に戻ってループし、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が時間ｔ４で示したように「高回転でのクランキング回転数」すなわち目標高回転数Ｎ２まで到達していればステップＳ７に移行する。
【００５０】
このステップＳ７において統合コントローラ２０は、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が「高回転でのクランキング回転数」すなわち目標高回転数Ｎ２に設定して、高い回転数でエンジン１をクランキングさせ、ステップＳ８に移行する。
【００５１】
このステップＳ８において統合コントローラ２０は、エンジン１が供給される燃料により燃焼・排気を繰り返して稼働し、エンジン１がモータジェネレータ２の回転トルク無しで自立稼働できるか否かが判断される。この判断において、エンジン１がモータジェネレータ２の回転トルク無しで自立稼働できない場合にはステップＳ７に戻ってループし、エンジン１がモータジェネレータ２の回転トルク無しで自立稼働できる場合には終了する。
【００５２】
ここで、実際のモータトルクは、実際のモータトルク線Mtにおけるように時間ｔ５で下限トルクMt0「＝０Nm」より減少し始めて、時間ｔ５から時間ｔ７まで更に減少して、時間ｔ７以後は一定のマイナスのモータトルクMt２となるので、時間ｔ４から時間ｔ６までの期間をphase３（第2完爆フェーズ）とし、時間ｔ６から時間ｔ７の間で目標エンジントルクを目標エンジン低回転トルクEtd1から目標エンジン高回転トルクEtd2に切り替えて、この時間ｔ７以降を目標エンジン高回転トルクEtd2に設定する。そして、実際のエンジントルクは、エンジントルク線Etxで示したように、時間ｔ８で目標エンジン高回転トルクEtd2まで達する。従って、時間ｔ８以降はエンジン１がモータジェネレータ２の回転トルク無しで自立稼働できることになるので、実際には目標エンジン高回転トルクEtd2と実際のエンジントルクとをエンジン１の自立稼働の判断条件とすることができる。
【００５３】
以上説明したように、この発明の実施例のハイブリッド車両の始動制御装置は、エンジン１と、前記エンジン１から駆動輪(タイヤ７）への駆動系に設けられ、力行により前記エンジン１の始動と前記駆動輪（タイヤ７）の駆動を行い、回生により発電を行うモータジェネレータ２をそなえている。また、始動制御装置は、前記エンジン１と前記モータジェネレータ２の連結部に設けられ、前記エンジン１と前記モータジェネレータ２を駆動源とするハイブリッド車モードと、前記モータジェネレータ１を駆動源とする電気自動車モードと、を切り替えるモード切り替え手段（第１クラッチ４）を有する。更に、始動制御装置は、前記モータジェネレータ２と前記駆動輪（タイヤ７）との間に設けられたクラッチ要素（第2クラッチ５）と、前記エンジン１の動作状態を検出して動作状態検出信号を出力するエンジン動作検出手段（エンジン回転センサ１０）と、前記モータジェネレータ２の回転数を検出してモータ回転数検出信号を出力するモータ回転センサ（MG回転センサ１１）と、前記エンジンの始動時に前記クラッチ要素（第2クラッチ５）を開放状態に制御し、且つ、前記モード切り替え手段（第１クラッチ４）を作動制御して前記モータジェネレータ２の回転を前記エンジン１に伝達させて、前記エンジン１の始動制御を行う制御手段（統合コントローラ２０）と、を備えている。また、前記制御手段（統合コントローラ２０）は、前記動作状態検出信号と前記モータ回転数検出信号に基づいて前記モータジェネレータ２の回転制御をおこなうようになっている。しかも、始動制御装置には、前記モータジェネレータ２に電力を供給するバッテリ９と、前記バッテリ９の温度を直接又は間接的に検出するバッテリ温度センサ１８とを更に備えている。しかも、前記制御手段（統合コントローラ２０）は、バッテリ温度センサ１８で検出される温度が設定値よりも低い状態で前記エンジン１を始動制御する際に、前記エンジン動作検出手段（エンジン回転センサ１０）が前記エンジン１の稼働を検出するまでは前記モータジェネレータ２を低回転数で作動制御し、前記エンジン動作検出手段（エンジン回転センサ１０）が前記エンジン１の稼働を検出した後は前記モータジェネレータ２を高回転数で作動制御するようになっている。
【００５４】
この構成によれば、極低温時等において、エンジン１の可動部のフリクション（摩擦抵抗）が大きく、バッテリ９の内部抵抗が大きいためにバッテリ９の発生できる電力量が少ない場合でも、エンジン始動時にエンジン1をモータジェネレータ２で低回転で駆動させることにより、エンジン１が供給される燃料に点火されて稼働するまで、バッテリ９の消費電力量を少なくできる。また、エンジン１の稼働後はエンジン1をモータジェネレータ２で高回転で駆動させることにより、エンジン１の稼働後はエンジン１の可動部のフリクションが低減する時間を短縮できる。これにより、バッテリの使用電力量を最小にしつつ、エンジントルクがフリクションに打ち勝つ（始動完了）までの時間を短縮できる。
【００５５】
また、この発明の実施例のハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジン動作検出手段は前記エンジンの回転数を検出してエンジン回転数検出信号を出力するエンジン回転センサ１０であると共に、前記制御手段（統合コントローラ２０）は、エンジン回転数検出信号が設定された閾値になったときに前記エンジンが稼働したと判断して、前記モータジェネレータ２の回転数を上げて前記エンジン回転数を高くするようになっている。
【００５６】
この構成によれば、エンジン回転数が閾値以上になったことで、エンジン１が供給される燃料に点火されて稼働したことを検出できるので、モータジェネレータ2によるエンジン１の回転を速やかに高回転のクランキング回転数に移行することで、エンジントルクがフリクションに打ち勝つ（始動完了）までの時間を短縮できる。
【００５７】
更に、この発明の実施例のハイブリッド車両の制御装置において、前記制御手段は（統合コントローラ２０）、エンジン回転数検出信号が設定された閾値になったときに前記エンジン１が稼働したと判断したとき、前記モータジェネレータ２を作動させる前記バッテリ９の電力消費量が許容量を超えない範囲で、前記エンジン１から前記モータジェネレータ２への回転反力が小さくなる方向に前記モータジェネレータ２の回転数を上げるようになっている。
【００５８】
この構成によれば、モータジェネレータ2によるエンジン１の回転を速やかに高回転のクランキング回転数に移行することができ、エンジントルクがフリクションに打ち勝つ（始動完了）までの時間を短縮できる。
【００５９】
また、この発明の実施例の形態のハイブリッド車両の制御装置において、前記制御手段は（統合コントローラ２０）、前記モータジェネレータ２の回転数の上昇状態に傾斜を持たせるようになっている。
【００６０】
この構成によれば、エンジン１の回転数を上昇させるのに必要なバッテリ９の電力量を低減させることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・エンジン
２・・・モータジェネレータ
４・・・第１クラッチ（モード切り替え手段）
５・・・第2クラッチ（クラッチ要素）
７・・・タイヤ（駆動輪）
９・・・バッテリ
１０・・・エンジン回転センサ（エンジン動作検出手段）
１１・・・MG回転センサ（モータ回転センサ）
１８・・・バッテリ温度センサ
２０・・・統合コントローラ（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行モードとしてハイブリッド車モードと電気自動車モードを有するハイブリッド車両の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハイブリッド車両としては、エンジンとモータジェネレータ間に伝達トルク容量を変更可能な第1クラッチを介在させると共に、モータジェネレータと車両の駆動輪間に伝達トルク容量を変更可能な第2クラッチを介在させたものがある。このようなハイブリッド車両では、走行モードとしてハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）と電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）が設けられている。
【０００３】
このハイブリッド車モードでは、第1クラッチを締結状態にすると共に第2クラッチを締結状態にすることで、エンジンの動力とモータジェネレータの動力を駆動輪に伝達するようになっている。また、電気自動車モードでは、第1クラッチを開放状態にすると共に第2クラッチを締結状態にすることで、モータジェネレータの動力を駆動輪に伝達するようになっている。
【０００４】
また、第1クラッチを締結状態にすると共に第2クラッチを開放状態にして、モータ/ジェネレータを作動させることにより、モータジェネレータをエンジン始動時のエンジン始動装置としても用いるようにしている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６９７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のハイブリッド車両においては、極低温時等にバッテリの内部抵抗が大きい状態で、モータジェネレータをバッテリーの電力により作動させて、エンジンのクランクをアイドル回転で回転させることにより、エンジンを始動すると、バッテリの消費電力量が大きくなる。
【０００７】
この極低温時等のエンジン始動に際して、バッテリの消費電力量が許容量を超えると、エンジンの始動ができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、極低温時等のバッテリの内部抵抗が大きい状態でも、バッテリの消費電力量を少なくして、エンジンの始動ができるハイブリッド車両の始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の始動制御装置は、エンジンと、前記エンジンから駆動輪への駆動系に設けられ、力行により前記エンジンの始動と前記駆動輪の駆動を行い、回生により発電を行うモータジェネレータを有する。また、始動制御装置は、前記エンジンと前記モータジェネレータの連結部に設けられ、前記エンジンと前記モータジェネレータを駆動源とするハイブリッド車モードと、前記モータジェネレータを駆動源とする電気自動車モードと、を切り替えるモード切り替え手段を有する。更に、始動制御装置は、前記モータジェネレータと前記駆動輪との間に設けられたクラッチ要素と、前記エンジンの動作状態を検出して動作状態検出信号を出力するエンジン動作検出手段と、前記モータジェネレータの回転数を検出してモータ回転数検出信号を出力するモータ回転センサを有する。また、始動制御装置は、前記エンジンの始動時に前記クラッチ要素を開放状態に制御し、且つ、前記モード切り替え手段を作動制御して前記モータジェネレータの回転を前記エンジンに伝達させて、前記エンジンの始動制御を行う制御手段を備えている。そして、前記制御手段は、前記動作状態検出信号と前記モータ回転数検出信号に基づいて前記モータジェネレータの回転制御をおこなうようになっている。更に、ハイブリッド車両の始動制御装置は、 前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリの温度を直接又は間接的に検出する温度センサとを備えている。しかも、前記制御手段は、温度センサで検出される温度が設定値よりも低い状態で前記エンジンを始動制御する際に、前記エンジン動作検出手段が前記エンジンの稼働を検出するまでは前記モータジェネレータを低回転数で作動制御し、前記エンジン動作検出手段が前記エンジンの稼働を検出した後は前記モータジェネレータを高回転数で作動制御するようになっている。
【発明の効果】
【００１０】
この構成によれば、極低温時等のバッテリの内部抵抗が大きい状態でも、バッテリの消費電力量を少なくして、エンジンの始動ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両のパワートレインを示すパワートレイン構成図である。
【図２】実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両の制御システムを示す制御システム構成図である。
【図３】実施例１の統合コントローラを示す演算ブロック図である。
【図４】実施例１の制御装置で用いられる目標定常トルクマップ(a)とMGアシストトルクマップ(b)を示すマップ図である。
【図５】実施例１の制御装置で用いられるエンジン始動停止線マップを示すマップ図である。
【図６】実施例１の制御装置で用いられるバッテリSOCに対する走行中発電要求出力を示す特性図である。
【図７】実施例１の制御装置で用いられるエンジンの最適燃費線を示す特性図である。
【図８】実施例１の自動変速機における変速線の一例を示す変速マップ図である。
【図９】実施例１の統合コントローラにて実行されるモード遷移制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】実施例１の統合コントローラにて実行されるモード遷移制御処理のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、構成を説明する。図１は、実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両のパワートレイン構成図である。以下、図１に基づきパワートレインの構成を説明する。
【００１４】
実施例１のハイブリッド車両の制御装置は、図１に示すように、エンジン１と、モータジェネレータ（以下、モータジェネレータまたは単に「モータ」という略称のいずれかを用いて説明する。）２と、自動変速機３と、第１クラッチ４（モード切り替え手段）と、第２クラッチ５と、ディファレンシャルギア６と、タイヤ７，７（駆動輪）と、を備えている。
【００１５】
実施例１のハイブリッド車両は、エンジンと１モータ・２クラッチを備えたパワートレイン構成であり、走行モードとして、第１クラッチ４の締結によるHEVモードと、第１クラッチ４の解放によるEVモードと、を有する。
【００１６】
前記エンジン１は、その出力軸とモータジェネレータ２（略称MG）の入力軸とが、トルク容量可変の第１クラッチ４（略称CL1）を介して連結される。
【００１７】
前記モータジェネレータ２は、その出力軸と自動変速機３（略称AT）の入力軸とが連結される。
【００１８】
前記自動変速機３は、その出力軸にディファレンシャルギア６を介してタイヤ７，７が連結される。
【００１９】
前記第２クラッチ５（略称CL2）は、自動変速機３のシフト状態に応じて異なる変速機内の動力伝達を担っているトルク容量可変のクラッチ・ブレーキによる締結要素のうち、１つを用いている。これにより自動変速機３は、第１クラッチ４を介して入力されるエンジン１の動力と、モータジェネレータ２から入力される動力を合成してタイヤ７，７へ出力する。
【００２０】
前記第１クラッチ４と前記第２クラッチ５とには、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチ等を用いればよい。このパワートレイン系には、第１クラッチ４の接続状態に応じて２つの運転モードがあり、第１クラッチ４の切断状態では、モータジェネレータ２の動力のみで走行するEVモードであり、第１クラッチ４の接続状態では、エンジン１とモータジェネレータ２の動力で走行するHEVモードである。
【００２１】
そして、パワートレインには、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転センサ１０と、モータジェネレータ２の回転数を検出するMG回転センサ１１と、自動変速機３の入力軸回転数を検出するAT入力回転センサ１２と、自動変速機３の出力軸回転数を検出するAT出力回転センサ１３と、が設けられる。
【００２２】
図２は、実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両の制御システムを示す制御システム構成図である。以下、図２に基づいて制御システム構成を説明する。
【００２３】
実施例１の制御システムは、図２に示すように、統合コントローラ２０と、エンジンコントローラ２１と、モータコントローラ２２と、インバータ８と、バッテリ９と、ソレノイドバルブ１４と、ソレノイドバルブ１５と、アクセル開度センサ１７と、ブレーキ油圧センサ２３と、SOCセンサ１６と、を備えている。また、この制御システムは、バッテリ９の温度を検出するバッテリ温度センサ１８と、エンジン水温を検出する水温センサ１９を有する。尚、このバッテリ温度センサ１８は、バッテリ９の温度ではなく車両周囲の温度を検出するセンサであっても良い。
【００２４】
前記統合コントローラ２０は、パワートレイン系の動作点を統合制御する。この統合コントローラ２０では、アクセル開度APOとバッテリ充電状態SOCと、車速VSP（自動変速機出力軸回転数に比例）と、に応じて、運転者が望む駆動力を実現できる運転モードを選択する。そして、モータコントローラ２２に目標MGトルクもしくは目標MG回転数を指令し、エンジンコントローラ２１に目標エンジントルクを指令し、ソレノイドバルブ１４，１５に駆動信号を指令する。
【００２５】
また、統合コントローラ２０には、バッテリ温度センサ１８からの温度検出信号が入力されると共に、車両のアクセサリスイッチＡＣＣからのオン・オフ信号およびイグニッションスイッチＩＧＮからのオン・オフ信号が入力されようになっている。また、統合コントローラ２０には、エンジン１の回転トルクを検出するトルクセンサEtｓからのトルク検出信号が入力される。そして、統合コントローラ２０は入力されるトルク検出信号から実際のトルクを求める。
【００２６】
前記エンジンコントローラ２１は、エンジン１を制御する。前記モータコントローラ２２は、モータジェネレータ２を制御する。前記インバータ８は、モータジェネレータ２を駆動する。前記バッテリ９は、電気エネルギーを蓄える。前記ソレノイドバルブ１４は、第１クラッチ４の油圧を制御する。前記ソレノイドバルブ１５は、第２クラッチ５の油圧を制御する。前記アクセル開度センサ１７は、アクセル開度(APO)を検出する。前記ブレーキ油圧センサ２３は、ブレーキ油圧（BPS）を検出する。前記SOCセンサ１６は、バッテリ９の充電状態を検出する。
【００２７】
図３は、実施例１の統合コントローラ２０を示す演算ブロック図である。以下、図３に基づいて統合コントローラ２０の構成を説明する。
【００２８】
前記統合コントローラ２０は、図３に示すように、目標駆動トルク演算部100と、モード選択部200と、目標発電出力演算部300と、動作点指令部400と、変速制御部500と、を備えている。
【００２９】
前記目標駆動トルク演算部100は、図４(a)に示す目標定常トルクマップと、図４(b)に示すMGアシストトルクマップを用いて、アクセル開度APOと車速VSPから、目標定常駆動トルクとMGアシストトルクを算出する。
【００３０】
前記モード選択部200は、図５に示す車速毎のアクセル開度で設定されているエンジン始動停止線マップを用いて、運転モード（HEVモード、EVモード）を演算する。エンジン始動線とエンジン停止線は、エンジン始動線（SOC高、SOC低）とエンジン停止線（SOC高、SOC低）の特性に代表されるように、バッテリSOCが低くなるにつれて、アクセル開度APOが小さくなる方向に低下する特性として設定されている。ここで、エンジン始動処理は、EVモード状態で図５に示すエンジン始動線をアクセル開度APOが越えた時点で、第２クラッチ５を半クラッチ状態にスリップさせるように、第２クラッチ５のトルク容量を制御する。そして、第２クラッチ５がスリップ開始したと判断した後に第１クラッチ４の締結を開始してエンジン回転を上昇させる。エンジン回転が初爆可能な回転数に達成したらエンジン１を燃焼作動させ、モータ回転数とエンジン回転数が近くなったところで第１クラッチ４を完全に締結する。その後、第２クラッチ５をロックアップさせてHEVモードに遷移させることをいう。
【００３１】
前記目標発電出力演算部300は、図６に示す走行中発電要求出力マップを用いて、バッテリ充電状態SOCから目標発電出力を演算する。また、現在の動作点から図７で示す最適燃費線までエンジントルクを上げるために必要な出力を演算し、前記目標発電出力と比較して少ない出力を要求出力として、エンジン出力に加算する。
【００３２】
前記動作点指令部400では、アクセル開度APOと目標定常トルク，MGアシストトルクと目標モードと車速VSPと要求発電出力とを入力する。そして、これらの入力情報を動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルクと目標MGトルクと目標CL2トルク容量と目標変速比とCL1ソレノイド電流指令を演算する。
【００３３】
前記変速制御部500は、目標CL2トルク容量と目標変速比とから、これらを達成するように自動変速機３内のソレノイドバルブを駆動制御する。図８に変速制御で用いられる変速線マップの一例を示す。車速VSPとアクセル開度APOから現在の変速段から次変速段をいくつにするか判定し、変速要求があれば変速クラッチを制御して変速させる。
＜バッテリ９や車両の周囲温度が通常の条件下でのエンジン始動制御等＞
【００３４】
統合コントローラ２０は、バッテリ９または車両周囲の温度をバッテリ温度センサ１８により検出する。そして、バッテリ９または車両周囲の温度が通常の温度であれば、統合コントローラ２０の目標駆動トルク演算部100，モード選択部200，目標発電出力演算部300，動作点指令部400，変速制御部500は、上述した図４(a)〜図８に示した各マップに基づく制御を実行する。
＜バッテリ９や車両の周囲温度が極低温時のエンジン始動制御＞
【００３５】
また、統合コントローラ２０は、車両の周囲温度が極低温時等に図９に示したフローチャートおよび図10に示したタイムチャートに基づいてエンジンの始動制御を行うように設定されている。
【００３６】
車両のアクセサリスイッチＡＣＣが図１０の時間ｔ０でオンされると、統合コントローラ２０は図９に示したフローチャートに基づいてエンジン始動の制御動作を開始する。この図１０において、Ｍｎｄはモータジェネレータ２の目標モータ回転数設定線を示し、ＥＭｎはモータジェネレータ２の実際の回転数（実モータ回転数）およびエンジン１の実際の回転数（実エンジン回転数）の実回転特性線を示す。
この目標モータ回転数設定線Ｍｎｄにおいて、Ｎ１はモータジェネレータ２の初爆フェーズ（phase１）の目標低回転数（例えば150rpm）を示し、Ｎｘはモータジェネレータ２の回転数を目標低回転数Ｎ１から徐々に傾斜上昇させる第１完爆フェーズ（phase２）の目標上昇回転数を示し、Ｎ２はモータジェネレータ２の第２完爆フェーズ（phase３）の目標高回転数（例えば1000rpm）を示す（Ｎ１＜Ｎｘ＜Ｎ２）。
また、Ｍｔはモータジェネレータ２の実際のモータトルク線（実モータトルク線）を示し、Mt0はモータトルク線Mtの下限トルク「０Nm」であり、Mt1はモータトルク線Mtのphase１における上モータトルクで下限トルクMt0より大きい値である。Ｅｔｄはエンジン１の目標エンジントルク設定線を示し、Ｅｔｘはエンジン１の実際のトルク変化線を示す。この目標エンジントルク設定線Ｅｔｄにおいて、Ｅｔｄ１は目標エンジン低回転トルクを示し、Ｅｔｄ２は目標エンジン高回転トルクを示す。
【００３７】
統合コントローラ２０は、車両のアクセサリスイッチＡＣＣがオンされると、ステップＳ１においてイグニッションＩＧＮがオンしているか否かを判断する。この判断において、イグニッションＩＧＮがオンしていなければ終了し、イグニッションＩＧＮが図１０の時間ｔ１でオンしていればステップＳ２に移行する。
【００３８】
このステップＳ２において統合コントローラ２０は、バッテリ温度センサ１８からの温度検出信号からバッテリ9又はその周囲の温度が低温（極低温）か否かを判断する。そして、バッテリ9又はその周囲の温度が低温（極低温）でなければステップＳ２−１に移行し、バッテリ9又はその周囲の温度が低温（極低温）であればステップＳ３に移行する。
【００３９】
このステップＳ２−１では、水温センサ１９からの水温検出信号からエンジン水温が低温（極低温）か否かが判断され、低温でなければ処理を終了し、低温であればステップＳ３に移行する。このエンジン水温は、車両のＣＡＮシステムを介して得られる。
【００４０】
このステップＳ３において統合コントローラ２０は、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転数を「低回転でのクランキング回転数」すなわち図１０のphase１で目標低回転数Ｎ１に設定して、モータジェネレータ（モータ）２を設定した目標低回転数Ｎ１で回転制御することにより、エンジン１を低回転で駆動させ、ステップＳ４に移行する。ここで、クランキングとはエンジン１のクランクシャフトを回転させることを言い、クランキング回転数とはエンジン１のクランクシャフト回転数を言う。また、実際のモータトルク（実モータトルク）は、phase１（初爆フェーズ１）ではMt1になる。
【００４１】
ステップＳ４において統合コントローラ２０は、エンジン回転センサ１０からの回転検出信号に基づいてエンジン１の回転数が閾値（目標低回転数Ｎ１より上の値）以上か否かを判断し、閾値以下の場合にはステップＳ３に戻ってループし、閾値以上の場合にはステップＳ５に移行する。
【００４２】
尚、図１０のphase１においては、時間ｔ２になると、エンジン１およびモータジェネレータ２の実際の回転数Emnがモータジェネレータ２の目標低回転数N1を超え、実際のエンジントルクがエンジントルク変化線Etxで示したように上昇し始める。この時間ｔ１からｔ２までの時間は、車両の仕様により異なるので、車両の仕様に応じて予め試験等で求めておくものとする。
【００４３】
そして、時間ｔ１からｔ２までの時間より長い時間を目標低回転数Ｎ１を超える時間ｔ３として求めて、時間ｔ３のときに閾値（目標低回転数Ｎ１より上の値、例えば５００rpm）を超えたとする。この時間ｔ３では実際のエンジントルクがエンジントルク変化線Etxで示したように目標エンジン低回転トルクEtd１を超えた状態となる。従って、本実例では、時間ｔ１からｔ３までの時間を例えば2．5秒とする。
【００４４】
尚、エンジン１が初爆すなわち始動初期に点火して作動し始めたかの判断を行う条件としての時間ｔ３は、例えば時間ｔ１から２．５秒のときに設定する。この時間ｔ１から時間ｔ３までの秒数（期間）は、例えば時間ｔ１からエンジン回転センサ１０で検出されるエンジン１の回転数を５００ｒｐｍ又はその前後の値になるまでの秒数を大まかに設定したものである。
また、エンジン１が初爆すなわち始動初期に点火して作動し始めたかの判断を行う条件として、上述した目標低回転数Ｎ１より上の値の閾値を設定することもできる。この閾値である目標低回転数Ｎ１より上の値としては、例えば上述したようなエンジン１の回転数５００ｒｐｍとすることができる。
従って、この場合の閾値を以上か否かの判断は、エンジン１の回転数が５００ｒｐｍに等しいか、又はエンジン１の回転数が５００ｒｐｍより大きいかの判断になる（エンジン回転数＞５００ｒｐｍ又はエンジン回転数＝５００ｒｐｍ）。この閾値の値は、一例を示したもので、車両の仕様により異なる。
更に、エンジン１の初爆すなわち始動初期に点火して作動し始めたかの判断を行う条件としては、目標低回転数Ｎ１以上の値（例えば、５００ｒｐｍ）に加えて、図１０のモータトルク線Ｍｔで示したモータジェネレータ２のモータトルクを用いることもできる。この場合、モータジェネレータ２のモータトルクとしては、モータジェネレータ２の推定MGトルク（推定モータトルク）を用いる。
この推定MGトルク（推定モータトルク）を用いての判定では、推定MGトルクが極低温始動時完爆判定トルク（モータトルク線Ｍｔで示したモータトルクMt1）より小さいか否かを判定する。この際、モータトルクMt1（極低温始動時完爆判定トルク）は例えば１０Nmとし、この極低温始動時完爆判定トルク１０Nmが０．１秒継続していることを条件とする。従って、モータトルクが時間ｔ１からMt1まで上昇して、Mt1になってから時間ｔ２まで０．１秒継続していることを条件とする。尚このモータジェネレータ２の実際のモータトルクは、モータジェネレータ２の回転数とモータジェネレータ２に流れる電流等から推定MGトルク（推定モータトルク）として検出できる。
【００４５】
このような閾値は、エンジン１が供給される燃料により燃焼・排気を繰り返して稼働し始めたか否かの判断に用いられる値であり、車両の仕様により異なる。そして、このエンジン１の回転数が閾値を超えると、エンジン１が稼働したと判断できる。しかも、エンジントルクがエンジン１の可動部のフリクション（摩擦抵抗）に打ち勝って始動が完了するまでの時間を短縮できる。
【００４６】
ステップＳ5において統合コントローラ２０は、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が目標低回転数Ｎ１から「高回転でのクランキング回転数」すなわち目標高回転数Ｎ２になるまでphase２（第2完爆フェーズ）の目標上昇回転数Ｎｘで示したように時間ｔ３から時間ｔ４の間で徐々に上昇するようにランプ（傾斜）上昇させて、ステップＳ６に移行する。
【００４７】
ここで、エンジン１の回転がステップＳ４において時間ｔ２で閾値（目標低回転数Ｎ１より上の値）を超えてエンジン１が稼働すると、モータトルク線Ｍｔで示した実際のモータトルクＭｔ１が時間ｔ２から減少し始めるので、モータジェネレータ（モータ）２への負トルクすなわちモータジェネレータ（モータ）２の回転方向とは逆方向のトルク量（ＦＢ量）が減少し（制限され）、速やかに高回転側にエンジン１のクランキング回転数を上昇させることができ、エンジントルクがエンジン１の可動部のフリクション（摩擦抵抗）に打ち勝って始動が完了するまでの時間を短縮できる。
【００４８】
また、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転を「高回転でのクランキング回転数」まで徐々に上昇するようにランプ（傾斜）上昇させることで、バッテリ９の消費電力量を低減できる。
【００４９】
ステップＳ６において統合コントローラ２０は、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が「高回転でのクランキング回転数」まで到達したか否かを判断する。そして、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が「高回転でのクランキング回転数」すなわち目標高回転数Ｎ２まで到達していなければステップＳ５に戻ってループし、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が時間ｔ４で示したように「高回転でのクランキング回転数」すなわち目標高回転数Ｎ２まで到達していればステップＳ７に移行する。
【００５０】
このステップＳ７において統合コントローラ２０は、モータジェネレータ（モータ）２の目標回転が「高回転でのクランキング回転数」すなわち目標高回転数Ｎ２に設定して、高い回転数でエンジン１をクランキングさせ、ステップＳ８に移行する。
【００５１】
このステップＳ８において統合コントローラ２０は、エンジン１が供給される燃料により燃焼・排気を繰り返して稼働し、エンジン１がモータジェネレータ２の回転トルク無しで自立稼働できるか否かが判断される。この判断において、エンジン１がモータジェネレータ２の回転トルク無しで自立稼働できない場合にはステップＳ７に戻ってループし、エンジン１がモータジェネレータ２の回転トルク無しで自立稼働できる場合には終了する。
【００５２】
ここで、実際のモータトルクは、実際のモータトルク線Mtにおけるように時間ｔ５で下限トルクMt0「＝０Nm」より減少し始めて、時間ｔ５から時間ｔ７まで更に減少して、時間ｔ７以後は一定のマイナスのモータトルクMt２となるので、時間ｔ４から時間ｔ６までの期間をphase３（第2完爆フェーズ）とし、時間ｔ６から時間ｔ７の間で目標エンジントルクを目標エンジン低回転トルクEtd1から目標エンジン高回転トルクEtd2に切り替えて、この時間ｔ７以降を目標エンジン高回転トルクEtd2に設定する。そして、実際のエンジントルクは、エンジントルク線Etxで示したように、時間ｔ８で目標エンジン高回転トルクEtd2まで達する。従って、時間ｔ８以降はエンジン１がモータジェネレータ２の回転トルク無しで自立稼働できることになるので、実際には目標エンジン高回転トルクEtd2と実際のエンジントルクとをエンジン１の自立稼働の判断条件とすることができる。
【００５３】
以上説明したように、この発明の実施例のハイブリッド車両の始動制御装置は、エンジン１と、前記エンジン１から駆動輪(タイヤ７）への駆動系に設けられ、力行により前記エンジン１の始動と前記駆動輪（タイヤ７）の駆動を行い、回生により発電を行うモータジェネレータ２をそなえている。また、始動制御装置は、前記エンジン１と前記モータジェネレータ２の連結部に設けられ、前記エンジン１と前記モータジェネレータ２を駆動源とするハイブリッド車モードと、前記モータジェネレータ１を駆動源とする電気自動車モードと、を切り替えるモード切り替え手段（第１クラッチ４）を有する。更に、始動制御装置は、前記モータジェネレータ２と前記駆動輪（タイヤ７）との間に設けられたクラッチ要素（第2クラッチ５）と、前記エンジン１の動作状態を検出して動作状態検出信号を出力するエンジン動作検出手段（エンジン回転センサ１０）と、前記モータジェネレータ２の回転数を検出してモータ回転数検出信号を出力するモータ回転センサ（MG回転センサ１１）と、前記エンジンの始動時に前記クラッチ要素（第2クラッチ５）を開放状態に制御し、且つ、前記モード切り替え手段（第１クラッチ４）を作動制御して前記モータジェネレータ２の回転を前記エンジン１に伝達させて、前記エンジン１の始動制御を行う制御手段（統合コントローラ２０）と、を備えている。また、前記制御手段（統合コントローラ２０）は、前記動作状態検出信号と前記モータ回転数検出信号に基づいて前記モータジェネレータ２の回転制御をおこなうようになっている。しかも、始動制御装置には、前記モータジェネレータ２に電力を供給するバッテリ９と、前記バッテリ９の温度を直接又は間接的に検出するバッテリ温度センサ１８とを更に備えている。しかも、前記制御手段（統合コントローラ２０）は、バッテリ温度センサ１８で検出される温度が設定値よりも低い状態で前記エンジン１を始動制御する際に、前記エンジン動作検出手段（エンジン回転センサ１０）が前記エンジン１の稼働を検出するまでは前記モータジェネレータ２を低回転数で作動制御し、前記エンジン動作検出手段（エンジン回転センサ１０）が前記エンジン１の稼働を検出した後は前記モータジェネレータ２を高回転数で作動制御するようになっている。
【００５４】
この構成によれば、極低温時等において、エンジン１の可動部のフリクション（摩擦抵抗）が大きく、バッテリ９の内部抵抗が大きいためにバッテリ９の発生できる電力量が少ない場合でも、エンジン始動時にエンジン1をモータジェネレータ２で低回転で駆動させることにより、エンジン１が供給される燃料に点火されて稼働するまで、バッテリ９の消費電力量を少なくできる。また、エンジン１の稼働後はエンジン1をモータジェネレータ２で高回転で駆動させることにより、エンジン１の稼働後はエンジン１の可動部のフリクションが低減する時間を短縮できる。これにより、バッテリの使用電力量を最小にしつつ、エンジントルクがフリクションに打ち勝つ（始動完了）までの時間を短縮できる。
【００５５】
また、この発明の実施例のハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジン動作検出手段は前記エンジンの回転数を検出してエンジン回転数検出信号を出力するエンジン回転センサ１０であると共に、前記制御手段（統合コントローラ２０）は、エンジン回転数検出信号が設定された閾値になったときに前記エンジンが稼働したと判断して、前記モータジェネレータ２の回転数を上げて前記エンジン回転数を高くするようになっている。
【００５６】
この構成によれば、エンジン回転数が閾値以上になったことで、エンジン１が供給される燃料に点火されて稼働したことを検出できるので、モータジェネレータ2によるエンジン１の回転を速やかに高回転のクランキング回転数に移行することで、エンジントルクがフリクションに打ち勝つ（始動完了）までの時間を短縮できる。
【００５７】
更に、この発明の実施例のハイブリッド車両の制御装置において、前記制御手段は（統合コントローラ２０）、エンジン回転数検出信号が設定された閾値になったときに前記エンジン１が稼働したと判断したとき、前記モータジェネレータ２を作動させる前記バッテリ９の電力消費量が許容量を超えない範囲で、前記エンジン１から前記モータジェネレータ２への回転反力が小さくなる方向に前記モータジェネレータ２の回転数を上げるようになっている。
【００５８】
この構成によれば、モータジェネレータ2によるエンジン１の回転を速やかに高回転のクランキング回転数に移行することができ、エンジントルクがフリクションに打ち勝つ（始動完了）までの時間を短縮できる。
【００５９】
また、この発明の実施例の形態のハイブリッド車両の制御装置において、前記制御手段は（統合コントローラ２０）、前記モータジェネレータ２の回転数の上昇状態に傾斜を持たせるようになっている。
【００６０】
この構成によれば、エンジン１の回転数を上昇させるのに必要なバッテリ９の電力量を低減させることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・エンジン
２・・・モータジェネレータ
４・・・第１クラッチ（モード切り替え手段）
５・・・第2クラッチ（クラッチ要素）
７・・・タイヤ（駆動輪）
９・・・バッテリ
１０・・・エンジン回転センサ（エンジン動作検出手段）
１１・・・MG回転センサ（モータ回転センサ）
１８・・・バッテリ温度センサ
２０・・・統合コントローラ（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンから駆動輪への駆動系に設けられ、力行により前記エンジンの始動と前記駆動輪の駆動を行い、回生により発電を行うモータジェネレータと、
前記エンジンと前記モータジェネレータの連結部に設けられ、前記エンジンと前記モータジェネレータを駆動源とするハイブリッド車モードと、前記モータジェネレータを駆動源とする電気自動車モードと、を切り替えるモード切り替え手段と、
前記モータジェネレータと前記駆動輪との間に設けられたクラッチ要素と、
前記エンジンの動作状態を検出して動作状態検出信号を出力するエンジン動作検出手段と、
前記モータジェネレータの回転数を検出してモータ回転数検出信号を出力するモータ回転センサと、
前記エンジンの始動時に前記クラッチ要素を開放状態に制御し、且つ、前記モード切り替え手段を作動制御して前記モータジェネレータの回転を前記エンジンに伝達させて、前記エンジンの始動制御を行う制御手段と、を備えると共に、
前記制御手段は、前記動作状態検出信号と前記モータ回転数検出信号に基づいて前記モータジェネレータの回転制御をおこなうハイブリッド車両の始動制御装置において、
前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリの温度を直接又は間接的に検出する温度センサとを備えるとともに、
前記制御手段は、温度センサで検出される温度が設定値よりも低い状態で前記エンジンを始動制御する際に、前記エンジン動作検出手段が前記エンジンの稼働を検出するまでは前記モータジェネレータを低回転数で作動制御し、前記エンジン動作検出手段が前記エンジンの稼働を検出した後は前記モータジェネレータを高回転数で作動制御することを特徴とするハイブリッド車両の始動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジン動作検出手段は前記エンジンの回転数を検出してエンジン回転数検出信号を出力するエンジン回転センサであると共に、
前記制御手段は、エンジン回転数検出信号が設定された閾値になったときに前記エンジンが稼働したと判断して、前記モータジェネレータの回転数を上げて前記エンジン回転数を高くすることを特徴とするハイブリッド車両の始動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、前記制御手段は、エンジン回転数検出信号が設定された閾値になったときに前記エンジンが稼働したと判断したとき、前記モータジェネレータを作動させる前記バッテリの電力消費量が許容量を超えない範囲で、前記エンジンから前記モータジェネレータへの回転反力が小さくなる方向に前記モータジェネレータの回転数を上げることを特徴とするハイブリッド車両の始動制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、前記制御手段は、前記モータジェネレータの回転数の上昇状態に傾斜を持たせることを特徴とするハイブリッド車両の始動制御装置。
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンから駆動輪への駆動系に設けられ、力行により前記エンジンの始動と前記駆動輪の駆動を行い、回生により発電を行うモータジェネレータと、
前記エンジンと前記モータジェネレータの連結部に設けられ、前記エンジンと前記モータジェネレータを駆動源とするハイブリッド車モードと、前記モータジェネレータを駆動源とする電気自動車モードと、を切り替えるモード切り替え手段と、
前記モータジェネレータと前記駆動輪との間に設けられたクラッチ要素と、
前記エンジンの動作状態を検出して動作状態検出信号を出力するエンジン動作検出手段と、
前記モータジェネレータの回転数を検出してモータ回転数検出信号を出力するモータ回転センサと、
前記エンジンの始動時に前記クラッチ要素を開放状態に制御し、且つ、前記モード切り替え手段を作動制御して前記モータジェネレータの回転を前記エンジンに伝達させて、前記エンジンの始動制御を行う制御手段と、を備えると共に、
前記制御手段は、前記動作状態検出信号と前記モータ回転数検出信号に基づいて前記モータジェネレータの回転制御をおこなうハイブリッド車両の始動制御装置において、
前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリの温度を直接又は間接的に検出する温度センサとを備えるとともに、
前記制御手段は、温度センサで検出される温度が設定値よりも低い状態で前記エンジンを始動制御する際に、前記エンジン動作検出手段が前記エンジンの稼働を検出するまでは前記モータジェネレータを低回転数で作動制御し、前記エンジン動作検出手段が前記エンジンの稼働を検出した後は前記モータジェネレータを高回転数で作動制御することを特徴とするハイブリッド車両の始動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジン動作検出手段は前記エンジンの回転数を検出してエンジン回転数検出信号を出力するエンジン回転センサであると共に、
前記制御手段は、エンジン回転数検出信号が設定された閾値になったときに前記エンジンが稼働したと判断して、前記モータジェネレータの回転数を上げて前記エンジン回転数を高くすることを特徴とするハイブリッド車両の始動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、前記制御手段は、エンジン回転数検出信号が設定された閾値になったときに前記エンジンが稼働したと判断したとき、前記モータジェネレータを作動させる前記バッテリの電力消費量が許容量を超えない範囲で、前記エンジンから前記モータジェネレータへの回転反力が小さくなる方向に前記モータジェネレータの回転数を上げることを特徴とするハイブリッド車両の始動制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、前記制御手段は、前記モータジェネレータの回転数の上昇状態に傾斜を持たせることを特徴とするハイブリッド車両の始動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−８６７８３（Ｐ２０１２−８６７８３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７２５９（Ｐ２０１０−２３７２５９）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【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２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【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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