(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時であってクラッチ装置の係合が完了した際に、機関回転力とモータ回転力との差を低減すること。【解決手段】制御装置４０は、少なくとも内燃機関２０と、クラッチ装置３０との各作動を制御する。制御装置４０は、クラッチ装置３０の摩擦材３１とクラッチ装置３０のプレート３２とが係合し始めてから摩擦材３１とプレート３２との係合が完了するまでの時間である予測係合時間を算出する。そして、制御装置４０は、内燃機関２０に導かれる燃料へ点火してから、機関回転力がモータ回転力に到達するまでの時間である予測トルク立上遅延時間を算出する。そして、制御装置４０は、予測係合時間と予測トルク立上遅延時間戸に基づいて目標点火時期を算出する。制御装置４０は、目標点火時期に内燃機関２０の点火装置を作動させる。【選択図】図２
2011218829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される内燃機関と、
前記内燃機関と連結され、前記内燃機関が発生する機関回転力が伝達される第１回転部材と、モータジェネレータを介して車輪と連結される第２回転部材と、の少なくとも一方に回転軸方向の推力を与えて、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを係合させる係合機構と、
を少なくとも制御するハイブリッド車両用制御装置であって、
前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合を開始させ、
前記第１回転部材と前記第２回転部材との間で回転力が伝達し始めてから前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合が完了するまでの時間である予測係合時間を算出し、
前記内燃機関に導かれる燃料への点火からの時間であって、前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合が完了する時に前記モータジェネレータが発生する係合完了時予測モータ回転力に前記機関回転力が到達するまでの時間である予測トルク立上遅延時間を算出し、
前記予測係合時間と前記予測トルク立上遅延時間とに基づいて目標点火時期を算出し、
前記目標点火時期に前記内燃機関を始動させることを特徴とするハイブリッド車両用制御装置。
【請求項２】
前記予測トルク立上遅延時間を、前記内燃機関に導かれた水の温度と、前記内燃機関が有する油の温度と、前記車両に設けられて運転者によって操作されるアクセルペダルの開度と、前記内燃機関が備える吸気バルブの閉弁時期と、前記内燃機関の点火時期と、のうち少なくとも１つに基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項３】
前記予測係合時間を、前記推力の大きさ及び前記推力を発生させるタイミングと、前記内燃機関の作動抵抗の推定値と、前記係合完了時予測モータ回転力の回転速度と、に基づいて算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関が有する気筒の内部の圧力がピークになった後から、前記圧力が次にピークとなる前までの期間において、前記機関回転力が前記係合完了時予測モータ回転力以上となった場合に、前記係合機構による前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合を完了させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の始動時に、前記機関回転力が前記係合完了時予測モータ回転力以上となり、かつ、前記内燃機関が有する気筒の内部の圧力が最低となった時期に、前記係合機構による前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合を完了させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両用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（ＨＶ：Hybrid Vehicle）は、作動原理が異なる二つ以上の動力源として内燃機関とモータとを備えるものがある。そして、ハイブリッド車両は、状況によって２つの駆動源のうちのどちらか一方、または両方を用いて走行する。このようなハイブリッド車両は、内燃機関と電動機との間にクラッチ装置を備えるものがある。前記クラッチ装置は、例えば、第１回転部材と、第２回転部材と、油圧室と、ピストンとを有する。クラッチ装置は、油圧室に作動油が導かれ、ピストンがストロークすることにより、第１回転部材と第２回転部材とを係合させる。これにより、クラッチ装置は、車輪側の回転力、すなわち、電動機が発生する回転力と、車輪から伝わる回転力とのうち少なくとも一方を内燃機関に伝達できる。
【０００３】
また、前記クラッチ装置は、油圧室からの作動油の排出を可能とし、第１回転部材と第２回転部材との係合を解除する。これにより、クラッチ装置は、内燃機関と、車輪側の回転部材、すなわち電動機や車輪との間における回転力の伝達を遮断できる。以下、第１回転部材と第２回転部材との間で回転力を伝達できる状態のことをクラッチ装置の係合といい、前記回転力の伝達が遮断された状態のことをクラッチ装置の開放という。
【０００４】
ハイブリッド車両は、モータが駆動している際や、車輪からの回転力が第２回転部材に伝わっている際にクラッチ装置が係合することで、第２回転部材の回転力が内燃機関に入力される。これにより、内燃機関はクランクシャフトが回転するため始動できる。このようなハイブリッド車両として、例えば、特許文献１には、内燃機関の始動を開始するための判定がなされると、油圧室に作動油を一気に供給するクイックフィルと呼ばれる制御がなされるものが開示されている。これにより、特許文献１に開示されている技術は、クラッチ装置の開放から係合への切り替え速度の向上を図り、内燃機関の迅速な始動を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４９３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
始動した直後に内燃機関が出力できる機関回転力は、内燃機関が始動した際に電動機が発生するモータ回転力に比べて小さい。そして、内燃機関は、クラッチが係合してから、自身（内燃機関）が発生できる機関回転力が、電動機が発生するモータ回転力に到達するまでに時間を要する。特許文献１に開示されている技術も、この時間が生じるため、クラッチ装置の係合が完了した際に、内燃機関が発生する機関回転力と、電動機が発生するモータ回転力との間に差が生じる。この差により、クラッチ装置は、係合ショックが生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ハイブリッド車両が有する内燃機関の始動時であってクラッチ装置の係合が完了した際に、機関回転力とモータ回転力との差を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド車両用制御装置は、車両に搭載される内燃機関と、前記内燃機関と連結され、前記内燃機関が発生する機関回転力が伝達される第１回転部材と、モータジェネレータを介して車輪と連結される第２回転部材と、の少なくとも一方に回転軸方向の推力を与えて、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを係合させる係合機構と、を少なくとも制御するハイブリッド車両用制御装置であって、前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合を開始させ、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間で回転力が伝達し始めてから前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合が完了するまでの時間である予測係合時間を算出し、前記内燃機関に導かれる燃料への点火からの時間であって、前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合が完了する時に前記モータジェネレータが発生する係合完了時予測モータ回転力に前記機関回転力が到達するまでの時間である予測トルク立上遅延時間を算出し、前記予測係合時間と前記予測トルク立上遅延時間とに基づいて目標点火時期を算出し、前記目標点火時期に前記内燃機関を始動させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい態様としては、前記予測トルク立上遅延時間を、前記内燃機関に導かれた水の温度と、前記内燃機関が有する油の温度と、前記車両に設けられて運転者によって操作されるアクセルペダルの開度と、前記内燃機関が備える吸気バルブの閉弁時期と、前記内燃機関の点火時期と、のうち少なくとも１つに基づいて算出することが望ましい。
【００１０】
本発明の好ましい態様としては、前記予測係合時間を、前記推力の大きさ及び前記推力を発生させるタイミングと、前記内燃機関の作動抵抗の推定値と、前記係合完了時予測モータ回転力の回転速度と、に基づいて算出することが望ましい。
【００１１】
本発明の好ましい態様としては、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関が有する気筒の内部の圧力がピークになった後から、前記圧力が次にピークとなる前までの期間において、前記機関回転力が前記係合完了時予測モータ回転力以上となった場合に、前記係合機構による前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合を完了させることが望ましい。
【００１２】
本発明の好ましい態様としては、前記内燃機関の始動時に、前記機関回転力が前記係合完了時予測モータ回転力以上となり、かつ、前記内燃機関が有する気筒の内部の圧力が最低となった時期に、前記係合機構による前記第１回転部材と前記第２回転部材との係合を完了させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、ハイブリッド車両が有する内燃機関の始動時であってクラッチ装置の係合が完了した際に、機関回転力とモータ回転力との差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、ハイブリッド車両の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、内燃機関を示す説明図である。
【図３】図３は、クランクシャフトの回転軸を含む面におけるクラッチ装置及びクラッチ装置の周辺の構成要素を示す断面図である。
【図４】図４は、制御装置が有する機能を示すブロック図である。
【図５】図５は、制御装置が実行する一連の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、クラッチ装置の係合が完了する時期として適切な時期を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係るハイブリッド車両用制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１６】
（実施形態）
図１は、ハイブリッド車両の構成を模式的に示す説明図である。図２は、内燃機関を示す説明図である。図１に示す本実施形態のハイブリッド車両１０は、内燃機関２０と、クラッチ装置３０と、モータジェネレータとしての電動機１２と、トルクコンバータ１３と、前後進切換機構１４と、変速装置１５と、減速装置１６と、差動装置１７と、ドライブシャフト１８と、車輪１９と、ハイブリッド車両用制御装置としての制御装置４０とを含む。まずは、図２を用いて内燃機関２０の構成の一例を説明する。内燃機関２０は、図２に示すように、シリンダ２１と、ピストン２２と、クランクシャフト２３と、クランク室２３ａと、コネクティングロッド２４と、シリンダヘッド２５と、燃焼室２５ａと、吸気ポート２６ａと、吸気可変バルブ２６と、排気ポート２７ａと、排気可変バルブ２７と、インジェクター２８と、点火プラグ２９と、ウォータジャケット２１ａと、オイルパン２３ｂとを含む。
【００１７】
シリンダ２１は、筒状の部材である。ピストン２２は、シリンダ２１の中空部に設けられる。ピストン２２は、シリンダ２１の中心軸方向に移動できるように設けられる。クランクシャフト２３は、回転できるようにクランク室２３ａに設けられる。クランク室２３ａは、シリンダ２１の中心軸方向の一方側に設けられる。クランクシャフト２３は、ピストン２２の往復運動を回転運動に変換する。コネクティングロッド２４は、ピストン２２とクランクシャフト２３とを連結する。シリンダヘッド２５は、シリンダ２１の中心軸方向の他方側（クランク室２３ａとは反対側）に設けられる。燃焼室２５ａは、上死点に位置するピストン２２と、シリンダヘッド２５のうちピストン２２と対向する面とによって囲まれる空間である。以下、シリンダ２１内でのピストン２２の位置について、シリンダ２１の中心軸方向のクランク室２３ａ側を下死点といい、シリンダ２１の中心軸方向の燃焼室２５ａ側を上死点という。
【００１８】
吸気ポート２６ａ及び排気ポート２７ａは、内燃機関２０の外部と燃焼室２５ａとを連通する。吸気可変バルブ２６及び排気可変バルブ２７は、開閉するタイミングと、開度とが可変である。吸気可変バルブ２６は、吸気ポート２６ａに設けられる。吸気可変バルブ２６は、吸気ポート２６ａを介して内燃機関２０の外部と燃焼室２５ａとの間で流動する空気の流量を調節する。排気可変バルブ２７は、排気ポート２７ａに設けられる。排気可変バルブ２７は、排気ポート２７ａを介して内燃機関２０の外部と燃焼室２５ａとの間で流動する空気の流量を調節する。インジェクター２８は、例えば吸気ポート２６ａに噴出し口が突出して設けられる。インジェクター２８は、燃料を噴射して燃焼室２５ａに燃料を導く。なお、インジェクター２８は、燃焼室２５ａに噴出し口が突出して設けられてもよい。点火プラグ２９は、燃焼室２５ａに火花発生部が突出して設けられる。点火プラグ２９は、燃焼室２５ａ内で火花を発生する。ウォータジャケット２１ａは、シリンダ２１（シリンダブロック）やシリンダヘッド２５に設けられる。ウォータジャケット２１ａは、水が供給されて、内燃機関２０と水との間で熱交換させる。これにより、ウォータジャケット２１ａは、内燃機関２０を冷却する。オイルパン２３ｂは、クランク室２３ａに設けられる。オイルパン２３ｂは、潤滑油を溜める。
【００１９】
次に、内燃機関２０の作動の一例を説明する。ピストン２２は、上死点側から下死点側に向かって移動する。この時、内燃機関２０は、吸気可変バルブ２６が開き、インジェクター２８が噴射した燃料を含む空気を、吸気ポート２６ａを介して燃焼室２５ａに導く。次に、ピストン２２は、下死点側から上死点側に向かって移動する。この時、吸気可変バルブ２６及び排気可変バルブ２７は閉じている。これにより、内燃機関２０は、燃焼室２５ａに導かれた燃料を含む空気を圧縮する。次に、点火プラグ２９は、燃焼室２５ａ内の燃料に点火する。この点火プラグ２９が燃料に点火するタイミングを、以下、点火時期という。
【００２０】
次に、燃料に点火されて燃焼室２５ａ内の空気が膨張することにより、ピストン２２は、上死点側から下死点側に向かって移動する。次に、ピストン２２は、下死点側から上死点側に向かって移動する。排気可変バルブ２７は、ピストン２２が下死点側から上死点側に移動する間に開く。これにより、内燃機関２０は、燃焼後の排気を燃焼室２５ａから排気ポート２７ａを介して内燃機関２０の外部に排出する。内燃機関２０は、以上の行程を繰り返し行うことで、ピストン２２が繰り返し往復運動する。そして、ピストン２２の往復運動がコネクティングロッド２４を介してクランクシャフト２３に伝わることで、内燃機関２０は、クランクシャフト２３を回転させる。
【００２１】
ハイブリッド車両１０の説明に戻る。図１に示す電動機１２は、電気が供給されることでロータ１２ａを回転させるものである。なお、ロータ１２ａは、回転力を出力するのみではなく、例えば内燃機関２０が発生する機関回転力や、後述する車輪１９からの車輪回転力が入力される場合もある。クラッチ装置３０は、クランクシャフト２３とロータ１２ａとを連結可能にするものである。クラッチ装置３０は、クランクシャフト２３とロータ１２ａとの間で回転力を伝達する場合（クラッチ装置の係合）と、クランクシャフト２３とロータ１２ａと間での回転力の伝達を遮断する場合（クラッチ装置の開放）とがある。クラッチ装置３０のより詳細な説明は後述する。
【００２２】
トルクコンバータ１３は、クランクシャフト２３から伝えられた機関回転力（トルク）や、ロータ１２ａから伝えられたモータ回転力（トルク）を増幅して前後進切換機構１４に伝える。前後進切換機構１４は、トルクコンバータ１３から入力された回転力（機関回転力とモータ回転力とのうち少なくとも一方を含む回転力）の回転方向を切り替えできる。変速装置１５は、前後進切換機構１４から入力された回転力の回転速度を調節する。減速装置１６は、変速装置１５から入力された回転力を減速する。差動装置１７は、ハイブリッド車両１０が旋回中に、各車輪１９の回転速度差を低減する。ドライブシャフト１８は、差動装置１７から入力された回転力を車輪１９へ伝える。制御装置４０については後述する。
【００２３】
上記構成により、例えば、電動機１２が発生するモータ回転力は、トルクコンバータ１３と、前後進切換機構１４と、変速装置１５と、減速装置１６と、差動装置１７と、ドライブシャフト１８とを順に介して車輪１９に伝えられる。また、ハイブリッド車両１０は、クラッチ装置３０が係合すると、電動機１２が発生するモータ回転力や、車輪１９からの車輪回転力がクラッチ装置３０を介してクランクシャフト２３に入力される。これにより、内燃機関２０のクランクシャフト２３が回転して内燃機関２０が始動する。内燃機関２０が始動すると、内燃機関２０が発生する機関回転力は、クラッチ装置３０と、トルクコンバータ１３と、前後進切換機構１４と、変速装置１５と、減速装置１６と、差動装置１７と、ドライブシャフト１８とを順に介して車輪１９に伝えられる。
【００２４】
ハイブリッド車両１０は、内燃機関２０が発生する機関回転力のみによって走行する場合、ロータ１２ａが空転して内燃機関２０が発生する機関回転力をトルクコンバータ１３へ伝える。以上により、ハイブリッド車両１０は、車輪１９が回転して走行可能となる。また、ハイブリッド車両１０は、制動時に回生制動（回生ブレーキ）により、電動機１２が発電できる。この場合、車輪１９の車輪回転力は、差動装置１７と、減速装置１６と、変速装置１５と、前後進切換機構１４と、トルクコンバータ１３とを介して電動機１２に入力される。この車輪回転力によって、電動機１２は発電できる。また、車輪回転力が電力に変換されることにより、ハイブリッド車両１０は、制動できる。
【００２５】
図３は、クランクシャフトの回転軸を含む面におけるクラッチ装置及びクラッチ装置の周辺の構成要素を示す断面図である。クラッチ装置３０は、図３に示す第１回転部材としての摩擦材３１と、第２回転部材としてのプレート３２と、係合機構とを含む。係合機構は、スナップリング３３と、クラッチピストン３４と、油圧室３５と、リターンスプリング３６とを含む。摩擦材３１及びプレート３２は、それぞれ回転軸Ｚｒを中心に回転できる。本実施形態では、摩擦材３１及びプレート３２は、回転軸Ｚｒ方向に交互に、それぞれ複数設けられる。摩擦材３１及びプレート３２は、それぞれ回転軸Ｚｒ方向に移動できるように設けられる。
【００２６】
クランクシャフト２３からの機関回転力は、図３に右肩上がりの斜線で示す回転部材群３８を介して摩擦材３１に伝えられる。すなわち、摩擦材３１は、内燃機関２０に連結される。また、摩擦材３１が回転軸Ｚｒを中心に回転すると、摩擦材３１の回転力は回転部材群３８を介してクランクシャフト２３に伝えられる。ロータ１２ａからのモータ回転力は、図３に右肩下がりの斜線で示す回転部材群３９を介してプレート３２に伝えられる。また、プレート３２が回転軸Ｚｒを中心に回転すると、プレート３２の回転力（車輪回転力）は回転部材群３９を介してロータ１２ａに伝えられる。すなわち、プレート３２は、電動機１２を介して車輪１９と連結される。
【００２７】
スナップリング３３は、回転軸Ｚｒ方向に移動しないように、回転部材群３９のドラム３９ａに設けられる。スナップリング３３は、プレート３２と接触して、プレート３２及び摩擦材３１の回転軸Ｚｒ方向の移動を規制する。クラッチピストン３４は、スナップリング３３との間に複数の摩擦材３１及び複数のプレート３２を回転軸Ｚｒ方向で挟むように設けられる。クラッチピストン３４は、回転軸Ｚｒ方向に移動できるように設けられて、プレート３２を回転軸Ｚｒ方向に押し付ける。以下、クラッチピストン３４がプレート３２に与える回転軸Ｚｒ方向に押し付ける力を推力という。
【００２８】
油圧室３５は、クラッチピストン３４とドラム３９ａとで囲まれた空間である。油圧室３５は、オイルパン３５ｃからオイルポンプ３５ｂによって吸引された作動油が油路３５ａを介して導かれる。油圧室３５に作動油が充填され、さらに油圧室３５に作動油が導かれると、作動油はその圧力でクラッチピストン３４をスナップリング３３側に押し付ける。すなわち、油圧室３５は、クラッチピストン３４を介して摩擦材３１及びプレート３２に推力を与える。リターンスプリング３６は、推力とは反対方向の力をクラッチピストン３４に与える。推力とは反対方向の力とは、クラッチピストン３４がスナップリング３３から離れる方向の力である。以下、リターンスプリング３６がクラッチピストン３４に与える力を離反力という。
【００２９】
油圧室３５がクラッチピストン３４に与える推力が、リターンスプリング３６がクラッチピストン３４に与える離反力よりも大きくなると、摩擦材３１及びプレート３２は、推力によって回転軸Ｚｒ方向に移動する。これにより、クラッチ装置３０は、摩擦材３１とプレート３２との間の隙間が小さくなる。そして、離反力よりも大きい推力が摩擦材３１及びプレート３２に与えられると、クラッチ装置３０は、摩擦材３１とプレート３２とが互いに接触する。この状態で、油圧室３５が離反力と等しい推力を摩擦材３１及びプレート３２に与えると、摩擦材３１及びプレート３２は、互いに接触した状態が維持される。
【００３０】
さらに、離反力よりも大きい推力が摩擦材３１及びプレート３２に与えられると、クラッチ装置３０は、摩擦材３１とプレート３２との間に摩擦力が生じる。クラッチ装置３０は、この摩擦力が係合力となる。係合力により、クラッチ装置３０は、摩擦材３１とプレート３２とが係合する。ここでいう係合には、２つの状態が含まれる。１つは、摩擦材３１とプレート３２とが相対的に回転し、すなわち、摩擦材３１とプレート３２とがスリップし、かつ、摩擦材３１とプレート３２との間で回転力が伝達されている状態である。以下、本実施形態ではこの状態を半係合という。もう１つは、摩擦材３１とプレート３２とが相対的に回転せず、すなわち、摩擦材３１とプレート３２とがスリップせず、かつ、摩擦材３１とプレート３２との間で回転力が伝達されている状態である。以下、本実施形態ではこの状態を完全係合という。
【００３１】
制御装置４０は、図１に示すように、少なくとも内燃機関２０と、クラッチ装置３０との各作動を制御する。本実施形態の制御装置４０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）に含まれる。ＥＣＵは、内燃機関２０やクラッチ装置３０の他に、図１に示す内燃機関２０や、電動機１２や、トルクコンバータ１３や、変速装置１５などのハイブリッド車両１０に含まれる各装置の作動を制御する。なお、制御装置４０は、ＥＣＵとは別個に設けられてもよい。制御装置４０は、具体的には、図２に示す内燃機関２０の吸気可変バルブ２６を開閉させるタイミング及び開度と、排気可変バルブ２７を開閉させるタイミング及び開度と、インジェクター２８に燃料を噴射させるタイミングと、点火プラグ２９に火花を発生させるタイミングとを調節する。また、制御装置４０は、オイルポンプ３５ｂから吐出されて油圧室３５に導かれる作動油の圧力や流量を調節する。すなわち、制御装置４０は、図３に示す油圧室３５に導く作動油の液量や、油圧室３５に導く作動油の流速を調節する。
【００３２】
また、制御装置４０は、図１に示すように、モータ回転速度センサＳ１と、内燃機関回転速度センサＳ２と、アクセル開度センサＳ３と、水温センサＳ４と、油温センサＳ５とからそれぞれ信号を取得する。モータ回転速度センサＳ１は、図３に示すロータ１２ａの回転速度を検出し、ロータ１２ａの回転速度に対応した信号を出力する。内燃機関回転速度センサＳ２は、クランクシャフト２３の回転速度を検出し、クランクシャフト２３の回転速度に対応した信号を出力する。
【００３３】
アクセル開度センサＳ３は、アクセルペダルＡＰの開度を検出し、アクセルペダルＡＰの開度に対応した信号を出力する。アクセルペダルＡＰは、内燃機関２０の出力をユーザが調節するためのものである。アクセルペダルＡＰは、ユーザがハイブリッド車両１０を加速させたい場合に踏み込まれる。水温センサＳ４は、図２に示すウォータジャケット２１ａに導かれた水の温度を検出し、検出した水の温度に対応した信号を出力する。油温センサＳ５は、図２に示すオイルパン２３ｂ内の潤滑油の温度、またはオイルパン２３ｂから吸い上げられた潤滑油の温度を検出し、検出した潤滑油の温度に対応した信号を出力する。
【００３４】
制御装置４０は、モータ回転速度センサＳ１と、内燃機関回転速度センサＳ２と、アクセル開度センサＳ３と、水温センサＳ４と、油温センサＳ５とから各信号を取得することで、ロータ１２ａの回転速度と、クランクシャフト２３の回転速度と、アクセルペダルＡＰの開度と、内燃機関２０が有する冷却水の温度と、内燃機関２０が有する潤滑油の温度とを取得する。以下、ロータ１２ａの回転速度をモータ回転速度といい、クランクシャフト２３の回転速度を機関回転速度という。また、アクセルペダルＡＰの開度をアクセル開度といい、冷却水の温度を水温といい、潤滑油の温度を油温という。
【００３５】
図４は、制御装置が有する機能を示すブロック図である。制御装置４０は、入出力部４１と、記憶部４２と、処理部４３とを含む。入出力部４１は、吸気可変バルブ２６と、排気可変バルブ２７と、インジェクター２８と、点火プラグ２９と、オイルポンプ３５ｂ（具体的にはオイルポンプ３５ｂから吐出される作動油の圧力を調節する油圧回路）と、モータ回転速度センサＳ１と、内燃機関回転速度センサＳ２と、アクセル開度センサＳ３と、水温センサＳ４と、油温センサＳ５とが電気的に接続される。記憶部４２は、処理部４３が一連の手順を実行するために必要な情報を記憶する。前記情報は、例えば、一連の手順が記されたコンピュータプログラムや、処理部４３が前記コンピュータプログラムを実行する際に用いる所定の閾値や、マップなどである。
【００３６】
処理部４３は、情報取得部４４と、演算部４５と、作動制御部４６とを含む。情報取得部４４は、入出力部４１を介してモータ回転速度センサＳ１と、内燃機関回転速度センサＳ２と、アクセル開度センサＳ３と、水温センサＳ４と、油温センサＳ５とから各信号を取得する。すなわち、情報取得部４４は、モータ回転速度Ｒと、機関回転速度Ｅと、アクセル開度Ｐａと、水温Ｗと、油温Ｏとを取得する。また、情報取得部４４は、記憶部４２から情報を取得する。演算部４５は、コンピュータプログラムに含まれる手順に従って演算をしたり、複数の手順の中から次に実行する手順を選択したりする。作動制御部４６は、吸気可変バルブ２６と、排気可変バルブ２７と、インジェクター２８と、点火プラグ２９との各作動を制御するための信号や、オイルポンプ３５ｂから吐出された油圧を調節するための信号を生成して、入出力部４１を介して各装置へ前記信号を送信する。次に、制御装置４０が実行する一連の手順を説明する。
【００３７】
図５は、制御装置が実行する一連の手順を示すフローチャートである。ステップＳＴ０１で、演算部４５は、内燃機関２０を停止状態から始動する要求があるか否かを判定する。前記要求は、ＥＣＵによる要求であり、内燃機関２０の始動を開始する指令情報である。この指令情報は、例えば、フラグとして記憶部４２に記憶されている。演算部４５は、記憶部４２に記憶されているこのフラグに基づいて、内燃機関２０を停止状態から始動する要求があるか否かを判定する。内燃機関２０を停止状態から始動する要求がないと演算部４５が判定すると（ステップＳＴ０１、Ｎｏ）、制御装置４０は、一連の手順の実行を終了する。
【００３８】
内燃機関２０を停止状態から始動する要求があると演算部４５が判定すると（ステップＳＴ０１、Ｙｅｓ）、制御装置４０は、ステップＳＴ０２へ進む。ステップＳＴ０２で、作動制御部４６は、推力を調節し、クラッチ装置３０の係合を開始する。ここで、作動制御部４６は、摩擦材３１とプレート３２とを完全係合させるのではなく、摩擦材３１とプレート３２とを半係合させる。次に、ステップＳＴ０３で、演算部４５は、タイマｔをカウントアップする。タイマｔは、クラッチ装置３０の係合が開始されてから経過した時間を示す値である。
【００３９】
次に、ステップＳＴ０４で、演算部４５は、予測係合時間ｔ１を算出する。予測係合時間ｔ１は、摩擦材３１とプレート３２との間で回転力が伝達し始めてから摩擦材３１とプレート３２との係合が完了するまでの時間である。演算部４５は、例えば、予測係合時間ｔ１を、クラッチ装置３０への油圧指令値と、内燃機関２０の作動抵抗の推定値と、クラッチ装置３０の係合が完了する時のモータ回転速度Ｒである係合完了時予測モータ回転力とに基づいて算出する。クラッチ装置３０への油圧指令値には、推力の大きさ及び前記推力を発生させるタイミングを指定する指令値である。内燃機関２０の作動抵抗は、内燃機関２０のフリクション（摩擦抵抗）と、内燃機関２０による空気の圧縮抵抗とが含まれる。係合完了時予測モータ回転力は、例えば、モータ回転速度Ｒの時間変化率に基づいて求められる値である。予測係合時間ｔ１は、推力の大きさが大きいほど短くなる。また、予測係合時間ｔ１は、推力を発生させるタイミングが早いほど短くなる。また、予測係合時間ｔ１は、内燃機関２０の作動抵抗の推定値が大きいほど長くなる。演算部４５は、前記油圧指令値と、前記作動抵抗とに基づいた機関回転速度Ｅの時間変化率と、係合完了時予測モータ回転力とに基づいて、予測係合時間ｔ１を算出する。
【００４０】
次に、ステップＳＴ０５で、演算部４５は、予測トルク立上遅延時間ｔ２を算出する。予測トルク立上遅延時間ｔ２は、内燃機関２０に導かれる燃料へ点火してから、機関回転力がモータ回転力に到達するまでの時間である。まず、情報取得部４４は、水温Ｗと、油温Ｏと、アクセル開度Ｐａと、図２に示す吸気可変バルブ２６の閉弁時期と、点火プラグ２９による点火時期とを取得する。そして、演算部４５は、水温Ｗと、油温Ｏと、アクセル開度Ｐａと、吸気可変バルブ２６の閉弁時期と、点火プラグ２９による点火時期とのうちの少なくとも１つに基づいて予測トルク立上遅延時間ｔ２を算出する。予測トルク立上遅延時間ｔ２は、水温Ｗが高いほど短くなる。予測トルク立上遅延時間ｔ２は、油温Ｏが高いほど短くなる。予測トルク立上遅延時間ｔ２は、アクセル開度Ｐａが大きいほど短くなる。予測トルク立上遅延時間ｔ２は、吸気可変バルブ２６の閉弁時期が遅いほど長くなる。予測トルク立上遅延時間ｔ２は、点火時期が遅いほど長くなる。演算部４５は、これらの性質に基づいて予測トルク立上遅延時間ｔ２を算出する。
【００４１】
次に、ステップＳＴ０６で、演算部４５は、目標点火時期ｔ３を算出する。演算部４５は、予測係合時間ｔ１と予測トルク立上遅延時間ｔ２とに基づいて目標点火時期ｔ３を算出する。具体的には、演算部４５は、例えば、予測係合時間ｔ１から予測トルク立上遅延時間ｔ２を減算することで目標点火時期ｔ３を算出する。図２に示す点火プラグ２９が目標点火時期ｔ３に燃料へ点火することにより、内燃機関２０は、クラッチ装置３０の係合が開始されてからの経過時間（タイマｔと一致）が予測係合時間ｔ１となった時に、機関回転力が係合完了時予測モータ回転力に到達する。ここで、本実施形態では、目標点火時期ｔ３は、時間によって規定されているが、例えば機関回転速度Ｅで規定されてもよい。つまり、目標点火時期ｔ３は、点火プラグ２９による燃料へ点火する目標回転速度でもよい。
【００４２】
次に、ステップＳＴ０７で、演算部４５は、現在のタイマｔが目標点火時期ｔ３以上であるか否かを判定する。現在のタイマｔが目標点火時期ｔ３未満であると演算部４５が判定すると（ステップＳＴ０７、Ｎｏ）、制御装置４０は、ステップＳＴ０３へ戻る。現在のタイマｔが目標点火時期ｔ３以上であると演算部４５が判定すると（ステップＳＴ０７、Ｙｅｓ）、制御装置４０はステップＳＴ０８へ進む。ステップＳＴ０８で、作動制御部４６は、図２に示すインジェクター２８を作動させて燃料を燃焼室２５ａに導くと共に、点火プラグ２９を作動させる。すなわち、作動制御部４６は、点火プラグ２９により燃焼室２５ａ内の燃料に点火して内燃機関２０を始動する。この時、クラッチ装置３０が係合（半係合）しているため、クランクシャフト２３が回転している。これにより、内燃機関２０は始動する。ステップＳＴ０８の実行を完了すると、制御装置４０は、一連の手順の実行を終了する。
【００４３】
上記手順を実行することにより、制御装置４０は、クラッチ装置３０が完全係合する前に内燃機関２０を始動させる。具体的には、制御装置４０は、クラッチ装置３０が完全係合する時期（予測係合時間ｔ１）よりも、予測トルク立上遅延時間ｔ２前に内燃機関２０を始動させる。これにより、ハイブリッド車両１０は、クラッチ装置３０が完全係合する際に、機関回転力とモータ回転力との差が小さくなる。よって、制御装置４０は、内燃機関２０の始動時にクラッチ装置３０が完全係合した際に生じる係合ショックを低減できる。また、内燃機関２０は、クラッチ装置３０が完全係合した時には機関回転力が係合完了時予測モータ回転力に到達している。よって、ハイブリッド車両１０は、より迅速に駆動力が向上する。すなわち、ハイブリッド車両１０は、駆動力の応答性を向上できる。
【００４４】
本実施形態では、内燃機関２０がレシプロ式であるものとして説明したが、内燃機関２０は、ロータリー式のものでもよい。また、本実施形態では、モータジェネレータを電動機１２として説明したが、モータジェネレータは、発電機であってもよい。なお、電動機は発電能力よりも回転力の出力に優れたものであり、発電機は回転力の出力よりも発電能力に優れたものであるが、動作の原理は同様である。この場合、クラッチ装置３０のプレート３２は、発電機を介して車輪と連結されることになる。この場合であっても、制御装置４０は、回生制動時に電動機１２によって発電する場合と同様の効果を奏する。
【００４５】
図６は、クラッチ装置の係合が完了する時期として適切な時期を説明するためのグラフである。ここで、制御装置４０は、さらに、所定期間内に、クラッチ装置３０の係合を完了させる（クラッチ装置３０を完全係合させる）とより好ましい。以下に、図６を用いて所定期間について説明する。図６に示すＰｎは、内燃機関２０全体での気筒の内部の圧力（以下、気筒内圧）を示すものである。図６に示されている気筒内圧Ｐｎは、複数の気筒のものである。所定期間は、図６に示す気筒内圧Ｐｎのピーク（波の頂点）の後から、次のピークの前までの期間である。該当する期間を図６にｔ４で示す。なお、前記ピークと、前記次のピークは、所定期間に含まれない。制御装置４０は、この所定期間内において、内燃機関２０が発生する機関回転力Ｅｔが係合完了時予測モータ回転力Ｒｔ以上となった場合に、内燃機関２０を始動させる。
【００４６】
具体的には、制御装置４０は、まず、演算部４５が気筒内圧Ｐｎを推定する。演算部４５は、例えば内燃機関２０のピストン２２の位置、すなわち、クランクシャフト２３の回転角度から気筒内圧Ｐｎを算出する。そして、作動制御部４６は、期間ｔ４にクラッチ装置３０の係合が完了するように油圧指令値を決定する。期間ｔ４は、気筒内圧Ｐｎがピークである時期よりも、機関回転力Ｅｔが小さい。制御装置４０は、この期間ｔ４にクラッチ装置３０を完全係合させることで、クラッチ装置３０の係合ショックをより好適に低減できる。また、制御装置４０は、クラッチ装置３０の完全係合時にクラッチ装置３０へ入力される回転力を低減できるため、クラッチ装置３０の耐久性の低下を抑制できる。
【００４７】
また、内燃機関２０を始動させるより好ましい時期としては、図６に示す時期ｔ５である。時期ｔ５は、機関回転力Ｅｔが係合完了時予測モータ回転力Ｒｔ以上であり、かつ、気筒内圧Ｐｎの隣接するピークの間（期間ｔ４）で気筒内圧Ｐｎが最も小さくなる時期である。演算部４５は、期間ｔ４と同様に時期ｔ５を算出する。そして、作動制御部４６は、時期ｔ５にクラッチ装置３０の係合が完了するように油圧指令値を決定する。
【００４８】
時期ｔ５は、機関回転力Ｅｔがより小さくなる。よって、制御装置４０は、この時期ｔ５にクラッチ装置３０を完全係合させることで、クラッチ装置３０の係合ショックをさらに好適に低減できる。また、制御装置４０は、クラッチ装置３０の完全係合時にクラッチ装置３０へ入力される回転力をさらに低減できるため、クラッチ装置３０の耐久性の低下をさらに抑制できる。ここで、時期ｔ５の時、図２に示すピストン２２は、下死点側に位置する。よって、制御装置４０は、機関回転力Ｅｔが係合完了時予測モータ回転力Ｒｔ以上であり、かつ、ピストン２２が下死点側に位置する時期に、クラッチ装置３０の係合を完了させる構成でも、同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明に係るハイブリッド車両用制御装置は、内燃機関の始動時であってクラッチ装置の係合が完了した際に、機関回転力とモータ回転力との差を低減する技術に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ハイブリッド車両
１２  電動機（モータジェネレータ）
１２ａ  ロータ
１３  トルクコンバータ
１４  前後進切換機構
１５  変速装置
１６  減速装置
１７  差動装置
１８  ドライブシャフト
１９  車輪
２０  内燃機関
２１  シリンダ
２１ａ  ウォータジャケット
２２  ピストン
２３  クランクシャフト
２３ａ  クランク室
２３ｂ、３５ｃ  オイルパン
２４  コネクティングロッド
２５  シリンダヘッド
２５ａ  燃焼室
２６  吸気可変バルブ
２６ａ  吸気ポート
２７  排気可変バルブ
２７ａ  排気ポート
２８  インジェクター
２９  点火プラグ
３０  クラッチ装置
３１  摩擦材（第１回転部材）
３２  プレート（第２回転部材）
３３  スナップリング（係合機構）
３４  クラッチピストン（係合機構）
３５  油圧室（係合機構）
３５ａ  油路
３５ｂ  オイルポンプ
３６  リターンスプリング（係合機構）
３８、３９  回転部材群
３９ａ  ドラム
４０  制御装置（ハイブリッド車両用制御装置）
４１  入出力部
４２  記憶部
４３  処理部
４４  情報取得部
４５  演算部
４６  作動制御部
ＡＰ  アクセルペダル
Ｅ  機関回転速度
Ｅｔ  機関回転力
Ｏ  油温
Ｐａ  アクセル開度
Ｐｎ  気筒内圧
Ｒ  モータ回転速度
Ｒｔ  係合完了時予測モータ回転力
Ｓ１  モータ回転速度センサ
Ｓ２  内燃機関回転速度センサ
Ｓ３  アクセル開度センサ
Ｓ４  水温センサ
Ｓ５  油温センサ
ｔ  タイマ
ｔ１  予測係合時間
ｔ２  予測トルク立上遅延時間
ｔ３  目標点火時期
ｔ４  期間
ｔ５  時期
Ｗ  水温
Ｚｒ  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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