(57)【要約】【課題】ＥＶ走行領域を拡大する。【解決手段】動力源としてエンジン１及びモータ２を備えるハイブリッド車両１００の制御装置であって、エンジン１の廃熱を回生動力として回生する廃熱回生装置６と、モータ２のみを動力源として走行するＥＶ走行時に、廃熱回生装置６によって回生した回生動力をエンジン１の出力軸１３に伝達する回生動力伝達機構（１１，１２，６６３）と、を備える。これにより、ＥＶ走行時に廃熱回生装置６によって回生した回生動力によってエンジン１の出力軸を空回しさせておくことができる。そのため、モータ２によるクランキングを行うことなくエンジン１を自立始動させることが可能となり、ＥＶ走行中にエンジン再始動のための余力を残しておく必要がない。したがって、モータ２のみによって走行できる領域を増大させることができる。【選択図】図２
2012153192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源としてエンジン及びモータを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記エンジンの廃熱を回生動力として回生する廃熱回生装置と、
前記モータのみを動力源として走行するＥＶ走行時に、前記廃熱回生装置によって回生した回生動力を前記エンジンの出力軸に伝達する回生動力伝達機構と、
を備え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】
回生動力の動力伝達経路に設けられるクラッチと、
前記ＥＶ走行時に、前記クラッチを接続するクラッチ制御手段と、
を備え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の制御装置。
【請求項３】
前記廃熱回生装置によって回生した回生動力を推定する回生動力推定手段と、
前記エンジンの摺動部で発生する摩擦力を推定する摩擦力推定手段と、
前記摩擦力が前記回生動力よりも大きいときは、前記クラッチ制御を禁止して、前記ＥＶ走行時に前記クラッチを解放したままとするクラッチ制御禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記廃熱回収装置は、
前記エンジンの廃熱と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と
前記熱交換器で熱交換した冷媒によって駆動されて、回生動力を発生する膨張機と、
前記膨張機に流入する冷媒の流量を調整する流量調整弁と、
を含み、
前記膨張機に流入する冷媒の圧力と、前記膨張機の回転速度と、に基づいて前記膨張機の回生動力を推定する回生動力推定手段と、
エンジン水温に応じて、前記エンジンの摺動部で発生する摩擦力を推定する摩擦力推定手段と、
前記摩擦力が前記膨張機の回生動力よりも大きいときは、前記ＥＶ走行時に前記流量調整弁を閉じる流量調整弁制御手段と、
前記摩擦力が前記膨張機の回生動力よりも大きいときは、前記クラッチ制御を禁止して、前記ＥＶ走行時に前記クラッチを解放したままとするクラッチ制御禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記ＥＶ走行時の前記エンジンの出力軸の回転速度に基づいて、前記モータの出力上限値を設定するモータ出力設定手段を備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記モータ出力設定手段は、
前記ＥＶ走行時の前記エンジンの出力軸の回転速度が、前記エンジンを自立始動させることが可能な所定の回転速度以上のときは、前記モータの出力上限値を前記モータの最大出力値に設定する、
ことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
前記モータ出力設定手段は、
前記ＥＶ走行時の前記エンジンの出力軸の回転速度が、前記エンジンを自立始動させることが可能な所定の回転速度未満のときは、前記エンジンの出力軸の回転速度が低くなるほど前記モータの出力上限値が小さくなるように設定する、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項８】
前記エンジンと前記モータとの間の動力伝達経路に設けられ、動力の伝達量を調節する伝達量調節器と、
前記ＥＶ走行から、前記エンジンを動力源として含みながら走行するＨＥＶ走行へと移行するときに、前記伝達量調節器による動力の伝達量をゼロに制御した状態で前記エンジンを再始動させるエンジン始動手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項９】
前記エンジン始動手段は、
前記ＥＶ走行時の前記エンジンの出力軸の回転速度が、前記エンジンを自立始動させることが可能な所定の回転速度以上のときに、前記伝達量調節器による動力の伝達量をゼロに制御した状態で前記エンジンを再始動させる、
ことを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【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の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハイブリッド車両の制御装置は、モータによって静止状態のエンジンをクランキングし、エンジンを再始動させていた。そのため、ＥＶ走行中は、エンジンを円滑に再始動させるための余力を残した制限トルク範囲内でモータを駆動していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１７７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、前述した従来のハイブリッド車両の制御装置は、ＥＶ走行中に、モータ出力を最大トルクまで増大させることができなかったため、モータのみによって走行できる領域が少ないという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、モータのみよって走行できる領域を増大させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、動力源としてエンジン及びモータを備えるハイブリッド車両の制御装置である。そして、このハイブリッド車両の制御装置が、エンジンの廃熱を回生動力として回生する廃熱回生装置と、モータのみを動力源として走行するＥＶ走行時に、廃熱回生装置によって回生した回生動力をエンジンの出力軸に伝達する回生動力伝達機構と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＥＶ走行時に廃熱回生装置によって回生した回生動力によってエンジンの出力軸を空回しさせておくことができる。そのため、モータによるクランキングを行うことなくエンジンを自立始動させることが可能となり、ＥＶ走行中にエンジン再始動のための余力を残しておく必要がない。したがって、モータのみによって走行できる領域を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】図２は、ランキンサイクルシステムの概略構成図である。
【図３】図３は、目標走行モードを選択するマップである。
【図４】図４は、本実施形態によるハイブリッド車両の制御について説明するフローチャートである。
【図５】図５は、ＥＶ走行モード移行処理について説明するフローチャートである。
【図６】図６は、膨張機トルクＴｒａｎを算出するマップである。
【図７】図７は、フリクショントルクＴｆｒｉを算出するテーブルである。
【図８】図８は、ＥＶ走行モード処理について説明するフローチャートである。
【図９】図９は、ＥＶ走行中のモータトルクの上限値を設定するテーブルである。
【図１０】図１０は、ＨＥＶ走行モード移行処理について説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、本実施形態によるハイブリッド車両の制御の動作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】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の概略構成図である。
【００１１】
ハイブリッド車両１００は、動力源としてのエンジン１及びモータジェネレータ２と、電力源としてのバッテリ３と、モータジェネレータ２を制御するインバータ４と、動力源の出力を後輪５７に伝達するための複数の部品からなる駆動系５と、エンジン１の廃熱を動力に回生するランキンサイクルシステム６と、エンジン１、モータジェネレータ２、駆動系５及びランキンサイクルシステム６の各部品を制御するためのコントローラ７と、を備える。
【００１２】
エンジン１は、ガソリンエンジンである。エンジン１のクランクシャフト１３の一端にはクランクプーリ１２が設けられる。
【００１３】
モータジェネレータ２は、ロータに永久磁石を埋設し、ステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータである。モータジェネレータ２は、電力の供給を受けて回転駆動する電動機としての機能と、ロータが外力により回転しているときにステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機としての機能と、を有する。
【００１４】
バッテリ３は、モータジェネレータ２などの各種の電気部品に電力を供給するとともに、モータジェネレータ２で発電された電力を蓄える。
【００１５】
インバータ４は、直流と交流の２種類の電気を相互に変換する電流変換機である。インバータ４は、バッテリ３からの直流を任意の周波数の三相交流に変換してモータジェネレータ２に供給する。一方、モータジェネレータ２が発電機として機能するときは、モータジェネレータ２からの三相交流を直流に変換してバッテリ３に供給する。
【００１６】
駆動系５は、第１クラッチ５１と、自動変速機５２と、第２クラッチ５３と、プロペラシャフト５４と、終減速差動装置５５と、ドライブシャフト５６と、を備える。
【００１７】
第１クラッチ５１は、エンジン１とモータジェネレータ２との間に設けられる。第１クラッチ５１は、第１ソレノイドバルブ５１１によって油流量及び油圧を制御して連続的にトルク容量を変化させることのできる湿式多板クラッチである。第１クラッチ５１は、トルク容量を変化させることで、締結状態、スリップ状態（半クラッチ状態）及び解放状態の３つの状態に制御される。
【００１８】
自動変速機５２は、前進７段・後進１段の有段変速機である。自動変速機５２は、４組の遊星歯車機構と、遊星歯車機構を構成する複数の回転要素に接続されてそれらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素（３組の多板クラッチ、４組の多板ブレーキ、２組のワンウェイクラッチ）と、を備える。各摩擦締結要素への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素の締結・解放状態を変更することで変速段が切り替わる。
【００１９】
第２クラッチ５３は、第２ソレノイドバルブ５３１によって油流量及び油圧を制御して連続的にトルク容量を変化させることのできる湿式多板クラッチである。第２クラッチ５３は、トルク容量を変化させることで、締結状態、スリップ状態（半クラッチ状態）及び解放状態の３つの状態に制御される。本実施形態では、自動変速機５２が備える複数の摩擦締結要素の一部を第２クラッチ５３として流用する。
【００２０】
プロペラシャフト５４は、自動変速機５２の出力軸と終減速差動装置５５の入力軸とを接続する。
【００２１】
終減速差動装置５５は、終減速装置と差動装置とを一体化したものであり、プロペラシャフト５４の回転を減速させた上で左右のドライブシャフト５６に伝達する。また、カーブ走行時など、左右のドライブシャフト５６の回転速度に速度差を生じさせる必要があるときには、自動的に速度差を与えて円滑な走行ができるようにする。左右のドライブシャフト５６の先端にはそれぞれ後輪５７が取り付けられる。
【００２２】
ランキンサイクルシステム６は、エンジン１の冷却水からエンジン１の廃熱を冷媒に回収し、回収した廃熱を動力として回生するシステムである。ランキンサイクルシステム６については図２を参照して詳しく説明する。なお、エンジン１の廃熱の回収は、エンジン１の冷却水ではなく排気ガスから回収しても構わない。
【００２３】
図２は、ランキンサイクルシステム６の概略構成図である。
【００２４】
図２に示すように、ランキンサイクルシステム６は、冷媒通路６１と、ポンプ６２と、蒸発器６３と、圧力センサ６４と、開閉弁６５と、膨張機６６と、凝縮器６７と、を備える。
【００２５】
冷媒通路６１は、冷媒が循環する通路である。冷媒通路６１は、ポンプ６２と蒸発器６３とを接続する第１通路６１Ａと、蒸発器６３と膨張機６６とを接続する第２通路６１Ｂと、膨張機６６と凝縮器６７とを接続する第３通路６１Ｃと、凝縮器６７とポンプ６２とを接続する第４通路６１Ｄと、を備える。なお、本実施形態では冷媒として約８０［℃］から９０［℃］程度で蒸発する冷媒を使用しているが、蒸発する温度はこれに限られるものではなく、エンジン１の仕様や目的に応じて適宜最適なものを選択すれば良い。
【００２６】
ポンプ６２は、電動ポンプ６２であり、液体の冷媒を蒸発器６３に圧送する。
【００２７】
蒸発器６３は、エンジン１を冷却した後の高温の冷却水と、ポンプ６２によって圧送されてきた液体の冷媒と、の間で熱交換を行わせ、液体の冷媒を加熱して気化させる。
【００２８】
圧力センサ６４は、膨張機６６の上流に位置するように、第２通路６１Ｂに設けられる。圧力センサ６４は、第２通路６１Ｂを流れる冷媒の圧力（以下「冷媒圧力」という。）を検出する。
【００２９】
開閉弁６５は、膨張機６６の上流に位置するように、第２通路６１Ｂに設けられる。開閉弁６５は、コントローラ７によって制御されて、第２通路６１Ｂを開閉する。開閉弁６５を開くことで、蒸発器６３で気化された冷媒が膨張機６６に流入する。
【００３０】
膨張機６６は、回転軸６６１と、回転軸６６１の一端に設けられたタービン６６２と、回転軸６６１の他端に設けられた膨張機プーリ６６３（図１参照）と、を備える。
【００３１】
タービン６６２は、蒸発器６３で気化された冷媒を膨張させることによって熱を回転エネルギに変換する蒸気タービンである。
【００３２】
膨張機プーリ６６３は、ベルト１１を介してクランクプーリ１２に機械的に連結される。膨張機プーリ６６３と回転軸６６１との間には電磁クラッチ６６４が介装されており、必要に応じて膨張機６６をエンジン１から切り離すことができるようになっている。
【００３３】
凝縮器６７は、凝縮器６７に流入してきた気体の冷媒と、外気と、の間で熱交換を行わせ、気体の冷媒を冷却して液化させる。凝縮器６７によって液化された冷媒は、ポンプ６２によって再び蒸発器６３に圧送され、冷媒通路６１を循環する。
【００３４】
コントローラ７は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００３５】
コントローラ７には、アクセルストロークセンサ６０、車速センサ６１、エンジン回転センサ６２、モータジェネレータ回転センサ６３及びＳＯＣ（State Of Charge）センサ６４などのハイブリッド車両１００の走行状態を検出するための各種センサの検出信号が入力される。
【００３６】
アクセルストロークセンサ６０は、目標駆動トルクとしてのアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル操作量」という。）を検出する。車速センサ６１は、ハイブリッド車両１００の車速を検出する。エンジン回転センサ６２は、クランクシャフト１３の回転速度（以下「エンジン回転速度」という。）を検出する。モータジェネレータ回転センサ６３は、モータジェネレータ２の回転速度（以下「モータ回転速度」という。）を検出する。ＳＯＣセンサ６４は、バッテリ蓄電量を検出する。
【００３７】
そしてコントローラ７は、検出したハイブリッド車両１００の走行状態に応じてＥＶ（Electric Vehicle）走行モード又はＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）走行モードのいずれか一方を目標走行モードとして選択する。
【００３８】
なお、ＥＶ走行モードは、第１クラッチ５１を解放し、モータジェネレータ２のみを動力源としてハイブリッド車両１００を駆動する走行モードである。ＨＥＶ走行モードは、第１クラッチ５１を締結し、エンジン１を動力源として含みながらハイブリッド車両１００を駆動する走行モードである。
【００３９】
図３は、車速とアクセル操作量とに基づいて、目標走行モードを選択するマップである。このマップは、予備実験等によって予め作成されたものであり、コントローラ７に記憶されている。
【００４０】
目標走行モード選択マップには、実線で示したＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの走行モード切替線（以下「エンジン始動線」という。）と、破線で示したＨＥＶモードからＥＶモードへの走行モード切替線（以下「エンジン停止線」という。）と、が設定される。
【００４１】
現在の走行モードがＥＶ走行モードのときは、車速とアクセル操作量とに基づいて定まる動作点がエンジン始動線の上方にあれば、目標走行モードがＨＥＶ走行モードに設定される。一方で、動作点がエンジン始動線の下方にあれば、目標走行モードがＥＶ走行モードに設定される。
【００４２】
また、現在の走行モードがＨＥＶ走行モードのときは、動作点がエンジン停止線の下方にあれば、目標走行モードがＥＶ走行モードに設定される。一方で、動作点がエンジン停止線の上方にあれば、目標走行モードがＨＥＶ走行モードに設定される。
【００４３】
ここで従来は、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに移行するときに、第１クラッチ５１を半クラッチ状態にしてモータジェネレータ２の動力によってエンジン１をクランキングし、再始動させていた。このエンジン１を再始動させるときのクランキング開始時には、モータジェネレータ２に、静止状態のクランクシャフト１３を回転させるために必要なトルク（以下「起動トルク」という。）が負荷として入力される。
【００４４】
そこで従来は、この起動トルクによってモータジェネレータ２の出力軸の回転速度が低下してショックが発生しないように、エンジン再始動時に起動トルク分だけモータトルクを増大させていた。そのため、ＥＶ走行モード時に、この起動トルク分だけ余力を残した状態で、モータジェネレータ２を駆動する必要があった。つまり、モータジェネレータ２で発生させることのできる最大トルク（以下「最大モータトルク」という。）からこの起動トルクを減じた制限トルクの範囲内でしか、モータジェネレータ２を駆動することができなかった。
【００４５】
そこで本実施形態では、ＥＶ走行モード中に、膨張機６６によってエンジン１のクランクシャフト１３を回転させておくこととした。これにより、エンジン再始動時にモータジェネレータ２によってエンジン１をクランキングする必要がなくなるので、ＥＶ走行モード時にモータトルクを最大モータトルクまで増大させることができる。その結果、従来よりも走行中のＥＶ走行の割合を増やすことができ、燃費を向上させることができる。以下、この本実施形態によるハイブリッド車両１００の制御について説明する。
【００４６】
図４は、本実施形態によるハイブリッド車両１００の制御について説明するフローチャートである。コントローラ７は、本ルーチンをハイブリッド車両１００の走行中に所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）で実行する。
【００４７】
ステップＳ１において、コントローラ７は、現在の走行モードを判定する。コントローラ７は現在の走行モードがＨＥＶ走行モードであればステップＳ２の処理を行う。一方で、現在の走行モードがＥＶ走行モードであればステップＳ４の処理を行う。
【００４８】
ステップＳ２において、コントローラ７は、図３の目標走行モード選択マップを参照し、車速とアクセル操作量とに基づいて、目標走行モードがＥＶ走行モードであるかを判定する。コントローラ７は、目標走行モードがＥＶ走行モードでなければ今回の処理を終了する。一方で、目標走行モードがＥＶ走行モードであればステップＳ３の処理を行う。
【００４９】
ステップＳ３において、コントローラ７は、ＨＥＶ走行モードからＥＶ走行モードへの移行処理（以下「ＥＶモード移行処理」という。）を実施する。ＥＶ走行モード移行処理の詳細については、図５を参照して後述する。
【００５０】
ステップＳ４において、コントローラ７は、図３の目標走行モード選択マップを参照し、車速とアクセル操作量とに基づいて、目標走行モードがＨＥＶ走行モードであるかを判定する。コントローラ７は、目標走行モードがＨＥＶ走行モードでなければステップＳ５の処理を行う。一方で、目標走行モードがＨＥＶ走行モードであればステップＳ６の処理を行う。
【００５１】
ステップＳ５において、コントローラ７は、ＥＶ走行モード処理を実施する。ＥＶ走行モード処理の詳細については、図８を参照して後述する。
【００５２】
ステップＳ６において、コントローラ７は、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの移行処理（以下「ＨＥＶモード移行処理」という。）を実施する。ＨＥＶ走行モード移行処理の詳細については、図１０を参照して後述する。
【００５３】
図５は、ＥＶ走行モード移行処理について説明するフローチャートである。
【００５４】
ステップＳ３１において、コントローラ７は、後述する図６のマップを参照し、膨張機６６の回転速度（以下「膨張機回転速度」という。）Ｎｒａｎと冷媒圧力Ｐｒｅｆとに基づいて、膨張機６６のトルク（以下「膨張機トルク」という。）Ｔｒａｎを算出する。
【００５５】
ステップＳ３２において、コントローラ７は、後述する図７のテーブルを参照し、エンジン水温に基づいて、エンジン１を構成する部品間の摺動摩擦によって生じる負のトルクの絶対値（以下「フリクショントルク」という。）Ｔｆｒｉを算出する。
【００５６】
ステップＳ３３において、コントローラ７は、第１クラッチ５１を解放し、エンジン１への燃料供給を停止する。
【００５７】
ステップＳ３４において、コントローラ７は、膨張機６６を駆動してエンジン１を空回りさせるエンジン１の空回し運転を実施するか否かを判定する。具体的には、膨張機トルクＴｒａｎがフリクショントルクＴｆｒｉよりも大きいか否かを判定する。コントローラ７は、膨張機トルクＴｒａｎがフリクショントルクＴｆｒｉよりも大きければ、ステップＳ３５の処理を行う。一方で、膨張機トルクＴｒａｎがフリクショントルクＴｆｒｉ以下であれば、ステップＳ３７の処理を行う。
【００５８】
ステップＳ３５において、コントローラ７は、開閉弁６５を開き、電磁クラッチ６６４を締結する。これにより、ＥＶ走行時に冷媒が冷媒通路６１を循環してタービン６６２が回転し、タービン６６２の回転に連動して回転軸６６１及び膨張機プーリ６６３が回転する。その結果、ベルト１１を介してクランクシャフト１３が回転させられてエンジン１が空回りする。
【００５９】
ステップＳ３６において、コントローラ７は、走行モードをＥＶ走行モードに設定する。
【００６０】
ステップＳ３７において、コントローラ７は、開閉弁６５を閉じ、電磁クラッチ６６４を解放する。これにより、ＥＶ走行の間、第２通路６１Ｂの圧力を保持しておくことができる。そのため、エンジン再始動後のＨＥＶ走行時に開閉弁６５を開けば、この保持した圧力でタービン６６２を回転させることができるので、ランキンサイクルシステム６によってハイブリッド車両１００の動力をより効率的にアシストすることができる。
【００６１】
図６は、膨張機回転速度Ｎｒａｎと冷媒圧力Ｐｒｅｆとに基づいて、膨張機トルクＴｒａｎを算出するマップである。このマップは、予備実験等によって予め作成されたものであり、コントローラ７に記憶されている。
【００６２】
図６に示すように、膨張機トルクＴｒａｎは、膨張機回転速度Ｎｒａｎが小さく、冷媒圧力Ｐｒｅｆが高いときほど大きくなる。
【００６３】
図７は、エンジン水温に基づいて、フリクショントルクＴｆｒｉを算出するテーブルである。このテーブルは、予備実験等によって予め作成されたものであり、コントローラ７に記憶されている。
【００６４】
図７に示すように、エンジン水温が低いときほどフリクショントルクは大きくなる。これは、エンジン水温が低いときほど、エンジン１を構成する部品間に供給される潤滑油の粘度が大きくなるためである。
【００６５】
図８は、ＥＶ走行モード処理について説明するフローチャートである。
【００６６】
ステップＳ５１において、コントローラ７は、エンジン回転速度Ｎｅを読み込む。
【００６７】
ステップＳ５２において、コントローラ７は、後述する図９のテーブルを参照し、ＥＶ走行中のエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、ＥＶ走行中のモータトルクの上限値を設定する。ＥＶ走行中のエンジン回転速度Ｎｅは、膨張機回転速度Ｎｒａｎと、膨張機プーリ６６３のプーリ径及びクランクプーリ１２のプーリ径から定まるプーリ比と、に基づいて算出される。
【００６８】
ステップＳ５３において、コントローラ７は、設定されたモータトルクの上限値を超えない範囲でモータジェネレータ２を駆動し、ＥＶ走行を実施する。
【００６９】
図９は、ＥＶ走行中のエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、ＥＶ走行中のモータトルクの上限値を設定するテーブルである。このテーブルは、予備実験等によって予め作成されたものであり、コントローラ７に記憶されている。
【００７０】
図９に示すように、ＥＶ走行中のエンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度以上であれば、モータトルクの上限値は、最大モータトルクに設定される。自立始動可能速度は、混合気の吸入及び圧縮を行うことができ、その吸入、圧縮された混合気を点火することで、エンジン１の自立運転を開始させることができる回転速度である。本実施形態では２００[ｒｐｍ]に設定しているが、これに限られるものではなく、エンジン１仕様に応じて適宜設定すれば良い。
【００７１】
そして、ＥＶ走行中のエンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度よりも低くなるにつれて、モータトルクの上限値が小さくなるように設定される。これは、ＥＶ走行中のエンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度より低ければ、エンジン再始動時に、モータジェネレータ２によってエンジン回転速度Ｎｅを自立始動可能速度まで上昇させる必要があるためである。つまり、エンジン再始動時に第１クラッチ５１を半クラッチ状態にして、最大トルクとモータトルクの上限値との差分（以下「エンジン始動分トルク」という。）をモータジェネレータ２によってエンジン１に入力する必要があるためである。
【００７２】
図１０は、ＨＥＶ走行モード移行処理について説明するフローチャートである。
【００７３】
ステップＳ６１において、コントローラ７は、エンジン回転速度Ｎｅ及びモータ回転速度Ｎｍを読み込む。
【００７４】
ステップＳ６２において、コントローラ７は、後述するエンジン再始動中フラグが０に設定されているかを判定する。コントローラ７は、エンジン再始動中フラグが０に設定されていればステップＳ６３の処理を行う。一方で、エンジン再始動中フラグが１に設定されていればステップＳ６５の処理を行う。なお、エンジン再始動中フラグはハイブリッド車両１００の始動時には０に設定される。
【００７５】
ステップＳ６３において、コントローラ７は、エンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度以上かを判定する。コントローラ７は、エンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度以上であればステップＳ６４の処理を行う。一方で、エンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度未満であればステップＳ７０の処理を行う。
【００７６】
ステップＳ６４において、コントローラ７は、モータジェネレータ２によるクランキングを実施せず、空回し運転中のエンジン１に対して燃料噴射及び点火を行い、エンジン１を自立始動させる。
【００７７】
ステップＳ６５において、コントローラ７は、エンジン回転速度Ｎｅがモータ回転速度Ｎｍまで上昇し、エンジン回転速度Ｎｅとモータ回転速度Ｎｍとが等しくなったかを判定する。コントローラ７は、エンジン回転速度Ｎｅがまだモータ回転速度Ｎｍまで上昇しておらず、エンジン回転速度Ｎｅとモータ回転速度Ｎｍとが等しくなければステップＳ６６の処理を行う。一方で、エンジン回転速度Ｎｅとモータ回転速度Ｎｍとが等しくなっていればステップＳ６７の処理を行う。
【００７８】
ステップＳ６６において、コントローラ７は、エンジン再始動中フラグを１に設定する。エンジン再始動中フラグは、空回し運転中のエンジン１に対して燃料噴射及び点火を行い、エンジン１を自立始動させるときに、エンジン回転速度Ｎｅとモータ回転速度Ｎｍとが等しくなるまで１に設定されるフラグである。
【００７９】
ステップＳ６７において、コントローラ７は、エンジン再始動中フラグを０に設定する。
【００８０】
ステップＳ６８において、コントローラ７は、第１クラッチ５１を締結する。このように、エンジン回転速度Ｎｅとモータ回転速度Ｎｍとが等しくなったときに第１クラッチ５１を締結することで、第１クラッチ締結時のショックを抑制する。
【００８１】
ステップＳ６９において、コントローラ７は、走行モードをＨＥＶ走行モードに設定する。コントローラ７は、走行モードをＨＥＶ走行モードに設定した後、開閉弁６５を開き、電磁クラッチ６６４を締結することによって、タービン６６２の回転に連動してクランクシャフト１３を回転させ、ランキンサイクルシステム６によってハイブリッド車両１００の動力をアシストする。
【００８２】
ステップＳ７０において、コントローラ７は、モータトルクを最大モータトルクまで上昇させるとともに、第１クラッチ５１を半クラッチ状態にしてモータジェネレータ２によってエンジン１をクランキングし、再始動させる。
【００８３】
図１１は、本実施形態によるハイブリッド車両１００の制御の動作を示すタイムチャートである。なお、発明の理解を容易にするため、本実施形態による動作を細実線で示し、従来例による動作を破線で示し、共通の動作を太実線で示した。
【００８４】
時刻ｔ１でアクセルペダルが戻されると、アクセル操作量の低下に応じて目標駆動トルクがモータトルクのみで走行可能なトルクまで低下する。
【００８５】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、駆動トルクが目標駆動トルクとなるように、エンジン１トルク及びモータトルクを低下させる。
【００８６】
時刻ｔ２で、モータトルクが目標駆動トルクになると、第１クラッチ５１を解放するとともに、燃料噴射を停止してエンジン１の自立運転を停止し、モータトルクのみで走行するＥＶ走行を開始する。そして、膨張機トルクＴｒａｎとフリクショントルクＴｆｒｉとを比較して、エンジン１の空回し運転を実施するかどうかを判定する。
【００８７】
ここでは、膨張機トルクＴｒａｎがフリクショントルクＴｆｒｉよりも大きいので、エンジン１の空回し運転を実施するために、開閉弁６５を開き、電磁クラッチ６６４を締結する。これにより、冷媒が冷媒通路６１を循環してタービン６６２が回転し、タービン６６２の回転に連動して回転軸６６１及び回転軸６６１の他端に設けられた膨張機プーリ６６３が回転する。その結果、ベルトを介してクランクシャフト１３が回転させられてエンジン１の空回し運転が実施される。
【００８８】
時刻ｔ３でアクセルペダルが踏み込まれると、アクセル操作量の増加に応じて目標駆動トルクが最大モータトルクまで増加する。
【００８９】
ここで従来は、モータジェネレータ２によってエンジン１をクランキングし、再始動させていたので、制限トルクの範囲内でしかモータジェネレータ２を駆動することができなかった。そのため、目標駆動トルクが制限トルクよりも大きい最大モータトルクになった時刻ｔ３の時点で、ＨＥＶ走行に移行するためにエンジン１を再始動させる必要があった。
【００９０】
これに対して、本実施形態では、ＥＶ走行中にエンジン１の空回し運転を実施することで、モータジェネレータ２によるクランキングを実施せずに、空回し運転中のエンジン１に対して燃料噴射及び点火を行い、エンジン１を自立始動させることができる。そのため、モータジェネレータ２を最大モータトルクで駆動することができ、時刻ｔ３以降もＥＶ走行を実施することができる。
【００９１】
時刻ｔ４でアクセルペダルがさらに踏み込まれ、アクセル操作量がさらに増加して目標駆動トルクが最大モータトルクよりも大きくなると、ＨＥＶ走行への移行処理が行われる。ここでは、空回し運転中のエンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度以上なので、空回し運転中のエンジン１に対して燃料噴射及び点火を行い、エンジン１を自立始動させる。
【００９２】
そして、時刻ｔ５でエンジン回転速度Ｎｅとモータ回転速度Ｎｍとが等しくなると第１クラッチ５１が締結される。
【００９３】
このように、本実施形態の場合は、従来と比較して、目標駆動トルクが最大トルクとなっている時刻ｔ３から時刻ｔ４においてＥＶ走行を実施できるので、燃費を向上させることができる。
【００９４】
以上説明した本実施形態によれば、ランキンサイクルシステム６によってエンジン１の廃熱を動力として回生し、その回生した動力でＥＶ走行時にエンジン１の空回し運転を実施することにした。
【００９５】
これにより、ＥＶ走行からＨＥＶ走行に移行するときのエンジン再始動時において、空回し運転中のエンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度以上であれば、空回し運転中のエンジン１に対して燃料噴射及び点火を行うことで、エンジン１を自立始動させることができる。つまり、モータジェネレータ２によるクランキングを実施せずに、エンジン１を自立始動させることができる。
【００９６】
そのため、ＥＶ走行時に、起動トルク分の余力を残した状態でモータジェネレータ２を駆動する必要がなくなる。つまり、空回し運転中のエンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度以上であれば、モータトルクの上限値を最大モータトルクに設定することができ、ＥＶ走行時に最大モータトルクまでモータジェネレータ２の出力を増大させることができる。したがって、走行中におけるＥＶ走行の割合を増やすことができるので、燃費を向上させることができる。
【００９７】
一方で、空回し運転中のエンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度未満であれば、エンジン回転速度Ｎｅが低くなるほどモータトルクの上限値が小さくなるように設定する。
【００９８】
そして、ＥＶ走行からＨＥＶ走行に移行するときのエンジン再始動時において、空回し中のエンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度未満であれば、エンジン再始動時のエンジン回転速度Ｎｅに応じたエンジン始動分トルクをモータジェネレータ２によってエンジン１に入力し、モータジェネレータ２によるクランキングの補助を行ってエンジン１を再始動する。
【００９９】
このとき、既に自立始動可能速度未満で回転しているクランクシャフト１３を自立始動可能速度まで上昇させるために必要なエンジン始動分トルクは、クランクシャフト１３を静止させた状態から回転させるために必要な起動トルクよりも小さい。
【０１００】
そのため、空回し運転中のエンジン回転速度Ｎｅが自立始動可能速度未満のときに設定されるモータトルクの上限値（最大モータトルク−エンジン始動分トルク）も、従来の制限トルク（最大モータトルク−起動トルク）よりも大きくすることができる。したがって、走行中におけるＥＶ走行の割合を増やすことができるので、より一層燃費を向上させることができる。
【０１０１】
また本実施形態によれば、フリクショントルクＴｆｒｉが膨張機トルクＴｒａｎより大きいときは、ランキンサイクルシステム６の開閉弁６５を閉じるとともに、電磁クラッチ６６４を解放してエンジン１の空回し運転を実施しないことした。
【０１０２】
これは、フリクショントルクＴｆｒｉが膨張機トルクＴｒａｎより大きければ、エンジン１の空回し運転を実施してもエンジン回転速度Ｎｅを自立始動可能速度以上に維持することが難しい。そのため、このような場合は、むしろランキンサイクルシステム６の開閉弁６５を閉じて第２冷媒通路６１の圧力を保持しておくことで回生動力を溜めておき、エンジン１再始動後のＨＥＶ走行時にこの回生動力で駆動力をアシストした方が効率的なためである。
【０１０３】
このようにすることで、ＨＥＶ走行時にこの回生動力分だけエンジントルクを抑えることができるので、燃費を向上させることができる。
【０１０４】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【０１０５】
例えば、第１クラッチ５１を遊星歯車機構に置き換えても良い。
【０１０６】
また、ハイブリッド車両１００の第２クラッチ５３は、モータジェネレータ２と自動変速機４２との間に別途に設けても良いし、自動変速機５２の後方に別途に設けても良い。またこれらに限らず、第２クラッチ５３は、モータジェネレータ２から駆動輪５７までの間に設けてあれば良い。
【符号の説明】
【０１０７】
１    エンジン
２    モータジェネレータ（モータ）
６    ランキンサイクルシステム（廃熱回生装置）
１１    ベルト（回生動力伝達機構）
１２    クランクプーリ（回生動力伝達機構）
５１    第１クラッチ（伝達量調節器）
６３    熱交換器（蒸発器）
６５    開閉弁（流量調整弁）
６６    膨張機
１００    ハイブリッド車両
６６３    膨張機プーリ（回生動力伝達機構）
６６４    電磁クラッチ（クラッチ）
Ｓ３１    回生動力推定手段
Ｓ３２    摩擦力推定手段
Ｓ３５    クラッチ制御手段
Ｓ３７    流量調整弁制御手段、クラッチ制御禁止手段
Ｓ５２    モータ出力設定手段
Ｓ６３    エンジン始動手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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