(57)【要約】【課題】エンジンを始動する際にモータの状態に応じて適切な始動方法を選択し、スタータの耐久性を確保しつつ、いかなる状況においても確実にエンジン始動を行うことのできるハイブリッド電気自動車の制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン停止中の車両走行時において、エンジンの始動要求があった際に、モータ４が使用可能状態でない場合（Ｓ１がＮｏ）又は使用制限状態である場合（Ｓ２がＮｏ）、モータ使用可能トルクがエンジン始動に要する閾値に達しない場合（Ｓ３がＮｏ）には、押し掛け始動判定を行い（Ｓ５）、押し掛け始動可能な場合は押し掛けによりエンジンを始動し（Ｓ７）、押し掛け始動不可能な場合はスタータによりエンジンを始動する（Ｓ６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としてエンジン及びモータを備えたハイブリッド電気自動車の制御装置であって、
前記エンジン及び前記モータとの間に設けられ、当該エンジンから当該モータを介して駆動輪へと伝達される当該エンジンの駆動力の接続及び遮断を行うクラッチと、
前記モータの状態を検出するモータ状態検出手段と、
前記エンジン停止状態での車両走行中に、当該エンジンの始動要求があったとき、前記モータ状態検出手段により前記モータが正常状態にあることが検出された場合には、前記モータにより前記エンジンを始動し、前記モータ状態検出手段により前記モータによるエンジン始動が不可能な状態が検出された場合には、前記クラッチを接続させていき、前記駆動輪側からの回転駆動力による押し掛け始動により前記エンジンを始動させるエンジン始動制御手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項２】
前記モータ状態検出手段は、前記モータの駆動が不可能な状態を、前記モータによるエンジン始動が不可能な状態として検出することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記モータ状態検出手段は、前記モータの発生可能な駆動トルクが制限されている状態を、前記モータによるエンジン始動が不可能な状態として検出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電気自動車の制御装置。
【請求項４】
前記モータ状態検出手段は、前記モータの発生可能な駆動トルクが前記エンジンの始動に必要な駆動トルクの閾値以下である状態を、前記モータによるエンジン始動が不可能な状態として検出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項５】
前記モータと前記駆動輪との間には複数の変速段を有する変速機を備え、
前記エンジン始動制御手段は、前記クラッチの出力側の回転数及び前記変速機の変速段の少なくとも一方に基づき定められる押し掛け始動条件を満たす場合にのみ、前記押し掛け始動を行い、当該押し掛け始動条件を満たさない場合には、スタータにより前記エンジンを始動することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項６】
前記押し掛け始動条件は、前記クラッチ接続時のトルクショックが所定範囲となり、且つ前記押し掛け始動に要するトルクを達成可能な運転領域であることを特徴とする請求項５記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド電気自動車の制御装置に係り、詳しくはエンジン停止状態にある車両走行中からエンジンを始動させるエンジン始動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費や排ガス性能の向上等を目的に、駆動源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド電気自動車が開発されている。
例えばエンジンとモータとの間にクラッチが設けられ、当該クラッチの断接により駆動源の切替を行うことができるハイブリッド電気自動車がある。このようなハイブリッド電気自動車においては、エンジンを停止させクラッチを遮断しておくことで、モータのみでの走行を行うことができる。そして、モータの駆動トルクのみでは要求される駆動トルクを達成できないような場合には、エンジンを始動してクラッチを接続することで、エンジンとモータとを合わせた駆動トルクを使用することができる。
【０００３】
当該ハイブリッド電気自動車において、車両走行中にエンジンを始動する方法としては、クラッチを接続しモータの駆動トルクによりエンジンの回転を立ち上げてエンジン始動を行う方法が開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ハイブリッド電気自動車において、停止中のエンジンを始動させる際に、常にモータの駆動トルクを正常に発揮できるとは限らない。
例えば、故障等によりモータの使用が完全に不可能な場合や、モータへ電力を供給するバッテリの蓄電量（以下ＳＯＣ：State Of Chargeという）が低くモータの使用可能トルクが制限されている場合等には、上記特許文献１のようなモータの駆動トルクによるエンジン始動を行うことはできない。
【０００６】
一方で、エンジンの始動のたびにスタータを用いて始動することとすると、スタータを多用することとなり、スタータの製品寿命が短くなるという問題もある。
本発明はこのような問題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、エンジンを始動する際にモータの状態に応じて適切な始動方法を選択し、スタータの耐久性を確保しつつ、確実なエンジン始動を行うことのできるハイブリッド電気自動車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】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１のハイブリッド電気自動車の制御装置では、駆動源としてエンジン及びモータを備えたハイブリッド電気自動車の制御装置であって、前記エンジン及び前記モータとの間に設けられ、当該エンジンから当該モータを介して駆動輪へと伝達される当該エンジンの駆動力の接続及び遮断を行うクラッチと、前記モータの状態を検出するモータ状態検出手段と、前記エンジン停止状態での車両走行中に、当該エンジンの始動要求があったとき、前記モータ状態検出手段により前記モータが正常状態にあることが検出された場合には、前記モータにより前記エンジンを始動し、前記モータ状態検出手段により前記モータによるエンジン始動が不可能な状態が検出された場合には、前記クラッチを接続させていき、前記駆動輪側からの回転駆動力による押し掛け始動により前記エンジンを始動させるエンジン始動制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項２のハイブリッド電気自動車の制御装置では、請求項１において、前記モータ状態検出手段は、前記モータの駆動が不可能な状態を、前記モータによるエンジン始動が不可能な状態として検出することを特徴としている。
請求項３のハイブリッド電気自動車の制御装置では、請求項２において、前記モータ状態検出手段は、前記モータの発生可能な駆動トルクが制限されている状態を、前記モータによるエンジン始動が不可能な状態として検出することを特徴としている。
【０００９】
請求項４のハイブリッド電気自動車の制御装置では、請求項１から３のいずれかにおいて、前記モータ状態検出手段は、前記モータの発生可能な駆動トルクが前記エンジンの始動に必要な駆動トルクの閾値以下である状態を、前記モータによるエンジン始動が不可能な状態として検出することを特徴としている。
請求項５のハイブリッド電気自動車の制御装置では、請求項１から４のいずれかにおいて、前記モータと前記駆動輪との間には複数の変速段を有する変速機を備え、前記エンジン始動制御手段は、前記クラッチの出力側の回転数及び前記変速機の変速段の少なくとも一方に基づき定められる押し掛け始動条件を満たす場合にのみ、前記押し掛け始動を行い、当該押し掛け始動条件を満たさない場合には、スタータにより前記エンジンを始動することを特徴としている。
【００１０】
請求項６のハイブリッド電気自動車の制御装置では、請求項５において、前記押し掛け始動条件は、前記クラッチ接続時のトルクショックが所定範囲となり、且つ前記押し掛け始動に要するトルクを達成可能な運転領域であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
上記手段を用いる本発明の請求項１から４のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、モータが正常状態にある場合には、モータによりエンジン始動することで、静寂なエンジン始動を行うことができる。
一方で、モータの駆動が不可能な状態であったり、モータの発生可能な駆動トルクに制限がかかっていたり、エンジン始動に要する駆動トルクを発生させることができなかったりするような、モータによるエンジン始動が不可能な状態である場合には、モータによるエンジン始動を行わず、クラッチを接続させていくことで、駆動輪側からの回転駆動力による押し掛け始動によりエンジンを始動する。
【００１２】
このようにエンジンの始動の際に、スタータを用いず車両が走行している力を利用しての押し掛け始動を行うことで、スタータの使用頻度の増加を防ぎつつ、円滑な始動を行うことができる。
請求項５のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、クラッチの出力側の回転数及び変速機の変速段の少なくとも一方に基づく押し掛け始動条件を満たす場合にのみ、押し掛け始動を行い、当該条件を満たさない場合にはスタータを使用したエンジン始動を行うこととする。
【００１３】
このように押し掛け始動とスタータ始動とを使い分けることで、運転状態に応じたエンジン始動を行うことができる。これにより、スタータの使用頻度を極力抑えつつ、確実なエンジン始動を行うことができる。
請求項６のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、押し掛け始動条件を、クラッチ接続時のトルクショックが所定範囲となり、且つ押し掛け始動に要するトルクを達成可能な運転領域とする。
【００１４】
押し掛け始動条件をこのような条件とすることで、確実な押し掛け始動を行うことができるとともに、押し掛け始動に伴うトルクショックを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態におけるハイブリッド電気自動車の制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置のＥＣＵが実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置のＥＣＵによる押し掛け始動判定のためのマップである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態におけるハイブリッド電気自動車の制御装置の概略構成を示したブロック図であり、同図に基づき説明する。
図１に示す車両１は、駆動源としてエンジン２及びモータ４を備えるハイブリッド電気自動車である。
【００１７】
エンジン２は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の一般的に自動車に用いられる原動機であり、ここでは特にその種類を問わない。当該エンジン２には、当該エンジン２を始動するスタータ２ａが設けられている。当該スタータ２ａは図示しない補機バッテリからの電力供給により駆動し、ギヤを介してエンジン２のクランキングを行うことでエンジン２を始動させるものである。
【００１８】
エンジン２とモータ４との間にはクラッチ６が設けられており、当該クラッチ６の入力軸（入力側）にはエンジン２の出力軸が、当該クラッチ６の出力軸（出力側）にはモータ４の回転軸がそれぞれ連結されている。
モータ４は発電も可能な例えば永久磁石式同期電動機であり、モータ４の回転軸は変速機８の入力軸と連結されている。変速機８は複数のギヤを備えており、選択された変速段に応じたギヤを介することで入力された駆動力を変速して、当該変速機８の出力軸に伝達する。そして、変速機８の出力軸からプロペラシャフト１０、差動装置１２、及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６へと駆動力が伝達されるよう構成されている。
【００１９】
また、モータ４は、車両１に搭載されたバッテリ１８とインバータ２０を介して接続されており、当該バッテリ１８からの電力供給を受けてトルクを発生させる。バッテリ１８は例えばリチウムイオン、ニッケル水素等の二次電池であり、インバータ２０がバッテリ１８からの直流電力を交流電力に変換してモータ４に電力を供給する。一方、車両減速時等には、モータ４が発電機（ジェネレータ）として機能し、回生駆動する。つまり、駆動輪１６から逆に伝達される駆動力によりモータ４が交流電力を発電するとともに、このときモータ４が発生する回生トルクが駆動輪１６に対する制動トルクとして作用し、いわゆる回生ブレーキとして機能する。そして、この交流電力は、インバータ２０によって直流電力に変換された後、バッテリ１８に充電されることで、駆動輪１６の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
【００２０】
当該構成の車両１は、クラッチ６が遮断状態にあるときには、モータ４の回転軸のみが変速機８を介して駆動輪１６と機械的に接続されることになる。つまり、モータ４により発生するトルク（以下、モータトルクという）のみが車両１の駆動トルク又は制動トルクとして駆動輪１６に伝達される。
一方、クラッチ６が接続状態にあるときには、エンジン２の出力軸がモータ４の回転軸を介して変速機８、駆動輪１６等と機械的に接続されることとなる。つまり、このときモータトルクを０として、エンジン２のみを作動した場合にはエンジン２により発生するトルク（以下、エンジントルクという）のみが車両１の駆動トルク又は制動トルクとなる。また、モータ４も作動させればモータトルクとエンジントルクとの和が車両１の駆動トルク又は制動トルクとなる。
【００２１】
車両１には、このようなモータトルク及びエンジントルクの配分の調整等をすべく、エンジン２、モータ４、クラッチ６、及び変速機８を統合的に制御するＥＣＵ（電子コントロールユニット）２２が搭載されている。
ＥＣＵ２２には、各エンジン２、モータ４、クラッチ６、変速機８それぞれの制御ユニット（図示せず）とＣＡＮ（Controller Area Network）等を用いて通信可能に接続されている。
【００２２】
例えば、ＥＣＵ２２は、エンジン２からエンジン回転数情報、モータ４からモータ回転数情報及びモータトルク情報、変速機８から現在選択されている変速段情報、バッテリ１８からＳＯＣ情報等の各種情報を取得する。
またＥＣＵ２２は、取得した各種情報に基づき、モータ４の状態を検出する（モータ状態検出手段）。モータ４の状態としては、モータ４自体の故障、又はモータ４の温度が極低温状態にあったり、バッテリ１８のＳＯＣがモータ駆動に要する下限値以下であったりして、モータ４により発生可能な駆動トルクが０である使用不可能な状態（以下、使用不可能状態という）、モータ４の使用は可能であるがバッテリ１８のＳＯＣが比較的低い場合等でモータ４の発生可能な駆動トルクが制限されているような状態（以下、使用制限状態という）、制限されていないがモータ４の発生可能な駆動トルクがエンジン２の始動に必要な駆動トルクの閾値以下である状態等がある。そして、ＥＣＵ２２は、モータ使用不可能状態でもモータ使用制限状態でもなく、エンジン２の始動に十分な駆動トルクを発生可能な状態を、モータ４が正常状態であるとして検出する。
【００２３】
このように構成されたＥＣＵ２２は、バッテリ１８のＳＯＣや車両１の運転状態を監視し、燃費や排ガス性能の最適化を図りつつ、運転者の運転要求に応じた運転を行うべくエンジン２、モータ４、クラッチ６、変速機８等を制御する。
例えば、ＥＣＵ２２は、エンジン２を停止させた状態でモータトルクのみでの走行中、車両１の加速等でモータトルクのみでは駆動トルクが不足する場合やモータ４に異常が生じた場合等にエンジン２の始動要求があった際には、モータ４の状態に応じたエンジン始動方法によりエンジン始動を行う（エンジン始動制御手段）。
【００２４】
以下、当該ＥＣＵ２２が行う車両１のエンジン始動制御について詳しく説明する。
ここで図２を参照すると、当該ＥＣＵ２２が実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下同フローチャートに沿って説明する。なお、当該エンジン始動制御は、エンジン２が停止状態であり、且つクラッチ６が遮断状態であって、モータ４のみにより車両１を駆動している際に、ＥＣＵ２２がエンジン２の始動要求を受けたときに実行される。
【００２５】
まずステップＳ１として、ＥＣＵ２２は、モータ４が使用可能状態であるか否かを判別する。当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、次のステップＳ２に進む。
ステップＳ２において、ＥＣＵ２２は、モータ４の使用制限がないか否かを判別する。当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちモータ４に対し使用制限がかかっていない場合には、次のステップＳ３に進む。
【００２６】
ステップＳ３において、ＥＣＵ２２は、モータ４がエンジン２の始動に使用可能なトルク（以下モータ使用可能トルクという）が、エンジン２を始動させるのに必要な駆動トルクの閾値より大であるか否かを判別する。当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４において、ＥＣＵ２２は、上記ステップＳ１〜Ｓ３の判別結果よりモータ４は正常状態にあることから、モータ４によりエンジン２を始動させ、当該ルーチンを終了する。当該モータ４によるエンジン始動は、具体的には、変速機８をニュートラル状態として、且つクラッチ６を接続していくことでいわゆるクラッチ接続状態として、モータ４の駆動トルクをエンジン２に伝達させる。またモータ４はエンジン２を始動可能な程度に駆動トルクを増加させる。エンジン２の始動後は、エンジン２の駆動トルクを走行に使用する場合はクラッチ６を接続し、変速機８も運転状態に応じた変速段を選択する。エンジン２の駆動トルクを走行に使用しない場合には、クラッチ６を遮断状態とする。
【００２７】
一方、上記ステップＳ１の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち故障等によりモータ４により発生可能な駆動トルクが０の使用不可能状態にある場合にはステップＳ５に進む。
また、上記ステップＳ２の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちＳＯＣの不足等によりモータ４の発生可能な駆動トルクが制限されている使用制限状態にある場合にもステップＳ５に進む。
【００２８】
さらに、上記ステップＳ３の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちモータ使用可能トルクがエンジン始動に必要な駆動トルクの閾値に達していない場合にもステップＳ５に進む。
ステップＳ５において、ＥＣＵ２２は、駆動輪１６側からの回転駆動力によりエンジン２を始動させる、いわゆる押し掛け始動が可能であるか否かの押し掛け始動判定を行う。当該押し掛け始動判定は、図３に示すようにクラッチ６の出力側の回転数と変速段とに基づく押し掛け始動判定マップにより行う。
【００２９】
変速段が上がるにつれてクラッチ回転数が高くなる傾向を示している実線は、クラッチ６の入力側と出力側との回転数差及びトルク差により生じるクラッチ６接続時のトルクショックに基づいた押し掛け可能上限ラインを示している。つまり、当該実線より大の運転領域では、変速段に対しクラッチ６の入力側と出力側との回転数差及びトルク差が大きくクラッチ６接続時のトルクショックも大きいことから、クラッチ６への損傷や運転者等への不快感を与えないよう押し掛け始動を実行しないものとする。なお、当該ステップＳ４の時点ではエンジン２は停止状態にありクラッチ６の入力側の回転数は０であることから、クラッチ６の入力側と出力側との回転数差は実質的には出力側の回転数となる。従って、クラッチ６の入力側と出力側との回転数差は、クラッチ６の出力側の回転数のみを検出しても求めるものとしても構わない。
【００３０】
一方、変速段が上がるにつれてクラッチ回転数が低くなる傾向を示している点線は、押し掛けに要するトルクに基づいた押し掛け可能下限ラインを示している。つまり、当該点線より小の運転領域では、クラッチ６を接続した場合でも駆動輪１６側からエンジン２を始動できる程の回転駆動力を得ることができないことから、押し掛け始動を実行しないものとする。
【００３１】
以上のことから、図３に示すように、比較的高変速段側にある、実線以上点線以下の運転領域が押し掛け可能領域（押し掛け始動条件）となる。ＥＣＵ２２は、車両１の運転状態が当該押し掛け可能領域外にある場合には、押し掛け始動は不可能と判定し、ステップＳ５の判別結果は偽（Ｎｏ）となり、ステップＳ６に進む。一方、当該押し掛け可能領域内にある場合には、押し掛け可能と判定し、ステップＳ５の判別結果は真（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ７に進む。
【００３２】
ステップＳ６においてＥＣＵ２２は、押し掛け始動が不可能であることから、スタータ２ａによりエンジン２を始動させる。そして、エンジン２をスタータ２ａにより始動させた後は、エンジン２の駆動トルクを走行に使用する場合にはクラッチ６をそのまま接続状態とし、エンジン２の駆動トルクを走行に使用しない場合にはクラッチ６を遮断状態として当該ルーチンを終了する。
【００３３】
一方、ステップＳ７においてＥＣＵ２２は、クラッチ６を徐々に接続させていき、いわゆる半クラッチ状態で、駆動輪１６からの回転駆動力をエンジン２へと伝達させる。こうしてエンジン２を押し掛け始動させた後は、エンジン２の駆動トルクを走行に使用する場合にはクラッチ６をそのまま接続状態とし、エンジン２の駆動トルクを走行に使用しない場合にはクラッチ６を遮断状態として当該ルーチンを終了する。
【００３４】
以上のようなエンジン始動制御により、モータ４が正常状態にあり十分な駆動トルクを発生可能な場合には、モータ４によりエンジン始動することで、静寂なエンジン始動を行うことができる。一方で、モータ４が使用不可能状態であったり、使用制限状態にあったり、エンジン始動に要する駆動トルクを発生させることができなかったりするような、モータ４によるエンジン始動が不可能な状態である場合には、モータ４によるエンジン始動を行わず、押し掛け始動又はスタータ２ａによる始動を行うこととする。
【００３５】
エンジン２の始動の際に、スタータ２ａを用いず車両１が走行している力を利用して押し掛け始動を行うことで、スタータ２ａの使用頻度の増加を防ぎつつ、円滑な始動を行うことができる。
この押し掛け始動を行うか否かについては、クラッチ６の入力側と出力側のトルク差が所定範囲となり、且つ押し掛け始動に要するトルクを達成可能な運転領域を、図３に示したようなクラッチ回転数と変速段とに基づくマップにより判定することで、確実な押し掛け始動を行うことができるとともに、押し掛け始動に伴うトルクショックを抑えることができる。
【００３６】
そして、押し掛け始動が不可能な場合にのみ、スタータ始動を行うこととし、このように押し掛け始動とスタータ始動とを使い分けることで、運転状態に応じたエンジン始動を行うことができる。これにより、スタータ２ａの使用頻度を極力抑えつつ、確実なエンジン始動を行うことができる。
このようにして、本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置は、エンジン２を始動する際にモータ４の状態に応じて適切な始動方法を選択し、スタータ２ａの耐久性を確保しつつ、確実なエンジン始動を行うことができる。
【００３７】
以上で本発明に係るハイブリッド電気自動車の制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、図２のステップＳ４における押し掛け始動を行うか否かの判定を、図３に示すような押し掛け始動判定マップを用いて行っているが、当該押し掛け始動判定の方法はこれに限られるものではない。例えば、クラッチ回転数のみ、又は変速段のみで定めた範囲を押し掛け始動可能な範囲として判定を行っても構わない。
【符号の説明】
【００３８】
１  車両
２  エンジン
２ａ  スタータ
４  モータ
６  クラッチ
８  変速機
１６  駆動輪
１８  バッテリ
２２  ＥＣＵ（モータ状態検出手段、エンジン始動制御手段）
【図１】
2013180696.tif 000003
【図２】
2013180696.tif 000004
【図３】
2013180696.tif 000005