JP2016210210A - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

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孝典 青木
Takanori Aoki
孝典 青木
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    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
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    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
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    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
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Abstract

【課題】蓄電装置から出力できるパワーが大きい場合には、エンジンの始動を遅らせて、ＥＶモードを可及的に継続し、電力の有効利用を図る。
【解決手段】エンジンの始動に要するパワーとハイブリッド車の運転者による要求パワーと補機類で消費するパワーと蓄電装置から出力可能なパワーとを求め（ステップＳ１）、求められた出力可能なパワーが大きいほど小さい値とされ、かつ出力可能なパワーが小さいほど大きい値とされる正の値もしくは負の値の第１補正値を求め（ステップＳ２）、蓄電装置から出力可能なパワーから、エンジンの始動に要するパワーと補機類で消費するパワーと第１補正値とを減算することにより、出力可能なパワーが大きいほど大きい値となる、エンジン始動のための第１しきい値（ステップＳ３）を求める。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車を対象とする制御装置に関し、特にモータのみの動力によって走行している際にエンジンを始動する制御を行う制御装置に関するものである。
ハイブリッド車がモータのみの駆動力で走行しているいわゆるＥＶ走行（電気走行）の状態でエンジンを始動する装置が特許文献１に記載されている。そのハイブリッド車の一例として、エンジンと第１モータとを、差動機構によって構成された動力分割機構に連結し、エンジンが出力した駆動力を動力分割機構から出力部材に出力するとともに、エンジンによって第１モータを駆動して第１モータを発電機として機能させるよう構成されたハイブリッド車が記載されている。そのハイブリッド車では、出力部材に第２モータが連結され、第１モータで発電した電力によって第２モータをモータとして駆動するようになっている。
特許文献１に記載されたハイブリッド車では、エンジンの運転を停止した状態で、第２モータを蓄電装置の電力によってモータとして機能させることにより、電力で走行するモード（ＥＶモード）あるいは電気自動車となる。モータのみを駆動力源としている状態で得られる駆動力は、運転者が大きく加速操作した場合には要求駆動力に対して、出力可能な駆動力が不足するから、このような場合には、動力分割機構を介してエンジンに連結されている第１モータを正方向（エンジンの定常運転時の回転方向）にモータとして回転させ、エンジンを始動する。すなわち、第１モータが正方向に回転してトルクを出力することにより、動力分割機構において、エンジンが連結されている回転要素に正方向のトルクが作用し、エンジンの回転数を引き上げることができる。またその場合、出力部材が連結されている回転要素には、負トルク（回転を止める方向のトルク）が作用する。そのため、エンジンを始動する際には第１モータの出力トルクによってハイブリッド車の駆動トルクが減じられる。したがって、上述した構成のハイブリッド車では、ＥＶモードで走行（ＥＶ走行）している際にエンジンを始動する場合、駆動力の低下を抑制するために、第２モータの出力トルクを増大させることになる。
そこで、特許文献１に記載された装置では、走行のために使用されているモータの定格トルクから、エンジンの始動に伴う反力トルクと、バッテリの出力制限が大きいほど大きくなりかつ高車速ほど小さくなるマージンとを減じたトルク値をしきい値として設定し、要求トルクがそのしきい値を超えた場合にエンジンを始動することとしている。
また、特許文献２には、上述した第２モータを蓄電装置の電力でモータとして機能させてＥＶ走行を行い、その際に要求パワーがしきい値を超えた場合に、エンジンを始動するように構成された装置が記載されている。そのしきい値は、特許文献２に記載された発明では、蓄電装置における制限された出力上限値からエンジン始動に必要なパワーと所定のマージンとを減じたパワーに設定している。
特開２０１１−７３５６４号公報 特開２０１３−８６７０４号公報
特許文献１に記載された装置では、バッテリにおける制限されている出力上限値（出力制限）から減じるマージンを、出力上限値が大きいほど大きくしているから、出力上限値が大きく、バッテリの出力に余裕がある状態では、しきい値が小さくなる。そのため、要求トルクが小さい状態でエンジンが始動され、ＥＶ走行を行う領域（頻度もしくは機会）が少なくなって電力を有効に使用できず、ひいてはハイブリッド車の燃費の向上が制約される可能性がある。
また、特許文献２に記載された装置によれば、電力に余裕がある状態でエンジンを始動することになるので、エンジンの始動に伴うショックが悪化するなどの事態を抑制することができる。しかしながら、電力に余裕があってＥＶ走行が可能であるにも拘わらずエンジンを始動することになるので、ＥＶモードの領域（頻度もしくは機会）減少し、電力を有効もしくは効果的に使用できない可能性がある。このような不都合を解消するために、エンジンを始動する際に出力上限値に対する余裕を少なくすれば、ＥＶ走行の領域（頻度もしくは機会）を増大できる半面、低車速時あるいは高車速時のいずれかで電力が不足して、エンジンの始動に伴って駆動トルクが変化し、これがショックの原因になり、あるいはいわゆるもたつき感が生じる可能性がある。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、動力分割機構を介して連結されたエンジンおよび第１モータと、動力分割機構の出力要素に連結された第２モータとを有するハイブリッド車を対象とし、これら二つのモータの動力で走行している状態からエンジンを始動する場合、二つのモータの動力で走行する頻度もしくは機会を増大して電力を有効に利用し、かつエンジンの始動に伴うショックなどの違和感を抑制することのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、動力分割機構を介して連結されたエンジンおよび第１モータと、動力分割機構の出力要素に連結された第２モータと、前記第１モータおよび第２モータが接続された蓄電装置と、前記エンジンの逆回転を阻止する係合機構と、補機類とを有し、前記係合機構によって前記エンジンの逆回転を阻止した状態で前記第１モータおよび第２モータが出力する駆動力によって電気走行することのできるハイブリッド車が前記電気走行している状態で前記エンジンを始動する制御を行う、ハイブリッド車の制御装置において、前記エンジンを制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記エンジンの始動に要するパワーと前記ハイブリッド車の運転者による加減速操作に基づく要求パワーと前記補機類で消費するパワーと前記蓄電装置から出力可能なパワーとを求め、求められた前記出力可能なパワーが大きいほど小さい値とされ、かつ前記出力可能なパワーが小さいほど大きい値とされる正の値もしくは負の値の第１補正値を求め、前記蓄電装置から出力可能なパワーから、前記エンジンの始動に要するパワーと前記補機類で消費するパワーと前記第１補正値とを減算することにより、前記出力可能なパワーが大きいほど大きい値となる第１しきい値を求め、前記電気走行中に、前記要求パワーが前記第１しきい値を超えた場合に前記エンジンを始動するように構成されていることを特徴とするものである。
この発明では、前記コントローラは、更に、前記エンジンの温度が低温であるほど大きい値とされる第２補正値を求め、前記第１しきい値の値を前記第２補正値の値に応じて減じて第２しきい値を求め、前記蓄電装置から前記第１モータおよび第２モータに対して電力を供給可能な状態に切り替えられた後に最初に前記エンジンを始動する場合には、前記要求パワーが前記第２しきい値を超えた場合に前記エンジンを始動するように構成されていてよい。
この発明によれば、第１モータと第２モータとが出力する駆動力で電気走行している状態で、運転者の加減速操作に基づく要求パワーが第１しきい値を超えると、電気走行時には停止していたエンジンを始動させる。その第１しきい値は、蓄電装置から出力可能なパワーから、補機類で消費するパワーを減算し、かつ第１補正値を減算した値とされる。その第１補正値は、前記出力可能なパワーが大きいほど小さい値（正の小さい値もしくは負の大きい値）でかつ前記出力可能なパワーが小さいほど大きい値（正の大きい値もしくは負の小さい値）とされる。
したがって、第１しきい値は、蓄電装置から出力可能なパワーが大きい場合には、小さい場合に比較して大きい値となるから、前記出力可能なパワーが大きい場合には、要求パワーが大きくなるまでエンジンの始動が実行されず、電気走行が維持される。その結果、電気走行を行う駆動状態の領域もしくは電気走行を行う頻度あるいは機会が増大し、電力を有効利用することができる。また、蓄電装置から出力可能なパワーが小さい場合には、しきい値が小さい値になるので、要求パワーが小さい状態でエンジンを始動する。そのため、第１モータおよび第２モータを駆動するパワーに余裕がある状態でエンジンの始動が行われることになって、駆動力が不足したり、またショックが生じるなどの事態を回避もしくは抑制することができる。
また、蓄電装置から第１モータおよび第２モータに電力を供給可能な状態に切り替えられた後、すなわちハイブリッド車がいわゆるレディー・オン（Ready-On）状態に切り替えられた後、最初にエンジンを始動する場合、エンジンの温度が低ければ、要求パワーが第２しきい値を超えることを条件としてエンジンが始動させられる。その第２しきい値は、前述した第１しきい値から第２補正値を減算したしきい値であり、その第２補正値は、エンジンの温度が低温であるほど大きい値に設定される。したがって、エンジンの温度が低いほど、第２しきい値が小さい値になる。その結果、エンジンの始動を判定する第１しきい値が、蓄電装置から出力可能なパワーに応じて前述したように設定されることにより、電気走行を行う領域が高パワー側に拡大されるとしても、エンジンの温度が低い場合には、エンジンを始動するためのしきい値がエンジン温度に応じて小さくなるので、エンジンの始動の遅れや、駆動力の不足あるいはショックなどを回避もしくは抑制することができる。
この発明の実施例で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 第１の補正値を定めたマップの一例を模式的に示す図である。 第１のしきい値を等パワー線と併記した線図である。 この発明の実施例で実行される他の制御例を説明するためのフローチャートである。 第２の補正値を定めたマップの一例を模式的に示す図である。 この発明の実施例で対象とするハイブリッド車におけるパワートレーンの一例を示すスケルトン図である。 動力分割機構を構成している遊星歯車機構についてのＨＶモードでの動作状態を示す共線図である。 動力分割機構を構成している遊星歯車機構についてのＥＶモードでの動作状態を示す共線図である。
この発明の実施例で対象とするハイブリッド車は、エンジンとモータとを駆動力源として備え、モータのみの駆動力によって走行することも可能なハイブリッド車であり、そのパワートレーンの一例を図６に模式的に示してある。図６において、エンジン（ＥＮＧ）１と第１モータ（ＭＧ１）２とが動力分割機構３に連結されている。動力分割機構３は、三つの回転要素によって差動作用を行う機構であって、図６に示す例では遊星歯車機構が採用されている。第１回転要素（例えばキャリヤ４）にエンジン１が捩り振動低減用のばねダンパ機構５を介して連結されている。また、第２回転要素（例えばサンギヤ６）に第１モータ（第１モータ・ジェネレータ：ＭＧ１）２が連結されている。第３回転要素（例えばリングギヤ７）が出力部材とされていて出力ギヤ８が一体化されている。
エンジン１は、複数気筒のレシプロエンジンであり、その出力軸（クランク軸）９の逆回転を阻止する一方向クラッチ１０が設けられている。この一方向クラッチ１０は、第１モータ・ジェネレータ２が走行のためのトルク（負回転方向のトルク）を出力する際にエンジン１の逆回転を止めてキャリヤ４に反力トルクを与えるためのものである。
ばねダンパ機構５は、エンジン１のトルクが伝達される駆動側部材とキャリヤ４に連結されている従動側部材とを、回転方向に向けて配置されたコイルスプリングによって連結した周知の構成のダンパ機構である。第１モータ・ジェネレータ２は、発電機能を有するモータであって、動力分割機構３を介してエンジン１の動力の一部が伝達されるとともに、発電に伴う負トルク（回転を止める方向のトルク）をサンギヤ６に伝達してエンジン回転数を適宜に制御するようになっている。
出力ギヤ８にカウンタドリブンギヤ１１が連結されており、このカウンタドリブンギヤ１１と同軸上に設けられたカウンタドライブギヤ１２が、デファレンシャルギヤ１３におけるリングギヤ１４に噛み合っている。また、第２モータ（第２モータ・ジェネレータ：ＭＧ２）１５のロータ軸に取り付けたドライブギヤ１６がカウンタドリブンギヤ１１に噛み合っている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ１５のトルクを、出力ギヤ８から駆動輪１７に伝達されるトルクに加減するように構成されている。第２モータ・ジェネレータ１５は、前述した第１モータ・ジェネレータ２と同様に発電機能のあるモータであって、正負いずれのトルクも出力できるようになっている。
なお、各モータ・ジェネレータ２，１５は、インバータや蓄電装置を有する電源部１８に接続されている。そして、エンジン１の起動や停止、あるいはトルクを制御し、また各モータ・ジェネレータ２，１５のトルクなどを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１９が設けられている。ＥＣＵ１９は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや記憶しているデータを使用して演算を行い、演算結果をエンジン１や電源部１８などに制御指令信号として出力するように構成されている。その制御に使用する入力データの例を挙げると、車速Ｖ、各モータ２，１５の回転数Ｎ2 ，Ｎ15、各モータ２，１５の電流値（もしくはトルク）Ｉ2 ，Ｉ15、蓄電装置から出力可能なパワー（電力）Ｗout 、運転者が加減速操作するアクセルペダル（図示せず）の開度Ａcc、エンジン１の温度（エンジン水温）Ｔeng 、補機類で消費するパワーＰA などである。また、アクセル開度に基づいて要求駆動力（もしくは要求パワーＰD ）を求めるためのマップ、エンジン始動判定のためのしきい値の設定に使用する各種の補正値（マージン）を決めているマップ、あるいはエンジン１の始動に必要とするパワーＰE などが予め記憶させられている。
上記のハイブリッド車は、エンジン１が出力する動力によって走行するモード（ＨＶモード）と電源部１８の電力でモータを駆動して走行するモード（ＥＶモード）とが可能である。各モードについて簡単に説明すると、図７はＨＶモードにおける動力分割機構３の動作状態を示す共線図であり、エンジン１によってキャリヤ４に正回転方向のトルクが伝達され、これに対してサンギヤ６には第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能することによる負トルク（回転数を減じる方向のトルク）が作用し、かつリングギヤ７には走行抵抗に伴う負トルクが作用する。すなわち、エンジン１が出力した動力が動力分割機構３によって第１モータ・ジェネレータ２と出力ギヤ８とに分割される。そして、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン１の回転数が燃費の良好な回転数に制御される。一方、第１モータ・ジェネレータ２によって発電された電力は、第２モータ・ジェネレータ１５に供給されて第２モータ・ジェネレータ１５がモータとして機能し、第１モータ・ジェネレータ２によって電力に変換された動力を、再度、機械的な動力に変換する。すなわち、出力ギヤ８から出力されたトルクに、第２モータ・ジェネレータ１５が出力したトルクが加えられる。
ＥＶモードは第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ１５を駆動力源とする走行モードであり、電源部１８の蓄電装置から出力された電力によって各モータ・ジェネレータ２，１５がモータとして駆動され、その出力トルクによって走行する。図８はＥＶモードにおける動力分割機構３の動作状態を示す共線図であり、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ１５のそれぞれはモータとして機能し、第１モータ・ジェネレータ２は負回転方向に正トルク（回転数を増大させるトルク）を出力し、第２モータ・ジェネレータ１５は正回転方向に正トルクを出力する。その場合、エンジン１およびこれに連結されたキャリヤ４の負回転方向（エンジン１が定常的に回転する方向とは反対方向）の回転が一方向クラッチ１０によって阻止され、したがって第１モータ・ジェネレータ２のトルクによってリングギヤ７に正回転方向のトルクが加わる。こうして、これら二つのモータ・ジェネレータ２，１５の駆動力でハイブリッド車が前進走行する。なお、制動時には、第２モータ・ジェネレータ１５が発電を行って、その際の負トルク（回転を止める方向のトルク）が制動トルクとして作用し、発電された電力は蓄電装置に充電される。また、ＥＶモードでは、第２モータ・ジェネレータ１５のみを駆動力源としてもよい。このように、モータ・ジェネレータ２，１５のみの駆動力で走行する状態がこの発明の実施例における電気走行の状態である。
ハイブリッド車は蓄電装置の電力を使用することにより燃料の消費を抑えて燃費を向上させることができる。一方、蓄電装置の電力は、エンジン１の始動のためのモータリングや空調装置などの補機類あるいは電池温度調整装置などを駆動するために使用される。また、制御性あるいは耐久性などの要請で、蓄電装置の充電量や放電量が制限される。したがって、蓄電装置はこれらの要求や制限を両立させるように使用され、例えば電気走行状態でエンジン１を始動する場合、以下に説明する制御が行われる。
図１はこの発明の実施例における制御装置で実行されるエンジン始動制御の一例を説明するためのフローチャートであって、ここに示すルーチンは、ハイブリッド車の走行モードが、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ１５を駆動力源として走行するＥＶモードになっている際に実行される。先ず、各種データが読み込まれる（ステップＳ１）。ここで読み込まれるデータは、エンジン１の始動に要するパワーＰE 、蓄電装置で出力可能なパワーＷout 、補機類で消費もしくは要求されるパワーＰA 、運転者の加減速操作に基づく要求パワーＰD などである。
ついで、補正値ΔＰが求められる（ステップＳ２）。この補正値は、蓄電装置から出力できるパワー（以下、出力可能パワーと記す）Ｗout をエンジン１の始動を判定するしきい値に反映させるためのものであって、実験などに基づいて設計上、マップなどの形で予め用意しておくことができる。そのマップの例を図２に模式的に示してある。図２に示す例は、横軸に出力可能パワーＷout を採り、縦軸に補正値ΔＰを採って示した例であり、出力可能パワーＷout が大きいほど、減算値としては小さい値となり、加算値としては大きい値となるように設定されている。
ここで説明している実施例では、しきい値を減算式で求めることとしているので、図２に示す例では、出力可能パワーＷout が大きい場合には小さい場合に比較して小さい値（負の絶対値が大きい値）になるように構成されている。すなわち、補正値は、出力可能パワーＷout によって、しきい値を増大させる値と、しきい値を減少させる値とをとることになる。なお、各出力可能パワーＷout に対応する補正値は、しきい値を大きくしてＥＶモードを設定できる走行領域もしくは頻度あるいは機会が増大するように適宜に設定すればよい。したがって図２に示すように所定の小さい出力可能パワー以下で正の一定値となり、また所定の大きい出力可能パワー以上で負の一定値になるように設定してもよく、あるいは出力可能パワーＷout ごとに異なる値となり、もしくは出力可能パワーＷout に比例する値をとるように構成してもよい。
ついで、しきい値ＰC が設定される（ステップＳ３）。しきい値ＰC は、ＥＶモードで走行中にエンジン１を始動するか否かを判定するためのしきい値であり、出力可能パワーＷout から、エンジン１の始動に要するパワーＰE と、補機類で消費もしくは要求されているパワーＰA と、上記の補正値ΔＰを減算して求められる。
ＰC ＝Ｗout −ＰE −ＰA −ΔＰ
補正値ΔＰは、前述したように、出力可能パワーＷout が大きい場合には負の値となるから、閾値ＰC を算出するためには、補正値ΔＰは出力可能なパワーＷout に加算することになる。
こうして求められたしきい値ＰC の例を図３に模式的に示してある。図３には、図示しないプロペラ軸などの出力部材の回転数Ｎｐを横軸に採り、その出力部材のトルクＴｐを縦軸に採って、出力可能パワーＷout1，Ｗout2（＜Ｗout1），Ｗout3（＜Ｗout2）と、それぞれに対応させたしきい値ＰC1，ＰC2，ＰC3を例示してある。出力可能パワーＷout が大きい（Ｗout1）場合には、補正値ΔＰは小さくなって負の値をとり、かつその絶対値が大きくなるので、しきい値ＰC1は大きい値になって出力可能パワーＷout1を示す等パワー線よりも高パワー側に引かれた線で表される。また、出力可能パワーＷout が小さい（Ｗout3）場合には、補正値ΔＰは大きい値になって負の値をとるもののその絶対値が小さくなり、もしくは正の値をとるので、しきい値ＰC3は小さい値になって出力可能パワーＷout3を示す等パワー線よりも低パワー側に大きく離れて引かれた線で表される。出力可能パワーＷout が中程度（Ｗout2）場合には、補正値ΔＰが中程度になるので、しきい値ＰC2は出力可能パワーＷout2を示す等パワー線に接近して引かれた線、もしくは重ねて引かれた線で表される。すなわち、出力可能パワーＷout が中程度の場合における出力可能パワーＷout としきい値ＰC との偏差は、出力可能パワーＷout が大きい場合、および小さい場合の前記偏差より小さくなるように構成されている。
このようにして設定したしきい値ＰC を、運転者の加減速操作に基づく要求パワーＰD が超えたか否かが判断される（ステップＳ４）。要求パワーＰD は、例えば車速Ｖとアクセル開度ＡCCとに応じて要求駆動力を求め、その要求駆動力と車速Ｖとに基づいて求めることができ、その算出は従来知られている演算であってよい。要求パワーＰD がしきい値ＰC を超えていることによりステップＳ４で肯定的に判断された場合には、エンジン１が始動させられ（ステップＳ５）、リターンする。具体的には、第１モータ・ジェネレータ２によって正回転方向のトルクを生じさせ、そのトルクによってリングギヤ７に負回転方向に作用するトルクをキャンセルするように、第２モータ・ジェネレータ１５の正回転方向のトルクを増大させる。
前述した図７あるいは図８の共線図から知られるように、第２モータ・ジェネレータ１５のトルクを増大させてリングギヤ７の回転数を維持したまま第１モータ・ジェネレータ２によってサンギヤ６の負回転方向の回転数を減じ、あるいは正回転方向に回転数を増大させれば、キャリヤ４に連結されているエンジン１の回転数が引き上げられ、エンジン１のモータリング（クランキング）が実行される。この場合、ＥＶ走行中と同様に、各モータ・ジェネレータ２，１５がモータとして機能するように、各モータ・ジェネレータ２，１５に大きい電流が流れるので、図１に示すエンジン始動制御は、モータ・ジェネレータ２，１５や電源部１８などに熱的制約もしくは温度上の制約がないことを前提条件として実行することになる。なお、要求パワーＰD がしきい値ＰC 以下であることによりステップＳ４で否定的に判断された場合には、ＥＶモードが継続され（ステップＳ６）、リターンする。
したがって、上述した図１に示す制御によれば、ＥＶ走行状態でエンジン１を始動するためのしきい値ＰC が、出力可能パワーＷout が大きい場合には、大きい値に設定される。そのため、例えばアクセル開度ＡCCが大きくなって要求パワーＰD が大きい値になるまでＥＶモードが継続され、蓄電装置の電力が走行のために使用される。すなわち、蓄電されている電力を走行のために使用する割合あるいは頻度が増大し、電力の有効利用が図られる。また、各モータ・ジェネレータ２，１５を駆動するためのパワー（電力）が十分にあるので、エンジン１の回転数を迅速に増大させ、また駆動トルクの不足を抑制して、円滑にエンジン１を始動することができる。
これに対して、出力可能パワーＷout が低下している場合には、しきい値ＰC が小さい値になるので、ＥＶモードの継続時間もしくは機会が低下するものの、出力可能パワーが残っている状態でエンジン１をモータリングすることになるから、駆動力の不足やショックなどを招来することなく、円滑にエンジン１を始動することができる。出力可能パワーＷout が中程度であれば、要求パワーＰD が小さい段階でエンジン１を始動してしまうことがないので、ＥＶモードの継続時間や機会を増大させることができるとともに、要求パワーが特に大きくなるまでＥＶモードを継続することがないので、駆動力が不足するなどの事態を招来することなくエンジン１を始動することができる。
つぎにこの発明の実施例における制御の他の例を説明する。ＥＶ走行している状態で要求パワーが増大すると、駆動要求を充足するべくエンジン１を始動することになる。その場合、エンジン１が始動されて駆動力を発生することにより、駆動要求を充足することになるので、エンジン１の始動に遅れが生じると、駆動力の不足やそれに伴ういわゆるもたつき感が生じることがある。エンジン１の始動の遅れは、エンジン始動の判定を行うしきい値が適正であれば、モータリングのためのパワーやモータリングに伴う反力をキャンセルするためのパワーが十分確保されているので特に生じることはないが、エンジン１の温度が低温であるなどの特殊な状況下においては、エンジン始動に遅れが生じることがある。そこで、この発明の実施例では、以下の制御を行う。
図４はその制御例を説明するためのフローチャートであって、前述した図１に示すステップＳ２で同時に実行するサブルーチンとして構成することができる。先ず、エンジン１の始動が初回であるか否かが判断される（ステップＳ２１）。「初回」とは、蓄電装置から各モータ・ジェネレータ２，１５に電力を供給可能な状態（Ready-On状態）になった後の第１回目のエンジン始動判断である。このステップＳ２１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ２１で肯定的に判断された場合には、エンジン１の温度に基づいた第２補正値ΔＰ2 が求められる（ステップＳ２２）。第２補正値ΔＰ2 は、エンジン１が低温であることにより始動に時間が掛かることが推定される場合に、蓄電装置から出力可能なパワーＷout に余裕がある状態でエンジン１の始動を行うための補正値であり、前述した図１を参照して説明したしきい値ＰC を小さい値に補正するためのものである。具体的には、図５に示す予め用意されたマップに基づいて求められる。
図５に示すマップは、エンジン１の温度Ｔeng ごとに第２補正値ΔＰ2 を定めたマップであり、エンジン温度Ｔeng が０℃より低い所定の温度以上であれば、所定の一定値を採り、またその所定の温度より低温であれば、低温になるほど大きい値となるように構成されている。このマップは、エンジン１の始動の遅れを回避するための補正値を定めたものであり、エンジン１の始動の遅れは、体感されるものであるから、上記のマップあるいは補正値ΔＰ2 は、実験やシミュレーションなどによって予め定められる。なお、エンジン１の温度Ｔeng はエンジン水温で代替してよい。
ついで、上記の第２の補正値ΔＰ2 を使用して第２しきい値Ｐ2Cが求められ（ステップＳ２３）、リターンする。第２しきい値Ｐ2Cは、出力可能パワーＷout を考慮した前記の第１しきい値ＰC を、エンジン１の温度Ｔeng を考慮して補正したしきい値であり、具体的には前述した第１のしきい値ＰC から前記第２の補正値ΔＰ2 を減算して求められる。
Ｐ2C＝ＰC −ΔＰ2
したがって、図１に示すステップＳ３では、
ＰC ＝Ｗout −ＰE −ＰA −ΔＰ−ΔＰ2
の演算を行うこととし、エンジン１の始動が初回である場合には、第２の補正値ΔＰ2 を図５に示すマップから読み込み、それ以外は第２の補正値ΔＰ2 をゼロ（ΔＰ2 ＝０）とするように構成してもよい。
したがって、エンジン１の温度が低い場合には、第２の補正値ΔＰ2 が大きい値になるので、エンジン１の始動を判定するしきい値Ｐ2Cが小さい値になる。そのため、要求パワーが小さい状態でエンジン１を始動することになる。すなわち、出力可能パワーＷout が小さくてもエンジン１の始動に要するパワーに対して余裕がある状態でエンジン１が始動されるので、迅速にエンジン１を始動し、いわゆるもたつき感などの違和感が生じることを回避もしくは抑制することができる。
なお、この発明は上述した実施例に限定されないのであり、エンジン１の逆回転を止める係合機構は、一方向クラッチに替えて、多板クラッチや噛み合いクラッチとしてもよい。また、動力分割機構は、歯車によって構成された機構以外に、ローラによって構成された機構であってもよい。そして、この発明は、特許請求の範囲に記載された構成の範囲で適宜に変更することができる。
１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２…第１モータ（ＭＧ１）、 ３…動力分割機構、 ４…第１回転要素（キャリヤ）、 ５…ばねダンパ機構、 ６…第２回転要素（サンギヤ）、 ７…第３回転要素（リングギヤ）、 ８…出力ギヤ、 １０…一方向クラッチ、 １５…第２モータ（第２モータ・ジェネレータ：ＭＧ２）、 １８…電源部、 １９…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (2)

  1. 動力分割機構を介して連結されたエンジンおよび第１モータと、動力分割機構の出力要素に連結された第２モータと、前記第１モータおよび第２モータが接続された蓄電装置と、前記エンジンの逆回転を阻止する係合機構と、補機類とを有し、前記係合機構によって前記エンジンの逆回転を阻止した状態で前記第１モータおよび第２モータが出力する駆動力によって電気走行することのできるハイブリッド車が前記電気走行している状態で前記エンジンを始動する制御を行う、ハイブリッド車の制御装置において、
    前記エンジンを制御するコントローラを有し、
    前記コントローラは、
    前記エンジンの始動に要するパワーと前記ハイブリッド車の運転者による加減速操作に基づく要求パワーと前記補機類で消費するパワーと前記蓄電装置から出力可能なパワーとを求め、
    求められた前記出力可能なパワーが大きいほど小さい値とされ、かつ前記出力可能なパワーが小さいほど大きい値とされる正の値もしくは負の値の第１補正値を求め、
    前記蓄電装置から出力可能なパワーから、前記エンジンの始動に要するパワーと前記補機類で消費するパワーと前記第１補正値とを減算することにより、前記出力可能なパワーが大きいほど大きい値となる第１しきい値を求め、
    前記電気走行中に、前記要求パワーが前記第１しきい値を超えた場合に前記エンジンを始動するように構成されている
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
  2. 前記コントローラは、更に、
    前記エンジンの温度が低温であるほど大きい値とされる第２補正値を求め、
    前記第１しきい値の値を前記第２補正値の値に応じて減じて第２しきい値を求め、
    前記蓄電装置から前記第１モータおよび第２モータに対して電力を供給可能な状態に切り替えられた後に最初に前記エンジンを始動する場合には、前記要求パワーが前記第２しきい値を超えた場合に前記エンジンを始動するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド車の制御装置。
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