JP4423715B2

JP4423715B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP4423715B2
Application number: JP28803199A
Authority: JP
Inventors: 雄二岩瀬; 光広梅山; 秀洋大庭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: JP2001112116A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、内燃機関の始動方法の切換技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遊星歯車装置のサンギヤとリングギヤとそれらサンギヤおよびリングギヤに常時かみ合うピニオンを自転可能且つ公転可能に支持するキャリヤとの３つの回転要素のうちの第１の回転要素に内燃機関を連結し、第２の回転要素にモータジェネレータを連結し、第３の回転要素に変速機を連結し、３つの回転要素の連結状態を切り換えることにより、モータ走行、モータおよびエンジン走行、発進走行、回生走行などを行うハイブリッド車両が知られている。たとえば、特開平９−１７０５３３号公報に記載された車両がそれである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のハイブリッド車両は２モータ式の動力伝達機構であり、１モータ式の動力伝達機構とした場合のモータ走行中では、特に低速走行状態において内燃機関の始動ができない場合があった。
【０００４】
これに対し、内燃機関に伝動ベルトを介してスタータモータを作動的に連結させ、モータのみによる低速走行中であっても内燃機関の始動を可能とすることが考えられる。しかしながら、内燃機関を専らスタータモータにより始動させるようにすると、たとえば、低温放置状態であるために伝動ベルトが固くなっている状態で内燃機関が始動させられるような場合には、伝動ベルトの滑りが発生し易く、寿命を著しく短縮させるおそれがあるなどの問題があった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、伝動ベルトの耐久性を損なうことがないハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、スタータモータに伝動ベルトを介して作動的に連結された内燃機関と、モータジェネレータと、それら内燃機関およびモータジェネレータの動力がそれぞれ入力される第１回転要素および第２回転要素とそれら内燃機関およびモータジェネレータの動力を合成して第３回転要素から出力する遊星歯車装置とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、(a) 冷間時であるか否かを判定する冷間時判定手段と、(b) その冷間時判定手段により冷間時であると判定された内燃機関の始動時には、前記スタータモータおよび伝動ベルトを用いないで、前記第３回転要素を固定した状態で前記モータジェネレータを回転させることによりその内燃機関を始動させる始動制御手段とを、含むことにある。
【０００７】
【発明の効果】
このようにすれば、冷間時判定手段により冷間時であると判定された内燃機関の始動時には、前記スタータモータおよび伝動ベルトを用いないで、始動制御手段により前記第３回転要素を固定した状態で前記モータジェネレータを回転させることにより伝動ベルトを用いないで内燃機関が始動させられることから、内燃機関をスタータモータにより始動させるようにする場合の不都合が解消される。すなわち、伝動ベルトが固くなっている状態で用いられることがないので、伝動ベルトの滑りや、その伝動ベルトの寿命を著しく短縮させるおそれが好適に防止される。
【０００８】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記始動制御手段は、前記冷間時判定手段により冷間時ではないと判定された内燃機関の始動時には、前記スタータモータによってその内燃機関を始動させるものである。このようにすれば、冷間時でない状態で内燃機関の始動要求があったときには、内燃機関に伝動ベルトを介して作動的に連結されたスタータモータによりその内燃機関が始動させられる。そのため、通常時は専らスタータモータにより内燃機関が始動させられることから、モータジェネレータで内燃機関を始動させる場合に比較して、そのモータジェネレータの制御が簡単となる。
【０００９】
また、好適には、前記始動制御手段は、前記第１回転要素および前記第２回転要素と駆動輪との間の動力伝達を遮断し且つ前記第３回転要素を固定した状態で前記モータジェネレータを逆転させることにより前記内燃機関を始動させるものである。このようにすれば、車両停止時において、冷間状態の内燃機関が好適に始動させられる。
【００１０】
また、好適には、前記ハイブリッド車両は、少なくとも冷間状態においてイグニションキー操作に応答して内燃機関始動要求が出される始動要求手段を備えたものである。このようにすれば、運転開始時において必ず内燃機関が起動させられて暖気されるので、前記始動制御手段による内燃機関の始動は長時間放置後の１回目において専ら行われる。
【００１１】
また、好適には、前記制御装置は、内燃機関の冷却水温度に基づいてその暖気が為されているか否かを判断する暖気判定手段を備え、その暖気判定手段によって暖気が為されていないと判定された場合にその内燃機関を始動させるものである。このようにすれば、イグニションキー操作が為されても、暖気されている場合には内燃機関が始動させられないので、内燃機関の無用な始動を防止できる。
【００１２】
また、好適には、前記始動制御手段によりモータ走行モードで走行中において内燃機関が始動させられた場合には、前記遊星歯車装置の３つの回転要素が一体的に回転させられる直結モードで車両が走行させられる。このようにすれば、内燃機関の動力で走行させられるとともに、内燃機関およびモータジェネレータの動力でも走行させられる。
【００１３】
また、好適には、前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関およびモータジェネレータで前輪および後輪の一方の車輪を駆動すると共に、他のモータジェネレータでその他方の車輪を駆動する４輪駆動車両であり、車両の走行中において前記始動制御手段によってそのモータジェネレータを回転させることによりその内燃機関を始動させるときには、その他のモータジェネレータでその他方の車輪を駆動して走行するものである。このようにすれば、内燃機関を始動させるためにモータジェネレータによって一方の車輪が駆動され得ない期間中は、他のモータジェネレータで駆動される他方の車輪によって車両が走行させられるため、走行中における内燃機関の始動に伴う車両の駆動力の一時的な変化が抑制されて車両にショックが発生することが抑制される。
【００１４】
また、好適には、前記第３回転要素は、２つの摩擦係合装置を介して非回転部材および変速機の入力軸にそれぞれ連結されるものであり、前記制御装置は、それら２つの摩擦係合装置が解放された状態で専ら前記モータジェネレータの駆動力に基づいて車両を走行させるモータ走行モードであるか否かを判定するモータ走行モード判定手段を含み、前記始動制御手段は、そのモータ走行モード判定手段によりモータ走行モードであると判定された内燃機関の始動時には、前記スタータモータを作動させてその内燃機関を始動させるものである。このようにすれば、モータ走行モードにおいて前記内燃機関の始動要求があったときには、始動制御手段により、スタータモータが作動させられて内燃機関が始動させられる。すなわち、モータ走行モードで走行中に内燃機関が始動させられて内燃機関の動力で走行可能となる。このモータ走行モードでは、モータジェネレータの動力が入力される第２回転要素が車両の駆動に寄与させられる一方で、第３回転要素と変速機の入力軸および非回転部材との間の２つの摩擦係合装置が解放されて第３回転要素および内燃機関の動力が入力される第１回転要素が自由回転状態とされて、内燃機関は動力伝達系とは切り離された独立状態とされるので、スタータモータを用いて内燃機関を始動させる場合に、そのスタータモータの出力トルクにより一時的に車両の駆動力が増加することがなく、車両にショックが発生するという問題が解消される。
【００１５】
また、好適には、前記制御装置は、走行中に前記スタータモータを用いて前記内燃機関を始動させるものであり、そのスタータモータは、そのスタータモータから前記内燃機関に向かって動力が伝達される場合は係合させられるがその内燃機関からそのスタータモータに向かって動力が伝達される場合は解放させられる一方向クラッチを介してその内燃機関に作動的に連結されたものである。このようにすれば、内燃機関の始動のためにスタータモータによりその内燃機関を回転駆動する駆動系は、一方向クラッチが介在させられることによって車両の駆動系とは独立に設けられているので、内燃機関をスタータモータにより始動させるようにする場合の不都合が解消される。すなわち、スタータモータから内燃機関に向かう動力は伝達されるが、反対に内燃機関からスタータモータに向かう動力は伝達されないことから、走行中において内燃機関を独立状態で円滑に始動させることができるため、そのスタータモータの出力トルクにより一時的に車両の駆動力が増加して車両にショックが発生することが抑制されると共に、内燃機関の作動時においてスタータモータや伝動ベルトが回転駆動されないので、それらの回転に起因する動力損失が解消される。
【００１６】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明が適用された４輪駆動車両すなわち前後輪駆動車両の動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。この前後輪駆動車両は、前輪系を第１原動機を備えた第１駆動装置すなわち主駆動装置１０にて駆動し、後輪系を第２原動機を備えた第２駆動装置すなわち副駆動装置１２にて駆動する形式の複数の駆動装置を有するものである。
【００１８】
上記主駆動装置１０は、空気および燃料の混合気が燃焼させられることにより作動させられる内燃機関であるエンジン１４と、電気モータおよび発電機として選択的に機能するモータジェネレータ（以下、ＭＧという）１６と、ダブルピニオン型の遊星歯車装置１８と、変速比が連続的に変化させられる無段変速機２０とを同心に備えている。上記エンジン１４は第１原動機すなわち主原動機として機能している。上記エンジン１４は、その吸気配管の吸入空気量を制御するスロットル弁の開度θ_THを変化させるためにそのスロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータ２１を備えている。
【００１９】
上記遊星歯車装置１８は、機械的に力を合成し或いは分配する合成分配機構であって、共通の軸心まわりに独立して回転可能に設けられた３つの回転要素、すなわち上記エンジン１４にダンパ装置２２を介して連結されたサンギヤ２４と、第１クラッチＣ１を介して無段変速機２０の入力軸２６に連結され且つ上記ＭＧ１６の出力軸が連結されたキャリヤ２８と、第２クラッチＣ２を介して無段変速機２０の入力軸２６に連結され且つブレーキＢ１を介して非回転部材たとえばハウジング３０に連結されるリングギヤ３２とを備えている。上記キャリヤ２８は、サンギヤ２４およびリングギヤ３２とかみ合い且つ相互にかみ合う１対のピニオン（遊星歯車）３４および３６を、それらの自転可能に支持している。上記第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、ブレーキＢ１は、いずれも互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータによって押圧されることにより係合させられたり、その押圧解除により解放されたりする油圧式摩擦係合装置である。本実施例においては、上記のサンギヤ２４が第１回転要素に、キャリア２８が第２回転要素に、リングギヤ３２が第３回転要素にそれぞれ相当する。
【００２０】
上記遊星歯車装置１８とそのキャリヤ２８に連結されたＭＧ１６は、エンジン１４の作動状態すなわちサンギヤ２４の回転状態においてＭＧ１６の発電量を制御することすなわちＭＧ１６の回転駆動トルクである反力が逐次大きくなるようにキャリヤ２８に発生させられることにより、リングギヤ３２の回転数を滑らかに増加させて車両の滑らかな発進加速を可能とする電気トルコン（ＥＴＣ）装置を構成している。このとき、遊星歯車装置１８のギヤ比ρ（サンギヤ２４の歯数／リングギヤ３２の歯数）がたとえば一般的な値である０．５とすると、リングギヤ３２のトルク：キャリヤ２８のトルク：サンギヤ２４のトルク＝１／ρ：（１−ρ）／ρ：１の関係から、エンジン１４のトルクが１／ρ倍たとえば２倍に増幅されて無段変速機２０へ伝達されるので、トルク増幅モードと称される。
【００２１】
また、上記無段変速機２０は、入力軸２６および出力軸３８にそれぞれ設けられた有効径が可変の１対の可変プーリ４０および４２と、それ１対の可変プーリ４０および４２に巻き掛けられた無端環状の伝動ベルト４４とを備えている。それら１対の可変プーリ４０および４２は、入力軸２６および出力軸３８にそれぞれ固定された固定回転体４６および４８と、その固定回転体４６および４８との間にＶ溝を形成するように入力軸２６および出力軸３８に対して軸心方向に移動可能且つ軸心まわりに相対回転不能に取付られた可動回転体５０および５２と、それら可動回転体５０および５２に推力を付与して可変プーリ４０および４２の掛かり径すなわち有効径を変化させることにより変速比γ（＝入力軸回転速度／出力軸回転速度）を変更する１対の油圧シリンダ５４および５６とを備えている。
【００２２】
上記無段変速機２０の出力軸３８から出力されたトルクは、減速装置５８、差動歯車装置６０、および１対の車軸６２、６４を介して１対の前輪６６、６８へ伝達されるようになっている。なお、本実施例では、前輪６６、６８の舵角を変更する操舵装置が省略されている。
【００２３】
前記副駆動装置１２は、第２原動機すなわち副原動機として機能するリヤモータジェネレータ（以下、ＲＭＧという）７０を備え、そのＲＭＧ７０から出力されたトルクは、減速装置７２、差動歯車装置７４、および１対の車軸７６、７８を介して１対の後輪８０、８２へ伝達されるようになっている。
【００２４】
そして、前記エンジン１４のクランク軸に一方向クラッチ８４を介して連結されたＶプーリ８５とスタータモータ８６の出力軸に固定されたＶプーリ８７との間には、伝動ベルト８８が巻き掛けられており、そのスタータモータ８６によってもエンジン１４が始動させられるようになっている。上記一方向クラッチ８４はスタータモータ８６からエンジン１４に向かう方向へ動力を伝達する場合は係合させられるが、エンジン１４からスタータモータ８６へ向かう方向の動力が伝達されようとすると解放されるものである。また、上記Ｖプーリ８５および８７はスチール（鋼板）製或いは合成樹脂製であり、それらに巻き掛けられた伝動ベルト８８はよく知られたスチールワイヤ、布、アラミド繊維等により補強された合成ゴム或いは合成樹脂から構成されたものである。伝動ベルト８８のプーリ８５、８７側の表面すなわちトルク伝達面は、それら合成ゴム或いは合成樹脂で構成されている。
【００２５】
図２は、前記主駆動装置１０の遊星歯車装置１８を種々の作動モードに切り換えるための油圧制御回路の構成を簡単に示す図である。運転者によりＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｂの各レンジ位置へ操作されるシフトレバー９０に機械的に連結されたマニアル弁９２は、シャトル弁９３を利用しつつ、シフトレバー９０の操作に応答して、Ｄレンジ、Ｂレンジ、Ｒレンジにおいて第１クラッチＣ１の係合圧を調圧する第１調圧弁９４へ図示しないオイルポンプから出力された元圧を供給し、Ｄレンジ、ＢレンジにおいてクラッチＣ２の係合圧を調圧する第２調圧弁９５へ元圧を供給し、Ｎレンジ、Ｐレンジ、ＲレンジにおいてブレーキＢ１の係合圧を調圧する第３調圧弁９６へ元圧を供給する。上記第２調圧弁９５、第３調圧弁９６は、ハイブリッド制御装置１０４によって駆動されるリニヤソレイド弁９７からの出力信号に従って第２クラッチＣ２およびブレーキＢ１の係合圧を制御し、第１調圧弁９４は、ハイブリッド制御装置１０４によってデューティー駆動される三方弁である電磁開閉弁９８からの出力信号に従って第１クラッチＣ１の係合圧を制御する。
【００２６】
図３は、本実施例の前後輪駆動車両に設けられた制御装置の構成を説明する図である。エンジン制御装置１００、変速制御装置１０２、ハイブリッド制御装置１０４、蓄電制御装置１０６、ブレーキ制御装置１０８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェースを備えた所謂マイクロコンピュータであって、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、種々の制御を実行する。また、上記の制御装置は、相互に通信可能に接続されており、所定の制御装置から必要な信号が要求されると、他の制御装置からその所定の制御装置へ適宜送信されるようになっている。
【００２７】
エンジン制御装置１００は、エンジン１４のエンジン制御を実行する。例えば、燃料噴射量制御のために図示しない燃料噴射弁を制御し、点火時期制御のために図示しないイグナイタを制御し、トラクション制御ではスリップ中の前輪６６、６８が路面をグリップするようにエンジン１４の出力を一時的に低下させるためにスロットルアクチュエータ２１を制御する。
【００２８】
上記変速制御装置１０２は、たとえば、無段変速機２０の伝動ベルト４４の張力が必要かつ十分な値となるように予め設定された関係から、実際の変速比γおよび伝達トルクすなわちエンジン１４およびＭＧ１６の出力トルクに基づいて、ベルト張力圧を調圧する調圧弁を制御し、伝動ベルト４４の張力を最適な値とするとともに、エンジン１４が最小燃費率曲線或いは最適曲線に沿って作動するように予め記憶された関係から、実際の車速Ｖおよびエンジン負荷たとえばスロットル弁開度θ_TH或いはアクセルペダル操作量Ａ_CCに基づいて目標変速比γ_mを決定し、実際の変速比γがその目標変速比γ_mと一致するように無段変速機２０の変速比γを制御する。
【００２９】
また、上記エンジン制御装置１００および変速制御装置１０２は、たとえば図４に示す最良燃費運転線に沿ってエンジン１４の作動点すなわち運転点が移動するように、たとえば上記スロットルアクチュエータ２１や燃料噴射量を制御するとともに無段変速機２０の変速比γを変更する。また、ハイブリッド制御装置１０４からの指令に応じて、上記エンジン１４の出力トルクＴ_Eまたは回転数Ｎ_Eを変更するために上記スロットルアクチュエータ２１や変速比γを変更し、エンジン１４の運転点を移動させる。
【００３０】
上記ハイブリッド制御装置１０４は、電池などから成る蓄電装置１１２からＭＧ１６に供給される駆動電流或いはそのＭＧ１６から蓄電装置１１２へ出力される発電電流を制御するインバータ１１４を制御するための第１ＭＧ制御装置１１６と、蓄電装置１１２からＲＭＧ７０に供給される駆動電流或いはそのＲＭＧ７０から蓄電装置１１２へ出力される発電電流を制御するインバータ１１８を制御するための第２ＭＧ制御装置１２０とを含み、シフトレバー９０の操作位置Ｐ_SH、アクセルペダル１２２の操作量Ａ_CC、車速Ｖ、蓄電装置１１２の蓄電量ＳＯＣに基づいて、たとえば図５に示す複数の運転モードのうちからいずれか１つを選択を行うとともに、アクセルペダル１２２の操作量Ａ_CC、ブレーキペダル１２４の操作量Ｂ_Fに基づいて、ＭＧ１６或いはＲＭＧ７０の発電に必要なトルクにより制動力を発生させるトルク回生制動モード、或いはエンジン１４の回転抵抗トルクにより制動力を発生させるエンジンブレーキモードを選択する。
【００３１】
シフトレバー９０がＢレンジ或いはＤレンジへ操作された場合、たとえば比較的低負荷の発進或いは定速走行ではモータ走行モードが選択され、第１クラッチＣ１が係合させられ且つ第２クラッチＣ２およびブレーキＢ１が共に解放されることにより、専らＭＧ１６により車両が駆動される。なお、このモータ走行モードにおいて、蓄電装置１１２の蓄電量ＳＯＣが予め設定された下限値を下回った不足状態となった場合や、駆動力をさらに必要とするためにエンジン１４を始動させる場合には、後述するＥＴＣモード或いは直結モードへ切り換えられて、それまでの走行を維持しながらＭＧ１６或いはＲＭＧ７０が駆動され、そのＭＧ１６或いはＲＭＧ７０により蓄電装置１１２が充電される。
【００３２】
また、比較的中負荷走行または高負荷走行では直結モードが選択され、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が共に係合させられ且つブレーキＢ１が解放されることにより遊星歯車装置１８が一体的に回転させられ、専らエンジン１４によりまたはそのエンジン１４およびＭＧ１６により車両が駆動されたり、或いは専らエンジン１４により車両が駆動されると同時にＭＧ１６により蓄電装置１１２の充電が行われる。この直結モードでは、サンギヤ２４の回転数即ちエンジン回転数Ｎ_E（rpm ）とキャリヤ２８の回転数すなわちＭＧ１６の回転数Ｎ_MG（rpm ）とリングギヤ３２の回転数即ち無段変速機２０の入力軸２６の回転速度Ｎ_IN（rpm ）とは同じ値であるから、二次元平面内において３本の回転数軸（縦軸）すなわちサンギヤ回転数軸Ｓ、リングギヤ回転数Ｒ、およびキャリヤ回転数軸Ｃと変速比軸（横軸）とから描かれる図６の共線図では、たとえば１点鎖線に示されるものとなる。なお、図６において、上記サンギヤ回転数軸Ｓとキャリヤ回転数軸Ｃとの間隔は１に対応し、リングギヤ回転数Ｒとキャリヤ回転数軸Ｃとの間隔はダブルピニオン型遊星歯車装置１８のギヤ比ρに対応している。
【００３３】
また、たとえば発進加速走行では、ＥＴＣモードすなわちトルク増幅モードが選択され、第２クラッチＣ２が係合させられ且つ第１クラッチＣ１およびブレーキＢ１が共に解放された状態でＭＧ１６の発電量（回生量）すなわちそのＭＧ１６の反力（ＭＧ１６を回転させる駆動トルク）が徐々に増加させられることにより、エンジン１４が所定の回転数に維持された状態で車両が滑らかに零発進させられる。このようにエンジン１４によって車両およびＭＧ１６が駆動される場合には、エンジン１４のトルクが１／ρ倍たとえばρ＝０．５とすると２倍に増幅されて無段変速機２０へ伝達される。すなわち、ＭＧ１６の回転数Ｎ_MGが図６のＡ点（負の回転速度すなわち発電状態）である場合には、無段変速機２０の入力軸回転数Ｎ_INは零であるため車両は停止しているが、図６の破線に示すように、そのＭＧ１６の発電量が増加させられてその回転数Ｎ_MGがその正側のＢ点へ変化させられることに伴って無段変速機２０の入力軸回転数Ｎ_INが増加させられて、車両が発進させられるのである。
【００３４】
シフトレバー９０がＮレンジ或いはＰレンジへ操作された場合、基本的にはニュートラルモード１または２が選択され、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、およびブレーキＢ１が共に解放され、遊星歯車装置１８において動力伝達経路が解放される。この状態において、蓄電装置１１２の蓄電量ＳＯＣが予め設定された下限値を下回った不足状態となった場合などにおいては、充電・エンジン始動モードとされ、ブレーキＢ１が係合させられた状態で、ＭＧ１６によりエンジン１４が始動させられる。シフトレバー９０がＲレンジへ操作された場合、たとえば軽負荷後進走行ではモータ走行モードが選択され、第１クラッチＣ１が係合させられるとともに第２クラッチＣ２およびブレーキＢ１が共に解放されることにより、専らＭＧ１６により車両が後進走行させられる。しかし、たとえば中負荷或いは高負荷後進走行ではフリクション走行モードが選択され、第１クラッチＣ１が係合させられ且つ第２クラッチＣ２が解放されるとともに、ブレーキＢ１がスリップ係合させられる。これにより、車両を後進させる駆動力としてＭＧ１６の出力トルクにエンジン１４の出力トルクが加えられる。
【００３５】
また、前記ハイブリッド制御装置１０４は、前輪６６、６８の駆動力に従った車両の発進時或いは急加速時において、車両の駆動力を一時的に高めるために、所定の駆動力配分比に従ってＲＭＧ７０を作動させ、後輪８０、８２からも駆動力を発生させる高μ路アシスト制御や、凍結路、圧雪路のような低摩擦係数路（低μ路）における発進走行時において、車両の発進能力を高めるために、ＲＭＧ７０により後輪８０、８２を駆動させると同時に、たとえば無段変速機２０の変速比γを低くさせて前輪６６、６８の駆動力を低下させる低μ路アシスト制御を実行する。
【００３６】
蓄電制御装置１０６は、電池、コンデンサなどの蓄電装置１１２の蓄電量ＳＯＣが予め設定された下限値ＳＯＣ_Dを下回った場合には、ＭＧ１６或いはＲＭＧ７０により発電された電気エネルギで蓄電装置１１２を充電あるいは蓄電するが、蓄電量ＳＯＣが予め設定された上限値ＳＯＣ_Uを上まわった場合には、そのＭＧ１６或いはＲＭＧ７０からの電気エネルギで充電することを禁止する。また、上記蓄電に際して、実際の電力見込み値（＝消費電力＋充電電力）Ｐ_bが、蓄電装置１１２の温度Ｔ_Bの関数である電力或いは電気エネルギの受入制限値Ｗ_INと持出制限値Ｗ_OUTとの範囲を越えた場合には、その受入れ或いは持ち出しを禁止する。
【００３７】
ブレーキ制御装置１０８は、たとえばＴＲＣ制御、ＡＢＳ制御、ＶＳＣ制御などを実行し、低μ路などにおける発進走行時、制動時、旋回時の車両の安定性を高めたり或いは牽引力を高めるために、油圧ブレーキ制御回路を介して各車輪６６、６８、８０、８２に設けられたホイールブレーキ６６_WB、６８_WB、８０_WB、８２_WBを制御する。たとえば、ＴＲＣ制御では、各車輪に設けられた回転センサからの信号に基づいて、車輪車速（車輪回転速度に基づいて換算される車体速度）たとえば右前輪車輪車速Ｖ_FR、左前輪車輪車速Ｖ_FL、右後輪車輪車速Ｖ_RR、左後輪車輪車速Ｖ_RL、前輪車速〔＝（Ｖ_FR＋Ｖ_FL）／２〕、後輪車速〔＝（Ｖ_RR＋Ｖ_RL）／２〕、および車体車速（Ｖ_FR、Ｖ_FL、Ｖ_RR、Ｖ_RLのうちの最も遅い速度）Ｖを算出する一方で、たとえば主駆動輪である前輪車速と非駆動輪である後輪車速との差であるスリップ速度ΔＶが予め設定された制御開始判断基準値ΔＶ₁を越えると、前輪にスリップ判定をし、且つスリップ率Ｒ_S〔＝（ΔＶ／Ｖ_F）×１００％〕が予め設定された目標スリップ率Ｒ_S1内に入るようにスロットルアクチュエータ２１、ホイールブレーキ６６_WB、６８_WBなどを用いて前輪６６、６８の駆動力を低下させる。また、ＡＢＳ制御では、制動操作時において、各車輪のスリップ率が所定の目標スリップ範囲内になるように、ホイールブレーキ６６_WB、６８_WB、８０_WB、８２_WBを用いて前輪６６、６８、後輪８０、８２の制動力を維持し、車両の方向安定性を高める。また、ＶＳＣ制御では、車両の旋回走行時において、図示しない舵角センサからの舵角、ヨーレートセンサからのヨーレート、２軸Ｇセンサからの前後左右加速度等に基づいて車両のオーバステア傾向或いはアンダステア傾向を判定し、そのオーバステア或いはアンダステアを抑制するように、ホイールブレーキ６６_WB、６８_WB、８０_WB、８２_WBの何れか、およびスロットルアクチュエータ２１を制御する。
【００３８】
図７は、前記ハイブリッド制御装置１０４等の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図７において、エンジン水温判定手段１２６は、イグニションキーのオン操作が為されたとき、エンジン１４の冷却水温度が予め定められた所定値以下であるか否か、すなわちエンジン１４の暖気が為されているか否かを判定する。上記所定値は、エンジン始動が可能な例えば０ (℃) 程度の温度である。本実施例においては、このエンジン水温判定手段１２６が暖気判定手段に対応する。また、始動要求手段１２８は、上記エンジン水温判定手段１２６によって水温が所定値以下、すなわち暖気が為されていないと判定された場合に、エンジン１４の始動要求を発生させる。
【００３９】
また、冷間時判定手段１３０は、上記始動要求手段１２８によってエンジン始動要求が出された場合に、温度センサ１３２により検出された環境温度、例えば、無段変速機２０の油温、大気温度やエンジン１４の表面温度等が極低温であるか否かを判定する。ここで、「極低温」とは、伝動ベルト８８を構成する合成ゴム或いは合成樹脂が固くなる例えば−４０〜０ (℃) 程度の温度をいう。温度センサ１３２は、例えばエンジン１４やＭＧ１６の近傍、車両のエンジンルーム内、或いは無段変速機２０の潤滑油路等に配設されており、それら配設位置の温度を測定して冷間時判定手段１３０に温度データを提供する。
【００４０】
また、長時間放置判定手段１３４は、上記エンジン始動要求が出された場合に、タイマ等で計測されたイグニションオフからの経過時間があらかじめ定められた所定値よりも長いか否かを判定する。この所定値は、例えば上記極低温下において停止状態で放置された伝動ベルト８８がプーリ８５、８７に巻き掛けられた楕円形状に癖がつき、滑らかに回転作動し得なくなる程度の時間であり、例えば、１０分程度の長さである。そして、始動制御手段１３６は、これら冷間時判定手段１３０および長時間放置判定手段１３４の判定結果に基づき、ＭＧ１６およびスタータモータ８６を択一的に駆動し、何れかによってエンジン１４を始動させる。すなわち、始動制御手段１３６は、冷間時判定手段１３０により冷間時であると判定されたエンジン１４の始動時には、前記リングギヤ３２を固定した状態で前記ＭＧ１６を回転させることによりそのエンジン１４を始動させる。なお、図においてはスタータモータ８６とエンジン１４との間に設けられている一方向クラッチ８４を省略した。
【００４１】
図８は、前記ハイブリッド制御装置１０４の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、図示しないイグニションキーのオン操作直後に実行されるエンジン始動手段選択ルーチンを示している。すなわち、ルーチンの開始時には、車両はシフトレバー９０がＰレンジに入れられた停止状態であり、且つエンジン１４、ＭＧ１６、およびＲＭＧ７０は何れも駆動されていない。また、クラッチＣ１、Ｃ２およびブレーキＢ１は何れも開放状態にある。イグニションキーのオン操作が為されると、前記エンジン水温判定手段１２６に対応するステップＳＡ１において、エンジン水温が前記所定値以下であるか否かが判断される。車両の走行直後等のような直前までエンジン１４が駆動されていた（すなわち、暖気ができている）状況下では、この判断が否定されるので直ちにルーチンが終了させられる。暖気が完了していれば、ドライバの運転操作等に応じてエンジン１４の始動要求が発生した場合に直ちに始動可能であるため、このイグニションキーのオン操作時にエンジン１４の始動の必要はないのである。
【００４２】
しかしながら、エンジン水温が前記所定値以下である場合には、エンジン１４を始動要求に備えて暖気する必要があるため、上記ステップＳＡ１の判断が肯定されてステップＳＡ２に進む。始動要求手段１２８に対応するステップＳＡ２では、上記イグニションキーのオン操作に応答してエンジン１４の始動要求が発生させられる。
【００４３】
続いて、冷間時判定手段１３０および長時間放置判定手段１３４に対応するステップＳＡ３においては、例えばエンジンルーム内等の温度が極低温であるか否かが判断されると共に、イグニションキーのオフ操作から長時間経過しているか否かが判断される。温度が極低温であって且つ経過時間が前述した所定値以上になっていれば、この判断が肯定されるのでステップＳＡ４に進む。すなわち、このような条件下では伝動ベルト８８が固くなっていることから、スタータ８６でエンジン１４を始動しようとすると伝動ベルト８８の滑り延いては損傷が生じ易いため、ＭＧ１６によるエンジン始動ステップに進む。
【００４４】
前記始動制御手段１３６に対応するステップＳＡ４においては、ＭＧ１６によるエンジン始動が選択され、図９の下段に示されるようにブレーキＢ１が係合させられることによりリングギヤ３２が固定されると共にＭＧ１６が逆転させられる。これにより、遊星歯車装置１８のサンギヤ２４がキャリア２８とは反対方向（順方向）に回転させられるため、そのサンギヤ２４に連結されたエンジン１４の出力軸が順方向に回転させられてそのエンジン１４が始動させられる。すなわち、車両停止時において冷間状態のエンジン１４が容易に始動させられる。そのため、伝動ベルト８８が滑り易い状況下でスタータモータ８６によるエンジン始動が為されないことから、その滑りによる損傷延いては寿命低下が防止される。このとき、スタータモータ８６とエンジン１４との間に設けられている一方向クラッチ８４（ＯＷＣ）は、係合させられない。
【００４５】
しかしながら、ステップＳＡ３において極低温ではないと判断されるか、或いはイグニションキーのオフ操作からの経過時間が十分に短いと判断された場合には、伝動ベルト８８の滑りが生じ難いので、スタータモータ８６によるエンジン始動ステップ（ステップＳＡ５）に進む。前記始動制御手段１３６に対応するステップＳＡ５においては、図９の上段に示されるようにスタータモータ８６が起動されることにより、その回転が一方向クラッチ８４を介してエンジン１４に伝達され、そのエンジン１４が始動させられる。このように、イグニションキーのオン操作に伴うエンジン始動においては、ＭＧ１６による始動とスタータモータ８６による始動とが使い分けられるが、ＭＧ１６によるエンジン始動は前述したようなスタータモータ８６による始動が好ましくない場合だけに限定されるので、そのＭＧ１６の制御はそれほど複雑にはならない。このとき、クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１は開放させられることにより、サンギヤ２４およびキャリア２８と前輪６６、６８との間の動力伝達経路が遮断されていることから、スタータモータ８６によって回転させられるのはエンジン１４の出力軸だけであるため、その回転が遊星歯車装置１８を介して他の部材に伝達されることに起因する動力損失は生じない。
【００４６】
ところで、上記のようなイグニションオン操作時以外、すなわち車両の走行中やイグニションオン状態における車両の停止中等においては、車両は必要に応じて暖気制御されるため、図８に示されるエンジン始動手段選択ルーチンは適用されない。すなわち、エンジン１４は常に暖気されているため、スタータモータ８６の起動を制限する必要はない。図１０は、このような車両の走行中等における前記ハイブリッド制御装置１０４の制御機能を説明する機能ブロック線図である。図１０において、モータ走行モード判定手段１３８は、車両が前記モータ走行モードにあるか否かを判定する。また、始動要求判定手段１４０は、そのモータ走行モードの実施中に、停止させられているエンジン１４の始動要求が為されたか否かを判定する。この始動要求の有無は、例えばＤレンジにあるときに、アクセル開度の急激な増大や蓄電制御装置１０６からの充電要求の有無等に基づいて判断される。そして、始動制御手段１３６は、これらモータ走行モード判定手段１３８および始動要求判定手段１４０の判定に基づき、スタータモータ８６を起動してエンジン１４を始動させる。なお、図においてはエンジン１４等が省略されている。
【００４７】
図１１は、前記ハイブリッド制御装置１０４の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、例えばシフトレバー９０がＤレンジやＲレンジにあるときに間歇的に実行されるエンジン始動制御ルーチンを示している。図１１において、前記のモータ走行モード判定手段１３８に対応するステップＳＢ１においては、モータ走行モードであるか否かが判断される。モータ走行モードではなくエンジン１４が駆動中である場合には、この判断が否定されるので直ちに本ルーチンが終了させられる。一方、モータ走行モードの実施中にはこの判断が肯定されるのでステップＳＢ２に進む。
【００４８】
前記の始動要求判定手段１４０に対応するステップＳＢ２においては、エンジン始動要求が発生したか否かが判断される。始動要求がない場合には、この判断が否定されるため、エンジン始動制御ルーチンが終了させられる。しかしながら、アクセルペダル１２２の急激な踏み込みすなわち加速要求があった場合や、蓄電装置１１２の蓄電量ＳＯＣが不足となった場合等には、始動要求判定が肯定されてステップＳＢ３に進む。
【００４９】
そして、始動制御手段１３６に対応するステップＳＢ３において、スタータモータ８６を起動することにより、エンジン１４が始動させられて本ルーチンが終了する。すなわち、イグニションキーのオン操作時以外では、原則としてスタータモータ８６によってエンジン１４が始動させられる。このとき、前記の図１に示されるようにスタータモータ８６は一方向クラッチ８４を介してエンジン１４の出力軸に連結されていることから、エンジン１４からスタータモータ８６に向かう動力は伝達されない。そのため、走行中においてもエンジン１４を独立状態で円滑に始動させ得る。しかも、モータ走行モードにおいては前述したようにクラッチＣ２およびブレーキＢ１が開放状態にあることから、サンギヤ２４は無段変速機２０の入力軸２６に動力を伝達すること無く自由回転させられるため、スタータモータ８６の出力トルクによって一時的に車両の駆動力が増加し、車両にショックが発生することもない。このようにしてエンジン１４が始動させられた後は、例えば前記の直結モードにモード切り換えが為されてエンジン１４の駆動力およびＭＧ１６の駆動力で車両が走行させられることとなる。
【００５０】
上述のように、本実施例によれば、冷間時判定手段１３０（ステップＳＡ３）により冷間時であると判定されたエンジン１４の始動時には、始動制御手段１３６（ステップＳＡ４）によりブレーキＢ１でリングギヤ３２を固定した状態でＭＧ１６を回転させることによりスタータモータ８６を用いないでエンジン１４が始動させられることから、伝動ベルト８８が固くなっている状態で用いられることに起因する伝動ベルト８８の滑りや、その伝動ベルト８８の寿命を著しく短縮させるおそれが好適に防止される。
【００５１】
また、本実施例においては、冷間時でない状態でのエンジン始動は、始動制御手段１３６（ステップＳＡ５）により、そのエンジン１４に伝動ベルト８８を介して作動的に連結されたスタータモータ８６により為される。そのため、通常時は専らスタータモータ８６によりエンジン１４が始動させられることから、ＭＧ１６でエンジン１４を始動させる場合に比較して、そのＭＧ１６の制御が簡単となる。
【００５２】
また、本実施例においては、冷間時においては、ブレーキＢ１だけを係合させた状態で、すなわち、クラッチＣ１、Ｃ２が開放させられてサンギヤ２４およびキャリア２８と前輪６６、６８との間の動力伝達を遮断し且つリングギヤ３２を固定した状態で、ＭＧ１６を逆転させることにより、エンジン１４が始動させられる。そのため、車両停止時において、冷間状態のエンジン１４が好適に始動させられる。
【００５３】
また、本実施例においては、冷間状態においてイグニションキー操作（オン操作）に応答して始動要求手段１２８（ステップＳＡ２）によりエンジン始動要求が出されるため、運転開始時において必ずエンジン１４が起動させられて暖気されるので、始動制御手段１３６（ステップＳＡ４またはステップＳＡ５）によるエンジン１４の始動は長時間放置後の１回目において専ら行われる。
【００５４】
また、本実施例においては、エンジン１４の冷却水温度に基づいてその暖気が為されているか否かを判断するエンジン水温判定手段１２６（ステップＳＡ１）が備えられ、そのエンジン水温判定手段１２６によって水温が所定値以下であること、すなわち暖気が為されていないことが判定された場合に、エンジン１４が始動させられる。そのため、イグニションキー操作が為されても、暖気されている場合にはエンジン１４が始動させられないので、無用な始動を防止できる。
【００５５】
また、本実施例においては、モータ走行モード判定手段１３８（ステップＳＢ１）によりモータ走行モードであると判定されている間に、始動要求判定手段１４０（ステップＳＢ２）によりエンジン１４の始動要求があることが判定された場合には、始動制御手段１３６（ステップＳＢ３）により、スタータモータ８６が作動させられてエンジン１４が始動させられるが、ＭＧ１６の動力が入力されるキャリア２８が車両の駆動に寄与させられる一方で、リングギヤ３２と無段変速機２０の入力軸２６およびハウジング３０との間の２つの摩擦係合装置クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放されてリングギヤ３２およびエンジン１４の動力が入力されるサンギヤ２４が自由回転状態とされて、エンジン１４は動力伝達系とは切り離された独立状態とされるので、スタータモータ８６を用いて始動させる場合に、そのスタータモータ８６の出力トルクにより一時的に車両の駆動力が増加することがなく、車両にショックが発生するという問題が解消される。
【００５６】
また、本実施例においては、エンジン１４の始動のためにスタータモータ８６によりそのエンジン１４を回転駆動する駆動系は、一方向クラッチ８４が介在させられることによって車両の駆動系とは独立に設けられている。そのため、エンジン１４をスタータモータ８６により始動させるようにする場合に、スタータモータ８６からエンジン１４に向かう動力は伝達されるが、反対にエンジン１４からスタータモータ８６に向かう動力は伝達されないことから、走行中においてエンジン１４を独立状態で円滑に始動させることができるため、そのスタータモータ８６の出力トルクにより一時的に車両の駆動力が増加して車両にショックが発生することが抑制されると共に、エンジン１４の作動時においてスタータモータ８６や伝動ベルト８８が回転駆動されないので、それらの回転に起因する動力損失が解消される。
【００５７】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は他の態様においても適用される。
【００５８】
たとえば、前述の実施例の車両では、前輪６６、６８をエンジン１４およびＭＧ１６を備えた主駆動装置１０が駆動し、後輪８０、８２をＲＭＧ７０を備えた副駆動装置１２が駆動する形式であったが、後輪８０、８２を主駆動装置１０が駆動し、前輪６６、６８を副駆動装置１２が駆動する形式であってもよい。
【００５９】
また、前述の実施例の車両は、エンジン１４の出力エネルギがＭＧ１６により電気エネルギに変換され、後輪８０、８２を駆動するＲＭＧ７０がその電気エネルギにより作動させられていたが、エンジン１４の出力エネルギが油圧ポンプにより油圧エネルギに変換され、後輪８０、８２を駆動する油圧モータがその油圧エネルギにより作動させられる形式の車両であっても差し支えない。
【００６０】
また、実施例の車両では、前輪６６、６８および後輪８０、８２が共に駆動輪として機能し得る４輪駆動車両に本発明が適用された場合について説明したが、エンジン１４およびＭＧ１６を有する主駆動装置１０だけを備えた２輪駆動車両にも本発明は同様に適用され得る。
【００６１】
また、実施例においては、車両の走行中においては専らスタータモータ８６を用いてエンジン１４を始動させることにより、その始動に伴う駆動力の変化延いては車両のショックが抑制されていたが、車両の走行中においてもＭＧ１６でエンジン１４を始動させてもよい。このような場合には、例えば、クラッチＣ１、Ｃ２を開放すると共にブレーキＢ１を係合させる一方、それらの係合状態の変化に伴う駆動力の変化をＲＭＧ７０の駆動力で補うようにすれば、駆動力の変化や車両のショックを防止できる。或いは、車両の走行中にはクラッチＣ１、Ｃ２を係合させる一方、ブレーキＢ１を開放させることで前輪６６、６８の回転をエンジン１４に伝達して所謂押しがけによるエンジン始動をするように構成してもよい。
【００６２】
また、実施例においては、スタータモータ８６が一方向クラッチ８４を介してエンジン１４に連結されていたが、一方向クラッチ８４を設ける代わりに、エンジン１４の始動時において、その出力軸に設けられたたギヤにスタータモータ８６の出力軸に設けられたギヤが一時的に係合させられるように構成されていてもよい。
【００６３】
また、実施例においては、冷間時且つ長時間放置時にスタータモータ８６によるエンジン始動が禁止されていたが、冷間時或いは長時間放置時にスタータモータ８６による始動を禁止してもよい。すなわち、図８に示されるフローチャートのステップＳＡ３において、「極低温または長時間放置後の始動」であるか否かを判定し、極低温であると判断されるか、イグニションキーのオフ操作からの経過時間が十分に長いと判断（肯定）された場合には、ステップＳＡ４に進んでＭＧ１６によりエンジン１４を始動し、何れも否定された場合だけステップＳＡ５に進んでスタータモータ８６で始動するように構成することもできる。
【００６４】
また、実施例においては、イグニションキー操作に応答して前記図８に示される制御ルーチンが実行されていたが、イグニションキーのオン状態で定期的にその制御ルーチンを実行することもできる。
【００６５】
また、実施例においては、エンジン１４およびＭＧ１６と前輪６６、６８との間に無段変速機２０が備えられていたが、有段変速機がこれに代えて設けられていてもよい。
【００６６】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の制御装置を備えた４輪駆動車両の動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。
【図２】図１の遊星歯車装置を制御する油圧制御回路の要部を説明する図である。
【図３】図１の４輪駆動車両に設けられた制御装置を説明する図である。
【図４】エンジン制御装置および変速制御装置の制御作動を説明する最良燃費運転線である。
【図５】図３のハイブリッド制御装置により選択される制御モードを示す図表である。
【図６】遊星歯車装置の各要素の回転数を説明する共線図である。
【図７】図３のハイブリッド制御装置等の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図８】図３のハイブリッド制御装置等によるエンジン始動ルーチンの一例である。
【図９】図８の制御ルーチンにおける摩擦係合要素やＭＧ等の作動状態を示す図表である。
【図１０】図３のハイブリッド制御装置による走行中におけるエンジン始動制御機能を説明する機能ブロック線図である。
【図１１】図３のハイブリッド制御装置による走行中におけるエンジン始動制御ルーチンの一例である。
【符号の説明】
１４：エンジン（内燃機関）
１６：モータジェネレータ
１８：遊星歯車装置
２４：サンギヤ（第１回転要素）
２８：キャリア（第２回転要素）
３２：リングギヤ（第３回転要素）
８６：スタータモータ
８８：伝動ベルト
１３０：冷間時判定手段
１３６：始動制御手段

Claims

スタータモータに伝動ベルトを介して作動的に連結された内燃機関と、モータジェネレータと、それら内燃機関およびモータジェネレータの動力がそれぞれ入力される第１回転要素および第２回転要素と該内燃機関およびモータジェネレータの動力を合成して第３回転要素から出力する遊星歯車装置とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
冷間時であるか否かを判定する冷間時判定手段と、
該冷間時判定手段により冷間時であると判定された内燃機関の始動時には、前記スタータモータおよび伝動ベルトを用いないで、前記第３回転要素を固定した状態で前記モータジェネレータを回転させることにより該内燃機関を始動させる始動制御手段と
を、含むことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記始動制御手段は、前記冷間時判定手段により冷間時ではないと判定された内燃機関の始動時には、前記スタータモータによって該内燃機関を始動させるものである請求項１のハイブリッド車両の制御装置。