JP7381998B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと、モータと、これらエンジンとモータとの間におけるトルクの伝達と遮断とを切り替えるクラッチと、を有するハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来から、エンジン及びモータを動力源として備え、エンジンの駆動力及びモータの駆動力の少なくとも一方によって駆動されるハイブリッド車両において、モータによってエンジンをクランキングしてエンジンを始動させる技術が提案されている。例えば、特許文献１には、モータのトルクのみによる走行中においてエンジンを始動させるときに、エンジン始動開始直前におけるエンジンの回転停止位置毎のばらつきに基づいて、エンジン始動トルクを設定する技術が開示されている。この技術では、エンジン始動要求から所定時間でエンジン始動を完了させるために過不足のない最適なエンジン始動トルクを設定することを図っている。

特開２０１２－８６６６２号公報

ところで、エンジンとモータとの間におけるトルクの伝達と遮断とを切り替えるクラッチを有するハイブリッド車両は、クラッチを解放状態に設定して、エンジンのトルクを用いずにモータのトルクを用いてハイブリッド車両を走行させる走行モード（以下では適宜「第１走行モード」と呼ぶ。）と、クラッチを締結状態に設定して、少なくともエンジンのトルクを用いてハイブリッド車両を走行させる走行モード（以下では適宜「第２走行モード」と呼ぶ。）と、を有する。このハイブリッド車両では、走行モードが第１走行モードから第２走行モードへと切り替えられるときに、クラッチに対して締結圧（以下では適宜「クラッチ締結圧」と呼ぶ。）が付与されて、クラッチが解放状態から締結状態へと移行されると共に、モータによってエンジンがクランキングされることで、エンジンが始動される。

上記のように走行モードを第１走行モードから第２走行モードへと切り替えるためにエンジンを始動させるときには、クラッチに対して適切な締結圧を付与することが望ましい。これは、クラッチ締結圧が小さ過ぎると、エンジンを始動させるのに時間がかかってしまう一方で（場合によってはエンジンが始動されない可能性がある）、クラッチ締結圧が大き過ぎると、無駄なエネルギーが用いられることで、燃費が悪化してしまうからである。つまり、エンジンを適切に始動させるのに最適なクラッチ締結圧があるのである。

このような最適なクラッチ締結圧は、エンジン始動前におけるエンジン停止時のクランク位置や、エンジン始動に用いられるセンサの精度や、エンジン等の部品における組み付け精度や経年変化や部品ばらつきなどに応じて変わるものと考えられる。そのため、最適なクラッチ締結圧を正確に求めることは困難である。したがって、従来の技術では、最適なクラッチ締結圧を求めずに、エンジンを始動させるのに十分と考えられるクラッチ締結圧、つまり最適な締結圧よりも大きなクラッチ締結圧を適用して、エンジンの始動の確保を優先していた。その結果、必要以上に大きなクラッチ締結圧が適用されることで、上述したように燃費の悪化が生じていた。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、エンジンとモータとこれらの間に設けられたクラッチとを有するハイブリッド車両に関して、モータを用いる走行モードからエンジンを用いる走行モードへと切り替えるためにエンジンを始動させるときに、クラッチに適切な締結圧を付与することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンと、モータと、エンジンとモータとの間におけるトルクの伝達と遮断とを切り替えるクラッチと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、クラッチを解放状態に設定して、エンジンのトルクを用いずにモータのトルクを用いてハイブリッド車両を走行させる第１走行モードから、クラッチを締結状態に設定して、少なくともエンジンのトルクを用いてハイブリッド車両を走行させる第２走行モードへと、ハイブリッド車両の走行モードを切り替えるか否かを判定する走行モード判定手段と、走行モード判定手段によりハイブリッド車両の走行モードを第１走行モードから第２走行モードへと切り替えると判定されたときに、エンジンを始動させるべく、クラッチを解放状態から締結状態へと移行させるように当該クラッチに対して締結圧を付与すると共に、モータによってエンジンをクランキングするエンジン始動制御手段と、エンジン始動制御手段によりエンジンの始動が開始されてからエンジンの始動が終了するまでの予測始動時間を求める予測始動時間算出手段と、エンジン始動制御手段によりエンジンの始動が開始されてからエンジンの始動が終了するまでの実際の始動時間である実始動時間を取得する実始動時間取得手段と、実始動時間取得手段により取得された実始動時間が予測始動時間算出手段により求められた予測始動時間よりも短い場合に、エンジン始動制御手段によりエンジンを次回始動させるときにクラッチに対して付与する締結圧を減少させる補正を行う締結圧補正手段と、を有し、エンジン始動制御手段は、当該エンジン始動制御手段によりエンジンが始動される前の当該エンジンの停止時におけるクランク位置に応じて、エンジンの始動時にクラッチに対して付与すべき締結圧を設定し、予測始動時間算出手段は、締結圧補正手段による締結圧の補正に応じて、予測始動時間を補正する、ことを特徴とする。

このように構成された本発明では、ハイブリッド車両の制御装置は、ハイブリッド車両の走行モードを第１走行モードから第２走行モードへと切り替えるためにエンジンを始動させるときに、エンジン始動制御手段による予測始動時間を求めると共に、エンジン始動制御手段による実始動時間を取得して、実始動時間が予測始動時間よりも短い場合に、エンジンを次回始動させるときにクラッチに対して付与するクラッチ締結圧を減少させる補正を行う。つまり、ハイブリッド車両の制御装置は、種々の状態を加味して予測始動時間を求め、この予測始動時間と実始動時間との時間差に応じて、クラッチに付与すべきクラッチ締結圧を学習により補正する、特に実始動時間が予測始動時間よりも短い場合にクラッチ締結圧を減少補正する。これにより、第１走行モードから第２走行モードへの切り替え時にエンジンを始動させるために適用するクラッチ締結圧を最適化することができ、必要以上のクラッチ締結圧が適用されることによる燃費の悪化を適切に抑制することができる。

本発明において、好ましくは、予測始動時間算出手段は、エンジン始動制御手段によりエンジンが始動される前の当該エンジンの停止時におけるクランク位置に基づき、予測始動時間を求める。
エンジンの始動時間は、第１走行モードから第２走行モードへの切り替え前のエンジンの停止時におけるクランク位置（以下では適宜「停止クランク位置」と呼ぶ。）に応じて大きく変わる。これは、停止クランク位置に応じて、エンジンの始動に必要なトルク（損失トルク）が変わるからである。したがって、本発明では、予測始動時間算出手段は、そのような停止クランク位置による始動時間の変化を考慮して、予測始動時間を求める。これにより、停止クランク位置の影響が加味された予測始動時間を適切に求めることができる。よって、予測始動時間を精度良く求めることができる。

本発明において、好ましくは、エンジン始動制御手段は、走行モード判定手段によりハイブリッド車両の走行モードを第１走行モードから第２走行モードへと切り替えると判定されたときにおいて、ドライバからハイブリッド車両を加速させる要求がある場合には、当該要求がない場合よりも、エンジンの始動時間を短縮すべく、クラッチに対して付与する締結圧を大きくする。
このように構成された本発明によれば、ドライバからの加速要求時に、エンジンの速やかな始動を適切に優先させることができる。つまり、エンジンを速やかに始動させて、ドライバからの加速要求を適切に実現することができる。

本発明において、好ましくは、締結圧補正手段は、実始動時間と予測始動時間との差の絶対値が大きいほど、補正により締結圧を減少させる量を大きくする。
このように構成された本発明によれば、クラッチ締結圧を効果的に最適化することができる。

本発明において、好ましくは、予測始動時間算出手段及び実始動時間取得手段は、それぞれ、エンジンの回転数が所定回転数に達したときにエンジンの始動が終了したものと判断して、予測始動時間の算出及び実始動時間の取得を行う。
このように構成された本発明では、予測始動時間算出手段及び実始動時間取得手段は、それぞれ、エンジン回転数が所定回転数に達したタイミングをエンジンの始動が終了したタイミングとして用いて、予測始動時間の算出及び実始動時間の取得を行う。これにより、予測始動時間及び実始動時間の精度を適切に確保することができる。

本発明のハイブリッド車の制御装置によれば、エンジンとモータとこれらの間に設けられたクラッチとを有するハイブリッド車両に関して、モータを用いる走行モードからエンジンを用いる走行モードへと切り替えるためにエンジンを始動させるときに、クラッチに適切な締結圧を付与することができる。

本発明の実施形態によるハイブリッド車両の制御装置が適用されたハイブリッド車両の概略構成図である。 本発明の実施形態によるハイブリッド車両の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるクラッチ締結圧の補正の概要を説明するための図である。 本発明の実施形態においてエンジン始動制御時に第１クラッチに適用するクラッチ締結圧の一例を示す。 エンジン始動制御前の停止クランク位置とエンジン始動制御における損失トルクとの関係についての説明図である。 エンジン始動制御前の停止クランク位置の違いによる、エンジンの始動時間の違いについての説明図である。 本発明の実施形態に係るエンジン始動制御による予測始動時間についての説明図である。 本発明の実施形態に係るエンジン始動制御による実始動時間についての説明図である。 本発明の実施形態に係るエンジン始動制御による予測始動時間と実始動時間との時間差についての説明図である。 本発明の実施形態において予測始動時間と実始動時間との時間差に応じて適用するクラッチ締結圧補正値についての説明図である。 本発明の実施形態によるエンジン始動制御処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるハイブリッド車両の制御装置を説明する。

＜装置構成＞
図１は、本発明の実施形態によるハイブリッド車両の制御装置が適用されたハイブリッド車両の概略構成図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両１は、主に、ハイブリッド車両１を駆動するためのトルクを発生するエンジン２（例えばガソリンエンジン）と、ハイブリッド車両１の動力伝達経路上においてエンジン２よりも下流側に設けられ、ハイブリッド車両１を駆動するためのトルクを発生するモータ４と、図示しないインバータ等を介してモータ４との間で電力の授受を行うバッテリ５と、ハイブリッド車両１の動力伝達経路上においてモータ４よりも下流側に設けられ、エンジン２及び／又はモータ４による回転速度を変速する変速機６と、変速機６からのトルクを下流側に伝達する動力伝達系８と、動力伝達系８からのトルクによって駆動輪１２を駆動するドライブシャフト１０と、当該駆動輪１２と、を有する。

エンジン２の出力軸とモータ４の回転軸とは、断続可能な第１クラッチＣＬ１を介して軸ＡＸ１によって同軸状に連結されている。この第１クラッチＣＬ１により、エンジン２とモータ４との間におけるトルクの伝達と遮断とを切り替えられるようになっている。例えば、第１クラッチＣＬ１は、モータ（図示略）によりクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的又は段階的に制御して伝達トルク容量を変更可能な乾式多板クラッチによって構成されている。

モータ４の回転軸と変速機６の回転軸とは、軸ＡＸ２によって同軸状に連結されている。変速機６は、典型的には、１つ以上の遊星歯車（プラネタリギヤ）を内部に備えており、車速やエンジン回転数などに応じてギヤ段（変速比）を自動的に切り替える機能を備えた自動変速機である。また、変速機６は、断続可能な第２クラッチＣＬ２を内部に備え、この第２クラッチＣＬ２により、変速機６の上流側（エンジン２及びモータ４）と変速機６の下流側（駆動輪１２など）との間におけるトルクの伝達と遮断とを切り替えられるようになっている。例えば、第２クラッチＣＬ２も、モータ（図示略）によりクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的又は段階的に制御して伝達トルク容量を変更可能な乾式多板クラッチによって構成されている。なお、第２クラッチＣＬ２は、実際には、変速機６において種々のギヤ段を切り替えるために用いられる多数のクラッチによって構成される。

動力伝達系８は、変速機６の出力軸ＡＸ３を介してトルクが入力される。動力伝達系８は、駆動力を左右一対の駆動輪１２に対して分配するデファレンシャルギヤや、ファイナルギヤなどを含んで構成されている。

上記のハイブリッド車両１は、第１クラッチＣＬ１の締結と解放とを切り替えることで、走行モードを切り替えることができる。すなわち、ハイブリッド車両１は、第１クラッチＣＬ１を解放状態に設定して、エンジン２のトルクを用いずにモータ４のトルクを用いてハイブリッド車両１を走行させる第１走行モードと、第１クラッチＣＬ１を締結状態に設定して、少なくともエンジン２のトルクを用いてハイブリッド車両１を走行させる第２走行モードと、を有する。第１走行モードは、所謂ＥＶ走行モードであり、第２走行モードは、エンジン２のトルクのみを用いてハイブリッド車両１を走行させるエンジン走行モード、又はエンジン２及びモータ４の両方のトルクを用いてハイブリッド車両１を走行させるハイブリッド走行モードである。なお、第２クラッチＣＬ２は、基本的には、第１走行モード及び第２走行モードの両方において締結状態に設定されるが、第１走行モードと第２走行モードとの切り替え時において解放側（具体的にはスリップ状態）に適宜設定される。

次に、図２は、本発明の実施形態によるハイブリッド車両の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。

図２に示すように、コントローラ２０には、エンジン２の回転数を検知するエンジン回転数センサＳＮ１からの信号と、モータ４の回転数を検知するモータ回転数センサＳＮ２からの信号と、ドライバによるアクセルペダルの踏込み量に対応するアクセル開度を検知するアクセル開度センサＳＮ３からの信号と、ハイブリッド車両１の車速を検知する車速センサＳＮ４からの信号と、バッテリ５の充電状態を示すＳＯＣ（State of Charge）を検知するＳＯＣセンサＳＮ５からの信号と、が入力されるようになっている。なお、エンジン回転数センサＳＮ１は、エンジン２のクランクシャフトのクランク位置（クランク角）を検出するクランク角センサにより構成される。

コントローラ２０は、１つ以上のプロセッサ（典型的にはＣＰＵ）と、当該プロセッサ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリと、を備えるコンピュータにより構成される。コントローラ２０は、本発明における「ハイブリッド車両の制御装置」の一例に相当する。

具体的には、コントローラ２０は、上述したセンサＳＮ１～ＳＮ５からの検知信号に基づき、主に、エンジン２、モータ４、第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２に対して制御信号を出力し、これらを制御する。例えば、コントローラ２０は、エンジン２の点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量を調整する制御や、モータ４の回転数、トルクを調整する制御や、第１及び第２クラッチＣＬ１、ＣＬ２のそれぞれの締結と解放とを切り替える制御（第１及び第２クラッチＣＬ１、ＣＬ２に付与する締結圧（クラッチ締結圧）を調整する制御も含む）などを行う。なお、実際には、コントローラ２０は、エンジン２の点火プラグや燃料噴射弁やスロットル弁などを制御し、インバータを介してモータ４を制御し、油圧制御回路を介して第１及び第２クラッチＣＬ１、ＣＬ２を制御する。

また、本実施形態においては、コントローラ２０は、機能的な構成要素として、走行モード判定部２０ａと、エンジン始動制御部２０ｂと、予測始動時間算出部２０ｃと、実始動時間取得部２０ｄと、締結圧補正部２０ｅと、を有する。走行モード判定部２０ａは、上述したセンサＳＮ１～ＳＮ５からの検知信号などに基づき、ハイブリッド車両１の走行モードを第１走行モードから第２走行モードへと切り替えるか否かを判定する。エンジン始動制御部２０ｂは、走行モード判定部２０ａにより第１走行モードから第２走行モードへと切り替えると判定されたときに、第１クラッチＣＬ１を解放状態から締結状態へと移行させるように当該第１クラッチＣＬ１に対して締結圧を付与すると共に、モータ４によってエンジン２をクランキングして、エンジン２を始動させる。以下では、このようなエンジン２を始動させるための制御を適宜「エンジン始動制御」と呼ぶ。

予測始動時間算出部２０ｃは、エンジン始動制御前のエンジン２の停止時におけるクランク位置などに基づき、エンジン始動制御の開始から当該エンジン始動制御によりエンジン２が始動されるまでの時間を予測する、つまり予測始動時間を求める。実始動時間取得部２０ｄは、エンジン回転数センサＳＮ１からの信号に基づき、エンジン始動制御の開始から当該エンジン始動制御によりエンジン２が実際に始動されるまでの時間を取得する、つまり実始動時間を取得する。締結圧補正部２０ｅは、実始動時間と予測始動時間との時間差に基づき、エンジン始動制御部２０ｂによりエンジン２を次回始動させるときに第１クラッチＣＬ１に対して付与する締結圧（クラッチ締結圧）を補正する。換言すると、締結圧補正部２０ｅは、この時間差に基づき、第１クラッチＣＬ１のクラッチ締結圧を学習する。典型的には、締結圧補正部２０ｅは、実始動時間が予測始動時間よりも短い場合に、エンジン２を次回始動させるときのクラッチ締結圧を減少させる補正を行う。

＜クラッチ締結圧の制御＞
以下では、本発明の実施形態において、コントローラ２０が行う制御内容について説明する。本実施形態では、コントローラ２０は、ハイブリッド車両１の走行モードを第１走行モードから第２走行モードへと切り替えるためにエンジン２を始動させるときに、第１クラッチＣＬ１に対して所定の締結圧（クラッチ締結圧）を付与する制御を行って、第１クラッチＣＬ１を解放状態から締結状態へと移行させる。特に、本実施形態では、コントローラ２０は、第１クラッチＣＬ１に対して最適なクラッチ締結圧を付与すべく、クラッチ締結圧を学習により補正していく。

最初に、図３を参照して、本発明の実施形態によるクラッチ締結圧の補正の概要について説明する。図３は、横軸に時間を示し、縦軸にエンジン回転数を示している。具体的には、図３は、ハイブリッド車両１の走行モードを第１走行モードから第２走行モードへと切り替えるためにエンジン始動制御を実施したときのエンジン回転数の時間変化の一例を示している。

本実施形態では、コントローラ２０は、図３に示すように、エンジン始動制御による予測始動時間を求めると共に、エンジン始動制御による実始動時間を取得して、これらの実始動時間と予測始動時間との時間差に基づき、エンジン２を次回始動させるときの第１クラッチＣＬ１のクラッチ締結圧を補正する。具体的には、コントローラ２０は、実始動時間と予測始動時間との時間差の大きさに基づき、クラッチ締結圧をフィードバック制御により補正（学習）する。このようにクラッチ締結圧を補正する理由は以下の通りである。

走行モードを第１走行モードから第２走行モードへと切り替えるためにエンジン２を始動させるときには、第１クラッチＣＬ１に対して適切なクラッチ締結圧を付与することが望ましい。これは、クラッチ締結圧が小さ過ぎると、エンジン２を始動させるのに時間がかかってしまう一方で（場合によってはエンジン２が始動されない可能性がある）、クラッチ締結圧が大き過ぎると、燃費が悪化してしまうからである。つまり、エンジン２を適切に始動させるのに最適なクラッチ締結圧があるのである。このような最適なクラッチ締結圧は、エンジン始動前におけるエンジン停止時のクランク位置（停止クランク位置）や、エンジン始動に用いられるセンサの精度や、エンジン等の部品における組み付け精度や経年変化や部品ばらつきなどに応じて変わるものと考えられる。したがって、従来の技術では、最適なクラッチ締結圧を正確に求めることは困難であることから、最適なクラッチ締結圧を求めずに、エンジン２を始動させるのに十分と考えられるクラッチ締結圧、つまり最適な締結圧よりも大きなクラッチ締結圧を適用して、エンジン２の始動の確保を優先していた。その結果、必要以上に大きなクラッチ締結圧が適用されることで、上述したように燃費の悪化が生じていた。

このようなことから、本実施形態では、コントローラ２０は、第１クラッチＣＬ１に適用するクラッチ締結圧を最適化して燃費の悪化を抑制すべく、クラッチ締結圧を学習により補正するようにしている。具体的には、コントローラ２０は、エンジン始動制御による予測始動時間と実始動時間との時間差に基づき、エンジン２を次回始動させるときに適用するクラッチ締結圧を補正する。ここで、コントローラ２０は、図３に示すように、エンジン回転数が所定回転数Ｎ１に達したタイミングをエンジン２の始動が終了したタイミングとして用いて、これらの予測始動時間及び実始動時間を求める。この所定回転数Ｎ１には、低回転数域ではエンジン回転数センサＳＮ１の検出精度が確保されにくいという特性を考慮して、エンジン回転数センサＳＮ１の検出精度が確保されるような回転数が適用される。例えば、所定回転数Ｎ１には、４００～６００ｒｐｍ程度の回転数が適用される。

次に、図４乃至図１０を参照して、本発明の実施形態によるクラッチ締結圧の制御について具体的に説明する。

まず、図４は、本発明の実施形態においてエンジン始動制御時に第１クラッチＣＬ１に適用するクラッチ締結圧の一例を示している。図４は、横軸に時間を示し、縦軸にクラッチ伝達トルクを示している。このクラッチ伝達トルクは、エンジン２を始動させるときに第１クラッチＣＬ１を介してモータ４からエンジン２へと伝達されるトルク（クラッチ伝達トルク）に対応するものである。図４に示すように、本実施形態では、コントローラ２０は、エンジン始動制御の開始時にはクラッチ締結圧を急激に上昇させる一方で、この後にはクラッチ締結圧を緩やかに上昇させる。こうするのは、最初にクラッチ締結圧を速やかに第１クラッチＣＬ１に付与して、エンジン２の速やかな始動を確保する一方で、この後にクラッチ締結圧を緩やかに上昇させているときに、エンジン回転数センサＳＮ１の検出精度を確保するためである、すなわちエンジン回転数センサＳＮ１の信号に基づき正確なエンジン回転数を取得するためである（このエンジン回転数はエンジン始動制御による実始動時間を求めるために用いられる）。

次いで、図５は、エンジン始動制御前の停止クランク位置とエンジン始動制御におけるエンジン２での損失トルクとの関係を示している。図５は、横軸に停止クランク位置（ｄｅｇ）を示し、縦軸に損失トルクを示している。損失トルクは、エンジン２の始動に必要なトルク、つまりエンジン２のクランクシャフトの回転に必要なトルクに相当する。また、図５中の各線は、複数の特定の停止クランク位置（－１８０ｄｅｇ、－１５０ｄｅｇ、－１２０ｄｅｇ、－９０ｄｅｇ）のそれぞれについて、クランク位置の進みに応じた損失トルクの変化の様子（つまりクランクシャフトが回転していったときの損失トルクの時間変化の軌跡）を示している。例えば、実線のグラフは、停止クランク位置が－１８０ｄｅｇである場合の損失トルクの変化を示している。なお、典型的な例では、図５に示すような損失トルクは、複数の気筒を有するエンジン２（多気筒エンジン）の各気筒ごとに規定される。この場合には、全気筒の損失トルクを合計した値がエンジン２の始動に必要なトルクとなる。

図５に示すように、エンジン２の始動に必要なトルク（損失トルク）が、エンジン始動制御前の停止クランク位置に応じて変化することがわかる。このことから、エンジン２を始動させるときに第１クラッチＣＬ１を介してモータ４からエンジン２へと伝達されるトルク（クラッチ伝達トルク）の最適値、すなわちエンジン２を始動させるときに第１クラッチＣＬ１に対して付与すべき最適なクラッチ締結圧が、エンジン始動制御前の停止クランク位置に応じて変わるものと言える。

したがって、本実施形態では、コントローラ２０は、エンジン２の始動時の燃費を確保しつつ、エンジン２を効率良く始動させるべく、エンジン始動制御前の停止クランク位置に応じてクラッチ締結圧を設定する。基本的には、コントローラ２０は、損失トルクが大きい停止クランク位置では、第１クラッチＣＬ１に適用するクラッチ締結圧を大きくする。上述したように各気筒ごとに損失トルクを規定した場合には、コントローラ２０は、全気筒の損失トルクを合計し、この合計値が大きい停止クランク位置では、第１クラッチＣＬ１に適用するクラッチ締結圧を大きくする。典型的な例では、停止クランク位置に応じた最適なクラッチ締結圧（エンジン２の始動時の燃費を確保しつつ、エンジン２を効率良く始動させることが可能なクラッチ締結圧）を実験やシミュレーション等より事前に求めて、停止クランク位置とこの最適なクラッチ締結圧とを対応付けたマップを事前に作成しておき、コントローラ２０は、そのようなマップを参照して、エンジン始動制御前の停止クランク位置に応じたクラッチ締結圧を読み出して、このクラッチ締結圧を第１クラッチＣＬ１に適用する制御を行う。

次いで、図６は、エンジン始動制御前の停止クランク位置の違いによる、エンジン２の始動時間の違いについての説明図である。図６は、横軸に時間を示し、縦軸にエンジン回転数を示している。具体的には、図６中のグラフＧ１～Ｇ５は、異なる停止クランク位置についてエンジン始動制御を行ったときのエンジン回転数の時間変化を示している。例えば、グラフＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５は、それぞれ、停止クランク位置が１６０ｄｅｇ、１７０ｄｅｇ、１８０ｄｅｇ、１９０ｄｅｇ、２００ｄｅｇであるときのエンジン始動制御によるエンジン回転数の時間変化を示している。

図６に示すように、停止クランク位置が異なると、エンジン始動制御によりエンジン２が始動される時間（始動時間）、つまりエンジン回転数が所定回転数Ｎ１に達する時間が異なることがわかる。具体的には、グラフＧ１、Ｇ２の停止クランク位置では時刻ｔ１でエンジン２が始動され、グラフＧ３の停止クランク位置では時刻ｔ２でエンジン２が始動され、グラフＧ４の停止クランク位置では時刻ｔ３でエンジン２が始動され、グラフＧ５の停止クランク位置では時刻ｔ４でエンジン２が始動される（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４）。このように、エンジン２の始動時間は、停止クランク位置に応じて変わる。これは、図５に示したように、停止クランク位置に応じて損失トルク（エンジン２の始動に必要なトルク）が変わるからである。つまり、損失トルクが大きい停止クランク位置では、エンジン２の始動時間が長くなるのである。本実施形態では、コントローラ２０は、このように停止クランク位置に応じて変化するエンジン始動制御による始動時間に関して、予測される始動時間（予測始動時間）と実際の始動時間（実始動時間）を求めて、これら予測始動時間と実始動時間との時間差に基づき、上述したような停止クランク位置に応じたクラッチ締結圧を補正するようにする。

次いで、図７は、本発明の実施形態に係るエンジン始動制御による予測始動時間についての説明図である。図７は、横軸に時間を示し、縦軸にエンジン回転数を示している。具体的には、図７は、エンジン始動制御の開始から時間Ｔ１経過後にエンジン２が始動する（つまりエンジン回転数が所定回転数Ｎ１に達する）と予測された場合、すなわち予測始動時間としてＴ１が求められた場合のエンジン回転数の時間変化を例示している。ここで、上述したように、エンジン２の始動時間は停止クランク位置に応じて変わり（図６）、これは、停止クランク位置に応じて損失トルク（エンジン２の始動に必要なトルク）が変わることに起因するものである（図５）。

したがって、本実施形態では、コントローラ２０は、エンジン始動制御前の停止クランク位置に基づき予測始動時間を求める。基本的には、コントローラ２０は、損失トルクが大きい停止クランク位置では、長い予測始動時間を求める。上述したように各気筒ごとに損失トルクを規定した場合には、コントローラ２０は、全気筒の損失トルクを合計し、この合計値が大きい停止クランク位置では、長い予測始動時間を求める。典型的な例では、停止クランク位置に応じた予測始動時間を実験やシミュレーション等より事前に求めて（つまり上述した停止クランク位置に応じた最適なクラッチ締結圧を適用したときの予測始動時間を求めておく）、停止クランク位置とこの予測始動時間とを対応付けたマップを事前に作成しておき、コントローラ２０は、そのようなマップを参照して、エンジン始動制御前の停止クランク位置に応じた予測始動時間を読み出す。

なお、図７に示すエンジン回転数の時間変化は、予測されたエンジン回転数の時間変化に相当するものであるが、上述したような予測始動時間を求めるに当たって、図７に示すようなエンジン回転数の時間変化を予測する必要はなく、停止クランク位置から予測始動時間を直接求めればよい。

次いで、図８は、本発明の実施形態に係るエンジン始動制御による実始動時間についての説明図である。図８は、横軸に時間を示し、縦軸にエンジン回転数を示している。具体的には、図８は、エンジン始動制御の開始から時間Ｔ２経過後にエンジン２が実際に始動した場合、すなわち実始動時間としてＴ２が求められた場合を例示している。本実施形態では、コントローラ２０は、エンジン始動制御の実行を開始してから、エンジン回転数センサＳＮ１によって検出されたエンジン回転数が所定回転数Ｎ１に達するまでの時間を、実始動時間Ｔ２として求める。

次いで、図９は、本発明の実施形態に係るエンジン始動制御による予測始動時間と実始動時間との時間差についての説明図である。図９は、横軸に時間を示し、縦軸にエンジン回転数を示している。具体的には、図９は、図７に示した予測始動時間Ｔ１と図８に示した実始動時間Ｔ２とを重ね合わせた図である。図９に示すように、コントローラ２０は、予測始動時間Ｔ１と実始動時間Ｔ２との時間差Ｔ３を求め、この時間差Ｔ３に応じて、エンジン２を次回始動させるときに第１クラッチＣＬ１に適用するクラッチ締結圧を補正する。

ここで、エンジン２の始動時間は停止クランク位置に応じて変わるため、本実施形態では、上述したように、停止クランク位置を適切に考慮に入れて予測始動時間Ｔ１を求めている。しかしながら、そのようにして予測始動時間Ｔ１を求めたにも関わらず、予測始動時間Ｔ１と実始動時間Ｔ２との時間差Ｔ３が生じるのは、エンジン始動に用いられるセンサの精度や、エンジン等の部品における組み付け精度や、経年変化や、部品ばらつきなどに起因するものと考えられる。したがって、本実施形態では、このような種々の要因を適切に考慮すべく、停止クランク位置に応じた予測始動時間Ｔ１と実始動時間Ｔ２との時間差Ｔ３を随時求めて、この時間差Ｔ３に応じて第１クラッチＣＬ１に適用するクラッチ締結圧を適宜補正することとした。

次いで、図１０は、本発明の実施形態において予測始動時間と実始動時間との時間差（予測始動時間－実始動時間）に応じて適用するクラッチ締結圧の補正値（クラッチ締結圧補正値）についての説明図である。図１０は、横軸に予測始動時間と実始動時間との時間差を示し、縦軸にクラッチ締結圧補正値を示している。この図１０は、予測始動時間と実始動時間との時間差に応じて規定されたクラッチ締結圧補正値のマップに相当する。クラッチ締結圧補正値は、エンジン２を次回始動させるときに適用するクラッチ締結圧を求めるための値である。

図１０に示すマップは、予測始動時間が実始動時間よりも長い領域では（時間差＞０）、負の値のクラッチ締結圧補正値（＜０）が規定されている。これにより、予測始動時間が実始動時間よりも長いときには、エンジン２を次回始動させるときのクラッチ締結圧が減少されることとなる。他方で、予測始動時間が実始動時間よりも短い領域では（時間差＜０）、正の値のクラッチ締結圧補正値（＞０）が規定されている。これにより、予測始動時間が実始動時間よりも短いときには、エンジン２を次回始動させるときのクラッチ締結圧が増加されることとなる。更に、予測始動時間が実始動時間よりも長い領域及び予測始動時間が実始動時間よりも短い領域の両方とも、予測始動時間と実始動時間との時間差の絶対値が大きくなるほど、クラッチ締結圧補正値の絶対値が大きくなるようにマップが規定されている。これにより、予測始動時間と実始動時間との乖離が大きいほど、エンジン２を次回始動させるときのクラッチ締結圧がクラッチ締結圧補正値によって大きく補正されることとなる。

＜エンジン始動制御処理＞
次に、図１１を参照して、本発明の実施形態によるエンジン始動制御（上述したクラッチ締結圧の制御も含む）において行われる具体的な処理について説明する。図１１は、本発明の実施形態によるエンジン始動制御処理を示すフローチャートである。このエンジン始動制御処理は、コントローラ２０によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、図１１に示すエンジン始動制御処理が開始されると、ステップＳ１１において、コントローラ２０は、上述したセンサＳＮ１～ＳＮ５からの検知信号に対応する情報も含めて、ハイブリッド車両１の種々の情報を取得する。そして、コントローラ２０は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、コントローラ２０は、現在の走行モードが第１走行モード（ＥＶ走行モード）であるか否かを判定する。例えば、コントローラ２０は、モータ４、第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２に出力している制御信号に基づき、当該判定を行う。この例では、コントローラ２０は、第１クラッチＣＬ１を解放し且つ第２クラッチＣＬ２を締結し尚且つモータ４からトルクを出力させている場合に、現在の走行モードが第１走行モードであると判定する。コントローラ２０は、現在の走行モードが第１走行モードであると判定した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３に進む。これに対して、コントローラ２０は、現在の走行モードが第１走行モードでないと判定した場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、典型的には現在の走行モードが第２走行モードである場合、エンジン始動制御処理を終了する。この場合には、エンジン２が運転状態にあるので、エンジン始動制御を実行してエンジン２を始動させる必要はない。

ステップＳ１３において、コントローラ２０は、第１走行モードから第２走行モードへの切り替え要求があるか否かを判定する、換言するとエンジン２を始動させる要求があるか否かを判定する。１つの例では、コントローラ２０は、ＳＯＣセンサＳＮ５によって検出されたバッテリ５のＳＯＣが所定値（例えば、バッテリ５の保護等の観点から定められた、バッテリ５の充電を実行すべきＳＯＣの下限値や、バッテリ５の電力持ち出しが禁止されるＳＯＣなど）未満である場合に、第２走行モードへの切り替え要求があると判定する。他の例では、コントローラ２０は、ドライバによってハイブリッド車両１のエアコンスイッチがオンにされた場合に、第２走行モードへの切り替え要求があると判定する。更に他の例では、コントローラ２０は、ドライバから比較的大きな加速要求がある場合に（例えばドライバによりアクセルペダルが大きく踏み込まれた場合）、第２走行モードへの切り替え要求があると判定する。コントローラ２０は、第１走行モードから第２走行モードへの切り替え要求があると判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に進む。これに対して、コントローラ２０は、第１走行モードから第２走行モードへの切り替え要求がないと判定した場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、エンジン始動制御処理を終了する。この場合には、第１走行モードが維持されるので、エンジン始動制御を実行してエンジン２を始動させる必要はない。

ステップＳ１４において、コントローラ２０は、ドライバから加速要求がないか否かを判定する。具体的には、コントローラ２０は、アクセル開度センサＳＮ３によって検出されたアクセル開度の変化量が所定量以上であるか否かを判定することで、ドライバの加速要求を判断する。その結果、コントローラ２０は、ドライバから加速要求がないと判定した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、コントローラ２０は、クランク角センサとしてのエンジン回転数センサＳＮ１からの信号に基づき、エンジン始動制御前のエンジン２の停止時におけるクランク位置（停止クランク位置）を求める。

次いで、ステップＳ１６において、コントローラ２０は、ステップＳ１５で求められた停止クランク位置に基づき、第１クラッチＣＬ１に適用するクラッチ締結圧を設定する。具体的には、コントローラ２０は、事前に作成された、停止クランク位置と最適なクラッチ締結圧とが対応付けられたマップを参照して、ステップＳ１５で求められた停止クランク位置に対応するクラッチ締結圧を読み出して、このクラッチ締結圧を第１クラッチＣＬ１に設定する。このマップは、停止クランク位置に応じた最適なクラッチ締結圧、具体的にはエンジン２の始動時の燃費を確保しつつエンジン２を効率良く始動させることが可能なクラッチ締結圧を、実験やシミュレーション等より事前に求めることで作成される。詳しくは、このマップは、損失トルクが大きい停止クランク位置ではクラッチ締結圧が大きくなるように規定されている。

次いで、ステップＳ１７において、コントローラ２０は、ステップＳ１５で求められた停止クランク位置に基づき、エンジン始動制御の開始から当該エンジン始動制御によりエンジン２が始動されるまでの時間（予測始動時間）を求める。具体的には、コントローラ２０は、事前に作成された、停止クランク位置と予測始動時間とが対応付けられたマップを参照して、ステップＳ１５で求められた停止クランク位置に対応する予測始動時間を求める。このマップは、停止クランク位置に応じた予測始動時間、具体的には上述した停止クランク位置に応じた最適なクラッチ締結圧（エンジン２の始動時の燃費を確保しつつエンジン２を効率良く始動させることが可能なクラッチ締結圧）を適用したときの予測始動時間を、実験やシミュレーション等より事前に求めることで作成される。詳しくは、このマップは、損失トルクが大きい停止クランク位置では予測始動時間が長くなるように規定されている。なお、このようなステップＳ１７の処理を、後述するステップＳ１８のエンジン始動制御の開始後に行ってもよい。

次いで、ステップＳ１８において、コントローラ２０は、エンジン２を始動（再始動）させるためのエンジン始動制御を実行する。具体的には、コントローラ２０は、第１クラッチＣＬ１を解放状態から締結状態へと移行させるように、ステップＳ１６で設定されたクラッチ締結圧を第１クラッチＣＬ１に付与する制御を行うと共に、モータ４からのトルクによってエンジン２をクランキングする制御を行う。

次いで、ステップＳ１９において、コントローラ２０は、エンジン始動制御の開始から当該エンジン始動制御によりエンジン２が実際に始動されるまでの時間（実始動時間）を取得する。具体的には、コントローラ２０は、エンジン始動制御の実行を開始してから、エンジン回転数センサＳＮ１によって検出されたエンジン回転数が所定回転数Ｎ１に達するまでの時間を、実始動時間として求める。

次いで、ステップＳ２０において、コントローラ２０は、ステップＳ１７で求められた予測始動時間とステップＳ１９で取得された実始動時間との時間差に基づき、エンジン２を次回始動させるときに適用するクラッチ締結圧を補正する。具体的には、コントローラ２０は、事前に作成された、予測始動時間と実始動時間との時間差とクラッチ締結圧補正値とが対応付けられたマップを参照して（図１０）、ステップＳ１７で求められた予測始動時間とステップＳ１９で取得された実始動時間との時間差に対応するクラッチ締結圧補正値を読み出する。そして、コントローラ２０は、このクラッチ締結圧補正値に基づき、エンジン２を次回始動させるときに適用するクラッチ締結圧を補正する。詳しくは、コントローラ２０は、予測始動時間が実始動時間よりも長いときには、負の値のクラッチ締結圧補正値を適用することで、エンジン２を次回始動させるときのクラッチ締結圧を減少させる。他方で、コントローラ２０は、予測始動時間が実始動時間よりも短いときには、正の値のクラッチ締結圧補正値を適用することで、エンジン２を次回始動させるときのクラッチ締結圧を増加させる。また、コントローラ２０は、予測始動時間と実始動時間との時間差（絶対値）が大きいほど、大きなクラッチ締結圧補正値（絶対値）を適用することで、エンジン２を次回始動させるときのクラッチ締結圧を大きく補正する。以上のステップＳ２０の後、コントローラ２０は、エンジン始動制御処理を終了する。

このように補正されたクラッチ締結圧は、次回のエンジン始動制御処理において、ステップＳ１６でクラッチ締結圧を設定するときに適用される。具体的には、上述したように、クラッチ締結圧は、停止クランク位置に応じて規定されたマップを用いて作成されるので、クラッチ締結圧補正値による補正を、このマップに対して適用するのがよい。他方で、予測始動時間も停止クランク位置に基づき求められるので（ステップＳ１７）、このようなクラッチ締結圧補正値によるクラッチ締結圧の補正に応じて予測始動時間も補正するのがよい。具体的には、停止クランク位置と予測始動時間とが対応付けられたマップをクラッチ締結圧補正値に応じて補正するのがよい。こうすることで、今後求められる予測始動時間と実始動時間との時間差が減少していくこととなる。

他方で、上記のステップＳ１４において、コントローラ２０は、ドライバから加速要求があると判定した場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、コントローラ２０は、加速時用に適用するクラッチ締結圧（加速時用クラッチ締結圧）を第１クラッチＣＬ１に設定して、エンジン始動制御を実行する。この場合には、コントローラ２０は、ドライバからの加速要求を優先して、エンジン２を速やかに始動させるべく、上述したような停止クランク位置に応じたクラッチ締結圧（つまりエンジン２の始動時の燃費を確保しつつエンジン２を効率良く始動させることが可能なクラッチ締結圧）を用いる代わりに、当該クラッチ締結圧よりも大きい加速時用クラッチ締結圧を設定する。この加速時用クラッチ締結圧は、ドライバからの加速要求を適切に満たすべく、エンジン２を速やかに始動させるのに効果的なクラッチ締結圧であり、事前の実験やシミュレーションなどにより規定される。コントローラ２０は、このように設定された加速時用クラッチ締結圧を第１クラッチＣＬ１に付与する制御を行うと共に、モータ４からのトルクによってエンジン２をクランキングする制御を行って、エンジン２を始動させる。以上のステップＳ２１の後、コントローラ２０は、エンジン始動制御処理を終了する。

＜作用効果＞
次に、本発明の実施形態によるハイブリッド車の制御装置の作用及び効果について説明する。

本実施形態によれば、コントローラ２０は、ハイブリッド車両１の走行モードを第１走行モードから第２走行モードへと切り替えるためにエンジン２を始動させるときに、エンジン始動制御による予測始動時間を求めると共にエンジン始動制御による実始動時間を取得して、実始動時間が予測始動時間よりも短い場合に、エンジン２を次回始動させるときに第１クラッチＣＬ１に対して付与するクラッチ締結圧を減少させる補正を行う。つまり、コントローラ２０は、種々の状態を加味して予測始動時間を求め、この予測始動時間と実始動時間との時間差に応じて、第１クラッチＣＬ１に付与すべきクラッチ締結圧を学習により補正する、特に実始動時間が予測始動時間よりも短い場合にクラッチ締結圧を減少補正する。これにより、第１走行モードから第２走行モードへの切り替え時にエンジン２を始動させるために適用するクラッチ締結圧を最適化することができ、必要以上のクラッチ締結圧が適用されることによる燃費の悪化を適切に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、コントローラ２０は、第１走行モードから第２走行モードへの切り替え前のエンジン２の停止時におけるクランク位置（停止クランク位置）に基づき、予測始動時間を求める。エンジン２の始動時間は、停止クランク位置に応じて大きく変わる（図６参照）。これは、停止クランク位置に応じて、エンジン２の始動に必要なトルク（損失トルク）が変わるからである（図５参照）。したがって、本実施形態では、コントローラ２０は、そのような停止クランク位置による始動時間の変化を考慮して、予測始動時間を求める。これにより、停止クランク位置の影響が加味された予測始動時間を適切に求めることができる、すなわち予測始動時間を精度良く求めることができる。

また、本実施形態によれば、コントローラ２０は、第１走行モードから第２走行モードへの切り替え時において、ドライバからハイブリッド車両１を加速させる要求がある場合には、当該要求がない場合よりも、第１クラッチＣＬ１に付与するクラッチ締結圧を大きくする。これにより、エンジン２の速やかな始動を適切に優先させることができる。つまり、エンジン２を速やかに始動させて、ドライバからの加速要求を適切に実現することができる。

また、本実施形態によれば、コントローラ２０は、実始動時間と予測始動時間との差（絶対値）が大きいほど、補正によりクラッチ締結圧を減少させる量（絶対値）を大きくするので、クラッチ締結圧を効果的に最適化することができる。

また、本実施形態によれば、コントローラ２０は、エンジン２の回転数が所定回転数Ｎ１に達したときにエンジン２の始動が終了したものと判断して、予測始動時間の算出及び実始動時間の取得を行うので、予測始動時間及び実始動時間の精度を適切に確保することができる。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
４ モータ
６ 変速機
１２ 駆動輪
２０ コントローラ
２０ａ 走行モード判定部
２０ｂ エンジン始動制御部
２０ｃ 予測始動時間算出部
２０ｄ 実始動時間取得部
２０ｅ 締結圧補正部
ＣＬ１ 第１クラッチ
ＣＬ２ 第２クラッチ

Claims (5)

1. エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータとの間におけるトルクの伝達と遮断とを切り替えるクラッチと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記クラッチを解放状態に設定して、前記エンジンのトルクを用いずに前記モータのトルクを用いて前記ハイブリッド車両を走行させる第１走行モードから、前記クラッチを締結状態に設定して、少なくとも前記エンジンのトルクを用いて前記ハイブリッド車両を走行させる第２走行モードへと、前記ハイブリッド車両の走行モードを切り替えるか否かを判定する走行モード判定手段と、
   前記走行モード判定手段により前記ハイブリッド車両の走行モードを前記第１走行モードから前記第２走行モードへと切り替えると判定されたときに、前記エンジンを始動させるべく、前記クラッチを解放状態から締結状態へと移行させるように当該クラッチに対して締結圧を付与すると共に、前記モータによって前記エンジンをクランキングするエンジン始動制御手段と、
   前記エンジン始動制御手段により前記エンジンの始動が開始されてから前記エンジンの始動が終了するまでの予測始動時間を求める予測始動時間算出手段と、
   前記エンジン始動制御手段により前記エンジンの始動が開始されてから前記エンジンの始動が終了するまでの実際の始動時間である実始動時間を取得する実始動時間取得手段と、
   前記実始動時間取得手段により取得された前記実始動時間が前記予測始動時間算出手段により求められた前記予測始動時間よりも短い場合に、前記エンジン始動制御手段により前記エンジンを次回始動させるときに前記クラッチに対して付与する前記締結圧を減少させる補正を行う締結圧補正手段と、
   を有し、
   前記エンジン始動制御手段は、当該エンジン始動制御手段により前記エンジンが始動される前の当該エンジンの停止時におけるクランク位置に応じて、前記エンジンの始動時に前記クラッチに対して付与すべき前記締結圧を設定し、
   前記予測始動時間算出手段は、前記締結圧補正手段による前記締結圧の補正に応じて、前記予測始動時間を補正する、
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記予測始動時間算出手段は、前記エンジン始動制御手段により前記エンジンが始動される前の当該エンジンの停止時におけるクランク位置に基づき、前記予測始動時間を求める、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記エンジン始動制御手段は、前記走行モード判定手段により前記ハイブリッド車両の走行モードを前記第１走行モードから前記第２走行モードへと切り替えると判定されたときにおいて、ドライバから前記ハイブリッド車両を加速させる要求がある場合には、当該要求がない場合よりも、前記エンジンの始動時間を短縮すべく、前記クラッチに対して付与する締結圧を大きくする、請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記締結圧補正手段は、前記実始動時間と前記予測始動時間との差の絶対値が大きいほど、前記補正により前記締結圧を減少させる量を大きくする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記予測始動時間算出手段及び前記実始動時間取得手段は、それぞれ、前記エンジンの回転数が所定回転数に達したときに前記エンジンの始動が終了したものと判断して、前記予測始動時間の算出及び前記実始動時間の取得を行う、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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