JP2023038846A - ハイブリッド式電動車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを動力伝達経路に連結した状態でエンジンを始動するハイブリッド式電動車両において、エンジン始動時の初爆過渡時の駆動トルク変動を気筒毎の初爆の有無に応じて適切に抑制できるようにする。【解決手段】エンジン始動時の点火実施回数Ｎign を計数するとともに、その点火実施回数Ｎign に応じてエンジン初爆過渡トルクＴetran を算出し（Ｓ４）、そのエンジン初爆過渡トルクＴetran に基づいて駆動トルク変動が抑制されるようにＭＧトルクＴmgを補正する（Ｓ５）。その場合に、点火実施回数Ｎign は複数の気筒の初爆の有無を反映しているため、エンジン回転速度Ｎe や点火時期等のエンジンの状態が異なる場合でも、エンジン初爆過渡トルクＴetran を気筒毎の初爆の有無に応じて適切に求めることが可能であり、そのエンジン初爆過渡トルクＴetran に起因する駆動トルク変動をＭＧトルクＴmgの制御で適切に抑制することができる。【選択図】図２

Description

本発明はハイブリッド式電動車両の制御装置に係り、特に、エンジン始動時の駆動トルク変動を回転機のトルク制御で抑制する技術に関するものである。

(a) 駆動力源としてエンジンおよび回転機を備えているとともに、前記エンジンを動力伝達経路から切り離すエンジン断接装置が設けられているハイブリッド式電動車両に適用され、(b) 前記エンジン断接装置により前記エンジンを前記動力伝達経路に連結した状態で燃料噴射および点火によりそのエンジンを始動するエンジン始動制御部と、(c) 前記エンジン始動制御部による前記エンジンの始動時に、そのエンジンが備える複数の気筒の初爆時のトルクに起因して生じる駆動トルク変動を前記回転機のトルク制御で抑制する初爆トルク補償制御部と、を有するハイブリッド式電動車両の制御装置が知られている（特許文献１の段落００７７、図１１等参照）。

特開２００９－３５１８８号公報

ところで、エンジンの始動過渡時には初爆前の気筒と初爆後の気筒が存在し、フリクショントルクやポンピングロスが異なることから、初爆過渡時の駆動トルク変動を適切に抑制するためには気筒毎の初爆の有無を反映した回転機のトルク制御が要求される。その場合に、エンジン断接装置によりエンジンを動力伝達経路に連結した状態でエンジンを始動する車両においては、エンジン回転速度や吸入空気量、点火時期等のエンジンの状態が車速等の運転状態によって異なり、初爆過渡時に生じるトルクも変化するため、気筒毎の初爆の有無を反映した回転機のトルク制御をどのように行なうかが問題になる。

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、エンジン断接装置によりエンジンを動力伝達経路に連結した状態でエンジンを始動するハイブリッド式電動車両において、エンジン始動時の初爆過渡時の駆動トルク変動を気筒毎の初爆の有無に応じて適切に抑制できるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、(a) 駆動力源としてエンジンおよび回転機を備えているとともに、前記エンジンを動力伝達経路から切り離すエンジン断接装置が設けられているハイブリッド式電動車両に適用され、(b) 前記エンジン断接装置により前記エンジンを前記動力伝達経路に連結した状態で燃料噴射および点火によりそのエンジンを始動するエンジン始動制御部と、(c) 前記エンジン始動制御部による前記エンジンの始動時に、そのエンジンが備える複数の気筒の初爆時のトルクに起因して生じる駆動トルク変動を前記回転機のトルク制御で抑制する初爆トルク補償制御部と、を有するハイブリッド式電動車両の制御装置において、(d) 前記初爆トルク補償制御部は、前記エンジン始動制御部による前記エンジンの始動時の点火実施回数を計数して、そのエンジンの始動過渡時のトルクであるエンジン初爆過渡トルクを前記点火実施回数に応じて算出し、そのエンジン初爆過渡トルクに基づいて前記回転機のトルクを補正することを特徴とする。

このようなハイブリッド式電動車両の制御装置においては、エンジン始動制御部によるエンジンの始動時の点火実施回数を計数するとともに、その点火実施回数に応じてエンジン初爆過渡トルクを算出し、そのエンジン初爆過渡トルクに基づいて駆動トルク変動が抑制されるように回転機のトルクを補正する。その場合に、点火実施回数は複数の気筒の初爆の有無を反映しているため、エンジン回転速度や点火時期等のエンジンの状態が異なる場合でも、エンジン初爆過渡トルクを気筒毎の初爆の有無に応じて適切に求めることが可能であり、そのエンジン初爆過渡トルクに起因する駆動トルク変動を回転機のトルク制御で適切に抑制することができる。

本発明の一実施例である制御装置を有するハイブリッド式電動車両の駆動系統を説明する概略構成図で、各種制御のための制御機能および制御系統の要部を併せて示した図である。 図１の電子制御装置が機能的に備えている初爆トルク補償制御部の作動を具体的に説明するフローチャートである。 エンジン始動時のエンジン初爆過渡トルクを定常時エンジントルクＴestaで仮定した場合と、実際のエンジントルクＴere1とを比較して示した図である。 吸入空気量Ｑair に応じて変化する１つの気筒に関する定常時エンジントルクＴestaと、初爆時の実際のエンジントルクＴere2とを比較して示した図である。 直噴型のエンジンの一例を説明する図で、１つの気筒の上端部の断面図である。 図２のステップＳ４でエンジン初爆過渡トルクＴetran を算出する際に、点火実施回数Ｎign に応じて補正係数Ｋcoを求めるマップの一例を説明する図である。 図２のステップＳ４でエンジン初爆過渡トルクＴetran を算出する際に、点火実施回数Ｎign に応じてオフセットトルクＴeoffを求めるマップの一例を説明する図である。 図２のフローチャートに従って初爆トルク補償制御が行なわれた場合の回転速度Ｎe 、Ｎmg、トルクＴesta、Ｔmg、点火実施回数Ｎign の変化を説明するタイムチャートの一例である。

本発明は、駆動力源としてエンジンおよび回転機を備えているハイブリッド式電動車両に適用される。ハイブリッド式電動車両は、例えばＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型の後輪駆動車両や、途中に前輪側へ動力を分配するトランスファが設けられた前後輪駆動車両、トランスアクスル等のＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型の前輪駆動車両など、種々の電動車両が対象となる。回転機は、例えば電動モータおよび発電機として機能するモータジェネレータが適当であるが、モータ走行モードでの走行中にエンジンを始動する場合に、電動モータとして機能する力行トルクの範囲内でエンジン初爆過渡トルクによる駆動トルク変動を抑制できれば、回転機として電動モータを採用することもできる。回転機は、例えばエンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に設けられ、エンジン断接装置を介してエンジンに連結されるが、エンジンに常時連結されても良いし、エンジンとは別の動力伝達経路に設けられて他の駆動輪を回転駆動するものでも良い。

エンジン断接装置は、エンジンと動力伝達経路とを接続遮断するもので、摩擦係合式のクラッチやブレーキ等の摩擦係合装置が好適に用いられ、例えば車両走行中にエンジンを始動する際には、摩擦係合装置をスリップ係合させることによりエンジンをクランキングすることができる。動力伝達経路には、必要に応じてトルクコンバータ等の流体式伝動装置や変速機が設けられる。変速機は、例えば複数の遊星歯車装置および摩擦係合装置から成る遊星歯車式の有段の自動変速機や、平行軸式の有段変速機、前後進を切り替えるだけの前後進切替装置、ベルト式等の無段変速機と前後進切替装置とが直列または並列に設けられたものなど、種々の態様が可能である。

初爆トルク補償制御部は、例えばエンジン回転速度Ｎe 等に応じて定まる定常状態の場合の定常時エンジントルクＴestaを点火実施回数Ｎign に応じて補正することによりエンジン初爆過渡トルクＴetran を算出するように構成される。例えば、次式(1) に示すように、点火実施回数Ｎign に応じて定められた補正係数Ｋcoを定常時エンジントルクＴestaに掛け算するとともに、点火実施回数Ｎign に応じて定められたオフセットトルクＴeoffを加算することにより、エンジン初爆過渡トルクＴetran が求められる。定常時エンジントルクＴestaを用いることなく、エンジン回転速度Ｎe 、吸入空気量Ｑair 、エンジン冷却水温ＴＨw 、点火時期、点火実施回数Ｎign 等に基づいてエンジン初爆過渡トルクＴestan を直接算出しても良いなど、その他の算出方法を採用することもできる。
Ｔetran ＝Ｔesta×Ｋco＋Ｔeoff ・・・(1)

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は説明のために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比や角度、形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例である制御装置として電子制御装置９０を有するハイブリッド式電動車両１０（以下、単に電動車両１０という。）の駆動系統の概略構成図で、電動車両１０における各種制御のための制御機能および制御系統の要部を併せて示した図である。図１において、電動車両１０は、走行用の駆動力源としてエンジン１２および回転機ＭＧを備えているパラレル型のハイブリッド式電動車両である。また、電動車両１０は、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路に設けられた動力伝達装置１６を備えている。駆動輪１４は左右の後輪で、電動車両１０はＦＲ型の後輪駆動車両である。

エンジン１２は、燃料の燃焼によって動力を発生するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関で、本実施例では６気筒等の複数の気筒（シリンダ）を備えているとともに、クランク軸の２回転で吸入、圧縮、爆発、排気を行なう４サイクルエンジンである。エンジン１２は、スロットルアクチュエータや燃料噴射装置、点火装置等を含むエンジン制御機器５０が電子制御装置９０によって制御されることにより、エンジン１２の出力トルクであるエンジントルクＴe が制御される。図５は、直噴型のエンジン１２の１つの気筒（シリンダ）１００の上端部の断面図で、燃料噴射装置１１２により気筒１００内にガソリンの高圧微粒子が直接噴射されるようになっている。このエンジン１２は、吸気通路１０２から吸気弁１０４を介して気筒１００内に空気が流入するとともに、排気弁１０６を介して排気通路１０８から排気ガスが排出されるようになっており、所定のタイミングで点火装置１１４によって点火されることにより気筒１００内の混合気が爆発燃焼し、ピストン１１０が下方へ押し下げられてクランク軸が回転させられる。

回転機ＭＧは、電力から機械的な動力を発生させる電動モータとしての機能および機械的な動力から電力を発生させる発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータで、例えば永久磁石型の三相交流同期モータ等であり、インバータ５２を介してバッテリ５４に接続されている。回転機ＭＧは、電子制御装置９０によってインバータ５２が制御されることにより、回転機ＭＧのトルクであるＭＧトルクＴmgが制御される。回転機ＭＧは、エンジン１２に替えて或いはエンジン１２に加えて、インバータ５２を介してバッテリ５４から供給される電力により走行用の動力を発生する。回転機ＭＧはまた、エンジン１２の動力や駆動輪１４側から入力される被駆動力により回転駆動される際に回生制御されることにより発電を行う。回転機ＭＧの発電により発生させられた電力は、インバータ５２を介してバッテリ５４に蓄積される。バッテリ５４は、回転機ＭＧに対して電力を授受する蓄電装置である。

動力伝達装置１６は、車体に取り付けられる非回転部材であるケース１８内において、エンジン１２側からＫ０クラッチ２０、トルクコンバータ２２、および自動変速機２４を直列に備えており、Ｋ０クラッチ２０とトルクコンバータ２２との間の動力伝達経路に回転機ＭＧが連結されている。Ｋ０クラッチ２０は、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路におけるエンジン１２と回転機ＭＧとの間に設けられたクラッチで、エンジン１２と動力伝達装置１６との間、具体的にはエンジン１２と回転機ＭＧとの間、を接続遮断するエンジン断接装置である。トルクコンバータ２２は、回転機ＭＧと自動変速機２４との間に設けられた流体式伝動装置で、Ｋ０クラッチ２０を介してエンジン１２に連結されている。自動変速機２４は、トルクコンバータ２２に連結されており、トルクコンバータ２２と駆動輪１４との間の動力伝達経路に介在させられている。動力伝達装置１６は、自動変速機２４の出力回転部材である変速機出力軸２６に連結されたプロペラシャフト２８、プロペラシャフト２８に連結されたディファレンシャルギヤ３０、ディファレンシャルギヤ３０に連結された一対のドライブシャフト３２等を備えている。また、動力伝達装置１６は、エンジン１２とＫ０クラッチ２０とを連結するエンジン連結軸３４、Ｋ０クラッチ２０とトルクコンバータ２２とを連結するＭＧ連結軸３６等を備えており、ＭＧ連結軸３６に回転機ＭＧのロータが連結されている。

Ｋ０クラッチ２０は、例えばアクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチにより構成される湿式または乾式の摩擦係合装置である。Ｋ０クラッチ２０は、油圧制御回路５６から供給される調圧されたＫ０油圧ＰＲk0によりＫ０クラッチ２０のトルク容量であるＫ０トルクＴk0が変化させられることで、係合状態や開放状態などの制御状態が切り替えられる。Ｋ０クラッチ２０の入力側部材は、エンジン連結軸３４と連結されており、エンジン連結軸３４と一体的に回転させられる。Ｋ０クラッチ２０の出力側部材は、ＭＧ連結軸３６と連結されており、ＭＧ連結軸３６と一体的に回転させられる。Ｋ０クラッチ２０の係合状態では、エンジン連結軸３４を介して回転機ＭＧのロータおよびトルクコンバータ２２のポンプ翼車２２ａとエンジン１２とが一体的に回転させられる。一方で、Ｋ０クラッチ２０の開放状態では、回転機ＭＧのロータおよびポンプ翼車２２ａとエンジン１２との間の動力伝達が遮断される。

回転機ＭＧは、ケース１８内において、ＭＧ連結軸３６に動力伝達可能に連結されている。回転機ＭＧは、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路、特にはＫ０クラッチ２０とトルクコンバータ２２との間の動力伝達経路に動力伝達可能に連結されている。つまり、回転機ＭＧは、Ｋ０クラッチ２０を介することなくトルクコンバータ２２や自動変速機２４と動力伝達可能に連結されている。トルクコンバータ２２および自動変速機２４は、各々、エンジン１２および回転機ＭＧの駆動力源からの駆動力を駆動輪１４へ伝達する。

トルクコンバータ２２は、ＭＧ連結軸３６と連結されたポンプ翼車２２ａ、および自動変速機２４の入力回転部材である変速機入力軸３８と連結されたタービン翼車２２ｂを備えている。ポンプ翼車２２ａは、Ｋ０クラッチ２０を介してエンジン１２と連結されていると共に、直接的に回転機ＭＧと連結されている。ポンプ翼車２２ａはトルクコンバータ２２の入力部材であり、タービン翼車２２ｂはトルクコンバータ２２の出力部材である。ＭＧ連結軸３６は、トルクコンバータ２２の入力回転部材でもある。変速機入力軸３８は、タービン翼車２２ｂによって回転駆動されるタービン軸と一体的に形成されたトルクコンバータ２２の出力回転部材でもある。トルクコンバータ２２は、ポンプ翼車２２ａとタービン翼車２２ｂとを連結するＬＵクラッチ４０を備えている。ＬＵクラッチ４０は、トルクコンバータ２２の入出力回転部材を連結する直結クラッチ、すなわち公知のロックアップクラッチである。

ＬＵクラッチ４０は、油圧制御回路５６から供給される調圧されたＬＵ油圧ＰＲluによりＬＵクラッチ４０のトルク容量であるＬＵクラッチトルクＴluが変化させられることで、作動状態つまり制御状態が切り替えられる。ＬＵクラッチ４０の制御状態としては、ＬＵクラッチ４０が開放された状態である完全開放状態、ＬＵクラッチ４０が滑りを伴って係合された状態であるスリップ状態、およびＬＵクラッチ４０が係合された状態である完全係合状態がある。ＬＵクラッチ４０が完全開放状態とされることにより、トルクコンバータ２２はトルク増幅作用が得られるトルクコンバータ状態とされる。また、ＬＵクラッチ４０が完全係合状態とされることにより、トルクコンバータ２２はポンプ翼車２２ａおよびタービン翼車２２ｂが一体回転させられるロックアップ状態とされる。

自動変速機２４は、例えば１組または複数組の遊星歯車装置と、複数の係合装置ＣＢと、を備えている、公知の遊星歯車式の自動変速機である。係合装置ＣＢは、例えば油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチやブレーキ、油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成される、油圧式の摩擦係合装置である。係合装置ＣＢは、各々、油圧制御回路５６から供給される調圧されたＣＢ油圧ＰＲcbによりそれぞれのトルク容量であるＣＢトルクＴcbが変化させられることで、係合状態や開放状態などの制御状態が切り替えられる。

自動変速機２４は、係合装置ＣＢのうちの何れかの係合装置が係合させられることによって、変速比γat（＝ＡＴ入力回転速度Ｎi ／ＡＴ出力回転速度Ｎo ）が異なる複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速機である。自動変速機２４は、電子制御装置９０によって、ドライバー（＝運転者）のアクセル操作や車速Ｖ等の運転状態に応じて形成されるギヤ段が切り替えられる、すなわち複数のギヤ段が選択的に形成される。また、複数の係合装置ＣＢが総て開放されると、動力伝達を遮断するニュートラルになる。ＡＴ入力回転速度Ｎi は、変速機入力軸３８の回転速度であり、自動変速機２４の入力回転速度である。ＡＴ入力回転速度Ｎi は、トルクコンバータ２２の出力回転部材の回転速度でもあり、トルクコンバータ２２の出力回転速度であるタービン回転速度Ｎt と同値である。ＡＴ出力回転速度Ｎo は、変速機出力軸２６の回転速度であり、自動変速機２４の出力回転速度である。

動力伝達装置１６において、エンジン１２から出力される動力は、Ｋ０クラッチ２０が係合させられた場合に、エンジン連結軸３４から、Ｋ０クラッチ２０、ＭＧ連結軸３６、トルクコンバータ２２、自動変速機２４、プロペラシャフト２８、ディファレンシャルギヤ３０、およびドライブシャフト３２等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。また、回転機ＭＧから出力される動力は、Ｋ０クラッチ２０の制御状態に拘わらず、ＭＧ連結軸３６から、トルクコンバータ２２、自動変速機２４、プロペラシャフト２８、ディファレンシャルギヤ３０、およびドライブシャフト３２等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。

電動車両１０は、機械式のオイルポンプであるＭＯＰ５８、電動式のオイルポンプであるＥＯＰ６０、ポンプ用モータ６２等を備えている。ＭＯＰ５８は、ポンプ翼車２２ａに連結されており、駆動力源（エンジン１２、回転機ＭＧ）によって回転駆動されることにより、動力伝達装置１６にて用いられる作動油OIL を吐出する。ポンプ用モータ６２は、ＥＯＰ６０を回転駆動するためのＥＯＰ６０専用のモータである。ＥＯＰ６０は、ポンプ用モータ６２により回転駆動されて作動油OIL を吐出する。ＭＯＰ５８やＥＯＰ６０が吐出した作動油OIL は、油圧制御回路５６へ供給される。油圧制御回路５６は、ＭＯＰ５８および／またはＥＯＰ６０が吐出した作動油OIL を元にして各々調圧した、ＣＢ油圧ＰＲcb、Ｋ０油圧ＰＲk0、ＬＵ油圧ＰＲluなどを供給する。作動油OIL は、自動変速機２４を含む各部の潤滑や冷却にも用いられるもので、潤滑油でもある。作動油OIL は、ケース１８の下部に設けられたオイルパン等の油溜に蓄積されるとともに、ＭＯＰ５８および／またはＥＯＰ６０により汲み上げられて油圧制御回路５６へ供給される。

電動車両１０は、各種の制御を実行する制御装置として電子制御装置９０を備えている。電子制御装置９０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、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信号処理を行うことにより電動車両１０の各種制御を実行する。電子制御装置９０は、単一のコンピュータを用いて構成することもできるが、本実施例ではＨＥＶ－ＥＣＵ９２、ＭＧ－ＥＣＵ９４、エンジン－ＥＣＵ９６、およびＥＣＴ－ＥＣＵ９８等を備えて構成されている。「ＨＥＶ」はHybrid Electric Vehicle の頭文字で、「ＭＧ」はMotor Generator の頭文字で、「ＥＣＴ」はElectronic Controlled Transmissionの頭文字で、「ＥＣＵ」はElectronic Control Unit の頭文字である。これ等のＨＥＶ－ＥＣＵ９２、ＭＧ－ＥＣＵ９４、エンジン－ＥＣＵ９６、およびＥＣＴ－ＥＣＵ９８は、ＣＡＮ（Controller Area Network ）通信線等の通信バスを介して互いに連結され、制御に必要な各種の情報を送受信できるようになっている。

電子制御装置９０には、電動車両１０に備えられた各種センサ等（例えばエンジン回転速度センサ７０、タービン回転速度センサ７２、出力回転速度センサ７４、ＭＧ回転速度センサ７６、アクセル開度センサ７８、スロットル弁開度センサ８０、エアフローメータ８２、吸入空気温度センサ８３、エンジン冷却水温センサ８４、油温センサ８６、バッテリセンサ８８など）による検出値に基づく各種信号等（例えばエンジン１２の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe 、ＡＴ入力回転速度Ｎi と同値であるタービン回転速度Ｎt 、車速Ｖに対応するＡＴ出力回転速度Ｎo 、回転機ＭＧの回転速度であるＭＧ回転速度Ｎmg、運転者の加速要求量を表すアクセル操作量（例えばアクセルペダルの踏込み操作量）であるアクセル開度θacc 、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth、エンジン１２の吸入空気量Ｑair 、吸入空気温度ＴＨair 、エンジン冷却水温ＴＨw 、油圧制御回路５６で用いられる作動油OIL の温度であるＡＴ油温ＴＨoil 、バッテリ５４のバッテリ温度ＴＨbat やバッテリ充放電電流Ｉbat やバッテリ電圧Ｖbat など）が、それぞれ供給される。エンジン回転速度センサ７０は、エンジン回転速度Ｎe と共にエンジン１２の複数の気筒１００のＴＤＣ（上死点）からの回転角度であるクランク角Φを検出できるクランクポジションセンサ等である。

電子制御装置９０からは、電動車両１０に備えられた各装置（例えばエンジン制御機器５０、インバータ５２、油圧制御回路５６、ポンプ用モータ６２など）に各種指令信号（例えばエンジン１２を制御するためのエンジン制御指令信号Ｓe 、回転機ＭＧを制御するためのＭＧ制御指令信号Ｓmg、係合装置ＣＢを制御するためのＣＢ油圧制御指令信号Ｓcb、Ｋ０クラッチ２０を制御するためのＫ０油圧制御指令信号Ｓk0、ＬＵクラッチ４０を制御するためのＬＵ油圧制御指令信号Ｓlu、ＥＯＰ６０を制御するためのＥＯＰ制御指令信号Ｓeop など）が、それぞれ出力される。エンジン制御指令信号Ｓe は、例えば燃料噴射量や噴射タイミング、点火時期、スロットル弁開度θth等を制御する信号である。油圧制御回路５６には、ＣＢ油圧制御指令信号Ｓcb、Ｋ０油圧制御指令信号Ｓk0、およびＬＵ油圧制御指令信号Ｓluに従って油路を切り替えたり油圧を制御したりする複数のソレノイドバルブが設けられている。

電子制御装置９０のＨＥＶ－ＥＣＵ９２は、回転機ＭＧおよびエンジン１２の作動を協調して制御するハイブリッド制御部としての機能を有する。すなわち、ＨＥＶ－ＥＣＵ９２は、インバータ５２を介して回転機ＭＧの作動を制御するＭＧ－ＥＣＵ９４と、エンジン１２の作動を制御するエンジン－ＥＣＵ９６とを用いて、エンジン１２および回転機ＭＧによるハイブリッド駆動制御等を実行する。ＨＥＶ－ＥＣＵ９２は、例えば駆動要求量マップにアクセル開度θacc および車速Ｖを適用することで、運転者による電動車両１０に対する駆動要求量を算出する。駆動要求量は、例えば駆動輪１４における要求駆動トルクＴrdem等である。ＨＥＶ－ＥＣＵ９２は、伝達損失、補機負荷、自動変速機２４の変速比γat、トルクコンバータ２２のトルク比、バッテリ５４の充電可能電力Ｗinや放電可能電力Ｗout 等を考慮して、例えば上記要求駆動トルクＴrdemを実現するために必要なトルクコンバータ２２の入力トルクである要求入力トルクＴindem を求め、その要求入力トルクＴindem が得られるように、ＭＧ－ＥＣＵ９４を介して回転機ＭＧを制御するＭＧ制御指令信号Ｓmgを出力するとともに、エンジン－ＥＣＵ９６を介してエンジン１２を制御するエンジン制御指令信号Ｓe を出力する。要求入力トルクＴindem は、アクセル開度θacc が０の惰性走行時におけるエンジンブレーキトルクや回転機ＭＧの回生制御による回生制動トルク等のマイナス側のトルクを含む。

バッテリ５４の充電可能電力Ｗinは、バッテリ５４の入力電力の制限を規定する入力可能な最大電力であり、バッテリ５４の入力制限を示している。バッテリ５４の放電可能電力Ｗout は、バッテリ５４の出力電力の制限を規定する出力可能な最大電力であり、バッテリ５４の出力制限を示している。バッテリ５４の充電可能電力Ｗinや放電可能電力Ｗout は、例えばバッテリ温度ＴＨbat やバッテリ５４の充電状態値ＳＯＣ［％］等に基づいて電子制御装置９０により算出される。バッテリ５４の充電状態値ＳＯＣは、バッテリ５４の充電状態すなわち蓄電残量を示す値であり、例えばバッテリ充放電電流Ｉbat およびバッテリ電圧Ｖbat などに基づいて算出できる。

ＨＥＶ－ＥＣＵ９２は、機能的に走行モード切替制御部９２ａを備えている。走行モード切替制御部９２ａは、回転機ＭＧの出力のみで要求入力トルクＴindem を賄える場合には、バッテリ５４からの電力のみで回転機ＭＧを駆動して走行するモータ走行モードであるＢＥＶ（Battery Electric Vehicle）走行モードとする。ＢＥＶ走行モードでは、Ｋ０クラッチ２０を開放状態としてエンジン１２を停止させ、回転機ＭＧのみを駆動力源として用いて走行するＢＥＶ走行を行う。このＢＥＶ走行モードにおいては、要求入力トルクＴindem を実現するようにＭＧトルクＴmgを制御する。一方で、走行モード切替制御部９２ａは、少なくともエンジン１２の出力を用いないと要求入力トルクＴindem を賄えない場合には、エンジン走行モードであるＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle ）走行モードとする。ＨＥＶ走行モードでは、Ｋ０クラッチ２０を係合状態として少なくともエンジン１２を駆動力源として用いて走行するエンジン走行すなわちＨＥＶ走行を行う。このＨＥＶ走行モードにおいては、要求入力トルクＴindem の全部または一部を実現するようにエンジントルクＴe を制御し、要求入力トルクＴindem に対してエンジントルクＴe では不足するトルク分を補うようにＭＧトルクＴmgを制御する。他方で、走行モード切替制御部９２ａは、回転機ＭＧの出力のみで要求入力トルクＴindem を賄える場合であっても、エンジン１２等の暖機が必要な場合などには、ＨＥＶ走行モードを成立させる。このように、走行モード切替制御部９２ａは、要求入力トルクＴindem 等に基づいて、ＨＥＶ走行中にエンジン１２を自動停止したり、そのエンジン停止後にエンジン１２を再始動したり、ＢＥＶ走行中にエンジン１２を始動したり、停車中にエンジン１２を自動停止したり、エンジン１２を始動したりして、ＢＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替える。エンジン１２の自動停止および再始動は、エンジン１２の間欠運転とも表現される。

ＥＣＴ－ＥＣＵ９８は、自動変速機２４の制御に関与するもので、例えば車速Ｖおよびアクセル開度θacc 等の電動車両１０の運転状態に基づいて自動変速機２４のギヤ段を自動的に切り替える変速制御を実行する変速制御部の機能を有する。すなわち、ＥＣＴ－ＥＣＵ９８は、例えば予め定められた変速条件である変速マップを用いて自動変速機２４の変速判断を行い、必要に応じて自動変速機２４の変速制御を実行するためのＣＢ油圧制御指令信号Ｓcbを油圧制御回路５６へ出力する。変速マップは、例えば車速Ｖおよび要求駆動トルクＴrdemを変数とする二次元座標上に、自動変速機２４の変速が判断されるための変速線を有する所定の関係である。

前記エンジン－ＥＣＵ９６は、前記走行モード切替制御部９２ａからのエンジン始動指示に従ってエンジン１２を始動するエンジン始動制御部９６ａを機能的に備えている。エンジン始動制御部９６ａは、Ｋ０クラッチ２０が開放されるとともにエンジン１２が回転停止させられたＢＥＶ走行モードによる車両走行中に、走行モード切替制御部９２ａからの指示に従ってエンジン１２を始動する場合、先ず、Ｋ０クラッチ２０をスリップ係合させることにより電動車両１０のイナーシャによりエンジン１２をクランキングしてエンジン回転速度Ｎe を引き上げる。そして、エンジン回転速度Ｎe が車速Ｖに対応するＭＧ回転速度Ｎmgに達したら、Ｋ０クラッチ２０を完全係合させてエンジン１２をＭＧ連結軸３６に連結し、その状態で燃料噴射および点火等の始動制御を行なってエンジン１２を始動する。エンジン１２をクランキングするためのＫ０クラッチ２０の係合制御は、ＥＣＴ－ＥＣＵ９８が機能的に備えているＫ０係合開放制御部９８ａによるＫ０油圧ＰＲk0の油圧制御によって実行される。また、Ｋ０クラッチ２０のスリップ係合でエンジン回転速度Ｎe を引き上げる際には、エンジン１２のイナーシャ等により駆動トルク変動が生じるため、この駆動トルク変動を回転機ＭＧのトルク制御で抑制するために、ＭＧ－ＥＣＵ９４にはクランキングトルク補償制御部９４ａが設けられている。クランキングトルク補償制御部９４ａは、エンジン回転速度Ｎe の引き上げに拘らず前記要求入力トルクＴindem が維持されるようにＭＧトルクＴmgを増大させる。惰性走行等で回転機ＭＧが回生制御されてＭＧトルクＴmgがマイナス側の回生トルクの場合には、その回生トルクを低減し、必要に応じてプラス側の力行側まで変化させる。

ＭＧ－ＥＣＵ９４はまた、燃料噴射および点火によるエンジン１２の始動時に、エンジン１２が備える複数の気筒１００の初爆時のトルクに起因して生じる駆動トルク変動を抑制するための初爆トルク補償制御部９４ｂを備えている。初爆トルク補償制御部９４ｂは、エンジン始動制御部９６ａによるエンジン１２の始動時の点火実施回数Ｎign を計数して、エンジン１２の始動過渡時のトルクであるエンジン初爆過渡トルクＴetran を点火実施回数Ｎign に応じて算出し、そのエンジン初爆過渡トルクＴetran に基づいてＭＧトルクＴmgを補正するもので、図２のフローチャートのステップＳ１～Ｓ６に従って初爆トルク補償制御を実行する。

図２のステップＳ１では、エンジン始動制御部９６ａによるエンジン始動制御時か否かを判断し、エンジン始動制御時でなければそのまま終了するが、エンジン始動制御時の場合はステップＳ２を実行する。エンジン始動制御時か否かは、例えば前記エンジン始動制御部９６ａからの信号等で判断できるが、エンジン回転速度Ｎe やＭＧ回転速度Ｎmg、Ｋ０油圧ＰＲk0等に基づいて判断しても良い。ステップＳ２では、エンジン１２の燃料噴射制御が開始されたか否かを、例えば燃料噴射のためのエンジン制御指令信号Ｓe が出力されたか否か等によって判断し、燃料噴射制御が開始されたらステップＳ３を実行する。ステップＳ３では、エンジン１２のクランク角ΦがＭＧトルク補正指示クランク角Φcomgになったか否かを判断し、Φ＝ΦcomgになったらステップＳ４以下のＭＧトルク補正制御を実行する。

上記ＭＧトルク補正指示クランク角Φcomgは、エンジン１２の複数の気筒１００の各初爆トルクの発生タイミングに合わせてＭＧトルクＴmgが補正されるように、初爆トルクが発生するクランク角Φt よりも、ＭＧトルクＴmgの応答遅れ時間ＭＧdelay だけ前のクランク角Φで、エンジン回転速度Ｎe に基づいて次式(2) に従って算出される。初爆トルク発生クランク角Φt は、点火が実施される点火クランク角Φign 等に基づいて求められ、エンジン回転速度Ｎe はクランク角速度に換算される。応答遅れ時間ＭＧdelay は、ＭＧトルクＴmgを補正するために必要なエンジン初爆過渡トルクＴetran の算出時間、およびＭＧ制御指令信号Ｓmgに従ってＭＧトルクＴmgが変化するまでの遅れ時間の他、クランク角Φに関する情報がエンジン－ＥＣＵ９６から送られる伝送時間を含む。このＭＧトルク補正指示クランク角Φcomgは、本実施例では、燃料噴射が実施される燃料噴射クランク角Φj よりも後で、点火クランク角Φign よりも前になる。なお、ＭＧトルク補正指示クランク角Φcomgを判断する替わりに、燃料噴射クランク角Φj からのクランク角や経過時間、或いは予め定められた基準クランク角からのクランク角や経過時間等で、ＭＧトルク補正指示タイミングを判断しても良い。また、エンジン初爆過渡トルクＴetran を算出するステップＳ４の後に、クランク角Φや経過時間等に基づいてＭＧトルク補正指示タイミングを判断するようにしても良い。
Φcomg＝Φt －Ｎe ×ＭＧdelay ・・・(2)

ステップＳ４では、エンジン１２が定常状態の場合の定常時エンジントルクＴestaを基準として、その定常時エンジントルクＴestaを点火実施回数Ｎign に応じて補正することにより、エンジン初爆過渡トルクＴetran を算出する。点火実施回数Ｎign は、例えば点火のためのエンジン制御指令信号Ｓe がエンジン－ＥＣＵ９６から出力されたことを読み込んで計数することができる。定常時エンジントルクＴestaは、エンジン制御等の各種の制御で従来から用いられているもので、例えばエンジン回転速度Ｎe 、吸入空気量Ｑair 、点火時期、エンジン冷却水温ＴＨw 等のエンジン１２の状態に応じて、それ等を変数とするマップ等により予め定められるが、エンジン１２の始動過渡時には初爆前の気筒１００と初爆後の気筒１００が存在し、フリクショントルクやポンピングロスが異なることから、例えば図３に示すように実際のエンジントルクＴere1との間にずれが生じる。図３の時間ｔa は、エンジン始動制御の燃料噴射等が開始された時間で、時間ｔb は総ての気筒１００の初爆が完了した時間であり、総ての気筒１００の初爆が完了すると、実際のエンジントルクＴere1が定常時エンジントルクＴestaと略一致するようになる。なお、図３の実際のエンジントルクＴere1は、各気筒１００の爆発によるトルク変動の最大値と最小値の中央値である。また、図３では、マイナス側のエンジントルクが省略されている。

一方、吸入空気量Ｑair に応じて変化する１つの気筒１００に関する定常時エンジントルクＴestaと、初爆時の実際のエンジントルクＴere2とを比較すると、図４のように実際のエンジントルクＴere2の方が大きくなる。すなわち、図５に示されるように排気工程でピストン１１０が上死点に達した状態で、ピストン１１０の上方には隙間１１６があり、エンジン１２が運転中の定常状態では隙間１１６内に燃焼ガス（排気ガス）が残存しているが、初爆前の隙間１１６内には大気（新しい空気）が入っているため、その分だけ初爆時のエンジントルクＴere2が大きくなる。

上記図３および図４から明らかなように、エンジン始動過渡時には定常時エンジントルクＴestaと実際のエンジントルクＴere1、Ｔere2との間にずれがある。このため、前記(1) 式で示されるように、点火実施回数Ｎign に応じて定められた補正係数Ｋcoを定常時エンジントルクＴestaに掛け算するとともに、点火実施回数Ｎign に応じて定められたオフセットトルクＴeoffを加算することにより、始動過渡時においても実際のエンジントルクＴere1に近いエンジン初爆過渡トルクＴetran を算出することができる。補正係数ＫcoおよびオフセットトルクＴeoffは、点火実施回数Ｎign を変数として例えば図６、図７のマップのように予め実験等により定められる。図６、図７における点火実施回数Ｎign のαは、エンジン１２の気筒数であり、例えば６気筒エンジンの場合は６である。補正係数ＫcoおよびオフセットトルクＴeoffは、点火実施回数Ｎign のみを変数として定められても良いが、点火実施回数Ｎign に加えて、エンジン回転速度Ｎe や点火時期、エンジン冷却水温ＴＨw などのエンジン１２の状態を表す他の変数を用いて定められても良い。

図２に戻って、次のステップＳ５では、エンジン初爆過渡トルクＴetran に起因する駆動トルク変動が抑制されるように、ステップＳ４で求めたエンジン初爆過渡トルクＴetran だけＭＧトルクＴmgを低下させる補正指示を出力する。エンジン初爆過渡トルクＴetran がＭＧトルクＴmgよりも大きい場合は、ＭＧトルクＴmgがマイナスになる回生制御を行なう。ステップＳ６では、初爆トルク補償制御を終了する終了条件を満たすか否か、具体的には点火実施回数Ｎign が気筒数αに達したか否か等を判断し、点火実施回数Ｎign が気筒数αに達するまでステップＳ３以下を繰り返し実行する。これにより、エンジン初爆過渡トルクＴetran に拘らず要求入力トルクＴindem を維持することができ、エンジン初爆過渡トルクＴetran に起因する駆動トルク変動が抑制される。

図８は、図２のフローチャートに従って初爆トルク補償制御が行なわれた場合の回転速度Ｎe 、Ｎmg、トルクＴesta、Ｔmg、点火実施回数Ｎign の変化を説明するタイムチャートの一例である。図８は、ＢＥＶ走行モードにおいてアクセル開度θacc が０の惰性走行中に、エンジン始動制御部９６ａによりエンジン始動制御が行なわれた場合で、Ｋ０クラッチ２０の係合によりエンジン１２がクランキングされるとともに、クランキングに拘らず駆動トルク変動が抑制されるようにクランキングトルク補償制御部９４ａによってＭＧトルクＴmgが制御されている状態であり、時間ｔ１は最初の燃料噴射が行なわれてステップＳ２の判断がＹＥＳ（肯定）になった時間である。時間ｔ２は最初の点火が行なわれた時間で、時間ｔ３は点火実施回数Ｎign が気筒数αに達して初爆トルク補償制御が終了した時間である。すなわち、時間ｔ１～時間ｔ３の間で、ステップＳ３～Ｓ６の初爆トルク補償制御が行なわれ、初爆時のトルクに起因して生じる駆動トルク変動がＭＧトルクＴmgの制御で抑制される。Ｋ０クラッチ２０の係合に拘らずエンジン回転速度Ｎe とＭＧ回転速度Ｎmgとが一時的にずれているのは、エンジン連結軸３４やＭＧ連結軸３６の捩り変形によるもので、エンジン１２の初爆トルクによるエンジン回転速度Ｎe の上昇をＭＧトルクＴmgの制御で抑え込むことができている。

このように、本実施例の電動車両１０の初爆トルク補償制御部９４ｂによれば、エンジン始動制御部９６ａによるエンジン１２の始動時の点火実施回数Ｎign を計数するとともに、その点火実施回数Ｎign に応じてエンジン初爆過渡トルクＴetran を算出し、そのエンジン初爆過渡トルクＴetran に基づいて駆動トルク変動が抑制されるようにＭＧトルクＴmgを補正している。その場合に、点火実施回数Ｎign は複数の気筒１００の初爆の有無を反映しているため、エンジン回転速度Ｎe や点火時期等のエンジン１２の状態が異なる場合でも、エンジン初爆過渡トルクＴetran を気筒１００毎の初爆の有無に応じて適切に求めることが可能であり、そのエンジン初爆過渡トルクＴetran に起因する駆動トルク変動をＭＧトルクＴmgの制御で適切に抑制することができる。特に、本実施例では点火実施回数Ｎign に応じて求められる補正係数ＫcoおよびオフセットトルクＴeoffを用いて、定常時エンジントルクＴestaを(1) 式に従って補正することによりエンジン初爆過渡トルクＴetran を算出しているため、エンジン初爆過渡トルクＴetran が高い精度で求められ、エンジン初爆過渡トルクＴetran に起因する駆動トルク変動を一層適切に抑制することができる。

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。

１０：ハイブリッド式電動車両 １２：エンジン １６：動力伝達装置（動力伝達経路） ２０：Ｋ０クラッチ（エンジン断接装置） ９０：電子制御装置（制御装置） ９４ｂ：初爆トルク補償制御部 ９６ａ：エンジン始動制御部 １００：気筒 ＭＧ：回転機 Ｔmg：ＭＧトルク（回転機のトルク） Ｔetran ：エンジン初爆過渡トルク Ｎign ：点火実施回数

Claims (1)

1. 駆動力源としてエンジンおよび回転機を備えているとともに、前記エンジンを動力伝達経路から切り離すエンジン断接装置が設けられているハイブリッド式電動車両に適用され、
   前記エンジン断接装置により前記エンジンを前記動力伝達経路に連結した状態で燃料噴射および点火により該エンジンを始動するエンジン始動制御部と、
   前記エンジン始動制御部による前記エンジンの始動時に、該エンジンが備える複数の気筒の初爆時のトルクに起因して生じる駆動トルク変動を前記回転機のトルク制御で抑制する初爆トルク補償制御部と、
   を有するハイブリッド式電動車両の制御装置において、
   前記初爆トルク補償制御部は、前記エンジン始動制御部による前記エンジンの始動時の点火実施回数を計数して、該エンジンの始動過渡時のトルクであるエンジン初爆過渡トルクを前記点火実施回数に応じて算出し、該エンジン初爆過渡トルクに基づいて前記回転機のトルクを補正する
   ことを特徴とするハイブリッド式電動車両の制御装置。

Images