JP4703249B2 - ハイブリッド駆動装置のエンジン始動方法 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のハイブリッド車両は、エンジンがエンジンクラッチを介してモータと接続し、このモータが発進クラッチを介して駆動輪と接続する駆動系を具える。そして、モータ単独での走行中にエンジンを始動させる場合には、発進クラッチをスリップ制御しながらモータの回転数を上昇させ、該モータ回転数が所定値に達したとき、エンジンクラッチを締結してクランキングを行うものである。
このようにエンジン始動時に発進クラッチの差回転の増大すれば、このエンジン始動時に発進クラッチが伝達するトルクと相俟って、発進がモータを経由して発進クラッチに及ぼす負担は大きなものとなる。したがって、発進クラッチの摩耗が進んでその寿命が短くなるという問題があった。
また、この目的のため本発明によるエンジンの始動方法は、請求項2に記載のごとく、エンジン出力軸を変速機入力軸に駆動結合して、これらエンジンおよび変速機間にモータ/ジェネレータを具え、前記エンジンおよび前記モータ/ジェネレータ間を切り離し可能に結合するエンジン側摩擦要素と、前記モータ/ジェネレータおよび変速機間を切り離し可能に結合する変速機側摩擦要素とを有した車両用ハイブリッド駆動装置において、前記エンジン側摩擦要素を解放し、前記変速機側摩擦要素を締結した車両走行中に、前記エンジンを始動するにあたり、前記走行に必要なトルクを伝達するよう前記変速機側摩擦要素の締結容量を制御し、前記始動に必要なトルクを前記モータ/ジェネレータから前記エンジンに伝達するよう前記エンジン側摩擦要素の締結容量を制御して該エンジンを連れ回し、前記連れ回しによって前記エンジンが自立可能になると、当該自立開始時のエンジントルクである初爆トルクが最大となる前に、前記モータ/ジェネレータの出力を減少させると共に、前記エンジン側摩擦要素の締結容量を減少させた後、前記モータ/ジェネレータの回転数と前記変速機入力軸の回転数が略一致するよう前記変速機側摩擦要素の締結容量を制御し、当該略一致の下で前記変速機側摩擦要素を完全締結させ、前記モータ/ジェネレータが被駆動中に、前記エンジンを始動するにあたっては、前記初爆トルクの終了後、前記エンジンのトルクをアクセル開度に応じた値に安定させ、このエンジントルク安定期の下で、前記エンジンの回転数が前記変速機入力軸の回転数よりも低回転側となるよう前記エンジン側摩擦要素の締結容量を制御し、当該低回転側の下で前記エンジン側摩擦要素を完全締結することを特徴としたものである。
したがって、変速機側摩擦要素の摩耗が進んでその寿命が短くなるという問題を大いに改善することができる。
図1は本発明のエンジン始動方法の実施対象となるハイブリッド駆動装置を具えた車両のパワートレーンにつき、その駆動系の全体構成を示すシステム図である。このハイブリッド車両は、前輪1L,1Rおよび後輪2L,2Rを車体の左右側にそれぞれ具え、前輪1L,1Rを従動輪と、後輪2L,2Rを駆動輪とし、車体前部にエンジン3を搭載するFR方式である。
すなわち、図1のハイブリッド駆動装置を具えたパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン3の車両前後方向後方に自動変速機4を直列に配置し、エンジン3のクランクシャフト(エンジン出力軸)3aからの回転を自動変速機4の入力軸5へ伝達する軸6に結合してモータ/ジェネレータ7を設ける。つまり、エンジン3および自動変速機4間には、モータ/ジェネレータ7を配置する。
このモータ/ジェネレータ7およびエンジン3間に、より詳しくは、軸6とエンジンクランクシャフト3aとの間にエンジン側摩擦要素としてのエンジン側クラッチ8を介挿し、このエンジン側クラッチ8によりエンジン3およびモータ/ジェネレータ7間を切り離し可能に結合する。
これらクラッチ8,9は図示しないコントロールバルブからなる油圧回路から油圧をそれぞれ供給され、当該油圧回路がこれら油圧を可変に制御することにより、トルクおよび回転数をそのまま伝達する完全締結状態と、制御対象となる締結容量を伝達可能としこの締結容量を超えるトルクが伝達されたときはスリップ回転するスリップ締結状態と、なんらトルクを伝達しない完全解放状態を実行する。なお、締結容量は供給される油圧に応じて連続的に変化させることができる。
この状態では、エンジン3からの出力回転およびモータ/ジェネレータ7からの出力回転の双方が変速機入力軸5に達することとなり、自動変速機4が当該入力軸5からの回転を、選択中の前進変速段に応じた変速比で変速して、変速機出力軸12よりプロペラシャフト13、ディファレンシャルギヤ装置14および左右ドライブシャフト15L,15Rを順次経由し、左右後輪2L,2Rに向かわせることで、車両をエンジン3およびモータ/ジェネレータ7の双方によってハイブリッド走行(HEV走行)させることができる。
エンジン始動要求が生じたと判断する場合(Yes)、ステップS2へ進み、変速機側クラッチ9の締結容量を制御する。具体的には、今までのEV走行モードで走行中に、変速機側クラッチ9が伝達していたトルクをクラッチ締結容量とするよう、変速機側クラッチ9のピストンおよびシリンダへ供給する油圧を調圧する。またエンジン側クラッチ8の締結容量を0から少し上げておく。後述のエンジン始動に迅速に移行するためである。
なお、ここでいうエンジン側クラッチ8の締結容量とは、モータ/ジェネレータ7からエンジン3に向けて伝達する出力トルクをいい、軸6が変速機入力軸5によって駆動されるモータ/ジェネレータ7の回生走行中は、この出力トルクが負の値になる。
変速機側クラッチ9がスリップしていなければ(No)、ステップS4へ進み、上記ステップS2で伝達していた変速機側クラッチ9の締結容量を減少させるよう、この油圧を減圧側に調圧する。これにより、変速機側クラッチ9の締結容量を、走行に必要なトルクに略合わせつつ、スリップ締結する。後述のエンジン始動に備えるためである。
上記ステップS3で変速機側クラッチ9がスリップ締結すると(Yes)、ステップS5へ進み、モータ/ジェネレータ7の回転数制御を実施する。具体的には、上記ステップS2またはS4における変速機側クラッチ9の締結容量と、エンジン側クラッチ8の締結容量との和を算出し、少なくともこの和をモータ/ジェネレータ7が出力するとともに、モータ/ジェネレータ7の回転数をやや増大させる。
変速機側クラッチ9の回転数差が所定値である場合(Yes)、ステップS8へ進み、エンジン側クラッチ8の容量制御を実施する。具体的には、停止中のエンジン3を始動するために必要なクランキングトルク(エンジン始動必要トルク)を予め記憶しておき、このエンジン始動必要トルクをクラッチ締結容量とするよう、エンジン側クラッチ8のピストンおよびシリンダへ供給する油圧を調圧する。これによって、エンジン3のクランクシャフト3aを、軸6を用いて連れ回す(クランキング)。
エンジン側クラッチ伝達トルクがエンジン始動必要トルク以下である場合(No)、エンジン3を始動することができない。そこで、ステップS10へ進み、エンジン側クラッチ8の締結容量を増大側に制御してクランキングトルクを増大し、エンジン3の始動を可能にする。
これに対し、上記ステップS9でエンジン側クラッチ伝達トルクがエンジン始動必要トルクよりも大きい場合(Yes)、エンジン3を始動することができる。そこで、次のステップS11においてエンジン側クラッチ8の締結容量を減少するべく、油圧回路に解放側の指令を与える。なお、エンジン始動後はエンジン始動必要トルクが不要になるため、この不要分だけ、モータ/ジェネレータ7の出力トルクを低減する制御も合わせて行うとよい。
続くステップS12においてエンジン3の燃料噴射を開始する等、エンジン3の始動のための条件を整える。
ステップS13によりエンジン回転数が安定すると、次のステップS14〜S21で、エンジン側クラッチ8および変速機側クラッチ9を完全締結する。
ここで付言すると、上記ステップS11でエンジン側クラッチ8の解放指令を出力したことから、このステップS14実行時の変速機側クラッチ9の締結容量は、エンジン側クラッチ8の締結容量よりも大きくなっている。そしてステップS14以降におけるクラッチ8,9の締結制御を通じて、変速機側クラッチ9の締結容量をエンジン側クラッチ8の締結容量よりも大きくするものである。
変速機側クラッチ9の差回転数が所定値β以上である場合(No)、ステップS16へ進み、上記ステップS14で実行する制御に引き続いて変速機側クラッチ9の締結容量を増大させ、変速機側クラッチ9の差回転数を所定値未満まで減少させる。
変速機側クラッチ9の差回転数が所定値β以内である場合(Yes)、ステップS17へ進み、変速機側クラッチ9を完全に締結する。
次のステップS19においては、エンジン回転数から軸6の回転数を差し引いたエンジンエンジン側クラッチ8の差回転数を求め、求めた差回転数が予め定められた所定値±γ以内であるか否かを判断する。なお、この所定値はモータ/ジェネレータ7の運転状態に応じた値とし、モータ/ジェネレータ7が駆動中は正値+γとし、モータ/ジェネレータ7が駆動される回生中は負値−γとし、次の完全締結動作の際に駆動輪2L,2Rの駆動力が不安定になることを回避する。
エンジン側クラッチ8の差回転数が所定値γ以内ではない場合(No)、ステップS20へ進み、上記ステップS18で実行する制御に引き続いてエンジン側クラッチ8の締結容量を増大させ、エンジン側クラッチ8の差回転数を所定値となるよう減少させる。
エンジン側クラッチ8の差回転数が所定値γ以内である場合(Yes)、ステップS21へ進み、エンジン側クラッチ8を完全に締結する。
そして、瞬時t2を過ぎたあたりから瞬時t3まで、エンジン側クラッチ8の締結容量を制御してエンジン3のクランクシャフト3aを連れ回す(ステップS8〜S10)。したがってクランクシャフト3aの回転数は、瞬時t2を過ぎたあたりから略瞬時t3までにかけて略一定勾配で上昇する。
このピークによって、瞬時t3以前において連れ回しにより上昇していたエンジン3(クランクシャフト3a)の回転数は、略瞬時t3でモータ/ジェネレータ7および変速機入力軸5の回転数を越えて上昇を続けてエンジン回転数のピークに達する。瞬時t3〜t4間のある瞬時でピーク達成後はクラッチ8,9の締結容量を増大するため(ステップS14〜S21)、エンジン3の回転数は変速機入力軸5の回転数に一致するよう減少に転じ、最終的には略瞬時t5(エンジン側クラッチ8の完全締結時)でモータ/ジェネレータ7および変速機入力軸5の回転数に一致する。このためエンジン3の回転数は瞬時t3を過ぎたあたりから瞬時t4を過ぎたあたりに至るまでオーバーシュートすることとなり、その後も瞬時t5
を過ぎたあたりまではオーバーシュート側に回転数を維持する。
これに先だち、モータ/ジェネレータ7の回転数は、瞬時t3を過ぎたあたりで減少に転じ、最終的には瞬時t4を過ぎたあたりで変速機入力軸5の回転数に一致する。この理由は、初爆トルクの終了を確認後にエンジン側クラッチ8の締結容量を増大するため、当該増大よりも先に変速機側クラッチ9の締結を開始しておくことが変速機側クラッチ9のスリップ締結が長引くことを回避できるからである。
別ないい方をすると、エンジン側クラッチ8の前記締結容量を減少させた瞬時t3以降は、変速機側クラッチ9の締結容量をエンジン側クラッチ8の締結容量よりも大きくするものである。そしてこの大小関係のもとで、クラッチ9を先に締結し、そのあとでクラッチ8を締結する。
瞬時t4では、これら回転数が略一致した状態で変速機側クラッチ9を完全締結する(ステップS17)。このためモータ/ジェネレータ7の回転数は、瞬時t4付近で変速機入力軸5の回転数と一致する。これにより、変速機側クラッチ9がスリップ締結している時間を最低限に抑制することができる。
この理由は、差回転数をもったまま変速機側クラッチ9を完全締結するとモータ/ジェネレータ7の回転数が変速機入力軸5の回転数に引き込まれてしまうことから、アクセル操作量が入力されモータ/ジェネレータ7が駆動中であるこの実施例では、モータ/ジェネレータ7の軸6の回転数に、当該引き込みによる変化量の分+γだけ差を与えておいて嵩上げする。したがって瞬時t4〜t5で、エンジン3の回転数は変速機入力軸5の回転数に対し、所定値だけ大きい状態となる。
そして同時に、瞬時t7から瞬時t8まで、エンジン側クラッチ8の締結容量をエンジン始動必要トルクに制御してエンジン3のクランクシャフト3aを連れ回す(ステップS8〜S10)。したがってクランクシャフト3aの回転数は、略瞬時t7から略瞬時t8までにかけて略一定勾配で上昇する。
このピークによって、瞬時t8以前において連れ回しにより上昇していたエンジン3(クランクシャフト3a)の回転数は、略瞬時t8でモータ/ジェネレータ7および変速機入力軸5の回転数を越えて上昇を続けてエンジン回転数のピークに達する。瞬時t8〜t9間のある瞬時でピーク達成後はクラッチ8,9の締結容量を増大するため(ステップS14〜S21)、エンジン3の回転数は変速機入力軸5の回転数に一致するよう減少に転じ、最終的には略瞬時t10(エンジン側クラッチ8の完全締結時)でモータ/ジェネレータ7および変速機入力軸10の回転数に一致する。このためエンジン3の回転数は瞬時t8を過ぎたあたりからt9を過ぎたあたりにかけてオーバーシュートすることとなり、その後は瞬時t10を過ぎたあたりまではアンダーシュート側に回転数を維持する。
別ないい方をすると、エンジン側クラッチ8の前記締結容量を減少させた瞬時t8以降は、変速機側クラッチ9の締結容量をエンジン側クラッチ8の締結容量よりも大きくしておく。そしてこの大小関係のもとで、クラッチ9を先に締結し、クラッチ8を後に締結する。
瞬時t9では、これら回転数が略一致した状態で変速機側クラッチ9を完全締結する(ステップS17)。このためモータ/ジェネレータ7の回転数は、瞬時t9付近で変速機入力軸5の回転数と一致する。変速機側クラッチ9を先に締結することにより、このスリップ締結時間を最低限に抑制することができる。
この理由は、差回転数をもったままエンジン側クラッチ8を完全締結すると変速機入力軸5の回転数がクランクシャフト3aの回転数に引き込まれてしまうことから、アクセル操作量が0であって(クランクシャフト3aがアイドリング回転数)モータ/ジェネレータ7が回生中であるこの実施例では、エンジン回転数からモータ/ジェネレータ7の軸6の回転数を差し引いた差回転数が−γとなるようエンジン側クラッチ8の締結容量を制御する。したがって瞬時t9〜t10で、エンジン3の回転数は変速機入力軸5の回転数に対し、略所定値γだけ小さい状態となる。
この結果、エンジン3が初爆トルクを発生してもモータ/ジェネレータ7の軸6の回転数が上昇することを低減することが可能になるとともに、この初爆トルクがモータ/ジェネレータ7を経由して変速機側クラッチ9に及ぶことを低減することが可能になる。
したがって、制御変速機側クラッチ9の摩耗が進むという問題を大いに改善することができる。
このエンジントルク安定期の瞬時t4〜t5で、エンジン3の回転数が変速機入力軸5の回転数よりも所定値+γ高回転側となるようエンジン側クラッチ8の締結容量を漸増し、
瞬時t5でエンジン側クラッチ8を完全締結することから、駆動走行中にエンジン始動を行っても、駆動輪2L,2Rの駆動力が一時的に減少するなど急変動して走行安定性を損なうという問題が生じることがない。
このエンジントルク安定期の瞬時t9〜t10で、エンジン3の回転数が変速機入力軸5の回転数よりも低回転側(−γ)となるようエンジン側クラッチ8の締結容量を漸増し、
瞬時t10でエンジン側クラッチ9を完全締結することから、被駆動走行中、すなわちエンジンブレーキを効かせて走行中にエンジン始動を行っても、駆動輪2L,2Rの駆動力が急変動して走行安定性を損なうという問題が生じることがない。
2L,2R 左右後輪
3 エンジン(内燃機関)
3a クランクシャフト
4 自動変速機
5 変速機入力軸
6 モータ/ジェネレータの回転軸
7 モータ/ジェネレータ
8 エンジン側クラッチ(エンジン側摩擦要素)
9 変速機側クラッチ(変速機側摩擦要素)
12 変速機出力軸
13 プロペラシャフト
14 ディファレンシャルギヤ装置
15L,15R 左右ドライブシャフト
Claims (2)
- エンジン出力軸を変速機入力軸に駆動結合して、これらエンジンおよび変速機間にモータ/ジェネレータを具え、
前記エンジンおよび前記モータ/ジェネレータ間を切り離し可能に結合するエンジン側摩擦要素と、前記モータ/ジェネレータおよび変速機間を切り離し可能に結合する変速機側摩擦要素とを有した車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記エンジン側摩擦要素を解放し、前記変速機側摩擦要素を締結した車両走行中に、前記エンジンを始動するにあたり、
前記走行に必要なトルクを伝達するよう前記変速機側摩擦要素の締結容量を制御し、前記始動に必要なトルクを前記モータ/ジェネレータから前記エンジンに伝達するよう前記エンジン側摩擦要素の締結容量を制御して該エンジンを連れ回し、
前記連れ回しによって前記エンジンが自立可能になると、当該自立開始時のエンジントルクである初爆トルクが最大となる前に、前記モータ/ジェネレータの出力を減少させると共に、前記エンジン側摩擦要素の締結容量を減少させた後、前記モータ/ジェネレータの回転数と前記変速機入力軸の回転数が略一致するよう前記変速機側摩擦要素の締結容量を制御し、当該略一致の下で前記変速機側摩擦要素を完全締結させ、
前記モータ/ジェネレータが駆動中に、前記エンジンを始動するにあたっては、前記初爆トルクの終了後、前記エンジンのトルクをアクセル開度に応じた値に安定させ、このエンジントルク安定期の下で、前記エンジンの回転数が前記変速機入力軸の回転数よりも高回転側となるよう前記エンジン側摩擦要素の締結容量を制御し、当該高回転側の下で前記エンジン側摩擦要素を完全締結する
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置のエンジン始動方法。 - エンジン出力軸を変速機入力軸に駆動結合して、これらエンジンおよび変速機間にモータ/ジェネレータを具え、
前記エンジンおよび前記モータ/ジェネレータ間を切り離し可能に結合するエンジン側摩擦要素と、前記モータ/ジェネレータおよび変速機間を切り離し可能に結合する変速機側摩擦要素とを有した車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記エンジン側摩擦要素を解放し、前記変速機側摩擦要素を締結した車両走行中に、前記エンジンを始動するにあたり、
前記走行に必要なトルクを伝達するよう前記変速機側摩擦要素の締結容量を制御し、前記始動に必要なトルクを前記モータ/ジェネレータから前記エンジンに伝達するよう前記エンジン側摩擦要素の締結容量を制御して該エンジンを連れ回し、
前記連れ回しによって前記エンジンが自立可能になると、当該自立開始時のエンジントルクである初爆トルクが最大となる前に、前記モータ/ジェネレータの出力を減少させると共に、前記エンジン側摩擦要素の締結容量を減少させた後、前記モータ/ジェネレータの回転数と前記変速機入力軸の回転数が略一致するよう前記変速機側摩擦要素の締結容量を制御し、当該略一致の下で前記変速機側摩擦要素を完全締結させ、
前記モータ/ジェネレータが被駆動中に、前記エンジンを始動するにあたっては、前記初爆トルクの終了後、前記エンジンのトルクをアクセル開度に応じた値に安定させ、このエンジントルク安定期の下で、前記エンジンの回転数が前記変速機入力軸の回転数よりも低回転側となるよう前記エンジン側摩擦要素の締結容量を制御し、当該低回転側の下で前記エンジン側摩擦要素を完全締結する
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置のエンジン始動方法。
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JP2006306209A (ja) | 2006-11-09 |
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