JP4703249B2

JP4703249B2 - ハイブリッド駆動装置のエンジン始動方法

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Publication number: JP4703249B2
Application number: JP2005129716A
Authority: JP
Inventors: 大悟岸
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: JP2006306209A

Description

本発明は、駆動用動力源として電動機であるモータ／ジェネレータおよび内燃機関であるエンジンを具えたハイブリッド車両において、当該モータを用いて当該エンジンを始動させる技術に関するものである。

エンジンと変速機とを駆動結合し、これらエンジンと変速機間にモータ／ジェネレータを具えた直列形式のハイブリッド車両において、走行中にモータ／ジェネレータの出力を用いて、エンジンを始動させる方法の発明としては従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。
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。
特開2000−255285号公報

しかし、上記従来のような１モータ２クラッチ方式のハイブリッド車両にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり走行中に発進クラッチをスリップ締結しつつ、エンジンクラッチを完全に締結して、モータのイナーシャトルクを利用してエンジン回転数を引きずり上げると、エンジン始動直後に現れるエンジンの初爆トルクによって、エンジンの回転数がオーバーシュートする。このとき、モータのイナーシャでオーバーシュートを抑えようとしても完全に抑えることはできず、モータ回転数も一時的に上昇して発進クラッチの差回転が増大する。
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、上記の初爆トルクによってエンジンの回転数がオーバーシュートすると、オーバーシュートに因るモータ回転数の増大がスリップ締結している発進クラッチに伝達して、発進クラッチを作動させるピストンに遠心油圧が発生する。そして、発進クラッチのスリップ締結容量が不安定になって、これに伴って駆動輪へ伝達される駆動力も不安定になり、乗り心地性能を悪化させるという問題があった。

本発明は、クラッチの負担を低減し、駆動力の上記脈動を効果的に防ぐことができる、エンジンの始動方法を提案するものである。

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１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したものである。
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。

かかる本発明のエンジン始動方法によれば、上記の発進クラッチに相当する変速機側摩擦要素および上記のエンジンクラッチに相当するエンジン側摩擦要素の双方の締結容量を制御し、さらにはエンジンの初爆トルクが最大となる前にモータ/ジェネレータの出力を減少させると共に、エンジン側摩擦要素を解放側に制御した後、モータ/ジェネレータの回転数と変速機入力軸の回転数が略一致するよう変速機側摩擦要素の締結容量を制御し、当該略一致の下で変速機側摩擦要素を完全締結させることから、初爆トルクが発生してもモータ回転数の上昇を低減することが可能になるとともに、初爆トルクがモータを経由して変速機側摩擦要素に及ぶことを防止し、変速機側摩擦要素の差回転増大を抑制することが可能になる。
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。

また、エンジン自立直後に現れるエンジンの初爆トルク発生中は、エンジン側摩擦要素の締結容量を減少させることから、エンジン出力軸の回転数がオーバーシュートしても、そのオーバーシュート分がスリップ締結中の変速機側摩擦要素に伝達することが殆どなく、遠心油圧が発生するという弊害や、当該遠心油圧によって駆動輪へ伝達される駆動力が不安定になるという問題を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
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。

モータ/ジェネレータ7は、図示しないバッテリから電力を供給される駆動走行時にはモータとして機能し、軸６に回転およびトルクを伝達する。また、軸６へのトルク入力によって駆動される回生走行時にはジェネレータとして機能する。別な表現をすれば、回生走行時には軸６に負の回転および負のトルクを入力する。
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。

モータ/ジェネレータ7および自動変速機4間に、より詳しくは、軸6と変速機入力軸5との間に変速機側摩擦要素としての変速機側クラッチ9を介挿し、この変速機側クラッチ9により自動変速機4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。

自動変速機4は、トルクコンバータを具えた有段自動変速機や、ベルト式無段変速機等、公知のものとする。自動変速機4は、変速機入力軸5からの回転を選択変速段に応じた変速比で変速して変速機出力軸12に向かわせ、この軸12からの出力回転は、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を順次経て左右後輪2L,2Rに達し、車両を走行させるのに用いられる。

上記の構成になるハイブリッド車両のパワートレーンは、停車状態からの発進時などに用いられる電気走行(EV走行)モードが要求される場合、エンジン側クラッチ（エンジン側摩擦要素）8を解放し、変速機側クラッチ（変速機側摩擦要素）9を締結して自動変速機4を前進変速段選択状態にする。なお、エンジン側クラッチ8の開放中は、エンジン３は走行に何ら関与しないため、燃料を供給することなくエンジン３を停止しておく。

この状態でモータ/ジェネレータ7を駆動すると、当該モータ/ジェネレータ7からの出力回転のみが変速機入力軸5に達することとなり、自動変速機4が当該入力軸5への回転を選択中の前進変速段に応じ変速して、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、車両をモータ/ジェネレータ7のみによって電気走行（EV走行）させることができる。なお、エンジン側クラッチ（エンジン側摩擦要素）8の解放中は、エンジン3の出力を用いないことから、エンジン3を停止しておく。

高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行(HEV走行)モードが要求される場合、エンジン側クラッチ（エンジン側摩擦要素）8を締結すると共に、変速機側クラッチ（変速機側摩擦要素）9を締結して自動変速機4を前進変速段選択状態にする。
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。

かかるHEV走行中において、エンジンを最適燃費で運転させるにはエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータ/ジェネレータ7を発電機として駆動することで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータ/ジェネレータ7のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン3の燃費を向上させることができる。

本実施例のハイブリッド車両が電気走行(EV走行)モードで走行中、ハイブリッド走行(HEV走行)モードが要求されると、エンジン3を始動する必要がある。そこで本実施例では、図２にフローチャートで示す処理を行い、制御対象となるクラッチ8,9をスリップ締結し、モータ/ジェネレータ7の出力を制御して、エンジン3を始動する。

図２の処理は、例えば10msec毎の定時割り込みにより繰り返し実行されるもので、まずステップS1において、ハイブリッド車両の図示しないコントロールユニットが、EV走行モードからHEV走行モードに切り換わるよう指令することにより、停止中のエンジン3を始動する要求が生じたか否かを判断する。

エンジン始動要求がないと判断する場合(No)、ステップＳ1へ戻り、引き続きエンジン始動要求の有無を監視する。
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。

次のステップS３においては、変速機側クラッチ９が完全締結と解放との中間状態、すなわちスリップ締結中であるか否かを判断する。
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。

なお、ここでいう変速機側クラッチ9の締結容量とは、モータ/ジェネレータ7から自動変速機4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。

次のステップＳ６においては、軸6の回転数と変速機入力軸5の回転数とを検出し、これらの差を求めて、求めた変速機側クラッチ９の差回転数の絶対値が、予め定められた所定値αと略一致するか否かを判断する。この所定値αは不快な微振動であるジャダが発生しない差回転数である。所定値αは変速機側クラッチ９の摩擦材の特性や、モータ/ジェネレータ7のイナーシャ等によって定まる。つまり図１に示す実施例のハイブリッド駆動装置に固有の値である。

ステップＳ６で変速機側クラッチ９の回転数差が上記所定値ではない場合(No)、ステップS７へ進み、上記所定値になるよう、モータ/ジェネレータ7の回転数を制御する。
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）。

次のステップS９においては、エンジン側クラッチ8が伝達するトルクを計算または推定により求め、求めた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か否かを判断する。
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。

なお、上記ステップS 12（エンジン3の始動条件）に先立ち、上記ステップS 11でエンジン側クラッチ8に解放指令を出力する理由は、エンジン３の始動開始時には、その出力トルクのピーク（初爆トルク）が現れることから、初爆トルクが最大となる前であって、上記ステップS8のクランキングの直後を狙って、エンジン側クラッチ8の締結容量を減少させるためである。

次のステップS13においては、初爆トルク終了後のエンジン回転数が、アクセル操作子に運転者が入力するアクセル開度に応じた所定回転数となるよう維持する。ここで、運転者がアクセル操作子を大きく踏み込んでいれば所定回転数が大きくなり、運転者がアクセル操作子を小さく踏み込んでいれば所定回転数が小さくなること勿論である。
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。

まずステップS14においては、変速機側クラッチ9の締結容量を増大させる。
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。

次のステップS15においては、変速機側クラッチ９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β以内であるか否かを判断する。なお、この所定値βは僅かな値とし、次の完全締結動作の際に変速機入力軸5から駆動輪2L,2Rに向けてショックが発生することを回避する。
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S18においては、エンジン側クラッチ8の締結容量を増大させる。
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。

本実施例の上記処理は、エンジン3を始動するための制御と、このエンジン始動制御により自立したエンジン3を用いてHEV走行モードに移行するための制御とを組み合わせたものである。本実施例に限られず、前者の制御を単体で実施することも可能である。

次に、本実施例によるエンジン始動方法の作用について説明する。

図３は、エンジン側クラッチ8を完全解放し、変速機側クラッチ9を完全締結し、モータ/ジェネレータ7が駆動して車両走行中に、停止しているエンジン3を始動させるときにおける、エンジン３のクランクシャフト3aと、モータ／ジェネレータ7の軸６と、自動変速機4の変速機入力軸5について、これらのトルクと回転数と締結容量を比較して示すタイムチャートである。

モータ/ジェネレータ7がモータとして駆動走行する場合、瞬時t1以前ではエンジン側クラッチ8を完全解放してその締結容量を０とし、変速機側クラッチ9を完全締結してその締結容量を最大にしている。

瞬時t1でエンジン始動要求があると（ステップS1でYes）、瞬時t1以後で変速機側クラッチ9の締結容量を減少させ（ステップS2〜S4）、このうち瞬時t1から瞬時t3までは、変速機側クラッチ9を駆動走行に必要十分な締結容量に制御する。ここで付言すると図３に示す走行中は、車輪2L,2Rの駆動力（走行必要トルク）が一定であるため、瞬時t1から瞬時t3までの変速機側クラッチ9の締結容量も一定となる。また瞬時t1以後、エンジン側クラッチ８もスリップ締結しておき、後述するクランクシャフト3aの連れ回しを迅速に開始可能としておく。

瞬時t1以降瞬時t2以前で変速機側クラッチ9のスリップ締結を確認すると（ステップS3でYes）、瞬時t2以降でモータ/ジェネレータ7の出力トルクおよび回転数を制御し（ステップS5）、クランキングに備える。したがって、略瞬時t2から略瞬時t3までにかけて、モータ/ジェネレータ7の回転数が所定値α大きい（ステップS6）。同時にモータ/ジェネレータ7の出力トルクも大きなものとなる。
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。

この連れ回しによるクランキングとエンジン3の始動条件を整えること（ステップS12）により、瞬時t3以降でエンジン3が自立を開始して、本制御の目標であるエンジン始動が達成される。

エンジン3が自立すると、当該自立開始時のエンジントルクが急激に上昇し、初爆トルクが現れる。初爆トルクがピーク（最大）となるのは瞬時t3〜t4間であるところ、初爆トルクが最大となる前である瞬時t3でエンジン側クラッチ8の締結容量を減少させる。また、エンジン3が自立すると、エンジン始動必要トルクはもはや不要になることから、この瞬時t3で、モータ／ジェネレータ7の出力トルクを減少させる。

瞬時t3を過ぎたあたりから瞬時t4にかけて現れる初爆トルクは、運転者のアクセル操作に関わらず大きなものであるため、瞬時t3と瞬時t4との間にはエンジントルクのピークが現れる。
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。

前述したように初爆トルクがピークとなる前の瞬時t3付近で、エンジン側クラッチ8の解放指令を出力して（ステップS11）その締結容量を減少させるため、瞬時t3より後にエンジン初爆トルクが発生しても、モータ／ジェネレータ7の回転数がクランクシャフト3aに連れまわされて増大することがない。また、変速機入力軸5もクランクシャフト3aに連れまわされて増大することがない。
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。

具体的には、瞬時t3でエンジン側クラッチ8の締結容量を減少させると、瞬時t3から瞬時t4まで変速機側クラッチ9の締結容量を漸増させる（ステップS14〜S16）。このためモータ／ジェネレータ7の回転数は、瞬時t3から瞬時t4まで変速機入力軸5の回転数に漸近するよう、徐々に減少する。そして瞬時t4付近ではモータ/ジェネレータ7の回転数と変速機入力軸5の回転数が僅少な差回転数βをもって略一致する。
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。

瞬時t3と瞬時t4との間のある瞬時で初爆トルクは最大値となる。最大値発生後、初爆トルクは減少し、瞬時t4で初爆トルクが終了する。エンジンの初爆トルクが終了すると、瞬時t4以後でエンジン３のトルクはアクセル開度に応じた値に安定する（ステップS13）。この時点で初爆トルクの終了を確認できる。

またエンジントルク安定期（ステップS13）の下では、初爆トルクの終了を確認できた瞬時t4以後でエンジン側クラッチ8の締結容量を徐々に増大させ（ステップS18）、変速機側クラッチ9の締結容量よりも小さいものとしつつスリップ締結し、略瞬時t4から略瞬時t5にかけて所定の差回転数＋γを持たせるよう制御する（ステップS19〜S20）。
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。

そして瞬時t5では、エンジン側クラッチ8を完全に締結する（ステップS21）。このため略瞬時t5でエンジン3の回転数が変速機入力軸5の回転数と一致する。上述のように＋γの嵩上げを行っておいたため、クラッチ8を完全締結する瞬時t5では駆動輪2R,2Lの駆動力が急変動することがない。したがって瞬時t5以後では、運転者の意図しない駆動力の変動を防止してHEV走行へ滑らかに移行できる。

本実施例によるエンジン始動方法は、上述のとおりモータ／ジェネレータ7が駆動してEV走行するときに適用可能である他、モータ／ジェネレータ7が駆動されてEV走行するとき、すなわち回生走行中にも適用可能である。

そこで、モータ／ジェネレータ7の被駆動走行中に実施する本実施例のエンジン始動方法の作用について、説明する。

図４は、エンジン側クラッチ8を完全解放し、変速機側クラッチ9を完全締結し、モータ/ジェネレータ7が駆動されて車両走行中に、停止しているエンジン3を始動させるときにおける、エンジン３のクランクシャフト3aと、モータ／ジェネレータ7の軸６と、自動変速機4の変速機入力軸5について、これらのトルクおよび回転数と、クラッチ8,9の締結容量を比較して示すタイムチャートである。

モータ/ジェネレータ7がジェネレータとして被駆動走行中、瞬時t6以前ではエンジン側クラッチ8を完全解放してその締結容量を０とし、変速機側クラッチ9を完全締結してその締結容量を最大にしている。これにより、モータ/ジェネレータ7には駆動輪2L,2Rからトルクが入力される。したがって、瞬時t6以前においては、停止中のエンジン3の出力トルクは０であり、回生中のモータ/ジェネレータ7のトルクは負値となる。

瞬時t6でエンジン始動要求があると（ステップS1でYes）、瞬時t6以降で変速機側クラッチ9の締結容量を減少させ（ステップS2〜S4）、このうち瞬時t6から瞬時t8までは、変速機側クラッチ9を駆動走行に必要十分な締結容量に制御する。なお図4に示す走行中は、車輪2L,2Rからモータ/ジェネレータ7に入力されるトルクが一定であるため、瞬時t6から瞬時t8までの変速機側クラッチ9の締結容量も一定となる。また瞬時ｔ6以後、エンジン側クラッチ８もスリップ締結して、後述するクランクシャフト3aの連れ回しに備える。

瞬時t6以降瞬時t7以前で変速機側クラッチ9のスリップ締結を確認すると（ステップS3でYes）、瞬時t7以降でモータ/ジェネレータ7の出力トルクおよび回転数を駆動走行用およびクランキング用に制御する（ステップS5）。したがって、瞬時t7以後、モータ/ジェネレータ7の回生を中止してその出力トルクは負値から０になり、モータ/ジェネレータ7の回転数が所定値α減少する（ステップS6）。つまり、車輪2L,2Rからモータ/ジェネレータ7に入力されるトルクが、モータ/ジェネレータ7を通過してエンジン3に入力される。
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。

この連れ回しによるクランキングとエンジン3の始動条件を整えること（ステップS12）により、瞬時t8以降でエンジン3が自立を開始して、本制御の目標であるエンジン始動が達成される。

エンジン3が自立すると、当該自立開始時のエンジントルクが負値から正値へ急激に上昇し、初爆トルクが現れる。初爆トルクがピーク（最大）となる前である瞬時t8でエンジン側クラッチ8の締結容量を減少させる（ステップS11）。また、エンジン3が自立すると、エンジン始動必要トルクはもはや不要になることから、この瞬時t8で、モータ／ジェネレータ7の回生を再開させ、その出力トルクを０から負値にする。

エンジン3が自立する略瞬時t8から、瞬時t9にかけて初爆トルクが現れる。初爆トルクは、運転者のアクセル操作に関わらず大きなものであるため、瞬時t8と瞬時t9との間のある瞬時にはエンジントルクのピークが現れる。
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。

前述したように初爆トルクがピークとなる前の瞬時t8付近で、エンジン側クラッチ8の前記締結容量を減少させる（ステップS11）ため、瞬時t8以後でエンジン初爆トルクが発生しても、モータ／ジェネレータ7の回転数がクランクシャフト3aに連れまわされて増大することがない。また、変速機入力軸5もクランクシャフト3aに連れまわされて増大することがない。
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。

具体的には、瞬時t8でエンジン側クラッチ8の締結容量を減少し、その後瞬時t9まで変速機側クラッチ9の締結容量を漸増させる（ステップS14〜S16）。このためモータ／ジェネレータ7の回転数は、瞬時t8から瞬時t9まで変速機入力軸5の回転数に僅少な差回転数βをもって略一致する。
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。

瞬時t8と瞬時t9との間のある瞬時で初爆トルクは最大値となる。最大値発生後、初爆トルクは減少し、瞬時t9で初爆トルクが終了する。エンジンの初爆トルクが終了すると、瞬時t9以後でエンジン３のトルクはアクセル開度に応じた値に安定する（ステップS13）。この時点で初爆トルクの終了を確認できる。

またエンジントルク安定期の下では（ステップS13）、初爆トルクの終了を確認できた瞬時t9以後でエンジン側クラッチ8の締結容量も徐々に増大させ（ステップS18）、変速機側クラッチ9の締結容量よりも小さいものとしつつスリップ締結する。これにより、略瞬時t9を過ぎたあたりから略瞬時t10にかけて、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側クラッチ8の差回転数を所定値−γとなるようにする（ステップS19〜S20）。
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。

そして瞬時t10では、エンジン側クラッチ8を完全に締結する（ステップS21）。このため略瞬時t10でエンジン3の回転数が変速機入力軸5の回転数と一致する。上述のようにエンジン回転数を変速機入力軸5の回転数より所定値γ少なくしておいたため、クラッチ8を完全締結する瞬時t10では駆動輪2R,2Lの制動力が急変動することがない。したがって双方のクラッチ8,9を完全締結した瞬時t10以降では、エンジンブレーキによるエンジン3の負のトルクとモータ/ジェネレータ7の負の回生トルクを変速機入力軸5に伝達し得て、HEV走行へ滑らかに移行できる。

ところで本実施例のエンジン始動方法においては、モータ／ジェネレータ７のみの駆動走行（EV走行）中にエンジン3を始動するため、図３に示すように、クランキング中（瞬時t2〜t3）において、駆動走行に必要なトルクを伝達するよう変速機側クラッチ９の締結容量を制御し、エンジン3の始動に必要なトルクを伝達するようエンジン側クラッチ8の締結容量を制御する。そして、エンジン3始動直後の初爆トルクが最大となる前の瞬時t3付近において、エンジン側クラッチ8の締結容量を減少させる。
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。

そして、エンジン3の初爆トルクが最大となる前に瞬時t3付近でエンジン側クラッチ8の締結容量を減少させることから、エンジンクランクシャフト3aの回転数がオーバーシュートしても、そのオーバーシュート分がスリップ締結中の変速機側クラッチ9に伝達することが殆どなく、遠心油圧が発生するという弊害や、当該遠心油圧によって駆動輪2L，2Rへ伝達される駆動力が不安定になるという問題を回避することができる。

また本実施例のエンジン始動方法においては、図３に示すように、瞬時t2〜t3の連れ回し（クランキング）後であって瞬時t3〜t4の間に現れる初爆トルクのピークの前に、瞬時t3付近でモータ/ジェネレータ7の出力トルクを減少させることから、エンジン3の自立後にモータ/ジェネレータ7が不要なトルクを出力することがなく、燃費向上に資することができる。

また本実施例のエンジン始動方法においては、図３に示すように、エンジン側クラッチ8の締結容量を減少させた略瞬時t3以降で、今度は変速機側クラッチ9の締結容量を増大してモータ/ジェネレータ7の回転数と変速機入力軸5の回転数とを略一致させる。そして、僅少な差回転数βで略一致した瞬時t4付近で、変速機側クラッチ９を完全締結することから、この完全締結時に駆動輪2L,2Rの駆動力にショックが生じることを防止することができる。

そして、本実施例によれば、モータ/ジェネレータ7がジェネレータとして駆動されてEV走行する回生走行時においても、図４に示すように上記の各効果を奏するものである。

また本実施例のエンジン始動方法においては、図３に示すように、モータ/ジェネレータ7がモータとして駆動中にエンジン3を始動するにあたり、初爆トルクが終了する瞬時t4以後、エンジン3のトルクを運転者が操作する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。

あるいは図４に示すように、モータ/ジェネレータ7がジェネレータとして被駆動中にエンジン3を始動するにあたり、初爆トルクが終了する瞬時t9以後、エンジン3のトルクをアクセル開度０に応じた値に安定させ、
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。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。

本発明の着想を適用可能なハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車のパワートレーンを示す概略平面図である。本実施例のエンジン始動方法を実行するための制御プログラムを示すフローチャートである。モータ／ジェネレータの駆動走行中に、同実施例のエンジン始動方法を実行する場合における動作タイムチャートである。モータ／ジェネレータの被駆動走行（回生走行）中に、同実施例のエンジン始動方法を実行する場合における動作タイムチャートである。

符号の説明

1L,1R 左右前輪
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

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。