JP4941360B2 - ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、これらエンジンおよびモータ/ジェネレータの少なくとも一方からの動力を用いて走行可能なハイブリッド車両のエンジン始動制御技術に関するものである。

上記のようなハイブリッド車両に用いるハイブリッド駆動装置としては従来、様々な型式のものが提案されているが、そのうちの1つとして、特許文献1に記載のごときものが知られている。

このハイブリッド駆動装置は、動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータをタンデムに具え、
これらエンジンおよびモータ/ジェネレータ間を第1クラッチにより結合可能とし、
モータ/ジェネレータおよび駆動車輪間を第2クラッチにより断接可能とし、
第2クラッチとして、モータ/ジェネレータおよび駆動車輪間に介在させた自動変速機内における変速摩擦要素を用いるようにしたものである。

かかる駆動装置を搭載したハイブリッド車両は、第1クラッチを解放すると共に第2クラッチを締結するとき、モータ/ジェネレータのみによる電気走行を行うことができ（EVモード）、
第1クラッチおよび第2クラッチを共に締結するとき、エンジンからの動力のみを用いて、或いはエンジン動力とモータ/ジェネレータからの動力とを併用して、つまりエンジンおよびモータ/ジェネレータの双方からの動力によるハイブリッド走行を行うことができる（HEVモード）。

かかるハイブリッド車両において、発進時を含む小低負荷・低車速時は微妙な駆動力制御のし易さから電気走行(EV)モードを用い、大負荷・高車速時は大出力が要求されてモータ/ジェネレータからの動力のみでは駆動力不足のためハイブリッド走行(HEV)モードを用いる。
従って、小低負荷・低車速のもと電気走行(EV)モードでの走行中にアクセルペダルの踏み込みや、車速の上昇で大負荷・高車速運転状態になると、ハイブリッド走行(HEV)モードへのモード切り替えのため、エンジンを始動させる必要が生ずる。

なお、上記した型式のハイブリッド車両にあっては、エンジン始動のためのスタータモータを備えず、EV→HEVモード切り替え時のエンジン始動に当たっては、EVモードで解放状態だった第1クラッチを締結し、モータ/ジェネレータの動力によりエンジンをクランキングして、このエンジンを始動可能な回転数まで回転上昇させるのが普通である。

ところで、上記のエンジン始動時は大きなトルク変動が発生し、このトルク変動が駆動車輪に伝わってエンジン始動ショックとなり、乗員に違和感を与える。
かかるエンジン始動ショックを軽減する技術として特許文献1には、エンジン始動時に第2クラッチの伝達トルク容量を低下させ、エンジン始動ショックとなる上記のトルク変動が発生するとき、第2クラッチのスリップにより当該トルク変動を吸収して駆動車輪に向かうことのないようにし、これによりエンジン始動ショックを軽減する技術が提案されている。
特開２００５−２２１０７３号公報

しかし、特許文献1,2に記載のように第2クラッチとして自動変速機内の変速摩擦要素を流用するか、専用の第2クラッチを自動変速機の前段または後段に追加設置するかに係わらず、第2クラッチをエンジン始動ショック軽減用にスリップ制御するに際しては、第2クラッチが車両の要求駆動力を駆動車輪に伝達しながらエンジン始動ショックを軽減するようスリップ制御される必要があることから、第2クラッチのみのスリップ制御によりエンジン始動ショックを軽減することは至難の業である。

しかも、第2クラッチは車両の要求駆動力を駆動車輪に伝達可能な伝達トルク容量を持つことが最優先され、これとの関連において決まる第2クラッチのスリップ制御時における伝達トルク容量が、エンジン始動ショックを軽減可能な程度まで小さくならない運転状態のもとでは、
エンジン始動時に発生した自動変速機の入力トルク変動による第2クラッチのスリップが生起し難く、当該トルク変動の大部分が変速機出力トルクとして駆動車輪に向かうことになるため、狙い通りにエンジン始動ショックを軽減することができない。

本発明は、エンジン始動ショック軽減用に行う第2クラッチのスリップ制御時における伝達トルク容量が、エンジン始動ショックを軽減可能な程度まで小さくならない運転状態においても、エンジン始動時トルク変動が変速機出力トルクとして駆動車輪に向かうことのないようなハイブリッド車両のエンジン始動制御を提案し、もって上述の問題を解消することを目的とする。

この目的のため、本発明によるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置は、請求項１に記載したごとくに構成する。
先ず前提となるハイブリッド車両を説明するに、これは、
動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータをタンデムに具え、
これらエンジンおよびモータ/ジェネレータ間を第1クラッチにより結合可能とし、
モータ/ジェネレータおよび駆動車輪を第2クラッチにより結合可能とし、
第1クラッチを解放すると共に第2クラッチを締結してモータ/ジェネレータのみによる電気走行を行っている状態でのエンジン始動に際し、第2クラッチの伝達トルク容量を低下すると共に第1クラッチを締結し、モータ/ジェネレータの駆動トルクによりエンジンをクランキングすることでエンジン始動を行うようにしたものである。

本発明によるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置は、かかるハイブリッド車両において、
上記のエンジン始動によりエンジン回転数がモータ/ジェネレータの回転数に対し所定範囲まで接近すると判定した時より、第1クラッチの伝達トルク容量を低下させ、エンジン回転数およびモータ/ジェネレータ回転数間の回転差が略０になるとき、前記第1クラッチの伝達トルク容量を略０にするよう構成したことを特徴とするものである。

上記した本発明によるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、
(1)エンジン始動時にエンジン回転数がモータ/ジェネレータ回転数に対し所定範囲まで接近すると判定した時から第1クラッチの伝達トルク容量を低下させ、また、
(2)エンジン回転数およびモータ/ジェネレータ回転数間の回転差が略０になるとき、前記第1クラッチの伝達トルク容量を略０にするため、以下の効果が奏し得られる。
先ず上記構成(1)に起因して、エンジン始動ショック軽減用に行う第2クラッチのスリップ制御時における伝達トルク容量が、エンジン始動ショックを軽減可能な程度まで小さくならない運転状態においても、
上記のごとく伝達トルク容量を低下された第1クラッチがスリップによりエンジン始動時トルク変動を吸収してエンジン始動ショックを軽減することができる。
また上記構成(2)による効果は以下の通りである。つまり、エンジン回転数およびモータ/ジェネレータ回転数間の回転差が略０になる瞬時に、モータ/ジェネレータがエンジンをクランキングしている状態から、エンジンが自立運転により逆にモータ/ジェネレータよりも高速運転される状態へと切り替わることにより、トルクの向きが逆転してステップ的なトルク変化を生ずるが、このステップ的なトルク変化を、伝達トルク容量が略０の第1クラッチのスリップにより吸収し得て、当該ステップ的なトルク変化によるショックの発生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、本発明の一実施例になるエンジン始動制御装置を内蔵するハイブリッド駆動装置を具えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレーンを、その制御系とともに示し、1はエンジン、2は自動変速機、3はモータ/ジェネレータである。
図1に示すハイブリッド車両の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1の車両前後方向後方に自動変速機2をタンデムに配置し、エンジン1（詳しくはクランクシャフト1a）からの回転を自動変速機2の入力軸4へ伝達する軸5に結合してモータ/ジェネレータ3を設ける。

モータ/ジェネレータ3は、ハウジング内に固設した環状のステータ3aと、このステータ3a内に所定のエアギャップを持たせて同心に配置したロータ3bとよりなり、運転状態の要求に応じ、モータ（電動機）として作用したり、ジェネレータ（発電機）として作用するもので、エンジン1および自動変速機2間に配置する。
モータ/ジェネレータ3は、ロータ3bの中心に上記の軸5を貫通して結着し、この軸5をモータ/ジェネレータ軸として利用する。

かかるモータ/ジェネレータ3およびエンジン1間、詳しくは、モータ/ジェネレータ軸5とエンジンクランクシャフト1aとの間に第1クラッチ6を介挿し、この第1クラッチ6によりエンジン1およびモータ/ジェネレータ3間を切り離し可能に結合する。
ここで第1クラッチ6は、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。

モータ/ジェネレータ3および自動変速機2間は、モータ/ジェネレータ軸5と変速機入力軸4との直接結合により相互に直結させる。
自動変速機2は、その変速機構部分が周知の遊星歯車式自動変速機と同様なものであるが、これからトルクコンバータを排除して、その代わりにモータ/ジェネレータ3を変速機入力軸4に直接結合したものとする。

自動変速機2を以下に概略説明する。
自動変速機2は、入力軸4に同軸突き合わせ関係に配置した出力軸7を具え、これら入出力軸4，7上にエンジン１（モータ/ジェネレータ3）の側から順次フロントプラネタリギヤ組Gf、センタープラネタリギヤ組Gm、およびリヤプラネタリギヤ組Grを載置して具え、これらを自動変速機2における遊星歯車変速機構の主たる構成要素とする。

エンジン1（モータ/ジェネレータ3）に最も近いフロントプラネタリギヤ組Gfは、フロントサンギヤSf 、フロントリングギヤRf 、これらに噛合するフロントピニオンPf 、および該フロントピニオンを回転自在に支持するフロントキャリアCf よりなる単純遊星歯車組とし、
次にエンジン1（モータ/ジェネレータ3）に近いセンタープラネタリギヤ組Gmは、センターサンギヤSm 、センターリングギヤRm 、これらに噛合するセンターピニオンPm 、および該センターピニオンを回転自在に支持するセンターキャリアCm よりなる単純遊星歯車組とし、
エンジン1（モータ/ジェネレータ3）から最も遠いリヤプラネタリギヤ組Grは、リヤサンギヤSr 、リヤリングギヤRr 、これらに噛合するリヤピニオンPr 、および該リヤピニオンを回転自在に支持するリヤキャリアCr よりなる単純遊星歯車組とする。

遊星歯車変速機構の伝動経路（変速段）を決定する変速摩擦要素としては、フロントブレーキFr/B、インプットクラッチI/C、ハイ・アンド・ローリバースクラッチH&LR/C、ダイレクトクラッチD/C、リバースブレーキR/B、およびフォワードブレーキFWD/Bを設け、これらを以下のごとくプラネタリギヤ組Gf，Gm，Grの上記構成要素に相関させて自動変速機2の遊星歯車変速機構を構成する。

フロントリングギヤRfは入力軸4に結合し、センターリングギヤRmは、インプットクラッチI/Cにより適宜入力軸4に結合可能とする。
フロントサンギヤSfは、フロントブレーキFr/Bにより変速機ケース2aに適宜固定可能にする。
フロントキャリアCfおよびリヤリングギヤRrを相互に結合し、センターリングギヤRmおよびリヤキャリアCrを相互に結合する。
センターキャリアCmは出力軸7に結合し、センターサンギヤSmおよびリヤサンギヤSr間は、ハイ・アンド・ローリバースクラッチH&LR/Cにより相互に結合可能とする。

リヤサンギヤSrおよびリヤキャリアCr間をダイレクトクラッチD/Cにより結合可能とし、リヤキャリアCrをリバースブレーキR/Bにより変速機ケース2aに適宜固定可能とする。
センターサンギヤSmは更に、フォワードブレーキFWD/Bにより変速機ケース2aに適宜固定可能にする。

上記遊星歯車変速機構の動力伝達列は、6個の変速摩擦要素Fr/B，I/C，H&LR/C，D/C，R/B，FWD/Bの図2に〇印で示す選択的締結により、前進第１速、前進第２速、前進第３速、前進第４速、および前進第5速の前進変速段と、後退変速段とを得ることができる。

なお、上記したエンジン1、モータ/ジェネレータ3および自動変速機2より成る図1のパワートレーンを具えたハイブリッド車両は、モータ/ジェネレータ3と、変速機出力軸7に結合した駆動車輪との間を切り離し可能に結合する第2クラッチが必要であるが、
本実施例においては、自動変速機2内に既存する前記した6個の変速摩擦要素Fr/B，I/C，H&LR/C，D/C，R/B，FWD/Bのうち、前進変速段選択用の変速摩擦要素（前進第1速、第3速、第4速、第5速ではH&LR/C、前進第2速ではD/C）、または後退変速段選択用の変速摩擦要素（H&LR/C）を第2クラッチとして流用する。

ちなみに、第2クラッチとして用いる自動変速機2内に既存の前進変速段選択用の変速摩擦要素（H&LR/C，D/C）または後退変速段選択用の変速摩擦要素（H&LR/C）はもともと、前記した第1クラッチ6と同様、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものである。

以下、図1につき上述したパワートレーンの選択モードごとの機能を説明する。
図1のパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EV)モードが要求される場合、第1クラッチ6を解放し、第2クラッチH&LR/C（D/C）を締結し、自動変速機2を動力伝達状態にする。

この状態でモータ/ジェネレータ3を駆動すると、当該モータ/ジェネレータ3からの出力回転のみが変速機入力軸4に達することとなり、自動変速機2が当該入力軸4への回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸7より出力する。
変速機出力軸4からの回転はその後、図示せざるディファレンシャルギヤ装置を経て左右駆動輪に至り、車両をモータ/ジェネレータ3のみによって電気走行（EV走行）させることができる。（EVモード）

高速走行時や、大負荷走行時や、バッテリの持ち出し可能電力が少ない時などで用いられるハイブリッド走行モード(HEVモード)が要求される場合、第1クラッチ6および第2クラッチH&LR/C（D/C）をともに締結し、自動変速機2を動力伝達状態にする。
この状態では、エンジン1からの出力回転、または、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ3からの出力回転の双方が変速機入力軸4に達することとなり、自動変速機2が当該入力軸4への回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸7より出力する。
変速機出力軸7からの回転はその後、図示せざるディファレンシャルギヤ装置を経て左右駆動輪に至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ3の双方によってハイブリッド走行させることができる。（HEVモード）

かかるHEV走行中において、エンジン1を最適燃費で運転させると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3を発電機として作動させ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3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1の燃費を向上させることができる。

なお上記では、自動変速機2を有段式の自動変速機として説明したが、自動変速機2は有段式のものに限られず、無段変速機であってもよいのは言うまでもなく、無段変速機の場合は前後進切り替え機構における前進選択クラッチおよび後退選択ブレーキが上記の第2クラッチを構成する。

以下、上記ハイブリッド車両のパワートレーンを成すエンジン1、モータ/ジェネレータ3、第1クラッチ6、および変速機2内における第2クラッチH&LR/C（D/C）の制御システムを、図1に基づき概略説明する。
この制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ11を具え、該パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTmと、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量tTc1と、第2クラッチH&LR/C（D/C）の目標伝達トルク容量tTc2とで規定する。

統合コントローラ11には、上記パワートレーンの動作点を決定するために、
エンジン1の回転数Neを検出するエンジン回転センサ12からの信号と、
モータ/ジェネレータ3の回転数Nmを検出するモータ/ジェネレータ回転センサ13からの信号と、
変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ14からの信号と、
変速機出力回転数No（車速）を検出する出力回転センサ15からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量（アクセル開度APO）を検出するアクセル開度センサ16からの信号と、
モータ/ジェネレータ3用の電力を蓄電しておくバッテリ（図示せず）の蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）を検出する蓄電状態センサ17からの信号とを入力する。

統合コントローラ11は、上記入力情報のうちアクセル開度APO、バッテリ蓄電状態SOC、および変速機出力回転数No（車速）から、運転者が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード（EVモード、HEVモード）を選択すると共に、目標エンジントルクtTe、目標モータ/ジェネレータトルクtTm、第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1、および第2クラッチ目標伝達トルク容量tTc2をそれぞれ演算する。

目標エンジントルクtTeはエンジンコントローラ21に供給され、このエンジンコントローラ21は、センサ12で検出したエンジン回転数Neと目標エンジントルクtTeとから、エンジン回転数Neのもとで目標エンジントルクtTeを実現するためのスロットル開度制御や燃料噴射量制御などにより、エンジントルクが目標エンジントルクtTeとなるようエンジン1を制御する。

目標モータ/ジェネレータトルクtTmはモータ/ジェネレータコントローラ22に供給され、このモータ/ジェネレータコントローラ22は、バッテリの電力をインバータ（図示せず）により直流−交流変換して、また当該インバータによる制御下でモータ/ジェネレータ3のステータ3aに供給し、モータ/ジェネレータトルクが目標モータ/ジェネレータトルクtTmに一致するようモータ/ジェネレータを制御する。
なお目標モータ/ジェネレータトルクtTmが、モータ/ジェネレータ3に回生ブレーキ作用を要求するようなものである場合、モータ/ジェネレータコントローラ22はインバータを介し、センサ17で検出したバッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）との関連においてバッテリが過充電とならないような発電負荷をモータ/ジェネレータ3に与え、
モータ/ジェネレータ3が回生ブレーキ作用により発電した電力を交流−直流変換してバッテリに充電する。

第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1は第1クラッチコントローラ23に供給され、この第1クラッチコントローラ23は、第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1に対応した第1クラッチ締結圧指令値と、第1クラッチ6の実締結圧との対比により、第1クラッチ6の実締結圧が第1クラッチ締結圧指令値となるよう第1クラッチ6の締結圧を制御して、第1クラッチ3の伝達トルク容量を目標値tTc1となす制御を実行する。

第2クラッチ目標伝達トルク容量tTc2は変速機コントローラ24に供給され、この変速機コントローラ24は、第2クラッチ目標伝達トルク容量tTc2に対応した第2クラッチ締結圧指令値と、第2クラッチH&LR/C(D/C)の実締結圧との対比により、第2クラッチH&LR/C(D/C)の実締結圧Pc2が第2クラッチ締結圧指令値となるよう第2クラッチH&LR/C(D/C)の締結圧を制御して、第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量を目標値tTc2となす制御を実行する。

なお変速機コントローラ24は基本的には、センサ15で検出した変速機出力回転数No（車速）およびセンサ16で検出したアクセル開度APOから予定の変速マップをもとに、現在の運転状態に好適な変速段を求め、この好適変速段が選択されるよう変速機2を自動変速させることを旨とするものである。

以上は、図1の制御システムが実行する通常制御の概要であるが、
本実施例においては、第1クラッチ6を解放した電気走行(EV)モードでの走行中にアクセルペダルの踏み込みや、車速の上昇で大負荷・高車速運転状態になったり、バッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）が低下して、ハイブリッド走行(HEV)モードへのモード切り替えが要求された時のエンジン始動を、図1の制御システムが図3に示す制御プログラムに沿って以下のように行うものとする

なお、図1に示すパワートレーンを具えたハイブリッド車両にあっては前記したとおり、当該エンジン始動のためのスタータモータを備えず、EV→HEVモード切り替え時のエンジン始動に際しては、EVモードで解放状態だった第1クラッチ6を締結し、モータ/ジェネレータ3の動力によりエンジン1をクランキングして、このエンジン1を始動可能な回転数まで回転上昇させる。
従って、図3のエンジン始動制御は、第1クラッチ6の伝達トルク容量制御にほかならない。

一方、図3にもとづくエンジン始動制御中、第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量は特許文献1に記載のように低下され、自動変速機2が、図3のエンジン始動制御（第1クラッチ6の伝達トルク容量制御）ではエンジン始動ショックを軽減し得ない状態である場合、第2クラッチH&LR/C(D/C)のスリップによりエンジン始動ショックを軽減し得るようになす。

かかる第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量低下制御を図4に基づき付言する。
図4は、アクセル開度APOの図示する増大により瞬時t1にEVモードからHEVモードへの切り替え指令があってエンジン始動要求が発生した場合の動作タイムチャートで、
第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量低下制御はエンジン始動要求瞬時t1に、第2クラッチ目標伝達トルク容量tTc2を、アクセル開度APO対応の目標駆動トルクTinに0.7を乗じた値に低下させて開始される。

かかる瞬時t1からの第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量低下制御に同期してモータ/ジェネレータ回転数Nmをエンジン始動用に図示のごとく上昇させるべく目標モータ/ジェネレータトルクtTmは図示のように増大される。

上記した第2クラッチ目標伝達トルク容量tTc2の低下に呼応して第2クラッチH&LR/C(D/C)がスリップし始めた瞬時t2に、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量tTc1を０から、エンジン1のクランキングに際して必要なクランキングトルクまで増大させると共に、第2クラッチ目標伝達トルク容量tTc2をクランキング時上限トルク（tTm−tTc1）まで増大させる。
瞬時t2に第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1を０からクランキングトルクまで増大させたことでエンジン1は、エンジン回転数Nmの上昇により示すごとく、モータ/ジェネレータ3からの動力によりクランキングされ、
この間モータ/ジェネレータ回転数Nmを、当該エンジンクランキング用の目標回転数tNmとなるようフィードバック制御すべく、目標モータ/ジェネレータトルクtTmは決定される。

図3のステップＳ11においては、このクランキングによりエンジン1が完爆して自立運転可能な状態になったか否かを、つまり、クランキングによるエンジン始動でエンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ3の回転数Nmに対し所定範囲まで接近するか否かを判定する。
なお、エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ3の回転数Nmに対し所定範囲まで接近するか否かを検知するに際しては、上記のごとくエンジン1の完爆判定により当該検知を行う代わりに、エンジン1の燃料噴射の開始判定により当該検知を行ったり、エンジン回転数Neの急上昇判定により当該検知を行うようにしてもよいのは言うまでもない。

ステップＳ11でエンジン1が完爆した（エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmに対し所定範囲まで接近する）と判定する前は、ステップＳ12において第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1を前記したクランキングトルクにすることで、エンジン1のクランキングを継続する。

ステップＳ11でエンジン1が完爆した（エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmに対し所定範囲まで接近する）と判定する図4の瞬時t3に、ステップＳ11は制御をステップＳ13に進め、ここでエンジン回転数Neとモータ/ジェネレータ回転数Nmとの回転差の絶対値｜Ne−Nm｜が微少設定値ΔN1未満になったか否かにより、エンジン回転数Neおよびモータ/ジェネレータ回転数Nm間の回転差が略０になったか否かを（エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmに略一致したか否かを）チェックする。

ステップＳ13でエンジン回転数Neおよびモータ/ジェネレータ回転数Nm間の回転差が略０になった（エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmに略一致した）と判定する図4の瞬時t4よりも前は、ステップＳ14において、第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1を所定の時間変化勾配ΔTcaで徐々に低下させる。
第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1の低下勾配ΔTcaは、図4に示すごとく、エンジン回転数Neおよびモータ/ジェネレータ回転数Nm間の回転差（Ne−Nm）に応じて、この回転差（Ne−Nm）が略０になる瞬時t4に、第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1が略０になるよう決定する。

ステップＳ13でエンジン回転数Neおよびモータ/ジェネレータ回転数Nm間の回転差が略０になった（エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmに略一致した）と判定する場合（図4の瞬時t4）、今度はステップＳ15において、エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nm以上になったか否かを判定するための第2設定回転数ΔN2を用い、Ne≧Nm＋ΔN2か否かによりエンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmよりも第2設定回転数ΔN2を越えて高くなったか否かを判定する。
ステップＳ15で未だエンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmよりも第2設定回転数ΔN2を越えて高くなっていないと判定する間は、ステップＳ16において第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1を０にする。

ステップＳ15でエンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmよりも第2設定回転数ΔN2を越えて高くなったと判定する図4の瞬時t5以降は、ステップＳ17において、第1クラッチ6がスリップしなくなってその前後差回転（Ne−Nm）が０となる同期完了状態か否かをチェックする。
図4の瞬時t5以降であって、ステップＳ17で第1クラッチ6が同期したと判定する図4の瞬時t6よりも前は、ステップＳ18において、第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1を図4に示すごとく所定の時間変化勾配ΔTcbで徐々に増大させる。

ステップＳ17で第1クラッチ6が同期したと判定する図4の瞬時t5以降は、ステップＳ19において、第1クラッチ目標伝達トルク容量tTc1を図4に示すごとく、アクセル開度APO相当エンジントルクにクラッチ締結補償用の安全率を掛けて求めた静的トルク値にする。

上記した本実施例によるハイブリッド車両のエンジン始動制御によれば、
エンジン始動（クランキング）中に、エンジンの完爆判定や、エンジンの燃料噴射の開始判定や、エンジン回転数の急上昇判定により、エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmに対し所定範囲まで接近すると判定した時t3から（ステップＳ11）、第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1を低下させるため（ステップＳ14）、
車両の要求駆動力が実現されることを優先して第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量低下を行うために第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量が十分低下されず、第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量低下では狙い通りにエンジン始動ショックを軽減し得ない場合や、
第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量低下が十分であるのに、第2クラッチH&LR/C(D/C)のクラッチトルク変化による変速機出力トルクへの影響度が小さく、第2クラッチH&LR/C(D/C)の伝達トルク容量低下では狙い通りにエンジン始動ショックを軽減し得ない場合においても、
上記のごとく伝達トルク容量tTc1を低下された第1クラッチ6がスリップによりエンジン始動時のトルク変動を吸収してエンジン始動ショックを軽減することができる。

また、エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmに対し所定範囲まで接近するとの上記の判定を、エンジンの完爆判定や、エンジンの燃料噴射の開始判定や、エンジン回転数の急上昇判定などにより行うため、
上記した第1クラッチ伝達トルク容量tTc1の低下を、本当にエンジン始動時トルク変動（エンジン始動ショック）が発生するタイミングに調時して行わせることができて、上記の作用効果を顕著なものにすることができる。

更に、エンジン回転数Neおよびモータ/ジェネレータ回転数Nm間の回転差が略０になる瞬時t4に（ステップＳ13）、第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1を略０にするため（ステップＳ16）、
当該回転差が略０になる瞬時t4に、モータ/ジェネレータ6がエンジン1をクランキングしている状態から、エンジン1が自立運転により逆にモータ/ジェネレータ6よりも高速運転される状態へと切り替わることにより、トルクの向きが逆転してステップ的なトルク変化を生ずるが、このステップ的なトルク変化を伝達トルク容量tTc1が略０の第1クラッチ6のスリップにより吸収し得て、当該ステップ的なトルク変化によるショックの発生を回避することができる。

また、前記した第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1の低下を所定の時間変化勾配ΔTcaで徐々に行わせるため（ステップＳ14）、伝達トルク容量tTc1の低下による第1クラッチ6のスリップがいきなり大きくなってショックを生ずることがない。
なお、第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1の低下勾配ΔTcaを、エンジン回転数Neおよびモータ/ジェネレータ回転数Nm間の回転差に応じ、この回転差が略０になるとき、第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1が略０になるよう決定したため、
エンジン回転数Neおよびモータ/ジェネレータ回転数Nm間の回転差が略０になる瞬時t4に（ステップＳ13）、第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1を略０にする（ステップＳ16）制御を確実なものとなし得て、これによる上記の作用効果を一層確実なものにすることができる。

そして、エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmよりも設定回転数ΔN2を越えて高くなる瞬時t5から（ステップＳ15）、第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1を増大させるため、
上記したトルクの向きの逆転によるステップ的なトルク変化がなくなってから第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1を略０から増大させることとなり、第1クラッチ6が伝達トルク容量tTc1を増大された時に、上記ステップ的なトルク変化によるショックを発生させることがない。

なおかかる作用効果は、エンジン回転数Neがモータ/ジェネレータ回転数Nmに一致した時から設定時間が経過した時より、第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1を増大させるようにしても同様に奏し得る。

ところで第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1の上記した増大を、所定の時間変化勾配ΔTcb（ステップＳ18）で徐々に行わせるため、
第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1の増大に伴うショックの発生を回避することができる。
なおこの意味合いにおいて、第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1の増大勾配ΔTcbは、要求される加速感、許容される加速ショック、アクセル開度APO相当トルクの少なくとも1つに応じ決定するのが良いのは言うまでもない。

ところで上記した第1クラッチ伝達トルク容量tTc1の増大中、エンジントルクを低下させるようにするのが、伝達トルク容量tTc1を増大されている第1クラッチ6の締結を確実なものとする上で好ましい。
そのためのエンジントルクの低下は、図4の瞬時t4〜t6間におけるエンジントルクtTeの時系列変化により示すごとく、エンジン負荷を代表するエンジンスロットル開度TVOをアクセル開度相当値よりも一定量αだけ低下させた状態で、エンジン点火時期を遅延させることにより行うのが、高応答性なエンジントルク低下を実現し得て好適である。

かかるエンジントルクの低下は、第1クラッチ6の入出力回転差がなくなる回転同期瞬時t6終了させ、この瞬時t6以降エンジントルクtTeを図4に示すごとく、アクセル開度APO相当値に復帰させる。
一方、第1クラッチ6の伝達トルク容量tTc1はこの瞬時t6以降、アクセル開度APO相当エンジントルクにクラッチ締結補償用の安全率を掛けて求めた静的トルク値となし、第1クラッチ6の完全締結が補償されるようにする。

なお前記した実施例では、変速機出力軸7に結合した駆動車輪との間を切り離し可能に結合する第2クラッチとして、モータ/ジェネレータ3および駆動車輪間に介在させた自動変速機2内に既存する前記変速摩擦要素Fr/B，I/C，H&LR/C，D/C，R/B，FWD/Bのうち、変速摩擦要素H&LR/C(D/C)を流用する場合について説明を展開したが、
この代わりに第2クラッチを自動変速機2の前、若しくは、後に追加して新設したパワートレーンを持つハイブリッド車両においても、本発明の前記した着想は同様に適用して所期の目的を達成し得るのは言うまでもない。

本発明の一実施例になるエンジン始動制御装置を内蔵するハイブリッド駆動装置を具えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレーンを、その制御系とともに示す略線図である。 図1における自動変速機の選択変速段と、変速摩擦要素の締結の組み合わせとの関係を示す締結論理図である。 図1におけるパワートレーンの制御系が実行するエンジン始動制御のプログラムを示すフローチャートである。 図3のエンジン始動制御プログラムによる動作タイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン（動力源）
２ 自動変速機
３ モータ/ジェネレータ（動力源）
４ 変速機入力軸
６ 第1クラッチ
７ 変速機出力軸
H&LR/C ハイ・アンド・ローリバースクラッチ（第2クラッチ）
D/C ダイレクトクラッチ（第2クラッチ）
11 統合コントローラ
12 エンジン回転センサ
13 モータ/ジェネレータ回転センサ
14 変速機入力回転センサ
15 変速機出力回転センサ
16 アクセル開度センサ
17 蓄電状態センサ
21 エンジンコントローラ
22 モータ/ジェネレータコントローラ
23 第1クラッチコントローラ
24 変速機コントローラ

Claims (15)

1. 動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータをタンデムに具え、
   これらエンジンおよびモータ/ジェネレータ間を第1クラッチにより結合可能とし、
   モータ/ジェネレータおよび駆動車輪を第2クラッチにより結合可能とし、
   第1クラッチを解放すると共に第2クラッチを締結してモータ/ジェネレータのみによる電気走行を行っている状態でのエンジン始動に際し、第2クラッチの伝達トルク容量を低下すると共に第1クラッチを締結し、モータ/ジェネレータの駆動トルクによりエンジンをクランキングすることでエンジン始動を行うようにしたハイブリッド車両において、
   前記エンジン始動によりエンジン回転数が前記モータ/ジェネレータの回転数に対し所定範囲まで接近すると判定した時より、前記第1クラッチの伝達トルク容量を低下させ、エンジン回転数およびモータ/ジェネレータ回転数間の回転差が略０になるとき、前記第1クラッチの伝達トルク容量を略０にするよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
2. 請求項1に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記モータ/ジェネレータおよび駆動車輪間に自動変速機を介在させることで、該自動変速機内における変速摩擦要素を前記第2クラッチとして流用するものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
3. 請求項1または2に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   エンジン回転数がモータ/ジェネレータ回転数に対し前記所定範囲まで接近するとの判定を、エンジンの完爆判定により行うよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
4. 請求項1または2に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   エンジン回転数がモータ/ジェネレータ回転数に対し前記所定範囲まで接近するとの判定を、エンジンの燃料噴射の開始判定により行うよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
5. 請求項1または2に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   エンジン回転数がモータ/ジェネレータ回転数に対し前記所定範囲まで接近するとの判定を、エンジン回転数の急上昇判定により行うよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記第1クラッチの伝達トルク容量の低下を所定の時間変化勾配で徐々に行わせるよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
7. 請求項6に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   第1クラッチ伝達トルク容量の低下に関した前記所定の時間変化勾配を、エンジン回転数およびモータ/ジェネレータ回転数間の回転差に応じて決定するよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
8. 請求項6または7に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記第1クラッチ伝達トルク容量の低下に係わる前記所定の時間変化勾配を、エンジン回転数およびモータ/ジェネレータ回転数間の回転差が略０になるとき、前記第1クラッチの伝達トルク容量が略０になるよう決定したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
9. 動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータをタンデムに具え、
   これらエンジンおよびモータ/ジェネレータ間を第1クラッチにより結合可能とし、
   モータ/ジェネレータおよび駆動車輪を第2クラッチにより結合可能とし、
   第1クラッチを解放すると共に第2クラッチを締結してモータ/ジェネレータのみによる電気走行を行っている状態でのエンジン始動に際し、第2クラッチの伝達トルク容量を低下すると共に第1クラッチを締結し、モータ/ジェネレータの駆動トルクによりエンジンをクランキングすることでエンジン始動を行うようにしたハイブリッド車両において、
   前記エンジン始動によりエンジン回転数が前記モータ/ジェネレータの回転数に対し所定範囲まで接近すると判定した時より、前記第1クラッチの伝達トルク容量を低下させ、
   エンジン回転数がモータ/ジェネレータ回転数よりも設定回転数を越えて高くなる時から、前記第1クラッチの伝達トルク容量を増大させるよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
10. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
    エンジン回転数がモータ/ジェネレータ回転数に一致した時から設定時間が経過した時より、前記第1クラッチの伝達トルク容量を増大させるよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
11. 請求項9または10に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
    前記第1クラッチの伝達トルク容量の増大を、所定の時間変化勾配で徐々に行わせるよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
12. 請求項11に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
    前記第1クラッチ伝達トルク容量の増大に関した所定の時間変化勾配を、要求される加速感、許容される加速ショック、アクセル開度相当トルクの少なくとも1つに応じ決定したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
13. 請求項11または12に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
    前記第1クラッチ伝達トルク容量の増大中、エンジントルクを低下させるよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
14. 請求項13に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
    前記エンジントルクの低下は、エンジン負荷をアクセル開度相当値よりも一定量だけ低下させた状態で、エンジン点火時期を遅延させることにより行うものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
15. 請求項13または14に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
    第1クラッチの入出力回転差がなくなる回転同期時に前記エンジントルクの低下を終了させてエンジントルクをアクセル開度相当値に復帰させると共に、第1クラッチの伝達トルク容量を第1クラッチの完全締結が補償される値へと増大させるよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。

Images