JP5935312B2 - ハイブリッド車両用駆動装置のクラッチ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源としてエンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両用駆動装置のクラッチ制御装置に関し、より詳細には、大きなショックの生じないクラッチ係合動作を実現できるクラッチ制御装置に関する。

駆動源としてエンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両で、各種方式の駆動装置が提案されている。例えば、特許文献１に開示されたハイブリッド車両用駆動制御装置では、エンジン、モータ、および変速機がこの順に連結され、エンジンとモータとの間にクラッチが配設されている。クラッチとしては、係合開始から完全係合状態となるまでの間の半係合状態で滑らせながら駆動力の伝達を行うことが可能なものが好適とされている（特許文献１の段落００２１参照）。そして、クラッチの両側のモータ回転数とエンジン回転数との絶対差（差回転）が車両の振動として問題とならないしきい値よりも大きい場合にクラッチを接続せず（係合せず）、絶対差がしきい値未満となってからクラッチを接続する（係合する）ように制御する、とされている（特許文献１の段落００４１〜００４２参照）。

周知のように、クラッチ自体は、駆動源としてエンジンのみを備えたエンジン車のパワートレーンにも用いられている。そしてエンジン車のクラッチ係合制御では、駆動側と従動側との間に差回転が有る状態で半係合状態とし、摩擦摺動により差回転を漸減して同期回転を達成する制御が行われている。ところが、ハイブリッド車両のクラッチでこの制御を行うと、両側に駆動源（エンジン及びモータ）があって少なくとも一方の回転数を強制的に変化させることになるため、大きなショックが発生しがちであった。これを回避するため、特許文献１に例示されるように、クラッチの係合動作を開始する以前に両側の駆動源の少なくとも一方の回転数を制御して差回転をしきい値以下とする（換言すれば概ね同期回転させる）回転数合わせの制御がハイブリッド車両では一般的になっている。

特開２００８−５５９９３号公報

ところで、特許文献１に例示されるように、ハイブリッド車両ではモータ回転数とエンジン回転数との絶対差（差回転）をしきい値未満にすることをクラッチ係合開始の条件としているが、それでもなお、エンジンの状態によっては問題となるレベルの大きなショックが発生し得る。

具体的な例として、エンジンの状態がフューエルカット中にクラッチ係合指令が発生した場合に、大きなショックの発生する場合がある。この場合、差回転がしきい値未満であると直ちにクラッチの係合動作が開始されるが、一般的にクラッチ係合指令が発生してからクラッチの駆動側部材と従動側部材との摩擦摺動が開始されるまでにある程度の係合時間が必要になる。これに対し、エンジンではフューエルカットによりエンジン回転数がモータ回転数に対して急速に減少しており、吹上げ指令を発しても実際にエンジン回転数を増加に転じて持ち上げるためには反応時間が必要となり、摩擦摺動の開始に間に合わないことがある。この結果、クラッチで摩擦摺動が開始されるときの差回転が大きくなって、大きなショックが発生する。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、駆動源としてエンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両用駆動装置において、エンジンの状態に関わらず大きなショックの発生しないクラッチ係合動作を実現できるクラッチ制御装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係るハイブリッド車両用駆動装置のクラッチ制御装置の発明は、ロータおよびステータを有して車両を駆動するモータと、前記ロータとエンジンの出力軸とを接断の切り替え可能に回転連結するクラッチと、前記ロータに回転連結されてアクチュエータにより複数の変速段を選択的に切り替える有段自動変速機と、を備えるハイブリッド車両用駆動装置において、前記クラッチの接状態と断状態の切り替え動作を制御するクラッチ制御装置であって、前記クラッチを前記断状態から前記接状態へ係合動作させるクラッチ係合動作を要求するクラッチ係合指令が発生し、かつ前記ロータの回転数であるモータ回転数から前記エンジンの出力軸の回転数であるエンジン回転数を減算した差回転数の絶対値が所定値以下になったときにおける前記エンジンの状態が、アイドル中または吹上げ中の場合には前記クラッチ係合動作を開始し、前記クラッチを前記断状態から前記接状態へ係合動作させるクラッチ係合動作を要求するクラッチ係合指令が発生し、かつ前記ロータの回転数であるモータ回転数から前記エンジンの出力軸の回転数であるエンジン回転数を減算した差回転数の絶対値が所定値以下になったときにおける前記エンジンの状態が、フューエルカット中、またはフューエルカット後にエンジン回転数を持ち上げるまでの反応時間中の場合には、前記反応時間が経過した以降で前記差回転数の絶対値が前記所定値以下になったときに前記クラッチ係合動作を開始する。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記クラッチ係合指令は、アクセルペダルがオン操作されたときまたは前記アイドル中に前記差回転数の絶対値が前記所定値以下になったときに発生する。

請求項３に係る発明は、請求項１または２において、前記エンジンを制御するエンジン制御装置から前記フューエルカット中である旨の情報を取得する。

請求項４に係る発明は、請求項１または２において、前記クラッチ係合指令が発生しかつ前記差回転数の絶対値が前記所定値以下になったときに、前記差回転数が正値である条件と前記エンジン回転数が減少しつつある条件とを満たす場合に前記フューエルカット中または前記反応時間中であると判定する。

請求項１に係るハイブリッド車両用駆動装置の発明では、ハイブリッド車両用駆動装置において、クラッチ係合指令が発生しかつモータ回転数からエンジン回転数を減算した差回転数の絶対値が所定値以下になったときに、エンジンの状態がアイドル中または吹上げ中の場合にはクラッチ係合動作を開始し、エンジンの状態がフューエルカット中または反応時間中の場合には反応時間が経過した以降で差回転数の絶対値が所定値以下になったときにクラッチ係合動作を開始する。一般的に、クラッチ係合指令が発生してからクラッチの駆動側部材と従動側部材との摩擦摺動が開始されるまでにある程度の係合時間が必要になる。ここで、エンジンの状態がアイドル中または吹上げ中の場合には、係合指令に前後してエンジン回転数をモータ回転数まで増加させる吹上げ指令を発すれば、フューエルの供給量を増やすことでエンジン回転数は短時間で迅速に増加する。したがって、クラッチ係合指令の発生後に直ちにクラッチ係合動作を開始すれば、係合時間が経過して摩擦摺動が開始するときの差回転数の絶対値は所定値よりも小さくなり、大きなショックは発生しない。

また、エンジンの状態がフューエルカット中または反応時間中の場合には、エンジンの出力軸はフライホイールなどの慣性によって逆駆動されており、エンジン回転数は急速に減少しつつある。そして、エンジン回転数をモータ回転数まで増加させる吹上げ指令を発しても、フューエルの供給を再開してエンジン回転数を増加に転じて持ち上げるまでの反応時間の間は差回転数が増加する。このため、クラッチ係合指令の発生後に直ちにクラッチ係合動作を開始すると、係合時間が経過して摩擦摺動が開始するときの差回転数が所定値よりも大きくなるおそれがある。本発明では、このおそれを回避するために、反応時間が経過して吹上げ中に移行するまでクラッチ係合動作を行わず、その後に差回転数の絶対値が所定値以下になったときにクラッチ係合動作を開始する。これにより、クラッチの摩擦摺動が開始するときの差回転は所定値よりも小さくなり、大きなショックは発生しない。

結局、請求項１に係る発明によれば、クラッチ係合指令が発生したときのエンジンの状態に応じてクラッチ係合動作の開始タイミングを制御するので、クラッチの摩擦摺動が開始されるときの差回転数の絶対値を常に所定値よりも小さくでき、大きなショックの発生しないクラッチ係合動作を実現できる。

請求項２に係る発明では、クラッチ係合指令は、アクセルペダルがオン操作されたときまたはアイドル中に差回転数の絶対値が所定値以下になったときに発生する。アクセルペダルのオン操作は、ドライバの加速要求を意味し、エンジンの状態がアイドル中、吹上げ中、およびフューエルカット中のいずれでも発生し得る。そして、通常は、加速要求に対応してエンジン回転数を増加させる吹上げ指令およびクラッチ係合指令が発生する。ここで、エンジンの状態がアイドル中の場合（場合１）および吹上げ中の場合（場合２）は、差回転数の変化に着目して所定値以下になったときにクラッチ係合動作を開始する。また、エンジンの状態がフューエルカット中の場合（場合３）および吹上げ指令によって反応時間中に移行した場合（場合４）には、反応時間が経過して吹上げ中に移行した後に差回転数の変化に着目して所定値以下になったときにクラッチ係合動作を開始する。

さらに、アイドル中にエンジン回転数はアイドル回転数で略一定となり、このときにモータ回転数が減少して差回転数が所定値以下になると、アクセルペダルのオン操作が無くともクラッチ係合指令が発生する。この場合（場合５）は、直ちにクラッチ係合動作を開始する。以上の５つのすべての場合で、クラッチの摩擦摺動が開始されるときの差回転数の絶対値を常に所定値よりも小さくできるので、大きなショックの発生しないクラッチ係合動作を実現できる。

請求項３に係る発明では、エンジンを制御するエンジン制御装置からフューエルカット中である旨の情報を取得する。これにより、フューエルカット中または反応時間中であることを正確に認識でき、クラッチ係合動作の開始タイミングを正しく制御できる。

請求項４に係る発明では、クラッチ係合指令が発生しかつ差回転数の絶対値が所定値以下になったときに、差回転数が正値である条件とエンジン回転数が減少しつつある条件とを満たす場合にフューエルカット中または反応時間中であると判定する。これにより、フューエルカット中である旨の情報を取得できなくとも、フューエルカット中または反応時間中であることを正確に認識でき、クラッチ係合動作の開始タイミングを正しく制御できる。

実施形態のクラッチ制御装置を含むハイブリッド車両用駆動装置の全体構成を模式的に示したブロック図である。 ハイブリッド車両用駆動装置の一動作例を説明するイメージ図である。 クラッチ制御装置の係合制御動作の処理フローを説明するフローチャートである。 実施形態のクラッチ制御装置の係合制御動作を説明するイメージ図であり、アイドル中にクラッチ係合指令が発生してエンジンの吹上げを要しない場合を示している。 実施形態のクラッチ制御装置の係合制御動作を説明するイメージ図であり、アイドル中にクラッチ係合指令が発生してエンジンの吹上げを要する場合を示している。 実施形態のクラッチ制御装置の係合制御動作を説明するイメージ図であり、フューエルカット中にクラッチ係合指令が発生してエンジンの吹上げを要する場合を示している。 従来技術のクラッチ制御装置の係合制御動作を説明するイメージ図であり、図６と同じ動作状況および同じタイミングでフューエルカット中にクラッチ係合指令が発生した場合を示している。

本発明の実施形態のハイブリッド車両用駆動装置のクラッチ制御装置について、図１〜図７を参考にして説明する。図１は、実施形態のクラッチ制御装置５を含むハイブリッド車両用駆動装置１の全体構成を模式的に示したブロック図である。図１において、太線は各装置間でトルクを伝達する機械的な回転連結を示し、細線の矢印は制御および検出信号の流れを示している。ハイブリッド車両用駆動装置１は、エンジン２、モータ３、クラッチ４、クラッチ制御装置５、および有段自動変速機６などにより構成されている。

エンジン２には、周知の一般的な方式・構造を有するもの、例えば、ガソリンを燃料として使用するガソリンエンジンや、軽油を燃料として使用するディーゼルエンジンなどを使用できる。エンジン２は、出力軸２１、スロットルバルブ２２、及びエンジン回転センサ２３を有し、エンジン制御装置２４によって制御される。出力軸２１は、ピストンにより回転駆動されるクランク軸と一体的に回転してトルクを出力する。出力軸２１には、慣性モーメントを増加させて回転を安定化するために、図略のフライホイールが付設されている。スロットルバルブ２２は、エンジン２の内部に空気を取り込む経路の途中に配設されており、その開度Ｓはエンジン制御装置２４により可変に制御される。エンジン回転センサ２３は、出力軸２１の近傍に配設されており、出力軸２１の回転数であるエンジン回転数ＮＥを検出してその検出信号を後述のハイブリッド制御装置７に送出する。

エンジン制御装置２４は、ハイブリッド制御装置７から吹上げ指令を受信すると、スロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御して吸気量を増加させる。これにより、フューエルを含んだ混合気の供給量が増加し、出力軸２１のエンジン回転数ＮＥが増加するようになっている。また、エンジン制御装置２４は、ハイブリッド制御装置７からフューエルカット指令を受信すると、スロットルバルブ２２を閉止してフューエルの供給を停止し、このとき出力軸２１の出力トルクは無くなる。通常、フューエルカット指令はアクセルペダル８１が戻されて大きな駆動力が不要なときに発生し、クラッチ４は断状態に解放される。したがって、フューエルカット中の出力トルクが無い状態で出力軸２１はフライホイールから逆駆動され、エンジン回転数ＮＥは急速に減少する。エンジン回転数ＮＥがアイドル回転数ＮＥｉまで減少すると、エンジン制御装置２４は、スロットルバルブ２２を開いて少量のフューエルの供給を再開し、アイドル回転数ＮＥｉを維持するアイドル中に移行する。

また、フューエルカット中にハイブリッド制御装置７から吹上げ指令を受信すると、エンジン制御装置２４は、スロットルバルブ２２を開いてフューエルの供給を再開し、開度Ｓを制御する。このとき、減少しつつあるエンジン回転数ＮＥを増加に転じて持ち上げるまでに必要とされる反応時間Ｔｅは、通常のエンジン動作中やアイドル中の反応時間と比較して大幅に長くなる。

モータ３は、ロータ３１およびステータ３２を有し、図略のモータ制御装置に制御されて車両を駆動する。モータ３には、例えば、ステータコアのスロットに巻線を巻回形成したステータ３２を外周側に配置し、ロータコアに永久磁石を埋め込んだロータ３１を軸心に配置した三相同期モータを用いることができる。ロータ３１は、クラッチ４の従動側部材４２に回転連結されて一体的に回転するようになっている。また、ロータ３１の近傍にはモータ回転センサ３３が配設されており、ロータ３１の回転数であるモータ回転数ＮＭを検出してその検出信号をハイブリッド制御装置７に送出する。なお、モータ３は、回生制動やエンジン２からの駆動による発電機能を併せ持つモータジェネレータであってもよい。

クラッチ４は、モータ３のロータ３１とエンジン２の出力軸２１とを接断の切り替え可能に回転連結する。クラッチ４には、例えば、エンジン２の出力軸２１に回転連結された駆動側部材４１と、ロータ３１に回転連結された従動側部材４２と、駆動側部材４１と従動側部材４２との間を接状態および断状態に切り替え動作させるクラッチアクチュエータ４３とを備えた湿式多板摩擦クラッチを用いることができる。当然ながら、駆動側部材４１の回転数はエンジン回転数ＮＥに常に一致し、従動側部材４２の回転数はモータ回転数ＮＭに常に一致する。クラッチ４は、駆動側部材４１と従動側部材４２とに差回転が有っても、両者４１、４２の摩擦摺動により同期回転を実現する機能を有している。また、クラッチアクチュエータ４３には、例えば、動作油を用いた油圧動作機構を用いることができる。クラッチ４の構成については公知の技術を適用でき、例えば、特開２００９−２０２７１３号や特開２００９−６７３５号に開示されている。

クラッチ制御装置５は、ハイブリッド制御装置７からのクラッチ係合指令およびクラッチ解放指令にしたがい、クラッチアクチュエータ４３を制御してクラッチ４の接状態と断状態の切り替え動作を制御する。ハイブリッド制御装置７でクラッチ係合指令が発生したとき、クラッチ制御装置５がこの係合指令を受信しクラッチアクチュエータ４３に指令を発するまでに制御のタイムラグが生じる。さらに、クラッチアクチュエータ４３が指令を受け取っても、動作油の移動時間や構造上の寸法裕度などの理由により、駆動側部材４１と従動側部材４２との摩擦摺動が開始されるまでに動作のタイムラグが生じる。本明細書では、制御および動作のタイムラグを加算して係合時間Ｔｃと称する。クラッチ制御装置５の係合制御動作と、これにしたがうクラッチ４の係合動作については後で詳述する。

有段自動変速機６は、モータ３のロータ３１に回転連結されており、図略の変速機制御装置に制御されて図略の変速機アクチュエータにより複数の変速段を選択的に切り替える。有段自動変速機６には、例えば、プラネタリ変速機構を組み込んだ構造の変速機や、複数の変速歯車組のうちの１組を選択的に噛合結合させる構造の変速機などを用いることができる。有段自動変速機６の入力軸６１は、ロータ３１に直接、あるいは図略のトルクコンバータを介して回転連結されている。また、有段自動変速機６の出力軸６２は、図略の差動装置を介して図略の駆動輪に回転連結されている。

ハイブリッド制御装置７は、車両の発進、走行、停止、および加減速を総括的に制御する制御装置である、ハイブリッド制御装置７は、エンジン制御装置２４、クラッチ制御装置５、図略のモータ制御装置および変速機制御装置の上位制御装置として機能し、下位の制御装置２４、４に対して指令を発信するとともに必要な情報を授受する。また、ハイブリッド制御装置７は、アクセルペダル８１の操作量を検出するアクセルセンサ８２から、操作量の相対値を意味するアクセル開度Ａｃの情報を取得する。さらに、ハイブリッド制御装置７は、車両の走行制御に必要な各種情報、例えば、車速Ｖや図略のブレーキペダルの操作量Ｂなどを取得する。

また、クラッチ制御装置５は、ハイブリッド制御装置７からクラッチ係合指令およびクラッチ解放指令を受信するとともに、エンジン回転数ＮＥおよびモータ回転数ＮＭの情報を受け取る。そしてモータ回転数ＮＭからエンジン回転数ＮＥを減算した差回転ΔＮが正値である条件と、エンジン回転数ＮＥが減少しつつある条件とを満たす場合にフューエルカット中または反応時間中であると判定する。なお、これに限定されず、クラッチ制御装置５は、エンジン制御装置２４から直接に、あるいはハイブリッド制御装置７を介して間接に、フューエルカット中である旨の情報を取得するようにしてもよい。

次に、クラッチ制御装置５の係合動作制御の基になるハイブリッド車両用駆動装置１の全体的な動作について例示説明する。図２は、ハイブリッド車両用駆動装置１の一動作例を説明するイメージ図である。図２で、縦軸は回転数Ｎ、横軸は時間ｔであり、エンジン回転数ＮＥの時間的変化が破線で示され、モータ回転数ＮＭの時間的変化が実線で示されている。

車両走行中にアクセルペダル８１がオフ操作されて車速Ｖが徐々に低下すると、図２の時刻ｔ１以前に示されるようにモータ回転数ＮＭおよびエンジン回転数ＮＥも徐々に減少する。すると、ハイブリッド制御装置７は、クラッチ制御装置５にクラッチ解放指令を発信し、エンジン制御装置２４にフューエルカット指令を発信する。クラッチ制御装置５は、クラッチ４を解放動作させて断状態とし、エンジン２の出力軸２１をロータ３１から切り離す。一方、エンジン制御装置２４は、スロットルバルブ２２を閉止してフューエルをカットする。これにより、時刻ｔ１でエンジン２の状態はフューエルカット中に移行する。時刻ｔ１以降では、エンジン回転数ＮＥは、車速Ｖにしたがって減少するモータ回転数ＮＭよりもさらに急峻に減少する。この結果、モータ回転数ＮＭからエンジン回転数ＮＥを減算した差回転ΔＮが増加する。

このことから解るように、エンジン回転数ＮＥがモータ回転数ＮＭよりも小さい条件、換言すれば差回転ΔＮが正値である条件と、エンジン回転数ＮＥが減少しつつある条件とが満たされると、フューエルカット中またはフューエルカット後の反応時間中であることを判定できる。

時刻ｔ２で、エンジン回転数ＮＥがアイドル回転数ＮＥｉまで減少すると、ハイブリッド制御装置７はエンジン制御装置２４にアイドル指令を発信する。エンジン制御装置２４は、スロットルバルブ２２を開き少量のフューエルの供給を再開してアイドル中に移行し、時刻ｔ２以降はエンジン回転数ＮＥをアイドル回転数ＮＥｉに維持する。

時刻ｔ３で、アイドル中にアクセルペダル８１がオン操作されてアクセル開度Ａｃが増加すると、ハイブリッド制御装置７は、エンジン制御装置２４に吹上げ指令を発信し、クラッチ制御装置５にクラッチ係合指令Ｃｃ（図中に▼で示す）を発信する。エンジン制御装置２４は、スロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御し、フューエルの供給量を増加させて短時間で吹上げ中に移行し、時刻ｔ３以降はエンジン回転数ＮＥを増加させる。一方、クラッチ制御装置５は、差回転ΔＮの変化に着目し、差回転ΔＮが所定値Ｎ０以下になった時刻にクラッチ係合動作を開始する。所定値Ｎ０は、クラッチ４で摩擦摺動が開始されても問題となる大きなショックが発生しないことを条件とし、適宜安全率を見込んで設定する。

なお、アクセル開度Ａｃが増加したときの吹上げ指令とクラッチ係合指令Ｃｃの時間的な前後関係は限定されない。吹上げ指令が先行する場合にクラッチ係合指令Ｃｃは吹上げ中に発生し、吹上げ指令が後行する場合にクラッチ係合指令Ｃｃはアイドル中に発生する。

時刻ｔ４で、増加しつつあるエンジン回転数ＮＥと減少しつつあるモータ回転数ＮＭとが略一致すると、ハイブリッド制御装置７はエンジン制御装置２４およびモータ制御装置に、互いに同期した回転数を維持する旨の指令を発信する。これにより、時刻ｔ４以降では、エンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭとが概ね同期して変化する。図２において、時刻ｔ１〜ｔ２の間がフューエルカット中、時刻ｔ２〜ｔ３の間がアイドル中、時刻ｔ３〜ｔ４の間が吹上げ中である。

次に、クラッチ制御装置５の係合制御動作の処理フローについて説明する。図３は、クラッチ制御装置５の係合制御動作の処理フローを説明するフローチャートである。図3のステップＳ１で、アクセルペダル８１がオン操作されたときなどにハイブリッド制御装置７からのクラッチ係合指令Ｃｃをクラッチ制御装置５が受信する。これにより、クラッチ制御装置５は、クラッチ４の係合制御動作を開始する。次のステップＳ２で、エンジン制御装置２４は、制御目標となる要求エンジン回転数を算出し、これにエンジン回転数ＮＥが一致するように制御する。

次に、ステップＳ３で、クラッチ制御装置５は、エンジン回転数ＮＥおよびモータ回転数ＮＭの情報を使用して、エンジン２の状態が吹上げ中またはアイドル中である条件が満たされているか否かを判定する。また、クラッチ制御装置５は、差回転ΔＮが所定値Ｎ０以下である条件が満たされているか否かを判定する。そして、両方の条件が満たされるまでステップＳ３を繰返して待機し、両方の条件が満たされとステップＳ４に進む。ステップＳ４では、クラッチ４の係合動作を開始し、クラッチ４が接状態に切り替わると処理フローを終了する。

次に、実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１のクラッチ制御装置５の係合制御動作と、これにしたがうクラッチ４の係合動作について詳述する。図４〜図６は、実施形態のクラッチ制御装置５の係合制御動作を説明するイメージ図であり、図４はアイドル中にクラッチ係合指令Ｃｃが発生してエンジンの吹上げを要しない場合、図５はアイドル中にクラッチ係合指令Ｃｃが発生してエンジンの吹上げを要する場合、図６はフューエルカット中にクラッチ係合指令Ｃｃが発生した場合をそれぞれ示している。図４〜図６は、図２におけるクラッチ４の断状態でクラッチ係合指令Ｃｃが発生した場合を例示し、その表記要領は図２と同一に揃えられており、以降では重複する説明は省略する。

図４において、時刻ｔ１でフューエルカット中に移行し、時刻ｔ２でアイドル中に移行した後、エンジン回転数ＮＥはアイドル回転数ＮＥｉに維持され、モータ回転数ＮＭは減少しつつある。そして、時刻ｔ５で、差回転ΔＮ（＝ＮＭ−ＮＥｉ）が所定値Ｎ０以下になると、ハイブリッド制御装置７は、クラッチ制御装置５にクラッチ係合指令Ｃｃを発信する（図中に▼で示す）。ここで、クラッチ係合指令Ｃｃが発生した条件と、差回転ΔＮが所定値Ｎ０以下である条件とが満たされ、エンジン２の状態がアイドル中であるので、クラッチ制御装置５は直ちにクラッチ係合動作を開始する。

時刻ｔ５以降もモータ回転数ＮＭは減少し続け、時刻ｔ６でモータ回転数ＮＭがアイドル回転数ＮＥｉに略一致する。すると、ハイブリッド制御装置７はエンジン制御装置２４およびモータ制御装置に、互いに同期した回転数を維持する旨の指令を発信する。これにより、時刻ｔ６以降では、エンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭとがアイドル回転数ＮＥｉで概ね同期する。そして、時刻ｔ５からクラッチ４の係合時間Ｔｃを経過した後の時刻ｔ７でクラッチ４の摩擦摺動が開始され（図中に▼で示す）、接状態とされる。摩擦摺動の開始時にエンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭとは既に概ね同期しているため、大きなショックは発生しない。

次に、図５において、時刻ｔ１でフューエルカット中に移行し、時刻ｔ２でアイドル中に移行した後、エンジン回転数ＮＥはアイドル回転数ＮＥｉに維持され、モータ回転数ＮＭは減少しつつある。そして、時刻ｔ８で、アイドル中にアクセルペダル８１がオン操作されてアクセル開度Ａｃが増加すると、ハイブリッド制御装置７は、エンジン制御装置２４に吹上げ指令を発信し、クラッチ制御装置５にクラッチ係合指令Ｃｃを発信する。エンジン制御装置２４は、直ちにスロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御し、フューエルの供給量を増加させて短時間で吹上げ中に移行し、時刻ｔ８以降はエンジン回転数ＮＥを増加させる。一方、クラッチ制御装置５では、クラッチ係合指令Ｃｃが発生した条件は満たされるが、差回転ΔＮが所定値Ｎ０以下である条件が満たされていない。したがって、クラッチ制御装置５は、クラッチ係合動作を開始せず、差回転ΔＮの変化に着目する。

そして、時刻ｔ８以降エンジン回転数ＮＥが増加し、時刻ｔ９で差回転ΔＮが所定値Ｎ０以下になると、クラッチ制御装置５はクラッチ係合動作を開始する。その後の時刻ｔ１０で、減少しつつあるモータ回転数ＮＭと増加するエンジン回転数ＮＥとが概ね同期すると、ハイブリッド制御装置７はエンジン制御装置２４およびモータ制御装置に、互いに同期した回転数を維持する旨の指令を発信する。そして、時刻ｔ９からクラッチ４の係合時間Ｔｃを経過した後の時刻ｔ１１で、クラッチ４の摩擦摺動が開始され、接状態とされる。摩擦摺動の開始時にエンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭとは既に概ね同期しているため、大きなショックは発生しない。

また、図６においては、時刻ｔ１でフューエルカット中に移行し、その後にモータ回転数ＮＭが減少しつつありさらにエンジン回転数ＮＥが急峻に減少しつつある時刻ｔ１２で、フューエルカット中にアクセルペダル８１がオン操作されてアクセル開度Ａｃが増加している。すると、ハイブリッド制御装置７は、エンジン制御装置２４に吹上げ指令を発信し、クラッチ制御装置５にクラッチ係合指令Ｃｃを発信する。エンジン制御装置２４は、スロットルバルブ２２を開くように制御してフューエルの供給を再開するが、前述したように、急峻に減少しつつあるエンジン回転数ＮＥが増加に転じて持ち上げられるまでには反応時間Ｔｅが必要になり、エンジン２の状態は反応時間中に移行する。

なお、このときの吹上げ指令とクラッチ係合指令Ｃｃの時間的な前後関係は限定されない。吹上げ指令が先行する場合にクラッチ係合指令Ｃｃは反応時間中に発生し、吹上げ指令が後行する場合にクラッチ係合指令Ｃｃはフューエルカット中に発生する。

一方、クラッチ制御装置５では、時刻ｔ１２でクラッチ係合指令Ｃｃが発生した条件は満たされるが、差回転ΔＮが所定値Ｎ０以下であるか否かに関わらず、フューエルカット中または反応時間中であることからクラッチ係合動作は開始せず、反応時間Ｔｅが経過するまで待機する。反応時間Ｔｅは、予め一覧表形式のマップなどで設定しておいてもよく、あるいは、エンジン回転数ＮＥの変化に着目して増加に転じたタイミングを反応時間Ｔｅの終了と判定するようにしてもよい。

クラッチ制御装置５は、反応時間Ｔｅが経過してエンジン回転数ＮＥが増加に転じた時刻ｔ１３以降に差回転ΔＮの変化に着目し、時刻ｔ１４で差回転ΔＮが所定値Ｎ０以下になると、クラッチ係合動作を開始する。その後、時刻ｔ１５で、減少しつつあるモータ回転数ＮＭと増加するエンジン回転数ＮＥとが概ね同期すると、ハイブリッド制御装置７はエンジン制御装置２４およびモータ制御装置に互いに同期した回転数を維持する旨の指令を発信する。そして、時刻ｔ１４からクラッチ４の係合時間Ｔｃを経過した後の時刻ｔ１６で、クラッチ４の摩擦摺動が開始され、接状態とされる。摩擦摺動の開始時にエンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭとは既に概ね同期しているため、大きなショックは発生しない。

次に、実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１のクラッチ制御装置５の効果について、従来技術と比較して説明する。図７は、従来技術のクラッチ制御装置の係合制御動作を説明するイメージ図であり、図６と同じ動作状況および同じタイミングでフューエルカット中にクラッチ係合指令Ｃｃが発生した場合を示している。

図７において、時刻ｔ１でフューエルカット中に移行し、その後にモータ回転数ＮＭが減少しつつありさらにエンジン回転数ＮＥが急峻に減少しつつある時刻ｔ１２で、フューエルカット中にアクセルペダル８１がオン操作されてアクセル開度Ａｃが増加している。すると、ハイブリッド制御装置７は、エンジン制御装置２４に吹上げ指令を発信し、クラッチ制御装置にクラッチ係合指令Ｃｃを発信する。エンジン制御装置２４は、スロットルバルブ２２を開くように制御してフューエルの供給を再開するが、前述したように、急峻に減少しつつあるエンジン回転数ＮＥが増加に転じて持ち上げられるまでには、反応時間Ｔｅが必要になり、エンジン２の状態は反応時間中に移行する。

図７の従来技術では、クラッチ制御装置は、クラッチ係合指令Ｃｃが発生したときに、エンジン２の状態に無関係に差回転ΔＮが所定値Ｎ０以下であれば、時刻１２で直ちにクラッチ係合動作を開始する。すると、時刻１２からクラッチ４の係合時間Ｔｃを経過した後の時刻ｔ１７で、クラッチ４の摩擦摺動が開始され、接状態とされる。

一方、エンジン２では、時刻１２でフューエルカットによりエンジン回転数ＮＥがモータ回転数ＮＭに対して急速に減少しており、吹上げ指令を受信した後に反応時間Ｔｅを経過する時刻ｔ１３までエンジン回転数ＮＥが減少する。その後、エンジン回転数ＮＥは増加に転じるが、摩擦摺動が開始される時刻ｔ１７に間に合うか否かは不明であり、差回転ΔＮが大きくなって、ショックの発生するおそれが解消されない。図７の例では、摩擦摺動が開始される時刻ｔ１７において、差回転ΔＮｘは所定値Ｎ０よりも大きくなっており、大きなショックが発生する。

また、図４および図５に例示されるように、エンジン２の状態がアイドル中または吹上げ中にクラッチ係合指令Ｃｃが発生した場合には、従来技術と実施形態とでクラッチ制御装置５のクラッチ係合制御の方法は一致する。

以上説明したように、本実施形態では、クラッチ係合指令Ｃｃが発生したときにエンジン２の状態がアイドル中または吹上げ中の場合には従来技術と同じクラッチ係合制御を行う。また、クラッチ係合指令Ｃｃが発生したときのエンジンの状態がフューエルカット中または反応時間中の場合に、従来技術では差回転ΔＮが所定値Ｎ０よりも小さい条件でクラッチ係合動作を開始するのに対し、実施形態では反応時間Ｔｅが経過するまで待機し、吹上げ中に移行した以降で差回転ΔＮが所定値Ｎ０よりも小さくなったときにクラッチ係合動作を開始する。これにより、本実施形態ではクラッチ４の摺動摩擦が開始されるときに差回転ΔＮが所定値Ｎ０よりも大きくなるおそれを解消でき、大きなショックの発生しないクラッチ係合動作を実現できる。

また、クラッチ制御装置５は、クラッチ係合指令Ｃｃが発生しかつ差回転ΔＮが所定値Ｎ０以下になったときに、差回転ΔＮが正値である条件とエンジン回転数ＮＥが減少しつつある条件とを満たす場合にフューエルカット中または反応時間中であると判定している。これにより、フューエルカット中である旨の情報を取得できなくとも、フューエルカット中または反応時間中であることを正確に認識でき、クラッチ係合動作の開始タイミングを正しく制御できる。

なお、本実施形態で説明したクラッチ制御装置５とハイブリッド制御装置７との機能分担は一例であって、クラッチ制御装置５のハードウェアおよびソフトウェアには様々な応用、変形が可能である。

１：ハイブリッド車両用駆動装置
２：エンジン
２１：出力軸 ２２：スロットルバルブ
２３：エンジン回転センサ ２４：エンジン制御装置
３：モータ
３１：ロータ ３２：ステータ ３３：モータ回転センサ
４：クラッチ
４１：駆動側部材 ４２：従動側部材 ４３：クラッチアクチュエータ
５：クラッチ制御装置
６：有段自動変速機 ６１：入力軸 ６２：出力軸
７：ハイブリッド制御装置
８１：アクセルペダル ８２：アクセルセンサ
Ｃｃ：クラッチ係合指令
ＮＥ：エンジン回転数 ＮＥｉ：アイドル回転数 ＮＭ：モータ回転数
ΔＮ：差回転 Ｎ０：所定値
Ｔｃ：クラッチの係合時間 Ｔｅ：エンジンの反応時間

Claims (4)

1. ロータおよびステータを有して車両を駆動するモータと、前記ロータとエンジンの出力軸とを接断の切り替え可能に回転連結するクラッチと、前記ロータに回転連結されてアクチュエータにより複数の変速段を選択的に切り替える有段自動変速機と、を備えるハイブリッド車両用駆動装置において、前記クラッチの接状態と断状態の切り替え動作を制御するクラッチ制御装置であって、
   前記クラッチを前記断状態から前記接状態へ係合動作させるクラッチ係合動作を要求するクラッチ係合指令が発生し、かつ前記ロータの回転数であるモータ回転数から前記エンジンの出力軸の回転数であるエンジン回転数を減算した差回転数の絶対値が所定値以下になったときにおける前記エンジンの状態が、アイドル中または吹上げ中の場合には前記クラッチ係合動作を開始し、
   前記クラッチを前記断状態から前記接状態へ係合動作させるクラッチ係合動作を要求するクラッチ係合指令が発生し、かつ前記ロータの回転数であるモータ回転数から前記エンジンの出力軸の回転数であるエンジン回転数を減算した差回転数の絶対値が所定値以下になったときにおける前記エンジンの状態が、フューエルカット中、またはフューエルカット後にエンジン回転数を持ち上げるまでの反応時間中の場合には、前記反応時間が経過した以降で前記差回転数の絶対値が前記所定値以下になったときに前記クラッチ係合動作を開始するハイブリッド車両用駆動装置のクラッチ制御装置。
2. 請求項１において、
   前記クラッチ係合指令は、アクセルペダルがオン操作されたときまたは前記アイドル中に前記差回転数の絶対値が前記所定値以下になったときに発生するハイブリッド車両用駆動装置のクラッチ制御装置。
3. 請求項１または２において、前記エンジンを制御するエンジン制御装置から前記フューエルカット中である旨の情報を取得するハイブリッド車両用駆動装置のクラッチ制御装置。
4. 請求項１または２において、前記クラッチ係合指令が発生しかつ前記差回転数の絶対値が前記所定値以下になったときに、前記差回転数が正値である条件と前記エンジン回転数が減少しつつある条件とを満たす場合に前記フューエルカット中または前記反応時間中であると判定するハイブリッド車両用駆動装置のクラッチ制御装置。

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