JP2005318768A - ハイブリッド車のエンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低温状態でのエンジン始動時、小型バッテリとしながら、容易なエンジン始動性を確保することができるハイブリッド車のエンジン始動制御装置を提供すること。
【解決手段】 エンジンＥと、バッテリ４を電源とする第１モータジェネレータMG1および第２モータジェネレータMG2と、出力軸OUTとが連結された駆動力合成変速機TMを備えたハイブリッド車において、低温始動時、全てのクラッチ・ブレーキEC,LB,HC,HLBを解放し、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを互いに逆方向に所定時間空回りさせた後、エンジンＥを始動するエンジン始動制御手段を設けた。
【選択図】 図６

Description

本発明は、エンジンと、バッテリを電源とする少なくとも１つのモータと、出力部材とが連結された駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車のエンジン始動制御装置に関する。

従来、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２８０８号公報

しかしながら、上記従来のハイブリッド車において、低温状態でエンジンを始動しようとするときには、エンジン及びエンジンが連結されている駆動力合成変速機内のフリクションが増加し、エンジン始動トルクとして大きなトルクを必要とする。また、低温時にはバッテリ出力特性が低下することにより、低温時にエンジン始動性を確保するにはバッテリサイズの増加が必要になってしまう、という問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、低温状態でのエンジン始動時、小型バッテリとしながら、容易なエンジン始動性を確保することができるハイブリッド車のエンジン始動制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジンと、バッテリを電源とする少なくとも１つのモータと、出力部材とが連結された駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
低温始動時、前記モータを所定時間空回りさせた後、エンジンを始動するエンジン始動制御手段を設けた。

よって、本発明のハイブリッド車にあっては、エンジン始動制御手段において、低温始動時、モータを所定時間空回りさせた後、エンジンが始動される。つまり、モータの空回りにより、駆動力合成変速機内での攪拌抵抗により変速機温度が上昇し、駆動力合成変速機のフリクションが低下、言い換えると、エンジン始動のための必要トルクが低下する。また、モータ空回り駆動によりバッテリが放電することで、バッテリ温度が上昇し、バッテリ出力が常温並に回復する。この結果、低温状態でのエンジン始動時、小型バッテリとしながら、容易なエンジン始動性を確保することができる。

以下、本発明のハイブリッド車のエンジン始動制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、ハイブリッド車の駆動系構成を説明する。
図１は実施例１のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1（第１モータ）と、第２モータジェネレータMG2（第２モータ）と、出力軸OUT（出力部材）と、駆動力合成変速機TMと、を備えている。前記駆動力合成変速機TMは、第１遊星歯車PG1（第１差動装置）と、第２遊星歯車PG2（第２差動装置）と、第３遊星歯車PG3（第３差動装置）と、エンジンクラッチECと、ローブレーキLB（第１摩擦締結要素）と、ハイクラッチHC（第２摩擦締結要素）と、ハイローブレーキHLB（第３摩擦締結要素）と、を有する。

前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度などが制御される。

前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、永久磁石を埋設したロータと、ステータコイルが巻き付けられたステータと、を有する同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流をそれぞれのステータコイルに印加することにより独立に制御される。

前記駆動力合成変速機TMの第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3とは、何れも２自由度３要素のシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギヤR3と、によって構成されている。

前記第１サンギヤS1と前記第２サンギヤS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギヤR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTと各係合要素EC,LB,HC,HLBの連結関係について説明する。
前記第１回転メンバM1（S1,S2）には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。
前記第２回転メンバM2（R1,R3）には、入出力要素の何れにも連結されていない。
前記第３回転メンバM3（PC2,R3）には、エンジンクラッチECを介してエンジンＥが連結されている。
前記第１ピニオンキャリアPC1には、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2が連結されている。また、ローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第２リングギヤR2には、第１モータジェネレータMG1が連結されている。また、ハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第３ピニオンキャリアPC3には、出力軸OUTが連結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。

上記連結関係により、図２に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデル（第１遊星歯車PG1のレバー(1)、第２遊星歯車PG2のレバー(2)、第３遊星歯車PG3のレバー(3)）を導入することができる。ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギヤ、キャリア、サンギヤ等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを、エンジン入力回転要素である第３回転メンバM3（PC2,R3）に入力する。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、図２に示すように、締結によりロー側変速比を分担する「ローギヤ固定モード」と「ロー側無段変速モード」を実現する。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりハイ側変速比を分担する「２速固定モード」と「ハイ側無段変速モード」と「ハイギヤ固定モード」を実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側の「ローギヤ固定モード」とし、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側の「ハイギヤ固定モード」とする。

次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した３相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。

前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギヤ回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。

次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。

走行モードとしては、ローギヤ固定モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイギヤ固定モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

前記５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。

よって、図２（EVモード関連の５つの走行モード）及び図３（HEVモード関連の５つの走行モード）に示すように、「EVモード」と「HEVモード」とを合わせると「１０の走行モード」が実現されることになる。ここで、図２(a)は「EV-Lowモード」の共線図、図２(b)は「EV-Low-iVTモード」の共線図、図２(c)は「EV-2ndモード」の共線図、図２(d)は「EV-High-iVTモード」の共線図、図２(e)は「EV-Highモード」の共線図である。また、図３(a)は「HEV-Lowモード」の共線図、図３(b)は「HEV-Low-iVTモード」の共線図、図３(c)は「HEV-2ndモード」の共線図、図３(d)は「HEV-High-iVTモード」の共線図、図３(e)は「HEV-Highモード」の共線図である。

前記「Lowモード」は、図２(a)及び図３(a)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られるローギヤ固定モードである。
前記「Low-iVTモード」は、図２(b)及び図３(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られるロー側無段変速モードである。
前記「2ndモード」は、図２(c)及び図３(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる２速固定モードである。
前記「High-iVTモード」は、図２(d)及び図３(d)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られるハイ側無段変速モードである。
前記「Highモード」は、図２(e)及び図３(e)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られるハイギヤ固定モードである。

そして、前記「１０の走行モード」のエンジン始動制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、例えば、図４に示すような前記「１０の走行モード」を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両走行時等においては、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検出値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。なお、図４は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、図５に示すように、エンジンＥの始動・停止と、エンジンクラッチECを締結・解放する制御が実行される。

また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、図５に示すON/OFF作動表にしたがって行われる。また、走行モードを遷移する制御のうち、例えば、エンジンＥの始動・停止とクラッチやブレーキの締結・解放が同時に必要な場合や、複数のクラッチやブレーキの締結・解放が必要な場合や、エンジンＥの始動・停止またはクラッチやブレーキの締結・解放に先行してモータジェネレータ回転数制御が必要な場合等においては、予め決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。

次に、作用を説明する。

［エンジン始動制御処理］
図６は実施例１の統合コントローラ６において実行されるエンジン始動制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する（エンジン始動制御手段）。

ステップＳ１では、極低温か否かを判断し、YESの場合はステップＳ２へ移行し、NOの場合はステップＳ５へ移行する。
ここで、「極低温」の判断は、例えば、駆動力合成変速機油温センサやエンジン冷却水温センサや外気温センサ等からの温度検出値Ｔが、エンジンＥの始動が可能な最低温度として設定した制御開始温度しきい値Ｔset（例えば、０℃）以下である場合に「極低温」と判断する。

ステップＳ２では、ステップＳ１において極低温であるとの判断に基づき、全てのクラッチ・ブレーキEC,LB,HC,HLBを解放とし、ステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３では、ステップＳ２での全てのクラッチ・ブレーキEC,LB,HC,HLBの解放制御に引き続き、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを互いに逆方向に空転させ、ステップＳ４へ移行する。

ステップＳ４では、ステップＳ３でのモータジェネレータ空転制御に基づき、タイマ値TIMが、TIM＝TIM＋１（TIM初期値は０）の式によりステップＳ４を経過する毎に１づつカウントアップされ、ステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５では、ステップＳ４で計算されたタイマ値TIMに基づき、タイマ値TIMが設定タイマ値TIMset以上であるか否かを判断し、YESの場合はステップＳ６へ移行し、NOの場合はステップＳ３へ戻り、モータジェネレータ空転制御を継続する。
ここで、「設定タイマ値TIMset」は、例えば、数秒という固定値により与えても良いし、また、温度検出値Ｔに基づき低温であるほど長い時間による可変値により与えても良い。

ステップＳ６では、ステップＳ５でのTIM≧TIMsetであるとの判断に基づき、タイマ値TIMをリセット（TIM＝０）し、ステップＳ７へ移行する。

ステップＳ７では、ステップＳ１での極低温ではないとの判断、または、ステップＳ６でのタイマ値リセットに基づき、エンジンＥを始動し、エンドへ移行する。

［極低温状態でのエンジン始動時の課題］
特開２００３−３２８０８号公報には、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド駆動装置が記載されている。これによりエンジン出力に対してモータジェネレータ側が負担するトルクを小さくしてその小型化を図れると共に、モータジェネレータを通過するエネルギがより低減することから、駆動装置としての伝達効率が向上する。

このハイブリッド駆動装置では、走行モードとして、エンジンを用いる「HEVモード」と、エンジンを用いない「EVモード」があり、発進時に「HEVモード」が選択されたり、または、「EVモード」の選択後に「HEVモード」が選択されると、エンジンを始動させる必要がある。

しかし、極低温時にエンジン始動させようとすると、下記の問題がある。
(1)低温時のオイル粘度増加等により、エンジンフリクションが増加する。
(2)低温時のオイル粘度増加等により、駆動力合成変速機内フリクションが増加する。
(3)低温時には化学反応の遅れによりバッテリ出力特性が低下する。
以上の問題により、極低温時にエンジン始動させようとすると、上記(1),(2)の問題により、エンジン始動のための必要トルクが増加する。また、上記(3)の問題により、極低温時にエンジン始動に十分なバッテリ出力特性とした場合には、大きなバッテリ容量を必要とする。

［エンジン始動制御作用］
これに対し、実施例１のハイブリッド車のエンジン始動制御装置にあっては、低温始動時、全てのクラッチ・ブレーキEC,LB,HC,HLBを解放し、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを互いに逆方向に所定時間空回りさせた後、エンジンＥを始動するエンジン始動制御手段を設けることで、上記課題を解決した。

すなわち、極低温状態ではないエンジン始動時には、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ７→エンドへと進む流れとなり、エンジン始動トルクが低いし、バッテリ出力も十分であるため、直ちに両モータジェネレータMG1,MG2のうち、少なくとも一方のモータジェネレータをスタータモータとしてエンジンＥが始動される。

一方、極低温状態でのエンジン始動時には、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進み、ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５の流れを繰り返し、ステップＳ５の時間条件が成立したらステップＳ６→ステップＳ７へと進む。

この極低温状態でのエンジン始動制御処理では、ステップＳ２において、全てのクラッチ・ブレーキEC,LB,HC,HLBが解放とされ、ステップＳ３において、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを互いに逆方向に空転させ、ステップＳ４〜ステップＳ６において、空転開始からのタイマ値TIMが設定タイマ値TIMsetとなるまでは第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との逆方向空転を継続し、タイマ値TIMが設定タイマ値TIMsetになると、ステップＳ７において、エンジンＥを始動する。

以下、極低温時のエンジン始動制御作用をより詳しく説明する。
まず、エンジンフリクションと駆動力合成変速機フリクションによるトルクの温度特性とモータ出力の温度特性について、図７を用いて説明する。
エンジンフリクションの温度特性は、図７のエンジンフリクション特性に示すように、極低温時にはオイル粘度が高く、温度が増加するにしたがってオイル粘度が徐々に低くなることにより、エンジンフリクションはオイル粘度に沿った特性となる。
次に、駆動力合成変速機内フリクション（Ｔ／Ｍフリクション）の温度特性は、図７のＴ／Ｍフリクション特性に示すように、極低温時にはオイル粘度が高く、温度が増加するにしたがってオイル粘度が徐々に低くなることにより、Ｔ／Ｍフリクションはオイル粘度に沿った特性となる。
よって、エンジンＥを始動させるためにはエンジンフリクションとＴ／Ｍフリクションに打ち勝つトルクが必要となり、エンジン始動のための総始動必要トルクは、エンジンフリクションとＴ／Ｍフリクションとの和になる。つまり、図７の総始動必要トルク特性に示すように、温度が高くなるほど総始動必要トルクが低くなる特性を示す。
一方、モータ出力（バッテリ能力）の温度特性は、極低温時には化学反応の遅れによりバッテリ出力が低下し、温度が増加するにしたがってバッテリ出力が徐々に高くなることにより、図７にモータ出力特性に示すように、モータ出力は温度が高くなるほど比例的に高くなる特性となる。
したがって、図７に示すように、総始動必要トルク特性とモータ出力特性とが交差する交点以上の温度領域（例えば、-10℃以上の領域）がエンジン始動可能領域となる。

上記トルク特性に対し、例えば、図８に示すように、空転開始温度をtaとし、全てのクラッチ・ブレーキEC,LB,HC,HLBを解放とし、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを互いに逆方向に空転させることで、駆動力合成変速機TM内での大きなオイル攪拌抵抗により変速機温度が上がり、空転開始温度taから空転後のＴ／Ｍ温度tbまで温度上昇する。この変速機温度の上昇に伴い、駆動力合成変速機TM内のフリクションは、図８の点線特性に示すように低下し、併せて、エンジン始動のための総始動必要トルクが低下する。
よって、空転開始温度taでのエンジンＥの始動は困難であるのに対し、空転後は総始動必要トルクの低下により、容易にエンジンＥを始動させることができる。

また、上記モータ出力特性に対し、例えば、図８に示すように、空転開始温度をtaとし、全てのクラッチ・ブレーキEC,LB,HC,HLBを解放とし、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを互いに逆方向に空転させることで、バッテリ４からの放電により第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とが空転のために駆動されることで、空転開始温度taから空転後のバッテリ温度tcまでバッテリ温度が上昇する。このバッテリ温度の上昇に伴い、モータ出力点は、図８の実線で示すモータ出力特性に沿って上昇し、空転後のモータ出力可能点として常温並の高い値を得ることができる。
よって、空転開始温度taでの低い値によるモータ出力可能点でエンジン始動に十分なバッテリ出力を出せるようにする場合には、大きなバッテリ容量を必要とし、バッテリ自体も大型化するのに対し、空転後はバッテリ出力の増加により常温並のバッテリ出力が得られることで、小型バッテリでもエンジン始動に十分なバッテリ出力を出せることになり、バッテリ容量を小さくできる。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車のエンジン始動制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) エンジンＥと、バッテリ４を電源とする少なくとも１つのモータと、出力部材とが連結された駆動力合成変速機TMを備えたハイブリッド車において、低温始動時、前記モータを所定時間空回りさせた後、エンジンＥを始動するエンジン始動制御手段を設けたため、低温状態でのエンジン始動時、小型バッテリとしながら、容易なエンジン始動性を確保することができる。

(2) 前記モータとして、第１モータと第２モータとを設け、前記駆動力合成変速機TMは、差動歯車を有する変速機であり、前記エンジン始動制御手段は、低温始動時、前記第１モータと第２モータを互いに逆方向に所定時間空回りさせるため、第１モータと第２モータとの相対回転速度差が大きくて、変速機内オイルの攪拌効果が高まり、短時間にて変速機内オイルを温度上昇させることができる。

(3) 前記駆動力合成変速機TMは、差動歯車と、複数の走行モードを切り替える摩擦締結要素を有する変速機であり、前記エンジン始動制御手段は、低温始動時、全ての摩擦締結要素を解放した後、モータを所定時間空回りさせるため、複数の走行モードを切り替える摩擦締結要素を有する変速機の場合、モータ空回り抵抗を最小に抑えることができる。

(4) 前記駆動力合成変速機TMは、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンＥからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを連結した変速機であるため、両モータジェネレータMG1,MG2を空回りさせたとき、慣性の大きな出力部材を中心として共線図上のレバーが傾き、両モータジェネレータMG1,MG2による高速での空回り回転を許容することで、差動要素の回転により変速機内オイルの攪拌効果が高まり、短時間にて変速機内オイルを温度上昇させることができる。

(5) 前記駆動力合成変速機TMは、２自由度３要素の第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3により構成され、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で内側に配列される要素と前記第３遊星歯車PG3の共線図上で一端に配列される要素とを連結してエンジンＥを割り当て、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素に第１モータジェネレータMG1を割り当て、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で一端に配列される要素と前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素とを連結して第２モータジェネレータMG2を割り当て、前記第３遊星歯車PG3の共線図上で内側に配列される要素に出力軸OUTを割り当て、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で他端に配列される要素と前記第３遊星歯車PG3の共線図上で他端に配列される要素とを第２回転メンバM2により連結し、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で内側に配列される要素と変速機ケースTCとの間にローブレーキLBを設け、前記第２モータジェネレータMG2が割り当てられる要素と前記第２回転メンバM2との間にハイクラッチHCを設け、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素と変速機ケースTCとの間にハイローブレーキHLBを設けたため、エンジンＥを用いた走行モードである「HEV-Lowモード」や「HEV-Low-iVTモード」を選択しての低温状態での発進時において、バッテリ容量を増大させることなく、容易な始動性によりエンジンＥを始動させることができる。

以上、本発明のハイブリッド車のエンジン始動制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、モータジェネレータ空転制御の終了時期をタイマ値管理により行う例を示したが、温度検出値が予め設定した制御終了温度しきい値以上になると、モータジェネレータ空転制御の終了し、エンジンを始動させるというように、温度管理により行うようにしても良い。

実施例１のハイブリッド車のエンジン始動制御装置は、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成された差動装置を有する駆動力合成変速機の例を示したが、例えば、特開２００３−３２８０８号公報等に記載されているようにラビニョウ型遊星歯車により構成された差動装置を有する駆動力合成変速機にも適用することができるし、それ以外であっても、エンジンと少なくとも１つのモータと、出力部材とが連結される駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車には適用することができる。

実施例１のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系及び制御系を示す全体システム図である。 実施例１のハイブリッド車において電気自動車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のハイブリッド車においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のハイブリッド車において走行モードの選択に用いられる走行モードマップの一例を示す図である。 実施例１のハイブリッド車において「１０の走行モード」でのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキの作動表である。 実施例１の統合コントローラにおいて実行されるエンジン始動制御処理の流れを示すフローチャートである。 ハイブリッド車でのエンジンフリクションと駆動力合成変速機フリクションによる総始動必要トルクの温度特性とモータ出力の温度特性を示す図である。 実施例１のハイブリッド車で低温時のエンジン始動制御が行われる場合の作用を説明するためのエンジンフリクションと駆動力合成変速機フリクションによる総始動必要トルクの温度特性とモータ出力の温度特性を示す図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
TM 駆動力合成変速機
MG1 第１モータジェネレータ（第１モータ）
MG2 第２モータジェネレータ（第２モータ）
OUT 出力軸（出力部材）
PG1 第１遊星歯車（第１差動装置）
PG2 第２遊星歯車（第２差動装置）
PG3 第３遊星歯車（第３差動装置）
EC エンジンクラッチ
LB ローブレーキ（第１摩擦締結要素）
HC ハイクラッチ（第２摩擦締結要素）
HLB ハイローブレーキ（第３摩擦締結要素）
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ インバータ
４ バッテリ
５ 油圧制御装置
６ 統合コントローラ
７ アクセル開度センサ
８ 車速センサ
９ エンジン回転数センサ
１０ 第１モータジェネレータ回転数センサ
１１ 第２モータジェネレータ回転数センサ
１２ 第３リングギヤ回転数センサ

Claims (5)

1. エンジンと、バッテリを電源とする少なくとも１つのモータと、出力部材とが連結された駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
   低温始動時、前記モータを所定時間空回りさせた後、エンジンを始動するエンジン始動制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
   前記モータとして、第１モータと第２モータとを設け、
   前記駆動力合成変速機は、差動歯車を有する変速機であり、
   前記エンジン始動制御手段は、低温始動時、前記第１モータと第２モータを互いに逆方向に所定時間空回りさせることを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
   前記駆動力合成変速機は、差動歯車と、複数の走行モードを切り替える摩擦締結要素を有する変速機であり、
   前記エンジン始動制御手段は、低温始動時、全ての摩擦締結要素を解放した後、モータを所定時間空回りさせることを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
   前記駆動力合成変速機は、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結した変速機であることを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
   前記駆動力合成変速機は、２自由度３要素の第１差動装置と第２差動装置と第３差動装置により構成され、
   前記第２差動装置の共線図上で内側に配列される要素と前記第３差動装置の共線図上で一端に配列される要素とを連結してエンジンを割り当て、前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素に第１モータジェネレータを割り当て、前記第１差動装置の共線図上で一端に配列される要素と前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素とを連結して第２モータジェネレータを割り当て、前記第３差動装置の共線図上で内側に配列される要素に出力部材を割り当て、
   前記第１差動装置の共線図上で他端に配列される要素と前記第３差動装置の共線図上で他端に配列される要素とを直結要素により連結し、前記第１差動装置の共線図上で内側に配列される要素と変速機ケースとの間に第１摩擦締結要素を設け、第２モータジェネレータが割り当てられる要素と前記直結要素との間に第２摩擦締結要素を設け、前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素と変速機ケースとの間に第３摩擦締結要素を設けたことを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
   

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