JP2007069789A - ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するとき、エンジンを始動できる回転状態を確保しながら、第１クラッチの耐久性劣化を抑制すると共に、燃費を向上させる。
【解決手段】 エンジンＥとモータジェネレータMGとの間にトルク容量を連続的に変更可能な第１クラッチCL1を介装すると共に前記モータジェネレータMGと駆動輪RL,RRとの間に有段階もしくは無段階に変速比を変更する変速機ATを介装する。前記第１クラッチCL1を開放しEVモードでの走行中、HEVモードへのモード遷移要求があった場合、前記第１クラッチCL1の引き摺りトルクにより停止状態のエンジンＥをすり上げ始動する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EVモードでの走行中にHEVモードへモード遷移するとき、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数に近づくように前記変速機ATの変速比を制御する手段とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンとモータジェネレータとの間にトルク容量を連続的に変更可能な第１クラッチを介装すると共に前記モータジェネレータと駆動輪との間に有段階もしくは無段階に変速比を変更する変速機を介装してハイブリッド駆動系を構成したハイブリッド車両のエンジン始動制御装置に関する。

従来、エンジンとモータジェネレータとの間に介在する第１クラッチの引き摺りトルクにより、停止状態のエンジンをすり上げ始動する際、エンジンすり上げ時のエンジントルク変動や第１クラッチを締結（接続）する瞬間のトルク変動が出力軸に伝達されるのを防止するため、モータジェネレータと駆動輪との間に介在する第２クラッチを一旦開放（切断）した状態で、エンジンをすり上げ始動している（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−８２２６０号公報

しかしながら、上記ハイブリッド車のエンジン始動制御技術においては、エンジンすり上げ始動の際に、モータジェネレータが高回転で回りながら停止状態のエンジンをすり上げる場合が考えられ、この場合には、エンジンとモータジェネレータとの間に介在する第１クラッチの差回転が高くなり、大きな滑り量を伴う滑り締結により第１クラッチに熱が発生し、第１クラッチの耐久性が劣化してしまう可能性がある、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するとき、エンジンを始動できる回転状態を確保しながら、第１クラッチの耐久性劣化を抑制できると共に、燃費を向上させることができるハイブリッド車両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、エンジンとモータジェネレータとの間にトルク容量を連続的に変更可能な第１クラッチを介装すると共に前記モータジェネレータと駆動輪との間に有段階もしくは無段階に変速比を変更する変速機を介装してハイブリッド駆動系を構成し、
前記第１クラッチを開放し、前記モータジェネレータのみを動力源として走行する電気自動車走行モードでの走行中、前記エンジンとモータジェネレータとを動力源として走行するハイブリッド車走行モードへのモード遷移要求があった場合、前記第１クラッチの引き摺りトルクにより停止状態のエンジンをすり上げ始動するエンジン始動制御手段を備えたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
前記エンジン始動制御手段は、前記電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するとき、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数以上となる範囲で、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数に近づくように前記変速機の変速比を制御することを特徴とする。

よって、本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置にあっては、電気自動車走行モードでの走行中、例えば、バッテリ充電容量の低下、車速上昇、ドライバーの駆動力要求等にしたがってハイブリッド車走行モードへモード遷移するとき、エンジン始動制御手段において、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数以上となる範囲で、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数に近づくように変速機の変速比が制御される。
このとき、変速機入力回転数（＝モータジェネレータ回転数）をエンジン運転可能回転数以上となる範囲に制限することで、第１クラッチの引き摺りトルクにより停止状態のエンジンをすり上げ始動できる回転状態が確保される。
また、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数より高い場合には、アップシフトにより低回転数側に変更されるというように、エンジン始動時に変速機の変速比制御を全く行わない場合に比べ、エンジンすり上げ始動の際の第１クラッチの差回転（モータジェネレータ回転数とエンジン回転数の差）を縮小できるので、クラッチ熱の発生による第１クラッチの耐久性劣化を抑制できる。
さらに、モータジェネレータは高回転・低トルク側で効率が良く、エンジンは低回転・高トルク側で効率が良いので、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへ遷移するとき、エンジン運転可能回転数に近づく変速比の制御により、エンジン回転数を低回転に抑えることで、燃費を向上させることができる。
この結果、電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するとき、エンジンを始動できる回転状態を確保しながら、第１クラッチの耐久性劣化を抑制できると共に、燃費を向上させることができる。

以下、本発明のハイブリッド車両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および実施例２に基づいて説明する。

まず、ハイブリッド車両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後輪駆動によるハイブリッド車両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、フライホイールFWと、第１クラッチCL1と、モータジェネレータMGと、第２クラッチCL2と、自動変速機ATと、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RL（駆動輪）と、右後輪RR（駆動輪）と、を有する。なお、FLは左前輪、FRは右前輪である。

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等が制御される。なお、エンジン出力軸にはフライホイールFWが設けられている。

前記第１クラッチCL1は、前記エンジンＥとモータジェネレータMGとの間に介装されたクラッチであり、後述する第１クラッチコントローラ５からの制御指令に基づいて、第１クラッチ油圧ユニット６により作り出された制御油圧により、滑り締結と滑り開放を含み締結・開放が制御される。

前記モータジェネレータMGは、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた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印加することにより制御される。このモータジェネレータMGは、バッテリ４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この状態を「力行」と呼ぶ）、ロータが外力により回転している場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ４を充電することもできる（以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ）。なお、このモータジェネレータMGのロータは、図外のダンパーを介して自動変速機ATの入力軸に連結されている。

前記第２クラッチCL2は、前記モータジェネレータMGと左右後輪RL,RRとの間に介装されたクラッチであり、後述するＡＴコントローラ７からの制御指令に基づいて、第２クラッチ油圧ユニット８により作り出された制御油圧により、滑り締結と滑り開放を含み締結・開放が制御される。

前記自動変速機ATは、例えば、前進５速後退１速や前進６速後退１速等の有段階の変速比を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り換える変速機であり、前記第２クラッチCL2は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ATの各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、いくつかの摩擦締結要素を流用している。そして、前記自動変速機ATの出力軸は、プロペラシャフトPS、ディファレンシャルDF、左ドライブシャフトDSL、右ドライブシャフトDSRを介して左右後輪RL,RRに連結されている。

前記第１クラッチCL1と第２クラッチCL2には、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチを用いればよい。このハイブリッド駆動系には、第１クラッチCL1の締結・開放状態に応じて２つの運転モードがあり、第１クラッチCL1の開放状態では、モータジェネレータMGの動力のみで走行する電気自動車走行モード（以下、「EVモード」と略称する。）であり、第１クラッチCL1の締結状態では、エンジンＥとモータジェネレータMGの動力で走行するハイブリッド車走行モード（以下、「HEVモード」と略称する。）である。

次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車両の制御系は、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、第１クラッチコントローラ５と、第１クラッチ油圧ユニット６と、ＡＴコントローラ７と、第２クラッチ油圧ユニット８と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０と、を有して構成されている。なお、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、第１クラッチコントローラ５と、ＡＴコントローラ７と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０とは、互いに情報交換が可能なＣＡＮ通信線１１を介して接続されている。

前記エンジンコントローラ１は、エンジン回転数センサ１２からのエンジン回転数情報を入力し、統合コントローラ１０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。なお、エンジン回転数Neの情報は、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給する。

前記モータコントローラ２は、モータジェネレータMGのロータ回転位置を検出するレゾルバ１３からの情報を入力し、統合コントローラ１０からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、モータジェネレータMGのモータ動作点（Nm,Tm）を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では、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリSOCを監視していて、バッテリSOC情報は、モータジェネレータMGの制御情報に用いると共に、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給する。

前記第１クラッチコントローラ５は、第１クラッチ油圧センサ１４と第１クラッチストロークセンサ１５からのセンサ情報を入力し、統合コントローラ１０からの第１クラッチ制御指令に応じ、第１クラッチCL1の締結・開放を制御する指令を第１クラッチ油圧ユニット６に出力する。なお、第１クラッチストロークC1Sの情報は、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給する。

前記ATコントローラ７は、アクセル開度センサ１６と車速センサ１７と第２クラッチ油圧センサ１８からのセンサ情報を入力し、統合コントローラ１０からの第２クラッチ制御指令に応じ、第２クラッチCL2の締結・開放を制御する指令をAT油圧コントロールバルブ内の第２クラッチ油圧ユニット８に出力する。なお、アクセル開度APと車速VSPの情報は、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給する。

前記ブレーキコントローラ９は、４輪の各車輪速を検出する車輪速センサ１９とブレーキストロークセンサ２０からのセンサ情報を入力し、例えば、ブレーキ踏み込み制動時、ブレーキストロークBSから求められる要求制動力に対し回生制動力だけでは不足する場合、その不足分を機械制動力（液圧制動力やモータ制動力）で補うように、統合コントローラ１０からの回生協調制御指令に基づいて回生協調ブレーキ制御を行う。

前記統合コントローラ１０は、車両全体の消費エネルギを管理し、最高効率で車両を走らせるための機能を担うもので、モータ回転数Nmを検出するモータ回転数センサ２１と、第２クラッチ出力回転数N2outを検出する第２クラッチ出力回転数センサ２２と、第２クラッチトルクTCL2を検出する第２クラッチトルクセンサ２３からの情報およびＣＡＮ通信線１１を介して得られた情報を入力する。
そして、統合コントローラ１０は、前記エンジンコントローラ１への制御指令によるエンジンＥの動作制御と、前記モータコントローラ２への制御指令によるモータジェネレータMGの動作制御と、前記第１クラッチコントローラ５への制御指令による第１クラッチCL1の締結・開放制御と、前記ＡＴコントローラ７への制御指令による第２クラッチCL2の締結・開放制御と、を行う。

以下に、図２に示すブロック図を用いて、実施例１の統合コントローラ１０にて演算される制御を説明する。例えば、この演算は、制御周期10msec毎に統合コントローラ１０で演算される。
前記統合コントローラ１０は、目標駆動力演算部100と、モード選択部200と、目標充放電演算部300と、動作点指令部400と、変速制御部500と、を有する。

前記目標駆動力演算部100では、図３に示す目標駆動力マップを用いて、アクセル開度APOと車速VSPとから、目標駆動力tFoOを演算する。

前記モード選択部200では、図４に示すEV-HEV選択マップを用いて、アクセル開度APOと車速VSPとから、目標モードを演算する。但し、バッテリSOCが所定値以下であれば、強制的にHEVモードを目標モードとする。

前記目標充放電演算部300では、図５に示す目標充放電量マップを用いて、バッテリSOCから目標充放電電力tPを演算する。

前記動作点指令部400では、アクセル開度APOと、目標駆動力tFoOと、目標モードと、車速VSPと、目標充放電電力tPとから、これらの動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルクと目標モータジェネレータトルクと目標第２クラッチトルク容量と目標自動変速シフトと第１クラッチソレノイド電流指令を演算する。

前記変速制御部500では、目標第２クラッチトルク容量と目標自動変速シフトとから、これらを達成するように自動変速機AT内のソレノイドバルブを駆動制御する。

図６は統合コントローラ１０の動作点指令部400にて演算される動作点指令演算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。

ステップＳ401では、目標駆動力tFoOに所定の味付けを行った過渡目標駆動力tFoを演算し、ステップＳ402へ移行する。
例えば、目標駆動力tFoOを入力とする所定の時定数のローパスフィルタ出力を過渡目標駆動力tFoとする。

ステップＳ402では、ステップＳ401での過渡目標駆動力演算に続き、次式を用いて自動変速機ATの目標入力トルクtTinを演算し、ステップＳ403へ移行する。
tTin＝tFo×rt/if/iG …(1)
ここで、rtはタイヤ半径、ifはファイナルギア比、iGは現時刻における実際の自動変速シフトのギア比である。

ステップＳ403では、ステップＳ402での目標入力トルク演算に続き、図７に示すシフトマップを用いて、アクセル開度APOと車速VSPとから目標自動変速シフトを演算し、ステップＳ404へ移行する。
図７において、実線がアップシフト線であり、破線がダウンシフト線である。
図８に４速から５速へのアップシフト線と５速から４速へのダウンシフト線の一例を示す。ダウンシフト線を跨ぐ点Ａから点Ａ'へのアクセル開度の変化時には、ダウンシフトを伴うエンジン始動を行う。一方、点Ｃで定常にEVモード走行中に、バッテリSOCの低下でエンジン始動が要求されるときや、点Ｂから点Ｂ'のように車速の上昇によりエンジン始動が要求されるときには、シフトチェンジを行わずにエンジン始動を行う。但し、目標自動変速ギア比は、現時刻の車速において、自動変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数より高くなるように設定されている。

ステップＳ404では、ステップＳ403での目標自動変速シフト演算に続き、目標モードにしたがい、モードの選択を行い、ステップＳ405へ移行する。
定常的には、EVモードもしくはHEVモードで走行する。EVモードでの走行中に目標モードがHEVモードになれば、図１０に示す状態遷移図にしたがってモードを選択し、エンジン始動を伴うEVモードからHEVモードへの切替操作を行う。

ステップＳ405では、ステップＳ404でのモード設定に続き、目標入力トルクtTinと自動変速機入力回転数Ninとエンジン回転数Neとから、HEVモードであれば次式を用いて理想エンジントルクtTeOを演算する。
tTeO＝(tTin×Nin−tP)/Ne …(2)
そして、図９に示す最大エンジントルクマップを用いて、エンジン回転数Neに応じた最大エンジントルクで理想エンジントルクtTeOを制限したものを目標エンジントルクtTeとする。また、EVモードであれば、目標エンジントルクtTeをゼロとする。

ステップＳ406では、ステップＳ405での目標エンジントルク演算に続き、EVモードもしくはHEVモードのいずれかであれば、次式を用いて目標モータジェネレータトルクtTmを演算する。モード切替中であれば、後述するモード切替中の操作にしたがって目標モータジェネレータトルクを決める。
tTm＝tTin−tTe …(3)

ステップＳ407では、ステップＳ406での目標モータジェネレータトルク演算に続き、EVモードであれば目標第１クラッチトルク容量をゼロとし、HEVモードであれば目標第１クラッチトルク容量を最大値とする。モード切替中であれば、後述するモード切替中の操作にしたがって目標第１クラッチトルク容量を決める。

ステップＳ408では、ステップＳ407での目標第１クラッチトルク容量演算に続き、EVモードであれば目標第２クラッチトルク容量tcTcl2をEVモードでの最大駆動力相当evTmaxとし、HEVモードであれば目標第２クラッチトルク容量tcTcl2を最大値とする。モード切替中であれば、後述するモード切替中の操作にしたがって目標第２クラッチトルク容量tcTcl2を決め、エンドへ移行する。

次に、作用を説明する。
図１０に示す状態遷移図と、図１１乃至図１３に示すタイムチャートを用いて、エンジン始動を伴うEVモードからHEVモードへの切替制御作用を説明する。
図１１はアップシフトを伴うエンジン始動のタイムチャート、図１２はシフトチェンジを伴わないエンジン始動のタイムチャート、図１３はダウンシフトを伴うエンジン始動のタイムチャートである。これらは共に、上段からアクセル開度APO、回転数（実線：モータジェネレータ、破線：自動変速機入力、一点鎖線：エンジン）、トルク（実線：モータジェネレータ、一点鎖線：エンジン）、クラッチトルク容量（破線：第１クラッチ、実線：第２クラッチ）、駆動力のタイムチャートである。

［アップシフトを伴うHEVモードへの遷移要求時］
図１０に示す状態遷移図と図１１に示すタイムチャートを用いてアップシフトを伴うエンジン始動を説明する。
図１０および図１１に示すように、EVモードでの走行中に、アップシフトを伴うHEVモードへの遷移要求があった場合にはモード2301aに遷移し、最初にアップシフトを行う。このとき、アップシフトのトルクフェイズにおける締結要素の掛け替えに応じて駆動力が減少しないように、締結要素の掛け替えに同期してモータジェネレータトルクを上昇させる。また、アップシフトのイナーシャフェイズにおける変速比変化をモータジェネレータトルクでアシストとしても良い。
そして、アップシフトが終了したら、モード2302aに遷移して、第１クラッチCL1でのエンジンＥのすり上げ始動を行う。このとき、第１クラッチCL1の引き摺りトルクをモータジェネレータMGで補償して、駆動力の低下を抑える。但し、アップシフト終了時点と第１クラッチCL1の締結開始時点とを一致させる必要はなく、アップシフト終了前に第１クラッチCL1によるエンジンＥのすり上げ始動を開始しても良い。

［シフトチェンジを伴わないHEVモードへの遷移要求時］
図１０に示す状態遷移図と図１２に示すタイムチャートを用いてシフトチェンジを伴わないエンジン始動を説明する。
図１０および図１２に示すように、EVモードでの走行中に、シフトチェンジを伴わないHEVモードへの遷移要求があった場合にはモード2301bに遷移し、第１クラッチCL1でのエンジンＥのすり上げ始動を行う。このとき、第１クラッチCL1の引き摺りトルクを、モータジェネレータMGで補償して、駆動力の低下を抑える。

［ダウンシフトを伴うHEVモードへの遷移要求時］
図１０に示す状態遷移図と図１３に示すタイムチャートを用いてダウンシフトを伴うエンジン始動を説明する。
図１０および図１３に示すように、EVモードでの走行中に、ダウンシフトを伴うHEVモードへの遷移要求があった場合にはモード2301cに遷移し、最初に第１クラッチCL1でのエンジンＥのすり上げ始動を行う。このとき、第１クラッチCL1の引き摺りトルクをモータジェネレータMGで補償して、駆動力の低下を抑える。
そして、エンジンＥの始動が終了して、第１クラッチCL1が締結されたら、モード2302cに遷移して、ダウンシフトを行う。このとき、ダウンシフトのイナーシャフェイズにおける変速比変化をモータジェネレータトルクでアシストとしても良い。また、図１３に示すようなダウンシフトのトルクフェイズによる駆動力上昇は、アクセル踏み込みによる駆動力上昇要求があるときには許容する。

［エンジン始動制御作用］
従来、エンジンとモータジェネレータとの間に介在する第１クラッチの引き摺りトルクにより停止状態のエンジンをすり上げ始動する際、エンジンすり上げ時のエンジントルク変動や第１クラッチを締結する瞬間のトルク変動が出力軸に伝達されるのを防止するため、モータジェネレータと駆動輪との間に介在する第２クラッチを一旦開放した状態で、エンジンをすり上げ始動している。
しかし、このエンジンすり上げ始動の際に、モータジェネレータ（＝変速機入力軸）が高回転で回りながら停止状態のエンジンをすり上げる場合が考えられ、この場合には、エンジンとモータジェネレータとの間に介在する第１クラッチの差回転が高くなり、大きな滑り量を伴う滑り締結により第１クラッチに熱が発生し、第１クラッチの耐久性が劣化してしまう可能性がある。

これに対し、実施例１のエンジン始動制御装置では、EVモードでの走行中にHEVモードへモード遷移するとき、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数以上となる範囲で、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数に近づくように自動変速機ATの変速比を制御することで、エンジンＥを始動できる回転状態を確保しながら、第１クラッチCL1の耐久性劣化を抑制できると共に、燃費を向上させることができるようにした。

すなわち、実施例１のエンジン始動制御装置にあっては、EVモードでの走行中、例えば、バッテリSOCの低下、車速の上昇、アクセル操作にあらわれるドライバーの駆動力要求にしたがってHEVモードへモード遷移するとき、統合コントローラ１０の動作点指令部400（エンジン始動制御手段）において、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数以上となる範囲で、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数に近づくように自動変速機ATの変速比が制御される。
このとき、変速機入力回転数（＝モータジェネレータ回転数）をエンジン運転可能回転数以上となる範囲に制限することで、第１クラッチCL1の引き摺りトルクにより停止状態のエンジンＥをすり上げ始動できる回転状態が確保される。
また、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数より高い場合には、アップシフトにより低回転数側に変更されるというように、エンジン始動時に変速機の変速比制御を全く行わない場合に比べ、エンジンＥのすり上げ始動の際の第１クラッチCL1の差回転（モータジェネレータ回転数とエンジン回転数の差）を縮小できるので、クラッチ熱の発生による第１クラッチCL1の耐久性劣化を抑制できる。
さらに、モータジェネレータMGは高回転・低トルク側で効率が良く、エンジンＥは低回転・高トルク側で効率が良いので、EVモードからHEVモードへ遷移するとき、エンジン運転可能回転数に近づく変速比の制御により、エンジン回転数を低回転に抑えることで、燃費を向上させることができる。

実施例１のエンジン始動制御装置において、エンジン始動制御手段は、EVモードでの走行中にバッテリSOCの低下もしくは車速の上昇によりHEVモードへモード遷移するときであって、アップシフト要求を伴うとき、図１０にてEVモード→アップシフトモード2301a→エンジン始動モード2302a→HEVモードへと遷移し、自動変速機ATをアップシフトした後に、第１クラッチCL1の締結を終了する。
このため、エンジンＥのすり上げ始動が終了するまでの間に第１クラッチCL1の差回転を小さくできるので、第１クラッチCL1の熱発生によるクラッチ耐久性の劣化をより抑制することができる。

実施例１のエンジン始動制御装置において、エンジン始動制御手段は、EVモードでの走行中にバッテリSOCの低下もしくは車速の上昇によりHEVモードへモード遷移するときであって、アップシフト要求を伴うとき、図１０にてEVモード→アップシフトモード2301a→エンジン始動モード2302a→HEVモードへと遷移し、自動変速機ATでのアップシフトを終了した後に、第１クラッチCL1の締結を開始し、該第１クラッチCL1の引き摺りトルクにより停止状態のエンジンＥをすり上げ始動する。
このため、エンジンＥをすり上げ始動の開始時点から、第１クラッチCL1の差回転を小さくできるので、第１クラッチCL1の熱発生によるクラッチ耐久性の劣化をよりさらに抑制することができる。

実施例１のエンジン始動制御装置において、エンジン始動制御手段は、図１１のアップシフトモード2301aでのモータジェネレータトルク特性に示すように、自動変速機ATの変速比をアップシフトするのに伴う自動変速機AT内のトルク伝達率の減少に応じてモータジェネレータMGのトルクを上昇させる。
このため、アップシフトによる駆動力の減少が抑えられ、図１１の駆動力特性に示すように、駆動力の連続性が確保される。

実施例１のエンジン始動制御装置において、エンジン始動制御手段は、EVモードでの走行中にバッテリSOCの低下もしくは車速の上昇によりHEVモードへモード遷移するときであって、ギアチェンジ要求を伴わないとき、図１０にてEVモード→エンジン始動モード2301b→HEVモードへと遷移し、直ちに第１クラッチCL1の締結を開始し、該第１クラッチCL1の引き摺りトルクにより停止状態のエンジンＥをすり上げ始動する。
このため、EVモードからHEVモードへのモード遷移時、図１２に示すように、第１クラッチCL1の差回転が小さい状況で、第１クラッチCL1の熱発生を抑えながら、EVモードからHEVモードへのモード遷移を応答良く完了することができる。

実施例１のエンジン始動制御装置において、エンジン始動制御手段は、EVモードでの走行中にアクセル開度の上昇によりHEVモードへモード遷移するときであって、ダウンシフト要求を伴うとき、図１０にてEVモード→エンジン始動モード2301c→ダウンシフトモード2302c→HEVモードへと遷移し、第１クラッチCL1の引き摺りトルクによる停止状態のエンジンＥをすり上げ始動を終了した後に、自動変速機ATのダウンシフトを開始する。
このため、図１３のエンジン始動モード2301cでの回転特性に示すように、エンジンＥのすり上げ始動時の第１クラッチCL1の差回転を小さくできるので、第１クラッチCL1の熱発生によるクラッチ耐久性の劣化を抑制しながら、図１３のダウンシフトモード2302cでの駆動力特性に示すように、ダウンシフトによる駆動力上昇ができる。また、ギア比がハイギア比であるほど、エンジン始動によるトルク変動から駆動力変動への感度が小さいので、この感度が小さい間にエンジン始動を行うことで、エンジン始動ショックを抑制することができる。

実施例１のエンジン始動制御装置において、エンジン始動制御手段は、第１クラッチCL1の引き摺りトルクにより停止状態のエンジンＥをすり上げ始動する際、第１クラッチCL1の引き摺りトルクをモータジェネレータMGにより補償する。
このため、第１クラッチCL1の引き摺りトルクによる駆動力の減少が抑えられ、図１１のエンジン始動モード2302aの駆動力特性、図１２のエンジン始動モード2301bの駆動力特性、図１３のエンジン始動モード2301cの駆動力特性にそれぞれ示すように、駆動力の連続性が確保される。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両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とモータジェネレータMGとの間にトルク容量を連続的に変更可能な第１クラッチCL1を介装すると共に前記モータジェネレータMGと駆動輪RL,RRとの間に有段階もしくは無段階に変速比を変更する変速機ATを介装してハイブリッド駆動系を構成し、前記第１クラッチCL1を開放し、前記モータジェネレータMGのみを動力源として走行するEVモードでの走行中、前記エンジンＥとモータジェネレータMGとを動力源として走行するHEVモードへのモード遷移要求があった場合、前記第１クラッチCL1の引き摺りトルクにより停止状態のエンジンＥをすり上げ始動するエンジン始動制御手段を備えたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、前記エンジン始動制御手段は、前記EVモードでの走行中にHEVモードへモード遷移するとき、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数以上となる範囲で、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数に近づくように前記変速機ATの変速比を制御するため、EVモードでの走行中にHEVモードへモード遷移するとき、エンジンＥを始動できる回転状態を確保しながら、第１クラッチCL1の耐久性劣化を抑制できると共に、燃費を向上させることができる。

(2) 前記エンジン始動制御手段は、前記EVモードでの走行中に前記HEVモードへモード遷移するときであって、アップシフト要求を伴うとき、前記自動変速機ATをアップシフトした後に、前記第１クラッチCL1の締結を終了するため、エンジンＥのすり上げ始動が終了するまでの間に第１クラッチCL1の差回転を小さくでき、第１クラッチCL1の熱発生によるクラッチ耐久性の劣化をより抑制することができる。

(3) 前記エンジン始動制御手段は、前記EVモードでの走行中に前記HEVモードへモード遷移するときであって、アップシフト要求を伴うとき、前記自動変速機ATでのアップシフトを終了した後に、前記第１クラッチCL1の締結を開始し、該第１クラッチCL1の引き摺りトルクにより停止状態のエンジンＥをすり上げ始動するため、エンジンＥをすり上げ始動の開始時点から、第１クラッチCL1の差回転を小さくでき、第１クラッチCL1の熱発生によるクラッチ耐久性の劣化をよりさらに抑制することができる。

(4) 前記エンジン始動制御手段は、自動変速機ATの変速比をアップシフトするのに伴う自動変速機AT内のトルク伝達率の減少に応じてモータジェネレータMGのトルクを上昇させるため、アップシフトによる駆動力の減少が抑えられ、駆動力の連続性を確保することができる。

(5) 前記エンジン始動制御手段は、前記EVモードでの走行中に前記HEVモードへモード遷移するときであって、ギアチェンジ要求を伴わないとき、直ちに第１クラッチCL1の締結を開始し、該第１クラッチCL1の引き摺りトルクにより停止状態のエンジンＥをすり上げ始動するため、第１クラッチCL1の差回転が小さい状況で、第１クラッチCL1の熱発生を抑えながら、EVモードからHEVモードへのモード遷移を応答良く完了することができる。

(6) 前記エンジン始動制御手段は、前記EVモードでの走行中に前記HEVモードへモード遷移するときであって、ダウンシフト要求を伴うとき、前記第１クラッチCL1の引き摺りトルクによる停止状態のエンジンＥをすり上げ始動を終了した後に、自動変速機ATのダウンシフトを開始するため、エンジンＥのすり上げ始動時の第１クラッチCL1の差回転を小さくでき、第１クラッチCL1の熱発生によるクラッチ耐久性の劣化を抑制しながら、ダウンシフトによる駆動力上昇ができる。加えて、ギア比がハイギア比であるほど、エンジン始動によるトルク変動から駆動力変動への感度が小さいので、この感度が小さい間にエンジン始動を行うことで、エンジン始動ショックを抑制することができる。

(7) 前記エンジン始動制御手段は、前記第１クラッチCL1の引き摺りトルクにより停止状態のエンジンＥをすり上げ始動する際、第１クラッチCL1の引き摺りトルクを前記モータジェネレータMGにより補償するため、第１クラッチCL1の引き摺りトルクによる駆動力の減少が抑えられ、駆動力の連続性を確保することができる。

実施例２は、自動変速機ATのシフトマップとしてEVモードでもHEVモードでも同じマップを用いる実施例１に対し、自動変速機ATのシフトマップとしてEVモードとHEVモードとで異なるマップを用いるようにした例である。

図６に示す動作点指令部400におけるステップＳ403の目標自動変速シフト演算以外は、実施例１と同じであるので、図示並びに説明を省略する。

ステップＳ403では、目標モードがHEVモードのときには、図７に示すシフトマップを用いて、アクセル開度APOと車速VSPとから、目標自動変速シフトを演算する。また、図１４に示すように、EVモードでの効率とHEVモードでの効率を考え、目標モードがEVモードのときのアップシフト線およびダウンシフト線は、HEVモードでのアップシフト線およびダウンシフト線よりも高車速側に設定する。但し、目標自動変速ギア比は、現時刻の車速において自動変速機入力回転数が、エンジン運転可能回転数より高くなるように設定される。

図１４に４速から５速へのアップシフト線と５速から４速へのダウンシフト線の一例を示す。５速でかつEVモード走行中に、ダウンシフト線を跨ぐ点Ａから点Ａ'へのアクセル開度の変化時には、ダウンシフトを伴うエンジン始動を行う。一方、点Ｃのように、EVモードでのダウンシフト線より低車速で、かつ、HEVモードでのアップシフト線より高車速である場合には、４速かつEVモードでの走行中に、バッテリSOCの低下で目標モードがHEVモードになったら、４速から５速へのアップシフトを伴うエンジン始動を行う。

次に、作用を説明する。
実施例２のエンジン始動制御装置において、エンジン始動制御手段は、自動変速機ATのシフトマップとして、目標モードがEVモードでのアップシフト線およびダウンシフト線を、目標モードがHEVモードでのアップシフト線およびダウンシフト線よりも高車速側に設定している。
このため、EVモードでの走行中、車両の運転点が変化することなく、バッテリSOCの低下によりHEVモードへのモード遷移要求がでた場合、アップシフト要求を伴うエンジン始動とすることができるというように、実施例１と比べるとより積極的で高頻度によりアップシフト要求を伴うエンジン始動となり、エンジンＥのすり上げ始動の際の第１クラッチCL1の差回転を縮小し、クラッチ耐久性の劣化を有効に抑制することができる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置にあっては、実施例１の(1)〜(7)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(8) 前記エンジン始動制御手段は、自動変速機ATのシフトマップとして、目標モードがEVモードでのアップシフト線およびダウンシフト線を、目標モードがHEVモードでのアップシフト線およびダウンシフト線よりも高車速側に設定したため、EVモードでの走行中、車両の運転点が変化することなく、バッテリSOCの低下によりHEVモードへのモード遷移要求がでた場合、実施例１と比べるとより積極的で高頻度によりアップシフト要求を伴うエンジン始動となり、エンジンＥのすり上げ始動の際の第１クラッチCL1の差回転を縮小し、クラッチ耐久性の劣化を有効に抑制することができる。

以上、本発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置を実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例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、変速機として有段階の変速比を変更する自動変速機を用いた例を示したが、無段階に変速比を変更する無段変速機を用いることもでき、この場合、エンジン始動制御手段は、EVモードでの走行中にHEVモードへモード遷移するとき、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数以上の目標回転数に一致するように、そのときの変速比を、変速比変更無しを含んでアップシフト側あるいはダウンシフト側に変更する制御を行う。要するに、エンジン始動制御手段は、EVモードでの走行中にシステム要求にしたがってHEVモードへモード遷移するとき、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数以上となる範囲で、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数に近づくように変速機の変速比を制御するものであれば、実施例１および実施例２には限られることはない。

実施例１，２では、後輪駆動のハイブリッド車両への適用例を示したが、前輪駆動のハイブリッド車両や四輪駆動のハイブリッド車両へも適用できる。実施例１，２では、第２クラッチとして自動変速機に内蔵されたクラッチを利用する例を示したが、モータジェネレータと変速機との間に第２クラッチを追加して介装したり、または、変速機と駆動輪との間に第２クラッチを追加して介装（例えば、特開２００２−１４４９２１号公報参照）しても良い。要するに、エンジンとモータジェネレータとの間にトルク容量を連続的に変更可能な第１クラッチを介装すると共にモータジェネレータと駆動輪との間に有段階もしくは無段階に変速比を変更する変速機を介装してハイブリッド駆動系を構成したハイブリッド車両であれば適用できる。

実施例１のエンジン始動制御装置が適用された後輪駆動のハイブリッド車両を示す全体システム図である。 実施例１の統合コントローラにおける演算処理プログラムを示す制御ブロック図である。 図２の目標駆動力演算部にて目標駆動力演算に用いられる目標駆動力マップの一例を示す図である。 図２のモード選択部にて目標モードの選択に用いられる目標モードマップの一例を示す図である。 図２の目標充放電演算部にて目標充放電電力の演算に用いられる目標充放電量マップの一例を示す図である。 図２の動作点指令部にて各動作点を決める演算処理を示すフローチャートである。 図６の目標自動変速シフト演算ステップにて用いられるシフトマップの一例を示す図である。 図６のモード設定ステップにて設定される目標モードがEVモードからHEVモードに遷移する場合を示す動作点マップの一例を示す図である。 図６の目標エンジントルク演算ステップにて用いられるエンジン回転数に対する最大エンジントルクマップの一例を示す図である。 実施例１のエンジン始動制御においてEVモードからHEVモードへ遷移する場合の３通りのモード遷移パターンを示す図である。 実施例１のエンジン始動制御装置においてアップシフトを伴うエンジン始動のタイムチャートである。 実施例１のエンジン始動制御装置においてシフトチェンジを伴わないエンジン始動のタイムチャートである。 実施例１のエンジン始動制御装置においてダウンシフトを伴うエンジン始動のタイムチャートである。 実施例２のエンジン始動制御装置において図６のモード設定ステップにて設定される目標モードがEVモードからHEVモードに遷移する場合であってアップシフト要求を伴う場合を示す動作点マップの一例を示す図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
FW フライホイール
CL1 第１クラッチ
MG モータジェネレータ
CL2 第２クラッチ
AT 自動変速機
PS プロペラシャフト
DF ディファレンシャル
DSL 左ドライブシャフト
DSR 右ドライブシャフト
RL 左後輪（駆動輪）
RR 右後輪（駆動輪）
FL 左前輪
FR 右前輪
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 第１クラッチコントローラ
６ 第１クラッチ油圧ユニット
７ ＡＴコントローラ
８ 第２クラッチ油圧ユニット
９ ブレーキコントローラ
１０ 統合コントローラ
100 目標駆動力演算部
200 モード選択部
300 目標充放電演算部
400 動作点指令部
500 変速制御部

Claims (9)

1. エンジンとモータジェネレータとの間にトルク容量を連続的に変更可能な第１クラッチを介装すると共に前記モータジェネレータと駆動輪との間に有段階もしくは無段階に変速比を変更する変速機を介装してハイブリッド駆動系を構成し、
   前記第１クラッチを開放し、前記モータジェネレータのみを動力源として走行する電気自動車走行モードでの走行中、前記エンジンとモータジェネレータとを動力源として走行するハイブリッド車走行モードへのモード遷移要求があった場合、前記第１クラッチの引き摺りトルクにより停止状態のエンジンをすり上げ始動するエンジン始動制御手段を備えたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するとき、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数以上となる範囲で、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数に近づくように前記変速機の変速比を制御す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。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するときであって、アップシフト要求を伴うとき、前記変速機をアップシフトした後に、前記第１クラッチの締結を終了す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に記載されたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するときであって、アップシフト要求を伴うとき、前記変速機でのアップシフトを終了した後に、前記第１クラッチの締結を開始し、該第１クラッチの引き摺りトルクにより停止状態のエンジンをすり上げ始動す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。
4. 請求項２または３に記載されたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記変速機の変速比をアップシフトするのに伴う変速機内のトルク伝達率の減少に応じて前記モータジェネレータのトルクを上昇させ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。
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両のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するときであって、変速比変更要求を伴わないとき、直ちに第１クラッチの締結を開始し、該第１クラッチの引き摺りトルクにより停止状態のエンジンをすり上げ始動す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。
6. 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両のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するときであって、ダウンシフト要求を伴うとき、前記第１クラッチの引き摺りトルクによる停止状態のエンジンをすり上げ始動を終了した後に、前記変速機のダウンシフトを開始す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。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載されたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記第１クラッチの引き摺りトルクにより停止状態のエンジンをすり上げ始動する際、第１クラッチの引き摺りトルクを前記モータジェネレータにより補償す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。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載されたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記変速機のシフトマップとして、目標モードが電気自動車走行モードでのアップシフト線およびダウンシフト線を、目標モードがハイブリッド車走行モードでのアップシフト線およびダウンシフト線よりも高車速側に設定す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。
9. エンジンとモータジェネレータとの間に第１クラッチを介装すると共に前記モータジェネレータと駆動輪との間に有段階もしくは無段階に変速比を変更する変速機を介装してハイブリッド駆動系を構成し、
   前記第１クラッチを開放し、前記モータジェネレータのみを動力源として走行する電気自動車走行モードでの走行中、前記エンジンとモータジェネレータとを動力源として走行するハイブリッド車走行モードへのモード遷移要求があった場合、前記第１クラッチの引き摺りトルクにより停止状態のエンジンをすり上げ始動するハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
   前記電気自動車走行モードでの走行中にハイブリッド車走行モードへモード遷移するとき、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数以上となる範囲で、変速機入力回転数がエンジン運転可能回転数に近づくように前記変速機の変速比を制御す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。
   

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