JP2007131070A - ハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エンジンEとモータジェネレータMGとの間に第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と駆動輪との間に第2クラッチCL2を介装し、自動変速機ATに内蔵した複数のクラッチのうち1つのクラッチを第2クラッチCL2としてハイブリッド駆動系を構成し、EVモードでの走行中、エンジンEの始動要求があった場合、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再始動制御装置において、EV走行からのエンジン再始動時、変速段を構成する自動変速機ATの締結クラッチの中で最大伝達トルク容量を持つクラッチを第2クラッチCL2として選択し、スリップ締結による第2クラッチCL2の伝達トルク容量制御を実施する手段とした。
【選択図】図9
Description
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、前記エンジンの始動要求があった場合、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再始動制御手段を備えたハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置において、
エンジン再始動の際、変速段を構成する前記変速機の締結クラッチの中で最大伝達トルク容量を持つクラッチを検出する最大伝達トルク容量クラッチ検出手段を設け、
前記エンジン再始動制御手段は、電気自動車走行からのエンジン再始動時、前記最大伝達トルク容量クラッチを第2クラッチとして選択し、スリップ締結による前記第2クラッチの伝達トルク容量制御を実施することを特徴とする。
すなわち、電気自動車走行からのエンジン再始動時、スリップ締結による第2クラッチの伝達トルク容量制御を実施するため、エンジンのクランキングから初爆にかけて発生するエンジン出力トルクの変動が変速機出力軸へダイレクトに伝えるのが抑えられ、不快なエンジン再始動ショックを抑制することができる。しかも、伝達トルク容量制御を行う第2クラッチとして、変速段を構成する変速機の締結クラッチの中で最大伝達トルク容量を持つクラッチが選択されるため、エンジン再始動中でもトルク容量不足とならず車両走行が確保され、エンジン負荷急増によるエンジンストール(エンジン停止)や、トルク抜け減速によるジャダー(ブルブルと振動する現象)の可能性も無くなる。
この結果、電気自動車走行モードでの走行中におけるエンジン再始動時、エンジン再始動中でもトルク容量不足とならず、エンジンストールやジャダーの可能性を無くしながら、エンジン再始動ショックの発生を防止することができる。
[ハイブリッド車両の駆動系及び制御系の構成について]
図1は実施例1のエンジン再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両の駆動系は、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(変速機)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。
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。
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。
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。
図7はハイブリッド車両の駆動系に採用された自動変速機ATのパワートレーンを示すスケルトン図、図8はハイブリッド車両の駆動系に採用された自動変速機ATによるクラッチ・ブレーキの締結作動表を示す図である。
図9は実施例1の統合コントローラ10にて実行されるEVモードでの走行中におけるエンジン再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(エンジン再始動制御手段)。この処理は、EVモードでの走行中にエンジン再始動要求が出た場合に開始される。
すなわち、ステップS1は、EVモードでの走行中、バッテリSOCが所定値以下となって目標モードがEVモードから強制的にHEVモードとなった場合であるか否かを判断する。
例えば、現在の変速段が第4速の場合、第4速を構成するクラッチは、インプットクラッチC1とハイ&ローリバースクラッチC2とダイレクトクラッチC3であり、この中から最大伝達トルク容量クラッチCL_MaxTquとして、ダイレクトクラッチC3が選定される(図12参照)。
ここで、「エンジン再始動」は、モータジェネレータMGをスタータモータとし、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。
ここで、「最大伝達トルク容量クラッチCL_MaxTquに対する容量制御」は、エンジン再始動時、第2クラッチCL2として完全締結している最大伝達トルク容量クラッチCL_MaxTquを選択した場合、エンジン再始動中に第2クラッチCL2の伝達トルク容量を低減する(図11及び図12のCL2伝達トルク容量制御特性を参照)。
ここで、「変速段の決定」は、例えば、図6のA点を運転点としているキックダウン前の状態から、キックダウン操作によりB点に運転点が移行した場合、キックダウン前の変速段は第4速であるのに対し、キックダウン後の変速段は第3速であると決定する。
すなわち、ステップS8〜ステップS12は、EVモードでの走行中、ドライバーのキックダウン操作によるエンジン再始動の前後にて経験する変速段を構成する自動変速機ATの全ての締結クラッチの中で最大伝達トルク容量を持つクラッチを検出する最大伝達トルク容量クラッチ検出手段に相当する。
このとき、エンジン再始動時、移行後の第2クラッチCL2として、移行前に開放しているクラッチが選択されることになり、この場合、エンジン再始動時の第2クラッチ容量制御は、第2クラッチCL2をスリップ締結する伝達トルク容量範囲にて、エンジン再始動中に伝達トルク容量を徐々に上昇することで行われる。
[エンジン再始動制御作用]
エンジンとモータジェネレータとを動力装置とするハイブリッド車両において、車両の運行状況によって予め定められた条件により、エンジンは不要なときに停止され、必要であると判断された時点(例えば、バッテリSOCの低下時やドライバーの加速トルク要求時)で再始動される。
しかしながら、ハイブリッド車両にあっては、車両走行中であっても必要であると判断された時点でエンジン再始動が行われ、このエンジン再始動時には自動変速機の変速段を構成するクラッチは完全締結状態となっているため、クランキングから初爆にかけて発生するエンジン出力トルク変動がダイレクトに変速機出力軸に伝達され、いわゆる、エンジン再始動ショックが発生する。
しかも、伝達トルク容量制御を行う第2クラッチCL2として、その時の変速段を構成する自動変速機ATの締結クラッチの中で最大伝達トルク容量を持つクラッチが選択されるため、エンジン再始動中でもトルク容量不足とならず車両走行が確保され、エンジン負荷急増によるエンジンストールや、トルク抜け減速によるジャダーの可能性も無くなる。
このショック低減効果の確認実験は、ダウンシフト(4速→3速)を伴うエンジン再始動時であって、エンジン初爆入力トルクを350Nmとする。
EVモード走行しているシーンで、第4速に関与するクラッチは、図8に示すように、インプットクラッチC1とハイ&ローリバースクラッチC2とダイレクトクラッチC3とである。この各クラッチの通常ダウンシフト時におけるトルク容量は、図10に示すように、
インプットクラッチC1: 48.4[Nm]
ダイレクトクラッチC3: 78.6[Nm]
ハイ&ローリバースクラッチC2:15.7[Nm]
である。
したがって、3つのクラッチの中で、トルク容量が最も大きいダイレクトクラッチC3を第2クラッチCL2として選択する。
そして、エンジン再始動時、第2クラッチCL2として選択したダイレクトクラッチC3を、スリップ締結によるトルク伝達容量制御を実施し、ダイレクトクラッチC3のトルク容量を、図10に示すように、78.6[Nm]から35.2[Nm]まで低減させると、トルクカット比率は89.9%となり、エンジン初爆入力トルクのうち、約10%のトルクのみが自動変速機ATのアウトプットシャフトOUTに伝達されるという結果を得た。
ここで、トルク容量が最も大きいクラッチを第2クラッチCL2として選択する理由は、
(1) クラッチフェーシング面の耐久性が高いこと、
(2) スリップ制御を行うときに滑り出すタイミングの前に滑り出しては困る、
という点にある。
EV走行からバッテリSOC低下によるエンジン再始動時には、図9に示す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→ステップS6へと進む流れとなる。つまり、ステップS3では、自動変速機ATにおいて現在の変速段を構成するクラッチの中から、最大伝達トルク容量を持つクラッチCL_MaxTquが選定され、ステップS4では、エンジン再始動が実行され、ステップS5では、選定された最大伝達トルク容量クラッチCL_MaxTquに対する容量制御が開始され、ステップS6では、エンジン再始動が完了し、最大伝達トルク容量クラッチCL_MaxTquに対する容量制御が終了した時点からHEVモードへ移行する。
時刻t1にてエンジン再始動が開始されると、エンジン再始動が完了する時刻t2までは、モータトルクは急上昇して負のトルクまで低下し、逆に、エンジントルクは負のトルクから急上昇する。エンジン回転数は、エンジン再始動の開始時刻t1から徐々に上昇し、エンジン再始動が完了する時刻t2にてモータ回転数に一致する。また、第1クラッチCL1のトルク容量は、エンジン再始動の開始時刻t1からエンジンすり上げ始動のために2段階にて上昇し、エンジン再始動が完了する時刻t2とほぼ一致するタイミングにて完全締結状態となる。一方、第2クラッチCL2のトルク容量は、モータトルクとエンジントルクとを合わせたトルク変動を抑えるべく、所定容量だけ低減し、低減したトルク容量にて維持する。
このため、EV走行からバッテリSOC低下によるエンジン再始動時、クラッチ耐久性とスリップ制御での最適な滑り出しタイミングを確保しながら、エンジン再始動ショックを軽減することができる。
このため、EV走行からバッテリSOC低下によるエンジン再始動時、第2クラッチCL2の伝達トルク容量を低減することで、エンジン出力トルク変動に伴うエンジン再始動ショックを軽減できる。
EV走行からキックダウンによるエンジン再始動時には、図9に示すフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS7→ステップS8→ステップS9→ステップS10→ステップS11(→ステップS12)→ステップS13→ステップS5→ステップS6へと進む流れとなる。つまり、ステップS9では、キックダウン前の変速段を構成するクラッチの中から、最大伝達トルク容量を持つクラッチCL_MaxTquが選定され、ステップS10では、キックダウン後の変速段を構成するクラッチの中から、最大伝達トルク容量を持つクラッチCL_MaxTquKDが選定され、ステップS11及びステップS12では、キックダウン前後の変速段を構成する全てのクラッチの中で最大伝達トルク容量クラッチCL_MaxTquが選定され、ステップS13では、エンジン再始動が実行され、ステップS5では、選定された最大伝達トルク容量クラッチCL_MaxTquに対する容量制御が開始され、ステップS6では、エンジン再始動が完了し、最大伝達トルク容量クラッチCL_MaxTquに対する容量制御が終了した時点からHEVモードへ移行する。
時刻t1にてエンジン再始動が開始されると、エンジン再始動が完了する時刻t2までは、モータトルクは急上昇し、逆に、エンジントルクは負のトルクに低下する。エンジン回転数は、エンジン再始動の開始時刻t1から徐々に上昇し、エンジン再始動が完了する時刻t2にてモータ回転数に一致する。また、第1クラッチCL1のトルク容量は、エンジン再始動の開始時刻t1からエンジンすり上げ始動のために2段階にて上昇し、エンジン再始動が完了する時刻t2とほぼ一致するタイミングで完全締結状態となる。一方、第2クラッチCL2のトルク容量は、モータトルクとエンジントルクとを合わせたトルク変動を抑えるべく、所定容量(SOC低下の場合よりも大きな容量)だけ低減し、低減したトルク容量にて維持する。
このため、EV走行からキックダウンによるエンジン再始動時、クラッチ耐久性とスリップ制御での最適な滑り出しタイミングを確保しながら、エンジン再始動ショックを軽減することができる。
このため、エンジン再始動のタイミングに合わせて、キックダウンによる変速前と変速後での容量制御をするクラッチを移行させることにより、変速段が移行してもスムースなトルクフローが可能となる。
このため、EV走行からキックダウンによるエンジン再始動時、第2クラッチCL2の伝達トルク容量を低減することで、エンジン出力トルク変動に伴うエンジン再始動ショックを軽減できる。
実施例1のハイブリッド車両のエンジン再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。
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 (6)
- 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第2クラッチを介装し、変速機に内蔵した複数のクラッチのうち1つのクラッチを第2クラッチと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、前記エンジンの始動要求があった場合、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再始動制御手段を備えたハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置において、
エンジン再始動の際、変速段を構成する前記変速機の締結クラッチの中で最大伝達トルク容量を持つクラッチを検出する最大伝達トルク容量クラッチ検出手段を設け、
前記エンジン再始動制御手段は、電気自動車走行からのエンジン再始動時、前記最大伝達トルク容量クラッチを第2クラッチとして選択し、スリップ締結による前記第2クラッチの伝達トルク容量制御を実施することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置において、
前記最大伝達トルク容量クラッチ検出手段は、電気自動車走行中、エンジン再始動直前にて変速段を構成する前記変速機の締結クラッチの中で最大伝達トルク容量を持つクラッチを検出し、
前記エンジン再始動制御手段は、電気自動車走行中、前記モータジェネレータのバッテリ充電容量の低下に伴うエンジン始動要求に基づいて前記エンジンを再始動する時、前記最大伝達トルク容量クラッチを第2クラッチとして選択し、スリップ締結による前記第2クラッチの伝達トルク容量制御を実施することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置において、
前記最大伝達トルク容量クラッチ検出手段は、電気自動車走行中、ドライバーのアクセル踏み込み操作によるエンジン再始動の前後にて経験する変速段を構成する前記変速機の全ての締結クラッチの中で最大伝達トルク容量を持つクラッチを検出し、
前記エンジン再始動制御手段は、電気自動車走行中、ドライバーのアクセル踏み込み操作に伴うエンジン始動要求に基づいて前記エンジンを再始動する時、前記最大伝達トルク容量クラッチを第2クラッチとして選択し、スリップ締結による前記第2クラッチの伝達トルク容量制御を実施することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置。 - 請求項3に記載されたハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置において、
前記最大伝達トルク容量クラッチ検出手段は、ドライバーのアクセル踏み込み操作によるエンジン再始動の前後にて経験する変速段を構成する2つのクラッチ群の中に共通するクラッチが無い場合、エンジン再始動の前後にて経験する変速段のそれぞれにおいて最大伝達トルク容量を持つクラッチを第2クラッチとして選択し、
前記エンジン再始動制御手段は、エンジン再始動時、変速段が移行した際には前記最大伝達トルク容量クラッチを持つ第2クラッチも移行させることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置。 - 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再始動制御装置において、
前記エンジン再始動制御手段は、エンジン再始動時、第2クラッチとして完全締結しているクラッチを選択した場合、エンジン再始動中に第2クラッチの伝達トルク容量を低減することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置。 - 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第2クラッチを介装し、変速機に内蔵した複数のクラッチのうち1つのクラッチを第2クラッチと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、前記エンジンの始動要求があった場合、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再始動制御装置において、
エンジン再始動の際、変速段を構成する前記変速機の締結クラッチの中で最大伝達トルク容量を持つクラッチを検出し、
エンジン再始動時、前記最大伝達トルク容量クラッチを第2クラッチとして選択し、スリップ締結による前記第2クラッチの伝達トルク容量制御を実施することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン再始動制御装置。
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