JP2010149640A - エンジン始動制御装置及びエンジン始動制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジンに第1クラッチCL1を介してモータを連結し、モータを第2クラッチCL2を介して駆動輪に連結する。モータの動力だけで走行している状態でエンジンを始動する場合に、モータを回転制御して、第1クラッチCL1を締結制御すると共に、目標クラッチ伝達トルク指令で第2クラッチCL2を滑り締結制御する。上記エンジンの始動制御中に第2クラッチCL2の滑り状態を推定する。その推定に基づき、エンジンの始動制御中の第2クラッチCL2のクラッチ伝達トルクを、第2クラッチCL2の滑り状態が適正に近づくように、上記目標クラッチ伝達トルク指令に対し補正する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、上記のような点を考慮し、クラッチのばらつきによるトルク変動を吸収し得るハイブリッド車両のエンジン始動制御の技術を提供することを課題とする。
本実施形態では、車両としてハイブリッド車両を例に挙げて説明するが、エンジンだけ若しくはモータだけで駆動する構成の車両であっても適用可能である。
図1は実施形態の制駆動装置を備える後輪駆動によるハイブリッド車両の概要構成図である。
(構成)
まず駆動系の構成について説明する。
エンジンEから左右後輪(駆動輪)までのトルク伝達経路の途中に、モータMG及び自動変速機AT(=トランスミッションT/M)を介装する。第2クラッチCL2は、自動変速機AT(=トランスミッションT/M)の一部を構成する。また、エンジンEとモータMGとの間に、第1クラッチCL1を介装する。自動変速機ATは、プロペラシャフトPS、ディファレンシャルDF、及びドライブシャフトDSL、DSRを介して駆動輪に接続する。符号FL、FRは、従動輪としての左右前輪を示す。
上記モータMGは、例えばロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルを巻き付けた同期型モータである。モータMGは、後述するモータコントローラ2からの制御指令に基づき、インバータ3で作り出した三相交流を印加することで制御出来る。このモータ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(以下、この状態を「力行」と呼ぶ)。また、モータMGは、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の入力軸に連結する。
上記自動変速機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る。ここで、上記第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構成する。
上記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、を有する。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を介して接続する。
車両停止中において、バッテリSOCの低下時であれば、エンジンEを始動して発電を行い、バッテリ4を充電する。そして、バッテリSOCが通常範囲になれば、第1クラッチCL1は締結で第2クラッチCL2は開放のままでエンジンEを停止する。
エンジン発進時には、アクセル開度APとバッテリSOC状態によって、モータMGを連れ回し、力行/発電に切り替える。
モータ発進時では、ロールバックにより自動変速機ATの出力回転が負回転となったら、第2クラッチCL2の滑り制御を行い、モータMGの回転を正回転に維持する。次に、駆動力を車両が前進するまで上昇させ、第2クラッチCL2を滑り制御から締結に移行させる。
ブレーキON減速時には、運転者のブレーキ操作に応じた減速力を回生協調ブレーキ制御にて得る。
エンジン走行やモータ走行中における変速時には、加減速中の変速に伴う回転数合わせのために、モータMGを回生/力行させ、トルクコンバータ無しでのスムーズな変速を行う。
統合コントローラ10は、図2に示すように、制駆動制御部本体10A、目標駆動力演算部10B、モータ走行制御部10C、エンジン走行制御部10D、及び走行モード遷移処理部10Eを備える。なお、統合コントローラ10は、制動制御部その他の制御部も備える。
目標駆動力演算部10Bは、アクセル開度及び車速に基づき目標駆動力を演算する。そして、目標駆動力演算部10Bは、走行モードに応じて目標駆動力を目標エンジントルク及び目標モータトルクに配分する。
走行モード遷移処理部10Eは、各モード間の遷移時における第1クラッチCL1、第2クラッチCL2、モータMG、エンジンEの制御を行う。
エンジン始動制御部40は、モータ走行中にエンジンEを始動してエンジン走行モードへの移行処理を行う。
エンジン始動制御部40は、モータ走行中にエンジン始動指令を取得すると起動する。エンジン始動制御部40は、図3に示すように、始動制御部本体40Aと、学習補正部40Bとを備える。
始動制御部本体40Aの処理を図4を参照して説明する。
ステップS110では、第2クラッチCL2を目標クラッチ伝達トルクにするための目標第2クラッチCL2トルク指令を、ATコントローラ7に出力する。但し、学習補正部40Bが補正量T1を設定している場合には、目標クラッチ伝達トルク指令TCL2を補正量T1分だけオフセットして増大補正若しくは減少補正したトルク指令をATコントローラ7に出力する。
ここで、ATコントローラ7は、指令に応じたクラッチ油圧が発生するように第2クラッチ油圧ユニット8を制御する。上記学習補正部40Bが設定した補正量T1の増大補正若しくは減少補正は、ATコントローラ7で実施しても良い。
ステップS130では、第1クラッチコントローラ5に対して、第1クラッチCL1のトルク伝達トルクがエンジンクランキング用のトルクとなるトルク指令を出力する。
さらに、ステップS160にて、エンジン回転数が始動可能回転数以上になったことを検知したら、エンジンコントローラ1に対してエンジン始動指令を出力する。そして復帰する。
学習補正部40Bは、図5に示すように、滑り状態推定手段41、及び滑り締結トルク補正手段42を備える。
滑り状態推定手段41は、上記クランキング処理中における第2クラッチCL2の滑り状態を推定する。
滑り締結トルク補正手段42は、滑り状態推定手段41による推定に基づき、エンジン始動制御手段が作動中の第2クラッチCL2の実クラッチ伝達トルクが第2クラッチCL2の滑り状態が適正に近づくように、第2クラッチCL2のクラッチ伝達トルクを上記目標クラッチ伝達トルク指令TCL2に対し補正を実行する。
モータ実トルク取得手段41Aは、上記モータMGの実トルクを取得する。モータ実トルクMG−RTは、モータ電流から実トルクを推定することで取得する。
回転数差検出手段41Dは、上記エンジンEの始動中における上記第2クラッチCL2の回転数差の最小値を検出する。
ここで、上述のクランキング処理中とは、モータMGの回転数制御を開始し、第1クラッチCL1にクラッチ伝達トルク指令を出力してから、第1クラッチCL1の入力軸及び出力軸が同期するまでの期間とする。
また、上記滑り締結トルク補正手段42は、図5に示すように、滑り締結トルク増大補正手段42A、及び滑り締結トルク減少補正手段42Bを備える。
そして、滑り締結トルク増大補正手段42Aは、エンジン始動制御が作動中の第2クラッチCL2の実クラッチ伝達トルクを、クラッチ増大補正量分だけ、上記目標クラッチ伝達トルク指令TCL2よりも増大補正する。
上記増大補正及び減少補正は、上記目標クラッチ伝達トルク指令TCL2そのものを補正しない。ATコントローラ7へ出力する指令を、上記目標クラッチ伝達トルク指令TCL2に対し学習した補正量T1分だけ増大補正及び減少補正する。又は、ATコントローラ7が、増大補正又は減少補正分だけ、クラッチ油圧分を補正して制御するようにさせても良い。
但し、下記の学習禁止条件のいずれかの場合には、補正処理を実施しない。
学習禁止条件:
・始動制御中の足離しによる停止時
・始動制御中の踏み込みによる第2クラッチCL2の解放始動時
・始動制御中のセレクト動作時
・フェールセーフ作動時
なお、上述のように、エンジンEの始動制御中に作動する。
まず、ステップS210にて、クランキング処理中に第2クラッチCL2が指令に対して油圧が掴めていない場合か、それ以外かを判定する。それ以外とは、指令通り応答できている場合と油圧が掴み過ぎている場合とである。
具体的には、クランキング時のモータ実トルクMG−RTの最大値と、使用可能なモータトルクとのトルク偏差ΔTを求め、そのトルク偏差ΔTが0よりも大きいか否かを判定する。クランキング時に第2クラッチCL2が指令に対して油圧が掴めていない場合には、差ΔTが0よりも大きい。
トルク偏差ΔTがゼロよりも大きい場合には、ステップS220に移行する。トルク偏差ΔT=ゼロの場合にはステップS300に移行する。
ステップS220では、トルク偏差ΔTがαよりも小さいか否かを判定する。トルク偏差ΔTがαよりも小さい場合にはステップS230に移行する。トルク偏差ΔTがα以上の場合にはステップS240に移行する。
トルク偏差ΔTがαよりも小さい場合には、ステップS230にて、補正量はゼロとする。変速段毎に第2クラッチCL2が異なる場合はクラッチ毎に補正量を設定する。
トルク偏差ΔTがα以上の場合には、次回のエンジン始動時に第2クラッチCL2の目標指令トルクTCL2に対して増加側にα分オフセットする。増大補正量として補正量T1にαを設定する。
また、第2クラッチCL2が指令通りか、掴み過ぎの場合には、ステップS300に移行して、次回のエンジン始動時に第2クラッチ伝達トルク指令TCL2に対してオフセットする減少補正量を設定する。
クランキング時における第2クラッチCL2の差回転ΔN(またはギア比)>規定回転ΔN0の場合には、ステップS310に移行して、オフセット量はゼロとする。すなわち減少補正量をゼロとする。
クランキング時における第2クラッチCL2の差回転ΔN(またはギア比)≦規定回転ΔN0の場合には、ステップS320に移行する。
ステップS320では、第2クラッチCL2の差回転の最小値≧規定値ΔN0か否かを判定する。
また、CL2差回転最小値<規定値の場合は、ステップS340に移行して、一回の減少補正量をγ(トルクまたは油圧)とする。すなわち、補正量T1に−γを設定する。
なお、変速段毎に第2クラッチCL2が異なる場合はクラッチ毎に補正量β、γを設定する。
ここで、始動制御部本体40Aは、目標第2クラッチ伝達トルク指令TCL2に対して減少補正した指令を、ATコントローラ7に主力する。または、ATコントローラ7が、目標第2クラッチ伝達トルク指令TCL2に対する油圧指令に減少補正量相当の油圧を減少補正する。
本実施形態のようなハイブリッド車両では、アクセル低開度でモータMGのみで走行する状態からエンジン始動する際は、モータMGのみで駆動力コントロールと始動を実施することとなる。このため、駆動力コントロールと入力トルク変動の遮断を行う為に第2クラッチCL2を滑り締結することが重要である。しかし、第2クラッチCL2は固体ばらつきが大きく、また経時劣化による磨耗や油量の変化によってばらつきが大となる可能性がある。
この場合、第2クラッチCL2の実クラッチ伝達トルクが指令に対して掴みすぎていると、実モータトルク(最大値)<(第1クラッチ実トルク+第2クラッチ実トルク)となる。この場合、第2クラッチCL2の滑り締結が維持出来ず、入力トルク変動が出力軸に伝達してショックを生じる。
本実施形態は、これを解消することが可能となる。
ここで、燃費の観点から、モータ走行領域を拡大している。このため、エンジン始動時のモータトルクとして、ほぼ最大値を使うこととなる。なお、モータトルクに余裕がある場合や、バッテリのSOC低下によるシステム要求始動時は、第2クラッチCL2の掴みすぎについては、モータトルク余裕分で補える為、上記課題は無いか小さい。
なお、第1クラッチCL1のトルクは、ストロークセンサやエンジン回転上昇等からトルクを推定可能である。このため、別途第1クラッチCL1のトルク補正を行なう。
クランキング時の第2クラッチCL2差回転ΔN(またはギア比)≧規定回転ΔN0であれば第2クラッチCL2の実油圧が指令に対してほぼ確保できている、この場合には、次回のエンジン始動時に第2クラッチCL2のクラッチ伝達トルクの指令値に対して、補正をしない。
図7に本実施形態のタイムチャート例を示す。
ここで、始動制御部本体40Aはエンジン始動制御手段を構成する。ステップS220〜S240は、滑り締結トルク増大補正手段42Aを構成する。ステップS300〜S340は、滑り締結トルク減少補正手段42Bを構成する。
(1)エンジン始動制御手段は、モータMGの動力だけで走行している状態でエンジンEを始動する場合に、モータMGを回転数制御すると共に第2クラッチCL2を目標クラッチ伝達トルク指令TCL2で滑り締結制御し、かつ第1クラッチCL1を所定のクラッチ伝達トルクで締結制御することで、エンジン始動のためのクランキングを行う。滑り状態推定手段41は、上記クランキング中における第2クラッチCL2の実際の滑り状態を推定する。滑り締結トルク補正手段42は、滑り状態推定手段41による推定に基づき、エンジン始動制御手段が作動中の第2クラッチCL2のクラッチ伝達トルクが第2クラッチCL2の滑り状態が適正に近づく方向に、上記目標クラッチ伝達トルク指令TCL2に対し当該第2クラッチCL2のクラッチ伝達トルクを補正する。
これによって、クランキング時の第2クラッチCL2の滑り状態が適正に近づく。この結果、第2クラッチCL2の滑り締結状態を維持できる。
第2クラッチCL2が指令トルクに対して小さいのを増加側にオフセットして補正することで、第2クラッチCL2の滑り締結状態を維持できる。
すなわち、クランキング時の第2クラッチCL2差回転ΔN(またはギア比)が規定回転ΔN0未満であれば、第2クラッチCL2の目標クラッチ伝達トルク指令TCL2に対してトルクを減少側にオフセットする。
これによって、第2クラッチCL2が指令トルクに対して小さいのを増加側にオフセットして補正することで、第2クラッチCL2のスリップを維持できる。
2 モータコントローラ
5 第1クラッチコントローラ
7 ATコントローラ
10 統合コントローラ
10A 制駆動制御部本体
10B 目標駆動力演算部
10C モータ走行制御部
10D エンジン走行制御部
10E 走行モード遷移処理部
40 エンジン始動制御部
40A 始動制御部本体
40B 学習補正部
41 状態推定手段
41A モータ実トルク取得手段
41B トルク補正量演算手段
41C 量検出手段
41D 回転数差検出手段
42 締結トルク補正手段
42A 締結トルク増大補正手段
42B 締結トルク減少補正手段
E エンジン
MG モータ
MG モータ実トルク
T1 補正量
TCL2 目標クラッチ伝達トルク指令
ΔN 回転数差
ΔT トルク偏差
Claims (2)
- エンジンから駆動輪までのトルク伝達経路に介装するモータと、エンジンとモータとの間のトルク伝達経路に介装する第1クラッチと、モータと駆動輪との間のトルク伝達経路に介装する第2クラッチと、を備えた車両のエンジン始動制御装置であって、
モータの動力だけで走行している状態でエンジンを始動する場合に、モータを回転数制御すると共に第2クラッチを目標クラッチ伝達トルク指令で滑り締結制御し、かつ第1クラッチを所定のクラッチ伝達トルクで締結制御することで、エンジン始動のためのクランキングを行うエンジン始動制御手段と、
上記クランキング中における第2クラッチの実際の滑り状態を推定する滑り状態推定手段と、
滑り状態推定手段による推定に基づき、上記目標クラッチ伝達トルク指令に対し当該第2クラッチのクラッチ伝達トルクを補正する滑り締結トルク補正手段と、
を備え、
上記滑り状態推定手段は、
上記モータの実トルクを取得するモータ実トルク取得手段と、
上記クランキング中における上記モータの実トルクが、使用可能なモータトルクよりも小さいと判定すると、上記使用可能なモータトルクと上記モータの実トルクとの差分である、トルク偏差量を演算するトルク補正量演算手段と、
上記第2クラッチの入力軸と出力軸との回転数差を検出する滑り量検出手段と、
上記クランキング中における上記第2クラッチの回転数差を検出する回転数差検出手段と、
を備え、
上記滑り締結トルク補正手段は、
エンジン始動制御手段が作動中の第2クラッチのクラッチ伝達トルクを、上記トルク補正量演算手段が算出したトルク偏差量以下の正値である増大補正量分だけ、上記目標クラッチ伝達トルク指令よりも増大補正する滑り締結トルク増大補正手段と、
回転数差検出手段が検出した回転数差が所定回転数以下と判定すると、エンジン始動制御手段が作動中の第2クラッチのクラッチ伝達トルクを、所定の減少補正量分だけ、上記目標クラッチ伝達トルク指令よりも減少補正する滑り締結トルク減少補正手段と、
を備えることを特徴とするエンジン始動制御装置。 - エンジンに第1クラッチを介してモータを連結し、そのモータを第2クラッチを介して駆動輪に連結した車両のエンジン始動制御方法であって、
モータの動力だけで走行している状態でエンジンを始動する場合に、モータを回転数制御すると共に第2クラッチを目標クラッチ伝達トルク指令で滑り締結制御し、かつ第1クラッチを所定のクラッチ伝達トルクで締結制御することで、モータの動力によって車両の走行を確保しつつクランキングしてエンジンの始動を行い、
上記クランキング中における第2クラッチの滑り状態の推定に基づき、エンジンの始動制御中の上記第2クラッチのクラッチ伝達トルクが、第2クラッチの滑り状態が適正に近づくように、上記第2クラッチのクラッチ伝達トルクを上記目標クラッチ伝達トルク指令に対し補正すること特徴とするエンジン始動制御方法。
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