JP2011201415A - Vehicle drive controller - Google Patents
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Abstract
Description
ここに開示する技術は、電動モータとエンジンとを備え、少なくとも一方の駆動力によって走行可能なハイブリッド車両の駆動制御装置に関し、特に車両の走行中に停止しているエンジンを始動させる際の制御に係る。 The technology disclosed herein relates to a drive control apparatus for a hybrid vehicle that includes an electric motor and an engine and can be driven by at least one driving force, and in particular, controls when starting an engine that is stopped while the vehicle is running. Related.
近年、車両の駆動源としてエンジン及び電動モータを備えたハイブリッド車両が普及しつつある(例えば特許文献1参照)。こうしたハイブリッド車両では、特許文献1にも記載されているように、エンジンを停止しかつ、電動モータの駆動により走行するモータ走行領域と、電動モータを停止しかつ、エンジンの駆動により走行するエンジン走行領域とが少なくとも設定され、車両の走行中には、例えば車速とアクセル開度とによって決定される車両の運転状態に基づいて走行領域が切り換えられること伴い、電動モータの駆動及び停止、並びに、エンジンの駆動及び停止がそれぞれ切り換えられる。 In recent years, a hybrid vehicle including an engine and an electric motor as a driving source of the vehicle is becoming widespread (see, for example, Patent Document 1). In such a hybrid vehicle, as described in Patent Document 1, a motor travel region where the engine is stopped and the vehicle is driven by driving the electric motor, and an engine drive where the electric motor is stopped and the engine is driven by driving the engine. When the vehicle is traveling, the driving region is switched based on the driving state of the vehicle determined by, for example, the vehicle speed and the accelerator opening, and the electric motor is driven and stopped, and the engine The driving and stopping of each are switched.
前述したように、ハイブリッド車両においては走行領域が切り換えられることから、車両の走行中にエンジンの停止と始動とが頻繁に繰り返されることになる。例えば特許文献1に記載されているハイブリッド車両では、スタータとオルタネータとを統合したISG(Integrated Starter Generator)やクランク軸に直結したCISG(Crank Integrated Starter Generator)を備え(以下、これらを総称して、単にスタータと呼ぶ場合がある)、車両走行中のエンジンの始動に際しては、このスタータを駆動させることによって、エンジンを始動させるようにしている。 As described above, in the hybrid vehicle, since the travel region is switched, the engine stop and start are frequently repeated while the vehicle is traveling. For example, the hybrid vehicle described in Patent Document 1 includes an integrated starter generator (ISG) that integrates a starter and an alternator, and a CISG (Crank Integrated Starter Generator) that is directly connected to a crankshaft (hereinafter collectively referred to as “ When the engine is started while the vehicle is running, the engine is started by driving the starter.
ところが、前述したように、ハイブリッド車両においては、車両走行中のエンジンの始動が頻繁に実行されることから、スタータが頻繁に作動されることになる。このことは、例えばスタータの大型化や、その寿命の低下といった不都合を招き得る。また、スタータを利用したエンジンの再始動は、始動時間が長くなってしまうという不都合もある。 However, as described above, in the hybrid vehicle, the starter is frequently operated because the engine is frequently started while the vehicle is running. This can lead to inconveniences such as an increase in the size of the starter and a decrease in its life. In addition, restarting the engine using a starter has a disadvantage that the starting time becomes longer.
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハイブリッド車両において、スタータを利用しないで走行中のエンジンの始動を行うと共に、そのエンジンの始動を安定的にかつ短時間で行うことにある。 The technology disclosed herein has been made in view of the above points, and the object of the technology is to start a running engine without using a starter in a hybrid vehicle and to stably start the engine. It is to be performed in a short time.
ここに開示する技術は、スタータを利用せずにエンジンの始動を短時間で行い得る技術として、停止時膨張行程気筒に燃料を噴射すると共に、点火及び燃焼を行うことでエンジンにトルクを付与する燃焼始動を利用すると共に、確実かつ、より短時間の始動を実現する上で、走行中の車両の車輪からのトルクをエンジンに伝達して、それを、エンジンの始動に際しアシストトルクに利用することにしたものである。 The technology disclosed here is a technology that can start the engine in a short time without using a starter, and injects fuel into the expansion stroke cylinder at the time of stop and applies torque to the engine by performing ignition and combustion. In addition to using combustion start, in order to achieve a reliable and shorter start, torque from the wheel of the running vehicle is transmitted to the engine and used as assist torque when starting the engine. It is a thing.
その上で、ここに開示する車両用駆動制御装置では、そのアシストトルクを付与する際に、トルクショックが発生し得ることから、電動モータのトルクを利用してこれを打ち消すようにした。 In addition, in the vehicle drive control device disclosed herein, a torque shock can occur when the assist torque is applied, so that this is canceled using the torque of the electric motor.
具体的に、ここに開示する車両用駆動制御装置は、車両に搭載された多気筒エンジンと、前記エンジンに連結されて、駆動輪を駆動する自動変速機と、前記自動変速機を介さずに前記駆動輪を駆動する電動モータと、前記エンジンと前記駆動輪との間でトルクが断続するように、開放及び締結を切り換える断続手段と、前記エンジン、前記自動変速機、前記電動モータ及び前記断続手段の制御を実行するコントローラを備える。 Specifically, a vehicle drive control device disclosed herein includes a multi-cylinder engine mounted on a vehicle, an automatic transmission that is connected to the engine and drives drive wheels, and without the automatic transmission. An electric motor that drives the driving wheel; and an intermittent means that switches between opening and closing so that torque is intermittent between the engine and the driving wheel; the engine, the automatic transmission, the electric motor, and the intermittent A controller for controlling the means;
そして、前記コントローラは、前記車両の走行中は、前記エンジン及び前記電動モータの駆動を切り換えながら前記駆動輪を駆動させるように構成されており、前記車両の走行中に前記エンジンを停止させているときには、前記断続手段を開放し、前記コントローラはまた、前記車両の走行中に、停止している前記エンジンの始動条件が成立したときには、少なくとも膨張行程にある気筒に対して燃料を供給し、点火及び燃焼を行うことで前記エンジンを始動させる燃焼始動を実行すると共に、そのエンジンの燃焼始動に際しては、前記断続手段の締結によって前記エンジンに前記駆動輪側からのアシストトルクを付与し、前記コントローラはさらに、前記エンジン始動時の前記断続手段の締結によって発生するトルクショックを打ち消すように、前記電動モータのトルク制御を実行する。 The controller is configured to drive the driving wheels while switching between driving of the engine and the electric motor while the vehicle is traveling, and stops the engine while the vehicle is traveling. Sometimes, the intermittent means is opened, and the controller also supplies fuel to at least the cylinders in the expansion stroke when the starting condition of the stopped engine is satisfied while the vehicle is running, and the ignition And combustion start for starting the engine by performing combustion, and at the time of combustion start of the engine, the assist torque from the drive wheel side is applied to the engine by fastening of the intermittent means, and the controller Furthermore, the torque shock generated by the fastening of the intermittent means at the time of starting the engine is canceled. To, to perform the torque control of the electric motor.
ここで、「自動変速機」は、例えば歯車変速機構からなる多段変速機、及び、例えばベルト変速機構からなる無段変速機の双方を含み得る。また、「流体を介したトルク伝達を行う流体伝動装置」には、トルクコンバータやフルードカップリング等が含まれ得る。さらに、「駆動輪」は前輪及び後輪のいずれであってもよく、また、エンジンが駆動力を付与する駆動輪と、電動モータが駆動力を付与する駆動輪とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。 Here, the “automatic transmission” may include both a multi-stage transmission including a gear transmission mechanism and a continuously variable transmission including a belt transmission mechanism, for example. The “fluid transmission device for transmitting torque via fluid” may include a torque converter, a fluid coupling, and the like. Further, the “driving wheel” may be either a front wheel or a rear wheel, and the driving wheel to which the engine applies driving force and the driving wheel to which the electric motor applies driving force may be the same. It may be good or different.
また、「断続手段」は、エンジンと車輪との間でトルクの断続を切り換え得る手段であって、例えばエンジンと車輪との間のトルク伝達経路上に配置されたクラッチ要素としてもよい。また、前記の自動変速機が歯車変速機構からなる多段の自動変速機である場合には、当該歯車変速機構に含まれる複数の摩擦締結要素(クラッチ要素及びブレーキ要素を含む)を利用して、前記の断続手段を構成してもよい。すなわち、一般的に、多段の歯車変速機構は、複数の摩擦締結要素の内から選択した、少なくとも2つの摩擦締結要素を締結することによって各変速段を実現する(ドライブ状態)。つまりトルク伝達が接続される。一方、そうした締結を行わないときには遊転状態(ニュートラル状態)となりトルク伝達が行われない。つまりトルク伝達が遮断されたことと等価になる。 Further, the “interruption means” is a means capable of switching the torque between the engine and the wheel, and may be, for example, a clutch element arranged on a torque transmission path between the engine and the wheel. Further, when the automatic transmission is a multi-stage automatic transmission including a gear transmission mechanism, a plurality of frictional engagement elements (including a clutch element and a brake element) included in the gear transmission mechanism are used. The intermittent means may be configured. That is, in general, the multi-stage gear transmission mechanism realizes each gear stage by driving at least two frictional engagement elements selected from a plurality of frictional engagement elements (drive state). That is, torque transmission is connected. On the other hand, when such an engagement is not performed, the rotation state (neutral state) occurs and torque transmission is not performed. In other words, this is equivalent to interrupting torque transmission.
そこで、前記歯車変速機構に含まれる各摩擦締結要素の開放及び締結を切り換えることによって、エンジンと車輪との間でのトルク伝達の接続及び遮断を切り換える断続手段を構成してもよい。 Therefore, an intermittent means for switching between connection and disconnection of torque transmission between the engine and the wheels may be configured by switching between opening and closing of each frictional engagement element included in the gear transmission mechanism.
こうした自動変速機内部の摩擦締結要素を利用して断続手段を構成する場合には、トルク断続の応答性の観点からは、次のような構成を採用することがより好ましい。つまり、前述したように、多段の歯車変速機構において所定の変速段の実現、つまりトルク伝達の接続状態の実現には、少なくとも2つの摩擦締結要素を締結する必要があることから、所定の変速段の実現に際し締結が必要な摩擦締結要素の内のいずれか1つの締結要素を非締結とし、残り全ての締結要素を締結させたときには、前記のトルクの遮断状態となる。一方で、その遮断状態からは、前記非締結であった1つの締結要素を締結させることだけで、ニュートラル状態からドライブ状態へと移行して、トルク伝達の接続状態に切り換え得る。このことは、例えば油圧ポンプの大型化等を行わなくても、トルク伝達の遮断状態から接続状態へ、高い応答性でもって切り換え得ることは勿論のこと、例えば、前記所定の変速段を、エンジンの始動後において要求される変速段と一致させておくことによって、エンジンの始動後の挙動がスムースになり得る点でも極めて有効である。 When the intermittent means is configured using the frictional engagement element in the automatic transmission, it is more preferable to adopt the following configuration from the viewpoint of torque intermittent response. In other words, as described above, in order to realize a predetermined shift stage in a multi-stage gear transmission mechanism, that is, to realize a connection state of torque transmission, it is necessary to fasten at least two frictional engagement elements. When any one of the frictional fastening elements that need to be fastened is not fastened and all the remaining fastening elements are fastened, the torque is cut off. On the other hand, from the shut-off state, it is possible to shift from the neutral state to the drive state and to switch to the torque transmission connection state by merely fastening one fastening element that has not been fastened. This means that, for example, the torque transmission can be switched from a shut-off state to a connected state with high responsiveness without increasing the size of the hydraulic pump. It is extremely effective in that the behavior after the engine starts can be made smooth by making it coincide with the speed required after starting the engine.
前記の構成によると、車両の走行中に、停止しているエンジンの始動条件が成立したときには、少なくとも膨張行程にある気筒に対して燃料を供給し、点火及び燃焼を行うことでエンジンを始動させる燃焼始動を実行する。このようにエンジンの始動にスタータを利用しないことで、スタータの頻繁な利用に起因して発生し得る様々な不都合を全て解消し得る。 According to the above-described configuration, when the starting condition of the stopped engine is satisfied while the vehicle is running, fuel is supplied to at least the cylinder in the expansion stroke, and the engine is started by performing ignition and combustion. Perform combustion start. By not using the starter for starting the engine in this way, all the various inconveniences that may occur due to frequent use of the starter can be eliminated.
また、前記の燃焼始動は、概ねエンジン始動を安定してかつ短時間で行い得るものの、条件によっては、エンジンの始動時間が長くなったり、始動が不安定になったりすることを起こり得る。そこで、前記の構成では、エンジンの燃焼始動に際しては、断続手段を締結することによって、エンジンに対し駆動輪側からのアシストトルクを付与する。このアシストトルクの付与は、エンジンの燃焼始動において始動時間の短縮及び始動の安定化に大いに寄与する。 In addition, although the above-described combustion start can be generally performed in a stable and short time, depending on the conditions, the start time of the engine may become long or the start may become unstable. Therefore, in the above configuration, when starting combustion of the engine, the assist torque from the drive wheel side is applied to the engine by fastening the intermittent means. The application of the assist torque greatly contributes to shortening the start time and stabilizing the start in engine combustion start.
このように駆動輪側からエンジンにアシストトルクを付与することは、エンジン側にトルクが奪われることと等価であるから、いわゆるトルクの引き込みとなる。このことによりトルクショックが発生し得るものの、前記の構成では、そのトルクショックを打ち消すように電動モータのトルク制御を行う。その結果、トルクショックの発生を回避乃至抑制して、エンジン始動時のドライバの違和感が軽減する。 Applying assist torque to the engine from the drive wheel side in this way is equivalent to taking torque away from the engine side, and so is so-called torque pull-in. Although a torque shock can occur due to this, in the above configuration, the torque control of the electric motor is performed so as to cancel the torque shock. As a result, the occurrence of torque shock is avoided or suppressed, and the driver's uncomfortable feeling when starting the engine is reduced.
前記コントローラは、前記電動モータのトルク制御として、前記エンジン始動の際のエンジン回転数の上昇率に応じてモータトルクを増加させる、としてもよい。 The controller may increase the motor torque according to a rate of increase in engine speed at the time of starting the engine as torque control of the electric motor.
こうすることで、エンジン回転数の上昇率に応じて増加する引き込みトルクに対応したモータトルクが付与されて、引き込みトルクを相殺し得る。 By doing so, the motor torque corresponding to the pulling torque that increases in accordance with the increasing rate of the engine speed can be applied, and the pulling torque can be offset.
前記コントローラは、前記電動モータのトルク制御として、前記エンジン始動の際のエンジン回転数の変動と位相が揃うようにモータトルクを変動させる、としてもよい。 The controller may vary the motor torque so that the phase is aligned with the variation of the engine speed when the engine is started as torque control of the electric motor.
エンジンの燃焼始動時には、特に膨張行程気筒のピストンが下死点を超えるまでの間において、エンジンの回転数が安定せずに変動し得る。このことは引き込みトルクの変動となることから、エンジン回転数の変動と位相が揃うようにモータトルクを変動させることにより、変動する引き込みトルクを相殺し得る。 At the start of combustion of the engine, the engine speed may vary without being stabilized, particularly until the piston of the expansion stroke cylinder exceeds the bottom dead center. Since this results in fluctuations in the pull-in torque, the fluctuating pull-in torque can be canceled out by changing the motor torque so that the phase is aligned with the fluctuation in engine speed.
前記コントローラは、前記エンジンの燃焼始動後は、前記電動モータのトルクを、車両の走行状態に対応する目標トルクへと徐々に変化させる、としてもよい。 The controller may gradually change the torque of the electric motor to a target torque corresponding to a running state of the vehicle after the engine starts combustion.
こうすることで、エンジンの燃焼始動前後において、電動モータのトルクが急激に変化しないため、エンジンの始動前後におけるトルク段差の発生が回避乃至抑制される。 By doing so, the torque of the electric motor does not change abruptly before and after the combustion start of the engine, and the occurrence of a torque step before and after the engine start is avoided or suppressed.
前記車両用駆動制御装置は、前記エンジンと前記自動変速機との間で流体を介したトルク伝達を行う、ロックアップクラッチ付きの流体伝動装置をさらに備え、前記コントローラは、前記エンジンの燃焼始動に際して、前記断続手段の締結と共に、前記ロックアップクラッチを作動させる、としてもよい。 The vehicle drive control device further includes a fluid transmission device with a lock-up clutch that transmits torque via the fluid between the engine and the automatic transmission, and the controller is configured to start combustion of the engine. The lockup clutch may be operated together with the fastening of the intermittent means.
断続手段の締結に伴うアシストトルクの付与に際して、ロックアップクラッチの作動を組み合わせることは、流体伝動装置の滑りの影響を抑制乃至無くし、エンジンに付与するアシストを、その分大きくする。このことは、車両が低車速であっても、所望の大きさのアシストトルクをエンジンに付与し得ることになり、エンジンの燃焼始動が可能となる運転領域が拡大する。尚、ここでいう「ロックアップクラッチの作動」には、ロックアップクラッチの締結の他に、ロックアップクラッチのスリップ状態も含まれる。 Combining the operation of the lock-up clutch when applying the assist torque associated with the engagement of the intermittent means suppresses or eliminates the influence of slippage of the fluid transmission device, and increases the assist applied to the engine accordingly. This means that even when the vehicle is at a low vehicle speed, a desired magnitude of assist torque can be applied to the engine, and the operating range in which the engine can start combustion is expanded. Note that the “operation of the lockup clutch” here includes not only the engagement of the lockup clutch but also the slip state of the lockup clutch.
前記コントローラは、前記エンジンの燃焼始動に際して、前記ロックアップクラッチを、所定のスリップ量で作動させる、としてもよい。 The controller may operate the lockup clutch with a predetermined slip amount when starting combustion of the engine.
前述したように、走行中の車両において、断続手段の締結により駆動輪側からエンジンにトルクを伝達することに伴いトルクショックが生じ得るものの、ロックアップクラッチを所定のスリップ量で作動させることによりトルクショックが緩和し得る。従って、前述の電動モータのトルク制御と相俟って、トルクショックをより一層確実に回避し得る。 As described above, in a running vehicle, although torque shock may occur due to torque being transmitted from the drive wheel side to the engine by fastening of the intermittent means, torque is generated by operating the lock-up clutch with a predetermined slip amount. Shock can be relieved. Therefore, in combination with the above-described torque control of the electric motor, torque shock can be avoided more reliably.
以上説明したように、前記の車両用駆動制御装置によると、車両の走行中に、停止しているエンジンを始動させるときには、いわゆる燃焼始動を行うことで、スタータの頻繁な利用に起因して発生する様々な不都合を全て解消し得ると共に、その燃焼始動に際しては、断続手段の締結によってエンジンに対し駆動輪側からのアシストトルクを付与することで、エンジンの始動時間のより一層の短縮及び始動の安定化が図られる。また、アシストトルクの付与に伴い発生し得るトルクショックを、電動モータのトルク制御によって打ち消すことで、トルクショックを回避乃至軽減して、エンジン始動時のドライバの違和感を回避乃至軽減し得る。 As described above, according to the vehicle drive control device described above, when starting a stopped engine while the vehicle is running, it is caused by frequent use of the starter by performing so-called combustion start. In the combustion start, the assist torque from the drive wheel side is applied to the engine by fastening the intermittent means, thereby further shortening the engine start time and reducing the start time. Stabilization is achieved. Further, by canceling out torque shock that may occur due to the application of assist torque by torque control of the electric motor, the torque shock can be avoided or reduced, and the driver's uncomfortable feeling when starting the engine can be avoided or reduced.
以下、車両の制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図1は車両のパワートレイン及び制御装置の全体ブロック図である。パワートレインPTは、駆動力を発生する多気筒(例えば4気筒)エンジン11と、このエンジン11に連結されて変速を行う歯車変速機構12と、歯車変速機構12からの出力を受けて左右に駆動力を配分する差動装置13と、差動装置13からの駆動力を受ける左右の駆動輪(例えば前輪)14,14と、エンジン11と歯車変速機構12との間に配置された、ロックアップクラッチ15付きのトルクコンバータ(流体伝動装置)16と、前記歯車変速機構12を介さずに、差動装置13を通じて前記駆動輪14を駆動する電動モータ17と、を備えている。この車両は、前述の通り、駆動源としてのエンジン11及び電動モータ17を備えたハイブリッド車両であり、後述するように、車速及びアクセル開度に基づいて設定される運転状態に応じて、電動モータ17により駆動しエンジン11を停止させるモータ走行モードと、エンジン11により駆動し電動モータ17を停止させるエンジン走行モードと、電動モータ17とエンジン11との双方を駆動する併用走行モードと、を切り換えながら走行するように構成されている。
Hereinafter, an embodiment of a vehicle control device will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiment is merely exemplary in nature. FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle powertrain and control device. The power train PT is driven to the left and right by receiving a multi-cylinder (for example, four-cylinder)
エンジン11は、詳細な図示は省略するが、4サイクル火花点火式エンジンであると共に、その各気筒内に燃料を直接、噴射可能に構成された直噴エンジンである。このエンジン11は、後述するように、その始動に際しては、所定の気筒、より正確には、停止状態で膨張行程に対応する気筒内に燃料を噴射すると共に、点火及び燃焼を行うことで、エンジン11に正転方向のトルクを付与して始動するように構成されており、基本的にスタータを利用しなくても始動が可能に構成されている。尚、エンジン11は、クランク軸に対し連結されたオルタネータを備えており、このオルタネータは、スタータ及びオルタネータを統合したISG18とされている。
Although detailed illustration is omitted, the
歯車変速機構12は、詳細な図示は省略するが、例えばその内部に、遊星歯車機構と、遊星歯車機構に含まれる各回転要素の回転を選択的に規制する摩擦締結要素として、複数のクラッチ要素及びブレーキ要素とを含んで構成されており、例えば前進4速の多段自動変速機として構成されている。この歯車変速機構12においては、複数のクラッチ要素及びブレーキ要素から選択された、少なくとも2つの要素を締結することで、各変速段を実現するように構成されている。つまり、歯車変速機構12は、少なくとも2つの要素を締結することで所定の変速段を実現したドライブ状態と、前記の要素を全て締結しないことによって、エンジン11と駆動輪14との間のトルクの伝達を遮断したニュートラル状態とに切り換わることから、このハイブリッド車両においては特に、後述するように、歯車変速機構12を、前記の各クラッチ要素及び各ブレーキ要素の開放及び締結を切り換えることによって、エンジン11と駆動輪14との間でトルクを断続させる断続手段121として機能させる。
Although detailed illustration is omitted, the
さらに、このハイブリッド車両においては、歯車変速機構12を、所定の変速段の実現に必要な少なくとも2つの要素の内のいずれか1つの要素のみを非締結とし、その他の要素を締結することによって、前記のニュートラル状態としつつも、当該所定変速段への切り換えを素早く行い得るようにした待機状態にするようにしている。この待機状態は、モータ走行モード時を含む、エンジン11を停止しているときに実行される状態である。つまり、待機状態はニュートラル状態であることから、モータ走行モード時に待機状態とすることで、車両の走行に連動してエンジン11が引き摺られながら従動回転する引き摺り現象が回避される。
Further, in this hybrid vehicle, the
また、待機状態においては、前述した非締結とする要素を、締結直前の状態(いわゆるプリチャージ状態)にする。これによって、非締結から締結への切り換えの応答性が高まり、前述したように、1つの締結要素をのみを締結することと相俟って、待機状態(換言すればニュートラル状態)からドライブ状態への切り換え応答性を大幅に高めるようにしている。尚、待機状態ではエンジン11は停止していることから、プリチャージ状態を実現する上で、図示は省略するが、このハイブリッド車両には、電動の油圧ポンプが設けられている。尚、前記のように、エンジン11を停止しているときには、ロックアップクラッチ15もまた、プリチャージ状態にされる。
Further, in the standby state, the above-described non-fastened elements are brought into a state immediately before fastening (so-called precharge state). This enhances the responsiveness of switching from non-fastening to fastening, and as described above, coupled with fastening only one fastening element, from the standby state (in other words, the neutral state) to the drive state. The switching response is greatly improved. Since the
前記電動モータ17は、例えば3相の交流同期モータであって、図示省略のバッテリ及びインバータを介して供給された駆動電流により駆動する。ここで、前記のモータ走行モードには、電動モータ17の駆動力によって走行している状態、電動モータ17を回生させながら走行している状態、電動モータ17が何ら作動せずに惰性で走行している状態、の少なくとも3つの状態を含む。
The
車両の制御装置CRは、エンジン11の出力、ロックアップクラッチ15の断接(スリップ制御を含む)、前記インバータの制御を通じた電動モータ17の作動(力行及び回生を含む)、歯車変速機構12の変速段等をそれぞれ制御する装置である。制御装置CRは、コントローラ2と、車両の走行状態を含む各種の状態を検出し、コントローラ2に提供する各種センサ31〜37とを備えて構成されている。この内、コントローラ2は、例えば通常のマイクロコンピュータであり、図示は省略するが、少なくともCPU、ROM、RAM、I/Oインターフェース回路、及びデータバスを備えて構成される。
The vehicle control device CR includes an output of the
各種のセンサには、少なくとも、車両の走行速度に関する情報をコントローラ2に提供する車速センサ31、アクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度に関する情報をコントローラ2に提供するアクセル開度センサ32、コントローラ2においてエンジン回転数及びクランク角度の検出に利用される信号を提供するクランク角センサ33、コントローラ2において気筒識別に利用される信号を提供するカム角センサ34、バッテリの充電状態(SOC:State of Charge)やバッテリ温度に係る情報を含む、バッテリの各種状態に係る情報をコントローラ2に提供するバッテリ状態センサ35、電動モータ17の温度に係る情報を含む、電動モータ17の各種状態に係る情報を提供するモータ状態センサ36、及び、トルクコンバータ16のタービン回転数に関する情報をコントローラ2に提供するタービン回転数センサ37を含んでいる。コントローラ2は、これらの各センサ31〜37からのセンサ信号を取り入れて演算処理をし、前記エンジン11、ロックアップクラッチ15、歯車変速機構12及び電動モータ17に対して制御信号を出力する。
The various sensors include at least a
具体的に前記コントローラ2は、車速及びアクセル開度に基づいて設定される運転状態に応じて、前述したモータ走行モードと、エンジン走行モードと、併用走行モードとを切り換えるべく、電動モータ17の作動及び停止、エンジン11の作動及び停止(始動及び停止)を切り換える。それと共に、前記コントローラ2は、走行モードの切り換わりに対応するように、歯車変速機構12の状態を、ドライブ状態(変速マップに従った変速制御を含む)、ニュートラル状態、及び待機状態に切り換えると共に、必要に応じて、ロックアップクラッチ15の作動制御も実行するように構成されている。
Specifically, the
特にこうしたハイブリッド車両では、車両の走行中にエンジン11の始動及び停止が繰り返される。コントローラ2は、駆動しているエンジン11の停止条件が成立したときには、燃料供給を停止してエンジン11を停止させることを基本とした、所定の停止制御を実行する一方、停止しているエンジン11の始動条件が成立したときには、エンジン11の始動制御を実行する。ここで、車両の走行中のエンジン11の始動制御にはISG18を利用せずに、前述したように、エンジン11の燃焼によるエネルギで自動的にエンジン11を始動させる、いわゆる燃焼始動を行う。そして、その走行中の燃焼始動に際して、コントローラ2は、駆動輪14の側からエンジン11にアシストトルクを付与することによって、エンジン11の始動を、短時間にかつ、より確実に行い得るようにしている。
In particular, in such a hybrid vehicle, the
図2は、前記の制御装置CRが実行する、パワートレインPTの制御フローチャートであり、以下、このフローチャートと、図3に示すタイムチャートとを参照しながら、制御装置CRによるパワートレインPTの制御、特にエンジン11の始動制御について説明する。
FIG. 2 is a control flowchart of the power train PT executed by the control device CR. Hereinafter, the control of the power train PT by the control device CR with reference to this flowchart and the time chart shown in FIG. In particular, the start control of the
まず、ステップS21では、車両が走行中であるか否かが判定される。これは、例えば車速センサの検出値に基づいて判断すればよい。走行中でないとき(NOのとき)には、フローはリターンをする。一方、走行中であるとき(YESのとき)には、ステップS22に移行する。 First, in step S21, it is determined whether or not the vehicle is traveling. This may be determined based on the detection value of the vehicle speed sensor, for example. When not running (NO), the flow returns. On the other hand, when the vehicle is running (YES), the process proceeds to step S22.
ステップS22では、停止しているエンジン11を始動する条件が成立したか否かが判定される。これには、例えば図3(a)に示すように、車両がモータ走行モードの最中に、アクセルの踏み込みによって、エンジン走行モード、又は、電動モータ17及びエンジン11を併用した併用走行モードに切り換わる場合が含まれる。尚、ここでいうモータ走行モードには、電動モータ17の駆動力によって車両を走行させる、いわゆる力行の状態の他、電動モータ17の回生状態、及び、電動モータ17が何ら仕事をしていない状態が含まれ得る。また、停止中のエンジン11の始動条件には、前記の走行モードの切り換わりに限らず、例えば車両の定常走行(定速走行)時においても、バッテリのSOCが所定値よりも低下した、バッテリの温度が所定温度よりも高くなった、電動モータ17の温度が所定温度よりも高くなった等の条件が含まれる。
In step S22, it is determined whether or not a condition for starting the stopped
停止中のエンジン11の始動条件が成立していないとき(NOのとき)には、ステップS23に移行をして、歯車変速機構12を、前述した待機状態にする。具体的には、車速及びアクセル開度に基づき、予め設定されてコントローラ2に記憶されている変速マップに従って、仮にエンジン11が始動した場合に、その始動後に要求される変速段(以下においては、この変速段を始動後要求変速段と呼ぶ場合がある)で待機状態にする。従って、歯車変速機構12は、その始動後要求変速段を達成する上で必要な、少なくとも2つの摩擦締結要素の内の1つを除く、残りの締結要素が締結される一方、当該1つの締結要素はプリチャージ状態にされる(図3(e)の「断続手段締結」の図を参照)。また、ロックアップクラッチ15もプリチャージ状態にされる(図3(f)の「L/Uクラッチ締結」の図を参照)。このとき歯車変速機構12(断続手段121)は、エンジン11と駆動輪14との間のトルク伝達を遮断することになるが、後述するように、エンジン11の始動に備えて待機していることになる。
When the starting condition of the stopped
一方、ステップS22において、エンジン11の始動条件が成立したとき(YESのとき)には、ステップS24に移行して、コントローラ2は、エンジン11の始動制御に必要となる各種信号の読み込みを行う。ここで読み込まれる信号には、例えば車速、タービン回転数及びクランク位置が、少なくとも含まれる。
On the other hand, when the start condition of the
続くステップS25では、プリチャージ状態であったロックアップクラッチ15を締結する。ここでいう「ロックアップクラッチ15の締結」は、コントローラ2がロックアップクラッチ15の締結信号を出力することを意味しており、ロックアップクラッチ15が実際に締結するまでには一般的にタイムラグが生じることから、ロックアップクラッチ15が実際に締結するのは、これよりも後になり得る。尚、トルクショックを緩和する観点から、ロックアップクラッチ15は、所定のスリップ状態にしてもよい。
In the subsequent step S25, the lockup clutch 15 that has been in the precharged state is engaged. Here, “engagement of the lock-up clutch 15” means that the
そして、ステップS26では、エンジン11の停止時膨張行程気筒に対し燃料噴射を実行する(図3(g)の「エンジン燃焼」の図参照)。これは、後述する点火時点において燃料が十分に気化していることを確保するためであり、燃料の気化時間を考慮して燃料噴射を早期に行うべく、ここでは、エンジン11の始動条件が成立すれば直ぐに、燃料の噴射を実行する。
In step S26, fuel injection is performed on the expansion stroke cylinder when the
ステップS27では、コントローラ2は、断続手段121の締結信号を出力する(図3(e)参照)。つまり、始動後要求変速段で待機状態とされている歯車変速機構12において、プリチャージ状態にある摩擦締結要素を締結させる信号を出力する。ここにおいても、当該摩擦締結要素が実際に締結するまでには一般的にタイムラグが生じることから、後述するように、摩擦締結要素が実際に締結するのは、これよりも後になり得る(例えば、図3(c)の「タービン回転数」の変化を参照)。但し、歯車変速機構12の摩擦締結要素は、ロックアップクラッチ15に比べて応答性が高く、しかもプリチャージ状態からの締結であるから、前記のタイムラグはかなり小さい。
In step S27, the
続くステップS28では、後のステップS29で実行する電動モータ17のトルク増加の際の、モータトルクの増分を設定する。このモータトルクの増加は、後述するように、エンジン11の始動の際に駆動輪14側からエンジン11側にトルクが奪われること(トルクの引き込み)に起因してトルクショックが発生し得ることから、電動モータ17のトルク増加によりそれを補うためである。こうすることで、エンジン11始動時のトルクショックが緩和乃至無くなり、ドライバの違和感が軽減する。このステップで設定するモータトルクの増分は、後述するようにアシストトルクの付与後の、エンジン11の回転数の上昇率に応じて設定することが好ましい。一例としては、車速、始動後要求変速段(変速比)及びロックアップクラッチ15のスリップ量に応じて予想されるアシストトルクに基づいて、予め設定されてコントローラ2に記憶されているマップに従って設定してもよい。また、クランク角センサ33によって検出した、エンジン11の回転数の上昇率に応じて設定してもよい。そうして、ステップ29では、設定したトルク増分に基づいて、電動モータ17のトルク増加を実行する(図3(h)の「モータ駆動トルク」の図参照)。尚、図例では、一定量のトルク増分を、後述するように所定時間だけ継続している。
In the subsequent step S28, an increment of the motor torque is set when the torque of the
ステップS210では、前記の断続手段121が、所定のタイムラグの後に実際に締結をして駆動輪14側からエンジン11側へとトルク(アシストトルク)が付与されるタイミングに合わせて、エンジン11の停止時膨張行程気筒に対する点火を開始する(図3(i)参照)。これによって、アシストトルクがエンジン11に付与された状態で燃焼始動が行われることになり、エンジン11が安定してかつ短時間で始動する(図3(d)の「エンジン回転数」の増加を参照)。ここで、図3における「エンジン回転数」の図では、その上昇カーブにおける変曲点が、前記停止時膨張行程気筒が、点火後に下死点を超えるタイミングに相当しており、その変曲点以降は、エンジン11の始動が完了して吹き上がっている状態を示している。
In step S210, the
エンジン11の始動完了後のステップS211では、前記のステップS29で行ったモータトルクの増加を終了させる。この終了タイミングは、前述した「エンジン回転数」の上昇カーブにおける変曲点のタイミングに対応している。つまり、エンジン11の始動後は、前記のトルクの引き込みが無くなるため、モータトルクの増加制御を終了する。
In step S211 after the start of the
続くステップS212では、ロックアップクラッチ15を、予め設定した目標スリップ量となるように制御を実行する(図3(f)参照)。このスリップ制御は、図3(d)に示すように、エンジン11の始動直後のエンジン回転数の吹き上がりに伴うショックを緩和乃至回避するための制御である。このスリップ制御における目標スリップ量は、アクセルの踏み込み操作及び車速等に基づいて予めエンジンの回転数の吹き上がり挙動が予想されることから、吹き上がり挙動に応じて予め設定されてコントローラ2に記憶されているマップに従って、決定すればよい。
In subsequent step S212, control is performed so that the lock-up clutch 15 has a preset target slip amount (see FIG. 3F). As shown in FIG. 3D, the slip control is a control for alleviating or avoiding a shock caused by the engine speed increasing immediately after the
そうして、エンジン11の始動が完了した後には、ステップS213において、車両の走行状態(走行モード)に応じて、電動モータ17のモータトルクを、目標トルクへと徐々に変化させる。例えば定速時であれば、図3(h)に実線で示すように、電動モータ17はそのトルクが次第に小さくなるように制御されて、最終的に電動モータ17は停止される(図3(b)の「車速」、(c)の「タービン回転数」、及び(d)の「エンジン回転数」の各図も参照)。一方、例えば加速時であれば、図3(h)に一点鎖線で示すように、電動モータ17はそのトルクが次第に大きくなるように制御されて、エンジン走行モード時の加速アシストを行うようになる(つまり、併用走行モード)。このように電動モータ17のトルク変化を滑らかにすることで、エンジン11の始動前後におけるトルク段差の発生が回避乃至抑制される。
Then, after the start of the
ここで、図2のフローにおける、前記ステップS25〜S213までの各ステップは、シーケンス制御によって実行されることになるが、ここに示すフロー中の各ステップの順番は、説明の便宜上のものであり、その順番を適宜入れ替えたり、また、各ステップの実行を時間的に並列に行ったりするような変更等は、勿論可能である。 Here, the steps from S25 to S213 in the flow of FIG. 2 are executed by sequence control, but the order of the steps in the flow shown here is for convenience of explanation. Of course, it is possible to change the order appropriately, or to change the execution of each step in parallel in time.
このように、車両の走行中に停止しているエンジン11の始動条件が成立したときには、停止時膨張行程にある気筒に対して燃料を供給し、点火及び燃焼を行うことでエンジン11を始動させる燃焼始動を実行し、ISG(スタータ)18を利用しないことで、スタータの頻繁な利用に起因して発生する様々な不都合、例えばスタータの大型化、スタータの寿命低下等の不都合を解消し得る。
As described above, when the start condition of the
そのエンジン11の燃焼始動に際しては、歯車変速機構12をドライブ状態にすることで、エンジン11に対し駆動輪14側からのアシストトルクを付与することにより、エンジン11の始動時間の短縮化及び始動の安定化を図ることが可能になる。
When the combustion of the
しかも、このアシストトルクの付与に際しては、ロックアップクラッチ15を作動させることにより、トルクコンバータ16の滑りの影響を低下乃至無くして、車両が低車速でも所望の大きさのアシストトルクをエンジン11に付与することが可能になり、エンジン11の燃焼始動が可能な運転領域が拡大する。ここで、ロックアップクラッチ15は、例えば車速に応じたスリップ量となるように作動させてもよい。つまり、低車速ではロックアップクラッチ15のスリップ量を小さくして(ロックアップクラッチの締結を含む)、必要なアシストトルクを確保することを優先し、高車速ではロックアップクラッチ15のスリップ量を大きくして(ロックアップクラッチ15の開放を含む)、ショックの緩和を優先し、中車速では、それらを両立すべく、ロックアップクラッチ15のスリップ量を中程度に設定してもよい。
In addition, when the assist torque is applied, the lock-up clutch 15 is operated to reduce or eliminate the effect of slipping of the
また、エンジン11に付与するアシストトルクは、エンジン11の点火及び燃焼の開始にタイミングを合わせて付与することが望ましいが、前記の構成では、比較的応答性の低いロックアップクラッチ15の締結を先に行い(ステップS25)、その後に歯車変速機構12をドライブ状態へと切り換える(ステップS27)。つまり、歯車変速機構12に含まれる摩擦締結要素は、ロックアップクラッチ15と比較して径が小さく、応答性が高い。このため、摩擦締結要素を締結させる方が、ロックアップクラッチ15を締結させる場合よりも、締結タイミングを設定しやすい。つまり、応答性が相対的に低いロックアップクラッチ15を先に締結しておき、応答性の良い歯車変速機構12の制御を後に行うことは、前述したように、エンジン11にアシストトルクを付与するタイミングと、エンジン11の点火及び燃焼の開始タイミングとを一致させる上で有利になる。アシストトルクを適切なタイミングでエンジン11に付与することは、エンジン11の始動時間の短縮及び確実化をより一層促進し得る。
Further, it is desirable that the assist torque to be applied to the
そうして、前記のアシストトルクの付与に起因して、トルクの引き込みが生じるときには、電動モータ17のトルク増加を行うことによって(ステップS29)、引き込みトルクが相殺乃至減少し、トルクショックの発生が回避乃至緩和される。このことは、ドライバの違和感の軽減に有効である。特に前述した、ロックアップクラッチ15のスリップ制御を組み合わせたときには、トルクショックの発生を、より一層確実に、回避乃至緩和し得る。
Thus, when the torque pull-in occurs due to the application of the assist torque, the torque of the
また、エンジン11の始動後は、電動モータ17のトルクを、車両の走行状態に対応する目標トルクまで、滑らかに変化させることによって、エンジン11の始動前後のトルク段差の発生を回避し得る。
Further, after the
ここで、エンジン11の燃焼始動においては、停止時膨張行程気筒のピストンが、下死点を通過するまでは、停止時圧縮行程気筒においてはピストンが上昇し、気筒内が圧縮されるため、その回転が変動して不安定になり得る。これに起因して引き込みトルクも変動するようになる(例えば図3(c)の「タービン回転数」及び(d)の「エンジン回転数」の各図の破線参照)。そこで、前記のフローのステップS28,S29では、エンジン回転数の変動に対応するように、より具体的には、エンジン回転数の変動の位相に対応するように、クランク角センサ33の検出信号に基づいてモータトルクを変動させてもよい(図3(h)の「モータ駆動トルク」の図の破線参照)。こうすることによって、トルクショックに起因するドライバの違和感が、より確実に回避乃至緩和し得る。
Here, in the combustion start of the
尚、ハイブリッド車両の構成は、種々の構成を採用し得る。例えば電動モータ17は、前記のように1つの電動モータからの駆動力を差動装置13を介して、左右の駆動輪14に分配するのではなく、左右の駆動輪14それぞれに独立して駆動力を付与し得るように、少なくとも2つの電動モータを備えてもよい。その場合において、インホイールモータを採用してもよい。
Various configurations can be adopted as the configuration of the hybrid vehicle. For example, the
また、電動モータ17の駆動力は、前輪に付与することに限定されず、後輪に付与してもよい。同様に、エンジン11の駆動力も、前輪に付与することに限定されず、後輪に付与してもよい。ここにおいて、電動モータ17の駆動力を付与する車輪と、エンジン11の駆動力を付与する車輪とは、図1に示すように同じであってもよいし、異なっていても良い(例えばエンジン11の駆動力を前、電動モータ17の駆動力を後、又は、その逆)。例えば電動モータ17の駆動力を後輪に付与する場合においては、電動モータ17を後輪の駆動軸に連結する構成に限らず、ドライブシャフトの途中に電動モータ17を連結してもよい。
Further, the driving force of the
さらに、エンジン11のスタータとしては、ISGに限らず、クランク軸に直結されたCISGとしてもよい。
Further, the starter of the
また、前記のパワートレインPTにおいて、歯車式の多段変速機構に代えて、例えばベルト式等の無段変速機構を採用してもよい。また、流体伝動機構は、トルクコンバータの代わりに、フルードカップリングを採用してもよい。 In the power train PT, a continuously variable transmission mechanism such as a belt type may be employed instead of the gear-type multi-speed transmission mechanism. The fluid transmission mechanism may adopt a fluid coupling instead of the torque converter.
加えて、前述した各構成の特徴を、可能な範囲で適宜組み合わせることによって、ハイブリッド車両を構成してもよい。 In addition, a hybrid vehicle may be configured by appropriately combining the features of the above-described configurations within a possible range.
また、エンジンの燃焼始動に関し、先ず停止時圧縮行程にある気筒に対して燃料を供給し、点火及び燃焼を行ってエンジン11を一旦、逆転方向に作動させた後に、逆転作動に伴い圧縮される膨張行程気筒に対する点火及び燃焼を行うことでエンジン11に正転方向のトルクを与えて、エンジン11を始動させるようにしてもよい。このような逆転燃焼始動は、エンジン11の始動性をより高め得る。尚、この場合は、歯車変速機構12の制御によってエンジン11に駆動輪14側からトルクを付与するタイミングと、膨張行程気筒に対する点火及び燃焼の開始タイミングとを合わせることが望ましい。
As for engine combustion start, first, fuel is supplied to the cylinders in the compression stroke at the time of stop, ignition and combustion are performed, the
11 エンジン
12 歯車変速機構(自動変速機)
121 断続手段
15 ロックアップクラッチ
16 トルクコンバータ(流体伝達機構)
17 電動モータ
2 コントローラ
CR 制御装置
PT パワートレイン
11
121 Intermittent means 15 Lock-up clutch 16 Torque converter (fluid transmission mechanism)
17
Claims (6)
前記エンジンに連結されて、駆動輪を駆動する自動変速機と、
前記自動変速機を介さずに前記駆動輪を駆動する電動モータと、
前記エンジンと前記駆動輪との間でトルクが断続するように、開放及び締結を切り換える断続手段と、
前記エンジン、前記自動変速機、前記電動モータ及び前記断続手段の制御を実行するコントローラを備え、
前記コントローラは、前記車両の走行中は、前記エンジン及び前記電動モータの駆動を切り換えながら前記駆動輪を駆動させるように構成されており、前記車両の走行中に前記エンジンを停止させているときには、前記断続手段を開放し、
前記コントローラはまた、前記車両の走行中に、停止している前記エンジンの始動条件が成立したときには、少なくとも膨張行程にある気筒に対して燃料を供給し、点火及び燃焼を行うことで前記エンジンを始動させる燃焼始動を実行すると共に、そのエンジンの燃焼始動に際しては、前記断続手段の締結によって前記エンジンに前記駆動輪側からのアシストトルクを付与し、
前記コントローラはさらに、前記エンジン始動時の前記断続手段の締結によって発生するトルクショックを打ち消すように、前記電動モータのトルク制御を実行する車両用駆動制御装置。 A multi-cylinder engine mounted on the vehicle,
An automatic transmission coupled to the engine for driving drive wheels;
An electric motor that drives the drive wheels without going through the automatic transmission;
Intermittent means for switching between opening and closing so that torque is intermittent between the engine and the drive wheel;
A controller for controlling the engine, the automatic transmission, the electric motor, and the intermittent means;
The controller is configured to drive the driving wheel while switching the driving of the engine and the electric motor during traveling of the vehicle, and when the engine is stopped during traveling of the vehicle, Opening the intermittent means;
The controller also supplies the fuel to at least the cylinders in the expansion stroke, and ignites and burns the engine when a start condition of the stopped engine is satisfied while the vehicle is running. While performing the combustion start to start, at the time of combustion start of the engine, the assist torque from the drive wheel side is applied to the engine by fastening of the intermittent means,
The controller further includes a vehicle drive control device that executes torque control of the electric motor so as to cancel a torque shock generated by fastening of the intermittent means at the time of starting the engine.
前記コントローラは、前記電動モータのトルク制御として、前記エンジン始動の際のエンジン回転数の上昇率に応じてモータトルクを増加させる車両用駆動制御装置。 In the vehicle drive control device according to claim 1,
The controller is a vehicle drive control device that increases motor torque in accordance with a rate of increase in engine speed when the engine is started as torque control of the electric motor.
前記コントローラは、前記電動モータのトルク制御として、前記エンジン始動の際のエンジン回転数の変動と位相が揃うようにモータトルクを変動させる車両用駆動制御装置。 In the vehicle drive control device according to claim 1,
The controller is a vehicle drive control device that varies the motor torque so that the phase is aligned with the variation of the engine speed when the engine is started as torque control of the electric motor.
前記コントローラは、前記エンジンの燃焼始動後は、前記電動モータのトルクを、車両の走行状態に対応する目標トルクへと徐々に変化させる車両用駆動制御装置。 In the vehicle drive control device according to any one of claims 1 to 3,
The controller is a vehicle drive control device that gradually changes the torque of the electric motor to a target torque corresponding to a running state of the vehicle after the combustion start of the engine.
前記エンジンと前記自動変速機との間で流体を介したトルク伝達を行う、ロックアップクラッチ付きの流体伝動装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記エンジンの燃焼始動に際して、前記断続手段の締結と共に、前記ロックアップクラッチを作動させる車両用駆動制御装置。 In the vehicle drive control device according to any one of claims 1 to 4,
A fluid transmission device with a lock-up clutch that performs torque transmission via the fluid between the engine and the automatic transmission;
The controller is a vehicle drive control device that operates the lock-up clutch together with the fastening of the intermittent means when the engine starts combustion.
前記コントローラは、前記エンジンの燃焼始動に際して、前記ロックアップクラッチを、所定のスリップ量で作動させる車両用駆動制御装置。 In the vehicle drive control device according to claim 5,
The controller is a vehicle drive control device that operates the lock-up clutch with a predetermined slip amount when starting combustion of the engine.
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