JP2014213704A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転変動分のトルクを除きつつ、精度良くクラッチトルク容量特性を推定することで、エンジン始動時間の短縮化を図ること。
【解決手段】駆動系に、エンジン１とモータジェネレータ２の間に介装される第１クラッチ４を有し、エンジン１を始動するとき、モータジェネレータ２をスターターモータとし、クラッチ締結制御によりエンジン１をクランキングする。このハイブリッド車両の制御装置において、CL1ストローク量に対する伝達トルクの関係をあらわすCL1トルク−ストローク特性を推定するCL1トルク容量特性推定制御系30を設ける。CL1トルク容量特性推定制御系30は、モータジェネレータ２のモータ上限トルクをエンジン1が回らない範囲に制限しながら、モータ回転数制御を行い、第１クラッチCL1を動作させた時のCL1ストローク信号と、モータトルク及びモータ角加速度と、に基づき、CL1トルク−ストローク特性を推定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動系にエンジンとクラッチとモータをシリーズで有するハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、エンジンとモータの間に第１クラッチを介装し、モータと駆動輪の間に第２クラッチを介装した駆動系を備える。このハイブリッド車において、第２クラッチを開放したアイドルストップ状態で、一定のトルクによりモータを回転させ、第１クラッチを開放から締結へ操作し、このときのモータ回転変動を見て、クラッチ油圧指令を学習するクラッチ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１１３９７１号公報

しかしながら、従来のハイブリッド車のクラッチ制御装置にあっては、クラッチ油圧指令を学習する際、モータトルクを一定にするため、駆動系のフリクショントルクによっては、モータ回転数が上昇し過ぎたり、モータ回転数が上昇しなかったり、モータ回転数が安定しなかったりする。この結果、第１クラッチトルク容量特性の推定精度が低くなってしまい、エンジンを始動するとき、推定バラツキを吸収する十分な余裕代を持たせたクラッチ締結制御となり、始動開始から始動終了までに要するエンジン始動時間が長くなってしまう、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、回転変動分のトルクを除きつつ、精度良くクラッチトルク容量特性を推定することで、エンジン始動時間の短縮化を図ることができるハイブリッド車両の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、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、駆動系に、エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータの間に介装されるクラッチと、を有する。前記エンジンを始動するとき、前記モータをスターターモータとし、クラッチ締結制御により前記エンジンをクランキングする。
このハイブリッド車両の制御装置において、前記クラッチ締結制御を行う際に用い、クラッチ動作相当量に対する伝達トルクの関係をあらわすクラッチトルク容量特性を推定するクラッチトルク容量特性推定手段を設ける。
前記クラッチトルク容量特性推定手段は、前記モータのモータ上限トルクを前記エンジンが回らない範囲に制限しながら、前記モータの回転数制御を行い、前記クラッチを動作させた時のクラッチ動作状態信号と、前記モータのモータトルク及びモータ角加速度と、に基づき、クラッチトルク容量特性を推定する。

よって、クラッチトルク容量特性を推定する際、モータのモータ上限トルクをエンジンが回らない範囲に制限しながら、モータの回転数制御が行われる。そして、クラッチを動作させた時のクラッチ動作状態信号と、モータのモータトルク及びモータ角加速度と、に基づき、クラッチトルク容量特性が推定される。
すなわち、モータのモータ上限トルクをエンジンが回らない範囲に制限することで、エンジンフリクションの影響が除かれる。そして、駆動系のフリクショントルクの変動にかかわらず、モータの回転数を目標回転数に一致させる回転数制御が行われる。このため、モータ回転数が一定回転数に収束したことを確認すると、クラッチ動作状態信号とモータトルク（＝クラッチトルク容量）の関係から、回転変動分のトルクを除きつつ、精度良くクラッチトルク容量特性が推定される。このように、精度良くクラッチトルク容量特性が推定されると、エンジンを始動するとき、推定バラツキを吸収するクラッチ動作状態の余裕代を小さく抑えたクラッチ締結制御が可能となり、始動開始から始動終了までに要するエンジン始動時間が短くなる。
この結果、回転変動分のトルクを除きつつ、精度良くクラッチトルク容量特性を推定することで、エンジン始動時間の短縮化を図ることができる。

実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両のパワートレイン系を示すパワートレイン系構成図である。 実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両の制御システムを示す制御システム構成図である。 実施例１の制御システムに有する第１クラッチトルク容量特性推定制御系による制御構成の一例を示すブロック構成図である。 実施例１の統合コントローラにて実行される第１クラッチトルク容量特性推定制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の統合コントローラにて実行される第１クラッチトルク容量特性推定制御処理の演算構成の一例を示すブロック構成図である。 ＲレンジからＰレンジへのレンジ位置変更時、CL1ゼロトルク点学習を実施する際のシフトレンジ・CL1ゼロトルク点学習許可フラグ・車両状態モード・CL1ゼロトルク点学習実施フラグ・CL1ゼロトルク点学習制御モード・モータ制御モード・CL1ストローク・トルク・回転数の各特性を示すタイムチャートである。 CL1ゼロトルク点学習制御モードでのCL1基準トルク点学習状態管理を示す状態遷移図である。 目標入力回転数の演算において学習が中止された場合の学習実施フラグ・クラッチ１ストローク・モータ回転数の各特性を示すタイムチャートである。 比較例の課題を示す概略説明図である。 CL1開放→締結動作時のCL1トルク−ストローク特性の推定作用を説明するためのクラッチ動作状態（ストローク）・モータ上限トルク・モータトルク・モータ回転数の各特性を示すタイムチャートである。 CL1締結→開放動作時のCL1トルク−ストローク特性の推定作用を説明するためのクラッチ動作状態（ストローク）・モータ上限トルク・モータトルク・モータ回転数の各特性を示すタイムチャートである。 実ストロークの位相合わせを説明するためのHCMハード/ソフトによる制御構成を示す制御ブロック図である。 CL1開放→締結動作とCL1締結→開放動作においてクラッチトルク容量をゼロとする補正を説明する推定外乱トルク特性を示す説明図である。 １回の試行で１点求める時/１回の試行で複数点求める時#1/１回の試行で複数点求める時#2のそれぞれでのクラッチ動作速度決定を説明するクラッチ動作状態（ストローク）を示すタイムチャートである。

以下、本発明のハイブリッド車両の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、構成を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車両の制御装置の構成を、「パワートレイン系構成」、「制御システム構成」、「第１クラッチトルク容量特性推定制御の詳細構成」に分けて説明する。

［パワートレイン系構成］
図１はハイブリッド車両のパワートレイン系を示す。以下、図１に基づき、パワートレイン系構成を説明する。

前記ハイブリッド車両のパワートレイン系は、図１に示すように、エンジン１と、モータジェネレータ２と、自動変速機３と、第１クラッチ４（クラッチ）と、第２クラッチ５と、ディファレンシャルギア６と、タイヤ７，７（駆動輪）と、を備えている。このパワートレイン系は、エンジン１の下流位置に、モータジェネレータ２と第１クラッチ４と第２クラッチ５を備えた、所謂、１モータ・２クラッチの構成である。

前記エンジン１は、その出力軸とモータジェネレータ２（略称「MG」）の入力軸とが、トルク容量可変の第１クラッチ４（略称「CL1」）を介して連結される。

前記モータジェネレータ２は、その出力軸と自動変速機３（略称「AT」）の入力軸とが連結される。

前記自動変速機３は、複数段の変速段を有する有段変速機であり、その出力軸にディファレンシャルギア６を介してタイヤ７、７が連結される。この自動変速機３は、車速VSPとアクセル開度APOに応じて変速段を自動選択する自動変速、又は、ドライバー選択により変速段を選択するマニュアル変速を行う。

前記第２クラッチ４（略称「CL2」）は、自動変速機３のシフト状態に応じて異なる変速機内の動力伝達を担っているトルク容量可変のクラッチ・ブレーキによる締結要素のうち、１つを用いている。これにより自動変速機３は、第１クラッチ４を介して入力されるエンジン１の動力と、モータジェネレータ２から入力される動力を合成してタイヤ７、７へ出力する。

前記第１クラッチ４として、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ノーマルクローズの乾式単板クラッチを用いている。また、第２クラッチ５として、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ている。このパワートレイン系には、第１クラッチ４(CL1)の接続状態に応じて２つの運転モードがある。第１クラッチ４(CL1)の切断状態では、モータジェネレータ２の動力のみで走行する「EVモード」であり、第１クラッチ４(CL1)の接続状態では、エンジン１とモータジェネレータ２の動力で走行する「HEVモード」である。

前記パワートレイン系には、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ１０と、モータジェネレータ２の回転数を検出するMG回転数センサ１１と、自動変速機３の入力回転数を検出するAT入力回転数センサ１２と、自動変速機３の出力軸回転数を検出するAT出力回転数センサ１３と、が設けられる。

［制御システム構成］
図２はハイブリッド車両の制御システムを示す。以下、図２に基づいて、制御システム構成を説明する。

前記制御システムは、図２に示すように、統合コントローラ２０と、エンジンコントローラ２１と、モータコントローラ２２と、インバータ８と、バッテリ９と、ソレノイドバルブ１４と、ソレノイドバルブ１５と、SOCセンサ１６と、アクセル開度センサ１７と、第１クラッチストロークセンサ２３と、を備えている。

前記統合コントローラ２０は、パワートレイン系構成要素の動作点を統合制御する。この統合コントローラ２０では、アクセル開度APOとバッテリ充電状態SOCと、車速VSP（自動変速機出力軸回転数に比例）と、に応じて、運転者が望む駆動トルクを実現できる運転モードを選択する。そして、モータコントローラ２２に目標MGトルクもしくは目標MG回転数を指令し、エンジンコントローラ２１に目標エンジントルクを指令し、ソレノイドバルブ１４、１５に駆動信号を指令する。

前記エンジンコントローラ２１は、エンジン１を制御し、モータコントローラ２２は、モータジェネレータ２を制御し、インバータ８は、モータジェネレータ２を駆動し、バッテリ９は、電気エネルギーを蓄える。ソレノイドバルブ１４は、第１クラッチ４の油圧を制御し、ソレノイドバルブ１５は、第２クラッチ５の油圧を制御する。アクセル開度センサ１７は、アクセル開度(APO)を検出し、SOCセンサ１６は、バッテリ９の充電状態を検出する。第１クラッチストロークセンサ２３は、第１クラッチ４(CL1)の締結/開放ストローク量を検出する。

前記統合コントローラ２０で行われるエンジン始動制御処理を説明する。エンジン始動処理は、EVモードの状態でエンジン始動線をアクセル開度APOが越えた時点で、HEVモードへのモード遷移要求が出され、この要求にしたがって第２クラッチCL2を半クラッチ状態でスリップさせるように第２クラッチCL2のトルク容量を制御する。そして、第２クラッチCL2がスリップ開始したと判断した後に第１クラッチCL1の締結を開始してエンジン回転を上昇させる。そして、エンジン回転が初爆可能な回転数に達成したら、エンジン１を作動させてMG回転数とエンジン回転数が近くなったところで第１クラッチCL1を完全に締結し、その後、第２クラッチCL2をロックアップさせてHEVモードに遷移させる。

［第１クラッチトルク容量特性推定制御の詳細構成］
図３は第１クラッチトルク容量特性推定制御系による制御構成の一例を示し、図４は第１クラッチトルク容量特性推定制御処理の流れを示し、図５は第１クラッチトルク容量特性推定制御処理の演算構成の一例を示す。以下、図３〜図８に基づいて、第１クラッチトルク容量特性推定制御の詳細構成を説明する。

前記制御システムには、第１クラッチCL1を締結制御する際に用いるCL1トルク−ストローク特性（クラッチトルク容量特性）を推定する制御構成として、第１クラッチトルク容量特性推定制御系３０を有する。この第１クラッチトルク容量特性推定制御系３０は、図３に示すように、CL1ストローク量検出手段(a)、CL1油圧制御手段(b)と、モータ回転数検出手段(c)と、CL1ストローク量制御手段(d)と、モータ回転数制御手段(e)と、モータ上限トルク決定手段(f)と、CL1トルク−ストローク特性推定手段(g)と、CL1トルク−ストローク特性学習手段(h)と、CL1トルク−ストローク特性記憶手段(i)と、モータトルク制御手段(j)と、を備えている。ここで、CL1ストローク量検出手段(a)に相当するのが第１クラッチストロークセンサ２３であり、モータ回転数検出手段(c)に相当するのがMG回転数センサ１１であり、他の手段(b),(d)〜(j)は、統合コントローラ20に有する。

前記統合コントローラ20にて実行される第１クラッチトルク容量特性推定制御処理の流れを示す図４の各ステップを、図５の演算構成と関連させながら説明する。

ステップS01では、各コントローラからデータを受信し、次のステップS02では、センサ値を読み込み、後の演算に必要な情報を取り込む。このステップS02は、図５のブロックB01のアクセル開度検出手段、ブロックB02の車速検出手段、ブロックB03のシステム状態検出手段、ブロックB04のクラッチスリップ回転数検出手段、ブロックB05の出力軸回転数検出手段、に相当する。

ステップS03では、ステップS02でのセンサ値読み込みに続き、車速VSP、アクセル開度APO、ブレーキ制動力などに応じて目標駆動トルクを演算し、ステップS04へ進む。このステップS03は、図５のブロックB06の目標駆動トルク演算手段に相当する。

ステップS04では、ステップS03での目標駆動トルクの演算に続き、目標駆動トルク、バッテリSOC、アクセル開度APO、車速VSP、路面勾配、等の車両状態に応じて、目標走行モードを演算し、ステップS05へ進む。このステップS04は、図５のブロックB07の目標走行モード演算手段に相当する。

ステップS05では、ステップS04での目標走行モード演算に続き、CL1基準トルク点学習の実施判定（実施許可、実施不許可）を行い、ステップS06へ進む。このステップS05は、図５のブロックB07のCL1基準トルク点学習実施判定手段に相当する。
ここで、CL1ストロークセンサ２３やCL1油圧系に異常が無いことを確認し、かつ、第２クラッチCL2の開放を確認し、CL1基準トルク点学習の実施を許可する。なお、第２クラッチCL2が確実に開放できていることを確認する手法として、実施例１では、セレクトレンジの選択位置が、停車状態で第１クラッチCL1と第２クラッチCL2を開放するＰレンジ位置であるとき、CL1基準トルク点学習の実施を許可するようにした（図６参照）。

ステップS06では、ステップS05でのCL1基準トルク点学習の実施判定に続き、基準トルク点学習の状態管理を行い、ステップS07へ進む。このステップS06は、図５のブロックB07のCL1基準トルク点学習状態管理手段に相当する。
この状態管理とは、図７の状態遷移図に示すように、通常状態＃、CL2油圧抜け待ち＃、CL1スリップ待ち＃、MG回転数安定待ち＃、ストローク移動＃、ゼロトルク点検出＃、強制学習＃、異常終了＃、即中止＃、実施終了＃の状態を、状態遷移条件にしたがって管理することをいう。

ステップS07では、ステップS06での基準トルク点学習状態管理に続き、モータ制御モードを選択し、ステップS08へ進む。このステップS07は、図５のブロックB07のMG制御モード選択手段に相当する。
このステップS07では、ステップS06で管理している車両状態に応じて、図６に示すように、CL1スリップ待ち＃からMG回転数安定待ち＃へ移行する時刻t3にて、モータジェネレータMGをトルク制御から回転数制御へと切り替える。

ステップS08では、ステップS07でのモータ制御モード選択演算に続き、ステップS07で管理しているモータ回転数制御時の目標入力回転数を演算し、ステップS09へ進む。このステップS08は、図５のブロックB08の目標入力回転数演算手段に相当する。
ここでは、
(1)基準トルク点検出動作中の際は、エンジン共振帯以下の回転数で第１クラッチCL1をスリップさせる（図６のモータ目標回転数）。
(2)基準トルク点検出動作キャンセル時の動作において、第１クラッチCL1がスリップしている場合は、モータジェネレータMGの回転数制御でCL1スリップを収束させる。このときは、図８に示すように、出力回転数相当（ゼロ）の入力回転数にするよう回転数制御を継続させて徐々にCL1スリップを収束させる。
すなわち、後述するCL1基準トルク点の学習が中止された場合（セレクト操作により第２クラッチCL2の開放状態をキャンセルされた場合など）は、イナーシャショックが出ないように、モータトルクでモータ回転数を引き下げる。その際は、回転数制御を使って、オーバーシュート無く、第２クラッチCL2のスリップ量が０になるように制御する。

ステップS09では、ステップS08での目標入力回転数演算に続き、目標入力回転数で管理しているモータトルク制御時の目標モータトルクを演算し、ステップS10へ進む。このステップS09は、図５のブロックB09の目標入力トルク演算手段に相当する。
このステップS09において、基準トルク点検出時には、第１クラッチCL1をスリップさせるために、目標駆動トルクに対して、図６の時刻t2〜t3のCL1スリップイントルク特性に示すように、徐々に入力トルクを上乗せする。この結果、CL1スリップが確認できた時刻t3の後、回転数制御へ移行する。

ステップS10では、ステップS09での目標入力トルク演算に続き、ステップS07で管理しているモータ制御モードが回転数制御において、ステップS06で管理しているCL1基準トルク点学習状態に応じて、モータ上限トルクを切り替え、ステップS11へ進む。このステップS10は、図５のブロックB10のモータ上限トルク演算手段に相当する。
具体的には、図６に示すように、CL1スリップ後、MG回転数が安定するのを待っているMG回転数安定待ち＃から、第１クラッチCL1を締結し始めるストローク移動＃へと切り替わる時刻t4にて、モータ上限トルクTULIMを、例えば、TULIT1からTULIT2（＜TULIT1）へと切り替える。

ステップS11では、ステップS10でのモータ上限トルク演算に続き、目標クラッチ２トルク容量（＝第２クラッチCL2の目標トルク容量）を演算し、ステップS12へ進む。このステップS11は、図５のブロックB11の目標クラッチ２トルク演算手段に相当する。
この第２クラッチCL2の目標トルク容量演算において、シフトレンジが駆動レンジ（Ｄ，Ｒレンジなど）では、第２クラッチCL2の目標トルク容量として、ドライバーの目標駆動トルクを実現できる値を演算し、駆動レンジ以外（Ｐ，Ｎレンジなど）では第２クラッチCL2を開放する。

ステップS12では、ステップS11での目標クラッチ２トルク容量演算に続き、ステップS06で管理しているCL1基準トルク点学習状態管理に応じて、目標クラッチ１ストローク量（第１クラッチCL1の目標ストローク量）を演算し、ステップS13へ進む。このステップS12は、図５のブロックB12の目標クラッチ１ストローク量演算手段に相当する。
この第１クラッチCL1の目標ストローク量演算において、ハードのばらつきを考慮し、図６の時刻t1〜時刻t4までは一旦開放側へ動かし、時刻t4以降、エンジン始動時と同様に第１クラッチCL1を開放から締結（時刻t6）させるように動かす。

ステップS13では、ステップS12での目標クラッチ１ストローク量演算に続き、第１クラッチCL1の基準トルク点（＝CL1基準トルク点）を検出する。このステップS13は、図５のブロックB13のクラッチ１基準トルク点検出手段に相当する。
第１クラッチCL1の基準トルク点検出は、モータトルク指令及びモータ角加速度（モータ回転数の微分値）から推定した実トルクを用いてモータ軸周りの外乱トルクを算出する。この値を、
1)第１クラッチCL1締結前は、外乱トルク＝フリクショントルクとして算出し、基準トルク検出のしきい値とする。
2)第１クラッチCL1の締結時は、外乱トルク＝フリクショントルク＋CL1トルク容量なので、1)のトルクを超えた分が所定値を越えた瞬間を基準トルク点到達とする。
そして、基準トルク点到達時点での、上記外乱トルクと検出の位相を合わせた第１クラッチCL1のストローク量を、基準トルク点ストローク量として検出する。この基準トルク点は、エンジン１が回転しない範囲での第１クラッチCL1のストロークに応じて検出できるため、基準トルク点検出により、第１クラッチCL1のストローク−トルク特性を推定することができる。

ステップS14では、ステップS13でのCL1基準トルク点検出に続き、ステップS13で検出した基準トルク点でのストローク量を学習し、ステップS15へ進む。このステップS14は、図５のブロックB14のクラッチ１基準トルク点学習手段に相当する。
・基準トルク点ストローク量の学習値の初期値は、設計上バラツキ最大値とする。また、学習値の更新は、更新する方向が締結側か開放側かで、更新係数を切り替えている。これは、EV走行中の第１クラッチCL1の目標ストローク量を、この学習値に基づいて決めるため、締結側への学習を確実に行い、開放側への学習は安全のために早目に戻すようにしているためである。
・上述のように、学習初期値を最も開放側の値に設定するため、所定時間内に学習値を検出できない場合が考えられる。その場合は、検出動作中の最後の第１クラッチストローク量を基準トルク点ストローク量として、学習値の更新を行う。

ステップS15では、ステップS14でのCL1基準トルク点学習に続き、各コントローラへデータを送信し、モータジェネレータMGのトルク/回転数制御や第２クラッチCL2のトルク容量制御を行い、エンドへ進む。このステップS15は、図５のブロックB15のモータトルク/回転数制御手段やブロックB16の目標クラッチ２トルク容量制御手段に相当する。

次に、作用を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の制御装置における作用を、「CL1トルク容量特性の推定作用」、「CL1動作状態の測定作用」、「CL1トルク容量ゼロの油圧量認識作用」、「クラッチ動作速度の決定作用」に分けて説明する。

［CL1トルク容量特性の推定作用］
まず、図９の上部に示すように、エンジン、クラッチ、モータ、変速機がシリーズで配置されている駆動系を持つハイブリッド車両とする。この駆動システムにおいて、アイドルストップ中に、クラッチ２(CL2)を開放した状態で、モータトルクを一定でモータを回転させた状態で、クラッチ１(CL1)を開放から締結へ操作し回転変動を見て、クラッチ油圧指令を学習するものを比較例とする。

この比較例の場合、一定のモータトルクでは、固体バラつき（フリクション等）の影響により、図９の(1),(2),(3)のモータ回転数特性に示すように、
(1) モータ回転数が上昇し過ぎる場合は、第１クラッチCL1の接続時におけるイナーシャショックが大きく運転者へ違和感を与える。
(2) モータ回転数が上昇しない場合は、第１クラッチCL1のトルク容量が不明となり、クラッチ油圧指令を学習できない。
(3) モータ回転数が安定しない場合は、クラッチトルク容量による回転変動かフリクションによる回転変動かが切り分けできないため、クラッチトルク容量を検出する際、回転変動分のトルクが含まれることになり、検出精度が低くなる。
という問題がある。

これに対し、実施例１では、図４に示すフローチャートにしたがって、基準トルク点の検出及び基準トルク点でのストローク量学習を実行し、CL1トルク−ストローク特性（クラッチトルク容量特性）が推定される。すなわち、モータジェネレータMGのモータ上限トルクをエンジン1が回らない範囲に制限しながら、モータジェネレータMGの回転数制御を行う。そして、第１クラッチCL1を動作させた時のCL1ストローク信号（クラッチ動作状態信号の一例）と、モータジェネレータMGのモータトルク及びモータ角加速度と、に基づき、CL1トルク−ストローク特性を推定する構成を採用した。

すなわち、モータジェネレータMGのモータ上限トルクをエンジン１が回らない範囲に制限することで、エンジンフリクションの影響が除かれる。そして、駆動系のフリクショントルクの変動にかかわらず、モータジェネレータMGの回転数を目標回転数に一致させる回転数制御が行われる。このため、モータ回転数が一定回転数に収束した状態でのCL1ストローク信号とモータトルク（＝CL1トルク容量）の関係から、回転変動分のトルクを除きつつ、精度良くCL1トルク−ストローク特性が推定される。

このように、精度良くCL1トルク−ストローク特性が推定されると、エンジン１を始動するとき、推定バラツキを吸収するクラッチ動作状態の余裕代を小さく抑えたクラッチ締結制御が可能となり、始動開始から始動終了までに要するエンジン始動時間が短くなる。なお、CL1トルク−ストローク特性の推定は、アイドルストップ、或いは、Ｐレンジ（図６参照）で実施するため、第２クラッチCL2のトルク影響も排除される。

実施例１では、第１クラッチCL1の開放中に、モータトルクとモータ回転数より推定した外乱推定トルクをフリクショントルクとみなす。そして、第１クラッチCL1を締結又は開放動作中にモータトルクとモータ回転数より推定した外乱推定トルクから、フリクショントルクを差し引いて、クラッチトルク容量を推定する構成を採用した。

すなわち、第１クラッチ開放→締結動作時には、図１０に示すように、時刻t0から時刻t1までのクラッチ開放区間は、そのときのモータトルクがフリクションとみなす区間とされる。そして、時刻t1から時刻t5までのクラッチ開放→締結動作区間のうち、時刻t1からモータ回転数がゼロになる時刻t4までの区間を、フリクション＋クラッチトルク容量とみなす区間とされる。そして、時刻t5以降がクラッチ締結区間であり、時刻t6からはモータジェネレータMGがトルク制御に切り替えられる。

一方、第１クラッチ開放→締結動作時には、図１１に示すように、時刻t7から時刻t9のうち、時刻t7〜時刻t8まではトルク制御によるクラッチ締結区間であり、時刻t8〜時刻t9までは回転数制御によるクラッチ締結区間である。そして、時刻t9から時刻t12までのクラッチ締結→開放動作区間のうち、モータ回転数が立ちあがる時刻t10からモータ回転数が目標回転数になる時刻t12までの区間を、フリクション＋クラッチトルク容量とみなす区間とされる。そして、第１クラッチが開放状態の時刻t12以降がフリクションとみなす区間とされる。なお、図１０及び図１１に示すタイムチャートにおいて、モータジェネレータMGは、シフトレンジ等で駆動輪とは直結していない切り離し状態とされている。

このように、モータジェネレータMGを回転数制御すること、及び、第１クラッチCL1の動作に合わせて外乱トルクを推定する、言い換えると、フリクショントルクとクラッチトルク容量を分離して検出する。よって、第１クラッチCL1の伝達トルクがゼロのときに作用しているフリクショントルクによるトルク誤検出影響が排除され、精度良くCL1トルク−ストローク特性（クラッチトルク容量特性）を推定することができる。

［CL1動作状態の測定作用］
実施例１では、外乱推定トルクの検出応答性に応じたフィルタ41を介して、第１クラッチCL1のストローク量（クラッチ動作状態の一例）を測定する。そして、その測定されたCL1ストローク量と、CL1トルク容量推定値とから、CL1トルク−ストローク特性（クラッチトルク容量特性の一例）を推定する構成を採用した。

すなわち、図１２の一点鎖線枠に示すように、第１クラッチCL1の締結又は開放動作中にモータトルクとモータ回転数より推定される外乱推定トルク（＝外乱推定値）の外乱推定トルク検出部40は、イナーシャなどの影響により検出応答性に応答遅れが生じる。そこで、図１２の二重線枠に示すように、HCM（統合コントローラ20）ハードとソフトにわたって、外乱推定トルクの検出応答性、つまり、応答遅れに合わせたフィルタ41を設定する。このフィルタ41を、第１クラッチストロークセンサ２３により検出される実ストロークを通すことで、外乱推定トルクと位相合わせした実ストローク（位相合わせ後）を得るようにしている。

このように、第１クラッチCL1の実ストロークと外乱推定トルクの位相合わせを行うことにより、実ストロークと外乱推定トルクの位相ずれによる誤検出分が排除され、精度良くCL1トルク−ストローク特性（クラッチトルク容量特性）を推定することができる。

［CL1トルク容量ゼロの油圧量認識作用］
実施例１では、CL1締結動作中に、推定したCL1トルク容量が所定値を超えたストローク量から動作速度に応じた値を開放側に補正した値を、CL1トルク容量をゼロとするCL1基準トルク点に設定する構成を採用した。
すなわち、図１３の(1)クラッチ開放→締結動作のタイムチャートに示すように、CL1基準トルク点を設定する際、締結動作速度に応じて補正することで、第１クラッチCL1の開放状態と、第１クラッチCL1のゼロ点であるCL1基準トルク点が切り分けられる。

実施例１では、CL1開放動作中に、推定したCL1トルク容量が所定値を超えたストローク量から動作速度に応じた値を締結側に補正した値を、CL1トルク容量をゼロとするCL1基準トルク点に設定する構成を採用した。
すなわち、図１３の(2)クラッチ締結→開放動作のタイムチャートに示すように、CL1基準トルク点を設定する際、開放動作速度に応じて補正することで、第１クラッチCL1の開放状態と、第１クラッチCL1のゼロ点であるCL1基準トルク点が切り分けられる。

実施例１では、CL1締結動作中に、推定したCL1トルク容量が所定値を超えた時の第１のストローク量と、CL1開放動作中に、推定したCL1トルク容量が所定値を超えた時の第２のストローク量を記憶し、第1のストローク量と第２のストローク量の中間値を、CL1トルク容量をゼロとするCL1基準トルク点に設定する構成を採用した。
すなわち、CL1基準トルク点を設定する際、締結動作速度と開放動作速度に応じて補正することで、第１クラッチCL1の開放状態と、第１クラッチCL1のゼロ点であるCL1基準トルク点が切り分けられる。

よって、CL1基準トルク点の設定構成として上記３パターンの何れを採用しても、動作速度に応じた補正により、第１クラッチCL1の開放状態とCL1基準トルク点が切り分けられることで、精度良くCL1トルク−ストローク特性（クラッチトルク容量特性）を推定することができる。

［クラッチ動作速度の決定作用］
実施例１では、クラッチ動作速度を、１回の試行で求める特性データ数に応じて、一定または段階的に決める構成を採用した。
すなわち、１回の試行で１点を求める時は、図１４の上部に示すように、クラッチ動作速度を一定速度に決めるのが良い。
一方、１回の試行で複数点を求める時は、図１４の中部に示すように、クラッチ動作速度を変化速度と一定速度を交互に繰り返すように段階的に決める。或いは、図１４の下部に示すように、クラッチ動作速度のうち、開始域と終了域で急変化速度とし、中間域で緩変化速度とする段階勾配的に決める。このとき、ゼロトルク点付近（中間域）において、変化速度を遅くするのが良い。
このように、検出に使える時間に合わせてクラッチ動作速度を決めることで、効率的にCL1トルク−ストローク特性（クラッチトルク容量特性）を取得することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の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) 駆動系に、エンジン１と、モータ（モータジェネレータ２）と、前記エンジン１と前記モータ（モータジェネレータ２）の間に介装されるクラッチ（第１クラッチ４）と、を有し、
前記エンジン１を始動するとき、前記モータ（モータジェネレータ２）をスターターモータとし、クラッチ締結制御により前記エンジン１をクランキングするハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ締結制御を行う際に用い、クラッチ動作相当量（CL1ストローク量）に対する伝達トルクの関係をあらわすクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を推定するクラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）を設け、
前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、前記モータ（モータジェネレータ２）のモータ上限トルクを前記エンジン1が回らない範囲に制限しながら、前記モータ（モータジェネレータ２）の回転数制御を行い、前記クラッチ（第１クラッチCL1）を動作させた時のクラッチ動作状態信号（CL1ストローク信号）と、前記モータ（モータジェネレータ２）のモータトルク及びモータ角加速度と、に基づき、クラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を推定する（図３）。
このため、回転変動分のトルクを除きつつ、精度良くクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を推定することで、エンジン始動時間の短縮化を図ることができる。

(2) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、前記クラッチ（第１クラッチCL1）の開放中に、モータトルクとモータ回転数より推定した外乱推定トルクをフリクショントルクとみなし、前記クラッチ（第１クラッチCL1）を締結又は開放動作中にモータトルクとモータ回転数より推定した外乱推定トルクから、前記フリクショントルクを差し引いて、クラッチトルク容量（CL1トルク容量）を推定する（図１０，図１１）。
このため、(1)の効果に加え、フリクショントルクによるトルク誤検出影響を排除することにより、精度良くクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を推定することができる。

(3) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、外乱推定トルクの検出応答性に応じたフィルタ41を介して、前記クラッチ（第１クラッチCL1）のクラッチ動作状態（CL1ストローク状態）を測定し、その測定された動作状態と、クラッチトルク容量推定値とから、クラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を推定する（図１２）。
このため、(2)の効果に加え、実ストロークと外乱推定トルクの位相ずれによる誤検出分を排除することにより、精度良くCL1トルク−ストローク特性（クラッチトルク容量特性）を推定することができる。

(4) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、クラッチ締結動作中（CL1締結動作中）に、推定したクラッチトルク容量（CL1トルク容量）が所定値を超えたクラッチ動作相当量（CL1ストローク量）から、クラッチ動作速度に応じた値を開放側に補正した値を、クラッチトルク容量（CL1トルク容量）をゼロとするクラッチ基準トルク点（CL1基準トルク点）に設定する（図１３）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、締結動作速度に応じた補正により、第１クラッチCL1の開放状態とクラッチ基準トルク点（CL1基準トルク点）が切り分けられることで、精度良くクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を推定することができる。

(5) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、クラッチ開放動作中（CL1開放動作中）に、推定したクラッチトルク容量（CL1トルク容量）が所定値を超えたクラッチ動作相当量（CL1ストローク量）から、クラッチ動作速度に応じた値を締結側に補正した値を、クラッチトルク容量（CL1トルク容量）をゼロとするクラッチ基準トルク点（CL1基準トルク点）に設定する（図１３）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、開放動作速度に応じた補正により、第１クラッチCL1の開放状態とクラッチ基準トルク点（CL1基準トルク点）が切り分けられることで、精度良くクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を推定することができる。

(6) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、クラッチ締結動作中（CL1締結動作中）に、推定したクラッチトルク容量（CL1トルク容量）が所定値を超えた時の第１の動作相当量（第１のストローク量）と、クラッチ開放動作中（CL1開放動作中）に、推定したクラッチトルク容量が所定値を超えた時の第２の動作相当量（第２のストローク量）を記憶し、第１の動作相当量（第１のストローク量）と第２の動作相当量（第２のストローク量）の中間値を、クラッチトルク容量（CL1トルク容量）をゼロとするクラッチ基準トルク点（CL1基準トルク点）に設定する（図１３）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、締結動作速度と開放動作速度に応じた補正により、第１クラッチCL1の開放状態とクラッチ基準トルク点（CL1基準トルク点）が切り分けられることで、精度良くクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を推定することができる。

(7) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、前記クラッチ動作速度を、外乱推定トルクの検出応答性に応じて決める（図３）。
このため、(3)〜(6)の効果に加え、フィルタ41の検出特性と動作速度を合わせることで、検出ばらつきを抑制できると共に、イナーシャトルクでエンジン１を回さないように制限する効果も奏することができる。

(8) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、前記クラッチ動作速度を、１回の試行で求める特性データ数に応じて、一定または段階的に決める（図１４）。
このため、(1)〜(6)の効果に加え、検出に使える時間に合わせてクラッチ動作速度を決めることで、効率的にCL1トルク−ストローク特性（クラッチトルク容量特性）を取得することができる。

(9) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、外乱推定トルクの検出応答性に応じて決めたクラッチ動作速度によりクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を推定すると、推定後に記憶したクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を用いて、EV走行中のクラッチ動作状態を決める（図３）。
このため、(7)の効果に加え、エンジン始動時間の無駄時間を短縮しつつ、引き摺りトルクを防止することができる。

(10) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、推定したクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）を、学習値として記憶する（図３）。
このため、(1)〜(9)の効果に加え、個体バラツキを抑制することができる。

(11) 前記クラッチトルク容量特性推定手段（CL1トルク容量特性推定制御系30）は、推定したクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）と、記憶されているクラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）と、を比較し、両特性の差異に応じて、更新係数を切り替え、クラッチトルク容量特性（CL1トルク−ストローク特性）の学習制御を行う（図３）。
このため、(10)の効果に加え、初期状態のバラツキによらず、安定して個体バラツキを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、第１クラッチCL1の開放状態から締結させながら基準トルク点を検出する実施例を詳細に示したが、同様の手法で第１クラッチCL1を締結状態から開放させながら基準トルク点を検出することも可能である。また、実施例１では、ストロークセンサ電圧値で学習を実施しているが、ストローク量に換算した後に学習しても良い。

実施例１では、クラッチ動作相当量として、第１クラッチCL1のストローク量であるCL1ストローク量を用いる例を示した。しかし、クラッチ動作相当量としては、クラッチ油圧を用いても良いし、また、クラッチアクチュエータの動作量を用いても良い。

実施例１では、クラッチ（第１クラッチCL1）として、油圧を加えることで開放するノーマルクローズのクラッチの例を示した。しかし、クラッチ（第１クラッチCL1）としては、油圧を加えることで締結するノーマルオープンのクラッチを用いても良い。また、クラッチタイプとしても、湿式と乾式、多板と単板などのタイプは問わない。

実施例１では、第１クラッチ４として、自動変速機３に変速締結要素として設けられ、各変速段で締結されるクラッチを流用する例を示した。しかし、第２クラッチとしては、モータと自動変速機の間に独立に設けた専用クラッチを用いる例としても良いし、また、自動変速機と駆動輪の間に独立に設けた専用クラッチを用いる例としても良い。

実施例１では、自動変速機３として、有段変速機の例を示した。しかし、自動変速機としては、有段変速機の代わりに、ベルト式無段変速機などの無段階に変速比を制御する無段変速機を用いても良い。

実施例１では、エンジンとモータジェネレータとの間に第１クラッチが介装された１モータ・２クラッチのパワートレイン系を持つ後輪駆動のハイブリッド車両に対し適用した例を示した。しかし、１モータ・２クラッチのパワートレイン系を持つ前輪駆動のハイブリッド車両に対しても勿論適用することができる。さらに、エンジンとクラッチとモータジェネレータがシリーズで連結されている駆動系を備えたものであれば、実施例１以外のパワートレイン系を持つハイブリッド車両に対しても適用することができる。

１ エンジン
２ モータジェネレータ（モータ）
３ 自動変速機
４ 第１クラッチ（クラッチ）
５ 第２クラッチ
６ ディファレンシャルギア
７ タイヤ（駆動輪）
８ インバータ
９ バッテリ
１０ エンジン回転センサ
１１ MG回転センサ
１２ AT入力回転センサ
１３ AT出力回転センサ
１４、１５ ソレノイドバルブ
１６ SOCセンサ
１７ アクセル開度センサ
２０ 統合コントローラ
２１ エンジンコントローラ
２２ モータコントローラ
２３ CL1ストロークセンサ
30 CL1トルク容量特性推定制御系（クラッチトルク容量特性推定手段）
41 フィルタ

Claims (11)

1. 駆動系に、エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータの間に介装されるクラッチと、を有し、
   前記エンジンを始動するとき、前記モータをスターターモータとし、クラッチ締結制御により前記エンジンをクランキングするハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチ締結制御を行う際に用い、クラッチ動作相当量に対する伝達トルクの関係をあらわすクラッチトルク容量特性を推定するクラッチトルク容量特性推定手段を設け、
   前記クラッチトルク容量特性推定手段は、前記モータのモータ上限トルクを前記エンジンが回らない範囲に制限しながら、前記モータの回転数制御を行い、前記クラッチを動作させた時のクラッチ動作状態信号と、前記モータのモータトルク及びモータ角加速度と、に基づき、クラッチトルク容量特性を推定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項1に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチトルク容量特性推定手段は、前記クラッチの開放中に、モータトルクとモータ回転数より推定した外乱推定トルクをフリクショントルクとみなし、前記クラッチを締結又は開放動作中にモータトルクとモータ回転数より推定した外乱推定トルクから、前記フリクショントルクを差し引いて、クラッチトルク容量を推定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチトルク容量特性推定手段は、外乱推定トルクの検出応答性に応じたフィルタを介して、前記クラッチのクラッチ動作状態を測定し、その測定された動作状態と、クラッチトルク容量推定値とから、クラッチトルク容量特性を推定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチトルク容量特性推定手段は、クラッチ締結動作中に、推定したクラッチトルク容量が所定値を超えたクラッチ動作相当量から、クラッチ動作速度に応じた値を開放側に補正した値を、クラッチトルク容量をゼロとするクラッチ基準トルク点に設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項１から３までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチトルク容量特性推定手段は、クラッチ開放動作中に、推定したクラッチトルク容量が所定値を超えたクラッチ動作相当量から、クラッチ動作速度に応じた値を締結側に補正した値を、クラッチトルク容量をゼロとするクラッチ基準トルク点に設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
6. 請求項１から３までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチトルク容量特性推定手段は、クラッチ締結動作中に、推定したクラッチトルク容量が所定値を超えた時の第１の動作相当量と、クラッチ開放動作中に、推定したクラッチトルク容量が所定値を超えた時の第２の動作相当量を記憶し、第１の動作相当量と第２の動作相当量の中間値を、クラッチトルク容量をゼロとするクラッチ基準トルク点に設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
7. 請求項３から６までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチトルク容量特性推定手段は、前記クラッチ動作速度を、外乱推定トルクの検出応答性に応じて決める
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
8. 請求項１から６までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチトルク容量特性推定手段は、前記クラッチ動作速度を、１回の試行で求める特性データ数に応じて、一定または段階的に決める
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
9. 請求項７に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記クラッチトルク容量特性推定手段は、外乱推定トルクの検出応答性に応じて決めたクラッチ動作速度によりクラッチトルク容量特性を推定すると、推定後に記憶したクラッチトルク容量特性を用いて、EV走行中のクラッチ動作状態を決める
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
10. 請求項１から９までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
    前記クラッチトルク容量特性推定手段は、推定したクラッチトルク容量特性を、学習値として記憶する
    ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
11. 請求項１０に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
    前記クラッチトルク容量特性推定手段は、推定したクラッチトルク容量特性と、記憶されているクラッチトルク容量特性と、を比較し、両特性の差異に応じて、更新係数を切り替え、クラッチトルク容量特性の学習制御を行う
    ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。