JP2019209790A - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンと、電動機と、前記エンジンと前記電動機との間に前記電動機によって回転駆動される機械式オイルポンプの油圧によって係合状態が制御されるクラッチとを備えたハイブリッド車両において、前記電動機を用いて前記エンジンの始動を行う場合に、前記クラッチの滑りを抑制することのできるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】K0クラッチ32の係合油圧を高める電動オイルポンプ54を設け、K0クラッチ32を締結して電動機MGの駆動によってエンジン14を回転した後にエンジン14を始動する際に、エンジン回転速度Neと電動機回転速度Nmとの回転速度差Ndが所定値Na以内であるかを判定し、滑りが生じた場合、電動オイルポンプ54の油圧を大きくする。これによって、構成する機械部品の寸法、作動油量、作動油温度等の変動によって生じる、K0クラッチ32の滑りの発生を抑制することが可能となる。【選択図】図4
Description
本発明は、エンジンと、電動機と、前記エンジンと前記電動機との間に設けられたクラッチとを、備えたハイブリッド車両において前記エンジンの始動時の前記クラッチの制御に関する。
駆動力源としてのエンジンと電動機とを備えるとともに、前記エンジンと前記電動機との間にオイルポンプの油圧によって係合状態が制御されるクラッチと、前記電動機によって回転駆動される機械式オイルポンプとを備えたハイブリッド車両が開示されている。例えば、特許文献1には、そのようなハイブリッド車両において、前記電動機によって回転駆動される機械式オイルポンプのオイルに基づいて前記クラッチを係合し、前記電動機の駆動によって前記エンジンを始動する技術が開示されている。
特許文献1に記載されたハイブリッド車両においては、前記機械式オイルポンプの回転速度が同一であったとしても、例えば構成する機械部品の機差、作動油量、作動油温度の差等によって、クラッチの締結状態に差が生じる場合があるので、前記クラッチの係合時のすべりによる前記エンジンの始動性の低下が生じる虞があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、前記機械式オイルポンプを構成する機械部品の寸法差、作動油量、作動油温度の差等によって、前記エンジンの始動時に前記クラッチの滑りが生じる虞がある場合においても、前記クラッチの滑りの発生を抑制することが可能となるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
第1の発明の要旨とするところは、(a)エンジンと、電動モータおよび発電機として用いることができる電動機と、前記エンジンと前記電動機との間に前記電動機によって回転駆動される機械式オイルポンプの油圧によって係合状態が制御されるクラッチと、を備えるハイブリッド車両において、(b)前記クラッチの係合油圧を高める電動オイルポンプを備え、(c)前記クラッチを締結して前記電動機の駆動によって前記エンジンを始動するエンジン始動時に、エンジン回転速度と電動機回転速度との回転速度差が所定値以内であるかを判定する回転速度差判定手段と、前記回転速度差が前記所定値を上回った場合、前記電動オイルポンプを用いて前記クラッチの係合油圧を高くする油圧制御手段と、を有する制御装置を備えることを特徴とする。
第1発明によれば、エンジンと、電動モータおよび発電機として用いることができる電動機と、前記エンジンと前記電動機との間に前記電動機によって回転駆動される機械式オイルポンプの油圧によって係合状態が制御されるクラッチと、を備えるハイブリッド車両において、前記クラッチの係合油圧を高める電動オイルポンプを備え、前記クラッチを締結して前記電動機の駆動によって前記エンジンを始動するエンジン始動時に、エンジン回転速度と電動機回転速度との回転速度差が所定値以内であるかを判定する回転速度差判定手段と、前記回転速度差が前記所定値を上回った場合、前記電動オイルポンプを用いて前記クラッチの係合油圧を高くする油圧制御手段と、を有する制御装置を備える。これによって、前記クラッチを構成する機械部品の寸法、作動油量、作動油温度等の変動によって、前記エンジンの始動時に前記クラッチの滑りが生じる虞が有る場合においても、前記クラッチの滑りの発生を抑制することが可能となり、前記エンジンの始動性が良好に保たれる。また、前記クラッチの滑りを抑制するための前記クラッチに供給する油圧の増加を抑制することが可能となり、これによって油圧が増加されることによる燃費の増加を抑制することが可能となる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、本発明が適用される車両10に備えられた動力伝達装置12の概略構成を説明する図であると共に、車両10における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。図1において、車両10は、走行用駆動力源として機能するエンジン14及び電動機MGを備えたハイブリッド車両10である。動力伝達装置12は、非回転部材としてのトランスミッションケース16内において、エンジン14側から順番に、クラッチ32(以下、K0クラッチと称する)、ロックアップクラッチ44付のトルクコンバータ18、C1クラッチ46、及び自動変速機20等を備えている。又、動力伝達装置12は、自動変速機20の出力側の出力回転部材である出力軸22に接続されている、プロペラシャフト24、ディファレンシャルギヤ26、そのディファレンシャルギヤ26に連結された1対の車軸28等を備えている。トルクコンバータ18のポンプ翼車18aは、連結軸50によって電動機MGと連結されるとともに、K0クラッチ32を介してクランク軸48によってエンジン14と接続されている。トルクコンバータ18のタービン翼車18bは、連結軸30によってC1クラッチ46と連結されており、C1クラッチ46は、自動変速機20の入力回転部材である入力軸34と直接的に連結されている。このように構成された動力伝達装置12は、例えばFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型の車両10に好適に用いられる。
又、車両10には、例えばポンプ翼車18aに連結された機械式オイルポンプ36、専用の電動機を有し、K0クラッチ32に対する油圧の供給源となる電動オイルポンプ54、電動機MGの作動を制御するインバータ38、インバータ38を介して電動機MGとの間で電力を授受する蓄電装置40、自動変速機20の変速作動、およびトルクコンバータ18に設けられた公知のロックアップクラッチ44の係合解放作動などを制御する油圧制御回路60などが備えられている。機械式オイルポンプ36は、エンジン14及び/又は電動機MGによって回転駆動されることにより、油圧制御回路60へ供給される作動油の元圧、すなわち、自動変速機20の変速制御、C1クラッチ46の係合解放制御、K0クラッチ32の係合制御、ロックアップクラッチ44の係合解放制御などを実行する為の作動油圧を発生する。
自動変速機20は、エンジン14および電動機MGからの動力を駆動輪42側へ伝達する。自動変速機20は、例えば複数の係合装置の何れかの掴み替えにより(すなわち係合装置の係合と解放との切替えにより)変速が実行されて複数の変速段(ギヤ段)が選択的に成立させられる公知の遊星歯車式自動変速機である。すなわち、自動変速機20は、所謂クラッチツゥクラッチ変速を行う有段変速機であり、入力軸34の回転を変速して出力軸22から出力する。複数の油圧式係合装置(以降、複数の係合装置をとくに区別しない場合は単にクラッチCという)は、油圧制御回路60によってそれぞれ係合と解放とが制御され、その油圧制御回路60内のソレノイドバルブ等の調圧によりそれぞれのトルク容量すなわち係合力が変化させられて、それが介挿されている両側の部材を選択的に連結するクラッチやブレーキ等の油圧式の摩擦係合装置である。
電動機MGは、電気エネルギーから機械的な動力を発生させる発動機としての機能及び機械的なエネルギーから電気エネルギーを発生させる発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータである。電動機MGは、エンジン14に替えて或いはエンジン14に加えて、インバータ38を介して蓄電装置40から供給される電力(特に区別しない場合には電気エネルギーも同意)により走行用の動力を発生する。電動機MGは、エンジン14の動力や駆動輪42側から入力される被駆動力を回生により電力に変換し、その電力をインバータ38を介して蓄電装置40に蓄積する。電動機MGは、エンジン14と駆動輪42との間の動力伝達経路に設けられて、K0クラッチ32とトルクコンバータ18との間の動力伝達経路に連結されており、電動機MGとポンプ翼車18aとの間では、相互に動力が伝達される。このように、電動機MGは、K0クラッチ32を介することなく自動変速機20の入力軸34と動力伝達可能に連結されている。
このようなハイブリッド車両10においては、EV(Electric Vehicle)走行モードおよびHV(Hybrid Vehicle)走行モードが選択可能である。具体的には、EV走行モードは、エンジン20を回転停止させた状態で電動機MGを力行制御することにより駆動力源として用いて走行するもので、低要求駆動力すなわち低負荷の領域で選択される。HV走行モードは、少なくともエンジン14を駆動力源として用いる走行であり、エンジン14および電動機MGを駆動力源とする走行、エンジン14のみを駆動力源とする走行、および電動機MGに回生制御によって反力を発生させつつ、エンジン14を駆動力源として用いる走行が含まれる。EV走行とHV走行とは、電動機走行とエンジン走行とも言われる。
C1クラッチ46は、例えば湿式多板型の油圧式摩擦係合装置であり、機械式オイルポンプ36が発生する油圧を元圧とし油圧制御回路60によって係合解放制御される。その係合解放制御においては、例えば油圧制御回路60内の図示されていないソレノイドバルブ等の調圧により、C1クラッチ46のトルク容量が変化させられる。K0クラッチ32は、例えば湿式多板型の油圧式摩擦係合装置であり、車両が停車し且つ電動機が停止している状態において、エンジン14の始動が要求される場合、K0クラッチ32を電動オイルポンプ54からの油圧によって係合し、電動機MGによってエンジン14の回転速度Neを上昇させた後にエンジン14の点火を行う、クランキングが実施される。
図1に戻り、車両10には、例えばクラッチK0の作動などに関連する車両10の制御装置を含む電子制御装置70が備えられている。電子制御装置70は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両10の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置70は、エンジン14の出力制御、電動機MGの回生制御を含む電動機MGの駆動制御、自動変速機20の変速制御、K0クラッチ32およびC1クラッチ46のトルク容量制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用や電動機制御用や油圧制御用等に分けて構成される。電子制御装置70には、各種センサ(例えば各種回転速度センサ72、74、76、78、アクセル開度センサ80、ブレーキスイッチ82、バッテリセンサ84など)による検出値に基づく各種信号(例えばエンジン回転速度Ne、電動機回転速度Nm、入力軸回転速度Nin、車速Vに対応する出力軸回転速度Nout、図示されていないアクセルペダルの踏込み量すなわち運転者による車両10に対する駆動要求量に対応するアクセル開度θacc、ブレーキ操作信号Bon、蓄電装置40の充電状態(充電残量)SOCなどが、それぞれ供給される。電子制御装置70からは、例えばエンジン14の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号Se、電動機MGの作動を制御する為の電動機制御指令信号Sm、K0クラッチ32およびC1クラッチ46の係合および解放、自動変速機20の変速等を実行するための油圧制御回路60および電動オイルポンプ54への油圧制御指令信号Spなどが出力される。
電子制御装置70の内部には、電気的な制御機能の要部を説明する機能ブロックが示されている。エンジン始動判定手段90は、アクセル開度θaccの増加および車速V等に基づいて、エンジン14の始動の要否を判断する。ハイブリッド制御手段92は、要求されている駆動力に基づいて、エンジン14および電動機MGの駆動力を制御する。回転速度差判定手段94は、エンジン14の回転速度Neと電動機MGの回転速度Nmとの差からK0クラッチ32の滑りを判定する。EOP駆動指示値学習手段96、すなわち電動式オイルポンプ駆動指示学習手段96は、電動オイルポンプ54の駆動指示値A、例えば電動オイルポンプ54の回転速度によって電動オイルポンプ54の駆動トルクを制御する駆動指示値Aを記憶するとともに、回転速度差判定手段94によって、K0クラッチ32にすべりが生じていると判断された場合、予め記憶されているマップに基づいて変更量αを算出し駆動指示値Aに変更量αを加え、新たな駆動指示値Aとする、すなわち学習を実施する。また、EOP油圧制御手段98、すなわち電動オイルポンプ油圧制御手段98は、EOP駆動指示値学習手段96によって算出された駆動指示値Aに基づいて、電動オイルポンプ54の駆動を制御し、K0クラッチ32の係合トルクを適正なものとする。
図2には、車両10がエンジン14および電動機MGを停止した停車状態において、エンジン14と電動機MGとの駆動が要求され、K0クラッチ32の係合が実施された後に、電動機MGの回転駆動が開始され、それにともなって、エンジン14の回転速度Neが増加される状態が示されている。t1時点以前において、エンジン14および電動機MGは停止しており、エンジン回転速度Neおよび電動機回転速度Nmは略零を示している。なお、t1時点以前において、ブレーキ操作信号Bonが出力されている。t1時点において、ブレーキ操作信号Bonが解除され、アクセル開度信号θaccが入力することによって、エンジン始動判定手段90は、エンジン14の始動が必要であると判断している。t1時点からEOP駆動指示値学習手段96に記憶されている電動オイルポンプ54の駆動指示値Aに基づいて、EOP油圧制御手段98は、電動オイルポンプ54の駆動を開始し、K0クラッチ32が係合されている。t2時点において、ハイブリッド制御手段92は、電動機MGの回転速度Nmの増加を開始している。t2時点以降、電動機回転速度Nmがハイブリッド制御手段92によって増加されている。一方、エンジン回転速度Neも電動機回転速度Nmと同一の値を示しており、K0クラッチ32の滑りを生じていない。t3時点において、エンジン回転速度Neがエンジン点火を実施する回転速度N1に達し、エンジン点火が実施される。
図3においても、車両10がエンジン14および電動機MGを停止した停車状態において、エンジン14と電動機MGとの駆動が要求され、K0クラッチ32の係合が実施された後に、電動機MGの回転駆動が開始され、それにともなって、エンジン14の回転速度Neが増加される状態が示されている。図3においては、図2と異なり、K0クラッチ32のトルク容量が不十分であり、電動機MGによってエンジン14の回転速度Neが上昇している際に、K0クラッチ32の滑り、すなわち電動機回転速度Nmとエンジン回転速度Neとの速度差Ndが生じている。t11時点以前において、エンジン14および電動機MGは停止しており、エンジン回転速度Neおよび電動機回転速度Nmは略零を示している。なお、t11時点以前において、ブレーキ操作信号Bonが出力されている。t11時点において、ブレーキ操作信号Bonが解除され、アクセル開度信号θaccが入力され、電動機回転速度Nmおよびエンジン回転速度Neは、上昇を開始している。t13時点においてK0クラッチ32の滑りが開始している。この時点での電動機回転速度Nmおよびエンジン回転速度NeはN11を示している。t14時点において、電動機回転速度NmはN13を示し、エンジン回転速度Neに対し最大の回転速度差Ndを示している。K0クラッチ32の滑りが発生した場合、電動機回転速度Nmがエンジン回転速度Neより大きくなるのは、K0クラッチ32の滑りが発生したことによって、電動機MGへの負荷が一時的に小さくなるためである。t15時点において、電動機回転速度Nmとエンジン回転速度Neとは、同一のN12を示している。
本発明においては、K0クラッチ32を係合し、電動機MGによってエンジン14の回転速度Neを上昇させる場合に、図3に示すようなK0クラッチ32の滑りが発生した場合は、電動オイルポンプ54の駆動指示値Aが変更されるとともに、修正された駆動指示値Aが新たな駆動指示値Aとして記憶される。図3を用いて、上記の制御作動を説明する。t11時点において、エンジン14の始動が判断されている。t11時点以前において、エンジン14および電動機MGは停止しており、エンジン回転速度Neおよび電動機回転速度Nmは略零を示している。なお、t11時点以前において、ブレーキ操作信号Bonが出力されている。t11時点において、ブレーキ操作信号Bonが解除され、アクセル開度信号θaccが入力するとともに、エンジン始動判定手段90は、エンジン14の始動が必要であると判断している。t11時点からEOP駆動指示値学習手段96に記憶されている電動オイルポンプ54の駆動指示値Aに基づいて、EOP油圧制御手段98は、電動オイルポンプ54の駆動を開始し、K0クラッチ32が係合されている。t12時点において、ハイブリッド制御手段92は、電動機MGの回転速度Nmの増加を開始している。t12時点以降、電動機回転速度Nmがハイブリッド制御手段92によって増加されている。一方、エンジン回転速度Neも電動機回転速度Nmと同一の値を示している。t13時点以降において、回転速度差判定手段94は、電動機回転速度Nmとエンジン回転速度Neとの差回転速度差Ndが所定値Naを越えることによって、K0クラッチ32に滑りが生じていることを判定する。EOP駆動指示値学習手段96は、電動機回転速度Nmとエンジン回転速度Neとの差回転速度差Ndから、予め記憶されている差回転速度差Ndと電動機回転速度Nmとの関係、すなわちマップからEOP駆動指示値Aの変更量αを求める。EOP駆動指示値学習手段96は、従来のEOP指示値Aに変更量αを加えて、新たなEOP指示値Aとする。EOP油圧制御手段98は、このEOP指示値Aに基づいて電動オイルポンプ54を駆動する。これによって、K0クラッチ32の滑りが解消されるとともに、この後のエンジン14の起動においてもK0クラッチ32の係合時のトルクは、適正な値に保持される。
図4は、K0クラッチ32を係合し、電動機MGによってエンジン14の回転速度Neを上昇し、エンジン点火を行う、クランキングの際に、K0クラッチ32の滑りを抑制するとともに、K0クラッチに油圧を与える電動オイルポンプ54の駆動指示値Aを適切な値に保つための制御作動を説明するフローチャートである。図4において、エンジン始動判定手段90の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、エンジン14の始動要求があるか否かが判定される。この判定が否定される場合、S10の判定が繰返される。また、S10の判定が肯定された場合、すなわちエンジン14の始動が必要と判断された場合、EOP駆動指示値学習手段96およびEOP油圧制御手段98の機能に対応するS20において、EOP駆動指示値学習手段96によって記憶されているEOP駆動指示値Aに基づいて、電動オイルポンプ54が駆動される。また、ハイブリッド制御手段92の機能に対応するS30において、電動機MGの駆動が開始される。回転速度差判定手段94の機能に対応するS40において、エンジン回転速度Neと電動機回転速度Nmとの回転差Ndが予め定められた所定値Na以内であるかが判定される。この判定が肯定された場合、EOP駆動指示値Aは、そのまま維持される。また、S40の判定が否定された場合、EOP駆動指示値学習手段96の機能に対応するS50において、EOP駆動指示値Aの変更量αが算出される。また、EOP駆動指示値学習手段96の機能に対応するS60において、EOP駆動指示値Aにαが加算され、新たなEOP駆動指示値Aとされ、S20からのステップが繰返される。
本実施例によれば、エンジン14と、電動モータおよび発電機として用いることができる電動機MGと、エンジン14と電動機MGとの間に電動機MGによって回転駆動される機械式オイルポンプ36の油圧によって係合状態が制御されるK0クラッチ32と、を備えるハイブリッド車両10において、K0クラッチ32の係合油圧を高める電動オイルポンプ54を備え、K0クラッチ32を締結して電動機MGの駆動によってエンジン14を始動するエンジン始動時に、エンジン回転速度Neと電動機回転速度Nmとの回転速度差Ndが所定値Na以内であるかを判定する回転速度差判定手段94と、回転速度差Ndが所定値Naを上回った場合、電動オイルポンプ54を用いてK0クラッチ32の係合油圧を高くする油圧制御手段96と、を有する電子制御装置70を備える。これによって、K0クラッチ32を構成する機械部品の寸法、作動油量、作動油温度等の変動によって、エンジン14の始動時にK0クラッチ32の滑りが生じる虞が有る場合においても、K0クラッチ32の滑りの発生を抑制することが可能となり、エンジン14の始動性が良好に保たれる。また、K0クラッチ32の滑りを抑制するためのK0クラッチ32に供給する油圧の増加を抑制することが可能となり、これによって油圧が増加されることによる燃費の増加を抑制することが可能となる。
上述の実施例においては、エンジン14の始動時に、電動オイルポンプ54の油圧によってK0クラッチ32の係合油圧を高めるものであったが、特にこれに限らず、必要な場合にK0クラッチ32の係合油圧を高めるものであっても良い。
また、上述の実施例おいては、K0クラッチ32に供給される油圧は、電動オイルポンプ54の駆動の増減、例えば電動オイルポンプ54の回転速度の増減によって制御されるものであったが、これに限らず、例えば電動オイルポンプ54の油圧を元圧として用い、リニアソレノイドバルブ等によってK0クラッチ32に供給される油圧が制御されるものであっても良い。
さらに、図1においては、電動オイルポンプ54は、自動変速機20の下部に設置されている図示されていない作動油を貯留するオイルパンの近傍に設置されている。しかし特にこれに限らず、例えばK0クラッチ32の近傍に設置するものとしても良い。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10:ハイブリッド車両
14:エンジン
32:K0クラッチ(クラッチ)
54:電動オイルポンプ
70:電子制御装置(制御装置)
94:回転速度差判定手段
98:電動オイルポンプ油圧制御手段(油圧制御手段)
MG:電動機
Ne:エンジン回転速度
Nm:電動機回転速度
Nd:回転速度差
Na:所定値
14:エンジン
32:K0クラッチ(クラッチ)
54:電動オイルポンプ
70:電子制御装置(制御装置)
94:回転速度差判定手段
98:電動オイルポンプ油圧制御手段(油圧制御手段)
MG:電動機
Ne:エンジン回転速度
Nm:電動機回転速度
Nd:回転速度差
Na:所定値
Claims (1)
- エンジンと、電動モータおよび発電機として用いることができる電動機と、前記エンジンと前記電動機との間に前記電動機によって回転駆動される機械式オイルポンプの油圧によって係合状態が制御されるクラッチと、を備えるハイブリッド車両において、
前記クラッチの係合油圧を高める電動オイルポンプを備え、
前記クラッチを締結して前記電動機の駆動によって前記エンジンを始動するエンジン始動時に、エンジン回転速度と電動機回転速度との回転速度差が所定値以内であるかを判定する回転速度差判定手段と、前記回転速度差が前記所定値を上回った場合、前記電動オイルポンプを用いて前記クラッチの係合油圧を高くする油圧制御手段と、を有する制御装置を備える
ことを特徴とするハイブリッド車両。
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---|---|---|---|
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