JP3870505B2 - 車両用ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータジェネレータを動力とする車両用ハイブリッド駆動装置に関し、特に、燃費節減のために車両走行中に停止させたエンジンをモータジェネレータ駆動による走行下で再始動させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用駆動装置として、燃焼機関（本明細書において、エンジンという）と電動発電機（同じく、モータジェネレータという）を動力源とするハイブリッド駆動装置がある。こうした装置における一方の動力源としてのエンジンは、その特性として、低負荷側で負荷の減少量に対して急激に効率の減少割合が大きくなる傾向がある。
【０００３】
そこで、燃費性能を改善して省エネルギを図るため、低負荷すなわちアクセル操作量（同じく、アクセル開度という）が小さい状態での走行時に、エンジンを自動的に停止させ、モータジェネレータ駆動で走行する方式の駆動装置が提案されている。この方式では、アクセル開度が所定の低開度領域を出るとき、エンジンを自動的に再始動させなければならないが、その際に、走行のための駆動トルクを出力しているモータジェネレータの駆動力を一部エンジン始動に割くことになるため、エンジンのクランキング負荷による駆動力の低下で、大きな減速感が生じる。したがって、この方式では、エンジン再始動時の減速ショックを如何に軽減するかが解決しなければならない大きな問題点となる。
【０００４】
こうした減速ショックの発生に対する対策として、従来、エンジン再始動時に、モータジェネレータの出力トルクをエンジンに伝達するクラッチの係合圧をスイープアップさせながら、入力クラッチの係合の進行に伴うトルク伝達力の増加につれて生じるモータジェネレータの微小回転変化率を認識し、その出力トルクを補足（ブースト）する制御を行う技術がある。
【０００５】
ところで、エンジン始動時のクランキング負荷は、その停止状態からの加速に必要なイナーシャトルクの他に、各シリンダで吸入、圧縮、排気が生じることに伴う抵抗、機械的引きずり抵抗分のトルク、エアコン、オルタネータ、ウォータポンプ、オイルポンプ等の補機類の駆動トルク等の合成トルクとなる。これらのうち、特に吸排気動作による負荷は、例えば６気筒エンジンでは、図１１に各気筒ごとに異なる記号付の線で示すように周期的な変動トルクとなり、上記各トルクの合計値は、実線で示すような特性となる。
【０００６】
しかしながら、実際のクランキングトルクは、一旦エンジンの回転が始まると、当初回転の抵抗となっていたイナーシャトルクが、フライホイールイナーシャの発生により、逆にトルク変動を抑制する要素として働くようになるため、図１２に示すように、回転の立ち上がり時のみ極端に大きく、その後はほぼ一定の値となる特性を有する。したがって、トルク変動は残るものの、一定速度の回転を維持するために外部より平均的に与えなければならないクランキングトルクは、変動トルクの平均値でよいようになる。
【０００７】
そこで、こうしたクランキングトルクの特性に合わせて、再始動時にエンジンがある程度の回転数に達して、回転の立ち上げのための慣性力負荷が低減するまで吸排気動作に伴う負荷が生じないようにすることで、トルク負荷のピーク値を下げて、モータジェネレータにかかるクランキングトルクを軽減する技術が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後者の技術は、エンジンの改変を要するばかりでなく、複雑な制御を必要とし、実用までには未だ多くの解決すべき問題点があると考えられる。他方、前者の技術にも、上記クランキングトルクの特性に伴う問題点がある。すなわち、クランキングトルクの立ち上がり特性は、前記の周期的な変動トルク成分があることで、エンジン停止時のクランクシャフトの位置により、図１３に一点鎖線と実線で対比して示すようにピーク位置がずれて特性が異なってくる。このようにピークトルク発生タイミングがずれることで、クラッチの伝達トルク容量を異ならせるべく、クラッチ係合油圧もそれに合わせて変化させる必要が生じ、モータジェネレータ出力トルク増分をそれに応じて異ならせる極めてきめの細かな制御が必要となる。こうした精密な制御は、マップ制御のような簡易制御では困難である。また、この制御では、シリンダの圧縮、膨張で発生する変動トルク成分が正確に推定できないため、エンジン始動初期にショックが発生しやすい。更に、制御スピードが十分でない。
【０００９】
ところで、エンジン再始動の際の駆動力の低下によるショックを軽減するには、出力トルクに十分余裕のある大容量のモータジェネレータを用い、クランキング負荷に応じてその出力トルクを増大させる制御を行えばよいことになるが、エンジン始動のためだけに備えて、そうした大容量のモータジェネレータを搭載することは、自体の大型化を招くばかりでなく、それを制御するインバータの高容量化、更にはバッテリの高容量化を招き、有効な解決策とはなりえない。
【００１０】
そこで本発明は、モータジェネレータによる走行中に、エンジン再始動のためのトルク負荷の増加でモータジェネレータの回転が低下しても、それが伝動装置を介して車輪に及ばないようにして、エンジン再始動時の減速によるショックを防ぐものにあって、そのエンジン再始動を一定の短期間でレスポンス良く行うことができる車両用ハイブリッド駆動装置を提供することを第１の目的とする。
【００１１】
次に、本発明は、上記エンジン再始動時の減速によるショックの防止を伝動装置のクラッチの制御で実現することを第２の目的とする。
【００１２】
また、本発明は、上記エンジン再始動時の減速によるショックの防止を伝動装置の変速機の制御で格別の付加的な手段を用いることなく実現することを第３の目的とする。
【００１３】
次に、本発明は、上記エンジン再始動のためのクランキングを簡単な方法で、しかも適正なタイミングで開始させることを第４の目的とする。
【００１４】
更に、本発明は、上記エンジン再始動のためのクランキングを適性なモータトルクで行うことを第５の目的とする。
【００１５】
また、本発明は、上記変速機の制御でエンジン再始動時の減速によるショックを防止するものにおいて、そのための具体的制御手段を得ることを第６の目的とする。
【００１６】
また、本発明は、上記エンジン再始動の際の減速によるショックを変速機の制御で防止するものにおいて、再始動時の変速状態に応じた具体的制御手段を得ることを第７の目的とする。
【００１７】
また、本発明は、上記エンジン再始動のためにモータトルクをエンジンに伝達する入力クラッチを簡単な係合圧の制御で迅速かつ的確に係合させることを第８の目的とする。
【００１８】
また、本発明は、エンジン再始動制御時のモータジェネレータのトルクを低減することを第９の目的とする。
【００２０】
ところで、従来ハイブリッド駆動装置における走行モードの切り換えは、制御装置のマイクロコンピュータにメモリされ、アクセル開度と車速の関係から走行領域を定めた走行モードマップを参照しながら、各時点のアクセル開度と車速の関係に応じてなされる。そこで、本発明は、上記スタンバイ制御の開始時期をマップ上に設定することで、簡易なマップ制御で確実にエンジン再始動を行うことを第１０の目的とする。
【００２１】
また、本発明は、適切な燃料供給の再開と点火により始動制御の最終段階でタイミング良くエンジンを自力回転させることを第１１の目的とする。
【００２２】
また、本発明は、モータジェネレータによるエンジン始動制御を円滑に終了させることを第１２の目的とする。
【００２３】
また、本発明は、エンジン始動後のモータ走行からエンジン走行への移行を円滑に行うことを第１３の目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、モータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能な入力クラッチと、エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に伝達する伝動装置と、該伝動装置による動力の伝達を制御可能な第２のクラッチと、エンジン、モータジェネレータ及び入力クラッチを制御する制御装置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、前記制御装置は、エンジンを停止させ、モータジェネレータの動力を車輪へ伝達しているモータ走行時に、アクセル操作を検出して、前記第２のクラッチの作動で伝動装置を介するトルク伝達が遮断される状態で、入力クラッチを係合させてモータジェネレータの動力によりエンジンを始動させる始動制御手段と、前記始動制御手段によるエンジンの始動に先行して、入力クラッチの係合圧をピストンストロークを詰めた後、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる係合圧にするスタンバイ制御手段と、を有する、ことを特徴とする。
【００２５】
次に、第２の目的を達成するため、前記第２のクラッチは、前記制御装置により制御される摩擦クラッチとされ、前記始動制御手段は、第２のクラッチを解放させて伝動装置を介するトルク伝達を遮断する構成とされる。
【００２６】
また、第３の目的を達成するため、前記伝動装置は、複数の変速段を達成する変速機を含み、前記第２のクラッチは、変速機内に配設され、所定の変速段達成時にモータジェネレータから車輪へのトルク伝達のみ可能とするワンウェイクラッチとされ、前記始動制御手段は、変速機を前記所定の変速段に変速する変速制御手段を含む構成とされる。
【００２７】
更に、第４の目的を達成するため、前記始動制御手段は、入力クラッチの係合によりモータジェネレータの回転が減少したときに、モータトルクを増大させるトルク増大手段を含む構成とされる。
【００２８】
次に、第５の目的を達成するため、前記始動制御手段は、モータジェネレータの回転に応じてモータトルクを制御するトルク制御手段を含む構成とされる。
【００２９】
次に、第６の目的を達成するため、前記変速機は、ワンウェイクラッチに併設され、車輪からモータジェネレータへのトルク伝達を可能とするエンジンブレーキ用係合要素を有し、前記変速制御手段は、前記所定の変速段でエンジンブレーキ用係合要素を解放する構成とされる。
【００３０】
更に、第７の目的を達成するため、前記変速機は、ワンウェイクラッチに併設され、車輪からモータジェネレータへのトルク伝達を可能とするエンジンブレーキ用係合要素を有し、前記変速制御手段は、変速機を他の変速段からダウンシフトさせて前記所定の変速段に変速する構成とされる。
【００３１】
次に、第８の目的を達成するため、前記制御装置は、入力クラッチの係合圧をスイープアップさせ、モータジェネレータ回転の減少時に、入力クラッチを完全係合させるスイープアップ手段を有する構成とされる。
【００３２】
次に、第９の目的を達成するため、前記始動制御手段は、モータジェネレータにエンジンのクランキングトルクの平均値を出力させるトルク制御手段を含む構成とされる。
【００３４】
次に、第１０の目的を達成するため、前記制御装置は、モータ走行領域とエンジン走行領域との間にクラッチスタンバイ領域を設定された構成とされる。
【００３５】
次に、第１１の目的を達成するため、前記始動制御手段は、エンジン回転が所定回転になったとき、エンジンに燃料を供給し点火させる構成とされる。
【００３６】
次に、第１２の目的を達成するため、前記始動制御手段は、エンジン回転とモータジェネレータ回転の同期後に第２のクラッチを完全係合させる構成とされる。
【００３７】
次に、第１３の目的を達成するため、前記始動制御手段は、エンジン始動後、モータジェネレータの出力トルクをスイープダウンさせ、エンジンのスロットル開度を開く終了制御手段を含む構成とされる。
【００３８】
【発明の作用及び効果】
上記の構成を採る請求項１記載の車両用ハイブリッド駆動装置では、モータ走行時に、第２のクラッチの作動で伝動装置を介する車輪への動力伝達が遮断される状態で、入力クラッチを係合させてエンジンを始動させる制御に先行して、入力クラッチの係合圧をピストンストロークを詰めた後、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる係合圧にするスタンバイ制御が行われるので、始動制御に先行するスタンバイ制御によりクランキング開始位置を常に一定にすることができ、それにより、その後の簡易な入力クラッチ係合制御とモータトルク制御で、レスポンス良くエンジン再始動を行うことができるものでありながら、モータジェネレータの回転がエンジンのクランキング負荷のために低下しても、それにより車輪の回転が低下することがなくなる。したがって、この構成によれば、車両の惰行状態でエンジン再始動が行われることになるので、エンジン再始動時の減速によるショックを防ぐことができる。また、モータジェネレータの出力トルクを専らエンジン始動に用いることで、スタンバイ制御と相俟って、レスポンスの良いエンジン再始動を行うことができる。
【００３９】
次に、請求項２記載の構成では、伝動装置を介する車輪への動力伝達が遮断される状態を、始動制御手段による第２のクラッチの解放制御で実現することができる。
【００４０】
また、請求項３に記載の構成では、伝動装置を変速機を含むものとすることで、変速機に通常配設されているワンウェイクラッチを第２のクラッチとして利用して、伝動装置を介する車輪への動力伝達が一方向遮断される状態を得ることができる。
【００４１】
更に、請求項４に記載の構成では、始動制御手段によりモータジェネレータの回転の減少で入力クラッチの係合を判断してモータトルクを増大させる制御を行なうことができるので、本来検出精度の高いモータジェネレータ回転数の変化によりタイミング良くモータトルクを増大させてエンジンのクランキングを開始させることができる。したがって、この構成によれば、エンジン再始動レスポンスを向上させることができる。
【００４２】
更に、請求項５に記載の構成では、トルク制御手段によりモータジェネレータの回転に応じてモータトルクを制御することで、再始動終了時のエンジン回転を簡単にモータジェネレータ回転に同期させる制御が可能となる。したがって、この構成によれば、単純な制御で始動制御を終了させることができる。
【００４３】
更に、請求項６に記載の構成では、所定の変速段がエンジンブレーキ用係合要素の係合される変速段であっても、変速制御手段でエンジンブレーキ用係合要素を解放することで、ワンウェイクラッチの作動により伝動装置を介する車輪への動力伝達が一方向遮断される状態を得ることができる。
【００４４】
次に、請求項７に記載の構成では、エンジン再始動時の変速段がワンウェイクラッチの作動が関与しない直結段等の変速段であっても、変速制御手段で所定の変速段にシフトダウンすることでワンウェイクラッチの作動により伝動装置を介する車輪への動力伝達が一方向遮断される状態を得ることができる。
【００４５】
更に、請求項８に記載の構成では、スイープアップ手段により入力クラッチの係合圧を単にスイープアップさせ、モータジェネレータの回転が減少するところで完全係合する係合圧とする制御で、入力クラッチ係合圧の簡易な制御でクランキングを開始させることができる。
【００４６】
更に、請求項９に記載の構成では、トルク制御手段によりモータジェネレータの出力トルクがクランキングトルクの平均値に制御されるので、比較的低いトルクでのエンジンクランキングが可能となる。したがって、この構成によれば、出力の小さなモータジェネレータによるエンジン再始動が可能となる。
【００４８】
更に、請求項１０に記載の構成では、スタンバイ制御の開始時期を領域判断で簡単に行うことができるので、スタンバイ制御のロジックを単純化しながら、迅速にスタンバイ制御を実行することができる。
【００４９】
更に、請求項１１に記載の構成では、エンジン回転が所定の回転数になったところで始動のためにエンジンに燃料を供給し、点火する制御が行われるので、的確なエンジン始動が可能となる。
【００５０】
更に、請求項１２に記載の構成では、エンジン回転とモータジェネレータ回転が同期したところで、伝動装置を介する動力伝達が再開されるので、エンジン始動後のモータ走行からエンジン走行への移行時のショックを防ぐことができる。
【００５１】
更に、請求項１３に記載の構成では、終了制御手段による単純なトルク制御とスロットル制御で、エンジン始動後のモータ走行からエンジン走行への移行を円滑に行うことができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態について説明する。図１は車両用ハイブリッド駆動装置のシステム構成を示すもので、この装置は、エンジン（Ｅ／Ｇ）１と、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２と、エンジン１及びモータジェネレータ２相互間の動力伝達を制御可能な入力クラッチ（以下、実施形態の説明において、他のクラッチと区別する意味でＣｉクラッチという）３と、エンジン１とモータジェネレータ２の動力を車輪に伝達可能な伝動装置４と、エンジン１、モータジェネレータ２及び入力クラッチ３を制御する制御装置５（ＥＣＵ）とを備えている。
【００５３】
モータジェネレータ２は、そのロータが入力クラッチ３を介してエンジン１に連結され、更に、伝動装置４を構成する自動変速機（Ｔ／Ｍ）４０に、他のクラッチ（同じく、実施形態の説明においてＣ１クラッチという）４１を介して連結されている。本形態では、自動変速機（Ｔ／Ｍ）４０の入力クラッチとしてのＣ１クラッチ４１は、伝動装置４による動力の伝達を制御可能な第２のクラッチを構成する。
【００５４】
自動変速機４０は、複数の変速段を達成する所定のギヤトレインを備えるものとされ、その出力軸は、ディファレンシャル装置７を介して左右の駆動輪８に連結されている。この自動変速機４０は、所定の変速段達成時にモータジェネレータ２から車輪８へのトルク伝達のみ可能とするワンウェイクラッチ４２又は他のワンウェイクラッチ４４と、これらワンウェイクラッチ４２，４４に併設され、車輪８からモータジェネレータ２へのトルク伝達を可能とするエンジンブレーキ用係合要素４３又はクラッチ４５とを有する。
【００５５】
制御装置５は、エンジン１のスロットルを電子スロットルアクチュエータを介して制御する電子スロットル制御部（電スロＥＣＵ）５１、エンジン制御部（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）５２、モータジェネレータ２を図示しないインバータを介して制御するモータジェネレータ制御部（Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ）５３と、自動変速機４０の油圧コントロールユニットをソレノイドを介して制御するトランスミッション系制御部（Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ）５４、それら各制御部を統括制御する車両制御部（車両ＥＣＵ）５０とから構成されている。これら各制御部は、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置を構成している。そして、制御装置５へは、車両の各部に通常配置される各図示しないセンサからのアクセル開度信号、車速信号、トランスミッション入力回転数信号及びエンジン回転数信号が取込み可能とされている。
【００５６】
本発明に従い、制御装置５は、エンジン１を停止させ、Ｃｉクラッチ３を解放させてモータジェネレータ２の動力を車輪８へ伝達している車両走行時に、アクセル開度を検出して、エンジン１を始動させる制御装置内の処理プロセスとしての始動制御手段を有している。更に、制御装置５は、始動制御手段によるエンジン１の始動に先行させて、エンジン１をクランキング開始位置まで回転させる制御を行う同じく処理プロセスとしてのスタンバイ制御手段を有する。
【００５７】
更に、制御装置５は、そのマイクロコンピュータのメモリ上に走行モードマップを備えている。図２はこのマップデータを図式化して示すもので、車速と、アクセル開度との関係から、アクセルオン時の負（後進）高車速側にエンジン走行領域、車速０を挟む正負（前進及び後進）両低車速側にエンジン及びモータ走行領域、低アクセル開度を除く正（前進）高車速側にエンジン走行領域、そして低アクセル開度側にモータ走行領域、更に、アクセルオフの正（ホイール駆動の前進）車速側に回生領域を設定されている。そして、本形態では、特に、エンジン走行領域に隣接するモータ走行領域に、後に詳記するＣｉクラッチスタンバイ制御領域が設定されている。
【００５８】
次に、上記走行モードマップを参照して行われる本発明の主題に係る制御内容を具体的に説明する。まず、エンジン停止判断は、本発明の主題とは直接関係ないが、例えば、図２に示す走行モードマップに従い、アクセル開度が所定時間以上モータ走行領域にあるとき、制御装置５のエンジン停止可の判断により行われる。そしてこうしたエンジン停止下での走行状態において、上記エンジン停止判断と逆に、アクセル開度が所定時間以上エンジン走行領域にあるとき、制御装置５によりエンジン始動必要と判断することで、エンジン再始動判断がなされる。そして、このエンジン再始動判断により、Ｃｉクラッチ３のスタンバイ制御と、エンジン始動制御と、完爆判断と、終了制御が実行される。更に、エンジン始動制御は、クランキングの前半部分のエンジン回転の立ち上げ制御と、後半部分の加速制御と、燃料供給及び点火で構成されている。
【００５９】
まず、Ｃｉクラッチのスタンバイ制御は、次の三つのタイミングで実行可能である。第１は、上記再始動判断が成立したときであり、第２は、アクセル開度が図２に示す走行モードマップのＣｉクラッチスタンバイ制御領域に入ったときであり、第３は、エンジン停止制御が終了した後の所定時間の間である。これらのうち、第２の判断方法が最も効果的である。なお、本形態では、これらを併用している。
【００６０】
以下、図３に示すタイムチャートに基づき、図１を併せて参照しながら、順次制御内容を説明する。当初、エンジン回転数（Ｎｅ）は停止状態の０、モータ回転数（Ｎｍ）は車速の増加に連れて漸増、エンジントルク（Ｔｅ）は停止状態の０、モータトルク（Ｔｍ）は、アクセル開度に応じてあらかじめ設定された出力制御マップに基づき出力されるトルク（Ｔａｃｃ）で加速状態の漸増、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）は解放状態の０、Ｃ１クラッチ圧（Ｐｃ１）は係合状態のライン圧、出力軸トルク（Ｔｏｕｔ）はモータトルク駆動力に見合ったトルク漸増状態となっている。
【００６１】
ここで、モータ走行領域から、アクセル開度がＣｉクラッチスタンバイ制御領域に入ると、トランスミッション系制御部５４から油圧コントロールユニットへのソレノイド信号出力で、Ｃ１クラッチ圧（Ｐｃ１）を０としてＣ１クラッチ４１を解放させるとともに、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をファーストフィル圧（Ｐｆ）としてファーストフィル時間（ｔｆ）だけＣｉクラッチ３の油圧サーボへ供給する制御が行われる。このファーストフィル圧（Ｐｆ）とファーストフィル時間（ｔｆ）は、素早くクラッチピストンをストロークさせ、Ｃｉクラッチ油圧サーボのシリンダ内がオイルで充満できる程度の値に設定される。一方、モータジェネレータ２の出力トルク（Ｔｍ）は０とされる。
【００６２】
次に、同様の手順で、スタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）の供給がスタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）だけ行われる。スタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）は、Ｃｉクラッチ３が少しトルクを伝え、エンジン１のクランクシャフトが少し回転し、圧縮トルクを必要とする直前の角度位置で停止する程度の圧力（例えば１００〜２００ｋＰａ程度）とする。スタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）は、第１又は第３の判断方法によるときは、例えば数１００ｍｓｅｃ程度必要であり、第１の判断方法の場合は、その後直ちにスイープアップ制御に移り、第３の判断方法の場合は、その後Ｃｉクラッチオフでモータ走行に移る。また、第２の判断方法の場合は、スタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）は、Ｃｉクラッチ圧の次の制御（スイープアップ制御）が始まるまで続けられる。
【００６３】
このように、Ｃｉクラッチスタンバイ制御を実行することで、Ｃｉクラッチ３を介してモータジェネレータ２のイナーシャトルクがエンジン１に伝達され、エンジン１は回転するが、最初のシリンダの圧縮行程に入るところで、所要トルクが大きくなることでＣｉクラッチ３はスリップし、エンジン１はそのクランク角位置で停止してクランキング前のスタンバイ状態となる。この回転角は、６気筒エンジンで最大でも１００°程度である。かくして、クランク角位置を常にクランキングのピークトルクが発生する手前に置くことで、制御開始時のクランキングトルクの立ち上がり特性を同じにすることができる。
【００６４】
このようにしてスタンバイ状態が達成されるスタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）が経過すると、今度は、始動制御手段によるエンジン始動が行われる。この場合、まずＣｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）のスイープアップが行われる。そして、これによるＣｉクラッチ３の係合の進行でトルク伝達力が次第に増加して、エンジンのクランキングが開始される。このとき、モータ回転数（Ｎｍ）がクランキング負荷で低下し始めるので、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を一気にライン圧まで上昇させるとともに、モータトルク（Ｔｍ）の出力を再開させる。このときのモータトルク（Ｔｍ）は、エンジンのクランキングに必要なトルク（Ｔｃｒｕｎｋ）とされ、トルク伝達容量を増したＣｉクラッチ３を介するトルク伝達で、エンジン１はその回転の立ち上がり時のイナーシャトルクによるピークトルクを乗り越えて回転を始める。その後もクランキングトルク出力は継続され、この場合は、エンジン回転（Ｎｅ）が所定回転数になることで点火タイミングが図られる。そして点火と同時にモータトルク（Ｔｍ）は、車両走行に必要な駆動に必要なトルク（Ｔａｃｃ）に戻される。
【００６５】
エンジン１の始動（エンジンが自力で回転を持続できる状態）を確認する完爆判断は、下記の方法により行うことができる。その第１は、通常の空燃比制御に使用するエグゾースト側に設けたＯ₂ （酸素）センサの出力を用いる方法である。この方法では、シリンダ内での燃焼が全シリンダで連続して生じるようになると、排ガス中の酸素濃度が極めて少なくなるので、エンジン完爆判定が可能となる。また、第２は、排ガス温度又は排ガス処理用触媒コンバータの温度をみる方法である。そして、第３は、シリンダ内の燃焼圧力をみる方法である。上記方法のうち、第１の方法が最も効果的であり、特に排ガス温度が低い状態のときでもセンサ性能（感度）が安定するようにしたヒータ付Ｏ₂ センサを用いると更に有効である。これに対して、第３の方法は、リーンバーンエンジンでしか使用しないセンサを用いることになるため、通常のエンジンに適用した場合、センサは完爆判定以外には使用しないものとなってしまう点でコスト上は不利となる。
【００６６】
こうしてエンジン完爆を判断した時点で、エンジン１の電磁制御スロットルバルブを、その時々のアクセル開度に応じた開度に開き、同じくアクセル開度に応じた出力トルク（Ｔａｃｃ）によりモータ駆動されているトランスミッション入力回転数にエンジン１の回転数を近付けていく。そして、エンジン回転数とトランスミッション入力回転数すなわちモータ回転数が等しくなったとき、Ｃ１クラッチ係合圧のスイープアップとともに、モータ出力トルク（Ｔｍ）をアクセル開度に応じた所定勾配でスイープダウンさせる。
【００６７】
次に、上記制御を実行する具体的な手順をフローで説明する。図４は、走行中エンジン始動制御メインフローを示す。まず、ステップＳ１のアクセル開度読み込みと、ステップＳ２の車速読み込みにより、ステップＳ３で、走行マップ（図２参照）から現在の走行状態がエンジン走行領域にあるか否かを判断する。また、ステップＳ４では、同じく走行マップからＣｉクラッチスタンバイ領域にあるか否かを判断する。これらステップＳ３とステップＳ４の何れかの判断が成立（Ｙｅｓ）する場合に、スタンバイ制御手段を構成するステップＳ５で、Ｃｉクラッチスタンバイ制御を実行し、次いで、始動制御手段を構成するステップＳ６によるエンジン始動制御を実行することになる。
【００６８】
図５は、図４に示すステップＳ５のＣｉクラッチスタンバイ制御のサブルーチンを示す。このルーチンでは、当初のステップＳ２１で、Ｃ１クラッチを解放する。これにより車両は慣性走行となる。次に、ステップＳ２２によりＣｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を初期値（Ｐｆ）にして出力し、クラッチのピストンストロークを詰める処理を行う。この処理によるＣｉクラッチ３の作動は、ステップＳ２３によるタイマ判断で、油圧出力から時間（ｔｆ）が経過したことにより確認される。
【００６９】
この時間経過を待って、ステップＳ２４で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をエンジンがクランキング開始位置になるように、所定のスタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）に設定し、出力する。これにより、エンジン１のクランク軸が微小回転し、クランキング開始位置（圧縮行程手前）になる。このクランキング開始位置の確認は、ステップＳ２５で、スタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）を出力してからの時間が所定のスタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）経過したかの判断で行われる。次に、ステップＳ２６で、エンジン走行領域になったかを判断する。そして、この判断が成立（Ｙｅｓ）の場合には、エンジン始動制御サブルーチンに入る。一方、ステップＳ２６で、エンジン走行領域判断が不成立（Ｎｏ）の場合には、更に、ステップＳ２７で、Ｃｉクラッチスタンバイ領域にあるかを判断し、これが成立（Ｙｅｓ）の場合は、ステップＳ２４に戻って、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をスタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）状態に保持する。また、ステップＳ２７のＣｉクラッチスタンバイ領域判断が不成立（Ｎｏ）の場合は、モータ走行領域に戻ったとして本制御を中止すべく、ステップＳ２８で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を０にする処理を行う。そして最後に、ステップＳ２９でＣ１クラッチを再係合させる。
【００７０】
このようにしてスタンバイ状態になった後のエンジン始動制御は、大別して２つの形態を採ることができる。まず第１実施形態として、Ｃ１クラッチ４１を第２のクラッチとして用いる制御について説明する。
【００７１】
この場合、図６及び図７に示すエンジン始動制御サブルーチンに入ると、ステップＳ３１で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をスイープアップさせながら、ステップＳ３２で、モータ回転数（Ｎｍ）の変化率（Ｘ２＝ｄＮｍ／ｄｔ）を求める。そして、ステップＳ３３で、変化率（Ｘ２）が所定変化率（Ｘ１）を上回ったかをみる。すなわち、Ｃｉクラッチ３の係合の進行でクランキングが開始されてモータ回転がエンジン１により引き下げられ始めたかをみる。この判断が成立（Ｙｅｓ）すると、ステップＳ３４で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を１００％の圧、すなわちＰ１００にし、Ｃｉクラッチ３を完全係合させる。上記ステップＳ３１〜Ｓ３４は、本発明にいうスイープアップ手段を構成する。そして、トルク増大手段を構成するステップＳ３５で、モータトルク（Ｔｍ）をエンジンの始動トルク（Ｔｃｒｕｎｋ）を出力するように設定する。更に、ステップＳ３６で、モータ回転数（Ｎｍ）と変速機の入力回転数（Ｎｉｎ）との偏差（ｄＮ）を求める。そして、ステップＳ３７で、偏差（ｄＮ）より微小トルク（ｄＴｍ）を決定する。かくして、ステップＳ３８で、フィードバックを実行する。この場合、Ｃ１クラッチ４１が解放されており、モータトルク（Ｔｍ）は全てエンジン１をクランキングするために使われるので、モータトルクを一定に維持すると、エンジン回転が必要以上に上昇してしまい、Ｃ１クラッチ４１を再係合させる際に支障が生じる可能性がある。そこで、モータ回転と変速機の入力回転の偏差に応じてモータトルクをフィードバック制御するわけである。上記ステップＳ３６〜Ｓ３８は、本発明にいうトルク制御手段を構成する。
【００７２】
更に、ステップＳ３９で、エンジン回転が所定回転数（例えば、５００ｒｐｍ、すなわち燃料供給と点火によりエンジンが自力回転可能な完爆状態となる回転数）になったかを判断する。そして、ステップＳ４０でエンジン点火済みかを判定し、未点火（Ｎｏ）の場合は、ステップＳ４１でエンジンに燃料を噴射し、点火させ、エンジンを始動させる。また、点火済みの場合は、ステップＳ４１を跳ばして、次のステップに進む。
【００７３】
かくして、エンジン１が始動したら、ステップＳ４２で、エンジン回転数（Ｎｅ）が変速機４０の入力回転数（Ｎｉｎ）と同期したかを、±Ｎａの幅の範囲で判断する。これによる同期の判断が成立（Ｙｅｓ）したところで、ステップＳ４３により、Ｃ１クラッチ４１を係合させる。この場合、エンジン回転数（Ｎｅ）が変速機４０の入力回転数（Ｎｉｎ）とすでに同期しているので、係合時のショックは発生しない。かくしてＣ１クラッチ４１の係合でエンジン１のトルクが車輪８に伝達可能となるので、次のステップＳ４４では、モータトルク（Ｔｍ）を減少させていく処理を行う。併せて、ステップＳ４５で、モータトルク（Ｔｍ）のスイープダウンにより減少した分をエンジン１に出力させる（Ｔｅ＝Ｔａｃｃ−Ｔｍ）処理を行う。具体的には、電子スロットルへの信号出力でスロットルを開いて行く。最後に、ステップＳ４６でモータトルク（Ｔｍ）が０になったかを判断する。この判断が成立（Ｙｅｓ）することで、モータ走行からエンジン走行の切換えが終了する。以上のステップＳ４４，Ｓ４５は、終了制御手段を構成する。
【００７４】
上記実施形態によれば、モータジェネレータ２の出力トルクを全てクランキングトルクとして使用できるので、従来のように車両の駆動トルクに加えたクランキングトルク分を出力できるように性能を見積もる必要がないので、モータジェネレータ２の大型化を防ぐことができる。
【００７５】
次に、前記第１実施形態では、車輪８からモータジェネレータ２への伝動装置４を介するトルク伝達の遮断状態を得る第２のクラッチとしてＣ１クラッチ４１を用いる形態を採ったが、Ｃ１クラッチ４１に代えてワンウェイクラッチ４２（又はワンウェイクラッチ４４）を使用する形態を採ることもできる。次に、こうした形態を採る第２実施形態について図８に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
【００７６】
この形態におけるＣｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）の制御は、前形態と同様となるので説明を省略する。一方、モータトルク（Ｔｍ）の制御については、前形態と同様とすることもできるが、この第２実施形態では、当初の状態からスタンバイ制御期間を通じて、車両の駆動に必要なアクセル開度に応じたそれまでのトルク（Ｔａｃｃ）に維持される。そして、この場合の動力遮断手段は、所定の変速段達成時にモータジェネレータ２から車輪８へのトルク伝達のみ可能とするワンウェイクラッチ４２（又はワンウェイクラッチ４４）となるので、制御開始時の変速段が所定の変速段にあるか否かにより変速制御を必要とし、更にワンウェイクラッチ４２（又はワンウェイクラッチ４４）と併設されてトルク伝達を有効とするエンジンブレーキ用係合要素４３（又はクラッチ４５）の解放制御を必要とする。したがって、この制御では、制御開始時の変速段が図に示すように例えば直結段の第４速の場合には、第３速へのシフトダウンによりワンウェイクラッチ４２（又はワンウェイクラッチ４４）による逆駆動トルクの遮断が得られるようにしなければならない。また、その状態でも、エンジンブレーキ用係合要素４３（又はクラッチ４５）の係合によりエンジンブレーキが達成される場合、エンジンブレーキ用係合要素４３（又はクラッチ４５）を解放して逆駆動トルクが伝わらないようにすることになる。
【００７７】
次のエンジン始動制御時は、制御内容自体は同様であるが、モータトルク（Ｔｍ）は、それまでの車両の駆動に必要なアクセル開度の応じたトルク（Ｔａｃｃ）にクランキングトルク（Ｔｃｒｕｎｋ）分を加えたトルク出力とされる。その余の点は、同期確認時に変速段を元の変速段に戻し、あるいはエンジンブレーキ用係合要素４３を解放させる点を除いて前形態と同様である。
【００７８】
この第２実施形態のクラッチスタンバイ制御サブルーチンは、図９に示すフローとなる。この場合のフローは、前記第１実施形態と概ね共通となるので、異なる箇所のみ異なるステップ番号を付して説明する。まず変速制御手段としのステップＳ２１−１で、ワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）の効く変速段、すなわち車輪８からモータジェネレータ２へのトルク伝達を無効とする作動が生じる変速段に変速させる。なお、この場合、制御開始時の変速段がすでにワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）の効く変速段であるときは、エンジンブレーキ用係合要素４３（又はクラッチ４５）を解放する。また変速を要する場合は、ダウンシフトさせる。これはモータ走行からエンジン走行への切り換え時には加速しているので、アップシフトよりもダウンシフトさせたほうがよいからである。この制御に対応させて変速制御手段としてのステップＳ２９−１では、元の変速段に戻す等の制御処理を行う。
【００７９】
次にエンジン始動制御サブルーチンは、図１０に示すフローとなる。この場合のフローも前記第１実施形態と概ね共通となるので、異なる箇所のみ異なるステップ番号を付して説明する。このルーチンでは、ステップＳ３５−１で、モータトルク（Ｔｍ）をアクセル開度に応じたトルク（Ｔａｃｃ）とエンジン始動に必要なトルク（Ｔｃｒｕｎｋ）とを出力させる。そして、ステップ４１−１では、モータトルク（Ｔｍ）をアクセル開度に応じたトルク（Ｔａｃｃ）に戻す。これは、この時点でエンジンの始動によりクランキングトルク（Ｔｃｒｕｎｋ）は不要となるためである。
【００８０】
なお、この形態におけるエンジン走行への切り換え終了後は、この制御開始前の変速段に戻すか、又はエンジンブレーキ用係合要素を係合に戻すことになる。この場合、他の変速制御方法として、通常の変速マップに従って変速段を設定することもできる。
【００８１】
上記第２実施形態によれば、Ｃｉクラッチスタンバイ制御期間中もモータトルク（Ｔｍ）が出力されているので、エンジン再始動時の惰行期間を短くすることができる利点が得られる。
【００８２】
以上、本発明を主として二つの実施形態に基づき変形形態をも含めて詳説したが、本発明は上記実施形態の開示内容のみに限定されることなく、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に細部の具体的構成を変更して実施可能なものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用ハイブリッド駆動装置のシステム構成図である。
【図２】上記駆動装置における制御装置内の走行モードマップである。
【図３】上記制御装置による走行中エンジン始動のタイムチャートである。
【図４】上記エンジン始動のメインフローチャートである。
【図５】上記メインフロー中のスタンバイ制御サブルーチンのフローチャートである。
【図６】上記メインフロー中のエンジン始動制御サブルーチンの一部を示すフローチャートである。
【図７】上記エンジン始動制御サブルーチンの他部を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態の制御装置によるエンジン始動のタイムチャートである。
【図９】上記エンジン始動におけるスタンバイ制御サブルーチンのフローチャートである。
【図１０】上記エンジン始動におけるエンジン始動制御サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】一般的な６気筒エンジンのクランク回転に対するトルク変動を示す特性図である。
【図１２】一般的なエンジンのクランキングトルク特性を示す模式図である。
【図１３】上記クランキングトルクの立ち上がり特性を示す模式図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ Ｃｉクラッチ（入力クラッチ）
４ 伝動装置
５ 制御装置
４０ 自動変速機
４１ Ｃ１クラッチ（第２のクラッチ）
４２ ワンウェイクラッチ（第２のクラッチ）
４３ エンジンブレーキ用係合要素
Ｓ５ スタンバイ制御手段
Ｓ６ 始動制御手段
Ｓ２１−１，Ｓ２９−１ 変速制御手段
Ｓ３１〜３４ スイープアップ手段
Ｓ３５ トルク増大手段
Ｓ３６〜Ｓ３８ トルク制御手段
Ｓ４４，Ｓ４５ 終了制御手段

Claims (13)

1. モータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能な入力クラッチと、エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に伝達する伝動装置と、該伝動装置による動力の伝達を制御可能な第２のクラッチと、エンジン、モータジェネレータ及び入力クラッチを制御する制御装置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、
   前記制御装置は、
   エンジンを停止させ、モータジェネレータの動力を車輪へ伝達しているモータ走行時に、アクセル操作を検出して、前記第２のクラッチの作動で伝動装置を介するトルク伝達が遮断される状態で、入力クラッチを係合させてモータジェネレータの動力によりエンジンを始動させる始動制御手段と、
   前記始動制御手段によるエンジンの始動に先行して、入力クラッチの係合圧をピストンストロークを詰めた後、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる係合圧にするスタンバイ制御手段と、を有する、
   ことを特徴とする、車両用ハイブリッド駆動装置。
2. 前記第２のクラッチは、前記制御装置により制御される摩擦クラッチとされ、
   前記始動制御手段は、第２のクラッチを解放させて伝動装置を介するトルク伝達を遮断する、請求項１記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
3. 前記伝動装置は、複数の変速段を達成する変速機を含み、
   前記第２のクラッチは、変速機内に配設され、所定の変速段達成時にモータジェネレータから車輪へのトルク伝達のみ可能とするワンウェイクラッチとされ、
   前記始動制御手段は、変速機を前記所定の変速段に変速する変速制御手段を含む、請求項１記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
4. 前記始動制御手段は、入力クラッチの係合によりモータジェネレータの回転が減少したときに、モータトルクを増大させるトルク増大手段を含む、請求項１又は２記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
5. 前記始動制御手段は、モータジェネレータの回転に応じてモータトルクを制御するトルク制御手段を含む、請求項１、２又は４記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
6. 前記変速機は、ワンウェイクラッチに併設され、車輪からモータジェネレータへのトルク伝達を可能とするエンジンブレーキ用係合要素を有し、
   前記変速制御手段は、前記所定の変速段でエンジンブレーキ用係合要素を解放する、請求項３記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
7. 前記変速機は、ワンウェイクラッチに併設され、車輪からモータジェネレータへのトルク伝達を可能とするエンジンブレーキ用係合要素を有し、
   前記変速制御手段は、変速機を他の変速段からダウンシフトさせて前記所定の変速段に変速する、請求項３記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
8. 前記制御装置は、入力クラッチの係合圧をスイープアップさせ、モータジェネレータ回転の減少時に、入力クラッチを完全係合させるスイープアップ手段を有する、請求項１〜５のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
9. 前記始動制御手段は、モータジェネレータにエンジンのクランキングトルクの平均値を出力させるトルク制御手段を含む、請求項１〜８のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
10. 前記制御装置は、モータ走行領域とエンジン走行領域との間にクラッチスタンバイ領域を設定された、請求項１〜９のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
11. 前記始動制御手段は、エンジン回転が所定回転になったとき、エンジンに燃料を供給し点火させる、請求項１〜１０のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
12. 前記始動制御手段は、エンジン回転とモータジェネレータ回転の同期後に第２のクラッチを完全係合させる、請求項１〜１１のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
13. 前記始動制御手段は、エンジン始動後、モータジェネレータの出力トルクをスイープダウンさせ、エンジンのスロットル開度を開く終了制御手段を含む、請求項１〜１２のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。

Images