JP3954038B2 - パラレルハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと、発電機を兼ねる電動機とを有し、これらの出力トルクを、差動装置からなるトルク合成機構を介して変速装置に伝達することにより、エンジン及び電動機の何れか一方又は双方で走行駆動力を得るようにしたパラレルハイブリッド車両に関するものである。

従来のパラレルハイブリッド車両としては、エンジンの出力トルクと、電動発電機の出力トルクとを、遊星歯車機構からなるトルク合成機構によって合成し、それを変速装置を介して駆動輪に伝達するものがある。このパラレルハイブリッド車両では、例えば発進加速は、前述のように電動発電機の出力トルクとエンジンの出力トルクとを合成して用い、更に高速領域になると、電動発電機をオフとし、エンジンの出力トルクだけで走行する。このようなパラレルハイブリッド車両では、電動発電機の回転数がエンジンの回転数に到達したら、両者、より具体的には両者に連結されている遊星歯車機構の各要素を直結クラッチで直結することで、エンジントルクのみでの走行を可能としている。また、車両減速時には、路面反力トルクで電動発電機を回転させ、当該電動発電機を発電機として機能させることで電力を蓄える、所謂回生作動させるように構成されている。即ち、パラレルハイブリッド車両では、電動発電機の運転状態、即ち回転数や出力トルクを制御することにより、より効率のよい走行、例えば高い加速力や低燃費を達成することを目的としている。

このようなパラレルハイブリッド車両では、停車時にエンジンを停止する、所謂アイドルストップが行われ、その停止中のエンジンを再始動するために、車両を駆動する方向を正方向としたとき、エンジンの回転が停止している状態から当該エンジンの回転速度が第１所定回転速度になるまで、電動発電機を負方向の所定大トルクの指令値で回転し、エンジンの回転速度が第１所定回転速度になってから、電動発電機を、所定大トルクより小さく且つエンジンのフリクショントルクと同等又はほぼ同等の負方向の所定小トルクの指令値で回転し、エンジンに点火後、エンジンの回転速度が第１所定回転速度より大きい第２所定回転速度となってからは、エンジンの回転速度と電動発電機の回転速度とを同期して、直結クラッチを締結するものがある（例えば特許文献１）。
特開２００２−１３５９０８公報

ところで、エンジンが停止している状態でアクセルペダルが大きく踏込まれたときなどには、運転者が発進を要求しているものとして、前述のようにしてエンジンを回転始動した後、すぐに車両を発進させる必要がある。しかしながら、エンジンが停止している状態では、例えばエンジンへの吸気管路中のスロットルチャンバ内の混合気の気圧が高くなっているために、エンジン始動時或いはその直後のトルクが大きく、そのまま車両を発進させると駆動系に振動が発生してしまうという問題がある。
本発明は上記諸問題を解決するために開発されたものであり、エンジン始動後、すぐに車両を発進させるときの駆動系の振動を抑制防止することができるパラレルハイブリッド車両を提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明のパラレルハイブリッド車両は、エンジンと、電動発電機と、変速装置と、第１軸にエンジンの出力軸が接続され、且つ第２軸に電動発電機の出力軸が接続され、且つ第３軸に変速装置の入力軸が接続された差動装置と、エンジン及び電動発電機及び変速装置の少なくとも何れか二つを締結する直結クラッチと、少なくとも電動発電機の運転状態を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、エンジンの回転が停止している状態で、車両を駆動する方向を正方向としたとき、前記電動発電機を負方向に回転させてエンジンを始動し、該エンジン始動後に前記電動発電機を正方向へ回転させて発進回転始動可能なパラレルハイブリッド車両において、エンジンの始動後に、車両をすぐに発進する要求があることが検出されたときには、前記エンジンの始動直後に電動発電機のトルクに所定の負方向のトルクを付加すると共に、直結クラッチを締結方向に制御して、前記所定の負方向のトルクの付加に合わせてクラッチトルクを付与することで差動装置の第１軸に所定のトルクを付与して発進することを特徴とするものである。また、エンジンがアイドリング状態となった後に車両が発進したものであると想定したときのアイドリング後発進時エンジントルクを算出し、実際のエンジントルクとアイドリング後発進時のエンジントルクとの差分値に基づいて電動発電機のトルクに付加する所定の負方向のトルク及び付与する所定のクラッチトルクを算出することを特徴とするものである。また、直結クラッチは、オイルポンプからの作動油圧でピストンがストロークすることにより締結するものであり、車両が発進する以前に、ピストンをストロークさせて直結クラッチを締結方向に制御することを特徴とするものである。また、車両が発進する以前のピストンストロークによる直結クラッチ締結制御は、当該ピストンのガタを詰めるものであることを特徴とするものである。また、エンジンが始動される以前に、アクセルペダルの操作状態が所定量以上であるときに、エンジンの回転始動後に、車両をすぐに発進する要求があることを検出するものであることを特徴とするものである。

而して、本発明のパラレルハイブリッド車両によれば、エンジンの始動後に、車両をすぐに発進する要求があることが検出されたときには、エンジン始動直後に電動発電機のトルクに所定の負方向のトルクを付加すると共に、直結クラッチを締結方向に制御して、所定の負方向のトルクの付加に合わせて差動装置の第１軸に所定のクラッチトルクを付与して発進する構成としたため、回転始動直後の大きなエンジンのトルクを電動発電機の所定の負方向のトルクによって減少することができ、その結果、駆動系の振動を抑制防止することができると共に、エンジンの出力軸に付与される所定のクラッチトルクによってエンジンの回転速度の増大も抑制することができる。また、エンジンがアイドリング状態となった後に車両が発進したものであると想定したときのアイドリング後発進時エンジントルクを算出し、実際のエンジントルクとアイドリング後発進時のエンジントルクとの差分値に基づいて電動発電機のトルクに付加する所定の負方向のトルク及び差動装置の第１軸に付与する所定のクラッチトルクを算出する構成としたため、アイドリング後の発進時とエンジン回転始動直後の発進時との駆動力を同等にすることができ、その結果、違和感がなくなる。また、車両が発進する以前に、ピストンをストロークさせて直結クラッチを締結方向に制御することにより、車両発進時には、差動装置の第１軸に所定のクラッチトルクを付与することができる。また、車両が発進する以前のピストンストロークによる直結クラッチ締結制御は、当該ピストンのガタを詰めるものとすることにより、車両発進時に、差動装置の第１軸に所定のクラッチトルクを確実に付与することができる。また、エンジンが始動される以前に、アクセルペダルの操作状態が所定量以上であるときに、エンジンの回転始動後に、車両をすぐに発進する要求があることを検出することにより、エンジンの回転始動直後の発進要求を確実に検出することができる。

以下、本発明のパラレルハイブリッド車両の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のハイブリッド車両の一実施形態を示す回転駆動源及び駆動系の概略構成図であり、車両側面視における上半部を示している。本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン１及び発電機及び電動機として作用する３相同期モータ／発電機で構成される交流式のモータ／発電機２の出力側が、夫々、トルク合成機構である差動装置（遊星歯車機構）３の入力側に連結され、この差動装置３の出力側がトルクコンバータ等の発進装置を搭載していないトランスミッション４の入力側に接続され、トランスミッション４の出力側が終減速装置２０等を介して駆動輪５に連結されている。ちなみに、この実施形態では、前記差動装置３と変速装置４との間に、図外のモータにて駆動されるオイルポンプ１３（図２参照）が配設されており、このオイルポンプ１３で創成される流体圧が変速装置４の制御並びに差動装置３の直結クラッチ３６の締結解放に用いられる。また、モータ／発電機２は、固定側のステータ２Ｓと回転側のロータ２Ｒとを備えている。

差動装置３は、トルク合成機構として遊星歯車機構２１を備えて構成されている。この遊星歯車機構２１は、エンジン１とモータ／発電機２との間で差動機能を発現しながらトルク合成機構をなすものである。そして、サンギヤＳと、その外周側に等角間隔で噛合する複数のピニオンＰと、各ピニオンＰを連結するピニオンキャリヤＣと、ピニオンＰの外側に噛合するリングギヤＲとを備え、この遊星歯車機構２１のリングギヤＲがエンジン（図ではＥＮＧ）１に連結され、同じく遊星歯車機構２１のサンギヤＳがモータ／発電機２のロータ２Ｒに連結され、同じく遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣが変速装置４の入力軸２２に連結されている。

また、前記遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣ、即ち変速装置４とリングギヤＲ、即ちエンジン１との間には、両者を締結する直結クラッチ３６が介装されている。なお、この直結クラッチ３６の締結解放は、当該直結クラッチ３６への作動流体圧を制御する圧力制御弁のソレノイド３６ａ（図２参照）への制御信号によって制御されており、当該ソレノイド３６ａへの直結クラッチ制御信号ＣＳが高レベルにあるとき、直結クラッチ３６が締結され、当該直結クラッチ制御信号ＣＳが低レベルにあるとき、直結クラッチ３６が解放される。また、前記直結クラッチ制御信号ＣＳは、前記低レベルと高レベルとの間で無段階に調整可能であり（実質的にはディジタル化される）、直結クラッチ３６の締結状態は、半締結の状態で、種々の締結力を発現することができる。なお、直結クラッチ３６は、内部に備えられたピストンがストロークすることによってドライブプレートとドリブンプレートとを押圧して締結するものであり、オイルポンプ１３からの作動油圧をピストンシリンダ室に供給したときのピストンのストローク時間は予め決まっている。

また、前記遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣ、即ち変速装置４の入力側とケースとの間には、当該ピニオンキャリヤＣ、及び変速装置４の回転方向を正回転にのみ規制し、逆回転では締結して、当該逆回転を許容しないワンウエイクラッチＯＷＣが介装されている。
変速装置４は、周知の前進４段後退１段の有段自動変速機であり、図１に示すように、二つの遊星歯車機構５１、５２が直列に配設されている。この変速装置４の変速機構は従来既存のものと同様であるので、ここでは符号の説明と、各変速段における摩擦要素の締結条件の説明にとどめる。図中の符号５３はハイクラッチ、５４はリバースクラッチ、５５は２−４ブレーキ、５６はロークラッチ、５７はローアンドリバースブレーキ、５８はローワンウエイクラッチである。前進１段（１速）時、締結される摩擦要素はロークラッチ５６だけであり、駆動系の逆転を防止するためにローワンウエイクラッチ５８が機能する。前進２段（２速）時、締結される摩擦要素はロークラッチ５６と２−４ブレーキ５５だけである。前進３段（３速）時、締結される摩擦要素はロークラッチ５６とハイクラッチ５３だけである。前進４段（４速）時、締結される摩擦要素は２−４ブレーキ５５とハイクラッチ５３だけである。後退時、締結される摩擦要素はリバースクラッチ５４とローアンドリバースブレーキ５７だけである。従って、車両停止状態では、電動ポンプにより創成される油圧によって、発進に備えてロークラッチ５６だけが締結されている。

図２には、本実施形態のパラレルハイブリッド車両の駆動制御を行うシステム構成を示す。本実施形態では、エンジン１はエンジン用コントローラＥＣによって制御され、モータ／発電機２は充電可能なバッテリやコンデンサで構成される蓄電装置６に接続されたモータ／発電機駆動回路７によって駆動制御される。
モータ／発電機駆動回路７は、蓄電装置６に接続されたチョッパ７ａと、このチョッパ７ａとモータ／発電機２との間に接続された例えば６つのＩＧＢＴを有して直流を３相交流に変換するインバータ７ｂとで構成され、チョッパ７ａにモータ／発電機用コントローラ１２からのデューティ制御信号ＤＳが入力されることにより、このデューティ制御信号ＤＳに応じたデューティ比のチョッパ信号をインバータ７ｂに出力する。このインバータ７ｂは、モータ／発電機２のロータ２Ｒ（図１参照）の回転位置を検出する位置センサの回転位置検出信号に基づいて、モータ／発電機２の正回転時及び逆回転時に電動機又は発電機として作用させるように、その回転に同期した周波数で駆動する３相交流を形成するように、例えば前記各ＩＧＢＴのゲート制御信号を形成する。ちなみに、モータ／発電機２はエンジン１同様、車両を駆動するためにも用いられるので、車両を駆動する側への回転方向正方向又は正回転とし、その逆方向への回転方向を負方向又は逆回転と定義する。
さらに、変速装置４は、変速装置用コントローラＴＣによって走行速度とスロットル開度とをもとに予め設定された変速制御マップを参照して決定された例えば第１速〜第４速の変速比に制御される。

また、エンジン１及びモータ／発電機２には、その出力軸の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ８及びモータ／発電機回転速度センサ９が設けられていると共に、図示しないセレクトレバーで選択されたレンジに応じたレンジ信号を出力するインヒビタースイッチ１０及びアクセルペダルの踏込みに応じたスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１１が設けられ、これら回転速度センサ８及び９の回転速度検出値Ｎ_E 及びＮ_M/G と走行速度センサ１４の走行速度検出値Ｖ及びインヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ及びスロットル開度センサ１１のスロットル開度検出値ＴＨ等がモータ／発電機２及び直結クラッチ３６を制御するモータ／発電機用コントローラ１２に供給される。また、前記モータ／発電機用コントローラ１２は、少なくとも前記変速装置用コントローラＴＣと相互通信を行い、例えば変速装置４のギヤ比（変速段）や摩擦要素の締結解放状態、フットブレーキ信号、或いは変速装置４の入力軸回転速度や出力軸回転速度といった情報を、変速装置信号ＴＳとして入力するように構成されている。

また、このモータ／発電機用コントローラ１２は、前記エンジン用コントローラＥＣとも相互通信を行い、例えばアクセルペダルの踏込み量やエンジン１の運転状態、即ちスロットル開度ＴＶＯや吸入空気量、空燃比、点火時期、冷却水温、或いはエンジン１の爆発状態などの情報を、エンジン信号ＥＳとして入力するように構成されている。また、このエンジン用コントローラＥＣは、前記モータ／発電機用コントローラ１２からエンジントルクの要求があった場合には、その要求に応じてエンジントルクを制御するように構成されている。なお、前記モータ／発電機回転速度センサ９では、モータ／発電機２の正回転、逆回転も検出することができる。

前記モータ／発電機用コントローラ１２は、少なくとも入力側インタフェース回路１２ａ、演算処理装置１２ｂ、記憶装置１２ｃ及び出力側インタフェース回路１２ｄを有するマイクロコンピュータ１２ｅで構成されている。
入力側インタフェース回路１２ａには、エンジン回転速度センサ８のエンジン回転速度検出値Ｎ_E 、モータ／発電機回転速度センサ９のモータ／発電機回転速度検出値Ｎ_M/G 、走行速度センサ１４の走行速度検出値Ｖ、インヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ、スロットル開度センサ１１のスロットル開度検出値ＴＨ、エンジン用コントローラＥＣのエンジン信号ＥＳ及び前記変速装置用コントローラの変速装置信号ＴＳが入力されている。

演算処理装置１２ｂは、例えばキースイッチ（図示せず）がオン状態となって所定の電源が投入されることにより作動状態となり、先ず初期化を行って、モータ／発電機２への駆動デューティ制御信号ＭＳ及び発電デューティ制御信号ＧＳをオフ状態とすると共に、直結クラッチ３６へのクラッチ制御信号ＣＳもオフ状態とし、その後、例えば後述する図４の演算処理に従って、エンジン回転速度検出値Ｎ_E 、モータ／発電機回転速度検出値Ｎ_M/G 、走行速度検出値Ｖ、レンジ信号ＲＳ及びスロットル開度検出値ＴＨ等に基づいてモータ／発電機２及び直結クラッチ３６を制御する。ちなみに、この実施形態では、車両の停車時にエンジン１の回転を停止する、所謂アイドリングストップを行うように構成されている。

記憶装置１２ｃは、演算処理装置１２ｂの演算処理に必要な処理プログラムを予め記憶していると共に、演算処理装置１２ｂの演算過程で必要な各種データを記憶する。
出力側インタフェース回路１２ｄは、演算処理装置１２ｂの演算結果である駆動デューティ制御信号ＭＳ及び発電デューティ制御信号ＧＳと直結クラッチ制御信号ＣＳとをモータ／発電機駆動回路７及びソレノイド３６ａに供給する。

この実施形態のパラレルハイブリッド車両において、走行状態、蓄電装置の状態、車両の操作状態に応じてモータ／発電機用コントローラ１２で行われるエンジン１及びモータ／発電機２の各種の作動状態は、前記特開２００２−１３５９０８公報に記載されるものと同様である。また、そうした作動状態を行うための演算処理も、当該公報に記載されるものと同様である。

次に、前記モータ／発電機用コントローラ１２内で行われる数ある演算処理のうちから、エンジン回転始動時に行われる演算処理について、図３のフローチャートを伴って説明する。この演算処理は、前記モータ／発電機用コントローラ１２内の演算処理装置１２ｂで、所定制御時間ΔＴ毎のタイマ割込によって行われる。また、このフローチャートでは特に通信のステップを設けていないが、必要な情報やプログラムは随時入力インターフェース１２ａを介して外部や記憶装置１２ｃから読込まれ、演算処理中の情報は随時記憶装置１２ｃに記憶される。また、演算処理中のクラッチガタ詰め制御フラグＦ₄ 、直結移行フラグＦ₃ 、エンジン完爆フラグＦ₂ 、エンジン低回転フラグＦ₁ は何れもエンジン停止でリセットされる。

この演算処理では、まずステップＳ１で、スロットル開度センサ１１で検出されたスロットル開度検出値ＴＨ、エンジン回転速度センサ８で検出されたエンジン回転速度検出値Ｎ_E 、モータ／発電機回転速度センサ９で検出されたモータ／発電機回転速度検出値Ｎ_M/G 、変速装置用コントローラＴＣからのフットブレーキ信号、インヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ及びエンジン用コントローラＥＣからのアクセルペダル踏込み量を読込む。

次にステップＳ２に移行して、直結移行フラグＦ₃ が“０”のリセット状態であるか否かを判定し、当該直結移行フラグＦ₃ がリセット状態である場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
ステップＳ３では、エンジン完爆フラグＦ₂ が“０”のリセット状態であるか否かを判定し、当該エンジン完爆フラグＦ₂ がリセット状態である場合にはステップＳ４に移行し、そうでない場合にはステップＳ１６に移行する。
ステップＳ４では、エンジン低回転フラグＦ₁ が“０”のリセット状態であるか否かを判定し、当該エンジン低回転フラグＦ₁ がリセット状態である場合にはステップＳ５に移行し、そうでない場合にはステップＳ１２に移行する。

ステップＳ５では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、例えばブレーキペダルの踏込みが解除され且つアクセルペダルが踏込まれているとか、前記スロットル開度センサ１１のスロットル開度検出値ＴＨが所定値以上であるとか、或いは前記蓄電装置６の容量が低減しているなどから、エンジン回転始動が必要か否かを判定し、エンジン回転始動が必要な場合にはステップＳ６に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
ステップＳ６では、クラッチガタ詰め制御フラグＦ₄ が“０”のリセット状態であるか否かを判定し、当該クラッチガタ詰め制御フラグＦ₄ がリセット状態である場合にはステップＳ７に移行し、そうでない場合にはステップＳ９に移行する。

ステップＳ７では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記直結クラッチ３６のピストンのガタを詰める制御、即ちピストンをストロークする制御を行ってからステップＳ８に移行する。具体的には、オイルポンプ１３が作動していない場合には当該オイルポンプ１３を作動し、直結クラッチ３６への作動油圧を制御するためのソレノイド３６ａに対し、高圧のクラッチ油圧指令値を所定時間出力し、これにより直結クラッチ３６のピストンをストロークしてドリブンプレートとドライブプレートとが接触しない程度に接近させ、その後は、クラッチピストンシリンダ室内から作動油圧が抜けない程度のクラッチ油圧指令値を出力し続ける。なお、高圧のクラッチ油圧指令値を出力しても、エンジンが停止している段階ではクラッチピストンシリンダ室内は空なので、当該クラッチピストンシリンダ室内に作動油が充填されるまでの間、当該クラッチピストンシリンダ室内の作動油圧は高くならない。

ステップＳ８では、クラッチガタ詰め制御フラグＦ₄ を“１”にセットしてからステップＳ９に移行する。
ステップＳ９では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、モータ／発電機２を、例えば最大発生トルクＴ_M/GMAXに設定された所定大トルクＴ_M/G-Hi0 の指令値で逆回転制御してからステップＳ１０に移行する。
ステップＳ１０では、前記エンジン回転速度センサ８で検出されたエンジン回転速度検出値Ｎ_E が、例えば６００ｒｐｍ程度、つまりエンジン１がフリクショントルクに抗して回転できる程度（通常はアイドリング状態の回転速度）の所定低回転速度Ｎ_E0以上であるか否かを判定し、当該エンジン回転速度検出値Ｎ_E が所定低回転速度Ｎ_E0以上である場合にはステップＳ１１に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。

ステップＳ１１では、エンジン低回転フラグＦ₁ を“１”にセットしてからステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１２では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、モータ／発電機２を、前記所定大トルクＴ_M/G-Hi0 より小さく且つエンジン１のフリクショントルク程度に設定された所定小トルクＴ_M/G-LO0 の指令値で逆回転制御してからステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１３では、前記エンジン用コントローラＥＣに向けて点火指令を出力してからステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、例えばエンジン回転速度Ｎ_E が、完爆後にしか達成し得ない所定高回転Ｎ_E1以上であるか否か等の判定により、エンジン１の完爆が確認されたか否かを判定し、エンジン完爆確認した場合にはステップＳ１５に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。なお、完爆とは、エンジン内での点火が安定し、自身の回転慣性で回転し続けることができる状態を意味する。
ステップＳ１５では、エンジン完爆フラグＦ₂ を“１”にセットしてから前記ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６では、アクセルペダルの踏込み量が所定値以上である、つまりアクセルペダルが大きく踏込まれて車両の発進が要求されているか否かを判定し、アクセルペダルの踏込み量が所定値以上である場合にはステップＳ１７に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１７では、アクセルペダルがエンジン始動前に踏込まれたか否かを判定し、アクセルペダルがエンジン始動前に踏込まれた場合にはステップＳ１８に移行し、そうでない場合にはステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１８では、後述する図４の演算処理に従って、エンジン始動後、すぐに車両を発進するようにモータ／発電機２を正回転化する制御、つまりモータ／発電機２を正方向のトルクで駆動する始動後即発進用モータ／発電機正回転化制御を行ってからステップＳ２０に移行する。
また、ステップＳ１９では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、エンジン１がアイドリング状態となるようにモータ／発電機２を正回転化する制御、つまりモータ／発電機２を正方向のトルクで駆動するアイドリング対応モータ／発電機正回転化制御を行ってからステップＳ２０に移行する。なお、このステップにおける演算処理は、後述する図４の演算処理のステップＳ１８１と同等である。

ステップＳ２０では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、エンジン回転速度センサ８で検出したエンジン回転速度検出値Ｎ_E とモータ／発電機回転速度センサ９で検出したモータ／発電機回転速度検出値Ｎ_M/G とが同等か又はほぼ同等であるか否かを判定し、当該エンジン回転速度検出値Ｎ_E とモータ／発電機回転速度検出値Ｎ_M/G とが同等又はほぼ同等である場合にはステップＳ２１に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
ステップＳ２１では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、直結クラッチ３６の完全締結制御を行ってからステップＳ２２に移行する。
ステップＳ２２では、前記直結移行フラグＦ₁ を“１”にセットしてからメインプログラムに復帰する。

次に、前記図３の演算処理のステップＳ１８で行われる図４の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ１８１で、例えば特開２００１ー２５１７０４号公報に記載される手法を用いて、目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G を算出する。具体的には、例えば図５に示すようなエンジン回転速度Ｎ_E とスロットル開度ＴＨとをパラメータとする制御マップに従って、目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G を算出設定する。この制御マップでは、エンジン回転速度Ｎ_E が大きいほど、またスロットル開度ＴＨが大きいほど、大きな目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G が設定される。このことは、エンジン回転速度Ｎ_E が大きいほど、またスロットル開度ＴＨが大きいほど、モータ／発電機回転速度Ｎ_M/G をエンジン回転速度Ｎ_E に速やかに一致させて前述した直結クラッチ３６の完全締結状態に移行するためである。なお、前記公報に記載されるように、駆動系の振動を抑制すべく、目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G にローパスフィルタをかけるとか、或いは過去の目標値を用いて重み付け平均を行うなどしてもよい。

次にステップＳ１８２に移行して、後述する図６に示す演算処理に従って、モータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G 及び目標クラッチトルクＴ^* _C を算出する。ここで、遊星歯車機構の歯数比をαとし、本実施形態のようにリングギヤＲとサンギヤＳとの間に直結クラッチ３６が設けられ、後述するエンジントルク差分値をΔＴ_E とした場合、目標クラッチトルクＴ^* _C 及びモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G は夫々以下のように設定される。
Ｔ^* _C ＝ΔＴ_E 、ΔＴ^* _M/G ＝−（α／（１＋α））×ΔＴ_E

次にステップＳ１８３に移行して、ステップＳ１８１で算出された目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G をステップＳ１８２で算出されたモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G で補正する。具体的には、ステップＳ１８２で算出されるモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G は負方向のトルク、ステップＳ１８１で算出される目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G は正方向のトルクであるから、当該目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G からモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G を減算するように補正して最終的な目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G とする。
次にステップＳ１８４に移行して、ステップＳ１８３で補正された目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G 及びステップＳ１８２で算出された目標クラッチトルクＴ^* _C を出力してから図３の演算処理のステップＳ２０に移行する。

次に、前記図４の演算処理のステップＳ１８２で行われる図６の演算処理について説明する。この図６の演算処理はブロック図化されているが、まずスロットル開度ＴＨ及びエンジン回転速度Ｎ_E を用いて、例えばマップ検索や遅れ・無駄時間換算などにより、実エンジントルク算出部５１で実際に発生しているエンジントルクＴ_E を算出する。一方、アイドリング後エンジントルク算出部５２では、同じくスロットル開度ＴＨ及びエンジン回転速度Ｎ_E を用いて、アイドリング後のエンジントルクＴ_Eiを算出する。このアイドリング後のエンジントルクＴ_Eiとは、エンジンがアイドリングしている状態からアクセルペダルが踏込まれたときのエンジントルクＴ_Eiであり、所謂レシプロエンジンを搭載した車両の通常の発進時のエンジントルクである。つまり、エンジンがアイドリングしている状態から発進したものであると想定してエンジントルクを推定するのである。ちなみに、このアイドリング後のエンジントルクＴ_Eiは、予め実験などによって求めておき、適宜マップ検索などによって算出設定する。

そして、加減算器５３によって、実エンジントルク算出部５１で算出された実エンジントルクＴ_E からアイドリング後エンジントルク算出部５２で算出されたアイドリング後エンジントルクＴ_Eiを減じてエンジントルク差分値ΔＴ_E を求め、このエンジントルク差分値ΔＴ_E に基づいて、モータ／発電機トルク補正値算出部５４でモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G を算出すると共に、目標クラッチトルク算出部５５で目標クラッチトルクＴ^* _C を算出する。

ここで、前記モータ／発電機トルク補正値算出部５４で行われるモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G の算出並びに目標クラッチトルク算出部５５で行われる目標クラッチトルクＴ^* _C の算出の原理並びに手法について説明する。本実施形態では、前記特開２００２−１３５９０８公報と同様に、エンジン１が停止している状態からモータ／発電機２を逆回転させる、つまり負方向のトルクで回転させてエンジン１を始動し、エンジン１の始動後は、モータ／発電機２を正回転化、つまり正方向のトルクを付与してエンジン回転速度Ｎ_E に同期し、両者の回転速度が同等又は略同等になったら、直結クラッチ３６を完全締結する。

図７は、エンジン１の回転始動後、アクセルペダルの踏込み量に応じたスロットル開度ＴＨ相当のエンジントルクＴ_E と、正回転化される、つまり正方向のトルクを発生しているモータ／発電機トルクＴ_M/G によって、車両、即ち差動装置３のピニオンキャリヤＣを正方向に駆動している状態の共線図である。なお、この状態におけるモータ／発電機トルクＴ_M/G の車両駆動への寄与率は、前記特開２００１−２５１７０４公報に記載されるように、極めて小さい。

前述したように、エンジン停止時のスロットルチャンバ内の混合気の気圧が高いために、エンジン始動直後のエンジントルクＴ_E は、アイドリング後にアクセルペダルを踏み込んだときのエンジントルクよりも大きい。この過大なエンジントルクＴ_E が駆動系にダイレクトに入力されると、駆動系に振動が生じてしまう。図７の共線図において、エンジントルクＴ_E が大きいとき（白抜きの矢印）に、出力であるピニオンキャリヤＣへの駆動トルクを抑制するためには、モータ／発電機トルクＴ_M/G に負方向のトルク（白抜きの矢印）を付加すればよい。しかし、単にそのようにしただけでは、エンジン１が加速されることになるから、エンジン回転速度Ｎ_E が大きくなる、所謂吹け上がってしまう。そこで、直結クラッチ３６のクラッチトルクＴ_C （＝目標クラッチトルクＴ^* _C ）を付与することで、エンジン１が接続されている差動装置３のリングギヤＲ、つまり第１軸に所定のトルクを付与してエンジン回転速度Ｎ_E の増大を抑制することができる。ちなみに、始動直後のエンジントルクを小さくするためには、例えば初爆時間を遅らせるなどの手法が考えられるが、そのようにしたのでは、当然ながらエンジンの始動が遅くなるというトレードオフがある。

次に、前記図３乃至図６の演算処理の作用について説明する。図３の演算処理のうち、ステップＳ６〜ステップＳ８を除き、ステップＳ１５〜ステップＳ１９を経てステップＳ２０に移行するフローの作用は、前記特開２００２−１３５９０８公報と同様であるので、それ以外の部分の作用について説明する。
このうち、ステップＳ６〜ステップＳ８では、ステップＳ５でエンジンの回転始動が必要と判定されたら、クラッチピストンのガタ詰め制御を行う。このクラッチピストンのガタ詰め制御は、前述のように車両を発進させるときにクラッチトルクＴ_C （＝目標クラッチトルクＴ^* _C ）を遅滞なく付与するための準備である。また、ステップＳ１６、ステップＳ１７において、エンジンの始動前に、アクセルペダルが所定値以上踏込まれた場合にはステップＳ１８に移行し、前記図４及び図６の演算処理を行って、モータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G で補正した目標モータ／発電機トルクＴ^* _M/G 及び目標クラッチトルクＴ^* _C を出力し、これによりエンジン回転始動直後の発進時のエンジントルクの減少並びにエンジン回転速度の増大防止を行う。

次に、この演算処理の作用について、図８のタイミングチャートを用いて説明する。図には、エンジン１が停止し、ブレーキペダルが踏込まれている状態から、時刻ｔ₀₀でブレーキペダルを開放すると同時にエンジン１を回転始動する必要が生じ、エンジン１が始動される時刻ｔ₀₂以前の時刻ｔ₀₁で、運転者がアクセルペダルを大きく踏込んだときのモータ／発電機トルクＴ_M/G 、クラッチトルクＴ_C 、クラッチピストンシリンダ室内の作動油圧指令値（＝目標クラッチトルクＴ^* _C ）、エンジン回転速度Ｎ_E 及びモータ／発電機回転速度Ｎ_M/G 、エンジントルクＴ_E の経時変化を示したものである。

前記時刻ｔ₀₀でエンジン１の回転始動が必要と判定されると、前述したクラッチガタ詰め制御が行われるので、目標クラッチトルクＴ^* _C は時刻ｔ₀₀から時刻ｔ₀₂までの所定時間大きく設定され、これによってクラッチピストンシリンダ室内に作動油が充填され、直結クラッチ３６のピストンがストロークしてガタがなくなる（実際のクラッチピストンシリンダ室内の作動油圧は大きくならないので、クラッチトルクＴ_C は“０”のままである）。その後は、クラッチピストンシリンダ室内から作動油圧が抜けない程度に目標クラッチトルクＴ^* _C を小さな値に維持する。

一方、エンジン回転始動が必要と判定される時刻ｔ₀₀以後、モータ／発電機２は前記所定大トルクＴ_M/G-Hi0 の指令値で逆回転制御され、エンジン回転速度Ｎ_E が６００ｒｐｍ程度の所定低回転速度Ｎ_E0以上となる時刻ｔ₀₃で点火指令が出力されてエンジン１が回転始動し、その後、モータ／発電機２は前記所定小トルクＴ_M/G-LO0 の指令値で逆回転制御され、エンジン回転速度Ｎ_E が前記所定高回転Ｎ_E1以上となる時刻ｔ₀₄以後、車両の発進制御がなされる。

この車両発進が、エンジン１のアイドリング状態からのものであるとすると、エンジントルクＴ_E は、図に二点差線で示すように穏やかに立上がり、モータ／発電機トルクＴ_M/G は、単にモータ／発電機回転速度Ｎ_M/G をエンジン回転速度Ｎ_E に一致させるべく、図に二点差線で示すように正方向に変更すればよい。しかしながら、この場合の車両発進は、エンジン１の回転始動直後であり、図に示すように回転始動直後のエンジントルクＴ_E が大きいために、そのままでは駆動系に振動が発生してしまう。そこで、時刻ｔ₀₄以後のモータ／発電機トルクＴ_M/G は、前記モータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G に相当する負方向のトルクが付加され、合わせてエンジン回転速度Ｎ_E の増大を抑制するクラッチトルクＴ_C が付与される。その結果、モータ／発電機回転速度Ｎ_M/G は、図に二点差線で示すアイドリング後発進時のものより大きくなるが、エンジン回転速度Ｎ_E は、図に二点差線で示すクラッチトルクＴ_C のないものより小さく抑制される。

そして、時刻ｔ₀₅でエンジン回転速度Ｎ_E とモータ／発電機回転速度Ｎ_M/G とが同等又はほぼ同等になると、直結クラッチ３６の完全締結制御が行われて、両者が直結される。
このように、本実施形態のパラレルハイブリッド車両では、例えばエンジン１が回転始動される以前にアクセルペダルが所定値以上踏込まれるといったように、エンジン１の回転始動後に、車両をすぐに発進する要求があることが検出されたときには、モータ／発電機トルクＴ_M/G に所定の負方向のトルクからなるモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G を付加すると共に、エンジン１の回転始動後に直結クラッチ３６を締結して目標クラッチトルクＴ^* _C を付与することで差動装置３の第１軸、つまりエンジン１の出力軸に所定のトルクを付与する構成としたため、回転始動直後の大きなエンジンのトルクＴ_C をモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G によって減少することができ、その結果、駆動系の振動を抑制防止することができると共に、目標クラッチトルクＴ^* _C によってエンジン回転速度Ｎ_E の増大も抑制することができる。

また、エンジン１がアイドリング状態となった後に車両が発進したものであると想定したときのアイドリング後エンジントルクＴ_Eiを算出し、実エンジントルクＴ_E とアイドリング後エンジントルクＴ_Eiとの差分値ΔＴ_E に基づいて、モータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G 及び目標クラッチトルクＴ^* _C を算出する構成としたため、アイドリング後の発進時とエンジン回転始動直後の発進時との駆動力を同等にすることができ、その結果、違和感がなくなる。

また、車両が発進する以前に、ピストンをストロークさせて直結クラッチ３６を締結方向に制御することにより、車両発進時には、差動装置３の第１軸、つまりエンジン１に目標クラッチトルクＴ^* _C を付与することができる。また、車両が発進する以前のピストンストロークによる直結クラッチ３６の締結制御は、当該ピストンのガタを詰めるものとすることにより、車両発進時に、目標クラッチトルクＴ^* _C を確実に付与することができる。

また、エンジンが始動される以前に、アクセルペダルの操作状態が所定量以上であるときに、エンジンの回転始動後に、車両をすぐに発進する要求があることを検出することにより、エンジンの回転始動直後の発進要求を確実に検出することができる。
また、遊星歯車機構の歯数比をαとし、エンジントルク差分値をΔＴ_E とした場合、目標クラッチトルクＴ^* _C 及びモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G は夫々Ｔ^* _C ＝ΔＴ_E 、ΔＴ^* _M/G ＝−（α／（１＋α））×ΔＴ_E とするため、振動の発生とアイドリング後からの発進との違和感とを更に適切に抑制できる。

以上より、図３の演算処理のステップＳ１６及びステップＳ１７が本発明のエンジン始動後即発進要求検出手段を構成し、以下同様に、図３の演算処理のステップＳ１８及び図４の演算処理全体がエンジン始動後即発進時制御手段を構成し、図６の演算処理の実エンジントルク算出部５１が実エンジントルク算出手段を構成し、図６の演算処理のアイドリング後エンジントルク算出部５２がアイドリング後発進時エンジントルク算出手段を構成し、図６の演算処理の加減算器５３、モータ／発電機トルク補正値算出部５４、目標クラッチトルク算出部５５がエンジン始動後即発進時トルク算出手段を構成している。

なお、前記実施形態では、前記直結クラッチが遊星歯車機構のリングギヤとピニオンキャリヤとの間に介装されているが、この直結クラッチは、遊星歯車機構の３要素のうちの何れか２要素間に介装されていればよく、例えばリングギヤとサンギヤとの間やサンギヤとピニオンキャリヤとの間に介装させてもよい。
リングギヤとサンギヤとの間に直結クラッチが設けられているときには、歯数比をαとした場合、目標クラッチトルクＴ^* _C 及びモータ／発電機トルク補正値ΔＴ^* _M/G は夫々以下のように設定される。
Ｔ^* _C ＝ΔＴ_E 、ΔＴ^* _M/G ＝−ΔＴ_E

サンギヤとピニオンキャリヤとの間に直結クラッチが設けられている場合には、以下のように設定される。
Ｔ^* _C ＝（１＋α）×ΔＴ_E 、ΔＴ^* _M/G ＝−ΔＴ_E
このように設定することで、本実施形態と同様に、振動の発生とアイドリング後からの発進との違和感を更に適切に抑制できる。

また、前記実施形態では、エンジン回転速度とモータ／発電機回転速度とが同期してから直結クラッチを締結する例について説明してきたが、これに限られるものではない。
また、前記実施形態では、前進４段後退１段の有段自動変速機を変速装置に用いた場合についてのみ詳述したが、本発明のパラレルハイブリッドの変速装置に採用されるものはこれに限定されない。
また、オイルポンプのレイアウトも、前記に限定されるものではない。
また、前記実施形態では、コントローラにマイクロコンピュータを用いた場合について説明したが、これに代えて各種の演算回路を使用することも可能である。

本発明のパラレルハイブリッド車両の一実施形態を示す回転駆動源及び駆動系の概略構成図である。 図１のパラレルハイブリッド車両の駆動制御システム構成図である。 図２のモータ／発電機コントローラで行われるエンジン始動時の演算処理を示すフローチャートである。 図３の演算処理で行われるサブルーチンの演算処理を示すフローチャートである。 図４の演算処理で用いられる制御マップである。 図４の演算処理で行われるサブルーチンの演算処理を示すフローチャートである。 図６の演算処理の作用説明図である。 図４乃至図６の演算処理の作用を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１はエンジン
２はモータ／発電機（電動発電機）
３は差動装置
４は変速装置
５は駆動輪
６は蓄電装置
７はモータ／発電機駆動回路
８はエンジン回転速度センサ
９はモータ／発電機回転速度センサ
１０はインヒビタスイッチ
１１はスロットル開度センサ
１２はモータ／発電機用コントローラ
１３はオイルポンプ
１４は走行速度センサ
３６は直結クラッチ
３６ｃはクラッチバルブ
５６はロークラッチ
Ｓはサンギヤ
Ｒはリングギヤ
Ｃはピニオンキャリヤ

Claims (8)

1. エンジンと、発電機及び電動機の両機能を備えた電動発電機と、変速装置と、第１軸に前記エンジンの出力軸が接続され、且つ第２軸に前記電動発電機の出力軸が接続され、且つ第３軸に前記変速装置の入力軸が接続された差動装置と、エンジン及び電動発電機及び変速装置の少なくとも何れか二つを締結する直結クラッチと、少なくとも前記電動発電機の運転状態を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジンの回転が停止している状態で、車両を駆動する方向を正方向としたとき、前記電動発電機を負方向に回転させてエンジンを始動し、該エンジン始動後に前記電動発電機を正方向に回転させて発進回転始動可能なパラレルハイブリッド車両において、前記エンジンの始動後に、車両をすぐに発進する要求があることを検出するエンジン始動後即発進要求検出手段と、前記エンジン始動後即発進要求検出手段で、エンジンの始動後に、車両をすぐに発進する要求があることが検出されたときには、前記エンジンの始動直後に前記電動発電機のトルクに所定の負方向のトルクを付加すると共に、前記直結クラッチを締結方向に制御して、前記所定の負方向のトルクの付加に合わせてクラッチトルクを付与することで前記差動装置の第１軸に所定のトルクを付与して発進するエンジン始動後即発進時制御手段とを備えたことを特徴とするパラレルハイブリッド車両。
2. 前記エンジン始動後即発進時制御手段は、実際のエンジントルクを算出する実エンジントルク算出手段と、エンジンがアイドリング状態となった後に車両が発進したものであると想定したときのアイドリング後発進時エンジントルクを算出するアイドリング後発進時エンジントルク算出手段と、前記実エンジントルク算出手段で算出された実際のエンジントルクとアイドリング後発進時エンジントルク算出手段で算出されたアイドリング後発進時エンジントルクとの差分値に基づいて前記電動発電機のトルクに付加する所定の負方向のトルク及び差動装置の第１軸に付与する所定のクラッチトルクを算出するエンジン始動後即発進時トルク算出手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のパラレルハイブリッド車両。
3. 前記直結クラッチは、オイルポンプからの作動油圧でピストンがストロークすることにより締結するものであり、エンジン始動後即発進時制御手段は、車両が発進する以前に、前記ピストンをストロークさせて直結クラッチを締結方向に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のパラレルハイブリッド車両。
4. 前記車両が発進する以前のピストンストロークによる直結クラッチ締結制御は、当該ピストンのガタを詰めるものであることを特徴とする請求項３に記載のパラレルハイブリッド車両。
5. 運転者によるアクセルペダルの操作状態を検出するアクセルペダル操作状態検出手段を備え、前記エンジン始動後即発進要求検出手段は、エンジンが始動される以前に、前記アクセルペダル操作状態検出手段で検出されたアクセルペダルの操作状態が所定量以上であるときに、エンジンの回転始動後に、車両をすぐに発進する要求があることを検出するものであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のパラレルハイブリッド車両。
6. 前記直結クラッチを前記差動装置の第１軸と第３軸との間に設け、前記差動装置の歯数比をα、前記エンジントルクの差分値をΔＴ_E としたとき、前記電動発電機に負荷する負方向のトルクを（α／（１＋α））×ΔＴ_E 、前記直結クラッチのクラッチトルクをΔＴ_E とすることを特徴とする請求項２に記載のパラレルハイブリッド車両。
7. 前記直結クラッチを前記差動装置の第１軸と第２軸との間に設け、前記差動装置の歯数比をα、前記エンジントルクの差分値をΔＴ_E としたとき、前記電動発電機に負荷する負方向のトルクをΔＴ_E 、前記直結クラッチのクラッチトルクをΔＴ_E とすることを特徴とする請求項２に記載のパラレルハイブリッド車両。
8. 前記直結クラッチを前記差動装置の第２軸と第３軸との間に設け、前記差動装置の歯数比をα、前記エンジントルクの差分値をΔＴ_E としたとき、前記電動発電機に負荷する負方向のトルクをΔＴ_E 、前記直結クラッチのクラッチトルクを（１＋α）×ΔＴ_E とすることを特徴とする請求項２に記載のパラレルハイブリッド車両。

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