JP5634967B2 - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源として内燃機関と電動機とを備えた車両（いわゆるハイブリッド車両）及びその制御方法に関し、特に電動機単独走行状態でのキックダウン時において内燃機関を始動して電動機と併用するハイブリッド走行に切り替える際の制御技術に関する。

車両用の変速機（トランスミッション）には、近年、変速時における機械的動力の伝達の途切れをなくすために、奇数段の変速段で構成される第１の変速機構の入力軸（以下、第１入力軸という）と内燃機関の出力軸（以下、機関出力軸という）とを係合可能な第１のクラッチと、偶数段の変速段で構成される第２の変速機構の入力軸（以下、第２入力軸という）と機関出力軸とを係合可能な第２のクラッチとを備え、これら２つのクラッチを交互につなぎ替えることで変速を行う、いわゆるデュアルクラッチ式変速機が知られている。デュアルクラッチ式変速機は、例えば、奇数段から偶数段に変速する際には、偶数段の歯車対を予め噛み合わせておき、奇数段に機械的動力を伝達する第１のクラッチを解放状態にすると共に、偶数段に機械的動力を伝達する第２のクラッチを係合状態にすることで、変速時における動力伝達の途切れを抑制している。

また、下記の特許文献１には、上述のように２つの変速機構を備え、一方の変速機構の入力軸に係合する電動機（以下、モータ）を更に具えたハイブリッドタイプの車両用駆動装置が示されている。このようなハイブリッドタイプの車両用駆動装置における動力供給形態には、内燃機関（以下、エンジン）のみで車両を走行するエンジン単独走行、モータのみで車両を走行するモータ単独走行（ＥＶ走行）、エンジンとモータとを組み合わせて車両を走行するハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）、の３形態がある。どの動力供給形態を採用すべきかは、車両の運転状態に応じて適切に制御されるようになっている。

上記モータ単独走行状態にあってはエンジンが停止されているため、車両走行中にモータ単独走行からエンジン走行に移行する場合には、エンジンを始動させる必要がある。そのために、車両走行に使用しているモータの回転を利用してエンジンの押し掛け始動（クランキング）を行い、エンジン始動した後に適切な変速段に設定してエンジン走行を行うようになっている。例えば、第１の変速機構の入力軸にモータが係合しているとすると、第1の変速機構の変速段（奇数段）を使用してモータ単独走行を行っているときにエンジン走行に移行するには、第１の変速機構の変速段（奇数段）の選択（変速出力軸への連結）を維持しつつ、第２の変速機構の変速段（偶数段）のうち適切な変速段を選択し且つ第２のクラッチを係合状態にして、モータの動力を該第２の変速機構の該選択された変速段及び第２のクラッチを介して機関出力軸に伝達し、これによってエンジンを押し掛け始動（クランキング）するようにしている。この場合、押し掛け始動に使用する変速段としては、該変速段が機関出力軸に接続された場合の機関回転速度が、予め設定された必要回転速度（押し掛け始動に必要な回転速度）以上となり且つ最も低くなるように該変速段が選択されるようになっている。これにより、瞬時にエンジン始動可能な高いギヤ段（変速段）で押し掛けが行われて、押し掛け時のモータのエネルギーロス（始動損とも言う）を低減するようにしている。このような従来のエンジンの押し掛け始動制御にあっては、エンジン始動後の目標駆動ギヤ段（目標変速段）を通常の変速段選択基準（詳しくは変速マップ）に従って決定し、変速制御を行うようになっている。

特許第４２８５５７１号

ところで、モータ単独走行からのエンジン押し掛け始動はアクセルペダルの踏み込み途中に実施されるケースが多く、また上述のように押し掛け始動時点若しくはエンジン点火完了時点でのアクセルペダル開度（すなわち踏み込み途中のアクセルペダル開度）や車速等に従ってエンジン始動後の目標駆動ギヤ段を決定することによれば、上記エンジン始動可能な高いギヤ段からエンジン始動後の目標駆動ギヤ段へとすぐに駆動ギヤ段（変速段）を持ち替えなければならない。しかし、従来では駆動の途切れが無いようキックダウン時における駆動ギヤ段（変速段）の持ち替えに時間がかかり最終的な駆動力到達への応答性が悪い、という問題があった。その理由は、例えば５速でモータ単独走行しているときに押し掛け始動用の変速段として６速を選択して押し掛け始動を行い、押し掛け始動時点若しくはエンジン点火完了時点でのアクセルペダル開度や車速等に応じて決定されるエンジン駆動用の目標駆動ギヤ段が３速であるような場合（つまりは５速から３速へのキックダウン）、モータは５速を介して駆動しているため６速で押し掛け始動されたエンジンの回転数が上昇中に６速から４速にギヤをダウンシフトすることによる４速での駆動を一旦経てから、目標駆動ギヤ段である３速へと最終的にギヤをダウンシフトする、というように駆動ギヤ段の持ち替えの多い変速制御形態となっていたためである。これを解決するために、５速でモータ単独走行しているときに直接的に５速から３速へとギヤをダウンシフトすることが考えられるが、そうするには第１クラッチを解放してモータトルクを抜く必要があり一旦は完全に駆動抜けを起してしまうことになるので都合が悪い。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、モータ単独走行状態でのアクセルペダルオン操作時において、エンジンを始動してエンジンとモータとを併用したハイブリッド走行に切り替える際に、要求駆動力に応じた最適な駆動ギヤ段に高応答で変速制御することのできるようにしたハイブリッド車両及びその制御方法を提供しようとするものである。

本発明に係るハイブリッド車両は、駆動源に内燃機関（２）と電動機（３）とを有してなり、前記内燃機関出力軸及び前記電動機（３）からの機械的動力を該電動機（３）に接続された第１入力軸（１００）で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第１入力軸（１００）と駆動輪（７Ｒ，７Ｌ）とを係合させることが可能な第１変速機構と、前記内燃機関出力軸からの機械的動力を第２入力軸（４００）で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第２入力軸（４００）と駆動輪（７Ｒ，７Ｌ）とを係合させることが可能な第２変速機構と、前記内燃機関出力軸と前記第１入力軸（１００）との係合及び非係合を切り替え可能な第１断接手段（Ｃ１）と、前記内燃機関出力軸と前記第２入力軸（４００）との係合及び非係合を切り替え可能な第２断接手段（Ｃ２）と、前記第１変速機構及び第２変速機構における変速段の係合状態と、前記第１断接手段（Ｃ１）及び第２断接手段（Ｃ２）の係合状態とを制御可能な制御手段（１０）とを備えたハイブリッド車両において、前記制御手段（１０）は、駆動源として電動機（３）のみを用いた車両走行中のアクセルペダルオン操作に応じたキックダウンを行う際に、前記内燃機関（２）の押し掛け始動に使用する変速段として、押し掛け始動を行うときの前記内燃機関（２）の回転速度が予め設定された必要回転速度以上となる変速段を選択し、該選択した変速段を使用して前記内燃機関（２）の押し掛け始動を行うよう制御する手段（Ｓ１，Ｓ２）と、前記押し掛け始動に使用する変速段として現在の変速段と異なる前記第２変速機構の変速段が選択されて前記内燃機関（２）の押し掛け始動が行われた場合に、前記押し掛け始動に使用した変速段を維持したまま前記始動した内燃機関（２）のみを用いて車両を走行させるよう制御する手段（Ｓ５，Ｓ６）と、前記内燃機関（２）のみを用いた車両走行中に前記第１変速機構において最適な変速段に切り替えるよう制御する手段（Ｓ７）と、前記押し掛け始動に使用した変速段から前記切り替えた変速段に移行させると共に、前記電動機（３）と前記内燃機関（２）とを用いて車両を走行させるよう制御する手段（Ｓ８）とを含むことを特徴とする。

本発明にかかるハイブリッド車両では、電動機（３）のみを用いた車両走行中にアクセルペダルオン操作が行われたことに応じて、内燃機関（２）の押し掛け始動に使用する変速段として現在の変速段と異なる第２変速機構の変速段が選択されて前記内燃機関（２）の押し掛け始動が行われた場合に、前記押し掛け始動に使用した変速段を維持したまま前記始動した内燃機関（２）のみを用いて一時的に車両を走行させる。そして、内燃機関（２）のみを用いた車両走行中に、第１変速機構において車速に応じた最適な変速段に切り替えておき（キックダウンする）、押し掛け始動に使用した変速段から切り替えた変速段に移行させると共に電動機（３）と内燃機関（２）とを併用して車両を走行させるように制御するようにした。このように、押し掛け始動に使用した変速段を維持したまま内燃機関のみを用いて一時的に車両を走行させている間に、第１変速機構において車速に応じた最適な変速段に切り替えておくことにより、押し掛け始動に使用した変速段から最適な変速段に一気に移行させながら、電動機と内燃機関とを併用したハイブリッド走行に切り替えできるようになる。すなわち、内燃機関を始動してハイブリッド走行に切り替える際に、最適な駆動ギヤ段に高応答で変速制御することができるようになる。

なお、上記で括弧内に記した図面参照符号は、後述する実施形態において対応する構成要素等を参考のために例示したものである。

本発明によれば、電動機のみを用いた車両走行中にアクセルペダルオン操作が行われたことに応じて、現在の変速段と異なる第２変速機構の変速段が選択されて内燃機関の押し掛け始動が行われた場合に、押し掛け始動に使用した変速段を維持したまま内燃機関のみを用いて一時的に車両を走行させている間に、第１変速機構において車速に応じた最適な変速段に切り替えておく。これにより、押し掛け始動に使用した変速段から最適な変速段に一気に移行させながら、電動機と内燃機関とを併用したハイブリッド走行に車両の走行状態を切り替えできることから、ハイブリッド走行に切り替える際に最適な駆動ギヤ段に高応答で変速制御することができるようになる、という効果を奏する。

本発明の一実施形態における車両の概略的な接続構成図。 図１に示す変速機のスケルトン図。 図１に示す電子制御ユニットにより実行されるエンジン押し掛け制御処理の概略を示すフローチャート。 エンジン押し掛け制御の際の各機器の動作状態の時間的変化例。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。

まず、本実施形態における車両の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態における車両の概略的な接続構成図である。本実施形態の車両１は、いわゆるハイブリッド車両であり、図１に示すように、駆動源としての内燃機関２及び電動機３と、電動機３を制御するための電動機制御手段２０と、バッテリ３０と、トランスミッション（以下、変速機）４と、ディファレンシャル機構５と、左右のドライブシャフト６Ｒ、６Ｌと、左右の駆動輪７Ｒ、７Ｌとを備える。ここで、前記電動機３はモータでありモータジェネレータを含み、前記バッテリ３０は蓄電器でありキャパシタを含む。また、前記内燃機関２はエンジンでありディーゼルエンジンやターボエンジンなどを含む。内燃機関（以下、エンジン）２と電動機（以下、モータ）３の回転駆動力は、トランスミッション４、ディファレンシャル機構５およびドライブシャフト６Ｒ、６Ｌを介して左右の駆動輪７Ｒ、７Ｌに伝達される。

また、この車両１は、エンジン２、モータ３、変速機４、ディファレンシャル機構５、電動機（以下、モータ）制御手段２０およびバッテリ３０をそれぞれ制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０を備える。電子制御ユニット１０は１つのユニットとして構成されるだけでなく、例えば内燃機関２を制御するためのエンジンＥＣＵ、モータ３やモータ制御手段２０を制御するためのモータジェネレータＥＣＵ、バッテリ３０を制御するためのバッテリＥＣＵ、変速機４を制御するためのＡＴＥＣＵなど複数のＥＣＵから構成されてもよい。この実施形態に示す電子制御ユニット１０は、エンジン２を制御するとともに、モータ３やバッテリ３０、変速機４を制御する。

電子制御ユニット１０は、各種の運転条件に応じて、モータ３のみを動力源とするモータ単独走行（ＥＶ走行）をするように制御したり、エンジン２のみを動力源とするエンジン単独走行をするように制御したり、エンジン２とモータ３の両方を動力源として併用する協働走行（ハイブリッド走行又はＨＥＶ走行）をするように制御する。また、電子制御ユニット１０は、公知の各種の制御パラメータに従って後述する変速制御（図３参照）や、その他の各種の運転に必要な制御を行う。この実施形態においては、制御パラメータとして、例えば後述する第１変速機構及び第２変速機構において係合中のギヤ段（変速段）を検出するシフトセンサＡ１からのシフト位置、エンジン２の回転数を検出する回転数センサＡ２からのエンジン回転数、モータ３の回転数を検出する回転数センサＡ３からのモータ回転数、モータ３のトルクを検出するトルクセンサＡ４（例えばレゾルバなど）からのモータトルク、後述する第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２における各トルクを検出するトルクセンサＡ５からのクラッチトルク、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサＡ６からのアクセルペダル（ＡＰ）開度、その他センサＡ７からの例えば車両速度（車速）や、ブレーキのオン／オフなどの運転者の操作に応じた各種信号などが入力されるようになっている。勿論、ここに記載した以外の信号が入力されてよい。

エンジン２は、燃料を空気と混合して燃焼することにより車両１を走行させるための駆動力を発生する内燃機関エンジンである。モータ３は、エンジン２とモータ３との協働走行やモータ３のみのＥＶ走行の際には、バッテリ３０の電気エネルギーを利用して車両１を走行させるための駆動力を発生するモータとして機能するとともに、車両１の減速時にはモータ３の回生により電力を発電する発電機としても機能する。すなわち、モータ３は例えば界磁に永久磁石を利用した永久磁石式３相交流モータ等のブラシレスＤＣモータであって、モータ制御手段２０に接続されている。モータ制御手段２０は例えばインバータ（電力変換器）であって、電子制御ユニット１０によるスイッチング制御に従ってバッテリ３０から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータ３へ出力する。これにより、モータ３は指定されたトルクを発生するように駆動される。また、モータ制御手段２０は、エンジン２の出力を受けてモータ３が発電した３相交流電圧を電子制御ユニット１０によるスイッチング制御に従って直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をバッテリ３０へ出力する。このモータ３の回生時には、バッテリ３０は、モータ３により発電された電力（回生エネルギー）により充電される。

次に、本実施形態の変速機４の構成を説明する。図２は、図１に示す変速機４のスケルトン図である。ここに示す変速機４は、前進７速、後進１速の平行軸式トランスミッションであり、乾式のデュアルクラッチ式変速機（ＤＣＴ：デュアルクラッチトランスミッション）である。

変速機４には、エンジン２の機関出力軸をなすクランクシャフト（図示せず）およびモータ３に接続される内側メインシャフト１００（第１入力軸）と、この内側メインシャフト１００の外筒をなす外側メインシャフト１０１（第２入力軸）と、内側メインシャフト１００にそれぞれ平行なセカンダリシャフト４００（第２入力軸）、アイドルギヤ３００、リバースシャフト５００と、これらのシャフトに平行で出力軸をなすカウンタシャフト２００とが設けられる。

これらのシャフトのうち、外側メインシャフト１０１がアイドルギヤ３００を介してリバースシャフト５００およびセカンダリシャフト４００に常時係合し、カウンタシャフト２００がさらにディファレンシャル機構５に常時係合するように配置される。

また、変速機４は、奇数段用の第１クラッチＣ１（第１断接手段）と、偶数段用の第２クラッチＣ２（第２断接手段）とを備える。第１および第２クラッチＣ１、Ｃ２は乾式のクラッチである。第１クラッチＣ１は内側メインシャフト１００（第１入力軸）に結合される。第２クラッチＣ２は、外側メインシャフト１０１（第２入力軸の一部）に結合され、外側メインシャフト１０１上に固定されたギヤ４８からアイドルギヤ３００を介してリバースシャフト５００およびセカンダリシャフト４００（第２入力軸の一部）に連結される。

内側メインシャフト１００（第１入力軸）のモータ３よりの所定箇所にはプラネタリギヤ機構７０が固定配置されており、プラネタリギヤ機構７０のサンギヤ７１はモータ３のロータに、キャリヤ７３は３速駆動ギヤ４３に、リングギヤ７５は内側メインシャフト１００（第１入力軸）にそれぞれ接続されている。内側メインシャフト１００（第１入力軸）の外周には、図２において左側から順に、１速駆動ギヤとなるプラネタリギヤ機構７０のキャリヤ７３と、３速駆動ギヤ４３と、７速駆動ギヤ４７と、５速駆動ギヤ４５が配置される。３速駆動ギヤ４３、７速駆動ギヤ４７、５速駆動ギヤ４５はそれぞれ内側メインシャフト１００に対して相対的に回転可能であり、また上記したようにギヤ４３はプラネタリギヤ機構７０のキャリヤ７３に連結されている。更に、内側メインシャフト１００上には、３速駆動ギヤ４３と７速駆動ギヤ４７との間に３−７速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８１が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、５速駆動ギヤ４５に対応して５速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８２が軸方向にスライド可能に設けられる。所望のギヤ段に対応するシンクロメッシュ機構（セレクタ機構）をスライドさせて該ギヤ段のシンクロを入れることにより、該ギヤ段が内側メインシャフト１００（第１入力軸）に連結される。メインシャフト１００（第１入力軸）に関連して設けられたこれらのギヤ及びシンクロメッシュ機構によって、奇数段の変速段を実現するための第１変速機構が構成される。第１変速機構の各駆動ギヤは、カウンタシャフト２００上に設けられた対応する従動ギヤに噛み合い、カウンタシャフト２００を回転駆動する。

セカンダリシャフト４００（第２入力軸）の外周には、図２において左側から順に、２速駆動ギヤ４２、６速駆動ギヤ４６と、４速駆動ギヤ４４とが相対的に回転可能に配置される。更に、セカンダリシャフト４００上には、２速駆動ギヤ４２と６速駆動ギヤ４６との間に２−６速シンクロメッシュ機構８３が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、４速駆動ギヤ４４に対応して４速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８４が軸方向にスライド可能に設けられる。この場合も、所望のギヤ段に対応するシンクロメッシュ機構（セレクタ機構）をスライドさせて該ギヤ段のシンクロを入れることにより、該ギヤ段がセカンダリシャフト４００（第２入力軸）に連結される。セカンダリシャフト４００（第２入力軸）に関連して設けられたこれらのギヤ及びシンクロメッシュ機構によって、偶数段の変速段を実現するための第２変速機構が構成される。第２変速機構の各駆動ギヤも、カウンタシャフト２００上に設けられた対応する従動ギヤに噛み合い、カウンタシャフト２００を回転駆動する。なお、セカンダリシャフト４００に固定されたギヤ４９はアイドルギヤ３００に結合しており、該アイドルギヤ３００から外側メインシャフト１０１を介して第２クラッチＣ２に結合される。

なお、第１変速機構において、任意の或る変速段を選択するとは、当該変速段に対応するギヤのシンクロが入れられて該ギヤが内側メインシャフト１００（第１入力軸）に連結されることを意味する。また、この第１変速機構において、エンジン走行用の変速段（又は駆動ギヤ段）を実現するとは、該変速段（又は駆動ギヤ段）を上記のように選択した（シンクロを入れた）上で、対応する第１クラッチＣ１を係合させて内側メインシャフト１００（第１入力軸）を機関出力軸に連結することを意味する。

同様に、第２変速機構において、任意の或る変速段を選択するとは、当該変速段に対応するギヤのシンクロが入れられて該ギヤがセカンダリシャフト４００（第２入力軸）に連結されることを意味する。また、この第２変速機構において、エンジン走行用の変速段（又は駆動ギヤ段）を実現するとは、該変速段（又は駆動ギヤ段）を上記のように選択した（シンクロを入れた）上で、対応する第２クラッチＣ２を係合させてセカンダリシャフト４００（第２入力軸）を機関出力軸に連結することを意味する。

リバースシャフト５００の外周には、リバース駆動ギヤ４６が相対的に回転可能に配置される。また、リバースシャフト５００上には、リバース駆動ギヤ４６に対応してリバースシンクロメッシュ機構８５が軸方向にスライド可能に設けられ、また、アイドルギヤ３００に係合するギヤ５０が固定されている。リバース走行する場合は、シンクロメッシュ機構８５のシンクロを入れて、第２クラッチＣ２を係合することにより、第２クラッチＣ２の回転が外側メインシャフト１０１及びアイドルギヤ３００を介してリバースシャフト５００に伝達され、リバース駆動ギヤ４６が回転される。リバース駆動ギヤ４６は内側メインシャフト１００上のギヤ５６に噛み合っており、リバース駆動ギヤ４６が回転するとき内側メインシャフト１００は前進時とは逆方向に回転する。内側メインシャフト１００の逆方向の回転は、プラネタリギヤ機構７０に連結したギヤ４３を介してカウンタシャフト２００に伝達される。リバースシャフト５００に関連して設けられた上記ギヤ及びシンクロメッシュ機構によって、リバース段の変速段を実現するための反転機構が構成される。また、リバース駆動ギヤ４６はオイルポンプ駆動シャフト９０上のギヤＯＧとも噛み合っていることから、第１クラッチＣ１を係合することによる内側メインシャフト１００の回転又は第２クラッチＣ２を係合することによる外側メインシャフト１０１の回転がリバース駆動ギヤ４６を介してオイルポンプ駆動シャフト９０へと伝達されて、これによりオイルポンプ駆動シャフト９０が回転することに伴って第１変速機構及び第２変速機構の各部に作動油を供給するオイルポンプＯＰが駆動される。

カウンタシャフト２００上には、図２において左側から順に、２−３速従動ギヤ５１と、６−７速従動ギヤ５２と、４−５速従動ギヤ５３と、パーキング用ギヤ５４と、ファイナル駆動ギヤ５５とが固定的に配置される。ファイナル駆動ギヤ５５は、ディファレンシャル機構５のディファレンシャルリングギヤ（図示せず）と噛み合うようになっており、これにより、カウンタシャフト２００の出力軸の回転がディファレンシャル機構５の入力軸（つまり車両推進軸、足軸とも呼ばれる）に伝達される。

また、プラネタリギヤ機構７０のリングギヤ７５とプラネタリギヤ７２，７４に係合するように、ワンウェイクラッチ４１が設けられる。

２−６速シンクロメッシュ機構８３のシンクロスリープを左方向にスライドすると、２速駆動ギヤ４２がセカンダリシャフト４００に結合され、右方向にスライドすると、６速駆動ギヤ４６がセカンダリシャフト４００に結合される。また、４速シンクロメッシュ機構８４のシンクロスリープを右方向にスライドすると、４速駆動ギヤ４４がセカンダリシャフト４００に結合される。このように偶数の駆動ギヤ段を選択した状態で、第２クラッチＣ２を係合することにより、変速機４は偶数の変速段（２速、４速、又は６速）に設定される。

３−７速シンクロメッシュ機構８１のシンクロスリープを左方向にスライドすると、３速駆動ギヤ４３が内側メインシャフト１００に結合されて３速の変速段が選択され、右方向にスライドすると、７速駆動ギヤ４７が内側メインシャフト１００に結合されて７速の変速段が選択される。また、５速シンクロメッシュ機構８２のシンクロスリープを右方向にスライドすると、５速駆動ギヤ４５が内側メインシャフト１００に結合されて５速の変速段が選択される。シンクロメッシュ機構８１、８２がどのギヤ４３、４７、４５も選択していない状態では、プラネタリ機構７０のキャリヤ７３の回転がこれに連結したギヤ４３を介してカウンタシャフト２００に伝達され、１速の変速段が選択されることになる。奇数の駆動ギヤ段を選択した状態で第１クラッチＣ１を係合することにより、変速機４は奇数の変速段（１速、３速、５速、又は７速）に設定される。

変速機４で実現すべき変速段の決定及び該変速段を実現するための制御（第１変速機構及び第２変速機構における変速段の選択すなわちシンクロの切り替え制御と、第１クラッチ及び第２クラッチの係合及び解放（係合解除）の制御等）は、公知のように運転状況に従って電子制御ユニット１０によって実行される。

次に、電子制御ユニット１０によって実行されるエンジン押し掛け始動時の制御例について、図３を参照して説明する。図３は、エンジン押し掛け制御処理の概略を示すフローチャートである。図３に示すエンジン押し掛け制御処理は、原動機としてモータのみを用いた車両走行であるモータ走行（モータ単独走行）中に急なアクセルペダルの踏み込み操作（アクセルペダルオン操作）が行われて、エンジン２を始動させるべきことが決定されたときに開始される。

ステップＳ１では、奇数段のモータ単独走行中にエンジン２の押し掛け始動に使用する変速段として、押し掛け始動を行うときのエンジン回転速度が予め設定された必要回転速度（所定のエンジン始動回転数）以上となる変速段を選択し、該選択した変速段に切り替えるシンクロ制御によるプレシフトを行う。これにより、予めエンジン２を押し掛け始動するのに使用する変速段へのプレシフトを済ませておく。ここでの変速段の選択は、前記特許文献１等で公知の手法を適宜用いてよい。一例を示すと、この実施例においてはモータ走行が奇数段で行われているため、エンジン２の押し掛けに使用できる変速段は、偶数段のすべてと現在の変速段（モータ走行に使用している奇数段）である。これらのエンジン押し掛けに使用できる変速段のうち、押し掛け始動を行うときのエンジン回転数が予め設定された必要回転数（エンジンを押し掛け始動させるのに必要な最低エンジン回転数）以上になるかどうかを、現在のモータ回転数と各変速段のギヤ比の演算に基づいて判定する。そして、予め設定された必要回転数以上になる変速段が複数ある場合、そのうち最も低い回転数（つまり、最も高速側の変速段）を、押し掛け始動に使用する変速段として選択する。必要回転数以上のうち最も低い回転数となる変速段（つまり、最も高速側の変速段）を押し掛け始動に使用するものとして選択する理由は、押し掛け時のモータ３のエネルギーロスを最小限にするためである。

そこで、モータ走行中に急なアクセルペダルオン操作されたときに実行される本処理においては、エンジン２を押し掛け始動するために、モータ走行している現在の変速段（３速、５速の各奇数段）より高速側の変速段（引き上げギヤ段という）がモータ単独走行中に選択されてプレシフトがなされている。つまり、アクセルペダルが踏み込まれた場合には始動損を抑えるために、エンジン２を押し掛け始動するのに用いられる変速段として偶数段（４速、６速）が選択される。ただし、車両が一定速度での減速状態にあるような場合には、モータ走行している現在の変速段より高速側の変速段が選択されてしまうと、結果的に車速の減速に伴いエンジン２を始動するのには不十分な回転数（遅い回転数）しか得られない変速段を選択することになりかねない。これは、実際にエンジン２を押し掛け始動するまでにプレシフトする変速段を判断するための時間や後述するクラッチを締結するための時間が必要であり、これらの時間が経過したときにはプレシフトする変速段を選択した時よりも車速が減速してしまうことに起因する。そこで、車両が一定速度での減速状態にあるような場合には、車速が一定の減速度で減速するとの予測に応じて決定される減速予測車速に基づいてエンジン２の押し掛け始動に使用する（プレシフトする）変速段を選択するようにするとよい。減速予測車速はリニア関数を用いて減速度に応じた車速を算出することにより決定してもよいし、適宜の非リニア関数を用いて減速度に応じた車速を算出することにより決定してもよいし、若しくは適宜のテーブル又はマップ等を参照することにより減速度に応じた車速を決定するようにしてもよい。また、エンジン２の押し掛け始動に使用する変速段は、前記決定された減速予測車速によって適宜の変速テーブル又は変速マップ等を参照して選択すればよい。

ステップＳ２では、前記プレシフトされている変速段が６速（偶数段）である場合に、偶数段クラッチを繋ぎエンジン２の押し掛け始動を行うよう制御する。すなわち、第２クラッチＣ２（偶数クラッチ）を締結することによる前記選択した６速（偶数段）を介してのエンジン２へのモータトルクの伝達に基づいてエンジン２を押し掛け始動する。ステップＳ３は、エンジン２の始動に伴い発生されるエンジン回転数と前記偶数クラッチの締結により回転する偶数段シャフト（セカンダリシャフト４００）の回転数に応じて、偶数クラッチつまり第２クラッチＣ２の締結を徐々に解除する制御を行う。これにより、モータ単独走行を行いながらエンジン２を始動した状態となる。

ステップＳ４は、駆動したい変速段がモータで駆動しているのと異なる軸（シャフト）の変速段であるか否かを判定する。一例として、ここでは５速（奇数段）でモータ駆動していることから、駆動したい変速段が偶数段（例えば４速）であれば異なる軸の変速段であると判定され、駆動したい変速段が奇数段（例えば３速）であれば同じ軸の変速段であると判定される。駆動したい変速段がモータで駆動しているのと同じ軸の変速段である場合には（ステップＳ４のＮＯ）、後述するステップＳ５〜Ｓ７の処理を実行する。他方、駆動したい変速段がモータで駆動しているのと異なる軸の変速段である場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、後述するステップＳ８及びＳ９の処理を実行する。

駆動したい変速段がモータで駆動しているのと異なる軸の変速段である場合に、ステップＳ８は、エンジン２の始動に伴い発生されたエンジン回転数が偶数クラッチ（第２クラッチＣ２）の締結により回転する偶数段シャフト（セカンダリシャフト４００）の回転数を上回った時点で、締結を徐々に解除していた偶数クラッチを完全に解放させた上で偶数段の変速機構（第２変速機構）を駆動したい変速段に切り替える制御、具体的には６速から４速へと切り替える制御を行う。ステップＳ９は、駆動したい変速段への切り替え終了に伴い、エンジン２の回転数が切り替えられた変速段の回転数まで上昇したら、駆動トルクを偶数クラッチとモータ３との間で持ち替える制御を行うことにより、駆動したい変速段での駆動に移行する。

他方、駆動したい変速段がモータで駆動しているのと同じ軸の変速段である場合に、ステップＳ５は、エンジン２の始動に伴い発生されたエンジン回転数が偶数クラッチ（第２クラッチＣ２）の締結により回転する偶数段シャフト（セカンダリシャフト４００）の回転数を上回った時点で、締結を徐々に解除していた偶数クラッチを半締結状態で解除停止する制御を行う。これにより、６速で駆動しながらエンジン２を吹き上げることができるのでエンジン回転数を高めることができる。

ステップＳ６は、モータ駆動を止めて奇数段を駆動したい変速段に切り替える制御、具体的には５速から３速へ切り替える制御を行う。すなわち、第１クラッチＣ１が完全に解放されモータトルクが抜かれている状態を一定時間維持し、その間にダウンシフトのための変速段（奇数段）切り替えを行うようシンクロ制御する。これによると、第２変速機構においては、エンジン２を押し掛け始動するために選択された変速段である６速（偶数段）を保持したまま第２クラッチＣ２を締結開始するので、該偶数段でのエンジン２による単独走行が行われることになる。一方、第１変速機構においては、そうしたエンジン単独走行が行われている間はモータトルクを抜くことから、その間に変速段（奇数段）のダウンシフト（例えば５速から３速）を完了できることになる。

ステップＳ７は、駆動したい変速段への切り替え終了に伴い、エンジン２の回転数が切り替えられた変速段の回転数まで上昇したら、駆動トルクを偶数段クラッチとモータ３との間で持ち替える制御を行うことにより、駆動したい変速段での駆動に移行する。エンジン２の回転数が切り替えられた（ダウンシフトされた）変速段の回転数まで上昇したら、駆動トルクを偶数クラッチと奇数クラッチとの間で持ち替える制御を行うことにより、駆動したい変速段での駆動に移行する。こうすることによって、エンジン２を押し掛け始動するために選択され一時的にはエンジン単独走行に用いられた変速段（偶数段）からダウンシフトされた変速段（奇数段）へと走行変速段を切り替えると共に、モータ３とエンジン２とを併用したハイブリッド走行状態へと移行することができるようになる。

ここで、５速でのモータ単独走行中に急にアクセルペダルが踏み込まれたときの本発明の動作例について図４を参照して説明する。図４は、エンジン押し掛け制御の際の各機器の動作状態の時間的変化例を示すもので、（ａ）は目標駆動力の時間的変化例を示し、（ｂ）はエンジン２の回転数の時間的変化例を示し、（ｃ）はモータ３のトルクの時間的変化例を示し、（ｄ）は第２クラッチＣ２（偶数段用のクラッチ）のトルク（又はクラッチ締結圧）の時間的変化例を示し、（ｅ）は第１クラッチＣ１（奇数段用のクラッチ）のトルク（又はクラッチ締結圧）の時間的変化例を示す。また、（ｆ）はエンジン２を押し掛けのために選択された変速段の例を示し、（ｇ）はモータ走行用変速段の例を示し、（ｈ）は車速等に応じて決定される目標変速段の例を示し、（ｉ）は実際に車両を駆動している現走行変速段の例を示す。なお、ここに示す例では、時刻ｔ０に至るまで５速でモータ単独走行しているとする（図４（ｇ），（ｉ））。

時点ｔ０は、アクセルペダルの踏み込み操作が行われた時点であり、この時点ｔ０からｔ１の間ではアクセルペダルの踏み込み量や車速等に応じて決まる目標駆動力の増加に従ってモータトルクが増加する（図４（ａ），（ｃ））。時点ｔ１は、前述のエンジン押し掛け制御処理を実行すべきと判断された時点であり、この例ではエンジン押し掛け始動に使用する変速段として６速が選択されて第２変速機構において前記選択された６速がプレシフトされるとする（図４（ｆ））。また、時点ｔ１では目標駆動力を実現するのに最適な変速段（目標変速段）を６速に設定する（図４（ｈ））。偶数段をエンジン２に結合するための第２クラッチＣ２（偶数クラッチ）のトルクは、時点ｔ１からｔ２の間で徐々に増加する（図４（ｄ）。また、モータ単独走行を確保する一方でエンジン押し掛けの動力も提供するので、モータ３のトルクも時点ｔ１からｔ２の間で徐々に増加する（図４（ｃ））。一方、奇数段をエンジン２に結合するための第１クラッチＣ１（奇数クラッチ）は、オフのまま（トルク０）である（図４（ｅ））。

時点ｔ２でエンジン２が回転し始める（図４（ｂ））。時点ｔ３でエンジン２が点火及び完爆しており、エンジン回転数がエンジン２を始動するのに使用したギア（６速）の回転数に到達する。時点ｔ２からｔ３の間でエンジン回転数とエンジン２を始動したギア（６速）のシャフト回転数に応じて、モータ３のトルク及び第２クラッチＣ２のトルクが徐々に減少される（図４（ｃ），（ｄ））。また、時点ｔ３では目標駆動力を実現するのに最適な変速段（目標変速段）を３速に設定する（図４（ｈ））。時点ｔ３においてエンジン２が点火してエンジン２のトルクが発生するのにあわせて、時点ｔ３から時点ｔ４でトルクが０となるようにモータ３のトルクを徐々に減少する一方で、時点ｔ３において徐々に減少させていた第２クラッチＣ２のトルクを０にする前に再度増加に転じさせる（図４（ｃ），（ｄ））。つまり、時点ｔ３からは第２クラッチＣ２を完全に切り離すことなく半クラッチを維持した状態で徐々に第２クラッチＣ２のトルクを増すことにより（押し掛け用に使用した６速の変速段は一度もエンジン２から切り離されない）、押し掛け用に使用した６速の変速段のままでエンジン２の駆動力を徐々にトルクを増すようにして駆動輪７Ｒ，７Ｌに伝達させる（図４（ｉ））。

時点ｔ４からｔ５の間、モータ３のトルクを０とし（図４（ｃ））、その間に第１変速機構において変速段を５速から３速に切り替えるシンクロ制御を行うことでダウンシフトする（図４（ｇ））。このダウンシフトが終了し且つエンジン回転数が３速の回転数に到達したら（時点ｔ５）、第１クラッチＣ１（奇数クラッチ）の係合を開始する（図４（ｅ））。こうして時点ｔ３からｔ５の間で、モータ３からエンジン２へのトルクの持ち替えが行われ、時点ｔ４からは６速でのエンジン単独走行に一時的に移行される。

時点ｔ５では、奇数段（モータ走行変速段）をエンジン２に結合するための第１クラッチＣ１（奇数クラッチ）の係合を開始して第１クラッチＣ１のトルクを徐々に上げる一方で、第２クラッチＣ２（偶数クラッチ）のトルクを徐々に下げて０（係合解除）にする（図４（ｄ），（ｅ））。このとき、モータ３のトルクを所定の一定値まで上げる（図４（ｃ））が、モータ３のトルクは３速インギアが完了した時点で上げ始めてもよい。こうすることで、時点ｔ６以降ではモータ３とエンジン２を併用した３速の変速段でのハイブリッド走行が開始される。

従来技術と比較すると、従来技術では本発明のような制御を行っていないため、例えば、エンジン２の回転上昇中でありエンジン２の点火（初爆）が確認された時点ｔ３で、公知の変速段選択基準（変速マップなど）に従い、駆動ギヤ段として４速を選択し、４速の変速段でのエンジン単独走行を一旦実現するが、その後のアクセルペダルの更なる踏み込みにより４速から３速へのキックダウンと判断して、更に３速にシフトダウンする、といったような本発明に比べると４速への変速段の入れ替えを介するだけ手順の多い変速制御となっていた。従って、本発明実施例では手順が少なく、上記時点ｔ３からｔ６の間に４速への入れ替えを行うことなく一気に６速から３速への変速制御を行って３速に移行するのに対して、従来技術では、上記時点ｔ３以降に６速から４速への変速制御を行い、さらにその後に４速から３速への変速制御を行うことにより６速から３速への移行を完了することから、どうしても制御に時間がかかり応答遅れが生じる。そのため、従来技術では、運転者による最終的な要求駆動力に応じたギヤ段（例えば３速）でのハイブリッド走行が実現されるまでにもたつきがあり、応答性が良くなかった。これに対して、本発明では、エンジン２を押し掛け始動するのに使用した６速（第２変速機構）を使って一時的なエンジン単独走行を実現しておき、その間にエンジン単独走行に供されていない第１変速機構において５速から３速への変速制御を行うことで、運転者による最終的な要求駆動力に応じたギヤ段（例えば３速）でのハイブリッド走行への移行を応答性よくまた駆動抜けを生じさせることなく実現することができる。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ モータ（電動機）
４ 変速機
５ ディファレンシャル機構
６Ｒ，６Ｌ ドライブシャフト
７Ｒ，７Ｌ 駆動輪
１０ 電子制御ユニット
２０ モータ制御手段
３０ バッテリ
７０ プラネタリギヤ機構
７１ サンギヤ
７２，７４ プラネタリギヤ
７３ キャリヤ
７５ リングギヤ
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
１００ 内側メインシャフト
１０１ 外側メインシャフト
２００ カウンタシャフト
３００ アイドルギヤ
４００ セカンダリシャフト
５００ リバースシャフト

Claims (3)

1. 駆動源に内燃機関と電動機とを有してなり、
   前記内燃機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を該電動機に接続された第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第１入力軸と駆動輪とを係合させることが可能な第１変速機構と、
   前記内燃機関出力軸からの機械的動力を第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第２入力軸と駆動輪とを係合させることが可能な第２変速機構と、
   前記内燃機関出力軸と前記第１入力軸との係合及び非係合を切り替え可能な第１断接手段と、
   前記内燃機関出力軸と前記第２入力軸との係合及び非係合を切り替え可能な第２断接手段と、
   前記第１変速機構及び第２変速機構における変速段の係合状態と、前記第１断接手段及び第２断接手段の係合状態とを制御可能な制御手段と
   を備えたハイブリッド車両において、
   前記制御手段は、駆動源として電動機のみを用いた車両走行中のアクセルペダルオン操作に応じたキックダウンを行う際に、
   前記内燃機関の押し掛け始動に使用する変速段として、押し掛け始動を行うときの前記内燃機関の回転速度が予め設定された必要回転速度以上となる変速段を選択し、該選択した変速段を使用して前記内燃機関の押し掛け始動を行うよう制御する手段と、
   前記押し掛け始動に使用する変速段として現在の変速段と異なる前記第２変速機構の変速段が選択されて前記内燃機関の押し掛け始動が行われた場合に、前記押し掛け始動に使用した変速段を維持したまま前記始動した内燃機関のみを用いて車両を走行させるよう制御する手段と、
   前記内燃機関のみを用いた車両走行中に前記第１変速機構において最適な変速段に切り替えるよう制御する手段と、
   前記押し掛け始動に使用した変速段から前記切り替えた変速段に移行させると共に、前記電動機と前記内燃機関とを用いて車両を走行させるよう制御する手段と
   を含むことを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記内燃機関の押し掛け始動を行うよう制御する手段は、車速が一定の減速度で減速するとの予測に応じて決定される減速予測車速に基づいて、前記内燃機関の押し掛け始動に使用する変速段を選択することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 駆動源に内燃機関と電動機とを有するハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記ハイブリッド車両は、
   前記内燃機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を該電動機に接続された第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第１入力軸と駆動輪とを係合させることが可能な第１変速機構と、
   前記内燃機関出力軸からの機械的動力を第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第２入力軸と駆動輪とを係合させることが可能な第２変速機構と、
   前記内燃機関出力軸と前記第１入力軸との係合及び非係合を切り替え可能な第１断接手段と、
   前記内燃機関出力軸と前記第２入力軸との係合及び非係合を切り替え可能な第２断接手段と、
   前記第１変速機構及び第２変速機構における変速段の係合状態と、前記第１断接手段及び第２断接手段の係合状態とを制御可能な制御手段と
   を備えてなり、
   前記制御手段は、駆動源として電動機のみを用いた車両走行中のアクセルペダルオン操作に応じたキックダウンを行う際に、
   前記内燃機関の押し掛け始動に使用する変速段として、押し掛け始動を行うときの前記内燃機関の回転速度が予め設定された必要回転速度以上となる変速段を選択し、該選択した変速段を使用して前記内燃機関の押し掛け始動を行うよう制御するステップと、
   前記押し掛け始動に使用する変速段として現在の変速段と異なる前記第２変速機構の変速段が選択されて前記内燃機関の押し掛け始動が行われた場合に、前記押し掛け始動に使用した変速段を維持したまま前記始動した内燃機関のみを用いて車両を走行させるよう制御するステップと、
   前記内燃機関のみを用いた車両走行中に前記第１変速機構において最適な変速段に切り替えるよう制御するステップと、
   前記押し掛け始動に使用した変速段から前記切り替えた変速段に移行させると共に、前記電動機と前記内燃機関とを用いて車両を走行させるよう制御するステップと
   を備えるハイブリッド車両の制御方法。

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