JP5761365B2

JP5761365B2 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP5761365B2
Application number: JP2013540572A
Authority: JP
Inventors: 直器仲西; 小島　進; 進小島; 幸彦出塩; 康之加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-10-27
Also published as: US8924065B2; US20140303823A1; WO2013061437A1; EP2772397B1; EP2772397A4; CN103958304B; JPWO2013061437A1; EP2772397A1; CN103958304A

Description

本発明はハイブリッド車両の制御装置に係り、特に、モータジェネレータによってクリープトルクを発生させるＭＧクリープモード、直噴エンジンによってクリープトルクを発生させるとともにバッテリーを充電する充電クリープモード、およびそれ等のクリープモードの切換制御に関するものである。

(a) 動力伝達経路に配設され、電動モータおよび発電機として用いることができるモータジェネレータと、(b) 何れかの気筒内に燃料を噴射するとともに点火して始動する着火始動が可能な直噴エンジンと、(c) その直噴エンジンを前記モータジェネレータに対して直結、遮断する摩擦係合式のエンジン断接クラッチと、を備えるハイブリッド車両が知られている。特許文献１に記載のハイブリッド車両はその一例で、エンジン断接クラッチを遮断して直噴エンジンを停止させた状態で電気駆動部（モータジェネレータに対応）のみを駆動力源として走行するモータ走行モードから、直噴エンジンを駆動力源として走行するエンジン走行モードへ切り換える際には、着火始動により直噴エンジンを始動し、エンジン回転速度が上昇して電気駆動部の回転速度と略同じになったら（同期したら）、エンジン断接クラッチを接続してモータトルクをエンジントルクにすり替えるようになっている。

なお、直噴エンジンのフリクションが小さい場合など、上記着火始動だけでエンジンを自力で始動できる場合があるが、必要に応じてエンジン始動時にエンジン断接クラッチを接続してモータジェネレータによりアシスト（トルク保障）することも可能で、着火始動によりアシストトルクを大幅に低減できる。これにより、モータジェネレータの最大トルクが低減されて小型化や低燃費化を図ることができる。

特表２００９−５２７４１１号公報

ところで、このような直噴エンジンを有するハイブリッド車両においても、(a) エンジン断接クラッチを遮断して直噴エンジンを停止させた状態で、モータジェネレータを電動モータとして用いて所定の回転速度で回転駆動することによりクリープトルクを発生させるＭＧクリープモードや、(b) エンジン断接クラッチを接続した状態で、直噴エンジンを作動させてクリープトルクを発生させるとともにモータジェネレータを発電機として用いてバッテリーを充電する充電クリープモードが考えられる。充電クリープモードは、バッテリーの蓄電残量ＳＯＣが低下した場合にＭＧクリープモードから切り換えられるが、単にエンジン断接クラッチを接続して直噴エンジンをクランキング始動しようとすると、クリープトルクの変化を防止するためにモータトルクを高くする必要があるため、蓄電残量ＳＯＣが更に悪化したりバッテリーが劣化したりする。また、ＭＧクリープモード時のモータジェネレータの回転速度が比較的低回転（例えば３００ｒｐｍ程度）で良い場合に、そのままエンジン断接クラッチを接続して直噴エンジンを作動させると、ＮＶ（ノイズ・振動）性能や充電効率が悪化するとともにエンジンストールの可能性がある。ＮＶ性能や充電効率を考慮してＭＧクリープモード時のモータジェネレータの回転速度を高くすると（例えば１０００ｒｐｍ程度）、ＭＧクリープモード時の効率が悪化して燃費が損なわれる。エンジン断接クラッチを接続する前に直噴エンジンを着火始動すれば、蓄電残量ＳＯＣの悪化やバッテリーの劣化が抑制されるが、ＭＧクリープモード時のモータジェネレータの回転速度と充電クリープモード時の直噴エンジンの回転速度が異なる場合、エンジン断接クラッチの接続タイミングが問題になる。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、ＭＧクリープモードおよび充電クリープモードがそれぞれの条件に応じて適切に行われるとともに、ＭＧクリープモードから充電クリープモードへ適切に移行できるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、（ａ）動力伝達経路に配設され、電動モータおよび発電機として用いることができるモータジェネレータと、（ｂ）ピストンが膨張行程で停止している何れかの気筒内に燃料を噴射するとともに点火して始動する着火始動が可能な直噴エンジンと、（ｃ）その直噴エンジンを前記モータジェネレータに対して直結、遮断する摩擦係合式のエンジン断接クラッチと、を備えるハイブリッド車両において、（ｄ）前記エンジン断接クラッチを遮断して前記直噴エンジンを停止させた状態で、前記モータジェネレータを電動モータとして用いて予め定められた第１回転速度で回転駆動することによりクリープトルクを発生させるＭＧクリープモードと、（ｅ）前記エンジン断接クラッチを接続した状態で、前記直噴エンジンを前記第１回転速度よりも高回転の予め定められた第２回転速度で作動させることにより、クリープトルクを発生させるとともに前記モータジェネレータを発電機として用いてバッテリーを充電する充電クリープモードと、を有し、且つ、（ｆ）前記ＭＧクリープモードから前記充電クリープモードへ移行する際には、そのＭＧクリープモード中に前記直噴エンジンを着火始動し、その直噴エンジンの回転速度が前記モータジェネレータの回転速度を超えてから前記エンジン断接クラッチを接続制御することにより、そのモータジェネレータの回転速度を引き上げて直噴エンジンとモータジェネレータとを直結することを特徴とする。

第２発明は、第１発明のハイブリッド車両の制御装置において、（ａ）前記モータジェネレータと駆動輪との間に流体式伝動装置が設けられるとともに、その流体式伝動装置とその駆動輪との間に摩擦係合式の断接装置が設けられており、それ等の流体式伝動装置および断接装置を介してクリープトルクが伝達される一方、（ｂ）前記断接装置の係合トルクは、前記ＭＧクリープモードから前記充電クリープモードへ移行する際に前記エンジン断接クラッチが接続制御されるのに先立って、予め定められた目標クリープトルクに応じて低下させられることを特徴とする。

第３発明は、第１発明のハイブリッド車両の制御装置において、前記ＭＧクリープモードから前記充電クリープモードへ移行するために前記エンジン断接クラッチを接続制御する際には、予め定められた目標クリープトルクを維持するようにそのエンジン断接クラッチの係合トルクを上昇させつつ前記モータジェネレータのトルクを低下させることを特徴とする。

このようなハイブリッド車両の制御装置においては、ＭＧクリープモード時のモータジェネレータの回転速度（第１回転速度）に比較して充電クリープモード時の直噴エンジンの回転速度（第２回転速度）が高回転であるため、ＭＧクリープモードではモータジェネレータを比較的低回転（例えば３００ｒｐｍ程度など）で作動させることにより、効率良く所定のクリープトルクを発生させて燃費を向上させることができる。また、充電クリープモードでは、直噴エンジンを比較的高回転（例えば１０００ｒｐｍ程度など）で作動させることにより、ＮＶ性能や充電効率の悪化、エンジンストールを抑制しつつ所定のクリープトルクを発生させるとともにバッテリーを充電することができる。

一方、上記ＭＧクリープモードから充電クリープモードへ移行する際には、ＭＧクリープモード中に直噴エンジンを着火始動し、その直噴エンジンの回転速度がモータジェネレータの回転速度を超えてからエンジン断接クラッチを接続制御することにより、そのモータジェネレータの回転速度を引き上げて直噴エンジンとモータジェネレータとを直結するため、クランキング始動に比べて蓄電残量ＳＯＣの悪化やバッテリーの劣化が抑制されるとともに、クリープトルクの変動を抑制しつつクリープモード切換を行うことができる。すなわち、直噴エンジンの着火始動初期には、サージタンク圧が大気圧でトルクが大きくなるが、モータジェネレータの回転速度を超えてからエンジン断接クラッチを接続するため、その着火始動初期の大きなトルクでクリープトルクが変動することが抑制される。

第２発明は、流体式伝動装置および断接装置を介してクリープトルクが伝達される場合で、その断接装置の係合トルクは、ＭＧクリープモードから充電クリープモードへ移行する際にエンジン断接クラッチが接続制御されるのに先立って目標クリープトルクに応じて低下させられるため、その係合トルクに応じて断接装置がスリップさせられることによりクリープトルクが制限され、クリープモード切換時のクリープトルクの変動が抑制される。特に、断接装置のスリップでクリープトルクが制限されるため、エンジン断接クラッチの係合トルクを上昇させるとともにモータジェネレータのトルクを低下させるトルクすり替え制御の自由度が高く、それ等の変化率などをそれぞれ独立に定めたり、比較的短時間ですり替えたりすることができる。

第３発明では、ＭＧクリープモードから充電クリープモードへ移行するためにエンジン断接クラッチを接続制御する際に、予め定められた目標クリープトルクを維持するようにそのエンジン断接クラッチの係合トルクを上昇させつつモータジェネレータのトルクを低下させるトルクすり替え制御が行われるため、クリープモード切換時のクリープトルクの変動が抑制される。その場合に、上記第２発明では断接装置のスリップでクリープトルクの変動を抑制しているため、例えば登坂路で発進する場合に断接装置を係合させる際の応答遅れで車両がずり下がる恐れがあるが、第３発明では断接装置をスリップさせることなくクリープトルクの変動を抑制できるため、そのような登坂路での車両のずり下がりが抑制される。

本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の骨子図に、制御系統の要部を併せて示した概略構成図である。図１のハイブリッド車両の直噴エンジンを説明する断面図である。図１のハイブリッド車両が備えている２種類のクリープモードを説明する図である。図１の電子制御装置がクリープ制御に関して備えている機能を説明する図で、ＭＧクリープ制御中に充電クリープモードへ移行するために直噴エンジンを着火始動するか否かを判定するフローチャートである。図４のステップＳ４で着火始動制御実行フラグがＯＮとされた場合に、直噴エンジンを着火始動してＭＧクリープモードから充電クリープモードへ切り換える際の作動を説明するフローチャートである。図５のフローチャートに従ってＭＧクリープモードから充電クリープモードへ切り換えられる際の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例で、平坦路で車両が停止している場合である。図５のフローチャートに従ってＭＧクリープモードから充電クリープモードへ切り換えられる際の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの別の例で、登坂路で車両が停止している場合である。

本発明は、動力伝達経路に設けられたモータジェネレータに対して直噴エンジンがエンジン断接クラッチにより直結、遮断されるパラレル型、シリーズ型等のハイブリッド車両に適用される。直噴エンジンは、気筒内に燃料を直接噴射できるもので、４サイクルのガソリンエンジンが好適に用いられ、４気筒以上の多気筒エンジンを含む種々の気筒数の直噴エンジンを用いることができる。２サイクルのガソリンエンジンなど、膨張行程の気筒内に燃料を噴射して着火始動できる他の往復動内燃機関を用いることも可能である。エンジン断接クラッチとしては、単板式、多板式等の油圧式摩擦係合クラッチが好適に用いられる。

直噴エンジンの着火始動は、少なくとも何れかの気筒が膨張行程で、その膨張行程の気筒内に燃料を噴射して点火することにより始動するもので、着火始動だけで始動する場合でも良いし、エンジン断接クラッチをスリップ係合させてモータジェネレータにより直噴エンジンの回転をアシスト（クランキング）するようになっていても良い。モータジェネレータでアシストする場合は、ＭＧクリープモードのクリープトルクが変動することを防止するため、そのアシストトルク分だけモータジェネレータのトルクを増大させることが望ましい。

ＭＧクリープモードおよび充電クリープモードは、車両の停止時或いは所定車速以下の低車速時に実行されるもので、その目標クリープトルクは、平坦路で車両を発進させることができる程度の一定のトルクが定められても良いが、路面勾配や車両重量等をパラメータとして設定されるようにしても良い。例えば登坂路では、車両のずり下がリトルクと略釣り合うかそれより小さいクリープトルク、すなわち上り勾配に拘らず車両のずり下がりを防止できるか僅かにずり下がる程度のクリープトルクを発生させるようにしても良い。ＭＧクリープモード時および充電クリープモード時の目標クリープトルクは、互いに等しいことが望ましい。

ＭＧクリープモードは、エンジン断接クラッチを遮断して直噴エンジンを停止させた状態で、モータジェネレータを電動モータとして用いて所定の回転速度で回転駆動することによりクリープトルクを発生させる一方、充電クリープモードは、エンジン断接クラッチを接続した状態で直噴エンジンを作動させてクリープトルクを発生させるとともにモータジェネレータを発電機として用いてバッテリーを充電するもので、何れの場合も駆動輪までの動力伝達経路にトルクコンバータ等の流体式伝動装置を設けたり、摩擦係合式の断接装置をスリップさせたりするなど、クリープトルクを伝達しつつ回転を吸収する伝動装置が設けられる。

充電クリープモード時の直噴エンジンの回転速度（第２回転速度）は、エンジンの効率特性やモータジェネレータの発電効率、バッテリーの充電効率、動力伝達経路の変速比、トルクコンバータのトルク特性等を考慮して、効率良く所定の目標クリープトルクを発生させることができるとともにＮＶ性能や充電効率を損なうことがないように適宜定められ、例えば６００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍ程度の範囲内が望ましい。ＭＧクリープモード時のモータジェネレータの回転速度（第１回転速度）は、同じくモータジェネレータの効率特性や動力伝達経路の変速比、トルクコンバータのトルク特性等を考慮して、効率良く所定の目標クリープトルクを発生させることができるように適宜定められ、例えば２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍ程度の範囲内が望ましい。

モータジェネレータに機械式オイルポンプが接続されている場合には、上記目標クリープトルクを発生させるとともに機械式オイルポンプを回転駆動して所定の油圧を発生させることができる。その場合は、必要油圧や吐出量が得られるように、ＭＧクリープモード時のモータジェネレータの回転速度や充電クリープモード時の直噴エンジンの回転速度を定めることが望ましい。機械式オイルポンプは必ずしも必須でなく、モータジェネレータや直噴エンジンの作動とは関係なく油圧を発生させることができる電動式オイルポンプを有するハイブリッド車両にも本発明は適用され得る。

ＭＧクリープモードから充電クリープモードへの移行時のエンジン断接クラッチの接続制御は、そのエンジン断接クラッチの係合トルクを例えば予め定められた一定の変化率で増大させるように定められるが、所定の変化パターンで増大させることもできるなど、種々の態様が可能である。直噴エンジンの回転速度がモータジェネレータの回転速度を超えたら直ちに接続制御を開始しても良いが、モータジェネレータの回転速度よりも高い所定の回転速度に達してから接続制御を開始しても良い。例えば充電クリープモード時の直噴エンジンの回転速度、およびＭＧクリープモード時のモータジェネレータの回転速度に基づいて、エンジン断接クラッチの接続制御を開始する回転速度を定めることもできるなど、種々の態様が可能である。

第３発明のように目標クリープトルクを維持する場合、上記エンジン断接クラッチの係合トルクの増大に対応させてモータジェネレータのトルクを低下（力行トルクの減少、回生トルクの増加）させれば良い。第２発明のように断接装置の係合トルクを低下させる場合は、その断接装置のスリップでクリープトルクが制限されるため、上記エンジン断接クラッチの接続制御やモータジェネレータのトルク低減制御の自由度が高く、それ等の変化率などをそれぞれ独立に定めることができる。第２発明と第３発明とで、エンジン断接クラッチを接続制御する際の係合トルクの変化パターンを異ならせることもできる。第２発明の断接装置は、動力伝達を接続、遮断できるものであれば良く、単板式や多板式の油圧式摩擦係合クラッチやブレーキが好適に用いられる。例えば自動変速機のクラッチやブレーキを断接装置として用いることもできる。

第２発明のクリープモード切換制御は、車両のずり下がりの恐れがない平坦路等で実施することが望ましく、第３発明のクリープモード切換制御は、車両のずり下がりの恐れがある登坂路等で特に有効であり、路面勾配に応じて第２発明および第３発明のクリープモード切換制御を使い分けることが望ましい。路面勾配以外の条件で使い分けることも可能である。また、路面勾配等の条件に拘らず常に第２発明のクリープモード切換制御が行われるようにしたり、第３発明のクリープモード切換制御が行われるようにしたりしても良い。

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。
図１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両１０の駆動系統の骨子図を含む概略構成図である。このハイブリッド車両１０は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴エンジン１２と、電動モータおよび発電機として機能するモータジェネレータＭＧとを走行用の駆動力源として備えている。そして、それ等の直噴エンジン１２およびモータジェネレータＭＧの出力は、流体式伝動装置であるトルクコンバータ１４からタービン軸１６、Ｃ１クラッチ１８を経て自動変速機２０に伝達され、更に出力軸２２、差動歯車装置２４を介して左右の駆動輪２６に伝達される。トルクコンバータ１４は、ポンプ翼車とタービン翼車とを直結するロックアップクラッチ（Ｌ／Ｕクラッチ）３０を備えているとともに、ポンプ翼車にはオイルポンプ３２が一体的に接続されており、直噴エンジン１２やモータジェネレータＭＧによって機械的に回転駆動されるようになっている。

上記直噴エンジン１２は、本実施例では８気筒の４サイクルのガソリンエンジンが用いられており、図２に具体的に示すように、燃料噴射装置４６により気筒（シリンダ）１００内にガソリン（高圧微粒子）が直接噴射されるようになっている。この直噴エンジン１２は、吸気通路１０２から吸気弁１０４を介して気筒１００内に空気が流入するとともに、排気弁１０８を介して排気通路１０６から排気ガスが排出されるようになっており、所定のタイミングで点火装置４７によって点火されることにより気筒１００内の混合気が爆発燃焼してピストン１１０が下方へ押し下げられる。吸気通路１０２は、サージタンク１０３を介して吸入空気量調節装置である電子スロットル弁４５に接続されており、その電子スロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）に応じて吸気通路１０２から気筒１００内に流入する吸入空気量、すなわちエンジン出力が制御される。上記ピストン１１０は、気筒１００内に軸方向の摺動可能に嵌合されているとともに、コネクチングロッド１１２を介してクランク軸１１４のクランクピン１１６に相対回転可能に連結されており、ピストン１１０の直線往復移動に伴ってクランク軸１１４が矢印Ｒで示すように回転駆動される。クランク軸１１４は、ジャーナル部１１８において軸受により回転可能に支持されるようになっており、ジャーナル部１１８とクランクピン１１６とを接続するクランクアーム１２０を一体に備えている。

そして、このような直噴エンジン１２は、クランク軸１１４の２回転（７２０°）で、吸入行程、圧縮行程、膨張（爆発）行程、排気行程の４行程が行われ、これが繰り返されることでクランク軸１１４が連続回転させられる。８つの気筒１００のピストン１１０は、それぞれクランク角度が９０°ずつずれるように構成されており、クランク軸１１４が９０°回転する毎に８つの気筒１００が順番に爆発燃焼させられて連続的に回転トルクが発生させられる。また、何れかの気筒１００のピストン１１０が圧縮行程の後のＴＤＣ（上死点）に達する圧縮ＴＤＣからクランク軸１１４が所定角度回転し、吸気弁１０４および排気弁１０８が共に閉じている膨張行程の所定の角度範囲θ内で停止している時に、燃料噴射装置４６によって気筒１００内にガソリンを噴射するとともに点火装置４７によって点火することにより、気筒１００内の混合気を爆発燃焼させて始動する着火始動が可能である。直噴エンジン１２の各部のフリクション（摩擦）が小さい場合には、着火始動のみで直噴エンジン１２を始動できるが、フリクションが大きい場合でも、クランク軸１１４をクランキングして始動する際の始動アシストトルクを低減できるため、そのアシストトルクを発生する前記モータジェネレータＭＧの最大トルクが低減されて小型化や低燃費化を図ることができる。上記角度範囲θは、例えば圧縮ＴＤＣから３０°〜６０°程度の範囲内が適当で、着火始動により比較的大きな回転エネルギーが得られ、アシストトルクを低減できる。８気筒エンジンの場合、圧縮ＴＤＣから８０°〜１００°程度の時にも着火始動が可能であり、上記角度範囲θは直噴エンジン１２の気筒数によって相違する。

図１に戻って、上記直噴エンジン１２とモータジェネレータＭＧとの間には、ダンパ３８を介してそれ等を直結するＫ０クラッチ３４が設けられている。このＫ０クラッチ３４は、油圧シリンダによって摩擦係合させられる単板式或いは多板式の油圧式摩擦係合クラッチで、油圧制御装置２８によって係合解放制御されるとともに、本実施例ではトルクコンバータ１４の油室４０内に油浴状態で配設されている。Ｋ０クラッチ３４は油圧式摩擦係合装置で、直噴エンジン１２を動力伝達経路に対して接続したり遮断したりするエンジン断接クラッチとして機能する。モータジェネレータＭＧは、インバータ４２を介してバッテリー４４に接続されている。また、前記自動変速機２０は、複数の油圧式摩擦係合装置（クラッチやブレーキ）の係合解放状態によって変速比が異なる複数のギヤ段が成立させられる遊星歯車式等の有段の自動変速機で、油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等によって変速制御が行われる。Ｃ１クラッチ１８は自動変速機２０の入力クラッチとして機能するもので、動力伝達を接続、遮断する摩擦係合式の断接装置であり、同じく油圧制御装置２８によって係合解放制御されるようになっている。

このようなハイブリッド車両１０は電子制御装置７０によって制御される。電子制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどを有する所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。電子制御装置７０には、アクセル操作量センサ４８からアクセルペダルの操作量（アクセル操作量）Ａccを表す信号が供給される。また、エンジン回転速度センサ５０、ＭＧ回転速度センサ５２、タービン回転速度センサ５４、車速センサ５６、クランク角度センサ５８、ＳＯＣセンサ６０、および路面勾配センサ６２から、それぞれ直噴エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥ、モータジェネレータＭＧの回転速度（ＭＧ回転速度）ＮＭＧ、タービン軸１６の回転速度（タービン回転速度）ＮＴ、出力軸２２の回転速度（出力軸回転速度で車速Ｖに対応）ＮＯＵＴ、８つの気筒１００毎のＴＤＣ（上死点）からの回転角度（クランク角度）Φ、バッテリー４４の蓄電残量ＳＯＣ、路面勾配ｈｃに関する信号が供給される。この他、各種の制御に必要な種々の情報が供給されるようになっている。ＳＯＣセンサ６０は、例えばバッテリー４４の充電量および放電量を逐次積算して蓄電残量ＳＯＣを求めるように構成される。上記アクセル操作量Ａccは、運転者の出力要求量に相当する。

上記電子制御装置７０は、機能的にハイブリッド制御手段７２、変速制御手段７４、エンジン停止制御手段７６、およびクリープ制御手段８０を備えている。ハイブリッド制御手段７２は、直噴エンジン１２およびモータジェネレータＭＧの作動を制御することにより、例えば直噴エンジン１２のみを駆動力源として走行するエンジン走行モードや、モータジェネレータＭＧのみを駆動力源として走行するモータ走行モード、それ等の両方を用いて走行するエンジン＋モータ走行モード等の予め定められた複数の走行モードを、アクセル操作量Ａccや車速Ｖ等の運転状態に応じて切り換えて走行する。変速制御手段７４は、油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等を制御して複数の油圧式摩擦係合装置の係合解放状態を切り換えることにより、自動変速機２０の複数のギヤ段を、アクセル操作量Ａccや車速Ｖ等の運転状態をパラメータとして予め定められた変速マップに従って切り換える。

エンジン停止制御手段７６は、エンジン＋モータ走行モードからモータ走行モードへの切換時や、エンジン＋モータ走行モード或いはエンジン走行モード中の惰性走行時、減速時、停車時等に直噴エンジン１２を停止させる際の制御を行うもので、直噴エンジン１２を再始動する際に着火始動が可能なようにクランク軸１１４の停止位置を調整する。例えば、Ｋ０クラッチ３４を遮断して直噴エンジン１２の回転を停止させる際に、停止直前或いは停止直後等にＫ０クラッチ３４を一時的にスリップ係合させてクランク軸１１４を回転させることにより、何れかの気筒１００のクランク角度Φが、着火始動が可能な前記角度範囲θ内に入るように調整する。これにより、その後のエンジン始動時に着火始動で始動することが可能となり、モータジェネレータＭＧによるアシストトルクが低減されて、モータジェネレータＭＧの小型化や低燃費化を図ることができる。

クリープ制御手段８０は、所定車速以下の低速走行時または車両停止時に所定の目標クリープトルクを発生させるもので、蓄電残量ＳＯＣが所定の下限値ＳＯＣｍｉｎより大きい場合にはモータジェネレータＭＧを用いて目標クリープトルクを発生させるＭＧクリープモードを実行する。また、蓄電残量ＳＯＣが下限値ＳＯＣｍｉｎ以下の時には、直噴エンジン１２を作動させて目標クリープトルクを発生させつつモータジェネレータＭＧによりバッテリー４４を充電する充電クリープモードを実行する。図３に示すように、ＭＧクリープモードは、Ｋ０クラッチ３４を遮断（解放）して直噴エンジン１２を停止させた状態で、モータジェネレータＭＧを力行制御して電動モータとして用い、所定の回転速度で回転駆動することにより、オイルポンプ３２を回転駆動して所定の油圧を発生させるとともに、トルクコンバータ１４およびＣ１クラッチ１８を介して所定の目標クリープトルクを発生させる。充電クリープモードは、Ｋ０クラッチ３４を接続した状態で直噴エンジン１２を作動させることにより、オイルポンプ３２を回転駆動して所定の油圧を発生させるとともに、トルクコンバータ１４およびＣ１クラッチ１８を介して所定の目標クリープトルクを発生させる一方、モータジェネレータＭＧを回生制御（発電制御ともいう）して発電機として用い、発電した電気でバッテリー４４を充電する。充電クリープモードでは、Ｃ１クラッチ１８が目標クリープトルクに対応する係合トルクで係合させられ、スリップによってクリープトルクが目標クリープトルクに制限される。上記下限値ＳＯＣｍｉｎには所定のヒステリシスが設けられ、境界付近でのビジーシフトが防止される。

目標クリープトルクは、例えば平坦路で車両を発進させることができるとともに例えば１０ｋｍ／時程度以下の低速走行が可能な一定のトルクが定められても良いが、路面勾配ｈｃや車両重量等をパラメータとして設定されるようにしても良い。例えば登坂路では、車両のずり下がりトルクと略釣り合うかそれより小さいクリープトルク、すなわち上り勾配に拘らず車両のずり下がりを防止できるか僅かにずり下がる程度のクリープトルクを発生させるようにしても良い。ＭＧクリープモードか充電クリープモードかに拘らず、本実施例では共通の目標クリープトルクが設定される。

上記クリープ制御でオイルポンプ３２が回転駆動されることにより、車両停止時においても、そのオイルポンプ３２から出力される油圧でＣ１クラッチ１８を接続状態や所定の係合状態に保持できるとともに、自動変速機２０を所定のギヤ段に維持することが可能で、所定のクリープトルクを発生させることができる。ＭＧクリープモード時のモータジェネレータＭＧの回転速度（ＭＧ回転速度）ＮＭＧ、充電クリープモード時の直噴エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥは、それぞれオイルポンプ３２が所定の油圧を発生させることができるように、例えば３００ｒｐｍ程度以上の回転速度に設定される。ＭＧクリープモード時のＭＧ回転速度ＮＭＧについては、更にモータジェネレータＭＧの効率特性やトルクコンバータ１４のトルク特性、自動変速機２０のギヤ段を含む動力伝達経路の変速比等を考慮して、効率良く所定のクリープトルクを発生させることができるように、例えば２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍ程度の範囲内で適宜定められ、本実施例では３００ｒｐｍ程度に設定される。充電クリープモード時のエンジン回転速度ＮＥについては、同様に直噴エンジン１２の効率特性やモータジェネレータＭＧの発電効率、トルクコンバータ１４のトルク特性、自動変速機２０のギヤ段を含む動力伝達経路の変速比等を考慮して、効率良く所定のクリープトルクを発生させることができるとともにＮＶ性能や充電効率を損なうことがないように、例えば６００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍ程度の範囲内で適宜定められ、本実施例では１０００ｒｐｍ程度に設定される。エンジン回転速度ＮＥは、例えば電子スロットル弁４５や図示しないＩＳＣ（アイドル回転速度コントロール）弁等の吸入空気量調節装置を用いて制御することができる。上記ＭＧクリープモード時のＭＧ回転速度ＮＭＧは第１回転速度で、充電クリープモード時のエンジン回転速度ＮＥは第２回転速度である。

クリープ制御手段８０はまた、上記ＭＧクリープモード中にバッテリー４４の蓄電残量ＳＯＣが下限値ＳＯＣｍｉｎ以下まで低下して充電クリープモードへ切り換える際の移行制御に関して、着火始動判断手段８２、エンジン着火始動手段８４、Ｃ１トルク制御手段８６、およびトルクすり替え手段８８を備えている。図４は、上記着火始動判断手段８２による信号処理を具体的に説明するフローチャートで、図５は、上記エンジン着火始動手段８４、Ｃ１トルク制御手段８６、およびトルクすり替え手段８８によるクリープモード切換制御を具体的に説明するフローチャートである。図５のステップＲ２はエンジン着火始動手段８４に相当し、ステップＲ３はＣ１トルク制御手段８６に相当し、ステップＲ４〜Ｒ８はトルクすり替え手段８８に相当する。

図４のステップＳ１では、ＭＧクリープモードを実行中か否かを判断し、ＭＧクリープモードを実行中でなければそのまま終了するが、ＭＧクリープモードを実行中の場合はステップＳ２を実行する。ステップＳ２では、充電要求によるエンジン始動要求か否かを、例えばバッテリー４４の蓄電残量ＳＯＣが下限値ＳＯＣｍｉｎ以下まで低下したか否かによって判断する。ＳＯＣ＞ＳＯＣｍｉｎの場合はそのまま終了するが、ＳＯＣ≦ＳＯＣｍｉｎになったらステップＳ３を実行する。ステップＳ３では、着火始動が可能か否かを判断する。具体的には、例えばエンジン水温が所定値以上で且つ何れかの気筒１００のクランク角度Φが着火始動が可能な角度範囲θ内であるか否か等を判断する。そして、着火始動可能と判断した場合には、ステップＳ４で着火始動制御実行フラグをＯＮにする。

なお、着火始動が不可と判断した場合は、例えばモータジェネレータＭＧの回転速度ＮＭＧをエンジン始動が可能な回転速度（例えば６００ｒｐｍ以上）まで引き上げるとともに、Ｋ０クラッチ３４を係合制御して直噴エンジン１２をクランキングするなどして始動し、充電クリープモードへ移行させれば良い。その場合に、例えばＣ１クラッチ１８の係合トルクを低下させてスリップさせれば、クリープモード切換時のクリープトルクの変動を抑制することができる。

図５のステップＲ１では、着火始動制御実行フラグがＯＮか否かを判断し、ＯＮになったらステップＲ２以下のクリープモード切換制御を実行する。ステップＲ２は、着火始動によって直噴エンジン１２を始動するもので、Ｋ０クラッチ３４をスリップ係合させて直噴エンジン１２の回転をアシストしながら着火始動を行う。図６および図７は、図５のフローチャートに従ってクリープモード切換制御が行われた場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例で、何れも時間ｔ１が着火始動開始時間であり、膨張行程の気筒１００に対する燃料噴射および点火によって着火始動を行うとともに、Ｋ０クラッチ３４を所定の係合トルク（Ｋ０トルク）でスリップ係合させることにより、直噴エンジン１２の回転をアシストする。この係合トルクの大きさは、着火始動によって直噴エンジン１２を確実に始動できる範囲で、できるだけ低いトルクに定められる。この係合トルク（アシストトルク）と同程度だけモータジェネレータＭＧのトルク（ＭＧトルク）が高められてクリープトルクの変動が防止される。エンジン回転速度ＮＥが所定の回転速度まで立ち上がって確実に自力回転できるようになったら、Ｋ０クラッチ３４を解放（Ｋ０トルク＝０）するとともにＭＧトルクを元に戻す。但し、その後のＫ０クラッチ３４の接続制御の際の応答遅れを考慮し、僅かな油圧を残すようにしても良い。

上記図６のタイムチャートは、平坦路でクリープモード切換制御が行われた場合のもので、図７のタイムチャートは、路面勾配ｈｃが所定値以上で発進時等に車両がずり下がる恐れがある登坂路でクリープモード切換制御が行われた場合のものである。これ等のタイムチャートにおける「Ｋ０トルク」の欄の破線は指令値で、実線は実トルク値である。

図５に戻って、次のステップＲ３では、路面勾配ｈｃに応じてＣ１クラッチ１８の係合トルク（Ｃ１トルク）を制御する。すなわち、発進時等に車両がずり下がる恐れがあるような路面勾配ｈｃが所定値以上の登坂路では、図７に示すようにＣ１クラッチ１８を完全係合させた状態に維持するが、路面勾配ｈｃが所定値より小さい平坦路等では、図６に示すようにＣ１トルクを前記目標クリープトルクに対応するトルクまで低下させる。このようにＣ１トルクが低減されると、Ｃ１クラッチ１８のスリップでクリープトルクが制限されるため、クリープモード切換中のＭＧトルクやエンジントルクの変化に拘らずクリープトルクの変動が抑制される。一方、車両がずり下がる恐れがある登坂路でＣ１トルクを低下させると、ブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替えて発進する際に、Ｃ１クラッチ１８の油圧（Ｃ１トルク）の上昇の応答遅れでＣ１クラッチ１８がスリップして車両がずり下がる恐れがあるが、本実施例ではＣ１クラッチ１８が完全係合状態に維持されるため、モータジェネレータＭＧや直噴エンジン１２の出力増大に応じて駆動力が速やかに高められ、車両のずり下がりが抑制される。

ステップＲ４では、エンジン回転速度ＮＥがＭＧ回転速度ＮＭＧを超えたか否かを判断し、ＮＥ＞ＮＭＧになったらステップＲ５を実行する。ＭＧ回転速度ＮＭＧは、ＭＧクリープモード中の設定回転速度（本実施例では３００ｒｐｍ程度）に維持されている一方、エンジン回転速度ＮＥは、充電クリープモード時の設定回転速度（本実施例では１０００ｒｐｍ程度）まで上昇させられるため、エンジン回転速度ＮＥはＭＧ回転速度ＮＭＧを上回ることができる。そして、ステップＲ５では、Ｋ０クラッチ３４の係合トルク（Ｋ０トルク）を予め定められた一定の変化率で上昇させるとともにＭＧトルクを低下させて、ＭＧトルクとＫ０トルク（エンジントルク）のすり替えを行う。

図６および図７の時間ｔ２は、ＮＥ＞ＮＭＧになってステップＲ５のトルクすり替え制御が開始された時間である。その場合に、図６に示す平坦路のタイムチャートでは、Ｃ１トルクによってクリープトルクが制御されるため、Ｋ０トルクの変化率とは別個にＭＧトルクの変化率を独立に定めることが可能で、例えばＫ０トルクの上昇でＭＧ回転速度ＮＭＧが引き上げられてエンジン回転速度ＮＥと同期するタイミングと略同時にＭＧトルクが略０になるように定められる。エンジン回転速度ＮＥとＭＧ回転速度ＮＭＧとの速度差（ＮＥ−ＮＭＧ）に比例してＭＧトルクを低下させることもできる。図６のタイムチャートでは、このトルクすり替え過程でトルクコンバータ１４の入力トルクおよび出力トルクが上昇し、Ｃ１クラッチ１８がスリップするようになってクリープトルクが制限されるとともに、タービン回転速度ＮＴが上昇している。

一方、図７に示す登坂路のタイムチャートでは、Ｃ１クラッチ１８が完全係合したままであるため、目標クリープトルクが維持されるように、Ｋ０トルクの変化率と同じ変化率でＭＧトルクを低下させる。言い換えれば、Ｋ０トルク＋ＭＧトルク＝目標クリープトルクを維持するように、Ｋ０トルクを上昇させつつＭＧトルクを低下させるのであり、図７のタイムチャートでは、すり替えの途中でＭＧトルクが力行側から回生側へ変化している。

次のステップＲ６では、ＭＧ回転速度ＮＭＧがエンジン回転速度ＮＥと略一致するか否かの同期判定を行い、ＮＭＧ≒ＮＥになったらステップＲ７でＫ０クラッチ３４を係合制御する。図６および図７の時間ｔ３は、ＮＭＧ≒ＮＥの同期判定が行われてステップＲ７のＫ０クラッチ３４の係合制御が開始された時間であり、ここでは、Ｋ０クラッチ３４の指令値を直ちに最大値まで上昇させてＫ０クラッチ３４を速やかに完全係合させる。また、ステップＲ８では、モータジェネレータＭＧのトルクを回生側へ比較的大きな変化率で所定値まで増大させてバッテリー４４を充電するとともに、直噴エンジン１２については所定のエンジン回転速度ＮＥを維持するように電子スロットル弁４５等を制御する。Ｃ１クラッチ１８を完全係合させたまま直噴エンジン１２を着火始動する登坂路でのクリープモード切換制御では、エンジン始動後に目標クリープトルクに応じた係合トルクでクラッチＣ１を係合させることによりクリープトルクを制限する。これにより、ＭＧクリープモードから充電クリープモードへの切換が終了する。

ここで、本実施例のハイブリッド車両１０においては、ＭＧクリープモード時のモータジェネレータＭＧの回転速度ＮＭＧに比較して充電クリープモード時の直噴エンジン１２の回転速度ＮＥが高回転であるため、ＭＧクリープモードではモータジェネレータＭＧを比較的低回転（実施例では３００ｒｐｍ程度）で作動させることにより、効率良く所定の目標クリープトルクを発生させて燃費を向上させることができる。また、充電クリープモードでは、直噴エンジン１２を比較的高回転（実施例では１０００ｒｐｍ程度）で作動させることにより、ＮＶ性能や充電効率の悪化、エンジンストールを抑制しつつ所定の目標クリープトルクを発生させるとともにバッテリー４４を充電することができる。

一方、ＭＧクリープモードから充電クリープモードへ移行する際には、ＭＧクリープモード中に直噴エンジン１２を着火始動し、その直噴エンジン１２の回転速度ＮＥがモータジェネレータＭＧの回転速度ＮＭＧを超えてからＫ０クラッチ３４を接続制御することにより、モータジェネレータＭＧの回転速度ＮＭＧを引き上げて直噴エンジン１２とモータジェネレータＭＧとを直結するため、クランキング始動に比べて蓄電残量ＳＯＣの悪化やバッテリー４４の劣化が抑制されるとともに、クリープトルクの変動を抑制しつつクリープモード切換を行うことができる。すなわち、直噴エンジン１２の着火始動初期には、サージタンク圧が大気圧でトルクが大きくなるが、モータジェネレータＭＧの回転速度ＮＭＧを超えてからＫ０クラッチ３４を接続するため、その着火始動初期の大きなトルクでクリープトルクが変動することが抑制される。

また、トルクコンバータ１４およびＣ１クラッチ１８を介してクリープトルクが伝達されるようになっており、路面勾配ｈｃが所定値以下の平坦路等では、そのＣ１トルクが、ＭＧクリープモードから充電クリープモードへ移行する際にＫ０クラッチ３４が接続制御されるのに先立って目標クリープトルクに応じて低下させられるため、そのＣ１トルクに応じてＣ１クラッチ１８がスリップさせられることによりクリープトルクが制限され、クリープモード切換時のクリープトルクの変動が抑制される。特に、Ｃ１クラッチ１８のスリップでクリープトルクが制限されるため、Ｋ０トルクを上昇させるとともにＭＧトルクを低下させるトルクすり替え制御の自由度が高く、それ等の変化率などをそれぞれ独立に定めたり、比較的短時間ですり替えたりすることができる。

また、路面勾配ｈｃが所定値以上の登坂路では、ＭＧクリープモードから充電クリープモードへ移行するためにＫ０クラッチ３４を接続制御する際に、Ｃ１クラッチ１８を完全係合状態に維持したまま、予め定められた目標クリープトルクを維持するようにそのＫ０トルクを上昇させつつＭＧトルクを低下させるトルクすり替え制御が行われるため、クリープモード切換時のクリープトルクの変動が抑制される。その場合に、Ｃ１クラッチ１８を接続状態に維持したままトルクすり替え制御が行われるため、ブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替えられて発進する際に、モータジェネレータＭＧや直噴エンジン１２の出力増大に応じて駆動力が速やかに高められ、車両のずり下がりが抑制される。

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、これ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１２：直噴エンジン１４：トルクコンバータ（流体式伝動装置）１８：Ｃ１クラッチ（断接装置）３４：Ｋ０クラッチ（エンジン断接クラッチ）４４：バッテリー７０：電子制御装置８０：クリープ制御手段８８：トルクすり替え手段ＭＧ：モータジェネレータＮＥ：エンジン回転速度ＮＭＧ：ＭＧ回転速度

Claims

動力伝達経路に配設され、電動モータおよび発電機として用いることができるモータジェネレータと、
ピストンが膨張行程で停止している何れかの気筒内に燃料を噴射するとともに点火して始動する着火始動が可能な直噴エンジンと、
該直噴エンジンを前記モータジェネレータに対して直結、遮断する摩擦係合式のエンジン断接クラッチと、
を備えるハイブリッド車両において、
前記エンジン断接クラッチを遮断して前記直噴エンジンを停止させた状態で、前記モータジェネレータを電動モータとして用いて予め定められた第１回転速度で回転駆動することによりクリープトルクを発生させるＭＧクリープモードと、
前記エンジン断接クラッチを接続した状態で、前記直噴エンジンを前記第１回転速度よりも高回転の予め定められた第２回転速度で作動させることにより、クリープトルクを発生させるとともに前記モータジェネレータを発電機として用いてバッテリーを充電する充電クリープモードと、
を有し、且つ、
前記ＭＧクリープモードから前記充電クリープモードへ移行する際には、該ＭＧクリープモード中に前記直噴エンジンを着火始動し、該直噴エンジンの回転速度が前記モータジェネレータの回転速度を超えてから前記エンジン断接クラッチを接続制御することにより、該モータジェネレータの回転速度を引き上げて該直噴エンジンと該モータジェネレータとを直結する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記モータジェネレータと駆動輪との間に流体式伝動装置が設けられるとともに、該流体式伝動装置と該駆動輪との間に摩擦係合式の断接装置が設けられており、該流体式伝動装置および該断接装置を介してクリープトルクが伝達される一方、
前記断接装置の係合トルクは、前記ＭＧクリープモードから前記充電クリープモードへ移行する際に前記エンジン断接クラッチが接続制御されるのに先立って、予め定められた目標クリープトルクに応じて低下させられる
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記ＭＧクリープモードから前記充電クリープモードへ移行するために前記エンジン断接クラッチを接続制御する際には、予め定められた目標クリープトルクを維持するように該エンジン断接クラッチの係合トルクを上昇させつつ前記モータジェネレータのトルクを低下させる
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。