JP5761365B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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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。
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。
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 (3)
- 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。
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