JP5772979B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、エンジン及び電動機と、そのエンジンと電動機との間の動力伝達経路を断接する断接クラッチと、電動機と駆動輪との間に自動変速機とを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
エンジンと、走行用の動力及びそのエンジンの始動に必要な動力を出力可能な電動機と、そのエンジンとその電動機との間の動力伝達経路を断接する断接クラッチとを備えるハイブリッド車両が良く知られている。例えば、特許文献1に記載されたハイブリッド車両がそれである。一般的に、このようなハイブリッド車両では、電動機によってエンジンを回転駆動することによりエンジンを始動することができる。例えば、特許文献1には、電動機のみを走行用駆動力源として走行するモータ走行(EV走行)中に電動機によりエンジンを始動する際、駆動トルク分に対して断接クラッチのトルク容量分だけ(すなわちエンジンを回転駆動するトルクとして断接クラッチを介してエンジン側へ流れる電動機トルク分だけ)電動機トルクを増大することで、走行中の駆動トルクの一時的な不足やそれに起因するショックを防止する技術が提案されている。
ところで、エンジン始動時にはエンジンの回転駆動に必要なトルク分だけ断接クラッチのトルク容量を増大させ、そのトルク容量分だけ電動機トルクを増大することが、エンジン始動時の消費エネルギを低減するという観点では望ましい。この断接クラッチのトルク容量の実際値は、例えば断接クラッチの係合圧指令値から推定することになるが、制御の精度上、そのトルク容量の実際値と推定値との間には多少のずれが生じる可能性がある。その為、例えば断接クラッチのトルク容量の推定値(或いは断接クラッチの係合圧指令値)に基づいて電動機トルクの増大分を設定する場合、そのトルク容量の実際値と電動機トルクの増大分との間にも同様のずれが生じる可能性がある。一方で、特許文献1に記載の車両のように、電動機の後段側に更に変速機(例えばワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段を含む複数のギヤ段が択一的に形成される遊星歯車式多段変速機等の自動変速機)を備える車両も良く知られている。このような自動変速機を備える車両において、ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段でのエンジン始動時に上述したずれが生じて断接クラッチのトルク容量の実際値よりも電動機トルクの増大分が小さくされると、駆動トルクが落ち込むことに加え、ワンウェイクラッチが外れその後に再係合するという現象が発生する可能性がある。そうすると、ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段でのエンジン始動時には、ワンウェイクラッチを係合要素としないギヤ段でのエンジン始動時と比較して、ワンウェイクラッチの同期ショックが発生することでエンジン始動に伴うショックが増大し易い可能性がある。尚、上述したような課題は未公知であり、上述したずれ分を見込んで電動機トルクの増大分を更に大きくすることによる消費エネルギの増大を抑制しつつエンジン始動に伴うショックを抑制することについて未だ提案されていない。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エンジン始動に際して、燃費悪化の抑制とショックの抑制とを両立させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
前記目的を達成する為の第1の発明の要旨とするところは、(a) エンジンと、走行用の動力及びそのエンジンの始動に必要な動力を出力可能な電動機と、そのエンジンとその電動機との間の動力伝達経路を断接する断接クラッチと、その電動機と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成すると共にワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段を含む複数のギヤ段が択一的に形成される自動変速機とを備え、前記断接クラッチを解放した状態で前記電動機のみで走行するモータ走行中にその断接クラッチを係合させて前記エンジンを始動するハイブリッド車両の制御装置であって、(b) 前記エンジンを始動する際のギヤ段が前記ワンウェイクラッチを係合要素とする場合は、そのギヤ段がそのワンウェイクラッチを係合要素としない場合よりも、エンジン始動時の前記電動機の出力の増大分を大きくすることにある。
このようにすれば、何れものギヤ段でエンジン始動時の電動機の出力の増大分を大きくすると電力使用量(消費エネルギ)が多くなり燃費が悪化することに対して、本当に必要なギヤ段のみで(すなわち前記ワンウェイクラッチを係合要素とする為にエンジン始動に伴うショックが増大し易いような前記自動変速機のギヤ段のみで)エンジン始動時の電動機の出力の増大分を大きくすることでそのワンウェイクラッチの解放を抑制乃至防止し、エンジン始動に際して、燃費悪化の抑制とショックの抑制とを両立させることができる。
ここで、第2の発明は、前記第1の発明に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段での走行中は、そのワンウェイクラッチを係合要素としないギヤ段での走行中と比較して、前記モータ走行を実行する領域を小さくすることにある。このようにすれば、前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段でのモータ走行中には、そのワンウェイクラッチを係合要素としないギヤ段でのモータ走行中と比較して、電動機が出力可能な動力のうちで車両駆動に用いることが可能な動力が小さくされる分、エンジン始動に用いることが可能な動力が大きくされる。よって、前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段でのエンジン始動時の電動機の出力の増大分を大きくすることを適切に実行できる。
また、第3の発明は、前記第1の発明又は第2の発明に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段において前記エンジンを始動した際の前記断接クラッチの係合時にそのワンウェイクラッチが解放している場合は、そのギヤ段において次回にそのエンジンを始動する際の前記断接クラッチの係合圧を前回よりも小さくすることにある。このようにすれば、前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段でのエンジン始動時に、断接クラッチのトルク容量の実際値よりも電動機トルクの増大分が大きくされ易くなり、ワンウェイクラッチの同期ショックが発生し難くなる。また、電動機トルクの増大分自体を更に大きくするわけではないので、電力使用量の増大が防止される。
また、第4の発明は、前記第1の発明又は第2の発明に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段において前記エンジンを始動した際の前記断接クラッチの係合時にそのワンウェイクラッチが解放している場合は、そのギヤ段における次回のエンジン始動時の前記電動機の出力の増大分を前回よりも更に大きくすることにある。このようにすれば、前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段でのエンジン始動時に、断接クラッチのトルク容量の実際値よりも電動機トルクの増大分が大きくされ易くなり、ワンウェイクラッチの同期ショックが発生し難くなる。
本発明において、好適には、前記自動変速機は、複数組の遊星歯車装置を備え、係合要素(係合装置)の係合作動により複数のギヤ段(変速段)が択一的に形成される公知の遊星歯車式多段変速機により構成される。この係合装置としては、油圧アクチュエータによって係合させられる多板式、単板式のクラッチやブレーキ、或いはベルト式のブレーキ等の油圧式摩擦係合装置、及び公知のワンウェイクラッチなどが広く用いられる。この油圧式摩擦係合装置を作動させる為の作動油を供給するオイルポンプは、例えば走行用駆動力源により駆動されて作動油を吐出するものでも良いが、走行用駆動力源とは別に配設された専用の電動モータなどで駆動されるものでも良い。
また、好適には、前記エンジンとしては、ガソリンエンジン等の内燃機関が広く用いられる。
また、好適には、前記断接クラッチは、湿式或いは乾式の係合装置が用いられる。
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、本発明が適用されるハイブリッド車両10(以下、車両10という)を構成するエンジン14から駆動輪34までの動力伝達経路の概略構成を説明する図であると共に、走行用駆動力源として機能するエンジン14の出力制御、自動変速機18の変速制御、走行用駆動力源として機能する電動機MGの駆動制御などの為に車両10に設けられた制御系統の要部を説明する図である。
図1において、車両用動力伝達装置12(以下、動力伝達装置12という)は、非回転部材としてのトランスミッションケース20(以下、ケース20という)内において、エンジン14側から順番に、エンジン断接用クラッチK0、電動機MG、トルクコンバータ16、オイルポンプ22、及び自動変速機18等を備えている。また、動力伝達装置12は、自動変速機18の出力回転部材である変速機出力軸24に連結されたプロペラシャフト26、そのプロペラシャフト26に連結された差動歯車装置(ディファレンシャルギヤ)28、その差動歯車装置28に連結された1対の車軸30等を備えている。このように構成された動力伝達装置12は、例えばFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型の車両10に好適に用いられるものである。動力伝達装置12において、エンジン14の動力は、エンジン断接用クラッチK0が係合された場合に、エンジン14とエンジン断接用クラッチK0とを連結するエンジン連結軸32から、エンジン断接用クラッチK0、トルクコンバータ16、自動変速機18、プロペラシャフト26、差動歯車装置28、及び1対の車軸30等を順次介して1対の駆動輪34へ伝達される。
トルクコンバータ16は、ポンプ翼車16aに入力された駆動力(特に区別しない場合には駆動トルクも同義)を変速機入力軸36に連結されたタービン翼車16bから自動変速機18側へ流体を介して伝達する流体式伝動装置である。また、トルクコンバータ16は、ポンプ翼車16aとタービン翼車16bとの間を直結するロックアップクラッチ38を備えている。また、ポンプ翼車16aにはオイルポンプ22が連結されている。このオイルポンプ22は、自動変速機18を変速制御したり、エンジン断接用クラッチK0の係合・解放を制御したりする為の作動油圧をエンジン14(或いは電動機MG)により回転駆動されることにより発生する機械式のオイルポンプである。
電動機MGは、電気エネルギから機械的な駆動力を発生させる発動機としての機能及び機械的なエネルギーから電気エネルギを発生させる発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータである。換言すれば、電動機MGは、動力源であるエンジン14の代替として、或いはそのエンジン14と共に走行用の駆動力を発生させる走行用駆動力源として機能し得る。また、エンジン14により発生させられた駆動力や駆動輪34側から入力される被駆動力(機械的エネルギー)から回生により電気エネルギを発生させ、その電気エネルギをインバータ52を介して蓄電装置54に蓄積する等の作動を行う。電動機MGは、エンジン断接用クラッチK0とトルクコンバータ16との間の動力伝達経路に連結されており(すなわち作動的にポンプ翼車16aに連結されており)、電動機MGとポンプ翼車16aとの間では、相互に動力が伝達される。従って、電動機MGは、エンジン14と同様に、自動変速機18の入力回転部材である変速機入力軸36に動力伝達可能に連結されている。
エンジン断接用クラッチK0は、例えば互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型の油圧式摩擦係合装置であり、オイルポンプ22が発生する油圧を元圧とし動力伝達装置12に設けられた油圧制御回路50によって係合解放制御される。そして、その係合解放制御においてはエンジン断接用クラッチK0のトルク容量が、油圧制御回路50内のリニヤソレノイドバルブ等の調圧により例えば連続的に変化させられる。エンジン断接用クラッチK0は、それの解放状態において相対回転可能な1対のクラッチ回転部材(クラッチハブ及びクラッチドラム)を備えており、そのクラッチ回転部材の一方(クラッチハブ)はエンジン連結軸32に相対回転不能に連結されている一方で、そのクラッチ回転部材の他方(クラッチドラム)はトルクコンバータ16のポンプ翼車16aに相対回転不能に連結されている。このような構成から、エンジン断接用クラッチK0は、係合状態では、エンジン連結軸32を介してポンプ翼車16aをエンジン14と一体的に回転させる。すなわち、エンジン断接用クラッチK0の係合状態では、エンジン14からの駆動力がポンプ翼車16aに入力される。一方で、エンジン断接用クラッチK0の解放状態では、ポンプ翼車16aとエンジン14との間の動力伝達が遮断される。また、前述したように、電動機MGは作動的にポンプ翼車16aに連結されているので、エンジン断接用クラッチK0は、エンジン14とトルクコンバータ16との間の動力伝達経路を断接するクラッチとして機能することはもちろんであるが、エンジン14と電動機MGとの間の動力伝達経路を断接する断接クラッチとしても機能する。
自動変速機18は、エンジン断接用クラッチK0を介することなく電動機MGに動力伝達可能に連結されて、電動機MGと駆動輪34との間の動力伝達経路の一部を構成し、走行用駆動力源(エンジン14及び電動機MG)からの動力を駆動輪34側へ伝達する。具体的には、自動変速機18は、図2に示すように、第1遊星歯車装置19a、第2遊星歯車装置19b、及び複数の係合要素(係合装置)を備えた公知の遊星歯車式多段変速機である。上記複数の係合装置は、公知の油圧式摩擦係合装置C1,C2,C3(特に区別しない場合はクラッチCと称す)、油圧式摩擦係合装置B1,B2(特に区別しない場合はブレーキBと称す)、及びワンウェイクラッチOWCである。そして、この自動変速機18においては、例えば予め定められて記憶されたアップシフト線及びダウンシフト線を有する公知の関係(変速線図、変速マップ)から判断されたギヤ段が得られるように、図3に示す所定の係合作動表に従って各油圧式摩擦係合装置が油圧制御回路50からの作動油でそれぞれ係合又は解放される。これにより、自動変速機18では、運転者のアクセル操作や車速V等に応じて自動変速機18のギヤ比γ(=変速機入力回転速度Nin/変速機出力回転速度Nout)がそれぞれ異なる複数のギヤ段(変速段)が択一的に成立させられる。図3において、「○」は係合状態を、空欄は解放状態をそれぞれ示している。図3に示すように、第1速ギヤ段(1st)は、第1クラッチC1及びワンウェイクラッチOWCにより成立させられるギヤ段であり、少なくともワンウェイクラッチOWCを係合装置として形成されるギヤ段(以下、OWCギヤ段と称す)である。また、第2速ギヤ段(2nd)乃至第4速ギヤ段(4th)は、そのOWCギヤ段とは別のギヤ段であって、ワンウェイクラッチOWCを係合装置としないで形成されるギヤ段(以下、非OWCギヤ段と称す)である。このように、自動変速機18では、OWCギヤ段を含む複数のギヤ段が択一的に形成される自動変速機である。
尚、エンジン断接用クラッチK0、クラッチC、ブレーキB等のトルク容量は、例えば油圧式摩擦係合装置の摩擦材の摩擦係数や摩擦板を押圧する係合油圧によって決まるものであり、係合装置が動力伝達することが可能な伝達トルクに相当する。例えば、エンジン断接用クラッチK0のトルク容量は、エンジン断接用クラッチK0が動力伝達することが可能なK0伝達トルクTkに相当する。また、摩擦材の摩擦係数は、一定の値ではなく作動油温や係合装置自身の差回転速度で変化するものである。その為、係合油圧の立ち上がりに対して、摩擦係数の立ち上がりが遅れる場合があるなど、係合装置のトルク容量と係合油圧とは必ずしも1対1に対応するものではないが、本実施例では、便宜上、係合装置のトルク容量と係合油圧とを同義に取り扱うこともある。
図1に戻り、車両10には、例えばハイブリッド駆動制御などに関連する車両10の制御装置を含む電子制御装置80が備えられている。電子制御装置80は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両10の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置80は、エンジン14の出力制御、電動機MGの回生制御を含む電動機MGの駆動制御、自動変速機18の変速制御、エンジン断接用クラッチK0のトルク容量制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用や電動機制御用や油圧制御用等に分けて構成される。また、電子制御装置80には、各種センサ(例えばエンジン回転速度センサ56、タービン回転速度センサ58、出力軸回転速度センサ60、電動機回転速度センサ62、アクセル開度センサ64、バッテリセンサ66など)により検出された各種信号(例えばエンジン14の回転速度であるエンジン回転速度Ne、タービン回転速度Ntすなわち変速機入力軸36の回転速度である変速機入力回転速度Nin、車速Vに対応する変速機出力軸24の回転速度である変速機出力回転速度Nout、電動機MGの回転速度である電動機回転速度Nm、運転者による車両10に対する駆動要求量に対応するアクセル開度Acc、蓄電装置54のバッテリ温度THbatやバッテリ入出力電流(バッテリ充放電電流)Ibatやバッテリ電圧Vbatなど)が、それぞれ供給される。また、電子制御装置80からは、例えばエンジン14の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号Se、電動機MGの作動を制御する為の電動機制御指令信号Sm、エンジン断接用クラッチK0や自動変速機18のクラッチC及びブレーキBの油圧アクチュエータを制御する為に油圧制御回路50に含まれる電磁弁(ソレノイドバルブ)等を作動させる為の油圧指令信号Spなどが、スロットルアクチュエータや燃料供給装置等のエンジン制御装置、インバータ52、油圧制御回路50などへそれぞれ出力される。尚、電子制御装置80は、例えば上記バッテリ温度THbat、バッテリ充放電電流Ibat、及びバッテリ電圧Vbatなどに基づいて蓄電装置54の充電状態(充電容量)SOCを逐次算出する。
図4は、電子制御装置80による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図4において、変速制御手段すなわち変速制御部82は、例えば車速Vとアクセル開度Acc(或いは変速機出力トルクTout等)とを変数として予め記憶された変速マップから実際の車速V及びアクセル開度Acc等の車両状態に基づいて、自動変速機18の変速を実行すべきか否かを判断しすなわち自動変速機18の変速すべきギヤ段を判断し、その判断したギヤ段が得られるように自動変速機18の自動変速制御を実行する。
ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部84は、エンジン14の駆動を制御するエンジン駆動制御部としての機能と、インバータ52を介して電動機MGによる駆動力源又は発電機としての作動を制御する電動機作動制御部としての機能を含んでおり、それら制御機能によりエンジン14及び電動機MGによるハイブリッド駆動制御等を実行する。例えば、ハイブリッド制御部84は、アクセル開度Accや車速Vに基づいて車両10に対する駆動要求量(すなわちドライバ要求量)としての要求駆動トルクTouttgtを算出し、伝達損失、補機負荷、自動変速機18のギヤ段、蓄電装置54の充電容量SOC等を考慮して、その要求駆動トルクTouttgtが得られる走行用駆動力源(エンジン14及び電動機MG)の出力トルクとなるようにその走行用駆動力源を制御する。尚、前記駆動要求量としては、駆動輪34における要求駆動トルクTouttgtの他に、駆動輪34における要求駆動力、駆動輪34における要求駆動パワー、変速機出力軸24における要求変速機出力トルク、及び変速機入力軸36における要求変速機入力トルク、走行用駆動力源(エンジン14及び電動機MG)の目標トルク等を用いることもできる。また、駆動要求量として、単にアクセル開度Accやスロットル弁開度や吸入空気量等を用いることもできる。
より具体的には、ハイブリッド制御部84は、前記駆動要求量が電動機MGの出力(特に区別しない場合には力やトルク等も同義)のみで賄える範囲の場合例えば上記要求駆動トルクTouttgtが電動機MGの出力トルク(電動機トルク)Tmのみで賄える範囲の場合、車速Vがモータ走行を実行可能な上限の車速として予め定められたEV上限車速以下である場合、及び充電容量SOCがモータ走行を実行可能な下限の充電容量として予め定められたEV許可容量以上である場合には、走行モードをモータ走行モード(以下、EVモード)とし、電動機MGのみを走行用の駆動力源として走行するモータ走行(EV走行)を行う。一方で、ハイブリッド制御部84は、前記駆動要求量がエンジン14の出力を用いないと賄えない範囲の場合例えば上記要求駆動トルクTouttgtが少なくともエンジン14の出力トルク(エンジントルク)Teを用いないと賄えない範囲の場合、車速Vが上記EV上限車速を超えている場合、或いは充電容量SOCが上記EV許可容量未満である場合には、走行モードをエンジン走行モードすなわちハイブリッド走行モード(以下、EHVモード)とし、少なくともエンジン14を走行用の駆動力源として走行するエンジン走行すなわちハイブリッド走行(EHV走行)を行う。
図5は、車速Vとアクセル開度Accとを変数とする二次元座標内において予め定められて記憶されたモータ走行領域(EV領域)とエンジン走行領域(EHV領域)とを領域分けするEV−EHV切替え線(実線或いは二点鎖線)を有する関係(EV/EHV領域マップ)を示す図である。ハイブリッド制御部84は、例えば車両状態がEV領域にあって且つ充電容量SOCがEV許可容量以上である場合にはEV走行を実行する一方で、車両状態がEHV領域にあるか或いは充電容量SOCがEV許可容量未満である場合にはEHV走行を実行する。尚、この図5のEV/EHV領域マップにおけるEV−EHV切替え線は、便宜上線で表しているが、制御の上では、車両状態(例えば車速V及びアクセル開度Acc)で表される点の連なりでもある。また、このEV−EHV切替え線は、ヒステリシスを有するように、EV領域からEHV領域に遷移する時のEV→EHV切替え線及びEHV領域からEV領域に遷移する時のEHV→EV切替え線を有することが望ましい。図5の実線及び二点鎖線は、何れもEV→EHV切替え線として例示している。
ハイブリッド制御部84は、EV走行を行う場合には、エンジン断接用クラッチK0を解放させてエンジン14とトルクコンバータ16との間の動力伝達経路を遮断すると共に、電動機MGにEV走行に必要な電動機トルクTmを出力させる。一方で、ハイブリッド制御部84は、EHV走行を行う場合には、エンジン断接用クラッチK0を係合させてエンジン14とトルクコンバータ16との間の動力伝達経路を接続すると共に、エンジン14にEHV走行に必要なエンジントルクTeを出力させつつ必要に応じて電動機MGにアシストトルクを出力させる。
また、ハイブリッド制御部84は、EV走行中に、例えば車両状態がEV領域からEHV領域へと遷移したか或いは充電容量SOCがEV許可容量未満となった場合には、走行モードをEVモードからEHVモードへ切り換えると共にエンジン14の始動開始を判断し、エンジン14を始動させてEHV走行を行う。ハイブリッド制御部84によるエンジン14の始動方法としては、例えばエンジン断接用クラッチK0を係合に向けて制御しつつ(見方を換えれば電動機MGによりエンジン14を回転駆動しつつ)エンジン始動する。
上記エンジン14の始動方法では、エンジン始動に必要なトルクであるエンジン始動トルクTmsが必要となる。このエンジン始動トルクTmsとしては、例えばエンジン14のフリクショントルク(ポンピングロスに相当するコンプレッショントルク+摺動抵抗に相当するメカニカルフリクショントルク)とエンジンイナーシャとの合計トルクに対応するトルクが速やかなエンジン始動に必要となる。また、加速応答性を向上する為に、断接用クラッチK0の係合後のエンジントルクTeの目標値やエンジン回転速度Neの目標値が駆動要求量に応じて大きくなる程、大きなエンジン始動トルクTmsとしても良い。また、エンジン始動トルクTmsは、断接用クラッチK0を介してエンジン14側へ流れる分の電動機トルクTmに相当する。
従って、ハイブリッド制御部84は、エンジン14の始動開始を判断すると、必要とされるエンジン始動トルクTmsをエンジン14側へ伝達する為のK0伝達トルクTkが得られるように、エンジン断接用クラッチK0の係合油圧(K0クラッチ圧)の指令値(K0クラッチ圧指令値)を出力して、エンジン回転速度Neを引き上げる。そして、ハイブリッド制御部84は、エンジン回転速度Neが完爆可能な所定回転速度まで引き上げられたと判断すると、エンジン点火や燃料供給などを開始してエンジン14を始動する。更に、ハイブリッド制御部84は、エンジン始動後、エンジン14の自立運転でエンジン回転速度Neが電動機回転速度Nmまで上昇して同期したと判断すると、エンジントルクTeを駆動輪34側へ適切に伝達する為のK0伝達トルクTkが得られるように(例えばエンジン断接用クラッチK0を完全係合する為の最終的なK0伝達トルクTkが得られるように)、K0クラッチ圧指令値(例えばK0クラッチ圧の最大値に対応する最大K0クラッチ圧指令値)を出力する。
ハイブリッド制御部84は、エンジン14の始動時(エンジン始動時)には、K0クラッチ圧指令値とK0伝達トルクTkとの予め定められた所定の関係からそのときのK0クラッチ圧指令値に基づいてK0伝達トルクTkの推定値(推定K0伝達トルクTkes)を算出する。そして、ハイブリッド制御部84は、エンジン始動時には、要求駆動トルクTouttgtに対応する電動機トルクTmすなわち駆動輪34側へ流れる分の電動機トルクTm(以下、EV力行トルクと称す)が維持されるように、上記推定K0伝達トルクTkesに相当する大きさの電動機トルクTmを増大する指令をインバータ52へ出力する。これにより、例えば要求駆動トルクTouttgtを満たす為に必要なEV力行トルクに加えて、エンジン始動トルクTmsとして必要な電動機トルクTmがエンジン始動時の電動機トルクTmの増大分(以下、MGトルク補償量と称す)として出力される。
ここで、エンジン始動時の電力使用量を抑制するという観点では、推定K0伝達トルクTkes分だけのMGトルク補償量とすることが望ましい。ところで、K0伝達トルクTkの実際値(実K0伝達トルクTk)と推定K0伝達トルクTkesとの間には多少のずれが生じる可能性がある。その為、エンジン始動時に、実K0伝達トルクTkよりもMGトルク補償量が小さくなる可能性がある。そうすると、非OWCギヤ段でのエンジン始動時であるならば、駆動トルクToutが落ち込むことによるショックが生じる可能性がある。一方で、OWCギヤ段でのエンジン始動時であるならば、駆動トルクToutが落ち込むことによるショックに加え、実質的に車両10が被駆動状態とされることでエンジン始動中にワンウェイクラッチOWCが解放され、エンジン断接用クラッチK0の係合後のエンジントルクTeの立ち上がり時にワンウェイクラッチOWCが再係合して同期ショックが発生する可能性がある。
そこで、本実施例の電子制御装置80は、燃費悪化の抑制とショックの抑制とを両立させる為に、EV走行中にエンジン14を始動する際の自動変速機18のギヤ段がOWCギヤ段である場合は、非OWCギヤ段である場合と比較して、エンジン始動時のMGトルク補償量を大きくする。つまり、非OWCギヤ段でのエンジン始動時におけるMGトルク補償量は、推定K0伝達トルクTkesに相当する大きさ分だけの基本MGトルク補償量BASEとされる。一方で、OWCギヤ段でのエンジン始動時におけるMGトルク補償量は、推定K0伝達トルクTkesに相当する大きさの基本MGトルク補償量BASEにMGトルク補償量UP(=α)を加えた分のMGトルク補償量とされる。このMGトルク補償量UPは、例えばOWCギヤ段でのエンジン始動時に実K0伝達トルクTkと推定K0伝達トルクTkesとの間にずれが生じたとしても、実K0伝達トルクTkよりもMGトルク補償量が確実に大きくされてエンジン始動中にワンウェイクラッチOWCが解放されない為の予め求められて記憶された加算トルクαである。
本実施例のエンジン14の始動方法では、エンジン始動トルクTmsが必要となる為、エンジン始動に備えて、そのエンジン始動トルクTms分の余力を残した状態でEV走行を実行することが望ましい。つまり、EV走行中においては、電動機MGが出力可能なその時点での最大電動機トルクTmmaxからエンジン始動トルクTms分を差し引いたトルク以下にて対応できる領域をEV領域とすることが望ましい。その為、OWCギヤ段では、エンジン始動に備えて、エンジン始動トルクTmsにMGトルク補償量UPを加えたトルク分の余力を残した状態でEV走行を実行することが望ましい。そこで、本実施例の電子制御装置80は、OWCギヤ段での走行中は、非OWCギヤ段での走行中と比較して、前記EV領域を小さくする。例えば、図5の実線は非OWCギヤ段でのEV走行中に設定されるEV→EHV切替え線であり、図5の二点鎖線はOWCギヤ段でのEV走行中に設定されるEV→EHV切替え線である。図5において、二点鎖線に示すEV→EHV切替え線では、実線に示すEV→EHV切替え線と比較して、EV領域が小さくされている。電子制御装置80は、非OWCギヤ段でのEV走行中には例えば図5の実線に示すようなEV→EHV切替え線を設定する一方で、OWCギヤ段でのEV走行中には例えば図5の二点鎖線に示すようなEV→EHV切替え線を設定することで、OWCギヤ段での走行中は、非OWCギヤ段での走行中と比較して、EV領域を小さくする。尚、EV領域を変更するというのは、EV−EHV切替え線を変更することであり、同車速Vで考えた場合、アクセル開度Accに対するエンジン始動を判断する為のエンジン始動閾値(特にEV→EHV切替え線に対応)を変更することである。
上述したように、本実施例の電子制御装置80は、エンジン始動中にワンウェイクラッチOWCが解放されない為に、OWCギヤ段でのエンジン始動時には、基本MGトルク補償量BASEにMGトルク補償量UPを加えたMGトルク補償量を設定した。しかしながら、このように設定しても、必ずしもエンジン始動中にワンウェイクラッチOWCの係合が維持されるとは限らない。このように設定してもエンジン始動中にワンウェイクラッチOWCが解放されるときは、MGトルク補償量よりも実K0伝達トルクTkが大きくされている為であり、MGトルク補償量UP自体を更に大きくしたり、或いはK0クラッチ圧指令値を下げることにより推定K0伝達トルクTkesを下げてMGトルク補償量におけるMGトルク補償量UPの割合を大きくしたり(すなわち実K0伝達トルクTkを下げてMGトルク補償量UPの影響度を大きくしたり)することが考えられる。MGトルク補償量UP自体を更に大きくすることは、電力使用量の更なる増大を招くので、K0クラッチ圧指令値を下げることの方が燃費向上には有利である。そこで、本実施例の電子制御装置80は、OWCギヤ段においてエンジン14を始動した際のエンジン断接用クラッチK0の係合時にワンウェイクラッチOWCが解放している場合は、OWCギヤ段において次回にエンジン14を始動する際のK0クラッチ圧(すなわちK0クラッチ圧指令値)を前回よりも小さくする。
より具体的には、図4に戻り、OWCギヤ段判定手段すなわちOWCギヤ段判定部86は、EV走行中における自動変速機18のギヤ段が、ワンウェイクラッチOWCを反力要素とするものであるか否か(すなわちOWCギヤ段であるか否か)を判定する。
ハイブリッド制御部84は、OWCギヤ段判定部86によりEV走行中における自動変速機18のギヤ段がOWCギヤ段でないと判定された場合には(すなわち非OWCギヤ段であると判定された場合には)、EV→EHV切替え線として、EV領域が比較的大きくされた例えば図5の実線に示すようなEV→EHV切替え線を設定すると共に、MGトルク補償量として、基本MGトルク補償量BASEをそのまま設定する。一方で、ハイブリッド制御部84は、OWCギヤ段判定部86によりEV走行中における自動変速機18のギヤ段がOWCギヤ段であると判定された場合には、EV→EHV切替え線として、EV領域が比較的小さくされた例えば図5の二点鎖線に示すようなEV→EHV切替え線を設定すると共に、MGトルク補償量として、基本MGトルク補償量BASEにMGトルク補償量UPを加えたMGトルク補償量を設定する。
ハイブリッド制御部84は、OWCギヤ段判定部86によりEV走行中における自動変速機18のギヤ段が非OWCギヤ段であると判定されているときに、エンジン14の始動開始を判断した場合には、EV力行トルクに基本MGトルク補償量BASEを加算した大きさの電動機トルクTmを出力する指令をインバータ52へ出力する。一方で、ハイブリッド制御部84は、OWCギヤ段判定部86によりEV走行中における自動変速機18のギヤ段がOWCギヤ段であると判定されているときに、エンジン14の始動開始を判断した場合には、EV力行トルクに基本MGトルク補償量BASE及びMGトルク補償量UPを加算した大きさの電動機トルクTmを出力する指令をインバータ52へ出力する。
OWC解放判定手段すなわちOWC解放判定部88は、OWCギヤ段判定部86によりEV走行中における自動変速機18のギヤ段がOWCギヤ段であると判定された場合には、ハイブリッド制御部84によりエンジン14が始動された際のエンジン断接用クラッチK0の係合時にワンウェイクラッチOWCが解放しているか否かを判定する。OWC解放判定部88は、ワンウェイクラッチOWCが解放しているか否かを、例えばワンウェイクラッチOWCが係合していると見た時のタービン回転速度Ntの計算値(=変速機出力回転速度Nout×OWCギヤ段における自動変速機18のギヤ比γowc)に対してタービン回転速度Nt(変速機入力回転速度Nin)の実際値が予め求められた解放判定値以上低下しているか否かに基づいて判定する。上記エンジン断接用クラッチK0の係合時とは、例えばハイブリッド制御部84によるエンジン14の始動開始後に、電子制御装置80によりエンジン回転速度Neと電動機回転速度Nmとが同期したと判定されて、ハイブリッド制御部84により前記最大K0クラッチ圧指令値が出力された時点である。或いは、上記エンジン断接用クラッチK0の係合時とは、電子制御装置80によりエンジン回転速度Neと電動機回転速度Nmとが同期したと判定された時点でも良い。電子制御装置80は、エンジン回転速度Neと電動機回転速度Nmとが同期したか否かを、例えばエンジン回転速度Neと電動機回転速度Nmとの差回転速度が予め求められた同期判定値以内となったか否かに基づいて判定する。
学習制御手段すなわち学習制御部90は、エンジン14が始動された際のエンジン断接用クラッチK0の係合時にOWC解放判定部88によりワンウェイクラッチOWCが解放していると判定された場合には、OWCギヤ段においてハイブリッド制御部84がエンジン14を始動する際にK0クラッチ圧指令値から差し引く為に用いた今回の低下量を予め求められて記憶された一定値分だけ下げて、その低下量を更新する。この低下量は、例えばEEPROM等の電気的に書き込み・消去のできるメモリに初期値を零として予め記憶されており、エンジン始動を実行することができるK0クラッチ圧指令値として予め求められた最低限のK0クラッチ圧指令値を確保できることを条件として、ワンウェイクラッチOWCが解放していると判定される毎に一定値分だけ下げられて更新される。これにより、ハイブリッド制御部84は、OWCギヤ段において次回にエンジン14を始動する際には、前回よりも一定値分だけ小さくされたK0クラッチ圧指令値の低下量を用いて、K0クラッチ圧指令値を設定する。
図6は、電子制御装置80の制御作動の要部すなわちエンジン始動に際して燃費悪化の抑制とショックの抑制とを両立させる為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。また、この図6のフローチャートは、例えばEV走行中に実行される。図7は、図6のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートである。
図6において、先ず、OWCギヤ段判定部86に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、例えばEV走行中における自動変速機18のギヤ段がワンウェイクラッチOWCを反力要素とするものであるか否か(すなわちOWCギヤ段であるか否か)が判定される。このS10の判断が否定される場合はハイブリッド制御部84に対応するS20において、EV領域が比較的大きくされた例えば図5の実線に示すようなEV→EHV切替え線が設定される。次いで、ハイブリッド制御部84に対応するS30において、基本MGトルク補償量BASEがMGトルク補償量としてそのまま設定される。次いで、ハイブリッド制御部84に対応するS40において、例えば車両状態がEV領域からEHV領域へと遷移したか或いは充電容量SOCがEV許可容量未満となったか否かに基づいて、エンジン14の始動開始が判断される。このS40の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが肯定される場合はハイブリッド制御部84に対応するS50において、エンジン始動の為にK0クラッチ圧指令値が油圧制御回路50へ出力されると共に、EV力行トルクに基本MGトルク補償量BASEを加算した大きさの電動機トルクTmを出力する指令がインバータ52へ出力される。一方で、上記S10の判断が肯定される場合はハイブリッド制御部84に対応するS60において、EV領域が比較的小さくされた例えば図5の二点鎖線に示すようなEV→EHV切替え線が設定される(図7のt1時点以前)。次いで、ハイブリッド制御部84に対応するS70において、基本MGトルク補償量BASEにMGトルク補償量UP(=α)を加えたMGトルク補償量が設定される。次いで、ハイブリッド制御部84に対応するS80において、例えば車両状態がEV領域からEHV領域へと遷移したか或いは充電容量SOCがEV許可容量未満となったか否かに基づいて、エンジン14の始動開始が判断される。このS80の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが肯定される場合はハイブリッド制御部84に対応するS90において、エンジン始動の為にK0クラッチ圧指令値が油圧制御回路50へ出力されると共に、EV力行トルクに基本MGトルク補償量BASE及びMGトルク補償量UPを加算した大きさの電動機トルクTmを出力する指令がインバータ52へ出力される(図7のt1時点乃至t2時点)。次いで、OWC解放判定部88に対応するS100において、例えばエンジン断接用クラッチK0の係合時にワンウェイクラッチOWCが解放しているか否かが判定される(図7のt2時点)。このS100の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが肯定される場合は学習制御部90に対応するS110及びS120において、メモリに記憶された学習値であって、OWCギヤ段におけるエンジン始動の際にK0クラッチ圧指令値から差し引く為の低下量が所定の一定値分だけ下げられると共に、その学習値(低下量)が更新される。この低下量は、OWCギヤ段における次回のエンジン始動の際に用いられる。
図7のタイムチャートは、例えばOWCギヤ段でのEV走行中に、充電容量SOCが低下したことによってエンジン14が始動される場合の一例を示したものである。図7において、破線に示す従来例では、エンジン始動時に、基本MGトルク補償量BASEだけのMGトルク補償量をEV力行トルクに上乗せした電動機トルクTmが出力される。その為、実K0伝達トルクTkと推定K0伝達トルクTkesとの間のずれが比較的大きい場合には、破線に示すように、エンジン始動に際してワンウェイクラッチOWCが解放されてしまい、エンジン断接用クラッチK0の係合後にワンウェイクラッチOWCが再係合して同期ショックが生じる可能性がある。これに対して、実線に示す本実施例では、エンジン始動時に、基本MGトルク補償量BASEにMGトルク補償量UP(=α)が加えられたMGトルク補償量をEV力行トルクに上乗せした電動機トルクTmが出力される。これにより、実K0伝達トルクTkと推定K0伝達トルクTkesとの間のずれが比較的大きい場合であっても、実線に示すように、エンジン始動に際してワンウェイクラッチOWCの係合が維持されており、エンジン断接用クラッチK0の係合後においてワンウェイクラッチOWCの同期ショックが回避される。尚、図7における二点鎖線は、蓄電装置54への充電要求が為されたことにより、電動機MGによる回生(発電)が実行されている場合の一例である。
上述のように、本実施例によれば、何れものギヤ段でEV走行中におけるエンジン始動時のMGトルク補償量を大きくすると電力使用量が多くなり燃費が悪化することに対して、本当に必要なギヤ段のみで(すなわちエンジン始動に伴うショックが増大し易いようなOWCギヤ段のみで)エンジン始動時のMGトルク補償量を非OWCギヤ段よりも大きくすることでワンウェイクラッチOWCの解放を抑制乃至防止し、エンジン始動に際して、燃費悪化の抑制とショックの抑制とを両立させることができる。
また、本実施例によれば、OWCギヤ段での走行中は、非OWCギヤ段での走行中と比較して、前記EV領域が小さくされる。これにより、OWCギヤ段でのEV走行中には、非OWCギヤ段でのEV走行中と比較して、電動機MGが出力可能な動力のうちで車両駆動に用いることが可能な動力が小さくされる分、エンジン始動に用いることが可能な動力が大きくされる。よって、OWCギヤ段でのエンジン始動時のMGトルク補償量を大きくすることを適切に実行できる。
また、本実施例によれば、OWCギヤ段においてエンジン14を始動した際のエンジン断接用クラッチK0の係合時にワンウェイクラッチOWCが解放している場合は、OWCギヤ段において次回にエンジン14を始動する際のK0クラッチ圧指令値が前回よりも小さくされる。これにより、OWCギヤ段でのエンジン始動時に、実K0伝達トルクTkよりもMGトルク補償量が大きくされ易くなり、ワンウェイクラッチOWCの同期ショックが発生し難くなる。また、MGトルク補償量(特にはMGトルク補償量UP)自体を更に大きくするわけではないので、電力使用量の増大が防止される。
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、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例に替えて、OWCギヤ段においてエンジン14を始動した際のエンジン断接用クラッチK0の係合時にワンウェイクラッチOWCが解放している場合は、OWCギヤ段における次回のエンジン始動時のMGトルク補償量(特にはMGトルク補償量UP)自体を前回よりも更に大きくしても良い。このようにすれば、前述の実施例と比べて燃費の面では不利になる可能性があるものの、OWCギヤ段でのエンジン始動時に、実K0伝達トルクTkよりもMGトルク補償量が大きくされ易くなり、ワンウェイクラッチOWCの同期ショックが発生し難くなるという、一応の効果は得られる。
また、前述の実施例では、図7においてOWCギヤ段でのEV走行中に充電容量SOCが低下したことによってエンジン14が始動される場合を例示して、本発明を説明したが、これに限らない。例えば、OWCギヤ段でのEV走行中にアクセル開度Accが増大したことに伴い車両状態がEV領域からEHV領域へと遷移したことによってエンジン14が始動される場合等でも、本発明は適用され得る。
また、前述の実施例では、図7においてOWCギヤ段でのEV走行中にワンウェイクラッチOWCが係合されている状態にてエンジン14が始動される場合を例示して、本発明を説明したが、これに限らない。例えば、アクセルオフの減速走行中であって非OWCギヤ段からOWCギヤ段への変速中にアクセルオンされたことに伴いエンジン14が始動される場合等でも、本発明は適用され得る。このような場合には、元々ワンウェイクラッチOWCは解放した状態となっており、エンジン14を始動する際にMGトルク補償量UPを加えてMGトルク補償量を大きくすることで、エンジン断接用クラッチK0の係合前にワンウェイクラッチOWCを係合させることができる。よって、エンジン断接用クラッチK0の係合後(すなわちエンジン始動直後)におけるワンウェイクラッチOWCの同期ショックが発生し難くなる。また、この場合には、ワンウェイクラッチOWCが係合されている場合と比較して、ワンウェイクラッチOWCの係合を促進する為に、大きなMGトルク補償量UP(=α)を予め設定しても良い。更に、ワンウェイクラッチOWCの係合を一層促進する為に、ワンウェイクラッチOWCの解放中の解放量(=Nout×γ−Nt)が大きい程、MGトルク補償量UPを大きくしても良い。この際、このMGトルク補償量UPを適切に確保する為に、減速走行中には、ワンウェイクラッチOWCが係合されている場合と比較してEV領域が小さくされる(すなわちEV領域が小さくされる側にEV→EHV切替え線が変更される)と共に、ワンウェイクラッチOWCの解放量が大きい程EV領域が小さくされる。
また、前述の実施例において、トルクコンバータ16にはロックアップクラッチ38が設けられていたが、必ずしも設けられなくても良い。また、流体式伝動装置としてトルクコンバータ16が用いられていたが、トルクコンバータ16は必ずしも設けられなくても良く、またトルクコンバータ16に替えて、トルク増幅作用のない流体継手(フルードカップリング)などの他の流体式伝動装置が用いられても良い。
尚、上述したの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
14:エンジン
18:自動変速機
34:駆動輪
80:電子制御装置(制御装置)
K0:エンジン断接用クラッチ(断接クラッチ)
MG:電動機
OWC:ワンウェイクラッチ
14:エンジン
18:自動変速機
34:駆動輪
80:電子制御装置(制御装置)
K0:エンジン断接用クラッチ(断接クラッチ)
MG:電動機
OWC:ワンウェイクラッチ
Claims (4)
- エンジンと、走行用の動力及び該エンジンの始動に必要な動力を出力可能な電動機と、該エンジンと該電動機との間の動力伝達経路を断接する断接クラッチと、該電動機と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成すると共にワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段を含む複数のギヤ段が択一的に形成される自動変速機とを備え、前記断接クラッチを解放した状態で前記電動機のみで走行するモータ走行中に該断接クラッチを係合させて前記エンジンを始動するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記エンジンを始動する際のギヤ段が前記ワンウェイクラッチを係合要素とする場合は、該ギヤ段が該ワンウェイクラッチを係合要素としない場合よりも、エンジン始動時の前記電動機の出力の増大分を大きくすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段での走行中は、該ワンウェイクラッチを係合要素としないギヤ段での走行中と比較して、前記モータ走行を実行する領域を小さく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の制御装置。
- 前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段において前記エンジンを始動した際の前記断接クラッチの係合時に該ワンウェイクラッチが解放している場合は、該ギヤ段において次回に該エンジンを始動する際の前記断接クラッチの係合圧を前回よりも小さくすることを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記ワンウェイクラッチを係合要素とするギヤ段において前記エンジンを始動した際の前記断接クラッチの係合時に該ワンウェイクラッチが解放している場合は、該ギヤ段における次回のエンジン始動時の前記電動機の出力の増大分を前回よりも更に大きくすることを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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