JP5884894B2 - 車両の制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンと電動機との間の動力伝達経路を断接する第1クラッチと、エンジン及び電動機と駆動輪との間の動力伝達経路を機械的に直結した状態とすることが可能な第2クラッチとを備えた車両の制御装置に関するものである。
エンジンと、電動機と、エンジン及び電動機と駆動輪との間の動力伝達経路を機械的に直結した状態とすることが可能なクラッチ(直結クラッチとも称す)とを備える車両が良く知られている。このような車両では、電動機のみを駆動力源として走行するモータ走行時にエンジンを始動する際、駆動トルクの引き込み(落ち込み)が発生する場合には、電動機をトルクアップすることでその引き込みによるエンジン始動ショックを抑制することが提案されている。例えば、特許文献1に記載された車両がそれである。特許文献1には、エンジンと、電動機と、エンジンと駆動輪との間に設けられたロックアップクラッチ付きのトルクコンバータとを備えた車両の制御装置において、モータ走行からのエンジン始動時に電動機をトルクアップする際、電動機が出力可能な最大トルクとモータ走行中の電動機の発生トルクとの差である余裕トルクに応じてロックアップクラッチをスリップ係合させることで、エンジン始動ショックの緩和を有利にすることが開示されている。具体的には、特許文献1には、モータ走行からのエンジン始動時に電動機をトルクアップする際、電動機の余裕トルク(すなわちトルクアップできる量)が大きい程、ロックアップクラッチのスリップ量を小さくすることが開示されている。つまり、この特許文献1に記載の技術は、電動機の余裕トルクが比較的大きいときはエンジン始動時の引き込みを電動機にて充分に補償できる為にロックアップクラッチのスリップ量を小さくし、その余裕トルクが比較的小さいときはロックアップクラッチのスリップ量を大きくすることでエンジン始動ショックを緩和するものである。
ところで、上述したような車両では、モータ走行時に、エンジンを動力伝達系から切り離す断接クラッチを備えることが提案されている。このような断接クラッチを備える車両において、断接クラッチを係合に向けて制御することでエンジンを始動する場合、この断接クラッチを介してエンジン側へ流れるトルク分(換言すればエンジン始動時の断接クラッチのトルク容量分)が駆動トルクの落ち込み分として表れる。また、エンジンを始動する際に、油温等によって変化するエンジンの状態(例えばエンジンフリクショントルク)やエンジン始動を要求する要因によって異なるエンジン始動時間等に基づいて断接クラッチのトルクの変化態様を決定することも提案されている。電動機のトルクを増加させることにより断接クラッチのトルク分を補償するトルク補償を実行してエンジン始動時の駆動トルクの落ち込みを抑制する為には、断接クラッチのトルクと増加させる電動機のトルク(以下、電動機補償トルクという)とを一致させる必要がある。しかしながら、部品のばらつきや制御のばらつきなどにより実際の断接クラッチのトルク(以下、実断接クラッチトルクという)を正確に推定できない可能性がある。そうすると、実断接クラッチトルクと電動機補償トルクとの立上がりタイミングや絶対値にずれが生じ、電動機によるトルク補償を行っても駆動トルクが変動してエンジン始動ショックが発生する可能性がある。これに対して、エンジンを始動する際、エンジン及び電動機と駆動輪との間に設けられた直結クラッチ(特許文献1のロックアップクラッチに相当)をスリップ係合させることで、実断接クラッチトルクと電動機補償トルクとにずれが生じたとしても、エンジン始動ショックを抑制することが可能である。この場合、上記ずれを見込んで直結クラッチのスリップ量を一律に設定すると、常時、直結クラッチのスリップによる損失が発生する為に燃費が悪化したり、その後の直結クラッチの再係合までに時間を要す為にドライバビリティ(例えば駆動要求量に対する駆動力の応答性;動力性能)が低下する可能性がある。特許文献1に記載された技術は、直結クラッチのスリップ量を一律に設定するものではないが、電動機のトルクアップ量が大きい程、ロックアップクラッチのスリップ量を小さくしており、この特許文献1の技術を採用した場合、実断接クラッチトルクと電動機補償トルクとにずれが生じると、エンジン始動ショックが却って増大する可能性がある。尚、上述したような課題は未公知であり、断接クラッチを解放し且つ直結クラッチを係合した状態でのモータ走行時に断接クラッチを係合に向けて制御するエンジン始動に際して、エンジン始動ショックを抑制しつつ燃費又はドライバビリティを向上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、第1クラッチを解放し且つ第2クラッチを係合した状態でのモータ走行時に第1クラッチを係合に向けて制御することでエンジンを始動する際に、エンジン始動ショックの抑制と燃費又はドライバビリティの向上とを両立させることができる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、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第1クラッチと、そのエンジン及びその電動機と駆動輪との間の動力伝達経路を機械的に直結した状態とすることが可能な第2クラッチとを備え、その第1クラッチを解放し且つその第2クラッチを係合した状態でその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時にその第1クラッチを係合に向けて制御することでそのエンジンを始動する際には、その電動機のトルクを増加させると共にその第2クラッチをスリップ係合させる車両の制御装置であって、(b) 前記エンジンを始動する際に前記モータ走行中の前記電動機のトルクに対して増加させる前記電動機のトルクが大きい場合は小さい場合よりも前記第2クラッチの滑り量を大きくすることにある。
このようにすれば、エンジンを始動する際にモータ走行中の電動機のトルクに対して増加させる電動機のトルク(以下、エンジン始動時の電動機増加トルクという)が大きい場合は、小さい場合よりも電動機増加トルクと第1クラッチトルクとの立上がりタイミングや絶対値に大きなずれが生じ易く、そのずれに起因して発生するエンジン始動ショックも大きくなることに対して、第2クラッチの滑り量(すなわちスリップ量)が大きくされることでエンジン始動ショックの発生が抑制される。一方、電動機増加トルクが比較的小さい場合は、電動機増加トルクと第1クラッチトルクとの立上がりタイミングや絶対値に大きなずれが生じ難く、そのずれが生じたとしても発生するエンジン始動ショックが元々小さくなる為、第2クラッチの滑り量が比較的小さくされることで燃費又はドライバビリティを確保できる。よって、第1クラッチを解放し且つ第2クラッチを係合した状態でのモータ走行時に第1クラッチを係合に向けて制御することでエンジンを始動する際に、エンジン始動ショックの抑制と燃費又はドライバビリティの向上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の発明に記載の車両の制御装置において、前記エンジン及び前記電動機と前記駆動輪との間の動力伝達経路には、流体式伝動装置が設けられており、前記第2クラッチは、前記流体式伝動装置の入力側回転部材と出力側回転部材とを直結することが可能なロックアップクラッチである。このようにすれば、ロックアップクラッチを滑らせても流体式伝動装置により動力伝達が行われる為、エンジン始動時にロックアップクラッチの滑り量を大きくしても駆動力(駆動トルク等も同意)の減少が抑制される。よって、例えばエンジン始動時にロックアップクラッチの滑り量が一律に設定されることと比較して、エンジン始動ショックの抑制と燃費又はドライバビリティの向上とを両立させることが効果的に得られる。
また、第3の発明は、前記第1の発明に記載の車両の制御装置において、前記電動機と前記駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機が設けられており、前記第2クラッチは、前記自動変速機に備えられた係合装置である。このようにすれば、例えばエンジン始動時に係合装置の滑り量が一律に設定されることと比較して、エンジン始動ショックの抑制と燃費又はドライバビリティの向上とを両立させることができる。
また、第4の発明は、前記第1の発明乃至第3の発明の何れか1つに記載の車両の制御装置において、前記エンジンをクランキングするスタータモータを更に備え、前記エンジンを始動する際に前記スタータモータを用いる場合は、そのスタータを用いない場合よりも前記エンジン始動時の電動機増加トルクが小さくされることにある。このようにすれば、エンジンを始動する際にスタータモータを用いる場合は、発生するエンジン始動ショックが元々小さくされると共に、第2クラッチの滑り量が比較的小さくされることで燃費又はドライバビリティが確保される。別の観点では、冷却水温、供給電力量、或いは作動回数などに基づいてスタータモータを用いるか否かを確実に判断してエンジンを始動する為、第2クラッチの滑り量を小さくすることによってエンジン始動ショックを悪化させることはない。
また、第5の発明は、前記第1の発明乃至第4の発明の何れか1つに記載の車両の制御装置において、回転停止中の前記エンジンの気筒内に燃料を噴射し且つ爆発させることでそのエンジンを始動する始動制御部を更に備え、前記エンジンを始動する際に前記始動制御部によるエンジン始動を行う場合は、その始動制御部によるエンジン始動を行わない場合よりも前記エンジンを始動する際に増加させる前記電動機のトルクが小さくされることにある。このようにすれば、エンジンを始動する際に前記始動制御部によるエンジン始動を行う場合は、発生するエンジン始動ショックが元々小さくされると共に、第2クラッチの滑り量が比較的小さくされることで燃費又はドライバビリティが確保される。別の観点では、エンジンの回転停止位置(エンジン回転停止時のクランク角)などに基づいて前記始動制御部によるエンジン始動が可能か否かを確実に判断してエンジンを始動する為、第2クラッチの滑り量を小さくすることによってエンジン始動ショックを悪化させることはない。
本発明において、好適には、前記自動変速機は、前記流体式伝動装置を有する自動変速機、或いは副変速機を有する自動変速機などにより構成される。この自動変速機は、複数組の遊星歯車装置の回転要素が係合装置によって選択的に連結されることにより複数のギヤ段が択一的に達成される公知の遊星歯車式自動変速機、常時噛み合う複数対の変速ギヤを2軸間に備える同期噛合型平行2軸式変速機ではあるが油圧アクチュエータによりギヤ段が自動的に切換られる同期噛合型平行2軸式自動変速機、同期噛合型平行2軸式自動変速機であるが入力軸を2系統備える型式の所謂DCT(Dual Clutch Transmission)、変速比が無段階に連続的に変化させられる所謂ベルト式無段変速機や所謂トロイダル式無段変速機などにより構成される。前記第2クラッチは、前記ロックアップクラッチの他に、前記自動変速機の変速に関与する前記係合装置、前記自動変速機の入力クラッチ、前記無段変速機と共に備えられる前後進切換装置を構成する係合装置なども想定される。
また、好適には、前記エンジンは、例えば燃料の燃焼によって動力を発生するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関が広く用いられる。また、好適には、前記第1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車両10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、エンジン14の出力制御、自動変速機18の変速制御、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10は、走行用駆動力源として機能するエンジン14及び電動機MGを備えたハイブリッド車両である。動力伝達装置12は、非回転部材としてのトランスミッションケース20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(以下、断接クラッチK0という)、トルクコンバータ16、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に連結されたディファレンシャルギヤ28、そのディファレンシャルギヤ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、断接クラッチK0が係合された場合に、エンジン14と断接クラッチK0とを連結するエンジン連結軸32から、断接クラッチ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、ディファレンシャルギヤ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、入力側回転部材であるポンプ翼車16aに入力された動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)を変速機入力軸36に連結された出力側回転部材であるタービン翼車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。トルクコンバータ16は、ポンプ翼車16aとタービン翼車16bとの間を直結する公知のロックアップクラッチ38を備えている。従って、ロックアップクラッチ38は、エンジン14及び電動機MGと駆動輪34との間の動力伝達経路を機械的に直結した状態とすることが可能な第2クラッチである。ポンプ翼車16aに連結されたオイルポンプ22は、自動変速機18を変速制御するなどの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。ロックアップクラッチ38は、オイルポンプ22が発生する油圧を元圧とし車両10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。
電動機MGは、電気エネルギから機械的な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。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と共に走行用の動力を発生させる走行用駆動力源として機能する。電動機MGは、エンジン14により発生させられた動力や駆動輪34側から入力される被駆動力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、断接クラッチ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。
断接クラッチ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油圧制御回路50によって係合解放制御される。その係合解放制御においては断接クラッチ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。断接クラッチK0の係合状態では、エンジン連結軸32を介してポンプ翼車16aとエンジン14とが一体的に回転させられる。一方で、断接クラッチ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。電動機MGはポンプ翼車16aに連結されているので、断接クラッチK0は、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第1クラッチである。
自動変速機18は、断接クラッチ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、エンジン14及び電動機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。自動変速機18は、例えば係合装置としてのクラッチCやブレーキB等の複数の油圧式摩擦係合装置を備え、その油圧式摩擦係合装置の係合と解放とにより変速が実行されて複数の変速段(ギヤ段)が選択的に成立させられる公知の遊星歯車式多段変速機である。自動変速機18では、油圧式摩擦係合装置が油圧制御回路50によって各々係合解放制御されることにより、運転者のアクセル操作や車速V等に応じて所定のギヤ段が成立させられる。
車両10は、エンジン14をクランキングする公知のエンジン始動用モータであるスタータモータ40を更に備えている。スタータモータ40によるエンジン始動では、例えば回転停止状態にあるエンジン14の回転速度が完爆可能な所定回転速度まで引き上げられた後、エンジン点火や燃料供給などが開始されてエンジン14が始動させられる。
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、断接クラッチK0のトルク容量制御、ロックアップクラッチ38の係合解放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。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、スロットルセンサ66、バッテリセンサ68、冷却水温センサ70など)による検出値に基づく各種信号(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、電子スロットル弁のスロットル弁開度θth、蓄電装置54のバッテリ温度THbat,バッテリ入出力電流(バッテリ充放電電流)Ibat,バッテリ電圧Vbat,充電状態(充電容量)SOC、エンジン14自体やエンジンオイルの温度に対応するエンジン14の冷却水の温度である冷却水温THengなど)が、それぞれ供給される。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、断接クラッチK0やロックアップクラッチ38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。
図2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2において、ロックアップ制御手段すなわちロックアップ制御部82は、例えば図3に示すような車速V及びスロットル弁開度θthを変数とする二次元座標内にてロックアップクラッチ38を解放するロックアップオフ領域、ロックアップクラッチ38をスリップ係合するスリップ領域、ロックアップクラッチ38を完全係合する(すなわちロックアップクラッチ38をスリップ無しに係合する;ロックアップクラッチ38を係合すると同意)ロックアップオン領域を有する予め求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係(マップ、ロックアップ領域線図)から、実際の車速V及びスロットル弁開度θthで示される車両状態に基づいてロックアップクラッチ38の作動状態の切換えを制御する。ロックアップ制御部82は、上記ロックアップ領域線図から実際の車両状態に基づいて制御すべきロックアップクラッチ38の作動状態を判断し、判断した作動状態へ切り換える為のロックアップクラッチ38の係合油圧(ロックアップクラッチ圧)の指令値(LU指令圧)Sluを油圧制御回路50へ出力する。このLU指令圧Sluは、前記油圧指令信号Spの1つである。
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に基づいて運転者による車両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。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[Nm]の他に、駆動輪34における要求駆動力[N]、駆動輪34における要求駆動パワー[W]、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θth[%]やエンジン14の吸入空気量[g/sec]等を用いることもできる。
具体的には、ハイブリッド制御部84は、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、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4は、車速Vと駆動要求量(例えばアクセル開度Acc等)とを変数とする二次元座標内において予め定めら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(例えば実際の車速V及びアクセル開度Acc等)がEV領域にある場合にはEV走行を実行する一方で、例えば車両状態がEHV領域にある場合にはEHV走行を実行する。この図4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。
ハイブリッド制御部84は、EV走行を行う場合には、断接クラッチ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、断接クラッチ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にアシストトルクとして電動機トルクTm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領域へと遷移した場合、或いは蓄電装置54の充電容量SOCが予め定められた所定容量を下回った場合等には、エンジン始動要求が為されたと判断して走行モードをEVモードからEHVモードへ切り換え、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は、エンジン14を始動する始動制御手段すなわち始動制御部85を備えており、その始動制御部85は、例えば電動機MGのみを用いてエンジン14を始動する第1の始動制御部と、電動機MGを補助的に用いてエンジン14を始動する第2の始動制御部とを備えている。
前記第1の始動制御部によりエンジン14を始動する第1の始動方法としては、例えば断接クラッチ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)エンジン始動するものである。具体的には、ハイブリッド制御部84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をエンジン14側へ伝達する為のK0伝達トルクTk(断接クラッチK0のトルク容量に相当)が得られるように、断接クラッチK0の係合油圧(K0クラッチ圧)の指令値(K0指令圧)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。
前記第2の始動制御部によりエンジン14を始動する第2の始動方法としては、例えばスタータモータ40を用いたエンジン始動である。第2の始動方法を用いる場合、この第2の始動方法のみではエンジン14を始動させるのに不足するトルク分がエンジン始動トルクTmsとしてエンジン14側へ伝達される。その為、第2の始動方法を用いる場合は、第1の始動方法を用いる場合よりも断接クラッチK0を介してエンジン14側へ流れるエンジン始動トルクTmsが小さくされる。
上記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に相当することから、その分だけ駆動輪34側へ流れる分の電動機トルクTmが減少させられる。その為、ハイブリッド制御部84は、エンジン14の始動時には、駆動トルクToutの落ち込みを抑制する為に、EV走行中の電動機トルクTmに対してエンジン始動トルクTms分の電動機トルクTmを増加させる。つまり、ハイブリッド制御部84は、エンジン14を始動する際には、エンジン始動トルクTmsに相当する電動機トルクTmをEV走行中の電動機トルクTmに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。上記エンジン14を始動する際に増加させる電動機トルクTm(以下、エンジン始動時の電動機増加トルクTmupという)は、エンジン始動時の駆動トルクToutの落ち込みを電動機MGにて補償する(すなわちK0伝達トルクTk分を補償する)トルク補償における電動機補償トルク(或いは電動機トルク補償量;MG補償量)である。エンジン始動時の電動機増加トルクTmupは、例えばK0指令圧から推定されるK0伝達トルクTk(以下、すなわちエンジン始動トルクTms)に相当するトルクとして決定される。
ここで、部品のばらつきや制御のばらつきなど(例えば断接用クラッチK0の摩擦係数の変化や応答性のばらつきなど)により、実際のK0伝達トルクTk(以下、実K0伝達トルクTkという)をK0指令圧から正確に推定できない可能性がある。そうすると、電動機増加トルクTmupと実K0伝達トルクTkとの立上がりタイミングや絶対値にずれが生じ、駆動トルクToutが変動してエンジン始動時のショック(エンジン始動ショック)が発生する可能性がある。特に、ロックアップクラッチ38が係合されているときには、ロックアップクラッチ38がスリップ係合乃至解放されているときと比較して、エンジン始動時のトルク変動が抑制され難く、上記エンジン始動ショックが顕著に発生する。
そこで、断接用クラッチK0が解放され且つロックアップクラッチ38がスリップ無しに係合された状態でのEV走行時に断接用クラッチK0が係合に向けて制御されることでエンジン14が始動される際には、エンジン始動ショックを抑制する為に、ハイブリッド制御部84は電動機トルクTmを増加させると共にロックアップ制御部82はロックアップクラッチ38を一時的にスリップ係合させる。ロックアップ制御部82は、ハイブリッド制御部84によるエンジン始動が完了した場合には、ロックアップクラッチ38を係合させる。
ところで、ロックアップクラッチ38をスリップ係合させると、トルクコンバータ16の流体損失などによって燃費が悪化したり、その後のロックアップクラッチ38の再係合までに時間を要す為にドライバビリティが低下する可能性がある。このような問題は、ロックアップクラッチ38のスリップ量(以下、L/Uスリップ量Ns(=Nm−Nt)という)が大きい程、顕著に表れる。その為、電動機増加トルクTmupと実K0伝達トルクTkとの上記ずれをある程度見込んで一律に大きなL/Uスリップ量Nsを予め設定すると、常時、燃費が悪化したり、ドライバビリティが低下する可能性がある。エンジン始動ショックの抑制と、燃費悪化の抑制或いはドライバビリティ低下の抑制とのバランスを取る必要がある。
本実施例では、電動機増加トルクTmupが小さい場合には、大きい場合よりも、電動機増加トルクTmupと実K0伝達トルクTkとの立上がりタイミングや絶対値に大きなずれが生じ難いことを見出した。そこで、本実施例の電子制御装置80は、エンジン14を始動する際に電動機増加トルクTmupが大きい場合は小さい場合よりもL/Uスリップ量Nsを大きくする。
より具体的には、図2に戻り、EV/EHV走行判定手段すなわちEV/EHV走行判定部86は、例えばハイブリッド制御部84による制御作動に基づいて車両10がEV走行中であるか否かを判定する。
ロックアップ中判定手段すなわちロックアップ中判定部88は、例えばロックアップ制御部82による制御作動に基づいてロックアップクラッチ38が係合中(すなわちロックアップ中)であるか否かを判定する。
電動機増加トルク設定手段すなわち電動機増加トルク設定部90は、EV/EHV走行判定部86によりEV走行中であると判定され且つロックアップ中判定部88によりロックアップ中であると判定された場合には、電動機増加トルクTmupを決定する。例えば、電動機増加トルク設定部90は、前記第1の始動方法により次回のエンジン始動が為される場合には、第1の始動方法によるエンジン始動時に必要なトルクとして予め定められたK0伝達トルクTkに相当する基本電動機増加トルクTmupbを電動機増加トルクTmupとして決定する。ここで、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)が変化すれば電動機増加トルクTmupも変化させる必要がある。つまり、エンジンオイルの温度が低い場合は、高い場合よりもフリクショントルクが大きくなり易い為、電動機増加トルクTmupが大きくされる。具体的には、電動機増加トルク設定部90は、上記基本の電動機増加トルクTmupにて想定した冷却水温THengよりも実際の冷却水温THengが低い場合には基本電動機増加トルクTmupbよりも大きなトルク値を電動機増加トルクTmupとして決定する。一方で、電動機増加トルク設定部90は、上記基本の電動機増加トルクTmupにて想定した冷却水温THengよりも実際の冷却水温THengが高い場合には基本電動機増加トルクTmupbよりも小さなトルク値を電動機増加トルクTmupとして決定する。
電動機増加トルク設定部90は、前記第2の始動方法により次回のエンジン始動が為される場合には、第2の始動方法によるエンジン始動時に必要なトルクとして予め定められたK0伝達トルクTkに相当する第2基本電動機増加トルクTmupb2を電動機増加トルクTmupとして決定する。第2の始動方法によりエンジン始動が為される場合には、前述したように、第1の始動方法よりもエンジン始動トルクTmsが小さくされるので、第2基本電動機増加トルクTmupb2は基本電動機増加トルクTmupbよりも小さくされている。第2の始動方法の場合も第1の始動方法の場合と同様に、冷却水温THengに基づいて電動機増加トルクTmupが変化させられても良い。第2の始動方法がスタータモータ40を用いたエンジン始動である場合、前回のスタータモータ40の作動時からの経過時間及び車両10のイグニッションオンからの1トリップ中におけるスタータモータ40の作動回数、蓄電装置54の充電容量SOC等が、スタータモータ40の耐久性や作動特性等を考慮して予め定められた所定条件に合致するか否かに基づいて、スタータモータ40を用いた次回のエンジン始動が可能であるか否かが判定される。スタータモータ40を用いた次回のエンジン始動が可能であると判定された場合には、第1の始動方法に優先して、第2の始動方法により次回のエンジン始動が為される。或いは、スタータモータ40を用いたエンジン始動は、フリクショントルクが大きくなるような予め定められた極低温領域に実際の冷却水温THengがある場合に限定して実行されても良い。
電動機増加トルクTmupが変化させられる別の要因を以下に簡単に述べる。例えば、自動変速機18が高ギヤ段である程、エンジン始動ショックを感じ難くなると考えられるので、燃費向上の為に、電動機増加トルクTmupが小さくされても良い。また、エンジン始動時のエンジン回転速度Neの上昇勾配が大きい場合には、小さい場合よりも電動機増加トルクTmupが大きくされる。具体的には、蓄電装置54の充電容量SOCが低下したことに因るエンジン始動では、エンジン回転速度Neの上昇勾配が小さくされても良いが、アクセル開度Accの増大に因るエンジン始動では、ドライバビリティを向上する為に、エンジン回転速度Neの上昇勾配が大きくされる。
前記第2の始動方法としては、例えば回転停止中の又は非作動中のエンジン14の複数の気筒のうちの所定の気筒内(例えば膨張行程にある気筒内)に燃料を噴射し且つ爆発(着火)させることでエンジン14を始動する所謂着火始動などであっても良い。着火始動を適切に実行する為のクランク角度範囲として予め定められた所定クランク角度範囲内に実際のクランク角度Acrが入っているか否かに基づいて、エンジン14の膨張行程に位置する気筒にて着火始動での次回のエンジン始動が可能であるか否かが判定される。エンジン14が回転停止しているときのクランク角度Acrによってエンジン始動時のエンジン14のフリクショントルクが変化する為、この着火始動では、クランク角度Acrに基づいて更に電動機増加トルクTmupが変化させられても良い。
目標スリップ量設定手段すなわち目標スリップ量設定部92は、EV/EHV走行判定部86によりEV走行中であると判定され且つロックアップ中判定部88によりロックアップ中であると判定された場合には、電動機増加トルク設定部90により決定された電動機増加トルクTmupに基づいてL/Uスリップ量Nsの目標値(以下、目標スリップ量Nstgtという)を決定する。目標スリップ量設定部92は、例えば図5の実線に示すような電動機増加トルクTmupと目標スリップ量Nstgtとの予め定められた関係(目標スリップ量マップ)から電動機増加トルクTmupに基づいて目標スリップ量Nstgtを決定する。図5において、実線に示すように、電動機増加トルクTmupが大きい場合は小さい場合よりもL/Uスリップ量Nsが大きくされている。この実線は右上がりに直線的に変化する特性であるが、この実線に替えて、二点鎖線に示すような右上がりに段階的に変化する特性が目標スリップ量マップとして用いられても良い。或いは、黒丸に示すような少なくとも2段階に変化する特性が目標スリップ量マップとして用いられても良い。この場合、例えば電動機増加トルクTmupは最も近い点の電動機増加トルクTmupとして取り扱われる。また、破線に示すように一部が右下がりに段階的に変化する特性であっても良い。要は、電動機増加トルクTmupが大きい場合は小さい場合よりもL/Uスリップ量Nsが大きくされる関係があれば良い。
ロックアップ制御部82によりロックアップクラッチ38が上記決定されたL/Uスリップ量Nsにて一時的にスリップ係合されるときの制御時間は一定でも良いし、或いはその制御時間を変化させても良い。目標スリップ量設定部92は、例えば図6に示すような電動機増加トルクTmup(或いは目標スリップ量Nstgt)と目標スリップ時間Tstgtとの予め定められた関係(目標スリップ時間マップ)から電動機増加トルクTmup(或いは目標スリップ量Nstgt)に基づいて目標スリップ時間Tstgtを決定する。図6において、例えば目標スリップ量Nstgtが大きな場合は制御量が大きくなるという観点から、電動機増加トルクTmup(或いは目標スリップ量Nstgt)が大きい場合は小さい場合よりも目標スリップ時間Tstgtが大きくされている。
図7は、電子制御装置80の制御作動の要部すなわち断接用クラッチK0を解放し且つロックアップクラッチ38を係合した状態でのEV走行時に断接用クラッチK0を係合に向けて制御することでエンジン14を始動する際に、エンジン始動ショックの抑制と燃費又はドライバビリティの向上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。図8は、図7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7において、先ず、EV/EHV走行判定部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、例えば車両10がEV走行中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本ルーチンが終了させられるが肯定される場合はロックアップ中判定部88に対応するS20において、ロックアップクラッチ38がロックアップ中であるか否かが判定される。このS20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電動機増加トルク設定部90に対応するS30において、エンジン始動に用いられる始動方法、冷却水温THengなどに基づいて電動機増加トルクTmup(MG補償量)が決定される(図8のt1時点以前)。次いで、目標スリップ量設定部92に対応するS40において、例えば図5に示されるような目標スリップ量マップから上記S30にて決定された電動機増加トルクTmupに基づいて目標スリップ量Nstgtが決定される(図8のt1時点以前)。次いで、目標スリップ量設定部92に対応するS50において、例えば図6に示されるような目標スリップ時間マップから上記S40にて決定された目標スリップ量Nstgtに基づいて目標スリップ時間Tstgtが決定される(図8のt1時点以前)。次いで、ハイブリッド制御部84に対応するS60において、モータ走行中に車両状態がEV領域からEHV領域へと遷移したか、或いは蓄電装置54の充電容量SOCが予め定められた所定容量を下回ったか等に基づいて、エンジン始動要求が為されたか否かが判断される。エンジン始動要求が為されたと判断された場合は、ハイブリッド制御部84によりエンジン始動指令が出力される(図8のt1時点)。このS60は、このエンジン始動指令が出力されたか否かが判断されるステップであるとも言える。このS60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ロックアップ制御部82に対応するS70において、ロックアップクラッチ38が上記S40にて決定されたL/Uスリップ量Ns及び上記S50にて決定された目標スリップ時間Tstgtにて一時的にスリップ係合されるロックアップスリップ制御が開始される(図8のt1時点乃至t4時点)。次いで、ロックアップ制御部82に対応するS80において、エンジン始動が完了した後にロックアップクラッチ38が再係合させられる(図8のt4時点)。
図8のタイムチャートは、例えばロックアップクラッチ38が係合された状態でのEV走行時に、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8の上段はMG補償量が大きい場合の実施例であり、下段はMG補償量が小さい場合の実施例である。この両実施例は、例えば同車速V、同ギヤ段とされた走行状態の下でのエンジン始動において、MG補償量の大きさが異なるときを比較したものである。図8に示すように、エンジン始動に際して、MG補償量(電動機トルク指令信号値の増加分)が小さい場合には、MG補償量が大きい場合よりもLU指令圧が大きくされてL/Uスリップ量Nsが小さくされる。
上述のように、本実施例によれば、エンジン14を始動する際に電動機増加トルクTmupが大きい場合は小さい場合よりも電動機増加トルクTmupと実K0伝達トルクTkとの立上がりタイミングや絶対値に大きなずれが生じ易く、そのずれに起因して発生するエンジン始動ショックも大きくなることに対して、L/Uスリップ量Nsが大きくされることでエンジン始動ショックの発生が抑制される。一方、電動機増加トルクTmupが比較的小さい場合は、電動機増加トルクTmupと実K0伝達トルクTkとの立上がりタイミングや絶対値に大きなずれが生じ難く、そのずれが生じたとしても発生するエンジン始動ショックが元々小さくなる為、L/Uスリップ量Nsが比較的小さくされることで燃費又はドライバビリティを確保できる。よって、断接用クラッチK0を解放し且つロックアップクラッチ38を係合した状態でのEV走行時に断接用クラッチK0を係合に向けて制御することでエンジンを始動する際に、エンジン始動ショックの抑制と燃費又はドライバビリティの向上とを両立させることができる。
また、本実施例によれば、ロックアップクラッチ38を滑らせてもトルクコンバータ16により動力伝達が行われる為、エンジン始動時にL/Uスリップ量Nsを大きくしても駆動力の減少が抑制される。よって、エンジン始動時にL/Uスリップ量Nsが一律に設定されることと比較して、エンジン始動ショックの抑制と燃費又はドライバビリティの向上とを両立させることが効果的に得られる。
また、本実施例によれば、エンジン始動に第2の始動方法を用いる場合は、発生するエンジン始動ショックが元々小さくされると共に、L/Uスリップ量Nsが比較的小さくされることで燃費又はドライバビリティが確保される。また、冷却水温THeng、充電容量SOC、作動回数などに基づいてエンジン始動にスタータモータ40を用いるか否かを確実に判断してエンジン14を始動する為、L/Uスリップ量Nsを小さくすることによってエンジン始動ショックを悪化させることはない。或いは、エンジン回転停止時のクランク角度Acrなどに基づいて着火始動によるエンジン始動が可能か否かを確実に判断してエンジン14を始動する為、L/Uスリップ量Nsを小さくすることによってエンジン始動ショックを悪化させることはない。
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、前述の実施例では、エンジン14及び電動機MGと駆動輪34との間の動力伝達経路を機械的に直結した状態とすることが可能な第2クラッチとしてロックアップクラッチ38を例示したが、これに限らない。例えば、その第2クラッチは、自動変速機18のクラッチCやブレーキB等の係合装置であっても本発明は適用され得る。このような場合、自動変速機18の係合装置が係合された状態でのEV走行時のエンジン始動に際して、エンジン始動ショックの抑制と燃費又はドライバビリティの向上とを両立させることができる。このようなことから、トルクコンバータ16は必ずしもロックアップクラッチ38を備えている必要はない。また、このトルクコンバータ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。また、このトルクコンバータ16や自動変速機18は必ずしも設けられなくても良い。要は、エンジン14及び電動機MGと駆動輪34との間の動力伝達経路を機械的に直結した状態とすることが可能な第2クラッチとして、その動力伝達経路を断接できるクラッチが単に設けられている車両であれば本発明は適用され得る。
また、前述の実施例において、第2の始動方法では電動機MGを補助的に用いてエンジン14を始動したが、電動機MGの補助が無くともエンジン始動が可能な場合もある。この場合、電動機増加トルクTmupは零とされる。従って、電動機増加トルクTmupが小さいとの概念には、電動機増加トルクTmupが零の概念も含まれる。図5にも示されるように、電動機増加トルクTmupが零のときには、目標スリップ量Nstgtが零とされ、実際のL/Uスリップ量Nsも零とされる。
また、前述の実施例において、車両10には、スタータモータ40が設けられていたが、このスタータモータ40は必ずしも設けられなくても良い。また、車両10は、エンジン14の始動方法として着火始動が可能であったが、着火始動ができない車両であっても良い。つまり、車両10は、エンジン14の始動方法として前記第2の始動方法を備えていなくても良い。前記第1の始動方法のみを備える場合であっても、例えば冷却水温THengや自動変速機18のギヤ段などによって電動機増加トルクTmupが変化するので、本発明は適用され得る。反対に、前記第2の始動方法のみを備える場合であっても、本発明が適用され得ることは言うまでもないことである。
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:車両
14:エンジン
16:トルクコンバータ(流体式伝動装置)
16a:ポンプ翼車(入力側回転部材)
16b:タービン翼車(出力側回転部材)
18:自動変速機
34:駆動輪
38:ロックアップクラッチ(第2クラッチ)
40:スタータモータ
80:電子制御装置(制御装置)
85:始動制御部
92:目標スリップ量設定部
MG:電動機
K0:エンジン断接用クラッチ(第1クラッチ)
C:クラッチ(係合装置、第2クラッチ)
B:ブレーキ(係合装置、第2クラッチ)
14:エンジン
16:トルクコンバータ(流体式伝動装置)
16a:ポンプ翼車(入力側回転部材)
16b:タービン翼車(出力側回転部材)
18:自動変速機
34:駆動輪
38:ロックアップクラッチ(第2クラッチ)
40:スタータモータ
80:電子制御装置(制御装置)
85:始動制御部
92:目標スリップ量設定部
MG:電動機
K0:エンジン断接用クラッチ(第1クラッチ)
C:クラッチ(係合装置、第2クラッチ)
B:ブレーキ(係合装置、第2クラッチ)
Claims (5)
- エンジンと、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第1クラッチと、該エンジン及び該電動機と駆動輪との間の動力伝達経路を機械的に直結した状態とすることが可能な第2クラッチとを備え、該第1クラッチを解放し且つ該第2クラッチを係合した状態で該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時に該第1クラッチを係合に向けて制御することで該エンジンを始動する際には、該電動機のトルクを増加させると共に該第2クラッチをスリップ係合させる車両の制御装置であって、
前記エンジンを始動する際に前記モータ走行中の前記電動機のトルクに対して増加させる前記電動機のトルクが大きい場合は小さい場合よりも前記第2クラッチの滑り量を大きくすることを特徴とする車両の制御装置。 - 前記エンジン及び前記電動機と前記駆動輪との間の動力伝達経路には、流体式伝動装置が設けられており、
前記第2クラッチは、前記流体式伝動装置の入力側回転部材と出力側回転部材とを直結することが可能なロックアップクラッチであることを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。 - 前記電動機と前記駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機が設けられており、
前記第2クラッチは、前記自動変速機に備えられた係合装置であることを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。 - 前記エンジンをクランキングするスタータモータを更に備え、
前記エンジンを始動する際に前記スタータモータを用いる場合は、該スタータを用いない場合よりも前記エンジンを始動する際に増加させる前記電動機のトルクが小さくされることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両の制御装置。 - 回転停止中の前記エンジンの気筒内に燃料を噴射し且つ爆発させることで該エンジンを始動する始動制御部を更に備え、
前記エンジンを始動する際に前記始動制御部によるエンジン始動を行う場合は、該始動制御部によるエンジン始動を行わない場合よりも前記エンジンを始動する際に増加させる前記電動機のトルクが小さくされることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の車両の制御装置。
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