JPH1182261A - 車両用ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

車両用ハイブリッド駆動装置

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JPH1182261A
JPH1182261A JP24933897A JP24933897A JPH1182261A JP H1182261 A JPH1182261 A JP H1182261A JP 24933897 A JP24933897 A JP 24933897A JP 24933897 A JP24933897 A JP 24933897A JP H1182261 A JPH1182261 A JP H1182261A
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control means
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繁男 都築
Noriyoshi Kurita
規善 栗田
Yoshiaki Matsushita
善紀 松下
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行中エンジン再始動のレスポンスを向上さ
せ、減速ショックを低減する。 【解決手段】 車両用ハイブリッド駆動装置は、エンジ
ン1、モータジェネレータ2、クラッチ3、伝動装置4
及びそれらの制御装置5を備える。制御装置5は、モー
タジェネレータ走行からエンジン走行に移る際に、エン
ジン始動時のクランキング特性を一定にして始動レスポ
ンスを向上させるべく、予めモータジェネレータ2の動
力をクラッチ3の係合圧の制御によりエンジン1に伝達
して、エンジン1をクランキング開始位置まで回転させ
る制御を行うスタンバイ制御手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンとモータ
ジェネレータを動力とする車両用ハイブリッド駆動装置
に関し、特に、燃費節減のために車両走行中に停止させ
たエンジンをモータジェネレータ駆動による走行下で再
始動させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】車両用駆動装置として、燃焼機関(本明
細書において、エンジンという)と電動発電機(同じ
く、モータジェネレータという)を動力源とするハイブ
リッド駆動装置がある。こうした装置における一方の動
力源としてのエンジンは、その特性として、低負荷側で
負荷の減少量に対して急激に効率の減少割合が大きくな
る傾向がある。
【0003】そこで、燃費性能を改善して省エネルギを
図るため、低負荷すなわちアクセル操作量(同じく、ア
クセル開度という)が小さい状態での走行時に、エンジ
ンを自動的に停止させ、モータジェネレータ駆動で走行
する方式の駆動装置が提案されている。この方式では、
アクセル開度が所定の低開度領域を出るとき、エンジン
を自動的に再始動させなければならないが、その際に、
走行のための駆動トルクを出力しているモータジェネレ
ータの駆動力を一部エンジン始動に割くことになるた
め、エンジンのクランキング負荷による駆動力の低下
で、大きな減速感が生じる。したがって、この方式で
は、エンジン再始動時の減速ショックを如何に軽減する
かが解決しなければならない大きな問題点となる。
【0004】こうした減速ショックの発生に対する対策
として、従来、エンジン再始動時に、モータジェネレー
タの出力トルクをエンジンに伝達するクラッチの係合圧
をスイープアップさせながら、クラッチの係合の進行に
伴うトルク伝達力の増加につれて生じるモータジェネレ
ータの微小回転変化率を認識し、その出力トルクを補足
(ブースト)する制御を行う技術がある。
【0005】ところで、エンジン始動時のクランキング
負荷は、その停止状態からの加速に必要なイナーシャト
ルクの他に、各シリンダで吸入、圧縮、排気が生じるこ
とに伴う抵抗、機械的引きずり抵抗分のトルク、エアコ
ン、オルタネータ、ウォータポンプ、オイルポンプ等の
補機類の駆動トルク等の合成トルクとなる。これらのう
ち、特に吸排気動作による負荷は、例えば6気筒エンジ
ンでは、図12に各気筒ごとに異なる記号付の線で示す
ように周期的な変動トルクとなり、上記各トルクの合計
値は、実線で示すような特性となる。
【0006】しかしながら、実際のクランキングトルク
は、一旦エンジンの回転が始まると、当初回転の抵抗と
なっていたイナーシャトルクが、フライホイールイナー
シャの発生により、逆にトルク変動を抑制する要素とし
て働くようになるため、図13に示すように、回転の立
ち上がり時のみ極端に大きく、その後はほぼ一定の値と
なる特性を有する。したがって、トルク変動は残るもの
の、一定速度の回転を維持するために外部より平均的に
与えなければならないクランキングトルクは、変動トル
クの平均値でよいようになる。
【0007】そこで、こうしたクランキングトルクの特
性に合わせて、再始動時にエンジンがある程度の回転数
に達して、回転の立ち上げのための慣性力負荷が低減す
るまで吸排気動作に伴う負荷が生じないようにすること
で、トルク負荷のピーク値を下げて、モータジェネレー
タにかかるクランキングトルクを軽減する技術が提案さ
れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者の
技術は、エンジンの改変を要するばかりでなく、複雑な
制御を必要とし、実用までには未だ多くの解決すべき問
題点があると考えられる。他方、前者の技術にも、上記
クランキングトルクの特性に伴う問題点がある。すなわ
ち、クランキングトルクの立ち上がり特性は、前記の周
期的な変動トルク成分があることで、エンジン停止時の
クランクシャフトの位置により、図14に一点鎖線と実
線で対比して示すようにピーク位置がずれて特性が異な
ってくる。このようにピークトルク発生タイミングがず
れることで、クラッチの伝達トルク容量を異ならせるべ
く、クラッチ係合油圧もそれに合わせて変化させる必要
が生じ、モータジェネレータ出力トルク増分をそれに応
じて異ならせる極めてきめの細かな制御が必要となる。
こうした精密な制御は、マップ制御のような簡易制御で
は困難である。また、この制御では、シリンダの圧縮、
膨張で発生する変動トルク成分が正確に推定できないた
め、エンジン始動初期にショックが発生しやすい。更
に、制御スピードが十分でない。
【0009】そこで本発明は、モータジェネレータによ
る走行中に、エンジンをレスポンスよく、しかも簡単な
制御で再始動させるべく、エンジン再始動時のクランキ
ング特性を一定化することができる車両用ハイブリッド
駆動装置を提供することを第1の目的とする。
【0010】次に、本発明は、上記クランキング特性を
一定化するためのスタンバイ状態を、油圧制御で実現す
ることを第2の目的とする。
【0011】次に、本発明は、上記クランキング特性を
一定化するためのスタンバイ状態と、その後の始動と
を、限られたモータジェネレータ出力の範囲で可能とす
ることを第3の目的とする。
【0012】ところで、エンジン再始動の際の駆動力の
低下によるショックを軽減するには、出力トルクに十分
余裕のある大容量のモータジェネレータを用い、クラン
キング負荷に応じてその出力トルクを増大させる制御を
行えばよいことになるが、エンジン始動のためだけに備
えて、そうした大容量のモータジェネレータを搭載する
ことは、自体の大型化を招くばかりでなく、それを制御
するインバータの高容量化、更にはバッテリの高容量化
を招き、有効な解決策とはなりえない。そこで、本発明
は、エンジンに付設されたスタータモータを補助的に使
用することで、クランキングのためにモータジェネレー
タの定格を大きくすることなく、しかも簡易なクラッチ
係合圧の制御で、エンジンのクランキングをレスポンス
よく可能とする車両用ハイブリッド駆動装置を提供する
ことを第4の目的とする。
【0013】次に、本発明は、上記クランキング特性を
一定化するためのスタンバイ状態と、その後の始動と
を、格別の補助的駆動手段なしでモータジェネレータに
より実現する車両用ハイブリッド駆動装置を提供するこ
とを第5の目的とする。
【0014】ところで、従来の一般的な技術として、ス
タータモータでエンジン始動する方法があるが、こうし
た方法を走行中のエンジン再始動に単に適用した場合、
クランキングトルクの変動による駆動ノイズが際立つよ
うになり、始動レスポンスも満足のいくものとはならな
い。そこで、本発明は、クランキングの際の、特に大き
なトルクを要するエンジン回転立ち上げ時に、エンジン
に付設されたスタータモータを補助的に使用すること
で、クランキングのためにモータジェネレータの定格を
大きくすることなく、しかも簡易なクラッチ係合圧の制
御で、エンジンのクランキングをレスポンスよく可能と
する車両用ハイブリッド駆動装置を提供することを第6
の目的とする。
【0015】次に、モータジェネレータのみでエンジン
始動を行う場合、エンジンのクランキングのために、ク
ラッチの係合圧を制御してエンジンの回転数を増加させ
て行くには種々の方法が考えられるが、係合圧の制御が
そのために複雑なものとなるのでは実用性に乏しい。そ
こで本発明は、簡単なクラッチ係合圧の制御でエンジン
を再始動させることを第7の目的とする。
【0016】また、同様にモータジェネレータのみでエ
ンジン始動を行う場合、モータジェネレータの定格出力
の制約下では、エンジンのクランキングのために生じる
減速ショックの発生は避けられないが、減速感を所定の
範囲に制限することで体感上のショックを軽減できる。
そこで本発明は、クラッチ係合圧の制御でモータジェネ
レータの回転数の低下を所定の範囲内に抑えながらエン
ジンを再始動させることを第8の目的とする。
【0017】一方、スタータモータを使用する場合、従
来からエンジンに付設されているスタータモータは、通
常、使用頻度が少ないため、かなりの大電流駆動の過負
荷状態で作動させていることから、使用頻度の多い走行
時のエンジン再始動に同様の負荷状態で使用すると、耐
久性の低下が懸念される。そこで本発明は、スタータモ
ータをモータジェネレータによるクランキングトルクを
補う軽負荷状態で駆動し、しかも駆動時間を極限して使
用することで、スタータモータの耐久性を確保すること
を第9の目的とする。
【0018】ところで、エンジン始動のためのクランキ
ングトルクは、前述のように、当初のエンジン回転立ち
上げ時には大きいが、その後はそれほど大きくなくな
る。そこで、本発明は、上記の回転立ち上げ時に、スタ
ータモータを補助的に利用することで、エンジン始動期
間を通じてモータジェネレータのトルク出力の増大分を
平均化することで、そのトルクを伝達するためのクラッ
チ係合圧の制御を単純化することを第10の目的とす
る。
【0019】また、上記のように回転立ち上げ時に、ス
タータモータを補助的に利用することで、エンジン始動
期間を通じてモータジェネレータのトルク出力の増大分
を軽減することができる。そこで、本発明は、エンジン
始動のためのモータジェネレータのトルク負荷を軽減し
ながら、その出力トルク制御をも単純化することを第1
1の目的とする。
【0020】また、モータジェネレータトルクをエンジ
ン始動のために割かない方法として、スタータモータの
みで走行時のエンジン再始動を行わせることも考えられ
るが、そのようにすると、前記の理由から、スタータモ
ータの耐久性の低下が懸念される。そこで、本発明は、
前記とは逆に、スタータモータを主体としながらモータ
ジェネレータトルクを補助的に利用することで、走行時
エンジン再始動を行う場合でも、スタータモータの耐久
性を確保することを第12の目的とする。
【0021】また、本発明は、始動制御時のスタータモ
ータの制御を単純化することを第13の目的とする。
【0022】また、本発明は、モータジェネレータトル
クのみで、減速ショックの発生を最小限に抑えながら、
レスポンス良くエンジンを再始動させることを第14の
目的とする。
【0023】また、本発明は、始動制御時のモータジェ
ネレータのトルク制御をクラッチの係合圧制御に合わせ
て単純化することを第15の目的とする。
【0024】また、本発明は、スタンバイ制御から始動
制御への移行の際のモータジェネレータのトルク制御を
極めて単純な方法で行うことを第16の目的とする。
【0025】また、本発明は、モータジェネレータによ
る始動制御において、それに先行するスタンバイ制御の
レスポンスを向上させることを第17の目的とする。
【0026】ところで、従来ハイブリッド駆動装置にお
ける走行モードの切り換えは、制御装置のマイクロコン
ピュータにメモリされ、アクセル開度と車速の関係から
走行領域を定めた走行モードマップを参照しながら、各
時点のアクセル開度と車速の関係に応じてなされる。そ
こで、本発明は、上記スタンバイ制御の開始時期をマッ
プ上に設定することで、簡易なマップ制御で確実にエン
ジン再始動を行うことを第18の目的とする。
【0027】ところで、上記の制御において、エンジン
の始動を確認することは、可能な限り短時間にエンジン
始動制御を終了させる上で重要である。そこで、本発明
は、的確なエンジン始動判断を可能とすることを第19
の目的とする。
【0028】また、本発明は、モータジェネレータによ
るエンジン始動制御を円滑に終了させることを第20の
目的とする。
【0029】また、本発明は、エンジン始動後のモータ
走行からエンジン走行への移行を円滑に行うことを第2
1の目的とする。
【0030】また、本発明は、スタータモータを用いる
始動制御において、それに先行するスタンバイ制御のレ
スポンスを向上させることを第22の目的とする。
【0031】また、本発明は、スタータモータを用いる
始動制御において、それに先立つスタンバイ制御の開始
時期をマップ上に設定することで、簡易なマップ制御で
確実にエンジン再始動を行うことを第23の目的とす
る。
【0032】また、本発明は、適切な燃料供給の再開と
点火により始動制御の最終段階でタイミング良くエンジ
ンを自力回転させることを第24の目的とする。
【0033】また、本発明は、スタータモータを用いる
エンジン始動制御を円滑に終了させることを第25の目
的とする。
【0034】また、本発明は、スタータモータを用いる
エンジン始動制御において、エンジン始動後のモータ走
行からエンジン走行への移行を円滑に行うことを第26
の目的とする。
【0035】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るため、本発明は、エンジンと、モータジェネレータ
と、前記エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に
伝達可能な伝動装置と、前記エンジン、モータジェネレ
ータ及びそれらの動力の車輪への伝達を制御する制御装
置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記制御装置は、エンジンを停止させ、モータジェネレ
ータの動力を車輪へ伝達している車両走行時に、アクセ
ル操作を検出して、エンジンを始動させる始動制御手段
と、該始動制御手段によるエンジンの始動に先行させ
て、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる制
御を行うスタンバイ制御手段とを有する、ことを特徴と
する。
【0036】次に、第2の目的を達成するため、前記駆
動装置は、前記エンジン及びモータジェネレータ相互間
の動力伝達を制御可能なクラッチを有し、前記スタンバ
イ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達容量が、エン
ジンをクランキング開始位置まで回転させる容量となる
ように、クラッチ圧を制御するスタンバイ圧制御手段を
含む構成が採られる。
【0037】更に、第3の目的を達成するため、前記始
動制御手段は、スタンバイ制御後に、前記クラッチのト
ルク伝達容量がモータジェネレータの出力トルク以下と
なるように、クラッチの係合圧を制御するクランキング
圧制御手段を含む構成とされる。
【0038】また、第4の目的を達成するため、前記駆
動装置は、前記エンジンを始動させるスタータモータを
有し、前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、スタ
ータモータの起動と、前記クラッチの係合を同時に行わ
せる構成とされる。
【0039】次に、第5の目的を達成するため、本発明
は、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン
及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能な
クラッチと、前記エンジンとモータジェネレータの動力
を車輪に伝達可能な伝動装置と、前記エンジン、モータ
ジェネレータ及びクラッチを制御する制御装置と、を備
える車両用ハイブリッド駆動装置において、前記制御装
置は、エンジンを停止させ、クラッチを解放してモータ
ジェネレータの動力を車輪へ伝達している車両走行時
に、アクセル操作を検出して、クラッチの係合によりエ
ンジンを始動させる始動制御手段と、該始動制御手段に
よるエンジンの始動に先行させて、クラッチの係合によ
りエンジンをクランキング開始位置まで回転させる制御
を行うスタンバイ制御手段とを有し、前記スタンバイ制
御手段は、前記クラッチのトルク伝達容量が、エンジン
をクランキング開始位置まで回転させる容量となるよう
に、クラッチの係合圧を制御するスタンバイ圧制御手段
を含み、前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、前
記クラッチのトルク伝達容量がモータジェネレータの出
力トルク以下となるように、クラッチの係合圧を制御す
るクランキング圧制御手段を含む、ことを特徴とする。
【0040】また、第6の目的を達成するため、本発明
は、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン
を始動させるスタータモータと、前記エンジン及びモー
タジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能なクラッチ
と、前記エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に
伝達可能な伝動装置と、前記エンジン、モータジェネレ
ータ、スタータモータ及びクラッチを制御する制御装置
と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、前
記制御装置は、エンジンを停止させ、クラッチを解放し
てモータジェネレータの動力を車輪へ伝達している車両
走行時に、アクセル操作を検出して、エンジンを始動さ
せる始動制御手段と、該始動制御手段によるエンジンの
始動に先行させて、クラッチの係合によりエンジンをク
ランキング開始位置まで回転させる制御を行うスタンバ
イ制御手段とを有し、前記スタンバイ制御手段は、前記
クラッチのトルク伝達容量が、エンジンをクランキング
開始位置まで回転させる容量となるように、クラッチの
係合圧を制御するスタンバイ圧制御手段を含み、前記始
動制御手段は、スタンバイ制御後に、スタータモータの
起動と、前記クラッチの係合を同時に行わせる、ことを
特徴とする。
【0041】更に、第7の目的を達成するため、前記ク
ランキング圧制御手段は、エンジン回転の変化率が目標
値になるように、クラッチの係合圧を制御する定加速制
御手段を含む構成とされる。
【0042】次に、第8の目的を達成するため、前記ク
ランキング圧制御手段は、モータジェネレータ回転の減
少度を所定値以内に抑えるようにクラッチの係合圧を制
御する回転数維持制御手段を含む構成とされる。
【0043】次に、第9の目的を達成するため、前記始
動制御手段は、スタータモータをエンジンが微小回転す
る期間だけ作動させる立ち上げ制御手段を含む構成とさ
れる。
【0044】更に、第10の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、クラッチの係合圧をクラッチがエンジ
ンのクランキングトルクの平均値を伝達する値に設定す
るクランキング圧設定手段を含む構成とされる。
【0045】次に、第11の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、モータジェネレータにエンジンのクラ
ンキングトルクの平均値と車両の駆動トルクを出力させ
るトルク制御手段を含む構成とされる。
【0046】次に、第12の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、モータジェネレータにスタータモータ
の起動電流に応じてトルクを出力させるトルク制御手段
を含む構成とされる。
【0047】次に、第13の目的を達成するため、前記
スタータモータの作動期間は、タイマ制御とされる。
【0048】次に、第14の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、モータジェネレータに最大トルクを出
力させるトルク制御手段と、モータジェネレータの最大
トルク出力時に、クラッチのトルク容量を大きくすべく
係合圧を増大させる増圧手段を含む構成とされる。
【0049】次に、第15の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、モータジェネレータにエンジンのクラ
ンキングトルクの平均値を出力させるトルク制御手段を
含む構成とされる。
【0050】次に、第16の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、クラッチの係合圧をスイープアップさ
せるスイープアップ手段を含む構成とされる。
【0051】次に、第17の目的を達成するため、前記
スタンバイ制御手段は、クラッチのピストンストローク
を詰めるファーストフィル圧供給手段を含む構成とされ
る。
【0052】次に、第18の目的を達成するため、前記
制御装置は、モータ走行領域とエンジン走行領域との間
にクラッチスタンバイ領域を設定された構成とされる。
【0053】次に、第19の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、エンジン回転が所定回転になったと
き、エンジンに燃料を供給し点火させる構成とされる。
【0054】次に、第20の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、エンジン回転とモータジェネレータ回
転の同期後にクラッチを完全係合させる構成とされる。
【0055】次に、第21の目的を達成するため、前記
制御装置は、エンジン始動後、モータジェネレータの出
力トルクをスイープダウンさせ、エンジンのスロットル
開度を開く、終了制御手段を有する構成とされる。
【0056】次に、第22の目的を達成するため、前記
スタンバイ制御手段は、クラッチのピストンストローク
を詰めるファーストフィル圧供給手段を含む構成とされ
る。
【0057】次に、第23の目的を達成するため、前記
制御装置は、モータ走行領域とエンジン走行領域との間
にクラッチスタンバイ領域を設定された構成とされる。
【0058】次に、第24の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、エンジン回転が所定回転になったと
き、燃料を供給し点火させる構成とされる。
【0059】次に、第25の目的を達成するため、前記
始動制御手段は、エンジン回転とモータジェネレータ回
転の同期後にクラッチを完全係合させる構成とされる。
【0060】次に、第26の目的を達成するため、前記
制御装置は、エンジン始動後、モータジェネレータの出
力トルクをスイープダウンさせ、エンジンのスロットル
開度を開く、終了制御手段を有する構成とされる。
【0061】
【発明の作用及び効果】上記の構成を採る請求項1記載
の車両用ハイブリッド駆動装置では、スタンバイ制御手
段による制御下で、常にエンジンがクランキング開始位
置まで回転させられた状態で、始動制御手段の制御によ
るエンジンのクランキングが開始されるので、不定位置
からのクランキングと異なり、クランキングの制御が容
易となり、実質上一定の短い時間内で安定してエンジン
を始動させることができる。したがって、この構成によ
れば、モータジェネレータによる走行中に、エンジンを
レスポンスよく再始動させることができ、結果的に、エ
ンジン再始動の際の駆動トルクの大きな落ち込みを、簡
単な始動制御で防ぐことができるようになる。
【0062】次に、請求項2記載の構成では、上記のス
タンバイ制御を行なう際に、スタンバイ圧制御手段によ
るクラッチの係合圧の制御でトルク容量を制限すること
で、モータジェネレータのトルクを利用して、確実にエ
ンジンをクランキング開始位置まで回転させることがで
きる。
【0063】更に、請求項3記載の構成では、エンジン
のクランキング時に、クランキング圧制御手段によるク
ラッチの係合圧の制御で、トルク伝達容量をモータジェ
ネレータの出力トルク以下に制限することで、出力可能
トルク内でエンジンをクランキングすることができる。
【0064】一方、請求項4記載の構成では、スタンバ
イ制御後に、始動制御手段によりクラッチの係合と同時
にスタータモータが起動されるので、特にクランキング
当初のエンジン回転の立ち上げ時の大きなトルクを必要
とする時期に合わせて、スタータモータのトルクを有効
に利用することができる。
【0065】次に、請求項5記載の構成では、上記クラ
ンキング特性を一定化するためのスタンバイ状態を得た
上で、その後の始動をモータジェネレータの出力トルク
以下で行うことができる。したがって、この構成によれ
ば、エンジンのクランキングのためのスタンバイ状態
と、その後のクランキングによる始動とを、格別の補助
的駆動手段なしでモータジェネレータにより行うことが
できる。
【0066】また、請求項6に記載の構成では、上記ク
ランキング特性を一定化するためのスタンバイ状態を得
た上で、その後のクランキングの際の、特に大きなトル
クを要するエンジン回転立ち上げ時に、エンジンに付設
されたスタータモータを補助的に使用することで、モー
タジェネレータとスタータモータ両方の負荷を軽減しな
がらエンジンをクランキングすることができる。したが
って、この構成によれば、クランキングのためにモータ
ジェネレータの定格を大きくすることなく、しかもエン
ジンの再始動をレスポンスよく行うことができる。
【0067】更に、請求項7に記載の構成では、エンジ
ンのクランキングのために、クラッチの係合圧を、エン
ジン回転の変化率が一定となるように制御しているの
で、簡単なクラッチ係合圧の制御でエンジンを再始動さ
せることができる。
【0068】更に、請求項8に記載の構成では、エンジ
ンのクランキングのために、クラッチの係合圧を、モー
タジェネレータの回転数の低下が所定の範囲内に抑えら
れるように制御しているので、本来検出精度の高いモー
タジェネレータ回転数を基とする体感上の減速感に沿っ
た始動制御が可能となる。
【0069】更に、請求項9に記載の構成では、スター
タモータをモータジェネレータによるクランキングトル
クを補う軽負荷状態で駆動し、しかも駆動時間を極限し
て使用した始動制御が行われるので、クランキングの際
のモータジェネレータとスタータモータの負荷を共に軽
減しながら、スタータモータの耐久性を確保することが
できる。
【0070】次に、請求項10に記載の構成では、クラ
ンキング当初の回転立ち上げ時に、スタータモータを補
助的に利用し、エンジン始動期間を通じてモータジェネ
レータのトルク出力の増大分を平均化することで、その
トルクを伝達するためのクラッチ係合圧の制御を単純化
することができる。
【0071】更に、請求項11に記載の構成では、上記
のように回転立ち上げ時に、スタータモータを補助的に
利用し、エンジン始動期間を通じてモータジェネレータ
のトルク出力の増大分を軽減することで、エンジン始動
のためのモータジェネレータのトルク負荷を軽減しなが
ら出力トルク制御を単純化することができる。
【0072】更に、請求項12に記載の構成では、スタ
ータモータを主体としながらモータジェネレータトルク
を補助的に利用したエンジン始動が行われるので、モー
タジェネレータのクランキングのためのトルクを軽減し
て駆動トルクへの影響を最小限に抑える制御が可能とな
り、しかもスタータモータの耐久性を確保することがで
きる。
【0073】更に、請求項13に記載の構成では、始動
制御時のスタータモータの制御を単純化することができ
る。
【0074】更に、請求項14に記載の構成では、クラ
ンキング時にモータジェネレータの出力可能な最大のト
ルクでエンジンのクランキングが行われるので、減速シ
ョックの発生を最小限に抑えながら、モータジェネレー
タのみでレスポンス良くエンジンを再始動させることが
できる。
【0075】更に、請求項15に記載の構成では、始動
制御時にモータジェネレータに一定のトルクを出力させ
ながら、エンジンを定加速でクランキングすることがで
きるので、モータジェネレータの制御を単純化すること
ができる。
【0076】更に、請求項16に記載の構成では、スタ
ンバイ制御から始動制御への移行の際のクラッチの係合
圧の制御を単純化することができる。
【0077】更に、請求項17に記載の構成では、モー
タジェネレータによる始動制御において、それに先行す
るスタンバイ制御のためのクラッチのピストンストロー
クを迅速に行わせることができるので、スタンバイ制御
のレスポンスを向上させることができる。
【0078】更に、請求項18に記載の構成では、スタ
ンバイ制御の開始時期を領域判断で簡単に行うことがで
きるので、スタンバイ制御のロジックを単純化しなが
ら、迅速にスタンバイ制御を実行することができる。
【0079】更に、請求項19に記載の構成では、エン
ジン回転が所定の回転数になったところで始動のために
エンジンに燃料を供給し、点火する制御が行われるの
で、的確なエンジン始動が可能となる。
【0080】更に、請求項20に記載の構成では、モー
タジェネレータによるエンジン始動制御を円滑に終了さ
せることができる。
【0081】更に、請求項21に記載の構成では、エン
ジン始動後のモータ走行からエンジン走行への移行を円
滑に行うことができる。
【0082】更に、請求項22に記載の構成では、スタ
ータモータを用いる始動制御において、それに先行する
スタンバイ制御のためのクラッチのピストンストローク
を迅速に行わせることができるので、スタンバイ制御の
レスポンスを向上させることができる。
【0083】更に、請求項23に記載の構成では、スタ
ータモータを用いる再始動におけるスタンバイ制御の開
始時期を領域判断で簡単に行うことができるので、スタ
ンバイ制御のロジックを単純化しながら、迅速にスタン
バイ制御を実行することができる。
【0084】更に、請求項24に記載の構成では、スタ
ータモータを用いる再始動において、エンジン回転が所
定の回転数になったところで始動のためにエンジンに燃
料を供給し、点火する制御が行われるので、的確なエン
ジン始動が可能となる。
【0085】更に、請求項25に記載の構成では、モー
タジェネレータとスタータモータによるエンジン始動制
御を円滑に終了させることができる。
【0086】更に、請求項26に記載の構成では、モー
タジェネレータとスタータモータによるエンジン始動後
のモータ走行からエンジン走行への移行を円滑に行うこ
とができる。
【0087】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿い、本発明の実施
形態について説明する。図1は第1実施形態に係る車両
用ハイブリッド駆動装置のシステム構成を示すもので、
この装置は、エンジン(E/G)1と、モータジェネレ
ータ(M/G)2と、エンジン1及びモータジェネレー
タ2相互間の動力伝達を制御可能なクラッチ3と、エン
ジン1とモータジェネレータ2の動力を車輪に伝達可能
な伝動装置4と、エンジン1、モータジェネレータ2、
スタータモータ(S/M)11及びクラッチ3を制御す
る制御装置5(ECU)とを備えている。
【0088】エンジン1は、本形態において、その補機
として補機用12V低電圧バッテリを電源として作動す
るスタータモータ11を備えており、その起動により通
常のスタータと同様に、回転する出力歯車11aがエン
ジン1のクランク軸に固定された大歯車12に噛合し、
停止により噛合から外れる構成とされている。
【0089】モータジェネレータ2は、そのロータ21
がクラッチ(以下、実施形態の説明において、他のクラ
ッチと区別する意味でCiクラッチという)3を介して
エンジン1に連結され、更に、入力クラッチ(同じく、
実施形態の説明においてC1クラッチという)41を介
して主たる伝動装置4を構成する自動変速機(T/M)
40に連結されている。
【0090】伝動装置4を構成する自動変速機40は、
本形態において油圧コントロールユニット(V/B)6
により制御される所定のギヤトレインを備えるものとさ
れ、その出力軸は、ディファレンシャル装置7を介して
左右の駆動輪8に連結されている。この装置では、油圧
コントロールユニット6は、Ciクラッチ3の油圧サー
ボを制御するコントロールユニットを兼ねている。
【0091】制御装置5は、モータジェネレータ2を図
示しないインバータを介して、また、油圧コントロール
ユニット6を図示しないソレノイドを介して、更に、ス
タータモータ11をリレー等を介して制御するマイクロ
コンピュータを主体とする電子制御装置を構成してい
る。そして、制御装置5へは、車両の各部に通常配置さ
れる各図示しないセンサからのアクセル開度信号、車速
信号、トランスミッション入力回転数信号及びエンジン
回転数信号が取込み可能とされている。
【0092】本発明に従い、制御装置5は、エンジン1
を停止させ、Ciクラッチ3を解放させてモータジェネ
レータ2の動力を車輪8へ伝達している車両走行時に、
アクセル開度を検出して、エンジン1を始動させる制御
装置内の処理プロセスとしての始動制御手段を有してい
る。更に、制御装置5は、始動制御手段によるエンジン
1の始動に先行させて、エンジン1をクランキング開始
位置まで回転させる制御を行う同じく処理プロセスとし
てのスタンバイ制御手段を有する。具体的には、本形態
におけるスタンバイ制御手段は、Ciクラッチ3の係合
圧を制御して動力伝達を調整するスタンバイ圧制御手段
を主な処理プロセスとして包含している。
【0093】更に、制御装置5は、そのマイクロコンピ
ュータのメモリ上に走行モードマップを備えている。図
2はこのマップデータを図式化して示すもので、車速
と、アクセル開度との関係から、アクセルオン時の負
(後進)高車速側にエンジン走行領域、車速0を挟む正
負(前進及び後進)両低車速側にエンジン及びモータ走
行領域、低アクセル開度を除く正(前進)高車速側にエ
ンジン走行領域、そして低アクセル開度側にモータ走行
領域、更に、アクセルオフの正(ホイール駆動の前進)
車速側に回生領域を設定されている。そして、本形態で
は、特に、エンジン走行領域に隣接するモータ走行領域
に、後に詳記するCiクラッチスタンバイ制御領域が設
定されている。
【0094】次に、上記走行モードマップを参照して行
われる本発明の主題に係る制御内容を具体的に説明す
る。まず、エンジン停止判断は、本発明の主題とは直接
関係ないが、例えば、図2に示す走行モードマップに従
い、アクセル開度が所定時間以上モータ走行領域にある
とき、制御装置5のエンジン停止可の判断により行われ
る。そしてこうしたエンジン停止下での走行状態におい
て、上記エンジン停止判断と逆に、アクセル開度が所定
時間以上エンジン走行領域にあるとき、制御装置5によ
りエンジン始動必要と判断することで、エンジン再始動
判断がなされる。そして、このエンジン再始動判断によ
り、Ciクラッチ3のスタンバイ制御と、エンジン始動
制御と、完爆判断と、終了制御が実行される。更に、エ
ンジン始動制御は、クランキングの前半部分のエンジン
回転の立ち上げ制御と、後半部分の加速制御と、燃料供
給及び点火で構成されている。
【0095】まず、Ciクラッチのスタンバイ制御は、
次の三つのタイミングで実行可能である。第1は、上記
再始動判断が成立したときであり、第2は、アクセル開
度が図2に示す走行モードマップのCiクラッチスタン
バイ制御領域に入ったときであり、第3は、エンジン停
止制御が終了した後の所定時間の間である。これらのう
ち、第2の判断方法が最も効果的である。なお、本形態
では、これらを併用している。
【0096】以下、図3に示すタイムチャートに基づ
き、図1を併せて参照しながら、順次制御内容を説明す
る。当初、エンジン回転数(Ne)は停止状態の0、モ
ータ回転数(Nm)は車速の増加に連れて漸増、エンジ
ントルク(Te)は停止状態の0、モータトルク(T
m)は、アクセル開度に応じてあらかじめ設定された出
力制御マップに基づき出力されるトルクで加速状態の漸
増、Ciクラッチ圧(Pci)は解放状態の0、出力軸
トルク(Tout)はモータトルク駆動力に見合ったト
ルク漸増状態となっている。
【0097】ここで、モータ走行領域から、アクセル開
度がCiクラッチスタンバイ制御領域に入ると、制御装
置5から油圧コントロールユニット6へのソレノイド信
号出力(図1に破線で示す)で、Ciクラッチ圧(Pc
i)をファーストフィル圧(Pf)としてファーストフ
ィル時間(tf)だけCiクラッチ3の油圧サーボへ供
給する(図1に一点鎖線で示す)制御が行われる。この
ファーストフィル圧(Pf)とファーストフィル時間
(tf)は、素早くクラッチピストンをストロークさ
せ、Ciクラッチ油圧サーボのシリンダ内がオイルで充
満できる程度の値に設定される。
【0098】次に、同様の手順で、スタンバイ圧(Ps
tby)の供給がスタンバイ時間(tstby)だけ行
われる。スタンバイ圧(Pstby)は、Ciクラッチ
3が少しトルクを伝え、エンジン1のクランクシャフト
が少し回転し、圧縮トルクを必要とする直前の角度位置
で停止する程度の圧力(例えば100〜200kPa程
度)とする。スタンバイ時間(tstby)は、第1又
は第3の判断方法によるときは、例えば数100mse
c程度必要であり、第1の判断方法の場合は、その後直
ちにスイープアップ制御に移り、第3の判断方法の場合
は、その後Ciクラッチオフでモータ走行に移る。ま
た、第2の判断方法の場合は、スタンバイ時間(tst
by)は、Ciクラッチ圧の次の制御(スイープアップ
制御)が始まるまで続けられる。
【0099】このように、Ciクラッチスタンバイ制御
を実行することで、Ciクラッチ3を介してモータジェ
ネレータ2のトルクがエンジン1に伝達され、エンジン
1は回転するが、最初のシリンダの圧縮行程に入るとこ
ろで、所要トルクが大きくなることでCiクラッチ3は
スリップし、エンジン1はそのクランク角位置で停止し
てクランキング前のスタンバイ状態となる。この回転角
は、6気筒エンジンで最大でも100°程度である。こ
の間、モータトルク(Tm)の一部はエンジン1のクラ
ンキング開始位置までの回転のために使われるが、回転
抵抗が小さいため、出力軸トルク(Tout)への影響
はごく僅かである。かくして、クランク角位置を常にク
ランキングのピークトルクが発生する手前に置くこと
で、制御開始時のクランキングトルクの立ち上がり特性
を同じにすることができる。その結果、エンジン始動制
御時のCiクラッチ圧のスイープアップレスポンスを高
めることができる。
【0100】このようにしてスタンバイ状態が達成され
るスタンバイ時間(tstby)が経過すると、今度
は、始動制御手段によるエンジン始動が行われる。この
場合、モータトルク(Tm)の増大と、Ciクラッチ圧
(Pci)の上昇と、スタータモータ11の始動が同時
に行われる。これにより、モータトルク(Tm)は、車
両の駆動に必要なアクセル開度に応じたそれまでのトル
ク(Tacc)にトルク増大分(Tcrunk)とスタ
ータトルクを加えたトルクが付加され、Ciクラッチ圧
(Pci)の上昇によりトルク伝達容量を増したクラッ
チを介するトルク伝達でエンジンのクランキングが行わ
れる。これにより、エンジンはその回転の立ち上がり時
のイナーシャトルクによるピークトルクを乗り越えて回
転を始める。回転の立ち上がりの判断は、エンジン回転
数(Ne)の検出により行うこともできないではない
が、こうした低回転数の高精度の検出は困難なので、本
形態では、スタータモータのオフ時間(toff)の経
過でなされ、その時間経過でスタータはオフ(OFF)
とされる。その後もモータトルクの増大状態は継続さ
れ、この場合は、エンジン回転が所定回転数になること
で点火タイミングが図られる。そして点火と同時にモー
タトルク(Tm)は、車両走行駆動に必要なトルクに戻
される。
【0101】エンジンの始動(エンジンが自力で回転を
持続できる状態)を確認する完爆判断は、下記の方法に
より行うことができる。その第1は、通常の空燃比制御
に使用するエグゾースト側に設けたO2 (酸素)センサ
の出力を用いる方法である。この方法では、シリンダ内
での燃焼が全シリンダで連続して生じるようになると、
排ガス中の酸素濃度が極めて少なくなるので、エンジン
完爆判定が可能となる。また、第2は、排ガス温度又は
排ガス処理用触媒コンバータの温度をみる方法である。
そして、第3は、シリンダ内の燃焼圧力をみる方法であ
る。上記方法のうち、第1の方法が最も効果的であり、
特に排ガス温度が低い状態のときでもセンサ性能(感
度)が安定するようにしたヒータ付O2 センサを用いる
と更に有効である。これに対して、第3の方法は、リー
ンバーンエンジンでしか使用しないセンサを用いること
になるため、通常のエンジンに適用した場合、センサは
完爆判定以外には使用しないものとなってしまう点でコ
スト上は不利となる。
【0102】こうしてエンジン完爆を判断した時点で、
エンジン1の電磁制御スロットルバルブを、その時々の
アクセル開度に応じた開度に開き、同じくアクセル開度
に応じた出力トルクによりモータ駆動されているトラン
スミッションの入力回転数にエンジン1の回転数を近付
けていく。そして、Ciクラッチ3が係合完了(エンジ
ン回転数とトランスミッション入力回転数すなわちモー
タ回転数が等しくなったとき)すると、モータ出力トル
ク(Tm)をアクセル開度に応じた所定勾配でスイープ
ダウンさせる。
【0103】次に、上記制御を実行する具体的な手順を
フローで説明する。図4は、走行中エンジン始動制御メ
インフローを示す。まず、ステップS1のアクセル開度
読み込みと、ステップS2の車速読み込みにより、ステ
ップS3で、走行マップ(図2参照)から現在の走行状
態がエンジン走行領域にあるか否かを判断する。また、
ステップS4では、同じく走行マップからCiクラッチ
スタンバイ領域にあるか否かを判断する。これらステッ
プS3とステップS4の何れかの判断が成立(Yes)
する場合に、ステップS5で、Ciクラッチスタンバイ
制御を実行し、次いで、ステップS6によるエンジン始
動制御を実行することになる。
【0104】図5は、図4に示すステップS5のCiク
ラッチスタンバイ制御のサブルーチンを示す。このルー
チンでは、当初のステップS21で、Ciクラッチ圧
(Pci)を初期値(Pf)にして出力し、クラッチの
ピストンストロークを詰める処理を行う。この処理によ
るCiクラッチの作動は、ステップS22によるタイマ
判断で、油圧出力から時間(tf)が経過したことによ
り確認される。
【0105】この時間経過を待って、ステップS23
で、Ciクラッチ圧(Pci)をエンジンのクランキン
グ開始位置になるように、所定のスタンバイ圧(Pst
by)に設定し、出力する。これにより、エンジンのク
ランク軸が微小回転し、クランキング開始位置(圧縮行
程手前)になる。このクランキング開始位置の確認は、
ステップS24で、スタンバイ圧(Pstby)を出力
してからの時間が所定のスタンバイ時間(tstby)
経過したかの判断で行われる。次に、ステップS25
で、エンジン走行領域になったかを判断する。そして、
この判断が成立(Yes)の場合には、エンジン始動制
御サブルーチンに入る。一方、ステップS25で、エン
ジン走行領域判断が不成立(No)の場合には、更に、
ステップS26で、Ciクラッチスタンバイ領域にある
かを判断し、これが成立(Yes)の場合は、ステップ
S23に戻って、Ciクラッチ圧(Pci)をスタンバ
イ圧(Pstby)状態に保持する。また、ステップS
26のCiクラッチスタンバイ領域判断が不成立(N
o)の場合は、モータ走行領域に戻ったとして本制御を
中止すべく、ステップS27で、Ciクラッチ圧(Pc
i)を0にする処理を行う。
【0106】このようにしてスタンバイ状態になった後
のエンジン始動制御は、大別して2つの形態を採ること
ができる。まず第1実施形態として、スタータモータを
用いる制御について説明する。
【0107】この場合、図6に示すエンジン始動制御サ
ブルーチンに入ると、ステップS31からステップ33
を同時に実行することになるが、チャート表現の便宜
上、順次並べて表記されている。ステップS31では、
スタータモータを始動する。ステップS32では、Ci
クラッチ圧(Pci)をPci=(Tcrunk/μ−
c)/aのように設定する。ここに、Tcrunkは、
エンジンのクランキングトルクの平均値で、エンジンに
よって予め決まった値である。μは、クラッチの摩擦材
の摩擦係数である。aとcはクラッチによって決まる定
数である。また、ステップS33では、モータトルク
(Tm)を出力する。このモータトルクは、Tm=Tc
runk+Taccとする。ここに、Tcrunkは、
エンジン始動に必要なトルクであり、Taccは、アク
セル開度に応じたトルクで、車両の駆動に必要となるト
ルクである。このように、各ステップを同時に実行した
のち、ステップS34で、制御開始からの時間がオフ時
間(toff)を過ぎたかをみる。この時間は、エンジ
ンが微小回転(1回転)すればよい時間なので、非常に
微小な時間である。そして、オフ時間(toff)経過
が確認されたら、ステップS35で、スタータモータを
オフ(OFF)する。この場合、非常に微小なオフ時間
(toff)のみスタータを作動させるので、スタータ
の耐久性、スタータ始動による異音などは問題ない。以
上のステップS31〜ステップS35は、エンジン回転
の立ち上げ制御を構成する。
【0108】更に、ステップS36で、エンジン回転が
所定回転数(例えば、500rpm、すなわち燃料供給
と点火によりエンジンが自力回転可能な完爆状態となる
回転数)になったかを判断する。そして、ステップS3
6の判断が成立(Yes)の場合は、ステップS37
で、実際にエンジンに燃料を噴射し、点火させ、エンジ
ンを始動させる。上記ステップS32〜ステップS36
は、エンジン回転の加速制御を構成する。
【0109】かくして、エンジンが始動したら、ステッ
プS38で、モータのトルク(Tm)をアクセル開度に
応じたトルク(Tacc)に戻す。この処理は、エンジ
ンの始動によりクランキングトルク(Tcrunk)は
不要となったためである。そして、次に、ステップS3
9で、エンジン回転数(Ne)が変速機の入力回転数
(Nin)と同期したかを、±Naの幅の範囲で判断す
る。これによる同期の判断が成立(Yes)したところ
で、ステップS40により、Ciクラッチ圧(Pci)
を100%の圧、すなわちP100にする。かくして、
Ciクラッチの完全係合により、エンジンのトルクが車
輪に伝達可能となるので、ステップS41で、モータト
ルク(Tm)を減少させていく処理を行う。併せて、ス
テップS42で、モータトルク(Tm)のスイープダウ
ンにより減少した分をエンジンに出力させる(Te=T
acc−Tm)処理を行う。具体的には、電子スロット
ルへの信号出力でスロットルを開いて行く。最後に、ス
テップS43でモータトルク(Tm)が0になったかを
判断する。この判断が成立(Yes)することで、モー
タ走行からエンジン走行の切換えが終了する。以上のス
テップS38〜ステップS43は、終了制御を構成す
る。
【0110】上記実施形態によれば、モータジェネレー
タが車両駆動性能に加えてクランキングトルク分を出力
できるように性能を見積もる必要がないので、モータジ
ェネレータの大型化が防げる。また、スタータモータの
方は、通常エンジン駆動車用の量産品と共用できるの
で、コストアップが最小限に抑えられる。更に、付随的
な利点として、高圧系(モータジェネレータ駆動用電
源)SOCが長期不使用による自己放電等で0%になっ
ても、通常のエンジン駆動車のように12V補機バッテ
リでエンジン始動が可能な利点が得られる。また、ブー
スタケーブルによるジャンピングスタートも可能であ
る。また、極低温(−30〜−40°C)のエンジン始
動も、電動オイルポンプの低温時性能によらず、現行車
両と同様のレスポンスで可能である。
【0111】ところで、上記第1実施形態ではモータジ
ェネレータ2を主とし、スタータモータ11を補助とし
て使用する形態を採ったが、逆にスタータモータ11を
主としてモータジェネレータ2を補助的に使用する形態
を採ることもできる。この場合、スタータモータ駆動回
路にスタータモータに突入する電流値を計測する電流セ
ンサを設け、この出力値を始動制御時のモータジェネレ
ータ出力トルク制御のフィードバック制御に用いる。図
7はこうした制御形態を採る場合のタイムチャートを示
す。この制御では、スタータモータ駆動電流(Ist)
が所定値を超えないようにモータジェネレータ出力トル
クを調整する。この場合のクラッチ係合圧(Pci)
は、スタータモータの起動と同時にライン圧(PL )ま
でスイープアップし、以後一定に保つ制御で足りる。そ
して、スタータモータの停止は、エンジン回転が所定の
回転数になったときとする。
【0112】こうした制御を行った場合、スタータモー
タ11の駆動負荷を図に実線で示すように所定のしきい
値以下に抑えることができる。そして、図に点線で示す
ピーク分のクランキング負荷をモータジェネレータ2が
負担することになる。
【0113】次に、前記第1実施形態では、エンジン1
のクランキングを主としてモータジェネレータ2で行
い、エンジン回転の立ち上げにスタータモータ11を補
助的に使用する構成を採っているが、エンジン1のクラ
ンキングは、立ち上げ時も含めて、スタータモータ11
を用いずにモータジェネレータ2のみで行うこともでき
る。次に、こうした形態を採る第2実施形態について図
8に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
【0114】この形態でも、当初の状態からスタンバイ
制御までの期間は、前記第1実施形態と同様であるの
で、その参照をもって説明に代える。そして、同様にし
てスタンバイ状態が達成されるスタンバイ時間(tst
by)が経過すると、始動制御手段によるエンジン始動
が行われる。この場合、前形態と異なり、モータトルク
(Tm)の最大値(Tmmax)までの増大と、Ciク
ラッチ圧(Pci)の上昇とが同時に行われる。これに
より、モータトルク(Tm)は、車両の駆動に必要なア
クセル開度に応じたそれまでのトルク(Tacc)にト
ルク増大分を加えたトルクが付加され、Ciクラッチ圧
(Pci)の上昇によりトルク伝達容量を増したCiク
ラッチ3を介するトルク伝達でエンジン1のクランキン
グが行われる。これにより、エンジン1はその回転の立
ち上がり時のイナーシャトルクによるピークトルクを乗
り越えて回転を始める。回転の立ち上がり(微小回転)
の判断はタイマ又はエンジン回転数(Ne)でなされ
る。その後モータトルク(Tm)はエンジン回転数を所
定変化率で上昇できるトルク(Tmt)まで下げられて
増大状態は継続され、この場合も、エンジン回転が所定
回転数になることで点火タイミングが図られる。点火と
同時にモータトルク(Tm)は駆動に必要なトルク(T
acc)に戻される。これ以後の制御は、前記第1実施
形態の場合と同様である。
【0115】このようにモータジェネレータ2のみでエ
ンジン始動を行う場合、エンジン始動に伴う車両駆動ト
ルク(Tout)の変化(落ち込み)は、Ciクラッチ
3の伝達トルク容量の大きさそのものとなる。したがっ
て、Ciクラッチ3の伝達トルク容量を係合圧力で制御
し、駆動トルクの落ち込みとその継続時間との兼ね合い
から、モータジェネレータ2のトルク出力能力の範囲内
で、ショックを体感上許容できるレベル以下に抑えるこ
とで、不快な減速感が生じるのを防ぐことになる。
【0116】この場合、最も大きな始動トルクを必要と
する領域は、エンジン始動初期制御(立ち上げ制御)領
域(Ne=0〜Ne1)となるので、この期間モータ出
力トルクを出力可能な最大値(Tmmax)とする。こ
の値は、車速、バッテリ温度、SOCなどの諸条件によ
って異なる。そして、このトルク制御と同時に、Ciク
ラッチ圧(Pci)を下記要領で出力させる。すなわ
ち、エンジン始動(最初に回転させるため)に使われる
トルクをTmesとして、 Tmes=Tci(Ciクラッチ伝達トルク容量)=
(aPci+c)μ ここに、a,cはクラッチ諸元により決まる定数、μは
クラッチ摩擦材の摩擦係数、PciはCiクラッチ係合
圧を表す。なお、μは摩擦材のスリップ速度、押し付け
面圧、オイル温度により、マップからの読み取りで決定
される。
【0117】なお、エンジン始動に使われるトルク(T
mes)と車両駆動に使われるトルク(Tmk)の割合
は、実車による感応評価で決定する。この場合、限られ
た出力可能なトルク最大値(Tmmax)の範囲内でエ
ンジン始動に使われるトルク(Tmes)を小さく設定
すると、エンジン始動初期制御(立ち上げ制御)領域
(Ne=0〜Ne1)の時間が長くなり、エンジン始動
レスポンスが悪くなる。逆に、トルク(Tmes)を大
きく設定すると、駆動トルクの不足で始動ショックが大
きくなる。上記制御をエンジン回転数が所定の微小回転
数(Ne1)に達するまで継続する。
【0118】このエンジン回転数が微小回転数(Ne
1)に達するまでのように、回転数が低い領域では、電
磁ピックアップセンサのような安価なセンサでは、正確
にエンジン回転数(Ne)を検知できない場合があるの
で、前述の制御をエンジン回転数(Ne)ではなく、エ
ンジンの吸入空気量センサの出力により行うようにして
もよい。
【0119】上記の制御の後に定加速制御を行う。この
制御では、あらかじめ設定された加速度でエンジン回転
数が上昇するようCiクラッチ係合圧をフィードバック
制御する。この場合、エンジン回転数(Ne)が微小回
転数(Ne1)に達したら、モータ出力をエンジンを定
常的に加速するトルク(Tmt)まで下げる。このトル
クは、エンジン油温(Teoil)とエンジン回転数
(Ne)で決定できる。この関係は、実験値として入手
できる。そして、上記モータ出力の条件で、エンジン回
転数(Ne)の上昇率(dNe/dt)が所定値となる
ように、Ciクラッチ係合圧(Pic)出力をフィード
バック制御する。
【0120】こうしてエンジン回転数(Ne)が同期回
転数(Nin、約500〜700rpm程度が適当)に
達したら、前形態と同様の方法で燃料噴射と点火のため
のエンジン制御を開始する。そして、最後に終了制御に
入る。この制御では、モータ走行からエンジン走行へ駆
動源を切り換える。その際、同期確認後適当なタイマを
設定し、同期を確実にするため、連続同期状態を保持し
た後、Ciクラッチ係合圧をデューティ比100%に対
応する圧力まで上げる。
【0121】この第2実施形態のエンジン始動制御サブ
ルーチンは、図9及び図10に示すフローとなる。この
場合、ステップS51で、モータトルク(Tm)をモー
タジェネレータがそのときの条件下で出力可能な最大ト
ルク(Tmmax)にする。ここに、最大トルク(Tm
max)は、エンジンの始動トルク(Tmes)と車両
駆動トルク(Tmk)の両方を出力できる値である。こ
れは、車速、バッテリ容量SOC、バッテリ温度に応じ
て変更してもよい。同時に、ステップS52で、Ciク
ラッチ圧(Pci)をPci=(Tmes/μ−c)/
aのように設定する。すなわち、Ciクラッチ圧(Pc
i)を始動トルク(Tmes)だけ伝達可能な値に設定
する。
【0122】ステップS53で、エンジン回転数(N
e)が所定微小回転数(Ne1)を上回ったかを判断す
る。この判定は回転数でなく、タイマで設定してもよ
い。そして、ステップS54で、モータトルク(Tm)
をエンジン回転数を所定変化率で上昇できるトルク(T
mt)に減少させる。次に、ステップS55で、Ciク
ラッチ圧(Pci)をフィードバック初期値(Pa)に
する。そして、ステップS56で、エンジン回転数の現
在の変化率(dX2)を求める。更に、ステップS57
で、目標変化率(dX1)との偏差(dX)を求める。
ステップS58では、求めた偏差(dX)からCiクラ
ッチ圧(Pci)の変更圧(dPci)を求める。この
値は、偏差(dX)が正側に大きいときにはCiクラッ
チ圧(Pci)を減少させ、偏差(dX)が負側に大き
いときにはCiクラッチ圧(Pci)を増大させるよう
に設定される。かくしてステップS59で、フィードバ
ック制御を実行する。
【0123】次に、ステップS60で、エンジン回転数
(Ne)が所定回転数(例えば、500rpm)を上回
ったかをみる。この判断が成立するまで、ステップS5
6に戻って、フィードバック制御を実行する。やがてス
テップS60のエンジン回転数判断が成立すると、ステ
ップS61で、エンジンがすでに点火されている完爆状
態か否かを判断する。この判断は、前記のように空燃比
制御のためにエンジンのエグゾースト側に設けたO
2 (酸素)センサの出力に基づいて、シリンダ内での燃
焼が全シリンダで連続して生じることで、排ガス中の酸
素濃度が極めて少なくなることで判定が可能となる。初
回のループではこの判断は不成立(No)となるので、
ステップS62で、エンジンへの燃料の噴射を行い、点
火する。
【0124】以後のステップS63〜ステップS67の
プロセスは、前記第1実施形態のステップS39〜ステ
ップS43のものと実質上同様であるので、説明を省略
する。
【0125】上記第2実施形態によれば、スタータモー
タ11を使用せずに、簡単な制御でレスポンスよくエン
ジン再始動を実現できる。従って、この制御は、スター
タモータ11を備えないハイブリッド駆動装置にも適用
可能な利点を有する。
【0126】ところで、上記第2実施形態の始動制御
は、モータ回転数が推定値をトレースするように制御す
る変形形態を採ることもできる。この場合、始動制御で
のモータ出力トルクの制御は、第2実施形態と同様とす
る。そして、Ciクラッチ圧(Pic)の制御を図11
のタイムチャートに示すように行う。すなわち、クラン
キング開始の所定時間前におけるモータ回転数(Nm)
の変化率からクランキング以降のモータ回転数(Nm)
の経過を推定する。この推定値による目標値と実際のモ
ータ回転数(Nm)の値との偏差(e)を取り、モータ
回転数(Nm)が目標値をトレースするよう、Ciクラ
ッチ圧(Pci)の出力をフィードバック制御する。な
お、この制御では、モータ磁極位置センサ(レゾルバ)
の出力(速度検出値)をベースに制御を行うのが好適で
ある。その後の制御は、第2実施形態と同様である。
【0127】なお、この形態において、モータ回転数
(Nm)の目標値を車速から演算する方法も考えられる
が、当制御での偏差量eは、極小値であるので、十分な
精度が得られない。これに対してモータジェネレータの
磁極センサの場合、精度は極めて高く(角度にして数十
秒〜数分程度)、駆動系の捩じれ量を検出するにも十分
な精度である。
【0128】以上、本発明を、その制御形態を中心とし
て、図1に示す特定のシステム構成の駆動装置に適用し
て例示したが、次に、伝動装置4のシステム構成の変形
形態について説明する。図15に示す第3実施形態は、
伝動装置4中の自動変速機40とC1クラッチ41との
間に、第2のモータジェネレータ(M/G)2Aを付設
したものである。また、この形態では、走行時エンジン
停止中も補機9を稼働すべく、モータジェネレータ2A
に補機9をVベルト掛け等で駆動連結する構成を採って
いる。こうした形態の駆動装置においても、前記のスタ
ンバイ制御と始動制御は、同様の手法で行なうことがで
きる。なお、この形態の場合、エンジンの始動制御時
に、第2のモータジェネレータ2Aでトルクの落ち込み
分を補う制御を行なうことで、エンジン始動時のショッ
クを一層小さくすることも可能となる。その余の構成に
ついては、前記第1実施形態のものと同様であるので、
相当する要素に同じ参照符号を付して説明に代える。
【0129】次に、図16に示す第4実施形態は、伝動
装置4内に、モータジェネレータ2をエンジン(E/
G)1と自動変速機(T/M)40とに連結する直結ク
ラッチ42付きプラネタリギヤ40Aを配置して、エン
ジン1とモータジェネレータ2とによるパラレル駆動と
スプリット駆動とを可能としたものである。そして、プ
ラネタリギヤ40Aのサンギヤ43がモータジェネレー
タ2に連結され、リングギヤ45がエンジン1に連結さ
れ、キャリア44が出力要素として自動変速機40に連
結されている。その余の構成については、前記第1実施
形態のものと同様であるので、この場合も相当する要素
に同じ参照符号を付して説明に代える。この形態では、
モータ走行によるエンジン始動時は、直結クラッチ42
を係合状態として、先に述べたスタンバイ制御と始動制
御に従って、Ciクラッチ3の制御とモータジェネレー
タ2の制御を行なうことになる。
【0130】最後に、図17に示す第5実施形態は、伝
動装置4内に、モータジェネレータ2をエンジン(E/
G)1と自動変速機に置き代わる第2のモータジェネレ
ータ(M/G)2Bに連結するプラネタリギヤ40Bを
配置したものである。そして、上記第4実施形態とは逆
に、プラネタリギヤ40Bのサンギヤ43をモータジェ
ネレータ2に、キャリア44をエンジン1に連結し、リ
ングギヤ45を出力要素として第2のモータジェネレー
タ(M/G)2Bに連結に連結している。この形態の場
合、前記各形態において必ず設けられているCiクラッ
チ3を廃止した構成が採られている。この伝動装置の構
成では、モータ走行時は、第2のモータジェネレータ2
Bの正転で車両を駆動させ、エンジン1の停止のため
に、第1のモータジェネレータ2による反力支持を逃が
すべく、モータジェネレータ2を空転状態とすることに
なる。そしてエンジン始動時のスタンバイ制御では、第
1のモータジェネレータ2を小さなトルク出力で正転方
向へ微小回転させることでスタンバイ状態とし、その
後、始動制御では、第1のモータジェネレータ2と第2
のモータジェネレータ2Bを同時にトルク増大制御する
ことになる。この形態においても前記第3実施形態のも
のと同様に、エンジン始動時のショックを一層小さくす
ることができる。
【0131】以上、本発明を5つの実施形態に基づき変
形形態をも含めて詳説したが、本発明は上記実施形態の
開示内容のみに限定されることなく、特許請求の範囲に
記載の事項の範囲内で種々に細部の具体的構成を変更し
て実施可能なものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る車両用ハイブリッ
ド駆動装置のシステム構成図である。
【図2】上記駆動装置における制御装置内の走行モード
マップである。
【図3】上記制御装置による走行中エンジン始動のタイ
ムチャートである。
【図4】上記エンジン始動のメインフローチャートであ
る。
【図5】上記メインフロー中のスタンバイ制御サブルー
チンのフローチャートである。
【図6】上記メインフロー中のエンジン始動制御サブル
ーチンのフローチャートである。
【図7】上記第1実施形態の始動制御の変形形態を示す
タイムチャートである。
【図8】第2実施形態の制御装置によるエンジン始動の
タイムチャートである。
【図9】上記エンジン始動におけるエンジン始動制御サ
ブルーチンの一部を示すフローチャートである。
【図10】上記エンジン始動制御サブルーチンの他部を
示すフローチャートである。
【図11】上記第2実施形態の始動制御の変形形態を示
すタイムチャートである。
【図12】一般的な6気筒エンジンのクランク回転に対
するトルク変動を示す特性図である。
【図13】一般的なエンジンのクランキングトルク特性
を示す模式図である。
【図14】上記クランキングトルクの立ち上がり特性を
示す模式図である。
【図15】本発明の第3実施形態に係る車両用ハイブリ
ッド駆動装置のシステム構成図である。
【図16】本発明の第4実施形態に係る車両用ハイブリ
ッド駆動装置のシステム構成図である。
【図17】本発明の第5実施形態に係る車両用ハイブリ
ッド駆動装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 モータジェネレータ 3 Ciクラッチ(クラッチ) 4 伝動装置 5 制御装置 11 スタータモータ S5 スタンバイ制御手段 S6 始動制御手段 S21 ファーストフィル圧供給手段 S23 スタンバイ圧制御手段 S31,S34 立ち上げ制御手段 S32 クランキング圧設定手段 S33 トルク制御手段 S41,S42 終了制御手段 S51 トルク制御手段 S52 クランキング圧制御手段,増圧手段 S58 定加速制御手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02N 11/08 F02N 11/08 F

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンと、モータジェネレータと、前
    記エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に伝達可
    能な伝動装置と、前記エンジン、モータジェネレータ及
    びそれらの動力の車輪への伝達を制御する制御装置と、
    を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、 前記制御装置は、エンジンを停止させ、モータジェネレ
    ータの動力を車輪へ伝達している車両走行時に、アクセ
    ル操作を検出して、エンジンを始動させる始動制御手段
    と、該始動制御手段によるエンジンの始動に先行させ
    て、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる制
    御を行うスタンバイ制御手段とを有する、ことを特徴と
    する、車両用ハイブリッド駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記エンジン及びモータジェネレータ相
    互間の動力伝達を制御可能なクラッチを有し、 前記スタンバイ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達
    容量が、エンジンをクランキング開始位置まで回転させ
    る容量となるように、クラッチ圧を制御するスタンバイ
    圧制御手段を含む、請求項1記載の車両用ハイブリッド
    駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記始動制御手段は、スタンバイ制御後
    に、前記クラッチのトルク伝達容量がモータジェネレー
    タの出力トルク以下となるように、クラッチの係合圧を
    制御するクランキング圧制御手段を含む、請求項2記載
    の車両用ハイブリッド駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記エンジンを始動させるスタータモー
    タを有し、 前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、スタータモ
    ータの起動と、前記クラッチの係合を同時に行わせる、
    請求項2記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
  5. 【請求項5】 エンジンと、モータジェネレータと、前
    記エンジン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を
    制御可能なクラッチと、前記エンジンとモータジェネレ
    ータの動力を車輪に伝達可能な伝動装置と、前記エンジ
    ン、モータジェネレータ及びクラッチを制御する制御装
    置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、 前記制御装置は、エンジンを停止させ、クラッチを解放
    してモータジェネレータの動力を車輪へ伝達している車
    両走行時に、アクセル操作を検出して、クラッチの係合
    によりエンジンを始動させる始動制御手段と、該始動制
    御手段によるエンジンの始動に先行させて、クラッチの
    係合によりエンジンをクランキング開始位置まで回転さ
    せる制御を行うスタンバイ制御手段とを有し、 前記スタンバイ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達
    容量が、エンジンをクランキング開始位置まで回転させ
    る容量となるように、クラッチの係合圧を制御するスタ
    ンバイ圧制御手段を含み、前記始動制御手段は、スタン
    バイ制御後に、前記クラッチのトルク伝達容量がモータ
    ジェネレータの出力トルク以下となるように、クラッチ
    の係合圧を制御するクランキング圧制御手段を含む、こ
    とを特徴とする、車両用ハイブリッド駆動装置。
  6. 【請求項6】 エンジンと、モータジェネレータと、前
    記エンジンを始動させるスタータモータと、前記エンジ
    ン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能
    なクラッチと、前記エンジンとモータジェネレータの動
    力を車輪に伝達可能な伝動装置と、前記エンジン、モー
    タジェネレータ、スタータモータ及びクラッチを制御す
    る制御装置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置に
    おいて、 前記制御装置は、エンジンを停止させ、クラッチを解放
    してモータジェネレータの動力を車輪へ伝達している車
    両走行時に、アクセル操作を検出して、エンジンを始動
    させる始動制御手段と、該始動制御手段によるエンジン
    の始動に先行させて、クラッチの係合によりエンジンを
    クランキング開始位置まで回転させる制御を行うスタン
    バイ制御手段とを有し、 前記スタンバイ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達
    容量が、エンジンをクランキング開始位置まで回転させ
    る容量となるように、クラッチの係合圧を制御するスタ
    ンバイ圧制御手段を含み、 前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、スタータモ
    ータの起動と、前記クラッチの係合を同時に行わせる、
    ことを特徴とする、車両用ハイブリッド駆動装置。
  7. 【請求項7】 前記クランキング圧制御手段は、エンジ
    ン回転の変化率が目標値になるように、クラッチの係合
    圧を制御する定加速制御手段を含む、請求項5記載の車
    両用ハイブリッド駆動装置。
  8. 【請求項8】 前記クランキング圧制御手段は、モータ
    ジェネレータ回転の減少度を所定値以内に抑えるように
    クラッチの係合圧を制御する回転数維持制御手段を含
    む、請求項5記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
  9. 【請求項9】 前記始動制御手段は、スタータモータを
    エンジンが微小回転する期間だけ作動させる立ち上げ制
    御手段を含む、請求項6記載の車両用ハイブリッド駆動
    装置。
  10. 【請求項10】 前記始動制御手段は、クラッチの係合
    圧をクラッチがエンジンのクランキングトルクの平均値
    を伝達する値に設定するクランキング圧設定手段を含
    む、請求項6又は9記載の車両用ハイブリッド駆動装
    置。
  11. 【請求項11】 前記始動制御手段は、モータジェネレ
    ータにエンジンのクランキングトルクの平均値と車両の
    駆動トルクを出力させるトルク制御手段を含む、請求項
    6、9又は10記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
  12. 【請求項12】 前記始動制御手段は、モータジェネレ
    ータにスタータモータの起動電流に応じてトルクを出力
    させるトルク制御手段を含む、請求項6記載の車両用ハ
    イブリッド駆動装置。
  13. 【請求項13】 前記スタータモータの作動期間は、タ
    イマ制御とされた、請求項6又は9記載の車両用ハイブ
    リッド駆動装置。
  14. 【請求項14】 前記始動制御手段は、モータジェネレ
    ータに最大トルクを出力させるトルク制御手段と、モー
    タジェネレータの最大トルク出力時に、クラッチのトル
    ク容量を大きくすべく係合圧を増大させる増圧手段を含
    む、請求項5又は7記載の車両用ハイブリッド駆動装
    置。
  15. 【請求項15】 前記始動制御手段は、モータジェネレ
    ータにエンジンのクランキングトルクの平均値を出力さ
    せるトルク制御手段を含む、請求項5又は7記載の車両
    用ハイブリッド駆動装置。
  16. 【請求項16】 前記始動制御手段は、クラッチの係合
    圧をスイープアップさせるスイープアップ手段を含む、
    請求項5又は8記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
  17. 【請求項17】 前記スタンバイ制御手段は、クラッチ
    のピストンストロークを詰めるファーストフィル圧供給
    手段を含む、請求項5又は7記載の車両用ハイブリッド
    駆動装置。
  18. 【請求項18】 前記制御装置は、モータ走行領域とエ
    ンジン走行領域との間にクラッチスタンバイ領域を設定
    された、請求項5又は7記載の車両用ハイブリッド駆動
    装置。
  19. 【請求項19】 前記始動制御手段は、エンジン回転が
    所定回転になったとき、エンジンに燃料を供給し点火さ
    せる、請求項5、7、14〜18のいずれか1項記載の
    車両用ハイブリッド駆動装置。
  20. 【請求項20】 前記始動制御手段は、エンジン回転と
    モータジェネレータ回転の同期後にクラッチを完全係合
    させる、請求項5、7、14〜19のいずれか1項記載
    の車両用ハイブリッド駆動装置。
  21. 【請求項21】 前記制御装置は、エンジン始動後、モ
    ータジェネレータの出力トルクをスイープダウンさせ、
    エンジンのスロットル開度を開く、終了制御手段を有す
    る、請求項5、7、14〜20のいずれか1項記載の車
    両用ハイブリッド駆動装置。
  22. 【請求項22】 前記スタンバイ制御手段は、クラッチ
    のピストンストロークを詰めるファーストフィル圧供給
    手段を含む、請求項6、9〜13のいずれか1項記載の
    車両用ハイブリッド駆動装置。
  23. 【請求項23】 前記制御装置は、モータ走行領域とエ
    ンジン走行領域との間にクラッチスタンバイ領域を設定
    された、請求項6、9〜13のいずれか1項記載の車両
    用ハイブリッド駆動装置。
  24. 【請求項24】 前記始動制御手段は、エンジン回転が
    所定回転になったとき、燃料を供給し点火させる、請求
    項6、9〜13、22、23のいずれか1項記載の車両
    用ハイブリッド駆動装置。
  25. 【請求項25】 前記始動制御手段は、エンジン回転と
    モータジェネレータ回転の同期後にクラッチを完全係合
    させる、請求項6、9〜13、22〜24のいずれか1
    項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
  26. 【請求項26】 前記制御装置は、エンジン始動後、モ
    ータジェネレータの出力トルクをスイープダウンさせ、
    エンジンのスロットル開度を開く、終了制御手段を有す
    る、請求項6、9〜13、22〜25のいずれか1項記
    載の車両用ハイブリッド駆動装置。
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