JPWO2009069637A1 - ハイブリッドシステムの制御方法 - Google Patents

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Abstract

バッテリの充電状況に依らず、モータ走行からハイブリッド走行へのスムーズな移行を可能とすると共に、クラッチ要素の締結時のショックを低減する。ハイブリッドシステムは、アクセル開度、車両速度及びバッテリ充電状態ＳＯＣに基づいてエンジン及びモータの目標トルクを決定するための状態マップ７０を使用する。マップ７０には、ＳＯＣに応じて変化するモータ上限トルクを画定するモータ最大トルク線と該トルク線から所定のマージン低いモータマージントルク線とが定義される。アクセル開度、車両速度及びバッテリ充電状態によって定まるマップ上の位置がマージントルク線より下にあるとき電動走行を行い、マージントルク線以上となったとき、エンジンの始動処理を開始し、最大トルク線を超えるトルク位置となったとき、アクセル開度に対応するトルクを達成するためエンジン及びモータの目標トルクを各々設定する。

Description

本発明は、ハイブリッド車両に適用されるハイブリッドシステムの制御方法に係り、特にアクスルスプリット式ハイブリッドシステムの制御方法に関する。
特開２００６−１６０１０４号には、ハイブリッド車両において、前輪側車軸に、トランスミッションとモータとが常に結合され、さらにクラッチを介してエンジンが結合されると共に、後輪側車軸には別の電気モータが常に結合した構成が開示されている。このハイブリッド車両によれば、停車時には、通常アイドリングストップを行い、次いでドライバーによりアクセル操作がなされて発進するのであるが、発進時のエンジン運転効率は低いため急加速でない限りモータから供給される駆動力により発進し、所定の速度若しくは所定の要求駆動力に達するまでモータで走行を続ける。この際、停止中のエンジンをモータにより回転させてしまうとフリクションロスが発生するので、クラッチを解放しておき、その後、所定の速度又は所定の要求駆動力に達すると、エンジンの始動を開始し、クラッチを締結し、エンジンから供給される駆動力による走行に切り替える制御を行っている。
更にこのハイブリッド車両は、以下の制御を特徴としている。先ず、路面状況から、モータの直結した後輪が伝達可能な最大トルク量を計算し、ドライバーの加速要求値がこの伝達可能な最大トルク量よりも大きい場合、前輪で発生させるべきトルク量を計算し、この最大トルク量が前輪に直結したモータの最大トルク量以下の場合には、エンジンの始動はせず、クラッチも解放にしたままで、前輪のモータからトルクを発生させる。これに対して、前輪で発生させるべきトルク量計算値が前輪に直結したモータの最大トルク量以上の場合には、エンジンを始動しクラッチを締結する指令を発生させる。このようにクラッチの締結／解放判断を、走行する路面から予測される予想路面摩擦係数から予測制御によって判断して行うので、実際のクラッチ締結を余裕をもって実施でき、その結果、エンジンから前輪に駆動力を素早く供給することができる、というものである。即ち、この公知例が開示した原理は、ドライバーの加速要求値と路面状況から、エンジントルクが必要な状況か否かを予測して判断することにより、クラッチ締結の遅れを回避しようというものであった。
しかし、以上のような路面摩擦係数で決まる伝達可能な最大トルクを予測して後輪モータトルク、前輪モータトルク、前輪エンジントルクを計算する制御原理では、例えばバッテリ充電状態（ＳＯＣ）の要求によりバッテリ電力を使ったモータ走行からエンジン走行に早く移りたい場合のクラッチ締結の遅れを回避することはできない。また、前輪のエンジンと車軸との間に連結されているトランスミッションの変速ギア比の考慮が全くないため、クラッチ締結時のショックを低減することができないなど、問題点があった。
特開２００６−１６０１０４号
本発明は、上記事実に鑑みなされたもので、バッテリの充電状況に依らず、ドライバーの要求駆動力の情報と車速の情報とから、モータ走行からモータ及びエンジンによるハイブリッド走行へのスムーズな移行を可能とすると共に、変速ギアを制御することにより、クラッチ要素の締結時にも、そのショックを低減できる、ハイブリッドシステムの制御方法を提供することをその目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係るハイブリッドシステムの制御方法によれば、前記ハイブリッドシステムは、内燃エンジンと、前記内燃エンジンの回転速度を変速して出力するための変速手段と、駆動輪を電動駆動するための電動手段と、前記電動手段のためのバッテリと、前記内燃エンジン及び前記電動手段の目標トルクを決定するためのマップを有し、該マップに基づいて前記内燃エンジン及び前記電動手段を指令制御するための制御手段と、を備え、前記マップには、少なくとも車両速度及びバッテリ充電状態の関数として前記電動手段が供給可能な上限トルクを画定する最大トルク線と、該最大トルク線よりも所定のマージン低いマージントルク線とが定義されており、前記制御方法は、アクセル開度、車両速度及びバッテリ充電状態を検出し、検出されたアクセル開度、車両速度及びバッテリ充電状態によって定まる前記マップ上の位置が、前記マージントルク線より下のトルク位置にあるとき、前記電動手段による電動走行を行い、前記マップ上の位置が前記マージントルク線以上のトルク位置となったとき、ハイブリッド走行に移行するため前記エンジンの始動処理を開始し、前記マップ上の位置が前記最大トルク線を超えるトルク位置となったとき、検出されたアクセル開度に対応するトルクを達成するため前記エンジンの目標トルク及び前記電動手段の目標トルクを各々設定し、前記エンジン及び前記電動手段を指令制御する、各工程を備えて構成したものである。
本発明によれば、内燃エンジン及び電動手段の目標トルクを決定するためバッテリ充電状態（ＳＯＣ）及び車両速度に基づくマップにおいて、電動手段が供給可能な上限トルクを画定する最大トルク線と、該最大トルク線よりも所定のマージン低いマージントルク線とを定義しておく。検出されたアクセル開度、車両速度及びバッテリ充電状態によって定まるマップ上の位置が、マージントルク線より下のトルク位置にあるとき、要求されたトルクを電動手段により供給可能であるため、電動手段のみによる電動走行を行う。マップ上の位置がマージントルク線以上のトルク位置となったとき、ハイブリッド走行に移行するためエンジンの始動処理を事前に開始する。そして、マップ上の位置が最大トルク線を超えるトルク位置となったとき、検出されたアクセル開度に対応するトルクを達成するためエンジン及び電動手段を各々指令制御する。本発明では、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）及び車両速度に基づくマップを使用し、要求トルクがマージントルク線以上となったときにエンジンを始動させてハイブリッド走行の準備を事前にしておくため、バッテリの充電状況に依らず、ドライバーの要求駆動力の情報と車速の情報とから、電動走行からエンジン及び電動手段によるハイブリッド走行へのスムーズな移行を可能とすることができる。
前記変速手段は、前記変速手段の入力シャフトと接続されたクラッチ要素を備え、該クラッチ要素の締結及び開放によって、前記変速手段のフォワード状態及びニュートラル状態を切り替えることを可能にする。この場合、前記エンジンの始動処理を開始した後、前記エンジンのアイドリング回転速度と前記変速手段の入力シャフト速度とが所定の範囲内に近づいたとき、前記クラッチ要素を締結させる。
また、前記電動走行では、前記エンジンを停止させ、前記クラッチ要素を開放した状態で、検出されたアクセル開度に対応するトルクを目標トルクとして前記電動手段を指令制御する。
前記エンジンの始動処理を開始する前記工程では、前記マップ上の位置が前記マージントルク線を超えたとき、前記クラッチ要素を開放した状態で、前記電動走行を続けたまま、前記エンジンの始動処理を開始する。前記マップ上の位置が前記マージントルク線と前記最大トルク線との間のトルク位置であるとき、前記エンジンの始動処理が終了した後、前記クラッチ要素の締結処理を行う。更に、前記クラッチ要素の締結後、前記エンジンの目標トルクを０に設定しておく。前記マップ上の位置が前記マージントルク線と前記最大トルク線との間のトルク位置であるとき、前記クラッチ要素の締結処理の終了した後にも、前記エンジンの目標トルクを０に設定する。
前記マップ上の位置が前記最大トルク線を超えたとき実行される前記エンジン及び前記電動手段を指令制御する前記工程は、前記電動手段の目標トルクを前記最大トルク線に一致する最大値に設定し、検出されたアクセル開度に対応する車両駆動要求トルクを達成するため前記エンジンの目標トルクを前記車両駆動要求トルクから前記電動手段の最大トルクを差し引いてなる値に設定する。これによって、前記電動手段のみの駆動による電動走行から、前記電動手段と前記エンジンの合計駆動力によるハイブリッド走行に、スムーズに切り替わることができる。
本発明の好ましい態様では、前記ハイブリッドシステムは、アクセル開度及び車両速度をベースとする第２のマップを用いて決定された変速比で前記変速手段を制御するための変速比制御手段を更に備え、前記制御方法は、前記エンジンが停止中で且つ前記電動手段がトルクを発生している際に、前記第２のマップを擬似的にアクセル開度０又は０に近い値を入力して得られる変速マップとする工程を更に備える。更に、前記制御方法は、前記マップ上の位置が前記最大トルク線を超えるトルク位置となったとき、前記第２のマップを、アクセル開度の値に代えて擬似的に前記エンジンへのトルク指令値を入力して得られる変速マップとする工程を備える。
以上によって、前記クラッチ要素が締結される前に、実際のアクセル開度よりも小さい擬似アクセス開度信号を前記変速比制御手段に入力するため、該変速比制御手段は、クラッチ要素の締結前に、変速手段をよりハイギア側にセットする。かくして、変速手段の入力シャフトの回転速度は、より低速側に移行し、エンジンの回転速度との差が減少する。従って、クラッチ要素を締結してフォワード状態に変更する際のショックを低減することができる。
本発明の別の好ましい態様では、前記制御手段は、前記クラッチ要素が締結される前に、前記変速手段のギアレシオ情報と前記車両速度とに基づいて、前記変速手段の入力シャフトの回転速度を予測し、予測された該回転速度に前記エンジンのアイドリング回転速度を近づける制御を実行する。これによって、クラッチ要素をフォワード状態に変更する際のショックを低減することができる。
図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッドシステムの制御方法を示すブロック図及び該ハイブリッドシステムの制御方法が適用される車両の概略図である。 図２は、本発明の実施例に係るハイブリッドシステムの制御方法の流れを示すメインフローチャートである。 図３は、本発明の実施例に係るハイブリッドシステムの制御方法のハイブリッド運転モードの流れを示すフローチャートである。 図４は、アクセル開度Ａ、車両速度Ｖ及びバッテリ充電状態ＳＯＣに基づく、トルク要求量を決定するための状態マップの概略図である。 図５は、図４の状態マップがバッテリ充電状態ＳＯＣにより、如何に変化するかを示す図である。 図６は、従来の車速及びアクセル開度に基づく変速パターンのマップ図である。 図７は、図６のマップ図において、本発明の実施例に従って生成された擬似アクセル開度信号のライン並びにエンジントルク指令に対応した擬似アクセル開度信号の曲線を示したマップ図である。
符号の説明
１０ ハイブリッド車両
１２ 内燃エンジン
１４ スターターモータ
１６ ニュートラル／フォワードクラッチ要素
１７ 第１の駆動系
１８ 自動変速式トランスミッション（ＡＴ）
２０Ｌ、２０Ｒ 前輪
２２Ｌ，２２Ｒ 後輪
２４ バッテリ
２６ メインモータ
２７ 第２の駆動系
２８ 差動ギア
３０ トルクコンバータ
３１ ＡＴ入力シャフト
３８ エンジンコントローラ
４４ ＡＴコントローラ
４６ インバータ
４８ バッテリコントローラ
５０ ハイブリッドコントローラ
５２ 駆動トルク・出力要求値計算手段
５４ バッテリＳＯＣ判断手段
５６ 電動走行（E-drive）モード制御指令発生手段
５８ ハイブリッド走行（HEV-drive）モード制御指令発生手段
６０ エンジンスタートストップモード制御指令発生手段
６２ クラッチ締結モード・ＡＴ変速モード制御指令発生手段
６４ アクセル開度センサ
６６ 車速センサ
６７ ＡＴ入力速度センサ
６８ エンジン回転速度センサ
７０ 状態マップ
８０、８２、８４ 変速ライン
８６ 擬似アクセル開度信号のライン
８８ エンジントルク指令に対応した擬似アクセル開度信号の曲線
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１には、本発明の第１の実施例に係るハイブリッドシステムの制御方法が適用される車両１０と、該ハイブリッドシステムの制御を可能にした車両１０の制御系とが示されている。車両１０は、既存の二輪駆動車の被駆動輪軸上に電動アクスルユニットを配置し、最小限の車両改造で構成した四輪駆動式ハイブリッド車であり、内燃エンジン１２と、エンジン１２を始動させるためのスターターモータ１４と、該内燃エンジンの駆動力を前輪２０Ｌ、２０Ｒの車軸に伝達させるための第１の駆動系１７と、バッテリ２４と、後輪２２Ｌ、２２Ｒの車軸に電動力を供給するための第２の駆動系２７と、を備えている。
第１の駆動系１７は、トルクコンバータ３０と、自動変速式トランスミッション１８と、を備えている。トランスミッション１８は、ニュートラル状態／フォワード状態を切り替えるためのニュートラル／フォワードクラッチ要素１６を備え、エンジン１２の出力軸は、トルクコンバータ３０を介してトランスミッション１８の入力シャフト３１に接続され、該入力シャフト３１はクラッチ要素１６の入力側に接続されている。クラッチ要素１６が開放されたとき、ニュートラル状態となってエンジン１２の出力は前輪の車軸に伝達されず、クラッチ要素１６が締結されたとき、エンジン１２の出力はトランスミッション１８を経由して前輪２０Ｌ、２０Ｒの車軸に伝達される。
第２の駆動系２７は、バッテリ２４により電力供給されるメインモータ２６と、後輪の車軸上に設けられた差動ギア２８と、を備えている。メインモータ２６からの電動力は、差動ギア２８を介して後輪車軸上に伝達される。なお、メインモータ２６は回生シーケンスのときに発電を行い、バッテリ２４を充電することができる。
図１に示されるように、車両１０の制御系は、エンジンを制御するため必要な制御を実行するエンジンコントローラ３８と、クラッチ要素１６の締結、開放を始めとしてトランスミッション１８を制御するＡＴコントローラ４４と、バッテリ２４の充放電を制御するためのバッテリコントローラ４８と、メインモータ２６のトルクと回転数を制御するインバータ４６と、前記したコントローラ及びインバータを管理・指令制御することにより、本発明の第１の実施例に係るハイブリッド制御方法を実行するハイブリッドコントローラ５０と、を備えている。更に、車両１０の制御系は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ６４と、車両速度を検出する車速センサ６６と、トランスミッションの入力シャフト３１の回転速度Ｎｉを検出するＡＴ入力速度センサ６７と、エンジン１２の回転速度Ｉｄを検出するエンジン回転速度センサ６８と、を備えている。
更に図１には、ハイブリッドコントローラ５０の機能ブロック図が示されている。この機能ブロック図によれば、ハイブリッドコントローラ５０は、アクセル開度センサ６４からのアクセル開度信号及び車速センサ６６からの車速信号に基づいて、運転者が要求した駆動トルク要求値及び出力要求値を計算する駆動トルク・出力要求値計算手段５２と、バッテリコントローラ４８からの信号に基づいてバッテリ２４の充電状態（ＳＯＣ）を判断するバッテリＳＯＣ判断手段５４と、駆動トルク・出力要求値計算手段５２からの出力値に基づいてメインモータ２６を制御するようにインバータ４６を指令制御する電動走行（E-drive）モード制御指令発生手段５６と、駆動トルク・出力要求値計算手段５２からの出力値に基づいてエンジン１２及びメインモータ２６を制御するようにエンジンコントローラ３８及びインバータ４６を指令制御するハイブリッド走行（HEV-drive）モード制御指令発生手段５８と、駆動トルク・出力要求値計算手段５２からの出力値に基づいてエンジンの始動及び停止を指令するためエンジンコントローラ３８を指令制御するエンジンスタートストップモード制御指令発生手段６０と、駆動トルク・出力要求値計算手段５２からの出力値及びエンジンスタートストップモード制御指令発生手段６０からの情報に基づいてクラッチ要素１６の締結・開放並びにトランスミッション１８の変速モードを制御するためＡＴコントローラ４４を指令制御するクラッチ締結モード・ＡＴ変速モード制御指令発生手段６２と、を備えている。
駆動トルク・出力要求値計算手段５２は、図４に示されるように、アクセル開度Ａ、車両速度Ｖ及びバッテリ充電状態ＳＯＣに基づいて、エンジン１２及び／又はメインモータ２６に対するトルク要求量を決定するための状態マップ７０をメモリに格納している。このマップ７０には、車両速度Ｖ及びバッテリ充電状態ＳＯＣの関数として、メインモータ２６が供給できる上限トルクを画定するモータ最大トルク線（Tm/maxレベル１）が定義されている。即ち、マップ７０においてTm/maxレベル１を超えるトルク領域は、アクセル開度に対応したオペレータからの要求トルクを満足させるためメインモータ２６のトルクに加えてエンジンのトルクを加えるべき領域、即ちエンジン動作域となる。一方、Tm/maxレベル１を超えない範囲のトルク領域は、エンジンを動作させることなくメインモータ２６のトルクだけで、アクセル開度に対応したオペレータからの要求トルクを満足させることができる領域、即ちエンジン停止域となる（斜線部）。また、マップ７０には、モータ最大トルクTm/maxレベル１から所定のマージンを考慮して低めに設定されたモータマージントルク線（Tm/maxレベル２、破線）も定義されている。さらに、エンジン・モータトルクの合計最大線が破線で示されている。
モータ最大トルク線（Tm/maxレベル１）及びモータマージントルク線（Tm/maxレベル２）は、図５に示すように、ＳＯＣに応じて変化する。即ち、ＳＯＣが大きくなると、モータ最大トルク線（及びこれに対応してモータマージントルク線）は、上側に、即ちメインモータ２６の供給上限トルクを増大させる方向にシフトし、ＳＯＣが小さくなると、モータ最大トルク線（及びこれに対応してモータトルク線）は、下側に、即ちメインモータ２６の供給上限トルクを減少させる方向にシフトする。
図４のマップ７０に基づいてエンジン１２及び／又はメインモータ２６が出力するべきトルク量を決定する手順を簡単に説明する。例えばオペレータのアクセル開度（％）がＡのとき、この状態は、車速Ｖ１においてエンジン停止域に存在する。従って、アクセル開度Ａに対応するオペレータからのトルク要求量を充足するトルクＴｍ１がメインモータ２６のみに要求され、エンジン１２には要求されない。車速が上昇してＶ２となったときも、この状態がエンジン停止域に存在するため、アクセル開度Ａに対応するトルクＴｍ２（アクセル開度Ａに変化が無ければＴｍ１に等しい）がメインモータ２６のみに要求される。アクセル開度がＡで車速が更に上昇してＶ３となったとき、この状態点はモータマージントルク線上にあり、この段階でもトルクＴｍ３（アクセル開度Ａに変化が無ければＴｍ１、Ｔｍ２に等しい）がメインモータ２６のみに要求される。アクセル開度がＡで車速がＶ４となったとき、この状態点はモータ最大トルク線上にあり、このアクセル開度でモータ２６が供給可能な上限のトルクＴｍ４（アクセル開度Ａに変化が無ければＴｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３に等しい）がメインモータ２６のみに要求される。車速がＶ５に到達すると、状態点は、エンジン動作域に入り、アクセル開度Ａに対応したオペレータのトルク要求量は、モータ２６が提供可能なトルク上限を上回るため、モータ２６には車速Ｖ５に対応するモータ最大トルク線上のトルクＴｍ５が要求され、このＴｍ５とオペレータのトルク要求量Ａとの差であるトルクＴｅ５がエンジンに要求される。即ち、モータとエンジンとのハイブリッド走行となる。
次に、第１の実施例に係るハイブリッド制御方法に基づく処理の流れを図２及び図３のフローチャートを用いて説明する。
図２の処理は、先ず、エンジン１２及びスターターモータ１４が停止され、クラッチ要素１６が開放された状態で、メインモータ２６を駆動することにより、車両１０が発進したところから開始される。
図２に示すように、駆動トルク・出力要求値計算手段５２が、アクセル開度センサ６４からの信号をチェックしてアクセル開度Ａを求め（ステップ１００）、車速センサ６６からの車速信号をチェックして車両速度Ｖを求める（ステップ１０２）。バッテリＳＯＣ判断手段５４は、バッテリ２４をチェックして、バッテリ２４の最大充電量に対する充電量の比率であるバッテリ充電状態（ＳＯＣ）を求める（ステップ１０４）。
次に、ステップ１００から１０４で求められたアクセル開度Ａ、車両速度Ｖ及びＳＯＣにより決定される状態点が、図４のマップ７０のどの位置にあるかが検索される（ステップ１０６）。検索の結果、マップ７０のモータマージントルク線（Tm/maxレベル２）がアクセル開度Ａを超えているか否かが判断される（ステップ１０８）。Tm/maxレベル２がアクセル開度Ａを超えている場合（ステップ１０８の肯定判定）、図４のマップ７０では、エンジン停止域となるため、電動走行モードを実行する（ステップ１１０）。即ち、メインモータの目標トルクＴｍ＊をアクセル開度Ａに対応するトルクに設定し（ステップ１１２）、エンジン１２をオフにし（ステップ１１４）、トランスミッション１８のクラッチ要素１６を開放し（ステップ１１６）、目標トルクＴｍ＊を出力するようにメインモータ２６を制御する（ステップ１１８）。以降、ステップ１００に戻り、同様の手順を再び実行する。なお、上記ステップ１１０から１１８までの処理は、図４の例では、モータがトルクＴｍ１、Ｔｍ２又はＴｍ３を出力するように制御される処理に相当している。
一方、ステップ１０８でマップ７０のモータマージントルク線（Tm/maxレベル２）がアクセル開度Ａを超えていない場合の処理について図３のフローチャートを参照して説明する。
図３に示すように、マップ７０のモータマージントルク線（Tm/maxレベル２）がアクセル開度Ａを超えていない場合には、ハイブリッド走行モードへ移行する（ステップ１２０）。ハイブリッド走行モードでは、以下のステップ１２２から１３０までの目標トルク設定処理と、ステップ１３２から１５６までのエンジン始動処理と、が並列的に実行される。
目標トルク設定処理では、マップ７０のモータ最大トルク線（Tm/maxレベル１）がアクセル開度Ａに対応するトルクを超えているか否かが判断される（ステップ１２２）。
Tm/maxレベル１がアクセル開度Ａを超えている場合（ステップ１２２の肯定判定）、図４のマップ７０では、エンジン停止域となるため、電動走行モードを実行する（ステップ１１０）。即ち、メインモータの目標トルクＴｍ＊をアクセル開度Ａに対応するトルクに設定し（ステップ１２４）、図２のステップ１１８に戻り、目標トルクＴｍ＊を出力するようにメインモータ２６を制御する。これと並行して、エンジンの目標トルクＴｅ＊を０に設定し（ステップ１２６）、エンジンの駆動制御を行うため後述するステップ１５８に移行する。
即ち、アクセル開度ＡがTm/maxレベル２以上であるが、Tm/maxレベル１より小さいとき、アクセル図３の通常の電動走行モードとは異なり、ステップ１１４（エンジンオフ）及びステップ１１６（トランスミッションのクラッチ要素１６の開放）を実行することなく、即ちエンジン停止処置を実行することなく、直ちにステップ１１８に移行して電動走行を行うと共に、エンジン始動のための準備工程を行う。なお、上記ステップ１２４及び１２６の処理は、図４の例では、モータがトルクＴｍ３又はＴｍ４を出力するように制御される処理に相当している。
これに対して、Tm/maxレベル１がアクセル開度Ａを超えていない場合（ステップ１２２の否定判定）、図４のマップ７０では、エンジン動作域となるため、メインモータ２６の目標トルクＴｍ＊をTm/maxレベル１に設定し（ステップ１２８）、図２のステップ１１８に戻り、その時点での車両速度及びＳＯＣで可能となる最大トルクを出力するようにメインモータ２６を制御する。また、これとは並行に、エンジンの目標トルクＴｅ＊を（Ａ−Tm/maxレベル１）に設定し（ステップ１３０）、エンジンの駆動制御を行うため、後述するステップ１５８に移行する。
ハイブリッド走行モードのエンジン始動処理は、ステップ１３２から開始し、エンジン速度が０であるか否かが判定される（ステップ１３４）。エンジン速度が０である場合（ステップ１３４の肯定判定）、クラッチ１６を開放し（ステップ１４２）、スターターモータ１４をオンにし（ステップ１４４）、エンジン燃焼を開始し、エンジン１２を所与のエンジン目標アイドリング速度Ｉ０で回転するように制御し（ステップ１４６）、ステップ１３４に戻り同様の処理を実行する。
エンジン速度が０でない場合（ステップ１３４の否定判定）、エンジン速度Ｉｄのチェックを行う（ステップ１３６）。次に、上記したエンジン目標アイドリング速度をＩ０、所与の定数をｍとして、次式が成立するか否かを判定する（ステップ１３８）。
|Ｉ０−Ｉｄ|＜ｍ （１）
（１）式が成立しない場合、即ちエンジン速度Ｉｄとエンジン目標アイドリング速度Ｉ０との間で有意な差がある場合（ステップ１３８否定判定）、クラッチ要素１６を開放した状態で（ステップ１４０）、エンジン１２のエンジン目標アイドリング速度Ｉ０への追従制御を続行し（ステップ１４６）、ステップ１３４に戻り同様の処理を再度実行する。
|Ｉ０−Ｉｄ|＜ｍが成立した場合、即ちエンジン速度Ｉｄがエンジン目標アイドリング速度Ｉ０に実質的に到達したとみなすことができる場合（ステップ１３８肯定判定）、クラッチ締結処理を開始する（ステップ１４８）。クラッチ締結手続きが実行されると、再び、ＡＴ入力速度センサ６７からの出力信号がチェックされ、入力シャフト３１の回転速度Ｎｉが求められる（ステップ１５０）。次に、エンジンアイドリング速度Ｉｄとステップ１５０で求められた入力シャフト速度Ｎｉとの差が、一定範囲内に収まっているか否かが判定される（ステップ１５２）。具体的には、次の不等式（２）が成立するか否かが判定される。
｜Ｎｉ−Ｉｄ｜＜ ｎ （２）
ここで、ｎは与えられた定数である。
上記不等式（２）が成立した場合（ステップ１５２肯定判定）、クラッチ要素１６をオンにし（ステップ１５４）、クラッチを締結させる。クラッチ締結後ではエンジン速度ＩｄとＡＴ入力シャフト速度Ｎｉとが等しくなっているので（ステップ１５８肯定判定）、ステップ１２６又はステップ１３０で設定されたエンジン目標トルクＴｅ＊を達成するようにエンジン１２を制御し（ステップ１６０）、図２のステップ１００に戻って同様の手順を再び実行する。エンジン目標トルクがステップ１３０で決定されていた場合には、メインモータ２６が目標トルクＴｍ＊＝Ａで制御されると共に、エンジン１２が目標トルクＴｅ＊＝（Ａ−Tm/maxレベル１）で制御され、車両１０は、ハイブリッドモードで走行する。これは、図４の例では、モータ２６がトルクＴｍ５、エンジン１２がトルクＴｅ５を出力するように各々制御される処理に相当している。一方、エンジン目標トルクがステップ１２６で決定されていた場合（エンジン目標トルクＴｅ＊＝０）には、クラッチ要素１６が締結したフォワード状態のまま、次の指令がくるまでエンジン出力トルクがゼロとなるようにエンジンが制御される。
一方、ステップ１２６及びステップ１３０からステップ１５８に移行した場合において、クラッチ締結動作がまだ実行されていない状況もあり得る。このような場合には、エンジン速度ＩｄとＡＴ入力シャフト速度Ｎｉとが等しくないので（ステップ１５８否定判定）、エンジンの目標トルクＴｅ＊を０にクリアしてから（ステップ１６２）、ステップ１６０に移行する。
ステップ１５６において上記不等式（２）が成立しなかった場合（ステップ１５６否定判定）、目標アイドリング速度Ｉ０にαを加算し（ステップ１５６）、目標アイドリング速度を（Ｉ０＋α）に変更して、ステップ１３４に戻り、上記手順を再び実行し、エンジンアイドリング速度をＡＴ入力シャフト速度Ｎｉに近づける動作を実行する。
以上の処理ではエンジン１２及びＡＴ入力シャフト３１の回転速度の差が少ない状態でクラッチ要素１６をフォワード状態へと締結させているので、クラッチの滑りを軽減し、且つ、クラッチ接続に基づくショックも低減できる。
本発明の実施例では、クラッチ要素１６の締結のショックを更に効果的に軽減するため以下の特徴を用いることを特徴としている。
（１）ＡＴコントローラ４４は、図６に示す変速比マップに基づいて、通常、ＡＴコントローラ４４へと送られてきたアクセル開度と車速とから変速比を決定している。図６の変速比マップによれば、トランスミッションは、車速Ｖがライン８０より低速であれば１速、ライン８０から８２の間では２速、ライン８２から８４の間では３速、ライン８４以上では４速へと切り替え制御される。ライン８０、８２、８４は、右肩上りの傾斜の部分を有するので、この区間では、アクセル開度が上昇するほど、変速時の車速も上昇する。逆に云えば、アクセル開度が０に近くなると、より低速の車速でも高速のギアレシオに切り替えられることになる。
そこで、クラッチ締結モード・ＡＴ変速モード制御指令発生手段６２は、通常の動作では、検出されたアクセル開度を直接ＡＴコントローラ４４へと送るが、図３のハイブリッドモード移行（ステップ１２０）後、クラッチ締結処理（ステップ１４８）の前に、アクセル開度信号を０又は０に近い値に変換して擬似的にＡＴコントローラ４４に入力する。例えば、図７に示されるように、この擬似アクセル開度信号はライン８６に示すように制御される。従って、クラッチ要素１６の締結前には、トランスミッション１８は、よりハイギア側にセットされ、かくしてトランスミッション１８の入力シャフト３１の回転速度は、より低速側に移行する。クラッチ締結前にはエンジンの回転速度はまだ低いため、両速度の一致度が向上し、クラッチ要素１６を締結してフォワード状態に変更する際のショックを低減することができる。
（２）ハイブリッド走行モードに移行した後、図３のステップ１２２で、アクセル開度Ａに対応するトルクがTm/maxレベル１を超えた場合（ステップ１２２の否定判定）、エンジンの目標トルクＴｅ＊が（Ａ−Tm/maxレベル１）に設定される（ステップ１３０）。このとき、クラッチ締結モード・ＡＴ変速モード制御指令発生手段６２は、この目標トルクＴｅ＊に対応する値を擬似アクセル開度信号としてＡＴコントローラ４４に入力する。例えば、図７に示されるように、この擬似アクセル開度信号は曲線８８に示すように制御される。ライン８６から曲線８８への切替の時点が、ステップ１３０の実行時点に対応している。これによって、実際のエンジン出力に見合った変速状態を実現し、スムーズにハイブリッド走行に移行することができる。
（３）上記項目（１）において、クラッチ要素１６を締結してフォワード状態に変更する際、事前に、始動の終了したエンジンにおいて、その時のトランスミッション１８のギアレシオ情報と車速情報とに基づいて、トランスミッション入力シャフト３１の回転速度を予測しておき、この予測値にエンジンアイドリング回転速度を近づける制御を行う。その後で、クラッチ要素１６をフォワード状態に変更することにより、ショックを低減することができる。例えば図３のステップ１５６で、エンジンアイドリング回転速度の目標値Ｉ０にαを加算することによって、上記予測値に近づけるようにすることができる。
以上が、本発明の各実施例であるが、本発明は、上記例にのみ限定されるものではなく、請求の範囲により画定される本発明の範囲内で任意好適に変更可能である。例えば、図１の構成では、前輪側にエンジンで駆動される第１の駆動系１７を設け、後輪側にメインモータ２６を有する第２の駆動系２７を設けたが、前輪側にメインモータ２６を有する第２の駆動系２７を設け、後輪側にエンジンで駆動される第１の駆動系１７を設けてもよい。また、本発明は、前輪側及び後輪側のいずれかの車軸に、メインモータ及びエンジンの両方の出力軸が連結された２輪駆動式ハイブリッド車両にも適用することができる。

Claims (11)

  1. ハイブリッドシステムの制御方法であって、
    前記ハイブリッドシステムは、
    内燃エンジンと、
    前記内燃エンジンの回転速度を変速して出力するための変速手段と、
    駆動輪を電動駆動するための電動手段と、
    前記電動手段のためのバッテリと、
    前記内燃エンジン及び前記電動手段の目標トルクを決定するためのマップを有し、該マップに基づいて前記内燃エンジン及び前記電動手段を指令制御するための制御手段と、を備え、
    前記マップには、少なくとも車両速度及びバッテリ充電状態の関数として前記電動手段が供給可能な上限トルクを画定する最大トルク線と、該最大トルク線よりも所定のマージン低いマージントルク線とが定義されており、
    前記制御方法は、
    アクセル開度、車両速度及びバッテリ充電状態を検出し、
    検出されたアクセル開度、車両速度及びバッテリ充電状態によって定まる前記マップ上の位置が、前記マージントルク線より下のトルク位置にあるとき、前記電動手段による電動走行を行い、
    前記マップ上の位置が前記マージントルク線以上のトルク位置となったとき、ハイブリッド走行に移行するため前記エンジンの始動処理を開始し、
    前記マップ上の位置が前記最大トルク線を超えるトルク位置となったとき、検出されたアクセル開度に対応するトルクを達成するため前記エンジンの目標トルク及び前記電動手段の目標トルクを各々設定し、前記エンジン及び前記電動手段を指令制御する、各工程を備える、方法。
  2. 前記変速手段は、前記変速手段の入力シャフトと接続されたクラッチ要素を備え、該クラッチ要素の締結及び開放によって、前記変速手段のフォワード状態及びニュートラル状態を切り替えることを可能にする、請求項１に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  3. 前記エンジンの始動処理を開始する前記工程では、前記クラッチ要素を開放した状態で前記エンジンの始動処理が実行される、請求項２に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  4. 前記エンジンの始動処理を開始した後、前記エンジンのアイドリング回転速度と前記変速手段の入力シャフト速度とが所定の範囲内に近づいたとき、前記クラッチ要素を締結させる工程を更に備える、請求項３に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  5. 前記電動走行では、前記エンジンを停止させ、前記クラッチ要素を開放した状態で、検出されたアクセル開度に対応するトルクを目標トルクとして前記電動手段を指令制御する、請求項２に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  6. 前記マップ上の位置が前記マージントルク線と前記最大トルク線との間のトルク位置であるとき、前記エンジンの始動処理が終了した後、前記エンジンの目標トルクを０に設定する工程を更に備える、請求項３に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  7. 前記マップ上の位置が前記マージントルク線と前記最大トルク線との間のトルク位置であるとき、前記クラッチ要素の締結処理の終了した後にも、前記エンジンの目標トルクを０に設定する工程を更に備える、請求項１に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  8. 前記エンジン及び前記電動手段を指令制御する前記工程は、前記電動手段の目標トルクを前記最大トルク線に一致する最大値に設定し、検出されたアクセル開度に対応する車両駆動要求トルクを達成するため前記エンジンの目標トルクを前記車両駆動要求トルクから前記電動手段の最大トルクを差し引いてなる値に設定する、請求項１に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  9. 前記ハイブリッドシステムは、アクセル開度及び車両速度をベースとする第２のマップを用いて決定された変速比で前記変速手段を制御するための変速比制御手段を更に備え、
    前記制御方法は、前記エンジンが停止中で且つ前記電動手段がトルクを発生している際に、前記第２のマップを擬似的にアクセル開度０又は０に近い値を入力して得られる変速マップとする工程を更に備える、請求項５に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  10. 前記ハイブリッドシステムは、アクセル開度及び車両速度をベースとする第２のマップを用いて決定された変速比で前記変速手段を制御するための変速比制御手段を更に備え、
    前記制御方法は、前記マップ上の位置が前記最大トルク線を超えるトルク位置となったとき、前記第２のマップを、アクセル開度の値に代えて擬似的に前記エンジンへのトルク指令値を入力して得られる変速マップとする工程を備える、請求項１に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  11. 前記クラッチ要素が締結される前に、前記変速手段のギアレシオ情報と前記車両速度とに基づいて、前記変速手段の入力シャフトの回転速度を予測し、予測された該回転速度に前記エンジンのアイドリング回転速度を近づける制御を実行する工程を更に備える、請求項４に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
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