WO2012057131A1 - ハイブリッド車輛の制御装置及び制御方法 - Google Patents

ハイブリッド車輛の制御装置及び制御方法 Download PDF

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clutch
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香織 谷嶋
晴久 土川
裕 ▲高▼村
健 大埜
友之 小俵
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日産自動車株式会社
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    • Y10S903/93—Conjoint control of different elements

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method for controlling a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor generator as power sources.
  • a technique is known in which the torque transmission capacity of the second clutch is made equal to or less than the engine starting motor / generator torque when the engine is started during the transition from the electric traveling (EV) mode to the hybrid traveling (HEV) mode (for example, patents). Reference 1).
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a control device and a control method for a hybrid vehicle capable of reducing the uncomfortable feeling given to the driver.
  • the internal combustion engine when there is a request for starting the internal combustion engine and it is determined that the frictional engagement element is not slippable, when the rotational speed on the input side or output side of the transmission is less than a predetermined value, the internal combustion engine is started. This problem is solved by prohibiting the above.
  • the frictional engagement element when the vehicle speed is low and the frictional engagement element cannot slip, it is possible to cancel the start of the internal combustion engine, and to reduce the uncomfortable feeling given to the driver.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a hybrid vehicle in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram showing the configuration of the automatic transmission according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a powertrain of a hybrid vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a shift map of the automatic transmission of the hybrid vehicle shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a powertrain of a hybrid vehicle in still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a control block diagram of the integrated control unit in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the target driving force map in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a hybrid vehicle in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram showing the configuration of the automatic transmission according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a powertrain
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a mode map (shift map) in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a target charge / discharge amount map according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart showing engine start control in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a time chart showing the normal start control in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a time chart showing the backup start control in the embodiment of the present invention.
  • the hybrid vehicle 1 is a parallel electric vehicle that uses a plurality of power sources for driving the vehicle.
  • the hybrid vehicle 1 includes an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 10, a first clutch 15, a motor generator (electric motor / generator) 20, a second clutch 25, a battery 30, and an inverter 35.
  • engine internal combustion engine
  • motor generator electric motor / generator
  • battery 30 a battery that stores power
  • inverter 35 an inverter 35
  • An automatic transmission 40 a propeller shaft 51, a differential gear unit 52, a drive shaft 53, and left and right drive wheels 54.
  • Engine 10 is an internal combustion engine that operates using gasoline or light oil as fuel, and based on a control signal from engine control unit 70, the valve opening of the throttle valve, fuel injection amount, ignition timing, and the like are controlled.
  • the engine 10 is provided with an engine speed sensor 11 for detecting the engine speed Ne.
  • the first clutch 15 is interposed between the output shaft of the engine 10 and the rotation shaft of the motor generator 20, and connects and disconnects power transmission between the engine 10 and the motor generator 20.
  • a wet multi-plate clutch that can continuously control the oil flow rate and hydraulic pressure with a proportional solenoid can be exemplified.
  • the first clutch 15 engages / disengages the clutch plate (including a slip state) by controlling the hydraulic pressure of the hydraulic unit 16 based on a control signal from the integrated controller unit 60.
  • the motor generator 20 is a synchronous motor generator in which a permanent magnet is embedded in a rotor and a stator coil is wound around a stator.
  • the motor generator 20 is provided with a motor rotation speed sensor 21 for detecting the rotor rotation speed Nm.
  • the motor generator 20 functions not only as an electric motor but also as a generator.
  • the motor generator 20 When three-phase AC power is supplied from the inverter 35, the motor generator 20 is driven to rotate (powering).
  • motor generator 20 When the rotor is rotated by an external force, motor generator 20 generates AC power by generating electromotive force at both ends of the stator coil (regeneration).
  • the AC power generated by the motor generator 20 is converted into a DC current by the inverter 35 and then charged to the battery 30.
  • the battery 30 include a lithium ion secondary battery and a nickel hydride secondary battery.
  • a current / voltage sensor 31 is attached to the battery 30, and these detection results can be output to the motor control unit 80.
  • the automatic transmission 40 is a transmission that automatically switches stepped gear ratios such as forward 7 speed, reverse 1 speed, etc. according to the vehicle speed, accelerator opening, and the like.
  • the automatic transmission 40 changes the gear ratio based on a control signal from the integrated controller unit 60.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram showing the configuration of the automatic transmission 40.
  • the automatic transmission 40 includes a first planetary gear set GS1 (first planetary gear G1, second planetary gear G2) and a second planetary gear set GS2 (third planetary gear G3, fourth planetary gear G4). Yes.
  • the first planetary gear set GS1 (first planetary gear G1, second planetary gear G2) and the second planetary gear set GS2 (third planetary gear G3, fourth planetary gear G4) are shafts from the input shaft Input side. They are arranged in this order toward the direction output shaft Output.
  • the automatic transmission 40 includes a plurality of clutches C1, C2, C3, a plurality of brakes B1, B2, B3, B4 and a plurality of one-way clutches F1, F2 as friction engagement elements.
  • the first planetary gear G1 is a single pinion planetary gear having a first sun gear S1, a first ring gear R1, and a first carrier PC1 that supports a first pinion P1 meshing with both the gears S1 and R1. is there.
  • the second planetary gear G2 is a single pinion planetary gear having a second sun gear S2, a second ring gear R2, and a second carrier PC2 supporting the second pinion P2 meshing with both the gears S2 and R2. is there.
  • the third planetary gear G3 is a single pinion type planetary gear having a third sun gear S3, a third ring gear R3, and a third carrier PC3 supporting the third pinion P3 meshing with both the gears S3 and R3. It is a gear.
  • the fourth planetary gear G4 is a single pinion planet having a fourth sun gear S4, a fourth ring gear R4, and a fourth carrier PC4 that supports the fourth pinion P4 meshing with both the gears S4 and R4. It is a gear.
  • the input shaft Input is connected to the second ring gear R2 and inputs the rotational driving force from the engine 10 or the motor generator 20.
  • the output shaft Output is connected to the third carrier PC3, and transmits the output rotational driving force to the drive wheels 54 via a final gear or the like not shown.
  • the first connecting member M1 is a member that integrally connects the first ring gear R1, the second carrier PC2, and the fourth ring gear R4.
  • the second connecting member M2 is a member that integrally connects the third ring gear R3 and the fourth carrier PC4.
  • the third connecting member M3 is a member that integrally connects the first sun gear S1 and the second sun gear S2.
  • the first planetary gear set GS1 is formed by connecting the first planetary gear G1 and the second planetary gear G2 with a first connecting member M1 and a third connecting member M3, and is composed of four rotating elements.
  • the second planetary gear set GS2 is formed by connecting the third planetary gear G3 and the fourth planetary gear G4 by the second connecting member M2, and is composed of five rotating elements.
  • the first planetary gear set GS1 has a torque input path that is input from the input shaft Input to the second ring gear R2.
  • the torque input to the first planetary gear set GS1 is output from the first connecting member M1 to the second planetary gear set GS2.
  • the second planetary gear set GS2 has a torque input path that is input from the input shaft Input to the second connection member M2, and a torque input path that is input from the first connection member M1 to the fourth ring gear R4.
  • the torque input to the second planetary gear set GS2 is output from the third carrier PC3 to the output shaft Output.
  • the input clutch C1 is a clutch that selectively connects and disconnects the input shaft Input and the second connecting member M2.
  • the direct clutch C2 is a clutch that selectively connects and disconnects the fourth sun gear S4 and the fourth carrier PC4.
  • the H & LR clutch C3 is a clutch that selectively connects and disconnects the third sun gear S3 and the fourth sun gear S4.
  • a second one-way clutch F2 is disposed between the third sun gear S3 and the fourth sun gear S4.
  • the front brake B1 is a brake that selectively stops the rotation of the first carrier PC1.
  • the first one-way clutch F1 is disposed in parallel with the front brake B1.
  • the low brake B2 is a brake that selectively stops the rotation of the third sun gear S3.
  • the 2346 brake B3 is a brake that selectively stops the rotation of the third connecting member M3 (the first sun gear S1 and the second sun gear S2).
  • the reverse brake B4 is a brake that selectively stops the rotation of the fourth carrier PC4.
  • the automatic transmission 40 includes an input rotation sensor 41 that detects a rotation speed Ni of the input shaft Input (hereinafter referred to as transmission input rotation speed Ni), and a rotation speed No of the output shaft Output (hereinafter referred to as transmission output). And an output rotation sensor 42 for detecting the rotation number No.).
  • the transmission output rotational speed No corresponds to the vehicle speed VSP.
  • the second clutch 25 is interposed between the motor generator 20 and the automatic transmission 40, and connects and disconnects the power transmission between the motor generator 20 and the automatic transmission 40.
  • a wet multi-plate clutch can be exemplified as in the first clutch 15 described above.
  • the second clutch 25 controls the hydraulic pressure of the hydraulic unit 26 based on a control signal from the integrated controller unit 60 to engage / release the clutch plate (including the slip state).
  • the second clutch 25 does not need to be newly added as a dedicated clutch, and is included in a plurality of frictional engagement elements that are engaged at each shift stage of the automatic transmission 40. Several frictional engagement elements can be used. Alternatively, as shown in FIG. 5, the second clutch 25 may be interposed between the output shaft of the automatic transmission 40 and the propeller shaft 51.
  • the frictional engagement element in the automatic transmission 40 is used as the second clutch 25 as shown in FIG. 3, the frictional engagement element surrounded by a thick line in FIG. 4 is used as the second clutch 25.
  • the low brake B2 can be used as the second clutch 25 from the first speed to the third speed
  • the H & LR clutch C3 can be used as the second clutch 25 from the fourth speed to the seventh speed.
  • FIG. 4 is a diagram showing a fastening operation table for the forward 7-speed backward 1-speed in the automatic transmission 40.
  • “ ⁇ ” in FIG. 4 indicates a state in which the corresponding clutch or brake is engaged, and a blank indicates a state in which these are released.
  • “( ⁇ )” in FIG. 4 indicates that the engine is engaged only when the engine brake is operated.
  • 3 and 5 are diagrams showing the configuration of a hybrid vehicle according to another embodiment. Since the configuration other than the power train is the same as that in FIG. 1, only the power train is shown. 1, 3, and 5 exemplify a rear-wheel drive hybrid vehicle, it is of course possible to use a front-wheel drive hybrid vehicle or a four-wheel drive hybrid vehicle.
  • the transmission is not particularly limited to the above-described stepped transmission of seven forward speeds and one reverse speed.
  • a stepped transmission of five forward speeds and one reverse speed. May be used as the automatic transmission 40.
  • the output shaft of the automatic transmission 40 is connected to the left and right drive wheels 54 via a propeller shaft 51, a differential gear unit 52, and left and right drive shafts 53.
  • reference numeral 55 denotes left and right steering front wheels.
  • the hybrid vehicle 1 in this embodiment can be switched to three travel modes according to the engaged / released state of the first and second clutches 15 and 25.
  • the first travel mode is referred to as a motor use travel mode (hereinafter referred to as “EV travel mode”) in which the first clutch 15 is disengaged and the second clutch 25 is engaged to travel using only the power of the motor generator 20 as a power source. ).
  • EV travel mode motor use travel mode
  • the second travel mode is an engine use travel mode (hereinafter referred to as “HEV travel mode”) in which both the first clutch 15 and the second clutch 25 are engaged to travel while including the engine 10 as a power source in addition to the motor generator 20. .)
  • HEV travel mode engine use travel mode
  • the third travel mode is a slip travel mode in which the second clutch 25 is in a slip state and travels while including at least one of the engine 10 or the motor generator 20 as a power source (hereinafter referred to as “WSC travel mode”).
  • WSC travel mode is a mode in which creep travel is achieved particularly when the SOC (charge amount: State of Charge) of the battery 30 is lowered or when the temperature of the cooling water of the engine 10 is low.
  • the released first clutch 15 is engaged, and the engine 10 is started using the torque of the motor generator 20.
  • the “HEV travel mode” includes three travel modes of “engine travel mode”, “motor assist travel mode”, and “travel power generation mode”.
  • the drive wheels 54 are moved using only the engine 10 as a power source.
  • the drive wheels 54 are moved using two of the engine 10 and the motor generator 20 as power sources.
  • the motor generator 20 is caused to function as a generator at the same time as the drive wheels 54 are moved using the engine 10 as a power source.
  • a power generation mode for charging the battery 30 and supplying power to the electrical components by causing the motor generator 20 to function as a generator using the power of the engine 10 when the vehicle is stopped. May be.
  • the control system of the hybrid vehicle 1 in this embodiment includes an integrated control unit 60, an engine control unit 70, and a motor control unit 80, as shown in FIG. These control units 60, 70, and 80 are connected to each other via, for example, CAN communication.
  • the engine control unit 70 inputs information from the engine speed sensor 11 and controls the engine operating point (engine speed Ne, engine torque Te) in response to a command such as the target engine torque tTe from the integrated control unit 60.
  • the command is output to a throttle valve actuator, an injector, a spark plug, etc. provided in the engine 10.
  • Information on the engine speed Ne and the engine torque Te is supplied to the integrated control unit 60 via the CAN communication line.
  • the motor control unit 80 inputs information from the motor rotation speed sensor 21 provided in the motor generator 20, and receives a command such as a target motor generator torque tTm (may be a target motor generator rotation speed tNm) from the integrated control unit 60. In response, a command for controlling the operating point (motor rotation speed Nm, motor torque Tm) of motor generator 20 is output to inverter 35.
  • a command for controlling the operating point (motor rotation speed Nm, motor torque Tm) of motor generator 20 is output to inverter 35.
  • the motor control unit 80 calculates and manages the SOC of the battery 30 based on the current value and the voltage value detected by the current / voltage sensor 31.
  • the battery SOC information is used as control information for the motor generator 20 and is sent to the integrated control unit 60 via CAN communication.
  • the integrated control unit 60 efficiently controls the hybrid vehicle 1 by controlling the operating point of the power train including the engine 10, the motor generator 20, the automatic transmission 40, the first clutch 15, and the second clutch 25 in an integrated manner. It bears the function to make it run.
  • This integrated control unit 60 calculates the operating point of the power train based on information from each sensor acquired through CAN communication, and controls the operation of the engine by a control command to the engine control unit 70, and the motor control unit 80. Operation control of the motor generator 20 by the control command to the automatic transmission, operation control of the automatic transmission 40 by the control command to the automatic transmission 40, engagement / release of the first clutch 15 by the control command to the hydraulic unit 16 of the first clutch 15 Control and engagement / release control of the second clutch 25 by a control command to the hydraulic unit 26 of the second clutch 25 are executed.
  • FIG. 6 is a control block diagram of the integrated control unit 60. Note that the control described below is executed, for example, every 10 msec.
  • the integrated control unit 60 includes a target driving force calculation unit 100, a mode selection unit 200, a target charge / discharge calculation unit 300, an operating point command unit 400, and a shift control unit 500.
  • FIG. 7 shows an example of the target driving force map.
  • the mode selection unit 200 refers to a predetermined mode map and selects a target mode.
  • FIG. 8 shows an example of the mode map.
  • EV travel mode, WSC travel mode, and HEV travel mode regions are set in accordance with the vehicle speed VSP and the accelerator opening APO.
  • the mode selection unit 200 requests the operating point command unit 400 to start the engine 10 when shifting from the EV traveling mode to the HEV traveling mode beyond the start line Lo.
  • the above-described WSC travel modes are assigned to low speed regions (for example, regions of 15 km / h or less) in both the EV travel mode and the HEV travel mode.
  • the predetermined vehicle speed VSP1 that defines the WSC travel mode is a vehicle speed at which the engine 10 can rotate independently (that is, a vehicle speed corresponding to the idle speed of the engine 10). Therefore, in a region lower than the predetermined vehicle speed VSP1, the engine 10 cannot rotate independently while the second clutch 25 remains engaged.
  • the mode may be forcibly shifted to the HEV travel mode.
  • Target charge / discharge calculation unit 300 calculates target charge / discharge power tP from the SOC of battery 30 using a predetermined target charge / discharge amount map.
  • FIG. 9 shows an example of a target charge / discharge amount map.
  • the operating point command unit 400 uses the accelerator opening APO, the target driving force tFo0, the target mode, the vehicle speed VSP, and the target charge / discharge power tP as a target target for achieving the power train operating point tTe.
  • Target motor generator torque tTm may be target motor generator torque tNm
  • target first clutch transmission torque capacity tTc1 target second clutch transmission torque capacity tTc2
  • target gear stage of automatic transmission 40 are calculated.
  • the target engine torque tTe is sent from the integrated controller unit 60 to the engine control unit 70, and the target motor generator torque tTm (may be the target motor generator rotational speed tNm) is sent from the integrated controller unit 60 to the motor control unit 80.
  • the integrated controller unit 60 is a solenoid corresponding to the target first clutch transmission torque capacity tTc1 and the target second clutch transmission torque capacity tTc2. Electric current is supplied to the hydraulic units 16 and 26, respectively.
  • Shift control unit 500 drives and controls the solenoid valve in automatic transmission 40 so as to achieve the target shift speed according to the shift schedule shown in the shift map.
  • the shift map used at this time is one in which a target shift speed is set in advance based on the vehicle speed VSP and the accelerator opening APO as shown in FIG.
  • the operating point command unit 400 includes a slip determination unit 410, a start determination unit 420, and a start control unit 430.
  • the start determination unit 420 determines whether to allow the engine 10 to start based on the determination result of the slip determination unit 410 and the vehicle speed VSP.
  • the start determination unit 420 does not allow the engine 10 to start.
  • the start determination unit 420 may determine permission to start the engine 10 by comparing the input rotational speed Ni of the automatic transmission 40 with a predetermined rotational speed. In this case, the predetermined rotational speed is also determined by the engine speed.
  • Reference numeral 10 denotes a rotation speed at which the engine 10 can rotate independently, and corresponds to the idle rotation speed of the engine 10.
  • the start control unit 430 performs control to start the engine 10 based on the determination result of the start determination unit 420.
  • the start control unit 430 includes a normal start control for starting the engine 10 with the second clutch 25 slipped, and a backup start control for starting the engine 10 with the second clutch 25 fully engaged. Two types of start control can be executed.
  • the start control unit 430 executes normal start control (see FIG. 11) when the second clutch 25 can slip, while the second clutch 25 cannot slip and the vehicle speed VSP is equal to or higher than the predetermined vehicle speed VSP1.
  • VSP ⁇ VSP1 backup start control (see FIG. 12) is executed.
  • FIG. 10 is a flowchart showing engine start control in this embodiment
  • FIG. 11 is a time chart showing normal start control in this embodiment
  • FIG. 12 is a time chart showing backup start control in this embodiment.
  • Step S10 in FIG. 10 when the mode selection unit 200 selects the HEV travel mode as the target mode during execution of the EV travel mode, a request for switching to the HEV mode including the engine start request is sent from the mode selection unit 200 to the operating point command unit 400.
  • the slip determination unit 410 of the operating point command unit 400 determines whether or not the second clutch 25 can slip (step S20).
  • the slip determination unit 410 sends a command to the hydraulic unit 26 to reduce the target second clutch transmission torque capacity tTc2 of the second clutch 25 to zero.
  • the slip determination unit 410 sends a command to increase the target motor generator torque tTm by a predetermined amount to the motor control unit 80 so that the differential rotation of the second clutch 25 is likely to occur.
  • the slip determination unit 410 determines that the second clutch 25 can slip. On the other hand, when the differential rotation of the second clutch 25 is equal to or less than the predetermined rotation speed Ns (Nm ⁇ Ni ⁇ Ns), the slip determination unit 410 determines that the second clutch 25 is not allowed to slip.
  • the differential rotation of the second clutch 25 is the predetermined number of revolutions despite the command to reduce the target second clutch transmission torque capacity tTc2 to zero and the command to increase the target motor generator torque tTm by a predetermined amount.
  • the Ns or less is caused by the fact that the second clutch 25 is fixed.
  • the fixation of the second clutch 25 is a state in which the engagement of the second clutch 25 cannot be released due to a failure, close contact, or the like despite the command to release the engagement.
  • step S20 If it is determined in step S20 that the second clutch 25 can be slipped (YES in step S20), start determination unit 420 permits engine 10 to start, and in step S30, start control unit 430 performs normal start control. To start the engine 10.
  • the time chart of FIG. 11 shows the flow of normal start control executed in step S30.
  • step S10 there is a start request (step S10) of the engine 10 from the mode selection unit 200 (see (1) of FIG. 11), and the second clutch 25 is turned on in step S20. If it is determined that slipping is possible (see (2) in FIG. 11), the first clutch 15 is slipped while the second clutch 25 remains slipped, thereby increasing the rotational speed of the engine 10 (see FIG. 11). (See (a) and (d)).
  • start determination unit 420 compares vehicle speed VSP with predetermined vehicle speed VSP1 in step S40. . In step S40, the vehicle speed VSP is compared with the predetermined vehicle speed VSP1 to determine whether or not the vehicle speed belongs to the WSC travel mode region in FIG.
  • step S40 When vehicle speed VSP is lower than predetermined vehicle speed VSP1 (VSP ⁇ VSP1, NO in step S40), a command to reduce target second clutch transmission torque capacity tTc2 of second clutch 25 to zero is sent to hydraulic unit 26.
  • the slip determination unit 410 continues to determine whether or not the second clutch 25 can slip until a predetermined time elapses after a command to increase the target motor generator torque tTm by a predetermined amount is sent to the motor control unit 80. (NO in step S50, NO in step S60).
  • step S50 and step S60 the possibility of slippage of the second clutch 25 is continued for a predetermined time, thereby improving the certainty of the engine start non-permission (prohibition) determination. If NO in step S40, step S50 and step S60 may be omitted, and the process may directly move to step S70.
  • step S50 If the slip determination unit 410 does not determine that the second clutch 25 can slip within a predetermined time (YES in step S50), the start determination unit 420 does not allow the engine 10 to start and returns to the EV travel mode (step S50). S70).
  • step S20 in FIG. 10 are executed again. To do.
  • start determination unit 410 determines that second clutch 25 can slip within a predetermined time (NO in step S50, YES in step S60)
  • start determination unit 420 permits start of engine 10.
  • the start control unit 430 starts the engine 10 by the normal start control described above (step S30).
  • step S40 when vehicle speed VSP is equal to or higher than predetermined vehicle speed VSP1 (VSP ⁇ VSP1, YES in step S40), start determination unit 420 permits engine 10 to start, and in step S80, start control unit 430 backs up. The engine 10 is started by the start control.
  • the time chart of FIG. 12 shows the flow of the backup start control executed in step S80.
  • step S10 there is a start request (step S10) of the engine 10 from the mode selection unit 200 (see (1) in FIG. 12), and the second clutch 25 is turned on in step S20. If it is determined that slipping is not possible (see (2) in FIG. 12), the first clutch 15 is slipped to increase the rotational speed of the engine 10 while the second clutch 25 remains engaged (in FIG. 12). (See (a) and (d)).
  • the engine 10 is first exploded after the first clutch 15 is engaged several times after the first clutch 15 is engaged, so that the air remaining in the cylinders of the engine 10 can be removed, and the torque generated when the engine is started is reduced. Can be suppressed.
  • the slip determination unit 410 determines whether or not the second clutch 25 can slip based on the differential rotation of the second clutch 25 (step S90).
  • step S90 when it is determined by slip determination unit 410 that second clutch 25 can slip (YES in step S90), start control unit 430 shifts second clutch 25 from the engaged state to the slip state. Thus, the backup start control is switched to the normal start control. Thereby, the uncomfortable feeling given to a driver at the time of engine starting can be reduced.
  • the engine 10 when the engine 10 is requested to start and the second clutch 25 cannot slip, the engine is used if the vehicle speed VSP is less than the predetermined vehicle speed VSP1 (that is, within the WSC travel mode region). 10 is canceled and the engine 10 is not started in the WSC region. For this reason, it is possible to reduce the uncomfortable feeling given to the driver and to prevent the engine 10 from stalling.
  • the second clutch 25 is engaged In this state, the engine 10 is started to give priority to the transition to the HEV traveling mode. Therefore, it is possible to satisfy demands such as securing driving force and charging the battery 30.
  • step S40 when the vehicle speed VSP is less than the predetermined vehicle speed VSP1 in step S40, the determination of whether or not the second clutch 25 is allowed to slip is continued until a predetermined time elapses. Can be suppressed as much as possible.
  • step S70 after the start of the engine 10 is not permitted in step S70, if the start request for the engine 10 from the mode selection unit 200 continues, the steps after step S20 in FIG. 10 are executed again. By doing this, it is confirmed again whether the engine 10 can be started. Thereby, the SOC fall of the battery 30 by continuation of EV driving mode can be suppressed as much as possible.
  • the backup start control is switched to the normal start control, so that the uncomfortable feeling given to the driver can be reduced.
  • the second clutch 25 in the present embodiment corresponds to an example of a friction engagement element in the present invention
  • the automatic transmission 40 in the present embodiment corresponds to an example of a transmission in the present invention
  • a mode selection unit in the present embodiment 200 corresponds to an example of the start request unit in the present invention
  • the slip determination unit 410 in the present embodiment corresponds to an example of the slip determination unit in the present invention
  • the start determination unit 420 in the present embodiment corresponds to the start determination unit in the present invention.
  • the start control unit 430 in the present embodiment corresponds to an example of the start control means in the present invention.

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Abstract

ハイブリッド車輌１の制御装置６０は、エンジン１０の始動を要求するモード選択部２００と、第２クラッチ２５がスリップ可能であるか否かを判定するスリップ判定部４１０と、エンジン１０の始動を許可するか否かを判定する始動判定部４２０と、を備えており、始動判定部４２０は、モード選択部２００からのエンジン１０の始動要求があり、且つ、スリップ判定部４１０によって第２クラッチ２５がスリップ不可であると判定された場合において、自動変速機４０の入力回転数Ｎｉ又は出力回転数Ｎｏ（＝車速ＶＳＰ）が所定値未満であるときには、エンジン１０の始動を禁止する。

Description

ハイブリッド車輛の制御装置及び制御方法
　本発明は、動力源として内燃機関及びモータジェネレータを備えたハイブリッド車輛を制御する制御装置及び制御方法に関するものである。
　本出願は、２０１０年１０月２６日に出願された日本国特許出願の特願２０１０―２３９２８７に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
　電気走行（ＥＶ）モードからハイブリッド走行（ＨＥＶ）モードへの移行時におけるエンジンの始動に際し、第２クラッチの伝達トルク容量をエンジン始動用モータ／ジェネレータトルク以下にする技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００７－１２６０９１号公報
　車速がエンジン自立回転数よりも低く且つ第２クラッチがスリップ不可能な状態である場合にエンジンを始動させてしまうと、ドライバに違和感を与えるという問題がある。
　本発明が解決しようとする課題は、ドライバに与える違和感を低減することが可能なハイブリッド車輛の制御装置及び制御方法を提供することである。
　本発明は、内燃機関の始動要求があり且つ摩擦締結要素がスリップ不可であると判定された場合において、変速機の入力側又は出力側の回転数が所定値未満であるときには、内燃機関の始動を禁止することによって上記課題を解決する。
　本発明によれば、車速が低く且つ摩擦締結要素がスリップできない場合に内燃機関の始動をキャンセルすることができ、ドライバに与える違和感を低減することができる。
図１は、本発明の実施形態におけるハイブリッド車輛の全体構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態における自動変速機の構成を示すスケルトン図である。 図３は、本発明の他の実施形態におけるハイブリッド車輛のパワートレインを示す図である。 図４は、図３に示すハイブリッド車輌の自動変速機のシフトマップを示す図である。 図５は、本発明のさらに他の実施形態におけるハイブリッド車輛のパワートレインを示す図である。 図６は、本発明の実施形態における統合コントロールユニットの制御ブロック図である。 図７は、本発明の実施形態における目標駆動力マップの一例を示す図である。 図８は、本発明の実施形態におけるモードマップ（シフトマップ）の一例を示す図である。 図９は、本発明の実施形態における目標充放電量マップの一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態におけるエンジン始動制御を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の実施形態における通常始動制御を示すタイムチャートである。 図１２は、本発明の実施形態におけるバックアップ始動制御を示すタイムチャートである。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　本実施形態に係るハイブリッド車輌１は、複数の動力源を車輌の駆動に使用するパラレル方式の電気自動車である。このハイブリッド車輌１は、図１に示すように、内燃機関（以下、「エンジン」という）１０、第１クラッチ１５、モータジェネレータ（電動機・発電機）２０、第２クラッチ２５、バッテリ３０、インバータ３５、自動変速機４０、プロペラシャフト５１、ディファレンシャルギアユニット５２、ドライブシャフト５３、及び左右の駆動輪５４を備えている。
　エンジン１０は、ガソリン又は軽油を燃料として作動する内燃機関であり、エンジンコントロールユニット７０からの制御信号に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度、燃料噴射量、点火時期等が制御される。このエンジン１０には、エンジン回転数Ｎｅを検出するためのエンジン回転数センサ１１が設けられている。
　第１クラッチ１５は、エンジン１０の出力軸とモータジェネレータ２０の回転軸との間に介装されており、エンジン１０とモータジェネレータ２０との間の動力伝達を断接する。この第１クラッチ１５の具体例としては、例えば比例ソレノイドで油流量及び油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチ等を例示することができる。この第１クラッチ１５は、統合コントローラユニット６０からの制御信号に基づいて油圧ユニット１６の油圧が制御されることで、クラッチ板を締結（スリップ状態も含む。）／解放させる。
　モータジェネレータ２０は、ロータに永久磁石を埋設し、ステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータである。このモータジェネレータ２０には、ロータ回転数Ｎｍを検出するためのモータ回転数センサ２１が設けられている。このモータジェネレータ２０は、電動機としても機能するし発電機としても機能する。インバータ３５から三相交流電力が供給されている場合には、モータジェネレータ２０は回転駆動する（力行）。一方、外力によってロータが回転している場合には、モータジェネレータ２０は、ステータコイルの両端に起電力を生じさせることで交流電力を生成する（回生）。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、インバータ３５によって直流電流に変換された後に、バッテリ３０に充電される。
　バッテリ３０の具体例としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等を例示することができる。このバッテリ３０には電流・電圧センサ３１が取り付けられており、これらの検出結果をモータコントロールユニット８０に出力することが可能となっている。
　自動変速機４０は、前進７速後退１速等の有段階の変速比を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り換える変速機である。この自動変速機４０は、統合コントローラユニット６０からの制御信号に基づいて変速比を変化させる。
　図２は自動変速機４０の構成を示すスケルトン図である。自動変速機４０は、第１遊星ギアセットＧＳ１（第１遊星ギアＧ１、第２遊星ギアＧ２）と、第２遊星ギアセットＧＳ２（第３遊星ギアＧ３、第４遊星ギアＧ４）とを備えている。なお、これら第１遊星ギアセットＧＳ１（第１遊星ギアＧ１、第２遊星ギアＧ２）及び第２遊星ギアセットＧＳ２（第３遊星ギアＧ３、第４遊星ギアＧ４）は、入力軸Ｉｎｐｕｔ側から軸方向出力軸Ｏｕｔｐｕｔ側に向けて、この順に配置されている。
　また、自動変速機４０は、摩擦締結要素として複数のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３と、複数のブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４と、複数のワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２と、を備えている。
　第１遊星ギアＧ１は、第１サンギアＳ１と、第１リングギアＲ１と、これら両ギアＳ１，Ｒ１に噛合する第１ピニオンＰ１を支持する第１キャリアＰＣ１と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。
　第２遊星ギアＧ２は、第２サンギアＳ２と、第２リングギアＲ２と、これら両ギアＳ２，Ｒ２に噛合する第２ピニオンＰ２を支持する第２キャリアＰＣ２と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。
　また、第３遊星ギアＧ３は、第３サンギアＳ３と、第３リングギアＲ３と、これら両ギアＳ３，Ｒ３に噛合する第３ピニオンＰ３を支持する第３キャリアＰＣ３と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。
　さらに、第４遊星ギアＧ４は、第４サンギアＳ４と、第４リングギアＲ４と、これら両ギアＳ４、Ｒ４に噛合する第４ピニオンＰ４を支持する第４キャリアＰＣ４と、を有するシングルピニオン型遊星ギアである。
　入力軸Ｉｎｐｕｔは、第２リングギアＲ２に連結され、エンジン１０やモータジェネレータ２０からの回転駆動力を入力する。出力軸Ｏｕｔｐｕｔは、第３キャリアＰＣ３に連結され、出力回転駆動力を図外のファイナルギア等を介して駆動輪５４に伝達する。
　第１連結メンバＭ１は、第１リングギアＲ１と第２キャリアＰＣ２と第４リングギアＲ４とを一体的に連結するメンバである。第２連結メンバＭ２は、第３リングギアＲ３と第４キャリアＰＣ４とを一体的に連結するメンバである。第３連結メンバＭ３は、第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２とを一体的に連結するメンバである。
　第１遊星ギアセットＧＳ１は、第１遊星ギアＧ１と第２遊星ギアＧ２とを、第１連結メンバＭ１と第３連結メンバＭ３により連結してなり、４つの回転要素から構成される。
　また、第２遊星ギアセットＧＳ２は、第３遊星ギアＧ３と第４遊星ギアＧ４とを、第２連結メンバＭ２により連結してなり、５つの回転要素から構成されている。
　第１遊星ギアセットＧＳ１は、入力軸Ｉｎｐｕｔから第２リングギアＲ２に入力されるトルク入力経路を有する。第１遊星ギアセットＧＳ１に入力されたトルクは、第１連結メンバＭ１から第２遊星ギアセットＧＳ２に出力される。
　第２遊星ギアセットＧＳ２は、入力軸Ｉｎｐｕｔから第２連結メンバＭ２に入力されるトルク入力経路と、第１連結メンバＭ１から第４リングギアＲ４に入力されるトルク入力経路とを有する。第２遊星ギアセットＧＳ２に入力されたトルクは、第３キャリアＰＣ３から出力軸Ｏｕｔｐｕｔに出力される。
　なお、Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３が解放され、第３サンギアＳ３よりも第４サンギアＳ４の回転数が大きい時は、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４は独立した回転数を発生する。よって、第３遊星ギアＧ３と第４遊星ギアＧ４が第２連結メンバＭ２を介して接続された構成となり、それぞれの遊星ギアが独立したギア比を達成する。
　また、インプットクラッチＣ１は、入力軸Ｉｎｐｕｔと第２連結メンバＭ２とを選択的に断接するクラッチである。ダイレクトクラッチＣ２は、第４サンギアＳ４と第４キャリアＰＣ４とを選択的に断接するクラッチである。Ｈ＆ＬＲクラッチＣ３は、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４とを選択的に断接するクラッチである。なお、第３サンギアＳ３と第４サンギアＳ４との間には、第２ワンウェイクラッチＦ２が配置されている。
　フロントブレーキＢ１は、第１キャリアＰＣ１の回転を選択的に停止させるブレーキである。また、第１ワンウェイクラッチＦ１は、フロントブレーキＢ１と並列に配置されている。ローブレーキＢ２は、第３サンギアＳ３の回転を選択的に停止させるブレーキである。２３４６ブレーキＢ３は、第３連結メンバＭ３（第１サンギアＳ１及び第２サンギアＳ２）の回転を選択的に停止させるブレーキである。リバースブレーキＢ４は、第４キャリアＰＣ４の回転を選択的に停止させるブレーキである。
　この自動変速機４０には、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転数Ｎｉ（以下、変速機入力回転数Ｎｉと称する。）を検出する入力回転センサ４１と、出力軸Ｏｕｔｐｕｔの回転数Ｎｏ（以下、変速機出力回転数Ｎｏと称する。）を検出する出力回転センサ４２と、が設けられている。なお、変速機出力回転数Ｎｏは車速ＶＳＰに相当する。
　第２クラッチ２５は、モータジェネレータ２０と自動変速機４０との間に介装されており、モータジェネレータ２０と自動変速機４０との間の動力伝達を断接する。この第２クラッチ２５の具体例としては、上述の第１クラッチ１５と同様に、例えば、湿式多板クラッチ等を例示することができる。この第２クラッチ２５は、統合コントローラユニット６０からの制御信号に基づいて油圧ユニット２６の油圧が制御されることで、クラッチ板の締結（スリップ状態も含む。）／解放させる。
　なお、図３に示すように、第２クラッチ２５は、専用クラッチとして新たに追加したものである必要はなく、自動変速機４０の各変速段階にて締結される複数の摩擦締結要素のうちの幾つかの摩擦締結要素を流用したものとすることができる。或いは、図５に示すように、第２クラッチ２５を、自動変速機４０の出力軸とプロペラシャフト５１との間に介装した構成としてもよい。
　例えば、図３に示すように自動変速機４０内の摩擦締結要素を第２クラッチ２５として流用する場合には、図４中において太い線で囲まれた摩擦締結要素を第２クラッチ２５として利用することができる。具体的には、第１速～第３速まではローブレーキＢ２を第２クラッチ２５として利用し、第４速～第７速まではＨ＆ＬＲクラッチＣ３を第２クラッチ２５として利用することができる。
　なお、図４は自動変速機４０での前進７速後退１速の締結作動表を示す図である。図４中の「○」は、該当するクラッチ若しくはブレーキが締結している状態を示し、空白は、これらが解放している状態を示す。また、図４中の「（○）」は、エンジンブレーキ作動時にのみ締結することを示す。
　なお、図３及び図５においては、他の実施形態におけるハイブリッド車輌の構成を示す図であり、パワートレイン以外の構成は図１と同様であるため、パワートレインのみを示している。また、図１、図３及び図５においては、後輪駆動のハイブリッド車輌を例示したが、前輪駆動のハイブリッド車両や四輪駆動のハイブリッド車輌とすることも勿論可能である。
　また、上述した前進７速後退１速の有段階の変速機に特に限定されず、例えば、特開２００７－３１４０９７号に記載されているような、前進５速後退１速の有段階の変速機を自動変速機４０として用いてもよい。
　図１に戻り、自動変速機４０の出力軸は、プロペラシャフト５１、ディファレンシャルギアユニット５２、及び左右のドライブシャフト５３を介して、左右の駆動輪５４に連結されている。なお、図１において５５は左右の操舵前輪である。
　本実施形態におけるハイブリッド車輌１は、第１及び第２クラッチ１５，２５の締結／解放状態に応じて３つの走行モードに切り替えることが可能となっている。
　第１走行モードは、第１クラッチ１５を解放させると共に第２クラッチ２５を締結させて、モータジェネレータ２０の動力のみを動力源として走行するモータ使用走行モード（以下、「ＥＶ走行モード」と称する。）である。
　第２走行モードは、第１クラッチ１５及び第２クラッチ２５のいずれも締結させて、モータジェネレータ２０に加えてエンジン１０を動力源に含みながら走行するエンジン使用走行モード（以下、「ＨＥＶ走行モード」と称する。）である。
　第３走行モードは、第２クラッチ２５をスリップ状態として、エンジン１０又はモータジェネレータ２０の少なくとも一方を動力源に含みながら走行するスリップ走行モード（以下、「ＷＳＣ走行モード」と称する。）である。このＷＳＣ走行モードは、特にバッテリ３０のＳＯＣ（充電量：State of Charge）が低下している場合やエンジン１０の冷却水の温度が低い場合等にクリープ走行を達成するモードである。
　なお、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに移行する際には、解放していた第１クラッチ１５を締結し、モータジェネレータ２０のトルクを利用してエンジン１０を始動させる。
　さらに、上記の「ＨＥＶ走行モード」には、「エンジン走行モード」と「モータアシスト走行モード」と「走行発電モード」との３つの走行モードを含む。
　「エンジン走行モード」は、エンジン１０のみを動力源として駆動輪５４を動かす。「モータアシスト走行モード」は、エンジン１０とモータジェネレータ２０の２つを動力源として駆動輪５４を動かす。「走行発電モード」は、エンジン１０を動力源として駆動輪５４を動かすと同時に、モータジェネレータ２０を発電機として機能させる。
　なお、以上に説明したモードの他に、停車時において、エンジン１０の動力を利用してモータジェネレータ２０を発電機として機能させ、バッテリ３０を充電したり電装品へ電力を供給する発電モードを備えてもよい。
　本実施形態におけるハイブリッド車輌１の制御系は、図１に示すように、統合コントロールユニット６０、エンジンコントロールユニット７０、及びモータコントロールユニット８０を備えている。これらの各コントロールユニット６０，７０，８０は、例えばＣＡＮ通信を介して相互に接続されている。
　エンジンコントロールユニット７０は、エンジン回転数センサ１１からの情報を入力し、統合コントロールユニット６０からの目標エンジントルクｔＴｅ等の指令に応じ、エンジン動作点（エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅ）を制御する指令を、エンジン１０に備えられたスロットルバルブアクチュエータ、インジェクタ、点火プラグ等に出力する。なお、エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅの情報は、ＣＡＮ通信線を介して統合コントロールユニット６０に供給される。
　モータコントロールユニット８０は、モータジェネレータ２０に設けられたモータ回転数センサ２１からの情報を入力し、統合コントロールユニット６０からの目標モータジェネレータトルクｔＴｍ（目標モータジェネレータ回転数ｔＮｍでもよい）等の指令に応じて、モータジェネレータ２０の動作点（モータ回転数Ｎｍ、モータトルクＴｍ）を制御する指令をインバータ３５に出力する。
　また、モータコントロールユニット８０は、電流・電圧センサ３１により検出された電流値及び電圧値に基づいてバッテリ３０のＳＯＣを演算及び管理する。このバッテリＳＯＣ情報は、モータジェネレータ２０の制御情報に用いられると共に、ＣＡＮ通信を介して統合コントロールユニット６０に送出される。
　統合コントロールユニット６０は、エンジン１０、モータジェネレータ２０、自動変速機４０、第１クラッチ１５、及び第２クラッチ２５からなるパワートレインの動作点を統合的に制御することで、ハイブリッド車輌１を効率的に走行させるための機能を担うものである。
　この統合コントロールユニット６０は、ＣＡＮ通信を介して取得される各センサからの情報に基づいてパワートレインの動作点を演算し、エンジンコントロールユニット７０への制御指令によるエンジンの動作制御、モータコントロールユニット８０への制御指令によるモータジェネレータ２０の動作制御、自動変速機４０への制御指令による自動変速機４０の動作制御、第１クラッチ１５の油圧ユニット１６への制御指令による第１クラッチ１５の締結・解放制御、及び、第２クラッチ２５の油圧ユニット２６への制御指令による第２クラッチ２５の締結・解放制御を実行する。
　次いで、統合コントロールユニット６０により実行される制御について説明する。図６は統合コントロールユニット６０の制御ブロック図である。なお、以下に説明する制御は、例えば１０msec毎に実行される。
　図６に示すように、統合コントロールユニット６０は、目標駆動力演算部１００、モード選択部２００、目標充放電演算部３００、動作点指令部４００、及び変速制御部５００を備えている。
　目標駆動力演算部１００は、予め定められた目標駆動力マップを用いて、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度ＡＰＯと、自動変速機４０の出力回転センサ４２により検出された変速機出力回転数Ｎｏ（＝車速ＶＳＰ）とに基づいて、目標駆動力ｔＦｏ０を演算する。図７に目標駆動力マップの一例を示す。
　モード選択部２００は、予め定められたモードマップを参照し、目標モードを選択する。図８にモードマップの一例を示す。この図８のモードマップ（シフトマップ）には、車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＯに応じて、ＥＶ走行モード、ＷＳＣ走行モード、及びＨＥＶ走行モードの領域がそれぞれ設定されている。
　このモードマップにおいて、始動線Ｌｏの内側にＥＶ走行モードが割り当てられ、当該始動線Ｌｏの外側にＨＥＶ走行モードが割り当てられている。従って、モード選択部２００は、ＥＶ走行モードから始動線Ｌｏを超えてＨＥＶ走行モードに移行する場合に、動作点指令部４００に対してエンジン１０を始動させることを要求する。
　また、ＥＶ走行モード及びＨＥＶ走行モード双方の低速領域（例えば１５km/h以下の領域）には上述のＷＳＣ走行モードがそれぞれ割り当てられている。なお、このＷＳＣ走行モードを規定する所定車速ＶＳＰ１は、エンジン１０が自立回転可能な車速（すなわちエンジン１０のアイドル回転数に対応した車速）である。従って、この所定車速ＶＳＰ１よりも低い領域では、第２クラッチ２５を締結されたままの状態ではエンジン１０は自立回転することができない。
　なお、ＥＶ走行モードが選択されている場合であっても、バッテリ３０のＳＯＣが所定値以下である場合には、強制的にＨＥＶ走行モードに移行する場合もある。
　目標充放電演算部３００は、予め定められた目標充放電量マップを用いて、バッテリ３０のＳＯＣから、目標充放電電力ｔＰを演算する。図９に目標充放電量のマップの一例を示す。
　動作点指令部４００は、アクセル開度ＡＰＯ、目標駆動力ｔＦｏ０と、目標モードと、車速ＶＳＰと、目標充放電電力ｔＰとから、パワートレインの動作点達成目標として、過渡的な目標エンジントルクｔＴｅ、目標モータジェネレータトルクｔＴｍ（目標モータジェネレータトルクｔＮｍでもよい）、目標第１クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ１、目標第２クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２、及び、自動変速機４０の目標変速段を演算する。
　目標エンジントルクｔＴｅは統合コントローラユニット６０からエンジンコントロールユニット７０に送出され、目標モータジェネレータトルクｔＴｍ（目標モータジェネレータ回転数ｔＮｍでもよい）は統合コントローラユニット６０からモータコントロールユニット８０に送出される。
　一方、目標第１クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ１及び目標第２クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２については、統合コントローラユニット６０が、当該目標第１クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ１及び目標第２クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２に対応したソレノイド電流を油圧ユニット１６，２６にそれぞれ供給する。
　変速制御部５００は、シフトマップに示すシフトスケジュールに沿って目標変速段を達成するように自動変速機４０内のソレノイドバルブを駆動制御する。なお、この際に用いられるシフトマップは、図８に示すように車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＯに基づいて予め目標変速段が設定されたものである。
　さらに、本実施形態では、図６に示すように、動作点指令部４００は、スリップ判定部４１０、始動判定部４２０及び始動制御部４３０を有している。
　スリップ判定部４１０は、第２クラッチ２５に解放指令を出力した上でモータジェネレータ２０の駆動力を変化させたときの第２クラッチ２５の差回転（＝Ｎｍ－Ｎｉ）に基づいて、第２クラッチ２５がスリップ可能か否かの判定を行う。
　始動判定部４２０は、スリップ判定部４１０の判定結果や車速ＶＳＰに基づいて、エンジン１０の始動を許可するか否かを判定する。
　この始動判定部４２０は、第２クラッチ２５がスリップ可能である場合や、第２クラッチ２５がスリップ不可であるが車速ＶＳＰ（＝自動変速機４０の出力回転数Ｎｏ）が所定車速ＶＳＰ１以上である場合（ＶＳＰ≧ＶＳＰ１）は、エンジン１０の始動を許可する。
　一方、第２クラッチ２５がスリップ不可であり且つ車速ＶＳＰが所定車速ＶＳＰ１未満である場合（ＶＳＰ＜ＶＳＰ１）は、始動判定部４２０は、エンジン１０の始動を許可しない。なお、この始動判定部４２０が、自動変速機４０の入力回転数Ｎｉを所定回転数と比較することで、エンジン１０の始動の許可を判定してもよく、この場合の所定回転数も、エンジン１０が自立回転可能な回転数であり、エンジン１０のアイドル回転数に対応している。
　始動制御部４３０は、始動判定部４２０の判定結果に基づいて、エンジン１０を始動させる制御を行う。
　この始動制御部４３０は、第２クラッチ２５をスリップさせた状態でエンジン１０を始動させる通常始動制御と、第２クラッチ２５を完全締結したままの状態でエンジン１０を始動させるバックアップ始動制御と、の２種類の始動制御を実行することが可能となっている。
　この始動制御部４３０は、第２クラッチ２５がスリップ可能である場合には通常始動制御（図１１参照）を実行し、一方、第２クラッチ２５がスリップ不可であり且つ車速ＶＳＰが所定車速ＶＳＰ１以上である場合（ＶＳＰ≧ＶＳＰ１）にはバックアップ始動制御（図１２参照）を実行する。
　以下に図１０～図１２を参照しながら、本実施形態におけるハイブリッド車輌１のエンジン始動制御について説明する。図１０は本実施形態におけるエンジン始動制御を示すフローチャート、図１１は本実施形態における通常始動制御を示すタイムチャート、図１２は本実施形態におけるバックアップ始動制御を示すタイムチャートである。
　先ず、ＥＶ走行モードの実行中にモード選択部２００が目標モードとしてＨＥＶ走行モードを選択すると、エンジン始動要求を含むＨＥＶモードへの切替要求が、モード選択部２００から動作点指令部４００に送出される（図１０のステップＳ１０）。
　動作点指令部４００のスリップ判定部４１０は、このエンジン始動要求を受け取ると、第２クラッチ２５がスリップ可能か否かを判定する（ステップＳ２０）。
　具体的には、スリップ判定部４１０は、第２クラッチ２５の目標第２クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２をゼロまで低減させる指令を油圧ユニット２６に送出する。また、スリップ判定部４１０は、目標モータジェネレータトルクｔＴｍを所定量増加させる指令をモータコントロールユニット８０に送出して、第２クラッチ２５に差回転が生じ易い状態とする。この状態で、スリップ判定部４１０は、モータ回転数Ｎｍと変速機入力回転数Ｎｉから第２クラッチ２５の差回転（＝Ｎｍ－Ｎｉ）を算出する。
　そして、この第２クラッチ２５の差回転が所定回転数Ｎｓよりも大きい場合（Ｎｍ－Ｎｉ＞Ｎｓ）には、スリップ判定部４１０は第２クラッチ２５がスリップ可能と判定する。一方、第２クラッチ２５の差回転が所定回転数Ｎｓ以下である場合（Ｎｍ－Ｎｉ≦Ｎｓ）には、スリップ判定部４１０は第２クラッチ２５がスリップ不可と判定する。
　なお、目標第２クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２をゼロまで低減させる指令をすると共に目標モータジェネレータトルクｔＴｍを所定量増加させる指令をしているにも関わらず、第２クラッチ２５の差回転が所定回転数Ｎｓ以下となっているのは、第２クラッチ２５が固着していることに起因する。第２クラッチ２５の固着とは、締結解除を指令したにも関わらず、故障や密着等によって第２クラッチ２５の締結を解除することができない状態のことである。
　ステップＳ２０において第２クラッチ２５がスリップ可能である判定された場合（ステップＳ２０にてＹＥＳ）には、始動判定部４２０はエンジン１０の始動を許可し、ステップＳ３０において始動制御部４３０が通常始動制御によってエンジン１０を始動させる。
　図１１のタイムチャートはこのステップＳ３０で実行される通常始動制御の流れを示している。
　図１１に示すように、この通常始動制御では、モード選択部２００からのエンジン１０の始動要求（ステップＳ１０）があり（図１１の（１）を参照）、ステップＳ２０にて第２クラッチ２５がスリップ可能と判断すると（図１１の（２）を参照）、第２クラッチ２５をスリップさせたままの状態で、第１クラッチ１５をスリップさせることでエンジン１０の回転数を上昇させる（図１１の（ａ）及び（ｄ）を参照）。
　エンジン１０の回転数がある程度まで上昇したら、エンジン１０に対して燃料噴射と点火の指令を行ってエンジン１０を初爆させる（図１１の（ｄ）を参照）。
　そして、エンジン１０の回転数とモータジェネレータ２０の回転数とが同期したら（図１１の（３）を参照）、第１クラッチ１５及び第２クラッチ２５を順に締結させる。
　なお、この通常始動制御では、第２クラッチ２５をスリップさせながらエンジン１０を始動させることができるので、回転数フィードバック制御によってモータジェネレータ２０を制御する（図１１の（ｃ）参照）。
　図１０のステップＳ２０において、第２クラッチ２５がスリップ不可であると判定された場合（ステップＳ２０にてＮＯ）には、ステップＳ４０において、始動判定部４２０は、車速ＶＳＰを所定車速ＶＳＰ１と比較する。このステップＳ４０では、車速ＶＳＰを所定車速ＶＳＰ１と比較することで、図８中のＷＳＣ走行モードの領域内に属しているか否かを判断する。
　車速ＶＳＰが所定車速ＶＳＰ１未満である場合（ＶＳＰ＜ＶＳＰ１、ステップＳ４０にてＮＯ）には、第２クラッチ２５の目標第２クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２をゼロにまで低減させる指令を油圧ユニット２６に送出すると共に目標モータジェネレータトルクｔＴｍを所定量増加させる指令をモータコントロールユニット８０に送出してから所定時間が経過するまで、スリップ判定部４１０は第２クラッチ２５がスリップ可能か否かの判定を継続する（ステップＳ５０にてＮＯ、ステップＳ６０にてＮＯ）。
　本実施形態では、ステップＳ５０及びステップＳ６０において、第２クラッチ２５のスリップの可否を所定時間継続することで、エンジン始動の不許可（禁止）判定の確実性を高めている。なお、ステップＳ４０でＮＯであった場合に、ステップＳ５０及びステップＳ６０を省略して、ステップＳ７０に直接移行してもよい。
　スリップ判定部４１０によって第２クラッチ２５がスリップ可能と所定時間以内に判定されない場合（ステップＳ５０にてＹＥＳ）には、始動判定部４２０はエンジン１０の始動を許可せずＥＶ走行モードに戻る（ステップＳ７０）。
　なお、始動判定部４２０がエンジン１０の始動を許可しないと判定した後に、モード選択部２００からのエンジン１０の始動要求が継続している場合には、図１０のステップＳ２０以降のステップを再度実行する。
　一方、スリップ判定部４１０によって第２クラッチ２５がスリップ可能と所定時間以内に判定された場合（ステップＳ５０にてＮＯ、ステップＳ６０にてＹＥＳ）には、始動判定部４２０はエンジン１０の始動を許可し、始動制御部４３０は上述の通常始動制御によってエンジン１０を始動させる（ステップＳ３０）。
　ステップＳ４０において、車速ＶＳＰが所定車速ＶＳＰ１以上である場合（ＶＳＰ≧ＶＳＰ１、ステップＳ４０にてＹＥＳ）には、始動判定部４２０はエンジン１０の始動を許可し、ステップＳ８０において始動制御部４３０はバックアップ始動制御によってエンジン１０を始動させる。
　図１２のタイムチャートはこのステップＳ８０で実行されるバックアップ始動制御の流れを示している。
　図１２に示すように、このバックアップ始動制御では、モード選択部２００からのエンジン１０の始動要求（ステップＳ１０）があり（図１２の（１）を参照）、ステップＳ２０にて第２クラッチ２５がスリップ不可と判断されると（図１２の（２）を参照）、第２クラッチ２５を締結したままの状態で、第１クラッチ１５をスリップさせてエンジン１０の回転数を上昇させる（図１２の（ａ）及び（ｄ）を参照）。
　そして、エンジン１０の回転数とモータジェネレータ２０の回転数とが同期したら（図１２の（３）を参照）、第１クラッチ１５を完全に締結させ（図１２の（ａ）を参照）、その第１クラッチ１５の締結からエンジン１０を数回転させた後に、エンジン１０に対して燃料噴射と点火の指令を行ってエンジン１０を初爆させる（図１２の（４）を参照）。そして、エンジン１０が始動したら第２クラッチ２５を締結させる（図１２の（ａ）参照）。
　なお、第１クラッチ１５の締結からエンジン１０を数回転させた後にエンジン１０を初爆させることで、エンジン１０の気筒内に残存していた空気を抜くことができ、エンジン始動時に発生するトルクを抑制することができる。
　このバックアップ始動制御では、第２クラッチ２５を締結させたままの状態でエンジン１０を始動させるので、エンジン始動時に発生するトルクを低減するために、トルクフィードバック制御によってモータジェネレータ２０を制御する（図１１の（ｃ）参照）。
　この始動制御部４３０によるバックアップ始動制御中においても、スリップ判定部４１０は第２クラッチ２５の差回転に基づいて第２クラッチ２５がスリップ可能か否かを判定している（ステップＳ９０）。
　ステップＳ９０において、スリップ判定部４１０によって第２クラッチ２５がスリップ可能と判定された場合（ステップＳ９０にてＹＥＳ）には、始動制御部４３０は、第２クラッチ２５を締結状態からスリップ状態に移行させることで、バックアップ始動制御を通常始動制御に切り替える。これにより、エンジン始動時にドライバに与える違和感を低減することができる。
　以上のように、本実施形態では、エンジン１０の始動要求があり且つ第２クラッチ２５がスリップ不可である場合に、車速ＶＳＰが所定車速ＶＳＰ１未満（すなわちＷＳＣ走行モードの領域内）であればエンジン１０の始動をキャンセルし、ＷＳＣ領域内でエンジン１０を始動させない。このため、ドライバに与える違和感を低減すると共にエンジン１０がストールしてしまう事態を防止することもできる。
　例えば、第２クラッチ２５をスリップさせた状態でエンジン１０を始動させる場合には、図１１の（ｅ）の実線及び図１２の（ｅ）の点線のように加速度が徐々に上昇する。これに対し、第２クラッチ２５をスリップさせないでエンジン１０を始動させる場合には、図１２の（ｅ）の実線で示すように、第２クラッチ２５の締結によって加速度が急に上昇することとなるので、ドライバに違和感を与えかねず、ＷＳＣ走行モードの領域内ではその違和感は特に顕著である。
　一方、エンジン１０の要求があり且つ第２クラッチ２５がスリップ不可である場合であっても、車速ＶＳＰが所定車速ＶＳＰ１以上（すなわちＷＳＣ走行モードの領域外）であれば、第２クラッチ２５が締結したままの状態でエンジン１０を始動させて、ＨＥＶ走行モードへの移行を優先させる。このため、駆動力確保やバッテリ３０の充電等の要求を満たすことができる。
　また、本実施形態では、ステップＳ４０において車速ＶＳＰが所定車速ＶＳＰ１未満である場合に、所定時間が経過するまで第２クラッチ２５のスリップ可否の判定を継続するので、ＥＶ走行モードの継続によるバッテリ３０のＳＯＣ低下を極力抑制することができる。
　本実施形態では、ステップＳ７０においてエンジン１０の始動が許可されなかった後に、モード選択部２００からのエンジン１０の始動要求が継続している場合には、図１０のステップＳ２０以降のステップを再度実行することで、エンジン１０の始動の可否を再度確認する。これにより、ＥＶ走行モードの継続によるバッテリ３０のＳＯＣ低下を極力抑制することができる。
　さらに、バックアップ始動制御を実行している最中に、第２クラッチ２５がスリップ可能となった場合に、バックアップ始動制御から通常始動制御に切り替えるので、ドライバに与える違和感を低減することができる。
　なお、本実施形態における第２クラッチ２５が本発明における摩擦締結要素の一例に相当し、本実施形態における自動変速機４０が本発明における変速機の一例に相当し、本実施形態におけるモード選択部２００が本発明における始動要求手段の一例に相当し、本実施形態におけるスリップ判定部４１０が本発明におけるスリップ判定手段の一例に相当し、本実施形態における始動判定部４２０が本発明における始動判定手段の一例に相当し、本実施形態における始動制御部４３０が本発明における始動制御手段の一例に相当する。
　なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
１…ハイブリッド車輌
　１０…エンジン
　　１１…エンジン回転数センサ
　１５…第１クラッチ
　２０…モータジェネレータ
　　２１…モータ回転数センサ
　２５…第２クラッチ
　３０…バッテリ
　３５…インバータ
　４０…自動変速機
　　４１…入力回転センサ
　　４２…出力回転センサ
　６０…統合コントローラユニット
　　４１０…スリップ判定部
　　４２０…始動判定部
　　４３０…始動制御部
　７０…エンジンコントローラユニット
　８０…モータコントロールユニット

Claims (7)

  1. 　動力源としての内燃機関及びモータジェネレータと、前記動力源と前記駆動輪との間の介装された摩擦締結要素と、前記動力源と前記駆動輪との間に介装された変速機と、前記変速機の入力側又は出力側の回転数を検出する回転数検出手段と、を備えたハイブリッド車輛を制御する制御装置であって、
    　前記内燃機関の始動を要求する始動要求手段と、
    　前記摩擦締結要素がスリップ可能であるか否かを判定するスリップ判定手段と、
    　前記内燃機関の始動を許可するか否かを判定する始動判定手段と、を備えており、
    　前記始動判定手段は、前記始動要求手段からの前記内燃機関の始動要求があり、且つ、前記スリップ判定手段によって前記摩擦締結要素がスリップ不可であると判定された場合において、前記変速機の前記回転数が所定値未満であるときには、前記内燃機関の始動を禁止することを特徴とするハイブリッド車輛の制御装置。
  2. 　請求項１に記載のハイブリッド車輛の制御装置であって、
    　前記所定値は、前記内燃機関が自立回転可能な回転数であることを特徴とするハイブリッド車輛の制御装置。
  3. 　請求項１に記載のハイブリッド車輛の制御装置であって、
    　前記始動判定手段は、
    　前記変速機の前記回転数が前記所定値以上である場合に、前記内燃機関の始動を許可し、
    　前記変速機の前記回転数が所定値未満であり、且つ、前記摩擦締結要素に解放指令を出力し前記モータジェネレータの駆動力を変化させてから所定時間内に前記スリップ判定手段によって前記摩擦締結要素がスリップ可能と判定されない場合に、前記内燃機関の始動を許可しないことを特徴とするハイブリッド車輛の制御装置。
  4. 　請求項１～３の何れかに記載のハイブリッド車輛の制御装置であって、
    　前記始動判定手段は、前記内燃機関の始動を許可しなかった後に、前記始動要求手段からの前記始動要求が継続しており、且つ、前記スリップ判定手段によって前記摩擦締結要素がスリップ不可であると判定される場合に、前記変速機の前記回転数に基づいて、前記内燃機関の始動を許可するか否かを再度判定することを特徴とするハイブリッド車輛の制御装置。
  5. 　請求項１～４の何れかに記載のハイブリッド車輛の制御装置であって、
    　前記始動判定手段によって前記内燃機関の始動が許可された場合に、前記摩擦締結要素を締結したままの状態で前記内燃機関を始動させるバックアップ始動制御を実行する始動制御手段を備えたことを特徴とするハイブリッド車輛の制御装置。
  6. 　請求項５に記載のハイブリッド車輛の制御装置であって、
    　前記始動制御手段は、前記バックアップ始動制御中に、前記スリップ判定手段によって前記摩擦締結要素がスリップ可能と判定された場合には、前記摩擦締結要素をスリップさせた状態で前記内燃機関を始動させる通常始動制御に切り換えることを特徴とするハイブリッド車輛の制御装置。
  7. 　動力源としての内燃機関及びモータジェネレータと、前記動力源と前記駆動輪との間の介装された摩擦締結要素と、前記動力源と前記駆動輪との間に介装された変速機と、前記変速機の入力側又は出力側の回転数を検出する回転数検出手段と、を備えたハイブリッド車輛を制御する方法であって、
    　前記内燃機関の始動要求があり、且つ、前記摩擦締結要素がスリップ不可であると判定された場合において、前記変速機の前記回転数が所定値未満であるときには、前記内燃機関の始動を禁止することを特徴とするハイブリッド車輛の制御方法。
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