(57)【要約】【課題】走行用モータの大型化を回避しつつ、エンジン始動時の振動を抑制する。【解決手段】モータジェネレータ１３と駆動輪２５とは動力伝達径路２６を介して接続される。また、エンジン１２と動力伝達径路２６とは摩擦クラッチ１９を介して接続される。摩擦クラッチ１９を解放することでモータジェネレータ１３を用いたＥＶモードが実施される一方、摩擦クラッチ１９を締結することでモータジェネレータ１３とエンジン１２とを用いたＨＥＶモードが実施される。ＥＶモードでの走行中にエンジン１２を始動してＨＥＶモードに移行する際には、スタータモータ５０によってエンジン１２を回転させ、モータジェネレータ１３から制振トルクＴｍ２を出力する。そして、滑り状態となる摩擦クラッチ１９を介してエンジン１２に制振トルクＴｍ２’が伝達される。これにより、モータジェネレータ１３の大型化を回避しつつ、エンジン始動時の振動が抑制される。【選択図】図２
2013075591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンおよび走行用モータを用いて駆動輪を駆動するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記エンジンを始動回転させるスタータモータと、
前記走行用モータから前記駆動輪に動力を伝達する動力伝達径路と、
前記エンジンと前記動力伝達径路との間に設けられ、前記動力伝達径路に前記エンジンを接続する締結状態と、前記動力伝達径路から前記エンジンを切り離す解放状態とに切り換えられる摩擦クラッチと、
前記走行用モータが駆動されるモータ走行状態のもとで前記スタータモータを駆動して前記エンジンを始動する際に、前記摩擦クラッチを滑り状態に制御して前記走行用モータから前記エンジンに制振トルクを伝達する制振制御手段とを有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記制振制御手段は、エンジン始動時における前記エンジンの振動周波数が、前記エンジンおよび前記走行用モータを備えるパワーユニットの共振周波数と、前記パワーユニットが搭載される車体の共振周波数との少なくともいずれか一方を通過する際に、前記摩擦クラッチを滑り状態に制御して前記走行用モータから前記エンジンに制振トルクを伝達することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンおよび走行用モータを用いて駆動輪を駆動するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの動力伝達径路にクラッチを組み込むことにより、走行用モータのみを使用して走行可能なハイブリッド車両が開発されている。このようなハイブリッド車両においては、車速やアクセル開度に基づき走行状態を判定し、走行状態に応じてエンジンや走行用モータを制御している。例えば、アクセル開度の小さな低車速域では、エンジンの燃料消費量を抑制するため、走行用モータを用いて駆動輪を駆動し、クラッチを解放してエンジンを停止させている。一方、アクセル開度の大きな高車速域では、十分な動力性能を確保するため、エンジンを始動してクラッチを締結することにより、エンジンと走行用モータとの双方を用いて駆動輪を駆動している。
【０００３】
このようなハイブリッド車両においては、走行状態に応じてエンジンが頻繁に始動されるため、車両品質を向上させる観点から、エンジン始動時の振動を抑制することが重要となっている。そこで、モータ走行中のエンジン始動時に、走行用モータとエンジンとの間のクラッチを徐々に締結することでエンジンをクランキングさせ、エンジン回転速度が始動可能な回転速度に達した時点でクラッチの締結力を保持するようにしたハイブリッド車両が開発されている(例えば、特許文献１参照)。このようにクラッチを制御することにより、クランキング中のエンジン振動をクラッチで遮断することができ、エンジンから駆動系を介して車体に伝播される振動を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６２１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エンジン始動時に問題となる振動としては、エンジンから駆動系を介して車体に伝播される振動だけでなく、エンジンからエンジンマウントを介して車体に伝播される振動もある。すなわち、エンジン始動時の振動を十分に抑制するためには、車体に対するエンジン振動の伝達経路を遮断するだけでなく、エンジン振動自体を抑制することが望まれていた。また、特許文献１のハイブリッド車両のように、走行用モータを用いてエンジンをクランキングさせるためには、モータ走行中の減速感を回避するため、走行用モータの出力トルクにエンジンの始動トルクを上乗せする必要があり、走行用モータの大型化を招く要因となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、走行用モータの大型化を回避しつつ、エンジン始動時の振動を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンおよび走行用モータを用いて駆動輪を駆動するハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンを始動回転させるスタータモータと、前記走行用モータから前記駆動輪に動力を伝達する動力伝達径路と、前記エンジンと前記動力伝達径路との間に設けられ、前記動力伝達径路に前記エンジンを接続する締結状態と、前記動力伝達径路から前記エンジンを切り離す解放状態とに切り換えられる摩擦クラッチと、前記走行用モータが駆動されるモータ走行状態のもとで前記スタータモータを駆動して前記エンジンを始動する際に、前記摩擦クラッチを滑り状態に制御して前記走行用モータから前記エンジンに制振トルクを伝達する制振制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記制振制御手段は、エンジン始動時における前記エンジンの振動周波数が、前記エンジンおよび前記走行用モータを備えるパワーユニットの共振周波数と、前記パワーユニットが搭載される車体の共振周波数との少なくともいずれか一方を通過する際に、前記摩擦クラッチを滑り状態に制御して前記走行用モータから前記エンジンに制振トルクを伝達することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スタータモータを駆動してエンジンを始動する際に、摩擦クラッチを滑り状態に制御して走行用モータからエンジンに制振トルクを伝達するようにしている。これにより、エンジンを始動回転させる際の反力を制振トルクによって打ち消すことができ、エンジン振動を抑制して車体振動を抑制することが可能となる。また、スタータモータを用いてエンジンを始動回転させ、走行用モータを用いてエンジン振動を抑制したので、走行用モータの大型化を回避しつつ、エンジン始動時の振動を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットを示す概略図である。
【図２】(ａ)〜(ｃ)はＥＶモードからＨＥＶモードへの切換過程を示す説明図である。
【図３】クランキング中に発生するエンジンの変動トルク、変動トルクを打ち消すための制振トルク、モータジェネレータから出力されるモータトルクの一例を示す線図である。
【図４】(ａ)は制振制御を実施しない場合のエンジン回転数とモータ回転数との変動状況を示す説明図であり、(ｂ)は制振制御を実施した場合のエンジン回転数とモータ回転数との変動状況を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両１０に搭載されるパワーユニット１１を示す概略図である。図１に示すように、パワートレインやパワープラントとも呼ばれるパワーユニット１１は、動力源としてエンジン１２およびモータジェネレータ(走行用モータ)１３を備えている。また、パワーユニット１１には複数のマウント部品１４が取り付けられており、これらのマウント部品１４を介してパワーユニット１１は車体１５に支持されている。また、パワーユニット１１は無段変速機１６を有しており、無段変速機１６はプライマリプーリ１７およびセカンダリプーリ１８によって構成されている。プライマリプーリ１７の一方側には、摩擦クラッチ１９を介してエンジン１２のクランク軸２０が連結される一方、プライマリプーリ１７の他方側には、モータジェネレータ１３のロータ２１が連結されている。また、セカンダリプーリ１８には、プロペラシャフト２２、デファレンシャル機構２３、ドライブシャフト２４等を介して駆動輪２５が連結されている。
【００１２】
このように、モータジェネレータ１３と駆動輪２５とは、無段変速機１６、プロペラシャフト２２、デファレンシャル機構２３、ドライブシャフト２４等からなる動力伝達径路２６を介して接続されている。つまり、モータジェネレータ１３から駆動輪２５には動力伝達径路２６を介して動力が伝達されている。また、エンジン１２と駆動輪２５とは、摩擦クラッチ１９および動力伝達径路２６を介して接続されている。すなわち、エンジン１２と動力伝達径路２６との間には摩擦クラッチ１９が設けられており、摩擦クラッチ１９を解放することで動力伝達径路２６からエンジン１２を切り離すことができ、動力源としてモータジェネレータ１３のみを駆動輪２５に接続することが可能となる。一方、摩擦クラッチ１９を締結することで動力伝達径路２６にエンジン１２を接続することができ、動力源としてモータジェネレータ１３およびエンジン１２を駆動輪２５に接続することが可能となる。
【００１３】
無段変速機１６は、プライマリ軸３０とこれに平行となるセカンダリ軸３１とを有している。プライマリ軸３０にはプライマリプーリ１７が設けられており、プライマリプーリ１７の背面側にはプライマリ油室３２が区画されている。また、セカンダリ軸３１にはセカンダリプーリ１８が設けられており、セカンダリプーリ１８の背面側にはセカンダリ油室３３が区画されている。さらに、プライマリプーリ１７およびセカンダリプーリ１８には駆動チェーン３４が巻き掛けられている。プライマリ油室３２およびセカンダリ油室３３の油圧を調整することにより、プーリ溝幅を変化させて駆動チェーン３４の巻き付け径を変化させることが可能となっている。
【００１４】
摩擦クラッチ１９は、エンジン１２のクランク軸２０に連結されるクラッチ入力軸４０と、プライマリプーリ１７のプライマリ軸３０に連結されるクラッチ出力軸４１とを備えている。クラッチ入力軸４０には摩擦板４２ａを備えたクラッチドラム４２が連結されており、クラッチ出力軸４１には摩擦板４３ａを備えたクラッチハブ４３が連結されている。また、クラッチドラム４２にはピストン４４が組み込まれており、ピストン４４の背面側には締結油室４５が区画されている。締結油室４５に作動油を供給することにより、ピストン４４を締結方向に移動させて摩擦板４２ａ，４３ａを互いに押し付けることができ、摩擦クラッチ１９を締結状態に切り換えることが可能となる。一方、締結油室４５から作動油を排出することにより、図示しないスプリングによってピストン４４を解放方向に移動させて摩擦板４２ａ，４３ａの押し付けを解除することができ、摩擦クラッチ１９を解放状態に切り換えることが可能となる。また、締結油室４５に供給される作動油の圧力を調整することにより、摩擦クラッチ１９を滑り状態に制御することが可能となる。なお、摩擦クラッチ１９の滑り状態とは、いわゆる半クラッチ状態であり、摩擦板４２ａ，４３ａ同士が完全に締結されていない状態である。すなわち、摩擦クラッチ１９の滑り状態とは、回転数差を生じさせながらクラッチ入力軸４０とクラッチ出力軸４１とが回転する状態である。
【００１５】
また、エンジン１２を始動回転(クランキング)させるため、パワーユニット１１にはスタータモータ５０が設けられている。エンジン１２のクランク軸２０にはリングギヤ５１が固定されており、このリングギヤ５１に噛み合うピニオンギヤ５２がスタータモータ５０に設けられている。スタータモータ５０に対して通電を施すことにより、ピニオンギヤ５２は回転しながら突出してリングギヤ５１に噛み合い、ピニオンギヤ５２によってリングギヤ５１を回転させることが可能となる。なお、スタータモータ５０としては、一方向クラッチを介してリングギヤ５１に噛み合う常時噛合方式のスタータモータであっても良い。また、オルタネータをスタータモータ５０として機能させても良い。
【００１６】
また、エンジン１２、モータジェネレータ１３、摩擦クラッチ１９、スタータモータ５０、無段変速機１６等を制御するため、ハイブリッド車両１０には制御ユニット５３が設けられている。制御ユニット５３には、セレクトレバーの操作状況を検出するインヒビタスイッチ５４、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルペダルセンサ５５、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキペダルセンサ５６、車速を検出する車速センサ５７、クランク角(クランク軸２０の回転角度)を検出するクランク角センサ５８、エンジン回転数(クランク軸２０の回転速度)を検出するエンジン回転数センサ５９、モータジェネレータ１３のモータ回転数(ロータ２１の回転速度)を検出するモータ回転数センサ６０等が接続されている。そして、制御ユニット５３は、各種センサ等からの情報に基づき車両状態を判定し、エンジン１２やモータジェネレータ１３等に向けて制御信号を出力する。なお、制御ユニット５３は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。
【００１７】
なお、図示しないオイルポンプからの作動油を摩擦クラッチ１９や無段変速機１６等に対して供給制御するため、ハイブリッド車両１０には複数の電磁弁を備えるバルブユニット６１が設けられている。このバルブユニット６１には制御ユニット５３から制御信号が出力されており、制御ユニット５３によって摩擦クラッチ１９や無段変速機１６の作動状態が制御されている。また、モータジェネレータ１３に対して電力を供給制御するため、モータジェネレータ１３のステータ６２にはインバータ６３を介して図示しない高電圧バッテリが接続されている。このインバータ６３には制御ユニット５３から制御信号が出力されており、制御ユニット５３によってモータジェネレータ１３のトルクや回転数が制御されている。さらに、スタータモータ５０に対して電力を供給制御するため、スタータモータ５０には駆動回路部６４を介して図示しない低電圧バッテリが接続されている。この駆動回路部６４には制御ユニット５３から制御信号が出力されており、制御ユニット５３によってスタータモータ５０の作動状態が制御されている。さらに、エンジン１２のトルクや回転数を制御するため、図示しないインジェクタ、イグナイタ、スロットルバルブ等に対して制御ユニット５３から制御信号が出力されている。
【００１８】
図２(ａ)〜(ｃ)はＥＶモードからＨＥＶモードへの切換過程を示す説明図である。ここで、ＥＶモードとは、図２(ａ)に示すように、摩擦クラッチ１９を解放状態に切り換えることにより、動力源としてモータジェネレータ１３のみを駆動輪２５に接続する走行モードである。このＥＶモードは、運転手から要求される駆動力が小さな低車速領域や低アクセル開度領域等で実行され、動力伝達径路２６から切り離されるエンジン１２は停止された状態となっている。また、ＨＥＶモードとは、図２(ｃ)に示すように、エンジン１２を始動して摩擦クラッチ１９を締結状態に切り換えることにより、動力源としてモータジェネレータ１３に加えてエンジン１２を駆動輪２５に接続する走行モードである。このＨＥＶモードは、運転手から要求される駆動力が大きな高車速領域や高アクセル開度領域等で実行され、エンジン１２およびモータジェネレータ１３が駆動された状態となっている。なお、ＨＥＶモードにおいて、モータジェネレータ１３を空転状態に制御することにより、エンジントルクＴｅのみを駆動輪２５に伝達することも可能である。
【００１９】
ＥＶモードでの走行中つまりモータ走行状態のもとで、所定値を超える車速の上昇やアクセル開度の増加等が検出された場合には、ＥＶモードからＨＥＶモードに移行するため、スタータモータ５０が駆動されてエンジン１２のクランキングが開始される。そして、エンジン１２が始動されると、エンジン回転数をモータ回転数に同期させた後に、摩擦クラッチ１９が締結状態に切り換えられ、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り換えが完了する。このような走行モードの切り換え判定は、例えば車速やアクセル開度等に基づき実行されることから、走行中にエンジン１２の停止・始動が頻繁に繰り返されることになっていた。しかしながら、エンジン始動時には、クランキング中の負荷変動によってエンジン自体が加振され、エンジン１２からマウント部品１４等を介して車体１５に振動が伝播されることになる。このため、エンジン始動時のエンジン振動を抑制することが重要となっている。
【００２０】
以下、エンジン始動時のエンジン振動を抑制するための制振制御について説明する。ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り換えが判定されると、図２(ｂ)に示すように、制御ユニット５３はスタータモータ５０に駆動信号を出力し、スタータモータ５０の始動トルクＴａによってエンジン１２をクランキングさせる。そして、制振制御手段として機能する制御ユニット５３は、駆動輪２５に伝達するための走行トルクＴｍ１に加えて制振トルクＴｍ２をモータジェネレータ１３に発生させるとともに、摩擦クラッチ１９を滑り状態に制御してモータジェネレータ１３からエンジン１２に制振トルクＴｍ２’を伝達する。
【００２１】
ここで、図３は、クランキング中に発生するエンジン１２の変動トルクＴｂ、変動トルクＴｂを打ち消すための制振トルクＴｍ２、モータジェネレータ１３から出力されるモータトルクＴｍ３の一例を示す線図である。図３に示すように、クランキング中のエンジン１２には、クランク角に応じて反力つまり変動トルクＴｂが発生する。すなわち、圧縮行程においてはクランキングの回転速度を抑制する方向(図３の−方向)に変動トルクＴｂが発生する一方、膨張行程においてはクランキングの回転速度を助長する方向(図３の＋方向)に変動トルクＴｂが発生する。この変動トルクＴｂを打ち消すように、モータジェネレータ１３の制振トルクＴｍ２は、変動トルクＴｂに対して逆向きに設定される。すなわち、圧縮行程においてはクランキングの回転速度を助長する方向(図３の＋方向)に制振トルクＴｍ２が設定される一方、膨張行程においてはクランキングの回転速度を抑制する方向(図３の−方向)に制振トルクＴｍ２が設定される。そして、モータジェネレータ１３は、駆動輪２５に伝達するための走行トルクＴｍ１と前述した制振トルクＴｍ２とを合算したモータトルクＴｍ３を出力し、滑り状態となる摩擦クラッチ１９を介してモータジェネレータ１３からエンジン１２に制振トルクＴｍ２’が伝達される。これにより、エンジン１２の変動トルクＴｂを制振トルクＴｍ２’によって打ち消すことができるため、エンジン１２の起振力を低減することができ、エンジン振動を抑制して車体振動を抑制することが可能となる。しかも、スタータモータ５０からエンジン１２に対して始動トルクＴａを伝達し、モータジェネレータ１３からエンジン１２に対して制振トルクＴｍ２を伝達するようにしたので、トルク不足によるエンジン始動時の減速感を防止するとともにモータジェネレータ１３の大型化を回避することが可能となる。
【００２２】
また、制振制御においては、摩擦クラッチ１９を滑り状態に制御することにより、モータジェネレータ１３からエンジン１２に対してモータトルクＴｍ３の一部を制振トルクＴｍ２’として伝達している。このため、モータジェネレータ１３で発生させる制振トルクＴｍ２と、摩擦クラッチ１９を介してエンジン１２に伝達される制振トルクＴｍ２’とは、必ずしもその大きさが一致するものではないが、制振トルクＴｍ２’は制振トルクＴｍ２に連動して大きさが上下するトルクとなっている。したがって、制振トルクＴｍ２’を用いて変動トルクＴｂを打ち消すことができ、エンジン始動時のエンジン振動を抑制することが可能となっている。なお、摩擦クラッチ１９を介して伝達される制振トルクＴｍ２’が、エンジン始動時の変動トルクＴｂを打ち消すように、モータジェネレータ１３から出力される制振トルクＴｍ２の大きさやタイミングが制御されることはいうまでもない。
【００２３】
ここで、図４(ａ)は制振制御を実施しない場合のエンジン回転数とモータ回転数との変動状況を示す説明図である。また、図４(ｂ)は制振制御を実施した場合のエンジン回転数とモータ回転数との変動状況を示す説明図である。図４(ａ)に示すように、モータジェネレータ１３および摩擦クラッチ１９による制振制御を実施しない場合、つまり摩擦クラッチ１９を解放したままエンジン１２を始動した場合には、クランキング中に大きな変動トルクＴｂが発生するため、エンジン回転数が上下するとともにエンジン振動が発生することになる。一方、図４(ｂ)に示すように、モータジェネレータ１３および摩擦クラッチ１９による制振制御を実施した場合、つまりモータジェネレータ１３に制振トルクＴｍ２を発生させつつ、摩擦クラッチ１９を滑り状態に制御した場合には、クランキング中の変動トルクＴｂを低減することができるため、エンジン回転数が滑らかに上昇するとともにエンジン振動が低減される。このようにエンジン振動を低減することにより、エンジン１２から車体１５に伝播される振動を低減することができるため、エンジン始動に伴う乗員の不快感を解消することが可能となる。
【００２４】
また、エンジン振動を抑制するためには、クランキング開始からエンジン１２が完爆状態に達するまで制振制御を継続しても良いが、エンジン１２の振動周波数がパワーユニット１１や車体１５の共振周波数を通過する際に制振制御が実施されていれば良い。すなわち、変動トルクＴｂによって加振されるエンジン１２の振動周波数が、パワーユニット１１の共振周波数を通過する際に、エンジン１２に制振トルクＴｍ２’を伝達する制振制御を実施することにより、車体振動に繋がるパワーユニット１１の振動を効果的に抑制することが可能となる。また、エンジン１２の振動周波数が車体１５の共振周波数を通過する際に、エンジン１２に制振トルクＴｍ２’を伝達する制振制御を実施することにより、乗員に違和感を与える車体振動を効果的に抑制することが可能となる。なお、変動トルクＴｂによって加振されるエンジン１２の振動周波数は、変動トルクＴｂの変動周期つまりエンジン回転数に連動している。例えば、図４(ｂ)に示すように、エンジン回転数Ｎ１がパワーユニット１１の共振周波数に相当する場合には、符号αで示す範囲で制振制御を実施することにより、パワーユニット１１の振動を効果的に抑制することが可能となる。また、例えば、エンジン回転数Ｎ２が車体１５の共振周波数に相当する場合には、符号βで示す範囲で制振制御を実施することにより、車体１５の振動を効果的に抑制することが可能となる。
【００２５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、動力伝達径路２６を、無段変速機１６、プロペラシャフト２２、デファレンシャル機構２３、ドライブシャフト２４等によって構成しているが、これに限られることはなく、例えば、動力伝達径路２６から無段変速機１６等の変速機を省略しても良い。また、図示する場合には、エンジン１２と摩擦クラッチ１９とを直結しているが、これに限られることはなく、エンジン１２と摩擦クラッチ１９との間にトルクコンバータを設置しても良い。また、摩擦クラッチ１９としては、図示する油圧クラッチに限られることはなく、電磁力を用いて制御される電磁クラッチであっても良い。なお、スタータモータ５０として直流モータを用いているが、これに限られることはなく、スタータモータ５０として交流モータを用いても良い。また、走行用モータとして交流モータを用いているが、これに限られることはなく、制振トルクＴｍ２の制御が可能であれば走行用モータとして直流モータを用いても良い。
【符号の説明】
【００２６】
１０    ハイブリッド車両
１１    パワーユニット
１２    エンジン
１３    モータジェネレータ(走行用モータ)
１５    車体
１９    摩擦クラッチ
２５    駆動輪
２６    動力伝達径路
５０    スタータモータ
５３    制御ユニット(制振制御手段)
【図１】
2013075591.tif 000003
【図２】
2013075591.tif 000004
【図３】
2013075591.tif 000005
【図４】
2013075591.tif 000006