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JP2005162142A - ハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法 - Google Patents

ハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法 Download PDF

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JP2005162142A JP2003406928A JP2003406928A JP2005162142A JP 2005162142 A JP2005162142 A JP 2005162142A JP 2003406928 A JP2003406928 A JP 2003406928A JP 2003406928 A JP2003406928 A JP 2003406928A JP 2005162142 A JP2005162142 A JP 2005162142A
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Abstract

【課題】電気走行中にエンジンを始動する時に発生するトルク変動に伴う振動を、ハイブリッド変速機およびエンジン間におけるクラッチの締結力制御により抑制する。
【解決手段】（ａ）につき説明すると、電気走行中にエンジン動力が必要になった走行モード切り替え瞬時t1より目標クラッチ締結力Tc*を０から漸増させる。これによるクラッチ締結力の漸増でエンジンがクランキングされ、エンジン回転数Neが始動可能回転数Nigに達する瞬時t2にエンジン始動指令によりエンジンを始動させる。この始動中はエンジンが、エンジントルクTeの波形から明らかなようにトルク変動を発生する。瞬時t2以後において、目標クラッチ締結力Tc*を瞬時t2の値に保持し、クラッチ締結力の増大を禁止する。これによりクラッチ締結容量がエンジン始動中は小さく保たれ、始動中のトルク変動はクラッチのスリップにより吸収される。よって、クラッチ締結容量を越えたハッチング部分のピークトルクが駆動輪に達することがなく、始動時の振動を緩和し得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド変速機を搭載した車両のエンジン始動方法、特に、該エンジン始動時のトルク変動に伴う振動を抑制する技術に関するものである。
ハイブリッド変速機は、車両を、モータからの動力のみにより電気走行させたり、クラッチを経て入力されるエンジン動力、および上記モータからの動力によりハイブリッド走行させることができる。
そしてハイブリッド変速機搭載車の場合、発進時は発進の滑らかさや、制御のし易さなどの観点から、電気走行を用いるのが殆どある。
ところで、発進後に或る車速以上になると、モータ回転数が許容上限に達したり、駆動力不足になるなどのため、モータからの動力の代わりに、或いは、これと併用してエンジンからの動力により車両を走行させるのが常である。
従って発進時は、上記の電気走行中に、ハイブリッド変速機とエンジンとの間におけるクラッチを締結させてエンジンをクランキングさせ、エンジンが始動可能回転数になったところで、エンジンを点火および燃料供給により始動させる必要がある。
ところで、このエンジン始動時は運転状態が不安定でトルク変動を生じ、これが車輪駆動系に伝達されて振動の原因となる。
電気走行からエンジン走行への切り替え時におけるショック対策としては従来、例えば特許文献１に記載のようなものが提案されている。
この提案技術は、電気走行からエンジン走行への切り替え時に電気的なエネルギーの一部がエンジンの始動に費やされて駆動力の一時的な低下を生じ、駆動力の引けと呼ばれる減速ショックが発生することから、これを防止するためにエンジンの始動を、電気走行用のモータおよびエンジン始動用のスタータの双方により遂行させるというものである。
特開平１１−０８２２６１号公報
しかし、特許文献１に記載のように電気走行用のモータおよびエンジン始動用のスタータの双方によりエンジンを始動させたところで、エンジン始動中に生ずる運転状態の不安定に起因したトルク変動を解消することはできず、また、このトルク変動が車輪駆動系に伝達されるのを回避することもできない。
従って、従来の提案技術では何れにしても、エンジンの始動中におけるトルク変動に伴う振動を抑制することができない。
本発明は、ハイブリッド変速機とエンジンとの間にクラッチがあって、これを介してエンジン動力がハイブリッド変速機に入力されることから、エンジンのトルク変動を当該クラッチの締結力制御により吸収して車輪駆動系に伝達されないようにし得るとの事実認識に基づき、
この着想を具体化して上記振動に関する問題の解決を実現したハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法を提案することを目的とする。
この目的のため、本発明によるハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法は、請求項１に記載した以下のごときものとする。
先ず前提となるハイブリッド変速機は、車両を、モータからの動力のみにより電気走行させたり、クラッチを経て入力されるエンジン動力、および前記モータからの動力によりハイブリッド走行させるようなハイブリッド変速機とする。
上記の電気走行中に上記クラッチを締結させてエンジンを始動させるに当たっては、上記クラッチの締結進行によりエンジン回転数が始動可能回転数になった時にエンジン始動指令を発する。
そして、このエンジン始動指令時以後、上記クラッチの締結力の増大を制限して該クラッチの締結進行を抑制する。
かかる本発明による電気走行中のエンジン始動方法によれば、
クラッチの締結進行によりエンジン回転数が始動可能回転数になってエンジン始動指令を発する時以後、該クラッチの締結力の増大を制限してその締結進行を抑制するため、
エンジン始動中に運転状態の不安定に起因してトルク変動が発生すると、該トルク変動のピークトルクが、上記のごとく締結力の増大を制限されているクラッチのスリップにより吸収されることとなる。
よって、エンジンの始動中におけるトルク変動が上記のクラッチを経て車輪駆動系に伝達されることがなくなり、このトルク変動に伴う振動を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明のエンジン始動方法を実施可能なハイブリッド変速機１を搭載した車両の駆動系を、その制御システムと共に示す。
車両の駆動系は、ハイブリッド変速機１と、その入力側におけるエンジン２と、これら両者間に介在させたクラッチ３と、ハイブリッド変速機１の出力側におけるディファレンシャルギヤ装置４と、ハイブリッド変速機１からの出力をディファレンシャルギヤ装置４により分配されて伝達される左右駆動輪５Ｌ，５Ｒとで構成する。
ハイブリッド変速機１は、フロントエンジン・リヤホイール駆動車（ＦＲ車）用のトランスミッションとして用いるのに有用な、図２に示すごとき以下の構成となす。
つまりハイブリッド変速機１は、軸線方向（図の左右方向）に２個の単純遊星歯車組２１，２２を同軸に配して具える。
エンジン２から遠い側における遊星歯車組２１を、リングギヤＲ１、サンギヤＳ１、および、これらギヤに噛合させたピニオンＰ１により構成し、
エンジン２に近い側における遊星歯車組２２を、リングギヤＲ２、サンギヤＳ２、および、これらギヤに噛合させたピニオンＰ２により構成する。
ここで遊星歯車組２２のピニオンＰ２は、遊星歯車組２１まで延在するロングピニオンとし、該ピニオンＰ２を遊星歯車組２１のピニオンＰ１にも噛合させ、
ピニオンＰ１，Ｐ２を共通なキャリアＣに回転自在に支持して、遊星歯車組２１，２２がラビニョオ型プラネタリギヤセットを構成するようになす。
このラビニョオ型プラネタリギヤセットにおけるサンギヤＳ１に第１のモータ／ジェネレータMG1を結合し、サンギヤＳ２に第２のモータ／ジェネレータMG2を結合して、ハイブリッド変速機１を構成する。
かかるハイブリッド変速機１を車両の駆動系に挿入するに際しては、リングギヤＲ２をクラッチ３によりエンジン２の出力軸に結合し、キャリアＣを出力歯車組２３を介して出力軸２４に結合し、出力軸２４を図１のごとくディファレンシャルギヤ装置４の入力に結合する。
かようにして構成した車両駆動系の制御システムは図１に示すように、エンジン２の始動を含めた制御を司るエンジンコントローラ６と、クラッチ３の締結力制御を司る油圧源を含むクラッチコントローラ７と、ハイブリッド変速機１におけるモータ／ジェネレータMG1,MG2を制御するモータコントローラ８と、これらコントローラ６〜８に対する統合コントローラ９とで構成する。
統合コントローラ９は、エンジン回転数（クラッチ３のエンジン側回転数）Neを検出するエンジン回転センサ１１からの信号と、変速機入力回転数（クラッチ３の変速機側回転数）Niを検出する入力回転センサ１２からの信号と、アクセルペダルの踏み込み量APOを検出するアクセル開度センサ１３からの信号とを入力され、
これら入力情報をもとに所定の演算を行い、エンジンコントローラ６に対しては、エンジン始動指令や目標エンジントルクTe*に関する指令を、また、クラッチコントローラ７に対しては目標クラッチ締結力Tc*に関する指令を、更に、モータコントローラ８に対してはモータ／ジェネレータMG1,MG2の目標トルクTm1*,Tm2*に関する指令を供給する。
エンジンコントローラ６は、統合コントローラ９からのエンジン始動指令や目標エンジントルクTe*に関する指令を受けると、これらが達成されるようエンジン２を始動させたり、トルク制御し、
クラッチコントローラ７は、統合コントローラ９から目標クラッチ締結力Tc*に関する指令を受けると、これが達成されるようなクラッチ締結油圧Pcをクラッチ３に供給して、クラッチ締結力を指令値になるよう制御し、
モータコントローラ８は、統合コントローラ９から目標モータ／ジェネレータトルクTm1*,Tm2*に関する指令を受けると、これらが達成されるようモータ／ジェネレータMG1,MG2をトルク制御する。
統合コントローラ９が、本発明に係わる電気走行中のエンジン始動に際して行う制御を、機能別ブロック線図により示すと図３に示すごとくになり、この場合、統合コントローラ９はクラッチ締結力決定部９ａおよびエンジン始動指令決定部９ｂより成る。
クラッチ締結力決定部９ａは、電気走行中にエンジン動力が必要になった図４（ａ）の走行モード切り替え瞬時t1に動作を開始し、この瞬時t1より目標クラッチ締結力Tc*を図４（ａ）のごとく０から所定の時間勾配で漸増させる。
クラッチコントローラ７は、この目標クラッチ締結力Tc*を実現するためのクラッチ締結油圧Pcをクラッチ３に供給して、クラッチ３の締結力を漸増させる。
かかるクラッチ締結力の漸増によりエンジン２がクランキングされるようになり、エンジン回転数Neが図４（ａ）に示すように上昇する。
エンジン回転数Neが始動可能回転数Nigに達する図４（ａ）の瞬時t2において、クラッチ締結力決定部９ａは目標クラッチ締結力Tc*を当該瞬時t2における値に保持し、それ以上のクラッチ３の締結力の増大を禁止する。
クラッチ締結力決定部９ａは同時（瞬時t2）に、エンジン回転数Neが始動可能回転数Nigに達したことを示す始動可能回転数到達信号をエンジン始動指令決定部９ｂに供給し、エンジン始動指令決定部９ｂは図４（ａ）のごとく、この信号を受けてエンジン始動指令をエンジンコントローラ６に供給する。
エンジンコントローラ６は、エンジン始動指令に応動してエンジン２に対し点火制御や燃料噴射制御などのエンジン始動操作を行い、図４（ａ）の瞬時t2以後におけるエンジントルクTeの時系列変化から明らかなようにエンジン２を始動させる。
かかる始動中は、エンジンの運転が不安定であることから、図４（ａ）の瞬時t2直後におけるエンジントルクTeから明らかなように、エンジンはピークトルクを持ったトルク変動を発生する。
ところで本実施例のエンジン始動制御によれば、クラッチ締結力決定部９ａが目標クラッチ締結力Tc*を、エンジン始動回転数到達瞬時（エンジン始動指令瞬時）t2における値に保持して、それ以上のクラッチ３の締結力の増大を禁止するから、
クラッチ３の締結容量がエンジン始動中は小さく保たれ、始動中に上記のピークトルクが発生した時にクラッチ３がスリップする。
よって、クラッチ３の締結容量を越えた図４（ａ）にハッチングを付して示すエンジントルクTeのピーク分が、クラッチ３の上記スリップにより吸収され、ハイブリッド変速機を経て駆動輪５Ｌ，５Ｒに達することがない。
従って、エンジン始動中に発生するトルク変動に起因した振動を解消、若しくは緩和することができる。
クラッチ締結力決定部９ａは、エンジンの上記始動によりエンジン回転数Ne（クラッチ３のエンジン側回転数）が変速機入力回転数Ni（クラッチ３の変速機側回転数）に一致する、つまり、クラッチ３の両側回転数が一致して前後回転差が０となる図４（ａ）の瞬時t3に、上記のごとく保持状態であった目標クラッチ締結力Tc*を制御最大値となして、これをクラッチコントローラ７に指令する。
クラッチコントローラ７は、この最大値となった目標クラッチ締結力Tc*を受けてこれを実現するためのクラッチ締結油圧Pcをクラッチ３に供給し、クラッチ３を完全締結させてエンジン始動制御を終了すると共にハイブリッド走行への移行を完了する。
ところで本実施例のエンジン始動方法によれば、エンジン回転数Neが始動可能回転数Nigになってエンジン始動指令を発する時（t2）以後、クラッチ３の締結力を当該エンジン始動指令時t2の値に保持するから、上記作用説明のごとく、
エンジン始動中のトルク変動がクラッチ３のスリップにより吸収されることとなり、エンジンの始動中のトルク変動がクラッチ３を経て車輪駆動系に伝達されず、このトルク変動に伴う振動を抑制することができる。
しかも、クラッチ３の締結力をエンジン始動指令時t2の値に保持するだけの簡単な制御により上記の作用効果を達成し得るから、制御が簡単であると共に制御に用いるデータのメモリも必要でなく、コスト上有利である。
また、クラッチ３の締結力をエンジン始動指令時t2の値に保持する制御のため、クラッチ３の前後回転差が０となる瞬時t3にクラッチ３を完全締結させる場合のクラッチ締結力段差が小さく、ハイブリッド走行への移行を速やかに完遂させることができる。
なお図４（ａ）の例では、エンジン回転数Neが始動可能回転数Nigに達する瞬時t2以後、目標クラッチ締結力Tc*を当該瞬時t2における値に保持してそれ以上のクラッチ３の締結進行を抑制することとしたが、
この代わりに図４（ｂ）または（ｃ）に示すように、目標クラッチ締結力Tc*を始動可能回転数到達瞬時（エンジン始動指令瞬時）t2における値より低下させる態様で、クラッチ３の締結進行を抑制してもよい。
図４（ｂ）の実施例では、図３のクラッチ締結力決定部９ａが、目標クラッチ締結力Tc*を始動可能回転数到達瞬時（エンジン始動指令瞬時）t2に一旦０にして、クラッチ３を完全に解放させる態様とする。
かかるエンジン始動方法によれば、エンジン始動中はクラッチ３が解放状態であることから、エンジン始動中におけるトルク変動を車輪駆動系に伝わらないよう完全に遮断することができて、振動抑制効果が最も高くなる。
しかしこの場合、クラッチ３の前後回転差が０となる瞬時t3にクラッチ３を完全締結させる場合のクラッチ締結力段差が大きく、ハイブリッド走行への移行遅れが懸念されると共に、クラッチ３の締結ショックが発生するという懸念を生ずる。
図４（ｃ）の実施例では、図３のクラッチ締結力決定部９ａが、目標クラッチ締結力Tc*を始動可能回転数到達瞬時（エンジン始動指令瞬時）t2に、図４（ａ）と、図４（ｂ）との間の中間的な値に向け低下させてこの中間的な値に保持する態様とする。
かかるエンジン始動方法によれば、エンジン始動中はクラッチ３が、図４（ａ）につき前述した低締結容量と、図４（ｂ）につき前述した解放状態との間の中間的な極低締結容量にされることから、
図４（ａ）の実施例よりも一層確実にエンジン始動中のトルク変動を吸収し得て振動の問題を確実に解消することができると共に、図４（ｂ）の実施例で懸念されるハイブリッド走行への移行遅れや、クラッチ３の締結ショックに関する問題を回避することができる。
なお図４（ｃ）のように、目標クラッチ締結力Tc*を始動可能回転数到達瞬時（エンジン始動指令瞬時）t2に、図４（ａ）と、図４（ｂ）との間の中間的な値に向け低下させるに際しては、図示のごとく所定の時間変化勾配θで徐々に低下させるのがよい。
この場合、始動可能回転数到達瞬時（エンジン始動指令瞬時）t2より低下させ始めた目標クラッチ締結力Tc*が、図４（ａ）と、図４（ｂ）との間の上記中間的な値に低下し終えた時に、クラッチ３が締結力の低下を中止されることで発生するショックを緩和することができる。
図４（ａ）〜（ｃ）の何れの実施例においても、図４（ａ）につき前述したごとく、クラッチ３の前後回転差が０となる瞬時t3にクラッチ３を完全締結させることから、クラッチ３の完全締結時におけるショックを皆無にすることができる。
本発明のエンジン始動方法を実施可能なハイブリッド変速機を搭載した車両の駆動系を、その制御システムと共に示すシステム図である。 図１におけるハイブリッド変速機の線図的な縦断側面図である。 図１における統合コントローラが、本発明によるエンジン始動方法を実行する時の機能別ブロック線図である。 本発明によるエンジン始動方法でエンジンを始動する時の動作タイムチャートを示し、 （ａ）は、第１実施例の動作タイムチャート、 （ｂ）は、第２実施例の動作タイムチャート、 （ｃ）は、第３実施例の動作タイムチャートである。
符号の説明
１ ハイブリッド変速機
２ エンジン
３ クラッチ
４ ディファレンシャルギヤ装置
5L 左駆動輪
5R 右駆動輪
６ エンジンコントローラ
７ クラッチコントローラ
８ モータコントローラ
９ 統合コントローラ
9a クラッチ締結力決定部
9b エンジン始動指令決定部
11 エンジン回転センサ
12 入力回転センサ
13 アクセル開度センサ
21 単純遊星歯車組
22 単純遊星歯車組
23 出力歯車組
24 出力軸
MG1,MG2 モータ／ジェネレータ

Claims (7)

  1. 車両を、モータからの動力のみにより電気走行させたり、クラッチを経て入力されるエンジン動力、および前記モータからの動力によりハイブリッド走行させるハイブリッド変速機を搭載した車両において、前記電気走行中に前記クラッチを締結させてエンジンを始動させるに際し、
    前記クラッチの締結進行によりエンジン回転数が始動可能回転数になった時にエンジン始動指令を発し、
    このエンジン始動指令時以後、前記クラッチの締結力の増大を制限して該クラッチの前記締結進行を抑制することを特徴とするハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法。
  2. 請求項１に記載のエンジン始動方法において、
    前記クラッチ締結力の増大制限は、エンジン始動指令時のクラッチ締結力を保持するものであることを特徴とするハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法。
  3. 請求項１に記載のエンジン始動方法において、
    前記クラッチ締結力の増大制限は、該クラッチ締結力を、エンジン始動指令時のクラッチ締結力よりも低下させるものであることを特徴とするハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法。
  4. 請求項３に記載のエンジン始動方法において、
    前記クラッチ締結力の低下は、クラッチが解放状態となるようなクラッチ締結力の低下であることを特徴とするハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法。
  5. 請求項３に記載のエンジン始動方法において、
    前記クラッチ締結力の低下は、クラッチがスリップ状態となるようなクラッチ締結力の低下であることを特徴とするハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法。
  6. 請求項５に記載のエンジン始動方法において、
    前記クラッチ締結力を、エンジン始動指令時のクラッチ締結力から、クラッチがスリップ状態となるようなクラッチ締結力まで徐々に低下させることを特徴とするハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法。
  7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエンジン始動方法において、
    前記クラッチ締結力の増大制限を、該クラッチの前後回転差が無くなった時に中止し、クラッチの完全締結を行わせることを特徴とするハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法。
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