JP6616817B2

JP6616817B2 - 車両用制御装置

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Publication number: JP6616817B2
Application number: JP2017250394A
Authority: JP
Inventors: 正樹小室; 洵弥小笠原
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Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-12-04
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Description

本発明は、エンジン走行モードとモータ走行モードとを備える車両用制御装置に関する。

ハイブリッド車両の走行モードとして、エンジンを用いて走行するエンジン走行モードや、走行用モータを用いて走行するモータ走行モードがある（特許文献１参照）。また、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際には、エンジンを始動してクラッチ機構を締結することにより、エンジン動力を車輪に伝達することが一般的である。

特開２０１６−９８８７２号公報

ところで、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際には、走行モードを素早く切り替えるため、エンジン始動とクラッチ締結とをほぼ同じタイミングで実行することが多い。このように、エンジン始動とクラッチ締結とを同じタイミングで実行した場合には、エンジン始動時のトルク変動が駆動系に伝達されるため、駆動系に振動を発生させて乗員に違和感を与えてしまう虞がある。そこで、走行用モータに回生トルクを発生させることにより、回生トルクによってエンジントルクを打ち消し、エンジン始動に伴う振動発生を抑制することが考えられる。しかしながら、駆動系の回転状況によっては、クラッチ締結に伴うトルク変動が増大するため、走行モードを切り替える際の振動を抑制することが困難であった。

本発明の目的は、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際の振動を抑制することにある。

本発明の車両用制御装置は、ハイブリッド車両の走行モードとして、エンジンを用いて走行するエンジン走行モードと、走行用モータを用いて走行するモータ走行モードと、を備える車両用制御装置であって、前記走行用モータとこれに連結される車輪とを備えるモータ駆動系と、前記エンジンと前記モータ駆動系との間に設けられ、締結状態と解放状態とに切り替えられるクラッチ機構と、前記モータ走行モードから前記エンジン走行モードに切り替える際に、前記クラッチ機構を解放状態から締結状態に制御するクラッチ制御部と、前記モータ走行モードから前記エンジン走行モードに切り替える際に、前記エンジンを始動するエンジン制御部と、前記モータ走行モードから前記エンジン走行モードに切り替える際に、前記走行用モータを制御してエンジン始動時のトルク変動を抑制するモータ制御部と、を有し、前記クラッチ制御部は、前記モータ駆動系の回転速度が回転閾値を上回る状態のもとで、前記エンジンが始動される場合には、前記クラッチ機構を第１締結速度で締結状態に制御する一方、前記モータ駆動系の回転速度が前記回転閾値を下回る状態のもとで、前記エンジンが始動される場合には、前記クラッチ機構を前記第１締結速度よりも遅い第２締結速度で締結状態に制御し、前記モータ制御部は、前記モータ駆動系の回転速度が前記回転閾値を上回る状態のもとで、前記エンジンが始動される場合には、前記走行用モータのトルクを第１目標トルクに制御する一方、前記モータ駆動系の回転速度が前記回転閾値を下回る状態のもとで、前記エンジンが始動される場合には、前記走行用モータのトルクを前記第１目標トルクよりも小さな第２目標トルクに制御する。

本発明によれば、モータ駆動系の回転速度が回転閾値を下回る状態のもとで、エンジンが始動される場合には、クラッチ機構を第１締結速度よりも遅い第２締結速度で締結状態に制御する。これにより、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際の振動を抑制することができる。

本発明の一実施の形態である車両用制御装置が適用されるハイブリッド車両を示す概略図である。車両用制御装置の制御系の一例を示す概略図である。（ａ）はエンジン走行モードにおけるパワーユニットの作動状況を示す概略図であり、（ｂ）はモータ走行モードにおけるパワーユニットの作動状況を示す概略図である。走行モード切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。第１切替パターンの実行状況の一例を示すタイミングチャートである。第２切替パターンの実行状況の一例を示すタイミングチャートである。第３切替パターンの実行状況の一例を示すタイミングチャートである。カウンタトルクの出力状況を示す概略図である。

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。

［パワーユニット］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０が適用されるハイブリッド車両１１を示す概略図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１１に搭載されるパワーユニット１２には、動力源としてエンジン１３およびモータジェネレータ（走行用モータ）１４が設けられている。エンジン１３の吸気マニホールド１５には、燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられており、吸気量を調整するスロットルバルブ１７が設けられている。また、モータジェネレータ１４には、電力変換器であるインバータ１８が接続されている。なお、エンジン１３のクランク軸１９には、発電機および電動機として機能するスタータジェネレータ２０が連結されている。

パワーユニット１２には、プライマリプーリ２１およびセカンダリプーリ２２を備えた無段変速機２３が設けられている。プライマリプーリ２１の一方側には、入力クラッチ２４およびトルクコンバータ２５を介してエンジン１３が連結されている。一方、プライマリプーリ２１の他方側には、ロータ軸２６を介してモータジェネレータ１４が連結されている。また、セカンダリプーリ２２には、出力クラッチ２７を介して車輪出力軸２８が連結されており、車輪出力軸２８には、ディファレンシャル機構２９を介して車輪３０が連結されている。このように、車両用制御装置１０の一部を構成するパワーユニット１２には、モータジェネレータ１４、無段変速機２３および車輪３０等からなるモータ駆動系３１が設けられている。つまり、パワーユニット１２には、モータジェネレータ１４とこれに連結される車輪３０とを備えたモータ駆動系３１が設けられている。

トルクコンバータ２５とプライマリプーリ２１との間、つまりエンジン１３とモータ駆動系３１との間には、締結油室２４ａを備えた摩擦クラッチとして入力クラッチ（クラッチ機構）２４が設けられている。締結油室２４ａに作動油を供給することにより、入力クラッチ２４は締結状態に制御される一方、締結油室２４ａから作動油を排出することにより、入力クラッチ２４は解放状態に制御される。この入力クラッチ２４を締結することにより、エンジン１３と無段変速機２３とは互いに接続される一方、入力クラッチ２４を解放することにより、エンジン１３と無段変速機２３とは互いに切り離される。

エンジン１３と入力クラッチ２４との間には、流体継手であるトルクコンバータ２５が設けられている。トルクコンバータ２５は、クランク軸１９に連結されるポンプインペラ４０と、このポンプインペラ４０に対向してタービン軸４１に連結されるタービンランナ４２と、を備えている。また、トルクコンバータ２５には、クラッチプレート４３ａを備えたロックアップクラッチ４３が組み込まれている。クラッチプレート４３ａの一方面側にはアプライ室４４が区画されており、クラッチプレート４３ａの他方面側にはリリース室４５が区画されている。アプライ室４４に作動油を供給してリリース室４５から作動油を排出することにより、ロックアップクラッチ４３は締結状態に制御される。一方、リリース室４５に作動油を供給してアプライ室４４から作動油を排出することにより、ロックアップクラッチ４３は解放状態に制御される。

無段変速機２３は、プライマリ軸５１に設けられるプライマリプーリ２１と、セカンダリ軸５２に設けられるセカンダリプーリ２２と、を有している。プライマリプーリ２１にはプライマリ油室２１ａが区画されており、セカンダリプーリ２２にはセカンダリ油室２２ａが区画されている。また、プライマリプーリ２１およびセカンダリプーリ２２には駆動チェーン５３が巻き掛けられている。プライマリ油室２１ａとセカンダリ油室２２ａとの油圧を調整することにより、駆動チェーン５３の巻き付け径を変化させることができ、プライマリ軸５１からセカンダリ軸５２に対する無段変速が可能となる。

セカンダリプーリ２２と車輪３０との間には、締結油室２７ａを備えた出力クラッチ２７が設けられている。締結油室２７ａに作動油を供給することにより、出力クラッチ２７は締結状態に制御される一方、締結油室２７ａから作動油を排出することにより、出力クラッチ２７は解放状態に制御される。この出力クラッチ２７を締結することにより、無段変速機２３と車輪３０とは互いに接続される一方、出力クラッチ２７を解放することにより、無段変速機２３と車輪３０とは互いに切り離される。

また、無段変速機２３、トルクコンバータ２５、入力クラッチ２４、出力クラッチ２７等に作動油を供給制御するため、パワーユニット１２にはオイルポンプ等からなる油圧系５４が設けられている。油圧系５４には、エンジン１３やプライマリ軸５１によって駆動されるメカオイルポンプ５５が設けられるとともに、電動モータ５６によって駆動される電動オイルポンプ５７が設けられている。さらに、油圧系５４には、作動油の供給先や圧力を制御するため、電磁弁や油路が組み込まれたバルブユニット５８が設けられている。なお、電動オイルポンプ５７は、メカオイルポンプ５５の吐出圧力が低下する状況、つまり後述するモータ走行モードでの低車速走行時に駆動される。

［制御系］
図２は車両用制御装置１０の制御系の一例を示す概略図である。図２に示すように、車両用制御装置１０には、パワーユニット１２等の作動状態を制御するため、マイコン等によって構成される各種コントローラ６０〜６５が設けられている。これらのコントローラとして、エンジン１３を制御するエンジンコントローラ６０、入力クラッチ２４や無段変速機２３等を制御するミッションコントローラ６１、モータジェネレータ１４を制御するモータコントローラ６２がある。また、コントローラとして、バッテリ６６の充放電を制御するバッテリコントローラ６３、エアコンディショナ等の空調ユニット６７を制御する空調コントローラ６４、および各コントローラ６０〜６４を統合的に制御するメインコントローラ６５がある。これらのコントローラ６０〜６５は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク６８を介して互いに通信自在に接続されている。

メインコントローラ６５は、各コントローラ６０〜６４に制御信号を出力し、エンジン１３、モータジェネレータ１４および無段変速機２３等を互いに協調させて制御する。メインコントローラ６５に接続されるセンサとして、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルセンサ７０、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキセンサ７１、エンジン１３の回転速度を検出するエンジン回転センサ７２、モータジェネレータ１４の回転速度を検出するモータ回転センサ７３がある。また、メインコントローラ６５に接続されるセンサとして、プライマリ軸５１の回転速度を検出するプライマリ回転センサ７４、セカンダリ軸５２の回転速度を検出するセカンダリ回転センサ７５、タービン軸４１の回転速度を検出するタービン回転センサ７６、車輪３０の回転速度である車輪速を検出する車輪速センサ７７等がある。

メインコントローラ６５は、各種センサやコントローラから送信される情報に基づいてエンジン１３やモータジェネレータ１４等の制御目標を設定し、これらの制御目標に基づく制御信号を各コントローラ６０〜６４に対して出力する。そして、メインコントローラ６５から制御信号を受信した各コントローラ６０〜６４は、エンジン１３やモータジェネレータ１４等を制御する。つまり、エンジンコントローラ（エンジン制御部）６０は、インジェクタ１６やスロットルバルブ１７等に制御信号を出力し、エンジントルクやエンジン回転数等を制御する。ミッションコントローラ（クラッチ制御部）６１は、作動油を調圧するバルブユニット５８に制御信号を出力し、無段変速機２３、入力クラッチ２４、出力クラッチ２７およびトルクコンバータ２５等の作動状態を制御する。また、モータコントローラ（モータ制御部）６２は、モータジェネレータ１４の電流を制御するインバータ１８に制御信号を出力し、モータジェネレータ１４のモータトルクやモータ回転数等を制御する。

［走行モード］
ハイブリッド車両１１は、走行モードとして、エンジン走行モードおよびモータ走行モードを有している。エンジン走行モードとは、エンジン１３を用いて走行させる走行モードであり、モータ走行モードとは、モータジェネレータ１４を用いて走行させる走行モードである。これらの走行モードを実行するため、メインコントローラ６５には、エンジン走行モード制御部８０、モータ走行モード制御部８１、および走行モード切替部８２等の各機能部が設けられている。

エンジン走行モード制御部８０は、エンジン走行モードを実行する際に、パワーユニット１２を構成するエンジン１３等の各作動部を制御するため、各コントローラ６０〜６３に向けて制御信号を出力する。モータ走行モード制御部８１は、モータ走行モードを実行する際に、パワーユニット１２を構成するモータジェネレータ１４等の各作動部を制御するため、各コントローラ６０〜６３に向けて制御信号を出力する。また、走行モード切替部８２は、車両走行状況や運転操作状況に基づいて、エンジン走行モードおよびモータ走行モードから実行する走行モードを選択して切り替える。

例えば、アクセルペダルが踏み込まれて要求駆動力が増加する場合や、ハイブリッド車両１１が高車速領域で走行する場合には、走行モードとしてエンジン走行モードが選択される。一方、アクセルペダルの踏み込みが解除されて要求駆動力が減少する場合や、ハイブリッド車両１１が低車速領域で走行する場合には、走行モードとしてモータ走行モードが選択される。また、空調ユニット６７を作動させる場合には、空調ユニット６７のコンプレッサがエンジン１３によって駆動されることから、走行モードとしてエンジン走行モードが選択される。さらに、バッテリ６６の充電状態ＳＯＣが所定の閾値を下回る場合や、バッテリ６６の温度が所定の閾値を上回る場合等には、バッテリ６６の充放電を抑制または停止させる観点から、走行モードとしてエンジン走行モードが選択される。

図３（ａ）はエンジン走行モードにおけるパワーユニット１２の作動状況を示す概略図であり、図３（ｂ）はモータ走行モードにおけるパワーユニット１２の作動状況を示す概略図である。図３（ａ）に示すように、エンジン走行モードにおいては、入力クラッチ２４が締結状態に制御され、出力クラッチ２７が締結状態に制御され、エンジン１３が作動状態つまり運転状態に制御される。これにより、エンジン走行モードにおいては、エンジン動力を用いて車輪３０を駆動することができる。なお、エンジン走行モードを実行する際には、モータジェネレータ１４を力行状態や回生状態に制御しても良く、モータジェネレータ１４を空転状態に制御しても良い。

図３（ｂ）に示すように、モータ走行モードにおいては、入力クラッチ２４が解放状態に制御され、出力クラッチ２７が締結状態に制御され、エンジン１３が停止状態に制御され、モータジェネレータ１４が作動状態に制御される。これにより、モータ走行モードにおいては、エンジン１３を停止させた状態のまま、モータ動力を用いて車輪３０を駆動することができる。なお、モータジェネレータ１４の作動状態とは、モータジェネレータ１４の力行状態や回生状態を含む状態である。モータジェネレータ１４の力行状態とは、モータジェネレータ１４に加速方向の力行トルクが発生する状態であり、モータジェネレータ１４の回生状態とは、モータジェネレータ１４に減速方向の回生トルクが発生する状態である。

［走行モード切替制御（概要）］
続いて、走行モードを切り替える走行モード切替制御について説明する。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際には、エンジン１３を始動するとともに、入力クラッチ２４を締結状態に切り替える必要がある。ところで、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際には、走行モードを素早く切り替える観点から、エンジン１３の始動制御と入力クラッチ２４の締結制御とがほぼ同じタイミングで実行される。このとき、エンジン始動に伴って立ち上がるエンジントルクが、入力クラッチ２４から無段変速機２３等のモータ駆動系３１に伝達されるため、トルク変動に伴う振動発生によって乗員に違和感を与えてしまう虞がある。そこで、車両用制御装置１０は、エンジン始動時にモータジェネレータ１４のトルク制御を実行することにより、エンジン始動時のトルク変動をモータトルクによって抑制している。

また、ハイブリッド車両１１においては、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際の切替パターンの例として、以下の３つの切替パターンが想定される。第１切替パターンは、モータ走行モードでの走行中にエンジン１３を始動しながら入力クラッチ２４を締結し、走行状態を維持したままエンジン走行モードに切り替えるパターンである。この第１切替パターンが実行される状況としては、例えば、モータ走行モードでの走行中にアクセルペダルが踏み込まれ、走行中にエンジン走行モードに移行する状況が想定される。

第２切替パターンは、モータ走行モードでの停車直前に入力クラッチ２４を締結し、停車後にエンジン１３を始動してエンジン走行モードに切り替えるパターンである。この第２切替パターンが実行される状況としては、例えば、モータ走行モードでの走行中にブレーキペダルが踏み込まれて停車し、停車後に空調ユニット６７等が作動することでエンジン走行モードに移行する状況が想定される。なお、ハイブリッド車両１１においては、走行モードを素早く切り替える観点から、モータ走行モード中に所定車速（例えば８［ｋｍ／ｈ］）を下回る場合には、エンジン１３を停止させたまま入力クラッチ２４が締結状態に切り替えられる。これにより、停車中や低速走行時にエンジン走行モードへの移行が決定された場合には、エンジン１３を始動するだけでエンジン走行モードに素早く切り替えることができる。

第３切替パターンは、入力クラッチ２４が締結されずにモータ走行モードで停車し、停車後にエンジン１３を始動しながら入力クラッチ２４を締結してエンジン走行モードに移行するパターンである。この第３切替パターンが実行される状況としては、例えば、モータ走行モードで凍結路面等を走行する際に、ブレーキペダルが踏み込まれて車輪３０がロックする状況が想定される。モータ走行モードで車輪３０がロックする状況とは、油圧系５４のライン圧が急低下する状況であることから、停車直前に入力クラッチ２４を締結することが困難な状況である。このように、入力クラッチ２４を解放したままハイブリッド車両１１が停車した後に、空調ユニット６７等の作動によってエンジン走行モードに切り替える場合には、第３切替パターンでエンジン走行モードに移行することになる。

［走行モード切替制御（フローチャート）］
以下、モータ走行モードからエンジン走行モードへの切り替えに伴う、エンジン１３の始動制御、入力クラッチ２４の締結制御、およびモータジェネレータ１４のトルク制御をフローチャートに沿って説明する。図４は走行モード切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、ステップＳ１０では、モータ走行モードの実行中であるか否かが判定される。ステップＳ１０において、モータ走行モードの実行中であると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、エンジン始動要求つまりエンジン走行モードへの切替要求が為されているか否かが判定される。例えば、アクセルペダルが踏み込まれて要求加速度が所定の閾値を上回る場合、空調ユニット６７のコンプレッサを作動させる場合、またはバッテリ６６の充電状態ＳＯＣが所定の閾値を下回る場合等には、エンジン始動要求が為されていると判定される。

ステップＳ１１において、エンジン始動要求が為されていると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、ハイブリッド車両１１が停車中であり且つ入力クラッチ２４が解放状態であるか否かが判定される。ステップＳ１２において、ハイブリッド車両１１が走行中であると判定された場合や、入力クラッチ２４が解放状態であると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、改めて入力クラッチ２４が解放状態であるか否かが判定される。ステップＳ１３において、入力クラッチ２４が解放状態であると判定される状況とは、ハイブリッド車両１１が走行中であり、エンジン始動要求が為されており、かつ入力クラッチ２４が解放された状況である。すなわち、走行中にエンジン１３を始動して入力クラッチ２４を締結する第１切替パターンによって、モータ走行モードからエンジン走行モードへの切り替えが求められる状況である。この状況においては、ステップＳ１４に進み、エンジン１３が始動され、ステップＳ１５に進み、入力クラッチ２４が高速の第１締結速度で締結状態に切り替えられ、ステップＳ１６に進み、モータジェネレータ１４から第１目標トルクでカウンタトルクが出力される。なお、モータジェネレータ１４のカウンタトルクとは、エンジン始動時に立ち上がるエンジントルクを打ち消すためのモータトルクである。

一方、ステップＳ１３において、入力クラッチ２４が締結状態であると判定された場合には、ステップＳ１７に進み、エンジン１３が始動され、ステップＳ１８に進み、モータジェネレータ１４からカウンタトルクが出力される。ステップＳ１３において、入力クラッチ２４が締結状態であると判定される状況とは、ハイブリッド車両１１が走行中または停車中であり、エンジン始動要求が為されており、かつ入力クラッチ２４が締結された状況である。すなわち、入力クラッチ２４が締結された状態のもとで停車中にエンジン１３を始動する第２切替パターンによって、モータ走行モードからエンジン走行モードへの切り替えが求められる状況である。この状況においては、ステップＳ１７に進み、エンジン１３が始動され、ステップＳ１８に進み、モータジェネレータ１４からカウンタトルクが出力される。

また、前述したステップＳ１２において、ハイブリッド車両１１が停車中であり且つ入力クラッチ２４が解放状態であると判定される状況とは、停車中にエンジン１３を始動して入力クラッチ２４を締結する第３切替パターンによって、モータ走行モードからエンジン走行モードへの切り替えが求められる状況である。この状況においては、ステップＳ１９に進み、エンジン１３が始動され、ステップＳ２０に進み、入力クラッチ２４が低速の第２締結速度で締結状態に切り替えられ、ステップＳ２１に進み、モータジェネレータ１４から第２目標トルクでカウンタトルクが出力される。なお、入力クラッチ２４を締結する際の第２締結速度とは、前述した第１締結速度よりも遅い締結速度である。また、モータジェネレータ１４の第２目標トルクとは、前述した第１目標トルクよりも小さい目標トルクである。

［走行モード切替制御（タイミングチャート）］
以下、各切替パターンにおける、エンジン１３の始動制御、入力クラッチ２４の締結制御、およびモータジェネレータ１４のトルク制御を、タイミングチャートに沿って説明する。図５は第１切替パターンの実行状況の一例を示すタイミングチャートであり、図６は第２切替パターンの実行状況の一例を示すタイミングチャートであり、図７は第３切替パターンの実行状況の一例を示すタイミングチャートである。図５〜図７において、ブレーキ操作やアクセル操作のＯＮとは、ブレーキペダルやアクセルペダルが踏み込まれていることを意味している。ブレーキ操作やアクセル操作のＯＦＦとは、ブレーキペダルやアクセルペダルの踏み込みが解除されていることを意味している。また、エンジン始動要求のＯＮとは、エンジン始動要求が有ることつまりエンジン走行モードへの切り替えが求められていることを意味し、エンジン始動要求のＯＦＦとは、エンジン始動要求が無いことつまりエンジン走行モードへの切り替えが求められていないことを意味している。なお、図５〜図７に示されるエンジン回転数Ｎｅ、プライマリ回転数Ｎｐ、タービン回転数Ｎｔについては、各回転数の推移を明確にするため、互いに重なる場合であっても若干ずらして記載されている。また、エンジン回転数Ｎｅとはクランク軸１９の回転速度であり、プライマリ回転数Ｎｐとはプライマリ軸５１の回転速度であり、タービン回転数Ｎｔとはタービン軸４１の回転速度である。また、図５〜図７に示されるライン圧とは、オイルポンプからバルブユニット５８に供給される作動油の基本油圧である。

［第１切替パターン］
図５に示すように、モータ走行モードでの走行中に、アクセルペダルが踏み込まれると（符号ａ１）、要求駆動力が増大することからエンジン始動要求が出力される（符号ｂ１）。エンジン始動要求が出力されると、エンジン１３の始動回転つまりクランキングが開始されるとともに（符号ｃ１）、入力クラッチ２４の締結油圧が引き上げられる（符号ｄ１）。ここで、入力クラッチ２４の締結油圧とは、入力クラッチ２４の締結油室２４ａに供給される油圧である。入力クラッチ２４の締結油圧を所定の目標油圧Ｐ１まで上昇させる際には（符号ｄ２）、バルブユニット５８に組み込まれる図示しない圧力制御弁のポートが所定の目標開度Ｘ１まで開かれる（符号ｅ１）。また、第１切替パターンで入力クラッチ２４を締結する際には、後述する第２締結速度よりも速い第１締結速度で入力クラッチ２４が締結状態に切り替えられる。つまり、第１切替パターンで入力クラッチ２４を締結する際には、後述する第２締結時間Ｔ２よりも短い第１締結時間Ｔ１で圧力制御弁のポートが目標開度Ｘ１まで開かれる。

また、エンジン始動および入力クラッチ締結に伴い、エンジン始動時のエンジントルクがモータ駆動系３１に伝達されるため、エンジン始動時にはモータジェネレータ１４から第１目標トルクＴｃ１で回生側のカウンタトルク（トルク）が出力される（符号ｆ１）。ここで、図８はカウンタトルクの出力状況を示す概略図である。図８に示すように、モータジェネレータ１４から回生トルクであるカウンタトルクＴｃを出力することにより、エンジン１３からモータ駆動系３１に入力されるエンジントルクＴｅを打ち消すことができ、トルク変動に伴う振動発生を抑制することができる。なお、モータジェネレータ１４から出力されるカウンタトルクの大きさは、締結に伴って上昇する入力クラッチ２４のトルク容量の大きさ、つまり入力クラッチ２４の締結速度や作動油温度等に応じて調整される。

このように、走行中にモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える第１切替パターンにおいては、入力クラッチ２４を第１締結速度で素早く締結するようにしたので、エンジン回転数Ｎｅに追従するタービン回転数Ｎｔが大きく立ち上がる前に入力クラッチ２４を締結することができる。これにより、エンジン始動に伴うタービン回転数Ｎｔの吹き上がりを抑制することができ（符号ｃ２）、入力クラッチ２４の締結ショックを抑制することができる。つまり、トルクコンバータ２５のタービンランナ４２等はイナーシャが大きいことから、タービン回転数Ｎｔの吹け上がりは入力クラッチ２４の締結ショックを増加させる要因であるが、入力クラッチ２４を素早く締結してタービン回転数Ｎｔの吹け上がりを抑制することにより、走行モードの切り替えに伴う入力クラッチ２４の締結ショックを抑制することができる。

［第２切替パターン］
図６に示すように、モータ走行モードでの走行中に、ブレーキペダルが踏み込まれ（符号ａ１）、車輪速つまり車速が所定車速Ｖ１（例えば８［ｋｍ／ｈ］）まで低下すると（符号ｂ１）、入力クラッチ２４の締結油圧が引き上げられる（符号ｃ１）。ここで、入力クラッチ２４の締結油圧を所定の目標油圧Ｐ１まで上昇させる際には（符号ｃ２）、バルブユニット５８に組み込まれる図示しない圧力制御弁のポートが所定の目標開度Ｘ１まで開かれる（符号ｄ１）。また、第２切替パターンで入力クラッチ２４を締結する際には、第３締結速度で入力クラッチ２４が締結状態に切り替えられる。つまり、第２切替パターンで入力クラッチ２４を締結する際には、第３締結時間Ｔ３で圧力制御弁のポートが目標開度Ｘ１まで開かれる。なお、第３締結速度は、第１締結速度よりも遅い締結速度であり、かつ後述する第２締結速度よりも速い締結速度である。つまり、第３締結時間Ｔ３は、第１締結時間Ｔ１よりも長い締結時間であり、かつ後述する第２締結時間Ｔ２よりも短い締結時間である。

その後、空調ユニット６７等が作動することにより、停車中にエンジン始動要求が出力されると（符号ｅ１）、エンジン１３のクランキングが開始されるとともに（符号ｆ１）、モータジェネレータ１４からカウンタトルクが出力される（符号ｇ１）。これにより、停車中にエンジン走行モードに切り替えられる場合であっても、エンジン始動時のトルク変動を抑制することができ、トルク変動に伴う振動発生を抑制することができる。なお、モータジェネレータ１４から出力されるカウンタトルクの大きさは、エンジン始動時に立ち上がるエンジントルクに応じて調整される。

［第３切替パターン］
図７に示すように、凍結路面等をモータ走行モードで走行する際に、ブレーキペダルが踏み込まれ（符号ａ１）、車輪３０がロックして車輪速が急速に低下すると（符号ｂ１）、メカオイルポンプ５５の圧力低下に伴ってライン圧が急速に低下する（符号ｃ１）。この場合には、停車までに入力クラッチ２４を締結することが困難であるため、入力クラッチ２４が締結されずにハイブリッド車両１１が停車することになる（符号ｄ１）。

その後、空調ユニット６７等が作動することにより、停車中にエンジン始動要求が出力されると（符号ｅ１）、エンジン１３のクランキングが開始されるとともに（符号ｆ１）、入力クラッチ２４の締結油圧が引き上げられる（符号ｄ２）。ここで、入力クラッチ２４の締結油圧を所定の目標油圧Ｐ１まで上昇させる際には（符号ｄ３）、バルブユニット５８に組み込まれる図示しない圧力制御弁のポートが所定の目標開度Ｘ１まで開かれる（符号ｇ１）。また、第３切替パターンで入力クラッチ２４を締結する際には、前述した第１締結速度よりも遅い第２締結速度で入力クラッチ２４が締結状態に切り替えられる。つまり、第３切替パターンで入力クラッチ２４を締結する際には、前述した第１締結時間Ｔ１よりも長い第２締結時間Ｔ２で圧力制御弁のポートが目標開度Ｘ１まで開かれる。

このように、入力クラッチ２４が締結されずにモータ走行モードで停車し、その後にエンジン１３を始動しながら入力クラッチ２４を締結する第３切替パターンにおいては、入力クラッチ２４が第２締結速度で緩やかに締結される。これにより、入力クラッチ２４のトルク容量を緩やかに増加させることができ、モータ駆動系３１に対するエンジントルクの急な伝達を回避することができる。つまり、モータ駆動系３１のトルク変動を抑制することができるため、トルク変動に伴う振動発生を抑制することができる。

また、エンジン始動時には、モータジェネレータ１４から第１目標トルクＴｃ１よりも小さな第２目標トルクＴｃ２でカウンタトルクが出力される（符号ｈ１）。つまり、入力クラッチ２４の緩やかな締結によってモータ駆動系３１のトルク変動が抑制されるため、モータジェネレータ１４のカウンタトルクを小さく抑えることができる。なお、入力クラッチ２４の締結制御によって十分にトルク変動が抑えられる場合には、モータジェネレータ１４のカウンタトルクをゼロに制御しても良い。

［まとめ（第１切替パターンおよび第３切替パターン）］
図５に示すように、第１切替パターンでエンジン１３が始動される状況としては、モータ駆動系３１の回転速度であるプライマリ回転数Ｎｐが所定の回転閾値Ｎ１を上回る状態である。このように、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を上回る状態のもとで、エンジン１３が始動される場合には、入力クラッチ２４が第１締結速度で締結状態に制御される。すなわち、図５に示すように、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を上回る状況とは、入力クラッチ２４の出力側が回転している状況であり、エンジン始動によって入力クラッチ２４の前後の回転速度差が縮小する状況である。この場合には、入力クラッチ２４の締結によってモータ駆動系３１側のトルクが急変し難いことから、入力クラッチ２４を第１締結速度で素早く締結することにより、モータ走行モードからエンジン走行モードに素早く切り替えている。

これに対し、図７に示すように、第３切替パターンでエンジン１３が始動される状況としては、モータ駆動系３１の回転速度であるプライマリ回転数Ｎｐが所定の回転閾値Ｎ１を下回る状態である。このように、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を下回る状態のもとで、エンジン１３が始動される場合には、入力クラッチ２４が第１締結速度よりも遅い第２締結速度で締結状態に制御される。すなわち、図７に示すように、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を下回る状況とは、入力クラッチ２４の出力側がほぼ停止している状況であり、エンジン始動によって入力クラッチ２４の前後の回転速度差が拡大する状況である。この場合には、入力クラッチ２４の締結によってモータ駆動系３１側のトルクが急変し易いことから、入力クラッチ２４を第２締結速度で緩やかに締結することにより、モータ駆動系３１側のトルク変動を抑制している。これにより、走行モードを切り替える際の振動を抑制することができる。

しかも、図７に示すように、入力クラッチ２４を緩やかに締結した場合には、モータ駆動系３１側のトルク変動が抑制されることから、モータジェネレータ１４のカウンタトルクを抑制またはゼロに制御することができる。このように、モータジェネレータ１４のカウンタトルクを小さくすることができるため、カウンタトルクに起因するトルク変動の発生を抑制することができ、この点からも、走行モードを切り替える際の振動を抑制することができる。また、空調ユニット６７等の作動に起因する走行モードの切り替えは、乗員の意図しない走行モードの切り替えであることから、走行モードの切り替えに伴う振動発生は乗員に大きな違和感を与える要因であるが、このような振動発生を回避することが可能である。

図５や図７に示した例では、プライマリ回転数Ｎｐと比較する回転閾値Ｎ１を、０［ｒｐｍ］の近傍に設定している。つまり、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を上回り、モータ駆動系３１が回転していると判定された場合に、第１締結速度で入力クラッチ２４が締結され、第１目標トルクＴｃ１でカウンタトルクが制御される。一方、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を下回り、モータ駆動系３１がほぼ停止していると判定された場合に、第２締結速度で入力クラッチ２４が締結され、第２目標トルクＴｃ２でカウンタトルクが制御される。しかしながら、図５や図７に示した例に限られることはなく、回転閾値Ｎ１を図５や図７の例よりも低く設定しても良く、回転閾値Ｎ１を図５や図７の例よりも高く設定しても良い。

すなわち、図５や図７に示した例よりも回転閾値Ｎ１を低く設定することにより、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を上回り、モータ駆動系３１が回転していると判定された場合に、第１締結速度で入力クラッチ２４を締結し、第１目標トルクＴｃ１でカウンタトルクを制御する一方、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を下回り、モータ駆動系３１が停止していると判定された場合に、第２締結速度で入力クラッチ２４を締結し、第２目標トルクＴｃ２でカウンタトルクを制御しても良い。

また、図５や図７に示した例よりも回転閾値Ｎ１を高く設定することにより、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を上回り、モータ駆動系３１が高速回転していると判定された場合に、第１締結速度で入力クラッチ２４を締結し、第１目標トルクＴｃ１でカウンタトルクを制御する一方、プライマリ回転数Ｎｐが回転閾値Ｎ１を下回り、モータ駆動系３１が低速回転していると判定された場合に、第２締結速度で入力クラッチ２４を締結し、第２目標トルクＴｃ２でカウンタトルクを制御しても良い。

なお、モータ駆動系３１の回転速度としてプライマリ回転数Ｎｐを用いているが、これに限られることはなく、モータ駆動系３１を構成する各要素の回転速度を用いても良い。例えば、モータジェネレータ１４の回転速度、セカンダリ軸５２の回転速度、車輪３０の回転速度等に基づいて、走行モードを切り替える際の入力クラッチ２４の締結速度やカウンタトルクの目標トルクを変化させても良い。

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。本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０が適用されるハイブリッド車両１１としては、図示する構成のハイブリッド車両１１に限られることはなく、エンジン１３および走行用モータを備えるハイブリッド車両１１であれば、如何なるハイブリッド車両１１であっても良い。また、前述の説明では、油圧クラッチによって入力クラッチ２４を構成しているが、これに限られることはなく、電磁クラッチによって入力クラッチ２４を構成しても良い。また、図示する例では、エンジン１３と入力クラッチ２４との間にトルクコンバータ２５を備えているが、これに限られることはなく、エンジン１３と入力クラッチ２４との間からトルクコンバータ２５を削減しても良い。

１０車両用制御装置
１１ハイブリッド車両
１３エンジン
１４モータジェネレータ（走行用モータ）
２４入力クラッチ（クラッチ機構）
２５トルクコンバータ
３０車輪
３１モータ駆動系
６０エンジンコントローラ（エンジン制御部）
６１ミッションコントローラ（クラッチ制御部）
６２モータコントローラ（モータ制御部）
Ｎｐプライマリ回転数（モータ駆動系の回転速度）
Ｎ１回転閾値

Claims

ハイブリッド車両の走行モードとして、エンジンを用いて走行するエンジン走行モードと、走行用モータを用いて走行するモータ走行モードと、を備える車両用制御装置であって、
前記走行用モータとこれに連結される車輪とを備えるモータ駆動系と、
前記エンジンと前記モータ駆動系との間に設けられ、締結状態と解放状態とに切り替えられるクラッチ機構と、
前記モータ走行モードから前記エンジン走行モードに切り替える際に、前記クラッチ機構を解放状態から締結状態に制御するクラッチ制御部と、
前記モータ走行モードから前記エンジン走行モードに切り替える際に、前記エンジンを始動するエンジン制御部と、
前記モータ走行モードから前記エンジン走行モードに切り替える際に、前記走行用モータを制御してエンジン始動時のトルク変動を抑制するモータ制御部と、
を有し、
前記クラッチ制御部は、
前記モータ駆動系の回転速度が回転閾値を上回る状態のもとで、前記エンジンが始動される場合には、前記クラッチ機構を第１締結速度で締結状態に制御する一方、
前記モータ駆動系の回転速度が前記回転閾値を下回る状態のもとで、前記エンジンが始動される場合には、前記クラッチ機構を前記第１締結速度よりも遅い第２締結速度で締結状態に制御し、
前記モータ制御部は、
前記モータ駆動系の回転速度が前記回転閾値を上回る状態のもとで、前記エンジンが始動される場合には、前記走行用モータのトルクを第１目標トルクに制御する一方、
前記モータ駆動系の回転速度が前記回転閾値を下回る状態のもとで、前記エンジンが始動される場合には、前記走行用モータのトルクを前記第１目標トルクよりも小さな第２目標トルクに制御する、
車両用制御装置。
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記モータ駆動系の回転速度が前記回転閾値を上回る状態とは、前記モータ駆動系が回転する状態であり、
前記モータ駆動系の回転速度が前記回転閾値を下回る状態とは、前記モータ駆動系が停止する状態である、
車両用制御装置。
請求項１または２に記載の車両用制御装置において、
前記エンジンと前記クラッチ機構との間にトルクコンバータを有する、
車両用制御装置。