JP3775012B2

JP3775012B2 - 車両用ハイブリッド駆動装置

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Publication number: JP3775012B2
Application number: JP24933897A
Authority: JP
Inventors: 繁男都築; 規善栗田; 善紀松下
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: JPH1182261A; DE19838853A1; DE19838853B4; US6018198A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータジェネレータを動力とする車両用ハイブリッド駆動装置に関し、特に、燃費節減のために車両走行中に停止させたエンジンをモータジェネレータ駆動による走行下で再始動させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用駆動装置として、燃焼機関（本明細書において、エンジンという）と電動発電機（同じく、モータジェネレータという）を動力源とするハイブリッド駆動装置がある。こうした装置における一方の動力源としてのエンジンは、その特性として、低負荷側で負荷の減少量に対して急激に効率の減少割合が大きくなる傾向がある。
【０００３】
そこで、燃費性能を改善して省エネルギを図るため、低負荷すなわちアクセル操作量（同じく、アクセル開度という）が小さい状態での走行時に、エンジンを自動的に停止させ、モータジェネレータ駆動で走行する方式の駆動装置が提案されている。この方式では、アクセル開度が所定の低開度領域を出るとき、エンジンを自動的に再始動させなければならないが、その際に、走行のための駆動トルクを出力しているモータジェネレータの駆動力を一部エンジン始動に割くことになるため、エンジンのクランキング負荷による駆動力の低下で、大きな減速感が生じる。したがって、この方式では、エンジン再始動時の減速ショックを如何に軽減するかが解決しなければならない大きな問題点となる。
【０００４】
こうした減速ショックの発生に対する対策として、従来、エンジン再始動時に、モータジェネレータの出力トルクをエンジンに伝達するクラッチの係合圧をスイープアップさせながら、クラッチの係合の進行に伴うトルク伝達力の増加につれて生じるモータジェネレータの微小回転変化率を認識し、その出力トルクを補足（ブースト）する制御を行う技術がある。
【０００５】
ところで、エンジン始動時のクランキング負荷は、その停止状態からの加速に必要なイナーシャトルクの他に、各シリンダで吸入、圧縮、排気が生じることに伴う抵抗、機械的引きずり抵抗分のトルク、エアコン、オルタネータ、ウォータポンプ、オイルポンプ等の補機類の駆動トルク等の合成トルクとなる。これらのうち、特に吸排気動作による負荷は、例えば６気筒エンジンでは、図１２に各気筒ごとに異なる記号付の線で示すように周期的な変動トルクとなり、上記各トルクの合計値は、実線で示すような特性となる。
【０００６】
しかしながら、実際のクランキングトルクは、一旦エンジンの回転が始まると、当初回転の抵抗となっていたイナーシャトルクが、フライホイールイナーシャの発生により、逆にトルク変動を抑制する要素として働くようになるため、図１３に示すように、回転の立ち上がり時のみ極端に大きく、その後はほぼ一定の値となる特性を有する。したがって、トルク変動は残るものの、一定速度の回転を維持するために外部より平均的に与えなければならないクランキングトルクは、変動トルクの平均値でよいようになる。
【０００７】
そこで、こうしたクランキングトルクの特性に合わせて、再始動時にエンジンがある程度の回転数に達して、回転の立ち上げのための慣性力負荷が低減するまで吸排気動作に伴う負荷が生じないようにすることで、トルク負荷のピーク値を下げて、モータジェネレータにかかるクランキングトルクを軽減する技術が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後者の技術は、エンジンの改変を要するばかりでなく、複雑な制御を必要とし、実用までには未だ多くの解決すべき問題点があると考えられる。他方、前者の技術にも、上記クランキングトルクの特性に伴う問題点がある。すなわち、クランキングトルクの立ち上がり特性は、前記の周期的な変動トルク成分があることで、エンジン停止時のクランクシャフトの位置により、図１４に一点鎖線と実線で対比して示すようにピーク位置がずれて特性が異なってくる。このようにピークトルク発生タイミングがずれることで、クラッチの伝達トルク容量を異ならせるべく、クラッチ係合油圧もそれに合わせて変化させる必要が生じ、モータジェネレータ出力トルク増分をそれに応じて異ならせる極めてきめの細かな制御が必要となる。こうした精密な制御は、マップ制御のような簡易制御では困難である。また、この制御では、シリンダの圧縮、膨張で発生する変動トルク成分が正確に推定できないため、エンジン始動初期にショックが発生しやすい。更に、制御スピードが十分でない。
【０００９】
そこで本発明は、モータジェネレータによる走行中に、エンジンをレスポンスよく、しかも簡単な制御で再始動させるべく、エンジン再始動時のクランキング特性を一定化することができる車両用ハイブリッド駆動装置を提供することを第１の目的とする。
【００１０】
次に、本発明は、上記クランキング特性を一定化するためのスタンバイ状態を、油圧制御で実現することを第２の目的とする。
【００１１】
次に、本発明は、上記クランキング特性を一定化するためのスタンバイ状態と、その後の始動とを、限られたモータジェネレータ出力の範囲で可能とすることを第３の目的とする。
【００１２】
ところで、エンジン再始動の際の駆動力の低下によるショックを軽減するには、出力トルクに十分余裕のある大容量のモータジェネレータを用い、クランキング負荷に応じてその出力トルクを増大させる制御を行えばよいことになるが、エンジン始動のためだけに備えて、そうした大容量のモータジェネレータを搭載することは、自体の大型化を招くばかりでなく、それを制御するインバータの高容量化、更にはバッテリの高容量化を招き、有効な解決策とはなりえない。そこで、本発明は、エンジンに付設されたスタータモータを補助的に使用することで、クランキングのためにモータジェネレータの定格を大きくすることなく、しかも簡易なクラッチ係合圧の制御で、エンジンのクランキングをレスポンスよく可能とする車両用ハイブリッド駆動装置を提供することを第４の目的とする。
【００１３】
次に、本発明は、上記クランキング特性を一定化するためのスタンバイ状態と、その後の始動とを、格別の補助的駆動手段なしでモータジェネレータにより実現する車両用ハイブリッド駆動装置を提供することを第５の目的とする。
【００１４】
ところで、従来の一般的な技術として、スタータモータでエンジン始動する方法があるが、こうした方法を走行中のエンジン再始動に単に適用した場合、クランキングトルクの変動による駆動ノイズが際立つようになり、始動レスポンスも満足のいくものとはならない。そこで、本発明は、クランキングの際の、特に大きなトルクを要するエンジン回転立ち上げ時に、エンジンに付設されたスタータモータを補助的に使用することで、クランキングのためにモータジェネレータの定格を大きくすることなく、しかも簡易なクラッチ係合圧の制御で、エンジンのクランキングをレスポンスよく可能とする車両用ハイブリッド駆動装置を提供することを第６の目的とする。
【００１５】
次に、モータジェネレータのみでエンジン始動を行う場合、エンジンのクランキングのために、クラッチの係合圧を制御してエンジンの回転数を増加させて行くには種々の方法が考えられるが、係合圧の制御がそのために複雑なものとなるのでは実用性に乏しい。そこで本発明は、簡単なクラッチ係合圧の制御でエンジンを再始動させることを第７の目的とする。
【００１６】
また、同様にモータジェネレータのみでエンジン始動を行う場合、モータジェネレータの定格出力の制約下では、エンジンのクランキングのために生じる減速ショックの発生は避けられないが、減速感を所定の範囲に制限することで体感上のショックを軽減できる。そこで本発明は、クラッチ係合圧の制御でモータジェネレータの回転数の低下を所定の範囲内に抑えながらエンジンを再始動させることを第８の目的とする。
【００１７】
一方、スタータモータを使用する場合、従来からエンジンに付設されているスタータモータは、通常、使用頻度が少ないため、かなりの大電流駆動の過負荷状態で作動させていることから、使用頻度の多い走行時のエンジン再始動に同様の負荷状態で使用すると、耐久性の低下が懸念される。そこで本発明は、スタータモータをモータジェネレータによるクランキングトルクを補う軽負荷状態で駆動し、しかも駆動時間を極限して使用することで、スタータモータの耐久性を確保することを第９の目的とする。
【００１８】
ところで、エンジン始動のためのクランキングトルクは、前述のように、当初のエンジン回転立ち上げ時には大きいが、その後はそれほど大きくなくなる。そこで、本発明は、上記の回転立ち上げ時に、スタータモータを補助的に利用することで、エンジン始動期間を通じてモータジェネレータのトルク出力の増大分を平均化することで、そのトルクを伝達するためのクラッチ係合圧の制御を単純化することを第１０の目的とする。
【００１９】
また、上記のように回転立ち上げ時に、スタータモータを補助的に利用することで、エンジン始動期間を通じてモータジェネレータのトルク出力の増大分を軽減することができる。そこで、本発明は、エンジン始動のためのモータジェネレータのトルク負荷を軽減しながら、その出力トルク制御をも単純化することを第１１の目的とする。
【００２０】
また、モータジェネレータトルクをエンジン始動のために割かない方法として、スタータモータのみで走行時のエンジン再始動を行わせることも考えられるが、そのようにすると、前記の理由から、スタータモータの耐久性の低下が懸念される。そこで、本発明は、前記とは逆に、スタータモータを主体としながらモータジェネレータトルクを補助的に利用することで、走行時エンジン再始動を行う場合でも、スタータモータの耐久性を確保することを第１２の目的とする。
【００２１】
また、本発明は、始動制御時のスタータモータの制御を単純化することを第１３の目的とする。
【００２２】
また、本発明は、モータジェネレータトルクのみで、減速ショックの発生を最小限に抑えながら、レスポンス良くエンジンを再始動させることを第１４の目的とする。
【００２３】
また、本発明は、始動制御時のモータジェネレータのトルク制御をクラッチの係合圧制御に合わせて単純化することを第１５の目的とする。
【００２４】
また、本発明は、スタンバイ制御から始動制御への移行の際のモータジェネレータのトルク制御を極めて単純な方法で行うことを第１６の目的とする。
【００２５】
また、本発明は、モータジェネレータによる始動制御において、それに先行するスタンバイ制御のレスポンスを向上させることを第１７の目的とする。
【００２６】
ところで、従来ハイブリッド駆動装置における走行モードの切り換えは、制御装置のマイクロコンピュータにメモリされ、アクセル開度と車速の関係から走行領域を定めた走行モードマップを参照しながら、各時点のアクセル開度と車速の関係に応じてなされる。そこで、本発明は、上記スタンバイ制御の開始時期をマップ上に設定することで、簡易なマップ制御で確実にエンジン再始動を行うことを第１８の目的とする。
【００２７】
ところで、上記の制御において、エンジンの始動を確認することは、可能な限り短時間にエンジン始動制御を終了させる上で重要である。そこで、本発明は、的確なエンジン始動判断を可能とすることを第１９の目的とする。
【００２８】
また、本発明は、モータジェネレータによるエンジン始動制御を円滑に終了させることを第２０の目的とする。
【００２９】
また、本発明は、エンジン始動後のモータ走行からエンジン走行への移行を円滑に行うことを第２１の目的とする。
【００３０】
また、本発明は、スタータモータを用いる始動制御において、それに先行するスタンバイ制御のレスポンスを向上させることを第２２の目的とする。
【００３１】
また、本発明は、スタータモータを用いる始動制御において、それに先立つスタンバイ制御の開始時期をマップ上に設定することで、簡易なマップ制御で確実にエンジン再始動を行うことを第２３の目的とする。
【００３２】
また、本発明は、適切な燃料供給の再開と点火により始動制御の最終段階でタイミング良くエンジンを自力回転させることを第２４の目的とする。
【００３３】
また、本発明は、スタータモータを用いるエンジン始動制御を円滑に終了させることを第２５の目的とする。
【００３４】
また、本発明は、スタータモータを用いるエンジン始動制御において、エンジン始動後のモータ走行からエンジン走行への移行を円滑に行うことを第２６の目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、モータジェネレータと、エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に伝達可能な伝動装置と、エンジン、モータジェネレータ及びそれらの動力の車輪への伝達を制御する制御装置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、前記制御装置は、エンジンを停止させ、モータジェネレータの動力を車輪へ伝達している車両走行時に、アクセル操作を検出して、エンジンを始動させる始動制御手段と、該始動制御手段によるエンジンの始動に先行させて、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる制御を行うスタンバイ制御手段とを有する、ことを特徴とする。
【００３６】
次に、第２の目的を達成するため、前記駆動装置は、前記エンジン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能なクラッチを有し、前記スタンバイ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達容量が、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる容量となるように、クラッチ圧を制御するスタンバイ圧制御手段を含む構成が採られる。
【００３７】
更に、第３の目的を達成するため、前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、前記クラッチのトルク伝達容量がモータジェネレータの出力トルク以下となるように、クラッチの係合圧を制御するクランキング圧制御手段を含む構成とされる。
【００３８】
また、第４の目的を達成するため、前記駆動装置は、前記エンジンを始動させるスタータモータを有し、前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、スタータモータの起動と、前記クラッチの係合を同時に行わせる構成とされる。
【００３９】
次に、第５の目的を達成するため、本発明は、モータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能なクラッチと、エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に伝達可能な伝動装置と、エンジン、モータジェネレータ及びクラッチを制御する制御装置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、前記制御装置は、エンジンを停止させ、クラッチを解放してモータジェネレータの動力を車輪へ伝達している車両走行時に、アクセル操作を検出して、クラッチの係合によりエンジンを始動させる始動制御手段と、該始動制御手段によるエンジンの始動に先行させて、クラッチの係合によりエンジンをクランキング開始位置まで回転させる制御を行うスタンバイ制御手段とを有し、前記スタンバイ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達容量が、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる容量となるように、クラッチの係合圧を制御するスタンバイ圧制御手段を含み、前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、前記クラッチのトルク伝達容量がモータジェネレータの出力トルク以下となるように、クラッチの係合圧を制御するクランキング圧制御手段を含む、ことを特徴とする。
【００４０】
また、第６の目的を達成するため、本発明は、モータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能なクラッチと、エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に伝達可能な伝動装置と、エンジン、モータジェネレータ、スタータモータ及びクラッチを制御する制御装置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、前記制御装置は、エンジンを停止させ、クラッチを解放してモータジェネレータの動力を車輪へ伝達している車両走行時に、アクセル操作を検出して、エンジンを始動させる始動制御手段と、該始動制御手段によるエンジンの始動に先行させて、クラッチの係合によりエンジンをクランキング開始位置まで回転させる制御を行うスタンバイ制御手段とを有し、前記スタンバイ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達容量が、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる容量となるように、クラッチの係合圧を制御するスタンバイ圧制御手段を含み、前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、スタータモータの起動と、前記クラッチの係合を同時に行わせる、ことを特徴とする。
【００４１】
更に、第７の目的を達成するため、前記クランキング圧制御手段は、エンジン回転の変化率が目標値になるように、クラッチの係合圧を制御する定加速制御手段を含む構成とされる。
【００４２】
次に、第８の目的を達成するため、前記クランキング圧制御手段は、モータジェネレータ回転の減少度を所定値以内に抑えるようにクラッチの係合圧を制御する回転数維持制御手段を含む構成とされる。
【００４３】
次に、第９の目的を達成するため、前記始動制御手段は、スタータモータをエンジンが微小回転する期間だけ作動させる立ち上げ制御手段を含む構成とされる。
【００４４】
更に、第１０の目的を達成するため、前記始動制御手段は、クラッチの係合圧をクラッチがエンジンのクランキングトルクの平均値を伝達する値に設定するクランキング圧設定手段を含む構成とされる。
【００４５】
次に、第１１の目的を達成するため、前記始動制御手段は、モータジェネレータにエンジンのクランキングトルクの平均値と車両の駆動トルクを出力させるトルク制御手段を含む構成とされる。
【００４６】
次に、第１２の目的を達成するため、前記始動制御手段は、モータジェネレータにスタータモータの起動電流に応じてトルクを出力させるトルク制御手段を含む構成とされる。
【００４７】
次に、第１３の目的を達成するため、前記スタータモータの作動期間は、タイマ制御とされる。
【００４８】
次に、第１４の目的を達成するため、前記始動制御手段は、モータジェネレータに最大トルクを出力させるトルク制御手段と、モータジェネレータの最大トルク出力時に、クラッチのトルク容量を大きくすべく係合圧を増大させる増圧手段を含む構成とされる。
【００４９】
次に、第１５の目的を達成するため、前記始動制御手段は、モータジェネレータにエンジンのクランキングトルクの平均値を出力させるトルク制御手段を含む構成とされる。
【００５０】
次に、第１６の目的を達成するため、前記始動制御手段は、クラッチの係合圧をスイープアップさせるスイープアップ手段を含む構成とされる。
【００５１】
次に、第１７の目的を達成するため、前記スタンバイ制御手段は、クラッチのピストンストロークを詰めるファーストフィル圧供給手段を含む構成とされる。
【００５２】
次に、第１８の目的を達成するため、前記制御装置は、モータ走行領域とエンジン走行領域との間にクラッチスタンバイ領域を設定された構成とされる。
【００５３】
次に、第１９の目的を達成するため、前記始動制御手段は、エンジン回転が所定回転になったとき、エンジンに燃料を供給し点火させる構成とされる。
【００５４】
次に、第２０の目的を達成するため、前記始動制御手段は、エンジン回転とモータジェネレータ回転の同期後にクラッチを完全係合させる構成とされる。
【００５５】
次に、第２１の目的を達成するため、前記制御装置は、エンジン始動後、モータジェネレータの出力トルクをスイープダウンさせ、エンジンのスロットル開度を開く、終了制御手段を有する構成とされる。
【００５６】
次に、第２２の目的を達成するため、前記スタンバイ制御手段は、クラッチのピストンストロークを詰めるファーストフィル圧供給手段を含む構成とされる。
【００５７】
次に、第２３の目的を達成するため、前記制御装置は、モータ走行領域とエンジン走行領域との間にクラッチスタンバイ領域を設定された構成とされる。
【００５８】
次に、第２４の目的を達成するため、前記始動制御手段は、エンジン回転が所定回転になったとき、燃料を供給し点火させる構成とされる。
【００５９】
次に、第２５の目的を達成するため、前記始動制御手段は、エンジン回転とモータジェネレータ回転の同期後にクラッチを完全係合させる構成とされる。
【００６０】
次に、第２６の目的を達成するため、前記制御装置は、エンジン始動後、モータジェネレータの出力トルクをスイープダウンさせ、エンジンのスロットル開度を開く、終了制御手段を有する構成とされる。
【００６１】
【発明の作用及び効果】
上記の構成を採る請求項１記載の車両用ハイブリッド駆動装置では、スタンバイ制御手段による制御下で、常にエンジンがクランキング開始位置まで回転させられた状態で、始動制御手段の制御によるエンジンのクランキングが開始されるので、不定位置からのクランキングと異なり、クランキングの制御が容易となり、実質上一定の短い時間内で安定してエンジンを始動させることができる。したがって、この構成によれば、モータジェネレータによる走行中に、エンジンをレスポンスよく再始動させることができ、結果的に、エンジン再始動の際の駆動トルクの大きな落ち込みを、簡単な始動制御で防ぐことができるようになる。
【００６２】
次に、請求項２記載の構成では、上記のスタンバイ制御を行なう際に、スタンバイ圧制御手段によるクラッチの係合圧の制御でトルク容量を制限することで、モータジェネレータのトルクを利用して、確実にエンジンをクランキング開始位置まで回転させることができる。
【００６３】
更に、請求項３記載の構成では、エンジンのクランキング時に、クランキング圧制御手段によるクラッチの係合圧の制御で、トルク伝達容量をモータジェネレータの出力トルク以下に制限することで、出力可能トルク内でエンジンをクランキングすることができる。
【００６４】
一方、請求項４記載の構成では、スタンバイ制御後に、始動制御手段によりクラッチの係合と同時にスタータモータが起動されるので、特にクランキング当初のエンジン回転の立ち上げ時の大きなトルクを必要とする時期に合わせて、スタータモータのトルクを有効に利用することができる。
【００６５】
次に、請求項５記載の構成では、上記クランキング特性を一定化するためのスタンバイ状態を得た上で、その後の始動をモータジェネレータの出力トルク以下で行うことができる。したがって、この構成によれば、エンジンのクランキングのためのスタンバイ状態と、その後のクランキングによる始動とを、格別の補助的駆動手段なしでモータジェネレータにより行うことができる。
【００６６】
また、請求項６に記載の構成では、上記クランキング特性を一定化するためのスタンバイ状態を得た上で、その後のクランキングの際の、特に大きなトルクを要するエンジン回転立ち上げ時に、エンジンに付設されたスタータモータを補助的に使用することで、モータジェネレータとスタータモータ両方の負荷を軽減しながらエンジンをクランキングすることができる。したがって、この構成によれば、クランキングのためにモータジェネレータの定格を大きくすることなく、しかもエンジンの再始動をレスポンスよく行うことができる。
【００６７】
更に、請求項７に記載の構成では、エンジンのクランキングのために、クラッチの係合圧を、エンジン回転の変化率が一定となるように制御しているので、簡単なクラッチ係合圧の制御でエンジンを再始動させることができる。
【００６８】
更に、請求項８に記載の構成では、エンジンのクランキングのために、クラッチの係合圧を、モータジェネレータの回転数の低下が所定の範囲内に抑えられるように制御しているので、本来検出精度の高いモータジェネレータ回転数を基とする体感上の減速感に沿った始動制御が可能となる。
【００６９】
更に、請求項９に記載の構成では、スタータモータをモータジェネレータによるクランキングトルクを補う軽負荷状態で駆動し、しかも駆動時間を極限して使用した始動制御が行われるので、クランキングの際のモータジェネレータとスタータモータの負荷を共に軽減しながら、スタータモータの耐久性を確保することができる。
【００７０】
次に、請求項１０に記載の構成では、クランキング当初の回転立ち上げ時に、スタータモータを補助的に利用し、エンジン始動期間を通じてモータジェネレータのトルク出力の増大分を平均化することで、そのトルクを伝達するためのクラッチ係合圧の制御を単純化することができる。
【００７１】
更に、請求項１１に記載の構成では、上記のように回転立ち上げ時に、スタータモータを補助的に利用し、エンジン始動期間を通じてモータジェネレータのトルク出力の増大分を軽減することで、エンジン始動のためのモータジェネレータのトルク負荷を軽減しながら出力トルク制御を単純化することができる。
【００７２】
更に、請求項１２に記載の構成では、スタータモータを主体としながらモータジェネレータトルクを補助的に利用したエンジン始動が行われるので、モータジェネレータのクランキングのためのトルクを軽減して駆動トルクへの影響を最小限に抑える制御が可能となり、しかもスタータモータの耐久性を確保することができる。
【００７３】
更に、請求項１３に記載の構成では、始動制御時のスタータモータの制御を単純化することができる。
【００７４】
更に、請求項１４に記載の構成では、クランキング時にモータジェネレータの出力可能な最大のトルクでエンジンのクランキングが行われるので、減速ショックの発生を最小限に抑えながら、モータジェネレータのみでレスポンス良くエンジンを再始動させることができる。
【００７５】
更に、請求項１５に記載の構成では、始動制御時にモータジェネレータに一定のトルクを出力させながら、エンジンを定加速でクランキングすることができるので、モータジェネレータの制御を単純化することができる。
【００７６】
更に、請求項１６に記載の構成では、スタンバイ制御から始動制御への移行の際のクラッチの係合圧の制御を単純化することができる。
【００７７】
更に、請求項１７に記載の構成では、モータジェネレータによる始動制御において、それに先行するスタンバイ制御のためのクラッチのピストンストロークを迅速に行わせることができるので、スタンバイ制御のレスポンスを向上させることができる。
【００７８】
更に、請求項１８に記載の構成では、スタンバイ制御の開始時期を領域判断で簡単に行うことができるので、スタンバイ制御のロジックを単純化しながら、迅速にスタンバイ制御を実行することができる。
【００７９】
更に、請求項１９に記載の構成では、エンジン回転が所定の回転数になったところで始動のためにエンジンに燃料を供給し、点火する制御が行われるので、的確なエンジン始動が可能となる。
【００８０】
更に、請求項２０に記載の構成では、モータジェネレータによるエンジン始動制御を円滑に終了させることができる。
【００８１】
更に、請求項２１に記載の構成では、エンジン始動後のモータ走行からエンジン走行への移行を円滑に行うことができる。
【００８２】
更に、請求項２２に記載の構成では、スタータモータを用いる始動制御において、それに先行するスタンバイ制御のためのクラッチのピストンストロークを迅速に行わせることができるので、スタンバイ制御のレスポンスを向上させることができる。
【００８３】
更に、請求項２３に記載の構成では、スタータモータを用いる再始動におけるスタンバイ制御の開始時期を領域判断で簡単に行うことができるので、スタンバイ制御のロジックを単純化しながら、迅速にスタンバイ制御を実行することができる。
【００８４】
更に、請求項２４に記載の構成では、スタータモータを用いる再始動において、エンジン回転が所定の回転数になったところで始動のためにエンジンに燃料を供給し、点火する制御が行われるので、的確なエンジン始動が可能となる。
【００８５】
更に、請求項２５に記載の構成では、モータジェネレータとスタータモータによるエンジン始動制御を円滑に終了させることができる。
【００８６】
更に、請求項２６に記載の構成では、モータジェネレータとスタータモータによるエンジン始動後のモータ走行からエンジン走行への移行を円滑に行うことができる。
【００８７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る車両用ハイブリッド駆動装置のシステム構成を示すもので、この装置は、エンジン（Ｅ／Ｇ）１と、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２と、エンジン１及びモータジェネレータ２相互間の動力伝達を制御可能なクラッチ３と、エンジン１とモータジェネレータ２の動力を車輪に伝達可能な伝動装置４と、エンジン１、モータジェネレータ２、スタータモータ（Ｓ／Ｍ）１１及びクラッチ３を制御する制御装置５（ＥＣＵ）とを備えている。
【００８８】
エンジン１は、本形態において、その補機として補機用１２Ｖ低電圧バッテリを電源として作動するスタータモータ１１を備えており、その起動により通常のスタータと同様に、回転する出力歯車１１ａがエンジン１のクランク軸に固定された大歯車１２に噛合し、停止により噛合から外れる構成とされている。
【００８９】
モータジェネレータ２は、そのロータ２１がクラッチ（以下、実施形態の説明において、他のクラッチと区別する意味でＣｉクラッチという）３を介してエンジン１に連結され、更に、入力クラッチ（同じく、実施形態の説明においてＣ１クラッチという）４１を介して主たる伝動装置４を構成する自動変速機（Ｔ／Ｍ）４０に連結されている。
【００９０】
伝動装置４を構成する自動変速機４０は、本形態において油圧コントロールユニット（Ｖ／Ｂ）６により制御される所定のギヤトレインを備えるものとされ、その出力軸は、ディファレンシャル装置７を介して左右の駆動輪８に連結されている。この装置では、油圧コントロールユニット６は、Ｃｉクラッチ３の油圧サーボを制御するコントロールユニットを兼ねている。
【００９１】
制御装置５は、モータジェネレータ２を図示しないインバータを介して、また、油圧コントロールユニット６を図示しないソレノイドを介して、更に、スタータモータ１１をリレー等を介して制御するマイクロコンピュータを主体とする電子制御装置を構成している。そして、制御装置５へは、車両の各部に通常配置される各図示しないセンサからのアクセル開度信号、車速信号、トランスミッション入力回転数信号及びエンジン回転数信号が取込み可能とされている。
【００９２】
本発明に従い、制御装置５は、エンジン１を停止させ、Ｃｉクラッチ３を解放させてモータジェネレータ２の動力を車輪８へ伝達している車両走行時に、アクセル開度を検出して、エンジン１を始動させる制御装置内の処理プロセスとしての始動制御手段を有している。更に、制御装置５は、始動制御手段によるエンジン１の始動に先行させて、エンジン１をクランキング開始位置まで回転させる制御を行う同じく処理プロセスとしてのスタンバイ制御手段を有する。具体的には、本形態におけるスタンバイ制御手段は、Ｃｉクラッチ３の係合圧を制御して動力伝達を調整するスタンバイ圧制御手段を主な処理プロセスとして包含している。
【００９３】
更に、制御装置５は、そのマイクロコンピュータのメモリ上に走行モードマップを備えている。図２はこのマップデータを図式化して示すもので、車速と、アクセル開度との関係から、アクセルオン時の負（後進）高車速側にエンジン走行領域、車速０を挟む正負（前進及び後進）両低車速側にエンジン及びモータ走行領域、低アクセル開度を除く正（前進）高車速側にエンジン走行領域、そして低アクセル開度側にモータ走行領域、更に、アクセルオフの正（ホイール駆動の前進）車速側に回生領域を設定されている。そして、本形態では、特に、エンジン走行領域に隣接するモータ走行領域に、後に詳記するＣｉクラッチスタンバイ制御領域が設定されている。
【００９４】
次に、上記走行モードマップを参照して行われる本発明の主題に係る制御内容を具体的に説明する。まず、エンジン停止判断は、本発明の主題とは直接関係ないが、例えば、図２に示す走行モードマップに従い、アクセル開度が所定時間以上モータ走行領域にあるとき、制御装置５のエンジン停止可の判断により行われる。そしてこうしたエンジン停止下での走行状態において、上記エンジン停止判断と逆に、アクセル開度が所定時間以上エンジン走行領域にあるとき、制御装置５によりエンジン始動必要と判断することで、エンジン再始動判断がなされる。そして、このエンジン再始動判断により、Ｃｉクラッチ３のスタンバイ制御と、エンジン始動制御と、完爆判断と、終了制御が実行される。更に、エンジン始動制御は、クランキングの前半部分のエンジン回転の立ち上げ制御と、後半部分の加速制御と、燃料供給及び点火で構成されている。
【００９５】
まず、Ｃｉクラッチのスタンバイ制御は、次の三つのタイミングで実行可能である。第１は、上記再始動判断が成立したときであり、第２は、アクセル開度が図２に示す走行モードマップのＣｉクラッチスタンバイ制御領域に入ったときであり、第３は、エンジン停止制御が終了した後の所定時間の間である。これらのうち、第２の判断方法が最も効果的である。なお、本形態では、これらを併用している。
【００９６】
以下、図３に示すタイムチャートに基づき、図１を併せて参照しながら、順次制御内容を説明する。当初、エンジン回転数（Ｎｅ）は停止状態の０、モータ回転数（Ｎｍ）は車速の増加に連れて漸増、エンジントルク（Ｔｅ）は停止状態の０、モータトルク（Ｔｍ）は、アクセル開度に応じてあらかじめ設定された出力制御マップに基づき出力されるトルクで加速状態の漸増、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）は解放状態の０、出力軸トルク（Ｔｏｕｔ）はモータトルク駆動力に見合ったトルク漸増状態となっている。
【００９７】
ここで、モータ走行領域から、アクセル開度がＣｉクラッチスタンバイ制御領域に入ると、制御装置５から油圧コントロールユニット６へのソレノイド信号出力（図１に破線で示す）で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をファーストフィル圧（Ｐｆ）としてファーストフィル時間（ｔｆ）だけＣｉクラッチ３の油圧サーボへ供給する（図１に一点鎖線で示す）制御が行われる。このファーストフィル圧（Ｐｆ）とファーストフィル時間（ｔｆ）は、素早くクラッチピストンをストロークさせ、Ｃｉクラッチ油圧サーボのシリンダ内がオイルで充満できる程度の値に設定される。
【００９８】
次に、同様の手順で、スタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）の供給がスタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）だけ行われる。スタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）は、Ｃｉクラッチ３が少しトルクを伝え、エンジン１のクランクシャフトが少し回転し、圧縮トルクを必要とする直前の角度位置で停止する程度の圧力（例えば１００〜２００ｋＰａ程度）とする。スタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）は、第１又は第３の判断方法によるときは、例えば数１００ｍｓｅｃ程度必要であり、第１の判断方法の場合は、その後直ちにスイープアップ制御に移り、第３の判断方法の場合は、その後Ｃｉクラッチオフでモータ走行に移る。また、第２の判断方法の場合は、スタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）は、Ｃｉクラッチ圧の次の制御（スイープアップ制御）が始まるまで続けられる。
【００９９】
このように、Ｃｉクラッチスタンバイ制御を実行することで、Ｃｉクラッチ３を介してモータジェネレータ２のトルクがエンジン１に伝達され、エンジン１は回転するが、最初のシリンダの圧縮行程に入るところで、所要トルクが大きくなることでＣｉクラッチ３はスリップし、エンジン１はそのクランク角位置で停止してクランキング前のスタンバイ状態となる。この回転角は、６気筒エンジンで最大でも１００°程度である。この間、モータトルク（Ｔｍ）の一部はエンジン１のクランキング開始位置までの回転のために使われるが、回転抵抗が小さいため、出力軸トルク（Ｔｏｕｔ）への影響はごく僅かである。かくして、クランク角位置を常にクランキングのピークトルクが発生する手前に置くことで、制御開始時のクランキングトルクの立ち上がり特性を同じにすることができる。その結果、エンジン始動制御時のＣｉクラッチ圧のスイープアップレスポンスを高めることができる。
【０１００】
このようにしてスタンバイ状態が達成されるスタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）が経過すると、今度は、始動制御手段によるエンジン始動が行われる。この場合、モータトルク（Ｔｍ）の増大と、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）の上昇と、スタータモータ１１の始動が同時に行われる。これにより、モータトルク（Ｔｍ）は、車両の駆動に必要なアクセル開度に応じたそれまでのトルク（Ｔａｃｃ）にトルク増大分（Ｔｃｒｕｎｋ）とスタータトルクを加えたトルクが付加され、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）の上昇によりトルク伝達容量を増したクラッチを介するトルク伝達でエンジンのクランキングが行われる。これにより、エンジンはその回転の立ち上がり時のイナーシャトルクによるピークトルクを乗り越えて回転を始める。回転の立ち上がりの判断は、エンジン回転数（Ｎｅ）の検出により行うこともできないではないが、こうした低回転数の高精度の検出は困難なので、本形態では、スタータモータのオフ時間（ｔｏｆｆ）の経過でなされ、その時間経過でスタータはオフ（ＯＦＦ）とされる。その後もモータトルクの増大状態は継続され、この場合は、エンジン回転が所定回転数になることで点火タイミングが図られる。そして点火と同時にモータトルク（Ｔｍ）は、車両走行駆動に必要なトルクに戻される。
【０１０１】
エンジンの始動（エンジンが自力で回転を持続できる状態）を確認する完爆判断は、下記の方法により行うことができる。その第１は、通常の空燃比制御に使用するエグゾースト側に設けたＯ₂（酸素）センサの出力を用いる方法である。この方法では、シリンダ内での燃焼が全シリンダで連続して生じるようになると、排ガス中の酸素濃度が極めて少なくなるので、エンジン完爆判定が可能となる。また、第２は、排ガス温度又は排ガス処理用触媒コンバータの温度をみる方法である。そして、第３は、シリンダ内の燃焼圧力をみる方法である。上記方法のうち、第１の方法が最も効果的であり、特に排ガス温度が低い状態のときでもセンサ性能（感度）が安定するようにしたヒータ付Ｏ₂センサを用いると更に有効である。これに対して、第３の方法は、リーンバーンエンジンでしか使用しないセンサを用いることになるため、通常のエンジンに適用した場合、センサは完爆判定以外には使用しないものとなってしまう点でコスト上は不利となる。
【０１０２】
こうしてエンジン完爆を判断した時点で、エンジン１の電磁制御スロットルバルブを、その時々のアクセル開度に応じた開度に開き、同じくアクセル開度に応じた出力トルクによりモータ駆動されているトランスミッションの入力回転数にエンジン１の回転数を近付けていく。そして、Ｃｉクラッチ３が係合完了（エンジン回転数とトランスミッション入力回転数すなわちモータ回転数が等しくなったとき）すると、モータ出力トルク（Ｔｍ）をアクセル開度に応じた所定勾配でスイープダウンさせる。
【０１０３】
次に、上記制御を実行する具体的な手順をフローで説明する。図４は、走行中エンジン始動制御メインフローを示す。まず、ステップＳ１のアクセル開度読み込みと、ステップＳ２の車速読み込みにより、ステップＳ３で、走行マップ（図２参照）から現在の走行状態がエンジン走行領域にあるか否かを判断する。また、ステップＳ４では、同じく走行マップからＣｉクラッチスタンバイ領域にあるか否かを判断する。これらステップＳ３とステップＳ４の何れかの判断が成立（Ｙｅｓ）する場合に、ステップＳ５で、Ｃｉクラッチスタンバイ制御を実行し、次いで、ステップＳ６によるエンジン始動制御を実行することになる。
【０１０４】
図５は、図４に示すステップＳ５のＣｉクラッチスタンバイ制御のサブルーチンを示す。このルーチンでは、当初のステップＳ２１で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を初期値（Ｐｆ）にして出力し、クラッチのピストンストロークを詰める処理を行う。この処理によるＣｉクラッチの作動は、ステップＳ２２によるタイマ判断で、油圧出力から時間（ｔｆ）が経過したことにより確認される。
【０１０５】
この時間経過を待って、ステップＳ２３で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をエンジンのクランキング開始位置になるように、所定のスタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）に設定し、出力する。これにより、エンジンのクランク軸が微小回転し、クランキング開始位置（圧縮行程手前）になる。このクランキング開始位置の確認は、ステップＳ２４で、スタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）を出力してからの時間が所定のスタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）経過したかの判断で行われる。次に、ステップＳ２５で、エンジン走行領域になったかを判断する。そして、この判断が成立（Ｙｅｓ）の場合には、エンジン始動制御サブルーチンに入る。一方、ステップＳ２５で、エンジン走行領域判断が不成立（Ｎｏ）の場合には、更に、ステップＳ２６で、Ｃｉクラッチスタンバイ領域にあるかを判断し、これが成立（Ｙｅｓ）の場合は、ステップＳ２３に戻って、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をスタンバイ圧（Ｐｓｔｂｙ）状態に保持する。また、ステップＳ２６のＣｉクラッチスタンバイ領域判断が不成立（Ｎｏ）の場合は、モータ走行領域に戻ったとして本制御を中止すべく、ステップＳ２７で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を０にする処理を行う。
【０１０６】
このようにしてスタンバイ状態になった後のエンジン始動制御は、大別して２つの形態を採ることができる。まず第１実施形態として、スタータモータを用いる制御について説明する。
【０１０７】
この場合、図６に示すエンジン始動制御サブルーチンに入ると、ステップＳ３１からステップ３３を同時に実行することになるが、チャート表現の便宜上、順次並べて表記されている。ステップＳ３１では、スタータモータを始動する。ステップＳ３２では、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をＰｃｉ＝（Ｔｃｒｕｎｋ／μ−ｃ）／ａのように設定する。ここに、Ｔｃｒｕｎｋは、エンジンのクランキングトルクの平均値で、エンジンによって予め決まった値である。μは、クラッチの摩擦材の摩擦係数である。ａとｃはクラッチによって決まる定数である。また、ステップＳ３３では、モータトルク（Ｔｍ）を出力する。このモータトルクは、Ｔｍ＝Ｔｃｒｕｎｋ＋Ｔａｃｃとする。ここに、Ｔｃｒｕｎｋは、エンジン始動に必要なトルクであり、Ｔａｃｃは、アクセル開度に応じたトルクで、車両の駆動に必要となるトルクである。このように、各ステップを同時に実行したのち、ステップＳ３４で、制御開始からの時間がオフ時間（ｔｏｆｆ）を過ぎたかをみる。この時間は、エンジンが微小回転（１回転）すればよい時間なので、非常に微小な時間である。そして、オフ時間（ｔｏｆｆ）経過が確認されたら、ステップＳ３５で、スタータモータをオフ（ＯＦＦ）する。この場合、非常に微小なオフ時間（ｔｏｆｆ）のみスタータを作動させるので、スタータの耐久性、スタータ始動による異音などは問題ない。以上のステップＳ３１〜ステップＳ３５は、エンジン回転の立ち上げ制御を構成する。
【０１０８】
更に、ステップＳ３６で、エンジン回転が所定回転数（例えば、５００ｒｐｍ、すなわち燃料供給と点火によりエンジンが自力回転可能な完爆状態となる回転数）になったかを判断する。そして、ステップＳ３６の判断が成立（Ｙｅｓ）の場合は、ステップＳ３７で、実際にエンジンに燃料を噴射し、点火させ、エンジンを始動させる。上記ステップＳ３２〜ステップＳ３６は、エンジン回転の加速制御を構成する。
【０１０９】
かくして、エンジンが始動したら、ステップＳ３８で、モータのトルク（Ｔｍ）をアクセル開度に応じたトルク（Ｔａｃｃ）に戻す。この処理は、エンジンの始動によりクランキングトルク（Ｔｃｒｕｎｋ）は不要となったためである。そして、次に、ステップＳ３９で、エンジン回転数（Ｎｅ）が変速機の入力回転数（Ｎｉｎ）と同期したかを、±Ｎａの幅の範囲で判断する。これによる同期の判断が成立（Ｙｅｓ）したところで、ステップＳ４０により、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を１００％の圧、すなわちＰ１００にする。かくして、Ｃｉクラッチの完全係合により、エンジンのトルクが車輪に伝達可能となるので、ステップＳ４１で、モータトルク（Ｔｍ）を減少させていく処理を行う。併せて、ステップＳ４２で、モータトルク（Ｔｍ）のスイープダウンにより減少した分をエンジンに出力させる（Ｔｅ＝Ｔａｃｃ−Ｔｍ）処理を行う。具体的には、電子スロットルへの信号出力でスロットルを開いて行く。最後に、ステップＳ４３でモータトルク（Ｔｍ）が０になったかを判断する。この判断が成立（Ｙｅｓ）することで、モータ走行からエンジン走行の切換えが終了する。以上のステップＳ３８〜ステップＳ４３は、終了制御を構成する。
【０１１０】
上記実施形態によれば、モータジェネレータが車両駆動性能に加えてクランキングトルク分を出力できるように性能を見積もる必要がないので、モータジェネレータの大型化が防げる。また、スタータモータの方は、通常エンジン駆動車用の量産品と共用できるので、コストアップが最小限に抑えられる。更に、付随的な利点として、高圧系（モータジェネレータ駆動用電源）ＳＯＣが長期不使用による自己放電等で０％になっても、通常のエンジン駆動車のように１２Ｖ補機バッテリでエンジン始動が可能な利点が得られる。また、ブースタケーブルによるジャンピングスタートも可能である。また、極低温（−３０〜−４０°Ｃ）のエンジン始動も、電動オイルポンプの低温時性能によらず、現行車両と同様のレスポンスで可能である。
【０１１１】
ところで、上記第１実施形態ではモータジェネレータ２を主とし、スタータモータ１１を補助として使用する形態を採ったが、逆にスタータモータ１１を主としてモータジェネレータ２を補助的に使用する形態を採ることもできる。この場合、スタータモータ駆動回路にスタータモータに突入する電流値を計測する電流センサを設け、この出力値を始動制御時のモータジェネレータ出力トルク制御のフィードバック制御に用いる。図７はこうした制御形態を採る場合のタイムチャートを示す。この制御では、スタータモータ駆動電流（Ｉｓｔ）が所定値を超えないようにモータジェネレータ出力トルクを調整する。この場合のクラッチ係合圧（Ｐｃｉ）は、スタータモータの起動と同時にライン圧（Ｐ_L）までスイープアップし、以後一定に保つ制御で足りる。そして、スタータモータの停止は、エンジン回転が所定の回転数になったときとする。
【０１１２】
こうした制御を行った場合、スタータモータ１１の駆動負荷を図に実線で示すように所定のしきい値以下に抑えることができる。そして、図に点線で示すピーク分のクランキング負荷をモータジェネレータ２が負担することになる。
【０１１３】
次に、前記第１実施形態では、エンジン１のクランキングを主としてモータジェネレータ２で行い、エンジン回転の立ち上げにスタータモータ１１を補助的に使用する構成を採っているが、エンジン１のクランキングは、立ち上げ時も含めて、スタータモータ１１を用いずにモータジェネレータ２のみで行うこともできる。次に、こうした形態を採る第２実施形態について図８に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
【０１１４】
この形態でも、当初の状態からスタンバイ制御までの期間は、前記第１実施形態と同様であるので、その参照をもって説明に代える。そして、同様にしてスタンバイ状態が達成されるスタンバイ時間（ｔｓｔｂｙ）が経過すると、始動制御手段によるエンジン始動が行われる。この場合、前形態と異なり、モータトルク（Ｔｍ）の最大値（Ｔｍｍａｘ）までの増大と、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）の上昇とが同時に行われる。これにより、モータトルク（Ｔｍ）は、車両の駆動に必要なアクセル開度に応じたそれまでのトルク（Ｔａｃｃ）にトルク増大分を加えたトルクが付加され、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）の上昇によりトルク伝達容量を増したＣｉクラッチ３を介するトルク伝達でエンジン１のクランキングが行われる。これにより、エンジン１はその回転の立ち上がり時のイナーシャトルクによるピークトルクを乗り越えて回転を始める。回転の立ち上がり（微小回転）の判断はタイマ又はエンジン回転数（Ｎｅ）でなされる。その後モータトルク（Ｔｍ）はエンジン回転数を所定変化率で上昇できるトルク（Ｔｍｔ）まで下げられて増大状態は継続され、この場合も、エンジン回転が所定回転数になることで点火タイミングが図られる。点火と同時にモータトルク（Ｔｍ）は駆動に必要なトルク（Ｔａｃｃ）に戻される。これ以後の制御は、前記第１実施形態の場合と同様である。
【０１１５】
このようにモータジェネレータ２のみでエンジン始動を行う場合、エンジン始動に伴う車両駆動トルク（Ｔｏｕｔ）の変化（落ち込み）は、Ｃｉクラッチ３の伝達トルク容量の大きさそのものとなる。したがって、Ｃｉクラッチ３の伝達トルク容量を係合圧力で制御し、駆動トルクの落ち込みとその継続時間との兼ね合いから、モータジェネレータ２のトルク出力能力の範囲内で、ショックを体感上許容できるレベル以下に抑えることで、不快な減速感が生じるのを防ぐことになる。
【０１１６】
この場合、最も大きな始動トルクを必要とする領域は、エンジン始動初期制御（立ち上げ制御）領域（Ｎｅ＝０〜Ｎｅ１）となるので、この期間モータ出力トルクを出力可能な最大値（Ｔｍｍａｘ）とする。この値は、車速、バッテリ温度、ＳＯＣなどの諸条件によって異なる。そして、このトルク制御と同時に、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を下記要領で出力させる。すなわち、エンジン始動（最初に回転させるため）に使われるトルクをＴｍｅｓとして、
Ｔｍｅｓ＝Ｔｃｉ（Ｃｉクラッチ伝達トルク容量）＝（ａＰｃｉ＋ｃ）μ
ここに、ａ，ｃはクラッチ諸元により決まる定数、μはクラッチ摩擦材の摩擦係数、ＰｃｉはＣｉクラッチ係合圧を表す。なお、μは摩擦材のスリップ速度、押し付け面圧、オイル温度により、マップからの読み取りで決定される。
【０１１７】
なお、エンジン始動に使われるトルク（Ｔｍｅｓ）と車両駆動に使われるトルク（Ｔｍｋ）の割合は、実車による感応評価で決定する。この場合、限られた出力可能なトルク最大値（Ｔｍｍａｘ）の範囲内でエンジン始動に使われるトルク（Ｔｍｅｓ）を小さく設定すると、エンジン始動初期制御（立ち上げ制御）領域（Ｎｅ＝０〜Ｎｅ１）の時間が長くなり、エンジン始動レスポンスが悪くなる。逆に、トルク（Ｔｍｅｓ）を大きく設定すると、駆動トルクの不足で始動ショックが大きくなる。上記制御をエンジン回転数が所定の微小回転数（Ｎｅ１）に達するまで継続する。
【０１１８】
このエンジン回転数が微小回転数（Ｎｅ１）に達するまでのように、回転数が低い領域では、電磁ピックアップセンサのような安価なセンサでは、正確にエンジン回転数（Ｎｅ）を検知できない場合があるので、前述の制御をエンジン回転数（Ｎｅ）ではなく、エンジンの吸入空気量センサの出力により行うようにしてもよい。
【０１１９】
上記の制御の後に定加速制御を行う。この制御では、あらかじめ設定された加速度でエンジン回転数が上昇するようＣｉクラッチ係合圧をフィードバック制御する。この場合、エンジン回転数（Ｎｅ）が微小回転数（Ｎｅ１）に達したら、モータ出力をエンジンを定常的に加速するトルク（Ｔｍｔ）まで下げる。このトルクは、エンジン油温（Ｔｅｏｉｌ）とエンジン回転数（Ｎｅ）で決定できる。この関係は、実験値として入手できる。そして、上記モータ出力の条件で、エンジン回転数（Ｎｅ）の上昇率（ｄＮｅ／ｄｔ）が所定値となるように、Ｃｉクラッチ係合圧（Ｐｉｃ）出力をフィードバック制御する。
【０１２０】
こうしてエンジン回転数（Ｎｅ）が同期回転数（Ｎｉｎ、約５００〜７００ｒｐｍ程度が適当）に達したら、前形態と同様の方法で燃料噴射と点火のためのエンジン制御を開始する。そして、最後に終了制御に入る。この制御では、モータ走行からエンジン走行へ駆動源を切り換える。その際、同期確認後適当なタイマを設定し、同期を確実にするため、連続同期状態を保持した後、Ｃｉクラッチ係合圧をデューティ比１００％に対応する圧力まで上げる。
【０１２１】
この第２実施形態のエンジン始動制御サブルーチンは、図９及び図１０に示すフローとなる。この場合、ステップＳ５１で、モータトルク（Ｔｍ）をモータジェネレータがそのときの条件下で出力可能な最大トルク（Ｔｍｍａｘ）にする。ここに、最大トルク（Ｔｍｍａｘ）は、エンジンの始動トルク（Ｔｍｅｓ）と車両駆動トルク（Ｔｍｋ）の両方を出力できる値である。これは、車速、バッテリ容量ＳＯＣ、バッテリ温度に応じて変更してもよい。同時に、ステップＳ５２で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をＰｃｉ＝（Ｔｍｅｓ／μ−ｃ）／ａのように設定する。すなわち、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を始動トルク（Ｔｍｅｓ）だけ伝達可能な値に設定する。
【０１２２】
ステップＳ５３で、エンジン回転数（Ｎｅ）が所定微小回転数（Ｎｅ１）を上回ったかを判断する。この判定は回転数でなく、タイマで設定してもよい。そして、ステップＳ５４で、モータトルク（Ｔｍ）をエンジン回転数を所定変化率で上昇できるトルク（Ｔｍｔ）に減少させる。次に、ステップＳ５５で、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）をフィードバック初期値（Ｐａ）にする。そして、ステップＳ５６で、エンジン回転数の現在の変化率（ｄＸ２）を求める。更に、ステップＳ５７で、目標変化率（ｄＸ１）との偏差（ｄＸ）を求める。ステップＳ５８では、求めた偏差（ｄＸ）からＣｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）の変更圧（ｄＰｃｉ）を求める。この値は、偏差（ｄＸ）が正側に大きいときにはＣｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を減少させ、偏差（ｄＸ）が負側に大きいときにはＣｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）を増大させるように設定される。かくしてステップＳ５９で、フィードバック制御を実行する。
【０１２３】
次に、ステップＳ６０で、エンジン回転数（Ｎｅ）が所定回転数（例えば、５００ｒｐｍ）を上回ったかをみる。この判断が成立するまで、ステップＳ５６に戻って、フィードバック制御を実行する。やがてステップＳ６０のエンジン回転数判断が成立すると、ステップＳ６１で、エンジンがすでに点火されている完爆状態か否かを判断する。この判断は、前記のように空燃比制御のためにエンジンのエグゾースト側に設けたＯ₂（酸素）センサの出力に基づいて、シリンダ内での燃焼が全シリンダで連続して生じることで、排ガス中の酸素濃度が極めて少なくなることで判定が可能となる。初回のループではこの判断は不成立（Ｎｏ）となるので、ステップＳ６２で、エンジンへの燃料の噴射を行い、点火する。
【０１２４】
以後のステップＳ６３〜ステップＳ６７のプロセスは、前記第１実施形態のステップＳ３９〜ステップＳ４３のものと実質上同様であるので、説明を省略する。
【０１２５】
上記第２実施形態によれば、スタータモータ１１を使用せずに、簡単な制御でレスポンスよくエンジン再始動を実現できる。従って、この制御は、スタータモータ１１を備えないハイブリッド駆動装置にも適用可能な利点を有する。
【０１２６】
ところで、上記第２実施形態の始動制御は、モータ回転数が推定値をトレースするように制御する変形形態を採ることもできる。この場合、始動制御でのモータ出力トルクの制御は、第２実施形態と同様とする。そして、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｉｃ）の制御を図１１のタイムチャートに示すように行う。すなわち、クランキング開始の所定時間前におけるモータ回転数（Ｎｍ）の変化率からクランキング以降のモータ回転数（Ｎｍ）の経過を推定する。この推定値による目標値と実際のモータ回転数（Ｎｍ）の値との偏差（ｅ）を取り、モータ回転数（Ｎｍ）が目標値をトレースするよう、Ｃｉクラッチ圧（Ｐｃｉ）の出力をフィードバック制御する。なお、この制御では、モータ磁極位置センサ（レゾルバ）の出力（速度検出値）をベースに制御を行うのが好適である。その後の制御は、第２実施形態と同様である。
【０１２７】
なお、この形態において、モータ回転数（Ｎｍ）の目標値を車速から演算する方法も考えられるが、当制御での偏差量ｅは、極小値であるので、十分な精度が得られない。これに対してモータジェネレータの磁極センサの場合、精度は極めて高く（角度にして数十秒〜数分程度）、駆動系の捩じれ量を検出するにも十分な精度である。
【０１２８】
以上、本発明を、その制御形態を中心として、図１に示す特定のシステム構成の駆動装置に適用して例示したが、次に、伝動装置４のシステム構成の変形形態について説明する。図１５に示す第３実施形態は、伝動装置４中の自動変速機４０とＣ１クラッチ４１との間に、第２のモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２Ａを付設したものである。また、この形態では、走行時エンジン停止中も補機９を稼働すべく、モータジェネレータ２Ａに補機９をＶベルト掛け等で駆動連結する構成を採っている。こうした形態の駆動装置においても、前記のスタンバイ制御と始動制御は、同様の手法で行なうことができる。なお、この形態の場合、エンジンの始動制御時に、第２のモータジェネレータ２Ａでトルクの落ち込み分を補う制御を行なうことで、エンジン始動時のショックを一層小さくすることも可能となる。その余の構成については、前記第１実施形態のものと同様であるので、相当する要素に同じ参照符号を付して説明に代える。
【０１２９】
次に、図１６に示す第４実施形態は、伝動装置４内に、モータジェネレータ２をエンジン（Ｅ／Ｇ）１と自動変速機（Ｔ／Ｍ）４０とに連結する直結クラッチ４２付きプラネタリギヤ４０Ａを配置して、エンジン１とモータジェネレータ２とによるパラレル駆動とスプリット駆動とを可能としたものである。そして、プラネタリギヤ４０Ａのサンギヤ４３がモータジェネレータ２に連結され、リングギヤ４５がエンジン１に連結され、キャリア４４が出力要素として自動変速機４０に連結されている。その余の構成については、前記第１実施形態のものと同様であるので、この場合も相当する要素に同じ参照符号を付して説明に代える。この形態では、モータ走行によるエンジン始動時は、直結クラッチ４２を係合状態として、先に述べたスタンバイ制御と始動制御に従って、Ｃｉクラッチ３の制御とモータジェネレータ２の制御を行なうことになる。
【０１３０】
最後に、図１７に示す第５実施形態は、伝動装置４内に、モータジェネレータ２をエンジン（Ｅ／Ｇ）１と自動変速機に置き代わる第２のモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２Ｂに連結するプラネタリギヤ４０Ｂを配置したものである。そして、上記第４実施形態とは逆に、プラネタリギヤ４０Ｂのサンギヤ４３をモータジェネレータ２に、キャリア４４をエンジン１に連結し、リングギヤ４５を出力要素として第２のモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２Ｂに連結に連結している。この形態の場合、前記各形態において必ず設けられているＣｉクラッチ３を廃止した構成が採られている。この伝動装置の構成では、モータ走行時は、第２のモータジェネレータ２Ｂの正転で車両を駆動させ、エンジン１の停止のために、第１のモータジェネレータ２による反力支持を逃がすべく、モータジェネレータ２を空転状態とすることになる。そしてエンジン始動時のスタンバイ制御では、第１のモータジェネレータ２を小さなトルク出力で正転方向へ微小回転させることでスタンバイ状態とし、その後、始動制御では、第１のモータジェネレータ２と第２のモータジェネレータ２Ｂを同時にトルク増大制御することになる。この形態においても前記第３実施形態のものと同様に、エンジン始動時のショックを一層小さくすることができる。
【０１３１】
以上、本発明を５つの実施形態に基づき変形形態をも含めて詳説したが、本発明は上記実施形態の開示内容のみに限定されることなく、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に細部の具体的構成を変更して実施可能なものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用ハイブリッド駆動装置のシステム構成図である。
【図２】上記駆動装置における制御装置内の走行モードマップである。
【図３】上記制御装置による走行中エンジン始動のタイムチャートである。
【図４】上記エンジン始動のメインフローチャートである。
【図５】上記メインフロー中のスタンバイ制御サブルーチンのフローチャートである。
【図６】上記メインフロー中のエンジン始動制御サブルーチンのフローチャートである。
【図７】上記第１実施形態の始動制御の変形形態を示すタイムチャートである。
【図８】第２実施形態の制御装置によるエンジン始動のタイムチャートである。
【図９】上記エンジン始動におけるエンジン始動制御サブルーチンの一部を示すフローチャートである。
【図１０】上記エンジン始動制御サブルーチンの他部を示すフローチャートである。
【図１１】上記第２実施形態の始動制御の変形形態を示すタイムチャートである。
【図１２】一般的な６気筒エンジンのクランク回転に対するトルク変動を示す特性図である。
【図１３】一般的なエンジンのクランキングトルク特性を示す模式図である。
【図１４】上記クランキングトルクの立ち上がり特性を示す模式図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る車両用ハイブリッド駆動装置のシステム構成図である。
【図１６】本発明の第４実施形態に係る車両用ハイブリッド駆動装置のシステム構成図である。
【図１７】本発明の第５実施形態に係る車両用ハイブリッド駆動装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１エンジン
２モータジェネレータ
３Ｃｉクラッチ（クラッチ）
４伝動装置
５制御装置
１１スタータモータ
Ｓ５スタンバイ制御手段
Ｓ６始動制御手段
Ｓ２１ファーストフィル圧供給手段
Ｓ２３スタンバイ圧制御手段
Ｓ３１，Ｓ３４立ち上げ制御手段
Ｓ３２クランキング圧設定手段
Ｓ３３トルク制御手段
Ｓ４１，Ｓ４２終了制御手段
Ｓ５１トルク制御手段
Ｓ５２クランキング圧制御手段，増圧手段
Ｓ５８定加速制御手段

Claims

モータジェネレータと、エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に伝達可能な伝動装置と、エンジン、モータジェネレータ及びそれらの動力の車輪への伝達を制御する制御装置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記制御装置は、
エンジンを停止させ、モータジェネレータの動力を車輪へ伝達している車両走行時に、アクセル操作を検出して、エンジンを始動させる始動制御手段と、
該始動制御手段によるエンジンの始動に先行させて、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる制御を行うスタンバイ制御手段とを有する、
ことを特徴とする、車両用ハイブリッド駆動装置。
前記エンジン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能なクラッチを有し、
前記スタンバイ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達容量が、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる容量となるように、クラッチ圧を制御するスタンバイ圧制御手段を含む、請求項１記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、前記クラッチのトルク伝達容量がモータジェネレータの出力トルク以下となるように、クラッチの係合圧を制御するクランキング圧制御手段を含む、請求項２記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記エンジンを始動させるスタータモータを有し、
前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、スタータモータの起動と、前記クラッチの係合を同時に行わせる、請求項２記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
モータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能なクラッチと、エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に伝達可能な伝動装置と、エンジン、モータジェネレータ及びクラッチを制御する制御装置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記制御装置は、
エンジンを停止させ、クラッチを解放してモータジェネレータの動力を車輪へ伝達している車両走行時に、アクセル操作を検出して、クラッチの係合によりエンジンを始動させる始動制御手段と、
該始動制御手段よるエンジンの始動に先行させて、クラッチの係合によりエンジンをクランキング開始位置まで回転させる制御を行うスタンバイ制御手段とを有し、
前記スタンバイ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達容量が、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる容量となるように、クラッチの係合圧を制御するスタンバイ圧制御手段を含み、
前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、前記クラッチのトルク伝達容量がモータジェネレータの出力トルク以下となるように、クラッチの係合圧を制御するクランキング圧制御手段を含む、
ことを特徴とする、車両用ハイブリッド駆動装置。
モータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータ相互間の動力伝達を制御可能なクラッチと、エンジンとモータジェネレータの動力を車輪に伝達可能な伝動装置と、エンジン、モータジェネレータ、スタータモータ及びクラッチを制御する制御装置と、を備える車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記制御装置は、
エンジンを停止させ、クラッチを解放してモータジェネレータの動力を車輪へ伝達している車両走行時に、アクセル操作を検出して、エンジンを始動させる始動制御手段と、
該始動制御手段によるエンジンの始動に先行させて、クラッチの係合によりエンジンをクランキング開始位置まで回転させる制御を行うスタンバイ制御手段とを有し、
前記スタンバイ制御手段は、前記クラッチのトルク伝達容量が、エンジンをクランキング開始位置まで回転させる容量となるように、クラッチの係合圧を制御するスタンバイ圧制御手段を含み、
前記始動制御手段は、スタンバイ制御後に、スタータモータの起動と、前記クラッチの係合を同時に行わせる、
ことを特徴とする、車両用ハイブリッド駆動装置。
前記クランキング圧制御手段は、エンジン回転の変化率が目標値になるように、クラッチの係合圧を制御する定加速制御手段を含む、請求項５記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記クランキング圧制御手段は、モータジェネレータ回転の減少度を所定値以内に抑えるようにクラッチの係合圧を制御する回転数維持制御手段を含む、請求項５記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、スタータモータをエンジンが微小回転する期間だけ作動させる立ち上げ制御手段を含む、請求項６記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、クラッチの係合圧をクラッチがエンジンのクランキングトルクの平均値を伝達する値に設定するクランキング圧設定手段を含む、請求項６又は９記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、モータジェネレータにエンジンのクランキングトルクの平均値と車両の駆動トルクを出力させるトルク制御手段を含む、請求項６、９又は１０記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、モータジェネレータにスタータモータの起動電流に応じてトルクを出力させるトルク制御手段を含む、請求項６記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記スタータモータの作動期間は、タイマ制御とされた、請求項６又は９記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、モータジェネレータに最大トルクを出力させるトルク制御手段と、モータジェネレータの最大トルク出力時に、クラッチのトルク容量を大きくすべく係合圧を増大させる増圧手段を含む、請求項５又は７記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、モータジェネレータにエンジンのクランキングトルクの平均値を出力させるトルク制御手段を含む、請求項５又は７記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、クラッチの係合圧をスイープアップさせるスイープアップ手段を含む、請求項５又は８記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記スタンバイ制御手段は、クラッチのピストンストロークを詰めるファーストフィル圧供給手段を含む、請求項５又は７記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記制御装置は、モータ走行領域とエンジン走行領域との間にクラッチスタンバイ領域を設定された、請求項５又は７記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、エンジン回転が所定回転になったとき、エンジンに燃料を供給し点火させる、請求項５、７、１４〜１８のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、エンジン回転とモータジェネレータ回転の同期後にクラッチを完全係合させる、請求項５、７、１４〜１９のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記制御装置は、エンジン始動後、モータジェネレータの出力トルクをスイープダウンさせ、エンジンのスロットル開度を開く、終了制御手段を有する、請求項５、７、１４〜２０のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記スタンバイ制御手段は、クラッチのピストンストロークを詰めるファーストフィル圧供給手段を含む、請求項６、９〜１３のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記制御装置は、モータ走行領域とエンジン走行領域との間にクラッチスタンバイ領域を設定された、請求項６、９〜１３のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、エンジン回転が所定回転になったとき、燃料を供給し点火させる、請求項６、９〜１３、２２、２３のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記始動制御手段は、エンジン回転とモータジェネレータ回転の同期後にクラッチを完全係合させる、請求項６、９〜１３、２２〜２４のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
前記制御装置は、エンジン始動後、モータジェネレータの出力トルクをスイープダウンさせ、エンジンのスロットル開度を開く、終了制御手段を有する、請求項６、９〜１３、２２〜２５のいずれか１項記載の車両用ハイブリッド駆動装置。