JP3948147B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータとを併用して走行するハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ハイブリッド車両としてシリーズ方式と呼ばれるものが知られている（例えば、特開平６−１６５３０９号公報参照）。このものでは、エンジンでジェネレータを駆動して発電を行い、電力をバッテリに蓄える。そして、バッテリからモータに電力を供給し、このモータによって走行用の駆動力を得るようにしている。
【０００３】
一方、ハイブリッド車両としてパラレル方式と呼ばれるものが知られている。このものでは、電気モータ及びエンジンを併用して走行するように構成されている。つまり、エンジンでジェネレータを駆動してバッテリを充電する点は上記シリーズ方式と同様であるが、該シリーズ方式とは異なり、バッテリの電力で駆動するモータによる走行だけでなく、エンジンのみによる走行やエンジンとモータの双方による走行も可能に構成されている。そして、発進時にはモータで走行し、車速が上がってエンジンを効率のよい回転で運転できる状態となるとモータからエンジンに駆動源を切り換えて走行するようにしている。また、急発進や急加速のように大きな駆動力を要する場合にはモータとエンジンの双方によって走行するようにしている。
【０００４】
上述のパラレル方式のハイブリッド車両には、モータは駆動輪に直結する一方、エンジンはクラッチを介して駆動輪に連結するものが提案されている。そして、この種のハイブリッド車両では、モータのみで走行する際には上記クラッチを切り、エンジンのみ又はエンジンとモータの両方で走行する際には上記クラッチを締結するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、パラレル方式のハイブリッド車両では、モータによる走行中に途中からエンジンのトルクが駆動輪に伝えられる。つまり、走行中にクラッチを締結することとなる。従って、クラッチにおける駆動輪側とエンジン側との回転差が大きな状態でクラッチを締結すると、クラッチの損傷を招くという問題があった。また、クラッチの損傷にまで至らない場合であっても、例えばエンジン側の回転が低い状態でクラッチを締結すると、車体に減速によるショックが生じ、走行状態が不安定となって運転者にも違和感を与えてしまうという問題があった。
【０００６】
これに対して、クラッチを締結する際にスロットルの制御によってエンジンの回転数を調節し、クラッチにおける駆動輪側とエンジン側との回転数差を小さくすることが考えられる。しかしながら、スロットル開度の変化に対するエンジン回転数の応答性が低いため、クラッチ両側での回転数をうまく合わせることができず、上述の問題を解決することができなかった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンと駆動輪との間を断続するクラッチ手段を有するパラレル式のハイブリッド車両において、クラッチ手段を締結する際のクラッチ手段の損傷や走行状態の不安定化を防止して、信頼性の向上及び走行性能の向上を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電機モータによってエンジンの回転数を制御するようにしたものである。
【０００９】
具体的に、本発明が講じた第１の解決手段は、エンジンと、上記エンジンにクラッチ手段を介して連結される出力軸と、上記エンジンに連結された発電機モータと、上記発電機モータにより発生する電力を蓄える蓄電手段と、上記蓄電手段の電力により駆動される走行用モータと、上記走行用モータ及び出力軸に連結された駆動輪とを備えるハイブリッド車両を対象としている。そして、上記クラッチ手段におけるエンジン側の入力側回転数及び出力軸側の出力側回転数を検出する検出手段と、上記検出手段が検出したクラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数とが一致するように上記発電機モータによってエンジンの回転数を調節する回転同期動作を行った上で上記クラッチ手段を締結する制御手段とを設けるものである。
【００１０】
更に、上記第１の解決手段は、制御手段が、回転同期動作中はエンジンの出力を一定に保持する一方、発電機モータの制御量を調節して回転同期動作を行うように構成されるものである。
【００１１】
更に、上記第１の解決手段は、制御手段が、加速走行中は発電機モータによってエンジンの出力に動力を付与する一方、定常走行中は発電機モータによってエンジンの出力に負荷を付与することでクラッチ手段の入力側回転数を制御するように構成されるものである。
【００１２】
また、本発明が講じた第２の解決手段は、上記第１の解決手段において、制御手段が、回転同期動作中には走行用モータの制御状態を一定に保持するように構成されるものである。
【００１３】
また、本発明が講じた第３の解決手段は、上記第１の解決手段において、制御手段が、クラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数との差が所定の回転許容範囲内になると両回転数の一致として該クラッチ手段を締結し、且つ、上記回転許容範囲を車両の走行状態に応じて変更するように構成されるものである。
【００１４】
また、本発明が講じた第４の解決手段は、上記第１の解決手段において、制御手段が、エンジンと出力軸との間に介設された自動変速機の変速比を走行状態に対応して選択し、且つ、少なくともクラッチ手段の締結を開始してから完了するまでは選択した変速比の変更を禁止するように構成されるものである。
【００１５】
また、本発明が講じた第５の解決手段は、上記第１の解決手段において、エンジンと出力軸との間に自動変速機を介設し、制御手段が、クラッチ手段の出力側回転数に基づいてエンジンが最も効率の良い運転状態となる自動変速機の変速比を選択し、エンジンの回転数を該変速比に対応した回転数に調節して回転同期動作を行うように構成されるものである。
【００１６】
また、本発明が講じた第６の解決手段は、上記第１の解決手段において、制御手段が、クラッチ手段の締結を完了した後はエンジンの制御状態をアクセルの操作量に対応した制御状態とするように構成されるものである。
【００１７】
−作用−
上記第１の解決手段では、走行用モータの出力が駆動輪に伝達される一方、クラッチ手段を締結するとエンジンの出力も駆動輪に伝達される。そして、走行用モータとエンジンの一方の出力又は両方の出力を駆動輪に伝達して、車両が走行する。発電機モータは、エンジンに駆動されて発電を行い、発生した電力は蓄電手段に蓄えられて走行用モータの駆動等に用いられる。
【００１８】
ハイブリッド車両では、駆動源を切り換えるために車両の走行中にクラッチ手段の断続操作を行う。特に、クラッチ手段を締結する際には、制御手段が回転同期動作を行った上でクラッチ手段の締結を行う。つまり、制御手段は、発電機モータによってエンジンの回転数を制御し、クラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数との一致を図った上でクラッチ手段を締結する。尚、回転同期動作中において、エンジンは始動して自力で回転する状態でもよいし、始動前で発電機モータの出力のみで回転する状態であってもよい。
【００１９】
また、上記第１の解決手段では、エンジンはその出力が一定となるように保持される。例えば、所定の出力を発揮するようにスロットル開度等が一定に保持される。その一方、発電機モータがエンジンに付与する制御量を調節してエンジンの回転数を制御し、クラッチ手段における入力側回転数と出力側回転数との一致を図る。
【００２０】
また、上記第１の解決手段では、加速走行中には、発電機モータによってエンジンの出力に動力を与え、発電機モータの動力によってもエンジンを回転駆動して回転同期動作を行う。一方、定常走行中には、発電機モータによってエンジンにの出力に負荷を与え、発電機モータの負荷でエンジンの回転を押さえ込むことによって回転同期動作を行う。
【００２１】
また、上記第２の解決手段では、走行用モータの制御状態、例えば発生トルク等が一定に保持され、クラッチ手段の出力側回転数又は該回転数の変化率が一定に保持される。そして、その上でクラッチ手段の出力側回転数と入力側回転数との一致を図り、クラッチ手段を締結する。
【００２２】
また、上記第３の解決手段では、クラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数との差が回転許容範囲内になるとクラッチ手段が締結される。その際、この回転許容範囲は、車両の走行状態に応じて変更される。例えば、走行状態によっては、入力側回転数と出力側回転数と差がある程度残ったままでクラッチ手段を締結してよい状態と、両回転数がほぼ一致しないとクラッチ手段を締結できない状態とがあり、このような走行状態の違いに応じて回転許容範囲が変更される。
【００２３】
また、上記第４の解決手段では、通常は制御手段によって所定の変速比が選択され、選択した変速比に自動変速機が変速される。これに対し、所定の期間においては、例え走行状態が変化してこれに対応する変速比が変化した場合であっても、一度選択した変速比の変更が禁止される。ここで、自動変速機の変速比が変化すると、これに伴ってクラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数とが一致した状態におけるエンジン回転数が変化する。従って、例えば、クラッチ手段の両回転数の一致を図るために１速の変速比に対応するエンジン回転数に調節しても、クラッチ手段を締結する際に、選択した変速比が２速の変速比に変更されると、クラッチ手段の両回転数が大きく相違した状態でクラッチ手段が締結されてしまう。このため、この様な事態を回避すべく、クラッチ手段の締結完了までは選択した変速比の変更が禁止される。
【００２４】
また、上記第５の解決手段では、エンジンが高効率な状態となるように自動変速機の変速比が選択される。具体例を示すと、エンジンが２０００〜３０００ｒｐｍで最も効率よく運転される場合には、その時点での車速においてエンジン回転数が２０００〜３０００ｒｐｍとなるように変速比を選択する。そして、エンジンの回転数をこの選択した変速比に対応した回転数に調節し、クラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数との一致を図る。
【００２５】
また、上記第６の解決手段では、クラッチ手段の締結後は、エンジンの制御状態、例えばスロットル開度等がアクセルの操作量に応じた状態とされる。
【００２６】
【発明の効果】
上記第１の解決手段によれば、制御性と応答性に優れた発電機モータを用いてエンジンの回転数を制御しているため、エンジン回転数の迅速な制御か可能となる。また、発電機モータを用いることによってエンジン回転数の検出が容易となる。従って、スロットル開度の調節等によってエンジン自体を制御する場合に比して、発電機モータを用いることによってクラッチ手段の入力側回転数を確実に且つ迅速に制御することができる。このため、クラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数との一致が確実に図られ、クラッチ手段の締結する際のクラッチ手段の損傷を防止でき、またその際の車両の走行状態を安定に維持することができる。この結果、信頼性の向上及び走行性能の向上を図ることができる。
【００２７】
また、上記第１の解決手段によれば、エンジンを始動した後にエンジンに対する制御と発電機モータの制御との両方によってエンジン回転数を調節し、これによってクラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数の一致を図ることができる。更に、エンジンの出力を一定に保持しているため、入力側回転数の変動を抑制することができる。このため、クラッチ手段の両回転数の一致を確実に且つ迅速に図ることができる。この結果、クラッチ手段の保護を図りつつ、クラッチ手段を迅速に締結し、エンジンの出力を駆動輪に伝達して走行性能の向上を図ることができる。
【００２８】
また、上記第１の解決手段によれば、発電機モータの動力による回転同期動作と負荷による回転同期動作とを、走行状態に応じて適宜使い分けることができる。つまり、加速走行中には、発電機モータの動力で回転同期動作を行い、これによって締結動作をできるだけ素早く駆動輪に伝えることができる。一方、定常走行中には、発電機モータの負荷で回転同期動作を行い、クラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数との一致精度を高めて走行状態を安定に維持することができる。
【００２９】
また、上記第２の解決手段によれば、クラッチ手段の出力側回転数又は該回転数の変化率を一定に保持することによって出力側回転数の変動を抑制でき、この結果、入力側回転数と出力側回転数との一致を一層確実に且つ容易に図ることができる。
【００３０】
また、上記第３の解決手段によれば、走行状態に応じた回転同期動作を行うことができる。例えば、加速時はできるだけ迅速にエンジンの出力を駆動輪に伝達するのが望ましく、この様な場合は、回転許容範囲を広くすることにより、多少のショックは許容して素早くクラッチ手段を締結することができる。定常走行時には締結時のショックをできるだけ抑制して走行状態を安定に維持するのが望ましく、この様な場合は、回転に許容範囲を狭くすることにより、クラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数との一致精度を高めて締結時のショックの発生を防止することができる。
【００３１】
また、上記第４の解決手段によれば、変速比の変更を禁止することによって回転同期動作中に入力側回転数の制御目標が変更されるのを防止でき、これによって回転同期動作に要する時間を短縮することができる。また、クラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数との一致を確実に図ることができ、クラッチ手段の保護や走行の安定化を確実に行って信頼性や走行性能の向上を図ることができる。
【００３２】
また、上記第５の解決手段によれば、クラッチ手段を締結した後に最も燃費効率の良い状態でエンジンを運転することができ、燃費の向上を図ることができる。
【００３３】
また、上記第６の解決手段によれば、エンジンに対する制御を的確に行って車両の制御を確実に行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
−ハイブリッド自動車の機械的構成−
図１は、本実施形態のハイブリッド自動車の機械的構成を示すブロック図である。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態のハイブリッド自動車は、駆動力を発生するためのパワーユニットとして、蓄電手段であるバッテリ３から供給される電力により駆動される走行用モータ２とガソリン等の液体燃料の爆発力により駆動されるエンジン１とを併用して走行し、後述する車両の走行状態に応じて、走行用モータ２のみによる走行、エンジン１のみによる走行、或いは走行用モータ２とエンジン１の双方による走行とが実現される。
【００３７】
エンジン１は、トルクコンバータ５及び自動変速機７を介して駆動輪９，１０に連結されている。そして、エンジン１の駆動力は、自動変速機７の出力側に直結された出力軸１２からギヤトレイン１１及び差動機構８を介して駆動輪９，１０に伝達される。また、エンジン１はバッテリ３を充電するために発電機モータ４を駆動する。
【００３８】
トルクコンバータ５は、図示しないが、ロックアップ機構であるロックアップクラッチを有し、ロックアップクラッチを繋ぐとロックアップされ、ロックアップクラッチを切るとロックアップが解除されるように構成されている。
【００３９】
自動変速機７は、図示しないが、遊星歯車機構、多板クラッチ、ブレーキ、ワンウェイクラッチ等の構成要素から成る４速の変速機である。そして、この自動変速機７は、多板クラッチの断続等によって、入力側と出力側とが切断されるニュートラルレンジ（以下、Ｎレンジという）と、入力側と出力側とが連結される１速〜４速の各変速レンジとに切り換わるように構成されている。この自動変速機７は、変速機として機能するほか、Ｎレンジと変速レンジとに切り換わることによってエンジン１と駆動輪９，１０との間の断続を行う。そして、自動変速機７をＮレンジと変速レンジとに切り換える多板クラッチ等の自動変速機用クラッチ手段が、エンジン１と出力軸１２との間を断続するクラッチ手段を構成している。
【００４０】
走行用モータ２は、バッテリ３から供給される電力により駆動され、ギヤトレイン１１を介して駆動輪９，１０に駆動力を伝達する。また、走行用モータ２は、車両の減速時には逆に駆動輪９，１０に駆動され、車両の運動エネルギを電力に変換してバッテリ３に供給する。
【００４１】
発電機モータ４は、エンジン１によって駆動されて発電を行い、バッテリ３に電力を供給する。また、この発電機モータ４は、エンジン１の始動時にはバッテリ３から電力を受けてエンジン１をクランキングさせる。
【００４２】
エンジン１は例えば高燃費型のバルブの閉弁タイミングを遅延させるタイプのものが搭載され、走行用モータ２は例えば最大出力２０ＫＷのＩＰＭ同期式モータが使用され、発電機モータ４は例えば最大出力１０ＫＷのものが使用され、バッテリ３は例えば最大出力３０ＫＷのニッケル水素電池が搭載される。
【００４３】
統括制御ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路及びインバータ回路等からなり、エンジン１の点火時期や燃料噴射量等をコントロールすると共に、走行用モータ２及び発電機モータ４の出力や回転数の制御、トルクコンバータ５のロックアップ制御、自動変速機７の制御、バッテリ３の充放電等を総括的に制御する制御手段に構成されている。
【００４４】
また、統括制御ＥＣＵ１００には、エンジン１のクランク軸回転数と走行用モータ２の回転数とが入力されている。そして、統括制御ＥＣＵ１００は、入力された両回転数に基づき、自動変速機７の変速比及びギヤトレイン１１のギヤ比を考慮して自動変速機７における入力側及び出力側の軸回転数をそれぞれ算出するように構成されている。即ち、統括制御ＥＣＵ１００は、自動変速機７の入力側回転数及び出力側回転数を検出する検出手段を構成している。
【００４５】
更に、統括制御ＥＣＵ１００は、図２に示すようなシフトスケジュールに従って自動変速機７を変速するように構成されている。このシフトスケジュールは、車速とアクセル踏込量との関係で表され、４速の自動変速機７に対応して３本の変速ラインが定められている。そして、この変速ラインを横切ると自動変速機７を変速するようにしている。このシフトスケジュールは、車速との関係でエンジン１の回転数が最もエンジン１の効率の良い回転数の範囲となるように定められている。
【００４６】
また、図２にハッチングで示すように、所定のロックアップ領域が定められ、このロックアップ領域ではトルクコンバータ５をロックアップするようにしている。つまり、エンジン１のみの車両ではロックアップ領域が変速の行われない領域に限られるのに対し、本ハイブリッド自動車では変速が行われる領域にまでロックアップ領域が拡大されている。これは、本ハイブリッド自動車では、変速によるエンジン１の駆動力の変化を走行用モータ２の駆動力で吸収することができ、トルクコンバータ５のロックアップ状態でも変速ショックを生じることなく変速が可能だからである。
【００４７】
−運転動作−
次に、下記表１を参照して主要な状態下におけるエンジン１、発電機モータ４、走行用モータ２及びバッテリ３の制御について説明する。尚、表１において「力行」とは駆動トルクを出力している状態を意味する。
【００４８】
【表１】

【００４９】
［停車時］
表１に示すように、停車時では、エンジン１、発電機モータ４、走行用モータ２は停止される。但し、エンジン１は冷間時とバッテリ蓄電量低下時に運転され、発電機モータ４はエンジン運転中は発電するために駆動されてバッテリ３を充電する。
【００５０】
［緩発進時］
表１に示すように、緩発進時では、エンジン１、発電機モータ４は停止され、走行用モータ２が駆動トルクを出力する。
【００５１】
［急発進時］
表１に示すように、急発進時では、走行用モータ２が駆動トルクを出力し、エンジン１は始動後高出力で運転される。バッテリ３は走行用モータ２に放電する。尚、ここではエンジン１の始動後は発電機モータ４を停止しているが、発電機モータ４が継続して駆動トルクを出力するようにしてもよい。
【００５２】
［エンジン始動時］
表１に示すように、エンジン始動時では、発電機モータ４がエンジン１をクランキングするために駆動トルクを出力してエンジン１が起動される。バッテリ３は発電機モータ４に放電する。
【００５３】
［定常低負荷走行時］
表１に示すように、定常低負荷走行時では、エンジン１、発電機モータ４は停止され、走行用モータ２が駆動トルクを出力する。バッテリ３は走行用モータ２に放電する。但し、エンジン１は冷間時とバッテリ蓄電量低下時に運転され、発電機モータ４はエンジン運転中は発電するために駆動されてバッテリ３を充電する。尚、本実施形態では、定常低負荷走行の状態となるのは車速が時速２０キロ以下の場合に限られている。従って、定常走行時において車速が時速２０キロを超えると、低負荷運転から中負荷運転に移行する。
【００５４】
［定常中負荷走行時］
表１に示すように、定常中負荷走行時では、走行用モータ２は無出力とされ、エンジン１は高効率領域で運転され、バッテリ３は走行用モータ２には放電せず、発電機モータ４はバッテリ３を充電する。
【００５５】
［定常高負荷走行時］
表１に示すように、定常高負荷走行時では、エンジン１は高出力運転され、発電機モータ４と走行用モータ２が駆動トルクを出力する。バッテリ３は発電機モータ４と走行用モータ２に放電する。但し、発電機モータ４はバッテリ蓄電量低下時はバッテリ３を充電する。
【００５６】
［急加速時］
表１に示すように、急加速時では、エンジン１は高出力運転され、発電機モータ４と走行用モータ２が走行のために駆動トルクを出力する。バッテリ３は発電機モータ４と走行用モータ２に放電する。
【００５７】
［減速時（回生制動時）］
表１に示すように、減速時では、エンジン１及び発電機モータ４は停止され、走行用モータ２は発電機として電力を回生してバッテリ３を充電する。
【００５８】
−エンジン締結時の動作−
本実施形態のハイブリッド自動車では、走行用モータ２の駆動トルクのみでの走行中に、途中からエンジン１のトルクを駆動輪９，１０に伝達する場合がある。具体的には、上述の急発進時や、定常低負荷走行から定常中負荷走行、定常高負荷走行又は急加速へ移行する場合が該当する。そして、この場合において、統括制御ＥＣＵ１００は、所定のエンジン締結制御を行う。また、統括制御ＥＣＵ１００は、このエンジン締結制御の一部として、自動変速機７におけるエンジン側の入力側回転数と出力軸側の出力側回転数が一致するように発電機モータ４でエンジン１の回転数を調節する回転同期動作を行う。
【００５９】
先ず、このエンジン締結制御の概要について、図３のタイムチャートを参照しながら説明する。この図３は、停止状態から発進し、緩やかに加速して定常低負荷走行から定常中負荷走行へ移行するまでを示している。時刻ｔ１において緩発進し、上述の定常低負荷走行状態となる。そして、走行用モータ２のみが駆動力を発生し、車速が緩やかに上昇する。
【００６０】
その後、時刻ｔ２において車速が時速２０キロを超えると、定常低負荷走行から定常中負荷走行へと移行するために、発電機モータ４によってエンジン１をクランキングする。エンジン１がかかると、時刻ｔ３から発電機モータ４に対するフィードバック制御を開始する。その後、時刻ｔ４までは、スロットル開度を所定開度に保持してエンジン１に所定のトルクを発生させる一方、発電機モータ４が発電機となってエンジン１に負荷をかけ、この負荷を制御してエンジン回転数の制御を行う。
【００６１】
時刻ｔ４においてエンジン回転数と目標エンジン回転数とが一致すると、自動変速機７をＮレンジから１速レンジに切り換える。この状態で、エンジン１の駆動力が駆動輪９，１０に伝達される。このため、時刻ｔ４では、自動変速機７を切り換えると共に走行用モータ２の駆動力を減じ、駆動輪９，１０に伝わる駆動力を一定に保つ。そして、その後はエンジン１の駆動力のみで走行を継続する。
【００６２】
次に、このエンジン締結制御の詳細について、図４及び図５のフロー図を参照しながら説明する。
【００６３】
ステップST１では、車速、アクセル踏込量、走行用モータ２の回転数及びエンジン１の回転数を読み込む。そして、走行用モータ２の回転数にギヤトレイン１１のギヤ比を乗じて出力軸１２の回転数を算出し、ステップST２に移る。
【００６４】
ステップST２では、車速、アクセル踏込量及びアクセル踏込量の変化率に基づいて、エンジン１の始動を要するか否かを判断する。つまり、車速が時速２０キロを超えて上述の定常中負荷走行へ移行した場合や、アクセルが急激に踏み込まれて急加速や急発進が要求されている場合には、エンジン１の始動が必要と判断してステップST３に移る。一方、エンジン１の始動が不要であれば通常の制御に戻る。
【００６５】
ステップST３では、シフトスケジュールに基づいて自動変速機７の変速レンジを選択し、出力軸回転数に該変速レンジの変速比を乗じて目標エンジン回転数を算出する。エンジン１の回転数がこの目標エンジン回転数となると、自動変速機７の入力側回転数と出力側回転数とが一致することとなる。尚、このステップST３以降は、自動変速機７の変速が完了するまで一度選択した変速レンジの変更を禁止する。
【００６６】
続くステップST４では、急発進の要求の有無を判断する。つまり、車両の停止状態でアクセルが急激に踏み込まれた場合には急発進が要求されていると判断してステップST１５へ移る。一方、急発進が要求されていないと判断するとステップST５へ移る。尚、出力軸回転数の変化率に基づいて急発進の要求の有無を判断してもよい。つまり、出力軸回転数の増加率が大きければ急発進の要求が有ると判断し、害増加率が小さければ急発進の要求が無いと判断してもよい。
【００６７】
急発進の要求があると、先ず、ステップST１５においてトルクコンバータ５のロックアップを解除する制御を行う。この様にロックアップを解除するのは、トルクコンバータ５のトルク増幅作用を利用してより大きな駆動力を駆動輪９，１０に伝達するためである。
【００６８】
続くステップST１６では、発電機モータ４にバッテリ３から電力を供給し、エンジン１を始動するために発電機モータ４でエンジン１をクランキングする。そして、エンジン回転数が１０００ｒｐｍに達するとステップST１７に移る。
【００６９】
ステップST１７では、エンジン１に燃料噴射及び点火を行ってエンジン１の始動を試みる。そして、エンジン１が始動したか否かを確認し、始動していればステップST１８に移る。一方、エンジン１が始動していなければ、エンジン始動制御へ移行してエンジン１の始動を更に試みる。このエンジン始動制御については、後述する。尚、エンジン１が始動したか否かは、発電機モータ４へ供給される電流に基づいて判断する。つまり、発電機モータ４への電流が減少していればエンジン１が始動したと判断し、減少していなければエンジン１が始動していないと判断する。
【００７０】
ステップST１８では、エンジン１のトルクを最大とするためにスロットルを全開すると共に、発電機モータ４が発生させるトルクを最大として回転同期動作を行う。つまり、急発進状態では、走行用モータ２のトルクが最大にされて既に車両が動き出している一方、スロットルを開いてもエンジン回転数がすぐには上昇しないため、発電機モータ４のトルクを最大としてエンジン１を駆動して自動変速機７の入力側及び出力側回転数の一致を図る。
【００７１】
ここで、運転者から急発進の要求が出てから僅かな時間しか経過していなければ、車速はまだそれ程上昇しておらず、単純に走行用モータ２、エンジン１及び発電機モータ４を最大出力とすれば、自動変速機７の入力側と出力側でほとんど回転数差が無いとみなすことができる。また、多少の回転数差はトルクコンバータ５で吸収できる。従って、ステップST１８では、スロットル全開、発電機モータ４のトルク最大とした後は、時間をあけずに素早く自動変速機７をＮレンジから１速レンジへと変速する。そして、変速完了後は、エンジン１及び走行用モータ２で駆動輪９，１０を駆動する一方、発電機モータ４を停止させる。尚、発電機モータ４を停止させずに発電機モータ４のトルクをも駆動輪９，１０に伝達してもよく、この場合はより大きな駆動力を駆動輪９，１０に伝達できる。
【００７２】
上記ステップST４で急発進の要求がない場合、ステップST５において急加速の要求の有無を判断する。つまり、車両の走行中にアクセルが急激に踏み込まれた場合には急加速が要求されていると判断してステップST６へ移る。一方、急加速が要求されていないと判断するとステップST２０へ移る。尚、出力軸回転数の変化率に基づいて急加速の要求の有無を判断してもよい。つまり、出力軸回転数の増加率が大きければ急加速の要求が有ると判断し、該増加率が小さければ急加速の要求が無いと判断してもよい。
【００７３】
急加速の要求があると、先ず、ステップST６においてトルクコンバータ５のロックアップを解除する制御を行う。ロックアップを解除するのは、上記ステップST１５の場合と同様にトルクコンバータ５によるトルク増幅作用を得るためである。
【００７４】
続くステップST７では、上記ステップST１６に対応して発電機モータ４でエンジン１をクランキングし、エンジン回転数が１０００ｒｐｍとなるとステップST８に移る。
【００７５】
ステップST８では、上記ステップST１７に対応してエンジン１を始動させる動作を行い、始動していればステップST９に移り、始動していなければエンジン始動制御に移行する。
【００７６】
ステップST９では、目標トルクに加算トルクα２を加えて出力トルクを算出する。この目標トルクは、ステップST１で読み込んだ車速及びステップST３で選択した自動変速機７の変速レンジの変速比においてエンジン１のみで走行するためにエンジン１が発生させなければならないトルクである。一方、加算トルクα２は、走行状態に応じて予め設定されたものである。そして、エンジン１に対して出力トルクを発生させるように制御を行う。具体的には、スロットルを所定の開度とし、そのスロットル開度を一定に保持する。
【００７７】
続くステップST１０では、走行用モータ２に対して発生するトルクを一定に保つように制御を行い、この状態を自動変速機７の変速が完了するまで保持する。つまり、変速の完了までは、アクセルの踏込量、即ち運転者の意志とは無関係に走行用モータ２のトルクを一定に保持する。この様にするのは、出力軸回転数又は該回転数の変化率が一定に保持し、この出力軸回転数に対応したエンジン回転数の調整を確実に行うためである。
【００７８】
続くステップST１１では、回転同期動作を行う。具体的に、発電機モータ４が発電機として動作してエンジン１に負荷を与え、エンジン１の回転数がステップST３で算出した目標エンジン回転数となるように該負荷の量をエンジン回転数に対してフィードバック制御する。この制御を所定時間に亘って行い、ステップST１２に移る。
【００７９】
ステップST１２では、自動変速機７をＮレンジから変速レンジへ切り換える動作を開始する。その際、ある程度の時間に亘って回転同期動作を行えば実際のエンジン回転数と目標エンジン回転数との回転数差は充分に小さく、また、ステップST６でトルクコンバータ５のロックアップを解除しており、ある程度の回転数差があってもトルクコンバータ５で吸収できるため、自動変速機７の変速動作を行う。
【００８０】
続くステップST１３では変速レンジへの切り換え完了を確認し、その後ステップST１４に移る。従って、ステップST１４に移る時点では、エンジン１の駆動力が駆動輪９，１０に伝達されている。
【００８１】
ステップST１４では、発電機モータ４によってエンジン１に与えていた負荷をゼロとし、エンジン１に対してはアクセルの踏込量に応じたスロットル開度の制御を行う。そして、エンジン１及び走行用モータ２の駆動力を駆動輪９，１０に伝達して急加速を行う。
【００８２】
上記ステップST５で急加速の要求がない場合、図５に示すステップST２０に移る。このステップST２０では、上記ステップST１６に対応して発電機モータ４でエンジン１をクランキングし、エンジン回転数が１０００ｒｐｍとなるとステップST２１に移る。
【００８３】
ステップST２１では、上記ステップST１７に対応してエンジン１を始動させる動作を行い、始動していればステップST２２に移り、始動していなければエンジン始動制御に移行する。
【００８４】
ステップST２２では、バッテリ３の蓄電量の多少を判断し、蓄電量が所定値以上であればステップST２３に移り、所定値未満であればステップST２４に移る。
【００８５】
ステップST２３では、上記ステップST９に対応して目標トルクに加算トルクαを加えて出力トルクを算出する。この加算トルクαは、ステップST９の加算トルクα２よりも小さい値とされている。そして、エンジン１が算出した出力トルクを発生するように所定のスロットル開度を維持し、ステップST２５に移る。
【００８６】
一方、ステップST２４では、上記ステップST９に対応して目標トルクに加算トルクα１を加えて出力トルクを算出する。この加算トルクα１は、ステップST９の加算トルクα２よりも小さく、且つステップST２３の加算トルクαより大きな値とされている。そして、エンジン１が算出した出力トルクを発生するように所定のスロットル開度を維持し、ステップST２５に移る。
【００８７】
つまり、バッテリ３の蓄電量によって加算トルクαと加算トルクα１とを使い分ける一方（ステップST２３，ST２４参照）、急加速の要求の有無によって加算トルクα２と加算トルクα，α１とを使い分けている（ステップST９，ST２３，ST２４参照）。
【００８８】
ステップST２５では、トルクコンバータ５がロックアップ状態か否かを判断する。そして、ロックアップ状態であればステップST２６に移る一方、ロックアップが解除されていればステップST２９に移る。
【００８９】
トルクコンバータ５がロックアップ状態であれば、ステップST２６〜ST２８において、エンジン１の実際の回転数とステップST３で算出した目標エンジン回転数とがほぼ完全に一致したとみなせるまで回転同期動作を行う。これは、トルクコンバータ５のロックアップ状態ではエンジン１と自動変速機７の入力側とが直結状態となるため、エンジン１の実際の回転数を上記目標エンジン回転数にほぼ一致させなければ、自動変速機７をＮレンジから変速レンジに切り換えた際にショックが出たり、自動変速機７の破損を招くおそれがあるからである。
【００９０】
ステップST２６では、発電機モータ４が発電機として動作してエンジン１に負荷を与え、エンジン１の回転数がステップST３で算出した目標エンジン回転数となるように該負荷の量をエンジン回転数に対してフィードバック制御する。その一方、ステップST２７では、走行用モータ２の駆動力を、車体の加速度が一定となるように制御する。具体的には、出力軸回転数の変化率が一定となるように制御する。そして、ステップST２８では、エンジン１の実際の回転数と上記目標エンジン回転数とがほぼ一致したとみなせるまでステップST２６，ST２７の状態を保持し、両回転数が一致したとみなせればステップST３０に移る。
【００９１】
トルクコンバータ５がロックアップ状態でなければ、ステップST２９において上記ステップST１１に対応した回転同期動作を行う。具体的には、発電機モータ４がエンジン１に与える負荷の量を、エンジン１の回転数がステップST３の目標回エンジン転数となるようにフィードバック制御する。
【００９２】
つまり、ステップST２５〜ST２９では、トルクコンバータ５がロックアップ状態か否かによって、エンジン１の実際の回転数と目標エンジン回転数との一致をどの程度図るかを変更している。
【００９３】
ステップST３０では、ステップST１２に対応して、自動変速機７をＮレンジからステップST３で選択した変速レンジへと切り換える変速動作を開始する。そして、続くステップST３１で変速レンジへの切り換え完了を確認すると、ステップST３２に移る。また、上記変速動作の間には、駆動輪９，１０にエンジン１から伝達される駆動力が増大してゆくが、これに合わせて走行用モータ２の駆動力を削減し、駆動輪９，１０への駆動力を一定に維持する。
【００９４】
ステップST３２では、発電機モータ４によってエンジン１に与えていた負荷と走行用モータ２の駆動力をゼロとし、エンジン１に対してはアクセルの踏込量に応じたスロットル開度の制御を行う。尚、発電機モータ４によるエンジン１への負荷をゼロとせず、エンジン１の出力を多めに制御して発電機モータ４による発電を継続するようにしてもよい。
【００９５】
−エンジン始動のための動作−
上述のエンジン締結制御の際に上記ステップST８，ST１７，ST２１でエンジン１を始動できなかった場合には、図６のフロー図に示すエンジン始動制御を行う。
【００９６】
ステップST４０では、バッテリ３から発電機モータ４へ供給する電力を増やし、エンジン回転数を上昇させる。そして、エンジン回転数が１５００ｒｐｍに達するとステップST４１に移る。
【００９７】
ステップST４１では、エンジン１に燃料噴射及び点火を行ってエンジン１の始動を試みる。そして、エンジン１が始動したが否かを確認し、始動していればステップST４７に移り、元の制御フローに帰還してステップST８，ST１７，ST２１から次のステップに移行する。一方、エンジン１が始動していなければ、ステップST４２に移る。
【００９８】
ステップST４２では、バッテリ３から走行用モータ２に供給する電流を削減する。これは、バッテリ３が放電できる電流には上限があるので、走行用モータ２への電流を削減してエンジン１をクランキングする発電機モータ４への電流を確保するためである。
【００９９】
続くステップST４３では、ステップST４１と同様にエンジン１の始動を試みる。そして、エンジン１が始動すればステップST４７に移って元の制御フローに帰還する一方、エンジン１が始動していなければステップST４４に移る。
【０１００】
ステップST４４では、発電機モータ４の駆動力のみでエンジン１の回転数とステップST３の目標エンジン回転数との一致を図り、その上で自動変速機７をＮレンジから２速レンジへと切り換える。そして、発電機モータ４の駆動力だけでなく、走行用モータ２の駆動力及び車体の慣性力によってもエンジン１を回転させ、続くステップST４５でエンジン１の始動を試みる。つまり、ステップST４４，ST４５では、いわゆる「押しがけ」を試みる。
【０１０１】
その際、自動変速機７をＮレンジから２速レンジへと切り換えるのに伴って走行用モータ２の駆動力を増大させ、走行状態を一定に維持する制御を行う。ここで、走行用モータ２の駆動力が一定のままであれば、エンジン１と駆動輪９，１０とを直結すると車両が減速してしまう。これに対し、走行用モータ２の駆動力を増やすことによって車両の状態を一定に維持し、運転者に違和感を与えないようにしている。
【０１０２】
ステップST４５において、エンジン１が始動すればステップST４７に移って元の制御フローに帰還する一方、エンジン１が始動していなければステップST４６に移る。
【０１０３】
ステップST４６では、エンジン１の始動が出来なかったことを警告ランプ等で運転者に知らせる一方、バッテリ３の充電量を確保するために走行用モータ２による回生を重視する制御を行う。
【０１０４】
−実施形態の効果−
本実施形態では、制御性と応答性に優れた発電機モータ４を用いてエンジン１の回転数を制御しているため、エンジン回転数の迅速な制御か可能となる。また、発電機モータ４を用いることによってエンジン回転数の検出が容易となる。従って、スロットル開度の調節等によってエンジン１自体を制御する場合に比して、発電機モータ４によってエンジン１の回転数を確実に制御できる。このため、自動変速機７の入力側回転数と出力側回転数との一致が確実に図られ、Ｎレンジから変速レンジに切り換えてエンジン１の駆動力を駆動輪９，１０に伝達する際において、入力側と出力側との回転数差に起因する自動変速機７の損傷を確実に防止できる。また、上記回転数差に起因して車両が減速されたりするのを防止して、レンジの切り換えの際も走行状態を安定に維持することができる。この結果、信頼性の向上及び走行性能の向上を図ることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、自動変速機７を構成する多板クラッチ等がエンジン１と出力軸１２との間を断続するクラッチ手段を兼ねている。ここで、上記多板クラッチ等は、大きな動力の断続を目的とする専用クラッチに比してクラッチ容量が低い。従って、入力側と出力側との間の回転数差が大きい状態でＮレンジから変速レンジに切り換えると容易に損傷してしまう。これに対して、本実施形態によれば自動変速機７の入力側回転数と出力側回転数との一致を確実に図ることができる。このため、自動変速機７の多板クラッチ等がクラッチ手段を兼ねる構成としても自動変速機７の損傷を回避でき、信頼性を維持しつつ構成の簡素化を図ることができる。
【０１０６】
また、エンジン１の始動後にエンジン１の制御と発電機モータ４の制御との両方によってエンジン回転数を調節している。更に、エンジン１の出力トルクを一定に保持しているため、自動変速機７の入力側回転数の変動を抑制することができる。従って、自動変速機７の両側での回転数の一致を確実に且つ迅速に図ることができる。この結果、自動変速機７の保護を図りつつ、自動変速機７を迅速にＮレンジから変速レンジに切り換え、エンジン１の出力を駆動輪９，１０に伝達して走行性能の向上を図ることができる。
【０１０７】
また、加速中か否かによって回転同期動作を発電機モータ４の負荷で行うか駆動力で行うかを使い分けている（ステップST１８，ST２６，ST２９参照）。具体的に、急発進の場合には、発電機モータ４の駆動力によってもエンジン１を回転させている。このため、より短時間のうちに自動変速機７の変速を完了してエンジン１の駆動力を駆動輪９，１０に伝達することができる。一方、急発進でも急加速でもない場合には、発電機モータ４によってエンジン１に負荷を与えてエンジン１の回転数を目標エンジン回転数とするようにしている。このため、エンジン１の回転数の制御を安定して行うことができ、自動変速機７の損傷を招いたり、車両にショックを与えたりすることなく、Ｎレンジから変速レンジへの切り換えを行うことができる。
【０１０８】
尚、本実施形態では、急加速中であっても発電機モータ４の負荷で回転同期動作を行っている（ステップST１１参照）。これは、急加速時には、車速がある程度出ていて出力軸１２の回転数が高く、加速中であってもエンジン１の回転数を確実に目標エンジン回転数として自動変速機７の保護を優先する必要があるからである。
【０１０９】
また、バッテリ３の蓄電量によって加算トルクαと加算トルクα１とを使い分けている（ステップST２３，ST２４参照）。具体的には、バッテリ３の蓄電量が少ない場合には、エンジン１の出力トルクを大きめにしている。このため、発電機モータ４が吸収するエンジン１の余剰のトルクを増大させ、発電機モータ４による発電量を増やすことができる。
【０１１０】
また、急加速の要求の有無によって加算トルクα２と加算トルクα，α１とを使い分けている（ステップST９，ST２３，ST２４参照）。具体的には、急加速が要求されている場合には、エンジン１の出力トルクを大きめにしている。つまり、エンジン１に予め比較的大きなトルクを発生させておき、このエンジン１のトルクを発電機モータ４で吸収している。このため、自動変速機７を所定の変速レンジに切り換えた後は、発電機モータ４の負荷を減少させることによって、エンジン１から駆動輪９，１０に伝達されるトルクを短時間で素早く増大させることが出来る。この結果、急加速時の走行性能を向上させることが出来る。
【０１１１】
また、トルクコンバータ５がロックアップ状態の時は、自動変速機７の入力側回転数と出力側回転数がほぼ一致するまで回転同期動作を行い、その後、自動変速機７をＮレンジから変速レンジに切り換えている。このため、自動変速機７の多板クラッチ等が損傷するのを確実に防止でき、信頼性を向上させることができる。また、自動変速機７を変速レンジにする際のショックを抑制でき、走行を安定に維持することができる。
【０１１２】
【発明のその他の実施の形態】
−第１の変形例−
上記実施形態では、エンジン１と出力軸１２との間を断続するクラッチ手段を自動変速機７に設けられた多板クラッチ等の自動変速機用クラッチ手段により構成するようにしたが、エンジン１と出力軸１２との間に独立したクラッチを設けるようにしてもよい。
【０１１３】
−第２の変形例−
上記実施形態では、エンジン締結制御において目標エンジン回転数を算出する際に、出力軸回転数に自動変速機７の変速比を乗じている（ステップST３参照）。しかしながら、トルクコンバータ５のロックアップが解除されている状態では、トルクコンバータ５の滑りがあるため、エンジン回転数と目標エンジン回転数が一致しても自動変速機７の入力側回転数と出力側回転数とは必ずしも一致しない。従って、トルクコンバータ５が非ロックアップ状態の時には、出力軸回転数に上記変速比を乗じた値にトルクコンバータ５の滑りを考慮した補正を加え、この補正後の値を目標エンジン回転数としてもよい。
【０１１４】
−第３の変形例−
上記実施形態では、エンジン締結制御における回転同期動作では、エンジン１に対して発電機モータ４によって負荷をかけ、この負荷を制御してエンジン回転数を制御するようにしている（ステップST１１，ST２６，ST２９参照）。これに対して、エンジン１の始動後においても発電機モータ４によってエンジン１を回転駆動し、発電機モータ４の駆動力を制御してエンジン回転数を制御するようにしてもよい。
【０１１５】
この場合のエンジン締結制御の概要について、図７のタイムチャートを参照しながら説明する。この図７は、図３のタイムチャートと同様に、緩発進後に緩やかに加速し、定常低負荷走行から定常中負荷走行へ移行するまでを示している。
【０１１６】
時刻ｔ１において発進すると、緩やかに加速して時刻ｔ２で車速が時速２０キロを超える。時刻ｔ２では、定常低負荷走行から定常中負荷走行へと移行するために、発電機モータ４によってエンジン１をクランキングする。エンジン１がかかると、時刻ｔ３から発電機モータ４に対するフィードバック制御を開始する。その後、時刻ｔ４までは、発電機モータ４が継続してエンジン１を回転駆動し、発電機モータ４の駆動力を制御してエンジン回転数の制御を行う。
【０１１７】
時刻ｔ４においてエンジン回転数と目標エンジン回転数とが一致すると、自動変速機７をＮレンジから１速レンジに切り換える。この状態で、エンジン１の駆動力が駆動輪９，１０に伝達される。このため、時刻ｔ４では、自動変速機７を切り換えると共に走行用モータ２の駆動力を減じ、駆動輪９，１０に伝わる駆動力を一定に保つ。そして、その後はエンジン１の駆動力のみで走行を継続する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハイブリッド自動車の構成を示すブロック図である。
【図２】 自動変速機のシフトスケジュール及びトルクコンバータのロックアップ領域を示す車速とアクセル踏込量の関係図である。
【図３】 エンジン締結制御における動作を示すタイムチャートである。
【図４】 エンジン締結制御における動作を示すフロー図である。
【図５】 エンジン締結制御における動作を示すフロー図である。
【図６】 エンジン始動制御における動作を示すフロー図である。
【図７】 その他の実施形態における図３相当図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 走行用モータ
３ バッテリ（蓄電手段）
４ 発電機モータ
５ トルクコンバータ
７ 自動変速機
１２ 出力軸

Claims (6)

1. エンジンと、
   上記エンジンにクラッチ手段を介して連結される出力軸と、
   上記エンジンに連結された発電機モータと、
   上記発電機モータにより発生する電力を蓄える蓄電手段と、
   上記蓄電手段の電力により駆動される走行用モータと、
   上記走行用モータ及び出力軸に連結された駆動輪と、
   上記クラッチ手段におけるエンジン側の入力側回転数及び出力軸側の出力側回転数を検出する検出手段と、
   上記検出手段が検出したクラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数とが一致するように上記発電機モータによってエンジンの回転数を調節する回転同期動作を行った上で上記クラッチ手段を締結する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、回転同期動作中はエンジンの出力を一定に保持する一方、発電機モータの制御量を調節して回転同期動作を行うように構成され、
   更に、上記制御手段は、加速走行中は発電機モータによってエンジンの出力に動力を付与する一方、定常走行中は発電機モータによってエンジンの出力に負荷を付与することでクラッチ手段の入力側回転数を制御するように構成されているハイブリッド車両。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   制御手段は、回転同期動作中には走行用モータの制御状態を一定に保持するように構成されているハイブリッド車両。
3. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   制御手段は、クラッチ手段の入力側回転数と出力側回転数との差が所定の回転許容範囲内になると両回転数の一致として該クラッチ手段を締結し、且つ、上記回転許容範囲を車両の走行状態に応じて変更するように構成されているハイブリッド車両。
4. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   制御手段は、エンジンと出力軸との間に介設された自動変速機の変速比を走行状態に対応して選択し、且つ、少なくともクラッチ手段の締結を開始してから完了するまでは選択した変速比の変更を禁止するように構成されているハイブリッド車両。
5. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   エンジンと出力軸との間に自動変速機が介設され、
   制御手段は、クラッチ手段の出力側回転数に基づいてエンジンが最も効率の良い運転状態となる自動変速機の変速比を選択し、エンジンの回転数を該変速比に対応した回転数に調節して回転同期動作を行うように構成されているハイブリッド車両。
6. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   制御手段は、クラッチ手段の締結を完了した後はエンジンの制御状態をアクセルの操作量に対応した制御状態とするように構成されているハイブリッド車両。

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