JP2010149714A

JP2010149714A - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP2010149714A
Application number: JP2008330294A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Fujita; 勇樹藤田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP5239841B2

Abstract

【課題】モータ動力源にエンジンを加えるエンジン締結要求時、運転者の意図する減速感を得る挙動を車両に生じさせることで、運転者に与える違和感の低減を図ることができるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】駆動系に、エンジンEngと、モータ/ジェネレータMGと、エンジンEngとモータ/ジェネレータMGの間に介装された第１クラッチCL1と、左右後輪RL,RRと、を有し、モータ/ジェネレータMGを動力源とする走行状態から動力源にエンジンEngを加えた走行状態へ移行するエンジン締結要求時、開放状態の第１クラッチCL1の締結制御を行う。このＦＲハイブリッド車両において、クラッチ締結制御手段（図５）は、エンジン締結要求時であって、クラッチ締結後に、エンジンEngのフリクションを使って減速する場合、エンジン側のクラッチ回転速度が、モータ側のクラッチ回転速度より低い回転速度状態で、第１クラッチCL1を締結させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータ動力源にエンジンを加えるエンジン締結要求時、エンジンとモータの間に介装されたクラッチを締結するハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、クラッチが接続された状態で、エンジンの出力トルクが車輪に伝達され、クラッチが切断された状態で、電動機の出力トルクが車輪に伝達されるハイブリッド車両であって、エンジン側のクラッチの回転数と、電動機側のクラッチの回転数の差の絶対値が、所定値より小さくなったら、クラッチを切断状態から接続状態に切り替えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開2007-320388号公報

しかしながら、従来のハイブリッド車両の制御装置にあっては、エンジン側のクラッチ回転数と、電動機側のクラッチ回転数に差があると、場合によっては、運転者の予期しない挙動が車両に生じ、運転者に違和感を与えるおそれがある、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、モータ動力源にエンジンを加えるエンジン締結要求時、運転者の意図する減速感を得る挙動を車両に生じさせることで、運転者に与える違和感の低減を図ることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、駆動系に、エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータの間に介装されたクラッチと、駆動輪と、を有し、前記モータを動力源とする走行状態から動力源に前記エンジンを加えた走行状態へ移行するエンジン締結要求時、開放状態の前記クラッチの締結制御を行うクラッチ締結制御手段を備えている。
このハイブリッド車両の制御装置において、前記クラッチ締結制御手段は、エンジン締結要求時であって、クラッチ締結後に、前記エンジンのフリクションを使って減速する場合、エンジン側のクラッチ回転数が、モータ側のクラッチ回転数より低い回転数状態で、前記クラッチを締結させる。

よって、本発明のハイブリッド車両の制御装置にあっては、エンジン締結要求時であって、クラッチ締結後に、エンジンのフリクションを使って減速する場合、クラッチ締結制御手段において、エンジン側のクラッチ回転数が、モータ側のクラッチ回転数より低い回転数状態で、クラッチを締結する制御が行われる。
例えば、クラッチ締結後に、エンジンのフリクションを使って減速する場合、エンジン側のクラッチ回転数が、モータ側のクラッチ回転数より高い回転数状態で、クラッチを締結させると、エンジンによりモータが駆動方向へ回転させられることとなり、運転者が意図しない加速挙動が車両に出てしまう。これに対し、エンジン側のクラッチ回転数が、モータ側のクラッチ回転数より低い回転数状態で、クラッチを締結させると、エンジンによりモータの回転数が低下することとなり、運転者が意図する減速挙動が車両に出る。
この結果、モータ動力源にエンジンを加えるエンジン締結要求時、運転者の意図する減速感を得る挙動を車両に生じさせることで、運転者に与える違和感の低減を図ることができる。

以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の制御装置が適用された後輪駆動によるＦＲハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）を示す全体システム図である。

実施例１におけるＦＲハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、エンジンEngと、フライホイールFWと、第１クラッチCL1（クラッチ）と、モータ/ジェネレータMG（モータ）と、第２クラッチCL2と、自動変速機ATと、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RL（駆動輪）と、右後輪RR（駆動輪）と、を有する。なお、FLは左前輪、FRは右前輪である。

前記エンジンEngは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、エンジンコントローラ１からのエンジン制御指令に基づいて、エンジン始動制御やエンジン停止制御やスロットルバルブのバルブ開度制御が行われる。なお、エンジン出力軸には、フライホイールFWが設けられている。

前記第１クラッチCL1は、前記エンジンEngとモータ/ジェネレータMGの間に介装されたクラッチであり、第１クラッチコントローラ５からの第１クラッチ締結制御指令に基づいて、第１クラッチ油圧ユニット６により作り出された第１クラッチ締結制御油圧により、半クラッチ状態を含み締結・開放が制御される。この第１クラッチCL1としては、例えば、ピストン１４ａを有する油圧アクチュエータ１４により締結・開放が制御される乾式単板クラッチが用いられる。

前記モータ/ジェネレータMGは、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータ/ジェネレータであり、モータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流を印加することにより制御される。このモータ/ジェネレータMGは、バッテリ４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この動作状態を「力行」と呼ぶ）、ロータがエンジンEngや駆動輪から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ４を充電することもできる（以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ）。なお、このモータ/ジェネレータMGのロータは、ダンパーを介して自動変速機ATの変速機入力軸に連結されている。

前記第２クラッチCL2は、前記モータ/ジェネレータMGと左右後輪RL,RRの間に介装されたクラッチであり、ＡＴコントローラ７からの第２クラッチ締結制御指令に基づいて、第２クラッチ油圧ユニット８により作り出された制御油圧により、スリップ締結とスリップ開放を含み締結・開放が制御される。この第２クラッチCL2としては、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキが用いられる。なお、第１クラッチ油圧ユニット６と第２クラッチ油圧ユニット８は、自動変速機ATに付設されるAT油圧コントロールバルブユニットCVUに内蔵している。

前記自動変速機ATは、例えば、前進７速/後退１速等の有段階の変速段を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り換える有段変速機であり、前記第２クラッチCL2は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ATの各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、トルク伝達経路に配置される最適なクラッチやブレーキを選択している。そして、前記自動変速機ATの出力軸は、プロペラシャフトPS、ディファレンシャルDF、左ドライブシャフトDSL、右ドライブシャフトDSRを介して左右後輪RL,RRに連結されている。

実施例１のハイブリッド駆動系は、電気自動車走行モード（以下、「EVモード」という。）と、ハイブリッド車走行モード（以下、「HEVモード」という。）と、CL2スリップ締結走行モード（以下、「WSCモード」という。）等の走行モードを有する。

前記「EVモード」は、第１クラッチCL1を開放状態とし、モータ/ジェネレータMGの動力のみで走行するモードである。前記「HEVモード」は、第１クラッチCL1を締結状態とし、エンジン走行モード・モータアシスト走行モード・走行発電モードの何れかにより走行するモードである。前記「WSCモード」は、例えば、「EVモード」からの発進時、または、「HEVモード」からの発進時、または、「HEVモード」での登坂路走行時等の車両停止を含む低車速域にて、第２クラッチCL2をスリップ締結状態とし、第２クラッチCL2を経過するクラッチ伝達トルクが、車両状態やドライバー操作に応じて決まる要求駆動トルクとなるようにクラッチトルク容量をコントロールしながら発進・走行するモードである。なお、「WSC」とは「Wet Start Clutch」の略である。

次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。
実施例１におけるＦＲハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、第１クラッチコントローラ５と、第１クラッチ油圧ユニット６と、ＡＴコントローラ７と、第２クラッチ油圧ユニット８と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０と、を有して構成されている。なお、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、第１クラッチコントローラ５と、ＡＴコントローラ７と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０とは、情報交換が互いに可能なＣＡＮ通信線１１を介して接続されている。

前記エンジンコントローラ１は、エンジン回転数センサ１２からのエンジン回転数情報と、統合コントローラ１０からの目標エンジントルク指令と、他の必要情報を入力する。そして、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、エンジンEngのスロットルバルブアクチュエータ等へ出力する。

前記モータコントローラ２は、モータ/ジェネレータMGのロータ回転位置を検出するレゾルバ１３からの情報と、統合コントローラ１０からの目標MGトルク指令および目標MG回転数指令と、他の必要情報を入力する。そして、モータ/ジェネレータMGのモータ動作点（Nm,Tm）を制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２では、バッテリ４の充電容量をあらわすバッテリSOCを監視していて、このバッテリSOC情報は、モータ/ジェネレータMGの制御情報に用いられると共に、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給される。

前記第１クラッチコントローラ５は、油圧アクチュエータ１４のピストン１４ａのストローク位置を検出する第１クラッチストロークセンサ１５からのセンサ情報と、統合コントローラ１０からの目標CL1トルク指令と、他の必要情報を入力する。そして、第１クラッチCL1の締結・開放を制御する指令をAT油圧コントロールバルブユニットCVU内の第１クラッチ油圧ユニット６に出力する。

前記ＡＴコントローラ７は、アクセル開度センサ１６と、車速センサ１７と、他のセンサ類１８（変速機入力回転数センサ、インヒビタースイッチ等）からの情報を入力する。そして、Ｄレンジを選択しての走行時、アクセル開度APOと車速VSPにより決まる運転点がシフトマップ上で存在する位置により最適な変速段を検索し、検索された変速段を得る制御指令をAT油圧コントロールバルブユニットCVUに出力する。なお、シフトマップとは、アクセル開度と車速に応じてアップシフト線とダウンシフト線を書き込んだマップをいう。上記自動変速制御に加えて、統合コントローラ１０から目標CL2トルク指令を入力した場合、第２クラッチCL2の締結・開放を制御する指令をAT油圧コントロールバルブユニットCVU内の第２クラッチ油圧ユニット８に出力する第２クラッチ締結制御を行う。

前記ブレーキコントローラ９は、４輪の各車輪速を検出する車輪速センサ１９と、ブレーキストロークセンサ２０からのセンサ情報と、統合コントローラ１０からの回生協調制御指令と、他の必要情報を入力する。そして、例えば、ブレーキ踏み込み制動時、ブレーキストロークBSから求められる要求制動力に対し回生制動力だけでは不足する場合、その不足分を機械制動力（液圧制動力やモータ制動力）で補うように、回生協調ブレーキ制御を行う。

前記統合コントローラ１０は、車両全体の消費エネルギーを管理し、最高効率で車両を走らせるための機能を担うもので、モータ回転数Nmを検出するモータ回転数センサ２１、他のセンサ・スイッチ類２２等のからの必要情報およびＣＡＮ通信線１１を介して情報を入力する。そして、エンジンコントローラ１へ目標エンジントルク指令、モータコントローラ２へ目標MGトルク指令および目標MG回転数指令、第１クラッチコントローラ５へ目標CL1トルク指令、ＡＴコントローラ７へ目標CL2トルク指令、ブレーキコントローラ９へ回生協調制御指令を出力する。

図２は、実施例１の制御装置が適用されたＦＲハイブリッド車両の統合コントローラ１０にて実行される演算処理を示す制御ブロック図である。図３は、実施例１の制御装置が適用されたＦＲハイブリッド車両の統合コントローラ１０でのモード選択処理を行う際に用いられるEV-HEV選択マップを示す図である。図４は、実施例１の制御装置が適用されたＦＲハイブリッド車両の統合コントローラ１０でバッテリ充電制御を行う際に用いられる目標充放電量マップを示す図である。以下、図２〜図４に基づき、実施例１の統合コントローラ１０にて実行される演算処理を説明する。

前記統合コントローラ１０は、図２に示すように、目標駆動力演算部100と、モード選択部200と、目標充放電演算部300と、動作点指令部400とを有する。

前記目標駆動力演算部100では、目標駆動力マップを用いて、アクセル開度APOと車速VSPとから、目標駆動力tFoOを演算する。

前記モード選択部200では、図３に示すEV-HEV選択マップを用いて、アクセル開度APOと車速VSPとから、「EVモード」または「HEVモード」を目標走行モードとして選択する。但し、バッテリSOCが所定値以下であれば、強制的に「HEVモード」を目標走行モードとする。また、「EVモード」または「HEVモード」からの発進時、車速VSPが第１設定車速VSP1になるまで「WSCモード」を目標走行モードとして選択する。

前記目標充放電演算部300では、図４に示す目標充放電量マップを用いて、バッテリSOCから目標充放電電力tPを演算する。

前記動作点指令部400では、アクセル開度APOと、目標駆動力tFoOと、目標走行モードと、車速VSPと、目標充放電電力tP等の入力情報に基づき、動作点到達目標として、目標エンジントルクと目標MGトルクと目標MG回転数と目標CL1トルクと目標CL2トルクを演算する。そして、目標エンジントルク指令と目標MGトルク指令と目標MG回転数指令と目標CL1トルク指令と目標CL2トルク指令を、ＣＡＮ通信線１１を介して各コントローラ１，２，５，７に出力する。

図５は、実施例１の統合コントローラ１０にて実行されるエンジン締結要求時の第１クラッチ締結制御処理の流れを示すフローチャートである（クラッチ締結制御手段）。以下、図５のフローチャートの各ステップについて説明する。

ステップS101では、第１クラッチCL1を締結してモータ動力源にエンジンEngを加えるエンジン締結要求有りか否かを判断し、YES（エンジン締結要求有り）の場合はステップS102へ進み、NO（エンジン締結要求無し）の場合はエンドへ進む。

ステップS102では、ステップS101でのエンジン締結要求有りとの判断に続き、下記の目標値（目標エンジン回転速度）で、エンジン回転数制御を実行し、ステップS103へ進む。
・エンジン締結後に正駆動要求させたい時（図６）
⇒モータ回転速度＋β（但し、β＞０）＝目標エンジン回転速度
・エンジン締結後に負駆動要求させたい時（図７）
⇒モータ回転速度−β（但し、β＞０）＝目標エンジン回転速度
ここで、目標回転速度差閾値βは、エンジン回転数センサ１２とモータ回転数センサ２１のノイズや回転数フィードバック制御の安定性やECU間通信遅れ等を考慮し、エンジン回転速度とモータ回転速度の差が正もしくは負となるなるべく小さな回転速度差を実験的に求める。

ステップS103では、ステップS102でのエンジン回転数制御の実行に続き、エンジン回転数センサ１２からのエンジン回転数検出値が、目標エンジン回転速度に締結許可判定閾値を考慮した締結許可回転速度に到達したか否かを判断し、YES（締結許可回転速度に到達）の場合はステップS104へ進み、NO（締結許可回転速度に未達）の場合はステップS102へ戻る。
ここで、締結許可回転速度は、エンジン締結後に正駆動要求させたい時、目標エンジン回転速度に締結許可判定閾値を加えて求められる。一方、エンジン締結後に負駆動要求させたい時、目標エンジン回転速度から締結許可判定閾値を差し引いて求められる。

ステップS104では、ステップS103での締結許可回転速度に到達との判断、あるいは、ステップS105での設定時間以上継続していないとの判断に続き、エンジン回転数センサ１２からのエンジン回転数検出値が、（目標エンジン回転速度−γ）から（目標エンジン回転速度＋γ）の範囲内の値であるか否かを判断し、YES（目標エンジン回転速度±γ範囲内）の場合はステップS105へ進み、NO（目標エンジン回転速度±γ範囲外）の場合はステップS102へ戻る。
ここで、締結開始回転速度許容値±γは、エンジン回転数センサ１２とモータ回転数センサ２１のノイズや回転数フィードバック制御の安定性を考慮して定める。

ステップS105では、ステップS104での目標エンジン回転速度±γ範囲内との判断に続き、締結開始エンジン回転速度条件が成立した状態が設定時間以上継続したか否かを判断し、YES（締結開始継続条件成立）の場合はステップS106へ進み、NO（締結開始継続条件不成立）の場合はステップS104へ戻る。

ステップS106では、ステップS105での締結開始継続条件成立との判断、あるいは、ステップS108でのクラッチ回転速度差が十分小さくないとの判断に続き、エンジンEngを要求駆動力にて運転し、ステップS107へ進む。

ステップS107では、ステップS106での要求駆動力によるエンジン運転に続き、第１クラッチCL1を、（エンジン要求駆動トルク＋上乗せトルクα）によるトルク容量相当で締結し、ステップS108へ進む。
ここで、上乗せトルクαは、エンジン要求駆動トルクに対して同比率で決定する。比率は、実験的に導出するものである。例えば、クラッチ締結後のエンジン要求駆動トルクが+100[Nm]で、比率を[10%]に設定していれば、第１クラッチCL1を、100+100*10%＝110[Nm]で締結する。

ステップS108では、ステップS107でのエンジン要求駆動トルク＋α相当での締結に続き、第１クラッチCL1のクラッチ回転速度差が十分小さいか否かを判断し、YES（クラッチ回転速度差が十分小さい）の場合はステップS109へ進み、NO（クラッチ回転速度差が十分小さくない）の場合はステップS107へ戻る。

ステップS109では、ステップS108でのクラッチ回転速度差が十分小さいとの判断に続き、第１クラッチCL1を、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαと締結マージントルクを加えて完全締結し、エンドへ進む。
ここで、締結マージントルクは、エンジンEngやモータ/ジェネレータMGにトルク変動があったとしても、第１クラッチCL1が滑ることなく完全締結状態を保つトルクとして設定する。

次に、作用を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の制御装置における作用を、「従来技術の概要・問題点」、「エンジン締結後に正駆動要求したいときの第１クラッチ締結制御作用」、「エンジン締結後に負駆動したいときの第１クラッチ締結制御作用」に分けて説明する。

［従来技術の概要・問題点］
エンジンとモータとその間にクラッチを備えたシステムにおいて、特開2007-320388号公報にて、クラッチを切断状態から接続状態に切り替える要求が発生したとき、クラッチのエンジン側回転要素の回転速度を電動機側回転要素の回転速度に近づけるように、それらの間の回転速度差に応じてエンジンの出力トルクを制御する。エンジンの出力トルクは回転速度差の範囲に応じて段階的に変化させる。両回転要素の回転速度がほぼ同じになったとき、クラッチを切断状態から接続状態に切り替えるように油圧装置からクラッチへの圧油の供給を開始する、という技術が記載されている。

しかし、エンジン締結後にエンジン正駆動させたい時に、エンジン回転速度がモータ回転速度に対して小さい状態でクラッチ締結すると、エンジン軸にかかる負荷トルクの正負が入れ替わり、エンジンマウントからショックが伝わるか、もしくはモータ軸と駆動輪がギアを介して直結していた際には、ドライブシャフト上に要求駆動力と反対方向のトルクが伝わる可能性がある。

一方、特開2000-23311号公報にて、エンジンの回転数がモータの回転数を超えたらクラッチの締結を開始する技術が記載されているが、減速要求時の制御については、論じられておらず、減速要求時にエンジン回転数がモータ回転数を超えたところで締結すると、ユーザの意思に反してドライブシャフトに正の駆動力が出力されるおそれがある。

なお、トルク段差を無くす為に、なるべく回転速度差をなくしてから締結することが好ましいが、エンジンとモータの速度センサは一般的に異なること、またECU間通信遅れを考慮すると、速度差を全く０で制御するのは現実的に困難であることを前提とする。

［エンジン締結後に正駆動要求したいときの第１クラッチ締結制御作用］
図８は、実施例１においてエンジン締結後に正駆動要求したいときのエンジン回転速度・モータ回転速度・クラッチトルク・エンジントルク・エンジン負荷トルクの各特性を示すタイムチャートである。以下、図５及び図８に基づいて、エンジン締結後に正駆動要求したいときの第１クラッチ締結制御作用を説明する。

エンジン締結要求があり、かつ、エンジン締結後に正駆動要求させたい時には、図５のフローチャートにおいて、ステップS101→ステップS102→ステップS103へと進み、ステップS103にてエンジン回転数検出値が締結開始許可速度に到達するまでは、ステップS102において、モータ回転速度＋β（但し、β＞０）を目標エンジン回転速度とするエンジン回転数制御が実行される。

そして、ステップS103にてエンジン回転数検出値が締結開始許可速度に到達したと判断されると、ステップS103からステップS104→ステップS105へと進み、エンジン回転数検出値が、目標エンジン回転速度±γの範囲内に存在している状態が設定時間以上継続しているか否かが判断される。なお、ステップS104にてエンジン回転数検出値が、目標エンジン回転速度±γの範囲外になったと判断されたら、ステップS102へ戻って、再度、エンジン回転数制御が実行される。

そして、締結開始条件であるエンジン回転速度継続条件が成立すると、ステップS105からステップS106→ステップS107→ステップS108へと進み、ステップS108にて第１クラッチCL1のクラッチ回転速度差が十分小さいと判断されるまでは、ステップS106において、エンジンEngが要求駆動力にて運転され、ステップS107において、第１クラッチCL1が（エンジン要求駆動トルク＋上乗せトルクα）相当で締結される。

そして、ステップS108にて第１クラッチCL1のクラッチ回転速度差が十分小さいと判断されると、ステップS108からステップS109へと進み、ステップS109において、第１クラッチCL1が、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαと締結マージントルクを加えて完全締結される。

すなわち、エンジン締結後に正駆動要求したい時には、図８の時刻t1にてエンジン締結要求があると、時刻t1からエンジン回転数検出値が締結開始許可速度に到達し（時刻t2）、さらに、目標エンジン回転速度±γの範囲内の状態が設定時間経過する時刻t3まで、エンジン回転数制御が実行される。つまり、エンジントルクは、エンジン回転速度を徐々に下降させる分だけ低く抑えられる。

そして、締結開始時刻t3に達すると、エンジントルクは、要求駆動トルクまで復帰させ、第１クラッチCL1へのクラッチトルクは、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαを加えてトルクとされる。この制御により、モータ回転速度より高い値のエンジン回転速度は、目標エンジン回転速度域から徐々に降下してモータ回転速度に収束してゆく。このときのエンジン回転速度の降下勾配dw/dtは、上乗せトルクαをエンジンイナーシャＩで除した値に近似する。

そして、時刻t4にてクラッチ回転速度差が十分に小さくなると、第１クラッチCL1へのクラッチトルクは、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαと締結マージントルクを加えたトルクとされ、第１クラッチCL1を完全締結する。

上記のように、実施例１では、エンジン締結後に正駆動要求したいとき、エンジン回転速度がモータ回転速度を上回った状態で第１クラッチCL1を締結するようにしている。
例えば、エンジン締結後にエンジン正駆動させたい時に、エンジン側のクラッチの回転数が、モータ側のクラッチの回転数より低いと、エンジンにより回転駆動させられていたエンジン側クラッチは、モータにより回転駆動されることになり、エンジンの軸にかかる負荷トルクの正負が逆転することになる。このように、エンジンの軸にかかる負荷トルクの正負が逆転すると、エンジンからエンジン側クラッチまでのバックラッシュの分、エンジン側クラッチが空走し、バックラッシュがなくなった時点でショックが発生してしまう。
これに対し、実施例１では、エンジン回転速度がモータ回転速度を上回った状態で第１クラッチCL1を締結するため、クラッチ締結後に、エンジン側クラッチが、モータ/ジェネレータMGにより回転駆動されることがなく、締結前後でエンジン軸にかかる負荷トルクの向きが逆転せず、締結の際にエンジンマウントや、ドライブシャフトに伝わるショックが低減する。

実施例１では、エンジン回転数検出値が締結開始許可速度に到達したと判断されても、目標エンジン回転速度±γの範囲内に存在している状態が設定時間以上継続していることを条件として、第１クラッチCL1の締結を開始するようにしている。
すなわち、エンジンEngもモータ/ジェネレータMGもセンサノイズやフィードバック制御により、回転数が変動するが、この変動分をあっても、エンジン側のクラッチ回転数と、モータ側のクラッチ回転数が逆転しないように、所定の範囲を定めている。
このため、クラッチ締結後に、エンジンEngからの駆動力を使って加速する場合に、例え、センサノイズや制御によりバラツキがあっても、エンジン側のクラッチの回転数が、モータ側のクラッチの回転数より高い状態で、クラッチが締結させるのを防止することができる。

実施例１では、締結開始条件が成立した時点で、エンジンEngを、回転数制御からトルク制御に切替え、第１クラッチCL1を、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαを加えたトルク容量相当を出力させるようにしている。
したがって、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαを加えることで、この上乗せトルクα分がエンジン負荷トルクとなり、モータ回転速度に対して緩やかな降下勾配にてエンジン回転速度が収束するという作用を示し、ショックの発生が抑えられることで、ドライバーに違和感が出ない。

実施例１では、第１クラッチCL1の回転速度差（＝エンジン回転速度とモータ回転速度の差）が十分に小さくなった時点で、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαと締結マージントルクを加えることで、第１クラッチCL1を完全締結させるようにしている。
したがって、第１クラッチCL1の完全締結時、第１クラッチCL1の大きな回転速度差を一気にゼロにするときのようなショックの発生が無く、スムーズに第１クラッチCL1を完全締結に移行させることができる。

［エンジン締結後に負駆動したいときの第１クラッチ締結制御作用］
図９は、実施例１においてエンジン締結後に負駆動したいときのエンジン回転速度・モータ回転速度・クラッチトルク・エンジントルク・エンジン負荷トルクの各特性を示すタイムチャートである。図１０は、比較例においてエンジン締結後の具トルク要求した時に正回転から繋げた場合のエンジン回転速度・モータ回転速度・クラッチトルク・エンジントルク・エンジン負荷トルクの各特性を示すタイムチャートである。以下、図５、図９及び図１０に基づいて、エンジン締結後に負駆動したいときの第１クラッチ締結制御作用を説明する。

エンジン締結要求があり、かつ、エンジン締結後に負駆動させたい時には、図５のフローチャートにおいて、ステップS101→ステップS102→ステップS103へと進み、ステップS103にてエンジン回転数検出値が締結開始許可速度に到達するまでは、ステップS102において、モータ回転速度−β（但し、β＞０）を目標エンジン回転速度とするエンジン回転数制御が実行される。

すなわち、エンジン締結後に負駆動したい時には、図９の時刻t1にてエンジン締結要求があると、時刻t1からエンジン回転数検出値が締結開始許可速度に到達し（時刻t2）、さらに、目標エンジン回転速度±γの範囲内の状態が設定時間経過する時刻t3まで、エンジン回転数制御が実行される。つまり、負のエンジントルクは、エンジン回転速度を徐々に上昇させる分だけ高くされる。

そして、締結開始時刻t3に達すると、負のエンジントルクは、要求駆動トルクまで復帰させ、第１クラッチCL1へのクラッチトルクは、エンジン要求駆動トルク（負のトルク分を正側に移動したトルク分）に上乗せトルクαを加えてトルクとされる。この制御により、モータ回転速度より低い値のエンジン回転速度は、目標エンジン回転速度域から徐々に上昇してモータ回転速度に収束してゆく。このときのエンジン回転速度の降下勾配dw/dtは、上乗せトルクαをエンジンイナーシャＩで除した値に近似する。

上記のように、実施例１では、エンジン締結後にエンジンフリクションを使用して減速要求したいとき、エンジン回転速度がモータ回転速度を下回った状態で第１クラッチCL1を締結するようにしている。
例えば、エンジン締結後に負トルク要求したい時に、エンジン側のクラッチの回転数が、モータ側のクラッチの回転数より高い状態から行うと、エンジンによりモータが駆動方向回へ回転させられることになり、図１０のエンジン負荷トルク特性に示すように、エンジンの軸にかかる負荷トルクの正負が逆転することになる。このように、エンジンの軸にかかる負荷トルクの正負が逆転すると（図１０のＡ部）、エンジンマウントにショックが伝わるし、モータが、ドライブシャフトと繋がっていれば、ドライブシャフトにもそのショックが伝わることになる。さらに、エンジンによりモータが駆動方向回へ回転させられることで、加速感が出てしまい、減速感を損なうばかりでなく、ドライバーに違和感を与えることになる。
これに対し、実施例１では、エンジン回転速度がモータ回転速度を下回った状態で第１クラッチCL1を締結するため、クラッチ締結後に、エンジンEngによりモータ/ジェネレータMGが駆動方向に回転駆動されることがなく、図９のエンジン負荷トルク特性に示すように、締結前後でエンジン軸にかかる負荷トルクの向きが逆転せず、締結の際にエンジンマウントや、ドライブシャフトに伝わるショックが低減するし、エンジンEngによりモータ/ジェネレータMGを制動方向に回転させることで、減速感を得ることができる。

実施例１では、エンジン回転数検出値が締結開始許可速度に到達したと判断されても、目標エンジン回転速度±γの範囲内に存在している状態が設定時間以上継続していることを条件として、第１クラッチCL1の締結を開始するようにしている。
すなわち、エンジンEngもモータ/ジェネレータMGもセンサノイズやフィードバック制御により、回転数が変動するが、この変動分をあっても、エンジン側のクラッチ回転数と、モータ側のクラッチ回転数が逆転しないように、所定の範囲を定めている。
このため、クラッチ締結後に、エンジンEngのフリクションを使って減速する場合に、例え、センサノイズや制御によりバラツキがあっても、エンジン側のクラッチの回転数が、モータ側のクラッチの回転数より高い状態で、クラッチが締結させるのを防止することができる。

実施例１では、締結開始条件が成立した時点で、エンジンEngを、回転数制御からトルク制御に切替え、第１クラッチCL1を、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαを加えたトルク容量相当を出力させるようにしている。
したがって、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαを加えることで、この上乗せトルクα分がエンジン負荷トルクとなり、モータ回転速度に対して緩やかな上昇勾配にてエンジン回転速度が収束するという作用を示し、ショックの発生が抑えられることで、ドライバーに違和感が出ない。なお、他の作用は、エンジン締結後に正駆動要求したいときの第１クラッチ締結制御作用と同様である。

次に、効果を説明する。
実施例１のＦＲハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 駆動系に、エンジンEngと、モータ（モータ/ジェネレータMG）と、前記エンジンEngと前記モータの間に介装されたクラッチ（第１クラッチCL1）と、駆動輪（左右後輪RL,RR）と、を有し、前記モータを動力源とする走行状態から動力源に前記エンジンEngを加えた走行状態へ移行するエンジン締結要求時、開放状態の前記クラッチの締結制御を行うクラッチ締結制御手段を備えたハイブリッド車両（ＦＲハイブリッド車両）の制御装置において、前記クラッチ締結制御手段（図５）は、エンジン締結要求時であって、クラッチ締結後に、前記エンジンEngのフリクションを使って減速する場合、エンジン側のクラッチ回転速度が、モータ側のクラッチ回転速度より低い回転速度状態で、前記クラッチを締結させる。このため、モータ動力源にエンジンを加えるエンジン締結要求時、運転者の意図する減速感を得る挙動を車両に生じさせることで、運転者に与える違和感の低減を図ることができる。

(2) 前記クラッチ締結制御手段（図５）は、エンジン締結要求時であって、クラッチ締結後に、エンジンEngの駆動力で走行する場合、エンジン側のクラッチ回転速度が、モータ側のクラッチ回転速度より高い回転速度状態で、クラッチ（第１クラッチCL1）を締結させる。このため、モータ動力源にエンジンを加えるエンジン締結要求時、運転者の意図する加速感を得る挙動を車両に生じさせることで、運転者に与える違和感の低減を図ることができる。

(3) 前記クラッチ締結制御手段（図５）は、エンジン側のクラッチ回転速度とモータ側のクラッチ回転速度の差が設定された回転速度差範囲内に保った状態を設定時間以上継続したら前記クラッチ（第１クラッチCL1）の締結を開始する。このため、エンジン締結要求に応えてクラッチ（第１クラッチCL1）の締結を開始するとき、センサノイズやフィードバック制御によりバラツキがあっても、設定したエンジン側のクラッチ回転速度とモータ側のクラッチ回転速度の差を確保することができる。

(4) 前記クラッチ締結制御手段（図５）は、前記クラッチ（第１クラッチCL1）の締結開始条件が成立すると、前記エンジンEngを要求駆動トルクにて運転し、このエンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαを加えたトルク容量相当にて前記クラッチの締結を開始する。このため、滑らかな回転速度の変化勾配にてショックの発生なく、エンジン側のクラッチ回転速度をモータ側のクラッチ回転速度に収束させることができる。

(5) 前記クラッチ締結制御手段（図５）は、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαを加えたトルク容量相当にて前記クラッチの締結を開始した後、クラッチ回転速度差が十分に小さくなると、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクαと締結マージントルクを加えたトルク容量相当にて前記クラッチ（第１クラッチCL1）を完全締結する。このため、クラッチ（第１クラッチCL1）の締結ショックを抑えながら、モータ動力源にエンジンEngを加えるエンジン締結要求に応えることができる。

以上、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、第１クラッチCL1の入力側がエンジンEngに直結で、出力側がモータ/ジェネレータMGに直結であり、エンジン側のクラッチ回転速度がエンジン回転速度に一致し、モータ側のクラッチ回転速度がモータ回転速度に一致する例を示した。しかし、第１クラッチCL1の入力側がエンジンEngに間接的に連結されていたり、出力側がモータ/ジェネレータMGに間接的に連結されていたりしても良い。すなわち、エンジン側のクラッチ回転速度は、エンジン側に連結されるクラッチ部材の回転速度を意味し、モータ側のクラッチ回転速度は、モータ側に連結されるクラッチ部材の回転速度を意味する。

実施例１では、エンジンとモータ/ジェネレータの間に第１クラッチを介装し、モータ/ジェネレータと駆動輪の間に第２クラッチを介装したＦＲハイブリッド車両への適用例を示した。しかし、第２クラッチを、モータ/ジェネレータと変速機の間、あるいは、変速機と駆動輪の間に独立に設定したハイブリッド車両へも適用することができる。さらに、本発明は、エンジンとモータの間のエンジンクラッチと呼ばれるクラッチを備えた様々なタイプのハイブリッド車両に適用することができる。要するに、駆動系に、エンジンと、モータと、エンジンとモータの間に介装されたクラッチと、駆動輪と、を有し、エンジン締結要求時、開放状態のクラッチの締結制御を行うハイブリッド車両へ適用することができる。

実施例１のハイブリッド車両の制御装置が適用された後輪駆動によるＦＲハイブリッド車両（車両の一例）を示す全体システム図である。実施例１の制御装置が適用されたＦＲハイブリッド車両の統合コントローラ１０にて実行される演算処理を示す制御ブロック図である。実施例１の制御装置が適用されたＦＲハイブリッド車両の統合コントローラ１０でモード選択処理を行う際に用いられるEV-HEV選択マップを示す図である。実施例１の制御装置が適用されたＦＲハイブリッド車両の統合コントローラ１０でバッテリ充放電処理を行う際に用いられる目標充放電量マップを示す図である。実施例１の統合コントローラ１０にて実行されるエンジン締結要求時の第１クラッチ締結制御処理の流れを示すフローチャートである。エンジン締結要求時であってエンジン締結後に正駆動要求したい時の第１クラッチ締結制御にて用いられる目標回転速度差閾値＋βの設定を示す説明図である。エンジン締結要求時であってエンジン締結後に負駆動したい時の第１クラッチ締結制御にて用いられる目標回転速度差閾値−βの設定を示す説明図である。実施例１においてエンジン締結後に正駆動要求したいときのエンジン回転速度・モータ回転速度・クラッチトルク・エンジントルク・エンジン負荷トルクの各特性を示すタイムチャートである。実施例１においてエンジン締結後に負駆動したいときのエンジン回転速度・モータ回転速度・クラッチトルク・エンジントルク・エンジン負荷トルクの各特性を示すタイムチャートである。比較例においてエンジン締結後の具トルク要求した時に正回転から繋げた場合のエンジン回転速度・モータ回転速度・クラッチトルク・エンジントルク・エンジン負荷トルクの各特性を示すタイムチャートである。

符号の説明

Eng エンジン
MG モータ/ジェネレータ（モータ）
CL1 第１クラッチ（クラッチ）
CL2 第２クラッチ
RL 左後輪（駆動輪）
RR 右後輪（駆動輪）
１エンジンコントローラ
２モータコントローラ
３インバータ
４バッテリ
５第１クラッチコントローラ
６第１クラッチ油圧ユニット
７ＡＴコントローラ
８第２クラッチ油圧ユニット
９ブレーキコントローラ
１０統合コントローラ
１２エンジン回転数センサ
２１モータ回転数センサ

Claims

駆動系に、エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータの間に介装されたクラッチと、駆動輪と、を有し、
前記モータを動力源とする走行状態から動力源に前記エンジンを加えた走行状態へ移行するエンジン締結要求時、開放状態の前記クラッチの締結制御を行うクラッチ締結制御手段を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ締結制御手段は、エンジン締結要求時であって、クラッチ締結後に、前記エンジンのフリクションを使って減速する場合、エンジン側のクラッチ回転速度が、モータ側のクラッチ回転速度より低い回転速度状態で、前記クラッチを締結させ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１に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ締結制御手段は、エンジン締結要求時であって、クラッチ締結後に、エンジンの駆動力で走行する場合、エンジン側のクラッチ回転速度が、モータ側のクラッチ回転速度より高い回転速度状態で、クラッチを締結させ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１または請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ締結制御手段は、エンジン側のクラッチ回転速度とモータ側のクラッチ回転速度の差が設定された回転速度差範囲内に保った状態を設定時間以上継続したら前記クラッチの締結を開始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３に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ締結制御手段は、前記クラッチの締結開始条件が成立すると、前記エンジンを要求駆動トルクにて運転し、このエンジン要求駆動トルクに上乗せトルクを加えたトルク容量相当にて前記クラッチの締結を開始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４に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ締結制御手段は、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクを加えたトルク容量相当にて前記クラッチの締結を開始した後、クラッチ回転速度差が十分に小さくなると、エンジン要求駆動トルクに上乗せトルクと締結マージントルクを加えたトルク容量相当にて前記クラッチを完全締結することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。