ハイブリッド車両の制御装置
【課題】エンジン１始動後のＶＴＣ装置３１の進角動作に伴うトルクショックを抑制する。
【解決手段】動力源としてエンジン１とモータ／ジェネレータ５とが第１クラッチ６を介して連結され、モータ／ジェネレータ５と駆動輪２とが第２クラッチ７を介して接続されている。アイドルストップなどの際のエンジン１の始動は、第２クラッチ７をスリップ締結状態としつつ第１クラッチ６を接続することで行われ、最遅角位置にあったＶＴＣ装置３１は始動後に進角動作する。低油温時など進角動作が第２クラッチ７の完全締結後に行われる場合には、目標ＶＴＣ角度の変化速度を小さく制限し、ショックを抑制する。第２クラッチ７のスリップ締結中にＶＴＣ装置３１の進角が可能であれば、最大変化速度で速やかに進角させる。
【解決手段】動力源としてエンジン１とモータ／ジェネレータ５とが第１クラッチ６を介して連結され、モータ／ジェネレータ５と駆動輪２とが第２クラッチ７を介して接続されている。アイドルストップなどの際のエンジン１の始動は、第２クラッチ７をスリップ締結状態としつつ第１クラッチ６を接続することで行われ、最遅角位置にあったＶＴＣ装置３１は始動後に進角動作する。低油温時など進角動作が第２クラッチ７の完全締結後に行われる場合には、目標ＶＴＣ角度の変化速度を小さく制限し、ショックを抑制する。第２クラッチ７のスリップ締結中にＶＴＣ装置３１の進角が可能であれば、最大変化速度で速やかに進角させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力源としてエンジンとモータとを具備するとともに、これらの動力源と駆動輪との間にクラッチが設けられたハイブリッド車両において、上記エンジンが具備する可変動弁装置の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動系としてエンジンと変速機との間にモータ（一般にはモータ／ジェネレータである）が位置し、かつこのモータとエンジンとを第１クラッチを介して締結・解放可能な形で連結するとともに、モータと駆動輪との間に、発進クラッチとなる第２クラッチを介在させてなるハイブリッド車両が特許文献１，２に開示されている。
【０００３】
そして、特許文献１には、第１クラッチを介してモータによりエンジンを始動する際に第２クラッチをスリップ締結状態に制御することが開示されている。さらに、特許文献２には、このようなハイブリッド車両に用いられるエンジンが油圧式の可変動弁装置を備えており、エンジン始動後に油圧が立ち上がって可変動弁装置が作動するまでの遅れの間、モータ側で負担するトルクの割合を増やすようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１４５６４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０８３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド車両のエンジンが可変動弁装置を具備している場合、この可変動弁装置が作動して吸気バルブないし排気バルブの作動特性（例えば開時期や閉時期）が急激に変化すると、エンジンのトルク変化が生じる。このとき、動力源と駆動輪との間のクラッチ（特許文献１，２では第２クラッチ）が締結されている状態であると、エンジンの急激なトルク変化が駆動輪に伝達され、好ましくない。他方、可変動弁装置の動作を常に緩慢なものとすると、エンジンのトルク変化も緩やかとなるが、バルブ作動特性が目標の特性から離れた状態でエンジンが運転される時間が長くなり、やはり好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、互いに連結されるエンジンとモータとを動力源として具備するとともに、この動力源から駆動輪に至る間にクラッチが介在するハイブリッド車両を前提としており、上記エンジンは、可変動弁装置を具備している。そして、本発明では、この可変動弁装置の目標値変化速度を、上記クラッチのトルク伝達状態に応じて異なるものとした。
【０００７】
すなわち、上記クラッチが解放され、あるいは十分にスリップしているような状態であれば、可変動弁装置の作動によるトルク変化はクラッチにより遮断ないし吸収されるので、大きな目標値変化速度でもって可変動弁装置を動作させ、最終的な目標値に速やかに収束させる。一方、クラッチが完全に締結しているような状態では、目標値の変化を緩慢とすることで、駆動輪に伝達されるトルク変化を抑制する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジンの発生トルクに影響する可変動弁装置の目標値変化速度がクラッチのトルク伝達状態を考慮して設定されるので、駆動輪側へ伝達されるトルク変化の抑制と、可変動弁装置を速やかに最終的な目標値まで作動させるという要求と、を両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明が適用されるハイブリッド車両のパワートレーンの一実施例を示す構成説明図。
【図２】この発明が適用されるハイブリッド車両のパワートレーンの変形例を示す構成説明図。
【図３】この発明が適用されるハイブリッド車両のパワートレーンのさらに変形例を示す構成説明図。
【図４】このパワートレーンの制御システム全体のブロック図。
【図５】目標ＶＴＣ角度の変化速度を決定する処理の流れを示すフローチャート。
【図６】ＶＴＣ装置に関する制御を示すブロック図。
【図７】油温とＶＴＣ装置の遅れ時間ならびに第２クラッチの完全締結タイミングとの関係を示した特性図。
【図８】アクセル開度に対する変化速度の特性を示した特性図。
【図９】実施例によるエンジン始動時の各部の動作を示すタイムチャート。
【図１０】変化速度の制限を行わなかった場合の加速度変化を示すタイムチャート。
【図１１】変化速度の制限を行った場合の加速度変化を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
初めに、本発明が適用されるハイブリッド車両の基本的な構成を説明する。図１は、本発明の一実施例としてフロントエンジン・リヤホイールドライブ（FR）式の構成としたハイブリッド車両のパワートレーンを示し、１がエンジン、２が駆動輪（後輪）である。なお、本発明はこのFR形式に限定されるものではなく、FF形式あるいはRR形式等の他の形式としても適用することができる。
【００１２】
図１に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン１の車両前後方向後方に自動変速機３がタンデムに配置されており、エンジン１（クランクシャフト１ａ）からの回転を自動変速機３の入力軸３aへ伝達するシャフト４に、モータ／ジェネレータ５が一体に設けられている。
【００１３】
モータ／ジェネレータ５は、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなり、モータとして作用（いわゆる「力行」）するとともに、ジェネレータ（発電機）としても作用（いわゆる「回生」）するものであり、上記のようにエンジン１と自動変速機３との間に位置している。そして、このモータ／ジェネレータ５とエンジン１との間に、より詳しくは、シャフト４とエンジンクランクシャフト１aとの間に第１クラッチ６が介挿されており、この第１クラッチ６がエンジン１とモータ／ジェネレータ５との間を切り離し可能に結合している。
【００１４】
ここで上記第１クラッチ６は、伝達トルク容量を連続的に変更可能な構成であり、例えば、比例ソレノイドバルブ等でクラッチ作動油圧を連続的に制御することで伝達トルク容量を変更可能な常閉型の乾式単板クラッチあるいは湿式多板クラッチからなる。
【００１５】
また、モータ／ジェネレータ５と駆動輪２との間、より詳しくは、シャフト４と変速機入力軸３aとの間には、第２クラッチ７が介挿されており、この第２クラッチ７がモータ／ジェネレータ５と自動変速機３との間を切り離し可能に結合している。
【００１６】
上記第２クラッチ７も上記第１クラッチ６と同様に、伝達トルク容量を連続的に変更可能な構成であり、例えば比例ソレノイドバルブでクラッチ作動油圧を連続的に制御することで伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチあるいは乾式単板クラッチからなる。
【００１７】
自動変速機３は、複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放することで、これら摩擦要素の締結・解放の組み合わせにより、前進７速後進１速等の変速段を実現するものである。つまり、自動変速機３は、入力軸３ａから入力された回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸３ｂに出力する。この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置８を介して左右の駆動輪（後輪）２へ分配して伝達される。なお、自動変速機３としては、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよい。
【００１８】
上記のパワートレーンにおいては、モータ／ジェネレータ５の動力のみを動力源として走行する電気自動車走行モード（EVモード）と、エンジン１をモータ／ジェネレータ５とともに動力源に含みながら走行するハイブリッド走行モード（HEVモード）と、が可能である。例えば停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時には、EVモードが要求されるが、このEVモードでは、エンジン１からの動力が不要であるからこれを停止させておくとともに第１クラッチ６を解放し、かつ第２クラッチ７を締結させておくととともに自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態でモータ／ジェネレータ５のみによって車両の走行がなされる。
【００１９】
また例えば高速走行時や大負荷走行時などではHEVモードが要求されるが、このHEVモードでは、第１クラッチ６および第２クラッチ７をともに締結し、自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態では、エンジン１からの出力回転およびモータ／ジェネレータ５からの出力回転の双方が変速機入力軸３aに入力されることとなり、双方によるハイブリッド走行がなされる。
【００２０】
上記モータ／ジェネレータ５は、車両減速時に制動エネルギを回生して回収できるほか、HEVモードでは、エンジン１の余剰のエネルギを電力として回収することができる。
【００２１】
なお、上記EVモードからHEVモードへ遷移するときには、第１クラッチ６を締結し、モータ／ジェネレータ５のトルクを用いてエンジン始動が行われる。また、このとき第１クラッチ６の伝達トルク容量を可変制御してスリップ締結させることにより、円滑なモードの遷移が可能である。
【００２２】
また、上記第２クラッチ７は、いわゆる発進クラッチとして機能し、車両発進時に伝達トルク容量を可変制御してスリップ締結させることにより、トルクコンバータを具備しないパワートレーンにあってもトルク変動を吸収し円滑な発進を可能としている。
【００２３】
なお、図１では、モータ／ジェネレータ５から駆動輪２の間に位置する第２クラッチ７が、モータ／ジェネレータ５と自動変速機３との間に介在しているが、図２に示す実施例のように、第２クラッチ７を自動変速機３とディファレンシャルギヤ装置８との間に介在させてもよい。
【００２４】
また、図１および図２の実施例では、第２クラッチ７として専用のものを自動変速機３の前方もしくは後方に具備しているが、これに代えて、第２クラッチ７として、図３に示すように、自動変速機３内にある既存の前進変速段選択用の摩擦要素または後退変速段選択用の摩擦要素などを流用するようにしてもよい。なお、この場合、第２クラッチ７は必ずしも１つの摩擦要素とは限らず、変速段に応じた適宜な摩擦要素が第２クラッチ７となり得る。
【００２５】
上記エンジン１は、例えば４ストロークサイクルのガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンからなり、その吸気バルブ側には、可変動弁装置、例えば、回転型油圧アクチュエータによってカムシャフト（図示せず）の位相をクランクシャフト１ａの位相に対し相対回転させることでバルブ開時期および閉時期の双方を同時に遅進させるようにした油圧駆動式の可変バルブタイミング装置（以下、ＶＴＣ装置と記す）３１が設けられている。このＶＴＣ装置３１は、油圧源としてエンジン１の潤滑油を用い、エンジン１の負荷と回転数とをパラメータとして設定された目標ＶＴＣ角度（ＶＴＣ角度とはＶＴＣ装置３１によるカムシャフトとクランクシャフト１ａとの位相差をクランク角度でもって表したものをいう）に沿うように、図示せぬ油圧制御弁を介した油圧の導入およびドレーンの切換により上記油圧アクチュエータを回転方向に駆動する構成となっている。
【００２６】
なお、吸気バルブと排気バルブの双方あるいは排気バルブ側のみに可変動弁装置を備えたエンジン１にあっても本発明は同様に適用でき、また可変動弁装置としては、バルブリフト量やバルブ作動角等を変化させる形式のものであってもよく、さらには油圧駆動式に限らず種々の形式の可変動弁装置が適用可能である。
【００２７】
図４は、図１〜３のように構成されるハイブリッド車両のパワートレーンにおける制御システムを示している。
【００２８】
この制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ２０を備えている。このパワートレーンの動作点は、目標エンジントルクtTeと、目標モータ／ジェネレータトルクtTm（あるいは目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）と、第１クラッチ６の目標伝達トルク容量tTc１と、第２クラッチ７の目標伝達トルク容量tTc２と、で規定される。
【００２９】
また、この制御システムは、少なくとも、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ１１と、モータ／ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ／ジェネレータ回転センサ１２と、変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ１３と、変速機出力回転数Noを検出する出力回転センサ１４と、エンジン１の要求負荷状態を表すアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度APO）を検出するアクセル開度センサ１５と、モータ／ジェネレータ５用の電力を蓄電しておくバッテリ９の蓄電状態SOCを検出する蓄電状態センサ１６と、を具備しており、上記動作点の決定のために、これらの検出信号が上記統合コントローラ２０に入力されている。
【００３０】
なお、エンジン回転センサ１１、モータ／ジェネレータ回転センサ１２、入力回転センサ１３、出力回転センサ１４は、例えば図１〜図３に示すように配置される。
【００３１】
上記統合コントローラ２０は、上記の入力情報の中のアクセル開度APOと、バッテリ蓄電状態SOCと、変速機出力回転数No（車速VSP）と、から、運転者が要求している車両の駆動力を実現可能な走行モード（EVモードあるいはHEVモード）を選択するとともに、目標エンジントルクtTe、目標モータ／ジェネレータトルクtTm（あるいは目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）、目標第１クラッチ伝達トルク容量tTc1、および目標第２クラッチ伝達トルク容量tTc2、をそれぞれ演算する。
【００３２】
上記目標エンジントルクtTeはエンジンコントローラ２１に供給され、エンジンコントローラ２１は、実際のエンジントルクTeが目標エンジントルクtTeとなるようにエンジン１を制御する。例えば、上記エンジン１はガソリンエンジンからなり、そのスロットルバルブを介してエンジントルクTeが制御される。
【００３３】
一方、上記目標モータ／ジェネレータトルクtTm（あるいは目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）はモータ／ジェネレータコントローラ２２に供給され、このモータ／ジェネレータコントローラ２２は、モータ／ジェネレータ５のトルクTm（または回転数Nm）が目標モータ／ジェネレータトルクtTm（または目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）となるように、インバータ１０を介してモータ／ジェネレータ５を制御する。
【００３４】
また、上記統合コントローラ２０は、目標第１クラッチ伝達トルク容量tTc1および目標第２クラッチ伝達トルク容量tTc2にそれぞれ対応したソレノイド電流を第１クラッチ６および第２クラッチ７の締結制御ソレノイドバルブ（図示せず）に供給し、第１クラッチ６の伝達トルク容量Tc1が目標伝達トルク容量tTc1に一致するように、また、第２クラッチ７の伝達トルク容量Tc2が目標第２クラッチ伝達トルク容量tTc2に一致するように、第１クラッチ６および第２クラッチ７の締結状態を個々に制御する。
【００３５】
次に、本発明の要部であるＶＴＣ装置３１の制御について説明する。
【００３６】
上記実施例の油圧駆動式ＶＴＣ装置３１は、エンジン１の停止の際に最遅角位置に位置決めされ、この最遅角位置のままエンジン１の再始動が行われるものであって、エンジン１の始動後（より詳しくは所定回転数まで立ち上がったとき）に、そのときの目標のＶＴＣ角度まで駆動される。一方、上記のハイブリッド車両にあっては、上述したように統合コントローラ２０によって車速VSPおよびアクセル開度APOに基づいてEVモードとHEVモードとが選択的に切り換えられ、エンジン１の停止・再始動が自動になされる。そのほか、電力要求やバッテリ９の蓄電状態SOCなどに基づくシステム上の種々のエンジン始動要求によっても、エンジン１の運転が開始され、実質的にHEVモードとなる。これらの際のエンジン１の始動は、基本的に、第２クラッチ７をスリップ締結状態としつつ、第１クラッチ６を締結してモータ／ジェネレータ５のトルクによってエンジン１をクランキングすることにより行う。そして、このエンジン１の再始動の完了後に第２クラッチ７は完全締結に移行する。
【００３７】
このような始動のシーケンスの中で、エンジン１の爆発・燃焼開始後に、それまで最遅角位置にあったＶＴＣ装置３１が目標ＶＴＣ角度まで急激に進角すると、エンジン１のトルクが変化し、仮に第２クラッチ７が完全締結であると、駆動輪２にそのトルク変化が伝達されてしまう。他方、第２クラッチ７がスリップ締結状態にあれば、エンジン１のトルク変化は吸収され、従って、トルク変化による制限を受けることなくＶＴＣ装置３１の進角を速やかに行うことが可能である。従って、本発明は、このような動力源から駆動輪２へのトルク伝達を行う第２クラッチ７のトルク伝達状態を考慮して、ＶＴＣ装置３１の目標ＶＴＣ角度の変化速度を可変的に設定する。なお、以下の説明では、ＶＴＣ装置３１の最遅角位置を基準位置（ＶＴＣ角度＝０）として説明する。
【００３８】
図５は、ＶＴＣ装置３１の目標ＶＴＣ角度の変化速度（単位時間当たりの変化量）を決定するためのフローチャートを示しており、ステップ１では、そのときのエンジン１の冷却水温がアイドルストップを許可する水温に達しているか否かを判定する。そして、アイドルストップ許可水温未満であれば、ステップ２ヘ進み、変化速度を最大とする。換言すれば、変化速度に制限を加えずに、機構上実現される最大の速度でＶＴＣ装置３１を駆動する。上記のアイドルストップ許可水温の判定は、交差点等での車両停止時のエンジン１の停止いわゆるアイドルストップを実行する条件であるか否かの代表的なものであり、冷却水温が過度に低い場合には統合コントローラ２０によりアイドルストップが禁止されるのであるが、このようにアイドルストップを行わない条件では、そもそも基本的に、再始動時のトルク変動が問題とならないので、変化速度の制限を行わない。なお、このほか、バッテリ９の蓄電状態SOCが少ないとき、補機負荷が大のとき、空調要求が大のとき、モータ／ジェネレータ５の冷却要求が大のとき、冷却水温が逆に過度に高いとき、自己診断機能による異常判定時、各種センサ等のフェール時、等に同様にアイドルストップが禁止されるので、これらのアイドルストップ禁止条件の判定を上記ステップ１の水温判定に代えて、あるいはステップ１の水温判定に加えて、行うようにしてもよい。
【００３９】
ステップ１でアイドルストップが許可されている条件であれば、ステップ３へ進み、エンジン１の潤滑油温ないし油圧に基づき、ＶＴＣ装置３１が第２クラッチ７の完全締結前に駆動可能であるか否かの判定を行う。つまり、エンジン１の回転が立ち上がった後、ＶＴＣ装置３１を作動させるためには、オイルストレーナから図示せぬ油圧制御弁を介してＶＴＣ装置３１の油圧アクチュエータに至る油圧系統が潤滑油で満たされている必要があり、例えば油温が低く潤滑油の粘性が高い条件では、ＶＴＣ装置３１が作動可能となるまでに時間がかかる。従って、ステップ３では、例えば図７に示すような特性のテーブルを用いて、そのときの油温からＶＴＣ装置３１が駆動可能となるまでの遅れ時間Δｔを求め、この遅れ時間Δｔが、第２クラッチ７の完全締結タイミング（図７に線Time1として示す）よりも前となるか後となるかの判定を行う。なお、油温に代えて油圧によって同様の判定を行うようにしてもよい。また、第２クラッチ７の完全締結タイミングTime1は、制御の簡略化のために一定値とみなしてもよく、あるいは学習値など何らかのパラメータに応じて可変的に設定される値であってもよい。さらに、図７から明らかなように、図７に例示するような遅れ時間Δｔの特性と完全締結タイミングTime1とが定まると、両者が合致する油温Temp1が一義的に定まる。従って、本実施例では、制御の簡略化のために、ステップ３では、上記の油温Temp1を閾値とし、実際の油温がこの閾値Temp1以上であるか否かを直接に判定するようにしている。
【００４０】
ここで、上記の遅れ時間Δｔは主に温度に依存する潤滑油の粘性に影響されるものであり、油温に代えて冷却水温による判定も可能ではあるが、始動後の油温の上昇と水温の上昇とには乖離があり、従って、油温を直接に監視した方が冷却水温を用いる場合よりもより高精度となる。
【００４１】
ステップ３の判定で、油温が閾値Temp1以上であった場合には、ＶＴＣ装置３１の駆動可能までの遅れ時間Δｔが短く、第２クラッチ７が完全締結する前（換言すればスリップ締結中）にＶＴＣ装置３１の駆動を開始し得ることを意味するので、ステップ２へ進み、変化速度を最大とする。つまり、変化速度に制限を加えずに、機構上実現される最大の速度でＶＴＣ装置３１を駆動する。
【００４２】
油温が閾値Temp1未満であれば、さらにステップ４で、アクセル開度APOが全開加速とみなしうる所定開度APO1以上であるか否かを判定する。ここで所定開度APO1以上であれば、運転者の意図は車両の加速にあるので、ＶＴＣ装置３１のＶＴＣ角度を早期に適正なものとしてトルク向上を図るために、やはりステップ２へ進み、変化速度を最大とする。従って、この場合は、ＶＴＣ装置３１の駆動が第２クラッチ７の完全締結後となるが、ＶＴＣ装置３１の駆動が許可された時点で速やかに目標ＶＴＣ角度へ向かう。
【００４３】
一方、ステップ４でアクセル開度APOが所定開度APO1未満であれば、ステップ５へ進み、目標ＶＴＣ角度の変化速度をアクセル開度APOに応じて設定する。具体的には、図８に示すような特性に沿って変化速度が設定される。第２クラッチ７の完全締結後にＶＴＣ装置３１を素早く駆動した際に車両に発生するトルク段差感ないしトルクショックは、アクセル開度APOによって変化し、例えばアクセル開度APOが大きいとＶＴＣ装置３１の進角に伴うショックが大となるので、図８の例では、基本的にアクセル開度APOが大きいほど変化速度が小さく設定される。なお、アクセル開度APOの全開付近では、上述したように、加速性を優先させるために、最大の変化速度となる。このようにアクセル開度APOを考慮して変化速度を設定することで、エンジン始動後のＶＴＣ装置３１の進角を可及的速やかに行いつつショックの発生を抑制することができる。
【００４４】
図６は、上述した図５の制御の内容を機能ブロック図として示したものであって、ＶＴＣ基準位置固定判定部５１と、ＶＴＣ目標角度ステートナンバ算出部５２と、基本目標ＶＴＣ角度設定部５３と、変化速度設定部５４と、目標ＶＴＣ角度設定部５５と、を備えている。ＶＴＣ基準位置固定判定部５１は、上述したステップ３に概ね相当し、エンジン１の潤滑油温やＶＴＣ駆動許可信号等からＶＴＣ装置３１を基準位置（最遅角位置）に固定しておくかどうか、換言すればＶＴＣ装置３１の駆動を開始するかどうかの判定を行い、後述するＶＴＣ駆動可否判定信号を目標ＶＴＣ角度設定部５５へ出力する。ＶＴＣ目標角度ステートナンバ算出部５２は、目標ＶＴＣ角度の設定について複数のモードが予め用意されている中でどのモードを用いるか（例えば、複数のマップの中でどのマップを用いるか）を決定するブロックであり、レギュラ判定（ガソリンがレギュラかハイオクか）、極低温判定、アイドル判定、水温、エンスト判定、などのいくつかの入力信号に基づいて最適なモードを決定し、各々のモードに付されているステートナンバの形で出力する。このステートナンバで特定されるモード（例えばマップ）に基づいて、基本目標ＶＴＣ角度設定部５３は、そのときの運転状態、例えばエンジン１の負荷と回転数とに対応した基本目標ＶＴＣ角度を設定し、変化速度設定部５４は、上述したように油温およびアクセル開度APOに対応した変化速度を設定する。そして、最終的に、目標ＶＴＣ角度設定部５５において、設定された変化速度でもって変化するように目標ＶＴＣ角度が逐次設定され、これが図示せぬＶＴＣ装置３１の駆動制御系に目標値として出力される。なお、ＶＴＣ装置３１は、その実ＶＴＣ角度が例えばカム角センサによって検出され、目標ＶＴＣ角度に収束するようにフィードバック制御されるが、この目標ＶＴＣ角度を目標値とした制御自体は本発明の要部ではなく、例えばオープンループ制御とすることも可能である。
【００４５】
図９は、本発明によるエンジン１の始動時の各部の動作の一例を示すタイムチャートである。ここでは、エンジン１の始動時における油温が上述した閾値Temp1未満であり、従って、遅れ時間Δｔが比較的大きな場合の例を示している。また、全体として車両が緩加速の状況に相当し、「TM入力回転数」と記した変速機入力回転数Niが緩やかに増加し、モータ／ジェネレータ５のみで走行していたEVモードからエンジン１の始動を経てHEVモードへと遷移していく状況を表している。
【００４６】
モータ／ジェネレータ５のみで走行している状態で、時刻ｔ１において、エンジン１の始動要求があると、車両側のショックを抑制するために、それまで完全締結状態にあった第２クラッチ７がスリップ締結状態へ移行する。このとき、モータ／ジェネレータ５の回転数Nm（図９では「モータ回転数」と記す）は、第２クラッチ７の伝達トルク低下分を補償するように増速される。従って、最下段に示す区間Ａは、クランキング準備期間に相当する。そして次の区間Ｂは、クランキング期間に相当し、この区間Ｂでは、それまで解放状態にあった第１クラッチ６を徐々に締結していく。これによって、エンジン１が回転し始め、エンジン回転数Neがモータ／ジェネレータ５の回転数Nmに徐々に近付いていく。このクランキング期間Ｂの途中で、エンジン１の回転数Neがある回転数に達する等の条件に従い、時刻ｔ２で、ＶＴＣ駆動許可判定フラグがＯＮ（許可）となる。このＶＴＣ駆動許可判定フラグは、前述した潤滑油粘性による遅れ等を考慮することなく出力されるものであり、この段階では、目標ＶＴＣ角度は０つまり最遅角位置のままである。そして、例えばエンジン１の回転数Neが第２のある回転数に達した時点（時刻ｔ３）から遅れ時間Δｔが経過した段階（時刻ｔ６）で、ＶＴＣ装置３１の実際の駆動が可能であることを示すＶＴＣ駆動可否判定フラグがＯＮ（許可）となる。なお、このＶＴＣ駆動可否判定フラグは、タイマにより遅れ時間Δｔの経過を判定する方法に限られず、例えば実際の油圧の立ち上がりなどに基づいてフラグを設定するようにしてもよい。
【００４７】
一方、上述したエンジン１の回転数Neの上昇に伴い、やがてエンジン１の回転数Neがモータ／ジェネレータ５の回転数Nmと一致する（換言すれば第１クラッチ６が完全締結状態となる）ので、エンジン１の始動完了と判断し、最下段に示すクランキング期間Ｂから後処理のための区間Ｃへ移行する。ここでは、スリップ締結状態にある第２クラッチ７を徐々に締結していき、最終的に時刻ｔ５において完全締結状態となる。第２クラッチ７の締結動作は、この区間Ｃの時間がほぼ一定の目標時間となるように制御される。
【００４８】
上述したように、図９の例では、始動時における油温が低く、遅れ時間Δｔが比較的大きいため、第２クラッチ７が完全締結状態となった時刻ｔ５よりも遅れた時刻ｔ６においてＶＴＣ装置３１の駆動が可能となる。従って、基本目標ＶＴＣ角度としては、時刻ｔ６時点のエンジン運転条件に対応した値に０（基準位置つまり最遅角位置）からステップ的に変化するが、前述したようにアクセル開度APOに応じた変化速度に制限されるため、目標ＶＴＣ角度は、設定された変化速度でもって、図示するように比較的緩慢に変化していく。そして、実ＶＴＣ角度は、この目標ＶＴＣ角度に対し制御の遅れを伴って変化するが、この例では、目標ＶＴＣ角度の変化が緩やかであるため、殆ど遅れなく目標ＶＴＣ角度に追従している。
【００４９】
なお、図示していないが、油温が上述した閾値Temp1以上である場合には、目標ＶＴＣ角度が基本目標ＶＴＣ角度の変化に対応して急激に（例えばステップ的に）変化する。しかし、この場合には、第２クラッチ７がスリップ締結状態にある間にＶＴＣ角度の進角（少なくとも進角の開始）が行われることとなるので、運転者が感じるトルク段差感ないしショックは実質的に生じない。
【００５０】
このように上記実施例では、エンジン１の潤滑油温等に基づいて、ＶＴＣ装置３１における始動後の実際の進角が第２クラッチ７の完全締結までに間に合うか否かを判定し、第２クラッチ７のスリップ締結中に実際の進角が行えるのであれば、最大限の変化速度でもってＶＴＣ装置３１を進角させるので、エンジン１のトルクの立ち上がりが早くなる。他方、第２クラッチ７の完全締結に間に合わない場合は、目標ＶＴＣ角度の変化速度を相対的に小さく制限するので、車両に伝達されるトルク変化が抑制され、運転者が感じるトルク段差感ないしショックを回避できる。特に、アクセル開度APOに応じた形で変化速度を設定することで、必要最小限に変化速度の制限がなされ、ショックの回避と素早いトルクの立ち上がりとを両立できる。
【００５１】
図１０および図１１は、上記実施例による作用効果を確認するために、エンジン１の始動の際の実際の車両の加速度を求めた実験データを示している。図１０は、目標ＶＴＣ角度の変化速度の制限を行わずに最大限の変化速度とした場合の特性、図１１は、目標ＶＴＣ角度の変化速度を相対的に小さな値に制限した場合の特性、であり、線Ｇが加速度を、線tVTCが目標ＶＴＣ角度をそれぞれ示す。これらはいずれも油温が低い場合であり、目標ＶＴＣ角度tVTCが変化し始める段階では第２クラッチ７が完全締結状態となっている。そのため、図１０では、図示するように、目標ＶＴＣ角度tVTCの変化開始直後に比較的急激な加速度Gの変化が見られる。これに対し、変化速度を緩慢とした図１１では、加速度Gがほぼ一定に維持されている。
【００５２】
なお、上記実施例では、ＶＴＣ装置３１の進角開始が第２クラッチ７の完全締結前であるか否かによって変化速度が異なることとなるが、ＶＴＣ装置３１の進角完了が第２クラッチ７の完全締結前であるか否かによって変化速度を異ならせるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１…エンジン
３…自動変速機
５…モータ／ジェネレータ
６…第１クラッチ
７…第２クラッチ
９…バッテリ
１０…インバータ
２０…統合コントローラ
２１…エンジン
３１…ＶＴＣ装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力源としてエンジンとモータとを具備するとともに、これらの動力源と駆動輪との間にクラッチが設けられたハイブリッド車両において、上記エンジンが具備する可変動弁装置の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動系としてエンジンと変速機との間にモータ（一般にはモータ／ジェネレータである）が位置し、かつこのモータとエンジンとを第１クラッチを介して締結・解放可能な形で連結するとともに、モータと駆動輪との間に、発進クラッチとなる第２クラッチを介在させてなるハイブリッド車両が特許文献１，２に開示されている。
【０００３】
そして、特許文献１には、第１クラッチを介してモータによりエンジンを始動する際に第２クラッチをスリップ締結状態に制御することが開示されている。さらに、特許文献２には、このようなハイブリッド車両に用いられるエンジンが油圧式の可変動弁装置を備えており、エンジン始動後に油圧が立ち上がって可変動弁装置が作動するまでの遅れの間、モータ側で負担するトルクの割合を増やすようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１４５６４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０８３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド車両のエンジンが可変動弁装置を具備している場合、この可変動弁装置が作動して吸気バルブないし排気バルブの作動特性（例えば開時期や閉時期）が急激に変化すると、エンジンのトルク変化が生じる。このとき、動力源と駆動輪との間のクラッチ（特許文献１，２では第２クラッチ）が締結されている状態であると、エンジンの急激なトルク変化が駆動輪に伝達され、好ましくない。他方、可変動弁装置の動作を常に緩慢なものとすると、エンジンのトルク変化も緩やかとなるが、バルブ作動特性が目標の特性から離れた状態でエンジンが運転される時間が長くなり、やはり好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、互いに連結されるエンジンとモータとを動力源として具備するとともに、この動力源から駆動輪に至る間にクラッチが介在するハイブリッド車両を前提としており、上記エンジンは、可変動弁装置を具備している。そして、本発明では、この可変動弁装置の目標値変化速度を、上記クラッチのトルク伝達状態に応じて異なるものとした。
【０００７】
すなわち、上記クラッチが解放され、あるいは十分にスリップしているような状態であれば、可変動弁装置の作動によるトルク変化はクラッチにより遮断ないし吸収されるので、大きな目標値変化速度でもって可変動弁装置を動作させ、最終的な目標値に速やかに収束させる。一方、クラッチが完全に締結しているような状態では、目標値の変化を緩慢とすることで、駆動輪に伝達されるトルク変化を抑制する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジンの発生トルクに影響する可変動弁装置の目標値変化速度がクラッチのトルク伝達状態を考慮して設定されるので、駆動輪側へ伝達されるトルク変化の抑制と、可変動弁装置を速やかに最終的な目標値まで作動させるという要求と、を両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明が適用されるハイブリッド車両のパワートレーンの一実施例を示す構成説明図。
【図２】この発明が適用されるハイブリッド車両のパワートレーンの変形例を示す構成説明図。
【図３】この発明が適用されるハイブリッド車両のパワートレーンのさらに変形例を示す構成説明図。
【図４】このパワートレーンの制御システム全体のブロック図。
【図５】目標ＶＴＣ角度の変化速度を決定する処理の流れを示すフローチャート。
【図６】ＶＴＣ装置に関する制御を示すブロック図。
【図７】油温とＶＴＣ装置の遅れ時間ならびに第２クラッチの完全締結タイミングとの関係を示した特性図。
【図８】アクセル開度に対する変化速度の特性を示した特性図。
【図９】実施例によるエンジン始動時の各部の動作を示すタイムチャート。
【図１０】変化速度の制限を行わなかった場合の加速度変化を示すタイムチャート。
【図１１】変化速度の制限を行った場合の加速度変化を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
初めに、本発明が適用されるハイブリッド車両の基本的な構成を説明する。図１は、本発明の一実施例としてフロントエンジン・リヤホイールドライブ（FR）式の構成としたハイブリッド車両のパワートレーンを示し、１がエンジン、２が駆動輪（後輪）である。なお、本発明はこのFR形式に限定されるものではなく、FF形式あるいはRR形式等の他の形式としても適用することができる。
【００１２】
図１に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン１の車両前後方向後方に自動変速機３がタンデムに配置されており、エンジン１（クランクシャフト１ａ）からの回転を自動変速機３の入力軸３aへ伝達するシャフト４に、モータ／ジェネレータ５が一体に設けられている。
【００１３】
モータ／ジェネレータ５は、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなり、モータとして作用（いわゆる「力行」）するとともに、ジェネレータ（発電機）としても作用（いわゆる「回生」）するものであり、上記のようにエンジン１と自動変速機３との間に位置している。そして、このモータ／ジェネレータ５とエンジン１との間に、より詳しくは、シャフト４とエンジンクランクシャフト１aとの間に第１クラッチ６が介挿されており、この第１クラッチ６がエンジン１とモータ／ジェネレータ５との間を切り離し可能に結合している。
【００１４】
ここで上記第１クラッチ６は、伝達トルク容量を連続的に変更可能な構成であり、例えば、比例ソレノイドバルブ等でクラッチ作動油圧を連続的に制御することで伝達トルク容量を変更可能な常閉型の乾式単板クラッチあるいは湿式多板クラッチからなる。
【００１５】
また、モータ／ジェネレータ５と駆動輪２との間、より詳しくは、シャフト４と変速機入力軸３aとの間には、第２クラッチ７が介挿されており、この第２クラッチ７がモータ／ジェネレータ５と自動変速機３との間を切り離し可能に結合している。
【００１６】
上記第２クラッチ７も上記第１クラッチ６と同様に、伝達トルク容量を連続的に変更可能な構成であり、例えば比例ソレノイドバルブでクラッチ作動油圧を連続的に制御することで伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチあるいは乾式単板クラッチからなる。
【００１７】
自動変速機３は、複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放することで、これら摩擦要素の締結・解放の組み合わせにより、前進７速後進１速等の変速段を実現するものである。つまり、自動変速機３は、入力軸３ａから入力された回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸３ｂに出力する。この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置８を介して左右の駆動輪（後輪）２へ分配して伝達される。なお、自動変速機３としては、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよい。
【００１８】
上記のパワートレーンにおいては、モータ／ジェネレータ５の動力のみを動力源として走行する電気自動車走行モード（EVモード）と、エンジン１をモータ／ジェネレータ５とともに動力源に含みながら走行するハイブリッド走行モード（HEVモード）と、が可能である。例えば停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時には、EVモードが要求されるが、このEVモードでは、エンジン１からの動力が不要であるからこれを停止させておくとともに第１クラッチ６を解放し、かつ第２クラッチ７を締結させておくととともに自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態でモータ／ジェネレータ５のみによって車両の走行がなされる。
【００１９】
また例えば高速走行時や大負荷走行時などではHEVモードが要求されるが、このHEVモードでは、第１クラッチ６および第２クラッチ７をともに締結し、自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態では、エンジン１からの出力回転およびモータ／ジェネレータ５からの出力回転の双方が変速機入力軸３aに入力されることとなり、双方によるハイブリッド走行がなされる。
【００２０】
上記モータ／ジェネレータ５は、車両減速時に制動エネルギを回生して回収できるほか、HEVモードでは、エンジン１の余剰のエネルギを電力として回収することができる。
【００２１】
なお、上記EVモードからHEVモードへ遷移するときには、第１クラッチ６を締結し、モータ／ジェネレータ５のトルクを用いてエンジン始動が行われる。また、このとき第１クラッチ６の伝達トルク容量を可変制御してスリップ締結させることにより、円滑なモードの遷移が可能である。
【００２２】
また、上記第２クラッチ７は、いわゆる発進クラッチとして機能し、車両発進時に伝達トルク容量を可変制御してスリップ締結させることにより、トルクコンバータを具備しないパワートレーンにあってもトルク変動を吸収し円滑な発進を可能としている。
【００２３】
なお、図１では、モータ／ジェネレータ５から駆動輪２の間に位置する第２クラッチ７が、モータ／ジェネレータ５と自動変速機３との間に介在しているが、図２に示す実施例のように、第２クラッチ７を自動変速機３とディファレンシャルギヤ装置８との間に介在させてもよい。
【００２４】
また、図１および図２の実施例では、第２クラッチ７として専用のものを自動変速機３の前方もしくは後方に具備しているが、これに代えて、第２クラッチ７として、図３に示すように、自動変速機３内にある既存の前進変速段選択用の摩擦要素または後退変速段選択用の摩擦要素などを流用するようにしてもよい。なお、この場合、第２クラッチ７は必ずしも１つの摩擦要素とは限らず、変速段に応じた適宜な摩擦要素が第２クラッチ７となり得る。
【００２５】
上記エンジン１は、例えば４ストロークサイクルのガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンからなり、その吸気バルブ側には、可変動弁装置、例えば、回転型油圧アクチュエータによってカムシャフト（図示せず）の位相をクランクシャフト１ａの位相に対し相対回転させることでバルブ開時期および閉時期の双方を同時に遅進させるようにした油圧駆動式の可変バルブタイミング装置（以下、ＶＴＣ装置と記す）３１が設けられている。このＶＴＣ装置３１は、油圧源としてエンジン１の潤滑油を用い、エンジン１の負荷と回転数とをパラメータとして設定された目標ＶＴＣ角度（ＶＴＣ角度とはＶＴＣ装置３１によるカムシャフトとクランクシャフト１ａとの位相差をクランク角度でもって表したものをいう）に沿うように、図示せぬ油圧制御弁を介した油圧の導入およびドレーンの切換により上記油圧アクチュエータを回転方向に駆動する構成となっている。
【００２６】
なお、吸気バルブと排気バルブの双方あるいは排気バルブ側のみに可変動弁装置を備えたエンジン１にあっても本発明は同様に適用でき、また可変動弁装置としては、バルブリフト量やバルブ作動角等を変化させる形式のものであってもよく、さらには油圧駆動式に限らず種々の形式の可変動弁装置が適用可能である。
【００２７】
図４は、図１〜３のように構成されるハイブリッド車両のパワートレーンにおける制御システムを示している。
【００２８】
この制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ２０を備えている。このパワートレーンの動作点は、目標エンジントルクtTeと、目標モータ／ジェネレータトルクtTm（あるいは目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）と、第１クラッチ６の目標伝達トルク容量tTc１と、第２クラッチ７の目標伝達トルク容量tTc２と、で規定される。
【００２９】
また、この制御システムは、少なくとも、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ１１と、モータ／ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ／ジェネレータ回転センサ１２と、変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ１３と、変速機出力回転数Noを検出する出力回転センサ１４と、エンジン１の要求負荷状態を表すアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度APO）を検出するアクセル開度センサ１５と、モータ／ジェネレータ５用の電力を蓄電しておくバッテリ９の蓄電状態SOCを検出する蓄電状態センサ１６と、を具備しており、上記動作点の決定のために、これらの検出信号が上記統合コントローラ２０に入力されている。
【００３０】
なお、エンジン回転センサ１１、モータ／ジェネレータ回転センサ１２、入力回転センサ１３、出力回転センサ１４は、例えば図１〜図３に示すように配置される。
【００３１】
上記統合コントローラ２０は、上記の入力情報の中のアクセル開度APOと、バッテリ蓄電状態SOCと、変速機出力回転数No（車速VSP）と、から、運転者が要求している車両の駆動力を実現可能な走行モード（EVモードあるいはHEVモード）を選択するとともに、目標エンジントルクtTe、目標モータ／ジェネレータトルクtTm（あるいは目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）、目標第１クラッチ伝達トルク容量tTc1、および目標第２クラッチ伝達トルク容量tTc2、をそれぞれ演算する。
【００３２】
上記目標エンジントルクtTeはエンジンコントローラ２１に供給され、エンジンコントローラ２１は、実際のエンジントルクTeが目標エンジントルクtTeとなるようにエンジン１を制御する。例えば、上記エンジン１はガソリンエンジンからなり、そのスロットルバルブを介してエンジントルクTeが制御される。
【００３３】
一方、上記目標モータ／ジェネレータトルクtTm（あるいは目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）はモータ／ジェネレータコントローラ２２に供給され、このモータ／ジェネレータコントローラ２２は、モータ／ジェネレータ５のトルクTm（または回転数Nm）が目標モータ／ジェネレータトルクtTm（または目標モータ／ジェネレータ回転数tNm）となるように、インバータ１０を介してモータ／ジェネレータ５を制御する。
【００３４】
また、上記統合コントローラ２０は、目標第１クラッチ伝達トルク容量tTc1および目標第２クラッチ伝達トルク容量tTc2にそれぞれ対応したソレノイド電流を第１クラッチ６および第２クラッチ７の締結制御ソレノイドバルブ（図示せず）に供給し、第１クラッチ６の伝達トルク容量Tc1が目標伝達トルク容量tTc1に一致するように、また、第２クラッチ７の伝達トルク容量Tc2が目標第２クラッチ伝達トルク容量tTc2に一致するように、第１クラッチ６および第２クラッチ７の締結状態を個々に制御する。
【００３５】
次に、本発明の要部であるＶＴＣ装置３１の制御について説明する。
【００３６】
上記実施例の油圧駆動式ＶＴＣ装置３１は、エンジン１の停止の際に最遅角位置に位置決めされ、この最遅角位置のままエンジン１の再始動が行われるものであって、エンジン１の始動後（より詳しくは所定回転数まで立ち上がったとき）に、そのときの目標のＶＴＣ角度まで駆動される。一方、上記のハイブリッド車両にあっては、上述したように統合コントローラ２０によって車速VSPおよびアクセル開度APOに基づいてEVモードとHEVモードとが選択的に切り換えられ、エンジン１の停止・再始動が自動になされる。そのほか、電力要求やバッテリ９の蓄電状態SOCなどに基づくシステム上の種々のエンジン始動要求によっても、エンジン１の運転が開始され、実質的にHEVモードとなる。これらの際のエンジン１の始動は、基本的に、第２クラッチ７をスリップ締結状態としつつ、第１クラッチ６を締結してモータ／ジェネレータ５のトルクによってエンジン１をクランキングすることにより行う。そして、このエンジン１の再始動の完了後に第２クラッチ７は完全締結に移行する。
【００３７】
このような始動のシーケンスの中で、エンジン１の爆発・燃焼開始後に、それまで最遅角位置にあったＶＴＣ装置３１が目標ＶＴＣ角度まで急激に進角すると、エンジン１のトルクが変化し、仮に第２クラッチ７が完全締結であると、駆動輪２にそのトルク変化が伝達されてしまう。他方、第２クラッチ７がスリップ締結状態にあれば、エンジン１のトルク変化は吸収され、従って、トルク変化による制限を受けることなくＶＴＣ装置３１の進角を速やかに行うことが可能である。従って、本発明は、このような動力源から駆動輪２へのトルク伝達を行う第２クラッチ７のトルク伝達状態を考慮して、ＶＴＣ装置３１の目標ＶＴＣ角度の変化速度を可変的に設定する。なお、以下の説明では、ＶＴＣ装置３１の最遅角位置を基準位置（ＶＴＣ角度＝０）として説明する。
【００３８】
図５は、ＶＴＣ装置３１の目標ＶＴＣ角度の変化速度（単位時間当たりの変化量）を決定するためのフローチャートを示しており、ステップ１では、そのときのエンジン１の冷却水温がアイドルストップを許可する水温に達しているか否かを判定する。そして、アイドルストップ許可水温未満であれば、ステップ２ヘ進み、変化速度を最大とする。換言すれば、変化速度に制限を加えずに、機構上実現される最大の速度でＶＴＣ装置３１を駆動する。上記のアイドルストップ許可水温の判定は、交差点等での車両停止時のエンジン１の停止いわゆるアイドルストップを実行する条件であるか否かの代表的なものであり、冷却水温が過度に低い場合には統合コントローラ２０によりアイドルストップが禁止されるのであるが、このようにアイドルストップを行わない条件では、そもそも基本的に、再始動時のトルク変動が問題とならないので、変化速度の制限を行わない。なお、このほか、バッテリ９の蓄電状態SOCが少ないとき、補機負荷が大のとき、空調要求が大のとき、モータ／ジェネレータ５の冷却要求が大のとき、冷却水温が逆に過度に高いとき、自己診断機能による異常判定時、各種センサ等のフェール時、等に同様にアイドルストップが禁止されるので、これらのアイドルストップ禁止条件の判定を上記ステップ１の水温判定に代えて、あるいはステップ１の水温判定に加えて、行うようにしてもよい。
【００３９】
ステップ１でアイドルストップが許可されている条件であれば、ステップ３へ進み、エンジン１の潤滑油温ないし油圧に基づき、ＶＴＣ装置３１が第２クラッチ７の完全締結前に駆動可能であるか否かの判定を行う。つまり、エンジン１の回転が立ち上がった後、ＶＴＣ装置３１を作動させるためには、オイルストレーナから図示せぬ油圧制御弁を介してＶＴＣ装置３１の油圧アクチュエータに至る油圧系統が潤滑油で満たされている必要があり、例えば油温が低く潤滑油の粘性が高い条件では、ＶＴＣ装置３１が作動可能となるまでに時間がかかる。従って、ステップ３では、例えば図７に示すような特性のテーブルを用いて、そのときの油温からＶＴＣ装置３１が駆動可能となるまでの遅れ時間Δｔを求め、この遅れ時間Δｔが、第２クラッチ７の完全締結タイミング（図７に線Time1として示す）よりも前となるか後となるかの判定を行う。なお、油温に代えて油圧によって同様の判定を行うようにしてもよい。また、第２クラッチ７の完全締結タイミングTime1は、制御の簡略化のために一定値とみなしてもよく、あるいは学習値など何らかのパラメータに応じて可変的に設定される値であってもよい。さらに、図７から明らかなように、図７に例示するような遅れ時間Δｔの特性と完全締結タイミングTime1とが定まると、両者が合致する油温Temp1が一義的に定まる。従って、本実施例では、制御の簡略化のために、ステップ３では、上記の油温Temp1を閾値とし、実際の油温がこの閾値Temp1以上であるか否かを直接に判定するようにしている。
【００４０】
ここで、上記の遅れ時間Δｔは主に温度に依存する潤滑油の粘性に影響されるものであり、油温に代えて冷却水温による判定も可能ではあるが、始動後の油温の上昇と水温の上昇とには乖離があり、従って、油温を直接に監視した方が冷却水温を用いる場合よりもより高精度となる。
【００４１】
ステップ３の判定で、油温が閾値Temp1以上であった場合には、ＶＴＣ装置３１の駆動可能までの遅れ時間Δｔが短く、第２クラッチ７が完全締結する前（換言すればスリップ締結中）にＶＴＣ装置３１の駆動を開始し得ることを意味するので、ステップ２へ進み、変化速度を最大とする。つまり、変化速度に制限を加えずに、機構上実現される最大の速度でＶＴＣ装置３１を駆動する。
【００４２】
油温が閾値Temp1未満であれば、さらにステップ４で、アクセル開度APOが全開加速とみなしうる所定開度APO1以上であるか否かを判定する。ここで所定開度APO1以上であれば、運転者の意図は車両の加速にあるので、ＶＴＣ装置３１のＶＴＣ角度を早期に適正なものとしてトルク向上を図るために、やはりステップ２へ進み、変化速度を最大とする。従って、この場合は、ＶＴＣ装置３１の駆動が第２クラッチ７の完全締結後となるが、ＶＴＣ装置３１の駆動が許可された時点で速やかに目標ＶＴＣ角度へ向かう。
【００４３】
一方、ステップ４でアクセル開度APOが所定開度APO1未満であれば、ステップ５へ進み、目標ＶＴＣ角度の変化速度をアクセル開度APOに応じて設定する。具体的には、図８に示すような特性に沿って変化速度が設定される。第２クラッチ７の完全締結後にＶＴＣ装置３１を素早く駆動した際に車両に発生するトルク段差感ないしトルクショックは、アクセル開度APOによって変化し、例えばアクセル開度APOが大きいとＶＴＣ装置３１の進角に伴うショックが大となるので、図８の例では、基本的にアクセル開度APOが大きいほど変化速度が小さく設定される。なお、アクセル開度APOの全開付近では、上述したように、加速性を優先させるために、最大の変化速度となる。このようにアクセル開度APOを考慮して変化速度を設定することで、エンジン始動後のＶＴＣ装置３１の進角を可及的速やかに行いつつショックの発生を抑制することができる。
【００４４】
図６は、上述した図５の制御の内容を機能ブロック図として示したものであって、ＶＴＣ基準位置固定判定部５１と、ＶＴＣ目標角度ステートナンバ算出部５２と、基本目標ＶＴＣ角度設定部５３と、変化速度設定部５４と、目標ＶＴＣ角度設定部５５と、を備えている。ＶＴＣ基準位置固定判定部５１は、上述したステップ３に概ね相当し、エンジン１の潤滑油温やＶＴＣ駆動許可信号等からＶＴＣ装置３１を基準位置（最遅角位置）に固定しておくかどうか、換言すればＶＴＣ装置３１の駆動を開始するかどうかの判定を行い、後述するＶＴＣ駆動可否判定信号を目標ＶＴＣ角度設定部５５へ出力する。ＶＴＣ目標角度ステートナンバ算出部５２は、目標ＶＴＣ角度の設定について複数のモードが予め用意されている中でどのモードを用いるか（例えば、複数のマップの中でどのマップを用いるか）を決定するブロックであり、レギュラ判定（ガソリンがレギュラかハイオクか）、極低温判定、アイドル判定、水温、エンスト判定、などのいくつかの入力信号に基づいて最適なモードを決定し、各々のモードに付されているステートナンバの形で出力する。このステートナンバで特定されるモード（例えばマップ）に基づいて、基本目標ＶＴＣ角度設定部５３は、そのときの運転状態、例えばエンジン１の負荷と回転数とに対応した基本目標ＶＴＣ角度を設定し、変化速度設定部５４は、上述したように油温およびアクセル開度APOに対応した変化速度を設定する。そして、最終的に、目標ＶＴＣ角度設定部５５において、設定された変化速度でもって変化するように目標ＶＴＣ角度が逐次設定され、これが図示せぬＶＴＣ装置３１の駆動制御系に目標値として出力される。なお、ＶＴＣ装置３１は、その実ＶＴＣ角度が例えばカム角センサによって検出され、目標ＶＴＣ角度に収束するようにフィードバック制御されるが、この目標ＶＴＣ角度を目標値とした制御自体は本発明の要部ではなく、例えばオープンループ制御とすることも可能である。
【００４５】
図９は、本発明によるエンジン１の始動時の各部の動作の一例を示すタイムチャートである。ここでは、エンジン１の始動時における油温が上述した閾値Temp1未満であり、従って、遅れ時間Δｔが比較的大きな場合の例を示している。また、全体として車両が緩加速の状況に相当し、「TM入力回転数」と記した変速機入力回転数Niが緩やかに増加し、モータ／ジェネレータ５のみで走行していたEVモードからエンジン１の始動を経てHEVモードへと遷移していく状況を表している。
【００４６】
モータ／ジェネレータ５のみで走行している状態で、時刻ｔ１において、エンジン１の始動要求があると、車両側のショックを抑制するために、それまで完全締結状態にあった第２クラッチ７がスリップ締結状態へ移行する。このとき、モータ／ジェネレータ５の回転数Nm（図９では「モータ回転数」と記す）は、第２クラッチ７の伝達トルク低下分を補償するように増速される。従って、最下段に示す区間Ａは、クランキング準備期間に相当する。そして次の区間Ｂは、クランキング期間に相当し、この区間Ｂでは、それまで解放状態にあった第１クラッチ６を徐々に締結していく。これによって、エンジン１が回転し始め、エンジン回転数Neがモータ／ジェネレータ５の回転数Nmに徐々に近付いていく。このクランキング期間Ｂの途中で、エンジン１の回転数Neがある回転数に達する等の条件に従い、時刻ｔ２で、ＶＴＣ駆動許可判定フラグがＯＮ（許可）となる。このＶＴＣ駆動許可判定フラグは、前述した潤滑油粘性による遅れ等を考慮することなく出力されるものであり、この段階では、目標ＶＴＣ角度は０つまり最遅角位置のままである。そして、例えばエンジン１の回転数Neが第２のある回転数に達した時点（時刻ｔ３）から遅れ時間Δｔが経過した段階（時刻ｔ６）で、ＶＴＣ装置３１の実際の駆動が可能であることを示すＶＴＣ駆動可否判定フラグがＯＮ（許可）となる。なお、このＶＴＣ駆動可否判定フラグは、タイマにより遅れ時間Δｔの経過を判定する方法に限られず、例えば実際の油圧の立ち上がりなどに基づいてフラグを設定するようにしてもよい。
【００４７】
一方、上述したエンジン１の回転数Neの上昇に伴い、やがてエンジン１の回転数Neがモータ／ジェネレータ５の回転数Nmと一致する（換言すれば第１クラッチ６が完全締結状態となる）ので、エンジン１の始動完了と判断し、最下段に示すクランキング期間Ｂから後処理のための区間Ｃへ移行する。ここでは、スリップ締結状態にある第２クラッチ７を徐々に締結していき、最終的に時刻ｔ５において完全締結状態となる。第２クラッチ７の締結動作は、この区間Ｃの時間がほぼ一定の目標時間となるように制御される。
【００４８】
上述したように、図９の例では、始動時における油温が低く、遅れ時間Δｔが比較的大きいため、第２クラッチ７が完全締結状態となった時刻ｔ５よりも遅れた時刻ｔ６においてＶＴＣ装置３１の駆動が可能となる。従って、基本目標ＶＴＣ角度としては、時刻ｔ６時点のエンジン運転条件に対応した値に０（基準位置つまり最遅角位置）からステップ的に変化するが、前述したようにアクセル開度APOに応じた変化速度に制限されるため、目標ＶＴＣ角度は、設定された変化速度でもって、図示するように比較的緩慢に変化していく。そして、実ＶＴＣ角度は、この目標ＶＴＣ角度に対し制御の遅れを伴って変化するが、この例では、目標ＶＴＣ角度の変化が緩やかであるため、殆ど遅れなく目標ＶＴＣ角度に追従している。
【００４９】
なお、図示していないが、油温が上述した閾値Temp1以上である場合には、目標ＶＴＣ角度が基本目標ＶＴＣ角度の変化に対応して急激に（例えばステップ的に）変化する。しかし、この場合には、第２クラッチ７がスリップ締結状態にある間にＶＴＣ角度の進角（少なくとも進角の開始）が行われることとなるので、運転者が感じるトルク段差感ないしショックは実質的に生じない。
【００５０】
このように上記実施例では、エンジン１の潤滑油温等に基づいて、ＶＴＣ装置３１における始動後の実際の進角が第２クラッチ７の完全締結までに間に合うか否かを判定し、第２クラッチ７のスリップ締結中に実際の進角が行えるのであれば、最大限の変化速度でもってＶＴＣ装置３１を進角させるので、エンジン１のトルクの立ち上がりが早くなる。他方、第２クラッチ７の完全締結に間に合わない場合は、目標ＶＴＣ角度の変化速度を相対的に小さく制限するので、車両に伝達されるトルク変化が抑制され、運転者が感じるトルク段差感ないしショックを回避できる。特に、アクセル開度APOに応じた形で変化速度を設定することで、必要最小限に変化速度の制限がなされ、ショックの回避と素早いトルクの立ち上がりとを両立できる。
【００５１】
図１０および図１１は、上記実施例による作用効果を確認するために、エンジン１の始動の際の実際の車両の加速度を求めた実験データを示している。図１０は、目標ＶＴＣ角度の変化速度の制限を行わずに最大限の変化速度とした場合の特性、図１１は、目標ＶＴＣ角度の変化速度を相対的に小さな値に制限した場合の特性、であり、線Ｇが加速度を、線tVTCが目標ＶＴＣ角度をそれぞれ示す。これらはいずれも油温が低い場合であり、目標ＶＴＣ角度tVTCが変化し始める段階では第２クラッチ７が完全締結状態となっている。そのため、図１０では、図示するように、目標ＶＴＣ角度tVTCの変化開始直後に比較的急激な加速度Gの変化が見られる。これに対し、変化速度を緩慢とした図１１では、加速度Gがほぼ一定に維持されている。
【００５２】
なお、上記実施例では、ＶＴＣ装置３１の進角開始が第２クラッチ７の完全締結前であるか否かによって変化速度が異なることとなるが、ＶＴＣ装置３１の進角完了が第２クラッチ７の完全締結前であるか否かによって変化速度を異ならせるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１…エンジン
３…自動変速機
５…モータ／ジェネレータ
６…第１クラッチ
７…第２クラッチ
９…バッテリ
１０…インバータ
２０…統合コントローラ
２１…エンジン
３１…ＶＴＣ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに連結されるエンジンとモータとを動力源として具備するとともに、この動力源から駆動輪に至る間にクラッチが介在するハイブリッド車両において、
上記エンジンの可変動弁装置の目標値変化速度を、上記クラッチのトルク伝達状態に応じて異なら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２】
上記クラッチのトルク伝達率が低い状態で上記可変動弁装置が作動するときには上記目標値変化速度を大とし、上記トルク伝達率が相対的に高い状態で上記可変動弁装置が作動するときには上記目標値変化速度を相対的に小とすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
上記可変動弁装置は、バルブの開時期および閉時期を遅進させる油圧駆動式の可変バルブタイミング装置であることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
上記エンジンと上記モータとが第２のクラッチを介して切り離し可能に連結されているとともに、上記モータと上記駆動輪との間に上記クラッチが位置し、上記モータによる上記エンジンの始動時に上記クラッチがスリップ締結状態に制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
上記可変動弁装置は油圧駆動式の可変動弁装置であり、エンジン油温に基づいて上記可変動弁装置の作動時期が上記クラッチの完全締結後となるか否かを判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
上記目標値変化速度をさらにアクセル開度に応じて設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１】
互いに連結されるエンジンとモータとを動力源として具備するとともに、この動力源から駆動輪に至る間にクラッチが介在するハイブリッド車両において、
上記エンジンの可変動弁装置の目標値変化速度を、上記クラッチのトルク伝達状態に応じて異なら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２】
上記クラッチのトルク伝達率が低い状態で上記可変動弁装置が作動するときには上記目標値変化速度を大とし、上記トルク伝達率が相対的に高い状態で上記可変動弁装置が作動するときには上記目標値変化速度を相対的に小とすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
上記可変動弁装置は、バルブの開時期および閉時期を遅進させる油圧駆動式の可変バルブタイミング装置であることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
上記エンジンと上記モータとが第２のクラッチを介して切り離し可能に連結されているとともに、上記モータと上記駆動輪との間に上記クラッチが位置し、上記モータによる上記エンジンの始動時に上記クラッチがスリップ締結状態に制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
上記可変動弁装置は油圧駆動式の可変動弁装置であり、エンジン油温に基づいて上記可変動弁装置の作動時期が上記クラッチの完全締結後となるか否かを判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
上記目標値変化速度をさらにアクセル開度に応じて設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−８６６６８（Ｐ２０１２−８６６６８Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３５０４９（Ｐ２０１０−２３５０４９）
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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