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【発明の名称】 ハイブリッド駆動装置
【発明者】 【氏名】伊藤 雅俊

【氏名】大庭 秀洋

【氏名】星屋 一美

【氏名】遠藤 弘淳
【要約】 【課題】モータ走行モードからエンジン走行モードへ移行する際の制御がより適切に行われるようにする。

【解決手段】クラッチＣ１を係合させてモータジェネレータ１６のみを動力源として走行するモータ走行モードから、エンジン１４を始動するとともにクラッチＣ２を係合させ走行するエンジン走行モード（直結モード）へ移行する際に、エンジン回転速度Ｎｅがモータ回転速度Ｎｍを上回ったか否かを判断し、Ｎｅ＞ＮｍになってからクラッチＣ２の油圧ＰC2をスイープアップさせてクラッチトルク容量を発生させるようにした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、該第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、前記エンジンを作動させるとともに少なくとも前記第２クラッチを係合させて車両を前進走行させるエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジンを始動して前記エンジン前進手段による前進走行へ移行する際に、該エンジンの回転速度が前記電動モータの回転速度以上になってから前記第２クラッチを係合させる第２クラッチ制御手段を有する、ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】 前記第２クラッチはスリップ係合可能な油圧式摩擦係合装置で、前記第２クラッチ制御手段は、前記エンジンの回転速度が前記電動モータの回転速度以上になった時に、前記第２クラッチを係合させるための油圧のスイープアップを開始するものである、ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】 前記第２クラッチはスリップ係合可能な摩擦係合式のものである一方、前記エンジンをスタータによりクランキングして始動させるスタータ始動手段と、前記第２クラッチをスリップ係合させて前記エンジンをクランキングして始動させるフリクション始動手段と、前記スタータ始動手段によって前記エンジンを始動させることができない場合には前記第フリクション始動手段によって該エンジンを始動させる始動手段変更手段と、を有す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駆動装置。
【請求項４】 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、該第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、前記エンジンを作動させるとともに、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチを共に係合させて前記遊星歯車装置を一体回転させながら車両を前進走行させるエンジン直結モード、および前記第１クラッチを開放するとともに前記第２クラッチを係合させて、前記エンジンおよび前記電動モータを共に作動させて車両を前進走行させるエンジン・モータ走行モードの２種類の走行モードを有するエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジン前進手段による前進走行へ移行する際に、前記エンジン直結モードではエンジンストールが生じるか否かを予測し、エンジンストールが生じると予測された場合は前記エンジン・モータ走行モードを選択するモード選択手段を有することを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項５】 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと電動モータとを車両走行用の動力源として備えているハイブリッド駆動装置において、前記電動モータのみを動力源として走行するモータ走行モードから前記エンジンを始動して該エンジンを動力源として走行するエンジン走行モードへ移行する際に、エンジン回転速度が所定値以上の時にはクランキングを行うことなく燃料噴射等のエンジン始動制御のみで該エンジンを始動させるクランキング無し始動手段を備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項６】 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと電動モータとを車両走行用の動力源として備えているとともに、該エンジンと変速機との間の動力伝達経路に摩擦係合式のクラッチが設けられているハイブリッド駆動装置において、前記電動モータのみを動力源として走行するモータ走行モードから前記エンジンを動力源として走行するエンジン走行モードへ移行する際に前記クラッチをスリップ係合させるスリップ制御手段と、前記移行時には、前記スリップ制御手段によってスリップ係合させられる前記クラッチの係合トルクを考慮して前記変速機への入力トルクを推定する移行時入力トルク推定手段と、を有することを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項７】 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、該第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、前記第１クラッチを開放するとともに前記第２クラッチを係合させて、前記エンジンおよび前記電動モータを共に作動させて車両を前進走行させるエンジン・モータ走行モードを有するエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、前記第１クラッチは摩擦係合式のもので、前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジン前進手段による前記エンジン・モータ走行モードへ移行する際に、前記第１クラッチの開放に先立って該第１クラッチの係合トルクを滑りが生じない範囲で低下させる第１クラッチ開放スタンバイ手段を有する、ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項８】 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、該第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、前記第１クラッチを開放するとともに前記第２クラッチを係合させて、前記エンジンおよび前記電動モータを共に作動させて車両を前進走行させるエンジン・モータ走行モードを有するエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、前記第２クラッチは摩擦係合式のもので、前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジン前進手段によるエンジン・モータ走行モードへ移行する際に、前記第２クラッチの係合トルクを漸増させるとともに、該第２クラッチの係合トルクが前記電動モータのトルクに対して、該エンジン・モータ走行モード時のトルク比の関係を満足するようになったら前記第１クラッチを開放するクラッチ制御手段を有する、ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はハイブリッド駆動装置に係り、特に、エンジンおよび電動モータを遊星歯車装置により機械的に連結したハイブリッド駆動装置において、モータ走行からエンジン走行へ移行する際の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、(b) 電動モータと、(c) 前記エンジン、前記電動モータ、および出力部材の間で動力を合成、分配する遊星歯車装置と、(d) それ等の回転要素の内の所定のものを連結、遮断したりケースに連結したりする摩擦係合式のクラッチやブレーキと、を有するハイブリッド駆動装置が知られている。特開平９−３７４１１号公報に記載の装置はその一例であり、クラッチやブレーキの作動状態を切り換えることにより、電動モータを動力源として走行するモータ走行モードやエンジンを動力源として走行するエンジン走行モードなどの各種の走行モードが成立させられるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来のハイブリッド駆動装置においては、モータ走行モードからエンジン走行モードへ切り換える際に、エンジン回転速度が低い段階でクラッチを係合させると駆動力が低下する可能性があるなど、移行時の制御が必ずしも十分に満足できるものではなかった。
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、モータ走行モードからエンジン走行モードへ移行する際の制御がより適切に行われるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１発明は、(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、その第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、(b) 前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、(c) 前記エンジンを作動させるとともに少なくとも前記第２クラッチを係合させて車両を前進走行させるエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、(d) 前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジンを始動して前記エンジン前進手段による前進走行へ移行する際に、そのエンジンの回転速度が前記電動モータの回転速度以上になってから前記第２クラッチを係合させる第２クラッチ制御手段を有する、ことを特徴とする。
【０００６】第２発明は、第１発明のハイブリッド駆動装置において、(a) 前記第２クラッチはスリップ係合可能な油圧式摩擦係合装置で、(b) 前記第２クラッチ制御手段は、前記エンジンの回転速度が前記電動モータの回転速度以上になった時に、前記第２クラッチを係合させるための油圧のスイープアップを開始するものである、ことを特徴とする。
【０００７】第３発明は、第１発明または第２発明のハイブリッド駆動装置において、(a)前記第２クラッチはスリップ係合可能な摩擦係合式のものである一方、(b) 前記エンジンをスタータによりクランキングして始動させるスタータ始動手段と、(c) 前記第２クラッチをスリップ係合させて前記エンジンをクランキングして始動させるフリクション始動手段と、(d) 前記スタータ始動手段によって前記エンジンを始動させることができない場合には前記フリクション始動手段によってそのエンジンを始動させる始動手段変更手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】第４発明は、(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、その第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、(b) 前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、(c) 前記エンジンを作動させるとともに、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチを共に係合させて前記遊星歯車装置を一体回転させながら車両を前進走行させるエンジン直結モード、および前記第１クラッチを開放するとともに前記第２クラッチを係合させて、前記エンジンおよび前記電動モータを共に作動させて車両を前進走行させるエンジン・モータ走行モードの２種類の走行モードを有するエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、(d) 前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジン前進手段による前進走行へ移行する際に、前記エンジン直結モードではエンジンストールが生じるか否かを予測し、エンジンストールが生じると予測された場合は前記エンジン・モータ走行モードを選択するモード選択手段を有することを特徴とする。
【０００９】第５発明は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと電動モータとを車両走行用の動力源として備えているハイブリッド駆動装置において、前記電動モータのみを動力源として走行するモータ走行モードから前記エンジンを始動して該エンジンを動力源として走行するエンジン走行モードへ移行する際に、エンジン回転速度が所定値以上の時にはクランキングを行うことなく燃料噴射等のエンジン始動制御のみでそのエンジンを始動させるクランキング無し始動手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】第６発明は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと電動モータとを車両走行用の動力源として備えているとともに、そのエンジンと変速機との間の動力伝達経路に摩擦係合式のクラッチが設けられているハイブリッド駆動装置において、(a) 前記電動モータのみを動力源として走行するモータ走行モードから前記エンジンを動力源として走行するエンジン走行モードへ移行する際に前記クラッチをスリップ係合させるスリップ制御手段と、(b) 前記移行時には、前記スリップ制御手段によってスリップ係合させられる前記クラッチの係合トルクを考慮して前記変速機への入力トルクを推定する移行時入力トルク推定手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】第７発明は、(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、その第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、(b) 前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、(c) 前記第１クラッチを開放するとともに前記第２クラッチを係合させて、前記エンジンおよび前記電動モータを共に作動させて車両を前進走行させるエンジン・モータ走行モードを有するエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、(d) 前記第１クラッチは摩擦係合式のもので、(e) 前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジン前進手段による前記エンジン・モータ走行モードへ移行する際に、前記第１クラッチの開放に先立ってその第１クラッチの係合トルクを滑りが生じない範囲で低下させる第１クラッチ開放スタンバイ手段を有する、ことを特徴とする。
【００１２】第８発明は、(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、その第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、(b) 前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、(c) 前記第１クラッチを開放するとともに前記第２クラッチを係合させて、前記エンジンおよび前記電動モータを共に作動させて車両を前進走行させるエンジン・モータ走行モードを有するエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、(d) 前記第２クラッチは摩擦係合式のもので、(e) 前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジン前進手段によるエンジン・モータ走行モードへ移行する際に、前記第２クラッチの係合トルクを漸増させるとともに、その第２クラッチの係合トルクが前記電動モータのトルクに対して、そのエンジン・モータ走行モード時のトルク比の関係を満足するようになったら前記第１クラッチを開放するクラッチ制御手段を有する、ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】第１発明、第２発明では、モータ前進手段による前進走行からエンジン前進手段による前進走行へ移行する際に、エンジン回転速度がモータ回転速度以上になってから第２クラッチを係合させるようになっているため、例えばアクセルペダル等のアクセル操作部材が増大操作された場合にエンジン前進手段による前進走行へ移行するようになっている場合などに、駆動力の低下を生じることなくエンジン前進手段による前進走行へ円滑に移行して、駆動力を速やかに増大させることができる。すなわち、エンジン回転速度がモータ回転速度よりも低い状態で第２クラッチを係合させると、エンジン回転速度の引き上げのために動力が費やされて駆動力が低下してしまうのである。
【００１４】第３発明では、スタータ始動手段とフリクション始動手段とを備えていて、スタータ始動手段によってエンジンを始動させることができない場合にはフリクション始動手段によってエンジンを始動させるようになっているため、スタータの不良時でもエンジンを始動させることが可能で、エンジンを使用するエンジン前進手段による前進走行等を実行できる。
【００１５】第４発明では、モータ前進手段による前進走行からエンジン前進手段による前進走行へ移行する際に、エンジン直結モードではエンジンストールが生じるか否かを予測し、エンジンストールが生じると予測された場合はエンジン・モータ走行モードが選択されるため、エンジン前進手段による前進走行への移行に伴ってエンジンストールを生じる恐れがないとともに、エンジン・モータ走行モードで大きな駆動力を得ることができる。すなわち、エンジンのアイドル回転速度以下の比較的低車速でもエンジンを動力源として走行することが可能である。
【００１６】第５発明では、モータ走行モードからエンジン走行モードへ移行する際に、エンジン回転速度が所定値以上の時にはクランキングを行うことなく燃料噴射等のエンジン始動制御のみでエンジンが始動させられるため、例えばエンジン走行モードからモータ走行モードへ移行した直後にアクセル操作部材の増大操作等に従って再びエンジン走行モードへ移行する場合、そのエンジン走行モードへの移行が、クランキングする必要がないため速やかに実施される。すなわち、スタータでエンジンをクランキングする場合は、スタータのピニオンをエンジンのフライホイール等に設けられたリングギヤ等に噛み合わせる必要があるため、エンジン回転速度が所定値以下になるまでピニオンを噛み合わせることができず、それだけエンジンの始動、更にはエンジン走行モードへの移行が遅くなるのである。
【００１７】第６発明では、モータ走行モードからエンジン走行モードへ移行する際に、エンジンと変速機との間のクラッチをスリップ係合させるとともに、そのクラッチの係合トルク（伝達トルク容量）を考慮して変速機への入力トルクを推定するようになっているため、モータ走行モードからエンジン走行モードへの移行時においても入力トルクが高い精度で求められ、変速機の油圧制御などが高い精度で行われる。すなわち、一般に変速機の各部の必要油圧を算出する場合、動力源の発生トルク、回転メンバのイナーシャ、トルクコンバータのトルク比等を考慮して計算が行われるが、動力源の切替え時にクラッチがスリップ制御される場合には、その係合トルクを考慮しないと過大入力によって変速機の各部のクラッチやブレーキがスリップしたりベルト式無段変速機の場合にはベルトがスリップしたりする恐れがある。
【００１８】第７発明では、モータ前進手段による前進走行からエンジン前進手段による前記エンジン・モータ走行モードへ移行する際に、第１クラッチの開放に先立ってその係合トルクを滑りが生じない範囲で低下させるため、例えば第８発明のように所定の条件下で第１クラッチを開放する場合に優れた応答性が得られるようになり、応答遅れに起因する駆動力変化やエンジンストール等が抑制され、エンジン・モータ走行モードへの移行制御が容易になる。
【００１９】第８発明では、モータ前進手段による前進走行からエンジン前進手段によるエンジン・モータ走行モードへ移行する際に、第２クラッチの係合トルクを漸増させるとともに、その第２クラッチの係合トルクが電動モータのトルクに対して、エンジン・モータ走行モード時のトルク比の関係を満足するようになったら第１クラッチを開放するようになっているため、第１クラッチ開放時の駆動力変動が抑制されてエンジン・モータ走行モードへ滑らかに移行する。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明は、例えば(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、(b) モータジェネレータと、(c) サンギヤに前記エンジンが連結されるとともにキャリアに前記モータジェネレータが連結されたダブルピニオン型の遊星歯車装置と、(d) そのキャリアを出力部材に連結する第１クラッチと、(e) 前記遊星歯車装置のリングギヤを前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有するハイブリッド駆動装置に好適に適用される。サンギヤは第１回転要素で、キャリアは第２回転要素で、リングギヤは第３回転要素に相当する。また、出力部材は、例えば変速機の入力軸で、変速機としてはベルト式無段変速機が好適に用いられる。なお、遊星歯車装置としてシングルピニオン型のものを採用することもできるし、変速機としてトロイダル型等の他の無段変速機や有段変速機を用いることも可能である。第５発明、第６発明では、遊星歯車装置についても必須でなく、種々のハイブリッド駆動装置に適用され得る。
【００２１】上記モータジェネレータは電動モータに相当するものであるが、電動モータおよびジェネレータとして使用できるもので、走行用動力源である電動モータとして使用するとともに回生制動などでジェネレータとして使用することが望ましいが、電動モータとしてのみ使用されるものでも良い。電動モータとジェネレータとを別々に設けることもできるし、２個のモータジェネレータを用いてハイブリッド駆動装置を構成することもできる。
【００２２】第１クラッチ、第２クラッチや第６発明のクラッチとしては、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる単板式、多板式等の油圧式摩擦クラッチが好適に用いられるが、電磁クラッチなどを用いることもできる。必要に応じて、他のクラッチやブレーキを追加して設けることも可能である。
【００２３】第１発明では、エンジン回転速度がモータ回転速度以上になってから第２クラッチを係合させるようにすれば良く、エンジン回転速度とモータ回転速度とを直接比較するようにしても良いが、遊星歯車装置の任意の２つの回転速度を比較することにより、エンジン回転速度がモータ回転速度以上になったか否かを判断することもできる。例えば、前記第１回転要素、第２回転要素、および第３回転要素が、その第１回転要素の回転速度が第２回転要素の回転速度を越えるのに伴って、第３回転要素の回転速度も第２回転要素の回転速度を越えるように設定されている場合には、エンジン回転速度の上昇により第１回転要素または第３回転要素の回転速度が第２回転要素の回転速度以上になったか否かを判断して第２クラッチの係合制御を行うようにしても良い。
【００２４】第３発明ではスタータ始動手段およびフリクション始動手段を備えているが、更に第５発明のクランキング無し始動手段などを設けることも可能である。第１発明の実施に際しては、必ずしもそれ等の始動手段を全て備えている必要はないし、その他の始動手段を採用することもできる。複数の始動手段を備えている場合には、始動手段の種類に拘らず常に第２クラッチ制御手段による制御を実施することが望ましいが、応答性が損なわれるなど場合によっては一部の始動手段によるエンジン始動時にだけ第２クラッチ制御手段の制御を実施するようにしても良い。フリクション始動手段は、モータ回転速度が所定値（例えばエンジンの爆発に必要な回転速度）以上の場合にだけ実施されるようにすることが望ましい。
【００２５】第４発明の実施に際しては、エンジン・モータ走行モードにおいて、電動モータの負荷トルクがエンジンより小さくなるとともに、定常状態では出力部材に出力されるトルクがエンジンおよび電動モータの各々のトルクを加算した値になるように、遊星歯車装置との連結関係や遊星歯車装置のギヤ比ρなどを設定することが望ましい。エンジン・モータ走行モードを備えている他の発明についても同様である。
【００２６】第４発明のモード選択手段は、例えばエンジン前進手段による前進走行へ移行する際にエンジン回転速度を監視し、第２クラッチの係合に伴ってエンジン回転速度が所定値以下まで低下した場合にエンジンストールが生じると予測したり、第２クラッチの係合過程の所定のタイミング、例えばエンジン回転速度が減少し始めた時などに、その時の入力軸回転速度に基づいてエンジンストールを予測したりするなど、種々の態様を採用できる。
【００２７】第５発明、第６発明のエンジン走行モードは、エンジンのみを動力源として走行するものでも良いが、エンジンおよび電動モータの両方を動力源として走行する場合であっても良い。
【００２８】第５発明は、例えば(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、該第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、(b) 前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、(c) 前記エンジンを作動させるとともに少なくとも前記第２クラッチを係合させて車両を前進走行させるエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、(d) 前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジン前進手段による前進走行へ移行する際に、エンジン回転速度が所定値以上の時にはクランキングを行うことなく燃料噴射等のエンジン始動制御のみで前記エンジンを始動させるクランキング無し始動手段を有するように構成される。
【００２９】第６発明は、例えば(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータと、第１回転要素に前記エンジンが連結されるとともに第２回転要素に前記電動モータが連結された遊星歯車装置と、その第２回転要素を出力部材に連結する第１クラッチと、前記遊星歯車装置の第３回転要素を前記出力部材に連結する第２クラッチと、を有する一方、(b) 前記第１クラッチを係合させるとともに前記第２クラッチを開放して、前記エンジンの回転停止を許容しつつ前記電動モータを作動させて車両を前進走行させるモータ前進手段と、(c) 前記エンジンを作動させるとともに少なくとも前記第２クラッチを係合させて車両を前進走行させるエンジン前進手段と、を備えているハイブリッド駆動装置において、(d) 前記第２クラッチはスリップ係合可能な摩擦係合式のもので、前記出力部材は変速機に接続されている一方、(e) 前記モータ前進手段による前進走行から前記エンジン前進手段による前進走行へ移行する際に前記第２クラッチをスリップ係合させるスリップ制御手段と、(f) 前記移行時には、前記スリップ制御手段によってスリップ係合させられる前記第２クラッチの係合トルクを考慮して前記変速機への入力トルクを推定する移行時入力トルク推定手段と、を有するように構成される。
【００３０】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明が適用されたハイブリッド駆動装置１０を説明する概略構成図で、図２は変速機１２を含む骨子図であり、このハイブリッド駆動装置１０は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン１４、電動モータおよびジェネレータとして用いられるモータジェネレータ１６、およびダブルピニオン型の遊星歯車装置１８を備えて構成されている。遊星歯車装置１８のサンギヤ１８ｓにはエンジン１４が連結され、キャリア１８ｃにはモータジェネレータ１６が連結され、リングギヤ１８ｒは第１ブレーキＢ１を介してケース２０に連結されるようになっている。また、キャリア１８ｃは第１クラッチＣ１を介して変速機１２の入力軸２２に連結され、リングギヤ１８ｒは第２クラッチＣ２を介して入力軸２２に連結されるようになっている。なお、サンギヤ１８ｓは第１回転要素で、キャリア１８ｃは第２回転要素で、リングギヤ１８ｒは第３回転要素に相当する。また、変速機１２の入力軸２２は出力部材に相当する。
【００３１】上記クラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレーキＢ１は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる湿式多板式の油圧式摩擦係合装置で、油圧制御回路２４から供給される作動油によって摩擦係合させられるようになっている。図３は、油圧制御回路２４の要部を示す図で、電動ポンプを含む電動式油圧発生装置２６で発生させられた元圧ＰＣが、マニュアルバルブ２８を介してシフトレバー３０（図１参照）の操作レンジに応じて各クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１へ供給されるようになっている。シフトレバー３０は、運転者によって操作されるシフト操作部材で、本実施例では「Ｂ」、「Ｄ」、「Ｎ」、「Ｒ」、「Ｐ」の５つのレンジに選択操作されるようになっており、マニュアルバルブ２８はケーブルやリンク等を介してシフトレバー３０に連結され、そのシフトレバー３０の操作に従って機械的に切り換えられるようになっている。
【００３２】「Ｂ」レンジは、前進走行時に変速機１２のダウンシフトなどにより比較的大きな動力源ブレーキが発生させられる操作レンジで、「Ｄ」レンジは前進走行する操作レンジであり、これ等の操作レンジでは出力ポート２８ａからクラッチＣ１およびＣ２へ元圧ＰＣが供給される。第１クラッチＣ１へは、シャトル弁３１を介して元圧ＰＣが供給されるようになっている。「Ｎ」レンジは動力源からの動力伝達を遮断する操作レンジで、「Ｒ」レンジは後進走行する操作レンジで、「Ｐ」レンジは動力源からの動力伝達を遮断するとともに図示しないパーキングロック装置により機械的に駆動輪の回転を阻止する操作レンジであり、これ等の操作レンジでは出力ポート２８ｂから第１ブレーキＢ１へ元圧ＰＣが供給される。出力ポート２８ｂから出力された元圧ＰＣは戻しポート２８ｃへも入力され、上記「Ｒ」レンジでは、その戻しポート２８ｃから出力ポート２８ｄを経てシャトル弁３１から第１クラッチＣ１へ元圧ＰＣが供給されるようになっている。
【００３３】クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１には、それぞれコントロール弁３２、３４、３６が設けられ、それ等の油圧ＰC1、ＰC2、ＰB1が制御されるようになっている。クラッチＣ１の油圧ＰC1についてはＯＮ−ＯＦＦ弁３８によって調圧され、クラッチＣ２およびブレーキＢ１についてはリニアソレノイド弁４０によって調圧されるようになっている。
【００３４】そして、上記クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１の作動状態に応じて、図４に示す各走行モードが成立させられる。すなわち、「Ｂ」レンジまたは「Ｄ」レンジでは、「ＥＴＣモード」、「直結モード」、「モータ走行モード（前進）」の何れかが成立させられ、「ＥＴＣモード」では、第２クラッチＣ２を係合するとともに第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、エンジン１４およびモータジェネレータ１６を共に作動させて車両を前進走行させる。「直結モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を係合するとともに第１ブレーキＢ１を開放した状態で、エンジン１４を作動させて車両を前進走行させる。また、「モータ走行モード（前進）」では、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、モータジェネレータ１６を作動させて車両を前進走行させる。「ＥＴＣモード」は電気トルコンモードでエンジン・モータ走行モードに相当し、「直結モード」はエンジン直結モードに相当する。
【００３５】図５は、上記前進モードにおける遊星歯車装置１８の作動状態を示す共線図で、「Ｓ」はサンギヤ１８ｓ、「Ｒ」はリングギヤ１８ｒ、「Ｃ」はキャリア１８ｃを表しているとともに、それ等の間隔はギヤ比ρ（＝サンギヤ１８ｓの歯数／リングギヤ１８ｒの歯数）によって定まる。具体的には、「Ｓ」と「Ｃ」の間隔を１とすると、「Ｒ」と「Ｃ」の間隔がρになり、本実施例ではρが０．６程度である。また、(a) のＥＴＣモードにおけるトルク比は、エンジントルクＴｅ：ＣＶＴ入力軸トルクＴin：モータトルクＴｍ＝ρ：１：１−ρであり、モータトルクＴｍはエンジントルクＴｅより小さくて済むとともに、定常状態ではそれ等のモータトルクＴｍおよびエンジントルクＴｅを加算したトルクがＣＶＴ入力軸トルクＴinになる。ＣＶＴは無段変速機の意味であり、本実施例では変速機１２としてベルト式無段変速機が設けられている。
【００３６】図４に戻って、「Ｎ」レンジまたは「Ｐ」レンジでは、「ニュートラル」または「充電・Ｅｎｇ始動モード」の何れかが成立させられ、「ニュートラル」ではクラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレーキＢ１の何れも開放する。「充電・Ｅｎｇ始動モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を開放するとともに第１ブレーキＢ１を係合し、モータジェネレータ１６を逆回転させてエンジン１４を始動したり、エンジン１４により遊星歯車装置１８を介してモータジェネレータ１６を回転駆動するとともにモータジェネレータ１６を回生制御して発電し、バッテリ４２（図１参照）を充電したりする。
【００３７】「Ｒ」レンジでは、「モータ走行モード（後進）」または「フリクション走行モード」が成立させられ、「モータ走行モード（後進）」では、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、モータジェネレータ１６を逆回転方向へ作動させて車両を後進走行させる。「フリクション走行モード」では、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２を開放した状態で、モータジェネレータ１６を逆回転方向へ作動させて車両を後進走行させる一方、エンジン１４を作動させるとともにリングギヤ１８ｒが正方向へ回転させられる状態で第１ブレーキＢ１をスリップ係合させることにより、キャリア１８ｃ更には入力軸２２に後進方向のアシスト力を作用させるものである。
【００３８】前記変速機１２はベルト式無段変速機で、その出力軸４４からカウンタ歯車４６を経て差動装置４８のリングギヤ５０に動力が伝達され、その差動装置４８により左右の駆動輪５２に動力が分配される。
【００３９】本実施例のハイブリッド駆動装置１０は、図１に示すＨＶＥＣＵ６０によって制御されるようになっている。ＨＶＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えていて、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行することにより、電子スロットルＥＣＵ６２、エンジンＥＣＵ６４、Ｍ／ＧＥＣＵ６６、Ｔ／ＭＥＣＵ６８、前記油圧制御回路２４のＯＮ−ＯＦＦ弁３８、リニアソレノイド弁４０、エンジン１４のスタータ７０などを制御する。電子スロットルＥＣＵ６２はエンジン１４の電子スロットル弁７２を開閉制御するもので、エンジンＥＣＵ６４はエンジン１４の燃料噴射量や可変バルブタイミング機構、点火時期などによりエンジン出力を制御するもので、Ｍ／ＧＥＣＵ６６はインバータ７４を介してモータジェネレータ１６の力行トルクや回生制動トルク等を制御するもので、Ｔ／ＭＥＣＵ６８は変速機１２の変速比γ（＝入力軸回転速度Ｎin／出力軸回転速度Ｎout ）やベルト張力などを制御するものである。前記油圧制御回路２４は、変速機１２の変速比γやベルト張力を制御するための回路を備えている。スタータ７０は電動モータで、モータ軸に設けられたピニオンをエンジン１４のフライホイール等に設けられたリングギヤに噛み合わせてエンジン１４をクランキングするものである。
【００４０】上記ＨＶＥＣＵ６０には、アクセル操作量センサ７６からアクセル操作部材としてのアクセルペダル７８の操作量θacを表す信号が供給されるとともに、シフトポジションセンサ８０からシフトレバー３０の操作レンジ（シフトポジション）を表す信号が供給される。また、エンジン回転速度センサ８２、モータ回転速度センサ８４、入力軸回転速度センサ８６、出力軸回転速度センサ８８から、それぞれエンジン回転速度（回転数）Ｎｅ、モータ回転速度（回転数）Ｎｍ、入力軸回転速度（入力軸２２の回転速度）Ｎin、出力軸回転速度（出力軸４４の回転速度）Ｎout を表す信号がそれぞれ供給される。出力軸回転速度Ｎout は車速Ｖに対応する。この他、バッテリ４２の蓄電量ＳＯＣなど、運転状態を表す種々の信号が供給されるようになっている。蓄電量ＳＯＣは単にバッテリ電圧であっても良いが、充放電量を逐次積算して求めるようにしても良い。
【００４１】そして、かかるＨＶＥＣＵ６０は、基本的に図６に示す各機能を備えていて、前記図４の走行モードを実施するようになっている。図６のＥＴＣモード制御手段１００は「ＥＴＣモード」を実施するもので、直結モード制御手段１０２は「直結モード」を実施するもので、モータ前進手段１０４は「モータ走行モード（前進）」を実施するもので、充電制御手段１０６は「充電・Ｅｎｇ始動モード」を実施するもので、モータ後進手段１０８は「モータ走行モード（後進）」を実施するもので、エンジンアシスト後進手段１１０は「フリクション走行モード」を実施するものであり、ＥＴＣモード制御手段１００および直結モード制御手段１０２はエンジン前進手段１１２を構成している。また、モード判定手段１１４は、アクセル操作量θacや車速Ｖ（出力軸回転速度Ｎout ）、蓄電量ＳＯＣ、シフトレバー３０のシフトポジション等に基づいて走行モードを判定し、その判定した走行モードで運転が行われるように上記各手段を切り換える。
【００４２】また、モータ前進手段１０４による「モータ走行モード（前進）」からエンジン１４を始動して直結モード制御手段１０２による「直結モード」へ移行する際には、図７のフローチャートに従って信号処理が行われる。図７のフローチャートは、ＨＶＥＣＵ６０によって実行されるもので、シフトレバー３０が「Ｄ」または「Ｂ」レンジへ操作されて「モータ走行モード（前進）」での走行時に所定のサイクルタイムで繰り返し実行される。また、図８は、本制御の実行時におけるタイムチャートの一例である。
【００４３】図７のステップＳ１−１では、前記モード判定手段１１４により「モータ走行モード（前進）」から「直結モード」へ切り替えるべき判定が為されたか否かを、その判定によって切り替えられる移行フラグによって判断する。「直結モード」へ切り替えるべき判断が為されると、ステップＳ１−２でスタータ７０によりエンジン１４を所定のクランキング回転（例えば５００ｒｐｍ程度）でクランキングするとともに、電子スロットル弁７２の開制御や燃料噴射制御などによるエンジン始動制御を行う。また、同時に前記リニアソレノイド弁４０により第２クラッチＣ２に対して作動油の供給を開始し、ファーストフィルを行った後に第２クラッチＣ２がトルク容量を発生する直前の低圧待機に保持する。図８の時間ｔ1 は、「直結モード」への切替え判断に従ってエンジン始動制御や第２クラッチＣ２に対する作動油の供給が開始された時間である。
【００４４】ステップＳ１−３では、エンジン１４が爆発により自力回転が可能（完爆）となり且つエンジン回転速度Ｎｅがモータ回転速度Ｎｍを越えたか否かを判断する。完爆か否かは、例えばエンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度（例えば６５０ｒｐｍ程度）を越えたか否かによって判断できる。ステップＳ１−３の判断がＹＥＳ（肯定）の場合にはステップＳ１−６を実行するが、ＮＯ（否定）の場合にはステップＳ１−４でエンジン始動指令が出力された後の経過時間が所定時間を越えたか否かを判断する。この所定時間は、エンジン１４が完爆するとともにエンジン回転速度Ｎｅがモータ回転速度Ｎｍを越えるのに十分な予め定められた一定値で、通常はこの所定時間を経過する前にステップＳ１−３の判断がＹＥＳになってステップＳ１−６を実行するが、スタータ７０の故障などで所定時間を過ぎてもエンジン１４を始動できない場合には、ステップＳ１−５で第２クラッチＣ２をスリップ係合させることによりエンジン１４をクランキングする。すなわち、前記リニアソレノイド弁４０により油圧ＰC2を上昇させて第２クラッチＣ２をスリップ係合させると、その係合トルクでエンジン１４が回転駆動されるのであり、その状態で燃料噴射等のエンジン始動制御が行われる。
【００４５】ステップＳ１−６では、リニアソレノイド弁４０により第２クラッチＣ２の油圧ＰC2をスイープアップ（漸増）させることにより、第２クラッチＣ２がトルク容量を持つようになってエンジン１４の出力が駆動力に反映されるとともに、第２クラッチＣ２の係合トルクＴC2に対応させてモータジェネレータ１６のトルクＴｍを漸減させることにより、運転者の所望する要求パワーＰdrv が得られるようにする。油圧ＰC2の増加率は、例えばアクセル操作量θacおよび車速Ｖをパラメータとして求めれる要求パワーＰdrv に拘らず予め定められた一定時間で走行モードの移行が終了するように、要求パワーＰdrv が大きい程大きな増加率に設定される。図８の時間ｔ2 は、ステップＳ１−３の判断がＹＥＳになった時間である。なお、ステップＳ１−５で第２クラッチＣ２のスリップ制御によりエンジン１４を始動した場合には、そのまま第２クラッチＣ２の油圧ＰC2をスイープアップ（漸増）させてステップＳ１−６へ移行する。
【００４６】次のステップＳ１−７では、第２クラッチＣ２が完全係合してエンジン回転速度Ｎｅがモータ回転速度Ｎｍと一致するまで、エンジン１４のトルクダウン制御を行って油圧ＰC2の勾配に応じてエンジン回転速度Ｎｅを制御する。エンジン１４のトルクダウン制御は、例えばエンジン回転速度Ｎｅとモータ回転速度Ｎｍとの回転速度差（Ｎｅ−Ｎｍ）やエンジン回転速度Ｎｅの変化率ΔＮｅなどをパラメータとして、駆動力変動を抑制しつつエンジン回転速度Ｎｅを滑らかにモータ回転速度Ｎｍと一致させるように行われる。図８の時間ｔ3 は、第２クラッチＣ２が略完全に係合した時間であり、回転速度差（Ｎｅ−Ｎｍ）が所定値以下の状態が所定時間継続した時間ｔ4 で移行制御の終了判定が行われる。この終了判定に従って「モータ走行モード（前進）」から「直結モード」へ切り替えるための移行フラグが切り替えられ、以後のサイクルではステップＳ１−１の判断がＮＯになる。
【００４７】このように本制御では、「モータ走行モード（前進）」からエンジン１４を始動して「直結モード」へ移行する際に、ステップＳ１−３でエンジン回転速度Ｎｅがモータ回転速度Ｎｍを上回ったか否かを判断し、Ｎｅ＞ＮｍになってからステップＳ１−６で油圧ＰC2をスイープアップさせて第２クラッチＣ２を係合させるようになっているため、例えばアクセルペダル７８が踏込み操作（増大操作）されて「直結モード」へ移行する場合などに、駆動力の低下を生じることなく「直結モード」へ円滑に移行して、駆動力を速やかに増大させることができる。すなわち、Ｎｅ＜Ｎｍの状態で第２クラッチＣ２が係合させられると、エンジン回転速度Ｎｅの引き上げのために動力が費やされて駆動力が低下してしまうのである。
【００４８】また、ステップＳ１−２ではスタータ７０によりエンジン１４をクランキングして始動させるが、所定時間経過してもエンジン回転速度Ｎｅがモータ回転速度Ｎｍを超えない場合、言い換えればエンジン１４を始動できない場合には、ステップＳ１−５で第２クラッチＣ２をスリップ係合させてエンジン１４をクランキングするようになっているため、スタータ７０の不良時でもエンジン１４を始動させて「直結モード」を実行できる。
【００４９】また、本実施例ではスタータ７０を用いてエンジン１４をクランキングするようにしているため、極低車速時にも速やかにエンジン１４を始動してエンジントルクＴｅを駆動力に反映することができる。
【００５０】上記図７の制御は第１発明〜第３発明の実施例に相当し、ＨＶＥＣＵ６０による一連の信号処理のうちステップＳ１−３およびＳ１−６を実行する部分は第２クラッチ制御手段として機能しており、ステップＳ１−２を実行する部分はスタータ始動手段として機能しており、ステップＳ１−５を実行する部分はフリクション始動手段として機能しており、ステップＳ１−４を実行する部分は始動手段変更手段として機能している。
【００５１】図９は、シフトレバー３０が「Ｄ」または「Ｂ」レンジへ操作された状態において、モータ前進手段１０４による「モータ走行モード（前進）」でアクセルペダル３０が踏込み操作されることにより、車両発進と同時にエンジン１４を始動して直結モード制御手段１０２による「直結モード」またはＥＴＣモード制御手段１００による「ＥＴＣモード」へ移行する場合のフローチャートで、同じくＨＶＥＣＵ６０によって実行される。また、図１０は、本制御の実行時におけるタイムチャートの一例である。
【００５２】図９のステップＳ２−１では、前記モード判定手段１１４により「モータ走行モード（前進）」からエンジン前進手段１１２による「直結モード」または「ＥＴＣモード」へ切り替えるべき判定が為されたか否かを、その判定によって切り替えられる移行フラグによって判断する。「直結モード」または「ＥＴＣモード」へ切り替えるべき判断が為されると、前記図７のステップＳ１−２〜Ｓ１−７と同様な制御が行われ、エンジン１４が始動させられるとともに第２クラッチＣ２が係合させられるが、その過程でステップＳ２−２を実行してエンジン回転速度Ｎｅが所定値を超えたか否かを判断する。この判断は、例えばエンジン１４が完爆するとともにモータ回転速度Ｎｍを超えたか否かによって行われ、満足する場合にはステップＳ２−３を実行する。図１０の時間ｔ1 は、移行フラグが切り替えられてステップＳ２−１の判断がＹＥＳになった時間である。
【００５３】ステップＳ２−３では、回転速度差（Ｎｅ−Ｎｍ）が増加から減少に転じたか否かを判断し、第２クラッチＣ２の係合トルクＴC2の増加やエンジン１４のトルクダウン制御により回転速度差（Ｎｅ−Ｎｍ）が減少し始めたらステップＳ２−４を実行する。図１０の時間ｔ2 は、回転速度差（Ｎｅ−Ｎｍ）が減少し始めてステップＳ２−３の判断がＹＥＳになった時間である。
【００５４】ステップＳ２−４では、その時の入力軸回転速度Ｎinが予め定められた所定値より小さいか否かを判断し、小さい場合はステップＳ２−５で「ＥＴＣモード」へ移行する一方、所定値より大きい場合はステップＳ２−６で「直結モード」へ移行する。この場合の所定値は、そのまま第２クラッチＣ２が係合させられてエンジン回転速度Ｎｅが入力軸回転速度Ｎinと一致させられた場合に、エンジンストールが生じるか否かを予測するためのもので、エンジン１４が自力回転できる一定値（例えば１０００ｒｐｍ程度）が設定されても良いが、第２クラッチＣ２が完全係合するまでの入力軸回転速度Ｎinの変化を考慮して、例えば図１１に示すようにアクセル操作量θacをパラメータとするマップや演算式などから所定値を求めるようにすることが望ましい。すなわち、この時の入力軸回転速度Ｎinの勾配はアクセル操作量θacに対応し、アクセル操作量θacが大きい程入力軸回転速度Ｎinの勾配は大きくなるため、所定値としては、アクセル操作量θacが大きくなる程小さい値が設定されるようにするのである。なお、この段階では第１クラッチＣ１は係合状態に維持されており、入力軸回転速度Ｎinとモータ回転速度Ｎｍは一致する。
【００５５】そして、ステップＳ２−５では、第１クラッチＣ１を開放して「ＥＴＣモード」へ移行し、エンジン回転速度Ｎｅを例えば最適燃費ライン上に維持するようにエンジン１４の出力制御を行うとともに、運転者の要求パワーＰdrv に応じてモータジェネレータ１６のトルク制御を行って車両を前進走行させる。また、ステップＳ２−６では、第１クラッチＣ１を係合したまま第２クラッチＣ２を係合させて「直結モード」へ移行し、モータジェネレータ１６の出力を０にして自由回転させながらエンジン１４のみで車両を前進走行させる。
【００５６】ここで、本制御では、モータ前進手段１０４による前進走行からエンジン前進手段１１２による前進走行へ移行する際に、ステップＳ２−４で「直結モード」ではエンジンストールが生じるか否かを予測し、エンジンストールが生じると予測された場合は「ＥＴＣモード」が選択されるため、エンジン前進手段１１２による前進走行への移行に伴ってエンジンストールを生じる恐れがないとともに、「ＥＴＣモード」でエンジン１４およびモータジェネレータ１６により大きな駆動力を得ることができる。すなわち、急坂路走行時や積載重量が重い場合などで車速Ｖが上がらない時に、エンジン１４のアイドル回転速度以下の比較的低車速でエンジン１４を始動して「直結モード」ヘ移行するとエンジンストールが生じるが、本実施例では「ＥＴＣモード」へ移行することにより、エンジンストールを回避しつつエンジン１４およびモータジェネレータ１６を動力源として走行することができるのである。
【００５７】また、本実施例では回転速度差（Ｎｅ−Ｎｍ）が増加から減少に転じた段階で、その時の入力軸回転速度Ｎinとアクセル操作量θacに応じて設定される所定値とを比較してエンジンストールを予測するため、エンジンストールを高い精度で予測できるとともに、実際にエンジンストールする前に「ＥＴＣモード」へ移行して第１クラッチＣ１を開放することにより、エンジンストールを良好に回避できる。なお、回転速度差（Ｎｅ−Ｎｍ）を用いる代わりにエンジン回転速度Ｎｅの変化率に基づいて、例えば変化率が略０になった時、或いは正から負へ変化した時にステップＳ２−４の判定を行うようにしても良い。
【００５８】上記図９の制御は第４発明の実施例に相当し、ＨＶＥＣＵ６０による一連の信号処理のうちステップＳ２−４、Ｓ２−５、およびＳ２−６を実行する部分はモード選択手段として機能している。
【００５９】なお、前記図７の制御でも、本制御と同様にエンジンストールが生じるか否かを判断し、必要に応じて「ＥＴＣモード」へ移行させるようになっている。
【００６０】図１２は、シフトレバー３０が「Ｄ」または「Ｂ」レンジへ操作されて前進走行している時に、モータ前進手段１０４による前進走行とエンジン前進手段１１２による前進走行とを切り替える際のフローチャートで、同じくＨＶＥＣＵ６０によって実行される。また、図１４は、本制御の実行時におけるタイムチャートの一例である。
【００６１】図１２のステップＳ３−１では、モータ→エンジン走行移行制御中フラグがＯＮか否かを判断し、ＯＮの場合は直ちにステップＳ３−５以下のモータ→エンジン走行移行制御を実行するが、ＯＦＦの場合はステップＳ３−２でモータ走行中フラグがＯＮか否かを判断する。モータ走行中フラグがＯＮの場合、すなわち前記モータ前進手段による「モータ走行モード（前進）」で走行中の時には、ステップＳ３−３で前記モード判定手段１１４によりエンジン走行が要求されているか否かを判断する。また、モータ走行中フラグがＯＦＦの場合は、ステップＳ３−１１でエンジン→モータ走行移行制御中フラグがＯＮか否かを判断し、ＯＮの場合は直ちにステップＳ３−１４以下のエンジン→モータ走行移行制御を実行するが、ＯＦＦの場合はステップＳ３−１２で前記モード判定手段１１４によりモータ走行が要求されているか否かを判断する。
【００６２】モード判定手段１１４によって行われる走行モードの判定は、前記図７、図９の場合も含めて例えば図１３に示すように行われる。すなわち、先ず運転者の要求パワーＰdrv が所定値以上か否かを判断し、要求パワーＰdrv が所定値以上であればステップＳ４−２でエンジン前進手段１１２によるエンジン走行、具体的には「ＥＴＣモード」または「直結モード」による走行を要求し、要求パワーＰdrv が所定値より小さい場合はステップＳ４−３でモータ走行が可能か否かを判断する。要求パワーＰdrv は、アクセル操作量θacや車速Ｖ等をパラメータとして求められ、モータ走行が可能か否かは、蓄電量ＳＯＣが所定値以上、エンジン水温が所定値以上、モータ／インバータ温度が所定値以下、高圧系異常無し等に基づいて判断される。そして、モータ走行が不可の場合は、ステップＳ４−２でエンジン前進手段１１２によるエンジン走行を要求するが、モータ走行が可能であればステップＳ４−４でモータジェネレータ１６によるモータ走行、具体的には「モータ走行モード（前進）」による走行を要求する。
【００６３】前記ステップＳ３−３でエンジン走行が要求されている場合は、ステップＳ３−４でモータ→エンジン走行移行制御中フラグをＯＮにして、ステップＳ３−５以下のモータ→エンジン走行移行制御を実施する。また、ステップＳ３−１２でモータ走行が要求されている場合は、ステップＳ３−１３でエンジン→モータ走行移行制御中フラグをＯＮにして、ステップＳ３−１４以下のエンジン→モータ走行移行制御を実施する。図１４は、ドライバ要求パワーＰdrv の減少により時間ｔ0 でエンジン走行からモータ走行への切替え要求が為され、その後ドライバ要求パワーＰdrv が再び増加して、時間ｔ1 でモータ走行からエンジン走行への切替え要求が為された場合である。
【００６４】モータ→エンジン走行移行制御のステップＳ３−５では、エンジン１４の燃料噴射等のエンジン始動制御を行い、ステップＳ３−６では、エンジン回転速度Ｎｅが予め定められた所定値以上か否かを判断する。この場合の所定値は、燃料噴射のみでエンジン１４を始動させることができる下限値、例えば５００ｒｐｍ程度の一定値が設定される。そして、エンジン回転速度Ｎｅが所定値より小さい場合は、ステップＳ３−７でスタータ７０によりエンジン１４をクランキングしてステップＳ３−８を実行するが、エンジン回転速度Ｎｅが所定値以上の場合はスタータ７０によるクランキングを行うことなくステップＳ３−８を実行する。すなわち、「モータ走行モード（前進）」による前進走行では、エンジン１４は自身の回転抵抗によって略回転停止させられるが、図１４の時間ｔ1 のようにエンジン走行からモータ走行への切替え要求からの経過時間が短い場合は、エンジン回転速度Ｎｅがそれ程低下しておらず、スタータ７０によるクランキングを行うことなくエンジン１４を始動することができるのである。
【００６５】ステップＳ３−８およびステップＳ３−９では、前記図７や図８のようにエンジン１４およびモータジェネレータ１６の出力制御、第２クラッチＣ２の係合制御などを行ってエンジン走行モード、この場合には一般に「直結モード」を成立させる。また、ステップＳ３−１０では、エンジン走行中フラグをＯＮにするとともにモータ→エンジン走行移行制御中フラグをＯＦＦにし、モータ→エンジン走行移行制御を終了する。図１４の時間ｔ3 は、モータ→エンジン走行移行制御の終了時間である。
【００６６】一方、エンジン→モータ走行移行制御のステップＳ３−１４では、第２クラッチＣ２を開放するとともにエンジン１４の出力低減およびモータジェネレータ１６の出力増大制御を行う。また、ステップＳ３−１５では、モータ回転速度Ｎｍとエンジン回転速度Ｎｅとの回転速度差（Ｎｍ−Ｎｅ）が所定値以上になったか否かを判断し、所定値以上になったらステップＳ３−１６でエンジン１４の燃料噴射を停止する。ステップＳ３−１７では、モータ走行中フラグをＯＮにするとともにエンジン→モータ走行移行制御中フラグをＯＦＦにし、エンジン→モータ走行移行制御を終了する。
【００６７】ここで、本制御では、モータ前進手段１０４によるモータ走行モードからエンジン前進手段１１２によるエンジン走行モードへ移行する際に、ステップＳ３−６でエンジン回転速度Ｎｅが所定値以上か否かを判断し、所定値以上の時にはスタータ７０によるクランキングを行うことなく燃料噴射等のエンジン始動制御のみでエンジン１４が始動させられるため、図１４のようにエンジン走行モードからモータ走行モードへ移行した直後にアクセルペダル７８の踏込み操作に従って再びエンジン走行モードへ移行する場合、そのエンジン走行モードへの移行が速やかに実施される。すなわち、エンジン回転速度Ｎｅが一定値以上である場合はクランキングを行う必要がなくなり、エンジン１４の始動、更にはエンジン走行モードへ移行する際の時間的ロスを回避できるのである。スタータ７０でエンジン１４をクランキングする場合は、スタータ７０のピニオンをエンジン１４のリングギヤ等に噛み合わせるために、エンジン回転速度Ｎｅが極低回転の所定値以下になるまでピニオンを噛み合わせることができないため、時間的ロスが生じる。
【００６８】因みに、図１４の破線は、エンジン回転速度Ｎｅが極低回転になるまで待ってスタータ７０によりクランキングしてエンジン１４を始動する場合で、時間ｔ2がクランキング開始時間で、時間ｔ4 がモータ→エンジン走行移行制御の終了時間であり、本実施例に比較して時間（ｔ4 −ｔ3 ）だけエンジン走行モードへの移行が遅くなる。
【００６９】また、このようにエンジン回転速度Ｎｅが所定値以上の場合には、スタータ７０によるクランキングを行うことなくエンジン１４が始動させられるため、例えば前車との車間距離を略一定にコントロールしながら追従走行する場合など、アクセル操作量θacの変化に伴ってエンジン走行とモータ走行とを頻繁に切り替える場合には、スタータ７０の作動回数が低減される。
【００７０】上記図１２の制御は第５発明の実施例に相当し、ＨＶＥＣＵ６０による一連の信号処理のうちステップＳ３−６を実行する部分はクランキング無し始動手段として機能している。
【００７１】図１５および図１６は、前記図７のフローチャートに従ってモータ→エンジン走行移行制御が行われる際に、変速機１２へ入力される入力トルクＴinをを推定する際の作動を説明する図で、図１５は前記ＨＶＥＣＵ６０の信号処理によって実行されるフローチャートである。前記変速機１２の各部の油圧は入力トルクＴinに基づいて制御されるようになっている。なお、図１６のクラッチ伝達トルク「Ａ」は第２クラッチＣ２の係合トルクＴC2で、エンジントルク指令値「Ｂ」はエンジン１４のトルクＴｅに対応し、ＭＧトルク指令値「Ｃ」はモータジェネレータ１６のトルクＴｍに対応する。
【００７２】ステップＳ５−１ではモータ走行中か否かを判断し、モータ走行中、具体的には前記モータ前進手段１０４による「モータ走行モード（前進）」であれば、ステップＳ５−２でモータトルクＴｍ（＝ＭＧトルク指令値Ｃ）を入力トルクＴinとする。モータ走行中であるか否かは、例えば前記図１２のモータ走行中フラグがＯＮか否か等によって判断できる。図１６の時間ｔ1 は、図７のステップＳ１−１の判断がＹＥＳになってモータ→エンジン走行移行制御が開始された時間で、その時間ｔ1 よりも前はモータ走行モードであり、ステップＳ５−２で入力トルクＴinが求められる。
【００７３】ステップＳ５−１の判断がＮＯの場合にはステップＳ５−３でエンジン走行中か否かを判断し、エンジン走行中、具体的には前記直結モード制御手段１０２による「直結モード」であれば、ステップＳ５−４でエンジントルクＴｅ（＝エンジントルク指令値Ｂ）とモータトルクＴｍ（＝ＭＧトルク指令値Ｃ）とを加算して入力トルクＴinを算出する。エンジン走行中であるか否かは、例えば前記図１２のエンジン走行中フラグがＯＮか否か等によって判断できる。図１６の時間ｔ3 は、第２クラッチＣ２が完全係合させられてモータ→エンジン走行移行制御が終了した時間で、その時間ｔ3 よりも後はエンジン走行モードであり、ステップＳ５−４で入力トルクＴinが求められる。エンジントルクＴｅは、電子スロットル弁７２のスロットル弁開度指令値およびエンジン回転速度Ｎｅ等をパラメータとして予め定められたマップや演算式などから求められる。
【００７４】ステップＳ５−３の判断がＮＯの場合にはステップＳ５−５でモータ→エンジン走行移行制御実施中か否かを判断し、モータ→エンジン走行移行制御実施中であれば、ステップＳ５−６で油圧ＰC2をスイープアップ中か否かを判断する。そして、油圧ＰC2をスイープアップ中の場合は、ステップＳ５−７でモータトルクＴｍ（＝ＭＧトルク指令値Ｃ）および第２クラッチＣ２の係合トルクＴc2（＝クラッチ伝達トルクＡ）を考慮して入力トルクＴinを推定する。モータ→エンジン走行移行制御実施中か否かは、例えば前記図１２のモータ→エンジン走行移行制御中フラグがＯＮか否か等によって判断でき、ＰC2スイープアップ中か否は、例えばステップＳ１−６の実行中を表すフラグ等によって判断できる。
【００７５】第２クラッチＣ２のスリップ状態においては、その係合トルクＴC2がリングギヤ１８ｒから出力軸２２に作用する一方、キャリア１８ｃに接続されたモータジェネレータ１６がその反力ＴC2×（１−ρ）を受けるため、次式(1) に従って入力トルクＴinが求められる。係合トルクＴC2は、例えば摩擦係数μ、摩擦面の数ｎ、半径Ｒ、および押し付け力Ｆを用いて次式(2) に従って求めることが可能で、押し付け力Ｆは、油圧シリンダの面積Ｓ、油圧ＰC2、低圧待機圧ＰC2* から次式(3) に従って求められる。油圧ＰC2、低圧待機圧ＰC2* については、例えばリニアソレノイド弁４０に対する指令値に基づいて算出できる。図１６の時間ｔ2は、前記ステップＳ１−３の判断がＹＥＳになってステップＳ１−６のＰC2スイープアップが開始された時間であり、時間ｔ2 から時間ｔ3 までの間ではステップＳ５−７で入力トルクＴinが求められる。なお、(2) 式、(3) 式は基本式であり、各部のイナーシャなどを考慮して更にきめ細かく高い精度で求めることもできる。

【００７６】前記ステップＳ５−６の判断がＮＯの場合、すなわちＰC2スイープアップ中でない場合は、第２クラッチＣ２に作動油が供給されるとともに低圧待機に保持されている段階であるため、係合トルクＴC2＝０であり、ステップＳ５−８でモータトルクＴｍ（＝ＭＧトルク指令値Ｃ）を入力トルクＴinとする。図１６において、モータ→エンジン走行移行制御が開始された時間ｔ1 からＰC2スイープアップが開始される時間ｔ2 までの間は、ステップＳ５−７で入力トルクＴinが求められる。
【００７７】なお、エンジン回転速度Ｎｅがモータ回転速度Ｎｍ（＝入力軸回転速度Ｎin）よりも高いか否かによって係合トルクＴC2の正負、すなわち入力軸２２に対して駆動側（増速側）に作用するか制動側（減速側）に作用するかが異なるため、例えば図１７に示すフローチャートに従って判定することが望ましい。図１７のステップＳ６−１、Ｓ６−２は、図１５のステップＳ５−６、Ｓ５−８に相当するステップで、第２クラッチＣ２の係合が開始するまでは係合トルクＴC2＝０とする。ステップＳ６−３ではＮｅ＞Ｎｍか否かを判断し、Ｎｅ＞ＮｍであればステップＳ６−４で係合トルクＴC2を正とする一方、Ｎｅ≦Ｎｍの場合はステップＳ６−５で係合トルクＴC2を負とする。前記図７のフローチャートでは、Ｎｅ＞Ｎｍになってから第２クラッチＣ２をスリップ制御するため、通常は係合トルクＴC2が正である。
【００７８】ここで、本制御では、モータ走行モードからエンジン走行モードへ移行する際に、油圧ＰC2がスイープアップされて第２クラッチＣ２がスリップ制御される段階では、第２クラッチＣ２の係合トルクＴC2を考慮して入力トルクＴinを推定するようになっているため、モータ走行モードからエンジン走行モードへの移行時においても入力トルクＴinが高い精度で求められ、変速機１２の油圧制御などが高い精度で行われてベルトのスリップ等が防止される。すなわち、一般に従来のオートマチック車両においては、変速機の各部の必要油圧を算出する場合、動力源の発生トルク、回転メンバのイナーシャ、トルクコンバータのトルク比等を考慮して計算が行われるが、本実施例のように動力源の切替え時に第２クラッチＣ２がスリップ制御される場合には、その係合トルクＴC2を考慮しないと過大入力によって変速機１２のベルトがスリップする恐れがあるのである。
【００７９】上記図１５の制御は第６発明の実施例に相当し、ＨＶＥＣＵ６０による一連の信号処理のうちステップＳ５−６、Ｓ５−７、Ｓ５−８を実行する部分は第６発明の移行時入力トルク推定手段として機能している。また、前記図７のフローチャートにおいて、第２クラッチＣ２の油圧ＰC2のスイープアップを行うステップＳ１−６は、第６発明のスリップ制御手段に相当する。
【００８０】図１８は、シフトレバー３０が「Ｄ」または「Ｂ」レンジへ操作された状態において、モータ前進手段１０４による「モータ走行モード（前進）」でアクセルペダル３０が踏込み操作されることにより、車両発進と同時にエンジン１４を始動してＥＴＣモード制御手段１００による「ＥＴＣモード」へ移行する場合のフローチャートで、ＨＶＥＣＵ６０の信号処理によって実行される。また、図１９は、本制御の実行時におけるタイムチャートの一例である。
【００８１】図１８のステップＳ７−１では、前記モード判定手段１１４により「モータ走行モード（前進）」からエンジン前進手段１１２による「ＥＴＣモード」へ切り替えるべき判定が為されたか否かを、その判定によって切り替えられる移行フラグによって判断する。通常は「直結モード」への移行判定が為されるが、蓄電量ＳＯＣの低下やエアコン等の補機類のＯＮなど、何らかの理由でエンジン１４を始動する必要が生じて「ＥＴＣモード」へ切り替えるべき判断が為されると、ステップＳ７−２を実行し、前記ステップＳ１−２と同様にスタータ７０によりエンジン１４をクランキングするとともに燃料噴射等のエンジン始動制御を実行するとともに、第２クラッチＣ２にファーストフィルを行って低圧待機に保持する。次のステップＳ７−３では、エンジン回転速度Ｎｅが所定値を超えたか否かを判断する。この判断は、例えばエンジン１４が完爆するとともにモータ回転速度Ｎｍを超えたか否かによって行われ、満足する場合はステップＳ７−４を実行する。図１９の時間ｔ1 は、移行フラグが切り替えられてステップＳ７−１の判断がＹＥＳになった時間で、時間ｔ2 はエンジン回転速度Ｎｅが所定値を超えてステップＳ７−３の判断がＹＥＳになった時間である。
【００８２】ステップＳ７−４では、前記ステップＳ１−６と同様にリニアソレノイド弁４０により第２クラッチＣ２の油圧ＰC2をスイープアップ（漸増）させることにより、第２クラッチＣ２がトルク容量を持つようになってエンジン１４の出力が駆動力に反映されるとともに、第２クラッチＣ２の係合トルクＴC2に対応させてモータジェネレータ１６のトルクＴｍを漸減させることにより、運転者の所望する要求パワーＰdrv が得られるようにする。また、同時に前記ＯＮ−ＯＦＦ弁３８により第１クラッチＣ１の油圧ＰC1を滑りが生じない必要最低圧に制御する。この油圧ＰC1の制御はキャリアトルクに基づいて行われ、モータトルクＴｍの低下に伴って油圧ＰC1も低下させられる。油圧ＰC1は、第１クラッチＣ１の係合トルクＴC1に対応し、係合トルクＴC1が次式(4) を満足するように油圧ＰC1を制御すれば良い。(4) 式のαは、所定の余裕値である。
ＴC1＝Ｔｍ−ＴC2×（１−ρ）＋α ・・・(4)【００８３】ステップＳ７−５では、エンジントルクダウン制御によりエンジン回転速度Ｎｅが目標回転速度Ｎｅ* になるようにエンジン１４の出力制御を行う。目標回転速度Ｎｅ* は、例えば予め定められた最適燃費ライン上を移動するように設定される。
【００８４】ステップＳ７−６では、モータトルクＴｍと第２クラッチＣ２の係合トルクＴC2とが次式(5) の関係を満足するか否かを判断し、(5) 式を満足するようになったらステップＳ７−７で第１クラッチＣ１を開放するとともに、モータ回転速度Ｎｍを所定の目標回転速度Ｎｍ* に向かって所定の勾配でスイープダウンさせる。(5) 式は、「ＥＴＣモード」におけるトルク比を表しており、第１クラッチＣ１を開放しても遊星歯車装置１８の各部の回転速度やトルクが急激に変化する恐れがない。また、目標回転速度Ｎｍ* は、前記目標回転速度Ｎｅ* および実際の入力軸回転速度Ｎinに基づいて、次式(6) に従って求められる。図１９の時間ｔ3 は、(5) 式を満足するようになってステップＳ７−６の判断がＹＥＳになった時間である。
Ｔｍ／ＴC2≦１−ρ ・・・(5) Ｎｍ* ＝（Ｎin−Ｎｅ* ×ρ）／（１−ρ） ・・・(6) 【００８５】上記ステップＳ７−６ではまた、エンジン回転速度Ｎｅを監視して第１クラッチＣ１の開放タイミングを判定し、各種のバラツキ（例えばエンジントルク）にリアルタイムに対応する。この判断は、例えばエンジン回転速度Ｎｅと目標回転速度Ｎｅ* との偏差やエンジン回転速度Ｎｅの変化率などを考慮することが望ましい。また、例えばエンジン１４がトルクを出していない場合、上記(5) 式が成立するまで待っているとＴｅ＜ρ×ＴC2になってエンジンストールを生じる可能性があるため、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度以下になったらステップＳ７−７へ移行して直ちに第１クラッチＣ１を開放する。
【００８６】ステップＳ７−７でモータ回転速度Ｎｍが目標回転速度Ｎｍ* に略到達すると、リングギヤ１８ｒの回転速度が入力軸回転速度Ｎinと略一致させられ、第２クラッチＣ２が完全係合させられる。図１９の時間ｔ4 は、モータ回転速度Ｎｍが目標回転速度Ｎｍ* に略到達して第２クラッチＣ２が完全係合させられた時間であり、その後、モータ回転速度Ｎｍおよびエンジン回転速度Ｎｅから算出したリングギヤ１８ｒの回転速度と入力軸回転速度Ｎinとの偏差が所定値以下の状態が所定時間継続した時間ｔ5 で移行制御の終了判定が行われる。
【００８７】ここで、本制御ではモータ前進手段１０４による「モータ走行モード（前進）」からエンジン前進手段１１２による「ＥＴＣモード」へ移行する際に、ステップＳ７−４で第１クラッチＣ１の油圧ＰC1を滑りが生じない必要最低圧に制御するようになっているため、所定の条件下でステップＳ７−７において第１クラッチＣ１を開放する場合に優れた応答性が得られるようになり、応答遅れに起因する駆動力変化やエンジンストール等が抑制されて、「ＥＴＣモード」への移行制御が容易になる。
【００８８】また、第２クラッチＣ２の係合トルクＴC2を漸増させるとともに、その係合トルクＴC2がモータトルクＴｍに対して前記(5) 式の関係、すなわち「ＥＴＣモード」におけるトルク比の関係を満足するようになったか否かをステップＳ７−６て判断し、(5) 式の関係を満足するようになったらステップＳ７−７で第１クラッチＣ１を開放するようになっているため、第１クラッチＣ１の開放時の駆動力変動が抑制されて「ＥＴＣモード」へ滑らかに移行する。
【００８９】上記図１８の制御は第７発明、第８発明の実施例に相当し、ハイブリッドＥＣＵ６０による一連の信号処理のうちステップＳ７−４（特に、油圧ＰC1を滑りが生じない必要最低圧に制御する部分）を実行する部分は第１クラッチ開放スタンバイ手段として機能しており、ステップＳ７−４（特に、油圧ＰC2をスイープアップさせる部分）、Ｓ７−６、Ｓ７−７（特に、第１クラッチＣ１を開放する部分）を実行する部分はクラッチ制御手段として機能している。
【００９０】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】 平成１１年１０月８日（１９９９．１０．８）
【代理人】 【識別番号】１０００８５３６１
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 治幸 （外２名）
【公開番号】 特開２００１−１１２１１８（Ｐ２００１−１１２１１８Ａ）
【公開日】 平成１３年４月２０日（２００１．４．２０）
【出願番号】 特願平１１−２８８０３４