| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車両のクラッチ制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】田端 淳
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株式会社内
【氏名】小木曽 誠人
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】ハイブリッド車両においてエンジン走行のためのクラッチの係合ショックが好適に回避されるハイブリッド車両のクラッチ制御装置を提供する。
【解決手段】回転速度同期制御手段１００により吸気弁２０および排気弁２２（電磁駆動弁）を用いてクラッチＣ１の入出力回転が同期させられたときに、クラッチ係合制御手段９０によりそのクラッチＣ１が係合させられるので、たとえばエンジン走行モードへの切換に際してクラッチＣ１の係合ショックが好適に回避される。また、専らモータジェネレータＭＧ２を用いて上記クラッチＣ１の入出力回転を同期させる場合に比較して、そのモータジェネレータＭＧ２の使用不可状態や使用制限域内となったりしてそのクラッチＣ１の同期制御が困難となり係合ショックが発生するということが好適に解消される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 吸気および／または排気のための電磁駆動弁を有する内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両において、該内燃機関の起動に応答して該内燃機関を駆動輪に連結するためのクラッチを係合させる形式の制御装置であって、前記電磁駆動弁を用いて前記内燃機関の回転速度を制御することにより、前記クラッチの入出力回転を同期させる回転速度同期制御手段と、該回転速度同期制御手段により前記クラッチの入出力回転が同期させられたときに該クラッチを係合させるクラッチ係合制御手段とを、含むことを特徴とするハイブリッド車両のクラッチ制御装置。
【請求項２】 前記電磁駆動弁による回転速度制御機能が得られる状態であるか否かを判定する電磁駆動弁判定手段と、前記回転速度同期制御手段は、該電磁駆動弁判定手段により前記電磁駆動弁による回転速度制御機能が得られる状態ではないと判定された場合には、前記電動機を用いて前記内燃機関の回転速度を制御することにより、前記クラッチの入出力回転を同期させるものである請求項１のハイブリッド車両のクラッチ制御装置。
【請求項３】 吸気および／または排気のための電磁駆動弁を有する内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両において、該内燃機関の起動に応答して該内燃機関を駆動輪に連結するためのクラッチを係合させる形式の制御装置であって、前記電磁駆動弁および電動機を用いて前記内燃機関の回転速度を制御することにより、前記クラッチの入出力回転を同期させる回転速度同期制御手段と、該回転速度同期制御手段により前記クラッチの入出力回転が同期させられたときに該クラッチを係合させるクラッチ係合制御手段とを、含むことを特徴とするハイブリッド車両のクラッチ制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両において、該内燃機関の起動に応答して該内燃機関を駆動輪に連結するためのクラッチを係合させる形式のハイブリッド車両のクラッチ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両では、たとえばモータ走行モードからエンジン走行モードへの切換時には、たとえばモータジェネレータを用いて、エンジンを駆動輪に連結するためのクラッチを回転同期させた後、そのクラッチを係合させることにより係合ショックを抑制する装置が提案されている。たとえば、Inderscience Enterprises Ltd. から発行された刊行物「Heavy Vehicle Systems 」(Vol.7，No.4，2000）の第２８１頁〜２９８頁に記載された装置がそれである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のような従来の車両においては、クラッチの回転同期のためにモータジェネレータを用いるので電力消費が大きくなることに加えて、モータジェネレータの過熱、蓄電装置の充電残量の過少、高域の出力回転速度が必要である場合などのように、そのモータジェネレータが駆動使用不可状態となったり、使用制限域内となったりする場合には、上記クラッチの同期制御が困難となって係合ショックが避けられない場合があるという不都合があった。
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ハイブリッド車両においてエンジン走行のためのクラッチの係合ショックが好適に回避されるハイブリッド車両のクラッチ制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成するための第１発明の要旨とするところは、吸気および／または排気のための電磁駆動弁を有する内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両において、上記内燃機関の起動に応答してその内燃機関を駆動輪に連結するためのクラッチを係合させる形式の制御装置であって、(a) 前記電磁駆動弁を用いて前記内燃機関の回転速度を制御することにより、前記クラッチの入出力回転を同期させる回転速度同期制御手段と、(b) その回転速度同期制御手段により前記クラッチの入出力回転が同期させられたときにそのクラッチを係合させるクラッチ係合制御手段とを、含むことにある。
【０００６】
【第１発明の効果】このようにすれば、回転速度同期制御手段により電磁駆動弁を用いて前記クラッチの入出力回転が同期させられたときに、クラッチ係合制御手段によりそのクラッチが係合させられるので、エンジン走行モードへの切換に際してクラッチの係合ショックが好適に回避される。また、専らモータジェネレータを用いて上記クラッチの入出力回転を同期させる場合に比較して、そのモータジェネレータの使用不可状態や使用制限域内となったりしてそのクラッチの同期制御が困難となり係合ショックが発生するということが好適に解消される。
【０００７】
【第１発明の他の態様】ここで、好適には、前記電磁駆動弁による回転速度制御機能が得られる状態であるか否かを判定する電磁駆動弁判定手段を含み、前記回転速度同期制御手段は、その電磁駆動弁判定手段により前記電磁駆動弁による回転速度制御機能が得られる状態ではないと判定された場合には、上記電動機を用いて前記内燃機関の回転速度を制御することにより、前記クラッチの入出力回転を同期させるものである。このようにすれば、電磁駆動弁判定手段により前記電磁駆動弁による回転速度制御機能が得られる状態ではないと判定された場合には、電動機を用いて内燃機関の回転速度が制御されることにより前記クラッチの入出力回転が同期させられるので、電磁駆動弁による回転速度制御が不可である場合でも、係合ショックの発生が防止される。
【０００８】
【課題を解決するための第２の手段】また、前記目的を達成するための第２発明の要旨とするところは、吸気および／または排気のための電磁駆動弁を有する内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両において、上記内燃機関の起動に応答してその内燃機関を駆動輪に連結するためのクラッチを係合させる形式の制御装置であって、(a) 前記電磁駆動弁および電動機を用いて前記内燃機関の回転速度を制御することにより、前記クラッチの入出力回転を同期させる回転速度同期制御手段と、(b) その回転速度同期制御手段により前記クラッチの入出力回転が同期させられたときに該クラッチを係合させるクラッチ係合制御手段とを、含むことにある。
【０００９】
【第２発明の効果】このようにすれば、回転速度同期制御手段により電磁駆動弁と電動機との両方を用いて前記クラッチの入出力回転が同期させられたときに、クラッチ係合制御手段によりそのクラッチが係合させられるので、エンジン走行モードへの切換に際してクラッチの係合ショックが好適に回避される。また、専らモータジェネレータを用いて上記クラッチの入出力回転を同期させる場合に比較して、そのモータジェネレータの使用不可状態や使用制限域内となったりしても、電磁駆動弁によってそのクラッチの同期制御が行われるので、係合ショックが発生することが好適に防止される。
【００１０】ここで、好適には、前記ハイブリッド車両がモータ走行中であるか否かを判定するモータ走行判定手段と、そのモータ走行判定手段によりハイブリッド車両がモータ走行中であると判定されているときに、エンジンを作動させる走行モードへの切換指令を判定するエンジン切換判定手段とを含み、前記回転速度同期制御手段は、そのモータ走行判定手段によりハイブリッド車両がモータ走行中であると判定され、且つエンジン切換判定手段によりエンジンを作動させる走行モードへの切換指令が判定された場合に、前記電磁駆動弁または電磁駆動弁および電動機を用いて前記クラッチの入出力回転を同期させるものである。このようにすれば、ハイブリッド車両がモータ走行からエンジンを作動させる走行モードへ切換られるときに、電磁駆動弁または電磁駆動弁および電動機を用いてクラッチの入出力回転が同期させられるので、そのクラッチの係合ショックが好適に防止される。
【００１１】
【発明の好適な実施の形態】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。
【００１２】図１は、本発明の一実施例のエンジン制御装置が適用されたハイブリッド車両の動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。図において、動力源としてのエンジン１０の出力は、振動減衰装置（ダンパ）１２を順次介して、副変速部１４および無段変速部１６を含む無段変速機１７に入力され、差動歯車装置１８および車軸１９を介して一対の駆動輪（たとえば前輪）２１へ伝達されるようになっている。また、第２の動力源および発電機として機能するモータジェネレータＭＧ２が上記副変速機１４の入力軸に連結されている。
【００１３】上記エンジン１０は、好適には、燃料消費を減少させるために、燃料が筒内噴射されることにより軽負荷時においては空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりも高い燃焼である希薄燃焼が行われるリーンバーンエンジンから構成される。このエンジン１０は、たとえば３気筒ずつから構成される左右１対のバンクを備え、その１対のバンクは単独で或いは同時に作動させられるようになっており、作動気筒数の変更が可能とされている。このエンジン１０の吸気配管には、必要に応じて過給機を備えているとともに、スロットルアクチュエータによって操作されるスロットル弁とが設けられている。このスロットル弁は、基本的には図示しないアクセルペダルの操作量すなわちアクセル開度θACC に対応する大きさのスロットル開度θTHとなるように制御されるが、エンジン１０の出力を調節するために変速過渡時などの種々の車両状態に応じた開度となるように制御されるようになっている。
【００１４】上記エンジン１０には、エンジン１０の起動、補機の駆動、回転エネルギの回収などのために、駆動用電動モータおよび発電機などとして機能するモータジェネレータＭＧ１が直接的に連結されている。
【００１５】また、上記エンジン１０は、その運転サイクル数が変更可能となるように構成されている。たとえば図２に示すように、各気筒の電磁駆動弁すなわち吸気弁２０および排気弁２２と、それらをそれぞれ開閉駆動する電磁アクチュエータ２４および２６とを含む可変動弁機構２８と、クランク軸３０の回転角を検出する回転センサ３２からの信号に従って上記吸気弁２０および排気弁２２の作動時期（タイミング）を制御する弁駆動制御装置３４とを備えている。この弁駆動制御装置３４は、エンジン負荷に応じて作動タイミングを最適時期に変更するだけでなく、加速操作時などの運転サイクル切り換え指令に従って、４サイクル運転を実現する開閉時期および２サイクル運転を実現する開閉時期となるように制御したり、たとえばモータ走行からエンジン走行への切換過渡期間において、エンジン１０から出力される動力を駆動輪２１へ伝達するためのクラッチＣ１の入出力回転を同期させるためにエンジン回転速度ＮE を制御する。上記電磁アクチュエータ２４および２６は、たとえば図３に示すように、吸気弁２０または排気弁２２に連結されてその吸気弁２０または排気弁２２の軸心方向に移動可能に支持された磁性体製の円盤状の可動部材３６と、その可動部材３６を択一的に吸着するためにそれを挟む位置に設けられた一対の電磁石３８、４０と、可動部材３６をその中立位置に向かって付勢する一対のスプリング４２、４４とを備えている。
【００１６】前記無段変速機１７の副変速部１４は、ギヤ比（変速比）γA ［＝エンジン回転速度（入力軸回転速度）／入力軸５６の回転速度（出力軸回転速度）］が１である高速側ギヤ段とギヤ比が１／ρ1 である低速側ギヤ段との前進２段、およびギヤ比が−１／ρ2 である高速側ギヤ段とギヤ比が−１／ρ1 である低速側ギヤ段との後進２段を有するラビニヨ型遊星歯車装置を有する有段変速機である。この副変速部１４は、第１クラッチＣ１を介してエンジン１０と連結される第１入力軸５０と、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を介してエンジン１０と連結される第２入力軸５２と、それら第１入力軸５０および第２入力軸５２に設けられた第１サンギヤＳ１および第２サンギヤＳ２と、ブレーキＢ１を介して非回転のハウジング５４と選択的に連結されるキャリヤＫと、副変速部１４の出力軸すなわち無段変速部１６の入力軸５６に連結されたリングギヤＲと、キャリヤＫによって回転可能に支持されるとともに第１サンギヤＳ１およびリングギヤＲと噛み合う軸長の大きい第１遊星歯車Ｐ１と、同様にキャリヤＫによって回転可能に支持されるとともに第２サンギヤＳ２および第１遊星歯車Ｐ１と噛み合う軸長の短い第２遊星歯車Ｐ２とを備えている。前記モータジェネレータＭＧ２は、上記第２入力軸５２に連結されている。
【００１７】図４は、上記副変速部１４における各摩擦係合装置の係合作動の組み合わせによって得られる変速ギヤ段を，よく知られたＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、２、Ｌなどのシフトレバーの操作位置（シフトポジション）毎に示す係合表である。図４において、○は係合、×は解放、△はスリップ係合を示している。前記副変速部１４では、シフトレバーのＤレンジ位置において、たとえば第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合させられるとともにブレーキＢが解放されることにより変速比γA が「１」である高速側ギヤ段（前進２ｎｄ）が成立させられ、たとえば第１クラッチＣ１およびおよび第２クラッチＣ２が解放されるとともにブレーキＢが係合されることにより変速比γA が「１／ρ1 」である低速側ギヤ段（前進１ｓｔ）が成立させられる。また、シフトレバーのＲレンジ位置において、たとえば第１クラッチＣ１およびブレーキＢが係合させられるとともに第２クラッチＣ２が解放されることにより変速比γA が「−１／ρ2 」である後進高速側ギヤ段が成立させられ、たとえば第１クラッチＣ１およびブレーキＢが解放されるとともに第２クラッチＣ２が係合されることにより変速比γA が「−１／ρ1 」である後進低速側ギヤ段が成立させられる。上記クラッチＣ１、Ｃ２およびブレーキＢ１は何れも油圧アクチュエータによって係合させられる油圧式摩擦係合装置である。
【００１８】上記車両のモータ走行による後進時には、モータジェネレータＭＧ２の回転が反転させられて第２サンギヤＳ２へ入力される。車両停止中は、基本的には、前進および後進のいずれにおいても上記モータジェネレータＭＧ２によりクリープ力が確保される。このため、二次電池６８の充電残量が不足しても、エンジン１０を始動することによりモータジェネレータＭＧ２から発電された電力が充電のために二次電池６８に供給されるので、故障時以外は、モータジェネレータＭＧ２によるモータ発進走行が常時可能とされている。また、前進走行においては、モータジェネレータＭＧ２でクリープトルクを確保しつつ、モータ発進走行が行われる。また、モータジェネレータＭＧ１でエンジン１０を始動させ、同期回転に到達したらクラッチＣ１が係合させられて、エンジン１０によりセカンド（２ｎｄ）走行が行われる。エンジン１０でも発進可能とされており、低速ではクラッチＣ１をスリップさせつつ徐々に車速Ｖを上昇させる。比較的高速となると、クラッチＣ１を完全に係合させる。後進走行においては、モータジェネレータＭＧ２が反転駆動されてクリープ力が確保され、トルクが必要なときはさらにエンジン１０が始動される。低速では上記と同様にクラッチＣ１がスリップ係合させられる。このように、上記副変速部１４は、少ない回転要素の数ですべての機能が達成される特徴がある。後進走行時のモータジェネレータＭＧ２からエンジン１０への駆動源切換時においてブレーキＢ１がそのままであり、摩擦係合装置の作動を切り換える必要がない。
【００１９】図１に戻って、前記無段変速機１７の無段変速部１６は、入力軸５６に設けられた有効径が可変の入力側可変プーリ６０と、出力軸６２に設けられた有効径が可変の出力側可変プーリ６４と、それら入力側可変プーリ６０および出力側可変プーリ６４に巻き掛けられた伝動ベルト６６とを備えたベルト式無段変速機である。この伝動ベルト６６は、一対の入力側可変プーリ６０および出力側可変プーリ６４にそれぞれ挟圧された状態で摩擦により動力を伝達する動力伝達部材として機能している。上記入力側可変プーリ６０は、入力軸５６に固定された固定回転体６０ａとその入力軸５６に軸方向に移動可能且つ軸周りに回転不能に設けられた可動回転体６０ｂとを備え、図示しない入力側油圧シリンダにより挟圧力が付与されるようになっている。また、出力側可変プーリ６４も、出力軸６２に固定された固定回転体６４ａとその出力軸６２に軸方向に移動可能且つ軸周りに回転不能に設けられた可動回転体６４ｂとを備え、図示しない出力側油圧シリンダにより挟圧力が付与されるようになっている。一般に、上記入力側油圧シリンダは、無段変速機１６の変速比γCVT （＝入力軸５６の回転速度ＮIN／出力軸６２の回転速度ＮOUT ）を変化させるために用いられ、上記出力側油圧シリンダは伝動ベルト６６の張力を最適に制御するために用いられる。
【００２０】車両には、充電可能な鉛蓄電池などの二次電池６８と、水素などの燃料に基づいて発電を行う燃料電池７０とが設けられている。これら二次電池６８および又は燃料電池７０は、切換装置７２によってモータジェネレータＭＧ１および／またはモータジェネレータＭＧ２の電源として選択的に利用され得るようになっている。
【００２１】図５は、電子制御装置８０に入力される信号およびその電子制御装置８０から出力される信号を例示している。たとえば、電子制御装置８０には、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度θACC を表すアクセル開度信号、無段変速機１６の出力軸６２の回転速度ＮOUT に対応する車速信号、エンジン回転速度ＮE を表す信号、吸気配管５０内の過給圧Ｐa を表す信号、空燃比Ａ／Ｆを表す信号、シフトレバーＳＨの操作位置ＳH を表す信号などが図示しないセンサから供給されている。また、電子制御装置８０からは、燃料噴射弁からエンジン１０の気筒内へ噴射される燃料の量を制御するための噴射信号、自動変速機１６の変速比γCVT を変更するために油圧制御回路７８内のシフト弁を駆動するシフトソレノイドを制御する変速指令信号、無段変速機１６の伝動ベルト６６の張力を制御するために張力指令信号、エンジン１０のサイクル数を指令する信号などが出力される。
【００２２】上記電子制御装置８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、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行うことにより、無段変速部１６のギヤ比γCVT を最適値に自動的に切り換える変速制御、無段変速部１６の伝動ベルト６６の張力を最適値に制御するため張力制御、駆動源切換（ハイブリッド駆動）制御などを実行する。たとえば、上記変速制御では、予め記憶されたよく知られた関係（変速線図）からアクセル開度θACC （％）および車速Ｖに基づいて目標変速比γCVT * を決定し、実際の変速比γCVT がその目標変速比γCVT * と一致するように前記入力側油圧シリンダを作動させる。上記張力制御では、予め記憶された関係から実際のスロットル弁開度θTH、エンジン回転速度ＮE 、および副変速機１４のギヤ比γA に基づいて基本挟圧力を算出し、実際の作動油温度ＴOIL 、トルク振動幅或いはエンジン１０サイクル数に基づいてその基本挟圧力を補正し、その補正後の挟圧力で伝動ベルト６６を挟圧してその張力を制御するために出力側油圧シリンダを作動させる。また、駆動源切換制御では、たとえば図７および図８に示す予め記憶された関係から車速Ｖおよび出力軸トルクＴOUT に基づいて、駆動源および副変速機１４のギヤ段の判定を行い、判定された駆動源および副変速機１４のギヤ段に切り換えて走行させる。
【００２３】上記の駆動源切換制御により、図４に示されるように、図示しないシフトレバーが前進（ドライブ：Ｄ）ポジションへ操作された前進走行では、モータ走行領域であるので、ブレーキＢ１が係合されて副変速機１４が第１速状態（ギヤ比が１／ρ2 の減速状態）とされた状態で、モータジェネレータＭＧ２でクリープトルクを確保しながら、モータ発進が行われる。車速Ｖが増加してエンジン走行領域となると、エンジン１０が起動され且つクラッチＣ１の入出力回転速度が同期するようにエンジン回転速度ＮE が制御され、同期が完了するとそのクラッチＣ１が係合されてエンジン走行が行われる。二次電池６８の充電残量が不足でもエンジン１０を起動してモータジェネレータＭＧ１で発電させてその二次電池６８に充電することが可能であるので、故障時以外は上記のモータ発進が可能とされている。大きな駆動力を必要とするような場合にはエンジンで発進することも可能であり、この場合には、低車速ではクラッチＣ１をスリップ係合させながら車速を増加させ、比較的高車速となるとクラッチＣ１を完全係合させる。シフトレバーが後進（リバース：Ｒ）ポジションへ操作された後進走行では、モータジェネレータＭＧ２の回転が反転させられてクリープ力が確保されつつ、上記と同様に、ブレーキＢ１が係合されて副変速機１４が第１速状態（ギヤ比が１／ρ2 の減速状態）とされた状態で、モータ発進が行われる。この後進走行においてモータ走行からエンジン走行への切換時には、ブレーキＢ１は係合状態のままであり、切換が不要とされている。そして、車速増加などにより更に駆動トルクが必要となると、上記エンジン発進と同様に、エンジン１０が起動され且つクラッチＣ１がスリップ係合される。
【００２４】図６は、上記電子制御装置８０の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図６において、クラッチ係合制御装置９０は、電子制御装置８０からの指令信号に従って駆動力伝達用のクラッチＣ１およびＣ２の係合状態をそれぞれ制御する。たとえば、Ｃ１係合指令またはＣ１解放指令信号に従ってクラッチＣ１を係合または解放させ、Ｃ１スリップ係合指令信号に従ってクラッチＣ１をスリップ係合（半係合）させる。
【００２５】駆動源切換制御手段９２は、たとえば図示しないシフトレバーが前進ポジションに操作されたときに用いられる図７に示す予め記憶された関係、或いは後進ポジションに操作されたときに用いられる図８に示す予め記憶された関係から実際の車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）および出力軸６２のトルクＴOUT に基づいて駆動源およびギヤ段を判定し、判定結果にしたがって駆動源およびギヤ段を切り換える指令を出力する。モータ走行判定手段９４は、ハイブリッド車両がたとえばモータジェネレータＭＧ２を駆動源として走行させられるモータ走行中であるか否かを判定する。エンジン切換判定手段９６は、モータ走行中において駆動源をモータジェネレータＭＧ２からエンジン１０へ切り換える判定が行われたか否かを、たとえば上記駆動源切換制御手段９２からの出力信号に基づいて判定する。電磁駆動弁判定手段９８は、弁駆動制御装置３４の故障、電磁アクチュエータ２４および２６の機械的或いは電気的故障による回転速度制御性低下、回転速度制御量や応答性、排気ガス浄化条件を維持不能となることなどの他の装置からの条件により、その電磁アクチュエータ２４および２６によりそれぞれ開閉駆動される吸気弁２０（電磁駆動弁）または排気弁２２（電磁駆動弁）による回転速度制御機能が得られる状態であるか否かを判定する。
【００２６】回転速度同期制御手段１００は、上記モータ走行判定手段９４によりハイブリッド車両がクラッチＣ１の後段に配置されたモータジェネレータＭＧ２を駆動源として走行させられるモータ走行中であると判定され、エンジン切換判定手段９６によりそのモータ走行中において駆動源をモータジェネレータＭＧ２からエンジン１０へ切り換える判定が行われたと判定され、しかも、上記電磁駆動弁判定手段９８により吸気弁２０および排気弁２２によるエンジン回転速度制御機能が得られる状態であると判定された場合には、それら吸気弁２０および排気弁２２によるエンジン回転速度制御機能、またはそれに加えてクラッチＣ１の前段側（エンジン側）に設けられたモータジェネレータＭＧ１によるエンジン回転速度制御機能を用いて、エンジン１０を駆動輪２１に連結してエンジン走行を行うために、モータ走行中のハイブリッド車両のクラッチＣ１の入出力回転速度を同期させる。このようにクラッチＣ１の入出力回転速度を同期させられた時点で、その同期を示し信号に従って前記クラッチ係合制御装置９０によりクラッチＣ１が係合させられる。
【００２７】上記吸気弁２０および排気弁２２によるエンジン回転速度制御機能は、エンジン回転速度ＮE をクラッチＣ１の同期回転まですみやかに変化させてその同期回転に維持するために用いられるものであり、吸気弁２０および排気弁２２の開閉タイミング（作動位相）、作動角範囲、リフト量を調節することにより得られる。たとえば、吸気弁２０はその弁解放期間を調節することにより吸入空気量の調節を行うスロットル弁としての機能を持つことができるので、気筒の吸入行程における吸気弁２０の開期間やリフト量を変化させることによりエンジン出力トルクを増加させる一方、エンジン１０において吸気弁２０が閉じられる気筒の圧縮工程において排気弁２２を閉じて回転抵抗を大きくすることにより、エンジン出力トルクを低下させることができ、それら異なる方向の制御を適宜実行することにより、エンジン回転速度ＮE を応答性よく且つ安定的に制御できるのである。
【００２８】図９は、電子制御装置９０による制御作動の要部すなわちモータ走行からエンジン走行へ切り換えるためのクラッチＣ１の同期制御ルーチンを説明するフローチャートであり、数ｍsec 乃至数十ｍsec 程度の極めて短い周期で繰り返し実行される。
【００２９】図９において、前記モータ走行判定手段９４に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１では、ハイブリッド車両がクラッチＣ１の後段に配置されたモータジェネレータＭＧ２を駆動源として走行させられるモータ走行中であるか否かが判断される。このＳ１の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合は、前記エンジン切換判定手段９６に対応するＳ２において、ハイブリッド車両のモータ走行中において駆動源をモータジェネレータＭＧ２からエンジン１０へ切り換える判定即ちモータ走行からエンジン走行への切換判定が行われたか否かが判断される。このＳ２の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合は、前記電磁駆動弁判定手段９８に対応するＳ３において、電磁アクチュエータ２４および２６によりそれぞれ開閉駆動される吸気弁２０および排気弁２２による回転速度制御機能が得られる状態であるか否かが判断される。
【００３０】上記Ｓ３の判断が肯定される場合すなわち吸気弁２０および排気弁２２による回転速度制御機能が得られる状態である場合は、前記回転速度同期制御手段１００に対応するＳ４において、エンジン１０を駆動輪２１に連結してエンジン走行を行うために、エンジン１０が起動されるとともに、上記吸気弁２０および排気弁２２によるエンジン回転速度制御機能、またはそれに加えてクラッチＣ１の前段側（エンジン側）に設けられたモータジェネレータＭＧ１によるエンジン回転速度制御機能を用いて、モータ走行中のハイブリッド車両のクラッチＣ１の入出力回転速度が同期させられた後、そのクラッチＣ１が係合させられる。しかし、上記Ｓ３の判断が否定される場合は、前記回転速度同期制御手段１００に対応するＳ５において、モータジェネレータＭＧ１による回転速度制御機能を用いて、モータ走行中のハイブリッド車両のクラッチＣ１の入出力回転速度が同期させられた後、そのクラッチＣ１が係合させられる。
【００３１】図１０は、上記の作動を説明するタイムチャートである。図１０のｔ1 は上記エンジン１０の起動時点を示しており、ｔ1 時点乃至ｔ2 時点は上記回転速度同期制御手段１００によるエンジン回転速度制御によるクラッチＣ１の入出力回転速度の同期制御区間を示し、ｔ3 時点は同期後のクラッチＣ１の係合開始点を示している。
【００３２】上述のように、本実施例によれば、回転速度同期制御手段１００（Ｓ４）により吸気弁２０および排気弁２２（電磁駆動弁）を用いてクラッチＣ１の入出力回転が同期させられたときに、クラッチ係合制御手段９０によりそのクラッチＣ１が係合させられるので、たとえばエンジン走行モードへの切換に際してクラッチＣ１の係合ショックが好適に回避される。また、専らモータジェネレータＭＧ２を用いて上記クラッチＣ１の入出力回転を同期させる場合に比較して、そのモータジェネレータＭＧ２の使用不可状態や使用制限域内となったりしてそのクラッチＣ１の同期制御が困難となり係合ショックが発生するということが好適に解消される。
【００３３】また、本実施例によれば、電磁アクチュエータ２４および２６によりそれぞれ開閉駆動される吸気弁２０および排気弁２２による回転速度制御機能が得られる状態であるか否かを判定する電磁駆動弁判定手段９８（Ｓ３）が設けられ、回転速度同期制御手段１００（Ｓ５）は、その電磁駆動弁判定手段９８により上記吸気弁２０および排気弁２２による回転速度制御機能が得られる状態ではないと判定された場合には、クラッチＣ１の前段においてエンジン１０と連結されたモータジェネレータＭＧ１を用いてエンジン回転速度ＮE を制御することによりクラッチＣ１の入出力回転を同期させるものであることから、電磁駆動弁である吸気弁２０および排気弁２２による回転速度制御が不可である場合でも、係合ショックの発生が防止される。
【００３４】また、本実施例によれば、回転速度同期制御手段１００（Ｓ４）により、電磁アクチュエータ２４および２６によりそれぞれ開閉駆動される吸気弁２０および排気弁２２とモータジェネレータＭＧ１との両方を用いてクラッチＣ１の入出力回転が同期させられたときに、クラッチ係合制御手段９０によりそのクラッチＣ１が係合させられるので、たとえばエンジン走行モードへの切換に際してクラッチの係合ショックが好適に回避される。また、専らモータジェネレータＭＧ１を用いて上記クラッチＣ１の入出力回転を同期させる場合に比較して、そのモータジェネレータＭＧ１の使用不可状態や使用制限域内となったりしても、電磁駆動弁によってそのクラッチＣ１の同期制御が行われるので、係合ショックが発生することが好適に防止される。
【００３５】また、本実施例によれば、ハイブリッド車両がモータ走行中であるか否かを判定するモータ走行判定手段９４（Ｓ１）と、そのモータ走行判定手段９４によりハイブリッド車両がモータ走行中であると判定されているときに、エンジン１０を作動させるエンジン走行モードへの切換指令を判定するエンジン切換判定手段９６（Ｓ４）とを含み、前記回転速度同期制御手段１００（Ｓ４）は、そのモータ走行判定手段９４によりハイブリッド車両がモータ走行中であると判定され、且つエンジン切換判定手段９６によりエンジンを作動させる走行モードへの切換指令が判定された場合に、電磁アクチュエータ２４および２６によりそれぞれ開閉駆動される吸気弁２０および排気弁２２、または吸気弁２０および排気弁２２とモータジェネレータＭＧ１とを用いてクラッチＣ１の入出力回転を同期させるものであることから、ハイブリッド車両がモータ走行からエンジンを作動させる走行モードへ切り換えられるときに、クラッチＣ１の入出力回転が同期させられるので、クラッチＣ１の係合ショックが好適に防止される。
【００３６】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３７】たとえば、前述の実施例では、駆動源として専らモータジェネレータＭＧ２を用いるモータ走行から駆動源として専らエンジン１０を用いるエンジン走行への切換に際してのクラッチＣ１の同期制御について説明されていたが、そのモータ走行からモータジェネレータＭＧ２とエンジン１０との両方を駆動源として用いるエンジンモータ走行への切換に際してのクラッチＣ１の同期制御に対しても適用される。
【００３８】また、前述の実施例では、クラッチＣ１の後段には、モータジェネレータＭＧ２と副変速部１４および無段変速部１６から成る無段変速機１７とが設けられていたが、そのモータジェネレータＭＧ２は電動機であってもよいし、その無段変速機１７は、たとえば複数組の遊星歯車装置から成る自動変速機などの有段変速機であってもよい。
【００３９】また、前記無段変速部１６は、動力伝達部材として機能する伝動ベルト６６が有効径が可変である一対の可変プーリ６０および６４に巻き掛けられた所謂ベルト式無段変速機であったが、共通の軸心まわりに回転させられる一対のコーンと、その軸心と交差する回転中心回転可能な複数個のローラがそれら一対のコーンの間で挟圧され、そのローラの回転中心と軸心との交差角が変化させられることによって変速比が可変とされた所謂トラクション型無段変速機などであってもよい。このトラクション型無段変速機では、一対のコーンの間で挟圧されるローラが動力伝達部材として機能している。
【００４０】また、前述の実施例において、モータジェネレータＭＧ２によりトルク振動を低減させるトルク振動低減手段９２が設けられていたが、モータジェネレータＭＧ２やトルク振動低減手段９２は必ずしも設けられていなくてもよい。
【００４１】また、前述の実施例において、前後進の切換および前進２段の変速機能を備えた副変速部１４がエンジン１０と無段変速部１６との間に設けられていたが、無段変速部１６の出力側に設けられていてもよいし、副変速部１４は必ずしも前進２段の変速機能を備えたものでなくてもよい。
【００４２】また、前述の実施例では、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２が備えられていたが、本発明の実施には必ずしも２つのモータが設けられる必要はなく、たとえば請求項１および２にかかる発明の実施には、クラッチＣ１の後段に設けられたモータジェネレータＭＧ２だけでもよい。
【００４３】その他、一々例示はしないが、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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地
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| 【出願日】 |
平成１４年１月１８日（２００２．１．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５３６１
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 治幸
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２１２００４（Ｐ２００３−２１２００４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年７月３０日（２００３．７．３０） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−９６０９（Ｐ２００２−９６０９） |
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