专利名称：混合动力车用驱动装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及安装在并用发动机和电机来行驶的混合动力车辆中的驱动装置及其控制方法。
背景技术：
作为安装在并用发动机和电机来行驶的混合动力车辆中的驱动装置的发动机起动时的相关控制技术，例如，在下述专利文献1中记载了如下技术。该控制技术用于在具有发动机分离离合器的并联式混合动力车的驱动装置中，采用电机来维持与驾驶员要求相对应的平稳的车辆响应，同时连结发动机分离离合器以使发动机起动。这里，电机在起动发动机期间，不管为了得到所希望的设定速度而所需要的转矩为如何，都被进行与其相应的控制的速度跟踪控制模式所控制。也就是，在发动机起动时，首先，接合发动机分离离合器，将所希望速度命令给电机，将燃料提供给发动机来起动发动机。其后，计算所需的发动机转矩，例如进行如下控制采用比例积分控制器来维持车速，同时慢慢地减少电机的转矩并按比例增大发动机转矩，直到电机的转矩变成零。
这里，对于电机的所需速度的设定是根据车辆整体的动作状态和驾驶员的要求而设定的，其可以是基于当前时刻以及过去某个时刻的车速和加速度的轨迹或恒定值中的任意一个。另一方面，在驾驶员没有对当前动作转矩进行命令，并在没有结合将来自发动机以及电机的驱动力向车轮传递的自动变速器等的动力传递单元的情况下，所需的设定速度被设定成发动机所需的怠速速度。
专利文献1JP特开2003-129926号公报(第1-5页，第1-2图)但是，在如上述的混合动力车辆驱动装置中的发动机起动时的控制技术中，存在如下问题。也就是，在已经结合了动力传递单元的状态下，在基于电机的驱动力的车辆的行驶当中需要起动发动机时，存在根据包含电机的转速的车辆的动作状态的不同，而不能适当地进行发动机的起动的情况。也就是，为了使发动机起动需要以一定值以上的转速使发动机的曲轴旋转。但是，例如，在已经结合了动力传递单元的状态下，车辆通过电机的驱动力而行驶的当中，且车辆的速度较低时，通过上述的控制技术，相应于车辆的速度，使电机的转速也被控制得较低。从而，在电机的转速比可使发动机起动的转速还低的情况下，在保持该车速不变的状态下，不能立即使发动机起动。
发明内容
本发明是鉴于上述的课题而成的，其目的在于，提供一种在基于电机的驱动力的车辆的行驶当中需要起动发动机时，与包含电机的转速的车辆的动作状态无关地，在短时间内可起动发动机的混合动力车用驱动装置及其控制方法。
为了达到上述目的，本发明涉及的混合动力车用驱动装置的特征构成在于下述点，其包括电机；第一离合器，其在上述电机和发动机之间进行驱动力的传递或切断；第二离合器，其进行上述电机和上述发动机一方或双方的驱动力向车轮侧的传递或切断；控制装置，其进行上述电机、上述第一离合器以及上述第二离合器的动作控制，上述控制装置，在基于上述电机的上述车轮的驱动当中需要起动发动机时，相应于直接或间接地检测出的上述电机的转速并通过不同的控制模式，来进行上述电机、上述第一离合器以及上述第二离合器的动作控制，并起动上述发动机。
根据该特征构成，当在基于上述电机的上述车轮的驱动当中需要起动发动机时，相应于电机的转速，并通过不同的控制模式，来进行电机、第一离合器以及第二离合器的动作控制。从而，可以相应于包含电机转速的车辆的动作状态，来适用最优的控制模式，可在短时间可靠地使发动机起动。
这里，上述控制装置也可以构成为，作为上述控制模式，至少具有高转速用控制模式和低转速用控制模式这两个控制模式，上述高转速用控制模式，是在完全接合了上述第二离合器的状态下，使上述第一离合器的接合压力上升来起动上述发动机的控制模式，上述低转速用控制模式，是在释放了上述第二离合器的状态下，使上述第一离合器的接合压力上升来起动上述发动机的控制模式。
通过这样设定高转速用和低转速用的两个控制模式，可以采用简单的控制算法，相应于包含电机的转速的车辆的动作状态，在短时间可靠地使发动机起动。
另外，优选将上述控制装置设为进行如下控制当上述电机的转速为所设定的阈值以上，即为在接合了上述第一离合器接合的状态下可起动上述发动机的转速以上时，选择上述高转速用控制模式，当未达到上述阀值时，选择上述低转速用控制模式。
由此，当在基于电机的车轮的驱动中需要起动上述发动机时，即使在电机的转速未达到可起动发动机的转速的情况下，也可以通过相应于此的低转速用控制模式，在短时间可靠地使发动机起动。
本发明涉及的混合动力车用驱动装置的另一特征构成在于下述点，其包括电机；第一离合器，其在上述电机和发动机之间进行驱动力的传递或切断；第二离合器，其进行上述电机和上述发动机一方或双方的驱动力向车轮侧的传递或切断；控制装置，其进行上述电机、上述第一离合器以及上述第二离合器的动作控制，上述控制装置进行如下控制在基于上述电机的上述车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在上述电机的转速未达到所规定的阀值的情况下，在释放了上述第二离合器的状态下起动上述发动机。
根据该特征构成，进行如下控制在基于电机的车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在电机的转速未达到所规定的阀值的情况下，在释放了第二离合器释放的状态下，使发动机起动。从而，可以不将发动机起动时的电机转速的变动传递到车轮侧而维持车轮的平稳的动作状态的同时，可靠地使发动机起动。
本发明涉及的混合动力车用驱动装置的进一步的特征构成在于下述点，其包括电机；第一离合器，其在上述电机和发动机之间进行驱动力的传递或切断；第二离合器，其进行上述电机以及上述发动机的一方或双方的驱动力向车轮侧的传递或切断；控制装置，其进行上述电机、上述第一离合器和上述第二离合器的动作控制，上述控制装置，在基于上述电机的上述车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在上述电机的转速未达到所规定的阀值的情况下，进行如下控制释放上述第二离合器并接合上述第一离合器，设上述电机的转速为可以使上述发动机起动的转速以上，来使上述发动机起动，在上述发动机起动后，释放上述第一离合器，并接合上述第二离合器。
根据该特征构成，在基于电机的车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在电机的转速未达到所规定的阀值的情况下，在释放了上述第二离合器的状态下，接合第一离合器，并利用电机的旋转使发动机转动曲轴并起动，且在发动机起动后，释放第一离合器，并接合第二离合器。从而，可以不将第一离合器接合时的驱动力的变动以及发动机起动时的电机转速的变动传递到车轮侧而维持车轮的平稳的动作状态，而且可靠地使发动机起动。
另外，优选将上述控制装置设为进行如下控制在上述发动机起动后，至少在上述第二离合器完全接合时，将上述电机以与上述第二离合器的车轮侧的转速相应的转速而旋转驱动。
作为这样的控制，例如，上述控制装置可以进行如下控制在上述发动机起动后接合上述第二离合器时，使上述电机的转速与上述第二离合器的车轮侧的转速同步，而且使上述第二离合器的接合压力上升。
另外，例如，上述控制装置也可以进行如下控制在上述发动机起动后接合上述第二离合器时，使上述电机的转速与上述第二离合器的车轮侧的转速同步后，开始进行上述第二离合器的接合。
由此，在第二离合器的电机侧和车轮侧的转速变得几乎相等的状态下，进行第二离合器的接合。从而，可以防止因在第二离合器接合时吸收两侧的转速之差而产生的驱动力的变动，并将其传递到车轮侧的情况。由此，可以维持车轮的平稳的动作状态。
另外，可以设成对第二离合器作用的摩擦等的负荷较少的构成。从而，可以延长第二离合器的寿命，或作为第二离合器虽然几乎不能边滑动边进行驱动力的传递，但可使用廉价的离合器。由此，例如，可以采用一直以来被普遍使用的自动变速器内部的离合器和制动器等来构成第二离合器。
另外，优选将上述控制装置设成在上述第二离合器的释放状态下，对上述电机进行转速控制，且在上述第二离合器的接合状态下，对上述电机进行转矩控制。
由此，在将第二离合器释放并不将电机的驱动力传递给车轮侧的状态下，进行将电机的转速维持在发动机起动所需要的转速以上的控制，不论为起动发动机所需要的转矩的大小如何，都可以可靠地使发动机起动。另外，在将第二离合器接合并将电机的驱动力传递到车轮侧的状态下，可以以响应基于驾驶员的油门踏板的操作的转矩要求的方式使电机进行动作来使车辆行驶。
在这里，优选将上述阀值设定成可以使上述发动机起动的转速以上。
由此，在基于电机的车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在电机的转速未达到可以使发动机起动的转速的情况下，可以在短时间可靠地使发动机起动。
本发明涉及的混合动力车用驱动装置的控制方法的特征构成在于下述点，其包括电机；第一离合器，其在上述电机和发动机之间进行驱动力的传递或切断；第二离合器，其进行上述电机以及上述发动机的一方或双方的驱动力向车轮侧的传递或切断，其中，在上述基于电机的上述车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在上述电机的转速未达到所规定的阀值的情况下，进行如下控制释放上述第二离合器并接合上述第一离合器，使上述电机的转速为可以使上述发动机起动的转速以上，来使上述发动机起动，在上述发动机起动后，释放上述第一离合器，并接合上述第二离合器。
根据该特征构成，在基于电机的车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在电机的转速未达到所规定的阀值的情况下，在释放了上述第二离合器的状态下，接合第一离合器，且利用电机的旋转使发动机转动曲轴并起动，并且在发动机起动后，释放上述第一离合器，且接合第二离合器。从而，可以不将第一离合器接合时的驱动力的变动以及发动机起动时的电机转速的变动传递到车轮侧而维持车轮的平稳的动作状态，而且可靠地使发动机起动。
图1是简要地表示本发明的实施方式涉及的混合动力车用驱动装置的系统构成的示意图。
图2是表示本发明的实施方式涉及的混合动力车用驱动装置中的控制处理的选择流程的流程图。
图3是表示图2的流程图中的步骤#02“电机行使”的控制处理的细节的流程图。
图4是表示图2的流程图中的步骤#04“高转速时发动机起动”的控制处理的细节的流程图。
图5是表示图2的流程图中的步骤#06“低转速时发动机起动”的控制处理的细节的流程图。
图6是表示在本发明的实施方式涉及的混合动力车用驱动装置中，按照“高转速时发动机起动”的控制处理进行发动机的起动的情况下的各部分的动作状态的时间图的一例。
图7是表示在本发明的实施方式涉及的混合动力车用驱动装置中，按照“低转速时发动机起动”的控制处理进行发动机E的起动的情况下的各部分的动作状态的时间图的一例。
符号说明如下1驱动装置，2变速器，3控制装置，4输出轴，E发动机，M/G电机/发电机，W车轮，C1第一离合器，C2第二离合器，Rmg电机/发电机的转速，Rt阀值转速，Rw第二离合器车轮侧转速。
具体实施例方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是简要地表示本实施方式涉及的混合动力车用驱动装置的系统构成的示意图。
本实施方式涉及的驱动装置1被搭载在混合动力车辆中，其是将电机/发电机M/G以及发动机E的一方或双方的驱动力传递到车轮W的装置。而且，该驱动装置1，在发动机E停止时，将电机/发电机M/G的驱动力传递到发动机E来进行发动机E的起动。在此，该驱动装置1的构成包括电机/发电机M/G；第一离合器C1，其在电机/发电机M/G和发动机E之间进行驱动力的传递或切断；变速器2，其配置在电机/发电机M/G和车轮W之间，且还作为将电机/发电机M/G和发动机E的一方或双方的驱动力向车轮W侧传递或切断的第二离合器C2起作用；控制装置3，其对它们进行动作控制。而且，变速器2的输出轴4连接于差速器5，从此经由驱动轴6将驱动力传递到车轮W。这里，作为发动机E，适合采用汽油机和柴油机等内燃机。
如该图1所示，该驱动装置1的系统构成可以表示为沿着驱动力的传递路径，按照发动机E、第一离合器C1、电机/发电机M/G、作为第二离合器C2起作用的变速器2、车轮W的顺序进行串联连接的构成。同样，在图1中，为了易于理解地表示本实施方式涉及的驱动装置1的系统构成，将变速器2的内部分离成第二离合器C2和变速机构7来按照功能进行表示。
电机/发电机M/G接受通过逆变器8由直流变换成交流的、来自电池9的电力供给，而旋转驱动中间轴10。该中间轴10的一端经由第一离合器C1连接于与发动机E的未图示的曲轴同步旋转的曲柄轴11，另一端经由第二离合器C2连接于变速器2的变速机构7。从而，电机/发电机M/G构成为在接合了第一离合器C1的状态下，可以进行发动机E的起动(转动曲轴)，在接合了第二离合器C2的状态下，可以进行车轮W的驱动。
而且，在通过来自发动机E或车轮侧的驱动力来驱动中间轴10的状态下，可以使电机/发电机M/G作为发电机来动作。在这种情况下，由电机/发电机M/G所发的电力，通过逆变器8从交流变换成直流并被储存在电池9中。
而且，基于来自M/G控制装置12的控制信号，来进行该电机/发电机M/G的动作控制。
第一离合器C1被配置在电机/发电机M/G和发动机E之间，且通过进行由电机/发电机M/G旋转驱动的中间轴10、和与发动机E的未图示的曲轴同步旋转的曲柄轴11之间的连接或分离，来进行在发动机E和电机/发电机M/G之间的驱动力的传递或切断。
从而，在发动机E停止时，可以通过接合该第一离合器C1，而将电机/发电机M/G的驱动力传递到发动机E来进行发动机E的起动。而且，在发动机E动作时，通过接合该第一离合器C1，而使发动机E的驱动力经由变速器2传递到车轮W。
作为这样的第一离合器C1，优选采用在从开始接合到变成完全接合状态为止期间的半接合状态下，可以一边进行滑动一边进行驱动力的传递的离合器，例如，可采用湿式多盘离合器等。
而且，可以基于来自第一离合器控制装置13的控制信号来进行该第一离合器C1的动作控制。
这里，变速器2被配置在电机/发电机M/G和车轮W之间，且以所需的变速比，将来自由电机/发电机M/G以及发动机E的一方或双方的驱动力旋转驱动的中间轴10的旋转输入进行变速后输出到输出轴4，并且向输出轴4进行该驱动力(旋转)的传递和切断。
作为这样的变速器2，优选采用有级的通常的自动变速器(ATAutomatic Transmission)或无级变速器(CVTContinuously VariableTransmission)。在本实施方式中，作为变速器2例如采用具有6级等的有级自动变速器。其包括用于以所需的变速比将经由中间轴10所传递的旋转输入进行变速后输出到输出轴4的行星齿轮列、和用于进行该行星齿轮列的动作控制的离合器以及制动器等。而且，该变速器2可以通过进行这些离合器以及制动器的接合或释放，来进行向所需的变速级的切换、或设成将从中间轴10输入的驱动力不向输出轴4传递的空转(空档)状态。
也就是，由于变速器2可以在选择所需的变速级来向输出轴4传递从中间轴10输入的驱动力的传递状态、和不向输出轴4传递该驱动力的空转状态之间进行切换，所以也可以作为第二离合器C2而起作用。从而，如上所述，如果从功能上看，可以将变速器2当作具有第二离合器C2和变速机构7的部件来考虑。
在本实施方式中，基于来自变速器控制装置14的控制信号来进行变速器2的动作控制。
控制装置3包括发动机控制装置15，其进行发动机E的动作控制；M/G控制装置12，其进行电机/发电机M/G的动作控制；第一离合器控制装置13，其进行第一离合器C1的动作控制；变速器控制装置14，其进行变速器2的动作控制；以及车辆控制装置16，其进行车辆整体的动作控制。
而且，在车辆控制装置16中，分别输入来自如下传感器的检测信号，即检测中间轴10的转速(在本实施方式中与电机/发电机M/G的转速Rmg一致)的转速传感器17、检测出变速器2的输出轴4的转速的车速传感器18、检测出油门踏板19的踏入量(油门开度)的油门传感器20、以及检测出制动器踏板21的踏入量的制动器传感器22。
进而，如下所述，在车辆控制装置16的存储器23中，保存有基于来自车辆的各部分的信息而由车辆控制装置16决定的状态标志。
下面，基于附图，对本实施方式涉及的驱动装置1的动作控制进行说明。
图2至图5是表示本实施方式涉及的驱动装置1的动作控制的流程图。而且，图6以及图7是表示本实施方式涉及的驱动装置1中的发动机起动时各部分的动作状态的时间图。
如这些图2～图7所示，在本实施方式中，控制装置3在只由电机/发电机M/G驱动车轮W的驱动当中需要起动发动机E的情况下，相应于电机/发电机M/G的转速Rmg，并基于高转速用控制模式(“高转速时发动机起动”的控制处理)和低转速用控制模式(“低转速时发动机起动”的控制处理)的两个控制模式，来进行发动机E的起动控制。
以下，以这样的用于发动机E起动的动作控制为中心，对本实施方式涉及的驱动装置1的动作控制进行详细说明。
图2是表示在本实施方式涉及的驱动装置1中选择“电机行驶”、“高转速时发动机起动”、“低转速时发动机起动”、“发动机+电机/发电机行驶”的4个控制处理的任意一个时，控制装置3中的处理流程的流程图。如该图所示，控制装置3在保存在存储器23中的状态标志是表示“电机行驶”的“EV”状态的情况下(步骤#01是)，选择并执行“电机行驶”的控制处理(步骤#02)。控制装置3在状态标志是表示“高转速时发动机起动”的“EstartH”状态的情况下(步骤#03是)，选择并执行“高转速时发动机起动”的控制处理(步骤#04)。控制装置3在状态标志是表示“低转速时发动机起动”的“EstartL”状态的情况下(步骤#05是)，选择并执行“低转速时发动机起动”的控制处理(步骤#06)。控制装置3在状态标志是表示“发动机+电机/发电机行驶”的“E+M/G”状态的情况下(步骤#07是)，选择并执行“发动机+电机/发电机行驶”的控制处理(步骤#08)。
这里，在车辆控制装置16中基于来自包括油门传感器20、制动器传感器22、车速传感器18、以及转速传感器17的车辆各部分的信息来决定状态标志，并保存在存储器23中。此外，该状态标志，具体来讲，可以通过将来自车辆的各部分的信息和以该信息为参数的行驶状态图进行比较来决定。
图3是表示图2的流程图中的步骤#2“电机行驶”的控制处理的细节的流程图。如该图所示，在“电机行驶”的控制处理中，直到需要起动上述发动机(步骤#11否)为止，保存在存储器23中的状态标志一直设为表示“电机行驶”的“EV”不变(步骤#12)。这里，在油门开度变大且只用电机/发电机M/G来输出的输出转矩不足的情况、和用于驱动电机/发电机M/G的电池9的剩余能量已经变少等的情况下，从车辆控制装置16针对发动机控制装置15、M/G控制装置12、第一离合器控制装置13、以及变速器控制装置14输出发动机起动要求。
然后，控制装置3使第一离合器C1的工作压力P1为零(步骤#13)，使第二离合器C2的工作压力P2为第二离合器C2成为完全接合状态的完全接合压力P2e(步骤#14)。而且，控制装置3以使电机/发电机M/G的输出转矩Tmg与要求转矩Tth一致的方式，使电机/发电机M/G进行动作(步骤#15)。
这里，要求转矩Tth是在车辆控制装置16中，基于由油门传感器20检测出的油门开度信息来决定的。这时，优选防止基于发动机而行驶时和基于电机/发电机M/G行驶时的、与油门开度对应的输出转矩相异的情况。因此，优选将油门开度和电机/发电机M/G的输出转矩Tmg之间的关系设为与油门开度和发动机输出转矩之间的关系一致。从而，这里要求转矩Tth是相应于利用油门传感器20检测的油门开度，以与当时的油门开度下的发动机输出转矩一致的方式来决定的。由此，即使在电机行驶时也不会给驾驶员带来不协调感，并能够进行反映了基于驾驶员的油门操作的输出要求的电机行驶。
然后，在需要起动发动机时(步骤#11是)，控制装置3判断电机/发电机M/G的转速Rmg是否在阈值转速Rt以下(步骤#16)。在本实施方式中，电机/发电机M/G的转速Rmg是基于来自检测中间轴10的转速的转速传感器17的检测信号来检测的。
将阈值转速Rt设为，在第一离合器C1处于完全接合状态时，可以起动发动机E的电机/发电机M/G的转速以上的转速。也就是，阈值转速Rt被设定为基于在第一离合器C1处于完全接合状态时的电机/发电机M/G的驱动力的发动机E的转动曲轴转速成为可以起动发动机E的转速以上的值。具体来讲，优选设定成发动机E的怠速转速左右的值，例如，优选设为600～700rpm左右。
控制装置3，在电机/发电机M/G的转速Rmg达到阈值转速Rt的情况下(步骤#16否)，将保存在存储器23中的状态标志设为表示“高转速时发动机起动”的“EstartH”(步骤#17)。由此，如图2的流程图所示那样，进行“高转速时发动机起动”的控制(步骤#04)。另一方面，在电机/发电机M/G的转速Rmg未达到阈值转速Rt的情况下(步骤#16是)，将保存在存储器23中的状态标志设为表示“低转速时发动机起动”的“EstartL”(步骤#18)。由此，如图2的流程图所示那样，进行“低转速时发动机起动”的控制(步骤#06)。
以上，结束“电机行驶”的控制处理。
图4是表示图2的流程图中的步骤#4“高转速发动机起动”的控制处理的细节的流程图。如该图所示，在“高转速发动机起动”的控制处理中，首先，控制装置3对第一离合器C1的工作压力P1是否为预备压力P1s进行判断(步骤#31)。然后，在第一离合器C1的工作压力P1不是预备压力P1s的情况下(步骤31否)，使第一离合器C1的工作压力P1为预备压力P1s(步骤32)。这里，第一离合器C1的预备压力P1s优选是用于使第一离合器C1为接合开始前的准备状态的压力，且被设定为使离合器C1进行动作直到即将开始接合之前的状态的压力。
然后，在使第二离合器C2的工作压力P2设为完全接合压力P2e(步骤#33)的状态下，以将电机/发电机M/G的输出转矩Tmg与要求转矩Tth一致的方式，来使电机/发电机M/G进行动作(步骤#34)。
在第一离合器C1的工作压力P1已成为预备压力P1s的情况下(步骤#31是)，控制装置3对发动机E是否成为完爆状态进行判断(步骤#35)。发动机是否已经完爆是基于从设置在发动机中的各种传感器输入到发动机控制装置15的检测信号来进行判断的。
在发动机E没有成为完爆状态的情况下(步骤#35否)，控制装置3保持使第二离合器C2的工作压力P2为完全接合压力P2e不变的状态下(步骤#36)，以所规定的变化率使第一离合器C1的工作压力P1上升到第一离合器C1成为完全接合状态的完全接合压力P1e(步骤#37)。由此，可以使第一离合器C1的接合压力上升。在本实施方式中，将使第一离合器C1的工作压力P1上升到完全接合压力P1e的控制设为检测出第一离合器C1的滑动量，并使第一离合器C1的工作压力P1上升到该滑动量成为零的反馈控制。
然后，检测出经由第一离合器C1从电机/发电机M/G向发动机E侧传递的离合器传递转矩Tc(步骤#38)。该离合器传递转矩Tc相当于为经由第一离合器C1并利用电机/发电机M/G使发动机E转动曲轴而起动所采用的转矩。
该离合器传递转矩Tc的检测，例如，可以基于第一离合器C1的工作压力P1，并通过在车辆控制装置16中计算出离合器传递转矩Tc来进行。也就是，这时对第一离合器C1，进行使其工作压力P1上升至完全接合压力P1e的控制(步骤#37)。从而，在第一离合器C1中被传递的转矩越大，则通过较大的工作压力P1(完全接合压力P1e)接合。从而，第一离合器C1的工作压力P1与由第一离合器C1传递的离合器传递转矩Tc之间存在一定的关系。因此，在车辆控制装置16中，可采用第一离合器C1的工作压力P1和离合器传递转矩Tc之间的关系式或图表，并基于第一离合器C1的工作压力P1来计算出离合器传递转矩Tc。
然后，控制装置3以电机/发电机M/G的输出转矩Tmg成为将离合器传递转矩Tc与要求转矩Tth相加以后的转矩的方式，使电机/发电机M/G进行动作(步骤#39)。由此，可以一边进行反映了基于驾驶员的油门操作的输出要求的电机行驶，一边进行发动机E的起动。此外，如上所述，在车辆控制装置16中，基于由油门传感器20检测出的油门开度的信息来决定要求转矩Tth。
然后，在发动机E成为完爆状态的情况下(步骤#35是)，控制装置3将在存储器23中保存的状态标志设为表示“发动机+电机/发电机行驶”的“E+M/G”(步骤#40)。由此，如图2的流程图所示那样，进行“发动机+电机/发电机行驶”的控制(步骤#08)。
以上，结束“高转速发动机起动”的控制处理。
图6是表示从车辆停止状态进行了“电机行驶”以后，按照“高转速发动机起动”的控制处理进行发动机E起动的情况下的各部分的动作状态的时间图的一例。在该图所示的例子中，在由驾驶员踩踏制动器踏板的状态下，车辆处于停止状态(区域A)。接下来，如果驾驶员将制动器踏板放开，据此，控制装置3开始电机/发电机M/G的旋转驱动，且与具有变矩器的自动变速器车辆中的爬行状态相同，输出使车辆慢慢前进的转矩(区域B)。由此开始“电机行驶”。其后，由驾驶员踩踏油门踏板19时，控制装置3以使电机/发电机M/G的输出转矩Tmg与要求转矩Tth一致的方式来使电机/发电机M/G动作(参照图3的步骤#15)，并进行“电机行驶”(区域C)。
然后，在从车辆控制装置16输出了发动机起动要求的情况下，控制装置3开始“高转速时发动机起动”的控制。也就是，使第一离合器C1的工作压力P1为预备压力P1s(参照图4的步骤#32)，并使离合器C1动作直到即将开始接合之前的状态(区域D)。其后，以所规定的变化率使第一离合器C1的工作压力P1上升到完全接合压力P1e(参照图4的步骤#37)的同时，以使电机/发电机M/G的输出转矩Tmg成为将离合器传递转矩Tc与要求转矩Tth相加以后的转矩的方式，来使电机/发电机M/G动作(参照图4的步骤#39)，并使发动机E起动(区域E)。此外，在该图6所示的例子中，表示并不是基于油门开度变大的情况、而是基于电池9的剩余能量变少的情况而输出发动机起动要求的情况。
在发动机E完爆并起动以后，开始进行“发动机+电机/发电机行驶”。这时，维持已满足了要求转矩Tth的状态不变，减少电机/发电机M/G的输出转矩Tmg的同时增加发动机E的输出转矩Te，使发动机E的输出转矩Te的比例连续地增加下去(区域F)。而且，在“发动机+电机/发电机行驶”的正常状态下，发动机E的输出转矩Te与将要求转矩Tth和电机/发电机M/G发电所需要的转矩(发电转矩)Teg相加以后的转矩相等。在该状态下，车辆基于发动机E的输出转矩Te行驶的同时，电机/发电机M/G被旋转驱动并作为发电机而动作(区域G)。
此外，在该图6所示的一连串的动作当中，第二离合器C2的工作压力P2保持为完全接合压力P2e不变。而且，在进行该“高转速时发动机起动”的控制处理的情况下，电机/发电机M/G在上述全部区域B～G中通过转矩控制而被控制。
图5是表示图2的流程图中的步骤#06“低转速时发动机起动”的控制处理的细节的流程图。如该图所示，在“低转速时发动机起动”的控制处理中，首先，控制装置3对第一离合器C1的工作压力P1是否是预备压力P1s，且第二离合器C2的工作压力P2是否是预备压力P2s进行判断(步骤#51)。然后，在不是那样的情况下(步骤#51否)，使第一离合器C1的工作压力P1为预备压力P1s(步骤#52)。这里，第一离合器C1的预备压力P1s是用于使第一离合器C1为开始接合之前的准备状态的压力，优选设定为使第一离合器C1动作直到即将开始接合之前的状态的压力。
然后，使第二离合器C2的工作压力P2为预备压力P2s(步骤#53)。这里，第二离合器C2的预备压力P2s是使第二离合器C2为开放状态的压力，可以将其设为从使第二离合器C2为即将开始接合之前的状态的压力到压力为零之间的任意的压力。
然后，控制装置3以使电机/发电机M/G的转速Rmg维持为发动机起动转速Res的方式进行转速控制(步骤#54)。该发动机起动转速Res与上述阈值转速Rt相同，被设定为使第一离合器C1为完全接合状态时可以使发动机E起动的电机/发电机M/G的转速以上的转速。具体来讲，优选设定为发动机E的怠速运转转速左右。例如，优选设定为600～700rpm左右。
此外，这样的将电机/发电机M/G维持为规定转速的转速控制，可以通过控制电机/发电机M/G的输出转矩Tmg来进行，从而与作用在中间轴10的负荷无关，电机/发电机M/G成为该规定转速。
在第一离合器C1的工作压力P1是预备压力P1s，并且第二离合器C2的工作压力P2是预备压力P2s的情况下(步骤#51是)，控制装置3对发动机E是否成为完爆状态进行判断(步骤#55)。发动机是否已经完爆的判断是基于从设置在发动机中的各种传感器输入到发动机控制装置15的检测信号来进行的。
在发动机E没有成为完爆状态的情况下(步骤#55否)，控制装置3保持使第二离合器C2的工作压力P2为预备压力P2s不变(步骤#56)，且以规定的变化率使第一离合器C1的工作压力P1上升至第一离合器C1成为完全接合状态的完全接合压力P1e(步骤#57)。而且，在这期间也以使电机/发电机M/G的转速Rmg维持为发动机起动转速Res的方式进行转速控制(步骤#58)。
这时，通过使第一离合器C1的工作压力P1上升至完全接合压力P1e，而使第一离合器C1经过半接合状态后成为完全接合状态。由此，将由电机/发电机M/G旋转驱动的中间轴10、和与发动机E的未图示的曲轴同步旋转的曲柄轴11连接，且利用电机/发电机M/G的驱动力来旋转发动机E的曲轴。从而，为了将电机/发电机M/G的转速维持为发动机起动转速Res，而将电机/发电机M/G的输出转矩Tmg只上升发动机E转动曲轴所需要的转矩量(参照图7的区域K)。
由此，设为将第二离合器C2释放而没有将电机/发电机M/G的驱动力传递到输出轴4的空转状态，并在电机/发电机M/G的转速Rmg的变动不给车辆的行驶状态带来影响的状态下(空走状态)，可以使电机/发电机M/G的转速Rmg上升至可以起动发动机E的转速，来进行发动机的起动。从而，即使在“电机行驶”时的电机/发电机M/G的转速Rmg较低的场合下，也不会将发动机E起动时的电机/发电机M/G的转速Rmg的变动传递到车轮W，可以一边维持车轮W的平稳的动作状态，一边可靠地使发动机E起动。
而且，在发动机E成为完爆状态的情况下(步骤#55是)，控制装置3对电机/发电机M/G的转速Rmg是否是与第二离合器C2的车轮W侧的转速相应的转速(以下，称为“第二离合器车轮侧转速”)Rw进行判断(步骤#59)。
这里，第二离合器车轮侧转速Rw是，在使第二离合器C2处于完全接合状态时，第二离合器C2的电机/发电机M/G侧(中间轴10侧)和车轮W侧(变速机构7侧)的转速只具有规定范围内的差而几乎相等时的电机/发电机M/G转速。也就是，该第二离合器车轮侧转速Rw是，因当时车辆的行驶速度以及在变速机构7中所选择的变速级而不同的转速。这里，车辆的行驶速度可以由车速传感器18来检测。此外，由变速器控制装置14来控制变速机构7的变速级。
而且，在该步骤#59的判断中，优选将第二离合器车轮侧转速Rw设为具有一定范围的值，如果电机/发电机M/G的转速Rmg在第二离合器车轮侧转速Rw的该范围内，则判断为是满足条件的转速。
在电机/发电机M/G的转速Rmg不是第二离合器车轮侧转速Rw的情况下(步骤#59否)，使第二离合器C2的工作压力P2为预备压力P2s不变(步骤#60)，且使第一离合器C1的工作压力P1为预备压力P1s(步骤#61)。然后，以使电机/发电机M/G的转速Rmg为与第二离合器车轮侧转速Rw同步的方式来进行转速控制(步骤#62)。
使该电机/发电机M/G的转速Rmg为第二离合器车轮侧转速Rw的转速控制，可以基于由车速传感器18检测出的车辆行驶速度以及在变速机构7中所选择的变速级的信息来决定的第二离合器车轮侧转速Rw来进行。也就是，计算出为了使电机/发电机M/G的转速Rmg为第二离合器车轮侧转速Rw而所需要的电机/发电机M/G的输出转矩Tmg，并按照根据该计算结果控制电机/发电机M/G。
这样，通过使第二离合器C2的电机/发电机M/G侧和车轮W侧的转速同步，可以防止在将第二离合器C2接合时，因吸收电机/发电机M/G侧和车轮W侧的转速之差而产生的驱动力的变动，并将其传递到车轮侧的情况。从而，可以防止在第二离合器C2的接合时对第二离合器C2施加较大的负荷的情况，并维持车轮的平稳的动作状态。
而且，在电机/发电机M/G的转速Rmg成为第二离合器车轮侧转速Rw的情况下(步骤#59是)，对第二离合器C2的工作压力P2是否为完全接合压力P2e进行判断(步骤#63)。这也是对第二离合器C2是否为完全接合状态的判断。而且，在第二离合器C2的工作压力P2没有成为完全接合压力P2e的情况下(步骤#63否)，使第一离合器C1的工作压力P1为预备压力P1s不变(步骤#64)，且第二离合器C2的工作压力P2为完全接合压力P2e(步骤#65)。而且，这期间也以使电机/发电机M/G的转速Rmg维持为第二离合器车轮侧转速Rw的方式来进行转速控制(步骤#66)。
由此，可以维持车轮平稳的工作状态不变，进入由电机/发电机M/G的驱动力来驱动车轮W的状态。
而且，在第二离合器C2的工作压力P2成为完全接合压力P2e的情况下(步骤#63是)，控制装置3将保存在存储器23中的状态标志设为表示“发动机+电机/发电机行驶”的“E+M/G”(步骤#67)。由此，如图2的流程图所示那样进行“发动机+电机/发电机行驶”的控制(步骤#08)以上完成“低转速时发动机起动”的控制处理。
图7是表示在从车辆的停止状态进行了“电机行驶”后，按照“低转速时发动机起动”的控制处理来进行发动机E的起动的情况下的各部分的动作状态的时间图的一例。在该图所示的例子中，在由驾驶员踩踏制动器踏板的状态下，车辆处于停止状态(区域H)。接下来，如果驾驶员使制动器踏板离开，据此，控制装置3开始电机/发电机M/G的旋转驱动，并与备有变矩器的自动变速器车辆中的爬行状态相同，输出使车辆慢慢前进的转矩(区域I)。由此，进行“电机行驶”。
然后，在由驾驶员踩踏了油门踏板19时，控制装置3开始“低转速时发动机起动”的控制。在该图7所示的例子中，从油门踏板19没有被踩踏而车辆慢慢前进着的状态开始，将油门踏板19较大地踩踏。因此，如果只是电机/发电机M/G输出转矩是不够的，其成为在电机/发电机M/G的转速Rmg未达到阈值转速Rt的较低的转速状态下进行发动机起动的控制。也就是，成为使第一离合器C1的工作压力P1为预备压力P1s(参照图5的步骤#52)，且使第二离合器C2的工作压力P2为预备压力P2s(参照图5的步骤#53)，并不将电机/发电机M/G的驱动力向输出轴4传递的空转状态(空走状态)(区域J)。这时，控制装置3开始将电机/发电机M/G的转速Rmg维持为发动机起动转速Res的转速控制(参照图5的步骤#54)。
其后，控制装置3一边进行使电机/发电机M/G的转速Rmg维持为发动机起动转速Res的转速控制(参照图5的步骤#58)，一边以所规定的变化率使第一离合器C1的工作压力P1上升至第一离合器C1为完全接合状态的完全接合压力P1e(参照图5的步骤#57)，并使发动机E起动(区域K)。这时，电机/发电机M/G的输出转矩Tmg，只上升发动机E转动曲轴所需要的转矩量。
在发动机E完爆并起动后，控制装置3使第二离合器C2的工作压力P2为预备压力P2s不变(参照图5的步骤#60)，且使第一离合器C1的工作压力P1为预备压力P1s(参照图5的步骤#61)。而且，使电机/发电机M/G的转速Rmg与第二离合器车轮侧转速Rw同步(参照图5的步骤#62)(区域L)。
然后，将第一离合器C1的工作压力P1维持为预备压力P1s(参照图5的步骤#64)、且将电机/发电机M/G的转速Rmg维持为第二离合器车轮侧转速Rw不变(参照图5的步骤#66)，使第二离合器C2的工作压力P2为完全接合压力P2e(参照图5的步骤#65)。由此，进入利用电机/发电机M/G的驱动力来驱动车轮W的状态(区域M)。
此外，在该图7所示的时间图中，进行一边使电机/发电机M/G的转速Rmg与第二离合器车轮侧车速Rw同步，一边以所规定的变化率使第二离合器C2的工作压力P2上升的控制。这是为了使第二离合器接合所需要的时间缩短。
但是，如采用图5的流程图所说明的那样，也可以构成为，在使电机/发电机M/G的转速Rmg与第二离合器车轮侧车速Rw同步后，开始第二离合器C2的工作压力P2的上升。这种情况下，通过在短时间使电机/发电机M/G的转速Rmg与第二离合器车轮侧车速Rw同步，可以缩短第二离合器C2接合所需要的时间。
其后，开始“发动机+电机/发电机行驶”。具体来讲，使电机/发电机M/G的输出转矩Tmg减少，而使发动机E的输出转矩Te增加，并以规定的变化率使第一离合器C1的工作压力P1上升至完全接合压力P1e(区域N)。这时，在使第一离合器C1的工作压力P1从预备压力P1s上升到完全接合压力P1e的期间，在使发动机E的输出转矩Te增加的同时，使第一离合器C1一边以半接合状态滑动一边进行发动机E的输出转矩Te的传递。由此，使向车轮W侧传递的输出转矩Te的变动平缓。
而且，在“发动机+电机/发电机行驶”的稳态状态下，发动机E的输出转矩Te与将要求转矩Tth和电机/发电机M/G发电所需要的转矩(发电转矩)Teg相加以后的转矩相等。在该状态下，车辆利用发动机E的输出转矩Te行驶的同时，电机/发电机M/G被旋转驱动而作为发电机进行动作(区域O)。
如上所述，在进行“低转速时发动机起动”的控制处理的情况下，控制装置3在第二离合器C2成为释放状态的区域J～M中，对电机/发电机M/G进行转速控制。另一方面，控制装置3在第二离合器C2成为完全接合状态的区域H、I、N以及O中，对电机/发电机M/G进行转矩控制。
其它实施方式(1)在上述实施方式中，对基于来自检测中间轴10的转速的传感器17的检测信号来检测出电机/发电机M/G的转速Rmg的构成进行了说明。但是，电机/发电机M/G的转速Rmg检测方法不限定于此，只要是可以直接或间接地检测出电机/发电机M/G的转速Rmg的方法即可。从而，例如，构成为，基于来自检测变速器2的输出轴4的转速的车速传感器18的检测信号、和在变速器2中所选择的变速级的信息，来间接地检测出电机/发电机M/G的转速Rmg，这也是优选实施方式之一。
(2)在上述实施方式中，对在只是基于电机/发电机M/G的车轮W的驱动当中需要起动发动机E的情况下，相应于电机/发电机M/G的转速Rmg，而按照高转速用控制模式和低转速用控制模式这两个控制模式进行发动机E的起动控制的情况进行了说明。但是，当然也可以相应于电机/发电机M/G的转速Rmg，按照三个以上的控制模式进行发动机E的起动控制。
(3)在上述实施方式中，作为图7的K区域的控制处理，对以规定的变化率使第一离合器的工作压力上升的同时，进行使电机/发电机M/G的转速Rmg维持为发动机起动转速Res的转速控制的情况进行了说明。但是，也可以设定为使第一离合器的工作压力急剧上升并使其接合的控制。此时，作用于发动机E的负荷变大，但是可以将发动机E的起动所需要的时间缩短。
(4)在上述实施方式中，对作为第一离合器C1的预备压力P1s，设使第一离合器C1进行动作直到即将开始接合之前的状态的压力的情况为例子进行了说明。但是，预备压力P1s不限定于此，也可以设为从使第一离合器C1为即将开始接合之前的状态的压力到压力为零之间的任意的压力。
产业上的可利用性本发明可适合用于并用发动机和电机来行驶的混合动力车辆。
权利要求
1.一种混合动力车用驱动装置，包括电机；第一离合器，其在上述电机和发动机之间进行驱动力的传递或切断；第二离合器，其进行上述电机和上述发动机一方或双方的驱动力向车轮侧的传递或切断；以及控制装置，其进行上述电机、上述第一离合器以及上述第二离合器的动作控制，该混合动力车用驱动装置的特征在于，上述控制装置，在基于上述电机的上述车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，相应于直接或间接地检测出的上述电机的转速，并通过不同的控制模式，来进行上述电机、上述第一离合器以及上述第二离合器的动作控制，并起动上述发动机。
2.如权利要求1所述的混合动力车用驱动装置，其特征在于，上述控制装置，作为上述控制模式至少具有高转速用控制模式和低转速用控制模式这两个控制模式，上述高转速用控制模式，是在完全接合了上述第二离合器的状态下，使上述第一离合器的接合压力上升来起动上述发动机的控制模式，上述低转速用控制模式，是在释放了上述第二离合器的状态下，使上述第一离合器的接合压力上升来起动上述发动机的控制模式。
3.如权利要求2所述的混合动力车用驱动装置，其特征在于，上述控制装置进行如下控制当上述电机的转速为所设定的阀值以上时，即为在接合了上述第一离合器的状态下可起动上述发动机的转速以上时，选择上述高转速用控制模式，当未达到上述阀值时，选择上述低转速用控制模式。
4.一种混合动力车用驱动装置，包括电机；第一离合器，其在上述电机和发动机之间进行驱动力的传递或切断；第二离合器，其进行上述电机和上述发动机一方或双方的驱动力向车轮侧的传递或切断；控制装置，其进行上述电机、上述第一离合器和上述第二离合器的动作控制，该混合动力车用驱动装置的特征在于，上述控制装置进行如下控制在基于上述电机的上述车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在上述电机的转速未达到所规定的阀值时，在释放了上述第二离合器的状态下起动上述发动机。
5.一种混合动力车用驱动装置，包括电机；第一离合器，其在上述电机和发动机之间进行驱动力的传递或切断；第二离合器，其进行上述电机以及上述发动机的一方或双方的驱动力向车轮侧的传递或切断；控制装置，其进行上述电机、上述第一离合器和上述第二离合器的动作控制，该混合动力车用驱动装置的特征在于，上述控制装置进行如下控制在基于上述电机的上述车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在上述电机的转速未达到所规定的阀值的情况下，释放上述第二离合器并接合上述第一离合器，设上述电机的转速为上述发动机可起动的转速以上，来使上述发动机起动，在上述发动机起动后，释放上述第一离合器，并接合上述第二离合器。
6.如权利要求5所述的混合动力车用驱动装置，其特征在于，上述控制装置进行如下控制在上述发动机起动后，至少在上述第二离合器的完全接合时，以与上述第二离合器的车轮侧的转速相应的转速，来旋转驱动上述电机。
7.如权利要求5所述的混合动力车用驱动装置，其特征在于，上述控制装置进行如下控制在上述发动机的起动后接合上述第二离合器时，使上述电机的转速与上述第二离合器的车轮侧的转速同步，而且使上述第二离合器的接合压力上升。
8.如权利要求5所述的混合动力车用驱动装置，其特征在于，上述控制装置进行如下控制在上述发动机起动后接合上述第二离合器时，使上述电机的转速与上述第二离合器的车轮侧的转速同步后，开始上述第二离合器的接合。
9.如权利要求4至8任意一项所述的混合动力车用驱动装置，其特征在于，上述控制装置进行如下控制在上述第二离合器的释放状态下，对上述电机进行转速控制，且在上述第二离合器的接合状态下，对上述电机进行转矩控制。
10.如权利要求4至8任意一项所述的混合动力车用驱动装置，其特征在于，将上述阀值设定成可起动上述发动机的转速以上。
11.一种混合动力车用驱动装置的控制方法，该驱动装置包括电机；第一离合器，其在上述电机和发动机之间进行驱动力的传递或切断；第二离合器，其进行上述电机以及上述发动机的一方或双方的驱动力向车轮侧的传递或切断，该混合动力车用驱动装置的控制方法的特征在于，在基于上述电机的上述车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，在上述电机的转速未达到所规定的阀值的情况下，释放上述第二离合器并接合上述第一离合器，设上述电机的转速为可上述发动机可起动的转速以上，来使上述发动机起动，在上述发动机起动后，释放上述第一离合器并接合上述第二离合器。
全文摘要
本发明提供一种在基于电机驱动力的车辆的行驶当中需要起动发动机时，不论包含电机的转速在内的车辆的动作状态如何，均可在短时间内使发动机起动的混合动力车用驱动装置以及其控制方法。该装置包括电机；第一离合器，其在上述电机与发动机之间进行驱动力的传递或切断；第二离合器，其进行上述电机和上述发动机中的一方或双方的驱动力向车轮侧的传递或切断；控制装置，其进行上述电机、上述第一离合器和上述第二离合器的动作控制，上述控制装置，在基于上述电机的上述车轮的驱动当中需要起动上述发动机时，相应于直接或间接地检测出的上述电机的转速，并通过不同的控制模式，来进行上述电机、上述第一离合器和上述第二离合器的动作控制，并起动上述发动机。
文档编号B60W20/00GK101031460SQ200580032868
公开日2007年9月5日 申请日期2005年8月31日 优先权日2004年11月4日
发明者小林靖彦 申请人:爱信艾达株式会社