JP2004150291A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドル回転数の不用意な変動を抑制して、運転者に違和感や不快感を与えることを軽減・解消する。
【解決手段】車両推進源としてのエンジン及び電動発電機と、この電動発電機が発電した電力を蓄電するバッテリと、を有する。Ｓ２では、車両運転状態に基づいてアイドル回転数の目標値を演算する。Ｓ３〜Ｓ６が全て否定されて変更禁止条件が成立する場合に限り、Ｓ８へ進み、アイドル回転数の指令値を目標値へ変更することなく固定して、アイドル回転数の変更を禁止する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両推進源としてエンジンと電動発電機とを併用するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、排気浄化及び燃費向上等の目的で、車両推進源としてエンジンと電動発電機とを併用するハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両では、電動発電機が発電した電力を蓄電するバッテリを備えている。上記電動発電機の発電量（発電トルク）は、補機類の使用状況やバッテリの充電状態等に基づいて設定される。
【０００３】
このようなハイブリッド車両においては、エアコンスイッチやシフトレバーの切換操作等の他、上記バッテリの充電状態や電動発電機の発電量に起因して、アイドル回転数が変更される。例えば特許文献１では、バッテリの蓄電量が所定のしきい値を下回る場合に、アイドル回転数を充分な発電トルクが得られるような値に増加させている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−５００７７号公報 （［００５３］、［００５４］、図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エアコンスイッチやシフトレバーの切換操作に起因してアイドル回転数が変更されても、運転者はこのようなアイドル回転数の変更をある程度予期することができるので、違和感をあまり感じることはない。しかしながら、主としてバッテリの充電状態や発電量に起因してアイドル回転数が変更された場合、運転者にとって予期せずアイドル回転数が変化したかの印象を受け、運転者に違和感を与えるおそれがある。また、エンジンから駆動輪への動力伝達系にトルクコンバータを備える車両では、アイドル回転数の変化により予期せぬ出力トルクの変動を招くおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両に特有の予期せぬアイドル回転数の変動により運転者に違和感を与えることを効果的に抑制することを主たる目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、車両推進源としてのエンジン及び電動発電機と、この電動発電機が発電した電力を蓄電するバッテリと、アイドル回転数の指令値へ向けてエンジン回転数を制御するアイドル制御手段と、を備えている。そして、車両運転状態に基づいてアイドル回転数の目標値を演算する目標値演算手段と、上記アイドル回転数の指令値を目標値へ向けて変更する変更手段と、所定の変更禁止条件が成立するときに、上記変更手段による変更処理を禁止する変更禁止手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、アイドル回転数の不用意な変動を抑制して、運転者に違和感や不快感を与えることを軽減・解消することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の動力伝達系を簡略的に示している。この車両は、車両推進源としてエンジン１と電動発電機２とを併用したハイブリッド車両である。エンジン１及び電動発電機２は、同軸上に直結されて一体的に同期回転するとともに、駆動輪としての一対の後輪３１に接続されており、一対の後輪３１に架け渡された後車軸３２を回転駆動する。また、エンジン１及び電動発電機２と後車軸３２との間には、変速機構として周知のトルクコンバータ４及びトランスミッション５が介装されている。
【００１０】
電動発電機２は、インバータ６を備えた三相交流型のものであり、バッテリ７の電力を消費して力行運転を行う電動機として機能するとともに、回生運転により発電を行いバッテリ７へ電力を供給する発電機としても機能する。後輪３１及び前輪３３には、例えばディスクブレーキのような周知の油圧式のブレーキアクチュエータ８がそれぞれ設けられている。
【００１１】
なお、車両の構成はこれに限定されるものではなく、例えばトルクコンバータ４やトランスミッション５を省略することも可能である。また、エンジン１と電動発電機２とをベルトやチェーン等の動力伝達機構を介して接続しても良い。更に、一対の前輪３３にも他の電動発電機を接続し、四輪駆動を可能とするシステムとしてもよい。また、エンジンを前輪３３側に接続する構成であっても良い。
【００１２】
図２は、本実施形態に係る制御装置の概略構成図である。この制御装置は、車両運転状況や運転者（又は他の搭乗者）の要求等を検出・取得するセンサ・スイッチ類として、運転者によるブレーキペダル９ａの踏み力を検出するブレーキセンサ９、油圧式のブレーキアクチュエータ８のマスターシリンダの液圧を検出するマスターシリンダ圧力センサ１０、運転者によるアクセルペダル１１ａの踏み力を検出するアクセルセンサ１１、エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）の作動状態（ＯＮ，ＯＦＦ，オート，ロー，ハイ等）を切り換えるＡ／Ｃスイッチ１２、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ１３、エンジン１（及び電動発電機２）の回転数を検出するエンジン回転数センサ１４、トランスミッション５の油圧・油温を検出するＴ／Ｍ油圧・油温センサ１９、及びトランスミッション５のシフトレバー２０ａにより切り換えられるシフト位置（Ｄレンジ，Ｐレンジ，Ｎレンジ等）を検出・出力するシフト位置センサ２０等を備えている。
【００１３】
また、この制御装置は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備え、様々な制御処理を記憶及び処理するコントローラとして、車両を統合的に制御するハイブリッドコントロールユニット２１、燃料インジェクタ１６による燃料噴射量及び噴射時期の他、点火プラグ１７による点火時期等のエンジン制御を行うエンジンコントロールユニット２２、トランスミッション５の変速制御等行うトランスミッションコントロールユニット２３、バッテリ７の電圧値，電流値，及び蓄電量（ＳＯＣ）等を検出・演算するバッテリコントロールユニット２４の他、電動発電機２を力行・回生制御するモータコントロールユニット２５を備えている。これらのコントローラ２１〜２５は、周知のＣＡＮ等の車載ＬＡＮシステムにより双方向通信可能に接続されており、情報を共有しつつ連携しながら作動することができる。
【００１４】
ハイブリッドコントロールユニット２１は、上述した様々なセンサ・スイッチ類からの信号を受信し、車両の要求駆動トルクや要求制動トルクの演算、エンジン自動停止の禁止／許可の判定、発電／放電の管理等を行っている。また、ハイブリッドコントロールユニット２１はエンジンコントロールユニット２２へアイドル回転数の指令値ｉＮｅ＿ｒを出力し、指令を受けたエンジンコントロールユニット２２はこの指令値ｉＮｅ＿ｒへ向けてエンジン回転数を制御する（アイドル制御手段）。
【００１５】
但し、このようなハイブリッドコントロールユニット２１による集中的な制御システムは単なる一例にすぎず、例えばハイブリッドコントロールユニット２１を省略し、他のコントロールユニット２２〜２５がその機能を分担して受け持つシステムとすることもできる。
【００１６】
図３は、本実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。このルーチンは、例えばハイブリッドコントロールユニット２１により所定期間毎（例えば１０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。
【００１７】
Ｓ（ステップ）１では、入力装置としての各種スイッチ・レバー類の入力判定を行う。具体的には、Ａ／Ｃスイッチ１２の切り換え、シフトレバー２０ａによるシフト位置の切り換え、アクセルセンサ１１によるアクセルペダル１１ａの操作等を検出・判定する。
【００１８】
Ｓ２では、Ｓ１の判定結果や各種センサ類からの検出信号による車両運転状態に基づいて、アイドル回転数の目標値すなわちアイドル目標回転数（単に目標回転数とも呼ぶ）ｉＮｅ＿ｔを演算する。但し、この目標値ｉＮｅ＿ｔは、上述したハイブリッドコントロールユニット２１からエンジンコントロールユニット２２へ出力されるアイドル回転数の指令値ｉＮｅ＿ｒと必ずしも一致しておらず、後述するように、Ｓ８で指令値ｉＮｅ＿ｒが固定されている状況、つまりアイドル回転数の変更が禁止されている状況では、目標値ｉＮｅ＿ｔと指令値ｉＮｅ＿ｒとが異なる場合がある。
【００１９】
図４は、アイドル回転数の目標値ｉＮｅ＿ｔの演算ルーチンの一例を示している。Ｓ１１では、水温センサ１３で検出されるエンジン水温等に基づいて基本となる目標回転数を演算する。Ｓ１２では、バッテリ７の蓄電量（ＳＯＣ）等に基づいて、電動発電機２により発電すべき発電量を演算する。Ｓ１３では、Ｓ１２の発電量に基づいて、目標回転数の補正処理を行う。Ｓ１４では、Ａ／Ｃ（エアコンディショナ）のコンプレッサや補機類の負荷に基づいて、目標回転数の補正処理を行う。Ｓ１５では、シフトレバー２０ａによるレンジ位置に基づいて、目標回転数の制限処理を行う。但し、このような演算ルーチンは単なる一例であり、他の手法により目標値を演算しても良い。
【００２０】
再び図３を参照して、Ｓ３〜Ｓ６では、所定の変更禁止条件が成立するかを判定する。Ｓ３〜Ｓ６の判定が全て否定された場合、変更禁止条件が成立したとしてＳ８へ進み、アイドル回転数の変更処理を禁止する（変更禁止手段）。具体的には、仮にＳ２で算出されたアイドル回転数の目標値ｉＮｅ＿ｔが指令値ｉＮｅ＿ｒとずれていても、指令値ｉＮｅ＿ｒを目標値ｉＮｅ＿ｔへ変更することなく現在の値に固定・保持する。Ｓ３〜Ｓ６のいずれかが肯定された場合、つまり変更禁止条件が成立しなくなると、Ｓ７へ進み、Ｓ２で演算された目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けた指令値ｉＮｅ＿ｒの移行・変更処理を行う（変更手段）。
【００２１】
Ｓ３〜Ｓ６の変更禁止条件の判定処理について詳述すると、Ｓ３では、所定の入力装置への入力操作の有無を判定する。ここで判定される入力装置は、その入力操作によりアイドル回転数が変動することを運転者が予期できるようなものであり、この実施形態ではＡ／Ｃスイッチ１２、シフトレバー２０ａ、及びアクセルペダル１１ａである。
【００２２】
Ｓ４では、主として発電量の変動に起因してアイドル回転数の目標値ｉＮｅ＿ｔが指令値ｉＮｅ＿ｒに対して変化したか、つまり目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けた指令値ｉＮｅ＿ｒの補正要求が主として発電量の変動に起因しているかを判定する。補正要求が主として発電量の変動に起因しておらず、発電量の変動以外に起因する場合、Ｓ４が肯定されてＳ７へ進み、目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けた指令値ｉＮｅ＿ｒの移行・変更処理を行う。
【００２３】
Ｓ５では、バッテリ７の蓄電量（ＳＯＣ）と、予め設定された所定の上限値Ｐ１及び下限値Ｐ２とを比較する。上限値Ｐ１及び下限値Ｐ２はバッテリ７で良好に蓄電可能な蓄電量の最大値及び最小値に対応しており、下限値Ｐ２は上限値Ｐ１よりも充分に低い値である。蓄電量が上限値Ｐ１を超えている状況や下限値Ｐ２より低い状況が長期的に継続すると、バッテリ７の過充電や過放電を招くおそれがある。
【００２４】
Ｓ６では、Ｓ７の移行処理中であるか、つまりアイドル回転数の指令値ｉＮｅ＿ｒを目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けて移行している途中であるかを判定する。図５の符号Ｑ１に示すように、指令値ｉＮｅ＿ｒを目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けて移行する場合、車両の搭乗者に違和感を与えることのないように、指令値ｉＮｅ＿ｒを目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けて徐々に（滑らかに）変化させている。このＳ６では、このような移行処理中であるのかを判定している。
【００２５】
Ｓ３〜Ｓ６の全てが否定されて変更禁止条件が成立した場合、つまり、所定の入力装置への入力が検出されておらず、指令値ｉＮｅ＿ｒの補正要求が主として発電量の変動に起因しており、ＳＯＣが上限値Ｐ１以下かつ下限値Ｐ２以上であり、かつ、指令値ｉＮｅ＿ｒの移行処理中ではない場合に限り、Ｓ８へ進み、アイドル回転数の変更処理を禁止する。つまり、指令値ｉＮｅ＿ｒを目標値ｉＮｅ＿ｔへ移行することなく現在の値に固定・保持する。
【００２６】
図５〜７は、このような図３の制御処理を適用した場合の幾つかの例を示すタイムチャートである。
【００２７】
図５を参照して、ＳＯＣが上限値Ｐ１よりも僅かに低い状況で、発電量の低下に基づいて目標値ｉＮｅ＿ｔが指令値ｉＮｅ＿ｒに対してずれた場合（Ｔ１）、つまり、主として発電量の変化に基づいて指令値ｉＮｅ＿ｒの補正要求がなされた場合には、上記の変更禁止条件が成立し、目標値ｉＮｅ＿ｔが指令値ｉＮｅ＿ｒに対してずれているにもかかわらず、この指令値ｉＮｅ＿ｒを目標値ｉＮｅ＿ｔへ変えることなく現在の値に固定・保持する。
【００２８】
その後、ＳＯＣが増加して上限値Ｐ１を越えると（Ｔ２）、図３でＳ５の判定が肯定されてＳ７へ進み、目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けた指令値ｉＮｅ＿ｒの移行処理が開始される。
【００２９】
その後、主として発電量の増加に基づいて、アイドル回転数の目標値ｉＮｅ＿ｔが指令値ｉＮｅ＿ｒに対してずれた場合（Ｔ３）、つまり主として発電量の変化に起因して指令値ｉＮｅ＿ｒの補正要求がなされた場合には、変更禁止条件が成立してＳ８へ進み、指令値ｉＮｅ＿ｒの変更を禁止する。
【００３０】
その後、シフトレバー２０ａの操作によりシフトポジションがＮレンジからＤレンジへ切り換えられると（Ｔ４）、Ｓ３が肯定されてＳ７へ進み、目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けた指令値ｉＮｅ＿ｒの変更処理が再び開始される。
【００３１】
図６を参照して、ＳＯＣが下限値Ｐ２よりもわずかに高い状況で、主として発電量の増加に基づいて目標値ｉＮｅ＿ｔが変動した場合、つまり、主として発電量の変化に基づく指令値ｉＮｅ＿ｒの補正要求がなされた場合（Ｔ１１）、変更禁止条件が成立してＳ８へ進み、指令値ｉＮｅ＿ｒの変更が禁止される。その後、ＳＯＣが下限値Ｐ２よりも低くなると（Ｔ１２）、Ｓ５が肯定されてＳ７へ進み、指令値ｉＮｅ＿ｒの変更処理が開始される。その後、主として発電量の低下に基づく指令値ｉＮｅ＿ｒの補正要求がなされると（Ｔ１３）、変更禁止条件が成立してＳ８へ進み、指令値ｉＮｅ＿ｒの変更処理が禁止される。その後、例えばシフトレバー２０ａの操作によりシフトポジションがＮレンジがＤレンジへ切り換えられると、Ｓ３が肯定されてＳ７へ進み、指令値ｉＮｅ＿ｒの変更処理が再び開始される。
【００３２】
図７を参照して、ＳＯＣが上限値Ｐ１と下限値Ｐ２との中間付近にある状況で、発電量の増加に基づいて目標値ｉＮｅ＿ｔが指令値ｉＮｅ＿ｒに対してずれた場合（Ｔ２１）、Ｓ３〜Ｓ６の変更禁止条件が成立してＳ８へ進み、指令値ｉＮｅ＿ｒの変更が禁止される。その後、Ａ／Ｃスイッチ１２の切り換え操作が行われると（Ｔ２２）、Ｓ３からＳ７へ進み、指令値ｉＮｅ＿ｒの変更処理が開始される。その後、主として発電量の低下に基づいて指令値ｉＮｅ＿ｒの補正要求がなされると（Ｔ２３）、変更禁止条件が成立してＳ８へ進み、指令値ｉＮｅ＿ｒの変更が禁止される。その後、シフトレバー２０ａの操作によりシフトポジションがＮレンジからＤレンジへ切り換えられると（Ｔ２４）、Ｓ３からＳ７へ進み、指令値ｉＮｅ＿ｒの移行処理が再び開始される。
【００３３】
以上のように本実施形態では、所定の変更禁止条件が成立するときに、目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けたアイドル回転数（指令値ｉＮｅ＿ｒ）の変更を禁止しているため、予期せずアイドル回転数が変動して運転者に違和感を与える機会を軽減・解消し、操安性を高めることができる。特に、トルクコンバータ４を備えた車両では、エンジン回転数の変動に起因して駆動輪側へ出力されるトルクが変動するおそれがあり、このような予期せぬトルク変動も軽減・解消される。
【００３４】
また、アイドル回転数の変動を予期できるような所定の入力装置の入力操作がない場合にはアイドル回転数の変更を禁止しており、上記入力装置の入力操作を待ってアイドル回転数を変更するようにしている。従って、入力装置の入力操作を行った運転者がアイドル回転数の変動を違和感なく受け入れることができ、操安性が更に向上する。
【００３５】
ハイブリッド車両特有の課題として、仮に電動発電機２の発電量の変動に起因してアイドル回転数を変更した場合、その変更を運転者が非常に予期し難いので、運転者に違和感を与え易い。そこで本実施形態では、発電量の変動以外に起因するアイドル回転数の変更要求がなされた場合には、速やかにアイドル回転数を目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けて変更する一方、主として発電量の変動に起因するアイドル回転数の変更要求がなされた場合には、アイドル回転数の変更を禁止することにより、違和感を有効に抑制しつつアイドル回転数を目標値へ向けて変更することができる。
【００３６】
同じくハイブリッド車両特有の課題として、バッテリのＳＯＣに基づいてアイドル回転数を変更した場合、その変更を運転者が非常に予期し難い。そこで本実施形態では、ＳＯＣが上限値以下かつ下限値以上の場合にはアイドル回転数の変更を禁止しており、ＳＯＣが上限値を超える場合や下限値よりも低い場合にはアイドル回転数を目標値ｉＮｅ＿ｔへ向けて速やかに変更するようにしている。従って、アイドル回転数の変更に伴って違和感を与えることを軽減しつつ、バッテリの過充電や過放電を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の動力伝達系を簡略的に示す構成図。
【図２】本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を簡略的に示す構成図。
【図３】本実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図４】アイドル回転数の目標値の一演算例を示すフローチャート。
【図５】アイドル回転数の目標値及び指令値の第１の制御例を示すタイムチャート。
【図６】アイドル回転数の目標値及び指令値の第２の制御例を示すタイムチャート。
【図７】アイドル回転数の目標値及び指令値の第３の制御例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２…電動発電機
７…バッテリ
１１ａ…アクセルペダル（入力装置）
１２…Ａ／Ｃスイッチ（入力装置）
２０ａ…シフトレバー（入力装置）

Claims (5)

1. 車両推進源としてのエンジン及び電動発電機と、この電動発電機が発電した電力を蓄電するバッテリと、アイドル回転数の指令値へ向けてエンジン回転数を制御するアイドル制御手段と、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   車両運転状態に基づいてアイドル回転数の目標値を演算する目標値演算手段と、
   上記アイドル回転数の指令値を目標値へ向けて変更する変更手段と、
   所定の変更禁止条件が成立するときに、上記変更手段による変更処理を禁止する変更禁止手段と、を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 所定の入力装置への入力操作を検出する入力検出手段を有し、上記変更禁止条件が、少なくとも上記所定の入力装置への入力操作がないことを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のハイブリット車両の制御装置。
3. 上記変更禁止条件が、上記変更手段による上記指令値の補正要求が主として発電量の変動に起因していることを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. バッテリの蓄電量と上限値及び下限値とを比較する比較手段を有し、
   上記変更禁止手段が、上記バッテリの蓄電量が上限値以下かつ下限値以上であることを含んでい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。
5. 上記入力装置が、変速機のシフトレバー，アクセルペダル，及びエアコンスイッチを含んでいる請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。

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