JP2004166386A - 車輛用駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】トルク増幅作用のないフルードカップリングやトルク増幅比の不充分なトルクコンバータが用いられる場合であっても十分な加速応答性が得られるようにする車輛用駆動制御装置を提供することにある。
【解決手段】アシストトルク算出手段96によって、アクセル開度θACC の変化率d θACC /dt および車速Vに基づいて決定された目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREとエンジン(第1原動機)10の出力トルクTE とに基づいてモータジェネレータMG1或いはMG2(第2原動機、電動モータ)から出力させるアシストトルクTA が算出され、トルクアシスト変更手段(トルク分担比変更手段)108によって、電動モータによるトルクアシストを行うモータアシスト領域Aと判断されると、そのアシストトルクTA が出力されるように、モータ出力制御手段98によって電動モータが制御されることから、目標加速度GT に対応する十分な加速応答性が得られる。
【選択図】 図5
【解決手段】アシストトルク算出手段96によって、アクセル開度θACC の変化率d θACC /dt および車速Vに基づいて決定された目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREとエンジン(第1原動機)10の出力トルクTE とに基づいてモータジェネレータMG1或いはMG2(第2原動機、電動モータ)から出力させるアシストトルクTA が算出され、トルクアシスト変更手段(トルク分担比変更手段)108によって、電動モータによるトルクアシストを行うモータアシスト領域Aと判断されると、そのアシストトルクTA が出力されるように、モータ出力制御手段98によって電動モータが制御されることから、目標加速度GT に対応する十分な加速応答性が得られる。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時において、その第2原動機に第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両の一種に、第1原動機として機能するエンジン(内燃機関)と、そのエンジンから出力されるトルクが入力される変速機と、第2原動機として機能する電気モータとを備え、その電気モータから上記エンジンのトルク補助を行うためのトルクを出力させる形式のハイブリッド車輛がある。たとえば、特許文献1に記載された車輛がある。このような車輛では、エンジンの作動効率が高められるので、燃費が改善される。
【0003】
【特許文献1】特開2001−78311号公報
【特許文献2】特開平3−121928号公報
【特許文献3】特開平9−308007号公報
【特許文献4】特開平9−098516号公報
【特許文献5】特開平8−317505号公報
【0004】
そして、上記のようなハイブリッド車輛の一種に、エンジンと変速機との間を連結するトルク増幅機能のないフルードカップリングやトルク増幅比の不充分なトルクコンバータなどの流体継ぎ手と、そのエンジンのトルク補助を行う電気モータとを備えた車輛が提案されている。これによれば、最高出力を低く設定できるためにエンジンが小型とされるとともに、小型のトルク非増幅型流体継ぎ手を介してエンジンが変速機に連結されるため、駆動装置全体或いはトランスアクスルが軽量且つ小型となる利点がある。上記フルードカップリングなどのトルク非増幅型流体継ぎ手は、トルク増幅作用のあるトルクコンバータに比較して、ステータ翼車、一方向クラッチなどが不要となるので、小径かつ軽量に構成されるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンと変速機とをフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結した上記のような従来の車両では、比較的大きなトルク増幅作用のある流体継ぎ手を用いる場合に比較して、加速要求時において速やかに大きな加速が得られず、加速応答性が不十分となるという不都合があった。
【0006】
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、フルードカップリングなどのようにトルク増幅作用のないトルク非増幅型流体継ぎ手やトルク増幅比の不充分なトルクコンバータのような比較的小さなトルク増幅型流体継ぎ手が用いられる場合であっても十分な加速応答性が得られるようにする車輛用駆動制御装置を提供することにある。
【0007】
【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、第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時においてその第2原動機にその第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置であって、アクセル操作関連量および車速に応じて、前記第2原動機のトルクアシスト制御を変更するトルクアシスト変更手段を、含むことにある。
【0008】
【第1発明の効果】
このようにすれば、トルクアシスト変更手段により、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト制御が変更されるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0009】
【第1発明の他の態様】
ここで好適には、前記トルクアシスト変更手段は、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト量を変更するものである。このようにすれば、トルクアシスト変更手段により、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト量が変更されるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0010】
また、好適には、前記トルクアシスト変更手段は、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト方法を変更するものである。このようにすれば、トルクアシスト変更手段により、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト方法が変更されるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0011】
【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、第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時においてその第2原動機にその第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置であって、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第1原動機と第2原動機とのトルク分担比を変更するトルク分担比変更手段を、含むことにある。
【0012】
【第2発明の効果】
このようにすれば、トルク分担比変更手段により、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第1原動機と第2原動機とのトルク分担比が変更されるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0013】
【課題を解決するための第3の手段】
また、前記目的を達成するための第3発明の要旨とするところは、第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時においてその第2原動機にその第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置であって、アクセル操作関連量および車速に基づいて決定された目標加速度に応じて、前記第1原動機のトルク不足分を前記第2原動機のアシストトルクで補うトルクアシスト制御手段を、含むことにある。
【0014】
【第3発明の効果】
このようにすれば、トルクアシスト制御手段により、アクセル操作関連量および車速に基づいて決定された目標加速度に応じて、前記第1原動機のトルク不足分が前記第2原動機のアシストトルクで補われるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0015】
【第1発明、第2発明、第3発明の他の態様】
ここで、好適には、前記第1原動機は、燃料の燃焼により作動させられるエンジンであり、前記第2原動機は、電流の供給により作動させられる電動モータである。このようにすれば、エンジンのトルク不足分が電動モータのアシストトルクで補われるので、燃費が向上するとともに、十分な加速応答性が得られる。
【0016】
また、前記アクセル操作関連量は、スロットル開度、アクセル開度(操作量)、吸入空気量、燃料噴射量やその変化率のいずれかから選択されるが、好適にはアクセル開度の変化率が用いられる。このようにすれば、運転者に要求される目標加速度が的確に算出され、運転者の意志が十分に反映される。
【0017】
また、好適には、前記目標加速度を得るための必要トルクに対し、前記エンジンの出力トルクでは不足するトルクを前記電動モータから補うものである。このようにすれば、エンジンのトルク不足分が電動モータのアシストトルクで補われるので、燃費が向上するとともに、十分な加速応答性が得られる。
【0018】
また、好適には、前記第1原動機には、フルードカップリングを介して変速機が連結されたものである。このようにすれば、前記第1原動機と変速機との間が小型なフルードカップリングによって連結されるので、車両の駆動装置或いはトランスアクスルなどが軽量且つ小型となる利点がある。
【0019】
【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。
【0020】
図1は、本発明の一実施例の制御装置が適用された車両用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、本車両の第1原動機或いは第1駆動力源としてのエンジン10の出力は、クラッチ12、フルードカップリング14を介して自動変速機16に入力され、図示しない差動歯車装置および車軸を介して駆動輪へ伝達されるようになっている。上記クラッチ12とフルードカップリング14との間には、電動モータおよび発電機として機能する第1モータジェネレータMG1が配設されている。上記フルードカップリング14は、クラッチ12に連結されたポンプ翼車20と、自動変速機16の入力軸22に連結されたタービン翼車24と、それらポンプ翼車20およびタービン翼車24の間を直結するためのロックアップクラッチ26とを備え、流体を介して動力が伝達されるようになっている。このフルードカップリング14は、トルクコンバータと比較して、ステータ翼車やそれを一方向の回転が阻止されるように回転可能に支持する一方向クラッチが備えられていないので、小径且つ軽量に構成される。
【0021】
上記自動変速機16は、ハイおよびローの2段の切り換えを行う第1変速機32と、後進変速段および前進4段の切り換えが可能な第2変速機34とを備えている。第1変速機32は、サンギヤS0、リングギヤR0、およびキャリアK0に回転可能に支持されてそれらサンギヤS0およびリングギヤR0に噛み合わされている遊星ギヤP0から成るHL遊星歯車装置36と、サンギヤS0とキャリアK0との間に設けられたクラッチC0および一方向クラッチF0と、サンギヤS0とハウジング38間に設けられたブレーキB0とを備えている。
【0022】
第2変速機34は、サンギヤS1、リングギヤR1、およびキャリアK1に回転可能に支持されてそれらサンギヤS1およびリングギヤR1に噛み合わされている遊星ギヤP1から成る第1遊星歯車装置40と、サンギヤS2、リングギヤR2、およびキャリアK2に回転可能に支持されてそれらサンギヤS2およびリングギヤR2に噛み合わされている遊星ギヤP2から成る第2遊星歯車装置42と、サンギヤS3、リングギヤR3、およびキャリアK3に回転可能に支持されてそれらサンギヤS3およびリングギヤR3に噛み合わされている遊星ギヤP3から成る第3遊星歯車装置44とを備えている。
【0023】
上記サンギヤS1とサンギヤS2は互いに一体的に連結され、リングギヤR1とキャリアK2とキャリアK3とが一体的に連結され、そのキャリアK3は出力軸46に連結されている。また、リングギヤR2とサンギヤS3が中間軸48に一体的に連結されている。そして、リングギヤR0と中間軸48との間にクラッチC1が設けられ、サンギヤS1およびサンギヤS2とリングギヤR0との間にクラッチC2が設けられている。また、サンギヤS1およびサンギヤS2の回転を止めるためのバンド形式のブレーキB1がハウジング38に設けられている。また、サンギヤS1およびサンギヤS2とハウジング38との間には、一方向クラッチF1およびブレーキB2が直列に設けられている。この一方向クラッチF1は、サンギヤS1およびサンギヤS2が入力軸22と反対の方向へ逆回転しようとする際に係合させられるように構成されている。
【0024】
キャリアK1とハウジング38との間にはブレーキB3が設けられており、リングギヤR3とハウジング38との間には、ブレーキB4と一方向クラッチF2とが並列に設けられている。この一方向クラッチF2は、リングギヤR3が逆回転しようとする際に係合させられるように構成されている。
【0025】
以上のように構成された自動変速機16では、例えば図2に示す作動表に従って後進1段および変速比が順次異なる前進5段の変速段のいずれかに切り換えられる。図2において「○」は係合状態を表し、空欄は解放状態を表し、「◎」はエンジンブレーキのときの係合状態を表し、「△」は動力伝達に関与しない係合を表している。
【0026】
前記エンジン10は、燃料の燃焼により作動させられる内燃機関、たとえば燃料消費量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である。たとえば図3に示すように、このエンジン10には、吸気配管50および排気管52が設けられている。そのエンジン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いる。すなわち、作動気筒数の変更が可能となっている。
【0027】
上記エンジン10の吸気配管50には、スロットルアクチュエータ60によって操作されるスロットル弁62とが設けられている。このスロットル弁62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。
【0028】
また、図3に示すように、前記第1モータジェネレータMG1はエンジン10と自動変速機16との間に配置され、クラッチ12はエンジン10と第1モータジェネレータMG1との間に配置されている。上記自動変速機16の各油圧式摩擦係合装置およびロックアップクラッチ26は、電動油圧ポンプ64から発生する油圧を元圧とする油圧制御回路66により制御されるようになっている。また、エンジン10には第2モータジェネレータMG2が作動的に連結されている。そして、本車両の第2原動機或いは第2駆動力源として機能する第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2の電源として機能する燃料電池70および二次電池72と、それらから第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2へ供給される電流を制御したり或いは充電のために二次電池72へ供給される電流を制御するための切換スイッチ74および76とが設けられている。この切換スイッチ74および76は、スイッチ機能を有する装置を示すものであって、たとえばインバータ機能などを有する半導体スイッチング素子などから構成され得るものである。
【0029】
図4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、自動変速機16の出力軸46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、空燃比A/Fを表す信号、シフトレバーの操作位置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のギヤ段を切り換えるために油圧制御回路66内のシフト弁を駆動するシフトソレノイドを制御する信号、ロックアップクラッチ26を開閉制御するために油圧制御回路66内のロックアップコントロールソレノイドを制御する信号などが出力される。
【0030】
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、自動変速機16のギヤ段を自動的に切り換える変速制御や、ロックアップクラッチ26の係合、解放、或いはスリップを実行する制御、第1モータジェネレータMG1および/または第2モータジェネレータMG2を用いたトルクアシスト制御などを実行する。たとえば、上記トルクアシスト制御では、車輛の発進加速走行、追い越し加速走行、登坂加速走行のような所定以上の加速を要求する加速要求時において、第1モータジェネレータMG1或いは第2モータジェネレータMG2から出力させて駆動トルクを前記エンジン10の出力トルクに加えることにより、目標加速度で車輛を走行させる。この目標加速度は、運転車の意志を反映するアクセル開度θACC 或いはスロットル開度θTH、その変化率d θACC /dt 或いはd θTH/dt 、車速V、などに基づいて決定される。
【0031】
図5は、上記電子制御装置80の制御機能の要部すなわちトルクアシスト制御を説明する機能ブロック線図である。図5において、加速要求判定手段90は、車輛の発進加速走行、追い越し加速走行、登坂加速走行のような所定値以上の車輛加速要求であるか否かを、アクセル開度θACC 或いはスロットル開度θTH、またはその変化率d θACC /dt 或いはd θTH/dt が所定値を超えたことなどに基づいて判定する。
【0032】
トルクアシスト制御手段110は、エンジン出力トルク算出手段92と目標加速度決定手段94とアシストトルク算出手段96とトルクアシスト変更手段108とモータ出力制御手段98とを備えており、エンジン10の出力トルクを算出し、アクセル操作関連量たとえばアクセル開度θACC および車速Vに基づいて目標加速度を決定し、その目標加速度を得るために必要な必要トルクとエンジン10の出力トルクとに基づいてモータジェネレータMG1或いはモータジェネレータMG2によるアシストトルクを算出し、車速Vおよびアクセル開度θACC に基づいてモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行う領域か否かの判断をし、モータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行うための駆動制御を行う。
【0033】
エンジン出力トルク算出手段92は、たとえば図6に示す予め記憶された関係(マップ)から実際の車速Vおよび吸入空気量Q/N(アクセル開度θACC 、アクセル開度の変化率d θACC /dt 、スロットル開度θTHなどのエンジン負荷関連パラメータでもよい) に基づいて第1原動機として機能するエンジン10の出力トルクTE を算出する。目標加速度決定手段94は、たとえば図7に示す予め記憶された時間関数(時間マップ)から、アクセル操作関連量に相当するアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt と加速操作開始点以後の経過時間tELとに基づいて目標加速度GT を逐次決定する。図7において、2点鎖線はアクセル開度θACC の変化率( 踏み込み量) d θACC /dt が比較的少ない通常の加速要求時を示し、一点鎖線はアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt が比較的大きい急加速要求時を示し、破線はアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt がきわめて大きい超急加速要求時を示している。
【0034】
アシストトルク算出手段96は、目標加速度決定手段94によりアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt に基づいて算出された目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREとエンジン10の実際の出力トルクTE とに基づいて第2原動機すなわち電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2から出力させるためのアシストトルクTA を算出する。たとえば、上記目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREからエンジン10の実際の出力トルクTE を差し引くことにより上記アシストトルクTA を算出する。
【0035】
トルクアシスト変更手段108は、図8に示す予め記憶された関係(データマップ)から実際の車速Vおよびアクセル開度θACC に基づいて第2原動機すなわち電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行うモータアシスト領域Aすなわち車速Vが低車速で、アクセル開度θACC が大きい領域であるか、或いはモータアシスト領域A以外のエンジントルクTE のみを使用するエンジン領域Bであるかの判断を行い、モータアシスト領域Aとエンジン領域BとでモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを実行するか否かを判断する。すなわち、実際の走行状態がモータアシスト領域Aかエンジン領域Bかによってトルクアシスト方法を変更することでトルクアシスト制御を変更することになる。たとえば、図7における2点鎖線で示した通常の加速要求時および一点鎖線で示した急加速要求時の場合は、エンジン領域BであるのでエンジントルクTE のみを使用して上記目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREを出力する。次に、破線で示した超急加速要求時の場合は、モータアシスト領域AであるのでエンジントルクTE に加えモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを実行して目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREを出力する。すなわち図7に示すモータトルクアシスト領域M内のトルクはエンジントルクTE では出力することができないので上記アシストトルク算出手段96により算出された上記アシストトルクTA をモータジェネレータMG1或いはMG2から出力させる。このアシストトルクTA は、車速Vおよびアクセル操作関連量に相当するアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt と加速操作開始点以後の経過時間tELとに基づいて逐次変更された目標加速度GT に応じてアシストトルクTA が逐次決定され、出力される。このアシストトルクTA の大きさたとえばその最大値であるトルクアシスト量は、車速Vおよびアクセル操作関連量に基づいて決定されることになるので、トルクアシスト変更手段108は、車速Vおよびアクセル操作関連量に応じてトルクアシスト量の変更すなわちトルクアシスト制御の変更を行うことになる。さらに、そのモータトルクアシスト領域Mによれば、経過時間tELによってアシストトルクTA の大きさが変化するので、モータアシスト領域Aと判断されてもエンジントルクTE に一律に決められたモータアシストトルク量でトルクアシストを実行するのではなく、経過時間tELやモータアシスト領域Mとなるための走行状態に応じて変化するアシストトルクTA によってトルクアシストを実行する。このことは、エンジン領域BにおけるエンジントルクTE とアシストトルクTA の前記必要トルクTREに対する比が100:0であることを含めて、必要トルクTREに対するアシストトルクTA とエンジントルクTE のトルク分担比が変化することになるので、トルクアシスト変更手段108は、トルク分担比変更手段としても機能している。
【0036】
第2原動機出力制御手段として機能するモータ出力制御手段98は、前記加速要求判定手段90により所定値以上の車輛加速要求であると判定された場合に、上記トルクアシスト変更手段108によりモータアシスト領域Aであると判断されると、第2原動機すなわち電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2から、上記アシストトルク算出手段96により算出されたアシストトルクTA を出力させるように、燃料電池70あるいは二次電池72からそのモータジェネレータMG1或いはMG2へ供給される駆動電流を制御する。
【0037】
アシスト可否判定手段100は、電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシストが可能であるか否かを、その作動温度や故障または電気モータの電源として機能する燃料電池70または二次電池72の充電容量不足などに基づいて判定する。たとえばモータジェネレータMG1或いはMG2の実際の温度が予め設定されたその作動温度領域内であれば可と判定し、その作動温度領域を超えた場合には不可と判定する。前記モータ出力制御手段98は、上記アシスト可否判定手段100によってモータジェネレータMG1或いはMG2のアシストが不可であると判定された場合には、モータジェネレータMG1或いはMG2への駆動電流の供給を遮断してそのアシスト作動を停止させる。同時に、スロットル開度制御手段102は、上記モータジェネレータMG1或いはMG2のアシストトルクに替わるトルクが発生するようにすなわちエンジン10の出力を増大させるように、スロットルアクチュエータ60にスロットル開度θTHを増大させる。
【0038】
燃料電池使用可否判定手段104は、電気モータの電源として機能するために燃料の反応によって電流が出力される燃料電池70が使用可能状態であるか否かを、それに供給する燃料の有無やその故障などに基づいて判定する。電源切換手段106は、その燃料電池使用可否判定手段104によって燃料電池70の使用が不能であると判定された場合には、それまでモータジェネレータMG1或いはMG2の電源として機能していた燃料電池70に替えて、二次電池72からそのモータジェネレータMG1或いはMG2へ駆動電流を供給させる
【0039】
図9は、前記電子制御装置80による制御作動の要部すなわち発進加速時アシスト制御作動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。
【0040】
図9において、前記加速要求判定手段90に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S1では、車輛の発進加速走行、追い越し加速走行、登坂加速走行のような所定値以上の車輛加速要求であるか否かが判定される。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、前記目標加速度決定手段94に対応するS2において、運転者の要求加速度レベルすなわち目標加速度GT の大きさが予め記憶された図7の時間関数から実際の加速操作開始時点からの経過時間tELに基づいて逐次決定される。
【0041】
次いで、前記アシストトルク算出手段96および前記トルクアシスト変更手段108に対応するS3では、上記S2においてアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt に基づいて算出された目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREとエンジン10の実際の出力トルクTE とに基づいて第2原動機すなわち電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2から出力させるためのアシストトルクTA が算出される。たとえば図7に示すように、上記目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREからエンジン10の実際の出力トルクTE を差し引くことにより時間に応じて逐次変化する上記アシストトルクTA が算出される。さらに、図8に示すように、実際の車速Vとアクセル開度θACC に基づき領域判断すなわちモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行うモータアシスト領域Aであるか、モータアシスト領域A以外のエンジントルクTE のみを使用するエンジン領域Bであるかの判断が行われる。
【0042】
次に、前記アシスト可否判定手段100に対応するS4では、電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシストが可能であるか否かが、その作動温度や故障などに基づいて判定される。このS4の判断が否定される場合は、前記スロットル開度制御手段102に対応するS5が実行されることによりS6以下のモータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシストが停止されるとともに、そのS5において、モータジェネレータMG1或いはMG2のアシストトルクに替わるトルクが発生するようにすなわちエンジン10の出力を増大させるように、スロットルアクチュエータ60によってスロットル開度θTHが増大させられるか或いはトルクアシストが実施されない。
【0043】
上記S4の判断が肯定される場合は、前記燃料電池使用可否判定手段104に対応するS6において、モータジェネレータMG1或いはMG2の電源として機能するために燃料の反応によって電流が出力される燃料電池70が使用可能状態であるか否かが、それに供給する燃料の有無やその故障などに基づいて判定される。通常はそのS6の判断が肯定されるので、電源切換手段106に対応するS7において、モータジェネレータMG1或いはMG2の電源として燃料電池70が用いられる。そして、前記モータ出力制御手段98に対応するS8において、前記S3でモータアシスト領域Aと判断されていると、S3において算出されたアシストトルクTA が出力され、モータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシストが行われる。しかし、上記S4の判断が否定される場合は、前記電源切換手段106に対応するS9において、使用不可状態となった燃料電池70に替えて、二次電池72がモータジェネレータMG1或いはMG2の電源として用いられる。
【0044】
上述のように、本実施例によれば、トルクアシスト制御手段110は、エンジン出力トルク算出手段92と目標加速度決定手段94とアシストトルク算出手段96とトルクアシスト変更手段108とモータ出力制御手段98とを備えており、エンジン出力トルク算出手段92によって、実際の車速Vおよび吸入空気量Q/N(アクセル開度θACC 、アクセル開度の変化率d θACC /dt 、スロットル開度θTHなどのエンジン負荷関連パラメータでもよい) に基づいてエンジン10(第1原動機)の出力トルクTE が算出され、目標加速度決定手段94(S2)によって、アクセル開度θACC の変化率d θACC /dt および車速Vに基づいて目標加速度GT が決定され、アシストトルク算出手段96(S3)によって、その目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREとエンジン10の出力トルクTE とに基づいてモータジェネレータMG1或いはMG2(第2原動機)から出力させるアシストトルクTA が算出され、トルクアシスト変更手段(トルク分担比変更手段)108(S3)によって、モータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行うモータアシスト領域Aすなわち車速Vが低車速で、アクセル開度θACC が大きい領域であるか、モータアシスト領域A以外のエンジントルクTE のみを使用するエンジン領域Bであるかの判断(すなわちモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシスト制御の変更)を行い、モータアシスト領域Aと判断されると、そのアシストトルク算出手段96により算出されたアシストトルクTA が出力されるように、モータ出力制御手段(第2原動機出力制御手段)98(S8)によってモータジェネレータMG1或いはMG2が制御されることから、目標加速度GT に対応する十分な加速応答性が得られる。すなわち、フルードカップリングなどのように小型ではあるがトルク増幅作用のないトルク非増幅型流体継ぎ手或いは不充分なトルク増幅率のトルクコンバータが用いられる場合であっても、充分に大きなトルク増幅作用のあるトルクコンバータが用いられる場合と同様、十分な加速応答性が得られる。
【0045】
また、本実施例によれば、トルクアシスト変更手段108(S3)はアクセル操作関連量たとえばアクセル開度の変化率d θACC /dt および車速Vに応じてモータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシスト量或いはトルクアシスト方法を変更するものであるので、目標加速度GT に対応する十分な加速応答性が得られる。
【0046】
また、本実施例によれば、第1原動機は、燃料の燃焼により作動させられるエンジン10であり、第2原動機は、電流の供給により作動させられる電動モータすなわちモータジェネレータMG1或いはMG2であるので、エンジン10のトルク不足分が電動モータのアシストトルクTA で補われるので、燃費が向上するとともに、十分な加速応答性が得られる。
【0047】
また、本実施例によれば、アクセル操作関連量は、アクセル開度の変化率d θACC /dt であるので、必要とされる目標加速度GT が的確に算出され、運転者の意志が十分に反映される。
【0048】
また、本実施例によれば、目標加速度GT を得るための必要トルクTREに対して、エンジン10では不足するトルクがモータジェネレータMG1或いはMG2のアシストトルクTA で補われるので、燃費が向上するとともに、十分な加速応答性が得られる。
【0049】
また、本実施例によれば、エンジン10と自動変速機16との間が小型なフルードカップリング14によって連結されるので、車両の駆動装置或いはトランスアクスルなどが軽量且つ小型となる利点がある。
【0050】
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。
【0051】
たとえば、前述の実施例では、エンジン10と自動変速機16との間を連結する流体継ぎ手としてフルードカップリング14が用いられていたが、フリクションクラッチ、電磁クラッチなどであってもよいし、トルク増幅作用の不充分なトルクコンバータであってもよい。要するに、トルク増幅作用のない流体継ぎ手或いはトルク増幅作用の不充分な流体継ぎ手であればよい。また、上記自動変速機16は、複数組の遊星歯車装置40、42、44の要素を油圧式摩擦係合装置が選択的に連結或いは解放する形式であったが、有効径が可変な一対のプーリに伝動ベルトが巻き掛けられた無段変速機、シフトリングが油圧シリンダ或いは手動により操作される常時噛み合い式平行2軸型変速機などであってもよい。
【0052】
また、前述の実施例では、一対のモータジェネレータMG1およびMG2が第2原動機として用いられていたが、1個のモータジェネレータを備えたものであってもよいし、1個以上の電気モータを備えたものであってもよい。
【0053】
また、前述の実施例において用いられるアクセル開度θACC 或いはスロットル開度θTHまたはその変化率d θACC /dt 或いはd θTH/dt は、燃料噴射量、吸入空気量などと同様に、アクセル操作関連量或いはエンジン10の負荷或いは要求負荷を示すパラメータであるから、相互に交換されたり或いは燃料噴射量、吸入空気量などによって代替えされてもよい。また、エンジン10の吸気管50および排気管52にはターボチャージャなどの過給機が設けられてもよい。
【0054】
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の駆動制御装置によって加速時の駆動力が制御される車両用動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。
【図2】図1の自動変速機における、複数の油圧式摩擦係合装置の作動の組合わせとそれにより成立するギヤ段との関係を示す図表である。
【図3】図1の第1原動機および第2原動機を駆動源とする車両の駆動装置の構成を説明する図である。
【図4】図1の車両に設けられた電子制御装置の入出力信号を説明する図である。
【図5】図4の電子制御装置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】図5のエンジン出力トルク算出手段において、エンジン出力トルクを算出するために用いられる関係を示す図である。
【図7】図5の目標加速度決定手段において、加速操作からの経過時間とともに変化する目標加速度を決定するために用いられる関係を示す図である。
【図8】図5のトルクアシスト変更手段(トルク分担比変更手段)において、モータアシストの領域を判断するのに用いる予め記憶された関係(データマップ)を示す図である。
【図9】図4の変速用電子制御装置による制御作動の要部、すなわち発進或いは加速時における第2原動機のアシスト制御の作動を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
10:エンジン(第1原動機)
14:フルードカップリング
16:自動変速機(変速機)
108:トルクアシスト変更手段(トルク分担比変更手段)
110:トルクアシスト制御手段
MG1,MG2:モータジェネレータ(第2原動機、電動モータ)
【発明の属する技術分野】
本発明は、第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時において、その第2原動機に第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両の一種に、第1原動機として機能するエンジン(内燃機関)と、そのエンジンから出力されるトルクが入力される変速機と、第2原動機として機能する電気モータとを備え、その電気モータから上記エンジンのトルク補助を行うためのトルクを出力させる形式のハイブリッド車輛がある。たとえば、特許文献1に記載された車輛がある。このような車輛では、エンジンの作動効率が高められるので、燃費が改善される。
【0003】
【特許文献1】特開2001−78311号公報
【特許文献2】特開平3−121928号公報
【特許文献3】特開平9−308007号公報
【特許文献4】特開平9−098516号公報
【特許文献5】特開平8−317505号公報
【0004】
そして、上記のようなハイブリッド車輛の一種に、エンジンと変速機との間を連結するトルク増幅機能のないフルードカップリングやトルク増幅比の不充分なトルクコンバータなどの流体継ぎ手と、そのエンジンのトルク補助を行う電気モータとを備えた車輛が提案されている。これによれば、最高出力を低く設定できるためにエンジンが小型とされるとともに、小型のトルク非増幅型流体継ぎ手を介してエンジンが変速機に連結されるため、駆動装置全体或いはトランスアクスルが軽量且つ小型となる利点がある。上記フルードカップリングなどのトルク非増幅型流体継ぎ手は、トルク増幅作用のあるトルクコンバータに比較して、ステータ翼車、一方向クラッチなどが不要となるので、小径かつ軽量に構成されるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンと変速機とをフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結した上記のような従来の車両では、比較的大きなトルク増幅作用のある流体継ぎ手を用いる場合に比較して、加速要求時において速やかに大きな加速が得られず、加速応答性が不十分となるという不都合があった。
【0006】
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、フルードカップリングなどのようにトルク増幅作用のないトルク非増幅型流体継ぎ手やトルク増幅比の不充分なトルクコンバータのような比較的小さなトルク増幅型流体継ぎ手が用いられる場合であっても十分な加速応答性が得られるようにする車輛用駆動制御装置を提供することにある。
【0007】
【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、第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時においてその第2原動機にその第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置であって、アクセル操作関連量および車速に応じて、前記第2原動機のトルクアシスト制御を変更するトルクアシスト変更手段を、含むことにある。
【0008】
【第1発明の効果】
このようにすれば、トルクアシスト変更手段により、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト制御が変更されるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0009】
【第1発明の他の態様】
ここで好適には、前記トルクアシスト変更手段は、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト量を変更するものである。このようにすれば、トルクアシスト変更手段により、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト量が変更されるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0010】
また、好適には、前記トルクアシスト変更手段は、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト方法を変更するものである。このようにすれば、トルクアシスト変更手段により、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第2原動機のトルクアシスト方法が変更されるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0011】
【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、第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時においてその第2原動機にその第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置であって、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第1原動機と第2原動機とのトルク分担比を変更するトルク分担比変更手段を、含むことにある。
【0012】
【第2発明の効果】
このようにすれば、トルク分担比変更手段により、アクセル操作関連量および車速に応じて前記第1原動機と第2原動機とのトルク分担比が変更されるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0013】
【課題を解決するための第3の手段】
また、前記目的を達成するための第3発明の要旨とするところは、第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時においてその第2原動機にその第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置であって、アクセル操作関連量および車速に基づいて決定された目標加速度に応じて、前記第1原動機のトルク不足分を前記第2原動機のアシストトルクで補うトルクアシスト制御手段を、含むことにある。
【0014】
【第3発明の効果】
このようにすれば、トルクアシスト制御手段により、アクセル操作関連量および車速に基づいて決定された目標加速度に応じて、前記第1原動機のトルク不足分が前記第2原動機のアシストトルクで補われるので、たとえエンジンと変速機とがフルードカップリングやトルク増幅比の比較的小さなトルクコンバータのような流体継ぎ手を介して連結された場合でも、十分な加速応答性が得られる。
【0015】
【第1発明、第2発明、第3発明の他の態様】
ここで、好適には、前記第1原動機は、燃料の燃焼により作動させられるエンジンであり、前記第2原動機は、電流の供給により作動させられる電動モータである。このようにすれば、エンジンのトルク不足分が電動モータのアシストトルクで補われるので、燃費が向上するとともに、十分な加速応答性が得られる。
【0016】
また、前記アクセル操作関連量は、スロットル開度、アクセル開度(操作量)、吸入空気量、燃料噴射量やその変化率のいずれかから選択されるが、好適にはアクセル開度の変化率が用いられる。このようにすれば、運転者に要求される目標加速度が的確に算出され、運転者の意志が十分に反映される。
【0017】
また、好適には、前記目標加速度を得るための必要トルクに対し、前記エンジンの出力トルクでは不足するトルクを前記電動モータから補うものである。このようにすれば、エンジンのトルク不足分が電動モータのアシストトルクで補われるので、燃費が向上するとともに、十分な加速応答性が得られる。
【0018】
また、好適には、前記第1原動機には、フルードカップリングを介して変速機が連結されたものである。このようにすれば、前記第1原動機と変速機との間が小型なフルードカップリングによって連結されるので、車両の駆動装置或いはトランスアクスルなどが軽量且つ小型となる利点がある。
【0019】
【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。
【0020】
図1は、本発明の一実施例の制御装置が適用された車両用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、本車両の第1原動機或いは第1駆動力源としてのエンジン10の出力は、クラッチ12、フルードカップリング14を介して自動変速機16に入力され、図示しない差動歯車装置および車軸を介して駆動輪へ伝達されるようになっている。上記クラッチ12とフルードカップリング14との間には、電動モータおよび発電機として機能する第1モータジェネレータMG1が配設されている。上記フルードカップリング14は、クラッチ12に連結されたポンプ翼車20と、自動変速機16の入力軸22に連結されたタービン翼車24と、それらポンプ翼車20およびタービン翼車24の間を直結するためのロックアップクラッチ26とを備え、流体を介して動力が伝達されるようになっている。このフルードカップリング14は、トルクコンバータと比較して、ステータ翼車やそれを一方向の回転が阻止されるように回転可能に支持する一方向クラッチが備えられていないので、小径且つ軽量に構成される。
【0021】
上記自動変速機16は、ハイおよびローの2段の切り換えを行う第1変速機32と、後進変速段および前進4段の切り換えが可能な第2変速機34とを備えている。第1変速機32は、サンギヤS0、リングギヤR0、およびキャリアK0に回転可能に支持されてそれらサンギヤS0およびリングギヤR0に噛み合わされている遊星ギヤP0から成るHL遊星歯車装置36と、サンギヤS0とキャリアK0との間に設けられたクラッチC0および一方向クラッチF0と、サンギヤS0とハウジング38間に設けられたブレーキB0とを備えている。
【0022】
第2変速機34は、サンギヤS1、リングギヤR1、およびキャリアK1に回転可能に支持されてそれらサンギヤS1およびリングギヤR1に噛み合わされている遊星ギヤP1から成る第1遊星歯車装置40と、サンギヤS2、リングギヤR2、およびキャリアK2に回転可能に支持されてそれらサンギヤS2およびリングギヤR2に噛み合わされている遊星ギヤP2から成る第2遊星歯車装置42と、サンギヤS3、リングギヤR3、およびキャリアK3に回転可能に支持されてそれらサンギヤS3およびリングギヤR3に噛み合わされている遊星ギヤP3から成る第3遊星歯車装置44とを備えている。
【0023】
上記サンギヤS1とサンギヤS2は互いに一体的に連結され、リングギヤR1とキャリアK2とキャリアK3とが一体的に連結され、そのキャリアK3は出力軸46に連結されている。また、リングギヤR2とサンギヤS3が中間軸48に一体的に連結されている。そして、リングギヤR0と中間軸48との間にクラッチC1が設けられ、サンギヤS1およびサンギヤS2とリングギヤR0との間にクラッチC2が設けられている。また、サンギヤS1およびサンギヤS2の回転を止めるためのバンド形式のブレーキB1がハウジング38に設けられている。また、サンギヤS1およびサンギヤS2とハウジング38との間には、一方向クラッチF1およびブレーキB2が直列に設けられている。この一方向クラッチF1は、サンギヤS1およびサンギヤS2が入力軸22と反対の方向へ逆回転しようとする際に係合させられるように構成されている。
【0024】
キャリアK1とハウジング38との間にはブレーキB3が設けられており、リングギヤR3とハウジング38との間には、ブレーキB4と一方向クラッチF2とが並列に設けられている。この一方向クラッチF2は、リングギヤR3が逆回転しようとする際に係合させられるように構成されている。
【0025】
以上のように構成された自動変速機16では、例えば図2に示す作動表に従って後進1段および変速比が順次異なる前進5段の変速段のいずれかに切り換えられる。図2において「○」は係合状態を表し、空欄は解放状態を表し、「◎」はエンジンブレーキのときの係合状態を表し、「△」は動力伝達に関与しない係合を表している。
【0026】
前記エンジン10は、燃料の燃焼により作動させられる内燃機関、たとえば燃料消費量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である。たとえば図3に示すように、このエンジン10には、吸気配管50および排気管52が設けられている。そのエンジン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いる。すなわち、作動気筒数の変更が可能となっている。
【0027】
上記エンジン10の吸気配管50には、スロットルアクチュエータ60によって操作されるスロットル弁62とが設けられている。このスロットル弁62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。
【0028】
また、図3に示すように、前記第1モータジェネレータMG1はエンジン10と自動変速機16との間に配置され、クラッチ12はエンジン10と第1モータジェネレータMG1との間に配置されている。上記自動変速機16の各油圧式摩擦係合装置およびロックアップクラッチ26は、電動油圧ポンプ64から発生する油圧を元圧とする油圧制御回路66により制御されるようになっている。また、エンジン10には第2モータジェネレータMG2が作動的に連結されている。そして、本車両の第2原動機或いは第2駆動力源として機能する第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2の電源として機能する燃料電池70および二次電池72と、それらから第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2へ供給される電流を制御したり或いは充電のために二次電池72へ供給される電流を制御するための切換スイッチ74および76とが設けられている。この切換スイッチ74および76は、スイッチ機能を有する装置を示すものであって、たとえばインバータ機能などを有する半導体スイッチング素子などから構成され得るものである。
【0029】
図4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、自動変速機16の出力軸46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、空燃比A/Fを表す信号、シフトレバーの操作位置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のギヤ段を切り換えるために油圧制御回路66内のシフト弁を駆動するシフトソレノイドを制御する信号、ロックアップクラッチ26を開閉制御するために油圧制御回路66内のロックアップコントロールソレノイドを制御する信号などが出力される。
【0030】
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、自動変速機16のギヤ段を自動的に切り換える変速制御や、ロックアップクラッチ26の係合、解放、或いはスリップを実行する制御、第1モータジェネレータMG1および/または第2モータジェネレータMG2を用いたトルクアシスト制御などを実行する。たとえば、上記トルクアシスト制御では、車輛の発進加速走行、追い越し加速走行、登坂加速走行のような所定以上の加速を要求する加速要求時において、第1モータジェネレータMG1或いは第2モータジェネレータMG2から出力させて駆動トルクを前記エンジン10の出力トルクに加えることにより、目標加速度で車輛を走行させる。この目標加速度は、運転車の意志を反映するアクセル開度θACC 或いはスロットル開度θTH、その変化率d θACC /dt 或いはd θTH/dt 、車速V、などに基づいて決定される。
【0031】
図5は、上記電子制御装置80の制御機能の要部すなわちトルクアシスト制御を説明する機能ブロック線図である。図5において、加速要求判定手段90は、車輛の発進加速走行、追い越し加速走行、登坂加速走行のような所定値以上の車輛加速要求であるか否かを、アクセル開度θACC 或いはスロットル開度θTH、またはその変化率d θACC /dt 或いはd θTH/dt が所定値を超えたことなどに基づいて判定する。
【0032】
トルクアシスト制御手段110は、エンジン出力トルク算出手段92と目標加速度決定手段94とアシストトルク算出手段96とトルクアシスト変更手段108とモータ出力制御手段98とを備えており、エンジン10の出力トルクを算出し、アクセル操作関連量たとえばアクセル開度θACC および車速Vに基づいて目標加速度を決定し、その目標加速度を得るために必要な必要トルクとエンジン10の出力トルクとに基づいてモータジェネレータMG1或いはモータジェネレータMG2によるアシストトルクを算出し、車速Vおよびアクセル開度θACC に基づいてモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行う領域か否かの判断をし、モータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行うための駆動制御を行う。
【0033】
エンジン出力トルク算出手段92は、たとえば図6に示す予め記憶された関係(マップ)から実際の車速Vおよび吸入空気量Q/N(アクセル開度θACC 、アクセル開度の変化率d θACC /dt 、スロットル開度θTHなどのエンジン負荷関連パラメータでもよい) に基づいて第1原動機として機能するエンジン10の出力トルクTE を算出する。目標加速度決定手段94は、たとえば図7に示す予め記憶された時間関数(時間マップ)から、アクセル操作関連量に相当するアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt と加速操作開始点以後の経過時間tELとに基づいて目標加速度GT を逐次決定する。図7において、2点鎖線はアクセル開度θACC の変化率( 踏み込み量) d θACC /dt が比較的少ない通常の加速要求時を示し、一点鎖線はアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt が比較的大きい急加速要求時を示し、破線はアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt がきわめて大きい超急加速要求時を示している。
【0034】
アシストトルク算出手段96は、目標加速度決定手段94によりアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt に基づいて算出された目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREとエンジン10の実際の出力トルクTE とに基づいて第2原動機すなわち電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2から出力させるためのアシストトルクTA を算出する。たとえば、上記目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREからエンジン10の実際の出力トルクTE を差し引くことにより上記アシストトルクTA を算出する。
【0035】
トルクアシスト変更手段108は、図8に示す予め記憶された関係(データマップ)から実際の車速Vおよびアクセル開度θACC に基づいて第2原動機すなわち電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行うモータアシスト領域Aすなわち車速Vが低車速で、アクセル開度θACC が大きい領域であるか、或いはモータアシスト領域A以外のエンジントルクTE のみを使用するエンジン領域Bであるかの判断を行い、モータアシスト領域Aとエンジン領域BとでモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを実行するか否かを判断する。すなわち、実際の走行状態がモータアシスト領域Aかエンジン領域Bかによってトルクアシスト方法を変更することでトルクアシスト制御を変更することになる。たとえば、図7における2点鎖線で示した通常の加速要求時および一点鎖線で示した急加速要求時の場合は、エンジン領域BであるのでエンジントルクTE のみを使用して上記目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREを出力する。次に、破線で示した超急加速要求時の場合は、モータアシスト領域AであるのでエンジントルクTE に加えモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを実行して目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREを出力する。すなわち図7に示すモータトルクアシスト領域M内のトルクはエンジントルクTE では出力することができないので上記アシストトルク算出手段96により算出された上記アシストトルクTA をモータジェネレータMG1或いはMG2から出力させる。このアシストトルクTA は、車速Vおよびアクセル操作関連量に相当するアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt と加速操作開始点以後の経過時間tELとに基づいて逐次変更された目標加速度GT に応じてアシストトルクTA が逐次決定され、出力される。このアシストトルクTA の大きさたとえばその最大値であるトルクアシスト量は、車速Vおよびアクセル操作関連量に基づいて決定されることになるので、トルクアシスト変更手段108は、車速Vおよびアクセル操作関連量に応じてトルクアシスト量の変更すなわちトルクアシスト制御の変更を行うことになる。さらに、そのモータトルクアシスト領域Mによれば、経過時間tELによってアシストトルクTA の大きさが変化するので、モータアシスト領域Aと判断されてもエンジントルクTE に一律に決められたモータアシストトルク量でトルクアシストを実行するのではなく、経過時間tELやモータアシスト領域Mとなるための走行状態に応じて変化するアシストトルクTA によってトルクアシストを実行する。このことは、エンジン領域BにおけるエンジントルクTE とアシストトルクTA の前記必要トルクTREに対する比が100:0であることを含めて、必要トルクTREに対するアシストトルクTA とエンジントルクTE のトルク分担比が変化することになるので、トルクアシスト変更手段108は、トルク分担比変更手段としても機能している。
【0036】
第2原動機出力制御手段として機能するモータ出力制御手段98は、前記加速要求判定手段90により所定値以上の車輛加速要求であると判定された場合に、上記トルクアシスト変更手段108によりモータアシスト領域Aであると判断されると、第2原動機すなわち電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2から、上記アシストトルク算出手段96により算出されたアシストトルクTA を出力させるように、燃料電池70あるいは二次電池72からそのモータジェネレータMG1或いはMG2へ供給される駆動電流を制御する。
【0037】
アシスト可否判定手段100は、電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシストが可能であるか否かを、その作動温度や故障または電気モータの電源として機能する燃料電池70または二次電池72の充電容量不足などに基づいて判定する。たとえばモータジェネレータMG1或いはMG2の実際の温度が予め設定されたその作動温度領域内であれば可と判定し、その作動温度領域を超えた場合には不可と判定する。前記モータ出力制御手段98は、上記アシスト可否判定手段100によってモータジェネレータMG1或いはMG2のアシストが不可であると判定された場合には、モータジェネレータMG1或いはMG2への駆動電流の供給を遮断してそのアシスト作動を停止させる。同時に、スロットル開度制御手段102は、上記モータジェネレータMG1或いはMG2のアシストトルクに替わるトルクが発生するようにすなわちエンジン10の出力を増大させるように、スロットルアクチュエータ60にスロットル開度θTHを増大させる。
【0038】
燃料電池使用可否判定手段104は、電気モータの電源として機能するために燃料の反応によって電流が出力される燃料電池70が使用可能状態であるか否かを、それに供給する燃料の有無やその故障などに基づいて判定する。電源切換手段106は、その燃料電池使用可否判定手段104によって燃料電池70の使用が不能であると判定された場合には、それまでモータジェネレータMG1或いはMG2の電源として機能していた燃料電池70に替えて、二次電池72からそのモータジェネレータMG1或いはMG2へ駆動電流を供給させる
【0039】
図9は、前記電子制御装置80による制御作動の要部すなわち発進加速時アシスト制御作動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。
【0040】
図9において、前記加速要求判定手段90に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S1では、車輛の発進加速走行、追い越し加速走行、登坂加速走行のような所定値以上の車輛加速要求であるか否かが判定される。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、前記目標加速度決定手段94に対応するS2において、運転者の要求加速度レベルすなわち目標加速度GT の大きさが予め記憶された図7の時間関数から実際の加速操作開始時点からの経過時間tELに基づいて逐次決定される。
【0041】
次いで、前記アシストトルク算出手段96および前記トルクアシスト変更手段108に対応するS3では、上記S2においてアクセル開度θACC の変化率d θACC /dt に基づいて算出された目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREとエンジン10の実際の出力トルクTE とに基づいて第2原動機すなわち電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2から出力させるためのアシストトルクTA が算出される。たとえば図7に示すように、上記目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREからエンジン10の実際の出力トルクTE を差し引くことにより時間に応じて逐次変化する上記アシストトルクTA が算出される。さらに、図8に示すように、実際の車速Vとアクセル開度θACC に基づき領域判断すなわちモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行うモータアシスト領域Aであるか、モータアシスト領域A以外のエンジントルクTE のみを使用するエンジン領域Bであるかの判断が行われる。
【0042】
次に、前記アシスト可否判定手段100に対応するS4では、電気モータとして機能するモータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシストが可能であるか否かが、その作動温度や故障などに基づいて判定される。このS4の判断が否定される場合は、前記スロットル開度制御手段102に対応するS5が実行されることによりS6以下のモータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシストが停止されるとともに、そのS5において、モータジェネレータMG1或いはMG2のアシストトルクに替わるトルクが発生するようにすなわちエンジン10の出力を増大させるように、スロットルアクチュエータ60によってスロットル開度θTHが増大させられるか或いはトルクアシストが実施されない。
【0043】
上記S4の判断が肯定される場合は、前記燃料電池使用可否判定手段104に対応するS6において、モータジェネレータMG1或いはMG2の電源として機能するために燃料の反応によって電流が出力される燃料電池70が使用可能状態であるか否かが、それに供給する燃料の有無やその故障などに基づいて判定される。通常はそのS6の判断が肯定されるので、電源切換手段106に対応するS7において、モータジェネレータMG1或いはMG2の電源として燃料電池70が用いられる。そして、前記モータ出力制御手段98に対応するS8において、前記S3でモータアシスト領域Aと判断されていると、S3において算出されたアシストトルクTA が出力され、モータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシストが行われる。しかし、上記S4の判断が否定される場合は、前記電源切換手段106に対応するS9において、使用不可状態となった燃料電池70に替えて、二次電池72がモータジェネレータMG1或いはMG2の電源として用いられる。
【0044】
上述のように、本実施例によれば、トルクアシスト制御手段110は、エンジン出力トルク算出手段92と目標加速度決定手段94とアシストトルク算出手段96とトルクアシスト変更手段108とモータ出力制御手段98とを備えており、エンジン出力トルク算出手段92によって、実際の車速Vおよび吸入空気量Q/N(アクセル開度θACC 、アクセル開度の変化率d θACC /dt 、スロットル開度θTHなどのエンジン負荷関連パラメータでもよい) に基づいてエンジン10(第1原動機)の出力トルクTE が算出され、目標加速度決定手段94(S2)によって、アクセル開度θACC の変化率d θACC /dt および車速Vに基づいて目標加速度GT が決定され、アシストトルク算出手段96(S3)によって、その目標加速度GT を得るために必要な必要トルクTREとエンジン10の出力トルクTE とに基づいてモータジェネレータMG1或いはMG2(第2原動機)から出力させるアシストトルクTA が算出され、トルクアシスト変更手段(トルク分担比変更手段)108(S3)によって、モータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシストを行うモータアシスト領域Aすなわち車速Vが低車速で、アクセル開度θACC が大きい領域であるか、モータアシスト領域A以外のエンジントルクTE のみを使用するエンジン領域Bであるかの判断(すなわちモータジェネレータMG1或いはMG2によるトルクアシスト制御の変更)を行い、モータアシスト領域Aと判断されると、そのアシストトルク算出手段96により算出されたアシストトルクTA が出力されるように、モータ出力制御手段(第2原動機出力制御手段)98(S8)によってモータジェネレータMG1或いはMG2が制御されることから、目標加速度GT に対応する十分な加速応答性が得られる。すなわち、フルードカップリングなどのように小型ではあるがトルク増幅作用のないトルク非増幅型流体継ぎ手或いは不充分なトルク増幅率のトルクコンバータが用いられる場合であっても、充分に大きなトルク増幅作用のあるトルクコンバータが用いられる場合と同様、十分な加速応答性が得られる。
【0045】
また、本実施例によれば、トルクアシスト変更手段108(S3)はアクセル操作関連量たとえばアクセル開度の変化率d θACC /dt および車速Vに応じてモータジェネレータMG1或いはMG2のトルクアシスト量或いはトルクアシスト方法を変更するものであるので、目標加速度GT に対応する十分な加速応答性が得られる。
【0046】
また、本実施例によれば、第1原動機は、燃料の燃焼により作動させられるエンジン10であり、第2原動機は、電流の供給により作動させられる電動モータすなわちモータジェネレータMG1或いはMG2であるので、エンジン10のトルク不足分が電動モータのアシストトルクTA で補われるので、燃費が向上するとともに、十分な加速応答性が得られる。
【0047】
また、本実施例によれば、アクセル操作関連量は、アクセル開度の変化率d θACC /dt であるので、必要とされる目標加速度GT が的確に算出され、運転者の意志が十分に反映される。
【0048】
また、本実施例によれば、目標加速度GT を得るための必要トルクTREに対して、エンジン10では不足するトルクがモータジェネレータMG1或いはMG2のアシストトルクTA で補われるので、燃費が向上するとともに、十分な加速応答性が得られる。
【0049】
また、本実施例によれば、エンジン10と自動変速機16との間が小型なフルードカップリング14によって連結されるので、車両の駆動装置或いはトランスアクスルなどが軽量且つ小型となる利点がある。
【0050】
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。
【0051】
たとえば、前述の実施例では、エンジン10と自動変速機16との間を連結する流体継ぎ手としてフルードカップリング14が用いられていたが、フリクションクラッチ、電磁クラッチなどであってもよいし、トルク増幅作用の不充分なトルクコンバータであってもよい。要するに、トルク増幅作用のない流体継ぎ手或いはトルク増幅作用の不充分な流体継ぎ手であればよい。また、上記自動変速機16は、複数組の遊星歯車装置40、42、44の要素を油圧式摩擦係合装置が選択的に連結或いは解放する形式であったが、有効径が可変な一対のプーリに伝動ベルトが巻き掛けられた無段変速機、シフトリングが油圧シリンダ或いは手動により操作される常時噛み合い式平行2軸型変速機などであってもよい。
【0052】
また、前述の実施例では、一対のモータジェネレータMG1およびMG2が第2原動機として用いられていたが、1個のモータジェネレータを備えたものであってもよいし、1個以上の電気モータを備えたものであってもよい。
【0053】
また、前述の実施例において用いられるアクセル開度θACC 或いはスロットル開度θTHまたはその変化率d θACC /dt 或いはd θTH/dt は、燃料噴射量、吸入空気量などと同様に、アクセル操作関連量或いはエンジン10の負荷或いは要求負荷を示すパラメータであるから、相互に交換されたり或いは燃料噴射量、吸入空気量などによって代替えされてもよい。また、エンジン10の吸気管50および排気管52にはターボチャージャなどの過給機が設けられてもよい。
【0054】
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の駆動制御装置によって加速時の駆動力が制御される車両用動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。
【図2】図1の自動変速機における、複数の油圧式摩擦係合装置の作動の組合わせとそれにより成立するギヤ段との関係を示す図表である。
【図3】図1の第1原動機および第2原動機を駆動源とする車両の駆動装置の構成を説明する図である。
【図4】図1の車両に設けられた電子制御装置の入出力信号を説明する図である。
【図5】図4の電子制御装置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】図5のエンジン出力トルク算出手段において、エンジン出力トルクを算出するために用いられる関係を示す図である。
【図7】図5の目標加速度決定手段において、加速操作からの経過時間とともに変化する目標加速度を決定するために用いられる関係を示す図である。
【図8】図5のトルクアシスト変更手段(トルク分担比変更手段)において、モータアシストの領域を判断するのに用いる予め記憶された関係(データマップ)を示す図である。
【図9】図4の変速用電子制御装置による制御作動の要部、すなわち発進或いは加速時における第2原動機のアシスト制御の作動を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
10:エンジン(第1原動機)
14:フルードカップリング
16:自動変速機(変速機)
108:トルクアシスト変更手段(トルク分担比変更手段)
110:トルクアシスト制御手段
MG1,MG2:モータジェネレータ(第2原動機、電動モータ)
Claims (7)
- 第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時において該第2原動機に該第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置であって、
アクセル操作関連量および車速に応じて、前記第2原動機のトルクアシスト制御を変更するトルクアシスト変更手段を、含むことを特徴とする車輛用駆動制御装置。 - 第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時において該第2原動機に該第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置であって、
アクセル操作関連量および車速に応じて、前記第1原動機と第2原動機とのトルク分担比を変更するトルク分担比変更手段を、含むことを特徴とする車輛用駆動制御装置。 - 第1原動機と第2原動機とを備えた車輛において、車輛の加速要求時において該第2原動機に該第1原動機の出力を補助させる車輛用駆動制御装置であって、
アクセル操作関連量および車速に基づいて決定された目標加速度に応じて、前記第1原動機のトルク不足分を前記第2原動機のアシストトルクで補うトルクアシスト制御手段を、含むことを特徴とする車輛用駆動制御装置。 - 前記第1原動機は、燃料の燃焼により作動させられるエンジンであり、前記第2原動機は、電流の供給により作動させられる電動モータである請求項1乃至3のいずれかの車輛用駆動制御装置。
- 前記アクセル操作関連量は、アクセル開度の変化率である請求項1乃至3のいずれかの車輛用駆動制御装置。
- 前記目標加速度を得るための必要トルクに対し、前記エンジンの出力トルクでは不足するトルクを前記電動モータから補うものである請求項4の車輛用駆動制御装置。
- 前記第1原動機には、フルードカップリングを介して変速機が連結されたものである請求項1乃至6のいずれかの車輛用駆動制御装置。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010022676A1 (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | Byd Company Limited | Accelerator accelerating control device of four-wheel drive electric vehicle and method thereof |
JP2013241123A (ja) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の駆動装置 |
JP2013241122A (ja) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の駆動装置 |
JP2015231771A (ja) * | 2014-06-09 | 2015-12-24 | 株式会社豊田中央研究所 | 駆動力制御装置及び自動車 |
-
2002
- 2002-11-12 JP JP2002328882A patent/JP2004166386A/ja active Pending
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