JP2004224110A - ハイブリッド車両の回生発電制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の回生発電制御装置 Download PDF

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Abstract

【目的】本発明は、ロックアップに際してエンジンを駆動状態に維持するために増加させる吸入空気の増加量を低減させることができ、燃料消費量を低減し得ることを目的としている。
【構成】このため、ロックアップクラッチを係合または半係合させる領域でアクセルが解放された場合に、エンジンの燃料カット禁止と吸入空気量増加を実施してロックアップクラッチを係合または半係合操作するとともに、アクセルが所定開度以下の場合に車輪から入力される動力でモータ・ジェネレータを回生発電させる制御手段を備えるハイブリッド車両の回生発電制御装置において、制御手段は前記ロックアップクラッチの係合操作の終了を判定する操作終了判定手段を備え、操作終了判定手段によりロックアップクラッチの係合操作が終了と判定された場合にエンジンの燃料カット禁止と空気量増加を中止し、モータ・ジェネレータの回生発電を開始するように制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンのクランク軸に接続された電動機により、減速時に電動機を発電機として作動させて車両の運動エネルギを回生するハイブリッド車両の回生発電制御装置に係り、特にロックアップ機構を有するトルクコンバータ付きの自動変速機と組み合わせたシステムにおいて、回生トルクを制御するハイブリッド車両の回生発電制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両には、動力源としてエンジンとモータ・ジェネレータとを搭載した、いわゆるハイブリッド車両がある。ハイブリッド車両には、搭載するエンジンに駆動及びアシスト機能を有するモータ・ジェネレータを直結して設け、このモータ・ジェネレータの駆動及びアシスト状態をハイブリッド車両の運転状態及びエンジンの運転状態に基づき制御するハイブリッド車両の制御装置がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１０５５１０号公報 （第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−１３４７１３号公報 （第２−５頁、図１−２）
【特許文献３】
特開２０００−１７０９０３号公報 （第２−６頁、図１−２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のハイブリッド車両の回生発電制御装置においては、燃費向上を目的としてエンジンの他にモータ（「モータ・ジェネレータ」ともいう）を備えたハイブリッド車両が提案されており、例えば特開２０００−１３４７１３号公報に記載されているような車両が知られている。
【０００５】
この特開２０００−１３４７１３号公報においては、モータにより回生制動を開始する際や、回生制動を解除する際に、トルクコンバータのロックアップクラッチを非係合状態に制御するようにしている。
【０００６】
上述の如く構成することにより、回生制動の開始や解除の際に、機械的な動力伝達から流体による動力伝達に切り換わるので、ショックを抑制できるという利点がある。
【０００７】
しかし、特開平８−１０５５１０号公報に記載されているように、被駆動状態ではトルクコンバータの入力側の作動油に加わる遠心力が出力側の作動油に加わる遠心力より小さくなるため、ロックアップクラッチの解放圧が係合圧よりも高くなり、非係合状態から係合状態に制御することが困難となる。このため、エンジンの燃料カットの開始を遅延させたり、さらにスロットルバルブ他を操作して一時的に吸入空気量を増加させ、被駆動状態にならないように制御してロックアップクラッチを係合するものがある。
【０００８】
従って、上述の特開２０００−１３４７１３号公報のようにロックアップクラッチを非係合状態にした後で回生制動を行うと、回生トルクが付加された分だけエンジンの回転速度が急激に低下し、ロックアップクラッチを再度係合することが困難となるので、早期にエンジンを燃料カットから復帰せざるを得ず、その結果、燃料消費量が増加するという不都合がある。
【０００９】
また、ロックアップクラッチが係合されていないので、エンジンの回転速度が急激に低下し、回生により回収可能な電力も減少するという不都合がある。
【００１０】
上述の不都合を解決するには、回生制動の開始後に、トルクコンバータのロックアップクラッチを係合可能な状態に維持するようにエンジンの吸入空気量を制御すればよい。すなわち、回生制動によるトルクの付加分だけ、吸入空気量を更に増加すればよいが、燃料消費量が増加するという不都合がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンまたは車輪から入力される動力で発電機として作動するモータ・ジェネレータと、このモータ・ジェネレータと前記車輪との間に介挿される流体式トルクコンバータと、この流体式トルクコンバータの入力側回転部材と出力側回転部材とを係合・解放するロックアップクラッチとを備え、前記ロックアップクラッチを係合または半係合させる領域でアクセルが解放された場合に、前記エンジンの燃料カット禁止と吸入空気量増加を実施して前記ロックアップクラッチを係合または半係合操作するとともに、前記アクセルが所定開度以下の場合に前記車輪から入力される動力で前記モータ・ジェネレータを回生発電させる制御手段を備えるハイブリッド車両の回生発電制御装置において、前記制御手段は前記ロックアップクラッチの係合操作の終了を判定する操作終了判定手段を備え、この操作終了判定手段によりロックアップクラッチの係合操作が終了と判定された場合に前記エンジンの燃料カット禁止と空気量増加を中止し、前記モータ・ジェネレータの回生発電を開始するように制御することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、操作終了判定手段によりロックアップクラッチの係合操作が終了と判定された場合に、エンジンの燃料カット禁止と空気量増加を中止し、モータ・ジェネレータの回生発電を開始するように制御し、ロックアップに際してエンジンを駆動状態に維持するために増加させる吸入空気の増加量を低減させ、燃料消費量を低減している。
【００１３】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図６はこの発明の実施例を示すものである。図２において、２は例えば図示しないハイブリッド車両に搭載されるエンジンである。
【００１５】
ハイブリッド車両（図示せず）に搭載されたエンジン２に、エンジン２または後述する車輪１４から入力される動力で発電機として作動するモータ・ジェネレータ（「電動発電機」ともいう）４を直結して設け、このモータ・ジェネレータ４には、流体式トルクコンバータ６を備えた自動変速機８を直結して設ける。そして、流体式トルクコンバータ６の図示しない入力側回転部材と図示しない出力側回転部材とを係合・解放するロックアップクラッチ（図示せず）を設けるとともに、このロックアップクラッチは、図６に示す如く、車速とスロットル開度とからなるロックアップ線図によって、スリップ領域とロックアップ領域とを有する。
【００１６】
このとき、前記モータ・ジェネレータ４は、エンジン２を駆動可能及び走行中においてエンジンをアシスト可能なモータ機能と、発電機能とを備えている。
【００１７】
前記自動変速機８は、油圧制御により変速可能な変速機である。
【００１８】
また、前記自動変速機８に差動機１０を設け、この差動機１０を車軸１２を介して車輪１４に連絡して設ける。
【００１９】
前記モータ・ジェネレータ４には、インバータ１６を介してバッテリ１８を接続して設けるとともに、前記エンジン２にはインジェクタ２０を配設する。
【００２０】
更に、前記インバータ１６及びインジェクタ２０を制御手段２２に接続して設けるとともに、この制御手段２２の入力側には、車速を検出する車速センサ２４やエンジン回転速度を検出するエンジン回転センサ２６、前記トルクコンバータ６の図示しないタービンの回転速度を検出するタービン回転センサ２８、スロットル開度を検出するスロットルセンサ３０、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込み状態を検出するブレーキスイッチ３２、シフトレバー（図示せず）のシフト位置を検出するシフト位置スイッチ３４等の各種センサ群及び各種スイッチ群を接続して設ける。
【００２１】
更にまた、前記制御手段２２の出力側には、前記ロックアップクラッチの一部を構成するロックアップソレノイド（「ロックアップＳＯＬ」とも記載する）３６やシフトソレノイド（「シフトＳＯＬ」とも記載する）３８、ＩＳＣバルブ（「アイドル・スピード・コントロール バルブ」ともいう）４０を接続して設ける。
【００２２】
前記制御手段２２は、前記ロックアップクラッチを係合または半係合させる領域でアクセル（図示せず）が解放された場合に、前記エンジン２の燃料カット禁止と吸入空気量増加を実施して前記ロックアップクラッチを係合または半係合操作するとともに、前記アクセルが所定開度以下の場合に前記車輪１４から入力される動力で前記モータ・ジェネレータ４を回生発電させる機能を備えている。
【００２３】
そして、前記制御手段２２は、前記ロックアップクラッチの係合操作の終了を判定する操作終了判定手段４２を備え、この操作終了判定手段４２によりロックアップクラッチの係合操作が終了と判定された場合に前記エンジン２の燃料カット禁止と空気量増加を中止し、前記モータ・ジェネレータ４の回生発電を開始するように制御する構成を有する。
【００２４】
詳述すれば、前記操作終了判定手段４２は、前記ロックアップクラッチの係合操作開始から所定時間が経過したか否かを判定する経過時間判定手段であり、所定時間が経過した場合に終了と判定するものである。
【００２５】
すなわち、図４に示す如く、スロットル開度の減少開始点をｔ１、前記ロックアップクラッチの係合操作開始点をｔ２、前記ロックアップクラッチの係合操作終了点をｔ３、燃料カット禁止中から燃料カット実行への変化点をｔ４とした際に、前記操作終了判定手段４２による判定は、ロックアップクラッチの係合操作開始点ｔ２から係合操作終了点ｔ３までの時間（ｔ２−ｔ３）でなく、係合操作開始から所定時間が経過したか否か、つまり、ロックアップクラッチの係合操作開始点ｔ２から燃料カット禁止中から燃料カット実行への変化点ｔ４までの時間（ｔ２−ｔ４）が経過したか否かを判定し、時間（ｔ２−ｔ４）が経過した場合に終了と判定する。
【００２６】
なお、前記ロックアップクラッチの係合操作開始時を、ロックアップソレノイド（「ロックアップＳＯＬ」とも記載する）３６の駆動開始時と考えることができる。
【００２７】
そしてこのとき、アクセルを開放した状態でロックアップクラッチを係合する際に、ロックアップクラッチの係合後に回生発電を開始し、ロックアップクラッチを係合する際に吸入空気量を増加させなくとも、ロックアップクラッチの係合を可能とし、燃料消費量の増加を防止して燃費の向上を図るものである。
【００２８】
また、前記ロックアップクラッチの係合後に回生を開始する際には、徐々に回生発電トルクを増加させるように制御し、回生発電による急激な制動力の増加の抑制も図っている。
【００２９】
図３によって前記制御手段２２の制御の流れを説明する。
【００３０】
先ず、前記エンジン回転センサ２６からのエンジン回転速度と前記スロットルセンサ３０からのスロットル開度とにより、図５に示す基本回生トルク算出用テーブルを用いて基本回生トルク算出工程Ａを行う。
【００３１】
また、前記車速センサ２４からの車速と前記スロットルセンサ３０からのスロットル開度とによって、ロックアップ及びスリップ制御領域判定及び被駆動領域判定工程Ｂを行う。
【００３２】
そして、このロックアップ及びスリップ制御領域判定及び被駆動領域判定工程Ｂの後に、ロックアップクラッチ係合完了判定工程Ｃと、ロックアップソレノイド（「ロックアップＳＯＬ」とも記載する）３６の駆動信号出力と、燃料カット禁止要求を出力する燃料カット禁止判定工程Ｄと、吸入空気量増量要求を出力する吸入空気量増量判定工程Ｅとを行う。
【００３３】
更に、前記基本回生トルク算出工程Ａとロックアップクラッチ係合完了判定工程Ｃとの後に、回生トルク算出工程Ｆに移行し、この回生トルク算出工程Ｆにおいて前記インバータ１６へのトルク指令値を算出する。
【００３４】
次に、図１のハイブリッド車両の制御装置の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００３５】
ハイブリッド車両の制御装置の制御用プログラムがスタート（１０２）すると、エンジン回転センサ２６等の各種センサ群及びブレーキスイッチ３２等の各種スイッチ群からの信号の取り込みを行う（１０４）。
【００３６】
そして、前記エンジン回転センサ２６からのエンジン回転速度と前記スロットルセンサ３０からのスロットル開度とにより、図５に示す基本回生トルク算出用テーブルを用いて基本回生トルク算出を行い（１０６）、ロックアップ領域またはスリップ領域であるか否かの判断（１０８）を行う。
【００３７】
この判断（１０８）がＹＥＳの場合には、前記ロックアップソレノイド（「ロックアップＳＯＬ」とも記載する）３６の駆動（１１０）させるとともに、判断（１０８）がＮＯの場合には、燃料カット許可及び吸入空気量増量解除の処理（１１２）に移行する。
【００３８】
また、前記ロックアップソレノイド（「ロックアップＳＯＬ」とも記載する）３６の駆動処理（１１０）の後には、前記スロットルセンサ３０からのスロットル開度が燃料カット判定しきい（閾）値未満であるか否かの判断（１１４）を行い、この判断（１１４）がＹＥＳの場合には、ロックアップ領域またはスリップ領域への移動後に、所定時間内であるか否かの判断（１１６）に移行する。
【００３９】
このロックアップ領域またはスリップ領域への移動後に、所定時間内であるか否かの判断（１１６）において、判断（１１６）がＹＥＳの場合には、燃料カット禁止及び吸入空気量増量の処理（１１８）に移行し、上述の前記スロットルセンサ３０からのスロットル開度が燃料カット判定しきい（閾）値未満であるか否かの判断（１１４）及びロックアップ領域またはスリップ領域への移動後に、所定時間内であるか否かの判断（１１６）がＮＯの場合には、上述した燃料カット許可及び吸入空気量増量解除の処理（１１２）に移行する。
【００４０】
更に、燃料カット禁止及び吸入空気量増量の処理（１１８）の後に、回生トルクをゼロとし（１２０）、制御用プログラムのリターン（１２４）に移行する。
【００４１】
更にまた、上述の燃料カット許可及び吸入空気量増量解除の処理（１１２）の後には、回生トルクを基本回生トルクまで徐々に増加させ（１２２）、制御用プログラムのリターン（１２４）に移行する。
【００４２】
これにより、ロックアップ領域またはスリップ領域でアクセルが解放されてロックアップクラッチを係合または半係合させる際に、ロックアップクラッチの係合操作の終了判定後に前記モータ・ジェネレータ４で回生発電を開始するように制御したことによって、ロックアップに際してエンジン２を駆動状態に維持するために増加させる吸入空気の増加量を低減させることができ、燃料消費量を低減し得る。
【００４３】
また、前記操作終了判定手段４２は、前記ロックアップクラッチの係合操作開始から所定時間が経過したか否かを判定する経過時間判定手段であり、所定時間が経過した場合に終了と判定することにより、センサ等を使用することなく、ロックアップクラッチの操作終了を判定することができ、実用上有利である。
【００４４】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００４５】
例えば、この発明の実施例においては、ロックアップクラッチが係合したか否かの判定を、ロックアップソレノイド（「ロックアップＳＯＬ」とも記載する）が駆動が開始してからの経過時間で行う構成としたが、その他の判定因子を使用する構成とすることも可能である。
【００４６】
すなわち、ロックアップソレノイド（「ロックアップＳＯＬ」とも記載する）が駆動が開始してからの経過時間の代わりに、エンジン回転速度とタービン回転速度との差を利用し、この差に基づいてロックアップクラッチが係合したか否かの判定を行うものである。
【００４７】
なお、上述のロックアップソレノイド（「ロックアップＳＯＬ」とも記載する）が駆動が開始してからの経過時間とエンジン回転速度とタービン回転速度との差とを併用して、ロックアップクラッチが係合したか否かの判定を行うこともできる。
【００４８】
さすれば、ロックアップに際してエンジンを駆動状態に維持するために増加させる吸入空気の増加量を低減させることができ、燃料消費量の低減に寄与し得る。
【００４９】
また、この発明の実施例においては、前記操作終了判定手段が、ロックアップクラッチの係合操作開始から所定時間が経過したか否かを判定する際の所定時間を変化させる特別構成とすることも可能である。
【００５０】
すなわち、前記所定時間を、スロットルセンサからのスロットル開度の変化率やエンジン回転センサからのエンジン回転数の変化率に応じて変化させるものである。
【００５１】
さすれば、スロットル開度やエンジン回転数の変化率に応じて設定した所定時間によって、前記操作終了判定手段による判定を効率良く行うことができ、実用上有利である。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、エンジンまたは車輪から入力される動力で発電機として作動するモータ・ジェネレータと、モータ・ジェネレータと前記車輪との間に介挿される流体式トルクコンバータと、流体式トルクコンバータの入力側回転部材と出力側回転部材とを係合・解放するロックアップクラッチとを備え、ロックアップクラッチを係合または半係合させる領域でアクセルが解放された場合に、エンジンの燃料カット禁止と吸入空気量増加を実施してロックアップクラッチを係合または半係合操作するとともに、アクセルが所定開度以下の場合に車輪から入力される動力で前記モータ・ジェネレータを回生発電させる制御手段を備えるハイブリッド車両の回生発電制御装置において、制御手段はロックアップクラッチの係合操作の終了を判定する操作終了判定手段を備え、操作終了判定手段によりロックアップクラッチの係合操作が終了と判定された場合にエンジンの燃料カット禁止と空気量増加を中止し、モータ・ジェネレータの回生発電を開始するように制御することにより、ロックアップに際してエンジンを駆動状態に維持するために増加させる吸入空気の増加量を低減させることができ、燃料消費量を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すハイブリッド車両の回生発電制御装置の制御用フローチャートである。
【図２】ハイブリッド車両の回生発電制御装置の概略構成図である。
【図３】制御手段の制御ブロック図である。
【図４】ハイブリッド車両の回生発電制御装置のタイムチャートを示し、（ａ）はエンジン回転速度のタイムチャート、（ｂ）はトルクのタイムチャート、（ｃ）は増量空気量、（ｄ）は燃料カットのタイムチャート、（ｅ）はロックアップクラッチのタイムチャート、（ｆ）はスロットル開度のタイムチャートである。
【図５】基本回生トルク算出用テーブルである。
【図６】ロックアップ線図である。
【符号の説明】
２ エンジン
４ モータ・ジェネレータ（「電動発電機」ともいう）
６ 流体式トルクコンバータ
８ 自動変速機
１０ 差動機
１４ 車輪
１６ インバータ
１８ バッテリ
２０ インジェクタ
２２ 制御手段
２４ 車速センサ
２６ エンジン回転センサ
２８ タービン回転センサ
３０ スロットルセンサ
３２ ブレーキスイッチ
３４ シフト位置スイッチ
３６ ロックアップソレノイド（「ロックアップＳＯＬ」とも記載する）
３８ シフトソレノイド（「シフトＳＯＬ」とも記載する）
４０ ＩＳＣバルブ（「アイドル・スピード・コントロール バルブ」ともいう）
４２ 操作終了判定手段

Claims (2)

  1. エンジンまたは車輪から入力される動力で発電機として作動するモータ・ジェネレータと、このモータ・ジェネレータと前記車輪との間に介挿される流体式トルクコンバータと、この流体式トルクコンバータの入力側回転部材と出力側回転部材とを係合・解放するロックアップクラッチとを備え、前記ロックアップクラッチを係合または半係合させる領域でアクセルが解放された場合に、前記エンジンの燃料カット禁止と吸入空気量増加を実施して前記ロックアップクラッチを係合または半係合操作するとともに、前記アクセルが所定開度以下の場合に前記車輪から入力される動力で前記モータ・ジェネレータを回生発電させる制御手段を備えるハイブリッド車両の回生発電制御装置において、前記制御手段は前記ロックアップクラッチの係合操作の終了を判定する操作終了判定手段を備え、この操作終了判定手段によりロックアップクラッチの係合操作が終了と判定された場合に前記エンジンの燃料カット禁止と空気量増加を中止し、前記モータ・ジェネレータの回生発電を開始するように制御することを特徴とするハイブリッド車両の回生発電制御装置。
  2. 前記操作終了判定手段は、前記ロックアップクラッチの係合操作開始から所定時間が経過したか否かを判定する経過時間判定手段であり、所定時間が経過した場合に終了と判定することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の回生発電制御装置。
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