JP2006336725A - ハイブリッド電気自動車の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の油圧検知手段が故障した場合でも、各クラッチの締結状態（油圧状態）を検知したり、変速制御で誤動作等の異常が発生しないようにするインターロック情報を正確に得ることができるハイブリッド電気自動車の制御方法を提供する。
【解決手段】油圧により駆動されて複数のクラッチの締結・開放を行う複数個のクラッチソレノイドを有するハイブリッド電気自動車の制御方法において、ハイブリッド電気自動車を制御するＨＣＭ１０が、油圧を発生させる油圧ポンプ１３及び各クラッチＣＬを制御すると共に、油圧ポンプ１３の実回転数及び各クラッチＣＬの実電流値を検知する。油圧ポンプ１３の実回転数からその油流量を、油圧ポンプ１３の油流量から各クラッチの元圧を、各クラッチソレノイドへ流れる電流値から各クラッチにかかる油圧を、関係式に基づいて推定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド電気自動車の制御方法に関し、特に、各種制御指令を演算するコントロールユニットを備えたハイブリッド電気自動車の制御方法に関する。

従来、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）においては、変速制御を行うために複数個のクラッチが搭載されている。それらのクラッチの締結・開放は、油圧により作動するクラッチソレノイド（リニアソレノイド）を介して行われていることから、ＨＥＶは、変速制御を行う際に、各クラッチの締結状態（油圧状態）を検知したり、変速制御で誤動作等の異常が発生しないようにするインターロック情報を得るため、油圧センサ或いはオン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）スイッチ等の専用の油圧検知手段を設けている。

このＨＥＶに備えられた、無段変速機（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−Ｉｎｆｉｎｉｔｅｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：Ｅ−ＩＶＴ）或いは有段変速機の変速制御は、ＨＥＶを統合制御するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）の一つ、例えば、ハイブリッドコントローラモジュール（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ：ＨＣＭ）により行われる。そして、リニアソレノイドの電流制御回路や油圧センサ或いはオン・オフスイッチ等の専用の油圧検知手段の入力回路は、ＨＣＭに搭載されている。

このように、油圧センサ等の油圧検知手段を設けたものとして、例えば、リニアソレノイドや油圧スイッチが故障した場合にそれを検知するため、油圧センサ（アナログセンサ）を用いた「自動変速機の故障診断装置」（特許文献１参照）や、所定値を出力し続けるような油圧センサの故障が確実に判定され得る「車両用ベルト式無段変速機の油圧制御装置」（特許文献２参照）が知られている。
特開平０８−３２６８５５号公報 特開平０６−２１３３１６号公報

しかしながら、油圧センサ或いはオン・オフスイッチ等の専用の油圧検知手段が故障した場合、各クラッチの締結状態（油圧状態）を検知したり、変速制御で誤動作等の異常が発生しないようにするインターロック情報を正確に得ることができないため、変速制御ができなくなってしまう。変速制御ができなくなると、走行に影響を及ぼすことも起こり得る。

この発明の目的は、専用の油圧検知手段が故障した場合でも、各クラッチの締結状態（油圧状態）を検知したり、変速制御で誤動作等の異常が発生しないようにするインターロック情報を正確に得ることができるハイブリッド電気自動車の制御方法を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係るハイブリッド電気自動車の制御方法は、油圧により駆動されて複数のクラッチの締結・開放を行う複数個のクラッチソレノイドを有するハイブリッド電気自動車の制御方法において、前記ハイブリッド電気自動車を制御するコントロールユニットが、前記油圧を発生させる電動アクチュエータ及び前記各クラッチを制御すると共に、前記電動アクチュエータの実回転数及び前記各クラッチの実電流値を検知することを特徴としている。

この発明によれば、ハイブリッド電気自動車を制御するコントロールユニットが、油圧を発生させる電動アクチュエータ及び各クラッチを制御すると共に、電動アクチュエータの実回転数及び各クラッチの実電流値を検知することにより、油圧により駆動されて複数のクラッチの締結・開放を行う複数個のクラッチソレノイドを有するハイブリッド電気自動車を制御する。これにより、専用の油圧検知手段が故障した場合でも、各クラッチの締結状態（油圧状態）を検知したり、変速制御で誤動作等の異常が発生しないようにするインターロック情報を正確に得ることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係るＨＥＶの制御装置の概略構成を示すブロック説明図である。図１に示すように、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）の制御装置であるハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）１０は、無段変速機（Ｅ−ＩＶＴ）を備えたＨＥＶを統合制御する機能を有している。

ＨＣＭ１０の入力側には、１２Ｖのバッテリ（ＢＡＴＴ）１１がイグニッションスイッチ（ＩＧＮＳＷ）１２を介して接続され、また、電動アクチュエータとして、例えば、電動モータからなる油圧ポンプ１３のモータドライバ１４が接続されている。モータドライバ１４には、強電バッテリ（ＢＡＴＴ）１５に接続された強電リレー１６の下流側、即ち、強電ユニット（図示しない）接続側が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を介して接続されている。

ＨＣＭ１０の出力側には、無段変速機（Ｅ−ＩＶＴ）の変速操作を行うための変速ユニット１８に備えられた、複数個（例えば、７個を図示）のクラッチソレノイド１９及び複数個（例えば、６個を図示）の油圧センサ２０が接続されている。クラッチソレノイド１９は、リニアソレノイド（ＬＳ１〜７）からなり、油圧ポンプ１３により、変速制御を行うためのクラッチ（図２参照）の締結・開放を行っている。油圧センサ２０は、オン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）スイッチ等でも良く、クラッチにかかる油圧を検出する油圧検知手段として機能する。なお、ＨＥＶは、無段変速機を備えているものに限らず、有段変速機を備えていても良い。

強電バッテリ１５からの駆動電力は、強電ユニット（図示しない）接続側に供給されると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、更に、モータドライバ１４を介して、油圧ポンプ１３に供給される。モータドライバ１４は、油圧ポンプ１３に搭載された、油圧ポンプ１３専用のドライバであり、このドライバから出力したポンプ回転数により油圧ポンプ１３の作動を制御する。

図２は、図１の油圧系の制御構成を概略的に示す説明図である。図２に示すように、ＨＣＭ１０からモータドライバ１４に出力された回転指令ａに基づいて、油圧ポンプ１３が作動し、油圧ポンプ１３の駆動力は、各クラッチ（ＣＬ１〜３の３個のみ図示）毎に備えられたリニアソレノイド（ＬＳ１〜ＬＳ３のみを図示）を経て、各クラッチに伝達される。各リニアソレノイドは、ＨＣＭ１０からの電流指令ｂにより個々に作動が制御される。このリニアソレノイドの下流側である、クラッチとの間には、各クラッチ毎に油圧センサ（Ｓ１〜Ｓ３のみを図示）が配置されている。

つまり、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）を制御するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）の一つであるＨＣＭ１０が、無段変速機（Ｅ−ＩＶＴ）ユニットの変速制御を実施すると共に、油圧を発生させる油圧ポンプ（電動ポンプ）１３及びクラッチも制御しており、同時に、油圧ポンプ１３の実回転数及び各クラッチの実電流値を検知（モニタ）する機能も有している。

図３は、クラッチ油圧の検出について説明し、（ａ）は油圧ポンプの回転数と油流量の関係をグラフで示す説明図、（ｂ）は油流量とライン圧の関係をグラフで示す説明図である。図４は、クラッチ油圧の検出について説明し、（ａ）はソレノイド電流値とクラッチ油圧の関係をグラフで示す説明図、（ｂ）はクラッチ油圧と最大回転差の関係をグラフで示す説明図である。

図３に示すように、油圧ポンプ１３の実回転数［ｒｐｍ］から油圧ポンプ１３の油流量［Ｌ／ｍｉｎ］が分かる（（ａ）参照）ので、その関係式からポンプの油流量を求める。油圧ポンプ１３の油流量は、ポンプ（モータ）コイル温度によって異なり（一例として、２５±５℃、８０±５℃、１４０±５℃を図示）、コイル温度が低い程、多くなる。
また、油圧ポンプ１３の油流量［Ｌ／ｍｉｎ］からライン圧（クラッチの元圧）［Ｍｐａ］が分かる（（ｂ）参照）ので、その関係式からライン圧を求める。このライン圧は、油温によって異なり（一例として、３０℃、５０℃、７０℃を図示）、油温が高い程、低くなる。

図４に示すように、リニアソレノイドへ流れる電流値［Ａ］からクラッチ油圧［Ｍｐａ］が分かる（（ａ）参照）ので、その関係式からクラッチにかかる油圧を求める。クラッチ油圧は、油温によって異なり（一例として、３０℃、５０℃、７０℃を図示）、油温が高い程、低くなる。ここでは、ソレノイド電流値０．８［Ａ］でのクラッチ油圧１．５［Ｍｐａ］がライン圧の最大値（ＭＡＸ）となる。ライン圧が下がった場合、クラッチ油圧は頭切りされる。
また、クラッチ油圧［Ｍｐａ］から、クラッチに発生する回転差の最大値相当が分かる（（ｂ）参照）ので、その関係式から最大回転差［ｒｐｍ］を求める。なお、ここで示す最大回転差８０００［ｒｐｍ］は、一例であり、システムによって変化する値である。

図５は、図１のＨＥＶの制御装置による制御処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、先ず、油圧ポンプ１３の回転数を読み取り、ソレノイド電流値の読み取りを行った（ステップＳ１０１）後、読み取った回転数からポンプ油流量を算出する（ステップＳ１０２）。算出したポンプ油流量からライン圧を算出し（ステップＳ１０３）、その後、ソレノイド電流値からクラッチ圧を算出する（ステップＳ１０４）。

次に、｜油圧推定値−油圧センサ値｜、即ち、油圧の偏差が故障判定閾値より大きい（｜油圧推定値−油圧センサ値｜＞故障判定閾値）か否かを判定する（ステップＳ１０５）。判定の結果、油圧の偏差が故障判定閾値より大きい（ｙｅｓ）場合、クラッチの回転差を算出した（ステップＳ１０６）後、クラッチ実回転差が最大回転差より大きい（クラッチ実回転差＞最大回転差）か否かを判定する（ステップＳ１０７）。

判定の結果、クラッチ実回転差が最大回転差より大きくない（ｎｏ）場合、油圧センサ故障の判定を行って（ステップＳ１０８）、油圧推定値による変速制御を行った（ステップＳ１０９）後、ステップＳ１０６へ戻る。一方、クラッチ実回転差が最大回転差より大きい（ｙｅｓ）場合、フェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）モード中か否か（即ち、油圧推定値による変速制御（ステップＳ１０９）中か否か）を判定する（ステップＳ１１０）。

判定の結果、フェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）モード中である（ｙｅｓ）場合、処理を終了する。一方、フェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）モード中でない（ｎｏ）場合、油圧推定値故障判定を行って（ステップＳ１１１）、油圧センサ診断をキャンセルする（ステップＳ１１２）。その後、通常の変速制御を行って（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０１へ戻り、以後の処理を繰り返す。
また、ステップＳ１０５における判定の結果、油圧の偏差が故障判定閾値より大きくない（ｎｏ）場合、ステップＳ１１３へと進む。

上述したように、ＨＣＭ１０が、油圧を発生させる油圧ポンプ（電動ポンプ）１３及びクラッチを制御すると共に、油圧ポンプ１３の実回転数及び各クラッチの実電流値を検知（モニタ）している。そして、油圧ポンプの実回転数からポンプの油流量を、油流量からライン圧（クラッチの元圧）を、リニアソレノイドへ流れる電流値からクラッチにかかる油圧を、それぞれ関係式により求める。

これにより、クラッチ油圧の状態を正確に推定することができるため、油圧センサ２０との相関を取ることで、油圧センサ２０の故障を検知することができる。よって、各クラッチの締結状態（油圧状態）を検知したり、変速制御で誤動作等の異常が発生しないようにするインターロック情報を得るため、油圧センサ２０或いはオン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）スイッチ等の専用の油圧検知手段を設け無くても良いので、専用の油圧検知手段、及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であるＨＣＭ１０の入力インタフェースを廃止することができ、コストの低減が可能になる。

また、クラッチへの油圧推定値と油圧センサ値を比較して、（｜油圧推定値−油圧センサ値｜（油圧の偏差）＞故障判定閾値）であれば、油圧センサ故障と判定する。これにより、油圧センサ故障を検知できるため、システムの信頼性が向上し、更に、センサ等の追加無しで故障診断が可能になるため、コストアップ無しで機能を拡張することができる。
また、クラッチ油圧推定値側の正常／異常判定を行うために、それぞれのクラッチにかかる実回転差を求めて、（クラッチ実回転差＞クラッチ油圧相当の最大回転差）であれば、クラッチ油圧推定値が異常であると判定する。これにより、クラッチ油圧推定値側の異常も検知することができるので、システムの信頼性が更に向上し、更に、センサ等の追加無しで故障診断が可能となるため、コストアップ無しで機能を拡張することができる。

また、クラッチの電流値がクラッチ締結状態相当にも拘わらず、油圧が上がってこないことを検知するために、クラッチの回転差をモニタする。ソレノイド電流値がクラッチ締結相当であるにも拘わらず、クラッチの回転差が発生している場合は、クラッチに油圧が正常にかかっていないと判定し、フェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）処理に移行する。これにより、クラッチに正常に油圧がかかってこないことが検知でき、ユニットの破損を防ぐことができるので、信頼性が向上する。

また、油圧センサ故障及びクラッチ油圧推定値異常を判定した後は、次のようなフェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）処理を行う。油圧センサ故障の場合は、クラッチ油圧推定値により変速制御を継続する。クラッチ油圧推定値の診断を継続的に実施し、異常判定したら車両を停止させる（この場合は、クラッチ油圧を検知できる手段が無くなるため）。クラッチ油圧推定値異常の場合は、通常制御時と同様に、油圧センサ値で変速制御を実施する。油圧センサの故障診断は、実施しない。これにより、故障後は、フェイルセーフモードに移行することで、走行に影響を及ぼすことを回避することができ、信頼性が向上する。

また、（油圧ポンプの実回転数−油圧ポンプの油流量）、（油圧ポンプの油流量−ライン圧）、（ソレノイド電流値−クラッチ油圧）の関係式は、事前に実験して得られた値や、それにより得られた数値モデル、計算式等から導き出すこととし、油温も考慮したものとする。同様に、クラッチの回転差も、エンジン回転数、モータ回転数、変速機に搭載されている回転センサ等により得られた値に基づいて、事前に本システムで実験して得られた値、それにより得られた数式モデルや計算式から導き出すこととする。このように、実験によって得られるパラメータ値に基づいて導き出したものであるため、算出結果の信頼性が向上する。

このように、この発明によれば、ハイブリッド電気自動車を制御するコントロールユニットが、油圧を発生させる電動アクチュエータ及び各クラッチを制御すると共に、電動アクチュエータの実回転数及び各クラッチの実電流値を検知することにより、油圧により駆動されて複数のクラッチの締結・開放を行う複数個のクラッチソレノイドを有するハイブリッド電気自動車を制御するので、専用の油圧検知手段が故障した場合でも、各クラッチの締結状態（油圧状態）を検知したり、変速制御で誤動作等の異常が発生しないようにするインターロック情報を正確に得ることができる。

この発明の一実施の形態に係るＨＥＶの制御装置の概略構成を示すブロック説明図である。 図１の油圧系の制御構成を概略的に示す説明図である。 クラッチ油圧の検出について説明し、（ａ）は油圧ポンプの回転数と油流量の関係をグラフで示す説明図、（ｂ）は油流量とライン圧の関係をグラフで示す説明図である。 クラッチ油圧の検出について説明し、（ａ）はソレノイド電流値とクラッチ油圧の関係をグラフで示す説明図、（ｂ）はクラッチ油圧と最大回転差の関係をグラフで示す説明図である。 図１のＨＥＶの制御装置による制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）
１１ バッテリ
１２ イグニッションスイッチ
１３ 油圧ポンプ
１４ モータドライバ
１５ 強電バッテリ
１６ 強電リレー
１７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１８ 変速ユニット
１９ クラッチソレノイド
２０ 油圧センサ
ＣＬ１〜３ クラッチ
ＬＳ１〜７ リニアソレノイド
ａ 回転指令
ｂ 電流指令

Claims (5)

1. 油圧により駆動されて複数のクラッチの締結・開放を行う複数個のクラッチソレノイドを有するハイブリッド電気自動車の制御方法において、
   前記ハイブリッド電気自動車を制御するコントロールユニットが、前記油圧を発生させる電動アクチュエータ及び前記各クラッチを制御すると共に、前記電動アクチュエータの実回転数及び前記各クラッチの実電流値を検知することを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御方法。
2. 前記電動アクチュエータの実回転数から前記電動アクチュエータの油流量を、前記電動アクチュエータの油流量から前記各クラッチの元圧を、前記各クラッチソレノイドへ流れる電流値から前記各クラッチにかかる油圧を、事前に行った実験により得られた値、その実験により得られた数値モデル及び計算式から導き出された関係式に基づいて推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電気自動車の制御方法。
3. 前記クラッチへの油圧推定値と、前記クラッチへの油圧を検出する油圧センサ値を比較して、（｜油圧推定値−油圧センサ値｜＞故障判定閾値）であれば、油圧センサ故障と判定することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電気自動車の制御方法。
4. クラッチ油圧推定値側の正常／異常判定を行うために、前記各クラッチにかかる実回転差を求めて、（クラッチ実回転差＞クラッチ油圧相当の最大回転差）であれば、クラッチ油圧推定値が異常であると判定することを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド電気自動車の制御方法。
5. 油圧センサ故障及びクラッチ油圧推定値異常を判定した後は、油圧センサ故障の場合、クラッチ油圧推定値により変速制御を継続して、クラッチ油圧推定値の診断を継続的に実施し、異常判定したら車両を停止させ、クラッチ油圧推定値異常の場合、油圧センサ値で変速制御を実施する、フェイルセーフ処理を行うことを特徴とする請求項３または４に記載のハイブリッド電気自動車の制御方法。

Images