JP2007160991A - ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前記HEVモードでの走行中にEVモードへモード遷移するとき、ドライバー操作による要求駆動力の変化を検出する要求駆動力変化検出手段(ステップS3,S4,S5)を設け、前記エンジン停止制御手段は、前記HEVモードからEVモードへモード遷移する際、複数あるモード遷移パターンの中から、ドライバー操作による要求駆動力の変化に応じて最適なモード遷移パターンを選択する手段とした。
【選択図】図10
Description
前記第1クラッチを締結し、エンジンとモータジェネレータとを動力源として走行するハイブリッド車走行モードでの走行中、前記モータジェネレータのみを動力源として走行する電気自動車走行モードへのモード遷移要求があった場合、前記第1クラッチを開放するモード切り替えを行いながら前記エンジンを停止するエンジン停止制御手段を備えたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記ハイブリッド車走行モードでの走行中に電気自動車走行モードへモード遷移するとき、ドライバー操作による要求駆動力の変化を検出する要求駆動力変化検出手段を設け、
前記エンジン停止制御手段は、前記ハイブリッド車走行モードから電気自動車走行モードへモード遷移する際、複数あるモード遷移パターンの中から、ドライバー操作による要求駆動力の変化に応じて最適なモード遷移パターンを選択することを特徴とする。
例えば、ドライバー操作による要求駆動力の変化が小さいとき、フューエルカットに伴うショックの発生がドライバーに違和感を与えるので、フューエルカットに伴うショックの発生が無い第1クラッチ開放→エンジンフューエルカットというモード遷移パターンを選択する。また、ドライバー操作により要求駆動力が減少するとき、フューエルカットが遅れるパターンを用いると、エンジンの回転を維持するために燃料を消費するため、燃料消費量を抑えることができるエンジンフューエルカット→第1クラッチ開放というモード遷移パターンを選択する。
この結果、ハイブリッド車走行モードから電気自動車走行モードへモード遷移する際、ドライバーにとって違和感の無い制駆動力を実現することができる。
図1は実施例1のエンジン停止制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両を示す全体システム図である。
実施例1におけるハイブリッド車の駆動系は、図1に示すように、エンジンEと、フライホイールFWと、第1クラッチCL1と、モータジェネレータMGと、第2クラッチCL2と、自動変速機AT(変速機)と、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RL(駆動輪)と、右後輪RR(駆動輪)と、を有する。なお、FLは左前輪、FRは右前輪である。
実施例1におけるハイブリッド車両の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、第1クラッチコントローラ5と、第1クラッチ油圧ユニット6と、ATコントローラ7と、第2クラッチ油圧ユニット8と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10と、を有して構成されている。なお、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、第1クラッチコントローラ5と、ATコントローラ7と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10とは、互いに情報交換が可能なCAN通信線11を介して接続されている。
そして、統合コントローラ10は、前記エンジンコントローラ1への制御指令によるエンジンEの動作制御と、前記モータコントローラ2への制御指令によるモータジェネレータMGの動作制御と、前記第1クラッチコントローラ5への制御指令による第1クラッチCL1の締結・開放制御と、前記ATコントローラ7への制御指令による第2クラッチCL2の締結・開放制御と、を行う。
前記統合コントローラ10は、目標駆動力演算部100と、モード選択部200と、目標充放電演算部300と、動作点指令部400と、変速制御部500と、を有する。
例えば、目標駆動力tFoOを入力とする所定の時定数のローパスフィルタ出力を過渡目標駆動力tFoとする。
tTin=tFo×rt/if/iG …(1)
ここで、rtはタイヤ半径、ifはファイナルギア比、iGは現時刻における実際の自動変速シフトのギア比である。
図7において、実線がアップシフト線であり、破線がダウンシフト線である。
定常的には、EVモードもしくはHEVモードで走行する。しかし、図8に示すように、HEV⇒EV切替線を跨ぐ点Aから点A'へのアクセル足離し操作時(ドライバー操作による要求駆動力が減少している場合)、HEV⇒EV切替線を跨ぐ点Bから点B'への車速低下時、または、点Cで定常にHEVモード走行中にバッテリSOCの上昇でエンジン停止が要求される時(ドライバー操作による要求駆動力の変化が小さい場合)、さらに、HEV⇒EV切替線を跨ぐ点Dから点D'へのアクセル足離し操作と共にブレーキ踏み込み操作を行う時(ドライバー操作による要求駆動力が急に減少している場合)、HEVモードからEVモードへのモード遷移要求と、ドライバー操作による要求駆動力の変化に応じて、3つのモード遷移パターンの中から、最適なモード遷移パターンが選択される。
tTeO=(tTin×Nin−tP)/Ne …(2)
そして、図9に示す最大エンジントルクマップを用いて、エンジン回転数Neに応じた最大エンジントルクで理想エンジントルクtTeOを制限したものを目標エンジントルクtTeとする。また、EVモードであれば、目標エンジントルクtTeをゼロとする。
tTm=tTin−tTe …(3)
[エンジン停止制御作用]
従来、エンジンとモータとの間に第1クラッチを介在し、モータと駆動輪との間に第2クラッチを介在するハイブリッド車両では、第1クラッチと第2クラッチを共に締結してエンジンおよびモータの双方、または、いずれかにトルクを発生させて走行を行うHEVモードと、第1クラッチを遮断し、モータの発生するトルクにより走行を行うEVモードとを有する。
例えば、ドライバー操作による要求駆動力の変化が小さいとき、フューエルカットに伴うショックの発生がドライバーに違和感を与えるので、フューエルカットに伴うショックの発生が無い第1クラッチ開放→エンジンフューエルカットというモード遷移パターンを選択する。また、ドライバー操作により要求駆動力が減少するとき、フューエルカットが遅れるパターンを用いると、エンジンEの回転を維持するために燃料を消費するため、燃料消費量を抑えることができるエンジンフューエルカット→第1クラッチ開放というモード遷移パターンを選択する。
この結果、HEVモードからEVモードへモード遷移する際、ドライバーにとって違和感の無い制駆動力を実現することができる。
このため、選択自由度が高い3つのモード遷移パターンの中から、ドライバー操作による要求駆動力の変化に応じて最適なモード遷移パターンを選択することができる。
HEVモードからEVモードへの遷移要求があり、かつ、ドライバー操作による要求駆動力変化が小さい時には、図10のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS6へと進む流れとなり、ステップS6では、第1クラッチCL1の開放後にエンジンEのフューエルカットを行う図11に示すモード遷移パターン(第1パターン)が選択される。
時刻k1以前は、HEモードである。時刻k1から時刻k3の間は、HEVモードからEVモードへのモード切替中であり、モード切替フェーズと呼ぶこととする。エンジンE、モータジェネレータMG、第1クラッチCL1を協調制御して、第1クラッチCL1の開放作業、エンジンEのフューエルカットを行う。時刻k3以降はEVモードである。
次式を用いて自動変速機ATの目標入力トルクtTinを演算する。
tTin=tFo×rt/if/iG …(1)
ここで、rtはタイヤ半径、ifはファイナルギア比、iGは現時刻における実際の自動変速シフトのギア比である。
次に、次式を用いて目標モータジェネレータトルクtTmを演算する。モード切替中であれば、後述するモード切替中の操作にしたがって目標モータジェネレータトルクを決める。
tTm=tTin−Te …(3')
ここで、Teはエンジントルクである。このエンジントルクは、エンジントルク指令値に対して、例えば、時定数10msecの1次遅れというようにして推定する。
時刻k1はEVモードへのモード遷移指令が出された時刻であり、第1クラッチCL1の開放を開始する時刻である。したがって、第1クラッチCL1のトルク容量を減少させる。ここでは、第1クラッチCL1のトルク容量を即座に締結容量aの近傍まで引き下げた。
時刻k2は、第1クラッチCL1のトルク容量が第1クラッチCL1の締結容量aを下回ったため、第1クラッチCL1がスリップを開始した時刻であり、第1クラッチCL1とモータジェネレータMGの協調制御を開始する。式(3")を用いて、第1クラッチCL1の引き摺りトルク分を補償する目標モータジェネレータトルクtTmを算出する。
tTm=tTin−Tcl1 …(3")
ここで、Tcl1は第1クラッチトルクである。スリップしているときの第1クラッチトルクはトルク容量に等しく、トルク容量は油圧に比例するので、予め実験等で求めた指令値に対する実油圧の応答に基づくフィルタ等を用いることで、指令値に対して油圧の応答遅れがあっても、精度良く第1クラッチトルクTcl1を推定できる。この目標モータジェネレータトルクtTmを使用することにより、駆動力の変動は生じない。
時刻k3は、第1クラッチCL1のトルク容量がゼロとなり、第1クラッチCL1が完全に開放されてEVモードとなった状態であり、エンジンEのフューエルカットを行う、。第1クラッチCL1が完全に開放された状態でエンジンEのフューエルカットを行うので、駆動力への影響は全くない。また、EVモードでの目標モータジェネレータトルクtTmは、HEVモードと同じく式(2)を用いて算出するが、第1クラッチCL1が開放されているので、エンジントルクTeはゼロとする。
例えば、第1クラッチCL1に締結容量がある状態でエンジンEのフューエルカットを行うと、フューエルカットに伴うショック(駆動力変動)が発生してドライバーに違和感を与えることになる。
これに対し、実施例1では、第1クラッチCL1の開放後にエンジンEのフューエルカットを行う第1パターンを選択することで、ドライバー操作による要求駆動力の変化が小さい場合、フューエルカットに伴うショックを発生させないで、HEVモードからEVモードへモード遷移することができる。
例えば、モータジェネレータMGによりトルク補償することなく、第1クラッチCL1の開放を行うと、駆動力特性はモード切替フェーズにおいて低下し、ドライバー操作による要求駆動力の変化が小さいにもかかわらず、駆動力が低下傾向を示し、ドライバーに対し違和感を与えることになる。
これに対し、実施例1では、第1クラッチCL1の開放に伴なうトルク変化を、モータジェネレータMGのトルクにより補償することで、図11の駆動力特性に示すように、ドライバーの意図する駆動力を維持するように駆動力の平滑化が達成され、ドライバーに対する違和感を解消することができる。
このように、実施例1では、第1クラッチCL1を開放する際、第1クラッチCL1のトルク容量をモータジェネレータMGによるトルク補償を要さない締結容量aまでは即座に引き下げることで、第1クラッチCL1の開放に要する時間を短縮することができる。
HEVモードからEVモードへの遷移要求があり、かつ、ドライバー操作による要求駆動力変化が減少している時には、図10のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS7へと進む流れとなり、ステップS7では、エンジンEのフューエルカット後に第1クラッチCL1の開放する図12に示すモード遷移パターン(第2パターン)が選択される。
時刻k1以前は、HEモードである。時刻k1から時刻k4の間は、HEVモードからEVモードへのモード切替中であり、モード切替フェーズと呼ぶこととする。エンジンE、モータジェネレータMG、第1クラッチCL1を協調制御して、第1クラッチCL1の開放作業(開放作業)、エンジンEのフューエルカットを行う。時刻k4以降はEVモードである。HEVモードについては図11の場合と同様であるので、モード切替フェーズとEVモードの作用を説明する。
時刻k1は、EVモードへのモード遷移指令が出された時刻であり、エンジンEのフューエルカットを開始する。また、上記式(3')に基づき、エンジンEとモータジェネレータMGの協調制御を開始する。時刻k1以降、フューエルカットによりエンジントルクTeが減少するが、これを補償するようにモータジェネレータトルクは増加する。これにより駆動力に変動は生じない。
時刻k2は、エンジンEのフューエルカットおよびモータジェネレータMGによる駆動力の補償が終わったので、第1クラッチCL1の開放を開始する時刻である。したがって、第1クラッチCL1のトルク容量を急激な低下勾配により減少させる。
時刻k3は、第1クラッチCL1のトルク容量が第1クラッチCL1の締結容量aを下回ったために第1クラッチCL1がスリップを開始した時刻であり、時刻k3から第1クラッチCL1とモータジェネレータMGの協調制御を開始する。
次式を用いて、第1クラッチCL1の引き摺りトルク分を補償する目標モータジェネレータトルクtTmを算出する。
tTm=tTin−Tcl1 …(3")
この目標モータジェネレータトルクtTmを使用することで、第1クラッチトルクによる駆動力の変動を補償することが可能である。
時刻k4は、第1クラッチCL1のトルク容量がゼロとなり、第1クラッチCL1が完全に開放されてEVモードとなった状態である。EVモードでの目標モータジェネレータトルクtTmは、HEVモードと同じく式(2)を用いて算出するが、第1クラッチCL1が開放されているので、エンジントルクTeはゼロとする。つまり目標入力トルクをモータジェネレータトルクのみで賄う。
例えば、アクセル足離し操作等で要求駆動力が減少している場合、第1パターンのようにエンジンEのフューエルカットが遅れるモード遷移パターンを用いると、エンジンEの回転を維持するために燃料を消費するため、燃料消費量が多くなる問題がある。
これに対し、実施例1では、ドライバー操作による要求駆動力が減少している場合、エンジンEのフューエルカット後に第1クラッチCL1を開放する第2パターンを選択することで、エンジンEのフューエルカットを早期に行えるため、燃料消費量を少なくすることができる。
HEVモードからEVモードへの遷移要求があり、かつ、ドライバー操作による要求駆動力変化が急に減少している時には、図10のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS8へと進む流れとなり、ステップS8では、エンジンEのフューエルカットと第1クラッチCL1の開放を同時に行う図13に示すモード遷移パターン(第3パターン)が選択される。
時刻k1以前は、HEモードである。時刻k1から時刻k3の間は、HEVモードからEVモードへのモード切替中であり、モード切替フェーズと呼ぶこととする。エンジンE、モータジェネレータMG、第1クラッチCL1を協調制御して、第1クラッチCL1の開放作業(開放作業)、エンジンEのフューエルカットを行う。時刻k3以降はEVモードである。HEVモードとEVモードに関しては図12と同じ制御を行うので説明を省略し、モード切替フェーズの時刻k1から時刻k3の間を説明する。
時刻k1はEVモードへのモード遷移指令が出された時刻であり、エンジンEのフューエルカットを開始すると共に、第1クラッチCL1の開放を開始して、エンジンEと第1クラッチCL1とモータジェネレータMGの協調制御を開始する。第1クラッチCL1のトルク容量は、時刻k1で締結容量aの近傍まで即座に引き下げる。目標モータジェネレータトルクtTmは、下記の式(3')を用いて算出する。
tTm=tTin−Te …(3')
時刻k2では第1クラッチCL1のトルク容量が第1クラッチCL1の締結容量aを下回ったため、第1クラッチCL1がスリップを開始した時刻である。よって、式(3")を用いて、第1クラッチCL1の引き摺りトルク分を補償する目標モータジェネレータトルクtTmを算出する。
tTm=tTin−Tcl1 …(3")
例えば、急ブレーキなどで、ドライバーの操作による要求駆動力が急に減少した場合に、第1クラッチCL1を締結したままにするモード遷移パターンである第2パターンを用いると、エンジンEの回転数も引き下げる必要が生じるため、制動力の発生が遅くなる問題がある。
これに対し、実施例1では、ドライバー操作による要求駆動力が急に減少している場合、エンジンEのフューエルカットと第1クラッチCL1の開放とを同時に行うことで、急ブレーキなどで、ドライバーの操作による要求駆動力が急に減少した場合に、第1クラッチCL1を直ちに開放することで、制動力の発生を早くすることができる。
HEVモードからEVモードへの遷移要求があり、かつ、ドライバー操作による要求駆動力変化が増加している時には、図10のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS9へと進む流れとなり、ステップS9では、エンジンEのフューエルカット後に第1クラッチCL1の開放する図12に示すモード遷移パターン(第2パターン)が選択される。
例えば、HEVモードでのアクセル踏み込み操作により要求駆動力が増加しているが、バッテリSOCの上昇によりEVモードへのモード遷移要求が出た場合、第1パターンのようにエンジンEのフューエルカットが遅れるモード遷移パターンを用いると、エンジンEの回転を維持するために燃料を消費するため、燃料消費量が多くなる問題がある。
これに対し、実施例1では、ドライバー操作による要求駆動力が増加している場合、エンジンEのフューエルカット後に第1クラッチCL1を開放する第2パターンを選択することで、エンジンEのフューエルカットを早期に行えるため、燃料消費量を少なくすることができる。
実施例1のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
FW フライホイール
CL1 第1クラッチ
MG モータジェネレータ
CL2 第2クラッチ
AT 自動変速機
PS プロペラシャフト
DF ディファレンシャル
DSL 左ドライブシャフト
DSR 右ドライブシャフト
RL 左後輪(駆動輪)
RR 右後輪(駆動輪)
FL 左前輪
FR 右前輪
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 インバータ
4 バッテリ
5 第1クラッチコントローラ
6 第1クラッチ油圧ユニット
7 ATコントローラ
8 第2クラッチ油圧ユニット
9 ブレーキコントローラ
10 統合コントローラ
100 目標駆動力演算部
200 モード選択部
300 目標充放電演算部
400 動作点指令部
500 変速制御部
Claims (9)
- エンジンとモータジェネレータと変速機を有し、前記エンジンとモータジェネレータの間にトルク容量を連続的に変更可能な第1クラッチを介装してハイブリッド駆動系を構成し、
前記第1クラッチを締結し、エンジンとモータジェネレータとを動力源として走行するハイブリッド車走行モードでの走行中、前記モータジェネレータのみを動力源として走行する電気自動車走行モードへのモード遷移要求があった場合、前記第1クラッチを開放するモード切り替えを行いながら前記エンジンを停止するエンジン停止制御手段を備えたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記ハイブリッド車走行モードでの走行中に電気自動車走行モードへモード遷移するとき、ドライバー操作による要求駆動力の変化を検出する要求駆動力変化検出手段を設け、
前記エンジン停止制御手段は、前記ハイブリッド車走行モードから電気自動車走行モードへモード遷移する際、複数あるモード遷移パターンの中から、ドライバー操作による要求駆動力の変化に応じて最適なモード遷移パターンを選択することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止制御手段は、モード遷移パターンとして、第1クラッチの開放後にエンジンのフューエルカットを行う第1パターンと、エンジンのフューエルカット後に第1クラッチを開放する第2パターンと、エンジンのフューエルカットと第1クラッチの開放を同時に行う第3パターンと、を有することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項2に記載されたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止制御手段は、前記ハイブリッド車走行モードから電気自動車走行モードへモード遷移する際、ドライバー操作による要求駆動力の変化が小さい場合、第1クラッチの開放後にエンジンのフューエルカットを行う第1パターンを選択することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項3に記載されたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止制御手段は、前記ハイブリッド車走行モードから電気自動車走行モードへモード遷移する際、前記第1クラッチの開放に伴なうトルク変化を、前記モータジェネレータのトルクにより補償することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項3または4に記載されたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止制御手段は、第1クラッチを開放する際、第1クラッチのトルク容量を締結容量まで即座に引き下げることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項2乃至5の何れか1項に記載されたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止制御手段は、前記ハイブリッド車走行モードから電気自動車走行モードへモード遷移する際、ドライバー操作による要求駆動力が減少している場合、エンジンのフューエルカット後に第1クラッチを開放する第2パターンを選択することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項2乃至6の何れか1項に記載されたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止制御手段は、前記ハイブリッド車走行モードから電気自動車走行モードへモード遷移する際、ドライバー操作による要求駆動力が急に減少している場合、エンジンのフューエルカットと第1クラッチの開放を同時に行う第3パターンを選択することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項2乃至7の何れか1項に記載されたハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止制御手段は、前記ハイブリッド車走行モードから電気自動車走行モードへモード遷移する際、ドライバー操作による要求駆動力が増加している場合、エンジンのフューエルカット後に第1クラッチを開放する第2パターンを選択することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - エンジンとモータジェネレータと変速機を有し、前記エンジンとモータジェネレータの間にトルク容量を連続的に変更可能な第1クラッチを介装してハイブリッド駆動系を構成し、
前記第1クラッチを締結し、エンジンとモータジェネレータとを動力源として走行するハイブリッド車走行モードでの走行中、前記モータジェネレータのみを動力源として走行する電気自動車走行モードへのモード遷移要求があった場合、前記第1クラッチを開放するモード切り替えを行いながら前記エンジンを停止するハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記ハイブリッド車走行モードでの走行中に電気自動車走行モードへモード遷移するとき、ドライバー操作による要求駆動力の変化を検出し、
前記ハイブリッド車走行モードから電気自動車走行モードへモード遷移する際、複数あるモード遷移パターンの中から、ドライバー操作による要求駆動力の変化に応じて最適なモード遷移パターンを選択することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
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