JP2008150022A - Ｅｔｃが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の発進応答時間を向上させることができる、ＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法を提供する。
【解決手段】本発明は、ＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のアイドリングストップ以後、車両の再出発時でのエンジントルク制御方法において、ＨＣＵからＥＣＵにトルク制限情報を転送する段階と、前記ＥＣＵでＨＣＵから受けたトルク制限情報を利用して制限されたトルクのみを一定に出力する段階と、前記ＥＣＵの制御により制限されたトルクのみを出力するエンジンの入力トルクがクラッチ動作によりＣＶＴに一定に入っていく段階と、前記ＣＶＴに一定に入力されるトルク情報を土台に、ＴＣＵにて即座にクラッチ制御油圧力を形成する段階と、を含めてからなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法に係り、更に詳しくは、ソフトタイプのハイブリッド電気自動車のアイドリングストップを解除した後、車両出発時にエンジンおよびモータに対するトルク制御方法を改善し、車両の出発応答時間を向上させることができるようにしたＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法に関する。

ハイブリッド電気自動車は一般のガソリンエンジンにＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｈｒｏｔｔｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を装着してモータを直結した状態であり、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を通してタイヤに動力を伝達する形態で構成される。
ハイブリッド電気自動車の挙動はバッテリーの電圧により行われ、走行状況に応じてガソリンエンジンの燃費が最も高くなるように制御し、制動時と減速時に車両の慣性エネルギーをタイヤを通して伝達してモータによる電気エネルギーの回数によりバッテリーを充電させることで既存のガソリンエンジンに比べて燃費を向上することができる。

ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の目的は燃費および排気性能を改善して親環境車両を具現することにあり、このような親環境車両の目的を完成するために不必要な部分で消耗されるエンジンの損失を最大限調節する機能が必要である。
エンジン損失を減らすための方法として、モータ補助を通したエンジンの最適運転点での運転制御、そしてアイドリングストップの制御などの方法を使用する。

アイドリングストップは一般車両と最も区別される制御方法であり、車両停止中にエンジンを停止して不必要な空回転を防止する制御方法を言い、アイドリング状態がなくなることで車両停止状態での燃料消耗も減り、この時に発生する排気ガスもまた減らすことができるため、結局ハイブリッド電気自動車は燃費および排気性能の向上という目的を達成するのに大きく寄与する。

アイドリングストップの機能を具現するためにモータの役割も重要要素となるが、アイドリングストップを解除する際、エンジンの始動を助けて円滑なエンジントルクを形成し、完璧な再始動および車両の発進に関して中枢的な役割を有している。
現在はアイドリングストップの状態が解除された後、モータトルクを生成し、生成されたモータトルクを受けてエンジンが初期インジェクションと点火を行い、エンジントルクを生成する。
この時、生成されたエンジンＲＰＭとトルクはトランスミッションにオイル圧力の生成を助けてクラッチ油圧を生成し、生成されたクラッチ油圧はクラッチを作動し、最終的に動力をホイールに伝達し、発進のために車両駆動が行われる。

しかし、現在ハイブリッド電気自動車の最も大きな問題点のうちの１つが、一般車両に比べてアイドリングストップの停止状態から初期発進時に車両の発進速度が遅いという点である。
即ち、発進速度が遅くなる理由は、アイドリングストップが解除されてエンジンＲＰＭが生成される時間とトランスミッションのオイル圧力を規制してクラッチを制御するオイル圧力が生成される時間が長時間必要とされるためである。
従って、アイドリングストップ状態での車両出発制御はモータ、エンジン、トランスミッションの有機的な制御が必須的である。

従来のアイドリングストップ以後、再始動させて発進する際のエンジンおよびモータのトルク制御方法は下記の通りである。
アイドリングストップ以後、車両の再発進時にモータトルクを利用してエンジンの再始動を確保し、エンジントルクが上昇するとともにエンジンＲＰＭが徐々に上昇してＣＶＴ油圧を形成し、クラッチの締結を誘導してクラッチが作動して一定時間以降に車速が発生する。
通常、６００ＲＰＭから車速が出るまで約１秒が必要である。
アイドリングストップ以後の車速応答時間の測定基準にはいくつかあるが、一般的にエンジン６００ＲＰＭから車速が発生する時点までとしている。

しかし、従来方式では、アイドリングストップ以後、車両を再始動して出発させる際、下記の問題点が発生している。
ＴＣＵはＣＶＴのクラッチ圧力を適正に維持するとともにトルク伝達を円滑にするためにトルクリダクション（Ｔｏｒｑｕｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）というトルクのガイドラインをＥＣＵおよびＨＣＵに転送するが、初期の始動期間中にはこのようなトルク伝達が不正確でＣＶＴ入力トルクが不安定となる。
このような不安定なトルクにより、ＣＶＴに対してもう少し安定的なトルク入力のために過度なトルクリダクション情報をＥＣＵおよびＨＣＵに再び送付するようになり、結局アイドリングストップ以後の再発進時に応答遅延現象が発生するという問題点があった。
特開２０００−３２０３６４号公報

本発明は前記のような点を勘案してなされたものであり、ソフトタイプのハイブリッド電気自動車のアイドリングストップを解除した後、車両発進時にエンジンおよびモータに対するトルクの制御方法を改善し、車両の発進応答時間を向上させることができるようにした、ＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するための本発明は、ＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のアイドリングストップ以後、車両の再出発時でのエンジントルク制御方法において、ＨＣＵからＥＣＵにトルク制限情報を転送する段階と、前記ＥＣＵでＨＣＵから受けたトルク制限情報を利用して制限されたトルクのみを一定に出力する段階と、前記ＥＣＵの制御により制限されたトルクのみを出力するエンジンの入力トルクがクラッチ動作によりＣＶＴに一定に入っていく段階と、前記ＣＶＴに一定に入力されるトルク情報を土台に、ＴＣＵにて即座にクラッチ制御油圧力を形成する段階と、を含めてからなることを特徴とする。

前記ＨＣＵは、車両がアイドリングストップ状態に進入した場合のみエンジンＥＣＵにエンジン冷却水温別に区分されたトルク制限情報をＣＡＮ通信を通して転送することを特徴とする。

前記トルク制限情報はＴＣＵのエンゲージ判断時点（クラッチが作動する時点）まで転送し、ＴＣＵからエンゲージが確認されると、前記ＨＣＵはその演算ロジックを基に一定時間の傾き（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）を有しながらトルク制限を解除することを特徴とする。

前記ＴＣＵからエンゲージ情報が受信されない場合、前記ＨＣＵは一定時間後にトルク制限を解除し、再びトルク制限情報をＴＣＵのエンゲージ判断時点までＥＣＵに転送することを特徴とする。

本発明によるＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法によると、ソフトタイプのハイブリッド電気自動車のアイドリングストップを解除した後、車両が発進する際、エンジンおよびモータに対するトルク制御方法をエンジンのトルクが一定に出力されるように改善するとともに、ＴＣＵはその一定なトルク情報を基にクラッチ制御油圧力を迅速に増加するように改善することで、アイドリングストップ以後の再出発時の応答遅延現象を大きく減少させることができる。
即ち、ハイブリッド電気車両の短所とされるテイクオフ（Ｔａｋｅ−Ｏｆｆ）時の応答遅延現象を改善し、一般車両と同様な応答性能を確保することができるとともに、渋滞などの場合にも過度な加速ペダル動作を防ぐことができる。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。

図３はハイブリッド電気自動車の制御システムの構成を説明するブロック図である。
本発明によるトルク制御方法が行われるハイブリッド電気自動車は、運転要求検出部１０、ＥＣＵ（２０：Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、ＴＣＵ（３０：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、メインバッテリー（４０Ａ：高電圧バッテリー）および補助バッテリー４０Ｂ、バッテリー充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を管理するＢＭＳ５０、ＨＣＵ（６０Ａ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、ＭＣＵ（６０Ｂ：Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、エンジン７０、モータ８０、ＣＶＴ９０および駆動ホイール１００にて構成される。

運転要求検出部１０は、運転者の車両運行要求を検出するものであり、運転者の始動要求と加速に対するＡＰＳシグナルおよび制動を制御するブレーキペダルシグナルなどの車両の挙動に関連するシグナルを検出し、それに対する電気的情報を出力する。
ＥＣＵ２０は、運転者の車両運行要求シグナルおよび冷却水温、エンジントルクなどのエンジン状態情報に従ってエンジン動作に対する諸般的な動作を制御する。
ＴＣＵ３０は、現在の車速、ギア比、クラッチの状態などの情報を検出してＣＶＴ９０の出力トルクの調節に対する全般的な動作を制御する。

メインバッテリー４０Ａは、初期始動時のハイブリッドモータによる始動が行われるように電圧を供給し、走行中の状態でモータ８０の出力パワーを支援し、制動制御時に発電機で動作するモータ８０の回生制動エネルギーを回収して充電する。
補助バッテリー４０Ｂは、外気温度の条件およびメインバッテリー４０ＡのＳＯＣが、初期始動不能な条件の場合、始動モータを通して初期始動電圧を供給し、エンジン７０が始動を維持する状態でモータ８０の発電電圧により充電される。

ＢＭＳ５０は、メインバッテリー４０Ａの電圧、電流、温度などの情報を総合検出してＳＯＣ状態を管理制御し、モータパワーを支援する際、出力電流量を制御する。
ＨＣＵ６０Ａは、各制御機を統合制御して車両の全般的な挙動を制御するが、ＨＣＵ６０Ａは、上位制御機にて各制御機を統合制御し、車両の条件がエンジン７０による発電制御のモードであるか、車両の制動制御による回生制動発電モードなのかを判断し、エンジン７０のアイドリング発電制御のモードと判断されると、モータ８０から発電される電圧をインバータなどを通して補助バッテリー４０Ｂに充電制御する。

また、ＨＣＵ６０Ａは、アイドリング制御のモードでエアコンシステムの作動可否により発電トルク量の増加および減少量を決定し、運転者の出発意思が検出される場合、車両の加速を補助するために迅速に発電トルクを解除制御する。
ＭＣＵ６０Ｂは、ＨＣＵ６０Ａで印加される制御シグナルによりモータ８０に対するトルク制御命令を出力し、モータ８０に動力発生と制動制御時に発電が起きるようにし、バッテリーが常に適正な充電状態を維持する。

更に、初期始動が試みられる場合、好ましくは、補助バッテリー４０Ａの電圧により始動モータが起動される時、補助バッテリー４０Ｂの電圧入力端子とイグニッションキーのスタート入力端子から補助バッテリー４０Ｂの電圧降下を測定し、補助バッテリー４０Ｂの電圧状態をチェックする。
補助バッテリー４０Ｂの電圧状態をチェックした結果、補助バッテリー４０Ｂの電圧状態が始動性を確保することができない電圧と判断される場合、ブレーキペダルによる制動制御時に適切な時間アイドリング停止を制限制御し、更に必要に応じてアイドリングＲＰＭを一定値以上に増加し、補助バッテリー４０Ｂに始動性が確保される電圧を充電する。

エンジン７０は、上位制御機であるＨＣＵ６０Ａの制御を受けるＥＣＵ２０の制御によりその出力が制御され、ＥＴＣを通して吸入空気量が調整される。
モータ８０は、通常、ＢＬＤＣ電動機が適用され、初期走行要求が検出されると条件にしたがってメインバッテリー４０Ａもしくは補助バッテリー４０Ｂの電圧により駆動され、エンジン７０の始動をオンにさせ、エンジン７０の出力により走行時にパワーを支援する。
ＣＶＴ９０は、モータ８０から伝達されるパワーをＴＣＵ３０の変速比制御に従って調節し、車動ギアを通して駆動ホイール１００に伝達させて車両が走行できるようにする。
より詳しくは、ＥＣＵ２０は、運転者の運行要求シグナルと冷却水温、エンジントルクなどのエンジン状態情報および上位制御機であるＨＣＵ６０Ａの制御によりエンジン７０のアイドリング発電トルクを制御する。

以下、本発明のハイブリッド電気自動車のトルク制御方法を説明する。
既存のトルク制御方法において、ＴＣＵはＣＶＴのクラッチ圧力を適正に維持するとともにトルク伝達を円滑にするためにトルクリダクションというトルクのガイドラインをＥＣＵおよびＨＣＵに転送するが、初期の始動期間中にはこのようなトルク伝達が不正確でＣＶＴ入力トルクが不安定となる。
従って、ＣＶＴに対してもう少し安定的なトルク入力のために過度なトルクリダクション情報をＥＣＵおよびＨＣＵに再び送付し、結局アイドリングストップ以後の再発進時に応答遅延現象が発生するという問題点があった。

本発明はこのような点を勘案し、アイドリングストップ以後の再発進時間改善のために、まず再発進時に使用されるトルクを一定にする方法を提供する。
モータトルクは、ＨＣＵおよびＭＣＵにより自由自在に制御される。エンジンは、初期爆発および初期入力空気量、ＡＰＳ開度量など様々な制約条件が多く、トルク制御に困難があるが、ＥＴＣタイプのスロットルに変わりながらエンジン制御の可能性を確保することができる。

ここで、ＥＴＣタイプのエンジンが搭載されたハイブリッド電気自動車のアイドリングストップ後のトルク制御方法を順番に説明する。
図１は本発明によるハイブリッド電気自動車のアイドリングストップ以後の再始動時のモータおよびエンジントルクの制御方法を説明する制御構成図であり、図２は本発明によるトルク制御方法の中、クラッチ油圧制御方法を説明するグラフである。
まず、ＨＣＵ６０ＡからＥＣＵ２０にトルク制御情報を転送する。
この時、ＨＣＵ６０Ａは車両がアイドリングストップ状態に進入した場合のみエンジンＥＣＵ２０にトルク制御情報を転送する。

ＨＣＵ６０Ａは車両がアイドリングストップ状態に進入した直後、エンジンの冷却水温別に区分されたトルク制限情報をＣＡＮ通信を通してＥＣＵ２０に転送する。
即ち、ＥＣＵ２０は、運転者の車両運行要求シグナルおよび冷却水温、エンジントルクなどのエンジン状態情報に従ってエンジンを制御し、ＨＣＵ６０Ａは現在のエンジン冷却水温を基にしたトルク制限情報をＣＡＮ通信を通してＥＣＵ２０に転送する。
この時、トルク制限情報はＴＣＵ３０のエンゲージ判断時点（クラッチが作動する時点）まで転送し、ＴＣＵ３０からエンゲージ可否が確認されると、ＨＣＵ６０Ａはその演算ロジックを基本に一定時間の傾きを持ちながらトルク制限を解除し始める。

反面、ＴＣＵ３０からエンゲージ情報が受信されなければ、ＨＣＵ６０Ａは一定時間後にトルク制限を解除し、再びトルク制限情報をＴＣＵ３０のエンゲージの判断時点（クラッチが作動する時点）までＥＣＵ２０に転送する。
次に、ＥＣＵ２０では、ＨＣＵ６０Ａから受けたトルク制限情報を利用して制限されたトルクのみを一定に出力する。
次いで、制限されたトルクのみを出力するエンジンの入力トルクがクラッチ動作によりＣＶＴ９０に一定に入っていくようにＭＣＵ６０Ｂによるモータトルクが既存と同様に制御される。

従って、ＴＣＵは一定に入力されるトルク情報を土台に可能な限り早くクラッチ制御油圧力を形成するが、図２に示す通り、クラッチ制御油圧が増加すると同時に油圧形成時間が短縮される。
結局、エンジンのトルクが一定に出力されるに従って、ＴＣＵはその一定トルク情報を基にしてクラッチ制御油圧力を迅速に増加させ、アイドリングストップ以後の再発進時に応答遅延現象を大きく減少させることができる。

本発明によるハイブリッド電気自動車のアイドリングストップ以後、再始動する際のモータおよびエンジントルクの制御方法を説明する制御構成図である。 本発明にイおるトルク制御方法の中、クラッチ油圧制御方法を説明するグラフである。 ハイブリッド電気自動車の制御システムの構成を説明するブロック図である。

符号の説明

１０ 運転要求検出部
２０ ＥＣＵ
３０ ＴＣＵ
４０Ａ メインバッテリー
４０Ｂ 補助バッテリー
５０ ＢＭＳ
６０Ａ ＨＣＵ
６０Ｂ ＭＣＵ
７０ エンジン
８０ モータ
９０ ＣＶＴ
１００ 駆動ホイール

Claims (4)

1. ＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のアイドリングストップ以後、車両の再出発時でのエンジントルク制御方法において、
   ＨＣＵからＥＣＵにトルク制限情報を転送する段階と、
   前記ＥＣＵでＨＣＵから受けたトルク制限情報を利用して制限されたトルクのみを一定に出力する段階と、
   前記ＥＣＵの制御により制限されたトルクのみを出力するエンジンの入力トルクがクラッチ動作によりＣＶＴに一定に入っていく段階と、
   前記ＣＶＴに一定に入力されるトルク情報を土台に、ＴＣＵにて即座にクラッチ制御油圧力を形成する段階と、
   を含めてからなることを特徴とするＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法。
2. 前記ＨＣＵは、車両がアイドリングストップ状態に進入した場合のみエンジンＥＣＵにエンジン冷却水温別に区分されたトルク制限情報をＣＡＮ通信を通して転送することを特徴とする請求項１記載のＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法。
3. 前記トルク制限情報はＴＣＵのエンゲージ判断時点（クラッチが作動する時点）まで転送し、ＴＣＵからエンゲージが確認されると、前記ＨＣＵはその演算ロジックを基に一定時間の傾き（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）を有しながらトルク制限を解除することを特徴とする請求項１または請求項２記載のＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法。
4. 前記ＴＣＵからエンゲージ情報が受信されない場合、前記ＨＣＵは一定時間後にトルク制限を解除し、再びトルク制限情報をＴＣＵのエンゲージ判断時点までＥＣＵに転送することを特徴とする請求項３記載のＥＴＣが搭載されたハイブリッド電気自動車のエンジントルク制御方法。

Images