JP2009132258A - ハイブリッド車両の走行制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動変速機を有するハイブリッド車両においてシフトダウンしたときの車両安定性を向上させること。
【解決手段】エンジン2と、ロータ4aがエンジン2のクランクシャフト3と連結されたモータジェネレータ4と、エンジン2のクランクシャフト3の回転動力が入力されるとともに速度やエンジン回転数に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機5と、を備えるハイブリッド車両1の走行制御装置12であって、マニュアルシフトダウンしたときに、自動変速機5の変速段を下げるとともに、モータジェネレータ4の回生又は駆動を制御する。
【選択図】図1
【解決手段】エンジン2と、ロータ4aがエンジン2のクランクシャフト3と連結されたモータジェネレータ4と、エンジン2のクランクシャフト3の回転動力が入力されるとともに速度やエンジン回転数に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機5と、を備えるハイブリッド車両1の走行制御装置12であって、マニュアルシフトダウンしたときに、自動変速機5の変速段を下げるとともに、モータジェネレータ4の回生又は駆動を制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、ハイブリッド車両の走行制御装置に関し、特に、減速時のモータジェネレータの回生・駆動制御を行う走行制御装置に関する。
モータを動力源として走行する電気自動車や、エンジンとモータを動力源として走行するハイブリッド車両においては、ブレーキの操作時にモータによる回生制動を行う走行制御装置が搭載されている。従来の走行制御装置において、走行中アクセルをオフしたとき、そのときの走行レンジに対応して、Dレンジでは回生制動を行なわないかあるいは微弱な回生制動とし、2レンジあるいは、1またはRレンジでは、これより順次大きな減速度が得られるようにDレンジのときよりも大きい回生制動を行なうものが開示されている(特許文献1参照)。この走行制御装置によれば、アクセルを離すだけで適量の回生制動が加えられるから、アップダウンの多い坂路を走行する場合でも煩雑なブレーキ操作から開放され、あわせてエネルギーが無駄なく回収されるとされている。
しかしながら、モータと自動変速機を有する車両において、運転者がブレーキとモータによる減速(制動、回生制動)よりも更に大きな減速を必要とする場合にはシフトレバーをダウンシフト側に動かす(マニュアルシフトダウンする)ことになるが、現在の車速と変速スケジュールがずれている場合には、実際にシフトダウンして大きな減速が得られるまでにタイムラグが生じ、オーバースピードになりやすく、フットブレーキを更に踏み込む必要になるなど、車両安定性が悪くなるといった問題がある。
また、自動変速機を有するハイブリッド車両の場合、シフトレバーをダウンシフト側に動かして減速しようとすると、シフトダウンの変速完了後に、ギヤ比によりエンジン回転が急激に上がり、減速度の変化により、タイヤのスリップなど車両安定性が損なわれるおそれがある。そこで、エンジンのオーバレブなどを考慮して、アクセルオフ時のマニュアルシフトダウン点が設定される。そのため、車速が高い場合には、シフトレバーをダウン側にしても実際の変速の変速点である車速まで下がらないと行われない。そのため、減速までのタイムラグが大きく、運転者の減速意図と大きく乖離するといった問題がある。
また、自動変速機を有する車両の場合、シフトレバーを高速段から低速段に手動で切り替えた時に、または、アクセルを離した状態で、変速スケジュールにしたがって高速段から低速段に自動的にシフトダウンしたときは、アクセルがオフであるため、エンジン回転数が低く、それにより駆動されるオイルポンプの回転数が低い。そのため、変速時の油圧が低いことにより変速が完了するまでの時間が長く、運転者の意図よりも減速度が得られず、車両安定性が損なわれるといった問題がある。
さらに、自動変速機を有する大型車両の場合、アクセルオフ時に排気ブレーキを作動させる場合があるが(例えば、特許文献2参照)、自動変速機の変速中の減速度と変速後の減速度との差により大きな変速ショックとなるため、変速中は一時的に排気ブレーキを解除する必要がある。そのため、運転者の意図より減速が得られないため、オーバースピードになりやすく、車両安定性が損なわれるといった問題がある。
本発明の主な課題は、自動変速機を有するハイブリッド車両においてシフトダウンしたときの車両安定性を向上させることである。
本発明の一視点においては、エンジンと、ロータが前記エンジンの出力軸と連結されたモータジェネレータと、前記エンジンの前記出力軸の回転動力が入力されるとともに速度やエンジン回転数に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機と、を備えるハイブリッド車両の走行制御装置であって、減速時に、前記自動変速機の変速段を下げるとともに、前記モータジェネレータの回生又は駆動を制御することを特徴とする。
本発明のハイブリッド車両の走行制御装置において、前記走行制御装置は、マニュアルシフトダウンしたときに、前記モータジェネレータの回生を作動させ、その後、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの回生を停止するように制御する。
本発明のハイブリッド車両の走行制御装置において、前記走行制御装置は、マニュアルシフトダウンした後、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの回生を作動させ、その後、前記モータジェネレータの回生を停止するように制御する。
本発明のハイブリッド車両の走行制御装置において、前記走行制御装置は、前記自動変速機の変速段が下がったときに、前記モータジェネレータの回生を作動させ、その後、前記モータジェネレータの回生を停止するように制御する。
本発明のハイブリッド車両の走行制御装置において、前記走行制御装置は、マニュアルシフトダウンしたときに、前記モータジェネレータの駆動を作動させ、その後、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの駆動を停止するように制御する。
本発明のハイブリッド車両の走行制御装置において、前記走行制御装置は、前記自動変速機の変速段を下げる際、前記モータジェネレータの駆動を作動させ、その後、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの駆動を停止するように制御する。
本発明のハイブリッド車両の走行制御装置において、前記ハイブリッド車両は、前記エンジンの排気ガスの流れを阻止することにより前記エンジンの内部抵抗を増加させて、車両を減速させる排気ブレーキ装置を備え、前記走行制御装置は、前記排気ブレーキ装置がオンの状態でマニュアルシフトダウンしたときに、前記排気ブレーキ装置をオンの状態のまま、前記モータジェネレータの回生を作動させ、その後、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの回生を停止するように制御する。
本発明によれば、マニュアルシフトダウンから変速完了まで回生制御を実施することにより、減速を早め、シフトダウン時の減速度変化を小さくすることができ、車両の走行挙動の変化を小さくすることができる。また、マニュアルシフトダウンの変速完了後のエンジン回転吹き上がりを回生制御により抑制することができる。これにより、シフトダウン点(自動変速機ECUの変速ポイント)を高速側に変更できるため、車両を早く減速させることができる。さらに、車速が低速の場合、エンジン回転数が低いので、シフトダウン時にエンジン回転数をモータ駆動制御により持ち上げて、自動変速機のダウンシフトを早めることができる。
本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の走行制御装置では、エンジン(図1の2)と、ロータ(図1の4a)が前記エンジン(図1の2)の出力軸(図1の3)と連結されたモータジェネレータ(図1の4)と、前記エンジン(図1の2)の前記出力軸(図1の3)の回転動力が入力されるとともに速度やエンジン回転数に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機(図1の5)と、を備えるハイブリッド車両(図1の1)の走行制御装置(図1の12)であって、減速時に、前記自動変速機(図1の5)の変速段を下げるとともに、前記モータジェネレータ(図1の4)の回生又は駆動を制御する。
本発明の実施例1に係るハイブリッド車両の走行制御装置について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施例1に係るハイブリッド車両の走行制御装置とその周辺の構成を模式的に示した概略図である。
ハイブリッド車両1は、エンジン2とモータジェネレータ4を動力源として自動変速機5によって変速可能に走行する車両であり、減速時のモータジェネレータ4及び自動変速機5を制御する走行制御装置12を有する。ハイブリッド車両1は、エンジン2と、クランクシャフト3と、モータジェネレータ4と、自動変速機5と、出力軸6と、デファレンシャルギヤ7と、駆動輪8と、エンジンECU9と、モータECU10と、自動変速機ECU11と、走行制御装置12と、車速センサ13と、アクセル開度センサ14と、シフトポジションセンサ15と、ブレーキポジションセンサ16と、を有する。
エンジン2は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料の爆発燃焼により動力をクランクシャフト3から出力する内燃機関である。エンジン2は、エンジンECU9により燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量調節制御などの制御を受けている。
クランクシャフト3は、エンジン2の動力出力軸である。クランクシャフト3は、モータジェネレータ4のロータ4aと連結されている。クランクシャフト3は、自動変速機5に接続されており、エンジン2の回転動力を自動変速機5に入力する。
モータジェネレータ4は、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる同期発電電動機である。モータジェネレータ4のロータ4aは、クランクシャフト3と連結されている。モータジェネレータ4は、モータECU10によって駆動制御される。
自動変速機5は、速度やエンジン回転数に応じ、変速比を自動的に切り替える機能を備えた変速機である。自動変速機5は、クランクシャフト3から入力された動力を伝達するトルクコンバータに、複数の遊星歯車機構よりなる多段変速機を組み合わせたものであり、遊星歯車機構の所定の回転要素の係合・非係合を行う摩擦係合要素の操作によって変速操作を行う。自動変速機5は、変速された動力を出力するための出力軸6と機械的に接続されている。自動変速機5は、自動変速機ECU11によって駆動制御される。
出力軸6は、自動変速機5から出力された回転動力をデファレンシャルギヤ7に伝達する回転軸である。出力軸6は、一端が自動変速機5と機械的に接続されており、他端がデファレンシャルギヤ7と機械的に接続されている。
デファレンシャルギヤ7は、出力軸6からの回転動力が入力されるとともに、左右の駆動輪8の回転数の差を吸収し円滑な転がり走行ができるようにした装置である。
駆動輪8は、車両を駆動する車輪であり、デファレンシャルギヤ7と機械的に接続されている。
エンジンECU9は、エンジン2の燃料噴射、点火、吸入空気量調節などの制御を行う制御装置である。エンジンECU9は、走行制御装置12と通信可能に接続されており、運転状態を検出する各種センサから信号入力されている。エンジンECU9は、必要に応じてエンジン2の運転状態に関するデータを走行制御装置12に向けて出力する。
モータECU10は、モータジェネレータ4を駆動・回生制御する制御装置である。モータECU10には、モータジェネレータ4を駆動・回生制御するために必要な信号(例えば、モータジェネレータ4のロータ4aの回転位置を検出した信号、モータジェネレータ4に印加される相電流など)が入力されている。モータECU10は、走行制御装置12と通信可能に接続されており、走行制御装置12からの制御信号によってモータジェネレータ4を駆動・回生制御するとともに、必要に応じてモータジェネレータ4の運転状態に関するデータを走行制御装置12に出力する。
自動変速機ECU11は、自動変速機5の変速制御を行う制御装置である。自動変速機ECU11には、自動変速機5の変速制御を行うために必要な信号が入力されている。自動変速機ECU11は、走行制御装置12と通信可能に接続されており、走行制御装置12からの制御信号によって自動変速機5の変速制御を行うとともに、必要に応じて自動変速機5の運転状態に関するデータを走行制御装置12に出力する。
走行制御装置12は、所定のプログラムに基づいて、モータECU10を介してモータジェネレータ4の駆動・回生制御を行うとともに、自動変速機ECU11を介して自動変速機5の変速制御を行うコンピュータ装置である。走行制御装置12には、車速センサ13からの車速、アクセル開度センサ14からのアクセル開度、シフトポジションセンサ15からのシフトポジション、ブレーキポジションセンサ16からのブレーキペダルポジションなどが入力されている。走行制御装置12は、エンジンECU9、モータECU10、及び自動変速機ECU11と通信可能に接続されており、エンジンECU9、モータECU10、及び自動変速機ECU11と各種制御信号やデータのやりとりを行う。
車速センサ13は、車速を検出するセンサであり、検出された信号を走行制御装置12に向けて出力する。
アクセル開度センサ14は、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するセンサであり、検出された信号を走行制御装置12に向けて出力する。
シフトポジションセンサ15は、シフトレバーの操作位置(シフトポジション)を検出するセンサであり、検出された信号を走行制御装置12に向けて出力する。
ブレーキポジションセンサ16は、ブレーキペダルの踏み込み量(プレーキポジション)を検出するセンサであり、検出された信号を走行制御装置12に向けて出力する。
次に、本発明の実施例1に係るハイブリッド車両の走行制御装置の動作について図面を用いて説明する。図2は、本発明の実施例1に係るハイブリッド車両の走行制御装置の動作の一例を模式的に示したフローチャートである。図3は、本発明の実施例1に係るハイブリッド車両の走行制御装置の動作を説明するための高速減速時のタイミングチャートである。図4は、本発明の実施例1に係るハイブリッド車両の走行制御装置の動作を説明するための中速減速時のタイミングチャートである。図5は、本発明の実施例1に係るハイブリッド車両の走行制御装置の動作を説明するための低速減速時のタイミングチャートである。
図2を参照すると、まず、走行制御装置(図1の12)は、アクセルがオフであるか否かを判定する(ステップA1)。アクセルがオフでない場合(ステップA1のNO)、ステップA1に戻る。
アクセルがオフである場合(ステップA1のYES)、走行制御装置(図1の12)は、マニュアルシフトダウンを検出したか否かを判定する(ステップA2)。マニュアルシフトダウンを検出していない場合(ステップA2のNO)、ステップA1に戻る。
マニュアルシフトダウンを検出した場合(ステップA2のYES)、走行制御装置(図1の12)は、車速が高速(第1の速度以上)であるか否かを判定する(ステップA3)。
車速が高速である場合(ステップA3のYES)、走行制御装置(図1の12)は、モータジェネレータ(図1の4)の回生を作動させる(ステップA4)。ステップA4は、図3の時間Aの動作に相当する。これにより、減速を早めることができる。
ステップA4の後、走行制御装置(図1の12)は、車速が第2の速度(<第1の速度)以下になったか否かを判定する(ステップA5)。車速が第2の速度以下でない場合(ステップA5のNO)、ステップA5に戻る。
車速が第2の速度以下である場合(ステップA5のYES)、走行制御装置(図1の12)は、変速段を1段ダウンし、所定時間経過後、モータジェネレータ(図1の4)の回生を停止する(ステップA6)。ステップA6は、図3の時間B−C間の動作に相当する。これにより、マニュアルシフトダウン時の減速度変化を小さくすることができ、車両挙動を小さくすることができる。その後、ステップA1に戻る。
車速が高速でない場合(ステップA3のNO)、走行制御装置(図1の12)は、車速が中速(第1の速度未満、第2の速度超)であるか否かを判定する(ステップA7)。
車速が中速である場合(ステップA7のYES)、走行制御装置(図1の12)は、車速が第2の速度(<第1の速度)以下になったか否かを判定する(ステップA8)。車速が第2の速度以下でない場合(ステップA8のNO)、ステップA8に戻る。
車速が第2の速度以下である場合(ステップA8のYES)、走行制御装置(図1の12)は、変速段を1段ダウンするとともに、モータジェネレータ(図1の4)の回生を作動させる(ステップA9)。ステップA9は、図4の時間Bの動作に相当する。これにより、シフトダウン点(自動変速機ECUにおける変速ポイント)を高速側に変更できるため、車両を早く減速させることができる。
ステップA9の後、走行制御装置(図1の12)は、エンジン回転数の上昇が止まると、モータジェネレータ(図1の4)の回生を停止させる(ステップA10)。その後、ステップA1に戻る。
なお、ステップA9〜ステップA10では、マニュアルシフトダウンした場合の動作を示しているが、マニュアルシフトダウンすることなくアクセルを離した状態で、変速スケジュールにしたがって高速段から低速段に自動的に自動変速機の変速段を下げた後、モータジェネレータの回生を作動させ、その後、モータジェネレータの回生を停止するように制御してもよい。
車速が中速でない場合(ステップA7のNO;車速が低速の場合)、走行制御装置(図1の12)は、所定時間経過後、モータジェネレータ(図1の4)の駆動を作動させる(ステップA11)。ステップA11は、図5の時間Bの動作に相当する。車速が低速の場合、エンジン回転数が低いので、マニュアルシフトダウン時にエンジン回転数をモータ駆動制御により持ち上げて、自動変速機のダウンシフトを早めることができる。
ステップA11の後、走行制御装置(図1の12)は、変速段を1段ダウンし、所定時間経過後、モータジェネレータ(図1の4)の駆動を停止させる(ステップA12)。ステップA12は、図5の時間C−D間に相当する。その後、ステップA1に戻る。
なお、ステップA11〜ステップA12では、マニュアルシフトダウンした場合の動作を示しているが、マニュアルシフトダウンすることなくアクセルを離した状態で、変速スケジュールにしたがって高速段から低速段に自動的にシフトダウンする際に、モータジェネレータの駆動を作動させ、その後、自動変速機の変速段を下げ、その後、モータジェネレータの駆動を停止するように制御してもよい。
実施例1によれば、マニュアルシフトダウンから変速完了まで回生制御を実施することにより、減速を早め、シフトダウン時の減速度変化を小さくすることができ、車両の走行挙動の変化を小さくすることができる。
また、マニュアルシフトダウンの変速完了後のエンジン回転吹き上がりを回生制御により抑制することができる。これにより、シフトダウン点(自動変速機ECUの変速ポイント)を高速側に変更できるため、車両を早く減速させることができる。
さらに、車速が低速の場合、エンジン回転数が低いので、シフトダウン時にエンジン回転数をモータ駆動制御により持ち上げて、自動変速機のダウンシフトを早めることができる。
本発明の実施例2に係るハイブリッド車両の走行制御装置について図面を用いて説明する。図6は、本発明の実施例2に係るハイブリッド車両の走行制御装置とその周辺の構成を模式的に示した概略図である。図7は、本発明の実施例2に係るハイブリッド車両の走行制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
実施例2に係るハイブリッド車両の走行制御装置12は、排気ブレーキ装置17を有するハイブリッド車両1に適用したものである。その他の構成・動作は、実施例1と同様である。
排気ブレーキ装置17は、エンジン2の排気ガスの流れを阻止することによりエンジン2の内部抵抗を増加させて、車両を減速させる装置である。排気ブレーキ装置17は、シリンダ(図示せず)の排気ポート(図示せず)に接続された排気管(図示せず)に設けたバタフライ弁(図示せず)と、このバタフライ弁の開閉動作を行わせる電磁ソレノイド(図示せず)等から構成される。排気ブレーキ装置17(電磁ソレノイド)は、走行制御装置12によって制御される。
走行制御装置12は、所定のプログラムに基づいて、モータECU10を介してモータジェネレータ4の駆動・回生制御を行うとともに、自動変速機ECU11を介して自動変速機5の変速制御を行い、排気ブレーキ装置17の制御を行う。走行制御装置12には、車速センサ13からの車速、アクセル開度センサ14からのアクセル開度、シフトポジションセンサ15からのシフトポジション、ブレーキポジションセンサ16からのブレーキペダルポジションなどが入力されている。走行制御装置12は、エンジンECU9、モータECU10、及び自動変速機ECU11と通信可能に接続されており、エンジンECU9、モータECU10、及び自動変速機ECU11と各種制御信号やデータのやりとりを行う。
走行制御装置12は、アクセルがオンからオフになったときに、排気ブレーキ装置17をオフからオンに制御する(図7の時間A参照)。走行制御装置12は、排気ブレーキ装置17がオンのときにシフトレンジがマニュアルシフトダウンすると(図7の時間B参照)、排気ブレーキ装置17がオンの状態のまま、所定時間経過後、モータジェネレータ4の回生を作動させ(図7の時間C参照)、所定時間経過後、変速段を1段ダウンし(図7の時間D参照)、所定時間経過後、モータジェネレータ4の回生を停止する(図7の時間E参照)。
実施例2によれば、実施例1と同様な効果を奏するとともに、シフトダウン変速時の減速度落ち込みを回生制御により減少させることができる。これにより、排気ブレーキ装置17をオン状態でマニュアルシフトダウンすることが可能となり、減速性能が向上する。なお、従来、変速時に減速度落ち込みによる変速ショックが大きくなることを回避するために排気ブレーキ装置をオフにしていた(図7の破線部分参照)。
1 ハイブリッド車両
2 エンジン
3 クランクシャフト(出力軸)
4 モータジェネレータ
4a ロータ
5 自動変速機
6 出力軸
7 デファレンシャルギヤ
8 駆動輪
9 エンジンECU
10 モータECU
11 自動変速機ECU
12 走行制御装置
13 車速センサ
14 アクセル開度センサ
15 シフトポジションセンサ
16 ブレーキポジションセンサ
17 排気ブレーキ装置
2 エンジン
3 クランクシャフト(出力軸)
4 モータジェネレータ
4a ロータ
5 自動変速機
6 出力軸
7 デファレンシャルギヤ
8 駆動輪
9 エンジンECU
10 モータECU
11 自動変速機ECU
12 走行制御装置
13 車速センサ
14 アクセル開度センサ
15 シフトポジションセンサ
16 ブレーキポジションセンサ
17 排気ブレーキ装置
Claims (7)
- エンジンと、ロータが前記エンジンの出力軸と連結されたモータジェネレータと、前記エンジンの前記出力軸の回転動力が入力されるとともに速度やエンジン回転数に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機と、を備えるハイブリッド車両の走行制御装置であって、
減速時に、前記自動変速機の変速段を下げるとともに、前記モータジェネレータの回生又は駆動を制御することを特徴とするハイブリッド車両の走行制御装置。 - 前記走行制御装置は、マニュアルシフトダウンしたときに、前記モータジェネレータの回生を作動させ、その後、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの回生を停止するように制御することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の走行制御装置。
- 前記走行制御装置は、マニュアルシフトダウンしたときに、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの回生を作動させ、その後、前記モータジェネレータの回生を停止するように制御することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の走行制御装置。
- 前記走行制御装置は、前記自動変速機の変速段を下げた後、前記モータジェネレータの回生を作動させ、その後、前記モータジェネレータの回生を停止するように制御することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の走行制御装置。
- 前記走行制御装置は、マニュアルシフトダウンしたときに、前記モータジェネレータの駆動を作動させ、その後、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの駆動を停止するように制御することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の走行制御装置。
- 前記走行制御装置は、前記自動変速機の変速段を下げる際、前記モータジェネレータの駆動を作動させ、その後、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの駆動を停止するように制御することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の走行制御装置。
- 前記ハイブリッド車両は、前記エンジンの排気ガスの流れを阻止することにより前記エンジンの内部抵抗を増加させて、車両を減速させる排気ブレーキ装置を備え、
前記走行制御装置は、前記排気ブレーキ装置がオンの状態でマニュアルシフトダウンしたときに、前記排気ブレーキ装置をオンの状態のまま、前記モータジェネレータの回生を作動させ、その後、前記自動変速機の変速段を下げ、その後、前記モータジェネレータの回生を停止するように制御することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の走行制御装置。
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