JP2010221800A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】急激な制動制御を予測することで、ロック機構を適切に解放することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第１及び第２のモータジェネレータと、係合機構と、プリクラッシュセーフティ装置と、制御手段と、を備える。制御手段は、係合機構の係合時に、プリクラッシュセーフティ装置からの情報に基づき、ブレーキ制御の実行前に係合機構の解放を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。

エンジンに加えて、発電機（第１のモータジェネレータ）や電動機（第２のモータジェネレータ）などの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、エンジンを可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を第１のモータジェネレータ又は第２のモータジェネレータで補う。

例えば、特許文献１には、第１のモータジェネレータを固定するロック機構を備えたハイブリッド車両において、ロック状態のままエンジン停止するとエンジンの再始動が困難であることを考慮し、急激な制動操作時にはロック機構を解放状態にする技術が開示されている。その他、本発明に関連する技術が、特許文献２及び特許文献３にそれぞれ記載されている。

特開２００７−３３３１０３号公報 特開２００４−３１６６９３号公報 特開２００７−１６８６７９号公報

特許文献１に記載のように制動時にロック機構を解放する場合、制動の有無を未然に検知することが必要となる。従って、制動の有無を未然に検知できない場合、制動時にロック機構を解放することができない。特許文献１乃至特許文献３には、上記の問題は、何ら検討されていない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、急激な制動制御を予測することで、ロック機構を適切に解放することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、ハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第１及び第２のモータジェネレータと、係合することで前記第１のモータジェネレータの回転を固定可能に構成された係合機構と、前方車両その他前方の障害物までの距離を検出すると共に、前記距離が所定距離以内の場合に強制的にブレーキ制御を実行するプリクラッシュセーフティ装置と、前記係合機構の係合時に、前記プリクラッシュセーフティ装置からの情報に基づき、前記ブレーキ制御の実行前に前記係合機構の解放を行う制御手段と、を備える。

上記のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第１及び第２のモータジェネレータと、係合機構と、プリクラッシュセーフティ装置と、制御手段と、を備える。制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、係合機構の係合時に、プリクラッシュセーフティ装置からの情報に基づき、ブレーキ制御の実行前に係合機構の解放を行う。このようにすることで、ハイブリッド車両の制御装置は、ブレーキ制御前に係合機構を適切に解放することができ、係合機構が係合した状態でエンジンが停止するのを防止することができる。

本発明の各実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図を示す。 第１のモータジェネレータ、エンジン、第２のモータジェネレータの動作状態を表した共線図の一例である。 第１実施形態の処理手順を示すフローチャートの一例である。 第２実施形態の処理手順を示すフローチャートの一例である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
図１に本発明のハイブリッド車両の制御装置を適用したハイブリッド車両１００の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の駆動軸３（所謂、ペラ軸）には、駆動軸３のトルク（駆動力）又はブレーキ力のアシストを行うための動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。さらに、駆動軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ（図１参照）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。

エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１のエンジン回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。 第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動力又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動力をアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。

動力分配機構２０は、いわゆるシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、リングギアＲ１、キャリアＣ１、サンギアＳ１、を備える。キャリアＣ１は、リングギアＲ１とサンギアＳ１との両方に噛み合っているピニオンギアＣＰ１を保持している。

エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリアＣ１に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１の一端は第１の遊星歯車機構のサンギアＳ１に連結されている。リングギアＲ１は駆動軸３に連結されている。

第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１の他端はロック機構７に連結されている。ロック機構７は、主に、クラッチ７ａ及びアクチュエータ７ｂを有する。例えば、ロック機構７は、湿式多板クラッチなどで構成され、摩擦力を利用して第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を固定可能に構成されている。なお、ロック機構７は本発明における係合機構として機能する。

具体的には、ロック機構７のクラッチ７ａにおいて、一方のクラッチ板はケースなどに固定され、他方のクラッチ板は第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１に連結されている。また、ロック機構７は、アクチュエータ７ｂを用いてクラッチ７ａを係合及び解放することが可能に構成されている。ロック機構７は、クラッチ７ａを係合することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を固定し、動力分配機構２０のサンギアＳ１を固定する。この場合、ロック機構７は、例えば摩擦締結要素として機能して、第１のモータジェネレータＭＧ１におけるロータ１１の回転数を「０（ｒｐｍ）」にする。また、ロック機構７は、クラッチ７ａの係合を解放することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を解放し、動力分配機構２０のサンギアＳ１を解放する。ロック機構７は、ＥＣＵ４から送信された制御信号Ｓｉｇ５に基づいて、クラッチ７ａの係合／解放を制御する。

ロック機構７がクラッチ７ａを解放している状態（以後、「ＭＧ１ロック解放状態」と呼ぶ。）では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１のエンジン回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ロック機構７がクラッチ７ａを係合している状態（以後、「ＭＧ１ロック状態」と呼ぶ。）では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン１のエンジン回転数が駆動軸３の回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速モードが実現される。

電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。

インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧されてインバータ３１へ供給され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。

ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。

プリクラッシュセーフティ装置４０は、ミリ波レーダや赤外線カメラなどで構成され、前方車両その他ハイブリッド車両１００との衝突を避ける必要がある前方の障害物までの距離（以後、単に「車間距離Ｗ」と呼ぶ。）を検出する。プリクラッシュセーフティ装置４０は、車間距離Ｗの情報を信号Ｓｉｇ６によりＥＣＵ４へ供給する。また、プリクラッシュセーフティ装置４０は、車間距離Ｗが所定距離以内になった場合には、強制的にブレーキ制御を行う。

ＥＣＵ４は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備え、ハイブリッド車両１００内の各構成要素に対して種々の制御を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作を制御する。また、ＥＣＵ４は、信号Ｓｉｇ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４に供給される。さらに、ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を送受信することにより、それらを制御する。また、ＥＣＵ４は、プリクラッシュセーフティ装置４０からの信号Ｓｉｇ６に基づき、ロック機構７に対して制御信号Ｓｉｇ５を送信することにより、ロック機構７の係合／解放を切り替える制御を行う。このように、ＥＣＵ４は、本発明における制御手段として機能する。

以下、第１実施形態乃至第２実施形態において、ＥＣＵ４が実行する制御について具体的に説明する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態におけるＥＣＵ４の制御について説明する。ＥＣＵ４は、ＭＧ１ロック状態の場合に車間距離Ｗが近いと判断したときには、ＭＧ１ロック解放状態へ移行させる。即ち、この場合、ＥＣＵ４は、ＭＧ１ロックを解放する。これにより、ＥＣＵ４は、運転者やプリクラッシュセーフティ装置４０による高速運転時の強いブレーキ制御（急ブレーキ）の前にＭＧ１ロックを解放し、エンストの発生、部品の故障の発生、及び共振帯での滞留等を防ぐ。

これについて具体的に説明する。まず、ＥＣＵ４は、ＭＧ１ロック状態の場合には、車間距離Ｗが所定値（以後、「距離ＴＨｗ１」と呼ぶ。）以下であるか否か監視する。ここで、距離ＴＨｗ１は、例えば運転者やプリクラッシュセーフティ装置４０による強いブレーキ制御が予想される車間距離Ｗに実験等に基づき設定される。

そして、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ１以下の場合には、高速運転時での急ブレーキが発生するおそれがあると判断する。なお、一般に、ＥＣＵ４は、高速走行時にＭＧ１ロック状態にする。従って、ＭＧ１ロック状態のとき、ハイブリッド車両１００は高速走行をしていることが推定される。

そして、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ１以下の場合、ＭＧ１ロックを解放する。これにより、ＥＣＵ４は、強いブレーキ制御がなされる前にＭＧ１ロックを解放することができる。その後、プリクラッシュセーフティ装置４０による強制的なブレーキ制御または運転者によるブレーキ制御がなされる。このように、ＥＣＵ４は、高速走行時の急ブレーキ前にＭＧ１ロックを解放することで、エンストの発生、部品の故障の発生、及びエンジン回転数の共振帯での滞留等を防ぐことができる。

これについて、図２を用いてさらに補足説明する。図２は、第１のモータジェネレータＭＧ１、エンジン１、第２のモータジェネレータＭＧ２（一義的に駆動軸３）の動作状態を表した共線図の一例を示している。特に、図２（ａ）は、通常のＭＧ１ロック解放時の共線図を示し、図２（ｂ）は、高速走行時に強いブレーキ制御がなされた時の共線図を示す。上下方向は回転数に対応しており、上方向が正回転に対応する。また、図中の矢印は、それぞれの場合に各トルクが働く向きと大きさを表している。

図２（ａ）に示すように、通常のＭＧ１ロック解放時、即ちブレーキ制御がない時では、ＥＣＵ４は、エンジン１で発生するトルクと同等の反力を第１のモータジェネレータＭＧに発生させる必要がある。

一方、図２（ｂ）に示すように、ブレーキ制御がされた場合、ＥＣＵ４は、エンジン１に発生するトルクと、第２のモータジェネレータＭＧ２に発生するトルクとブレーキトルクとの合計に相当する反力をＭＧ１トルクとして発生させる必要がある。しかし、図２（ｂ）に示すように、高速走行時に急ブレーキがなされた場合、ＭＧ１ロックを解放するのに必要な反力が、第１のモータジェネレータＭＧ１の最大トルク（ＭＧ１最大トルク）を超えてしまう。従って、この場合、ＥＣＵ４は、ＭＧ１ロックを解放することができない。その結果、共振帯での滞留やエンストが発生し、ドライバビリティが悪化する。また、強制的にＭＧ１ロックを解放した場合には、インバータ３１の故障が発生する可能性がある。

以上を考慮し、第１実施形態では、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗに基づき高速走行時の急ブレーキを予測することで、当該急ブレーキ前にＭＧ１ロックを適切に解放する。このようにすることで、ＥＣＵ４は、ドライバビリディの悪化等を防ぐことができる。

（処理フロー）
次に、第１実施形態における処理の手順について説明する。図３は、第１実施形態でＥＣＵ４が実行する処理手順を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ４は、図３に示すフローチャートの処理を、例えば所定の周期に従い繰り返し実行する。

まず、ＥＣＵ４は、ＭＧ１ロック状態であるか否か判定する（ステップＳ１０１）。そして、ＭＧ１ロック状態の場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０２へ処理を進める。一方、ＭＧ１ロック状態ではない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、ＥＣＵ４は、引き続き、ＭＧ１ロック状態であるか否か監視する。

次に、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ１以下か否か判定する（ステップＳ１０２）。ここで、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗをプリクラッシュセーフティ装置４０から受信した信号Ｓｉｇ６に基づき取得する。そして、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ１以下の場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０３へ処理を進める。一方、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ１より大きい場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ＥＣＵ４は、処理を再びステップＳ１０１へ戻す。

次に、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ１以下の場合にＭＧ１ロックを解放する（ステップＳ１０３）。そして、その後、プリクラッシュセーフティ装置４０によって強制ブレーキ制御がなされる（ステップＳ１０４）。

以上のように、ＥＣＵ４は、高速走行時に急ブレーキがなされた場合であっても、ＭＧ１ロック状態のままエンジン１が停止するのを防ぐことができる。

（変形例）
ＭＧ１ロック状態からＭＧ１ロック解放状態へ遷移させるのに時間を要する場合、上述の距離ＴＨｗ１は、当該時間を考慮し、プリクラッシュセーフティ装置４０が強制ブレーキを実行する車間距離（以後、「距離ＴＨｗ２」と呼ぶ。）よりも大きい値に設定される。即ち、距離ＴＨｗ１は、以下の式（１）を満たすように設定される。
ＴＨｗ１＞ＴＨｗ２ 式（１）
このようにすることで、ＭＧ１ロックを解放するのに要する時間を考慮した適切な距離ＴＨｗ１が設定される。従って、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗと距離ＴＨｗ１とに基づき、プリクラッシュセーフティ装置による強制ブレーキ制御よりも前にＭＧ１ロックを確実に解放することができる。

［第２実施形態］
第１実施形態では、ＥＣＵ４は、ＭＧ１ロック状態の場合に、高速走行時の急ブレーキよりも前にＭＧ１ロックを適切に解放させた。これに代えて、または、これに加えて、第２実施形態では、ＥＣＵ４は、ＭＧ１ロック解放状態からＭＧ１ロック状態へ遷移させる条件（以後、「ＭＧ１ロック条件」と呼ぶ。）が満たされた場合、車間距離Ｗが一定以上ある場合のみハイブリッド車両１００をＭＧ１ロック状態へ遷移させる。このようにすることで、ＥＣＵ４は、急ブレーキ時にハイブリッド車両１００がＭＧ１ロック状態に遷移するのを防ぐ。

これについて具体的に説明する。ＥＣＵ４は、所定のＭＧ１ロック条件が満たされた場合、車間距離Ｗを取得する。なお、ＥＣＵ４が実行する制御は、ＭＧ１ロック条件の内容に依存しない。従って、ここでは、ＭＧ１ロック条件の具体的な内容については言及しない。

そして、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗが所定の距離（以後、「距離ＴＨｗ３」と呼ぶ。）より大きい場合のみ、ハイブリッド車両１００をＭＧ１ロック解放状態からＭＧ１ロック状態へ遷移させる。ここで、距離ＴＨｗ３は、プリクラッシュセーフティ装置４０が強制ブレーキを実行する距離ＴＨｗ２以上の値に設定される。具体的には、距離ＴＨｗ３は、実験等に基づき適切な値に設定される。

このように、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗが所定距離ＴＨｗ３以下の場合には、ＭＧ１ロック条件が満たされた場合であっても、ハイブリッド車両１００をＭＧ１ロック状態へ遷移させない。これにより、ＥＣＵ４は、急ブレーキ時にハイブリッド車両１００がＭＧ１ロック状態に遷移するのを防ぐことができる。従って、ＥＣＵ４は、第１実施形態の場合と同様に、エンストの発生、部品の故障の発生、及び共振帯での滞留等を防ぐことができる。

なお、距離ＴＨｗ３は、第１実施形態の距離ＴＨｗ１と異なる値に設定されるのが好ましい。具体的には、距離ＴＨｗ３は、距離ＴＨｗ１よりも大きい値に設定される。即ち、距離ＴＨｗ３は、以下の式（２）を満たすように設定される。
ＴＨｗ３＞ＴＨｗ１ 式（２）
これについて補足説明する。仮に距離ＴＨｗ３と距離ＴＨｗ１とを同一の値に設定した場合、ハイブリッド車両１００は、車間距離Ｗを距離ＴＨｗ１（＝距離ＴＨｗ３）に保って走行すると、ＭＧ１ロック状態とＭＧ１ロック解放状態とをループ的に繰り返し遷移する可能性がある。以上を考慮し、式（２）に示すように距離ＴＨｗ３とＴＨｗ１とが異なる値になるように設定する。このようにすることで、ＥＣＵ４は、第２実施形態の制御を適切に実行することができる。

（処理フロー）
次に、第２実施形態における処理手順について説明する。図４は、本実施形態においてＥＣＵ４が実行する処理手順を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ４は、図４に示すフローチャートの処理を、例えば所定の周期に従い繰り返し実行する。

まず、ＥＣＵ４は、ＭＧ１ロック条件が成立したか否か判定する（ステップＳ２０１）。そして、ＭＧ１ロック状態が成立した場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４は、ステップＳ２０２に処理を進める。一方、ＭＧ１ロックが成立しない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、ＥＣＵ４は、引き続きＭＧ１ロック条件が成立したか否か監視する。

次に、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ３より大きいか否か判定する（ステップＳ２０２）。そして、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ３より大きい場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４は、ハイブリッド車両１００をＭＧ１ロック状態へ遷移させる（ステップＳ２０３）。即ち、この場合、ＥＣＵ４は、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ３より大きいことより、ＭＧ１ロック状態への遷移直後に急ブレーキがなされるおそれがないと判断する。

一方、車間距離Ｗが距離ＴＨｗ３以下の場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、ＥＣＵ４は、ステップＳ２０１へ処理を戻し、ＭＧ１ロック解放状態を継続する。即ち、この場合、ＥＣＵ４は、ＭＧ１ロック状態への遷移直後に急ブレーキがなされるおそれがあると判断し、ＭＧ１ロック解放状態を継続する。このようにすることで、ＥＣＵ４は、エンストの発生、部品の故障の発生、及び共振帯での滞留等を防ぐことができる。

１ エンジン
３ 駆動軸
４ ＥＣＵ
７ ロック機構
７ａ クラッチ
２０ 動力分配機構
３３ ＨＶバッテリ
４０ プリクラッシュセーフティ装置
ＭＧ１ 第１のモータジェネレータ
ＭＧ２ 第２のモータジェネレータ
１００ ハイブリッド車両

Claims (1)

1. エンジンと、
   第１及び第２のモータジェネレータと、
   係合することで前記第１のモータジェネレータの回転を固定可能に構成された係合機構と、
   前方車両その他前方の障害物までの距離を検出すると共に、前記距離が所定距離以内の場合に強制的にブレーキ制御を実行するプリクラッシュセーフティ装置と、
   前記係合機構の係合時に、前記プリクラッシュセーフティ装置からの情報に基づき、前記ブレーキ制御の実行前に前記係合機構の解放を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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