JP2012090507A - 回生制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回生制御を行っている場合のアップシフト時に制動力抜けを抑制する回生制御装置を提供する。
【解決手段】モータジェネレータと、モータジェネレータと駆動輪との間に配置される変速機とを備えた車両における回生制動を制御する回生制御装置であって、統合コントローラは、回生制御を実施しているかどうか判定し、変速機でアップシフトを行っているかどうか判定し、回生制御を実施し、かつ変速機でアップシフトを行っている場合に、イナーシャフェーズの解放側クラッチトルク容量を、回生制御を実施せずにアップシフトを行っている場合のイナーシャフェーズの解放側クラッチトルク容量よりも大きい値に設定する。
【選択図】図６

Description

本発明は回生制御装置に関するものである。

従来、有段式自動変速機を備えたハイブリッド車両において、回生制動を行う回生制御中に変速を行う場合に、変速開始と同時にモータジェネレータの回生トルクを減少するものが、特許文献１に開示されている。

特開２０１０−７４８８６号公報

しかし、上記の発明では、回生制御中に、下り勾配の道路を走行している状態などで自動変速機がアップシフトする場合に、イナーシャフェーズ中にモータジェネレータで発生する制動力が駆動輪に伝達されなくなることがあり、運転者に違和感を与えるといった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、回生制御中に自動変速機がアップシフトする場合に、イナーシャフェーズ中にモータジェネレータで発生する制動力が駆動輪に伝達されなくなることを抑制し、運転者に与える違和感を低減することを目的とする。

本発明のある態様に係る回生制御装置は、モータジェネレータと、モータジェネレータと駆動輪との間に配置される変速機とを備えた車両における回生制動を制御する回生制御装置であって、変速機とを備えた車両における回生制動を制御する回生制御装置である。回生制御装置は、回生制御を実施しているかどうか判定する回生制御判定手段と、変速機でアップシフトを行っているかどうか判定するアップシフト判定手段と、回生制御を実施し、かつ変速機でアップシフトを行っている場合に、イナーシャフェーズの解放側クラッチトルク容量を、回生制御を実施せずにアップシフトを行っている場合のイナーシャフェーズの解放側クラッチトルク容量よりも大きい値に設定するクラッチトルク容量設定手段とを備える。

本発明によると、回生制御中にアップシフトを行う場合に、イナーシャフェーズの解放側クラッチトルク容量を、回生制御を実施せずにアップシフトを行う場合のイナーシャフェーズの解放側クラッチトルク容量よりも大きくすることで、モータジェネレータで発生する制動力が駆動輪に伝達されなくなることを抑制することができる。

本実施形態のハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略図である。 本実施形態を適用可能な他のハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略図である。 本実施形態を適用可能な更に他のハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略図である。 本実施形態の制御システムを示すブロック線図である。 本実施形態の回生制御を説明するフローチャートである。 本実施形態の回生制御を説明するタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、回生制御装置を適用可能なハイブリッド駆動装置を具えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ式ハイブリッド車両の一部を示す。駆動車輪２にはホイールブレーキ２５が設けられている。

図１に示すハイブリッド車両においては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン１の車両前後方向後方に自動変速機３をタンデムに配置し、エンジン１（クランクシャフト１ａ）からの回転を自動変速機３の入力軸３ａへ伝達する軸４に結合してモータジェネレータ５を設ける。

モータジェネレータ５は、モータとして作用したり、ジェネレータ（発電機）として作用したりするもので、エンジン１および自動変速機３間に配置する。

このモータジェネレータ５およびエンジン１間に、より詳しくは、軸４とエンジンクランクシャフト１ａとの間に第１クラッチ６を介挿し、この第１クラッチ６によりエンジン１およびモータジェネレータ５間を切り離し可能に結合する。

ここで第１クラッチ６は、伝達トルク容量を連続的または段階的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。

モータジェネレータ５および自動変速機３間に、より詳しくは、軸４と変速機入力軸３ａとの間に第２クラッチ７を介挿し、この第２クラッチ７によりモータジェネレータ５および自動変速機３間を切り離し可能に結合する。

第２クラッチ７も第１クラッチ６と同様、伝達トルク容量を連続的または段階的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。

自動変速機３は、２００３年１月、日産自動車（株）発行「スカイライン新型車（ＣＶ３５型車）解説書」第Ｃ−９頁〜第Ｃ−２２頁に記載されたと同じものとし、複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放したりすることで、これら摩擦要素の締結・解放組み合わせにより伝動系路（変速段）を決定するものとする。

従って自動変速機３は、入力軸３ａからの回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸３ｂに出力する。

この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置８により駆動車輪２へ分配して伝達され、車両の走行に供される。

但し自動変速機３は、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよいのは言うまでもない。

上記した図１のパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行（ＥＶ）モードが要求される場合、エンジン１からの動力が不要であるからこれを停止させておくと共に第１クラッチ６を解放し、他方で第２クラッチ７を締結させておくと共に自動変速機３を動力伝達状態にする。

この状態でモータジェネレータ５を駆動すると、当該モータジェネレータ５からの出力回転のみが変速機入力軸３ａに達することとなり、自動変速機３が当該入力軸３ａへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸３ｂより出力する。

変速機出力軸３ｂからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置８を経て駆動車輪２に至り、車両をモータジェネレータ５のみによって電気走行（ＥＶモード走行）させることができる。

高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行（ＨＥＶ）モードが要求される場合、第１クラッチ６および第２クラッチ７をともに締結し、自動変速機３を動力伝達状態にする。

この状態では、エンジン１からの出力回転、または、エンジン１からの出力回転およびモータジェネレータ５からの出力回転の双方が変速機入力軸３ａに達することとなり、自動変速機３が当該入力軸３ａへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸３ｂより出力する。

変速機出力軸３ｂからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置８を経て駆動車輪２に至り、車両をエンジン１およびモータジェネレータ５の双方によってハイブリッド走行（ＨＥＶモード走行）させることができる。

かかるＨＥＶ走行中において、エンジン１を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータジェネレータ５を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータジェネレータ５のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン１の燃費を向上させることができる。

なお図１では、モータジェネレータ５および駆動車輪２を切り離し可能に結合する第２クラッチ７を、モータジェネレータ５および自動変速機３間に介在させたが、図２に示すように、第２クラッチ７を自動変速機３およびディファレンシャルギヤ装置８間に介在させても、同様に機能させることができる。

また、図１および図２では第２クラッチ７として専用のものを自動変速機３の前、若しくは、後に追加することとしたが、この代わりに第２クラッチ７として、図３に示すごとく自動変速機３内に既存する前進変速段選択用の摩擦要素または後退変速段選択用の摩擦要素を流用するようにしてもよい。

この場合、第２クラッチ７が前記したモード選択機能を果たすのに加えて、この機能を果たすよう締結される時に自動変速機を動力伝達状態にすることとなり、専用の第２クラッチが不要でコスト上大いに有利である。

図１〜３に示すハイブリッド車両のパワートレーンを成すエンジン１、モータジェネレータ５、第１クラッチ６、および第２クラッチ７は、図４に示すようなシステムにより制御する。

図４の制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ２０を具え、パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクｔＴｅと、目標モータジェネレータトルクｔＴｍ（目標モータジェネレータ回転数ｔＮｍでもよい）と、第１クラッチ６の目標伝達トルク容量ｔＴｃ１と、第２クラッチ７の目標伝達トルク容量ｔＴｃ２とで規定する。

統合コントローラ２０には、上記パワートレーンの動作点を決定するために、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ１１からの信号と、モータジェネレータ回転数Ｎｍを検出するモータジェネレータ回転センサ１２からの信号と、変速機入力回転数Ｎｉを検出する入力回転センサ１３からの信号と、変速機出力回転数Ｎｏを検出する出力回転センサ１４からの信号と、エンジン１の要求負荷状態を表すアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度ＡＰＯ）を検出するアクセル開度センサ１５からの信号と、モータジェネレータ５用の電力を蓄電しておくバッテリ９の蓄電状態ＳＯＣ（持ち出し可能電力）を検出する蓄電状態センサ１６からの信号と、ブレーキペダルの踏み込み時にＯＮとなるブレーキスイッチ１７からの信号とを入力する。

なお、上記したセンサのうち、エンジン回転センサ１１、モータジェネレータ回転センサ１２、入力回転センサ１３、および出力回転センサ１４はそれぞれ、図１〜３に示すように配置することができる。

統合コントローラ２０は、上記入力情報のうちアクセル開度ＡＰＯ、バッテリ蓄電状態ＳＯＣ、および変速機出力回転数Ｎｏ（車速ＶＳＰ）から、運転者が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード（ＥＶモード、ＨＥＶモード）を選択すると共に、目標エンジントルクｔＴｅ、目標モータジェネレータトルクｔＴｍ（目標モータジェネレータ回転数ｔＮｍでもよい）、目標第１クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ１、および目標第２クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２をそれぞれ演算する。

目標エンジントルクｔＴｅはエンジンコントローラ２１に供給され、目標モータジェネレータトルクｔＴｍ（目標モータジェネレータ回転数ｔＮｍでもよい）はモータジェネレータコントローラ２２に供給される。

エンジンコントローラ２１は、エンジントルクＴｅが目標エンジントルクｔＴｅとなるようエンジン１を制御し、モータジェネレータコントローラ２２はモータジェネレータ５のトルクＴｍ（または回転数Ｎｍ）が目標モータジェネレータトルクｔＴｍ（または目標モータジェネレータ回転数ｔＮｍ）となるよう、バッテリ９およびインバータ１０を介してモータジェネレータ５を制御する。

統合コントローラ２０は、目標第１クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ１および目標第２クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２に対応したソレノイド電流を第１クラッチ６および第２クラッチ７の締結制御ソレノイド（図示せず）に供給し、第１クラッチ６の伝達トルク容量Ｔｃ１が目標伝達トルク容量ｔＴｃ１に一致するよう、また、第２クラッチ７の伝達トルク容量Ｔｃ２が目標第２クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２に一致するよう、第１クラッチ６および第２クラッチ７を個々に締結力制御する。

統合コントローラ２０は、アクセル開度ＡＰＯ、変速機出力回転数Ｎｏなどに基づいて自動変速機３の変速段を設定し、その情報をＡＴコントローラ２３に出力する。統合コントローラ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えており、ＲＯＭに格納されているプログラムをＣＰＵで読み出すことにより、統合コントローラ２０の機能が発揮される。

ＡＴコントローラ２３は、統合コントローラ２０からの情報に基づいて自動変速機３の摩擦締結要素の油圧を制御し、自動変速機３で変速制御を実行する。

次に本実施形態の回生制御について図５のフローチャートを用いて説明する。ここでは、運転者によってブレーキペダルが踏み込まれて回生制御を行うものとする。以下で説明する制御は、統合コントローラ２０によって行われるが、これに限られることはない。また、以下で説明する制御の全部または一部をＡＴコントローラ２３で行っても良い。

ステップＳ１００では、運転者のブレーキペダル操作（踏み込み量）に基づいて車両が達成すべき減速度を算出し、算出した減速度を達成する制動力を算出する。

ステップＳ１０１では、算出した制動力から、モータジェネレータ５による回生トルクと、ホイールブレーキによるメカブレーキトルクとを算出する。つまり、本ステップでは、回生トルクとメカブレーキトルクとの割合が最適になるような協調制御が行われる。

ステップＳ１０２では、自動変速機３で変速を行うかどうか判定する。自動変速機３で変速を行う場合にはステップＳ１０３へ進み、自動変速機３で変速を行わない場合にはステップＳ１００へ戻り上記制御を繰り返す。

ステップＳ１０３では、変速がアップシフトであるかどうか判定する。アップシフトである場合にはステップＳ１０４へ進み、アップシフトではない場合にはステップＳ１０５へ進み、別途用意されるダウンシフト制御が行われる。

ステップＳ１０４では、自動変速機３の変速段が実際に切り換わるイナーシャフェーズを開始したかどうか判定する。イナーシャフェーズを開始した場合にはステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０１によって算出した回生トルクの絶対値と回生トルク上限値とを比較する。そして、回生トルクの絶対値が回生トルク上限値よりも小さい場合にはステップＳ１０７へ進む。一方、回生トルクの絶対値が回生トルク上限値と等しい場合にはステップＳ１０８へ進む。回生トルク上限値とは、モータジェネレータ５において発生可能な回生トルク力の上限値であり、バッテリ９の蓄電状態などによって決まる値である。

ステップＳ１０７では、解放側クラッチトルク容量を回生トルクの絶対値に設定する。ここでは、回生トルクの絶対値が回生トルク上限値よりも小さいので、モータジェネレータ５では回生トルクをさらに発生可能なトルク余裕代がある。そのため、解放側クラッチトルク容量を回生トルクの絶対値とした場合でも、このトルク余裕代によってアップシフトが進行する。

ステップＳ１０８では、解放側クラッチトルク容量を回生トルクの絶対値よりも小さくする。これによって、アップシフトが進行する。本ステップの解放側クラッチトルク容量は、回生制御を行っていないアップシフトのイナーシャフェーズの解放側クラッチトルク容量よりも大きい値である。例えば、回生トルクの絶対値よりも所定値小さい値と、回生制御を行っていないアップシフトのイナーシャフェーズの解放側クラッチトルク容量よりも大きい最小トルク容量とが比較され、大きい方の値が解放側クラッチトルク容量として設定される。

ステップＳ１０９では、イナーシャフェーズが終了したかどうか判定する。そして、イナーシャフェーズが終了した場合にはステップＳ１１０へ進み、イナーシャフェーズが終了していない場合にはステップＳ１０６へ戻り、上記制御を繰り返す。

ステップＳ１１０では、締結側クラッチトルク容量を設定された所定値まで上昇させて、変速を終了する。

次に本実施形態の回生制御について図６のタイムチャートを用いて説明する。なお、本実施形態の回生制御を用いない場合を破線で示す。

時間ｔ０において自動変速機３で変速が開始される。変速が開始されると、締結側の摩擦要素の油圧を一時的に大きくして、締結側の摩擦要素のピストンストロークを進行させるプリチャージフェーズを開始する。ここでは、解放側の摩擦要素の油圧は、急激に減少する。プリチャージフェーズが終了すると、締結側の摩擦要素の油圧を低下させて所定圧に保持し、解放側の摩擦要素の油圧を徐々に低下させてトルクフェーズを開始する。

時間ｔ１において、自動変速機３におけるギヤ比の変化が実際に始まるとトルクフェーズを終了し、イナーシャフェーズを開始する。本実施形態を用いない場合には、イナーシャフェーズ中に解放側の摩擦要素の油圧が低下し、解放側クラッチトルク容量は徐々に低下する。これにより、モータジェネレータ５と駆動車輪２と間で回転伝達が完全に切断されてしまう。そのため、モータジェネレータ５で発生させる制動力が駆動車輪２に伝達されなくなり、制動力が弱まる（以下、制動力抜けという）おそれがある。

本実施形態では、イナーシャフェーズ中の解放側の摩擦要素の油圧を、本実施形態を用いない場合の油圧よりも大きくし、解放側クラッチトルク容量を本実施形態を用いない場合よりも大きくする。これによって、イナーシャフェーズ中の制動力抜けを抑制することができる。

時間ｔ２において、自動変速機３のギヤ比の変化が終了すると締結側の摩擦要素の油圧を増加させて、解放側の摩擦要素の油圧を減少させて変速を終了する。

本発明の実施形態の効果について説明する。

回生制御中にアップシフトを行う場合に、イナーシャフェーズ中の解放側クラッチトルク容量を、回生制御をおこなっていない場合のイナーシャフェーズ中の解放側クラッチトルク容量よりも大きくすることで、制動力抜けを抑制することができる。そのため、運転者に与える違和感を低減することができる。

回生トルクの絶対値と、回生トルク上限値とを比較し、回生トルクの絶対値が回生トルク上限値よりも小さい場合には、解放側クラッチトルク容量を回生トルクの絶対値に設定することで、モータジェネレータ５のトルク余裕代によって変速を進行させ、かつ制動力抜けを抑制することができる。

また、回生トルクの絶対値が回生トルク上限値と等しい場合には、解放側クラッチトルク容量を回生トルク上限値よりも小さくすることで、変速を進行させ、かつ制動力抜けを抑制することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

２ 駆動車輪（駆動輪）
３ 自動変速機（変速機）
５ モータジェネレータ
２０ 統合コントローラ（回生制御判定手段、アップシフト判定手段、クラッチトルク容量設定手段）

Claims (3)

1. モータジェネレータと、
   前記モータジェネレータと駆動輪との間に配置される変速機とを備えた車両における回生制動を制御する回生制御装置であって、
   回生制御を実施しているかどうか判定する回生制御判定手段と、
   前記変速機でアップシフトを行っているかどうか判定するアップシフト判定手段と、
   前記回生制御を実施し、かつ前記変速機で前記アップシフトを行っている場合に、イナーシャフェーズの解放側クラッチトルク容量を、前記回生制御を実施せずに前記アップシフトを行っている場合の前記イナーシャフェーズの前記解放側クラッチトルク容量よりも大きい値に設定するクラッチトルク容量設定手段とを備えることを特徴とする回生制御装置。
2. 前記クラッチトルク容量設定手段は、前記回生制御における回生トルクの絶対値と、前記モータジェネレータにおける回生トルク上限値とを比較し、前記回生トルクの絶対値が前記回生トルク上限値よりも小さい場合には、前記解放側クラッチトルク容量を前記回生トルクの絶対値に設定することを特徴とする請求項１に記載の回生制御装置。
3. 前記クラッチトルク容量設定手段は、前記回生トルクの絶対値と、前記回生トルク上限値とを比較し、前記回生トルクの絶対値が前記回生トルク上限値と等しい場合には、前記解放側クラッチトルク容量を前記回生トルクの絶対値よりも小さい値に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の回生制御装置。

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