JP2012091583A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】急減速時にエンストを防止するハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン又はモータジェネレータが出力する回転を自動変速機によって変速して出力することにより走行し、モータジェネレータを発電機として動作させてバッテリに蓄電可能なハイブリッド車両において、エンジン及びモータジェネレータの動作を制御する制御装置であって、自動変速機は、第１及び第２の摩擦要素の少なくとも一つの締結状態を変更することによって変速を実現し、ハイブリッド車両が急減速状態となったときに、急減速に伴って変速が行われるときに締結状態が変化する第１の摩擦要素とは異なる第２の摩擦要素を解放状態に制御する。
【選択図】図１

Description

この発明はハイブリッド車両の制御装置において、急減速時のエンストを防止する技術に関する。

エンジン及びモータの少なくとも一方の動力を用いて車両を駆動させると共に、モータを発電機としてバッテリに蓄電可能なハイブリッド車両において、エンジン及びモータの動力を摩擦締結要素（クラッチ）によって駆動軸へと断続させる構造が知られている。

このような構造において、クラッチが締結状態で車両の減速度が所定減速度以上と判定すると、モータとは異なる駆動源で駆動する補助用の第２ポンプの駆動によってクラッチの開放油圧を制御する車両の急減速制御装置（特許文献１参照。）が知られている。

特開２０１０−１４９６３０号公報

前述の従来技術では、車両の急減速時に、エンジンとモータとの間に介在するクラッチを開放することで駆動輪とエンジンとの連結を切り離して、エンストを防止している。

このとき、バッテリの蓄電量（例えばＳＯＣ）が、エンジンを再始動することが難しいほどに低下している場合は、クラッチを開放するとエンジンの再スタートができなくなってしまう。そのため、モータの発電を優先するためにクラッチを開放できない。また、クラッチを開放し、エンジンを停止して、一旦モータの駆動力のみで走行した場合は、アクセルペダルの踏み込み等によりエンジンを再始動させるときのタイムラグが生じ、運転者に違和感を抱かせる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、車両が急減速時のエンストを防止することを目的とする。

本発明の一実施態様は、エンジン又はモータジェネレータが出力する回転を自動変速機によって変速して出力することにより走行し、モータジェネレータを発電機として動作させてバッテリに蓄電可能なハイブリッド車両に適用される。このハイブリッド車両において、エンジン及びモータジェネレータの動作を制御する制御装置に関する。

自動変速機は、第１及び第２の摩擦要素の少なくとも一つの締結状態を変更することによって変速を実現する。ハイブリッド車両が急減速状態となったときに、急減速に伴って変速が行われるときに締結状態が変化する第１の摩擦要素とは異なる第２の摩擦要素を解放状態に制御することを特徴とする。

本発明によると、車両が急減速状態となったときに第２の摩擦要素を解放状態とするので、エンジンの駆動力が駆動輪から切り離されて、エンジンがエンストすることをできる。

本発明の実施形態のハイブリッド車両のパワートレインの一例の構成図である。 本発明の実施形態のハイブリッドシステムの構成ブロック図である。 本発明の実施形態の急減速時処理のフローチャートである。 本発明の実施形態の自動変速機の摩擦要素の組み合わせの一例を示す表である。 本発明の実施形態の急減速時処理のタイムチャートである。 本発明の実施形態のハイブリッド車両のパワートレインの他の例の概略構成図である。 本発明の実施形態のハイブリッド車両のパワートレインの他の例の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の第実施形態のハイブリッド車両のパワートレインの構成図を示す。なお、図６、図７に示したように、ハイブリッド車両のパワートレインの構成、特に第２クラッチ５の位置は図１に示すものに限定されない。

図１に示すハイブリッド車両のパワートレインは、内燃機関としての駆動力源であるエンジン１と、電力によって駆動力を発生するモータジェネレータ２とが、車両の進行方向に直列に配置されている。これらの駆動力は、自動変速機３により変速されて、ディファレンシャルギア６を介して駆動輪７に出力される。

モータジェネレータ２は、モータとして作用して駆動力を発生したり、ジェネレータとして作用して電力を発生させる。

エンジン１のクランクシャフト（出力軸）１ａとモータジェネレータ２の入力軸２ａとは、第１クラッチ４を介して連結される。また、モータジェネレータ２の出力軸２ｂは、自動変速機３の入力軸３ａに連結される。自動変速機３の出力軸３ｂは、ディファレンシャルギア６が接続される。

自動変速機３は、複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結及び解放することによって、これら摩擦要素の組み合わせにより伝達経路を選択して変速段を決定する。従って自動変速機３は、入力軸３ａからの回転を、選択された変速段に応じた変速比に変速して出力軸３ｂに出力する。

自動変速機３は、複数の摩擦要素のうちの１つを第２クラッチ５として用いる。自動変速機３は、第１クラッチ４を介して入力されるエンジン１の動力と、モータジェネレータ２から入力される動力を合成して駆動輪７へ出力する。

第１クラッチ４は、例えば、油圧によって締結状態が制御される乾式クラッチにより構成される。また、第２クラッチは、油圧によって容量が制御される湿式多板クラッチにより構成される。なお、いずれも、乾式クラッチ又は湿式多板クラッチにより構成されていてもよい。

第１クラッチ４は、第１クラッチ４のストローク量を検出するストロークセンサ２３を備える。

エンジン１の出力軸１ａは、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ１０を備える。また、モータジェネレータ２の入力軸２ａは、モータジェネレータ２の回転速度Ｎｍを検出するモータジェネレータ回転速度センサ１１を備える。

自動変速機３は、自動変速機３の入力軸回転速度Ｎｉを検出する自動変速機入力軸回転速度センサ１２と、自動変速機３の出力軸回転速度Ｎｏを検出する自動変速機出力軸回転速度センサ１３とを備える。

これら各センサが出力する信号は、図２で後述する統合コントローラ２０へと出力される。

このように構成されたハイブリッド車両のパワートレインは、第１クラッチ４の締結状態に応じて３つの走行モードを有している。第１の走行モードは、第１クラッチ４を開放状態として、モータジェネレータ２の動力のみで走行する電気走行モード（以下「ＥＶモード」という）である。

第２の走行モードは、第１クラッチ４を締結状態として、エンジン１及びモータジェネレータ２の双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行モード（以下「ＨＥＶモード」という）である。

第３の走行モードは、第１クラッチ４を締結状態として、第２クラッチ５をスリップ制御させてエンジン１とモータジェネレータ２との動力で走行するスリップ走行モード（以下「ＷＳＣ（Wet Start Clutch）モード」という）である。ＷＳＣモードは、特にバッテリのＳＯＣが低い場合やエンジン水温が低い場合に、クリープ走行を実現する。また、エンジン１が停止状態からの発進時にエンジン１を始動しつつ駆動力を出力可能なモードである。

なお、上記ＨＥＶモードには、「エンジン走行モード」と、「モータアシスト走行モード」と、「走行発電モード」とがある。

エンジン走行モードは、エンジン１のみを駆動源として駆動輪７を駆動するモードである。モータアシスト走行モードは、エンジン１とモータジェネレータ２との双方を駆動源として走行するモードである。走行発電モードとは、エンジン１を駆動源として走行すると同時に、エンジン１の駆動力によってモータジェネレータ２を発電機として機能させるモードである。

また、さらなるモードとして、車両停車時に、エンジン１の駆動力によってモータジェネレータ２を発電機として機能させる発電モードを有する。

統合コントローラ２０は、エンジン１、モータジェネレータ２、第１クラッチ４、第２クラッチ５等を制御して、上記の走行モードを切り換える。

図２は、制御装置を含んだハイブリッドシステムの構成ブロック図である。

ハイブリッドシステムは、統合コントローラ２０、エンジンコントローラ２１、モータジェネレータコントローラ２２、インバータ８及びバッテリ９等から構成される。

統合コントローラ２０は、エンジン回転速度センサ１０、モータジェネレータ回転速度センサ１１、自動変速機入力軸回転速度センサ１２、自動変速機出力軸回転速度センサ１３及びストロークセンサ２３からの信号が入力される。また、アクセル開度ＡＰＯ（＝実アクセル開度ｒＡＰＯ）を検出するアクセル開度センサ１７、バッテリ９の充電状態を検出するＳＯＣセンサ１６からの信号が入力する。

統合コントローラ２０は、アクセル開度ＡＰＯとバッテリ充電状態ＳＯＣと、車速ＶＳＰ（自動変速機出力軸回転速度Ｎｏに比例）とに応じて、パワートレインの動作点を決定し、運転者が望む駆動力を実現できる走行モードを選択する。また、モータジェネレータコントローラ２２に目標モータジェネレータトルク又は目標モータジェネレータ回転速度を指令する。また、エンジンコントローラ２１に目標エンジントルクを指定する。また、第１クラッチ４の油圧を制御するソレノイドバルブ１４、第２クラッチ５の油圧を制御するソレノイドバルブ１５に、それぞれ駆動信号を指令する。

エンジンコントローラ２１は、エンジントルクが目標エンジントルクとなるようにエンジン１を制御する。

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２のトルクが目標モータジェネレータトルクとなるよう（又はモータジェネレータの回転速度が目標モータジェネレータの回転速度となるよう）、バッテリ９及びインバータ８を介してモータジェネレータ２を制御する。また、モータジェネレータ２を発電機として用いる場合は、モータジェネレータ２が目標発電トルクとなるようにモータジェネレータの発電トルクを制御する。

インバータ８は、バッテリ９の電力を高周波電流に変換してモータジェネレータ２に供給する。また、モータジェネレータ２が発電状態にあるときは、発電された電力を直流電流に変換してバッテリ９に充電する。

次に、本発明の実施形態において、車両の急減速時の制御を説明する。

運転者がブレーキを強く踏み込むなど、車両の減速度が大きくなる急減速があった場合は、運転中のエンジン１の回転速度と駆動輪７の回転速度の乖離が大きくなり、状況によってはエンストが発生する慮がある。そこで、車両の急減速時に、エンジン１の駆動力を駆動輪から切り離すために、クラッチ（第１クラッチ４又は第２クラッチ５）を解放する。

このとき、第１クラッチ４は、エンジン１の駆動力をモータジェネレータ２に伝達する役割を持つため、第１クラッチ４を解放することは好ましくない場合がある。例えば、バッテリのＳＯＣが著しく低下している場合は、モータジェネレータ２の発電を停止してしまうと、エンジン１の再始動やモータジェネレータ２の駆動ができなくなり、再始動が不可能となってしまう。

また、第１クラッチ４を解放した後エンジン１を停止してモータジェネレータ２の駆動力のみで走行しているときに加速要求があった場合は、エンジン１の再始動と第１クラッチ４の締結とによるタイムラグが生じ、運転者に違和感を与えてしまい、商品性が低下する。

そこで、本発明の実施形態では、次に説明するように、車両の急減速時に第２クラッチ５を解放させて、エンジン１のエンストを防止するように制御した。

図４は、本発明の実施形態の統合コントローラ２０が実行する急減速時処理のフローチャートである。なお、本フローチャートの処理は統合コントローラ２０において所定間隔（例えば１０ｍｓ）で実行される。

統合コントローラ２０は、現在の車両の状態（車速ＶＳＰ、アクセル開度ＡＰＯ等）から、車両の減速度を算出する。そして、算出した減速度が所定の閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ１０）。減速度が所定の閾値を超えたと判定した場合は急減速状態と判定し、次のステップＳ３０に移行する。減速度が所定の閾値以下の場合は、車両の状態は急減速状態でないと判定し、ステップＳ２０に移行して、通常の車両の制御を実行する。

なお、所定の閾値は、車両が急減速状態となったか否かを判定するための値であり、例えば、−１．０［ｋｍ／ｓ²］に設定する。

次に、ステップＳ３０において、統合コントローラ２０は、以降のステップで実施する減速時クラッチ解放制御を開始する。なお、このとき急減速フラグを成立させる。

減速時クラッチ解放制御は、まず、ステップＳ４０において、統合コントローラ２０が第２クラッチ５の選択を行うと共に、ダウンシフトの実行の準備を行う。

具体的には、統合コントローラ２０は、自動変速機３に含まれる複数の摩擦要素のうちの１つを選択し、これを第２クラッチとする。

自動変速機３は、前進７段後進１段の変速段を有し、図４に示すように７つの摩擦要素及び２つのワンウェイクラッチの締結状態を変更して、各変速段を実現する。統合コントローラ２０は、急減速処理において、このうちの一つの摩擦要素２を第２クラッチ５として選択する。

統合コントローラ２０は、選択された第２クラッチ５をスリップ制御させることにより、駆動輪７とエンジン１及びモータジェネレータ２からなるパワートレインとを分離して、エンジン１がエンストすることを防止する。

ここで、第２クラッチ５の選択方法の一例として、急減速によりダウンシフトが実行される場合を考慮して、ダウンシフトが行われた場合に締結状態が変化しない摩擦要素を選択することが望ましい。

図４に示す自動変速機３の摩擦要素の例では、比較的高速域である４速〜７速のときに常に締結状態にあるＨ＆ＬＲ／Ｃと、比較的低速域である１〜３速段の時に常に締結状態にあるＬＯＷ／Ｂとを、それぞれの状態における第２クラッチ５として選択する。

また、統合コントローラ２０は、選択された第２クラッチ５のスリップ制御を開始すると同時に、ダウンシフトが必要である場合はダウンシフトの準備を開始する。例えば、締結を行う摩擦要素のプリチャージを実行したり、解放を行う摩擦要素の締結圧を減少させる。

次に、ステップＳ５０において、統合コントローラ２０は、選択した第２クラッチ５のスリップが開始したか否かを判定する。例えば、自動変速機入力軸回転速度センサ１２と自動変速機出力軸回転速度センサ１３とから、自動変速機３の入出力回転差を検出して、第２クラッチがスリップを開始したか否かを判定する。

第２クラッチ５がスリップを開始していない場合は、ステップＳ５０を繰り返す。

第２クラッチ５がスリップを開始したと判定した場合は、ステップＳ６０において、統合コントローラ２０は、エンジン１の回転制御を開始すると共に、ダウンシフト変速を実行する。

第２クラッチ５がスリップを開始したことにより、エンジン１と駆動輪７とが分離されるので、エンジン１の負荷が減少し、エンジン１の回転速度は漸減する。そこで、統合コントローラ２０は、エンジン１を最低回転速度（アイドルスピード）以上となるようにエンジン１の目標回転速度を最低回転速度に設定する。そして、燃料噴射量、スロットルバルブ開度等を制御して、エンジン１がこの最低回転速度となるように制御する。

また、第２クラッチ５がスリップを開始したことを契機として、ダウンシフトの実行に必要な摩擦要素の締結及び解放を行い、ダウンシフトを実行する。

次に、ステップＳ７０において、統合コントローラ２０は、急減速状態が終了したか否かを判定する。

急減速状態の終了は、急減速の結果、車速がさらに低下して停車に至った場合、又は、急減速状態となってから運転者がアクセルペダルを踏み込むことで加速要求がなされた場合に、急減速状態が終了したと判定する。急減速状態が終了した場合は、本フローチャートを終了する。

以上のような制御によって、急減速状態となった場合に第２クラッチ５を選択し、選択された第２クラッチ５をスリップ制御させることによってエンジン１がエンストすることを防止する。

図５は、本発明の実施形態による急減速時処理の一例のタイムチャートである。

なお、この例では、現在の自動変速機の変速段が４速段であるときに急減速があった場合の例を示す。

前述のように、車両が走行中に、車両の減速度が所定の閾値を上回って急減速であると判定した場合に（タイミングｔ１）、統合コントローラ２０は、減速時クラッチ解放制御を開始する。

統合コントローラ２０は、図４の表から、現在の変速段（４速段）において締結中であり、ダウンシフトが行われたときにも締結状態が変化しない摩擦要素であるＨ＆ＬＲ／Ｃを、第２クラッチ５として選択する。そして、選択した第２クラッチ５をスリップ制御させる。

これにより、エンジン１と駆動輪７とが切り離され、エンジン１のエンストを防止できる。このとき、エンジン１の回転速度がエンジン１の最低回転速度を下回らないように、エンジン回転速度が低下した場合は（タイミングｔ３）、エンジン１の目標回転速度（点線で示す）を最低回転速度以上の値に制御する。

なお、このとき、急減速による車速の低下により目標変速段が３速となるので、統合コントローラ２０は、第２クラッチ５がスリップを開始してから、４速段から３速段への変速を実行する（タイミングｔ２）。なお、図５において、目標変速段を実線で示し、変速が完了した状態（実変速段）を点線で示す。

このとき、４速段から３速段に変速するために、Ｈ＆ＬＲ／Ｃを解放し、ＬＯＷ／Ｂを締結する必要がある。既にＨ＆ＬＲ／Ｃは解放制御されているため、ＬＯＷ／Ｂを締結制御する。これにより、４速段から３速段への変速が実行される（タイミングｔ４）。

３速段への変速後、未だ車両が急減速状態である場合（急減速フラグが成立）この３速段においても急減速時処理が行われる。３速段では、図４の表から、第２クラッチ５としてＬＯＷ／Ｂが選択される。そして、選択されたＬＯＷ／Ｂのスリップを開始する。なお、第２クラッチ５をスリップさせる場合は、車両が再加速された場合に備えて、スリップ中の第２クラッチ５がトルクを伝達可能な最低の締結圧を限度としてスタンバイさせる。

このとき、急減速による車速の低下により目標変速段が３速から２速となるので（タイミングｔ５）、統合コントローラ２０は、第２クラッチ５がスリップを開始してから、３速段から２速段への変速を実行する。２速段への変速において、Ｈ＆ＬＲ／Ｃが締結される。

その後、運転者によりアクセルが踏み込まれることにより加速要求があった場合は（タイミングｔ６）、統合コントローラ２０は、再加速のため、スリップさせた第２クラッチ５であるＬＯＷ／Ｂを直ちに締結させる。

第２クラッチ５は、トルク容量を持つ最低限の締結圧にスタンバイしているので、再加速要求があったときは、直ちに締結することができる（タイミングｔ７）。

以上のように、本発明の実施形態は、エンジン１又はモータジェネレータ２からなる駆動源の駆動力によって走行し、エンジンの駆動力又は車両の回生動力によってモータジェネレータ２を発電機として動作させてバッテリ９に蓄電可能なハイブリッド車両において、急減速時のエンストを防止するものである。

具体的には、車両が急減速状態となったときに、自動変速機３を構成する複数の摩擦要素のうち、前記急減速に伴って変速が行われる場合に当該変速により締結状態が変化する第１の摩擦要素とは異なる第２の摩擦要素を第２クラッチ５として選択する。そして、この第２クラッチ５をスリップさせて解放状態に制御するので、エンジン１と駆動輪７とが切り離されて、エンジン１のエンストを防止することができる。

また、選択された第２クラッチ５を解放するときに、減速によって目標変速段が変化した場合（ダウンシフト）に、当該変速を実行する。これにより、減速後に再加速要求があった場合にも、適切な変速段とすることによって、再加速を行うことができ、レスポンスの低下を防止できる。

また、解放される第２クラッチ５は、締結圧を完全に解放するのではなく、スリップさせた後、スタンバイ圧（トルクを伝達可能な最低の締結圧）によって待機するので、減速後に再加速要求があった場合にも、第２クラッチ５を直ちに締結させて、再加速を行うことができ、レスポンスの低下を防止できる。

１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ 自動変速機
４ 第１クラッチ
５ 第２クラッチ
２０ 統合コントローラ

Claims (3)

1. エンジン又はモータジェネレータが出力する回転を自動変速機によって変速して出力することにより走行し、前記モータジェネレータを発電機として動作させてバッテリに蓄電可能なハイブリッド車両において、前記エンジン及び前記モータジェネレータの動作を制御する制御装置であって、
   前記自動変速機は、第１及び第２の摩擦要素の少なくとも一つの締結状態を変更することによって変速を実現し、
   前記ハイブリッド車両が急減速状態となったときに、前記急減速に伴って変速が行われるときに締結状態が変化する前記第１の摩擦要素とは異なる第２の摩擦要素を、解放状態に制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 車両が急減速状態となったときに、前記第２の摩擦要素を解放すると共に、前記急減速に伴って行われる変速を実行することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記第２の摩擦要素を解放したときは、前記第２の摩擦要素がトルクを伝達可能な最低限の締結圧に維持することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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