JP2013049359A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
バッテリ充電状態検出手段11により検出されるバッテリ10の充電状態が適正状態時に、変速機制御手段53により変速機4において非走行レンジが設定されると、クラッチ制御手段51はクラッチ2を遮断し、さらに、変速機出力軸回転数検出手段32により検出された変速機4の出力軸回転数NT/Mが所定回転数N1よりも小さい場合に、モータ制御手段52は、モータ3の回転数NMTRを略ゼロ回転に制御するゼロ回転制御を実施する。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、ハイブリッド電気自動車におけるSOCバランス制御にかかる技術が開示されている。この技術では、モータに要求されるトルクがゼロトルクの場合に、モータの回転により発生するバッテリの充放電によるエネルギ効率の低下を防止するため、バッテリのSOCが過充電状態又は過放電状態でない所定許容範囲内において、モータに正又は負の微小トルクを発生させることによりバッテリのSOCを維持する。
この場合もハイブリッド電気自動車に永久磁石を用いるモータを適用すると、クラッチが接続され非走行レンジが選択されている際に、エンジンに連動するモータに要求されるトルクはゼロトルクであり、モータの特性上微小トルクを発生するため、SOCバランス制御が実施される。
また、発進時の燃費の向上や騒音低減には、モータ単体走行を適用することが有効であり、この場合、非走行レンジから走行レンジへ切替えて発進する時には、非走行レンジで接続されたクラッチを一度遮断し、変速機の変速段の設定を行なった後に、モータによる単体走行を実施することになる。このため、モータを装備せずエンジンのみを駆動源とする車両の発進よりも、接続されたクラッチを遮断する時間分だけ車両の発進タイミングが遅れてしまうおそれがある。
[構成]
まず、一実施形態にかかる制御装置が適用されるハイブリッド電気自動車(ハイブリッド車両、単に車両とも言う)の構成を説明する。本実施形態にかかるハイブリッド車両は、例えばトラック又はバスといったいわゆる大型又は中型のハイブリッド電気自動車である。
クラッチ2は、エンジン1の出力を断接するものである。このクラッチ2は、アクチュエータ6が付設される油圧式(液圧式)のクラッチであり、アクチュエータ6の作動により接続状態と遮断状態とを切替えられる。クラッチ2が接続状態にされるとエンジン1の出力は伝達され、クラッチ2が遮断状態にされるとエンジン1の出力は伝達されない。
インバータ20は、制御用の信号線でインバータECU21を介して車両ECU50に接続され、インバータECU21を介して車両ECU50にその作動を制御される。
変速機4は、その入力軸4Aに入力されるエンジン1及びモータ3の何れか又は両方の出力回転を変速して出力軸4Bに出力するものであり、変速段のギヤ対を装備し、変速段のギヤ対を係合又は解放させるスリーブやクラッチギヤといった各係合要素を有する。この変速機4は、所要の係合要素が係合されると走行レンジが設定され、係合要素の何れもが解放(非係合)されると非走行レンジが設定される。
変速機4の係合要素が係合されると、係合する係合要素に対応するギヤ対が係合され対応する変速段が設定される。変速段が設定されると、変速機4は、入力軸4Aに入力されるエンジン1及びモータ3の何れか又は両方の出力回転を設定された変速段に応じた変速比で変速し出力軸4Bに出力する。なお、エンジン1及びモータ3の少なくとも何れかの出力回転を走行に用いる際に設定される変速段は、走行レンジにおいて設定される。
また、変速機4の出力軸4Bの近傍には、出力軸4Bの回転数(出力軸回転数)NT/Mを検出する変速機出力軸回転数センサ32が付設される。この変速機出力軸回転数センサ32は、車両ECU50に接続され、変速機出力軸回転数センサ32により検出された出力軸回転数NT/Mの情報(検出信号)は、車両ECU50に伝達される。
本車両には、運転者により操作されるシフト部(シフトレバー)30が装備される。このシフト部30は、複数のレンジが設けられ、運転者によりシフトポジションを切替えることにより何れかのレンジを選択可能に構成される。この複数のレンジとしては、Pレンジ(パーキングレンジ),Rレンジ(リバースレンジ),Nレンジ(ニュートラルレンジ),Dレンジ(ドライブレンジ)といったレンジが挙げられる。このうち、Pレンジ,Nレンジは非走行レンジに含まれ、Rレンジ,Dレンジは走行レンジに含まれる。
また、シフト部30は車両ECU50に接続され、このシフト部30において選択されたレンジの情報は、車両ECU50に伝達される。
エンジン1,クラッチ2,モータ3,変速機4,バッテリ10及びインバータ20の制御又は管理は、コンピュータを用いた電子制御により行なわれるようになっており、バッテリ10を管理するバッテリECU11と、インバータ20の作動を制御するインバータECU21とがそれぞれ設けられる。
バッテリECU11は、バッテリ10の温度,充放電される電流及び電圧等の情報を取得し、これらの情報に基づいてバッテリ10の充電状態(SOC)を演算し検出する。このSOCは、バッテリ10の充電率やこの充電率に基づいて算出される充電量で表すことができる。バッテリECU11により検出されたバッテリ10のSOCは車両ECU50に伝達される。
クラッチ制御部51は、車両の運転状況に応じてクラッチ2に付設されたアクチュエータ6のクラッチ圧を制御することにより、クラッチ2の断接状態を切替える。
また、モータ制御部52は、モータ3の出力トルクをゼロトルクに制御するゼロトルク制御と、モータ3の回転数をゼロ回転に制御するゼロ回転制御とを実施する。
変速制御部53は、車両の運転状況に応じて変速機4の各係合要素の係合及び解放を制御する。これにより、変速制御部53は、変速機4を走行レンジの設定状態と非走行レンジの設定状態とに切替える。
時点t0から時点t1までは、モータ制御部52によるゼロトルク制御が実施されており、図2(a)に示すようにモータ3に指示されるトルクはゼロトルクである。一方、図2(b)に示すようにバッテリ10のSOCは時点t0から時点t1へ向けて減少している。すなわち、実際のモータ3は微小な正のトルクを発生し、バッテリ10は放電されている。この際、車両ECU50はバッテリECU11により検出されるバッテリ10のSOCと制御開始時点のSOCsとの差分を周期的に算出している。
時点t3では、時点t1のSOCLよりもバッテリ10のSOCが第2所定微小率だけ大きいSOCHとなる。この第2所定微小率は、SOCバランス制御の実施において過度なハンチングが発生せず、SOCの検出精度を鑑みたSOCの差分として、例えば2%といった充電率が予め実験的・経験的に設定される。また、この時点t3では、バッテリ10の充電指示が終了する。そして、モータ制御部52によるゼロトルク制御が開始される。すなわち、バッテリ10の充電は、バッテリ10のSOCがSOCHとなることを条件に終了指示される。
時点t4から時点t5までは、再度モータ制御部52によるゼロトルク制御が実施される。この期間においても、実際のモータ3は微小な正のトルクを発生し、バッテリ10は放電されている。この際、車両ECU50は、バッテリECU11により検出されるバッテリ10のSOCを、記憶された時点t1におけるSOCLと比較している。
車両ECU50は、これらの制御部51,52,53,54を用いて、バッテリECU11により検出されたバッテリ10のSOCに基づく種々の制御を実施する。かかる種々の制御を、以下説明する。
車両ECU50は、バッテリECU11により検出されたバッテリ10のSOCが所定許容範囲内に収まるように強制充電や強制放電を行なう。車両ECU50は、バッテリ10のSOCが所定許容範囲の下限を下回った場合、モータ3を発電機として作動させ強制充電を行ない、バッテリ10のSOCが所定許容範囲の上限を上回った場合、モータ3を電動機として作動させ強制放電を行なう。
車両ECU50は、バッテリ10のSOCが所定許容範囲内では、以下の制御を実施する。
バッテリ10のSOCが適正状態であって、クラッチ2が遮断されている際に、変速機出力軸回転数センサ32により検出される出力軸回転数NT/Mが所定回転数N1よりも小さければ、車両ECU50は、モータ制御部52によるゼロ回転制御を実施する。なお、この場合、モータ回転数検出センサ31により検出されるモータ回転数NMTRが略ゼロ回転の場合には、モータ制御部52によるゼロ回転制御を実施する必要がないため、車両ECU50は、モータ制御部52によるゼロトルク制御を実施する。
また、所定回転数N1は、変速機4においてギヤ入れを行なう際にショックが生じない変速機4の入力軸4Aと出力軸4Bとの回転数差の上限として設定され、例えばクリープトルクによる走行中の低速車速に所定のマージンを加えた車速に対応する回転数として、予め実験的・経験的に設定される。
次に、バッテリ10のSOCが所定許容範囲であって第1所定充電率SOC1よりも小さい状態であれば、車両ECU50は、変速機4がPレンジ又はNレンジ(非走行レンジ)に設定される際に、上述のSOCバランス制御部54によるSOCバランス制御を実施する。
本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、上述のように構成されるため、車両ECU50により、図3に示すような制御フローが行なわれる。この制御フローの処理は車両のキースイッチがオンに設定されている時には周期的に行なわれる。
ステップS10では、変速機4がPレンジやNレンジといった非走行レンジに設定されているか否かを判定する。非走行レンジに設定されていればステップS20へ移行し、Dレンジといった走行レンジに設定されていれば今回の制御フローを終了(リターン)する。
ステップS30では、フラグFが1にセットされているか否かを判定する。このフラグFは、クラッチ2が接続されていれば1にセットされ、クラッチ2が遮断されていれば0にセットされる。フラグFが1であればステップS40へ移行し、フラグFが0であればステップS32へ移行する。
ステップS34では、フラグFを1にセットし、ステップS40へ移行する。
ステップS40では、変速機4に設定された非走行レンジがNレンジか否かを判定する。変速機4にNレンジが設定さていればステップS50へ移行し、変速機4にPレンジが設定さていればステップS70へ移行する。
ステップS60では、モータ制御52によるゼロトルクを実施する。
ステップS80では、モータ制御部52によるゼロトルク制御を実施する。そして、今回の制御フローを終了(リターン)する。
また、ステップS100では、クラッチ制御部51によりクラッチ2を接続させ、ステップS110へ移行する。
ステップS110では、フラグFを0にセットし、ステップS120へ移行する。
なお、本制御フローのステップS80では、モータ回転数NMTRは略ゼロ回転であり、ゼロ回転制御のハンチングを防止するためのステップとして機能する。このため、ゼロ回転制御の制御設定がハンチングが生じないように適切にされていれば、ステップS80は適宜省略することができる。
また、バッテリ10のSOCが適正状態時に、変速制御部53により変速機4においてNレンジが設定されると、クラッチ制御部51はクラッチ2を遮断し、さらに、変速機4の出力軸回転数NT/Mが所定回転数N1以上である場合に、モータ制御部52はゼロトルク制御を実施するため、所定回転数N1に対応する車速以上での走行中において、変速機4のNレンジ設定時に、モータ3の回転数NMTRと変速機4の出力軸回転数NT/Mとの回転数差の拡大を抑制し、NレンジからDレンジといった走行レンジへの切替時の応答性を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態では、単数のクラッチを装備する車両を示したが、これに限らず、2つのクラッチを装備するいわゆるDCT(Dual Clutch Transmission)が装備される車両に本発明の制御装置を適用してもよい。
また、第1所定充電率を40%に設定するものを示したが、第1所定充電率を45%や65%といった適宜の設定値を用いることができる。
1A 出力軸
2 クラッチ
3 モータ
4 変速機
4A 入力軸
4B 出力軸
5 動力伝達部材
6 アクチュエータ
9 駆動輪
10 バッテリ
11 バッテリECU(バッテリ充電状態検出手段)
20 インバータ
21 インバータECU
30 シフト部
31 変速機出力軸回転数センサ(変速機出力軸回転数検出手段)
32 モータ回転数センサ
50 車両ECU
51 クラッチ制御部(クラッチ制御手段)
52 モータ制御部(モータ制御手段)
53 変速制御部(変速制御手段)
54 SOCバランス制御部(充電状態維持制御手段)
Claims (3)
- エンジンと、
電動機又は発電機として作動するモータと、
前記モータに接続されたバッテリと、
前記エンジンと前記モータとの間に介装され、前記エンジンの出力の伝達を断接するクラッチと、
前記モータが設けられた入力軸をそなえ、前記エンジン及び前記モータの少なくとも何れかの出力回転を変速して駆動輪に伝達する走行レンジと、該出力回転を該駆動輪に伝達しない非走行レンジとを有する変速機と、
前記変速機の出力軸回転数を検出する変速機出力軸回転数検出手段と、
前記クラッチの断接状態を切替えるクラッチ制御手段と、
前記モータを制御するモータ制御手段と、
前記変速機の前記走行レンジ又は前記非走行レンジを設定する変速制御手段と、
前記バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段とを備え、
前記バッテリ充電状態検出手段により検出される前記バッテリの充電状態が適正状態時に、前記変速機制御手段により前記変速機において前記非走行レンジが設定されると、前記クラッチ制御手段は前記クラッチを遮断し、さらに、前記変速機出力軸回転数検出手段により検出された前記変速機の出力軸回転数が所定回転数よりも小さい場合に、前記モータ制御手段は、前記モータの回転数を略ゼロ回転に制御するゼロ回転制御を実施する
ことを特徴とする、ハイブリッド車両の制御装置。 - 前記バッテリ充電状態検出手段により検出される前記バッテリの充電状態が前記適正状態時に、前記変速制御手段により前記変速機の前記非走行レンジが設定されると、前記クラッチ制御手段は前記クラッチを遮断し、さらに、前記変速機出力軸回転数検出手段により検出される前記変速機の出力軸回転数が、所定回転数以上である場合に、前記モータ制御手段は、前記モータのトルクをゼロトルクに制御するゼロトルク制御を実施する
ことを特徴とする、請求項1記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 前記クラッチ制御手段により前記クラッチを接続させ、前記モータ制御手段により前記モータに正又は負の微小トルクを発生させ、前記バッテリの充電状態を維持する充電状態維持制御を実施する充電状態維持制御手段を備え、
前記バッテリ状態検出手段により検出される前記バッテリの充電状態が前記適正状態でなく、前記変速機制御手段により前記変速機において前記非走行レンジが設定されると、前記充電状態維持制御手段により前記充電状態維持制御を実施する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のハイブリッド車両の制御装置。
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