JP2013241100A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車速VSP≧VSP2でのHEV走行中t1にアクセルを釈放すると共にブレーキを踏み込むと、HEV回生が開始される。VSP<VSP2となるt2に、クラッチを解放させると共にエンジンを停止させ、HEV回生からEV回生に切り替える。t3にブレーキを釈放すると共にアクセルを踏み込むと、回生制動が終了されると共にEV→HEV要求が発生し、これに呼応して、APO>APOsとなるt4にスタータモータによるエンジン始動が行われると共にクラッチの締結が行われる。クラッチの締結応答遅れΔt中は、これによる駆動力不足を補償するため、電動モータを定格出力超制御して大きな過電流時モータトルクを発生させる。
【選択図】図6
Description
このハイブリッド車両は、一方の動力源であるエンジンが、該エンジンにより駆動されるオイルポンプからの作動油で締結されるクラッチを介し切り離し可能にして車輪に駆動結合され、他方の動力源である電動モータが当該車輪に常時結合された型式のものである。
前述した通り、EVモードでは引き摺りトルク低減用にクラッチを解放すると共に、燃費向上用にエンジンを停止させており、他方のHEVモードではエンジンを運転させると共にクラッチを締結させている。
従って、アクセルペダルの踏み込みによる要求駆動力の増大や、バッテリ蓄電状態の悪化に呼応して、EVモードからHEVモードへの切り替え要求が発生すると、当該モード切り替えの遂行のために、上記停止状態のエンジンを始動させると共に、上記解放状態のクラッチを締結させる必要がある。
従って、EV→HEVモード切り替え時にアクセル操作に応じた駆動力が得られないという違和感を運転者に与えてしまう問題を生ずる。
この着想を具体化して上記の問題解決を実現可能にしたハイブリッド車両の制御装置を提案することを目的とする。
先ず本発明の前提となるハイブリッド車両を説明するに、これは、
動力源としてエンジンおよび電動モータを具え、前記エンジンが、該エンジンにより駆動されるポンプからの作動媒体で締結されるクラッチを介し切り離し可能に車輪に駆動結合され、該クラッチを解放すると共に前記エンジンを停止させることで前記電動モータのみで走行する電気走行モードと、前記クラッチを締結することで前記電動モータおよびエンジンで走行するハイブリッド走行モードとを選択可能なものである。
このモータ定格出力超制御許可手段は、前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ切り替えるとき、エンジン始動時の出力伝達応答遅れ中、前記電動モータが定格トルクを超えたトルクで車両を走行させるモータ定格出力超制御を許可するものである。
電気走行モードからハイブリッド走行モードへ切り替えるとき、エンジン始動時の出力伝達応答遅れ中、電動モータのモータ定格出力超制御を許可して、電動モータが定格トルクを超えたトルクで力行するのを許可するため、
エンジンの始動時における出力伝達応答遅れ中、要求駆動力が大きい場合においても、これを、電動モータのモータ定格出力超制御により実現することができ、上記のモード切り替え時に要求駆動力に対し駆動力が不足するという違和感に関した前記の問題を解消することができる。
<実施例の構成>
図1は、本発明の一実施例になる制御装置を具えたハイブリッド車両の駆動系に係わる全体制御システムを示す概略システム図である。
エンジン1は、Vベルト式無段変速機4を介して駆動車輪5に適宜切り離し可能に駆動結合し、Vベルト式無段変速機4は、概略を以下に説明するようなものとする。
プライマリプーリ6はトルクコンバータT/Cを介してエンジン1のクランクシャフトに結合し、セカンダリプーリ7はクラッチCLおよびファイナルギヤ組9を順次介して駆動車輪5に結合する。
逆にプライマリプーリ6のプーリV溝幅を大きくしつつ、セカンダリプーリ7のプーリV溝幅を小さくすることで、Vベルト8がプライマリプーリ6との巻き掛け円弧径を小さくされると同時にセカンダリプーリ7との巻き掛け円弧径を大きくされ、Vベルト式無段変速機4はロー側プーリ比へのダウンシフトを行う。
インバータ13は、バッテリ12の直流電力を交流電力に変換して電動モータ2へ供給すると共に電動モータ2への供給電力を加減して、電動モータ2を駆動力制御および回転方向制御する。
この回生制動時はインバータ13が、電動モータ2に回生制動力分の発電負荷をかけてこれを発電機として作用させ、電動モータ2の発電電力をバッテリ12に蓄電する。
この間、クラッチCLを解放していることで、停止状態のエンジン1を連れ回すことがなく、EV走行中の電力消費を抑制することができる。
キャリパ15は、運転者が踏み込むブレーキペダル16の踏力に応動して負圧式ブレーキブースタ17による倍力下でブレーキペダル踏力対応のブレーキ液圧を出力するマスターシリンダ18に接続し、このブレーキ液圧でキャリパ15を作動させてブレーキディスク14の制動を行う。
ハイブリッドコントローラ21は更に、エンジンコントローラ22、モータコントローラ23、変速機コントローラ24、およびバッテリコントローラ25との間で、内部情報のやり取りを行う。
モータコントローラ23は、ハイブリッドコントローラ21からの指令に応答してインバータ13を介し電動モータ2の回転方向制御および出力制御を行う。
バッテリコントローラ25は、ハイブリッドコントローラ21からの指令に応答し、バッテリ12の充放電制御を行う。
図2(a)に例示するごとく無段変速機4が、Vベルト式無段変速機構CVT(セカンダリプーリ7)と駆動車輪5との間に副変速機31を内蔵している場合は、副変速機31の変速を司る摩擦要素(クラッチや、ブレーキなど)を流用して、Vベルト式無段変速機構CVT(セカンダリプーリ7)と駆動車輪5との間を切り離し可能に結合することができる。
この場合、Vベルト式無段変速機構CVT(セカンダリプーリ7)と駆動車輪5との間を切り離し可能に結合する専用のクラッチを追設する必要がなくてコスト上有利である。
複合サンギヤ31s-1および31s-2のうち、サンギヤ31s-1は入力回転メンバとして作用するようセカンダリプーリ7に結合し、サンギヤ31s-2はセカンダリプーリ7に対し同軸に配置するが自由に回転し得るようにする。
アウタピニオン31poutはリングギヤ31rの内周に噛合させ、キャリア31cを出力回転メンバとして作用するようファイナルギヤ組9に結合する。
この状態でローブレーキL/Bを締結すると、副変速機31は前進第1速選択(減速)状態となり、
ハイクラッチH/Cを締結すると、副変速機31は前進第2速選択(直結)状態となり、
リバースブレーキR/Bを締結すると、副変速機31は後退選択(逆転)状態となる。
従って図2の無段変速機4は、副変速機31の変速摩擦要素H/C, R/B, L/Bが図1におけるクラッチCLに相当し、図1におけるようにクラッチCLを追設することなく、Vベルト式無段変速機構CVT(セカンダリプーリ7)と駆動車輪5との間を切り離し可能に結合している。
第2速選択指令時はスイッチバルブ41が、ソレノイド39からのライン圧PLをハイクラッチ圧としてハイクラッチH/Cに向かわせ、これを締結することで副変速機31の第2速選択指令を実現する。
後退選択指令時はスイッチバルブ41が、ソレノイド39からのライン圧PLをリバースブレーキ圧としてリバースブレーキR/Bに向かわせ、これを締結することで副変速機31の後退選択指令を実現する。
上記ハイブリッド車両のEV→HEVモード切り替えを、車両駆動系が図1に示すようなものである場合につき以下に説明する。
図1のハイブリッド車両にあっては、前記の電気走行(EV走行)が可能な電気走行モード(EVモード)から、前記のハイブリッド走行が可能なハイブリッド走行モード(HEVモード)への切り替え要求に伴って始動されるエンジン1の始動時における出力が駆動車輪5に達して車両の駆動力に供されるようになるまでに、以下に説明するような理由で応答遅れを生ずる。
従って、アクセルペダル19の踏み込みによる要求駆動力の増大や、バッテリ蓄電状態の悪化に呼応して、EVモードからHEVモードへの切り替え要求が発生すると、当該モード切り替えの遂行のために、上記停止状態のエンジン1を始動させると共に、上記解放状態のクラッチCLを締結させることとなる。
本発明が趣旨とする上記エンジン始動時の出力伝達応答遅れ中における駆動力補償制御の一例を、図1のハイブリッド車両に係わる図3の回生制動制御プログラムに基づき以下に説明する。
図3の回生制動制御プログラムは、図1のハイブリッドコントローラ21がイグニッションスイッチ(図示せず)のON時に開始するものとする。
本実施例では、これらアクセルペダル19の釈放およびブレーキペダル16の踏み込みを、電動モータ2による前記した回生制動が行われる条件とする。
図4は、図1における電動モータ2の車速VSP(モータ回転数)に対する定格トルク(車軸上のトルク換算値)のトルク変化特性と、車速VSPに対する再加速要求実現トルク(車軸上のトルク換算値)のトルク変化特性とを併記したトルク変化特性図である。
そして「再加速要求加速度」は高車速ほど大きくなり、従って「再加速要求実現トルク」の車軸上におけるトルク換算値は、車速VSPに対して図4に例示するごとくに変化する。
これに対し、設定車速VSP2未満の低車速域の場合、上記の通り電動モータ2のみ(再加速時余裕トルク)で再加速要求を実現することができ、エンジン動力が不要であることから、エンジン1の始動およびクラッチCLの締結が必要でなくて前記したエンジン始動時の出力伝達応答遅れによる駆動力不足に起因した違和感の問題を回避可能である。
(1)上記高車速域(VSP≧VSP2)の場合、回生制動をクラッチCLの解放によってEV回生状態で行わせることによりエネルギー回生効率の向上を狙うよりか、むしろエンジン始動時の出力伝達応答遅れによる駆動力不足に起因した違和感の回避を優先させて回生制動を、クラッチCLの締結(エンジン1の運転)によりHEV回生状態で行わせた方が得策である。
(2)逆に上記低車速(VSP<VSP2)の場合、電動モータ2のみで再加速要求を実現することができてエンジン始動時の出力伝達応答遅れによる駆動力不足に起因した違和感を生じないことから、回生制動をクラッチCLの解放によってEV回生状態で行わせることによりエネルギー回生効率の向上を図るのが得策である。
そのため本実施例においては、ステップS13での判定結果がVSP<VSP2の低車速域であるか、VSP≧VSP2の高車速域であるかに応じ、後者の高車速域(VSP≧VSP2)であれば、制御をステップS14に進めて、クラッチCLを締結すると共にエンジン1の燃料供給中断(フューエルカット)を行い、バッテリ蓄電状態SOCなどの回生制動可能要件が揃っていれば、運転状態に応じた所定減速度が得られるよう電動モータ2による回生制動(HEV回生)を遂行する。
充電可能(回生制動可能)なら、ステップS16においてクラッチCLを解放し、ステップS17においてエンジン1を停止させる。
このエンジン停止は、ステップS14で開始させたフューエルカットがエンジン回転数の低下によっても継続されるよう、エンジンへの燃料噴射の再開(フューエルリカバー)を禁止することで、ステップS16におけるクラッチCLの解放により自動的に得られる。
従ってステップS17は、本発明におけるフューエルリカバー禁止手段に相当する。
当該EV回生の制動力は、クラッチCLの解放によりエンジン1およびVベルト式無段変速機構CVTの引き摺りが無くなる分を加算して、エンジンブレーキ分と、CVTフリクション分と、ブレーキペダル踏力比例分との和値に定める。
そしてステップS19で、EV回生中であることを示すようにEV回生フラグFLAGを1にセットする。
ステップS21においてはクラッチCLを締結し、ステップS22においてはエンジン回転数Neがフューエルリカバー回転数未満か否かをチェックし、エンジン回転数Neがフューエルリカバー回転数以上であればステップS23においてフューエルカットを行わせ、エンジン回転数Neがフューエルリカバー回転数未満に低下したらステップS24において、エンジンストール防止用にフューエルリカバーを行わせる。
つまり先ずステップS25において、EV回生フラグFLAGが1か否かにより前回EV回生状態であったか否かをチェックする。
前回EV回生状態であったということは、今回ステップS12でのブレーキスイッチOFF(ブレーキペダル釈放)判定から、EV→HEVモード切り替え要求時であることを意味する。
一方、ステップS25で前回EV回生状態でなかったと判定する場合は、制御をそのまま元へ戻すことにより、HEV走行を継続すると共に回生制動を行わせないこととする。
前回EV回生状態であったということは、今回ステップS11でのアクセルペダル踏み込み判定から、EV→HEVモード切り替え要求時であることを意味する。
従ってステップS11およびステップS31は、本発明における走行モード切り替え要求判定手段に相当する。
ステップS31で前回EV回生状態であった(EV→HEVモード切り替え要求時)と判定する場合は、ステップS32において車速VSPが設定車速VSP1未満の極低車速域か否かをチェックする。
図4の破線特性は、図1における電動モータ2に過電流を与えた時(モータ定格出力超制御時)における過電流時出力トルク(車軸上のトルク換算値)の車速VSP(モータ回転数)に対するトルク変化特性を示す。
このモータ定格出力超制御時における過電流時出力トルク(車軸上のトルク換算値)の変化特性から明らかなごとく、モータ定格出力超制御によってモータ出力トルクを実線の定格トルクよりも大きくし得るモータ定格出力超制御有効領域は、ハッチングを付して示すように車速VSP1よりも低い極低車速域であり、この極低車速域はモータ定格出力超制御によってもモータ出力トルクを実線の定格トルクより大きくし得ないモータ定格出力超制御無効領域である。
これらモータ定格出力超制御有効領域とモータ定格出力超制御無効領域との境界車速を、図4のごとく上記の設定車速VSP1と定める。
従って、モータ定格出力超制御によりモータ定格出力を超えたトルク増大分は、エンジン始動時の出力伝達応答遅れによる駆動力不足を補償するのに利用可能である。
つまり極低車速域(VSP<VSP1)において、APO≦APOsである場合は、アクセル開度APOによる要求駆動力が小さく、これをモータ定格出力のみにより賄って実現可能であり、APO>APOsである場合は、アクセル開度APOによる要求駆動力が大きくて、これをモータ定格出力のみでは賄い得ず実現不可能であることを意味する。
ステップS35においては、アクセル開度APO(APO>APOs)に応じた要求駆動力を、図4に破線で示すモータ定格出力超制御時における過電流時モータトルクで実現可能か否かをチェックする。
従ってステップS35は、本発明における要求駆動力判定手段に相当する。
従って、ステップS36は本発明におけるモータ定格出力超制御許可手段に相当し、ステップS38は本発明におけるクラッチ締結速度制御手段に相当する。
なおステップS39においては、上記HEV走行への移行によりEV回生状態でなくなったことから、EV回生フラグFLAGを0にリセットする。
従って、ステップS41は本発明におけるモータ定格出力超制御許可手段に相当し、ステップS43は本発明にこけるクラッチ無制御締結手段に相当する。
なおステップS44においては、上記HEV走行への移行によりEV回生状態でなくなったことから、EV回生フラグFLAGを0にリセットする。
なおステップS54においては、上記HEV走行への移行によりEV回生状態でなくなったことから、EV回生フラグFLAGを0にリセットする。
図3の回生制動制御を、図6のタイムチャートに基づき以下に詳述する。
図6は、車速VSP≧VSP2でのHEV走行中の瞬時t1にアクセルペダル27を釈放する(アクセル開度APO=0にする)と共にブレーキペダル16を踏み込んだことで(ブレーキスイッチ26のON)、HEVモードのまま電動モータ2による回生制動(HEV回生)が開始された場合のタイムチャートである。
このHEV回生により車速VSPおよびエンジン回転数Neは、それぞれ図示のごとくに低下され、車両加速度Gが図示のごとく負値になって車両は減速度を発生する。
またEV回生中は上記の通りエンジン1を停止させておくため(ステップS17)、エンジンの燃費も向上させることができる。
このステップS31では、EV回生フラグFLAG=1か否かにより、前回EV回生であったか否かを、つまりEV→HEV切り替え要求があるか否かをチェックするが、図6では再加速瞬時t3までEV回生状態(FLAG=1)であったため、EV→HEV切り替え要求があったと判定する。
再加速瞬時t3においては車速VSP<VSP1(定格出力超制御が有効な極低車速)で、且つアクセル開度APO≦APOs(要求駆動力をモータ定格出力で実現可能)であるため、制御がステップS32、ステップS33およびステップS34へと順次進む。
そのため、EV→HEV切り替え要求にもかかわらず、ステップS34でのモータ定格出力制御によるモータ力行で車両をEV走行させることとする。
ステップS31からステップS33を経てステップS35〜ステップS39を通るループ、またはステップS31からステップS33を経てステップS35、ステップS41〜ステップS44を通るループに制御が進み、
ステップS37またはステップS52でスタータモータ3によるエンジン始動が行われると共に、ステップS38またはステップS53でクラッチCLの締結が行われる。
エンジン1の始動完了までの応答遅れと、エンジン駆動されるオイルポンプO/Pがオイルを充填するまでに要する時間と、クラッチCLがロスストロークして締結開始するまでのクラッチストローク時間との和値に相当する応答遅れをもってクラッチCLは締結される。
図6のβ1部分における車両加速度Gの波形から明らかなように、エンジン始動時の出力伝達応答遅れΔt中、一瞬たりとも減速する現象を生ずることがなく、アクセル操作に対して駆動力不足であるとの違和感を運転者に与えることがない。
電動モータ2を無駄な過電流によって定格出力超制御するのを防止することができ、度重なる過電流によって電動モータ2の耐久性が低下する事態を回避することができる。
他方、ステップS35で定格出力超制御による過電流時モータトルクが要求駆動力を実現不能と判定した場合にステップS43でクラッチCLを締結させるに際し、このクラッチ締結を無制御下に一気に行わせることにしたため、クラッチCLの締結が急を要する場合はこの要求を満足させることができる。
クラッチCLの解放時にエンジン1が確実に停止されることとなり、クラッチCLが解放されているのにエンジン1がアイドリング運転されるという制御の衝突を回避し得ると共に、エンジン1の燃費向上をも図ることができる。
なお図示の実施例では、EV回生からHEV走行への切り替え時につき、ハイブリッド車両用エンジンの始動時出力伝達遅れ補償制御を説明したが、
本発明のエンジン始動時出力伝達遅れ補償制御は、全てのEV→HEVモード切り替えシーンで、同様な考え方により適用可能であるのは言うもでもない。
2 電動モータ(動力源)
3 スタータモータ
4 Vベルト式無段変速機
5 駆動車輪
6 プライマリプーリ
7 セカンダリプーリ
8 Vベルト
CVT 無段変速機構
T/C トルクコンバータ
CL クラッチ
9,11 ファイナルギヤ組
12 バッテリ
13 インバータ
14 ブレーキディスク
15 キャリパ
16 ブレーキペダル
17 負圧式ブレーキブースタ
18 マスターシリンダ
19 アクセルペダル
21 ハイブリッドコントローラ
22 エンジンコントローラ
23 モータコントローラ
24 変速機コントローラ
25 バッテリコントローラ
26 ブレーキスイッチ
27 アクセル開度センサ
O/P オイルポンプ
31 副変速機
H/C ハイクラッチ
R/B リバースブレーキ
L/B ローブレーキ
32 車速センサ
33 車両加速度センサ
35 ライン圧ソレノイド
36 ロックアップソレノイド
37 プライマリプーリ圧ソレノイド
38 ローブレーキ圧ソレノイド
39 ハイクラッチ圧&リバースブレーキ圧ソレノイド
41 スイッチバルブ
Claims (10)
- 動力源としてエンジンおよび電動モータを具え、前記エンジンが、該エンジンにより駆動されるポンプからの作動媒体で締結されるクラッチを介し切り離し可能に車輪に駆動結合され、該クラッチを解放すると共に前記エンジンを停止させることで前記電動モータのみで走行する電気走行モードと、前記クラッチを締結することで前記電動モータおよびエンジンで走行するハイブリッド走行モードとを選択可能なハイブリッド車両において、
前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへ切り替えるとき、エンジン始動時の出力伝達応答遅れ中、前記電動モータが定格トルクを超えたトルクで力行するモータ定格出力超制御を許可するモータ定格出力超制御許可手段を設けて成ることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1に記載された、ハイブリッド車両の制御装置において、
前記電気走行モードから前記ハイブリッド走行モードへの切り替え要求を判定する走行モード切り替え要求判定手段を設け、
前記モータ定格出力超制御許可手段は、該走行モード切り替え要求判定手段により電気走行モードからハイブリッド走行モードへの切り替え要求が判定されたとき、車両の要求駆動力が設定駆動力を超えている場合に、前記モータ定格出力超制御を許可して実行させるものであることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項2に記載された、ハイブリッド車両の制御装置において、
車両の要求駆動力に係わる前記設定駆動力は、前記電動モータの定格出力によって実現することが可能な要求駆動力の上限値であることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項2または3に記載された、ハイブリッド車両の制御装置において、
前記モータ定格出力超制御の実行中、前記クラッチを所定の時系列変化をもって徐々に締結させるクラッチ締結速度制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項2〜4のいずれか1項に記載された、ハイブリッド車両の制御装置において、
前記要求駆動力が、前記モータ定格出力超制御によって実現可能な駆動力であるか否かを判定する要求駆動力判定手段を設け、
前記モータ定格出力超制御許可手段は、該要求駆動力判定手段により要求駆動力がモータ定格出力超制御によって実現可能な駆動力であると判定されるとき、前記モータ定格出力超制御を許可して実行させるものであることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項5に記載された、ハイブリッド車両の制御装置において、
前記要求駆動力判定手段により要求駆動力がモータ定格出力超制御によっても実現不能な駆動力であると判定されるとき、前記クラッチを時系列変化制御なしに一気に締結させるクラッチ無制御締結手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項6に記載された、ハイブリッド車両の制御装置において、
前記モータ定格出力超制御許可手段は、前記要求駆動力判定手段により要求駆動力がモータ定格出力超制御によって実現不能な駆動力であると判定されるとき、前記モータ定格出力超制御を許可して実行させるものであることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項2〜7のいずれか1項に記載された、ハイブリッド車両の制御装置において、
前記モータ定格出力超制御許可手段は、前記走行モード切り替え要求判定手段により電気走行モードからハイブリッド走行モードへの切り替え要求が判定されたとき、車速が設定車速以上である場合、前記モータ定格出力超制御を許可せずに、前記電動モータの定格出力制御を実行させるものであることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項8に記載された、ハイブリッド車両の制御装置において、
前記設定車速は、前記モータ定格出力超制御によっても電動モータが定格出力を超えたトルクを発生し得ない車速の下限車速であることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 前記ハイブリッド走行状態での回生制動中フューエルカットによりエンジンへの燃料供給を中断し、エンジン回転数の低下時にフューエルリカバーによりエンジンへの燃料供給を再開するものである、請求項1〜9のいずれか1項に記載された、ハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチの解放と共に行うエンジンの停止に際しては、該クラッチの解放許可を受けて前記フューエルリカバーを禁止することにより前記フューエルカットを継続させ、前記クラッチの解放時にエンジンが停止されるようになすフューエルリカバー禁止手段を設けた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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