JP2015085702A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際に、ユーザに対して「もたつき」を感じさせるのを防ぐ。
【解決手段】ハイブリッド車両１０では、第１締結要素（第１クラッチ２１０）が解放状態で回転電機（モータジェネレータＭＧ）の動力を利用して走行するＥＶ走行から、第１締結要素（第１クラッチ２１０）が締結状態でエンジン２００の動力を利用して走行するＨＶ走行に移行する際には、制御装置１００によって、第１締結要素（第１クラッチ２１０）の係合と同時に変速機２３０がシフトアップされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来より、エンジンの動力および／またはバッテリの電力を利用して走行可能なハイブリッド車両が実用に供されている。

特開２０１０−１４３４３３号公報は、いわゆる１モータ２クラッチ構成と変速機とを有するハイブリッド車両の制御装置であって、急減速後の急加速を行なった際には、一旦締結要素を解放し、所定の変速段にすることでエンジンストールを回避しつつ、走行状態に応じた変速段を変速する技術を開示する。

特開２０１０−１４３４３３号公報

ハイブリッド車両は、ハイブリッド走行（ＨＶ走行）の他に、エンジンを停止した状態でバッテリの電力を利用して走行するＥＶ走行も可能である。

しかし、特開２０１０−１４３４３３号公報が開示する技術によると、ハイブリッド車両がＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際には、締結要素を係合するとともに停止しているエンジンを起動（始動）することになるが、エンジントルクは所望する値まで立ち上がるまでの間は、トータルトルクが減少することとなり、結果として、ユーザに対して「もたつき」を感じさせることとなる。

本発明の目的は、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際に、ユーザに対して「もたつき」を感じさせるのを防ぐことである。

本発明は、要約すると、ハイブリッド車両の制御装置であって、回転電機と、回転電機とエンジンとの間に介装された第１締結要素と、回転電機と駆動輪との間に介装された第２締結要素および変速機とを備えたハイブリッド車両の制御装置である。ハイブリッド車両の制御装置は、ハイブリッド車両が、第１締結要素が解放状態で回転電機の動力を利用して走行するＥＶ走行から、第１締結要素が締結状態でエンジンの動力を利用して走行するＨＶ走行に移行する際には、第１締結要素の係合と同時に変速機をシフトアップさせる。

上記構成のハイブリッド車両の制御装置によると、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際に、変速機がシフトアップされる。変速機がシフトアップされると、回転電機の回転速度が低下し、回転電機のトルクが上昇する。回転電機のトルクの上昇により、エンジントルクを所望する値まで立ち上げるまでの間、駆動輪のトータルトルクを増加させることができる。

本発明によると、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際、ユーザに対して「もたつき」を感じさせるのを防ぐことが可能になる。

制御装置が制御するハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 検討例として、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際に、シフトアップが行なわれない場合の各要素の状態を説明するためのグラフである。 実施の形態に係る制御装置により、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際に、シフトアップが行なわれる場合の各要素の状態を説明するためのグラフである。 ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際に実行される処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、実施の形態に係る制御装置１００が制御するハイブリッド車両１０の概略構成を示す図である。制御装置１００は、ハイブリッド車両１０に搭載されて使用される。

制御装置１００は、ハイブリッド車両１０に含まれる各要素を制御する。制御は、たとえば制御信号を利用して行なわれる。制御装置１００は、必要に応じて、ハイブリッド車両１０に含まれる各要素と通信を行なう。通信は、たとえば通信信号を利用して行なわれる。

エンジン２００は、ハイブリッド車両１０の走行源の１つである。モータジェネレータＭＧは、回転電機であり、後述の電力変換装置３００からの電力を受けて回転駆動され、電動機として動作する。つまり、モータジェネレータＭＧも、ハイブリッド車両１０の走行源になる。モータジェネレータＭＧは、エンジン２００を始動させるための動力を発生することもできる。また、モータジェネレータＭＧは、回転することにより電力を生じさせる発電機としても動作する。

エンジン２００とモータジェネレータＭＧとの間には、第１クラッチが介装される。第１クラッチ２１０は、エンジン２００とモータジェネレータＭＧとを締結（または解放）する第１締結要素である。

モータジェネレータＭＧと、ディファレンシャル２４０との間には、第２クラッチ２２０が介装される。第２クラッチ２２０は、モータジェネレータＭＧとディファレンシャル２４０とを締結（または解放）する第２締結要素である。

変速機２３０は、たとえば、前進５速後退１速などの有段階の変速比を切替える変速機である。変速比は、たとえば、車速やアクセル開度などに応じて切替えられる。第２クラッチ２２０は、変速機２３０の各変速段において締結される複数の摩擦締結要素のうち、いくつかの摩擦締結要素を流用してもよいし、変速機２３０とは別に設けられてもよい。変速機２３０の出力軸は、車両駆動軸としてのプロペラシャフトＰＳ、ディファレンシャル２４０、左ドライブシャフトＤＳＬ、右ドライブシャフトＤＳＲを介して、後輪を構成する駆動輪（車輪）２５１，２５２に連結される。なお、ハイブリッド車両１０は、前輪を構成する車輪２５３，２５４も含む。

変速機２３０の変速段を上げる（シフトアップ）と、モータジェネレータＭＧの回転速度に対して、車輪２５１，２５２の回転速度は増加する。換言すれば、変速機２３０がシフトアップされると、車輪２５１，２５２の回転速度に対して、モータジェネレータＭＧの回転速度は減少する。

電力変換装置３００は、バッテリ３１０の電力を変換して、モータジェネレータＭＧに供給する。また、電力変換装置３００は、モータジェネレータＭＧからの電力を変換して、バッテリ３１０に供給する。

温度センサ３２０は、バッテリ３１０の温度を測定する。エアコン４００は、ハイブリッド車両１０の空調を行なう。アクセルペダル５００は、運転者（ドライバ）によって操作される。

道路状況センサ５１０は、ハイブリッド車両１０が走行している道路の状況を測定する。道路状況センサ５１０として、たとえば傾斜センサなどがある。速度センサ５２０は、ハイブリッド車両１０の速度を測定する。加速度センサ５３０は、ハイブリッド車両１０の加速度を測定する。

以上の構成により、ハイブリッド車両１０は、第１クラッチ２１０を解放状態、つまりエンジン２００が駆動系から切り離された状態とし、第２クラッチ２２０を締結状態として、モータジェネレータＭＧの動力のみを利用して走行することができる。この走行を、実施の形態では「ＥＶ走行」と称する。ＥＶ走行では、エンジン２００は停止され、モータジェネレータＭＧが電動機として動作する。

また、ハイブリッド車両１０は、第１クラッチ２１０を締結状態、つまりエンジン２００が駆動系に連結された状態とし、第２クラッチ２２０を締結状態として、エンジン２００の動力を利用して走行することもできる。この走行を、実施の形態では「ＨＶ走行」と称する。ＨＶ走行では、モータジェネレータＭＧは、電動機として動作するだけでなく、発電機として動作してもよい。

また、ハイブリッド車両１０のモータジェネレータＭＧの回転速度と、車輪２５１，２５２の回転速度との関係は、変速機２３０の変速段が切り換えられる（シフトアップまたはダウンシフトされる）ことにより、適宜調節される。

ハイブリッド車両１０において、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する場合も考えられる。先に述べたように、ＥＶ走行中は、エンジン２００が停止している。そのため、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際は、第１クラッチ２１０が締結状態とされ、モータジェネレータＭＧによってエンジン２００が起動（始動）される。

しかし、エンジン２００の始動において、エンジントルクが所望する大きさ（値）まで立ち上がるまでに時間が掛かる。エンジントルクが立ち上がるまでは、モータジェネレータＭＧはエンジンを始動しながら駆動輪（車輪２５１，２５２）を回転させなければならない。その間は、駆動輪のトータルトルクが低下し、ユーザが「もたつき」を感じるおそれがある。特に、バッテリ３１０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下していると、モータジェネレータＭＧによるエンジン２００の起動の動力確保が充分でなくなり、エンジントルクの立ち上がりに掛かる時間が長くなる。その結果、上述の「もたつき」の課題が顕在化する。なお、ここで言うトータルトルクは、駆動輪に伝達されるエンジン２００のトルクとモータジェネレータＭＧのトルクの合計（トータル）トルクである。

［実施の形態１］
そこで、制御装置１００は、ハイブリッド車両１０がＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際には、第１クラッチ２１０の係合（締結状態になる）と同時に変速機２３０をシフトアップさせる。ハイブリッド車両１０がＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際、ハイブリッド車両１０の走行速度、つまり車輪２５１，２５２の回転速度はあまり変わらない。そのためシフトアップすると、モータジェネレータＭＧの回転速度が低下する。モータジェネレータＭＧは、回転速度が低下するとトルクが上昇するという特性を有する。モータジェネレータのトルクが上昇すると、エンジン２００の起動の動力が充分に確保されるため、エンジントルクの立ち上がりに掛かる時間が短縮される。あるいは、モータジェネレータＭＧの回転の慣性変化分がエンジン２００の始動に利用されたため、駆動力（トータルトルク）の低下が抑制されたと言うこともできる。これにより、上述の「もたつき」の課題が解決される。

図２は、検討例において、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際に、シフトアップが行なわれない場合の各要素の状態を説明するためのグラフである。図１および図２を参照してグラフ中の「Ｎｅ」はエンジン２００の回転速度を、「Ｎｍｇ」はモータジェネレータＭＧの回転速度を、「シフト」は変速機２３０の変速段を、「Ｔｏｕｔ−ｔｏｔａｌ」はトータルトルクを、「Ｔｏｕｔ−Ｎｅ」はエンジン２００のトルク（エンジントルク）を、「Ｔｏｕｔ−ｍｇ」はモータジェネレータＭＧのトルクをそれぞれ示す。

図１および図２を参照して、回転速度とシフトとの関係をみると、ＥＶ走行において、エンジン２００は停止しており、エンジン２００の回転速度（Ｎｅ）はゼロである。一方、モータジェネレータＭＧは電動機として動作しており、回転速度（Ｎｍｇ）は一定の大きさを有する。ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際、第１クラッチ２１０が係合される。このとき、モータジェネレータＭＧによってエンジン２００が起動され、回転速度（Ｎｅ）は増加する。モータジェネレータの回転速度（Ｎｍｇ）は一定である。

トルクとシフトとの関係をみると、ＥＶ走行において、エンジン２００は停止しており、出力トルク（Ｔｏｕｔ−Ｎｅ）はゼロである。一方、モータジェネレータＭＧは電動機として動作しており、出力トルク（Ｔｏｕｔ−ＭＧ）は一定の大きさを有する。ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際、第１クラッチ２１０が係合される。このとき、エンジン２００の起動のためにモータジェネレータＭＧの出力トルク（Ｔｏｕｔ−ＭＧ）が低下する。一方、エンジン２００の出力トルク（Ｔｏｕｔ−Ｎｅ）は増加する。その後、モータジェネレータＭＧの出力トルクは、低下したまま一定になる。その結果、トータルトルクは、第１クラッチ係合時に低下した後緩やかに回復する。このトータルトルクの低下がユーザに対する「もたつき感」となる。

図３は、実施の形態に係る制御装置により、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際に、シフトアップが行なわれる場合の各要素の状態を説明するためのグラフである。

図１および図３を参照して、回転速度とシフトとの関係をみると、ＥＶ走行において、エンジン２００は停止しており、エンジン２００の回転速度（Ｎｅ）はゼロである。一方、モータジェネレータＭＧは電動機として動作しており、回転速度（Ｎｍｇ）は一定の大きさを有する。ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際、第１クラッチ２１０が係合される。ここで、第１クラッチ２１０が係合されると、それとともに（同時に）、変速機２３０がたとえば２ｎｄから３ｒｄにシフトアップされる。これにより、モータジェネレータＭＧの回転速度（Ｎｍｇ）が低下する。また、モータジェネレータＭＧによってエンジン２００が起動され、回転速度（Ｎｅ）は増加する。

トルクとシフトとの関係をみると、ＥＶ走行において、エンジン２００は停止しており、出力トルク（Ｔｏｕｔ−Ｎｅ）はゼロである。一方、モータジェネレータＭＧは電動機として動作しており、出力トルク（Ｔｏｕｔ−ＭＧ）は一定の大きさを有する。ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際、第１クラッチ２１０が係合される。ここで、第１クラッチ２１０が係合される。このとき、エンジン２００の起動のためにモータジェネレータＭＧの出力トルク（Ｔｏｕｔ−ＭＧ）が低下する。一方、エンジン２００の出力トルク（Ｔｏｕｔ−Ｎｅ）は増加する。また、第１クラッチの係合とともに（同時に）、変速機２３０がシフトアップされる。これにより、モータジェネレータＭＧの出力トルク（Ｔｏｕｒ−ＭＧ）が一時的に増加し、その後、低下して一定になる。その結果、トータルトルクは、第１クラッチ係合時に低下した後直ちに回復する。つまり、図２で問題となっていたトータルトルクの低下期間が短縮され、ユーザに対する「もたつき感」が解消される。

図４は、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際に実行される処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、図１の制御装置１００によって実行される。

図１および図４を参照して、はじめに、ステップＳ１において、ハイブリッド車両１０はＥＶ走行を行なっている。

次に、ステップＳ２において、エンジン２００が始動され、ステップＳ３において、変速機２３０がシフトアップされる。

これにより、ステップＳ４において、モータジェネレータＭＧの回転速度が低下（ダウン）し、ステップＳ５において、エンジン２００のエンジントルクの立ち上がりが促進される、つまりエンジン回転上昇が補助される。

ステップＳ６において、ハイブリッド車両１０の駆動力（トータルトルク）が確保され、ステップＳ７において、ＨＶ走行に切り替わる。

［他の実施の形態］
再び図１を参照して、制御装置１００は、ドライバのアクセル操作、車速、道路状況、横Ｇの履歴から学習し、必要に応じて、実施の形態１の制御を実施してもよい。アクセル操作に関する情報は、アクセルペダル５００を通して取得される。車速は、速度センサ５２０などによって取得される。道路状況は、道路状況センサ５１０などによって取得される。横Ｇは、加速度センサ５３０などによって取得される。

また、制御装置１００は、ハイブリッド車両１０の駆動力がより必要となるＬｏｗギヤ（変速段が比較的低い）時のみ、実施の形態１の制御を実施してもよい。

また、制御装置１００は、同じギヤ段（変速段）であっても、車速に応じて、実施の形態１の制御を実施してもよい。たとえば、モータジェネレータＭＧのモータトルクが充分にある低速時は、実施の形態１の制御を実施しなくてもよい。

また、制御装置１００は、バッテリ３１０の出力が落ちる低温時（たとえば、リチウムイオン電池で−３０℃以下）のみ、実施の形態１の制御を実施してもよい。

また、制御装置１００は、電気負荷が高い時（エアコン４００使用時など）のみ、実施の形態１の制御を実施してもよい。

最後に、本発明の実施の形態について総括する。図１を参照して、実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置１００は、回転電機（モータジェネレータＭＧ）と、回転電機（モータジェネレータＭＧ）とエンジン２００との間に介装された第１締結要素（第１クラッチ２１０）と、回転電機（モータジェネレータＭＧ）と駆動輪（車輪２５１，２５２）との間に介装された第２締結要素（第２クラッチ２２０）および変速機２３０とを備えたハイブリッド車両の制御装置１００である。ハイブリッド車両の制御装置１００は、ハイブリッド車両１０が、第１締結要素（第１クラッチ２１０）が解放状態で回転電機（モータジェネレータＭＧ）の動力を利用して走行するＥＶ走行から、第１締結要素（第１クラッチ２１０）が締結状態でエンジン２００の動力を利用して走行するＨＶ走行に移行する際には、第１締結要素（第１クラッチ２１０）の係合と同時に変速機２３０をシフトアップさせる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ ハイブリッド車両、１００ 制御装置、２００ エンジン、２１０ 第１クラッチ、２２０ 第２クラッチ、２３０ 変速機、２４０ ディファレンシャル、２５１〜２５４ 車輪、３００ 電力変換装置、３１０ バッテリ、３２０ 温度センサ、４００ エアコン、５００ アクセルペダル、５１０ 道路状況センサ、５２０ 速度センサ、５３０ 加速度センサ、ＤＳＬ 左ドライブシャフト、ＤＳＲ 右ドライブシャフト、ＰＳ プロペラシャフト。

Claims (1)

1. 回転電機と、
   前記回転電機とエンジンとの間に介装された第１締結要素と、
   前記回転電機と駆動輪との間に介装された第２締結要素および変速機とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両が、前記第１締結要素が解放状態で前記回転電機の動力を利用して走行するＥＶ走行から、前記第１締結要素が締結状態で前記エンジンの動力を利用して走行するＨＶ走行に移行する際には、前記第１締結要素の係合と同時に前記変速機をシフトアップさせる、ハイブリッド車両の制御装置。

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