JP2015134525A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】坂道登板やバッテリのＳＯＣが低下している状況において、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】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、バッテリ３１０の残存容量と路面傾斜とに基づいて、第１締結要素（第１クラッチ２１０）を係合するか否かを決定する。
【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。

近年、エンジンと走行用モータとを駆動源として搭載する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。

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締結要素を係合し、停止しているエンジンを起動（始動）することになるため、エンジントルクが所望する値まで立ち上がるまでの間、駆動輪に伝達されるトータルトルクが不足する場合がある。その場合、ユーザに対して「もたつき」を感じさせるという課題が生じる。特に、坂道登板時やバッテリの残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下している状況では、エンジントルクを立ち上げるのに必要なパワーが得られにくく、上記の課題がさらに顕在化する。

本発明の目的は、坂道登板やバッテリのＳＯＣが低下している状況において、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、バッテリと、バッテリからの電力を受けて動作する回転電機と、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。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、バッテリの残存容量と路面傾斜とに基づいて、第１締結要素を係合するか否かを決定する。

上記構成のハイブリッド車両の制御装置によると、たとえば、上り坂やバッテリの残存容量が低いときは、比較的早い段階、つまり下り坂やバッテリ残存容量が高いときよりも早めに第１の締結要素が締結されるように、締結のタイミングが変更される。これにより、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行する際には、たとえば上り坂では、駆動輪に伝達されるトータルトルク不足が解消される可能性が高まり、下り坂ではＥＶ走行が行なわれる機会が増えるなどにより燃費を向上させることができる。

本発明によると、坂道登板やバッテリのＳＯＣが低下している状況において、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ができる。

実施の形態に係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。 走行中、傾斜と、バッテリのＳＯＣとに基づいてエンジンを駆動系に連れ回し状態で連結すべきか否かの判定について説明するための図である。 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の走行源である。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２１０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。

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。

監視部３２０は、バッテリ３１０を監視する。監視部３２０は、たとえば、バッテリ３１０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）や温度を監視（測定）する。ＳＯＣの測定（算出）は、種々の公知の方法を用いることができる。

勾配（傾斜）センサ５１０は、ハイブリッド車両１０が走行している道路などの勾配をセンシングする。なお、勾配に関する情報は、ナビゲーションシステム４００を利用して取得されてもよい。

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。

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の動力をも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。なお、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。

ハイブリッド車両１０は、ＥＶ走行とＨＶ走行とを使い分ける。走行において、路面傾斜など車両の状況を考慮してＨＶ走行よりもＥＶ走行が行なわれる機会を増やすと、燃費の向上が期待できる場合がある。

ハイブリッド車両１０においては、ＥＶ走行からＨＶ走行に移行するケースが考えられる。ここで、エンジン２００が駆動系から切り離された状態の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）されることとなる。

しかし、ＥＶ走行からＨＶ走行への移行時には、エンジン２００の始動を伴う。このとき、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」を感じるという課題が生じる。なお、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。

ここで、ハイブリッド車両１０が上り坂を走行（坂道登板）するときは、要求される駆動輪のトータルトルクが大きくなり、モータジェネレータＭＧのトルクが駆動輪に奪われる。その結果、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。また、バッテリ３１０のＳＯＣが低下しているときは、モータジェネレータＭＧに充分なトルクを発生させることができない場合もある。その場合も、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時間がかかる。すなわち、坂道登板やバッテリ３１０のＳＯＣが低下している状況において、上述の「もたつき」の課題が顕在化する。

一方、ハイブリッド車両１０が下り坂を走行するときには、要求される駆動輪のトータルトルクは小さくなる。また、バッテリ３１０のＳＯＣが高ければ、モータジェネレータＭＧに充分なトルクを発生させることもできる。そのため、上述の「もたつき」の課題は顕在化しにくい。逆に、このような状況において、エンジンを始動させる（つまりＥＶ走行→ハイブリッド走行に移行する）と、必要以上に燃費が悪化する可能性がある。

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、バッテリ３１０のＳＯＣと路面傾斜とに基づいて、第１クラッチ２１０を係合する（締結状態になる）か否かを決定する。具体的に、上り坂（路面傾斜がプラスに大きい）の傾向が強く、バッテリ３１０のＳＯＣが低下しているほど、第１クラッチ２１０が係合がされやすくなる。これにより、上り坂走行時やバッテリ３１０のＳＯＣが低下している状況における上述の「もたつき」が解消される。

逆に、下り坂（路面傾斜がマイナスに大きい）の傾向が強く、バッテリ３１０のＳＯＣが高いほど、第１クラッチ２１０は係合されにくくなる。これにより、下り坂走行時やバッテリ３１０のＳＯＣが高くなっている状況においては、第１クラッチ２１０が解放された状態のＥＶ走行が行なわれる機会が増え、燃費向上が期待できる。

図２は、走行中、傾斜と、バッテリ３１０（図１）のＳＯＣとに基づいてエンジン２００（図１）を駆動系に連結すべきか否かの判定について説明するための図である。エンジン２００を駆動系に連結するか否かは、図２に示す判定マップに基づいて判断される。

図１および図２を参照して、判定マップでは、ハイブリッド車両１０が走行している道路の勾配と、バッテリ３１０のＳＯＣとに基づいて、エンジン２００を駆動系に連結する領域（図２の「エンジン連結領域」）と、エンジン２００を駆動系から切離す領域（図２の「エンジン切離領域」）とに区切られる。走行中、所定の勾配と所定のＳＯＣとから決定される判定マップ上の位置（プロット）がエンジン連結領域内にある場合、エンジン２００は、駆動系に連結される。そうでない場合、エンジン２００は、駆動系から切離される。

図２に示す判定マップにおいては、勾配がプラスに大きいほど、またはＳＯＣが低いほど、エンジン連結領域に位置する、つまりエンジンが駆動系に連結されやすくなる確率が高まる。

図２に示すように、たとえば、エンジン２００が駆動系に連結された状態から切離された状態に移行する（つまりＨＶ走行→ＥＶ走行に移行する）際は、図２の実線で区切られた判定マップに従い、エンジン２００が駆動系から切離された状態から連結された状態に移行する（つまりＥＶ走行→ＨＶ走行に移行する）際は、図２の破線で区切られた判定マップに従うような制御も可能である。これにより、両状態の移行の間にヒステリシスを持たせて、ハンチングを防止することができる。

図３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、所定のメインルーチンから呼び出され、サブルーチンとして実行される。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３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が走行している道路（路面）の勾配が算出（取得）される。次に、ステップＳ２において、バッテリ３１０のＳＯＣが算出（取得）される。先に述べたように、ＳＯＣの算出は、種々の公知の方法を用いることができる。

ステップＳ３において、図２の判定マップに従い、取得された勾配とＳＯＣとで決定される判定マップ上の位置が、エンジン連結領域内であるか否かが判断される。

判定マップ上の位置がエンジン連結領域内の場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、ステップＳ４に処理が進められる。そうでない場合（ステップＳ３でＮＯ）、ステップＳ５に処理が進められる。

ステップＳ４において、第１クラッチ２１０が解放（リリース）されていれば、第１クラッチ２１０が係合される。このとき（第１クラッチ２１０の係合時）、エンジン２００も始動される。

ステップＳ５において、第１クラッチ２１０係合されていれば、第１クラッチ２１０がリリースされる。このとき（第１クラッチ２１０リリース時）、エンジン２００は停止される。

ステップＳ４またはステップＳ５の処理が完了した後は、メインルーチンに処理が戻される。

図３のフローチャートによると、走行中、勾配とＳＯＣとに基づいて、（図２の判定マップから）第１クラッチ２１０の締結・解放のタイミング（すなわち、ＥＶ走行→ＨＶ走行への移行のタイミング）が制御される。その結果、たとえば、坂道登板やバッテリのＳＯＣが低下している状況において、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が可能になる。

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１０の制御装置１００は、バッテリ３１０と、バッテリ３１０からの電力を受けて動作する回転電機（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とを備える。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、バッテリ３１０の残存容量と路面傾斜とに基づいて、第１締結要素（第１クラッチ２１０）を係合するか否かを決定する。

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、２５１，２５２，２５３，２５４ 車輪、３００ 電力変換装置、３１０ バッテリ、３２０ 監視部、４００ ナビゲーションシステム、５１０ 勾配センサ、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. バッテリと、
   前記バッテリからの電力を受けて動作する回転電機と、
   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、前記バッテリの残存容量と路面傾斜とに基づいて、前記第１締結要素を係合するか否かを決定する、ハイブリッド車両の制御装置。

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