JP2016088470A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速中における空走感を防止できるハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両は、変速機を介して駆動軸に接続されたエンジンと、回転力を出力または発電を行う１以上の回転電機と、回転電機に電気的に接続されたバッテリと、を備える。このハイブリッド車両を制御する制御装置は、エンジンブレーキ増加のために変速機をハイギアからニュートラルを経てローギアにシフトダウンする際、バッテリのＳＯＣに基づいて回生の可否を判断し（Ｓ１８，Ｓ２０）、回生が可能と判断した場合には、ニュートラル中に回転電機による回生を行い（Ｓ３０）、回生が不可と判断した場合には、ニュートラル中に回転電機による回生を行わず、油圧ブレーキをオンする（Ｓ２４）。
【選択図】図３

Description

本発明は、変速機を介して駆動軸に接続されたエンジンと、駆動軸に回転力を出力または駆動軸の回転を受けて発電する１以上の回転電機と、回転電機に電気的に接続されたバッテリと、を備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来から、動力源として、エンジンの他に、回転電機を備えたハイブリッド車両が知られている。例えば、特許文献１には、遊星歯車機構にエンジンと第一回転電機と変速機とが接続され、第二回転電機が変速機の出力側において駆動軸に接続された構成のハイブリッド車両が開示されている。かかるハイブリッド車両では、回転電機に電力を供給するとともに回転電機で発電された電力を貯留するバッテリも備えている。このバッテリの残充電量（ＳＯＣ）は、常時、監視されており、予め規定された上限値を超えず、かつ、予め規定された下限値を下回らないように、回転電機の駆動が制御されている。

特開２００４−２３６４０６号公報

ところで、ハイブリッド車両では、減速する際には、極力、駆動軸の回転を回転電機に入力して発電を行わせて、制動を行うようにしている。しかし、バッテリのＳＯＣが上限値近傍にある場合には、更なる回生は行えないため、減速時に回生は行われない。かわりに、ＳＯＣが上限値近傍にある際には、エンジンブレーキを利用するようにしている。このとき、エンジンブレーキによる制動力を増大するために、減速処理中に、シフトダウンすることがある。シフトダウンの際は、当然ながら、変速機は、ハイギアからニュートラルを経てローギアに変速する。ハイギアおよびローギアの際には、エンジンブレーキが作用するものの、ニュートラルの際には、エンジンブレーキを作用させることができない。そのため、このニュートラルの際には、回生を行い、回転電機により制動力を生じさせることが望ましい。しかし、ＳＯＣが上限値近傍にある場合、こうした回生が行えず、結果として、ニュートラルの期間、減速が行えないことになる。この場合、運転者は、減速過程で一時的に空走感を感じることになり、不快感を与える。

そこで、本実施形態では、減速中における空走感を防止できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、変速機を介して駆動軸に接続されたエンジンと、前記駆動軸に接続され、前記駆動軸に回転力を出力または前記駆動軸の回転を受けて発電を行う１以上の回転電機と、前記回転電機に電気的に接続されたバッテリと、を備えたハイブリッド車両を制御する制御装置であって、エンジンブレーキ増加のために前記変速機をハイギアからニュートラルを経てローギアにシフトダウンする際、前記バッテリの残充電量に基づいて回生の可否を判断し、回生が可能と判断した場合には、ニュートラル中に前記回転電機による回生を行い、回生が不可と判断した場合には、ニュートラル中に前記回転電機による回生を行わず、油圧ブレーキをオンする、ことを特徴とする。

本発明によれば、シフトダウン途中のニュートラル期間中も、回生ブレーキまたは油圧ブレーキが作動するため、減速中における空走感を防止できる。

本発明の実施形態であるハイブリッド車両の構成を示す図である。 ハイブリッド駆動装置の構成を示す図である。 減速時の制御の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態であるハイブリッド車両１０の構成を示す図である。また、図２は、このハイブリッド車両１０に搭載される駆動装置１２の構成を示す図である。

ハイブリッド車両１０は、ハイブリッド駆動装置１２や、当該ハイブリッド駆動装置１２を制御するＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）１４、電力を制御するＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１６、電力を貯留するバッテリ１８、各種センサ２０，２２，２４等を備えている。

ＥＣＵ１４は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の各部の動作を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、ハイブリッド車両１０の制御装置として機能する。ＥＣＵ１４は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド駆動装置１２の動作を制御する。ハイブリッド駆動装置１２は、ハイブリッド車両１０の車軸ＤＳに駆動力としての駆動トルクを供給することによりハイブリッド車両１０を駆動するドライブユニットである。

ＰＣＵ１６は、バッテリ１８と後述する第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２との間の電力の入出力や、二つの回転電機ＭＧ１，ＭＧ２間の電力の入出力を制御する。このＰＣＵ１６は、バッテリ１８から取り出した直流電力を交流電力に変換して第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２に供給するとともに、第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１８に供給可能に構成された不図示のインバータを含む。ＰＣＵ１６は、ＥＣＵ１４と電気的に接続されており、ＥＣＵ１４によってその動作が制御される構成となっている。

バッテリ１８は、第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２を力行するための電力の供給源であるとともに、第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２で回生された電力を蓄電する蓄電装置である。このバッテリ１８は、例えば、リチウムイオンバッテリセル等の単位電池セルを複数（例えば、数百個）直列に接続して構成される。このバッテリ１８の残充電量、すなわち、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）は、ＥＣＵ１４により常時監視されている。ＥＣＵ１４は、このＳＯＣの上限値Ｓｍａｘおよび下限値Ｓｍｉｎを予め記憶しており、ＳＯＣが、この上限値Ｓｍａｘを超えず、かつ、下限値Ｓｍｉｎを下回らないように、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の駆動を制御している。

ＥＣＵ１４には、各種センサ、例えば、車速センサ２０や、アクセル開度センサ２２、ブレーキペダルポジションセンサ２４が電気的に接続されている。ＥＣＵ１４は、これらセンサ２０，２２，２４で検知された物理量に基づいて、ハイブリッド駆動装置１２の制御を行う。

ハイブリッド駆動装置１２は、車軸ＤＳを駆動するための装置であり、動力源であるエンジン３０、第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の他に、遊星歯車機構３２、変速機３４、デファレンシャルギア３８等を備えている。

エンジン３０は、ハイブリッド車両１０の動力源の一つとして機能するように構成されたガソリンエンジンである。エンジン３０から出力されたエンジントルクＴｅは、その出力軸（クランク軸）を介して、遊星歯車機構３２のキャリアＣに伝達される構成となっている。第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２は、いずれも電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。

遊星歯車機構３２は、外歯歯車のサンギヤＳＧと、このサンギヤＳＧと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤＲＧと、サンギヤＳＧに噛合するとともにリングギヤＲＧに噛合する複数のピニオンギヤ（図示せず）と、複数のピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持するキャリアＣとを備え、サンギヤＳＧとリングギヤＲＧとキャリアＣとを回転要素として差動作用を行なう。遊星歯車機構３２のキャリアＣには、エンジン３０の出力軸（クランクシャフト）が、サンギヤＳＧには、第一回転電機ＭＧ１の回転軸が、リングギヤＲＧには、変速機３４の入力軸がそれぞれ連結されている。第一回転電機ＭＧ１が発電機として機能するときには、キャリアＣから入力されるエンジン３０の動力がサンギヤＳＧ側とリングギヤＲＧ側に、そのギヤ比に応じて分配され、第一回転電機ＭＧ１が電動機として機能するときには、キャリアＣから入力されるエンジン３０の動力とサンギヤＳＧから入力される第一回転電機ＭＧ１の動力が統合されてリングギヤＲＧに出力される。リングギヤＲＧは、変速機３４の入力軸に接続されており、この変速機３４は、駆動軸３６およびデファレンシャルギア３８を介して車軸ＤＳに接続されている。したがって、リングギヤＲＧに出力された動力は変速機３４により変速されて車軸ＤＳに出力されることになる。

変速機３４は、入力軸に入出力される動力を変速して駆動軸３６に入出力するもので、例えば、複数の遊星歯車ギヤと複数のクラッチおよびブレーキとにより構成される。本実施例では、説明の容易のために２段の変速段（ＨｉｇｈおよびＬｏｗ）として構成されているものとする。

以上のような構成のハイブリッド車両１０における減速時の制御について図３を参照して説明する。図３は、減速時の制御の流れを示すフローチャートである。ハイブリッド車両１０では、周知の通り、車両１０を減速する際には、駆動軸３６の回転を第二回転電機ＭＧ２に入力して発電を行わせて、制動を行う、いわゆる回生ブレーキを生じさせている。しかし、バッテリ１８のＳＯＣによっては、こうした発電が望ましくない場合がある。そこで、本実施形態では、ＳＯＣや車速等に応じて、減速時の動作を切り替えるようにしている。以下、これについて詳説する。

減速中の場合、ＥＣＵ１４は、まず、バッテリ１８のＳＯＣが予め規定された第一閾値Ｓ１を超えるか否かを確認する（Ｓ１０，Ｓ１２）。ここで、第一閾値Ｓ１は、ＳＯＣの上限値Ｓｍａｘから、減速期間中に第二回転電機ＭＧ２の回生で得られるであろう電力量を減じた値であり、例えば、上限値Ｓｍａｘが７９％とした場合、第一閾値Ｓ１は、当該７９％から５〜１０％減じた６９％〜７４％程度の値となる。

ＳＯＣが、Ｓ１以下で、上限値Ｓｍａｘまでに余裕がある場合には、燃費向上のために、第二回転電機ＭＧ２で回生を行うことが望ましい。そして、変速機３４をニュートラルに設定することで、この第二回転電機ＭＧ２の回生効率を高めることができる。したがって、ＳＯＣが第一閾値Ｓ１以下の場合、ＥＣＵ１４は、変速機３４をニュートラルに設定するとともに、第二回転電機ＭＧ２で回生を行う（Ｓ２６）。この時、第二回転電機ＭＧ２で生じる回転抵抗が、制動トルクとして、駆動軸３６を介して車軸ＤＳに伝達され、これにより、車両１０の減速が図られる。

一方、ＳＯＣが、第一閾値Ｓ１を超える場合、第二回転電機ＭＧ２で回生を行うと、ＳＯＣが上限値Ｓｍａｘを超える恐れがある。したがって、この場合には、回生ブレーキは利用せず、エンジンブレーキの利用を試みる。具体的には、まず、変速機３４を、ハイギアに設定する（Ｓ１４）。

次に、ローギアへの変速の要否を判断する（Ｓ１６）。具体的には、車速Ｖが、予め規定された基準値（図示例では１２０Ｋｍ／ｈ）以下、かつ、回生要求パワーＰｒｒがハイギアのエンジンブレーキ吸収パワーＰｅｂを超えるという条件を満たすか否かを判断する。車速Ｖが、基準値超過の高速の場合、あるいは、回生要求パワーＰｒｒが、ハイギアでのエンジンブレーキ吸収パワーＰｅｂ以下の場合には、ハイギアの維持が望ましい。したがって、この場合は、ハイギアを維持し続ける。

一方、ステップＳ１６の条件を満たす場合には、ローギアへシフトダウンし、エンジンブレーキの増大を図ることが望ましい。ただし、シフトダウンの際には、変速機３４は、一時的にニュートラルとなる。このニュートラルの際には、エンジンブレーキは、当然ながら、作用しないため、別の制動力を生じさせなければ、シフトダウンの途中（ニュートラル期間中）にトルク抜けが生じ、ユーザは、一時的に空走感を感じることになる。そこで、ニュートラル期間中だけ、第二回転電機ＭＧ２で回生を行い、回生ブレーキを作用させることが望ましい。しかし、既述した通り、ＳＯＣの値によっては、こうした一時的な回生すら困難な場合がある。そこで、ステップＳ１６の条件を満たす場合、ＥＣＵ１４は、一時的な回生の可否を判断し、回生可能な場合には、シフトダウン途中のニュートラル期間中に回生を行い、回生が不可能な場合には、シフトダウン途中のニュートラル期間中に油圧ブレーキを作動させる。

具体的には、ステップＳ１６でＹｅｓとなれば、ＥＣＵ１４は、ＳＯＣが、予め規定された第二閾値Ｓ２を超えるか否かを判断する（Ｓ１８）。第二閾値Ｓ２は、ＳＯＣの上限値Ｓｍａｘから、ニュートラル期間中に回生で得られるであろう電力量を減じた値である。この第二閾値Ｓ２は、第一閾値Ｓ１よりも大きな値であり、例えば、上限値Ｓｍａｘが７９％とした場合、第二閾値Ｓ２は、当該７９％から１〜３％減じた７６％〜７８％程度の値となる。

ＳＯＣが、第二閾値Ｓ２以下であれば、一時的な回生は可能である。したがって、この場合、ＥＣＵ１４は、第二回転電機ＭＧ２で回生を行いつつ変速機３４をニュートラルに変速（Ｓ３０）した後、ローギアへ変速する（Ｓ２４）。このように、ニュートラル期間中に、第二回転電機ＭＧ２で回生を行うことで、ニュートラル期間中も制動力が発生し、シフトダウン途中の空走感を防止できる。

一方、ＳＯＣが、第二閾値Ｓ２を超えている場合、ＥＣＵ１４は、続いて、回生の上限を一時的にアップできるか否かを確認する（Ｓ２０）。ここで、回生の上限を一時的にアップとは、ＳＯＣの上限値Ｓｍａｘの値を一時的に増加、または、充電制限値Ｗｉｎ（単位時間当たりに充電が許容される電力値）の値を一時的に増加させることである。回生の上限を一時的にアップできる条件としては、種々の例が考えられる。例えば、現在、エアコン等の補機が動作中であり、一時的に上昇したＳＯＣも、即座に低下すると考えられる状況であれば、回生の上限の一時アップは許容される。

回生の上限の一時アップが可能な場合は、ＥＣＵ１４は、回生の上限を一時的にアップしたうえで（Ｓ２８）、第二回転電機ＭＧ２で回生を行いつつ変速機３４をニュートラルに変速（Ｓ３０）し、その後、ローギアへ変速する（Ｓ２４）。この場合でも、ニュートラル期間中に、第二回転電機ＭＧ２で回生が行われるため、ニュートラル期間中も制動力が発生し、空走感を防止できる。

回生の上限の一時アップが不可能な場合、ＥＣＵ１４は、油圧ブレーキをオンにしつつ変速機３４をニュートラルに変速（Ｓ２２）した後、ローギアへ変速する（Ｓ２４）。このように、回生ができない場合には、油圧ブレーキをオンにすることにより、ニュートラル期間中の空走感を防止できる。

以上の説明から明らかな通り、本実施形態によれば、ＳＯＣや車速等に応じて、変速機３４のギアや第二回転電機ＭＧ２による回生の有無を切り替えているため、効率的でありながら走行感の向上を図ることができる。特に、ＳＯＣが、上限値Ｓｍａｘ近傍にある場合、従来、シフトダウンの途中（ニュートラル期間）で、トルク抜けが生じていたが、本実施形態によれば、シフトダウンの途中に、当該ＳＯＣの値に応じて、回生ブレーキまたは油圧ブレーキを作動させている。その結果、シフトダウン途中（ニュートラル期間）でのトルク抜けを防止でき、空走感を防止できる。

なお、これまで説明した構成は、一例であり、エンジンブレーキ増大のためにシフトダウンする途中のニュートラル期間において、バッテリの残充電量に応じて、第二回転電機ＭＧ２での回生または油圧ブレーキのオンを行うのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本実施形態では、ステップＳ１２で示す条件に基づいてハイギアへの変更の要否、ステップＳ１２で示す条件に基づいてシフトダウンの要否を判断しているが、これらの条件は、適宜、変更されてもよい。また、本実施形態では、ＳＯＣが第二閾値Ｓ２を超える場合には、さらに、回生の上限の一時アップの可否を判断しているが、このような判断は、省略してもよい。すなわち、ＳＯＣが第二閾値Ｓ２を超える場合には、必ず、油圧ブレーキをオンするようにしてもよい。

１０ ハイブリッド車両、１２ ハイブリッド駆動装置、１８ バッテリ、２０ 車速センサ、２２ アクセル開度センサ、２４ ブレーキペダルポジションセンサ、３０ エンジン、３２ 遊星歯車機構、３４ 変速機、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギア、ＤＳ 車軸、ＭＧ１ 第一回転電機、ＭＧ２ 第二回転電機。

Claims (1)

1. 変速機を介して駆動軸に接続されたエンジンと、
   前記駆動軸に接続され、前記駆動軸に回転力を出力または前記駆動軸の回転を受けて発電を行う１以上の回転電機と、
   前記回転電機に電気的に接続されたバッテリと、
   を備えたハイブリッド車両を制御する制御装置であって、
   エンジンブレーキ増加のために前記変速機をハイギアからニュートラルを経てローギアにシフトダウンする際、前記バッテリの残充電量に基づいて回生の可否を判断し、回生が可能と判断した場合には、ニュートラル中に前記回転電機による回生を行い、回生が不可と判断した場合には、ニュートラル中に前記回転電機による回生を行わず、油圧ブレーキをオンする、
   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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