JP2016113043A - エンジン回転制御方法及びハイブリット車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン回転指示に対する追従性、及び、運転フィーリングの向上を図る。【解決手段】変速制御用電子制御ユニットにおいて、車両の運転状況が、目標標エンジン回転数を一時的な増加させる指示増しが必要な所定の運転状態にあると判定されると（Ｓ１０４，Ｓ１０６）、目標エンジン回転数に対する増分である所定の指示増し量が、目標エンジン回転数に加算され（Ｓ１０８，Ｓ１１６）、その加算結果が、エンジン制御用電子制御ユニットに対するエンジン回転指示値とされ、エンジン制御用電子制御ユニットにおいては、変速制御用電子制御ユニットにより指示増しの必要なしと判定されるまで（Ｓ１１０）、指示増しされたエンジン回転指示値に基づくエンジン回転制御が行われ、実エンジン回転数の目標エンジン回転数への追従性が改善されるものとなっている。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車両のエンジン回転制御に係り、特に、マニュアル・トランスミッション機構におけるギアチェンジを自動化した変速装置を備えたハイブリット車両におけるエンジン回転制御の追従性、信頼性の向上等を図ったものに関する。

いわゆるＡＭＴ（オートメーテッド・マニュアル・トランスミッション）と称される変速装置は、従来のマニュアル・トランスミッション機構を備え、クラッチ操作とエンジンの回転合わせを自動化し、クラッチペダルを要することなくギアチェンジを可能としたものとして実用に供されていることは良く知られている通りである（例えば、特許文献１等参照）。
かかるＡＭＴを備えた自動車両においては、ＡＭＴの動作制御を行うためのトランスミッション・コントロールユニット（ＴＣＵ）と称される電子制御ユニットが、エンジンの動作制御のためのエンジン・コントロールユニット（ＥＣＵ）と称される電子制御ユニットと別個に設けられ、ＴＣＵからＥＣＵに対して発せられる目標とするエンジン回転数に関する指令であるエンジン回転指示に基づいて、ＥＣＵによるエンジンの回転制御が実行されるような構成が一般的である。

特開２０１３−１６９８８３号公報（第５−１０頁、図１−図７）

上述のようなＡＭＴは、例えば、エンジンと電気モータとを組み合わせたいわゆるハイブリット車両などにおいても用いられるが、車両の走行状態やエンジンの種類、動作特性等と相まって、次述するようにエンジン回転指示に対する追従性が必ずしも満足できない場合がある。
すなわち、例えば、車両発進の際、最初に、電気モータで走行を開始する一方、エンジンをアイドリング状態にし、その後、エンジン回転を増加させてエンジン回転と電気モータの回転を同期させるような場合に、エンジン回転が電気モータの回転になかなか一致せず、運転手に運転フィーリングの悪さを感じさせるようなことがある。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、エンジン回転指示に対する追従性が良好で、良好な運転フィーリングを得ることのできるエンジン回転制御方法及びハイブリット車両を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るエンジン回転制御方法は、
駆動源としてエンジンと電気モータとを備える一方、
クラッチの断続及びギアシフトが電気的に制御可能に構成されてなる変速装置と、前記変速装置の動作制御のための変速制御用電子制御ユニットと、前記エンジンの動作制御のためのエンジン制御用電子制御ユニットとが設けられてなるハイブリット車両におけるエンジン回転制御方法であって、
車両の運転状況が、前記変速制御用電子制御ユニットにおいて演算算出される目標エンジン回転数の一時的増加が必要な所定の運転状態にある場合に、前記目標エンジン回転数に対する増分である所定の指示増し量を、前記目標エンジン回転数に加算し、当該加算結果を暫定的に新たな目標エンジン回転数として前記エンジンの回転制御を行うよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るハイブリット車両は、
駆動源としてエンジンと電気モータとを備える一方、
クラッチの断続及びギアシフトが電気的に制御可能に構成されてなる変速装置と、前記変速装置の動作制御のための変速制御用電子制御ユニットと、前記エンジンの動作制御のためのエンジン制御用電子制御ユニットとが設けられてなるハイブリット車両であって、
前記変速制御用電子制御ユニットは、
車両の運転状況が、当該変速制御用電子制御ユニットにおいて演算算出される目標エンジン回転数の一時的増加が必要な所定の運転状態にあると判定された場合に、前記目標エンジン回転数に対する増分である所定の指示増し量を、前記目標エンジン回転数に加算し、当該加算結果を暫定的に新たな目標エンジン回転数とし、前記エンジン制御用電子制御ユニットに対して、前記新たな目標エンジン回転数に基づく前記エンジンの回転制御の実行を指示するよう構成されてなるものである。

本発明によれば、車両の運転状況が、目標エンジン回転数の一時的増加が必要な状態にあると判定される場合に、目標エンジン回転数を一時的に増加させるようにしたので、実エンジン回転数と目標エンジン回転数との回転差が着実に解消され、従来と異なり、エンジン回転指示に対する追従性の向上と共に運転フィーリングの向上が図られるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態におけるエンジン回転制御方法が適用されるハイブリット車両の電気系統の主要部の構成例を示す構成図である。 図１に示された変速制御用電子制御ユニットにおいて実行される本発明の実施の形態におけるエンジン回転制御処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 本発明の実施の形態のハイブリット車両におけるエンジン回転指示に対するエンジン回転の追従性を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、図１には、本発明の実施の形態におけるエンジン回転制御方法が適用される自動車両の特に電気系統の主要部の構成例が示されており、以下、同図を参照しつつ電気系統の主要部の構成について説明する。

まず、本発明の実施の形態における自動車両は、エンジン１と電気モータ（図示せず）とを組み合わせて駆動源とした、いわゆるハイブリット車両の構成を有するものを前提としている。
かかる前提の下、この構成例においては、エンジン１の駆動力を図示されない駆動輪へ伝達するため、いわゆるマニアル車におけるクラッチ操作、ギアチェンジを電気的に実現できるよう構成されてなる公知・周知の構成を有してなるオートマチック変速装置としてのクラッチ・ギア装置（図１においては「Ｃ−ＡＣＴ／Ｇ−ＡＣＴ」と表記）２が設けられている。

このクラッチ・ギア装置２は、クラッチアクチュエータ（図示せず）やギヤアクチュエータ（図示せず）などが一体に構成されてなるもので、トランスミッション・コントロールユニット（図１においては「ＴＣＵ」と表記）３による動作制御に応じて、クラッチ（図示せず）を外して、ギヤ（図示せず）を切り替え、エンジン回転数に合わせてギアを接続するという一連の動作が自動的に行われるようになっており、トランスミッション・コントロールユニット（以下、説明の便宜上、「変速制御用電子制御ユニット」と称する）３と共にいわゆるオートメーテッド・マニュアル・トランスミッション（ＡＭＴ）が実現されたものとなっている。

変速制御用電子制御ユニット３は、自動車両の運転手によるチェンジレバー（図示せず）の操作によるギアシフト要求の発生を検出し、その要求内容に応じてクラッチ・ギア装置２に対してクラッチアクチュエータ（図示せず）及びギアアクチュエータ（図示せず）の動作制御に必要な制御信号を出力し、クラッチ・ギア装置２に必要な動作を行わしめると共に、エンジン制御用電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）４に対してエンジン回転数の変更を要求する機能を有するものとなっている。

エンジン制御用電子制御ユニット４は、車両の種々の動作情報、すなわち、アクセル開度、エンジン回転数等の情報に基づいてエンジン１の動作を制御するもので、特に、上述の変速制御用電子制御ユニット３からのエンジン回転数の要求であるエンジン回転指示に伴い入力される目標とするエンジン回転数であるエンジン回転指示値に基づくエンジン１の回転制御が実行されるよう構成されてなるものである。
上述の変速制御用電子制御ユニット３及びエンジン制御用電子制御ユニット４は、いずれもマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を備えると共に、入出力力インターフェイス回路（図示せず）を主たる構成要素として構成されてなるもので、その構成自体は、従来装置と基本的に同様のものである。

なお、図１においては、図示を省略してあるが、エンジン制御用電子制御ユニット４には、図示されない開度センサによって検出されたアクセル開度や、同じく図示されない回転センサによって検出されたエンジン回転数などの、各種のセンサ等によって検出された車両の動作制御に必要とされる各種の信号が入力されるものとなっている。

図２には、上記構成における変速制御用電子制御ユニット３により実行されるエンジン回転制御処理の手順がサブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ本発明の実施の形態におけるエンジン回転制御処理について説明する。
変速制御用電子制御ユニット３において、処理が開始されると、最初に、目標エンジン回転数の指示値を増すための指示増し制御が既に開始されているか否かが判定され（図２のステップＳ１０２参照）、未だ指示増し制御は開始されていないと判定された場合（ＮＯの場合）は、次述するステップＳ１０４の処理へ進む一方、既に指示増し制御が開始されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、後述するステップＳ１１０の処理へ進むこととなる。

ステップＳ１０４においては、エンジン回転数の指示増しを開始する所定の条件が充足されているか否かが判定され、所定の条件が充足されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１０６の処理へ進む一方、所定の条件が充足されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するステップＳ１１４の処理へ進むこととなる。
ここで、エンジン回転数の指示増しを開始する所定の条件として、本発明の実施の形態においては、目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数（以下、説明の便宜上「実エンジン回転数」と称する）との差である回転差が、予め設定された指示増しを開始する必要有りとすることのできる所定の回転差（以下、説明の便宜上「指示増し開始回転差」と称する）を越えていること、及び、アクセル開度が所定の指示増し開始開度を越えていること、の２つである。

すなわち、ステップＳ１０４においては、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との差である回転差が、所定の指示増し開始回転差を越え、かつ、アクセル開度が所定の指示増し開始開度を越えているか否かが判定され、この条件が成立していると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、先に述べたようにステップＳ１０６の処理へ進む一方、条件が成立していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１１４の処理へ進むこととなる。
なお、目標エンジン回転数は、変速制御用電子制御ユニット３において、従来通り実行されるエンジン制御処理において、アクセル開度や実エンジン回転数等を基に演算算出されるエンジン回転数の目標値であり、実エンジン回転数は、エンジン制御用電子制御ユニット４から得られるものである。
また、指示増し開始回転差や指示増し開始開度は、特定の値に限定されるものではなく、個々の車両の具体的な仕様等によって好適な値が選定されるべきものであり、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて車両の具体的な仕様等を考慮して設定されたものとするのが好適である。

しかして、ステップＳ１０６においては、エンジン回転数の指示増しを開始する所定の条件が充足されていると先のステップＳ１０４において判定されてから所定時間経過後にあっても回転差が解消されない回転差不解消状態にあるか否かが判定されることとなる。
そして、ステップＳ１０６において、未だ回転差が解消されていないと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１０８の処理へ進む一方、回転差は解消されたと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するステップＳ１１４の処理へ進むこととなる。
ここで、上述の”所定時間”は、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて車両の具体的な仕様等を考慮して設定するのが好適である。

ステップＳ１０８においては、車両の運転状況が、先のステップＳ１０４及びステップＳ１０６で説明した条件が成立して目標エンジン回転数を一時的に増す必要がある状態であるとして、先に述べたように、変速制御用電子制御ユニット３において、従来同様に実行されるエンジン制御処理によって演算算出された目標エンジン回転数を、所定の回転数だけ増加させるため、その所定の回転数（指示増し量）の算出が行われることとなる。
この指示増し量は、特定の値に限定されるものではなく、車両の仕様やエンジン特性等を考慮して適宜定めるのが好適である。
具体的には、例えば、ステップＳ１０８の処理実行の時点で算出されている目標エンジン回転数に対して所定の百分率（例えば、１０％）、又は、所定の歩合（例えば、１割）を指示増し量とすることや、目標エンジン回転数の大きさに応じた指示増し量を算出する予め定めた算出式によってその都度算出する等の手法を採るのが好適である。

上述のようにして指示増し量が算出された後は、既に演算算出されている目標エンジン回転数に指示増し量が加算されて、その加算結果が暫定的な新たな目標エンジン回転数とされて、エンジン制御用電子制御ユニット４に対するエンジン回転指示値として決定され、一連の処理が終了されることとなる（図２のステップＳ１１６参照）。
なお、このステップＳ１１６において決定されたエンジン回転指示値は、エンジン制御電子制御ユニット４において別途実行されている従来同様のエンジン制御処理に引き渡され、従来同様、そのエンジン回転指示値を下にエンジン回転数の制御が行われるようになっている。

一方、先のステップＳ１０４において、エンジン回転数の指示増しを開始する所定の条件が充足されていないと判定された場合（ＮＯの場合）、又は、先のステップＳ１０６において、回転差が不解消の状態ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、設定されている指示増し量がクリア、すなわち、零に初期化されてステップＳ１１６の処理へ進むこととなる。
この場合、ステップＳ１１６において決定されるエンジン回転指示値は、先に述べたように変速制御用電子制御ユニット３において演算算出された本来の目標エンジン回転数そのものとなる。

一方、先のステップＳ１０２においてＹＥＳの判定がなされ、ステップＳ１１０の処理へ進んだ場合、エンジン回転数の指示増しを終了する所定の条件が充足されているか否かが判定され、指示増し終了の所定の条件が充足されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ１１２へ進み、ステップＳ１０８で設定された指示増し量がクリア、すなわち、零に初期化されてステップＳ１１６の処理へ進むこととなる。なお、指示増し量が初期化されてステップＳ１１６の処理へ進んだ場合には、先にステップＳ１１４において指示増し量が初期化されてステップＳ１１６へ進んだた場合と同様、変速制御用電子制御ユニット３において演算算出された本来の目標エンジン回転数がエンジン回転指示値とされることとなる。

ここで、本発明の実施の形態において、エンジン回転数の指示増しを終了する所定の条件としては、例えば、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との差である回転差が、予め設定された指示増しを終了する必要有りとすることのできる所定の回転差（以下、説明の便宜上「指示増し終了回転差」と称する）を下回っている場合や、アクセル開度が予め設定された指示増し終了開度を下回っている場合とするのが好適である。

したがって、ステップ１１０においては、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との差である回転差が、指示増し終了回転差を下回っているか否か、又は、アクセル開度が予め設定された指示増し終了開度を下回っているか否かが判定されることとなる。
なお、上述のいずれの条件を用いるか、終了基準回転差や指示増し終了開度をどの程度の値に設定するかは、個々の車両の具体的な仕様等を考慮し、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて定めるのが好適である。

また、ステップＳ１１０において、指示増し終了の所定の条件が充足されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先に説明したステップＳ１０８の処理が実行されてステップＳ１１６の処理へ進み、指示増しが継続されることとなる。
次に、図３を参照しつつ、上述のエンジン回転制御処理が実行された場合のエンジン回転数の変化について説明する。
最初に、従来装置におけるエンジン回転の変化について説明する。
いわゆるハイブリット車両において、始動から比較的低速運転領域では、例えば、エンジンをアイドリング状態として、電気モータによる走行状態とされ、適宜なタイミングで電気モータとエンジンの同期運転への移行が行われるが、エンジンはアイドリング状態が解除されて、演算算出された目標エンジン回転数となるように回転制御される。

例えば、図３において、時刻ｔ〜ｔ２の期間を除く前後の実線の特性線は、所定の演算により算出される目標エンジン回転数であり、通常、エンジン１は、この目標エンジン回転数となるように回転制御されるが、車両が加速状態にある場合や、エンジン性能等によっては、図３において点線の特性線で示されたように、エンジン１の実エンジン回転数が目標エンジン回転数に遅々として追従しないことがある。

これに対して、本発明の実施の形態におけるエンジン回転制御処理が実行された車両にあっては、例えば、図３の時刻ｔ１の時点において、指示増し開始条件が充足（図２のステップＳ１０４参照）され、かつ、所定時間経過しても回転差が解消されない状態にある場合（図２のステップＳ１０６参照）に、従来のエンジン制御処理によって演算算出された目標エンジン回転数は、指示増し量α（図２のステップＳ１０８参照）だけが増分されることとなる（図３参照）。

これによって、実エンジン回転数が目標エンジン回転数＋αに達するようにエンジン制御が行われる結果、実エンジン回転数は、図３において二点鎖線の特性線で示されたように、指示増しが無い従来と異なり、着実に増大してゆくことなり、実エンジン回転数が、本来の目標エンジン回転数よりβ分下の回転数を超えた時点（図３の時刻ｔ２の時点）で、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との差が指示増し終了回転差を下回ったとして指示増しは終了されることとなる（図２のステップＳ１１０，Ｓ１１２参照）。
その後、実エンジン回転数は、漸増してゆき、若干の時間経過後、ほぼ目標エンジン回転数に一致することとなる（図３参照）。

このように、本発明の実施の形態においては、実エンジン回転数と目標エンジン回転数との回転差が所定以上あって、かつ、アクセル開度が比較的大きい状態にあってしかも、その回転差が一定時間を経過しても解消されないような場合に、目標エンジン回転数を一時的に増加させるようにしたので、実エンジン回転数と目標エンジン回転数との回転差が着実に解消され、従来と異なり、運転フィーリングの向上が図られることとなる。

エンジン回転指示に対する追従性と運転フィーリングの向上が所望されるハイブリット車両に適用できる。

１…エンジン
２…クラッチ・ギア装置
３…変速制御用電子制御ユニット
４…エンジン制御用電子制御ユニット

Claims (6)

1. 駆動源としてエンジンと電気モータとを備える一方、
   クラッチの断続及びギアシフトが電気的に制御可能に構成されてなる変速装置と、前記変速装置の動作制御のための変速制御用電子制御ユニットと、前記エンジンの動作制御のためのエンジン制御用電子制御ユニットとが設けられてなるハイブリット車両におけるエンジン回転制御方法であって、
   車両の運転状況が、前記変速制御用電子制御ユニットにおいて演算算出される目標エンジン回転数の一時的増加が必要な所定の運転状態にある場合に、前記目標エンジン回転数に対する増分である所定の指示増し量を、前記目標エンジン回転数に加算し、当該加算結果を暫定的に新たな目標エンジン回転数として前記エンジンの回転制御を行うことを特徴とするエンジン回転制御方法。
2. 前記目標エンジン回転数と前記エンジンの実エンジン回転数との差が所定の指示増し開始回転差を越え、かつ、アクセル開度が所定の指示増し開始開度を越えた状態が、所定時間以上である場合に、車両の運転状況が、前記変速制御用電子制御ユニットにおいて演算算出される目標エンジン回転数の増加が必要な状態にあるとすることを特徴とする請求項１記載のエンジン回転制御方法。
3. 前記目標エンジン回転数と前記エンジンの実エンジン回転数との差が所定の指示増し終了回転差を下回り、かつ、前記アクセル開度が所定の指示増し終了開度を下回った場合に、前記指示増し量を零とすることを特徴とする請求項２記載のエンジン回転制御方法。
4. 駆動源としてエンジンと電気モータとを備える一方、
   クラッチの断続及びギアシフトが電気的に制御可能に構成されてなる変速装置と、前記変速装置の動作制御のための変速制御用電子制御ユニットと、前記エンジンの動作制御のためのエンジン制御用電子制御ユニットとが設けられてなるハイブリット車両であって、
   前記変速制御用電子制御ユニットは、
   車両の運転状況が、当該変速制御用電子制御ユニットにおいて演算算出される目標エンジン回転数の一時的増加が必要な所定の運転状態にあると判定された場合に、前記目標エンジン回転数に対する増分である所定の指示増し量を、前記目標エンジン回転数に加算し、当該加算結果を暫定的に新たな目標エンジン回転数とし、前記エンジン制御用電子制御ユニットに対して、前記新たな目標エンジン回転数に基づく前記エンジンの回転制御の実行を指示するよう構成されてなることを特徴とするハイブリット車両。
5. 前記変速制御用電子制御ユニットは、
   前記目標エンジン回転数と前記エンジンの実エンジン回転数との差が所定の指示増し開始回転差を越え、かつ、アクセル開度が所定の指示増し開始開度を越えた状態が、所定時間以上であると判定された場合に、車両の運転状況が、前記エンジン制御用電子制御ユニットにおいて演算算出される目標エンジン回転数の増加が必要な状態にあると判定することを特徴とする請求項４記載のハイブリット車両。
6. 前記変速制御用電子制御ユニットは、
   前記目標エンジン回転数と前記エンジンの実エンジン回転数との差が所定の指示増し終了回転差を下回り、かつ、前記アクセル開度が所定の指示増し終了開度を下回ったと判定された場合に、前記指示増し量を零とするよう構成されてなることを特徴とする請求項５記載のハイブリット車両。

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