JP2020131936A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両停止状態の発電からモータの駆動力により発進する際に、発進するまでにかかる時間を短縮することができるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン２と、モータ４と、駆動輪１０と、エンジン２とモータ４の動力伝達を断接する第１クラッチ４１と、モータ４と駆動輪１０の動力伝達を断接する噛合いクラッチの第２クラッチ４２と、ハイブリッド車両１の前方の環境情報を取得する車両前方情報取得部６１と、ハイブリッド車両１が停止しているときに第１クラッチ４１を接続状態とし、第２クラッチ４２を切断状態として、エンジン２の動力によりモータ４を駆動して発電させバッテリ５を充電させる停車時発電中に、前方の環境情報に基づいて、発電停止条件が成立したと判定した場合にハイブリッド車両１が発進すると予測し、第１クラッチ４１を切断状態とし、モータ４の回転を減速させる制御部６と、を備える。【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。

特許文献１には、エンジンとモータを備えたハイブリッド車両において、車両停車時にエンジンを運転させてモータで発電を行なうことが記載されている。

特開２００３−２３５１１０号公報

しかしながら、車両停止状態の発電から電動駆動に移行する際は、モータがエンジンと共に回転している。このため、モータの回転が停止した後、クラッチによりモータを駆動輪に接続する必要があり、発進に時間がかかる。

そこで、モータと駆動輪との間に摩擦クラッチを設けることが考えられるが、その場合、機械式クラッチと比べてコストが増加し、機構が複雑化する。

そこで、本発明は、車両停止状態の発電からモータの駆動力により発進する際に、発進するまでにかかる時間を短縮することが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している。

上記課題を解決するため本発明は、エンジンと、モータと、駆動輪と、前記エンジンと前記駆動輪を連結する駆動経路と、前記エンジンと前記モータとの間の動力伝達を断接する第１クラッチと、前記モータと前記駆動輪との間の動力伝達を断接する第２クラッチと、前記モータに電力を供給するバッテリと、を備える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停止しているときに前記第１クラッチを接続状態とし、前記第２クラッチを切断状態として、前記エンジンの動力により前記モータを駆動して発電させ前記バッテリを充電させる停車時発電を行なわせ、運転者の発進意図を検出したときに前記第１クラッチを切断状態とし、前記第２クラッチを接続状態として、前記モータの動力により前記ハイブリッド車両を発進させる制御部と、前記ハイブリッド車両の前方の環境情報を取得する車両前方情報取得部と、を備え、前記第２クラッチは、噛合いクラッチで構成され、前記制御部は、前記停車時発電中に、前記前方の環境情報に基づいて、発電停止条件が成立したと判定した場合に、前記第１クラッチを切断状態とし、前記モータの回転を減速させるものである。

このように、本発明によれば、車両停止状態の発電からモータの駆動力により発進する際に、発進するまでにかかる時間を短縮することができる。

図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置の要部のブロック図である。 図２は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置の停車時発電制御処理の手順を示すフローチャートである。 図３は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置の停車時発電制御処理によるバッテリの充電量が少ない場合の停車時発電開始からハイブリッド車両発進までの経過を示すタイムチャートである。 図４は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置の停車時発電制御処理によるバッテリの充電量が多い場合の停車時発電開始からハイブリッド車両発進までの経過を示すタイムチャートである。 図５は、本発明の一実施例の他の態様に係るハイブリッド車両の制御装置の停車時発電制御処理の手順を示すフローチャートである。 図６は、本発明の一実施例の他の態様に係るハイブリッド車両の制御装置の停車時発電制御処理によるバッテリの充電量が少ない場合の停車時発電開始からハイブリッド車両発進までの経過を示すタイムチャートである。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、モータと、駆動輪と、エンジンと駆動輪を連結する駆動経路と、エンジンとモータとの間の動力伝達を断接する第１クラッチと、モータと駆動輪との間の動力伝達を断接する第２クラッチと、モータに電力を供給するバッテリと、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、ハイブリッド車両が停止しているときに第１クラッチを接続状態とし、第２クラッチを切断状態として、エンジンの動力によりモータを駆動して発電させバッテリを充電させる停車時発電を行なわせ、運転者の発進意図を検出したときに第１クラッチを切断状態とし、第２クラッチを接続状態として、モータの動力によりハイブリッド車両を発進させる制御部と、ハイブリッド車両の前方の環境情報を取得する車両前方情報取得部と、を備え、第２クラッチは、噛合いクラッチで構成され、制御部は、停車時発電中に、前方の環境情報に基づいて、発電停止条件が成立したと判定した場合に、第１クラッチを切断状態とし、モータの回転を減速させるよう構成されている。

これにより、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、車両停止状態の発電からモータの駆動力により発進する際に、発進するまでにかかる時間を短縮することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係るハイブリッド車両の制御装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を搭載したハイブリッド車両１は、エンジン２と、変速機３と、モータ４と、バッテリ５と、制御部６と、を含んで構成される。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行なうように構成されている。エンジン２の点火時期や燃料噴射量は、制御部６により制御される。

変速機３は、エンジン２から出力された回転を変速し、駆動軸１１を介して駆動輪１０を駆動する。変速機３は、平行軸歯車機構からなる常時噛合式の図示しない変速機構と、図示しないアクチュエータとを備えている。

エンジン２と変速機３の間には、乾式単板式のメインクラッチ３１が設けられており、メインクラッチ３１は、エンジン２と変速機３との間の動力伝達を接続する係合状態、またはエンジン２と変速機３との間の動力伝達を切断する切断状態とする。

変速機３は、いわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）として構成されており、図示しないアクチュエータにより変速機構における変速段の切換えとメインクラッチ３１の断接が行なわれる。

エンジン２と駆動輪１０の間の駆動経路にはモータ４が設けられている。エンジン２とモータ４の間の動力伝達経路には、エンジン２とモータ４との間の動力伝達を断接する第１クラッチ４１が設けられている。

モータ４と駆動輪１０の間の動力伝達経路には、モータ４と駆動輪１０との間の動力伝達を断接する第２クラッチ４２が設けられている。第２クラッチ４２は、噛合いクラッチで構成される。噛合いクラッチとは、互いに噛み合う爪により動力を伝達する方式のクラッチであり、ドッグクラッチ等と称されるものである。

ハイブリッド車両１は、第１クラッチ４１を接続状態とし、第２クラッチ４２を切断状態とした状態で、エンジン２の動力によりモータ４を駆動して発電を行ない、バッテリ５を充電することができるようになっている。

ハイブリッド車両１は、第１クラッチ４１を切断状態とし、第２クラッチ４２を接続状態とした状態で、モータ４の動力によりハイブリッド車両１を駆動させることができるようになっている。

ハイブリッド車両１は、エンジン２及びモータ４の少なくとも一方が出力する動力により走行する。

バッテリ５は、例えば、ニッケル蓄電池やリチウム蓄電池等からなり、複数のセルを直列に接続して構成されている。バッテリ５は、モータ４に電力を供給する。

バッテリ５には、バッテリ状態センサ５１が設けられている。バッテリ状態センサ５１は、バッテリ５の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。バッテリ状態センサ５１は、制御部６に接続されている。制御部６は、バッテリ状態センサ５１の出力によりバッテリ５の充電量を検知できるようになっている。

制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部６として機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、このコンピュータユニットは、本実施例における制御部６として機能する。

制御部６の入力ポートには、前述したバッテリ状態センサ５１に加え、車両前方情報取得部６１、不図示のアクセル開度センサ、不図示のブレーキスイッチ等の各種センサ類が接続されている。

アクセル開度センサは、運転者によって操作される不図示のアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出する。ブレーキスイッチは、運転者のブレーキ操作を検出する。

車両前方情報取得部６１は、例えば、カメラなどにより構成され、ハイブリッド車両１の前方を撮像する。車両前方情報取得部６１は、撮像した画像を制御部６に出力する。

制御部６は、運転者の操作による発進意図を検出したとき、第１クラッチ４１を切断状態とし、第２クラッチ４２を接続状態とした状態で、モータ４の動力によりハイブリッド車両１を発進させる。発進意図を検出したときとは、例えば、アクセル開度がゼロより大きくなったことを検出したとき、ブレーキ操作が無くなったことを検出したときなどである。

本実施例において、制御部６は、ハイブリッド車両１が停車中に、バッテリ５の充電量に基づいて、停車時発電が必要であると判定すると、バッテリ５の充電量が所定のレベルになるまで、停車時発電によりバッテリ５を充電させる。

制御部６は、第１クラッチ４１を接続状態とし、第２クラッチ４２を切断状態とした状態で、エンジン２の動力によりモータ４を駆動して発電を行ない、バッテリ５を充電する。

制御部６は、停車時発電中にハイブリッド車両１の発進を予測し、ハイブリッド車両１が発進すると予測した場合、第１クラッチ４１を切断状態とし、モータ４の回転を減速させ、モータ４の動力によりハイブリッド車両１を発進させる準備を開始する。

制御部６は、例えば、所定の条件が成立した場合に、ハイブリッド車両１が発進すると予測する。所定の条件としては、例えば、車両前方情報取得部６１により撮像した画像から、信号機が赤から青に切り替わったこと、前走車のブレーキランプが消灯したこと、などがある。

制御部６は、モータ４の回転が停止した後、第２クラッチ４２を接続状態とした状態で、モータ４の動力によりハイブリッド車両１を発進させる。

制御部６は、停車時発電中にバッテリ５の充電量に応じて、ハイブリッド車両１が発進すると予測する条件を変更する。

制御部６は、例えば、バッテリ５の充電量が所定値より少ない場合、ハイブリッド車両１が発進すると予測し停車時発電を停止する条件（以下、「発電停止条件」という）を厳しくする。発電停止条件を厳しくするとは、例えば、複数の条件のいずれか一つが成立すれば発電停止条件が成立したとしていたものを、複数の条件の全てが成立しないと発電停止条件が成立したとしないとすることである。

制御部６は、例えば、バッテリ５の充電量と所定値との差が大きいほど、発電停止条件を厳しくするようにしてもよい。例えば、バッテリ５の充電量と所定値との差が大きいほど、成立しないといけない条件の数を増やすということである。

以上のように構成された本実施例に係るハイブリッド車両の制御装置による停車時発電制御処理について、図２を参照して説明する。なお、以下に説明する停車時発電制御処理は、制御部６が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。

ステップＳ１において、制御部６は、ハイブリッド車両１が停止しているか否かを判定する。ハイブリッド車両１が停止していないと判定した場合、制御部６は、ステップＳ１の処理を繰り返す。

ハイブリッド車両１が停止していると判定した場合、ステップＳ２において、制御部６は、バッテリ５の充電量に基づいて、停車時発電が必要か否かを判定する。停車時発電が必要でないと判定した場合、制御部６は、処理を終了する。

停車時発電が必要であると判定した場合、ステップＳ３において、制御部６は、第１クラッチ４１を締結して接続状態とする。
ステップＳ４において、制御部６は、第２クラッチ４２を開放して切断状態とする。

ステップＳ５において、制御部６は、エンジン２の動力によりモータ４を駆動させて発電を行わせバッテリ５を充電させる停車時発電を開始させる。

ステップＳ６において、制御部６は、バッテリ５の充電量が第１レベルか否かを判定する。第１レベルとは、例えば、バッテリ５の充電量が前述の所定値より少ない状態である。

バッテリ５の充電量が第１レベルであると判定した場合、ステップＳ７において、制御部６は、第１の発電停止条件が成立したか否かを判定する。第１の発電停止条件とは、例えば、複数の条件の全てが成立したことで成立する条件である。

第１の発電停止条件が成立していないと判定した場合、制御部６は、ステップＳ６に処理を戻して、処理を繰り返す。

ステップＳ６においてバッテリ５の充電量が第１レベルでないと判定した場合、ステップＳ８において、制御部６は、バッテリ５の充電量が第２レベルか否かを判定する。第２レベルとは、第１レベルよりバッテリ５の充電量が多い状態であり、例えば、バッテリ５の充電量が前述の所定値以上で、かつ前述の所定のレベルより少ない状態である。

バッテリ５の充電量が第２レベルであると判定した場合、ステップＳ９において、制御部６は、第２の発電停止条件が成立したか否かを判定する。第２の発電停止条件とは、例えば、複数の条件のいずれか一つが成立したことで成立する条件である。すなわち、第１の発電停止条件は、第２の発電停止条件よりも厳しい条件となっている。

第２の発電停止条件が成立していないと判定した場合、制御部６は、ステップＳ６に処理を戻して、処理を繰り返す。

ステップＳ７において第１の発電停止条件が成立したと判定した場合、または、ステップＳ８においてバッテリ５の充電量が第２レベルでないと判定した場合、または、ステップＳ９において第２の発電停止条件が成立したと判定した場合、ステップＳ１０において、制御部６は、発電を停止させる。

ステップＳ１１において、制御部６は、第１クラッチ４１を開放して切断状態とする。
ステップＳ１２において、制御部６は、第２クラッチ４２を締結して接続状態とし、処理を終了する。

このような停車時発電制御処理による動作について図３及び図４を参照して説明する。図３は、バッテリ５の充電量が少ない場合を示している。

時刻Ｔ１において、停車中でバッテリ５の充電量が所定のレベルより少ない状態であるので、充電制御がオンになり、第１クラッチ４１が接続状態とされ、第２クラッチ４２が切断状態とされ、エンジン２の動力によりモータ４が駆動されて、停車時発電が開始される。

時刻Ｔ２において、前方情報による発電停止条件の１つが成立するが、バッテリ５の充電量が所定値より少ない状態なので、発進予測がオンとならず充電が続けられる。

時刻Ｔ３において、前方情報による発電停止条件の２つが成立すると、バッテリ５の充電量が所定値を超えているため、発進予測がオンとなり、充電制御がオフになり、第１クラッチ４１が切断状態とされ、モータ４の回転が減速する。

時刻Ｔ４において、発進意図が検出されると、モータ４の回転が停止した時刻Ｔ５において、第２クラッチ４２が接続状態とされ、モータ４の動力によりハイブリッド車両１が発進される。

このように、バッテリ５の充電量が少ない場合は、発電停止条件を厳しくして発電停止を遅らせ、バッテリ５の充電の時間を増やしているため、充電時間を確保しつつ、発進意図を検出してから発進するまでの時間を短縮することができる。

図４は、バッテリ５の充電量が多い場合を示している。
時刻Ｔ６において、停車中でバッテリ５の充電量が所定のレベルより少ない状態であるので、充電制御がオンになり、第１クラッチ４１が接続状態とされ、第２クラッチ４２が切断状態とされ、エンジン２の動力によりモータ４が駆動されて、停車時発電が開始される。

時刻Ｔ７において、バッテリ５の充電量が所定値を超えた状態で、前方情報による発電停止条件の１つが成立すると発進予測がオン（ハイブリッド車両１が発進すると予測）となり、充電制御がオフになり、第１クラッチ４１が切断状態とされ、モータ４の回転が減速する。

時刻Ｔ８において、発進意図が検出されると、モータ４の回転が停止した時刻Ｔ９において、第２クラッチ４２が接続状態とされ、モータ４の動力によりハイブリッド車両１が発進される。

このように、ハイブリッド車両１が発進すると予測したときに、モータ４の回転を減速させているため、発進意図を検出してからモータ４の回転を減速させるよりも、発進意図を検出してから発進するまでの時間を短縮することができる。

このように、本実施例では、ハイブリッド車両１が発進すると予測した場合、第１クラッチ４１を切断状態とし、モータ４の回転を減速させる。

これにより、運転者の発進意図を検出するより前にハイブリッド車両１が発進すると予測し、モータ４の回転の減速を開始しているため、発進意図を検出してからモータ４の回転をゼロ回転に落とすまでの時間を短縮することができ、運転者が発進時に感じるもたつきを抑制することができる。

また、第２クラッチ４２を噛合いクラッチで構成することができ、モータ４を駆動輪１０に連結するクラッチを簡素で安価な構成とすることができる。

また、バッテリ５の充電量が所定値より少ない場合は、発進停止条件を厳しくする。
これにより、バッテリ５の充電量が所定値より少ない場合に充電時間を確保しつつ、発進意図を検出してからモータ４の回転をゼロ回転に落とすまでの時間を短縮することができ、運転者が発進時に感じるもたつきを抑制することができる。

また、バッテリ５の充電量と所定値との差が大きいほど、発電停止条件を厳しくする。
これにより、バッテリ５の充電量に応じて充電時間を確保しつつ、発進意図を検出してからモータ４の回転をゼロ回転に落とすまでの時間を短縮することができ、運転者が発進時に感じるもたつきを抑制することができる。

本実施例の他の態様としては、制御部６は、ハイブリッド車両１が発進すると予測したときのバッテリ５の充電量に応じて停車時発電を停止させるまでの遅延時間を決定し、発電停止時期を決め、発電停止時期になったときに停車時発電を停止させる。

遅延時間は、バッテリ５の充電量が少ないほど長く設定される。制御部６は、例えば、ハイブリッド車両１が発進すると予測したときのバッテリ５の充電量と前述の所定値との差に応じて遅延時間を決定する。

本実施例の他の態様に係るハイブリッド車両の制御装置による停車時発電制御処理について、図５を参照して説明する。なお、以下に説明する停車時発電制御処理は、制御部６が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。

前述の実施例と同様に、ステップＳ１からステップＳ５において、制御部６は、ハイブリッド車両１が停止中で、停車時発電が必要である場合、第１クラッチ４１を締結して接続状態とし、第２クラッチ４２を開放して切断状態とし、停車時発電を開始させる。

ステップＳ２１において、制御部６は、ハイブリッド車両１が発進すると予測したか否かを判定する。ハイブリッド車両１が発進すると予測していない場合、制御部６は、ステップＳ２１の処理を繰り返す。

ハイブリッド車両１が発進すると予測した場合、ステップＳ２２において、制御部６は、バッテリ５の充電量に応じて停車時発電の発電停止時期を決定する。

ステップＳ２３において、制御部６は、発電停止時期になったか否かを判定する。発電停止時期になっていないと判定した場合、制御部６は、ステップＳ２３の処理を繰り返す。

発電停止時期になったと判定した場合、前述の実施例と同様に、ステップＳ１０からステップＳ１２において、制御部６は、発電を停止させ、第１クラッチ４１を開放して切断状態とし、第２クラッチ４２を締結して接続状態とし、処理を終了する。

このような停車時発電制御処理による動作について図６を参照して説明する。図６は、バッテリ５の充電量が少ない場合を示している。

時刻Ｔ１０において、停車中でバッテリ５の充電量が所定のレベルより少ない状態であるので、充電制御がオンになり、第１クラッチ４１が接続状態とされ、第２クラッチ４２が切断状態とされ、エンジン２の動力によりモータ４が駆動されて、停車時発電が開始される。

時刻Ｔ１１において、前方情報による発電停止条件の１つが成立すると発進予測がオン（ハイブリッド車両１が発進すると予測）となり、バッテリ５の充電量に応じて停車時発電を停止させるまでの遅延時間Ａが決定される。

遅延時間Ａが経過した時刻Ｔ１２において、充電制御がオフになり、第１クラッチ４１が切断状態とされ、モータ４の回転が減速される。

時刻Ｔ１３において、発進意図が検出されると、モータ４の回転が停止した時刻Ｔ１４において、第２クラッチ４２が接続状態とされ、モータ４の動力によりハイブリッド車両１が発進される。

このように、バッテリ５の充電量に応じて発電停止時期を遅らせ、バッテリ５の充電の時間を増やしているため、充電時間を確保しつつ、発進意図を検出してから発進するまでの時間を短縮することができる。

本実施例では、各種センサ情報に基づき制御部６が各種の判定や算出を行なう例について説明したが、これに限らず、ハイブリッド車両１が外部サーバ等の車外装置と通信可能な通信部を備え、該通信部から送信された各種センサの検出情報に基づき車外装置によって各種の判定や算出が行なわれ、その判定結果や算出結果を通信部で受信して、その受信した判定結果や算出結果を用いて各種制御を行なってもよい。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
４ モータ
５ バッテリ
６ 制御部
１０ 駆動輪
４１ 第１クラッチ
４２ 第２クラッチ
５１ バッテリ状態センサ
６１ 車両前方情報取得部

Claims (4)

1. エンジンと、モータと、駆動輪と、前記エンジンと前記駆動輪を連結する駆動経路と、前記エンジンと前記モータとの間の動力伝達を断接する第１クラッチと、前記モータと前記駆動輪との間の動力伝達を断接する第２クラッチと、前記モータに電力を供給するバッテリと、を備える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停止しているときに前記第１クラッチを接続状態とし、前記第２クラッチを切断状態として、前記エンジンの動力により前記モータを駆動して発電させ前記バッテリを充電させる停車時発電を行なわせ、運転者の発進意図を検出したときに前記第１クラッチを切断状態とし、前記第２クラッチを接続状態として、前記モータの動力により前記ハイブリッド車両を発進させる制御部と、
   前記ハイブリッド車両の前方の環境情報を取得する車両前方情報取得部と、を備え、
   前記第２クラッチは、噛合いクラッチで構成され、
   前記制御部は、前記停車時発電中に、前記前方の環境情報に基づいて、発電停止条件が成立したと判定した場合に、前記第１クラッチを切断状態とし、前記モータの回転を減速させるハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記制御部は、前記バッテリの充電量が所定値より少ない場合、前記バッテリの充電量が所定値以上の場合と比較して前記発電停止条件を厳しくする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御部は、前記バッテリの充電量と前記所定値との差が大きいほど前記発電停止条件を厳しくする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記制御部は、前記発電停止条件が成立したと判定したときの前記バッテリの充電量が少ないほど長い遅延時間を設定し、前記発電停止条件が成立したと判定したときから前記遅延時間が経過したときに、前記第１クラッチを切断状態とし、前記モータの回転を減速させる請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
   

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