JP2021098424A - 車両の制御装置 - Google Patents

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真美子 井上
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Abstract

【課題】エンジン回転数の急激な変動を抑制しながら、エンジンENGの動力により発電しモータMOTが出力した動力により走行するハイブリッド走行モードから、エンジンENGの動力により走行する低速側エンジン走行モードへ移行させる。【解決手段】予測回転数取得部122は、ハイブリッド走行モードで走行中の車両1の走行状態に基づき低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した場合に、該移行条件が成立した際に低速側エンジン走行モードへ移行させた場合のエンジンENGの予測回転数を取得する。エンジン制御部131は、上記移行条件が成立した際のエンジン回転数と上記予測回転数との差が閾値以上である場合に、該予測回転数に近づけるようにエンジン回転数を複数段階で変化させる回転数制御を行う。走行モード設定部121は、該回転数制御が完了してから低速側エンジン走行モードへ移行させる。【選択図】図4

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。
近年のハイブリッド電気自動車(Hybrid Electrical Vehicle)は、クラッチを切断した状態でエンジンの動力によって発電機に発電させ、少なくとも発電機から供給される電力に基づいて電動機が出力する動力により駆動輪を駆動するハイブリッド走行モードと、クラッチを接続した状態で少なくともエンジンが出力する動力により駆動輪を駆動するエンジン走行モードと、を含む複数の走行モードを有するものがある(例えば、特許文献1)。
国際公開第2019/003443号
しかしながら、上記特許文献1では、シリーズ走行モードからエンジン走行モードへの移行に伴って、運転者が意図しないエンジンの回転数の急激な変動が発生する可能性がある。そして、このようなエンジンの回転数の急激な変動は、振動や騒音の観点、いわゆるNV(Noise Vibration)観点からの車両の商品性の低下につながるおそれがある。
本発明は、エンジンの回転数の急激な変動を抑制しながら、内燃機関の動力により発電機が発電した電力の供給に応じて電動機が出力した動力によって走行する第1走行モードから、内燃機関の動力によって走行する第2走行モードへ移行させることができる車両の制御装置を提供する。
本発明は、
内燃機関の動力により発電機が発電した電力の供給に応じて電動機が出力した動力を駆動輪に伝達して走行する第1走行モードと、
前記内燃機関の動力を前記駆動輪に伝達して走行する第2走行モードと、
を含む複数の走行モードによって走行可能な車両の制御装置であって、
前記車両の走行状態に基づいて、前記複数の走行モードのうちいずれかの走行モードを、前記車両を走行させる走行モードとして設定する走行モード制御部と、
前記第1走行モードによって走行中の前記車両の走行状態に基づき前記第2走行モードへの移行条件が成立した場合に、該移行条件が成立した際に前記第2走行モードへ移行させた場合の前記内燃機関の予測回転数を取得する予測回転数取得部と、
前記内燃機関を制御する内燃機関制御部と、
を備え、
前記内燃機関制御部は、前記移行条件が成立した際の前記内燃機関の回転数と、前記予測回転数取得部によって取得された前記予測回転数との差が閾値以上である場合に、前記内燃機関の回転数を前記予測回転数に近づける回転数制御を行い、
前記走行モード制御部は、前記移行条件が成立した際の前記内燃機関の回転数と、前記予測回転数との差が前記閾値以上である場合に、前記内燃機関制御部による前記回転数制御が完了してから前記第2走行モードへ移行させ、
前記回転数制御は、前記内燃機関の回転数を前記予測回転数に近づけるように複数段階で変化させる制御である。
本発明によれば、第2走行モードへの移行条件が成立した際の内燃機関の回転数と、該移行条件が成立した際に第2走行モードへ移行させた場合の内燃機関の予測回転数との差が閾値以上である場合に、内燃機関の回転数を複数段階で変化させて予測回転数に近づける回転数制御を行い、該回転数制御が完了してから第2走行モードへ移行させるので、エンジンの回転数の急激な変動を抑制しながら第2走行モードへ移行させることができる。
本発明の一実施形態の車両の制御装置を備える車両の概略構成を示す図である。 各走行モードの内容を示す図である。 ハイブリッド走行モードにおけるエンジン回転数の制御例を示す図である。 制御装置の機能的構成を示すブロック図である。 回転数制御の具体的な一例を示す図である。
以下、本発明の車両の制御装置の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図1を参照して、本実施形態の車両の制御装置を備える車両について説明する。図1に示すように、本実施形態の車両1は、車両1の駆動力を出力する駆動装置10と、駆動装置10を含む車両1全体の制御を司る制御装置100と、を備える。
[駆動装置]
図1に示すように、駆動装置10は、エンジンENGと、ジェネレータGENと、モータMOTと、変速機Tと、これらジェネレータGEN、モータMOT、及び変速機Tを収容するケース11と、を備える。モータMOT及びジェネレータGENは、車両1が備えるバッテリBATに接続されており、バッテリBATからの電力供給と、バッテリBATへのエネルギー回生が可能となっている。
[変速機]
ケース11には、軸方向に沿ってエンジンENG側から、変速機Tを収容する変速機収容室11aと、モータMOT及びジェネレータGENを収容するモータ収容室11bとが設けられる。
変速機収容室11aには、互いに平行に配置された入力軸21、ジェネレータ軸23、モータ軸25、及びカウンタ軸27と、デファレンシャル機構Dと、が収容されている。
入力軸21は、エンジンENGのクランク軸12と同軸上に並べて配置されている。クランク軸12の駆動力は、不図示のダンパを介して入力軸21に伝達されるようになっている。入力軸21には、ジェネレータ用ギヤ列Ggを構成するジェネレータドライブギヤ32が設けられている。
入力軸21には、ジェネレータドライブギヤ32に対し、エンジン側に第1クラッチCL1を介して低速側エンジン用ギヤ列GLoを構成する低速側ドライブギヤ34が設けられ、エンジン側とは反対側(以下、モータ側という)に高速側エンジン用ギヤ列GHiを構成する高速側ドライブギヤ36が設けられている。第1クラッチCL1は、入力軸21と低速側ドライブギヤ34とを係脱可能に連結するための油圧クラッチであり、いわゆる多板式の摩擦型クラッチである。
ジェネレータ軸23には、ジェネレータドライブギヤ32と噛合するジェネレータドリブンギヤ40が設けられている。入力軸21のジェネレータドライブギヤ32とジェネレータ軸23のジェネレータドリブンギヤ40とで、入力軸21の回転をジェネレータ軸23に伝達するためのジェネレータ用ギヤ列Ggが構成されている。ジェネレータ軸23のモータ側には、ジェネレータGENが配置されている。ジェネレータGENは、ジェネレータ軸23に固定されたロータRと、ケース11に固定されてロータRの外径側に対向配置されたステータSと、を備えて構成されている。
入力軸21の回転がジェネレータ用ギヤ列Ggを介してジェネレータ軸23に伝達されることで、ジェネレータ軸23の回転でジェネレータGENのロータRが回転する。これにより、エンジンENGの駆動時には、入力軸21から入力されたエンジンENGの動力をジェネレータGENで電力に変換することができる。
モータ軸25には、モータ用ギヤ列Gmを構成するモータドライブギヤ52が設けられている。モータ軸25には、モータドライブギヤ52よりもモータ側に、モータMOTが配置されている。モータMOTは、モータ軸25に固定されたロータRと、ケース11に固定されてロータRの外径側に対向配置されたステータSと、を備えて構成される。
カウンタ軸27には、エンジン側から順に、低速側ドライブギヤ34と噛合する低速側ドリブンギヤ60と、デファレンシャル機構Dのリングギヤ70と噛合する出力ギヤ62と、第2クラッチCL2を介して入力軸21の高速側ドライブギヤ36と噛合する高速側ドリブンギヤ64と、モータ軸25のモータドライブギヤ52と噛合するモータドリブンギヤ66とが設けられている。第2クラッチCL2は、カウンタ軸27と高速側ドリブンギヤ64とを係脱可能に連結するための油圧クラッチであり、いわゆる多板式の摩擦型クラッチである。
入力軸21の低速側ドライブギヤ34とカウンタ軸27の低速側ドリブンギヤ60とで、入力軸21の回転をカウンタ軸27に伝達するための低速側エンジン用ギヤ列GLoが構成されている。また、入力軸21の高速側ドライブギヤ36とカウンタ軸27の高速側ドリブンギヤ64とで、入力軸21の回転をカウンタ軸27に伝達するための高速側エンジン用ギヤ列GHiが構成されている。ここで、低速側ドライブギヤ34と低速側ドリブンギヤ60とを含む低速側エンジン用ギヤ列GLoは、高速側ドライブギヤ36と高速側ドリブンギヤ64とを含む高速側エンジン用ギヤ列GHiよりも減速比が大きい。
したがって、エンジンENGの駆動時に第1クラッチCL1を締結し且つ第2クラッチCL2を解放することで、エンジンENGの駆動力が大きい減速比で低速側エンジン用ギヤ列GLoを介してカウンタ軸27に伝達される。一方、エンジンENGの駆動時に第1クラッチCL1を解放し且つ第2クラッチCL2を締結することで、エンジンENGの駆動力が小さい減速比で高速側エンジン用ギヤ列GHiを介してカウンタ軸27に伝達される。なお、第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2が同時に締結されることはない。
また、モータ軸25のモータドライブギヤ52とカウンタ軸27のモータドリブンギヤ66とで、モータ軸25の入力軸21の回転をカウンタ軸27に伝達するためのモータ用ギヤ列Gmが構成されている。モータMOTのロータRが回転すると、入力軸21の回転がモータ用ギヤ列Gmを介してカウンタ軸27に伝達される。これにより、モータMOTの駆動時には、モータMOTの駆動力がモータ用ギヤ列Gmを介してカウンタ軸27に伝達される。
また、カウンタ軸27の出力ギヤ62とデファレンシャル機構Dのリングギヤ70とで、カウンタ軸27の回転をデファレンシャル機構Dへ伝達するためのファイナルギヤ列Gfが構成されている。したがって、モータ用ギヤ列Gmを介してカウンタ軸27に入力されたモータMOTの駆動力、低速側エンジン用ギヤ列GLoを介してカウンタ軸27に入力されたエンジンENGの駆動力、及び高速側エンジン用ギヤ列GHiを介してカウンタ軸27に入力されたエンジンENGの駆動力は、ファイナルギヤ列Gfを介してデファレンシャル機構Dに伝達され、デファレンシャル機構Dから車軸DSに伝達される。これにより、車軸DSの両端に設けられた一対の駆動輪DWを介して、車両1が走行するための駆動力が出力される。
このように構成された駆動装置10は、モータMOTの駆動力を車軸DS(即ち駆動輪DW)に伝達させる動力伝達経路と、エンジンENGの駆動力を車軸DSに伝達させる低速側の動力伝達経路と、エンジンENGの駆動力を車軸DSに伝達させる高速側の動力伝達経路と、を有している。これにより、駆動装置10を搭載した車両1は、後述するように、モータMOTが出力した動力によって走行するEV走行モードやハイブリッド走行モード、エンジンENGが出力した動力によって走行する低速側エンジン走行モードや高速側エンジン走行モード等、複数の走行モードをとりうる。
制御装置100は、車両1が備える各種センサから受け付けた検出信号等に基づいて車両1に関する車両情報を取得し、取得した車両情報に基づいて駆動装置10を制御する。
ここで、車両情報は、車両1の走行状態を示す情報を含む。例えば、車両情報は、車両1の走行状態を示す情報として、車両1の速度(以下、車速ともいう)、車両1が備えるアクセルペダルに対する操作量(即ちアクセルポジション)を示すAP開度、車速やAP開度等に基づき導出される車両1の要求駆動力、エンジンENGの回転数(以下、エンジン回転数という)等を示す情報を含む。また、車両情報は、車両1が備えるバッテリBATに関するバッテリ情報をさらに含む。バッテリ情報は、例えば、バッテリBATのSOC(state of charge:充電率)を示す情報を含む。
制御装置100は、車両情報に基づいて駆動装置10を制御することで、車両1がとりうる複数の走行モードのうちのいずれかの走行モードで車両1を走行させる。駆動装置10の制御に際し、制御装置100は、例えば、エンジンENGへの燃料の供給を制御することでエンジンENGからの動力の出力を制御したり、モータMOTへの電力の供給を制御することでモータMOTからの動力の出力を制御したり、ジェネレータGENのコイルに流れる界磁電流等を制御することでジェネレータGENによる発電(例えば出力電圧)を制御したりする。
さらに、制御装置100は、駆動装置10の制御に際し、第1クラッチCL1を動作させる不図示のアクチュエータを制御することで第1クラッチCL1を解放したり締結したりする。同様に、制御装置100は、第2クラッチCL2を動作させる不図示のアクチュエータを制御することで第2クラッチCL2を解放したり締結したりする。
このように、制御装置100は、エンジンENG、ジェネレータGEN、モータMOT、第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2を制御することで、車両1がとりうる複数の走行モードのうちのいずれかの走行モードで車両1を走行させることができる。なお、制御装置100は、本発明の車両の制御装置の一例であり、例えば、プロセッサ、メモリ、インターフェース等を備えるECU(Electronic Control Unit)によって実現される。
[車両がとりうる走行モード]
つぎに、図2を参照して、車両1がとりうる走行モードについて説明する。図2において、走行モードテーブルTaに示すように、車両1は、EV走行モードと、ハイブリッド走行モードと、低速側エンジン走行モードと、高速側エンジン走行モードと、を含む複数の走行モードをとりうる。
[EV走行モード]
EV走行モードは、モータMOTに対してバッテリBATから電力を供給し、この電力に応じてモータMOTが出力した動力によって車両1を走行させる走行モードである。
具体的に説明すると、EV走行モードの場合、制御装置100は、第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2をともに解放する。また、EV走行モードの場合、制御装置100は、エンジンENGへの燃料の噴射を停止して(いわゆる燃料カットを行って)、エンジンENGからの動力の出力を停止させる。そして、EV走行モードの場合、制御装置100は、モータMOTに対してバッテリBATから電力を供給し、この電力に応じた動力をモータMOTに出力させる(モータ「バッテリ駆動」と図示)。これにより、EV走行モードでは、バッテリBATから供給された電力に応じてモータMOTが出力した動力によって車両1が走行する。
なお、EV走行モードでは、前述したように、エンジンENGからの動力の出力が停止され、且つ第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2がともに解放される。したがって、EV走行モードでは、ジェネレータGENに対して動力が入力されず、ジェネレータGENによる発電は行われない(ジェネレータ「発電停止」と図示)。
[ハイブリッド走行モード]
ハイブリッド走行モードは、本発明における第1走行モードの一例であり、モータMOTに対して少なくともジェネレータGENから電力を供給し、この電力に応じてモータMOTが出力した動力によって車両1を走行させる走行モードである。
具体的に説明すると、ハイブリッド走行モードの場合、制御装置100は、第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2をともに解放する。また、ハイブリッド走行モードの場合、制御装置100は、エンジンENGへの燃料の噴射を行って、エンジンENGから動力を出力させる。エンジンENGから出力された動力は、ジェネレータ用ギヤ列Ggを介してジェネレータGENに入力される。これにより、ジェネレータGENによる発電が行われる。
そして、ハイブリッド走行モードの場合、制御装置100は、ジェネレータGENが発電した電力をモータMOTに供給し、この電力に応じた動力をモータMOTに出力させる(モータ「ジェネレータ駆動」と図示)。ジェネレータGENからモータMOTに供給される電力は、バッテリBATからモータMOTに供給される電力よりも大きい。したがって、ハイブリッド走行モードでは、EV走行モードに比べて、モータMOTから出力される動力(モータMOTの駆動力)を大きくすることができ、車両1の駆動力として大きな駆動力を得ることができる。
なお、ハイブリッド走行モードの場合、制御装置100は、必要に応じてバッテリBATからの電力もモータMOTに供給するようにしてもよい。即ち、制御装置100は、ハイブリッド走行モードにおいて、ジェネレータGEN及びバッテリBATの双方からモータMOTに電力を供給するようにしてもよい。これにより、ジェネレータGENのみによってモータMOTに電力を供給する場合に比べて、モータMOTに供給される電力を増加させることができ、車両1の駆動力として一層と大きな駆動力を得ることができる。
また、ハイブリッド走行モードであっても、車速とエンジンENGの運転音が連動した自然なフィーリングを運転者に提供するため、制御装置100は、後述するように、エンジン回転数が所定の上限回転数に達すると、エンジン回転数を所定の下限回転数まで一旦下げて、再びエンジン回転数を上げていくといったエンジン回転数の制御を行う。ハイブリッド走行モードにおけるエンジン回転数の具体的な制御例については図3を用いて後述する。
[低速側エンジン走行モード]
低速側エンジン走行モードは、本発明における第2走行モードの一例であり、エンジンENGが出力した動力を、低速側の動力伝達経路によって駆動輪DWに伝達して車両1を走行させる走行モードである。
具体的に説明すると、低速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、エンジンENGへの燃料の噴射を行って、エンジンENGから動力を出力させる。また、低速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、第1クラッチCL1を締結する一方、第2クラッチCL2を解放する。これにより、低速側エンジン走行モードでは、エンジンENGから出力された動力が、低速側エンジン用ギヤ列GLo、ファイナルギヤ列Gf及びデファレンシャル機構Dを介して、駆動輪DWに伝達され、車両1が走行する。
また、低速側エンジン走行モードの場合、エンジンENGから出力された動力は、ジェネレータ用ギヤ列Ggを介してジェネレータGENにも入力されるが、ジェネレータGENによる発電は行われないように制御される。例えば、低速側エンジン走行モードでは、ジェネレータGENとバッテリBATとの間の電力伝達経路に設けられたスイッチング素子(例えばジェネレータGENとバッテリBATとの間に設けられたインバータ装置のスイッチング素子)がオフとされることで、ジェネレータGENによる発電は行われないように制御される。これにより、低速側エンジン走行モードでは、ジェネレータGENが発電を行うことにより生じる損失を低減できるとともに、ジェネレータGEN等の発熱量を減少させることができる。また、低速側エンジン走行モードにおいて、車両1の制動時には、モータMOTによる回生発電を行って、発電された電力によりバッテリBATを充電するようにしてもよい。
なお、低速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、例えば、モータMOTへの電力の供給を停止して、モータMOTからの動力の出力を停止させる。これにより、低速側エンジン走行モードでは、モータMOTに対する負荷を低減させ、モータMOTの発熱量を減少させることができる。
また、低速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、必要に応じてバッテリBATからの電力をモータMOTに供給するようにしてもよい。これにより、低速側エンジン走行モードでは、バッテリBATから供給された電力によってモータMOTが出力した動力も用いて車両1を走行させることができ、エンジンENGの動力のみによって車両1を走行させる場合に比べて、車両1の駆動力として一層と大きな駆動力を得ることができる。
[高速側エンジン走行モード]
高速側エンジン走行モードは、エンジンENGが出力した動力を、高速側の動力伝達経路によって駆動輪DWに伝達して車両1を走行させる走行モードである。
具体的に説明すると、高速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、エンジンENGへの燃料の噴射を行って、エンジンENGから動力を出力させる。また、高速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、第2クラッチCL2を締結する一方、第1クラッチCL1を解放する。これにより、高速側エンジン走行モードでは、エンジンENGから出力された動力が、高速側エンジン用ギヤ列GHi、ファイナルギヤ列Gf及びデファレンシャル機構Dを介して、駆動輪DWに伝達され、車両1が走行する。
また、高速側エンジン走行モードの場合も、エンジンENGから出力された動力は、ジェネレータ用ギヤ列Ggを介してジェネレータGENにも入力されるが、ジェネレータGENによる発電は行われないように制御される。これにより、高速側エンジン走行モードでは、ジェネレータGENが発電を行うことにより生じる損失を低減できるとともに、ジェネレータGEN等の発熱量を減少させることができる。また、高速側エンジン走行モードにおいても、車両1の制動時には、モータMOTによる回生発電を行って、発電された電力によりバッテリBATを充電するようにしてもよい。
なお、高速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、例えば、モータMOTへの電力の供給を停止して、モータMOTからの動力の出力を停止させる。これにより、高速側エンジン走行モードでは、モータMOTに対する負荷を低減させ、モータMOTの発熱量を減少させることができる。
また、高速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、必要に応じてバッテリBATからの電力をモータMOTに供給するようにしてもよい。これにより、高速側エンジン走行モードでは、バッテリBATから供給された電力によってモータMOTが出力した動力も用いて車両1を走行させることができ、エンジンENGの動力のみによって車両1を走行させる場合に比べて、車両1の駆動力として一層と大きな駆動力を得ることができる。
[ハイブリッド走行モードにおけるエンジン回転数]
つぎに、図3を参照して、ハイブリッド走行モードにおけるエンジン回転数の制御例について説明する。なお、図3において、縦軸はエンジン回転数[rpm]を示し、横軸は車速[km/h]を示している。
図3に示すエンジン回転数Ne1は、ハイブリッド走行モードにおけるエンジン回転数である。エンジン回転数Ne1に示すように、ハイブリッド走行モードの場合に、制御装置100は、例えば後述するエンジン制御部131によって、予め定められた上限回転数NeHと下限回転数NeLとの間で変動させるようにエンジン回転数を制御する。
具体的に説明すると、ハイブリッド走行モードの場合に、制御装置100は、まず、車速及びエンジン回転数がともに0(ゼロ)の状態から予め定められた増加率a1で、車速の増加に伴いエンジン回転数を増加させていく。そして、エンジン回転数がそのときの車速に対応する上限回転数NeHに達すると、そのときの車速に対応する下限回転数NeLまでエンジン回転数を低下させる。その後、制御装置100は、この下限回転数NeLから再び車速の増加に伴ってエンジン回転数を増加させていく。ただし、この際には、増加率a1よりも小さい増加率a2でエンジン回転数を増加させていく。
以降同様にして、制御装置100は、上限回転数NeHに達すると下限回転数NeLまでエンジン回転数を低下させ、その度に増加率a3、増加率a4、増加率a5と増加率を変化させながら、車速の増加に伴ってエンジン回転数を増加させる。なお、ここで、増加率a2>増加率a3>増加率a4>増加率a5である。
ハイブリッド走行モードでは、前述したように第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2がともに解放されるため、車速に関わらず任意にエンジン回転数を設定することができる。しかしながら、このように車速の増加に伴って上限回転数NeHと下限回転数NeLとの間で変動させるようにエンジン回転数を制御することで、ハイブリッド走行モードでの走行中であっても、あたかも有段変速機による変速が行われているかのような車速に連動した自然なエンジンENGの運転音の変化を運転者に体感させることができる。
また、図3に示すエンジン回転数Ne2は、低速側エンジン走行モードにおけるエンジン回転数である。前述したように、低速側エンジン走行モードでは、エンジンENGと車軸DS(即ち駆動輪DW)とが機械的に接続される。このため、エンジン回転数Ne2に示すように、エンジン回転数と車速とは線形に対応する。具体的に、本実施形態では、低速側エンジン走行モードの場合に、車速の増加に伴ってエンジン回転数が増加率a11で増加する。例えば、ここで、増加率a2>増加率a11>増加率a3である。
また、図3に示すエンジン回転数Ne3は、高速側エンジン走行モードにおけるエンジン回転数である。前述したように、高速側エンジン走行モードでは、低速側エンジン走行モードと同様、エンジンENGと車軸DSとが機械的に接続される。このため、エンジン回転数Ne3に示すように、エンジン回転数と車速とは線形に対応する。具体的に、本実施形態では、高速側エンジン走行モードの場合に、車速の増加に伴ってエンジン回転数が増加率a12で増加する。例えば、ここで、増加率a4>増加率a12>増加率a5である。
なお、図3では、便宜上、車速が0(ゼロ)の状態のエンジン回転数Ne2及びエンジン回転数Ne3も図示しているが、実際には車速が0(ゼロ)のときに低速側エンジン走行モードや高速側エンジン走行モードとなることはなくてもよい。
[制御装置の機能的構成]
つぎに、図4を参照して、制御装置100の機能的構成について説明する。図4に示すように、制御装置100は、車両情報を取得する車両情報取得部110と、車両1における走行モードを制御する走行モード制御部120と、駆動装置10を制御する駆動装置制御部130と、を備える。
車両情報取得部110、走行モード制御部120及び駆動装置制御部130は、例えば、制御装置100を実現するECUのプロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、又は該ECUのインターフェースによって、その機能を実現できる。
車両情報取得部110は、車両1が備える各種センサから制御装置100へ送られた検出信号等に基づいて車両情報を取得し、取得した車両情報を走行モード制御部120や駆動装置制御部130へ渡す。車両情報は、前述したように、車速、AP開度、エンジン回転数等の車両1の走行状態を示す情報を含む。これにより、車両情報取得部110は、走行モード制御部120や駆動装置制御部130に対して、車両1の走行状態を通知することができる。
なお、例えば、車速は、車軸DSの回転数を検出する車速センサS1からの検出信号に基づき取得することができる。AP開度は、車両1が備えるアクセルペダルに対する操作量を検出するアクセルポジションセンサ(APセンサと図示)S2からの検出信号に基づき取得することができる。エンジン回転数は、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ(ENG回転数センサと図示)S3からの検出信号に基づき取得することができる。さらに、車両情報取得部110は、車速やAP開度等に基づいて車両1の要求駆動力を導出し、導出した要求駆動力を示す情報も含む車両情報を取得してもよい。
また、車両情報は、バッテリ情報をさらに含む。バッテリ情報は、バッテリBATのSOCを示す情報を含む。具体的に説明すると、車両1は、バッテリBATの端子間電圧や充放電電流、バッテリBATの温度等を検出するバッテリセンサS4を備える。バッテリセンサS4は、検出したこれらを示す検出信号を制御装置100へ送る。車両情報取得部110は、バッテリセンサS4によって検出されたバッテリBATの端子間電圧、充放電電流、温度等に基づいてバッテリBATのSOCを導出し、導出したSOCを示す情報を含むバッテリ情報を取得する。また、バッテリ情報には、バッテリセンサS4によって検出されたバッテリBATの端子間電圧、充放電電流、温度等を示す情報が含まれていてもよい。
走行モード制御部120は、走行モード設定部121と、予測回転数取得部122と、を備える。走行モード設定部121は、車両1の走行状態に基づいて、前述した複数の走行モードのうちのいずれかの走行モードを、車両1を走行させる走行モードとして設定する。
具体的に説明すると、制御装置100には、前述したそれぞれの走行モードへ移行させる条件となる移行条件を示す情報が予め記憶される。この移行条件を示す情報は、例えば、移行前の走行モード(例えばハイブリッド走行モード)と、移行先の走行モード(例えば低速側エンジン走行モード)と、該移行前の走行モードから該移行先の走行モードへの移行条件となる車両1の走行状態(例えば車速や車両1の駆動力)と、のそれぞれを示す情報を対応付けて構成される。走行モード設定部121は、車両1の現在の走行モードと、車両情報が示す車両1の走行状態と、上記の移行条件を示す情報とを参照して、車両1を走行させる走行モードを設定する。
例えば、ハイブリッド走行モードによって走行中の車両1の走行状態が、ハイブリッド走行モードから低速側エンジン走行モードへの移行条件となる車両1の走行状態に合致するように変化したとする。この場合、走行モード設定部121は、ハイブリッド走行モードから低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立したとして、車両1の走行モードをハイブリッド走行モードから低速側エンジン走行モードへ移行させる。具体的には、この場合、走行モード設定部121は、駆動装置制御部130に第1クラッチCL1の締結を行わせることで、ハイブリッド走行モードから低速側エンジン走行モードへ移行させる。
以下において、ハイブリッド走行モードから低速側エンジン走行モードへの移行条件を、単に「ハイブリッド走行モードから低速側エンジン走行モードへの移行条件」ともいう。また、以下において、ハイブリッド走行モードから低速側エンジン走行モードへの移行を、単に「低速側エンジン走行モードへの移行」ともいう。
また、例えば、運転者が操作可能な走行モード操作スイッチ(不図示)を車両1に設け、走行モード設定部121が、走行モード操作スイッチに対する操作の有無を参照して走行モードの設定を行うようにしてもよい。例えば、走行モード設定部121は、走行モード操作スイッチに対する操作があった場合に、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立したとして、低速側エンジン走行モードへの移行を行うようにしてもよい。また、例えば、走行モード設定部121は、走行モード操作スイッチに対する操作があり、且つ、車両1の走行状態が低速側エンジン走行モードでの走行に適した状態となった場合に、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立したとして、低速側エンジン走行モードへの移行を行うようにしてもよい。
ところで、前述したように、車軸DS(即ち駆動輪DW)とエンジンENGとが機械的に接続されておらず、且つエンジン回転数が上限回転数NeHと下限回転数NeLとの間で変動されるハイブリッド走行モードでは、車速が低速域であってもエンジン回転数が上限回転数NeHとなったり、車速が高速域であってもエンジン回転数が下限回転数NeLとなったりすることがある。
一方、車軸DSとエンジンENGとが機械的に接続される低速側エンジン走行モードでは、エンジン回転数が車速と線形に対応する。すなわち、低速側エンジン走行モードでは、車速の増加に応じてエンジン回転数が単調増加するので、車速が低速域であるときにエンジンENGが高回転となったり、車速が高速域であるときにエンジンENGが低回転となったりすることはない。
このようなハイブリッド走行モードと低速側エンジン走行モードとのそれぞれにおけるエンジン回転数の特性の違いから、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際に低速側エンジン走行モードへの移行を行うようにすると、この移行に伴って、運転者が意図しない(例えば運転者がアクセルペダルに対して一定の操作を行っているにもかかわらず)エンジン回転数の急激な変動が発生する可能性がある。このようなエンジン回転数の急激な変動は、NV観点から車両1の商品性の低下につながるおそれがある。
そこで、走行モード設定部121は、低速側エンジン走行モードへの移行を行うことによってエンジン回転数の急激な変動が発生すると予測される場合には、このようなエンジン回転数の急激な変動が発生しない状況となってから、低速側エンジン走行モードへの移行を行う。
具体的に説明すると、走行モード制御部120が備える予測回転数取得部122は、ハイブリッド走行モードによって走行中の車両1の走行状態に基づき低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した場合に、該移行条件が成立した際に低速側エンジン走行モードへ移行させた場合のエンジン回転数の予測値である予測回転数を取得する。
例えば、制御装置100には、低速側エンジン走行モードにおける車速とエンジン回転数との対応関係を示す対応情報が予め記憶される。予測回転数取得部122は、この対応情報を参照して、車両情報が示す車速に対応するエンジン回転数を予測回転数として取得する。
例えば、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際の車速がvXであったとする。また、上記の対応情報において、vXの車速に対応するエンジン回転数がNeXであるとする。この場合、予測回転数取得部122は、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際に低速側エンジン走行モードへ移行させた場合の予測回転数として、上記の対応情報においてvXに対応するNeXを取得する。
そして、走行モード設定部121は、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際のエンジン回転数と、該移行条件が成立した際に低速側エンジン走行モードへ移行させた場合の予測回転数との差が閾値以上であるか否かを判定する。この閾値は、予め定められ、制御装置100に記憶されている。例えば、この閾値は、NV観点から許容されるエンジン回転数の振れ幅の上限値(以下「許容上限値」ともいう)よりも大きい。
走行モード設定部121は、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際のエンジン回転数と、該移行条件が成立した際に低速側エンジン走行モードへ移行させた場合の予測回転数との差が閾値以上であると判定した場合には、その旨を駆動装置制御部130に通知するとともに、駆動装置制御部130(エンジン制御部131)による後述の回転数制御が完了するまで低速側エンジン走行モードへの移行を留保する。
例えば、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際の、車速がvX、エンジン回転数がNeYであったとする。この場合、前述したように、予測回転数としてはNeXが取得される。したがって、走行モード設定部121は、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際のエンジン回転数であるNeYと、該移行条件が成立した際に低速側エンジン走行モードへ移行させた場合の予測回転数であるNeXとの差が閾値以上か否かを判定する。
すなわち、ここで閾値をThとすると、走行モード設定部121は、|NeY−NeX|≧Thとなるか否かを判定する。そして、|NeY−NeX|≧Thとなる場合、走行モード設定部121は、その旨を駆動装置制御部130に通知するとともに、後述の回転数制御が完了するまで低速側エンジン走行モードへの移行を留保する。これにより、走行モード設定部121は、低速側エンジン走行モードへの移行を行うことによってエンジン回転数の急激な変動が発生すると予測される状況では、低速側エンジン走行モードへの移行を行わないようにすることができる。
なお、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際のエンジン回転数と、該移行条件が成立した際に低速側エンジン走行モードへ移行させた場合の予測回転数との差が上記の閾値未満である場合には、走行モード設定部121は、そのまま低速側エンジン走行モードへ移行させる。すなわち、この場合には、低速側エンジン走行モードへの移行は、留保されることなく、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際に行われる。これにより、低速側エンジン走行モードへの移行を行うことによってエンジン回転数の急激な変動が発生しないと予測される状況では、車両1の走行状態に応じた低速側エンジン走行モードへ迅速に移行させ、車両1を効率よく走行させることができる。
駆動装置制御部130は、走行モード制御部120(走行モード設定部121)によって設定された走行モード、車両情報取得部110によって取得された車両情報等に基づいて、駆動装置10を制御する。具体的に説明すると、駆動装置制御部130は、エンジンENGを制御するエンジン制御部131、第1クラッチCL1を制御する第1クラッチ制御部132、第2クラッチCL2を制御する第2クラッチ制御部133等を備える。
エンジン制御部131は、例えば、低速側エンジン走行モードや高速側エンジン走行モードの場合には、車両情報が示す要求駆動力を実現する駆動力をエンジンENGに出力させるべく、エンジンENGを制御する。また、エンジン制御部131は、ハイブリッド走行モードの場合には、車両情報が示す要求駆動力を実現する駆動力をモータMOTに出力させるべく、エンジンENG(即ち、この場合、ジェネレータの発電)を制御する。さらに、エンジン制御部131は、ハイブリッド走行モードの場合には、前述したように、エンジン回転数が所定の上限回転数NeHと下限回転数NeLとの間で変動するように制御する。
第1クラッチ制御部132は、走行モード制御部120(走行モード設定部121)によって設定された走行モードに応じて、第1クラッチCL1の締結や解放を制御する。具体的には、前述したように、第1クラッチ制御部132は、低速側エンジン走行モードに設定されたことに応じて第1クラッチCL1を締結し、他の走行モードに設定されたことに応じて第1クラッチCL1を解放する。
第2クラッチ制御部133も、第1クラッチ制御部132と同様に、走行モード制御部120によって設定された走行モードに応じて、第2クラッチCL2の締結や解放を制御する。具体的には、前述したように、第2クラッチ制御部133は、高速側エンジン走行モードに設定されたことに応じて第2クラッチCL2を締結し、他の走行モードに設定されたことに応じて第2クラッチCL2を解放する。
また、エンジン制御部131は、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際のエンジン回転数と、該移行条件が成立した際に低速側エンジン走行モードへ移行させた場合の予測回転数との差が閾値以上である旨の通知を、走行モード制御部120(走行モード設定部121)から受け付けた場合には、所定の回転数制御を行う。
この回転数制御は、エンジン回転数を予測回転数に近づけるように複数段階で変化させる制御である。例えば、この回転数制御は、1段階目においてエンジン回転数を前述の許容上限値だけ予測回転数に近づけ、2段階目以降においてエンジン回転数を所定の変化率で徐々に予測回転数に近づける制御である。回転数制御の具体的な一例については図5を用いて後述する。
なお、例えば、エンジン制御部131は、回転数制御を行った場合、該回転数制御が完了すると、その旨を走行モード制御部120(走行モード設定部121)に通知する。そして、走行モード設定部121は、この通知を受け付けたことに応じて、第1クラッチCL1の締結を行わせ、留保していた低速側エンジン走行モードへの移行を行う。
[回転数制御の具体的な一例]
つぎに、図5を参照して、前述した回転数制御の具体的な一例について説明する。図5において、縦軸はエンジン回転数[rpm]を示し、横軸は時間tを示している。
図5の時点t1において、車両1はハイブリッド走行モードによって走行中であり、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立したとする。また、このときのエンジン回転数はNe11[rpm]であり、このときの車速に基づき取得された予測回転数はNe12[rpm](Ne12<Ne11)であり、Ne11[rpm]とNe12[rpm]との差が閾値以上(すなわち|Ne11−Ne12|≧Th)であったとする。この場合、制御装置100は、エンジン制御部131によって回転数制御を行う。
具体的に説明すると、この場合の回転数制御において、制御装置100は、まず、エンジン回転数をNe11[rpm]から許容上限値であるNe20[rpm]だけ低下させる。これにより、時点t1直後の時点t2において、エンジン回転数はNe13[rpm]とされる。ここで、Ne13[rpm]=Ne11[rpm]−Ne20[rpm]である。なお、Ne20[rpm]は、予め定められた一定値であってもよいし、Ne11[rpm]から導出される値(例えばNe20[rpm]=Ne11[rpm]×所定の割合)であってもよい。
つぎに、制御装置100は、エンジン回転数がNe12[rpm]となるまで、Ne13[rpm]から一定の変化率R1でエンジン回転数を低下させていく。ここで、変化率R1は、例えば、エンジン回転数を1秒間あたりに数十[rpm]低下させる変化率である。なお、変化率R1は、この例に限らず、例えば車両1の製造者が適宜定めてよい。また、変化率R1は、予め定められた一定値に限らず、例えば、Ne13[rpm]とNe12[rpm]との差が大きい程大きくなるような変動値であってもよい。変化率R1をこのような変動値とすることで、回転数制御に要する時間を短縮することができる。
そして、制御装置100は、エンジン回転数がNe12[rpm]となると、低速側エンジン走行モードへ移行させる。具体的には、制御装置100は、エンジン回転数がNe12[rpm]となった際に、第1クラッチCL1を締結することで、低速側エンジン走行モードへ移行させる。
なお、ここでは、エンジン回転数を、まずは許容上限値であるNe20[rpm]だけ低下させ、その後に変化率R1で徐々に低下させていく2段階の回転数制御を説明したが、これに限らない。回転数制御は、例えば、エンジン回転数を、まずは許容上限値であるNe20[rpm]だけ低下させ、その後に変化率R1で低下させ、さらにその後に変化率R2(例えば変化率R2<変化率R1)で低下させていく3段階のものであってもよい。さらに、回転数制御は、3段階よりも多段階であってもよい。ただし、回転数制御は、時系列的に後の段階になる程、単位時間あたりのエンジン回転数の変化量が少なくなることが好ましい。
また、ここでは、エンジン回転数を低下させる回転数制御について説明したが、制御装置100は、例えば、低速側エンジン走行モードへ移行させることによりエンジン回転数が増加する場合にはエンジン回転数を増加させる回転数制御を行ってもよい。
具体的に説明すると、例えば、車両1がハイブリッド走行モードによって走行中の或る時点において、低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立したとする。また、このときのエンジン回転数はNe11[rpm]であり、このときの車速に基づき取得された予測回転数がNe14[rpm](Ne14>Ne11)であり、Ne11[rpm]とNe14[rpm]との差が閾値以上(すなわち|Ne11−Ne14|≧Th)であったとする。
この場合の回転数制御において、制御装置100は、まず、許容上限値であるNe20[rpm]だけ、エンジン回転数を増加させ、エンジン回転数をNe15[rpm]とする。ここで、Ne15[rpm]=Ne11[rpm]+Ne20[rpm]である。つぎに、制御装置100は、Ne14[rpm]となるまで、Ne15[rpm]から所定の変化率でエンジン回転数を増加させていき、エンジン回転数がNe14[rpm]となった際に、低速側エンジン走行モードへ移行させる。このようにすることで、制御装置100は、低速側エンジン走行モードへ移行させることによりエンジン回転数が増加する場合も、エンジン回転数の急激な変動を抑制しながら、低速側エンジン走行モードへ移行させることができる。
以上説明したように、制御装置100は、低速側エンジン走行モードへの移行を行うことでエンジン回転数の急激な変動が発生すると予測される場合には回転数制御を行い、該回転数制御によりエンジン回転数を複数段階で変化させて予測回転数に近づけてから低速側エンジン走行モードへ移行させる。これにより、制御装置100は、エンジン回転数の急減な変動を抑制しながら、車両1の走行状態に応じた低速側エンジン走行モードへ移行させ、車両1を効率よく走行させることができる。
また、制御装置100は、回転数制御の1段階目において、エンジン回転数を許容上限値だけ予測回転数に近づけるので、予め許容された範囲でエンジン回転数を迅速に予測回転数に近づけることができる。さらに、制御装置100は、回転数制御の2段階目以降において、エンジン回転数を所定の変化率で徐々に予測回転数に近づけるので、運転者に違和感を与えることなくエンジン回転数を予測回転数に近づけることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、ハイブリッド走行モードから低速側エンジン走行モードへ移行させる例について説明したが、ハイブリッド走行モードから高速側エンジン走行モードへの移行を行おうとした場合にも、エンジン回転数の急激な変動が発生する可能性も考えられる。したがって、制御装置100は、ハイブリッド走行モードから高速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した場合にも、回転数制御を行うようにしてもよい。
具体的には、高速側エンジン走行モードにおける車速とエンジン回転数との対応関係を示す対応情報を制御装置100に予め記憶しておくことにより、制御装置100は、この対応情報を参照して、高速側エンジン走行モードへ移行させた場合の予測回転数を取得することができる。そして、制御装置100は、高速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した際のエンジン回転数と予測回転数との差が閾値以上である場合に、回転数制御を行うようにすればよい。
また、同様にして、低速側エンジン走行モードから高速側エンジン走行モードへの移行、あるいは、高速側エンジン走行モードから低速側エンジン走行モードへの移行によって、エンジン回転数の急激な変動が発生する可能性も考えられる。したがって、制御装置100は、低速側エンジン走行モードから高速側エンジン走行モードへの移行条件、あるいは、高速側エンジン走行モードから低速側エンジン走行モードへの移行条件が成立した場合にも、上記の例と同様に回転数制御を行うようにしてもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、前述した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 内燃機関(エンジンENG)の動力により発電機(ジェネレータGEN)が発電した電力の供給に応じて電動機(モータMOT)が出力した動力を駆動輪(駆動輪DW)に伝達して走行する第1走行モード(ハイブリッド走行モード)と、
前記内燃機関の動力を前記駆動輪に伝達して走行する第2走行モード(低速側エンジン走行モード)と、
を含む複数の走行モードによって走行可能な車両(車両1)の制御装置(制御装置100)であって、
前記車両の走行状態に基づいて、前記複数の走行モードのうちいずれかの走行モードを、前記車両を走行させる走行モードとして設定する走行モード制御部(走行モード制御部120)と、
前記第1走行モードによって走行中の前記車両の走行状態に基づき前記第2走行モードへの移行条件が成立した場合に、該移行条件が成立した際に前記第2走行モードへ移行させた場合の前記内燃機関の予測回転数を取得する予測回転数取得部(予測回転数取得部122)と、
前記内燃機関を制御する内燃機関制御部(エンジン制御部131)と、
を備え、
前記内燃機関制御部は、前記移行条件が成立した際の前記内燃機関の回転数(Ne11)と、前記予測回転数取得部によって取得された前記予測回転数(Ne12)との差が閾値以上である場合に、前記内燃機関の回転数を前記予測回転数に近づける回転数制御を行い、
前記走行モード制御部は、前記移行条件が成立した際の前記内燃機関の回転数と、前記予測回転数との差が前記閾値以上である場合に、前記内燃機関制御部による前記回転数制御が完了してから前記第2走行モードへ移行させ、
前記回転数制御は、前記内燃機関の回転数を前記予測回転数に近づけるように複数段階で変化させる制御である、車両の制御装置。
(1)によれば、第2走行モードへの移行条件が成立した際の内燃機関の回転数と、該移行条件が成立した際に第2走行モードへ移行させた場合の内燃機関の予測回転数との差が閾値以上である場合に、内燃機関の回転数を複数段階で変化させて予測回転数に近づける回転数制御を行い、該回転数制御が完了してから第2走行モードへ移行させるので、エンジンの回転数の急激な変動を抑制しながら第2走行モードへ移行させることができる。
(2) (1)に記載の車両の制御装置であって、
前記回転数制御は、前記複数段階の1段階目において、前記内燃機関の回転数を許容された上限値だけ前記予測回転数に近づける制御である、車両の制御装置。
(2)によれば、回転数制御が、1段階目において、内燃機関の回転数を許容された上限値だけ予測回転数に近づける制御であるので、予め許容された範囲で内燃機関の回転数を迅速に予測回転数に近づけることができる。
(3) (2)に記載の車両の制御装置であって、
前記回転数制御は、前記複数段階の2段階目以降において、前記内燃機関の回転数を所定の変化率で徐々に前記予測回転数に近づける制御である、車両の制御装置。
(3)によれば、回転数制御が、2段階目以降において、内燃機関の回転数を、所定の変化率で徐々に予測回転数に近づける制御であるので、運転者に違和感を与えることなく内燃機関の回転数を予測回転数に近づけることができる。
1 車両
100 制御装置
120 走行モード制御部
122 予測回転数取得部
131 エンジン制御部(内燃機関制御部)
DW 駆動輪
ENG エンジン(内燃機関)
GEN ジェネレータ(発電機)
MOT モータ(電動機)

Claims (3)

  1. 内燃機関の動力により発電機が発電した電力の供給に応じて電動機が出力した動力を駆動輪に伝達して走行する第1走行モードと、
    前記内燃機関の動力を前記駆動輪に伝達して走行する第2走行モードと、
    を含む複数の走行モードによって走行可能な車両の制御装置であって、
    前記車両の走行状態に基づいて、前記複数の走行モードのうちいずれかの走行モードを、前記車両を走行させる走行モードとして設定する走行モード制御部と、
    前記第1走行モードによって走行中の前記車両の走行状態に基づき前記第2走行モードへの移行条件が成立した場合に、該移行条件が成立した際に前記第2走行モードへ移行させた場合の前記内燃機関の予測回転数を取得する予測回転数取得部と、
    前記内燃機関を制御する内燃機関制御部と、
    を備え、
    前記内燃機関制御部は、前記移行条件が成立した際の前記内燃機関の回転数と、前記予測回転数取得部によって取得された前記予測回転数との差が閾値以上である場合に、前記内燃機関の回転数を前記予測回転数に近づける回転数制御を行い、
    前記走行モード制御部は、前記移行条件が成立した際の前記内燃機関の回転数と、前記予測回転数との差が前記閾値以上である場合に、前記内燃機関制御部による前記回転数制御が完了してから前記第2走行モードへ移行させ、
    前記回転数制御は、前記内燃機関の回転数を前記予測回転数に近づけるように複数段階で変化させる制御である、車両の制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両の制御装置であって、
    前記回転数制御は、前記複数段階の1段階目において、前記内燃機関の回転数を許容された上限値だけ前記予測回転数に近づける制御である、車両の制御装置。
  3. 請求項2に記載の車両の制御装置であって、
    前記回転数制御は、前記複数段階の2段階目以降において、前記内燃機関の回転数を所定の変化率で徐々に前記予測回転数に近づける制御である、車両の制御装置。
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