JP2021169280A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の意図を大幅に超えない加速とすること。【解決手段】車両は、トルクを発生可能であるエンジンと、電動機として動作して電力を受けてトルクを発生可能であるとともに発電機として動作してトルクを受けて電力を発生可能であるモータジェネレータと、エンジンまたはモータジェネレータからのトルクを路面に伝達する前輪と、モータジェネレータと前輪との間に設けられモータジェネレータと前輪との間でトルクを伝達可能であり伝達可能なトルク容量を変更可能であるクラッチとを備える。ＥＣＵは、クラッチのトルク容量を制御し（Ｓ１１４，Ｓ１１５）、モータジェネレータを電動機または発電機として動作させるよう切替え、モータジェネレータを発電機として動作させているとき（Ｓ１１３でＹＥＳ）には、そうでないとき（Ｓ１１３でＮＯ）と比較して、前輪に伝達するトルクに対する余裕度を小さくする（Ｓ１１４）。【選択図】図２

Description

この開示は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、モータジェネレータと駆動輪との間に係合要素を備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを備え、モータジェネレータと駆動輪との間に係合要素を備えるハイブリッド車両があった（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、このようなハイブリッド車両において、エンジンの駆動力で駆動輪を動かすとともにモータジェネレータを発電機として機能させることが記載されている。

特開２０１３−３５４４１号公報

しかし、特許文献１のようなハイブリッド車両においては、モータジェネレータの不具合などに起因してモータジェネレータを発電機として機能させることができない場合、モータジェネレータで発電に用いられていたトルクが駆動輪に伝わってしまう可能性がある。このため、運転者の意図しない加速が発生してしまう虞がある。

この開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、運転者の意図を大幅に超えない加速とすることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することである。

この開示に係る制御装置は、ハイブリッド車両の制御装置である。ハイブリッド車両は、トルクを発生可能であるエンジンと、電動機として動作して電力を受けてトルクを発生可能であるとともに発電機として動作してトルクを受けて電力を発生可能であるモータジェネレータと、エンジンまたはモータジェネレータからのトルクを路面に伝達する駆動輪と、モータジェネレータと駆動輪との間に設けられ、モータジェネレータと駆動輪との間でトルクを伝達可能であり、伝達可能なトルク容量を変更可能である伝達要素とを備える。制御装置は、伝達要素のトルク容量を制御し、モータジェネレータを電動機または発電機として動作させるよう切替え、モータジェネレータを発電機として動作させているときには、発電機として動作させていないときと比較して、駆動輪に伝達するトルクに対する余裕度を小さくする。

このような開示によれば、モータジェネレータを発電機として動作させているときに、モータジェネレータの不具合によりモータジェネレータを発電機として機能させることができなくなった場合であっても、駆動輪に伝達するトルクの余裕度が小さくされているので、駆動輪に伝わる余分なトルクを小さくすることができる。その結果、運転者の意図を大幅に超えない加速とすることができる。

この開示によれば、運転者の意図を大幅に超えない加速とすることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することができる。

この実施の形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 この実施の形態のクラッチトルク容量制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、この開示の実施の形態は説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返されない。

図１は、この実施の形態に係るハイブリッド車両１の概略構成を示す図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン２０と、モータジェネレータ３０Ｆ，３０Ｒと、バッテリ３５と、インバータ４０Ｆ，４０Ｒと、ＡＴ（Automatic Transmission）５０と、ディファレンシャルギヤ５１Ｆ，５１Ｒと、ドライブシャフト５２ＦＬ，５２ＦＲ，５２ＲＬ，５２ＲＲと、前輪５３ＦＬ，５３ＦＲと、後輪５３ＲＬ，５３ＲＲと、油圧ユニット６０と、第１のクラッチ７１と、第２のクラッチ７２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含み、メモリに記憶されたプログラムに従ってメモリに記憶されたデータおよび外部から入力されたデータを処理して、処理結果をメモリに記憶させたり外部に出力したりすることにより、ハイブリッド車両１の各部を制御する。

エンジン２０は、ＥＣＵ１００によって制御されて、燃料（たとえば、ガソリン、軽油など）の燃焼により駆動力（トルク）を発生する内燃機関である。

モータジェネレータ３０Ｆ，３０Ｒは、それぞれ、インバータ４０Ｆ，４０Ｒによって制御されて、電動機として動作して電力を受けて駆動力（トルク）を発生可能であるとともに、発電機として動作して駆動力（トルク）を受けて電力を発生可能である。モータジェネレータ３０Ｆは、前輪５３ＦＬ，５３ＦＲの駆動用である。モータジェネレータ３０Ｒは、後輪５３ＲＬ，５３ＲＲの駆動用である。

バッテリ３５は、モータジェネレータ３０Ｆ，３０Ｒを駆動するための電力を供給したり、ハイブリッド車両１の外部から給電されたりモータジェネレータ３０Ｆ，３０Ｒによって回生されたりした電力を蓄えたりする。バッテリ３５は、ＥＣＵ１００およびエンジン２０などのハイブリッド車両１の他の各部にも電力を供給する。

インバータ４０Ｆ，４０Ｒは、それぞれ、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って、バッテリ３５からの直流の電力を交流に変換して、変換した電力をモータジェネレータ３０Ｆ，３０Ｒに供給することで、モータジェネレータ３０Ｆ，３０Ｒの駆動を制御したり、モータジェネレータ３０Ｆ，３０Ｒからの回生を制御して、回生された交流の電力を直流に変換してバッテリ３５に充電したりする。

ＡＴ５０は、ＥＣＵ１００によって制御されて、変速比（出力軸の回転速度に対する入力軸の回転速度の比）が異なる複数の変速段（ギヤ段）を選択的に形成可能な有段式の自動変速機である。なお、ＡＴ５０は、遊星歯車機構を用いた自動変速機およびＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）のような、無段式の自動変速機であってもよい。

第１のクラッチ７１および第２のクラッチ７２は、潤滑油に浸漬され重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータで押圧されることで係合する湿式多板型であり、伝達されるトルク容量を油圧アクチュエータの押圧力で調整可能である係合装置である。具体的には、油圧ユニット６０からクラッチ７１，７２に供給される油圧によって、クラッチ７１，７２が伝達可能なトルク容量が調整される。クラッチ７１，７２への入力トルクがトルク容量を超えれば、クラッチ７１，７２はスリップし、クラッチ７１，７２の出力トルクは、入力トルク未満となる。クラッチ７１，７２への入力トルクがトルク容量以下であれば、クラッチ７１，７２はスリップせず係合し、クラッチ７１，７２の出力トルクは、入力トルクとほぼ等しくなる。クラッチ７１，７２の油圧アクチュエータの押圧力が所定値未満となると、クラッチ７１，７２のトルク容量が０、つまり、クラッチ７１，７２が非係合の状態となる。

油圧ユニット６０は、ＡＴ５０において変速に用いられる油圧、および、クラッチ７１，７２において係合に用いられる油圧を、ＥＣＵ１００による制御にしたがって変化させる。

ディファレンシャルギヤ５１Ｆは、前輪５３ＦＬ，５３ＦＲが走行状況に応じて差動するように、ＡＴ５０から出力されたトルクを、ドライブシャフト５２ＦＬ，５２ＦＲに差を付けて分配する歯車機構である。ディファレンシャルギヤ５１Ｒは、後輪５３ＲＬ，５３ＲＲが走行状況に応じて差動するように、モータジェネレータ３０Ｒから出力されたトルクを、ドライブシャフト５２ＲＬ，５２ＲＲに差を付けて分配する歯車機構である。

ドライブシャフト５２ＦＬ，５２ＦＲは、それぞれ、ディファレンシャルギヤ５１Ｆからのトルクを前輪５３ＦＬ，５３ＦＲに伝達する。ドライブシャフト５２ＲＬ，５２ＲＲは、それぞれ、ディファレンシャルギヤ５１Ｒからのトルクを後輪５３ＲＬ，５３ＲＲに伝達する。前輪５３ＦＬ，５３ＦＲおよび後輪５３ＲＬ，５３ＲＲは、それぞれ、ドライブシャフト５２ＦＬ，５２ＦＲ，５２ＲＬ，５２ＲＲからのトルクを路面に伝達する。

上述したようなハイブリッド車両１においては、モータジェネレータ３０Ｆの不具合などに起因してモータジェネレータ３０Ｆを発電機として機能させることができない場合、モータジェネレータ３０Ｆで発電に用いられていたトルクが前輪５３ＦＬ，５３ＦＲに伝わってしまう。このため、運転者の意図しない加速が発生してしまう虞がある。

そこで、ＥＣＵ１００は、第２のクラッチ７２のトルク容量を制御し、モータジェネレータ３０Ｆを電動機または発電機として動作させるよう切替え、モータジェネレータ３０Ｆを発電機として動作させているときには、発電機として動作させていないときと比較して、前輪５３ＦＬ，５３ＦＲに伝達するトルクに対する余裕度を小さくする。これにより、運転者の意図を大幅に超えない加速とすることができる。

以下、この実施の形態での制御について説明する。図２は、この実施の形態のクラッチトルク容量制御処理の流れを示すフローチャートである。このクラッチトルク容量制御処理は、ＥＣＵ１００によって上位の処理から所定周期ごとに呼出されて実行される。

図２を参照して、ＥＣＵ１００は、第１のクラッチ７１および第２のクラッチ７２が係合状態に制御されているタイミングであるかを判断する（ステップＳ１１１）。クラッチ７１，７２が係合状態に制御されているタイミングでない（ステップＳ１１１でＮＯ）と判断した場合、ＥＣＵ１００は、実行する処理をこの処理の呼出元の上位の処理に戻す。

一方、クラッチ７１，７２が係合状態に制御されているタイミングである（ステップＳ１１１でＹＥＳ）と判断した場合、ＥＣＵ１００は、アクセル開度とハイブリッド車両１の車速に応じてハイブリッド車両１を加速させるために必要なトルクを算出し、エンジン２０およびモータジェネレータ３０Ｆ，３０Ｒで分担するトルクを算出し、算出した分担トルクを、モータジェネレータ３０Ｆ，３０Ｒにそれぞれ対応するインバータ４０Ｆ，４０Ｒおよびエンジン２０への指令トルクとして特定する（ステップＳ１１２）。なお、他の処理で指令トルクを算出している場合は、他の処理で算出された指令トルクをメモリから読込むことで、指令トルクを特定するようにしてもよい。

次に、ＥＣＵ１００は、フロントのモータジェネレータ３０Ｆが負トルクの走行モード、つまり、モータジェネレータ３０Ｆが発電しながら走行しているかを判断する（ステップＳ１１３）。

モータジェネレータ３０Ｆが負トルクの走行モードである（ステップＳ１１３でＹＥＳ）と判断した場合、ＥＣＵ１００は、第２のクラッチ７２のトルク容量を、ステップＳ１１２で特定した第２のクラッチ７２に入力される指令トルク（エンジン２０への指令トルクとモータジェネレータ３０Ｆへの指令トルクとを合算した指令トルク）のＡ倍となるよう、油圧ユニット６０を制御する（ステップＳ１１４）。なお、Ａは、後述のＢ未満である。

モータジェネレータ３０Ｆが負トルクの走行モードでない（ステップＳ１１３でＮＯ）と判断した場合、ＥＣＵ１００は、第２のクラッチ７２のトルク容量を、ステップＳ１１２で特定した第２のクラッチ７２に入力される指令トルク（エンジン２０への指令トルクとモータジェネレータ３０Ｆへの指令トルクとを合算した指令トルク）のＢ倍となるよう、油圧ユニット６０を制御する（ステップＳ１１５）。なお、Ｂは、前述のＡ超である。ステップＳ１１４またはステップＳ１１５の後、ＥＣＵ１００は、実行する処理をこの処理の呼出元の上位の処理に戻す。

たとえば、車重Ｍ［ｋｇ］の車両が、低速で坂を登る場合に、運転者によってアクセルが踏み増される。この場合、アクセル開度および車速から、所定のマップから、ＡＴ５０の変速段と必要駆動力とが特定される。この場合、Ｆ［Ｎ］と決定されることとする。また、ハイブリッド車両１の状態から、駆動力の前後配分がそれぞれ１００−Ｄ［％］とＤ［％］と決定されることとする。すると、リヤの指令駆動力は、Ｆ［Ｎ］×Ｄ［％］＝ＦＤ／１００［Ｎ］となる。

このＦＤ／１００［Ｎ］をリヤのモータジェネレータ３０Ｒで発生させるために、フロントのインバータ４０Ｆからリヤのインバータ４０Ｒに電力を供給する。このため、フロントのディファレンシャルギヤ比×ＡＴ変速比＝リヤのディファレンシャルギヤ比×Ｃの関係から、リヤで必要な電力をフロントのモータジェネレータ３０Ｆで発電するために、エンジン２０によってＦＤ／１００［Ｎ］×Ｃ＝ＦＤＣ／１００［Ｎ］を余剰に駆動力を発生させる。

このＦＤＣ／１００［Ｎ］に相当する加速度は、ＦＤＣ／１００［Ｎ］／Ｍ［ｋｇ］／９．８［ｍ／ｓ2］＝ＦＤＣ／９８０Ｍ［Ｇ］である。つまり、フロントのモータジェネレータ３０Ｆが失陥して発電ができなくなった場合、ハイブリッド車両１をＦＤＣ／９８０Ｍ［Ｇ］、余計に加速させる駆動力が、第２のクラッチ７２に入力される。モータジェネレータ３０Ｆの失陥は、たとえば、ハードウェアの故障、ＥＣＵ１００のハードウェアもしくはソフトウェアの故障、インバータ４０Ｆ，４０Ｒの異常（過電流、過電圧など）、または、ＥＣＵ１００と他の機器（インバータ４０Ｆ，４０Ｒ、エンジン２０、油圧ユニット６０など）との通信ネットワークの異常により、モータジェネレータ３０Ｆの制御が不能になりトルクの出力が不能な状態である。

ここで、図２のステップＳ１１５で示したように、第２のクラッチ７２のトルク容量を指令トルクのＢ倍となるように制御している場合、フロントの指令駆動力は、Ｆ［Ｎ］×（１００−Ｄ）［％］＝Ｆ（１００−Ｄ）／１００［Ｎ］であるので、第２のクラッチ７２のトルク容量のトルクに対応する駆動力の余裕分は、Ｆ（１００−Ｄ）／１００［Ｎ］×（Ｂ−１．０）＝Ｆ（１００−Ｄ）（Ｂ−１．０）／１００［Ｎ］となる。このＦ（１００−Ｄ）（Ｂ−１．０）／１００［Ｎ］に相当する加速度は、Ｆ（１００−Ｄ）（Ｂ−１．０）／１００［Ｎ］／Ｍ［ｋｇ］／９．８［ｍ／ｓ2］＝Ｆ（１００−Ｄ）（Ｂ−１．０）／９８０Ｍ［Ｇ］である。つまり、第２のクラッチ７２が滑ることなく、第２のクラッチ７２に入力された駆動力が出力される場合、ハイブリッド車両１をＦ（１００−Ｄ）（Ｂ−１．０）／９８０Ｍ［Ｇ］、余計に加速させる駆動力が、第２のクラッチ７２から出力される。

この場合は、発電に用いられるはずであった駆動力ＦＤＣ／１００［Ｎ］に対応するトルクが第２のクラッチ７２に入力されると、余裕分のＦ（１００−Ｄ）（Ｂ−１．０）／１００［Ｎ］を上回る場合、クラッチ７２が滑り始めるまでは、指令よりもＦ（１００−Ｄ）（Ｂ−１．０）／９８０Ｍ［Ｇ］余分にハイブリッド車両１を加速させ、クラッチ７２が滑り始めると、加速度の上昇が止まる。この運転者が意図した加速度を超える加速度を超過加速度という。運転者の意図を大幅に超えない超過加速度は、超過加速度が基準超過加速度以下であると定める。この場合、超過加速度がＦ（１００−Ｄ）（Ｂ−１．０）／９８０Ｍ［Ｇ］＞基準超過加速度であるとする。このため、発生駆動力をカットするまでは、基準超過加速度を超過する。

一方、図２のステップＳ１１４で示したように、第２のクラッチ７２のトルク容量を指令トルクのＡ倍（Ａ＜Ｂ）となるように制御している場合、フロントの指令駆動力は、Ｆ［Ｎ］×（１００−Ｄ）［％］＝Ｆ（１００−Ｄ）／１００［Ｎ］であるので、第２のクラッチ７２のトルク容量のトルクに対応する駆動力の余裕分は、Ｆ（１００−Ｄ）／１００［Ｎ］×（Ａ−１．０）＝Ｆ（１００−Ｄ）（Ａ−１．０）／１００［Ｎ］となる。このＦ（１００−Ｄ）（Ａ−１．０）／１００［Ｎ］に相当する加速度は、Ｆ（１００−Ｄ）（Ａ−１．０）／１００［Ｎ］／Ｍ［ｋｇ］／９．８［ｍ／ｓ2］＝Ｆ（１００−Ｄ）（Ａ−１．０）／９８０Ｍ［Ｇ］である。つまり、第２のクラッチ７２が滑ることなく、第２のクラッチ７２に入力された駆動力が出力される場合、ハイブリッド車両１をＦ（１００−Ｄ）（Ａ−１．０）／９８０Ｍ［Ｇ］、余計に加速させる駆動力が、第２のクラッチ７２から出力される。

この場合は、発電に用いられるはずであった駆動力ＦＤＣ／１００［Ｎ］に対応するトルクが第２のクラッチ７２に入力されるので、余裕分のＦ（１００−Ｄ）（Ａ−１．０）／１００［Ｎ］を上回るとすると、クラッチ７２が滑り始めるまでは、指令よりもＦ（１００−Ｄ）（Ａ−１．０）／９８０Ｍ［Ｇ］余分にハイブリッド車両１を加速させ、クラッチ７２が滑り始めると、加速度は下がる。この場合、超過加速度がＦ（１００−Ｄ）（Ａ−１．０）／９８０Ｍ［Ｇ］≦基準超過加速度であるとする。このため、運転者の意図を大幅に超えない加速に抑えることが可能となる。

このように、図２のように制御することによって、フロントのモータジェネレータ３０Ｆ（インバータ４０Ｆ）が発電中に失陥した場合であっても、運転者の意図を大幅に超えない加速とすることができる。

［変形例］
（１） 前述した実施の形態においては、図１で示したように、ハイブリッド車両１は、リヤ用のインバータ４０Ｒおよびモータジェネレータ３０Ｒを備え、後輪５３ＲＬ，５３ＲＲも駆動する構成とした。しかし、後輪５３ＲＬ，５３ＲＲを駆動しない構成としてもよい。また、前後が逆の構成であってもよい。

（２） 前述した実施の形態においては、図１で示したように、ハイブリッド車両１は第１のクラッチ７１を備えるようにした。しかし、これに限定されず、第１のクラッチ７１のような伝達要素を備えず、エンジン２０およびモータジェネレータ３０Ｆが直結であってもよい。また、第１のクラッチ７１が、湿式の多板式ではなく、乾式または単板式であってもよいし、クラッチとは異なる他の種類の伝達要素、たとえば、トルクコンバータであってもよい。

（３） 前述した実施の形態においては、図２のステップＳ１１４で示したように、フロントのモータジェネレータ３０Ｆを発電機として動作させているときには、発電機として動作させていないときと比較して、第２のクラッチ７２のトルク容量を小さくするようにした。つまり、駆動輪である前輪５３ＦＬ，５３ＦＲに伝達するトルクに対する余裕度を小さくするようにした。これによって、結果的に、フロントのモータジェネレータ３０Ｆ（インバータ４０Ｆ）が失陥した場合であっても、超過加速度が基準超過加速度を超えないようにした。しかし、これに限定されず、フロントのモータジェネレータ３０Ｆを発電機として動作させているときには、発電機として動作させていないときと比較して、駆動輪に伝達するトルクに対する余裕度を小さくするのであれば、他の方法で制御するようにしてもよい。

［まとめ］
図１で示したように、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１の制御装置である。図１で示したように、ハイブリッド車両１は、トルクを発生可能であるエンジン２０と、電動機として動作して電力を受けてトルクを発生可能であるとともに発電機として動作してトルクを受けて電力を発生可能であるモータジェネレータ３０Ｆと、エンジン２０またはモータジェネレータ３０Ｆからのトルクを路面に伝達する前輪５３ＦＬ，５３ＦＲと、モータジェネレータ３０Ｆと前輪５３ＦＬ，５３ＦＲとの間に設けられ、モータジェネレータ３０Ｆと前輪５３ＦＬ，５３ＦＲとの間でトルクを伝達可能であり、伝達可能なトルク容量を変更可能である第２のクラッチ７２とを備える。

図２で示したように、ＥＣＵ１００は、第２のクラッチ７２のトルク容量を制御し（ステップＳ１１４，ステップＳ１１５）、モータジェネレータ３０Ｆを電動機または発電機として動作させるよう切替え、モータジェネレータ３０Ｆを発電機として動作させているとき（ステップＳ１１３でＹＥＳのとき）には、発電機として動作させていないとき（ステップＳ１１３でＮＯのとき）と比較して、前輪５３ＦＬ，５３ＦＲに伝達するトルクに対する余裕度を小さくする（ステップＳ１１４）。

このような開示によれば、モータジェネレータ３０Ｆを発電機として動作させているときに、モータジェネレータ３０Ｆの不具合によりモータジェネレータ３０Ｆを発電機として機能させることができなくなった場合であっても、前輪５３ＦＬ，５３ＦＲに伝達するトルクの余裕度が小さくされているので、前輪５３ＦＬ，５３ＦＲに伝わる余分なトルクを小さくすることができる。その結果、運転者の意図を大幅に超えない加速とすることができる。

今回開示された実施の形態は、全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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明では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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ ハイブリッド車両、２０ エンジン、３０Ｆ，３０Ｒ モータジェネレータ、３５ バッテリ、４０Ｆ，４０Ｒ インバータ、５１Ｆ，５１Ｒ ディファレンシャルギヤ、５２ＦＬ，５２ＦＲ，５２ＲＬ，５２ＲＲ ドライブシャフト、５３ＦＬ，５３ＦＲ 前輪、５３ＲＬ，５３ＲＲ 後輪、６０ 油圧ユニット、７１，７２ クラッチ、１００ ＥＣＵ。

Claims (1)

1. 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は、
   トルクを発生可能であるエンジンと、
   電動機として動作して電力を受けてトルクを発生可能であるとともに発電機として動作してトルクを受けて電力を発生可能であるモータジェネレータと、
   前記エンジンまたは前記モータジェネレータからのトルクを路面に伝達する駆動輪と、
   前記モータジェネレータと前記駆動輪との間に設けられ、前記モータジェネレータと前記駆動輪との間でトルクを伝達可能であり、伝達可能なトルク容量を変更可能である伝達要素とを備え、
   前記制御装置は、
   前記伝達要素のトルク容量を制御し、
   前記モータジェネレータを前記電動機または前記発電機として動作させるよう切替え、
   前記モータジェネレータを前記発電機として動作させているときには、前記発電機として動作させていないときと比較して、前記駆動輪に伝達するトルクに対する余裕度を小さくする、ハイブリッド車両の制御装置。

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