JP2023106894A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】減速感のばらつきを抑制したハイブリッド車両を提供する。【解決手段】エンジンと動力伝達経路上に設けられたモータと動力伝達経路上のエンジンとモータとの間に設けられたクラッチとモータの回生電力を充電するバッテリとエンジン、モータ、及びクラッチを制御する制御装置はアクセルオフによる減速要求があった際にバッテリを充電可能か否か判定する充電判定部と、充電判定部により否定判定がなされた場合にクラッチが係合しモータが運転停止状態で燃料カットを実行した際のエンジンのフリクショントルクにより車両を減速する第１減速処理を実行し、充電判定部により肯定判定がなされた場合にクラッチが解放した状態でモータの回生トルクにより減速する第２減速処理を実行する減速制御部とを含み、減速制御部は前記第２減速処理においてモータの回転数に対応したエンジンの回転数でのフリクショントルクを回生トルクとしてモータから出力させる。【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

エンジンと、エンジンから駆動輪までの動力伝達経路上に設けられたモータと、動力伝達経路上のエンジンとモータとの間に設けられたクラッチと、モータの回生電力を充電するバッテリと、エンジン、モータ、及びクラッチを制御する制御装置とを備えたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両では、バッテリが充電不可能の場合には燃料カット処理を実行した際のエンジンのフリクショントルクにより減速し、バッテリが充電可能な場合にはモータの回生トルクにより減速する（例えば特許文献１参照）。

特開２０２０－１１４６８３号公報

エンジンのフリクショントルクによる減速感と、モータの回生トルクによる減速感とにばらつきがあると、運転者に違和感を与えるおそれがある。

そこで本発明は、減速感のばらつきを抑制したハイブリッド車両を提供することを目的とする。

上記目的は、エンジンと、前記エンジンから駆動輪までの動力伝達経路上に設けられたモータと、前記動力伝達経路上の前記エンジンと前記モータとの間に設けられたクラッチと、前記モータの回生電力を充電するバッテリと、前記エンジン、モータ、及びクラッチを制御する制御装置と、を備えたハイブリッド車両であって、前記制御装置は、アクセルオフによる減速要求があった際に前記バッテリを充電可能か否か判定する充電判定部と、前記充電判定部により否定判定がなされた場合に、前記クラッチが係合し前記モータが運転停止状態で燃料カット処理を実行した際の前記エンジンのフリクショントルクにより当該ハイブリッド車両を減速する第１減速処理を実行し、前記充電判定部により肯定判定がなされた場合に、前記クラッチが解放した状態で前記モータの回生トルクにより当該ハイブリッド車両を減速する第２減速処理を実行する減速制御部と、を含み、前記減速制御部は、前記第２減速処理において、前記モータの回転数に対応した前記エンジンの回転数での前記フリクショントルクを前記回生トルクとして前記モータから出力させる、ハイブリッド車両によって達成できる。

前記制御装置は、前記減速要求があった際に前記エンジンを間欠停止可能か否かを判定する停止判定部を含み、前記減速制御部は、前記充電判定部及び停止判定部により共に肯定判定がなされた場合には前記第２減速処理を実行し、前記充電判定部により肯定判定がなされ前記停止判定部により否定判定がなされた場合には、前記クラッチが係合し前記エンジンがアイドルトルクを出力した状態で前記モータの回生トルクにより当該ハイブリッド車両を減速する第３減速処理を実行し、前記第３減速処理において、前記アイドルトルクに相当する大きさの負トルクと前記フリクショントルクとの合計値を前記回生トルクとして前記モータから出力させてもよい。

前記減速制御部は、外気圧が低いほど前記回生トルクの前記フリクショントルク分を低下させてもよい。

前記減速制御部は、前記エンジンの温度が高いほど前記回生トルクの前記フリクショントルク分を低下させてもよい。

本発明によれば、減速感のばらつきを抑制したハイブリッド車両を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、ＥＣＵが実行する減速制御の一例を示したフローチャートである。 図３は、第１～第３減速処理での減速トルクの説明図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、エンジン回転数とフリクショントルクとの関係を規定したマップである。

［ハイブリッド車両の概略構成］
図１は、ハイブリッド車両１の概略構成図である。ハイブリッド車両１には、エンジン１０から駆動輪１３までの動力伝達経路に、Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トランスミッション１８が順に設けられている。エンジン１０及びモータ１５は、ハイブリッド車両１の走行用駆動源として搭載されている。エンジン１０は、例えばＶ型６気筒ガソリンエンジンであるが気筒数はこれに限定されず、直列型のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、及びトランスミッション１８は、変速ユニット１１内に設けられている。変速ユニット１１と左右の駆動輪１３とは、ディファレンシャル１２を介して駆動連結されている。トランスミッション１８は、トルクコンバータ１９、及び変速機２０を備えている。

Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路上のエンジン１０とモータ１５との間に設けられている。Ｋ０クラッチ１４は、解放状態から油圧の供給を受けて係合状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を接続する。Ｋ０クラッチ１４は、油圧供給の停止に応じて解放状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を遮断する。係合状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が連結しエンジン１０とモータ１５が同じ回転数となっている状態である。解放状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が離れた状態である。

モータ１５は、インバータ１７を介してバッテリ１６に接続されている。モータ１５は、バッテリ１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能し、更にエンジン１０や駆動輪１３からの動力伝達に応じてバッテリ１６に充電する回生電力を発電する発電機としても機能する。モータ１５とバッテリ１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整されている。

インバータ１７は、後述するＥＣＵ１００によって制御され、バッテリ１６からの直流電圧を交流電圧に変換し、またはモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換する。モータ１５がトルクを出力する力行運転の場合、インバータ１７はバッテリ１６の直流電圧を交流電圧に変換してモータ１５に供給される電力を調整する。モータ１５が発電する回生運転の場合、インバータ１７はモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１６に供給される回生電力を調整する。

トルクコンバータ１９は、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手である。変速機２０は、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機であるが、これに限定されず無段式の自動変速機であってもよい。変速機２０は、動力伝達経路上のモータ１５と駆動輪１３の間に設けられている。トルクコンバータ１９を介して、モータ１５と変速機２０とが連結されている。トルクコンバータ１９には、油圧の供給を受けて係合状態となってモータ１５と変速機２０とを直結するロックアップクラッチ１９ａが設けられている。

変速ユニット１１には、更にオイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。オイルポンプ２１で発生した油圧は、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１９、変速機２０、及びロックアップクラッチ１９ａにそれぞれ供給されている。油圧制御機構２２には、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１９、変速機２０、及びロックアップクラッチ１９ａのそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁とが設けられている。

ハイブリッド車両１には、同車両の制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、制御装置の一例であり、詳しくは後述する、充電判定部、減速制御部、及び停止判定部を機能的に実現する。

ＥＣＵ１００は、エンジン１０及びモータ１５の駆動を制御する。具体的にはＥＣＵ１００は、エンジン１０のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより、エンジン１０のトルクや回転数を制御する。ＥＣＵ１００は、インバータ１７を制御してモータ１５とバッテリ１６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５の力行トルク、回生トルク、回転数を制御する。またＥＣＵ１００は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４やロックアップクラッチ１９ａ、変速機２０の駆動制御を行う。尚、ロックアップクラッチ１９ａは、車速が所定値以上の場合に係合し、車速が所定値未満の場合に解放する。

ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ７１、クランク角センサ７２、モータ回転数センサ７３、アクセル開度センサ７４、車速センサ７５、ＳＯＣセンサ７６、水温センサ７７、及び外気圧センサ７８からの信号が入力される。クランク角センサ７２は、エンジン１０のクランクシャフトの回転速度、即ちエンジン回転数を検出する。モータ回転数センサ７３は、モータ１５の出力軸の回転速度、即ちモータ回転数を検出する。アクセル開度センサ７４は、運転者のアクセルペダルの踏込量であるアクセルペダル開度を検出する。車速センサ７５はハイブリッド車両１の走行速度を検出する。ＳＯＣセンサ７６は、バッテリ１６の充電量を示すＳＯＣ（State Of Charge）を検出する。水温センサ７７は、エンジン１０の冷却水の温度を検出する。外気圧センサ７８は、外気の圧力を検出する。

ＥＣＵ１００は、モータモード及びハイブリッドモードの何れかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。モータモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を解放し、モータ１５の動力により走行する。ハイブリッドモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を係合状態に切り替えて少なくともエンジン１０の動力により走行する。尚、ハイブリッドモードには、モータ１５を力行運転させてエンジン１０及びモータ１５の双方を動力源として走行するモード、モータを回生運転させてエンジン１０の動力のみで走行するモード、及びモータの運転を停止してエンジン１０の動力のみで走行するモードを含む。

走行モードの切り替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力やバッテリ１６のＳＯＣなどに基づいて行われる。例えば、要求駆動力が比較的小さくＳＯＣが比較的高い場合には、燃費を向上させるためにエンジン１０を停止したモータモードが選択される。要求駆動力が比較的大きい場合やＳＯＣが比較的低い場合には、エンジン１０が駆動したハイブリッドモードが選択される。

ＥＣＵ１００は、ハイブリッドモードにおいて所定の停止条件が成立した場合にエンジン１０を間欠停止させ、所定の自動再始動条件が成立した場合にエンジン１０を再始動させる間欠運転制御を実行する。

［減速制御］
図２は、ＥＣＵ１００が実行する減速制御の一例を示したフローチャートである。本制御は、イグニッションがオンの状態で所定の周期ごとに繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ７４の検出値に基づいてアクセル開度がゼロとなるアクセルオフが検出されたか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１でＮｏの場合には本制御は終了する。

ステップＳ１でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は車速センサ７５により検出された車速が、所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで所定値とは、上述したようにロックアップクラッチ１９ａが係合する車速の最小値である。ステップＳ２でＮｏの場合には本制御は終了する。

ステップＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はバッテリ１６が充電可能か否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、ＳＯＣセンサ７６により検出されるバッテリ１６のＳＯＣが上限値未満の場合にはバッテリ１６は充電可能であると判定され、ＳＯＣが上限値以上の場合にはバッテリ１６は充電不可能と判定される。上限値とは、これ以上バッテリ１６に充電できない満充電の状態でのＳＯＣである。ステップＳ３は、充電判定部が実行する処理の一例である。

ステップＳ３でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００は第１減速処理を実行する（ステップＳ４）。第１減速処理は、Ｋ０クラッチ１４及びロックアップクラッチ１９ａが係合しモータ１５が運転停止状態で、エンジン１０において燃料カットを実行することによりエンジン１０のフリクショントルクによりハイブリッド車両１を減速させる処理である。このようにエンジン１０のフリクショントルクが駆動輪１３に伝達されて減速することができる。またモータ１５の回生トルクによらずに減速することができるため、バッテリ１６の過充電を抑制しつつ減速することができる。尚、モータ１５の運転停止状態とは、モータ１５とバッテリ１６との間での電力の授受が遮断され、モータ１５の出力トルク及び回生トルクが共にゼロの状態である。ステップＳ４は、減速制御部が実行する処理の一例である。

ステップＳ３でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はエンジン１０が間欠停止可能か否かを判定する（ステップＳ５）。例えばＥＣＵ１００は、水温センサ７７により検出された冷却水の温度がエンジン１０の暖機完了を示す暖機完了温度以上の場合には、エンジン１０は間欠停止可能と判定し、暖機完了温度未満の場合にはエンジン１０は間欠停止不可能と判定する。冷却水の温度が暖機完了温度未満の場合にエンジン１０を間欠停止すると、エンジン１０を再始動する際にはエンジン１０の温度はさらに低下しており、排気エミッションに影響を与えるおそれがあるからである。ステップＳ５は、停止判定部が実行する処理の一例である。

ステップＳ５でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は第２減速処理を実行する（ステップＳ６）。第２減速処理は、エンジン１０が間欠停止しＫ０クラッチ１４が解放しロックアップクラッチ１９ａが係合した状態でモータ１５の回生トルクによりハイブリッド車両１を減速させる処理である。このようにモータ１５の回生トルクが駆動輪１３に伝達されて減速することができる。またエンジン１０が間欠停止されるため、燃費の悪化を抑制できる。ステップＳ６は、減速制御部が実行する処理の一例である。

ステップＳ５でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００は第３減速処理を実行する（ステップＳ７）。第３減速処理は、Ｋ０クラッチ１４及びロックアップクラッチ１９ａが係合しエンジン１０がアイドルトルクを出力した状態でモータ１５の回生トルクによりハイブリッド車両１を減速させる処理である。エンジン１０がアイドルトルクを出力した状態とは、エンジン１０がアイドル運転状態に制御されている状態である。エンジン１０が間欠停止できない場合にアイドル運転状態に制御して、モータ１５の回生トルクが駆動輪１３に伝達されて減速することができる。ステップＳ７は、減速制御部が実行する処理の一例である。以上のように、アクセルオフによる減速要求がある場合には、ＥＣＵ１００は第１～第３減速処理の何れかを選択して実行する。

［第１～第３減速処理での減速トルク］
次に第１～第３減速処理での減速トルクについて説明する。図３は、第１～第３減速処理での減速トルクの説明図である。図３の縦軸はトルクを示している。正の値のトルクは、エンジン１０やモータ１５に対してその回転方向に作用する正トルクを示す。負の値のトルクは、エンジン１０やモータ１５に対してその回転方向とは逆方向に作用する負トルクを示す。図３では、モータ１５の出力軸の回転数、即ちモータ回転数が同一の場合での第１～第３減速処理での減速トルクを示している。

第１減速処理では、エンジン１０のフリクショントルクＦと負荷トルクＬとによりハイブリッド車両１が減速する。フリクショントルクＦは上述したようにエンジン１０で燃料カットの実行中でのエンジン１０の回転の抵抗となる負トルクである。負荷トルクＬは、補機の電力消費の負荷分のトルクとトランスミッション１８の負荷分のトルクとの合計値である。負荷トルクＬは、エンジン１０及びモータ１５の運転状態やＫ０クラッチ１４及びロックアップクラッチ１９ａの係合状態に関わらずに駆動輪１３に作用する負トルクである。

第２減速処理では、フリクショントルクＦに相当する回生トルクＲがモータ１５から出力される。第２減速処理での減速トルクは（Ｒ＋Ｌ）と表すことができ、（Ｒ＋Ｌ）＝（Ｆ＋Ｌ）が成立する。これにより第２減速処理においても、第１減速処理と同様の減速感を確保することができる。尚、ＥＣＵ１００は詳しくは後述するがフリクショントルクＦを算出して、この算出されたフリクショントルクＦを回生トルクＲとしてモータ１５から出力させる。

第３減速処理では、アイドルトルクＡがエンジン１０から出力され、回生トルクＲＡがモータ１５から出力される。回生トルクＲＡは、上述したフリクショントルクＦと、アイドルトルクＡに相当する大きさの負トルクａとの合計に相当する。第３減速処理では、減速トルクは（－Ａ＋ＲＡ＋Ｌ）で表すことができ、（－Ａ＋ＲＡ＋Ｌ）＝（－Ａ＋Ｆ＋ａ＋Ｌ）＝（Ｆ＋Ｌ）が成立する。これにより第３減速処理においても、第１減速処理と同様の減速感を確保することができる。尚、ＥＣＵ１００は、アイドル運転状態でのエンジン１０に要求するトルクを、回生トルクＲＡを算出する際のアイドルトルクＡとして用いる。このように第１～第３減速処理で減速トルクは略同一の値となり、減速感のばらつきが抑制され、運転者に違和感を与えることを回避できる。

［フリクショントルクの算出方法］
次にフリクショントルクの算出方法の説明図である。図４Ａ及び図４Ｂは、エンジン回転数とフリクショントルクとの関係を規定したマップである。図４Ａには、外気圧が高い場合と低い場合とでの両者の関係を示している。図４Ｂには、冷却水の温度が高い場合と低い場合とでの両者の関係を示している。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、エンジン回転数が高いほどフリクショントルクは増大する。

図４Ａに示すように、外気圧が低い方がフリクショントルクは低下する。外気圧が低いほど、燃料カット時で気筒内に導入される空気量が低下し、圧縮行程での気筒内の空気によるエンジン１０の回転への反発力も低下して、フリクショントルクも低下するからである。また図４Ｂに示すように、冷却水の温度が高いほどフリクショントルクは低下する。冷却水温度が高いほど、エンジン１０の潤滑油の温度が高く粘度が低いことを示し、これに応じてエンジン１０の駆動部の摩擦力も低下するからである。

図４Ａ及び図４Ｂのマップは予め実験により取得され、ＥＣＵ１００のメモリに記憶されている。ＥＣＵ１００はこれらのマップを参照して水温センサ７７及び外気圧センサ７８により検出された冷却水の温度及び外気圧に基づいて、モータ回転数に対応したエンジン回転数でのフリクショントルクを算出する。尚、フリクショントルクの算出はこのようなマップを参照することに限定されず、外気圧や冷却水の温度を引数とした演算式により算出してもよい。また、エンジン１０の温度として冷却水の温度を用いたがこれに限定されず、エンジン１０の潤滑油の温度を用いてもよい。

このようにフリクショントルクを精度よく算出することにより、減速感のばらつきをより抑制することができる。但し、算出されたフリクショントルクが実際のフリクショントルクに対して完全に一致している必要はない。例えば算出されたフリクショントルクが実際のフリクショントルクの±２５％の範囲内に含まれていれば、減速感のばらつきによる運転者への違和感を抑制できる。尚、好ましくは算出されたフリクショントルクが実際のフリクショントルクの±２０％の範囲内に含まれていれば、減速感のばらつきをより抑制できる。

上記実施例ではハイブリッド車両１はロックアップクラッチ１９ａを有したトルクコンバータ１９を有していたが、このようなトルクコンバータが設けられていなくてもよい。この場合にはステップＳ２の処理は不要である。

上記実施例ではステップＳ５でＮｏの場合には第３減速処理を実行したが、例えばステップＳ５の判定を実行せずに第３減速処理を実行することなく、第２減速処理を実行してもよい。即ち、エンジン１０の運転を継続したままＫ０クラッチ１４を解放してモータ１５の回生トルクにより減速してもよい。この場合においても第１及び第２減速処理での減速トルクのばらつきを抑制できる。

上記実施例では、単一のＥＣＵ１００によりハイブリッド車両を制御する場合を例示したが、これに限定されず、例えばエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ、モータ１５を制御するモータＥＣＵ、Ｋ０クラッチ１４を制御するクラッチＥＣＵ、トランスミッション１８を制御するＴ／ＭＥＣＵ等の複数のＥＣＵによって、上述した制御を実行してもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ エンジン
１４ Ｋ０クラッチ
１５ モータ
１６ バッテリ
１００ ＥＣＵ（充電判定部、減速制御部、停止判定部）

Claims (4)

1. エンジンと、
   前記エンジンから駆動輪までの動力伝達経路上に設けられたモータと、
   前記動力伝達経路上の前記エンジンと前記モータとの間に設けられたクラッチと、
   前記モータの回生電力を充電するバッテリと、
   前記エンジン、モータ、及びクラッチを制御する制御装置と、を備えたハイブリッド車両であって、
   前記制御装置は、
   アクセルオフによる減速要求があった際に前記バッテリを充電可能か否か判定する充電判定部と、
   前記充電判定部により否定判定がなされた場合に、前記クラッチが係合し前記モータが運転停止状態で燃料カット処理を実行した際の前記エンジンのフリクショントルクにより当該ハイブリッド車両を減速する第１減速処理を実行し、前記充電判定部により肯定判定がなされた場合に、前記クラッチが解放した状態で前記モータの回生トルクにより当該ハイブリッド車両を減速する第２減速処理を実行する減速制御部と、を含み、
   前記減速制御部は、前記第２減速処理において、前記モータの回転数に対応した前記エンジンの回転数での前記フリクショントルクを前記回生トルクとして前記モータから出力させる、ハイブリッド車両。
2. 前記制御装置は、前記減速要求があった際に前記エンジンを間欠停止可能か否かを判定する停止判定部を含み、
   前記減速制御部は、前記充電判定部及び停止判定部により共に肯定判定がなされた場合には前記第２減速処理を実行し、前記充電判定部により肯定判定がなされ前記停止判定部により否定判定がなされた場合には、前記クラッチが係合し前記エンジンがアイドルトルクを出力した状態で前記モータの回生トルクにより当該ハイブリッド車両を減速する第３減速処理を実行し、前記第３減速処理において、前記アイドルトルクに相当する大きさの負トルクと前記フリクショントルクとの合計値を前記回生トルクとして前記モータから出力させる、請求項１のハイブリッド車両。
3. 前記減速制御部は、外気圧が低いほど前記回生トルクの前記フリクショントルク分を低下させる、請求項１又は２のハイブリッド車両。
4. 前記減速制御部は、前記エンジンの温度が高いほど前記回生トルクの前記フリクショントルク分を低下させる、請求項１乃至３の何れかのハイブリッド車両。

Images