JP2024020029A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両においてライントレース制御要求に伴う運転者の違和感を回避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。【解決手段】蓄電装置との間での電力の授受を伴って動作するモータとエンジンとを駆動力源として備えたハイブリッド車両が旋回走行する際のヨーレートを、所定の目標値に一致させるように、駆動力源のトルクによってハイブリッド車両の駆動トルクを制御するライントレース制御を行うハイブリッド車両の制御装置であって、モータのトルクによって駆動力を制御するライントレース制御を行って走行する際に、モータの発電電力量に基づいて決まる所定電力量と予め定めたしきい値とを比較してモータによって駆動力を制御できない状態を判定し（ステップＳ１）、判定が成立した場合に、ライントレース制御を禁止する（ステップＳ２）。【選択図】図２

Description

この発明は、駆動力源としてエンジンとモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、車両の旋回時に、左右の駆動輪に付与するトルクに差を設ける装置を用いることなくヨー角の変化率であるヨーレートを制御できるようにした車両の駆動力制御装置が記載されている。特許文献１に記載された装置によると、車両の旋回時においてヨーレートの目標値を設定し、ヨーレートがその目標値になるようなヨーモーメント量を算出する。そして、その算出されたヨーモーメント量に基づいてエンジントルクを引下げて、モータによってトルク引下げ分の補正を行う、いわゆるライントレース制御を行うことによって、旋回時に伴うローリングおよびピッチングによる意図しない車両の挙動を抑制することができる、とされている。

また、特許文献２には、電動機の回生制御に伴って得られる電気エネルギを二次電池に蓄え、充電されたエネルギを駆動時に電動機に供給する電気自動車が記載されている。特許文献２に記載された発明によると、複数の電動機のうち駆動頻度が低く、かつ車軸から伝達される動力の伝達効率が高い電動機を優先して回生制御を行う制御を備えることによって、制動時にできるだけ多くの電気エネルギを効率的に回収することができる、とされている。

特開２０２１－１３３８１１号公報 特開２００２－３４５１０５号公報

ところで、エンジンおよびモータを駆動力源とするハイブリッド車両では、特許文献２に記載の電気自動車と同様に、降坂走行などの際にモータの回生制動により得たエネルギをバッテリ（蓄電装置）に充電し、その充電した電気をモータに供給し、モータを駆動することができる。しかしながら、長時間にわたって降坂路を走行するような状態が続くと、バッテリの充電量が許容発電電力量（Ｗin）に達してしまい、これ以上バッテリに充電ができなくなる制限が発生する場合がある。このような充電制限が発生した上で、上述の特許文献１に記載されたライントレース制御を実行しようとすると、モータによるトルク引下げに必要な制動トルクが足りなくなるおそれがあるため、モータの回生制動からエンジンフリクション（エンジンブレーキ）に切り替わり、エンジンによるトルク引下げを行うことになる。このような場合には、エンジンフリクションによってエンジンの回転数が急増し、いわゆるエンジンの吹き上がりが生じてしまう可能性があり、運転者の意図しないエンジン回転数の変動によって、運転者に違和感を与えてしまうおそれがある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、ハイブリッド車両においてライントレース制御要求に伴う運転者の違和感を回避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するものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、蓄電装置との間での電力の授受を伴って動作するモータとエンジンとを駆動力源として備えたハイブリッド車両が旋回走行する際のヨーレートを、所定の目標値に一致させるように、前記駆動力源のトルクによって前記ハイブリッド車両の駆動トルクを制御するライントレース制御を行うハイブリッド車両の制御装置であって、前記モータのトルクによって前記駆動力を制御する前記ライントレース制御を行って走行する際に、前記モータの発電電力量に基づいて決まる所定電力量と予め定めたしきい値とを比較して前記モータによって前記駆動力を制御できない状態を判定し、前記判定が成立した場合に、前記ライントレース制御を禁止することを特徴とするものである。

また、この発明は、前記所定電力量は、前記発電電力量を前記蓄電装置に充電した場合の前記蓄電装置の充電残量であり、前記予め定めたしきい値は、前記蓄電装置の充電可能上限値であってよい。

また、この発明は、前記所定電力量は、前記モータの発電量と前記蓄電装置の電池電力とを合わせたものであり、前記予め定めたしきい値は、前記蓄電装置に充電できる充電余裕量であってよい。

また、この発明は、前記蓄電装置の温度が予め定めた基準温度以下であることを検出し、前記蓄電装置の温度が予め定めた基準温度以下であることが検出された場合に、前記ライントレース制御を禁止し、前記蓄電装置の温度が予め定めた基準温度を超えている場合に、前記判定を行う構成であってよい。

この発明の請求項１のハイブリッド車両の制御装置によれば、ライントレース制御を行って走行する際のモータの発電電力量に基づいて決まる所定電力量と、予め定めたしきい値とを比較して、モータによって駆動力を制御できない状態を判定する。この判定は、駆動力制御をモータのトルクによって行うライントレース制御での走行の際に実行される。そしてその判定が成立した場合には、ライントレース制御を禁止することで、運転者の意図しないエンジンの回転数の変動が生じないため、運転者の違和感を回避することができる。すなわち、上記のライントレース制御による走行の際に、意図もしくは予定されていないエンジン回転数の変動やそれに伴う違和感を回避することができる。

具体的には、モータの回生制動によるライントレース制御ができないことを判定することで、エンジンフリクションによるライントレース制御のトルク引下げを禁止し、すなわちエンジンフリクションによってエンジンの回転数が急増することを防ぎ、いわゆるエンジンの吹き上がりを回避することができるので、ライントレース制御要求時に伴う運転者の違和感を回避することができる。

この発明の請求項２のハイブリッド車両の制御装置によれば、ライントレース制御を行って走行する際のモータの発電電力量に基づいて決まる所定電力量は、発電電力量を蓄電装置に充電した場合の蓄電装置の充電残量であって、かつ、予め定めたしきい値は、蓄電装置の充電可能の上限値であると定めている。そして、充電残量と充電可能上限値との比較によってモータによって駆動力を制御できない状態を判定される。充電残量よりも充電可能上限値が小さい場合は、これ以上のモータの発電電力が蓄電装置に充電されずに、モータによるトルク引下げができないことになる。したがって、モータによるトルク引下げができないため、ライントレース制御を禁止することで、エンジンフリクションによるライントレース制御のトルク引下げを行わない。すなわちライントレース制御要求時に伴う運転者の違和感を回避することができる。

この発明の請求項３のハイブリッド車両の制御装置によれば、ライントレース制御を行って走行する際のモータの発電電力量に基づいて決まる所定電力量は、モータの発電量と前記蓄電装置の電池電力とを合わせたものであって、かつ、予め定めたしきい値は、蓄電装置に充電できる充電余裕量であると定めている。そして、モータの発電量と電池電力との値と、蓄電装置に充電できる充電余裕量との比較から、モータによって駆動力を制御できない状態を判定される。モータの発電量と電池電力との値よりも蓄電装置に充電できる充電余裕量が小さい場合は、これ以上の発電電力が蓄電装置に充電されずにモータによるトルク引下げができないことになる。したがって、モータによるトルク引下げができないため、ライントレース制御を禁止することで、エンジンフリクションによるライントレース制御のトルク引下げを行わない。すなわちライントレース制御要求時に伴う運転者の違和感を回避することができる。

この発明の請求項４のハイブリッド車両の制御装置によれば、蓄電装置の温度が予め定めた基準温度以下であることが検出された場合に、ライントレース制御を禁止することで、エンジンフリクションによるライントレース制御のトルク引下げを行わない。すなわちライントレース制御要求時に伴う運転者の違和感を回避することができる。また、蓄電装置の温度が予め定めた基準温度を超えている場合に、モータによって駆動力を制御できない状態を判定する。このモータによって駆動力を制御できない状態を判定する前に、蓄電装置の温度をライントレース制御の禁止条件に設定することによって、蓄電装置の温度の値からモータによって駆動力を制御できない状態を予測して、前もってライントレース制御の禁止を設定することができる。

この発明の実施例の構成を説明するための模式図である。 この発明の第１実施例におけるハイブリッド車両の制御装置の制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明の第２実施例におけるハイブリッド車両の制御装置の制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明の第３実施例におけるハイブリッド車両の制御装置の制御例を説明するためのフローチャートである。

この発明の実施例を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施例は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

図１に、この発明の実施例で制御対象にするハイブリッド車両の一例を模式的に示してある。ここに示す例は、エンジン１の動力を後輪２に伝達するいわゆるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車をベースとしたハイブリッド車両の例である。図１に示すハイブリッド車両（以下、車両と記す）Ｖｅは、動力源として、前述のエンジン（ＥＮＧ）１、ならびに、後輪２にトルクを伝達可能なモータ（ＭＧ）３を備えている。また、車両Ｖｅは、他の主要な構成要素として、バッテリ（ＢＡＴＴ）４、自動変速機（ＴＭ）５、ならびに、ＥＣＵ（電子制御装置）６を備えている。なお、対象とする車両Ｖｅは、図１に示す車両に限られず、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車、ＭＲ（ミッドエンジン・リヤドライブ）車、あるいは、ＲＲ（リヤエンジン・リヤドライブ）車であってもよい。

エンジン１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。

モータ３は、エンジン１の出力側に配置されている。モータ３は、少なくとも、エンジン１が出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより電力を発生する発電機としての機能を有している。この発明の実施例における車両Ｖｅでは、モータ３は、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能も有している。すなわち、モータ３は、発電機能を有するモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。モータ３には、インバータ（図示せず）を介して、バッテリ４が接続されている。したがって、モータ３を発電機として駆動し、その際に発生する電力をバッテリ４に蓄えることができる。また、バッテリ４に蓄えられている電力をモータ３に供給し、モータ３を電動機として駆動してモータトルクを出力することもできる。

バッテリ４は、上記のモータ３で発生した電力を蓄える蓄電装置であり、モータ３に対して、電力の授受が可能なように接続されている。したがって、上記のようにモータ３で発生した電力をバッテリ４に蓄えることができる。また、バッテリ４に蓄えた電力をモータ３に供給し、モータ３を駆動することができる。なお、蓄電装置としては、図１に示すようなバッテリに限らず、例えば、キャパシタ（コンデンサ）であってもよい。

自動変速機５は、図１に示すようにエンジン１と同一の軸線上に配置され、かつモータ３の出力側に配置されており、エンジン１およびモータ３と後輪２との間であって、かつデファレンシャルギヤユニット７を介してトルクを伝達する変速機構である。なお、図１に示す例では、前輪８は、操舵輪となっている。

ＥＣＵ７は、図１に示す例では、主にエンジン１、モータ３、そしてバッテリ４などを制御する。そのＥＣＵ７は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置であり、各種センサから検出または算出されたデータが入力される。その入力されるセンサおよびデータは、例えば、エンジン１の回転数、モータ３の回転数、エンジン１のトルク、モータ３のトルク、モータ３の発電電力量、バッテリ４の温度、そして、バッテリ４の蓄電残量や蓄電状態などである。また、ＥＣＵ７は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力し、エンジン１、モータ３、そしてバッテリ４などをそれぞれ制御するように構成されている。

ＥＣＵ７は、機能的構成として少なくとも、電力量検出手段９、電力量比較判定手段１０、ライントレース制御禁止手段１１、そして、バッテリ温度比較判定手段１２を備えている。

電力量検出手段９は、駆動トルクを制御するライントレース制御を行って旋回走行する際のモータ３の発電電力量Ｗinを検出する機能を有している。これは、モータ３の回生制動によって発電される発電電力量を検出しており、バッテリ４からの放電量を正値とし、バッテリ４への充電量を負値とした場合、モータ３の発電電力量Ｗinは負値である。なお、このモータ３の発電電力量Ｗinは、例えばバッテリ４に充電した場合のバッテリ充電残量であってもよい。

電力量比較判定手段１０は、電力量検出手段９に基づく所定電力量と、予め定めたライントレース禁止しきい値とを比較してモータ３によって駆動力を制御できない状態であるか否かを判定する機能を有している。ここで、予め定めたライントレース禁止しきい値とは、例えば、バッテリ４の充電可能上限値であってもよいし、あるいはバッテリ４に充電できる充電余裕量であってもよい。

ライントレース制御禁止手段１１は、モータ３ならびにエンジンフリクション（エンジンブレーキ）によるライントレース制御のトルク引下げを禁止する機能を有している。

バッテリ温度比較判定手段１２は、バッテリ４の温度が予め定めたライントレース禁止基準温度以下であるか否かを判定する機能を有している。ここで、予め定めたライントレース禁止基準温度とは、この発明の実施例においては、車両Ｖｅの走行状態、モータ３の発電電力量、バッテリ４の電力制限などの関係からライントレース制御禁止するべき基準温度を実験的に検証、演算によって求められたものである。

図２は、この発明の第１実施例におけるハイブリッド車両の制御装置の制御例を示すフローチャートである。図２に示す例では、モータ３によって駆動力を制御するライントレース制御を行って走行する際のモータ３の発電電力量Ｗinが予め定めたライントレース禁止しきい値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１）。ここでモータ３の発電電力量Ｗinは、バッテリ４に充電した場合のバッテリ充電残量であり、予め定めたライントレース禁止しきい値は、バッテリ４の充電可能上限値のことであって、これらの比較を電力量比較判定手段１０によって判断される。バッテリ充電残量よりも充電可能上限値の方が大きい、つまりステップＳ１で否定的に判断された場合は、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。

これとは反対に、モータ３の発電電力量Ｗinが予め定めたライントレース禁止しきい値よりも大きい場合、つまりステップＳ１で肯定的に判断された場合は、ライントレース制御を禁止する（ステップＳ２）。充電残量よりも充電可能上限値が小さい場合は、これ以上のモータ３の発電電力Ｗinがバッテリ４に充電されずに、モータ３によるトルク引下げができないことになる。したがって、モータ３によるトルク引下げができないため、ライントレース制御を禁止することで、エンジンフリクションによるライントレース制御のトルク引下げを行わない。したがって、ライントレース制御要求時に伴う運転者の違和感を回避することができる。

次に、図３は、この発明の第２実施例におけるハイブリッド車両の制御装置の制御例を示すフローチャートである。図３に示す例では、ライントレース制御を行って走行する際のモータ３の発電電力量Ｗin（負値）に、さらにバッテリ４に充電された電池電力を合わせた値が予め定めたライントレース禁止しきい値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、第２実施例における予め定めたライントレース禁止しきい値は、バッテリ４に充電できる充電余裕量のことであって、これらの比較を電力量比較判定手段１０によって判断される。モータ３の発電電力量Ｗinと電池電力との値よりも充電余裕量の方が大きい、つまりステップＳ３で否定的に判断された場合は、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。

これとは反対に、モータ３の発電電力量Ｗinと電池電力との値が充電余裕量よりも大きい場合、つまりステップＳ３で肯定的に判断された場合は、ライントレース制御を禁止する（ステップＳ２）。モータ３の発電量Ｗinと電池電力との値よりもバッテリ４に充電できる充電余裕量が小さい場合は、これ以上の発電電力がバッテリ４に充電されずにモータ３によるトルク引下げができないことになる。したがって、モータ３によるトルク引下げができないため、ライントレース制御を禁止することで、エンジンフリクションによるライントレース制御のトルク引下げを行わない。したがって、ライントレース制御要求時に伴う運転者の違和感を回避することができる。

つづいて、図４は、この発明の第３実施例におけるハイブリッド車両の制御装置の制御例を示すフローチャートである。図４に示す例では、第１実施例のフローチャートステップＳ１の比較判定の前に、バッテリ４の温度が予め定めたライントレース禁止基準温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。これは、バッテリ温度比較判定手段１２によって判断される。バッテリ４の温度が予め定めたライントレース禁止基準温度以下である、つまりステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ライントレース制御を禁止する（ステップＳ２）。バッテリ４の温度が予め定めたライントレース禁止基準温度を超える場合、つまりステップＳ４で否定的に判断された場合は、第１実施例のフローチャートステップＳ１と同様に、ライントレース制御を行って走行する際のモータ３の発電電力量Ｗinが予め定めたライントレース禁止しきい値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１）。モータ３の発電電力量Ｗinが予め定めたライントレース禁止しきい値よりも大きい、つまりステップＳ１で肯定的に判断された場合は、ライントレース制御を禁止する（ステップＳ２）。モータ３の発電電力量Ｗinが予め定めたライントレース禁止しきい値以下である、つまりステップＳ１で否定的に判断された場合は、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。

この第３実施例の制御フローチャートでは、モータ３によって駆動力を制御できない状態を判定する前に、バッテリ４の温度をライントレース制御の禁止条件に設定することによって、バッテリ４の温度の値からモータ３によって駆動力を制御できない状態を予測して、前もってライントレース制御の禁止を設定することができる。例えば降坂路を惰性走行するような状態では、モータ３の回生制動により低温のバッテリ４に充電し続けることで、急激にバッテリ４の温度が昇温する場合がある。急激にバッテリ４の温度が昇温すると電力制限などにより、モータ３によって駆動力を制御できない状態になるおそれがある。したがって、まだバッテリ４の温度が低い状態からモータ３による回生制動の限界を予測して、前もってライントレース制御の禁止を設定することができるので、突然ライントレース制御を禁止することを防ぎ、ライントレース制御を禁止にしたことによる運転者の違和感を回避することができる。

なお、この発明は上述した実施例に限定されないのであって、この発明の目的の範囲で適宜に変更して実施することができる。

１ エンジン
２ 後輪
３ モータ
４ バッテリ
５ 自動変速機
６ ＥＣＵ
７ デファレンシャルギヤユニット
８ 前輪
９ 電力量検出手段
１０ 電力量比較判定手段
１１ ライントレース制御禁止手段
１２ バッテリ温度比較判定手段
Ｖｅ 車両
Ｗin 発電電力量

Claims (4)

1. 蓄電装置との間での電力の授受を伴って動作するモータとエンジンとを駆動力源として備えたハイブリッド車両が旋回走行する際のヨーレートを、所定の目標値に一致させるように、前記駆動力源のトルクによって前記ハイブリッド車両の駆動トルクを制御するライントレース制御を行うハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記モータのトルクによって前記駆動力を制御する前記ライントレース制御を行って走行する際に、
   前記モータの発電電力量に基づいて決まる所定電力量と予め定めたしきい値とを比較して前記モータによって前記駆動力を制御できない状態を判定し、
   前記判定が成立した場合に、前記ライントレース制御を禁止する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記所定電力量は、前記発電電力量を前記蓄電装置に充電した場合の前記蓄電装置の充電残量であり、
   前記予め定めたしきい値は、前記蓄電装置の充電可能上限値である
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記所定電力量は、前記モータの発電量と前記蓄電装置の電池電力とを合わせたものであり、
   前記予め定めたしきい値は、前記蓄電装置に充電できる充電余裕量である
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記蓄電装置の温度が予め定めた基準温度以下であることを検出し、
   前記蓄電装置の温度が予め定めた基準温度以下であることが検出された場合に、前記ライントレース制御を禁止し、
   前記蓄電装置の温度が予め定めた基準温度を超えている場合に、前記判定を行う
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

Images