JP3547732B2 - ハイブリッド車両の駆動力制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータ・ジェネレータを動力源とし、これらと駆動輪との間にロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを介して自動変速機が配設されたハイブリッド車両であって、回生時におけるロックアップクラッチの締結度合いを制御するハイブリッド車両の駆動力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンとモータ・ジェネレータとを動力源とし、車両の走行エネルギーの一部を前記モータ・ジェネレータにより電気エネルギーに変換して蓄電装置に蓄えて(いわゆる回生処理を行って)、燃費の向上を図るものがある。この種のハイブリッド車両としては、動力源と駆動輪との間にロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを設けて、該ロックアップクラッチにより動力源と駆動輪間の動力の伝達効率を調整するものがある。
【0003】
上述した回生処理を行うにあたり、ロックアップクラッチをモータ・ジェネレータに締結すると、駆動輪の走行エネルギーを直接モータ・ジェネレータに伝達することができる。しかし、駆動源でのトルク変動も駆動輪に直接伝達されてしまうため、騒音や振動等が発生してしまいドライバビリティが悪化してしまう。従って、これらを抑えつつ高い回生効率が得られるようにロックアップクラッチの係合状態を制御することが重要である。
【0004】
そこで、駆動源に対して滑らせるようにロックアップクラッチの油圧を制御して回生処理を行うものが提案されている。例えば、特開2000−170903号公報には、ロックアップクラッチの係合状態を制御する手段を有し、回生効率が最大となるようにロックアップクラッチの係合状態(油圧)をフィードバックして制御するものが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハイブリッド車両には様々な走行状態(例えばブレーキ作動の有無、気筒休止の有無など)が存在し、この走行状態に応じて回生可能な電力量(回生量)は異なっている。したがって、走行状態が切り替わると、回生量が大幅に変動する場合がある。この回生量を得るためのロックアップクラッチの締結度合い(制御油圧)も大きく変動するため、上述のようにフィードバック制御でロックアップクラッチの油圧を制御するのみでは、その大幅な変動に追従させるようにロックアップクラッチの油圧を制御することが困難である。このため、回生効率を十分に高くすることができないという問題があった。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、走行状態が変化しても高い回生効率が得られるようにロックアップクラッチの油圧を制御することができるハイブリッド車両の駆動力制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、エンジン(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン2)とモータ・ジェネレータ(例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ3)とを動力源とし、これら動力源と駆動輪(例えば、後述する実施の形態における駆動輪W)との間にロックアップクラッチ(例えば、後述する実施の形態におけるロックアップクラッチ4)を備えたトルクコンバータ(例えば、後述する実施の形態におけるトルクコンバータ5)を介して自動変速機(例えば、後述する実施の形態における自動変速機6)が配設され、車両の動力源の切り替えおよびロックアップクラッチのすべり率を油圧により制御する制御手段(例えば、後述する実施の形態におけるECU13)を備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置(例えば、後述する実施の形態におけるハイブリッド車両の駆動力制御装置1)であって、前記制御手段は、車両の走行状態に応じて得られる回生量決定情報により目標回生量を検索し、該目標回生量に見合った回生トルクにフリクショントルク情報により検索されるフリクショントルクを加味して、エンジンとモータ・ジェネレータ端での必要トルクを算出し、この必要トルクを保持可能なベース油圧を算出して、このベース油圧にロックアップクラッチの油圧を制御して、ロックアップクラッチの目標すべり率を得るフィードフォワード制御を行い、目標すべり率と実すべり率との差分に基づいて、ロックアップクラッチの油圧をフィードバック制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置である。
【0008】
この発明によれば、車両の走行状態に応じて得られる回生量決定情報により目標回生量が検索されるので、車両の走行状態が変化した場合であっても高い回生効率が得られるように回生量を設定することができる。そして、車両の走行状態に応じて検索した前記回生トルクに、走行状態の変化などにより動力源で発生する前記フリクショントルクを加味して必要トルクを求めるため、騒音や振動を抑えてドライバビリティを良好に維持しつつ必要な回生量が得られるトルクを求めることができる。
【0009】
ついで、この必要トルクを得るためのベース油圧を算出して、このベース油圧にロックアップクラッチの油圧を制御して、ロックアップクラッチの目標すべり率を得るフィードフォワード制御するため、走行状態に応じて適切な係合状態となるようにロックアップクラッチを制御することができる。また、走行状態が変動してもそれに応じて適切なベース油圧を得ることができる。このベース油圧でロックアップクラッチの目標すべり率をフィードフォワード制御するため、走行状態が変動してもその変動にベース油圧を追従させて目標すべり率を制御することができる。
【0010】
加えて、目標すべり率と実すべり率との差分に基づいて、ロックアップクラッチの油圧をフィードバック制御することにより、回生効率をさらに高めるように制御することができる。したがって、走行状態が変化しても高い回生効率が得られるようにロックアップクラッチの油圧を制御することができる。
【0011】
ここで、回生量決定情報としては、バッテリ残容量(SOC)、自動変速機のギヤポジション(GP)、エアコン作動の有無、エンジン回転数、ブレーキ作動状況などがある。また、フリクショントルク情報としては、気筒休止の有無、燃料遮断(フューエルカット)の有無、エンジン回転数、エアコン作動の有無(エアコンの負荷条件)、エンジン冷却水の温度などがある。特に、前記フリクショントルク情報は、減速時のフューエルカット、気筒休止、エアコンの負荷条件を含むことが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両の駆動力制御装置を図面と共に説明する。図1は本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両の駆動力制御装置1を示す概略構成図である。
【0013】
同図に示したように、動力源であるエンジン2とモータ・ジェネレータ3とが直列に接続されている。これらの動力源と車輪W,Wの間にはロックアップクラッチ4を備えたトルクコンバータ5を介して自動変速機6が配設され、該自動変速機6は前記動力源に接続されている。また、自動変速機6と車輪W、Wの間にはデファレンシャルギア8が介装されている。トルクコンバータ5の入力側にはモータ・ジェネレータ3の回転軸が接続され、トルクコンバータ5の出力側には自動変速機6の入力軸10が接続されている。また、前記ロックアップクラッチ4の係合状態を制御するための制御油圧を供給可能なオイルポンプ12と、ECU13とが設けられている。
【0014】
トルクコンバータ5は、流体を介してトルクの伝達を行うものである。前記トルクコンバータ5は、モータ・ジェネレータ3の回転軸9に連結されたフロントカバー5aと、これに一体に設けられたポンプインペラ5bと、フロントカバー5aとポンプインペラ5bとの間でポンプインペラ5bに対向配置されたタービンランナ5cと、ポンプインペラ5bとタービンランナ5cとの間に配置されたステータ5dとを備えて構成されている。
【0015】
さらに、タービンランナ5cとフロントカバー5aとの間には、フロントカバー5aの内面に対向配置され、フロントカバー5aに係合可能なロックアップクラッチ4が備えられている。そして、フロントカバー5aおよびポンプインペラ5bにより形成される容器内に作動油が封入されている。
【0016】
ロックアップクラッチ4はフロントカバー5aに対して係合状態の制御が可能にされており、ロックアップクラッチ4の係合が解除された状態(すなわち、非係合状態)でポンプインペラ5bがフロントカバー5aと一体に回転すると作動油の螺旋流が発生し、この作動油の螺旋流がタービンランナ5cに作用して回転駆動力を発生させ、作動油を介してトルクコンバータ5の出力軸5eにトルクが伝達される。
また、ロックアップクラッチ4が直結状態にされると、フロントカバー5aからタービンランナ5cへと、作動油を介さず直接に出力軸5eに回転駆動力が伝達される。
【0017】
なお、ロックアップクラッチ4の係合度合いは、ロックアップクラッチ4の作動油圧を制御することにより可変にされており、ロックアップクラッチ4を介してフロントカバー5aからタービンランナ5cへと伝達される回転駆動力は任意に変更可能とされている。なお、ロックアップクラッチ4の作動油圧は、オイルポンプ12との間に設けられた油圧回路(図示せず)により制御可能にされている。
【0018】
変速機6は、その入力軸10と出力軸7との間に設けられ変速比を変更可能なギヤトレーン(図示せず)と、該ギヤトレーンの動力伝達ギヤを変更するためのクラッチ(図示せず)を作動させるための油圧回路(図示せず)を備えて構成されている。この変速機6の変速動作は、ECU13が、例えば運転者から入力されるシフト操作や車両の運転状態に応じて、前記油圧回路を制御し前記クラッチを駆動することにより実行される。また、オイルポンプ12は、蓄電装置(図示せず)からの電力供給により駆動される。
【0019】
また、ECU13には、図1に示したように、各種センサ21〜28が接続され、これらのセンサ21〜28により取得した情報に基づいて、車両の動力源の切り替えやロックアップクラッチ4の係合度合いを制御できるようにしている。本実施の形態においては、エンジン2の状態(気筒休止の有無、フューエルカットの有無)を検出するエンジン状態検出センサ21と、アクセルペダルの踏み込み量検出センサ22と、ブレーキの作動検出センサ23と、回生電力が充電されるバッテリの残容量(SOC)検出センサ24と、エアコン作動検出センサ25と、ロックアップクラッチ4の作動油温度を検出する作動油温度検出センサ26と、自動変速機6のギヤポジション(GP)を検出する変速段検出センサ27と、トルクコンバータすべり率(ETR)を検出するすべり率検出センサ28とを備えている。本実施の形態においては、上述したセンサ21〜28により目標回生量を検索するための回生量決定情報と、フリクショントルクを検索するためのフリクショントルク情報とがECU13に入力される。これについては、詳細を後述する。
【0020】
このように構成されたハイブリッド車両の駆動力制御装置1において回生制動を行う場合について図2を用いて説明する。図2は図1の駆動力制御装置1にて回生制動を行う場合におけるロックアップクラッチ4のメインフローである。
まず、同図のステップS20に示したように、回生処理が行える状態かどうか(回生が許可される状態であるかどうか)を判定し、判定結果が「YES」である場合はステップS30に進み、判定結果が「NO」である場合は一連の処理を終了する。
【0021】
回生が許可された場合には、ステップS30に示したように、車両の走行状態に応じた目標回生量の検索を行う。目標回生量の検索は、詳細を後述する回生量決定情報に基づいて行われる。
【0022】
次に、ステップS40に示したように、前記目標回生量に見合った回生トルクを検索するとともに、動力源であるエンジンでのフリクショントルクを検索して、回生トルクにフリクショントルクを加味して必要トルク(エンジン2とモータ・ジェネレータ3端でのトルク)を算出する。フリクショントルクの検索は、詳細を後述するフリクショントルク情報に基づいて行われる。
【0023】
ついで、ステップS50に示したように、前記必要トルクに基づいてロックアップクラッチ4のベース油圧を算出して、ロックアップクラッチ4の油圧がベース油圧となるようにフィードフォワード制御を行う。
【0024】
それから、ステップS60に示したように、前記目標すべり率(目標ETR)と実すべり率(実ETR)との差分に基づいて、ロックアップクラッチ4の油圧をフィードバック制御することによりロックアップクラッチ4の係合度合いを調整する。
【0025】
上述したメインフローにおける各処理について、図3〜図10を用いてより詳細に説明する。図3は図2のステップS30で示したECU13における目標回生量検索処理のサブフローである。この処理においては、上述したセンサ21〜28からの情報に基づいて、目標回生量を検索するための回生量決定情報をECU13に入力する。すなわち、ステップS31に示したように、回生量決定情報である自動変速機6のギアポジション(GP)や、エンジン2の回転数、ブレーキの作動有無、エアコンの作動有無等をECU13に入力する。ECU13は、各回生量決定情報に応じた回生量のテーブルを保持していて、ステップS32に示したように、これらのテーブルにより目標回生量の読み出しを行う。
【0026】
この一例として、回生量決定情報の一つであるブレーキ作動状態におけるテーブルから目標回生量を読み出す場合について図4に示す。図4(a)は、ブレーキOFF時におけるエンジン回転数とこれに対応した回生量との関係を示すテーブルであり、図4(b)は、ブレーキON時におけるエンジン回転数とこれに対応した回生量との関係を示すテーブルである。これらの関係は、ギヤポジション(GP)ごとに求められており、図4においてラインA〜Dはギヤポジションが2速〜5速にある状態を示している。図4(a)においては、ギヤポジションが4速の場合(ラインC)に、入力されたエンジン回転数から目標回生量を読み出す場合が示されている。これと同様にして、他の回生量決定情報についても、それぞれに対応したテーブルが保持されており、入力された回生量決定情報に応じた目標回生量が検索される。このようにして、走行状態に応じて適切な回生量を決定することができる。
【0027】
次に、回生トルクとフリクショントルクの検索を行う。図5は図2のステップS40で示した回生トルクとフリクショントルクの検索処理を示すサブフローである。この処理においては、上述したセンサ21〜28の情報に基づいて、フリクショントルクを検索するためのフリクショントルク情報をECU13に入力する。すなわち、ステップS41に示したように、フリクショントルク情報であるエンジン回転数、気筒休止の有無、フューエルカットの有無、エアコンの作動有無等をECU13に入力する。ECU13は、各フリクショントルク情報に応じたフリクショントルクのテーブルを保持していて(図6(c)参照)、ステップS42に示したように、これらのテーブルから前記フリクショントルク情報に応じたエンジンフリクショントルクを読み出す。そして、上述のように得られた目標回生量(図6(a)参照)を回生トルクに変換して(図6(b)参照)、ステップS43に示したように、この回生トルクに前記エンジンフリクショントルクを加味して必要トルクを求める(図6(d)参照)。
【0028】
上述した図5の処理について図6を用いて説明する。図6(a)は、ギヤポジションごとのエンジン回転数と回生量との関係を示すテーブルであり、図6(b)は前記回生量を回生トルクに変換したテーブルである。これらの図においてラインA〜Dは、ギヤポジションが2速〜5速にある場合に対応している。本実施の形態においては、ギヤポジションが4速の場合のラインCが回生トルクとして検索される。
【0029】
図6(c)は、フリクショントルク情報の一つである気筒休止の有無に対応した、エンジン回転数とエンジンフリクショントルクとの関係を示すテーブルである。同図において、ラインEは気筒休止を行っている場合であり、ラインFは気筒休止を行っていない場合である。そして、図6(d)は、エンジン回転数と必要トルクとの関係を示すテーブルである。この必要トルクは、図6(b)の回生トルクに図6(c)のフリクショントルクを加味したものである。図6(d)のラインGは、ギヤポジションが4速の場合(図6(b)のラインC)であって、気筒休止を行っていない場合(図6(c)のラインF)について示している。このようにして、騒音や振動を抑えてドライバビリティを良好に維持するとともに、必要な回生量が得られるトルクを求めることができる。なお、同様にして、他のフリクショントルク情報についても、各フリクショントルク情報に対応したテーブルが保持されており、これらのテーブルから走行状態に適合するフリクショントルクを決定することができる。
【0030】
ついで、ロックアップクラッチ4のベース油圧の検索を行う。図7は図2のロックアップクラッチ(L/C)4のベース油圧の検索処理を示すサブフローである。同図のステップS51は図8で示されるように、前記必要トルク(エンジン2とモータ・ジェネレータ3端でのトルク)がαとして定まる。このαから、ロックアップクラッチ4のベース油圧を求める際、ロックアップクラッチ4の係合度合い(ギヤポジションや車速により変化するスリップ率)による変化を考慮して、補正項Hとして補正する。この補正を行うことにより、ロックアップクラッチ4の目標トルク容量はα’となる。
【0031】
そして、ステップS52に示すように、前記目標トルク容量α’に応じたベース油圧を図8から検索する。図8は目標トルク容量とベース油圧との関係を示すテーブルである。このテーブルにおいて、ラインI〜Kは作動油の温度が60度、70度、80度の場合に対応している。同図には、作動油の温度が60度のラインIにおいて、前記目標トルク容量α’からベース油圧βを算出する場合を示している。こうして算出されたベース油圧に基づいてロックアップクラッチ4の油圧をフィードフォワード制御するのである。
【0032】
このようにしたため、走行状態に応じて適切な係合状態となるようにロックアップクラッチ4を制御することができる。また、走行状態が変動してもそれに応じたベース油圧が得られ、このベース油圧でロックアップクラッチ4を制御するため、走行状態が変動しても高い回生効率が得られるようにロックアップクラッチ4の油圧を制御することができる。
【0033】
そして、以下に示すように、ロックアップクラッチ4の油圧をフィードバック制御する。図9は図2のステップS60で示したロックアップクラッチ4のフィードバック制御処理を示すサブフローである。そして、図10は、図9の処理内容を示すブロック図である。本実施の形態においては、前記フィードバック制御を、トルクコンバータすべり率(ETR)により行う。このすべり率は、以下の式(1)のように定義される。
【0034】
式(1):ETR=Ns/Ne
【0035】
ここで、Nsは入力軸10の回転数であり、Neはエンジン2の回転軸9の回転数である。前記すべり制御を行うにあたり、目標すべり率を算出しておき、実際のすべり率との差分をとる。そして、図9のステップS61に示したように、目標すべり率と実際のすべり率との差分を求めて、PI(比例、積分)制御を行う。すなわち、ステップS61に示したように、目標すべり率と実すべり率の差分にPIゲインを乗じた値をフィードバック項とする。そして、ステップS62に示したように、ロックアップクラッチ4のベース油圧とフィードバック項との和を、ロックアップクラッチ4の油圧指令値とする。これにより、さらに高い回生効率が得られるようにロックアップクラッチ4の制御の精度を高めることができる。なお、フィードバック制御処理を行う前に、ロックアップクラッチ4の油圧はフィードフォワード制御されているため、フィードバック制御での制御は比較的微調整で済む。このため、従来と異なり、走行状態が変動した場合であっても、その変動に追従して適切な制御を行うことができる。なお、実施の形態においては、PI制御を用いたがこれに限らず、必要に応じてP(比例)制御やPID(比例、積分、微分)制御に変更してもよい。
【0036】
以上説明したように、本実施の形態におけるハイブリッド車両の駆動力制御装置においては、走行状態が変化しても高い回生効率が得られるようにロックアップクラッチの油圧を制御することができる。なお、本発明の内容は、実施の形態に限られるものではなく、例えば自動変速機はAT(有段変速機)であってもCVT(無段変速機)であってもよい。
【0037】
【発明の効果】
請求項1、請求項2に記載した発明によれば、車両の走行状態が変化した場合であっても高い回生効率が得られるように回生量を設定することができる。また、騒音や振動を抑えてドライバビリティを良好に維持しつつ必要な回生量が得られるトルクを求めることができる。そして、走行状態に応じて適切な係合状態となるようにロックアップクラッチを制御することができ、ロックアップクラッチを走行状態の変動に十分追従させることができる。加えて、フィードバック制御することにより、さらに制御の精度を高めることができる。したがって、走行状態が変化しても高い回生効率が得られるようにロックアップクラッチの油圧を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両の駆動力制御装置を示す構成図である。
【図2】図1の駆動力制御装置において回生制動を行う場合のロックアップクラッチの制御を示すメインフローである。
【図3】図2の目標回生量検索処理を示すサブフローである。
【図4】図3の処理工程で用いるテーブルである。
【図5】図2の回生時におけるフリクショントルク検索処理を示すサブフローを示す工程図である。
【図6】図4の処理工程で用いるテーブルである。
【図7】図2のロックアップクラッチに与えるベース油圧の検索処理を示すサブフローである。
【図8】図7の処理工程で用いるテーブルである。
【図9】図2のロックアップクラッチすべりフィードバック制御処理を示すサブフローである。
【図10】図9の制御処理を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 ハイブリッド車両の駆動力制御装置
2 エンジン
3 モータ・ジェネレータ
4 ロックアップクラッチ(L/Cクラッチ)
5 トルクコンバータ
6 変速機
7 出力軸
12 オイルポンプ
13 ECU
Claims (2)
- エンジンとモータ・ジェネレータとを動力源とし、これら動力源と駆動輪との間にロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを介して自動変速機が配設され、車両の動力源の切り替えおよびロックアップクラッチのすべり率を油圧により制御する制御手段を備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置であって、
前記制御手段は、
車両の走行状態に応じて得られる回生量決定情報により目標回生量を検索し、
該目標回生量に見合った回生トルクにフリクショントルク情報により検索されるフリクショントルクを加味して、エンジンとモータ・ジェネレータ端での必要トルクを算出し、
この必要トルクを保持可能なベース油圧を算出し、このベース油圧にロックアップクラッチの油圧を制御して、ロックアップクラッチの目標すべり率を得るフィードフォワード制御を行い、
目標すべり率と実すべり率との差分に基づいて、ロックアップクラッチの油圧をフィードバック制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。 - 前記フリクショントルク情報は、減速時のフューエルカット、気筒休止、エアコンの負荷条件を含むことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。
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