JP3547732B2 - ハイブリッド車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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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