JP3560863B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン及びモータ駆動によるハイブリッド車両の制御装置に係るものであり、特に、車両減速時等のモータによるアシストが無い状態からエンジンの出力が急激に増大された場合の駆動力に対する制御を行うハイブリッド車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、車両走行用の駆動源としてエンジンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られている。
このハイブリッド車両の一種に、モータをエンジンの出力を補助する補助駆動源として使用するパラレルハイブリッド車がある。このパラレルハイブリッド車は、例えば、加速時においてはモータによってエンジンの出力をアシスト(補助)し、減速時においては減速回生によってバッテリ等への充電を行なう等、様々な制御を行い、バッテリの残容量(電気エネルギー)を確保しつつ運転者の要求を満足できるようになっている(例えば、特開平7−123509号公報に開示されている)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両の加速中にはモータによるアシスト(補助駆動)が加えられているが、車両減速時のように例えばエンジンへの燃料供給が停止されている状態から急激に燃料供給を再開して加速に移行する場合には、エンジンの出力の増大に伴い駆動力が急激に増大するため、ハイブリッド車両の走行状態に急激な変化が生じるという問題がある。こうした問題に対して、例えばエンジンの点火時期を遅らせたり、例えば運転者がスロットルペダルを急激に踏み込んだ場合であっても、スロットルアクチュエータではスロットルペダルの動きに追従せずに徐々にスロットル開度を大きくしていく等により、駆動力が急激に増大することを抑制する方法が知られている。しかしながら、上述のようにエンジンのみを制御して駆動力の急激な増大を抑制する方法では、燃費が悪化してしまうという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、モータによるアシストが無い状態でエンジンの出力が増大した場合に、駆動力が急激に増大することを抑制して滑らかな走行を維持させ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を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の本発明のハイブリッド車両の制御装置は、車両の推進力を出力するエンジンと、エンジンの出力をアシストするモータと、前記エンジンの出力により前記モータを発電機として使用した際の発電エネルギー及び車両減速時の前記モータの回生作動により得られる回生エネルギーを蓄電する蓄電装置とを備えるハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの出力変化を検出するエンジン出力検出手段(後述する実施形態ではステップS9)と、前記モータが前記エンジンの出力をアシストしていない車両走行時に前記エンジンの出力の増大が検出された場合に、この出力の増大に同期して該出力の増大分を前記モータにより前記発電エネルギーに変換して前記蓄電装置に充電するモータ制御手段(後述する実施形態ではステップS10からS12)とを備えることを特徴としている。
【0005】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、例えば車両減速時や、モータは駆動せずハイブリッド車両がエンジンの駆動力で走行しているクルーズモードのように、モータがエンジンの出力をアシストしていない車両走行時においてエンジンの出力の増大が検出された場合には、この出力の増大に同期して、一時的に出力の増大分が発電エネルギーに変換されるようにしてモータを回生作動させることによって、駆動力が急激に増大することを防ぐことができ、ハイブリッド車両の走行状態に急激な変化が生じることを防ぐことができる。しかも、出力の増大分が発電エネルギーに変換されることによって蓄電装置を充電することができ、駆動力の増大を抑制したことによるエネルギーの損失を防止することができる。
【0006】
さらに、請求項2に記載の本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記エンジンの出力の増大分が前記発電エネルギーに変換された後に、前記出力の増大分のうち前記発電エネルギーに変換される発電エネルギー量を徐々に減少させ、前記モータが前記エンジンの出力のアシストを開始する時点で前記発電エネルギー量をゼロとする発電エネルギー量減算手段(後述する実施形態ではステップS15)を備えることを特徴としている。
【0007】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジンの出力の急激な増大に同期して、一時的にエンジンの出力の増大分が発電エネルギーに変換されるようにモータを回生作動させた後に、エンジンの出力の増大分のうち発電エネルギーとして変換される発電エネルギー量を徐々に減少させることによって、駆動力を滑らかに増大させることができ、加速時の走行フィーリングを向上させることができる。
【0008】
さらに、請求項3に記載の本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記発電エネルギー量の下限閾値を設定する発電エネルギー量下限閾値設定手段(後述する実施形態ではステップS16)を備えており、前記発電エネルギー量が前記下限閾値に達した時点で前記発電エネルギー量の減算を停止することを特徴としている。
【0009】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジンの出力の増大分を徐々に駆動力として伝達していくために、エンジンの出力の増大分のうち発電エネルギーに変換される発電エネルギー量を徐々に減少させる際に、発電エネルギー量の下限閾値が設定されていることにより、この下限閾値によって、例えば車両減速状態やクルーズモードのように、比較的小さな発電エネルギーが生成されている状態、或いはモータの駆動力でエンジンの駆動力がアシストされている加速モードへと選択的に移行することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の制御装置1を備えるハイブリッド車両10の構成図である。
このハイブリッド車両10は、例えばパラレルハイブリッド車両をなすものであり、エンジンE及びモータMの両方の駆動力は、オートマチックトランスミッションあるいはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッションTを介して駆動輪たる前輪Wf,Wfに伝達される。また、ハイブリッド車両10の減速時に前輪Wf,Wf側からモータM側に駆動力が伝達されると、モータMは発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【0011】
本実施の形態によるハイブリッド車両の制御装置1は、モータECU11と、FIECU12と、バッテリECU13と、CVTECU14とを備えて構成されている。
モータMの駆動及び回生作動は、モータECU12からの制御指令を受けてパワードライブユニット21により行われる。パワードライブユニット21にはモータMと電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ22が接続されており、バッテリ22は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを1単位として更に複数個のモジュールを直列に接続したものである。ハイブリッド車両10には各種補機類を駆動するための12ボルトの補助バッテリ23が搭載されており、この補助バッテリ23はバッテリ22にダウンバータ24を介して接続される。FIECU12により制御されるダウンバータ24は、バッテリ22の電圧を降圧して補助バッテリ23を充電する。
【0012】
FIECU12は、モータECU11及びダウンバータ24に加えて、エンジンEへの燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段31の作動と、スタータモータ32の作動の他、点火時期等の制御を行う。そのために、FIECU12には、トランスミッションTにおける駆動軸の回転数に基づいて車速Vを検出する車速センサS1からの信号と、エンジン回転数NEを検出するエンジン回転数センサS2からの信号と、トランスミッションTのシフトポジションを検出するシフトポジションセンサS3からの信号と、ブレーキペダル33の操作を検出するブレーキスイッチS4からの信号と、クラッチペダル34の操作を検出するクラッチスイッチS5からの信号と、スロットル開度THを検出するスロットル開度センサS6からの信号と、吸気管負圧PBを検出する吸気管負圧センサS7からの信号とが入力される。
尚、バッテリECU13はバッテリ22を保護し、バッテリ22の残容量SOCを算出する。CVTECU14はCVTの制御を行う。
【0013】
本実施の形態によるハイブリッド車両の制御装置1は上記構成を備えており、次に、ハイブリッド車両の制御装置1の動作について添付図面を参照しながら説明する。図2は図1に示すハイブリッド車両の制御装置1の動作時におけるモータMの出力を示す図であり、図3及び図4は図1に示すハイブリッド車両の制御装置1の動作を示すフローチャートであり、図5はエンジン回転数NEに対する充電量のテーブル値ACCRGNを示すグラフ図であり、図6は充電量のテーブル値ACCRGNのスロットル開度THによる補正量を示すグラフ図であり、図7は図2に示す終了目標充電量算出処理の動作を示すフローチャートである。
ここで、図3及び図4に示す加速時REGEN処理は、図2に示す状態Aのように、例えばハイブリッド車両10のスロットル開度THが全閉とされて、エンジンEに対する燃料供給が停止(F/C:Fuel Cut)されている状態から、図2に示す状態Bのように、例えばスロットル開度THが開かれてエンジンEに対する燃料供給が開始された状態へと移行する時、すなわちハイブリッド車両10が減速状態若しくはクルーズ状態とされる加速していない状態から、加速状態に移行する時に実行される。
【0014】
先ず、モータMの動作モードが充電系のモードであるか否かが判定される(ステップS1)。ここで、充電系のモードとは、モータMが駆動されずにハイブリッド車両10はエンジンEの駆動力で走行しているクルーズ充電モード、又はモータMによる回生制動が実行されている減速モードである。この判定結果が「NO」の場合は、例えば、モータMの動作モードが、モータMの駆動力でエンジンEの駆動力がアシストされている加速モードであり、このアシスト量を減少させる必要は無いと判断して、加速時REGEN処理の許可フラグF_ACCRGNに「0」をセットして(ステップS2)、一連の処理を終了する。
一方、判定結果が「YES」の場合は、エネルギーストレージD判定フラグF_ESZONEDに「1」がセットされているか否か、すなわちバッテリ22のバッテリ残容量SOCが所定量以上であるか否かが判定される(ステップS3)。このバッテリ残容量SOCが所定量以上となる領域は、バッテリ22が過充電状態であって、バッテリECU13において、例えば電圧、放電電流、温度等に基づいて算出されるバッテリ残容量SOCが、例えばSOC80%ないしSOC90%からSOC100%の範囲とされる領域に設定されている。
【0015】
このステップS3における判定結果が「YES」の場合は、加速時REGEN処理の許可フラグF_ACCRGNに「1」がセットされているか否かが判定される(ステップS4)。この判定結果が「NO」の場合は、例えばバッテリ22がほぼ満充電に近い状態であり、これ以上の充電を受け入れる余裕はないと判断してステップS2以下の処理を行う。一方、判定結果が「YES」の場合は、後述するステップS13以下の処理を行う。
一方、ステップS3における判定結果が「NO」の場合は、エンジン水温TWが所定の下限値#TWACCRGN以上であるか否かが判定される(ステップS5)。この判定結果が「NO」の場合はステップS2以下の処理が行われる。
【0016】
一方、判定結果が「YES」の場合は、ハイブリッド車両10の車速VPが、所定の下限値#VACCRGNL及び上限値#VACCRGNHの範囲内にあるか否かが判定される(ステップS6)。この判定結果が「NO」の場合はステップS2以下の処理が行われる。
一方、判定結果が「YES」の場合は、エンジン回転数NEが所定の下限値#NACCRGNL及び上限値#NACCRGNHの範囲内にあるか否かが判定される(ステップS7)。この判定結果が「NO」の場合はステップS2以下の処理が行われる。
一方、判定結果が「YES」の場合は、加速時REGEN処理の許可フラグF_ACCRGNに「1」がセットされているか否かが判定される(ステップS8)。この判定結果が「YES」の場合は、後述するステップS13以下の処理を行う。一方、判定結果が「NO」の場合は、例えばこの加速時REGEN処理の最初の実行時であると判断してステップS9以下の処理を行う。
【0017】
ステップS9では、例えばスロットル開度THが開かれてエンジンEに対する燃料供給が開始される等によって、エンジン出力が増大したか否かが判定される。この判定結果が「NO」の場合は、ステップS2以下の処理を行う。
一方、判定結果が「YES」の場合は、エンジン出力の増大に起因して駆動輪たる前輪Wf,Wfに伝達される駆動力の増大分に相当してモータMを介してバッテリ22に吸収される充電量ACCRGNFに対して、エンジン回転数NEを変数として設定される充電量のテーブル値ACCRGNと、スロットル開度THを変数として設定されるテーブル値ACCRGNの補正量KTHACCRNと、各ギアにおいて設定された乗算係数KGRMAとが互いに乗算されてなる値(ACCRGN×KTHACCRN×KGRMA)が、この加速時REGEN処理の前回終了時に設定された充電量ACCRGNFの値、すなわち前回値REGENFに加算されてなる値(REGENF+ACCRGN×KTHACCRN×KGRMA)を、充電量ACCRGNFとして設定する(ステップS10)。
なお、エンジン回転数NEを変数として設定される充電量のテーブル値ACCRGNと、スロットル開度THを変数として設定されるテーブル値ACCRGNの補正量KTHACCRNとはそれぞれ、例えば図5,図6に示すように設定されており、乗算係数KGRMAは各ギアに対して設定された各係数#KGRMAx(「x」はギアの番号)からギアに応じて選択される。
【0018】
次に、ステップS11において、各ギアに対して設定された各減算ホールドタイマ#TMRNHLDx(「x」はギアの番号)からギアに応じて選択される減算ホールドタイマ#TMRNHLDの値が、減算更新タイマTACCRGNにセットされ、この減算ホールドタイマ#TMRNHLDの時間だけ、いわゆる待ち時間が設定される。
そして、加速時REGEN処理の許可フラグF_ACCRGNに「1」がセットされる(ステップS12)。これによって、図2に示すモータ出力の第1の状態M1のように、例えばハイブリッド車両10のスロットル開度THが全閉の状態(A)から開かれた状態(B)へと変化するのに追従して、エンジン出力の増大分に相当する充電量ACCRGNFだけ、瞬間的に充電側へ変位するように設定される。すなわち、エンジン出力の変動に伴う駆動力の急激な増大をモータMにより吸収することによって、例えばハイブリッド車両10に急激なショックを伴うような加速が生じることが防止される。
なお、ステップS9からステップS12までの処理は、例えば所定の時間毎に繰り返し行われる加速時REGEN処理において一度だけ実行され、加速時REGEN処理の許可フラグF_ACCRGNに「0」がセットされるまでは、再び実行されることはない。
【0019】
次に、ステップS13において減算更新タイマTACCRGNの値がゼロであるか否かが判定される。この判定結果が「NO」の場合はステップS16以下の処理が行われる。従って、例えばこの加速時REGEN処理の最初の実行時のように、ステップS9からステップS12までの処理を経由して来た場合には、ステップS11で設定された減算ホールドタイマ#TMRNHLDの時間が経過して減算更新タイマTACCRGNの値がゼロとなるまではステップS14以下の処理は行われないようにされている。これにより、図2に示すモータ出力の第1の状態M1において、減算ホールドタイマ#TMRNHLDの時間だけ充電側で停滞するような状態m1が設けられる。
一方、判定結果が「YES」の場合は、減算更新タイマTACCRGNに、新たに、適宜の所定時間#TMACCRGNがセットされる(ステップS14)。従って、この加速時REGEN処理が繰り返し行われる場合には、この所定時間#TMACCRGNを周期として、次に述べるステップS15の処理が行われることになる。
【0020】
ステップS15では、各ギアに対して設定された充電量に対する所定の減算値#DACCRGNx(「x」はギアの番号)からギアに応じて充電量減算値DACCRGNが選択され、充電量ACCRGNFから充電量減算値DACCRGNが減算された値が、新たな充電量ACCRGNFとされる。従って、この加速時REGEN処理が繰り返し行われると、図2に示すモータ出力の第2の状態M2のように、充電量ACCRGNFが徐々に減算されて行き、モータMの動作モードがアシスト状態へと切り替わる境界点M3を目指して、エンジン出力の増大分が徐々に駆動力として駆動輪たる前輪Wf,Wfに伝達されることとなる。
次に、ステップS16では、後述するように、この加速時REGEN処理が繰り返し行われる場合の、ステップS15の処理を終了するタイミングを決定するための指標として、終了目標充電量RGNOBJが算出される。
【0021】
そして、ステップS17において、充電量ACCRGNFが終了目標充電量RGNOBJ以下であるか否かが判定される。この判定結果が「NO」の場合は、前回値REGENFに、新たに、充電量ACCRGNFがセットされて(ステップS18)、一連の処理が終了され、この後、例えば所定の時間後に再び加速時REGEN処理が繰り返される。
一方、判定結果が「YES」の場合は、充電量ACCRGNFに終了目標充電量RGNOBJがセットされ(ステップS19)、加速時REGEN処理の許可フラグF_ACCRGNに「0」がセットされて(ステップS20)、一連の処理が終了される。
【0022】
次に、上述したステップS16の処理、すなわち終了目標充電量RGNOBJを算出する処理について図7を参照しながら説明する。ここでは、モータMの動作モードが、減速モードか、クルーズ充電モードか、加速モードかの何れのモードへ移行するかによってそれぞれ終了目標充電量RGNOBJが算出される。
先ず、ステップS31において、モータMの動作モードが減速モードへ移行するか否かが判定される。この判定結果が「YES」の場合は、終了目標充電量RGNOBJに所定の第1の上限値DECRGNがセットされる(ステップS32)。
一方、この判定結果が「NO」の場合は、モータMの動作モードが、図2におけるモータ出力の第4の状態M4で示されるような、加速モードへ移行するか否かが判定される(ステップS33)。この判定結果が「YES」の場合は、終了目標充電量RGNOBJにゼロがセットされる(ステップS34)。この場合は、上述の加速時REGEN処理において、充電量ACCRGNFが終了目標充電量RGNOBJ、すなわちゼロよりも小さくなるまでの処理が行われる。
一方、この判定結果が「NO」の場合は、モータMの動作モードがクルーズ充電モードへ移行すると判断されて、終了目標充電量RGNOBJに所定の第2の上限値CRSRGNがセットされる(ステップS35)。
なお、第1の上限値DECRGNは、第2の上限値CRSRGNに比べて、例えば、DECRGN≧CRSRGNとなるように設定されている。
【0023】
本実施の形態によるハイブリッド車両の制御装置10によれば、例えば車両減速時や、モータMは駆動せずにハイブリッド車両1がエンジンEの駆動力で走行しているクルーズ充電モードのように、モータMがエンジンEの出力をアシストしていない状態においてエンジンEの出力の増大が検出された場合には、この出力の増大に同期して、減算更新タイマTACCRGNにセットされる減算ホールドタイマ#TMRNHLDの時間だけ一時的に、エンジン出力の増大分に相当する充電量ACCRGNFがモータMを介してバッテリ22に充電されるように設定されることによって、駆動輪たる前輪Wf,Wfに伝達される駆動力が急激に増大することを防ぐことができ、ハイブリッド車両の走行状態に急激な変化が生じるのことを防ぐことができる。しかも、出力の増大分が充電量ACCRGNFとしてバッテリ22に充電されることから、駆動力の増大を抑制したことによるエネルギーの損失を防止することができる。
【0024】
さらに、エンジンEの出力の増大分のうち、充電量ACCRGNFとして変換される量が徐々に減少させられることによって、エンジンEの出力の増大分が徐々に駆動力として伝達されていくこととなり、加速時の走行フィーリングを向上させることができる。
さらに、徐々に減少させられていく充電量ACCRGNFに対して、充電量ACCRGNFの減算処理を停止するための指標として、終了目標充電量RGNOBJが、移行先のモード毎、すなわち減速モード、クルーズ充電モード、加速モードのそれぞれに対して設定されているため、各モードへ選択的に移行することができる。
【0025】
なお、本実施の形態においては、ステップS14において、減算更新タイマTACCRGNに、新たに、適宜の所定時間#TMACCRGNがセットされるとしたが、これに限定されず、この所定時間#TMACCRGNはゼロであってもよい。
なお、本実施の形態においては、加速時REGEN処理は、ハイブリッド車両10のスロットル開度THが全閉とされて、エンジンEに対する燃料供給が停止されている状態から、燃料供給が開始された状態へと移行する時に実行されるとしたが、これに限定されず、例えばエアコン等が起動されて、駆動輪へ伝達される駆動力が増大した際等の変動補正時に実行されても良い。
また、本実施の形態においては、ステップS10において充電量ACCRGNFを設定する際に、スロットル開度THを変数として設定されるテーブル値ACCRGNの補正量KTHACCRNを用いるとしたが、これに限定されず、吸気管負圧PBを変数として設定されるテーブル値ACCRGNの補正量を使用しても良い。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、モータがエンジンの出力をアシストしていない車両走行時においてエンジンの出力の増大が検出された場合には、この出力の増大に同期して、一時的に出力の増大分が発電エネルギーに変換されるようにしてモータを回生作動させることによって、駆動力が急激に増大することを防ぐことができ、ハイブリッド車両の走行状態に急激な変化が生じるのことを防ぐことができる。しかも、出力の増大分が発電エネルギーに変換されることによって蓄電装置を充電することができ、駆動力の増大を抑制したことによるエネルギーの損失を防止することができる。
さらに、請求項2に記載の本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジンの出力の増大分のうち発電エネルギーとして変換される分を徐々に減少させることによって、駆動力を滑らかに増大させることができ、加速時の走行フィーリングを向上させることができる。
さらに、請求項3に記載の本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジンの出力の増大分のうち発電エネルギーに変換される発電エネルギー量を徐々に減少させる際に、下限閾値が設定されていることにより、この下限閾値によって、例えば車両減速状態、クルーズモード、加速モードのそれぞれへと選択的に移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の制御装置を備えるハイブリッド車両の構成図である。
【図2】図1に示すハイブリッド車両の制御装置の動作時におけるモータMの出力を示す図である。
【図3】図1に示すハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】図1に示すハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図5】エンジン回転数NEに対する充電量のテーブル値ACCRGNを示すグラフ図である。
【図6】充電量のテーブル値ACCRGNのスロットル開度THによる補正量を示すグラフ図である。
【図7】図3及び図4に示す終了目標充電量算出処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 ハイブリッド車両の制御装置
22 バッテリ(蓄電装置)
E エンジン
M モータ
NE エンジン回転数
TH スロットル開度
ACCRGNF 充電量(発電エネルギー量)
RGNOBJ 終了目標充電量(発電エネルギー量の下限閾値)
ステップS9 エンジン出力検出手段
ステップS10〜S12 モータ制御手段
ステップS15 発電エネルギー量減算手段
ステップS16 発電エネルギー量下限閾値設定手段
Claims (3)
- 車両の推進力を出力するエンジンと、エンジンの出力をアシストするモータと、前記エンジンの出力により前記モータを発電機として使用した際の発電エネルギー及び車両減速時の前記モータの回生作動により得られる回生エネルギーを蓄電する蓄電装置とを備えるハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンの出力変化を検出するエンジン出力検出手段と、
前記モータが前記エンジンの出力をアシストしていない車両走行時に前記エンジンの出力の増大が検出された場合に、この出力の増大に同期して該出力の増大分を前記モータにより前記発電エネルギーに変換して前記蓄電装置に充電するモータ制御手段とを備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 前記エンジンの出力の増大分が前記発電エネルギーに変換された後に、前記出力の増大分のうち前記発電エネルギーに変換される発電エネルギー量を徐々に減少させ、前記モータが前記エンジンの出力のアシストを開始する時点で前記発電エネルギー量をゼロとする発電エネルギー量減算手段を備える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制御装置。
- 前記発電エネルギー量の下限閾値を設定する発電エネルギー量下限閾値設定手段を備えており、
前記発電エネルギー量が前記下限閾値に達した時点で前記発電エネルギー量の減算を停止することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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