JP3589076B2

JP3589076B2 - Hybrid vehicle control device

Info

Publication number: JP3589076B2
Application number: JP06486999A
Authority: JP
Inventors: 有満　　稔; 一真大蔵; 晋小宮山; 淳庄司
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-03-11
Also published as: JP2000255279A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は車両の動力源としてエンジンと回転電機とを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
車両の動力源としてエンジンとモータ（電動機と発電機とを兼ねる回転電機）とを併有し、いずれか一方または双方の駆動力により走行するようにしたハイブリッド車両が知られている。
【特許文献１】鉄道日本社発行「自動車工学」VOL.46 No.7 1997年6月号 39〜52頁。
【０００３】
このようなパラレル方式のハイブリッド車両では、基本的に比較的負荷の小さい運転域ではモータのみで走行し、負荷が増大するとエンジンを起動して所要の駆動力を確保し、必要に応じてモータとエンジンを併用することにより最大の駆動力を発揮させる。また、車両減速時にはモータを発電機として作動させる回生運転を行い、減速エネルギをバッテリ充電に利用する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンの出力は一般にパウダー式の電磁クラッチ（これを以下「パウダークラッチ」という。）を介して車両の駆動系統に伝達するようにしているが、従来このパウダークラッチの制御については、締結時の衝撃を緩和する目的で徐々に締結する等の伝達トルクの制御が中心に行われていたにすぎず、パウダークラッチの耐久性や燃費を考慮した制御については十分な配慮がなされていなかった。
【０００５】
たとえば耐久性に着目すると、パウダークラッチではある程度以上の高温状態下で伝達トルクを徐々に増大または減少させる半クラッチ制御をすると、このときの滑り動作に伴い磁性粉の摩耗が促進して好ましくない。
【０００６】
しかしながら、モータからエンジンへと動力源を切り換えるには高温時であってもクラッチ締結をせざるを得ず、このためパウダークラッチの耐久性が損なわれていた。この対策としてはエンジンへの動力切り換えを一時的に抑制することが考えられるが、そのようにすると十分な出力が確保できないので運転性が損なわれてしまう。
【０００７】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、耐久性向上のためのパウダークラッチの最適制御を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、駆動または回生発電を行う回転電機を備えた駆動系統と、この駆動系統にエンジン回転を伝達するパウダークラッチと、回転電機以降の駆動系統の減速比を無段階に変化させる無段変速機と、車両運転状態に応じて前記パウダークラッチと無段変速機を制御する制御回路とを備えたハイブリッド車両において、前記制御回路を、パウダークラッチの温度を検出し、この検出温度が設定温度を超える運転状態でのパウダークラッチの締結時には、パウダークラッチの出力側回転数が設定回転数以下となるように無段変速機の変速比を規制したうえでパウダークラッチを速やかに締結する構成とした。
【０００９】
【発明の効果】
上述したように、パウダークラッチが高温化しているときには滑り動作を伴う半クラッチ制御を行うと磁性粉の摩耗が進むので、パウダークラッチの耐久性を重視する場合は温度が低下するまで回転電機からエンジンへの動力切換を抑制する必要が生じる。これに対して、本発明によれば、このような高温時には無段変速機での変速比を規制してパウダークラッチの出力側回転数がある程度以上には上昇しないようにしているので、パウダークラッチの入出力軸間の速度差を減じて締結時の負担を減らせると共に、エンジン側（入力軸側）との回転を容易に同期させて滑り動作を要することなく短時間で締結を完了させることができる。したがって、パウダークラッチの耐久性を向上できると共に高温条件下においても回転電機からエンジンへの動力切り換えを行うことが可能になる。
【００１０】
【発明を実施するための最良の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず図１〜図２に本願発明が適用可能なパラレル方式のハイブリッド車両の構成例を示す。図１において、この車両のパワートレインは、モータ１、エンジン２、パウダークラッチ（以下、単に「クラッチ」と言う。）３、モータ４（本発明の回転電機）、無段変速機５、減速装置６、差動装置７および駆動輪８から構成される。モータ１の出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結されている。モータ１とエンジン２は所定の回転比を有する減速装置（図示せず）を介して相互駆動可能に連結されている。また、クラッチ３の出力軸、モータ４の出力軸および無段変速機５の入力軸が互いに連結されている。
【００１１】
クラッチ３締結時はエンジン２とモータ４が車両の推進源となり、クラッチ３開放時はモータ４のみが車両の推進源となる。エンジン２またはモータ４の駆動力は、無段変速機５、減速装置６および差動装置７を介して駆動輪８へ伝達される。無段変速機５には油圧装置９から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑がなされる。
【００１２】
モータ１は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モータ４は主として車両の力行と減速時の回生運転に用いられる。また、モータ１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。ただしクラッチ３締結時には、モータ１を車両の力行と制動に用いることもでき、モータ４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【００１３】
モータ１，４，１０はそれぞれ、インバータ１１，１２，１３により駆動される。なお、モータ１，４，１０に直流電動モータを用いる場合には、インバータの代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを用いる。インバータ１１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介して強電バッテリ１５に接続されており、強電バッテリ１５の直流電力を交流電力に変換してモータ１，４，１０へ供給するとともに、モータ１，４の交流発電電力を直流電力に変換して強電バッテリ１５を充電する。なお、インバータ１１〜１３は互いにＤＣリンク１４を介して接続されているので、回生運転中のモータにより発電された電力を強電バッテリ１５を介さずに直接、力行運転中のモータへ供給することができる。
【００１４】
１６は本発明の制御回路の機能を備えたコントローラであり、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備え、クラッチ３の伝達トルク、モータ１，４，１０の回転数や出力トルク、無段変速機５の変速比、エンジン２の燃料噴射量・噴射時期、点火時期などを制御する。
【００１５】
コントローラ１６には、図２に示すように、キースイッチ２０、セレクトレバースイッチ２１、アクセルペダルセンサ２２、ブレーキスイッチ２３、車速センサ２４、バッテリ温度センサ２５、バッテリＳＯＣ検出装置２６、エンジン回転数センサ２７、スロットル開度センサ２８が接続される。セレクトレバースイッチ２１は、パーキングＰ、ニュートラルＮ、リバースＲおよびドライブＤの何れかのレンジに切り換えるセレクトレバー（図示せず）の設定位置に応じて、Ｐ，Ｎ，Ｒ，Ｄのいずれかのスイッチがオンする。
【００１６】
アクセルペダルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量を検出し、ブレーキスイッチ２３はブレーキペダルの踏み込み状態を検出する。車速センサ２４は車両の走行速度を検出し、バッテリ温度センサ２５は強電バッテリ１５の温度を検出する。バッテリＳＯＣ検出装置２６は強電バッテリ１５の実容量の代表値であるＳＯＣ（State Of Charge）を検出する。また、エンジン回転数センサ２７はエンジン２の回転数を検出し、スロットル開度センサ２８はエンジン２のスロットルバルブ開度を検出する。
【００１７】
コントローラ１６にはさらに、エンジン２の燃料噴射装置３０、点火装置３１、可変動弁装置３２などが接続される。コントローラ１６は、燃料噴射装置３０を制御してエンジン２への燃料の供給と停止および燃料噴射量・噴射時期を調節するとともに、点火装置３１を駆動してエンジン２の点火時期制御を行う。また、コントローラ１６は可変動弁装置３２を制御してエンジン２の吸・排気弁の作動状態を調節する。なお、コントローラ１６には低圧の補助バッテリ３３から電源が供給される。
【００１８】
以上は本発明が適用可能なハイブリッド車両の基本的な構成例を示したものであり、本発明ではこうしたハイブリッド車両においてパウダークラッチ３の締結または開放動作を適切に制御することにより耐久性や燃費などの諸性能を改善するものである。以下にこのためのコントローラ１６の制御内容の実施形態につき図３以下の各図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図３は、通常は中間容量によるすべり動作を禁止すべきクラッチ過熱時に、モータ４からエンジン２への動力切り換えを円滑に行うことを可能にするための制御の概要を示した流れ図、図４はこの制御による無段変速機の変速特性変化例を示す変速特性線図である。なお、図３以下に流れ図として示した各制御は、ハイブリッド車両の総合的な制御の一環として周期的に繰り返し実行される。
【００２０】
この制御では、当初にクラッチ３が開放状態か否か検出し、開放状態のときには次にクラッチ温度Ｔｃを検出する（ステップ３０１，３０２）。このクラッチ温度Ｔｃが予め定められている中間容量使用禁止温度Ｔｏｆｆよりも高いときには、図４に示したように無段変速機５の最Ｌｏｗ線を変速比が小さくなる方向、図では中間車速域にて入力側回転数（図中の「プライマリー回転数」）が最大でも２５００ｒｐｍ程度となるように規制する（ステップ３０３，３０４）。最Ｌｏｗ線はもともとエンジンが過回転しないように車速に応じて最大減速比を規制するように設定されているが、これをさらに高速側に再規制するのであり、その後にクラッチ即締結を許可する（ステップ３０５）。クラッチ即締結とは滑りを伴う中間容量を使用せずに、伝達トルクが最大となる締結状態へと速やかに作動させる制御である。このように最Ｌｏｗ線を規制することにより無段変速機５の入力側回転数すなわちクラッチ３の出力側回転数が再規制を行う前に比較して同一車速に対して低下するため、容易にエンジン２の回転数を制御してクラッチ３の入力側回転数と出力側回転数との同期をとることが可能であり、またクラッチ３を消耗することなくエンジン２へと円滑に動力切り換えを行うことが可能となる。一方、クラッチ温度Ｔｃの判定において、Ｔｃが基準温度Ｔｏｆｆ以下であるときには、最Ｌｏｗ線の規制を解除状態とすると共にクラッチ中間容量の使用を許可して、半クラッチを使用した締結作動を可能とする（ステップ３０６，３０７）。
【００２１】
次に、車速が上昇してゆく過程で実行されるクラッチ締結制御に関する他の実施形態の制御内容を図５に示す。この制御ではまず図２に示したようなセンサ類からの信号に基づき制御に必要な各種運転状態の検出を行った後にクラッチ３が締結可能な状態か否かの判定を行う（ステップ５０１，５０２）。クラッチ締結可否の判定とは、第１にはエンジンがクラッチ締結可能な状態にあるか否かの判定であり、たとえばエンジン始動に失敗したとき、始動クランキングが不能なとき、エンジンがシリーズ運転しており放電状態であることが検出されたときなどにはクラッチ締結要求を出さずに今回の制御ループを終了する（ステップ５１３）。また、第２には駆動系の制御状態としてクラッチ締結可能か否かの判定であり、たとえば現時点でクラッチ３に対して即締結モードでの締結要求がないこと、同じく中間容量を使用して締結するモードでの締結要求がないこと、クラッチ３が現在開放されていること、クラッチ３を強制開放状態とすべき温度状態でないこと、クラッチ３の非常時開放要求がないこと、無段変速機５が前進走行レンジ（ドライブレンジ、ローレンジなど）にあること、即モードでの締結禁止がなされていないことなどのすべての条件が成立したときには以下の制御に移行し、成立しなかったときには締結要求を出さない。
【００２２】
上記判定処理において締結可と判定されたときには、次に車両の目標駆動力をスロットル開度センサ２８や車速センサ２４等からの信号に基づいて演算した結果から、目標駆動力がゼロ以下、つまり減速状態にあるか否かの判定を行う（ステップ５０３）。ここで目標駆動力＞０つまり減速状態ではないことを判定したときには、モータ電力によるクラッチ３の目標締結車速ｃｎｖｓｐＰとモータ出力制限値によるクラッチ３の目標締結車速ｃｎｖｓｐＢとをそれぞれ次式により演算する（ステップ５０４，５０５）。なお、クラッチ３の目標締結車速を以下単に目標締結車速と呼ぶ。
【００２３】

上記(1)、(2)式において、駆動系代表値とは駆動系においてモータ４以降の駆動力に影響する車両諸元値であり、主としてその時点での総減速比とタイヤ有効半径である。また、モータ４の力行電力とは力行時の消費電力、代表効率とは最も使用頻度の高い運転領域でのモータ効率、基準電力とはモータ４の短時間定格電力、出力制限値とはバッテリ能力等により制限される出力値である。
【００２４】
このようにして演算した２つの目標締結車速のうち、大きい方を目標締結車速ｃｎｖｓｐとして設定し、さらにその値からマージン車速ｃｎｖｓｐＭを減じたものを新たな目標締結車速ｃｎｖｓｐとして再設定する（ステップ５０６，５０７）。マージン車速とはエンジン始動からクラッチ締結に至るまでの所要時間を考慮して実際の車速に対し早めにクラッチ締結を開始するための補正分に相当し、たとえば４km/h程度に設定する。
【００２５】
次に目標締結車速ｃｎｖｓｐが所定の上限値ｃｎｖｓｐｍａｘを超えているときにはｃｎｖｓｐｍａｘを、または下限値ｃｎｖｓｐｍｉｎを下回っているときにはｃｎｖｓｐｍｉｎを、最終的に目標締結車速ｃｎｖｓｐとして再設定する（ステップ５０８）。また、目標駆動力がゼロ以下の減速状態を判定したとき（ステップ５０３）には、目標締結車速を上限値ｃｎｖｓｐｍａｘに設定する（ステップ５１２）。前記上限値ｃｎｖｓｐｍａｘ、下限値ｃｎｖｓｐｍｉｎとしては、それぞれたとえば５０km/h、１０km/h程度である。
【００２６】
次に、実車速Ｖｓｐが目標締結車速ｃｎｖｓｐ以上であり、かつｃｎｖｓｐが下限値ｃｎｖｓｐｍｉｎに等しくない場合には、その状態が所定時間（たとえば１００ｍｓｅｃ）以上継続したことを条件としてクラッチ３に即締結要求を行い即座に締結させる（ステップ５０９〜５１１）。前記以外の場合にはクラッチ締結要求は出さない（ステップ５１３）。実車速Ｖｓｐが上限値ｃｎｖｓｐｍａｘを超えるときにはクラッチ３を締結して過度な内回しによるクラッチ摩耗を回避する一方、同じく下限値ｃｎｖｓｐｍｉｎを下回るときにはクラッチ３を開放して効率の悪い運転域でのエンジン使用を避けるようにしている。
【００２７】
図６に、車速が目標締結車速となってモータ４からエンジン２へと駆動力を切り換えるときのモータ１と４のトルク、エンジントルク、モータ４とエンジン２の回転数の制御例を示す。図示したように、前記動力切換時にはまずアイドルストップ状態にあるエンジン２をモータ１によりクランキングおよび始動完爆させ、その後のエンジン回転数とモータ４の回転数とを同期させたうえでクラッチ３に締結指令を出してエンジン２を駆動系に接続する。引き続き、モータ４とモータ１のトルクを調整しながら駆動系に付与するトルクをエンジントルクへと円滑に移行させる。このような駆動系への動力切換時に、上記制御によれば実車速が目標締結車速に達するよりも、マージン車速を与えた分だけ早期にクラッチ３が締結動作を開始するので、エンジン始動からトルク移行に至るまでの切換動作の時間を短縮することができ、それだけエンジン走行による効率のよい走行域を活用できることになるので燃費を改善することができる。
【００２８】
次に、車速が下降してゆく過程で実行されるクラッチ開放制御に関する実施形態の制御内容を図７に示す。この制御ではまず各種運転状態の検出を行った後にクラッチ３が開放可否の判定を行う（ステップ７０１，７０２）。クラッチ開放可否の判定では、クラッチ３の現在の締結状態と開放要求の有無を判定し、現在締結状態かつ開放要求なしのときにはクラッチ３に開放要求を出さずに今回の制御ループを終了する（ステップ７１３）。前記以外の場合にはステップ７０３以降の開放要求を行う制御に移行する。
【００２９】
上記判定処理において開放可と判定されたときには、次に車両の目標駆動力を演算した結果から車両が減速状態にあるか否かの判定を行う（ステップ７０３）。ここで目標駆動力＞０つまり減速状態ではないことを判定したときには、モータ電力予測値によるクラッチ３の目標開放車速ｃｎｖｓｐＰとモータ出力制限値によるクラッチ３の目標開放車速ｃｎｖｓｐＢとをそれぞれ次式により演算する（ステップ７０４，７０５）。なお、クラッチ３の目標開放車速を以下単に目標開放車速と呼ぶ。
【００３０】

上記(3)、(4)式において、駆動系代表値、モータ４の代表効率、基準電力、出力制限値については既述したとおりである。モータ４力行電力予測値とは、この場合車両の動力をエンジン２からモータ４へと切り換えてモータ４のみによる走行状態へと移行するので、その移行後の走行状態におけるモータ４の電力を車速、要求駆動力等に基づいて予測演算した結果である。
【００３１】
このようにして演算した２つの目標開放車速のうち、大きい方を目標開放車速ｃｎｖｓｐとして設定し、さらにその値からマージン車速ｃｎｖｓｐＭを減じたものを新たな目標締結車速ｃｎｖｓｐとして再設定する（ステップ７０６，７０７）。この場合のマージン車速ｃｎｖｓｐＭは、開放動作におけるクラッチ３の作動応答遅れを見込んで、実車速が目標開放車速に達するよりも少し早めにクラッチ開放動作を開始させるためのものである。
【００３２】
次に目標開放車速ｃｎｖｓｐが所定の上限値ｃｎｖｓｐｍａｘを超えているときにはｃｎｖｓｐｍａｘを、または下限値ｃｎｖｓｐｍｉｎを下回っているときにはｃｎｖｓｐｍｉｎを、最終的に目標開放車速ｃｎｖｓｐとして再設定する（ステップ７０８）。
【００３３】
次に、実車速Ｖｓｐが目標開放車速ｃｎｖｓｐ以下となったこと、無段変速機５の入力側回転数（すなわちモータ４の回転数）Ｎｐｒが所定の基準値Ｎｐｒｏ以下であること、目標駆動力がモータ４の出力可能トルク（その時点での電力等に応じて出力しうる最大トルクの予測値）以下であることのすべての条件が成立したときには、さらにこの条件成立が所定時間以上継続したことを条件としてクラッチ３に開放要求を出力して開放動作させる（ステップ７０９〜７１１）。前記以外の場合にはクラッチ開放要求は出さない（ステップ７１３）。ここでは、特に前記基準値Ｎｐｒｏによりクラッチ開放後の内回し回転数を規制することによりクラッチの耐久性を高めている。
【００３４】
一方、上記ステップ７０３にて目標駆動力がゼロ以下の減速状態を判定したときには、実車速Ｖｓｐが目標開放車速の上限値ｃｎｖｓｐｍａｘ以下であること、目標駆動力が回生可能トルク以上であること、無段変速機５の入力側回転数Ｎｐｒが基準値Ｎｐｒｏ以下であることのすべての条件が成立した状態が所定時間以上継続したときにクラッチ開放を行い（ステップ７１２，７１０，７１１）、前記条件が成立しなかったときにはクラッチ開放要求は行わない（ステップ７１３）。前記の目標駆動力とはこの場合は減速時のエンジンブレーキに相当する負のトルクを意味している。クラッチ締結状態では実際のエンジンブレーキ作用をそのまま利用するが、クラッチ開放したときには車両の慣性力によりモータ４を駆動して発電させる回生動作を原則として行い、このときの発電負荷（回生トルク）をエンジンブレーキのように利用する。ただし、もしも減速時にモータ４によって得られる回生トルクの最大値が、適度な減速性能を付与すべき目標駆動力に満たないとき、つまり回生動作によっては適度な減速を行えないときには、クラッチ開放を見合わせることにより減速感の変動を防止するようにしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能なハイブリッド車両の構成例を示す概略構成図。
【図２】本発明が適用可能なハイブリッド車両の構成例を示す概略構成図。
【図３】本発明の制御回路による制御の第一の実施形態の概要を示す流れ図。
【図４】上記実施形態による動作例を示す変速特性線図。
【図５】本発明の制御回路によるクラッチ締結制御に関する他の実施形態の概要を示す流れ図。
【図６】上記クラッチ締結制御を適用する動力切換時の各部の回転数またはトルクの制御状態を示すタイミングチャート。
【図７】本発明の制御回路によるクラッチ開放制御に関する他の実施形態の概要を示す流れ図。
【符号の説明】
１モータ
２エンジン
３パウダークラッチ
４モータ（回転電機）
５無段変速機
９油圧装置
１０油圧発生用モータ
１５バッテリ
１６コントローラ
１９ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０キースイッチ
２１セレクトレバースイッチ
２２アクセルペダルセンサ
２３ブレーキスイッチ
２４車速センサ
２５バッテリ温度センサ
２６バッテリＳＯＣ検出装置
２７エンジン回転数センサ
２８スロットル開度センサ[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle including an engine and a rotating electric machine as power sources of the vehicle.
[0002]
[Background Art]
2. Description of the Related Art There has been known a hybrid vehicle having both an engine and a motor (a rotating electric machine serving both as an electric motor and a generator) as power sources of a vehicle and running with one or both driving forces.
[Patent Literature 1] "Automotive Engineering" VOL.46 No.7, June 1997, pp. 39-52, published by Japan Railway Company.
[0003]
In such a parallel type hybrid vehicle, basically, the vehicle travels only by the motor in an operation range where the load is relatively small, and when the load increases, the engine is started to secure a required driving force. The maximum driving force is exhibited by using the engine together. When the vehicle is decelerated, regenerative operation is performed by operating the motor as a generator, and the deceleration energy is used for charging the battery.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the output of an engine is generally transmitted to a drive system of a vehicle via a powder-type electromagnetic clutch (hereinafter, referred to as a “powder clutch”). Control of transmission torque, such as gradually tightening, for the purpose of alleviating the shock of the vehicle, has been mainly performed, and sufficient control has not been given to the control in consideration of the durability and fuel efficiency of the powder clutch.
[0005]
For example, if attention is paid to durability, in the case of a powder clutch, if half-clutch control for gradually increasing or decreasing the transmission torque under a high temperature state exceeding a certain level is not preferable, wear of the magnetic powder is accelerated with the sliding operation at this time.
[0006]
However, in order to switch the power source from the motor to the engine, the clutch must be engaged even at a high temperature, so that the durability of the powder clutch has been impaired. As a countermeasure for this, it is conceivable to temporarily suppress the switching of the power to the engine. However, in such a case, a sufficient output cannot be secured and the drivability is impaired.
[0007]
The present invention has been made in view of such a problem, and aims at optimal control of a powder clutch for improving durability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a drive system including a rotating electric machine that performs driving or regenerative power generation, a powder clutch that transmits engine rotation to the driving system, and a continuously variable transmission that continuously changes a reduction ratio of a driving system after the rotating electric machine. And a control circuit that controls the powder clutch and the continuously variable transmission according to the vehicle operating state, the control circuit detects the temperature of the powder clutch, and the detected temperature indicates the set temperature. When the powder clutch is engaged in an operating state exceeding the limit, the speed ratio of the continuously variable transmission is regulated such that the output rotation speed of the powder clutch is equal to or lower than the set rotation speed, and then the powder clutch is quickly engaged.
[0009]
【The invention's effect】
As described above, when the powder clutch is heated to a high temperature, abrasion of the magnetic powder proceeds when the half-clutch control with a sliding operation is performed. It is necessary to suppress the power switching to the power. On the other hand, according to the present invention , at such a high temperature, the speed ratio of the continuously variable transmission is regulated so that the output side rotation speed of the powder clutch does not increase to a certain degree or more. The speed difference between the input and output shafts can be reduced to reduce the load during fastening, and the rotation with the engine (input shaft) can be easily synchronized to complete the fastening in a short time without the need for sliding operation. Can be. Therefore, the durability of the powder clutch can be improved, and the power can be switched from the rotating electric machine to the engine even under a high temperature condition.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIGS. 1 and 2 show a configuration example of a parallel-type hybrid vehicle to which the present invention can be applied. In FIG. 1, the power train of the vehicle includes a motor 1, an engine 2, a powder clutch (hereinafter, simply referred to as a "clutch") 3, a motor 4 (a rotating electric machine of the present invention), a continuously variable transmission 5, and a reduction gear. 6, a differential device 7 and drive wheels 8. The output shaft of the motor 1, the output shaft of the engine 2, and the input shaft of the clutch 3 are connected to each other. The motor 1 and the engine 2 are connected to each other via a reduction gear (not shown) having a predetermined rotation ratio. The output shaft of the clutch 3, the output shaft of the motor 4, and the input shaft of the continuously variable transmission 5 are connected to each other.
[0011]
When the clutch 3 is engaged, the engine 2 and the motor 4 serve as propulsion sources for the vehicle. When the clutch 3 is released, only the motor 4 serves as a propulsion source for the vehicle. The driving force of the engine 2 or the motor 4 is transmitted to the driving wheels 8 via the continuously variable transmission 5, the reduction gear 6, and the differential gear 7. Pressure oil is supplied from the hydraulic device 9 to the continuously variable transmission 5 to clamp and lubricate the belt.
[0012]
The motor 1 is mainly used for engine starting and power generation, and the motor 4 is mainly used for power running and regenerative operation during deceleration of the vehicle. The motor 10 is for driving the oil pump of the hydraulic device 9. However, when the clutch 3 is engaged, the motor 1 can be used for powering and braking of the vehicle, and the motor 4 can be used for starting the engine and generating power.
[0013]
The

motors

1, 4, and 10 are driven by inverters 11, 12, and 13, respectively. When a DC electric motor is used for the

motors

1, 4, and 10, a DC / DC converter is used instead of the inverter. The inverters 11 to 13 are connected to a high-power battery 15 via a common DC link 14, convert the DC power of the high-power battery 15 into AC power and supply the AC power to the

motors

1, 4, and 10. Is converted into DC power to charge the high-power battery 15. Since the inverters 11 to 13 are connected to each other via the DC link 14, the power generated by the motor during the regenerative operation can be directly supplied to the motor during the power running operation without passing through the high-power battery 15. it can.
[0014]
Reference numeral 16 denotes a controller having the function of the control circuit of the present invention. The controller 16 includes a microcomputer and its peripheral parts, various actuators, etc., and transmits torque of the clutch 3, rotation speeds and output torques of the

motors

1, 4, and 10. The gear ratio of the transmission 5, the fuel injection amount / injection timing of the engine 2, the ignition timing, and the like are controlled.
[0015]
As shown in FIG. 2, the controller 16 includes a key switch 20, a select lever switch 21, an accelerator pedal sensor 22, a brake switch 23, a vehicle speed sensor 24, a battery temperature sensor 25, a battery SOC detection device 26, and an engine speed sensor 27. , A throttle opening sensor 28 is connected. The select lever switch 21 switches any one of P, N, R, and D according to the set position of a select lever (not shown) that switches the range to one of parking P, neutral N, reverse R, and drive D. Turns on.
[0016]
The accelerator pedal sensor 22 detects the amount of depression of the accelerator pedal, and the brake switch 23 detects the state of depression of the brake pedal. The vehicle speed sensor 24 detects the running speed of the vehicle, and the battery temperature sensor 25 detects the temperature of the high-power battery 15. The battery SOC detection device 26 detects an SOC (State Of Charge) that is a representative value of the actual capacity of the high-power battery 15. The engine speed sensor 27 detects the speed of the engine 2, and the throttle opening sensor 28 detects the throttle valve opening of the engine 2.
[0017]
The controller 16 is further connected to a fuel injection device 30, an ignition device 31, a variable valve device 32, and the like of the engine 2. The controller 16 controls the fuel injection device 30 to supply and stop fuel to the engine 2 and adjust the fuel injection amount and injection timing, and drives the ignition device 31 to control the ignition timing of the engine 2. Further, the controller 16 controls the variable valve operating device 32 to adjust the operation state of the intake and exhaust valves of the engine 2. The controller 16 is supplied with power from a low-voltage auxiliary battery 33.
[0018]
The above is a basic configuration example of a hybrid vehicle to which the present invention can be applied. In the present invention, by appropriately controlling the engagement or disengagement operation of the powder clutch 3 in such a hybrid vehicle, durability, fuel efficiency, etc. To improve various performances. Hereinafter, embodiments of the control contents of the controller 16 for this purpose will be described with reference to FIGS.
[0019]
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of control for enabling smooth switching of power from the motor 4 to the engine 2 when the clutch is overheated, in which the slip operation due to the intermediate capacity is normally prohibited. FIG. 7 is a shift characteristic diagram showing an example of a shift characteristic change of the continuously variable transmission by this control. Each control shown as a flowchart in FIG. 3 and subsequent figures is periodically and repeatedly executed as part of comprehensive control of the hybrid vehicle.
[0020]
In this control, it is first detected whether the clutch 3 is in the released state, and if it is in the released state, the clutch temperature Tc is detected next (steps 301 and 302). When the clutch temperature Tc is higher than a predetermined intermediate capacity use prohibition temperature Toff, as shown in FIG. 4, the lowest line of the continuously variable transmission 5 is moved in a direction in which the speed ratio becomes smaller, in the middle vehicle speed range in the figure. Is regulated so that the input side rotational speed ("primary rotational speed" in the figure) is at most 2500 rpm (steps 303 and 304). The lowest line is originally set so as to regulate the maximum reduction ratio in accordance with the vehicle speed so that the engine does not over rotate, but this is further regulated to a higher speed side, and then the clutch is immediately allowed to be immediately engaged. (Step 305). Immediate clutch engagement is a control for quickly operating the clutch to an engagement state in which the transmission torque is maximized without using an intermediate capacity involving slippage. By restricting the lowest line in this manner, the input-side rotational speed of the continuously variable transmission 5, that is, the output-side rotational speed of the clutch 3, is reduced with respect to the same vehicle speed as compared to before the re-regulation is performed. It is possible to control the rotation speed of the engine 2 to synchronize the input rotation speed and the output rotation speed of the clutch 3, and to smoothly switch the power to the engine 2 without exhausting the clutch 3. It becomes possible. On the other hand, in the determination of the clutch temperature Tc, when Tc is equal to or lower than the reference temperature Toff, the regulation of the lowest line is released, the use of the clutch intermediate capacity is permitted, and the engagement operation using the half clutch is enabled. (Steps 306 and 307).
[0021]
Next, FIG. 5 shows the control contents of another embodiment relating to the clutch engagement control executed in the process of increasing the vehicle speed. In this control, first, after detecting various operating states required for the control based on signals from sensors as shown in FIG. 2, it is determined whether or not the clutch 3 can be engaged (steps 501 and 502). ). The determination of whether or not the clutch can be engaged is, firstly, whether or not the engine is in a state in which the clutch can be engaged. For example, when the engine fails to start, when starting cranking is impossible, the engine is operated in series. For example, when it is detected that the vehicle is in the discharged state, the control loop is ended without issuing a clutch engagement request (step 513). The second is a determination as to whether or not the clutch can be engaged as a control state of the drive system. For example, at this time, there is no request for engaging the clutch 3 in the immediate engagement mode. That the clutch 3 is currently released, that it is not in a temperature state in which the clutch 3 should be forcibly released, that there is no emergency release request of the clutch 3, that the continuously variable transmission 5 When all conditions are satisfied, such as that the vehicle is in the forward travel range (drive range, low range, etc.) and that the inhibition in the immediate mode has not been prohibited, the control proceeds to the following control. Not issued.
[0022]
If it is determined in the above determination process that the engagement is possible, the target driving force of the vehicle is calculated based on signals from the throttle opening sensor 28, the vehicle speed sensor 24, and the like. It is determined whether it is in the state (step 503). Here, when it is determined that the target driving force> 0, that is, the vehicle is not in the deceleration state, the target engagement vehicle speed cnvspP of the clutch 3 by the motor power and the target engagement vehicle speed cnvspB of the clutch 3 by the motor output limit value are respectively calculated by the following equations ( Steps 504 and 505). Note that the target engagement vehicle speed of the clutch 3 is simply referred to as a target engagement vehicle speed below.
[0023]

In the above formulas (1) and (2), the drive system representative value is a vehicle specification value that affects the drive force of the drive system after the motor 4, and is mainly the total reduction ratio and the tire effective radius at that time. . The powering power of the motor 4 is the power consumption during powering, the representative efficiency is the motor efficiency in the most frequently used operation region, the reference power is the short-time rated power of the motor 4, and the output limit value is the battery capacity. The output value is limited by the above.
[0024]
The larger of the two target engagement vehicle speeds calculated in this way is set as the target engagement vehicle speed cnvsp, and the value obtained by subtracting the margin vehicle speed cnvspM from that value is reset as a new target engagement vehicle speed cnvsp (step 506). , 507). The margin vehicle speed corresponds to a correction amount for starting clutch engagement earlier than the actual vehicle speed in consideration of a required time from engine start to clutch engagement, and is set to, for example, about 4 km / h.
[0025]
Next, cnvspmax is reset when the target engagement vehicle speed cnvsp exceeds a predetermined upper limit value cnvspmax, or cnvspmin when the target engagement vehicle speed cnvspmin falls below a lower limit value cnvspmin (step 508). When it is determined that the target driving force is in a deceleration state of zero or less (step 503), the target engagement vehicle speed is set to the upper limit value cnvspmax (step 512). The upper limit value cnvspmax and the lower limit value cnvspmin are, for example, about 50 km / h and about 10 km / h, respectively.
[0026]
Next, when the actual vehicle speed Vsp is equal to or higher than the target engagement vehicle speed cnvsp, and cnvsp is not equal to the lower limit value cnvspmin, an immediate engagement request to the clutch 3 is provided on condition that the state has continued for a predetermined time (for example, 100 msec). Is performed immediately (steps 509 to 511). Otherwise, no clutch engagement request is issued (step 513). When the actual vehicle speed Vsp exceeds the upper limit value cnvspmax, the clutch 3 is engaged to avoid clutch wear due to excessive inward turning, while when the actual vehicle speed Vsp falls below the lower limit value cnvspmin, the clutch 3 is released to use the engine in an inefficient operating range. Try to avoid.
[0027]
FIG. 6 shows a control example of the torque of the motors 1 and 4, the engine torque, and the rotation speed of the motor 4 and the engine 2 when the driving speed is switched from the motor 4 to the engine 2 when the vehicle speed becomes the target engagement vehicle speed. As shown in the figure, at the time of the power switching, the engine 2 in the idle stop state is first cranked and completely detonated by the motor 1, and after synchronizing the engine speed and the motor 4 to the clutch 3, An engagement command is issued to connect the engine 2 to the drive system. Subsequently, the torque applied to the drive system is smoothly shifted to the engine torque while adjusting the torque of the motor 4 and the motor 1. According to the above control, when the power is switched to the drive system, the clutch 3 starts the engagement operation earlier by an amount corresponding to the margin vehicle speed than when the actual vehicle speed reaches the target engagement vehicle speed. The time required for the switching operation up to the shift can be shortened, and a more efficient driving range by the engine running can be utilized, so that fuel efficiency can be improved.
[0028]
Next, FIG. 7 shows the control contents of the embodiment relating to the clutch release control executed in the process of decreasing the vehicle speed. In this control, first, after detecting various operating states, it is determined whether the clutch 3 can be released (steps 701 and 702). In the determination of whether or not the clutch can be released, the current engagement state of the clutch 3 and the presence or absence of a release request are determined. If the current engagement state and no release request are present, the current control loop is terminated without issuing a release request to the clutch 3 (step 713). In cases other than the above, the flow shifts to control for issuing an opening request after step 703.
[0029]
When it is determined in the above determination process that the vehicle can be released, it is determined whether or not the vehicle is in a deceleration state from the result of calculating the target driving force of the vehicle (step 703). Here, when it is determined that the target driving force is greater than 0, that is, the vehicle is not in the deceleration state, the target open vehicle speed cnvspP of the clutch 3 based on the predicted motor power and the target open vehicle speed cnvspB of the clutch 3 based on the motor output limit value are calculated by the following equations. (Steps 704 and 705). Note that the target release vehicle speed of the clutch 3 is hereinafter simply referred to as the target release vehicle speed.
[0030]

In the above equations (3) and (4), the drive system representative value, the representative efficiency of the motor 4, the reference power, and the output limit value are as described above. In this case, the predicted value of the motor 4 powering power means that the power of the vehicle is switched from the engine 2 to the motor 4 to shift to the running state using only the motor 4. This is a result of a prediction calculation based on a required driving force or the like.
[0031]
The larger of the two target opening vehicle speeds calculated in this way is set as the target opening vehicle speed cnvsp, and the value obtained by subtracting the margin vehicle speed cnvspM from that value is reset as a new target engagement vehicle speed cnvsp (step 706). , 707). The margin vehicle speed cnvspM in this case is for starting the clutch releasing operation slightly earlier than the actual vehicle speed reaches the target releasing vehicle speed, in anticipation of the operation response delay of the clutch 3 in the releasing operation.
[0032]
Next, when the target open vehicle speed cnvsp exceeds a predetermined upper limit value cnvspmax, cnvspmax is reset, and when the target open vehicle speed cnvspmin falls below a lower limit value cnvspmin, the target open vehicle speed cnvsp is finally reset (step 708).
[0033]
Next, that the actual vehicle speed Vsp is equal to or lower than the target open vehicle speed cnvsp, the input side rotation speed of the continuously variable transmission 5 (that is, the rotation speed of the motor 4) Npr is equal to or lower than a predetermined reference value Npro, Is less than or equal to the outputtable torque of the motor 4 (the predicted value of the maximum torque that can be output according to the electric power or the like at that time), all the conditions have been satisfied for a predetermined time or more. , A release request is output to the clutch 3 to perform a release operation (steps 709 to 711). Otherwise, no clutch release request is issued (step 713). Here, the durability of the clutch is enhanced by restricting the number of revolutions after the clutch is released by the reference value Npro in particular.
[0034]
On the other hand, when the deceleration state in which the target driving force is zero or less is determined in step 703, the actual vehicle speed Vsp is equal to or less than the upper limit value cnvspmax of the target opening vehicle speed, the target driving force is equal to or more than the regenerable torque, When the condition that all the conditions that the input side rotation speed Npr of the step transmission 5 is equal to or lower than the reference value Npro is satisfied is continued for a predetermined time or more, the clutch is released (

steps

712, 710, and 711). If not, no clutch release request is made (step 713). The target driving force in this case means a negative torque corresponding to engine braking during deceleration. When the clutch is engaged, the actual engine braking action is used as it is, but when the clutch is released, the motor 4 is driven by the inertia force of the vehicle to generate power, and the power generation load (regeneration torque) at this time is applied to the engine. Use it like a brake. However, if the maximum value of the regenerative torque obtained by the motor 4 at the time of deceleration is less than the target driving force to which an appropriate deceleration performance is to be given, that is, if the moderate deceleration cannot be performed due to the regenerative operation, the clutch release is canceled. This prevents fluctuations in the sense of deceleration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a hybrid vehicle to which the present invention can be applied.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a hybrid vehicle to which the present invention can be applied.
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of a first embodiment of control by the control circuit of the present invention.
FIG. 4 is a shift characteristic diagram showing an operation example according to the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of another embodiment relating to clutch engagement control by the control circuit of the present invention.
FIG. 6 is a timing chart showing a control state of the rotation speed or torque of each unit at the time of power switching to which the clutch engagement control is applied.
FIG. 7 is a flowchart showing an outline of another embodiment relating to clutch release control by the control circuit of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 motor 2 engine 3 powder clutch 4 motor (rotary electric machine)
5 Continuously variable transmission 9 Hydraulic device 10 Motor for generating hydraulic pressure 15 Battery 16 Controller 19 DC / DC converter 20 Key switch 21 Select lever switch 22 Accelerator pedal sensor 23 Brake switch 24 Vehicle speed sensor 25 Battery temperature sensor 26 Battery SOC detection device 27 Engine Speed sensor 28 Throttle opening sensor

Claims

A drive system including a rotating electric machine that performs driving or regenerative power generation, a powder clutch that transmits engine rotation to the driving system, a continuously variable transmission that continuously changes a reduction ratio of a driving system after the rotating electric machine, and a vehicle In a hybrid vehicle including the powder clutch and a control circuit that controls a continuously variable transmission according to an operation state,
The control circuit detects the temperature of the powder clutch, and when the powder clutch is engaged in an operation state in which the detected temperature exceeds the set temperature, the stepless speed change is performed so that the output side rotation speed of the powder clutch becomes equal to or lower than the set speed. A hybrid vehicle control device with a configuration in which the powder clutch is quickly engaged after regulating the gear ratio of the machine.