JP3721830B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の前後輪のいずれか一方をエンジン、もう一方をモータで駆動するハイブリッド車両の駆動力を制御する装置に関わるもので、特に車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能を有する場合の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の前後輪のいずれか一方をエンジン、もう一方をモータで駆動するハイブリッド車両としては、従来より数多く提案されているが、さらにエンジンに発電機能も付加したモータジェネレータを配設した車両としては、例えば特開平８-２３７８０６号公報に開示されているものがある。
【０００３】
これは、エンジンに力行と発電機能とを併せ持ったモータジェネレータが接続され、これらはクラッチ機構を介し車軸に連結され、またもう一方の車軸には別のモータジェネレータが差動装置を介し連結されている。
【０００４】
このように、前後輪に各動力源を配置してあることで、車両搭載性の自由度が増加し、かつ４輪駆動の機能も付加されている。また、低負荷時のエンジン停止や減速時のエネルギ回生等の機能も容易に得られ、燃費性能や排気性能の向上も図られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来技術では、車両停止中のエンジンを停止している状態から発進する場合、４輪駆動状態で発進するためには、前後輪共に高出力のモータ(モータジェネレータ)が必要となり、これらに電力を供給するための２次電池の容量も大きくなってしまい、車両の大型化や重量増加を招くという問題がある。
【０００６】
この一方、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジン自動停止再始動システムを適用した場合、例えばエンジンの出力を併用してエンジン側のモータジェネレータに出力の小さいものを用いるようにしても、発進時にはエンジンが自立回転するまで前後輪の駆動力配分が発進開始からの時間で変化するようになり、そのため特に摩擦係数の低い路面では車両をコントロールしにくいという問題がある。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、前後輪の車軸のいずれか一方にエンジンが連結かつエンジンの出力軸にエンジンの始動機能を有する第１のモータジェネレータが接続され、もう一方の車軸に駆動力を発生可能な第２のモータジェネレータが接続され、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能と、４輪駆動機能を選択可能な機能選択手段が備えられるハイブリッド車両において、４輪駆動機能が選択された場合に、エンジンの自動停止かつ再始動を不可とする不可手段を備える。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、４輪駆動機能が選択された場合に、第１のモータジェネレータを発電制御し、その発電電力を第２のモータジェネレータに供給する４輪駆動制御手段を備える。
【００１３】
第３の発明は、前後輪の車軸のいずれか一方にエンジンが連結かつエンジンの出力軸にエンジンの始動機能を有する第１のモータジェネレータが接続され、もう一方の車軸に駆動力を発生可能な第２のモータジェネレータが接続され、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能と、４輪駆動機能を選択可能な機能選択手段が備えられるハイブリッド車両において、前後輪の車軸の回転数偏差を検出する回転数偏差検出手段と、エンジンの自動停止かつ再始動機能が選択され、かつ前後輪の車軸の回転数偏差が所定値以下の場合に、第２のモータジェネレータによる駆動力の発生を不可とする不可手段とを備える。
【００１４】
第４の発明は、前後輪の車軸のいずれか一方にエンジンが連結かつエンジンの出力軸にエンジンの始動機能を有する第１のモータジェネレータが接続され、もう一方の車軸に駆動力を発生可能な第２のモータジェネレータが接続され、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能と、４輪駆動機能を選択可能な機能選択手段が備えられるハイブリッド車両において、外気温度を検出する外気温度検出手段と、外気温度が所定値以下の場合には、エンジンの自動停止かつ再始動を不可とし、４輪駆動制御を行う４輪駆動制御手段とを備える。
【００１６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、４輪駆動機能が選択された場合に、エンジンの自動停止かつ再始動を不可とするので、発進時より４輪駆動機能を維持でき、発進性能が向上する。
【００１７】
第２の発明によれば、４輪駆動に対して、２次電池の容量を小さくできる。
【００１８】
第３の発明によれば、エンジンの自動停止かつ再始動機能が選択された場合に、４輪駆動を限定して行うので、２次電池の容量を一層小さくでき、各モータジェネレータも小型化できる。
【００１９】
第４の発明によれば、外気温度が低いときに、エンジンの自動停止かつ再始動を行わず４輪駆動制御を優先して行うので、路面凍結状態等、４輪駆動機能を必要とする路面状態での良好な発進性能を確保できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明するが、始めに前提となる技術等について説明する。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１と無段自動変速機３との間に発電機および電動機の両機能を併せ持つ第１モータジェネレータ２が配設される。
【００２２】
第１モータジェネレータ２は、エンジン１の図示しないクランクシャフトに直結され、エンジン１と同期回転する。無段自動変速機３は、トルクコンバータ４と、前後進切替えクラッチ５と、ベルト式の無段変速機６とから構成され、エンジン１の駆動トルクをこれらを介して前後輪のいずれか一方(例えば、前輪)のドライブシャフト７およびタイヤ８に伝える。
【００２３】
なお、第１モータジェネレータ２はエンジン１のクランクシャフトにベルトやチェーンを介して連結しても機能的には同等である。また、無段自動変速機３の代わりに有段自動変速機を用いても良い。
【００２４】
また、前後輪のもう一方(例えば後輪)のドライブシャフト１７には第２モータジェネレータ１５が差動装置１６を介して連結され、第２モータジェネレータ１５の駆動トルクを差動装置１６を介してドライブシャフト１７およびタイヤ１８に伝える。
【００２５】
第１モータジェネレータ２は第１モータコントローラ１２により、第２モータジェネレータ１５は第２モータコントローラ１４により、駆動（電動動作）または被駆動（発電動作）され、これらの電力はバッテリ１３から供給またはバッテリ１３に充電される。
【００２６】
９はエンジン１の回転数(モータジェネレータ２の回転数)を検出する回転数センサ、１１は車両のブレーキペダル（図示しない）の踏み込み量を検出するブレーキセンサ、２１はアクセルペダル（図示しない）の操作量を検出するアクセル操作量センサ、２２は前輪のドライブシャフト７の回転数を検出する前輪回転センサ、２３は後輪のドライブシャフト１７の回転数を検出する後輪回転センサで、これらの信号は車両のパワートレイン全体の制御を統括する統合コントローラ１０に入力する。
【００２７】
統合コントローラ１０は、図示しないエンジンのコントロールユニット、自動変速機のコントロールユニットが連係(リンク)しており、前記各センサ信号、スイッチ信号に基づき、第１モータコントローラ１２、第２モータコントローラ１４に各モータジェネレータ２,１５の目標トルク、目標回転数を出力して、第１モータコントローラ１２、第２モータコントローラ１４を介して、モータジェネレータ２,１５の制御、即ちエンジン停止状態からの始動発進制御、４輪駆動制御を行う。
【００２８】
次に、エンジン停止状態からの始動発進制御の内容を説明する。
【００２９】
この制御は、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能を備えるものに適用している。
【００３０】
このエンジンの自動停止かつ再始動機能は、暖機運転の終了後、車両を一時停止する場合、運転者がブレーキペダルを踏み込んだ状態にあり、車速がほぼ０ｋｍ／ｈになり、エンジンの回転速度がアイドル回転速度にあると、所定時間後にエンジンの燃料噴射を停止してエンジンを一時的に停止すると共に、この後車両を発進する際に、運転者がブレーキペダルを放すと（セレクトレバーはドライブレンジ等）、エンジンを再始動させるものである。
【００３１】
なお、エンジンの燃料噴射、点火の制御はエンジンのコントロールユニットが行う。
【００３２】
図２のフローチャート(所定の制御周期で実行)に示すように、まず、ステップ１，２ではエンジン１の停止中にエンジン１の始動要求が有るかを見る。これは、ブレーキセンサ１１がオフ（ブレーキペダルが開放）になったときに、始動要求有りと判定する。
【００３３】
エンジン１の始動要求が有ると、ステップ３ではエンジンコントロールユニットや第１モータコントローラ１２にエンジン１の始動指令を出し、ステップ４ではアクセル操作量θを読み込む。
【００３４】
この始動指令によって、エンジン１を起動させ、最速で自立させるべく、第１モータコントローラ１２が第１モータジェネレータ２に目標回転数または目標トルクを与えて第１モータジェネレータ２を駆動し、エンジンコントロールユニットが燃料噴射制御、点火制御を行う。この第１モータジェネレータ２の駆動、エンジンの起動によって、無段自動変速機３のトルクコンバータ４の出力側に、後述するようにエンジン回転数の２乗に比例してクリープトルクが発生する。
【００３５】
ステップ５では、アクセル操作量θをほぼ操作量０に近い所定値θ１と比較する。
【００３６】
アクセル操作量θが所定値θ１以下の場合つまりクリープ走行状態の場合はステップ６,７にて、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ１以下かを見る。目標回転数Ｎｅ１はアイドル回転数またはその近傍の所定値に設定している。
【００３７】
エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ１以下のときは、ステップ８〜１０に進む。ステップ８では、エンジン部(エンジン１、第１モータジェネレータ２)による前輪の駆動力を算出する。
【００３８】
この場合、無段自動変速機３のトルクコンバータ４の伝達トルクはα(定数)×τ(トルクコンバータのトルク容量係数)×Ｎｅ2により求まり、エンジン回転数Ｎｅの２乗でトルクコンバータ４の出力側トルクが決まる。また、駆動力は無段変速機６の変速比によって変わるが、発進時付近では変速比は最Ｌｏｗ一定値であり、したがってエンジン回転数Ｎｅに対して駆動力は図３のような特性になる。そのため、エンジン回転数Ｎｅを基に、予め図３のような特性に設定したマップを検索して駆動力を求める。
【００３９】
ステップ９では、第２モータジェネレータ１５(Ｍ／Ｇ２)の必要トルクＴ１を設定する。これは、目標駆動力つまりエンジンのアイドル回転数Ｎｅ１における駆動力を確保するように、エンジン部による前輪の駆動力に対して、第２モータジェネレータ１５によって後輪に駆動力を与え、補足するもので、エンジン部による前輪の駆動力と第２モータジェネレータ１５による後輪の駆動力との和が一定の前記目標駆動力となるように、第２モータジェネレータ１５の必要トルクＴ１を設定する。即ち、エンジン部による前輪の駆動力に応じて、予め図４のａ-ｂのような特性に設定したマップを検索して必要トルクＴ１を求める。
【００４０】
ステップ１０では、第２モータコントローラ１４に必要トルクＴ１を指示し、第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行う。
【００４１】
したがって、ブレーキペダルを放すと、エンジン１の始動と同時にクリープ走行によって、車両が発進し始める。
【００４２】
エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ１になると、エンジンが完全に自立したと判断して、ステップ８〜１０の制御を終了する。この後、走行条件に応じて通常の４輪駆動制御を行う。
【００４３】
なお、図４のａ-ｄの必要トルクＴ１の場合、エンジンの始動開始時にはエンジン部による駆動力を全て第２モータジェネレータ１５が補足することになるが、ブレーキペダルが開放つまりブレーキでの制動力が解除されたのと同時に第２モータジェネレータ１５によりその分のトルクを発生させるとショックとなる。このため、エンジンの始動開始から開始直後のエンジン部による駆動力がかなり小さいときには、必要トルクＴ１を図４のｃ-ｄのように漸増するように設定して良い。また、エンジン停止中に予め第２モータジェネレータ１５にクリープ相当もしくはそれ以下のトルクを与えておいて良い。
【００４４】
一方、ステップ５において、アクセル操作量θが所定値θ１より大きい場合は加速要求状態にあり、この場合はステップ１１〜１３にて、アクセル操作量θに基づき目標回転数Ｎｅ２を算出し、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ２以下かを見る。
【００４５】
エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ２以下のときは、ステップ１４〜１８に進む。ステップ１４では、ステップ８と同様のマップを用いて、エンジン回転数Ｎｅを基に、エンジン部による前輪の駆動力を算出する。
【００４６】
ステップ１５では、第２モータジェネレータ１５の許容トルクＴｍａｘを設定する。この許容トルクＴｍａｘは、エンジン部による前輪の駆動力に対し、車両の走行安定性を損なわないように設定する限度値で、エンジン部による駆動力に応じて、予め図５のようにエンジン部による駆動力が小さいときは小さく、大きいときは大きくなる特性に設定したマップを検索して求める。ただし、エンジン部による駆動力が０付近つまり始動発進直後は、図５のｅ−ｇのように許容トルクＴｍａｘを小さく設定している。
【００４７】
ステップ１６,１７では、前輪回転数と後輪回転数を読み込み、その偏差に応じて第２モータジェネレータ１５の必要トルクＴ２を設定する。
【００４８】
これは、アクセル踏み込み時の４輪駆動性能を確保するためのもので、前輪と後輪の回転数偏差(前輪回転数−後輪回転数)に応じて、予め図６のように回転数偏差が０のときは０、大きいときほど大きくなる特性に設定したマップを検索して求める。即ち、発進時に前輪が空転して前輪と後輪の回転数偏差が大きくなるほど、第２モータジェネレータ１５に大きなトルクを与える。ただし、Ｔ２が前記許容トルクＴｍａｘ以上の場合は、Ｔ２＝Ｔｍａｘとする。
【００４９】
ステップ１８では、第２モータコントローラ１４に必要トルクＴ２を指示し、第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行う。
【００５０】
したがって、アクセルを踏み込んだ場合、エンジン回転の上昇にしたがい発進するが、前輪が空転した場合、第２モータジェネレータ１５による駆動力を後輪に与えて発進する。
【００５１】
エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ２になると、ステップ１４〜１８の制御を終了する。この後、走行条件に応じて通常の４輪駆動制御を行う。この場合、ステップ１６〜１８の制御は、前輪と後輪に回転数偏差があると、第２モータジェネレータ１５による駆動力を後輪に与える、即ち前輪と後輪の回転数偏差に応じて第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行うため、４輪駆動制御にスムーズに移行する。
【００５２】
このように構成したため、エンジンの自動停止機能によりエンジン１が停止している状態からブレーキペダルを放した場合(アクセルは踏み込んでいない場合)、エンジンの再始動機能によりエンジン１が始動されると同時に、エンジン回転の立ち上がりに対して第２モータジェネレータ１５によってクリープトルクが補足される。
【００５３】
このため、ブレーキペダルを放すと、クリープトルクによって車両のスムーズな発進状態が得られる。また、登坂路において車両後退等の違和感も解消される。
【００５４】
一方、このエンジン１が停止している状態からブレーキペダルを放して、アクセルを踏み込んだ場合、エンジンの再始動機能によりエンジン１が始動されると共に、エンジン回転の上昇にしたがい車両が発進されるが、この場合前輪と後輪の回転数偏差に応じて第２モータジェネレータ１５による駆動力が後輪に与えられる。
【００５５】
したがって、エンジン１が停止している状態からアクセルを踏み込み発進する場合、スムーズな発進性能が確保される。また、許容トルクの設定によって第２モータジェネレータ１５による過大な駆動力が防止される。このため、２次電池の容量が小さくなると共に、前後輪の駆動トルクの格差による車両安定性も向上される。
【００５６】
図７は、本発明の第１の実施の形態を示す。これは、エンジンの自動停止かつ再始動モード、４輪駆動モードを選択するためのモード選択スイッチ２４(図１参照)を設け、その選択を基にエンジン１、第２モータジェネレータ１５、第２モータジェネレータ１５の制御を行うようにしたものである。
【００５７】
図７に示すように、ステップ２１では、モード選択スイッチ２４の信号を読み込む。
【００５８】
４輪駆動モードが選択されている場合は、４輪駆動制御を行うように、ステップ２２からステップ２３以降に進む。
【００５９】
ステップ２３では、エンジンの自動停止かつ再始動制御を不可とするエンジン自動停止禁止フラグをセット[１]する。
【００６０】
ステップ２４,２５では、前輪回転数と後輪回転数を読み込み、４輪駆動つまり第２モータジェネレータ１５の作動の必要性を判断する。
【００６１】
前輪と後輪の回転数偏差がある場合、第２モータジェネレータ１５の作動を必要として、ステップ２６では、その回転数偏差に応じて第２モータジェネレータ１５の必要トルクを設定すると共に、第２モータジェネレータ１５を作動するための必要電力量を算出する。
【００６２】
ステップ２７では、第２モータコントローラ１４に必要トルクを指示し、第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行う。
【００６３】
ステップ２８では、第１モータコントローラ１２に第２モータジェネレータ１５の必要電力量に相当する必要トルクを指示し、第１モータジェネレータ２を発電制御する。この発電電力を第２モータジェネレータ１５に供給する。この場合、エンジンコントロールユニットへは、第１モータジェネレータ２の発電分の負荷を増加するべく、エンジン空気量を増加させるなどの指示を行う。
【００６４】
なお、ステップ２６にて、前輪と後輪の回転数偏差がほぼ無く、第２モータジェネレータ１５の作動の必要が無い場合、リターンする。
【００６５】
一方、４輪駆動モードが選択されていない場合は、ステップ２２からステップ２９に進む。
【００６６】
ステップ２９では、エンジンの自動停止かつ再始動モードが選択されているかどうかを見る。
【００６７】
エンジンの自動停止かつ再始動モードが選択されている場合、ステップ３０では、エンジン自動停止禁止フラグをクリア[０]する。即ち、所定の条件(暖機条件、停止発進条件等)が成立した場合にエンジンの自動停止かつ再始動制御を行う。
【００６８】
ステップ３１〜３３では、前輪回転数と後輪回転数を読み込み、その偏差ΔＮｗを算出し、偏差ΔＮｗを所定値ΔＮｗ１と比較する。
【００６９】
偏差ΔＮｗが所定値ΔＮｗ１以上の場合、ステップ３４,３５では、その偏差ΔＮｗに応じて第２モータジェネレータ１５の必要トルクを設定すると共に、第２モータコントローラ１４に必要トルクを指示し、第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行う。
【００７０】
即ち、エンジンの自動停止かつ再始動モードが選択されている場合、前輪と後輪の回転数偏差ΔＮｗが小さいときは４輪駆動を行わず、大きいときは４輪駆動を行う。この場合、４輪駆動の範囲を車両の走行安定性に影響を及ぼすときに限定するように、所定値ΔＮｗ１を設定して良い。
【００７１】
このようにすれば、ドライバーが４輪駆動モードを選択した場合には、いかなる状態でもエンジンの自動停止かつ再始動を行わないので、特に４輪駆動機能を必要とする状態での発進性能が向上する。また、この４輪駆動の場合、第１モータジェネレータ２の発電電力を第２モータジェネレータ１５に供給するので、２次電池の容量を小さくできる。
【００７２】
また、エンジンの自動停止かつ再始動モードを選択した場合、４輪駆動の範囲を限定(前輪と後輪の回転数偏差が所定値以上)するので、各々のモータジェネレータ２,１５に電力を供給する２次電池の容量を一層小さくでき、さらに各々のモータジェネレータ２,１５も小型化できる。
【００７３】
なお、エンジンの自動停止かつ再始動制御時は、エンジンの再始動が終了しエンジンが自立した状態、つまり第１モータジェネレータ２の作動終了後に第２モータジェネレータ１５の作動を開始するようにしても良い。
【００７４】
図８は、本発明の第２の実施の形態を示す。これは、外気温度を検出する外気温度センサ２５(図１参照)を設け、外気温度を基にエンジンの自動停止かつ再始動、４輪駆動を限定的に行うようにしたものである。
【００７５】
図８に示すように、ステップ４１では外気温度センサ２５の信号より外気温度Ｔａを読み込み、ステップ４２では外気温度Ｔａが所定値Ｔａ１以下(例えば、氷点下)かどうかを見る。
【００７６】
外気温度Ｔａが所定値Ｔａ１以下の冷間時には、ステップ４３以降に進み、前図７のステップ２３〜２８の処理と同様に、エンジンの自動停止かつ再始動制御を不可として、４輪駆動制御を行う。
【００７７】
一方、外気温度Ｔａが所定値Ｔａ１よりも高い場合は、ステップ４９以降に進み、前図７のステップ３０〜３５の処理と同様に、所定の条件(暖機条件、停止発進条件等)が成立した場合にエンジンの自動停止かつ再始動制御を行い、またこの場合、前輪と後輪の回転数偏差ΔＮｗが小さいときは４輪駆動を行わず、大きいときは４輪駆動を行う。
【００７８】
このように、外気温度が低いときに、エンジンの自動停止かつ再始動を行わず４輪駆動を優先して行えば、路面凍結状態等、４輪駆動機能を必要とする路面状態での良好な発進性能を確保できる。また、エンジン停止を禁止することで、外気温度が低いときの車室内ヒーター性能との両立を図ることができる。
【００７９】
また、外気温度が高い場合に、エンジンの自動停止かつ再始動制御を優先して、４輪駆動の範囲を限定するので、前記実施の形態と同様に、２次電池の容量および各々のモータジェネレータ２,１５を小型化できると共に、燃費性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 装置の構成図である。
【図２】 制御内容を示すフローチャートである。
【図３】 エンジン回転数と駆動力との関係を示す特性図である。
【図４】 第２モータジェネレータの必要トルクＴ１の特性図である。
【図５】 第２モータジェネレータの許容トルクＴｍａｘの特性図である。
【図６】 第２モータジェネレータの必要トルクＴ２の特性図である。
【図７】 第１の実施の形態の制御内容を示すフローチャートである。
【図８】 第２の実施の形態の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 第１モータジェネレータ
３ 無段自動変速機
４ トルクコンバータ
６ 無段変速機
８ タイヤ
９ 回転数センサ
１０ 統合コントローラ
１１ ブレーキセンサ
１２ 第１モータコントローラ
１３ バッテリ
１４ 第２モータコントローラ
１５ 第２モータジェネレータ
１８ タイヤ
２１ アクセル操作量センサ
２２ 前輪回転センサ
２３ 後輪回転センサ
２４ モード選択スイッチ
２５ 外気温度センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の前後輪のいずれか一方をエンジン、もう一方をモータで駆動するハイブリッド車両の駆動力を制御する装置に関わるもので、特に車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能を有する場合の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の前後輪のいずれか一方をエンジン、もう一方をモータで駆動するハイブリッド車両としては、従来より数多く提案されているが、さらにエンジンに発電機能も付加したモータジェネレータを配設した車両としては、例えば特開平８-２３７８０６号公報に開示されているものがある。
【０００３】
これは、エンジンに力行と発電機能とを併せ持ったモータジェネレータが接続され、これらはクラッチ機構を介し車軸に連結され、またもう一方の車軸には別のモータジェネレータが差動装置を介し連結されている。
【０００４】
このように、前後輪に各動力源を配置してあることで、車両搭載性の自由度が増加し、かつ４輪駆動の機能も付加されている。また、低負荷時のエンジン停止や減速時のエネルギ回生等の機能も容易に得られ、燃費性能や排気性能の向上も図られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来技術では、車両停止中のエンジンを停止している状態から発進する場合、４輪駆動状態で発進するためには、前後輪共に高出力のモータ(モータジェネレータ)が必要となり、これらに電力を供給するための２次電池の容量も大きくなってしまい、車両の大型化や重量増加を招くという問題がある。
【０００６】
この一方、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジン自動停止再始動システムを適用した場合、例えばエンジンの出力を併用してエンジン側のモータジェネレータに出力の小さいものを用いるようにしても、発進時にはエンジンが自立回転するまで前後輪の駆動力配分が発進開始からの時間で変化するようになり、そのため特に摩擦係数の低い路面では車両をコントロールしにくいという問題がある。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、前後輪の車軸のいずれか一方にエンジンが連結かつエンジンの出力軸にエンジンの始動機能を有する第１のモータジェネレータが接続され、もう一方の車軸に駆動力を発生可能な第２のモータジェネレータが接続され、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能と、４輪駆動機能を選択可能な機能選択手段が備えられるハイブリッド車両において、４輪駆動機能が選択された場合に、エンジンの自動停止かつ再始動を不可とする不可手段を備える。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、４輪駆動機能が選択された場合に、第１のモータジェネレータを発電制御し、その発電電力を第２のモータジェネレータに供給する４輪駆動制御手段を備える。
【００１３】
第３の発明は、前後輪の車軸のいずれか一方にエンジンが連結かつエンジンの出力軸にエンジンの始動機能を有する第１のモータジェネレータが接続され、もう一方の車軸に駆動力を発生可能な第２のモータジェネレータが接続され、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能と、４輪駆動機能を選択可能な機能選択手段が備えられるハイブリッド車両において、前後輪の車軸の回転数偏差を検出する回転数偏差検出手段と、エンジンの自動停止かつ再始動機能が選択され、かつ前後輪の車軸の回転数偏差が所定値以下の場合に、第２のモータジェネレータによる駆動力の発生を不可とする不可手段とを備える。
【００１４】
第４の発明は、前後輪の車軸のいずれか一方にエンジンが連結かつエンジンの出力軸にエンジンの始動機能を有する第１のモータジェネレータが接続され、もう一方の車軸に駆動力を発生可能な第２のモータジェネレータが接続され、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能と、４輪駆動機能を選択可能な機能選択手段が備えられるハイブリッド車両において、外気温度を検出する外気温度検出手段と、外気温度が所定値以下の場合には、エンジンの自動停止かつ再始動を不可とし、４輪駆動制御を行う４輪駆動制御手段とを備える。
【００１６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、４輪駆動機能が選択された場合に、エンジンの自動停止かつ再始動を不可とするので、発進時より４輪駆動機能を維持でき、発進性能が向上する。
【００１７】
第２の発明によれば、４輪駆動に対して、２次電池の容量を小さくできる。
【００１８】
第３の発明によれば、エンジンの自動停止かつ再始動機能が選択された場合に、４輪駆動を限定して行うので、２次電池の容量を一層小さくでき、各モータジェネレータも小型化できる。
【００１９】
第４の発明によれば、外気温度が低いときに、エンジンの自動停止かつ再始動を行わず４輪駆動制御を優先して行うので、路面凍結状態等、４輪駆動機能を必要とする路面状態での良好な発進性能を確保できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明するが、始めに前提となる技術等について説明する。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１と無段自動変速機３との間に発電機および電動機の両機能を併せ持つ第１モータジェネレータ２が配設される。
【００２２】
第１モータジェネレータ２は、エンジン１の図示しないクランクシャフトに直結され、エンジン１と同期回転する。無段自動変速機３は、トルクコンバータ４と、前後進切替えクラッチ５と、ベルト式の無段変速機６とから構成され、エンジン１の駆動トルクをこれらを介して前後輪のいずれか一方(例えば、前輪)のドライブシャフト７およびタイヤ８に伝える。
【００２３】
なお、第１モータジェネレータ２はエンジン１のクランクシャフトにベルトやチェーンを介して連結しても機能的には同等である。また、無段自動変速機３の代わりに有段自動変速機を用いても良い。
【００２４】
また、前後輪のもう一方(例えば後輪)のドライブシャフト１７には第２モータジェネレータ１５が差動装置１６を介して連結され、第２モータジェネレータ１５の駆動トルクを差動装置１６を介してドライブシャフト１７およびタイヤ１８に伝える。
【００２５】
第１モータジェネレータ２は第１モータコントローラ１２により、第２モータジェネレータ１５は第２モータコントローラ１４により、駆動（電動動作）または被駆動（発電動作）され、これらの電力はバッテリ１３から供給またはバッテリ１３に充電される。
【００２６】
９はエンジン１の回転数(モータジェネレータ２の回転数)を検出する回転数センサ、１１は車両のブレーキペダル（図示しない）の踏み込み量を検出するブレーキセンサ、２１はアクセルペダル（図示しない）の操作量を検出するアクセル操作量センサ、２２は前輪のドライブシャフト７の回転数を検出する前輪回転センサ、２３は後輪のドライブシャフト１７の回転数を検出する後輪回転センサで、これらの信号は車両のパワートレイン全体の制御を統括する統合コントローラ１０に入力する。
【００２７】
統合コントローラ１０は、図示しないエンジンのコントロールユニット、自動変速機のコントロールユニットが連係(リンク)しており、前記各センサ信号、スイッチ信号に基づき、第１モータコントローラ１２、第２モータコントローラ１４に各モータジェネレータ２,１５の目標トルク、目標回転数を出力して、第１モータコントローラ１２、第２モータコントローラ１４を介して、モータジェネレータ２,１５の制御、即ちエンジン停止状態からの始動発進制御、４輪駆動制御を行う。
【００２８】
次に、エンジン停止状態からの始動発進制御の内容を説明する。
【００２９】
この制御は、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能を備えるものに適用している。
【００３０】
このエンジンの自動停止かつ再始動機能は、暖機運転の終了後、車両を一時停止する場合、運転者がブレーキペダルを踏み込んだ状態にあり、車速がほぼ０ｋｍ／ｈになり、エンジンの回転速度がアイドル回転速度にあると、所定時間後にエンジンの燃料噴射を停止してエンジンを一時的に停止すると共に、この後車両を発進する際に、運転者がブレーキペダルを放すと（セレクトレバーはドライブレンジ等）、エンジンを再始動させるものである。
【００３１】
なお、エンジンの燃料噴射、点火の制御はエンジンのコントロールユニットが行う。
【００３２】
図２のフローチャート(所定の制御周期で実行)に示すように、まず、ステップ１，２ではエンジン１の停止中にエンジン１の始動要求が有るかを見る。これは、ブレーキセンサ１１がオフ（ブレーキペダルが開放）になったときに、始動要求有りと判定する。
【００３３】
エンジン１の始動要求が有ると、ステップ３ではエンジンコントロールユニットや第１モータコントローラ１２にエンジン１の始動指令を出し、ステップ４ではアクセル操作量θを読み込む。
【００３４】
この始動指令によって、エンジン１を起動させ、最速で自立させるべく、第１モータコントローラ１２が第１モータジェネレータ２に目標回転数または目標トルクを与えて第１モータジェネレータ２を駆動し、エンジンコントロールユニットが燃料噴射制御、点火制御を行う。この第１モータジェネレータ２の駆動、エンジンの起動によって、無段自動変速機３のトルクコンバータ４の出力側に、後述するようにエンジン回転数の２乗に比例してクリープトルクが発生する。
【００３５】
ステップ５では、アクセル操作量θをほぼ操作量０に近い所定値θ１と比較する。
【００３６】
アクセル操作量θが所定値θ１以下の場合つまりクリープ走行状態の場合はステップ６,７にて、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ１以下かを見る。目標回転数Ｎｅ１はアイドル回転数またはその近傍の所定値に設定している。
【００３７】
エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ１以下のときは、ステップ８〜１０に進む。ステップ８では、エンジン部(エンジン１、第１モータジェネレータ２)による前輪の駆動力を算出する。
【００３８】
この場合、無段自動変速機３のトルクコンバータ４の伝達トルクはα(定数)×τ(トルクコンバータのトルク容量係数)×Ｎｅ2により求まり、エンジン回転数Ｎｅの２乗でトルクコンバータ４の出力側トルクが決まる。また、駆動力は無段変速機６の変速比によって変わるが、発進時付近では変速比は最Ｌｏｗ一定値であり、したがってエンジン回転数Ｎｅに対して駆動力は図３のような特性になる。そのため、エンジン回転数Ｎｅを基に、予め図３のような特性に設定したマップを検索して駆動力を求める。
【００３９】
ステップ９では、第２モータジェネレータ１５(Ｍ／Ｇ２)の必要トルクＴ１を設定する。これは、目標駆動力つまりエンジンのアイドル回転数Ｎｅ１における駆動力を確保するように、エンジン部による前輪の駆動力に対して、第２モータジェネレータ１５によって後輪に駆動力を与え、補足するもので、エンジン部による前輪の駆動力と第２モータジェネレータ１５による後輪の駆動力との和が一定の前記目標駆動力となるように、第２モータジェネレータ１５の必要トルクＴ１を設定する。即ち、エンジン部による前輪の駆動力に応じて、予め図４のａ-ｂのような特性に設定したマップを検索して必要トルクＴ１を求める。
【００４０】
ステップ１０では、第２モータコントローラ１４に必要トルクＴ１を指示し、第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行う。
【００４１】
したがって、ブレーキペダルを放すと、エンジン１の始動と同時にクリープ走行によって、車両が発進し始める。
【００４２】
エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ１になると、エンジンが完全に自立したと判断して、ステップ８〜１０の制御を終了する。この後、走行条件に応じて通常の４輪駆動制御を行う。
【００４３】
なお、図４のａ-ｄの必要トルクＴ１の場合、エンジンの始動開始時にはエンジン部による駆動力を全て第２モータジェネレータ１５が補足することになるが、ブレーキペダルが開放つまりブレーキでの制動力が解除されたのと同時に第２モータジェネレータ１５によりその分のトルクを発生させるとショックとなる。このため、エンジンの始動開始から開始直後のエンジン部による駆動力がかなり小さいときには、必要トルクＴ１を図４のｃ-ｄのように漸増するように設定して良い。また、エンジン停止中に予め第２モータジェネレータ１５にクリープ相当もしくはそれ以下のトルクを与えておいて良い。
【００４４】
一方、ステップ５において、アクセル操作量θが所定値θ１より大きい場合は加速要求状態にあり、この場合はステップ１１〜１３にて、アクセル操作量θに基づき目標回転数Ｎｅ２を算出し、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ２以下かを見る。
【００４５】
エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ２以下のときは、ステップ１４〜１８に進む。ステップ１４では、ステップ８と同様のマップを用いて、エンジン回転数Ｎｅを基に、エンジン部による前輪の駆動力を算出する。
【００４６】
ステップ１５では、第２モータジェネレータ１５の許容トルクＴｍａｘを設定する。この許容トルクＴｍａｘは、エンジン部による前輪の駆動力に対し、車両の走行安定性を損なわないように設定する限度値で、エンジン部による駆動力に応じて、予め図５のようにエンジン部による駆動力が小さいときは小さく、大きいときは大きくなる特性に設定したマップを検索して求める。ただし、エンジン部による駆動力が０付近つまり始動発進直後は、図５のｅ−ｇのように許容トルクＴｍａｘを小さく設定している。
【００４７】
ステップ１６,１７では、前輪回転数と後輪回転数を読み込み、その偏差に応じて第２モータジェネレータ１５の必要トルクＴ２を設定する。
【００４８】
これは、アクセル踏み込み時の４輪駆動性能を確保するためのもので、前輪と後輪の回転数偏差(前輪回転数−後輪回転数)に応じて、予め図６のように回転数偏差が０のときは０、大きいときほど大きくなる特性に設定したマップを検索して求める。即ち、発進時に前輪が空転して前輪と後輪の回転数偏差が大きくなるほど、第２モータジェネレータ１５に大きなトルクを与える。ただし、Ｔ２が前記許容トルクＴｍａｘ以上の場合は、Ｔ２＝Ｔｍａｘとする。
【００４９】
ステップ１８では、第２モータコントローラ１４に必要トルクＴ２を指示し、第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行う。
【００５０】
したがって、アクセルを踏み込んだ場合、エンジン回転の上昇にしたがい発進するが、前輪が空転した場合、第２モータジェネレータ１５による駆動力を後輪に与えて発進する。
【００５１】
エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ２になると、ステップ１４〜１８の制御を終了する。この後、走行条件に応じて通常の４輪駆動制御を行う。この場合、ステップ１６〜１８の制御は、前輪と後輪に回転数偏差があると、第２モータジェネレータ１５による駆動力を後輪に与える、即ち前輪と後輪の回転数偏差に応じて第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行うため、４輪駆動制御にスムーズに移行する。
【００５２】
このように構成したため、エンジンの自動停止機能によりエンジン１が停止している状態からブレーキペダルを放した場合(アクセルは踏み込んでいない場合)、エンジンの再始動機能によりエンジン１が始動されると同時に、エンジン回転の立ち上がりに対して第２モータジェネレータ１５によってクリープトルクが補足される。
【００５３】
このため、ブレーキペダルを放すと、クリープトルクによって車両のスムーズな発進状態が得られる。また、登坂路において車両後退等の違和感も解消される。
【００５４】
一方、このエンジン１が停止している状態からブレーキペダルを放して、アクセルを踏み込んだ場合、エンジンの再始動機能によりエンジン１が始動されると共に、エンジン回転の上昇にしたがい車両が発進されるが、この場合前輪と後輪の回転数偏差に応じて第２モータジェネレータ１５による駆動力が後輪に与えられる。
【００５５】
したがって、エンジン１が停止している状態からアクセルを踏み込み発進する場合、スムーズな発進性能が確保される。また、許容トルクの設定によって第２モータジェネレータ１５による過大な駆動力が防止される。このため、２次電池の容量が小さくなると共に、前後輪の駆動トルクの格差による車両安定性も向上される。
【００５６】
図７は、本発明の第１の実施の形態を示す。これは、エンジンの自動停止かつ再始動モード、４輪駆動モードを選択するためのモード選択スイッチ２４(図１参照)を設け、その選択を基にエンジン１、第２モータジェネレータ１５、第２モータジェネレータ１５の制御を行うようにしたものである。
【００５７】
図７に示すように、ステップ２１では、モード選択スイッチ２４の信号を読み込む。
【００５８】
４輪駆動モードが選択されている場合は、４輪駆動制御を行うように、ステップ２２からステップ２３以降に進む。
【００５９】
ステップ２３では、エンジンの自動停止かつ再始動制御を不可とするエンジン自動停止禁止フラグをセット[１]する。
【００６０】
ステップ２４,２５では、前輪回転数と後輪回転数を読み込み、４輪駆動つまり第２モータジェネレータ１５の作動の必要性を判断する。
【００６１】
前輪と後輪の回転数偏差がある場合、第２モータジェネレータ１５の作動を必要として、ステップ２６では、その回転数偏差に応じて第２モータジェネレータ１５の必要トルクを設定すると共に、第２モータジェネレータ１５を作動するための必要電力量を算出する。
【００６２】
ステップ２７では、第２モータコントローラ１４に必要トルクを指示し、第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行う。
【００６３】
ステップ２８では、第１モータコントローラ１２に第２モータジェネレータ１５の必要電力量に相当する必要トルクを指示し、第１モータジェネレータ２を発電制御する。この発電電力を第２モータジェネレータ１５に供給する。この場合、エンジンコントロールユニットへは、第１モータジェネレータ２の発電分の負荷を増加するべく、エンジン空気量を増加させるなどの指示を行う。
【００６４】
なお、ステップ２６にて、前輪と後輪の回転数偏差がほぼ無く、第２モータジェネレータ１５の作動の必要が無い場合、リターンする。
【００６５】
一方、４輪駆動モードが選択されていない場合は、ステップ２２からステップ２９に進む。
【００６６】
ステップ２９では、エンジンの自動停止かつ再始動モードが選択されているかどうかを見る。
【００６７】
エンジンの自動停止かつ再始動モードが選択されている場合、ステップ３０では、エンジン自動停止禁止フラグをクリア[０]する。即ち、所定の条件(暖機条件、停止発進条件等)が成立した場合にエンジンの自動停止かつ再始動制御を行う。
【００６８】
ステップ３１〜３３では、前輪回転数と後輪回転数を読み込み、その偏差ΔＮｗを算出し、偏差ΔＮｗを所定値ΔＮｗ１と比較する。
【００６９】
偏差ΔＮｗが所定値ΔＮｗ１以上の場合、ステップ３４,３５では、その偏差ΔＮｗに応じて第２モータジェネレータ１５の必要トルクを設定すると共に、第２モータコントローラ１４に必要トルクを指示し、第２モータジェネレータ１５のトルク制御を行う。
【００７０】
即ち、エンジンの自動停止かつ再始動モードが選択されている場合、前輪と後輪の回転数偏差ΔＮｗが小さいときは４輪駆動を行わず、大きいときは４輪駆動を行う。この場合、４輪駆動の範囲を車両の走行安定性に影響を及ぼすときに限定するように、所定値ΔＮｗ１を設定して良い。
【００７１】
このようにすれば、ドライバーが４輪駆動モードを選択した場合には、いかなる状態でもエンジンの自動停止かつ再始動を行わないので、特に４輪駆動機能を必要とする状態での発進性能が向上する。また、この４輪駆動の場合、第１モータジェネレータ２の発電電力を第２モータジェネレータ１５に供給するので、２次電池の容量を小さくできる。
【００７２】
また、エンジンの自動停止かつ再始動モードを選択した場合、４輪駆動の範囲を限定(前輪と後輪の回転数偏差が所定値以上)するので、各々のモータジェネレータ２,１５に電力を供給する２次電池の容量を一層小さくでき、さらに各々のモータジェネレータ２,１５も小型化できる。
【００７３】
なお、エンジンの自動停止かつ再始動制御時は、エンジンの再始動が終了しエンジンが自立した状態、つまり第１モータジェネレータ２の作動終了後に第２モータジェネレータ１５の作動を開始するようにしても良い。
【００７４】
図８は、本発明の第２の実施の形態を示す。これは、外気温度を検出する外気温度センサ２５(図１参照)を設け、外気温度を基にエンジンの自動停止かつ再始動、４輪駆動を限定的に行うようにしたものである。
【００７５】
図８に示すように、ステップ４１では外気温度センサ２５の信号より外気温度Ｔａを読み込み、ステップ４２では外気温度Ｔａが所定値Ｔａ１以下(例えば、氷点下)かどうかを見る。
【００７６】
外気温度Ｔａが所定値Ｔａ１以下の冷間時には、ステップ４３以降に進み、前図７のステップ２３〜２８の処理と同様に、エンジンの自動停止かつ再始動制御を不可として、４輪駆動制御を行う。
【００７７】
一方、外気温度Ｔａが所定値Ｔａ１よりも高い場合は、ステップ４９以降に進み、前図７のステップ３０〜３５の処理と同様に、所定の条件(暖機条件、停止発進条件等)が成立した場合にエンジンの自動停止かつ再始動制御を行い、またこの場合、前輪と後輪の回転数偏差ΔＮｗが小さいときは４輪駆動を行わず、大きいときは４輪駆動を行う。
【００７８】
このように、外気温度が低いときに、エンジンの自動停止かつ再始動を行わず４輪駆動を優先して行えば、路面凍結状態等、４輪駆動機能を必要とする路面状態での良好な発進性能を確保できる。また、エンジン停止を禁止することで、外気温度が低いときの車室内ヒーター性能との両立を図ることができる。
【００７９】
また、外気温度が高い場合に、エンジンの自動停止かつ再始動制御を優先して、４輪駆動の範囲を限定するので、前記実施の形態と同様に、２次電池の容量および各々のモータジェネレータ２,１５を小型化できると共に、燃費性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 装置の構成図である。
【図２】 制御内容を示すフローチャートである。
【図３】 エンジン回転数と駆動力との関係を示す特性図である。
【図４】 第２モータジェネレータの必要トルクＴ１の特性図である。
【図５】 第２モータジェネレータの許容トルクＴｍａｘの特性図である。
【図６】 第２モータジェネレータの必要トルクＴ２の特性図である。
【図７】 第１の実施の形態の制御内容を示すフローチャートである。
【図８】 第２の実施の形態の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 第１モータジェネレータ
３ 無段自動変速機
４ トルクコンバータ
６ 無段変速機
８ タイヤ
９ 回転数センサ
１０ 統合コントローラ
１１ ブレーキセンサ
１２ 第１モータコントローラ
１３ バッテリ
１４ 第２モータコントローラ
１５ 第２モータジェネレータ
１８ タイヤ
２１ アクセル操作量センサ
２２ 前輪回転センサ
２３ 後輪回転センサ
２４ モード選択スイッチ
２５ 外気温度センサ
Claims (4)
- 前後輪の車軸のいずれか一方にエンジンが連結かつエンジンの出力軸にエンジンの始動機能を有する第１のモータジェネレータが接続され、もう一方の車軸に駆動力を発生可能な第２のモータジェネレータが接続され、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能と、４輪駆動機能を選択可能な機能選択手段が備えられるハイブリッド車両において、
４輪駆動機能が選択された場合に、エンジンの自動停止かつ再始動を不可とする不可手段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。 - ４輪駆動機能が選択された場合に、第１のモータジェネレータを発電制御し、その発電電力を第２のモータジェネレータに供給する４輪駆動制御手段を備える請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前後輪の車軸のいずれか一方にエンジンが連結かつエンジンの出力軸にエンジンの始動機能を有する第１のモータジェネレータが接続され、もう一方の車軸に駆動力を発生可能な第２のモータジェネレータが接続され、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能と、４輪駆動機能を選択可能な機能選択手段が備えられるハイブリッド車両において、
前後輪の車軸の回転数偏差を検出する回転数偏差検出手段と、
エンジンの自動停止かつ再始動機能が選択され、かつ前後輪の車軸の回転数偏差が所定値以下の場合に、第２のモータジェネレータによる駆動力の発生を不可とする不可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。 - 前後輪の車軸のいずれか一方にエンジンが連結かつエンジンの出力軸にエンジンの始動機能を有する第１のモータジェネレータが接続され、もう一方の車軸に駆動力を発生可能な第２のモータジェネレータが接続され、車両停止時にエンジンを自動停止して発進する際にエンジンを再始動させるエンジンの自動停止かつ再始動機能と、４輪駆動機能を選択可能な機能選択手段が備えられるハイブリッド車両において、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
外気温度が所定値以下の場合には、エンジンの自動停止かつ再始動を不可とし、４輪駆動制御を行う４輪駆動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。
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