JP3846419B2 - Vehicle control apparatus and control method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の減速時に実行される制御技術に関し、特に、車両の運動エネルギを回収する回生技術と、車両のエンジンへの燃料供給を中止するフューエルカット技術とに関する。
【0002】
【従来の技術】
車両が減速されるときに、たとえばハイブリッド車においては、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する回生発電が行なわれる。車両の減速時にエンジンブレーキの効きをよくすると、車両の運動エネルギがエンジンブレーキにより消失され、有効に回生発電を行なうことができない。さらに、車両の減速時には、エンジンへの燃料の供給を止めてしまうフューエルカットが実行されることがある。
【0003】
特開平9−9415号公報(特許文献1)は、制動時のエンジンブレーキを小さくして回生電力を増大させ、高負荷時の電動機によるエンジンの補完を有効に行なうハイブリッド車両を開示する。
【0004】
この特許文献1に開示されたハイブリッド車両は、エンジンと電動機とを備え、少なくとも一方の動力を出力軸に伝達するとともに、エンジンと出力軸との間に配設された多段自動変速機を介して変速を行なうハイブリッド車両において、電動機に電力を供給する一方、発電機としての電動機から回生電力の返還を受ける電源と、車両本体の回生制動時に、多段自動変速機のギヤ比を決定する変速点を、高速段領域が拡大される方向に移動させる制御回路とを含む。
【0005】
このハイブリッド車両によると、エンジンと電動機とはその出力軸を共通としている。したがって、たとえば、制動時の出力軸の回転は、エンジンおよび電動機に伝達される。このうち電動機に伝達された出力軸の回転は、電動機を回転させて回生電力を発生させる。この回生電力は、電源に返還されて有効に備蓄される。一方、出力軸の回転のうち、エンジンに伝達されるものは、エンジンブレーキとして失われる。すなわち、制動時に車両本体がもっていた運動エネルギは、一部、回生電力として有効に電源に備蓄され、一部、エンジンブレーキによって消失される。エンジンブレーキによって消費されるエネルギが多いとその分回生電力が少なくなる。エンジンブレーキは、一般に、エンジンの回転数が高い程、大きくなる。したがって、例えば自動変速機が複数のギヤ比を有する場合、制動時の出力軸の回転が同じときには、自動変速機のギヤ比が小さいほど、エンジンの回転数が高くなり、大きなエンジンブレーキが作用する。大きなエンジンブレーキによっては多くのエネルギが消費される。制動時には、多段自動変速機のギヤ比を決定する変速点を、小さなギヤ比が使用される領域が拡大される方向に移動させる。これにより、エンジンの回転数を低めにし、エンジンブレーキによって消費されるエネルギを低減させる。これにより、その分、回生電力を増大させて、電源に備蓄される電力が増加される。すなわち、制動時の車両のもっていた運動エネルギについて、消費される部分を少なくして、その分備蓄に回るエネルギを増やすことができる。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−9415号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エネルギ効率を向上させる点では、この回生発電によるエネルギ回収の他に、制動時にエンジンへの燃料供給を中止するフューエルカットが有効である。このフューエルカットは、エンジンの回転数が高い方が、フューエルカットの実行時間がより長くなるので、ギヤ比は小さい方がよい。特許文献1に開示された発明は、このフューエルカットによるエネルギ効率の向上を考慮していないので、単に回生発電によるエネルギ効率の向上しか達成できない。そのため、車両の運転状態によっては、フューエルカットによるエネルギ効率の向上が、回生発電によるエネルギ効率の向上よりも、その効果が大きい場合であっても、回生発電によるエネルギ効率の向上しか実現し得ない。
【0008】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の運転状態に応じて最適にエネルギ効率を向上できる、車両の制御装置および制御方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る制御装置は、車両が被駆動状態で走行する時に複数の制御モードを切り替えて車両を制御する。この制御装置は、車両の運転状態を検知するための検知手段と、検知された車両状態に対応する、複数のモードにおけるエネルギ効率に基づいて、複数のモードの中の1のモードを選択するための選択手段とを含む。
【0010】
第1の発明によると、この制御装置により制御される車両は、被駆動状態で走行するときに、複数のモードを切り替えて走行する。このモードとして、被駆動状態であることから、たとえば、駆動輪の回転を用いて回生発電することを優先させる回生優先モードと、エンジンへの燃料供給を中止することを優先させるフューエルカット優先モードとを設定する。この回生優先モードの場合には、できるだけエンジンブレーキを効かさないで車両の運動エネルギをできるだけ多く回収させることが好ましいので変速機のより小さい変速比を使用することが好ましい。一方、このフューエルカット優先モードの場合には、できるだけエンジン回転数を低下させないで(アイドル回転数以下まで低下するとエンジンストール防止のためにフューエルカットから復帰)フューエルカット時間を延ばして燃料エネルギをできるだけ使わないことが好ましいので変速機のより大きい変速比を使用することが好ましい。このように相反するギヤ比の設定になるので、選択手段は、これらの各モードにおけるエネルギ効率に基づいて、最もエネルギ効率が向上する1つのモードを選択する。その結果、車両の運転状態に応じて最適にエネルギ効率を向上できる車両の制御装置を提供することができる。
【0011】
第2の発明に係る制御装置は、第1の発明の構成に加えて、複数のモードの1つとして、他のモードよりも優先的に電動機による電力回生を実行させる回生優先モードを備えるものである。
【0012】
第2の発明によると、車両は、駆動輪からの動力を伝達可能に設けられた電動機を有し、その電動機を発電機として使用して電力回生を実行することを他のモードよりも優先的に実行させる回生優先モードがモードの1つとして、制御装置に設定される。推定された回生優先モードのエネルギ効率が他のモードのエネルギ効率よりも高いと、電動機を発電機として使用して電力回生を積極的に実行する。
【0013】
第3の発明に係る制御装置は、第1の発明の構成に加えて、複数のモードの1つとして、他のモードよりも優先的にエンジンのフューエルカットを実行させるフューエルカット優先モードを備えるものである。
【0014】
第3の発明によると、車両がエンジンを有し、そのエンジンへの燃料供給を中止することを他のモードよりも優先的に実行させるフューエルカットモードがモードの1つとして、制御装置に設定される。推定されたフューエルカットモードのエネルギ効率が他のモードのエネルギ効率よりも高いと、エンジンへの燃料供給を中止するフューエルカットを積極的に実行する。
【0015】
第4の発明に係る制御装置は、第2の発明の構成に加えて、選択手段により回生優先モードが選択されると、車両の変速機におけるより小さなギヤ比が使用される領域が拡大するように、変速機の変速線を変更するための変更手段をさらに含む。
【0016】
第4の発明によると、回生優先モードを積極的に実行するためには、車両の運動エネルギをエンジンブレーキにより消失されることをできるだけ避けて、車両の運動エネルギが発電機に与えられるようにしなければならない。このようにするためには、エンジンブレーキを効かせない必要がある。エンジンブレーキを効かさないようにするために、変速機の変速線を変更して、変速機におけるより小さな変速比が使用される領域を拡大させる。その結果、車両の運動エネルギをできるだけ多く電気エネルギとして回収できる。
【0017】
第5の発明に係る制御装置は、第3の発明の構成に加えて、選択手段によりフューエルカット優先モードが選択されると、車両の変速機におけるより大きな変速比が使用される領域が拡大するように、変速機の変速線を変更するための変更手段をさらに含む。
【0018】
第5の発明によると、フューエルカット優先モードを積極的に実行するためには、エンジン回転数がフューエルカット復帰回転数以下になることをできるだけ避けて、フューエルカットができるだけ長く継続するようにしなければならない。このようにするためには、エンジンの回転数を高速に維持する必要がある。エンジンの回転数を高速に維持するために、変速機の変速線を変更して、変速機におけるより大きな変速比が使用される領域を拡大させる。その結果、燃料エネルギをできるだけ使わないようにすることができる。
【0019】
第6の発明に係る制御装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、検知手段は、設定された減速度、バッテリの状態およびフューエルカットの実行可能性の少なくともいずれかに基づいて、車両の運転状態を検知するための手段を含む。
【0020】
第6の発明によると、減速度により回生発電量が異なる、バッテリが満充電状態やバッテリ温度が低いと回生発電しても充電できない、フューエルカットを実行するための条件が満足されないとフューエルカットできないので、これら個々が判断できるように、またはこれらの組合せが判断できるように、車両の運転状態を検知する。
【0021】
第7の発明に係る制御方法は、車両が被駆動状態で走行する時に複数の制御モードを切り替えて車両を制御する。この制御方法は、車両の運転状態を検知する検知ステップと、検知された車両状態に対応する、複数のモードにおけるエネルギ効率に基づいて、複数のモードの中の1のモードを選択する選択ステップとを含む。
【0022】
第7の発明によると、この制御方法により制御される車両は、被駆動状態で走行するときに、複数のモードを切り替えて走行する。このモードとして、たとえば、駆動輪の回転を用いて回生発電することを優先させる回生優先モードと、エンジンへの燃料供給を中止することを優先させるフューエルカット優先モードとを設定する。この回生優先モードの場合には、より小さい変速比を使用することが好ましく、フューエルカット優先モードの場合には、より大きな変速比を使用することが好ましく、相反するギヤ比の設定になる。選択ステップは、これらの各モードにおけるエネルギ効率に基づいて、最もエネルギ効率が向上する1つのモードを選択する。その結果、車両の運転状態に応じて最適にエネルギ効率を向上できる車両の制御方法を提供することができる。
【0023】
第8の発明に係る制御方法は、第7の発明の構成に加えて、複数のモードの1つとして、他のモードよりも優先的に電動機による電力回生を実行させる回生優先モードを備えるものである。
【0024】
第8の発明によると、電力回生を実行することを他のモードよりも優先的に実行させる回生優先モードがモードの1つとして設定される。推定された回生優先モードのエネルギ効率が他のモードのエネルギ効率よりも高いと、この回生優先モードが積極的に実行される。
【0025】
第9の発明に係る制御方法は、第7の発明の構成に加えて、複数のモードの1つとして、他のモードよりも優先的にエンジンのフューエルカットを実行させるフューエルカット優先モードを備えるものである。
【0026】
第9の発明によると、エンジンへの燃料供給を中止することを他のモードよりも優先的に実行させるフューエルカットモードがモードの1つとして設定される。推定されたフューエルカットモードのエネルギ効率が他のモードのエネルギ効率よりも高いと、このフューエルカットが積極的に実行される。
【0027】
第10の発明に係る制御方法は、第8の発明の構成に加えて、選択ステップにて回生優先モードが選択されると、車両の変速機におけるより小さな変速比が使用される領域が拡大するように、変速機の変速線を変更する変更ステップをさらに含む。
【0028】
第10の発明によると、回生優先モードを積極的に実行するためには、エンジンブレーキを効かせない必要があり、エンジンブレーキを効かさないようにするために、変速機の変速線を変更して、変速機におけるより小さな変速比が使用される領域を拡大させる。その結果、車両の運動エネルギをできるだけ多く電気エネルギとして回収できる。
【0029】
第11の発明に係る制御方法は、第9の発明の構成に加えて、選択ステップにてフューエルカット優先モードが選択されると、車両の変速機におけるより大きな変速比が使用される領域が拡大するように、変速機の変速線を変更する変更ステップをさらに含む。
【0030】
第11の発明によると、フューエルカット優先モードを積極的に実行するためには、エンジンの回転数を高速に維持する必要があり、エンジンの回転数を高速に維持するために、変速機の変速線を変更して、変速機におけるより大きな変速比が使用される領域を拡大させる。その結果、燃料エネルギをできるだけ使わないようにすることができる。
【0031】
第12の発明に係る制御方法においては、第7〜11のいずれかの発明の構成に加えて、検知ステップは、設定された減速度、バッテリの状態およびフューエルカットの実行可能性の少なくともいずれかに基づいて、車両の運転状態を検知するステップを含む。
【0032】
第12の発明によると、減速度により回生発電量が異なる、バッテリが満充電状態やバッテリ温度が低いと回生発電しても充電できない、フューエルカットを実行するための条件が満足されないとフューエルカットできないので、これら個々が判断できるように、またはこれらの組合せが判断できるように、車両の運転状態を検知する。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【0034】
以下、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両のパワートレインについて説明する。以下の説明においては、トルクを伝達する機構を、トルク増幅機能を有するロックアップクラッチ付きトルクコンバータとして、変速機を、自動変速機として説明する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【0035】
本実施の形態に係るECT_ECU(Electronic Controlled Automatic Transmission_Electronic Control Unit)が制御する車両には、エンジンとそのエンジンに対して動力を伝達することの可能な電動機(以下、モータジェネレータと記載する)とが搭載される。ECT_ECUは、車両減速時において、フューエルカットの実行およびモータジェネレータによる回生発電のいずれかを、車両の走行状態に応じて実行するように、車両を制御する。なお、電動機は、モータジェネレータに限定されず、発電機能を有するオルタネータなどでもよい。
【0036】
図1を参照して、本実施の形態に係る制御装置を含む車両のパワートレインについて説明する。本実施の形態に係る制御装置は、図1に示すECT_ECU400により実現される。
【0037】
図1に示すように、この車両は、エンジン100と、トルクコンバータ200と、自動変速機300と、エンジン100をアシストしたり、駆動輪の回転力に基づいて回生発電したりするモータジェネレータ500と、モータジェネレータ500を制御するインバータ600と、エンジン100の駆動力により回転されるオイルポンプ700とから構成される。オイルポンプ700に加えて、電動式のオイルポンプを設けてもよい。
【0038】
エンジン100の出力軸は、模式的に表現されたエンジンイナーシャ110を介してトルクコンバータ200の入力軸に接続される。エンジン100とトルクコンバータ200とは回転軸150により連結されている。したがって、エンジン100の出力軸回転数N(E)とトルクコンバータ200の入力軸回転数N(P)とは同じである。また、エンジン100の出力トルクをT(E)と、トルクコンバータ200への入力トルクをT(P)として表わす。
【0039】
モータジェネレータ500は、エンジン100とトルクコンバータ200とを接続する回転軸150に動力を伝達するように構成される。このモータジェネレータ500は、車両の発進時や加速時に所望の加速度を得るためにモータとして作動してエンジン100をアシストする。また、回生制動時にはジェネレータとして作動して運動エネルギを電気エネルギに変換して回収する。これらの詳細については、後述する。
【0040】
トルクコンバータ200は、ロックアップクラッチ210を含み、ポンプ羽根車220とタービン羽根車230とから構成される。トルクコンバータ200と自動変速機300とは、回転軸250により接続される。トルクコンバータ200の出力軸回転数をN(T)と、トルクコンバータ200の出力トルクをT(T)として表わす。
【0041】
これらのパワートレインを制御するECT_ECU400には、ポンプ回転数N(P)、タービン回転数N(T)、アクセル開度、車速、車両加速度、スロットル開度、AT信号、エンジン冷却水温信号およびシフトポジション信号が入力される。また、ECT_ECU400から、トルクコンバータ200のロックアップクラッチ210に対してロックアップクラッチ係合圧信号が出力される。ECT_ECU400から、自動変速機300に対してAT制御信号が出力される。ECT_ECU400から、インバータ600に対して、モータジェネレータ500をモータとして作動させてエンジン100の回転数を制御する際の出力量やエンジン100のアシストを実現する際のアシスト量などを表わす制御信号や、モータジェネレータ500をジェネレータとして作動させてエンジン100の回転エネルギの回収を実現したり車両の走行エネルギの回収を実現したりする際の回生発電量などを表わす制御信号が出力される。
【0042】
図1において、エンジン100またはエンジン100およびモータジェネレータ500の動力は、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ200を備えた自動変速機300を介して連結される駆動輪に伝達される。トルクコンバータ200は、エンジン100のクランク軸(トルクコンバータ200の入力軸)150に固定されたポンプ羽根車220と、自動変速機300の入力軸(トルクコンバータ200の出力軸)250に連結されたタービン羽根車230と、それらポンプ羽根車220および入力軸250を直結するロックアップクラッチ210と、ステータ222とを備えている。
【0043】
ECT_ECU400には、減速走行ブレーキ力設定スイッチからの目標減速度が入力される。この減速走行ブレーキ力設定スイッチには、車両の運転者により、減速走行時の減速力すなわちブレーキ力が設定される。この目標減速力により回生エネルギ量が異なってくる。
【0044】
図2に自動変速機300のスケルトン図を、図3に自動変速機300の作動表を示す。図2に示すスケルトン図および図3に示す作動表によると、摩擦要素であるクラッチ要素(図中のC(0)〜C(2))や、ブレーキ要素(B(0)〜B(4))、ワンウェイクラッチ要素(F(0)〜F(2))が、どのギヤ比の場合に係合および解放されるかを示している。車両の発進時に使用される1速時には、クラッチ要素(C(0)、C(1))、ブレーキ要素(B(4))、ワンウェイクラッチ要素(F(0)、F(2))が係合する。
【0045】
図4を参照して、ECT_ECU400のメモリに記憶される変速線を示すマップについて説明する。このマップは、車速とアクセル開度とに基づく、アップシフトのタイミングと、ダウンシフトのタイミングとを規定する。図4には、4→5アップシフト線と、5→4ダウンシフト線とが記載されている。図4に示すように、ダウンシフト線は、アクセル開度が小さい領域において、異なる2つの変更特性を有する。アクセル開度が「0」のときの変速線を、より高速側に変更する変更特性(1)、とより低速側に変更する変更特性(2)である。変更特性(1)は、フューエルカット領域を拡大するためにダウンシフト線を高速側に移動する特性である。その結果、低速側のギヤ比(大きなギヤ比)を使用されることが多くなる。変更特性(2)は、回生領域を拡大するためにダウンシフト線を低速側に移動する特性である。その結果、高速側のギヤ比(小さなギヤ比)を使用されることが多くなる。
【0046】
変更特性(1)の場合には、できるだけエンジン回転数を低下させないで(アイドル回転数以下まで低下するとエンジンストール防止のためにフューエルカットから復帰)フューエルカット時間を延ばして燃料エネルギをできるだけ使わないことが好ましい。このため、できるだけ変速機のより大きなギヤ比を使用するために、ダウンシフト線を高速側に移動させる。
【0047】
変更特性(2)の場合には、できるだけエンジンブレーキを効かさないで車両の運動エネルギをできるだけ多くモータジェネレータ500に回収させることが好ましい。このため、できるだけ変速機のより小さなギヤ比を使用するために、ダウンシフト線を低速側に移動させる。
【0048】
ECT_ECU400は、このようなマップをメモリに記憶するとともに、ダウンシフト変速線を移動することができる。ECT_ECU400は、車両の走行状態に基づいて、モータジェネレータにより走行エネルギを回収する場合と、フューエルカットにより燃料エネルギの消費を削減する場合とのいずれがエネルギ効率がより好ましいのかを判断して、変更特性(1)または変更特性(2)に基づいてダウンシフト線を移動させて、最終的に車両の燃費を向上させる。
【0049】
図5を参照して、本実施の形態に係るECT_ECU400で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【0050】
ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、ECT_ECU400は、車両が減速中であるか否かを判断する。この判断は、ECT_ECU400に入力される車速の時間微分値に基づいて行なわれる。車両が減速中であると(S100にてYES)、処理はS200へ移される。もしそうでないと(S100にてNO)、この処理は終了する。
【0051】
S200にて、ECT_ECU400は、モータジェネレータ500による回生発電が可能であるか否かを判断する。この判断は、モータジェネレータ500をジェネレータとして作動させて、回生発電された電力をバッテリに充電できるか否かを判断するものである。たとえば、バッテリが満充電状態であったり、バッテリの温度が低いと、回生発電できても充電できないので回生発電が不可能であると判断される。また、モータジェネレータ関連機器が故障していても、回生発電が不可能であると判断される。回生発電が可能である場合には(S200にてYES)、処理はS300へ移される。もしそうでないと(S200にてNO)、処理はS500へ移される。
【0052】
S300にて、ECT_ECU400は、フューエルカットが可能であるか否かを判断する。この判断は、エンジン100が安定的に燃焼しているか否かなどに基づいて行なわれる。フューエルカットが可能であると(S300にてYES)、処理はS600へ移される。もしそうでないと(S300にてNO)、処理はS400へ移される。
【0053】
S400にて、ECT_ECU400は、高速段優先変速線を選択する。すなわち、図4の変更特性(2)が選択されて、ダウンシフト線が変更される。
【0054】
S500にて、ECT_ECU400は、ダウンシフト優先変速線を選択する。すなわち、図4の変更特性(1)が選択されて、ダウンシフト線が変更される。
【0055】
S600にて、ECT_ECU400は、減速走行ブレーキ力設定スイッチから入力された目標減速度を読み込む。この目標減速度が大きいほどモータジェネレータ500による回生発電量が大きくなる。
【0056】
S700にて、ECT_ECU400は、モータジェネレータ500による回生発電を優先させるのか、エンジン100のフューエルカットを優先させるのかを判断するために、エネルギ効率を比較する。具体的には、ECT_ECU400は、S600にて読み込んだ目標減速度に基づいて、回生発電量を設定する。回生されるエネルギは、運動エネルギの約4割とする。車両の運転状態によって変化するので、この4割は変更してもよい。バッテリの充放電時のエネルギロス等を考慮して、回生エネルギの約7割が次回の運動エネルギ(これをエネルギ量(A)とする)になると仮定する。一方、ECT_ECU400は、フューエルカットにより使用されないで済むガソリン量を算出して、ガソリンの熱効率をたとえば3割として、このガソリン量から取り出される運動エネルギ(これをエネルギ量(B)とする)を算出する。ECT_ECU400は、このエネルギ量(A)とエネルギ量(B)とを比較して、どちらが有利であるのかを判断する。このエネルギ量(B)は、エンジン100のアイドリング時の消費エネルギ量に係数を乗算して算出するようにしてもよい。なお、このS700における処理は、このような処理に限定されない。運転モードごとにエネルギ効率を推定して、それらを比較できるものであればよい。
【0057】
S800にて、ECT_ECU400は、フューエルカットを実行しないで、エンジン100を回転させておいて、モータジェネレータ500により回生発電をした方が有利であるか否かを判断する。この判断は、S700で比較したエネルギ量(A)とエネルギ量(B)とに基づいて行なわれる。回生発電をした方が有利であると(S800にてYES)、処理はS900へ移される。もしそうでないと(S800にてNO)、処理はS1000へ移される。
【0058】
S900にて、ECT_ECU400は、小さなギヤ比用変速線を選択する。すなわち、図4の変更特性(2)が選択されて、ダウンシフト線が変更される。
【0059】
S1000にて、ECT_ECU400は、大きなギヤ比用変速線を選択する。すなわち、図4の変更特性(1)が選択されて、ダウンシフト線が変更される。
【0060】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る車両の制御装置であるECT_ECU400の動作について説明する。
【0061】
車両が減速中であると(S100にてYES)であって、回生が可能で(S200にてYES)かつフューエルカット可能であると(S300にてYES)、目標減速度が読み込まれる(S600)。目標減速度に基づいて回生発電量が算出され、回生発電量に基づいてエネルギ量(A)を推定する。フューエルカットにより使用されないで済むガソリン量が算出され、このガソリン量から取り出されるエネルギ量(B)が推定される。回生発電量に基づくエネルギ量(A)とフューエルカットに基づくエネルギ量(B)とが比較される(S700)。
【0062】
比較の結果、回生発電のほうがエネルギ効率的に有利であると判断されると(S800にてYES)、できるだけエンジンブレーキを効かさないで車両の運動エネルギをできるだけ多くモータジェネレータ500に回収させることが好ましい。このため、変速機の小さなギヤ比を使用することが好ましいので、できるだけ変速機の小さなギヤ比を使用するためにダウンシフト線を低速側に移動させる。
【0063】
比較の結果、フューエルカットのほうがエネルギ効率的に有利であると判断されると(S800にてNO)、できるだけエンジン回転数を低下させないでフューエルカット時間を延ばして燃料エネルギをできるだけ使わないようにする。このため、できるだけ変速機の大きなギヤ比を使用するために、ダウンシフト線を高速側に移動させる。
【0064】
なお、回生発電が可能でない場合(S200にてNO)は、できるだけエンジン回転数を低下させないでフューエルカット時間を延ばすためにダウンシフト線を高速側に移動させる。また、回生発電が可能であって(S200にてYES)フューエルカットが可能でない場合(S300にてNO)は、できるだけエンジンブレーキを効かせないで回生発電量を大きくするためにダウンシフト線を低速側に移動させる。
【0065】
以上のようにして、本実施の形態に係るECT_ECUによると、車両の減速時において、回生発電を実行する場合と、フューエルカットを実行する場合とで、どちらがエネルギ効率的に有利であるのかを判断して、エネルギ効率が有利なモードを選択して、選択されたモードにおけるエネルギ効率をさらに向上させるべく、ダウンシフト変速線を変更する。その結果、車両の運転状態に応じて最適にエネルギ効率を向上できる。
【0066】
また、2つのモードの切換えは、ビジー状態でなくかつドライバビリティ上問題のない状態で実施されてよい。また、変速機としては、無段変速機でもよい。
【0067】
なお、上述した実施の形態においては、回生発電優先モードと、フューエルカット優先モードとを記載したが、本発明はこれら2つのモードに限定されず、3つ以上のモードであってもよいし、回生発電およびフューエルカット以外のモードであってもよい。
【0068】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載された車両のパワートレインの構成を示す図である。
【図2】 図1に示す自動変速機のスケルトン図である。
【図3】 図1に示す自動変速機の作動係合状態を表わす図である。
【図4】 変速線図である。
【図5】 本発明の実施の形態に係るECT_ECUで実行される処理の制御構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
100 エンジン、110 エンジンイナーシャ、200 トルクコンバータ、210 ロックアップクラッチ、220 ポンプ羽根車、230 タービン羽根車、300 自動変速機、400 ECT_ECU、500 モータジェネレータ、600 インバータ、700 オイルポンプ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control technique that is executed when a vehicle is decelerated, and more particularly, to a regeneration technique that recovers kinetic energy of the vehicle and a fuel cut technique that stops fuel supply to the engine of the vehicle.
[0002]
[Prior art]
When the vehicle is decelerated, for example, in a hybrid vehicle, regenerative power generation is performed to recover the kinetic energy of the vehicle as electric energy. If the effectiveness of the engine brake is improved during deceleration of the vehicle, the kinetic energy of the vehicle is lost by the engine brake, and regenerative power generation cannot be performed effectively. Further, when the vehicle is decelerated, a fuel cut that stops the fuel supply to the engine may be executed.
[0003]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-9415 (Patent Document 1) discloses a hybrid vehicle in which engine braking during braking is reduced to increase regenerative power and engine supplementation by an electric motor during high load is effectively performed.
[0004]
The hybrid vehicle disclosed in
[0005]
According to this hybrid vehicle, the engine and the electric motor have a common output shaft. Therefore, for example, the rotation of the output shaft during braking is transmitted to the engine and the electric motor. Of these, the rotation of the output shaft transmitted to the electric motor rotates the electric motor to generate regenerative power. This regenerative power is returned to the power source and stored effectively. On the other hand, a part of the rotation of the output shaft that is transmitted to the engine is lost as an engine brake. That is, part of the kinetic energy that the vehicle main body has at the time of braking is effectively stored in the power source as regenerative power, and partly lost by engine braking. If much energy is consumed by the engine brake, the regenerative power is reduced accordingly. In general, the engine brake increases as the engine speed increases. Therefore, for example, when the automatic transmission has a plurality of gear ratios, and the output shaft rotation during braking is the same, the smaller the gear ratio of the automatic transmission, the higher the engine speed and the greater the engine brake acts. . A large engine brake consumes a lot of energy. At the time of braking, the shift point that determines the gear ratio of the multi-stage automatic transmission is moved in the direction in which the region where the small gear ratio is used is expanded. This lowers the engine speed and reduces the energy consumed by the engine brake. Accordingly, the regenerative power is increased correspondingly, and the power stored in the power source is increased. That is, with respect to the kinetic energy that the vehicle has at the time of braking, the consumed portion can be reduced, and the energy required for the reserve can be increased.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-9415
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in terms of improving energy efficiency, in addition to energy recovery by regenerative power generation, fuel cut for stopping fuel supply to the engine during braking is effective. In this fuel cut, the higher the engine speed, the longer the fuel cut execution time, so a smaller gear ratio is better. Since the invention disclosed in
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle control device and a control method capable of improving energy efficiency optimally according to the driving state of the vehicle. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The control device according to the first invention controls the vehicle by switching a plurality of control modes when the vehicle travels in a driven state. The control device selects one mode among a plurality of modes based on detection means for detecting a driving state of the vehicle and energy efficiency in the plurality of modes corresponding to the detected vehicle state. And selecting means.
[0010]
According to the first invention, the vehicle controlled by the control device travels while switching between a plurality of modes when traveling in a driven state. As this mode, because it is a driven state, for example, a regeneration priority mode that prioritizes regenerative power generation using rotation of the drive wheels, and a fuel cut priority mode that prioritizes stopping fuel supply to the engine, Set. In this regeneration priority mode, it is preferable to collect as much kinetic energy of the vehicle as possible without applying the engine brake as much as possible, so it is preferable to use a smaller gear ratio of the transmission. On the other hand, in this fuel cut priority mode, do not reduce the engine speed as much as possible (return from the fuel cut to prevent engine stall when the engine speed drops below the idle speed) and extend the fuel cut time to use as much fuel energy as possible. It is preferable not to use a higher transmission ratio of the transmission. Since the opposite gear ratios are set in this way, the selection unit selects one mode in which the energy efficiency is most improved based on the energy efficiency in each of these modes. As a result, it is possible to provide a vehicle control device that can improve energy efficiency optimally in accordance with the driving state of the vehicle.
[0011]
In addition to the structure of 1st invention, the control apparatus which concerns on 2nd invention is provided with the regeneration priority mode which performs the electric power regeneration by an electric motor preferentially over another mode as one of several modes. is there.
[0012]
According to the second aspect of the invention, the vehicle has an electric motor provided so as to be able to transmit power from the drive wheels, and the electric motor is used as a generator to perform power regeneration over the other modes. The regeneration priority mode to be executed is set in the control device as one of the modes. When the estimated energy efficiency of the regeneration priority mode is higher than the energy efficiency of other modes, the motor is used as a generator to actively perform power regeneration.
[0013]
In addition to the structure of 1st invention, the control apparatus which concerns on 3rd invention is provided with the fuel cut priority mode which performs the fuel cut of an engine preferentially over other modes as one of several modes It is.
[0014]
According to the third invention, the fuel cut mode in which the vehicle has an engine and the fuel supply to the engine is preferentially executed over the other modes is set as one of the modes in the control device. The When the estimated energy efficiency of the fuel cut mode is higher than the energy efficiency of the other modes, the fuel cut that stops the fuel supply to the engine is actively executed.
[0015]
In addition to the configuration of the second invention, the control device according to the fourth invention is such that when the regeneration priority mode is selected by the selection means, a region where a smaller gear ratio is used in the transmission of the vehicle is expanded. Furthermore, a change means for changing the shift line of the transmission is further included.
[0016]
According to the fourth aspect of the invention, in order to actively execute the regeneration priority mode, the kinetic energy of the vehicle must be avoided from being lost by the engine brake as much as possible, and the kinetic energy of the vehicle should be given to the generator. I must. In order to do this, it is necessary not to apply the engine brake. In order to prevent the engine brake from being applied, the transmission line of the transmission is changed to expand the area where a smaller transmission ratio in the transmission is used. As a result, as much kinetic energy of the vehicle as possible can be recovered as electric energy.
[0017]
In the control device according to the fifth aspect of the invention, in addition to the configuration of the third aspect of the invention, when the fuel cut priority mode is selected by the selection unit, a region where a larger gear ratio in the vehicle transmission is used is expanded. As described above, it further includes changing means for changing the shift line of the transmission.
[0018]
According to the fifth aspect of the invention, in order to actively execute the fuel cut priority mode, the engine speed must be avoided as much as possible below the fuel cut return speed and the fuel cut should be continued as long as possible. Don't be. In order to do this, it is necessary to maintain the engine speed at a high speed. In order to maintain the engine speed at a high speed, the shift line of the transmission is changed to expand a region where a larger gear ratio in the transmission is used. As a result, fuel energy can be used as little as possible.
[0019]
In the control device according to the sixth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fifth inventions, the detection means is at least one of set deceleration, battery condition and fuel cut feasibility. And means for detecting the driving condition of the vehicle.
[0020]
According to the sixth aspect of the present invention, the amount of regenerative power generation varies depending on the deceleration, the battery cannot be charged even if regenerative power generation is performed when the battery is fully charged or the battery temperature is low, and the fuel cut cannot be performed unless the conditions for executing the fuel cut are satisfied. Therefore, the driving state of the vehicle is detected so that these can be determined individually or a combination of these can be determined.
[0021]
A control method according to a seventh aspect of the invention controls a vehicle by switching a plurality of control modes when the vehicle travels in a driven state. The control method includes a detection step of detecting a driving state of the vehicle, a selection step of selecting one mode among the plurality of modes based on energy efficiency in the plurality of modes corresponding to the detected vehicle state, including.
[0022]
According to the seventh invention, the vehicle controlled by this control method travels while switching between a plurality of modes when traveling in a driven state. As this mode, for example, a regeneration priority mode that prioritizes regenerative power generation using rotation of the drive wheels and a fuel cut priority mode that prioritizes stopping the fuel supply to the engine are set. In the case of the regeneration priority mode, it is preferable to use a smaller gear ratio, and in the case of the fuel cut priority mode, it is preferable to use a larger gear ratio, which is a conflicting gear ratio setting. The selection step selects one mode with the highest energy efficiency based on the energy efficiency in each of these modes. As a result, it is possible to provide a vehicle control method that can optimally improve energy efficiency in accordance with the driving state of the vehicle.
[0023]
In addition to the configuration of the seventh invention, the control method according to the eighth invention includes a regeneration priority mode in which power regeneration by an electric motor is executed preferentially over other modes as one of a plurality of modes. is there.
[0024]
According to the eighth aspect of the invention, the regeneration priority mode in which the power regeneration is executed with priority over the other modes is set as one of the modes. When the estimated energy efficiency of the regeneration priority mode is higher than the energy efficiency of the other modes, the regeneration priority mode is actively executed.
[0025]
In addition to the configuration of the seventh invention, the control method according to the ninth invention includes a fuel cut priority mode in which the fuel cut of the engine is executed preferentially over the other modes as one of a plurality of modes. It is.
[0026]
According to the ninth aspect of the invention, the fuel cut mode for preferentially executing the stop of the fuel supply to the engine over the other modes is set as one of the modes. If the energy efficiency of the estimated fuel cut mode is higher than the energy efficiency of the other modes, this fuel cut is actively executed.
[0027]
In the control method according to the tenth invention, in addition to the configuration of the eighth invention, when the regeneration priority mode is selected in the selection step, a region where a smaller gear ratio in the transmission of the vehicle is used is expanded. As described above, the method further includes a changing step of changing the shift line of the transmission.
[0028]
According to the tenth invention, in order to positively execute the regeneration priority mode, it is necessary not to apply the engine brake, and in order to prevent the engine brake from being applied, the shift line of the transmission is changed. Thus, an area where a smaller gear ratio in the transmission is used is expanded. As a result, as much kinetic energy of the vehicle as possible can be recovered as electric energy.
[0029]
In the control method according to the eleventh aspect of the invention, in addition to the configuration of the ninth aspect, when the fuel cut priority mode is selected in the selection step, an area where a larger gear ratio in the vehicle transmission is used is expanded. The method further includes a changing step of changing a shift line of the transmission.
[0030]
According to the eleventh aspect of the invention, in order to positively execute the fuel cut priority mode, it is necessary to maintain the engine speed at a high speed. The line is changed to expand the area where a larger transmission ratio in the transmission is used. As a result, fuel energy can be used as little as possible.
[0031]
In the control method according to the twelfth invention, in addition to the configuration of any one of the seventh to eleventh inventions, the detection step includes at least one of set deceleration, battery condition, and fuel cut feasibility. The step of detecting the driving state of the vehicle is included.
[0032]
According to the twelfth invention, the regenerative power generation amount varies depending on the deceleration, the battery cannot be charged even if the regenerative power generation is performed when the battery is fully charged or the battery temperature is low, and the fuel cut cannot be performed unless the conditions for executing the fuel cut are satisfied. Therefore, the driving state of the vehicle is detected so that these can be determined individually or a combination of these can be determined.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[0034]
Hereinafter, a power train of a vehicle equipped with a control device according to an embodiment of the present invention will be described. In the following description, a mechanism for transmitting torque is described as a torque converter with a lock-up clutch having a torque amplification function, and a transmission is described as an automatic transmission. However, the present invention is not limited to this configuration.
[0035]
A vehicle controlled by an ECT_ECU (Electronic Controlled Automatic Transmission Electronic Control Unit) according to the present embodiment is equipped with an engine and an electric motor (hereinafter referred to as a motor generator) capable of transmitting power to the engine. Is done. The ECT_ECU controls the vehicle so as to execute either fuel cut or regenerative power generation by the motor generator according to the traveling state of the vehicle when the vehicle is decelerated. The electric motor is not limited to a motor generator, and may be an alternator having a power generation function.
[0036]
With reference to FIG. 1, the power train of the vehicle including the control device according to the present embodiment will be described. The control device according to the present embodiment is realized by
[0037]
As shown in FIG. 1, this vehicle includes an
[0038]
The output shaft of the
[0039]
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
In FIG. 1, the power of the
[0043]
[0044]
FIG. 2 shows a skeleton diagram of the
[0045]
With reference to FIG. 4, a map showing shift lines stored in the memory of
[0046]
In the case of the change characteristic (1), do not reduce the engine speed as much as possible (return from the fuel cut to prevent engine stall when the engine speed drops below the idle speed), and extend the fuel cut time and use as little fuel energy as possible. Is preferred. For this reason, in order to use a larger gear ratio of the transmission as much as possible, the downshift line is moved to the high speed side.
[0047]
In the case of the change characteristic (2), it is preferable that the
[0048]
The
[0049]
A control structure of a program executed by
[0050]
In step (hereinafter step is abbreviated as S) 100,
[0051]
In S200,
[0052]
In S300,
[0053]
In S400,
[0054]
In S500,
[0055]
In S600,
[0056]
In S700,
[0057]
In S800,
[0058]
In S900,
[0059]
In S1000,
[0060]
An operation of
[0061]
If the vehicle is decelerating (YES in S100), regeneration is possible (YES in S200) and fuel cut is possible (YES in S300), the target deceleration is read (S600). . A regenerative power generation amount is calculated based on the target deceleration, and an energy amount (A) is estimated based on the regenerative power generation amount. The amount of gasoline that cannot be used due to the fuel cut is calculated, and the amount of energy (B) extracted from the amount of gasoline is estimated. The energy amount (A) based on the regenerative power generation amount is compared with the energy amount (B) based on the fuel cut (S700).
[0062]
As a result of comparison, if it is determined that regenerative power generation is more energy efficient (YES in S800),
[0063]
As a result of comparison, if it is determined that the fuel cut is more energy efficient (NO in S800), the fuel cut time is extended and the fuel energy is not used as much as possible without reducing the engine speed as much as possible. . For this reason, in order to use a gear ratio as large as possible, the downshift line is moved to the high speed side.
[0064]
If regenerative power generation is not possible (NO in S200), the downshift line is moved to the high speed side in order to extend the fuel cut time without reducing the engine speed as much as possible. If regenerative power generation is possible (YES in S200) and fuel cut is not possible (NO in S300), the downshift line is slowed down to increase the amount of regenerative power generation without applying engine braking as much as possible. Move to the side.
[0065]
As described above, according to the ECT_ECU according to the present embodiment, when the vehicle is decelerated, it is determined which is more energy efficient when performing regenerative power generation or when performing fuel cut. Then, a mode with advantageous energy efficiency is selected, and the downshift shift line is changed to further improve the energy efficiency in the selected mode. As a result, the energy efficiency can be optimally improved according to the driving state of the vehicle.
[0066]
Further, the switching between the two modes may be performed in a state that is not busy and has no problem in drivability. Further, the transmission may be a continuously variable transmission.
[0067]
In the above-described embodiment, the regenerative power generation priority mode and the fuel cut priority mode are described, but the present invention is not limited to these two modes, and may be three or more modes, A mode other than regenerative power generation and fuel cut may be used.
[0068]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power train of a vehicle equipped with a control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a skeleton diagram of the automatic transmission shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an operation engagement state of the automatic transmission shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a shift diagram.
FIG. 5 is a flowchart showing a control structure of processing executed by the ECT_ECU according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 engine, 110 engine inertia, 200 torque converter, 210 lock-up clutch, 220 pump impeller, 230 turbine impeller, 300 automatic transmission, 400 ECT_ECU, 500 motor generator, 600 inverter, 700 oil pump.
Claims (6)
減速度、バッテリの状態およびフューエルカットの実行可能性の少なくともいずれかに基づいて、前記車両の運転状態を検知するための検知手段と、
前記検知された車両状態に対応する、前記複数のモードにおけるエネルギ効率に基づいて、前記複数のモードの中の1のモードを選択するための選択手段と、
前記選択手段により回生優先モードが選択されると、前記車両の変速機におけるより小さな変速比が使用される領域が拡大するように、前記変速機の変速線を変更し、前記選択手段によりフューエルカット優先モードが選択されると、前記変速機におけるより大きな変速比が使用される領域が拡大するように、前記変速機の変速線を変更するための変更手段とを含む、制御装置。 When a vehicle having an engine and an electric motor provided to transmit power from the drive wheels travels in a driven state, the regeneration priority mode and the others execute power regeneration by the electric motor with priority over the other modes. A control device for controlling the vehicle by switching a plurality of control modes including a fuel cut priority mode for performing fuel cut of the engine with priority over the mode of
Detection means for detecting the driving state of the vehicle based on at least one of deceleration, battery condition and fuel cut feasibility ;
Selection means for selecting one of the plurality of modes based on energy efficiency in the plurality of modes corresponding to the detected vehicle condition ;
When the regeneration priority mode is selected by the selection means, the transmission line of the transmission is changed so that a region where a smaller gear ratio in the transmission of the vehicle is used is expanded, and the fuel cut is performed by the selection means. And a change unit for changing a shift line of the transmission such that a region where a larger gear ratio is used in the transmission is expanded when the priority mode is selected.
前記車両の運転状態を検知するための検知手段と、Detecting means for detecting the driving state of the vehicle;
前記検知された車両状態に対応する、前記複数のモードにおけるエネルギ効率に基づいて、前記複数のモードの中の1のモードを選択するための選択手段とを含み、Selecting means for selecting one of the plurality of modes based on energy efficiency in the plurality of modes corresponding to the detected vehicle condition;
前記選択手段は、回生エネルギから取り出される運動エネルギが、フューエルカットにより使用されないで済むガソリン量から取り出される運動エネルギより大きい場合は、前記回生優先モードを選択し、小さい場合は前記フューエルカット優先モードを選択するための手段を含む、制御装置。The selection means selects the regeneration priority mode when the kinetic energy extracted from the regenerative energy is larger than the kinetic energy extracted from the gasoline amount that cannot be used by the fuel cut, and selects the fuel cut priority mode when the kinetic energy is small. A control device comprising means for selecting.
減速度、バッテリの状態およびフューエルカットの実行可能性の少なくともいずれかに基づいて、前記車両の運転状態を検知する検知ステップと、
前記検知された車両状態に対応する、前記複数のモードにおけるエネルギ効率に基づいて、前記複数のモードの中の1のモードを選択する選択ステップと、
前記選択ステップにて回生優先モードが選択されると、前記車両の変速機におけるより小さな変速比が使用される領域が拡大するように、前記変速機の変速線を変更し、前記選択ステップにてフューエルカット優先モードが選択されると、前記変速機におけるより大きな変速比が使用される領域が拡大するように、前記変速機の変速線を変更する変更ステップとを含む、制御方法。 When a vehicle having an engine and an electric motor provided to transmit power from the drive wheels travels in a driven state, the regeneration priority mode and the others execute power regeneration by the electric motor with priority over the other modes. A control method for controlling a vehicle by switching a plurality of control modes including a fuel cut priority mode for performing fuel cut of the engine with priority over the mode of
A detection step of detecting a driving state of the vehicle based on at least one of deceleration, battery state, and fuel cut feasibility ;
Selecting a mode of the plurality of modes based on energy efficiency in the plurality of modes corresponding to the sensed vehicle condition ;
When the regeneration priority mode is selected in the selection step, the transmission line of the transmission is changed so that a region where a smaller transmission ratio in the transmission of the vehicle is used is expanded, and the selection step And a changing step of changing a shift line of the transmission so that a region where a larger gear ratio is used in the transmission is expanded when the fuel cut priority mode is selected.
前記車両の運転状態を検知する検知ステップと、A detection step for detecting a driving state of the vehicle;
前記検知された車両状態に対応する、前記複数のモードにおけるエネルギ効率に基づいて、前記複数のモードの中の1のモードを選択する選択ステップとを含み、Selecting a mode of the plurality of modes based on energy efficiency in the plurality of modes corresponding to the sensed vehicle condition;
前記選択ステップは、回生エネルギから取り出される運動エネルギが、フューエルカットにより使用されないで済むガソリン量から取り出される運動エネルギより大きい場合は、前記回生優先モードを選択し、小さい場合は前記フューエルカット優先モードを選択するステップを含む、制御方法。The selection step selects the regeneration priority mode when the kinetic energy extracted from the regenerative energy is larger than the kinetic energy extracted from the amount of gasoline that cannot be used by the fuel cut, and selects the fuel cut priority mode when the kinetic energy is small. A control method including a step of selecting.
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