JP3861822B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン及びモータ/ジェネレータを駆動源とするハイブリッド車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジン及びモータ/ジェネレータを駆動源とするハイブリッド車両では、従来、車両の減速時にモータ/ジェネレータが電力回生を行うように制御することで走行エネルギーの回収を図っている。このとき、スロットルバルブは中立状態のデフォルト開度となっている。これは、電子制御スロットルバルブを全閉に維持すると、電力が消費されるとともにエンジンのポンプロスが大きくなって回生電力が減少するためである。また、減速時は燃費低減のためにエンジンの燃料噴射を停止するのが一般的である。
【0003】
ところで、ハイブリッド車両では、上述のように、減速時にスロットルバルブをデフォルト開度とさせているため、減速時にインテークマニホールド内の圧力が上昇する。そのため、減速から復帰した直後にエンジンへの燃料噴射を再開すると、車両に過剰なトルクが与えられ、加速衝撃が加わって乗り心地がよくない。このような理由から、車両の減速時にモータ/ジェネレータに電力回生を行わせる場合には、減速から復帰してもエンジンへの燃料噴射を所定時間停止させた状態とするとともに、スロットルバルブを閉じてインテークマニホールド内の圧力を低下させ、その後に、エンジンへの燃料噴射を再開するように制御している。また、減速から復帰した後から燃料噴射が再開されるまでの間のトルク不足は、モータ/ジェネレータの動力を発生させることで補うように制御している(例えば特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−263096号公報(段落0012〜段落0048、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、減速から復帰した後に要求されるトルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルクと比べて大きい場合、特許文献1の技術では、トルク不足が生じるという問題がある。
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、減速復帰後の過剰トルクによる加速衝撃を抑制でき、しかも、要求されるトルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルクと比べて大きい場合であっても加速衝撃を抑制しつつ運転者にトルク不足を体感させないハイブリッド車両の制御装置を得ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、エンジンの運転を制御するエンジン制御部に、加減速検出部が車両の減速を検出したときにエンジンの吸気絞り弁を所定開度以上とするとともにエンジンへの燃料噴射を停止する制御、加減速検出部が車両の減速からの復帰を検出したときに吸気絞り弁を所定時間閉じるとともにエンジンへの燃料噴射の停止を前記所定時間継続する制御、要求トルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルクよりも大きい場合に要求トルクが前記発生可能トルク以下の場合と比べて前記所定時間を短縮する制御、前記所定時間が経過後に点火時期を予め設定されている通常時の通常点火時期に対して所定量だけ遅角した状態で燃料噴射を再開させる制御、及び前記所定時間が短いほど点火時期の遅角量を大きくする制御を夫々行わせ、モータ/ジェネレータ制御部に、加減速検出部が車両の減速を検出したときにモータ/ジェネレータが電力回生を行う制御、及び、加減速検出部が車両の減速からの復帰を検出したときに要求トルクをまかなうべくモータ/ジェネレータの動力を発生させる制御を夫々行わせるようにした。
【0008】
従って、この発明のハイブリッド車両の制御装置では、車両の減速復帰後、吸気絞り弁を所定時間閉じさせるとともにエンジンへの燃料噴射の停止を所定時間継続させるので、インテークマニホールド内の圧力を低下させることができる。これにより、所定時間後にエンジンへの燃料噴射を再開した際のトルクが減速復帰後に即時にエンジンへの燃料噴射を再開した際のトルクと比べて低減されるので、車両への加速衝撃が抑制される。また、車両の減速復帰後、要求トルクをまかなうべくモータ/ジェネレータの動力が発生されるので、要求トルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルク以下の場合にはエンジンの燃料噴射が停止されていてもトルク不足を生じない。しかも、要求トルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルクよりも大きい場合には、要求トルクが前記発生可能トルク以下の場合と比べて前記所定時間を短縮してエンジンへの燃料噴射を再開させる。そのため、モータ/ジェネレータの発生可能トルクでは要求トルクをまかないきれない場合であっても、車両への加速衝撃を抑制しつつ速やかにエンジンの駆動力を復帰させるので、加速衝撃を抑制しつつ運転者にトルク不足を体感させない。
【0010】
また、請求項1に記載の発明を実施するにあたり、請求項2に記載の発明のように、エンジン制御部に遅角している点火時期を通常点火時期に徐々に復帰させる制御を行わせるようにするのが好ましく、更に好ましくは、請求項3に記載の発明のように、エンジン制御部に遅角量が大きいほど遅角している点火時期が通常点火時期に復帰する速度を速くする制御を行わせるようにするとよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図4を参照して本発明の一実施形態を説明する。本実施形態のハイブリッド車両の制御装置は、エンジン2及びモータ/ジェネレータ(以下、M/Gという)3を駆動源とするハイブリッド車両に用いられるものである。ハイブリッド車両は、図1に示すように、例えば、エンジン2の出力軸にM/G3の回転軸が直接連結されており、M/G3の回転軸にクラッチ4を介して手動式変速機(以下、M/Tという)5が接続されている。ディファレンシャル6は左右のドライブシャフト7を介して例えば後側の駆動輪8に接続されている。
【0012】
エンジン2は、例えば、燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射型のガソリンエンジンとして構成されている。エンジン2の吸気絞り弁9は電子制御により開閉駆動される。すなわち、吸気絞り弁9には図示しないアクチュエータが接続されており、このアクチュエータにより吸気絞り弁9が開閉駆動されるようになっている。以下、吸気絞り弁9をETV(電子制御スロットルバルブ)と言う。
【0013】
M/G3には駆動用バッテリ10がインバータ15を介して接続されており、モータ走行時のようにM/G3がモータとして機能する場合にはバッテリ10から電力が供給され、減速時のようにM/G3がジェネレータとして機能する場合にはバッテリ10に電力が充電されるようになっている。
【0014】
車室内には、入出力装置、記憶装置(ROMやRAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えたECU(電子コントロールユニット)11が設置されており、このECU11がエンジン制御部及びジェネレータ制御部等として機能する。ECU11の入力側には、運転者のアクセルペダル13の操作量を検知するAPS(アクセルポジションセンサ)12等が接続されている。この実施形態では、APS12が車両の加減速を検出する加減速検出部として機能する。ECU11の出力側にはETV9のアクチュエータ、或いは、図示しない点火プラグや燃料噴射弁等が接続されており、ECU11によりこれらの機器が制御される。また、ECU11には、クランク角センサ14が接続されており、このクランク角センサ14からエンジン回転数の情報も入力されている。
【0015】
また、ECU11は、車両の駆動に必要な要求トルクTaを算出する要求トルク算出部としても機能する。この実施形態では、要求トルクTaは運転者により要求されるトルクであって、例えばAPS12で検知されたアクセル操作量やエンジン回転数等によりECU11で算出される。
【0016】
以上のように構成されたハイブリッド車両では、通常の走行時においては、M/G3を駆動源としたモータ走行が優先して実施される。このとき、ECU11はAPS12で検知されるアクセル操作量等に基づいてM/G3のトルクを制御する。また、要求トルクTaに対してM/G3の発生可能トルクTbが不足する場合には、エンジン2とM/G3とを併用した走行、或いはエンジン2単独による走行が実施される。このとき、ECU11はアクセル操作量やM/G3の稼動状態から目標とするETV9の開度を決定し、アクチュエータを介してETV9の開度を制御する。なお、M/G3の発生可能トルクTbはモータの特性として決まる値であり、M/G3の回転数(本実施形態では、エンジン2の回転数として代用)ごとに、予めMAPとしてECU11に記憶させてある。
【0017】
一方、エンジン2とM/G3とを併用した走行時に、運転者がアクセルペダル13をオフする等して車両の減速が開始されると、ECU11によりハイブリッド車両は以下のように制御される。なお、図2の制御は、例えばECU11のメイン演算周期毎に実行される。
【0018】
すなわち、図2、図3、及び図4に示すように、車両の減速が開始される、すなわち、APS12によって車両の減速が検出(S21がYES)されると、ECU11は、ETV9を所定開度以上とするとともにエンジン2への燃料噴射を停止するように制御する(S22)。本実施形態では、APS12の出力がアクセル全閉相当でありエンジン回転数が所定値以上の場合に車両減速中と判断する。ETV9が所定開度以上となるため、インテークマニホールド内の圧力が上昇するとともにポンプロスが減少する。また、エンジン2への燃料噴射が停止されるため、エンジントルクは負側の領域まで減少する。
【0019】
ECU11は、これと並行して、M/G3が電力回生を行うように制御する(S22)。これにより、モータトルクは負側の領域まで減少する。エンジン2とM/G3との総トルクは負側の領域で略一定となり、エンジンブレーキが奏される。そして、ポンプロスが低減されて、M/G3の回生トルクが増加し、走行エネルギーとしてバッテリ10に充電電流として回収される。なお、S21がNOのときはS23へ進む。
【0020】
その後、運転者がアクセルペダル13をオンする等して車両が減速から回復する、すなわち、APS12によって車両の減速からの復帰が検出(S23がYES)されると、復帰フラグをオンにセットする(S24)。S23では、具体的には前回演算ルーチンで減速を判定しており、かつ、今回APS12の出力が所定開度相当値以上であれば減速からの復帰と判定する。なお、S23がNOのときはS25に進む。さらに、S25で復帰フラグがオンかつAPS12の出力が所定開度相当値以上であれば、減速からの復帰制御S26へ進んで、ECU11は、ETV9を所定時間閉じるとともにエンジン2への燃料噴射を所定時間継続して停止するように制御する(S26)。これにより、インテークマニホールド内の圧力は降下する。
【0021】
ECU11は、これと並行して、要求トルクTaをまかなうべく、M/G3の動力を発生させるように制御する(S26)。なお、S25がNOのときはS33へ進む。インテークマニホールド内の圧力が安定する最小時間、例えば0.3秒を経過するまで(S27がNO)はS27でルーチンを抜けるが、減速からの復帰状態が継続していれば、復帰フラグはオンのままであり、S26の制御が繰り返される。
【0022】
インテークマニホールド内の圧力が安定する最小時間、例えば0.3秒が経過した後(S27がYES)、要求トルクTaがM/G3の発生可能トルクTb以下となっている場合(Ta≦Tb)、すなわち、M/G3が要求トルクをまかなうことができる(S28がNO)場合、図3に示すように、所定時間(減速からの復帰時点からETVを開くとともにエンジンへの燃料噴射を再開するまでの時間)はJ1とされる。所定時間J1としては例えば約1.2秒間程度とすることができる。つまり、ECU11は、ETV9を閉じるとともにエンジン2への燃料噴射の停止する制御を所定時間J1継続する(S29)。このとき、要求トルクTaをまかなうべくM/G3の動力を発生させるように制御(S29)しているので、トルク不足は生じない。所定時間J1後(S30がYES)、ECU11はエンジン2への燃料噴射を再開させてエンジントルクを増大させるとともにM/Gトルクを減少させる(S31)。
【0023】
これに対し、要求トルクTaがM/G3の発生可能トルクTbよりも大きい場合(Ta>Tb)、すなわち、M/G3だけでは要求トルクTaをまかないきれない(S28がYES)場合、図4に示すように、ECU11は、要求トルクTaが発生可能トルクTb以下の場合の所定時間J1と比べて所定時間J2を短縮してエンジン2への燃料噴射を再開するように制御する(S32)。所定時間J2としては、インテークマニホールド内の圧力が安定する最小時間、本実施形態では0.3秒とするのが好ましい。つまり、ECU11は、所定時間J2の間、ETV9を閉じるとともにエンジン2への燃料噴射の停止を継続し、所定時間J2後、エンジン2への燃料噴射を再開するように制御する。これにより、エンジントルクが速やかに回復して運転者はトルク不足を体感することがない。このとき、インテークマニホールド内の圧力が安定する最小時間だけETV9を閉じるとともにエンジン2への燃料噴射の停止を継続しているので、減速復帰直後にエンジン2への燃料噴射を再開した場合と比べて過剰トルクによる加速衝撃を抑制できる。また、ECU11は、エンジントルクの増大に伴ってM/Gトルクを減少させる(S32)。なお、S30がNOのときにはルーチンを抜けるが、減速からの復帰状態が継続していれば復帰フラグはオンのままであり、S28やS29等の制御が繰り返される。S31,S32で燃料噴射を再開し、点火遅角量Rと点火遅角の復帰勾配Iを決定すると、S33へ進んで復帰フラグをリセットしてルーチンを終了する。また、S25がNOの場合、すなわち、減速からの復帰状態でない、或いは、減速からの復帰状態が途絶えた場合も、S33へ進んで、復帰フラグをリセットしてルーチンを終了する。
【0024】
また、所定時間J1,J2経過後のエンジントルクをより抑制するためには、ECU11は点火時期を予め設定されている通常時の通常点火時期に対して所定量だけ遅角した状態で燃料噴射を再開させる制御を行うようにするのが好ましく、ECU11は所定時間J1,J2が短いほど遅角量を大きくするように制御するのがさらに好ましい。この実施形態では、要求トルクTaが発生可能トルクTbよりも大きい場合(Ta>Tb)の所定時間J2の方が、要求トルクTaが発生可能トルクTb以下の場合(Ta≦Tb)の所定時間J1と比べて時間が短いため、Ta>Tbの場合の遅角量(リタード)R=A2がTa≦Tbの場合の遅角量(リタード)R=A1よりも大きくなる(A2>A1)ように制御している。
【0025】
所定時間J1,J2経過後、抑制されたエンジントルクをなめらかに通常状態に戻すためには、ECU11は遅角している点火時期を通常点火時期に徐々に復帰させる制御を行うようにするのが好ましい。また、エンジントルクをさらに抑制しつつ、要求トルクTaが発生可能トルクTbと比べて大きい場合であっても速やかにトルクを回復させるためには、遅角量が大きいほど遅角している点火時期が通常点火時期に復帰する速度を速くするように制御するのがさらに好ましい。この実施形態では、要求トルクTaが発生可能トルクTbよりも大きい場合(Ta>Tb)の遅角量A2の方が、要求トルクTaが発生可能トルクTb以下の場合(Ta≦Tb)の遅角量A1と比べて大きいため、Ta>Tbの場合の復帰勾配I=B2がTa≦Tbの場合の復帰勾配I=B1よりも大きくなる(B2>B1)ように制御している。
【0026】
図5は、減速から復帰した直後に燃料噴射を再開する制御を行った場合のタイムフローチャートを示している。図3及び図4を図5と比較することで、要求トルクTaが発生可能トルクTb以下の場合(Ta≦Tb)及び要求トルクTaが発生可能トルクTbよりも大きい場合(Ta>Tb)のいずれも、減速から復帰した直後に燃料噴射を再開した場合と比べて、減速復帰後に車両にかかる加速度、すなわち、過剰トルクによる加速衝撃を抑制されていることが確認できた。
【0027】
以上のように、本実施形態のハイブリッド車両の制御装置によれば、車両が減速から復帰した後、ETV9を所定時間閉じるとともにエンジン2への燃料噴射を前記所定時間停止しているので、減速復帰後の過剰トルクによる加速衝撃を抑制できる。また、要求トルクTaが発生可能トルクTbよりも大きい場合には、要求トルクTaが発生可能トルクTb以下の場合の所定時間J1と比べてETV9を閉じるとともにエンジン2への燃料噴射を停止している所定時間J2を短縮してエンジン2への燃料噴射を再開するので、要求トルクTaが発生可能トルクTbと比べて大きい場合であっても車両への加速衝撃を抑制しつつ運転者にトルク不足を体感させない。
【0028】
しかも、エンジン制御部としてのECU11は、所定時間J1,J2が経過後、点火時期を予め設定されている通常時の通常点火時期に対して所定量A1,A2だけ遅角した状態で燃料噴射を再開させる制御を行うので、加速衝撃をより抑制できる。また、ECU11は、A2>A1、すなわち、所定時間J1,J2が短いほど遅角量を大きくするように制御しているので、加速衝撃をより抑制できる。
【0029】
さらに、エンジン制御部であるECU11は、所定時間J1,J2が経過後、遅角している点火時期を通常点火時期に徐々に復帰させる制御を行うので、抑制されたエンジントルクをなめらかに通常状態に戻すことができる。また、ECU11は、B1<B2、すなわち、遅角量が大きいほど遅角している点火時期が通常点火時期に復帰する速度を速くするように制御しているため、加速衝撃をさらに抑制しつつ、要求トルクTaが発生可能トルクTbと比べて大きい場合であっても速やかにエンジントルクを回復させることができる。
【0030】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、エンジン2の出力軸とM/G3の回転軸とを直接連結したハイブリッド車両に具体化したが、エンジンの出力軸とM/Gの回転軸とはクラッチを介して接続されるようにしてもよい。また、M/Gの回転軸に接続される変速機は手動式変速機に限定されるものではなく無段変速機等を接続したハイブリッド車両に適用してもよい。また、エンジンの出力軸とM/Gの回転軸が同軸上になく、外部のM/Gからベルトやチェーンを介してエンジンの出力軸と結合されるハイブリッド車両に適用してもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項1に記載の発明によれば、車両が減速から復帰した後、エンジンへの燃料噴射を停止しているので、減速復帰後の過剰トルクによる加速衝撃を抑制できる。また、要求トルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルクよりも大きい場合には、要求トルクが前記発生可能トルク以下の場合と比べて吸気絞り弁を閉じるとともにエンジンへの燃料噴射を停止している前記所定時間を短縮してエンジンへの燃料噴射を再開するので、要求されるトルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルクと比べて大きい場合であっても車両への加速衝撃を抑制しつつ運転者にトルク不足を体感させない。
【0032】
請求項2に記載の発明によれば、エンジン制御部が、所定時間が経過後、点火時期を予め設定されている通常時の通常点火時期に対して所定量だけ遅角した状態で燃料噴射を再開させる制御を行わせるようにしているので、加速衝撃をより抑制できる。
【0033】
請求項3に記載の発明によれば、エンジン制御部が、所定時間が短いほど遅角量を大きくするように制御しているので、加速衝撃をより抑制できる。
【0034】
請求項4に記載の発明によれば、エンジン制御部が、所定時間後、遅角している点火時期を通常点火時期に徐々に復帰させる制御を行わせるようにしているため、抑制されたエンジントルクをなめらかに通常状態に戻すことができる。
【0035】
請求項5に記載の発明によれば、遅角量が大きいほど遅角している点火時期が通常点火時期に復帰する速度を速くするように制御しているため、加速衝撃をさらに抑制でき、しかも、要求されるトルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルクと比べて大きい場合であっても速やかにエンジントルクを回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す概略図。
【図2】 図1のハイブリッド車両の制御装置が備えるECUが減速時及び減速復帰後に実行する制御ルーチンを示すフローチャート。
【図3】 図1のハイブリッド車両の制御装置の減速時及び要求トルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルク以下の場合の減速復帰後の制御状況を示すタイムフローチャート。
【図4】 図1のハイブリッド車両の制御装置の減速時及び要求トルクがモータ/ジェネレータの発生可能トルクよりも大きい場合の減速復帰後の制御状況を示すタイムフローチャート。
【図5】 減速から復帰した直後に燃料噴射を再開する制御を行う従来のハイブリッド車両の制御装置の減速時及び減速復帰後の制御状況を示すタイムフローチャート。
【符号の説明】
2…エンジン、3…モータ/ジェネレータ、9…ETV(排気絞り弁)、11…ECU(エンジン制御部、モータジェネレータ制御部、要求トルク算出部)、12…APS(加減速検出部)
Claims (3)
- エンジンと、モータ/ジェネレータと、車両の加減速を検出する加減速検出部と、前記車両の駆動に必要な要求トルクを算出する要求トルク算出部と、前記エンジンの運転を制御するエンジン制御部と、前記モータ/ジェネレータの動力発生及び電力回生を制御するモータ/ジェネレータ制御部と、を備えたハイブリッド車両において、
前記エンジン制御部は、前記加減速検出部が前記車両の減速を検出したときに前記エンジンの吸気絞り弁を所定開度以上とするとともに前記エンジンへの燃料噴射を停止するように制御し、前記加減速検出部が前記車両の減速からの復帰を検出したときに前記吸気絞り弁を所定時間閉じるとともに前記エンジンへの燃料噴射を前記所定時間継続して停止するように制御し、前記要求トルクが前記モータ/ジェネレータの発生可能トルクよりも大きい場合に前記要求トルクが前記発生可能トルク以下の場合と比べて前記所定時間を短縮するように制御し、前記所定時間が経過後に点火時期を予め設定されている通常時の通常点火時期に対して所定量だけ遅角した状態で燃料噴射を再開させるように制御し、前記所定時間が短いほど点火時期の遅角量を大きくするように制御し、
前記モータ/ジェネレータ制御部は、前記加減速検出部が前記車両の減速を検出したときに前記モータ/ジェネレータが電力回生を行うように制御し、前記加減速検出部が前記車両の減速からの復帰を検出したときに前記要求トルクをまかなうべく前記モータ/ジェネレータの動力を発生させるように制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 前記エンジン制御部は、前記遅角している点火時期を前記通常点火時期に徐々に復帰させるように制御することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記エンジン制御部は、遅角量が大きいほど前記遅角している点火時期が前記通常点火時期に復帰する速度を速くするように制御することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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