JP3911313B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はハイブリッド車両の駆動制御装置に係り、特に、減速走行時の制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
燃料の燃焼によって作動するエンジンを動力源として走行する通常のエンジン車両においては、スロットル弁が略全閉の減速走行時で且つエンジンストールの恐れがない所定車速以上でエンジンへの燃料供給を停止するフューエルカット技術が、例えば特開昭58−187565号公報に記載されている。このような技術によれば、エンジントルクを必要としない減速走行時にエンジンへ燃料が供給されないため、燃費効率が向上させられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一方、エンジンおよび電動モータを車両走行時の動力源として備えており、運転条件に応じてそれ等のエンジンおよび電動モータを使い分けて走行するハイブリッド車両が、例えば特開平7−67208号公報等に記載されているが、かかるハイブリッド車両においては、減速走行時におけるエンジンに対する燃料供給制御技術が未だ確立されていない。
【0004】
また、このようなハイブリッド車両においては、電動モータのみを動力源とする走行時にエンジンを駆動系から切り離し、エンジンの引き擦り回転やポンピング作用による動力損失を防止することが考えられているが、エンジンを動力源とする走行中の減速走行時にエンジンへの燃料供給を停止するとともに、駆動系から切り離して停止させると、再加速時にエンジンが始動するまでに時間がかかり、運転者の意図する速やかな駆動力の増大が得られず、もたつき感が発生する可能性があった。
【0005】
本発明は以上のような事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エンジンおよび電動モータを車両走行時の動力源として備えており、運転条件に応じてエンジンおよび電動モータの作動状態が異なる複数の運転モードで走行するハイブリッド車両において、エンジンへの燃料供給を停止するフューエルカット技術により燃費効率を向上させると共に、そのフューエルカットによって再加速時にもたつき感が生じることを防止することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第1発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行時の動力源として備えており、運転条件に応じてそれらエンジンおよび電動モータの作動状態が異なる複数の運転モードで走行するハイブリッド車両において、(b) 前記エンジンを駆動系から切り離すクラッチ手段と、 (c) 所定の減速走行時に前記エンジンへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、 (d) その燃料供給停止手段によって前記エンジンへの燃料供給が停止されている時に、前記エンジンの振動によって駆動系が共振するエンジン共振領域で前記クラッチ手段を解放してそのエンジンを切り離すエンジン切離し手段と、を有することを特徴とする。
【0008】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジントルクを必要としない所定の減速走行時には、燃料供給停止手段によってエンジンへの燃料供給が停止されるため、燃費効率が向上させられる。
【0009】
また、エンジン切離し手段により一定の条件下でエンジンが切り離されるため、引き擦り回転やポンピング作用によるエンジンブレーキ力が得られなくなるが、必要であれば電動モータ等の回生制動で補完できるとともに、その回生制動で蓄電装置を充電すれば燃費効率が一層向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明は、例えばクラッチにより動力伝達を接続、遮断することによって動力源を切り換える切換えタイプや、遊星歯車装置などの合成、分配機構によってエンジンおよび電動モータの出力を合成したり分配したりするミックスタイプ、電動モータを補助的に用いるアシストタイプなど、エンジンと電動モータとを車両走行時の動力源として備えている種々のタイプのハイブリッド車両に適用され得る。
【0011】
また、前記燃料供給停止手段が前記エンジンへの燃料供給を停止する所定の減速走行時は、例えばアクセルペダル等のアクセル操作手段が操作されていない時間が所定時間以上となったか否か、或いはアクセル操作量が略0であると共に車速の変化率が所定値以下となったか否かなどを判断する減速走行判断手段などにより判断される。
【0013】
モータ走行領域やエンジンのみを動力源として走行するエンジン走行領域等の運転領域は、例えば排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように、アクセル操作量や車速などの運転状態をパラメータとしてマップや演算式などにより設定される。また、エンジンの振動で駆動系が共振してNVH(ノイズ、振動、粗い乗り心地)が悪化するエンジン共振領域は、電動モータのみを動力源として走行するモータ走行領域とすることが望ましい。
【0014】
また、前記エンジン切離し手段によってエンジンを切り離した場合に、エンジンブレーキ力に相当する制動力を回生制動で発生させる制動力補完手段を設けることが望ましい。また、触媒温度が低い時にエンジンを切り離して回転停止させると、次にエンジンを始動した時にNOX やCO等の排出ガスの発生が問題になるため、触媒温度が所定値以下の時には上記エンジン切離し手段によるエンジンの切離しを禁止するエンジン切離し制限手段を設けることが望ましい。
【0015】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例である駆動制御装置を備えているハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置10の骨子図である。
【0016】
図1において、このハイブリッド駆動装置10はFR(フロントエンジン・リヤドライブ)車両用のもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエンジン12と、電動モータおよび発電機としての機能を有するモータジェネレータ14と、シングルピニオン型の遊星歯車装置16と、自動変速機18とを車両の前後方向に沿って備えており、出力軸19から図示しないプロペラシャフトや差動装置などを介して左右の駆動輪(後輪)へ駆動力を伝達する。
【0017】
遊星歯車装置16は機械的に力を合成分配する合成分配機構で、モータジェネレータ14と共に電気式トルコン24を構成しており、そのリングギヤ16rは第1クラッチCE1 を介してエンジン12に連結され、サンギヤ16sはモータジェネレータ14のロータ軸14rに連結され、キャリア16cは自動変速機18の入力軸26に連結されている。また、サンギヤ16sおよびキャリア16cは第2クラッチCE2 によって連結されるようになっている。第1クラッチCE1 は、エンジン12を駆動系から切り離すクラッチ手段に相当する。
【0018】
なお、エンジン12の出力は、回転変動やトルク変動を抑制するためのフライホイール28およびスプリング、ゴム等の弾性部材によるダンパ装置30を介して第1クラッチCE1 に伝達される。第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 は、何れも油圧アクチュエータによって係合、解放される摩擦式の多板クラッチである。
【0019】
自動変速機18は、前置式オーバードライブプラネタリギヤユニットから成る副変速機20と、単純連結3プラネタリギヤトレインから成る前進4段、後進1段の主変速機22とを組み合わせたものである。
【0020】
具体的には、副変速機20はシングルピニオン型の遊星歯車装置32と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチC0 、ブレーキB0 と、一方向クラッチF0 とを備えて構成されている。また、主変速機22は、3組のシングルピニオン型の遊星歯車装置34、36、38と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチC1 , C2 、ブレーキB1 ,B2 ,B3 ,B4 と、一方向クラッチF1 ,F2 とを備えて構成されている。
【0021】
そして、図2に示されているソレノイドバルブSL1〜SL4の励磁、非励磁により油圧回路40が切り換えられたり、図示しないシフトレバーに連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路40が機械的に切り換えられたりすることにより、クラッチC0 ,C1 ,C2 、ブレーキB0 ,B1 ,B2 ,B3 ,B4 がそれぞれ係合、解放制御され、図3に示されているようにニュートラル(N)と前進5段(1st〜5th)、後進1段(Rev)の各変速段が成立させられる。
【0022】
なお、上記自動変速機18や前記電気式トルコン24は、中心線に対して略対称的に構成されており、図1では中心線の下半分が省略されている。
【0023】
図3のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッチの欄の「○」は係合、「●」はシフトレバーがエンジンブレーキレンジ、たとえば「3」、「2」、及び「L」レンジ等の低速レンジへ操作された場合に係合、そして、空欄は非係合を表している。
【0024】
その場合に、ニュートラルN、後進変速段Rev、及びエンジンブレーキレンジは、シフトレバーに機械的に連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路40が機械的に切り換えられることによって成立させられ、前進変速段の1st〜5thの相互間の変速はソレノイドバルブSL1〜SL4によって電気的に制御される。
【0025】
また、前進変速段の変速比は1stから5thとなるに従って段階的に小さくなり、4thの変速比i4 =1である。図3は各変速段の変速比の一例を示したものである。
【0026】
図3の作動表に示されているように、第2変速段(2nd)と第3変速段(3rd)との間の変速は、第2ブレーキB2 と第3ブレーキB3 との係合・解放状態を共に変えるクラッチツウクラッチ変速になる。この変速を円滑に行うために、上述した油圧回路40には図4に示す回路が組み込まれている。
【0027】
図4において符号70は1−2シフトバルブを示し、また符号71は2−3シフトバルブを示し、さらに符号72は3−4シフトバルブを示している。これらのシフトバルブ70、71、72の各ポートの各変速段での連通状態は、それぞれのシフトバルブ70、71、72の下側に示している通りである。なお、その数字は各変速段を示す。
【0028】
その2−3シフトバルブ71のポートのうち第1変速段および第2変速段で入力ポート73に連通するブレーキポート74に、第3ブレーキB3 が油路75を介して接続されている。この油路にはオリフィス76が介装されており、そのオリフィス76と第3ブレーキB3 との間にダンパーバルブ77が接続されている。このダンパーバルブ77は、第3ブレーキB3 にライン圧が急激に供給された場合に少量の油圧を吸入して緩衝作用を行うものである。
【0029】
また符号78はB−3コントロールバルブであって、第3ブレーキB3 の係合圧PB3をこのB−3コントロールバルブ78によって直接制御するようになっている。すなわち、このB−3コントロールバルブ78は、スプール79とプランジャ80とこれらの間に介装したスプリング81とを備えており、スプール79によって開閉される入力ポート82に油路75が接続され、またこの入力ポート82に選択的に連通させられる出力ポート83が第3ブレーキB3 に接続されている。さらにこの出力ポート83は、スプール79の先端側に形成したフィードバックポート84に接続されている。
【0030】
一方、前記スプリング81を配置した箇所に開口するポート85には、2−3シフトバルブ71のポートのうち第3変速段以上の変速段でDレンジ圧を出力するポート86が油路87を介して連通させられている。また、プランジャ80の端部側に形成した制御ポート88には、リニアソレノイドバルブSLUが接続されている。
【0031】
したがって、B−3コントロールバルブ78は、スプリング81の弾性力とポート85に供給される油圧とによって調圧レベルが設定され、且つ制御ポート88に供給される信号圧が高いほどスプリング81による弾性力が大きくなるように構成されている。
【0032】
さらに、図4における符号89は、2−3タイミングバルブであって、この2−3タイミングバルブ89は、小径のランドと2つの大径のランドとを形成したスプール90と第1のプランジャ91とこれらの間に配置したスプリング92とスプール90を挟んで第1のプランジャ91とは反対側に配置された第2のプランジャ93とを有している。
【0033】
この2−3タイミングバルブ89の中間部のポート94に油路95が接続され、また、この油路95は2−3シフトバルブ71のポートのうち第3変速段以上の変速段でブレーキポート74に連通させられるポート96に接続されている。
【0034】
さらに、この油路95は途中で分岐して、前記小径ランドと大径ランドとの間に開口するポート97にオリフィスを介して接続されている。この中間部のポート94に選択的に連通させられるポート98は油路99を介してソレノイドリレーバルブ100に接続されている。
【0035】
そして、第1のプランジャ91の端部に開口しているポートにリニアソレノイドバルブSLUが接続され、また第2のプランジャ93の端部に開口するポートに第2ブレーキB2 がオリフィスを介して接続されている。
【0036】
前記油路87は第2ブレーキB2 に対して油圧を供給・排出するためのものであって、その途中には小径オリフィス101とチェックボール付きオリフィス102とが介装されている。また、この油路87から分岐した油路103には、第2ブレーキB2 から排圧する場合に開くチェックボールを備えた大径オリフィス104が介装され、この油路103は以下に説明するオリフィスコントロールバルブ105に接続されている。
【0037】
オリフィスコントロールバルブ105は第2ブレーキB2 からの排圧速度を制御するためのバルブであって、そのスプール106によって開閉されるように中間部に形成したポート107には第2ブレーキB2 が接続されており、このポート107より図での下側に形成したポート108に前記油路103が接続されている。
【0038】
第2ブレーキB2 を接続してあるポート107より図での上側に形成したポート109は、ドレインポートに選択的に連通させられるポートであって、このポート109には、油路110を介して前記B−3コントロールバルブ78のポート111が接続されている。尚、このポート111は、第3ブレーキB3 を接続してある出力ポート83に選択的に連通させられるポートである。
【0039】
オリフィスコントロールバルブ105のポートのうちスプール106を押圧するスプリングとは反対側の端部に形成した制御ポート112が油路113を介して、3−4シフトバルブ72のポート114に接続されている。このポート114は、第3変速段以下の変速段で第3ソレノイドバルブSL3の信号圧を出力し、また、第4変速段以上の変速段で第4ソレノイドバルブSL4の信号圧を出力するポートである。
【0040】
さらに、このオリフィスコントロールバルブ105には、前記油路95から分岐した油路115が接続されており、この油路115を選択的にドレインポートに連通させるようになっている。
【0041】
なお、前記2−3シフトバルブ71において第2変速段以下の変速段でDレンジ圧を出力するポート116が、前記2−3タイミングバルブ89のうちスプリング92を配置した箇所に開口するポート117に油路118を介して接続されている。また、3−4シフトバルブ72のうち第3変速段以下の変速段で前記油路87に連通させられるポート119が油路120を介してソレノイドリレーバルブ100に接続されている。
【0042】
そして、図4において、符号121は第2ブレーキB2 用のアキュムレータを示し、その背圧室にはリニアソレノイドバルブSLNが出力する油圧に応じて調圧されたアキュムレータコントロール圧が供給されている。このアキュムレータコントロール圧は、リニアソレノイドバルブSLNの出力圧が低いほど高い圧力になるように構成されている。したがって、第2ブレーキB2 の係合・解放の過渡的な油圧PB2は、リニアソレノイドバルブSLNの信号圧が低いほど高い圧力で推移するようになっている。変速用の他のクラッチC1 、C2 やブレーキB0 などにもアキュムレータが設けられ、上記アキュムレータコントロール圧が作用させられることにより、変速時の過渡油圧が入力軸26のトルクTI などに応じて制御されるようになっている。
【0043】
また、符号122はC−0エキゾーストバルブを示し、さらに符号123はクラッチC0 用のアキュムレータを示している。C−0エキゾーストバルブ122は2速レンジでの第2変速段のみにおいてエンジンブレーキを効かせるためにクラッチC0 を係合させるように動作するものである。
【0044】
したがって、上述した油圧回路40によれば、B−3コントロールバルブ78のポート111がドレインに連通していれば、第3ブレーキB3 の係合圧PB3をB−3コントロ−ルバルブ78によって直接調圧することができ、また、その調圧レベルをリニアソレノイドバルブSLUによって変えることができる。
【0045】
また、オリフィスコントロールバルブ105のスプール106が、図の左半分に示す位置にあれば、第2ブレーキB2 はこのオリフィスコントロールバルブ105を介して排圧が可能になり、したがって第2ブレーキB2 からのドレイン速度を制御することができる。
【0046】
さらに、第2変速段から第3変速段への変速は、第3ブレーキB3 を緩やかに解放すると共に第2ブレーキB2 を緩やかに係合する所謂クラッチツウクラッチ変速が行われるわけであるが、入力軸26への入力軸トルクTI に基づいてリニアソレノイドバルブSLUにより駆動される第3ブレーキB3 の解放過渡油圧PB3を制御することにより変速ショックを好適に軽減することができる。入力軸トルクTI に基づく油圧PB3の制御は、フィードバック制御などでリアルタイムに行うこともできるが、変速開始時の入力軸トルクTI のみを基準にして行うものであっても良い。
【0047】
ハイブリッド駆動装置10は、図2に示されるようにハイブリッド制御用コントローラ50及び自動変速制御用コントローラ52を備えている。これらのコントローラ50、52は、CPUやRAM、ROM等を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、アクセル操作量センサ62からアクセル操作量(アクセルペダル等のアクセル操作手段の操作量)θAC、ブレーキスイッチ64からブレーキのON、OFF、触媒温度センサ66から排気管内の触媒温度TS を表す信号がそれぞれ供給される他、自動変速機18の入力軸回転数NI 、自動変速機18の出力軸回転数NO (車速Vに対応)、エンジントルクTE 、モータトルクTM 、エンジン回転数NE 、モータ回転数NM 、蓄電装置58(図5参照)の蓄電量SOC、シフトレバーの操作レンジ等の各種の情報を読み込むと共に、予め設定されたプログラムに従って信号処理を行う。
【0048】
なお、エンジントルクTE はスロットル弁開度や燃料噴射量などから求められ、モータトルクTM はモータ電流などから求められ、蓄電量SOCはモータジェネレータ14がジェネレータとして機能する充電時のモータ電流や充電効率などから求められる。
【0049】
前記エンジン12は、ハイブリッド制御用コントローラ50によってスロットル弁開度や燃料噴射量、点火時期などが制御されることにより、運転状態に応じて出力が制御される。
【0050】
前記モータジェネレータ14は、図5に示すようにM/G制御器(インバータ)56を介してバッテリー等の蓄電装置58に接続されており、ハイブリッド制御用コントローラ50により、その蓄電装置58から電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転駆動される回転駆動状態と、回生制動(モータジェネレータ14自体の電気的な制動トルク)によりジェネレータとして機能して蓄電装置58に電気エネルギーを充電する充電状態と、ロータ軸14rが自由回転することを許容する無負荷状態とに切り換えられる。
【0051】
また、前記第1クラッチCE1 及び第2クラッチCE2 は、ハイブリッド制御用コントローラ50により電磁弁等を介して油圧回路40が切り換えられることにより、係合或いは解放状態が切り換えられる。
【0052】
前記自動変速機18は、自動変速制御用コントローラ52によって前記ソレノイドバルブSL1〜SL4、リニアソレノイドバルブSLU、SLT、SLNの励磁状態が制御され、油圧回路40が切り換えられたり油圧制御が行われることにより、予め定められた変速条件に従って変速段が切り換えられる。変速条件は、例えばアクセル操作量θACおよび車速Vなどの走行状態をパラメータとする変速マップ等により設定される。
【0053】
上記ハイブリッド制御用コントローラ50は、例えば本願出願人が先に出願した特願平7−294148号に記載されているように、図6に示すフローチャートに従って図7に示す9つの運転モードの1つを選択し、その選択したモードでエンジン12及び電気式トルコン24を作動させる。
【0054】
図6において、ステップS1ではエンジン始動要求があったか否かを、例えばエンジン12を動力源として走行したり、エンジン12によりモータジェネレータ14を回転駆動して蓄電装置58を充電したりするために、エンジン12を始動すべき旨の指令があったか否かを判断する。
【0055】
ここで、始動要求があればステップS2でモード9を選択する。モード9は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、モータジェネレータ14により遊星歯車装置16を介してエンジン12を回転駆動すると共に、燃料噴射などのエンジン始動制御を行ってエンジン12を始動する。
【0056】
このモード9は、車両停止時には前記自動変速機18をニュートラルにして行われ、モード1のように第1クラッチCE1 を解放したモータジェネレータ14のみを動力源とする走行時には、第1クラッチCE1 を係合すると共に走行に必要な要求出力以上の出力でモータジェネレータ14を作動させ、その要求出力以上の余裕出力でエンジン12を回転駆動することによって行われる。
【0057】
また、車両走行時であっても、一時的に自動変速機18をニュートラルにしてモード9を実行することも可能である。このようにモータジェネレータ14によってエンジン12が始動させられることにより、始動専用のスタータ(電動モータなど)が不要となり、部品点数が少なくなって装置が安価となる。
【0058】
一方、ステップS1の判断が否定された場合、すなわちエンジン始動要求がない場合には、ステップS3を実行することにより、制動力の要求があるか否かを、例えばブレーキがONか否か、シフトレバーの操作レンジがLや2などのエンジンブレーキレンジ(低速変速段のみで変速制御を行うと共にエンジンブレーキや回生制動が作用するレンジ)で、且つアクセル操作量θACが0か否か、或いは単にアクセル操作量θACが0か否か、等によって判断する。
【0059】
この判断が肯定された場合にはステップS4を実行する。ステップS4では、蓄電装置58の蓄電量SOCが予め定められた最大蓄電量B以上か否かを判断し、SOC≧BであればステップS5でモード8を選択し、SOC<BであればステップS6でモード6を選択する。最大蓄電量Bは、蓄電装置58に電気エネルギーを充電することが許容される最大の蓄電量で、蓄電装置58の充放電効率などに基づいて例えば80%程度の値が設定される。
【0060】
上記ステップS5で選択されるモード8は、図7に示されるように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、モータジェネレータ14を無負荷状態とし、エンジン12を停止状態すなわちスロットル弁を閉じると共に燃料噴射量を0とするものであり、これによりエンジン12の引き擦り回転やポンピング作用による制動力、すなわちエンジンブレーキが車両に作用させられ、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。また、モータジェネレータ14は無負荷状態とされ、自由回転させられるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【0061】
ステップS6で選択されるモード6は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 を解放(OFF)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、エンジン12を停止し、モータジェネレータ14を充電状態とするもので、車両の運動エネルギーでモータジェネレータ14が回転駆動されることにより、蓄電装置58を充電するとともにその車両にエンジンブレーキのような回生制動力を作用させるため、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。
【0062】
また、第1クラッチCE1 が開放されてエンジン12が遮断されているため、そのエンジン12の引き擦りによるエネルギー損失がないとともに、蓄電量SOCが最大蓄電量Bより少ない場合に実行されるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電効率等の性能を損なうことがない。
【0063】
一方、ステップS3の判断が否定された場合、すなわち制動力の要求がない場合にはステップS7を実行し、エンジン発進が要求されているか否かを、例えばモード3などエンジン12を動力源とする走行中の車両停止時か否か、すなわち車速V=0か否か等によって判断する。
【0064】
この判断が肯定された場合には、ステップS8を実行する。ステップS8ではアクセルがONか否か、すなわちアクセル操作量θACが略零の所定値より大きいか否かを判断し、アクセルONの場合にはステップS9でモード5を選択し、アクセルがONでなければステップS10でモード7を選択する。
【0065】
上記ステップS9で選択されるモード5は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14の回生制動トルクを制御することにより、車両を発進させるものである。
【0066】
具体的に説明すると、遊星歯車装置16のギヤ比をρE とすると、エンジントルクTE :遊星歯車装置16の出力トルク:モータトルクTM =1:(1+ρE ):ρE となるため、例えばギヤ比ρE を一般的な値である0.5程度とすると、エンジントルクTE の半分のトルクをモータジェネレータ14が分担することにより、エンジントルクTE の約1.5倍のトルクがキャリア16cから出力される。
【0067】
すなわち、モータジェネレータ14のトルクの(1+ρE )/ρE 倍の高トルク発進を行うことができるのである。また、モータ電流を遮断してモータジェネレータ14を無負荷状態とすれば、ロータ軸14rが逆回転させられるだけでキャリア16cからの出力は0となり、車両停止状態となる。
【0068】
すなわち、この場合の遊星歯車装置16は発進クラッチおよびトルク増幅装置として機能するのであり、モータトルク(回生制動トルク)TM を0から徐々に増大させて反力を大きくすることにより、エンジントルクTE の(1+ρE )倍の出力トルクで車両を滑らかに発進させることができるのである。
【0069】
ここで、本実施例では、エンジン12の最大トルクの略ρE 倍のトルク容量のモータジェネレータ、すなわち必要なトルクを確保しつつできるだけ小型で小容量のモータジェネレータ14が用いられており、装置が小型で且つ安価に構成される。
【0070】
また、本実施例ではモータトルクTM の増大に対応して、スロットル弁開度や燃料噴射量を増大させてエンジン12の出力を大きくするようになっており、反力の増大に伴うエンジン回転数NE の低下に起因するエンジンストール等を防止している。
【0071】
ステップS10で選択されるモード7は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を無負荷状態として電気的にニュートラルとするもので、モータジェネレータ14のロータ軸14rが逆方向へ自由回転させられることにより、自動変速機18の入力軸26に対する出力が零となる。これにより、モード3などエンジン12を動力源とする走行中の車両停止時に一々エンジン12を停止させる必要がないとともに、前記モード5のエンジン発進が実質的に可能となる。
【0072】
一方、ステップS7の判断が否定された場合、すなわちエンジン発進の要求がない場合にはステップS11を実行し、要求出力Pdが予め設定された第1判定値P1以下か否かを判断する。要求出力Pdは、走行抵抗を含む車両の走行に必要な出力で、アクセル操作量θACやその変化速度、車速V(出力軸回転数NO )、自動変速機18の変速段などに基づいて、予め定められたデータマップや演算式などにより算出される。また、第1判定値P1はエンジン12のみを動力源として走行する中負荷領域とモータジェネレータ14のみを動力源として走行する低負荷領域の境界値であり、エンジン12による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなり、且つエンジン12の振動で駆動系が共振してNVHが悪化するエンジン共振領域ではモータジェネレータ14のみを動力源として走行するように、予め実験等によって定められている。
【0073】
ステップS11の判断が肯定された場合、すなわち要求出力Pdが第1判定値P1以下の場合には、ステップS12で蓄電量SOCが予め設定された最低蓄電量A以上か否かを判断し、SOC≧AであればステップS13でモード1を選択する。一方、SOC<AであればステップS14でモード3を選択する。最低蓄電量Aはモータジェネレータ14を動力源として走行する場合に蓄電装置58から電気エネルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量であり、蓄電装置58の充放電効率などに基づいて例えば70%程度の値が設定される。
【0074】
上記モード1は、前記図7から明らかなように第1クラッチCE1 を解放(OFF)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、エンジン12を停止し、モータジェネレータ14を要求出力Pdで回転駆動させるもので、モータジェネレータ14のみを動力源として車両を走行させる。
【0075】
この場合も、第1クラッチCE1 が解放されてエンジン12が遮断されるため、前記モード6と同様に引き擦り損失が少なく、自動変速機18を適当に変速制御することにより効率の良いモータ駆動制御が可能である。
【0076】
また、このモード1は、要求出力Pdが第1判定値P1以下の低負荷領域で且つ蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量A以上の場合に実行されるため、エンジン12を動力源として走行する場合よりもエネルギー効率が優れていて燃費や排出ガスを低減できるとともに、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【0077】
ステップS14で選択されるモード3は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を回生制動により充電状態とするもので、エンジン12の出力で車両を走行させながら、モータジェネレータ14によって発生した電気エネルギーを蓄電装置58に充電する。エンジン12は、要求出力Pd以上の出力で運転させられ、その要求出力Pdより大きい余裕動力分だけモータジェネレータ14で消費されるように、そのモータジェネレータ14の電流制御が行われる。
【0078】
一方、前記ステップS11の判断が否定された場合、すなわち要求出力Pdが第1判定値P1より大きい場合には、ステップS15において、要求出力Pdが第1判定値P1より大きく第2判定値P2より小さいか否か、すなわちP1<Pd<P2か否かを判断する。
【0079】
第2判定値P2は、エンジン12のみを動力源として走行する中負荷領域とエンジン12およびモータジェネレータ14の両方を動力源として走行する高負荷領域の境界値であり、エンジン12による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように実験等によって予め定められている。
【0080】
そして、P1<Pd<P2であればステップS16でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場合にはステップS17でモード2を選択し、SOC<Aの場合には前記ステップS14でモード3を選択する。また、Pd≧P2であればステップS18でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場合にはステップS19でモード4を選択し、SOC<Aの場合にはステップS17でモード2を選択する。
【0081】
上記モード2は、前記図7から明らかなように第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を要求出力Pdで運転し、モータジェネレータ14を無負荷状態とするもので、エンジン12のみを動力源として車両を走行させる。
【0082】
また、モード4は、第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を回転駆動するもので、エンジン12およびモータジェネレータ14の両方を動力源として車両を高出力走行させる。
【0083】
このモード4は、要求出力Pdが第2判定値P2以上の高負荷領域で実行されるが、エンジン12およびモータジェネレータ14を併用しているため、エンジン12およびモータジェネレータ14の何れか一方のみを動力源として走行する場合に比較してエネルギー効率が著しく損なわれることがなく、燃費や排出ガスを低減できる。また、蓄電量SOCが最低蓄電量A以上の場合に実行されるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【0084】
上記モード1〜4の運転条件についてまとめると、蓄電量SOC≧Aであれば、Pd≦P1の低負荷領域ではステップS13でモード1を選択してモータジェネレータ14のみを動力源として走行し、P1<Pd<P2の中負荷領域ではステップS17でモード2を選択してエンジン12のみを動力源として走行し、P2≦Pdの高負荷領域ではステップS19でモード4を選択してエンジン12およびモータジェネレータ14の両方を動力源として走行する。
【0085】
図9は、このような運転モード1,2,および4の切換条件と略等価なモード切換マップで、アクセル操作量θACおよび車速Vをパラメータとして設定したものであり、要求出力Pdを求めることなく、かかるモード切換マップに従ってモード切換えを行うようにしても良い。なお、モード1の領域はモータ走行領域に相当し、モード2の領域はエンジン走行領域に相当し、モード4の領域はエンジン+モータ走行領域に相当する。
【0086】
また、SOC<Aの場合には、要求出力Pdが第2判定値P2より小さい中低負荷領域でステップS14のモード3を実行することにより蓄電装置58を充電するが、要求出力Pdが第2判定値P2以上の高負荷領域ではステップS17でモード2が選択され、充電を行うことなくエンジン12により高出力走行が行われる。
【0087】
ステップS17のモード2は、P1<Pd<P2の中負荷領域で且つSOC≧Aの場合、或いはPd≧P2の高負荷領域で且つSOC<Aの場合に実行されるが、中負荷領域では一般にモータジェネレータ14よりもエンジン12の方がエネルギー効率が優れているため、モータジェネレータ14を動力源として走行する場合に比較して燃費や排出ガスを低減できる。
【0088】
また、高負荷領域では、モータジェネレータ14およびエンジン12を併用して走行するモード4が望ましいが、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aより小さい場合には、上記モード2によるエンジン12のみを動力源とする運転が行われることにより、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aよりも少なくなって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【0089】
一方、前記ハイブリッド制御用コントローラ50は、所定の減速走行時に前記図6のモード切換制御に優先して図8のフローチャートに従って信号処理を行い、エンジン12のフューエルカット制御やモータジェネレータ14の回生制御、第1クラッチCE1 の係合、解放制御を行う。図8のステップSA1〜SA4は燃料供給停止手段に相当し、ステップSA8およびSA10はエンジン切離し手段に相当する。また、ステップSA1〜SA3は減速走行判断手段に相当し、ステップSA7はエンジン切離し制限手段に相当し、ステップSA9は制動力補完手段に相当する。
【0090】
図8において、ステップSA1では、アクセル操作量センサ62から供給される信号に基づいて、アクセルペダルが踏み込まれていない時間を表すアクセルオフ時間TACが所定時間α以上となったか否かが判断される。この判断が否定された場合は、ステップSA2において、アクセル操作量センサ62から供給される信号に基づいて、現時点においてアクセル操作量θACが略0であるか否かが判断される。この判断が肯定された場合は、ステップSA3において車速Vの変化率ΔVが所定値−βよりも小さいか否か、言い換えれば所定の減速状態であるか否かが判断される。
【0091】
そして、上記ステップSA1の判断が肯定された場合、或いはステップSA3の判断が肯定された場合は、ステップSA4においてエンジン12への燃料供給が停止される(フューエルカット制御)。また、ステップSA5では、モータジェネレータ14の回生制動トルクが制御され、車両に所定の回生制動力が作用させられるとともに、その制動力に対応して蓄電装置58が充電される。この回生制動は、前記図7のモード6とは異なり、この段階では第1クラッチCE1 を係合(ON)状態に保持したまま行われる。なお、第2クラッチCE2 は係合(ON)状態である。
【0092】
次に、ステップSA6において、ブレーキスイッチ64からブレーキON信号が供給されているか否かが判断される。この判断が肯定された場合は、ステップSA7において、触媒温度センサ66により排気管内の触媒温度TS が所定値γ以上であるか否かが判断される。所定値γは、今エンジン12の回転を停止した後に再び始動した場合、NOX やCO等の排出ガスの発生が問題となるような温度に設定されている。
【0093】
上記ステップSA7の判断が肯定された場合は、ステップSA8においてモータジェネレータ14を動力源として走行する運転領域か否かを、前記図6の運転モード判断サブルーチンに従ってモード1または4が選択されているか否か、或いは図9においてモード1または4の運転領域か否か等によって判断する。この判断が否定された場合、すなわちエンジン12のみを動力源として走行する運転領域の場合には、第1クラッチCE1 は係合(ON)状態に維持され、車速に応じてエンジン12が強制回転させられる。
【0094】
一方、ステップSA8の判断が肯定された場合は、ステップSA9において、ステップSA10でエンジン12が切り離されることによるエンジンブレーキ力の消滅を補うために、モータジェネレータ14の回生トルクが制御されて、エンジンブレーキ力に相当する分だけ回生による制動力が増大させられる。続いて、ステップSA10で第1クラッチCE1 が解放(OFF)され、エンジン12が遊星歯車装置16から切り離されて回転停止させられる。ステップSA9の回生トルク制御は、ステップSA10の第1クラッチCE1 の解放制御によるエンジンブレーキ力の低下に対応させて行うことが望ましい。
【0095】
上述のように本実施例によれば、燃料供給停止手段に対応するステップSA1〜SA4により、エンジントルクを必要としない減速走行時には、エンジン12への燃料供給が停止されるため、燃費効率が向上させられる。
【0096】
また、エンジン12への燃料供給が停止されている時に、エンジン12のみを動力源として走行する運転領域ではステップSA8の判断がNOとなり、第1クラッチCE1 の係合(ON)状態が維持されて、車両の走行に伴ってエンジン12が強制回転させられるようになっているため、アクセルペダルが踏込み操作された再加速時には燃料供給に伴ってエンジン出力が速やかに上昇させられ、運転者の意図する駆動力が速やかに得られてもたつき感を生じる恐れがない。
【0097】
一方、モータジェネレータ14を動力源として走行する運転領域では、ステップSA8の判断がYESとなってステップSA10で第1クラッチCE1 が解放され、エンジン12が切り離されて回転停止させられるが、再加速時にはモータジェネレータ14の出力を高めることにより運転者の意図する駆動力が速やかに得られるため、もたつき感を生じる恐れはない。モード4のエンジン+モータ走行領域では、再加速の際にエンジン12の始動遅れを見込んで、その分だけモータトルクが大きめに制御される。
なお、モータジェネレータ14のみを動力源として走行するモード1の運転領域にはエンジン共振領域が含まれており、エンジン共振領域ではステップSA8の判断がYESとなってステップSA10で第1クラッチCE 1 が解放され、エンジン12が切り離されることになる。
【0098】
また、エンジン12が切り離されると、引き擦り回転やポンピング作用によるエンジンブレーキ力が得られなくなるが、本実施例ではステップSA9で、そのエンジンブレーキ力に相当する分だけモータジェネレータ14の回生トルクが増大させられるため、制動力が変化して運転者に違和感を生じさせることがないとともに、その回生制動で蓄電装置58が充電されるため燃費効率が一層向上する。
【0099】
また、触媒温度TS が低い時にエンジン12を切り離して回転停止させると、次にエンジン12を始動した時にNOX やCO等の排出ガスの発生が問題になるが、本実施例では触媒温度TS が所定値γより低い時にはステップSA7の判断がNOとなり、エンジン12の切離しが禁止されるため、そのようなエンジン12の再始動時における排出ガスの問題が回避される。
【0100】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【0101】
例えば、前述の実施例においては、後進1段および前進5段の変速段を有する自動変速機18が用いられていたが、図10に示されるように、前記副変速機20を省略して前記主変速機22のみから成る自動変速機60を採用し、図11に示されるように前進4段および後進1段で変速制御を行うようにすることも可能である。なお、変速機を備えていないハイブリッド車両にも適用され得る。
【0102】
本発明は、その主旨を逸脱しない範囲において、その他種々の態様で適用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である駆動制御装置を備えているハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置の構成を説明する骨子図である。
【図2】図1のハイブリッド駆動装置に備えられている制御系統を説明する図である。
【図3】図1の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【図4】図1の自動変速機の油圧回路の一部を示す図である。
【図5】図2のハイブリッド制御用コントローラと電気式トルコンとの接続関係を説明する図である。
【図6】図1のハイブリッド駆動装置の基本的な作動を説明するフローチャートである。
【図7】図6のフローチャートにおける各モード1〜9の作動状態を説明する図である。
【図8】本発明の特徴となる制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図9】運転条件に応じて動力源を切り換えるために用いられるアクセル操作量および車速をパラメータとして予め設定されたマップを例示する図である。
【図10】図1の実施例とは異なる自動変速機を備えているハイブリッド駆動装置の構成を説明する骨子図である。
【図11】図10の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【符号の説明】
12:エンジン
14:モータジェネレータ(電動モータ)
50:ハイブリッド制御用コントローラ
CE1 :第1クラッチ(クラッチ手段)
ステップSA1〜SA4:燃料供給停止手段
ステップSA8、SA10:エンジン切離し手段
Claims (1)
- 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行時の動力源として備えており、運転条件に応じて該エンジンおよび該電動モータの作動状態が異なる複数の運転モードで走行するハイブリッド車両において、
前記エンジンを駆動系から切り離すクラッチ手段と、
所定の減速走行時に前記エンジンへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、
該燃料供給停止手段によって前記エンジンへの燃料供給が停止されている時に、前記エンジンの振動によって駆動系が共振するエンジン共振領域で前記クラッチ手段を解放して該エンジンを切り離すエンジン切離し手段と、
を有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
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