JP3978918B2

JP3978918B2 - ハイブリッド車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP3978918B2
Application number: JP37362598A
Authority: JP
Inventors: 淳田端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP2000197210A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両の走行制御装置に関し、特にエンジンを動力源として走行中に必要に応じてモータジェネレータによりアシストするハイブリッド車両の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンの出力軸にモータジェネレータを連結し、車両発進時や加速時にモータとして機能させてトルクアシストを行うとともに、制動時にジェネレータとして機能させて回生制動を行い電力を回収するハイブリッド車両の走行制御装置が、例えば特開平４−２０７９０７号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、モータジェネレータに与えられる加速時、または、減速時のトルク指令が走行状態に関わらず一定であるならば、上り坂で加速する場合は、平坦地よりも余計にアクセルを踏み込む必要があり、また下り坂で減速する場合はエンジンブレーキをより働かせるために低速段にシフトダウンしたり、平坦地より余計にブレーキペダルを踏み込む操作が必要となる。従って、このため、運転者は、山間地での加速時及び減速時の走行性能に満足できない場合がある。
【０００４】
そこで、坂の多い山間部においても、平坦地同様のアクセルまたはブレーキ操作で平坦地と同様の走行性能を達成することができる走行制御装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、エンジンとモータジェネレータと自動変速機とを有するハイブリッド車両の走行制御装置であって、走行予定路に関する情報を受信する情報受信手段と、受信情報から走行予定路が山間地かどうかを判定する判定手段と、走行予定路が山間地の場合に、加速時のモータジェネレータのトルク特性を、同じアクセル開度に対するトルクが通常時よりも大きくなるように変更するように制御する指令を出すか、またはアクセルオフ時の減速時のモータジェネレータの回生トルクのトルク特性を、同じ車速に対する回生トルクが通常時よりも大きくなるように変更するように制御する指令を出す制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明のハイブリッド車両の走行制御装置であって、加速時または減速時のモータジェネレータのトルク特性を変更するモードまたはトルク指令を変更するモードが選択された場合に、選択されたモードを表示する表示手段を有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に従って説明する。
【００１０】
図１には、本実施の形態の構成ブロック図が示されている。エンジン１０の出力軸には、モータジェネレータ１２が連結され、さらにトルクコンバータ１４、自動変速機１６が接続され駆動輪へ駆動力が伝達される。
【００１１】
自動変速機１６は、前置式オーバドライブプラネタリギヤユニットからなる副変速機と単純連結３プラネタリギヤトレインからなる前進４段、後進１段の主変速機を組み合わせたものである。図２に変速機のスケルトン図を示す。副変速機は、シングルピニオン型の遊星歯車装置と、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。主変速機は、３組のシングルピニオン型の遊星歯車装置と、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。ソレノイドバルブの励磁、非励磁により油圧回路が切り替えられたり、シフトレバーによって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が機械的に切り替えられたりすることにより、係合手段であるクラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２、ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４がそれぞれ係合、解放制御され、ニュートラル（Ｎ）と前進５段（１ｓｔ〜５ｔｈ）、後進１段（Ｒ）の各変速段が成立させられる。
【００１２】
図３の作動係合表において、欄内の「○」は係合、「◎」はシフトレバーがエンジンブレーキすなわち、「３」、「２」、「Ｌ」、または「ＤＭ」ポジションへ操作された場合に係合し、「△」は係合するが動力伝達には関係なく、無印は非係合を示している。自動変速機１６に設けられるギヤ段センサ１８は、前記油圧式クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４及び一方向クラッチＦ１、Ｆ２の係合状態を検知するセンサであり、これらの組み合わせからギヤ段を判定する。
【００１３】
エンジン１０の状態は、ＥＣＵ２０により監視され、吸気温度や機関回転数、エンジン出力値等がＥＣＵ２０に入力される。また、車速、アクセルペダルの開度信号、フットブレーキペダルの踏込信号等もＥＣＵ２０に入力され、車両の走行状態を判定する。ＥＣＵ２０からの指令に基づいてインバータ２２を動作させて回転磁界を形成し、モータジェネレータ１２をモータあるいはジェネレータとして機能させる。具体的には、発進時や加速時には、ＥＣＵ２０からのアクセル開度信号に基づいてモータジェネレータ１２をモータとして機能させ、また制動時にはフットブレーキペダルの踏込信号に基づいてジェネレータとして機能させてバッテリ２４に回生電力を供給し蓄積する。
【００１４】
さらにＥＣＵ２０には、走行予定路に関する情報を受信する情報受信手段であるナビゲーションシステム２６が接続されている。ここで情報受信手段はナビゲーションシステム２６に限定されず、走行予定路に関する情報を受信できる受信できるものであれば、運転者自らが走路予定を入力する入力手段や過去の走行経路の記録から現在の走行経路を分析する分析手段や、交通情報等の受信手段であってもよい。ここでいう情報には、走行予定路の地形情報、交通情報、工事情報等が含まれる。ナビゲーションシステム２６は、例えば、表示装置、入力装置、通信制御部、経路検索部、地図データベース、走行データ記録部から構成される。運転者が目的地を入力することによりＧＰＳ等で検出された現在の走行位置から目的地までの走行予定ルートが計算により求められる。ナビゲーションシステム２６の地図データベースに収められた走行予定ルートの地理的情報、交通情報がＥＣＵ２０に送られる。地理的情報から走行予定路が市街地なのか、坂の多い山間部なのかを判定する。
【００１５】
図４にシフトレバーポジションの代表例を示す。シフトレバーは「Ｐ（パーキング）」、「Ｒ（リバース）」、「Ｎ（ニュートラル）」、「Ｄ（ドライブ）」、「ＤＭ（ダイレクトモード）」、「３」、「２」、「Ｌ」の計８つの操作ポジションを有する。そしてこの操作位置はシフトレバーポジションセンサ２８によって検知される。「ＤＭ」ポジションは、５つの前進変速段（１ｓｔ〜５ｔｈ、エンジンブレーキ作動）を手動で切替操作できるポジションで、坂の勾配等に応じて運転者が切替選択できる。「ＤＭ」ポジションでは、図５に示すステアリング部に設けられたシフトスイッチにより５つの前進変速段を上下にマニュアルシフト操作することができる。図５に表示された表側のスイッチがシフトダウンスイッチであり、非表示の裏側のスイッチがシフトアップスイッチであり、ステアリングから手を離さずにマニュアルシフト操作が実現できるようになっている。
【００１６】
図６に減速時のモータジェネレータのトルク特性と加速時のモータジェネレータのトルク特性を示す。（ａ）には車速に対する回生トルク特性を示す。４ｔｈと５ｔｈでは、５ｔｈの方が、回生トルクが大きくなっている。ギヤ比が大きいほど回生トルクを大きく設定している。回生トルクが大きくなることで、エンジンブレーキのトルク不足を補うことができ、フットブレーキペダル操作を煩雑に行うことなく充分な制動が得られることになる。また、山間地においては、４ｔｈ，５ｔｈいずれの場合も通常時に比べて一律に回生トルクが大きくなるため、急勾配の多い山間地を走行する場合も、通常のフットブレーキペダル操作で充分な制動が得られることになる。また、回生トルクを大きくすることにより、上り坂の加速アシストで消費される電力分を下り坂で回収することが可能となる。尚、ここでは、山間地と通常の場合の２つのレベルのみを記載したが、市街地−弱山間地−中山間地−強山間地というようにいくつかのレベルに分けて回生トルク特性を設定してもよい。
【００１７】
（ｂ）には、アクセル開度に対する加速アシストトルク特性を示す。通常の場合に比べて山間地の方が一律に加速トルクが大きくなるため、急勾配の多い山間地を走行する場合に、アクセルを余計に踏み込まなくても、充分な加速が得られることになる。また、アクセルの踏み込みに対して加速性が向上する。
【００１８】
図７にナビゲーションシステムにおけるタッチパネル式の操作画面を示す。この画面は、走行方法の入力画面であり、特開平１０−２６４７３９号に記載されたものと同じである。登降坂制御「有」「無」、「パワー」「ノーマル」、運転者指向制御等の選択スイッチがある。前記画面に続いて図８の本実施の形態の走行制御の入力画面が設けられている。
【００１９】
（１）ＭＧ自動トルク補助制御「有」「無」；加速、減速時にモータジェネレータのトルクの自動制御を実行するか否かを選択する。（２）回生時減速度アップ「有」「無」；減速時にモータジェネレータの回生トルクの自動制御を実行するか否かを選択する。（３）加速時加速度アップ「有」「無」；加速時にモータジェネレータの加速アシストトルクの自動制御を実行するか否かを選択する。（４）山間地識別制御「有」「無」；山間地において、モータジェネレータのトルクを一律にアップさせるか否かを選択する。
【００２０】
上記項目のいずれかを選択しパネルをタッチすることで、入力される。また、設定した項目を個人別に記憶できるように個人識別情報として設定するかどうかの選択もすることができる。図８には、マニュアル操作により回生時減速度アップ「有」を設定したときの状態が示されている。
【００２１】
図９に示す本実施の形態の走行制御装置のフローチャートに基づいて加速時または減速時におけるトルクの自動制御（自動トルク補助制御）の操作手順を説明する。まず、ＥＣＵ２０が入力信号を処理した後（Ｓ２０）、システムが正常かどうか判断する（Ｓ３０）。すなわち、モータジェネレータ、自動変速機、ナビゲーションシステムが正しく作動しているかのチェックを行う。システムに異常がなければ、続いてナビゲーションシステムにより、ナビ走行の設定がされているかどうかを確認する（Ｓ４０）。ナビ走行の設定とは、ナビゲーションシステム２６を用いて目的地を入力し、ＧＰＳより検出される現在位置から目的地までの経路が操作画面上に案内される設定をいう。ここでナビ走行の設定がある場合のみ自動トルク補助制御を実施する考え方と、ナビ走行の設定の有無に関わらず、常時自動トルク補助制御を実施する考え方とがある。常時実施する場合は、このステップは省略することができる。また、図８のナビゲーションシステム２６のタッチパネルの操作画面において、ナビ走行中のみ制御を実施するか、通常走行でも常時制御を実施するかを運転者が手動で設定できるように選択スイッチを設けることも可能である。
【００２２】
ナビ走行の設定がされている場合は、自動トルク補助制御を実行するか否かを判断する（Ｓ５０）。すなわち、操作画面における自動トルク補正のマニュアル設定内容のうち、どの設定が選択されているかをチェックする。自動トルク補助制御「無」を選択している場合はリターンされる。
【００２３】
自動トルク補助制御「有」が選択されると、バッテリの充電量状態（ＳＯＣ）がチェックされる（Ｓ６０）。バッテリのＳＯＣが第１所定値以上でかつ第２所定値以下であることのチェック即ち、充放電に耐えるかの判断が行われる。第１所定値以下とは例えば充電量が少なく、放電による加速アシストができない状態であり、第２所定値以上とは、例えば、充電量が多く、回生により発生した電力を充電できない状態である。バッテリが充放電可能な所定の範囲内にあるときは、続いてＥＣＵ２０にて、既に運転者が目的地入力することにより設定された予定走行経路の高度データ等に基づいて現在の走行地が山間地かどうかの判断を行う（Ｓ７０）。この判断は、市街地か山間地かの２段階の急な領域の区別ではなく、例えば、市街地−弱山間地−中山間地−強山間地等であってもよい。
【００２４】
ここで山間地と判断された場合は、山間地特性の設定がされる（Ｓ８０）。ここでは、２レベル（市街地、山間地）しか記載していないが、Ｓ７０での判断レベル数に合わせて数段設けてもよい。また、特性の切り替えは、問題でないとき、すなわち停車中等に実施されてもよい。この制御が行われた場合は、山間地制御を実施されることを運転者に伝えるため、インジケータを点灯させる（Ｓ９０）。
【００２５】
Ｓ７０の判断において、市街地と判断された場合は、通常の設定のままである（Ｓ１００）。
【００２６】
Ｓ７０の判断において、山間地と判断された場合は、Ｓ８０で設定されたモードにてモータジェネレータが制御される（Ｓ１１０）。これらの設定は、Ｓ５０でのマニュアル設定に基づいて制御が行われる。例えば、山間地識別制御「有」が選択されていれば、一律にモータジェネレータのトルクが大きくなる。
【００２７】
尚、このフローチャートでは、省略したが、ギヤ段センサ１８または、シフトレバーポジションセンサ２８により走行時のギヤ段またはシフトレバーポジションを検出し、それに基づいて加速トルクまたは回生トルクを変更するようにしてもよい。例えば、シフトレバーポジションが「Ｄ」ポジションの時に比べ「３」ポジションの加速トルク、回生トルクを大きくする。
【００２８】
また、本実施の形態における回生時減速度アップ制御と加速時加速度アップ制御は、いずれか一方のみを行ってもよいが、同時に行われる方が、望ましい。加速時加速度アップ制御のみまたは回生時減速度アップ制御のみを行うと加速時の電力消費と、回生制動時の電力供給のバランスがくずれてＳＯＣが低くなり加速アシストできなくなったり、反対にＳＯＣが高くなり、回生制動電力を充電しきれなくなったりする可能性があるからである。一方、同時に行えば、充放電の収支が釣り合う場合が多くなる。
【００２９】
さらに、本実施の形態においては、減速時の回生トルクは、自動的に補助制御するが、図１０に示すようなマニュアル調整スイッチを設けて、手動で変更することも可能である。このスイッチは、スライドノブ３２が上下に移動するように取付けられており、スライドノブ３２を上の強位置にすると、回生トルクは大きくなり、下の弱位置にすると回生トルクは小さくなる。このマニュアル調整スイッチは、インパネまたはシフトレバー部付近に設けられる。マニュアルスイッチを設けることで運転者が下り坂の斜度や車速等に合わせて、回生制動の割合を調整することができ、より制動性能を高めることが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、走行時のシフトレバーポジションまたはギヤ段に基づいてモータジェネレータのトルク特性を変更するようにしたので、走行状態の変化に関わらず、一定のアクセル、ブレーキ操作にて十分な加速、または、減速が可能となる。また、加速時のアクセル踏み込み量が少なくてすむため、燃費も改善される。
【００３１】
また、ナビゲーションシステムにより山間部かどうかを判定し、山間部であれば、一律にモータジェネレータのトルクを大きくさせるため、走行性能が高められ、運転者の欲求を満たすことができる。
【００３２】
さらに、トルク特性を変更するモードまたはトルク指令を変更させるモードが選択された場合に、選択されたモードが表示されるため、運転者が自らが選択したモードで正しく走行制御されているかどうかを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる車両走行制御装置の構成のブロック図である。
【図２】図１の自動変速機のスケルトン図である。
【図３】図１の自動変速機の作動係合表である。
【図４】図１の車両走行制御装置のシフトレバーポジションを示す図である。
【図５】図４のＤＭポジションにおけるマニュアルシフト操作をするためのシフトスイッチを示す図である。
【図６】本発明の実施形態における回生時または加速時のトルク特性を示す図である。
【図７】従来の走行方法入力画面を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における自動トルク補助制御のための入力画面を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における自動トルク補助制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の別の実施の形態にかかる減速度設定スイッチを示す図である。
【符号の説明】
１０エンジン、１２モータジェネレータ、１４トルクコンバータ、１６自動変速機、１８ギヤ段センサ、２０ＥＣＵ、２２インバータ、２４バッテリ、２６ナビゲーションシステム、２８シフトレバーポジションセンサ、３０シフトスイッチ、３２スライドノブ。

Claims

エンジンとモータジェネレータと自動変速機とを有するハイブリッド車両の走行制御装置であって、
走行予定路に関する情報を受信する情報受信手段と、
受信情報から走行予定路が山間地かどうかを判定する判定手段と、
走行予定路が山間地の場合に、加速時のモータジェネレータのトルク特性を、同じアクセル開度に対するトルクが通常時よりも大きくなるように変更するように制御する指令を出すか、またはアクセルオフ時の減速時のモータジェネレータの回生トルクのトルク特性を、同じ車速に対する回生トルクが通常時よりも大きくなるように変更するように制御する指令を出す制御手段と、
を有することを特徴とするハイブリッド車両の走行制御装置。
加速時または減速時のモータジェネレータのトルク特性を変更するモードまたはトルク指令を変更するモードが選択された場合に、選択されたモードを表示する表示手段を有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走行制御装置。