JP4200948B2

JP4200948B2 - ハイブリッド車両の減速時制御方法

Info

Publication number: JP4200948B2
Application number: JP2004197074A
Authority: JP
Inventors: 宏樹村田; 佳宜橋本; 修米田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: JP2006020457A

Description

この発明は、ハイブリッド車両の減速時制御方法に関し、更に詳しくは、車両減速時にエンジンブレーキ量が急激に変化するのを抑制することができ、トルクショックを低減することができるハイブリッド車両の減速時制御方法に関する。

従来より、クラッチを介してエンジンの出力トルクが入力される変速機と、当該変速機の出力軸に駆動力を伝達可能なモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両が公知である（たとえば、特許文献１参照）。

このようなハイブリッド車両では、クラッチ切断の可否またはクラッチ切断指示タイミングをシフトモードにより変更しており、車両減速時にモータジェネレータによる回生量の増大を図るためには、変速機とエンジン間のクラッチを切断し、エンジンブレーキによるポンピングロスを抑制する制御方法が考えられる。

特開平１１−６９５０９号公報

しかしながら、上記制御方法では、クラッチ切断制御とクラッチ係合制御とを変化させるシフトモード変更を実施した場合、減速時のエンジンブレーキの有無により減速度に急激な変化を生じ、そのトルクショックによって乗員に不快感を与える懸念があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両減速時にエンジンブレーキ量が急激に変化するのを抑制することができ、トルクショックを低減することができるハイブリッド車両の減速時制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係るハイブリッド車両の減速時制御方法は、クラッチを介してエンジンの出力トルクが入力される変速機と、当該変速機の出力軸に駆動力を伝達可能なモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両の減速時制御方法であって、前記ハイブリッド車両は、車両減速時に前記クラッチを自動的に切断してエンジンブレーキをかけずに前記モータジェネレータの回生量を増大させて減速する第１のモードと、車両減速時に前記クラッチを係合したままエンジンブレーキをかけて減速するとともに前記モータジェネレータにて回生する第２のモードとを切り替え可能な運転モードとして備え、車両減速時に前記第１のモードから前記第２のモードへ切り替えられ、または前記第２のモードから前記第１のモードへ切り替えられた場合、エンジンブレーキトルクを算出し、当該エンジンブレーキトルクの大きさに応じて前記モータジェネレータの回生指示値を徐々に変化させることを特徴とするものである。

この発明に係るハイブリッド車両の減速時制御方法によれば、車両減速時にモータジェネレータの回生指示値を徐々に変化させることによりエンジンブレーキ量が急激に変化するのを抑制することができ、トルクショックを低減することができる。

以下に、この発明に係るハイブリッド車両の減速時制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この発明をディーゼルハイブリッド車両に適用した例について説明するが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

先ず、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成について図２に基づいて説明する。ここで、図２は、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）１０には、走行駆動源としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記す）１１が設けられている。このエンジン１１は、その回転数（回転速度）を検出するための図示しないエンジン回転数センサを備えている。

また、図示を省略するが、このエンジン１１は、燃料噴射量および燃料噴射時期を制御するコモンレール方式の燃料噴射システム、排気ガス圧力を利用して吸気量を増大させるターボ過給機、吸排気バルブの開閉動作タイミングを可変制御する可変バルブタイミング機構等を備えている。

また、図示を省略するが、エンジン１１の排気通路には、排気ガス中の粒子状物質および窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタや、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス再循環装置を備えている。なお、上記フィルタは、触媒が担持されていないパティキュレートフィルタや、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタであってもよい。

また、エンジン１１で発生する駆動力は、自動変速可能な有段変速機（以下、ＭＭＴ（マルチモードマニュアルトランスミッション）と記す）１２、ディファレンシャルギヤ１５およびドライブシャフト１４を介して駆動輪１３に伝達されるようになっている。

このＭＭＴ１２は、走行状態に応じてギヤ段の変速操作をアクチュエータで電気的に自動制御するものである。なお、符号２２はＭＭＴ１２の入力軸を示し、符号２３はＭＭＴ１２の出力軸を示している。ＭＭＴ１２のギヤ比およびシフト位置、上記ディファレンシャルギヤ１５のディファレンシャル比等のデータは、制御装置である図示しない電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）へ自動的に出力されている。

エンジン１１とＭＭＴ１２間には、動力伝達の接離を行うクラッチ１２ａが備えられており、走行状態に応じて接離操作をアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。

また、クラッチ１２ａの接離状態の指標となる係合度合としてのクラッチストロークＣｓｔを検出するために、図示しないクラッチストロークセンサを備えている。クラッチ１２ａのストローク量を監視することによって、エンジン１１の駆動力（エンジンブレーキ）が実際に駆動輪１３に伝達されているか否かを容易かつ確実に判断することができるからである。

また、エンジン１１は、上記ＭＭＴ１２から指令される要求エンジントルクを出力するために、その燃料噴射量や吸入空気量等が制御されるように構成されている。エンジン１１の要求燃料噴射量は、たとえば、エンジンの回転数（回転速度）およびアクセル開度からマップ等に基づいて決定され、上記燃料噴射システムにより噴射されるようになっている。

また、駆動系歯車装置（ギヤトレーン）を一体化したモータジェネレータ（電動モータ）１７は、インバータ１９を介し、充放電可能な二次電池であるバッテリ２０と接続され、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの２つの運転状態をとり得るように構成されている。

このモータジェネレータ１７は、力行運転モードではバッテリ２０からの電力供給を受けて、ドライブシャフト１４を駆動するための動力を発生する。これにより、変速時には変速アシストを行うことができ、加速時には加速アシストを行うことができる。また、モータジェネレータ１７は、回生運転モードでは、エンジン１１あるいはドライブシャフト１４から伝達される駆動力を電力に変換し、バッテリ２０を充電する。

また、車両減速時における回生運転モードとしては、つぎの２つのモードを採り得るようになっている。すなわち、車両減速時に第１のモードとしてクラッチ１２ａを自動的に切断してエンジンブレーキをかけずにモータジェネレータ１７の回生量を増大させて減速するＥモード（全自動モード）と、第２のモードとしてクラッチ１２ａを係合したままエンジンブレーキをかけて減速するとともにモータジェネレータ１７にて回生するＭモード（マニュアルモード）とである。

これらのモードは、運転者のシフトレバー操作によって選択され、一方のモードから他方のモードに切り替えられるようになっている。このモード切り替え時におけるモータジェネレータ１７の回生制御については、後に詳述する。

なお、モータジェネレータ１７が力行運転モードあるいは回生運転モードのいずれかで運転されるかは、バッテリ２０の充電量ＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）を勘案して決定される。このバッテリ充電量ＳＯＣは、所定のバッテリ状態モニタコンピュータで演算されるようになっている。

以上のように構成されたディーゼルハイブリッド車両１０は、上記ＥＣＵによって、図示しない車速センサやアクセル開度センサ等、各種センサからの出力情報に基づいて以下のように基本制御され、種々の状態で走行することができる。

ディーゼルハイブリッド車両１０が走行負荷の小さい低速定常走行の状態では、エンジン１１を停止したまま、モータジェネレータ１７を力行することにより走行（ＥＶ走行）する。そして、走行開始後にディーゼルハイブリッド車両１０が所定の速度もしくは負荷に達すると、モータジェネレータ１７を用いてエンジン１１をクランキングして始動し、当該エンジン１１を用いた運転に移行する。

また、加速等の走行負荷の大きい運転時には、通常は、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求動力とほぼ等しい出力を発生するように運転される。このとき、エンジン１１の出力のほぼすべてがドライブシャフト１４に伝えられる。

バッテリ充電量ＳＯＣが予め定められた基準値以下に低下している場合には、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求出力以上の出力で運転され、その余剰動力の一部はモータジェネレータ１７によって電力として回生され、バッテリ２０の充電に利用される。そして、エンジン１１の出力トルクが不足する場合には、バッテリ充電量ＳＯＣに応じてモータジェネレータ１７によって不足分のトルクがアシストされ、必要トルクが確保される。

なお、上記ディーゼルハイブリッド車両１０は、燃料の節約と排気エミッションの低減を図るために、いわゆるエコラン（エコノミー＆エコロジーランニング）制御もなされる。たとえば、交差点における信号待ち等でディーゼルハイブリッド車両１０が停車した場合に、所定の停止条件下でエンジン１１を自動停止させ、その後、所定の再始動条件下（たとえば、アクセルペダルを踏み込んだとき）でエンジン１１を再始動させる制御もなされる。

以上が本発明に係るディーゼルハイブリッド車両１０の基本構成および基本制御動作である。

つぎに、本発明の要部であるディーゼルハイブリッド車両１０の減速時制御方法について図１に基づいて図２〜図５を参照しつつ説明する。ここで、図１は、この発明の実施例に係るディーゼルハイブリッド車両の減速時制御方法を示すフローチャート、図３は、各モードにおける実際のエンジンブレーキトルクＴｅｎｇａとブレーキトルクＴｂｒｋと回生トルクＴｍｇとの関係を示す説明図である。

また、図４は、アクセル開度とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を算出するためのガバナ特性を示すマップであり、上記ＥＣＵのメモリに記憶されている。また、図５は、燃料噴射量とエンジン回転数に基づいて算出される実エンジントルクＴｅｎｇを示すトルク換算マップであり、上記ＥＣＵのメモリに記憶されている。以下の制御は、上記ＥＣＵによって実行される。

図１に示すように、先ず、現時点のアクセル開度、車速、ＭＭＴ１２のシフト位置、エンジン回転数（回転速度）等の走行情報を上記各センサにより検出し、これらのデータを読み込む（ステップＳ１０）。

つぎに、減速時であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。たとえば、上記ステップＳ１０で読み込んだアクセル開度が、減速を判断するための所定の閾値よりも小さい場合には、減速時であると判断することができる。減速時でないと判断された場合には（ステップＳ１１否定）、本制御方法の対象外であるのでスタートに戻る。

減速時であると判断された場合には（ステップＳ１１肯定）、クラッチ１２ａを自動的に切断してエンジンブレーキをかけずにモータジェネレータ１７の回生量を増大させて減速するＥモード（図３参照）から、クラッチ１２ａを係合したままエンジンブレーキをかけて減速するとともにモータジェネレータ１７にて回生するＭモード（図３参照）へと切り替えられているか否かを判断し、あるいはその逆に当該Ｍモードから当該Ｅモードへと切り替えられているか否かを判断する（ステップＳ１２）。

このように、エンジンブレーキを効かせるためにＥモードからＭモードに切り替えられた場合にはクラッチ１２ａが係合される一方、ポンピングロスを無くし回生量を多く得るためエンジンブレーキを効かせないようにＭモードからＥモードに切り替えられた場合にはクラッチ１２ａが切断される。

したがって、上記モードの切り替え時にエンジンブレーキの有無に基づくトルクショックを抑制するためには、クラッチ１２ａの係合状態に応じて実際に駆動輪１３に伝達するエンジンブレーキトルクＴｅｎｇａを算出し、これを考慮してモータジェネレータ１７による回生量を調整する必要がある。

エンジンブレーキトルクＴｅｎｇａは、クラッチ１２ａの係合度合の指標となるクラッチストロークＣｓｔと、上記ステップＳ１０で読み込まれた走行情報に基づいて算出される実エンジントルクＴｅｎｇとに基づいて公知手段（たとえば、クラッチ伝達トルクを算出するための所定の経験式や、当該経験式に基づいて作成されたマップ等）により精度良く算出することができる。

たとえば、実際のクラッチ伝達トルク、すなわちエンジンブレーキトルクＴｅｎｇａは、クラッチストロークＣｓｔに基づいて定まる所定の係数を上記実エンジントルクＴｅｎｇに乗ずることにより算出することができる。

そこで、先ず、上記いずれかのモード切り替えがなされている場合には（ステップＳ１２肯定）、クラッチ１２ａの係合度合の指標となるクラッチストロークＣｓｔを上記クラッチストロークセンサによって検出し、これを読み込む（ステップＳ１３）。

そしてつぎに、上記ステップＳ１０で読み込まれたアクセル開度とエンジン回転数に基づいて、予め求められている図４に示すガバナ特性マップからエンジン１１の燃料噴射量を求める。そして更に、この燃料噴射量と上記エンジン回転数とに基づいて、予め求められている図５に示すエンジントルクマップから実エンジントルクＴｅｎｇ（図中では、Ｔｅｎｇ₁₁，Ｔｅｎｇ₁₂，Ｔｅｎｇ₁₃，Ｔｅｎｇ₁₄，・・・・と記す）を算出する（ステップＳ１４）。

つぎに、上記ステップＳ１３で読み込んだクラッチストロークＣｓｔと、上記ステップＳ１４で算出した実エンジントルクＴｅｎｇとに基づき、上記クラッチ伝達トルクを算出するための上記マップを用いて、減速時にクラッチ１２ａを介して実際にエンジン１１から駆動輪１３に伝達されるエンジンブレーキトルクＴｅｎｇａを算出する（ステップＳ１５）。

つぎに、ディーゼルハイブリッド車両１０を減速させるトルクの絶対量であるブレーキトルクＴｂｒｋ（図３参照）を算出する（ステップＳ１６）。このブレーキトルクＴｂｒｋは、図３に示すように、Ｍモードではエンジンブレーキを利用しているので上記エンジンブレーキトルクＴｅｎｇａとモータジェネレータ１７による回生トルクＴｍｇとを合計したトルク値として示され、Ｅモードではエンジンブレーキを利用していないのでモータジェネレータ１７による回生トルクＴｍｇのみの値として示される。なお、車速およびバッテリ２０等の運転状態（たとえば、高車速域や高ＳＯＣ時等）によっては、Ｅモードでもクラッチ１２ａを切断せずにエンジンブレーキを実施してもよい。

そして、このブレーキトルクＴｂｒｋは、アクセル開度、車速に基づいて各シフト位置毎に予め求められている図示しないブレーキトルクマップを用いることにより、算出することができる。すなわち、これらアクセル開度、車速およびシフト位置のデータは、上記ステップ１０で読み込んであるので、これらのデータと上記ブレーキトルクマップとによりブレーキトルクＴｂｒｋを算出することができる。

つぎに、モータジェネレータ１７（図中においてＭＧと略記してある）による回生トルクＴｍｇ（回生指示値）を算出する（ステップＳ１７）。この回生トルクＴｍｇは、上記ステップＳ１６で算出したブレーキトルクＴｂｒｋと上記ステップＳ１５で算出したエンジンブレーキトルクＴｅｎｇａとの差（Ｔｂｒｋ−Ｔｅｎｇａ）に、シフト位置に応じてエンジンブレーキトルクの大きさを調整するための値αを足すことにより算出することができる。

エンジンブレーキは、ＭＭＴ１２のギヤ段が低速段ほど大きく働くので、トルクショックを抑制するため、上記トルク調整値αは、当該ギヤ段が高速段ほど小さく設定され、低速段ほど大きく設定される。

そして、上記ステップＳ１７で算出された回生トルクＴｍｇにてモータジェネレータ１７による回生制御を実施し（ステップＳ１８）、スタートに戻る。上記ステップＳ１０〜ステップＳ１８の制御は、所定タイミングで連続的に実施される。

このように、制御の間、クラッチストロークＣｓｔは徐々に変化しており、これに応じて算出されるエンジンブレーキトルクＴｅｎｇａも徐々に変化する。したがって、このエンジンブレーキトルクＴｅｎｇａの変化を考慮して回生トルクＴｍｇを徐々に変化させて設定できるので、車両減速時にその減速度を滑らかに変化させることができる。

以上のように、この実施例によれば、運転者によりシフト位置が変更され、クラッチ１２ａの係合または切断によりエンジンブレーキに変化が伴う場合であっても、モータジェネレータ１７の回生量を調整することにより、ディーゼルハイブリッド車両１０の減速度を調整することができる。したがって、減速時に急激にエンジンブレーキ量が変化することによる乗員の不快感を低減することができる。

なお、上記実施例においては、減速時におけるモータジェネレータ１７の回生トルクＴｍｇをエンジンブレーキ相当値となるように設定するものとして説明したが、これに限られず、エンジンブレーキ相当値以上の減速度を発生させるようにモータジェネレータ１７の回生トルクＴｍｇを設定してもよい。

また、上記実施例においては、ディーゼルエンジン１１を走行駆動源とするハイブリッド車両１０について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、ガソリンエンジンを走行駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよい。

また、上記実施例においては、ＭＭＴ１２を備えたディーゼルハイブリッド車両１０について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、連続無段変速機（ＣＶＴ）や自動変速機（ＡＴ）、手動変速機（ＭＴ）を備えたハイブリッド車両に適用してもよい。

以上のように、この発明に係るハイブリッド車両の減速時制御方法は、クラッチを介してエンジンの出力トルクが入力される変速機と、当該変速機の出力軸に駆動力を伝達可能なモータジェネレータとを備え、クラッチ切断の可否またはクラッチ切断指示タイミングをシフトモードにより変更するハイブリッド車両に有用であり、特に、車両減速時にエンジンブレーキ量が急激に変化するのを抑制することができ、トルクショックを低減することを目指すハイブリッド車両に適している。

この発明の実施例に係るディーゼルハイブリッド車両の減速時制御方法を示すフローチャートである。ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。各モードにおける実際のエンジンブレーキトルクＴｅｎｇａとブレーキトルクＴｂｒｋと回生トルクＴｍｇとの関係を示す説明図である。アクセル開度とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を算出するためのガバナ特性を示すマップである。燃料噴射量とエンジン回転数に基づいて算出される実エンジントルクＴｅｎｇを示すトルク換算マップである。

符号の説明

１０ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）
１１ディーゼルエンジン（エンジン）
１２ＭＭＴ（変速機）
１２ａクラッチ
１３駆動輪
１７モータジェネレータ
２３ＭＭＴの出力軸
Ｔｅｎｇａエンジンブレーキトルク
Ｔｂｒｋブレーキトルク
Ｔｍｇ回生トルク（回生指示値）

Claims

クラッチを介してエンジンの出力トルクが入力される変速機と、当該変速機の出力軸に駆動力を伝達可能なモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両の減速時制御方法であって、
前記ハイブリッド車両は、
車両減速時に前記クラッチを自動的に切断してエンジンブレーキをかけずに前記モータジェネレータの回生量を増大させて減速する第１のモードと、
車両減速時に前記クラッチを係合したままエンジンブレーキをかけて減速するとともに前記モータジェネレータにて回生する第２のモードとを切り替え可能な運転モードとして備え、
車両減速時に前記第１のモードから前記第２のモードへ切り替えられ、または前記第２のモードから前記第１のモードへ切り替えられた場合、電子制御ユニットによってエンジンブレーキトルクを算出すると共に、前記ハイブリッド車両を減速させるトルクの絶対量であるブレーキトルクを、アクセル開度、車速に基づいて各シフト位置毎に予め求められているブレーキトルクマップを用いることにより算出し、さらに、前記モータジェネレータによる回生指示値を、前記ブレーキトルクと前記エンジンブレーキトルクとの差により算出し、且つ、前記エンジンブレーキトルクの大きさに応じて前記モータジェネレータの前記回生指示値を徐々に変化させることを特徴とするハイブリッド車両の減速時制御方法。
前記運転モードは、前記ハイブリッド車両の運転者の操作によって選択され切り替えられ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減速時制御方法。
前記回生トルクは、前記ブレーキトルクと前記エンジンブレーキトルクとの差に、シフト位置に応じて前記エンジンブレーキトルクの大きさを調整するための値であるトルク調整値を足すことにより算出し、且つ、前記トルク調整値は、前記変速機のギヤ段が高速段ほど小さく設定され、低速段ほど大きく設定されることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の減速時制御方法。
車両減速時におけるモータジェネレータの回生トルクはエンジンブレーキ相当値となるように設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の減速時制御方法。
車両減速時におけるモータジェネレータの回生トルクをエンジンブレーキ相当値以上の減速度を発生させるようにモータジェネレータの回生トルクを設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の減速時制御方法。