JP4567619B2

JP4567619B2 - ハイブリッド電気自動車の制御装置

Info

Publication number: JP4567619B2
Application number: JP2006054847A
Authority: JP
Inventors: 誠緒方
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: JP2007230383A

Description

本発明はハイブリッド電気自動車の制御装置に関し、特にエンジンの駆動力と電動機の駆動力とがそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能なハイブリッド電気自動車の制御装置に関する。

従来より、エンジンと電動機とを車両に搭載し、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とをそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能とした、いわゆるパラレル型ハイブリッド電気自動車が開発され実用化されている。
このようなパラレル型ハイブリッド電気自動車として、エンジンと自動変速機とを機械的に断接するクラッチを設け、このクラッチの出力軸と自動変速機の入力軸との間に電動機の回転軸を連結したハイブリッド電気自動車が、例えば特許文献１によって提案されている。

特許文献１に示されるようなハイブリッド電気自動車においては、クラッチを接続してエンジンと電動機の両方から駆動輪に駆動力を伝達可能とした状態と、クラッチを切断して電動機の駆動力のみを駆動輪に伝達可能とした状態とに切り換えられるようになっている。
そして、アクセルペダルの踏み込みが解除され、車両のブレーキが作動していない状態でハイブリッド電気自動車が減速走行しているときには、エンジンのみを動力源とした同程度の車両が同様の減速を行うときに得られる減速度とほぼ同じ減速度を得ることができる減速トルクを要求減速トルクとして設定し、この要求減速トルクが得られるように電動機及びエンジンを制御することによって、車両の減速を違和感なく行うようにすることが考えられる。また、このような要求減速トルクは、適正な車両減速度が得られるようにするため、変速機の入力回転数、即ち電動機の回転数が高いほど大きく設定するのが望ましい。

一方、電動機にはその仕様によって発生可能な回生制動トルクの上限値である上限減速トルクが定められており、この上限減速トルクは電動機の特性により、低回転域でほぼ一定の値となると共に、高回転域では回転数の上昇と共に減少するようになっている。
このように要求減速トルクと上限減速トルクは電動機の回転数の変化と共に変動するため、電動機の回転数がある回転数以下では上限減速トルクが要求減速トルク以上となり、同回転数より高速側では上限減速トルクが要求減速トルクより小さくなる。そこで上限減速トルクが要求減速トルク以上である場合にはクラッチを切断し、電動機の回生制動トルクのみで要求減速トルクを得るようにすることによって車両減速時のエネルギ回収を最大限に行う一方、上限減速トルクが要求減速トルクより小さい場合にはクラッチを接続し、電動機の回生制動トルクとエンジンの減速トルクとを合わせて要求減速トルクを得るようにすることが考えられる。

また、車両の減速時においても走行速度に応じて変速段の切り換えが行われることがあり、それぞれの変速段において適正な減速度を得るためには、変速段毎に個別に要求減速トルクが設定されるようにするのが望ましい。この場合、要求減速トルクは変速機に伝達される減速トルクであることから、高速側の変速段であるほど要求減速トルクを大きめに設定することにより、変速段の違いによる、駆動輪に伝達される減速トルクの差を減少させることができる。
特開平５−１７６４０５号公報

しかしながら、このようにして変速段毎に要求減速トルクを設定するようにした場合、上述したように電動機の回転数が高いほど要求減速トルクは大きく設定されるため、使用中の変速段が高速側であるほど、より低い電動機の回転数から要求減速トルクが上限減速トルクを上回るようになる。従って、要求減速トルクと上限減速トルクとの大小関係の逆転に伴うクラッチの断接作動は、使用中の変速段が高速であるほど低い電動機の回転数で発生することになる。

一般的に、車両走行時には急発進や急加速の場合を除き、電動機の回転数が大きく上昇する前に変速段の切り換えが行われることから、高速側の変速段を使用しているときには使用頻度の高い回転数領域で、このような要求減トルクと上限減トルクとの逆転が発生する。そして、電動機の回転数は減速時には減少するが、シフトダウンにより一時的に上昇することもある。従って、高速側の変速段を使用しているときほど減速走行において要求減速トルクと上限減速トルクとの大きさが逆転する回転数を跨いで電動機の回転数が変動し、これによりクラッチの断接作動が発生する可能性が高くなり、減速走行のたびにクラッチ作動が繰り返されて運転フィーリングが悪化するという問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両減速時のクラッチ作動の頻度を低減して運転フィーリングを改善することが可能なハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とが複数の前進変速段を有する変速機を介して車両の駆動輪に伝達可能であると共に、上記エンジンと上記変速機との機械的な接続がクラッチによって切断可能なハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、上記変速機で使用中の前進変速段を検出する変速段検出手段と、上記車両の減速時に、上記回転数検出手段によって検出された回転数に応じ、上記電動機が発生可能な回生制動トルクとして上限減速トルクを設定すると共に、上記変速段検出手段で検出された使用中の変速段に応じ、上記車両の減速に必要な減速トルクとして上記変速機に伝達すべき要求減速トルクを設定し、上記上限減速トルクが上記要求減速トルク以上であるときには上記クラッチを切断して上記要求減速トルクを発生するように上記電動機を制御する一方、上記上限減速トルクが上記要求減速トルクより小さいときには上記クラッチを接続して上記エンジンの減速トルクと上記電動機の回生制動トルクとの合計が上記要求減速トルクとなるように上記エンジン及び上記電動機を制御し、上記変速段検出手段で検出された使用中の変速段が所定変速段以上の高速側変速段であるときには上記上限減速トルクが上記要求減速トルク以上のときであっても上記クラッチを接続する制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、車両減速時には、回転数検出手段によって検出された電動機の回転数に応じ、電動機が発生可能な回生制動トルクとして上限減速トルクが設定されると共に、変速段検出手段で検出された使用中の変速段に応じ、車両の減速に必要な減速トルクとして変速機に伝達すべき要求減速トルクが設定され、上限減速トルクが要求減速トルク以上であるときにはクラッチを切断して要求減速トルクを発生するように電動機が制御される一方、上限減速トルクが要求減速トルクより小さいときにはクラッチを接続してエンジンの減速トルクと電動機の回生制動トルクとの合計が要求減速トルクとなるようにエンジン及び電動機が制御される。そして、変速段検出手段で検出された使用中の変速段が所定変速段以上の高速側変速段であるときには、上限減速トルクが要求減速トルク以上のときであってもクラッチが接続される。

また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記変速機は、上記車両の減速時に上記車両の走行速度に応じてシフトダウンが行われる自動変速機であって、上記所定変速段は、上記車両が平坦路を走行中に減速を行う際の上記電動機の回転数の変動領域内で上記上限減速トルクと上記要求減速トルクとの大小関係が逆転する変速段のうちの最も低速側の変速段であることを特徴とする（請求項２）。

このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、車両減速時には車両の走行速度に応じて変速機がシフトダウンされるが、車両が平坦路を走行中にこのようなシフトダウンを伴った車両減速を行う際の電動機の回転数の変動領域内で上限減速トルクと要求減速トルクとの大小関係が逆転する変速段のうちの最も低速側の変速段を所定変速段とし、この所定変速段以上の高速側変速段を使用しているときは、上限減速トルクが要求減速トルク以上のときであってもクラッチが接続される。

更に、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、上記電動機の回転数に応じて上記電動機が発生可能な回生制動トルクを、上記回転数以外の上記電動機の運転条件に応じて補正することにより上記上限減速トルクを設定し、上記変動領域内で補正後の上記上限減速トルクと上記要求減速トルクとの大小関係が逆転する変速段のうちの最も低速側の変速段を上記所定変速段とすることを特徴とする（請求項３）。

このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、電動機の回転数に応じて電動機が発生可能な回生制動トルクを、回転数以外の電動機の運転条件に応じて補正することにより上限減速トルクが設定される。このため、車両が平坦路を走行中にシフトダウンを伴った車両減速を行う際の電動機の回転数の変動領域内で上限減速トルクと上記要求減速トルクとの大小関係が逆転する変速段が変わる可能性があるが、そのような変速段のうちの最も低速側の変速段を所定変速段とし、この所定変速段以上の高速側変速段を使用しているときは、上限減速トルクが要求減速トルク以上のときであってもクラッチが接続される。

本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、車両減速中に使用中の変速段が所定変速段以上の高速側変速段であるときには、上限減速トルクが要求減速トルク以上のときであってもクラッチが接続されるようにしたので、高速側の変速段を使用して車両が減速走行するたびにクラッチの断接作動が繰り返されるようなことがなくなり、運転フィーリングを改善することができる。

また、請求項２のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、車両が平坦路を走行中にシフトダウンを伴った車両減速を行う際の電動機の回転数の変動領域内で上限減速トルクと要求減速トルクとの大小関係が逆転する変速段のうちの最も低速側の変速段を所定変速段とし、この所定変速段以上の高速側変速段を使用しているときは、上限減速トルクが要求減速トルク以上のときであってもクラッチが接続される。

一般的に、車両が平坦路を走行する頻度は平坦ではない路面を走行する頻度に比べて高く、このような走行状態において車両減速時に電動機の回転数が変動する範囲が、車両減速時における電動機の常用回転域となるが、車両減速時のこのような常用回転域において上限減速トルクと要求減速トルクとの大小関係が逆転する変速段のうちの最も低速側の変速段を所定変速段とし、この所定変速段以上の高速側変速段を使用しているときには、クラッチが接続されたままとなる。

従って、車両の減速時におけるクラッチの作動頻度を確実に減少させて、運転フィーリングを改善することができる。
更に、請求項３のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、電動機の回転数に応じて電動機が発生可能な回生制動トルクを、回転数以外の電動機の運転状態に応じて補正することにより上限減速トルクが設定される。このため、車両が平坦路を走行中にシフトダウンを伴った車両減速を行う際の電動機の回転数変動領域内で上限減速トルクと上記要求減速トルクとの大小関係が逆転する変速段が変わることがあるが、そのような変速段のうちの最も低速側の変速段を所定変速段とし、この所定変速段以上の高速側変速段を使用しているときは、上限減速トルクが要求減速トルク以上のときであってもクラッチが接続されるようにした。これにより、回転数以外の電動機の運転状態に応じて上限減速トルクが補正されても、これに対応して所定変速段を設定し、車両の減速時におけるクラッチの作動頻度を確実に減少させて、運転フィーリングを改善することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態であるハイブリッド電気自動車１の制御装置の要部構成図である。ディーゼルエンジン（以下エンジンという）２の出力軸にはクラッチ４の入力軸が連結されており、クラッチ４の出力軸は永久磁石式同期電動機（以下電動機という）６の回転軸を介して前進変速段（以下では単に変速段という）が５段の自動変速機（以下変速機という）８の入力軸が連結されている。また、変速機８の出力軸はプロペラシャフト１０、差動装置１２及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６に接続されている。

従って、クラッチ４が接続されているときには、エンジン２の出力軸と電動機６の回転軸の両方が、変速機８を介して駆動輪１６と機械的に接続可能となり、クラッチ４が切断されているときには電動機６の回転軸のみが変速機８を介して駆動輪１６と機械的に接続可能となる。
電動機６は、バッテリ１８に蓄えられた直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その駆動トルクが変速機８によって適切な速度に変速された後に駆動輪１６に伝達されるようになっている。また、車両減速時には、電動機６が発電機として作動し、駆動輪１６の回転による運動エネルギが変速機８を介し電動機６に伝達されて交流電力に変換されることにより回生制動トルクを発生する。そして、この交流電力はインバータ２０によって直流電力に変換された後、バッテリ１８に充電され、駆動輪１６の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。

一方、エンジン２の駆動トルクは、クラッチ４が接続されているときに電動機６の回転軸を経由して変速機８に伝達され、適切な速度に変速された後に駆動輪１６に伝達されるようになっている。従って、エンジン２の駆動トルクが駆動輪１６に伝達されているときに電動機６がモータとして作動する場合には、エンジン２の駆動トルクと電動機６の駆動トルクとがそれぞれ変速機８を介して駆動輪１６に伝達されることになる。即ち、車両の駆動のために駆動輪１６に伝達されるべき駆動トルクの一部がエンジン２から供給されると共に、残部が電動機６から供給される。

また、バッテリ１８の充電率（以下ＳＯＣという）が低下してバッテリ１８を充電する必要があるときには、電動機６が発電機として作動すると共に、エンジン２の駆動力の一部を用いて電動機６を駆動することにより発電が行われ、発電された交流電力をインバータ２０によって直流電力に変換した後にバッテリ１８に充電するようにしている。
車両ＥＣＵ２２（制御手段）は、車両やエンジン２の運転状態、及びエンジンＥＣＵ２４、インバータＥＣＵ２６並びにバッテリＥＣＵ２８からの情報などに応じて、クラッチ４の接続・切断制御及び変速機８の変速段切換制御を行うと共に、これらの制御状態や車両の発進、加速、減速など様々な運転状態に合わせてエンジン２や電動機６を適切に運転するための統合制御を行う。

そして車両ＥＣＵ２２は、このような制御を行う際に、アクセルペダル３０の踏込量を検出するアクセル開度センサ３２や、車両の走行速度を検出する車速センサ３４及び電動機６の回転数を検出する回転数センサ（回転数検出手段）３６の検出結果に基づき、車両の走行に必要な総駆動トルク並びに車両の減速時に必要な総減速トルクを演算し、これら総駆動トルク及び総減速トルクから、エンジン２が発生するトルク及び電動機６が発生するトルクを設定している。

エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２の始動・停止制御やアイドル制御、或いは排出ガス浄化装置（図示せず）の再生制御など、エンジン２自体の運転に必要な各種制御を行うと共に、車両ＥＣＵ２２によって設定されたエンジン２に必要とされるトルクをエンジン２が発生するよう、エンジン２の燃料の噴射量や噴射時期などを制御する。
一方、インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２によって設定された電動機６が発生すべきトルクに基づきインバータ２０を制御することにより、電動機６をモータ作動または発電機作動させて運転制御する。また、電動機6の温度を検出する温度センサ（図示せず）からの出力信号を受けて、電動機６の温度を車両ＥＣＵ２２に送っている。

バッテリＥＣＵ２８は、バッテリ１８の温度や、バッテリ１８の電圧、インバータ２０とバッテリ１８との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１８のＳＯＣを求め、求めたＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ２２に送っている。
このように構成されたハイブリッド電気自動車１において、車両を走行させるために車両ＥＣＵ２２を中心として行われる制御の概要は以下の通りである。

まず、車両が停車状態にあってエンジン２が停止しており、チェンジレバー（図示せず）がニュートラル位置にあるときに運転者がスタータスイッチ（図示せず）によってエンジン２を始動する操作を行うと、車両ＥＣＵ２２は変速機８がニュートラル位置となって電動機６と駆動輪１６との機械的な接続が遮断されていると共にクラッチ４が接続されていることを確認した後、インバータＥＣＵ２６に対してエンジン２の始動に必要な電動機６の駆動トルクを指示すると共に、エンジンＥＣＵ２４にエンジン２を運転するよう指示する。

インバータＥＣＵ２６は車両ＥＣＵ２２からの指示に基づき、電動機６をモータ作動させて駆動トルクを発生させ、エンジン２をクランキングし、エンジンＥＣＵ２４がエンジン２への燃料の供給を開始することによりエンジン２が始動する。エンジン２の始動完了後は、車両ＥＣＵ２２がクラッチ４を切断し、エンジン２はアイドル運転を行う。
このようにしてエンジン２を始動した後、車両が停止状態にあるときには、クラッチ４が切断されており、エンジン２はアイドル運転状態にある。そして、運転者がアクセルペダル３０を踏み込むと、アクセル開度センサ３２によって検出されたアクセルペダル３０の踏込量に応じ、車両を発進させるために必要な電動機６の駆動トルクを車両ＥＣＵ２２が設定する。

インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２が設定したトルクに応じてインバータ２０を制御し、バッテリ１８の直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて電動機６に供給される。電動機６は交流電力が供給されることによってモータ作動して駆動力を発生し、電動機６の駆動力は変速機８を介して駆動輪１６に伝達され、車両が発進する。
車両が発進加速して電動機６の回転数がエンジン２のアイドル回転数の近傍まで上昇すると、クラッチ４を接続してエンジン２の駆動力を駆動輪に伝達することが可能となり、車両ＥＣＵ２２は更なる車両の加速及びその後の走行のために、変速機８に伝達すべき駆動トルクを車両の運転状態に応じてエンジン２側と電動機６側に適切に振り分け、エンジンＥＣＵ２４やインバータＥＣＵ２６に指示すると共に、必要に応じて変速機８やクラッチ４を制御する。

エンジンＥＣＵ２４及びインバータＥＣＵ２６は車両ＥＣＵ２２が設定した駆動トルクを受けて、エンジン２及び電動機６をそれぞれ制御し、クラッチ４が接続されているときにはエンジン２及び電動機６が発生した駆動トルクが変速機８を介して駆動輪１６に伝達される一方、クラッチ４が切断されているときには電動機６が発生した駆動トルクが変速機８を介して駆動輪１６に伝達され車両が走行する。

また、このとき車両ＥＣＵ２２は、アクセル開度センサ３２によって検出されたアクセルペダル３０の踏込量や車速センサ３４によって検出された走行速度などの車両の運転状態に応じ、変速機８の変速段を適宜切換制御すると共に、変速段の切り換えに合わせてエンジン２や電動機６のトルクを適切に制御するよう、エンジンＥＣＵ２４及びインバータＥＣＵ２６に対して指示すると共にクラッチ４の断接を制御している。

次に、車両を減速走行させる場合について以下に説明する。
アクセルペダル３０の踏み込みが解除されると、車両ＥＣＵ２２は図２に示すフローチャートに従い、所定の制御周期で減速走行時の制御ルーチンを実行する。
最初のステップＳ１では、回転数センサ３６が検出した電動機６の回転数Ｎｍを読み込み、次のステップＳ２では、変速機８から送られる情報に基づき現在使用中の変速段Ｇｐを読み込む（変速段検出手段）。

次にステップＳ３に進むと、ステップＳ１で読み込んだ電動機６の回転数Ｎｍと、ステップＳ２で読み込んだ現在使用中の変速段Ｇｐとに基づき、車両に適度の減速度を得るために変速機８に伝達すべき減速トルクを要求減速トルクＴｒとして設定する。
この要求減速トルクＴｒは、図３の上段のグラフに実線で示すように変速機８の変速段毎に個別に設定され、それぞれの変速段に対応する要求減速トルクＴｒは、電動機６の回転数の上昇と共に増大する特性を有している。また、図３に示すように、高速側の変速段であるほど大きい要求減速トルクＴｒが設定されるようになっている。

このように、高速側の変速段であるほど大きめの要求減速トルクが設定されることにより、変速機８を介して駆動輪に伝達される減速トルクの変速段毎の差を減らして、各変速段で減速時に得られる減速度の差を減らすと共に、シフトダウンの際の変速ショックを低減することができる。
車両ＥＣＵ２２はこのような要求減速トルクＴｒを予め記憶しており、電動機６の回転数Ｎｍと現在使用中の変速段Ｇｐとに対応する要求減速トルクＴｒを読み出して設定している。

更にステップＳ４に進むと、ステップＳ１で読み込んだ電動機６の回転数Ｎｍにおいて電動機６が発生可能な回生制動トルクの上限値を上限減速トルクＴｕとして設定する。この上限減速トルクＴｕは電動機６の仕様により電動機６の回転数に応じて定まるものであり、図３の上段のグラフ中に一点鎖線で示すように、低い回転数の領域では一定の値を有する一方で、高回転側では電動機６の回転数の増大と共に減少するような特性を有している。

また、図３に示されるように、１速の変速段に対応する要求減速トルクＴｒは、電動機６の回転数がＮ１以下のときに上限減速トルクＴｕ以下となり、電動機６の回転数がＮ１より高いときに上限減速トルクＴｕより大となっている。２速乃至５速の各変速段に対応する要求減速トルクＴｒについてもこれと同様に、電動機６の回転数がそれぞれＮ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５のときに上限減速トルクＴｕとの大小関係が逆転するようになっている。

車両ＥＣＵ２２はこのような上限減速トルクＴｕを予め記憶しており、ステップＳ１で読み込んだ電動機６の回転数Ｎｍに対応する上限減速トルクＴｕを読み出して設定している。
なお、バッテリ１８のＳＯＣが上昇してバッテリ１８が過充電となる可能性がある場合や、電動機６或いはバッテリ１８がオーバヒートする可能性がある場合などにおいては、電動機６の回生制動が制限されることにより、図３に示すような上限減速トルクＴｕを発生することができない場合がある。

そこでステップＳ４で上限減速トルクを設定する際には、インバータＥＣＵ２６やバッテリＥＣＵ２８から送られる電動機６の温度やバッテリ１８のＳＯＣ或いは温度など、電動機６の運転条件を示す情報に基づき、上限減速トルクを低減補正する必要があるか否かを判断し、補正が不要であれば図３に一点鎖線で示す上限減速トルクＴｕの特性曲線をそのまま用いて上限減速トルクＴｕを設定する一方、補正が必要であれば上記情報に基づいて、図３に一点鎖線で示す上限減速トルクＴｕの特性曲線を低減補正した二点鎖線のような上限減速トルクの特性曲線を用いて上限減速トルクＴｕ’を設定するようにしている。

このように補正された上限減速トルクＴｕ’を用いる場合の制御内容については後述するものとして、以下では低減補正をせずに上限減速トルクＴｕをそのまま使用した場合について説明する。
ステップＳ５に進むと、ステップＳ３で要求減速トルクＴｒを設定する際に使用した要求減速トルクＴｒの特性曲線と、ステップＳ４で上限減速トルクＴｕを設定する際に使用した上限減速トルクＴｕの特性曲線とに基づいて基準変速段（所定変速段）Ｇｓを設定する。この基準変速段Ｇｓは、車両が実質的な平坦路を減速走行する場合の電動機６の回転数変動域内において上限減速トルクＴｕと要求減速度Ｔｒとの大小関係が逆転する変速段のうち、最も低速側にある変速段であって、その詳細について以下に説明する。

車両走行中にアクセルペダル３０の踏み込みが解除されて車両の減速が行われる場合には、車両ＥＣＵ２２は予め設定されたシフトダウン用の変速シフトマップに従い、車速センサ３４によって検出される走行速度の低下に応じて変速機８の変速段を順次シフトダウンしていく。
図３の下段のグラフには、車両が実質的な平坦路を走行しているときに、このようにして減速走行を行った場合の車両の走行速度の変化と、それに伴う電動機６の回転数の変化が実線で示されている。なお、図３の下段のグラフにおいて、一点鎖線の直線は変速機８の各変速段における走行速度と電動機６の回転数との関係を示すものであり、以下ではこれらの直線を変速線という。また、シフトダウン用の変速マップにおいて、変速機８の変速段は、車速センサ３４によって検出された走行速度が、Ｖ４に低下したときに５速から４速に、Ｖ３に低下したときに４速から３速に、Ｖ２に低下したときに３速から２速に、またＶ１に低下したときに２速から１速に、それぞれシフトダウンされるようになっている。

図３において、車両の実用的な走行速度の最大値がＶ５であるとし、実質的な平坦路を変速段が５速の状態で走行中にアクセルペダル３０の踏み込みが解除されて車両が減速走行に移行したとすると、電動機６の回転数は走行速度の低下と共に５速の変速線上を実線に沿って減少方向に移動する。そして、走行速度が低下してＶ４に達すると、車両ＥＣＵ２２は変速機８を５速から４速にシフトダウンし、これに伴って電動機６の回転数は図３に実線で示すように５速の変速線上から４速の変速線上へとシフトして増大する。

４速へのシフトダウン後も車両が引き続き減速すると、電動機６の回転数は４速に対応する変速線上を実線に沿って減少方向に移動する。そして、走行速度が更に低下してＶ３に達すると、車両ＥＣＵ２２は変速機８を４速から３速にシフトダウンし、これに伴って電動機６の回転数は図３に実線で示すように４速の変速線上から３速の変速線上へとシフトして増大する。

更に、３速へのシフトダウン後も車両が引き続き減速すると、電動機６の回転数は３速に対応する変速線上を実線に沿って減少方向に移動する。そして、走行速度が更に低下してＶ２に達すると、車両ＥＣＵ２２は変速機８を３速から２速にシフトダウンし、これに伴って電動機６の回転数は図３に実線で示すように３速の変速線上から２速の変速線上へとシフトして増大する。

そして、２速へのシフトダウン後も車両が引き続き減速すると、電動機６の回転数は２速に対応する変速線上を実線に沿って減少方向に移動する。そして、走行速度が更に低下してＶ１に達すると、車両ＥＣＵ２２は変速機８を２速から１速にシフトダウンし、これに伴って電動機６の回転数は図３に実線で示すように２速の変速線上から１速の変速線上へとシフトして増大する。

以上のように、車両が実質的な平坦路を走行していて減速走行に移行した場合の電動機６の回転数は、シフトダウンに伴う増減を繰り返しながら走行速度の低下と共に徐々に低下していくが、このときの電動機６の回転数の最大値は走行速度がＶ５である場合のＮｒである。
一般的に、車両が実質的な平坦路を走行する頻度は、平坦ではない路面を走行する頻度に比べて高いため、この回転数Ｎｒ以下の領域が車両の減速走行における常用回転域ということになり、降坂時などのように比較的高回転で減速しながら走行する必要がある場合に限り電動機６の回転数はこのＮｒを上回ることになる。

そして、このような常用回転域内において、上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係が逆転する変速段は、図３において一点鎖線で示す上限減速トルクＴｕの特性曲線と、実線で示す要求減速トルクＴｒの特性曲線との関係から、電動機６の回転数がＮ４のときに逆転する４速と、電動機６の回転数がＮ５のときに逆転する５速の２つである。

ステップＳ５では、このように常用回転域内で上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係が逆転する変速段のうち、最も低速側の変速段、即ちここでは４速を基準変速段Ｇｓとして設定する。
ステップＳ５からステップＳ６に進むと、ステップＳ２で読み込んだ現在使用中の変速段Ｇｐが、ステップＳ５で設定された基準変速段Ｇｓ以上の高速側変速段であるか否かを判定する。今回ステップＳ５で設定された基準変速段Ｇｓは４速であるので、現在使用中の変速段が１乃至３速であればステップＳ７に進み、４速又は５速であればステップＳ１０に進むことになる。

まず、使用中の変速段が１乃至３速であったとすると、処理はステップＳ７に進み、ステップＳ４で設定した上限減速トルクＴｕが、ステップＳ３で設定した要求減速トルクＴｒ以上であるか否かを判定する。
そして、上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒ以上であると判定した場合には電動機６のみで要求減速トルクＴｒを発生可能であることから、ステップＳ８に進んでクラッチ４を切断した後、ステップＳ９で電動機６から要求減速トルクＴｒに等しい回生制動トルクを発生させるようインバータＥＣＵ２６に指示し、今回の制御周期を終了する。

インバータＥＣＵ２６はこれを受け、電動機６を発電機作動させると共にインバータ２０を介して電動機６からバッテリ１８に供給される電力を調整し、電動機６が要求減速トルクＴｒに等しい回生制動トルクを発生するように制御を行う。
こうしてその制御周期を終えると、次の制御周期では再びステップＳ１から処理が行われ、ステップＳ１で回転数センサ３６が検出した電動機６の回転数Ｎｍを読み込み、ステップＳ２で現在使用中の変速段Ｇｐを読み込んだ後、ステップＳ３及びＳ４において、電動機の回転数Ｎｍに対応した要求減速トルクＴｒと上限減速トルクＴｕとを設定する。

次のステップＳ５では、ステップＳ３における要求減速トルクＴｒの設定の際に使用した要求減速トルクＴｒの特性曲線とステップＳ４における上限減速トルクＴｕの設定の際に使用した上限減速トルクＴｕの特性曲線とに基づき基準変速段Ｇｓを設定し、ステップＳ６で現在使用中の変速段Ｇｐが基準変速段Ｇｓ以上の高速側変速段であるか否かを判定する。

そしてステップＳ６で使用中の変速段Ｇｐが依然として基準変速段Ｇｓより低速側の変速段であると判定した場合には、ステップＳ７に進んで上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒ以上であるか否かを判定する。
従って、使用中の変速段Ｇｐが基準変速段Ｇｓより低速側の変速段の状態で、上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒ以上である限りは、クラッチ４が切断状態に維持されると共に、電動機６が要求減速トルクＴｒに等しい回生制動トルクを発生するように制御され、車両の減速が行われる。

一方、ステップＳ４で設定された上限減速トルクＴｕが、ステップＳ３で設定された要求減速トルクＴｒより小さい場合には、電動機６のみでは要求減速トルクＴｒに等しい回生制動トルクを発生することができないため、ステップＳ７からステップＳ１０に進んでクラッチ４を接続した後、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、車両ＥＣＵ２２がエンジン２への燃料供給を停止するようエンジンＥＣＵ２４に指示し、エンジンＥＣＵ２４はこれに従ってエンジン２への燃料供給を停止する。

次のステップＳ１２では、ステップＳ３で設定した要求減速トルクＴｒから、ステップＳ１１における燃料供給停止によってエンジン２が発生する減速トルクを減じることにより、電動機６が発生すべき回生制動トルクＴｍを設定し、次のステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３では、ステップＳ１２において上述のようにして設定された回生制動トルクＴｍを電動機６が発生するよう、車両ＥＣＵ２２からインバータＥＣＵ２６に対して指示が出され、インバータＥＣＵ２６はこれに従って電動機６を制御し、その制御周期を終了する。

この結果、燃料供給が停止されたエンジン２の減速トルクと、発電機作動する電動機６の回生制動トルクＴｍとが変速機８に伝達され、変速機８で変速された後に駆動輪１６に伝達されて車両が減速する。このとき、エンジン２の減速トルクと電動機６の回生制動トルクＴｍとの和は要求減速トルクＴｒに等しいため、車両は適度の減速度で減速する。
次の制御周期でも、上述のようにして要求減速トルクＴｒ及び上限減速トルクＴｕを設定し、ステップＳ５で基準変速段Ｇｓを設定した後、ステップＳ６で使用中の変速段Ｇｐが依然として基準変速段Ｇｓより低速側変速段であると判定した場合には、ステップＳ７に進んで上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒ以上であるか否かを判定する。

そして、上限減速トルクＴｕが依然として要求減速トルクＴｒより小さければ、上述のようにしてクラッチ４の接続状態が維持されると共に、エンジン２の減速トルク及び電動機６の回生制動トルクの合計が要求減速トルクＴｒに等しくなるように制御が行われ、エンジン２及び電動機６の両方によって車両の減速が行われる。
また、上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒ以上となった場合には、前述のようにステップＳ８に進んでクラッチ４が切断され、電動機６の回生制動力のみが変速機８に伝達されて車両の減速が行われる。

このように、現在使用中の変速段Ｇｐが基準変速段Ｇｓよりも低速側変速段である状況では、上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒ以上であるか否かによりクラッチ４の断接状態が制御されてエンジン２及び電動機６による減速状態と電動機６のみによる減速状態との切り換えが行われる。
このとき、図３に示すように、上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒより小さくなる回転数Ｎ１、Ｎ２或いはＮ３が、この減速走行における電動機６の常用回転域よりも高いため、車両が実質的な平坦路で減速走行するような場合にはクラッチ４が切断されたままの状態となり、電動機６の回生制動トルクのみが減速トルクとして変速機８に伝達されて車両の減速が行われる。そして、降坂路を減速走行する場合のように変速段が低速側に保持されて電動機６の回転数が常用回転域よりも上昇する場合に限り、上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒより小さくなってクラッチ４が接続状態となることがある。

従って、使用中の変速段Ｇｐが基準変速段Ｇｓより低速側変速段である場合には、上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係に応じてクラッチ４の断接を行うようにしてもクラッチ４の作動頻度は少なく、運転フィーリングが悪化することはない。
一方、ステップＳ２で読み込んだ現在使用中の変速段ＧｐがステップＳ５で設定された基準変速段Ｇｓ以上の高速側変速段である場合、即ち使用中の変速段が４速又は５速である場合には、ステップＳ６からステップＳ７には進まずに、ステップＳ６から直接ステップＳ１０に進んでクラッチ４を接続すると共にステップＳ１１でエンジン２への燃料供給を停止し、上述したようにしてステップＳ１２及びＳ１３でエンジン２の減速トルク及び電動機６の回生制動トルクの合計が要求減速トルクＴｒに等しくなるように制御が行われる。

そして次の制御周期以降でも、現在使用中の変速段Ｇｐが基準変速段Ｇｓ以上の高速側変速段である限りは、ステップＳ６からステップＳ１０に進んでクラッチ４の接続が維持されると共にステップＳ１１でエンジン２への燃料供給を停止し、ステップＳ１２及びＳ１３でエンジン２の減速トルク及び電動機６の回生制動トルクの合計が要求減速トルクＴｒに等しくなるように制御が行われる。

このように、現在使用中の変速段Ｇｐが基準変速段Ｇｓ以上の高速側変速段である場合には、上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒに満たない場合に限らず、上限減速トルクＴｕが要求減速トルクＴｒ以上の場合であってもクラッチ４が接続されることになる。
即ち、上述したように上限減速トルクＴｕの特性曲線を低減補正することなく用いて上限減速トルクＴｕを設定した場合には、基準変速段Ｇｓが４速となっており、使用中の変速段が４速又は５速である場合に、上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係にかかわらずクラッチ４が接続状態となる。

図３に示すように、変速段が４速である場合には電動機６の回転数がＮ４のときに、また変速段が５速である場合には電動機６の回転数がＮ５のときに上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係が逆転し、これら回転数Ｎ４及びＮ５は車両の減速走行時における常用回転域内にある。このため、１速乃至３速の場合と同様に上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係でクラッチ４の断接を行うようにすると、実質的な平坦路において減速走行を行うような場合であってもクラッチ４の断接が行われ、運転フィーリングが悪化する。

しかし、本実施形態では使用中の変速段が基準変速段である４速以上の高速側変速段である場合には、上述のように上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係にかかわらずクラッチ４を接続状態としているので、クラッチ４の作動頻度が減少し、運転フィーリングを改善することができる。
なお、このような車両減速時において、上記制御とは別に、車両ＥＣＵ２２は必要に応じて変速機８の変速段を切り換える制御を行い、このときに必要に応じてクラッチ４の断接制御を行うが、変速段の切り換えに伴って行われるクラッチ４の断接制御は上記制御とは独立して行われる。

次に、ステップＳ４で上限減速トルクの設定を行う際に、バッテリ１８のＳＯＣの上昇や、電動機６或いはバッテリ１８のオーバヒートの可能性によって電動機６の回生制動を制限する必要が生じ、上限減速トルクの特性曲線を低減補正した場合について以下に説明する。
このような場合、前述したようにステップＳ４では、電動機６の温度やバッテリ１８のＳＯＣ或いは温度などの情報に基づいて上限減速トルクＴｕの特性曲線を低減補正した特性曲線を用いて上限減速トルクＴｕ’を設定する。なお、図３には、このように低減補正された上限減速トルクＴｕ’の特性曲線の一例を二点鎖線で示しているが、低減補正量は固定とせずに電動機６やバッテリ１８の状態に応じて適宜変更するようにしても良い。

このようにしてステップＳ４で上限減速トルクＴｕ’を設定し、次のステップＳ５に進むと、ステップＳ３における要求減速トルクＴｒの設定の際に使用した要求減速トルクＴｒの特性曲線とステップＳ４における上限減速トルクＴｕ’の設定の際に使用した上限減速トルクＴｕ’の特性曲線とに基づき基準変速段Ｇｓを設定する。
上限減速トルクＴｕ’の特性曲線は図３に示すように上限減速トルクＴｕの特性曲線よりも下方にあるため、４速及び５速の変速段に対応した要求減速トルクＴｒの場合だけでなく、３速の変速段においても上限減速トルクＴｕ’と要求減速トルクＴｒとの大小関係が逆転する電動機６の回転数がＮ３’となって常用回転域内となる。従って、ここでは３速乃至５速の変速段において上限減速トルクＴｕ’と要求減速トルクＴｒとの大小関係が逆転する電動機６の回転数が常用回転域内に存在することになり、その中で最も低速側の３速が基準変速段Ｇｓとなる。

このようにしてステップＳ５で基準変速段Ｇｓを設定した後、次のステップＳ６では現在使用中の変速段Ｇｐが基準変速段Ｇｓ以上の高速側変速段であるか否かを判定する。
ステップＳ６で使用中の変速段Ｇｐが基準変速段Ｇｓ以上の高速側変速段であると判定した場合に、ステップＳ１０乃至Ｓ１３で行われる制御は前述したとおりであって、基準変速段Ｇｓが３速となっていることから、使用中の変速段が３速乃至５速のいずれかである場合に、上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係にかかわらずクラッチ４が接続状態となる。

上限減速トルクＴｕを低減補正した上限減速トルクＴｕ’が使用されることにより、上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係だけでクラッチ４の断接を行うようにした場合には、３速の変速段を使用して減速走行する際にも常用回転域でクラッチ４が作動して運転フィーリングが悪化することになるが、上述のように低減補正された上限減速トルクＴｕ’に応じて基準変速段Ｇｓを設定することにより、３速の変速段を使用している場合でも上限減速トルクＴｕと要求減速トルクＴｒとの大小関係にかかわらずクラッチ４を接続状態とすることによって運転フィーリングを改善することができる。

なお、上述した例では上限減速トルクＴｕが低減補正されて上限減速トルクＴｕ’となることにより、３速の変速段が基準変速段Ｇｓとなる場合について説明したが、上限減速トルクＴｕが更に低減補正されて、２速の変速段に対応する要求減速トルクと上限減速トルクとの大小関係が逆転する電動機６の回転数が常用回転域内となった場合には、２速の変速段が基準変速段Ｇｓとなり、２速以上の変速段を使用した減速走行時に上限減速トルクと要求減速トルクＴｒとの大小関係にかかわらずクラッチ４が接続状態となるので、同様に運転フィーリングを改善することができる。

また、１速の変速段に対応する要求減速トルクと上限減速トルクとの大小関係が逆転する電動機６の回転数が常用回転域内となった場合には、１速の変速段が基準変速段Ｇｓとなり、全ての変速段で減速走行時には上限減速トルクと要求減速トルクＴｒとの大小関係にかかわらずクラッチ４が接続状態となるので、同様に運転フィーリングを改善することができる。

以上で本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態ではエンジン２の減速トルクを併用する際にエンジン２への燃料供給を停止するようにしたが、これに加えてエンジン２の排気通路に排気ブレーキ装置を設け、この排気ブレーキ装置を作動させることによって、より大きな減速トルクが得られるようにしても良い。

また、上記実施形態では回転数センサ３６で検出された電動機６の回転数に応じて上限減速トルクＴｕや要求減速トルクＴｒを設定するようにしたが、電動機６の回転数に代えて電動機６の回転数の変化に応じて変化する回転数、例えば変速機８の出力回転数などを検出し、これを電動機６の回転数に変換して用いるようにしても良い。
なお、上記実施形態ではエンジン２をディーゼルエンジンとしたが、エンジン形式はこれに限られるものではなく、ガソリンエンジンなどでも良い。

また、上記実施形態において、電動機６を永久磁石式同期電動機としたが電動機の形式もこれに限られるものではなく、モータ作動及び発電機作動が可能なものであればよい。
更に、上記実施形態では変速機８を５段の前進変速段を有する自動変速機としたが、前進変速段の数や変速機の形式はこれに限られるものではなく、無段変速機や手動式の変速機などであっても良い。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置の全体構成図である。図１のハイブリッド電気自動車の制御装置において実行される減速走行時の制御ルーチンのフローチャートである。図１のハイブリッド電気自動車の制御装置で用いられる上限減速トルクと要求減速トルクとの関係、並びに車両減速時の走行速度の低下に伴う電動機の回転数の変化を示す図である。

符号の説明

１ハイブリッド電気自動車
２エンジン
４クラッチ
６電動機
８変速機
１６駆動輪
２２車両ＥＣＵ（制御手段）

Claims

エンジンの駆動力と電動機の駆動力とが複数の前進変速段を有する変速機を介して車両の駆動輪に伝達可能であると共に、上記エンジンと上記変速機との機械的な接続がクラッチによって切断可能なハイブリッド電気自動車の制御装置において、
上記電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記変速機で使用中の前進変速段を検出する変速段検出手段と、
上記車両の減速時に、上記回転数検出手段によって検出された回転数に応じ、上記電動機が発生可能な回生制動トルクとして上限減速トルクを設定すると共に、上記変速段検出手段で検出された使用中の変速段に応じ、上記車両の減速に必要な減速トルクとして上記変速機に伝達すべき要求減速トルクを設定し、上記上限減速トルクが上記要求減速トルク以上であるときには上記クラッチを切断して上記要求減速トルクを発生するように上記電動機を制御する一方、上記上限減速トルクが上記要求減速トルクより小さいときには上記クラッチを接続して上記エンジンの減速トルクと上記電動機の回生制動トルクとの合計が上記要求減速トルクとなるように上記エンジン及び上記電動機を制御し、上記変速段検出手段で検出された使用中の変速段が所定変速段以上の高速側変速段であるときには上記上限減速トルクが上記要求減速トルク以上のときであっても上記クラッチを接続する制御手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。
上記変速機は、上記車両の減速時に上記車両の走行速度に応じてシフトダウンが行われる自動変速機であって、
上記所定変速段は、上記車両が平坦路を走行中に減速を行う際の上記電動機の回転数の変動領域内で上記上限減速トルクと上記要求減速トルクとの大小関係が逆転する変速段のうちの最も低速側の変速段であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
上記制御手段は、上記電動機の回転数に応じて上記電動機が発生可能な回生制動トルクを、上記回転数以外の上記電動機の運転条件に応じて補正することにより上記上限減速トルクを設定し、上記変動領域内で補正後の上記上限減速トルクと上記要求減速トルクとの大小関係が逆転する変速段のうちの最も低速側の変速段を上記所定変速段とすることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。