JP4663395B2 - ハイブリッド車両の発進制御装置 - Google Patents
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Description
図1は実施例1の発進制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両を示す全体システム図である。実施例1におけるハイブリッド車の駆動系は、図1に示すように、エンジンEと、モータジェネレータMGと、第1クラッチCL1と、第2クラッチCL2(クラッチ)と、自動変速機ATと、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RL(駆動輪)と、右後輪RR(駆動輪)と、を有する。
実施例1におけるハイブリッド車両の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、第1クラッチコントローラ5と、第1クラッチ油圧ユニット6と、ATコントローラ7と、第2クラッチ油圧ユニット8と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10と、を有して構成されている。なお、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、第1クラッチコントローラ5と、ATコントローラ7と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10とは、互いに情報交換が可能なCAN通信線11を介して接続されている。
なお、第1クラッチCL1と第2クラッチCL2の入出力回転数情報は、
第1クラッチ入力回転数=エンジン回転数Ne(エンジン回転数センサ12)
第1クラッチ出力回転数=モータ回転数Nm(モータ回転数センサ21)
第2クラッチ入力回転数=モータ回転数Nm(モータ回転数センサ21)
第2クラッチ出力回転数=第2クラッチ出力回転数N2out(第2クラッチ出力回転数センサ22)
により得られる。
停止中:停止中において、バッテリSOCの低下時であれば、エンジンEを始動して発電を行い、バッテリ4を充電する。そして、バッテリSOCが通常範囲になれば、第1クラッチCL1は締結で第2クラッチCL2は開放のままでエンジンEを停止する。
発進時:エンジン発進時には、アクセル開度APとバッテリSOC状態によって、モータジェネレータMGを連れ回し、力行/発電に切り替える。モータ発進時で、ロールバックにより自動変速機ATの出力回転が負回転となったら、第2クラッチCL2のスリップ制御を行い、モータジェネレータMGの回転を正回転に維持する。次に、駆動力を車両が前進するまで上昇させ、第2クラッチCL2をスリップ制御から締結に移行させる。
走行時(一定速・加速):モータ走行は、エンジン始動に必要なモータトルクとバッテリ出力を確保し、不足する場合はエンジン走行に移行する。燃費向上のために、モータ走行と発電上乗せ充電はセットで行う(モータトルクとバッテリ出力の制約により、走行可能範囲は、低負荷に限定される)。発電上乗せ充電は、エンジン燃料消費の最小点を狙い、走行に必要なトルクに発電トルクを上乗せして行う(但し、バッテリSOC上昇時は、発電を行わない)。アクセル踏み込み時のレスポンス向上のために、エンジントルク遅れ分をモータジェネレータMGによりアシストする。
減速時:コースト減速であって、エンジン走行(燃料カット)時は、エンジンブレーキにより減速力を出すこととし、モータ回生時は、エンブレ相当の減速力を出す。ブレーキON減速時には、ドライバーのブレーキ操作に応じた減速力を回生協調ブレーキ制御にて得る。回生を行う車速は、コースト減速と同じとする。
変速時:エンジン走行やモータ走行中における変速時には、加減速中の変速に伴う回転数合わせのために、モータジェネレータMGを回生/力行させ、トルクコンバータ無しでのスムーズな変速を行う。
[ハイブリッド駆動制御の全体処理]
図2は実施例1の統合コントローラ10にて実行されるハイブリッド駆動制御(エンジン制御・モータ制御・第1クラッチ制御・第2クラッチ制御)の全体処理の流れを示すメインフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。この制御は、設定周期毎に繰り返し実行される。
ここで、目標モードとしては、第1クラッチCL1を締結しエンジンEを主たる動力源とする「エンジン走行モード」と、第1クラッチCL1を開放しモータジェネレータMGを動力源とする「電気自動車モード(以下、「EVモード」)」とがあり、例えば、目標駆動力が大きい領域では、「エンジン走行モード」を選択する。
図3は図2のステップS4にて実行される目標エンジントルクの演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップS41では、目標モードがエンジン走行モードであるか否かが判断され、YESの場合はステップS42へ移行し、NOの場合はステップS45へ移行する。
ステップS42では、ステップS41での目標モードがエンジン走行モードであるとの判断に続き、現モードがエンジン走行モードであるか否かが判断され、YESの場合はステップS43へ移行し、NOの場合はステップS44へ移行する。
ステップS43では、ステップS42での現モードがエンジン走行モードであるとの判断に続き、エンジン走行モード中の目標エンジントルクの演算を実施し(図6のフローチャート)、終了へ移行する。
ステップS44では、ステップS42での現モードがEV走行モードであるとの判断に続き、エンジン始動時の目標エンジントルクの演算を実施し、終了へ移行する。
ステップS45では、ステップS41での目標モードがEV走行モードであるとの判断に続き、現モードがエンジン走行モードであるか否かが判断され、YESの場合はステップS46へ移行し、NOの場合はステップS47へ移行する。
ステップS46では、ステップS45での現モードがエンジン走行モードであるとの判断に続き、EVモード移行時の目標エンジントルクの演算を実施し、終了へ移行する。
ステップS47では、ステップS45での現モードがEV走行モードであるとの判断に続き、EV走行モード中の目標エンジントルクの演算を実施し、終了へ移行する。
図4は図2のステップS6にて実行される目標クラッチトルクの演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップS61では、目標モードがエンジン走行モードであるか否かが判断され、YESの場合はステップS62へ移行し、NOの場合はステップS65へ移行する。
ステップS62では、ステップS61での目標モードがエンジン走行モードであるとの判断に続き、現モードがエンジン走行モードであるか否かが判断され、YESの場合はステップS63へ移行し、NOの場合はステップS64へ移行する。
ステップS63では、ステップS62での現モードがエンジン走行モードであるとの判断に続き、エンジン走行モード中の目標クラッチトルクの演算を実施し(図7のフローチャート)、終了へ移行する。
ステップS64では、ステップS62での現モードがEV走行モードであるとの判断に続き、エンジン始動時の目標クラッチトルクの演算を実施し、終了へ移行する。
ステップS65では、ステップS61での目標モードがEV走行モードであるとの判断に続き、現モードがエンジン走行モードであるか否かが判断され、YESの場合はステップS66へ移行し、NOの場合はステップS67へ移行する。
ステップS66では、ステップS65での現モードがエンジン走行モードであるとの判断に続き、EVモード移行時の目標クラッチトルクの演算を実施し、終了へ移行する。
ステップS67では、ステップS65での現モードがEV走行モードであるとの判断に続き、EV走行モード中の目標クラッチトルクの演算を実施し、終了へ移行する。
図5は図2のステップS8にて実行される目標モータトルクの演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップS81では、目標モードがエンジン走行モードであるか否かが判断され、YESの場合はステップS82へ移行し、NOの場合はステップS85へ移行する。
ステップS82では、ステップS81での目標モードがエンジン走行モードであるとの判断に続き、現モードがエンジン走行モードであるか否かが判断され、YESの場合はステップS83へ移行し、NOの場合はステップS84へ移行する。
ステップS83では、ステップS82での現モードがエンジン走行モードであるとの判断に続き、エンジン走行モード中の目標モータトルクの演算を実施し(図8のフローチャート)、終了へ移行する。
ステップS84では、ステップS82での現モードがEV走行モードであるとの判断に続き、エンジン始動時の目標モータトルクの演算を実施し、終了へ移行する。
ステップS85では、ステップS81での目標モードがEV走行モードであるとの判断に続き、現モードがエンジン走行モードであるか否かが判断され、YESの場合はステップS86へ移行し、NOの場合はステップS87へ移行する。
ステップS86では、ステップS85での現モードがエンジン走行モードであるとの判断に続き、EVモード移行時の目標モータトルクの演算を実施し、終了へ移行する。
ステップS87では、ステップS85での現モードがEV走行モードであるとの判断に続き、EV走行モード中の目標モータトルクの演算を実施し、終了へ移行する。
図6は図3のステップS43にて実行されるエンジン走行モード中の目標エンジントルクの演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
つまり、車速条件と要求駆動力条件とアクセル開度条件との3条件の成立判断により、要求駆動力の無い車両停止時(車速≦判定閾値、要求駆動力≦0)、ドライバがアクセル踏み込み操作(アクセル開度>0)によりエンジントルクを発生させながら待機している状況をみている。なお、「要求駆動力」は、アクセル開度から決まる目標回転数エンジントルクで発生できる駆動力とブレーキ踏み込みによる制動力の和により求められる。また、車速≦判定閾値、かつ、要求駆動力≦0という判断に代え、インヒビタースイッチ24によりNレンジ位置の選択判断を行っても良く、この場合、Nレンジ位置選択、かつ、アクセル開度>0の場合はステップS43-3へ移行し、アクセル開度>0のままでのN→Dセレクト時やN→Rセレクト時には、ステップS43-2へ移行する。
図7は図4のステップS63にて実行される実施例1におけるエンジン走行モード中の目標クラッチトルクの演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ここで、目標エンジン回転数は、バッテリ入力状態によってモータトルクを回生できる範囲内において、アクセル開度に応じた回転数であり、かつ、第2クラッチCL2の締結によるエンジン回転数低下でアイドル回転数を下回らない回転数とされる。
ここで、最終第2クラッチ締結トルクは、クラッチ滑り量と現在の油温から、完全締結時におけるクラッチフェーシング温度上昇を求め、この温度上昇によりクラッチ保護温度内に収まる最も高い締結トルクとされる。
図8は図5のステップS83にて実行される実施例1におけるエンジン走行モード中の目標モータトルクの演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
つまり、第2クラッチCL2が滑り締結状態での目標モータトルクとして、目標回転数エンジントルクとの差であらわされる第2クラッチCL2への入力トルクが、(目標第2クラッチトルク+スリップ分トルク)となるように設定される。
つまり、第1クラッチCL1を介して伝達されるエンジントルクとモータトルクとの和が、駆動力に一致するように目標モータトルクが設定される。
ドライバーのアクセル踏み込み操作によりエンジントルクを発生させながらのNレンジ待機時の制御のうち、エンジントルク制御は、図6のフローチャートにおいて、ステップS43-1→ステップS43-3→ステップS43-4→ステップS43-5→ステップS43-6へと進み、ステップS43-3において、アクセル開度に応じた設定回転数を目標エンジン回転数として設定し、ステップS43-4において、回生可能バッテリ電力を設定し、ステップS43-5において、目標エンジン回転数と回生可能バッテリ電力に基づきバッテリ入力可能トルクを設定し、ステップS43-6において、目標エンジン回転数とアクセル開度に基づき目標回転数エンジントルクを設定する。そして、バッテリ入力回転数トルク<目標回転数エンジントルクの場合は、ステップS43-8へ進み、バッテリ入力回転数トルクを目標エンジントルクとし、バッテリ入力回転数トルク≧目標回転数エンジントルクの場合は、ステップS43-9へ進み、目標回転数エンジントルクを目標エンジントルクとする。
N→Dセレクトによる発進開始から第2クラッチCL2の入出力回転が同期するまでの制御のうち、エンジントルク制御は、図6のフローチャートにおいて、ステップS43-1→ステップS43-2へと進み、ステップS43-2において、アクセル開度に応じた駆動力要求に対しモータトルクを考慮した目標エンジントルクに設定される。
第2クラッチCL2の入出力回転が同期した後の制御のうち、エンジントルク制御は、図6のフローチャートにおいて、ステップS43-1→ステップS43-2へと進み、ステップS43-2において、アクセル開度に応じた駆動力要求に対しモータトルクを考慮した目標エンジントルクに設定される。
実施例1のハイブリッド車両の発進制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
ハイブリッド駆動制御の全体処理、目標エンジントルクの演算処理、目標クラッチ締結トルクの演算処理、目標モータトルクの演算処理、エンジン走行モード中の目標エンジントルクの演算処理については、実施例1の図2〜図6と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
図10は図4のステップS63にて実行される実施例2におけるエンジン走行モード中の目標クラッチトルクの演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ここで、目標第2クラッチ締結トルクの出し方は、アクセル開度が大であるほど上昇傾き勾配値を大きな値とするランプ制御を実行できるように、制御周期毎にトルク上昇分を積み上げ加算して目標第2クラッチ締結ルクを設定する。
図11は図5のステップS83にて実行される実施例2におけるエンジン走行モード中の目標モータトルクの演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
つまり、第2クラッチCL2が滑り締結状態での目標モータトルクとして、目標回転数エンジントルクとの差であらわされる第2クラッチCL2への入力トルクが、(目標第2クラッチ締結トルク+エンジン回転数を低下させるイナーシャ分トルク)となるように設定される。
つまり、第1クラッチCL1を介して伝達されるエンジントルクとモータトルクとの和が、駆動力に一致するように目標モータトルクが設定される。
ドライバーのアクセル踏み込み操作によりエンジントルクを発生させながらのNレンジ待機時の制御のうち、エンジントルク制御は、図6のフローチャートにおいて、ステップS43-1→ステップS43-3→ステップS43-4→ステップS43-5→ステップS43-6へと進み、ステップS43-3において、アクセル開度に応じた設定回転数を目標エンジン回転数として設定し、ステップS43-4において、回生可能バッテリ電力を設定し、ステップS43-5において、目標エンジン回転数と回生可能バッテリ電力に基づきバッテリ入力可能トルクを設定し、ステップS43-6において、目標エンジン回転数とアクセル開度に基づき目標回転数エンジントルクを設定する。そして、バッテリ入力回転数トルク<目標回転数エンジントルクの場合は、ステップS43-8へ進み、バッテリ入力回転数トルクを目標エンジントルクとし、バッテリ入力回転数トルク≧目標回転数エンジントルクの場合は、ステップS43-9へ進み、目標回転数エンジントルクを目標エンジントルクとする。
N→Dセレクトによる発進開始から第2クラッチCL2の入出力回転が同期するまでの制御のうち、エンジントルク制御は、図6のフローチャートにおいて、ステップS43-1→ステップS43-2へと進み、ステップS43-2において、アクセル開度に応じた駆動力要求に対しモータトルクを考慮した目標エンジントルクに設定される。
第2クラッチCL2の入出力回転が同期した後の制御のうち、エンジントルク制御は、図6のフローチャートにおいて、ステップS43-1→ステップS43-2へと進み、ステップS43-2において、アクセル開度に応じた駆動力要求に対しモータトルクを考慮した目標エンジントルクに設定される。
実施例2のハイブリッド車両の発進制御装置にあっては、実施例1の(1),(2),(7)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
MG モータジェネレータ
CL1 第1クラッチ
CL2 第2クラッチ
AT 自動変速機
PS プロペラシャフト
DF ディファレンシャル
DSL 左ドライブシャフト
DSR 右ドライブシャフト
RL 左後輪(駆動輪)
RR 右後輪(駆動輪)
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 インバータ
4 バッテリ
5 第1クラッチコントローラ
6 第1クラッチ油圧ユニット
7 ATコントローラ
8 第2クラッチ油圧ユニット
9 ブレーキコントローラ
10 統合コントローラ
Claims (6)
- 少なくともエンジン、モータジェネレータ、クラッチ、駆動輪の順に接続してハイブリッド駆動系を構成したハイブリッド車両において、
ニュートラルレンジ位置がセレクトされ、前記クラッチが動力を伝えないように解放されている状態でドライバのアクセル踏み込み操作により前記エンジンのトルクを発生させながらの待機時、前記エンジンからのトルクが前記モータジェネレータへ伝達されている状態で、前記アクセル踏み込み操作により前記エンジンが出力しているトルクを前記モータジェネレータに対するトルク制御により絞ることによって前記クラッチへの入力トルクを絞り、
前記待機時から走行レンジ位置にセレクトした発進時、前記モータジェネレータに対するトルク制御により前記クラッチへの入力トルクを絞り、かつ、前記クラッチを滑り締結させることで駆動力を出すパワーオン発進制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の発進制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両の発進制御装置において、
前記パワーオン発進制御手段は、前記滑り締結されているクラッチの入力回転と出力回転とが同期した時点で、前記クラッチを完全締結することを特徴とするハイブリッド車両の発進制御装置。 - 請求項1または2に記載されたハイブリッド車両の発進制御装置において、
前記パワーオン発進制御手段は、ドライバのアクセル踏み込み操作による待機時、目標エンジントルクを、目標エンジン回転数を得る目標回転数エンジントルクに設定し、目標クラッチ締結トルクをゼロとし、目標モータトルクを、前記目標エンジン回転数を維持するトルクに設定することを特徴とするハイブリッド車両の発進制御装置。 - 請求項3に記載されたハイブリッド車両の発進制御装置において、
前記パワーオン発進制御手段は、前記モータジェネレータに接続されるバッテリへの入力可能電力に基づくバッテリ入力可能トルクを制限値とし、前記目標エンジントルクと前記目標モータトルクを設定することを特徴とするハイブリッド車両の発進制御装置。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載されたハイブリッド車両の発進制御装置において、
前記パワーオン発進制御手段は、発進開始から前記クラッチの入出力回転が同期するまで、目標エンジントルクを、モータトルクを考慮しながら駆動力要求を満たすトルクに設定し、目標クラッチ締結トルクを、アクセル開度に応じた目標エンジン回転数を維持するクラッチ締結トルクとし、目標モータトルクを、前記クラッチへの入力トルクが、前記目標クラッチ締結トルクによる伝達トルク分と前記クラッチの滑り分トルクとを加算したトルクとな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発進制御装置。 - 請求項5に記載されたハイブリッド車両の発進制御装置において、
前記パワーオン発進制御手段は、前記目標クラッチ締結トルクに制限値を設け、該制限値を、クラッチ滑り量と現在の油温から、完全締結時におけるクラッチフェーシング温度上昇を求め、この温度上昇によりクラッチ保護温度内に収まる最も高い締結トルクとすることを特徴とするハイブリッド車両の発進制御装置。
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