JP4743992B2 - 車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機と駆動輪との間で動力を伝達し或いは遮断する動力伝達開閉装置を有する車両の制御装置に関し、特に、走行中の車両においてショックを発生させることなく動力開閉装置を作動させる原動機と駆動輪との間の動力伝達経路を解放する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
走行中の車両において、原動機と駆動輪との間で動力を伝達し或いは遮断する動力伝達開閉装置を原動機の切り離し要求に従って解放させる場合がある。たとえば、特開平11−164404号公報に記載されているようなハイブリッド車両において、惰行走行状態となった場合にそれまで車両を駆動していたエンジンから電動機(モータジェネレータ)へ切り換えるためにそのエンジンと無段変速機との間に設けられたクラッチを解放させてそのエンジンを動力伝達経路から切り離す場合がそれである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のハイブリッド車両では、クラッチの解放タイミングについて何らの配慮が為されておらず、走行中において動力伝達経路中のクラッチを解放させることによって車両の駆動トルクが急変することによるショックが発生するという問題があった。
【0004】
本発明は以上の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、走行中において原動機と駆動輪との間の動力伝達開閉装置の解放作動に起因する解放ショックのない車両の制御装置を提供することにある。
【0005】
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
かかる目的を達成するための請求項1に係る発明の要旨とするところは、供給された燃料に基づいて作動させられるエンジンとそれに作動的に連結された電動機とを有する原動機と、その原動機と駆動輪との間で動力を伝達し或いは遮断する動力伝達開閉装置とを有する車両の制御装置であって、(a) 前記動力伝達開閉装置の解放条件が成立したか否かを判定する解放条件成立判定手段と、(b) その解放条件成立判定手段により解放条件が成立したと判定された場合には、前記動力伝達開閉装置への入力トルクが略零となったときにその動力伝達開閉装置を解放させる解放手段と、(c) 前記電動機の出力トルクをそのエンジンの出力軸に付加することによりそのエンジンの出力軸トルクを略零とする出力軸トルク制御手段と、(d) 前記解放手段により前記動力伝達開閉装置が解放された後に前記エンジンのフューエルカットを実行するフューエルカット手段とを、含み、(e) 前記解放手段は、その出力軸トルク制御手段により前記エンジンの出力軸トルクが零とされた後に前記動力伝達開閉装置を解放させるものであり、(f) 前記原動機は、前記動力伝達開閉装置の解放時においてもその駆動輪に動力を伝達できる第2の電動機を含むものであり、(g) 前記エンジンに連結された第1回転要素と、前記第2の電動機に連結された第2回転要素と、前記動力開閉装置を介して前記駆動輪に連結された第3回転要素とを有する動力合成分配装置を、さらに含むことにある。
このような車両の制御装置においては、解放条件成立判定手段により解放条件が成立したと判定された場合には、解放手段により、動力伝達開閉装置への入力トルクが零となったときにその動力伝達開閉装置が解放させられるので、その動力伝達開閉装置の解放に起因する車両の駆動トルクの変化がなく、走行中の車両において解放ショックが好適に抑制される。また、出力軸トルク制御手段によって、電動機の出力トルクがエンジンの出力軸に付加されることによりそのエンジンの出力軸トルクが所望のタイミングで積極的に略零とされ、エンジンの切り離し時間を短縮できる利点がある。さらに、出力軸トルク制御手段により前記エンジンの出力軸トルクが略零とされた後に、解放手段により動力伝達開閉装置が解放されるので、解放ショックが好適に防止される。同時に、その動力伝達開閉装置が解放された後にフューエルカット手段によりエンジンのフューエルカットが実行されるので、フューエルカットによりエンジン出力トルク急減しても車両ショックが発生しない。
【0011】
【0012】
ここで、好適には、前記解放条件成立判定手段により前記解放条件が成立したと判定された後においては、運転者の要求トルクに沿ったトルクを前記エンジンに代えて前記第2の電動機から発生させる要求トルク発生手段を備えたものである。このようにすれば、運転者の要求トルクに沿ったトルクがエンジンに代えて第2の電動機から発生させられるので、運転者の要求を満足させながらエンジンの切り離しを実行できる。
【0013】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明が適用されたハイブリッド車両のハイブリッド制御装置10を説明する概略構成図であり、図2は図1のハイブリッド車両の動力伝達系すなわち変速機12を含む動力伝達装置(駆動装置)の構成を説明する骨子図である。
【0014】
図1および図2において、ハイブリッド車両の動力伝達系は、供給された燃料の燃焼でその供給量に応じた大きさの動力すなわち出力トルクを発生する内燃機関であるエンジン14、電動機および発電機として機能するフロントモータジェネレータ(以下、FMGという)16、およびダブルピニオン型の遊星歯車装置18を備えて構成されており、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)車両などに横置きに搭載されて使用される。遊星歯車装置18のサンギヤ18sにはエンジン14が連結され、キャリア18cにはモータジェネレータ16が連結され、リングギヤ18rは第1ブレーキB1を介してケース20に連結されるようになっている。また、キャリア18cは第1クラッチC1を介して変速機12の入力軸22に連結され、リングギヤ18rは第2クラッチC2を介して入力軸22に連結されるようになっている。上記エンジン14およびFMG16はハイブリッド車両の原動機として機能し、遊星歯車装置18は歯車式差動装置であって動力の合成分配機構として機能している。
【0015】
上記クラッチC1、C2および第1ブレーキB1は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられるバンド式或いは湿式多板式の油圧式摩擦係合装置であり、たとえば図3に示す油圧制御回路24から供給される作動油によって摩擦係合させられるようになっている。図3は、油圧制御回路24の要部を示す図であり、図示しない電動ポンプを含む電動式油圧発生装置26で発生させられた元圧PCが、マニュアルバルブ28を介してシフトレバー30(図1参照)のシフトポジションに応じて各クラッチC1、C2、ブレーキB1へ供給されるようになっている。シフトレバー30は、運転者によって操作されるシフト操作部材で、本実施例では「B」、「D」、「N」、「R」、「P」の5つのシフトポジションに選択操作されるようになっており、マニュアルバルブ28はケーブルやリンク等を介してシフトレバー30に連結され、そのシフトレバー30の操作に従って機械的に切り換えられるようになっている。
【0016】
「B」ポジションは、前進走行時に変速機12のダウンシフトなどにより比較的大きな動力源ブレーキが発生させられるシフトポジションで、「D」ポジションは前進走行するシフトポジションであり、これ等のシフトポジションでは出力ポート28aからクラッチC1およびC2へ元圧PCが供給される。第1クラッチC1へは、シャトル弁31を介して元圧PCが供給されるようになっている。「N」ポジションは動力源からの動力伝達を遮断するシフトポジションで、「R」ポジションは後進走行するシフトポジションで、「P」ポジションは動力源からの動力伝達を遮断するとともに図示しないパーキングロック装置により機械的に駆動輪の回転を阻止するシフトポジションであり、これ等のシフトポジションでは出力ポート28bから第1ブレーキB1へ元圧PCが供給される。出力ポート28bから出力された元圧PCは戻しポート28cへも入力され、上記「R」ポジションでは、その戻しポート28cから出力ポート28dを経てシャトル弁31から第1クラッチC1へ元圧PCが供給されるようになっている。
【0017】
クラッチC1、C2、およびブレーキB1には、それぞれコントロール弁32、34、36が設けられ、それ等の油圧PC1、PC2、PB1が制御されるようになっている。クラッチC1の油圧PC1についてはON−OFF弁38によって調圧され、クラッチC2およびブレーキB1についてはリニアソレノイド弁40によって調圧されるようになっている。
【0018】
そして、上記クラッチC1、C2、およびブレーキB1の作動状態に応じて、図4に示す各走行モードが成立させられる。すなわち、「B」ポジションまたは「D」ポジションでは、「ETCモード」、「直結モード」、「モータ走行モード(前進)」の何れかが成立させられ、「ETCモード」では、第2クラッチC2を係合するとともに第1クラッチC1および第1ブレーキB1を開放した状態、言い換えればサンギヤ18s、キャリア18c、およびリングギヤ18rが相対回転可能な状態で、エンジン14およびFMG16を共に作動させてサンギヤ18sおよびキャリア18cにトルクを加え、リングギヤ18rを回転させて車両を前進走行させる。「直結モード」では、クラッチC1、C2を係合するとともに第1ブレーキB1を開放した状態で、エンジン14を作動させて車両を前進走行させる。「直結モード」ではまた、バッテリ42(図1参照)の蓄電量(残容量)SOCに応じて、FMG16を力行制御するとともにその分だけエンジントルクを削減したり、FMG16を発電制御するとともにその分だけエンジントルクを増加させたりすることにより、蓄電量SOCを例えば充放電効率が優れた適正な範囲内に保持するようになっている。また、「モータ走行モード(前進)」では、第1クラッチC1を係合するとともに第2クラッチC2および第1ブレーキB1を開放させることにより、エンジン14を切り離した状態でFMG16だけで車両を駆動して前進走行させる。上記第2クラッチC2は、「直結モード」から「モータ走行モード」への切換時に解放させられて、エンジン14を動力伝達系から切り離すものであるので、エンジン14と駆動輪52或いは変速機12との間で動力を伝達し或いは遮断する動力伝達開閉装置として機能している。
【0019】
図5は、上記前進モードにおける遊星歯車装置18の作動状態を示す共線図で、「S」はサンギヤ18s、「R」はリングギヤ18r、「C」はキャリア18cを表しているとともに、それ等の間隔はギヤ比ρ(=サンギヤ18sの歯数/リングギヤ18rの歯数)によって定まる。具体的には、「S」と「C」の間隔を1とすると、「R」と「C」の間隔がρになり、本実施例ではρが0.6程度である。また、(a) のETCモードにおけるトルク比は、エンジントルクTe:CVT入力軸トルクTin:モータトルクTm=ρ:1:1−ρであり、モータトルクTmはエンジントルクTeより小さくて済むとともに、定常状態ではそれ等のモータトルクTmおよびエンジントルクTeを加算したトルクがCVT入力軸トルクTinになる。CVTは無段変速機の意味であり、本実施例では変速機12としてベルト式無段変速機が設けられている。
【0020】
図4に戻って、「N」ポジションまたは「P」ポジションでは、「ニュートラル」または「充電・Eng始動モード」の何れかが成立させられ、「ニュートラル」ではクラッチC1、C2および第1ブレーキB1の何れも開放する。「充電・Eng始動モード」では、クラッチC1、C2を開放するとともに第1ブレーキB1を係合し、FMG16を逆回転させてエンジン14を始動したり、エンジン14により遊星歯車装置18を介してFMG16を回転駆動するとともに発電制御することにより、電気エネルギーを発生させてバッテリ42を充電したりする。
【0021】
「R」ポジションでは、「モータ走行モード(後進)」または「フリクション走行モード」が成立させられ、「モータ走行モード(後進)」では、第1クラッチC1を係合するとともに第2クラッチC2および第1ブレーキB1を開放した状態で、FMG16を逆方向へ回転駆動してキャリア18c、更には入力軸22を逆回転させることにより車両を後進走行させる。「フリクション走行モード」は、上記「モータ走行モード(後進)」での後進走行時にアシスト要求が出た場合に実行されるもので、エンジン14を始動してサンギヤ18sを正方向へ回転させるとともに、そのサンギヤ18sの回転に伴ってリングギヤ18rが正方向へ回転させられている状態で、第1ブレーキB1をスリップ係合させてそのリングギヤ18rの回転を制限することにより、キャリア18cに逆方向の回転力を作用させて後進走行をアシストするものである。
【0022】
前記変速機12はベルト式無段変速機であり、その出力軸44からカウンタ歯車46を経て差動装置48のリングギヤ50に動力が伝達され、その差動装置48により左右の駆動輪(本実施例では前輪)52に動力が分配される。変速機12は、一対の可変プーリ12a、12bを備えており、油圧シリンダによってV溝幅が変更されることにより変速比γ(=入力軸回転速度Nin/出力軸回転速度Nout )が連続的に変化させられるとともに、ベルト張力が調整されるようになっている。前記油圧制御回路24は、変速機12の変速比γやベルト張力を制御するための回路を備えており、共通の電動式油圧発生装置26から作動油が供給される。油圧制御回路24の作動油はまた、オイルパンに蓄積されて遊星歯車装置18や差動装置48を潤滑するとともに、一部がFMG16に供給されて、FMG16のハウジング内を流通したりハウジングに形成された冷却通路を流通したりハウジングに接して流通したりすることにより、そのFMG16を冷却するようになっている。
【0023】
本実施例のハイブリッド制御装置10において、ハイブリッド用電子制御装置であるHVECU60は、CPU、RAM、ROM等を備えていて、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行することにより、電子スロットルECU62、エンジンECU64、M/GECU66、T/MECU68、前記油圧制御回路24のON−OFF弁38、リニアソレノイド弁40、エンジン14のスタータなどとして機能するスタータモータジェネレータ(以下、SMGという)70などを制御する。電子スロットルECU62はエンジン14の電子スロットル弁72の開度を図示しないアクチュエータを用いて制御するものである。エンジンECU64はエンジン14の燃料噴射量や可変バルブタイミング機構、点火時期などによりエンジン出力を制御するものである。M/GECU66はインバータ74を介してFMG16の力行トルクや回生制動トルク等を制御するものである。T/MECU68は変速機12の変速比γやベルト張力などを制御するものである。上記SMG70は電動機および発電機として機能するものであってエンジン14に作動的に連結されており、ベルト或いはチェーンなどの動力伝達装置を介してエンジン14のクランクシャフトに連結されている。
【0024】
上記HVECU60には、アクセル操作量センサ76からアクセル操作部材としてのアクセルペダル78の操作量θacを表す信号が供給されるとともに、シフトポジションセンサ80からシフトレバー30のシフトポジションを表す信号が供給される。また、エンジン回転速度センサ82、モータ回転速度センサ84、入力軸回転速度センサ86、出力軸回転速度センサ88、CVT油温センサ90から、それぞれエンジン回転速度(回転数)Ne、モータ回転速度(回転数)Nm、入力軸回転速度(入力軸22の回転速度)Nin、出力軸回転速度(出力軸44の回転速度)Nout 、油圧制御回路24の作動油の温度THCVT を表す信号がそれぞれ供給される。出力軸回転速度Nout は車速Vに対応する。この他、バッテリ42の蓄電量SOCなど、運転状態を表す種々の信号が供給されるようになっている。蓄電量SOCは単にバッテリ電圧であっても良いが、充放電量を逐次積算して求めるようにしても良い。上記アクセル操作量θacは運転者の出力要求量に相当するものであり、前記電子スロットル弁72の開度は基本的にはそのアクセル操作量θacに応じて制御される。
【0025】
図6は、上記ハイブリット用電子制御装置であるHVECU60の制御機能の要部すなわち「直結モード」から「モータ走行モード」への切換制御機能を説明する機能ブロック線図である。図6において、解放条件成立判定手段100は、たとえば前記蓄電量SOCが所定値以上であり且つアクセルペダルが戻し操作された減速走行或いは惰行走行であるなどのハイブリッド車両の「直結モード」から「モータ走行モード」への切換条件すなわち第2クラッチ(動力伝達開閉装置)C2の解放条件が成立したか否かを判定する。要求トルク発生手段102は、上記解放条件成立判定手段100により第2クラッチC2の解放条件が成立したと判定された後においては、アクセル操作量θacに応じた大きさの運転者の要求トルクに沿ったトルクをエンジン14に代えてSMG70から発生させる。
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
また、図6において、出力軸トルク制御手段110は、解放条件成立判定手段100により第2クラッチC2の解放条件が成立したと判定された場合には、アクセルペダル78の戻し操作に拘らず電子スロットル弁72の開度を調節することによりエンジン14の出力トルクを所定値(図8の2点鎖線)に維持すると同時に、SMG70を発電機として機能させてそれから所定値の負の出力トルク(図8の3点鎖線)を発生させることにより、エンジン14の出力軸トルクを零とする。解放手段112は、そのエンジン14の出力軸トルクが略零とされた後に第2クラッチC2を解放させる。フューエルカット手段114は、その解放手段112により第2クラッチC2が解放された後にエンジン14に対する燃料供給を遮断するフューエルカットを実行する。
【0038】
図7は、上記ハイブリット用電子制御装置であるHVECU60の制御作動の要部すなわち「直結モード」から「モータ走行モード」への切換制御作動を説明するフローチャートである。図7において、前記解放条件成立判定手段100に対応するステップ(以下、ステップを省略する)SB1では、たとえば前記蓄電量SOCが所定値以上であり且つアクセルペダルが戻し操作された惰行走行或いは減速走行であるなどのハイブリッド車両の「直結モード」から「モータ走行モード」への切換条件が成立したか否かすなわちクラッチC2の解放条件が成立したか否かが判断される。このSB1の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合は、前記要求トルク発生手段102に対応するSB2において、エンジン14が切り離されてもアクセル操作量θacで決まる運転者の要求トルク(図8の破線)が得られるように、それまでエンジン14により回転駆動されて発電状態であったFMG16に駆動電流が供給されてそのFMG16からの出力が開始される。図8のt1 時点はこの状態を示している。図8の破線は上記運転者の要求トルクを示しており、実線に示される上記FMG16の出力トルクは、t1 時点まではエンジン14に駆動されて発電状態とされているために負の値であるが、そのt1 時点以後は上記破線に速やかに接近し且つそれに沿って変化させられる。同時に、前記出力軸トルク制御手段110に対応するSB3およびSB4においてエンジン14の出力軸トルクが略零とされる。すなわち、SB3において、アクセルペダル78の戻し操作に拘らず電子スロットル弁72の開度を調節することによりエンジン14の正の出力トルクを所定値(図8の2点鎖線)に維持すると同時に、SB4において、SMG70を発電機として機能させて上記正の出力トルクを相殺する絶対値がそれと同じ値の負の出力トルク(図8の3点鎖線)そのSMG70からを発生させることにより、エンジン14の出力軸トルクが略零とされる。図8のt2 時点はこの状態を示している。
【0039】
次いで、前記解放手段112に対応するSB5では、SB3およびSB4によりエンジン14の出力軸トルクが略零とされた後において第2クラッチC2が解放させられる。そして、前記フューエルカット手段114に対応するSB6では、SB5により第2クラッチC2が解放された後にエンジン14に対する燃料供給を遮断するフューエルカットが実行される。
【0040】
本実施例によれば、出力軸トルク制御手段110(SB3およびSB4)により、エンジン14の出力軸トルクが略零とされた後に、解放手段112(SB5)により第2クラッチ(動力伝達開閉装置)C2が解放されるので、直結モードからモータ走行モードへの切り換えのために第2クラッチC2を解放させてエンジン14を切り離す場合に、解放ショックが好適に防止される。同時に、その第2クラッチC2が解放された後において、フューエルカット手段114(SB6)によりエンジン14のフューエルカットが実行されるので、フューエルカットによりエンジン14の出力トルク急減しても車両ショックが発生しない。
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明はその他の態様においても適用される。
【0047】
たとえば、前述の実施例では、原動機としてエンジンおよびFMG16と、エンジンスタータ用のSMG70とを備えたハイブリッド車両について説明されていたが、原動機としてエンジンのみを備えた自動車、原動機として電動機或いはモータジェネレータを備えた電気自動車、原動機として油圧モータを備えた車両など、原動機の出力を動力伝達開閉装置を介して駆動輪へ伝達する形式の種々の車両に適用され得る。
【0048】
また、車両の動力伝達機構は、変速比を変更可能な無段変速機や遊星歯車式有段変速機、或いは前後進切換装置、合成分配機構など、動力伝達を行う種々の装置を備えたものであってもよい。
【0049】
【0050】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用されたハイブリッド車両に備えられた制御装置を概略説明する図である。
【図2】 図1のハイブリッド車両の動力伝達系の構成を説明する骨子図である。
【図3】 図1の油圧制御回路の一部を示す回路図である。
【図4】 図1のハイブリッド駆動制御装置において成立させられる幾つかの走行モードと、クラッチおよびブレーキの作動状態との関係を説明する図である。
【図5】 図4のETCモード、直結モード、およびモータ走行モード(前進)における遊星歯車装置の各回転要素の回転速度の関係を示す共線図である。
【図6】 図1のHVECTの制御機能の要部すなわち直結モードからモータ走行モードへの切換制御機能を説明するブロック部である。
【図7】 図1のHVECTの制御作動の要部すなわち直結モードからモータ走行モードへの切換制御作動を説明するフローチャートである。
【図8】 図1のHVECTの制御作動の要部すなわち直結モードからモータ走行モードへの切換制御作動を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
10:ハイブリッド制御装置
14:エンジン(原動機)
16:フロントモータジェネレータ(第2の電動機)
52:駆動輪
60:HVECU(ハイブリッド用電子制御装置)
70:スタータ用モータジェネレータ(SMG、電動機)
100:解放条件成立判定手段
102:要求トルク発生手段
114:フューエルカット手段
110:出力軸トルク制御手段
112:解放手段
C2:第2クラッチ(動力伝達開閉装置)
Claims (2)
- 供給された燃料に基づいて作動させられるエンジンとそれに作動的に連結された電動機とを有する原動機と、該原動機と駆動輪との間で動力を伝達し或いは遮断する動力伝達開閉装置とを有する車両の制御装置であって、
前記動力伝達開閉装置の解放条件が成立したか否かを判定する解放条件成立判定手段と、
該解放条件成立判定手段により解放条件が成立したと判定された場合には、前記動力伝達開閉装置への入力トルクが略零となったときに該動力伝達開閉装置を解放させる解放手段と、
前記電動機の出力トルクを該エンジンの出力軸に付加することにより該エンジンの出力軸トルクを略零とする出力軸トルク制御手段と、
前記解放手段により前記動力伝達開閉装置が解放された後に前記エンジンのフューエルカットを実行するフューエルカット手段とを、含み、
前記解放手段は、該出力軸トルク制御手段により前記エンジンの出力軸トルクが零とされた後に前記動力伝達開閉装置を解放させるものであり、
前記原動機は、前記動力伝達開閉装置の解放時においても該駆動輪に動力を伝達できる第2の電動機を含むものであり、
前記エンジンに連結された第1回転要素と、前記第2の電動機に連結された第2回転要素と、前記動力開閉装置を介して前記駆動輪に連結された第3回転要素とを有する動力合成分配装置を、さらに含むことを特徴とする車両の制御装置。 - 前記解放条件成立判定手段により前記解放条件が成立したと判定された後においては、運転者の要求トルクに沿ったトルクを前記エンジンに代えて前記第2の電動機から発生させるものである要求トルク発生手段を備えたものである請求項1の車両の制御装置。
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