JP5162916B2

JP5162916B2 - ハイブリッド車両の協調回生制動制御装置

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Publication number: JP5162916B2
Application number: JP2007030435A
Authority: JP
Inventors: 和之河野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: JP2008195143A

Description

本発明は、エンジン以外にモータ／ジェネレータを駆動源として具え、ブレーキによる摩擦制動と、モータ／ジェネレータによる回生制動との協調による協調回生制動が可能なハイブリッド車両の協調回生制動制御に関するものである。

従来、ハイブリッド車両に用いるハイブリッド駆動装置としては、様々な型式のものが提案されているが、そのうちの一つとして特許文献１に記載のものが知られている。この型式のハイブリッド駆動装置は、エンジン回転を変速機に伝達する軸に結合して、これらエンジンおよび変速機間にモータ／ジェネレータを具え、さらに、エンジンおよびモータジェネレータ間を切り離し可能に結合する第１クラッチを具えるとともに、モータ／ジェネレータおよび変速機間を切り離し可能に結合する第２クラッチを具えている。

このような型式のハイブリッド駆動装置を具えたハイブリッド車両は、第１クラッチを解放するとともに第２クラッチを締結することによりモータ／ジェネレータからの動力のみで走行する電気走行（ＥＶ走行）モードと、第１クラッチおよび第２クラッチを共に締結することによりエンジンおよびモータ／ジェネレータの双方からの動力で走行するハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）モードとになり得るとともに、制動時には、ブレーキによる摩擦制動と、モータ／ジェネレータによる回生制動との双方にて協調回生制動を行うことができる。
特開平１１−０８２２６０号公報

ところで、上記従来のハイブリッド車両は、制動時にモータ／ジェネレータの発電作用により得られ得る回生エネルギをエンジンブレーキによって消失させず、より一層回生による発電を高めるためにエンジンおよびモータ／ジェネレータ間の第１クラッチを解放し、さらに制動中の燃料を節約するためにエンジンを停止させて協調回生制動を行うことが考えられる。

しかしながら、このようにした場合、通常走行中（ＨＥＶモード中）に減速要求がなされ、その直後に加速要求がなされると、減速要求→第１クラッチ解放→エンジン停止→協調回生制動→加速要求→第１クラッチ締結→エンジン始動の順序で加速要求に対応するため、加速応答に対してタイムラグが生じることになる。

さらに、例えば市街地走行中では、上記のような減速要求後の再加速要求が頻繁になされる傾向があり、この場合、エンジンの停止と始動とがその都度繰り返され、排気ガス処理触媒の温度が低下するため排気ガス処理が効果的に行い得ないという問題がある。

それゆえ本発明は、制動時にエンジンブレーキによる影響を受けず、モータ／ジェネレータにより効率良く回生発電することが可能であり、かつハイブリッド走行中の減速要求の後にされた加速要求に迅速に対応することが可能なハイブリッド車両の協調回生制動制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置は、エンジンおよびモータ／ジェネレータと、これらエンジンおよびモータ／ジェネレータ間で締結および解放によりトルクを伝達および遮断する第１クラッチと、そのモータ／ジェネレータおよびそこから駆動輪に至る駆動系間で締結および解放によりトルクを伝達および遮断する第２クラッチと、を具え、エンジンを停止させ、第１クラッチを解放するとともに第２クラッチを締結することによりモータ／ジェネレータからの動力のみで走行する電気走行モードと、第１クラッチおよび第２クラッチを共に締結することによりエンジンおよびモータ／ジェネレータの双方からの動力で走行するハイブリッド走行モードと、を有するハイブリッド車両に設けられ、ブレーキによる摩擦制動とモータ／ジェネレータによる回生制動との協調による協調回生制動を行う協調回生制動制御装置において、前記ハイブリッド車両は、運転者による運転操作および走行路の走行環境に基づいて、強制的に前記ハイブリッド走行モードで走行するパワー走行モードを有し、ブレーキペダルの踏込み位置および踏込み速度を検出する手段と、車速を検出する手段と、前記パワー走行モードで走行している間にブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み速度が、車速ごとに設定された閾値以下である場合に、前記第１クラッチを解放するとともに前記エンジンをアイドル回転状態で保持したまま前記協調回生制動を行うことを特徴とするものである。

かかる本発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置にあっては、ハイブリッド車両がエンジンおよびモータ／ジェネレータの双方による動力で走行するハイブリッド走行モードで走行中にブレーキペダルが踏み込まれ、すなわち減速要求がなされ、かつそのブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み状態が、その後の加速要求が予想される所定の条件を満たす場合には、第１クラッチを解放するとともにエンジンをアイドル回転状態で保持する。

従って、その後の加速要求が予想される制動時に第１クラッチを解放することから、エンジンブレーキによる影響を受けずにモータ／ジェネレータによる効率的な回生発電を行い得るとともに、上記制動時にエンジンをアイドル回転状態で待機させることから、減速後に加速要求がされても第１クラッチを再度締結するのみで減速状態から加速状態に移行することもでき、減速要求後の加速要求に迅速に対応することも可能となる。

以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の協調回生制動制御装置の一実施例を具えたハイブリッド車両の駆動系（パワートレーン）を、その駆動系のための制御システムと共に示す概略図、図２は、上記実施例の協調回生制動制御装置の一部をなす、図１中の総合コントローラが実行する協調回生制動制御プログラムを示すフローチャート、図３は、その協調回生制動制御プログラムにおいてパワー走行モードでの第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御を判定するのに用いる判定マップ、図４は、上記協調回生制動制御プログラムにおいてハイブリッド走行モードでのエンジン停止制御を判定するのに用いる判定マップである。

図１に示すハイブリッド車両のパワートレーンおよびその制御システムは、第１動力源としてのモータ／ジェネレータ１と、第２動力源としてのエンジン２と、モータ／ジェネレータ１およびエンジン２相互間の動力伝達を制御可能な第１クラッチ３と、モータ／ジェネレータ１およびエンジン２の動力を左右駆動輪（左右後輪）４Ｌ，４Ｒに伝達する伝達装置を構成する自動変速機５および終減速機８と、モータ／ジェネレータ１および自動変速機５相互間の動力伝達を制御可能な第２クラッチ６と、モータ／ジェネレータ１、エンジン２、第１クラッチ３、自動変速機５および第２クラッチ６を総合的に制御する、制御手段としての総合コントローラ７とを具えている。

このハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン２の車両前後方向後方に自動変速機５をタンデムに配置し、エンジン２のクランクシャフトの回転を自動変速機５の入力軸５ａへ伝達する軸に結合してモータ／ジェネレータ１を設け、それらモータ／ジェネレータ１およびエンジン２間に第１クラッチ３を介挿し、この第１クラッチ３によりモータ／ジェネレータ１およびエンジン２間を切り離し可能に結合し、一方でモータ／ジェネレータ１および自動変速機５間に第２クラッチ６を介挿し、この第２クラッチ６によりモータ／ジェネレータ１および自動変速機５間を切り離し可能に結合する。

モータ／ジェネレータ１は、交流同期モータであり、車輪４Ｌ，４Ｒを駆動するときはモータとして作用し、車輪４Ｌ，４Ｒを回生制動する時はジェネレータ（発電機）として作用するもので、エンジン２および自動変速機５間に配置する。

自動変速機５は、図示しない複数の変速摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結もしくは解放することで、これら変速摩擦要素の締結・解放の組み合わせにより適当な変速段を決定し、入力軸からの回転を決定された変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸５ｂに出力するもので、この出力された回転は、伝達装置を構成する、ディファレンシャルギヤ装置を含む終減速機８により左右後輪４Ｌ，４Ｒへ適当なトルクに分配されて伝達される。ただし、自動変速機５は上述のような有段式のものに限られるものではなく、無段変速機であってもかまわない。

上記した図１に示すパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行（ＥＶ走行）モードが要求される場合、第１クラッチ３を解放し、第２クラッチ６を締結し、自動変速機５を動力伝達状態にする。この状態で、モータ／ジェネレータ１を駆動すると、このモータ／ジェネレータ１からの出力回転のみが変速機入力軸５ａに達することとなり、自動変速機５が当該入力軸５ａへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸５ｂにより出力する。この変速機出力軸５ｂからの回転は、終減速機８を経て左右後輪４Ｌ，４Ｒに伝達し、車両をモータ／ジェネレータ１のみによる電気走行（ＥＶ走行）させることができる。

また、高速走行時や、大負荷走行時や、バッテリ９の持ち出し可能電力が少ない時などに用いられるハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）モードが要求される場合、または、加減速が大きくコーナもしくはカーブの通過速度が高い走行状態で用いられるパワー走行モード（強制的にＨＥＶ走行モードで走行するモード）が要求される場合、第１クラッチ３および第２クラッチ６をともに締結し、自動変速機５を動力伝達状態にする。この状態では、エンジン２から出力回転、または、エンジン２からの出力回転およびモータ／ジェネレータ１からの出力回転の双方が変速機入力軸５ａに達することとなり、自動変速機５が当該入力軸５ａへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸５ｂより出力する。この変速機出力軸５ｂからの回転は、終減速機８を経て左右後輪４Ｌ，４Ｒに伝達し、車両をエンジン２およびモータ／ジェネレータ１の双方によりハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）もしくはパワー走行させることができる。

かかるＨＥＶ走行中もしくはパワー走行中において、エンジン２を最適燃費で運転させるとエネルギが余剰となる場合、この余剰エネルギによりモータ／ジェネレータ１を発電機として作動させることで余剰エネルギを電力に変換し、この発電電力をモータ／ジェネレータ１のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン２の燃費を向上させることができる。

図１に示す上記パワートレーンを総合的に制御するために、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ１０からの信号と、車速ＶＳＰを検出する車速センナ１２からの信号と、左車輪速Ｖｗｌおよび右車輪速Ｖｗｒを検出する車輪速センサ１４からの信号と、ブレーキペダル踏込み位置ＢＰＯおよびブレーキペダル踏込み速度ＢＳＰを検出するブレーキセンサ２０からの信号とを総合コントローラ７に入力する。

ここで、上記の走行モードを選択する方法について説明し、図７は、走行モードを判定するのに用いる判定マップであり、図８は、運転傾向指数ｋの演算処理を示すフローチャートであり、図９は、加減速走行頻度指数を演算するサブルーチンを示すフローチャートであり、図１０は、道路屈曲度を演算するサブルーチンを示すフローチャートであり、図１１は、係数１を求めるための特性図であり、図１２は、係数２を求めるための特性図であり、図１３は、係数３を求めるための特性図である。

総合コントローラ７は、車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＯといった運転者による要求負荷に応じた情報から、図７に示す走行モード判定マップを参照して、走行モード（ＥＶ走行またはＨＥＶ走行）を演算する。

図７の走行モード判定マップについて説明すると、実線は電気走行モード領域とハイブリッド走行モード領域との境界を示し、ＥＶ走行からＨＥＶ走行に切り替わる際にエンジン２を始動する条件となる。この境界（エンジン始動線）よりも車速ＶＳＰまたはアクセル開度ＡＰＯが大きければＨＥＶ走行モードを選択する。これに対し、この境界（エンジン始動線）よりも車速ＶＳＰおよびアクセル開度ＡＰＯの双方が小さければＥＶ走行モードを選択する。

さらに、総合コントローラ７では、運転者によるアクセル操作やブレーキ操作といった運転操作と、走行路の曲率ないし直線といった走行環境に基づいて、車両が直線走行中であるか否か、あるいは旋回走行中であるか否か、あるいはワインディング路を走行中であるか否か、あるいは運転者はゆったりとした走行性能を所望しているのか、あるいはきびきびとした走行性能を所望しているのか、といった車両の走行状態を判断するための指数である運転傾向指数ｋを求める。この運転傾向指数ｋは、加速度が大きかったり、コーナまたはカーブの通過速度が高い走行状態になると値が増大し、逆に、一定速度や、停止や、コーナまたはカーブの通過速度が低い走行状態になると、値が減少する。

この運転傾向指数ｋの求め方について、図８から図１３に沿って説明する。図８は運転傾向指数ｋを求めるメインルーチンであり、所定時間（例えば、数十ｍｓｅｃ）毎に実行されるものである。

まず、ステップＳ１１では、後述する図９のサブルーチンのように、車両前後方向の加減速度ｇを求めて、車速ＶＳＰ毎に予め設定された係数１により、加減速走行頻度指数ｇ２を求める。

次に、ステップＳ１２では、後述する図１０のサブルーチンのように、走行中の道路の屈曲度Ｌを検出する。この道路屈曲度Ｌは道路の曲率に基づくもので、ここでは、左右の車輪速Ｖｗｌ、Ｖｗｒの差から検出する。なお、カーナビゲーションシステムを有する車両では、検出した位置情報と、地図情報に基づいて走行中の道路の曲率を求めても良い。

ステップＳ１３では、係数４と係数５の重み係数を設定してから、上記ステップＳ１１で求めた加減速走行頻度指数ｇ２と、ステップＳ１２で求めた道路屈曲度Ｌから、
ｋ＝係数４×加減速走行頻度指数ｇ２＋係数５×道路屈曲度Ｌ
より運転傾向指数ｋを演算する。ここで、重み付けを行う係数４は所定値（例えば、０．６）に設定され、係数５は、
係数５＝１−係数４
より設定され、例えば、０．４に設定されるものである。

そして、ステップＳ１４では、この運転傾向指数ｋを所定の上限値と下限値以内となるように値を補正して終了する。

次に、上記ステップＳ１１で行われる加減速走行頻度指数ｇ２の演算について、図９のサブルーチンを参照しながら詳述する。

まず、ステップＳ１１１にて、車輪速センサ１４の出力から、車両の前後方向の加減速度ｇを算出し、ステップＳ１１２では、車速ＶＳＰを読み込んで、加減速度ｇの絶対値に図１１に例示する特性図から求めた係数１を乗じて、加減速指数ｇ１を演算する。
ｇ１＝｜ｇ｜×係数１
図１１の係数１は、車速ＶＳＰに係数１を予め設定したもので、低車速（例えば、４０ｋｍ／ｈ未満）および高車速（例えば、８０ｋｍ／ｈ以上）の領域では車速ＶＳＰの増大に応じて係数１も増大するように設定され、その他の領域ではほぼ一定となるように、設定される。なお、図１１では、車速ＶＳＰ＝６０〜８０ｋｍ／ｈの領域において係数１が若干減少するように設定されている。

そして、ステップＳ１１３では、アクセル開度センサ１０のアクセル踏み込み量ＡＰＯ、ブレーキセンサ２０のブレーキＯＮ／ＯＦＦ信号（ブレーキ踏込み位置ＢＰＯ＞０でＯＮ，ＢＰＯ≦０でＯＦＦとする）、車速ＶＳＰおよび上記ステップＳ１１１の加減速度ｇを読み込んで、図１２に示す図表から係数２を求め、次式により加減速走行頻度指数ｇ２を演算する。
ｇ２＝ｇ２_-1＋係数２×（ｇ１−ｇ１_-1）
ただし、ｇ２_-1は、前回の制御周期で求めた加減速走行頻度指数の値で、ｇ１_-1は、前回の制御周期で求めた加減速指数の値である。

なお、図１２の図表は、加減速度ｇとブレーキ信号のＯＮ／ＯＦＦに対する車速ＶＳＰとアクセル踏み込み量ＡＰＯの関係から係数２を予め設定したものである。

次に、上記ステップＳ１２で行われる道路屈曲度Ｌの演算について、図１０のサブルーチンを参照しながら詳述する。

まず、ステップＳ１２１にて、車輪速センサ１４の出力から左車輪速Ｖｗｌと右車輪速Ｖｗｒを検出する。

ステップＳ１２２では、車速ＶＳＰを読み込んで、図１３に例示する特性図から車速ＶＳＰに応じた係数３を求めてから、道路屈曲度Ｌを、
Ｌ＝｜Ｖｗｌ−Ｖｗｒ｜×係数３
より演算する。つまり道路屈曲度Ｌは、道路の曲率に相当する左右車輪速の差分の絶対値に係数３を乗じた値として求められる。

なお、図１３の特性図は、車速ＶＳＰが所定の高速域（例えば８０ｋｍ／ｈ以上）に達するまでは、車速ＶＳＰの増大に応じて係数３も増大するように設定され、高速域では係数３は所定値に固定される。

上述のように求めた運転傾向指数ｋが、所定の閾値で規定される通常の範囲内、例えば０．４以下、である場合には、車両が通常の走行状態にあると判断し、図７に示す通常のエンジン始動線を用いる。これに対し、例えば０．４を超える通常の範囲外である場合には、車両がパワー走行状態にあると判断し、図７に示すパワー走行時のエンジン始動線を用いる。これら２種のエンジン始動線を比較すると、通常のエンジン始動線で区画されるＥＶ走行モード領域は、パワー走行のエンジン始動線で区画されるＥＶ走行モード領域よりも小さい。別な言い方をすれば、パワー走行状態である場合にはＥＶ走行モード領域とＨＥＶ走行モード領域との境界を通常走行状態に係る原位置から電気走行モード領域側に移動してハイブリッド走行モード領域を拡大するよう、境界を変更する。

このような境界（エンジン始動線）の変更は、図７に示すようなアクセル開度ＡＰＯおよび車速ＶＳＰの双方を小さくする移動である他、いずれか一方を小さくする移動であってもよい。

このような走行モード選択の方法により、通常走行状態ではＥＶ走行モード領域を大きくしてゆったりした走行の実現およびエンジン２の燃料消費率の向上を図ることができる。これに対しパワー走行状態では、ＨＥＶ走行モード領域を大きくしてきびきびした走行を実現することができる。

総合コントローラ７は、上記方法により運転車が希望している車両の駆動力を実現可能な走行モード、すなわちＥＶモード、ＨＥＶモード、またはパワー走行モードの何れかを選択するとともに、エンジントルク目標値、モータ／ジェネレータトルク目標値、第１クラッチ伝達トルク容量目標値、第２クラッチ伝達トルク容量目標値、および自動変速機５の目標変速段をそれぞれ演算する。

この演算結果に基づき総合コントローラ７は、エンジントルクがエンジントルク目標値となるように図示しない電子スロットルアクチュエータを介してエンジン２を制御し、モータ／ジェネレータ１のトルクがモータ／ジェネレータトルク目標値となるよう、バッテリ９からの電力によりインバータ１８を介してモータ／ジェネレータ１を制御する。

同じく総合コントローラ７は、第１クラッチ３および第２クラッチ６の伝達トルク容量が、それぞれ第１クラッチ伝達トルク容量目標値および第２クラッチ伝達トルク容量目標値となるように図示しない電磁または油圧ソレノイドを介して第１クラッチ３および第２クラッチ６を締結・解放制御する。

さらに総合コントローラ７は、自動変速機５の変速段が目標変速段となるように、自動変速機５の図示しない油圧制御装置を介して目標変速段（目標変速比）が選択されるよう変速制御する。なお、本実施例においては総合コントローラ７が、第１クラッチ３を本発明の目的に沿うように解放制御するとともに、エンジン２を本発明の目的に沿うようにアイドリング制御して所定の場合にアイドル回転数で保持する。

上記した第１クラッチ３の解放制御のために、総合コントローラ７は、図２に示す制御プログラムを実行して、本発明が狙いとする通りに第１クラッチ３を解放制御するとともに、エンジン２を所定の場合にアイドル回転数で保持し、本発明が狙いとする所定の協調回生制動制御を達成する。

図２に示す制御プログラムは、ハイブリッド走行（ＨＥＶ走行もしくはパワー走行）において所定の結果が得られるまで繰り返し実行されるルーチンであり、ここでは先ずステップＳ１において、減速要求時であるか否かを、ブレーキペダル踏込み位置ＢＰＯが０を超えているか否かで判断する。

減速要求時でない（ＢＰＯ≦０）ならば、通常制御に戻る。引き続きハイブリッド走行をしている場合は、このルーチンのスタートから開始される。ステップＳ１において、減速要求時（ブレーキペダル踏込み位置ＢＰＯ＞０）であるならば、ステップＳ２に進みパワー走行モードで走行しているのか、あるいはＨＥＶ走行モードで走行しているのかを、運転傾向指数ｋから判断する（例えば、運転傾向指数ｋが０．４以下の場合はＨＥＶ走行と、０．４を超える場合はパワー走行と判断する）。

パワー走行モード（パワー走行モード判定Ｓ２がＹＥＳ）であるならば、ステップＳ３に進み、ブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰおよびブレーキペダル踏込み速度ＢＳＰを読み込み、続くステップＳ４で、それら車速ＶＳＰおよびブレーキペダル踏込み速度ＢＳＰを図３に示す判定マップに当てはめて、ブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダル踏込み速度ＢＳＰが図３の第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御領域の範囲内にあるか否かを判断し、その範囲内にないＮＯの場合は、ステップＳ６に進み第１クラッチ３を締結した状態でエンジン２への燃料をカットし、エンジン２とモータ／ジェネレータ１とを駆動結合したままでブレーキによるブレーキ制動とモータ／ジェネレータ１による回生制動の双方による協調回生制動を行う。

ステップＳ４で、ブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダル踏込み速度ＶＳＰが図３の第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御領域の範囲内にあるＹＥＳの場合は、ステップＳ５に進み第１クラッチ３を解放するとともにエンジン２をアイドリング制御しながら、ブレーキによる摩擦制動とモータ／ジェネレータ１による回生制動との双方による協調回生制動を行う。

一方で、ステップＳ２でパワー走行モード判定がＮＯ（通常のＨＥＶ走行モード）の場合はステップＳ７に進み、ブレーキ踏込み時の車速ＶＳＰおよびブレーキペダル踏込み位置ＢＰＯを読み込み、続くステップＳ８で、それら車速ＶＳＰおよびブレーキペダル踏込み位置ＢＰＯを図４に示す判定マップに当てはめて、ブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダル踏込み位置ＢＰＯが図４のエンジン停止領域の範囲内にあるか否かを判断し、その範囲内にないＮＯの場合はステップＳ５に進み第１クラッチ３を解放するとともにエンジン２をアイドリング制御しながら、ブレーキによる摩擦制動とモータ／ジェネレータ１による回生制動との双方による協調回生制動を行う。

ステップＳ８で、ブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダル踏込み位置ＢＰＯが図４のエンジン停止領域の範囲内にあるＹＥＳの場合は、ステップＳ９に進み、ブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダル踏込み位置ＢＰＯが、図４のエンジン停止領域の範囲内に継続して在る時間Ｔを判断し、その時間Ｔが所定時間（例えば０．１秒）未満であれば、ステップＳ５に進み第１クラッチ３を解放するとともにエンジン２をアイドリング制御しながら、ブレーキによる摩擦制動とモータ／ジェネレータ１による回生制動との双方による協調回生制動を行う。

ステップＳ９で、ブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダル踏込み位置ＢＰＯが図４のエンジン停止領域の範囲内に継続して在る時間Ｔが上記所定時間（例えば０．１秒）以上であれば、ステップＳ１０に移行し第１クラッチ３を解放するとともにエンジン２を停止して、ブレーキによる摩擦制動とモータ／ジェネレータ１による回生制動との双方による協調回生制動を行う。

次いで、上記した協調回生制動（減速要求）からの加速要求に対するエンジン２、第１クラッチ３およびモータ／ジェネレータ１の動作について説明をする。

図５ａ，ｂは、それぞれ本実施例の協調回生制動制御装置の、減速要求からの加速要求に対応する制御を含む協調回生制動制御の動作を示すタイムチャートであり、図５ａは、モータ／ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）回転数がエンジン（ＥＮＧ）のアイドル回転数以下にまで低下した後に加速要求を行った場合を示し、一方図５ｂは、モータ／ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）回転数がエンジン（ＥＮＧ）のアイドル回転数以下に低下する前に加速要求を行った場合を示したものである。

ところで、従来、ハイブリッド車両の協調回生制動においては、発電効率を高めるため、および制動中の燃料を節約するためにエンジン２およびモータ／ジェネレータ１間の第１クラッチ３を解放し、かつエンジン２を停止して行う方法が考えられていた。しかしながら、このように第一クラッチ３を解放するとともにエンジン２を停止して協調回生制動を行うと、その後の加速要求に対して遅れが生じる。この問題を図６により付言する。図６は、従来のハイブリッド車両の協調回生制動制御の動作をタイムチャートに示したもので、図示のように、エンジン２およびモータ／ジェネレータ１によるハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）モードで走行中に、減速要求する（アクセルペダルを放してブレーキペダルを踏み込む）と、第１クラッチ３が解放されるとともにエンジン２が停止され、ブレーキおよびモータ／ジェネレータの双方による協調回生制動が行われる。そしてその協調回生制動中に加速を要求する（ブレーキペダルを放してアクセルペダルを踏み込む）と、第１クラッチ３が再度締結されるとともに、エンジン２がモータ／ジェネレータ１の回転トルクによりクランキング始動され、このエンジン２の始動後にエンジン２およびモータ／ジェネレータ１の双方の動力により上記加速要求に対応することとなるので、アクセルペダルの踏み込みから加速が開始されるまでにタイムラグｔが生じることになる。

一方で本実施例の協調回生制動制御装置に従えば、ＨＥＶ走行モードで走行中に、図５ａ，ｂに示すように、アクセルペダルに代えてブレーキペダルを踏み込んで車両の減速を行うと、図２のルーチン中のステップＳ３，Ｓ４およびステップＳ７〜Ｓ９に従い、そのブレーキペダルの踏込み状態ＢＰＯ，ＢＳＰとブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰとが、その制動後の加速要求が予想される所定の条件を満たす場合には、第１クラッチ３が解放されるとともにエンジン２がアイドル回転状態で保持され、協調回生制動が行われる。

ここで、図５ａに示すように、モータ／ジェネレータ１の回転数がエンジン２のアイドル回転数より低い時に、加速要求がなされると、すなわちブレーキペダルに代えてアクセルペダルが踏込まれると、総合コントローラ７は、先ずモータ／ジェネレータ１の回転数を高めてその加速要求に応じ、その回転数がエンジン２のアイドル回転数と同期した時点で第１クラッチ３を再度締結する。

あるいは、図５ｂに示すようにモータ／ジェネレータ１の回転数がエンジン２のアイドル回転数より低くなる前に、加速要求がなされると、総合コントローラ７は、モータ／ジェネレータ１の回転数を高めてその加速要求に応じると同時に、エンジン２の回転数を高め、モータ／ジェネレータ１の回転数とエンジン２の回転数とが同期した時点で第１クラッチ３を再度締結する。

なお、これらモータ／ジェネレータ１の回転数とエンジン２の回転数とを同期させた時点で実行する第１クラッチ３の再締結は、第１クラッチ３のエンジン２側および第１クラッチ３のモータ／ジェネレータ１側に図示しない回転センサをそれぞれ設け、これら回転センサからの信号を総合コントローラ７に入力し、総合コントローラ７が所定の制御プログラムを実行することで容易に達成し得るものである。

かかる本実施例のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置にあっては、上記ハイブリッド車両がエンジン２およびモータ／ジェネレータ１の双方による動力で走行するハイブリッド走行モードで走行中にブレーキペダルが踏み込まれ（減速要求がなされ）、かつブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダルの踏込み状態ＢＰＯ，ＢＳＰが、その後の加速要求が予想される所定の条件を満たす場合には、第１クラッチ３を解放するとともにエンジン２をアイドル回転状態で保持する。

従って、その後の加速要求が予想される制動時に第１クラッチ３を解放することから、エンジンブレーキによる影響を受けずにモータ／ジェネレータ１による効率的な回生発電を行い得るとともに、上記制動時にエンジン２をアイドル回転状態で待機させることから、減速後に再加速が要求されても第１クラッチ３を再度締結するのみで減速状態から加速状態に移行することもできるので、減速要求後の加速要求に迅速に対応することも可能となる。

さらに、本実施例のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置によれば、上記ハイブリッド車両は、運転者による運転操作および走行路の走行環境に基づいて、強制的にハイブリッド走行モードで走行するパワー走行モードを有しており、そのパワー走行モードで走行している間にブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、かつブレーキペダル踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダルの踏込み状態ＢＰＯ，ＢＳＰがその後の加速要求が予想される所定の条件を満たす場合には、総合コントローラ７が、第１クラッチ３を解放するとともにエンジン２をアイドル回転状態で保持したまま協調回生制動を行うことから、ワインディングロード等で頻繁に発生する減速要求後の加速要求にも迅速に対応し得るとともに、制動時にエンジンブレーキによる影響を受けずにモータ／ジェネレータ１による回生量を大きく得ることが可能である。

また、本実施例のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置によれば、総合コントローラ７が、協調回生制動中の加速要求に応じて、第１クラッチ３を再度締結することから、加速時にモータ／ジェネレータ１の回転トルクによりエンジン２をクランキングして始動する必要がなく、クランキングトルクによる減速感を運転者に与えることなく、再加速性を向上させることができる。

さらに、本実施例のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置によれば、協調回生制動中であって、モータ／ジェネレータ１の回転数がエンジン２のアイドル回転数よりも低い時に加速要求がされた場合は、総合コントローラ７が、モータ／ジェネレータ１の回転数を高めてその加速要求に応じ、モータ／ジェネレータ１の回転数と、エンジン２のアイドル回転数とが同期した時に第１クラッチ３を再度締結することから、加速要求に迅速に対応することができるとともに、エンジン２とモータ／ジェネレータ１との接続の際のショックがなくスムーズな加速を与えることができる。

さらに、本実施例のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置によれば、協調回生制動中であって、モータ／ジェネレータ１の回転数がエンジン２のアイドル回転数よりも低くなる前に加速要求がされた場合は、総合コントローラ７が、モータ／ジェネレータ１の回転数を高めてその加速要求に応じると同時に、エンジン２の回転数を高め、モータ／ジェネレータ１の回転数とエンジン２の回転数とが同期した時点で第１クラッチ３を再度締結することから、加速要求に迅速に対応することができるとともに、モータ／ジェネレータ１の回転トルクがエンジン２に引き込まれることによる減速感を与えることなく、スムーズな加速を与えることができる。

さらに、本実施例のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置によれば、上記ハイブリッド車両がハイブリッド走行モードで走行している間にブレーキが踏み込まれた場合であって、そのブレーキペダルの踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダルの踏込み位置の値ＢＰＯが、所定のエンジン停止領域（図４のエンジン停止領域）の範囲外にある場合に、総合コントローラ７が、第１クラッチ３を解放させるとともにエンジン２をアイドル回転状態に保持したまま協調回生制動制御を行うことから、減速要求および加速要求が比較的多い低速走行時にはそれら減速および加速要求に迅速に対応するためエンジン２を停止させ難くし、一方で減速要求および加速要求が比較的少ない高速走行時には、エンジン２を停止させ易くすることができ、減速要求後の再加速性を効率的に向上させることができるとともに、エンジン２の燃費を向上させることができる。

さらに、本実施例のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置によれば、上記ハイブリッド車両がハイブリッド走行モードで走行している間にブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、そのブレーキペダルの踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダルの踏込み位置の値ＢＰＯが、所定のエンジン停止領域（図４のエンジン停止領域）の範囲内にあり、かつ該値が所定のエンジン停止領域（図４のエンジン停止領域）の範囲内である継続時間が所定の時間（例えば、０．１秒）より短い場合に、総合コントローラ７が、第１クラッチ３を解放させるとともにエンジン２をアイドル回転状態で保持したまま協調回生制動を行い、そのブレーキペダルの踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダルの踏込み位置の値ＢＰＯが、所定のエンジン停止領域（図４のエンジン停止領域）の範囲内にあり、かつ該値が所定のエンジン停止領域（図４のエンジン停止領域）の範囲内である継続時間が上記所定の時間（例えば０．１秒）より長い場合は、総合コントローラ７が、第１クラッチ３を解放させるとともにエンジン２を停止させて協調回生制動制御を行うことから、例えば市街地走行で頻繁に起こり得る極短時間のブレーキペダルの踏込みに対しては、エンジン２を停止させずに済むため、エンジン２の停止および始動の頻度を減じることができ、排気ガス処理触媒の温度を安定させることができる。

そして、本実施例のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置によれば、上記ハイブリッド車両がパワー走行モードで走行している間にブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、そのブレーキペダルの踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダルの踏込み速度の値ＢＳＰが所定の第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御領域（図３の第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御領域）の範囲内である場合（すなわち、パワー走行時のブレーキペダルの踏込みが比較的弱い場合）に、総合コントローラ７が、第１クラッチ３を解放するとともにエンジン２をアイドル回転状態で保持しながら協調回生制動を行い、そのブレーキペダルの踏込み時の車速ＶＳＰに対するブレーキペダル踏込み速度の値ＢＳＰが所定の第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御領域（図３の第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御領域）の範囲外である場合（すなわち、パワー走行時のブレーキペダルの踏込みが比較的強い場合）に、総合コントローラ７が、第１クラッチ３を締結させた状態でエンジン２の燃料をカットし協調回生制動を行うことことから、例えばワインディングロード等で、極めて高い操作性（減速後の再加速性）を要求する場合にも、ブレーキの踏込み速度からその必要性を判断してそれに対応することができる。

かくしてこの発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置によれば、その後の加速要求が予想される制動時に第１クラッチを解放することから、エンジンブレーキによる影響を受けずにモータ／ジェネレータによる効率的な回生発電を行い得るとともに、上記制動時にエンジンをアイドル回転状態で待機させることから、減速中に再加速要求がされても第１クラッチを再度締結するのみで減速状態から加速状態に移行することもできるので、減速要求後の加速要求に迅速に対応することも可能となる。

なお、本発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置においては、運転者による運転操作および走行路の走行環境に基づいて、強制的に前記ハイブリッド走行モードで走行するパワー走行モードをさらに有し、前記制御手段は、前記パワー走行モードで走行している間に前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、かつ前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み状態が、その後の加速要求が予想される所定の条件を満たす場合に、前記第１クラッチを解放するとともに前記エンジンをアイドル回転状態で保持したまま前記協調回生制動を行うこととしても良く、このようにすれば、ワインディングロード等を走行する際に頻繁に発生する減速要求後の加速要求にも迅速に対応し得るとともに、制動時にエンジンブレーキによる影響を受けずにモータ／ジェネレータによる回生量を大きく得ることが可能である。

また、本発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置においては、前記制御手段は、前記協調回生制動中の加速要求に応じて、前記第１クラッチを再度締結するようにしても良く、このようにすれば、加速時にモータ／ジェネレータの回転トルクによりエンジンをクランキングして始動する必要がなく、クランキングトルクによる減速感を運転者に与えることなく、再加速性を向上させることができる。

さらに、本発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置においては、前記制御手段は、前記協調回生制動中であって、前記モータ／ジェネレータの回転数が前記エンジンのアイドル回転数よりも低い時に前記加速要求がされた場合に、前記モータ／ジェネレータの回転数を高めて該加速要求に応じ、その回転数が前記エンジンのアイドル回転数と同期した時点で前記第１クラッチを前記モータ／ジェネレータの回転数と、前記エンジンのアイドル回転数とが同期した時に前記第１クラッチを再度締結しても良く、このようにすれば、加速要求に迅速に対応することができるとともに、エンジンとモータ／ジェネレータとの接続の際のショックがなく、スムーズな加速を与えることができる。

さらに、本発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置においては、前記制御手段は、前記協調回生制動中であって、前記モータ／ジェネレータの回転数が前記エンジンのアイドル回転数よりも低くなる前に前記加速要求がされた場合に、前記モータ／ジェネレータの回転数を高めて該加速要求に応じると同時に、前記エンジンの回転数を高め、前記モータ／ジェネレータの回転数と前記エンジンの回転数とが同期した時点で前記第１クラッチを再度締結しても良く、このようにすれば、加速要求に迅速に対応することができるとともに、モータ／ジェネレータの回転トルクがエンジンに引き込まれることによる減速感を与えることなく、スムーズな加速を与えることができる。

さらに、本発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置においては、前記制御手段は、前記ハイブリッド走行モードで走行している間に前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み位置の値が、所定のエンジン停止領域の範囲外にある場合に、前記第１クラッチを解放させるとともに前記エンジンをアイドル回転状態に保持したまま前記協調回生制動を行うこととしても良く、このようにすれば、減速要求および加速要求が比較的多い低速走行時にはそれら減速および加速要求に迅速に対応するためエンジンを停止させ難くし、一方で減速要求および加速要求が比較的少ない中高速走行時にはエンジンを停止させ易くするため、減速要求後の再加速性を効率的に向上させることができるとともに、エンジンの燃費を向上させることができる。

さらに、本発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置においては、前記制御手段は、前記ハイブリッド走行モードで走行している間に前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み位置の値が、前記所定のエンジン停止領域の範囲内にあり、かつ該値が前記所定のエンジン停止領域の範囲内である継続時間が所定の時間より短い場合に、前記第１クラッチを解放させるとともに前記エンジンをアイドル回転状態で保持したまま前記協調回生制動を行い、前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み位置の値が、前記所定のエンジン停止領域の範囲内にあり、かつ該値が前記所定のエンジン停止領域の範囲内である継続時間が前記所定の時間より長い場合は、前記第１クラッチを解放させるとともに前記エンジンを停止させて前記協調回生制動を行うこととしても良く、このようにすれば、例えば市街地走行で頻繁に起こり得る極短時間のブレーキペダルの踏込みに対しては、エンジンを停止させずに済むため、エンジンの停止および始動の頻度を減じることができ、排気ガス処理触媒の温度を安定させることができる。

そして、本発明のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置においては、前記制御手段は、前記パワー走行モードで走行している間に前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み速度の値が所定の第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御領域の範囲内である場合に、前記第１クラッチを解放するとともに前記エンジンをアイドル回転状態で保持しながら前記協調回生制動を行い、前記パワー走行モードで走行している間に前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキ踏込み速度の値が前記所定の第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御領域の範囲外である場合に、前記第１クラッチを締結させた状態で前記エンジンの燃料をカットし前記協調回生制動を行うこととしても良く、このようにすれば、例えばワインディングロード等で、極めて高い操作性（減速後の再加速性）を要求する場合にも、ブレーキの踏込み速度からその必要性を判断して対応することができる。

図１は、本発明の協調回生制動制御装置の一実施例を具えたハイブリッド車両の駆動系（パワートレーン）を、その駆動系のための制御システムと共に示す概略図である。上記実施例の協調回生制動制御装置の一部をなす、図１中の総合コントローラが実行する協調回生制動制御の制御プログラムを示すフローチャートである。パワー走行モードでの第１クラッチ解放・エンジンアイドリング制御を判定するのに用いる判定マップである。ハイブリッド走行モードでのエンジン停止制御を判定するのに用いる判定マップである。減速要求からの加速要求に対応する制御を含む上記総合コントローラの協調回生制動制御の動作を示すタイムチャートであり、モータ／ジェネレータ回転数がエンジンのアイドル回転数以下にまで低下した後に加速要求を行った場合を示したものである。減速要求からの加速要求に対応する制御を含む上記総合コントローラの協調回生制動制御の動作を示すタイムチャートであり、モータ／ジェネレータ回転数がエンジンのアイドル回転数以下に低下する前に加速要求を行った場合を示したものである。従来のハイブリッド車両における協調回生制動制御の動作を示すタイムチャートである。走行モードを判定するのに用いる判定マップである。運転傾向指数ｋの演算処理を示すフローチャートである。加減速走行頻度指数を演算するサブルーチンを示すフローチャートである。道路屈曲度を演算するサブルーチンを示すフローチャートである。係数１を求めるための特性図である。係数２を求めるための特性図である。係数３を求めるための特性図である。

符号の説明

１モータ／ジェネレータ
２エンジン
３第１クラッチ
４Ｌ，４Ｒ左右駆動輪
５自動変速機
５ａ変速機入力軸
５ｂ変速機出力軸
６第２クラッチ
７総合コントローラ
８終減速機
９バッテリ
１０アクセル開度センサ
１２車速センサ
１４車輪速センサ
１８インバータ
２０ブレーキセンサ

Claims

エンジンおよびモータ／ジェネレータと、これらエンジンおよびモータ／ジェネレータ間で締結および解放によりトルクを伝達および遮断する第１クラッチと、そのモータ／ジェネレータおよびそこから駆動輪に至る駆動系間で締結および解放によりトルクを伝達および遮断する第２クラッチと、を具え、
エンジンを停止させ、第１クラッチを解放するとともに第２クラッチを締結することによりモータ／ジェネレータからの動力のみで走行する電気走行モードと、
第１クラッチおよび第２クラッチを共に締結することによりエンジンおよびモータ／ジェネレータの双方からの動力で走行するハイブリッド走行モードと、を有するハイブリッド車両に設けられ、
ブレーキによる摩擦制動とモータ／ジェネレータによる回生制動との協調による協調回生制動を行う協調回生制動制御装置において、
前記ハイブリッド車両は、運転者による運転操作および走行路の走行環境に基づいて、強制的に前記ハイブリッド走行モードで走行するパワー走行モードを有し、
ブレーキペダルの踏込み位置および踏込み速度を検出する手段と、
車速を検出する手段と、
前記パワー走行モードで走行している間にブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、
前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み速度が、車速ごとに設定された閾値以下である場合に、前記第１クラッチを解放するとともに前記エンジンをアイドル回転状態で保持したまま前記協調回生制動を行う制御手段と、
を具えることを特徴する、ハイブリッド車両の協調回生制動制御装置。
前記制御手段は、
前記パワー走行モードで走行している間に前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、
前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み速度が、車速ごとに設定された閾値以上である場合に、
前記第１クラッチを締結させた状態で前記エンジンの燃料カットし前記協調回生制動を行うことを特徴する、請求項１に記載のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置。
前記制御手段は、
前記パワー走行モードでないハイブリッド走行モードで走行している間に前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、
前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み位置が、車速ごとに設定された閾値以上である場合に、
前記第１クラッチを解放するとともに前記エンジンをアイドル回転状態に保持したまま前記協調回生制動を行うことを特徴する、請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置。
前記制御手段は、
前記パワー走行モードでないハイブリッド走行モードで走行している間に前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、
前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み位置が、車速ごとに設定された閾値以内であり、かつ前記ブレーキペダルの踏込み位置が、車速ごとに設定された閾値以内である継続時間が所定の時間より短い場合に、
前記第１クラッチを解放するとともに前記エンジンをアイドル回転状態で保持したまま前記協調回生制動を行い、
前記パワー走行モードでないハイブリッド走行モードで走行している間に前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合であって、
前記ブレーキペダルの踏込み時の車速に対する前記ブレーキペダルの踏込み位置が、車速ごとに設定された閾値以内であり、かつ前記ブレーキペダルの踏込み位置が、車速ごとに設定された閾値以内である継続時間が前記所定の時間より長い場合に、
前記第１クラッチを解放するとともに前記エンジンを停止させて前記協調回生制動を行うことを特徴する、請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置。
前記制御手段は、
前記協調回生制動中の加速要求に応じて、前記第１クラッチを再度締結することを特徴する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置。
前記制御手段は、
前記協調回生制動中であって、前記モータ／ジェネレータの回転数が前記エンジンのアイドル回転数よりも低い時に前記加速要求がされた場合に、
前記モータ／ジェネレータの回転数を高めて該加速要求に応じ、前記モータ／ジェネレータの回転数と、前記エンジンのアイドル回転数とが同期した時に前記第１クラッチを再度締結することを特徴する、請求項５に記載のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置。
前記制御手段は、
前記協調回生制動中であって、前記モータ／ジェネレータの回転数が前記エンジンのアイドル回転数よりも低くなる前に前記加速要求がされた場合に、
前記モータ／ジェネレータの回転数を高めて該加速要求に応じると同時に、前記エンジンの回転数を高め、前記モータ／ジェネレータの回転数と前記エンジンの回転数とが同期した時点で前記第１クラッチを再度締結することを特徴する、請求項５に記載のハイブリッド車両の協調回生制動制御装置。