JP5742243B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１には、エンジンを始動しての車両の発進時に、実モータ回転数が目標モータ回転数よりも大きいときに、車両の駆動力を制御するようにしたハイブリッド車両の制御システムが開示されている。

特開２０１０−１４３４１６号公報

特許文献１に開示された制御システムでは、目標駆動トルクの設定に際して、モータと駆動輪との間のクラッチをスリップ制御して走行するＷＳＣ走行モードと、このクラッチを完全締結状態にして走行するＨＥＶ走行モードとの切り換えによって生じるオフセットトルクが考慮されていない。このため、ＷＳＣ走行モードとＨＥＶ走行モードとで、目標駆動トルクを同じ値で制御してしまうと、これらの走行モードが遷移する際に駆動トルクに段差が発生して、ドライバーに違和感を与える可能性がある。

そこで、本発明はＷＳＣ走行モードとＨＥＶ走行モードが遷移する際の駆動トルクの段差を低減することができるハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。

本発明のハイブリッド車両の制御装置にあっては、エンジン，モータ，クラッチ，駆動輪の順に接続した駆動系を有している。この駆動系は、クラッチをスリップ制御した走行を可能としている。そして、このクラッチをスリップ制御して走行するＷＳＣ走行モードにおいて、クラッチを締結制御するときの目標クラッチトルクである目標駆動トルクを、ＨＥＶ走行モードの基本目標駆動トルクに対して、ＷＳＣ走行モードとＨＥＶ走行モードとで目標駆動トルクを同じ値で制御したときに走行モードの切り換えによって生じるオフセットトルク分を減算して設定したことを主要な特徴としている。

本発明によれば、ＷＳＣ走行モードにおいて、クラッチを締結制御するときの目標クラッチトルクである目標駆動トルクを、ＨＥＶ走行モードの基本目標駆動トルクに対してオフセットトルク分を減算して設定しているため、ＷＳＣ走行モードとＨＥＶ走行モードとが遷移する際の駆動トルクの段差を低減できて、違和感が生じるのを回避することができる。

本発明の対象とするハイブリッド車両の駆動系の構成を示す説明図。 図１に示した駆動系の制御システムを示すブロック図。 図２に示した制御システムの統合コントローラの制御プログラムのＷＳＣ走行発進時の処理手順を示すフローチャート図。 図３に示した処理手順の目標駆動トルクの算出に用いられるオフセットトルクマップの第１例を示す図。 図４に示したマップを用いた場合のアクセル開度大，小に対応した目標駆動トルクの状態を示す説明図。 図３に示した制御プログラムの目標駆動トルクの算出に用いられるオフセットトルクマップの第２例を示す図。 図３に示した制御プログラムの目標駆動トルクの算出に用いられるオフセットトルクマップの第３例を示す図。 ＷＳＣ走行モード発進時のタイムチャート図。 ゲインによるオフセットトルク演算を説明する図。 ＷＳＣ走行モード発進時のタイムチャート図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面と共に詳述する。

図１に示す本実施形態のハイブリッド車両は、エンジン１，第１クラッチ２，モータジェネレータ（モータ）３，第２クラッチ４，駆動輪５の順に接続して構成した駆動系を有している。

図１に示す例では、モータジェネレータ３とディファレンシャルギャ６との間に配設した自動変速機ＡＴに内在する変速用の摩擦要素を第２クラッチ４としているが、これは専用部品として、自動変速機ＡＴの前側もしくは後側に設けるようにしてもよい。

このハイブリッド車両の駆動系は、第１クラッチ２の締結，開放状態に応じて３つの走行モードを有する。

第１走行モードは、第１クラッチ２の開放状態で、モータジェネレータ３のみを動力源として走行する電気走行モード（ＥＶ走行モード）である。

第２の走行モードは、第１クラッチ２の締結状態で、エンジン１を動力源に含みながら走行するエンジン使用走行モード（ＨＥＶ走行モード）である。

第３の走行モードは、第１クラッチ２の締結状態で第２クラッチ４をスリップ制御させ、エンジン１を動力源に含みながら走行するエンジン使用スリップ走行モード（ＷＳＣ走行モード）である。

図２は、上述のハイブリッド車両の制御システムを示し、エンジンコントローラ１１と、モータコントローラ１２と、インバータ１３と、バッテリ１４と、統合コントローラ１５と、を備えている。

統合コントローラ１５には、アクセル開度センサ１６からのアクセル開度（ＡＰＯ）情報と、エンジン回転センサ１７からのエンジン回転数（Ｎｅ）情報と、モータ回転センサ１８からのモータジェネレータ回転数（Ｎｍ）情報と、自動変速機ＡＴの入力軸回転センサ１９，出力軸回転センサ２０からの入力軸回転数（Ｎｉ）情報および出力軸回転数（Ｎｏ）情報と、バッテリセンサ２１からの充電量（ＳＯＣ）情報と、が入力される。

そして、この統合コントローラ１５は、これら各種センサの情報信号にもとづいて、エンジンコントローラ１１への制御指令によるエンジン１の動作制御と、モータコントローラ１２への制御指令によるモータジェネレータ３の動作制御およびバッテリ１４の充放電制御と、第１クラッチ２および第２クラッチ４の締結，開放制御と、を行う。即ち、車両全体の消費エネルギーを管理して、前述の各種走行モードにより最高効率で車両を走行させるための機能を担っている。

また、この統合コントローラ１５では、前述の第２クラッチ４をスリップ制御して走行するＷＳＣ走行モードの目標駆動トルク（ＷＳＣ時目標駆動トルク）を、該第２クラッチ４を完全締結状態にして走行するＨＥＶ走行モードの目標駆動トルク（ＨＥＶ時目標駆動トルク）に対して、走行モードの切り換えによって生じるオフセットトルク分を減算して設定するようにしている。

具体的に説明すると、目標駆動トルクは、一定の演算を経て基本値（基本目標駆動トルク）として演算されており、基本的には、この基本目標駆動トルクが目標駆動トルクとして設定される。基本目標駆動トルクは、走行モードの差異に拘わらず、車速（自動変速機ＡＴの出力軸回転数Ｎｏに比例）やアクセル開度ＡＰＯといったパラメータに基づいて一義的に演算される。

ＷＳＣ走行モードでは、スリップ状態にある第２クラッチ４のトルクＴｃｌ_２が自動変速機ＡＴの出力トルクＴｏｕｔとなる。このＷＳＣ走行モードでは、自動変速機ＡＴの出力トルクＴｏｕｔとして目標駆動トルクを得るために、第２クラッチ４の入力軸回転数が目標入力軸回転数となるようにモータジェネレータ３の回転数が制御される。この目標入力軸回転数は目標駆動トルクに基づいて演算される。

一方、ＨＥＶ走行モードでは、第２クラッチ４を完全締結することから、自動変速機ＡＴの入力トルクＴｉｎが所定値となるようにエンジン１およびモータジェネレータ３が駆動制御される。具体的には、自動変速機ＡＴの出力トルクＴｏｕｔとして目標駆動トルクを得るために、第２クラッチ４の入力軸におけるトルクが目標入力トルクとなるようにモータジェネレータ３のトルクが制御される。この目標入力トルク（第２クラッチトルク）は目標駆動トルクに基づいて演算されものであり、概ね目標駆動トルクと一致する。

ところで、この自動変速機ＡＴでは、自動変速機ＡＴの入力軸まわりのフリクショントルク等のトルクＴｆ分が負荷となって現出する。ＷＳＣ走行モード（モータジェネレータ３の回転数制御）では、回転数を維持しようとする働きが作用するため、フリクショントルクなどのトルクＴｆがモータジェネレータ３により補正されてしまう。そのため、基本目標駆動トルクがそのまま出力トルクＴｏｕｔとして得られる。一方、ＨＥＶ走行モード（モータジェネレータ３のトルク制御）では、前述のような補正の働きが作用しないため、基本目標駆動トルクからトルクＴｆを減じた値が出力トルクＴｏｕｔとして得られる。

従って、ＷＳＣ走行モードと、ＨＥＶ走行モードとで目標駆動トルクを同じ値（基本目標駆動トルク）で制御してしまうと、ＷＳＣ走行モードからＨＥＶ走行モードに遷移した際に、上述の負荷相当の駆動トルクの段差、即ち、オフセットトルクが生じ、ドライバーに違和感を与えてしまうことになる。

そこで、本実施形態では、ＷＳＣ時目標駆動トルクの設定に際して、ＨＥＶ時目標駆動トルクに対して、オフセットトルク分を予め減算して設定する。具体的には、ＨＥＶ時目標駆動トルクには、基本目標駆動トルクがそのまま設定されるが、ＷＳＣ時目標駆動トルクには、基本目標駆動トルクからオフセットトルク分を減算した値が設定される。これにより、ＷＳＣ走行モードからＨＥＶ走行モードに遷移した際の駆動トルクの段差を低減できて、ドライバーに違和感を与えるのを回避することが可能となる。

図３に、一例として上述の統合コントローラ１５の制御プログラムのＷＳＣ走行発進時の処理手順をフローチャートして示す。

ステップＳ１では、車両がＷＳＣ走行モードでの発進であるかを判断する。これは、エンジン停止禁止、かつ、第２クラッチ４のスリップ制御要求があるかによって判断する。
ステップＳ１で肯定の場合、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ＷＳＣ時目標駆動トルク（即ち、ＷＳＣ時目標駆動トルク＝基本目標駆動トルク−オフセットトルク）を選択し、ステップＳ３でオフセットトルクを算出して終了する。

ステップＳ１で否定の場合、ステップＳ４に進み、ＨＥＶ時目標駆動トルク、即ち、基本目標駆動トルクを選択して終了する。

上述のステップＳ３では、図４に示すマップにより、アクセル開度ＡＰＯからオフセットトルクを算出している。このマップでは、オフセットトルクはアクセル開度に比例しており、図５に示すようにアクセル開度の大，小変化に応じてオフセットトルクが所定割合で変化して、どのようなアクセル開度であってもＷＳＣ走行モードからＨＥＶ走行モードへ遷移した際の駆動トルクの段差を低減することができる。駆動トルクはアクセル開度に相関しているため、オフセットトルクの算出をアクセル開度に替えて、目標駆動トルクから算出するようにしてもよい。

また、このステップＳ３におけるオフセットトルクの算出に、図６に示すマップを用いることもできる。図６に示すマップにより、自動変速機ＡＴの入力回転数と作動油温をパラメータとしてオフセットトルクを算出することにより、自動変速機ＡＴの冷・暖機状態に拘らず、適切な目標駆動トルクの設定を行うことができる。

また、図７に示すように、図５，図６のマップを統合したマップを用いて、アクセル開度を制御パラメータとする運転領域と、自動変速機ＡＴの入力回転数と作動油温を制御パラメータとする運転領域とでオフセットトルクを適切に算出することもできる。

図８は、このようなＷＳＣ走行モード発進時のタイムチャートを示している。エンジン１を始動してＷＳＣ発進を行う場合、ドライバーがブレーキペダルを踏み込んで車両を停止させている状態から、該ブレーキペダルの踏み戻しを開始してＷＳＣ走行モードによる走行が行われる。

このとき、図３に示したフローチャートのステップＳ１，Ｓ２によってＷＳＣ時目標駆動トルクの選択が行われ、ステップＳ３によって目標第２クラッチトルクＴｃｌ_２が、基本目標駆動トルクに対して、オフセットトルクΔＴ分減算した値として設定される。

そして、ブレーキ踏力の解除と、アクセルペダルの踏み込みによるアクセル開度ＡＰＯの増大により、自動変速機ＡＴの入力回転数および出力回転数が増大し、ＷＳＣ走行モードからＨＥＶ走行モードに切り換わる。

このＷＳＣ走行モードからＨＥＶ走行モードへの遷移時には、上述のようにＷＳＣ走行モードにおける目標第２クラッチトルクＴｃｌ_２を、予め基本目標駆動トルクに対して、オフセットトルクΔＴ分減算した値として設定しているため、自動変速機ＡＴの出力トルクに段差が生じることがなく、スムーズなＨＥＶ走行モードに切り換わる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態にかかるハイブリッド車両の制御システムが、第１の実施形態のそれと相違する点は、ＷＳＣ時目標駆動トルクの設定手法、ならびに、オフセットトルクの算出手法である。
（１）ＷＳＣ時目標駆動トルク
前述の実施形態において、統合コントローラ１５は、ＷＳＣ時目標駆動トルクを、基本
目標駆動トルクからオフセットトルクを減算した値（第１候補値）として算出する。この点、本実施形態では、統合コントローラ１５は、この第１候補値を暫定的に保持し、アクセルオフ時（アクセル開度ゼロ相当）に設定される基本目標駆動トルク、いわゆる、クリープトルクとの大小比較により、最終的なＷＳＣ時目標駆動トルクを決定する。具体的には、下式に示すように、第１候補値と、予め設定されたクリープトルクとのうち、大きい方の値をＷＳＣ時目標駆動トルクとして決定する。
（数式１）
ＷＳＣ時目標駆動トルク＝ｍａｘ｛第１候補値，クリープトルク｝

このように、ＷＳＣ時目標駆動トルクに対して、クリープトルクよりも小さくならないように下限処理を施すことにより、自動変速機ＡＴの出力トルクＴｏｕｔとしてクリープトルク以上の出力が得ることができる。これにより、車両が発進しないといった事態を抑制することができる。

また、統合コントローラ１５は、前述の値（数式１）を第２の候補値として暫定的に保持し、基本目標駆動トルクとの大小比較により、最終的なＷＳＣ時目標駆動トルクを決定する。具体的には、下式に示すように、第２候補値と、基本目標駆動トルクとのうち、小さい方の値をＷＳＣ時目標駆動トルクとして決定する。
（数式２）
ＷＳＣ時目標駆動トルク＝ｍｉｎ｛第２候補値，基本目標駆動トルク）｝
第２候補値＝ｍａｘ｛第１候補値，クリープトルク｝

前述のようにクリープトルクに応じた下限処理を施した場合には、基本目標駆動トルクがゼロから立ち上がるようなケースにおいて、クリープトルクが唐突に作用することで、トルクショックが生じる可能性がある。また、ブレーキペダルを踏み込んで車両を停車させている場合に、クリープトルクが常に出力されることとなり、燃費の悪化が懸念される。しかしながら、本実施形態によれば、第２の候補値（下限処理後の値）に対して、基本目標駆動トルクを超えないように上限処理が施されることとなる。これにより、トルクショックが唐突に生じるといった事態を抑制し、また、燃費の悪化を抑制することができる。

（２）オフセットトルク
第１の実施形態において、統合コントローラ１５は、アクセル開度を制御パラメータとして、または、自動変速機ＡＴの入力回転数と作動油温とを制御パラメータとして、あるいは、これらの組み合わせによりオフセットトルクの初期値を設定する。本実施形態では、図９に示すように、統合コントローラ１５は、このオフセットトルクの初期値にゲインを乗じることにより、最終的なオフセットトルクを算出する。

かかる演算に用いられるゲインは、車速に応じて設定される可変値となっている。具体的には、ゲインは、低車速状態を判定する第１の車速Ｖ１以下の領域では「０」をとり、第１の車速Ｖ１よりも大きな第２の車速Ｖ２以上の領域では「１」をとる。また、このゲインは、第１の車速Ｖ１から第２の車速Ｖ２までの範囲では「０」から「１」にかけて線形的に増加する傾向となっている。

このようなゲインの設定により、車速が低い状態（車速≦Ｖ１）ではゲインが「０」に設定されるため、オフセットトルクも「０」となる。したがって、車速が低い状態を脱した領域においてオフセットトルクがＷＳＣ時目標駆動トルクに反映されることとなる。これにより、基本目標駆動トルクからオフセットトルクが差し引かれることにより、車両が発進できなかったり、発進ラグ（駆動トルクの立ち上がりの遅れ）が発生したりするといった事態を抑制することができる。

また、オフセットトルクによりＷＳＣ時目標駆動トルクを補正する手法では、補正項としてのオフセットトルクが振動的となることにより、出力トルクも振動するため、車両挙動が悪化する虞がある。例えば、オフセットトルク（即ち、フリクショントルク）を自動変速機ＡＴの作動油温を制御パラメータとして決定する場合には、前述のような事態が起こりえる。たとえば、自動変速機ＡＴの作動油温が極低温域では、ある温度点を境にフリクショントルクが大きく変化することがある。そのため、自動変速機ＡＴの作動油温がこの温度点付近を行き来することにより、オフセットトルクが振動的になるといった如くである。

そこで、統合コントローラ１５は、この補正項であるオフセットトルクに対して、オフセットトルクの変化率（所定時間あたりの変化の度合い）が所定値以上とならないように、値の変化率を制限する変化率制限処理を施すこととする。これにより、車両の挙動の悪化を抑制することができる。

図１０は、ＷＳＣ走行モード発進時のタイムチャートを示している。エンジン１を始動してＷＳＣ発進を行う場合、ドライバーがブレーキペダルを踏み込んで車両を停止させている状態から、該ブレーキペダルの踏み戻しを開始してＷＳＣ走行モードによる走行が行われる。そして、ブレーキ踏力が解除された後、アクセルペダルの踏み込みによるアクセル開度ＡＰＯの増大により、車速が更に増加する。同図において、Ｔ１」はクリープトルクを示し、「Ｔ２」はアクセル開度に相当する基本目標駆動トルクを示す。

同図の領域Ａで示すように、クリープトルク相当の下限処理を施すものの、ＷＳＣ時目標駆動トルクを基本目標駆動トルクによる上限処理を施すことにより、クリープトルクが唐突に作用するといった事態を抑制することができる。また、領域Ｂで示すように、クリープトルク相当の下限処理を施すことにより、車両が発進しないといった事態を抑制することができる。

また、領域Ｃで示すように、ゲインの設定により、第１の車速Ｖ１以下の場合にはオフセットトルクがゼロに設定される。これにより、車両が発進できなかったり、発進ラグが発生したりするといった事態を抑制することができる。さらに、領域Ｄで示すように、変化率制限処理を施すことにより、車両の挙動の悪化を抑制することができる。

なお、上述の例ではＷＳＣ走行モード発進時の制御態様を示したが、ＷＳＣ走行モードとＨＥＶ走行モードとが切り換わる走行シーンで前述の制御動作を行って快適な走行性を得ることができる。

１…エンジン
２…第１クラッチ
３…モータジェネレータ（モータ）
４…第２クラッチ
５…駆動輪
ＡＴ…自動変速機
１１…エンジンコントローラ
１２…モータコントローラ
１３…インバータ
１４…バッテリ
１５…統合コントローラ

Claims (7)

1. エンジン，モータ，クラッチ，駆動輪の順に接続した駆動系を有し、前記クラッチをスリップ制御して走行可能としたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記クラッチをスリップ制御して走行するＷＳＣ走行モードのとき、前記クラッチの入力軸回転数が目標入力軸回転数となるように前記モータの回転数を制御する回転数制御とし、前記クラッチを完全締結状態にして走行するＨＥＶ走行モードのとき、前記クラッチの入力軸におけるトルクが目標入力トルクとなるように前記モータのトルクを制御するトルク制御とし、
   前記ＨＥＶ走行モードにおいて、前記エンジンおよび前記モータを駆動制御するときの目標駆動トルクを、車速とアクセル開度とに基づいて算出された基本目標駆動トルクに設定し、
   前記ＷＳＣ走行モードにおいて、前記クラッチを締結制御するときの目標クラッチトルクである目標駆動トルクを、前記ＨＥＶ走行モードの基本目標駆動トルクに対して、前記ＷＳＣ走行モードと前記ＨＥＶ走行モードとで目標駆動トルクを同じ値で制御したときに走行モードの切り換えによって生じるオフセットトルク分を減算して設定した
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記オフセットトルクを、アクセル開度もしくは目標駆動トルクをパラメータとして算出す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制御装置。
3. 前記オフセットトルクを、前記駆動系に介装された自動変速機の入力回転数および作動油温をパラメータとして算出す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制御装置。
4. 車速が低車速状態を判定する所定値以下の場合には、前記オフセットトルクをゼロとして算出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記オフセットトルクに対して、値の変化率を制限する変化率制限処理を施して算出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記クラッチをスリップ制御して走行するＷＳＣ走行モードの目標駆動トルクに対して、アクセルオフ時に設定される基本目標駆動トルクよりも小さくならないにように下限処理を施すことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記下限処理後の値に対して、前記基本目標駆動トルクよりも大きくならないように上限処理を施すことを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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