JP5962799B2 - 車両用走行制御装置 - Google Patents
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Description
自動変速モードでは、運転者がシフトダウン操作を行った場合、燃料の消費量を低減するため、エンジンを停止するように制御する。一方、手動変速モードにおいても、運転者がシフトダウン操作を行った場合にエンジンを停止すれば、燃料の消費量を低減できる。
このように、従来の技術においては、ハイブリッド車両が手動変速状態であるときに、エンジンの始動および停止を適切に制御することが困難であった。
本発明の課題は、ハイブリッド車両が手動変速状態であるときに、エンジンの始動および停止をより適切に制御することである。
(第1の実施形態)
図1は本発明の車両用走行制御装置を適用したハイブリッド車両の概要構成図である。図1に示すハイブリッド車両は後輪駆動の例であるが、前輪駆動であっても本発明は適用可能である。
(駆動系の構成)
まず駆動系(パワートレーン)の構成について説明する。
本実施形態のパワートレーンは、図1に示すように、エンジン1から左右後輪(駆動輪)までのトルク伝達経路の途中に、モータ2及び自動変速機AT(=トランスミッションT/M)3を介装する。エンジン1とモータ2との間に、第1クラッチ4を介装する。また、モータ2と駆動輪(後輪)との間のトルク伝達経路に第2クラッチ5を介装する。この例では、第2クラッチ5は、自動変速機AT3(=トランスミッションT/M)の一部を構成する。自動変速機AT3は、プロペラシャフト、ディファレンシャルDF6、及びドライブシャフトを介して駆動輪7(後輪)に接続する。
上記モータ2は、例えばロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルを巻き付けた同期型モータである。モータ2は、後述するモータコントローラ23からの制御指令に基づき、後述のインバータ8で作り出した三相交流を印加することで制御出来る。このモータ2は、後述のバッテリ9からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできる(この状態を「力行」と呼ぶ)。また、モータ2は、ロータが外力により回転している場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ9を充電することもできる(この動作状態を「回生」と呼ぶ)。このモータ2のロータは、図外のダンパーを介して自動変速機ATの入力軸に連結する。
上記自動変速機ATは、例えば、前進7速後退1速や前進6速後退1速等の有段階の変速比を、車速や後述の統合コントローラ21から入力した変速用アクセル開度等に応じて自動的に切り換える変速機である。ここで、上記第2クラッチ5は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ATの各変速段にて締結する複数の摩擦締結要素のうち、いくつかの摩擦締結要素を流用して構成する。
また、各輪には、それぞれブレーキユニット(不図示)を備える。各ブレーキユニットは、例えばディスクブレーキやドラムブレーキからなる。各ブレーキユニットは、油圧ブレーキ装置であっても、電動ブレーキ装置であっても良い。各ブレーキユニットは、ブレーキコントローラ25からの指令に応じて、対応する車輪に制動力を付与する。なお、ブレーキユニットは、全ての車輪に設ける必要はない。
符号33は運転者が操作するアクセルペダル33である。このアクセルペダル33のアクセル開度APOは、アクセルセンサ20によって検出され、アクセルセンサ20は、検出したアクセル開度APO情報を統合コントローラ21に出力する。
また、符号34はペダルアクチュエータ34である。ペダルアクチュエータ34は、車間制御コントローラ31からの指令に応じたペダル反力をアクセルペダル33に付与するアクチュエータである。
また符号27は車輪速センサである。車輪速センサ27は、検出した車輪速情報をブレーキコントローラ25に出力する。また、車輪速情報から求まる車速情報は、ブレーキコントローラ25から統合コントローラ21及び車間制御コントローラ31に出力する。
また符号35は、運転者に走行状態を提示するためのメータである。メータ35は、オートクルーズの情報などを表示する。
符号28は、ステアリングスイッチである。ステアリングスイッチ28は、自動走行制御であるオートクルーズ走行の起動や走行条件(目標車速等)の変更指示を運転者が行うための操作子である。ここで、本実施形態のクルーズ走行は、定速走行制御(定速クルーズ)及び車間制御(車間クルーズ)の両方を含む。
符号30は、ブレーキペダルに設けられたクルーズキャンセルスイッチである。クルーズキャンセルスイッチ30は、自動走行制御であるオートクルーズ走行の終了を指示するための操作子である。なお、上記ステアリングスイッチ28にもオートクルーズの終了するスイッチが存在する。このスイッチも含めクルーズキャンセルスイッチ30と呼ぶ。
符号18はバッテリ9の電圧を検出する電圧センサである。符号19はバッテリ9の電流を検出する電流センサである。
上記ハイブリッド車両の制御系は、図2に示すように、エンジンコントローラ22と、モータコントローラ23と、インバータ8と、バッテリコントローラ26と、ATコントローラ24と、ブレーキコントローラ25と、統合コントローラ21と、を有する。また、本実施形態のハイブリッド車両の制御系は、車間制御コントローラ31を有する。
なお、エンジンコントローラ22と、モータコントローラ23と、ATコントローラ24と、ATコントローラ24と、ブレーキコントローラ25と、車間制御コントローラ31と、統合コントローラ21とは、互いに情報交換が可能なCAN通信線(不図示)を介して接続する。
バッテリコントローラ26は、バッテリ9の充電状態をあらわすバッテリSOCを監視している。バッテリコントローラ26は、バッテリSOC情報を、モータ2の制御情報等として、CAN通信線を介して統合コントローラ21へ供給する。
上記統合コントローラ21は、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ10、モータ回転数Nmを検出するモータ回転センサ11、変速機入力回転数を検出するAT入力回転センサ12、変速機出力回転数を検出するAT出力回転センサ13からの情報を入力する。また、統合コントローラ21は、アクセルセンサ20からアクセル開度APO情報、バッテリコントローラ26からバッテリ9の蓄電状態SOCの情報を入力する。また、上記統合コントローラ21は、CAN通信線を介して取得した情報を出力する。
車両停止中において、バッテリSOCの低下時であれば、エンジン1を始動して発電を行い、バッテリ9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4は締結で第2クラッチ5は開放のままでエンジン1を停止する。
エンジン1による発進時には、アクセル開度APOとバッテリSOC状態によって、モータ2を連れ回し、力行/発電に切り替える。
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2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。
図3は、本実施形態の統合コントローラ21の制御における基本的な指令値の基本的な流れを示す概要構成図を例示するものである。また、図4は本実施形態の統合コントローラ21の制御を機能的に説明する機能ブロック図である。
統合コントローラ21は、図4に示すように、要求発電トルク演算部21A、要求エンジントルク演算部21B、モータ出力可能トルク演算部21C、目標駆動トルク演算部21D、車両状態モード決定部21E、エンジン始動制御部21F、エンジン停止制御部21G、目標エンジントルク算出部21H、目標モータトルク算出部21J、目標クラッチトルク算出部21Kを備える。
要求エンジントルク演算部21Bは、車速などの走行状態や要求発電トルク演算部21Aが演算した要求発電トルク等に基づき、エンジン1で発生すべき要求エンジントルクを演算する。
モータ出力可能トルク演算部21Cは、バッテリコントローラ26からのSOCなどのバッテリ情報や、車速などに基づき、モータ2が出力可能なモータ出力可能トルクを演算する。
ドライバ要求トルク演算部21Daは、少なくともアクセルペダル33のアクセル開度APO情報及び車速に基づき、ドライバ要求トルクを演算する。ドライバ要求トルク演算部21Daは、図3に示す例では、アクセル開度APO及び変速機入力回転数を入力し、ベーストルクマップを参照して基本ドライバ要求トルクを演算する。また、車速に基づき、クリープ・コースト駆動力テーブルを参照して第1の補正トルクを演算する。また、アクセル開度APO情報、変速機入力回転数、SOC等に基づく電力制限情報に基づき、MGアシストトルクMAPを参照して、第2の補正トルクを算出する。そして、ドライバ要求トルク演算部21Daは、演算した基本ドライバ要求トルク、第1の補正トルク、第2の補正トルクに基づき、最終的なドライバ要求トルクを求める。
車速リミッタトルク演算部21Ddは、ステアリングスイッチ28によって設定した設定車速及び現在の車速に基づき、上限の車速以下とするための車速リミッタトルクを演算する。
最終目標駆動トルク演算部21Deは、第1目標駆動トルク演算部21Dcが出力する第1目標駆動トルクと、車速リミッタトルク演算部21Ddが演算した車速リミッタトルクとのセレクトローを実施する。すなわち、第1目標駆動トルクを車速リミッタトルクで制限して、目標駆動トルクを求める。
エンジン始動判定処理部21Eaは、エンジン始動について判定する。本実施形態のエンジン始動判定処理部21Eaでは、アクセル開度APOに基づくエンジン始動要求、システムによるエンジン始動要求(バッテリSOCの低下時等)、クルーズによるエンジン始動要求等に対して、エンジン始動の判定を行い、エンジン始動要求をONにする。
・アクセル開度APOが予め設定したエンジン停止開度以下
・クルーズ要求トルク(目標駆動トルク)が予め設定したエンジン停止トルク以下
ただし、システム要求による停止禁止要求がある場合には、エンジン停止要求をOFFとする。システム要求による停止禁止要求とは、例えばSOCが予め設定した値以下に低下している場合、水温が予め設定した温度以下の場合、モータ2の許容回転数以上の車速などの場合である。
エンジン始動制御部21Fは、エンジン始動フラグがONの場合に作動して、モータ走行中にエンジン1を始動する処理を実施してHEVモードへの移行処理を行う。
エンジン始動制御部21Fは、モータ走行中にエンジン始動指令(エンジン始動フラグがON)を取得すると起動する。
まず第2クラッチ5を目標クラッチ伝達トルクにするための目標第2クラッチトルク指令を、ATコントローラ24に出力する。上記目標第2クラッチ伝達トルク指令TCL2は、エンジン始動処理前の出力トルク相当のトルクを伝達可能な伝達トルク指令であって、モータ2が出力する駆動力を増大したとしても出力軸トルクに影響を与えない範囲とする。ここで、ATコントローラ24は、指令に応じたクラッチ油圧が発生するように第2クラッチ油圧ユニットを制御する。
例えば、エンジン停止制御部21Gは、エンジン停止指令(エンジン停止フラグがON)を取得すると起動して、まず、ATコントローラ24に対して、第1クラッチ4を滑り締結する予め設定したトルク指令を出力する。同期をとって、モータコントローラ23に、モータ2を回転数制御する指令を出力する。これによって、第1クラッチ4によるエンジン1からのトルクを減少しつつ、モータトルクを増大して、目標駆動トルクを得る。目標モータトルクが目標駆動トルクとなったら、第1クラッチ4を目標クラッチ伝達トルク=0にするための目標第1クラッチ4トルク指令を、ATコントローラ24に出力する。その後、エンジンコントローラ22に対して目標エンジントルクをゼロを出力する。これによって、エンジンは燃料カット(F/C)され、エンジンは空回りしている状態となる。
なお、図3におけるVAPO演算21Lは、クルーズ要求トルクから逆算して対応する推定アクセル開度を演算して、演算した推定アクセル開度を変速用アクセル開度としてATコントローラ24に出力する。
次に、本実施形態における手動変速モードについて、図8を参照して説明する。図8に示すように、セレクトレバーの位置として、車両の前進「D」、中立「N」、後退「R」、駐車「P」があり、これらを運転者が選択する。また、セレクトレバーの位置として、手動「M」、マニュアルシフトアップ「M+」、マニュアルシフトダウン「M−」があり、これらは手動変速モードにおけるセレクトレバーの位置である。
さらに、運転者がシフトダウン操作した場合、変速機の入力回転数が上昇し、その後HEVモードに移行(エンジン始動)すると、高回転状態であるためにエンジンの始動のために使用可能なモータトルクが減少する。すると、第2クラッチ5がスリップ状態を維持することができず、ショックが生じる可能性がある。これに対し、本実施形態では、上記のようにシフトダウン操作があったときにエンジンを始動することにより、高回転状態になる前にエンジンを始動でき、上記ショックを回避することができる。
一方、ステップS1において、目標ギヤ段が現在ギヤ段より低くない場合には、ステップS4に移行し、EVモードを継続する。したがって、エンジンの始動は行わない。
次に、本実施形態のハイブリッド車両の動作を説明する。
本発明に係る車両用走行制御装置は、ハイブリッド車両がコースト状態でシフトダウン操作があった場合に作動する。
ハイブリッド車両がコースト状態でシフトダウン操作があった場合、エンジン始動判定処理部21Eaが、目標ギヤ段の方が現在のギヤ段より低いか否かを判定する。
そして、目標ギヤ段の方が現在のギヤ段より低い(即ちシフトダウンとなる)場合には、ディレイタイマによるカウントを経て、エンジンを始動する。
これにより、シフトダウンによって変速機の回転数が上昇し、使用可能なモータトルクが減少しても、エンジンのフリクショントルクによって制動力を確保できる。また、ディレイタイマのカウント後にエンジンを始動するため、統合コントローラ21において、エンジンの始動を抑制する条件を確実に判定した後に、エンジンの始動を指令することができる。
また、シフトダウン操作後、変速機の回転数が上昇する前にエンジンを始動することから、高回転状態で使用可能なモータトルクが減少する以前にエンジンを始動できる。そのため、第2クラッチ5のスリップ状態を維持し、エンジン始動によるショックを生じないようにエンジンを始動することができる。
さらに、運転者がセレクトレバーを操作し、かつ、目標ギヤ段が現在ギヤ段より低い場合に、エンジンを始動するため、変速と共にエンジンを始動することができる。したがって、変速線上変速許可できない領域でシフトダウン操作の入力があった場合に、運転者に対し、変速を行うことなくエンジンの始動のみが発生することによる違和感を与えることを回避できる。
なお、本実施形態において、エンジン1がエンジンに対応し、モータ2がモータに対応し、統合コントローラ21およびATコントローラ24が変速制御手段に対応する。また、マニュアルモードスイッチ36が手動変速操作手段に対応し、統合コントローラ21およびエンジンコントローラ22が始動制御手段に対応する。
(1)コースト状態で、手動変速操作手段の操作によって手動変速状態となった場合に、手動変速操作手段による操作がシフトダウン操作であるときに、エンジンを始動する。
このように制御すれば、再加速時にエンジンが再始動することによって生じるタイムラグを抑制することができる。
したがって、ハイブリッド車両が手動変速状態であるときに、エンジンの始動および停止をより適切に制御することができる。
したがって、シフトダウンによって変速機の回転数が上昇し、使用可能なモータトルクが減少しても、エンジンのフリクショントルクによって制動力を確保できる。また、ディレイタイムのカウント後にエンジンを始動するため、始動制御部において、エンジンの始動を抑制する条件を確実に判定した後に、エンジンを始動することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
本実施形態では、統合コントローラ21が実行する処理が第1実施形態と異なっている。
以下、ハイブリッド車両の構成については第1実施形態を参照し、異なる処理内容について説明する。
コースト(惰性走行)状態において、図8の符号Bのように、運転者がセレクトレバーを操作して自動変速モードから手動変速モードに切り替えた場合、入出力回転数もしくは車速が予め設定された閾値以上であれば、HEVモードに移行(エンジン始動)する。本実施形態では、設定されたディレイタイム経過後にエンジンを始動してHEVモードに移行する。自動変速モードから手動変速モードへの切り替え操作を運転者が行った場合において、入出力回転数もしくは車速が予め設定された閾値以上であれば、エンジンを始動する。自動変速モードから手動変速モードへの切り替え時に、ダウンシフトによって変速機の入力回転数が上昇し、その後HEVモードに移行(エンジン始動)すると、高回転状態であるためにエンジンの始動のために使用可能なモータトルクが減少し、第2クラッチ5がスリップ状態を維持することができず、ショックが生じる。これに対し、本実施形態では、上記のようにエンジンを始動することにより、高回転状態になる前にエンジンを始動でき、上記ショックを回避することができる。
一方、ステップS5において、変速機の入出力回転数もしくは車速が、予め設定された閾値未満であれば、ステップS8に移行し、EVモードを継続する。したがって、エンジンの始動は行わない。
次に、本実施形態のハイブリッド車両の動作を説明する。
本発明に係る車両用走行制御装置は、ハイブリッド車両がコースト状態でシフトダウン操作があった場合に作動する。
ハイブリッド車両がコースト状態で運転者がマニュアルスイッチ36を操作した場合(手動変速モードに切り替えた場合)、エンジン始動判定処理部21Eaが変速機の入出力回転数(若しくは車速)が予め設定した閾値以上であるか否かを判定し、予め設定した閾値以上であると、ディレイタイマのカウントを行う。
そして、ディレイタイマのカウントが予め設定した時間に達すると、エンジンの始動を行う。
したがって、運転者の意図によって回生量を増加させることができると共に、自動変速モードから手動変速モードに最初に切り替わったときにはEVモードとなるため、実用燃費の向上を図ることができる。
以上のように、ディレイタイマが経過した後に、エンジンを始動することによって、運転者の要求する駆動力を運転者の要求する適切なタイミングで遅滞なく得ることができる。
(1)手動変速操作手段の変速操作があった場合に、変速機の入出力回転数または車速が閾値以上であり、かつ、予め設定したディレイタイムが経過した後に、エンジンを始動する。
これにより、変速機の入出力回転数あるいは車速が閾値未満であり、運転者がエンジンブレーキを使用する意図であると推定できる状況では、エンジンを始動することなくEVモードを継続する。
したがって、運転者の意図によって回生量を増加させることができると共に、自動変速状態から手動変速状態に最初に切り替わったときにはエンジンを始動しないため、実用燃費の向上を図ることができる。
手動変速モードにおいて、一旦HEVモードに移行した後は、エンジンを停止させず、HEVモードを継続する。これにより、再度の加速や、減速レスポンスを確保することができる。
また、手動変速モードにおいて、車速が低下したため、EVモードによるオートダウンシフトを行った場合、EVモードを継続する。この場合、運転者からの要求は無く、入力回転数も低いため、HEVモードに移行しない(エンジンを始動しない)。
(効果)
(1)手動変速操作手段の変速操作によって前記エンジンが始動した後、前記手動変速状態の解除まで、エンジンの停止を禁止する。
これにより、加減速のレスポンスを向上させることができる。
2 モータ
4 第1クラッチ
5 第2クラッチ
7 駆動輪
20 アクセルセンサ
21 統合コントローラ
21A 要求発電トルク演算部
21B 要求エンジントルク演算部
21C モータ出力可能トルク演算部
21D 目標駆動トルク演算部
21Da ドライバ要求トルク演算部
21Db 自動制御要求トルク演算部(自動走行手段)
21Dc 第1目標駆動トルク演算部
21Dd 車速リミッタトルク演算部
21De 最終目標駆動トルク演算部
21E 車両状態モード決定部
21Ea エンジン始動判定処理部
21Eb エンジン停止判定処理部
21F エンジン始動制御部
21G エンジン停止制御部
21H 目標エンジントルク算出部
21J 目標モータトルク算出部
21K 目標クラッチトルク算出部
21L VAPO演算
22 エンジンコントローラ
23 モータコントローラ
24 ATコントローラ
25 ブレーキコントローラ
26 バッテリコントローラ
28 ステアリングスイッチ
30 クルーズキャンセルスイッチ
31 車間制御コントローラ
Claims (2)
- 駆動輪に駆動力を伝達する駆動源としてのエンジン及びモータと、
変速機の変速を制御する変速制御手段と、
前記変速制御手段に対して手動による変速操作を入力する手動変速操作手段と、
コースト状態で、前記手動変速操作手段の操作によって手動変速状態となり前記手動変速操作手段による操作がシフトダウン操作である場合に、前記変速機の入力回転数が予め設定された閾値以上であるか否かを判定し、前記変速機の入力回転数が予め設定された閾値以上であると判定したときに、前記変速機の入力回転数が上昇する前に前記エンジンを始動する一方、前記変速機の入力回転数が予め設定された閾値未満であれば、前記エンジンを始動しない始動制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項1において、
前記手動変速操作手段の変速操作によって前記エンジンが始動した後、前記手動変速状態の解除まで、エンジンの停止を禁止することを特徴とする車両用走行制御装置。
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