JP6003112B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、オイルポンプ等のポンプの目標回転数の設定に関する。

特許文献１に記載のように、１モータ２クラッチ式のハイブリッド車両では、車両駆動源としてのエンジンと駆動輪側に接続するモータとの間に摩擦締結要素としてのクラッチが介装されている。このようなクラッチは、例えば、モータにより駆動されるオイルポンプから供給される作動油（作動液）の油圧（液圧）によって作動する。

特開２００８−６２７４５号公報

エンジンとモータとの間に介装されるクラッチとして、例えば油圧が供給されたときに締結されるノーマリーオープン型のクラッチが用いられている場合、車両始動時には、エンジンの動力により車両の走行やバッテリの充電を行うために、クラッチに油圧を供給して締結状態とする必要がある。

しかしながら、例えば作動油が激しく撹拌される高温・高回転での運転状態から車両が停止すると、オイルポンプ内やオイルストレーナ内に比較的多くの空気（エア）が混入される。このように作動油内のエア混入率が高い状態で車両の始動が行われると、作動油内へのエア混入により容積効率が低下するために、オイルポンプによる油圧の上昇、つまり油圧の立ち上がりが遅くなる。特に、低温時にはバッテリ出力が低下するとともに作動油の粘度が高くなるために、油圧が立ち上がる前にバッテリの充電量が不足することが懸念される。このようなバッテリの充電量の不足を防止するために、バッテリの容量を大きくすると、バッテリの大型化，重量増加及びコスト増加等を招いてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、作動液の温度が低く、かつ作動液内のエア混入率が高い状態であっても、バッテリの充電量の不足を招くことなく、ポンプにより作動液の液圧を立ち上げて、摩擦締結要素を作動させることのできる新規な車両の制御装置を提供するものである。

本発明に係る車両の制御装置は、車両の動力伝達系に介装され、動力伝達の遮断と接続とを切り換える摩擦締結要素と、バッテリから供給される電力により作動するモータと、このモータによって駆動されて、上記摩擦締結要素へ作動液を供給するポンプと、を有している。そして本発明では、作動液のエア含有率を検出又は推定し、少なくとも上記作動液の温度が所定の基準温度未満の低温時には、上記エア含有率に基づいて、上記ポンプの目標回転数を設定するものである。

本発明によれば、少なくとも上記作動液の温度が所定の基準温度未満の低温時には、エア含有率に基づいてポンプの目標回転数を設定することによって、作動液の温度が低く、かつ作動液内のエア混入率が高い状態であっても、バッテリの充電量の不足を招くことなく、ポンプにより作動液の液圧を立ち上げて、摩擦締結要素を作動させることが可能となる。

本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の動力伝達系のシステム構成を示す説明図。 上記実施例のハイブリッド車両の制御系のシステム構成を示す説明図。 上記実施例のオイルポンプの目標回転数の設定等の制御の流れを示すフローチャート。 油温が基準温度未満の場合におけるバッテリ持続時間及び油圧立ち上がり時間に対するオイルポンプの目標回転数の関係を示す特性図。 油温が基準温度以上の場合におけるバッテリ持続時間及び油圧立ち上がり時間に対するオイルポンプの目標回転数の関係を示す特性図。

以下、図示実施例により本発明を説明する。図１は、本発明の一実施例に係る車両の動力伝達系を簡略的に示すシステム構成図である。この車両は、１モータ２クラッチ方式のパラレルハイブリッド車両であり、車両駆動源としてエンジン１とモータジェネレータ２とが併用されている。エンジン１は、周知の火花点火式ガソリンエンジンや圧縮自己着火式ディーゼルエンジンである。このエンジン１の起動の際には、後述するモータジェネレータ２もしくはスタータモータ１４によりクランキングが行われる。モータジェネレータ２は、強電系のバッテリ３からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機としての機能と、回転動力を回生してバッテリ３を充填する発電機としての機能を兼ね備えている。

エンジン１とモータジェネレータ２との間には、両者の動力伝達の接続と遮断を切り換える第１クラッチ４が設けられている。モータジェネレータ２はベルト式無段変速機からなる自動変速機５とディファレンシャルギヤ６を介して一対の駆動輪７に接続されており、モータジェネレータ２と自動変速機５との間には第２クラッチ８が介装されている。なお、第２クラッチ８を自動変速機５とディファレンシャルギヤ６との間に介装しても良く、また、自動変速機５が有段式のものである場合には、自動変速機５内のクラッチが第２クラッチ８を兼用するように構成しても良い。

モータジェネレータ２のみを駆動源とする「電気自動車走行モード」では、第１クラッチ４を開放してエンジン１が切り離される一方、駆動源としてエンジン１とモータジェネレータ２とを併用する「ハイブリッド車走行モード」では、第１クラッチ４を締結してエンジン１とモータジェネレータ２とが接続される。第２クラッチ８は、走行時には締結又は半締結状態とされ、変速レンジがＮ（ニュートラル）レンジやＰ（パーキング）レンジの場合には開放される。

第１クラッチ４とモータジェネレータ２とを接続する回転軸１０には、この回転軸１０によって駆動される機械式のオイルポンプ１１がギヤ１２を介して連結されている。このオイルポンプ１１は、オイルパン１３に貯留する作動液としての作動油を加圧して第１クラッチ４及び第２クラッチ８等の油圧作動部品や各種の潤滑部位へ供給するものである。なお、図示していないが、第１クラッチ４への油圧の供給と開放の切換は油圧コントロールバルブにより行われ、この油圧コントロールバルブの動作は後述の車両コントローラ２０や変速機コントローラ２１等のコントローラによって制御される。

図２は、このハイブリッド車両の制御系を示すシステム構成図である。この車両では、各種の制御処理を記憶及び実行するコントローラとして、車両コントローラ２０，変速機コントローラ（ＡＴＣＵ）２１，モータコントローラ（ＭＣ）２２，及び図示しないエンジンコントローラ等が双方向通信可能に設けられている。車両コントローラ２０は、車両のエネルギーマネージメントを統括的に制御するものであり、車両運転状態を表す各種信号として、バッテリ温度センサ２３により検出されるバッテリ３の温度やバッテリ３の容量（充電量）等が入力されている。

変速機コントローラ２１は、自動変速機５の変速制御を行うとともに、油温センサ２４により検出される油温、回転センサ２５により検出される回転軸１０の回転数等の動力伝達系の回転数，及び作動油内に含まれるエアの含有率（エア含有量）等が入力されている。油温が高くなるほどエア含有率が高くなり、また回転数が高くなるほどオイルが撹拌されてエア含有率が高くなることから、エア含有率は油温及び回転数に基づいて推定することができる。但し、センサ等のエア含有率検出装置２６を用いて直接的にエア含有率を検出するように構成しても良い。

車両コントローラ２０は、変速機コントローラ２１から送信される上記の油温，動力伝達系の回転数，及びエア含有率の他、上記のバッテリ温度やバッテリ容量等に基づいて、後述するように、オイルポンプ１１の目標回転数を算出し、これをモータジェネレータ２の目標回転数に換算してモータコントローラ２２へ出力する。モータコントローラ２２は、インバータ２７を介してモータジェネレータ２を目標回転数へ向けて駆動制御する。

図３は、本実施例の要部をなす車両始動時におけるオイルポンプ１１の目標回転数の設定等の制御の流れを示すフローチャートであり、本ルーチンは上記の車両コントローラ２０により記憶及び実行される。

ステップＳ１１では、イグニッションスイッチ（ＩＧＮ）のＯＦＦ、つまり車両の停止要求を検出したかを判定する。車両停止要求を検出した場合には、ステップＳ１２へ進み、車両停止時における作動油内のエア含有率（もしくはエア含有量）を推定もしくは検出する（エア含有率取得手段）。エア含有率は、上述したように、作動油の油温や動力伝達系の回転数などに基づいて推定され、もしくはセンサ等により直接的に検出される。

ステップＳ１３では、イグニッションスイッチのＯＮ、つまり車両の始動要求を検出したかを判定する。車両始動要求を検出していない場合には本ルーチンを終了する。車両始動要求を検出した車両始動時には、ステップＳ１４へ進み、作動油の温度である油温が所定の基準油温未満の冷機状態であるか否かを判定する。油温は上記の油温センサ２４により直接的に検出され、あるいは冷却水の温度等から推定される。冷機状態でない暖機後の常温状態の場合には、ステップＳ２２へ進み、後述するように、予め設定した基準回転数Ｎｐ０（図５参照）をオイルポンプ１１の目標回転数として設定する。

一方、油温が基準油温未満の冷機状態である場合には、ステップＳ１５へ進み、ステップＳ１２で算出及び記憶した車両停止時におけるエア含有率に基づいて、オイルポンプ１１の回転数を変数とする油圧立ち上がり時間を算出する。この油圧立ち上がり時間は、オイルポンプ１１の駆動によって油圧が第１クラッチ４の締結側への作動が可能となる値にまで上昇するのに必要な時間に相当する。この油圧立ち上がり時間は、油温及びエア含有率に応じて設定されており、エア含有率が高いほど、容積効率が低下してオイルポンプ１１の吐出流量が低下することから、油圧立ち上がり時間が長くなるように設定されている。

ステップＳ１６では、油温に基づいてオイルポンプ１１のフリクションを算出する。具体的には、油温が低くなるほど粘度が増加するので、油温が高くなるほどオイルポンプ１１のフリクションが大きくなるように算出される。ステップＳ１７では、オイルポンプ１１の回転数に対するバッテリ持続時間を算出する。このバッテリ持続時間は、オイルポンプ１１の回転数に対してバッテリ３が作動可能な時間に相当し、上記のバッテリ温度やバッテリの容量すなわち充電状態（Ｓ．Ｏ．Ｃ）の他、ステップＳ１７で算出したオイルポンプ１１のフリクション等に応じて算出される。ステップＳ１８では、後述する図４の制御マップを参照し、バッテリ持続時間と液圧立ち上がり時間とに基づいて、オイルポンプ１１の目標回転数を算出する（目標回転数算出手段）。

ステップＳ１９では、ステップＳ１８もしくはステップＳ２２で設定されたオイルポンプ１１の目標回転数に基づいて、モータジェネレータ２の駆動を開始する。つまり、オイルポンプ１１の目標回転数をモータジェネレータ２の目標回転数に換算し、この目標回転数へ向けたモータジェネレータ２の回転数制御が開始される。

ステップＳ２０では、作動油の油圧の立上げが完了したかを判定する。この判定は、例えば、モータジェネレータ２の始動開始からの経過時間が油圧立上げ時間を経過したかにより判定され、あるいは、センサ等により検出もしくは推定される油圧に基づいて行われる。油圧の立上げが完了していると判定されると、ステップＳ２０からステップＳ２１へ進み、第１クラッチ４への油圧供給を開始して、第１クラッチ４を締結する。

次に、図４及び図５を参照して、ステップＳ２２及びステップＳ１８におけるオイルポンプの目標回転数（基準回転数）の設定について説明する。図４及び図５において破線の特性で表されるバッテリ持続時間よりも右側の領域は、バッテリ持続時間を超えるＮＧ領域であり、バッテリ持続時間よりも左側の領域は、バッテリ持続時間の範囲内のＯＫ領域となる。そして、このバッテリ持続時間のＯＫ領域内で、油圧立ち上がり時間が短くなるように、目標回転数が設定される。つまり、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間よりも短くなる範囲で、油圧立ち上がり時間が最短となるように目標回転数が設定される。

図５に示すように、常温などで始動に有利な条件では、回転数の高い領域までバッテリ持続時間が油圧立ち上がり時間よりも長くなる。従って、図５の矢印Ｙ１に示すように、バッテリ持続時間が油圧立ち上がり時間よりも長くなる範囲で、目標回転数を基準回転数Ｎｐ０まで上昇させることで、油圧立ち上がり時間を短くすることができる。この結果、車両始動から第１クラッチ４を締結するまでの時間を短縮して、始動性を向上することができる。

図４に示すように、油温が基準油温よりも低い低温始動時には、上記の常温始動時に比してバッテリの持続時間が短く、特に高回転側の領域で、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間よりも長くなるＮＧ領域が拡大する。このため、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間よりも短くなるように、オイルポンプの目標回転数Ｎｐ１，Ｎｐ２を低くすることによって、バッテリ上がりを防ぐようにしている。

また、油圧立ち上がり時間がエア含有率に基づいて算出されており、具体的には、エア含有率が大きくなるほど油圧立ち上がり時間が長くなるように設定されている。図４のΔＴ１はエア含有率が低い場合の油圧立ち上がり時間を示し、ΔＴ２はエア含有率が高い場合の油圧立ち上がり時間を示している。同図に示すように、エア含有率が高い場合の油圧立ち上がり時間ΔＴ２がエア含有率が低い場合の油圧立ち上がり時間ΔＴ１よりも長く設定されており（ΔＴ２＞ΔＴ１）、このため、図４の矢印Ｙ２に示すように、エア含有率が高い場合の目標回転数Ｎｐ２が、エア含有率が低い場合の目標回転数Ｎｐ１よりも低く設定されている（Ｎｐ２＜Ｎｐ１）。

このように本実施例によれば、油温ば所定の基準温度よりも低い低温状態では、エア含有率に基づいて油圧立ち上がり時間を算出し、この油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間を超えることのないようにオイルポンプの目標回転数を設定している。従って、例えば低温始動時のように油温が低く、かつ作動油内のエア混入率が高い場合には、図４に示すように、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間よりも短くなる範囲までオイルポンプの目標回転数を低くすることで、バッテリ上がりを生じることなく油圧を立ち上げて第１クラッチ４を締結状態とすることができる。また、常温始動時のように油温が高い場合には、図５に示すように、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間を超えることのない範囲でオイルポンプの目標回転数を高くすることによって、油圧立ち上がり時間を短縮して始動性を向上することができる。

なお、上記実施例では、油温が所定の基準温度以上のときには、オイルポンプの目標回転数を予め設定された基準回転数Ｎｐ１に固定しているが、図５に示すような制御マップを用いて目標回転数を求めるようにしても良い。また、図４や図５のような制御マップを使う例に限らず、逐次演算によってオイルポンプ１１の目標回転数を求めるようにしても良い。

更に、本発明に係る摩擦締結要素として、上記実施例ではハイブリッド車両におけるエンジンとモータとを接続するクラッチに本発明を適用しているが、上記の第２クラッチ８等の他の摩擦締結要素に対して本発明を適用することも可能である。

２…モータジェネレータ（モータ）
３…バッテリ
４…第１クラッチ（摩擦締結要素）
１１…オイルポンプ（ポンプ）
２０…車両コントローラ（目標回転数設定手段）

Claims (5)

1. 車両の動力伝達系に介装され、動力伝達の遮断と接続とを切り換える摩擦締結要素と、
   バッテリから供給される電力により作動するモータと、
   このモータによって駆動されて、上記摩擦締結要素へ作動液を供給するポンプと、
   上記作動液のエア含有率を検出又は推定するエア含有率取得手段と、
   少なくとも上記作動液の温度が所定の基準温度未満のときに、上記エア含有率に基づいて、上記ポンプの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
   を有し、
   上記目標回転数設定手段は、上記エア含有率が高いときに上記目標回転数を低くすることを特徴とする車両の制御装置。
2. 上記エア含有率取得手段が、車両停止時における上記エア含有率を検出又は推定し、
   上記目標回転数設定手段が、次回の車両始動時に、上記車両停止時における上記エア含有率に基づいて、上記目標回転数を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 上記目標回転数設定手段が、バッテリ持続時間と液圧立ち上がり時間とに基づいて、上記目標回転数を算出し、
   上記バッテリ持続時間は、上記ポンプの回転数に対して上記バッテリが作動可能な時間に相当し、上記バッテリの状態に応じて設定されるものであり、
   上記液圧立ち上がり時間は、上記ポンプの回転数に対して、上記作動液の液圧が上記摩擦締結要素の作動に必要な所定の液圧に上昇するまでに必要な時間に相当し、上記エア含有率に基づいて設定されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 上記目標回転数設定手段は、上記液圧立ち上がり時間が上記バッテリ持続時間よりも短くなるように上記目標回転数を算出することを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 上記車両が、エンジンと、このエンジンと駆動輪との間に介装される上記モータと、を車両駆動源として併用するハイブリッド車両であり、
   上記摩擦締結要素が、上記エンジンと上記モータとの間に介装されるノーマリーオープン型のクラッチであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。

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