JP6113910B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
2 電動モータ
3 スタータモータ
4 Vベルト式無段変速機
5 駆動輪
6 プライマリプーリ
7 セカンダリプーリ
8 Vベルト
CVT バリエータ(無段変速機構)
T/C トルクコンバータ
9,11 ファイナルギヤ組
15 キャリパ
16 ブレーキペダル
19 アクセルペダル
21 ハイブリッドコントローラ
26 ブレーキスイッチ
27 アクセルペダル開度センサ
O/P オイルポンプ
31 副変速機
CL クラッチ
H/C ハイクラッチ
R/B リバースブレーキ
L/B ローブレーキ
32 車速センサ
図1は、実施例1のハイブリッド車両の駆動系およびその全体制御システムを示す概略系統図である。図1のハイブリッド車両は、エンジン1および電動モータ2を動力源として搭載され、エンジン1は、スタータモータ3により始動する。エンジン1は、Vベルト式の無段変速機4を介して駆動輪5に適宜切り離し可能に駆動結合する。
インバータ13は、バッテリ12の直流電力を交流電力に変換して電動モータ2へ供給すると共に、電動モータ2への供給電力を加減することにより、電動モータ2を駆動力制御および回転方向制御する。
なお電動モータ2は、上記のモータ駆動のほかに発電機としても機能し、回生制動の用にも供する。この回生制動時はインバータ13が、電動モータ2に回生制動力分の発電負荷をかけることにより、電動モータ2を発電機として作用させ、電動モータ2の発電電力をバッテリ12に蓄電する。
アウタピニオン31poutはリングギヤ31rの内周に噛合させ、キャリア31cを出力回転メンバとして作用するようファイナルギヤ組9に結合する。
キャリア31cとリングギヤ31rとをクラッチCLであるハイクラッチH/Cにより適宜結合可能となし、リングギヤ31rをクラッチCLであるリバースブレーキR/Bにより適宜固定可能となし、サンギヤ31s-2をクラッチCLであるローブレーキL/Bにより適宜固定可能となす。
セカンダリプーリ圧ソレノイド37-2は、変速機コントローラ24からのクランプ力指令に応じてライン圧PLをセカンダリプーリ圧に調圧し、これをセカンダリプーリ7に供給することにより、セカンダリプーリ7がVベルト8をスリップしないよう挟圧する。
ローブレーキ圧ソレノイド38は、変速機コントローラ24が副変速機31の第1速選択指令を発しているとき、ライン圧PLをローブレーキ圧としてローブレーキL/Bに供給することによりこれを締結させ、第1速選択指令を実現する。
ハイクラッチ圧&リバースブレーキ圧ソレノイド39は、変速機コントローラ24が副変速機31の第2速選択指令または後退選択指令を発しているとき、ライン圧PLをハイクラッチ圧&リバースブレーキ圧としてスイッチバルブ41に供給する。
後退選択指令時はスイッチバルブ41が、ソレノイド39からのライン圧PLをリバースブレーキ圧としてリバースブレーキR/Bに向かわせ、これを締結することで副変速機31の後退選択指令を実現する。
次に変速制御処理について説明する。変速機コントローラ24は、予め設定された変速マップを参照しながら、車両の運転状態(実施例1では車速VSP、プライマリ回転速度Npri、アクセルペダル開度APO)に応じて、無段変速機4を制御する。この変速マップでは、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、アクセルペダル開度APO毎に変速線が設定されており、無段変速機4の変速はアクセルペダル開度APOに応じて選択される変速線に従って行われる。この変速マップ上には副変速機31の変速を行うモード切換変速線が設定される。そして、無段変速機4の動作点がモード切換変速線を横切った場合、変速機コントローラ24はバリエータCVTと副変速機31の両方で協調変速を行い、高速モード−低速モード間の切換えを行う。尚、発進時等の低車速時では、副変速機31は前進第1速段が選択された状態で、主にバリエータCVTのプーリ比を制御することで変速制御が行われる。
図3は実施例1のハイブリッド車両の走行モードが設定されたモードマップである。図3のモードマップでは、縦軸の0より上はアクセルペダル開度に応じて設定され、0より下についてはブレーキスイッチ26のオン・オフ状態に応じて設定されている。アクセルペダル19が踏み込まれたEV力行領域にあっては、力行車速VSPXまでEVモードによる力行領域が設定されている。また、アクセルペダル19がほとんど踏み込まれていない状態(例えば、1/8よりも十分に小さなアクセルペダル開度)を表す領域には、力行車速VSPXよりも更に高車速の所定車速VSP1までEVモードによる力行領域が設定されている。この所定車速VSP1以下の領域はアクセルペダル19が踏み込まれた状態ではほとんど選択されることはない。
次に、HEVモードからEVモードに遷移したときの変速制御について説明する。例えば図3のモードマップ内に記載された矢印(a)に示すように、HEV回生領域からブレーキ操作によって減速し、EV回生領域に入ることでEV回生状態となると、クラッチCLを解放し、エンジン1を停止させる。その後、図3の矢印(b)に示すように、アクセルペダル19を踏み込むことで要求駆動力が所定以上となると、HEV力行領域に移行する。同様に、例えば図3の矢印(c)に示すように、アクセルペダル19が踏みこまれたHEV力行領域からブレーキ操作によってEV回生領域に入ることでEV回生状態となると、クラッチCLを解放し、エンジン1を停止させる。その後、図3の矢印(d)に示すように、アクセルペダル19を踏み込むことで要求駆動力が所定以上となると、HEV力行領域に移行する。このときは、エンジン1をスタータモータ3により再始動させると共に、クラッチCLを締結してEVモードからHEVモードへ切り替える。
ステップS1では、EVモードによる回生制動状態(以下、EV回生状態)から車両停止したか否かを判断し、EV回生状態からの車両停止であればステップS2に進み、それ以外の場合は本制御フローを終了する。EV回生状態からの車両停止の場合、バリエータCVTの変速比が最Low変速比よりもHigh側の可能性があり、それ以外の車両停止であれば最Low変速比にダウンシフトされているからである。
ステップS2では、ブレーキペダルが離されてブレーキスイッチ26がOFFか否かを判断し、ブレーキスイッチ26がOFFの場合はステップS3に進み、それ以外の場合は本ステップを繰り返す。ブレーキスイッチ26がOFFの場合は、発進の可能性が高いからである。
ステップS3では、アクセルペダルが踏み込まれたか否か、すなわちアクセルペダル開度APOが発進意図を表す所定開度以上か否かを判断し、所定開度以上の場合は発進意図があると判断してステップS4に進み、それ以外の場合は本ステップを繰り返す。
ステップS5では、運転者のアクセルペダル開度APOに応じたモータトルクを電動モータ2から出力する。
ステップS8では、スタータモータ3によりエンジンを再始動(以下、エンジンONと記載する。)を行う。
ステップS9では、エンジン1によりバリエータCVTが回転する状態を確保し、エンジン1により駆動されるオイルポンプO/Pを油圧源としてバリエータCVTを段差乗り越え可能変速比G1に向けて強制的にダウンシフトする(以下、強制ダウンシフトと記載する。)。
ステップS10では、変速比が段差乗り越え可能変速比G1に到達したか否かを判断し、到達しているときにはステップS11に進み、到達していないときにはステップS9に戻って強制ダウンシフトを継続する。
ステップS13では、ヒルホールド制御がONか否かを判断し、電動モータ2のモータトルクが所定値以上の場合はステップS14に進んでヒルホールド制御をOFFとし、所定値未満の場合はヒルホールド制御を継続することで車両停止を維持する。
ステップS17では、クラッチCLをONとしてHEVモードにより走行する。
ステップS171では、ヒルホールド制御がONか否かを判断し、電動モータ2のモータトルクが所定値以上、かつ、クラッチCLの伝達トルク容量が所定値以上の場合は車両が後退するおそれがないためステップS172に進んでヒルホールド制御をOFFとし、いずれかの条件を満たさない場合はヒルホールド制御を継続することで車両停止を維持する。
ステップS21では、エンジン1をONとする。
ステップS22では、クラッチCLをONとする。
ステップS23では、段差判定を行い、段差有りと判定されたときはステップS24に進み、段差が無いと判定された場合は本制御フローを終了し、そのままHEVモードによる走行を継続する。ここで、段差判定では、アクセルペダル開度APOが運転者の段差乗り越え意図を表す所定値以上、エンジントルクが所定トルク以上、モータトルクが所定トルク以上であって、かつ、車速が車両停車状態を表す所定車速未満の場合を段差有りと判定する。すなわち、運転者がアクセルペダルを踏み込んで走行意図を示し、かつ、エンジントルクもモータトルクも走行に必要な所定トルク以上のトルクを出力しているにも関わらず車速が上昇してこない場面では、段差によって車両の前進が妨げられていると考えられるからである。尚、ステップS6における段差判定では、アクセルペダル開度条件とモータトルク条件のいずれかが成立していることを条件とした。これは、EVモードではアクセルペダル開度とモータトルクとが相関関係にあるからである。一方、HEVモードでは、発電モードによってモータトルクが回生トルクを出力している場合も考えられる。この場合には、特に強制ダウンシフトを行わなくても、モータトルクが駆動トルクを出力する余地があるため、アクセルペダル開度条件とモータトルク条件は両方が成立していることとした。
ステップS25では、ヒルホールド制御をONとする。具体的には、ブレーキアクチュエータ180によりキャリパ15内にブレーキ液を供給し、駆動輪5及び/又は従動輪を含むタイヤの転がりを防止する。すなわち、段差に当接した際、タイヤが若干段差を乗り上げ、乗り越える直前で停止している場合が想定される。このとき、次のステップS26以降でクラッチCLを一旦OFFすると、エンジントルクが伝達できず車両が押し戻されて移動するおそれがある。そこで、ヒルホールド制御をONとし、タイヤの回転を規制することで車両の移動を抑制している。
ステップS27では、強制ダウンシフトを実行する。このように、HEVモード中に強制ダウンシフトを行う際、駆動輪5側からバリエータCVTに負荷が入力されないため、バリエータCVTの変速比を素早く段差乗り越え可能変速比G1までダウンシフトさせることができる。尚、強制ダウンシフトは、段差判定後に行われる。言い換えると、段差判定がなければ、特に強制ダウンシフトを行わないため、無駄なダウンシフトを最小限に抑えることで運転性に与える影響を最小限とする。
ステップS28では、変速比が段差乗り越え可能変速比G1に到達したか否かを判断し、到達しているときにはステップS29に進み、到達していないときにはステップS27に戻って強制ダウンシフトを継続する。
ステップS30では、ヒルホールド制御をOFFとし、HEVモードにより発進する。このとき、バリエータCVTのダウンシフトが完了していることから、段差を乗り越えるのに必要な駆動トルクを確保でき、車両が後退することなく段差を乗り越えて発進できる。
時刻t1において、運転者がブレーキペダルを離してブレーキスイッチ26がONからOFFとなり、アクセルペダルを踏み込んで発進を開始する。
時刻t2において、段差に当接し車両が進めなくなるため、車速の上昇が停止し、モータ回転数MotorREVも同様に停止する。ただし、運転者はアクセルペダルを踏み込んだままの状態であるため、モータトルクMotorTRQは増大を継続する。このとき、モータトルクMotorTRQが段差乗り越え意図を表す所定値以上であって、車速が車両停止状態を表す所定車速未満であるため、段差有りと判定される。この時点で、現在のモータトルクMotorTRQを出力し続けても段差を乗り越えることはできないと判断し、一旦モータトルクMotorTRQを抑制してモータ駆動回路への負担を軽減すると共に無駄なバッテリ消費を抑制する。尚、後述するようにヒルホールド制御もONとされるため、車両が後退することを回避できる。また、HEVモードへの遷移が行われる可能性が高いと判断し、クラッチCLにはガタ詰め用の伝達トルク容量が設定され、クラッチCLの締結要求が来た時に即座に伝達トルク容量が発生可能な状態を確保する。運転者は段差に当接後、アクセルペダルを更に踏み込んでおり、これによりEVモードからHEVモードへの遷移要求が行われる。
時刻t4において、バリエータCVTの変速比Gが段差乗り越え可能変速比G1に到達すると、EVモードからHEVモードへのモード遷移が開始され、抑制されていたモータトルクMotorTRQを復帰させると共にエンジントルクEngTRQを増大させる。このとき、バリエータCVTが十分にダウンシフトしているため、エンジントルクEngTRQを大きくして駆動輪5に伝達できる。また、クラッチCLの伝達トルク容量を徐々に増大させ、それに伴ってバリエータCVTのプライマリ回転数Npri及びセカンダリ回転数Nsecも駆動輪回転数Noutに近づく。
時刻t5において、クラッチCLの伝達トルク容量が段差乗り越えに必要なトルク以上となると、ヒルホールド制御をOFFとし、車両が段差を乗り越えて発進する。
時刻t1において、運転者がブレーキペダルを離してブレーキスイッチ26がONからOFFとなり、アクセルペダルを踏み込んで発進を開始する。
時刻t41において、バリエータCVTの変速比Gが段差乗り越え可能変速比G1に到達すると、継続的にEVモードが要求されているため、エンジン1がOFFとされ、抑制されていたモータトルクMotorTRQを復帰させる。また、EVモードが要求されているため、クラッチCLの伝達トルク容量はガタ詰めが行われた状態を維持する。また、エンジン1のOFFに伴ってバリエータCVTのプライマリ回転数Npri及びセカンダリ回転数Nsecも低下して駆動輪回転数Noutに近づく。
時刻t51において、バリエータCVTのダウンシフトが行われた状態でEVモードとなり、ヒルホールド制御もOFFとされるものの、モータトルクMotorTRQの作用によって車両が後退することはない。これ以後、例えば、運転者がアクセルペダルを踏み込み、HEVモードへのモード遷移要求がなされた場合には、既にバリエータCVTの強制ダウンシフトが完了していることから、エンジン1をONとし、クラッチCLの伝達トルク容量を上昇させることで即座に段差を乗り越えた発進が可能となる。
時刻t11において、運転者がブレーキペダルを離し、その後、アクセルペダルを踏み込んで発進を開始する。
時刻t12において、EVモードからHEVモードへの遷移要求が出力され、エンジン1がONとされると共にクラッチCLにはガタ詰め用の伝達トルク容量が設定される。そして、エンジン回転数Neの上昇に伴ってバリエータCVTの各プーリ回転数も上昇する。このとき、バリエータCVTの変速比Gは段差乗り越え可能変速比G1よりもHigh側となっており、プライマリ回転数Npriよりもセカンダリ回転数Nseが大きくなる。そして、エンジン1の完爆に伴ってクラッチCLの締結圧が徐々に増大する。
時刻t13において、クラッチCLの伝達トルク容量が所定値以上になると、HEVモードによりエンジントルクEngTRQ及びモータトルクMotorTRQが共に増大する。
(1)エンジン1と、エンジン1の出力軸に結合されたバリエータCVTと、バリエータCVTの出力軸に結合されたクラッチCLと、クラッチCLの出力軸に結合された駆動輪5と、駆動輪5に結合された電動モータ2(モータ)と、運転状態に応じてエンジン1及び電動モータ2の出力と、クラッチCLの締結及び解放と、無段変速機4の変速比とを制御するハイブリッドコントローラ21(制御手段)と、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、段差の有無を判定するステップS6(段差判定手段)を有し、ハイブリッドコントローラ21は、段差有りと判定され、かつ、EVモード(クラッチCLを解放しエンジン1を停止して電動モータ2の駆動力により走行)のときは、クラッチCLを解放したままエンジン1を再始動し、バリエータCVTを所定の段差乗り越え可能変速比G1へダウンシフトする。
すなわち、電動モータ2の駆動力により走行しているときに段差があるときは、エンジン1によりバリエータCVTを段差乗り越え可能変速比へダウンシフトするため、電動モータ2の駆動力が不足し、エンジン1の駆動力を用いる場合であっても、バリエータCVTによってエンジントルクが小さくなることがなく、段差を乗り越えることができる。
このように、HEVモード中に強制ダウンシフトを行う際、駆動輪5側からバリエータCVTに負荷が入力されないため、バリエータCVTの変速比を素早く段差乗り越え可能変速比G1までダウンシフトさせることができる。また、強制ダウンシフトは、段差判定後に行われる。言い換えると、段差判定がなければ、特に強制ダウンシフトを行わないため、無駄なダウンシフトを最小限に抑えることで運転性に与える影響を最小限にできる。
すなわち、段差に当接した際、タイヤが若干段差を乗り上げ、乗り越える直前で停止している場合が想定される。このとき、次のステップS26以降でクラッチCLを一旦OFFすると、エンジントルクが伝達できず車両が押し戻されて移動するおそれがある。そこで、ヒルホールド制御をONとし、タイヤの回転を規制することで車両の移動を抑制できる。
すなわち、変速比Gが段差乗り越え可能変速比G1よりもLow側のときは既にバリエータCVTの変速比Gが十分なトルクを出力可能な状態にあるため、強制ダウンシフトを禁止することで、無駄なエンジン始動やクラッチ解放等を回避することができる。
以上、本願発明を各実施例に基づいて説明したが、上記構成に限られず、他の構成であっても本願発明に含まれる。実施例ではスタータモータ3によりエンジン再始動を行う構成を示したが、他の構成であっても構わない。具体的には、近年、アイドリングストップ機能付き車両であって、オルタネータをモータ・ジェネレータに置き換え、このモータ・ジェネレータにオルタネータ機能を加えてエンジン始動機能を付加することにより、アイドリングストップからのエンジン再始動時に、スタータモータではなく、このモータ・ジェネレータによりエンジン再始動を行う技術が実用化されている。本願発明も上記のようなモータ・ジェネレータによりエンジン再始動を行う構成としてもよい。
Claims (4)
- エンジンと、
前記エンジンの出力軸に結合された無段変速機と、
前記無段変速機の出力軸に結合されたクラッチと、
前記クラッチの出力軸に結合された駆動輪と、
前記駆動輪に結合されたモータと、
運転状態に応じて前記エンジン及び前記モータの出力と、前記クラッチの締結及び解放と、前記無段変速機の変速比とを制御する制御手段と、
を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
段差の有無を判定する段差判定手段を有し、
前記制御手段は、段差有りと判定され、かつ、前記クラッチを解放し前記エンジンを停止して前記モータの駆動力により走行しているときは、前記クラッチを解放したまま前記エンジンを再始動し、前記無段変速機を所定の段差乗り越え可能変速比へダウンシフトすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記制御手段は、段差有りと判定され、かつ、前記クラッチを締結し前記エンジンの駆動力により走行しているときは、前記クラッチを解放し前記無段変速機を所定の段差乗り越え可能変速比へダウンシフトすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記駆動輪に制動力を付与可能な制動手段を有し、
前記制御手段は、前記クラッチの解放に併せて前記駆動輪に制動力を付与することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1ないし3いずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記制御手段は、段差有りと判定されたとしても、前記無段変速機の変速比が前記段差乗り越え可能変速比以上のときは、前記ダウンシフトを禁止することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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