JP6115978B2 - 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(動力源)
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
12 バッテリ
13 インバータ
14 ブレーキディスク
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
22 エンジンコントローラ
23 モータコントローラ
24 変速機コントローラ
25 バッテリコントローラ
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。
実施例1の電動式オイルポンプEO/Pの最大吐出能力は、機械式オイルポンプO/Pに比べて小さく設定されており、電動式オイルポンプEO/Pのモータ及びポンプの小型化を図っている。
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。
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。
一方、HEVモードによる走行中にアクセルペダル19を解放してコースティング(惰性)走行へ移行した場合や、HEVモードによる力行状態からブレーキペダル16を踏み込んで車両を制動する場合、電動モータ2による回生制動によって車両の運動エネルギーを電力に変換し、これをバッテリ12に蓄電しておくことでエネルギー効率の向上を図る(HEV回生状態)。また、制動トルクが所定値b1より大きな制動トルクとなったときには、電動モータ2のみによる回生制動では制動力が不足すると判断してHEV回生制動状態とする。これにより、摩擦ブレーキも併用し、制動トルクを確保する。また、制動トルクが所定値b1未満であっても、車速が所定車速Vc以下のときには、EV回生状態から摩擦ブレーキによる制動に切り替える。電動モータ2が低回転状態で高い回生トルクを発生させることは望ましくないからである。
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伴う課題について説明する。EVモード中に無段変速機の変速比制御を一切行わない場合、EVモード中の変速比は、EVモードへ切り替わる直前のHEVモード時の変速比となる。よって、EVモードへ切り替わる直前のHEVモード中の変速比がHigh側の変速比であった場合、EVモード中の変速比もHigh側となるため、この状態で車両停止すると、停車中の変速比もHigh側の変速比となっている。このとき、再発進要求に基づいてHEVモードによる発進を行うと、変速比がHigh側にあるため、エンジントルクが変速機により減少して駆動輪に伝達されるため、運転者の要求駆動力を満たすことができないという問題がある。特に車両が登坂路で停車しているときに発進しようとする場合、登坂勾配が急で、かつ、変速比が最High側付近にあるようなときは、駆動輪5に伝達される駆動力が走行抵抗を下回ってしまい、登坂路発進ができなくなるという問題があった。
そこで、実施例1では、EVモードにより走行しているときに、車両が登坂路にあると判定されたときは、エンジンを始動して無段変速機を所定の登坂路発進可能変速比へ強制ダウンシフトすることとした。
図4は実施例1のEVモード時における強制ダウンシフト制御処理を表すフローチャートである。
ステップS1では、HEVモードを選択する。
ステップS2では、HEVモードからEVモードへのモード遷移が許可されているか否かを判断し、許可されているときはステップS3へ進み、それ以外はHEVモードを継続する。具体的には、図3のモードマップにおいて車速VSPとアクセル開度APOとによって規定される運転点がEV(力行・回生)領域にあるか否かを判断し、EV領域にあり、かつ、他の条件、具体的にはバッテリ状態が所定以上であり、急制動状態ではないといった条件を満たしているときは、EVモードへのモード遷移が許可される。
ステップS3では、EVモードへのモード遷移を行う。具体的には、クラッチCLを解放し、エンジン1への燃料噴射を停止し、電動モータ2のトルクによって走行する。
ステップS5では、車速VSPが所定車速VSP1未満か否かを判断し、所定車速VSP1未満と判断されたときはステップS6へ進み、所定車速VSP1以上と判断されたときはステップS14に進む。ここで、所定車速VSP1とは、車両が停止していると判定可能な値であり、かつ、後述するクラッチCL締結による強制ダウンシフトが可能な車速であり、バリエータCVTが後述する登坂路発進可能変速比G1までダウンシフト可能な車速である。
ステップS8では、バリエータCVTを登坂路発進可能変速比G0に向けて強制ダウンシフトを実行する。言い換えると、現在の走行モードがEVモードであり、現時点でバリエータCVTの変速比は走行に関与しないものの、強制的にダウンシフトを実行するものである。尚、バリエータCVTが変速するにはプライマリプーリ6やセカンダリプーリ7が回転している必要があるため、ステップS7においてエンジン1を始動し、エンジン1によりバリエータCVTを回転させつつ各プーリの油圧制御によりダウンシフトを行う。尚、このときの油圧制御の油圧源としては機械式オイルポンプO/Pにより供給可能である。
ステップS9では、ヒルホールド制御が不要か否かを判断し、不要な場合はステップS11に進み、必要な場合はステップS10に進む。
ステップS10では、ヒルホールド制御をONとする。ヒルホールド制御とは、運転者のブレーキペダル操作に係らず駆動輪5にトルクが伝達されて車両が発進可能となるまでの間、ホイルシリンダ内のブレーキ液圧を封入し、登坂路における車両の移動を規制するものである。尚、ホイルシリンダ内の油圧が不足する場合は、マスタシリンダとホイルシリンダとの間に介在されたVDC制御ユニット等のブレーキアクチュエータによってホイルシリンダを加圧してもよく、特に限定しない。
ステップS12では、アクセルペダル開度APOが所定開度APO1以上か否かを判断し、所定開度APO1以上のときはステップS13に進み、それ以外のときは本ステップS12を繰り返して待機する。ここで、所定開度APO1とは、運転者の発進要求があると判断できる所定値である。尚、既にエンジン1は始動した状態であることから、登坂路と判定された車両停止時にあっては、いつでもエンジン1の駆動力を用いた発進が可能な状態としておく。これにより、登坂路での発進性能を確保できる。
ステップS13では、クラッチCLをON、すなわち締結を開始し、ヒルホールド制御が行われている場合には、ヒルホールド制御をOFFして発進する。
ステップS14では、バリエータCVTの実変速比Gが登坂路発進可能変速比G1よりHigh側か否かを判断し、High側のときはステップS7に進み、登坂路発進可能変速比G1以下のLow側のときには本制御フローを終了する。これにより、無駄なダウンシフト制御を行う必要が無く、エンジン再始動等に伴う燃費悪化を回避できる。ここで、登坂路発進可能変速比G1とは、登坂路発進可能変速比G0と同様に最低変速比もしくは最低変速比よりHigh側であって最も厳しい登坂条件を登坂可能な最低変速比付近の変速比である。ただし、走行中であるため、車両の慣性分の駆動力が必要とされないことから、G0よりも若干High側の変速比に設定してもよいし、車速VSPに応じた変速比に設定してもよい。これにより、登坂路発進可能変速比G1へのダウンシフトが完了すると、想定されうるあらゆる登坂路において適正な変速比による安定した再加速が可能になる。
ステップS16では、バリエータCVTを登坂路発進可能変速比G1に向けて強制ダウンシフトを実行する。言い換えると、現在の走行モードがEVモードであり、現時点でバリエータCVTの変速比は走行に関与しないものの、強制的にダウンシフトを実行するものである。尚、バリエータCVTが変速するにはプライマリプーリ6やセカンダリプーリ7が回転している必要があるため、ステップS15においてクラッチCLを締結し、駆動輪5によりバリエータCVTを回転させつつ各プーリの油圧制御によりダウンシフトを行う。尚、このときの油圧制御の油圧源としては機械式オイルポンプO/Pでもよいし、必要に応じて電動式オイルポンプEO/Pにより供給してもよい。
ステップS18では、アクセルペダル開度APOが所定開度APO1以上か否かを判断し、所定開度APO1以上のときはステップS20に進み、それ以外のときは本ステップS19に進む。
ステップS20では、エンジン1を始動する。すなわち、登坂路においてEVモードで走行中に再加速意図が検出された場合には、電動モータ2のみのトルクでは不足することから、エンジン1を始動することでエンジン駆動力を確保するためである。
ステップS21では、クラッチCLをON状態か否かを判断し、ON状態、すなわち締結しているときにはそのまま本制御フローを終了し、解放しているときにはステップS22に進んでクラッチCLをON、すなわち締結して再加速を行う。
次に、上記EVモード時における強制ダウンシフト制御処理に基づく作用について説明する。図5は実施例1のエンジンによる強制ダウンシフト作用を表すタイムチャートである。尚、BSはブレーキスイッチ26のON・OFF状態を表し、勾配フラグはステップS4の登坂路判定による判定状態(登坂路であればON、それ以外はOFF)を表し、Tmは電動モータ2のモータトルクを表し、Neはエンジン回転数、Nmotは電動モータ2のモータ回転数、Noutは駆動輪回転数、Npriはプライマリプーリ回転数、Nsecはセカンダリプーリ回転数を表す。また、初期の走行状態はHEVモードでアクセルペダルを離し始めている状態である。
時刻t2において、ブレーキペダルが踏み込まれると、回生制動を行うための準備としてクラッチCLを解放する。
時刻t3において、HEVモードからEVモードへのモード遷移許可がなされると、エンジン1の燃料噴射を停止すると共に、モータトルクTmは回生トルクを発生する。尚、電動モータ2による回生制動が所定車速Vcまで行われると、それ以後の低車速領域では摩擦ブレーキによる制動に切り替えられるため、回生トルクは0となる。
時刻t5において、ブレーキペダルからアクセルペダルへの踏み替えに伴い、ブレーキペダルがOFFとされると、ヒルホールド要求がONとされ、車両の後退が抑制される。そして、アクセルペダルが踏み込まれて発進可能な状態となるまでは、ヒルホールド制御が継続される。
時刻t7において、クラッチCLの締結が完了したと判断されると、エンジントルク及びモータトルクが共に出力され、車両が発進する。このとき、バリエータCVTが登坂路発進可能変速比G0に変速されているため、エンジントルクを十分に活用した発進が可能となり、登坂路であってもスムーズに発進できる。
時刻t11において、アクセルペダルが完全に解放されるとAPOがゼロとなり、モータトルクTmもゼロとなって車速VSPの減少を開始する。これに伴い、モータ回転数Nmotも低下し始める。
時刻t12において、ブレーキペダルが踏み込まれると、回生制動を行うための準備としてクラッチCLを解放する。
時刻t13において、HEVモードからEVモードへのモード遷移許可がなされると、エンジン1の燃料噴射を停止すると共に、モータトルクTmは回生トルクを発生する。
時刻t16において、運転者が減速意図から加速意図に変更(チェンジマインド)されると、ブレーキペダルからアクセルペダルへの踏み替えに伴い、ブレーキペダルが解放されるとコースト走行状態となる。
時刻t17において、アクセルペダルが踏み込まれると、エンジン1が始動される。これにより、エンジン回転数Neが立ち上がり、トルクコンバータT/Cを介してプライマリプーリ回転数Npri及びセカンダリプーリ回転数Nsecが立ち上がり、エンジントルク及びモータトルクが共に出力される。まだクラッチCLは締結していないため、エンジントルクは駆動輪5に伝達されず、モータトルクのみによって車両は緩やかに加速を開始する。
時刻t171において、クラッチCLの締結が開始されると、エンジントルクが駆動輪5に伝達され、更に車両が加速する。このとき、バリエータCVTが登坂路発進可能変速比G1に変速されているため、エンジントルクを十分に活用した再加速が可能となり、登坂路であってもスムーズに加速できる。
時刻t18において、クラッチCLの締結が完了すると、登坂路発進可能変速比G1によって通常のHEVモードによる走行が行われる。
(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(無段変速機4)と、バリエータCVTの出力軸に結合されたクラッチと、クラッチ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、車両が登坂路にあるか否かを判定するステップS4(登坂路判定手段)を備え、ハイブリッドコントローラ21は、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可能なEVモード(電気自動車モード)のときに、車両が登坂路にあると判定されたときは、エンジン1を始動してバリエータCVTを所定の登坂路発進可能変速比G0へ強制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。
よって、EVモードで登坂路にあるときに、エンジン1を使用して走行するHEVモードに切り替えられたとしても、バリエータCVTの変速比が登坂路発進可能変速比G0にダウンシフトされているため、エンジン1の駆動力を十分に駆動輪に伝達することが可能となり、安定して走行することができる。
よって、エンジン1を再始動することなくバリエータCVTを登坂路発進可能変速比G1にダウンシフトすることが可能となり、燃費を向上できる。また、EVモードで登坂路を走行中に、チェンジマインドによって再加速要求がなされ、エンジン1を使用して走行するHEVモードに切り替えられたとしても、バリエータCVTの変速比が登坂路発進可能変速比G0にダウンシフトされているため、エンジン1の駆動力を十分に駆動輪に伝達することが可能となり、安定して走行することができる。
すなわち、運転者の発進要求があったからといって強制ダウンシフト中にクラッチCLを締結してしまうと、バリエータCVTが登坂路発進可能変速比G0よりもHigh側にある状態で発進することとなり、発進できないおそれがある。そこで、強制ダウンシフトを優先することで、強制ダウンシフト中におけるクラッチ締結に伴う発進性の悪化を回避できる。
これにより、無駄なダウンシフト制御を行う必要が無く、エンジン再始動等に伴う燃費悪化を回避できる。
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、
車両が登坂路にあるか否かを判定する登坂路判定手段を備え、
前記制御手段は、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可能な電気自動車モードのときに、車両が登坂路にあると判定されたときは、前記エンジンを始動して前記無段変速機を所定の登坂路発進可能変速比へ強制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、前記電気自動車モードによる走行中に、車両が登坂路にあると判定されたときは、前記クラッチを締結して前記無段変速機を所定の登坂路発進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、前記強制ダウンシフト中に運転者が発進を要求したときは、前記強制ダウンシフトの完了後、前記クラッチを締結して発進することを特徴とする車両の制御装置。 - 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、前記無段変速機の変速比が前記所定の登坂路発進可能変速比よりもロー側のときは前記強制ダウンシフトを禁止することを特徴とする車両の制御装置。
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