JP6202099B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
車両の駆動源に含まれるエンジンおよびモータと、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段の検出に基づいて前記モータの駆動制御を行なうモータ出力トルク制御手段と、
を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記走行状態検出手段の検出に基づいて要求加速度を求め、実際の車両加速度が要求加速度に達していない場合に加速度不足と判定する加速度不足判定手段を設け、
前記モータ出力トルクに加算可能なトルクとして、予めモータマージントルクを設定するモータマージントルク設定部を設け、
前記加速度不足判定手段が加速度不足と判定した際に、前記モータマージントルクを削減するモータマージントルク削減許可判定部を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置とした。
したがって、モータマージントルクの減少分を車両の駆動トルクとして使用し、加速性能を向上させることができる。また、他の制御をキャンセルすることは無く、モータマージントルクを削減するだけであるため、加速性能を確保しつつ、他の制御性能を確保することが可能である。
(実施の形態1)
まず、構成を説明する。
実施の形態1の制御装置が適用されたFFハイブリッド車両(ハイブリッド車両の一例)の構成を、「全体システム構成」「制御の詳細構成」に分けて説明する。
図1はFFハイブリッド車両の全体システムを示す。以下、図1に基づいて、FFハイブリッド車両の全体システム構成を説明する。
そして、ベルト式無段変速機6の出力軸は、終減速ギヤトレイン7と差動ギヤ8と左右のドライブシャフト9R,9Lを介し、左右の前輪10R,10Lに駆動連結されている。なお、左右の後輪11R,11Lは、従動輪としている。
エンジン2は、クランク軸方向を車幅方向としてフロントルームに配置したエンジンであり、電動ウォータポンプ12と、エンジン2の逆転を検知するクランク軸回転センサ13と、を有する。
このベルト式無段変速機6は、油圧系として、メインオイルポンプ14、サブオイルポンプ15、図示を省略したコントロールバルブユニットを有する。
メインオイルポンプ14は、モータ4のモータ軸(=変速機入力軸)により機械的に駆動されるポンプである。
サブオイルポンプ15は、図示を省略したモータにより駆動されて、主に潤滑冷却用油圧を作り出す補助ポンプとして用いられるポンプである。
コントロールバルブユニットは、メインオイルポンプ14からのポンプ吐出圧を調圧することで生成したライン圧PLを元圧として第1,第2クラッチ油圧及び変速油圧を形成する。
また、この強電バッテリ21には、強電の供給/遮断/分配を行うリレー回路を集約させた図示を省略したジャンクションボックスが内蔵されている。さらに、強電バッテリ21には、バッテリ冷却機能を持つ冷却ファンユニット24と、バッテリ充電容量(バッテリSOC)やバッテリ温度を監視するリチウムバッテリコントローラ86と、が付設されている。
さらに、ハイブリッドコントロールモジュール81に接続される制御手段として、エンジンコントロールモジュール82と、モータコントローラ83と、CVTコントロールユニット84と、リチウムバッテリコントローラ86と、を有する。
ハイブリッドコントロールモジュール81を含むこれらの制御手段は、CAN通信線87(CANは「Controller Area Network」の略称)により双方向情報交換可能に接続されている。
エンジンコントロールモジュール82は、エンジン2の燃料噴射制御や点火制御や燃料カット制御等を行う。
モータコントローラ83は、インバータ26によるモータ4の力行制御や回生制御等を行う。
CVTコントロールユニット84は、第1クラッチ3の締結油圧制御、第2クラッチ5の締結油圧制御、ベルト式無段変速機6の変速油圧制御等を行う。
リチウムバッテリコントローラ86は、強電バッテリ21のバッテリSOCやバッテリ温度等を管理する。
ハイブリッドコントロールモジュール81は、走行時には、周知のように、走行状態検出手段としてのセンサ群90からの入力に基づいてドライバの要求駆動力を演算し、エンジン2およびモータ4の駆動力を制御する。
また、前述のEVモードおよびWSCモードでは、その駆動力をモータ4の駆動トルク(モータトルク)により得る。
また、このモータマージントルクは、本実施の形態1では、駆動制御とは異なる制御としての回転数引上制御を実行する際に用いる。
この回転数引上制御は、上述の回転数制御時に、目標モータ回転数に対して実モータ回転数が不足した際に、実モータ回転数を目標モータ回転数に向けて引き上げるようモータ4を駆動させる制御である。この回転数引上制御を実行する際に、モータマージントルクを確保することで、駆動制御に用いるのに制限されていたモータトルクが、モータマージントルクの領域まで使用可能となって、実モータ回転数が目標モータ回転数に達する時間が短縮される。
本実施の形態1では、ハイブリッドコントロールモジュール81は、上述したモータマージントルクを可変制御するモータマージントルク設定処理を実行するもので、以下に、このモータマージントルク設定処理について説明する。
以下、このモータマージントルク設定処理の流れについて説明する。
最初のステップS101では、センサ群90にて検出される必要なデータの読み込みを行なった後、ステップS102に進む。
ここで、必要なデータとしては、アクセル開度、加速度、目標モータ回転数、実モータ回転数、最大モータトルク、実モータトルクが含まれる。
モータ4の駆動トルクを制御する場合、バッテリ充電量や発電量などに応じて、その時点で最大出力可能な最大モータトルクを設定する。さらに、前述のモータ回転数引上制御などの駆動輪側への駆動トルクとして出力する駆動制御以外の制御に使用する分のトルクを、余裕代としてのモータマージントルクとして確保する。
したがって、ドライバの要求駆動トルクに応じた駆動制御には、最大モータトルクからモータマージントルクを差し引いた範囲のトルクが用いられる。
第1モータマージントルクは、予め上述の回転数引上制御に必要なトルクとして基本的に設定されたトルクである。それに対して、第2モータマージントルクは、第1モータマージントルクを削減した値である。
すなわち、加速度不足判定部101は、図4に示す加速度不足ON判定部101aと、加速度不足OFF判定部101bと判定結果出力部101cとを備えている。
加速度不足ON判定部101aは、アクセル開度が設定値θlim以上であり、かつ、車両加速度が設定値Glim以下である状態が、予め設定された加速度不足判定時間閾値Tlim1を越えて継続された場合に、加速度不足(set)と判定する。なお、両設定値θlim、Glimは、それぞれ、ハンチング抑制用のヒステリシスが設定され、幅を有している。
判定結果出力部101cでは、加速度不足ON判定部101aが加速度不足判定(set)を行なった場合に、加速度不足判定をセット(ON)し、非加速度不足判定時(clear)の場合に、加速度不足判定をリセット(OFF)する。
なお、モータマージントルクの削減は、エンジン2およびモータ4の回転数停滞や回転数落ちによる違和感を発生することの無いようにモータマージントルクを削減して駆動力に回すために実行する。
すなわち、モータ回転数の上昇時に、低回転数域では、フリクションなどの影響により上昇が緩慢になるおそれがあり、回転数引上制御の要求度が高い。それに対して、モータ回転数がある程度高くなると、フリクションなどの影響が少なくなり、回転数引上制御の要求度が低くなる。そこで、目標回転数閾値は、回転数引上制御の要求度がある程度低い領域であることを示す値に設定されている。
同様に、目標モータ回転数と実モータ回転数との差が小さい場合は、回転数引上制御の要求度が低いのに対し、その差が大きい場合は、回転数引上制御の要求度が高い。そこで、削減許可回転数差閾値は、回転数引上制御の要求度がある程度低い領域であることを示す値に設定されている。
すなわち、第1モータマージントルク設定部103aでは、基本的には、予め設定された第1モータマージントルクを設定する。しかし、第2モータマージントルクから第1モータマージントルクに復帰させる際には、直ちに第1モータマージントルクに設定するのではなく、制御1周期ごとに第2モータマージントルクに復帰時加算値を加算し、第1モータマージントルクに復帰させる。これにより、急激な駆動トルク減少によるショック発生を回避する。
まず、第2モータマージントルク減少演算部103bは、第2モータマージントルクを、最小第2モータマージントルクに向けて減少させる演算を行なう。そして、この減算にあたり、制御1周期あたりの減少量を減少時制限値に制限する。これにより、モータマージントルクが減少することによる駆動トルク増加に伴うショックの発生を抑制する。
そこで、減算部103gでは、モータマージントルクの前回値から減少時制限値を減算する。そして、比較部103hでは、減算部103gの算出値と、最小第2モータマージントルク(≒0)と、の大きい方の値を選択する。
そこで、加算部103jでは、モータマージントルク前回値と増加時制限値とを加算する。比較部103kでは、加算部103jの算出値と第1モータマージントルクとの小さい方の値を選択する。したがって、第2モータマージントルク増加演算部103cで算出される第2モータマージントルクは、第1モータマージントルクに達するまで、制御1周期あたり増加時制限値だけ増加する。
すなわち、削減許可判定がONの場合、第2モータマージントルクは、最小第2モータマージントルクに向けて、徐々に低下する。
一方、削減許可判定がOFFの場合、第2モータマージントルクは、第1モータマージントルクに向けて、徐々に増加する。
図7に示すモータマージントルクホールド要求判定部103eは、現在の実モータトルクが最大モータトルク近傍である場合、現在の第2モータマージントルクに保持するホールド要求を出力する。なお、この第2モータマージントルクの保持は、実質的に第2モータマージントルクが、最小第2モータマージントルク(≒0)の場合に行われる。
すなわち、モータマージントルクホールド要求判定部103eは、最大モータトルクと実モータトルクとの差が、予め設定されたホールド判定閾値以下となるとホールドON信号を出力する差判定部103nを備えている。
そして、AND条件判定部103pは、ホールドON信号、モータマージントルク削減許可判定のON信号、加速度不足判定のON信号の全てが入力されてAND条件が成立した場合に、モータマージントルクホールド要求(ON)を出力する。
また、この第1モータマージントルクへの復帰の際は、制御1周期あたりのモータマージントルクの増加量を復帰時加算値にて制限する。これにより、モータマージントルクの増加に伴う駆動トルクの減少によるショックの発生を回避する。
このとき、モータマージントルク削減許可判定がONの場合、モータマージントルクの必要性は低いため、モータマージントルクを、最小第2モータマージントルクに向けて減少させる。なお、このモータマージントルクの減少時には、このモータマージントルクの減少に伴う駆動トルクの増加によりショックが発生するのを抑制するために、制御1周期あたりの減少量を、減少時制限値に制限する。
実施の形態1のFFハイブリッド車両の制御装置における作用を、図8のタイムチャートに基づいて説明する。
この図8のタイムチャートは、例えば、坂道発進時のように、停車状態で、WSCモードとしてモータ4の回転数制御を行なっている状態から、t1の時点で、ドライバが発進操作を行なった場合の動作を示している。
このとき、停車状態および発進直後は、加速度不足判定がOFFであり、モータマージントルクは、第1モータマージントルクに設定されている。
しかし、t3の時点からt4の時点までの間は、目標モータ回転数と実モータ回転数との差が大きく、回転数引上制御の要求度が高いことから、モータマージントルク削減許可判定は、OFFに維持されている。
このモータマージントルクの減少分だけ、モータ4の回転数制御に用いる駆動トルクが増加し、実モータトルクが目標モータトルクに近付き、加速感が向上する。
したがって、十分な駆動トルクが得られる状態が維持される。
なお、この加速度不足判定のOFFは、加速度不足判定時間閾値Tlim1の経過、あるいはアクセル開度や加速度に基づく加速度不足判定条件が不成立となった場合になされる。
また、モータマージントルク削減許可判定のOFFは、図示のように、目標モータ回転数と実モータ回転数との差が、制御要求判定差以上となった場合になされる。
このように、モータマージントルクが第1モータマージントルクに向けて制御されることにより、回転数引上制御の実行可能なモータマージントルクが確保される。
以下に、実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置の効果を作用と共に列挙する。
1)実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置は、
車両の駆動源に含まれるエンジン2およびモータ4と、
前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段としてのセンサ群90と、
この走行状態検出手段の検出に基づいてモータ4の駆動制御を行なうモータ出力トルク制御手段としてのハイブリッドコントロールモジュール81と、
を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記走行状態検出手段の検出に基づいて要求加速度を求め、実際の車両加速度が要求加速度に達していない場合に加速度不足と判定する加速度不足判定部101を設け、
前記モータ出力トルクに加算可能なトルクとして、予めモータマージントルクを設定するモータマージントルク設定部としてのモータマージントルク演算部103を設け、
モータマージントルク演算部103に、加速度不足判定部101が加速度不足と判定した際に、前記モータマージントルクを削減するモータマージントルク削減許可判定部102を設けたことを特徴とする。
したがって、モータマージントルク演算部103は、要求加速度に対して加速度不足と判定した際に、モータマージントルク削減許可判定部102の削減判定によりモータマージントルクを削減する。
よって、モータマージントルクの減少分を車両の駆動トルクとして使用し、加速性能を向上させることができる。また、他の制御をキャンセルすることは無く、モータマージントルクを削減するだけであるため、加速性能を確保しつつ、他の制御性能を確保することが可能である。
前記モータマージントルク削減許可判定部102は、前記駆動制御とは異なる前記モータマージントルクを使用する制御の要求判定を行ない、前記加速度不足判定に加え、前記制御要求が低い場合に、前記モータマージントルクの削減を行なうようにしたことを特徴とする。
したがって、モータマージントルクを使用する制御の要求が低く、加速度不足である場合には、モータマージントルクを削減する。これにより、削減したトルクの分だけ、駆動トルクとして使用して、加速度不足を補うことができる。加えて、これによりエンジン2の駆動頻度を抑えて燃費向上を図ることができる。
また、駆動制御とは異なるモータマージントルクを使用する制御の制御要求が高い場合や加速度不足と判定しない場合には、モータマージントルクを削減しないため、駆動制御とは異なる制御をキャンセルすることなく確実に実行できる。
このように、加速性能の確保と、他の制御性能の確保と、の両立をより確実に図ることが可能となる。
前記走行状態検出手段としてのセンサ群90の検出に基づいて目標モータ回転数を設定し、実モータ回転数が前記目標モータ回転数となるようにモータ4の駆動を制御するモータ回転数制御手段としてのハイブリッドコントロールモジュール81を備え、
ハイブリッドコントロールモジュール81の前記モータ出力トルク制御手段としての部分は、前記駆動制御とは異なる制御として、前記目標モータ回転数に対して前記実モータ回転数が不足した際に、前記モータマージントルクにより確保したトルクを使って前記実モータ回転数を引き上げる回転数引上制御を含み、
前記モータマージントルク削減許可判定部102は、前記実モータ回転数と前記目標モータ回転数との差が、予め設定された制御要求判定差未満である場合、かつ、目標モータ回転数あるいは実モータ回転数が、制御要求判定回転数よりも高い場合に、制御要求が低いと判定してモータマージントルクの削減を許可することを特徴とする。
回転数引上制御が必要な回転数停滞や回転数落ちが発生しない状況を検出して、モータマージントルクを削減するため、より的確に駆動トルクを補って、加速度不足を解消できる。
前記モータマージントルク設定部としてのモータマージントルク演算部103は、前記モータマージントルクとして、運転状態に基づいて設定される基本となる第1モータマージントルクと、この第1モータマージントルクの少なくとも一部を削減した第2モータマージントルクと、を演算し、かつ、前記モータマージントルク削減許可判定部102が前記削減を行なわないとの判定時に、前記モータマージントルクとして前記第1モータマージントルクを選択し、前記モータマージントルク削減許可判定部102が前記削減を行なうとの判定時に、前記モータマージントルクとして前記第2モータマージントルクを選択するようにしたことを特徴とする。
モータマージントルク演算部103は、基本的な第1モータマージントルクと、その少なくとも一部を削減した第2モータマージントルクを演算し、モータマージントルク削減許可判定に応じモータマージントルクとしていずれか一方を選択する。
したがって、削減許可判定後に、マージントルクを演算するものと比較して、高い制御応答性を得ることができる。
前記モータマージントルク演算部103は、前記第2モータマージントルクを、時間経過に伴い、予め設定された最小第2モータマージントルクに向けて徐々に低くすることを特徴とする。
加速時に、徐々に第2モータマージントルクを減少することにより、モータ回転数が上昇して、回転数引上制御の制御要求性が低くなるに連れて、第2モータマージントルクが低くなることになる。
このように、制御要求度に応じて、第2モータマージントルクを減らすことにより、第2モータマージントルクが一定のものと比較して、回転数引上制御性能の確保と、加速性の確保との両立を、より高い精度で図ることが可能となる。
また、瞬時に第2モータマージントルクを最小第2モータマージントルクまで削減するものと比較して、駆動トルクの急増加によるショックの発生を抑制できる。
さらに、本実施の形態1では、最小第2モータマージントルクを、0近傍に設定したため、回転数引上制御の必要性が低い場合には、モータトルクを、最大モータトルクの近傍まで駆動トルクとして使用でき、いっそう高い加速性能を得ることができる。
前記モータマージントルク演算部103は、前記第2モータマージントルクを減少させる際には、制御1周期あたりの減少量を、予め設定された減少時制限値に制限することを特徴とする。
したがって、上記5)にて述べた、第2モータマージントルクの急減少に伴う、駆動トルクの急増加によるショックの発生抑制を、より高い精度で達成できる。
前記モータマージントルク演算部103は、前記第2モータマージントルクを増加させる際には、制御1周期あたりの増加量を、予め設定された増加時制限値に制限することを特徴とする。
したがって、制御1周期あたりの増加量を制限せずに、瞬時に第2モータマージントルクを増加するものと比較して、第2モータマージントルクの増加に伴って、駆動トルクが減少する際のショックを抑制することができる。
また、ハイブリッド車両として、エンジンとモータとの間に第1クラッチが設けられたものを示したが、これに限定されず、エンジンとモータとを直結して第1クラッチを設けない構造のものにも適用できる。
そして、駆動制御とは異なる制御として、実施の形態で示した回転数引上制御と車両振動抑制制御とを実行することもできる。この場合、回転数引上制御用の第1モータマージントルクと、車両振動抑制制御用の第1モータマージントルクとを設定し、それぞれ、制御を実行する可能性が低い状況となると、各第1モータマージントルクを、独立して削減するようにすればよい。
例えば、車両のノーズアップ挙動の発生時に、逆位相の挙動(ノーズダウン)を発生させるトルク制御(トルクダウン=減速)を行なって、車両の荷重変動を抑制する。逆に、車両にノーズダウン挙動が発生する場合には、逆位相の挙動(ノーズアップ)を発生させるトルク制御(トルクアップ=加速)を行なって、車両の荷重変動を抑制する。
あるいは、直線路の巡航時に、トルク変動と路面外乱によるピッチ挙動を推定し、推定したピッチ挙動と逆位相の駆動トルクをモータにより出力することにより、車両の荷重変動を抑制し、車両の安定走行を確保する。
また、操舵応答性の向上は、操舵時に、トルクダウン=減速を行うことにより、操舵輪である前輪の輪荷重を増加させることにより図る。
そして、この操舵応答性の向上と、上述の荷重変動の抑制により、ヨーレイトのリアリティが向上する。したがって、ヨーレイトに比例して穏やかな横G変化となり、ロールレイトのピーク値が抑えられ、ロール速度が抑えられる。
以上のように、車両の振動抑制制御は、車両に姿勢変化が生じたり姿勢変化が予測されたりする場合に、モータトルクを制御するものであり、この制御に使用する基本トルクを第1モータマージントルクとして設定する。
そして、この車両振動抑制制御の制御要求の判断は、この制御開始判断要素の実行開始条件よりも低い閾値を設定し、この閾値を越えると、制御要求が高いとして第1モータマージントルクに設定する。一方、制御開始判断要素が、各閾値を越えない範囲では、制御要求が低いとして、第1モータマージントルクを削減した第1モータマージントルクに設定する。
したがって、このように構成した場合には、上記5)にて説明したように、加速時に、モータ回転数が上昇して、回転数引上制御の制御要求性が低くなるに連れて、第2モータマージントルクが低くなることになる。
このように、制御要求度に応じて、第2モータマージントルクを減らすことにより、第2モータマージントルクが一定のものと比較して、回転数引上制御性能の確保と、加速性の確保との両立を、より高い精度で図ることが可能となる。
また、瞬時に第2モータマージントルクを最小第2モータマージントルクまで削減するものと比較して、駆動トルクの急増加によるショックの発生を抑制できる。
Claims (7)
- 車両の駆動源に含まれるエンジンおよびモータと、
前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
この走行状態検出手段の検出に基づいて演算したドライバの要求駆動トルクに応じて最大モータトルクから余裕代として予めモータマージントルク設定部により設定されたモータマージントルクを差し引いた範囲でモータ出力トルクを制御する駆動制御を行なうモータ出力トルク制御手段と、
を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記走行状態検出手段の検出に基づいて要求加速度を求め、実際の車両加速度が要求加速度に達していない場合に加速度不足と判定する加速度不足判定手段を設け、
前記駆動制御とは異なる前記モータマージントルクを使用する制御の要求判定を行ない、前記加速度不足判定手段が加速度不足と判定するのに加え、前記モータマージントルクを使用する制御要求が低い場合に、前記モータマージントルクを削減するモータマージントルク削減許可判定部を設け、
前記モータ出力トルク制御手段は、前記駆動制御とは異なる前記モータマージントルクを使用する制御として、目標モータ回転数に対して実モータ回転数が不足した際に、前記モータマージントルクにより確保したトルクを使って前記実モータ回転数を引き上げる回転数引上制御を含み、
前記モータマージントルク削減許可判定部は、前記実モータ回転数と前記目標モータ回転数との差が、予め設定された制御要求判定差未満である場合と、前記目標モータ回転数あるいは実モータ回転数が、制御要求判定回転数よりも高い場合の、少なくとも一方である場合に前記制御要求が低いと判定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、
前記走行状態検出手段の検出に基づいて目標モータ回転数を設定し、実モータ回転数が前記目標モータ回転数となるように前記モータの駆動を制御するモータ回転数制御手段を備えてい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または請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記モータマージントルク設定部は、前記モータマージントルクとして、運転状態に基づいて設定される基本となる第1モータマージントルクと、この第1モータマージントルクの少なくとも一部を削減した第2モータマージントルクと、を演算し、かつ、前記モータマージントルク削減許可判定部が前記削減を行なわないとの判定時に、前記モータマージントルクとして前記第1モータマージントルクを選択し、前記モータマージントルク削減許可判定部が前記削減を行なうとの判定時に、前記モータマージントルクとして前記第2モータマージントルクを選択するようにしたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項3に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記モータマージントルク演算部は、前記実モータ回転数が高いほど、前記第2モータマージントルクを低く演算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3に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記モータマージントルク演算部は、前記第2モータマージントルクを、時間経過に伴い、予め設定された最小第2モータマージントルクに向けて徐々に低く設定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4または請求項5に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記モータマージントルク演算部は、前記第2モータマージントルクを減少させる際には、制御1周期あたりの減少量を、予め設定された減少時制限値に制限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4〜請求項6のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記モータマージントルク演算部は、前記第2モータマージントルクを増加させる際には、制御1周期あたりの増加量を、予め設定された増加時制限値に制限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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