JP6668824B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源として内燃機関と回転電機とを有するハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、車両の動力源として内燃機関に加えて、回転電機を搭載した、所謂ハイブリッド車両が開発されている。このようなハイブリッド車両は、内燃機関と、回転電機との少なくともいずれか一方を作動させることで、走行することができる。

例えば、特許文献１は、内燃機関と、この内燃機関の出力軸部材に解放可能に連結され得る回転電機とを動力源として搭載したハイブリッド車両を開示し、この車両では内燃機関の出力軸部材と回転電機の回転軸部材との間に係合・解放可能なクラッチが設けられている。そして、このハイブリッド車両は、バッテリの電力で駆動されるモータを動力源として作動する電動オイルポンプ（ＥＰ）と、内燃機関または回転電機を動力源として回転電機下流かつ自動変速機上流のトルクコンバータの入力側回転要素としてのポンプインペラが回転することにより作動する機械式オイルポンプ（ＭＰ）とを備える。

特開２０１５−２１７９１４号公報

ところで、上で述べたようなハイブリッド車両では、自動変速機の摩擦係合要素に係合油圧を及ぼす（つまり作動油を供給する）ために、電動オイルポンプおよび機械式オイルポンプの少なくとも一方が作動状態にあることが必要である。これは、車両が停車中に、シフトレバー操作によりＤレンジ（つまり前進走行モード）が選択された場合も、特にエンジンが停止状態にある場合も、同様である。

一方で、電動オイルポンプおよび機械式オイルポンプの両方が同時期に作動状態にあることは、省エネの観点から改善点を有する。他方で、機械式オイルポンプはトルクコンバータの入力側回転要素が回転することにより作動するので機械式オイルポンプの作動時にはクリープ力は発生するが、電動オイルポンプの作動ではクリープ力が生じない。

そこで、本発明の目的は、上で述べたようなハイブリッド車両において、車両の停車中にエンジンが停止状態にあるときに、Ｄレンジが選択された場合に、効果的に電動オイルポンプおよび機械式オイルポンプの各作動を制御することにある。

本発明の一態様によれば、
動力源としての、内燃機関および該内燃機関の下流側に設けられた回転電機と、
前記内燃機関の出力軸部材と前記回転電機の回転軸部材との間に該出力軸部材と該回転軸部材とを解放可能に連結し得るように設けられたクラッチ装置と、
前記回転電機と該回転電機の下流側に設けられた変速機構との間に設けられたトルクコンバータであって、該トルクコンバータの入力側回転要素は前記回転電機の前記回転軸部材に連結されていて、前記トルクコンバータの出力側回転要素は前記変速機構の入力軸部材に連結されている、トルクコンバータと、
前記変速機構の係合要素へ少なくとも作動油を供給可能に構成された油圧装置であって、電動オイルポンプと、機械式オイルポンプとを備え、該機械式オイルポンプは前記トルクコンバータの前記入力側回転要素が回転することに伴い作動するように構成されている、油圧装置と
を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記車両の停車中に、前記クラッチ装置が解放状態にあって前記内燃機関が停止していて、かつ、前進走行モードが選択されている場合に、
前記制御装置は、
前記車両の発進性能を高める所定の条件が満たされているとき、前記トルクコンバータの前記入力側回転要素に連結されている前記回転電機を作動させて前記機械式オイルポンプを作動状態にし、
前記所定の条件が満たされていないとき、前記回転電機を停止状態に維持しかつ前記電動オイルポンプを作動状態にする
ように構成されている、
ハイブリッド車両の制御装置
が提供される。

本発明の上記一態様に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、車両の発進性を高める所定の条件が満たされているとき回転電機が作動させられて機械式オイルポンプが作動状態にされ、所定の条件が満たされていないとき電動オイルポンプが作動状態にされる。したがって、所定の条件が満たされているときには回転電機の作動により生じるクリープ力を活用して車両の発進性能を高めることができ、他方で所定の条件が満たされていないときには回転電機を作動させずに電動オイルポンプを作動させるので回転電機の作動による電気エネルギーロスを抑制することができる、という優れた効果が発揮される。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成の模式図を示す。 図１のハイブリッド車両の主要部の制御ブロック図である。 図１のハイブリッド車両の制御用のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る制御装置を適用したハイブリッド車両について説明する。図１は、実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１０と油圧装置１２との概略構成の模式図を示す。なお、図１において、実線は駆動力の伝達経路を示し、破線は作動油の供給経路を示す。

駆動装置１０は、動力源１４として内燃機関（以下、エンジン）１６と回転電機１８とを備える。回転電機１８は、エンジン１６の下流側（つまり駆動力の伝達経路において車輪側）に設けられている。エンジン１６の出力軸部材（つまりクランクシャフト）１６ａはクラッチ装置（以下、クラッチ）２０を介して（回転電機１８の回転軸部材に相当する）入力部材２２と解放可能に連結され得る。クラッチ２０が連結（つまり係合）されるとき、エンジン１６と回転電機１８とがクラッチ２０を介して直列に連結される。クラッチ２０は、エンジン１６からの駆動力を断接可能な装置であり、作動油の供給を受けて動作するものであり、係合状態と解放状態とのいずれかに選択的にされ得る摩擦係合要素を備える。

動力源１４としてのエンジン１６と回転電機１８との下流側には、トルクコンバータ２６が設けられている。トルクコンバータ２６は、入力部材２２に連結された入力側回転要素としてのポンプインペラ２６ａと、変速機構２８の入力軸部材２８ａに連結された出力側回転要素としてのタービンランナ２６ｂと、これらの間に設けられ、ワンウェイクラッチを備えたステータ２６ｃとを備えて構成されている。トルクコンバータ２６には、ロックアップクラッチ３０が設けられている。ロックアップクラッチ３０は、作動油の供給を受けて作動するものであり、係合状態と解放状態との間の任意の状態に制御され得る。ロックアップクラッチ３０の係合状態では、トルクコンバータ内に充填された作動油を介さずに、動力源１４の駆動力が直接変速機構２８に伝達される。

トルクコンバータ２６の下流側には、変速機構２８が連結されている。この変速機構２８により、トルクコンバータ２６を介して伝達される動力源１４からの駆動力の回転を、所定の変速比で変速して車輪３４側へ伝達できる。変速機構２８は、有段の自動変速機として構成されており、各変速段の変速比を生成する歯車機構の回転要素の係合または解放を行うクラッチやブレーキのような摩擦係合要素を備えて構成されている。これらの変速機構２８の摩擦係合要素は、作動油の供給を受けて動作する。図示しないシフトレバーは、Ｐレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、Ｒレンジを含む複数のレンジ（つまりモード）のいずれかに選択的に運転者により位置づけられる。そのシフトレバーの位置に応じて、変速機構２８の摩擦係合要素はそれぞれ係合状態または解放状態にされる。Ｄレンジ（つまり前進走行モード）が選択されているとき、複数の変速段のうちから所定の変速段の変速比を生成するように摩擦係合要素は動作させられ、車両の停車中から発進にかけては１速変速段が選択されて設定される。なお、変速機構２８を無段の自動変速機で構成してもよい。

変速機構２８の下流側には、出力部材３８が連結され、この出力部材３８にディファレンシャル装置４０を介して車輪３４が接続されている。これにより、動力源１４から入力部材２２に伝達された回転駆動力が変速機構２８により変速されて出力部材３８に伝達され、この出力部材３８に伝達された回転駆動力がディファレンシャル装置４０を介して車輪３４に伝達されるように駆動装置１０は構成されている。

このような駆動装置１０では、車両の発進時や低速走行時には、クラッチ２０が解放状態にされるとともに、エンジン１６が停止状態とされ、回転電機１８の回転駆動力のみが車輪３４に伝達される。このとき、回転電機１８は、不図示のバッテリ装置からの電力の供給を受けて駆動力を発生する。そして、回転電機１８の回転速度（すなわち車両の走行速度）が一定以上となった状態で、クラッチ２０が係合状態とされることにより、エンジン１６がクランキングされて始動される。エンジン１６の始動後は、エンジン１６および回転電機１８の双方の回転駆動力が車輪３４に伝達される。この際、回転電機１８は、バッテリ装置の充電状態により、エンジン１６の回転駆動力により発電する状態と、バッテリ装置から供給される電力により駆動力を発生する状態のいずれともなり得る。また、車両の減速時には、クラッチ２０が解放されるとともに、エンジン１６が停止状態とされ、回転電機１８は、車輪３４から伝達される回転駆動力により発電する状態となる。回転電機１８で発電された電力は、バッテリ装置に蓄えられる。車両の停車時には、エンジン１６および回転電機１８はいずれも停止され、クラッチ２０は解放される。

そして、変速機構２８の変速段の切り替え時には、ロックアップクラッチ３０が解放されて、トルクコンバータ２６において作動油を介した駆動力の伝達が行われる。車両の発進段階（発進前を含む）では、後述するように条件に応じてロックアップクラッチ３０は係合状態または解放状態にされる。

次に油圧装置１２について説明する。なお、図１では、調圧弁などを省略している。図１に示すように、油圧装置１２は、駆動装置１０の各部（例えばクラッチ２０、変速機構２８の係合要素、トルクコンバータ２６、ロックアップクラッチ３０）に作動油を供給するための油圧源として、機械式オイルポンプＭＰと電動オイルポンプＥＰの２種類のポンプを備えて構成されている。機械式オイルポンプＭＰは、動力源１４の駆動力により動作するオイルポンプであり、この実施形態では、機械式オイルポンプＭＰは、トルクコンバータ２６のポンプインペラ２６ａに連結され、入力側回転要素であるポンプインペラ２６ａが回転することに伴い作動するように構成されていて、回転電機１８の回転駆動力および／またはエンジン１６の回転駆動力により駆動される。

図１に示すように、電動オイルポンプＥＰは、動力源１４の駆動力とは無関係に、電動モータ４２の駆動力により動作するオイルポンプである。本実施形態では、電動オイルポンプＥＰは、車両の低速走行中や車両の停止時等において、原則、機械式オイルポンプＭＰから必要な流量の作動油が供給されない状態で動作する。

さて、上記ハイブリッド車両は、エンジン１６、回転電機１８、クラッチ２０、変速機構２８、ロックアップクラッチ３０、電動モータ４２などの作動を制御するための制御装置として構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０を備える。ＥＣＵ６０は、コンピュータとして構成されていて、各種センサに電気的に接続されている。例えば、エンジン１６のクランクシャフト１６ａのクランク角を検出するための（エンジン回転数センサとしても機能する）クランクポジションセンサ６２、運転者により操作されるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ６４、運転者により操作されるブレーキペダルの状態に応じてＯＮ−ＯＦＦ状態が切り替わるブレーキスイッチ６６、シフトレバーの位置（選択されているレンジ（モード））を検出するためのシフトポジションセンサ６８、車両の傾斜角を検出するための傾斜センサ７０、車速を検出するための車速センサ７２、回転電機１８の回転軸部材の回転数（回転速度）を検出するためのＭＧ回転数センサ７４、バッテリ残量を検出するためのバッテリセンサ７６が電気的にＥＣＵ６０に接続されていて、それらはそれぞれ出力信号をＥＣＵ６０に送り、ＥＣＵＵ６０はそれら信号に基づく検出値を取得する。そして、ＥＣＵ６０は、取得した検出値に基づいて、エンジン１６、回転電機１８、クラッチ２０、変速機構２８、ロックアップクラッチ３０、電動モータ４２などの作動を制御するようにそれらまたはそれらの各部に制御信号を出力する。なお、図２では、当業者には明らかであるので、ＥＣＵ６０による制御は簡略化して示されている。例えば内燃機関１６に制御信号を出力してそれを制御するとはスロットルバルブの開度や燃料噴射を制御することを含むことが理解されよう。

さて、上記構成を備えるハイブリッド車両において、該車両の停車中に、特に、エンジンが停止状態にあるときに、Ｄレンジが選択された場合の制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。ただし、以下に説明する、主として車両発進前の制御は、ＥＣＵ６０の発進前制御部により実質的に行われる。なお、上で述べたように、当該車両では、車両の停車時および発進時には、クラッチ２０が解放状態にされるとともに、エンジン１６が停止状態とされ、そして発進時には回転電機１８の回転駆動力のみが用いられる。よって、図３のステップＳ３０１に至るときには、車両は停車状態であり、クラッチ２０が解放状態にされているとともに、エンジン１６が停止状態とされている。車両が停車中であるか否かの判定は、車速センサ７２を用いて検出した車速がゼロであるか否かでなされることができる。本実施形態では、ＥＣＵ６０は、車両が停車中であるか否かの判定条件として、さらに、ブレーキペダルが踏まれていることという条件を有する。ＥＣＵ６０は、ブレーキペダルが踏まれることでＯＮ状態になるブレーキスイッチの出力に基づいてブレーキペダルが踏まれていることを検出することができる。そして、ＥＣＵ６０は、車両が停車中であるとき、クラッチ２０を解放状態にすると共に、エンジン１６を停止状態にするプログラムを予め備える。

さて、図３のステップＳ３０１では、車両が停止状態（停車中）にあってエンジンが停止状態にあるときに、Ｄレンジ（つまり前進走行モード）が選択されているか否かが判定される。Ｄレンジが選択されていることは、シフトポジションセンサ６８を用いて検出することができる。Ｄレンジが選択されていないので、ステップＳ３０１で否定判定されるときには、当該ルーチンは終了する。一方、Ｄレンジが選択されているとき、ステップＳ３０１で肯定判定される。

ステップＳ３０１で肯定判定されると、ステップＳ３０３で、第１発進性能の要求状態と判断するための（予め定めた）所定の第１条件が満たされているか否かが判定される。この所定の第１条件は、本発明における、車両の発進性能を高める所定の条件に相当する。ここでは、車両が登坂路で停車中であるとき、所定の第１条件が満たされていると判定される。車両が登坂路で停車しているとき、車両の発進性を高めることで、車両が下がるのを防ぎ、車両を好適に発進可能にするためである。車両が登坂路で停車中であるか否かは、傾斜センサ７０を用いて判定することができる。傾斜センサ７０を用いて検出（取得）した傾斜角が所定角（例えば１０°）以上であるとき、登坂路と判断してもよい。なお、Ｄレンジとして複数のレンジを有する車両またはＤレンジ選択中に特定のスイッチを選択することができる車両では、例えば、高出力を求める、パワースポーツスイッチがＯＮ状態にあるとき、オフロードスイッチがＯＮ状態にあるとき、あるいは、トランスファーローモードが選択されているとき、車両が登坂路で停車中であるか否かにかかわらず、所定の第１条件が満たされていると判定するようにしてもよい。

ステップＳ３０３で所定の第１条件が満たされているとして肯定判定されたとき、ステップＳ３０５に至って、機械式オイルポンプＭＰを作動状態にするように回転電機１８が作動させられる。回転電機１８は、その作動により、所定のクリープ力を生じるように、作動させられる。なお、回転電機１８が作動して、所定のクリープ力が生じても、ブレーキペダルが踏まれていて車両が制動状態にあるので、車両が発進することはない。ただし、このとき、クリープ状態を作りだしているため、ロックアップクラッチ３０は解放状態に維持されている。

ステップＳ３０５に至って回転電機１８が作動されて機械式オイルポンプＭＰは作動状態になるので、作動油を変速機構２８に供給することができる。これにより、ＥＣＵ６０は、Ｄレンジが選択されていることに対応するべく、変速機構２８を作動させるように、具体的には所定の変速段（好ましくは１速変速段）が設定されるように、１つまたは複数の摩擦係合要素が係合状態または解放状態になるように、作動信号を出力する。つまり、機械式オイルポンプＭＰの作動により供給される作動油を用いて変速機構２８は作動する。これにより当該ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ３０３で所定の第１条件が満たされていないとして否定判定されたとき、ステップＳ３０７で、電動オイルポンプＥＰが作動状態にされる。電動オイルポンプＥＰは作動状態になり、作動油を変速機構２８に供給することができる。これにより、ＥＣＵ６０は、Ｄレンジが選択されていることに対応するべく、変速機構２８を作動させるように、上述の如く１つまたは複数の摩擦係合要素が係合状態または解放状態になるように、作動信号を出力する。

そして、ステップＳ３０７の次ぎのステップＳ３０９では、第２発進性能の要求状態（要求あり）と判断するための（予め定めた）所定の第２条件が満たされているか否かが判定される。上記所定の第１条件が車両のその時々の静的な状態に関係するのに対して、この所定の第２条件は、運転者の動的な動きに主として関係する。ここでは、運転者がアクセルペダルを急激に踏み込んだとき（例えばその踏み込み速度が所定速度を超えたとき）、所定の第２条件が満たされたと判断される。ブレーキストロークセンサが備えられている場合には、ブレーキペダルが急激に戻されたときに（例えばその戻し速度が所定速度を超えたとき）、所定の第２条件が満たされたと判断されてもよい。

ステップＳ３０９で所定の第２条件が満たされたとして肯定判定されたとき、ステップＳ３１１でロックアップクラッチ３０が解放状態にされる。これにより、トルクコンバータ２６のトルク増幅効果を活用して、車両の発進性能の向上を図ることができる。これにより、当該ルーチンは終了する。

他方、ステップＳ３０９で所定の第２条件が満たされていないとして否定判定されたとき、ステップＳ３１３でロックアップクラッチ３０が係合状態にされ、これにより駆動力の伝達効率を高めることができる。これにより、当該ルーチンは終了する。

以上述べたように、所定の第１条件が満たされているとき回転電機が作動させられて機械式オイルポンプが作動状態にされるので（ステップＳ３０５）、回転電機の作動により生じるクリープ力を活用して車両の発進性能を効果的に高めることができる。一方、所定の第１条件が満たされていないときには、回転電機１８を作動させずに電動オイルポンプが作動状態にされることで、回転電機の作動による電気エネルギーロスを抑制することができる。さらに、所定の第１条件が満たされていないが所定の第２条件が満たされているとき、ロックアップクラッチが解放状態にされ、車両の発進性能の向上を図ることができ、所定の第１条件も所定の第２条件も満たされていないとき、ロックアップクラッチを係合状態にすることで、エネルギーロスを更に抑制することができる。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限られない。特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。

１０ 駆動装置
１２ 油圧装置
１４ 動力源
１６ エンジン
１８ 回転電機
２０ クラッチ
２６ トルクコンバータ
２８ 変速機構
３０ ロックアップクラッチ

Claims (1)

1. 動力源としての、内燃機関および該内燃機関の下流側に設けられた回転電機と、
   前記内燃機関の出力軸部材と前記回転電機の回転軸部材との間に該出力軸部材と該回転軸部材とを解放可能に連結し得るように設けられたクラッチ装置と、
   前記回転電機と該回転電機の下流側に設けられた変速機構との間に設けられたトルクコンバータであって、該トルクコンバータの入力側回転要素は前記回転電機の前記回転軸部材に連結されていて、前記トルクコンバータの出力側回転要素は前記変速機構の入力軸部材に連結されている、トルクコンバータと、
   前記変速機構の係合要素へ少なくとも作動油を供給可能に構成された油圧装置であって、電動オイルポンプと、機械式オイルポンプとを備え、該機械式オイルポンプは前記トルクコンバータの前記入力側回転要素が回転することに伴い作動するように構成されている、油圧装置と
   を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記トルクコンバータは、前記変速機構の入力軸部材に連結されている前記出力側回転要素を前記回転電機の前記回転軸部材と係合状態または解放状態にするロックアップスイッチを備え、
   前記車両の停車中に、前記クラッチ装置が解放状態にあって前記内燃機関が停止していて、かつ、前進走行モードが選択されている場合に、
   前記制御装置は、
   前記車両の高出力な発進性能の必要な所定の第１条件が満たされているとき、前記トルクコンバータの前記入力側回転要素に連結されている前記回転電機を作動させて前記機械式オイルポンプを作動状態にし、
   前記第１条件が満たされていないとき、前記回転電機を停止状態に維持しかつ前記電動オイルポンプを作動状態にした後に、前記トルクコンバータのトルク増幅効果を活用する発進性能の必要な所定の第２条件が満たされたとき、前記ロックアップスイッチを解放状態にする
   ように構成されている、
   ハイブリッド車両の制御装置。

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