JPWO2012053576A1 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 安定した入力トルク制御及びクラッチのトルク容量制御を達成可能なハイブリッド車両の制御装置を提供すること。【解決手段】 駆動源を回転数制御し、発進クラッチをスリップ制御して走行するスリップ走行モードと、駆動源をトルク制御し、発進クラッチを完全締結して走行する締結走行モードとの間でモード遷移するときは、アクセル開度に基づいて設定される目標駆動トルクから、前記駆動源側のイナーシャ成分に関わるトルクを減じた値をスリップ状態での発進クラッチ伝達トルク容量として設定することとした。【選択図】 図6
Description
本発明は、エンジン及び/又はモータを駆動源とするハイブリッド車両の制御装置に関する。
ハイブリッド車両の制御装置として、特許文献1に記載の技術が開示されている。この公報には、モータと駆動輪との間のクラッチをスリップさせて走行するスリップ走行モードにおいて、モータトルクを運転者の要求に基づいて決定する一方、クラッチの伝達トルクをクラッチの入力側回転数(すなわちモータ回転数)が略一定となる伝達トルク容量に設定している。
しかしながら、上記特許文献に記載の技術では、クラッチの完全締結時における回転数にのみ着目し、各回転要素のイナーシャを考慮していないため、締結ショックを十分に回避できないという問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、安定した入力トルク制御及びクラッチのトルク容量制御を達成可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、安定した入力トルク制御及びクラッチのトルク容量制御を達成可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では、駆動源を回転数制御し、発進クラッチをスリップ制御して走行するスリップ走行モードと、駆動源をトルク制御し、発進クラッチを完全締結して走行する締結走行モードとの間でモード遷移するときは、アクセル開度に基づいて設定される目標駆動トルクから、前記駆動源側のイナーシャ成分に関わるトルクを減じた値をスリップ状態での発進クラッチ伝達トルク容量として設定することとした。
すなわち、発進クラッチがスリップ状態と締結状態とでは、駆動トルク伝達系のイナーシャ成分が変化するため、発進クラッチ伝達トルク容量を一定としても、駆動輪側に出力されるトルクは変動する場合がある。そこで、締結の前後でイナーシャが変化しても駆動輪側に出力されるトルクが変動しない発進クラッチ伝達トルク容量に設定することで、駆動力段差を回避して安定した走行状態を実現できる。
E エンジン
CL1 第1クラッチ
MG モータジェネレータ
CL2 第2クラッチ
AT 自動変速機
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 インバータ
4 バッテリ
5 第1クラッチコントローラ
6 第1クラッチ油圧ユニット
7 ATコントローラ
8 第2クラッチ油圧ユニット
9 ブレーキコントローラ
10 統合コントローラ
24 ブレーキ油圧センサ
100 目標駆動力演算部
200 モード選択部
300 目標充放電演算部
400 動作点指令部
900 ブレーキユニット
CL1 第1クラッチ
MG モータジェネレータ
CL2 第2クラッチ
AT 自動変速機
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 インバータ
4 バッテリ
5 第1クラッチコントローラ
6 第1クラッチ油圧ユニット
7 ATコントローラ
8 第2クラッチ油圧ユニット
9 ブレーキコントローラ
10 統合コントローラ
24 ブレーキ油圧センサ
100 目標駆動力演算部
200 モード選択部
300 目標充放電演算部
400 動作点指令部
900 ブレーキユニット
以下、この発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
まず、ハイブリッド車両の駆動系構成を説明する。図1は実施例1の後輪駆動によるハイブリッド車両を示す全体システム図である。実施例1におけるハイブリッド車の駆動系は、図1に示すように、エンジンEと、第1クラッチCL1(エンジンクラッチ)と、モータジェネレータMGと、第2クラッチCL2(発進クラッチ)と、自動変速機ATと、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RL(駆動輪)と、右後輪RR(駆動輪)と、を有する。尚、FLは左前輪、FRは右前輪である。
エンジンEは、例えばガソリンエンジンであり、後述するエンジンコントローラ1からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度等が制御される。尚、エンジン出力軸にはフライホイールFWが設けられている。
第1クラッチCL1は、エンジンクラッチとして、エンジンEとモータジェネレータMGとの間に介装されたクラッチであり、後述する第1クラッチコントローラ5からの制御指令に基づいて、第1クラッチ油圧ユニット6により作り出された制御油圧により、スリップ締結を含み締結・開放が制御される。
モータジェネレータMGは、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ2からの制御指令に基づいて、インバータ3により作り出された三相交流を印加することにより制御される。このモータジェネレータMGは、バッテリ4からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし(以下、この状態を「力行」と呼ぶ)、ロータが外力により回転している場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ4を充電することもできる(以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ)。尚、このモータジェネレータMGのロータは、図外のダンパーを介して自動変速機ATの入力軸に連結されている。
第2クラッチCL2は、発進クラッチとして、モータジェネレータMGと左右後輪RL,RRとの間に介装されたクラッチであり、後述するATコントローラ7からの制御指令に基づいて、第2クラッチ油圧ユニット8により作り出された制御油圧により、スリップ締結を含み締結・開放が制御される。
自動変速機ATは、前進5速後退1速等の有段階の変速比を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り換える変速機であり、第2クラッチCL2は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ATの各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、いくつかの摩擦締結要素を流用している。尚、別途専用のクラッチを自動変速機ATの上流や下流に追加してもよい。
そして、自動変速機ATの出力軸は、車両駆動軸としてのプロペラシャフトPS、ディファレンシャルDF、左ドライブシャフトDSL、右ドライブシャフトDSRを介して左右後輪RL,RRに連結されている。尚、前記第1クラッチCL1と第2クラッチCL2には、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチを用いている。
このハイブリッド駆動系には、第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2の締結・開放状態に応じて3つの走行モードを有する。第1走行モードは、第1クラッチCL1の開放状態で、モータジェネレータMGの動力のみを動力源として走行するモータ使用走行モードとしての電気自動車走行モード(以下、「EV走行モード」と略称する。)である。この走行モードでは、モータジェネレータMGをトルク制御して走行する。第2走行モードは、第1クラッチCL1の締結状態で、エンジンEを動力源に含みながら走行するエンジン使用走行モード(以下、「HEV走行モード」と略称する。)である。この走行モードでも、エンジンE及びモータジェネレータMG共にトルク制御して走行する。第3走行モードは、第1クラッチCL1の締結状態で第2クラッチCL2をスリップ制御させ、エンジンEを動力源に含みながら走行するエンジン使用スリップ走行モード(以下、「WSC走行モード」と略称する。)である。このモードは、特にバッテリSOCが低いときやエンジン水温が低いときに、クリープ走行を達成可能なモードであり、エンジンEを所定回転数で駆動しながらモータジェネレータMGを回転数制御し、第2クラッチCL2を所望のスリップ率となるように制御する。尚、EV走行モードからHEV走行モードに遷移するときは、第1クラッチCL1を締結し、モータジェネレータMGのトルクを用いてエンジン始動を行う。
また、路面勾配が所定値以上における上り坂等で、運転者がアクセルペダルを調整し車両停止状態を維持するアクセルヒルホールドが行われるような場合、WSC走行モードでは、第2クラッチCL2のスリップ量が過多の状態が継続されるおそれがある。エンジンEの回転数をアイドル回転数より小さくすることができないからである。そこで、実施例1では、エンジンEを作動させたまま、第1クラッチCL1を解放し、モータジェネレータMG1を回転数制御により作動させつつ第2クラッチCL2をスリップ制御させ、モータジェネレータMGを動力源として走行するモータスリップ走行モード(以下、「MWSC走行モード」と略称する)を更に備える。
上記「HEV走行モード」には、「エンジン走行モード」と「モータアシスト走行モード」と「走行発電モード」との3つの走行モードを有する。
「エンジン走行モード」は、エンジンEのみを動力源として駆動輪を動かす。「モータアシスト走行モード」は、エンジンEとモータジェネレータMGの2つを動力源として駆動輪を動かす。「走行発電モード」は、エンジンEを動力源として駆動輪RR,RLを動かすと同時に、モータジェネレータMGを発電機として機能させる。
定速運転時や加速運転時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる。また、減速運転時は、制動エネルギを回生してモータジェネレータMGにより発電し、バッテリ4の充電のために使用する。また、更なるモードとして、車両停止時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる発電モードを有する。
ハイブリッド車両の制動系の構成を説明する。4つの車輪RL,RR,FL,FRのそれぞれに、ブレーキディスク901、油圧式のブレーキアクチュエータ902が設けられ、更に、4輪に対応して、ブレーキユニット900は、各ブレーキアクチュエータ902に油圧を供給することにより、制動力を発生させる。
定速運転時や加速運転時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる。また、減速運転時は、制動エネルギを回生してモータジェネレータMGにより発電し、バッテリ4の充電のために使用する。また、更なるモードとして、車両停止時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる発電モードを有する。
ハイブリッド車両の制動系の構成を説明する。4つの車輪RL,RR,FL,FRのそれぞれに、ブレーキディスク901、油圧式のブレーキアクチュエータ902が設けられ、更に、4輪に対応して、ブレーキユニット900は、各ブレーキアクチュエータ902に油圧を供給することにより、制動力を発生させる。
次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。実施例1におけるハイブリッド車両の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、第1クラッチコントローラ5と、第1クラッチ油圧ユニット6と、ATコントローラ7と、第2クラッチ油圧ユニット8と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10と、を有して構成されている。尚、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、第1クラッチコントローラ5と、ATコントローラ7と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10とは、互いの情報交換が可能なCAN通信線11を介して接続されている。
エンジンコントローラ1は、エンジン回転数センサ12からのエンジン回転数情報を入力し、統合コントローラ10からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点(Ne:エンジン回転数,Te:エンジントルク)を制御する指令を、例えば、スロットルバルブアクチュエータE1へ出力する。
ここで、エンジンコントローラ1は、スロットルバルブアクチュエータE1に限らず、例えば、吸気側もしくは排気側のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミングアクチュエータや、バルブのリフト量を変更可能なバルブリフト量可変アクチュエータや、燃料噴射に使用するインジェクターや、プラグ点火タイミング変更アクチュエータ等に対して指令を出力してもよい。尚、エンジン回転数Ne等の情報は、CAN通信線11を介して統合コントローラ10へ供給される。
モータコントローラ2は、モータジェネレータMGのロータ回転位置を検出するレゾルバ13からの情報を入力し、統合コントローラ10からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、モータジェネレータMGのモータ動作点(Nm:モータジェネレータ回転数,Tm:モータジェネレータトルク)を制御する指令をインバータ3へ出力する。尚、このモータコントローラ2では、バッテリ4の充電状態を表すバッテリSOCを監視していて、バッテリSOC情報は、モータジェネレータMGの制御情報に用いると共に、CAN通信線11を介して統合コントローラ10へ供給される。
第1クラッチコントローラ5は、第1クラッチ油圧センサ14と第1クラッチストロークセンサ15からのセンサ情報を入力し、統合コントローラ10からの第1クラッチ制御指令に応じ、第1クラッチCL1の締結・開放を制御する指令を第1クラッチ油圧ユニット6に出力する。尚、第1クラッチストロークC1Sの情報は、CAN通信線11を介して統合コントローラ10へ供給する。
ATコントローラ7は、アクセル開度センサ16と車速センサ17と第2クラッチ油圧センサ18と運転者の操作するシフトレバーの位置に応じた信号を出力するインヒビタスイッチからのセンサ情報を入力し、統合コントローラ10からの第2クラッチ制御指令に応じ、第2クラッチCL2の締結・開放を制御する指令をAT油圧コントロールバルブ内の第2クラッチ油圧ユニット8に出力する。尚、アクセルペダル開度APOと車速VSPとインヒビタスイッチの情報は、CAN通信線11を介して統合コントローラ10へ供給する。
ブレーキコントローラ9は、4輪のブレーキアクチュエータ902を制御する指令を4輪のブレーキユニット900に出力して、4輪の制動力を各々制御する。具体的には、4輪の各車輪速を検出する車輪速センサ19とブレーキストロークセンサ20からのセンサ情報を入力し、例えば、ブレーキ踏み込み制動時、ブレーキストロークBSから求められる要求制動力に対し回生制動力だけでは不足する場合、その不足分を機械制動力(摩擦ブレーキによる制動力)で補うように、統合コントローラ10からの回生協調制御指令に基づいて回生協調ブレーキ制御を行う。
統合コントローラ10は、車両全体の消費エネルギを管理し、最高効率で車両を走らせるための機能を担うもので、モータ回転数Nmを検出するモータ回転数センサ21と、第2クラッチ出力回転数N2outを検出する第2クラッチ出力回転数センサ22と、第2クラッチ伝達トルク容量TCL2を検出する第2クラッチトルクセンサ23と、ブレーキ油圧センサ24と、第2クラッチCL2の温度を検知する温度センサ10aと、前後加速度を検出するGセンサ10bからの情報およびCAN通信線11を介して得られた情報を入力する。
また、統合コントローラ10は、エンジンコントローラ1への制御指令によるエンジンEの動作制御と、モータコントローラ2への制御指令によるモータジェネレータMGの動作制御と、第1クラッチコントローラ5への制御指令による第1クラッチCL1の締結・開放制御と、ATコントローラ7への制御指令による第2クラッチCL2の締結・開放制御と、を行う。
以下に、図2に示すブロック図を用いて、実施例1の統合コントローラ10にて演算される制御を説明する。例えば、この演算は、制御周期10msec毎に統合コントローラ10で演算される。統合コントローラ10は、目標駆動力演算部100と、モード選択部200と、目標充放電演算部300と、動作点指令部400と、変速制御部500と、を有する。
目標駆動力演算部100では、図3に示す目標駆動力マップを用いて、アクセルペダル開度APOと車速VSPとから、目標駆動トルクtFoO(駆動トルク目標値に相当)を演算する。
モード選択部200は、車速とアクセルペダル開度APOに基づいて図5に示すモードマップにより走行モードを選択する。図5は通常モードマップを表す。通常モードマップ内には、EV走行モードと、WSC走行モードと、HEV走行モードとを有し、アクセルペダル開度APOと車速VSPとから、目標モードを演算する。但し、EV走行モードが選択されていたとしても、バッテリSOCが所定値以下であれば、強制的に「HEV走行モード」もしくは「WSC走行モード」を目標モードとする。また、モード選択部200内には、路面の勾配を推定し、推定された路面勾配が所定値以上における上り坂等のときは、WSC走行モードに代えて、MWSC走行モードを選択する。
図5の通常モードマップにおいて、HEV→WSC切換線は、所定アクセル開度APO1未満の領域では、自動変速機ATが1速段のときに、エンジンEのアイドル回転数よりも小さな回転数となる下限車速VSP1よりも低い領域に設定されている。また、所定アクセル開度APO1以上の領域では、大きな駆動トルクを要求されることから、下限車速VSP1よりも高い車速VSP1'領域までWSC走行モードが設定されている。尚、バッテリSOCが低く、EV走行モードを達成できないときには、発進時等であってもWSC走行モードを選択するように構成されている。
アクセルペダル開度APOが大きいとき、その要求をアイドル回転数付近のエンジン回転数に対応したエンジントルクとモータジェネレータMGのトルクで達成するのは困難な場合がある。ここで、エンジントルクは、エンジン回転数が上昇すればより多くのトルクを出力できる。このことから、エンジン回転数を引き上げてより大きなトルクを出力させれば、例え下限車速VSP1よりも高い車速までWSC走行モードを実行しても、短時間でWSC走行モードからHEV走行モードに遷移させることができる。この場合が図5に示す下限車速VSP1'まで広げられたWSC領域である。
目標充放電演算部300では、図4に示す目標充放電量マップを用いて、バッテリSOCから目標充放電電力tPを演算する。SOC≧50%のときは、図5の通常モードマップにおいてEV走行モード領域が出現する。モードマップ内に一度EV走行モード領域が出現すると、SOCが35%を下回るまでは、この領域は出現し続ける。SOC<35%のときは、図5の通常モードマップにおいてEV走行モード領域が消滅する。モードマップ内からEV走行モード領域が消滅すると、SOCが50%に到達するまでは、この領域は消滅し続ける。
動作点指令部400では、アクセルペダル開度APOと、目標駆動トルクtFoOと、目標モードと、車速VSPと、目標充放電電力tPとから、これらの動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルクと目標モータジェネレータトルクと目標第2クラッチ伝達トルク容量と自動変速機ATの目標変速段と第1クラッチソレノイド電流指令を演算する。また、動作点指令部400には、EV走行モードからHEV走行モードに遷移するときにエンジンEを始動するエンジン始動制御部が設けられている。
変速制御部500では、シフトマップに示すシフトスケジュールに沿って、目標第2クラッチ伝達トルク容量と目標変速段を達成するように自動変速機AT内のソレノイドバルブを駆動制御する。尚、シフトマップは、車速VSPとアクセルペダル開度APOに基づいて予め目標変速段が設定されたものである。
〔WSC走行モードについて〕
次に、WSC走行モードの詳細について説明する。WSC走行モードとは、エンジンEが作動した状態を維持している点に特徴があり、要求駆動トルク変化に対する応答性が高い。具体的には、第1クラッチCL1を完全締結し、第2クラッチCL2を要求駆動トルクに応じた伝達トルク容量TCL2としてスリップ制御し、エンジンE及び/又はモータジェネレータMGの駆動トルクを用いて走行する。
次に、WSC走行モードの詳細について説明する。WSC走行モードとは、エンジンEが作動した状態を維持している点に特徴があり、要求駆動トルク変化に対する応答性が高い。具体的には、第1クラッチCL1を完全締結し、第2クラッチCL2を要求駆動トルクに応じた伝達トルク容量TCL2としてスリップ制御し、エンジンE及び/又はモータジェネレータMGの駆動トルクを用いて走行する。
実施例1のハイブリッド車両では、トルクコンバータのように回転数差を吸収する要素が存在しないため、第1クラッチCL1と第2クラッチCL2を完全締結すると、エンジンEの回転数に応じて車速が決まってしまう。エンジンEには自立回転を維持するためのアイドル回転数による下限値が存在し、このアイドル回転数は、エンジンの暖機運転等によりアイドルアップを行っていると、更に下限値が高くなる。また、要求駆動トルクが高い状態では素早くHEV走行モードに遷移できない場合がある。ここで、「完全締結」とは、クラッチにスリップ(回転差)が生じていない状態のことを指し、具体的には、クラッチの伝達トルク容量を、その時に伝達すべきトルクよりも十分に大きく設定することによって実現される。
一方、EV走行モードでは、第1クラッチCL1を解放するため、上記エンジン回転数による下限値に伴う制限はない。しかしながら、バッテリSOCに基づく制限によってEV走行モードによる走行が困難な場合や、モータジェネレータMGのみで要求駆動トルクを達成できない領域では、エンジンEによって安定したトルクを発生する以外に手段がない。
そこで、上記下限値に相当する車速よりも低車速領域であって、かつ、EV走行モードによる走行が困難な場合やモータジェネレータMGのみでは要求駆動トルクを達成できない領域では、エンジン回転数を所定回転数に維持し、第2クラッチCL2を回転数制御によってスリップ制御させ、エンジントルクを用いて走行するWSC走行モードを選択する。
〔WSC走行モードからHEV走行モードへの遷移〕
次に、WSC走行モードからHEV走行モードへの遷移時における課題について説明する。WSC走行モードでは、第2クラッチCL2の締結容量を目標駆動トルクに応じた値に設定し、モータジェネレータMGを出力回転数に所定スリップ量を加算した目標モータジェネレータ回転数に設定して回転数制御している。そして、WSC走行モードからHEV走行モードに遷移すると、第2クラッチCL2は完全締結され、モータジェネレータMGはエンジンEと共にトルク制御に切り替えられて、目標駆動トルクを達成する。
次に、WSC走行モードからHEV走行モードへの遷移時における課題について説明する。WSC走行モードでは、第2クラッチCL2の締結容量を目標駆動トルクに応じた値に設定し、モータジェネレータMGを出力回転数に所定スリップ量を加算した目標モータジェネレータ回転数に設定して回転数制御している。そして、WSC走行モードからHEV走行モードに遷移すると、第2クラッチCL2は完全締結され、モータジェネレータMGはエンジンEと共にトルク制御に切り替えられて、目標駆動トルクを達成する。
このとき、第2クラッチCL2の締結状態に応じてパワートレーンの運動方程式は下記のように表される。
(a)第2クラッチ締結状態
(JENG+JMG+JO)×dωO/dt=Tin_HEV−TR/L・・・(式1)
(b)第2クラッチスリップ状態
JO×dωO/dt=TCL2−TR/L・・・・(式2)
(JENG+JMG)×dωin/dt=Tin_WSC−TCL2・・・(式3)
ここで、JENGはエンジンイナーシャ、JMGはモータジェネレータイナーシャ、JOは出力軸イナーシャ、dωO/dtは第2クラッチ出力軸角加速度、dωin/dtは第2クラッチ入力軸角加速度、Tin_HEVはHEV走行モード時における入力トルク、TR/Lは走行抵抗、TCL2は第2クラッチ伝達トルク、Tin_WSCはWSC走行モード時における入力トルクを表す。
(a)第2クラッチ締結状態
(JENG+JMG+JO)×dωO/dt=Tin_HEV−TR/L・・・(式1)
(b)第2クラッチスリップ状態
JO×dωO/dt=TCL2−TR/L・・・・(式2)
(JENG+JMG)×dωin/dt=Tin_WSC−TCL2・・・(式3)
ここで、JENGはエンジンイナーシャ、JMGはモータジェネレータイナーシャ、JOは出力軸イナーシャ、dωO/dtは第2クラッチ出力軸角加速度、dωin/dtは第2クラッチ入力軸角加速度、Tin_HEVはHEV走行モード時における入力トルク、TR/Lは走行抵抗、TCL2は第2クラッチ伝達トルク、Tin_WSCはWSC走行モード時における入力トルクを表す。
このとき、走行モードが遷移するときに、上記イナーシャの関係を考慮しないと、第2クラッチCL2のスリップ量がゼロになったとたんにイナーシャが変わることで、出力軸トルクが変動してしまい、運転者に違和感を与えるおそれがある。
そこで、実施例1では、第2クラッチCL2のスリップ量が所定量からゼロになった場合でも出力軸角加速度dωO/dtが同じとなるように第2クラッチCL2の伝達トルク容量を設定するものである。
そこで、実施例1では、第2クラッチCL2のスリップ量が所定量からゼロになった場合でも出力軸角加速度dωO/dtが同じとなるように第2クラッチCL2の伝達トルク容量を設定するものである。
関係式(a)におけるdωO/dtと、関係式(b)におけるdωO/dtとが同じ値となる場合、(式2)より
dωO/dt=1/JO×(TCL2−TR/L)
と表されるから、これを(式1)に代入すると、下記のように表される。
TCL2=(JO/(JENG+JMG+JO))×Tin_HEV+(JENG+JMG)/(JENG+JMG+JO)×TR/L・・・(式4)
ここで、(JO/(JENG+JMG+JO))=α、(JENG+JMG)/(JENG+JMG+JO)=βと置くと、
TCL2=α×Tin_HEV+β×TR/L・・・(式5)
と表される。これが、第2クラッチCL2の締結前後で駆動力変化が生じない伝達トルク容量である。
dωO/dt=1/JO×(TCL2−TR/L)
と表されるから、これを(式1)に代入すると、下記のように表される。
TCL2=(JO/(JENG+JMG+JO))×Tin_HEV+(JENG+JMG)/(JENG+JMG+JO)×TR/L・・・(式4)
ここで、(JO/(JENG+JMG+JO))=α、(JENG+JMG)/(JENG+JMG+JO)=βと置くと、
TCL2=α×Tin_HEV+β×TR/L・・・(式5)
と表される。これが、第2クラッチCL2の締結前後で駆動力変化が生じない伝達トルク容量である。
しかしながら、出力軸イナーシャJOは、エンジンイナーシャJENGやモータジェネレータイナーシャJMGに比べて極めて大きな値であることから、α>>βとなる。よって、βは、全体としてはさほど大きな影響を与えないように考えられるが、自動変速機ATが1速等の低変速段を選択している発進時等にあっては、無視できない影響がある。
そこで、下記関係式により第2クラッチCL2の基礎目標伝達トルク容量TCL2baseを下記関係式より求める。
TCL2base=α×Tin_HEV・・・(式5)
言い換えると、入力側のイナーシャ成分であるβ×TR/Lを減ずる補正をする。これにより、第2クラッチCL2の伝達トルク容量は、上記関係式により算出される値よりも若干低めの値となり、また、走行環境等に影響を受けない値で構成されるため、スリップ量がゼロになるときのイナーシャの変化を緩やかに吸収することができる。
TCL2base=α×Tin_HEV・・・(式5)
言い換えると、入力側のイナーシャ成分であるβ×TR/Lを減ずる補正をする。これにより、第2クラッチCL2の伝達トルク容量は、上記関係式により算出される値よりも若干低めの値となり、また、走行環境等に影響を受けない値で構成されるため、スリップ量がゼロになるときのイナーシャの変化を緩やかに吸収することができる。
〔アクセルオフ時の入力トルク補正処理〕
アクセルペダルがオフ状態で、かつ、第2クラッチCL2の入力側回転数がアイドル回転数程度に回転数制御されている状態は、言い換えると、入力軸角加速度はゼロとなるように制御される。これは、車両停止状態やクリープ走行状態が該当する。このとき、エンジンEにおいてトルク制御され、モータジェネレータMGによりアイドル回転数程度に回転数制御がなされることで、モータジェネレータMGにおいては発電が行われる。このような場合、入力側の回転成分イナーシャであるβはやはりほとんど考慮する必要が無い。よって、クリープトルクに基づく第2クラッチCL2の伝達トルク容量が決定された後、(式4)及び(式5)から求められるβ×TR/Lに相当する補正トルクを入力側における目標駆動トルクから減ずる補正をする。これにより、モータジェネレータMGにおける発電トルクの精度を向上する。尚、走行抵抗は乗員数や勾配等によって若干異なるが、ある程度の範囲で決定可能な値であり、初期値として適切な値を設定すればよい。
アクセルペダルがオフ状態で、かつ、第2クラッチCL2の入力側回転数がアイドル回転数程度に回転数制御されている状態は、言い換えると、入力軸角加速度はゼロとなるように制御される。これは、車両停止状態やクリープ走行状態が該当する。このとき、エンジンEにおいてトルク制御され、モータジェネレータMGによりアイドル回転数程度に回転数制御がなされることで、モータジェネレータMGにおいては発電が行われる。このような場合、入力側の回転成分イナーシャであるβはやはりほとんど考慮する必要が無い。よって、クリープトルクに基づく第2クラッチCL2の伝達トルク容量が決定された後、(式4)及び(式5)から求められるβ×TR/Lに相当する補正トルクを入力側における目標駆動トルクから減ずる補正をする。これにより、モータジェネレータMGにおける発電トルクの精度を向上する。尚、走行抵抗は乗員数や勾配等によって若干異なるが、ある程度の範囲で決定可能な値であり、初期値として適切な値を設定すればよい。
図6は実施例1のモード遷移時における目標第2クラッチ伝達トルク容量演算処理を行う制御ブロック図である。アクセル開度に基づいて目標駆動トルクTin_HEVが算出されると、この値に基づいてエンジンE及びモータジェネレータMGのそれぞれの目標駆動トルクが算出される。一方、基礎目標伝達トルク容量演算部401では、上記(式4)に基づいて、基礎目標伝達トルク容量TCL2baseが演算される。
補正テーブル402では、目標駆動トルクTin_HEVに基づいて、第2クラッチCL2の伝達トルク容量を補正する第1補正量Thosei1を算出する。この補正量は、第2クラッチCL2のばらつきや油圧アクチュエータのばらつき等を考慮し、入力トルクであるTin_HEVが第2クラッチ伝達トルク容量TCL2よりも大きい状態を維持するように補正するものである。WSC走行モードからHEV走行モードに遷移するときは、第2クラッチCL2はスリップ状態から完全締結状態に移行することになるため、最終的にはTin_HEV<TCL2となる。しかし、スリップ状態でこの関係を達成すると、締結時にショックが発生するおそれがあるため、スリップ量がゼロになるまでは、第2クラッチ伝達トルク容量がばらついたとしても、確実に上記不等式の関係を維持させる。
補正マップ403では、入力軸回転数、自動変速機油温であるATF温度、ライン圧等に基づいて伝達トルク容量を補正する第2補正量Thosei2を算出する。これは、これらパラメータによって第2クラッチCL2の入力軸フリクションや粘性が異なることから、これらの値を考慮して補正する。
目標第2クラッチ伝達トルク容量演算部404では、基礎目標伝達トルク容量TCL2baseと、第1補正量Thosei1と、第2補正量Thosei2とを加算して、最終的な目標第2クラッチ伝達トルク容量TCL2を演算して出力する。
目標第2クラッチ伝達トルク容量演算部404では、基礎目標伝達トルク容量TCL2baseと、第1補正量Thosei1と、第2補正量Thosei2とを加算して、最終的な目標第2クラッチ伝達トルク容量TCL2を演算して出力する。
次に、作用について説明する。図7は実施例1のハイブリッド車両において、車両停止状態からの発進状態を表すタイムチャートである。初期条件は、WSC走行モードでの車両停止状態である。
車両停止時は、目標駆動トルク(クリープトルク相当値)に基づいて目標第2クラッチ伝達トルク容量が設定される。このとき、アクセルペダルが踏まれておらず、加速意図も無いことから、入力側において角加速度変化は生じない。すなわち、アクセルオフ状態で、かつ、エンジンE及びモータジェネレータMGの目標回転数がアイドル回転数以下であるため、クリープトルク相当値として設定された目標駆動トルクからβ×TR/Lに相当する補正トルクを減ずる。よって、モータジェネレータMGにおける発電トルクの精度を向上する。
車両停止時は、目標駆動トルク(クリープトルク相当値)に基づいて目標第2クラッチ伝達トルク容量が設定される。このとき、アクセルペダルが踏まれておらず、加速意図も無いことから、入力側において角加速度変化は生じない。すなわち、アクセルオフ状態で、かつ、エンジンE及びモータジェネレータMGの目標回転数がアイドル回転数以下であるため、クリープトルク相当値として設定された目標駆動トルクからβ×TR/Lに相当する補正トルクを減ずる。よって、モータジェネレータMGにおける発電トルクの精度を向上する。
次に、時刻t1において、アクセルペダルが踏み込まれると、上記の補正トルクを減ずる補正は解除され、目標駆動トルクは上昇し、それに伴って目標第2クラッチ伝達トルク容量も上昇する。これにより、駆動輪にトルクが伝達されて第2クラッチCL2の出力回転数も上昇していく。
時刻t2において、車速の増大及びアクセル開度の増大に伴ってWSC走行モードからHEV走行モードへのモード遷移指令が出力されると、目標第2クラッチ伝達トルク容量は、第2クラッチCL2がスリップ状態から完全締結に移行する前後においてイナーシャが変化したとしても、第2クラッチCL2の出力回転角加速度が変化しないように第2クラッチCL2の伝達トルク容量が補正される。これにより、目標駆動トルクよりも目標第2クラッチ伝達トルク容量が小さい関係を維持しながら、第2クラッチCL2のスリップ量が徐々に減少する。
時刻t2において、車速の増大及びアクセル開度の増大に伴ってWSC走行モードからHEV走行モードへのモード遷移指令が出力されると、目標第2クラッチ伝達トルク容量は、第2クラッチCL2がスリップ状態から完全締結に移行する前後においてイナーシャが変化したとしても、第2クラッチCL2の出力回転角加速度が変化しないように第2クラッチCL2の伝達トルク容量が補正される。これにより、目標駆動トルクよりも目標第2クラッチ伝達トルク容量が小さい関係を維持しながら、第2クラッチCL2のスリップ量が徐々に減少する。
そして、時刻t3において、第2クラッチCL2のスリップ量がゼロになった段階でも、目標第2クラッチ伝達トルク容量のほうが目標駆動トルクよりも小さくなるように設定される。よって、スリップ量がゼロになったときにパワートレーンのイナーシャが変化したとしても、締結ショックは発生せず、駆動力段差は生じない。
時刻t4において、既に第2クラッチCL2は完全締結状態であることから、目標第2クラッチ伝達トルク容量が目標駆動トルクよりも大きくなるように設定される。このとき、既に第2クラッチCL2にスリップは生じておらず、パワートレーンのイナーシャは時刻t4の前後において変化しないため、締結ショック等は発生しない。
時刻t4において、既に第2クラッチCL2は完全締結状態であることから、目標第2クラッチ伝達トルク容量が目標駆動トルクよりも大きくなるように設定される。このとき、既に第2クラッチCL2にスリップは生じておらず、パワートレーンのイナーシャは時刻t4の前後において変化しないため、締結ショック等は発生しない。
図8は実施例1のハイブリッド車両において、クリープ走行状態からの発進状態を表すタイムチャートである。初期条件は、WSC走行モードでのクリープ走行状態である。
クリープ走行時は、車両停止時と同様、目標駆動トルクとしてクリープトルク相当値が設定され、この値に基づいて目標第2クラッチ伝達トルク容量が設定される。尚、ブレーキペダルは踏まれていないことから、極低車速で一定速走行している。このとき、アクセルペダルが踏まれておらず、加速意図も無いことから、入力側において角加速度変化は生じない。すなわち、アクセルオフ状態で、かつ、エンジンE及びモータジェネレータMGの目標回転数がアイドル回転数以下であるため、クリープトルク相当値として設定された目標駆動トルクからβ×TR/Lに相当する補正トルクを減ずる。よって、モータジェネレータMGにおける発電トルクの精度を向上する。
クリープ走行時は、車両停止時と同様、目標駆動トルクとしてクリープトルク相当値が設定され、この値に基づいて目標第2クラッチ伝達トルク容量が設定される。尚、ブレーキペダルは踏まれていないことから、極低車速で一定速走行している。このとき、アクセルペダルが踏まれておらず、加速意図も無いことから、入力側において角加速度変化は生じない。すなわち、アクセルオフ状態で、かつ、エンジンE及びモータジェネレータMGの目標回転数がアイドル回転数以下であるため、クリープトルク相当値として設定された目標駆動トルクからβ×TR/Lに相当する補正トルクを減ずる。よって、モータジェネレータMGにおける発電トルクの精度を向上する。
次に、時刻t1において、アクセルペダルが踏み込まれると、上記の補正トルクを減ずる補正は解除され、目標駆動トルクは上昇し、それに伴って目標第2クラッチ伝達トルク容量も上昇する。これにより、駆動輪に更にトルクが伝達されて第2クラッチCL2の出力回転数も一定速走行状態から加速して上昇していく。
時刻t2において、車速の増大及びアクセル開度の増大に伴ってWSC走行モードからHEV走行モードへのモード遷移指令が出力されると、目標第2クラッチ伝達トルク容量は、第2クラッチCL2がスリップ状態から完全締結に移行する前後においてイナーシャが変化したとしても、第2クラッチCL2の出力回転角加速度が変化しないように第2クラッチCL2の伝達トルク容量が補正される。これにより、目標駆動トルクよりも目標第2クラッチ伝達トルク容量が小さい関係を維持しながら、第2クラッチCL2のスリップ量が徐々に減少する。
時刻t2において、車速の増大及びアクセル開度の増大に伴ってWSC走行モードからHEV走行モードへのモード遷移指令が出力されると、目標第2クラッチ伝達トルク容量は、第2クラッチCL2がスリップ状態から完全締結に移行する前後においてイナーシャが変化したとしても、第2クラッチCL2の出力回転角加速度が変化しないように第2クラッチCL2の伝達トルク容量が補正される。これにより、目標駆動トルクよりも目標第2クラッチ伝達トルク容量が小さい関係を維持しながら、第2クラッチCL2のスリップ量が徐々に減少する。
そして、時刻t3において、第2クラッチCL2のスリップ量がゼロになった段階でも、目標第2クラッチ伝達トルク容量のほうが目標駆動トルクよりも小さくなるように設定される。よって、スリップ量がゼロになったときにパワートレーンのイナーシャが変化したとしても、締結ショックは発生せず、駆動力段差は生じない。
時刻t4において、既に第2クラッチCL2は完全締結状態であることから、目標第2クラッチ伝達トルク容量が目標駆動トルクよりも大きくなるように設定される。このとき、既に第2クラッチCL2にスリップは生じておらず、パワートレーンのイナーシャは時刻t4の前後において変化しないため、締結ショック等は発生しない。
時刻t4において、既に第2クラッチCL2は完全締結状態であることから、目標第2クラッチ伝達トルク容量が目標駆動トルクよりも大きくなるように設定される。このとき、既に第2クラッチCL2にスリップは生じておらず、パワートレーンのイナーシャは時刻t4の前後において変化しないため、締結ショック等は発生しない。
以上、実施例1は、下記に列挙する作用効果を得ることができる。
(1)モータジェネレータMG(駆動源)と駆動輪との間に設けられた第2クラッチCL2(発進クラッチ)と、モータジェネレータMGを回転数制御し、第2クラッチCL2をスリップ制御して走行するWSC走行モード(スリップ走行モード)と、モータジェネレータMGをトルク制御し、第2クラッチCL2を完全締結して走行するHEV走行モード(締結走行モード)と、スリップ制御時の第2クラッチ伝達トルク容量(発進クラッチ伝達トルク容量)を制御するクラッチ制御手段と、を備え、クラッチ制御手段は、WSC走行モードとHEV走行モードとの間でモード遷移するときは、第2クラッチCL2がスリップ状態と締結状態とにおいて同じ駆動トルクとなるように第2クラッチ伝達トルク容量を設定する。言い換えると、(式4)で表されるように、第2クラッチCL2がスリップ状態と完全締結状態とでイナーシャが異なることを考慮して、第2クラッチCL2の出力回転数角加速度が変化しないように第2クラッチ伝達トルク容量を設定した。
(1)モータジェネレータMG(駆動源)と駆動輪との間に設けられた第2クラッチCL2(発進クラッチ)と、モータジェネレータMGを回転数制御し、第2クラッチCL2をスリップ制御して走行するWSC走行モード(スリップ走行モード)と、モータジェネレータMGをトルク制御し、第2クラッチCL2を完全締結して走行するHEV走行モード(締結走行モード)と、スリップ制御時の第2クラッチ伝達トルク容量(発進クラッチ伝達トルク容量)を制御するクラッチ制御手段と、を備え、クラッチ制御手段は、WSC走行モードとHEV走行モードとの間でモード遷移するときは、第2クラッチCL2がスリップ状態と締結状態とにおいて同じ駆動トルクとなるように第2クラッチ伝達トルク容量を設定する。言い換えると、(式4)で表されるように、第2クラッチCL2がスリップ状態と完全締結状態とでイナーシャが異なることを考慮して、第2クラッチCL2の出力回転数角加速度が変化しないように第2クラッチ伝達トルク容量を設定した。
すなわち、第2クラッチCL2がスリップ状態と締結状態とでは、駆動トルク伝達系のイナーシャ成分が変化するため、第2クラッチ伝達トルク容量を一定としても、駆動輪側に出力されるトルクは変動する場合がある。そこで、締結の前後でイナーシャが変化しても駆動輪側に出力されるトルクが変動しない第2クラッチ伝達トルク容量に設定することで、駆動力段差を回避して安定した走行状態を実現できる。
更に具体的には、アクセル開度に基づいて設定される目標駆動トルクから、駆動源側のイナーシャ成分に関わるトルクを減じた値をスリップ状態での第2クラッチ伝達トルク容量として設定する。
すなわち、出力軸イナーシャJOは、エンジンイナーシャJENGやモータジェネレータイナーシャJMGに比べて極めて大きな値であることから、α>>βとなる。よって、βは、全体としてはさほど大きな影響を与えないように考えられるが、自動変速機ATが1速等の低変速段を選択している発進時等にあっては、無視できない影響がある。そこで、入力側のイナーシャ成分であるβ×TR/Lを減ずる補正をすることで、第2クラッチCL2の伝達トルク容量は、上記関係式により算出される値よりも若干低めの値となり、また、走行環境等に影響を受けない値で構成されるため、スリップ量がゼロになるときのイナーシャの変化を緩やかに吸収することができる。
すなわち、出力軸イナーシャJOは、エンジンイナーシャJENGやモータジェネレータイナーシャJMGに比べて極めて大きな値であることから、α>>βとなる。よって、βは、全体としてはさほど大きな影響を与えないように考えられるが、自動変速機ATが1速等の低変速段を選択している発進時等にあっては、無視できない影響がある。そこで、入力側のイナーシャ成分であるβ×TR/Lを減ずる補正をすることで、第2クラッチCL2の伝達トルク容量は、上記関係式により算出される値よりも若干低めの値となり、また、走行環境等に影響を受けない値で構成されるため、スリップ量がゼロになるときのイナーシャの変化を緩やかに吸収することができる。
(2)クラッチ制御手段は、スリップ状態から締結状態(もしくは締結状態からスリップ状態)に移行する間、第2クラッチ伝達トルク容量が前記駆動源の入力トルクよりも小さくなるように第1補正トルクを減ずる(補正する)。
すなわち、第2クラッチCL2のばらつきや油圧アクチュエータのばらつき等を考慮し、入力トルクであるTin_HEVが第2クラッチ伝達トルク容量TCL2よりも大きい状態を維持するように補正することで、完全締結状態に移行するときのショックを低減することができる。
すなわち、第2クラッチCL2のばらつきや油圧アクチュエータのばらつき等を考慮し、入力トルクであるTin_HEVが第2クラッチ伝達トルク容量TCL2よりも大きい状態を維持するように補正することで、完全締結状態に移行するときのショックを低減することができる。
(3)クラッチ制御手段は、スリップ状態から締結状態(もしくは締結状態からスリップ状態)に移行する間、第2クラッチ伝達トルク容量を、駆動源側のフリクションもしくは粘性を考慮した第2補正トルク(値)で補正する。
よって、第2クラッチCL2の入力側の状態を精度よく反映させることができ、安定した第2クラッチ締結制御を実現できる。
よって、第2クラッチCL2の入力側の状態を精度よく反映させることができ、安定した第2クラッチ締結制御を実現できる。
(4)モータジェネレータMG(駆動源)と駆動輪との間に設けられた第2クラッチCL2(発進クラッチ)と、モータジェネレータMGを回転数制御し、第2クラッチCL2をスリップ制御して走行するWSC走行モード(スリップ走行モード)と、スリップ制御時の第2クラッチ伝達トルク容量を制御するクラッチ制御手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ16(アクセル開度検出手段)と、を備え、モータジェネレータMGがアイドル回転数(一定回転数)として制御され、かつ、アクセル開度が検出されないときは、第2クラッチCL2がスリップ状態と締結状態とにおいて同じ駆動トルクとなるように第2クラッチ伝達トルク容量を算出し、この第2クラッチ伝達トルク容量のうち、駆動源側のイナーシャ成分に関わるトルクを駆動源のトルクから減ずる。
すなわち、車両停止状態やクリープ走行状態は、エンジンEにおいてトルク制御され、モータジェネレータMGによりアイドル回転数程度に回転数制御がなされることで、モータジェネレータMGにおいては発電が行われる。このような場合、入力側の回転成分イナーシャであるβはやはりほとんど考慮する必要が無い。よって、クリープトルクに基づく第2クラッチCL2の伝達トルク容量が決定された後、(式4)及び(式5)から求められるβ×TR/Lに相当する補正トルクを入力側における目標駆動トルクから減ずる補正をする。これにより、モータジェネレータMGにおける発電トルクの精度を向上することができる。
以上、実施例1に基づいて説明したが、上記構成に限られず本発明の範囲を逸脱しない範囲で他の構成を取り得る。実施例1では、スリップ状態から締結状態に移行するときについて説明したが、締結状態からスリップ状態に移行するときも、同様の制御を適用可能である。
また、WSC走行モードからHEV走行モードへの遷移時に適用したが、他の走行モード間の遷移であっても、クラッチがスリップ状態と締結状態とで変化する場合には、同様に適用できる。
また、実施例1では、FR型のハイブリッド車両について説明したが、FF型のハイブリッド車両であっても構わない。
また、第2クラッチCL2を自動変速機内のクラッチを流用する構成を示したが、モータジェネレータと自動変速機との間に発進クラッチを別途設けてもよいし、自動変速機と駆動輪との間に別途設けてもよい。
また、WSC走行モードからHEV走行モードへの遷移時に適用したが、他の走行モード間の遷移であっても、クラッチがスリップ状態と締結状態とで変化する場合には、同様に適用できる。
また、実施例1では、FR型のハイブリッド車両について説明したが、FF型のハイブリッド車両であっても構わない。
また、第2クラッチCL2を自動変速機内のクラッチを流用する構成を示したが、モータジェネレータと自動変速機との間に発進クラッチを別途設けてもよいし、自動変速機と駆動輪との間に別途設けてもよい。
Claims (4)
- 駆動源と駆動輪との間に設けられた発進クラッチと、
前記駆動源を回転数制御し、前記発進クラッチをスリップ制御して走行するスリップ走行モードと、
前記駆動源をトルク制御し、前記発進クラッチを完全締結して走行する締結走行モードと、
前記スリップ制御時の発進クラッチ伝達トルク容量を制御するクラッチ制御手段と、
を備え、
前記クラッチ制御手段は、前記スリップ走行モードと前記締結走行モードとの間でモード遷移するときは、アクセル開度に基づいて設定される目標駆動トルクから、前記駆動源側のイナーシャ成分に関わるトルクを減じた値をスリップ状態での発進クラッチ伝達トルク容量として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1に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ制御手段は、スリップ状態から締結状態もしくは締結状態からスリップ状態に移行する間、発進クラッチ伝達トルク容量が前記駆動源の入力トルクよりも小さくなるように補正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または2に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記クラッチ制御手段は、スリップ状態から締結状態もしくは締結状態からスリップ状態に移行する間、発進クラッチ伝達トルク容量を、前記駆動源側のフリクションもしくは粘性を考慮した値で補正することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 駆動源と駆動輪との間に設けられた発進クラッチと、
前記駆動源を回転数制御し、前記発進クラッチをスリップ制御して走行するスリップ走行モードと、
前記スリップ制御時の発進クラッチ伝達トルク容量を制御するクラッチ制御手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
を備え、
前記駆動源が一定回転数として制御され、かつ、前記アクセル開度が検出されないときは、前記発進クラッチがスリップ状態と締結状態とにおいて同じ駆動トルクとなるように発進クラッチ伝達トルク容量を算出し、この発進クラッチ伝達トルク容量のうち、前記駆動源側のイナーシャ成分に関わるトルクを前記駆動源のトルクから減ず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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