KR101420065B1 - 하이브리드 차량의 제어 장치 - Google Patents

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KR101420065B1
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다다시 오쿠다
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

EV 모드에 의한 주행 중, 제한 모터 토크를 높임으로써 HEV 모드로 모드 천이하는 일 없이 고속 주행을 유지할 수 있는 하이브리드 차량의 제어 장치를 제공하는 것이다. 엔진(Eng)과, 엔진(Eng)의 시동과 구동륜(RL, RR)의 구동을 행하는 모터(MG)와, HEV 모드와 EV 모드를 전환하는 제1 클러치(CL1)와, 자동 변속기(AT)와, 전기 자동차 모드 제어 수단(도 4)을 구비한다. 그리고 전기 자동차 모드 제어 수단(도 4)은, EV 모드에 의한 주행 중, 변속기(AT)의 변속비가 작을수록, HEV 모드로의 모드 천이에 대비하여 확보해 두는 엔진 시동 토크(TmESOD)를 작은 값으로 설정한다.

Description

하이브리드 차량의 제어 장치 {HYBRID-VEHICLE CONTROL DEVICE}
본 발명은, 모터를 구동원으로 하는 전기 자동차 모드 주행 중, 엔진 시동 토크를 제어하는 하이브리드 차량의 제어 장치에 관한 것이다.
종래, 최대 모터 토크로부터 일정 엔진 시동 토크를 뺀 제한 모터 토크가 요구 구동 토크 미만으로 되면, 엔진 시동하여 전기 자동차 모드로부터 하이브리드차 모드로의 모드 천이를 행하는 하이브리드 차량의 제어 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 출원 공개 제2008-105494호 공보
그러나 종래의 하이브리드 차량의 제어 장치에서는, 전기 자동차 모드에서 사용할 수 있는 모터 토크인 제한 모터 토크가, 엔진 시동 토크에 의해 제한되어 버려, 이 제한 모터 토크를 높일 수 없었다. 그로 인해, 고속 주행 중, 요구 구동 토크가 높아지면 하이브리드차 모드로 모드 천이해야 한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 전기 자동차 모드에 의한 주행 중, 제한 모터 토크를 높임으로써 하이브리드차 모드로 모드 천이하는 일 없이 고속 주행을 유지할 수 있는 하이브리드 차량의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하이브리드 차량의 제어 장치에서는, 엔진과, 엔진의 시동과 구동륜의 구동을 행하는 모터와, 하이브리드차 모드와 전기 자동차 모드를 전환하는 모드 전환 수단과, 변속기와, 전기 자동차 모드 제어 수단을 구비한다.
그리고 상기 전기 자동차 모드 제어 수단은, 전기 자동차 모드에 의한 주행 중, 변속기의 변속비가 소정값 이하일 때에는, 하이브리드차 모드로의 모드 천이에 대비하여 확보해 두는 엔진 시동 토크를 엔진 시동에 필요한 토크보다 작은 값으로 설정한다. 또한, 변속비가 작을수록 엔진 시동 토크를 작은 값으로 설정하고, 모터의 하류에서 체결된 클러치의 클러치 체결 용량을 엔진 시동에 필요한 토크와 설정된 엔진 시동 토크를 차분 저감하여, 엔진 시동에 필요한 토크를 보충함으로써 엔진의 시동을 행한다.
본 발명의 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서는, 전기 자동차 모드에서 주행 중, 전기 자동차 모드 제어 수단에 의해, 변속기의 변속비가 작을수록, 엔진 시동 토크가 작은 값으로 설정된다.
즉, 전기 자동차 모드에서 사용할 수 있는 모터 토크인 제한 모터 토크는, 최대 모터 토크로부터 엔진 시동 토크를 뺀 값이다. 이로 인해, 엔진 시동 토크가 작은 값일수록 상대적으로 제한 모터 토크가 상승하여, 전기 자동차 모드에서 사용할 수 있는 모터 토크를 높일 수 있다. 이로 인해, 고속 주행 중, 요구 구동 토크가 높아져도 모드 천이하는 일 없이 주행할 수 있다.
또한, 전기 자동차 모드로부터 하이브리드차 모드로의 모드 천이시에 발생하는 엔진 시동 쇼크는, 변속기의 변속비가 작을수록 저감된다. 그로 인해, 변속기의 변속비가 작을 때에 엔진 시동 토크를 작은 값으로 설정하고, 모터의 하류에서 체결되어 있는 클러치의 클러치 체결 용량을 저하시킴으로써 엔진 시동에 필요로 하는 토크를 보충해도, 그때 발생하는 엔진 시동 쇼크는, 변속비가 클 때의 엔진 시동 쇼크와 크게 바뀌는 일은 없다.
이 결과, 전기 자동차 모드에 의한 주행 중, 제한 모터 토크를 높임으로써 하이브리드차 모드로 모드 천이하는 일 없이 고속 주행을 유지할 수 있다.
도 1은 제1 실시예의 제어 장치가 적용된 후륜 구동에 의한 FR 하이브리드 차량(하이브리드 차량의 일례)을 도시하는 전체 시스템도이다.
도 2는 제1 실시예의 변속기 컨트롤러에 설정되어 있는 자동 변속기의 시프트 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 실시예의 통합 컨트롤러의 모드 선택부에 설정되어 있는 EV-HEV 선택 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 제1 실시예의 통합 컨트롤러에서 실행되는 전기 자동차 모드 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 제1 실시예의 통합 컨트롤러에서의 엔진 시동 토크의 산출에 사용되는 산출 맵을 나타내는 도면이다.
도 6은 제1 실시예의 하이브리드 차량의 제어 장치에 의해 제어된 모터 토크 상태를 나타내는 설명도이다.
도 7은 제1 비교예의 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서의 최대 모터 토크ㆍ엔진 시동 토크ㆍ제한 모터 토크를 나타내는 특성선도이다.
도 8은 제1 실시예의 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서의 최대 모터 토크ㆍ엔진 시동 토크ㆍ제한 모터 토크를 나타내는 특성선도이다.
도 9는 트랜스미션 입력 회전수와 차속에 의해 정해지는 변속단의 특성선도 및 제1 비교예의 엔진 정지 가능 상한 차속과 제1 실시예의 엔진 정지 가능 상한 차속을 나타내는 도면이다.
도 10a는 엔진 시동 토크의 산출에 사용되는 다른 예의 산출 맵을 나타내는 도면이다.
도 10b는 엔진 시동 토크의 산출에 사용되는 또 다른 예의 산출 맵을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 하이브리드 차량의 제어 장치를 실현하는 최량의 형태를, 도면에 나타내는 제1 실시예에 기초하여 설명한다.
제1 실시예
우선, 구성을 설명한다.
도 1은, 제1 실시예의 하이브리드 차량의 제어 장치가 적용된 후륜 구동에 의한 FR 하이브리드 차량(하이브리드 차량의 일례)을 도시하는 전체 시스템도이다.
제1 실시예에 있어서의 FR 하이브리드 차량의 구동계는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 엔진(Eng)과, 플라이 휠(FW)과, 제1 클러치(모드 전환 수단)(CL1)와, 모터/제너레이터(MG)(모터)와, 제2 클러치(CL2)와, 자동 변속기(변속기)(AT)와, 변속기 입력축(IN)과, 메커니컬 오일 펌프(M-O/P)와, 서브 오일 펌프(S-O/P)와, 프로펠러 샤프트(PS)와, 디퍼렌셜(DF)과, 좌측 드라이브 샤프트(DSL)와, 우측 드라이브 샤프트(DSR)와, 좌측 후륜(RL)(구동륜)과, 우측 후륜(RR)(구동륜)을 갖는다. 또한, FL은 좌측 전륜, FR는 우측 전륜이다.
상기 엔진(Eng)은, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진이며, 엔진 컨트롤러(1)로부터의 엔진 제어 지령에 기초하여, 엔진 시동 제어나 엔진 정지 제어나 스로틀 밸브의 밸브 개방도 제어나 퓨얼 컷 제어 등이 행해진다. 또한, 엔진 출력축에는, 플라이 휠(FW)이 설치되어 있다.
상기 제1 클러치(CL1)는, 상기 엔진(Eng)과 모터/제너레이터(MG) 사이에 개재 장착된 클러치로, 제1 클러치 컨트롤러(5)로부터의 제1 클러치 제어 지령에 기초하여 제1 클러치 유압 유닛(6)에 의해 만들어 내어진 제1 클러치 제어 유압에 의해, 체결ㆍ반체결 상태ㆍ해방이 제어된다. 이 제1 클러치(CL1)로서는, 예를 들어 다이어프램 스프링에 의한 가압력으로 완전 체결을 유지하고, 피스톤(14a)을 갖는 유압 액추에이터(14)를 사용한 스트로크 제어에 의해, 완전 체결∼슬립 체결∼완전 해방까지가 제어되는 노멀 클로즈의 건식 단판 클러치가 사용된다. 또한, 이 제1 클러치(CL1)는, 엔진(Eng)과 모터/제너레이터(MG)의 연결부에 설치되고, 엔진(Eng)과 모터/제너레이터(MG)를 구동원으로 하는 하이브리드차 모드와, 모터/제너레이터(MG)를 구동원으로 하는 전기 자동차 모드를 전환하는 모드 전환 수단으로 되어 있다.
상기 모터/제너레이터(MG)는, 로터에 영구 자석을 매설하고 스테이터에 스테이터 코일이 권취된 동기형 모터/제너레이터로, 모터 컨트롤러(2)로부터의 제어 지령에 기초하여, 인버터(3)에 의해 만들어 내어진 3상 교류를 인가함으로써 제어된다. 이 모터/제너레이터(MG)는, 배터리(4)로부터의 전력의 공급을 받아 회전 구동되어, 엔진(Eng)의 시동이나 좌우 구동륜(RL, RR)의 구동을 행하는 전동기로서 동작할 수도 있고[역행(力行)], 로터가 엔진(Eng)이나 좌우 구동륜(RL, RR)으로부터 회전 에너지를 받는 경우에는, 스테이터 코일의 양단부에 기전력을 발생시키는 발전기로서 기능하여, 배터리(4)를 충전할 수도 있다(회생). 또한, 이 모터/제너레이터(MG)의 로터는, 자동 변속기(AT)의 변속기 입력축(IN)에 연결되는 동시에, 제1 클러치(CL1)를 통해 엔진(Eng)에 분리 접속 가능하게 연결되어 있다.
상기 제2 클러치(CL2)는, 상기 모터/제너레이터(MG)와 좌우 후륜(RL, RR) 사이에 개재 장착되고, 모터/제너레이터(MG)의 하류에서 체결되는 클러치로, AT 컨트롤러(7)로부터의 제2 클러치 제어 지령에 기초하여 제2 클러치 유압 유닛(8)에 의해 만들어 내어진 제어 유압에 의해, 체결ㆍ슬립 체결ㆍ해방이 제어된다. 이 제2 클러치(CL2)로서는, 예를 들어 비례 솔레노이드에 의해 오일 유량 및 유압을 연속적으로 제어할 수 있는 노멀 오픈의 습식 다판 클러치나 습식 다판 브레이크가 사용된다. 또한, 제1 클러치 유압 유닛(6)과 제2 클러치 유압 유닛(8)은, 자동 변속기(AT)에 부설되는 유압 컨트롤 밸브 유닛(CVU)에 내장되어 있다.
상기 자동 변속기(AT)는, 모터/제너레이터(MG)와 좌우 구동륜(RL, RR) 사이에 개재 장착되고, 유단계의 변속단을 차속이나 액셀러레이터 개방도 등에 따라서 자동적으로 전환하는 유단 변속기이다. 제1 실시예에서는, 이 자동 변속기(AT)는, 전진 7속/후퇴 1속의 변속단을 갖는 유단 변속기이다.
여기서는, 제1속∼제5속을 변속비 1 이상의 언더 드라이브 변속단으로 하고, 제6속을 변속비 1의 등속 변속단으로 하고, 최상단의 변속단인 제7속을 변속비 1 이하의 오버 드라이브 변속단(이하, OD 변속단이라 함)으로 하고 있다. 그리고 제1 실시예에서는, 상기 제2 클러치(CL2)로서, 자동 변속기(AT)와는 독립된 전용 클러치로서 새롭게 추가한 것이 아니라, 자동 변속기(AT)의 각 변속단에서 체결되는 복수의 마찰 요소 중, 소정의 조건에 적합한 마찰 요소(클러치나 브레이크)를 선택하고 있다.
상기 자동 변속기(AT)의 변속기 입력축(IN)(＝모터축)에는, 변속기 입력축(IN)에 의해 구동되는 메커니컬 오일 펌프(M-O/P)가 설치되어 있다. 그리고 차량 정지시 등에서 메커니컬 오일 펌프(M-O/P)로부터의 토출압이 부족할 때, 유압 저하를 억제하기 위해 전동 모터에 의해 구동되는 서브 오일 펌프(S-O/P)가, 모터 하우징 등에 설치되어 있다. 또한, 서브 오일 펌프(S-O/P)의 구동 제어는, 후술하는 AT 컨트롤러(7)에 의해 행해진다.
상기 자동 변속기(AT)의 변속기 출력축에는, 프로펠러 샤프트(PS)가 연결되어 있다. 그리고 이 프로펠러 샤프트(PS)는, 디퍼렌셜(DF), 좌측 드라이브 샤프트(DSL), 우측 드라이브 샤프트(DSR)를 통해 좌우 후륜(RL, RR)에 연결되어 있다.
이 FR 하이브리드 차량은, 구동 형태의 차이에 의한 주행 모드로서, 전기 자동차 모드(이하,「EV 모드」라 함)와, 하이브리드차 모드(이하,「HEV 모드」라 함)와, 구동 토크 컨트롤 모드(이하,「WSC 모드」라 함)를 갖는다.
상기「EV 모드」는, 제1 클러치(CL1)를 해방 상태로 하여, 모터/제너레이터(MG)의 구동력만으로 주행하는 모드로, 모터 주행 모드ㆍ회생 주행 모드를 갖는다. 이「EV 모드」는, 요구 구동 토크가 낮고, 배터리 SOC가 확보되어 있을 때에 선택된다.
상기「HEV 모드」는, 제1 클러치(CL1)를 체결 상태로 하여 주행하는 모드로, 모터 어시스트 주행 모드ㆍ발전 주행 모드ㆍ엔진 주행 모드를 갖고, 어느 하나의 모드에 의해 주행한다. 이「HEV 모드」는, 요구 구동 토크가 높을 때, 혹은 배터리 SOC가 부족할 때에 선택된다.
상기「WSC 모드」는, 모터/제너레이터(MG)의 회전수 제어에 의해, 제2 클러치(CL2)를 슬립 체결 상태로 유지하고, 제2 클러치(CL2)를 경과하는 클러치 전달 토크가, 차량 상태나 운전자 조작에 따라서 정해지는 요구 구동 토크로 되도록 클러치 토크 용량을 컨트롤하면서 주행하는 모드이다. 이「WSC 모드」는,「HEV 모드」의 선택 상태에서의 정차시ㆍ발진시ㆍ감속시 등과 같이, 엔진 회전수가 아이들 회전수를 하회하는 주행 영역에 있어서 선택된다.
다음에, FR 하이브리드 차량의 제어계를 설명한다.
제1 실시예에 있어서의 FR 하이브리드 차량의 제어계는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 엔진 컨트롤러(1)와, 모터 컨트롤러(2)와, 인버터(3)와, 배터리(4)와, 제1 클러치 컨트롤러(5)와, 제1 클러치 유압 유닛(6)과, AT 컨트롤러(7)와, 제2 클러치 유압 유닛(8)과, 브레이크 컨트롤러(9)와, 통합 컨트롤러(10)를 갖고 구성되어 있다. 또한, 각 컨트롤러(1, 2, 5, 7, 9)와, 통합 컨트롤러(10)는, 정보 교환이 서로 가능한 CAN 통신선(11)을 통해 접속되어 있다.
상기 엔진 컨트롤러(1)는, 엔진 회전수 센서(엔진 회전수 검출 수단)(12)로부터의 엔진 회전수 정보(검출 회전수 신호)와, 통합 컨트롤러(10)로부터의 목표 엔진 토크 지령과, 다른 필요 정보를 입력한다. 그리고 엔진 동작점(Ne, Te)을 제어하는 지령을, 엔진(Eng)의 스로틀 밸브 액추에이터 등에 출력한다.
상기 모터 컨트롤러(2)는, 모터/제너레이터(MG)의 로터 회전 위치를 검출하는 리졸버(13)로부터의 정보와, 통합 컨트롤러(10)로부터의 목표 MG 토크 지령 및 목표 MG 회전수 지령과, 다른 필요 정보를 입력한다. 그리고 모터/제너레이터(MG)의 모터 동작점(Nm, Tm)을 제어하는 지령을 인버터(3)에 출력한다. 또한, 이 모터 컨트롤러(2)에서는, 배터리(4)의 충전 용량을 나타내는 배터리 SOC를 감시하고 있고, 이 배터리 SOC 정보를, CAN 통신선(11)을 통해 통합 컨트롤러(10)에 공급한다.
상기 제1 클러치 컨트롤러(5)는, 유압 액추에이터(14)의 피스톤(14a)의 스트로크 위치를 검출하는 제1 클러치 스트로크 센서(15)로부터의 센서 정보와, 통합 컨트롤러(10)로부터의 목표 CL1 토크 지령과, 다른 필요 정보를 입력한다. 그리고 제1 클러치(CL1)의 체결ㆍ반체결ㆍ해방을 제어하는 지령을 유압 컨트롤 밸브 유닛(CVU) 내의 제1 클러치 유압 유닛(6)에 출력한다.
상기 AT 컨트롤러(7)는, 액셀러레이터 개방도 센서(16)와, 차속 센서(17)와, 다른 센서류(18) 등으로부터의 정보를 입력한다. 그리고 D 레인지를 선택한 주행시, 액셀러레이터 개방도(APO)와 차속(VSP)에 의해 정해지는 운전점이, 도 2에 나타내는 시프트 맵상에서 존재하는 위치에 따라 최적인 변속단을 검색하고, 검색된 변속단을 얻는 제어 지령을 유압 컨트롤 밸브 유닛(CVU)에 출력한다. 상기 시프트 맵이라 함은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 액셀러레이터 개방도(APO)와 차속(VSP)에 따라서 업 변속선과 다운 변속선을 기입한 맵을 말한다.
이 변속 제어에 더하여, 통합 컨트롤러(10)로부터 목표 CL2 토크 지령을 입력한 경우, 제2 클러치(CL2)의 슬립 체결을 제어하는 지령을 유압 컨트롤 밸브 유닛(CVU) 내의 제2 클러치 유압 유닛(8)에 출력하는 제2 클러치 제어를 행한다.
또한, 엔진 시동 제어 등에 있어서, 통합 컨트롤러(10)로부터 변속 제어 지령이 출력된 경우, 통상의 변속 제어에 우선하여, 변속 제어 지령에 따른 변속 제어를 행한다.
상기 브레이크 컨트롤러(9)는, 4륜의 각 차륜속을 검출하는 차륜속 센서(19)와, 브레이크 스트로크 센서(20)로부터의 센서 정보와, 통합 컨트롤러(10)로부터의 회생 협조 제어 지령과, 다른 필요 정보를 입력한다. 그리고 예를 들어, 브레이크 답입 제동시, 브레이크 스트로크(BS)로부터 요구되는 요구 제동력에 대해 회생 제동력만으로는 부족한 경우, 그 부족분을 기계 제동력(액압 제동력이나 모터 제동력)으로 보충하도록 회생 협조 브레이크 제어를 행한다.
상기 통합 컨트롤러(10)는, 차량 전체의 소비 에너지를 관리하여, 최고 효율로 차량을 주행시키기 위한 기능을 담당하는 것으로, 모터 회전수(Nm)를 검출하는 모터 회전수 센서(21), 다른 센서ㆍ스위치류(22)로부터의 필요 정보를 입력한다. 그리고 이 통합 컨트롤러(10)는, 엔진 컨트롤러(1)에 목표 엔진 토크 지령, 모터 컨트롤러(2)에 목표 MG 토크 지령 및 목표 MG 회전수 지령, 제1 클러치 컨트롤러(5)에 목표 CL1 토크 지령, AT 컨트롤러(7)에 목표 CL2 토크 지령, 브레이크 컨트롤러(9)에 회생 협조 제어 지령을 출력한다.
이 통합 컨트롤러(10)에는, 액셀러레이터 개방도(APO)와 차속(VSP)에 의해 정해지는 운전점이, 도 3에 나타내는 EV-HEV 선택 맵상에서 존재하는 위치에 따라 최적인 주행 모드를 검색하고, 검색한 주행 모드를 목표 주행 모드로서 선택하는 모드 선택부를 갖는다. 이 EV-HEV 선택 맵에는, EV 영역에 존재하는 운전점(APO, VSP)이 가로지르면「EV 모드」로부터「HEV 모드」로 전환하는 EV⇒HEV 전환선과, HEV 영역에 존재하는 운전점(APO, VSP)이 가로지르면「HEV 모드」로부터「EV 모드」로 전환하는 HEV⇒EV 전환선과,「HEV 모드」의 선택시에 운전점(APO, VSP)이 WSC 영역으로 들어가면「WSC 모드」로 전환하는 HEV⇒WSC 전환선이 설정되어 있다. 또한, 1점 쇄선으로 나타내는 OD 변속단(제7속) 선택시의 EV⇒HEV 전환선은, 후술하는 바와 같이 그 밖의 변속단 주행시의 EV⇒HEV 전환선보다도 EV 영역을 확대하고 있다.
그리고 상기 EV⇒HEV 전환선과 상기 HEV⇒EV 전환선은, EV 영역과 HEV 영역을 나누는 선으로서 히스테리시스량을 갖게 하여 설정되어 있다. 상기 HEV⇒WSC 전환선은, 자동 변속기(AT)가 1속단일 때에, 엔진(Eng)이 아이들 회전수를 유지하는 제1 설정 차속(VSP1)을 따라 설정되어 있다. 단,「EV 모드」의 선택 중, 배터리 SOC가 소정값 이하로 되면, 강제적으로「HEV 모드」를 목표 주행 모드로 한다.
도 4는 제1 실시예의 통합 컨트롤러에서 실행되는 전기 자동차 모드 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 4의 각 스텝에 대해 설명한다. 또한, 이 전기 자동차 모드 제어 처리는, EV 모드에 의한 주행 중에 실행되므로, EV 모드에서의 개시가 된다.
스텝 S1에서는, 자동 변속기(AT)에 의해 선택된 변속단이 OD 변속단(제7속)인지 여부를 판단하여, "예"(OD 변속단)인 경우에는 스텝 S2로 이행하고, "아니오"(OD 변속단 이외)인 경우에는 스텝 S5로 이행한다. 여기서, 선택된 변속단은, 액셀러레이터 개방도(APO)와 차속(VSP)에 의해 정해지는 운전점이 시프트 맵(도 2 참조)상에서 존재하는 위치에 따라 판단한다.
스텝 S2에서는, 스텝 S1에서의 OD 변속단이라는 판단에 이어서, 모터 회전수(Nm)가 소정 회전수(Nm0) 이상인지 여부를 판단하여, "예"[소정 회전수(Nm0) 이상]인 경우에는 스텝 S3으로 이행하고, "아니오"[소정 회전수(Nm0) 미만]인 경우에는 스텝 S5로 이행한다. 여기서, 소정 회전수(Nm0)는, 차속이 80㎞/h 상당시의 회전수이다.
스텝 S3에서는, 스텝 S2에서의 Nm≥Nm0이라는 판단에 이어서, 모터 회전수(Nm)에 기초하여 OD 변속단시 엔진 시동 토크(이하, OD 시동 토크라 함)(TmESOD)를 설정하고, 스텝 S4로 이행한다.
여기서,「엔진 시동 토크」라 함은, EV 모드에 의한 주행 중, HEV 모드로의 모드 천이에 대비하여 엔진 시동을 위해 확보해 두는 모터 토크이다. 또한,「OD 변속단시 엔진 시동 토크(OD 시동 토크)」라 함은, OD 변속단 선택시에 설정되는 엔진 시동 토크로, 모터 회전수(Nm)와 도 5에 도시하는 엔진 시동 토크 설정 맵에 기초하여 설정한다. 이 OD 시동 토크(TmESOD)는, 엔진 시동에 필요한 모터 토크보다도 작은 값으로 되어 있다.
또한, 이 엔진 시동 토크 설정 맵에서는, 모터 회전수(Nm)가 높을수록, OD 시동 토크(TmESOD)를 작은 값으로 설정하는 특성으로 되어 있다. 또한, 이 엔진 시동 토크 설정 맵에 있어서의 OD 시동 토크(TmESOD)의 저감률은, 모터 회전수(Nm)가 Nm0(차속 80㎞/h 상당)∼Nm1(차속 100㎞/h 상당)까지의 사이보다도, 모터 회전수(Nm)가 Nm1(차속 100㎞/h 상당)∼Nm2(차속 140㎞/h 상당)까지의 사이의 쪽이 큰 값으로 설정되어 있다.
스텝 S4에서는, 스텝 S3에서의 OD 시동 토크(TmESOD)의 설정에 이어서, 최대 모터 토크(TmMAX)로부터 OD 시동 토크(TmESOD)를 뺀 제한 모터 토크(TmLIM)를 산출하여, 스텝 S7로 이행한다. 여기서,「최대 모터 토크」라 함은, 모터/제너레이터(MG)에 의해 출력 가능한 최대 토크이고,「제한 모터 토크」라 함은, EV 모드 주행 중, 모터/제너레이터(MG)를 사용할 수 있는 모터 토크이다.
스텝 S5에서는, 스텝 S1에서의 OD 변속단 이외라는 판단, 또는 스텝 S2에서의 Nm＜Nm0이라는 판단에 이어서, 통상시 엔진 시동 토크(이하, 통상 시동 토크라 함)(TmES)를 판독하여, 스텝 S6으로 이행한다. 여기서, 통상 시동 토크(TmES)는, 도 5에 나타내는 엔진 시동 토크 설정 맵에 있어서, 모터 회전수(Nm)가 Nm0(차속 80㎞/h 상당)일 때의 토크이다. 이 통상 시동 토크(TmES)는, 엔진 시동에 필요한 토크를 만족시키고 있고, 모터 회전수에 관계없이 고정값(일정한 값)으로 되어 있다.
스텝 S6에서는, 스텝 S5에서의 통상 시동 토크(TmES)의 판독에 이어서, 최대 모터 토크(TmMAX)로부터 통상 시동 토크(TmES)를 뺀 제한 모터 토크(TmLIM)를 산출하여, 스텝 S7로 이행한다.
스텝 S7에서는, 스텝 S4 또는 스텝 S6에서의 제한 모터 토크(TmLIM)의 산출에 이어서, 요구 구동 토크 조건, 배터리 SOC 조건 등을 포함하는 모드 천이 조건이 성립되는지 여부를 판단하여, "예"(조건 성립)인 경우는 스텝 S8로 이행하고, "아니오"(조건 비성립)인 경우는 스텝 S1로 되돌아가, EV 모드 주행을 계속한다.
여기서,「요구 구동 토크 조건」이라 함은, 요구 구동 토크(Td*)가 제한 모터 토크(TmLIM) 이상인지 여부에 의해 판단한다. Td*≥TmLIM으로 되는 경우에서는, EV 모드시 모터/제너레이터(MG)를 사용할 수 있는 모터 토크가 요구 구동 토크를 만족시키지 않는, 즉 토크 부족이 되므로, EV 모드 주행을 계속할 수 없어, 모드 천이 조건이 성립된다고 판단한다. 한편, Td*＜TmLIM으로 되는 경우에서는, EV 모드시 모터/제너레이터(MG)를 사용할 수 있는 모터 토크가 요구 구동 토크를 만족시키므로, EV 모드 주행을 계속할 수 있어, 모드 천이 조건이 성립되지 않는다고 판단한다.
또한,「배터리 SOC 조건」이라 함은, 배터리 SOC가 소정값 이하인지 여부에 의해 판단한다. 배터리 SOC가 소정값 이하로 되는 경우에서는, 배터리(4)의 충전 용량이 부족하므로, EV 모드 주행을 계속할 수 없어, 모드 천이 조건이 성립된다고 판단한다. 한편, 배터리 SOC가 소정값을 초과하는 경우에서는, 배터리(4)의 충전 용량이 충분하므로, EV 모드 주행을 계속할 수 있어, 모드 천이 조건이 성립되지 않는다고 판단한다.
스텝 S8에서는, 스텝 S7에서의 조건 성립이라는 판단에 이어서, OD 변속단으로부터의 엔진 시동인지 여부를 판단하여, "예"(OD로부터의 시동)인 경우에는 스텝 S10으로 이행하고, "아니오"(OD 이외로부터의 시동)인 경우에는 스텝 S9로 이행한다. 여기서, OD 변속단으로부터의 시동인지 여부의 판단은, 스텝 S1에 있어서의 변속단의 판단에 기초하여 행한다.
스텝 S9에서는, 스텝 S8에서의 OD 이외로부터의 시동이라는 판단에 이어서, 제2 클러치(CL2)의 체결 용량을 제어하면서 엔진 시동 제어를 행하여, 스텝 S11의 HEV 모드 제어로 이행한다.
여기서,「제2 클러치(CL2)의 체결 용량 제어」라 함은, 제2 클러치(CL2)를 통과하는 클러치 전달 토크가, 모드 천이시에 구동륜(RL, RR)에 전달되는 구동 토크로 되도록 클러치 체결 용량을 제어하는 것이다. 이때, 제어 토크 이상의 토크 전달이 있었을 때에는, 제2 클러치(CL2)는 슬립 체결되어 엔진 시동 쇼크가 억제된다.
스텝 S10에서는, 스텝 S8에서의 OD로부터의 시동이라는 판단에 이어서, 제2 클러치(CL2)를 슬립 제어함으로써, 엔진 시동에 필요로 하는 토크를 확보하여 엔진 시동 제어를 행하여, 스텝 S11의 HEV 모드 제어로 이행한다.
여기서,「제2 클러치(CL2)의 슬립 제어」라 함은, 엔진(Eng)을 시동하기 위해 필요한 토크와 OD 시동 토크(TmESOD)의 차분의 토크를, 제2 클러치(CL2)의 클러치 체결 용량을 저하시켜, 제2 클러치(CL2)를 통과하는 클러치 전달 토크를 저감시킴으로써 보충하는 제어이다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, OD 시동 토크(TmESOD)는, 엔진 시동에 필요한 토크 이하의 값으로 되어 있으므로, 이 OD 시동 토크(TmESOD)만으로는, 엔진(Eng)을 시동할 수 없다. 따라서, OD로부터의 엔진 시동시에는, 제2 클러치(CL2)를 통과하는 클러치 전달 토크를 저감시켜 제2 클러치(CL2)를 슬립시킨다. 그리고 제2 클러치(CL2)가 슬립함으로써 구동륜에 전달되지 않는 모터 토크를 남게 하여, 엔진 시동에 사용함으로써, 엔진 시동에 필요한 토크를 확보한다.
다음에, 작용을 설명한다.
우선,「제1 비교예의 전기 자동차 모드 제어」와, 「본 발명의 EV 모드 주행의 메커니즘」의 설명을 행하고, 계속해서 제1 실시예의 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서의 작용을,「비OD시 엔진 시동 토크 설정 작용」,「OD시, 모터 회전수(NmX)에 있어서의 엔진 시동 토크 설정 작용」,「OD시, 모터 회전수(NmY)에 있어서의 엔진 시동 토크 설정 작용」을 설명한다.
[제1 비교예의 전기 자동차 모드 제어]
도 7은, 제1 비교예의 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서의 최대 모터 토크ㆍ엔진 시동 토크ㆍ제한 모터 토크를 나타내는 특성선도이다.
제1 비교예의 하이브리드 차량 제어 장치에서는, EV 모드에 의한 주행 중, HEV 모드로의 모드 천이에 대비하여 확보해 두는 엔진 시동 토크를, 자동 변속기(AT)의 변속단에 관계없이 고정(일정)값으로 설정한다.
따라서, 모터 회전수(Nm)가 소정 회전수(Nm0) 미만이며, 자동 변속기(AT)가 OD 변속단 이외의 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크(TmES1)와, 모터 회전수(Nm)가 소정 회전수(Nm0) 이상이며, 자동 변속기(AT)가 OD 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크(TmES2)는 동일한 값으로 된다.
한편, EV 모드 주행 중에 모터/제너레이터(MG)를 사용할 수 있는 모터 토크는, 최대 모터 토크(TmMAX)로부터 엔진 시동 토크를 뺀 제한 모터 토크(TmLIM)이다. 그리고 이 제한 모터 토크(TmLIM)가 제로로 되면, 요구 구동 토크(Td*)의 값에 관계없이 EV 모드에서는 주행할 수 없게 되어, 엔진 시동하여 HEV 모드로 모드 천이할 필요가 있다. 그로 인해, 제한 모터 토크(TmLIM)가 제로로 되었을 때의 모터 회전수(NmX)에 의해 정해지는 차속[예를 들어, OD 변속단(제7속)시에서는 Vmax1:도 9 참조]을 엔진 정지 가능 상한 차속으로 한다.
[본 발명의 EV 모드 주행의 메커니즘]
자동 변속기(AT)를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 예를 들어 70㎞/h 이상의 고차속 영역에 있어서의 일정속 주행시, 자동 변속기(AT)가 선택하는 변속단은, 최상단의 변속단 또는 OD 변속단으로 되는 것이 일반적이고, 변속비는 1.0 이하인 경우가 많다.
여기서, 제7속을 OD 변속단으로 하고, 그 변속비를 0.8000, 차량 중량을 2000㎏, 엔진(Eng)의 이너셔를 0.04㎏m2, 엔진 시동 시간을 0.5sec라 가정한다.
이러한 하이브리드 차량에 있어서, 자동 변속기(AT)가 OD 변속단 이외의 변속단을 선택하고 있을 때, 즉, OD 변속단일 때보다도 변속비가 클 때에는, 엔진 시동에 필요한 엔진 시동 토크를 확보하고, 이 확보한 엔진 시동 토크에 의해 엔진(Eng)의 시동 제어를 행한다.
이때, 제2 클러치(CL2)를 통과하는 클러치 전달 토크가, 모드 천이시에 구동륜(RL, RR)에 전달되는 구동 토크 상당이 되도록, 제2 클러치(CL2)의 클러치 체결 용량을 제어한다. 그리고 구동 토크 이상의 토크 전달이 있었을 때에는 제2 클러치(CL2)를 슬립시켜, 엔진 시동 쇼크가 발생하지 않도록 한다. 이러한 엔진 시동 제어에서는, 제2 클러치(CL2)를 슬립시켜 엔진 시동에 수반되는 토크 변동을 흡수하는 한편, 구동륜(RL, RR)에 전달되는 구동 토크는 확보된다. 이로 인해, 차량에 발생하는 엔진 시동 쇼크는, 거의 발생하지 않고 0G로 된다.
다음에, 자동 변속기(AT)가 OD 변속단을 선택하고 있을 때, 즉, OD 변속단 이외의 변속단보다도 변속비가 작을 때에는, 엔진 시동 토크를 거의 확보하지 않고, 제2 클러치(CL2)를 슬립 제어하여 엔진 시동 제어를 행한다. 즉, 제2 클러치(CL2)를 슬립 체결함으로써, 이 제2 클러치(CL2)를 통과하는 클러치 전달 토크를 저감시킨다. 이에 의해, 구동륜(RL, RR)에 전달되지 않고 남는 모터 토크에 의해 엔진 시동 토크를 보충하고, 이 엔진 시동 토크에 의해 엔진(Eng)을 시동한다.
이때, 구동륜(RL, RR)에는, 엔진 시동 토크의 보충분에 상당하는 모터 토크가 전달되지 않게 되지만, 자동 변속기(AT)의 기어비가 1.00 이하이므로, 차량에 발생하는 엔진 시동 쇼크는, 사람이 느낄 수 있는 0.05G를 하회하는 정도가 된다.
이와 같이, 자동 변속기(AT)가 OD 변속단을 선택하고 변속비가 작을 때에는, OD 변속단 이외의 변속단을 선택하고 변속비가 클 때보다도, HEV 모드로의 모드 천이에 대비하여 확보해 두는 엔진 시동 토크를 작은 값으로 한다. 이때, 제2 클러치(CL2)의 클러치 슬립 제어를 행함으로써 구동륜(RL, RR)에 전달되지 않게 되는 모터 토크에 의해 엔진 시동 토크를 보충해도, 변속비가 작으므로 엔진 시동 쇼크가 문제가 되는 일은 없다. 단, 이때의 엔진 시동 쇼크는, 사람에 따라서는 느끼는 경우가 있다. 이로 인해, 발생하는 엔진 시동 쇼크를 억제할 필요가 있고, 미리 확보해 두는 엔진 시동 토크를 제로로 할 수는 없다.
그리고 엔진 시동 토크를 작은 값으로 함으로써, 최대 모터 토크로부터 엔진 시동 토크를 뺀 제한 모터 토크는, 상대적으로 큰 값으로 된다. 이 제한 모터 토크가 큰 값으로 되면, 이 제한 모터 토크가 제로로 되었을 때의 모터 회전수를 높일 수 있다. 이 결과, 이 제한 모터 토크가 제로로 되었을 때의 모터 회전수에 의해 정해지는 차속, 즉 엔진 정지 가능 상한 차속을 높여, 고속 주행을 유지할 수 있다. 그리고 HEV 모드로 모드 천이하는 일 없이 주행할 수 있는 차속 영역의 확대를 도모할 수 있어, 도 3에 나타내는 바와 같이, OD 변속단시에는 EV⇒HEV 전환선을 확대할 수 있다.
[비OD시 엔진 시동 토크 설정 작용]
도 8은 제1 실시예의 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서의 최대 모터 토크ㆍ엔진 시동 토크ㆍ제한 모터 토크를 나타내는 특성선도이다.
제1 실시예의 하이브리드 차량 제어 장치에 있어서, EV 모드 주행 중, 자동 변속기(AT)가 OD 변속단 이외의 변속단을 선택하고, 또한 모터 회전수(Nm)가 소정 회전수(Nm0) 미만의 Nmα인 경우를 생각한다. 이때, 도 4에 나타내는 흐름도에 있어서 스텝 S1→스텝 S5로 진행하여, 통상 시동 토크(TmES)를 판독한다. 여기서, 통상 시동 토크(TmES)는, 엔진 시동에 필요한 토크를 만족시키는 값이며, 도 5에 나타내는 엔진 시동 토크 설정 맵에 있어서, 모터 회전수(Nm)가 Nm0(차속 80㎞/h 상당)일 때의 토크이다.
그리고 스텝 S6→스텝 S7로 진행하여, 최대 모터 토크(TmMAX)로부터 통상 시동 토크(TmES)를 빼 제한 모터 토크(TmLIM)를 산출하여, 모드 천이 조건이 성립되는지 여부를 판단한다.
그리고 요구 구동 토크(Td*)가 제한 모터 토크(TmLIM) 이상 등의 모드 천이 조건이 성립되면, 스텝 S8→스텝 S9로 진행한다. 이에 의해, 제2 클러치(CL2)를 통과하는 클러치 전달 토크가 모드 천이시에 구동륜(RL, RR)에 전달되는 구동 토크로 되도록 클러치 체결 용량을 제어하면서 엔진 시동을 행한다. 이때, 목표로 하는 구동 토크 이상의 토크 전달이 있었을 때에는 제2 클러치(CL2)가 슬립하여, 엔진 시동 쇼크를 억제한다.
[OD시, 모터 회전수(NmX)에 있어서의 엔진 시동 토크 설정 작용]
제1 실시예의 하이브리드 차량 제어 장치에 있어서, EV 모드 주행 중, 자동 변속기(AT)가 OD 변속단을 선택하고, 또한 모터 회전수(Nm)가, 제1 비교예의 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서 제한 모터 토크(TmLIM)가 제로로 되었을 때의 모터 회전수(NmX)인 경우를 생각한다.
이때, 도 4에 나타내는 흐름도에 있어서 스텝 S1→스텝 S2→스텝 S3으로 진행하여, 모터 회전수(NmX)와, 도 5에 나타내는 엔진 시동 토크 설정 맵에 기초하여 OD 시동 토크(TmESOD)를 설정한다. 여기서, OD 시동 토크(TmESOD)는, OD 변속단 이외의 변속단을 선택하였을 때의 엔진 시동 토크인 통상 시동 토크(TmES)보다도 작은 값으로 설정되어 있다. 즉, OD 시동 토크(TmESOD)는, 변속비가 작을수록 작은 값으로 설정된다.
그리고 OD 시동 토크(TmESOD)가 설정되면, 스텝 S4→스텝 S7로 진행하고, 최대 모터 토크(TmMAX)로부터 OD 시동 토크(TmESOD)를 빼 제한 모터 토크(TmLIM)를 산출하여, 모드 천이 조건이 성립되는지 여부를 판단한다.
이때, TmESOD＜TmES이므로, 모터 회전수(NmX)일 때의 제한 모터 토크(TmLIM)는, 비교예의 1의 경우보다도 ΔTm 큰 값으로 된다. 즉, 모터 회전수(NmX)일 때의 제한 모터 토크(TmLIM)는 제로로는 되지 않아, 요구 구동 토크(Td*)가 제한 모터 토크(TmLIM) 미만이면, 모드 천이 조건은 성립되지 않는다. 이에 의해, 도 4에 나타내는 흐름도에 있어서 스텝 S1로 되돌아가, EV 모드 주행을 계속할 수 있다.
[OD시, 모터 회전수(NmY)에 있어서의 엔진 시동 토크 설정 작용]
제1 실시예의 하이브리드 차량 제어 장치에 있어서, EV 모드 주행 중, 자동 변속기(AT)가 OD 변속단을 선택하고, 또한 모터 회전수(Nm)가, 도 8에 나타내는 모터 회전수(NmY)인 경우를 생각한다. 여기서, NmX＜NmY이다.
이때, 도 4에 나타내는 흐름도에 있어서 스텝 S1→스텝 S2→스텝 S3으로 진행하여, 모터 회전수(NmY)와, 도 5에 도시하는 엔진 시동 토크 설정 맵에 기초하여 OD 시동 토크(TmESOD)를 설정한다. 여기서, OD 시동 토크(TmESOD)는, OD 변속단 이외의 변속단을 선택하였을 때의 엔진 시동 토크인 통상 시동 토크(TmES)보다도 작은 값으로 설정되어 있다.
또한, 이 엔진 시동 토크 설정 맵에서는, 모터 회전수가 높을수록, OD 시동 토크(TmESOD)를 작은 값으로 설정하는 특성으로 되어 있다. 이로 인해, 모터 회전수(NmX)에 의해 정해지는 OD 시동 토크(TmESOD)보다도, 모터 회전수(NmY)에 의해 정해지는 OD 시동 토크(TmESOD)의 쪽이 작은 값으로 된다. 이에 의해, 모터 회전수(Nm)가 높을수록 최대 모터 토크(TmMAX)는 저감되지만, 제한 모터 토크(TmLIM)의 인상을 도모할 수 있다.
그리고 OD 시동 토크(TmESOD)가 설정되면, 스텝 S4→스텝 S7로 진행하여, 최대 모터 토크(TmMAX)로부터 OD 시동 토크(TmESOD)를 빼 제한 모터 토크(TmLIM)를 산출하여, 모드 천이 조건이 성립되는지 여부를 판단한다.
이때, OD 시동 토크(TmESOD)＝제로이므로, 확실하게 요구 구동 토크(Td*) 미만으로 되어, 모드 천이 조건은 성립되고 스텝 S8→스텝 S10으로 진행한다.
여기서, 제한 모터 토크(TmLIM)가 제로로 되었을 때의 모터 회전수(NmY)에 의해 정해지는 차속인 엔진 정지 가능 상한 차속은, 도 9에 나타내는 바와 같이, OD 변속단(제7속)시에 있어서 Vmax2로 된다. 즉, 제1 비교예의 엔진 정지 가능 상한 차속 Vmax1보다도, 제1 실시예의 엔진 정지 가능 상한 차속 Vmax2의 쪽이 높아진다. 이 결과, 제1 비교예의 경우에서는 모드 천이해 버리는 비교적 높은 차속이라도, 제1 실시예의 경우에서는 EV 모드에서 주행 가능해져, 모드 천이를 행하는 일 없이 고속 주행을 유지할 수 있다.
또한, 이때의 엔진 시동 제어는, 제2 클러치(CL2)를 슬립 제어함으로써, 엔진 시동 토크를 확보하여 행한다. 즉, 엔진(Eng)을 시동하기 위해 필요한 엔진 시동 토크와 OD 시동 토크(TmESOD)의 차분의 토크를 보충하도록, 제2 클러치(CL2)의 클러치 체결 용량을 저하시켜, 제2 클러치(CL2)를 통과하는 클러치 전달 토크를 저감시킨다.
이 경우, 구동륜(RL, RR)에 전달되는 구동 토크는 저감되지만, 자동 변속기(AT)가 OD 변속단을 선택하고 있으므로, 근소한 엔진 시동 쇼크밖에 발생하지 않아, 엔진 시동 쇼크가 문제가 되는 일은 없다.
다음에, 효과를 설명한다.
제1 실시예의 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서는, 하기에 언급하는 효과를 얻을 수 있다.
(1) 엔진(Eng)과, 상기 엔진(Eng)으로부터 구동륜(좌우 구동륜)(RL, RR)에의 구동계에 설치되고, 상기 엔진(Eng)의 시동과 상기 구동륜(RL, RR)의 구동을 행하는 모터(모터/제너레이터)(MG)와, 상기 엔진(Eng)과 상기 모터(MG)의 연결부에 설치되고, 상기 엔진(Eng)과 상기 모터(MG)를 구동원으로 하는 하이브리드차 모드와, 상기 모터(MG)를 구동원으로 하는 전기 자동차 모드를 전환하는 모드 전환 수단(제1 클러치)(CL1)과, 상기 모터(MG)와 상기 구동륜(RL, RR) 사이에 개재 장착되는 변속기(자동 변속기)(AT)와, 상기 전기 자동차 모드에 의한 주행 중, 상기 변속기(AT)의 변속비가 작을수록, 상기 하이브리드차 모드로의 모드 천이에 대비하여 확보해 두는 엔진 시동 토크(TmESOD)를 작은 값으로 설정하는 전기 자동차 모드 제어 수단(도 4)을 구비한 구성으로 하였다. 이로 인해, 전기 자동차 모드에 의한 주행 중, 제한 모터 토크를 높임으로써 하이브리드차 모드로 모드 천이하는 일 없이 고속 주행을 유지할 수 있다.
(2) 상기 변속기(AT)는, 유단의 자동 변속기이며, 상기 전기 자동차 모드 제어 수단(도 4)은, 상기 변속기(AT)가 최상단의 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크(TmESOD)를, 상기 변속기(AT)가 최상단의 변속단 이외의 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크(TmES)에 비해 작은 값으로 설정하는 구성으로 하였다.
이로 인해, 유단의 자동 변속기를 적용한 하이브리드 차량에 있어서, 전기 자동차 모드에 의한 주행 중, 제한 모터 토크를 높임으로써 하이브리드차 모드로 모드 천이하는 일 없이 고속 주행을 유지할 수 있다.
(3) 상기 변속기(AT)는, 변속단으로서 오버 드라이브 변속단을 갖고, 상기 최상단의 변속단은, 오버 드라이브 변속단인 구성으로 하였다.
이로 인해, 엔진 시동 쇼크를 대폭 억제하면서, 전기 자동차 모드에 의한 주행 중, 제한 모터 토크를 높임으로써 하이브리드차 모드로 모드 천이하는 일 없이 고속 주행을 유지할 수 있다.
(4) 상기 전기 자동차 모드 제어 수단(도 4)은, 상기 변속기(AT)가 최상단의 변속단을 선택하고 있을 때, 상기 모터(MG)의 회전수(Nm)가 높을수록, 상기 엔진 시동 토크(TmESOD)를 작은 값으로 설정하는 구성으로 하였다.
이로 인해, 모터 회전수가 높을수록 최대 모터 토크는 저감되지만, 엔진 시동 토크를 작은 값으로 함으로써 제한 모터 토크의 인상을 도모할 수 있다.
(5) 상기 전기 자동차 모드 제어 수단(도 4)은, 상기 변속기(AT)가 최상단의 변속단을 선택하고, 또한 상기 모터(MG)의 회전수(Nm)가 소정 회전수(Nm0) 이상일 때, 엔진 시동 토크(TmESOD)를, 상기 변속기(AT)가 최상단의 변속단 이외의 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크(TmES)에 비해 작은 값으로 설정하는 구성으로 하였다.
이로 인해, 최상단의 변속단을 선택하여 일정속 이상으로 주행 중인, 비교적 변속 동작이 안정되어 있을 때에 엔진 시동 토크를 작은 값으로 할 수 있다.
(6) 상기 전기 자동차 모드 제어 수단(도 4)은, 설정된 엔진 시동 토크(TmESOD)가 엔진 시동에 필요한 토크보다 작을 때, 상기 모터(MG)의 하류에서 체결되어 있는 클러치[제2 클러치(CL2)]의 클러치 체결 용량을, 엔진 시동에 필요한 토크와, 설정된 엔진 시동 토크(TmESOD)의 차분 저감함으로써, 상기 엔진(Eng)의 시동을 행하는 엔진 시동 제어 수단(스텝 S10)을 구비한 구성으로 하였다.
이로 인해, 엔진 시동 토크를 작은 값으로 설정해도, 엔진 시동에 필요한 토크를 확보하여, 확실하게 모드 천이할 수 있다.
이상, 본 발명의 하이브리드 차량의 제어 장치를 제1 실시예에 기초하여 설명해 왔지만, 구체적인 구성에 대해서는, 이 제1 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.
제1 실시예의 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서의 전기 자동차 모드 제어 수단에서는, 최상단인 제7속의 오버 드라이브 변속단의 엔진 시동 토크를, 자동 변속기(AT)가 오버 드라이브 변속단 이외의 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크에 비해 작은 값으로 설정하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제3속까지의 변속단을 갖고, 최상단의 변속단인 제3속의 변속비가 1인 자동 변속기의 경우에서는, 최상단의 변속단(변속비 1의 제3속)에서의 엔진 시동 토크를, 그 이외의 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크에 비해 작은 값으로 설정한다. 이 경우라도, 엔진 시동 쇼크를 낮게 억제하면서, 전기 자동차 모드에 의한 주행 중, 제한 모터 토크를 높임으로써 하이브리드차 모드로 모드 천이하는 일 없이 고속 주행을 유지할 수 있다.
또한, 제1 실시예에서는, 자동 변속기(AT)가 유단의 변속기로 되어 있지만, 무단 변속기라도 좋다. 이 경우에서는, 변속기의 변속비가 작을수록 엔진 시동 토크(TmESOD)를 작은 값으로 설정한다.
이때, 도 10a에 나타내는 바와 같이, 최대 변속비일 때에 엔진 시동 토크(TmESOD)를 엔진 시동에 필요한 토크(TmES)로 하고, 변속비의 감소에 따라서 엔진 시동 토크(TmESOD)를 점차 저감해도 된다.
또한, 도 10b에 나타내는 바와 같이, 변속비가 최대 변속비로부터 등속 변속비(변속비＝1)까지의 동안에는, 엔진 시동 토크(TmESOD)를 엔진 시동에 필요한 토크(TmES)로 고정하고, 변속비가 1보다도 작아지면, 변속비의 감소에 따라서 엔진 시동 토크(TmESOD)를 점차 저감해도 된다. 또한, 이 경우, 엔진 시동 토크(TmESOD)를 고정값(TmES)으로 하는 기준이 되는 변속비는, 등속 변속비에 한정되지 않고 임의로 설정할 수 있다.
또한, 변속기로서 무단 변속기를 적용한 경우라도, 모터 회전수가 높을수록, 엔진 시동 토크를 작은 값으로 설정해도 된다. 즉, 무단 변속기에 있어서의 변속비가 동일해도, 모터 회전수가 높은 쪽이 엔진 시동 토크를 작은 값으로 설정한다.
이에 의해, 모터 회전수가 높을수록 최대 모터 토크는 저감되어 버리지만, 엔진 시동 토크를 작은 값으로 함으로써 제한 모터 토크의 인상을 도모할 수 있다.
또한, 제1 실시예에서는, 제2 클러치(CL2)를 슬립 제어함으로써, 구동륜(RL, RR)에 전달되지 않고 남는 모터 토크에 의해 엔진 시동 토크를 보충하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 엔진 시동 토크의 보충은, 제1 클러치(CL1)의 클러치 체결 용량을 제어함으로써, 엔진(Eng)에 전달되는 모터 토크를 높임으로써 행해도 된다. 즉, 제1 클러치(CL1)의 체결력을 높이면, 그만큼 제1 클러치(CL1)를 통과하는 모터 토크는 상승하므로, 이 상승한 만큼 엔진 시동 토크를 보충할 수 있다.
또한, 제1 클러치(CL1)와 제2 클러치(CL2) 각각의 클러치 체결 용량을 제어함으로써, 필요한 엔진 시동 토크를 보충해도 된다.
또한, 제1 실시예에서는, 모드 전환 수단으로서 제1 클러치(CL1)로 하였지만, 예를 들어 작동 기어 기구에 의해 주행 모드를 전환하는 것이어도 된다. 또한, 모터/제너레이터(MG)는, 여기서는 회생 기능을 갖고 있지만, 회생 기능을 갖고 있지 않은 것이라도 본 발명을 적용할 수 있다.
그리고 제1 실시예의 자동 변속기(AT)는, 제7속을 오버 드라이브 변속단으로 하고 있지만, 예를 들어 제5속을 등속단으로 하고, 제6속 및 제7속을 오버 드라이브 변속단으로 하는 것이어도 된다. 오버 드라이브 변속단은, 변속단 수에 관계없이 변속비가 1.0 이상이면 된다.
또한, 제1 실시예에서는, 제2 클러치(CL2)를, 유단식 자동 변속기(AT)에 내장한 마찰 요소 중으로부터 선택하는 예를 나타냈지만, 자동 변속기(AT)와는 별도로 제2 클러치(CL2)를 설치해도 된다. 즉, 예를 들어, 모터/제너레이터(MG)와 변속기 입력축 사이에 자동 변속기(AT)와는 별도로 제2 클러치(CL2)를 설치하는 예나, 변속기 출력축과 구동륜 사이에 자동 변속기(AT)와는 별도로 제2 클러치(CL2)를 설치하는 예도 포함된다.
그리고 제1 실시예에서는, 1모터 2클러치의 FR 하이브리드 차량에의 적용예를 나타냈지만, 본 발명은 다른 형식의 FR 혹은 FF의 하이브리드 차량에도 적용할 수 있다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 2010년 7월 21일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2010-164191에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 모든 개시는 완전히 본 명세서에서 참조에 의해 포함된다.

Claims (6)

  1. 엔진과,
    상기 엔진으로부터 구동륜으로의 구동계에 설치되고, 상기 엔진의 시동과 상기 구동륜의 구동을 행하는 모터와,
    상기 엔진과 상기 모터의 연결부에 설치되고, 상기 엔진과 상기 모터를 구동원으로 하는 하이브리드차 모드와, 상기 모터를 구동원으로 하는 전기 자동차 모드를 전환하는 모드 전환 수단과,
    상기 모터와 상기 구동륜 사이에 개재 장착되는 변속기와,
    상기 전기 자동차 모드에 의한 주행 중, 상기 변속기의 변속비가 소정값 이하일 때에는, 상기 하이브리드차 모드로의 모드 천이에 대비하여 확보해 두는 엔진 시동 토크를 엔진 시동에 필요한 토크보다 작은 값으로 설정함과 동시에, 상기 변속비가 작을수록 상기 엔진 시동 토크를 작은 값으로 설정하고, 상기 모터의 하류에서 체결된 클러치의 클러치 체결 용량을 엔진 시동에 필요한 토크와 설정된 엔진 시동 토크를 차분 저감하여, 엔진 시동에 필요한 토크를 보충함으로써 상기 엔진의 시동을 행하는 전기 자동차 모드 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변속기는, 유단의 자동 변속기이고,
    상기 전기 자동차 모드 제어 수단은, 상기 변속기가 최상단의 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크를, 상기 변속기가 최상단의 변속단 이외의 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크에 비해 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 변속기는, 변속단으로서 오버 드라이브 변속단을 갖고,
    상기 최상단의 변속단은, 오버 드라이브 변속단인 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전기 자동차 모드 제어 수단은, 상기 변속기가 최상단의 변속단을 선택하고 있을 때, 상기 모터의 회전수가 높을수록, 상기 엔진 시동 토크를 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전기 자동차 모드 제어 수단은, 상기 변속기가 최상단의 변속단을 선택하고, 또한 상기 모터의 회전수가 소정 회전수 이상일 때의 엔진 시동 토크를, 상기 변속기가 최상단의 변속단 이외의 변속단을 선택하고 있을 때의 엔진 시동 토크에 비해 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  6. 삭제
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