KR20130058758A

KR20130058758A - 하이브리드 차량의 제어 장치 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20130058758A
Application number: KR1020137010811A
Authority: KR
Inventors: 가오리 다니시마; 하루히사 츠치카와; 유타카 다카무라; 다케시 오오노; 도모유키 고다와라
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2013-06-04
Also published as: US20130218389A1; EP2634060B1; CN103189262B; EP2634060A1; JP5354109B2; WO2012057131A1; CN103189262A; JPWO2012057131A1; US8903585B2; EP2634060A4; KR101491939B1

Abstract

하이브리드 차량(1)의 제어 장치(60)는 엔진(10)의 시동을 요구하는 모드 선택부(200)와, 제2 클러치(25)가 슬립 가능한지 여부를 판정하는 슬립 판정부(410)와, 엔진(10)의 시동을 허가할지 여부를 판정하는 시동 판정부(420)를 구비하고 있고, 시동 판정부(420)는 모드 선택부(200)로부터의 엔진(10)의 시동 요구가 있고, 또한 슬립 판정부(410)에 의해 제2 클러치(25)가 슬립 불가라고 판정된 경우에 있어서, 자동 변속기(40)의 입력 회전수 Ni 또는 출력 회전수 No(＝차속 VSP)가 소정값 미만일 때에는 엔진(10)의 시동을 금지한다.

Description

하이브리드 차량의 제어 장치 및 제어 방법 {CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLE}

본 발명은 동력원으로서 내연 기관 및 모터 제너레이터를 구비한 하이브리드 차량을 제어하는 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.

본 출원은 2010년 10월 26일에 출원된 일본 특허 출원의 일본 특허 출원 제2010-239287에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로, 문헌의 참조에 의한 결합이 인정되는 지정국에 대해서는, 상기의 출원에 기재된 내용을 참조에 의해 본 출원에 결합하여, 본 출원의 기재의 일부로 한다.

전기 주행(EV) 모드로부터 하이브리드 주행(HEV) 모드로의 이행 시에 있어서의 엔진의 시동 시에, 제2 클러치의 전달 토크 용량을 엔진 시동용 모터/제너레이터 토크 이하로 하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

일본 특허 출원 공개 제2007-126091호 공보

차속이 엔진 자립 회전수보다도 낮고 또한 제2 클러치가 슬립 불가능한 상태인 경우에 엔진을 시동시켜 버리면, 드라이버에 위화감을 부여한다고 하는 문제가 있다.

본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 드라이버에 부여하는 위화감을 저감시키는 것이 가능한 하이브리드 차량의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 내연 기관의 시동 요구가 있고 또한 마찰 체결 요소가 슬립 불가라고 판정된 경우에 있어서, 변속기의 입력측 또는 출력측의 회전수가 소정값 미만일 때에는, 내연 기관의 시동을 금지함으로써 상기 과제를 해결한다.

본 발명에 따르면, 차속이 낮고 또한 마찰 체결 요소를 슬립할 수 없는 경우에 내연 기관의 시동을 캔슬할 수 있어, 드라이버에 부여하는 위화감을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 하이브리드 차량의 전체 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 구성을 도시하는 골격도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 하이브리드 차량의 파워 트레인을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시하는 하이브리드 차량의 자동 변속기의 시프트 맵을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 있어서의 하이브리드 차량의 파워 트레인을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 통합 컨트롤 유닛의 제어 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 목표 구동력 맵의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 모드 맵(시프트 맵)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 목표 충방전량 맵의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 엔진 시동 제어를 도시하는 플로우차트이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 통상 시동 제어를 도시하는 타임차트이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 백업 시동 제어를 도시하는 타임차트이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량(1)은, 복수의 동력원을 차량의 구동에 사용하는 패러렐 방식의 전기 자동차이다. 이 하이브리드 차량(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 내연 기관(이하, 「엔진」이라고 함)(10), 제1 클러치(15), 모터 제너레이터(전동기ㆍ발전기)(20), 제2 클러치(25), 배터리(30), 인버터(35), 자동 변속기(40), 프로펠러 샤프트(51), 차동 기어 유닛(52), 드라이브 샤프트(53) 및 좌우의 구동륜(54)을 구비하고 있다.

엔진(10)은 가솔린 또는 경유를 연료로 하여 작동하는 내연 기관으로, 엔진 컨트롤 유닛(70)으로부터의 제어 신호에 기초하여, 스로틀 밸브의 밸브 개방도, 연료 분사량, 점화 시기 등이 제어된다. 이 엔진(10)에는 엔진 회전수 Ne을 검출하기 위한 엔진 회전수 센서(11)가 설치되어 있다.

제1 클러치(15)는 엔진(10)의 출력축과 모터 제너레이터(20)의 회전축 사이에 개재 장착되어 있어, 엔진(10)과 모터 제너레이터(20) 사이의 동력 전달을 접속 분리한다. 이 제1 클러치(15)의 구체예로서는, 예를 들어 비례 솔레노이드로 오일 유량 및 유압을 연속적으로 제어할 수 있는 습식 다판 클러치 등을 예시할 수 있다. 이 제1 클러치(15)는 통합 컨트롤러 유닛(60)으로부터의 제어 신호에 기초하여 유압 유닛(16)의 유압이 제어됨으로써, 클러치판을 체결(슬립 상태도 포함함)/해방시킨다.

모터 제너레이터(20)는 로터에 영구 자석을 매설하고, 스테이터에 스테이터 코일이 권취된 동기형 모터 제너레이터이다. 이 모터 제너레이터(20)에는 로터 회전수 Nm을 검출하기 위한 모터 회전수 센서(21)가 설치되어 있다. 이 모터 제너레이터(20)는 전동기로서도 기능하고 발전기로서도 기능한다. 인버터(35)로부터 3상 교류 전력이 공급되어 있는 경우에는, 모터 제너레이터(20)는 회전 구동한다(역행). 한편, 외력에 의해 로터가 회전하고 있는 경우에는, 모터 제너레이터(20)는, 스테이터 코일의 양단부에 기전력을 발생시킴으로써 교류 전력을 생성한다(회생). 모터 제너레이터(20)에 의해 발전된 교류 전력은 인버터(35)에 의해 직류 전류로 변환된 후에, 배터리(30)에 충전된다.

배터리(30)의 구체예로서는, 리튬 이온 2차 전지나 니켈 수소 2차 전지 등을 예시할 수 있다. 이 배터리(30)에는 전류ㆍ전압 센서(31)가 설치되어 있고, 이들 검출 결과를 모터 컨트롤 유닛(80)에 출력하는 것이 가능하게 되어 있다.

자동 변속기(40)는 전진 7속 후퇴 1속 등의 유단계의 변속비를 차속이나 액셀러레이터 개방도 등에 따라서 자동적으로 전환하는 변속기이다. 이 자동 변속기(40)는 통합 컨트롤러 유닛(60)으로부터의 제어 신호에 기초하여 변속비를 변화시킨다.

도 2는 자동 변속기(40)의 구성을 도시하는 골격도이다. 자동 변속기(40)는 제1 유성 기어 세트 GS1(제1 유성 기어 G1, 제2 유성 기어 G2)과, 제2 유성 기어 세트 GS2(제3 유성 기어 G3, 제4 유성 기어 G4)를 구비하고 있다. 또한, 이들 제1 유성 기어 세트 GS1(제1 유성 기어 G1, 제2 유성 기어 G2) 및 제2 유성 기어 세트 GS2(제3 유성 기어 G3, 제4 유성 기어 G4)는 입력축 Input측으로부터 축방향 출력축 Output측을 향하여, 이 순서대로 배치되어 있다.

또한, 자동 변속기(40)는 마찰 체결 요소로서 복수의 클러치 C1, C2, C3과, 복수의 브레이크 B1, B2, B3, B4와, 복수의 원웨이 클러치 F1, F2를 구비하고 있다.

제1 유성 기어 G1은 제1 선 기어 S1과, 제1 링 기어 R1과, 이들 양 기어 S1, R1에 맞물리는 제1 피니언 P1을 지지하는 제1 캐리어 PC1을 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다.

제2 유성 기어 G2는 제2 선 기어 S2와, 제2 링 기어 R2와, 이들 양 기어 S2, R2에 맞물리는 제2 피니언 P2를 지지하는 제2 캐리어 PC2를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다.

또한, 제3 유성 기어 G3은 제3 선 기어 S3과, 제3 링 기어 R3과, 이들 양 기어 S3, R3에 맞물리는 제3 피니언 P3을 지지하는 제3 캐리어 PC3을 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다.

또한, 제4 유성 기어 G4는 제4 선 기어 S4와, 제4 링 기어 R4와, 이들 양 기어 S4, R4에 맞물리는 제4 피니언 P4를 지지하는 제4 캐리어 PC4를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다.

입력축 Input은 제2 링 기어 R2에 연결되어, 엔진(10)이나 모터 제너레이터(20)로부터의 회전 구동력을 입력한다. 출력축 Output은 제3 캐리어 PC3에 연결되어, 출력 회전 구동력을 도시하지 않은 파이널 기어 등을 통해 구동륜(54)으로 전달한다.

제1 연결 멤버 M1은 제1 링 기어 R1과 제2 캐리어 PC2와 제4 링 기어 R4를 일체적으로 연결하는 멤버이다. 제2 연결 멤버 M2는 제3 링 기어 R3과 제4 캐리어 PC4를 일체적으로 연결하는 멤버이다. 제3 연결 멤버 M3은 제1 선 기어 S1과 제2 선 기어 S2를 일체적으로 연결하는 멤버이다.

제1 유성 기어 세트 GS1은 제1 유성 기어 G1과 제2 유성 기어 G2를, 제1 연결 멤버 M1과 제3 연결 멤버 M3에 의해 연결하여 이루어지고, 4개의 회전 요소로 구성된다.

또한, 제2 유성 기어 세트 GS2는 제3 유성 기어 G3과 제4 유성 기어 G4를, 제2 연결 멤버 M2에 의해 연결하여 이루어지고, 5개의 회전 요소로 구성되어 있다.

제1 유성 기어 세트 GS1은 입력축 Input으로부터 제2 링 기어 R2에 입력되는 토크 입력 경로를 갖는다. 제1 유성 기어 세트 GS1에 입력된 토크는 제1 연결 멤버 M1로부터 제2 유성 기어 세트 GS2에 출력된다.

제2 유성 기어 세트 GS2는 입력축 Input으로부터 제2 연결 멤버 M2에 입력되는 토크 입력 경로와, 제1 연결 멤버 M1로부터 제4 링 기어 R4에 입력되는 토크 입력 경로를 갖는다. 제2 유성 기어 세트 GS2에 입력된 토크는 제3 캐리어 PC3으로부터 출력축 Output에 출력된다.

또한, H&LR 클러치 C3이 해방되어, 제3 선 기어 S3보다도 제4 선 기어 S4의 회전수가 클 때에는, 제3 선 기어 S3과 제4 선 기어 S4는 독립된 회전수를 발생한다. 따라서, 제3 유성 기어 G3과 제4 유성 기어 G4가 제2 연결 멤버 M2를 통해 접속된 구성으로 되어, 각각의 유성 기어가 독립된 기어비를 달성한다.

또한, 인풋 클러치 C1은 입력축 Input과 제2 연결 멤버 M2를 선택적으로 접속 분리하는 클러치이다. 다이렉트 클러치 C2는 제4 선 기어 S4와 제4 캐리어 PC4를 선택적으로 접속 분리하는 클러치이다. H&LR 클러치 C3은 제3 선 기어 S3과 제4 선 기어 S4를 선택적으로 접속 분리하는 클러치이다. 또한, 제3 선 기어 S3과 제4 선 기어 S4 사이에는 제2 원웨이 클러치 F2가 배치되어 있다.

프론트 브레이크 B1은 제1 캐리어 PC1의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다. 또한, 제1 원웨이 클러치 F1은 프론트 브레이크 B1과 병렬로 배치되어 있다. 로우 브레이크 B2는 제3 선 기어 S3의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다. 2346 브레이크 B3은 제3 연결 멤버 M3(제1 선 기어 S1 및 제2 선 기어 S2)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다. 리버스 브레이크 B4는 제4 캐리어 PC4의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다.

이 자동 변속기(40)에는 입력축 Input의 회전수 Ni(이하, 변속기 입력 회전수 Ni라고 칭함)를 검출하는 입력 회전 센서(41)와, 출력축 Output의 회전수 No(이하, 변속기 출력 회전수 No라고 칭함)를 검출하는 출력 회전 센서(42)가 설치되어 있다. 또한, 변속기 출력 회전수 No는 차속 VSP에 상당한다.

제2 클러치(25)는 모터 제너레이터(20)와 자동 변속기(40) 사이에 개재 장착되어 있어, 모터 제너레이터(20)와 자동 변속기(40) 사이의 동력 전달을 접속 분리한다. 이 제2 클러치(25)의 구체예로서는, 상술한 제1 클러치(15)와 마찬가지로, 예를 들어 습식 다판 클러치 등을 예시할 수 있다. 이 제2 클러치(25)는 통합 컨트롤러 유닛(60)으로부터의 제어 신호에 기초하여 유압 유닛(26)의 유압이 제어됨으로써, 클러치판을 체결(슬립 상태도 포함함)/해방시킨다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 클러치(25)는 전용 클러치로서 새롭게 추가한 것일 필요는 없고, 자동 변속기(40)의 각 변속 단계에서 체결되는 복수의 마찰 체결 요소 중 몇 개의 마찰 체결 요소를 유용한 것으로 할 수 있다. 혹은, 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 클러치(25)를, 자동 변속기(40)의 출력축과 프로펠러 샤프트(51) 사이에 개재 장착한 구성으로 해도 좋다.

예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이 자동 변속기(40) 내의 마찰 체결 요소를 제2 클러치(25)로서 유용하는 경우에는, 도 4 중에 있어서 굵은 선으로 둘러싸인 마찰 체결 요소를 제2 클러치(25)로서 이용할 수 있다. 구체적으로는, 제1속 내지 제3속까지는 로우 브레이크 B2를 제2 클러치(25)로서 이용하고, 제4속 내지 제7속까지는 H&LR 클러치 C3을 제2 클러치(25)로서 이용할 수 있다.

또한, 도 4는 자동 변속기(40)에서의 전진 7속 후퇴 1속의 체결 작동표를 나타내는 도면이다. 도 4 중의 「○」는 해당하는 클러치 혹은 브레이크가 체결되어 있는 상태를 나타내고, 공백은 이들이 해방되어 있는 상태를 나타낸다. 또한, 도 4 중의 「(○)」는 엔진 브레이크 작동 시에만 체결하는 것을 나타낸다.

또한, 도 3 및 도 5에 있어서는, 다른 실시 형태에 있어서의 하이브리드 차량의 구성을 도시하는 도면이고, 파워 트레인 이외의 구성은 도 1과 마찬가지이므로, 파워 트레인만을 도시하고 있다. 또한, 도 1, 도 3 및 도 5에 있어서는, 후륜 구동의 하이브리드 차량을 예시하였지만, 전륜 구동의 하이브리드 차량이나 4륜 구동의 하이브리드 차량으로 하는 것도 물론 가능하다.

또한, 상술한 전진 7속 후퇴 1속의 유단계의 변속기로 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2007-314097호에 기재되어 있는 바와 같은, 전진 5속 후퇴 1속의 유단계의 변속기를 자동 변속기(40)로서 사용해도 좋다.

도 1로 돌아가, 자동 변속기(40)의 출력축은 프로펠러 샤프트(51), 차동 기어 유닛(52) 및 좌우의 드라이브 샤프트(53)를 통해, 좌우의 구동륜(54)에 연결되어 있다. 또한, 도 1에 있어서 부호 55는 좌우의 조타 전륜이다.

본 실시 형태에 있어서의 하이브리드 차량(1)은 제1 및 제2 클러치(15, 25)의 체결/해방 상태에 따라서 3개의 주행 모드로 전환하는 것이 가능하게 되어 있다.

제1 주행 모드는 제1 클러치(15)를 해방시키는 동시에 제2 클러치(25)를 체결시키고, 모터 제너레이터(20)의 동력만을 동력원으로 하여 주행하는 모터 사용 주행 모드(이하, 「EV 주행 모드」라고 칭함)이다.

제2 주행 모드는 제1 클러치(15) 및 제2 클러치(25)의 모두를 체결시키고, 모터 제너레이터(20)에 추가하여 엔진(10)을 동력원에 포함하면서 주행하는 엔진 사용 주행 모드(이하, 「HEV 주행 모드」라고 칭함)이다.

제3 주행 모드는 제2 클러치(25)를 슬립 상태로 하고, 엔진(10) 또는 모터 제너레이터(20)의 적어도 한쪽을 동력원에 포함하면서 주행하는 슬립 주행 모드(이하, 「WSC 주행 모드」라고 칭함)이다. 이 WSC 주행 모드는, 특히 배터리(30)의 SOC(충전량:State of Charge)가 저하되어 있는 경우나 엔진(10)의 냉각수의 온도가 낮은 경우 등에 크리프 주행을 달성하는 모드이다.

또한, EV 주행 모드로부터 HEV 주행 모드로 이행할 때에는, 해방되어 있던 제1 클러치(15)를 체결하고, 모터 제너레이터(20)의 토크를 이용하여 엔진(10)을 시동시킨다.

또한, 상기의 「HEV 주행 모드」에는 「엔진 주행 모드」와 「모터 어시스트 주행 모드」와 「주행 발전 모드」의 3개의 주행 모드를 포함한다.

「엔진 주행 모드」는 엔진(10)만을 동력원으로 하여 구동륜(54)을 움직인다. 「모터 어시스트 주행 모드」는 엔진(10)과 모터 제너레이터(20)의 2개를 동력원으로 하여 구동륜(54)을 움직인다. 「주행 발전 모드」는 엔진(10)을 동력원으로 하여 구동륜(54)을 움직이는 동시에, 모터 제너레이터(20)를 발전기로서 기능시킨다.

또한, 이상에 설명한 모드 외에, 정차 시에 있어서, 엔진(10)의 동력을 이용하여 모터 제너레이터(20)를 발전기로서 기능시켜, 배터리(30)를 충전하거나 전장품으로 전력을 공급하는 발전 모드를 구비해도 좋다.

본 실시 형태에 있어서의 하이브리드 차량(1)의 제어계는, 도 1에 도시한 바와 같이 통합 컨트롤 유닛(60), 엔진 컨트롤 유닛(70) 및 모터 컨트롤 유닛(80)을 구비하고 있다. 이들 각 컨트롤 유닛(60, 70, 80)은, 예를 들어 CAN 통신을 통해 서로 접속되어 있다.

엔진 컨트롤 유닛(70)은 엔진 회전수 센서(11)로부터의 정보를 입력하여, 통합 컨트롤 유닛(60)으로부터의 목표 엔진 토크 tTe 등의 지령에 따라서, 엔진 동작점(엔진 회전수 Ne, 엔진 토크 Te)을 제어하는 지령을, 엔진(10)에 구비된 스로틀 밸브 액추에이터, 인젝터, 점화 플러그 등에 출력한다. 또한, 엔진 회전수 Ne, 엔진 토크 Te의 정보는 CAN 통신선을 통해 통합 컨트롤 유닛(60)에 공급된다.

모터 컨트롤 유닛(80)은 모터 제너레이터(20)에 설치된 모터 회전수 센서(21)로부터의 정보를 입력하여, 통합 컨트롤 유닛(60)으로부터의 목표 모터 제너레이터 토크 tTm(목표 모터 제너레이터 회전수 tNm이어도 됨) 등의 지령에 따라서, 모터 제너레이터(20)의 동작점(모터 회전수 Nm, 모터 토크 Tm)을 제어하는 지령을 인버터(35)에 출력한다.

또한, 모터 컨트롤 유닛(80)은 전류ㆍ전압 센서(31)에 의해 검출된 전류값 및 전압값에 기초하여 배터리(30)의 SOC를 연산 및 관리한다. 이 배터리 SOC 정보는 모터 제너레이터(20)의 제어 정보에 사용되는 동시에, CAN 통신을 통해 통합 컨트롤 유닛(60)으로 송출된다.

통합 컨트롤 유닛(60)은 엔진(10), 모터 제너레이터(20), 자동 변속기(40), 제1 클러치(15) 및 제2 클러치(25)로 이루어지는 파워 트레인의 동작점을 통합적으로 제어함으로써, 하이브리드 차량(1)을 효율적으로 주행시키기 위한 기능을 담당하는 것이다.

이 통합 컨트롤 유닛(60)은 CAN 통신을 통해 취득되는 각 센서로부터의 정보에 기초하여 파워 트레인의 동작점을 연산하여, 엔진 컨트롤 유닛(70)으로의 제어 지령에 의한 엔진의 동작 제어, 모터 컨트롤 유닛(80)으로의 제어 지령에 의한 모터 제너레이터(20)의 동작 제어, 자동 변속기(40)로의 제어 지령에 의한 자동 변속기(40)의 동작 제어, 제1 클러치(15)의 유압 유닛(16)으로의 제어 지령에 의한 제1 클러치(15)의 체결ㆍ해방 제어 및 제2 클러치(25)의 유압 유닛(26)으로의 제어 지령에 의한 제2 클러치(25)의 체결ㆍ해방 제어를 실행한다.

계속해서, 통합 컨트롤 유닛(60)에 의해 실행되는 제어에 대해 설명한다. 도 6은 통합 컨트롤 유닛(60)의 제어 블록도이다. 또한, 이하에 설명하는 제어는, 예를 들어 10msec마다 실행된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 통합 컨트롤 유닛(60)은 목표 구동력 연산부(100), 모드 선택부(200), 목표 충방전 연산부(300), 동작점 지령부(400) 및 변속 제어부(500)를 구비하고 있다.

목표 구동력 연산부(100)는 미리 정해진 목표 구동력 맵을 사용하여, 액셀러레이터 개방도 센서(61)에 의해 검출된 액셀러레이터 개방도 APO와, 자동 변속기(40)의 출력 회전 센서(42)에 의해 검출된 변속기 출력 회전수 No(＝차속 VSP)에 기초하여, 목표 구동력 tFo0을 연산한다. 도 7에 목표 구동력 맵의 일례를 도시한다.

모드 선택부(200)는 미리 정해진 모드 맵을 참조하여, 목표 모드를 선택한다. 도 8에 모드 맵의 일례를 도시한다. 이 도 8의 모드 맵(시프트 맵)에는 차속 VSP와 액셀러레이터 개방도 APO에 따라서, EV 주행 모드, WSC 주행 모드 및 HEV 주행 모드의 영역이 각각 설정되어 있다.

이 모드 맵에 있어서, 시동선 Lo의 내측에 EV 주행 모드가 할당되고, 당해 시동선 Lo의 외측에 HEV 주행 모드가 할당되어 있다. 따라서, 모드 선택부(200)는 EV 주행 모드로부터 시동선 Lo를 넘어 HEV 주행 모드로 이행하는 경우에, 동작점 지령부(400)에 대해 엔진(10)을 시동시키는 것을 요구한다.

또한, EV 주행 모드 및 HEV 주행 모드 양쪽의 저속 영역(예를 들어, 15㎞/h 이하의 영역)에는 상술한 WSC 주행 모드가 각각 할당되어 있다. 또한, 이 WSC 주행 모드를 규정하는 소정 차속 VSP1은 엔진(10)이 자립 회전 가능한 차속[즉, 엔진(10)의 아이들 회전수에 대응한 차속]이다. 따라서, 이 소정 차속 VSP1보다도 낮은 영역에서는, 제2 클러치(25)가 체결된 상태에서는 엔진(10)은 자립 회전할 수 없다.

또한, EV 주행 모드가 선택되어 있는 경우라도, 배터리(30)의 SOC가 소정값 이하인 경우에는, 강제적으로 HEV 주행 모드로 이행하는 경우도 있다.

목표 충방전 연산부(300)는 미리 정해진 목표 충방전량 맵을 사용하여, 배터리(30)의 SOC로부터, 목표 충방전 전력 tP를 연산한다. 도 9에 목표 충방전량의 맵의 일례를 도시한다.

동작점 지령부(400)는 액셀러레이터 개방도 APO, 목표 구동력 tFo0과, 목표 모드와, 차속 VSP와, 목표 충방전 전력 tP로부터, 파워 트레인의 동작점 달성 목표로서, 과도적인 목표 엔진 토크 tTe, 목표 모터 제너레이터 토크 tTm(목표 모터 제너레이터 토크 tNm이어도 됨), 목표 제1 클러치 전달 토크 용량 tTc1, 목표 제2 클러치 전달 토크 용량 tTc2 및 자동 변속기(40)의 목표 변속단을 연산한다.

목표 엔진 토크 tTe는 통합 컨트롤러 유닛(60)으로부터 엔진 컨트롤 유닛(70)으로 송출되어, 목표 모터 제너레이터 토크 tTm(목표 모터 제너레이터 회전수 tNm이어도 됨)은 통합 컨트롤러 유닛(60)으로부터 모터 컨트롤 유닛(80)으로 송출된다.

한편, 목표 제1 클러치 전달 토크 용량 tTc1 및 목표 제2 클러치 전달 토크 용량 tTc2에 대해서는, 통합 컨트롤러 유닛(60)이, 당해 목표 제1 클러치 전달 토크 용량 tTc1 및 목표 제2 클러치 전달 토크 용량 tTc2에 대응한 솔레노이드 전류를 유압 유닛(16, 26)에 각각 공급한다.

변속 제어부(500)는 시프트 맵에 도시하는 시프트 스케줄에 따라서 목표 변속단을 달성하도록 자동 변속기(40) 내의 솔레노이드 밸브를 구동 제어한다. 또한, 이때에 사용되는 시프트 맵은, 도 8에 도시한 바와 같이 차속 VSP와 액셀러레이터 개방도 APO에 기초하여 미리 목표 변속단이 설정된 것이다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 동작점 지령부(400)는 슬립 판정부(410), 시동 판정부(420) 및 시동 제어부(430)를 갖고 있다.

슬립 판정부(410)는 제2 클러치(25)에 해방 지령을 출력한 후 모터 제너레이터(20)의 구동력을 변화시켰을 때의 제2 클러치(25)의 차회전(＝Nm－Ni)에 기초하여, 제2 클러치(25)가 슬립 가능한지 여부의 판정을 행한다.

시동 판정부(420)는 슬립 판정부(410)의 판정 결과나 차속 VSP에 기초하여, 엔진(10)의 시동을 허가할지 여부를 판정한다.

이 시동 판정부(420)는 제2 클러치(25)가 슬립 가능한 경우나, 제2 클러치(25)가 슬립 불가이지만 차속 VSP[＝자동 변속기(40)의 출력 회전수 No]가 소정 차속 VSP1 이상인 경우(VSP≥VSP1)에는 엔진(10)의 시동을 허가한다.

한편, 제2 클러치(25)가 슬립 불가이고 또한 차속 VSP가 소정 차속 VSP1 미만인 경우(VSP<VSP1)에는, 시동 판정부(420)는 엔진(10)의 시동을 허가하지 않는다. 또한, 이 시동 판정부(420)가, 자동 변속기(40)의 입력 회전수 Ni를 소정 회전수와 비교함으로써, 엔진(10)의 시동의 허가를 판정해도 좋고, 이 경우의 소정 회전수도, 엔진(10)이 자립 회전 가능한 회전수이고, 엔진(10)의 아이들 회전수에 대응하고 있다.

시동 제어부(430)는 시동 판정부(420)의 판정 결과에 기초하여, 엔진(10)을 시동시키는 제어를 행한다.

이 시동 제어부(430)는 제2 클러치(25)를 슬립시킨 상태에서 엔진(10)을 시동시키는 통상 시동 제어와, 제2 클러치(25)를 완전 체결한 상태에서 엔진(10)을 시동시키는 백업 시동 제어의 2종류의 시동 제어를 실행하는 것이 가능하게 되어 있다.

이 시동 제어부(430)는, 제2 클러치(25)가 슬립 가능한 경우에는 통상 시동 제어(도 11 참조)를 실행하고, 한편, 제2 클러치(25)가 슬립 불가이고 또한 차속 VSP가 소정 차속 VSP1 이상인 경우(VSP≥VSP1)에는 백업 시동 제어(도 12 참조)를 실행한다.

이하에 도 10 내지 도 12를 참조하면서, 본 실시 형태에 있어서의 하이브리드 차량(1)의 엔진 시동 제어에 대해 설명한다. 도 10은 본 실시 형태에 있어서의 엔진 시동 제어를 도시하는 플로우차트, 도 11은 본 실시 형태에 있어서의 통상 시동 제어를 도시하는 타임차트, 도 12는 본 실시 형태에 있어서의 백업 시동 제어를 도시하는 타임차트이다.

우선, EV 주행 모드의 실행 중에 모드 선택부(200)가 목표 모드로서 HEV 주행 모드를 선택하면, 엔진 시동 요구를 포함하는 HEV 모드로의 전환 요구가, 모드 선택부(200)로부터 동작점 지령부(400)로 송출된다(도 10의 스텝 S10).

동작점 지령부(400)의 슬립 판정부(410)는, 이 엔진 시동 요구를 수취하면, 제2 클러치(25)가 슬립 가능한지 여부를 판정한다(스텝 S20).

구체적으로는, 슬립 판정부(410)는 제2 클러치(25)의 목표 제2 클러치 전달 토크 용량 tTc2를 제로까지 저감시키는 지령을 유압 유닛(26)으로 송출한다. 또한, 슬립 판정부(410)는 목표 모터 제너레이터 토크 tTm을 소정량 증가시키는 지령을 모터 컨트롤 유닛(80)으로 송출하여, 제2 클러치(25)에 차회전이 생기기 쉬운 상태로 한다. 이 상태에서, 슬립 판정부(410)는 모터 회전수 Nm과 변속기 입력 회전수 Ni로부터 제2 클러치(25)의 차회전(＝Nm－Ni)을 산출한다.

그리고, 이 제2 클러치(25)의 차회전이 소정 회전수 Ns보다도 큰 경우(Nm－Ni>Ns)에는, 슬립 판정부(410)는 제2 클러치(25)가 슬립 가능이라고 판정한다. 한편, 제2 클러치(25)의 차회전이 소정 회전수 Ns 이하인 경우(Nm－Ni≤Ns)에는, 슬립 판정부(410)는 제2 클러치(25)가 슬립 불가라고 판정한다.

또한, 목표 제2 클러치 전달 토크 용량 tTc2를 제로까지 저감시키는 지령을 하는 동시에 목표 모터 제너레이터 토크 tTm을 소정량 증가시키는 지령을 하고 있음에도, 제2 클러치(25)의 차회전이 소정 회전수 Ns 이하로 되어 있는 것은, 제2 클러치(25)가 고착되어 있는 것에 기인한다. 제2 클러치(25)의 고착이라 함은, 체결 해제를 지령하였음에도, 고장이나 밀착 등에 의해 제2 클러치(25)의 체결을 해제할 수 없는 상태이다.

스텝 S20에 있어서 제2 클러치(25)가 슬립 가능이라고 판정된 경우(스텝 S20에서 예)에는, 시동 판정부(420)는 엔진(10)의 시동을 허가하고, 스텝 S30에 있어서 시동 제어부(430)가 통상 시동 제어에 의해 엔진(10)을 시동시킨다.

도 11의 타임차트는 이 스텝 S30에서 실행되는 통상 시동 제어의 흐름을 도시하고 있다.

도 11에 도시한 바와 같이, 이 통상 시동 제어에서는, 모드 선택부(200)로부터의 엔진(10)의 시동 요구(스텝 S10)가 있고[도 11의 (1)을 참조], 스텝 S20에서 제2 클러치(25)가 슬립 가능이라고 판단하면[도 11의 (2)을 참조], 제2 클러치(25)를 슬립시킨 상태에서, 제1 클러치(15)를 슬립시킴으로써 엔진(10)의 회전수를 상승시킨다[도 11의 (a) 및 (d)를 참조].

엔진(10)의 회전수가 어느 정도까지 상승하면, 엔진(10)에 대해 연료 분사와 점화의 지령을 행하여 엔진(10)을 초폭시킨다[도 11의 (d)를 참조].

그리고, 엔진(10)의 회전수와 모터 제너레이터(20)의 회전수가 동기하면[도 11의 (3)을 참조], 제1 클러치(15) 및 제2 클러치(25)를 순서대로 체결시킨다.

또한, 이 통상 시동 제어에서는, 제2 클러치(25)를 슬립시키면서 엔진(10)을 시동시킬 수 있으므로, 회전수 피드백 제어에 의해 모터 제너레이터(20)를 제어한다[도 11의 (c) 참조].

도 10의 스텝 S20에 있어서, 제2 클러치(25)가 슬립 불가라고 판정된 경우(스텝 S20에서 아니오)에는, 스텝 S40에 있어서, 시동 판정부(420)는 차속 VSP를 소정 차속 VSP1과 비교한다. 이 스텝 S40에서는 차속 VSP를 소정 차속 VSP1과 비교함으로써, 도 8 중의 WSC 주행 모드의 영역 내에 속해 있는지 여부를 판단한다.

차속 VSP가 소정 차속 VSP1 미만인 경우(VSP<VSP1, 스텝 S40에서 아니오)에는, 제2 클러치(25)의 목표 제2 클러치 전달 토크 용량 tTc2를 제로까지 저감시키는 지령을 유압 유닛(26)으로 송출하는 동시에 목표 모터 제너레이터 토크 tTm을 소정량 증가시키는 지령을 모터 컨트롤 유닛(80)으로 송출한 후 소정 시간이 경과할 때까지, 슬립 판정부(410)는 제2 클러치(25)가 슬립 가능한지 여부의 판정을 계속한다(스텝 S50에서 아니오, 스텝 S60에서 아니오).

본 실시 형태에서는, 스텝 S50 및 스텝 S60에 있어서, 제2 클러치(25)의 슬립의 가부를 소정 시간 계속함으로써, 엔진 시동의 불허가(금지) 판정의 확실성을 높이고 있다. 또한, 스텝 S40에서 아니오였던 경우에, 스텝 S50 및 스텝 S60을 생략하고, 스텝 S70으로 직접 이행해도 좋다.

슬립 판정부(410)에 의해 제2 클러치(25)가 슬립 가능이라고 소정 시간 이내에 판정되지 않은 경우(스텝 S50에서 예)에는, 시동 판정부(420)는 엔진(10)의 시동을 허가하지 않고 EV 주행 모드로 복귀된다(스텝 S70).

또한, 시동 판정부(420)가 엔진(10)의 시동을 허가하지 않는다고 판정한 후에, 모드 선택부(200)로부터의 엔진(10)의 시동 요구가 계속되고 있는 경우에는, 도 10의 스텝 S20 이후의 스텝을 다시 실행한다.

한편, 슬립 판정부(410)에 의해 제2 클러치(25)가 슬립 가능이라고 소정 시간 이내에 판정된 경우(스텝 S50에서 아니오, 스텝 S60에서 예)에는, 시동 판정부(420)는 엔진(10)의 시동을 허가하고, 시동 제어부(430)는 상술한 통상 시동 제어에 의해 엔진(10)을 시동시킨다(스텝 S30).

스텝 S40에 있어서, 차속 VSP가 소정 차속 VSP1 이상인 경우(VSP≥VSP1, 스텝 S40에서 예)에는, 시동 판정부(420)는 엔진(10)의 시동을 허가하고, 스텝 S80에 있어서 시동 제어부(430)는 백업 시동 제어에 의해 엔진(10)을 시동시킨다.

도 12의 타임차트는 이 스텝 S80에서 실행되는 백업 시동 제어의 흐름을 도시하고 있다.

도 12에 도시한 바와 같이, 이 백업 시동 제어에서는, 모드 선택부(200)로부터의 엔진(10)의 시동 요구(스텝 S10)가 있고[도 12의 (1)을 참조], 스텝 S20에서 제2 클러치(25)가 슬립 불가라고 판단되면[도 12의 (2)를 참조], 제2 클러치(25)를 체결한 상태에서, 제1 클러치(15)를 슬립시켜 엔진(10)의 회전수를 상승시킨다[도 12의 (a) 및 (d)를 참조].

그리고, 엔진(10)의 회전수와 모터 제너레이터(20)의 회전수가 동기하면[도 12의 (3)을 참조], 제1 클러치(15)를 완전히 체결시켜[도 12의 (a)를 참조], 그 제1 클러치(15)의 체결로부터 엔진(10)을 수회전시킨 후에, 엔진(10)에 대해 연료 분사와 점화의 지령을 행하여 엔진(10)을 초폭시킨다[도 12의 (4)를 참조]. 그리고, 엔진(10)이 시동하면 제2 클러치(25)를 체결시킨다[도 12의 (a) 참조].

또한, 제1 클러치(15)의 체결로부터 엔진(10)을 수회전시킨 후에 엔진(10)을 초폭시킴으로써, 엔진(10)의 기통 내에 잔존하고 있던 공기를 빼낼 수 있어, 엔진 시동 시에 발생하는 토크를 억제할 수 있다.

이 백업 시동 제어에서는 제2 클러치(25)를 체결시킨 상태에서 엔진(10)을 시동시키므로, 엔진 시동 시에 발생하는 토크를 저감시키기 위해, 토크 피드백 제어에 의해 모터 제너레이터(20)를 제어한다[도 11의 (c) 참조].

이 시동 제어부(430)에 의한 백업 시동 제어 중에 있어서도, 슬립 판정부(410)는 제2 클러치(25)의 차회전에 기초하여 제2 클러치(25)가 슬립 가능한지 여부를 판정하고 있다(스텝 S90).

스텝 S90에 있어서, 슬립 판정부(410)에 의해 제2 클러치(25)가 슬립 가능이라고 판정된 경우(스텝 S90에서 예)에는, 시동 제어부(430)는 제2 클러치(25)를 체결 상태로부터 슬립 상태로 이행시킴으로써, 백업 시동 제어를 통상 시동 제어로 전환한다. 이에 의해, 엔진 시동 시에 드라이버에 부여하는 위화감을 저감시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 엔진(10)의 시동 요구가 있고 또한 제2 클러치(25)가 슬립 불가인 경우에, 차속 VSP가 소정 차속 VSP1 미만(즉, WSC 주행 모드의 영역 내)이면 엔진(10)의 시동을 캔슬하여, WSC 영역 내에서 엔진(10)을 시동시키지 않는다. 이로 인해, 드라이버에 부여하는 위화감을 저감시키는 동시에 엔진(10)이 스톨해 버리는 사태를 방지할 수도 있다.

예를 들어, 제2 클러치(25)를 슬립시킨 상태에서 엔진(10)을 시동시키는 경우에는, 도 11의 (e)의 실선 및 도 12의 (e)의 점선과 같이 가속도가 서서히 상승한다. 이에 대해, 제2 클러치(25)를 슬립시키지 않고 엔진(10)을 시동시키는 경우에는, 도 12의 (e)의 실선으로 나타낸 바와 같이, 제2 클러치(25)의 체결에 의해 가속도가 갑자기 상승하게 되므로, 드라이버에 위화감을 부여할 수도 있어, WSC 주행 모드의 영역 내에서는 그 위화감은 특히 현저하다.

한편, 엔진(10)의 요구가 있고 또한 제2 클러치(25)가 슬립 불가인 경우라도, 차속 VSP가 소정 차속 VSP1 이상(즉, WSC 주행 모드의 영역 외)이면, 제2 클러치(25)가 체결한 상태에서 엔진(10)을 시동시켜, HEV 주행 모드로의 이행을 우선시킨다. 이로 인해, 구동력 확보나 배터리(30)의 충전 등의 요구를 충족시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 스텝 S40에 있어서 차속 VSP가 소정 차속 VSP1 미만인 경우에, 소정 시간이 경과할 때까지 제2 클러치(25)의 슬립 가부의 판정을 계속하므로, EV 주행 모드의 계속에 의한 배터리(30)의 SOC 저하를 최대한 억제할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 스텝 S70에 있어서 엔진(10)의 시동이 허가되지 않은 후에, 모드 선택부(200)로부터의 엔진(10)의 시동 요구가 계속되고 있는 경우에는, 도 10의 스텝 S20 이후의 스텝을 다시 실행함으로써, 엔진(10)의 시동의 가부를 다시 확인한다. 이에 의해, EV 주행 모드의 계속에 의한 배터리(30)의 SOC 저하를 최대한 억제할 수 있다.

또한, 백업 시동 제어를 한창 실행하고 있는 중에, 제2 클러치(25)가 슬립 가능해진 경우에, 백업 시동 제어로부터 통상 시동 제어로 전환하므로, 드라이버에 부여하는 위화감을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 제2 클러치(25)가 본 발명에 있어서의 마찰 체결 요소의 일례에 상당하고, 본 실시 형태에 있어서의 자동 변속기(40)가 본 발명에 있어서의 변속기의 일례에 상당하고, 본 실시 형태에 있어서의 모드 선택부(200)가 본 발명에 있어서의 시동 요구 수단의 일례에 상당하고, 본 실시 형태에 있어서의 슬립 판정부(410)가 본 발명에 있어서의 슬립 판정 수단의 일례에 상당하고, 본 실시 형태에 있어서의 시동 판정부(420)가 본 발명에 있어서의 시동 판정 수단의 일례에 상당하고, 본 실시 형태에 있어서의 시동 제어부(430)가 본 발명에 있어서의 시동 제어 수단의 일례에 상당한다.

또한, 이상에 설명한 실시 형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재된 것이며, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기한 실시 형태에 개시된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물도 포함하는 취지이다.

1 : 하이브리드 차량
10 : 엔진
11 : 엔진 회전수 센서
15 : 제1 클러치
20 : 모터 제너레이터
21 : 모터 회전수 센서
25 : 제2 클러치
30 : 배터리
35 : 인버터
40 : 자동 변속기
41 : 입력 회전 센서
42 : 출력 회전 센서
60 : 통합 컨트롤러 유닛
410 : 슬립 판정부
420 : 시동 판정부
430 : 시동 제어부
70 : 엔진 컨트롤러 유닛
80 : 모터 컨트롤 유닛

Claims

동력원으로서의 내연 기관 및 모터 제너레이터와, 상기 동력원과 상기 구동륜 사이의 개재 장착된 마찰 체결 요소와, 상기 동력원과 상기 구동륜 사이에 개재 장착된 변속기와, 상기 변속기의 입력측 또는 출력측의 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단을 구비한 하이브리드 차량을 제어하는 제어 장치이며,
상기 내연 기관의 시동을 요구하는 시동 요구 수단과,
상기 마찰 체결 요소가 슬립 가능한지 여부를 판정하는 슬립 판정 수단과,
상기 내연 기관의 시동을 허가할지 여부를 판정하는 시동 판정 수단을 구비하고 있고,
상기 시동 판정 수단은, 상기 시동 요구 수단으로부터의 상기 내연 기관의 시동 요구가 있고, 또한 상기 슬립 판정 수단에 의해 상기 마찰 체결 요소가 슬립 불가라고 판정된 경우에 있어서, 상기 변속기의 상기 회전수가 소정값 미만일 때에는, 상기 내연 기관의 시동을 금지하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 소정값은 상기 내연 기관이 자립 회전 가능한 회전수인 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 시동 판정 수단은,
상기 변속기의 상기 회전수가 상기 소정값 이상인 경우에, 상기 내연 기관의 시동을 허가하고,
상기 변속기의 상기 회전수가 소정값 미만이고, 또한 상기 마찰 체결 요소에 해방 지령을 출력하여 상기 모터 제너레이터의 구동력을 변화시킨 후 소정 시간 내에 상기 슬립 판정 수단에 의해 상기 마찰 체결 요소가 슬립 가능이라고 판정되지 않은 경우에, 상기 내연 기관의 시동을 허가하지 않는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시동 판정 수단은 상기 내연 기관의 시동을 허가하지 않은 후에, 상기 시동 요구 수단으로부터의 상기 시동 요구가 계속되고 있고, 또한 상기 슬립 판정 수단에 의해 상기 마찰 체결 요소가 슬립 불가라고 판정되는 경우에, 상기 변속기의 상기 회전수에 기초하여, 상기 내연 기관의 시동을 허가할지 여부를 다시 판정하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시동 판정 수단에 의해 상기 내연 기관의 시동이 허가된 경우에, 상기 마찰 체결 요소를 체결한 상태에서 상기 내연 기관을 시동시키는 백업 시동 제어를 실행하는 시동 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 시동 제어 수단은, 상기 백업 시동 제어 중에, 상기 슬립 판정 수단에 의해 상기 마찰 체결 요소가 슬립 가능이라고 판정된 경우에는, 상기 마찰 체결 요소를 슬립시킨 상태에서 상기 내연 기관을 시동시키는 통상 시동 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
동력원으로서의 내연 기관 및 모터 제너레이터와, 상기 동력원과 상기 구동륜 사이의 개재 장착된 마찰 체결 요소와, 상기 동력원과 상기 구동륜 사이에 개재 장착된 변속기와, 상기 변속기의 입력측 또는 출력측의 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단을 구비한 하이브리드 차량을 제어하는 방법이며,
상기 내연 기관의 시동 요구가 있고, 또한 상기 마찰 체결 요소가 슬립 불가라고 판정된 경우에 있어서, 상기 변속기의 상기 회전수가 소정값 미만일 때에는, 상기 내연 기관의 시동을 금지하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 방법.