WO2015045147A1 - ハイブリッド車両の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

　エンジン（１）とモータジェネレータ（２）とを具備したハイブリッド車両の制御装置が開示されている。ハイブリッド車両は、空調装置（４１）のコンプレッサ（４２）がエンジン（１）によって駆動されるので、空調装置（４１）の作動時は「ＨＥＶモード」となる。コンプレッサ（４２）の駆動に要する空調用負荷を冷媒圧力ＰＰＤに基づき推定してエンジン（１）等の要求トルクが設定されるが、後進時には、コンデンサ（４３）に対する走行風がないので、コンプレッサ（４２）の駆動に消費されるトルクが前進時よりも大となる。本発明では、後進時用マップ（５５）を用いて、適切な空調用負荷を求める。

Description

ハイブリッド車両の制御装置および制御方法

　この発明は、車両駆動源としてエンジンとモータとを具備したハイブリッド車両の制御に関し、特に、空調装置用コンプレッサがエンジンによって駆動されるハイブリッド車両の制御に関する。

　車両駆動源としてエンジンとモータとを具備したハイブリッド車両が知られている。特許文献１には、エンジンと駆動輪との間にモータジェネレータが位置し、エンジンとモータジェネレータとが、切り離し可能なようにクラッチを介して接続されているともに、モータジェネレータと変速機入力軸との間にマニュアルクラッチが介在する構成のハイブリッド車両が開示されている。

　また特許文献２には、ハイブリッド車両において、エンジンで駆動される空調装置用コンプレッサの負荷を考慮して、エンジンおよびモータジェネレータのトルクを制御することが開示されている。

　ここで、空調装置用コンプレッサの駆動に消費される負荷は、直接に検出することは困難であり、一般には、空調装置の何らかのパラメータを利用して推定されることとなる。

　上記特許文献２には、コンプレッサの駆動に要する負荷を、車両の前進時と後進時とで異ならせることは開示されていない。

　しかし、車両の空調装置では、コンデンサの配置等が車両前進時における走行風を前提として設定されているので、後進時には走行風が実質的に作用しない。従って、同じ熱負荷に対して、前進時に比較して後進時の方がコンプレッサの駆動負荷が大となる。そのため、空調装置の何らかのパラメータを利用して空調装置用コンプレッサの負荷を推定した場合に、後進時には、前進時に比較して、実際に駆動輪に与えられるトルクが減少してしまう。

特開２０１３－１５９３３０号公報 特開２０００－２３３０９号公報

　本発明は、車両駆動源としてエンジンとモータとを具備し、空調装置用コンプレッサが上記エンジンによって駆動されるハイブリッド車両の制御装置であって、
　上記制御装置は、車両走行時に、上記コンプレッサの駆動に消費される空調用負荷を推定し、駆動輪において所望のトルクが得られるように、上記空調用負荷を考慮して、上記エンジンおよびモータに対する要求トルクを決定し、
　車両の後進時には、前進時に比較して上記要求トルクを増加補正する。

　このように後進時に要求トルクの増加補正を行うことで、上述した走行方向に基づく走行風に関連した空調用負荷の影響が相殺される。従って、後進時においても、駆動輪において所望のトルクを精度よく得ることができる。

この発明が適用されるハイブリッド車両のシステム構成を示す構成説明図。 ハイブリッド車両のモード切換の特性を示す特性図。 空調用負荷の推定を行う要部の機能ブロック図。

　以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

　図１は、この発明が適用されるハイブリッド車両の一例としてＦＦ（フロントエンジン／フロントドライブ）型ハイブリッド車両のシステム構成を示す構成説明図である。

　このハイブリッド車両は、車両の駆動源として、エンジン１とモータジェネレータ２とを備えているとともに、変速機構としてベルト式無段変速機３を備えている。エンジン１とモータジェネレータ２との間には、第１クラッチ４が介在し、モータジェネレータ２とベルト式無段変速機３との間には、第２クラッチ５が介在している。

　エンジン１は、例えばガソリンエンジンからなり、エンジンコントローラ２０からの制御指令に基づいて、始動制御ならびに停止制御が行われるとともに、スロットルバルブの開度が制御され、かつ燃料カット制御等が行われる。

　上記エンジン１の出力軸とモータジェネレータ２のロータとの間に設けられる第１クラッチ４は、選択された走行モードに応じて、エンジン１をモータジェネレータ２に結合し、あるいは、エンジン１をモータジェネレータ２から切り離すものであり、ＣＶＴコントローラ２１からの制御指令に基づき図外の油圧ユニットにより生成される第１クラッチ油圧によって、締結／解放が制御される。本実施例では、第１クラッチ４は、ノーマルオープン型の構成である。

　モータジェネレータ２は、例えば三相交流の同期型モータジェネレータからなり、高電圧バッテリ１２、インバータ１３および強電系リレー１４を含む強電回路１１に接続されている。モータジェネレータ２は、モータコントローラ２２からの制御指令に基づき、インバータ１３を介して高電圧バッテリ１２からの電力供給を受けて正のトルクを出力するモータ動作（いわゆる力行）と、トルクを吸収して発電し、インバータ１３を介して高電圧バッテリ１２の充電を行う回生動作と、の双方を行う。

　モータジェネレータ２のロータと無段変速機３の入力軸との間に設けられる第２クラッチ５は、エンジン１およびモータジェネレータ２を含む車両駆動源と駆動輪６（前輪）との間での動力の伝達および切り離しを行うものであり、ＣＶＴコントローラ２１からの制御指令に基づき図外の油圧ユニットにより生成される第２クラッチ油圧によって、締結／解放が制御される。特に、第２クラッチ５は、伝達トルク容量の可変制御により、滑りを伴って動力伝達を行うスリップ締結状態とすることが可能であり、トルクコンバータを具備しない構成において、円滑な発進を可能にするとともに、クリープ走行の実現を図っている。

　ここで、上記第２クラッチ５は、実際には単一の摩擦要素ではなく、無段変速機３の入力部に設けられる前後進切換機構における前進クラッチもしくは後退ブレーキが第２クラッチ５として用いられる。無段変速機３への入力回転方向を前進走行時の正転方向と後退走行時の逆転方向とに切り換える前後進切換機構は、詳細には図示していないが、遊星歯車機構と、前進走行時に締結される前進クラッチと、後退走行時に締結される後退ブレーキと、を含んでおり、前進走行時には前進クラッチが第２クラッチ５として機能し、後退走行時には後退ブレーキが第２クラッチ５として機能する。第２クラッチ５となる前進クラッチおよび後退ブレーキの双方が解放された状態では、トルク伝達はなされず、モータジェネレータ２のロータと無段変速機３とが実質的に切り離される。なお、本実施例では、前進クラッチおよび後退ブレーキのいずれもノーマルオープン型の構成である。

　ベルト式無段変速機３は、入力側のプライマリプーリと、出力側のセカンダリプーリと、両者間に巻き掛けられた金属製のベルトと、を有し、ＣＶＴコントローラ２１からの制御指令に基づき図外の油圧ユニットにより生成されるプライマリ油圧とセカンダリ油圧とによって、各プーリのベルト接触半径ひいては変速比が連続的に制御される。この無段変速機３の出力軸は、図示せぬ終減速機構を介して駆動輪６に接続されている。

　上記エンジン１は、始動用のスタータモータ２５を具備している。このスタータモータ２５は、モータジェネレータ２に比較して定格電圧が低い直流モータからなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６および低電圧バッテリ１７を含む弱電回路１５に接続されている。スタータモータ２５は、エンジンコントローラ２０からの制御指令に基づいて駆動され、エンジン１のクランキングを行う。

　また、この車両は、コンプレッサ４２やコンデンサ４３、さらに図示せぬブロアファン、などを含む空調装置４１を備えている。この空調装置４１のコンプレッサ４２は、図示せぬ電磁クラッチを介してエンジン１の出力によって機械的に駆動される構成となっている。

　上記低電圧バッテリ１７は、高電圧バッテリ１２を含む強電回路１１からの電力により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して充電される。なお、エンジンコントローラ２０等を含む車両の制御システム、車両の空調装置４１、オーディオ装置、照明、等は、弱電回路１５による電力供給を受ける。

　上記ハイブリッド車両の制御システムは、上述したエンジンコントローラ２０、ＣＶＴコントローラ２１、モータコントローラ２２のほか、車両全体の統合制御を行う統合コントローラ２３を備えており、これらの各コントローラ２０，２１，２２，２３は、情報交換が互いに可能なＣＡＮ通信線２４を介して接続されている。また、アクセル開度センサ３１、エンジン回転数センサ３２、車速センサ３３、モータ回転数センサ３４、等の種々のセンサ類を備えており、これらセンサの検出信号が、統合コントローラ２３等の各コントローラに個々にあるいはＣＡＮ通信線２４を介して入力されている。

　さらに、空調装置４１の運転を要求する空調スイッチ４４からの信号ＡＣＳＷが統合コントローラ２３に入力されている。また、空調装置４１の運転状態を示すパラメータとして、コンデンサ４３内の冷媒圧力ＰＰＤを検出する冷媒圧力センサ４５を備えており、その検出信号が統合コントローラ２３に入力されている。

　また、上記ベルト式無段変速機３は、運転者によって操作されるセレクトレバー４６を備えており、このセレクトレバー４６によって選択されたレンジ位置を示すレンジ位置信号がセレクトスイッチ４７から統合コントローラ２３およびＣＶＴコントローラ２１に入力されている。レンジ位置としては、後進時に選択されるＲレンジ（リバースレンジ）、通常の前進時に選択されるＤレンジ（ドライブレンジ）、Ｎレンジ（ニュートラルレンジ）、変速比を制限した前進走行を行うＬレンジ（ローレンジ）、などがある。ＣＶＴコントローラ２１は、選択されたレンジ位置に応じて、前述した前後進切換機構の切換や目標変速比の設定を行う。

　上記のように構成されたハイブリッド車両は、電気自動車走行モード（以下、「ＥＶモード」という。）と、ハイブリッド走行モード（以下、「ＨＥＶモード」という。）と、駆動トルクコントロール発進モード（以下、「ＷＳＣモード」という。）等の走行モードを有し、車両の運転状態や運転者のアクセル操作等に応じて最適な走行モードが選択される。

　「ＥＶモード」は、第１クラッチ４を解放状態とし、モータジェネレータ２のみを駆動源として走行するモードであり、モータ走行モードと回生走行モードとを有する。この「ＥＶモード」は、運転者による要求駆動力が比較的に低いときに選択される。

　「ＨＥＶモード」は、第１クラッチ４を締結状態とし、エンジン１とモータジェネレータ２とを駆動源として走行するモードであり、モータアシスト走行モード、走行発電モード、エンジン走行モード、を有する。この「ＨＥＶモード」は、運転者による要求駆動力が比較的大きいとき、および高電圧バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ）や車両の運転状態等に基づくシステムからの要求があったときに選択される。空調スイッチ４４からの信号ＡＣＳＷがＯＮである場合には、コンプレッサ４２の駆動のために、「ＨＥＶモード」が選択される。

　「ＷＳＣモード」は、車両発進時等の車速が比較的低い領域で選択されるモードであり、モータジェネレータ２を回転数制御しつつ第２クラッチ５の伝達トルク容量を可変制御することで、第２クラッチ５をスリップ締結状態とする。

　図２は、車速ＶＳＰおよびアクセル開度ＡＰＯとに基づく上記の「ＥＶモード」、「ＨＥＶモード」、「ＷＳＣモード」の基本的な切換の特性を示している。図示するように、「ＨＥＶモード」から「ＥＶモード」へ移行する「ＨＥＶ→ＥＶ切換線」と、逆に「ＥＶモード」から「ＨＥＶモード」へ移行する「ＥＶ→ＨＥＶ切換線」と、は適宜なヒステリシスを有するように設定されている。また、所定の車速ＶＳＰ１以下の領域では、「ＷＳＣモード」となる。

　ここで、空調スイッチ４４がＯＮとなっていて空調装置４１が運転されているときには、上記のように、「ＨＥＶモード」となり、エンジン１によってコンプレッサ４２が駆動されるとともに、エンジン１とモータジェネレータ２とを駆動源として車両が走行する。エンジン１とモータジェネレータ２とを含む駆動源に要求される要求トルクは、基本的には、駆動輪６において車両の駆動に必要な走行トルクに、空調装置４１のコンプレッサ４２の駆動に消費される空調用負荷と、モータジェネレータ２での発電に消費される発電用負荷と、を加えたものとなる。統合コントローラ２３は、エンジン１とモータジェネレータ２とを含む駆動源全体に要求される要求トルクを決定した上で、各々の分担つまりエンジン１とモータジェネレータ２との個々の要求トルクを決定し、エンジンコントローラ２０およびモータコントローラ２２に、制御指令を与える。上記走行トルクは、例えば、運転者のアクセル操作による要求に基づいて求められる。上記空調用負荷は、空調装置４１の運転状態を示すパラメータとして冷媒圧力センサ４５によって検出されるコンデンサ４３内の冷媒圧力ＰＰＤに基づいて推定される。また発電用負荷は、高電圧バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ）や種々の電装品の消費電力などから定まる目標発電量に基づいて求められる。

　本実施例においては、上記空調用負荷が、車両の前進時と後進時とで異なる値に設定される。つまり、前進時には空調装置４１のコンデンサ４３が走行風を受けるのに対し後進時には走行風の作用が得られないことを考慮して、同じ冷媒圧力ＰＰＤの値に対して、後進時の方がより大きな空調用負荷が与えられる。

　図３は、この空調用負荷の推定の処理を機能ブロック図として示したものである。比較部５１には、車速信号ＶＳＰが入力されるとともに、所定の車速閾値ＶＳＰｓｈが入力されており、車速ＶＳＰが閾値ＶＳＰｓｈ以上である場合に、ＡＮＤ回路部５２に入力されるフラグＦＬ１として「１」を出力する。上記閾値ＶＳＰｓｈは、車両が走行しているとみなし得る最低限の速度、換言すれば走行風が空調装置４１に影響する最低限の速度、に相当し、例えば５ｋｍ／ｈ程度に設定される。

　ＡＮＤ回路部５２には、上記のフラグＦＬ１とともに、セレクトスイッチ４７から後進時（Ｒレンジ位置が選択されているとき）に出力されるリバース信号が入力される。フラグＦＬ１が「１」でかつリバース信号がＯＮ（あるいは「１」）であるときには、ＡＮＤ回路部５２は、スイッチング部５３に入力されるフラグＦＬ２として「１」を出力する。

　スイッチング部５３は、空調用負荷推定のマップとして前進時用マップ５４と後進時用マップ５５との切換を行うものであり、フラグＦＬ２が「０」である場合には、前進時用マップ５４を選択し、フラグＦＬ２が「１」である場合には、後進時用マップ５５を選択する。

　前進時用マップ５４および後進時用マップ５５は、いずれも、コンデンサ４３内の冷媒圧力ＰＰＤに対する空調用負荷の特性を割り付けたものであり、冷媒圧力センサ４５が検出した冷媒圧力ＰＰＤの値に対する空調用負荷を出力する。ここで、後進時用マップ５５では、前進時用マップ５４に比較して、走行風の影響を考慮して、同じ冷媒圧力ＰＰＤに対してより大きな空調用負荷の値が割り付けられている。なお、冷媒圧力センサ４５の故障などで冷媒圧力ＰＰＤの値が異常値であった場合に、空調用負荷が過度に大きなものとならないように、マップ５４，５５が出力する空調用負荷の値には、所定の限界値が設けられている。

　従って、最終的な空調用負荷（ＡＣ負荷）として、車両前進時には前進時用マップ５４に基づく相対的に小さな値が出力され、車両後進時には後進時用マップ５５に基づく相対的に大きな値が出力される。

　統合コントローラ２３では、このようにして推定される空調用負荷を考慮して、エンジン１とモータジェネレータ２とを含む駆動源に要求される要求トルクを算出する。従って、運転者が要求する走行トルクや発電用負荷が同一である場合に、駆動源への要求トルクは、後進時の方が前進時に比べて相対的に大きくなる。そのため、走行方向に関連したコンデンサ４３に対する走行風の有無による実際のコンプレッサ駆動トルクの差異が相殺され、駆動輪６における走行トルクを前進時と後進時とで等しく得ることができる。

　また、上記実施例では、車速ＶＳＰが加重条件となっており、車両が実質的に停止しているとみなし得る車速閾値ＶＳＰｓｈ未満の車速ＶＳＰのときには、Ｒレンジであっても、前進時用マップ５４がそのまま用いられる。つまり、車両停止時ないし極低車速域では、走行方向に関連した走行風の影響が実質的にないので、セレクトレバー４６の位置に拘わらず前進時用マップ５４が用いられる。これにより、不必要な要求トルクの増加が回避される。

　なお、上記実施例では、マップ５４，５５の切換によって後進時の空調用負荷の補正を実現しているが、例えば、冷媒圧力ＰＰＤに基づいてマップあるいは演算式により求めた空調用負荷の値を、後進時に増加補正するようにしてもよい。

　あるいは、空調用負荷としては前進時と後進時とで同一のものを用い、これに基づいて決定した駆動源に要求される要求トルクの値に、後進時にのみ何らかの補正を増加方向に加えることで、走行方向に関連したコンプレッサ駆動トルクの差異を相殺するようにしてもよい。　

Claims (5)

1. 　車両駆動源としてエンジンとモータとを具備し、空調装置用コンプレッサが上記エンジンによって駆動されるハイブリッド車両の制御装置であって、
   　上記制御装置は、車両走行時に、上記コンプレッサの駆動に消費される空調用負荷を推定し、駆動輪において所望のトルクが得られるように、上記空調用負荷を考慮して、上記エンジンおよびモータに対する要求トルクを決定し、
   　車両の後進時には、前進時に比較して上記要求トルクを増加補正する、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 　上記空調用負荷を、前進時に比較して後進時に大きな値とする、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 　上記空調用負荷は、空調装置のコンデンサにおける冷媒圧力を入力とするマップから求められ、
   　上記マップは、前進時と後進時とで異なる特性を有している、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 　車速が所定車速以上であることを加重条件として要求トルクの増加補正を行う、請求項１～３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 　車両駆動源としてエンジンとモータとを具備し、空調装置用コンプレッサが上記エンジンによって駆動されるハイブリッド車両の制御方法であって、
   　車両走行時に、上記コンプレッサの駆動に消費される空調用負荷を推定し、駆動輪において所望のトルクが得られるように、上記空調用負荷を考慮して、上記エンジンおよびモータに対する要求トルクを決定し、
   　車両の後進時には、前進時に比較して上記要求トルクを増加補正する、ハイブリッド車両の制御方法。

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