JP2000295714A

JP2000295714A - ハイブリッド車の定速走行装置

Info

Publication number: JP2000295714A
Application number: JP11355301A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tabata; 淳田端; Yutaka Taga; 豊多賀; Masashi Nakamura; 誠志中村; Masaya Amano; 正弥天野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JP3456182B2

Abstract

(57)【要約】【課題】減速要求条件解除時において、速やかな加速
を行う。【解決手段】先行車両に追従して走行している際に、
追従車両がいなくなった場合には（Ｓ１１〜Ｓ１５）、
そのときの加速要求から出力トルクを演算する（Ｓ１
６）。そして、モータジェネレータの出力制御を行うと
共にエンジンの出力をアップする（Ｓ１７，１８）。所
定時間経過した場合には（Ｓ１９）、通常のスロットル
制御に移り（Ｓ２０）、モータジェネレータの出力を停
止する（Ｓ２１）。モータジェネレータのトルクアシス
トを利用して、速やかな加速が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】エンジンとモータにより車両
を駆動し、車速を目標車速に維持するように車速を制御
するハイブリッド車の定速走行装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、設定車速をセットすること
で、車速が設定車速になるように走行制御を行う定速走
行装置があり、多くの車両に搭載されている。また、定
速走行をセットしている際に、先行車両と近づいた場合
には、減速する必要がある。そこで、車両に前方監視用
のレーダを搭載し、先行車両を検出した場合には、その
先行車両との車間距離を所定のものに維持する制御に移
行する車間距離制御機能を有する定速走行装置も知られ
ている。

【０００３】エンジンとモータの両方を搭載するハイブ
リッド車においても定速走行装置を搭載することが好適
である。定速走行は、８０ｋｍ／ｈ以上などという高速
走行状態で行うことが多い。このような高速走行時にお
いては、その駆動源としてエンジンが用いられる。図５
に、ハイブリッド車における車速及び要求駆動力に対す
る駆動源の関係を示す。このように、車速が小さい場合
に、モータの出力が利用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、車間距離制御
において、先行車両が他車線に移動したり、側道にはず
れたりして、車間距離制御の対象となる先行車両がなく
なり、減速要求条件が解除された場合には定速走行に戻
る。この場合、電子制御によりスロットル開度を増大し
て、加速を行う。ところが、この際の加速がドライバに
とって遅く感じる可能性があった。これは、ドライバは
先行車両がいなくなることをウィンカの点滅や車両進行
方向の変化の開始などによって早期に認識すること及び
電子制御によるスロットルの開制御におけるエンジンの
出力変化までの制御遅れがあること等が原因と考えられ
る。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、減速要求がなくなった場合の加速を速やかに行え
る定速走行装置を提供することを目的とする。

【０００６】なお、通常の定速走行時において、モータ
の出力によりアシストを行うことは、特開平９−２０７
６２２号公報に記載がある。しかし、この従来例は、単
なる定速走行時のトルクアシストであり、また一時的に
アシストするという概念が示されていない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンとモ
ータにより車両を駆動することができ、かつ車速を設定
された目標車速に維持するようにフィードバック制御す
る定速走行制御を行うとともに所定の減速要求条件下で
は前記定速走行制御を中止して車速が前記設定された目
標車速より低下するようエンジン出力を制御する減速走
行制御を行うハイブリッド車の定速走行装置において、
前記所定の減速要求条件が解除され、前記定速走行制御
が再開された場合、所定時間だけモータによるトルクア
シストを行う。

【０００８】このように、本発明によれば、車速のフィ
ードバック制御が再開されたときに、モータによるトル
クアシストを行う。モータの出力トルクは早期に立ち上
がるため、これによって十分な加速が得られる。また、
時間を限定してトルクアシストを行うため、バッテリの
消耗などの問題がない。

【０００９】また、前記減速要求条件は、前方走行車両
との車間距離が設定値以下に減少したことを検出したと
きであることが好適である。定速走行時において、先行
車両が存在する場合には、その先行車両との車間距離を
維持して追従走行することが好ましい。そして、この先
行車がいなくなった場合において、モータのトルクアシ
ストを利用して、速やかに加速が行える。

【００１０】また、本発明は、エンジンとモータにより
車両を駆動することができ、かつ車速を設定された目標
車速に維持するようにフィードバック制御する定速走行
制御を行うとともに所定の減速要求条件下では前記定速
走行制御を中止して車速が前記設定された目標車速より
低下するようエンジン出力を制御する減速走行制御を行
うようにするハイブリッド車の定速走行装置において、
エンジンとモータの間に設けられ動力の伝達をオンオフ
する入力クラッチを有し、前記減速走行制御時は、前記
入力クラッチを常時オン状態とする。

【００１１】このように、減速走行制御時において、エ
ンジンは常に回転している。そこで減速走行制御が解除
され、定速走行制御に戻った場合には、エンジンを点火
してすぐにトルクを発生することができ、速やかな加速
が得られる。また、減速走行制御時にエンジンを負荷と
して利用して効果的な減速が行える。なお、通常の走行
時や定速走行時などにおいては、モータ駆動時におい
て、エンジンを切り離すことにより、モータの負荷を減
少することができ、また減速時において入力クラッチを
オフにすることによって、モータの回生制動によりエネ
ルギーの回収率を高めることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１３】「第１実施形態」図１に、第１実施形態に
おけるハイブリッド車の構成ブロック図を示す。エンジ
ン１の出力軸は、モータジェネレータ２に接続されてお
り、モータジェネレータ２の出力軸は、トルクコンバー
タ３に接続され、トルクコンバータ３の出力軸は、自動
変速機４に接続されている。すなわち、エンジン１の動
力とモータジェネレータ２の動力とをトルクコンバータ
３を介して自動変速機４に出力できるように構成されて
いる。そして、自動変速機４の出力が車輪に伝達され
る。

【００１４】エンジン１は、燃料の燃焼によって動力を
出力する形式の装置であり、ガソリンエンジンやディー
ゼルエンジンの他、液化石油ガスや天然ガス等のガス燃
料を燃焼させるエンジンが含まれる。モータジェネレー
タ２は、電気的エネルギーを回転運動等の運動エネルギ
ーに変化して出力するモータ機能と伝達された動力エネ
ルギーを電気エネルギーに変換する発電機能を併せ持
つ。トルクコンバータ３は、駆動部材のトルクを流体を
介し従動部材に適切に伝達させるものでる。自動変速機
４は、歯車変速機部と油圧制御部とからなり、入力回転
数と出力回転数の比（変速比）を自動で適宜変更するこ
とのできる装置であって、有段式の変速機や変速比を連
続式に変化させることのできる無段変速機等が採用され
る。

【００１５】図２に本実施形態のシステム構成図を示
す。モータジェネレータ２には、インバータ５を介して
バッテリ６が接続されている。インバータ５は、その内
部の複数のスイッチング素子をオンオフしてバッテリ６
からの直流電力を所定の交流電力に変換してモータジェ
ネレータ２に供給し、またモータジェネレータ２におけ
る交流の発電電力を直流電力としてバッテリ６に供給す
る。そして、このような動作を制御するためにコントロ
ーラ７が設けられている。すなわち、このコントローラ
７は、アクセルの操作などに基づいてインバータ５を制
御して、モータジェネレータ２の出力トルクや回生制動
力を制御する。なお、本実施形態のモータジェネレータ
２では、その入力側がエンジン１の出力の出力軸に接続
されており、モータジェネレータ２の出力軸のトルク
は、エンジン１の出力とモータジェネレータ２の出力の
和となっている。そして、上述のようにトルクコンバー
タ３、自動変速機４を介し、出力トルクが車輪に伝達さ
れる。

【００１６】さらに、エンジン１には、ＥＣＵ８が接続
されており、このＥＣＵ８によりエンジン１の出力がコ
ントロールされる。このＥＣＵ８は、マイクロコンピュ
ータで構成され、ここには車速信号やアクセル開度信
号、ＳＯＣ（充電状態）信号、ブレーキ信号等の検出信
号が供給される。そして、ＥＣＵ８は、これらの検出信
号に基づいてエンジン１の駆動を制御すると共に、トル
クコンバータ３のスリップ率や自動変速機４の変速比等
も制御する。なお、ＥＣＵ８は、コントローラ７を介
し、モータジェネレータ２の出力を制御して、バッテリ
６のＳＯＣが所定範囲内に収まるように制御する。

【００１７】ここで、本実施形態では、ＥＣＵ８は、定
速走行のための制御も行う。すなわち、このＥＣＵ８
は、車速セット信号を受け設定車速を取り込み、その後
は供給される車速信号が設定車速に近づくように、スロ
ットル開度を調節してエンジン１の出力をフィードバッ
ク制御する。

【００１８】さらに、ＥＣＵ８は、レーザやミリ波を利
用したレーダからの先行車両との車間情報を基に、所定
範囲内に先行車両が存在した場合には、上述のフィード
バック制御を中止して、車間距離が一定になるようにエ
ンジン１の出力を制御して追従走行制御を行う。そし
て、先行車両が車線変更、右左折、測道へそれることな
どによっていなくなった場合には、自動的にセット車速
へのフィードバック制御（定速走行制御）に戻る。

【００１９】ここで、本実施形態における定速走行時の
処理について、図３，４に基づいて説明する。まず、各
種センサからの入力信号を取り込む（Ｓ１１）。次に、
定速走行中かを判定する（Ｓ１２）。このＳ１２の判定
における定速走行は、先行車両への追従走行制御も含む
概念である。このＳ１２の判定でＹＥＳであれば、前回
の判定まで先行車両との車間距離制御（追従制御）を行
っていたかを判定する（Ｓ１３）。この判定でＹＥＳで
あれば、今回先行車両がいなくなったかを判定する（Ｓ
１４）。そして、この判定でＹＥＳであれば、加速要求
があるかを判定する（Ｓ１５）。これは、先行車両への
追従制御を行っていても、先行車両がほぼセット車速で
あれば、加速要求は生じないからである。

【００２０】このＳ１５の判定においてもＹＥＳの場合
には、本実施形態によるモータジェネレータ２を利用し
た加速制御に入る。なお、Ｓ１２〜Ｓ１５の判定におい
て、ＮＯであれば、加速制御は不要であり、処理を終了
する。

【００２１】Ｓ１５において、ＹＥＳの場合、加速要求
からこれに応じて増加すべき出力トルクの演算を行う
（Ｓ１６）。すなわち、現在車速とセット車速の差に応
じて増加すべき出力トルクを演算算出する。そして、演
算算出された増加すべき出力トルクに基づき、モータジ
ェネレータ２の出力を制御する（Ｓ１７）と共に、スロ
ットルを開きエンジン１の出力アップの制御を開始する
（Ｓ１８）。

【００２２】ここで、モータジェネレータ２は、出力ア
ップの指令と共に、すぐに出力トルクが上昇する。そこ
で、本実施形態では、エンジン１が出力トルクアップの
指令に基づき、その目標出力トルクまでに至る時間Ｔ１
を演算算出しておき、その時間Ｔ１に限定して、モータ
ジェネレータ２からの出力トルクで、加速のアシストを
行う。

【００２３】図３に示すように、先行車両がいなくなっ
たことを検出して、次の処理ループに入ったときに、モ
ータジェネレータ２を駆動制御し、かつスロットル開度
を大きくするが、モータジェネレータ２の出力トルク
は、最終的に目標車速で走行する際に必要なトルクの増
加分の５０％程度に設定する。そして、モータジェネレ
ータ２は、エンジン１の出力で、目標車速を維持できる
ようになるＴ１の時間の半分程度で、最高の出力を出
し、Ｔ１の時間経過後には出力をゼロに戻す。

【００２４】すなわち、Ｓ１７の加速制御開始からの経
過時間Ｔを加速に必要な時間Ｔ１と比較し（Ｓ１９）、
Ｔ１に至った場合に、通常の定速走行のスロットル制御
に戻り（Ｓ２０）、モータジェネレータ２の出力を停止
する（Ｓ２１）。これによって、定速走行は、検出車速
と、設定車速の比較に基づくフィードバック制御に戻
る。

【００２５】このように、本実施形態では、先行車両が
いなくなった場合に、モータジェネレータ２を所定時
間、例えばエンジンの出力トルクが設定車速を維持でき
るようになるまでの期間だけ利用して加速を行う。そこ
で、ドライバのフィーリングにあった加速を行うことが
できる。

【００２６】なお、上述の説明では、先行車両の存在に
より通常の定速走行が行えなくなり、その後この減速要
求条件が解除された場合について説明した。しかし、減
速要求条件は、これに限らず他の場合でもよい。例え
ば、ブレーキ操作によっても定速走行状態が解除されな
い場合には、ブレーキ操作でもよい。すなわち、先行車
両が所定の前方に存在しない場合においても、ドライバ
は自己の判断でブレーキを操作して減速する場合があ
る。そして、その後ブレーキ操作がなくなった場合に、
速やかに定速走行に移る場合には、本実施形態の構成が
好ましい。

【００２７】「第２実施形態」図６に、第２実施形態に
おける入力クラッチ１０を示す。このように、入力クラ
ッチ１０は、エンジン１とモータジェネレータ２の間に
配置され、両者間の動力の伝達をオンオフする。

【００２８】この入力クラッチ１０は、図２におけるＥ
ＣＵ８によって制御されるが、これについて図７に基づ
いて説明する。

【００２９】まず、ＥＣＵ８は、各種センサから入力信
号を取り込む（Ｓ３１）。次に、定速走行中かを判定す
る（Ｓ３２）。このＳ３２の判定における定速走行は、
第１実施形態と同様に先行車両への追従走行制御も含む
概念である。このＳ３２の判定でＹＥＳであれば、前回
の判定まで先行車両との車間距離制御（追従制御）を行
っていたかを判定する（Ｓ３３）。

【００３０】そして、この判定でＹＥＳであれば、入力
クラッチ１０を常時オンとする（Ｓ３４）。一方、Ｓ３
２またはＳ３３においてＮＯの場合には、車両走行条件
毎に入力クラッチ１０のオンオフを制御する（Ｓ３
５）。

【００３１】ここで、Ｓ３５における入力クラッチ１０
のオンオフ制御について説明する。Ｓ３５における追従
走行でない場合には、ＥＣＵ８は、入力クラッチ１０を
オンオフ制御して、不要な場合においてエンジン１をモ
ータジェネレータ２から切り離す。

【００３２】すなわち、図５に示すモータジェネレータ
２の動作状態である定速で要求駆動が大きい状態におい
て、モータジェネレータ２を駆動源とする。この場合、
入力クラッチ１０をオフして、エンジン１を切り離し、
駆動が停止される。これによって、エンジン１は完全に
停止した状態になり、モータジェネレータ２の出力は、
車輪駆動力として有効に利用される。

【００３３】さらに、図５における回生制動状態におい
ても、入力クラッチ１０をオフする。これによって、減
速によって得られるエネルギーはすべてモータジェネレ
ータ２による発電に利用され、これでバッテリを充電す
ることによって、効果的なエネルギーの回収を行うこと
ができる。

【００３４】一方、追従制御の場合には、Ｓ３４におい
て入力クラッチ１０は常時オンとなる。そこで、モータ
ジェネレータ２がオンとなり、エンジン１がオフとなる
車両駆動状態においても入力クラッチ１０がオンとな
り、エンジン１はモータジェネレータ２と一体化回転で
連れ回る状態になる。従って、前方車両がいなくなっ
て、加速するときには、エンジンに点火することによっ
て、エンジン１はすぐにトルクを発生し、エンジン１の
駆動力を利用して迅速な加速を達成することができる。

【００３５】さらに、エンジン１が連れ回っているた
め、前方車両が減速した場合などにおいて、エンジン１
を負荷として、減速力を発生することができる。従っ
て、モータジェネレータ２の回生制動による減速力だけ
でなくエンジン１を利用して減速力を得ることができ、
減速応答性を改善することができる。

【００３６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、追従制御を行っているときに、入力クラッチ１０を
オンとして、エンジン１をモータジェネレータ２と一緒
に回転させているため、その後のエンジン１の始動を迅
速に行えるとともに、減速性能を改善することができ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジン出力のフィードバック制御が再開されたとき
に、モータによるトルクアシストを行う。モータの出力
トルクは早期に立ち上がるため、これによって十分な加
速が得られる。また、時間を限定してトルクアシストを
行うため、バッテリの消耗などの問題がない。

【００３８】また、減速走行制御時において、入力クラ
ッチを接続しておくため、そのときの減速性能および定
速走行に戻ったときの加速性能を改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態におけるハイブリッド車の構成
ブロック図である。

【図２】同ハイブリッド車のシステムブロック図であ
る。

【図３】減速要求条件解除時の動作を説明するフロー
チャートである。

【図４】減速要求条件解除時の動作を説明するタイミ
ングチャートである。

【図５】車速及び要求駆動力と、駆動源の関係を示す
図である。

【図６】第２実施形態の一部構成を示す図である。

【図７】第２実施形態の動作を説明するフローチャー
トである。

【符号の説明】

１エンジン、２モータジェネレータ、３トルクコ
ンバータ、４自動変速機、５インバータ、６バッ
テリ、７コントローラ、８ＥＣＵ、１０入力クラッ
チ。

フロントページの続き (72)発明者中村誠志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者天野正弥愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンとモータにより車両を駆動する
ことができ、かつ車速を設定された目標車速に維持する
ようにフィードバック制御する定速走行制御を行うとと
もに所定の減速要求条件下では前記定速走行制御を中止
して車速が前記設定された目標車速より低下するようエ
ンジン出力を制御する減速走行制御を行うハイブリッド
車の定速走行装置において、前記所定の減速要求条件が解除され、前記定速走行制御
が再開された場合、所定時間だけモータによるトルクア
シストを行うハイブリッド車の定速走行装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記減速要求条件は、前方走行車両との車間距離が設定
値以下に減少したことを検出したときであるハイブリッ
ド車の定速走行装置。
【請求項３】エンジンとモータにより車両を駆動する
ことができ、かつ車速を設定された目標車速に維持する
ようにフィードバック制御する定速走行制御を行うとと
もに所定の減速要求条件下では前記定速走行制御を中止
して車速が前記設定された目標車速より低下するようエ
ンジン出力を制御する減速走行制御を行うハイブリッド
車の定速走行装置において、前記エンジンとモータの間に設けられ動力の伝達をオン
オフする入力クラッチを有し、前記減速走行制御時は、前記入力クラッチを常時オン状
態とするハイブリッド車の定速走行装置。