JP2011183875A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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浩行 伊勢川
Atsushi Hagiwara
敦 萩原
Yuki Oshitani
祐季 押谷
Masaharu Hosoda
正晴 細田
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Abstract

【課題】運転者の嗜好又は運転者が意図する走行特性に合った加速度合いを手動で選択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】内燃機関と、内燃機関の動力をアシストする電動機と、内燃機関と駆動輪の間に設けられ、運転状態及び走行状態に応じて変速比が設定される変速機と、を有し、内燃機関からの動力、又は内燃機関及び電動機からの動力によって走行するハイブリッド車両の制御装置は、変速機の変速操作部に対する手動操作に応じて、通常状態より動力性能を異ならせて変速比を制御する変速制御部と、電動機のアシスト量を少なくとも2つの異なるモードの中から任意に選択するアシスト変更操作部と、アシスト変更操作部で選択されたアシストモードに対応して電動機の制御を行うアシスト制御部とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
特許文献1には、エンジンを動力源とし、走行時に電動モータによってトルクアシストを行うハイブリッド車両の制御装置が開示されている。当該ハイブリッド車両には、自動変速機の変速条件(変速マップ等)をパワーパターン又はノーマルパターンに切り換えるためのパターンセレクトスイッチが設けられている。制御装置は、運転者がパターンセレクトスイッチを用いてパワーパターンを選択したとき、通常よりも高い動力性能を運転者が要求しているものとみなす。このとき、制御装置は、自動変速機の変速条件を示す変速マップ等をパワーパターンに変更すると共に、電動モータによるアシストトルク量を増加するアシスト制御を行う。
特許第3097559号公報
しかし、特許文献1に開示された制御装置は、パワーパターンが選択されると、自動変速機の変速条件をパワーパターンに変更すると共に、電動モータによるアシストトルク量を増やす。このため、パワーパターンが選択される前後で、同じアクセル操作量に対する駆動力の差が非常に大きい。このような同じアクセル操作量に対する急激な駆動力の変化は望ましくない。
本発明の目的は、運転者の嗜好又は運転者が意図する走行特性に合った加速度合いを手動で選択可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することである。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関(例えば、実施の形態での内燃機関103)と、前記内燃機関の動力をアシストする電動機(例えば、実施の形態での電動機101)と、前記内燃機関と駆動輪(例えば、実施の形態での駆動輪153L,153R)の間に設けられ、運転状態(例えば、実施の形態でのAP開度)及び走行状態(例えば、実施の形態での車速Vp)に応じて変速比が設定される変速機(例えば、実施の形態での変速機105)と、を有し、前記内燃機関及び前記電動機からの動力によって走行するハイブリッド車両の制御装置であって、前記変速機の変速操作部(例えば、実施の形態での変速操作部113又はパドルスイッチ123)に対する手動選択に応じて、通常状態より動力性能を異ならせて変速比を制御する変速制御部(例えば、実施の形態でのマネジメントECU121及びトランスミッションECU119)と、前記電動機のアシスト量を少なくとも2つの異なるモードの中から任意に選択するアシスト変更操作部(例えば、実施の形態でのアシスト増量スイッチ111)と、前記アシスト変更操作部で選択されたアシストモードに対応して前記電動機の制御を行うアシスト制御部(例えば、実施の形態でのマネジメントECU121及びモータECU115)と、を備えたことを特徴としている。
さらに、請求項2に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関(例えば、実施の形態での内燃機関103)と、前記内燃機関の動力をアシストする電動機(例えば、実施の形態での電動機101)と、前記内燃機関と駆動輪(例えば、実施の形態での駆動輪153L,153R)の間に設けられ、運転状態(例えば、実施の形態でのAP開度)及び走行状態(例えば、実施の形態での車速Vp)に応じて変速比が設定される変速機(例えば、実施の形態での変速機105)と、を有し、前記内燃機関及び前記電動機からの動力によって走行するハイブリッド車両の制御装置であって、前記変速機の変速操作部(例えば、実施の形態での変速操作部113又はパドルスイッチ123)に対する手動操作に応じた複数段階の変速比のいずれかに固定して変速比を制御する変速制御部(例えば、実施の形態でのマネジメントECU121及びトランスミッションECU119)と、前記電動機のアシスト量を少なくとも2つの異なるモードの中から任意に選択するアシスト変更操作部(例えば、実施の形態でのアシスト増量スイッチ111)と、前記アシスト変更操作部で選択されたアシストモードに対応して前記電動機の制御を行うアシスト制御部(例えば、実施の形態でのマネジメントECU121及びモータECU115)と、を備えたことを特徴としている。
さらに、請求項3に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記少なくとも2つのアシストモードには、前記電動機のアシスト量が通常よりも大きいアシスト増加モードが含まれることを特徴としている。
さらに、請求項4に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記アシスト増加モードにおける前記電動機がアシストを開始する条件は、アクセルペダルの開度が通常よりも小さいことを特徴としている。
さらに、請求項5に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記少なくとも2つのアシストモードには、前記電動機のアシスト量が通常よりも大きいアシスト増加モードが複数含まれ、アシストモードの選択は、段階的に行われることを特徴としている。
さらに、請求項6に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記アシスト変更操作部の操作回数又は操作時間に応じてアシストモードが選択されることを特徴としている。
さらに、請求項7に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記変速制御部は、前記ハイブリッド車両の運転者によって所定の操作が行われた際、前記ハイブリッド車両の燃費性能を通常よりも発揮する変速条件に基づいて、前記変速機の変速比を前記ハイブリッド車両の走行状態及び運転状態に応じて設定することを特徴としている。
請求項1〜7に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、運転者の嗜好又は運転者が意図する走行特性に合った加速度合いを手動で選択可能である。
第1の実施形態のHEVの内部構成を示すブロック図 通常変速マップの一例を示す図 動力重視変速マップの一例を示す図 燃費優先変速マップの一例を示す図 駆動源がAP開度に応じて出力する駆動トルクとモータアシスト分の割合を示すグラフ 第1の実施形態のHEVが備えるマネジメントECU121の動作を示すフローチャート 第1の実施形態のHEVがとり得る加速度合いの選択肢を示す図 第2の実施形態のHEVの内部構成を示すブロック図 通常ドライブレンジ(D)、動力重視レンジ(S)、燃費優先レンジ(E)が選択されたときの、AP開度に対する内燃機関103の回転数の各変化を示すグラフ 変速レバー113aにアシスト増量スイッチ111を一体に配置した変速操作部113を示す斜視図
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
HEV(Hybrid Electrical Vehicle:ハイブリッド電気自動車)は、電動機及び/又は内燃機関の駆動力によって走行する。以下説明するHEVでは、電動機の駆動軸は、内燃機関の駆動軸に直結されている。なお、HEVの駆動源の構成は、電動機の駆動力が内燃機関の駆動力をアシスト可能な構成であれば、本実施形態のような電動機が内燃機関に直結された構成に限定されない。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態のHEVの内部構成を示すブロック図である。図1に示すHEV(以下、単に「車両」という。)は、駆動源としての電動機(MOT)101と、駆動源としての内燃機関(ENG)103と、変速機(T/M)105と、車速センサ107と、エンジン回転数センサ(NE)109と、アシスト増量スイッチ111と、変速操作部113と、モータECU(MOT ECU)115と、エンジンECU(ENG ECU)117と、トランスミッションECU(T/M ECU)119と、マネジメントECU(MG ECU)121とを備える。
電動機101は、例えば3相交流モータであり、車両が走行するための駆動力を発生する。電動機101には、図示しないインバータを介して蓄電器から高電圧(例えば100〜200V)の電力が供給される。内燃機関103は、車両が走行するための駆動力を発生する。電動機101及び内燃機関103からの駆動力は、変速機105及び駆動軸151を介して駆動輪153L,153Rに伝達される。変速機105は、電動機101及び/又は内燃機関103からの駆動力を、所望の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸151に伝達する。
車速センサ107は、駆動軸151の回転数に基づいた車両の走行速度(以下「車速」という)Vpを検出する。車速センサ107によって検出された車速Vpを示す信号は、マネジメントECU121に送られる。エンジン回転数センサ109は、内燃機関103の回転数を検出する。エンジン回転数センサ109によって検出された内燃機関103の回転数NEを示す信号は、マネジメントECU121に送られる。
アシスト増量スイッチ111は、運転者が操作するスイッチであって、運転者が通常よりも大きな加速度合いを希望する際にオンされる。アシスト増量スイッチ111の状態(オン状態又はオフ状態)を示す信号は、マネジメントECU121に送られる。
変速操作部113は、運転者が操作するセレクトレバーである。変速操作部113によって、パーキング(P)、リバース(R)、ニュートラル(N)、通常ドライブレンジ(D)、動力重視レンジ(S)及び燃費優先レンジ(E)の内の一つが選択される。変速操作部113によって選択されたシフトポジションを示す信号は、マネジメントECU121に送られる。なお、通常ドライブレンジ(D)は、一般走行用のモードである。また、動力重視レンジ(S)は、内燃機関103の高回転域をフルに用いて運転者がスポーツ走行等を楽しむことができるモードである。また、燃費優先レンジ(E)は、内燃機関103の高回転域をカットして省燃費運転を行うためのモードである。
モータECU115は、マネジメントECU121からの指示に応じて、電動機101の運転を制御する。エンジンECU117は、マネジメントECU121からの指示に応じて、内燃機関103の運転を制御する。トランスミッションECU119は、マネジメントECU121からの指示に応じて、変速機105に変速比の変更指示を行う。
マネジメントECU121は、電動機101、内燃機関103及び変速機105等の統括制御を行う。また、マネジメントECU121には、車速センサ107からの信号(車速Vpを示す信号)、エンジン回転数センサ109からの信号(内燃機関103の回転数を示す信号)、アクセルペダルの開度(AP開度)を示す信号、アシスト増量スイッチ111の状態を示す信号、及び変速操作部113によって選択されたシフトポジションを示す信号が入力される。
マネジメントECU121は、車速、AP開度及び目標エンジン回転数をパラメータとした変速マップを記憶したメモリ(図示せず)を有する。マネジメントECU121は、入力されたAP開度、車速センサ107からの信号が示す車速Vp、及びエンジン回転数センサ109からの信号が示す内燃機関103の回転数に基づいて、変速マップ上の目標エンジン回転数と内燃機関103の回転数の差をフィードバックして変速比を決定する。マネジメントECU121は、変速機105が当該決定した変速比の形態となるよう、トランスミッションECU119に指示する。
本実施形態では、メモリに格納されている変速マップは3種類ある。すなわち、変速操作部113によって通常ドライブレンジ(D)が選択されているときに用いられる「通常変速マップ」、動力重視レンジ(S)が選択されているときに用いられる「動力重視変速マップ」、及び燃費優先レンジ(E)が選択されているときに用いられる「燃費優先変速マップ」がメモリに格納されている。マネジメントECU121は、変速操作部113によって選択されたレンジに対応した変速マップを用いる。図2は通常変速マップの一例、図3は動力重視変速マップの一例、図4は燃費優先変速マップの一例を示す図である。
また、マネジメントECU121は、AP開度に応じた駆動トルクを駆動源(電動機101及び/又は内燃機関103)が出力するよう、モータECU115及びエンジンECU117に指示する。図5は、駆動源がAP開度に応じて出力する駆動トルクとモータアシスト分の割合を示すグラフである。図5に示すように、電動機101が内燃機関103の駆動力をサポートする割合は、アシスト増量スイッチ111の状態に応じて異なる。アシスト増量スイッチ111がオフ状態のときは通常アシストモードが選択され、アシスト増量スイッチ111がオン状態のときはアシスト増加モードが選択される。
通常アシストモードが選択されているとき、マネジメントECU121は、AP開度が図5に示す第1しきい値APref1未満であれば、内燃機関103のみが駆動トルクを出力するよう制御し、第1しきい値APref1以上であれば、電動機101が内燃機関103の駆動力をサポートして駆動トルクを出力するよう制御する。図5には、通常アシストモード選択時の電動機101のサポート分が、クロスハッチングされた部分(A)で示される。
また、アシスト増加モードが選択されているとき、マネジメントECU121は、AP開度が図5に示す第2しきい値APref2未満であれば、内燃機関103のみが駆動トルクを出力するよう制御し、第2しきい値APref2以上であれば、電動機101が内燃機関103の駆動力をサポートして駆動トルクを出力するよう制御する。図5には、アシスト増加モード選択時の電動機101のサポート分が、クロスハッチングされた部分(A)に右斜線でハッチングされた部分を足し合わせた部分(B)で示される。
図5に示すように、アシスト増加モード選択時の電動機101のサポート分は、通常アシストモード選択時のサポート分よりも大きい。また、電動機101によるサポートが開始されるAP開度は、通常アシストモード選択時よりもアシスト増加モード選択時の方が小さい。したがって、AP開度が第2しきい値APref2未満であれば両モードの駆動トルクは変わらないが、AP開度が第2しきい値APref2以上になるとアシスト増加モード選択時には電動機101によるサポートが開始される。また、AP開度が第1しきい値APref1以上になると、電動機101によるサポート分が両モード間で異なる。
図6は、第1の実施形態のHEVが備えるマネジメントECU121の動作を示すフローチャートである。図6に示すように、マネジメントECU121は、変速操作部113から入力された信号に基づいて、選択されているシフトポジションを判別する(ステップS101)。マネジメントECU121は、ステップS101で判別したシフトポジションが通常ドライブレンジ(D)であればステップS103に進んで通常変速マップを選択し、動力重視レンジ(S)であればステップS105に進んで同力重視変速マップを選択し、燃費優先レンジ(E)であればステップS107に進んで燃費優先変速マップを選択する。
マネジメントECU121は、ステップS103、ステップS105又はステップS107を行った後、AP開度、車速Vp及び内燃機関103の回転数に基づいて、選択した変速マップ上の目標エンジン回転数と内燃機関103の回転数の差をフィードバックして変速比を決定する(ステップS109)。次に、マネジメントECU121は、アシスト増量スイッチ111の状態を示す信号に基づいて、アシスト増量スイッチ111がオン状態かオフ状態かを判別する(ステップS111)。マネジメントECU121は、ステップS101で判別したアシスト増量スイッチ111の状態がオフ状態であればステップS113に進んで通常アシストモードを選択し、オン状態であればステップS115に進んでアシスト増量モードを選択する。
ステップS113では、マネジメントECU121は、AP開度に応じて図5に示した通常アシストモード時の駆動トルクを駆動源が出力するよう制御する。一方、ステップS115では、マネジメントECU121は、AP開度に応じて図5に示したアシスト増加モード時の駆動トルクを駆動源が出力するよう制御する。
このように、マネジメントECU121は、変速操作部113によって選択されたシフトポジションが通常ドライブレンジ(D)か、動力重視レンジ(S)か、燃費優先レンジ(E)かによって異なる変速マップを用い、かつ、アシスト増量スイッチ111がオフ状態かオン状態かによって異なるアシストモードを選択する。したがって、運転者は、変速操作部113及びアシスト増量スイッチ111を用いて、3種類の変速マップ(レンジ)と2種類のアシストモードの組み合わせによる図7に示した6種類の異なる加速度合いの中から所望の一つを手動で選択できる。
尚、図10に示すように上記変速操作部113の変速レバー113aにアシスト増量スイッチ111を一体に配置してもよく、このように配置することで両者の操作が1箇所に集中させることができるので操作性を向上させることができる。また、図10では中立レンジ(N)から燃費優先レンジ(E)、通常ドライブレンジ(D)、動力重視レンジ(S)の順に選択位置が配置されており、徐々に動力性能が高まるような分かり易い配置になっている。
(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態のHEVの内部構成を示すブロック図である。図8に示すように、第2の実施形態のHEVが第1の実施形態のHEVと異なる点は、パドルスイッチ123を備えたことである。また、変速操作部113によって選択可能なシフトポジションは、パーキング(P)、リバース(R)、ニュートラル(N)、通常ドライブレンジ(D)及び燃費優先レンジ(E)である。これらの点以外は第1の実施形態と同様であり、図8において、図1と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。このため、第1実施形態のHEVと同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
パドルスイッチ123は、運転者が変速機105における変速比を変更するためのスイッチであって、変速比を上げるためのシフトアップスイッチと、変速比を下げるためのシフトダウンスイッチとから構成される。なお、パドルスイッチ123によって変更された変速比は固定され、車速Vp及び内燃機関103の回転数に応じて変更されない。パドルスイッチ123が操作された際、その操作を示す信号はマネジメントECU121に送られる。マネジメントECU121は、変速機105がパドルスイッチ123からの信号が示す変速比の形態となるよう、トランスミッションECU119に指示する。なお、マネジメントECU121は、パドルスイッチ123からの信号を受け取ったとき、第1の実施形態で説明した動力重視レンジ(S)に対応する動力重視変速マップを用いても良い。
このように、マネジメントECU121は、変速操作部113の操作だけでなくパドルスイッチ123の操作によっても所望の変速比又は異なる変速マップを用いることができる。なお、所望の変速比に固定可能な手段は、パドルスイッチ123だけでなく、変速操作部113であっても良い。
(第3の実施形態)
第3の実施形態のHEVが第1の実施形態のHEVと異なる点は、加速時のAP開度に対する内燃機関103の回転数の追従性が、変速操作部113によって選択されるシフトポジションに応じて異なることである。図9は、通常ドライブレンジ(D)、動力重視レンジ(S)、燃費優先レンジ(E)が選択されたときの、AP開度に対する内燃機関103の回転数の各変化を示すグラフである。第3の実施形態のマネジメントECU121は、図9に示すように、加速開始後、同じAP開度であっても、動力重視レンジ(S)が選択されたときには、通常ドライブレンジ(D)が選択されたときの回転数の増加率よりも大きな増加率で内燃機関103を運転するようエンジンECU117に指示し、一方、マネジメントECU121は、燃費優先レンジ(E)が選択されたときには、通常ドライブレンジ(D)が選択されたときの回転数の増加率よりも小さな増加率で内燃機関103を運転するようエンジンECU117に指示する。このように、本実施形態のマネジメントECU121は、選択されたレンジによって内燃機関103の回転数の増加率が異なるようエンジンECU117を指示する。
上記説明した第1〜第3の実施形態では、アシスト増量スイッチ111によって通常アシストモード又はアシスト増加モードが設定されるが、AP開度に対する電動機101のアシスト量がそれぞれ異なる複数のアシスト増加モードを設定しても良い。この場合、マネジメントECU121は、アシスト増量スイッチ111の押圧回数が多い程、又は、アシスト増量スイッチ111の押圧時間が長い程、電動機101のアシスト量が大きいモードを設定する。また、アシスト増量スイッチ111とは別に、アシストを増加する量を無段階に調整する回動型のロータリースイッチを設け、運転者が当該ロータリースイッチを用いてアシスト量を任意に細かく調整できるようにしてもよい。なお、モードを切り替えるための手段としては、アシスト増量スイッチ111の代わりに、少なくとも3つのモードの中から1つを選択可能な選択スイッチや選択ボタンなどの選択手段を用いても良い。
また、マネジメントECU121は、アシスト増量スイッチ111によってアシスト増加モードが設定された際には、電動機101のアシストだけでなく、電動機101による回生量も増加するようモータECU115に指示しても良い。
さらに、マネジメントECU121は、変速操作部113によって動力重視レンジ(S)が選択された際に用いられる動力重視変速マップとして、所定車速未満の低速時の動力を特に重視した低速重視変速マップと、所定車速以上の高速時の動力を特に重視した高速重視変速マップとの2つの変速マップを設けても良い。この場合、運転者は、動力重視レンジ(S)を選択した際にどちらの変速マップを用いるかを予め設定しておく。
101 電動機(MOT)
103 内燃機関(ENG)
105 変速機(T/M)
107 車速センサ
109 エンジン回転数センサ(NE)
111 アシスト増量スイッチ
113 変速操作部
115 モータECU(MOT ECU)
117 エンジンECU(ENG ECU)
119 トランスミッションECU(T/M ECU)
121 マネジメントECU(MG ECU)
123 パドルスイッチ
151 駆動軸
153L,153R 駆動輪

Claims (7)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関の動力をアシストする電動機と、
    前記内燃機関と駆動輪の間に設けられ、運転状態及び走行状態に応じて変速比が設定される変速機と、を有し、
    前記内燃機関及び前記電動機からの動力によって走行するハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記変速機の変速操作部に対する手動選択に応じて、通常状態より動力性能を異ならせて変速比を制御する変速制御部と、
    前記電動機のアシスト量を少なくとも2つの異なるモードの中から任意に選択するアシスト変更操作部と、
    前記アシスト変更操作部で選択されたアシストモードに対応して前記電動機の制御を行うアシスト制御部と、
    を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 内燃機関と、
    前記内燃機関の動力をアシストする電動機と、
    前記内燃機関と駆動輪の間に設けられ、運転状態及び走行状態に応じて変速比が設定される変速機と、を有し、
    前記内燃機関及び前記電動機からの動力によって走行するハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記変速機の変速操作部に対する手動操作に応じた複数段階の変速比のいずれかに固定して変速比を制御する変速制御部と、
    前記電動機のアシスト量を少なくとも2つの異なるモードの中から任意に選択するアシスト変更操作部と、
    前記アシスト変更操作部で選択されたアシストモードに対応して前記電動機の制御を行うアシスト制御部と、
    を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  3. 請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記少なくとも2つのアシストモードには、前記電動機のアシスト量が通常よりも大きいアシスト増加モードが含まれることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  4. 請求項3に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記アシスト増加モードにおける前記電動機がアシストを開始する条件は、アクセルペダルの開度が通常よりも小さいことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  5. 請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記少なくとも2つのアシストモードには、前記電動機のアシスト量が通常よりも大きいアシスト増加モードが複数含まれ、アシストモードの選択は、段階的に行われることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  6. 請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記アシスト変更操作部の操作回数又は操作時間に応じてアシストモードが選択されることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記変速制御部は、前記ハイブリッド車両の運転者によって所定の操作が行われた際、前記ハイブリッド車両の燃費性能を通常よりも発揮する変速条件に基づいて、前記変速機の変速比を前記ハイブリッド車両の走行状態及び運転状態に応じ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。
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