JP2012006575A - ハイブリッド車両の発進制御装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンの動作に安定性が増し、ハイブリッド車両の運行に信頼性を確保することができる剛健な運転性を提供する。
【解決手段】本発明によるハイブリッド車両の発進制御方法は、発進加速要求に応じて要求トルク量を決定する過程Ｓ１０２、クラッチの結合状態を分析する過程Ｓ１０３、クラッチのスリップと判定されればクラッチスリップトルク量を演算する過程Ｓ１０８、クラッチスリップトルク量に応じたエンジントルク補償をエンジン制御器に要請する過程Ｓ１０９、エンジン制御器は、エンジントルク補償に応じて空気量及び点火時期フィードバック制御によってエンジン出力トルクを補償する過程Ｓ１１０を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の発進制御装置及び方法に係り、より詳しくは、ハイブリッド車両の発進時に剛健な運転性を確保するハイブリッド車両の発進制御装置及び方法に関する。
手動変速機車両には変速機に伝達されるエンジンの動力を制御する多様な形態のクラッチ（乾式／湿式）が、エンジンと変速機の間に装着される。
手動変速機車両の発進時、運転者はクラッチペダルと加速ペダルを操作してエンジン出力トルクを適切に調節し、変速機の入力トルクに同期させる。
車両の発進初期にはクラッチスリップ制御が行われるが、これは初期発進を可能にし、発進中に発生し得るショック（Ｓｈｏｃｋ）やジャーク（Ｊｅｒｋ）及びクラッチジャダー（ｃｌｕｔｃｈ ｊｕｄｄｅｒ）を低減させてスムーズな発進感を提供し、突然のエンジン負荷によるストール（Ｓｔａｌｌ）を防止するものである。
自動変速機にはクラッチの代わりに流体カップリングを提供するトルクコンバータが適用されるが、トルクコンバータの流体カップリングを通した駆動力の伝達はトルク増配効果はあるが伝達効率が低いため、燃費悪化を発生させる短所がある。
最近、燃費向上の要求と各国の強化された排出ガスの規制により、環境に配慮した車両としてハイブリッド車両が開発され運行されている。
ハイブリッド車両は動力源にエンジンとモーターが適用され、走行状況に応じてエンジンとモーターの特性を発揮して高いエネルギー効率と排気ガス低減を提供する。
ハイブリッド車両には原価節減とトルク損失を最小化するために、トルクコンバータの代わりにエンジンとモーターの間に流体によって作動するクラッチが装着される。
ハイブリッド車両に装着されるクラッチは走行状況に応じてエンジンとモーターとを連結して、最適の動力が変速機に伝達されるようにする。
しかし、エンジンとモーターの動力連結過程でクラッチスリップ制御が安定的に行われなければエンジンの過負荷によるストール（Ｓｔａｌｌ）／ドロップ（Ｄｒｏｐ）／フレア（Ｆｌａｒｅ）を発生させ、発進ショック（Ｓｈｏｃｋ）を誘発させる恐れがある（特許文献１〜４参照）。
また、クラッチスリップ量に偏差が発生するため、繰り返される発進運転モードで剛健な運転性を確保することができず、過度なクラッチスリップはクラッチジャダー（ｃｌｕｔｃｈ ｊｕｄｄｅｒ）を誘発してしまい、運転性に悪影響を及ぼす。
特開２０１０−１０５６４８号公報 特開２００９−０８３８１９号公報 特開２００８−３０２７４４号公報 特開２００７−１３１０７０号公報
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的とするところは、エンジンの動作に安定性が増し、ハイブリッド車両の運行に信頼性を確保することができる剛健な運転性を提供することにある。
上記のような目的を達成するために本発明の実施例によれば、ハイブリッド車両の発進制御装置は、動力源のエンジン及びモーター、動力伝達を制御するクラッチ、クラッチの動作を制御するクラッチ制御器を含むハイブリッド車両において、発進加速要求に応じてクラッチをスリップ制御し、クラッチのスリップトルク量を演算してエンジン出力トルク補正を要請するハイブリッド制御器、そしてハイブリッド制御器のエンジン出力トルク補正要請に応じて空気量及び点火時期フィードバック制御によって目標エンジン速度を追従させるエンジン制御器を含むことを特徴とする。
また、エンジン制御器は、ネットワークを通してハイブリッド制御器で要請されるトルク補正によりクラッチスリップで損失されるエンジンの出力トルクを、空気量制御及び点火時期フィードバック制御によって補償することを特徴とする。
本発明の他の実施例によれば、ハイブリッド車両の発進制御方法は、発進加速要求に応じて要求トルク量を決定する過程、クラッチの結合状態を分析する過程、クラッチのスリップと判定されればクラッチスリップトルク量を演算する過程、クラッチスリップトルク量に応じたエンジントルク補償を要請する過程、そしてエンジントルク補償要請に応じて空気量及び点火時期フィードバック制御によってエンジン出力トルクを補償する過程を含むことを特徴とする。
クラッチが完全結合された状態であれば、発進加速要求に対する要求トルク量を計算して、エンジン出力トルクを要求トルク量に追従させることができる。
クラッチスリップ状態で発進加速要求に応じた要求トルク量にクラッチスリップによる補償量を適用して、目標エンジン速度に追従させることができる。
本発明の実施例によれば、運転者の発進加速意志によってクラッチスリップ量を演算し、エンジン出力トルクを補償することによってエンジンストール及びドロップが発生しないのでエンジンの動作に安定性が増し、これによって、ハイブリッド車両の運行に信頼性を確保することができる。
また、運転者の発進加速要求に応答し、初期加速感を確保することができる。
本発明の実施例によるハイブリッド車両の発進制御装置を概略的に示した図である。 本発明の実施例によるハイブリッド車両の発進制御手続を示したフローチャートである。
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
図面では本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略した。
図１は、本発明の実施例によるハイブリッド車両の発進制御装置を概略的に示したものである。
図１から分かるように、本発明のハイブリッド車両の発進制御装置は、ＥＣＵ１０（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、ＨＣＵ２０（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、ＭＣＵ３０（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、バッテリ４０、ＢＭＳ５０（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＣＣＵ６０（Ｃｌｕｔｃｈ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、モーター７０、エンジン８０、ＩＳＧ８１、クラッチ９０、そして変速機１００を含む。
ＥＣＵ１０はネットワークを通してＨＣＵ２０に連結され、ＨＣＵ２０と連動してエンジン８０の動作を制御する。
ＨＣＵ２０は、走行要求及び車両状態に応じて、ネットワークを通し、各制御器を統合制御してエンジン８０及びモーター７０の出力トルクを制御し、運転条件及びバッテリ４０の状態に応じてクラッチ９０を制御し、電気モード（ＥＶ）、ハイブリッドモード（ＨＥＶ）、及びエンジンモードの走行を制御する。
ＨＣＵ２０は、運転の発進要求が検出されれば、要求トルク量に応じてＣＣＵ６０を通してクラッチ９０をスリップ制御し、クラッチ９０のスリップトルク量を演算してＥＣＵ１０にエンジン８０のトルク補正を要請する。
ＭＣＵ３０は、ＨＣＵ３０の制御によりモーター７０の駆動を制御し、回生制動制御モードでモーター７０が発電した電気をバッテリ４０に貯蔵する。
バッテリ４０は、ハイブリッドモード（ＨＥＶ）及びモーターモード（ＥＶ）でモーター７０に電源を供給し、回生制動制御モードでモーター７０を通して回収される電気を充電する。
ＢＭＳ５０は、バッテリ４０の電圧、電流、温度などの情報を総合検出してＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）状態及び充電及び放電電流量を管理制御し、それに対する情報をネットワークを通してＨＣＵ２０に提供する。
ＣＣＵ６０は、ＨＣＵ２０の制御によって変速機１００に備えられるアクチュエーターを制御し、目標変速段への変速を制御し、クラッチ９０に供給される油圧を制御してクラッチ９０の結合及び解除を行い、発進加速要求に応じてクラッチ９０のスリップ量を調整する。
モーター７０は、ＭＣＵ３０の制御によって駆動トルクを調整する。
エンジン８０は、ＥＣＵ２０の制御によって出力を制御し、図示していないＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｈｒｏｔｔｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を通して吸入空気量を調整する。
ＩＳＧ８１は、車両の運転状況に応じてエンジン８０のアイドル停止及び再始動を行う。
クラッチ９０はエンジン８０とモーター７０の間に配置されて、運転モードに応じてエンジン８０とモーター７０の動力連結を制御する。
変速機１００は、ＨＣＵ２０とネットワークで連結されるＣＣＵ６０の制御によって目標変速段を結合する。
また、ＥＣＵ１０は、ネットワークを通してＨＣＵ２０で要請されるトルク補正により空気量を調整し点火時期を制御することによってエンジン８０の出力を制御して、目標エンジン速度を維持する。
ＥＣＵ１０にＨＣＵ２０から理想的でかつ正確なエンジン負荷情報が伝達されると仮定すれば、空気量制御だけでも目標エンジン速度を制御することができる。
しかしながら、現実的にＨＣＵ２０がクラッチ９０のスリップトルク量を演算する過程で誤差値が常時的に存在するので、これに対する対応方案として、ＥＣＵ１０がエンジン速度を制御する過程で点火時期制御と共に適用して、フィードバック制御する。
例えば、クラッチ９０を作動させる流体の温度によって油圧応答性が異なる特徴を有しており、過渡区間では信号に応じて油圧値が異なる。
言い換えると、演算されたクラッチ９０のスリップトルク量（エンジン負荷量）と実際にエンジンにかかる負荷の間に差が発生することがあるので、これを補償するために点火時期制御を適用し、フィードバック制御を行う。
ＨＣＵ２０で演算されるクラッチ９０のスリップ量は下記の通りに決定されるが、摩擦係数の誤差及びクラッチ油圧推定量の誤差により、クラッチスリップ量に誤差が発生することがある。
Figure 2012006575
ＥＣＵ１０が目標エンジン速度を制御する過程で、クラッチ９０のスリップトルク量の情報の誤差はある特定の範囲内に存在する場合にのみフィードバック制御の効果が現れる。
言い換えると、制御可能な誤差範囲内でクラッチ９０のスリップトルク量を演算しなければならないので、クラッチ９０に供給される油圧量はクラッチ９０に供給される油圧最大許容量以内でなければならず、クラッチ９０に供給される油圧最大許容量は下記の通りに決定される。
Figure 2012006575
上記のエンジン可用トルクは冷却水温とオイル温度によって変わるので、試験値を通じて確保される。
前述のような機能を含んで構成される本発明によるハイブリッド車両において、運転者の要求に応じて発進制御を行う動作を、図２を参照して説明する。
本発明が適用されるハイブリッド車両が停車中であるかまたはモーターモード（ＥＶ）に運行されている状態で、ＨＣＵ２０は運転者の発進加速要求を検出して（Ｓ１０１）、運転者の発進加速要求に応じた要求トルク量を算出する（Ｓ１０２）。
そして、ＨＣＵ２０は、ＣＣＵ６０の情報を分析して現在のクラッチ９０状態を検出し（Ｓ１０３）、クラッチ９０状態が完全結合している状態であるかを判断する（Ｓ１０４）。
Ｓ１０４でクラッチ９０が完全結合を維持している状態であれば、ＨＣＵ２０は運転者の発進加速要求に応じて、算出された全負荷（Ｆ／Ｌ）あるいは部分負荷（Ｐ／Ｌ）の要求トルク量をネットワークで連結されたＥＣＵ１０に伝送する（Ｓ１０５）。
したがって、ＥＣＵ１０は、ネットワークを通してＨＣＵ１０から印加される全負荷（Ｆ／Ｌ）あるいは部分負荷（Ｐ／Ｌ）の要求トルク量に応じて空気量及び点火時期を制御し、エンジン８０の出力トルクを調整して要求トルクに誘導制御する（Ｓ１０６）。
Ｓ１０４でクラッチ９０が完全結合を維持していない状態であればクラッチスリップ状態に判定し（Ｓ１０７）、クラッチ９０スリップトルク量を演算する（Ｓ１０８）。
Ｓ１０８でクラッチ９０スリップトルク量が演算されれば、クラッチ９０のスリップによるエンジン負荷の損失を補償するために、ネットワークを通してＥＣＵ１０にエンジン８０の出力トルク制御を要請する（Ｓ１０９）。
ＨＣＵ２０からＥＣＵ１０には、要請されるトルク補正と、発進加速要求に応じた要求トルク量とが共に伝送される。
したがって、ＥＣＵ１０は、ＨＣＵ２０から要請されるトルク補正値を適用して空気量及び点火時期をフィードバック制御して、目標エンジン速度に誘導する（Ｓ１１０）。
上記でＥＣＵ１０に要請されるトルク補正が理想的でかつ正確なエンジン負荷情報が伝達されると仮定すれば、空気量制御だけでも目標エンジン速度を制御することができる。
しかし、ＨＣＵ２０がクラッチ９０のスリップトルク量を演算する過程で誤差値が発生するので、ＥＣＵ１０は、エンジン速度を制御する過程で点火時期制御を共に適用する。
クラッチ９０を作動させる流体の温度に応じて油圧応答性が異なる特徴を有するので、油圧過渡区間では油圧指令対比差が発生する。
したがって、クラッチ９０のスリップトルクと実際にエンジンにかかる負荷に差が発生するので、これを補償するために点火時期制御を適用してフィードバック制御する。
この時、ＨＣＵ２０で演算されるクラッチ９０のスリップトルク量は摩擦係数偏差及びクラッチ油圧推定値偏差によって誤差が発生するので、ＥＣＵ１０は、目標エンジン速度を追従させる制御を特定の範囲内に存在する場合にのみ行う。
以上、ハイブリッド車両について説明したが、本発明はクラッチが適用される自動変速機、例えば、ＣＶＴ、ＤＣＴ、ＡＭＴなどにも水平展開できる。本発明の車両の発進制御装置は、トルクコンバータより効率性が大きいので、燃費改善効果が大きく、原価節減を提供することができる。
以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の属する技術的範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
１０ ＥＣＵ
２０ ＨＣＵ
３０ ＭＣＵ
４０ バッテリ
５０ ＢＭＳ
６０ ＣＣＵ
７０ モーター
８０ エンジン
８１ ＩＳＧ
９０ クラッチ
１００ 変速機

Claims (5)

  1. 動力源のエンジン及びモーター、動力伝達を制御するクラッチ、前記クラッチの動作を制御するクラッチ制御器を含むハイブリッド車両において、
    発進加速要求に応じて前記クラッチをスリップ制御し、前記クラッチのスリップトルク量を演算してエンジン出力トルク補正を要請するハイブリッド制御器、そして
    前記ハイブリッド制御器のエンジン出力トルク補正要請に応じて空気量及び点火時期フィードバック制御をによって目標エンジン速度を追従させるエンジン制御器を含むことを特徴とするハイブリッド車両の発進制御装置。
  2. 前記エンジン制御器は、ネットワークを通して前記ハイブリッド制御器で要請されるトルク補正によりクラッチスリップで損失されるエンジンの出力トルクを空気量制御及び点火時期フィードバック制御によって補償することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の発進制御装置。
  3. 発進加速要求に応じて要求トルク量を決定する過程、
    クラッチの結合状態を分析する過程、
    前記クラッチのスリップと判定されればクラッチスリップトルク量を演算する過程、
    クラッチスリップトルク量に応じたエンジントルク補償を要請する過程、
    エンジントルク補償要請に応じて空気量制御及び点火時期フィードバック制御によりエンジン出力トルクを補償する過程
    を含むことを特徴とするハイブリッド車両の発進制御方法。
  4. 前記クラッチが完全結合された状態であれば、発進加速要求に対する要求トルク量を計算して、エンジン出力トルクを前記要求トルク量に追従させることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の発進制御方法。
  5. クラッチスリップ状態において、発進加速要求に応じた要求トルク量にクラッチスリップによる補償量を適用して目標エンジン速度に追従させることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の発進制御方法。
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