JP4095059B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと、モータジェネレータと、ロックアップ機構付きトルクコンバータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

エンジンとモータジェネレータを有するハイブリッド車両において、高速運転や下り坂運転等をしていて、アクセルペダルがオフされている場合等では、エンジンが駆動力を発生する必要がないことから、エンジンのクランク端をモータジェネレータを介して有段の自動変速機にロックアップクラッチにより直結状態にして、車体が持つ運動エネルギーにより、車輪から自動変速機を介してエンジン及びモータジェネレータの回転体を駆動して燃費の向上を図るとともに、モータジェネレータによりエネルギーの回生を行っている。

また一般に、自動変速機を備えた車両は、運転者の操作の利便性を考慮して、スロットル開度と車速等の車両の運転状態に応じて、自動変速機の変速段を自動で制御するオートマチックモードと、運転者のシフト選択レバー操作による指示に従って自動変速機をアップシフト変速やダウンシフト変速するマニュアルモードとを備えている。

特開２００４−２１０１２３号公報には、ハイブリッド車両に具備されたモータを活用して、コースト状態の開始時にロックアップクラッチを速やかに接続し得るようにしたハイブリッド車両の制御装置が開示されている。

この公開公報に開示された制御装置によると、コースト判定手段がコースト状態の開始を判定し、コースト状態の開始が判定された際にロックアップクラッチ制御手段がロックアップクラッチを係合させる。

このロックアップクラッチの係合動作に先立って、モータ制御手段が入力部材であるフロントカバーの回転数を、慣性走行に伴い駆動車輪側からのトルクで回転する出力部材である自動変速機の入力軸との差が小さくなるようにモータを駆動させる。

これにより、ロックアップクラッチの係合に時間がかかってドライバーに違和感を与えたり、ロックアップクラッチ係合後のフューエルカットの実施が遅れて燃費向上をあまり期待できない等の不都合を解消できる。
特開２００４−２１０１２３号公報

エンジンの自動停止制御を有するハイブリッド車両において、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータでロックアップクラッチを締結した場合等のエンジンのクランク端が有段の自動変速機に直結された状態で、エンジンが燃料供給を停止する等の駆動力を発生しない状態である場合には、車体が持つ運動エネルギーにより、車輪から自動変速機を介してエンジン及びモータジェネレータの回転体を駆動して燃費の向上を図るとともに、モータジェネレータによりエネルギーの回生を行っている。

アクセルペダルを全閉にした際、エンジントルクとモータトルクの合計が正から負に転じる。その際、回生エネルギーを回収するために、ロックアップクラッチを締結させる。油圧制御のみでロックアップクラッチを締結できない場合には、特開２００４−２１０１２３号公報に開示されているように、モータを駆動してエンジン回転と自動変速機のメインシャフト回転を同期させる。

しかし、モータ制御手段によりモータを駆動してエンジン回転と自動変速機のメインシャフト回転を同期させる際に、ロックアップクラッチが持つトルク容量がモータによる回転合わせトルクよりも大きいと、モータによる回転同期時にショックが発生してしまうことになる。

よって、本発明の目的は、ロックアップクラッチ締結時にモータを駆動してエンジン回転と自動変速機のメインシャフトの回転を同期させる際、モータによる回転同期時のショックを低減するようにしたハイブリッド車両の制御装置を提供することである。

本発明によると、エンジンと、該エンジンのクランクシャフトに連結されたモータジェネレータと、自動変速機と、該モータジェネレータの出力軸と前記自動変速機のメインシャフトとを連結するトルクコンバータと、前記モータジェネレータの出力軸と前記メインシャフトとを締結するロックアップクラッチとを有するハイブリッド車両の制御装置であって、車両の運転状態に応じて、前記ロックアップクラッチを締結するか否か判定するロックアップクラッチ締結判定手段と、前記ロックアップクラッチ締結判定手段により前記ロックアップクラッチの締結と判定されたとき、前記ロックアップクラッチを所定の制御圧で締結制御するロックアップクラッチ締結制御手段と、車両が減速中か否かを判定する減速判定手段と、車両減速中で前記ロックアップクラッチが締結制御されている場合、前記エンジンの回転数と前記メインシャフトの回転数との差回転又は回転比が減速側で一定値以上か否かを判定する滑り判定手段と、前記滑り判定手段により前記差回転又は回転比が前記一定値以上と判定された場合、前記モータジェネレータを駆動して前記エンジンの回転数と前記メインシャフトの回転数とを同期させる同期手段と、前記同期手段によりエンジン回転数とメインシャフト回転数とを同期させる際、前記ロックアップクラッチのトルク容量が前記モータジェネレータによる回転同期トルク以下になるように前記制御圧を補正する制御圧補正手段と、を具備したことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置が提供される。

本発明によれば、回生エネルギー回収のためのロックアップクラッチ締結時に、モータを駆動してエンジン回転と自動変速機のメインシャフトの回転を同期させる際、ロックアップクラッチのトルク容量がモータによる回転同期トルク以下になるようにロックアップクラッチの油圧を制御することにより、モータによる回転同期時のショックを低減することができる。

図１は本発明の実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。図１に示すように、ハイブリッド車両はエンジン２、モータジェネレータ４、トルクコンバータ６、ロックアップクラッチ８、自動変速機（多段変速ギヤ機構）１０、ＥＣＵ（電子演算装置）１２、シフト選択レバー１４、シフトレバー位置検出手段１６、バッテリ１８、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２０、機械式オイルポンプ２２、電動オイルポンプ２４を備えている。

ハイブリッド車両は更に、エンジン回転数センサ２６、スロットル開度センサ２８、メインシャフト回転数センサ３０、カウンタシャフト回転数センサ３２、車速センサ３４、ブレーキペダル３１、ブレーキセンサ３３、倍力装置３５、ブレーキマスタシリンダ３６、油圧センサ３７を備えている。

エンジン２のクランク軸２ａがモータジェネレータ（以下単にモータと略称する場合もある）４に連結されている。モータ４は、周囲に設けられた永久磁石を含むロータ及びコアに設けられモータ４の回転軸４ａに固定されたコイルを含むステータを有する。モータ４の回転軸４ａはトルクコンバータ６に連結されている。

トルクコンバータ６は、流体を介してトルクの伝達を行うものであり、モータ４の回転軸４ａに連結されたフロントカバー６ａと一体のポンプインペラ６ｂと、フロントカバー６ａとポンプインペラ６ｂとの間でポンプインペラ６ｂに対向配置されたタービンランナ６ｃと、ステータ６ｄとを有する。

タービンランナ６ｃとフロントカバー６ａとの間には、ＥＣＵ１２の指令に基づく電動オイルポンプ２４による制御により、フロントカバー６ａの内面に向かって押圧されることによりフロントカバー６ａに係合し、押圧が解除されることにより係合が解除されるロックアップクラッチ８が設けられている。フロントカバー６ａ及びポンプインペラ６ｂにより形成される容器内に作動油（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）が封入されている。

ＥＣＵ１２からの指令に基づきロックアップクラッチ８の係合が解除された状態では、ポンプインペラ６ｂ及びタービンランナ６ｃの相対回転を許容する。この状態でモータ４の回転軸４ａのトルクがフロントカバー６ａを介してポンプインペラ６ｂに伝達されると、容器を満たしている作動油は、ポンプインペラ６ｂの回転により、ポンプインペラ６ｂ→タービンランナ６ｃ→ステータ６ｄと循環しながらポンプインペラ６ｂの回転トルクをタービンランナ６ｃに伝達し、メインシャフト１０ａを駆動する。

また、ＥＣＵ１２からの指令に基づきロックアップクラッチ８が係合された状態では、フロントカバー６ａからタービンランナ６ｃへと作動油を介さずに直接回転駆動力がメインシャフト１０ａに伝達される。

ロックアップクラッチ８の係合状態は可変であり、ロックアップクラッチ８を介してフロントカバー６ａからタービンランナ６ｃへ伝達される回転駆動力は可変とされる。尚、ロックアップクラッチ８の係合／非係合をロックアップクラッチ８の締結／締結の解除（又は非締結）ともいう。

ロックアップクラッチ８は、湿式多板クラッチ等により構成され、フロントカバー６ａに固定されたアウタクラッチ板と、アウタクラッチ板と交互に重ね合わすように配置されてアウタクラッチ板に当接可能とされ、メインシャフト１０ａに対して固定されたインナークラッチ板と、ＥＣＵ１２により制御される図示しない油圧アクチュエータとを有する。

油圧アクチュエータは、摺動可能に配置されてピストン室を形成するピストンを有し、ピストン室に供給される作動油の油圧（以下、ＬＣ油圧）に応じてスラスト力を発生させ、各アウタクラッチ板とインナークラッチ板とを相互に係合させることによって、モータ４の回転軸４ａとメインシャフト１０ａとを直結する。ピストン室内に供給される作動油の油圧は、ＥＣＵ１２によるクラッチ油圧指令値に基づいて制御され、ロックアップクラッチ１２の係合状態が調整可能とされる。

自動変速機１０は、ＥＣＵ１２からの指令に基づく電動オイルポンプ２４による油圧の制御により、複数のシンクロクラッチが駆動されることにより変速動作が制御されるものであり、メインシャフト１０ａ、メインシャフト１０ａに平行に配設されたカウンタシャフト１０ｂ及び互いに異なるギア比に設定されている複数のメインシャフト１０ａ側とカウンタシャフト１０ｂ側に設けられたギア対、例えば、前進１〜５速ギア対及び後進ギア対を有する。

複数のギア対はメインシャフト１０ａに取り付けられた各入力側ギアとカウンタシャフト１０ｂに取り付けられた各出力側ギアとから成り、対をなす各ギア同士は常に噛み合っている。

各入力側ギア又は各出力側ギアの何れか一方は、メインシャフト１０ａ又はカウンタシャフト１０ｂに対して相対回転自在とされ、各シンクロクラッチによって、メインシャフト１０ａ又はカウンタシャフト１０ｂに結合される。

例えば、図１では、複数のギア対のうち、前進ギア対の高速段（例えば、４速）と低速段（例えば、１速）の２個のギア対を一例として記載している。高速側ギア対の高速出力側ギア４０ｂ及び低速側ギア対の低速出力側ギア対４２ｂはカウンタシャフト１０ｂに対して一体に設けられている。

高速側ギア対の高速入力側ギア４０ａ及び低速側ギア対の低速入力側ギア対４２ａはメインシャフト１０ａに対して回転可能のアイドルギアとされ、各シンクロクラッチ４４，４６によってメインシャフト１０ａに対して結合される。

各シンクロクラッチ４４，４６は、例えば、図１に示すように、湿式多板クラッチ等により構成され、メインシャフト１０ａと一体に回転可能に配置された各アウタクラッチ板４４ａ，４６ａと、アウタクラッチ板４４ａ，４６ａと交互に重ね合わすように配置されてアウタクラッチ板４４ａ，４６ａに当接可能とされ、メインシャフト１０ａに対してアイドルギアとされる入力側ギア４０ａ，４２ａと一体的に回転可能に配置されたインナークラッチ板４４ｂ，４６ｂと、ＥＣＵ１２により制御される図示しない油圧アクチュエータとを有する。

各油圧アクチュエータは、摺動可能に配置されてピストン室を形成するピストンを有し、ピストン室に供給される作動油の油圧に応じてスラスト力を発生させ、各アウタクラッチ板４４ａ，４６ａと各インナークラッチ板４４ｂ，４６ｂとを相互に係合させることによって、自動変速機１０のカウンタシャフト１０ｂと各入力側ギア４０ａ，４２ａの何れかと一体に締結する。ピストン室内に供給される作動油の油圧は、ＥＣＵ１２によるクラッチ油圧指令値に基づいて制御され、各シンクロクラッチ４４，４６の係合状態が調整可能とされる。

自動変速機１０のカウンタシャフト１０ｂと一体に設けられた出力側ファイナル駆動ギア５０ａと、駆動輪Ｗに接続された車軸５２と一体に設けられたファイナル従動ギア５０ｂとはファイナルギア対をなし、常に噛み合っている。

ＥＣＵ１２は、次の機能を有する。スロットル開度及び車速と自動変速機１０の変速段との関係が予め記憶された第１のマップを参照して、スロットル開度センサ２６により検出されたスロットル開度、車速センサ３４により検出された車速に応じた変速段を算出し、各シンクロクラッチ４４，４６の係合状態に応じたクラッチ油圧指令値により、油圧アクチュエータの駆動及び自動変速機１０の変速動作を制御する。

後述するように、スロットル開度及び車速とロックアップクラッチ８の締結／非締結の関係が予め記憶された第２のマップを参照して、スロットル開度センサ２６により検出されたスロットル開度、車速センサ３４により検出された車速に応じたロックアップクラッチ８の締結／非締結を算出し、車両の運転状態に応じてロックアップクラッチ８の締結／非締結（又は締結解除）の油圧指令値を油圧供給部２５に出力すると共にモータジェネレータ４の回生制御・回生禁止制御をする。

ＰＤＵ２０の制御によってバッテリ１８からモータジェネレータ４への電源供給を停止し、メインシャフト１０ａよりモータ回転軸４ａに伝達された駆動力により発生した電力をＰＤＵ２０を介してバッテリ１８に回収する。

シフト位置検出手段１６は、シフト選択レバー１４に指示されたＰ，Ｎ，Ｒ，Ｄ及び３速〜ＬのいずれかをＥＣＵ１２に出力する。バッテリ１８は、ＰＤＵ２０の制御によりモータジェネレータ４のコイルに電流を流してモータジェネレータ４を駆動し、また、モータジェネレータ４の回生により充電される。ＰＤＵ２０は、ＥＣＵ１２の制御指令に従って、バッテリ１８によりモータジェネレータ４を駆動及びモータジェネレータ４の回生によるバッテリ１８の充電を制御する。

機械式オイルポンプ２２は、エンジン２に直結されたモータ４の回転軸４ａにさらに直結されたトルクコンバータ６のポンプ軸にスプライン結合されたポンプドライブギアを介して駆動されるため、エンジン回転数に同期して作動可能とされている。モータジェネレータ４の回生中や停止時には、エンジン２の出力により駆動される。機械式オイルポンプ２２からの油路は油圧供給部２５に接続されている。

電動オイルポンプ２４は、バッテリ１８からの電力供給により駆動され、電動オイルポンプ２４からの油路は逆止弁を介して油圧供給部２５に接続されている。油圧供給部２５は、圧力流量制御弁等を有し、ＥＣＵ１２からの制御によって、トルクコンバータ６、ロックアップクラッチ８及び自動変速機１０等を駆動制御するための油圧を供給する。

エンジン回転数センサ２６は、エンジン２のクランク軸２ａの回転数を検出する。スロットル開度センサ２８は、スロットル開度を検出する。メインシャフト回転数センサ３０はメインシャフト１０ａの回転数を検出する。

カウンタシャフト回転数センサ３２はカウンタシャフト１０ｂの回転数を検出する。車速センサ３４は、例えば、駆動輪Ｗの回転速度により車速を検出する。センサ２６〜３４の検出信号は、ＥＣＵ１２に入力されている。

３１はブレーキペダルであり、ブレーキペダル３１が踏み込まれるとブレーキセンサ３３がオンされるとともに、ブレーキペダル３１の踏み込み力が油圧倍力式の倍力装置３５によって倍力されてブレーキマスタシリンダ３６に伝達される。

特に図示しないが、倍力装置３５及びブレーキマスタシリンダ３６は油圧供給部２５に接続され、油圧供給部２５から油圧が供給される。ブレーキマスタシリンダ３６の油圧は油圧センサ３７により検出され、その検出信号はＥＣＵ１２に入力される。ブレーキセンサ３３の検出信号もＥＣＵ１２に入力される。

図２を参照すると、本発明のハイブリッド車両の制御装置のブロック図が示されている。ロックアップクラッチ締結判定手段６０は、車両の運転状態に応じて、ロックアップクラッチ８を締結するか否かを判定する。

ロックアップクラッチ締結判定手段６０によりロックアップクラッチ８の締結と判定されたとき、ロックアップクラッチ締結制御手段６２はロックアップクラッチ８を所定の制御圧で締結制御する。

減速判定手段６４は車両が減速中か否かを判定する。換言すると、車両が慣性走行しているコースト状態か否かを判定する。例えば、アクセルペダルが全閉で車速センサ３４で検出した車速が所定値以上のときに減速中と判定する。

滑り判定手段６６は、車両減速中でロックアップクラッチ８が締結されている場合、エンジンの回転数とメインシャフトの回転数との差回転又は回転比が減速側で一定値以上か否かを判定する。

同期手段６８は、滑り判定手段６６により差回転又は回転比が前記一定値以上と判定された場合、モータジェネレータを駆動してエンジンの回転数とメインシャフトの回転数とを同期させる。

制御圧補正手段７０は、同期手段６８によりエンジン回転数とメインシャフト回転数とを同期させる際、ロックアップクラッチ８のトルク容量がモータジェネレータ４による回転同期トルク以下になるように、ロックアップクラッチ８を係合する制御圧を補正する。これにより、モータジェネレータによる回転同期時のショックを低減することができる。

次に、図３のフローチャートを参照して、本発明実施形態のモータ同期時のロックアップクラッチの制御圧決定制御について説明する。

まず、ステップＳ１０において、車両が減速中か否かを判定する。換言すると、車両が慣性走行しているコースト状態か否かを判定する。例えば、スロットルが全閉で車速がある値以上のときに減速中と判定する。

次いで、ステップＳ１１へ進んで、ロックアップクラッチ締結条件を満足しているか否かを判定する。即ち、スロットル開度及び車速に応じてロックアップクラッチ８の締結／非締結を指示するマップが予め記憶されている。

ＥＣＵ１２にて判断される現在の変速段、スロットル開度センサ２６により検出されたスロットル開度及び車速センサ３４により検出された車速からなる運転状態に応じて、ロックアップクラッチ８の締結／非締結をこのマップより算出する。

ロックアップクラッチ８の締結条件を満足していると判定された場合には、ステップＳ１２に進んでロックアップクラッチ８を締結する。締結条件を満足していない場合には、本処理を終了する。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ１２は油圧供給部２５にロックアップクラッチ８を締結するためのベース油圧を供給するように指示する。このベース油圧によりロックアップクラッチ８が締結され、エンジン２のクランク軸２ａがモータジェネレータ４を介してメインシャフト１０ａに直結される。

次いで、ステップＳ１３へ進んで、エンジンとメインシャフトの回転比が減速側で一定値以上か否かを判定する。例えば、回転比が１．１以上か否かを判定する。回転比に代えて、エンジン回転数とメインシャフト回転数の差回転が減速側で一定値以上か否かを判定するようにしてもよい。

ステップＳ１３の判定が肯定判定の場合には、ステップＳ１４へ進んでモータジェネレータ４を駆動してエンジン２の回転数とメインシャフト１０ａの回転数とを同期させる。

次いで、ステップＳ１５へ進んで、エンジン回転数とメインシャフト回転数を同期させる際、ロックアップクラッチ８のトルク容量がモータジェネレータ４による回転同期トルク以下となるように、ロックアップクラッチ８の油圧を制御する。ステップＳ１２及びステップＳ１３で否定判定の場合は本処理を終了する。

このようにエンジン回転数とメインシャフト回転数とを同期させる際、ロックアップクラッチ８のトルク容量がモータジェネレータ４の回転同期トルク以下となるように、ロックアップクラッチ８の油圧を制御することにより、モータによる回転同期時のショックを低減することができる。

図４は図３のフローチャートを参照して説明した本発明実施形態のタイムチャートを示している。実線が従来例の制御方法であり、破線が本発明の制御方法である。図４から明らかなように、ロックアップクラッチ締結時にモータを駆動して、エンジン回転と自動変速機のメインシャフトの回転が回転同期になるまでの間、ロックアップクラッチの油圧をモータのトルク以下にして待機している。

回転同期になる前に、モータのトルク以上にロックアップクラッチの容量を上げる（油圧を高くする）と、モータのトルクがロックアップクラッチを介してタイヤ側へ伝達されることになり、ショックや振動がタイヤに伝達される。これを抑制するために、本発明の制御を行っている。

本発明実施形態によるハイブリッド車両の制御装置を概略的に示す図である。 本発明のハイブリッド車両の制御装置のブロック構成図である。 モータ同期時のロックアップクラッチ制御圧決定処理を示すフローチャートである。 本発明実施形態のタイムチャートである。

符号の説明

２ エンジン
４ モータジェネレータ
６ トルクコンバータ
８ ロックアップクラッチ
１０ 自動変速機（多段変速ギヤ機構）
１２ ＥＣＵ
１８ バッテリ
２２ 機械式オイルポンプ
２４ 電動オイルポンプ
２５ 油圧供給部

Claims (1)

1. エンジンと、該エンジンのクランクシャフトに連結されたモータジェネレータと、自動変速機と、該モータジェネレータの出力軸と前記自動変速機のメインシャフトとを連結するトルクコンバータと、前記モータジェネレータの出力軸と前記メインシャフトとを締結するロックアップクラッチとを有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   車両の運転状態に応じて、前記ロックアップクラッチを締結するか否か判定するロックアップクラッチ締結判定手段と、
   前記ロックアップクラッチ締結判定手段により前記ロックアップクラッチの締結と判定されたとき、前記ロックアップクラッチを所定の制御圧で締結制御するロックアップクラッチ締結制御手段と、
   車両が減速中か否かを判定する減速判定手段と、
   車両減速中で前記ロックアップクラッチが締結制御されている場合、前記エンジンの回転数と前記メインシャフトの回転数との差回転又は回転比が減速側で一定値以上か否かを判定する滑り判定手段と、
   前記滑り判定手段により前記差回転又は回転比が前記一定値以上と判定された場合、前記モータジェネレータを駆動して前記エンジンの回転数と前記メインシャフトの回転数とを同期させる同期手段と、
   前記同期手段によりエンジン回転数とメインシャフト回転数とを同期させる際、前記ロックアップクラッチのトルク容量が前記モータジェネレータによる回転同期トルク以下になるように前記制御圧を補正する制御圧補正手段と、
   を具備した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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