JP5287780B2

JP5287780B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP5287780B2
Application number: JP2010078750A
Authority: JP
Inventors: 雅人吉川; 直器仲西
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011207409A

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

一般的なハイブリッド車両では、運転状態に応じてエンジン及び電気モータの駆動と停止を制御することにより、電気モータのトルクだけで車輪を駆動したり、エンジンと電気モータの両者のトルクにより車輪を駆動したりするようにしている。そして、ハイブリッド車両の制御装置では、ドライバによる要求駆動力に応じて、エンジンと電気モータとを動力源として走行するＥＨＶ走行モードと、電気モータのみを動力源として走行するＥＶ走行モードとを切り替えている。この場合、ＥＶ走行モードからＥＨＶ走行モードに移行するときには、電気モータによりエンジンをクランキングしてエンジンを始動するようにしている。

このような従来のハイブリッド車両の制御装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたハイブリッド駆動機構は、コンバータロックアップクラッチでスリップを調整し、コンバータロックアップクラッチの出力側で回転数とトルクが全く変化しないか所定の範囲内でしか変化しないように、電気モータの回転数を上昇させ、トルクパルスをピストンエンジンに伝達するために、ピストンエンジンのピストンの最初の上死点を克服することができるように、クラッチを閉鎖し、クラッチを所定のスリップに調整するものである。

特開２００８−１８９２９９号公報

上述した従来のハイブリッド駆動機構では、エンジンの始動時に、コンバータロックアップクラッチをスリップさせ、コンバータロックアップクラッチの出力側で、回転数とトルクが全く変化しない範囲内で電気モータの回転数を上昇させている。ところで、エンジン始動時や停止時に、回転数に基づく制御を行うと、このときのショックを吸収することができるが、エンジンと電気モータで車両が走行するときには、エンジンと電気モータとの合計トルクを制御する必要があり、トルクに基づく制御を行う方が望ましい。ところが、このトルク制御から回転数制御に切り替える場合、目標モータ回転数と実際のモータ回転数との間にずれが発生し、このとき、出力トルクにショックや段差が生じてしまうおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、内燃機関の始動時や停止時にモータ回転数を適正に制御することで容易に回転数制御を実行可能とするハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸に連結される電気モータと、該電気モータの出力軸に連結されてロックアップ機構を有するトルクコンバータと、該トルクコンバータの出力軸に連結される変速機と、前記内燃機関の始動時または停止時に前記ロックアップ機構を解放状態または滑り状態とするロックアップ制御部と、該ロックアップ制御部が前記ロックアップ機構を解放状態または滑り状態としたときに前記トルクコンバータの入力軸トルクと前記トルクコンバータまたは前記電気モータから得られるパラメータとに基づいて前記電気モータの目標モータ回転数を設定する目標モータ回転数設定部と、該目標モータ回転数に基づいて前記電気モータを制御するモータ制御部と、を備えることを特徴とする。

上記ハイブリッド車両の制御装置にて、ドライバによる要求駆動力と車両の走行状態に基づいて前記トルクコンバータの目標入力軸トルクを算出する目標トルクコンバータ入力軸トルク算出部を設け、前記目標モータ回転数設定部は、目標入力軸トルクに、前記内燃機関または前記電気モータの応答特性を考慮した模擬処理を行う応答模擬演算部を有することが好ましい。

上記ハイブリッド車両の制御装置にて、ドライバによる要求駆動力と車両の走行状態に基づいて前記トルクコンバータの目標入力軸トルクを算出する目標トルクコンバータ入力軸トルク算出部を設け、前記目標モータ回転数設定部は、目標入力軸トルクに、前記内燃機関または前記電気モータの運転状態を考慮した制限処理を行うトルク制限部を有することが好ましい。

上記ハイブリッド車両の制御装置にて、前記目標モータ回転数設定部は、前記トルクコンバータの入力軸トルクと、少なくとも前記トルクコンバータの容量係数、前記トルクコンバータ及び前記電気モータにおける慣性モーメントを用いて入出力の方向が制御の順方向となる順方向モデルにより前記電気モータの目標モータ回転数を設定する順方向モデル演算処理部を有することが好ましい。

上記ハイブリッド車両の制御装置にて、前記目標モータ回転数設定部は、前記電気モータの実際のモータ回転数に基づいて目標モータ回転数を設定することが好ましい。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、ロックアップ機構を解放状態または滑り状態としたときにトルクコンバータの入力軸トルクとトルクコンバータまたは電気モータから得られるパラメータとに基づいて電気モータの目標モータ回転数を設定するので、内燃機関の始動時や停止時にモータ回転数を適正に制御することで容易に回転数制御を実行可能とするという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態１に係るハイブリッド車両の制御装置を表すブロック構成図である。図２は、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置における制御ブロック図である。図３は、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置における目標モータ回転数算出部を表す制御ブロック図である。図４は、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置における順方向モデルによる算出方法を表す制御ブロック図である。図５は、本発明の実施形態２に係るハイブリッド車両の制御装置による処理の流れを表すタイムチャートである。

以下に、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係るハイブリッド車両の制御装置を表すブロック構成図、図２は、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置における制御ブロック図、図３は、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置における目標モータ回転数算出部を表す制御ブロック図、図４は、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置における順方向モデルによる算出方法を表す制御ブロック図である。

実施形態１のハイブリッド車両の制御装置において、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１１は、油圧クラッチ１２を介して電気モータとしてのモータジェネレータ１３が駆動連結されている。即ち、エンジン１１は、クランクシャフト１４の先端部が油圧クラッチ１２を構成する一方のクラッチ板に連結され、モータジェネレータ１３のロータ１５が油圧クラッチ１２を構成する他方のクラッチ板に連結されている。また、モータジェネレータ１３は、ロータ１５にトルクコンバータ１６を介して有段式の自動変速機１７が連結されている。そして、自動変速機１７はその出力軸にプロペラシャフト１８が連結され、このプロペラシャフト１８は、デファレンシャルギア１９を介して左右のドライブシャフト２０に連結され、このドライブシャフト２０に左右の駆動輪２１が連結されている。

従って、エンジン１１が駆動すると、その駆動力が油圧クラッチ１２を介してモータジェネレータ１３のロータ１５に出力される。また、モータジェネレータ１３が駆動すると、ロータ１５が駆動回転する。ロータ１５の駆動力は、トルクコンバータ１６を介して自動変速機１７の入力軸に入力され、ここで所定の変速比に減速される。そして、減速後の駆動力が自動変速機１７の出力軸からプロペラシャフト１８に出力され、このプロペラシャフト１８からデファレンシャルギア１９を介して左右のドライブシャフト２０に伝達され、左右の駆動輪２１を駆動回転することができる。

油圧クラッチ１２は、エンジン１１と駆動輪２１、本実施形態では、モータジェネレータ１３との駆動伝達を遮断することが可能である。従って、油圧クラッチ１２を接続状態とすると、エンジン１１の駆動力のみ、または、エンジン１１の駆動力及びモータジェネレータ１３の駆動力を駆動輪２１に伝達することができる。一方、油圧クラッチ１２を切断状態とすると、モータジェネレータ１３の駆動力のみを駆動輪２１に伝達することができる。

また、油圧クラッチ１２は、油圧アクチュエータ２２により作動することができる。モータジェネレータ１３は、発電機として駆動することができると共に、電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ２３を介してバッテリ２４と電力のやりとりを行う。この場合、バッテリ２４は、モータジェネレータ１３から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。

トルクコンバータ１６は、エンジン１１、モータジェネレータ１３の回転を、オイルを介して自動変速機１７に伝達する流体クラッチであり、エンジン１１及びモータジェネレータ１３と自動変速機１７とを直結状態にするロックアップ機構（ロックアップクラッチ）を有している。このトルクコンバータ１６のロックアップ機構は、トルクコンバータ油圧制御部（ロックアップ制御部）２５により油圧制御される。自動変速機１７は、変速機油圧制御部２６により油圧制御され、この変速機油圧制御部２６は、自動変速機１７を油圧制御することで、変速タイミングなどを制御する。

車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１が搭載されており、このＥＣＵ３１は、エンジン１１の駆動を制御することができる。即ち、吸入空気量を計測するエアフローセンサ３２、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ３３、エンジン１１の回転数を検出するエンジン回転数センサ３４、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ３５、電子スロットル装置におけるスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ３６などが設けられている。ＥＣＵ３１は、各センサ３２〜３６が検出した検出結果に基づいて、インジェクタによる燃料噴射量、燃料噴射タイミング、点火プラグによる点火時期などを制御する。

ＥＣＵ３１は、油圧アクチュエータ２２により油圧クラッチ１２の作動、つまり、接続状態と切断状態との切替を制御することができる。

ＥＣＵ３１は、ドライバの要求駆動力に加えて、モータ回転数やバッテリ２４の充電状態に応じてインバータ２３によりモータジェネレータ１３を駆動制御している。モータジェネレータ１３には、モータ回転数を検出するモータ回転数センサ３７、モータ温度を検出するモータ温度センサ３８が設けられている。インバータ２３には、インバータ温度を検出するインバータ温度センサ３９、インバータ冷却水の温度を検出する水温センサ４０が設けられている。バッテリ２４には、残存している電力（充電量ＳＯＣ）を検出する充電量検出センサ４１、バッテリ温度を検出するバッテリ温度センサ４２が設けられている。そして、各種センサ３７〜４２は、検出結果をＥＣＵ３１に出力している。

ＥＣＵ３１は、トルクコンバータ油圧制御部２５によりトルクコンバータ１６のロックアップ機構の作動、つまり、直結状態と非直結状態との切替を制御することができる。また、ＥＣＵ３１は、変速機油圧制御部２６により自動変速機１７を油圧制御することで、変速制御することができる。即ち、自動変速機１７の入力軸回転数を検出する入力軸回転数センサ４３、ドライバが操作するシフトレバー装置によるシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ４４が設けられている。ＥＣＵ３１は、各種センサ３５，４３，４４が検出した検出結果に基づいて、変速機油圧制御部２６を制御し、自動変速機１７を油圧制御することで、変速タイミングなどを制御する。

また、ハイブリッド車両の走行速度を検出する車速センサ４６が設けられており、検出結果をＥＣＵ３１に出力している。

なお、ＥＣＵ３１は、エンジン１１やモータジェネレータ１３など、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニットとして機能することから、エンジンＥＣＵ、モータＥＣＵ（モータ制御部）、バッテリＥＣＵなどを有しており、エンジン１１、モータジェネレータ１３、インバータ２３などを制御している。

このように構成された実施形態１のハイブリッド車両の制御装置にて、ＥＣＵ３１は、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、走行モードを切り替え可能となっている。即ち、ＥＣＵ３１は、エンジン１１の駆動力とモータジェネレータ１３の駆動力を駆動輪２１に伝達して走行可能な機関走行モード（ＥＨＶ走行モード）と、モータジェネレータ１３の駆動力のみを駆動輪２１に伝達して走行可能なモータ走行モード（ＥＶ走行モード）とを選択切替可能となっている。この場合、ＥＨＶ走行モードは、モータジェネレータ１３に通電せずにこのモータジェネレータ１３を停止し、エンジン１１の駆動力のみを駆動輪２１に伝達して走行可能な走行モードも含むものである。

そして、ハイブリッド車両をＥＨＶ走行モードからＥＶ走行モードに切り替えるとき、ＥＣＵ３１は、エンジン１１への燃料供給を停止してこのエンジン１１を停止すると共に、油圧クラッチ１２を切断状態にしてエンジン１１とモータジェネレータ１３との駆動伝達を不能とする。一方、ハイブリッド車両をＥＶ走行モードからＥＨＶ走行モードに切り替えるとき、ＥＣＵ３１は、油圧クラッチ１２を接続状態にしてエンジン１１とモータジェネレータ１３との駆動伝達を可能とすると共に、エンジン１１への燃料供給を開始してこのエンジン１１を始動する。

このハイブリッド車両がＥＶ走行モードからＥＨＶ走行モードに切り替わるとき、ＥＣＵ３１にエンジン始動要求が入力すると、このＥＣＵ３１は、まず、トルクコンバータ油圧制御部２５によりトルクコンバータ１６のロックアップ機構を直結状態から非直結状態、つまり、スリップ状態となるように制御油圧を低下させていく。一方、トルクコンバータ１６がスリップ状態になることから、ＥＣＵ３１は、モータジェネレータ１３のモータ回転数を上昇させる。トルクコンバータ１６が完全にスリップ状態になると、ＥＣＵ３１は、油圧クラッチ１２の制御油圧を徐々に上昇させていき、接続状態に切り替えていく。すると、エンジン１１とモータジェネレータ１３が徐々に駆動伝達状態に切り替わることから、エンジン１１へ燃料供給を開始してクランキングを開始すると、エンジン回転数が上昇して始動することから、油圧クラッチ１２を完全な接続状態とする。

このようにＥＣＵ３１がハイブリッド車両の走行モードを切り替えてエンジン１１を始動（または停止）するとき、ＥＣＵ３１は、トルク制御から回転数制御に切り替える必要がある。即ち、ハイブリッド車両がＥＶ走行モードやＥＨＶ走行モードで走行するときは、エンジン１１のトルクやモータジェネレータ１３のトルクを管理する必要があることから、ＥＣＵ３１はトルク制御を実行している。一方、エンジン１１を始動するときや停止するときは、連結時や遮断時のショックなどを軽減する必要があることから、ＥＣＵ３１は回転数制御を実行している。そのため、このエンジン１１の始動時や停止時に、ＥＣＵ３１は、モータジェネレータ１３のモータ回転数を適正値に設定する必要がある。

そこで、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置にて、ＥＣＵ３１は、トルクコンバータ油圧制御部２５がロックアップ機構を解放状態または滑り状態としたときにトルクコンバータ１６の入力軸トルクとこのトルクコンバータ１６またはモータジェネレータ１３から得られるパラメータとに基づいてモータジェネレータ１３の目標モータ回転数を設定し、この目標モータ回転数に基づいてモータジェネレータ１３を制御するようにしている。

具体的には、ＥＣＵ３１は、図２に示すように、目標トルクコンバータ入力軸トルク算出部５１と、目標モータ回転数算出部（目標モータ回転数設定部）５２と、フィードバック制御部５３とを有している。そして、目標モータ回転数算出部５２は、図３に示すように、応答模擬演算部５４と、トルク制限部５５と、順方向モデル演算処理部５６を有している。

目標トルクコンバータ入力軸トルク算出部５１は、図２に示すように、ドライバによる要求駆動力と車両の走行状態に基づいてトルクコンバータ１６の目標入力軸トルクＴｃｔを算出するものである。この場合、ドライバによる要求駆動力とは、アクセルポジションセンサ３５が検出したアクセル開度であり、車両の走行状態とは、車速センサ４６が検出した車速である。この場合、アクセル開度と車速から目標駆動力を設定し、この目標駆動力に基づいて目標入力軸トルクＴｃｔを算出してもよい。また、アクセル開度や車速だけでなく、スロットル開度、エンジン回転数、モータ回転数などを利用してもよい。

目標モータ回転数算出部５２は、図３に示すように、トルクコンバータ１６の目標入力軸トルクＴｃｔとトルクコンバータ１６とモータジェネレータ１３から得られるパラメータに基づいてモータジェネレータ１３の目標モータ回転数Ｎｍｔを設定するものである。ここで、応答模擬演算部５４は、目標入力軸トルクＴｃｔに、エンジン１１におけるエンジントルクの応答特性、モータジェネレータ１３におけるモータトルクの応答特性を考慮した模擬処理（応答遅れ処理、なまし処理など）を行う。例えば、応答模擬演算部５４は、エンジントルクやモータトルクの一次遅れ特性や無駄時間を応答特性と近似してもよいし、また、エンジン１１内を流れる空気の流れモデル、電磁気学的モデルを導入して設定してもよい。

目標モータ回転数算出部５２は、応答模擬演算部５４が、目標入力軸トルクＴｃｔに対して、エンジン１１やモータジェネレータ１３の応答特性を考慮した模擬処理を行って、目標モータ回転数Ｎｍｔを設定することで、エンジントルクやモータトルクを模擬した出力トルク特性が得られ、回転数制御を実行しているときであっても、トルク制御を実行しているときと同様のレスポンスを得ることができ、エンジン１１の始動時や停止時にドライバに違和感を与えることがなくなる。また、このとき、自動変速機１７の入力軸トルクの過渡特性も変化しないことから、変速機油圧制御部２６は、変速油圧適合値などを流用することができる。

また、トルク制限部５５は、応答模擬演算部５４で模擬処理された目標入力軸トルクＴｃｔに対して、エンジン１１やモータジェネレータ１３の運転状態を考慮した制限処理を行う。例えば、エンジン１１やモータジェネレータ１３の運転状態とは、モータ温度センサ３８が検出したモータジェネレータ１３のモータ温度、インバータ温度センサ３９が検出したインバータ２３のインバータ温度、水温センサ４０が検出したインバータ２３のインバータ冷却水温度、バッテリ温度センサ４２が検出したバッテリ２４のバッテリ温度、更には、図示しない排気管に設けられた触媒の温度などである。トルク制限部５５は、これらの検出結果に基づいて、エンジン１１が出力可能なエンジントルクの上限値及び下限値、また、モータジェネレータ１３が出力可能なモータトルクの上限値及び下限値を設定し、ガード処理を行う。

目標モータ回転数算出部５２は、トルク制限部５５が、目標入力軸トルクＴｃｔに対して、エンジン１１やモータジェネレータ１３の運転状態を考慮した制限処理を行って、目標モータ回転数Ｎｍｔを設定することで、車両の運転状態に応じて実現不可能な目標モータ回転数を排除することができる。

順方向モデル演算処理部５６は、図４に示すように、少なくとも、トルクコンバータ１６の入力軸トルクＴｃと、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃと、トルクコンバータ１６及びモータジェネレータ１３における慣性モーメントＩとを用いて、入出力の方向が制御の順方向となる順方向モデルによりモータジェネレータ１３の目標モータ回転数Ｎｍｔを設定する。

即ち、求められた目標モータ回転数Ｎｍｔと、トルクコンバータ１６の容量係数Ｃを用いて、下記数式よりトルクコンバータ１６の入力軸トルクの反力Ｔｃｒを算出する。
Ｔｃｒ＝Ｃ・Ｎｍ^２

そして、比較器５７にて、模擬処理及び制限処理が施された目標入力軸トルクＴｃｔから反力Ｔｃｒを減算することで、モータジェネレータ１３が実際に必要とする正味モータトルクＴｕを算出する。そして、この正味モータトルクＴｕと、トルクコンバータ１６及びモータジェネレータ１３における慣性モーメントＩを用いて、下記数式よりモータジェネレータ１３におけるモータ回転数の変化率、つまり、モータ回転数の微分値ｄ（Ｎｍ）を算出する。
ｄ（Ｎｍ）＝（６０／２πＩ）・Ｔｕ
そして、この、モータ回転数の微分値ｄ（Ｎｍ）を積分処理することで、目標モータ回転数Ｎｍｔを算出する。

このように目標モータ回転数Ｎｍｔが算出されると、図２に示すように、実際のモータ回転数Ｎｍをフィードバックし、比較器５８で比較することで、両者の差がフィードバック制御部５３に入力される。このフィードバック制御部５３は、実際のモータ回転数Ｎｍが目標モータ回転数Ｎｍｔに一致するように、トルクコンバータ１６とモータジェネレータ１３などを制御する。

このように実施形態１のハイブリッド車両の制御装置にあっては、エンジン１１とモータジェネレータ１３とトルクコンバータ１６と自動変速機１７とを駆動連結すると共に、エンジン１１の始動時または停止時にロックアップ機構を解放状態または滑り状態とするトルクコンバータ油圧制御部２５を設け、ＥＣＵ３１は、ロックアップ機構を解放状態または滑り状態としたときにトルクコンバータ１６の入力軸トルクとトルクコンバータ１６またはモータジェネレータ１３から得られるパラメータとに基づいてモータジェネレータ１３の目標モータ回転数を設定し、この目標モータ回転数に基づいてモータジェネレータ１３を制御する。

従って、エンジン１１の始動時や停止時に、モータジェネレータ１３を目標モータ回転数に基づいて適正に制御することができ、容易にモータジェネレータ１３の回転数制御を実行することができる。

また、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置では、ドライバによる要求駆動力と車両の走行状態に基づいてトルクコンバータ１６の目標入力軸トルクを算出し、この目標入力軸トルクに、エンジン１１やモータジェネレータ１３の応答特性を考慮した模擬処理を行うようにしている。従って、エンジントルクやモータトルクを模擬した出力トルク特性を得ることができ、回転数制御を実行しているときであっても、トルク制御を実行しているときと同様のレスポンスを得ることができ、エンジン１１の始動時や停止時にドライバに違和感を与えることがなくなる。また、このとき、自動変速機１７の入力軸トルクの過渡特性も変化しないことから、変速機油圧制御部２６は、変速油圧適合値などを流用することができる。

また、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置では、目標入力軸トルクに、エンジン１１やモータジェネレータ１３の運転状態を考慮した制限処理を行うようにしている。従って、目標入力軸トルクに対して、エンジン１１やモータジェネレータ１３の運転が不能となる上限領域や下限領域を排除することで、車両の運転状態に応じて実現可能な目標モータ回転数を適正に設定することができる。

また、実施形態１のハイブリッド車両の制御装置では、トルクコンバータ１６の入力軸トルクと、少なくともトルクコンバータ１６の容量係数、トルクコンバータ１６及びモータジェネレータ１３における慣性モーメントを用いて入出力の方向が制御の順方向となる順方向モデルによりモータジェネレータ１３の目標モータ回転数を設定するようにしている。従って、トルクコンバータ１６やモータジェネレータ１３の応答性を考慮した現実的な目標モータ回転数を設定することとなり、トルク制御と回転数制御との切り替え時における出力トルクのレスポンスの変動を抑制し、このときのショックや段差の発生を抑制することができる。

〔実施形態２〕
図５は、本発明の実施形態２に係るハイブリッド車両の制御装置による処理の流れを表すタイムチャートである。なお、本実施形態のハイブリッド車両の制御装置の基本的な構成は、上述した実施形態１とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施形態２のハイブリッド車両の制御装置にて、図１に示すように、ＥＣＵ３１は、トルクコンバータ油圧制御部２５がロックアップ機構を解放状態または滑り状態としたときにトルクコンバータ１６の入力軸トルクとこのトルクコンバータ１６またはモータジェネレータ１３から得られるパラメータとに基づいてモータジェネレータ１３の目標モータ回転数を設定し、この目標モータ回転数に基づいてモータジェネレータ１３を制御するようにしている。そして、ＥＣＵ３１を構成する目標モータ回転数設定部は、モータジェネレータ１３の実際のモータ回転数に基づいて目標モータ回転数を設定している。

ここで、ハイブリッド車両がＥＶ走行モードからＥＨＶ走行モードに切り替わるときのエンジン１１の始動制御について説明する。図５に示すように、時間ｔ１にて、ＥＣＵ３１にエンジン始動要求が入力すると、このＥＣＵ３１は、まず、トルクコンバータ油圧制御部２５によりトルクコンバータ１６のロックアップ機構を制御し、直結状態から非直結状態、つまり、スリップ状態となるように制御油圧を低下させていく。一方、トルクコンバータ１６がスリップ状態になることから、ＥＣＵ３１は、モータジェネレータ１３のモータ回転数を上昇させる。このとき、油圧クラッチ１２は、接続状態にある。

時間ｔ２にて、トルクコンバータ１６が完全にスリップ状態になると、ＥＣＵ３１は、油圧クラッチ１２の制御油圧を低下させて接続状態から切断状態とした後、再び、制御油圧を徐々に上昇させていき、接続状態に切り替えていく。すると、エンジン１１とモータジェネレータ１３が徐々に駆動伝達状態に切り替わることから、ここで、エンジン１１へ燃料供給を開始し、エンジン１１のクランキングを開始する。そして、エンジン１１のエンジン回転数が上昇すると、時刻ｔ３にて、エンジン１１が始動し、その後、油圧クラッチ１２が完全な接続状態となる。

このようなエンジン１１の始動時に、時間ｔ１にて、ＥＣＵ３１にエンジン始動要求が入力したとき、モータジェネレータ１３における実際のモータ回転数Ｎｍと目標モータ回転数Ｎｍｔとがずれている。そのため、ここで、ＥＣＵ３１は、目標モータ回転数Ｎｍｔをモータジェネレータ１３の実際のモータ回転数Ｎｍを考慮した値とする。具体的には、順方向モデル演算処理部が、モータジェネレータ１３の直前のモータ回転数Ｎｍを用いて、順方向モデルの目標モータ回転数Ｎｍｔを初期化、つまり、モータ回転数Ｎｍに設定する。

そのため、順方向モデル演算処理部が用いる順方向モデルに誤差が含まれている場合や、エンジン１１及びモータジェネレータ１３のトルク実現性に誤差がある場合であっても、目標モータ回転数、モータトルク指令値、エンジントルク指令値が連続することから、トルク制御と回転数制御の切り替え時にショックや段差が発生せず、車両における駆動力がスムーズとなる。

このように実施形態２のハイブリッド車両の制御装置にあっては、ロックアップ機構を解放状態または滑り状態としたときにトルクコンバータ１６の入力軸トルクとトルクコンバータ１６またはモータジェネレータ１３から得られるパラメータとに基づいてモータジェネレータ１３の目標モータ回転数を設定し、このとき、モータジェネレータ１３の実際のモータ回転数に基づいて目標モータ回転数を設定している。

従って、エンジン１１の始動時や停止時に、目標モータ回転数を実際のモータ回転数とすることで、モータトルク指令値やエンジントルク指令値が連続したものとなり、トルク制御と回転数制御の切り替え時に発生するショックや段差を抑制し、車両の駆動力をスムーズに変動可能としてドライバビリティを向上することができる。

なお、上述した各実施形態では、自動変速機を有段式の自動変速機１７として構成したが、ベルト式の無段変速機としてもよい。また、ハイブリッド車両における内燃機関と電気モータの駆動方式は、パラレル式であっても、シリーズ式であってもよい。

以上のように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、ロックアップ機構を解放状態または滑り状態としたときにトルクコンバータの入力軸トルクとトルクコンバータまたは電気モータから得られるパラメータとに基づいて電気モータの目標モータ回転数を設定することで、内燃機関の始動時や停止時にモータ回転数を適正に制御することで容易に回転数制御を実行可能とするものであり、いずれのハイブリッド車両を制御する装置にも有用である。

１１エンジン（内燃機関）
１２油圧クラッチ
１３モータジェネレータ（電気モータ）
１６トルクコンバータ
１７自動変速機
２１駆動輪
２２油圧アクチュエータ
２３インバータ
２４バッテリ
２５トルクコンバータ油圧制御部（ロックアップ制御部）
２６変速機油圧制御部
３１電子制御ユニット、ＥＣＵ（モータ制御部）
５１目標トルクコンバータ入力軸トルク算出部
５２目標モータ回転数算出部（目標モータ回転数設定部）
５３フィードバック制御部
５４応答模擬演算部
５５トルク制限部
５６順方向モデル演算処理部

Claims

内燃機関と、
該内燃機関の出力軸に連結される電気モータと、
該電気モータの出力軸に連結されてロックアップ機構を有するトルクコンバータと、
該トルクコンバータの出力軸に連結される変速機と、
前記内燃機関の始動時または停止時に前記ロックアップ機構を解放状態または滑り状態とするロックアップ制御部と、
該ロックアップ制御部が前記ロックアップ機構を解放状態または滑り状態としたときに前記トルクコンバータの入力軸トルクと前記トルクコンバータまたは前記電気モータから得られるパラメータとに基づいて前記電気モータの目標モータ回転数を設定する目標モータ回転数設定部と、
該目標モータ回転数に基づいて前記電気モータを制御するモータ制御部と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
ドライバによる要求駆動力と車両の走行状態に基づいて前記トルクコンバータの目標入力軸トルクを算出する目標トルクコンバータ入力軸トルク算出部を設け、前記目標モータ回転数設定部は、目標入力軸トルクに、前記内燃機関または前記電気モータの応答特性を考慮した模擬処理を行う応答模擬演算部を有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制御装置。
ドライバによる要求駆動力と車両の走行状態に基づいて前記トルクコンバータの目標入力軸トルクを算出する目標トルクコンバータ入力軸トルク算出部を設け、前記目標モータ回転数設定部は、目標入力軸トルクに、前記内燃機関または前記電気モータの運転状態を考慮した制限処理を行うトルク制限部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記目標モータ回転数設定部は、前記トルクコンバータの入力軸トルクと、少なくとも前記トルクコンバータの容量係数、前記トルクコンバータ及び前記電気モータにおける慣性モーメントを用いて入出力の方向が制御の順方向となる順方向モデルにより前記電気モータの目標モータ回転数を設定する順方向モデル演算処理部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記目標モータ回転数設定部は、前記電気モータの実際のモータ回転数に基づいて目標モータ回転数を設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。