JP5807379B2 - ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置 - Google Patents
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Description
エンジン停止クランク角が成り行きによって決まるため、特定のクランク角でエンジンを停止させることができない。
エンジン始動性の良い特定のクランク角でエンジンを停止させ得るという保証がなく、エンジンの始動性が悪いという問題や、少なくともエンジン始動性が安定しないという問題を避けられない。
しかし、当該モータ/ジェネレータによるエンジン停止位置制御は、モータ/ジェネレータ回転数が「0」に近い状態で行われるものであり、以下の問題を生ずる。
しかし、この間に上記したモータ/ジェネレータによるエンジン停止位置制御を行うのでは、モータ/ジェネレータ回転数を「0」に近い状態にしていることとなって、回生制動によるエネルギーの回収効率が悪化するという問題を生ずる。
エンジン、第1クラッチ、モータ/ジェネレータ、第2クラッチおよび駆動車輪を伝動経路の配列順とし、上記第1クラッチおよび第2クラッチの締結・解放制御により、上記エンジンおよびモータ/ジェネレータのうち、モータ/ジェネレータのみによる電気走行を行うか、エンジンおよびモータ/ジェネレータの協調によるハイブリッド走行を行うかを選択可能なものであり、
惰性走行時は、上記第1クラッチを解放して上記エンジンを停止すると共に、上記第2クラッチの締結保持により上記モータ/ジェネレータを逆駆動して該モータ/ジェネレータによる回生制動を行うようにしたものである。
前者の回生制動終了判定手段は、上記モータ/ジェネレータによる回生制動の終了を判定するもので、
後者のエンジン停止位置制御手段は、上記した手段による回生制動の終了判定後、第1クラッチを締結してモータ/ジェネレータによりエンジンの停止位置を所定位置に制御するものである。
モータ/ジェネレータによる回生制動の終了後に、第1クラッチを締結してモータ/ジェネレータによりエンジンの停止位置を所定位置に制御することとなる。
モータ/ジェネレータ回転数を「0」に近い状態にして行うエンジン停止位置制御が、モータ/ジェネレータによる回生制動に影響を与えることがない。
従って、モータ/ジェネレータの回生制動によるエネルギーの回収効率が悪化するという問題を生ずることなしに、モータ/ジェネレータでエンジンの停止位置を、例えばエンジン始動性に優れた所定位置に制御することができる。
<ハイブリッド車両のパワートレーン>
図1は、本発明の一実施例になるエンジン停止制御装置を具えたハイブリッド車両のパワートレーンを、その制御系とともに示す。
このハイブリッド車両は、フロントエンジン・フロントホイールドライブ車(前輪駆動車)をベース車両とし、これをハイブリッド化したものであり、
図1において、1は動力源としてのエンジン、2FL,2FRはそれぞれ左右前輪(左右駆動車輪)、3RL,3RRはそれぞれ左右後輪(左右従動車輪)を示す。
モータ/ジェネレータ6は、ロータの中心に上記の軸5を貫通して結着し、この軸5をモータ/ジェネレータ軸として利用する。
ここで第1クラッチ7は、伝達トルク(クラッチ締結)容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク(クラッチ締結)容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
Vベルト式無段変速機4は、周知のものでよいが、これからトルクコンバータを排除して、その代わりにモータ/ジェネレータ6を変速機入力軸4aに直接結合したものとし、
入力軸4aからの回転をVベルト式無段変速機構のプーリ比に応じた減速比で変速して出力軸4bに出力するものとする。
但しVベルト式無段変速機4は、有段式の自動変速機であってもよいのは言うまでもない。
但し第2クラッチ9は、前記した第1クラッチ7と同様、伝達トルク容量(クラッチ締結容量)を連続的に変更可能なものとする。
図1に示したパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EVモード)が要求される場合、第1クラッチ7を解放し、第2クラッチ9を締結する。
変速機出力軸4bからの回転はその後、第2クラッチ9および図示せざるディファレンシャルギヤ装置を経て前輪2FL,2FRに至り、車両をモータ/ジェネレータ6のみによって電気走行(EV走行)させることができる。
この状態では、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ6からの出力回転の双方が協調下に変速機入力軸4aに達することとなり、Vベルト式無段変速機4が当該入力軸4aへの回転を、選択中のプーリ比に応じ変速して、変速機出力軸4bより出力する。
変速機出力軸4bからの回転はその後、第2クラッチ9および図示せざるディファレンシャルギヤ装置を経て前輪2FL,2FRに至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ6の協調によってハイブリッド走行(HEV走行)させることができる。
この制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御するハイブリッドコントローラ11を具え、該パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTmと、第1クラッチ7の目標締結容量tTc1(第1クラッチ締結圧指令値tPc1)と、第2クラッチ9の目標締結容量tTc2(第2クラッチ締結圧指令値tPc2)とで規定する。
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ12からの信号と、
モータ/ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ/ジェネレータ回転センサ13からの信号と、
変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ14からの信号と、
変速機出力回転数No(車速VSP)を検出する出力回転センサ15からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量(アクセル開度APO)を検出するアクセル開度センサ16からの信号と、
モータ/ジェネレータ6用の電力を蓄電しておく強電バッテリ31の蓄電状態SOCを検出する蓄電状態センサ17からの信号と、
ブレーキペダル踏力に応じたマスターシリンダ液圧Pmを検出するマスターシリンダ液圧センサ18からの信号と、
左右前輪(左右従動輪)2FL,2FRおよび左右後輪(左右駆動輪)3RL,3RRの車輪速Vwを個々に検出する車輪速センサ群21からの信号と
モータ/ジェネレータ6の回転角αを検出するモータ/ジェネレータ回転角センサ22からの信号とを入力する。
モータ/ジェネレータ6が回生制動により発電した電力をインバータ34により交流−直流変換して強電バッテリ31に蓄電する。
ハイブリッドコントローラ11から回生協調ブレーキ制御指令(摩擦制動力指令値Tf>0)を受けるときブレーキコントローラ35は、摩擦制動力指令値Tf(>0)を液圧ブレーキシステムにより実現すべく各輪ブレーキユニットのブレーキ液圧を適切な前後輪制動力配分制御下で摩擦制動力指令値Tfに応じた液圧に制御する。
この変速機コントローラ38は、第2クラッチ目標締結容量tTc2に対応した第2クラッチ締結圧指令値tPc2と、センサ20で検出した第2クラッチ9の締結圧Pc2との対比により、第2クラッチ9の締結圧Pc2が第2クラッチ締結圧指令値tPc2となるよう第2クラッチ締結圧制御ユニット39を介し第2クラッチ9の締結圧を制御して第2クラッチ9の締結容量制御を行う。
以上は、図1の制御システムが実行する通常制御の概要であるが、
本実施例においては図1におけるハイブリッドコントローラ11が、図2に示すエンジン停止制御プログラム、および図3に示すエンジン始動制御プログラムを実行することにより、本発明が狙いとするエンジン停止制御およびエンジン始動制御を後述のごとくに遂行するものとする。
ステップS11においては、エンジン停止許可判定を行い、この判定に際しては、例えば図4に示すようなアクセル開度APOの0近辺への低下(惰性走行への移行)により、エンジン停止を許可する条件が揃ったか否かをチェックして、当該判定を行う。
ステップS22においては、ステップS11での判定結果から、エンジンの停止が許可されたか否かをチェックする。
次のステップS14においては、上記第1クラッチ7(CL1)の解放が完了したか否かをチェックし、完了するまでの間は、制御をステップS13に戻し、第1クラッチ7(CL1)の解放を更に進めて完了させる。
ステップS15でエンジン回転数Neが所定値未満(F/C可能回転数)に低下したと判定する図4の瞬時t2までは、Ne<所定値になるまでステップS15での判定を継続して待機する。
このフューエルカットF/C時t2からエンジン回転数Neは、例えば図4に示すような時系列変化をもって低下し、瞬時t3に遂には0になる。
そして、このようにNe=0となる瞬時t3に制御はステップS17に進み、ここでエンジン停止判定を行う。
従ってステップS19は、本発明における回生制動終了判定手段および制動力分担切り替え判定手段に相当する。
従って、ここで言う、第2クラッチ9(CL2)がスリップ締結状態となるのに必要な目標トルク容量tTc2の所定値は、モータ/ジェネレータ6がエンジン停止位置(エンジン停止クランク角)を制御するときに出力るエンジン停止位置制御トルクに相当するトルク容量である。
そしてステップS23において、第2クラッチ9(CL2)がスリップするようになったか否かをチェックし、スリップ状態になっていなければ制御をステップS224に戻して、目標モータトルクtTmを更に減少させる。
これにより第2クラッチ9(CL2)がスリップ締結状態になったことがステップS23で判定される図4の瞬時t5に、制御をステップS24に進めて、目標モータ回転数tNmを、例えば図4の瞬時t5以降に示す所定速度で低下させる。
モータ/ジェネレータ回転数Nmが当該微小な所定値に低下した図4の瞬時t6に、ステップS25は制御をステップS26に進める。
従ってステップS26は、本発明におけるエンジン停止位置制御手段に相当する。
ステップS28においては第1クラッチ7(CL1)の解放が完了したか否かをチェックし、第1クラッチ7(CL1)の解放が完了するまでの間は、ステップS27を繰り返し実行することにより、第1クラッチ7(CL1)の解放を進行させて、第1クラッチ7(CL1)の解放を完了させる。
差回転(No−Nm)が微小設定値未満になる図4の瞬時t8に、ステップS31は制御をステップS32に進め、ここで、前記のごとくスリップ締結状態にされた第2クラッチ9(CL2)の目標トルク容量tTc2を増大させ、第2クラッチ9(CL2)の完全締結を指令する。
これにより第2クラッチ9(CL2)が完全締結するとき、ステップS33は制御をステップS34へ進めて、上記のエンジン停止制御を終了する。
この場合、第2クラッチ9(CL2)は、瞬時t8以降、車速低下につれて目標トルク容量tTc2を漸減され、停車瞬時t9に遂にはtTc2=0により解放される。
また目標モータ回転数tNmも、瞬時t8以降、車速低下につれて低下され、停車瞬時t9に遂にはtNm=0にされる。
しかして図4では、停車瞬時t9以降も、Vベルト式無段変速機4の電動オイルポンプ作動要求や、バッテリ蓄電状態SOCの不足時のエンジンアイドリング運転によるアイドル発電要求に呼応して、目標モータ回転数tNmがtNm>0にされている状態を示す。
上記のように停止されたエンジン1を再始動させるに当たり、図1のハイブリッドコントローラ11は図3の制御プログラムを実行して当該エンジン始動を行わせる。
なおエンジン1の始動は、第1クラッチ7を締結し、モータ/ジェネレータ6によりエンジン1をクランキングして始動させる方法と、図1におけるスタータモータ8が弱電バッテリからの電力でエンジン1をクランキングして始動させる方法と、エンジン停止中の膨張行程気筒に燃料噴射後、点火して始動させる方法(エンジン燃焼自立始動)とがある。
かかるエンジン停止指令後のエンジン始動要求がなければ図3のエンジン始動制御が不要であるから、当該エンジン停止指令後のエンジン始動要求が発生するまで待機する。
つまりステップS41〜ステップS43においては、エンジン停止指令が発生した図4の瞬時t2から、ステップS26によるエンジン停止位置制御が完了する図4の瞬時t6までの間に、エンジン1の再始動要求が発生したか否かをチェックする。
図2,4につき前述した本実施例のエンジン停止制御によれば、
モータ/ジェネレータ6による回生制動の終了後に(ステップS19、図4の瞬時t4)、第1クラッチ7を締結してモータ/ジェネレータ6によりエンジン1の停止位置(エンジン停止クランク角)を、始動性に優れた所定位置に制御するため(ステップS26、図4の瞬時t6)、
モータ/ジェネレータ回転数Nmを「0」に近い状態にして行う上記のエンジン停止位置制御が、モータ/ジェネレータ6による回生制動に影響を与えることがない。
従って、モータ/ジェネレータ6の回生制動によるエネルギーの回収効率が悪化するという問題を生ずることなしに、モータ/ジェネレータ6でエンジン1の停止位置(エンジン停止クランク角)を、エンジン始動性に優れた所定位置に制御することができる。
ところで本実施例のように、回生制動が完全に終る図4の瞬時t6よりも前の、制動力分担割合(Cm/Gf)が回生制動から摩擦制動に切り替わる瞬時t4に、エンジン停止位置制御を開始する場合、エンジン停止位置制御を行う時間が十分に確保できて、上記の効果を一層確実に達成することができる。
モータ/ジェネレータ回転数Nmを「0」に近い状態にして行うエンジン停止位置制御が、モータ/ジェネレータ6の回生制動によるエネルギーの回収効率を悪化させるという問題を更に確実に回避することができる。
しかし本実施例のようなエンジン停止位置制御を行う場合、エンジン始動性が向上するため、通常の再始動時にはモータ/ジェネレータ6によるエンジン始動が不要となり、その結果、図5にβで例示するごとく、モータトルクTmにエンジン始動用トルク分のマージンを持たせる必要がなくなる。
従って、モータトルクTmの当該エンジン始動用マージン分を走行用駆動力に割り振ることが可能となったり、当該マージン分だけモータ/ジェネレータ6の定格トルクを小さくして、モータ/ジェネレータ6の小型化を図ることができる。
エンジン停止指令が発生した図4の瞬時t2から、ステップS26によるエンジン停止位置制御が完了する図4の瞬時t6までの間に、エンジン1の再始動要求が発生した場合(ステップS41〜ステップS43)、エンジン1が始動性に優れたクランク角位置に停止されている保証がないことから、エンジン1を、第1クラッチ7の締結とモータ/ジェネレータ6の駆動とによって再始動させるよう構成したため(ステップS45)、以下の効果を得ることができる。
このようなもとでの再加速要求時は、前記したエンジン停止位置制御が完了する前にエンジン始動を行うことになるため、エンジンを始動性の悪いクランク角位置で始動させることとなり、エンジンの始動性が悪化する可能性がある。
ところで、惰性走行中はモータ/ジェネレータ6が回生制動を行うべく(負トルクを発生する)発電作用を行っており、これを逆に力行側に電動モータとして(正トルクを発生するよう)作動させることが容易に可能である。
エンジン1が始動性に優れたクランク角位置に停止されていなくても、エンジン1を確実に始動させることができ、前記したエンジン停止位置制御が未完のままエンジン1の再始動要求が発生した場合もエンジン始動を確実なものにすることができる。
なお、図4に示すように停車瞬時t9以降も、Vベルト式無段変速機4の電動オイルポンプ作動要求や、バッテリ蓄電状態SOCの不足時のエンジンアイドリング運転によるアイドル発電要求に呼応して、目標モータ回転数tNmをtNm>0にする(モータ/ジェネレータを作動させる)必要がある場合、停車瞬時t9の後に前記エンジン停止位置制御を行っても、このエンジン停止位置制御が完了し得ず、エンジン始動性に関する上記の効果を奏し得ない。
停車時モータ駆動要求判定手段が停車時モータ駆動要求の存在を判定する場合、回生制動終了判定時(図4の瞬時t4)から、上記停車判定手段による車両の停車判定時(図4の瞬時t9)までの間に、前記のエンジン停止位置制御を行うようにするのが良い。
2FL,2FR 左右前輪(駆動車輪)
3RL,3RR 左右後輪
4 Vベルト式無段変速機
6 モータ/ジェネレータ
7 第1クラッチ
9 第2クラッチ
11 ハイブリッドコントローラ
12 エンジン回転センサ
13 モータ/ジェネレータ回転センサ
14 変速機入力回転センサ
15 変速機出力回転センサ
16 アクセル開度センサ
17 蓄電状態センサ
22 モータ/ジェネレータ回転角センサ
31 バッテリ
32 エンジンコントローラ
33 モータコントローラ
34 インバータ
35 ブレーキコントローラ
36 第1クラッチコントローラ
37 第1クラッチ締結圧制御ユニット
38 変速機コントローラ
39 第2クラッチ締結圧制御ユニット
Claims (5)
- エンジン、第1クラッチ、モータ/ジェネレータ、第2クラッチおよび駆動車輪を伝動経路の配列順とし、前記第1クラッチおよび第2クラッチの締結・解放制御により、前記エンジンおよびモータ/ジェネレータのうち、モータ/ジェネレータのみによる電気走行を行うか、エンジンおよびモータ/ジェネレータの協調によるハイブリッド走行を行うかを選択可能なハイブリッド車両に用いられ、
惰性走行時は、前記第1クラッチを解放して前記エンジンを停止すると共に、前記第2クラッチの締結状態により前記モータ/ジェネレータを逆駆動して該モータ/ジェネレータによる回生制動を行うようにしたエンジン停止制御装置において、
前記モータ/ジェネレータによる回生制動の終了を判定する回生制動終了判定手段と、
該手段による回生制動の終了判定後、前記第1クラッチを締結して前記モータ/ジェネレータにより前記エンジンの停止位置を所定位置に制御するエンジン停止位置制御手段とを具備してなることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項1に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
車両の停車を判定する停車判定手段と、
停車時における前記モータ/ジェネレータの駆動要求が有るのを判定する停車時モータ駆動要求判定手段とを具え、
該手段が停車時モータ駆動要求の存在を判定する場合、前記エンジン停止位置制御手段は、回生制動終了判定手段による回生制動の終了判定時から、前記停車判定手段による車両の停車判定時までの間に、前記エンジン停止位置制御を行うものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項1または2に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記回生制動および摩擦制動間の制動力分担割合が回生制動から摩擦制動に切り替わる途中であるのを判定する制動力分担切り替え判定手段を設け、
前記エンジン停止位置制御手段は、制動力分担切り替え判定手段が回生制動から摩擦制動に切り替わる途中であると判定するとき、前記エンジン停止位置制御を開始するものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止の指令が発生してから前記エンジン停止位置制御が完了するまでの間にエンジン始動要求が発生した場合、エンジン燃焼自立始動に代え、前記第1クラッチを締結して前記モータ/ジェネレータにより該エンジン始動を行うよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジン停止位置制御手段は、エンジンの停止位置を、エンジンの再始動が容易な所定位置となすものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
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