JP5811187B2 - ハイブリッド車両の変速指示装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明を適用するハイブリッド車両の一例を示す略構成図である。
エンジン2は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン2の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)11によって、燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御が行われる。
動力分割機構3は、図1に示すように、外歯歯車のサンギヤ3aと、このサンギヤ3aと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ3bと、サンギヤ3aに噛み合うとともにリングギヤ3bに噛み合う複数のピニオンギヤ3cと、これら複数のピニオンギヤ3cを自転かつ公転自在に保持するプラネタリキャリア3dとを備え、サンギヤ3aとリングギヤ3bとプラネタリキャリア3dとを回転要素とし差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。この動力分割機構3では、プラネタリキャリア3dにエンジン2のクランクシャフト2aが連結されている。また、サンギヤ3aに第1モータジェネレータMG1のロータ(回転子)がリングギヤ3bに上記リングギヤ軸3eを介して上記リダクション機構7が連結されている。
上記リダクション機構7は、図1に示すように、外歯歯車のサンギヤ7aと、このサンギヤ7aと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ7bと、サンギヤ7aに噛み合うとともにリングギヤ7bに噛み合う複数のピニオンギヤ7cと、これら複数のピニオンギヤ7cを自転自在に保持するプラネタリキャリア7dとを備えている。このリダクション機構7では、プラネタリキャリア7dがトランスミッションケースに固定されている一方、サンギヤ7aが第2モータジェネレータMG2のロータ(回転子)に、リングギヤ7bが上記リングギヤ軸3eにそれぞれ連結されている。
ハイブリッド車両1には、ハイブリッドシステムの起動と停止とを切り替えるためのパワースイッチ51(図2照)が設けられている。パワースイッチ51は、例えば、跳ね返り式のプッシュスイッチあって、押圧操作されるごとに、スイッチOnとスイッチOffとが交互に切り替わるようになっている。ここで、ハイブリッドシステムとは、エンジン2及びモータジェネレータMG1,MG2を走行用の駆動力源とし、そのエンジン2の運転制御、モータジェネレータMG1,MG2の駆動制御、エンジン2及びモータジェネレータMG1,MG2の協調制御などを含む各種制御を実行することによってハイブリッド車両1の走行を制御するシステムである。
本実施形態のハイブリッド車両1には、図2に示すようなシフト操作装置9が設けられている。このシフト操作装置9は、運転席の近傍に配置され、変位操作可能なシフトレバー91が設けられている。また、シフト操作装置9には、パーキングポジション(Pポジション)、リバースポジション(Rポジション)、ニュートラルポジション(Nポジション)、ドライブポジション(Dポジション)、及び、シーケンシャルポジション(Sポジション)を有するシフトゲート9aが形成されており、ドライバが所望のポジションへシフトレバー91を変位させることが可能となっている。これらPポジション、Rポジション、Nポジション、Dポジション、Sポジション(下記の「+」ポジション及び「−」ポジションも含む)の各ポジションは、シフトポジションセンサ50によって検出される。
モータジェネレータMG1,MG2は、いずれも、発電機として駆動できるとともに電動機として駆動できる周知の同期発電電動機により構成されており、インバータ21,22及び昇圧コンバータ23を介してバッテリ(蓄電装置)24との間で電力のやりとりを行う。各インバータ21,22、昇圧コンバータ23及びバッテリ24を互いに接続する電力ライン25は、各インバータ21,22が共用する正極母線及び負極母線として構成されており、モータジェネレータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ24は、モータジェネレータMG1,MG2のいずれか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。なお、モータジェネレータMG1,MG2により電力収支がバランスしている場合には、バッテリ24は充放電されない。
バッテリ24は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)14によって管理されている。このバッテリECU14には、バッテリ24を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ24の端子間に設置された電圧センサ24aからの端子間電圧、バッテリ24の出力端子に接続された電力ライン25に取り付けられた電流センサ24bからの充放電電流、バッテリ24に取り付けられたバッテリ温度センサ24cからのバッテリ温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ24の状態に関するデータを通信によりハイブリッドECU10に出力する。
上記ハイブリッドECU10は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)40、ROM(Read Only Memory)41、RAM(Random Access Memory)42及びバックアップRAM43などを備えている。ROM41は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU40は、ROM41に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。RAM42は、CPU40での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップRAM43は、例えばIG−Off時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
このように構成されたハイブリッド車両1は、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて、駆動輪6a,6bに出力すべきトルク(要求トルク)を計算し、この要求トルクに対応する要求駆動力により走行するように、エンジン2とモータジェネレータMG1,MG2とが運転制御される。具体的には、燃料消費量の削減を図るために、要求駆動力が比較的低い運転領域にあっては、第2モータジェネレータMG2を利用して上記要求駆動力が得られるようにする。一方、要求駆動力が比較的高い運転領域にあっては、第2モータジェネレータMG2を利用すると共に、エンジン2を駆動し、これら駆動源(走行駆動力源)からの駆動力により、上記要求駆動力が得られるようにする。
次に、上述した「手動変速モード」におけるハイブリッドシステムの基本制御について説明する。
本実施形態に係るハイブリッド車両1には、手動変速モード(Sモード)において、ドライバに対して変速を促す変速指示(変速案内)を行う変速指示装置が搭載されている。以下、この変速指示装置について説明する。
まず、この例のハイブリッド車両1にあっては、上述したように、エンジン2を駆動した状態で走行を行うHV走行と、第2モータジェネレータMG2の動力のみで走行を行うEVとを使い分けている。ここで、従来の変速指示制御では、EV走行時での変速案内(上記変速指示装置によるシフト指示)については特に考慮されておらず、このため、例えば、EV走行時において、エンジン2が停止状態であるのにも関わらず、HV走行時と同様な燃費重視の変速案内が行われてしまう場合があり、こうした状況になると、ドライバが煩わしさを感じる場合がある。
上記した図10のフローチャートのステップST103の処理(シフト指示禁止)に替えて、図12に示すサブルーチン(EV走行中シフト指示制御)を実行してもよい。この図12の制御ルーチンについて説明する。なお、この図12の制御ルーチンはハイブリッドECU10において実行可能である。
図13に示すマップには、第2モータジェネレータMG2によるEV走行領域とEV走行非継続領域(EV走行を継続できない領域)とを区画する境界ライン(モータ特性ライン)CLと、その境界ラインCLの内側(低トルク・低回転側)の帯状のEV走行中シフト指示許可領域Fsとが設定されている。このEV走行中シフト指示許可領域Fsは、第2モータジェネレータMG2の運転点が境界ラインCL(EV走行が継続できない領域との境界ライン)に所定の程度(EV走行からHV走行に移行することが予測される程度)に近づいたことを判定するための領域であって、実験・計算等によって適合されている。なお、図13のマップはハイブリッドECU10のROM41内に記憶されている。
図14は本発明を適用するハイブリッド車両の他の例を示す概略構成図である。
この例のエンジン110も、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置(内燃機関)であって、吸気通路に設けられたスロットルバルブのスロットル開度(吸入空気量)、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御できるように構成されている。また、燃焼後の排気ガスは排気通路(図示せず)を経て図示しない酸化触媒による浄化が行われた後に外気に放出される。
電気式差動部120は、第1モータジェネレータMG1と、入力軸111に入力されたエンジン110の出力とを機械的に分配/合成する機械的機構であって、エンジン110の出力を第1モータジェネレータMG1及び伝達軸123に分配するか、もしくは、エンジン110の出力と第1モータジェネレータMG1の出力とを合成して伝達軸123に出力する動力分割機構121と、伝達軸123と一体的に回転するように設けられた第2モータジェネレータMG2とを備えている。
第1モータジェネレータMG1は、入力軸111に対して回転自在に支持された永久磁石からなるロータ(回転子)と、3相巻線が巻回されたステータ(固定子)とを備えた交流同期発電機であって、発電機(ジェネレータ)として機能するとともに電動機(電動モータ)としても機能する。また、第2モータジェネレータMG2も同様に、永久磁石からなるロータ(回転子)と、3相巻線が巻回されたステータ(固定子)とを備えた交流同期発電機であって、電動機(電動モータ)として機能するとともに発電機(ジェネレータ)としても機能する。
動力分割機構121は、所定のギヤ比ρ0を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構122と、切替クラッチC0及び切替ブレーキB0とを備えている。遊星歯車機構122は、サンギヤS0、複数のピニオンギヤP0、これら複数のピニオンギヤP0を自転及び公転可能に支持するプラネタリキャリアCA0、ピニオンギヤP0を介してサンギヤS0と噛み合うリングギヤR0を回転要素として備えている。サンギヤS0の歯数をZS0、リングギヤR0の歯数をZR0とすると、上記ギヤ比ρ0はZS0/ZR0である。
機械式変速部130は、前進5段・後進1段の有段式自動変速機であって、図14に示すように、シングルピニオン型の第1遊星歯車機構131、シングルピニオン型の第2遊星歯車機構132、及び、シングルピニオン型の第3遊星歯車機構133を備えている。
本実施形態のハイブリッド車両100には、運転席の近傍に、図18(a)に示すようなシフト操作装置170が配置されている。シフト操作装置170にはシフトレバー171が変位可能に設けられている。
本実施形態に係るハイブリッド車両100においても、上記した[実施形態1]と同様な変速指示装置が搭載されている。
ハイブリッドECU201は、エンジン110の運転を制御するエンジンECU202と、モータジェネレータMG1,MG2の駆動を制御するモータECU203と、バッテリ302を管理するバッテリECU204との間で制御信号やデータ信号を送受信し、エンジン110の運転制御、モータジェネレータMG1,MG2の駆動制御、並びに、エンジン110及びモータジェネレータMG1,MG2の協調制御などを含む各種制御を実行する電子制御装置である。
ハイブリッドECU201は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジンECU202及びモータECU203に出力要求を送信して駆動力を制御する。具体的には、アクセル操作量Acc及び車速Vに基づいてドライバの要求トルク(駆動力)Trをマップ(例えば、図4に示すような要求トルク設定マップ)等を参照して算出し、その要求トルクTrが得られるように、エンジンECU202及びモータECU203に出力要求を送信して、エンジン110及びモータジェネレータMGの駆動を制御することによりハイブリッド車両HVの走行制御を行う。
本実施形態では、車両走行状態(アクセル開度Acc及び車速V)に応じて駆動装置101を自動変速する自動変速モードと、ドライバの操作に応じて駆動装置101を手動変速するSモード(手動変速モード)とを選択することが可能である。その各モードについて説明する。なお、Sモードでは駆動装置101は有段変速作動する。
まず、この例の変速制御に用いる変速線マップについて図19を参照して説明する。
次に、Sモードについて説明する。
本実施形態においても、SモードでのEV走行時には、HV走行時よりも変速案内(シフト指示の表示)の機会を減らすことで、ドライバが感じる煩わしさを低減できるようにする。これを実現するための具体的な制御(Sモード時のシフト指示制御)の例について図20のフローチャートを参照して説明する。
上記した図20のフローチャートのステップST203で実行するEV走行中シフト指示制御のサブルーチンの他の例について図22を参照して説明する。この図22のサブルーチンもハイブリッドECU201において実行可能である。
上記した図20のフローチャートのステップST203で実行するEV走行中シフト指示制御サブルーチンの別の例について図24を参照して説明する。この図24のサブルーチンもハイブリッドECU201において実行可能である。
上記した[実施形態1]及び[実施形態2]では、2つのモータジェネレータMG1,MG2が搭載されたハイブリッド車両HVに本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限られることなく、1つのモータジェネレータが搭載されたハイブリッド車両にも適用可能である。その一例について図25を参照して説明する。
本発明において、手動変速操作が可能な状態(手動変速モード)においてEV走行時とHV走行時とで、同一のアクセル踏み込み量及び車速に対して変速の案内の態様を異ならせることにより、例えば、HV走行時は燃費を最適とするための変速指示がなされ、EV走行時には運転性能を重視した変速指示がなされるようにしてもよい。
2,110 エンジン
3 動力分割機構(変速部)
120 電気式差動部
130 機械式変速部
6a,6b,150L,150R 駆動輪
10,201 ハイブリッドECU
16,205 GSI−ECU
24,302 バッテリ
52,214 アクセル開度センサ
54,221 車速センサ
67 シフトアップランプ
68 シフトダウンランプ
MG1 第1モータジェネレータ
MG2 第2モータジェネレータ
Claims (2)
- 走行用の動力を出力可能なエンジンと、走行用の動力を出力可能な電動機と、駆動輪に動力を伝達する動力伝達系に設けられた手動変速可能な変速部と、前記変速部の手動変速操作を促す変速案内が可能な変速指示部とを備えたハイブリッド車両の変速指示装置であって、
前記変速部は手動変速によって複数段に変速可能であり、
前記手動変速操作が可能な状態において、前記電動機の動力のみで走行する電動機走行時と、前記エンジンが運転された状態で走行を行うハイブリッド走行時とで、同一のアクセル踏み込み量及び車速に対して、変速の案内の態様が異なる構成とされており、
前記手動変速操作が可能な状態において、前記ハイブリッド走行時に比べて前記電動機走行時は最適変速段との乖離変速段が大きいときに変速指示がされることを特徴とするハイブリッド車両の変速指示装置。 - 走行用の動力を出力可能なエンジンと、走行用の動力を出力可能な電動機と、駆動輪に動力を伝達する動力伝達系に設けられた手動変速可能な変速部と、前記変速部の手動変速操作を促す変速案内が可能な変速指示部とを備えたハイブリッド車両の変速指示装置であって、
前記変速部は手動変速によって複数段に変速可能であり、
前記手動変速操作が可能な状態において、前記電動機の動力のみで走行する電動機走行を、前記エンジンが運転された状態で走行を行うハイブリッド走行よりも優先して行う電動機走行優先時と、前記ハイブリッド走行を前記電動機走行よりも優先して行うハイブリッド走行優先時とで、同一のアクセル踏み込み量及び車速に対して、変速の案内の態様が異なる構成とされており、
前記手動変速操作が可能な状態において、前記ハイブリッド走行優先時に比べて前記電動機走行優先時は最適変速段との乖離変速段が大きいときに変速指示がされることを特徴とするハイブリッド車両の変速指示装置。
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