JP6365774B2 - ハイブリッド車両のモード遷移制御装置 - Google Patents
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Description
発進領域においては、発進要素として滑り要素を持たないことで、バッテリの充電容量が所定値以下の発進時、第3係合クラッチを解放状態から締結状態にし、第2電動機で発電した電力とバッテリ電力が供給される第1電動機を駆動源とするシリーズHEVモードで発進する。
このハイブリッド車両において、シリーズHEVモードでの発進後、車速が切替車速になると、第1係合クラッチを解放状態から締結状態にし、第2電動機での発電を停止し、第1電動機と内燃機関を駆動源とするパラレルHEVモードへモード遷移する制御を行うモード遷移コントローラを設ける。
モード遷移コントローラは、シリーズHEVモードでの発進後、第2電動機を含む第2発電システム温度の上昇が予測されると、切替車速を、温度上昇判断前の第1切替車速よりも低速側の第2切替車速に変更する。
第2切替車速を、内燃機関が自立運転可能な内燃機関回転数に対応する車速値に設定する。
即ち、シリーズHEVモードでの発進後、第2発電システム温度の上昇が予測されると、車速が第1切替車速に達する前の第2切替車速になるタイミングで第2電動機での発電を停止し、パラレルHEVモードへモード遷移する制御が行われる。このため、第2電動機での発電停止タイミングが早期化される。
この結果、シリーズHEVモードでの走行中、第2発電システムが過昇温になるのを防止することができる。
実施例1のモード遷移制御装置は、駆動系構成要素として、1つのエンジンと、2つのモータジェネレータと、3つの係合クラッチを有する多段歯車変速機と、を備えたハイブリッド車両(ハイブリッド車両の一例)に適用したものである。以下、実施例1におけるハイブリッド車両のモード遷移制御装置の構成を、「全体システム構成」、「変速制御系構成」、「変速段構成」、「モード遷移制御処理構成」、「MG2過昇温防止制御処理構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1のモード遷移制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系及び制御系を示す。以下、図1に基づき、全体システム構成を説明する。
実施例1の多段歯車変速機1は、変速要素として、噛み合い締結による係合クラッチC1,C2,C3(ドグクラッチ)を採用することにより引き摺りを低減することで効率化を図った点を特徴とする。そして、係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを噛み合い締結させる変速要求があると、クラッチ入出力の差回転数を、第1モータジェネレータMG1(係合クラッチC3の締結時)又は第2モータジェネレータMG2(係合クラッチC1,C2の締結時)により回転同期させ、同期判定回転数範囲内になると噛み合いストロークを開始することで実現している。又、締結されている係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを解放させる変速要求があると、解放クラッチのクラッチ伝達トルクを低下させ、解放トルク判定値以下になると解放ストロークを開始することで実現している。以下、図2に基づき、多段歯車変速機1の変速制御系構成を説明する。
実施例1の多段歯車変速機1は、流体継手などの回転差吸収要素を持たないことで動力伝達損失を低減すると共に、内燃機関ICEをモータアシストすることでICE変速段を減らし、コンパクト化(EV変速段:1-2速、ICE変速段:1-4速)を図った点を特徴とする。以下、図3及び図4に基づき、多段歯車変速機1の変速段構成を説明する。
ここで、「EV- ICEgen」の変速段は、停車中、内燃機関ICEにより第1モータジェネレータMG1で発電するMG1アイドル発電時、又は、MG1発電にMG2発電を加えたダブルアイドル発電時に選択される変速段である。「Neutral」の変速段は、停車中、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電するMG2アイドル発電時に選択される変速段である。
ここで、「EV1st ICE-」の変速段は、内燃機関ICEを停止して第1モータジェネレータMG1で走行する「EVモード」のとき、又は、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電しながら、第1モータジェネレータMG1で1速EV走行を行う「シリーズHEVモード」のときに選択される変速段である。
ここで、「EV2nd ICE-」の変速段は、内燃機関ICEを停止して第1モータジェネレータMG1で走行する「EVモード」のとき、又は、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電しながら、第1モータジェネレータMG1で2速EV走行を行う「シリーズHEVモード」のときに選択される変速段である。
まず、全変速段から「インターロック変速段(図4のクロスハッチング)」と「シフト機構により選択できない変速段(図4の右上がりハッチング)」を除いた変速段を、多段歯車変速機1により実現可能な複数の変速段とする。ここで、シフト機構により選択できない変速段とは、第1係合クラッチC1が「Left」で、かつ、第2係合クラッチC2が「Left」である「EV1.5 ICE2nd」と、第1係合クラッチC1が「Left」で、かつ、第2係合クラッチC2が「Right」である「EV2.5 ICE4th」と、をいう。シフト機構により選択できない理由は、1つの第1電動アクチュエータ31が、2つの係合クラッチC1,C2に対して兼用するシフトアクチュエータであり、かつ、C1/C2セレクト動作機構40により片方の係合クラッチはニュートラルロックされることによる。
図5は、実施例1の変速機コントロールユニット23(モード遷移コントローラ)で実行されるモード遷移制御処理の流れを示す。以下、モード遷移制御処理構成の一例をあらわす図5の各ステップについて説明する。なお、このモード遷移制御処理は、EV発進してから「パラレルHEVモード」へモード遷移するまでの低車速走行域にて行われる。
ここで、「発進操作」は、例えば、走行レンジ選択操作、ブレーキ解除操作、ブレーキ解除後のアクセル踏み込み操作、などにより判断する。
ここで、「バッテリSOC」の情報は、バッテリSOCセンサ78から取得する。「発電要求閾値A」は、発電要求有りのSOC領域と発電要求無しのSOC領域を切り分ける境界値として設定される(例えば、A=バッテリSOCが40%程度)。
ここで、「EVモード」でのMG1走行中、第1モータジェネレータMG1は、アクセル開度APOと車速VSPにより決まる目標駆動力に応じたトルクを出力するトルク制御を行う。
ここで、「パラレルHEVモード」へのモード遷移有りは、「パラレルHEVモード」の変速段への変速要求があっときに判断しても良いし、変速要求に基づき第2モータジェネレータMG2を停止したとき判断しても良いし、変速が完了したときに判断しても良い。
ここで、「エンジン運転中」は、例えば、停車中の発電要求により、エンジン運転によるアイドル発電が行われている状況から発進する場合に判断される。
ここで、「第1切替車速VSP1」とは、バッテリSOCが低SOC領域での走行中に選択される図7に示すシフトスケジュールマップにおいて、「Series EV1st(シリーズHEVモード)」から「EV1st ICE1st(パラレルHEVモード)」へ切り替えるモード遷移要求を出す切替車速をいう(例えば、10km/h程度)。
第1切替車速VSP1でのモード遷移可能/モード遷移不可能の判断は、下記のように行う。
まず、第2モータジェネレータMG2を連続発電したときにMG2温度の上昇が抑えられる時間として連続発電許可時間を予め設定しておく。そして、アクセル操作量大による発進時などで、「シリーズHEVモード」での走行開始からの経過時間が連続発電許可時間内で車速VSPが第1切替車速VSP1まで上昇することが予測される場合は、第1切替車速VSP1でのモード遷移が可能と判断される。一方、アクセル操作量小による発進時などで、「シリーズHEVモード」での走行開始からの経過時間が連続発電許可時間となっても車速VSPが第1切替車速VSP1まで上昇しないことが予測される場合は、第1切替車速VSP1でのモード遷移が不可能と判断される。
図6は、図5のモード遷移制御処理のステップS12にて実行されるMG2過昇温防止制御処理の流れを示す。以下、図6の各ステップについて説明する。
ここで、「第2切替車速VSP2」は、路面勾配が緩やかであるほどより低車速の値に設定する(例えば、路面勾配0%の平坦路の場合、5km/h程度)。即ち、走行可能(自立運転可能)なエンジン回転数は、図8に示すように、例えば、勾配0%=650rpmとされ、勾配が大きくなるほど回転数を上昇させる特性により設定される。よって、勾配による走行可能回転数(エンジン回転数)の特性に合わせ、「第2切替車速VSP2」は、路面勾配が緩やかであるほどより低車速の値に設定される。
また、「シフトスケジュールマップ」は、低SOC領域で選択され、図7に示すように、要求駆動力(Driving force)と車速VSPを座標軸とし、座標面に通常時使用変速段に「EV1st ICE1st」を加えた変速段を選択する選択領域が割り当てられたマップである。つまり、アクセル踏み込みによるドライブ駆動領域として、発進からの低車速域に「Series EV1st」の選択領域が割り当てられる。そして、中車速域に「EV1st ICE1st」、「EV1st ICE2nd」、「EV1st ICE3rd」の選択領域が割り当てられ、高車速域に「EV2nd ICE2nd」、「EV2nd ICE3rd」、「EV2nd ICE4th」の選択領域が割り当てられる。アクセル足離しのコースト回生制動領域として、低〜中車速域に「EV1st(EV2nd)」の選択領域が割り当てられ、高車速域に「EV2nd」の選択領域が割り当てられる。
ここで、「車速VSP」の情報は、車速センサ71から取得する。
ここで、ステップS122で第2モータジェネレータMG2により発電する際は、通常のMG2発電電力である高電力(例えば、15KW)とする。なお、第2モータジェネレータMG2による発電電力は、高電力(例えば、15KW)と低電力(例えば、5KW)を切り替え可能としている。
ここで、「推定MG2温度」は、発電に用いられる第2モータジェネレータMG2の推定温度であり、MG2発電電力とMG2発電継続時間を用いた演算式により推定する。「第1温度閾値T1」は、高電力によるMG2発電をそのまま継続すると、第2モータジェネレータMG2が過昇温(オーバーヒート)に至るおそれがある温度閾値に設定する(例えば、T1=150℃)。
このステップS125では、第2モータジェネレータMG2による発電電力を、高電力(例えば、15KW)から低電力(例えば、5KW)に下げる。
ここで、「第2温度閾値T2」は、低電力によるMG2発電をそのまま継続すると、第2モータジェネレータMG2が過昇温(オーバーヒート)に至るおそれがある温度閾値に設定する(例えば、T1=180℃)。
ここで、「エンジン回転数Ne」の情報は、エンジン回転数センサ74により取得する。
以下、実施例1のハイブリッド車両のモード遷移制御装置における作用を、「モード遷移制御処理作用」、「MG2過昇温防止制御処理作用」、「モード遷移制御作用」、「モード遷移制御の特徴作用」に分けて説明する。
発進操作有りで、かつ、バッテリSOC≧Aで発電要求無しのときは、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5へと進む。そして、ステップS5にて「パラレルHEVモード」へのモード遷移が無いと判断されている間、ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5へと進む流れが繰り返される。よって、ステップS3では、第3係合クラッチC3が「N」から「left」に切り替えられ、アクセル踏み込み操作に応じて第1モータジェネレータMG1の駆動が開始される。ステップS4では、「EV1st ICE-」の変速段による「EVモード」でのMG1走行が行われる。
図5のステップS11で第1切替車速VSP1でのモード遷移が不可能であると予測判断されると、図6のフローチャートのステップS120に進む。ステップS120では、シフトスケジュールマップ(図7)の「SeriesEV1st(シリーズHEVモード)」から「EV1st ICE1st(パラレルHEVモード)」へ切り替える第1切替車速VSP1が、第1切替車速VSP1より低車速側の第2切替車速VSP2に変更される。
本制御の対象となる車両は、「シリーズHEVモード」を選択しての走行、つまり、第2モータジェネレータMG2で発電しながら第1モータジェネレータMG1で走行が可能なハイブッリド車両である。このハイブッリド車両は、発電用の第2モータジェネレータMG2を過剰に使用した場合において、第2モータジェネレータMG2が過剰に温度上昇することにより、オーバーヒート状態に至ることがある。
実施例1では、「シリーズHEVモード」での走行中、第2モータジェネレータMG2を含む第2発電システム温度の上昇が予測されると、切替車速を、温度上昇判断前の第1切替車速VSP1よりも低速側の第2切替車速VSP2に変更する構成とした。
即ち、「シリーズHEVモード」での走行中、第2発電システム温度の上昇が予測されると、車速VSPが第1切替車速VSP1に達する前の第2切替車速VSP2になるタイミングで第2モータジェネレータMG2での発電を停止し、「パラレルHEVモード」へモード遷移する制御が行われる。このため、第2モータジェネレータMG2での発電停止タイミングが早期化される。
この結果、「シリーズHEVモード」での走行中、第2モータジェネレータMG2を含む第2発電システムが過昇温(オーバーヒート)になるのが防止される。
即ち、路面勾配が緩やかであるほど自立運転可能なエンジン回転数が低回転数であり、路面勾配が急勾配になるほど自立運転可能なエンジン回転数が高回転数側に移行する。この特性に合わせてため、切替車速の値を設定する。
従って、路面勾配が緩やかなときほど「パラレルHEVモード」の走行領域が拡大し、第2モータジェネレータMG2を含む第2発電システムが過昇温(オーバーヒート)になるのを回避できる走行領域が拡大する。
即ち、低車速走行が長く継続し、「パラレルHEVモード」へのモード遷移が遅れると、第2発電システムが過昇温(オーバーヒート)になる可能性が高くなる。
これに対し、ドライバ操作や走行環境の変化ではなく、システム操作により要求駆動力を増加してMG1加速することで、「パラレルHEVモード」へのモード遷移が促される。
従って、低車速走行が長く継続するとき、システム操作により「パラレルHEVモード」へのモード遷移を促すことで、確実に第2発電システムが過昇温(オーバーヒート)になるのが回避される。
即ち、ドライバ操作や走行環境の変化ではなく、システム操作により要求駆動力を増加してMG1加速する場合、ドライバが意図しない車両の加速挙動になるため、ドライバに違和感を与える。
これに対し、要求駆動力を増加する際、路面勾配が緩やかであるほど増加量、つまり、MG1加速量を小さくすることで、ドライバに与える違和感が低減される。
即ち、温度閾値を段階的に設けることにより、第2モータジェネレータMG2の温度上昇が抑えられ、多くの時間において「シリーズHEVモード」での走行が可能なる。
従って、低車速での走行が継続するとき、第2発電システムが過昇温になるのを防止しつつ、MG2発電量の確保により燃費性能の向上に寄与する。
実施例1のハイブリッド車両のモード遷移制御装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
バッテリ(強電バッテリ3)の充電容量(バッテリSOC)が所定値(発電要求閾値A)以下のとき、第2電動機(第2モータジェネレータMG2)で発電した電力とバッテリ電力が供給される第1電動機(第1モータジェネレータMG1)を駆動源とする「シリーズHEVモード」で走行するハイブリッド車両において、
「シリーズHEVモード」での走行中、車速VSPが切替車速になると、第2電動機(第2モータジェネレータMG2)での発電を停止し、第1電動機(第1モータジェネレータMG1)と内燃機関ICEを駆動源とする「パラレルHEVモード」へモード遷移する制御を行うモード遷移コントローラ(変速機コントロールユニット23)を設け、
モード遷移コントローラ(変速機コントロールユニット23)は、「シリーズHEVモード」での走行中、第2電動機(第2モータジェネレータMG2)を含む第2発電システム温度の上昇が予測されると、切替車速を、温度上昇判断前の第1切替車速VSP1よりも低速側の第2切替車速VSP2に変更する(図6のS120)。
このため、「シリーズHEVモード」での走行中、第2電動機(第2モータジェネレータMG2)を含む第2発電システムが過昇温になるのを防止することができる。
このため、(1)の効果に加え、路面勾配が緩やかなときほど、第2モータジェネレータMG2を含む第2発電システムが過昇温になるのを回避する走行領域を拡大することができる。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、低車速走行が長く継続するとき、システム操作により「パラレルHEVモード」へのモード遷移を促すことで、確実に第2発電システムが過昇温になるのを回避することができる。
このため、(3)の効果に加え、要求駆動力を増加する際、路面勾配が緩やかであるほど増加量(MG1加速量)を小さくすることで、ドライバに与える違和感を低減することができる。
第2発電システム温度(推定MG2温度)が第1温度閾値T1未満の間は、通常出力にて第2電動機(第2モータジェネレータMG2)によるシリーズ発電を実施し、第2発電システム温度(推定MG2温度)が第1温度閾値T1以上で第2温度閾値T2未満の間は、通常出力より低下させた出力にて第2電動機(第2モータジェネレータMG2)によるシリーズ発電を実施し、第2発電システム温度(推定MG2温度)が第2温度閾値T2以上になると、第2電動機(第2モータジェネレータMG2)によるシリーズ発電を停止する(図6のS121〜S131)。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、低車速での走行が継続するとき、第2発電システムが過昇温になるのを防止しつつ、MG2発電量の確保により燃費性能の向上に寄与することができる。
Claims (5)
- 解放位置からの噛み合いストロークにより締結される第1係合クラッチを介して駆動輪に機械的に結合可能な内燃機関と、
解放位置からの噛み合いストロークにより締結される第3係合クラッチを介して駆動輪に機械的に結合可能な第1電動機と、
前記内燃機関に機械的に結合される第2電動機と、
前記第1電動機と前記第2電動機に電気的に結合されるバッテリと、を備え、
発進領域においては、発進要素として滑り要素を持たないことで、前記バッテリの充電容量が所定値以下の発進時、前記第3係合クラッチを解放状態から締結状態にし、前記第2電動機で発電した電力とバッテリ電力が供給される前記第1電動機を駆動源とするシリーズHEVモードで発進するハイブリッド車両において、
前記シリーズHEVモードでの発進後、車速が切替車速になると、前記第1係合クラッチを解放状態から締結状態にし、前記第2電動機での発電を停止し、前記第1電動機と前記内燃機関を駆動源とするパラレルHEVモードへモード遷移する制御を行うモード遷移コントローラを設け、
前記モード遷移コントローラは、前記シリーズHEVモードでの発進後、前記第2電動機を含む第2発電システム温度の上昇が予測されると、前記切替車速を、温度上昇判断前の第1切替車速よりも低速側の第2切替車速に変更し、
前記第2切替車速を、前記内燃機関が自立運転可能な内燃機関回転数に対応する車速値に設定する
ことを特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
前記モード遷移コントローラは、前記切替車速を第1切替車速から第2切替車速に変更する際、路面勾配が緩やかであるほどより低車速の値にする
ことを特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載されたハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
前記モード遷移コントローラは、要求駆動力と車速を座標軸とするモード遷移マップを有し、前記シリーズHEVモードでの走行中、前記第2電動機の温度上昇が判断されると、前記要求駆動力を増加する
ことを特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。 - 請求項3に記載されたハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
前記モード遷移コントローラは、前記要求駆動力を増加する際、路面勾配が緩やかであるほど増加量を小さくする
ことを特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
前記モード遷移コントローラは、前記第2発電システム温度を判断する温度閾値として、第1温度閾値と、前記第1温度閾値よりも高温側の第2温度閾値を設定し、
前記第2発電システム温度が前記第1温度閾値未満の間は、通常出力にて前記第2電動機によるシリーズ発電を実施し、前記第2発電システム温度が前記第1温度閾値以上で前記第2温度閾値未満の間は、通常出力より低下させた出力にて前記第2電動機によるシリーズ発電を実施し、前記第2発電システム温度が前記第2温度閾値以上になると、前記第2電動機によるシリーズ発電を停止する
ことを特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。
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