JP6743329B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、特許文献１には、エンジンと変速機との間に設けられた第１モータジェネレータと、変速機と駆動輪との間に設けられた発進クラッチと、発進クラッチと駆動輪との間に設けられた第２モータジェネレータとを有する。そして、必要発電トルクが第２モータジェネレータの最大発電トルクを越えるときは、発進クラッチを締結し、第１及び第２モータジェネレータの両方で発電している。

特開２０１１−２５５７００公報

しかしながら、減速中に第２モータジェネレータのみで発電している状態から、要求発電トルクの変化に伴い、発進クラッチを締結し第１及び第２モータジェネレータの両方で発電する状態へ切り替わると、エンジン回転数が立ち上がり、運転者に違和感を与えるという問題があった。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、減速中に運転者に違和感を与えることがない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。

上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、エンジンと変速機との間を断接するクラッチと、前記クラッチと駆動輪との間に設けられた第１モータジェネレータと、前記エンジンと前記クラッチとの間に設けられた第２モータジェネレータと、前記クラッチ、前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータを制御するコントロールユニットと、を備え、前記コントロールユニットは、前記第１モータジェネレータのみで回生トルクを発生する第１モードと、前記クラッチを締結し前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータの両方で回生トルクを発生する第２モードとを有し、前記第２モードでの減速中に、要求減速度に応じた回生可能エネルギが前記第１モータジェネレータの最大回生エネルギを越えないときは、前記第２モードから前記第１モードに移行し、前記第１モードでの減速中に、前記回生可能エネルギが前記最大回生エネルギを越えたとしても、前記第１モードから前記第２モードへの移行を禁止することとした。

よって、減速中に要求減速度が変化したとしても、エンジン回転数が立ち上がることがなく、運転者に与える違和感を回避できる。

実施例１のハイブリッド車両の制御装置を備えた車両のシステム図である。 実施例１のモード選択処理を表すフローチャートである。 実施例１のモードマップである。 実施例１のモード選択処理のうち、第１モードから第２モードへの移行を禁止するタイムチャートである。 実施例１のモード選択処理のうち、第１モードから第２モードへの移行を禁止するタイムチャートである。

〔実施例１〕
図１は実施例１のハイブリッド車両の制御装置を備えた車両のシステム図である。実施例１の車両のパワートレーンには、内燃機関であるエンジン１と、ロックアップクラッチ３を有するトルクコンバータ２と、クラッチ４と、ベルト式無段変速機７と、終減速機構を介して接続された駆動輪８と、クラッチ４よりも駆動輪側８に設けられベルト式無段変速機７との間でトルクを授受可能な第１モータジェネレータ９と、を有する。

エンジン１は、エンジン１のクランクシャフトに対しベルトを介して接続され、走行時にオルタネータとして機能すると共に、必要に応じてスタータ機能やトルクアシスト機能を発揮する第２モータジェネレータ１０を有する。また、パワートレーンは、エンジン作動中にベルト式無段変速機７や各種クラッチに油圧を供給する機械式オイルポンプ５と、エンジン停止中に必要な油圧を供給する電動式オイルポンプ６と、を有する。

パワートレーンは、第１モータジェネレータ９や第２モータジェネレータ１０との間で電力を送受可能な定格４８Ｖの第１バッテリ１１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介して第１バッテリ１１と電力を送受可能な定格１２Ｖの第２バッテリ１２と、を有する。以下、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を総称してバッテリモジュールと記載する。コントロールユニット２０は、バッテリモジュールの充電状態を制御すると共に、機械式オイルポンプ５や電動式オイルポンプ６の油圧を制御し、第１モータジェネレータ９及び第２モータジェネレータ１０の作動状態、クラッチ４の締結状態、ベルト式無段変速機７の変速状態、ロックアップクラッチ３の締結状態を制御する。

コントロールユニット２０内には、アクセルペダル開度APOを検出するアクセルペダル開度センサ２１、運転者の制動意図であるマスタシリンダ圧Pmcを検出するマスタシリンダ圧センサ２２、車速VSPを検出する車速センサ２３等の信号が入力され、各種センサ信号に基づいて走行状態を制御する。

実施例１のハイブリッド車両は、通常の加速状態では、クラッチ４を締結し、エンジン１を動力源として走行する。そして、必要に応じて第１モータジェネレータ９や第２モータジェネレータ１０からパワートレーンに対してトルクを付与する。尚、トルクコンバータ２は、発進時等の低車速領域ではロックアップクラッチ３を解放もしくはスリップ制御してトルク増幅し、低車速領域よりも高車速側では、ロックアップクラッチ３を締結して効率を向上する。

また、ハイブリッド車両は、エンジン１を動力源とする加速状態から減速状態に移行するにあたり、３つの減速モードを有する。第１モード（以下、mode1とも記載する。）は、クラッチ４を解放し、第１モータジェネレータ９のみで回生トルクを発生する。第１モードは、クラッチ４を解放し、第１モータジェネレータ９のみで回生するため、減速時にエンジン１が連れまわることがなく、エンジンフリクション分のエネルギロスを回避できる。ただし、減速状態に応じた回生可能エネルギREｐが第１モータジェネレータ９の第１最大回生エネルギRE1lim以上の場合は、差分（REp−RE1lim）のエネルギを回収できない。

第２モード（以下、mode2とも記載する。）は、クラッチ４を締結し、第１モータジェネレータ９と第２モータジェネレータ１０の両方で回生トルクを発生する。第２モードは、第１モータジェネレータ９の第１最大回生エネルギRE1limと、第２モータジェネレータ１０の第２最大回生エネルギRE2limとを加算したエネルギを回収できるため、回生可能エネルギREｐが大きいときは、高い回収効率を得られる。しかし、クラッチ４を締結し、エンジン１を回転させるため、エンジンフリクション分のエネルギロスが生じる。

第３モード（以下、mode3とも記載する。）は、クラッチ４が締結された状態で第１モータジェネレータ９のみで回生トルクを発生する。第３モードは、第１モータジェネレータ９のみで回生しつつ、クラッチ４を締結してエンジン１を連れまわす状態である。エンジンフリクション分のエネルギロスを生じるが、エンジン回転数を維持するため、第３モードから第２モードに移行したとしても、エンジン音が立ち上がるような違和感を与えることがない。

コントロールユニット２０は、車速VSPとアクセルペダル開度APO及びマスタシリンダ圧Pmcに基づいて規定される車両の運転点が、加速領域にあるか、減速領域にあるかを判断する。加速領域にある場合は、第１モータジェネレータ９及び／または第２モータジェネレータ１０が、パワートレーンにトルクを付与する。一方、減速領域にある場合は、上記第１〜第３モードのいずれかを選択し、第１モータジェネレータ９及び／または第２モータジェネレータ１０が、パワートレーンからに回生トルクを受け取る。

図２は実施例１のモード選択処理を表すフローチャートである。このフローチャートは、クラッチ４を締結し、エンジン１を動力源とする加速状態から減速状態に移行したときに実行する。
ステップＳ１では、車両の運転点が回生領域にあるか否かを判断し、回生領域のときは回生フラグFregをオンとしてステップＳ２に進み、それ以外は本制御フローを終了する。

図３は、実施例１のモードマップである。このモードマップは、横軸を車速VSPとし、縦軸の正側をAPOに応じた加速エネルギとし、負側をPmcに応じた減速エネルギとする平面で定義される。運転点は、車速VSPとAPO又はPmcで規定される点である。図３のモードマップには、要求制動トルクに応じた勾配で設定された回生可能エネルギREpを表す回生可能ラインが設定されている。図３中の斜線で示すCS領域は、ロックアップクラッチ３をスリップ締結させ、液圧ブレーキのみで減速する領域（回生しない領域）を表す。それ以外の回生可能ラインで囲まれた斜線領域は、第１及び／又は第２モータジェネレータ９，１０のみ、もしくは液圧ブレーキとの併用により回生トルクを発生する領域を示す。ステップＳ１では、CS領域外を表す所定車速以上であり、かつ、マスタシリンダ圧Pmcが発生しているときは、回生領域にあると判断される。

ステップＳ２では、回生状態か否かを判断し、回生状態であればステップＳ８に進み、それ以外の場合はステップＳ３に進む。すなわち、運転点が加速領域から回生領域に最初に入ってきた場合か否かを判断する。
ステップＳ３では、回生可能エネルギRepが第１最大回生エネルギRE1limよりも大きいか否かを判断し、大きいときはステップＳ４に進んで第２モードに設定し、それ以外はステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、車速VSPが第１モータジェネレータ９のみで十分に回生可能な領域を表す第１車速VSP1より高車速か否かを判断し、高車速のときはステップＳ６に進み、それ以外はステップＳ８に進んで第１モードを設定する。
ステップＳ６では、モード判定タイマTimをカウントアップする。
ステップＳ７では、モード判定タイマTimのカウントアップ値が予め設定された所定時間Tim1を超えたか否かを判断し、越えた時はステップＳ８に進んで第１モードを設定する。一方、所定時間Tim1経過前のときは、ステップＳ９に進んで第３モードに設定する。尚、所定時間Tim1は、一般的な運転者が減速する際、減速度が安定するまでに要する時間であり、予め実験等に基づいて設定される。

ステップＳ１０では、第１モードか否かを判断し、第１モードのときはステップＳ１１に進んでそのまま第１モードを継続する。一旦、第１モードが選択されると、今回の減速中は継続的に第１モードが選択され、他のモードに移行することはない。
ステップＳ１２では、回生可能エネルギRepが第１最大回生エネルギRE1limよりも大きいか否かを判断し、大きいときはステップＳ１３に進んで第２モードに設定し、それ以外はステップＳ１４に進んで第２モードから第１モードに移行する。

図４は実施例１のモード選択処理のうち、第２モードから第１モードへ移行するタイムチャートである。尚、最初は、エンジン１を動力源とする定常走行状態であり、クラッチ４は締結している。
時刻ｔ１において、運転者がアクセルペダルを離し、ブレーキペダルを踏み込むと、回生フラグFregがオンとなり、モード判定タイマTimのカウントアップを開始する。このとき、所定時間Tim1経過前であるため、第３モードが設定され、クラッチ４を締結状態とし、第１モータジェネレータ９のみで回生トルクを発生させる。

時刻ｔ２において、マスタシリンダ圧Pmcの増大に伴い、回生可能ラインの勾配が大きくなることで、回生可能エネルギREpが第１最大回生エネルギRE1limを越えると、第３モードから第２モードへと移行する。これにより、第１モータジェネレータ９の回生トルクに加えて、第２モータジェネレータ１０の回生トルクを発生させ、可能な限りエネルギを回収する。このとき、クラッチ４は締結状態を維持していることから、第２モードに移行したとしても、エンジン回転数が変動することがなく、運転者に違和感を与えることがない。

すなわち、回生可能エネルギREpは、発生する減速度に応じて変化するため、減速度が安定するまでは、回生可能エネルギREpも変化する。よって、運転点が第１モードの領域に入った時点で第３モードに代えて第１モードを選択してしまうと、クラッチ４を解放し、エンジン１が停止してしまう。そうすると、ブレーキペダルの踏み込みに伴って回生可能エネルギREpが増大した場合、第２モードに移行することができず、違和感を与えることなく十分なエネルギを回収することができない。これに対し、実施例１では、運転点が回生領域に入った時点で第３モードを選択するため、第２モードへの移行を許容することができ、違和感を与えることなく十分なエネルギを回収できる。

時刻ｔ３において、マスタシリンダ圧Pmcが定常状態となり、回生可能ラインの勾配が安定すると、車速VSPの低下に伴って回生可能エネルギREpも徐々に低下していく。
時刻ｔ４において、回生可能エネルギREpが第１最大回生エネルギRE1limを下回ると、第１モードへと移行する。よって、クラッチ４が解放され、エンジン回転数Neは０となる。
時刻ｔ５において、運転点がCS領域内となると、回生フラグFregがオフとなり、第１モードを終了する。これにより、第１モータジェネレータ９による回生トルクはゼロとなり、その後は液圧ブレーキによって減速を継続し、時刻ｔ６で完全停止する。

図５は実施例１のモード選択処理のうち、第１モードから第２モードへの移行を禁止するタイムチャートである。尚、最初は、エンジン１を動力源とする定常走行状態であり、クラッチ４は締結している。
時刻ｔ１において、運転者がアクセルペダルを離し、ブレーキペダルを踏み込むと、回生フラグFregがオンとなり、モード判定タイマTimのカウントアップを開始する。このとき、所定時間Tim1経過前であるため、第３モードが設定され、クラッチ４を締結状態とし、第１モータジェネレータ９のみで回生トルクを発生させる。

時刻ｔ２において、回生可能エネルギREpが第１最大回生エネルギRE1limを下回っているものの、モード判定タイマTimのカウントアップ値が所定時間Tim1に到達すると、第３モードから第１モードへと移行する。これにより、クラッチ４が解放され、エンジン回転数Neは０となる。

時刻ｔ３において、回生可能エネルギREpが第１最大回生エネルギRE1limを超えると、回生可能エネルギREpの全てを第１モータジェネレータ９のみで回収することができない。しかし、一旦クラッチ４を解放し、エンジン回転数Neが０となった状態から第２モードへ移行すると、エンジン回転数Neが立ち上がり、運転者に違和感を与える。よって、このときは、第２モードへの移行を禁止、第１モードを継続する。よって、時刻ｔ４において、回生可能エネルギREpが第１最大回生エネルギRE1limを下回っても、既に第１モードが設定されていることから、特にモードの移行は生じない。

時刻ｔ５において、運転点がCS領域内となると、回生フラグFregがオフとなり、第１モードを終了する。これにより、第１モータジェネレータ９による回生トルクはゼロとなり、その後は液圧ブレーキによって減速を継続し、完全停止する。

以上説明したように、実施例にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
（１）エンジン１とベルト式無段変速機７との間を断接するクラッチ４と、クラッチ４と駆動輪８との間に設けられた第１モータジェネレータ９と、エンジン１とクラッチ４との間に設けられた第２モータジェネレータ１０と、クラッチ４、第１モータジェネレータ９及び第２モータジェネレータ１０を制御するコントロールユニット２０と、を備え、コントロールユニット２０は、クラッチ４を解放し、第１モータジェネレータ９のみで回生トルクを発生する第１モードでの減速中に、要求減速度に応じた回生エネルギRE1limが第１モータジェネレータ９の第１最大回生エネルギRE1limを越えたとしても、クラッチ４を締結し第１モータジェネレータ９と第２モータジェネレータ１０の両方で回生トルクを発生する第２モードへの移行を禁止する。
よって、減速中に要求減速度が変化したとしても、エンジン回転数が立ち上がることがなく、運転者に与える違和感を回避できる。

（２）コントロールユニット２０は、クラッチ４が締結された状態で減速を開始後、第１モードもしくは第２モードのいずれかへ移行する前は、クラッチ４を締結したまま第１モータジェネレータ９のみで回生トルクを発生する第３モードで減速する。
よって、エンジン回転数が変動することなく第２モードへ移行する機会を得ることができ、エネルギ回収効率を向上できる。

（３）コントロールユニット２０は、第３モードの開始から所定時間Tim1経過する前であって、回生可能エネルギREpが第１最大回生エネルギRE1limを越えたときは、第２モードへ移行し、それ以外のときは、第１モードへ移行する。
すなわち、回生可能エネルギREpは、減速度に応じて変化するため、減速度が安定する所定時間Tim1の間に第１最大回生エネルギRE1limとの関係を判断することで、実際の減速状態に応じたエネルギ回収を実現できる。

以上、実施例１に基づいて本発明を説明したが、他の構成であっても本発明に含まれる。例えば、実施例１では、プライマリプーリ側に第１モータジェネレータ９とトルクを授受する構成を示したが、セカンダリプーリ側であってもよい。また、実施例１では、変速機としてベルト式無段変速機を備えた例を示したが、遊星歯車型変速機や平行２軸型常時噛み合い変速機であってもよく、特に限定しない。また、実施例１では、所定時間Tim1として、予め実験で求めた固定値を使用したが、モード判定タイマTimに代えて、減速度の変化率が所定値以下となる時点、すなわち減速度が安定した時点を第３モードの終了タイミングとしてもよい。

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ ロックアップクラッチ
４ クラッチ
５ 機械式オイルポンプ
６ 電動式オイルポンプ
７ ベルト式無段変速機
８ 駆動輪
９ 第１モータジェネレータ
１０ 第２モータジェネレータ
１１ 第１バッテリ
１２ 第２バッテリ
２０ コントロールユニット

Claims (3)

1. エンジンと変速機との間を断接するクラッチと、
   前記クラッチと駆動輪との間に設けられた第１モータジェネレータと、
   前記エンジンと前記クラッチとの間に設けられた第２モータジェネレータと、
   前記クラッチ、前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータを制御するコントロールユニットと、
   を備え、
   前記コントロールユニットは、前記第１モータジェネレータのみで回生トルクを発生する第１モードと、前記クラッチを締結し前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータの両方で回生トルクを発生する第２モードとを有し、前記第２モードでの減速中に、要求減速度に応じた回生可能エネルギが前記第１モータジェネレータの最大回生エネルギを越えないときは、前記第２モードから前記第１モードに移行し、前記第１モードでの減速中に、前記回生可能エネルギが前記最大回生エネルギを越えたとしても、前記第１モードから前記第２モードへの移行を禁止することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記コントロールユニットは、前記クラッチが締結された状態で減速を開始後、前記第１モードもしくは前記第２モードのいずれかへ移行する前は、前記クラッチを締結したまま前記第１モータジェネレータのみで回生トルクを発生する第３モードで減速することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記コントロールユニットは、前記第３モードの開始から所定時間経過する前であって、前記回生可能エネルギが前記最大回生エネルギを越えたときは、前記第２モードへ移行し、それ以外のときは、前記第１モードへ移行する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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