JP7147130B2

JP7147130B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置

Info

Publication number: JP7147130B2
Application number: JP2016251355A
Authority: JP
Inventors: 大悟 ▲高▼橋; 健太千速
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2022-10-05
Anticipated expiration: 2036-12-26
Also published as: JP2018103745A

Description

本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置に関する。

従来のハイブリッド車両にあっては特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載の技術にあっては、車両がコースト走行するときにモータから内燃機関のクランクシャフトまたは車軸に回転駆動力を付与している。また、特許文献１に記載の技術にあっては、モータの出力の大きさを、内燃機関の温度、内燃機関のクランクシャフトと車軸との間に介在する変速機の温度に応じて変更している。特許文献１に記載の技術によれば、車両の減速度を緩和でき、内燃機関や駆動系の温度が低い状況におけるコースト走行時の燃料カット期間を延長でき、燃費向上効果を得ることができる。

特開２０１６－１１７４４９号公報

ところで、特許文献１に記載のもののように、燃料カット状態を維持してコースト走行を行う際に、車両に重量物を積載している場合、重量物を積載していない場合と比較して走行負荷が高くなり、車両のもたつき感をドライバに与えるという課題がある。

そこで、本発明は、走行負荷が高い場合に車両のもたつき感を抑制することができるハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、内燃機関と、モータと、前記内燃機関の駆動トルクおよび前記モータの駆動トルクを制御する制御部と、を備え、前記内燃機関または前記モータのうち少なくとも一方の駆動トルクで走行するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記内燃機関の出力軸は車両の駆動軸と接続され、前記モータは前記内燃機関の出力軸と動力伝達機構を介して接続され、前記制御部は、アクセル操作およびブレーキ操作がない状態で前記モータの駆動トルクによる走行を開始した後、前記ブレーキ操作がなく、前進走行中に車速が所定値以下の状態で所定時間が経過した場合、走行負荷が高いと判定し、走行負荷が高いと判定した場合、前記内燃機関に駆動トルクを発生させることを特徴とするものである。

このように本発明によれば、走行負荷が高い場合に車両のもたつき感を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置を示す構成図である。図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置を示すブロック図である。図３は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の処理手順を示すフローチャートである。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、内燃機関と、モータと、前記内燃機関の駆動トルクおよび前記モータの駆動トルクを制御する制御部と、を備え、前記内燃機関または前記モータのうち少なくとも一方の駆動トルクで走行するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記内燃機関の出力軸は車両の駆動軸と接続され、前記モータは前記内燃機関の出力軸と動力伝達機構を介して接続され、前記制御部は、前記モータの駆動トルクにより前記車両を走行させている状態で、走行負荷が高いと判定した場合、前記内燃機関に駆動トルクを発生させることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、走行負荷が高い場合に車両のもたつき感を抑制することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置を搭載した車両１は、エンジン２と、電源システム３と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）４とを含んで構成されている。また、本実施形態に係る車両１は、後述するようにアイドルストップ機能を備えた車両である。

エンジン２は、不図示のピストン、シリンダ、コネクティングロッド等を備え、ピストンがシリンダ内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行なう４サイクルのエンジンによって構成されている。

シリンダに収納されたピストンは、コネクティングロッドを介して出力軸としてのクランクシャフト２ａに連結されている。コネクティングロッドは、ピストンの往復動をクランクシャフト２ａの回転運動に変換するようになっている。

エンジン２には、変速機２３が接続されている。変速機２３は、エンジン２のクランクシャフト２ａの回転を所定の変速比で変速して不図示のディファレンシャルギア等を介して駆動軸としてのドライブシャフト２５に伝達し、左右の車輪２６を回転させるようになっている。

変速機２３は例えばＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）から構成されており、このＣＶＴは、図示しない金属ベルトが巻掛けられた１組のプーリにより無段階に自動で変速を行う。なお、図１では、２つの車輪２６のみ図示しており、残りの２つの車輪については図示を省略している。

電源システム３は、第１バッテリとしてのメインバッテリ３１と、第２バッテリとしてのサブバッテリ３２と、モータ３３と、スイッチ（ＳＷ）回路３４とを含んで構成されている。

メインバッテリ３１は、例えば鉛蓄電池で構成されている。このメインバッテリ３１は、スイッチ回路３４を介してモータ３３と電気的に接続されている。メインバッテリ３１には、バッテリ状態センサ３１ａが設けられている。バッテリ状態センサ３１ａは、バッテリ３１の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。バッテリ状態センサ３１ａは、ＥＣＵ４に接続されている。ＥＣＵ４は、バッテリ状態センサ３１ａの出力によりメインバッテリ３１の充電状態を検知できるようになっている。

サブバッテリ３２は、例えばリチウムイオン蓄電池で構成されている。このサブバッテリ３２は、スイッチ回路３４を介してモータ３３と電気的に接続されている。サブバッテリ３２には、バッテリ状態センサ３２ａが設けられている。バッテリ状態センサ３２ａは、ＥＣＵ４に接続されている。ＥＣＵ４は、バッテリ状態センサ３２ａの出力によりサブバッテリ３２の充電状態を検知できるようになっている。

スイッチ回路３４は、モータ３３に電力を供給する電源として、メインバッテリ３１及びサブバッテリ３２の少なくともいずれか一方を選択して接続するようになっている。スイッチ回路３４は、ＥＣＵ４の制御によりモータ３３とメインバッテリ３１及びサブバッテリ３２との接続を行なうようになっている。

モータ３３は、エンジン２を始動するスタータとしての機能に加え、エンジン２の駆動により発電するオルタネータとしての機能を有するモータである。モータ３３は、少なくともメインバッテリ３１及びサブバッテリ３２のいずれか一方から供給される電力によって駆動される。モータ３３は、ＥＣＵ４の出力するトルク指令信号に従って出力トルクを制御するようになっている。

モータ３３は、エンジン２のクランクシャフト２ａと動力伝達機構２９を介して相互に動力伝達可能に接続されている。動力伝達機構２９は、モータ３３の回転子軸３３ａに連結されたモータ用プーリ３３ｂと、エンジン２のクランクシャフト２ａに連結されたクランク軸プーリ２ｂと、クランク軸プーリ２ｂおよびモータ用プーリ３３ｂに巻き掛けられたベルト２８とからなる。動力伝達機構２９は、モータ３３の回転を減速してエンジン２に伝達する。

ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ＥＣＵ４のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ４として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ４として機能する。

ＥＣＵ４の入力ポートには、上述のバッテリ状態センサ３１ａ、バッテリ状態センサ３２ａに加え、エンジン回転数センサ５１、車速センサ５２、アクセル開度センサ５３、ブレーキスイッチ５４等の各種センサ類が接続されている。

エンジン回転数センサ５１は、エンジン２の機関回転数を検出する。車速センサ５２は、車輪２６の回転速度などから車両１の速度を検出する。

アクセル開度センサ５３は、例えば加速要求時等に運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出する。

ブレーキスイッチ５４は、図示しないブレーキペダルが踏まれているか否かを検知する。ブレーキスイッチ５４は、ブレーキペダルが踏まれているとオン信号を出力し、ブレーキペダルが踏まれていないとオフ信号を出力する。

一方、ＥＣＵ４の出力ポートには、エンジン２、モータ３３、スイッチ回路３４等の各種制御対象類が接続されている。

ＥＣＵ４は、図２に示すように、バッテリ状態センサ３１ａ、バッテリ状態センサ３２ａ、エンジン回転数センサ５１、車速センサ５２、アクセル開度センサ５３、ブレーキスイッチ５４の検出信号に基づいて、エンジン２の駆動トルクおよびモータ３３の駆動トルクを制御する。

ＥＣＵ４は、ドライバの要求または車両状態に応じて、エンジン２の駆動トルク（エンジントルク）で走行するエンジン走行、またはモータ３３の駆動力（モータトルク）で走行するＥＶ走行、またはエンジン２とモータ３３の両方の駆動トルクで走行するＨＥＶ走行、を実施する。したがって、車両１は、エンジン２またはモータ３３のうち少なくとも一方の駆動トルクで走行するハイブリッド車両を構成する。

ここで、ＥＶ走行時は、ＥＣＵ４は、エンジン２の燃料噴射を停止してエンジン２の運転を停止した状態で、モータ３３に駆動トルクを発生させる。ＥＶ走行時は、エンジン２はモータ３３に連れ回って回転している。

ＥＣＵ４は、ＥＶ走行時は、サブバッテリ３２をモータ３３に接続し、メインバッテリ３１を図示しない他の電気負荷に接続するように、スイッチ回路３４を制御する。ここで、電気負荷には、図示しないエアコンディショナ、メータ、灯火類が含まれる。

ＥＣＵ４は、ＨＥＶ走行時は、サブバッテリ３２をモータ３３と電気負荷に接続し、メインバッテリ３１をモータ３３と電気負荷の何れとも接続しないように、スイッチ回路３４を制御する。

ＥＣＵ４は、所定の自動停止条件が成立するとエンジン２を自動停止させ、所定の再始動条件が成立するとエンジン２を再始動させるアイドルストップ制御を実行可能である。所定の自動停止条件としては、例えば車両速度が所定値より小さいこと、ブレーキが踏まれていること、メインバッテリ３１及びサブバッテリ３２のＳＯＣ（State Of Charge）が所定値より大きいこと等が含まれる。また、所定の再始動条件としては、例えばアクセル操作がなされたこと、ブレーキが踏まれなくなったこと等が含まれる。

ＥＣＵ４は、前述の所定の再始動条件が成立した場合、エンジン２を再始動させる。ＥＣＵ４は、メインバッテリ３１からモータ３３に電力を供給させてエンジン回転数を上昇させ、エンジン回転数を所定の目標回転数に到達させて、エンジン２を再始動させる。ここで、所定の目標回転数は、例えばエンジン２のアイドル回転数である。ＥＣＵ４は、エンジン回転数が所定の目標回転数に到達したときに、エンジン２の再始動が完了したと判定する。なお、目標回転数は、エンジン２が完爆したときのエンジン回転数とするとよい。

ＥＣＵ４は、車両１の減速中においても、前述の自動停止条件が成立するとエンジン２を自動停止させる。

ＥＣＵ４は、エンジン２が自動停止されてエンジン回転数が０となっている状態で、ブレーキスイッチ５４からの信号がオンからオフに変化した場合、再始動条件の成立によりエンジン２を再始動する。ＥＣＵ４は、エンジン２の再始動後、アクセル開度、メインバッテリ３１及びサブバッテリ３２のＳＯＣに基づいて、ＥＶ走行が可能であるかを判定する。

ＥＣＵ４は、ＥＶ走行が可能であると判定した場合、エンジン２への燃料噴射を停止し、モータ３３の駆動トルクで車両１を走行させる。

ＥＣＵ４は、アクセル操作およびブレーキ操作がない場合に、ＥＶ走行の一態様としてＥＶクリープを実施する。ＥＶクリープは、アクセル開度が０の状態に対応する駆動トルクをモータ３３に発生させ、この駆動トルクにより車両１を走行させることである。言い換えると、ＥＣＵ４は、非ハイブリッド車におけるクリープによる車両の発進を、ＥＶ走行により実現するようになっている。

ここで、ＥＶクリープ時に、車両に重量物を積載している場合、重量物を積載していない場合と比較して走行負荷が高くなり、車両のもたつき感をドライバに与えることがある。ドライバは、車両のもたつき感を感じた場合、アクセル操作を行うことで、エンジン２に燃料噴射を行わせてＨＥＶ走行又はエンジン走行に移行させることもできる。しかし、ＥＶクリープ時に走行負荷が高い場合であっても、車両のもたつき感をドライバが感じることを未然に回避し、ドライバによるアクセル操作を不要にして、ドライバビリティを向上することが望まれる。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ４は、モータ３３の駆動トルクにより車両を走行させているＥＶ走行時に走行負荷が高いと判定した場合、エンジン２に駆動トルクを発生させてＨＥＶ走行又はエンジン走行に移行する。

ＥＣＵ４は、ＥＶクリープの開始後、ブレーキ操作が行われていない状態で所定時間が経過した場合、走行負荷が高いと判定する。また、ＥＣＵ４は、ＥＶクリープの開始後、車速が所定値以下の状態で所定時間が経過した場合、走行負荷が高いと判定する。

以上のように構成された本実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置によるＥＶ走行制御処理について、図３を参照して説明する。なお、以下に説明するＥＶ走行制御処理は、ＥＣＵ４が処理を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ４は、ＥＶクリープを実施し、車両１を発進させる。次いで、ステップＳ２において、ＥＣＵ４は、ブレーキがオフ、かつ、現在の車速が低加速判定車速以下であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ４は、ブレーキスイッチ５４がオフ信号を出力している場合にブレーキがオフであると判定する。また、低加速判定車速は、車両に重量物を積載している等により走行負荷が高いか否かを、ＥＶクリープの開始後の所定時間経過時の車速により判定するための閾値である。

ステップＳ２の判定がＮＯの場合（ブレーキがオフではない場合、または現在の車速が低加速判定車速以下ではない場合）、ＥＣＵ４は、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ２の判定がＹＥＳの場合（ブレーキがオフ、かつ、現在の車速が低加速判定車速以下の場合）、ＥＣＵ４は、ステップＳ３において、ステップＳ２でＹＥＳと判定してから所定時間が経過したか否かを判定する。

ステップＳ３で所定時間経過していないと判定した場合、ＥＣＵ４は、ステップＳ３の処理を繰り返し、所定時間経過するのを待つ。所定時間経過したと判定した場合、ＥＣＵ４は、ステップＳ４において、ＨＥＶ走行又はエンジン走行を実施する。

このように、図３のＥＶ走行制御処理において、ＥＣＵ４は、ＥＶクリープの開始後、ブレーキがオフ、かつ、現在の車速が低加速判定車速以下の状態が所定時間継続した場合、ＥＶ時に走行負荷が高い状態になっていることを表すＥＶ高負荷判定が成立したと判定する。そして、ＥＣＵ４は、このままＥＶクリープ走行を維持したとしても、ＥＶクリープによるクリープ走行を継続する為に必要な車速を維持することが困難であると判断し、ＨＥＶ走行又はエンジン走行を実施する。このＨＥＶ走行又はエンジン走行が実施されると、エンジン２とモータ３３の両方の駆動トルクにより車両１が速やかに加速する。一方、ＥＣＵ４は、ＥＶクリープの開始後、ブレーキがオフ、かつ、現在の車速が低加速判定車速以下の状態が所定時間継続しなかった場合、ＥＶ高負荷判定が成立しなかったと判定する。そして、ＥＣＵ４は、ＥＶクリープによるクリープ走行を維持することが可能であると判断し、ＥＶクリープを継続する。

なお、ＥＣＵ４は、ＥＶクリープの開始後、ブレーキがオフの状態で所定時間が経過した場合に、ＥＶ高負荷判定が成立したと判定してもよい。すなわち、走行負荷が高い状態では、車速が低加速判定車速に到達しない場合、または低加速判定車速への到達に長時間を要することもあるため、ブレーキがオフの状態での所定時間の経過のみを条件として、ＥＶ高負荷判定の成立の有無を判定してもよい。

以上説明したように、本実施例では、エンジン２の出力軸は車両の駆動軸と接続され、モータ３３はエンジン２の出力軸と動力伝達機構２９を介して接続されている。

そして、ＥＣＵ４は、モータ３３の駆動トルクにより車両を走行させている状態で、走行負荷が高いと判定した場合、エンジン２に駆動トルクを発生させる。

この構成により、モータ３３の駆動トルクにより車両を走行させているＥＶ走行時に走行負荷が高い場合、ＨＥＶ走行又はエンジン走行が実施されるので、車速が速やかに加速する。この結果、走行負荷が高い場合に車両のもたつき感を抑制することができる。

また、本実施例では、ＥＣＵ４は、モータ３３の駆動トルクによる走行を開始後、ブレーキ操作が行われていない状態で所定時間が経過した場合、走行負荷が高いと判定する。

このため、モータ３３の駆動トルクによる走行を開始後のブレーキ操作の有無に基づいて、走行負荷が高いか否かを明確に判定できる。

また、本実施例では、ＥＣＵ４は、モータ３３の駆動トルクによる走行を開始後、車速が所定値以下の状態で所定時間が経過した場合、走行負荷が高いと判定する。

このため、モータ３３の駆動トルクによる走行を開始後の車速に基づいて、走行負荷が高いか否かを明確に判定できる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１車両（ハイブリッド車両）
２エンジン（内燃機関）
２ａクランクシャフト（出力軸）
４ＥＣＵ（制御部）
２５ドライブシャフト（駆動軸）
２９動力伝達機構
３３モータ

Claims

内燃機関と、モータと、前記内燃機関の駆動トルクおよび前記モータの駆動トルクを制御する制御部と、を備え、前記内燃機関または前記モータのうち少なくとも一方の駆動トルクで走行するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
前記内燃機関の出力軸は車両の駆動軸と接続され、前記モータは前記内燃機関の出力軸と動力伝達機構を介して接続され、
前記制御部は、
アクセル操作およびブレーキ操作がない状態で前記モータの駆動トルクによる走行を開始した後、前記ブレーキ操作がなく、前進走行中に車速が所定値以下の状態で所定時間が経過した場合、走行負荷が高いと判定し、走行負荷が高いと判定した場合、前記内燃機関に駆動トルクを発生させることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。