JP2016120800A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンと同調するモータ／ジェネレータを備えた車両において、減速度が大きい状況であってもエンジンストールの発生を抑制すること。
【解決手段】車両のエンジンと、エンジンの回転に応じて回転可能かつ回生トルクを発生可能なモータ／ジェネレータと、を備える車両に用いられる車両制御装置であって、エンジンの回転数に基づいてモータ／ジェネレータが発生させる回生トルクを決定するとともに、回生トルクを含む制動力により車両に生じる制動力の大きさが所定の制動力以上の大きさである場合に、エンジンの回転数の低下に伴う回生トルクの低下の速さを、所定の制動力未満の場合におけるエンジンの回転数の低下に伴う回生トルクの低下の速さより大きくする制御を行う回生トルク制御手段を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、エンジンとモータ／ジェネレータ（ＭＧ）とを備え、少なくとも減速中にＭＧによって回生発電可能なハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両におけるＥＣＵには、ＭＧの回生トルクおよびアシストトルクが、アクセル開度およびエンジン回転速度の関数となるマップが格納されている。ＭＧによるトルクは、所定のアクセル開度に対して予め設定されたエンジン回転速度になるように調整されている。例えば特許文献１には、エンジン回転速度が低下しすぎた場合に、ＭＧによって正側のアシストトルクを発生させることにより、エンジンの回転速度を上昇させる技術が記載されている。

特開２０１３−０１４２３９号公報

しかしながら、運転者がブレーキペダルを操作して車両を制動させている間、ＭＧは、アクセルがオフにされた場合に比して大きな回生トルクを発生する。特に、急制動時などにおいて、車両に発生する制動力が高い状態になると、エンジン回転数が急激に低下する。そのため、エンジン回転数が所定値以下になったことを検出した後にＭＧの回生トルクを減少させたりアシストトルクを減少させたりしても、エンジンの回転数の低下速度が大きいためエンジンの回転数が低下しすぎる。これにより、車両のエンジンストールが発生する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、モータ／ジェネレータを備えた車両において、減速度が大きい状況であってもエンジンストールの発生を抑制することができる車両制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、車両のエンジンと、エンジンの回転に応じて回転可能かつ回生トルクを発生可能なモータ／ジェネレータと、を備える車両に用いられる車両制御装置であって、エンジンの回転数に基づいてモータ／ジェネレータが発生させる回生トルクを決定するとともに、回生トルクを含む制動力により車両に生じる制動力の大きさが所定の制動力以上の大きさである場合に、エンジンの回転数の低下に伴う回生トルクの低下の速さを、所定の制動力未満の場合におけるエンジンの回転数の低下に伴う回生トルクの低下の速さより大きくする制御を行う回生トルク制御手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る車両制御装置によれば、モータ／ジェネレータを備えた車両において、車両に発生する制動力が高い場合に、この制動力が低い場合に比して、エンジンの回転数の低下に伴うモータ／ジェネレータの回生トルクをより早く低下させることにより、エンジンの回転数が低下する速度を小さくできるので、エンジンストールの発生を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態による制御装置を搭載した車両の概略構成図である。 図２は、本発明の実施の形態による制御装置による制御方法を示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施の形態による制御方法に用いる第１回生トルクマップおよび第２回生トルクマップを示すグラフである。 図４は、本発明の実施の形態による車両の減速度のエンジン回転数依存性を示すグラフである。 図５は、本発明の実施の形態による制御方法に用いるエンジン回転数に対応する減速度の閾値を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。

以下に、図面を参照して本発明に係る変速制御装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施の形態に係る制御装置を搭載した車両の概略構成図である。図１に示すように、車両１００は、１モータ型のハイブリッド車両から構成される。車両１００は、エンジン（ＥＮＧ）１、モータ／ジェネレータ（ＭＧ）２、クラッチ３、有段変速機（Ｔ／Ｍ）４、デファレンシャルギア５、複数の駆動輪６、油圧制御装置７、および補機８を備える。エンジン１には、プーリー１１，１２，１３が設けられている。プーリー１１，１２，１３には伝動ベルト１４が掛け渡されている。車両１００はさらに、インバータ２０、高電圧バッテリ２１、電力変換器２２、バッテリ２３、および各種の負荷２４などの電気系統に関する機器を備える。

また、車両１００は、エンジン回転数センサ３１、クラッチペダルセンサ３２、アクセルペダルセンサ３３、およびブレーキペダルセンサ３４などのセンサ類を備える。また、車両１００において運転者が操作するペダルとして、クラッチペダル４０、アクセルペダル４１、およびブレーキペダル４２などのペダル類が設けられている。そして、車両１００のそれぞれの機器を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備える。

エンジン１は、車両１００の動力源として機能し、その出力軸１ａの一端がクラッチ３を介して有段変速機４に連結されている。エンジン１の出力トルク（エンジントルク）は、出力軸１ａから出力されてクラッチ３を介して有段変速機４に入力され、デファレンシャルギア５を介して駆動輪６に伝達される。なお、プーリー１１は、出力軸１ａの別の一端に連結されている。

モータ／ジェネレータ（ＭＧ）２は、例えば永久磁石型交流同期電動モータによって構成されている。ＭＧ２の回転軸にはプーリー１２が一体回転可能に設けられている。ＭＧ２の回転軸とエンジン１の出力軸１ａとは、プーリー１１、１２と伝動ベルト１４とを介して連結されている。これにより、ＭＧ２のモータトルクは、出力軸１ａに付与されて、エンジン１と同期して回転する。また、ＭＧ２は、力行駆動によって発生したモータトルクをエンジン１の出力軸１ａに付与し、車両１００の動力源として動作する。一方で、ＭＧ２は、回生駆動によって発電機としても動作し、回生トルクを発生可能に構成されている。ＭＧ２の駆動状態はインバータ２０によって制御される。

クラッチ機構としてのクラッチ３は、例えば摩擦係合式のクラッチ装置によって構成されている。クラッチ３は、係合または開放されることによってエンジン１の出力軸１ａと駆動輪６との間でエンジントルクを伝達または遮断する。クラッチ３は、運転者によるクラッチペダル４０の操作に応じて伝達状態と遮断状態とを切換可能に構成されている。

有段変速機４は、運転者によるシフトレバーの操作に応じてシフトレバーのシフトポジションに対応する変速を実行する手動変速機である。有段変速機４の入力軸に入力されたエンジン１の回転は、有段変速機４において変速され、出力軸１ａを介して左右の駆動輪６に伝達される。

油圧制御装置７は、ＥＣＵ５０から入力される制御信号に応じて、クラッチ３への油圧の流入および流出を制御することによって、伝達状態と遮断状態との間でクラッチ３の状態を切り替える。

補機８は、パワーステアリング用のポンプやエアコン用のコンプレッサ等であり、その入力軸にはプーリー１３が一体回転可能に設けられている。従って、補機８の入力軸と、ＭＧ２の回転軸およびエンジン１の出力軸１ａとは、プーリー１１，１２，１３と伝動ベルト１４とを介して連結されている。

高電圧バッテリ２１は、インバータ２０に接続され、ＭＧ２にモータ駆動電力を供給するための電源として用いられる。一方、ＭＧ２が発電機として機能する際には、高電圧バッテリ２１は発電された電力を蓄電する。高電圧バッテリ２１は、例えば４８Ｖのリチウムイオン電池から構成されている。

電力変換器２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を備える。電力変換器２２は、インバータ２０、高電圧バッテリ２１、およびバッテリ２３に接続されている。バッテリ２３は、例えば１２Ｖの鉛電池で構成されている。電力変換器２２は、高電圧バッテリ２１の電圧、およびＭＧ２によって発電された電力の電圧を降圧して、バッテリ２３に充電可能に構成されている。そして、バッテリ２３は、車両１００に搭載される各種の電気部品や電気装置である負荷２４に対して、電力を供給する電源として用いられる。

回転数検出手段としてのエンジン回転数センサ３１は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。エンジン回転数センサ３１は、エンジンの出力軸１ａに連結されたクランク軸の回転数をエンジン回転数として検出する。検出されたエンジン回転数を示す信号は、エンジン回転数センサ３１によってＥＣＵ５０に出力される。

状態検出手段としてのクラッチペダルセンサ３２は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。クラッチペダルセンサ３２は、運転者によるクラッチペダル４０の操作量を検出し、クラッチ３が遮断状態から伝達状態に移行を開始したか否かを検出する。検出されたクラッチペダル４０の操作量を示す信号は、クラッチペダルセンサ３２によってＥＣＵ５０に出力される。なお、状態検出手段としては、クラッチペダルセンサ３２以外にも、クラッチ３のクラッチ位置（係合および開放に係る位置）またはクラッチトルクを検出可能なクラッチセンサを採用してもよい。

状態検出手段としてのアクセルペダルセンサ３３は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。アクセルペダルセンサ３３は、運転者によるアクセルペダル４１の操作量を検出し、アクセルペダル４１のオンやオフを検出する。検出されたアクセルペダル４１の操作量を示す信号は、アクセルペダルセンサ３３によってＥＣＵ５０に出力される。

同様に、状態検出手段としてのブレーキペダルセンサ３４は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。ブレーキペダルセンサ３４は、運転者によるブレーキペダル４２の操作量を検出し、ブレーキペダル４２のオンやオフを検出する。検出されたブレーキペダル４２の操作量を示す信号は、ブレーキペダルセンサ３４によってＥＣＵ５０に出力される。

ＥＣＵ５０は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）および入出力等のインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路から構成される。これらのＥＣＵ５０の機能は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＣＰＵの制御のもとで制御対象を動作させるとともに、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出しおよび書き込みを行うことで実現される。

ＥＣＵ５０は、上述したセンサを含む各種センサの検知結果に基づいてエンジン１の運転状態を検知する。そして、ＥＣＵ５０は、インジェクタによる燃料噴射量や噴射時期、点火プラグによる点火時期などを制御する。また、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数がアイドル回転数未満になった場合には運転者のアクセル操作に関わらず電子制御スロットルの開度を高め、エンジン回転数を上昇させる制御を行う。また、ＥＣＵ５０は、クラッチペダルセンサ３２の検知結果に基づいて、油圧制御装置７に制御信号を出力して制御する。油圧制御装置７は、制御信号に基づいて伝達状態と遮断状態との間でクラッチ３の状態を切り替える。そして、以下に説明するこの実施の形態による車両制御装置は、ＥＣＵ５０を含む構成により実現される。

（制御装置による制御方法）
次に、以上のように構成された車両１００を制御する車両制御装置による制御方法について説明する。図２は、この実施の形態による制御方法を説明するためのフローチャートである。図３は、エンジンにおけるトルクのエンジン回転数依存性を示すトルクマップである。図４は、図３に対応して、車両１００における減速度のエンジン回転数依存性を示すグラフである。図５は、この実施の形態による制御方法に用いる、車両におけるエンジン回転数に対応する減速度の閾値を示すグラフである。なお、図３に示す「スタート」から「エンド」までの制御ルーチンは、エンジン１が回転している間、例えば１０ｍｓ程度の周期で繰り返し実行されるものである。

すなわち、図２に示すように、まず、ＥＣＵ５０は、アクセルペダルセンサ３３から供給されるアクセルペダル４１の操作量を表す信号に基づいて、アクセルペダル４１が踏まれているオンの状態と、踏まれていないオフの状態とを判断する（ステップＳＴ１）。アクセルペダル４１がオンの状態の場合（ステップＳＴ１：Ｎｏ）、制御処理を終了する。一方、アクセルペダル４１がオフの状態の場合（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２に移行する。

ステップＳＴ２において、ＥＣＵ５０は、クラッチペダルセンサ３２から供給されるクラッチペダル４０の操作量を表す信号に基づいて、クラッチペダル４０が踏まれているオンの状態と、踏まれていないオフの状態とを判断する。クラッチペダル４０がオンの状態の場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、制御処理を終了する。一方、クラッチペダル４０がオフの状態の場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３に移行する。

ステップＳＴ３において、ＥＣＵ５０は、ブレーキペダルセンサ３４から供給されるブレーキペダル４２の操作量を表す信号に基づいて、ブレーキペダル４２が踏まれているオンの状態と、踏まれていないオフの状態とを判断する。ブレーキペダル４２がオフの状態の場合（ステップＳＴ３：Ｎｏ）、制御処理を終了する。一方、ブレーキペダル４２がオンの状態の場合（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ４に移行する。

ステップＳＴ４においては、回生トルク制御手段を含む車両制御装置としてのＥＣＵ５０は、ブレーキペダル４２がオンの状態の場合における、通常の回生制御を行う。すなわち、ＥＣＵ５０は、図３中に実線で示す第１回生トルクマップに従ってエンジン回転数に応じた回生トルクを決定して、ＭＧ２において回生トルクを発生させる。なお、第１回生トルクマップは、ＥＣＵ５０の記録媒体に必要に応じて読み出し可能に格納されており、１通りの回生トルクマップであっても、シフトポジションにより選択されたギア段ごとに設定された回生トルクマップであってもよい。ここで、車両１００に生じる減速度Ｇはエンジン回転数に応じて変化する。具体的に、車両１００における減速度（負の加速度）Ｇは、図４中に実線で示す第１回生トルクマップに従った第１回生トルクによる減速度とエンジンブレーキによる減速度との加算による減速度に、さらに摩擦ブレーキによる減速度が加わった減速度になる。なお、図３および図４において、エンジン回転数の左側の破線は、エンジン１のアイドル回転数を示す。

ステップＳＴ５において、ＥＣＵ５０は、図４中に実線で示す第１回生トルクマップに従った回生トルクおよびエンジンブレーキによって生じた減速度に、車両１００における摩擦ブレーキによって生じる減速度（図４中、図示せず）が加わった減速度Ｇ（以下、車両１００の減速度Ｇという）の大きさが、所定の閾値Ｇ_dec1の大きさ以上であるか否かを判断する。なお、所定の閾値Ｇ_dec1は、運転者要求として、図５中に破線で示すように、あらかじめエンジン回転数ごとに設定された減速度Ｇの閾値である。また、所定の閾値Ｇ_dec1は、例えばＥＣＵ５０の記憶媒体に必要に応じて読み出し可能なテーブルとして格納されている。ここで、車両１００の減速度Ｇと所定の閾値Ｇ_dec1との大小の比較は、減速度の大きさ、すなわち減速度の絶対値によって行う。そして、車両１００の減速度Ｇが、所定の閾値Ｇ_dec1未満の場合（ステップＳＴ５：Ｎｏ）、制御処理を終了する。一方、車両１００の減速度Ｇが、所定の閾値Ｇ_dec1以上の場合（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ６に移行する。

ステップＳＴ６においては、ＥＣＵ５０は、ＭＧ２に対して発生させる回生トルクとして、第１回生トルクマップから第２回生トルクマップに切り換える。ここで、第２回生トルクマップは、図３において破線で示す回生トルクマップである。図３に示すように、第２回生トルクマップは、回生トルクの発生を第１回生トルクマップにおける回生トルクの発生よりエンジン回転数が大きい時点としている。また、第２回生トルクマップは、エンジンの回転数に対する回生トルクの大きさが、第１回生トルクマップに比して急峻に増加する回生トルクマップである。換言すると、エンジン回転数の低下に伴い、第２回生トルクマップにおける回生トルクの大きさは、第１回生トルクマップにおける回生トルクの大きさより早く低下する。このように、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数と運転者がブレーキペダル４２をオンにしていることによる車両１００の減速度Ｇの大きさとから判断して、エンジン回転数の低下に伴う回生トルクの減少のさせ方を制御する。なお、図３および図４において右側の破線は、第１回生トルクマップと第２回生トルクマップとにおいて回生トルクがほぼ一致するエンジン回転数Ｎを示す。

このように、ＥＣＵ５０が、エンジン１に適用する回生トルクマップを、第１回生トルクマップから第２回生トルクマップに切り換えることにより、車両１００の減速度Ｇは、図４に破線で示すようなエンジン回転数依存性を示す。具体的に、図４中に破線で示すように、車両１００の減速度Ｇは、エンジン回転数依存性を有し、第２回生トルクマップに従った第２回生トルクによる減速度に、エンジンブレーキによる減速度が加わった減速度になる。これにより、エンジン回転数が低下しすぎることを抑制する。その後、ステップＳＴ７に移行する。

ステップＳＴ７において、ＥＣＵ５０は、ブレーキペダル４２がオンである状態が続いているか否かを判断する。ブレーキペダル４２がオンの状態の場合（ステップＳＴ７：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ８に移行する。

ステップＳＴ８において、ＥＣＵ５０は、車両１００の減速度Ｇが所定の閾値Ｇ_dec2以上であるか否かを判断する。車両１００の減速度Ｇが、所定の閾値Ｇ_dec2以上である場合（ステップＳＴ８：Ｙｅｓ）、制御処理を終了する。なお、図５に示すように、この所定の閾値Ｇ_dec2の大きさは、上述した減速度の所定の閾値Ｇ_dec1の大きさより小さい値である。この所定の閾値Ｇ_dec2は、車両１００、エンジン１、またはＭＧ２などの種類によって、あらかじめ任意に設定可能な値である。このように、第２回生トルクマップに切り換えられた後において、車両１００の減速度が閾値Ｇ_dec1と異なる任意の閾値Ｇ_dec2以上である場合、ＥＣＵ５０は、継続して第２回生トルクマップに基づいてＭＧ２の回生トルクを制御する。

一方、ステップＳＴ７において、ブレーキペダル４２がオフの状態の場合（ステップＳＴ７：Ｎｏ）、ステップＳＴ９に移行する。ステップＳＴ９において、ＥＣＵ５０は、ＭＧ２に適用させる回生トルクの回生トルクマップを、第２回生トルクマップ（図３中破線）から、第１回生トルクマップ（図３中実線）に復帰させる。この場合、エンジン回転数の低下に伴う回生トルクの大きさの低下の速さが比較的緩やかになる。これは、ブレーキペダル４２がオンからオフに変化した状態では、制動力が低下していることにより、エンジン回転数が低下する速度も緩やかになるためである。この状態では、ＥＣＵ５０が、ＭＧ２に発生させる回生トルクを通常の第１回生トルクマップに従うように制御しても、エンジンストールの発生する可能性は低下する。その後、制御処理は終了する。

他方、ブレーキペダル４２がオンの状態（ステップＳＴ７：Ｙｅｓ）であっても、ステップＳＴ８において、車両１００の減速度Ｇが所定の閾値Ｇ_dec2未満である場合（ステップＳＴ８：Ｎｏ）、ステップＳＴ９に移行する。これは、車両１００の減速度Ｇが所定の閾値Ｇ_dec2未満と低下していることから、ＥＣＵ５０がＭＧ２を第１回生トルクマップに従うように制御しても、エンジンストールが発生する可能性は低下するためである。そして、上述したステップＳＴ９の処理を行った後、制御処理を終了する。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、急制動時などの車両１００の減速度Ｇの大きさが減速度の所定の閾値Ｇ_dec1の大きさより大きくなった場合に、回生トルクマップを、所定の閾値Ｇ_dec1より小さい場合に比してエンジン回転数の低下に対する回生トルクの低下が早くなる回生トルクマップに切り換えている。これにより、回生トルクマップの切り換えを行わない場合に比して、エンジン回転数が低下する速度を低減できるので、従来に比して、エンジンストールの発生を抑制することが可能となる。

また、従来、エンジン１と同調して回転するＭＧ２において回生トルクを発生させることにより、通常のアクセルペダル４１がオフである状態で発生するエンジンブレーキよりも大きな減速度が得られる場合においても、上述した効果と同様の効果が得られる。すなわち、シフトポジションが高いギア段に選択されていた場合であっても、エンジン回転数が低くなりすぎることに起因するエンジンストールの発生も抑制することが可能となる。さらに、車両１００において、このような状態でのエンジンストールを抑制することによって、回生量の減少を抑制し、燃費の悪化を回避することができる。

また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、上述の実施の形態においては、車両１００として、アクセルペダル４１、ブレーキペダル４２、およびクラッチペダル４０を備えた、いわゆる３ペダルのマニュアルトランスミッション（ＭＴ）車両を採用しているが、本発明はＭＴ車両に限定されない。本発明は、２ペダルのオートマチックトランスミッション（ＡＴ）車両に適用することも可能である。

また、例えば、上述の実施の形態においては、ＥＣＵ５０による回生トルクマップの切り換えの判断を、制動力が大きい、すなわち高い制動力の状態で行い、制動力が大きい状態として、車両１００の減速度Ｇを指標として所定の閾値Ｇ_dec1との大小で判断している。しかしながら、制動力が大きい状態という判断は、必ずしも車両１００の減速度Ｇを指標とすることに限定されない。すなわち、制動力が大きい状態として、ブレーキペダル４２の操作量が所定の操作量以上になった場合や、マスタシリンダ圧が所定のマスタシリンダ圧以上になった場合などを採用してもよい。すなわち、ＥＣＵ５０による回生トルクマップの切り換えの判断の指標を、ブレーキペダル４２の操作量の大小やマスタシリンダ圧の大小にすることも可能である。

１ エンジン
２ ＭＧ（モータ／ジェネレータ）
３ クラッチ
４ 有段変速機
５ デファレンシャルギア
６ 駆動輪
７ 油圧制御装置
８ 補機
３１ エンジン回転数センサ
３３ アクセルペダルセンサ
３４ ブレーキペダルセンサ
４１ アクセルペダル
４２ ブレーキペダル
５０ ＥＣＵ
１００ 車両

Claims (1)

1. 車両のエンジンと、前記エンジンの回転に応じて回転可能かつ回生トルクを発生可能なモータ／ジェネレータと、を備える車両に用いられる車両制御装置であって、
   前記エンジンの回転数に基づいて前記モータ／ジェネレータが発生させる回生トルクを決定するとともに、前記回生トルクを含む制動力により前記車両に生じる制動力の大きさが所定の制動力以上の大きさである場合に、前記エンジンの回転数の低下に伴う前記回生トルクの低下の速さを、前記所定の制動力未満の場合における前記エンジンの回転数の低下に伴う前記回生トルクの低下の速さより大きくする制御を行う回生トルク制御手段を備える
   ことを特徴とする車両制御装置。

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