JP2017206992A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コースティング走行状態からエンジンを再始動する時のエネルギーを駆動エネルギーとして有効活用し、再始動時に発生する振動の抑制が可能な車両の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン回転数、クラッチ１０５の駆動輪側回転数を含む車両状態量によってエンジン１０１の始動方法を変更する始動方法変更手段１０６ｅを備え、クラッチ１０５の駆動輪側回転数がエンジン１０１のアイドリング回転数以上の場合、モータジェネレータ１０３によってエンジン回転数をクラッチ１０５の駆動輪側回転数までクランキングした後、クラッチ１０５を接続してエンジン１０１を再始動し、エンジン１０１のトルクが安定するまでの間、クラッチ１０５の駆動輪側回転数が抑制されるようにモータジェネレータ１０３を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンとモータジェネレータを搭載した車両の制御装置に係り、特に、コースティング走行からエンジンを再始動する車両の制御装置に関するものである。

車両の燃費改善技術として、走行中のアクセルオフ時にエンジンと駆動輪との間のクラッチを切断し、エンジンを停止させるコースティングという技術がある。これは、エンジン駆動が不要な惰性走行中にエンジンを停止させ、燃料消費を低減することを目的とし、また、エンジンと駆動輪との間に設けられたクラッチを切断することによりエンジンの引きずり損失を軽減させ、惰性走行を伸ばすことを目的としている。

コースティング走行中に運転者がアクセルペダル操作により加速要求を行った際、迅速にエンジンを再始動させ動力を駆動輪へ伝えなければならない。従来、エンジン再始動にはスタータを用いてエンジン回転数をアイドリング回転数まで上昇させた後、エンジンに点火し、トルクコンバータを含むトランスミッションによって駆動力を伝達している。

しかし、このエンジン再始動時にトルク変動が発生し、エンジン回転数のオーバーシュートが生じる。このオーバーシュートによって車両振動が発生し、乗り心地が悪化する。

また、トルクコンバータ内に満たされたオイルにより、駆動力を伝達させる伝達効率が悪く、エンジンから出力されるエネルギーを有効に活用できていない。

エンジン回転数のオーバーシュートによる振動を解消するため、例えば特開平７−１１９５９４号公報（特許文献１）に開示された技術では、エンジン点火後にモータジェネレータを回転数制御することによって振動を抑制している。

特開平７−１１９５９４号公報

前記特許文献１では、エンジン始動時のエネルギーはエンジン回転数の上昇およびモータジェネレータでの回生動作に使用される。しかし、モータジェネレータの回生効率やバッテリーへの充電効率等により、始動時のエネルギーの多くを損失として失っており、有効に活用できているとは言い難い。

この発明の目的は、コースティング走行状態からエンジンを再始動する時のエネルギーを、駆動エネルギーとして有効活用し、かつ、エンジン再始動時に発生する振動の抑制を行うことが可能な車両の制御装置を提供することにある。

この発明による車両の制御装置は、エンジンを制御するエンジン制御手段と、前記エンジンと動力伝達の授受を行なうモータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御手段と、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチを制御するクラッチ制御手段と、アクセルペダルセンサおよびブレーキペダルセンサの信号に基づいて車両加減速要求の判定を行う車両加減速要求判定手段と、前記車両加減速要求判定手段で車両加減速要求がないと判定された時、前記クラッチを切断し、前記エンジンへの燃料供給を停止してコースティング走行を行うコースティング走行手段と、コースティング走行状態から前記エンジンを再始動する時に、車両状態量によってエンジンの始動方法を変更する始動方法変更手段とを備えたものである。

この発明による車両の制御装置によれば、コースティング走行中に、エンジン回転数の低下を抑えることでモータジェネレータがクラッチの駆動輪側の回転数まで立ち上げる時間の短縮および回転数上昇に消費する電力を低減できる。また、エンジン再始動時にはクラッチを締結状態で行い、かつ、トルクコンバータのロックアップ機構により直接動力を伝えることにより、エンジン再始動に使用するエネルギーをも駆動力として使用できるため、燃費向上を図ることができる。また、トルクコンバータのオイルによる動力伝達を行わないため油圧応答分の時間短縮ができ、コースティングからの再加速がより迅速に行える。その際に発生するエンジントルクの変動分は、モータジェネレータにより補償することでスムースな発進を実現できる。

この発明の実施の形態１による車両の制御装置を含む車両全体の概略構成図である。 この発明の実施の形態１による車両の制御装置のエンジン再始動時における処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による車両の制御装置のモータジェネレータにて出力する振動抑制制御の処理を示すフローチャートである。 この発明による車両の制御装置を含む、モータジェネレータをエンジンとトルクコンバータとの間に配置した車両全体の概略構成図である。

以下、この発明による車両の制御装置の好適な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施の形態において、図面は適宜簡略化或いは変形されている。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による制御装置を含む車両全体の概略構成を示すものである。図１において、車両１００は、エンジン１０１と、エンジン１０１にベルト１０２で連結されたモータジェネレータ１０３と、エンジン１０１と駆動輪１０４との間の動力伝達経路を断続するクラッチ１０５と、エンジン１０１とモータジェネレータ１０３およびクラッチ１０５を制御する制御装置１０６を備えている。また、エンジン１０１の各気筒には、自在に開閉可能な吸気バルブ１０１ａ、排気バルブ１０１ｂ、及び図示しないクランク角センサ、カム角センサが備えられている。

モータジェネレータ１０３は、エンジン１０１のクランクシャフトプーリーを介してベルト１０２にてエンジン１０１と動力伝達の授受を行なっている。モータジェネレータ１０３は、車両減速時や補機類の電気負荷が高まった場合に、回生運転を行うことにより電力供給する一方、発進時や低トルク走行時に力行運転を行うことにより車輪に動力を伝える。また、エンジン１０１の再始動時にスタータの役割として用いることも可能である。

クラッチ１０５は、トランスミッション内に備えられ、エンジン１０１と駆動輪１０４との間の動力伝達を切断することができる。また、トランスミッション内にはトルクコンバータ１０７が備えられ、このトルクコンバータ１０７は動力の増幅機能やエンジン側と駆動輪軸のクラッチを直接繋ぐロックアップ機能を有している。また、駆動輪軸側およびエンジン軸側に回転センサ（図示せず）が取り付けられている。

制御装置１０６は、マイクロプロセッサ等で構成されており、エンジン１０１を制御するエンジン制御手段１０６ａ、モータジェネレータ１０３を制御するＭＧ制御手段１０６ｂ、入力手段１０６ｃ、クラッチ１０５を制御するクラッチ制御手段１０６ｄ、エンジン１０１の始動方法を変更する始動方法変更手段１０６ｅ、運転者の車両加減速要求の有無を判断する加減速要求判定手段１０６ｆを備えている。入力手段１０６ｃには、エンジン回転数を計測するクランク角センサ、吸排気バルブのカム角を計測するカム角センサ、運転者の加速要求を取得するアクセルペダルセンサ、運転者の減速要求を取得するブレーキペダルセンサ等の各種センサの信号が入力される。

制御装置１０６は、各種センサ信号を基に車両運転条件を判断し、エンジン回転数、エンジントルク、モータジェネレータ１０３の制御指令、クラッチ１０５の接続指令を統括制御する。

実施の形態１による車両１００は前記のように構成されており、次に、図２のフローチャートに基づいて、制御装置１０６の具体的な動作を説明する。

図２において、ステップＳ２０１では、入力手段１０６ｃにアクセルペダルセンサ信号およびブレーキペダルセンサ信号が入力されることにより、加減速要求判定手段１０６ｆにて運転者の車両加減速要求があるかないか判断を行う。車両加減速要求がある場合は、加減速要求がなくなるまで待機する。

ステップＳ２０１で車両加減速要求がないと判断された場合、ステップＳ２０２に移行して車両をコースティング走行させる。コースティング制御時は、車両駆動源であるエンジン１０１と駆動輪１０４の間のトランスミッション内部のクラッチ１０５を切断することにより駆動源と駆動輪１０４が完全に切り離される。よって、コースティング制御中、クラッチ１０５から駆動輪１０４の間に含まれるメカロスを除いて車両は単なる慣性体となり、走行に必要とする走行抵抗成分によってのみ減速する。また、エンジン側は、エンジン１０１への燃料供給を停止し、無駄な燃料消費を低減する。さらにエンジン１０１の吸排気バルブを閉じることにより、シリンダ内のピストンのポンピングによる抵抗を低減することによりエンジン回転の低下を遅らせる。これにより、モータジェネレータ１０３でエンジン１０１を再始動させる際に早急にエンジン回転数を立ち上げることが可能となる。このステップＳ２０２は、コースティング走行手段に相当する。

ステップＳ２０３では、加減速要求判定手段１０６ｆはコースティング走行を続けるか、エンジン１０１を再始動させ加減速を行うかを運転者の加減速要求によって判定する。車両の加減速要求がない場合、コースティング走行を維持すると判断し加減速要求があるまで待機する。

ステップＳ２０３で車両の加減速要求があると判定された場合、エンジン１０１を再始動させる必要があると判断し、ステップＳ２０４に移行してエンジン１０１の再始動準備に移る。

ステップＳ２０５では、駆動輪側クラッチの回転数がエンジン１０１のアイドリング回転数以上の場合、クラッチ１０５の接続後にエンジン１０１を再始動させることができると判断し、ステップＳ２０６へ移行する。

ステップＳ２０６では、トランスミッション内のクラッチ１０５を結合させるため、ＭＧ制御手段１０６ｂはモータジェネレータ１０３を回転数制御し、エンジン回転数を駆動
輪側クラッチ回転数に同期させる。

ステップＳ２０７では、エンジン制御手段１０６ａはエンジン再始動させるため吸排気バルブを通常のカム角に同期し開閉する制御に戻す。また、クラッチ制御手段１０６ｄはクラッチ１０５を接続し、エンジン側の動力を駆動輪１０４へ伝達できるようにする。このとき、トルクコンバータ１０７は、伝達効率が最も良いロックアップ状態とする。

ステップＳ２０８では、車両の加減速応答やエンジン始動時のトルク脈動を抑制するため、始動方法変更手段１０６ｅは、ＭＧ制御手段１０６ｂによるモータジェネレータ１０３の制御を回転数制御から振動抑制制御とし、エンジン１０１を始動させる。即ち、始動方法変更手段１０６ｅは、コースティング走行状態からエンジン１０１を再始動する時に、車両状態量によってエンジンの始動方法を変更する。これにより、エンジン１０１の始動時のエネルギーを駆動エネルギーとして利用しつつ、車両速度の急激な変化はモータジェネレータ１０３が抑制してくれるため、ドライバビリティが向上する。

ステップＳ２０９では、モータジェネレータ１０３の振動抑制制御が必要か判断するため、エンジン制御手段１０６ａはエンジントルクが安定したか判定する。安定していない場合は、安定するまで振動抑制制御を行い待機する。

ステップＳ２０９で安定したと判断した場合、ステップＳ２１０に移行し振動抑制制御を停止する。これは、振動抑制制御を導入していると、急ブレーキ等の急激な加減速要求があった場合、振動と認識され阻害されてしまう可能性があるためである。なお、エンジン始動後から所定時間の経過によってエンジントルクが安定したと判断し、振動抑制制御を停止してもよい。

ステップＳ２０５において、駆動輪側クラッチの回転数がエンジン１０１のアイドリング回転数未満の場合、クラッチ制御手段１０６ｄはエンジン１０１を再始動後にクラッチ１０５を接続すると判断し、ステップＳ２１１へ移行する。

ステップＳ２１１では、エンジン再始動に備え、エンジン制御手段１０６ａは吸気バルブ１０１ａ、排気バルブ１０１ｂを通常のカム角に同期し開閉する制御に戻す。その後、モータジェネレータ１０３によりエンジン回転数をアイドリング回転数に同期させる。

ステップＳ２１２では、エンジン１０１を再始動させ、車両の加減速の準備に入る。

ステップＳ２１３では、クラッチ制御手段１０６ｄは、トランスミッション内部のクラッチ１０５を接続してエンジントルクを駆動輪１０４へ伝達できるようにする。また、トルクコンバータ１０７では、流体を用いた動力伝達を行う。

ステップＳ２１４では、始動方法変更手段１０６ｅは、ＭＧ制御手段１０６ｂによるモータジェネレータ１０３の制御を回転数制御からトルク制御モードとし、運転者の加速要求に答えるエンジン１０１とモータジェネレータ１０３のトルクを出力する。

図３にはモータジェネレータ１０３の振動抑制制御のフローチャートを示す。本制御は、エンジン始動時のトルクによる急峻な回転数変動を抑制し、ドライバビリティの向上およびエンジントルクが不足した際の補償を行うものである。

図３において、ステップＳ３０１では、コースティングからの再加速要求あるいは再減速要求があった際のアクセルペダルセンサ信号、またはブレーキペダル信号を読み取り、運転者がどの程度の加減速を必要としているか推定し、振動抑制のためのハイパスフィルタのカットオフ周波数を設定する。ここで、アクセルペダルおよびブレーキペダルの踏み込み量が大きい程、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を高く設定することにより車速の変化量の許容範囲を拡大することができる。

ステップＳ３０２では、モータに取り付けられたレゾルバより電気角を取得し、モータ回転数を算出する。モータ回転数にはエンジン始動時に発生したトルク変動による脈動成分が発生するため、この脈動成分を取得し、負のゲインを掛けてモータジェネレータ１０８によって出力することにより振動を抑制する。

ステップＳ３０３では、取得したモータ回転数にハイパスフィルタのカットオフ周波数を掛け、トルク変動による振動成分のみを抽出する。

ステップＳ３０４では、抽出した振動成分に負のゲインを掛け振動抑制トルクを決定する。

ステップＳ３０５では、演算された振動抑制トルクをモータジェネレータ１０８により出力する。これにより、エンジン始動時のトルク変動を補償し振動が抑制される。

以上のように、実施の形態１よる車両の制御装置によれば、コースティングからエンジン１０１の再始動を行う際、モータジェネレータ１０３の負荷を軽減しつつクランキングを行い、エンジン始動時の発生トルクを駆動トルクとして使用することで燃料の有効活用が可能となる。さらにトルクコンバータ１０７をロックアップするため油圧応答分の時間短縮が可能となる。また、エンジン始動時のトルク変動をモータジェネレータ１０３によって抑制することによりドライバビリティの向上が図れる。

なお、モータジェネレータ１０３は、エンジン１０１との間の駆動力の授受が可能であれば搭載箇所や連結方法は限定されず、例えば図４に示すように、エンジン１０１とトルクコンバータ１０７との間に設けてもよい。図４の符号２００は車両を示し、その他は、図１と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。

また、振動抑制制御で用いた電気角はモータに取り付けられたレゾルバを用いたが、エンジン１０１に取り付けられたクランク角センサやトランスミッション内の回転センサを用いてもよい。

以上、この発明の実施の形態１よる車両の制御装置について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００、２００ 車両、１０１ エンジン、１０１ａ 吸気バルブ、１０１ｂ 排気バルブ、１０２ ベルト、１０３ モータジェネレータ、１０４ 駆動輪、１０５ クラッチ、１０６ 制御装置、１０６ａ エンジン制御手段、１０６ｂ ＭＧ制御手段、１０６ｃ 入力手段、１０６ｄ クラッチ制御手段、１０６ｅ 始動方法変更手段、１０６ｆ 加減速要求判定手段、１０７ トルクコンバータ

この発明による車両の制御装置は、エンジンを制御するエンジン制御手段と、前記エンジンと動力伝達の授受を行なうモータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御手段と、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチを制御するクラッチ制御手段と、アクセルペダルセンサおよびブレーキペダルセンサの信号に基づいて車両加減速要求の判定を行う加減速要求判定手段と、前記加減速要求判定手段で車両加減速要求がないと判定された時、前記クラッチを切断し、前記エンジンへの燃料供給を停止してコースティング走行を行うコースティング走行手段と、コースティング走行状態から前記エンジンを再始動する時に、エンジンの始動方法を変更する始動方法変更手段と、を備え、前記始動方法変更手段により前記エンジンの始動方法を変更する時、前記クラッチ制御手段は前記クラッチを接続し、前記エンジンの動力を前記駆動輪へ直接伝達できるようにし、前記モータジェネレータ制御手段は前記モータジェネレータの制御を回転数制御から振動抑制制御にするものである。

この発明による車両の制御装置は、エンジンを制御するエンジン制御手段と、前記エンジンと動力伝達の授受を行なうモータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御手段と、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチを制御するクラッチ制御手段と、アクセルペダルセンサおよびブレーキペダルセンサの信号に基づいて車両加減速要求の判定を行う加減速要求判定手段と、前記加減速要求判定手段で車両加減速要求がないと判定された時、前記クラッチを切断し、前記エンジンへの燃料供給を停止してコースティング走行を行うコースティング走行手段と、コースティング走行状態から前記エンジンを再始動する時に、エンジンの始動方法を変更する始動方法変更手段と、を備え、前記始動方法変更手段により前記エンジンの始動方法を変更する時、前記クラッチ制御手段は前記クラッチを接続して前記エンジンの動力を前記駆動輪へ直接伝達できるようにし、前記モータジェネレータ制御手段は前記モータジェネレータの制御を回転数制御から振動抑制制御にする車両の制御装置において、
コースティング走行中に前記車両加減速要求があると判定され、かつ、前記クラッチの駆動輪側回転数が前記エンジンのアイドリング回転数以上の場合、前記モータジェネレータによってエンジン回転数を前記クラッチの駆動輪側回転数までクランキングし、前記クラッチを接続して前記エンジンを再始動すると共に、前記クラッチの接続後は前記エンジンのトルクが安定するまでの間、前記モータジェネレータを前記クラッチの駆動輪側回転数の変動が抑制されるように制御するものである。

以上のように、実施の形態１による車両の制御装置によれば、コースティングからエンジン１０１の再始動を行う際、モータジェネレータ１０３の負荷を軽減しつつクランキングを行い、エンジン始動時の発生トルクを駆動トルクとして使用することで燃料の有効活用が可能となる。さらにトルクコンバータ１０７をロックアップするため油圧応答分の時間短縮が可能となる。また、エンジン始動時のトルク変動をモータジェネレータ１０３によって抑制することによりドライバビリティの向上が図れる。

Claims (7)

1. エンジンを制御するエンジン制御手段と、
   前記エンジンと動力伝達の授受を行なうモータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御手段と、
   前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチを制御するクラッチ制御手段と、
   アクセルペダルセンサおよびブレーキペダルセンサの信号に基づいて車両加減速要求の判定を行う車両加減速要求判定手段と、
   前記車両加減速要求判定手段で車両加減速要求がないと判定された時、前記クラッチを切断し、前記エンジンへの燃料供給を停止してコースティング走行を行うコースティング走行手段と、
   コースティング走行状態から前記エンジンを再始動する時に、車両状態量によってエンジンの始動方法を変更する始動方法変更手段と、を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記車両状態量は、少なくとも前記アクセルペダルセンサの信号、前記ブレーキペダルセンサの信号、エンジン回転数、前記クラッチの駆動輪側回転数を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. コースティング走行中に前記車両加減速要求があると判定され、かつ、前記クラッチの駆動輪側回転数が前記エンジンのアイドリング回転数以上の場合、前記モータジェネレータによってエンジン回転数を前記クラッチの駆動輪側回転数までクランキングし、前記クラッチを接続して前記エンジンを再始動することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記クラッチの接続後は前記エンジンのトルクが安定するまでの間、前記モータジェネレータを前記クラッチの駆動輪側回転数の変動が抑制されるように制御することを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 前記クラッチの駆動輪側回転数の変動を抑制する手段は、前記エンジン回転数をハイパスフィルタに通した値に負のゲインを掛けて前記モータジェネレータより出力することを特徴とする請求項４に記載の車両の制御装置。
6. 前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、アクセルペダルの踏み込み量またはブレーキペダルの踏み込み量が多いほど高く設定することを特徴とする請求項５に記載の車両の制御装置。
7. 前記エンジンに開閉自在の吸気バルブおよび排気バルブを備え、前記クラッチを切断し前記エンジンに燃料が供給されていない場合、前記吸気バルブおよび前記排気バルブを全閉状態とすることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の車両の制御装置。
   

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