JP5821285B2 - ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置 - Google Patents
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Description
このエンジン停止制御技術は、走行中に運転者がアクセルペダルを釈放したことによるエンジン停止に際し、第2クラッチを締結したまま第1クラッチを解放すると共に、エンジンの停止操作を行うというものである。
エンジン停止クランク角が成り行きによって決まるため、特定のクランク角でエンジンを停止させることができない。
エンジン始動性の良い特定のクランク角でエンジンを停止させ得るという保証がなく、エンジンの始動性が安定しないという問題があった。
エンジンの停止に際し、第1クラッチを締結したまま第2クラッチを解放し、エンジン停止までモータ/ジェネレータの回転速度をエンジン回転速度と同じになるよう制御することとなる。
その結果エンジン停止クランク角制御中、モータ/ジェネレータによる回生制動が行われ得ず、エネルギー回収効率が悪化するという問題を生ずる。
エンジン、第1クラッチ、モータ/ジェネレータ、第2クラッチおよび駆動車輪を伝動経路の配列順とし、上記第1クラッチおよび第2クラッチの締結・解放制御により、上記エンジンおよびモータ/ジェネレータのうち、モータ/ジェネレータのみによる電気走行を行うか、エンジンおよびモータ/ジェネレータの双方によるハイブリッド走行を行うかを選択可能なものである。
第1クラッチの完全締結状態で、モータ/ジェネレータによりエンジンの停止位置を制御するに際し、第2クラッチをスリップ締結状態にしてモータ/ジェネレータによる回生制動を併せて行うよう構成したため、
第2クラッチがスリップ締結によりモータ/ジェネレータを駆動車輪に結合している状態で、完全締結状態の第1クラッチを介しモータ/ジェネレータによるエンジン停止位置制御を行わせ得ることとなる。
<ハイブリッド車両のパワートレーン>
図1は、本発明の一実施例になるエンジン停止制御装置を具えたハイブリッド車両のパワートレーンを、その制御系とともに示す。
このハイブリッド車両は、フロントエンジン・リヤホイールドライブ車(後輪駆動車)をベース車両とし、これをハイブリッド化したものであり、
図1において、1は動力源としてのエンジン、2FL,2FRはそれぞれ左右前輪(左右従動車輪)、3RL,3RRはそれぞれ左右後輪(左右駆動車輪)を示す。
モータ/ジェネレータ6は、ロータ6bの中心に上記の軸5を貫通して結着し、この軸5をモータ/ジェネレータ軸として利用する。
ここで第1クラッチ7は、伝達トルク(クラッチ締結)容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク(クラッチ締結)容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
自動変速機4は、周知の遊星歯車組式自動変速機と同様なものであるが、これからトルクコンバータを排除して、その代わりにモータ/ジェネレータ6を変速機入力軸4aに直接結合したものとし、
複数の変速摩擦要素(クラッチやブレーキ等)を選択的に締結させたり、解放することで、これら変速摩擦要素の締結・解放の組み合わせにより伝動経路(変速段)を決定するものとする。
この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置8により左右後輪3RL,3RRへ分配して伝達され、車両の走行に供される。
但し自動変速機4は、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよいのは言うまでもない。
本実施例においてはこの第2クラッチ9を自動変速機4の前、若しくは、後に追加して新設する構成を採用せず、
この代わりに第2クラッチ9として、自動変速機4内に既存する前記した変速摩擦要素のうち、前進変速段選択用の変速摩擦要素または後退変速段選択用の変速摩擦要素を流用する。
かように、第2クラッチ9として自動変速機4内に既存の前進変速段選択用の変速摩擦要素(発進用摩擦要素)または後退変速段選択用の変速摩擦要素(発進用摩擦要素)を流用する場合、第2クラッチ9が以下に説明するモード選択機能を果たすのに加えて、この機能を果たすよう締結される時に自動変速機を対応変速段への変速により動力伝達状態にすることとなり、専用の第2クラッチが不要でコスト上大いに有利である。
図1に示したパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EVモード)が要求される場合、第1クラッチ7を解放し、自動変速機4を第2クラッチ9の締結により対応変速段選択状態(動力伝達可能状態)にする。
変速機出力軸4bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪3RL,3RRに至り、車両をモータ/ジェネレータ6のみによって電気走行(EV走行)させることができる。
この状態では、エンジン1からの出力回転、または、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ6からの出力回転の双方が協調下に変速機入力軸4aに達することとなり、自動変速機4が当該入力軸4aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸4bより出力する。
変速機出力軸4bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪3RL,3RRに至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ6の双方によってハイブリッド走行(HEV走行)させることができる。
この制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御するハイブリッドコントローラ11を具え、該パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTmと、第1クラッチ7の目標締結容量tTc1(第1クラッチ締結圧指令値tPc1)と、第2クラッチ9の目標締結容量tTc2(第2クラッチ締結圧指令値tPc2)とで規定する。
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ12からの信号と、
モータ/ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ/ジェネレータ回転センサ13からの信号と、
変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ14からの信号と、
変速機出力回転数No(車速VSP)を検出する出力回転センサ15からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量(アクセル開度APO)を検出するアクセル開度センサ16からの信号と、
モータ/ジェネレータ6用の電力を蓄電しておくバッテリ31の蓄電状態SOCを検出する蓄電状態センサ17からの信号と、
モータ/ジェネレータ6の回転角αを検出するモータ/ジェネレータ回転角センサ18からの信号とを入力する。
モータ/ジェネレータ6が回生制動により発電した電力を交流−直流変換してバッテリ31に蓄電する。
この変速機コントローラ38は、第2クラッチ目標締結容量tTc2に対応した第2クラッチ締結圧指令値tPc2と、センサ20で検出した第2クラッチ9の締結圧Pc2との対比により、第2クラッチ9の締結圧Pc2が第2クラッチ締結圧指令値tPc2となるよう第2クラッチ締結圧制御ユニット39を介し第2クラッチ9の締結圧を制御して第2クラッチ9の締結容量制御を行う。
当該好適変速段を選択する変速摩擦要素の1つを上記の第2クラッチ9として、上記の締結容量制御を行うものとする。
以上は、図1の制御システムが実行する通常制御の概要であるが、
本実施例においては図1におけるハイブリッドコントローラ11が、図2,3に示す参考例1,2のエンジン停止制御プログラムに代え、図4の制御プログラムを実行することにより、本発明が狙いとするエンジン停止制御を後述のごとくに遂行するものとする。
図2のエンジン停止制御は、前記した特許文献2に記載のエンジン停止制御に相当するもので、
先ずステップS11において、エンジン停止許可判定を行い、この判定に際しては、例えば図5に示すようなアクセル開度APOの0近辺への低下により、エンジン停止を許可する条件が揃ったか否かをチェックして、当該判定を行う。
ステップS12においては、ステップS11での判定結果から、エンジンの停止が許可されたか否かをチェックする。
この操作によりエンジン1は、その回転数Neを図5に示すごとくに低下され、ステップS16でエンジン回転数Neがエンジン停止判定値未満になったと判定する図5の瞬時t3に、制御をステップS17に進め、ここでエンジン1の停止判定を行って、エンジン停止制御を終了する。
エンジン停止時のクランク角が成り行きによって決まるため、特定のクランク角でエンジンを停止させることができない。
エンジン始動性の良い特定のクランク角でエンジン1を停止させ得るという保証がなく、エンジン1の始動性が安定しないという問題を生ずる。
この技術を図2,5のエンジン停止技術に適用して図1のハイブリッド車両に用いる場合、エンジン停止制御は図3,6に参考例2として示すようなものとなる。
先ずステップS21において、エンジン停止許可判定を行い、この判定に際しては、例えば図6に示すようなアクセル開度APOの0近辺への低下により、エンジン停止を許可する条件が揃ったか否かをチェックして、当該判定を行う。
ステップS22においては、ステップS21での判定結果から、エンジンの停止が許可されたか否かをチェックする。
この操作によりエンジン1は、その回転数Neを図6に示すごとくに低下されるが、この時におけるエンジン回転の低下を、ステップS26でのモータ回転数制御により所定の時間変化割合(速度)で行わせる。
ステップS27でエンジン回転数Neがエンジン停止判定値未満になったと判定する図6の瞬時t3に、制御をステップS28に進め、このステップS28でエンジン1の停止判定を行う。
この制御によりモータ/ジェネレータ6の回転数Nmが図6のごとく変速機入力回転数Niに接近し、両者の差回転(Ni−Nm)が設定値未満になったか否かをステップS33でチェックする。
その結果エンジン停止クランク角制御中、モータ/ジェネレータ6による回生制動が行われ得ず、エネルギー回収効率が悪化するという問題を生ずる。
ステップS42においては、ステップS41での判定結果から、エンジンの停止が許可されたか否かをチェックする。
ここで言う、第2クラッチ9(CL2)がスリップ締結状態となるのに必要な目標トルク容量tTc2の所定値は、目標回生制動トルクに相当するトルク容量である。
次のステップS44においては、目標モータトルクtTmを減少させて第2クラッチ9(CL2)がスリップ状態になるのを促す。
これにより第2クラッチ9(CL2)がスリップ締結状態になったことがステップS45で判定される図7の瞬時t2に、制御をステップS46に進めて、エンジン1を、燃料カット(図1の目標エンジントルクtTe=0)により停止操作する。
つまりステップS47においては、エンジン回転数Neを上記所定の時間変化割合(速度)で低下させるのに必要なモータ/ジェネレータ6の目標MG回転数tNmを求め、モータ/ジェネレータ6の回転数Nmがこの目標MG回転数tNmに追従するよう、両者間の偏差に応じモータ/ジェネレータ6を回転数フィードバック制御する。
この回転角フィードバック制御に当たっては、エンジン停止クランク角をエンジン始動性に優れたクランク角となすのに必要な目標モータ/ジェネレータ回転角tαを求め、モータ/ジェネレータ回転角αがこの目標モータ/ジェネレータ回転角tαに一致するよう、これら両者間の偏差に応じモータ/ジェネレータ6を回転角フィードバック制御する。
ステップS48でエンジン回転数Neがエンジン停止判定値未満になったと判定する図7の瞬時t3に、制御をステップS49に進め、このステップS49でエンジン1の停止判定を行う。
この制御によりモータ/ジェネレータ6の回転数Nmが図7のごとく変速機入力回転数Niに接近し、両者の差回転(Ni−Nm)が設定値未満になったか否かをステップS54でチェックする。
ステップS54で差回転(Ni−Nm)が設定値未満(Nm≒Ni)になったと判定する図7の瞬時t4以降は、ステップS54がステップS55を選択して制御をステップS53に戻さなくなるため、モータ/ジェネレータ6は図7に示すごとく回転数制御から通常のトルク制御に切り替わる。
かくして、ステップS43〜ステップS45でスリップ締結状態にされていた第2クラッチ9(CL2)は、元の完全締結状態へと向かうこととなる。
この締結進行により第2クラッチ9(CL2)が完全締結状態になる図7の瞬時t5以降は、ステップS56が制御をステップS55へ戻すことなく、図4の制御ループから外れることにより、図4のエンジン停止制御を終了する。
図4,7につき上述した本実施例のエンジン停止制御によれば、
図4のステップS47で、図7の瞬時t2〜t3間におけるようにエンジン1を停止させるに際し、
エンジン停止クランク角をエンジン始動性に優れたクランク角となすのに必要な目標モータ/ジェネレータ回転角tαを求め、
第1クラッチ7(CL1)の締結状態保持と、第2クラッチ9(CL2)のスリップ締結状態(図4のステップS43〜ステップS45)とで、モータ/ジェネレータ6を、その回転角αが上記の目標モータ/ジェネレータ回転角tαに一致するよう回転角フィードバック制御するため、
エンジン1の停止時におけるクランク角を確実に、エンジン始動性に優れたクランク角となすことができ、エンジン1の再始動を容易に行わせ得て、図2,5につき前述した参考例1の問題、つまりエンジン始動性が安定しないという問題を解消することができる。
モータ/ジェネレータ6と駆動車輪3RL,3RRとの間を切り離さない状態で上記のエンジン停止制御(エンジン停止クランク角制御)を行うこととなり、このエンジン停止制御(エンジン停止クランク角制御)中も、モータ/ジェネレータ6による回生制動を行い得て、図3,6につき前述した参考例2の問題、つまりエネルギー回収効率の悪化に関する問題をも解消することができる。
第2クラッチ9(CL2)が、目標回生制動トルクに対し過不足のないスリップ締結状態にされ、回生制動トルクを目標通りのものにすることができて上記の効果を更に顕著なものにし得る。
なお上記した実施例では、ハイブリッド車両が図1に示すように、左右後輪3RL,3RRを駆動するフロントエンジン・リヤホイールドライブ車である場合について説明したが、
本発明の上記したエンジン停止技術は、ハイブリッド車両が左右前輪2FL,2FRを駆動するフロントエンジン・フロントホイールドライブ車にも適用可能であり、この適用により上記の作用効果を同様に奏し得ること勿論である。
2FL,2FR 左右前輪
3RL,3RR 左右後輪(駆動車輪)
4 自動変速機
6 モータ/ジェネレータ
7 第1クラッチ
9 第2クラッチ
11 ハイブリッドコントローラ
12 エンジン回転センサ
13 モータ/ジェネレータ回転センサ
14 変速機入力回転センサ
15 変速機出力回転センサ
16 アクセル開度センサ
17 蓄電状態センサ
18 モータ/ジェネレータ回転角センサ
31 バッテリ
32 エンジンコントローラ
33 モータコントローラ
34 インバータ
36 第1クラッチコントローラ
37 第1クラッチ締結圧制御ユニット
38 変速機コントローラ
39 第2クラッチ締結圧制御ユニット
Claims (5)
- エンジン、第1クラッチ、モータ/ジェネレータ、第2クラッチおよび駆動車輪を伝動経路の配列順とし、前記第1クラッチおよび第2クラッチの締結・解放制御により、前記エンジンおよびモータ/ジェネレータのうち、モータ/ジェネレータのみによる電気走行を行うか、エンジンおよびモータ/ジェネレータの双方によるハイブリッド走行を行うかを選択可能なハイブリッド車両において、
前記エンジンの停止に伴い、前記第1クラッチを完全締結させた状態で、前記モータ/ジェネレータにより前記エンジンの停止位置を制御するに際し、前記第2クラッチをスリップ締結状態にして前記モータ/ジェネレータによる回生制動を併せて行うよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項1に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記第2クラッチのスリップ締結状態は、該第2クラッチが、車両の走行状態に応じた目標回生制動トルクに相当する締結トルク容量を持つスリップ締結状態であることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項1または2に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記モータ/ジェネレータは、前記エンジンの回転速度を所定の時間変化割合で0となす回転速度フィードバック制御により前記エンジンの停止を遂行するものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項3に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記モータ/ジェネレータは、前記エンジンの回転速度が微小設定値未満になったとき、前記回転速度フィードバック制御から回転角フィードバック制御に制御態様を切り替えることにより、前記エンジンの停止位置制御を遂行するものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載された、ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置において、
前記エンジンの停止位置が、該エンジンを容易に再始動可能な位置であることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
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