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JP5924424B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の制御装置 Download PDF

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JP5924424B2
JP5924424B2 JP2014554414A JP2014554414A JP5924424B2 JP 5924424 B2 JP5924424 B2 JP 5924424B2 JP 2014554414 A JP2014554414 A JP 2014554414A JP 2014554414 A JP2014554414 A JP 2014554414A JP 5924424 B2 JP5924424 B2 JP 5924424B2
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gradient
engine
motor
hybrid vehicle
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弘毅 松井
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Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、駆動源と駆動輪との間に介在された第2クラッチの完全締結時の制御に関する。
従来、駆動源としてのエンジンとモータジェネレータの間で伝達トルク容量を可変の第1クラッチと、モータジェネレータと駆動輪側との間で伝達トルク容量を可変の第2クラッチとを備えたハイブリッド車両が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この従来技術では、以下に説明するエンジン始動制御時に、第2クラッチをスリップ状態とした後、完全締結状態に移行させる制御を実施している。
すなわち、エンジン始動制御では、まず、第2クラッチをスリップさせるとともに、モータジェネレータの駆動トルクを上昇させた後、第1クラッチを締結させエンジンを始動させる。その後、エンジン回転数が上昇したら、第1クラッチを締結させた後、第2クラッチを、スリップ状態から完全締結状態に向けて制御する。
特開2007−69817号公報
しかしながら、上述の従来技術では、エンジン始動後に第2クラッチをスリップ状態から完全締結状態へ移行させる際の伝達トルク容量増加勾配が一律の値に設定されていた。このため、この増加勾配を、加速性能向上を目的として相対的に急に設定した場合、第2クラッチ締結時にショックが発生するという問題が生じる。一方、この締結ショックを抑えるべく、増加勾配を相対的に緩やかに設定すると、加速性能が悪化するという問題が生じる。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、第2クラッチのスリップ状態から完全締結状態への移行時に、完全締結時のショックを抑制しつつ、加速性能を確保可能な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は、
第2クラッチのスリップ状態において、予め設定されたロックアップ条件の成立時に、前記第2クラッチをスリップ状態から完全締結状態へ移行させる完全締結処理を実行する第2クラッチスリップ量制御部は、前記第2クラッチをスリップ状態から完全締結状態に向けて移行させる際に、前記第2クラッチの伝達トルク容量を、まず、第1増加勾配により上昇させ、その後、前記第1増加勾配よりも緩やかな第2増加勾配により上昇させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置とした。
本発明では、第2クラッチスリップ量制御部は、第2クラッチのスリップ状態から完全締結状態への移行時に、第2クラッチの伝達トルク容量を、まず、第1増加勾配により上昇させ、その後、第1増加勾配よりも緩やかな第2増加勾配により上昇させる。
したがって、第2クラッチの伝達トルク容量を、第1増加勾配よりも緩やかな一定の増加勾配により増加させるものと比較して、高い加速感を得ることができる。一方、第2クラッチの伝達トルク容量を、第2増加勾配よりも急な一定の増加勾配により増加させるものと比較して、締結ショックの発生を抑えることができる。
このように、本発明では、第2クラッチの完全締結時のショックを抑制しつつ、加速性能を確保可能である。
実施の形態1のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置が適用された後輪駆動のハイブリッド車両を示す全体システム図である。 実施の形態1のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置が適用されたハイブリッド車両の統合コントローラにて実行される演算処理を示す制御ブロック図である。 前記統合コントローラでのモード選択処理を行う際に用いられるEV−HEV選択マップを示す図である。 実施の形態1のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置において、目標駆動トルク演算部が目標駆動トルクを求めるときに用いる目標定常駆動トルク特性を示す駆動力特性線マップである。 実施の形態1のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置において、目標駆動トルク演算部がモータジェネレータのアシストトルクを求めるときに用いるMGアシストトルク特性を示すアシストトルクマップである。 実施の形態1のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置の電気走行(EV)モード領域およびハイブリッド走行(HEV)モード領域を示す領域線図である。 実施の形態1のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置のバッテリ蓄電状態に対する目標充放電量特性を示す特性線図である。 実施の形態1のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置の車速に応じた最良燃費線までのエンジントルクの上昇経過を示すエンジントルク上昇経過説明図である。 実施の形態1のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置に適用した自動変速機の変速制御を行うATコントローラにおいて変速比を設定する変速特性線図である。 実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置において目標走行モード遷移の一例を示す目標走行モード図である。 実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置の統合コントローラにおける要部を示すブロック図である。 実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置においてエンジン始動制御の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置において第1増加勾配、第2増加勾配の設定に用いる増加勾配設定マップを示している。 実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置において勾配切換閾値の設定に用いる勾配切換閾値設定マップを示している。 実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置のエンジン始動制御実行時の動作例を示すタイムチャートである。
以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず、実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置の構成を説明する。
この構成の説明にあたり、実施の形態1におけるハイブリッド車両の制御装置の構成を、「パワートレーン系構成」、「制御システム構成」、「統合コントローラの構成」、「エンジン始動制御処理構成」に分けて説明する。
[パワートレーン系構成]
まず、実施の形態1のハイブリッド車両のパワートレーン系構成を説明する。
図1は、実施の形態1のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両を示す全体システム図である。
実施の形態1におけるハイブリッド車両の駆動系は、図1に示すように、エンジンEngと、フライホイールFWと、第1クラッチCL1と、モータジェネレータMGと、第2クラッチCL2と、自動変速機ATと、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪(駆動輪)RLと、右後輪(駆動輪)RRと、左前輪FLと、右前輪FRとを備えている。
エンジンEngは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、エンジンコントローラ1からのエンジン制御指令に基づいて、エンジン始動制御やエンジン停止制御やスロットルバルブのバルブ開度制御が行われる。なお、エンジン出力軸には、フライホイールFWが設けられている。
第1クラッチCL1は、エンジンEngとモータジェネレータMGの間に介装されたクラッチである。この第1クラッチCL1は、第1クラッチコントローラ5からの第1クラッチ制御指令に基づいて、第1クラッチ油圧ユニット6により作り出された第1クラッチ制御油圧により、半クラッチ状態を含み締結・開放が制御される。また、この第1クラッチCL1としては、例えば、ピストン14aを有する油圧アクチュエータ14により締結・開放が制御される乾式単板クラッチが用いられる。
モータジェネレータMGは、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータであり、モータコントローラ2からの制御指令に基づいて、インバータ3により作り出された三相交流を印加することにより制御される。このモータジェネレータMGは、バッテリ4からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作する(以下、この状態を「力行」と呼ぶ)。さらに、モータジェネレータMGは、ロータがエンジンEngや駆動輪から回転エネルギを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ4を充電することもできる(以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ)。なお、このモータジェネレータMGのロータは、ダンパーを介して自動変速機ATの変速機入力軸に連結されている。
第2クラッチCL2は、モータジェネレータMGと左右後輪RL,RRとの間に介装されたクラッチである。この第2クラッチCL2は、ATコントローラ7からの第2クラッチ制御指令に基づき、第2クラッチ油圧ユニット8により作り出された制御油圧により、スリップ締結とスリップ開放を含み締結・開放が制御される。この第2クラッチCL2としては、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキが用いられる。
なお、第1クラッチ油圧ユニット6と第2クラッチ油圧ユニット8は、自動変速機ATに付設されるAT油圧コントロールバルブユニットCVUに内蔵している。
自動変速機ATは、前進5速/後退1速等の有段階の変速段を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り換える有段変速機である。そこで、第2クラッチCL2は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ATの各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、トルク伝達経路に配置される最適なクラッチやブレーキを選択している。なお、第2クラッチCL2は、自動変速機ATの摩擦締結要素を用いることなく、図において二点鎖線により示すように、専用のクラッチを、モータジェネレータMGと自動変速機ATとの間、あるいは、自動変速機ATと駆動輪(左右後輪RL,RR)との間に介在させてもよい。
また、自動変速機ATの出力軸は、プロペラシャフトPS、ディファレンシャルDF、左ドライブシャフトDSL、右ドライブシャフトDSRを介して左右後輪RL,RRに連結されている。
[制御システム構成]
次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。
実施の形態1におけるハイブリッド車両の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、第1クラッチコントローラ5と、第1クラッチ油圧ユニット6と、ATコントローラ7と、第2クラッチ油圧ユニット8と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10と、を有している。なお、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、第1クラッチコントローラ5と、ATコントローラ7と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10とは、情報交換が互いに可能なCAN通信線11を介して接続されている。
エンジンコントローラ1は、エンジン回転数センサ12からのエンジン回転数情報と、統合コントローラ10からの目標エンジントルク指令と、他の必要情報を入力する。そして、エンジン動作点(Ne,Te)を制御する指令を、エンジンEngのスロットルバルブアクチュエータ等へ出力する。
モータコントローラ2は、モータジェネレータMGのロータ回転位置を検出するレゾルバ13からの情報と、統合コントローラ10からの目標MGトルク指令および目標MG回転数指令と、他の必要情報を入力する。そして、モータジェネレータMGのモータ動作点(Nm,Tm)を制御する指令をインバータ3へ出力する。なお、このモータコントローラ2では、バッテリ4の充電容量をあらわすバッテリSOCを監視していて、このバッテリSOC情報は、モータジェネレータMGの制御情報に用いられると共に、CAN通信線11を介して統合コントローラ10へ供給される。
第1クラッチコントローラ5は、油圧アクチュエータ14のピストン14aのストローク位置を検出する第1クラッチストロークセンサ15からのセンサ情報と、統合コントローラ10からの目標CL1トルク指令と、他の必要情報を入力する。そして、第1クラッチCL1の締結・開放を制御する指令をAT油圧コントロールバルブユニットCVU内の第1クラッチ油圧ユニット6に出力する。
ATコントローラ7は、アクセル開度センサ16と、車速センサ17と、他のセンサ類18(変速機入力回転数センサ、インヒビタースイッチ等)からの情報を入力する。そして、Dレンジを選択しての走行時、アクセル開度APOと車速VSPにより決まる運転点がシフトマップ上で存在する位置により最適な変速段を検索し、検索された変速段を得る制御指令をAT油圧コントロールバルブユニットCVUに出力する。また、ATコントローラ7は、上記自動変速制御に加えて、統合コントローラ10から目標CL2トルク指令を入力した場合、第2クラッチCL2の締結・開放を制御する指令をAT油圧コントロールバルブユニットCVU内の第2クラッチ油圧ユニット8に出力する第2クラッチ制御を行う。
なお、シフトマップとは、アクセル開度APOと車速VSPに応じてアップシフト線とダウンシフト線を書き込んだマップであって、図8に一例を示している。
ブレーキコントローラ9は、4輪の各車輪速を検出する車輪速センサ19と、ブレーキストロークセンサ20からのセンサ情報と、統合コントローラ10からの回生協調制御指令と、他の必要情報を入力する。そして、例えば、ブレーキ踏み込み制動時、ブレーキストロークBSから求められる要求制動力に対し回生制動力だけでは不足する場合、その不足分を機械制動力(液圧制動力やモータ制動力)で補うように、回生協調ブレーキ制御を行う。
「統合コントローラの構成」
統合コントローラ10は、車両全体の消費エネルギを管理し、最高効率で車両を走らせるための機能を担うもので、モータ回転数Nmを検出するモータ回転数センサ21や他のセンサ・スイッチ類22からの必要情報およびCAN通信線11を介して情報を入力する。そして、エンジンコントローラ1へ目標エンジントルク指令、モータコントローラ2へ目標MGトルク指令および目標MG回転数指令、第1クラッチコントローラ5へ目標CL1トルク指令、ATコントローラ7へ目標CL2トルク指令、ブレーキコントローラ9へ回生協調制御指令を出力する。
図2は、実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置が適用されたハイブリッド車両の統合コントローラ10にて実行される演算処理を示す制御ブロック図である。図3は、ハイブリッド車両の統合コントローラ10でのモード選択処理を行う際に用いられるEV-HEV選択マップを示す図である。以下、図2及び図3に基づき、実施の形態1の統合コントローラ10にて実行される演算処理を説明する。
統合コントローラ10は、図2に示すように、目標駆動トルク演算部100と、モード選択部200と、目標充放電演算部300と、動作点指令部400とを有する。
目標駆動トルク演算部100では、図4Aに示す目標定常駆動トルクマップと図4Bに示すMGアシストトルクマップとを用いて、アクセル開度APOと車速VSPに応じた変速機入力回転数とから、目標定常駆動トルクとMGアシストトルクを算出する。
モード選択部200では、図5に示す車速毎に設定されたアクセル開度APOにより設定されているエンジン始動停止線マップを用いて、「EV走行モード」または「HEV走行モード」を目標走行モードとして選択する。なお、エンジン始動線およびエンジン停止線は、バッテリSOCが低くなるに連れて、アクセル開度が小さくなる方向に低下する。
目標充放電演算部300では、図6に示す走行中発電要求出力マップを用いて、バッテリSOCに基づいて、目標発電出力を演算する。また、目標充放電演算部300では、現在の動作点から図7において太線にて示す最良燃費線までエンジントルクを上げるために必要な出力を演算し、目標発電出力と比較して少ない出力を要求出力として、エンジン出力に加算する。
動作点指令部400では、アクセル開度APOと目標駆動トルクtFo0、MGアシストトルクと目標モードと車速VSPと目標充放電電力(要求発電出力)tPとから、これらを動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルクと目標MGトルクと目標MG回転数と目標CL1トルクと目標CL2トルクと目標変速比と、を演算する。これらの演算結果は、CAN通信線11を介して各コントローラ1,2,5,7に出力する。
さらに、動作点指令部400では、エンジン始動処理を実行する。
すなわち、モード選択部200では、EV走行中にアクセル開度APOおよび車速VSPの組み合わせで決まる運転点がEV→HEV切り換え線を越えてHEV領域に入るとき、EV走行モードからエンジン始動を伴うHEV走行モードへのモード切り換えを行う。また、モード選択部200では、HEV走行中に運転点がHEV→EV切り換え線を越えてEV領域に入るとき、HEV走行モードからエンジン停止およびエンジン切り離しを伴うEV走行モードへの走行モード切り換えを行う。
この走行モード切換に応じ、動作点指令部400では、EV走行モードにて図5に示すエンジン始動線をアクセル開度APOが越えた時点で、始動処理を行なう。この始動処理は、第2クラッチCL2に対し、半クラッチ状態にスリップさせるようトルク容量を制御し、第2クラッチCL2のスリップ開始と判断した後に、第1クラッチCL1の締結を開始してエンジン回転を上昇させる。そして、エンジン回転が初爆可能な回転数に達成したらエンジンEngを作動させてモータ回転数とエンジン回転数とが近くなったところで第1クラッチCL1を完全に締結し、その後、第2クラッチCL2をロックアップさせてHEV走行モードに遷移させる。
変速制御部500では、目標CL2トルク容量と目標変速比とから、これらを達成するように自動変速機AT内のソレノイドバルブを駆動制御する。
図8は、変速線を示している。すなわち、変速制御部500では、車速VSPとアクセル開度APOとに基づいて、現在の変速段から次変速段を判定し、変速要求があれば変速クラッチを制御して変速させる。
以上の構成を備えた統合コントローラ10は、走行モードとしては図9に示すように、EVモードおよびHEVモードの他に、これら走行モード間での切り換え過渡期におけるWSCモードを設定する。
EVモードは、モータジェネレータMGの動力のみで走行するモードである。このEVモードでは、エンジンEngを停止させた状態に保ち、第1クラッチCL1を開放し、第2クラッチCL2の締結またはスリップ締結により自動変速機ATを介してモータジェネレータMGからの出力回転のみを左右後輪RL,RRに伝達する。
HEVモードは、エンジンEngとモータジェネレータMGの動力で走行するモードであり、第2クラッチCL2ならびに第1クラッチCL1を締結させ、エンジンEngからの出力回転およびモータジェネレータMGからの出力回転を、自動変速機ATを介して左右後輪RL,RRに伝達する。
WSCモードは、「HEVモード」からのP,N→Dセレクト発進時、あるいは、「EVモード」や「HEVモード」からのDレンジ発進時に、クラッチトルク容量をコントロールしながら発進するモードである。この場合、モータジェネレータMGの回転数制御により第2クラッチCL2のスリップ締結状態を維持し、第2クラッチCL2を経過するクラッチ伝達トルクが、車両状態やドライバ操作に応じて決まる要求駆動トルクとなるようにコントロールしながら発進する。この時、第2クラッチCL2がスリップ締結状態であることにより、モード切換ショックを吸収して、ショック対策を行うことができる。なお、「WSC」とは「Wet Start Clutch」の略である。
[エンジン始動制御処理構成]
図10は動作点指令部400においてエンジン始動制御を実行する部分の構成を示している。このエンジン始動制御を実行するエンジン始動制御部400aは、第2クラッチスリップ量制御部400bと、増加勾配設定部400cと増加勾配切換部400dと勾配切換閾値設定部400eとを備えている。
図11は、上記のようにEVモードからHEVモードに移行する際に、統合コントローラ10のエンジン始動制御部400aにより実行されるエンジン始動制御処理の流れを示している。
このエンジン始動制御は、前述のように、アクセル開度APOおよび車速VSPが、図5に示すエンジン始動線を横切った時点で開始される。
最初のステップS101では、第2クラッチスリップ量制御部400bにより第2クラッチCL2の指令トルクを、スリップ制御時値Tslipまで低下させた後、スリップイン増加勾配R01(図13参照)により増加させて、第2クラッチCL2をスリップ状態に向けて制御する。また、これと並行して、モータジェネレータMGの出力トルクであるモータトルクTmotを目標駆動トルク(目標定常駆動トルク)tFo0よりも上昇させ、次のステップS102に進む。
なお、スリップ制御時値Tslipは、アクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0に応じ、両値APO,tFo0が小さいほど、スリップが生じやすいように小さな値に設定する、すなわち、落とし量を大きくする。また、スリップイン増加勾配R01は、アクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0に応じ、両値APO,tFo0が小さいほど、傾きを緩やかに設定する。
次のステップS102では、第2クラッチCL2のスリップ判定を行い、スリップが生じていない場合はステップS101に戻り、スリップが生じていればステップS103に進む。なお、このスリップ状態の判定は、モータ回転数Nmと、自動変速機ATの出力回転数×ギヤ比Noutと、の差に基づいて判定する。
第2クラッチCL2のスリップ時に進むステップS103では、第1クラッチCL1の伝達トルク容量としての第1クラッチ伝達容量指令値tTcl1を、モータジェネレータMGからEngに始動用トルク伝達のために予め設定されたクランキング時トルクTcrまで上昇させ、ステップS104に進む。
クランキング時トルクTcrは、駆動力の上昇と、第2クラッチCL2の安定的なスリップを維持するため、次式で表される範囲内の値とする。
Tcl1min<Tcr< Tmmax− tTcl2=Tmmax−tTi
ここで、Tcl1minは、エンジン点火前であればエンジンフリクション値とし、エンジン点火後であればゼロとする。Tmmaxは、モータジェネレータMGの最大トルクである。tTcl2は、第2クラッチCL2の伝達トルク容量である。tTiは、目標変速機入力トルクであり、目標駆動トルクtFo0とする。
ステップS104では、第2クラッチスリップ量制御部400bにより第2クラッチCL2の伝達トルク容量としての第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2を、設定された一定の増加勾配Rpにより上昇させた後、ステップS105に進む。なお、増加勾配Rpは、例えば、目標駆動トルクtFo0に比例した値とする。
ステップS105では、第2クラッチCL2の伝達トルク容量としての第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2がクランキング中トルク制限値Tcrlim以上であるか否か判定する。そして、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2が、クランキング中トルク制限値Tcrlim未満であればステップS103からの処理を繰り返し、クランキング中トルク制限値Tcrlim以上でステップS106に進む。
そして、ステップS106では、第2クラッチスリップ量制御部400bは、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2を、クランキング中トルク制限値Tcrlimに制限し、次のステップS107に進む。
なお、クランキング中トルク制限値Tcrlimは、クランキング中に、エンジン回転数が目標回転数へ到達するまで第2クラッチCL2のスリップ状態を維持するためのもので、下記の演算式(1)により求める。
Tcrlim=Tmotmax−tcl1−クラッチばらつき量 ・・・・(1)
ここで、Tmotmaxは、モータトルク上限値、tcl1は、第1クラッチCL1のトルク容量指令値、クラッチばらつき量は、両クラッチCL1,CL2のトルクばらつき量である。
ステップS106の処理を行った後進むステップS107では、第1クラッチCL1のスリップ回転量が収束判定閾値以下であるか否か判定する。そして、スリップ回転量が収束判定閾値よりも大きければステップS106の処理を繰り返し、スリップ回転量が収束判定閾値以下になればステップS108に進む。このステップS107は、第2クラッチCL2のロックアップ条件成立か否かを判定するステップであり、YES判定の場合には、後述するステップS109およびS111の処理による第2クラッチCL2の完全締結処理を実行する。
なお、収束判定閾値は、エンジンEngが完爆したことを判定する値であって、エンジン回転数Neと、自動変速機ATの出力回転数×ギヤ比Noutと、の差が設定値未満のほぼ等回転となったことを示す値である。
ステップS107にてYES判定されて進むステップS108では、第1クラッチトルクとしての第1クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl1を完全締結相当まで上昇させた後、ステップS109に進む。
そして、ステップS109では、第2クラッチスリップ量制御部400bにより第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2を、目標駆動トルクtFo0に向けて第1増加勾配R1により上昇させた後、ステップS110に進む。
次のステップS110では、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2が、勾配切換閾値T1以上となったか否か判定し、勾配切換閾値T1以上であればステップS111に進み、勾配切換閾値T1以上でない場合はステップS109からの処理に戻る。
第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2が勾配切換閾値T1以上となって進むステップS111では、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2を、第2増加勾配R2により目標駆動トルクtFo0まで上昇させ、エンジン始動制御を終了する。すなわち、ステップS109〜S111の処理が、増加勾配切換部400dにて実行されて、第1増加勾配R1から第2増加勾配R2へ切り換えられる。
ここで、ステップS109にて用いる第1増加勾配R1、ステップS110にて用いる勾配切換閾値T1、ステップS111にて用いる第2増加勾配R2について説明を加える。
これら第1増加勾配R1および第2増加勾配R2は、増加勾配設定部400c(図10参照)により図12Aに示す増加勾配設定マップに基づいて設定される。
すなわち、各増加勾配R1,R2は、加速操作に応じて、具体的には、アクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0に応じ、これらAPO,tFo0が小さいほど小さな値に設定する。また、第1増加勾配R1は第2増加勾配R2よりも急に設定する。さらに、各増加勾配R1,R2は、自動変速機ATのギヤ段に応じ、高ギヤ段ほど大きな値に設定する。
第1増加勾配R1は、予め所望の加速感が得られるように、加速性能を重視して設定されている。一方、第2増加勾配R2は、締結ショックの発生を抑制する目的で設定されており、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2が目標駆動トルクtFo0に達した時点(図13のt7の時点)にて、締結ショックを所定以下に抑えることができるように設定されている。
勾配切換閾値T1は、勾配切換閾値設定部400e(図10参照)により図12Bに示す勾配切換閾値設定マップに基づいて設定される。すなわち、勾配切換閾値T1も、加速操作に応じ、具体的には、アクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0に応じ、これらの値APO,tFo0が小さいほど小さな値に設定する。さらに、勾配切換閾値T1も、自動変速機ATのギヤ段に応じ、高ギヤ段ほど大きな値に設定する。
(実施の形態1の作用)
次に、実施の形態1の作用を、図13のタイムチャートに示す動作例に基づいて説明する。
この動作例は、EVモードにてコースト走行(惰性走行)状態から、ドライバがアクセルペダルを踏み込んで加速操作を行い、HEVモードに移行する場合の動作例である。
図においてt0の時点は、上記のようにEVモードにてアクセル開度0のコースト走行状態であり、第2クラッチCL2は締結状態に制御されている。
この状態からt1の時点でアクセルペダルの踏込が開始され、アクセル開度APOが立ち上がり、その後、t3の時点の近傍でアクセル開度APOが一定に保たれている。また、この操作に応じ、目標駆動トルクtFo0も、図において点線により示すように、t1の時点から立ち上がり、t6の時点の近傍以降一定となっている。
ドライバが、このような加速操作を行った場合、図においてt2の時点で、アクセル開度APOおよび車速VSPがエンジン始動線を横切り、エンジン始動判定が成されている。このエンジン始動判定により、図11のフローチャートに示す、エンジン始動制御が実行される。
これにより、まず、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2を、スリップ制御時値Tslipまで低下させた後、スリップイン増加勾配R01により上昇させる。また、これと同時に、モータトルクTmotを、目標駆動トルクtFo0よりも上昇させる(ステップS101)。
そして、モータ回転数Nmが自動変速機AT側の回転数(出力回転数×ギヤ比)Noutよりも所定値以上大きくなったt3の時点で、第2クラッチCL2にスリップが生じたと判定される(S102)。これにより、第1クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl1をクランキング時トルクTcrまで上昇させて第1クラッチCL1のスリップ締結を開始する。同時に、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2を目標駆動トルクtFo0の上昇勾配と略同等の増加勾配Rpにて増加させ、駆動輪側へ伝達される駆動力を増加させる(S103→S104の処理)。
したがって、エンジンEngにクランキングトルクの入力が開始されつつ、駆動輪である左右後輪RL,RRに伝達されるモータジェネレータMGの駆動トルクが増加されて、車両は加速される。
また、第1クラッチCL1を介した回転入力によりエンジンEngのクランキングを開始したt3の時点から、モータジェネレータMGに対して回転数制御に移行する。
その後、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2は、クランキング中トルク制限値Tcrlimに達した時点(t4の時点)から、クランキング中トルク制限値Tcrlimに制限されて、第2クラッチCL2は、スリップ状態に維持される。このクランキング中トルク制限値Tcrlimの制限による第2クラッチCL2のスリップ状態は、第1クラッチCL1のスリップが収束されて、スリップ回転差が収束判定閾値に達する(t5の時点)まで行われる。
その後、エンジン回転数Neが上昇し、モータ回転数Nmに近付き、第1クラッチCL1のスリップ回転量が収束判定閾値以下となった時点(t5の時点)で、エンジンEngが完爆したとして、両クラッチ完全締結処理を実行する。すなわち、第1クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl1を、完全締結相当まで上昇させるとともに、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2も完全締結すべく目標駆動トルクtFo0に向けて制御する。
ここで、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2を目標駆動トルクtFo0に向けて制御する第2クラッチCL2の完全締結処理の実行時における比較例の動作例について説明する。
図13において、t5の時点から点線および一点鎖線にて増加している第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2が比較例の増加例を示している。
従来、この比較例のように、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2を目標駆動トルクtFo0に向けて一定の増加勾配で増加させていた。この比較例の点線にて示す増加勾配は、ドライバに加速感を与えるべく設定した勾配である。第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2をこの点線にて示す比較例の増加勾配により目標駆動トルクtFo0まで増加させた場合、完全締結するt6bの時点で、第2クラッチCL2では、回転差が急速に収束する。
このため、エンジン回転数Neは、点線により示すように、駆動輪速度側に引き込まれ、車両前後加速度Gは、点線により示すように引きショックが発生する。
一方、このような引きショックの発生を抑制すべく、比較例の増加勾配を図において一点鎖線により示すように緩やかにした場合、t5の時点から目標駆動トルクtFo0に達して完全締結状態となるt7bの時点までの時間が長くなり、加速のもたつきが生じる。
それに対して、本実施の形態1では、t5の時点からの第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2の上昇を、まず、加速を重視して設定した第1増加勾配R1により上昇させる(S109)。そして、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2が、勾配切換閾値T1に達すると、目標駆動トルクtFo0に向けて、第1増加勾配R1よりも緩やかでショック抑制を重視した第2増加勾配R2により増加させる(S110→S111)。
したがって、まず、第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2を第1増加勾配R1により増加させることにより、完全締結となるタイミング(t7の時点)を、緩やかに設定した一点鎖線により示す比較例のタイミング(t7b)よりも早め、加速感を確保できる。
また、第2クラッチCL2の完全締結時には、急に設定した点線により示す比較例の完全締結時と比較して、第2クラッチCL2における入出力回転差収束変化を緩やかに設定して、引きショックの発生を抑えることが可能である。
(実施の形態1の効果)
以下に、実施の形態1の効果を列挙する。
a)実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置は、
駆動源としてのエンジンEngおよびモータジェネレータMGと、
エンジンEngとモータジェネレータMGとの間で伝達トルク容量を変更可能に設けられた第1クラッチCL1と、
モータジェネレータMGと駆動輪(左右後輪RL,RR)との間で伝達トルク容量を変更可能に設けられた第2クラッチCL2と、
第2クラッチCL2のスリップ状態において、予め設定されたロックアップ条件の成立時(S107)に、第2クラッチCL2をスリップ状態から完全締結状態へ移行させる完全締結処理を実行する第2クラッチスリップ量制御部400bと、
を備え、
第2クラッチスリップ量制御部400bは、完全締結処理において、第2クラッチCL2をスリップ状態から完全締結状態に向けて移行させる際に、第2クラッチCL2の伝達トルク容量を、まず、第1増加勾配R1により上昇させ(S109)、その後、第1増加勾配R1よりも緩やかな第2増加勾配R2により上昇させる(S111)ようにしたことを特徴とする。
したがって、第2クラッチCL2の完全締結直前は、第2増加勾配R2とすることにより、第2クラッチCL2が完全締結する際のショックを抑制可能である。特に、エンジントルクTeの不足により、第2クラッチCL2のスリップ状態が急激に収束した場合のショック抑制を図ることが可能となる。
一方、第2クラッチCL2をスリップ状態から完全締結状態に向けてトルク増加初期には、第1増加勾配R1により伝達トルク容量を増加させるため、高い加速性能を確保可能である。
以上のように、本実施の形態1では、第2クラッチCL2のスリップ状態から完全締結状態への移行時に、第2クラッチCL2の締結ショックを抑制しつつ、加速性能を確保可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することができる。
b)実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置は、
第2クラッチスリップ量制御部400bは、第1増加勾配R1および第2増加勾配R2を設定する増加勾配設定部400cを備え、
この増加勾配設定部400cは、加速操作としてのアクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0に応じて各増加勾配R1,R2を設定することを特徴とする。
このように、アクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0に基づいて各増加勾配R1,R2を設定することにより、各増加勾配R1,R2を、ドライバの加速操作に応じた勾配に設定し、加速操作に応じた加速感を得ることが可能である。
具体的には、実施の形態1のように、アクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0が大きいほど、各増加勾配R1,R2を急に設定し、高い加速感を得ることができる。
c)実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置は、
モータジェネレータMGと駆動輪(左右後輪RL,RR)との間に自動変速機ATが介在され、
第2クラッチスリップ量制御部400bは、第1増加勾配R1および第2増加勾配R2を設定する増加勾配設定部400cを備え、
この増加勾配設定部400cは、各増加勾配R1,R2を、自動変速機ATのギヤ段に応じて設定することを特徴とする。
自動変速機ATの入力トルクが同じであっても、ギヤ段により、加速感が異なる。すなわち、高ギヤ段では、低ギヤ段よりも、アクセル操作に対する加速感が劣る。
そこで、各増加勾配R1,R2を、ギヤ段に応じて設定することにより、ギヤ段に関わらず一定の増加勾配としたものと比較して、各ギヤ段において高い加速感を得ることが可能となる。具体的には、本実施の形態1のように、高ギヤ段ほど、各増加勾配R1,R2を急に設定することにより、各ギヤ段において、高い加速感を得ることが可能となる。
d)実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置は、
第2クラッチスリップ量制御部400bは、第1増加勾配R1から第2増加勾配R2に切り換える増加勾配切換部400dを備え、
増加勾配切換部400dは、第1増加勾配R1から第2増加勾配R2への切換を、第2クラッチCL2の伝達トルク容量が勾配切換閾値T1に達した時点で行い、かつ、勾配切換閾値T1を、加速操作に応じたアクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0に応じて設定する勾配切換閾値設定部400eを備えていることを特徴とする。
したがって、勾配切換閾値T1の設定に基づいて、第2クラッチCL2をスリップ状態から完全締結状態に向けて増加させる際の第1増加勾配R1と第2増加勾配R2との配分を、調節することができる。
例えば、第1増加勾配R1の配分を大きくすれば、加速感が高くなり、第2増加勾配R2の配分を大きくすれば、締結ショックをより抑制可能となる。
そこで、本実施の形態1では、ドライバの加速操作に応じ、具体的には、アクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0に応じ、勾配切換閾値T1を設定することで、両増加勾配R1,R2の配分を、ドライバの加速操作に応じた配分とすることができる。
具体的には、アクセル開度APOあるいは目標駆動トルクtFo0が大きいほど、勾配切換閾値T1を相対的に大きく設定することにより、第1増加勾配R1の配分を大きくして、高い加速感を得ることが可能となる。一方、アクセル開度APOが小さいほど、勾配切換閾値T1を相対的に小さく設定することにより、第2増加勾配R2の配分を大きくして、より締結ショックの抑制を図ることが可能となる。
e)実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置は、
モータジェネレータMGと駆動輪(左右後輪RL,RR)との間に自動変速機ATが介在され、
第2クラッチスリップ量制御部400bは、第1増加勾配R1から第2増加勾配R2に切り換える増加勾配切換部400dを備え、
この増加勾配切換部400dは、第1増加勾配R1から第2増加勾配R2への切換を、第2クラッチ伝達トルク容量としての第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2が勾配切換閾値T1に達した時点で行い、かつ、勾配切換閾値T1を、自動変速機ATのギヤ段に応じて設定することを特徴とする。
したがって、勾配切換閾値T1の設定に基づいて、第2クラッチCL2をスリップ状態から完全締結状態に向けて増加させる際の第1増加勾配R1と第2増加勾配R2との配分を、調節することができる。
例えば、第1増加勾配R1の配分を大きくすれば、加速感が高くなり、第2増加勾配R2の配分を大きくすれば、締結ショックをより抑制可能となる。
また、自動変速機ATでは、低ギヤ段ほど、小さなトルク上昇で加速感が得られ、高ギヤ段ほど加速感を得るのに大きなトルク上昇が必要になる。一方、自動変速機ATでは、低ギヤ段ほど、第2クラッチCL2の締結時のショックが生じやすく、高ギヤ段ほどその締結時のショックが生じにくい。
そこで、本実施の形態1では、自動変速機ATのギヤ段に応じ、勾配切換閾値T1を設定することにより、両増加勾配R1,R2の配分を、加速感を得るのに適正な配分とすることが可能となる。
具体的には、高ギヤ段ほど、勾配切換閾値T1を相対的に大きく設定することにより、第1増加勾配R1の配分を大きくして、高い加速感を得ることが可能となる。一方、低ギヤ段ほど、勾配切換閾値T1を相対的に小さく設定することにより、第2増加勾配R2の配分を大きくして、より締結ショックの抑制を図ることが可能となる。
f)実施の形態1のハイブリッド車両の制御装置は、
第1クラッチCL1を開放する一方で第2クラッチCL2を締結し、モータジェネレータMGを駆動させるEVモードから、第2クラッチCL2をスリップさせつつモータジェネレータMGの駆動トルクを上昇させる第2クラッチスリップ処理、第1クラッチCL1をスリップさせつつモータジェネレータMGの回転をエンジンEngに伝達させるとともに、第2クラッチCL2のスリップ状態を維持させるクランキング処理、エンジン回転数Neの上昇に応じ、第1クラッチCL1を完全締結方向に制御しつつ、第2クラッチCL2の伝達トルク容量としての第2クラッチ伝達トルク容量指令値tTcl2をスリップ状態から完全締結状態に向けて増加させる両クラッチ完全締結処理、を実行してエンジンを始動させるエンジン始動制御を実行するエンジン始動制御部400aを備え、
第2クラッチスリップ量制御部400bは、エンジン始動制御部400aの両クラッチ完全締結処理の実行時に、第2クラッチCL2に対する完全締結処理を実行することを特徴とする。
したがって、エンジン始動時に、エンジン完爆後に第2クラッチCL2をスリップ状態から完全締結状態へ移行させる際に、第2クラッチCL2の締結ショックを抑制しつつ、加速性能を確保可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することができる。
以上、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施の形態では、ハイブリッド車両として、後輪駆動車を示しているが、前輪駆動車や全輪駆動車にも適用することができる。
また、実施の形態では、完全締結処理をエンジン始動時に行うものを示したがこれに限定されない。すなわち、本発明は、エンジン始動時以外の第2クラッチをスリップ状態から完全締結状態に移行する場合に用いることができる。例えば、EV走行時には、第2クラッチを微小スリップさせ、第2クラッチを制御応答性の高い状態に保持する制御を実行する場合がある。よって、このような微小スリップ制御モードから第2クラッチを完全締結状態に移行させる場合にも、本発明を適用することができる。
また、実施の形態では、完全締結処理において、増加勾配を、第1増加勾配と第2増加勾配とにより2段階に傾きを変えた例を示したが、少なくとも、第1増加勾配と第2増加勾配とを備えていれば、3段階以上の複数段階で、増加させるようにしてもよい。その場合、段階が増えるほど勾配を緩やかにすることにより、第2クラッチの完全締結時のショックを抑制可能である。
また、実施の形態では、増加勾配切換部は、第1増加勾配から第2増加勾配への切換を、第2クラッチの伝達トルク容量が予め設定した勾配切換閾値に達した時点で行うようにした例を示したが、これに限定されない。例えば、この切換時期を時間などの他の要素を基準に設定してもよい。
さらに、増加勾配を勾配切換閾値により切り換える場合も、本実施の形態では、勾配切換閾値を加速操作およびギヤ段により可変に設定したが、これに限定されず、一定値を用いてもよい。あるいは、勾配切換閾値を、加速操作とギヤ段とのいずれか一方のみに基づいて設定するようにしてもよい。
また、増加勾配設定部についても、第1増加勾配および第2増加勾配を加速操作およびギヤ段により可変に設定した例を示したが、これに限定されず、加速操作とギヤ段とのいずれか一方のみに基づいて設定するようにしてもよい。
また、実施の形態では、第2クラッチの伝達トルク容量として第2クラッチ伝達トルク容量を用いて制御したが、実測値を検出して制御するようにしてもよい。
関連出願の相互参照
本出願は、2012年12月25日に日本国特許庁に出願された特願2012−280505に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (6)

  1. 車両の駆動源としてのエンジンおよびモータと、
    前記エンジンと前記モータとの間に介在された第1クラッチ、および前記モータと駆動輪との間に介在された第2クラッチと、
    前記第1クラッチを開放する一方で前記第2クラッチを締結し前記モータの動力で走行するEVモードから、前記エンジンと前記モータの動力で走行するHEVモードに移行する際に、前記第2クラッチをスリップさせるとともに、前記第1クラッチを介して前記エンジンに前記モータのトルクを伝達して前記エンジンを始動させエンジン始動制御を実行するエンジン始動制御部と、
    前記第2クラッチのスリップ状態において、前記エンジンが完爆したことを判定するロックアップ条件の成立時に、前記第2クラッチをスリップ状態から完全締結状態へ移行させる完全締結処理を実行する第2クラッチスリップ量制御部と、
    を備え、
    前記第2クラッチスリップ量制御部は、前記完全締結処理において、前記ロックアップ条件の成立によりスリップ状態の前記第2クラッチを完全締結状態に向けて移行させる際に、前記第2クラッチの伝達トルク容量を、まず、第1増加勾配により上昇させ、その後、前記第1増加勾配よりも緩やかな第2増加勾配により上昇させ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、
    前記第2クラッチスリップ量制御部は、前記第1増加勾配および前記第2増加勾配を設定する増加勾配設定部を備え、
    この増加勾配設定部は、各増加勾配を加速操作に応じて設定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1または請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    前記モータと前記駆動輪との間に変速機が介在され、
    前記第2クラッチスリップ量制御部は、前記第1増加勾配および前記第2増加勾配を設定する増加勾配設定部を備え、
    この増加勾配設定部は、各増加勾配を、前記変速機のギヤ段に応じて設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    前記第2クラッチスリップ量制御部は、前記第1増加勾配から前記第2増加勾配に切り換える増加勾配切換部を備え、
    この増加勾配切換部は、前記第1増加勾配から前記第2増加勾配への切換を、前記第2クラッチの伝達トルク容量が予め設定した勾配切換閾値に達した時点で行い、かつ、前記勾配切換閾値を、加速操作に応じて設定する勾配切換閾値設定部を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    前記モータと前記駆動輪との間に変速機が介在され、
    前記第2クラッチスリップ量制御部は、前記第1増加勾配から前記第2増加勾配に切り換える増加勾配切換部を備え、
    この増加勾配切換部は、前記第1増加勾配から前記第2増加勾配への切換を、前記第2クラッチの伝達トルク容量が勾配切換閾値に達した時点で行い、かつ、前記勾配切換閾値を、前記変速機のギヤ段に応じて設定する勾配切換閾値設定部を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    前記エンジン始動制御部は、前記エンジン始動制御時に、前記EVモードから、前記第2クラッチをスリップさせつつ前記モータの駆動トルクを上昇させる第2クラッチスリップ処理、前記第1クラッチをスリップさせつつ前記モータの回転を前記エンジンに伝達させるとともに、前記第2クラッチのスリップ状態を維持させるクランキング処理、前記エンジン回転数の上昇に応じ、前記第1クラッチを完全締結方向に制御しつつ、スリップ状態の前記第2クラッチの伝達トルク容量を完全締結状態に向けて増加させる両クラッチ完全締結処理、を実行し、
    前記第2クラッチスリップ量制御部は、前記エンジン始動制御部の両クラッチ完全締結処理の実行時に、前記第2クラッチに対する前記完全締結処理を実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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