JP7299761B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

特許文献１には、クラッチをスリップさせ電動モータの駆動力でエンジン回転を高回転まで引き上げてから始動するシステムにおいて、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移開始と同時に回転を電動モータの最適回転速度からエンジンの最適回転速度とするために、変速機の変速を開始する技術が開示されている。

特開２０１５－１３１５３４号公報

しかしながら、特許文献１の技術を、エンジン始動時にスタータやＳＳＧ等のデバイスを用い、低回転からエンジンを始動するシステムに適用して、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移開始と同時にエンジン最適回転速度まで変速させてしまうと、エンジン回転速度がオーバーシュートしてしまい、ショックが発生してしまうおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移時のショックを低減可能な車両用制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用制御装置では、ＥＶモードでは、前記電動モータを最適回転速度で、ＨＥＶモードでは、エンジンまたはエンジンおよび電動モータを最適回転速度で作動させ、ＥＶモードからＨＥＶモードに遷移するときに、遷移前目標変速機入力部回転速度よりエンジン始動後のエンジン吹き上がり回転速度が小さく、かつ、遷移後目標入力部回転速度よりエンジン始動後のエンジン吹き上がり回転速度が大きい場合には、クラッチの締結前に変速機の変速比を制御しつつ電動モータの回転速度を制御することで、当該電動モータの回転速度をＥＶモードでの電動モータ最適回転速度からエンジン始動後のエンジン吹き上がり回転速度に相当する回転速度まで変化させるようにするとともに、電動モータの回転速度がエンジン始動後のエンジン吹き上がり回転速度にほぼ達した時点で、クラッチの締結を開始するようにした。

よって、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移時のショックを低減することできる。

本発明が適用される車両のシステム構成図である。 実施形態1の車両用制御装置２の制御処理を示すフローチャートである。 実施形態1の車両用制御装置２のクラッチ６の締結制御処理を示すフローチャートである。 実施形態1の車両用制御装置２の制御処理を示すタイムチャートである。

［実施形態１］
図１は、本発明が適用される車両のシステム構成図である。

[車両駆動装置の構成]
図１に示すように、ハイブリッド車両１は、駆動源としてのエンジン３およびバッテリ１０から電力を供給される電動モータ４を有している。
なお、バッテリ１０は、インバータ４ａ、７ａ、ＳＳＧ９等にも電力を供給している。
また、エンジン３および電動モータ４間に、プライマリプーリ５ｂ（変速機入力部）およびセカンダリプーリ５ｃ、無端ベルト５ｄを備えるベルトドライブ式無段変速機（変速機）５が設けられている。

プライマリプーリ５ｂの一方側（図中右側）には、湿式多板式のクラッチ６、トルクコンバータ１１を介してエンジン３が連結され、プライマリプーリ５ｂの他方側（図中左側）には、電動モータ４が連結されている。
電動モータ４は、モータ軸４ｂ、チェーン機構１３およびプライマリ軸５０を介してベルトドライブ式無段変速機５のプライマリプーリ５ｂに駆動力を伝達している。
また、プライマリ軸５０と平行となるセカンダリプーリ５ｃのセカンダリ軸５１には、減速機構１４が連結されている。この減速機構１４には、一対のアクスル軸１５ａを介して一対の駆動輪１５が連結されている。

また、エンジン３のクランク軸３ｂには、ＳＳＧ９が連結されている。ＳＳＧ９を用いてクランク軸３ｂを回転させ、エンジン３を始動することが可能となっている。

トルクコンバータ１１とプライマリプーリ５ｂとの間に設けられたクラッチ６は、解放状態と締結状態とに切り換えることができる。
クラッチ６の一方側部材６ａとプライマリ軸５０が接続され、クラッチ６の他方側部材６ｂは、エンジン３のクランク軸３ｂが、トルクコンバータ１１を介して、接続されている。
クラッチ６を解放状態に切り換えることにより、プライマリプーリ５ｂとエンジン３とを切り離すことが可能となる。
これにより、走行モードをＥＶモードに設定することができ、エンジン３を停止させて電動モータ４の駆動力のみを各駆動輪１５に伝達することが可能となる。

一方、クラッチ６を締結状態に切り換えることにより、プライマリプーリ５ｂとエンジン３とを接続することが可能となる。これにより、走行モードをＨＥＶモードに設定することができ、電動モータ４およびエンジン３の駆動力を各駆動輪１５に伝達することが可能となる。

ベルトドライブ式無段変速機５，トルクコンバータ１１，クラッチ６等の油圧系に対して作動油を給排するために、チェーン機構１２を介して、エンジン３にて駆動されるトロコイドポンプ等よりなるメカオイルポンプ８が設けられている。
そして、メカオイルポンプ８から吐出された作動油は、ベルトドライブ式無段変速機５，トルクコンバータ１１，クラッチ６等に供給される。

メカオイルポンプ８は、エンジン３が駆動されるＨＥＶモードでの車両走行時においては、エンジン３によって常に駆動することができ、メカオイルポンプ８からの作動油によってベルトドライブ式無段変速機５等を油圧制御することが可能となる。

一方、ＥＶモードでの車両走行時には、エンジン３が停止するとともにメカオイルポンプ８が停止することになるが、この時においても、ベルトドライブ式無段変速機５等の油圧系に対する作動油の供給を継続する必要がある。そのため、ＥＶモードでの車両走行時に油圧系の基本油圧であるライン圧を確保するために、電動オイルポンプ７を備えている。

[車両用制御装置の構成]
車両用制御装置２は、エンジン３、エンジン始動用のＳＳＧ９を制御するエンジン制御装置３ａ、ベルトドライブ式無段変速機５およびクラッチ６を制御する変速機制御装置５ａ、電動モータ４を制御するインバータ４ａ、エンジン３停止時に、ベルトドライブ式無段変速機５へ作動油を供給する電動オイルポンプ７を制御するインバータ７ａを制御している。
なお、車両用制御装置２には、アクセルペダルセンサ２０、車速センサ２１、エンジン水温センサ２２、電動モータ回転速度センサ２３、エンジン回転速度センサ２４、プライマリプーリ回転速度センサ２５からの情報が入力されている。

図２は、実施形態1の車両用制御装置２の制御処理を示すフローチャートである。
このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１では、車両用制御装置２からエンジン制御装置３ａ、変速機制御装置５ａ、電動モータ４のインバータ４ａへ、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移指令が出力されたか否かを判定する。
ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移指令が出力されたときには、ステップＳ２へ進み、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移指令が出力されていないときには、ステップＳ１へ戻る。
ステップＳ２では、アクセルペダルセンサ２０からのドライバの要求出力情報および車速センサ２１からの車速情報を取得し、遷移後のプライマリプーリ５ｂの目標回転速度であるエンジン３のエンジン最適回転速度（遷移後目標変速機入力部回転速度）Ｎｏを算出する。
ステップＳ３では、エンジン水温センサ２２からのエンジン水温情報等を取得し、エンジン３の始動後のエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆを算出する。
ステップＳ４では、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆが、現在のプライマリプーリ５ｂの目標回転速度である電動モータ４の電動モータ最適回転速度（遷移前目標変速機入力部回転速度）Ｎａより小さいか否かを判定する。
エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆが、電動モータ４の電動モータ最適回転速度Ｎａより小さいときには、ステップＳ５へ進み、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆが、電動モータ４の電動モータ最適回転速度Ｎａより小さくないときには、ステップＳ９へ進む。
ステップＳ５では、エンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏが、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆより小さいか否かを判定する。
エンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏが、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆより小さいときには、ステップ６へ進み、エンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏが、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆより小さくないときには、ステップＳ９へ進む。
ステップＳ６では、後述する図３のフローチャートによるクラッチ６の締結が完了したか否かを判定する。
クラッチ６の締結が完了しているときには、ステップＳ７へ進み、クラッチ６の締結が完了していないときには、ステップＳ８へ進む。
ステップＳ７では、目標プライマリプーリ回転速度をエンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏに設定する。
ステップＳ８では、目標プライマリプーリ回転速度をエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆに設定する。
ステップＳ９では、目標プライマリプーリ回転速度をエンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏに設定する。

図３は、実施形態1の車両用制御装置２のクラッチ６の締結制御処理を示すフローチャートである。
このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１１では、車両用制御装置２からエンジン制御装置３ａ、変速機制御装置５ａ、電動モータ４のインバータ４ａへ、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移指令が出力されたか否かを判定する。
ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移指令が出力されたときには、ステップＳ１２へ進み、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移指令が出力されていないときには、ステップＳ１１へ戻る。
ステップＳ１２では、変速機制御装置５ａがクラッチ６へ作動油を充填する充填フェーズ（プリチャージ）を開始する。
なお、充填フェーズ（プリチャージ）とは、クラッチ６の遊びのストロークを詰めておくためである。
ステップＳ１３では、クラッチ６の充填フェーズが終了したか否かを判定する。
クラッチ６の充填フェーズが終了しているときには、ステップＳ１４へ進み、クラッチ６の充填フェーズが終了していないときには、ステップＳ１３へ戻る。
ステップＳ１４では、電動モータ４にて駆動されるプライマリプーリ５ａのプライマリプーリ回転速度Ｎｐがエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆにほぼ達したか否かを判定する。
なお、ほぼ達したか否かは、プライマリプーリ５ａのプライマリプーリ回転速度Ｎｐとエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆとの回転速度差があらかじめ設定した設定値以下のことを言う。
プライマリプーリ５ａのプライマリプーリ回転速度Ｎｐがエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆにほぼ達しているときには、ステップＳ１５へ進み、プライマリプーリ５ａのプライマリプーリ回転速度Ｎｐがエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆにほぼ達していないときには、ステップＳ１４へ戻る。
ステップＳ１５では、締結フェーズを開始する。

このように、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆが、電動モータ４の電動モータ最適回転速度Ｎａより小さく、エンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏが、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆより小さいとき、すなわち、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆが、電動モータ４の電動モータ最適回転速度Ｎａとエンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏの間にあるときには、目標プライマリプーリ回転速度をエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆに設定し、クラッチ６の一方側部材６ａと他方側部材６ｂ間の回転速度差が所定値以下のときに、クラッチ６を締結するので、クラッチ６の締結時のショックを抑制することができる。
さらに、クラッチ６を締結させた後に、エンジン３の回転速度Ｎｅを速やかにエンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏに低下させるので、素早くＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移を完了することができ、燃費も向上することができる。
また、プライマリプーリ５ａのプライマリプーリ回転速度Ｎｐがエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆにほぼ達する前に、すなわち、締結フェーズ開始前に、充填フェーズ（プリチャージ）を開始するので、プライマリプーリ５ａのプライマリプーリ回転速度Ｎｐがエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆにほぼ達したときには、速やかにクラッチ６を締結することができる。

図４は、実施形態1の車両用制御装置２の制御処理を示すタイムチャートである。
横軸は、時間であり、一番上が車速、その下が回転速度、クラッチ６への指令油圧、駆動力（トルク）の変化を示している。

時刻ｔ１までは、電動モータ４の電動モータ最適回転速度ＮａによるＥＶモードで、ハイブリッド車両１は走行している。
時刻ｔ１にて、車両用制御装置２が、エンジン制御装置３ａ、変速機制御装置５ａ、電動モータ４のインバータ４ａへ、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移指令を出力する。
そこで、エンジン制御装置３ａは、時刻ｔ１からｔ２の間、ＳＳＧ９によるエンジン３の始動を行う。
同様に、変速機制御装置５ａは、クラッチ６への作動油の充填を行う充填フェーズ（プリチャージ）を開始する。
また、電動モータ４の回転速度が、電動モータ４の電動モータ最適回転速度Ｎａからエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆへ向けて、低下を開始する。
同時に、変速機制御装置５ａは、ベルトドライブ式無段変速機５の変速比を制御する。
時刻ｔ２以降、エンジン３は、完爆し、エンジン回転速度Ｎｅはエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆへ向けて、上昇する。

時刻ｔ３にて、電動モータ４にて駆動されるプライマリプーリ５ａの回転速度Ｎｐが、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆにほぼ到達する。
ここで、変速機制御装置５ａは、クラッチ６の締結のための作動油をクラッチ６へ供給する締結フェーズを開始する。

時刻ｔ４で、クラッチ６の締結が完了するので、両駆動輪１５へ伝達される駆動源の駆動力（トルク）の架け替えが開始される。
すなわち、電動モータ４の駆動力（トルク）は、０に向かい徐々に減少するとともに、エンジン３の駆動力（トルク）は、ドライバの要求駆動力（トルク）まで徐々に増加する。
また、エンジン３の回転速度Ｎｅは、時刻ｔ４以降、エンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏに向けて、減少する。
同時に、変速機制御装置５ａは、ベルトドライブ式無段変速機５の変速比を制御する。

時刻ｔ５にて、駆動力（トルク）の架け替えが完了し、エンジン３のエンジン最適回転速度ＮｏによるＨＥＶモードで、ハイブリッド車両１は走行する。

以上説明したように、実施形態１にあっては下記の作用効果が得られる。
（１）エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆが、電動モータ４の電動モータ最適回転速度Ｎａより小さく、エンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏが、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆより小さいとき、すなわち、エンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆが、電動モータ４の電動モータ最適回転速度Ｎａとエンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏの間にあるときには、目標プライマリプーリ回転速度をエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆに設定し、クラッチ６の一方側部材６ａと他方側部材６ｂ間の回転速度差が所定値以下のときに、クラッチ６を締結するようにした。
よって、クラッチ６の一方側部材６ａと他方側部材６ｂ間の回転速度差を小さくして、クラッチ６を締結するので、クラッチ６の締結時のショックを抑制することができる。

（２）クラッチ６を締結させた後に、エンジン３の回転速度Ｎｅを速やかにエンジン３のエンジン最適回転速度Ｎｏに低下させるようにした。
よって、素早くＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移を完了することができ、燃費も向上することができる。

（３）プライマリプーリ５ａの回転速度Ｎｐがエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆにほぼ達する前に、すなわち、締結フェーズ開始前に、充填フェーズ（プリチャージ）を開始するようにした。
よって、プライマリプーリ５ａの回転速度Ｎｐがエンジン３のエンジン吹き上がり回転速度Ｎｆにほぼ達したときには、速やかにクラッチ６を締結することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明を実施するための形態を実施形態に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施形態1では、ベルトドライブ式無段変速機を採用したものを示したが、チェーンドライブ式やトラクションドライブ式無段変速機にも適用することができる。
また、車両用制御装置が、エンジン制御装置、変速機制御装置を制御しているが、車両用制御装置が、エンジン制御装置、変速機制御装置の機能を備えるようにしてもよい。

１ ハイブリッド車両
２ 車両用制御装置
３ エンジン
３ａ エンジン制御装置
４ 電動モータ
４ａ インバータ
５ ベルトドライブ式無段変速機（変速機）
５ａ 変速機制御装置
５ｂ プライマリプーリ（変速機入力部）
５ｃ セカンダリプーリ
５ｄ 無端ベルト
６ クラッチ
６ａ 一方側部材
６ｂ 他方側部材
７ 電動オイルポンプ
７ａ インバータ
８ メカオイルポンプ
９ ＳＳＧ
１０ バッテリ
１１ トルクコンバータ
１２ チェーン機構
１３ チェーン機構
１４ 減速機構
１５ 駆動輪
Ｎａ 電動モータ最適回転速度（遷移前目標変速機入力部回転速度）
Ｎｆ エンジン吹き上がり回転速度
Ｎｏ エンジン最適回転速度（遷移後目標変速機入力部回転速度）

Claims (4)

1. 走行用の駆動源としてのエンジンと電動モータと、
   前記エンジンと電動モータの駆動力が入力される変速機と、
   前記エンジンと変速機の間に配置されるクラッチと、を備えるハイブリッド車両を前記クラッチが解放のときには、前記電動モータによる走行を行うＥＶモード、前記クラッチが締結のときには、前記エンジンまたは前記エンジンと電動モータによる走行を行うＨＥＶモードに制御する車両用制御装置であって、
   前記ＥＶモードでは、前記電動モータを最適回転速度で、前記ＨＥＶモードでは、前記エンジンまたは前記エンジンおよび電動モータを最適回転速度で作動させ、
   前記ＥＶモードからＨＥＶモードに遷移するときに、遷移前目標変速機入力部回転速度より前記エンジン始動後のエンジン吹き上がり回転速度が小さく、かつ、遷移後目標変速機入力部回転速度より前記エンジン始動後のエンジン吹き上がり回転速度が大きい場合には、前記クラッチの締結前に前記変速機の変速比を制御しつつ前記電動モータの回転速度を制御することで、当該電動モータの回転速度を前記ＥＶモードでの電動モータ最適回転速度から前記エンジン始動後のエンジン吹き上がり回転速度に相当する回転速度まで変化させるようにするとともに、前記電動モータの回転速度が前記エンジン始動後のエンジン吹き上がり回転速度にほぼ達した時点で、前記クラッチの締結を開始する、
   ことを特徴とする車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   前記電動モータの回転速度とエンジンの回転速度との回転速度差が、予め設定した設定値以下となったら、前記クラッチの締結を開始する、
   ことを特徴とする車両用制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記クラッチ締結後に、エンジンの回転速度を低下させてＨＥＶモードでのエンジンのエンジン最適回転速度とする、
   ことを特徴とする車両用制御装置。
4. 請求項２乃至３いずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移時に、前記クラッチの締結を開始する前に、前記クラッチへの作動油のプリチャージを行う、
   ことを特徴とする車両用制御装置。

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