(57)【要約】【課題】モータジェネレータとエンジンとを含む車両システムにおいて、燃費効率の悪化を招くことなく、変速時のショックも緩和することができる車両駆動システムの制御装置を提供すること。【解決手段】バッテリ、エンジン、モータジェネレータ、変速機およびクラッチを備え、変速時に、バッテリの充電状態を示す充電状態情報（ＳＯＣ）が、バッテリの充放電限界範囲に相当するバッテリ管理範囲の下限値未満の場合にモータジェネレータの力行動作が禁止され  バッテリ管理範囲の上限値を超える場合にモータジェネレータの電力回生が禁止され、変速する場合に、ＳＯＣがバッテリ管理範囲内にある場合は、モータジェネレータを利用して変速し、ＳＯＣがバッテリ管理範囲外にある場合は、エンジンを利用して変速する車両駆動システムの制御装置。【選択図】図３
2010120523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、
内燃機関と、
モータジェネレータと、
上記モータジェネレータ側からの駆動力により回転する入力軸及び該入力軸からの入力回転を車輪に伝達する出力軸を備え、上記入力軸の入力回転を所定の変速比で変速して上記出力軸に伝達すると共に、変速時に上記入力軸と上記出力軸との間の駆動力伝達を切断する機構を備えた変速機と、
上記内燃機関と上記モータジェネレータとを接続又は断接するクラッチと、を備え、
車両の走行状態に応じて、上記モータジェネレータのモータ駆動力による力行動作と、上記内燃機関の駆動力による上記モータジェネレータの電力回生とが制御されると共に、
変速時において、上記バッテリの充電状態を示す充電状態情報が、上記バッテリの充放電限界範囲に相当するバッテリ管理範囲の下限値未満の場合に、上記力行動作が禁止されるように制御され、上記バッテリ管理範囲の上限値を超える場合に、上記電力回生が禁止されるように制御され、
上記変速機による変速が、
（１Ａ）上記充電状態情報が上記バッテリ管理範囲内にある場合は、上記クラッチを断接し且つ上記入力軸と上記出力軸との間の駆動力伝達を切断した状態で、上記モータジェネレータの力行動作又は電力回生を行うことで、上記入力軸の回転数を上記出力軸の回転数に近づけ、
（１Ｂ）上記充電状態情報が上記バッテリ管理範囲外にある場合は、上記クラッチを接続し且つ上記入力軸と上記出力軸との間の駆動力伝達を切断した状態で、上記内燃機関により、上記入力軸の回転数を上記出力軸の回転数に近づけ、
（２）その後、上記入力軸と上記出力軸とを接続することにより、
実施されることを特徴とする車両駆動システムの制御装置。
【請求項２】
車両走行中に、前記内燃機関の停止および始動が可能であり、
前記バッテリのバッテリ管理範囲と同等の範囲、又は、前記バッテリのバッテリ管理範囲よりも内側の範囲に、内燃機関停止許容範囲が設定され、
（１）前記充電状態情報が、上記内燃機関停止許容範囲内にある場合には、前記内燃機関の車両走行中の停止を許容し、
（２）前記充電状態情報が、上記内燃機関停止許容範囲外にある場合には、
（２Ａ）前記内燃機関の車両走行中の停止を禁止し、
（２Ｂ）更に、前記内燃機関が既に停止している場合には直ちに前記内燃機関を始動させることを特徴とする請求項１に記載の車両駆動システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動システムの制御装置に関するものである。                    
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、モータジェネレータ、変速機およびバッテリを備え、変速中でない通常走行中は、バッテリ余力が確保できるようにモータジェネレータを制御し、変速中は、バッテリの充電状態に係わらずモータジェネレータに、トルクの追加／吸収作用を行わせることで、変速ショックを和らげる車両システムが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２６１４２３号公報（請求項１、段落番号００２５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この車両システムでは、モータジェネレータによる変速ショックの緩和に必要な電気エネルギーを確実に確保できるように、通常走行中は、バッテリが本来有する充放電限界よりも狭い範囲で、バッテリの充電状態を管理している。すなわち、この車両システムでは、本来力行動作や電力回生に利用可能なバッテリが有する充放電限界を最大限利用していないため、バッテリが本来有する充放電限界を最大限利用している場合と比べて、燃費効率が悪い。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、モータジェネレータと内燃機関とを含む車両システムにおいて、燃費効率の悪化を招くことなく、変速時のショックも緩和することができる車両駆動システムの制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、本発明の車両駆動システムの制御装置は、バッテリと、内燃機関と、モータジェネレータと、上記モータジェネレータ側からの駆動力により回転する入力軸及び該入力軸からの入力回転を車輪に伝達する出力軸を備え、上記入力軸の入力回転を所定の変速比で変速して上記出力軸に伝達すると共に、変速時に上記入力軸と上記出力軸との間の駆動力伝達を切断する機構を備えた変速機と、上記内燃機関と上記モータジェネレータとを接続又は断接するクラッチと、を備え、車両の走行状態に応じて、上記モータジェネレータのモータ駆動力による力行動作と、上記内燃機関の駆動力による上記モータジェネレータの電力回生とが制御されると共に、変速時において、上記バッテリの充電状態を示す充電状態情報が、上記バッテリの充放電限界範囲に相当するバッテリ管理範囲の下限値未満の場合に、上記力行動作が禁止されるように制御され、上記バッテリ管理範囲の上限値を超える場合に、上記電力回生が禁止されるように制御され、上記変速機による変速が、（１Ａ）上記充電状態情報が上記バッテリ管理範囲内にある場合は、上記クラッチを断接し且つ上記入力軸と上記出力軸との間の駆動力伝達を切断した状態で、上記モータジェネレータの力行動作又は電力回生を行うことで、上記入力軸の回転数を上記出力軸の回転数に近づけ、（１Ｂ）上記充電状態情報が上記バッテリ管理範囲外にある場合は、上記クラッチを接続し且つ上記入力軸と上記出力軸との間の駆動力伝達を切断した状態で、上記内燃機関により、上記入力軸の回転数を上記出力軸の回転数に近づけ、（２）その後、上記入力軸と上記出力軸とを接続することにより、実施されることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の車両駆動システムの一実施態様は、車両走行中に、前記内燃機関の停止および始動が可能であり、前記バッテリのバッテリ管理範囲と同等の範囲、又は、前記バッテリのバッテリ管理範囲よりも内側の範囲に、内燃機関停止許容範囲が設定され、（１）前記充電状態情報が、上記内燃機関停止許容範囲内にある場合には、前記内燃機関の車両走行中の停止を許容し、（２）前記充電状態情報が、上記内燃機関停止許容範囲外にある場合には、（２Ａ）前記内燃機関の車両走行中の停止を禁止し、（２Ｂ）更に、前記内燃機関が既に停止している場合には直ちに前記内燃機関を始動させる、ことが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モータジェネレータと内燃機関とを含む車両システムにおいて、燃費効率の悪化を招くことなく、変速時のショックも緩和することができる車両駆動システムの制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本実施形態の車両駆動システムの制御装置について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の車両駆動システムの制御装置を適用可能な車両システムの一例を示す概略模式図である。図１に示す車両システムは、エンジン（内燃機関）１０と、モータジェネレータ２０と、トルクコンバータ３０を介して入力された駆動力を所定の変速比にてプロペラシャフト５２に伝達する変速機４０と、を備えて構成されている。
【０００９】
エンジン１０のクランク軸は、エンジン１０とモータジェネレータ２０とを接続又は断接するクラッチ５０を介して、モータジェネレータ２０の回転軸と接続されている。そして本実施形態の車両駆動システムは、クラッチ５０を断接して、エンジン１０を切離した状態としモータジェネレータ２０の力行動作により走行するモータモードと、クラッチ５０を接続して、エンジン１０の駆動を主としてモータジェネレータ２０によりトルク吸収（電力回生）又はトルク追加（力行動作）を適宜行うハイブリッドモードと、を切替可能となっている。また、変速機４０は、モータジェネレータ２０側からの駆動力により回転する入力軸及び入力軸からの入力回転を車輪に伝達する出力軸を備え、入力軸の入力回転を所定の変速比で変速して出力軸に伝達すると共に、変速時に入力軸と出力軸との間の駆動力伝達を切断する機構を備えている。
【００１０】
図２は、本実施形態に係る車両駆動システムの制御装置の詳細な構成の一例を示す模式図である。図２中の太線はパワー線を表し、細矢線は信号線を表している。図２を参照すると、エンジン１０を制御するエンジン制御部６０と、充電状態情報（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；以下、「ＳＯＣ」と称す場合がある）を読み出すバッテリ制御部６２と、インバータ７２を介してモータジェネレータ２０の力行動作／電力回生を制御するＭＧ制御部６６と、変速機（ＡＴ）４０及びクラッチ５０を制御するＡＴ制御部６８と、これら制御部群を制御するＨＶ制御部６４とが示されている。
【００１１】
図３は、変速時において、ＨＶ制御部６４にて管理されるバッテリ管理範囲の一例を説明するための図である。図３中の２つの実線で表された範囲（図３中の斜線で示す領域）が、バッテリ管理範囲である。当該範囲は、図１に示すようなエンジン１０とモータジェネレータ２０とを併用して走行する車両システムにおいて、バッテリ７０の著しい劣化を抑制して実用上必要なバッテリ寿命が確保できるバッテリの充放電限界範囲に相当し、一般的には、下限値がバッテリの最大充電値の２５〜３０％の範囲内に設定され、上限値がバッテリの最大充電値の７０〜８０％の範囲内に設定される。ここで、ＳＯＣが、バッテリ管理範囲の下限値未満の場合、モータジェネレータ２０の力行動作が禁止されるように制御され、バッテリ管理範囲の上限値を超える場合、モータジェネレータ２０の電力回生が禁止されるように制御される（以下、下限値を「力行禁止ＳＯＣ」、上限値を「回生禁止ＳＯＣ」と称す場合がある）。
【００１２】
また、ＡＴ制御部６８は、所定の変速条件が成立すると変速制御を遂行するとともに、ＨＶ制御部６４を介してエンジン制御部６０、又は、ＭＧ制御部６６に対し、トルク吸収又はトルク追加を指令して変速ショックを緩和する。その際、ＨＶ制御部６４は、バッテリ制御部６２を介してバッテリのＳＯＣを参照して、エンジン１０を利用して変速制御を遂行するのか、モータジェネレータ２０を利用して変速制御を遂行するのかを判断し、エンジン制御部６０、又は、ＭＧ制御部６６等に変速指令を与える。
【００１３】
この場合、変速機４０による変速は、以下のように実施される。まず、（１）ＳＯＣがバッテリ管理範囲内にある場合は、クラッチ５０を断接し且つ入力軸と出力軸との間の駆動力伝達を切断した状態で、モータジェネレータ２０の力行動作又は電力回生を行うことで、入力軸の回転数を出力軸の回転数に近づける。また、（２）ＳＯＣがバッテリ管理範囲外にある場合は、クラッチ５０を接続し且つ入力軸と出力軸との間の駆動力伝達を切断した状態で、エンジン１０により、入力軸の回転数を出力軸の回転数に近づける。そして、（１）又は（２）を終えた後に、変速機４０中で、入力軸と出力軸とを接続する。
【００１４】
次に、本実施形態における変速時の動作について図面を参照して詳細に説明する。図４は、変速時に、エンジン１０およびモータジェネレータ２０のいずれを利用して変速制御を遂行するのかを判断する判定フローの一例を表した流れ図である。
【００１５】
図４に示されるように、まず、ＳＴ１において変速中か否かが判断され、変速中の場合は、ＳＴ２に進み、変速中でない場合は、ＳＴ１に戻る。次にＳＴ２において、モータジェネレータ２０の力行運動又は回生運動（以下、「ＭＧ力行／回生」と略す場合がある）が禁止されていないか否かを判断する。このＭＧ力行／回生禁止の判断は、具体的には、図２に例示する車両駆動システム中において、モータジェネレータ２０やバッテリ７０などの車両駆動システムの失陥（故障）によりモータジェネレータ２０の力行運動又は回生運動が禁止されていないか否かを判断するものである。ここで、ＭＧ力行／回生が禁止される場合は、ＳＴ５Ｅ（ＥＮＧ変速モード）に進む。そして、ＳＴ５Ｅにおいて、ＨＶ制御部６４は、ＡＴ制御部６８が変速制御を遂行するとともに、エンジン制御部６０に対し、トルク吸収又はトルク追加を指令して変速ショックを緩和する。一方、ＭＧ力行／回生が禁止され無い場合は、ＳＴ３に進み、変速がシフトアップか否かを判断する。そして、変速がシフトアップでない場合（すなわち、シフトダウンである場合）は、ＳＴ４Ａに進み、シフトアップの場合は、ＳＴ４Ｂに進む。
【００１６】
ＳＴ４Ａにおいて、ＨＶ制御部６４は、バッテリ制御部６２を介してＳＯＣの検出を行い、図３に示すバッテリ管理範囲の下限値（力行禁止ＳＯＣ）との比較を行う。
【００１７】
ＳＴ４Ａにおいて、ＳＯＣが力行禁止ＳＯＣよりも小さい場合は、ＳＴ５Ａ（ＥＮＧ変速モード）に進む。そして、ＳＴ５Ａにおいて、ＨＶ制御部６４は、ＡＴ制御部６８が変速制御を遂行するとともに、エンジン制御部６０に対し、トルク追加を指令して変速ショックを緩和する。
【００１８】
ＳＴ４Ａにおいて、ＳＯＣが力行禁止ＳＯＣ以上である場合は、ＳＴ５Ｂ（ＭＧ変速モード）に進む。そして、ＳＴ５Ｂにおいて、ＨＶ制御部６４は、ＡＴ制御部６８が変速制御を遂行するとともに、ＭＧ制御部６２に対し、トルク追加（力行動作）を指令して変速ショックを緩和する。
【００１９】
また、ＳＴ４Ｂにおいて、ＨＶ制御部６４は、バッテリ制御部６２を介してＳＯＣの検出を行い、図３に示すバッテリ管理範囲の上限値（回生禁止ＳＯＣ）との比較を行う。
【００２０】
ＳＴ４Ｂにおいて、ＳＯＣが回生禁止ＳＯＣよりも大きい場合は、ＳＴ５Ｃ（ＥＮＧ変速モード）に進む。そして、ＳＴ５Ｃにおいて、ＨＶ制御部６４は、ＡＴ制御部６８が変速制御を遂行するとともに、エンジン制御部６０に対し、トルク吸収を指令して変速ショックを緩和する。
【００２１】
ＳＴ４Ｂにおいて、ＳＯＣが回生禁止ＳＯＣ以下である場合は、ＳＴ５Ｄ（ＭＧ変速モード）に進む。そして、ＳＴ５Ｄにおいて、ＨＶ制御部６４は、ＡＴ制御部６８が変速制御を遂行するとともに、ＭＧ制御部６２に対し、トルク吸収（電力回生）を指令して変速ショックを緩和する。
【００２２】
このように、ＨＶ制御部６４は、変速時に、ＳＯＣが、バッテリの充放電限界範囲に相当するバッテリ管理範囲内である場合に、モータジェネレータ２０を利用してトルクの追加／吸収作用を行わせ、変速ショックを和らげる。すなわち、モータジェネレータ２０のみを利用した変速モード（ＭＧ変速モード）では、ＳＯＣがバッテリ管理範囲内にある限り、バッテリ７０の余力に関係なくモータジェネレータ２０の制御を行う。一方、ＳＯＣが、バッテリの充放電限界範囲に相当するバッテリ管理範囲外であり、ＭＧ変速モードを実施する上で、バッテリ７０の余力が不足している場合は、エンジン１０のみを利用した変速モード（ＥＮＧ変速モード）を実施する。
【００２３】
すなわち、本実施形態では、変速する場合にバッテリ７０の余力が乏しくても、モータジェネレータ２０を利用して変速する場合にバッテリ７０の余力が全く無い場合は、エンジン１０のみを利用して変速するため、バッテリ７０に負荷がかからず、バッテリ寿命にも悪影響を与えない。それゆえ、変速時のショックのために予めバッテリの充放電利用範囲をバッテリの充放電限界範囲よりも狭い範囲にする必要が無い為、燃費効率の悪化を招くこと無く変速時のショックも緩和することができる。
【００２４】
本実施形態では、上述したように変速時の制御を行うが、これに加えて、変速を伴わない通常の車両走行状態において、下記に説明するように走行状態を制御することが好ましい。
【００２５】
図５は、通常の車両走行時において、ＨＶ制御部６４にて管理される内燃機関停止許容範囲の一例を説明するための図である。図５中の２つの実線で表された範囲（図５中の斜線で示す領域）が、内燃機関停止許容範囲であり、当該範囲は、図３に示すバッテリ管理範囲（図５中の２本の点線の間の領域）に同等の範囲であってもよいが、図５に一例として示すようにバッテリ管理範囲よりも内側の範囲に設定されることが好ましい。このような範囲でバッテリ７０を管理することで、走行中にエンジン１０が停止する可能性のある車両駆動システムにおいて、ＥＮＧ変速モード時にエンジン１０が停止しているために直ぐに変速が行えないという事態を確実に防止できる。
【００２６】
ここで、ＳＯＣが、内燃機関停止許容範囲外の場合、ＨＶ制御部６４は、エンジン１０が停止している場合はエンジン１０を再起動させ、エンジン１０が駆動している場合はその状態を維持する（停止を禁止する）。それ故、次の変速時にＳＯＣがバッテリ管理範囲外となった場合でも、エンジン１０が既に駆動状態であるため、スムーズに変速を行うことができる（以下、内燃機関停止許容範囲の下限値を、「下限側ＥＮＧ停止許容ＳＯＣ」、上限値を、「上限側ＥＮＧ停止許容ＳＯＣ」と称す場合がある）。
【００２７】
また、ＳＯＣが、内燃機関停止許容範囲内の場合、ＨＶ制御部６４は、エンジン１０が駆動している場合は走行状態に応じて停止させることを許容する。そして、エンジン１０が停止している場合は走行状態に応じてその状態を維持することを許容するようにエンジン制御部６０に指令を与える。これに加えて、ＨＶ制御部６４は、エンジン１０が停止した場合は、クラッチ５０を断接し、モータジェネレータ２０の力行動作又は電力回生を行いつつ走行するモータモードで走行するように、ＭＧ制御部６６およびＡＴ制御部６８に指令を与える。さらに、ＨＶ制御部６４は、エンジン１０を停止させずに駆動させ続ける場合は、クラッチ５０も接続したままとし、エンジン１０の駆動を主としてモータジェネレータ２０によりトルク追加（力行動作）又はトルク吸収（電力回生）を適宜行うハイブリッドモードで走行するように、エンジン制御部６０、ＭＧ制御部６６およびＡＴ制御部６８に指令を与える。すなわち、エンジン１０の停止が許容されると共に、走行状態に応じてモータモード又はハイブリッドモードで走行するように制御される。
【００２８】
次に、本実施形態における通常の走行時の動作について図面を参照して詳細に説明する。図６は、通常の走行時に、エンジン１０の停止を許可するか禁止するかを判断する判定フローの一例を表した流れ図である。
【００２９】
図６に示されるように、まず、ＳＴ１において通常の走行中か否か（変速中でないか否か）が判断され、通常の走行中である場合は、ＳＴ２に進み、通常の走行中でない場合（すなわち、変速中の場合）は、ＳＴ１に戻る。次に、ＳＴ２において、図４に示した場合と同様にモータジェネレータ２０の力行運動又は回生運動（ＭＧ力行／回生）が禁止されていないか否かを判断する。ここで、ＭＧ力行／回生が禁止される場合は、ＳＴ４Ｃ（ＥＮＧ停止禁止モード）に進む。そして、ＳＴ４Ｃにおいて、ＨＶ制御部６４は、エンジン制御部６０等に指令を与え、エンジン１０の停止を禁止（すなわち常に駆動）する状態に制御すると共に、ＭＧ力行／回生が禁止されている為、エンジン１０のみで走行できるようにクラッチ５０や、モータジェネレータ２０を適宜制御する。一方、ＭＧ力行／回生が禁止され無い場合は、ＳＴ３に進む。そして、ＳＴ３において、ＨＶ制御部６４は、バッテリ制御部６２を介してＳＯＣの検出を行い、図５に示した内燃機関停止許容範囲との比較を行う。
【００３０】
ＳＴ３において、ＳＯＣが、内燃機関停止許容範囲内にある場合は、ＳＴ４Ａ（ＥＮＧ停止許可モード）に進む。そして、ＳＴ４Ａにおいて、ＨＶ制御部６４は、エンジン制御部６０等に指令を与え、走行状態に応じて、エンジン１０を停止させた状態、又は、エンジン１０を駆動させた状態、に制御すると共に、モータモード又はハイブリッドモードで走行できるようにクラッチ５０や、モータジェネレータ２０を適宜制御する。
【００３１】
ＳＴ３において、ＳＯＣが、内燃機関停止許容範囲外にある場合は、ＳＴ４Ｂ（ＥＮＧ停止禁止モード）に進む。そして、ＳＴ４Ｂにおいて、ＨＶ制御部６４は、エンジン制御部６０等に指令を与え、エンジン１０の停止を禁止（すなわち常に駆動）する状態に制御すると共に、モータモード又はハイブリッドモードで走行できるようにクラッチ５０や、モータジェネレータ２０を適宜制御する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態の車両駆動システムの制御装置を適用可能な車両システムの一例を示す概略模式図である。
【図２】本実施形態に係る車両駆動システムの制御装置の詳細な構成の一例を示す模式図である。
【図３】変速時において、ＨＶ制御部６４にて管理されるバッテリ管理範囲の一例を説明するための図である。
【図４】変速時に、エンジン１０およびモータジェネレータ２０のいずれを利用して変速制御を遂行するのかを判断する判定フローの一例を表した流れ図である。
【図５】通常の車両走行時において、ＨＶ制御部６４にて管理される内燃機関停止許容範囲の一例を説明するための図である。
【図６】通常の走行時に、エンジン１０の停止を許可するか禁止するかを判断する判定フローの一例を表した流れ図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  エンジン（内燃機関）
２０  モータジェネレータ
３０  トルクコンバータ
４０  変速機
５０  クラッチ  
５２  プロペラシャフト
６０  エンジン制御部
６２  バッテリ制御部
６４  ＨＶ制御部
６６  ＭＧ制御部
６８  ＡＴ制御部
７２  インバータ
【図１】
2010120523.tif 000003
【図２】
2010120523.tif 000004
【図３】
2010120523.tif 000005
【図４】
2010120523.tif 000006
【図５】
2010120523.tif 000007
【図６】
2010120523.tif 000008