(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両推進源として互いに連結されたエンジン及びモータジェネレータと、これらエンジン及びモータジェネレータと駆動輪との動力伝達経路に設けられ、この動力伝達経路を断続するロックアップクラッチと、このロックアップクラッチの駆動輪側回転数を検出する駆動輪側回転数検出手段と、を有するハイブリッド車両の制御装置において、
車両の減速コースト運転中に、通常減速モードであるか強制発電モードであるかを判定する判定手段と、
上記通常減速モードと判定された場合に、少なくともエンジンを非作動状態とする通常減速手段と、
上記強制発電モードと判定された場合に、上記ロックアップクラッチを開放するとともに、エンジンを作動状態とし、かつ、上記モータジェネレータを目標回転数へ向けて回転数制御する強制発電手段と、
上記強制発電モードであって、かつ、上記駆動輪側回転数が所定のアイドル回転数以上のときに、上記目標回転数を、上記駆動輪側回転数以下の範囲で設定する目標回転数設定手段と、
を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
上記目標回転数設定手段は、上記強制発電モードであって、かつ、駆動輪側回転数がアイドル回転数未満のときに、上記目標回転数をアイドル回転数に設定することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
上記通常減速手段は、上記通常減速モードと判定された場合に、上記ロックアップクラッチを締結するとともに、上記モータジェネレータの目標回生トルクを設定し、この目標回生トルクへ向けてモータジェネレータをトルク制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
上記モータジェネレータへ電力を供給するとともにモータジェネレータから供給される電力を蓄電するバッテリを有し、
上記判定手段は、このバッテリの蓄電値が所定の発電要求値以下の場合に、上記強制発電モードであると判定し、バッテリの蓄電値が所定の発電要求値を超える場合に、上記通常減速モードであると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
上記モータジェネレータの回転軸は、エンジンの回転軸に直結され、このエンジンの回転軸と一体的に回転することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項６】
上記モータジェネレータの回転軸は、巻き掛け伝導機構を介してエンジンの回転軸と連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両推進源としてエンジンとモータジェネレータとを併用するハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、車両の減速コースト運転中の減速制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのみを車両推進源とするエンジン車両では、一般的に、車両の減速コースト運転中、つまり車両要求駆動力が０又は負の値（典型的にはアクセルペダルが開放されている状態、つまりアクセル開度が０の状態）での車両走行中（車速が０を超える値のとき）に、エンジンの作動停止、具体的にはフューエルカット（燃料供給停止）を行うとともに、必要であればエンジンと駆動輪との動力伝達経路に設けられるトルクコンバータのロックアップクラッチを締結して、エンジンフリクションによるエンジンブレーキトルクを車両減速トルクとして付与するように構成されている。
【０００３】
また、特開２００１−１１２１０５号公報に開示されているように、車両走行用の推進源としてエンジンとモータジェネレータとを併用するハイブリッド車両では、上記のような減速コースト運転中に、モータジェネレータを回生運転することにより回生トルクを車両減速トルクとして付与することで、エンジン車両ではエンジンブレーキとして無駄に排出されていた減速エネルギーを有効に回収することが可能となり、エネルギー効率が向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
減速コースト運転中にモータジェネレータにより回生できる電力は、目標減速度からエンジンフリクションや車両走行抵抗等を差し引いた分に対応し、かつ、モータジェネレータの定格，バッテリ容量，及びロックアップクラッチのロックアップトルク等により制限される。このため、例えば減速コースト運転中にエアコンプレッサ等の補機類を駆動しているような場合に、バッテリからの消費電力が回生電力を上回る状態が長く続くと、バッテリの蓄電値すなわちＳＯＣ（ステート・オブ・チャージ）が減少していき、最終的にバッテリのＳＯＣが過度に小さい過放電の状態となって、バッテリの性能の低下を招いたり、補機類等の駆動が不可能となり、車両運転性に支障をきたすおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、バッテリの過放電等を招くことなく安定して減速コースト運転を継続し得る新規なハイブリッド車両の制御装置を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、車両推進源として互いに連結されたエンジン及びモータジェネレータと、これらエンジン及びモータジェネレータと駆動輪との動力伝達経路に設けられ、この動力伝達経路を断続するロックアップクラッチと、このロックアップクラッチの駆動輪側回転数を検出する駆動輪側回転数検出手段と、を有している。そして、車両の減速コースト運転中に、通常減速モードであるか強制発電モードであるかを判定する（判定手段）。上記通常減速モードと判定された場合、少なくともエンジンを非作動状態とする（通常減速手段）。強制発電モードと判定された場合、上記ロックアップクラッチを開放するとともに、エンジンを作動状態とし、かつ、上記モータジェネレータを目標回転数へ向けて回転数制御する（強制発電手段）。このときの目標回転数は、駆動輪側回転数が所定のアイドル回転数以上の場合、駆動輪側回転数以下の範囲で設定し、駆動輪側回転数がアイドル回転数未満の場合、好ましくはアイドル回転数に設定する（目標回転数設定手段）。
【０００７】
【発明の効果】
通常減速モードでは、エンジンを非作動状態としているため、エンジンフリクションによるエンジンブレーキトルクを車両制動トルクとして駆動輪側へ作用させることができる。
【０００８】
強制発電モードでは、ロックアップクラッチを開放した上で、エンジンを作動状態とし、かつ、モータジェネレータを目標回転数へ向けて回転数制御することにより、充分な回生トルクを得ることができる。従って、バッテリの過放電を招くことなく、減速コースト運転を安定して継続することができる。
【０００９】
この強制発電モードにおける目標回転数は、ロックアップクラッチの駆動輪側回転数がアイドル回転数以上の場合、駆動輪側回転数以下の範囲で設定される。従って、モータ回転数がロックアップクラッチの駆動輪側回転数以下の状態に維持され、制動トルクを相殺するような駆動トルクがエンジン及びモータジェネレータ側から駆動輪側へ伝達されることはなく、減速コースト運転中に予期せぬ加速感等を与えるおそれはない。
【００１０】
また、強制発電モードでは、ロックアップクラッチが開放されているため、ロックアップクラッチの駆動輪側回転数以下の幅広い回転数の範囲からモータジェネレータの目標回転数を設定することができ、発電効率が良い回転数を目標回転数として設定することが可能であるため、短期間で強制発電モードを終了して、通常の減速モードへ復帰することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両のパワートレインを簡略的に示している。このハイブリッド車両は、車両推進源としてのエンジン１とモータジェネレータ２とを併用している。エンジン１は、ガソリンや軽油のような燃料を燃焼することにより駆動力を発生する周知のガソリンエンジンやディーゼルエンジンである。モータジェネレータ２は、インバータ４を介してバッテリ３に接続され、モータ走行時やモータアシスト運転時にはバッテリ３から供給される電力により力行運転を行うことにより駆動力を発生し、車両減速時や回生時には回生運転を行うことにより電力を回生してバッテリ３を充電する。エンジン１とモータジェネレータ２とは動力伝達可能に互いに連結されており、この実施例では、モータジェネレータ２の回転軸であるロータが、エンジン１の回転軸であるクランクシャフトに直結されており、このクランクシャフトと一体的に回転する。
【００１２】
エンジン１及びモータジェネレータ２と駆動輪５とを結ぶ動力伝達経路には、この動力伝達経路を断続するロックアップクラッチ７（図２参照）を備えたトルクコンバータ６及び自動変速機８等が介装されている。図２に示すように、ロックアップクラッチ７は、トルクコンバータ６のエンジン・モータ側のポンプインペラ６ａと駆動輪側のタービンランナ６ｂとの締結・開放を切り換える。自動変速機８は、複数の遊星歯車機構を備えた有段式の自動変速機であっても良く、あるいはベルト式やトロイダル式等の無段変速機であっても良い。
【００１３】
図２は、本実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を概略的に示すシステム構成図である。ハイブリッドコントローラ１１は、車両全体の動作を統括的に制御するもので、後述する各種センサやバッテリコントローラ１２からの検出信号等に基づいて、エンジンコントローラ１３，モータコントローラ１４及び変速（Ａ／Ｔ）コントローラ１５へ指令信号や指令値を出力する。これらのコントローラ１１〜１５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及び入出力インターフェース等を備え、様々な演算・制御処理をプログラムとして記憶及び実行する周知のマイクロコンピュータシステムである。
【００１４】
エンジンコントローラ１３は、ハイブリッドコントローラ１１からの指令信号（指令値）に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のようなエンジン制御を行う。モータコントローラ１４は、ハイブリッドコントローラ１１から送られる指令値としての目標トルクあるいは目標回転数へ向けて、モータジェネレータ２のトルク制御あるいは回転数制御を行う。変速コントローラ１５は、ロックアップクラッチ７のロックアップソレノイド７ａへ制御信号を出力して、ロックアップクラッチ７のＯＮ／ＯＦＦを切換制御するとともに、自動変速機８のシフトソレノイド８ａへ制御信号を出力し、自動変速機８の変速制御を行う。
【００１５】
上記の各種センサ類として、この車両では、エンジン１の回転速度（回転数）を検出するエンジン回転速度センサ２１，モータジェネレータ２の回転速度（回転数）を検出するモータ回転速度センサ２２、トルクコンバータ６のタービン回転速度、つまりロックアップクラッチ７の駆動輪側回転数を検出するタービン回転速度センサ（駆動輪側回転数検出手段）２３、車速を検出する車速センサ２４、車両要求駆動力に相当するアクセルペダル（図示省略）の開度を検出するアクセル開度センサ２５、及び自動変速機８のギヤポジション位置を検出するギヤポジションセンサ２６等が設けられている。
【００１６】
上記のバッテリコントローラ１２は、バッテリ電圧センサ２７及びバッテリ電流センサ２８から得られるバッテリ３の電圧値や電流値に基づいて、バッテリ３の蓄電値（ＳＯＣ），バッテリ３の入力可能パワー及び出力可能パワーを演算し、これらＳＯＣ及び入・出力可能パワーをハイブリッドコントローラ１１へ送信する。
【００１７】
図３は、ハイブリッドコントローラ１１により記憶・実行される幾つかの演算部を簡略的に示すブロック図である。バッテリ状態演算部３１は、バッテリコントローラ１２（及びバッテリ温度センサ）から入力されるバッテリのＳＯＣ，バッテリの入・出力可能パワー及びバッテリ温度等に基づいて、バッテリ３の状態を演算する。発電量演算部３２は、バッテリ状態演算部３１から供給されるバッテリの状態，タービン回転速度センサ２３からのタービン回転速度及びモータ回転速度センサ２２からのモータ回転速度等に基づいて、目標発電量を演算するとともに、コースト強制発電フラグを設定する。後述するように、例えばバッテリのＳＯＣが所定の発電要求値以下のときにコースト強制発電フラグがセットされ、このコースト強制発電フラグの設定状態に基づいて、強制発電モードか通常減速モードかの判定が行われる（図４のＳ２参照）。目標エンジン出力演算部３３は、発電量演算部３２から入力される目標発電量に基づいて、発電に必要な目標エンジン出力を演算し、この目標エンジン出力に対応するエンジン軸目標回転数を演算する。
【００１８】
運転状態演算部３４は、上述した各種センサ２１〜２６からの検出信号の他、上記のコースト強制発電フラグやアイドルストップ禁止フラグの状態に基づいて、運転状態モードを演算する。アイドル禁止フラグは、例えばバッテリのＳＯＣが所定値未満の場合にセットされる。モータジェネレータ（ＭＧ）指令値演算部３５は、運転状態演算部３４からの運転状態モード及び目標エンジン出力演算部３３からのエンジン軸目標回転数等に基づいて、モータコントローラ１４の目標回転数又は目標トルクを演算し、これを指令値としてモータジェネレータ２へ出力する。エンジン指令値演算部３６は、上記の運転状態モード及びエンジン軸目標回転数等に基づいて、フューエルカットの指令信号、あるいは目標エンジントルクの指令値を出力する。変速（Ｔ／Ｍ）指令値演算部３７は、上記の運転状態モード及びエンジン軸目標回転数等に基づいて、ロックアップクラッチ７の締結フラグをセットする。この締結フラグに基づいて、変速コントローラ１５がロックアップクラッチ７の締結・開放を切換制御する。
【００１９】
図４及び図５は、本実施例の特徴的な制御の流れを示すフローチャート及びタイムチャートである。図４のルーチンは、例えばハイブリッドコントローラ１１により所定期間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。
【００２０】
Ｓ（ステップ）１では、車両減速コースト運転中であるか否かを判定する。具体的には、車速センサ２４により検出される車速が０を超える車両走行中に、車両要求駆動力が０又は負の値、具体的にはアクセル開度センサ２５により検出されるアクセル開度が０（ゼロ）である場合に、減速コースト運転中であると判定されて、Ｓ２以降へ進む。従って、例えば急な下り坂をアクセルペダルを離して走行しているような場合、仮に車両速度が徐々に上昇する状況であっても、減速コースト運転中であると判定される。減速コースト運転中でないと判定されれば、本ルーチンを終了する。
【００２１】
Ｓ２では、車両運転状態に基づいて、通常減速モードＭ１であるか強制発電モードＭ２であるかを判定する。この実施例では、発電要求に相当するバッテリ３のＳＯＣに基づいてＳ２の判定を行っている。例えば図５に示すように、通常減速モードＭ１で運転中に、バッテリ３のＳＯＣが所定の発電要求値Ｌ以下となると、強制発電モードＭ２へと移行する。なお、図３には図示していないが、通常減速モードＭ１と強制発電モードＭ２との運転切換が過度に行われることのないように、Ｓ２の判定には所定のヒステリシスが与えられる。つまり、強制発電モードＭ２から通常減速モードＭ１へ移行する場合のバッテリ３のＳＯＣのしきい値を、上記の発電要求値Ｌよりも高い値としている。
【００２２】
なお、通常減速モードＭ１での運転中に、エアコンプレッサ等の補機類の駆動により消費される電力が回生電力よりも大きい状態、すなわち図５のＡ１に示すようにＳＯＣが徐々に減少していく状況が所定期間継続する場合に、Ｓ２での判定が通常減速モードＭ１から強制発電モードＭ２へ切り換えられるようにしても良い。
【００２３】
Ｓ３〜Ｓ６は、Ｓ２で通常減速モードＭ１と判定された場合の処理内容を示している（通常減速手段）。Ｓ３では、ロックアップクラッチ７を締結する。あるいは、この通常減速モードＭ１では、車速等に応じてロックアップクラッチ７の締結・開放を切り換えるようにしても良い。Ｓ４では、エンジン１のフューエルカット（燃料供給停止）を行い、エンジン１を非作動状態とする。これにより、エンジンフリクションによるエンジンブレーキトルクが車両減速トルクとして作用する。Ｓ５では、モータジェネレータ２の目標回生トルクを演算する。この目標回生トルクは、車両要求減速トルクから上記のエンジンブレーキトルクを差し引いた分に相当する。Ｓ６では、この目標回生トルクを指令値としてモータコントローラ１４へ出力する。指令を受けたモータコントローラ１４は、目標回生トルクへ向けてモータジェネレータ２をトルク制御する。
【００２４】
Ｓ１１〜Ｓ１８は、Ｓ２で強制発電モードＭ２と判定された場合の処理内容を示している（強制発電手段）。Ｓ１１，Ｓ１２では、ロックアップクラッチ７が締結されていればロックアップクラッチ７を開放する。Ｓ１３では、エンジン１のフューエルカットのリカバー指令信号を出力する。すなわち、エンジン１のフューエルカットを止めて、燃料噴射を再開し、エンジン１を作動状態にする。
【００２５】
続くＳ１４〜Ｓ１６では、モータジェネレータ２の目標回転数を設定する（目標回転数設定手段）。タービン回転速度センサ２３により検出されるタービン回転数、つまりロックアップクラッチの駆動輪側回転数が、予め設定された所定のアイドル回転数以上である場合、Ｓ１４からＳ１５へ進み、モータジェネレータ２の目標回転数を、タービン回転数以下の範囲で、できるだけモータジェネレータ２の発電効率が高くなるように設定する。タービン回転数がアイドル回転数未満である場合、Ｓ１４からＳ１６へ進み、上記アイドル回転数をモータジェネレータ２の目標回転数として設定する。
【００２６】
Ｓ１７では、Ｓ１５又はＳ１６で設定された目標回転数をバッテリコントローラ１２へ指令値として出力する。指令を受けたバッテリコントローラ１２はモータジェネレータ２を目標回転数へ向けて回転数制御する。Ｓ１８では、上記モータジェネレータ２の目標回転数等に基づいて、エンジンの発電トルクを設定し、この発電トルクを指令値としてエンジンコントローラ１３へ出力する。指令を受けたエンジンコントローラ１３は、上記の発電トルクに基づいて燃料噴射量の調整等を行う。
【００２７】
以上のような本実施例によれば、通常減速モードＭ１では、エンジン１のフューエルカットを行うとともに、モータジェネレータ２を回生運転することにより、エンジンフリクションによるエンジンブレーキトルク及びモータジェネレータ２による回生トルクを車両制動トルクとして充分に駆動輪５側へ作用させることができ、かつ、フューエルカットによる燃費効率の向上と、モータジェネレータ２の回生運転によるエネルギー効率の向上と、を図ることができる。
【００２８】
また、ロックアップクラッチ７を締結した場合、エンジン１及びモータジェネレータ２と駆動輪５側とがトルクコンバータ６を介することなく実質的に直結されることとなり、トルクコンバータ６の滑りによる損失を招くことなく、上記のエンジンブレーキトルクや回生トルクを制動トルクとして駆動輪５側へ伝達することができる。
【００２９】
強制発電モードＭ２では、ロックアップクラッチ７を開放し、エンジン１及びモータジェネレータ２と駆動輪５側との直結状態を解除した上で、エンジン１を作動状態とするとともに、モータジェネレータ２を目標回転数へ向けて回転数制御している。従って、減速コースト運転中にエアコンプレッサ等の補機類を駆動しているような状況、つまりバッテリ３のＳＯＣが徐々に減少していくような状況では、強制発電モードＭ２を行うことにより、バッテリの過放電を防止しつつ、減速コースト運転を安定して継続することができる。
【００３０】
Ｓ１４，Ｓ１５に示すように、この強制発電モードＭ２における目標回転数は、タービン回転数（ロックアップクラッチの駆動輪側回転数）がアイドル回転数以上の場合、タービン回転数以下の範囲で設定される。従って、モータ回転数（ロックアップクラッチ７のエンジン・モータ側回転数）がロックアップクラッチ７の駆動輪側回転数以下の状態に維持され、制動トルクを相殺するような駆動トルクがエンジン１及びモータジェネレータ２側から駆動輪５側へ伝達されることはなく、減速コースト運転中に予期せぬ加速感等を与えるおそれはない。加えて、タービン回転数以下の幅広い回転数範囲からモータジェネレータ２の目標回転数を設定することができ、発電効率が良い回転数を目標回転数として設定することが可能であるため、短期間で強制発電モードＭ２を終了して、通常の減速モードＭ１へ復帰することができる。
【００３１】
Ｓ１４，Ｓ１６に示すように、強制発電モードＭ２における目標回転数は、タービン側回転数がアイドル回転数よりも低い場合、アイドル回転数に設定される。従って、トルクコンバータ６を介してエンジン１及びモータジェネレータ２側から駆動輪５側へ所定のクリープ力が伝達されるようになり、かつ、エンジン回転数がアイドル回転数よりも低くなることがないので、次回のエンジン再始動を速やかに行うことができる。
【００３２】
仮にロックアップクラッチの開放状態で、モータジェネレータを目標回生トルクへ向けてトルク制御した場合、車両が滑らかに減速しないという不具合があるが、本実施例のようにモータジェネレータを回転数制御した場合、トルクコンバータ６を介して滑らかに車両を減速させることが可能となる。
【００３３】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形、変更を含むものである。例えば図６に示すようなパワートレインを有するハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。ここでは、エンジン１の回転軸であるクランクシャフトとモータジェネレータ２の回転軸であるロータとを、クランクプーリ４１及びモータプーリ４２に巻き掛けられる伝導ベルト４３を備えた巻き掛け伝導機構を介して連結している。なお、図６において、４５は補機としてのエアコンプレッサ、４６は伝導ベルト４３が巻き掛けられるエアコンプレッサ用のプーリ４６、４７はコンプレッサ４５の本体とプーリ４６との動力伝達を断続するクラッチ、４８はエンジン１本体とクランクプーリ４１との動力伝達を断続するクランクプーリクラッチ４８、４９はギヤ５０，５１を介してエンジン１のクランクシャフトに連繋され、このクランクシャフトをクランキングするスタータである。
【００３４】
また、ロックアップクラッチ７の駆動輪側回転数を、上記実施例のようにタービン回転速度センサ２３で直接的に検出することに代えて、車速及び自動変速機８の変速比等から推定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るハイブリッド車両のパワートレインを簡略的に示す構成図。
【図２】上記実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を示すシステム構成図。
【図３】本実施例に係る制御装置の演算ブロック図。
【図４】本実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図５】車両減速コースト運転中に通常減速モードから強制減速モードへ移行する態様を示すタイムチャート。
【図６】本発明に係るハイブリッド車両のパワートレインの他の例を簡略的に示す構成図。
【符号の説明】
１…エンジン
２…モータジェネレータ
３…バッテリ
６…トルクコンバータ
７…ロックアップクラッチ
２３…タービン回転速度センサ（駆動輪側回転数検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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