(57)【要約】【課題】変速にかかる時間を短縮し、ドライバビリティおよび燃費を向上させること。【解決手段】統合コントローラ１０は、エンジン１から出力されるエンジントルクとモータ２から出力されるモータトルクとを合わせた入力トルクをトランスミッション３へ入力する車両に搭載される。統合コントローラ１０は、入力トルク低減要求を入力する入力部１０１と、出力中のエンジントルクを変更せずに、入力トルクが入力トルク低減要求の要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出する計算部１０２と、出力中のモータトルクを目標モータトルクへ低減するように指示する情報をモータコントローラ１２へ出力する出力部１０３と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから出力されるエンジントルクとモータから出力されるモータトルクとを合わせてトランスミッションへ入力する車両に搭載されるトルク制御装置であって、
前記トランスミッションへの入力トルクを変更する旨の変更要求が生じた場合、出力中のエンジントルクを変更せずに、前記入力トルクが前記変更要求で要求された要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出する計算部と、
出力中のモータトルクを前記目標モータトルクに変更するように前記モータを制御する制御部と、を有する、
トルク制御装置。
【請求項２】
前記計算部は、
前記変更要求が前記入力トルクを前記要求値以下に低減する要求である場合、前記出力中のエンジントルクと、前記要求値以下の所定値とに基づいて、前記目標モータトルクを算出する、
請求項１に記載のトルク制御装置。
【請求項３】
算出される前記目標モータトルクは、負の値である、
請求項２に記載のトルク制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記出力中のモータトルクが前記目標モータトルクに変更され、前記入力トルクが前記要求値以下に変更された後で、該入力トルクを元に戻す旨の変更要求が生じた場合、前記出力中のエンジントルクを変更せずに、変更後のモータトルクを変更前のモータトルクに戻すように前記モータを制御する、
請求項２または３に記載のトルク制御装置。
【請求項５】
エンジンから出力されるエンジントルクとモータから出力されるモータトルクとを合わせてトランスミッションへ入力する車両のトルク制御方法であって、
前記トランスミッションへの入力トルクを変更する旨の変更要求が生じた場合、出力中のエンジントルクを変更せずに、前記入力トルクが前記変更要求で要求された要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出し、
出力中のモータトルクを前記目標モータトルクに変更するように前記モータを制御する、
トルク制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両においてトランスミッションに入力されるトルクを制御するトルク制御装置およびトルク制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから出力されるエンジントルクとモータから出力されるモータトルクの両方をトランスミッションへ入力することで車両の走行を実現する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来技術では、変速時にトランスミッションへの入力トルクが変更（増加または低減）される場合、エンジンとモータの両方に対して、出力中のトルクを目標値に変更するように制御が行われる。
【０００５】
しかしながら、エンジンは制御に対する反応が遅いため、出力中のエンジントルクが目標値に変更されるまでには時間がかかる。その結果、変速に時間がかかってしまい、ドライバビリティの低下や燃費の悪化を引き起こすという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、変速にかかる時間を短縮し、ドライバビリティおよび燃費の向上を実現するトルク制御装置およびトルク制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のトルク制御装置は、エンジンから出力されるエンジントルクとモータから出力されるモータトルクとを合わせてトランスミッションへ入力する車両に搭載されるトルク制御装置であって、前記トランスミッションへの入力トルクを変更する旨の変更要求が生じた場合、出力中のエンジントルクを変更せずに、前記入力トルクが前記変更要求で要求された要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出する計算部と、出力中のモータトルクを前記目標モータトルクに変更するように前記モータを制御する制御部と、を有する。
【０００８】
本発明のトルク制御方法は、エンジンから出力されるエンジントルクとモータから出力されるモータトルクとを合わせてトランスミッションへ入力する車両のトルク制御方法であって、前記トランスミッションへの入力トルクを変更する旨の変更要求が生じた場合、出力中のエンジントルクを変更せずに、前記入力トルクが前記変更要求で要求された要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出し、出力中のモータトルクを前記目標モータトルクに変更するように前記モータを制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、変速にかかる時間を短縮し、ドライバビリティおよび燃費の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のトルク制御方法の一例を示す説明図
【図２】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動系および制御系の構成例を示す図
【図３】本発明の実施の形態に係る統合コントローラおよびモータコントローラの動作例を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態に係るトルク制御方法の一例を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜発明に至った知見＞
まず、図１を用いて、本発明に至った知見について説明する。図１は、従来のトルク制御方法の一例を示す説明図である。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、エンジンから５０Ｎｍ（ニュートンメートル）のエンジントルクが出力され、モータから１０Ｎｍのモータトルクが出力され、それらの合計である６０Ｎｍが入力トルクとしてトランスミッションへ入力されているとする。また、トランスミッションは、３速であるとする。
【００１３】
このような状態において、３速から４速への変速が行われる場合、例えば、入力トルクを３０Ｎｍ以下に低減する旨の要求が発生する。これにより、エンジンおよびモータは、それぞれのトルクを低減するように制御される。
【００１４】
例えば、図１（ｂ）に示すように、エンジンは、目標エンジントルク（変更後のエンジントルク）として２５Ｎｍが指示され、モータは、目標モータトルク（変更後のモータトルク）として０Ｎｍが指示される。これにより、エンジンは、５０Ｎｍから２５Ｎｍへの低減を開始し、モータは、１０Ｎｍから０Ｎｍへの低減を開始する。
【００１５】
ここで、エンジンは、モータに比べ、上記指示に対する反応が遅く、トルクの低減に時間がかかる。
【００１６】
その後、図１（ｃ）に示すように、指示された目標エンジントルクおよび目標モータトルクに到達し、要求された入力トルクを下回った時点で、トランスミッションは、変速処理を開始する。
【００１７】
その後、変速処理が完了すると、図１（ｄ）に示すように、トランスミッションは、４速となる。
【００１８】
以上説明したように、従来のトルク制御方法では、目標エンジントルクへの低減は、目標モータトルクへの低減よりも時間がかかるため、変速にかかる時間が長くなる。その結果、ドライバビリティの低下や燃費の悪化が生じてしまう。
【００１９】
本発明は、変速にかかる時間を短縮し、ドライバビリティおよび燃費の向上を実現することを目的とする。
【００２０】
＜実施の形態＞
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
まず、本実施の形態に係る駆動系および制御系の構成について、図２を用いて説明する。
【００２２】
図２は、本実施の形態に係る駆動系および制御系の構成例を示す図である。図２に示す駆動系および制御系は、ハイブリッド車両（図示略）に搭載される。なお、図２において、破線の矢印は、電気信号の流れを示し、実線の矢印は、トルクの流れを示す。
【００２３】
ハイブリッド車両は、駆動系として、エンジン１、モータ２、トランスミッション３を備える。
【００２４】
なお、図示は省略するが、ハイブリッド車両は、駆動系としてその他の構成要素を備えてもよい。例えば、トランスミッション３の出力軸は、プロペラシャフト、デファレンシャルギヤ、ドライブシャフトを介して、車輪に連結されている。また、例えば、エンジン１とモータ２の間、および、モータ２とトランスミッション３の間には、クラッチが備えられる。また、モータ２は、インバータと接続されており、インバータはバッテリと接続されている。
【００２５】
このような駆動系において、エンジン１から出力されるエンジントルクとモータ２から出力されるモータトルクの両方が、入力トルクとしてトランスミッション３へ入力される。入力トルクは、トランスミッション３からプロペラシャフト、デファレンシャルギヤ、およびドライブシャフトを介して車輪に伝達される。これにより、ハイブリッド車両は、走行する。このように、エンジントルクとモータトルクの両方を用いた走行を、以下、ハイブリッド走行という。
【００２６】
モータ２は、電動機として動作する場合は、上述したとおりモータトルクを出力する一方で、発電機として動作する（回生動作を行う）場合、バッテリを充電することができる。
【００２７】
ハイブリッド車両は、制御系として、統合コントローラ１０、エンジンコントローラ１１、モータコントローラ１２、トランスミッションコントローラ１３を備える。本実施の形態において、統合コントローラ１０およびモータコントローラ１２は、本発明のトルク制御装置の一例に相当する。
【００２８】
統合コントローラ１０は、エンジンコントローラ１１、モータコントローラ１２、およびトランスミッションコントローラ１３のそれぞれと、例えばＣＡＮ通信回線を介して接続されている。
【００２９】
エンジンコントローラ１１、モータコントローラ１２、およびトランスミッションコントローラ１３は、それぞれ、エンジン１、モータ２、およびトランスミッション３を制御する。なお、以下では、各コントローラについて、本発明の特徴に係る機能についてのみ説明し、それ以外の機能についての説明は省略する。
【００３０】
エンジンコントローラ１１は、ハイブリッド走行時において、統合コントローラ１０（後述の計算部１０２）で算出されたエンジントルクを出力するようにエンジン１を制御する。
【００３１】
モータコントローラ１２は、ハイブリッド走行時において、統合コントローラ１０（後述の計算部１０２）で算出されたモータトルクを出力するようにモータ２を制御する。
【００３２】
なお、図１では、モータコントローラ１２からモータ２へ電気信号（制御情報）が出力されるように図示しているが、モータコントローラ１２は、インバータに対して電気信号（制御情報）を出力することで、モータ２から所定のモータトルクが出力されるようにインバータを制御する。本明細書では、説明を簡略化するため、モータコントローラ１２によるインバータの制御を、モータコントローラ１２によるモータ２の制御と言い換えて説明する。
【００３３】
トランスミッションコントローラ１３は、トランスミッション３において変速が行われる場合、入力トルクを変更する旨の要求を統合コントローラ１０へ出力する。本実施の形態では、入力トルクを低減する要求（以下、入力トルク低減要求という）を例に挙げて以下に説明する。入力トルク低減要求には、例えば、低減後の入力トルクの値（以下、要求値という）が含まれる。
【００３４】
統合コントローラ１０は、入力部１０１、計算部１０２、および出力部１０３を備える。
【００３５】
入力部１０１は、エンジンコントローラ１１、モータコントローラ１２、およびトランスミッションコントローラ１３から所定の情報を受け取る。
【００３６】
例えば、入力部１０１は、トランスミッションコントローラ１３から、入力トルク低減要求を受け取る。
【００３７】
計算部１０２は、ハイブリッド走行時において、出力されるべきエンジントルクおよびモータトルクを算出する。
【００３８】
また、計算部１０２は、ハイブリッド走行時にトルク低減要求が生じた場合（入力部１０１がトルク低減要求を受け取った場合）、目標モータトルクを算出する。具体的には、計算部１０２は、出力中のエンジントルクを変更せずに、入力トルクが入力トルク低減要求の要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出する。
【００３９】
出力部１０３は、エンジンコントローラ１１、モータコントローラ１２、およびトランスミッションコントローラ１３へ所定の制御情報を出力する。
【００４０】
例えば、出力部１０３は、計算部１０２で算出されたエンジントルクを出力するように指示するトルク出力指示情報をエンジンコントローラ１１へ出力し、計算部１０２で算出されたモータトルクを出力するように指示するトルク出力指示情報をモータコントローラ１２へ出力する。これにより、エンジンコントローラ１１は、算出されたエンジントルクが出力されるようにエンジン１を制御し、モータコントローラ１２は、算出されたモータトルクが出力されるようにモータ２を制御する。
【００４１】
また、例えば、出力部１０３は、出力中のモータトルクを、計算部１０２で算出された目標モータトルクに低減するように指示するトルク低減指示情報をモータコントローラ１２へ出力する。これにより、モータコントローラ１２は、出力中のモータトルクを低減させ、目標モータトルクへ到達させるようにモータ２を制御する。なお、出力部１０３およびモータコントローラ１２は、本発明の制御部の一例に相当する。
【００４２】
なお、統合コントローラ１０、エンジンコントローラ１１、モータコントローラ１２、およびトランスミッションコントローラ１３は、図示は省略するが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路をそれぞれ有する。例えば、統合コントローラ１０における入力部１０１、計算部１０２、および出力部１０３の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００４３】
以上、本実施の形態に係る駆動系および制御系の構成について説明した。
【００４４】
次に、本実施の形態に係る統合コントローラ１０およびモータコントローラ１２の動作（本発明のトルク制御方法の一例）について、図３を用いて説明する。
【００４５】
図３は、本実施の形態に係る統合コントローラ１０およびモータコントローラ１２の動作例を示すフローチャートである。図３のフローは、ハイブリッド走行時に行われる。
【００４６】
トランスミッション３において変速が行われる場合、統合コントローラ１０の入力部１０１は、トランスミッションコントローラ１３から出力された入力トルク低減要求を受け取る（ステップＳ１０１）。
【００４７】
次に、統合コントローラ１０の計算部１０２は、出力中のエンジントルクを変更せずに、入力トルクが入力トルク低減要求で要求された要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出する（ステップＳ１０２）。
【００４８】
次に、統合コントローラ１０の出力部１０３は、出力中のモータトルクを目標モータトルクに低減するように指示するトルク低減指示情報を、モータコントローラ１２へ出力する（ステップＳ１０３）。
【００４９】
次に、モータコントローラ１２は、トルク低減指示情報に基づいて、出力中のモータトルクを低減させ、目標モータトルクへ到達させるようにモータ２を制御する（ステップＳ１０４）。
【００５０】
このようにして、出力中のエンジントルクを低減することなく、出力中のモータトルクを目標モータトルクへ低減することで、入力トルク低減要求で要求された要求値を満たすように、入力トルクを低減することができる。
【００５１】
以上、本実施の形態に係る統合コントローラ１０およびモータコントローラ１２の動作について説明した。
【００５２】
＜作用効果＞
次に、図３を用いて説明した本実施の形態のトルク制御方法により得られる作用効果について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態のトルク制御方法の一例を示す説明図である。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、エンジンから５０Ｎｍ（ニュートンメートル）のエンジントルクが出力され、モータから１０Ｎｍのモータトルクが出力され、それらの合計である６０Ｎｍが入力トルクとしてトランスミッションへ入力されているとする。また、トランスミッションは、３速であるとする。なお、統合コントローラ１０の計算部１０２は、出力中のエンジントルクが５０Ｎｍであること、および、出力中のモータトルクが１０Ｎｍであることを認識（把握）している。
【００５４】
そして、例えば、トランスミッション３において３速から４速への変速が行われる場合、トランスミッションコントローラ１３は、入力トルクを３０Ｎｍ（要求値の一例）以下に低減する旨のトルク低減要求を、統合コントローラ１０へ出力する。
【００５５】
統合コントローラ１０において、入力部１０１がトルク低減要求を受け取ると、計算部１０２は、出力中のエンジントルクである５０Ｎｍを変更せずに、変更後の入力トルクが、要求値である３０Ｎｍ以下を満たすように、目標モータトルクを算出する。例えば、計算部１０２は、目標モータトルクとして、−２５Ｎｍを算出する。
【００５６】
そして、出力部１０３は、出力中のモータトルクである１０Ｎｍを−２５Ｎｍへ低減するように指示するトルク低減指示情報を、モータコントローラ１２へ出力する。このように、本実施の形態では、従来の場合（図１参照）とは異なり、エンジントルクの低減が指示されず、モータトルクの低減のみが指示される。
【００５７】
図４（ｂ）に示すように、モータコントローラ１２の制御により、モータ２は、１０Ｎｍから−２５Ｎｍへの低減を開始する。これにより、モータ２において、−３５Ｎｍの負トルクが発生する。
【００５８】
その後、図１（ｃ）に示すように、モータトルクが目標モータトルクである−２５Ｎｍへ到達し、入力トルクが２５Ｎｍとなると（入力トルクが、要求値である３０Ｎｍを下回ると）、トランスミッション３は、変速処理を開始する。
【００５９】
その後、変速処理が完了すると、図１（ｄ）に示すように、トランスミッション３は、４速となる。
【００６０】
このように、本実施の形態のトルク制御方法は、図１に示した従来のトルク制御方法と比べて、エンジントルクの低減を行うことなく、入力トルクを低減できるため、変速にかかる時間を短縮できる。その結果、ドライバビリティおよび燃費の向上を実現することができる。
【００６１】
また、本実施の形態のトルク制御方法では、モータ２において負トルクを発生させるため、それによる電力を回収できる。回収された電力は、バッテリに蓄積される。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、トルク低減要求が生じた場合、出力中のエンジントルクを変更せずに、入力トルクが要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出し、出力中のモータトルクを目標モータトルクに変更するようにモータを制御することを特徴とする。これにより、変速にかかる時間を短縮し、ドライバビリティおよび燃費の向上を実現することができる。
【００６３】
＜変形例＞
ここまで本発明の実施の形態について詳述してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。
【００６４】
［変形例１］
上記実施の形態では、トルク低減要求の発生時にモータトルクのみを低減させる場合を例に挙げて説明したが、入力トルクを増加する旨のトルク増加要求の発生時に、モータトルクのみを増加させてもよい。この例について以下に説明する。
【００６５】
例えば、図４（ｃ）に示したように入力トルクが２５Ｎｍに低減された後で、４速から３速に変更される場合、トランスミッションコントローラ１３は、入力トルクを元に戻す（例えば、入力トルクを２５Ｎｍから６０Ｎｍへ増加させる）旨のトルク増加要求を、統合コントローラ１０へ出力する。
【００６６】
統合コントローラ１０の入力部１０１がトルク増加要求を受け取ると、計算部１０２は、出力中のエンジントルクを増加させずに、変更後の入力トルクがトルク増加要求で要求された要求値（例えば、６０Ｎｍ）を満たすように、目標モータトルクを算出する。例えば、計算部１０２は、変更前のモータトルクである１０Ｎｍを、目標モータトルクとして算出する。
【００６７】
なお、ここでは例として、計算部１０２が目標モータトルクを算出するとしたが、例えば、計算部１０２が、変更前に出力されていたモータトルクを記憶しておき、そのモータトルクを目標モータトルクに決定してもよい。
【００６８】
そして、出力部１０３は、出力中のモータトルク（例えば、−２５Ｎｍ）を、目標モータトルクである１０Ｎｍへ増加するように指示するトルク増加指示情報を、モータコントローラ１２へ出力する。これにより、モータコントローラ１２は、出力中のモータトルクが−２５Ｎｍから１０Ｎｍへ到達するようにモータ２を制御する。
【００６９】
このように入力トルクを増加させて元の値に戻す場合でも、本変形例によれば、モータトルクのみを復帰させ、エンジントルクに対しては変更を加えないため、変速にかかる時間を短縮できる。これに対し、図１で説明した従来のトルク制御方法では、入力トルクを元の値に戻す場合、モータトルクだけでなく、エンジントルクも元に戻す必要があるため、変速に時間がかかってしまう。
【００７０】
［変形例２］
上記実施の形態では、図２に示したように、統合コントローラ１０とは別に、エンジンコントローラ１１、モータコントローラ１２、およびトランスミッションコントローラ１３が設けられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。
【００７１】
例えば、統合コントローラ１０は、エンジンコントローラ１１、モータコントローラ１２、およびトランスミッションコントローラ１３のうち少なくとも１つを含んでもよい。
【００７２】
＜本開示のまとめ＞
本発明のトルク制御装置は、エンジンから出力されるエンジントルクとモータから出力されるモータトルクとを合わせてトランスミッションへ入力する車両に搭載されるトルク制御装置であって、前記トランスミッションへの入力トルクを変更する旨の変更要求が生じた場合、出力中のエンジントルクを変更せずに、前記入力トルクが前記変更要求で要求された要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出する計算部と、出力中のモータトルクを前記目標モータトルクに変更するように前記モータを制御する制御部と、を有する。
【００７３】
なお、上記トルク制御装置において、前記計算部は、前記変更要求が前記入力トルクを前記要求値以下に低減する要求である場合、前記出力中のエンジントルクと、前記要求値以下の所定値とに基づいて、前記目標モータトルクを算出してもよい。
【００７４】
また、上記トルク制御装置において、算出される前記目標モータトルクは、負の値であってもよい。
【００７５】
また、上記トルク制御装置において、前記制御部は、前記出力中のモータトルクが前記目標モータトルクに変更され、前記入力トルクが前記要求値以下に変更された後で、該入力トルクを元に戻す旨の変更要求が生じた場合、前記出力中のエンジントルクを変更せずに、変更後のモータトルクを変更前のモータトルクに戻すように前記モータを制御してもよい。
【００７６】
本発明のトルク制御方法は、エンジンから出力されるエンジントルクとモータから出力されるモータトルクとを合わせてトランスミッションへ入力する車両のトルク制御方法であって、前記トランスミッションへの入力トルクを変更する旨の変更要求が生じた場合、出力中のエンジントルクを変更せずに、前記入力トルクが前記変更要求で要求された要求値を満たして変更されるように、目標モータトルクを算出し、出力中のモータトルクを前記目標モータトルクに変更するように前記モータを制御する。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、ハイブリッド車両においてトランスミッションに入力されるトルクを制御するトルク制御装置およびトルク制御方法に適用できる。
【符号の説明】
【００７８】
１  エンジン
２  モータ
３  トランスミッション
１０  統合コントローラ
１１  エンジンコントローラ
１２  モータコントローラ
１３  トランスミッションコントローラ
１０１  入力部
１０２  計算部
１０３  出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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