(57)【要約】【課題】モータ走行時の減速から再加速を速やかに行う。【解決手段】車両の減速度を検出する減速度検出手段と、減速度が予め設定した値を超えたときには、モータジェネレータ２で停止していたエンジン１のクランキングを行って、エンジンブレーキを発生させるエンジンブレーキ発生手段と、を備え、モータジェネレータ５の回生エネルギと制動装置の制御エネルギに、エンジンブレーキのエネルギを加えて制動を行う。【選択図】    図２
2005012874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンギア、キャリア及びリングギアに第１のモータジェネレータ、エンジン、第２のモータジェネレータをそれぞれ連結した遊星歯車と、
前記第１及び第２のモータジェネレータとバッテリの間で電力の制御を行う電力制御手段と、
ブレーキペダルに応動して制動力を発生する制動手段と、
運転状態に応じて前記エンジン及び第１、第２のモータジェネレータの運転状態を決定し、所定の運転状態ではエンジンを停止する一方、第１または第２のモータジェネレータで車両を駆動し、前記制動手段が作動したときには前記第１または第２のモータジェネレータで回生を行うように前記電力制御手段とエンジンとを制御する制御手段と、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記制御手段は、
車両の減速度を検出する減速度検出手段と、
前記減速度が予め設定した値を超えたときには、前記第１のモータジェネレータで停止していたエンジンのクランキングを行って、エンジンブレーキを発生させるエンジンブレーキ発生手段と、を備えた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】
前記減速度検出手段は、制動手段の作動状態に基づいて要求減速エネルギを減速度として演算し、
前記エンジンブレーキ発生手段は、前記要求減速エネルギと予め設定した値を超えたか否かを判定する減速エネルギ判定手段を有し、
前記要求減速エネルギが予め設定した値を超えたときに前記第１のモータジェネレータでエンジンのクランキングを行うことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記減速エネルギ判定手段は、
前記第１のモータジェネレータが停止しているエンジンをクランキングするのに必要な発電機力行エネルギを演算する手段と、
クランキングによるエンジンのフリクショントルクによるエンジン減速エネルギを演算する手段と、を備え、
前記要求減速エネルギから発電機力行エネルギとエンジン減速エネルギを差し引いた値が、予め設定したバッテリへ入力可能なバッテリ入力可能最大エネルギを超えたか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記エンジンブレーキ発生手段は、前記バッテリ入力可能最大エネルギに発電機力行エネルギを加えた値を、前記第２のモータジェネレータで回生し、前記バッテリ入力可能最大エネルギを超えるエネルギで、前記第１のモータジェネレータを駆動することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記制動手段は、エンジンブレーキの増分に応じて制動力を低減することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関とモータジェネレータを組み合わせたハイブリッド車両の制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パラレルハイブリッド車両としては、遊星歯車にエンジンとモータジェネレータとを組み合わせたものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
このハイブリッド車両では、エンジンを停止した状態でモータのみにより走行を行うことができ、このモータ走行時にブレーキペダル踏み込んだ制動を行うと、モータジェネレータにより発電を行って、バッテリに入力可能な電力までは回生を行い、残りの要求減速度は油圧ブレーキで制動トルクを確保していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−３０８０１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、エンジンを停止させたモータ走行時に、ドライバがブレーキを踏んで減速を行う場合は、エンジンは停止したままで、バッテリに入力可能な電力まではモータ回生を行って、残りの要求減速度は油圧ブレーキで制動トルクを確保しているため、運転者がブレーキからアクセル操作へと踏み変えて再加速を行うと、エンジンの再始動が要求される場合があり、停止していたエンジンをモータジェネレータによってクランキングしなければならない。
【０００６】
このときエンジンの始動に時間・エネルギを要し、モータジェネレータによってエンジン始動回転数までクランキングしなければならないため、エンジンを即座に点火することができず、駆動力のレスポンスが悪いという問題があった。
という問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、モータ走行時の減速から再加速を速やかに行うことをを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、サンギア、キャリア及びリングギアに第１のモータジェネレータ、エンジン、第２のモータジェネレータをそれぞれ連結した遊星歯車と、
前記第１及び第２のモータジェネレータとバッテリの間で電力の制御を行う電力制御手段と、ブレーキペダルに応動して制動力を発生する制動手段と、運転状態に応じて前記エンジン及び第１、第２のモータジェネレータの運転状態を決定し、所定の運転状態ではエンジンを停止する一方、第１または第２のモータジェネレータで車両を駆動し、前記制動手段が作動したときには前記第１または第２のモータジェネレータで回生を行うように前記電力制御手段とエンジンとを制御する制御手段と、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記制御手段は、車両の減速度を検出する減速度検出手段と、前記減速度が予め設定した値を超えたときには、前記第１のモータジェネレータで停止していたエンジンのクランキングを行って、エンジンブレーキを発生させるエンジンブレーキ発生手段と、を備え、第２のモータジェネレータの回生エネルギと制動手段の制動エネルギに、エンジンブレーキのエネルギを加えて制動を行う。
【０００９】
【発明の効果】
したがって、本発明は、減速度が予め設定した値を超えたときには、第１のモータジェネレータで停止していたエンジンのクランキングを行って、エンジンブレーキを発生させ、第２のモータジェネレータの回生エネルギと制御手段の制御エネルギに、エンジンブレーキのエネルギを加えて制動を行うので、制動手段の制動力を低減可能となって、制動手段の耐久性を向上でき、さらに、減速状態から再加速を行う際には、エンジンのクランキングが完了しているので、エンジンの点火を迅速に行って、駆動力を速やかに立ち上げることが可能となって、再加速のレスポンスを向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、遊星歯車３にエンジン１、モータジェネレータ２、４を連結したハイブリッド車両に本発明を適用した一例を示す。
【００１２】
遊星歯車３のキャリア（ピニオン）３２にはエンジン１が連結され、サンギア３３には主に発電機として機能するモータジェネレータ２が連結されており、リングギア３１には出力歯車４が連結され、さらに出力歯車４を介してリングギア３１には主にモータとして機能するモータジェネレータ５が連結される。そして、出力歯車４は差動装置７のファイナルギア７と歯合し、車軸８に連結される。
【００１３】
モータジェネレータ２（第１のモータジェネレータ）、モータジェネレータ５（第２のモータジェネレータ）はそれぞれインバータ１１に接続されて、バッテリとの間で電力の授受を行い、コントローラ１０は運転状態に応じてインバータ１１を制御し、モータジェネレータ２、５の駆動または回生を行う。さらに、コントローラ１０は、運転状態に基づいてエンジン１の運転または停止を制御する。
【００１４】
このため、コントローラ１０には、車速センサ１３が検出した車速ＶＳＰ、ブレーキ操作量センサ１４が検出したブレーキ操作量Ｔ、アクセル操作量センサ１５が検出したアクセル操作量ＡＰＯに基づいて運転状態を判定し、モータジェネレータ２、５及びエンジン１の制御を行う。なお、ブレーキ操作量センサ１４は、例えば、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込み量を検出したり、ブレーキ油圧を検出するものであり、コントローラ１０では、これらの値を操作量として用いる。
【００１５】
また、図示はしないが、制動装置としてはブレーキペダルに応動するマスタシリンダと、マスタシリンダに連通したホイールシリンダ等から構成された油圧式ブレーキなどで構成することができる。
【００１６】
遊星歯車３のキャリア３２、サンギア３３、リングギア３１の３要素に連結された、エンジン１、モータジェネレータ２、５の回転方向、回転数及び力の釣り合いは、図２のような共線図で表すことができ、図２の３本の縦軸の間隔がギア比、縦軸の高さが回転数を示しており、共線図上では３つのギアの回転数が必ず直線で結ばれる関係になる。
【００１７】
次に、このような構成によるハイブリッド車両の制御について説明する。
【００１８】
前述した従来例では、エンジン１を停止させたモータ走行時における減速では、モータジェネレータ５による回生制動力と油圧式ブレーキの制動力でのみ制動を行っており、図２の共線図ではＢの線図で表され、エンジン１の回転速度は０ｒｐｍを維持する。
【００１９】
これに対して、本発明ではエンジン１を停止状態としたモータ走行時における減速は、運転車の要求減速度が予め設定した値以上になると、モータジェネレータ５による回生制動力と油圧式ブレーキの制動力に加え、エンジン１を連れ回すエンジンブレーキで行うものである。
【００２０】
このときエンジンブレーキを行う為に、エンジン１の回転速度を引き上げる必要があり、発電機として機能していたモータジェネレータ２をモータとして機能させてエンジン１のクランキングを行う。クランキングのエンジン回転速度維持に要するエネルギは、モータジェネレータ５の回生で得られたエネルギの一部を使う。
【００２１】
これにより、モータジェネレータ５の回生量はバッテリ１２に入力可能であるエネルギ以上の電力を回生することができ、この結果、運転者がモータ走行時のブレーキペダルからアクセルペダルへと踏みかえ、再加速時にエンジン１の再始動が必要である走行状態になると、エンジン１は既に減速中にモータジェネレータ２によるクランキングによって始動可能回転数に達している。つまり、前記従来例のように回転速度＝０ｒｐｍのエンジン再始動のためのクランキング動作が不必要となり、即座に点火することが可能となって、再始動の際には前記従来例のようにエンジン１をクランキングする時間が不必要となって、駆動力の立ち上がりが前記従来例に比して迅速になり、再加速時のレスポンスが向上される。
【００２２】
また、モータ走行時の減速中に、仮にドライバがブレーキ操作の後にアクセルを踏み込まず、そのまま減速を継続した場合でも、バッテリ１２に入力することのできないモータジェネレータ５の電力を用いて、モータジェネレータ２を駆動してクランキングを行っているので、回生で得られたエネルギを無駄なく利用することが可能となって、燃費の向上を図ることができるのである。
【００２３】
次に、前述の制御を図３のフローチャートに沿って解説する。
【００２４】
まず、ステップＳ１では、ブレーキ操作量センサ１４が検出したドライバのブレーキ操作量に基づいて要求減速エネルギを演算する。
【００２５】
要求される減速エネルギをＥｇとすると、
Ｅｇ＝Ｋ×Ｔ        ………（１）
として求める。ただし、Ｋ：ブレーキ操作量からパワーへの変換係数、Ｔ：ブレーキ操作量である。
【００２６】
ステップＳ２では、エンジン１が停止しているか否かを判定する。すなわち、本発明はエンジン停止状態のモータ走行時が前提であるので、
エンジン回転速度≦エンジン停止判定回転速度    ………（２）
この条件を満たしたときに、ステップＳ３以降の制御へ進み、そうでない場合にはステップＳ７へ進み、モータジェネレータ５による回生制動力と油圧式ブレーキの制動力によって減速を行う。
【００２７】
エンジン停止と判定されたステップＳ３では、モータ回生と油圧式ブレーキの制動力のみで減速を行うか、さらにモータジェネレータ２によってエンジン１のクランキングを行いエンジンブレーキを追加するのかを、エネルギ収支を演算し、このエネルギ収支に基づいて判定する。
【００２８】
エネルギ収支は、停止しているエンジン１をモータジェネレータ２によってエンジン始動回転数までクランキングを行ったと想定した場合の発電機力行エネルギをＥｇｅｎとすると、
Ｅｇｅｎ＝Ｅ１十Ｅ２    ………（３）
で表される。ただし、Ｅ１：発電機の過渡的なエンジンクランキングエネルギ、Ｅ２：エンジンフリクションによる連れ回しエネルギ、であり、
Ｅ１＝Ｅｇｅｎｉｐ×Ｎｇｅｎ×２π／６０×ｄＮｅｎｇ×２π／６０  ………（４）
ただし、Ｅｇｅｎｉｐ：発電機イナーシャ（ｋｇ・ｍ２）
Ｎｇｅｎ：発電機（モータジェネレータ２）回転速度（ｒｐｍ）
ｄＮｇｅｎ：単位時間あたりの発電機回転数変化量（ｒｐｍ）
である。
【００２９】
また、
Ｅ２＝−Ｅｆｌｃ×ρ／（１＋ρ）×Ｎｇｅｎ×２π／６０／ηｇ  ………（５）
ただし、Ｅｆｌｃ：エンジンフリクショントルク（Ｎｍ）
ρ：遊星ギア比、
Ｎｇｅｎ：発電機回転速度（ｒｐｍ）
ηｇ：発電機効率
である。
【００３０】
次に、エンジンフリクショントルクＥｆｌｃによる減速エネルギをＥｅｎｇとすると、
Ｅｅｎｇ＝Ｅｆｌｃ×１／（１＋ρ）×Ｎｒ×２π／６０    ………（６）
ただし、Ｅｆｌｃ：エンジンフリクショントルク（Ｎｍ）
Ｎｒ：モータ（モータジェネレータ５）回転速度（ｒｐｍ）
また、この減速状態における、バッテリ入力可能最大エネルギをＥｂａｔとする（入力を正とする）。
【００３１】
このとき、要求減速エネルギＥｇが、発電機エネルギＥｅｎｇと、エンジンフリクショントルクＥｆｌｃによるエネルギとバッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔの和より大きいか、小さいかを判断する。つまり、
Ｅｇ−Ｅｅｎｇ−Ｅｇｅｎ＞Ｅｂａｔ        ………（７）
の判断を行う。
【００３２】
次のステップＳ４では、ステップＳ３の判断が真であるとき、電力損失は生じないので、モータジェネレータ２は、停止しているエンジン１のクランキングを開始し、エンジン始動可能回転数まで上昇させる。
【００３３】
ステップＳ５では、上記ステップＳ４の動作により、リングギア３１には、エンジン１のフリクションエネルギがかかる。また、モータジェネレータ２はエンジン１の連れまわし（クランキング）により、電力を消費している。
【００３４】
このとき、モータ（モータジェネレータ５）回生エネルギＥｍｏｔは、バッテリ１２に最大可能回生電力を入力するため、発電機力行エネルギＥｇｅｎとバッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔの和とする。
【００３５】
Ｅｍｏｔ＝Ｅｇｅｎ＋Ｅｂａｔ        ………（８）
ステップＳ６では、上記ステップＳｌ〜Ｓ５より、要求減速エネルギＥｇからＥｅｎｇ（エンジンフリクションによるエネルギ）とＥｍｏｔ（モータ回生エネルギ）を引いた残りを、Ｅｂｒａｋｅ（油圧ブレーキ）とした、協調ブレーキとする（図４（Ａ）。つまり、
Ｅｂｒａｋｅ＝Ｅｇ−Ｅｅｎｇ−Ｅｍｏｔ        ………（９）
で表される。
【００３６】
以上のステップＳｌ〜Ｓ６が、エンジン停止状態の減速時でモータジェネレータ２（発電機）によりエンジン１のクランキングを行い、モータ回生と油圧式ブレーキの制動力に加えてエンジンブレーキによる協調回生を行う。
【００３７】
なお、ステップＳ３の判断が偽であるときに行われるステップＳ７では、従来通り、バッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔに収まる範囲の電力ではモータ回生を行い、残りの減速エネルギは油圧式ブレーキによって補う（図４  （Ｂ））。
【００３８】
以上の制御による作用を、図４に基づいて説明する。
【００３９】
図４は、所定の諸元のハイブリッド車両で、上記制御を行ったときの一例を示しており、例として車速５０ｋｍ／ｈからの減速制御を行ったときのタイムチャートで、減速エネルギと時間の関係を示す。
【００４０】
本発明の制御によれば、上記ステップＳ１〜Ｓ６のフローチャートに従い、図４（Ａ）のように、エンジン停止状態のモータ走行中に減速を行い、エンジン１のクランキング、連れ回しを行う。
【００４１】
発電機（以下、モータジェネレータ２）：エンジン１は始めは停止しているので、図２の共線図Ｂより、発電機はマイナス回転、正トルクで運転し、図４（Ａ）の時間ｔ１〜ｔ２において図中一点鎖線で示すように、回生を行っている。そして、時間ｔ２以降で、クランキングを開始するためプラス回転へ遷移し、発電機の回転速度が０ｒｐｍを境に、プラス回転、正トルクとなるため、図２の共線図Ａのように力行となってエンジン１のクランキングを行う。
【００４２】
モータ（以下、モータジェネレータ５）：図中波線のモータ回生エネルギは、基本的にはバッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔを目標とする。減速制御開始時では、発電機がはじめ（時間ｔ１〜ｔ２）回生となるため、図中時間ｔ１において、モータ回生エネルギを一旦、小さくする。しかし、発電機回生とモータ回生エネルギの和は、バッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔとなっている。その後、モータ回生エネルギは、発電機がエンジンを連れ回して力行した電力分を回生可能バッテリ入力にプラスする。
【００４３】
したがって、モータ回生エネルギは時間ｔ２以降で、バッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔを超えることになるが、この超えた分は発電機の力行に用いられるので、バッテリ１２に入力される電力はバッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔ相当のままとなる。
【００４４】
一方、図４（Ｂ）は、上記ステップＳ７の制御を示しており、エンジン停止のモータ走行中に減速を行ったとき、モータ回生と油圧式ブレーキの制動力による減速の様子を示すタイムチャートで、バッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔ以下は図中波線のようにモータ回生が行い、減速エネルギがバッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔ以上の場合は、油圧ブレーキで補っている。
【００４５】
こうして、要求減速エネルギＥｇから、エンジンフリクショントルクＥｆｌｃによる減速エネルギ（エンジンブレーキエネルギ）Ｅｅｎｇと発電機力行エネルギＥｇｅｎとを差し引いた値がバッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔを超えるときには、モータジェネレータ２でエンジン１のクランキングを行い、このとき、モータジェネレータ５（モータ）の回生エネルギＥｍｏｔがバッテリ入力可能最大エネルギＥｂａｔを超えた分でモータジェネレータ２（発電機）を駆動することにより、回生エネルギの損失を確実に防ぎながらモータ回生エネルギＥｍｏｔに減速エネルギ（エンジンブレーキエネルギ）Ｅｅｎｇを加えることで減速力を高めることができ、その分、油圧式ブレーキの制動力を低減することが可能となって、ブレーキシューやパッドなどの耐久性を向上させることができる。
【００４６】
つまり、図４（Ａ）の時間ｔ２以降でエンジンブレーキが立ち上がった後には、油圧式ブレーキの制動力（制動エネルギ）をエンジンブレーキにより増大したエネルギ分だけ減少させることができ、減速に必要なエネルギを確保しながら制動力を低減できるので、ブレーキシューやパッドなどの耐久性を向上できるのである。
【００４７】
そして、運転者がブレーキペダルを解放してアクセルペダルを踏み込み、再加速を行う際には、図２の共線図Ａのように、エンジン１は既に点火可能な回転速度にクランキングされているので、前記従来例のように回転速度＝０ｒｐｍから所定のクランキング速度まで上昇させる時間を短縮して速やかにエンジン１の再始動を行うことができ、アクセルペダルの操作に応じて駆動力が迅速に立ち上がるので、加速のレスポンスを大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すハイブリッド車両の概略構成図。
【図２】遊星歯車の各要素の回転速度の関係を示す共線図。
【図３】コントローラで行われる制御の一例を示すフローチャート。
【図４】要求減速エネルギの大きさと各エネルギの配分と時間の経過を示すグラフで、（Ａ）は本発明の制御によるモータ回生エネルギ、油圧式ブレーキのエネルギ、エンジンブレーキエネルギ、発電機エネルギと時間経過の関係を示し、（Ｂ）は従来例と同様の制御によるモータ回生エネルギと油圧式ブレーキのエネルギと時間経過の関係を示す。
【符号の説明】
１  エンジン
２  モータジェネレータ（発電機）
３  遊星歯車
５  モータジェネレータ（モータ）
１０  コントローラ
【図１】
2005012874.tif 000003
【図２】
2005012874.tif 000004
【図３】
2005012874.tif 000005
【図４】
2005012874.tif 000006