(57)【要約】【課題】走行中に発電要求があった場合、車両の駆動力を少しづつ低下させることで、運転者にシフトダウンを促すことにより、違和感をもたらさずに発電要求を満たす。【解決手段】エンジン１１と、有段変速機１２と、モータジェネレータ１３とを備える。バッテリ１５の充電状態が低下し、充電の必要性が生じたときに、モータジェネレータ１３を初期発電動作させ、この状態で運転者の駆動力増加要求が出力されると、有段変速機１２の変速段を低速段側に変速させ、変速後に、バッテリ１５の充電要求に応じた発電量までモータジェネレータ１３の発電トルクを増大させる。【選択図】図２
2005170143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンに接続される有段変速機と、
前記エンジンの出力の一部を回生して発電を行うモータジェネレータと、
前記モータジェネレータの回生電力を蓄電するバッテリとからなるハイブリッド車両の駆動制御装置において、
運転者の駆動力要求に基づき有段変速機の変速段を選択する通常用変速マップと、
運転者の駆動力要求と前記モータモータジェネレータの発電量に基づき有段変速機の変速段を選択する発電優先用変速マップとを備え、
前記通常用変速マップを参照して走行中に前記バッテリの充電状態が低下し、充電の必要が生じたとき、
前記モータジェネレータを初期発電動作させ、
運転者からの駆動力増加要求が出力されると、前記発電優先用変速マップを参照して前記有段変速機を低速段側に変速し、前記初期発電動作を前記バッテリの充電要求に応じた発電動作に変更して前記モータジェネレータを発電動作させる充電制御部と、を備えることを特徴とするハイブリット車両の駆動制御装置。
【請求項２】
前記モータジェネレータの初期発電動作は、前記運転者からの駆動力加速要求、前記有段変速機の通常用変速マップに基づく変速要求、または前記バッテリ充電状態が規定値に回復、のいずれかの条件が成立するまで継続される請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項３】
前記モータジェネレータの初期発電動作の発電トルクは、補機駆動負荷または緩やかな登坂走行時勾配抵抗に相当する値に設定される請求項１または２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項４】
前記運転者からの駆動力要求が継続している間は、前記変速段のさらなる低速段側への変速動作を継続する請求項１〜３のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項５】
前記有段変速機の変速動作中は、前記モータジェネレータをモータ駆動してトルクアシストする請求項１〜４のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項６】
前記有段変速機の変速動作の終了直後は、前記エンジントルクをわずかに低下させる請求項１〜５のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【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の駆動制御装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動装置として、エンジンとモータジェネレータとを組み合わせ、エンジンとモータジェネレータの出力の両方を駆動軸に伝達可能に構成されたパラレル方式のハイブリッド駆動装置が知られている。またエンジンの出力を駆動軸に伝達する変速機には伝達効率の高い有段変速機を利用することも知られている。
【０００３】
エンジンによる車両の走行中にバッテリからの発電要求があると、エンジン出力の一部がモータジェネレータの発電電力として消費される。この場合、発電を行いながらドライバーの要求駆動力を満たす為にはエンジンの出力を発電出力分増大させる必要があり、発電量によってはエンジンの回転速度を増大させる必要がある。前述のように有段変速機を備えていると、エンジンの回転速度を増大させて有段変速機の変速段を低速段に切り換える必要がある。このように有段変速機の変速段が自動的に低速段に切り換えられると、予期しない変速ショックにより運転者に違和感をもたらす。
【０００４】
そこで、このような発電要求があっても、有段変速機は現状のギヤ段を維持できる場合に限って、有段変速機の通常用の変速マップを発電優先用の変速マップに変更するものが、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１３０１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、エンジン出力に十分な余剰トルクが少ない場合には、同一変速段を維持していると、発電要求に十分に答えることができず、バッテリを速やかに充電することができないない。これに対しては、有段変速機をシフトダウンすれば、余裕駆動力を増やすことができるが、運転者の駆動力要求の増加が無い状態でシフトダウンすれば、違和感を与えてしまう。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するために、走行中に発電要求があった場合、車両の駆動力を少しづつ低下させることで、運転者にシフトダウンを促すことにより、違和感をもたらさずに発電トルクを確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、エンジンと、前記エンジンに接続される有段変速機と、前記エンジンの出力の一部を回生して発電を行うモータジェネレータと、
前記モータジェネレータの回生電力を蓄電するバッテリとからなるハイブリッド車両の駆動制御装置において、運転者の駆動力要求に基づき有段変速機の変速段を選択する通常用変速マップと、運転者の駆動力要求と前記モータモータジェネレータの発電量に基づき有段変速機の変速段を選択する発電優先用変速マップとを備え、前記通常用変速マップを参照して走行中に前記バッテリの充電状態が低下し、充電の必要が生じたとき、前記モータジェネレータを初期発電動作させ、運転者からの駆動力増加要求が出力されると、前記発電優先用変速マップを参照して前記有段変速機を低速段側に変速し、前記初期発電動作を前記バッテリの充電要求に応じた発電動作に変更して前記モータジェネレータを発電動作させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、走行中にバッテリ充電状態が低下して、充電する必要が生じた場合には、初期発電動作にてモータジェネレータを発電動作させるので、これに伴い車両の走行に費やされる駆動力が相対的に減少し、車速も徐々に低下する。このため、運転者はこれを感知して駆動力を増加させるように、アクセルペダルを踏み込んだりする。このようにして駆動力の増加要求が出力されると、有段変速機の変速段が低速段側に切換られ、出力トルクが大きくなるために、バッテリの要求に応じた発電トルクでモータジェネレータを発電動作させることができ、結局、運転者に予期しない変速による違和感をもたらすことなく、安定かつ迅速にバッテリの充電が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１、図２は、本発明を適用するハイブリッド車両の駆動システムを示すもので、
図１において、１１はエンジンであり、ガソリン機関、ディーゼル機関などが採用され、エンジン１１の駆動力は、変速機１２に伝達される。変速機１２は有段変速機であり、複数のギヤ段（変速段）を有しており、一般的には遊星歯車を用いた自動変速機（以下、ＭＴ）や、平歯車群からなり手動変速機の変速動作のみを自動化した自動機械式変速機（以下、ＡＭＴ）などが用いられ、ここでは６速のＡＭＴを例示してある。
【００１１】
変速機１２の出力側にはモータジェネレータ（以下、ＭＧ）１３が連結され、ＭＧ１３は減速走行時に発電したり、電力の供給を受けて駆動力を発生したりする。エンジン１１とＭＧ１３の駆動力は出力軸１６からデフアレンシャルギヤ１７を介して左右の駆動輪１８に伝達される。図１においてはＭＧ１３を変速機１２の出力側に配置しているが、ＭＧ１３の配置はすくなくともエンジン１１が車両駆動力を伝達中にＭＧ１３により発電可能な配置であれば良い。
【００１２】
なお、図３は、車両をエンジン１１の出力によってのみ駆動する場合（実線で示す）と、エンジン１１とＭＧ１３の出力とによって駆動する場合（点線で示す）との、変速機１２の変速段に応じての駆動力と車速との関係をそれぞれ示している。エンジン１１にＭＧ１３の駆動力が加わった場合には、車両の駆動力はその分だけ大きくなる。
【００１３】
前記ＭＧ１３の作動を制御するために制御装置１４が備えられ、通常はインバータなどを含んで構成され、バッテリ１５からの電力をＭＧ１３に供給したり、ＭＧ１３からの発電電力でバッテリ１５を充電したりする。
【００１４】
図２は、ハイブリッドシステムを制御するハイブリッドコントローラ（以下、ＨＥＶコントローラ）２１であり、ＨＥＶコントローラ２１には、駆動力の要求指令や車速などの信号が入力し、ＨＥＶコントローラ２１は運転者の駆動力要求に応じて、最良燃費となるようにエンジン１１とＭＧ１３の駆動力分配などを定める。これらの配分は通常用の変速マップとしてＨＥＶコントローラ２１に記憶されている。また同様に走行中に効率的に充電を行う為の発電優先の変速マップを記憶している。例えば通常用の変速マップではエンジン１１が最良燃費となるように運転し、その不足分をＭＧ１３で補うのに適した変速段を選択するようになっている。同様に発電優先用の変速マップはエンジン１１が最良燃費で運転したときに駆動力要求と発電量を満たすような変速段を選択するようになっている。そして、この制御信号をエンジン制御部２６とＭＧ制御部２７とに出力し、これらに基づいて、エンジン１１とＭＧ１３の作動を制御する。
【００１５】
また、ＨＥＶコントローラ２１は、とくに車両の走行中にバッテリ１５の充電量が低下した場合に、この充電量が低下したバッテリ１５の充電制御のために、バッテリ管理部２２と走行中充電制御部２３とを備えている。
【００１６】
バッテリ管理部２２はバッテリ１５のＳＯＣ（充電状態）情報に基づいてバッテリ１５の状態を把握、管理し、ＳＯＣが規定値以下になると、その間は、ＭＧ１３を発電動作させる充電要求を走行中充電制御部２３に出力する。
【００１７】
前記変速機１２の変速を制御するために変速マップ２４が備えられ、要求駆動力と車速とに基づいて、予めマップ化した特性に従って変速段を指令する。変速マップ２４の指令を受けて変速制御部２５が、変速機１２の変速段位置を制御する変速アクチュエータ２８に変速に必要な指令を発生し、同時にこの変速指令は、エンジン制御部２６とＭＧ制御部２７にも送られる。
【００１８】
ところで、前記走行中充電制御部２３に、バッテリ管理部２２から充電要求が出力された場合には、変速マップ２４を発電優先用の変速マップへと切り換えるとともに、この切り換えによって変速が行われる場合には走行中充電制御部２３が変速制御部２５に指令を与え、変速マップ２４からの変速指令にかかわらず、かつ運転者に違和感をもたらすことなく、直接的に変速動作を制御することが可能となっている。
【００１９】
また、走行中充電制御部２３は、この変速動作後に、エンジン制御部２６とＭＧ制御部２７とにトルク指令を与え、変速直後の良好な加速感をもたらすようにもなっている。
【００２０】
以下、図４、図５のフローチャートを参照しながら、本発明による車両走行中の充電制御について説明する。
【００２１】
図４において、ステップＳ１００でバッテリＳＯＣが規定値以下となり、充電要求があると、変速マップ２４が発電優先の変速マップに切り換えられ、ステップＳ１０１に進んで、変速の必要があるかどうか判断される。発電優先の変速マップへの切り換えにより変速がなされると判断された場合、変速マップ２４の指令によらず走行中充電制御部２３によりＴ／Ｍ変速制御部２５が制御されるようになる。
【００２２】
ここで、変速マップ２４の切り換えによる変速とは、主にエンジン１１の余剰トルクが足りない場合に発生する。通常用の変速マップで走行中のエンジン１１は最良燃費で運転されているがエンジンの回転速度を変更することなく増大可能なトルクを余剰トルクとして備えている。これは周知技術であるエンジンの燃料噴射量の制御などにより実現される。つまりＭＧ１３の発電トルクが余剰トルクの範囲内であれば変速マップ２４を発電優先の変速マップに切り換えても余剰トルクで発電を行うのでエンジン１１の回転速度は変化しないので変速は発生しない。しかし発電トルクが余剰トルク以上であれば変速比をロー側に変速してエンジン余剰トルクを増やす必要があり、変速マップの切り換えにともない変速が発生することになる。また実際には余剰トルクを発生させる場合にはエンジン１１の燃費は悪化しているので発電トルクが余剰トルク以下であっても積極的に変速比をロー側に変速したほうがエンジン１１の燃費が向上する場合もある為、変速が行われる場合がある。
いずれにせよステップＳ１０１で変速が発生すると判断された場合、ステップＳ１０２へ進み、変速が発生しないと判断された場合はステップＳ１０７に進んで、変速マップ２４は発電優先のマップに基づき以降の制御を行い、充電を行う。
ステップＳ１０２ではＭＧ１３が所定の発電トルクでもって初期発電を行うように、走行中充電制御部２３からＭＧ制御部２７に発電指令が出力される。つまり、ＭＧ１３による初期発電動作に伴いエンジン出力が消費され、車両の駆動力が減少し、このときの減速感がショックとして運転者に感知されないようにするために、発電トルクによる減速度が、一般的に人によって感知される最小減速度である、０．０１５ｍ／ｓ２よりも小さい０．１０ｍ／ｓ２となるような、減速度に相当する発電トルクに設定してある。また、この発電トルクは、エアコンなどの補機の作動負荷または、車両が緩やかな登り勾配（勾配１％未満）走行時の走行抵抗に相当する値とすることもできる。
【００２３】
このように、ＭＧ１３の発電トルクを設定することにより、車両に対して緩やかな減速感を与えるようにしている。なお、ＭＧ１３の発電トルクを余剰トルクに緩やかな減速感を与える発電トルクを加えたものとしても良い。この場合はエンジン１１のトルクを余剰トルク分増大させ且つＭＧ１３の発電トルクを余剰トルクに緩やかな減速感を与える発電トルクを加えたものにすれば、発電を行いつつ緩やかな減速感を与えることもできる。
【００２４】
車両に対して緩やかな減速感が与えられていると、運転者がアクセルペダルを踏み込んで、駆動力の増加要求、すなわち、加速要求を行う場合がある。
【００２５】
ステップＳ１０３では、運転者からの加速要求指令が発せられたかどうかを判断し、もし加速要求があるときには、ステップＳ１０４に進んで、図５に示す変速制御に入る。
【００２６】
これに対して、運転者からの加速要求が無いときは、ステップＳ１０５で車速が通常の変速マップに基づくしきい値との対比を行う。運転者による駆動力の要求が一定であっても、走行中充電制御に伴うＭＧ１３の発電により車両駆動力が減少し、緩やかに車速が低下し、通常用の変速マップ２４に設定された、その変速段での所定の車速にまで達すると、通常用の変速マップ２４による変速指令（シフトダウン）が出力される。この場合は車速の低下に基づくシフトダウンであるので、運転者への違和感は軽減されている。
【００２７】
この場合には、同じくステップＳ１０４に進んで、変速制御に入る。
【００２８】
車速がしきい値以下でなければ、ステップＳ１０６に進んで、バッテリ１５のＳＯＣ状態が所定のしきい値以上かどうか判断し、そうでなければ、ステップＳ１０３に戻って上記した動作を繰り返す。つまり、ＭＧ１３の当該制御中の発電によりバッテリ１５のＳＯＣが規定値に復帰しているならば、ステップＳ１０８に移行して走行中の充電制御を終了させる。
【００２９】
次に図５によって、ステップＳ１０４で行われる変速制御を説明する。
【００３０】
ステップＳ１０４の変速制御では、まず変速要求が出力されると、ステップＳ１１１において、ＭＧ１３の発電トルクを低下させる。
【００３１】
ステップＳ１１２では、ＭＧ１３により、充電要求に対応した発電を行っても、所定の余裕駆動力が確保できる変速段を選定する。つまり、発電優先用の変速マップに基づき決定される変速段である。例えば、図３の場合には、６速段のＡ点で運転されているので、余裕駆動力が確保できる車両駆動力としてＢ点の変速段、すなわち３速段が選定される。
【００３２】
ステップＳ１１３で、変速アクチュエータ２８に３速段への変更が指令され、発進クラッチやドグクラッチを制御しつつ、シフトダウンが行われる。
【００３３】
ステップＳ１１４では、この変速中にＭＧ１３によるトルクアシストを制御を行う。ＡＴ、ＡＭＴにかかわらず、有段変速機では変速段の切換中に一時的にトルクの伝達が低下するので、このときにＭＧ１３によるトルクアシストを行うことで、変速機としての変速品質が向上する。なお、変速時間は非常に短いので、ＭＧ１３が消費する電力は、バッテリ残存電力に比較して十分に小さく、バッテリ１５の劣化を助長することはない。
【００３４】
ステップＳ１１５では、エンジン１１の出力トルクを増加させる。これにより変速前よりも駆動力が増加し、車両は加速される。
【００３５】
ステップＳ１１６で運転者からの加速要求が停止したかどうかの判断を行う。ダウンシフトにより駆動力が増加し、車両は加速されるので、運転者は所望の車速に達すると加速指令を停止する。
【００３６】
加速が足りない間は、ステップＳ１１２に戻り、上記した動作を繰り返し、より低い変速段（例えば、２速段）への選択される。加速要求が停止したときには、ステップＳ１１７に移行し、エンジン１１のトルク調整を行う。
【００３７】
ダウンシフトに伴いエンジン１１の回転数は上昇し、かつトルクも増え、変速前に比べるとエンジン音も大きくなっている。運転者が加速要求を停止した状態で、そのまま走行中充電制御に移行すると、駆動力指令とエンジン音との相関が得られず、運転者が違和感を覚える可能性がある。そのため、エンジントルクを多少下げ、エンジン音を小さくしてから、走行中充電制御に移行するのである。
【００３８】
ステップＳ１１８では、充電要求に応じてＭＧ１３よる発電を行い、発電トルクを発生させる。つまり発電優先用の変速マップに従い決定した発電トルクである。この場合の発電トルクは、シフトダウンにより余裕駆動力が大きくなっているため、充電要求に対応したものとしても、走行駆動力が低下することはなない。ただし、このときの充電要求に応じての発電トルクは、シフトダウン後の車両駆動力が、変速前の車両駆動力よりも小さくならない範囲内である。すなわち、発電優先用の変速マップではエンジン１１の出力を要求駆動力と発電トルクで消費した場合に最も燃費効率の高いエンジン１１の運転点を選択することが可能になっており、充電中の車両の走行駆動特性は確保されつつ燃費効率良く発電を行うことができる。
【００３９】
走行中充電の変速段が決定された以降は、図４のステップＳ１０７へ進み、発電優先用の変速マップに基づき、バッテリＳＯＣが所定のしきい値（既定値）以上かどうか判断し、しきい値以上に達するまで充電制御を継続し、この後、ステップＳ１０８に進んで充電を終了する。
なお、充電終了後は発電優先の変速マップから通常用の変速マップに切り換えられるが、このとき発生し得る変速はアップシフトであり、変速ショックは小さいので速やかに変速マップは通常の変速マップに切り換えられる。
【００４０】
ここで、図６のタイムチャートを参照しながら、走行中の充電制御の全体的な動作状況を説明する。
【００４１】
車両走行中にバッテリ１５のＳＯＣが既定値以下に低下すると、充電要求が発令され、ＭＧ１３の初期発電動作が行われる。このときの発電トルクは、エンジン余剰トルクの範囲内で、運転者にショックを感じさせることのない小さいな減速度となるように設定されてはいるが、エンジン出力の一部がＭＧ１３の発電トルクに消費される分だけ、車両の駆動力は減少し、これに伴って車速も徐々に低下する。
【００４２】
車速の低下により運転者が加速要求を発令し、要求駆動力が大きくなると、有段変速機１２は変速動作に入り、変速段が低速段へとシフトダウンされる。このとき、変速が完了するまでの間、ＭＧ１３は発電トルクを瞬時に低下させた後、モータとして駆動力を発生させてトルクアシストを行う。これにより変速中のエンジントルクの低下にもかかわらず、車両駆動力の低下が抑制される。シフトダウンが完了し、低速段が選択され、またエンジン出力も増加させられ、これにより車両の駆動力が増加し、余裕駆動力も十分に大きくなる。
【００４３】
この状態でＭＧ１３はバッテリ１５の充電要求に応じた発電量で発電を行い、これに伴い速やかにバッテリ１５の充電が行われる。
【００４４】
以上のように本実施形態によれば、車両の走行中にバッテリ１５のＳＯＣが低下し、充電が必要となると、エンジン１１の余剰トルクの範囲内で、車両の減速ショックを感じさせない程度の小さな発電トルクにより、ＭＧ１３が初期発電動作に入る。これに伴い車両の走行駆動力が相対的に減少し、これによる車速の低下を感知して運転者が駆動力増加（加速）要求を出力すると、有段変速機１２が変速マップによらずに、シフトダウンを行い、十分な余裕駆動力を発生させ、この後は、ＭＧ１３が充電要求に対応した発電トルクで発電する。このため、走行中の充電要求があったときにも、運転者に違和感をもたらすことなく、換言すると運転者に自らの意志よるダウンシフトを促し、発電に必要な余裕トルクを発生させ、速やかにバッテリ１５の充電を行うことができる。
【００４５】
また、この充電制御中に運転者からの加速要求がある間は、さらなるシフトダウンを行うので、車速や変速段が、いかなる状態であっても、つまりどのような運転状態からの充電要求であっても、発電に必要な余裕駆動力を適切にもたらすことができ、運転者に違和感を与えることなく、応答性のよい充電制御を行える。
【００４６】
また、充電要求に伴う変速段の切り換え時には、ＭＧ１３のトルクアシストを行うことにより変速中の伝達トルクの低下を補うので、変速中のトルクショックが小さく、変速特性の向上が図れる。
【００４７】
また、充電の必要が発生したことに伴うＭＧ１３の発電による車両駆動力の減少は小さく、このため運転者の求める加速要求は緩やかなものとなるが、上記した変速終了直後には、エンジントルクを少し低下させるので、余裕駆動力がＭＧ１３の発電要求と対応させられ、運転者の想定するエンジン音よりもエンジン音が過剰にはならず、違和感をもたらすこともない。
【００４８】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内での当業者のなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明はハイブリッド車両の制御装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態における駆動システムの一例を示す構成図である。
【図２】同じく制御系のブロック図である。
【図３】駆動力特性を示す説明図である。
【図４】制御動作を示すフローチャートである。
【図５】同じく制御動作を示すフローチャートである。
【図６】発電要求時の作動特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１１  エンジン
１２  有段変速機
１３  モータジェネレータ（ＭＧ）
１４  インバータ
１５  バッテリ
１６  出力軸
１８  駆動輪
２１  ハイブリッドコントローラ（ＨＥＶコントローラ）
２２  バッテリ管理部
２３  走行中充電制御部
２４  変速マップ
２５  変速制御部
２６  エンジン制御部
２７  ＭＧ制御部
【図１】
2005170143.tif 000003
【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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