JP4192117B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、更に詳しくは、バッテリ充電量が減少した場合であっても、残存するバッテリ電力を有効に活用して変速時あるいは加速時に最適なトルクアシストを実施することができるハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、走行駆動源としてのエンジンと、エンジン出力による発電またはバッテリ電力によるエンジン出力のアシストを行うモータジェネレータと、上記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段とを備えたハイブリッド車両において、上記モータジェネレータによるトルクアシスト実行中に上記バッテリ充電量が所定値以下になったとき、当該バッテリ充電量の減少度合いに応じて当該トルクアシスト量を徐々に減少させるとともに、上記エンジン出力を徐々に増大させる過渡的なトルクアシストを行うものが公知である（たとえば、特許文献１参照）。

なお、関連する技術として、走行駆動源としてのエンジンと、エンジン出力による発電またはバッテリ電力によるエンジン出力のアシストを行うモータジェネレータと、上記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段とを備えたハイブリッド車両において、検出されたバッテリ充電量と所定の閾値との差に応じた割合をもって、車両運転状態に応じて先に決定されたモータジェネレータによるトルクアシスト量を減少させるようにしたものが公知である（たとえば、特許文献２参照）。

特許第３２８７９４０号公報 特開２０００−６９６０９号公報

上記従来技術は、バッテリ充電量が減少した場合であっても、モータジェネレータを駆動することができる限りトルクアシストを実施するように構成したものであるため、応答性に優れたモータジェネレータを用いることによって、ある程度までは加速性を向上させることができる。

しかしながら、バッテリ充電量が減少した場合に、モータジェネレータによるトルクアシストを実施する運転領域については考慮されていないため、加速時あるいは変速時において、残存するバッテリ電力を有効に活用して最適なトルクアシストを実施できないという課題があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バッテリ充電量が減少した場合であっても、残存するバッテリ電力を有効に活用して変速時あるいは加速時に最適なトルクアシストを実施することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係るハイブリッド車両の制御装置は、走行駆動源としてのエンジンと、前記エンジン出力による発電またはバッテリ電力による前記エンジン出力のアシストを行うモータジェネレータと、前記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記充電量検出手段によって検出された前記バッテリ充電量が所定の下限値よりも少ない場合には、前記モータジェネレータによって変速アシストを実施する変速アシスト運転領域のみ、あるいは前記変速アシスト運転領域および前記モータジェネレータによって加速アシストを実施する加速アシスト運転領域を当該バッテリ充電量に基づいて可変とし、前記バッテリ充電量が少ないほど前記変速アシスト運転領域を前記エンジンの高回転・高負荷側の運転領域に限定したことを特徴とするものである。

したがって、この発明によれば、バッテリ充電量が減少した場合に、車両の走行状態や残存するバッテリ電力およびモータジェネレータの性能等に応じて、加速アシスト運転領域と変速アシスト運転領域の少なくとも一方を適切に可変設定することにより、バッテリを保護しつつ最適なトルクアシストを実施し、良好なドライバビリティを確保することができる。

したがって、この発明によれば、変速時のトルク中断による減速感が大きい高回転・高負荷運転領域においてモータジェネレータによる変速アシストを実施することにより、当該減速感を大幅に低減することができ、ドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。

この発明に係るハイブリッド車両の制御装置（請求項１）によれば、バッテリ充電量が減少した場合であっても、残存するバッテリ電力を有効に活用し、変速時または加速時の少なくとも一方においてモータジェネレータにより最適なトルクアシストを実施することができる。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御装置（請求項１）によれば、変速時のトルク中断による減速感が大きい高回転・高負荷運転領域に限定して変速アシスト運転領域を設定したので、当該減速感を大幅に低減することができ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

以下に、この発明に係るハイブリッド車両の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この発明をディーゼルハイブリッド車両に適用した例について説明するが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

先ず、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成について図２に基づいて説明する。ここで、図２は、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。

図２に示すように、ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）１０には、走行駆動源としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記す）１１が設けられている。なお、図示を省略するが、このエンジン１１は、コモンレール方式の燃料噴射システム、排気ガス圧力を利用して吸気量を増大させるターボ過給機、吸排気バルブの開閉動作タイミングを可変制御する可変バルブタイミング機構等を備えている。

また、図示を省略するが、エンジン１１の排気通路には、排気ガス中の粒子状物質および窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタや、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス再循環装置を備えている。なお、上記フィルタは、触媒が担持されていないパティキュレートフィルタや、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタであってもよい。

また、エンジン１１で発生する駆動力は、自動変速可能な有段変速機（以下、ＭＭＴ（マルチモードマニュアルトランスミッション）と記す）１２、ディファレンシャルギヤ１５およびドライブシャフト１４を介して駆動輪１３に伝達されるようになっている。

このＭＭＴ１２は、走行状態に応じてギヤ段の変速操作をアクチュエータで電気的に自動制御するものである。エンジン１１とＭＭＴ１２間には、動力伝達の接離を行うクラッチ１２ａが備えられており、走行状態に応じて接離操作をアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。

また、エンジン１１は、上記ＭＭＴ１２から指令される要求エンジントルクを出力するために、その燃料噴射量や吸入空気量等が制御されるように構成されている。エンジン１１の要求燃料噴射量は、たとえば、エンジンの回転数およびアクセル開度からマップ等に基づいて決定され、上記燃料噴射システムにより噴射されるようになっている。

また、駆動系歯車装置（ギヤトレーン）を一体化したモータジェネレータ（ＭＧ）１７は、インバータ１９を介し、充放電可能な二次電池であるバッテリ２０と接続され、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの２つの運転状態をとり得るように構成されている。

たとえば、このモータジェネレータ１７は、力行運転モードではバッテリ２０からの電力供給を受けて、ドライブシャフト１４を駆動するための動力を発生する。これにより、変速時にはエンジン出力の変速アシストを行うことができ、加速時にはエンジン出力の加速アシストを行うことができる。また、回生運転モードでは、モータジェネレータ１７は、エンジン１１あるいはドライブシャフト１４から伝達される駆動力を電力に変換し、バッテリ２０を充電する。

モータジェネレータ１７が力行運転モードあるいは回生運転モードのいずれかで運転されるかは、バッテリ２０の充電量ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を勘案して決定される。このバッテリ充電量ＳＯＣは、所定のバッテリセンサ（充電量検出手段）により常時検出されるようになっている。

以上のように構成されたディーゼルハイブリッド車両１０は、制御装置である図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって、図示しない車速センサやアクセル開度センサ等、各種センサからの出力情報に基づいて以下のように基本制御され、種々の状態で走行することができる。

すなわち、ディーゼルハイブリッド車両１０が走行を始めた比較的低速な状態では、エンジン１１を停止したまま、モータジェネレータ１７を力行することにより走行（ＥＶ走行）する。そして、走行開始後にディーゼルハイブリッド車両１０が所定の速度もしくは負荷に達すると、モータジェネレータ１７を用いてエンジン１１をクランキングして始動し、当該エンジン１１を用いた運転に移行する。

また、定常運転時には、通常は、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求動力とほぼ等しい出力を発生するように運転される。このとき、エンジン１１の出力のほぼすべてがドライブシャフト１４に伝えられる。

バッテリ充電量ＳＯＣが予め定められた基準値以下に低下している場合には、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求出力以上の出力で運転され、その余剰動力の一部はモータジェネレータ１７によって電力として回生され、バッテリ２０の充電に利用される。そして、エンジン１１の出力トルクが不足する場合には、バッテリ充電量ＳＯＣに応じてモータジェネレータ１７によって不足分のトルクがアシストされ、必要トルクが確保される。

なお、上記ディーゼルハイブリッド車両１０は、燃料の節約と排気エミッションの低減を図るために、いわゆるエコラン（エコノミー＆エコロジーランニング）制御もなされる。たとえば、交差点における信号待ち等でディーゼルハイブリッド車両１０が停車した場合に、所定の停止条件下でエンジン１１を自動停止させ、その後、所定の再始動条件下（たとえば、アクセルペダルを踏み込んだとき）でエンジン１１を再始動させる制御もなされる。

以上が本発明に係るディーゼルハイブリッド車両１０の基本構成および基本制御動作である。

つぎに、本発明の要部である変速アシスト時の制御方法について図１に基づいて図２〜図４を参照しつつ説明する。以下の制御は、上記ＥＣＵによって実行される。

ここで、図１は、変速アシスト時の制御方法を示すフローチャート、図３は、限定された変速アシスト運転領域を示す概念図、図４は、限定されていない変速アシスト運転領域を示す概念図である。なお、これら図３および図４において、バッテリ充電量ＳＯＣと全負荷線を示してある。

図１に示すように、先ず、上記バッテリセンサにより検出したバッテリ充電量ＳＯＣを読み込み（ステップＳ１０）、そのバッテリ充電量ＳＯＣが所定の下限値（たとえば、４５％）よりも少ないか否かを判断する（ステップＳ１１）。

バッテリ充電量ＳＯＣが上記所定の下限値よりも少ない場合には（ステップＳ１１肯定）、モータジェネレータ１７により変速アシストを実施する運転領域を、エンジン１１の所定の高回転・高負荷運転領域に限定する（ステップＳ１２）。

このように限定するのは、つぎの理由による。すなわち、変速要求があると、ＭＭＴ１２により走行状態に応じた変速操作が自動的になされる。この変速時にはクラッチ１２ａが切断され、エンジン１１の出力が駆動輪１３に伝達されなくなるので、減速感が生じる。したがって、エンジン１１の運転領域が高回転・高負荷側であればあるほど、エンジン出力が大きくなるので、変速時のトルク中断による減速感が大きくなる。

そこで、バッテリ充電量ＳＯＣが少ないほど、変速アシスト領域をエンジン１１の所定の高回転・高負荷運転領域に限定し、上記トルク中断による減速感を可能な限り低減するようにした。なお、この限定領域は、残存するバッテリ２０の電力やモータジェネレータ１７の最大出力等に応じて予めマップ等により最適値が設定されている。

たとえば、図３に示すように、バッテリ充電量ＳＯＣが４０％未満である場合には、運転点Ｐ１で示すような最も高回転・高負荷側の運転領域において変速アシストを実施する。また、バッテリ充電量ＳＯＣが４０〜４５％の間にある場合には、運転点Ｐ２で示すような高回転・高負荷運転領域において変速アシストを実施する。

なお、モータジェネレータ１７によって変速アシストを実施する場合、現アクセル開度や現車速から定まる走行条件において、上記減速感を生じないようにエンジン１１が出力すべきエンジントルク推定値を算出し、これを目標値にしてモータジェネレータ１７によるトルクアシスト量を制御する。

一方、バッテリ充電量ＳＯＣが所定の下限値（たとえば、４５％）よりも多い場合には（ステップＳ１１否定）、上記高回転・高負荷運転領域を除き、現バッテリ充電量ＳＯＣにおいて許容されている全運転領域で変速アシストを実施する（ステップＳ１３）。たとえば、図４に示すように、バッテリ充電量ＳＯＣが４５〜５５％の間にある場合には、当該運転領域内にあるすべての運転点Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５において変速アシストを実施する。

以上のように、バッテリ充電量ＳＯＣが減少した場合であっても、残存するバッテリ電力を有効に活用して変速時に最適なトルクアシストを実施することができる。特に、変速時のトルク中断による減速感が大きい高回転・高負荷運転領域に限定して変速アシスト運転領域を設定したので、当該減速感を大幅に低減することができ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

つぎに、加速アシスト時の制御方法について図５に基づいて図２および図６を参照しつつ説明する。ここで、図５は、加速アシスト時の制御方法を示すフローチャート、図６は、加速アシスト運転領域を示す概念図である。なお、図６において、バッテリ充電量ＳＯＣと全負荷線を示してある。

図５に示すように、先ず、上記バッテリセンサにより検出したバッテリ充電量ＳＯＣを読み込み（ステップＳ２０）、そのバッテリ充電量ＳＯＣが所定の下限値（たとえば、４５％）よりも少ないか否かを判断する（ステップＳ２１）。

バッテリ充電量ＳＯＣが上記所定の下限値よりも少ない場合には（ステップＳ２１肯定）、モータジェネレータ１７により加速アシストを実施する運転領域を、エンジン１１の所定の低回転・低負荷運転領域に限定する（ステップＳ２２）。なお、この限定領域は、残存するバッテリ２０の電力やモータジェネレータ１７の性能等に応じて予めマップ等により最適値が設定されている。

たとえば、図６示すように、バッテリ充電量ＳＯＣが上記下限値４５％よりも少ない３５％であって、加速運転によって運転点がＰ６からＰ７に変化する場合について考察する。この場合、加速アシストが実施されるのは、バッテリ充電量ＳＯＣが３５％の領域内、すなわちエンジン１１の低回転・低負荷運転領域のみであり、当該３５％を超えてから運転点Ｐ７に至るまでは、バッテリ充電量ＳＯＣの急激な低下を抑制するために加速アシストは実施されず、エンジン１１の出力のみで加速される。

このようにバッテリ充電量ＳＯＣの急激な低下を抑制するために、当該バッテリ充電量ＳＯＣが少ないほど、上記加速アシスト運転領域をエンジン１１の低回転・低負荷側の運転領域に限定するとよい。

一方、バッテリ充電量ＳＯＣが所定の下限値（たとえば、４５％）よりも多い場合（ステップＳ２１否定）、たとえばバッテリ充電量ＳＯＣが５５％である場合には、図６に示す運転点Ｐ７は当該５５％の領域内にあるので、運転点Ｐ６からＰ７への加速時には、アシスト領域を限定せず、全運転領域で加速アシストを実施する（ステップＳ２３）。

以上のように、バッテリ充電量ＳＯＣが減少した場合であっても、残存するバッテリ電力を有効に活用し、モータジェネレータ１７によって加速時に最適なトルクアシストを実施することができる。

なお、上記実施例においては、ディーゼルエンジン１１を走行駆動源とするハイブリッド車両について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、ガソリンエンジンを走行駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよい。

また、上記実施例においては、バッテリ充電量ＳＯＣが所定の下限値よりも少ない場合に、変速アシスト運転領域と加速アシスト運転領域の双方を当該バッテリ充電量ＳＯＣに基づいて限定するものとして説明したが、変速または加速のいずれか一方のアシスト運転領域のみを当該バッテリ充電量ＳＯＣに基づいて限定してもよい。

以上のように、この発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、変速時あるいは加速時にバッテリ電力を利用してモータジェネレータによりトルクアシストを実施するハイブリッド車両に有用であり、特に、バッテリ充電量が減少した場合であっても、残存するバッテリ電力を有効に活用して変速時あるいは加速時に最適なトルクアシストを実施することを目指すハイブリッド車両に適している。

変速アシスト時の制御方法を示すフローチャートである。 ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。 限定された変速アシスト運転領域を示す概念図である。 限定されていない変速アシスト運転領域を示す概念図である。 加速アシスト時の制御方法を示すフローチャートである。 加速アシスト運転領域を示す概念図である。

符号の説明

１０ ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）
１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１７ モータジェネレータ
２０ バッテリ
ＳＯＣ バッテリ充電量

Claims (1)

1. 走行駆動源としてのエンジンと、前記エンジン出力による発電またはバッテリ電力による前記エンジン出力のアシストを行うモータジェネレータと、
   前記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段と、
   を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記充電量検出手段によって検出された前記バッテリ充電量が所定の下限値よりも少ない場合には、
   前記モータジェネレータによって変速アシストを実施する変速アシスト運転領域のみ、あるいは前記変速アシスト運転領域および前記モータジェネレータによって加速アシストを実施する加速アシスト運転領域を当該バッテリ充電量に基づいて可変とし、
   前記バッテリ充電量が少ないほど前記変速アシスト運転領域を前記エンジンの高回転・高負荷側の運転領域に限定したことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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