JP5137239B2 - ハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御方法 - Google Patents

Description

本発明はハイブリッド車両（ＨＥＶ）のアイドリングストップモードの制御方法に係り、更に詳しくは、ハイブリッド車両がアイドリングストップモードに進入する際、エンジンとモータ、変速機（ＣＶＴ）の最終制御時間を一致させるために、ＣＶＴクラッチのための別のアイドリングストップシグナルを予めハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）からトランスミッション制御装置（ＴＣＵ）に転送し、ＣＶＴクラッチが予めオープンされるようにすることで、アイドリングストップモードに進入する際、車両の衝撃および振動現象を防止することができるハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御方法に関する。

ハイブリッド車両（ＨＥＶ）のシステム構成は図２に示す通り、車両走行用駆動源として互いに直結したエンジン１００およびモータ２００、動力伝達のためのクラッチおよび変速機（ＣＶＴ）９０、エンジンおよびモータなどの駆動のためのインバータ１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、高電圧バッテリー３０などを含め、更にこれらの制御手段として、互いにＣＡＮ通信により通信が可能となるように連結されるハイブリッド制御装置４０、モータ制御装置（ＭＣＵ）５０、バッテリー制御装置（ＢＭＳ）６０、エンジン制御装置（ＥＣＵ）７０およびトランスミッション制御装置（ＴＣＵ）８０などを含んでいる。

ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）４０は、ハイブリッド自動車において全般的な動作を総括制御する上位制御装置であり、下位制御装置であるモータ制御装置（ＭＣＵ）５０と所定の方式で通信し、駆動源であるモータのトルクと速度および発電トルク量を制御し、補助動力源として電圧発電のための動力を発生するエンジンを制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）７０と通信し、エンジン始動関連リレー制御および故障診断を行う。

更に、ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）４０は主動力源であるバッテリーの温度、電圧、電流、ＳＯＣなどを検出し、バッテリーの状態を管理するバッテリー制御装置（ＢＭＳ）６０と通信し、ＳＯＣの状態によってモータトルクおよび速度を制御し、車速と運転者の走行要求によって変速比を決定して制御するトランスミッション制御装置（ＴＣＵ）８０と通信し、運転者が要求する車速が維持されるように制御する。

また、ハイブリッド制御装置４０は、運転者の要求情報（Ａｃｃｅｌ、Ｂｒａｋｅ）と前記制御装置（ＭＣＵ、ＢＭＳ、ＥＣＵ、ＴＣＵ）の現在の状態をモニタリングし、車両状態によるエネルギーの効率的な配分が行われるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧を制御する。このＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、車両電装負荷に対する電力供給および１２Ｖバッテリー（ＢＡＴＴ）の効率的な充電が行われるようにする機能を有する。

高電圧バッテリー３０は、ハイブリッド車両のモータおよびＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動するエネルギー源であり、その制御装置であるバッテリー制御装置６０は、高電圧バッテリーの電圧、電流、温度をモニタリングし、高電圧バッテリー３０の充電状態量（ＳＯＣ［％］）を調節する機能を行う。
インバータ１０は、高電圧バッテリー３０からエネルギーを受けてモータ駆動に必要な３相交流を供給し、その制御装置であるモータ制御装置５０は、ハイブリッド制御装置４０の指令を受けてモータ制御を担当する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御と関連してＥＣＵ７０およびＴＣＵ８０は、運転者のアクセル開度量とブレーキシグナルを受け、前記上位制御装置であるハイブリッド制御装置４０に車両充電エネルギーを決定させるように情報を提供する。
一方、ハイブリッド車両の加速ペダルは、電子式ペダル（ＥＴＣ）形式を使用し、運転者が加速ペダルを踏むと運転者要求トルク形態に転換され、車速に従って適切な要求トルクが決定される。
即ち、運転者要求トルクは、加速ペダルセンサーの検出値、車速に対するマッピング座標にて設定され、決定された要求トルクによってモータ、発電機、エンジンの運転点が決定される。

前記構成からなるハイブリッド自動車の狙いは、燃料効率が高く、排気性能を改善して環境に優しい車両を実現することである。
このような目的達成のための一つのモードとして、ハイブリッド自動車は、燃費および排気改善のために、アイドリングストップ（燃費向上のために車両が停止し、エンジンが空回転する間、エンジンを停止する機能）モードがある。このアイドリングストップモードは、ハイブリッド自動車の燃費および排気性能改善技術の一つとして不必要なエンジンの回転を防止し、燃費および排気性能の向上を図るものである。

アイドリングストップモードへの進入は、エンジンを強制終了する過程において、エンジンおよびモータの動力伝達が変速機、即ち、ＣＶＴを通して車両に伝達され、クラッチの制御とエンジンおよびモータの制御が有機的に行われる場合に安定的に行われる。
即ち、アイドリングストップモードに進入する際、エンジンとモータの制御およびＣＶＴの制御が完璧に一致する場合に車両の衝撃と振動現象がないアイドリングストップモードを実現することができるが、特に、ＣＶＴのオイル温度とエンジンの冷却水温、そして減速度によって大きく影響を受ける。

従って、アイドリングストップモードへの進入のために、ハイブリッド制御装置がＥＣＵとＴＣＵ、そしてＦＡＴＣ（Ｆｕｌｌ Ａｕｔｏ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）にアイドリングストップモード進入シグナルを送ると、前記ＴＣＵはクラッチをオープンさせる制御を行いエンジンとモータの動力が車両に伝達されるのを遮断し、前記ＥＣＵはエンジンをオフさせる制御を行いエンジン動力の伝達を遮断する制御を行う。この時、前記ハイブリッド制御装置はモータ制御装置にシグナルを送り、モータに相殺トルクが発生するようにすることで、エンジンとモータの残留トルクを削除し、アイドリングストップモードへの進入が完了する。

しかし、前記のようにハイブリッド車両がアイドリングストップモードに進入する際、車両は線形的にスムーズに減速して停止する必要があるが、車両に急に振動が発生して、運転者は線形的な減速感を感じることができず違和感を感じる。結局、減速度によってドラッグフィーリング（Ｄｒａｇ Ｆｅｅｌｉｎｇ）が異なるため、ハイブリッド車両の商品性の下落を招く問題がある。

即ち、図４の動作プロフィルグラフから分かるように、アイドリングストップモードへの進入の際、モータトルクが発生してクラッチ油圧が解除されるまでモータ制御を実施し、クラッチ油圧が目標圧力に追従できず、Ｐ１速度にディップが発生して車速に影響を与え、車両の衝撃による運転者の違和感が発生するという問題がある。

このような問題点の原因は下記の通りである。
即ち、常に同一車速でアイドリングストップモードへの進入車速を決定し、モータの反力制御によりＣＶＴ油圧がオープンされる時間を待った後、アイドリングストップモードへの進入制御が行われるため、エンジンオフとモータトルクがオンとなる時期上の不一致が生じて車両の衝撃と振動が発生する原因となり、更に、減速度による補償なしにアイドリングストップモードの進入がなされ、車両の衝撃現象が加重される原因となる。
更に、クラッチの油圧が完全に抜ける時間が実際の目標値と異なり、ドレーンが遅いため車両の衝撃および振動現象が発生する原因となっている。
特開２００７−１９６７６４号公報

本発明は、アイドリングストップモードに進入する際、車両の衝撃および振動現象を防止することができるハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御方法の提供を目的とする。

前記目的を達成するための本発明は、ハイブリッド車両がアイドリングストップモードへ進入時、無段変速機（以下、ＣＶＴと称す）クラッチの油圧が完全に抜ける油圧ドレーン時間と、エンジンの最終オフ時間と、モータの最終制御時間を一致させる制御を行うハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御方法であって、（１）ハイブリッド制御装置（以下、ＨＣＵと称す）が、“Ｉ／Ｓｔｏｐ ｆｏｒ ＴＣＵ”というシグナルを作る段階と、（２）ＨＣＵが、ハイブリッド車両がアイドリングストップモード進入車速に到達する時、 “Ｉ／Ｓｔｏｐ ｆｏｒ ＴＣＵ”シグナルをトランスミッション制御装置（以下、ＴＣＵと称す）及びエンジン制御装置（以下、ＥＣＵと称す）に送る段階と、（３）ＴＣＵが、ＣＶＴのクラッチをオープンしてエンジンの動力伝達を遮断する段階と、（４）ＥＣＵが、ＣＶＴの油圧が完全に抜けた状態でエンジンをオフする段階と、（５）ＨＣＵによりモータを相殺トルクで制御する段階と、からなり、 “Ｉ／Ｓｔｏｐ ｆｏｒ ＴＣＵ”というシグナルは、ＣＶＴクラッチの油温と減速度を基にしてＴＣＵのためのアイドリングストップモード進入許容車速条件を設定したマップを通して作られることを特徴とする。

本発明によると、クラッチ油圧が完全に抜け出る（Ｆｕｌｌ Ｄｒａｉｎ）時点でエンジンを停止し、車両に伝達されるトルクをなくし、モータを相殺トルクで制御し、車両の衝撃および振動現象を防止することができる。
また、アイドリングストップモード進入時、別のセンサーやアクチュエーターがなくとも衝撃発生原因をなくすことができるため、追加費用なしに車両の衝撃および振動現象を防止することができ、モータ制御時に使用されるエネルギーを減らすと共に、燃費の向上を図ることができる。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。

本発明のハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御は、図２に示す制御システムで実行される。
ハイブリッド車両（ＨＥＶ）のシステム構成は図２に示す通り、車両走行用駆動源として互いに直結したエンジン１００およびモータ２００、動力伝達のためのクラッチおよび変速機（ＣＶＴ）９０、エンジンおよびモータなどの駆動のためのインバータ１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、高電圧バッテリー３０などを含め、更にこれらの制御手段として、互いにＣＡＮ通信により通信が可能となるように連結されるハイブリッド制御装置４０、モータ制御装置（ＭＣＵ）５０、バッテリー制御装置（ＢＭＳ）６０、エンジン制御装置（ＥＣＵ）７０およびトランスミッション制御装置（ＴＣＵ）８０などを含む。

ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）４０は、下位制御装置であるモータ制御装置（ＭＣＵ）５０と所定の方式で通信し、駆動源であるモータのトルクと速度および発電トルク量を制御し、補助動力源として電圧発電のための動力を発生するエンジンを制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）７０と通信し、エンジン始動関連リレー制御および故障診断を行う。

更に、ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）４０は主動力源であるバッテリーの温度、電圧、電流、ＳＯＣなどを検出し、バッテリーの状態を管理するバッテリー制御装置（ＢＭＳ）６０と通信し、ＳＯＣの状態によってモータトルクおよび速度を制御し、車速と運転者の走行要求によって変速比を決定して制御するトランスミッション制御装置（ＴＣＵ）８０と通信し、運転者が要求する車速が維持されるように制御する。

また、ハイブリッド制御装置４０は、運転者の要求情報（Ａｃｃｅｌ、Ｂｒａｋｅ）と前記制御装置（ＭＣＵ、ＢＭＳ、ＥＣＵ、ＴＣＵ）の現在の状態をモニタリングし、車両状態によるエネルギーの効率的な配分が行われるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧を制御する。このＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、車両電装負荷に対する電力供給および１２Ｖバッテリー（ＢＡＴＴ）の効率的な充電が行われるようにする機能を有する。

高電圧バッテリー３０は、ハイブリッド車両のモータおよびＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動するエネルギー源であり、その制御装置であるバッテリー制御装置６０は、高電圧バッテリーの電圧、電流、温度をモニタリングし、高電圧バッテリー３０の充電状態量（ＳＯＣ［％］）を調節する機能を行う。
インバータ１０は、高電圧バッテリー３０からエネルギーを受けてモータ駆動に必要な３相交流を供給し、その制御装置であるモータ制御装置５０は、ハイブリッド制御装置４０の指令を受けてモータ制御を担当する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御と関連してＥＣＵ７０およびＴＣＵ８０は、運転者のアクセル開度量とブレーキシグナルを受け、前記上位制御装置であるハイブリッド制御装置４０に車両充電エネルギーを決定させるように情報を提供する。
一方、ハイブリッド車両の加速ペダルは、電子式ペダル（ＥＴＣ）形式を使用し、運転者が加速ペダルを踏むと運転者要求トルク形態に転換され、車速に従って適切な要求トルクが決定される。
即ち、運転者要求トルクは、加速ペダルセンサーの検出値、車速に対するマッピング座標にて設定され、決定された要求トルクによってモータ、発電機、エンジンの運転点が決定される。

以下、本発明によるハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御方法について説明する。
アイドリングストップモードは、燃費向上のために、車両が停止してエンジンが空回転（Ｉｄｌｅ）する間、エンジンを停止する機能であり、エンジンとモータ、ＣＶＴの制御が完璧に一致する場合に完璧なアイドリングストップモードを実現することができる。
通常のアイドリングストップモードの進入のための制御フローは、ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）がＥＣＵとＴＣＵ、そしてＦＡＴＣにアイドリングストップモード進入シグナルを送る段階、前記ＴＣＵがクラッチをオープンさせてエンジンとモータの動力が車両に伝達されるのを遮断する段階、前記ＥＣＵがエンジンをオフにさせてエンジン動力の伝達を遮断する段階とからなる。

一方、本発明は、ＣＶＴクラッチの油圧のドレーン時間と、エンジンの最終ストップ時間と、モータの最終制御時間を一致させ、ハイブリッド車両の燃費向上のためにアイドリングストップモードに進入する際、車両の衝撃および振動なしに線形的に車両が停止することができるようにする制御方法を提供するものである。
図１は、本発明によるハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御方法を説明する順序図であり、図３は本発明によるアイドリングストップモードの制御方法についての動作プロファイルを示すグラフである。

本発明によると、アイドリングストップのためのブレーキ条件、車両出発によるアイドリングストップ条件、ＴＣＵのためのアイドリングストップモードの再進入条件、アイドリングストップモード進入許容条件、アイドリングストップシステムのコンディション条件、アイドリングストップブロワーのコンディション条件、傾斜角に対するアイドリングストップの応答条件、ギア比進入許容条件、車速によるアイドリングストップ解除条件、警告停止制御、などは既存のアイドリングストップモードの制御と同様に行われ、ハイブリッド車両のアイドリングストップモードに進入する際、ＣＶＴクラッチの油圧が完全に抜ける油圧ドレーン時間と、エンジンの最終オフ時間と、モータの最終制御時間を一致させる制御が行われる。

まず、アイドリングストップモードの進入が可能な状態で、ＣＶＴのための別のシグナルを具現するために、ＣＶＴ油温と減速度を基にＴＣＵのためのアイドリングストップモード進入許容車速条件を設定したマップを通し、“Ｉ／Ｓｔｏｐ ｆｏｒ ＴＣＵ”というシグナルを作る。
そこで、ＣＶＴの油温と減速度に従って、ハイブリッド車両がアイドリングストップモード進入車速に到達する時、前記ＣＶＴのための別のシグナルである“Ｉ／Ｓｔｏｐ ｆｏｒ ＴＣＵ”シグナルをハイブリッド制御装置からＴＣＵに予め転送する。
従って、前記ＴＣＵの制御として、ＣＶＴのクラッチが予めオープンされ、エンジン動力が遮断される。

即ち、アイドリングストップモードに進入する際、ＣＶＴクラッチを最初にオープンする。その理由は、クラッチの油圧は機械的原因により油圧の目標制御に比べて遅く油圧が抜けながら、本来の意図とは異なる車両挙動、即ち、車両の衝撃および振動現象が発生するためである。
そこで、前記ＣＶＴクラッチのオープンと共に、ＣＶＴの油圧が完全に抜けた状態で、ＥＣＵによりエンジンがオフになり、前記ハイブリッド制御装置によりモータを相殺トルクで制御する。
言い換えると、ＣＶＴクラッチの油圧が完全排出（Ｆｕｌｌ Ｄｒａｉｎ）される時、エンジンを停止し、車両に伝達されるトルクをなくし、モータを相殺トルクで制御し、従来発生していた車両の衝撃および振動現象を防止することができる。

本発明によるハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御方法を説明する順序図である。 ハイブリッド車両のシステムを説明するための構成図である。 本発明によるハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御結果を示す各因子の動作プロフィルを示すグラフである。 従来のハイブリッド車両のアイドリングストップモード進入時の各因子の動作プロフィルを示すグラフである。

符号の説明

１０ インバータ
２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０ 高電圧バッテリー
４０ ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）
５０ モータ制御装置（ＭＣＵ）
６０ バッテリー制御装置（ＢＭＳ）
７０ エンジン制御装置（ＥＣＵ）
８０ トランスミッション制御装置（ＴＣＵ）
９０ ＣＶＴ（変速機）
１００ エンジン
２００ モータ

Claims (1)

1. ハイブリッド車両がアイドリングストップモードへ進入時、無段変速機（以下、ＣＶＴと称す）クラッチの油圧が完全に抜ける油圧ドレーン時間と、エンジンの最終オフ時間と、モータの最終制御時間を一致させる制御を行うハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御方法であって、
   （１）ハイブリッド制御装置（以下、ＨＣＵと称す）が、“Ｉ／Ｓｔｏｐ ｆｏｒ ＴＣＵ”というシグナルを作る段階と、
   （２）前記ＨＣＵが、ハイブリッド車両がアイドリングストップモード進入車速に到達する時、前記“Ｉ／Ｓｔｏｐ ｆｏｒ ＴＣＵ”シグナルをトランスミッション制御装置（以下、ＴＣＵと称す）及びエンジン制御装置（以下、ＥＣＵと称す）に送る段階と、
   （３）前記ＴＣＵが、前記ＣＶＴのクラッチをオープンしてエンジンの動力伝達を遮断する段階と、
   （４）前記ＥＣＵが、前記ＣＶＴの油圧が完全に抜けた状態でエンジンをオフする段階と、
   （５）前記ＨＣＵによりモータを相殺トルクで制御する段階と、からなり、
   前記“Ｉ／Ｓｔｏｐ ｆｏｒ ＴＣＵ”というシグナルは、前記ＣＶＴクラッチの油温と減速度を基にして前記ＴＣＵのためのアイドリングストップモード進入許容車速条件を設定したマップを通して作られることを特徴とするハイブリッド車両のアイドリングストップモードの制御方法。