JP7632337B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。

ハイブリッド車両には、内燃機関（エンジン）、エンジンと車輪との動力伝達経路に設けられたモータ、および動力伝達経路であってエンジンとモータとの間に設けられたクラッチ、を備えたものがある。エンジンの始動要求時には、クラッチをスリップさせてモータによりエンジンのクランキングを行ってクラッチを係合して、エンジンを始動する（例えば特許文献１など）。

特開２０２０－１１１２７６号公報

内燃機関の始動中にクラッチがスタックした場合には、クラッチの係合を強めることで始動を行う。しかし内燃機関から伝わるトルクが大きくなり、ショックが発生する。そこで、ショックを抑制し、かつ内燃機関の始動が可能な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。

上記目的は、内燃機関と、モータと、前記内燃機関と前記モータとの間に設けられたクラッチと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、前記クラッチを制御するクラッチ制御部と、前記内燃機関への燃料の供給を制御する燃料制御部と、を具備し、前記クラッチ制御部は、前記クラッチが解放され前記内燃機関と前記モータとの間で動力が伝達されない状態と、前記解放状態に比べて前記クラッチが係合され前記内燃機関と前記モータとの間で動力が伝達可能な状態との間で切り替え、前記クラッチが前記動力の伝達可能な状態であり、前記モータの動力が前記クラッチを介して伝達されることで前記内燃機関が始動し、前記内燃機関の始動中に前記クラッチがスタックして前記動力が伝達可能な状態への切り替えが停止した場合、前記燃料制御部は前記燃料の供給を停止し、前記クラッチ制御部は前記スタック前に比べて前記クラッチを係合させる力を高め、前記クラッチを強く係合させるハイブリッド車両の制御装置によって達成することができる。

ショックを抑制し、かつ内燃機関の始動が可能なハイブリッド車両の制御装を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両を例示する模式図である。 図２はＥＣＵが実行する処理を例示するフローチャートである。

（ハイブリッド車両）
図１は、ハイブリッド車両１を例示する模式図である。ハイブリッド車両１には、駆動源としてエンジン１０（内燃機関）およびモータ１５が搭載されている。ハイブリッド車両１には、エンジン１０から車輪１３までの動力伝達経路に、Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、および自動変速機１９が順に設けられている。エンジン１０は例えばＶ型６気筒エンジンであり、６個の気筒♯１～♯６を有する。エンジン１０は、例えばＶ型エンジンでもよいし直列エンジンでもよい。エンジン１０はガソリンエンジンでもよいしディーゼルエンジンでもよい。エンジン１０の気筒の数は例えば４個または６個など複数でもよいし、１個でもよい。Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、および自動変速機１９は、変速ユニット１１内に設けられている。変速ユニット１１と左右の車輪１３とは、ディファレンシャルギヤ１２を介して駆動連結されている。

Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路上のエンジン１０とモータ１５との間に設けられている。Ｋ０クラッチ１４は、油圧の供給に応じて、解放状態、スリップ状態、及び係合状態の何れかに切り替えられる。詳細には、Ｋ０クラッチ１４が解放状態の場合に油圧供給により、スリップ状態又は係合状態となり、エンジン１０とモータ１５との動力伝達が接続される。また、Ｋ０クラッチ１４は、油圧供給の停止に応じて解放状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を遮断する。尚、スリップ状態とは、Ｋ０クラッチ１４のエンジン１０側の係合要素とモータ１５側の係合要素とが所定の回転数差を有して摺接している状態である。係合状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が連結しエンジン１０とモータ１５とが同じ回転数となっている状態である。解放状態とは、Ｋ０クラッチ１４の双方の係合要素が離間した状態である。

モータ１５は、インバータ１７を介してバッテリ１６に接続されている。モータ１５は、バッテリ１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能する一方で、エンジン１０や車輪１３からの動力伝達に応じてバッテリ１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。モータ１５とバッテリ１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整されている。

インバータ１７は、後述するＥＣＵ５０によって制御され、バッテリ１６からの直流電圧を交流電圧に変換するか、またはモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換する。モータ１５がトルクを出力する力行運転の場合、インバータ１７はバッテリ１６の直流電圧を交流電圧に変換してモータ１５に供給される電力を調整する。モータ１５が発電する回生運転の場合、インバータ１７はモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１６に供給される電力を調整する。

トルクコンバータ１８は、トルク増幅機能を有する流体継ぎ手である。自動変速機１９は、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機である。自動変速機１９は、動力伝達経路上のモータ１５と車輪１３の間に設けられている。トルクコンバータ１８を介して、モータ１５と自動変速機１９とが連結されている。トルクコンバータ１８には、油圧の供給を受けて係合状態となってモータ１５と自動変速機１９とを直結するロックアップクラッチ２０が設けられている。

変速ユニット１１には、更にオイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。オイルポンプ２１で発生した油圧は、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、およびロックアップクラッチ２０にそれぞれ供給されている。油圧制御機構２２には、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。

ハイブリッド車両１には、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０が設けられている。ＥＣＵ５０は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ＥＣＵ５０は、ハイブリッド車両の制御装置の一例であり、Ｋ０クラッチ１４を制御するクラッチ制御部、およびエンジン１０への燃料の供給を制御する燃料制御部として機能する。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０およびモータ１５の駆動を制御する。例えばＥＣＵ５０は、エンジン１０のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより、エンジン１０のトルクや回転数を制御する。またＥＣＵ５０は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４やロックアップクラッチ２０、自動変速機１９の駆動制御を行う。ＥＣＵ５０は、油圧制御機構２２を用いてＫ０クラッチ１４に加わる油圧を制御し、Ｋ０クラッチ１４の状態を変化させることで、モータ１５からエンジン１０に伝わるクランキングトルクを制御する。

ＥＣＵ５０は、インバータ１７を制御して、モータ１５とバッテリ１６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５の回転数やトルクを制御する。また詳しくは後述するがＥＣＵ５０は、回生運転でのモータ制動トルクが目標値となるように、インバータ１７がモータ１５からバッテリ１６へ供給される電力を制御する。

ＥＣＵ５０には、イグニッションスイッチ７１、クランク角センサ７２、モータ回転数センサ７３、エアフローメータ７４、およびアクセル開度センサ７５からの信号が入力される。クランク角センサ７２は、エンジン１０のクランク軸の回転速度を検出する。モータ回転数センサ７３は、モータ１５の出力軸の回転速度を検出する。エアフローメータ７４はエンジン１０の吸入空気量を検出する。アクセル開度センサ７５は、運転者のアクセルペダルの踏込量であるアクセルペダル開度を検出する。

ＥＣＵ５０は、モータモードおよびハイブリッドモードのいずれかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。モータモードでは、ＥＣＵ５０はＫ０クラッチ１４を解放し、モータ１５の動力により走行する。ハイブリッドモードでは、ＥＣＵ５０はＫ０クラッチ１４を係合して少なくともエンジン１０の動力により走行する。なお、ハイブリッドモードでは、エンジン１０のみの動力で走行するモード、モータ１５を力行運転させてエンジン１０およびモータ１５の双方を動力源として走行するモードを含む。

走行モードの切り替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力と、バッテリ１６の充電状態などに基づいて行われる。例えば、要求駆動力が比較的小さくバッテリ１６の蓄電残量を示すＳＯＣ（State Of Charge）が比較的高い場合には、燃費を向上させるためにエンジン１０を停止したモータモードが選択される。要求駆動力が比較的大きい場合やバッテリ１６のＳＯＣが比較的低い場合には、少なくともエンジン１０が駆動したハイブリッドモードが選択される。

ＥＣＵ５０は、ハイブリッドモードにおいて、所定の停止条件が成立した場合にエンジン１０を自動停止させ、所定の再始動条件が成立した場合に自動停止したエンジン１０を再始動させる間欠運転制御を実行する。例えばＥＣＵ５０は、ハイブリッドモードにおいてアクセル開度がゼロになった場合に、自動停止条件が成立したものとしてエンジン１０を自動停止させる。また、ＥＣＵ５０は、アクセル開度がゼロよりも大きくなった場合に、再始動条件が成立したものとしてエンジン１０を自動で再始動させる。エンジン１０を自動停止させる際には、ＥＣＵ５０はＫ０クラッチ１４を解放して燃料噴射を停止する。エンジン１０を自動で再始動させる際には、ＥＣＵ５０はＫ０クラッチ１４を介してモータ１５によりエンジン１０をクランキングして燃料噴射および点火を開始し、その後にＫ０クラッチ１４を係合させる。

始動制御中に、Ｋ０クラッチ１４がスタックすることがある。Ｋ０クラッチ１４のスタックとは、Ｋ０クラッチ１４の制御シーケンスが途中で停止することであり、例えばＫ０クラッチ１４の動作の不良、およびＫ０クラッチ１４以外の部分の動作不良などによって発生することがある。本実施形態では、スタック発生時に、エンジン１０を始動させ、かつショックを抑制する。

図２はＥＣＵ５０が実行する処理を例示するフローチャートである。エンジン１０の始動要求に応じて、ＥＣＵ５０はエンジン１０の始動制御を実行する。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動中にＫ０クラッチ１４がスタックしたか否か判定する（ステップＳ１０）。否定判定（Ｎｏ）の場合、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動制御を行う（ステップＳ１２）。具体的には、ＥＣＵ５０は、モータ１５によりエンジン１０のクランキングを行い、エンジン１０に燃料の供給および燃焼を行い、エンジン１０の始動を行う。フューエルカットは行われない。

ステップＳ１０において肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ５０は、エンジン１０への燃料の供給を停止する（フューエルカット、ステップＳ１４）。ステップＳ１４の後、ＥＣＵ５０はＫ０クラッチ１４の油圧を上昇させ、例えばＫ０クラッチ１４を完全係合させる（ステップＳ１６、バックアップフェーズ）。ステップＳ１６の後、ＥＣＵ５０は燃料の供給を再開し、エンジン１０を始動させる（ステップＳ１２）。以上で処理は終了する。

本実施形態によれば、エンジン１０の始動中にＫ０クラッチ１４がスタックした場合、ＥＣＵ５０はエンジン１０のフューエルカットを行う。フューエルカット後、ＥＣＵ５０はスタック前よりもＫ０クラッチ１４の係合を強め、例えばＫ０クラッチ１４を完全に係合させる。フューエルカットしているため、エンジン１０のトルクは抑制され、Ｋ０クラッチ１４を完全に係合してもトルクの増加は抑制される。この結果、ショックが抑制される。Ｋ０クラッチ１４が完全に係合することで、クランキングトルクが上昇する。クランキングによってエンジン１０のクランク軸を回転させ、かつ燃料の供給および燃焼を行い、エンジン１０を始動させる。ショックを抑制し、かつエンジン１０を始動することが可能である。

上記の例では、単一のＥＣＵ５０によりハイブリッド車両１を制御する。実施形態はこれに限定されず、例えばエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ、モータ１５を制御するモータＥＣＵ、Ｋ０クラッチ１４を制御するクラッチＥＣＵなど複数のＥＣＵによって上述の制御を実行してもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の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された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
１１ 変速ユニット
１２ ディファレンシャルギヤ
１３ 車輪
１４ Ｋ０クラッチ
１５ モータ
１６ バッテリ
１７ インバータ
１８ トルクコンバータ
１９ 自動変速機
２０ ロックアップクラッチ
２１ オイルポンプ
２２ 油圧制御機構
５０ ＥＣＵ
７１ イグニッションスイッチ
７２ クランク角センサ
７３ モータ回転数センサ
７４ エアフローメータ
７５ アクセル開度センサ

Claims (1)

1. 内燃機関と、モータと、前記内燃機関と前記モータとの間に設けられたクラッチと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記クラッチを制御するクラッチ制御部と、
   前記内燃機関への燃料の供給を制御する燃料制御部と、を具備し、
   前記クラッチ制御部は、前記クラッチが解放され前記内燃機関と前記モータとの間で動力が伝達されない状態と、前記解放状態に比べて前記クラッチが係合され前記内燃機関と前記モータとの間で動力が伝達可能な状態との間で切り替え、
   前記クラッチが前記動力の伝達可能な状態であり、前記モータの動力が前記クラッチを介して伝達されることで前記内燃機関が始動し、
   前記内燃機関の始動中に前記クラッチがスタックして前記動力が伝達可能な状態への切り替えが停止した場合、前記燃料制御部は前記燃料の供給を停止し、前記クラッチ制御部は前記スタック前に比べて前記クラッチを係合させる力を高め、前記クラッチを強く係合させるハイブリッド車両の制御装置。
   

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