JP7732376B2 - 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）と、２つのモータとを有するものがある（例えば特許文献１など）。エンジンと第１モータとは、例えば後輪に駆動力を伝達可能である。第２モータは例えば前輪に駆動力を伝達可能である。

特開２０２１－０９８４８４号公報

走行モードの切り替え時に、ドライバビリティが悪化する恐れがある。そこで、走行モードの切り替え時におけるドライバビリティを改善すること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、第１駆動輪に駆動力を伝達可能な内燃機関および第１モータと、第２駆動輪に駆動力を伝達可能な第２モータと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の駆動力により前記第１モータは発電する機能を有し、走行モードを制御する走行モード制御部と、前記ハイブリッド車両の駆動力を制御する駆動力制御部と、前記内燃機関と前記第１モータとの間に設けられた第１クラッチを制御する第１クラッチ制御部と、前記内燃機関および前記第１モータと前記第１駆動輪との間に設けられた第２クラッチを制御する第２クラッチ制御部と、を具備し、前記走行モード制御部は、前記走行モードを、前記内燃機関が出力する駆動力によって前記第１モータが発電し、かつ前記第２モータの駆動力によって走行する第１モード、および前記第１モータは発電せず、前記第２モータの駆動力によって走行する第２モード、および前記内燃機関、前記第１モータおよび前記第２モータの駆動力によって走行する第３モードの間で、切り替え、前記走行モードが前記第３モードである場合、前記第１クラッチ制御部は前記第１クラッチを係合させ、前記第２クラッチ制御部は前記第２クラッチを係合させ、前記走行モード制御部が前記走行モードを前記第３モードから前記第１モードに切り替える場合、前記第１クラッチ制御部は前記第１クラッチを解放し、前記第２クラッチ制御部は前記第２クラッチを解放し、前記駆動力制御部は要求駆動力を前記切り替え前よりも低下させ、前記要求駆動力を前記切り替え前よりも低下させた後、前記第１クラッチ制御部は前記解放された第１クラッチを係合させ、前記第２クラッチ制御部は前記解放された第２クラッチを係合させ、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチの係合後に前記駆動力制御部は前記要求駆動力を前記低下させた際の要求駆動力よりも増加させ、前記走行モード制御部が前記走行モードを前記第３モードから前記第２モードに切り替える場合、前記第１クラッチ制御部は前記第１クラッチを解放し、前記第２クラッチ制御部は前記第２クラッチを解放し、前記駆動力制御部は前記要求駆動力を前記切り替え前よりも低下させた後、前記要求駆動力を増加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。

前記第３モードから前記第１モードまたは前記第２モードへの切り替え時に、前記駆動力制御部は前記要求駆動力をゼロとしてもよい。

前記ハイブリッド車両のアクセル開度を取得するアクセル開度取得部を具備し、前記駆動力制御部は、前記要求駆動力を前記切り替え前よりも低下させた後、前記要求駆動力を前記アクセル開度に応じた大きさとしてもよい。

走行モードの切り替え時におけるドライバビリティを改善することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両を例示する模式図である。 図２はシリーズ走行モードにおけるハイブリッド車両を例示する図である。 図３はリアモータ走行モードにおけるハイブリッド車両を例示する図である。 図４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の概略構成図である。ハイブリッド車両１は、２つの前輪２ｆ（第１駆動輪）、２つの後輪２ｒ（第２駆動輪）を有する。ハイブリッド車両１は、走行用動力源であるエンジン（ＥＮＧ）１０（内燃機関）、フロントモータ（Ｆｒ－ＭＧ）１２（第１モータ）、およびリアモータ（Ｒｒ－ＭＧ）１８（第２モータ）を有している。エンジン１０およびフロントモータ１２は、前輪２ｆを駆動させる。リアモータ１８は後輪２ｒを駆動させる。

ハイブリッド車両１は、Ｋ０クラッチ１１、発進クラッチ１３、自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）１４、および油圧制御装置１９を有する。発進クラッチ１３および自動変速機１４は変速ユニット１５を形成する。ハイブリッド車両１は、フロントパワーコントロールユニット（Ｆｒ―ＰＣＵ）２０、リアパワーコントロールユニット（Ｒｒ―ＰＣＵ）２１、バッテリ（ＢＡＴ）２２および２４、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６、およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０等を備えている。

エンジン１０は、例えば火花点火式のガソリンエンジンであるが、これに限定されず、圧縮着火式のディーゼルエンジンであってもよい。エンジン１０の出力トルクは、フロントデファレンシャルギヤ４ｆおよびフロントドライブシャフトを介して左右の前輪２ｆに伝達可能である。

フロントモータ１２は、エンジン１０の出力トルクを受けて発電する発電機として機能し、かつ電力供給を受けて駆動する電動機として機能する。リアモータ１８は、後輪２ｒから伝達されるトルクを受けて発電する発電機、および電力供給を受けて駆動する電動機として機能する。フロントモータ１２の出力トルクは、フロントデファレンシャルギヤ４ｆおよびフロントドライブシャフトを介して左右の前輪２ｆに伝達可能である。リアモータ１８の出力トルクは、リアデファレンシャルギヤ４ｒおよびリアドライブシャフトを介して左右の後輪２ｒに伝達可能である。

Ｋ０クラッチ１１は、エンジン１０とフロントモータ１２との間の動力伝達経路上に設けられ、エンジン１０をフロントモータ１２から切り離すことができる。

自動変速機１４は、エンジン１０と同一の軸線上に配置され、かつフロントモータ１２の出力側に配置されており、エンジン１０およびフロントモータ１２と前輪２ｆとの間でトルクを伝達する変速機構である。自動変速機１４は、フロントデファレンシャルギヤ４ｆおよびフロントドライブシャフトを介して、左右の前輪２ｆにトルクを伝達する。自動変速機１４がニュートラルに設定されることで、トルクは前輪２ｆに伝達されなくなる。

発進クラッチ１３は、フロントモータ１２と自動変速機１４との間の動力伝達経路上に設けられ、エンジン１０およびフロントモータ１２のトルクを選択的に伝達および遮断を行う。発進クラッチ１３は、伝達トルク容量を連続的に変化することのできる油圧式の多板クラッチである。

油圧制御装置１９は、作動流体としての作動油の圧力（油圧）によって、Ｋ０クラッチ１１や発進クラッチ１３の係合、解放、スリップや、自動変速機１４の変速動作を制御する。油圧制御装置１９は、ＥＣＵ３０により制御される種々の公知の油圧制御回路を含んで構成され、例えば、複数の油路、オイルリザーバ、オイルポンプ、複数の電磁弁などを含んで構成される。

アクセル開度センサ１７は、不図示のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出する。

フロントモータ１２には、フロントパワーコントロールユニット２０が接続されている。リアモータ１８には、リアパワーコントロールユニット２１が接続されている。バッテリ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して、フロントパワーコントロールユニット２０およびリアパワーコントロールユニット２１に接続されている。バッテリ２２は、フロントパワーコントロールユニット２０およびリアパワーコントロールユニット２１に接続されている。

バッテリ２２および２４は、放電および充電が可能な二次電池である。バッテリ２２の電力は、例えばエアコンディショナなどの補機の駆動に用いられる。バッテリ２４の電力は、フロントモータ１２およびリアモータ１８の駆動に用いられる。

フロントパワーコントロールユニット２０は、フロントモータ１２の発電電力をバッテリ２２に蓄えることができ、またバッテリ２２の蓄電電力をフロントモータ１２に供給してフロントモータ１２を駆動することもできる。リアパワーコントロールユニット２１は、リアモータ１８の発電電力をバッテリ２２に蓄えることができ、またバッテリ２２の蓄電電力をリアモータ１８に供給してリアモータ１８を駆動することもできる。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性のフラッシュメモリ等の記憶装置を含む。ＥＣＵ３０は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従って、センサからの情報や予めＲＯＭや記憶装置に格納されている情報等に基づいて、後述する制御を実行する。ＥＣＵ３０は、アクセル開度を取得するアクセル開度取得部、Ｋ０クラッチ１１を制御するクラッチ制御部、走行モードを制御する走行モード制御部、およびハイブリッド車両１の駆動力を制御する駆動力制御部として機能する。

ＥＣＵ３０は、フロントパワーコントロールユニット２０、リアパワーコントロールユニット２１と接続され、これら機器の動作を制御する。ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ１７に接続され、アクセル開度センサ１７が検出するアクセル開度を取得する。ＥＣＵ３０は、油圧制御装置１９を用いてＫ０クラッチ１１および発進クラッチ１３を制御し、自動変速機１４も制御する。ＥＣＵ３０は、エンジン１０、フロントモータ１２およびリアモータ１８を制御し、これらの駆動力を制御する。ＥＣＵ３０は、例えばアクセル開度に応じてエンジン１０、フロントモータ１２およびリアモータ１８への要求駆動力を設定することができ、かつアクセル開度に関わらずに要求駆動力を設定することもできる。

［走行モード］
ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１の走行モードを、シリーズ走行モード（第１モード）、電気走行モード、およびパラレル走行モードの何れかに切り替える。図２はシリーズ走行モードにおけるハイブリッド車両１を例示する図である。図３はリアモータ走行モードにおけるハイブリッド車両１を例示する図である。図２および図３における矢印は電力を表す。

図２に示すように、シリーズ走行モードでは、Ｋ０クラッチ１１および発進クラッチ１３は係合される。エンジン１０のトルクはフロントモータ１２に伝達される。自動変速機１４はニュートラルに設定されるため、エンジン１０およびフロントモータ１２の駆動力は前輪２ｆに伝達されない。エンジン１０によりフロントモータ１２を発電し、フロントモータ１２の発電電力をバッテリ２２に充電し、バッテリ２２によりリアモータ１８を駆動してリアモータ１８の駆動力により走行する。シリーズ走行モードは、バッテリ２２の残容量が不十分である場合に適している。シリーズ走行モードでは、走行用動力源としてリアモータ１８のみが用いられるため、ハイブリッド車両１の要求駆動力がリアモータ１８の最大駆動力を超える場合には対応することができない。

電気走行モードでは、走行用動力源としてフロントモータ１２のみを用いて走行するモード、およびリアモータ１８のみを用いて走行するモードがある。フロントモータ１２のみを用いて走行する場合、Ｋ０クラッチ１１を解放し、発進クラッチ１３を常時係合させる。

電気走行モードのうち、リアモータ１８の駆動力のみで走行するモードをリアモータ走行モード（第２モード）と記載する。図３はリアモータ走行モードにおけるハイブリッド車両１を例示する図である。図３に示すように、リアモータ走行モードでは、Ｋ０クラッチ１１および発進クラッチ１３を解放する。フロントモータ１２は発電を行わない。バッテリ２２が出力する電力によってリアモータ１８が駆動し、トルクを出力する。リアモータ１８の駆動力が後輪２ｒに伝達される。

電気走行モードでは、エンジン１０は停止しているため燃費が向上する。また、電気走行モードは、バッテリ２２の残容量が十分にある場合に適している。電気走行モードでも、走行用動力源としてフロントモータ１２又はリアモータ１８のみが用いられるため、ハイブリッド車両１の要求駆動力がフロントモータ１２又はリアモータ１８の最大駆動力を超える場合には対応することができない。

パラレル走行モードでは、Ｋ０クラッチ１１および発進クラッチ１３を係合して、走行用動力源としてエンジン１０およびフロントモータ１２とリアモータ１８とを用いて４ｗｄ走行する。Ｋ０クラッチ１１が係合しているためエンジン１０の回転速度とフロントモータ１２の回転速度とが一致している。パラレル走行モードは、ハイブリッド車両１への要求駆動力が大きい場合に適している。

通常時にはエンジン１０およびフロントモータ１２を主な動力源とする。一方、ハイブリッド車両１が退避走行を行う場合、走行モードとしてシリーズ走行モードまたはリアモータ走行モードが設定され、リアモータ１８を動力源とする。走行モードの切り替えに応じて動力源も切り替わることで、例えば急激な加速など挙動の変化が生じる恐れがある。本実施形態では、走行モードの切り替え時における挙動の変化を抑制し、ドライバビリティを改善する。

図４はＥＣＵ３０が実行する処理を例示するフローチャートであり、走行モードの移行で行われる処理である。

図４に示すように、ＥＣＵ３０は、シリーズ走行モードへの移行の要求（シリーズ走行移行要求）があるか否か判定する（ステップＳ１０）。肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ３０は、Ｋ０クラッチ１１および発進クラッチ１３を解放し、自動変速機１４を解放（ニュートラルにシフト）する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ３０は、アクセル開度に関わらず、要求駆動力をゼロに定める（ステップＳ１４）。

その後、ＥＣＵ３０は、油圧制御装置１９によってＫ０クラッチ１１および発進クラッチ１３の油圧を変化させ、係合させていく（ステップＳ１５）。ＥＣＵ３０は、Ｋ０クラッチ１１および発進クラッチ１３の係合が完了したか否か判定する（ステップＳ１６）。否定判定の場合、ステップＳ１６が繰り返される。肯定判定の場合、ＥＣＵ３０は、要求駆動力をゼロから増加させ、例えばアクセル開度に応じた駆動力へと徐々に増加させる（ステップＳ１８）。

ステップＳ１０で否定判定（Ｎｏ）の場合、ＥＣＵ３０はリアモータ走行モードへの移行の要求（リアモータ走行移行要求）があるか否か判定する（ステップＳ２０）。肯定判定の場合、ＥＣＵ３０は、Ｋ０クラッチ１１、発進クラッチ１３を解放し、自動変速機１４をニュートラルに定める（ステップＳ２２）。ＥＣＵ３０は、アクセル開度に関わらず、要求駆動力をゼロに定める（ステップＳ２４）。ＥＣＵ３０は、Ｋ０クラッチ１１、および発進クラッチ１３の解放、自動変速機１４のニュートラルへの設定が完了したか否か判定する（ステップＳ２６）。否定判定の場合、ステップＳ２６が繰り返される。肯定判定の場合、ＥＣＵ３０は、要求駆動力をゼロから増加させ、例えばアクセル開度に応じた駆動力へと徐々に増加させる（ステップＳ２８）。ステップＳ１８またはＳ２８の後、ステップＳ１０およびＳ２０の両方で否定判定の場合、処理は終了する。

本実施形態によれば、シリーズ走行またはリアモータ走行への切り替え時、ＥＣＵ３０は要求駆動力を切り替え前よりも低下させ、例えばゼロとする（ステップＳ１４およびＳ２４）。その後、ＥＣＵ３０は要求駆動力を低下時の値（例えばゼロ）よりも増加させる（ステップＳ１８およびＳ２８）。アクセル開度に関わらず要求駆動力を低下させることで、走行モードの切り替え時におけるハイブリッド車両１の挙動の急激な変化を抑制する。一時的にゼロとした要求駆動力を増加させることで、切り替え後の走行モード（シリーズ走行モードまたはリアモータ走行モード）で、退避走行が可能である。走行モード切り替えにおけるドライバビリティを改善することができる。

ＥＣＵ３０は、要求駆動力を例えばゼロまで低下させた後、アクセル開度に応じた大きさまで増加させる（ステップＳ１８およびＳ２８）。要求駆動力をゼロとすることで、ハイブリッド車両１の挙動の急激な変化を抑制することができる。また、要求駆動力をゼロから増加させることで、ドライバのアクセル操作に応じた駆動力が出力され、ドライバビリティが改善する。

シリーズ走行モードへの切り替えに際して、ＥＣＵ３０はＫ０クラッチ１１および発進クラッチ１３を一時的に解放する（図１の状態、図４のステップＳ１２）。エンジン１０が自動変速機１４および前輪２ｆなどから切り離されるため、回転数は解放前に比べて高くなりやすい。本実施形態では、ＥＣＵ３０が要求駆動力をゼロにするため（ステップＳ１４）、エンジン１０の回転数の上昇が抑制される。回転数が上昇する場合に比べて、エンジン１０とフロントモータ１２との回転数が同期するまでの時間が短くなる。シリーズ走行モードに迅速に切り替えることが可能である。

上記の例では、単一のＥＣＵ３０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、フロントモータ１２およびリアモータ１８を制御するモータＥＣＵ、Ｋ０クラッチ１１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
２ｆ 前輪
２ｒ 後輪
４ｆ フロントデファレンシャルギヤ
４ｒ リアデファレンシャルギヤ
１０ エンジン
１１ Ｋ０クラッチ
１２ フロントモータ
１３ 発進クラッチ１３
１４ 自動変速機
１５ 変速ユニット
１７ アクセル開度センサ
１８ リアモータ
２０ フロントパワーコントロールユニット
２１ リアパワーコントロールユニット
２２、２４ バッテリ
２６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 第１駆動輪に駆動力を伝達可能な内燃機関および第１モータと、第２駆動輪に駆動力を伝達可能な第２モータと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の駆動力により前記第１モータは発電する機能を有し、
   走行モードを制御する走行モード制御部と、
   前記ハイブリッド車両の駆動力を制御する駆動力制御部と、
   前記内燃機関と前記第１モータとの間に設けられた第１クラッチを制御する第１クラッチ制御部と、
   前記内燃機関および前記第１モータと前記第１駆動輪との間に設けられた第２クラッチを制御する第２クラッチ制御部と、を具備し、
   前記走行モード制御部は、前記走行モードを、前記内燃機関が出力する駆動力によって前記第１モータが発電し、かつ前記第２モータの駆動力によって走行する第１モード、および前記第１モータは発電せず、前記第２モータの駆動力によって走行する第２モード、および前記内燃機関、前記第１モータおよび前記第２モータの駆動力によって走行する第３モードの間で、切り替え、
   前記走行モードが前記第３モードである場合、前記第１クラッチ制御部は前記第１クラッチを係合させ、前記第２クラッチ制御部は前記第２クラッチを係合させ、
   前記走行モード制御部が前記走行モードを前記第３モードから前記第１モードに切り替える場合、前記第１クラッチ制御部は前記第１クラッチを解放し、前記第２クラッチ制御部は前記第２クラッチを解放し、前記駆動力制御部は要求駆動力を前記切り替え前よりも低下させ、前記要求駆動力を前記切り替え前よりも低下させた後、前記第１クラッチ制御部は前記解放された第１クラッチを係合させ、前記第２クラッチ制御部は前記解放された第２クラッチを係合させ、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチの係合後に前記駆動力制御部は前記要求駆動力を前記低下させた際の要求駆動力よりも増加させ、
   前記走行モード制御部が前記走行モードを前記第３モードから前記第２モードに切り替える場合、前記第１クラッチ制御部は前記第１クラッチを解放し、前記第２クラッチ制御部は前記第２クラッチを解放し、前記駆動力制御部は前記要求駆動力を前記切り替え前よりも低下させた後、前記要求駆動力を増加させるハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記第３モードから前記第１モードまたは前記第２モードへの切り替え時に、前記駆動力制御部は前記要求駆動力をゼロとする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記ハイブリッド車両のアクセル開度を取得するアクセル開度取得部を具備し、
   前記駆動力制御部は、前記要求駆動力を前記切り替え前よりも低下させた後、前記要求駆動力を前記アクセル開度に応じた大きさとする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。