JP2017165131A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の停車中における運転者の意図しない車両の飛び出し発進などを抑制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。【解決手段】エンジン１６、エンジン１６の下流に設けられた回転電機１８、回転電機１８の出力軸２２に連結された変速機２８であって、変速機への入力回転により駆動される機械式オイルポンプＭＯＰを備える変速機２８、エンジン及び回転電機の間に介在されたエンジン切り離しクラッチ２０、エンジン及び回転電機の回転に無関係に電動モータ４２により駆動される電動式オイルポンプＭＯＰを有するハイブリッド車両の制御装置である。制御装置は、エンジンが停止され、かつ、車両が制動停止されているＤレンジＥＶ停車状態にあるときに、回転電機の出力軸の回転に伴い機械式オイルポンプが駆動される際には、少なくとも変速機をニュートラル状態に切替えるように構成されている。かくて、運転者の意図しない車両の飛び出し発進が抑制される。【選択図】図１

Description

この発明は、複数の動力源及び電動式オイルポンプを備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、車両の動力源として一般に使用されている内燃機関（エンジン）に加えて、第２の動力源として回転電機を搭載したハイブリッド車両が知られている。そして、この種の車両では、高出力が要求されない低出力時などにおいての低燃費化を図るべく、エンジンを停止したまま回転電機のみを作動させる、いわゆるＥＶモード運転を行うように構成される傾向にある。

このような、エンジン及び回転電機を動力源とするハイブリッド車両の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両においては、エンジンと、エンジンの下流に設けられたクラッチと、当該クラッチよりも下流に設けられた回転電機と、回転電機よりも下流に設けられた自動変速機であって機械式オイルポンプを備えている自動変速機とが動力伝達経路に配置されている。さらに、動力源としてのエンジンや回転電機の回転に無関係に駆動される電動式オイルポンプが設けられている。そして、車両の走行中や車両の停止中にかかわらずエンジン停止時においては、電動式オイルポンプを作動させて自動変速機などの作動油圧を確保するようにされている。

また、ハイブリッド車両では、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）に応じて、回転電機を電動機として用いるか発電機として用いるかが決定され、ＳＯＣが所定値を超えないときは、動力源である電動機としての使用が禁止されている。また、電動式オイルポンプにあっても、その使用条件が耐久性上の観点などから適切でない（高温度などの）場合には、その使用が禁止されるのが好ましい。

特開２０００−１７９６７９号公報

ところで、上記特許文献１に記載のハイブリッド車両においては、電動式オイルポンプの作動の制御に関する記載はあるものの、車両が停止している場合において、電動式オイルポンプを停止させ、機械式オイルポンプを作動させざるを得ない場合の制御については考慮がなされていない。

したがって、例えば、回転電機のみを作動させてのＥＶモード運転中において、交差点などでシフトレバーをＤレンジにいれたまま車両が停止されているいわゆる発進待機中に、上述のような使用条件での制約の結果、電動式オイルポンプを停止させて機械式オイルポンプを作動させざるを得ないような状況に至ることがある。このような場合に、機械式オイルポンプを駆動するべく、例えば、回転電機が作動されると、回転電機のトルクによる車両へのクリープ力が発生し、運転者の意図しない車両の飛び出し発進などを生じさせ、発進待機中の運転者に違和感を与える可能性があった。

この発明は上記課題を解決するためのもので、車両の停車中における運転者の意図しない車両の飛び出し発進などを抑制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課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、
エンジンと、
当該エンジンの下流に設けられた回転電機と、
当該回転電機の出力軸に連結された変速機であって、変速機への入力回転により駆動される機械式オイルポンプを備える変速機と、
前記エンジン及び前記回転電機の間に介在されたクラッチと、
前記エンジン及び前記回転電機の回転に無関係に電動モータにより駆動される電動式オイルポンプと、
を有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記制御装置は、
前記エンジンが停止され、かつ、車両が制動停止されているＤレンジＥＶ停車状態にあるときに、前記回転電機の出力軸の回転に伴い機械式オイルポンプが駆動される際には、少なくとも前記変速機をニュートラル状態に切替えるように構成されていることを特徴とする。

上記構成を有する本発明によれば、エンジンが停止され、かつ、車両が制動停止されているＤレンジＥＶ停車状態にあるときは、回転電機の駆動トルクの発生指令が停止されて電動式オイルポンプが作動されることから、変速機は所定の発進ポジションに維持されクリープ力がゼロに保持されている。ここで、電動式オイルポンプの作動に代えて又は加えて、変速機への入力回転により駆動される機械式オイルポンプを作動させるべく、前記回転電機の出力軸の回転に伴い機械式オイルポンプが駆動されると、少なくとも変速機がニュートラル状態に切替えられる。したがって、回転電機の出力軸が回転されたとしても変速機はニュートラル状態にあることから、クリープ力は発生せずゼロのまま保持されることになる。

このように、本発明によれば、車両のＤレンジＥＶ停車での発進待機中においての、運転者の意図しない車両の飛び出し発進などを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成の模式図を示す。 図１のハイブリッド車両の主要部の制御ブロック図である。 図１のハイブリッド車両の制御用のフローチャートである。

以下、この発明の実施形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

図１は、この発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１０と油圧装置１２との概略構成の模式図を示す。なお、図１において、実線は駆動力の伝達経路を示し、破線は作動油の供給経路を示している。

駆動装置１０は、動力源として内燃機関（以下、エンジン）１６及び回転電機（以下、モータジェネレータ,ＭＧとも称す）１８を備える。モータジェネレータ１８は、エンジン１６の下流側（つまり駆動力の伝達経路において車輪側）に設けられている。エンジン１６の出力軸部材（つまりクランクシャフト）１６ａはエンジン切離しクラッチ装置（以下、k0クラッチ）２０を介して（モータジェネレータ１８の回転軸部材に相当する）入力部材２２と解放可能に連結され得る。k0クラッチ２０が連結（つまり係合）されるとき、エンジン１６とモータジェネレータ１８とがk0クラッチ２０を介して直列に連結される。k0クラッチ２０は、エンジン１６からの駆動力を断接可能な装置であり、作動油の供給を受けて動作するものであり、係合状態と解放状態とのいずれかに選択的にされ得る摩擦係合要素を備える。

動力源としてのエンジン１６とモータジェネレータ１８との下流側には、トルクコンバータ２６が設けられている。トルクコンバータ２６は、入力部材２２に連結された入力側回転要素としてのポンプインペラ２６ａと、変速機２８の入力軸部材２８ａに連結された出力側回転要素としてのタービンランナ２６ｂと、これらの間に設けられ、ワンウェイクラッチを備えたステータ２６ｃとを備えて構成されている。トルクコンバータ２６には、ロックアップクラッチ３０が設けられている。ロックアップクラッチ３０は、作動油の供給を受けて作動するものであり、係合状態と解放状態との間の任意の状態に制御され得る。ロックアップクラッチ３０の係合状態では、トルクコンバータ内に充填された作動油を介さずに、動力源の駆動力が直接変速機２８に伝達される。

トルクコンバータ２６の下流側には、変速機２８が連結されている。この変速機２８により、トルクコンバータ２６を介して伝達される動力源からの駆動力の回転を、所定の変速比で変速して車輪３４側へ伝達できる。変速機２８は、有段の自動変速機として構成されており、各変速段の変速比を生成する歯車機構の回転要素の係合または解放を行うクラッチやブレーキのような摩擦係合要素を備えて構成されている。

これらの変速機２８の摩擦係合要素は、作動油の供給を受けて動作する。図示しないシフトレバーは、Ｐ（パーキング）レンジ、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジ、Ｒ（リバース）レンジを含む複数のレンジ（つまりモード）のいずれかに選択的に運転者により位置づけられる。そのシフトレバーの位置に応じて、変速機２８の摩擦係合要素はそれぞれ係合状態または解放状態にされる。Ｄレンジ（つまり前進走行モード）が選択されているとき、複数の変速段のうちから所定の変速段の変速比を生成するように摩擦係合要素は動作させられ、車両の停車中から発進にかけては１速変速段が選択されて設定される。なお、変速機２８を無段の自動変速機で構成してもよい。

変速機２８の下流側には、出力部材３８が連結され、この出力部材３８にディファレンシャル装置４０を介して車輪３４が接続されている。これにより、動力源から入力部材２２に伝達された回転駆動力が変速機２８により変速されて出力部材３８に伝達され、この出力部材３８に伝達された回転駆動力がディファレンシャル装置４０を介して車輪３４に伝達されるように駆動装置１０は構成されている。

このような駆動装置１０では、車両の発進時や低速走行時には、k0クラッチ２０が解放状態にされるとともに、エンジン１６が停止状態とされ、モータジェネレータ１８の回転駆動力のみが車輪３４に伝達される。このとき、モータジェネレータ１８は、後述のバッテリ装置からの電力の供給を受けて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ１８の回転速度（すなわち車両の走行速度）が一定以上となった状態で、k0クラッチ２０が係合状態とされることにより、エンジン１６がクランキングされて始動される。なお、エンジン１６の始動は、後述のようにエンジン１６に備えられたスタータモータ１７によって、独自に行うことも可能である。エンジン１６の始動後は、エンジン１６およびモータジェネレータ１８の双方の回転駆動力が車輪３４に伝達される。この際、モータジェネレータ１８は、バッテリ装置の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）により、エンジン１６の回転駆動力により発電する状態と、バッテリ装置から供給される電力により駆動力を発生する状態のいずれともなり得る。また、車両の減速時には、k0クラッチ２０が解放されるとともに、エンジン１６が停止状態とされ、モータジェネレータ１８は、車輪３４から伝達される回転駆動力により発電する状態となる。モータジェネレータ１８で発電された電力は、バッテリ装置に蓄えられる。車両の停車時には、エンジン１６およびモータジェネレータ１８はいずれも停止され、k0クラッチ２０は解放される。

そして、変速機２８の変速段の切り替え時には、ロックアップクラッチ３０が解放されて、トルクコンバータ２６において作動油を介した駆動力の伝達が行われる。車両の発進段階（発進前を含む）では、条件に応じてロックアップクラッチ３０は係合状態または解放状態にされる。

次に油圧装置１２について説明する。なお、図１では、調圧弁などを省略している。図１に示すように、油圧装置１２は、駆動装置１０の各部（例えばk0クラッチ２０、変速機２８の係合要素、トルクコンバータ２６、ロックアップクラッチ３０）に作動油を供給するための油圧源として、機械式オイルポンプＭＯＰと電動式オイルポンプＥＯＰの２種類のポンプを備えて構成されている。機械式オイルポンプＭＯＰは、動力源の駆動力により動作するオイルポンプであり、この実施形態では、機械式オイルポンプＭＯＰは、トルクコンバータ２６のポンプインペラ２６ａに連結され、モータジェネレータ１８の出力軸の回転に伴い回転する入力側回転要素であるポンプインペラ２６ａが回転することに伴い作動するように構成されていて、モータジェネレータ１８の回転駆動力および／またはエンジン１６の回転駆動力により駆動される。

図１に示すように、電動式オイルポンプＥＯＰは、動力源の駆動力とは無関係に、電動モータ４２の駆動力により動作するオイルポンプである。本実施形態では、電動式オイルポンプＥＯＰは、車両の低速走行中や車両の停止時等において、原則、機械式オイルポンプＭＯＰから必要な流量の作動油が供給されない状態で動作する。

さて、上記ハイブリッド車両は、エンジン１６、モータジェネレータ１８、k0クラッチ２０、変速機２８、ロックアップクラッチ３０、電動モータ４２などの作動を制御するための制御装置として構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０を備える。ＥＣＵ６０は、コンピュータとして構成されていて、各種センサおよびアクチュエータに電気的に接続されている。例えば、エンジン１６のクランクシャフト１６ａのクランク角を検出するための（エンジン回転数センサとしても機能する）クランクポジションセンサ６２、運転者により操作されるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ６４、運転者により操作されるブレーキペダルの状態に応じてＯＮ−ＯＦＦ状態が切り替わるブレーキスイッチ６６、シフトレバーの位置（選択されているレンジ（モード））を検出するためのシフトポジションセンサ６８、車両の傾斜角を検出するための傾斜センサ７０、車速を検出するための車速センサ７２、電動モータ４２の温度を検出するための温度センサ７４、バッテリ残量を検出するためのバッテリセンサ７６が電気的にＥＣＵ６０に接続されていて、それらはそれぞれ出力信号をＥＣＵ６０に送り、ＥＣＵ６０はそれら信号に基づく検出値を取得する。

そして、ＥＣＵ６０は、取得した検出値に基づいて、エンジン１６、スタータモータ１７、モータジェネレータ１８、k0クラッチ２０、変速機２８、ロックアップクラッチ３０、電動モータ４２などの作動を制御するようにそれらまたはそれらの各部に制御信号を出力する。なお、図２では、当業者には明らかであるので、ＥＣＵ６０による制御は簡略化して示されている。例えば内燃機関１６に制御信号を出力してそれを制御するとはスロットルバルブの開度や燃料噴射を制御することを含むことが理解されよう。

さらに、モータジェネレータ１８にはインバータを含むＰＣＵ（パワーコントトールユニット）を介してバッテリ４４が接続され、ＰＣＵはさらにＥＣＵ６０に接続されている。インバータは、バッテリ４４の直流電流を３相交流電流に変換してモータジェネレータ１８に供給する一方、モータジェネレータ１８で発電された３相交流電流を直流電流に変換してバッテリ４４に供給する３相ブリッジ回路を備えている。この３相ブリッジ回路は、例えば６個のパワートランジスタを電気的に接続して構成され、これらのパワートランジスタのオン・オフを切り換えることにより、モータジェネレータ１８とバッテリ４４との間の電流の向きを切り換える。

さらに、ＥＣＵ６０は、バッテリ４４からモータジェネレータ１８に供給される電流値、又はモータジェネレータ１８により発電される電流値を検出又は制御する機能を備えている。また、ＥＣＵ６０は、モータジェネレータ１８の回転数を制御する機能と、バッテリ４４の充電状態（ＳＯＣ）を検出及び制御する機能とを備えている。

さて、上記構成を備えるハイブリッド車両において、該車両の停車中に、特に、エンジンが停止状態にあるときに、Ｄレンジが選択された場合の制御について、図３の制御ルーチンの一例を示すフローチャートに基づいて説明する。ただし、以下に説明する、主として車両発進前の制御は、所定の周期でＥＣＵ６０の発進前制御部により実質的に行われる。なお、上で述べたように、当該車両では、車両の停車時および発進時には、k0クラッチ２０が解放状態にされるとともに、エンジン１６が停止状態とされ、そして発進時にはモータジェネレータ１８の回転駆動力のみが用いられる。

よって、図３のステップＳ３０１に至るときには、車両は停車状態であり、k0クラッチ２０が解放状態にされているとともに、エンジン１６が停止状態とされている。車両が停車中であるか否かの判定は、車速センサ７２を用いて検出した車速がゼロであるか否かでなされ得る。

本実施形態では、ＥＣＵ６０は、車両が停車中であるか否かの判定条件として、さらに、ブレーキペダルが踏まれていることという条件を有することができる。ＥＣＵ６０は、ブレーキペダルが踏まれることでＯＮ状態になるブレーキスイッチの出力に基づいてブレーキペダルが踏まれていることを検出し、そして、ＥＣＵ６０は、車両が停車中であるとき、k0クラッチ２０を解放状態にすると共に、エンジン１６を停止状態にするプログラムを予め備える。

さて、図３のステップＳ３０１では、車両が停止状態（停車中）にあってエンジンが停止状態にあるときに、Ｄレンジ（つまり前進走行モード）が選択されているか否か、換言すると、ＤレンジＥＶ停車状態にあるか否か、かつ、電動式オイルポンプＥＯＰが起動中か否か、かつ、モータジェネレータ１８へのトルク指令が無いかが判定される。Ｄレンジが選択されていることはシフトポジションセンサ６８、ＥＶモードであることはエンジン１６のクランクポジションセンサ６２、及び停車状態であることは車速センサ７２を用いてそれぞれ検出することができる。また、電動式オイルポンプＥＯＰが起動中か否かは、ＥＣＵ６０からの電動モータ４２への出力信号の有無により判定することができる。さらに、モータジェネレータ１８へのトルク指令の有無は、アクセル開度センサ６４からの出力信号を用いて判定することができる。なお、上記のＤレンジＥＶ停車状態にあるときには、エンジンが停止状態にあるので、上述のように、エンジン切り離しクラッチ２０は解放状態にある。ステップＳ３０１で、上記のＤレンジＥＶ停車状態、電動式オイルポンプＥＯＰが起動中、またはモータジェネレータ１８へのトルク指令無しのいずれか一つでも否定判定されるときには、当該ルーチンは終了する。一方、肯定判定されるときには、次のステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、エンジンの間欠作動が可能か否かが判定される。エンジンの間欠作動とは、運転者の運転意思に関わらず、システムの保護ないしは効率化などのためにエンジンが独自に始動されて作動することを意味する。例えば、バッテリの充電状態（ＳＯＣ：state of charge）が所定値を下回るときや、エンジンの冷却水及び／又は排気ガス浄化用の触媒の温度が所定値を下回る、暖機中であるときなどに、エンジンが始動されて作動することである。したがって、エンジンの間欠作動可能とは、ＳＯＣが所定値を超え、エンジンの暖機も完了しており、エンジンが始動されて作動する必要がないことを意味している。

そこで、ステップＳ３０２において肯定判定されると、ステップＳ３０３に進み、電動式オイルポンプＥＯＰが使用可能か否かが判定される。この使用可能か否かの判定は、例えば、電動モータ４２に設けた温度センサからのＥＣＵ６０への入力信号に基づいて温度が所定の閾値を超えているか否かによって行われる。

ステップＳ３０３で電動モータ４２の温度は所定の閾値を超えておらず、電動式オイルポンプＥＯＰが継続して使用可能であると肯定判定されると、当該ルーチンは終了する。一方、ステップＳ３０３で温度が所定の閾値を超えて使用不可である旨の否定判定がなされたときは、ステップＳ３０４に進み、機械式オイルポンプＭＰを駆動するようにモータジェネレータ１８が作動される。同時に、ＤレンジＥＶ停車中に対応させて１速変速段が選択されて設定されている変速機２８においては、ＥＣＵ６０からの変速指令に基づき、１つまたは複数の摩擦係合要素が係合状態または解放状態にされて、Ｎレンジに相当するニュートラル状態が形成される。この結果、機械式オイルポンプＭＰを駆動すべくモータジェネレータ１８が作動されたとしても、その駆動力はニュートラル状態にある変速機２８によって遮断されるので、クリープ力が生ずることはない。なお、当該ステップＳ３０４において、又はその後、ニュートラル状態になったとき、電動モータ４２は停止され電動式オイルポンプＥＯＰも停止される。

また、ステップＳ３０２の判定で、否定判定がなされたときは、ステップＳ３０５に進み、バッテリの充電が必要か否かが判定される。この判定は、バッテリの充電状態ＳＯＣが所定値以下になり、モータジェネレータ１８を作動させることができなくなっているか否かを確認するために行われる。ステップＳ３０５において、肯定判定、すなわち、充電が必要との判定がなされるとステップＳ３０６に進み、エンジン切り離しクラッチ２０を係合させる。このエンジン切り離しクラッチ２０の係合は、電動式オイルポンプＥＯＰが起動中のまま維持されているので、切替のための作動油が電動式オイルポンプＥＯＰからエンジン切り離しクラッチ２０に供給されることで達成される。そして、エンジン切り離しクラッチ２０の係合とほぼ同時に、スタータモータ１７にＥＣＵ６０から信号が送られ、エンジン１４が始動される。かつ、変速機２８においては、ＥＣＵ６０からの変速指令に基づき、１つまたは複数の摩擦係合要素が係合状態または解放状態にされて、Ｎレンジに相当するニュートラル状態が形成される。この結果、エンジン切り離しクラッチ２０の係合によりエンジン１４に連結されているモータジェネレータ１８は、動力源としてのエンジン１４に駆動されて発電することができる。一方、モータジェネレータ１８がエンジン１４により駆動されたとしても、その駆動力はニュートラル状態にある変速機２８によって遮断されるので、クリープ力が生ずることはない。

さらに、ステップＳ３０５において否定判定、すなわち、バッテリ充電は必要ではないという判定がなされると、ステップＳ３０７に進み、エンジン１４のスタータモータ１７による始動のみが行われる。これは、ステップＳ３０２における否定判定、すなわち、エンジンの間欠作動が可能ではない、換言すると、ＳＯＣは所定値を超えていないが、エンジンの暖機が完了していないこと、及びステップＳ３０５における否定判定、バッテリの充電は必要でないことを、満たすべく行われ、単に、エンジンが始動されて作動することにより暖機を促進させている。この場合、エンジン切り離しクラッチ２０は解放されているので、駆動力が下流のモータジェネレータ１８や変速機２８に伝達されることはなく、クリープ力が生ずることはない。

以上の説明から明らかなように、本発明の上記実施形態によれば、車両のＤレンジＥＶ停車での発進待機中において、クリープ力が生ずることがないので、運転者の意図しない車両の飛び出し発進などを確実に抑制することができる。

但し、上記実施形態はあくまでも例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される範囲及びその均等物を包含することが意図されている。

１０ 駆動装置
１２ 油圧装置
１６ エンジン
１８ 回転電機（モータジェネレータ）
２０ エンジン切り離しクラッチ
２６ トルクコンバータ
２８ 変速機
４２ 電動モータ
ＭＯＰ 機械式オイルポンプ
ＥＯＰ 電動式オイルポンプ

Claims (1)

1. エンジンと、
   当該エンジンの下流に設けられた回転電機と、
   当該回転電機の出力軸に連結された変速機であって、変速機への入力回転により駆動される機械式オイルポンプを備える変速機と、
   前記エンジン及び前記回転電機の間に介在されたクラッチと、
   前記エンジン及び前記回転電機の回転に無関係に電動モータにより駆動される電動式オイルポンプと、
   を有するハイブリッド車両の制御装置において、
   前記制御装置は、
   前記エンジンが停止され、かつ、車両が制動停止されているＤレンジＥＶ停車状態にあるときに、前記回転電機の出力軸の回転に伴い機械式オイルポンプが駆動される際には、少なくとも前記変速機をニュートラル状態に切替えるように構成されている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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