JP7846532B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

車両用制御装置

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Description

本発明は、ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置に関する。
ハイブリッド車両は、動力源としてエンジンおよび電動モータを有している（特許文献１～３参照）。また、ハイブリッド車両には、走行モードとして、電動モータを用いて車両を走行させるモータモードと、エンジンを用いて車両を走行させるエンジンモードと、が設定されている。なお、エンジンモードにおいては、エンジンと電動モータとの双方を用いて車両を走行させることが可能であり、エンジンのみを用いて車両を走行させることも可能である。
特開２０１１－４６３５３号公報 特開２００５－１３８７４３号公報 特許第６１５４６８０号公報
ところで、走行モードをエンジンモードに切り替えるためには、エンジンを始動するだけでなく、エンジントルクを伝達するクラッチを締結することが必要である。このため、アクセルペダルの踏み込みによって目標駆動力が増加し、走行モードをモータモードからエンジンモードに切り替える場合であっても、直ちにエンジントルクを出力することは困難であった。つまり、走行モードをエンジンモードに切り替える際には、一時的なエンジントルク不足によって目標駆動力と実駆動力とに乖離が発生し、適切にエンジンモードに切り替えることが困難となっていた。
本発明の目的は、適切にエンジンモードに切り替えることである。
一実施形態の車両用制御装置は、ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置であって、第１車輪と第２車輪との少なくとも何れか一方に連結される電動モータと、前記第１車輪と前記第２車輪との少なくとも何れか一方に、動力伝達経路を介して連結されるエンジンと、前記動力伝達経路に設けられるクラッチ機構と、前記動力伝達経路に設けられるトルクコンバータと、互いに通信可能に接続されるプロセッサおよびメモリを備え、前記電動モータ、前記エンジンおよび前記クラッチ機構を制御する制御システムと、を有する。前記ハイブリッド車両の走行モードとして、前記クラッチ機構を解放して前記電動モータを駆動するモータモードと、前記クラッチ機構を締結して前記エンジンを駆動するエンジンモードと、がある。前記制御システムは、アクセル操作によって要求駆動力が第１駆動力から第２駆動力に上がり、走行モードを前記モータモードから前記エンジンモードに切り替える場合に、前記第１駆動力よりも大きな移行駆動力に基づき前記電動モータを制御しつつ、前記エンジンを始動して前記クラッチ機構を締結し、前記エンジンの始動および前記クラッチ機構の締結が完了してからディレイ時間が経過した後に、前記移行駆動力よりも大きな前記第２駆動力に基づき前記電動モータおよび前記エンジンを制御する。前記制御システムは、アクセル操作量が大きくなるほどに前記ディレイ時間を短く設定する。
他実施形態の車両用制御装置は、ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置であって、第１車輪と第２車輪との少なくとも何れか一方に連結される電動モータと、前記第１車輪と前記第２車輪との少なくとも何れか一方に、動力伝達経路を介して連結されるエンジンと、前記動力伝達経路に設けられるクラッチ機構と、前記動力伝達経路に設けられるトルクコンバータと、互いに通信可能に接続されるプロセッサおよびメモリを備え、前記電動モータ、前記エンジンおよび前記クラッチ機構を制御する制御システムと、を有する。前記ハイブリッド車両の走行モードとして、前記クラッチ機構を解放して前記電動モータを駆動するモータモードと、前記クラッチ機構を締結して前記エンジンを駆動するエンジンモードと、がある。前記制御システムは、アクセル操作によって要求駆動力が第１駆動力から第２駆動力に上がり、走行モードを前記モータモードから前記エンジンモードに切り替える場合に、前記第１駆動力よりも大きな移行駆動力に基づき前記電動モータを制御しつつ、前記エンジンを始動して前記クラッチ機構を締結し、前記エンジンの始動および前記クラッチ機構の締結が完了してからディレイ時間が経過した後に、前記移行駆動力よりも大きな前記第２駆動力に基づき前記電動モータおよび前記エンジンを制御する。前記移行駆動力は、前記電動モータを上限トルクで力行状態に制御したときに得られる駆動力である。
他実施形態の車両用制御装置は、ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置であって、第１車輪と第２車輪との少なくとも何れか一方に連結される電動モータと、前記第１車輪と前記第２車輪との少なくとも何れか一方に、動力伝達経路を介して連結されるエンジンと、前記動力伝達経路に設けられるクラッチ機構と、前記動力伝達経路に設けられるトルクコンバータと、互いに通信可能に接続されるプロセッサおよびメモリを備え、前記電動モータ、前記エンジンおよび前記クラッチ機構を制御する制御システムと、を有する。前記ハイブリッド車両の走行モードとして、前記クラッチ機構を解放して前記電動モータを駆動するモータモードと、前記クラッチ機構を締結して前記エンジンを駆動するエンジンモードと、がある。前記制御システムは、アクセル操作によって要求駆動力が第１駆動力から第２駆動力に上がり、走行モードを前記モータモードから前記エンジンモードに切り替える場合に、前記第１駆動力よりも大きな移行駆動力に基づき前記電動モータを制御しつつ、前記エンジンを始動して前記クラッチ機構を締結し、前記エンジンの始動および前記クラッチ機構の締結が完了してからディレイ時間が経過した後に、前記移行駆動力よりも大きな前記第２駆動力に基づき前記電動モータおよび前記エンジンを制御する。前記制御システムは、前記エンジンの始動および前記クラッチ機構の締結が完了してから前記ディレイ時間が経過した後に、前記移行駆動力から前記第２駆動力まで徐々に増加する駆動力に基づいて前記電動モータおよび前記エンジンを制御し、アクセル操作量が大きくなるほどに、前記移行駆動力から前記第２駆動力まで増加する駆動力の増加速度を上げる。
一実施形態の車両用制御装置は、エンジンの始動およびクラッチ機構の締結が完了してからディレイ時間が経過した後に、移行駆動力よりも大きな第２駆動力に基づき電動モータおよびエンジンを制御する。これにより、適切にエンジンモードに切り替えることができる。
本発明の一実施の形態である車両用制御装置を備えたハイブリッド車両の構成例を示す図である。 車両用制御装置の構成例を示す図である。 各制御ユニットの基本構造の一例に示した図である。 ＥＶモードの実行状況を示す図である。 ＨＥＶモードの実行状況を示す図である。 ＥＶモードおよびＨＥＶモードの実行領域の一例を示す走行モードマップである。 走行モード切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 走行モード切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 ディレイ時間とアクセル開度との関係の一例を示す図である。 駆動力変化速度とアクセル開度との関係の一例を示す図である。 走行モード切替制御の実行状況を示すタイミングチャートである。 図１１に示したタイミングチャートの一部を拡大して示すタイミングチャートである。 パワートレインの他の構成例を示す図である。 パワートレインの他の構成例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一または実質的に同一の構成や要素については、同一の符号を付して繰り返しの説明を省略する。
［全体構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０を備えたハイブリッド車両１１の構成例を示す図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１１には、エンジン１２および変速機１３を備えたパワートレイン１４が搭載されている。このパワートレイン１４の変速機１３には、モータジェネレータ（電動モータ）１５が設けられている。また、変速機１３の出力軸１６には、プロペラ軸１７およびデファレンシャル機構１８を介して後輪（第１車輪）１９ｒが連結されている。なお、図示するパワートレイン１４は、後輪１９ｒを駆動する後輪駆動用のパワートレインであるが、これに限られることはない。例えば、前輪（第２車輪）１９ｆを駆動する前輪駆動用のパワートレインであっても良く、前輪１９ｆと後輪１９ｒとの双方を駆動する全輪駆動用のパワートレインであっても良い。
図２は車両用制御装置１０の構成例を示す図である。図２に示すように、パワートレイン１４には、プライマリプーリ２０、セカンダリプーリ２１および駆動チェーン２２からなる無段変速機構２３が設けられている。プライマリプーリ２０を支持するプライマリ軸２４の一方側には、前進クラッチ（クラッチ機構）２５およびトルクコンバータ２６を介してエンジン１２が連結されている。また、プライマリプーリ２０を支持するプライマリ軸２４の他方側には、モータジェネレータ１５のロータ１５ｒが連結されている。さらに、セカンダリプーリ２１を支持するセカンダリ軸２７には、出力軸１６、プロペラ軸１７、およびデファレンシャル機構１８を介して後輪１９ｒが連結されている。なお、前進クラッチ２５は、遊星歯車列等からなる前後進切替機構の一部を構成するクラッチである。
エンジン１２と後輪１９ｒとは、トルクコンバータ２６、前進クラッチ２５、無段変速機構２３、プロペラ軸１７およびデファレンシャル機構１８等からなる動力伝達経路３０を介して連結されている。図２に示した構成例において、動力伝達経路３０は、クランク軸３１、トルクコンバータ２６、タービン軸３２、前進クラッチ２５、プライマリ軸２４、無段変速機構２３、セカンダリ軸２７、出力軸１６、プロペラ軸１７およびデファレンシャル機構１８によって構成されている。
前述したように、エンジン１２と後輪１９ｒとを連結する動力伝達経路３０には、トルクコンバータ２６および前進クラッチ２５が設けられている。また、トルクコンバータ２６は、エンジン１２と前進クラッチ２５との間に配置されている。さらに、動力伝達経路３０を構成するプライマリ軸２４には、モータジェネレータ１５が連結されている。つまり、モータジェネレータ１５は、無段変速機構２３の入力側から動力伝達経路３０を介して後輪１９ｒに連結されている。
エンジン１２の吸気マニホールド４０には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ４１が設けられている。また、エンジン１２には、吸気ポートやシリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ４２が設けられており、イグナイタや点火プラグ等からなる点火装置４３が設けられている。さらに、エンジン１２には、クランク軸３１の回転速度であるエンジン回転数を検出するエンジン回転センサ４４が設けられている。また、エンジン１２から出力されるトルク（以下、エンジントルクと記載する。）を制御するため、スロットルバルブ４１、インジェクタ４２および点火装置４３等には、電子制御ユニットであるエンジン制御ユニットＣＵ１が接続されている。
パワートレイン１４の前進クラッチ２５や無段変速機構２３等を制御するため、パワートレイン１４には複数の電磁バルブや油路等からなるバルブユニット４５が設けられている。また、バルブユニット４５には、エンジン１２やモータ等によって駆動されるオイルポンプ４６が接続されている。オイルポンプ４６から吐出される作動油は、バルブユニット４５によって供給先や圧力等が制御され、前進クラッチ２５や無段変速機構２３等に供給される。また、バルブユニット４５を介して前進クラッチ２５等の作動状態を制御するため、バルブユニット４５には電子制御ユニットである変速機制御ユニットＣＵ２が接続されている。さらに、変速機制御ユニットＣＵ２には、プライマリプーリ２０の回転速度であるプライマリ回転数を検出するプライマリ回転センサ４７と、セカンダリプーリ２１の回転速度であるセカンダリ回転数を検出するセカンダリ回転センサ４８と、が接続されている。また、変速機制御ユニットＣＵ２には、タービン軸３２の回転速度であるタービン回転数を検出するタービン回転センサ４９が接続されている。
モータジェネレータ１５のステータ１５ｓには、インバータ５０を介してバッテリモジュール５１が接続されている。バッテリモジュール５１には高電圧バッテリ５２を構成する複数のバッテリセル５３が組み込まれている。さらに、バッテリモジュール５１には、高電圧バッテリ５２の接続を制御するメインリレー５４が設けられるとともに、高電圧バッテリ５２の充放電電流、端子電圧および温度等を検出するバッテリセンサ５５が設けられている。また、バッテリモジュール５１には、電子制御ユニットであるバッテリ制御ユニットＣＵ３が接続されている。バッテリ制御ユニットＣＵ３は、高電圧バッテリ５２の充放電を監視するとともにメインリレー５４等を制御する機能を有している。また、バッテリ制御ユニットＣＵ３は、バッテリセンサ５５によって検出される充放電電流や端子電圧等に基づいて、高電圧バッテリ５２の充電状態であるＳＯＣ（State of Charge）を算出する機能を有している。なお、高電圧バッテリ５２のＳＯＣとは、高電圧バッテリ５２の電気残量を示す比率であり、高電圧バッテリ５２の満充電容量に対する蓄電量の比率である。
また、モータジェネレータ１５の通電制御を実行するインバータ５０には、電子制御ユニットであるモータ制御ユニットＣＵ４が接続されている。モータ制御ユニットＣＵ４は、複数のスイッチング素子等からなるインバータ５０を制御することにより、モータジェネレータ１５から出力されるモータトルクを制御する。なお、モータジェネレータ１５のモータトルクには、モータジェネレータ１５を力行状態に制御することで加速側に発生する力行トルクがあり、モータジェネレータ１５を発電状態に制御することで減速側に発生する発電トルクがある。
［制御システム］
図２に示すように、車両用制御装置１０には、パワートレイン１４を制御するため、複数の電子制御ユニットからなる制御システム６０が設けられている。制御システム６０を構成する電子制御ユニットとして、前述したエンジン制御ユニットＣＵ１、変速機制御ユニットＣＵ２、バッテリ制御ユニットＣＵ３およびモータ制御ユニットＣＵ４がある。また、制御システム６０を構成する電子制御ユニットとして、各制御ユニットＣＵ１～ＣＵ４に制御信号を出力する車両制御ユニットＣＵ５がある。これらの制御ユニットＣＵ１～ＣＵ５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワーク６１を介して互いに通信可能に接続されている。車両制御ユニットＣＵ５は、各種制御ユニットＣＵ１～ＣＵ４や後述する各種センサからの入力情報に基づき、パワートレイン１４の作動目標を設定する。そして、パワートレイン１４の作動目標に応じた制御信号を生成し、これらの制御信号を各種制御ユニットＣＵ１～ＣＵ４に対して出力する。
車両制御ユニットＣＵ５に接続されるセンサとして、ハイブリッド車両１１の走行速度である車速を検出する車速センサ６２があり、アクセルペダルの操作量（アクセル操作量）であるアクセル開度を検出するアクセルセンサ６３があり、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ６４がある。また、車両制御ユニットＣＵ５には、制御システム６０を起動する際に運転者によって操作されるスタートスイッチ６５が接続されている。
図３は各制御ユニットＣＵ１～ＣＵ５の基本構造の一例に示した図である。図３に示すように、各制御ユニットＣＵ１～ＣＵ５は、プロセッサ７０およびメインメモリ（メモリ）７１等が組み込まれたマイクロコントローラ７２を有している。メインメモリ７１には所定のプログラムが格納されており、プロセッサ７０によってプログラムが実行される。プロセッサ７０とメインメモリ７１とは、互いに通信可能に接続されている。なお、図示する例では、マイクロコントローラ７２に１つのプロセッサ７０と１つのメインメモリ７１とが組み込まれているが、これに限られることはなく、マイクロコントローラ７２に複数のプロセッサ７０を組み込んでも良く、マイクロコントローラ７２に複数のメインメモリ７１を組み込んでも良い。
また、各制御ユニットＣＵ１～ＣＵ５には、入力回路７３、駆動回路７４、通信回路７５および外部メモリ７６等が設けられている。入力回路７３は、各種センサから入力される信号を、マイクロコントローラ７２に入力可能な信号に変換する。駆動回路７４は、マイクロコントローラ７２から出力される信号に基づき、前述したバルブユニット４５等のアクチュエータに対する駆動信号を生成する。通信回路７５は、マイクロコントローラ７２から出力される信号を、他の制御ユニットに向けた通信信号に変換する。また、通信回路７５は、他の制御ユニットから受信した通信信号を、マイクロコントローラ７２に入力可能な信号に変換する。さらに、不揮発性メモリ等の外部メモリ７６には、プログラムおよび各種データ等が記憶される。
［走行モード］
図４はＥＶモードの実行状況を示す図であり、図５はＨＥＶモードの実行状況を示す図である。ハイブリッド車両１１の走行モードとして、ＥＶ（Electric Vehicle）モードおよびＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）モードが設定されている。後述するように、モータモードであるＥＶモードとは、前進クラッチ２５を解放してモータジェネレータ１５を駆動する走行モードであり、エンジンモードであるＨＥＶモードとは、前進クラッチ２５を締結してエンジン１２を駆動する走行モードである。
図４に示すように、走行モードとしてＥＶモードが実行される場合には、前進クラッチ２５が解放状態に制御され、エンジン１２が停止状態に制御され、かつモータジェネレータ１５が力行状態に制御される。これにより、図４に白抜きの矢印で示すように、モータトルクを後輪１９ｒに伝達することができ、モータジェネレータ１５を用いてハイブリッド車両１１を走行させることができる。なお、ＥＶモードにおいて、ハイブリッド車両１１を減速させる際には、モータジェネレータ１５が回生状態つまり発電状態に制御される。
図５に示すように、走行モードとして、ＨＥＶモードが実行される場合には、前進クラッチ２５が締結状態に制御され、エンジン１２が運転状態に制御され、かつモータジェネレータ１５が力行状態に制御される。これにより、図５に白抜きの矢印で示すように、エンジントルクおよびモータトルクを後輪１９ｒに伝達することができ、エンジン１２およびモータジェネレータ１５を用いてハイブリッド車両１１を走行させることができる。
図５に示した例では、ＨＥＶモードにおいて、モータジェネレータ１５を力行状態に制御しているが、これに限られることはなく、モータジェネレータ１５を空転状態や回生状態に制御しても良い。つまり、高電圧バッテリ５２のＳＯＣが低下している場合には、モータジェネレータ１５に対する供給電力が不足するため、モータジェネレータ１５が空転状態や発電状態に制御される。なお、ＨＥＶモードにおいて、モータジェネレータ１５を力行させる場合であっても、ハイブリッド車両１１を減速させる際には、モータジェネレータ１５が回生状態つまり発電状態に制御されることはいうまでもない。
図６はＥＶモードおよびＨＥＶモードの実行領域の一例を示す走行モードマップである。図６に示すように、走行モードマップには、ＥＶモードとＨＥＶモードとの実行領域を区画する境界線Ｌ１が設定されている。なお、図６に示される要求駆動力は、制御システム６０からパワートレイン１４に要求される駆動力である。制御システム６０は、例えば、アクセル操作量であるアクセル開度に基づき要求駆動力を設定することが可能である。つまり、アクセルペダルの踏み込みによってアクセル開度が増加するほどに、ハイブリッド車両１１に対する要求駆動力は大きく設定され、アクセルペダルの踏み込み解除によってアクセル開度が減少するほどに、ハイブリッド車両１１に対する要求駆動力は小さく設定される。
図６に矢印Ａで示すように、ＨＥＶモードの実行中において、境界線Ｌ１を下回るように要求駆動力が減少したり車速が低下したりすると、制御システム６０によって、走行モードがＨＥＶモードからＥＶモードに切り替えられる。一方、図６に矢印Ｂで示すように、境界線Ｌ１を上回るように要求駆動力が増加したり車速が上昇したりすると、制御システム６０によって、走行モードがＥＶモードからＨＥＶモードに切り替えられる。なお、本明細書において、要求駆動力とは走行モードを決定する観点からアクセル開度に基づき設定される駆動力であり、後述する目標駆動力とはモータジェネレータ１５およびエンジン１２の制御に用いられる駆動力である。
［走行モード切替制御（フローチャート）］
続いて、走行モードをＥＶモードからＨＥＶモードに切り替える走行モード切替制御について説明する。図７および図８は走行モード切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図７および図８のフローチャートにおいては、符号Ａを付した箇所で互いに接続されている。また、図９はディレイ時間Ｔｄとアクセル開度との関係の一例を示す図であり、図１０は駆動力変化速度Ｓｄｆとアクセル開度との関係の一例を示す図である。なお、図７および図８のフローチャートに示される各ステップには、制御システム６０を構成するプロセッサ７０によって実行される処理が示されている。また、図７および図８に示される走行モード切替制御は、運転者によってスタートスイッチ６５が操作され、車両制御ユニットＣＵ５等からなる制御システム６０が起動された後に、制御システム６０によって所定周期毎に実行される制御である。
図７に示すように、ステップＳ１０において、ＥＶモードの実行中であるか否かが判定される。ステップＳ１０において、ＨＥＶモードの実行中であると判定されると、ステップＳ１１に進み、車速および要求駆動力が更新される。前述したように、アクセル開度が増加するほどに要求駆動力は大きくなり、アクセル開度が減少するほどに要求駆動力は小さくなる。続くステップＳ１２では、車速および要求駆動力に基づいて、走行モードをＥＶモードからＨＥＶモードに切り替えるか否かが判定される。例えば、図６に矢印Ｃで示すように、ＥＶモードにおけるアクセルペダルの踏み込み（アクセル操作）により、境界線Ｌ１を超えるように要求駆動力が第１駆動力Ｄｆ１から第２駆動力Ｄｆ２に上げられると、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが決定される。つまり、ＥＶモードにおけるアクセルペダルの踏み込みにより、目標駆動力が第１駆動力Ｄｆ１に設定されるＥＶモードから、目標駆動力が第２駆動力Ｄｆ２に設定されるＨＥＶモードへの切り替えが決定される。
このように、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが決定されると、ステップＳ１３に進み、走行モードの切替過程で用いられる移行駆動力Ｄｆａが設定される。この移行駆動力Ｄｆａは、ＥＶモードでの目標駆動力である第１駆動力Ｄｆ１よりも大きい駆動力であり、かつＨＥＶモードでの目標駆動力である第２駆動力Ｄｆ２よりも小さい駆動力である。また、ステップＳ１４では、走行モードの切替過程で用いられるディレイ時間Ｔｄがアクセル開度に基づき設定され、ステップＳ１５では、走行モードの切替過程で用いられる駆動力変化速度Ｓｄｆがアクセル開度に基づき設定される。ここで、図９に示すように、アクセル開度が大きくなるほどに、ディレイ時間Ｔｄは短い値に設定されている。また、図１０に示すように、アクセル開度が大きくなるほどに、駆動力変化速度Ｓｄｆは速い値に設定されている。つまり、アクセル開度が大きくなるほどに、駆動力変化速度Ｓｄｆは上げて設定されている。
図８に示すように、ステップＳ１６では、移行駆動力Ｄｆａに基づきモータジェネレータ１５が制御され、続くステップＳ１７では、図示しないスタータモータ等を用いてエンジン１２が始動されるとともに、前進クラッチ２５が締結状態に切り替えられる。続いて、ステップＳ１８では、エンジン始動が完了したか否かが判定される。ステップＳ１８において、エンジン始動が完了したと判定されると、ステップＳ１９に進み、前進クラッチ２５の締結が完了したか否かが判定される。ステップＳ１９において、前進クラッチ２５の締結が完了したと判定された場合には、ステップＳ２０に進み、ディレイ時間Ｔｄが経過したか否かが判定される。なお、エンジン始動が完了したか否かについては、例えば、エンジン回転数が所定回転数を上回るか否かに基づき判定される。また、前進クラッチ２５の締結が完了したか否かについては、例えば、タービン回転数とプライマリ回転数との回転数差が所定値を下回るか否かに基づき判定される。
ステップＳ２０において、ディレイ時間Ｔｄが経過したと判定されると、ステップＳ２１に進み、目標駆動力である第２駆動力Ｄｆ２と駆動力変化速度Ｓｄｆとに基づいて、モータジェネレータ１５およびエンジン１２が制御される。つまり、ステップＳ２１において、制御システム６０は、移行駆動力Ｄｆａから第２駆動力Ｄｆ２まで、目標駆動力を駆動力変化速度Ｓｄｆに従って徐々に増加させる。そして、制御システム６０は、第２駆動力Ｄｆ２に向けて増加する目標駆動力に基づき、モータジェネレータ１５およびエンジン１２を制御する。これにより、エンジン１２からトルクコンバータ２６を経てプライマリプーリ２０に伝達されるトルクを精度良く制御することができ、適切に走行モードをＥＶモードからＨＥＶモードに切り替えることができる。
［走行モード切替制御（タイミングチャート）］
続いて、前述した走行モード切替制御をタイミングチャートに沿って説明する。図１１は走行モード切替制御の実行状況を示すタイミングチャートであり、図１２は図１１に示したタイミングチャートの一部を拡大して示すタイミングチャートである。図１１および図１２において、「Ｎｅ」はエンジン回転数であり、「Ｎｔ」はタービン回転数であり、「Ｎｐ」はプライマリ回転数である。また、「Ｔｑｔ」はタービン軸３２から出力されるタービントルクであり、「Ｔｑｍ」はモータジェネレータ１５から出力されるモータトルクであり、「Ｔｑｐ」はプライマリ軸２４から出力されるプライマリトルクである。なお、プライマリトルクＴｑｐとは、タービントルクＴｑｔおよびモータトルクＴｑｍを合算したトルクである。
図１１に時刻ｔ１で示すように、ＥＶモード中にアクセルペダルが踏み込まれ、要求駆動力が境界線Ｌ１を上回って増加すると（符号ａ１）、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが決定される（符号ｂ１）。また、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが決定されると（符号ｂ１）、目標駆動力が第１駆動力Ｄｆ１から移行駆動力Ｄｆａに上げられ（符号ｃ１）、移行駆動力Ｄｆａに対応する目標トルクＴｑａに向けてモータトルクＴｑｍが制御される（符号ｄ１）。つまり、目標トルクＴｑａに向けてモータトルクＴｑｍが制御されるため、目標トルクＴｑａに向けてプライマリトルクＴｑｐが引き上げられる（符号ｄ１）。さらに、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが決定されると（符号ｂ１）、エンジン１２が始動されて運転状態に制御され（符号ｅ１）、前進クラッチ２５が締結状態に制御される（符号ｆ１）。このように、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが決定されると、制御システム６０は、第１駆動力Ｄｆ１よりも大きな移行駆動力Ｄｆａに基づきモータジェネレータ１５を制御しつつ、エンジン１２を始動して前進クラッチ２５を締結する。
図１１に時刻ｔ２，ｔ３で示すように、エンジン始動および前進クラッチ締結が完了してからディレイ時間Ｔｄが経過するまで、移行駆動力Ｄｆａに基づくモータジェネレータ１５の制御が継続される。そして、時刻ｔ３で示すように、エンジン始動および前進クラッチ締結が完了してからディレイ時間Ｔｄが経過すると、目標駆動力が移行駆動力Ｄｆａから第２駆動力Ｄｆ２に向けて上げられ（符号ｃ２）、第２駆動力Ｄｆ２に対応する目標トルクＴｑ２に向けてプライマリトルクＴｑｐが制御される（符号ｄ２）。これにより、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが完了する。図示する例では、タービントルクＴｑｔを上げる一方（符号ｄ３）、モータトルクＴｑｍを下げることにより（符号ｄ４）、目標トルクＴｑ２に向けてプライマリトルクＴｑｐが上げられている（符号ｄ２）。
その後、時刻ｔ４で示すように、エンジン１２の吹け上がりによるタービントルクＴｑｔの上昇を打ち消すように、モータトルクＴｑｍが発電側つまり減速側に制御される（符号ｄ５）。これにより、タービントルクＴｑｔが大きく上昇する場合であっても、プライマリトルクＴｑｐを目標トルクＴｑ２に保持することができる。なお、図示する例においては、ＨＥＶモードにおいてモータジェネレータ１５を空転させることから、モータトルクＴｑｍがゼロに向けて制御されるとともに（符号ｄ６）、タービントルクＴｑｔが目標トルクＴｑ２に向けて制御されている（符号ｄ７）。
前述したように、制御システム６０は、走行モードをＥＶモードからＨＥＶモードに切り替える場合に、第１駆動力Ｄｆ１よりも大きな移行駆動力Ｄｆａに基づきモータジェネレータ１５を制御しつつ、エンジン１２を始動して前進クラッチ２５を締結する。また、制御システム６０は、エンジン１２の始動および前進クラッチ２５の締結が完了してからディレイ時間Ｔｄが経過した後に、移行駆動力Ｄｆａよりも大きな第２駆動力Ｄｆ２に基づきモータジェネレータ１５およびエンジン１２を制御する。このように、ディレイ時間Ｔｄの経過を待つことにより、タービントルクＴｑｔを立ち上げてから目標駆動力が第２駆動力Ｄｆ２に引き上げられている。これにより、タービントルクＴｑｔを精度良く制御することができ、運転者に違和感を与えることなく走行モードを切り替えることができる。
ここで、図１２に時刻ｔ２で示すように、エンジン始動および前進クラッチ締結が完了した直後のタイミングにおいては、エンジントルクを増減させることでタービントルクＴｑｔを精度良く制御することは困難である。つまり、エンジントルクを伝達するトルクコンバータ２６にはスリップが生じることから、エンジントルクの増減をタービントルクＴｑｔに反映させるためには、時刻αで示すように、所定時間Ｔａの経過を待つ必要がある。そこで、前述したディレイ時間Ｔｄは、タービントルクＴｑｔが立ち上がった状況、つまりエンジントルクがタービン軸３２に伝達された状況を確保するため、所定時間Ｔａを上回る時間に設定されている。これにより、タービントルクＴｑｔを立ち上げてから目標駆動力を増やすことができるため、エンジン１２によるタービントルクＴｑｔの制御精度を高めることができ、適切に走行モードをＨＥＶモードに切り替えることができる。換言すれば、パワートレイン１４から出力可能な駆動力を超えないように、目標駆動力を設定することができるため、運転者に違和感を与えることなくパワートレイン１４の駆動力を制御することができる。
前述したように、アクセル開度が大きくなるほどに、ディレイ時間Ｔｄは短く設定されている。これにより、アクセルペダルが大きく踏み込まれた場合、つまり運転者の加速要求が大きい場合には、時刻ｔ３で示した目標駆動力の立ち上げタイミングを早めることができ、ハイブリッド車両１１を素早く加速させることができる。また、前述したように、アクセル開度が大きくなるほどに、目標駆動力の増加速度である駆動力変化速度Ｓｄｆが上げられている。これにより、アクセルペダルが大きく踏み込まれた場合には、移行駆動力Ｄｆａから第２駆動力Ｄｆ２まで目標駆動力を素早く増加させることができ、ハイブリッド車両１１を素早く加速させることができる。
続いて、モータジェネレータ１５の応答性について説明する。前述したように、エンジン始動および前進クラッチ締結が完了してからディレイ時間Ｔｄが経過するまで、移行駆動力Ｄｆａに基づくモータジェネレータ１５の制御が継続される。これにより、図１２に時刻αで示すように、タービントルクＴｑｔの上昇に合わせてモータトルクＴｑｍを応答良く下げることができ（符号ｄ３，ｄ４）、プライマリトルクＴｑｐの過度な変動を抑制することができる。つまり、過度なトルク変動によって運転者に違和感を与えることなく、目標駆動力に向けてプライマリトルクＴｑｐを制御することができる。
例えば、図１１に符号ｇ１で示すように、ディレイ時間Ｔｄの経過を待つことなく目標駆動力が第２駆動力Ｄｆ２に上げられると、モータジェネレータ１５の仕様によっては、モータジェネレータ１５の目標トルクが上限トルクを超えてしまう虞がある。このように、モータジェネレータ１５の上限トルクを超えた目標トルクが設定されると、目標トルクに対してモータトルクＴｑｍが不足することから、目標駆動力である第２駆動力Ｄｆ２まで実駆動力を上げることが不可能となる。このような状況のもとでは、目標駆動力と実駆動力との偏差が過度に累積するから、モータジェネレータ１５のトルク制御に影響を与えてしまう虞がある。例えば、モータトルク制御に積分制御を含むＰＩＤ制御等が用いられている場合には、目標駆動力と実駆動力との偏差が過度に累積するため、モータジェネレータ１５の応答速度を低下させることになる。
そこで、本実施形態において移行駆動力Ｄｆａは、モータジェネレータ１５を上限トルクで力行状態に制御したときに得られる駆動力に設定されている。つまり、移行駆動力Ｄｆａに対応する目標トルクＴｑａは、モータジェネレータ１５が出力可能な上限トルクに設定されている。そして、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが決定されたときには、目標駆動力が第１駆動力Ｄｆ１から移行駆動力Ｄｆａに上げられている。これにより、モータジェネレータ１５によって目標駆動力である移行駆動力Ｄｆａを得ることができるため、目標駆動力と実駆動力との偏差が過度に累積することがなく、図１２に時刻αで示したタイミングにおいて、モータトルクＴｑｍを素早く低下させることができる。つまり、時刻αで示したタイミングでは、エンジン始動によってタービントルクＴｑｔが急速に上昇するが、このタービントルクＴｑｔの上昇に合わせてモータトルクＴｑｍを応答良く下げることができる。
すなわち、図１２に二点鎖線β１で示すように、ディレイ時間Ｔｄの経過前に目標駆動力が第２駆動力Ｄｆ２に上げられていた場合には、目標駆動力と実駆動力との偏差が過度に累積することになる。このため、時刻ｔ３においては、二点鎖線β２で示すように、モータトルクＴｑｍの低下が遅れるとともに、二点鎖線β３で示すように、プライマリトルクＴｑｐが急速に増加することになる。この場合には、二点鎖線β４で示すように、車両加速度が過度に上昇するとともに大きな加加速度が発生することから、走行モードの切り替えによって運転者に違和感を与えてしまう虞があるが、目標駆動力を移行駆動力Ｄｆａに保持することにより、プライマリトルクＴｑｐの過度な増加を抑えることができる。
前述の説明では、移行駆動力Ｄｆａを、モータジェネレータ１５を上限トルクで力行状態に制御したときに得られる駆動力に設定しているが、これに限られることはない。例えば、移行駆動力Ｄｆａを、モータジェネレータ１５を上限トルクで力行状態に制御したときに得られる駆動力以下に設定しても良い。このように、移行駆動力Ｄｆａを小さく設定した場合であっても、走行モード切替時における目標駆動力と実駆動力との偏差を解消することができ、モータジェネレータ１５を適切に制御することができる。
［パワートレインの他実施形態］
図２に示したパワートレイン１４は、エンジン１２およびモータジェネレータ１５を後輪１９ｒに連結しているが、これに限られることはなく、エンジン１２は前輪１９ｆと後輪１９ｒとの少なくとも何れか一方に連結されていれば良く、モータジェネレータ１５は前輪１９ｆと後輪１９ｒとの少なくとも何れか一方に連結されていれば良い。ここで、図１３および図１４はパワートレインの他の構成例を示す図である。
図１３に示すように、エンジン１２と後輪１９ｒとは、回転軸等によって構成される動力伝達経路３０を介して連結されている。エンジン１２と後輪１９ｒとを連結する動力伝達経路３０には、トルクコンバータ２６および前進クラッチ２５が設けられている。また、動力伝達経路３０を構成するセカンダリ軸２７には、ギア列８０を介してモータジェネレータ１５が連結されている。つまり、モータジェネレータ１５は、無段変速機構２３の出力側から動力伝達経路３０を介して後輪１９ｒに連結されている。このようなパワートレイン８１を制御する車両用制御装置であっても、前述した車両用制御装置１０と同様に機能させることができる。図１３に示した例では、エンジン１２およびモータジェネレータ１５を後輪１９ｒに連結しているが、これに限られることはない。例えば、エンジン１２およびモータジェネレータ１５を前輪１９ｆに連結しても良く、エンジン１２およびモータジェネレータ１５を前輪１９ｆと後輪１９ｒとの双方に連結しても良い。
図１４に示すように、後輪１９ｒには、動力伝達経路９０を介してモータジェネレータ１５が連結されている。また、前輪１９ｆには、回転軸等によって構成される動力伝達経路９１を介してエンジン１２が連結されている。エンジン１２と前輪１９ｆとを連結する動力伝達経路９１には、トルクコンバータ２６および前進クラッチ２５が設けられている。このように、図示するパワートレイン９２においては、エンジン１２が前輪１９ｆに連結される一方、モータジェネレータ１５が後輪１９ｒに連結されている。このようなパワートレイン９２を制御する車両用制御装置であっても、前述した車両用制御装置１０と同様に機能させることができる。なお、エンジン１２が後輪１９ｒに連結される一方、モータジェネレータ１５が前輪１９ｆに連結される構成であっても良い。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、複数の制御ユニットＣＵ１～ＣＵ５によって制御システム６０を構成しているが、これに限られることはない。例えば、１つの制御ユニットによって制御システム６０を構成しても良い。また、図示するパワートレイン１４は、一対のプーリ２０，２１からなる無段変速機構２３を備えているが、これに限られることはない。例えば、遊星歯車式の自動変速機構を備えたパワートレインであっても良く、変速機構を備えていないパワートレインであっても良い。また、前進クラッチ２５として、摩擦クラッチを採用しても良く、噛合クラッチを採用しても良い。また、モータジェネレータ１５として、前輪１９ｆや後輪１９ｒに設けられる所謂インホイールモータを採用しても良い。
図９に示した例では、アクセル開度に応じてディレイ時間Ｔｄを連続的に変化させているが、これに限られることはなく、アクセル開度に応じてディレイ時間Ｔｄを段階的に変化させても良い。また、前述の説明では、アクセル開度に基づいてディレイ時間Ｔｄを変化させているが、これに限られることはなく、予め設定された固定値のディレイ時間Ｔｄを採用しても良い。図１０に示した例では、アクセル開度に応じて駆動力変化速度Ｓｄｆを連続的に変化させているが、これに限られることはなく、アクセル開度に応じて駆動力変化速度Ｓｄｆを段階的に変化させても良い。また、前述の説明では、アクセル開度に基づいて駆動力変化速度Ｓｄｆを変化させているが、これに限られることはなく、予め設定された固定値の駆動力変化速度Ｓｄｆを採用しても良い。
図１２に示した例では、時刻αにおいて、モータトルクＴｑｍを下げているが、これに限られることはなく、目標駆動力の大きさによっては、モータトルクＴｑｍを維持しても良く、モータトルクＴｑｍを上げても良い。また、図１１に示した例では、ＥＶモードからＨＥＶモードに切り替える際に、エンジン１２の始動を開始してから前進クラッチ２５の締結を開始しているが、これに限られることはなく、前進クラッチ２５の締結を開始してからエンジン１２の始動を開始しても良く、前進クラッチ２５の締結およびエンジン１２の始動を同時に開始しても良い。また、図１１に示した例では、エンジン１２の始動が完了してから前進クラッチ２５の締結が完了しているが、これに限られることはなく、前進クラッチ２５の締結が完了してからエンジン１２の始動が完了しても良く、エンジン１２の始動および前進クラッチ２５の締結が同時に完了しても良い。また、図示する例では、モータジェネレータ１５をプライマリ軸２４に直結しているが、これに限られることはなく、クラッチ機構を介してプライマリ軸２４にモータジェネレータ１５を連結しても良い。これにより、ＨＥＶモードにおいて高電圧バッテリ５２のＳＯＣが低下している場合には、クラッチ機構を解放してモータジェネレータ１５の回転を停止させることができる。
１０ 車両用制御装置
１１ ハイブリッド車両
１２ エンジン
１５ モータジェネレータ（電動モータ）
１９ｒ 後輪（第１車輪）
１９ｆ 前輪（第２車輪）
２５ 前進クラッチ（クラッチ機構）
２６ トルクコンバータ
３０ 動力伝達経路
６０ 制御システム
７０ プロセッサ
７１ メインメモリ（メモリ）
９１ 動力伝達経路
Ｄｆ１ 第１駆動力
Ｄｆ２ 第２駆動力
Ｄｆａ 移行駆動力
Ｔｄ ディレイ時間
Ｓｄｆ 駆動力変化速度（増加速度）

Claims (3)

  1. ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置であって、
    第１車輪と第２車輪との少なくとも何れか一方に連結される電動モータと、
    前記第１車輪と前記第２車輪との少なくとも何れか一方に、動力伝達経路を介して連結されるエンジンと、
    前記動力伝達経路に設けられるクラッチ機構と、
    前記動力伝達経路に設けられるトルクコンバータと、
    互いに通信可能に接続されるプロセッサおよびメモリを備え、前記電動モータ、前記エンジンおよび前記クラッチ機構を制御する制御システムと、
    を有し、
    前記ハイブリッド車両の走行モードとして、前記クラッチ機構を解放して前記電動モータを駆動するモータモードと、前記クラッチ機構を締結して前記エンジンを駆動するエンジンモードと、があり、
    前記制御システムは、
    アクセル操作によって要求駆動力が第１駆動力から第２駆動力に上がり、走行モードを前記モータモードから前記エンジンモードに切り替える場合に、
    前記第１駆動力よりも大きな移行駆動力に基づき前記電動モータを制御しつつ、前記エンジンを始動して前記クラッチ機構を締結し、
    前記エンジンの始動および前記クラッチ機構の締結が完了してからディレイ時間が経過した後に、前記移行駆動力よりも大きな前記第２駆動力に基づき前記電動モータおよび前記エンジンを制御し、
    前記制御システムは、アクセル操作量が大きくなるほどに前記ディレイ時間を短く設定する、
    車両用制御装置。
  2. ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置であって、
    第１車輪と第２車輪との少なくとも何れか一方に連結される電動モータと、
    前記第１車輪と前記第２車輪との少なくとも何れか一方に、動力伝達経路を介して連結されるエンジンと、
    前記動力伝達経路に設けられるクラッチ機構と、
    前記動力伝達経路に設けられるトルクコンバータと、
    互いに通信可能に接続されるプロセッサおよびメモリを備え、前記電動モータ、前記エンジンおよび前記クラッチ機構を制御する制御システムと、
    を有し、
    前記ハイブリッド車両の走行モードとして、前記クラッチ機構を解放して前記電動モータを駆動するモータモードと、前記クラッチ機構を締結して前記エンジンを駆動するエンジンモードと、があり、
    前記制御システムは、
    アクセル操作によって要求駆動力が第１駆動力から第２駆動力に上がり、走行モードを前記モータモードから前記エンジンモードに切り替える場合に、
    前記第１駆動力よりも大きな移行駆動力に基づき前記電動モータを制御しつつ、前記エンジンを始動して前記クラッチ機構を締結し、
    前記エンジンの始動および前記クラッチ機構の締結が完了してからディレイ時間が経過した後に、前記移行駆動力よりも大きな前記第２駆動力に基づき前記電動モータおよび前記エンジンを制御し、
    前記移行駆動力は、前記電動モータを上限トルクで力行状態に制御したときに得られる駆動力である、
    車両用制御装置。
  3. ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置であって、
    第１車輪と第２車輪との少なくとも何れか一方に連結される電動モータと、
    前記第１車輪と前記第２車輪との少なくとも何れか一方に、動力伝達経路を介して連結されるエンジンと、
    前記動力伝達経路に設けられるクラッチ機構と、
    前記動力伝達経路に設けられるトルクコンバータと、
    互いに通信可能に接続されるプロセッサおよびメモリを備え、前記電動モータ、前記エンジンおよび前記クラッチ機構を制御する制御システムと、
    を有し、
    前記ハイブリッド車両の走行モードとして、前記クラッチ機構を解放して前記電動モータを駆動するモータモードと、前記クラッチ機構を締結して前記エンジンを駆動するエンジンモードと、があり、
    前記制御システムは、
    アクセル操作によって要求駆動力が第１駆動力から第２駆動力に上がり、走行モードを前記モータモードから前記エンジンモードに切り替える場合に、
    前記第１駆動力よりも大きな移行駆動力に基づき前記電動モータを制御しつつ、前記エンジンを始動して前記クラッチ機構を締結し、
    前記エンジンの始動および前記クラッチ機構の締結が完了してからディレイ時間が経過した後に、前記移行駆動力よりも大きな前記第２駆動力に基づき前記電動モータおよび前記エンジンを制御し、
    前記制御システムは、
    前記エンジンの始動および前記クラッチ機構の締結が完了してから前記ディレイ時間が経過した後に、前記移行駆動力から前記第２駆動力まで徐々に増加する駆動力に基づいて前記電動モータおよび前記エンジンを制御し、
    アクセル操作量が大きくなるほどに、前記移行駆動力から前記第２駆動力まで増加する駆動力の増加速度を上げる、
    車両用制御装置。
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