説明

ハイブリッド車両の制御装置

【課題】急激な制動制御を予測することで、ロック機構を適切に解放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】ハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第1及び第2のモータジェネレータと、係合機構と、プリクラッシュセーフティ装置と、制御手段と、を備える。制御手段は、係合機構の係合時に、プリクラッシュセーフティ装置からの情報に基づき、ブレーキ制御の実行前に係合機構の解放を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
エンジンに加えて、発電機(第1のモータジェネレータ)や電動機(第2のモータジェネレータ)などの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、エンジンを可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を第1のモータジェネレータ又は第2のモータジェネレータで補う。
【0003】
例えば、特許文献1には、第1のモータジェネレータを固定するロック機構を備えたハイブリッド車両において、ロック状態のままエンジン停止するとエンジンの再始動が困難であることを考慮し、急激な制動操作時にはロック機構を解放状態にする技術が開示されている。その他、本発明に関連する技術が、特許文献2及び特許文献3にそれぞれ記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−333103号公報
【特許文献2】特開2004−316693号公報
【特許文献3】特開2007−168679号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載のように制動時にロック機構を解放する場合、制動の有無を未然に検知することが必要となる。従って、制動の有無を未然に検知できない場合、制動時にロック機構を解放することができない。特許文献1乃至特許文献3には、上記の問題は、何ら検討されていない。
【0006】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、急激な制動制御を予測することで、ロック機構を適切に解放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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の1つの観点では、ハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第1及び第2のモータジェネレータと、係合することで前記第1のモータジェネレータの回転を固定可能に構成された係合機構と、前方車両その他前方の障害物までの距離を検出すると共に、前記距離が所定距離以内の場合に強制的にブレーキ制御を実行するプリクラッシュセーフティ装置と、前記係合機構の係合時に、前記プリクラッシュセーフティ装置からの情報に基づき、前記ブレーキ制御の実行前に前記係合機構の解放を行う制御手段と、を備える。
【0008】
上記のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第1及び第2のモータジェネレータと、係合機構と、プリクラッシュセーフティ装置と、制御手段と、を備える。制御手段は、例えばECU(Electronic Control Unit)であり、係合機構の係合時に、プリクラッシュセーフティ装置からの情報に基づき、ブレーキ制御の実行前に係合機構の解放を行う。このようにすることで、ハイブリッド車両の制御装置は、ブレーキ制御前に係合機構を適切に解放することができ、係合機構が係合した状態でエンジンが停止するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の各実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図を示す。
【図2】第1のモータジェネレータ、エンジン、第2のモータジェネレータの動作状態を表した共線図の一例である。
【図3】第1実施形態の処理手順を示すフローチャートの一例である。
【図4】第2実施形態の処理手順を示すフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【0011】
[装置構成]
図1に本発明のハイブリッド車両の制御装置を適用したハイブリッド車両100の概略構成を示す。図1の例は、機械分配式2モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン(内燃機関)1、第1のモータジェネレータMG1、第2のモータジェネレータMG2、動力分配機構20、を備える。動力源に相当するエンジン1と、第1のモータジェネレータMG1とが動力分配機構20に連結されている。動力分配機構20の駆動軸3(所謂、ペラ軸)には、駆動軸3のトルク(駆動力)又はブレーキ力のアシストを行うための動力源である第2のモータジェネレータMG2が連結されている。さらに、駆動軸3は最終減速機8を介して左右の駆動輪9に連結されている。第1のモータジェネレータMG1と第2のモータジェネレータMG2とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ(図1参照)を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第1のモータジェネレータMG1で生じた電力で第2のモータジェネレータMG2を駆動するように構成されている。
【0012】
エンジン1は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどが挙げられる。第1のモータジェネレータMG1はエンジン1からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第1のモータジェネレータMG1の回転数を制御することにより、エンジン1のエンジン回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。 第2のモータジェネレータMG2は、駆動力又はブレーキ力を補助(アシスト)する装置である。駆動力をアシストする場合、第2のモータジェネレータMG2は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第2のモータジェネレータMG2は、駆動輪9から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
【0013】
動力分配機構20は、いわゆるシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、リングギアR1、キャリアC1、サンギアS1、を備える。キャリアC1は、リングギアR1とサンギアS1との両方に噛み合っているピニオンギアCP1を保持している。
【0014】
エンジン1の出力軸2は第1の遊星歯車機構のキャリアC1に連結されている。第1のモータジェネレータMG1のロータ11の一端は第1の遊星歯車機構のサンギアS1に連結されている。リングギアR1は駆動軸3に連結されている。
【0015】
第1のモータジェネレータMG1のロータ11の他端はロック機構7に連結されている。ロック機構7は、主に、クラッチ7a及びアクチュエータ7bを有する。例えば、ロック機構7は、湿式多板クラッチなどで構成され、摩擦力を利用して第1のモータジェネレータMG1のロータ11を固定可能に構成されている。なお、ロック機構7は本発明における係合機構として機能する。
【0016】
具体的には、ロック機構7のクラッチ7aにおいて、一方のクラッチ板はケースなどに固定され、他方のクラッチ板は第1のモータジェネレータMG1のロータ11に連結されている。また、ロック機構7は、アクチュエータ7bを用いてクラッチ7aを係合及び解放することが可能に構成されている。ロック機構7は、クラッチ7aを係合することにより、第1のモータジェネレータMG1のロータ11を固定し、動力分配機構20のサンギアS1を固定する。この場合、ロック機構7は、例えば摩擦締結要素として機能して、第1のモータジェネレータMG1におけるロータ11の回転数を「0(rpm)」にする。また、ロック機構7は、クラッチ7aの係合を解放することにより、第1のモータジェネレータMG1のロータ11を解放し、動力分配機構20のサンギアS1を解放する。ロック機構7は、ECU4から送信された制御信号Sig5に基づいて、クラッチ7aの係合/解放を制御する。
【0017】
ロック機構7がクラッチ7aを解放している状態(以後、「MG1ロック解放状態」と呼ぶ。)では、第1のモータジェネレータMG1の回転数を連続的に変化させることによりエンジン1のエンジン回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ロック機構7がクラッチ7aを係合している状態(以後、「MG1ロック状態」と呼ぶ。)では、動力分配機構20により決定される変速比がオーバードライブ状態(即ち、エンジン1のエンジン回転数が駆動軸3の回転数より小さくなる状態)に固定され、固定変速モードが実現される。
【0018】
電源ユニット30は、インバータ31、コンバータ32、HVバッテリ33及びコンバータ34を備える。第1のモータジェネレータMG1は電源線37によりインバータ31に接続されており、第2のモータジェネレータMG2は電源線38によりインバータ31に接続されている。また、インバータ31はコンバータ32に接続され、コンバータ32はHVバッテリ33に接続されている。さらに、HVバッテリ33はコンバータ34を介して補機バッテリ35に接続されている。
【0019】
インバータ31は、モータジェネレータMG1及びMG2との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ31はモータジェネレータMG1及びMG2が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ32へ供給する。コンバータ32は、インバータ31から供給される電力を電圧変換し、HVバッテリ33を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、HVバッテリ33から出力される直流電力はコンバータ32により昇圧されてインバータ31へ供給され、電源線37又は38を介してモータジェネレータMG1又はMG2へ供給される。
【0020】
HVバッテリ33の電力はコンバータ34により電圧変換されて補機バッテリ35に供給され、各種の補機の駆動に使用される。
【0021】
プリクラッシュセーフティ装置40は、ミリ波レーダや赤外線カメラなどで構成され、前方車両その他ハイブリッド車両100との衝突を避ける必要がある前方の障害物までの距離(以後、単に「車間距離W」と呼ぶ。)を検出する。プリクラッシュセーフティ装置40は、車間距離Wの情報を信号Sig6によりECU4へ供給する。また、プリクラッシュセーフティ装置40は、車間距離Wが所定距離以内になった場合には、強制的にブレーキ制御を行う。
【0022】
ECU4は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などを備え、ハイブリッド車両100内の各構成要素に対して種々の制御を行う。具体的には、ECU4は、インバータ31、コンバータ32、HVバッテリ33及びコンバータ34の動作を制御する。また、ECU4は、信号Sig4を送信することにより、電源ユニット30内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット30内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Sig4としてECU4に供給される。さらに、ECU4は、エンジン1、第1のモータジェネレータMG1及び第2のモータジェネレータMG2との間で制御信号Sig1〜Sig3を送受信することにより、それらを制御する。また、ECU4は、プリクラッシュセーフティ装置40からの信号Sig6に基づき、ロック機構7に対して制御信号Sig5を送信することにより、ロック機構7の係合/解放を切り替える制御を行う。このように、ECU4は、本発明における制御手段として機能する。
【0023】
以下、第1実施形態乃至第2実施形態において、ECU4が実行する制御について具体的に説明する。
【0024】
[第1実施形態]
まず、第1実施形態におけるECU4の制御について説明する。ECU4は、MG1ロック状態の場合に車間距離Wが近いと判断したときには、MG1ロック解放状態へ移行させる。即ち、この場合、ECU4は、MG1ロックを解放する。これにより、ECU4は、運転者やプリクラッシュセーフティ装置40による高速運転時の強いブレーキ制御(急ブレーキ)の前にMG1ロックを解放し、エンストの発生、部品の故障の発生、及び共振帯での滞留等を防ぐ。
【0025】
これについて具体的に説明する。まず、ECU4は、MG1ロック状態の場合には、車間距離Wが所定値(以後、「距離THw1」と呼ぶ。)以下であるか否か監視する。ここで、距離THw1は、例えば運転者やプリクラッシュセーフティ装置40による強いブレーキ制御が予想される車間距離Wに実験等に基づき設定される。
【0026】
そして、ECU4は、車間距離Wが距離THw1以下の場合には、高速運転時での急ブレーキが発生するおそれがあると判断する。なお、一般に、ECU4は、高速走行時にMG1ロック状態にする。従って、MG1ロック状態のとき、ハイブリッド車両100は高速走行をしていることが推定される。
【0027】
そして、ECU4は、車間距離Wが距離THw1以下の場合、MG1ロックを解放する。これにより、ECU4は、強いブレーキ制御がなされる前にMG1ロックを解放することができる。その後、プリクラッシュセーフティ装置40による強制的なブレーキ制御または運転者によるブレーキ制御がなされる。このように、ECU4は、高速走行時の急ブレーキ前にMG1ロックを解放することで、エンストの発生、部品の故障の発生、及びエンジン回転数の共振帯での滞留等を防ぐことができる。
【0028】
これについて、図2を用いてさらに補足説明する。図2は、第1のモータジェネレータMG1、エンジン1、第2のモータジェネレータMG2(一義的に駆動軸3)の動作状態を表した共線図の一例を示している。特に、図2(a)は、通常のMG1ロック解放時の共線図を示し、図2(b)は、高速走行時に強いブレーキ制御がなされた時の共線図を示す。上下方向は回転数に対応しており、上方向が正回転に対応する。また、図中の矢印は、それぞれの場合に各トルクが働く向きと大きさを表している。
【0029】
図2(a)に示すように、通常のMG1ロック解放時、即ちブレーキ制御がない時では、ECU4は、エンジン1で発生するトルクと同等の反力を第1のモータジェネレータMGに発生させる必要がある。
【0030】
一方、図2(b)に示すように、ブレーキ制御がされた場合、ECU4は、エンジン1に発生するトルクと、第2のモータジェネレータMG2に発生するトルクとブレーキトルクとの合計に相当する反力をMG1トルクとして発生させる必要がある。しかし、図2(b)に示すように、高速走行時に急ブレーキがなされた場合、MG1ロックを解放するのに必要な反力が、第1のモータジェネレータMG1の最大トルク(MG1最大トルク)を超えてしまう。従って、この場合、ECU4は、MG1ロックを解放することができない。その結果、共振帯での滞留やエンストが発生し、ドライバビリティが悪化する。また、強制的にMG1ロックを解放した場合には、インバータ31の故障が発生する可能性がある。
【0031】
以上を考慮し、第1実施形態では、ECU4は、車間距離Wに基づき高速走行時の急ブレーキを予測することで、当該急ブレーキ前にMG1ロックを適切に解放する。このようにすることで、ECU4は、ドライバビリディの悪化等を防ぐことができる。
【0032】
(処理フロー)
次に、第1実施形態における処理の手順について説明する。図3は、第1実施形態でECU4が実行する処理手順を示すフローチャートの一例である。ECU4は、図3に示すフローチャートの処理を、例えば所定の周期に従い繰り返し実行する。
【0033】
まず、ECU4は、MG1ロック状態であるか否か判定する(ステップS101)。そして、MG1ロック状態の場合(ステップS101;Yes)、ECU4は、ステップS102へ処理を進める。一方、MG1ロック状態ではない場合(ステップS101;No)、ECU4は、引き続き、MG1ロック状態であるか否か監視する。
【0034】
次に、ECU4は、車間距離Wが距離THw1以下か否か判定する(ステップS102)。ここで、ECU4は、車間距離Wをプリクラッシュセーフティ装置40から受信した信号Sig6に基づき取得する。そして、車間距離Wが距離THw1以下の場合(ステップS102;Yes)、ECU4は、ステップS103へ処理を進める。一方、車間距離Wが距離THw1より大きい場合(ステップS102;No)、ECU4は、処理を再びステップS101へ戻す。
【0035】
次に、ECU4は、車間距離Wが距離THw1以下の場合にMG1ロックを解放する(ステップS103)。そして、その後、プリクラッシュセーフティ装置40によって強制ブレーキ制御がなされる(ステップS104)。
【0036】
以上のように、ECU4は、高速走行時に急ブレーキがなされた場合であっても、MG1ロック状態のままエンジン1が停止するのを防ぐことができる。
【0037】
(変形例)
MG1ロック状態からMG1ロック解放状態へ遷移させるのに時間を要する場合、上述の距離THw1は、当該時間を考慮し、プリクラッシュセーフティ装置40が強制ブレーキを実行する車間距離(以後、「距離THw2」と呼ぶ。)よりも大きい値に設定される。即ち、距離THw1は、以下の式(1)を満たすように設定される。
THw1>THw2 式(1)
このようにすることで、MG1ロックを解放するのに要する時間を考慮した適切な距離THw1が設定される。従って、ECU4は、車間距離Wと距離THw1とに基づき、プリクラッシュセーフティ装置による強制ブレーキ制御よりも前にMG1ロックを確実に解放することができる。
【0038】
[第2実施形態]
第1実施形態では、ECU4は、MG1ロック状態の場合に、高速走行時の急ブレーキよりも前にMG1ロックを適切に解放させた。これに代えて、または、これに加えて、第2実施形態では、ECU4は、MG1ロック解放状態からMG1ロック状態へ遷移させる条件(以後、「MG1ロック条件」と呼ぶ。)が満たされた場合、車間距離Wが一定以上ある場合のみハイブリッド車両100をMG1ロック状態へ遷移させる。このようにすることで、ECU4は、急ブレーキ時にハイブリッド車両100がMG1ロック状態に遷移するのを防ぐ。
【0039】
これについて具体的に説明する。ECU4は、所定のMG1ロック条件が満たされた場合、車間距離Wを取得する。なお、ECU4が実行する制御は、MG1ロック条件の内容に依存しない。従って、ここでは、MG1ロック条件の具体的な内容については言及しない。
【0040】
そして、ECU4は、車間距離Wが所定の距離(以後、「距離THw3」と呼ぶ。)より大きい場合のみ、ハイブリッド車両100をMG1ロック解放状態からMG1ロック状態へ遷移させる。ここで、距離THw3は、プリクラッシュセーフティ装置40が強制ブレーキを実行する距離THw2以上の値に設定される。具体的には、距離THw3は、実験等に基づき適切な値に設定される。
【0041】
このように、ECU4は、車間距離Wが所定距離THw3以下の場合には、MG1ロック条件が満たされた場合であっても、ハイブリッド車両100をMG1ロック状態へ遷移させない。これにより、ECU4は、急ブレーキ時にハイブリッド車両100がMG1ロック状態に遷移するのを防ぐことができる。従って、ECU4は、第1実施形態の場合と同様に、エンストの発生、部品の故障の発生、及び共振帯での滞留等を防ぐことができる。
【0042】
なお、距離THw3は、第1実施形態の距離THw1と異なる値に設定されるのが好ましい。具体的には、距離THw3は、距離THw1よりも大きい値に設定される。即ち、距離THw3は、以下の式(2)を満たすように設定される。
THw3>THw1 式(2)
これについて補足説明する。仮に距離THw3と距離THw1とを同一の値に設定した場合、ハイブリッド車両100は、車間距離Wを距離THw1(=距離THw3)に保って走行すると、MG1ロック状態とMG1ロック解放状態とをループ的に繰り返し遷移する可能性がある。以上を考慮し、式(2)に示すように距離THw3とTHw1とが異なる値になるように設定する。このようにすることで、ECU4は、第2実施形態の制御を適切に実行することができる。
【0043】
(処理フロー)
次に、第2実施形態における処理手順について説明する。図4は、本実施形態においてECU4が実行する処理手順を示すフローチャートの一例である。ECU4は、図4に示すフローチャートの処理を、例えば所定の周期に従い繰り返し実行する。
【0044】
まず、ECU4は、MG1ロック条件が成立したか否か判定する(ステップS201)。そして、MG1ロック状態が成立した場合(ステップS201;Yes)、ECU4は、ステップS202に処理を進める。一方、MG1ロックが成立しない場合(ステップS201;No)、ECU4は、引き続きMG1ロック条件が成立したか否か監視する。
【0045】
次に、ECU4は、車間距離Wが距離THw3より大きいか否か判定する(ステップS202)。そして、車間距離Wが距離THw3より大きい場合(ステップS202;Yes)、ECU4は、ハイブリッド車両100をMG1ロック状態へ遷移させる(ステップS203)。即ち、この場合、ECU4は、車間距離Wが距離THw3より大きいことより、MG1ロック状態への遷移直後に急ブレーキがなされるおそれがないと判断する。
【0046】
一方、車間距離Wが距離THw3以下の場合(ステップS202;No)、ECU4は、ステップS201へ処理を戻し、MG1ロック解放状態を継続する。即ち、この場合、ECU4は、MG1ロック状態への遷移直後に急ブレーキがなされるおそれがあると判断し、MG1ロック解放状態を継続する。このようにすることで、ECU4は、エンストの発生、部品の故障の発生、及び共振帯での滞留等を防ぐことができる。
【符号の説明】
【0047】
1 エンジン
3 駆動軸
4 ECU
7 ロック機構
7a クラッチ
20 動力分配機構
33 HVバッテリ
40 プリクラッシュセーフティ装置
MG1 第1のモータジェネレータ
MG2 第2のモータジェネレータ
100 ハイブリッド車両

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンと、
第1及び第2のモータジェネレータと、
係合することで前記第1のモータジェネレータの回転を固定可能に構成された係合機構と、
前方車両その他前方の障害物までの距離を検出すると共に、前記距離が所定距離以内の場合に強制的にブレーキ制御を実行するプリクラッシュセーフティ装置と、
前記係合機構の係合時に、前記プリクラッシュセーフティ装置からの情報に基づき、前記ブレーキ制御の実行前に前記係合機構の解放を行う制御手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2010−221800(P2010−221800A)
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−70163(P2009−70163)
【出願日】平成21年3月23日(2009.3.23)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】