ハイブリッド車輌の制御装置
【課題】アクセルレスポンスを犠牲にすること無く、加減速時における車輌前後振動や衝撃を効果的に抑制緩和し得るハイブリッド車輌の制御装置を提供する。
【解決手段】加減速時に発生するエンジントルクと、エンジンがエンジンマウントに対し直立姿勢となるエンジントルク(バランストルク)との差分に基づいて目標エンジントルクと目標電動機駆動トルクを算出し、この算出した目標電動機駆動トルクが得られるように電動機を駆動制御し、加減速時におけるエンジンから車軸等の駆動系への入力トルクの急変を抑える。
【解決手段】加減速時に発生するエンジントルクと、エンジンがエンジンマウントに対し直立姿勢となるエンジントルク(バランストルク)との差分に基づいて目標エンジントルクと目標電動機駆動トルクを算出し、この算出した目標電動機駆動トルクが得られるように電動機を駆動制御し、加減速時におけるエンジンから車軸等の駆動系への入力トルクの急変を抑える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車輌の制御装置に係り、特に、走行用動力源としてエンジンと電動機兼発電機（一般にモータージェネレータと呼ばれているが、本明細書では単に電動機と称す）とが搭載されたハイブリッド車輌の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのみを動力源としている車輌の運転時において、急激なアクセル操作による急加速や急減速を行うと、エンジントルク急変に伴うドライブシャフト等の駆動系の捩れに起因して、車輌前後振動及び衝撃（トルクショック）が発生する場合がある。減速→加速時においては、エンジンが後傾姿勢で固定（それ以上傾かない状態に）された瞬間、固定の衝撃を伴って車軸等の駆動系に加わるトルクが急激に増大する。また、加速→減速時においても、方向は逆であるが同様なプロセスを経て、駆動系に加わるトルクが急激に減小する。
【０００３】
このような車輌前後振動およびトルクショックはドライバビリティーを低下させることから、できるだけ抑制することが望まれる。車輌前後振動及びトルクショックを抑制するためには、駆動系の捩りを抑えるように、加減速時のエンジントルクの変化量を小さくすれば良い。しかしながら、単純にエンジントルクの変化量を小さくすると、加減速時のアクセルレスポンスの低下に繋がるため、車輌前後振動の抑制と加減速レスポンスを両立させる技術が要望される。
【０００４】
従来より、エンジンのみを動力源としている車輌については、上記車輌前後振動の抑制と加減速レスポンスの両立を図るための技術が幾つか提案されている。一例を挙げれば、下記特許文献１に所載のように、例えば加減速途中において、エンジンがエンジンマウントに対し直立姿勢となるエンジントルク(以下バランストルクと称する)に、エンジントルク（実トルク値）が達した際には、エンジントルクの変化率を極めて小さくして前記バランストルク近辺を緩やかに通過させた後、エンジントルクを再び適度な割合で増大(減速の場合は減小)させるものがある。
【０００５】
前記のようにエンジントルクを変化させることにより、加減速時のエンジン振れを経てエンジンが後傾姿勢か前傾姿勢で固定される際の、駆動系に加わるトルクショックが低減されるとともに、エンジンの姿勢が固定された直後におけるトルクの増減率が適正化されるため、車輌前後振動を防止しつつ適度な加減速感を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９２０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１等に所載の従来の技術は、走行用動力源がエンジンのみの車輌において理論的なアプローチにより車輌前後振動の抑制を図るもので、動力源としてエンジンと電動機を備えたハイブリッド車輌に最適であるとは言えない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、走行用動力源としてエンジンと電動機を備えたハイブリッド車輌において、アクセルレスポンスを犠牲にすること無く、加減速時における車輌前後振動や衝撃を効果的に抑制緩和し得るハイブリッド車輌の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明に係るハイブリッド車輌の制御装置は、基本的には、エンジン駆動のみでの走行時に、前記エンジンが直立姿勢となるエンジントルクであるバランストルクを求めるバランストルク算出手段と、アクセル開度等からドライバーが要求するトルクを求めるドライバー要求トルク算出手段と、前記ドライバー要求トルクに基づいて目標エンジントルクを算出する目標トルク算出手段と、アクセル開度変化量等から前記車輌の加速度合及び減速度合等の運転状態を検出又は推定する運転状態検出手段とを備え、前記運転状態検出手段により検出される加減速度合が所定値を超える加減速時に、前記目標エンジントルクと前記バランストルクとの差分に基づいて前記目標エンジントルクを補正するとともに、目標電動機駆動トルクを求め、該目標電動機駆動トルクにて前記電動機を駆動することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、走行用動力源としてエンジンと電動機を備えたハイブリッド車輌において、加減速時に駆動トルクを電動機にてアシストするようにされるので、加減速時のエンジントルクの適正化を図ることができ、そのため、加減速時のエンジン振れを経てエンジン姿勢が傾斜固定される際の、駆動系に加わる衝撃を緩和することができるとともに、エンジン姿勢が傾斜固定された直後におけるトルクの増減率が適正化されるため、駆動系に加わるトルクの急激な増大あるいは減小が抑えられ、その結果、車輌前後振動や衝撃を抑制緩和しつつ適度な加減速感を得ることができ、ドライバビリティーを向上させることが可能となる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る制御装置の一実施例を備えたハイブリッド車輌のシステム構成図。
【図２】実施例の制御装置の機能ブロック図。
【図３】実施例における加速時要求トルク関連の各パラメータの変化を示すタイムチャート。
【図４】実施例における減速時要求トルク関連の各パラメータの変化を示すタイムチャート。
【図５】実施例における加速時の電動機駆動トルク設定テーブルの一例を示す図。
【図６】実施例における減速時の電動機駆動トルク（回生トルク）設定テーブルの一例を示す図。
【図７】車輌におけるバネ・マス構造の説明に供される図。
【図８】車輌の急加減速時における、車輌前後振動の様子を示す図
【図９】減速から加速に移行する際の、エンジンの振れについての説明に供される図。
【図１０】減速から加速に移行する際の、車軸駆動力の変化の説明に供される図。
【図１１】本発明における、減速から加速に移行する際の、車軸駆動力の変化の説明に供される図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る制御装置の一実施例を備えたハイブリッド車輌の一例を示す概略構成図である。
【００１３】
図示実施例の車輌100は、走行用動力源として、エンジン101と、バッテリ104の電力にてインバータ105を介して駆動される電動機102を別配置（エンジン別体化車輌マウント）の動力源として有し、クラッチ115、変速機103を介して駆動軸106、車輪107を駆動する。電動機102は減速時等、外力により回転せしめられている状態では発電機として機能（回生機能）してバッテリ104の充電を行う。この発電機として機能するとき（回生動作時）は制動トルクが発生するため、これを利用することによって車軸駆動力を制御することが可能である。
【００１４】
本車輌100の制御装置200は、エンジン制御ユニット108と、電動機制御ユニット109と、変速機制御ユニット110と、バッテリ制御ユニット111と、これら制御ユニットを統括する統合制御ユニット112を有している。各制御ユニット108〜112は通信にて互いにデータを送受信しており、統合制御ユニット112は各種センサや各制御ユニット108〜111から受信したデータから運転者の操作及び車輌状態を検出し、制御指令データを各制御ユニット108〜111に送信する。
【００１５】
ここで、本実施例のハイブリッド車輌の制御装置200は、搭載電動機102を利用して車輌前後振動や衝撃を抑制緩和する手段を講じたものであるが、その前に、車輌の加減速時に前記車輌前後振動や衝撃が発生する理由及びその解消策を図７〜図１１を参照しながら説明する。
【００１６】
図７に示される如くに、車輌は車体とエンジンがマス、ドライブシャフト等を含む駆動系がバネと見なすことができ、所謂バネ・マス系の構造となっている。本構造において、加減速時における車軸駆動力の単位時間当たりの変化量が過大となると、これが起振力に繋がって、図８に示される如くの車輌前後振動が発生する。従って車輌前後振動を防止するためには、アクセルレスポンスを考慮しつつ、加減速時の駆動系に与えるトルク変化量が過大とならぬように適正化する必要がある。駆動系に与えるトルク変化量が過大になりやすいのは、減速→加速や加速→減速のように車輪駆動力が正負反転する場合である。このような場合、例えばFF車の減速→加速時においては、図９に示される如くに、エンジン（の姿勢）は前傾姿勢から後傾姿勢に変位し、最終的にエンジンマウントの反力にて後傾姿勢で固定される。
【００１７】
一方、図１０に示される如くに、この期間（時点ｔ５１〜ｔ５４）の駆動系に加わるトルクは、エンジンが前後に振れている間は、ほぼ０であるのに対し、エンジンが後傾姿勢に固定された瞬間（時点ｔ５３）、固定の衝撃を伴って駆動系に加わるトルクが急激に増大する。また加速→減速についても、方向は逆であるが同様なプロセスを経て、駆動系に加わるトルクが急激に減小する。
【００１８】
かかる現象に鑑み、車輌前後振動を防止するためには、加減速時のエンジンの振れを穏やかにして、エンジンの後傾固定時・前傾固定時（以下、傾斜固定時）の衝撃が緩和されるように、電動機により駆動力をアシスト又は回生（発電動作による制動力付与）を行うとともに、駆動系に加わるトルクの急激な増減を抑制すればよい。
【００１９】
具体的には、図１１に示される如くに、加速途中（時点ｔ６１〜ｔ６４）において、エンジンが直立姿勢となるトルク (バランストルク)に、エンジンが発生するトルク(実トルク)が達した際には（時点ｔ６２）、所定期間（時点ｔ６２から前記したエンジン姿勢前傾固定による衝撃発生時点ｔ６３まで）エンジントルクがバランストルクに留まるように制御し、かつ、時点ｔ６３からエンジントルクがドライバー要求トルクに達する時点ｔ６４までは所定の変化率で増大させるとともに、エンジントルクの変化に追従するように電動機の駆動トルクを調節すればよい。
【００２０】
上記観点に基づき、本実施例の制御装置200では、図２の機能ブロック図で示される如くに、主に目標トルク算出手段201と、目標エンジントルク実現手段208と、目標電動機駆動トルク実現手段212を備えている。
【００２１】
前記目標トルク算出手段201は、ドライバーのアクセル操作に対応した、最も基本的な要求トルクを演算するドライバー要求トルク算出手段202、加減速時要求トルク算出手段203、運転状態検出手段207を備える。ドライバー要求トルク算出手段202では、アクセル開度の他、車速、エンジン回転数、電動機回転数他を基に、ドライバーが要求する駆動トルクを算出する。運転状態検出手段207では、アクセル開度変化量や車速、外部要求トルクの有無などから、その状況下における運転状態を検出する。前記ドライバー要求トルク算出手段202の後段には、ドライバー要求トルクを基に演算される、過渡時の運転性を向上させるための要求トルク演算手段群が備えられる。
【００２２】
加減速時要求トルク算出手段203は、目標エンジントルク算出手段205と、加減速時バランストルク算出手段204と、目標電動機駆動トルク算出手段206と、目標エンジントルク補正手段215を備える。
【００２３】
目標エンジントルク補正手段215は、前記ドライバー要求トルクに基づき、前記運転状態検出手段207の検出結果に応じて、前記目標エンジントルク算出手段205で算出された目標エンジントルクを、前記加減速時バランストルク算出手段204で算出されたバランストルクに基づいて補正する。具体的には、加速時における車輌前後振動及び衝撃の抑制緩和と良好なアクセルレスポンスとが両立するように、前記目標エンジントルク算出手段205で算出された目標エンジントルクと前記バランストルクとの差分に基づいて補正し、この補正された目標エンジントルクを目標エンジントルク実現手段208に出力する。
【００２４】
また、目標電動機駆動トルク算出手段206は、前記目標エンジントルク補正手段215で補正された目標エンジントルクと前記加減速時バランストルク算出手段204で算出されたバランストルクとの差分に基づいて目標電動機駆動トルクを算出し、この算出された目標電動機駆動トルクを目標電動機駆動トルク実現手段212に出力する。
【００２５】
目標エンジントルク実現手段208には、電制スロットル弁の開度による低速なトルク制御を実現するための目標スロットル開度算出手段209と、高速なトルク制御を実現するための、点火時期算出手段210や燃料噴射量算出手段211を備えており、前記運転状態検出手段207の検出結果に応じた目標エンジントルクを実現すべく、目標スロットル開度指令、点火時期指令、燃料噴射量指令等を出力する。
【００２６】
目標電動機駆動トルク実現手段212は、前記目標電動機駆動トルク算出手段206にて算出された目標駆動トルクが得られる電動機駆動指令を出力する。
【００２７】
図３は、前記図２の機能ブロック図で示される如くのトルク制御を行った場合における、加速時要求トルク関連の各パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【００２８】
ドライバーのアクセル操作によって加速が開始されると（時点ｔ１１）、アクセル開度が時点ｔ１２まで増加するとともに、時点ｔ１３までドライバー要求トルクが増大する。それに伴い、目標エンジントルクは、時点ｔ１３からバランストルクに達する時点ｔ１４まで所定の変化率で増大し、その後所定期間（時点ｔ１４から時点ｔ１５まで）、バランストルクで留まるように制御され、時点ｔ１５からドライバー要求トルクに達する時点ｔ１６までは所定の変化率で増大せしめられる。ここで、時点ｔ１５は、エンジンのみで駆動した場合の、エンジン姿勢後傾固定による衝撃発生時点（図１１の時点ｔ６３）に相当する。
【００２９】
一方、上記と並行して、加速時における車輌前後振動及び衝撃の抑制緩和と良好なアクセルレスポンスとが両立するように目標電動機駆動トルクが算出される。具体的には、図５に示される如くに、目標エンジントルク[前回値]とバランストルクとの差分を元にテーブル検索したトルク値を目標電動機駆動トルクとして算出し、この目標電動機駆動トルクが得られるように電動機を駆動する。やがて目標エンジントルク値（エンジンが発生する実トルク値はこの目標エンジントルク値に忠実に追従する）がドライバー要求トルク値に達したとき、又は、電動機駆動禁止条件他が成立し、電動機の駆動が禁止となった場合に、目標電動機駆動トルクを減じ、最終的にはアシストを停止する。テーブル設定値にて任意のバランストルク差分点で０Nmと設定してアシストを停止しても良い。
【００３０】
なお、本実施例では実車試験にて適合したトルクアシスト量を、テーブル検索にて求める方式にて目標電動機駆動トルクを算出しているが、これにエンジン回転数等も参照するマップ検索方式にしても良いし、車輌の物理モデルより理論的にトルクアシスト量を演算しても良い。
【００３１】
本車輌前後振動抑制ロジックは、上記加速時のみならず減速時にも適用可能である。すなわち、減速時の目標電動機駆動トルク算出手段206にて算出された目標電動機駆動トルクを目標電動機駆動トルク実現手段212にて回生トルクに変換すればよい。
【００３２】
図４は、前記図２の機能ブロック図で示される如くのトルク制御を行った場合における、減速時要求トルク関連の各パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【００３３】
ドライバーのアクセル操作によって減速が開始されると（時点ｔ２１）、時点ｔ２２までアクセル開度が減小するとともに、時点ｔ２３までドライバー要求トルクが減小する。
それに伴い、目標エンジントルクは、時点ｔ２３からバランストルクに達する時点ｔ２４まで所定の変化率で減小し、その後所定期間（時点ｔ２４から時点ｔ２５まで）、バランストルクで留まるように制御され、時点ｔ２５からドライバー要求トルクに達する時点ｔ２６までは所定の変化率で減小せしめられる。ここで、時点ｔ２５は、エンジンのみで駆動した場合の、エンジン姿勢前傾固定による衝撃発生時点（図１１の時点ｔ６３）に相当する。
【００３４】
一方、上記と並行して、減速時における車輌前後振動及び衝撃を抑制緩和するように電動機駆動トルクが算出される（時点ｔ２１〜ｔ２６）。具体的には、図６に示される如くに、目標エンジントルクとバランストルクとの差分を元にテーブル検索したトルク値を電動機目標駆動（回生）トルクとして算出し、このトルクが得られるように電動機を回生動作（発電動作）させる。やがて目標エンジントルク値（エンジンが発生する実トルク値はこの目標エンジントルク値に忠実に追従する）がドライバー要求トルク値に達したとき、または電動機回生禁止条件他が成立し、電動機の回生が禁止となった場合に目標電動機回生トルクを減じ、最終的には回生によるアシストを停止する。テーブル設定値にて任意のバランストルク差分点で０Nmと設定してアシストを停止しても良い。尚、本実施例では目標エンジントルク[前回値]とバランストルク差分を元にテーブル検索したトルク値を目標電動機回生トルクとして算出しているが、これにエンジン回転数等を加えたマップ検索でも良い。
【００３５】
また、本実施例では実車試験にて適合したトルクアシスト量を、テーブル検索にて求める方式にて目標電動機駆動（回生）トルクを算出しているが、これにエンジン回転数等も参照するマップ検索方式にしても良いし、車輌の物理モデルより理論的にトルクアシスト量を演算しても良い。
【００３６】
以上のように本実施例では、走行用動力源としてエンジンと電動機を備えたハイブリッド車輌において、加減速時に駆動トルクを電動機にてアシストするようにされるので、加減速時のエンジントルクの適正化を図ることができ、そのため、加減速時のエンジン振れを経てエンジン姿勢が傾斜固定される際の、駆動系に加わる衝撃を緩和することができるとともに、エンジン姿勢が傾斜固定された直後におけるトルクの増減率が適正化されるため、駆動系に加わるトルクの急激な増大あるいは減小が抑えられ、その結果、車輌前後振動や衝撃を抑制緩和しつつ適度な加減速感を得ることができ、ドライバビリティーを向上させることが可能となる。
【００３７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、電動機駆動トルクは、速度、変速機状態毎、加速時は、加速前の履歴が燃料カット中であるか否かで実車試験にて適合しても良いし、車輌の運動方程式によって理論的に算出しても良い。
【００３８】
ドライバビリティーの改善を行う際には、前記電動機トルクを演算する演算手段を中心に適合すれば良いため、適合作業が比較的容易である。
【符号の説明】
【００３９】
101 エンジン
102 電動機
103 変速機
104 バッテリ
105 インバータ
106 駆動軸
107 車輪
108 エンジン制御ユニット
109 電動機制御ユニット
110 変速機制御ユニット
111 バッテリ制御ユニット
112 統合制御ユニット
200 制御装置
201 目標トルク算出手段
202 ドライバー要求トルク算出手段
203 加減速時要求トルク算出手段
204 加減速時バランストルク算出手段
205 目標エンジントルク算出手段
206 目標電動機トルク算出手段
207 運転状態検出手段
208 目標エンジントルク実現手段
212 目標電動機駆動トルク実現手段
215 目標エンジントルク補正手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車輌の制御装置に係り、特に、走行用動力源としてエンジンと電動機兼発電機（一般にモータージェネレータと呼ばれているが、本明細書では単に電動機と称す）とが搭載されたハイブリッド車輌の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのみを動力源としている車輌の運転時において、急激なアクセル操作による急加速や急減速を行うと、エンジントルク急変に伴うドライブシャフト等の駆動系の捩れに起因して、車輌前後振動及び衝撃（トルクショック）が発生する場合がある。減速→加速時においては、エンジンが後傾姿勢で固定（それ以上傾かない状態に）された瞬間、固定の衝撃を伴って車軸等の駆動系に加わるトルクが急激に増大する。また、加速→減速時においても、方向は逆であるが同様なプロセスを経て、駆動系に加わるトルクが急激に減小する。
【０００３】
このような車輌前後振動およびトルクショックはドライバビリティーを低下させることから、できるだけ抑制することが望まれる。車輌前後振動及びトルクショックを抑制するためには、駆動系の捩りを抑えるように、加減速時のエンジントルクの変化量を小さくすれば良い。しかしながら、単純にエンジントルクの変化量を小さくすると、加減速時のアクセルレスポンスの低下に繋がるため、車輌前後振動の抑制と加減速レスポンスを両立させる技術が要望される。
【０００４】
従来より、エンジンのみを動力源としている車輌については、上記車輌前後振動の抑制と加減速レスポンスの両立を図るための技術が幾つか提案されている。一例を挙げれば、下記特許文献１に所載のように、例えば加減速途中において、エンジンがエンジンマウントに対し直立姿勢となるエンジントルク(以下バランストルクと称する)に、エンジントルク（実トルク値）が達した際には、エンジントルクの変化率を極めて小さくして前記バランストルク近辺を緩やかに通過させた後、エンジントルクを再び適度な割合で増大(減速の場合は減小)させるものがある。
【０００５】
前記のようにエンジントルクを変化させることにより、加減速時のエンジン振れを経てエンジンが後傾姿勢か前傾姿勢で固定される際の、駆動系に加わるトルクショックが低減されるとともに、エンジンの姿勢が固定された直後におけるトルクの増減率が適正化されるため、車輌前後振動を防止しつつ適度な加減速感を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９２０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１等に所載の従来の技術は、走行用動力源がエンジンのみの車輌において理論的なアプローチにより車輌前後振動の抑制を図るもので、動力源としてエンジンと電動機を備えたハイブリッド車輌に最適であるとは言えない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、走行用動力源としてエンジンと電動機を備えたハイブリッド車輌において、アクセルレスポンスを犠牲にすること無く、加減速時における車輌前後振動や衝撃を効果的に抑制緩和し得るハイブリッド車輌の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明に係るハイブリッド車輌の制御装置は、基本的には、エンジン駆動のみでの走行時に、前記エンジンが直立姿勢となるエンジントルクであるバランストルクを求めるバランストルク算出手段と、アクセル開度等からドライバーが要求するトルクを求めるドライバー要求トルク算出手段と、前記ドライバー要求トルクに基づいて目標エンジントルクを算出する目標トルク算出手段と、アクセル開度変化量等から前記車輌の加速度合及び減速度合等の運転状態を検出又は推定する運転状態検出手段とを備え、前記運転状態検出手段により検出される加減速度合が所定値を超える加減速時に、前記目標エンジントルクと前記バランストルクとの差分に基づいて前記目標エンジントルクを補正するとともに、目標電動機駆動トルクを求め、該目標電動機駆動トルクにて前記電動機を駆動することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、走行用動力源としてエンジンと電動機を備えたハイブリッド車輌において、加減速時に駆動トルクを電動機にてアシストするようにされるので、加減速時のエンジントルクの適正化を図ることができ、そのため、加減速時のエンジン振れを経てエンジン姿勢が傾斜固定される際の、駆動系に加わる衝撃を緩和することができるとともに、エンジン姿勢が傾斜固定された直後におけるトルクの増減率が適正化されるため、駆動系に加わるトルクの急激な増大あるいは減小が抑えられ、その結果、車輌前後振動や衝撃を抑制緩和しつつ適度な加減速感を得ることができ、ドライバビリティーを向上させることが可能となる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る制御装置の一実施例を備えたハイブリッド車輌のシステム構成図。
【図２】実施例の制御装置の機能ブロック図。
【図３】実施例における加速時要求トルク関連の各パラメータの変化を示すタイムチャート。
【図４】実施例における減速時要求トルク関連の各パラメータの変化を示すタイムチャート。
【図５】実施例における加速時の電動機駆動トルク設定テーブルの一例を示す図。
【図６】実施例における減速時の電動機駆動トルク（回生トルク）設定テーブルの一例を示す図。
【図７】車輌におけるバネ・マス構造の説明に供される図。
【図８】車輌の急加減速時における、車輌前後振動の様子を示す図
【図９】減速から加速に移行する際の、エンジンの振れについての説明に供される図。
【図１０】減速から加速に移行する際の、車軸駆動力の変化の説明に供される図。
【図１１】本発明における、減速から加速に移行する際の、車軸駆動力の変化の説明に供される図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る制御装置の一実施例を備えたハイブリッド車輌の一例を示す概略構成図である。
【００１３】
図示実施例の車輌100は、走行用動力源として、エンジン101と、バッテリ104の電力にてインバータ105を介して駆動される電動機102を別配置（エンジン別体化車輌マウント）の動力源として有し、クラッチ115、変速機103を介して駆動軸106、車輪107を駆動する。電動機102は減速時等、外力により回転せしめられている状態では発電機として機能（回生機能）してバッテリ104の充電を行う。この発電機として機能するとき（回生動作時）は制動トルクが発生するため、これを利用することによって車軸駆動力を制御することが可能である。
【００１４】
本車輌100の制御装置200は、エンジン制御ユニット108と、電動機制御ユニット109と、変速機制御ユニット110と、バッテリ制御ユニット111と、これら制御ユニットを統括する統合制御ユニット112を有している。各制御ユニット108〜112は通信にて互いにデータを送受信しており、統合制御ユニット112は各種センサや各制御ユニット108〜111から受信したデータから運転者の操作及び車輌状態を検出し、制御指令データを各制御ユニット108〜111に送信する。
【００１５】
ここで、本実施例のハイブリッド車輌の制御装置200は、搭載電動機102を利用して車輌前後振動や衝撃を抑制緩和する手段を講じたものであるが、その前に、車輌の加減速時に前記車輌前後振動や衝撃が発生する理由及びその解消策を図７〜図１１を参照しながら説明する。
【００１６】
図７に示される如くに、車輌は車体とエンジンがマス、ドライブシャフト等を含む駆動系がバネと見なすことができ、所謂バネ・マス系の構造となっている。本構造において、加減速時における車軸駆動力の単位時間当たりの変化量が過大となると、これが起振力に繋がって、図８に示される如くの車輌前後振動が発生する。従って車輌前後振動を防止するためには、アクセルレスポンスを考慮しつつ、加減速時の駆動系に与えるトルク変化量が過大とならぬように適正化する必要がある。駆動系に与えるトルク変化量が過大になりやすいのは、減速→加速や加速→減速のように車輪駆動力が正負反転する場合である。このような場合、例えばFF車の減速→加速時においては、図９に示される如くに、エンジン（の姿勢）は前傾姿勢から後傾姿勢に変位し、最終的にエンジンマウントの反力にて後傾姿勢で固定される。
【００１７】
一方、図１０に示される如くに、この期間（時点ｔ５１〜ｔ５４）の駆動系に加わるトルクは、エンジンが前後に振れている間は、ほぼ０であるのに対し、エンジンが後傾姿勢に固定された瞬間（時点ｔ５３）、固定の衝撃を伴って駆動系に加わるトルクが急激に増大する。また加速→減速についても、方向は逆であるが同様なプロセスを経て、駆動系に加わるトルクが急激に減小する。
【００１８】
かかる現象に鑑み、車輌前後振動を防止するためには、加減速時のエンジンの振れを穏やかにして、エンジンの後傾固定時・前傾固定時（以下、傾斜固定時）の衝撃が緩和されるように、電動機により駆動力をアシスト又は回生（発電動作による制動力付与）を行うとともに、駆動系に加わるトルクの急激な増減を抑制すればよい。
【００１９】
具体的には、図１１に示される如くに、加速途中（時点ｔ６１〜ｔ６４）において、エンジンが直立姿勢となるトルク (バランストルク)に、エンジンが発生するトルク(実トルク)が達した際には（時点ｔ６２）、所定期間（時点ｔ６２から前記したエンジン姿勢前傾固定による衝撃発生時点ｔ６３まで）エンジントルクがバランストルクに留まるように制御し、かつ、時点ｔ６３からエンジントルクがドライバー要求トルクに達する時点ｔ６４までは所定の変化率で増大させるとともに、エンジントルクの変化に追従するように電動機の駆動トルクを調節すればよい。
【００２０】
上記観点に基づき、本実施例の制御装置200では、図２の機能ブロック図で示される如くに、主に目標トルク算出手段201と、目標エンジントルク実現手段208と、目標電動機駆動トルク実現手段212を備えている。
【００２１】
前記目標トルク算出手段201は、ドライバーのアクセル操作に対応した、最も基本的な要求トルクを演算するドライバー要求トルク算出手段202、加減速時要求トルク算出手段203、運転状態検出手段207を備える。ドライバー要求トルク算出手段202では、アクセル開度の他、車速、エンジン回転数、電動機回転数他を基に、ドライバーが要求する駆動トルクを算出する。運転状態検出手段207では、アクセル開度変化量や車速、外部要求トルクの有無などから、その状況下における運転状態を検出する。前記ドライバー要求トルク算出手段202の後段には、ドライバー要求トルクを基に演算される、過渡時の運転性を向上させるための要求トルク演算手段群が備えられる。
【００２２】
加減速時要求トルク算出手段203は、目標エンジントルク算出手段205と、加減速時バランストルク算出手段204と、目標電動機駆動トルク算出手段206と、目標エンジントルク補正手段215を備える。
【００２３】
目標エンジントルク補正手段215は、前記ドライバー要求トルクに基づき、前記運転状態検出手段207の検出結果に応じて、前記目標エンジントルク算出手段205で算出された目標エンジントルクを、前記加減速時バランストルク算出手段204で算出されたバランストルクに基づいて補正する。具体的には、加速時における車輌前後振動及び衝撃の抑制緩和と良好なアクセルレスポンスとが両立するように、前記目標エンジントルク算出手段205で算出された目標エンジントルクと前記バランストルクとの差分に基づいて補正し、この補正された目標エンジントルクを目標エンジントルク実現手段208に出力する。
【００２４】
また、目標電動機駆動トルク算出手段206は、前記目標エンジントルク補正手段215で補正された目標エンジントルクと前記加減速時バランストルク算出手段204で算出されたバランストルクとの差分に基づいて目標電動機駆動トルクを算出し、この算出された目標電動機駆動トルクを目標電動機駆動トルク実現手段212に出力する。
【００２５】
目標エンジントルク実現手段208には、電制スロットル弁の開度による低速なトルク制御を実現するための目標スロットル開度算出手段209と、高速なトルク制御を実現するための、点火時期算出手段210や燃料噴射量算出手段211を備えており、前記運転状態検出手段207の検出結果に応じた目標エンジントルクを実現すべく、目標スロットル開度指令、点火時期指令、燃料噴射量指令等を出力する。
【００２６】
目標電動機駆動トルク実現手段212は、前記目標電動機駆動トルク算出手段206にて算出された目標駆動トルクが得られる電動機駆動指令を出力する。
【００２７】
図３は、前記図２の機能ブロック図で示される如くのトルク制御を行った場合における、加速時要求トルク関連の各パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【００２８】
ドライバーのアクセル操作によって加速が開始されると（時点ｔ１１）、アクセル開度が時点ｔ１２まで増加するとともに、時点ｔ１３までドライバー要求トルクが増大する。それに伴い、目標エンジントルクは、時点ｔ１３からバランストルクに達する時点ｔ１４まで所定の変化率で増大し、その後所定期間（時点ｔ１４から時点ｔ１５まで）、バランストルクで留まるように制御され、時点ｔ１５からドライバー要求トルクに達する時点ｔ１６までは所定の変化率で増大せしめられる。ここで、時点ｔ１５は、エンジンのみで駆動した場合の、エンジン姿勢後傾固定による衝撃発生時点（図１１の時点ｔ６３）に相当する。
【００２９】
一方、上記と並行して、加速時における車輌前後振動及び衝撃の抑制緩和と良好なアクセルレスポンスとが両立するように目標電動機駆動トルクが算出される。具体的には、図５に示される如くに、目標エンジントルク[前回値]とバランストルクとの差分を元にテーブル検索したトルク値を目標電動機駆動トルクとして算出し、この目標電動機駆動トルクが得られるように電動機を駆動する。やがて目標エンジントルク値（エンジンが発生する実トルク値はこの目標エンジントルク値に忠実に追従する）がドライバー要求トルク値に達したとき、又は、電動機駆動禁止条件他が成立し、電動機の駆動が禁止となった場合に、目標電動機駆動トルクを減じ、最終的にはアシストを停止する。テーブル設定値にて任意のバランストルク差分点で０Nmと設定してアシストを停止しても良い。
【００３０】
なお、本実施例では実車試験にて適合したトルクアシスト量を、テーブル検索にて求める方式にて目標電動機駆動トルクを算出しているが、これにエンジン回転数等も参照するマップ検索方式にしても良いし、車輌の物理モデルより理論的にトルクアシスト量を演算しても良い。
【００３１】
本車輌前後振動抑制ロジックは、上記加速時のみならず減速時にも適用可能である。すなわち、減速時の目標電動機駆動トルク算出手段206にて算出された目標電動機駆動トルクを目標電動機駆動トルク実現手段212にて回生トルクに変換すればよい。
【００３２】
図４は、前記図２の機能ブロック図で示される如くのトルク制御を行った場合における、減速時要求トルク関連の各パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【００３３】
ドライバーのアクセル操作によって減速が開始されると（時点ｔ２１）、時点ｔ２２までアクセル開度が減小するとともに、時点ｔ２３までドライバー要求トルクが減小する。
それに伴い、目標エンジントルクは、時点ｔ２３からバランストルクに達する時点ｔ２４まで所定の変化率で減小し、その後所定期間（時点ｔ２４から時点ｔ２５まで）、バランストルクで留まるように制御され、時点ｔ２５からドライバー要求トルクに達する時点ｔ２６までは所定の変化率で減小せしめられる。ここで、時点ｔ２５は、エンジンのみで駆動した場合の、エンジン姿勢前傾固定による衝撃発生時点（図１１の時点ｔ６３）に相当する。
【００３４】
一方、上記と並行して、減速時における車輌前後振動及び衝撃を抑制緩和するように電動機駆動トルクが算出される（時点ｔ２１〜ｔ２６）。具体的には、図６に示される如くに、目標エンジントルクとバランストルクとの差分を元にテーブル検索したトルク値を電動機目標駆動（回生）トルクとして算出し、このトルクが得られるように電動機を回生動作（発電動作）させる。やがて目標エンジントルク値（エンジンが発生する実トルク値はこの目標エンジントルク値に忠実に追従する）がドライバー要求トルク値に達したとき、または電動機回生禁止条件他が成立し、電動機の回生が禁止となった場合に目標電動機回生トルクを減じ、最終的には回生によるアシストを停止する。テーブル設定値にて任意のバランストルク差分点で０Nmと設定してアシストを停止しても良い。尚、本実施例では目標エンジントルク[前回値]とバランストルク差分を元にテーブル検索したトルク値を目標電動機回生トルクとして算出しているが、これにエンジン回転数等を加えたマップ検索でも良い。
【００３５】
また、本実施例では実車試験にて適合したトルクアシスト量を、テーブル検索にて求める方式にて目標電動機駆動（回生）トルクを算出しているが、これにエンジン回転数等も参照するマップ検索方式にしても良いし、車輌の物理モデルより理論的にトルクアシスト量を演算しても良い。
【００３６】
以上のように本実施例では、走行用動力源としてエンジンと電動機を備えたハイブリッド車輌において、加減速時に駆動トルクを電動機にてアシストするようにされるので、加減速時のエンジントルクの適正化を図ることができ、そのため、加減速時のエンジン振れを経てエンジン姿勢が傾斜固定される際の、駆動系に加わる衝撃を緩和することができるとともに、エンジン姿勢が傾斜固定された直後におけるトルクの増減率が適正化されるため、駆動系に加わるトルクの急激な増大あるいは減小が抑えられ、その結果、車輌前後振動や衝撃を抑制緩和しつつ適度な加減速感を得ることができ、ドライバビリティーを向上させることが可能となる。
【００３７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、電動機駆動トルクは、速度、変速機状態毎、加速時は、加速前の履歴が燃料カット中であるか否かで実車試験にて適合しても良いし、車輌の運動方程式によって理論的に算出しても良い。
【００３８】
ドライバビリティーの改善を行う際には、前記電動機トルクを演算する演算手段を中心に適合すれば良いため、適合作業が比較的容易である。
【符号の説明】
【００３９】
101 エンジン
102 電動機
103 変速機
104 バッテリ
105 インバータ
106 駆動軸
107 車輪
108 エンジン制御ユニット
109 電動機制御ユニット
110 変速機制御ユニット
111 バッテリ制御ユニット
112 統合制御ユニット
200 制御装置
201 目標トルク算出手段
202 ドライバー要求トルク算出手段
203 加減速時要求トルク算出手段
204 加減速時バランストルク算出手段
205 目標エンジントルク算出手段
206 目標電動機トルク算出手段
207 運転状態検出手段
208 目標エンジントルク実現手段
212 目標電動機駆動トルク実現手段
215 目標エンジントルク補正手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用動力源としてエンジンと電動機とが搭載されたハイブリッド車輌の制御装置であって、
前記エンジン駆動のみでの走行時に、前記エンジンが直立姿勢となるエンジントルクであるバランストルクを求めるバランストルク算出手段と、アクセル開度等からドライバーが要求するトルクを求めるドライバー要求トルク算出手段と、前記ドライバー要求トルクに基づいて目標エンジントルクを算出する目標トルク算出手段と、アクセル開度変化量等から前記車輌の加速度合及び減速度合等の運転状態を検出又は推定する運転状態検出手段と、を備え、
前記運転状態検出手段により検出される加減速度合が所定値を超える加減速時に、前記目標エンジントルクと前記バランストルクとの差分に基づいて前記目標エンジントルクを補正するとともに、目標電動機駆動トルクを求め、該目標電動機駆動トルクにて前記電動機を駆動することを特徴とするハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項２】
前記目標電動機駆動トルクを、その状況下における車速や変速機状態等に基づいて補正することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項３】
前記目標電動機駆動トルクを、加速時には、加速前の履歴、もしくは燃料カット中であるか否かに基づいて補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項４】
前記目標電動機駆動トルクを、前記ドライバー要求トルクを上限として算出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項５】
加速時のエンジントルク値が前記ドライバー要求トルク値に達したとき、前記目標電動機駆動トルクを減じることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項６】
減速時のエンジントルク値が前記ドライバー要求トルク値に達したとき、前記目標電動機駆動トルクを減じることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項１】
走行用動力源としてエンジンと電動機とが搭載されたハイブリッド車輌の制御装置であって、
前記エンジン駆動のみでの走行時に、前記エンジンが直立姿勢となるエンジントルクであるバランストルクを求めるバランストルク算出手段と、アクセル開度等からドライバーが要求するトルクを求めるドライバー要求トルク算出手段と、前記ドライバー要求トルクに基づいて目標エンジントルクを算出する目標トルク算出手段と、アクセル開度変化量等から前記車輌の加速度合及び減速度合等の運転状態を検出又は推定する運転状態検出手段と、を備え、
前記運転状態検出手段により検出される加減速度合が所定値を超える加減速時に、前記目標エンジントルクと前記バランストルクとの差分に基づいて前記目標エンジントルクを補正するとともに、目標電動機駆動トルクを求め、該目標電動機駆動トルクにて前記電動機を駆動することを特徴とするハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項２】
前記目標電動機駆動トルクを、その状況下における車速や変速機状態等に基づいて補正することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項３】
前記目標電動機駆動トルクを、加速時には、加速前の履歴、もしくは燃料カット中であるか否かに基づいて補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項４】
前記目標電動機駆動トルクを、前記ドライバー要求トルクを上限として算出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項５】
加速時のエンジントルク値が前記ドライバー要求トルク値に達したとき、前記目標電動機駆動トルクを減じることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【請求項６】
減速時のエンジントルク値が前記ドライバー要求トルク値に達したとき、前記目標電動機駆動トルクを減じることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のハイブリッド車輌の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１３１２８２（Ｐ２０１２−１３１２８２Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３５０１（Ｐ２０１０−２８３５０１）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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