JP2014040218A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回生エネルギの回収効率の向上が図れる車両制御装置。
【解決手段】回転電機３の動力を変速機４を介して駆動輪６に伝えるとともに、駆動輪６の回転を前記変速機４を介して前記回転電機３に伝えて回転電機３から回生エネルギを得る車両の車両制御装置であって、アクセル開度が所定量以上減少した際に変速機４の変速段をアップシフトするようシフト制御する制御手段を備え、制御手段は、アクセル開度が所定時間内に前記所定量以上減少した際は、変速段のアップシフトを禁止して回転電機３から回生エネルギを得ることを特徴とする車両制御装置。制御手段は、変速機４の変速段が低速段にある際より高速段にある際の方が、所定時間が長くなるように設定して、変速機４の変速段のアップシフトを禁止する。また、制御手段は、前記アップシフトを禁止した後、アクセル開度が増加方向に変化した際に前記アップシフトの禁止を解除する。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータの動力を自動変速機を介して駆動輪に伝える車両の車両制御装置に関する。

バッテリ電源の電力でモータを駆動し、そのモータの動力を自動変速機を介して駆動輪に伝えて走行するとともに、減速時の駆動輪の回転を自動変速機を介してモータに伝え、そのモータの発電機能により回生エネルギを得てそれをバッテリ電源に充電する車両たとえばハイブリッド自動車や電気自動車が知られている（例えば特許文献１）。

このような自動車では、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が増加方向に変化するのに伴い、モータの駆動トルクを増大させ、アクセルペダルの踏み込み量が減ってアクセル開度が減少方向に変化するのに伴い、モータの駆動トルクを減少させる。アクセルペダルの踏み込みが解除されてアクセル開度が零になると、モータ駆動を停止して減速状態となる。この減速時、駆動輪の回転が自動変速機を介してモータの出力軸に伝わることにより、モータから回生エネルギが得られる。この回生エネルギをバッテリ電源に充電してモータ駆動に用いることにより、燃費や電費の向上が図れる。

上記自動変速機は複数の変速段を有し、これら変速段が、少なくともアクセル開度に基づく変速用マップデータの参照によりシフト制御される。

特開２００３−８３１１２号公報

アクセルペダルの踏み込みが解除されてアクセル開度が減少方向に変化していく過程で、アクセル開度の値が変速用マップデータにおけるアップシフト用のシフト線を跨ぎ、自動変速機がアップシフトすることがある。

このアップシフトの変速作動中は、駆動輪の回転がモータに伝わらないため、アクセル開度が零に至っても、回生エネルギが得られない。結果として、回生エネルギの回収効率が低下し、燃費や電費の向上に悪影響を与えてしまう。

この発明は、回生エネルギの回収効率の向上が図れる車両制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の車両制御装置は、回転電機の動力を変速機を介して駆動輪に伝えるとともに、前記駆動輪の回転を前記変速機を介して前記回転電機に伝えて同回転電機から回生エネルギを得る車両の車両制御装置であって、アクセル開度が所定量以上減少した際に前記変速機の変速段をアップシフトするようシフト制御する制御手段を備える。更に、前記制御手段は、前記アクセル開度が所定時間内に前記所定量以上減少した際は、前記変速段のアップシフトを禁止して前記回転電機から回生エネルギを得る。

請求項２に係る発明の車両制御装置は、請求項１に係る発明の制御手段について限定している。制御手段は、前記変速機の変速段が低速段にある際より高速段にある際の方が、前記所定時間が長くなるように設定して、前記変速機の変速段のアップシフトを禁止する。

請求項３に係る発明の車両制御装置は、請求項１に係る発明の制御手段について限定している。制御手段は、前記アップシフトを禁止した後、前記アクセル開度が増加方向に変化した際に前記アップシフトの禁止を解除する。

この発明によれば、回生エネルギの回収効率が向上する。

この発明の一実施形態の構成を示すブロック図。 同実施形態における変速用マップデータのフォーマットを示す図。 同実施形態の制御を示すフローチャート。 同実施形態におけるアクセル開度の変化、自動変速機の変速段の変化、モータの出力軸に生じる回生トルクの変化、車速の変化を示す図。

以下、この発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、エンジン１の出力軸にクラッチ２を介してモータ３（回転電機）の出力軸（回転軸ともいう）が連結され、そのモータ３の出力軸に自動変速機４が連結される。そして、自動変速機４の出力軸に差動装置５を介して駆動輪６の車軸７が連結される。エンジン１、クラッチ２、モータ３、および自動変速機４は、いわゆる直列配置の関係にある。

クラッチ２は、図示の解放時はエンジン１の出力軸とモータ３の出力軸とを切り離し、接続（係合）時はエンジン１の出力軸とモータ３の出力軸とを結合する。すなわち、解放時は、モータ３の駆動トルクＴｍのみが自動変速機４に伝わり、モータ３の出力のみによるモータ駆動走行が可能となる。接続時は、エンジン１の駆動トルクＴｅおよびモータ３の駆動トルクＴｍが自動変速機４に伝わり、エンジン１の出力のみによるエンジン駆動走行あるいはエンジン１の出力とモータ３の出力によるパラレル駆動走行が可能となる。クラッチ２を解放するか接続するかは、後述のコントロールユニット５０により、車両の走行状況や後述のバッテリ電源４０の蓄電量などに合せて適宜に選定される。

自動変速機４は、変速機本体１０およびトルクコンバータ２０を有する。変速機本体１０は、複数の変速段として例えば１速〜５速のギヤを持つ。この変速機本体１０に出力軸回転数センサ１１が取付けられる。出力軸回転数センサ１１は、当該自動変速機１４の出力軸の回転数（rpm）を検知するもので、専用のものを取付けてもよいし、後述する車速センサ５２の検知車速（km/h）を流用してもよい。トルクコンバータ２０は、モータ３の出力軸に連結されるインペラ２１、変速機本体１０に連結されるタービン２２、これらインペラ２１とタービン２２との間に存する動力伝達用の粘性流体、およびロックアップクラッチ２３を有する。ロックアップクラッチ２３は、図１のように解放することでインペラ２１とタービン２２とを離し、係合することでインペラ２１とタービン２２とを直結する。インペラ２１とタービン２２とが離れると、エンジン１の駆動トルクＴｅまたはモータ３の駆動トルクＴｍが増幅された状態で変速機本体１０に伝わる。インペラ２１とタービン２２とが直結すると、エンジン１の駆動トルクＴｅまたはモータ３の駆動トルクＴｍがそのまま直接的に変速機本体１０に伝わる。

エンジン１の出力軸にプーリ３１が連結され、そのプーリ３１の回転が回転ベルト３２を介してプーリ３３に伝達される。そして、プーリ３３にモータジェネレータ３０の回転軸が連結される。エンジン１の出力軸の回転がプーリ３１，３３および回転ベルト３２を介してモータジェネレータ３０の回転軸に伝わることにより、モータジェネレータ３０が発電機として機能し、モータジェネレータ３０から交流電圧が出力される。この交流電圧がコンバータ４１により所定レベルの直流電圧に変換され、それがバッテリ電源４０に充電される。

このバッテリ電源４０の直流電圧が電力変換器４２のインバータ機能により所定周波数およびその周波数に応じたレベルの交流電圧に変換され、それがモータ３のステータ巻線に印加される。この印加により、モータ３が動作する。車両の減速時、駆動輪６の回転が車軸７、差動装置５、自動変速機４を介してモータ３の出力軸に伝わる場合は、モータ３が発電機として機能し、モータ３から交流電圧が出力される。この交流電圧が電力変換器４２のコンバータ機能により所定レベルの直流電圧に変換され、それが回生エネルギとしてバッテリ電源４０に充電される。

一方、コントロールユニット５０に、エンジン１、クラッチ２、変速機本体１０、出力軸回転数センサ１１、コンバータ４１、電力変換器４２、アクセル開度センサ５１、車速センサ５２、およびクランク角センサ５３が接続される。アクセル開度センサ５１は、アクセルペダルの開度（踏み込み量に相当する）を検知する。車速センサ５２は、車両の走行速度（km/h）を検知する。クランク角センサ５３は、エンジン１のピストンの上下動に連動するクランクの角度を検知する。このクランク角センサ５３の検知角度からエンジン１の回転数Ｎｅを検出できる。

そして、コントロールユニット（制御手段）５０は、主要な機能として次の（１）〜（７）の手段を有する。
（１）内部メモリに記憶している目標駆動トルク設定用のマップデータをアクセル開度センサ５１の検知開度、車速センサ５２の検知車速、自動変速機４の変速段のシフト位置などに基づいて参照することにより、目標駆動トルクを設定する設定手段。

（２）クラッチ２を接続してエンジン１の出力のみで走行するエンジン駆動走行モード時、エンジン１の駆動トルクが上記設定した目標駆動トルクとなるようにエンジン１の出力を制御するエンジン駆動制御手段。

（３）クラッチ２を接続してエンジン１の出力およびモータ３の出力で走行するパラレル駆動走行モード時、エンジン１の駆動トルクおよびモータ３の駆動トルクの合計が上記設定した目標駆動トルクとなるようにエンジン１の出力および電力変換器４２の出力を制御するパラレル駆動制御手段。

（４）クラッチ２の解放によりエンジン１を切り離してモータ３の出力のみで走行するモータ駆動走行モード時、モータ３の駆動トルクが上記設定した目標駆動トルクとなるように電力変換器４２の出力を制御するモータ駆動制御手段。

（５）上記エンジン駆動走行モード、パラレル駆動走行モード、モータ駆動走行モードのいずれかを当該車両の走行状況およびバッテリ電源４０の蓄電量などに応じて選択的に設定する第４制御手段。

（６）上記パラレル駆動走行モード時または上記モータ駆動走行モード時、自動変速機４の変速段を少なくともアクセル開度センサ５１の検知開度（アクセル開度）に応じてシフト制御する第１制御手段。具体的には、内部メモリに記憶されている変速用マップデータをアクセル開度センサ５１の検知開度（アクセル開度）および上記出力軸回転数センサ１１の検知回転数に基づいて参照することにより、自動変速機４の変速段をシフト制御する。

（７）上記パラレル駆動走行モード時または上記モータ駆動走行モード時、アクセル開度センサ５１の検知開度（アクセル開度）が減少方向に変化する場合に、上記第１制御手段による自動変速機４の変速段のアップシフトを禁止する第２制御手段。具体的には、パラレル駆動走行モード時またはモータ駆動走行モード時、かつ自動変速機４の変速段が高速段側（例えば３速や４速）に設定されているとき、アクセル開度センサ５１の検知開度（アクセル開度；０〜１００％）が減少方向に所定量以上変化すると、上記第１制御手段による自動変速機４の変速段のアップシフトを禁止し、この禁止をアクセル開度が零（０％のこと）に至らないまま一定時間ｔ１が経過した場合に解除するとともに、その一定時間ｔ１内にアクセル開度が零に至った場合はその後のアクセル開度が増加方向に変化した際に上記アップシフトの禁止を解除する。

つぎに、動作について説明する。
まず、変速用マップデータは、図２に示すように、自動変速機４の複数の変速段（１速〜５速）の設定領域をアクセル開度（％）と変速機本体１０の出力軸回転数（rpm）とに対応づけて、その各設定領域をアップシフト用のシフト線Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５およびダウンシフト用のシフト線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４で仕切ったものである。アップシフト用のシフト線とダウンシフト用のシフト線を用意して両シフト線間に差（いわゆるヒステリシス特性）を持たせることにより、変速段が各設定領域間で頻繁に切換わる不具合を生じないようにしている。変速段を設定するパラメータとしては、変速機本体１０の出力軸回転数（rpm）に限らず、車速センサ５２の検知車速（km/h）を用いてもよい。

図２に太線矢印で示すように、アクセル開度と出力軸回転数との交点が変速用マップデータの左側領域から右側領域へ移行していく場合、交点がシフト線Ａ２を越えたところで１速から２速へのアップシフトを行い、交点がシフト線Ａ３を越えたところで２速から３速へのアップシフトを行い、交点がシフト線Ａ４を越えたところで３速から４速へのアップシフトを行う。

この４速の状態で、アクセルペダルの踏み込み解除によりアクセル開度が減少方向に変化した場合は、その変化の過程で交点がアップシフト用のシフト線Ａ５を跨ぎ、４速から５速へのアップシフトを行う。このまま、アクセル開度が零に至ってその状態が続く場合は、交点がシフト線Ｂ４を越えたところで５速から４速へのダウンシフトを行い、さらにシフト線Ｂ３を越えたところで４速から３速へのダウンシフトを行う。一方、太線矢印で示すように、アクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が零から増加方向の変化に転じた場合は、交点がシフト線Ｂ４を越えたところで５速から４速へのダウンシフトを行う。これは、車両の加速に必要ないわゆるキックダウンである。

ただし、このようなシフト制御において、４速の状態でアクセルペダルの踏み込み解除があってアクセル開度が減少方向に変化した場合、本来はアクセル開度が零に至る時点で直ちに回生エネルギを得たいのであるが、交点がシフト線Ａ５を跨いでしまうため、４速から５速にアップシフトしてしまう。このアップシフトの変速作動中は、駆動輪６の回転がモータ３の出力軸に伝わらず、よってモータ３の出力軸に回生トルクが生じなくなり、回生エネルギが得られない。結果として、回生エネルギの回収効率が低下し、燃費や電費の向上に悪影響を与えてしまう。

そこで、コントロールユニット５０は、図３のフローチャートおよび図４に示す制御を実行する。
すなわち、自動変速機４の変速段が高速域側の４速のとき（ステップ１０１のＹＥＳ）、アクセルペダルの踏み込み解除によりアクセル開度が減少方向に所定量以上変化すると（ステップ１０２のＹＥＳ）、直ちに自動変速機４の変速段のアップシフトを禁止する（ステップ１０３）。この禁止により、たとえアクセル開度と出力軸回転数との交点がシフト線Ａ５を跨いでも、自動変速機４の変速段はアップシフトすることなく４速の状態を維持する。つまり、自動変速機４の変速作動がないので、駆動輪６の回転が遮断なくモータ３の出力軸に伝わってモータ３の出力軸に回生トルクが生じる。

アップシフトの禁止と同時にタイムカウントｔを実行し（ステップ１０４）、そのタイムカウントｔと予め定めた一定時間（所定時間、例えば１秒）ｔ１とを比較する（ステップ１０５）。タイムカウントｔが一定時間ｔ１以下のうちは（ステップ１０５のＹＥＳ）。アクセル開度が零に至るかどうかを判定する（ステップ１０６）。

図４に実線で示すパターンＰ１のように、タイムカウントｔが一定時間ｔ１を超えないうちにアクセル開度が零に至れば（ステップ１０５のＹＥＳ、ステップ１０６のＹＥＳ）、回生エネルギを回収すべき減速時であるとの判断の下に、アップシフトの禁止を維持したまま、アクセル開度の増加方向の変化を監視する（ステップ１０７）。そして、アクセル開度が増加方向の変化に転じたところで（ステップ１０７のＹＥＳ）、アップシフトの禁止を解除する（ステップ１０８）。そして、タイムカウントｔをリセットする（ステップ１０９）。

このように、アクセル開度が減少方向に変化するのと同時にアップシフトを禁止し、そのアクセル開度が一定時間ｔ１（所定時間）内にアクセル開度が所定量以上減少するか、又は、アクセル開度が零に至れば次にアクセル開度が増加方向の変化に転じるまでアップシフトの禁止を維持することにより、アクセル開度が所定量以上減少した期間はその初めから終わりまでモータ３の出力軸に回生トルクが生じ、確実に回生エネルギを得ることができる。結果として、回生エネルギの回収効率が向上し、燃費や電費の向上に大きく貢献できる。ここで、１速や２速の低速段に比べ４速や５速の高速段での一定時間ｔ１を長くすることにより、４速や５速の高速段でよりアップシフトを禁止して、回生トルクを生じさせることができる。

図４に破線で示す回生トルクの変化は、アップシフトの禁止がない場合に、アクセル開度が減少方向に変化する過程で自動変速機４が４速から５速にアップシフトし、その変速作動に要する期間が終了した後で回生トルクが生じる例を参考として示している。

しかも、アクセル開度が零から増加方向の変化に転じるタイミングでは、それまでのアップシフトの禁止があったことにより、加速のためのダウンシフトつまりキックダウンが予め準備されていたことになり、応答遅れのない良好な加速を行うことができる。図４に破線で示す車速の変化は、アップシフトの禁止がなかった場合のもので、加速のためのキックダウンの変速作動が終わってから遅れて加速する例を参考として示している。

図４に一点鎖線で示すパターンＰ２のように、タイムカウントｔが一定時間ｔ１を超えた後にアクセル開度が零に至ることもある。この場合は、アクセル開度が零に至らないまま（ステップ１０６のＮＯ）、タイムカウントｔが一定時間ｔ１を超えることから（ステップ１０５のＮＯ）、回生エネルギを回収すべき減速ではないとの判断の下に、直ちにアップシフトの禁止を解除する（ステップ１０８）。

図４に二点鎖線で示すパターンＰ３のように、一旦は減少方向に変化したアクセル開度が零に至ることなく増加方向に転じることもある。この場合も、アクセル開度が零に至らないまま（ステップ１０６のＮＯ）、タイムカウントｔが一定時間ｔ１を超えることから（ステップ１０５のＮＯ）、回生エネルギを回収すべき減速ではないとの判断の下に、直ちにアップシフトの禁止を解除する（ステップ１０８）。

なお、上記実施形態では、自動変速機４が複数の変速段として１速〜５速のギヤを持つ場合を例に説明したが、その変速段の段数について限定はない。

また、上記実施形態では、自動変速機４の変速段が高速段側に設定されていることをアップシフトを禁止する条件の１つとしたが、高速段側を何速とするかは、自動変速機４の変速段の段数などに応じて適宜に定めればよい。

上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…エンジン、２…クラッチ、３…モータ（回転電機）、４…自動変速機、５…差動装置、６…駆動輪、７…車軸、１０…変速機本体、１１…出力軸回転数センサ、２０…トルクコンバータ、２１…インペラ、２２…タービン、３０…モータジェネレータ、３１，３３…プーリ、３２…回転ベルト、４０…バッテリ電源、４１…コンバータ、４２…電力変換器、５１…アクセル開度センサ、５２…車速センサ、５３…クランク角センサ

Claims (3)

1. 回転電機の動力を変速機を介して駆動輪に伝えるとともに、前記駆動輪の回転を前記変速機を介して前記回転電機に伝えて同回転電機から回生エネルギを得る車両の車両制御装置であって、
   アクセル開度が所定量以上減少した際に前記変速機の変速段をアップシフトするようシフト制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記アクセル開度が所定時間内に前記所定量以上減少した際は、前記変速段のアップシフトを禁止して前記回転電機から回生エネルギを得る
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記変速機の変速段が低速段にある際より高速段にある際の方が、前記所定時間が長くなるように設定して、前記変速機の変速段のアップシフトを禁止する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記制御手段は、
   前記アップシフトを禁止した後、前記アクセル開度が増加方向に変化した際に前記アップシフトの禁止を解除する
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。

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