| 【発明の名称】 |
ハイブリッド自動車の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】坂本 博史
【氏名】箕輪 利通
【氏名】萱野 光男
【氏名】越智 辰哉
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| 【要約】 |
【課題】モータ駆動分の駆動力で走行中に、運転者が急加速を要求し、設定されているモータ駆動分の目標駆動力の最大値を超過するような運転者加速意図が発生した場合でも、駆動力低下を抑制し、自動車の加速性能の向上したハイブリッド自動車の制御装置を提供することにある。
【解決手段】パワートレイン制御ユニット１００の駆動力低下予測手段１５０は、電動機２９の単独駆動時から電動機２９と内燃機関１の並列駆動への切替する際の電動機２９と内燃機関１の回転数合せ期間における目標駆動力に対する駆動力低下分を予測する。駆動力補正手段１６０は、この駆動力低下分予測手段１５０により求められた駆動力低下分に基づいて、電動機２９の出力の基準となる最大値を越える出力を電動機の出力２９として補正する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】内燃機関と電動機を有するハイブリッド自動車を制御するハイブリッド自動車の制御装置において、上記電動機の単独駆動時から上記電動機と上記内燃機関の並列駆動への切替する際の上記電動機と上記内燃機関の回転数合せ期間における目標駆動力に対する駆動力低下分を予測する駆動力低下分予測手段と、この駆動力低下分予測手段により求められた駆動力低下分に基づいて、上記電動機の出力の基準となる最大値を越える出力を上記電動機の出力として補正する駆動力補正手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項２】内燃機関と電動機を有するハイブリッド自動車を制御するハイブリッド自動車の制御装置において、上記電動機の単独駆動時から上記電動機と上記内燃機関の並列駆動への切替する際の上記内燃機関の出力の遅れによる目標駆動力に対する駆動力低下分を予測する駆動力低下分予測手段と、この駆動力低下分予測手段により求められた駆動力低下分に基づいて、上記電動機の出力の基準となる最大値を越える出力を上記電動機の出力として補正する駆動力補正手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項３】内燃機関と電動機を有するハイブリッド自動車を制御するハイブリッド自動車の制御装置において、上記電動機と上記内燃機関の並列駆動時から上記電動機の単独駆動への切替する際の上記内燃機関の駆動力伝達の解放までの期間における目標駆動力に対する駆動力増加分を予測する駆動力増加分予測手段と、この駆動力増加分予測手段により求められた駆動力増加分に基づいて、上記電動機の出力の基準となる最大値を越える出力を上記電動機の出力として補正する駆動力補正手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド自動車の制御装置において、上記上記電動機の出力の基準となる最大値は、上記電動機の連続使用可能な最大出力値であることを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド自動車の制御装置において、上記上記電動機の出力の基準となる最大値は、上記電動機の連続使用可能な最大出力値に基づいて設定された出力値であることを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項６】請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド自動車の制御装置において、上記上記電動機の出力の基準となる最大値は、上記電動機の単独駆動から上記電動機と上記内燃機関の並列駆動に切り替えた際の上記電動機の出力の最大値であることを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関や、電動機及び動力伝達装置からなるハイブリッド自動車の制御装置に関し、特に、自動車の加減速性能向上を図るハイブリッド自動車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の地球環境問題の観点から自動車の燃費の大幅低減が期待できるハイブリッド自動車（以下、「ＨＥＶ」と称する）において、燃費と加速性能の両立を図る駆動力マネージメントＨＥＶ制御システムの確立が重要となってきている。このシステムでは、運転者が要求する加減速感を満足させつつ、エンジン及びモータを高効率域で運転するようにエンジン、モータ及び発電機を総合制御する必要がある。
【０００３】一般に、ＨＥＶは、内燃機関（以下、「エンジン」と称する）と、電動機（以下、「モータ」と称する）及び動力伝達装置を備えている。そして、従来のＨＥＶの制御装置としては、例えば、特開平８−９８３２２号公報に記載されているように、エンジンとモータの間に機械的連結を開閉する連結開閉手段を設け、連結解放手段を閉じる際にエンジンとモータの回転数を実質的に一致させることにより、運転性能を向上させることが知られている。即ち、エンジンと同軸に接続された発電機のトルクを制御し、エンジンとモータの回転数を実質的に一致させることにより、エンジン回転数が常に一定ではないシステムにおいても、切り換えショックなく且つＣＶＴ（無段変速機）を使用することなく、シリーズモード・パラレルモード（シリーズモード：エンジンで発電したエネルギーを用いモータのみで走行、パラレルモード：エンジン及びモータで走行）の切り換えを行うことを可能にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の制御装置では、モータ駆動分の駆動力で走行中に、運転者が急加速を要求し、設定されているモータ駆動分の目標駆動力の最大値を超過するような運転者加速意図が発生した場合、エンジン駆動分を追加して駆動力を発生させることになるが、エンジンの回転数合わせが終了するまで連結開閉手段が解放されているため、エンジン出力が出力軸に伝達されず、駆動力低下が生じる。また、エンジン出力の遅れによっても駆動力低下が生じ、加速性能が悪化するという問題があった。
【０００５】また、エンジン駆動分とモータ駆動分を合わせた駆動力で走行中に、運転者が急減速を要求し、設定されているモータ駆動分の目標駆動力の最大値よりも小さくなるような運転者減速意図が発生した場合、エンジン駆動分を除去して駆動力を発生させることになるが、連結解放手段が解放されるまで、エンジン出力が出力軸に伝達されるため、駆動力増加が生じ、減速性能が悪化するという問題があった。
【０００６】本発明の第１の目的は、モータ駆動分の駆動力で走行中に、運転者が急加速を要求し、設定されているモータ駆動分の目標駆動力の最大値を超過するような運転者加速意図が発生した場合でも、駆動力低下を抑制し、自動車の加速性能の向上したハイブリッド自動車の制御装置を提供することにある。
【０００７】本発明の第２の目的は、エンジン駆動分とモータ駆動分を合わせた駆動力で走行中に、運転者が急減速を要求し、設定されているモータ駆動分の目標駆動力の最大値よりも小さくなるような運転者減速意図が発生した場合でも、駆動力増加を抑制し、自動車の減速性能が向上したハイブリッド自動車の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、内燃機関と電動機を有するハイブリッド自動車を制御するハイブリッド自動車の制御装置において、上記電動機の単独駆動時から上記電動機と上記内燃機関の並列駆動への切替する際の上記電動機と上記内燃機関の回転数合せ期間における目標駆動力に対する駆動力低下分を予測する駆動力低下分予測手段と、この駆動力低下分予測手段により求められた駆動力低下分に基づいて、上記電動機の出力の基準となる最大値を越える出力を上記電動機の出力として補正する駆動力補正手段とを備えるようにしたものである。かかる構成により、回転数合せの期間における駆動力低下分を補正して、加速性能を向上し得るものとなる。
【０００９】（２）また、上記第１の目的を達成するために、本発明は、内燃機関と電動機を有するハイブリッド自動車を制御するハイブリッド自動車の制御装置において、上記電動機の単独駆動時から上記電動機と上記内燃機関の並列駆動への切替する際の上記内燃機関の出力の遅れによる目標駆動力に対する駆動力低下分を予測する駆動力低下分予測手段と、この駆動力低下分予測手段により求められた駆動力低下分に基づいて、上記電動機の出力の基準となる最大値を越える出力を上記電動機の出力として補正する駆動力補正手段とを備えるようにしたものである。かかる構成により、電動機と内燃機関の並列駆動への切替する際の内燃機関の出力の遅れによる駆動力低下分を補正して、加速性能を向上し得るものとなる。
【００１０】（３）また、上記第２の目的を達成するために、本発明は、内燃機関と電動機を有するハイブリッド自動車を制御するハイブリッド自動車の制御装置において、上記電動機と上記内燃機関の並列駆動時から上記電動機の単独駆動への切替する際の上記内燃機関の駆動力伝達の解放までの期間における目標駆動力に対する駆動力増加分を予測する駆動力増加分予測手段と、この駆動力増加分予測手段により求められた駆動力増加分に基づいて、上記電動機の出力の基準となる最大値を越える出力を上記電動機の出力として補正する駆動力補正手段とを備えるようにしたものである。かかる構成により、上記内燃機関の駆動力伝達の解放までの期間における内燃機関の駆動力増加分を補正して、減速性能を向上し得るものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置の構成について説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置を用いるハイブリッド自動車のシステム構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置を用いるハイブリッド自動車の構成を示すシステム構成図である。
【００１２】エンジン１の出力軸２には、噛み合い歯車３を有する低速用エンジン側歯車４と、噛み合い歯車５を有する高速用エンジン側歯車６と、低速用エンジン側歯車４及び高速用エンジン側歯車６と出力軸２を直結するハブ７と、スリーブ８とが設けられている。
【００１３】低速用エンジン側歯車４及び高速用エンジン側歯車６が出力軸２の軸方向に移動しないようストッパー（図示しない）が設けられている。ハブ７の内側には、出力軸２の複数の溝９と噛み合う溝（図示しない）が設けてあり、ハブ７は出力軸２の軸方向には移動可能になっているが、出力軸２の回転方向への移動は制限される。従って、エンジン１から出力されるトルクは、ハブ７及びスリーブ８に伝達される。
【００１４】エンジン１からのトルクを低速用エンジン側歯車４及び高速用エンジン側歯車６へ伝達するためには、スリーブ８を出力軸２の軸方向に移動させ、噛み合い歯車３あるいは噛み合い歯車５とハブ７とを直結する必要がある。噛み合い歯車３及び噛み合い歯車５とハブ７には、同一の溝が設けてあり、スリーブ８の内側にはハブ７に噛み合う溝（図示しない）が設けてある。スリーブ８の移動には、ラック１１と、ラック１１と噛み合う小歯車１２及びステッピングモータ１３から成るリニアアクチュエータが用いられる。また、スリーブ８の外周部は、出力軸２の回転方向にはフリーになっており、スリーブ８の回転に対して回転しないレバー１４が設けられている。ここで、ハブ７と、スリーブ８と、噛み合い歯車３と、噛み合い歯車５とから成るクラッチ機構を、「ドッグクラッチ」と称している。このクラッチ機構は、エンジン１などの動力源からのエネルギーを高効率でタイヤ１０に伝達することが可能になり、燃費低減が図れる。
【００１５】また、ステッピングモータ１３は、予め設定されたステップ数により回転角度が認識できるため、ラック１１の移動位置が判断できる。よって、現在、低速用エンジン側歯車４が使われているか高速用エンジン側歯車６なのか、あるいは中立位置なのかの判断が可能になる。ステッピングモータの代わりにラックの位置を検出するセンサと直流モータの組み合わせでも、上記判断が可能である。
【００１６】また、エンジン１の出力軸２と発電機１５の出力軸１６との直結のためにも、上述のクラッチ機構及びリニアアクチュエータは用いられている。出力軸２には、出力軸２と一体になって回転する噛み合い歯車１７を有するエンジン１の回転数Ｎｅ検出用歯車１８が設けられている。また、出力軸１６には、出力軸１６と一体になって回転し、かつ出力軸１６の軸方向に溝１９に沿って移動可能なハブ２０と噛み合い歯車２１を有する発電機１５の回転数Ｎｇ検出用歯車２２が設けられている。ハブ２０の外周には、スリーブ２３が設けられている。
【００１７】さらに、出力軸２及び出力軸１６の間には、スラストベアリング２４が設けられており、２つの出力軸２，１６の接触による摩擦抵抗を低減し、かつ軸の芯づれを防止している。リニアアクチュエータ部は、レバー２５と、ラック２６と、小歯車２７と、ステッピングモータ２８とから構成される。
【００１８】車両（図示しない）駆動用のモータ２９の出力軸３０には、低速用エンジン側歯車４及び高速用エンジン側歯車６と、それぞれ噛み合う低速用モータ側歯車３１及び高速用モータ側歯車３２とが設けられている。低速用モータ側歯車３１は、モータ２９の回転数Ｎｍ検出用としても用いられる。また、出力軸３０には、最終減速歯車３３が設けられ、モータ２９のみでの走行が可能になっている。
【００１９】エンジン１では、吸気管３４に設けられた電子制御スロットル３５により吸入空気量が制御され、空気量に見合う燃料量が燃料噴射装置３９から噴射される。電子制御スロットル３５は、スロットルバルブ３６と、駆動モータ３７と、スロットルセンサ３８とから構成される。
【００２０】また、空気量及び燃料量から空燃比が決定され、燃料噴射装置３９によってシリンダ内に燃料が噴射される。エンジン回転数などの信号から点火時期が決定され、点火装置４０により点火される。燃料噴射装置３９には、燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート噴射方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク，エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを選択することが望ましい。
【００２１】次に、エンジン１，発電機１５及びモータ２９の制御装置１００について説明する。パワートレイン制御ユニット１００には、アクセルペダル踏み込み量α，ブレーキ踏力β，シフトレバー位置Ｉｉ，バッテリー容量Ｖｂ，モータ回転検出器４２から検出されたモータ２９回転数Ｎｍ，エンジン回転検出器４３から検出されたエンジン回転数Ｎｅ及び発電機回転検出器４４から検出された発電機回転数Ｎｇが入力される。パワートレイン制御ユニット１００は、エンジン１の出力Ｔｅを演算し、通信手段であるＬＡＮによりエンジン制御ユニット４５に送信する。エンジン制御ユニット４５内では、エンジン出力Ｔｅを達成するスロットルバルブ開度，燃料量及び点火時期が演算され、それぞれのアクチュエータが制御される。
【００２２】また、パワートレイン制御ユニット１００は、モータ２９及び発電機１５の負荷，ステッピングモータ１３及びステッピングモータ２８のステップ数を演算し、それぞれＬＡＮによりモータ制御ユニット４６に送信し、各アクチュエータが制御される。モータ制御ユニット４６は、発電機１５から得られた電力をバッテリー４７に充電したり、モータ２９などを駆動するためバッテリー４７から電力を供給したりする。
【００２３】パワートレイン制御ユニット１００は、車速検出手段１１０と、目標駆動力生成手段１２０と、駆動力源選択手段１３０と、エンジン出力遅れ予測手段１４０と、駆動力低下分予測手段１５０と、モータ出力の基準となる最大値を超過してトルク補正を実行する駆動力補正手段１６０とを備えている。なお、加速意図検出手段１７０については、後述する。
【００２４】車速検出手段１１０は、モータ回転数Ｎｍから車速Ｖｓｐを、関数ｆにより、Ｖｓｐ＝ｆ（Ｎｍ）として演算する。
【００２５】目標駆動力生成手段１２０は、入力したアクセルペダル踏み込み量α及び車速検出手段１１０によって求められた車速Ｖｓｐから、運転者が意図する目標駆動力ＴｏｕｔREFを演算する。また、駆動力選択手段１３０は、目標駆動力生成手段１２０によって求められた目標駆動力ＴｏｕｔREFから、駆動力源を、モータ２９単独駆動とするか、モータ２９とエンジン１の並列駆動とするかを選択する。
【００２６】ここで、図２を用いて、目標駆動力生成手段１２０及び駆動力選択手段１３０の処理内容について説明する。図２において、横軸は車速Ｖｓｐを示しており、縦軸は目標駆動力ＴｏｕｔREFを示している。また、実線の矢印がアクセルペダル踏み込み量α（％表示）を示している。
【００２７】目標駆動力生成手段１２０は、車速Ｖｓｐとアクセルペダル踏み込み量αとに基づいて、目標駆動力ＴｏｕｔREFを求める。アクセルペダル踏み込み量αの％が大きいほど、運転者は大きな加速感を要求するため、目標駆動力ＴｏｕｔREFが大きくなる。
【００２８】図中の斜線領域がエンジン１の駆動分であり、点々領域がモータ２９の駆動分である。モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEに、エンジン１の出力の最大値を加えたものが、モータ２９とエンジン１による出力の最大値ＴｍｅMAXとなる。
【００２９】求められた目標駆動量ＴｏｕｔREFが小さい場合には、モータ２９の駆動だけで目標駆動力を得ることができるが、目標駆動量ＴｏｕｔREFが大きくなると、モータ２９の駆動だけで目標駆動力を得ることができないため、エンジン１の駆動力も利用する必要がある。これらの領域にしたがい、駆動力選択手段１３０は、モータ２９の単独駆動か、モータ２９とエンジン１との並列駆動とするかの駆動力源を選択する。
【００３０】なお、図示するモータ駆動分とエンジン駆動分の駆動力は、定常状態における値である。加速時等の過渡状態において、本実施形態においては、モータ駆動分は、モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASE以上の駆動力を得るようにしている。
【００３１】さらに、加速意図検出手段１７０は、アクセルペダル踏込み量αの時間変化分を検出して、急激にアクセルペダルが踏み込まれて運転者が急加速を意図している場合と、アクセルペダルがゆっくりと踏み込まれて運転者が緩加速を意図しているかを判別し、この加速意図の検出結果に基づいて、目標駆動力生成手段１２０が、求める目標駆動力を変えるようにしてもよいものである。即ち、運転者が急加速を意図している場合には、目標駆動力を大きめにする。
【００３２】ここで、図３を用いて、本実施形態に用いるモータの出力について説明する。図３は、本発明の一実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置に用いるモータの出力の説明図である。
【００３３】図において、横軸はモータ２９の回転数Ｎｍを示しており、縦軸はモータ２９の出力Ｔｍを示している。図中、実線がモータ２９の最大定格出力ＴｍMAXであり、破線がモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEである。モータ２９の最大定格出力ＴｍMAXは、モータ２９を駆動した場合に、最大発生することができる出力であるが、長時間にわたって、この最大定格出力ＴｍMAXを発生することはできないものである。一方、モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEは、長時間にわたって発生することができる出力の最大値である。モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEは、例えば、１）モータのメーカーが予め定めているモータの連続使用可能な最大出力値であり、または、２）モータを使用する自動車メーカー等が、１）の連続使用可能な最大出力値に基づいて、独自に設定した出力の最大値である。１）若しくは２）のいずれにしても、モータを連続的に使用可能なものであり、３）図２に示したように、モータとエンジンを併用する場合には、モータ単独駆動からモータとエンジンの併用駆動に切り替える際のモータの出力の最大値ということもできるものである。
【００３４】通常、モータ２９は最大定格出力ＴｍMAXを長時間にわたり発生することはできないので、図２に示した目標駆動力ＴｏｕｔREFはモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEに基づいて設定される。
【００３５】なお、以下の説明においては、エンジン１の出力Ｔｅやモータ２９の出力Ｔｍは、低速用エンジン側歯車４や、高速用歯車６や、最終減速歯車３３などを介してタイヤ１０に伝達される駆動力と等価なものとする。
【００３６】通常、エンジン１及びモータ２９の小型・軽量化及び高効率運転による燃費低減の点で、低車速及び中車速の目標駆動力ＴｏｕｔREFが小さい領域では、モータ２９のみで駆動する。ここで、モータ２９の駆動分の駆動力で走行中に、運転者が急加速を要求した場合には、図２のＡ点からＢ点への破線矢印で示されるように、モータ２９の駆動分の目標駆動力ＴｏｕｔREFの最大値を超過する目標駆動力ＴｏｕｔREFが発生するため、モータ単独駆動から、モータとエンジンの並列駆動に切り替える必要がある。
【００３７】そして、本実施形態においては、モータ２９の単独駆動時や、モータ２９とエンジン１の並列駆動時の定常時には、目標駆動力ＴｏｕｔREFはモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEに基づいて設定するようにしている。しかしながら、モータ２９の単独駆動から、モータ２９とエンジン１との並列駆動に切り替えるような過渡期には、目標駆動力ＴｏｕｔREFはモータ２９の最大定格出力ＴｍMAXに基づいて設定するようにしたものである。
【００３８】ここで、図４〜図６を用いて、本実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置を用いた加速時の制御方法について説明する。
【００３９】最初に、図４を用いて、加速時の動作について説明する。図４は、本発明の一実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置を用いた加速時の制御方法を示すタイムチャートである。
【００４０】図４において、図４（Ａ）はアクセルペダル踏み込み量αを示しており、図４（Ｂ）はモータ回転数Ｎｍを示しており、図４（Ｃ）は車速Ｖｓｐを示しており、図４（Ｄ）はエンジン回転数Ｎｅを示しており、図４（Ｅ）は目標駆動力ＴｏｕｔREFを示しており、図４（Ｆ）はモータ出力Ｔｍを示しており、図４（Ｇ）はエンジン出力Ｔｅを示しており、図４（Ｈ）は駆動力Ｔｏｕｔを示している。また、横軸は時間を示している。
【００４１】図４（Ａ）に示すように、モータ２９のみの駆動分の駆動力で走行中に、時刻ｔａ〜時刻ｔｂにかけて、運転者が急加速を要求し、アクセルペダル踏み込み量αが変化すると、図４（Ｅ）に示すように、目標駆動力ＴｏｕｔREFも同様に変化する。
【００４２】このとき、目標駆動力ＴｏｕｔREFに応じてエンジン駆動分の目標駆動力ＴｏｕｔREFを追加することになるが、従来の制御方法では、ハブ７，スリーブ８，噛み合い歯車３，噛み合い歯車５から成るドッグクラッチを、低速用エンジン側歯車４及び高速用エンジン側歯車６に直結させるまでに、出力軸２と出力軸３０の変速比に応じた回転数合わせを行う必要がある。そのため、時刻ｔｂ〜ｔｃまでの回転数合わせの期間は、ドッグクラッチが解放状態となるため、図４（Ｈ）に波線で示すように、エンジン１の出力Ｔｅがタイヤ１０に伝達されずに、駆動力Ｔｏｕｔの低下が発生する。
【００４３】また、回転数合わせが終了すると、エンジン１の出力Ｔｅがタイヤ１０に伝達され始めるが、図４（Ｇ）に示すように、時刻ｔｂ〜ｔｃまでは、エンジン１の出力の遅れが発生するため、特に、時刻ｔｃ〜ｔｄの間においては、図４（Ｈ）に波線Ｘで示すように、駆動力Ｔｏｕｔの低下が発生する場合もある。
【００４４】そこで、本実施形態においては、図１に示した駆動力低下分予測手段１５０によって駆動力の低下分を予測し、駆動力補正手段１６０によって駆動力の低下分を補正するようにしている。
【００４５】ここで、図５を用いて、本実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置に用いる駆動力低下分予測手段１５０の処理内容について説明する。図５は、本発明の一実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置に用いる駆動力低下分予測手段の処理内容を示すフローチャートである。
【００４６】駆動力低下分予測手段１５０は、目標駆動力ＴｏｕｔREFから駆動力低下分ＴｏｕｔLOWを予測するものである。最初に、ステップ１５１において、駆動力低下分予測手段１５０は、目標駆動力ＴｏｕｔREFを読み込む。次に、ステップ１５２において、駆動力低下分予測手段１５０は、目標駆動力ＴｏｕｔREFにより、モータ２９の単独駆動からエンジン１とモータ２９の並列駆動を選択したか否かを判定する。モータ２９の単独駆動からエンジン１とモータ２９の並列駆動を選択していればステップ１５３へ進み、選択していなければ駆動力低下分ＴｏｕｔLOWの予測は終了となる。
【００４７】次に、エンジン１とモータ２９の並列駆動が選択されていると、ステップ１５３において、駆動力低下分予測手段１５０は、回転数合わせの期間（ドッグクラッチが中立状態の期間：図４の時刻ｔｂ〜ｔｃ）における駆動力低下分ＴｏｕｔLOWを演算する。例えば、駆動力低下分ＴｏｕｔLOWは、目標駆動力ＴｏｕｔREFから、予め設定されたモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEを差し引くことで求められる。次に、ステップ１５４において、駆動力低下分予測手段１５０は、回転数合わせが終了したか否かを判定する。回転数合わせが終了と判定した場合には、ステップ１５５に進み、回転数合わせが終了しない場合にはステップ１５３に戻り、回転数合わせの期間の補正をステップ１５３に基づいて求める。
【００４８】そして、回転数合わせが終了すると、ステップ１５５において、駆動力低下分予測手段１５０は、エンジン１の出力の遅れによる駆動力低下分ＴｏｕｔLOWを演算する。例えば、エンジン１の出力の遅れによる駆動力低下分ＴｏｕｔLOWは、目標駆動力ＴｏｕｔREFから、予め設定されたモータ２９の出力の基準となるＴｍBASEと、エンジン１の出力遅れ時のエンジン出力Ｔｅを差し引くことで求められる。ここで、エンジン１の出力遅れ時のエンジン出力Ｔｅは、図１に示したエンジン出力遅れ予測手段１４０によって求められる。エンジン出力遅れ予測手段１４０は、エンジン１の出力遅れ時の出力Ｔｅ（遅れ時）を、例えば、吸気管モデルより得られる遅れ時間と、エンジン出力のマップなどから予測する。最後に、ステップ１５６において、駆動力低下分予測手段１５０は、エンジン１の出力Ｔｅの遅れによる駆動力低下分があるか否かを判定し、エンジン１の出力の遅れによる駆動力低下分があればステップ１５４に戻り、エンジン１の出力の遅れによる駆動力低下分がなければ、駆動力低下分ＴｏｕｔLOWの予測は終了となる。
【００４９】エンジン１の出力遅れの時間ｔｂ〜ｔｄは、運転状態によって変化するものである。即ち、アクセルペダルの踏込量αが小さい場合には、エンジンに求められる出力Ｔｅも小さいため、出力遅れ時間は短くなる。従って、時刻ｔｂ〜ｔｃよりもエンジンの出力遅れの時間が短くなると、時刻ｔｃにおいて、すでに、駆動力低下分ＴｏｕｔLOWは正の値となり、エンジンの出力遅れによる駆動力低下分はないことになる。
【００５０】なお、駆動力低下分予測手段１５０の処理内容としては、上述したような演算を行わずに、目標駆動力ＴｏｕｔREFから駆動力低下分ＴｏｕｔLOWが得られるマップなどにより、駆動力低下分ＴｏｕｔLOWを予測してもよいものである。
【００５１】次に、図６を用いて、本実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置に用いる駆動力補正手段１６０の処理内容について説明する。図６は、本発明の一実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置に用いる駆動力補正手段の処理内容を示すフローチャートである。
【００５２】駆動力補正手段１６０は、目標駆動力ＴｏｕｔREFと、駆動力低下分ＴｏｕｔLOWに基づき、予め設定されたモータ２９の出力の基準となる最大値を超過するようなモータ２９の出力Ｔｍを演算する。最初に、ステップ１６１において、駆動力補正手段１６０は、目標駆動力ＴｏｕｔREFヲ読み込む。次に、ステップ１６２において、駆動力補正手段１６０は、目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きいか否かを判定し、目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きければステップ１６３に進み、目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きくなければステップ１６５に進む。
【００５３】目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きい場合には、ステップ１６３において、駆動力補正手段１６０は、駆動力低下分ＴｏｕｔLOWを読み込む。次に、ステップ１６４において、駆動力補正手段１６０は、モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEと駆動力低下分ＴｏｕｔLOWを足し合わせることにより、モータ２９の出力Ｔｍを演算する。
【００５４】また、目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きい場合には、ステップ１６５において、駆動力補正手段１６０は、目標駆動力ＴｏｕｔREFによりモータ２９の出力Ｔｍを演算する。
【００５５】そして、ステップ１６４若しくはステップ１６５において求められたモータ２９の出力Ｔｍは、図１に示したパワートレイン制御ユニット１００からモータ制御ユニット４６に出力される。
【００５６】以上のようにして、モータ出力Ｔｍを補正した結果について、再び、図４を用いて説明する。図４（Ａ）に示すように、モータ２９の駆動分の駆動力で走行中に、時刻ｔａ〜ｔｂに、運転者が急加速を要求し、アクセルペダル踏み込み量αが変化すると、図４（Ｅ）に示すように、アクセルペダル踏み込み量αと車速Ｖｓｐに応じて目標駆動力ＴｏｕｔREFが生成される。
【００５７】次に、目標駆動力ＴｏｕｔREFにより駆動力源が選択され、エンジン１の駆動分の目標駆動力ＴｏｕｔREFを追加して、図４（Ｇ）に示すように、エンジンの出力Ｔｅを追加して走行する。次に、目標駆動力ＴｏｕｔREF及び駆動力低下分ＴｏｕｔLOW（図４（Ｈ）の斜線部分Ｚ１）が演算され、駆動力低下分ＴｏｕｔLOWによりモータ２９の出力Ｔｍ（図４（Ｆ）の斜線部Ｚ２）が演算される。
【００５８】このような動作により、モータ駆動分の駆動力で走行中に、運転者が急加速を要求された場合、駆動力の切替時に生じる目標駆動力に対する出力駆動力の低下分，例えば、クラッチの回転合わせ期間に生じる駆動力の低下分や、エンジン出力の遅れによる駆動力の低下分を求め、モータの出力により一時的に補うことにより、加速性能を向上することができる。
【００５９】なお、図４（Ｆ）に示すモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEは、時刻ｔｄ以降のモータとエンジンの並列駆動時におけるモータの出力である。そして、図４（Ｆ）に示す時刻ｔｂ〜ｔｃの期間におけるモータ２９の出力は、モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASE以上の出力としているものである。
【００６０】即ち、時刻ｔｂ〜ｔｃにおけるモータ出力Ｔｍは、モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASE以上とするようにしているものである。そして、モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEは、例えば、１）モータのメーカーが予め定めているモータの連続使用可能な最大出力値であり、または、２）モータを使用する自動車メーカー等が、１）の連続使用可能な最大出力値に基づいて、独自に設定した出力の最大値である。さらに、上述したように、３）図２に示したように、モータとエンジンを併用する場合には、モータ単独駆動からモータとエンジンの併用駆動に切り替えた際のモータの出力の最大値でもある。
【００６１】以上説明したように、本実施形態によれば、駆動源の切替時に、出力駆動力の低下分を求め、モータの出力を、モータの出力の基準となる最大値ＴｍBASE以上とすることにより、この低下分を補正して、加速性能を向上することができる。
【００６２】次に、図７〜図１０を用いて、本発明の他の実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置の構成について説明する。最初に、図７を用いて、本実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置の構成について説明する。なお、本実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置を用いるハイブリッド自動車のシステム構成は、図１に示したものと同様である。そして、図１と同一符号は、同一部分を示している。図７は、本発明の他の実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置のブロック図である。
【００６３】パワートレイン制御ユニット１００Ａは、車速検出手段１１０と、目標駆動力生成手段１２０と、駆動力源選択手段１３０Ａと、エンジン出力遅れ予測手段１４０Ａと、駆動力増加分予測手段１５０Ａと、予め設定されたモータ出力の基準となる最大値を超過してトルク補正を実行する駆動力補正手段１６０Ａと、減速意図検出手段１７０Ａとを備えている。
【００６４】車速検出手段１１０は、モータ回転数Ｎｍから車速Ｖｓｐを、関数ｆにより、Ｖｓｐ＝ｆ（Ｎｍ）として演算する。
【００６５】目標駆動力生成手段１２０Ａは、入力したアクセルペダル踏み込み量α及び車速検出手段１１０によって求められた車速Ｖｓｐから、運転者が意図する目標駆動力ＴｏｕｔREFを演算する。また、駆動力選択手段１３０Ａは、目標駆動力生成手段１２０によって求められた目標駆動力ＴｏｕｔREFから、駆動力源を、モータ２９単独駆動とするか、モータ２９とエンジン１の並列駆動とするかを選択する。
【００６６】ここで、モータ２９の駆動分とエンジン１の駆動分の駆動力で走行中に、運転者が急減速を要求した場合には、図２のＢ点からＡ点への点線矢印で示されるように、モータ２９の駆動分の目標駆動力ＴｏｕｔREFの最大値よりも小さくなる目標駆動力ＴｏｕｔREFが発生する。
【００６７】さらに、加速意図検出手段１７０Ａは、アクセルペダル踏込み量αの時間変化分を検出して、アクセルペダルが急激に離されて運転者が急減速を意図している場合と、アクセルペダルがゆっくりと離されて運転者が緩減速を意図しているかを判別し、この減速意図の検出結果に基づいて、目標駆動力生成手段１２０が、求める目標駆動力を変えるようにしてもよいものである。即ち、運転者が急減速速を意図している場合には、目標駆動力を小さめにする。
【００６８】ここで、図８〜図１０を用いて、本実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置を用いた減速時の制御方法について説明する。
【００６９】最初に、図８を用いて、減速時の動作について説明する。図８は、本発明の他の実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置を用いた減速時の制御方法を示すタイムチャートである。
【００７０】図８において、図８（Ａ）はアクセルペダル踏み込み量αを示しており、図８（Ｂ）はモータ回転数Ｎｍを示しており、図８（Ｃ）は車速Ｖｓｐを示しており、図８（Ｄ）はエンジン回転数Ｎｅを示しており、図８（Ｅ）は目標駆動力ＴｏｕｔREFを示しており、図８（Ｆ）はモータ出力Ｔｍを示しており、図８（Ｇ）はエンジン出力Ｔｅを示しており、図８（Ｈ）は駆動力Ｔｏｕｔを示している。また、横軸は時間を示している。
【００７１】図８（Ａ）に示すように、モータ２９の駆動分とエンジン１の駆動分の駆動力で走行中に、時刻ｔａ〜時刻ｔｂにかけて、運転者が急減速を要求し、アクセルペダル踏み込み量αが変化すると、図８（Ｅ）に示すように、目標駆動力ＴｏｕｔREFも同様に変化する。
【００７２】このとき、目標駆動力ＴｏｕｔREFに応じてエンジン駆動分の目標駆動力ＴｏｕｔREFを除去することになるが、一般にドッグクラッチを締結状態から解放するためには、エンジン１の出力Ｔｅをある程度低下させておく必要がある。したがって、エンジン１の出力の遅れ（時刻ｔｂ〜ｔｃ）により、ドッグクラッチを解放させるまではエンジン１の出力がタイヤ１０に伝達されるため、駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHが生じる。
【００７３】そこで、本実施形態においては、図７に示した駆動力増加分予測手段１５０Ａによって駆動力の増加分を予測し、駆動力補正手段１６０Ａによって駆動力の増加分を補正するようにしている。
【００７４】ここで、図９を用いて、本実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置に用いる駆動力増加分予測手段１５０Ａの処理内容について説明する。図９は、本発明の他の実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置に用いる駆動力増加分予測手段の処理内容を示すフローチャートである。
【００７５】駆動力増加分予測手段１５０Ａは、目標駆動力ＴｏｕｔREFから駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHを予測するものである。ステップ１５１Ａにおいて、駆動力増加分予測手段１５０Ａは、目標駆動力ＴｏｕｔREFを読み込む。次に、ステップ１５２Ａにおいて、駆動力増加分予測手段１５０Ａは、目標駆動力ＴｏｕｔREFにより、エンジン１とモータ２９を合わせた並列駆動からモータ２９のみ駆動を選択したか否かの判定を行い、エンジン１とモータ２９を合わせた並列駆動からモータ２９のみの駆動を選択していればステップ１２０３へ進み、選択していなければ駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHの予測は終了となる。
【００７６】モータ２９のみの駆動が選択されると、ステップ１５３Ａにおいて、駆動力増加分予測手段１５０Ａは、ドッグクラッチ解放までの駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHを演算する。例えば、駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHは、エンジン１の出力遅れ時のエンジン出力Ｔｅから目標駆動力ＴｏｕｔREFを差し引くことで求められる。ここで、エンジン１の出力遅れ時のエンジン出力Ｔｅは、エンジン出力遅れ予測手段１４０Ａによって、予測される。エンジン１の出力遅れ時の出力Ｔｅ（遅れ時）は、例えば、吸気管モデルより得られる遅れ時間と、エンジン出力のマップなどから得られる。
【００７７】最後に、ステップ１５４Ａにおいて、駆動力増加分予測手段１５０Ａは、ドッグクラッチが解放されたか否かを判定し、ドッグクラッチが解放されていなければステップ１２０３に戻る。ドッグクラッチが解放されていれば、駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHの予測は終了となる。また、駆動力増加分予測手段１５０Ａは、上述したような演算を行わずに、目標駆動力ＴｏｕｔREFから駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHが得られるマップなどにより、駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHを予測してもよいものである。
【００７８】次に、図１０を用いて、本実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置に用いる駆動力補正手段１６０Ａの処理内容について説明する。図１０は、本発明の他の実施形態によるハイブリッド自動車の制御装置に用いる駆動力補正手段の処理内容を示すフローチャートである。
【００７９】駆動力補正手段１６０Ａは、目標駆動力ＴｏｕｔREFと、駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHに基づき、予め設定されたモータ２９の出力の基準となる最大値を超過するようなモータ２９の出力Ｔｍを演算する。最初に、ステップ１６１Ａにおいて、駆動力補正手段１６０Ａは、目標駆動力ＴｏｕｔREFヲ読み込む。次に、ステップ１６２Ａにおいて、駆動力補正手段１６０Ａは、目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きいか否かを判定し、目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きければステップ１６３Ａに進み、目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きくなければステップ１６５Ａに進む。
【００８０】目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きい場合には、ステップ１６３Ａにおいて、駆動力補正手段１６０Ａは、駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHを読み込む。次に、ステップ１６４Ａにおいて、駆動力補正手段１６０Ａは、目標駆動力ＴｏｕｔREFから駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHを差し引くことにより、モータ２９の出力Ｔｍを演算する。
【００８１】また、目標駆動力ＴｏｕｔREFがモータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEより大きくない場合には、ステップ１６５Ａにおいて、駆動力補正手段１６０Ａは、モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEによりモータ２９の出力Ｔｍを演算する。このとき、モータ２９の出力Ｔｍがモータ２９の出力の基準なる最大値ＴｍBASEよりも大きければ、モータ２９の出力の基準となる最大値ＴｍBASEを超過してモータ２９の出力Ｔｍを発生する。
【００８２】そして、ステップ１６４Ａ若しくはステップ１６５Ａにおいて求められたモータ２９の出力Ｔｍは、図７に示したパワートレイン制御ユニット１００Ａから図１に示したモータ制御ユニット４６に出力される。
【００８３】以上のようにして、モータ出力Ｔｍを補正した結果について、再び、図８を用いて説明する。図８（Ａ）に示すように、エンジン１駆動分とモータ２９駆動分を合わせた駆動力で走行中に、時刻ｔａ〜ｔｂに、運転者が急減速を要求し、アクセルペダル踏み込み量αが変化すると、アクセルペダル踏み込み量αと車速Ｖｓｐに応じて目標駆動力ＴｏｕｔREFが生成される。
【００８４】次に、目標駆動力ＴｏｕｔREFにより駆動力源が選択され、エンジン１の駆動分の目標駆動力ＴｏｕｔREFを除去して、図８（Ｇ）に示すように、走行する。
【００８５】次に、目標駆動力ＴｏｕｔREF及び駆動力増加分ＴｏｕｔHIGH（図８（Ｈ）の斜線部分Ｚ３）が演算され、駆動力増加分ＴｏｕｔHIGHによりモータ２９の出力Ｔｍが演算される。
【００８６】このような動作により、モータの駆動分とエンジンの駆動分を合わせた駆動力で走行中に、運転者が急減速を要求し、設定されているモータ駆動分の目標駆動力の最大値よりも小さくなるような運転者減速意図が発生した場合の駆動力増加を抑制することが可能となる。
【００８７】以上説明したように、本実施形態によれば、駆動源の切替時に、出力駆動力の増加分を求め、モータの出力を、モータの出力の基準となる最大値ＴｍBASE以上とすることにより、この増加分を補正して、減速性能を向上することができる。
【００８８】なお、本発明は、上述した各実施形態のシステム構成に限定されるものではなく、他の変速機としてＣＶＴや遊星歯車などを用いたハイブリッド自動車のシステムに適用することも可能である。
【００８９】
【発明の効果】本発明によれば、エンジン，発電機及びモータを搭載したハイブリッド自動車において、モータ駆動分の駆動力で走行中に、運転者が急加速を要求した場合、駆動力の低下を抑制し自動車の加速性能の向上を実現できる。
【００９０】また、本発明によれば、エンジン，発電機及びモータを搭載したハイブリッド自動車において、エンジン駆動分とモータ駆動分を合わせた駆動力で走行中に、運転者が急減速を要求した場合、駆動力の増加を抑制し自動車の減速性能の向上を実現できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年２月２４日（１９９９．２．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７８１６
【弁理士】
【氏名又は名称】春日 讓
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４５０１１（Ｐ２０００−２４５０１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４７００４ |
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