ハイブリッド車の定速走行装置

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【発明の名称】	ハイブリッド車の定速走行装置
【発明者】	【氏名】田端淳【氏名】多賀豊【氏名】中村誠志【氏名】天野正弥
【要約】	【課題】減速要求条件解除時において、速やかな加速を行う。【解決手段】先行車両に追従して走行している際に、追従車両がいなくなった場合には（Ｓ１１～Ｓ１５）、そのときの加速要求から出力トルクを演算する（Ｓ１６）。そして、モータジェネレータの出力制御を行うと共にエンジンの出力をアップする（Ｓ１７，１８）。所定時間経過した場合には（Ｓ１９）、通常のスロットル制御に移り（Ｓ２０）、モータジェネレータの出力を停止する（Ｓ２１）。モータジェネレータのトルクアシストを利用して、速やかな加速が得られる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンとモータにより車両を駆動することができ、かつ車速を設定された目標車速に維持するようにフィードバック制御する定速走行制御を行うとともに所定の減速要求条件下では前記定速走行制御を中止して車速が前記設定された目標車速より低下するようエンジン出力を制御する減速走行制御を行うハイブリッド車の定速走行装置において、前記所定の減速要求条件が解除され、前記定速走行制御が再開された場合、所定時間だけモータによるトルクアシストを行うハイブリッド車の定速走行装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記減速要求条件は、前方走行車両との車間距離が設定値以下に減少したことを検出したときであるハイブリッド車の定速走行装置。
【請求項３】エンジンとモータにより車両を駆動することができ、かつ車速を設定された目標車速に維持するようにフィードバック制御する定速走行制御を行うとともに所定の減速要求条件下では前記定速走行制御を中止して車速が前記設定された目標車速より低下するようエンジン出力を制御する減速走行制御を行うハイブリッド車の定速走行装置において、前記エンジンとモータの間に設けられ動力の伝達をオンオフする入力クラッチを有し、前記減速走行制御時は、前記入力クラッチを常時オン状態とするハイブリッド車の定速走行装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】エンジンとモータにより車両を駆動し、車速を目標車速に維持するように車速を制御するハイブリッド車の定速走行装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、設定車速をセットすることで、車速が設定車速になるように走行制御を行う定速走行装置があり、多くの車両に搭載されている。また、定速走行をセットしている際に、先行車両と近づいた場合には、減速する必要がある。そこで、車両に前方監視用のレーダを搭載し、先行車両を検出した場合には、その先行車両との車間距離を所定のものに維持する制御に移行する車間距離制御機能を有する定速走行装置も知られている。
【０００３】エンジンとモータの両方を搭載するハイブリッド車においても定速走行装置を搭載することが好適である。定速走行は、８０ｋｍ／ｈ以上などという高速走行状態で行うことが多い。このような高速走行時においては、その駆動源としてエンジンが用いられる。図５に、ハイブリッド車における車速及び要求駆動力に対する駆動源の関係を示す。このように、車速が小さい場合に、モータの出力が利用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここで、車間距離制御において、先行車両が他車線に移動したり、側道にはずれたりして、車間距離制御の対象となる先行車両がなくなり、減速要求条件が解除された場合には定速走行に戻る。この場合、電子制御によりスロットル開度を増大して、加速を行う。ところが、この際の加速がドライバにとって遅く感じる可能性があった。これは、ドライバは先行車両がいなくなることをウィンカの点滅や車両進行方向の変化の開始などによって早期に認識すること及び電子制御によるスロットルの開制御におけるエンジンの出力変化までの制御遅れがあること等が原因と考えられる。
【０００５】本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、減速要求がなくなった場合の加速を速やかに行える定速走行装置を提供することを目的とする。
【０００６】なお、通常の定速走行時において、モータの出力によりアシストを行うことは、特開平９－２０７６２２号公報に記載がある。しかし、この従来例は、単なる定速走行時のトルクアシストであり、また一時的にアシストするという概念が示されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンとモータにより車両を駆動することができ、かつ車速を設定された目標車速に維持するようにフィードバック制御する定速走行制御を行うとともに所定の減速要求条件下では前記定速走行制御を中止して車速が前記設定された目標車速より低下するようエンジン出力を制御する減速走行制御を行うハイブリッド車の定速走行装置において、前記所定の減速要求条件が解除され、前記定速走行制御が再開された場合、所定時間だけモータによるトルクアシストを行う。
【０００８】このように、本発明によれば、車速のフィードバック制御が再開されたときに、モータによるトルクアシストを行う。モータの出力トルクは早期に立ち上がるため、これによって十分な加速が得られる。また、時間を限定してトルクアシストを行うため、バッテリの消耗などの問題がない。
【０００９】また、前記減速要求条件は、前方走行車両との車間距離が設定値以下に減少したことを検出したときであることが好適である。定速走行時において、先行車両が存在する場合には、その先行車両との車間距離を維持して追従走行することが好ましい。そして、この先行車がいなくなった場合において、モータのトルクアシストを利用して、速やかに加速が行える。
【００１０】また、本発明は、エンジンとモータにより車両を駆動することができ、かつ車速を設定された目標車速に維持するようにフィードバック制御する定速走行制御を行うとともに所定の減速要求条件下では前記定速走行制御を中止して車速が前記設定された目標車速より低下するようエンジン出力を制御する減速走行制御を行うようにするハイブリッド車の定速走行装置において、エンジンとモータの間に設けられ動力の伝達をオンオフする入力クラッチを有し、前記減速走行制御時は、前記入力クラッチを常時オン状態とする。
【００１１】このように、減速走行制御時において、エンジンは常に回転している。そこで減速走行制御が解除され、定速走行制御に戻った場合には、エンジンを点火してすぐにトルクを発生することができ、速やかな加速が得られる。また、減速走行制御時にエンジンを負荷として利用して効果的な減速が行える。なお、通常の走行時や定速走行時などにおいては、モータ駆動時において、エンジンを切り離すことにより、モータの負荷を減少することができ、また減速時において入力クラッチをオフにすることによって、モータの回生制動によりエネルギーの回収率を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１３】「第１実施形態」図１に、第１実施形態におけるハイブリッド車の構成ブロック図を示す。エンジン１の出力軸は、モータジェネレータ２に接続されており、モータジェネレータ２の出力軸は、トルクコンバータ３に接続され、トルクコンバータ３の出力軸は、自動変速機４に接続されている。すなわち、エンジン１の動力とモータジェネレータ２の動力とをトルクコンバータ３を介して自動変速機４に出力できるように構成されている。そして、自動変速機４の出力が車輪に伝達される。
【００１４】エンジン１は、燃料の燃焼によって動力を出力する形式の装置であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの他、液化石油ガスや天然ガス等のガス燃料を燃焼させるエンジンが含まれる。モータジェネレータ２は、電気的エネルギーを回転運動等の運動エネルギーに変化して出力するモータ機能と伝達された動力エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機能を併せ持つ。トルクコンバータ３は、駆動部材のトルクを流体を介し従動部材に適切に伝達させるものでる。自動変速機４は、歯車変速機部と油圧制御部とからなり、入力回転数と出力回転数の比（変速比）を自動で適宜変更することのできる装置であって、有段式の変速機や変速比を連続式に変化させることのできる無段変速機等が採用される。
【００１５】図２に本実施形態のシステム構成図を示す。モータジェネレータ２には、インバータ５を介してバッテリ６が接続されている。インバータ５は、その内部の複数のスイッチング素子をオンオフしてバッテリ６からの直流電力を所定の交流電力に変換してモータジェネレータ２に供給し、またモータジェネレータ２における交流の発電電力を直流電力としてバッテリ６に供給する。そして、このような動作を制御するためにコントローラ７が設けられている。すなわち、このコントローラ７は、アクセルの操作などに基づいてインバータ５を制御して、モータジェネレータ２の出力トルクや回生制動力を制御する。なお、本実施形態のモータジェネレータ２では、その入力側がエンジン１の出力の出力軸に接続されており、モータジェネレータ２の出力軸のトルクは、エンジン１の出力とモータジェネレータ２の出力の和となっている。そして、上述のようにトルクコンバータ３、自動変速機４を介し、出力トルクが車輪に伝達される。
【００１６】さらに、エンジン１には、ＥＣＵ８が接続されており、このＥＣＵ８によりエンジン１の出力がコントロールされる。このＥＣＵ８は、マイクロコンピュータで構成され、ここには車速信号やアクセル開度信号、ＳＯＣ（充電状態）信号、ブレーキ信号等の検出信号が供給される。そして、ＥＣＵ８は、これらの検出信号に基づいてエンジン１の駆動を制御すると共に、トルクコンバータ３のスリップ率や自動変速機４の変速比等も制御する。なお、ＥＣＵ８は、コントローラ７を介し、モータジェネレータ２の出力を制御して、バッテリ６のＳＯＣが所定範囲内に収まるように制御する。
【００１７】ここで、本実施形態では、ＥＣＵ８は、定速走行のための制御も行う。すなわち、このＥＣＵ８は、車速セット信号を受け設定車速を取り込み、その後は供給される車速信号が設定車速に近づくように、スロットル開度を調節してエンジン１の出力をフィードバック制御する。
【００１８】さらに、ＥＣＵ８は、レーザやミリ波を利用したレーダからの先行車両との車間情報を基に、所定範囲内に先行車両が存在した場合には、上述のフィードバック制御を中止して、車間距離が一定になるようにエンジン１の出力を制御して追従走行制御を行う。そして、先行車両が車線変更、右左折、測道へそれることなどによっていなくなった場合には、自動的にセット車速へのフィードバック制御（定速走行制御）に戻る。
【００１９】ここで、本実施形態における定速走行時の処理について、図３，４に基づいて説明する。まず、各種センサからの入力信号を取り込む（Ｓ１１）。次に、定速走行中かを判定する（Ｓ１２）。このＳ１２の判定における定速走行は、先行車両への追従走行制御も含む概念である。このＳ１２の判定でＹＥＳであれば、前回の判定まで先行車両との車間距離制御（追従制御）を行っていたかを判定する（Ｓ１３）。この判定でＹＥＳであれば、今回先行車両がいなくなったかを判定する（Ｓ１４）。そして、この判定でＹＥＳであれば、加速要求があるかを判定する（Ｓ１５）。これは、先行車両への追従制御を行っていても、先行車両がほぼセット車速であれば、加速要求は生じないからである。
【００２０】このＳ１５の判定においてもＹＥＳの場合には、本実施形態によるモータジェネレータ２を利用した加速制御に入る。なお、Ｓ１２～Ｓ１５の判定において、ＮＯであれば、加速制御は不要であり、処理を終了する。
【００２１】Ｓ１５において、ＹＥＳの場合、加速要求からこれに応じて増加すべき出力トルクの演算を行う（Ｓ１６）。すなわち、現在車速とセット車速の差に応じて増加すべき出力トルクを演算算出する。そして、演算算出された増加すべき出力トルクに基づき、モータジェネレータ２の出力を制御する（Ｓ１７）と共に、スロットルを開きエンジン１の出力アップの制御を開始する（Ｓ１８）。
【００２２】ここで、モータジェネレータ２は、出力アップの指令と共に、すぐに出力トルクが上昇する。そこで、本実施形態では、エンジン１が出力トルクアップの指令に基づき、その目標出力トルクまでに至る時間Ｔ１を演算算出しておき、その時間Ｔ１に限定して、モータジェネレータ２からの出力トルクで、加速のアシストを行う。
【００２３】図３に示すように、先行車両がいなくなったことを検出して、次の処理ループに入ったときに、モータジェネレータ２を駆動制御し、かつスロットル開度を大きくするが、モータジェネレータ２の出力トルクは、最終的に目標車速で走行する際に必要なトルクの増加分の５０％程度に設定する。そして、モータジェネレータ２は、エンジン１の出力で、目標車速を維持できるようになるＴ１の時間の半分程度で、最高の出力を出し、Ｔ１の時間経過後には出力をゼロに戻す。
【００２４】すなわち、Ｓ１７の加速制御開始からの経過時間Ｔを加速に必要な時間Ｔ１と比較し（Ｓ１９）、Ｔ１に至った場合に、通常の定速走行のスロットル制御に戻り（Ｓ２０）、モータジェネレータ２の出力を停止する（Ｓ２１）。これによって、定速走行は、検出車速と、設定車速の比較に基づくフィードバック制御に戻る。
【００２５】このように、本実施形態では、先行車両がいなくなった場合に、モータジェネレータ２を所定時間、例えばエンジンの出力トルクが設定車速を維持できるようになるまでの期間だけ利用して加速を行う。そこで、ドライバのフィーリングにあった加速を行うことができる。
【００２６】なお、上述の説明では、先行車両の存在により通常の定速走行が行えなくなり、その後この減速要求条件が解除された場合について説明した。しかし、減速要求条件は、これに限らず他の場合でもよい。例えば、ブレーキ操作によっても定速走行状態が解除されない場合には、ブレーキ操作でもよい。すなわち、先行車両が所定の前方に存在しない場合においても、ドライバは自己の判断でブレーキを操作して減速する場合がある。そして、その後ブレーキ操作がなくなった場合に、速やかに定速走行に移る場合には、本実施形態の構成が好ましい。
【００２７】「第２実施形態」図６に、第２実施形態における入力クラッチ１０を示す。このように、入力クラッチ１０は、エンジン１とモータジェネレータ２の間に配置され、両者間の動力の伝達をオンオフする。
【００２８】この入力クラッチ１０は、図２におけるＥＣＵ８によって制御されるが、これについて図７に基づいて説明する。
【００２９】まず、ＥＣＵ８は、各種センサから入力信号を取り込む（Ｓ３１）。次に、定速走行中かを判定する（Ｓ３２）。このＳ３２の判定における定速走行は、第１実施形態と同様に先行車両への追従走行制御も含む概念である。このＳ３２の判定でＹＥＳであれば、前回の判定まで先行車両との車間距離制御（追従制御）を行っていたかを判定する（Ｓ３３）。
【００３０】そして、この判定でＹＥＳであれば、入力クラッチ１０を常時オンとする（Ｓ３４）。一方、Ｓ３２またはＳ３３においてＮＯの場合には、車両走行条件毎に入力クラッチ１０のオンオフを制御する（Ｓ３５）。
【００３１】ここで、Ｓ３５における入力クラッチ１０のオンオフ制御について説明する。Ｓ３５における追従走行でない場合には、ＥＣＵ８は、入力クラッチ１０をオンオフ制御して、不要な場合においてエンジン１をモータジェネレータ２から切り離す。
【００３２】すなわち、図５に示すモータジェネレータ２の動作状態である定速で要求駆動が大きい状態において、モータジェネレータ２を駆動源とする。この場合、入力クラッチ１０をオフして、エンジン１を切り離し、駆動が停止される。これによって、エンジン１は完全に停止した状態になり、モータジェネレータ２の出力は、車輪駆動力として有効に利用される。
【００３３】さらに、図５における回生制動状態においても、入力クラッチ１０をオフする。これによって、減速によって得られるエネルギーはすべてモータジェネレータ２による発電に利用され、これでバッテリを充電することによって、効果的なエネルギーの回収を行うことができる。
【００３４】一方、追従制御の場合には、Ｓ３４において入力クラッチ１０は常時オンとなる。そこで、モータジェネレータ２がオンとなり、エンジン１がオフとなる車両駆動状態においても入力クラッチ１０がオンとなり、エンジン１はモータジェネレータ２と一体化回転で連れ回る状態になる。従って、前方車両がいなくなって、加速するときには、エンジンに点火することによって、エンジン１はすぐにトルクを発生し、エンジン１の駆動力を利用して迅速な加速を達成することができる。
【００３５】さらに、エンジン１が連れ回っているため、前方車両が減速した場合などにおいて、エンジン１を負荷として、減速力を発生することができる。従って、モータジェネレータ２の回生制動による減速力だけでなくエンジン１を利用して減速力を得ることができ、減速応答性を改善することができる。
【００３６】以上説明したように、本実施形態によれば、追従制御を行っているときに、入力クラッチ１０をオンとして、エンジン１をモータジェネレータ２と一緒に回転させているため、その後のエンジン１の始動を迅速に行えるとともに、減速性能を改善することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、エンジン出力のフィードバック制御が再開されたときに、モータによるトルクアシストを行う。モータの出力トルクは早期に立ち上がるため、これによって十分な加速が得られる。また、時間を限定してトルクアシストを行うため、バッテリの消耗などの問題がない。
【００３８】また、減速走行制御時において、入力クラッチを接続しておくため、そのときの減速性能および定速走行に戻ったときの加速性能を改善することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】	平成１１年１２月１５日（１９９９．１２．１５）
【代理人】	【識別番号】１０００７５２５８【弁理士】【氏名又は名称】吉田研二（外２名）
【公開番号】	特開２０００－２９５７１４（Ｐ２０００－２９５７１４Ａ）
【公開日】	平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０）
【出願番号】	特願平１１－３５５３０１