| 【発明の名称】 |
車両の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】冨川 三朗 【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産自動車株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】アイドルストップからのエンジン再始動時に、モータジェネレータを利用して、エンジンのトルクショックを軽減・解消する。
【解決手段】クラッチ要素を含む自動変速機の入力軸に、この入力軸と一体的に回転可能なエンジン及び第1モータジェネレータを連携する。アイドルストップからのエンジン再始動時のように、自動変速機への入力回転速度INPREVが出力回転速度OUTREVよりも小さい空転状態からのエンジン加速時には、入力回転速度INPREVが出力回転速度OUTREVを越えないように、回転数指令フラグODRMG1を1として、モータジェネレータを回転数制御する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 クラッチ要素を含む自動変速機と、この自動変速機の入力軸に連携され、この入力軸と一体的に回転可能なエンジン及びモータジェネレータと、自動変速機の出力軸に連携された駆動輪と、を有する車両の制御装置において、上記自動変速機への入力回転速度が、この入力回転速度に対応する自動変速機の出力回転速度よりも小さい空転状態からのエンジン加速時に、上記入力回転速度が上記出力回転速度を越えないように、上記モータジェネレータを回転数制御することを特徴とする車両の制御装置。 【請求項2】 上記駆動輪とは異なる副駆動輪に連携された副モータを有し、上記空転状態が、上記副モータにより副駆動輪が駆動されているクリープ走行状態であり、上記エンジン加速時が、エンジン停止状態からのエンジン始動時であることを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。 【請求項3】 上記空転状態からのエンジン加速時には、少なくともエンジンの完爆直後まで、上記モータジェネレータを回転数制御することを特徴とする請求項2に記載の車両の制御装置。 【請求項4】 上記自動変速機が、駆動輪への駆動力伝達時に締結するワンウェイクラッチを有し、上記空転状態からのエンジン加速時に、上記ワンウェイクラッチが締結するまでは、上記モータジェネレータを回転数制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の車両の制御装置。 【請求項5】 上記ワンウェイクラッチの締結後は、上記モータジェネレータをトルク制御することを特徴とする請求項4に記載の車両の制御装置。 【請求項6】 上記エンジン及びモータジェネレータと自動変速機との間に介装されるトルクコンバータと、上記モータジェネレータの回転速度を検出する手段と、を有し、上記モータジェネレータの回転数制御を行う際に、上記自動変速機の入力回転速度として、上記モータジェネレータの回転速度を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の車両の制御装置。 【請求項7】 クラッチ要素を含む自動変速機と、この自動変速機の入力軸に連携され、この入力軸と一体的に回転可能なエンジン及びモータジェネレータと、自動変速機の出力軸に連携された駆動輪と、を有する車両の制御装置において、上記自動変速機への入力回転速度が、この入力回転速度に対応する自動変速機の出力回転速度よりも小さい空転状態からのエンジン再始動時であって、エンジントルクが急激に上昇するエンジン完爆直後に、上記モータジェネレータを駆動モードから発電モードへ切り換えることを特徴とする車両の制御装置。
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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、駆動輪の駆動源としてモータジェネレータをエンジンと併用した車両の制御装置に関する。 【0002】 【従来の技術】近年の車両では、主に燃料の節約及び排気エミッションの低減を図るために、交差点等で車両が停止した際に、好ましくは所定の条件下でエンジンを自動的に停止させるアイドルストップを行うようになっている。特開2001−182814号公報には、このようなアイドルストップからの再始動時に、自動変速機内の制動手段を作動させ、エンジン再始動時の車両加速度の変動を防止する技術が開示されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記特開2001−182814号公報のように自動変速機の制動手段を用いるのではなく、エンジンとともに駆動輪に連携されたモータジェネレータの動作を制御して、エンジン再始動時のようなエンジン加速時に、車両加速度の変動を抑制する新たな技術を提案するものである。このような本発明によれば、既存の自動変速機にほとんど変更を加える必要がないので、その適用が容易であり、かつ、トルク変動を抑制する際にモータジェネレータによりエンジントルクを吸収する分、エネルギー効率が向上する。 【0004】本発明の典型的な一例では、アイドルストップからの車両再始動時に、先ず、エンジンと連携するモータージェネレータとは異なる副モータにより副駆動輪を駆動することにより、クリープ走行状態へ移行する。このために、エンジン及びモータジェネレータから自動変速機への入力回転速度が、この入力回転速度に対応する自動変速機の出力回転速度(典型的には、実際の出力回転速度に変速比を乗じた値)よりも小さい空転状態となり、この空転状態からエンジンが再始動すると、エンジン完爆直後にエンジン回転速度が急激に上昇し、自動変速機内のワンウェイクラッチが急激に締結して、不快なショックを与えるおそれがある。本発明は、空転状態からのエンジン再始動時にワンウェイクラッチが急激に締結することを確実に回避することを更なる目的としている。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の制御装置が適用される車両は、クラッチ要素を含む自動変速機と、この自動変速機の入力軸に連携され、この入力軸と一体的に回転可能なエンジン及びモータジェネレータと、自動変速機の出力軸に連携された駆動輪と、を有している。 【0006】そして、第1の発明は、上記自動変速機への入力回転速度が、この入力回転速度に対応する自動変速機の出力回転速度よりも小さい空転状態からのエンジン加速時に、上記入力回転速度が上記出力回転速度を越えないように、上記モータジェネレータを回転数制御することを特徴としている。 【0007】第2の発明は、上記自動変速機への入力回転速度が、この入力回転速度に対応する自動変速機の出力回転速度よりも小さい空転状態からのエンジン始動時であって、エンジントルクが急激に上昇するエンジン完爆直後に、上記モータジェネレータを駆動モードから発電モードへ切り換えることを特徴としている。 【0008】 【発明の効果】本発明によれば、空転状態からのエンジン加速時に、エンジンに連携するモータジェネレータを利用して、エンジンのトルクショックを有効に軽減・解消することができる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照して、この車両は、主駆動輪としての一対の後輪10に連携されたエンジン14及び第1モータジェネレータ16と、副駆動輪としての一対の前輪12に連携された副モータとしての第2モータジェネレータ18と、を有する前後輪駆動型のハイブリッド車である。 【0010】エンジン14は、周知のように、ガソリンや軽油等の燃料を燃焼することにより駆動力を発生する。第1モータジェネレータ16の回転軸16a(図2)は、エンジン14のクランクシャフトに直結されており、このクランクシャフトと常に一体的に回転する。このようにエンジン14と第1モータジェネレータ16とをクラッチ等を介することなく一体的に直列に連結することにより、構成が簡素化され、既存のエンジンにもモータジェネレータを容易に適用できる。 【0011】これらのエンジン14及び第1モータジェネレータ16は、トルクコンバータ19,自動変速機20,プロペラシャフト22,後輪用ディファレンシャルギア24及び車軸26を介して後輪10に連携されており、この後輪10との間で動力の伝達を行う。第2モータジェネレータ18は、前輪用ディファレンシャルギア30及び車軸32等を介して前輪12に連携され、この前輪12との間で動力の伝達を行う。第1モータジェネレータ16及び第2モータジェネレータ18は、インバータ34を介して、電気エネルギーを蓄える一つのバッテリ38に接続されており、バッテリ38から供給される電力により駆動する力行運転と、バッテリ38を充電する回生運転の双方が可能である。 【0012】制御部40は、周知のCPU,ROM,RAM等を備えたマイクロコンピュータシステムであって、エンジン14の点火時期や燃料噴射量等を制御するエンジン・コントロール・モジュールECMと、第1モータジェネレータ16の動作を制御する第1モータコントローラM/C−1と、第2モータジェネレータ18の動作を制御する第2モータコントローラM/C−2と、エンジン及びモータジェネレータを統括的に制御するハイブリッド・コントロール・モジュールHCMと、を含んでいる。この制御部40には、車速センサ43,ブレーキペダルのマスタシリンダ圧力センサ44,及びアクセル開度センサ45等の各種センサより検出される車速VSP,ブレーキマスタシリンダ圧力MCPRES,及びアクセル開度APO等が入力される。また、制御部40は、各種センサからの検出信号に基づいて、第2モータジェネレータ18のトルク指令値TTMG2,後輪駆動力推定値SRFDRV2,第1モータジェネレータ16のトルク指令値TTMG1,第1モータジェネレータ16の実トルク推定値STMG1,自動変速機20への入力回転速度INPREV,この入力回転速度INPREVに対応する自動変速機20の出力回転速度OUTREV,エンジン回転速度目標値NSET,第1モータジェネレータ16の回転速度(=エンジン回転速度)RNMG1等を検出又は演算する。上記の出力回転速度OUTREVは、典型的には自動変速機20の出力軸20bの実際の出力回転速度に変速比を乗じた値、すなわち変速前の出力回転速度に対応している。従って、エンジン14及び第1モータジェネレータ16から後輪10側へ前進方向の駆動力が伝達されている駆動状態では、出力回転速度OUTREVと入力回転速度INPREVとがほぼ等しい値となる。 【0013】図2は、トルクコンバータ19及び5速型の自動変速機20を示す概略構成図である。この構成は2001年1月;日産自動車株式会社発行の新型解説書(F50−0);NISSANシーマF50型系車にも記載されているように公知であり、ここでは簡単に説明する。 【0014】トルクコンバータ19は、ワンウェイクラッチ19cを備えたステータ19dを介して、第1モータジェネレータ16の回転軸16aと一体的に回転するポンプインペラー19aと、自動変速機20の入力軸20aと一体的に回転するタービンライナー19bと、の間でトルクを伝達する。ポンプインペラー19aにはオイルポンプ19eが設けられている。ロックアップクラッチ49は、第1モータジェネレータ16の回転軸16aと自動変速機20の入力軸20aとを断続する。 【0015】自動変速機20は、サンギヤ,キャリアに支持されるプラネタリギヤ及びインターナルギヤを備えたプラネタリギヤセット(遊星歯車機構)として、フロントギヤセット51,ミッドギヤセット52及びリアギヤセット53の3つのギヤセットを有している。フロントインターナルギヤ51cが入力軸20aと一体的に作動(回動)し、ミッドキャリア52bが出力軸20bと一体的に作動し、フロントキャリア51bとリアインターナルギヤ53cとが一体的に作動し、ミッドインターナルギヤ52cとリアキャリア53bとが一体的に作動する。 【0016】また、自動変速機20は、軸,ギヤ,キャリア等の回転体をハウジング等の固定体に固定する複数のブレーキと、一対の回転体を互いに接続する複数のクラッチと、を有している。フロントブレーキ54は、フロントサンギヤ51aを固定する。インプットクラッチ55は、入力軸20a及びフロントインターナルギヤ51cとミッドインターナルギヤ52cと、を固定する。ダイレクトクラッチ56は、リアキャリア53bとリアサンギヤ53aとを接続する。ハイ&ローリバースクラッチ57は、ミッドサンギヤ52aとリアサンギヤ53aとを接続する。リバースブレーキ58はリアキャリア53bを固定する。フォワードブレーキ59は、ミッドサンギヤ52aを固定する。ローコーストブレーキ60は、ミッドサンギヤ52aを固定する。 【0017】第1ワンウェイクラッチ61は、ミッドサンギヤ52aに対するリアサンギヤ53aの正転方向(エンジンと同一回転方向)の回転を許容するとともに、逆転方向の回転を禁止する。フォワードワンウェイクラッチ(第2ワンウェイクラッチ)62は、フォワードブレーキ59とミッドサンギヤ52aとの間に設けられ、ミッドサンギヤ52aの正転方向の回転を許容するとともに、逆転方向の回転を禁止する。第3ワンウェイクラッチ63は、フロントサンギヤ51aの正転方向の回転を許容するとともに、逆転方向の回転を禁止する。 【0018】各クラッチ及びブレーキの作動を図3及び図4に示す。例えばシフトレバーがD又はM2〜M5ポジションの場合、ワンウェイクラッチ61〜63の幾つかが締結することにより、自動変速機20の入力軸20aから出力軸20bへ駆動力が伝達される。逆に、車両が惰性で走行するコースト時等には、ハイ&ローリバースクラッチ57及び/又はローコーストブレーキ60が締結している場合に限り、自動変速機20の出力軸20bから入力軸20aへ向かう逆方向のトルクが伝達可能となり、開放していると、出力軸20bから入力軸20aへトルクが伝達されず、自動変速機20の出力回転速度OUTREVが入力回転速度INPREVを上回る空転状態が可能となる。 【0019】図5〜7は、本実施形態の特徴的な制御の流れを示すタイミングチャートである。制御部40は、車両運転状況に応じて現在の運転モードを演算・記憶し、この運転モードに応じてエンジン14及びモータジェネレータ16,18等を駆動制御する。この運転モードがアイドルストップ(=3)の場合、主に燃費向上の目的でエンジン14を自動的に停止する。このアイドルストップの条件は、例えばシフトレバーがDポジション、車速VSPが0(ゼロ)、かつ、ブレーキペダルが踏み込まれている場合である。例えばブレーキペダルの踏み込みはブレーキマスタシリンダ圧力MCPRESに基づいて検知される。このアイドルストップ状態からブレーキペダルの踏み込み解除が検知されると、クリープ走行状態69(図5参照)へと移行する。 【0020】このようにアイドルストップ状態からのクリープ走行状態では、エンジン14が停止状態(燃料噴射が行われていない状態)のままに保持され、第2モータジェネレータ18に前進方向へのトルク指令値TTMG2(クリープ力)が与えられる。このとき、上述したように自動変速機20の出力軸20b側に対する入力軸20a側の空転が許容されているので、車両が実際に前進し始めると、典型的には自動変速機20の出力回転速度OUTREVが入力回転速度INPREVを上回る空転状態となる。 【0021】このような空転状態において、アクセル開度APOに基づいてアクセルペダルが踏み込まれたことが検出されると、以下に述べるエンジン再始動制御が開始される。図8〜10は、このエンジン再始動制御の流れを示すフローチャートである。先ず、S(ステップ)1では、アクセル開度APOが所定の第1しきい値以下の小・中アクセル開度(運転モード=2)であるかを判定する。 【0022】図5及び図8のS2〜S10は、小・中アクセル開度用の駆動制御の流れを示している。S2では、第1モータジェネレータ16の回転数指令フラグODRMG1を1にセットする。これにより、入力回転速度INPREVが出力回転速度OUTREVを越えない範囲で、この出力回転速度OUTREVへ向かって徐々に上昇するように、第1モータジェネレータ16を回転数制御する。なお、第1モータジェネレータ16は、その回転軸の回転数を所定の目標値に向けて制御する回転数制御と、回転軸のトルク(駆動トルク及び発電トルク)を所定の目標値へ向けて制御するトルク制御と、を切り換えて行うことが可能であり、上記のフラグODRMG1が0の場合にはトルク制御が行われる。 【0023】S3では、第1モータジェネレータ16の回転数制御に用いられる目標回転速度NSETを演算・指令する。この目標回転速度NSETは、例えば図11に示すように、アクセル開度APOをパラメータとするテーブル(a)から求められる値と、出力回転速度OUTREVをパラメータとするテーブル(b)から求められる値のうち、小さい方を選択する。 【0024】第1モータジェネレータ16の回転速度RNMG1が、目標回転速度NSETから所定のマージンM2FNNEを差し引いた第1目標値(NSET−M2FNNE)以上となると、S4からS5へ進み、エンジンの燃料噴射指令信号を出力し、エンジンの燃料噴射を開始する(運転モード=1)。また、第1モータジェネレータ16の回転速度RNMG1が、目標回転速度NSETから所定のマージンM1FNNEを差し引いた第2目標値(NSET−M1FNNE)に達すると、エンジンが完爆したと判断して、S6からS7へ進み、運転モードをアイドリングモード(=5)へ切り換える。但し、図5に示すように、完爆判定用のマージンM1FNNEは燃料噴射判定用のマージンM2FNNEよりも小さい値である。 【0025】その後、S8において、第1モータジェネレータ16の回転速度RNMG1に所定のマージンM13を加算した値(RNMG1+M13)が出力回転速度OUTREVに達し、自動変速機20のワンウェイクラッチ(61,62,63)が締結して、自動変速機20の入力軸20aから出力軸20bへ前進方向の駆動トルクが伝達される状態になったと判定されると、S9へ進み、第1モータジェネレータ16の回転数指令フラグODRMG1を0(ゼロ)にクリアする。これにより、第1モータジェネレータ16が回転数制御からトルク制御に切り換えられ、この第1モータジェネレータ16の発電トルクを、所定の発電要求トルクへ向けて徐々に近づけてゆく(S10)。 【0026】このように、アクセル開度が比較的低い小・中アクセル開度のときには、エンジン完爆終了後であって、自動変速機20のワンウェイクラッチが締結するまで、第1モータジェネレータ16を回転数制御し、エンジン14及び第1モータジェネレータ16と同期して回転する自動変速機20の入力軸20aの入力回転速度INPREVを、その出力回転速度OUTREVを越えることのない範囲で、この出力回転速度OUTREVへと徐々に近づけている。このため、エンジンの完爆時にエンジントルクが急激に上昇する場合に、図5の符号70に示すように、第1モータジェネレータ16のトルク指令値TTMG1が、エンジンを始動するための正の値(駆動トルク)からエンジントルクを吸収するための負の値(発電トルク)へと即座に切り換えられる。すなわち、第1モータジェネレータ16が駆動モードから発電モードへ切り換えられ、そのトルクを大幅に低下させている。これにより、エンジントルクが急激に上昇する完爆直後にも、入力回転速度INPREVの急激な上昇が抑制され、ワンウェイクラッチが急激に締結してトルクショックを与えるおそれもなく、かつ、エンジントルクを第1モータジェネレータ16で吸収する分、発電量が増し、燃費が向上する。 【0027】また、上記空転状態、つまり自動変速機20のワンウェイクラッチが締結していない状態では、入力軸20aが実質的に無負荷状態となっているため、エンジン及びモータジェネレータと自動変速機との間に介装されるトルクコンバータ19で回転速度がほとんど低下せず、エンジン回転速度に対応する第1モータジェネレータ16の回転速度RNMG1と、自動変速機の入力回転速度INPREVとがほぼ等しい。このため、空転状態で第1モータジェネレータ16の回転数制御を行う場合には、自動変速機の入力回転速度INPREVとして、他のエンジン制御等にも用いられる第1モータジェネレータの回転速度RNMG1を代わりに用いることができる。従って、敢えて自動変速機20の入力回転速度INPREVを読み込んでの回転数制御に切り換える必要がなく、その制御を簡素化することができる。 【0028】図8のS1でアクセル開度が小・中開度でなく、かつ、S11でアクセル開度が十分に大きい(運転モード4)と判定されると、図6及び図9に示す高アクセル開度用の駆動制御が行われる。S12では、第1モータジェネレータ16の回転数指令フラグODRMG1を1にセットする。これにより、入力回転速度INPREVが出力回転速度OUTREVへ向かって徐々に上昇するように、第1モータジェネレータ16の回転数制御が開始される。 【0029】S13では、第1モータジェネレータ16の回転数制御に用いられる目標回転速度NSETをセットする。S14では、エンジンの燃料噴射指令を出力し、エンジンの燃料噴射を開始する。つまり、高アクセル開度の条件では、第1モータジェネレータ16の回転速度RNMG1にかかわらず、即座に燃料噴射を開始し、加速性の向上を図る。 【0030】また、少なくともエンジンの完爆後まで第1モータジェネレータ16を回転数制御することにより、上記の小・中アクセル開度の場合と同様、エンジン完爆直後のエンジントルク上昇を、第1モータジェネレータ16のトルク低下分により相殺することができる(図6の符号71参照)。従って、エンジン完爆直後にワンウェイクラッチが急激に締結して急激なトルク変動を生じるおそれがないことに加えて、エンジン起動時のトルクを第1モータジェネレータ16で吸収する分、発電量が増し、燃費が向上する。 【0031】第1モータジェネレータ16の回転速度RNMG1が所定の回転速度(NSET−M4FNNE)に達すると、S15からS16へ進み、エンジンが完爆し、かつ、上記の完爆直後のエンジントルク上昇の吸収も終えたと判定して、運転モード10へ切り換えて、第1モータジェネレータ16の回転数指令フラグODRMG1を0(ゼロ)にクリアする(S17)。これにより、第1モータジェネレータ16を回転数制御からトルク制御に切り換えて、この第1モータジェネレータ16の発電トルクSTMG1を、所定の発電要求トルクTTMG1へ向けて徐々に近づけてゆく(S18)。このように、加速要求が大きい高アクセル開度のときには、完爆後に即座に第1モータジェネレータ16の回転数制御を解除し、トルク制御に切り換えることにより、完爆直後の急激なトルクショックを抑制・回避しつつ、車両加速度を速やかに上昇することが可能で、車両加速性の向上を図ることができる。 【0032】この後、第1モータジェネレータ16の回転速度RNMG1に所定のマージンM13を加算した値が出力回転速度OUTREVに達すると、S19からS20へ進み、自動変速機20のワンウェイクラッチ61,62,63の少なくとも一つが締結し、自動変速機20の入力軸20aから出力軸20bへトルクが伝達される状態になったと判定して、所定の運転モード13に切り換える。この運転モード13では、第1モータジェネレータ16を所定の発電要求トルクへ向けてトルク制御するとともに、第2モータジェネレータ18のトルク指令値TTMG2を徐々に低下していく。 【0033】図7及び図10は、上記の高アクセル開度用の駆動制御の他の例を示している。この例では、車両の加速性を重視して、第1モータジェネレータ16の回転数制御を行わず、エンジンを速やかに起動する。すなわち、S21では、エンジンの燃料噴射指令を出力し、エンジンの燃料噴射を即座に開始する。第1モータジェネレータ16の回転速度RNMG1が所定の回転速度(NSET−M4FNNE)に達すると、S22からS23へ進み、エンジンが完爆したと判定して、運転モードを10とし、図7の符号72に示すように、エンジンの起動によるトルク変動を吸収するために、第1モータジェネレータ16のトルク指令値TTMG1を急激に低下させる。この後、第1モータジェネレータ16の回転速度RNMG1に所定のマージンM13を加算した値が出力回転速度OUTREVに達すると、S24からS25へ進み、自動変速機20のワンウェイクラッチ61,62,63の少なくとも一つが締結し、自動変速機20の入力軸20aから出力軸20bへトルクが伝達される状態になったと判定して、所定の運転モード13に切り換える。この運転モード13では、第1モータジェネレータ16を所定の発電要求トルクへ向けてトルク制御するとともに、第2モータジェネレータ18のトルク指令値TTMG2を徐々に低くしていく。 【0034】以上のように本発明の具体的な実施の形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形・変更を含むものである。例えば、アクセル開度が所定のしきい値よりも高い高アクセル開度では図10の制御を行い、アクセル開度が上記のしきい値よりも低い中アクセル開度では図9の制御を行うようにしても良い。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000003997 【氏名又は名称】日産自動車株式会社 【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地
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| 【出願日】 |
平成14年2月4日(2002.2.4) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100062199 【弁理士】 【氏名又は名称】志賀 富士弥 (外3名)
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| 【公開番号】 |
特開2003−235107(P2003−235107A) |
| 【公開日】 |
平成15年8月22日(2003.8.22) |
| 【出願番号】 |
特願2002−26308(P2002−26308) |
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