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JP5074876B2 - ハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法 - Google Patents

ハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法 Download PDF

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Description

本発明はハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法に係り、更に詳しくは、ハイブリッド車両が−２ｍ／ｓｅｃ ２ 〜−４．５ｍ／ｓｅｃ ２ の中減速度以上で減速度が大きい場合、アイドルストップモードに進入するようにすることで、燃費向上を図ることができるハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法に関する。
一般的に、ハイブリッド車両のシステム構造は図１の構成図に図示する通り、車両走行用駆動源として互いに直結されたエンジン１００およびモータ２００、動力伝達のためのクラッチおよび変速機（ＣＶＴ）９０、エンジンおよびモータなどの駆動のためのインバータ１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、高電圧バッテリー３０などを含み、また、これらの制御手段として互いにＣＡＮ通信により通信が可能となるように連結されるハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）４０、モータ制御装置（ＭＣＵ）５０、バッテリー制御装置（ＢＭＳ）６０、エンジン制御用ＥＣＵ７０およびミッション制御用ＴＣＵ８０などを含む。
ハイブリッド制御装置４０はハイブリッド自動車で全般的な動作を総括して制御する上位制御装置であり、下位制御装置であるモータ制御装置５０と、所定の方式で通信し、駆動源であるモータのトルクと速度および発電トルク量を制御し、補助動力源として電圧発電のための動力を発生するエンジンを制御するＥＣＵ７０と通信し、エンジン始動関連リレー制御および故障診断を行う。
また、ハイブリッド制御装置４０は、主動力源であるバッテリーの温度、電圧、電流、ＳＯＣ（充電量：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）などを検出してバッテリーの状態を管理するバッテリー制御装置６０と通信してＳＯＣの状態に従ってモータおよび速度を制御し、車速と運転者の走行要求に従って変速比を決定、制御するＴＣＵと通信して運転者が要求する車速が維持されるように制御する。
また、ハイブリッド制御装置４０は、運転者の要求情報と上記の制御装置（ＭＣＵ、ＢＭＳ、ＥＣＵ、ＴＣＵ）の現在の状態をモニタリングし、車両状態によるエネルギーの効率的な配分が行われるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧を制御し、このＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、車両電装負荷に対する電力供給および１２Ｖバッテリー（ＢＡＴＴ）が効率的な充電を行う機能を有する。
高電圧バッテリー３０は、ハイブリッド車両のモータおよびＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動するエネルギー源であり、その制御装置であるバッテリー制御装置６０は、高電圧バッテリーの電圧、電流、温度をモニタリングし、高電圧バッテリー３０の充電状態量［ＳＯＣ（％）］を調節する機能を有する。
インバータ１０は、高電圧バッテリー３０からエネルギーを受けてモータ駆動に必要な３相交流を供給し、その制御装置であるモータ制御装置５０は、ハイブリッド制御装置４０の指令を受けてモータ制御を担当する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御と関連してＥＣＵ７０およびＴＣＵ８０は、運転者のアクセル開度量とブレーキシグナルを受け、上位制御装置であるハイブリッド制御装置４０に車両充電エネルギーを決定することができるように情報を提供する。
一方、ハイブリッド車両の加速ペダルは、電子式ペダル（ＥＴＣ）形式を使用し、運転者が加速ペダルを踏むと運転者要求トルク形態に転換され、車速に従って適切な要求トルクが決定される。
即ち、運転者要求トルクは加速ペダルセンサーの検出値、車速に対するマッピング値にて設定され、決定された要求トルクに従ってモータ、発電機、エンジンの運転点が決定される。
前記のような構成および動作を基盤とするハイブリッド自動車は、究極的に燃費性能を高め、高効率の車両を具現し、排気性能を改善し、環境に優しい車両を具現することに主要目的がある。
このような目的を達成するための一つの具現モードとして、ハイブリッド自動車には燃費および排気改善のために、アイドルストップ《燃費向上のために車両が停止し、エンジンが空回転（アイドリング）する間、エンジンを停止する機能》モードがある。このアイドルストップモードは、ハイブリッド自動車の燃費、排気性能改善のための様々な技術の一つであり、不要なエンジン空回転を防止し、燃費、排気性能を向上させる。
アイドルストップモードの作動および進入は、エンジンを強制的に終了する過程において、エンジンおよびモータの動力伝達が変速機、即ち、ＣＶＴを通して車両に伝達され、この時、クラッチとエンジンおよびモータが制御されることで安定的に実施される。
従って、アイドルストップモードの進入のために、ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）がＥＣＵとＴＣＵ、そしてＦＡＴＣ（Ｆｕｌｌ Ａｕｔｏ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）にアイドルストップモード進入シグナルを送ると、ＴＣＵは、クラッチをオープンにしてエンジンとモータの動力が車両に伝達されるのを遮断し、ＥＣＵは、エンジンをオフにしてエンジン動力の伝達を遮断する制御を行う。
この時、ハイブリッド制御装置は、モータ制御装置にシグナルを送り、モータにキル（Ｋｉｌｌ）トルクが発生するようにして、エンジンとモータの電流トルクを削除し、アイドルストップモードの進入が完了する。
しかし、前記のように、ハイブリッド車両がアイドルストップモードに進入する際、ハイブリッド車両の減速度が大きい場合（−２ｍ／ｓｅｃ２以下）、燃費向上のためのアイドルストップモードへの進入が行われないため、燃費の点で不利という問題点があった。
これは、下記の理由によるものである。
すなわち、ハイブリッド車両の減速度が大きい場合（−２ｍ／ｓｅｃ２以下）、図４の矢印で示す通り、ＣＶＴのギア比が目標最低ギア比に到達することができず、大きな差を示すため、ＴＣＵはアイドルストップの進入を禁止する制御と共に、エンジンのＲＰＭが確保された状態でギア比が目標ギア比に戻ることができるように制御する。
前記ギア比が目標ギア比に到達できない理由は、減速度が大きい場合、制動量が大きくギア比を変えなければならないオイル圧力の形成が困難となり、例えば、４段から１段への急なギア比を変換するためのオイル圧力の形成が遅くなるためである。更に、ハイブリッド車両の場合、減速時に回生制動まで行うため、ギア比を変えるためのオイル圧力の形成が妨害されると、結局ギア比が目標ギア比に変換されないためである。
ＴＣＵは、ＣＶＴのギア比が目標ギア比に変換できない場合、アイドルストップモードへの進入のための禁止シグナルをエンジンＥＣＵに転送し、再出発のためのギア比を確保する制御を行う。
この時、ギア比が目標値に到達できない状態で再出発する場合、エンジンストール、車両の不調などの問題が発生するが、これは、例えば、受動変速機車両で１０ｋｐｈ以下の速度で３〜４段で出発する場合に発生するエンジンストール、車両の不調のような現象と同じである。
そこで、アイドルストップモード進入車速時点の実際ギア比（２．１）が目標ギア比の最低ギア比に達していない場合、ＴＣＵは、アイドルストップモード進入禁止シグナルをエンジンＥＣＵに転送し、再出発のためのギア比を確保する制御を行う。
特開２００４−３１６４８０号公報
本発明は前記のような点を勘案してなされたもので、本発明の目的は、ハイブリッド車両の減速度が大きい場合、アイドルストップモード進入車速時点のＣＶＴギア比が目標ギア比に到達することができるように誘導し、ＴＣＵがアイドルストップモード進入禁止シグナルを転送できないようにし、更に、減速度別に回生制動量を減少させる制御を実施することで、車両の減速度が大きい場合もアイドルストップモードへの進入が行われると共に、燃費を改善させることのできるハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明は、ハイブリッド車両がアイドルストップモード進入車速に到達する時、減速度が−２ｍ／ｓｅｃ ２ 〜−４．５ｍ／ｓｅｃ ２ の中減速度以上で大きい場合、エンジンＲＰＭリフトアップ制御が行われ、エンジンＲＰＭが上昇する段階と、エンジンＲＰＭが上昇するに従ってギア変速油圧量が増大し、減速度によるＣＶＴのギア比が最低目標ギア比に到達する段階と、ギア比が最低目標ギア比に到達することによって、ミッション制御装置（以下ＴＣＵ）でアイドルストップモードの進入を遮断する制御を行わず、減速度が−２ｍ／ｓｅｃ ２ 〜−４．５ｍ／ｓｅｃ ２ の中減速度以上で大きい場合でもハイブリッド車両のアイドルストップモード進入が行われる段階と、を含むことを特徴とする。
前記エンジンＲＰＭリフトアップ制御が行われ、エンジンＲＰＭが上昇する段階は、
燃料の供給（ｆｕｅｌ−ｏｎ）状態の場合、前記ＴＣＵからＥＣＵにエンジンＲＰＭリフトアップを直接要請し、エンジンＲＰＭが上昇する段階、燃料の供給遮断（ｆｕｅｌ−ｃｕｔ）状態である場合、前記ＴＣＵからハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）にエンジンＲＰＭリフトアップを要請した後、このハイブリッド制御装置の指令シグナルによってモータ制御装置（ＭＣＵ）によるモータ駆動にてエンジンＲＰＭが上昇する段階と、を含むことを特徴とする。
前記ハイブリッド車両がアイドルストップモード進入車速に到達する時、その減速度が−２ｍ／ｓｅｃ ２ 〜−４．５ｍ／ｓｅｃ ２ の中減速度である場合、ハイブリッド制御装置により減速度別に回生制動トルク量のスケール制御が更に進行し、回生制動量の減少が順次行われることを特徴とする。
前記ハイブリッド車両がアイドルストップモード進入車速に到達する時、その減速度が−４．５ｍ／ｓｅｃ ２ 〜−５ｍ／ｓｅｃ ２ の高減速度である場合、ハイブリッド制御装置による回生制動トルク量のスケール制御が更に進行し、回生制動量が“０”となるようにすることを特徴とする。
前記ハイブリッド車両がアイドルストップモード進入車速に到達する時、その減速度が−５ｍ／ｓｅｃ ２ 以下の急減速度である場合、前記ハイブリッド制御装置およびＴＣＵにて安全のためにアイドルストップモード進入の遮断制御を行うことを特徴とする。
本発明によるハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法によると、ハイブリッド車両の減速度が大きい場合にもアイドルストップモードの進入車速時点のＣＶＴギア比が目標ギア比に到達するように誘導する制御、および減速度別に回生制動量を減少させる制御を行うことで、車両の減速度が大きい場合にもアイドルストップモードへの進入が行われると主に、燃費を改善させることができる。
以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。
図２は、本発明によるハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法を説明する順序図、図３は、本発明によるハイブリッド車両のアイドルストップモードの制御結果を示すもので、減速度による各因子（ギア比、エンジンＲＰＭ、エンジンおよびモータトルク、車速、アイドルストップフラッグ、アイドルストップ禁止フラッグなど）の動作プロファイルを表すグラフである。
前述の通り、アイドルストップモードは、燃費向上のために、車両が停止してエンジンが空回転する間、エンジンを停止する機能であり、エンジンとモータ、ＣＶＴの制御が完璧に一致する場合に完璧なアイドルストップモードを具現することができる。
アイドルストップモードは、ＣＶＴのオイル温度、エンジンの冷却水温、回生制動量、減速度によって大きく影響を受けるが、アイドルストップモード時、一般的な減速度の場合には、回生制動が完了した後、エンジンのドラッグを維持しながらアイドルストップモードに進入し、この時、ＥＣＵとＴＣＵは、その制御範囲内で一定のアイドルストップモード条件の場合にのみアイドルストップモードへの進入を許容する。
即ち、ＥＣＵの場合は、エンジンのトルク学習と冷却水温に対する検出シグナルを基盤として、ＴＣＵの場合は、ＣＶＴの流温とスリップ率、ギア比の変化量に対する検出シグナルを基盤としてアイドルストップモードの進入可否を制御する。
通常のアイドルストップモードの進入のための制御フローは、ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）がＥＣＵとＴＣＵ、そしてＦＡＴＣにアイドルストップモードシグナルを送る段階、ＴＣＵがクラッチをオープンさせてエンジンとモータの動力が車両に伝達されるのを遮断する段階、ＥＣＵがエンジンをオフにさせてエンジン動力の伝達を遮断する段階とからなる。
本発明は、上記のような通常のアイドルストップモードの制御ではない、ハイブリッド車両の減速度が大きい場合（−２ｍ／ｓｅｃ２以下）に対するアイドルストップモードの制御に関するものである。
即ち、本発明は、速度が大きい場合、言い換えると、緩減速度である−２ｍ／ｓｅｃ２以下でＣＶＴのギア比が目標最低ギア比に到達できず、ＴＣＵがアイドルストップモードを禁止する制御を行うのに比べ、減速度が大きい場合にもＣＶＴギア比を目標ギア比に合わせる制御と、回生制動量を減速度によって減少させる制御を通じてアイドルストップモードが容易に行われ、燃費を改善することができるようにした点に主眼点がある。
次に、ハイブリッド車両の減速度が大きい場合のアイドルストップモードの制御方法を説明する。
ハイブリッド車両がアイドルストップモード進入車速に到達する時、その減速度が−２ｍ／ｓｅｃ２以下の場合、エンジン回転数を上昇させる 制御であるエンジンＲＰＭリフトアップ制御は、燃料の供給または燃料の遮断状態によって異なる手順で進行し、ＲＰＭを上昇させる。
燃料の供給状態でのエンジンＲＰＭリフトアップ制御は、ＴＣＵからＥＣＵにエンジンＲＰＭリフトアップを直接要請し、エンジンＲＰＭが１２００ＲＰＭから１５００ＲＰＭまで上昇する。
反面、燃料の供給遮断状態でのエンジンＲＰＭリフトアップ制御は、ＴＣＵからハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）にエンジンＲＰＭリフトアップを要請した後、このハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）の指令シグナルに従ってモータ制御装置によるモータ駆動にてエンジンＲＰＭが上昇する。
従って、エンジンＲＰＭが上昇するに従って、ギア変速のための油圧形成が増大し、減速度が−２ｍ／ｓｅｃ２以下と大きい場合にもＣＶＴのギア比が目標ギア比に到達する。
このようにハイブリッド車両の減速度が大きい場合にも、ＣＶＴギア比が目標ギア比に到達するに従って、従来のようなＴＣＵでアイドルストップモードの進入を遮断する制御は行わず、減速度が−２ｍ／ｓｅｃ２以下と大きい場合でも、ハイブリッド車両はアイドルストップモードとなり、燃費が改善される。
以下に、ＣＶＴギア比の制御と共に行われる回生制動量の制御フローを説明する。
本発明によると、ＣＶＴギア比の制御と共に、ハイブリッド制御装置によるモータトルク量の調節制御を通して回生制動量を減速度に従って減少させ、減速度が−２ｍ／ｓｅｃ２以下と大きい場合、ハイブリッド車両のアイドルストップモードがより容易に行われる。
即ち、一般的な減速度における回生制動が完了した後、エンジンドラッグを維持しながらアイドルストップモードに進入するのとは異なり、本発明によると、減速度が大きい場合、回生制動量を減少させる制御を通してアイドルストップモードへの進入を迅速に誘導することができる。
まず、好ましい別の実施例として、ハイブリッド車両がアイドルストップモード車速に到達する時、その減速度が−２ｍ／ｓｅｃ２〜−４．５ｍ／ｓｅｃ２範囲の中減速度である場合は、ハイブリッド制御装置により減速度別に回生制動トルク量のスケール制御が更に行われ、回生制動量が順次減少される。
即ち、ハイブリッド制御装置による減速度別に回生制動トルク量のスケール制御は、−２ｍ／ｓｅｃ２〜−４．５ｍ／ｓｅｃ２範囲の減速度別に回生制動量を順次減少させる制御であり、例えば、−２ｍ／ｓｅｃ２の場合には回生制動量を約１５％減らし、−４．５ｍ／ｓｅｃ２の場合には約８５％減らし、アイドルストップモードへの進入を迅速に誘導することができる。
また、ハイブリッド車両がアイドルストップモード車速に到達する時、その減速度が−４．５ｍ／ｓｅｃ２〜−５ｍ／ｓｅｃ２範囲の高減速度である場合、ハイブリッド制御装置による回生制動トルク量のスケール制御により回生制動量が“０”となる。
また、ハイブリッド車両がアイドルストップモード車速に到達する時、その減速度が−５ｍ／ｓｅｃ２以下である場合は、減速度が非常に大きい急減速状態であり、急ブレーキなどの危険な状況を意味するため、アイドルストップモードに侵入しないようにし、ハイブリッド制御装置およびＴＣＵで安全のためにアイドルストップモード侵入の遮断制御を実施する。
ハイブリッド車両のシステムを説明するための構成図である。 本発明によるハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法を説明する順序図である。 本発明によるハイブリッド車両のアイドルストップモードの制御結果として、減速度による各因子の動作プロファイルを示すグラフである。 従来のハイブリッド車両のアイドルストップモード進入時、減速度による各因子の動作プロファイルを示すグラフである。
符号の説明
１０ インバータ
２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０ 高電圧バッテリー
４０ ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）
５０ モータ制御装置（ＭＣＵ）
６０ バッテリー制御装置（ＢＭＳ）
７０ ＥＣＵ
８０ ＴＣＵ
９０ ＣＶＴ
１００ エンジン
２００ モータ

Claims (5)

  1. ハイブリッド車両がアイドルストップモード進入車速に到達する時、減速度が−２ｍ／ｓｅｃ ２ 〜−４．５ｍ／ｓｅｃ ２ の中減速度以上で大きい場合、エンジンＲＰＭリフトアップ制御が行われ、エンジンＲＰＭが上昇する段階と、
    エンジンＲＰＭが上昇するに従ってギア変速油圧量が増大し、減速度によるＣＶＴのギア比が最低目標ギア比に到達する段階と、
    ギア比が最低目標ギア比に到達することによって、ミッション制御装置（以下ＴＣＵと記載）でアイドルストップモードの進入を遮断する制御を行わず、減速度が−２ｍ／ｓｅｃ ２ 〜−４．５ｍ／ｓｅｃ ２ の中減速度以上で大きい場合でもハイブリッド車両のアイドルストップモード進入が行われる段階と、
    を含むことを特徴とするハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法。
  2. 前記エンジンＲＰＭリフトアップ制御が行われ、エンジンＲＰＭが上昇する段階は、
    燃料の供給（ｆｕｅｌ−ｏｎ）状態の場合、前記ＴＣＵからＥＣＵにエンジンＲＰＭリフトアップを直接要請し、エンジンＲＰＭが上昇する段階、
    燃料の供給遮断（ｆｕｅｌ−ｃｕｔ）状態である場合、前記ＴＣＵからハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）にエンジンＲＰＭリフトアップを要請した後、このハイブリッド制御装置の指令シグナルによってモータ制御装置（ＭＣＵ）によるモータ駆動にてエンジンＲＰＭが上昇する段階と
    を含むことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法。
  3. 前記ハイブリッド車両がアイドルストップモード進入車速に到達する時、その減速度が−２ｍ／ｓｅｃ ２ 〜−４．５ｍ／ｓｅｃ ２ の中減速度である場合、ハイブリッド制御装置により減速度別に回生制動トルク量のスケール制御が更に進行し、回生制動量の減少が順次行われることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法。
  4. 前記ハイブリッド車両がアイドルストップモード進入車速に到達する時、その減速度が−４．５ｍ／ｓｅｃ ２ 〜−５ｍ／ｓｅｃ ２ の高減速度である場合、ハイブリッド制御装置による回生制動トルク量のスケール制御が更に進行し、回生制動量が“０”となるようにすることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法。
  5. 前記ハイブリッド車両がアイドルストップモード進入車速に到達する時、その減速度が−５ｍ／ｓｅｃ ２ 以下の急減速度である場合、前記ハイブリッド制御装置およびＴＣＵにて安全のためにアイドルストップモード進入の遮断制御を行うことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のアイドルストップモード制御方法。
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