JP5566582B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、摩擦クラッチの断接により電気自動車走行モードとハイブリッド車走行モードを切り替えるハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、走行モードとして、摩擦クラッチを切り離した電気自動車走行モードと、摩擦クラッチを締結したハイブリッド車走行モードと、を有するハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両における駆動力制御は、有段変速機が自動変速を開始するタイミングを算出し、変速開始前に、モータジェネレータによるモータトルクによるトルクアシストを徐減し、変速時に摩擦クラッチが切れてエンジントルクが消滅する時に発生するトルク格差を低減すると共に、トルク変化の勾配を緩やかにして、変速時のショックを低減していた（例えば、特許文献１参照）。
特開2001-315552号公報

しかしながら、従来のハイブリッド車両の駆動力制御にあっては、摩擦クラッチのクラッチ容量の変化を加味した制御となっていないため、電気自動車走行モードでの走行中に駆動力要求が高まると、摩擦クラッチを締結してエンジンを接続し、ハイブリッド車走行モードに移行するが、自動変速機の変速中であれ、このシーンは存在し、クラッチ容量の変化（パーシャル〜完全締結）を加味しないと、クラッチ接続時にショックが発生する、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、クラッチ容量の変化を加味し、駆動系に有する応答性の高いモータを制御することにより、クラッチ断接によるショックの発生を抑えたスムーズな駆動力制御を行うことができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、エンジンとモータの間にクラッチを介装し、前記モータと駆動輪の間にトランスミッションを設置した駆動系を備え、前記クラッチを切り離した電気自動車走行モードと、前記クラッチを締結したハイブリッド車走行モードと、を有し、前記モータの出力トルクを制御する駆動力制御手段を設け、前記トランスミッションの実トランスミッション入力回転数を検出するトランスミッション入力回転数検出手段を設ける。
そして、前記駆動力制御手段は、前記電気自動車走行モードでの走行中に駆動力要求が高まると、前記クラッチを半クラッチ状態で締結して停止中の前記エンジンを接続し、前記モータをエンジン始動モータとして前記エンジンを始動し、前記ハイブリッド車走行モードに移行するとき、前記エンジンの回転数と前記クラッチの締結状態と前記トランスミッションの変速比状態を基に、前記クラッチを介した前記エンジンからの前記トランスミッションへの入力回転数推定値である目標トランスミッション入力回転数を算出し、回転数制御を行う前記モータによる前記実トランスミッション入力回転数から前記目標トランスミッション入力回転数を差し引いた差分値を算出する差分値算出部と、前記差分値がゼロを超えていると判断されている間、回転数制御を行う際の通常モータトルクに出力トルクの増加速度を高めるゲインを乗算してモータ補填トルクを設定し、設定されたモータ補填トルクを得る指令を前記モータに出力するモータ補填トルク出力部と、を有する。

よって、本発明のハイブリッド車両の制御装置にあっては、駆動力制御手段において、電気自動車走行モードでの走行中に駆動力要求が高まると、クラッチを半クラッチ状態で締結して停止中のエンジンを接続し、モータをエンジン始動モータとしてエンジンを始動し、ハイブリッド車走行モードに移行する。このとき、エンジンの回転数とクラッチの締結状態とトランスミッションの変速比状態を基に、クラッチを介したエンジンからのトランスミッションへの入力回転数推定値である目標トランスミッション入力回転数が算出される。そして、回転数制御を行うモータによる実トランスミッション入力回転数から目標トランスミッション入力回転数を差し引いた差分値が算出され、差分値がゼロを超えていると判断されている間、回転数制御を行う際の通常モータトルクに出力トルクの増加速度を高めるゲインを乗算してモータ補填トルクが設定され、設定されたモータ補填トルクを得る指令がモータに出力される。
すなわち、クラッチの締結状態とトランスミッションの変速比状態を考慮した目標トランスミッション入力回転数と実トランスミッション入力回転数を比較することより、トランスミッションの入力回転数の変化方向が先読みされる。そして、制御応答性の高いモータでの出力トルクの補填制御により、トランスミッションの入力回転数変化が未然に抑えられ、これに伴ってユーザが意図しない車速変動（トランスミッションの出力回転数変化）の発生を抑える作用を示す。
この結果、クラッチ容量の変化を加味し、駆動系に有する応答性の高いモータを制御することにより、クラッチ断接によるショックの発生を抑えたスムーズな駆動力制御を行うことができる。

以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

図１は、実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）を示す全体システム図である。なお、図１において、強電系は細破線、弱電系は細実線、動力系は太実線、油圧回路は太一点鎖線にて示す。

実施例１のＦＦハイブリッド車両は、図１に示すように、ＣＰＵ101と、補助バッテリ102と、ブレーキアクチュエータ201と、機械ブレーキ202と、強電バッテリ301と、インバータ302と、モータジェネレータ303（モータ）と、エンジン304と、トランスミッション305と、クラッチ306と、アクセルセンサ401と、ブレーキセンサ402と、DC/DCコンバータ403と、車間センサ404（車間距離検出手段）と、ナビシステム405（地形情報取得手段）と、モード選択スイッチ406（モード選択手段）と、モータ回転数センサ407（トランスミッション入力回転数検出手段）と、車速センサ408と、エンジン回転数センサ409（エンジン回転数検出手段）と、クラッチストロークセンサ410と、を備えている。

前記ＣＰＵ101は、強電バッテリ301の状態をモニタし、バッテリSOCやバッテリ温度やバッテリ劣化状態に応じて入出力可能電力量を算出し、これを基にインバータ302を制御することにより、モータジェネレータ303（駆動用）を動作させると共に、エンジン304を制御する（駆動力配分含む）。

前記ＣＰＵ101は、モータジェネレータ303による回生制動力を考慮し、機械ブレーキ202により発生する制動力演算指令値（前後制動力配分を含む）を、ブレーキアクチュエータ201へと送信する。

前記ＣＰＵ101は、モータジェネレータ303とエンジン304とを断続させるクラッチ306を制御し、「HEVモード（クラッチ306を締結し、モータジェネレータ303とエンジン304を動力源とする）」、「EVモード（クラッチ306を開放し、モータジェネレータ303のみを動力源とする）」、「ENGモード（クラッチ306を締結し、エンジン304のみを動力源とする）」を切り替える。

前記ＣＰＵ101は、車間センサ404からの信号により、自車と前方車両（障害物）との車間距離と大きさを収集し、必要に応じて制御へ適用する。なお、自車速度は、モータジェネレータ303の回転数により把握することを基本とし、この検出車速の変動状況と平均車速データを記憶・更新していく。

前記ＣＰＵ101は、補助バッテリ102からの持ち出し電力をモニタし、これを「補機負荷」として制御へ適用する。

前記補助バッテリ102は、ＣＰＵ101の動作電源を提供する役目を有する。本システムでは、強電バッテリ301を電源としたDC/DCコンバータ403により電力を供給することとする。

前記ブレーキアクチュエータ201は、ブレーキセンサ402により検出されるドライバーの踏み込み（ストローク）量をベースに、ＣＰＵ101により演算された機械ブレーキ202で発生させるべき制動力演算指令値を受信し、それに応じ、機械ブレーキ202に対し必要な油圧をかける。

前記機械ブレーキ202は、ブレーキアクチュエータ201により発生された油圧に応じ、制動力を発生させる。

前記強電バッテリ301は、モータジェネレータ303（駆動用）に対し、インバータ302を経由して電力を供給することで車両走行をアシストすると共に、モータジェネレータ303が発電した電力を、インバータ302を経由して回収する役目を有する。

前記インバータ302は、ＣＰＵ101により直接制御されている。エンジン304の発生トルク及び回転数に応じて強電バッテリ301の電気エネルギーをモータジェネレータ303へ供給すること、モータジェネレータ303を動作させて発生した電気エネルギーを強電バッテリ301へと戻す役目を有する。

前記モータジェネレータ303は、車速が低い場合は単独で駆動トルクを発生させる。また、車速が高い場合は、エンジン304の駆動トルクをアシストしている。さらに、減速時は発電作用（回生制動）することにより電気エネルギーを発生させ、この電気エネルギーを、インバータ302を経由して強電バッテリ301へ戻す役目を有する。

前記エンジン304は、ＣＰＵ101により直接制御されている。具体的には、車速が高い場合、車両駆動のためにトルクを発生させている（車速が低い場合はモータ走行となるため、制御不要である。強いて挙げれば起動させない制御を適用している）。

前記トランスミッション305は、モータジェネレータ303およびエンジン304が発生した駆動力を駆動輪へ伝達する役目、および回生制動させる際、駆動輪の運動エネルギーをモータジェネレータ303へと伝達する役目を有する。なお、有段ATや無段変速機（CVT）のいずれであっても構わない。なお、本提案システムにおいては、入力回転数、出力回転数を検出する「回転数センサ」も含まれるものとする。

前記クラッチ306は、エンジン304の発生トルクをモータジェネレータ303およびトランスミッション305へと伝達する際は接続させ、モータジェネレータ303のみで走行する際は（「EVモード」）、切り離される。

前記アクセルセンサ401は、ドライバーが加速時に踏み込んだアクセルペダルのストローク量をＣＰＵ101へ送信する。

前記ブレーキセンサ402は、ドライバーが減速時に踏み込んだブレーキペダルのストローク量をＣＰＵ101へ送信する。

前記DC/DCコンバータ403は、強電バッテリ301からのエネルギーを12V程度へと変換し、補助バッテリ102へと供給する。すなわち、従来のエンジン車両におけるオルタネータと同様の機能を有する。

前記車間センサ404は、自車前方車両（または障害物）との距離を、レーダーなどを活用して収集し、それにより得た情報をＣＰＵ101へと入力する。

前記ナビシステム405は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を内蔵し、自車走行ルート上の信号、交差点、料金所、渋滞、現在地から渋滞域までの距離、勾配程度、速度制限などの情報を検出し、それにより得た情報をＣＰＵ101へと送信する。

前記モード選択スイッチ406は、ユーザが任意で走行モードを選択できるスイッチである。選択モードとして、通常仕様である「ノーマルモード」、駆動トルクが通常よりも多く出る「スポーツモード」、通常よりも燃費性能が向上する「エコモード」などが設定できる。なお、設定されたモード情報は、ＣＰＵ101へと送信される。

前記モータ回転数センサ407は、トランスミッション303の入力回転数を検出し、それにより得た情報をＣＰＵ101へと送信する。

前記車速センサ408は、トランスミッション303の出力回転数（＝車速）を検出し、それにより得た情報をＣＰＵ101へと送信する。

前記エンジン回転数センサ409は、エンジン304の回転数を検出し、それにより得た情報をＣＰＵ101へと送信する。

前記クラッチストロークセンサ410は、クラッチ306の油圧アクチュエータのストロークを検出し、それにより得たクラッチ間隔情報をＣＰＵ101へと送信する。

図２は、実施例１のＣＰＵ101にて実行されるモータジェネレータ303による駆動力制御処理の流れを示すフローチャートである（駆動力制御手段）。図３は、実施例１の駆動力制御処理に用いられるクラッチ306のクラッチ間隔に対するクラッチゲインの関係を示す特性図である。図４は、実施例１の駆動力制御処理に用いられるトランスミッション305の変速比を設定するＡＴギア段の一例に対する変速比の関係を示す特性図である。図５は、実施例１のトランスミッション305での変速線マップの一例を示す図である。図６は、実施例１の駆動力制御処理に用いられる前方車との間隔に対する補填トルクゲインの関係を示す特性図である。図７は、実施例１の駆動力制御処理に用いられる勾配程度に対する補填トルクゲインの関係を示す特性図である。図８は、実施例１の駆動力制御処理に用いられるユーザ選択による「エコモード」・「ノーマルモード」・「スポーツモード」に対する補填トルクゲインの関係を示す特性図である。以下、図２のフローチャートの各ステップについて説明する
ステップＳ20では、車速センサ408からの車速VSPとアクセルセンサ401からのアクセル開度APOを読み込み、ステップＳ21へ移行する。

ステップＳ21では、ステップＳ20での車速VSPとアクセル開度APOの読み込みに続き、車速VSPとアクセル開度APOによる運転点が、EV−HEV切り替えマップ特性上で存在する領域を検索し、ステップＳ22へ移行する。
ここで、EV−HEV切り替えマップ特性としては、「エコモード特性」・「ノーマルモード特性」・「スポーツモード特性」の３つの特性を有し、ユーザが選択したモードに対応するマップ特性を用いて検索される。

ステップＳ22では、ステップＳ21でのEV−HEV切り替えマップ検索に続き、車速VSPとアクセル開度APOによる運転点が、EV→HEV切り替え線を横切ることで、EVモードからHEVモードへのモード遷移開始時（＝エンジン始動指令の出力時）か否かを判断し、YES（EV→HEVモードへの遷移開始時）の場合はステップＳ23へ移行し、NO（EVモードまたはHEVモードの固定時）の場合はステップＳ20へ戻る。

ステップＳ23では、ステップＳ22でのEV→HEVモードへの遷移開始時であるとの判断に続き、クラッチストロークセンサ410により検出されたクラッチ間隔Ｓと、図３に示すクラッチ306のクラッチ間隔Ｓに対するクラッチゲインαの関係特性を用いてクラッチゲインαを設定し、ステップＳ24へ移行する（クラッチゲイン設定部）。
ここで、クラッチ間隔Ｓに対するクラッチゲインαの関係特性は、図３に示すように、クラッチ間隔Ｓが、Ｓ＝０〜S1のクラッチ締結領域のときにα＝１であり、Ｓ＝S1〜S2の半クラッチ領域のときにα＝１からα＝０まで比例的に減少し、Ｓ≧S2のクラッチ開放領域のときにα＝０という値により与えられる。すなわち、クラッチ306が開放から締結に移行するときは、クラッチゲインαは、α＝０からα＝１へと変化し、逆に、クラッチ306が締結から開放に移行するときは、クラッチゲインαは、α＝１からα＝０へと変化する。

ステップＳ24では、ステップＳ23でのクラッチ間隔Ｓに対するクラッチゲインαの設定に続き、トランスミッション305での変速比ｉの変化勾配である変速比勾配di/dtを設定し、ステップＳ25へ移行する（変速比勾配設定部）。
ここで、ＡＴギア段が１速〜７速の何れかのギア段で固定であるときは、図４に示すトランスミッション305（前進７速自動変速機）でのＡＴギア段に対する変速比ｉの変化がないことで変速比勾配di/dtを、di/dt＝１により与える。また、車速VSPとアクセル開度APOによる運転点が、図５に示す変速マップのダウンシフト線やアップシフト線を横切るときは、変速の種類（アップシフト、ダウンシフト）と変速進行速度の推定値により変速比勾配di/dtを、di/dt＞１（ダウンシフト時）とdi/dt＜１（アップシフト時）により与える。

ステップＳ25では、ステップＳ24でのＡＴギア段に対する変速比の設定に続き、エンジン回転数センサ409からのエンジン回転数Neと、ステップＳ23にて設定されたクラッチゲインαと、ステップＳ24にて設定された変速比勾配di/dtを用い、目標トランスミッション入力回転数NT^*を算出し、ステップＳ26へ移行する（目標トランスミッション入力回転数算出部）。
ここで、目標トランスミッション入力回転数NT^*は、
NT^*＝Ne×α×di/dt
の算出式により求める。
すなわち、目標トランスミッション入力回転数NT^*は、クラッチ306が開放から締結に移行するにしたがって、実トランスミッション入力回転数NTに収束する値となる。

ステップＳ26では、ステップＳ25での目標トランスミッション入力回転数NT^*の算出に続き、モータ回転数センサ407により得られる実トランスミッション入力回転数NTから前記目標トランスミッション入力回転数NT^*を差し引いた差分値ΔNTを算出し、ステップＳ27へ移行する。

ステップＳ27では、ステップＳ26での差分値ΔNTの算出に続き、差分値ΔNTがΔNT＞０であるか否かを判断し、YES（ΔNT＞０）の場合はステップＳ28へ移行し、NO（ΔNT≦０）の場合はステップＳ34へ移行する。

ステップＳ28では、ステップＳ27でのΔNT＞０であるとの判断に続き、車間センサ404からの前方車との間隔Ｌと、図６に示す前方車との間隔Ｌに対する補填トルクゲイン特性を用い、補填トルクゲインG1を設定し、ステップＳ29へ移行する（補填トルクゲイン設定部）。
ここで、図６に示す補填トルクゲイン特性は、前方車との間隔ＬがL1以上の領域で補填トルクゲインG1を最大値にて与え、前方車との間隔ＬがL1未満の領域であるとき前方車との間隔Ｌが小さい値になるほど小さい値とする補填トルクゲインG1を与え、加速制限を強化する。

ステップＳ29では、ステップＳ28での前方車との間隔Ｌに対する補填トルクゲインG1の設定に続き、ナビシステム405からの地形情報と、図７に示す勾配程度θに対する補填トルクゲイン特性を用い、補填トルクゲインG2を設定し、ステップＳ30へ移行する（補填トルクゲイン設定部）。
ここで、図７に示す補填トルクゲイン特性は、勾配程度が０である平坦路を補填トルクゲインG2の基準値とし、登坂路で勾配程度θが急勾配登坂を示すときほど補填トルクゲインG2を大きな値にて与え、降坂路で勾配程度θが急勾配降坂を示すときほど補填トルクゲインG2を小さな値にて与える。

ステップＳ30では、ステップＳ29での勾配程度θに対する補填トルクゲインG2の設定に続き、モード選択スイッチ406からの選択されているモード情報と、図８に示すユーザ選択モードに対する補填トルクゲイン特性を用い、補填トルクゲインG3を設定し、ステップＳ31へ移行する（補填トルクゲイン設定部）。
ここで、図８に示す補填トルクゲイン特性は、「ノーマルモード」の選択時を補填トルクゲインG3の基準値とし、「スポーツモード」選択時の補填トルクゲインG3を「ノーマルモード」の選択時に比べ大きな値とし、「エコモード」選択時の補填トルクゲインG3を「ノーマルモード」の選択時に比べ小さな値とする。

ステップＳ31では、ステップＳ30でのユーザ選択モードに対する補填トルクゲインG3の設定に続き、通常MGトルクと、各補填トルクゲインG1,G2,G3等を用い、MG補填トルク（加速度）を設定し、ステップＳ32へ移行する。
ここで、MG補填トルクを算出するにあたっては、各補填トルクゲインG1,G2,G3以外に、ユニット状態補填トルクゲインG4と、各種フェールセーフゲインG5を設定する。
前記ユニット状態補填トルクゲインG4は、強電バッテリ301・インバータ302・モータジェネレータ303・エンジン304・トランスミッション305・クラッチ306の温度やバッテリSOCを加味した各ユニット状態に応じて設定する。
前記各種フェールセーフゲインG5は、各ECU失陥に応じた「制限走行モード」で設定されている出力トルク制限ゲインとする。
そして、MG補填トルクは、
MG補填トルク＝通常MGトルク×G1×G2×G3×G4×G5
の式により設定する。

ステップＳ32では、ステップＳ31でのMG補填トルクの設定に続き、設定されたMG補填トルクを得る制御指令をモータジェネレータ303に出力し、ステップＳ33へ移行する（モータ補填トルク出力部）。

ステップＳ33では、ステップＳ32でのMG補填トルクの出力、あるいは、ステップＳ34での通常MGトルクの出力に続き、EVモードからHEVモードへの移行が完了したか否かを判断し、YES（HEVモードへの移行完了）の場合はリターンへ移行し、NO（HEVモードへの移行途中）の場合ステップＳ23へ戻る。

ステップＳ34では、ステップＳ27でのΔNT≦０であるとの判断に続き、通常MGトルクを得る制御指令をモータジェネレータ303に出力し、ステップＳ33へ移行する。

次に、作用を説明する。
実施例１のＦＦハイブリッド車両の制御装置における作用を、「EV走行中のアクセル踏み込み操作による駆動力制御作用」、「MG補填トルクのゲイン設定作用」に分けて説明する。

［EV走行中のアクセル踏み込み操作による駆動力制御作用］
図９は、実施例１のＦＦハイブリッド車両の制御装置においてEV走行中のアクセル踏み込み操作によりエンジン始動とダウンシフトが同時に進行する走行シーンでの実トランスミッション入力回転数と目標トランスミッション入力回転数の変化を示すタイムチャートである。図１０は、実施例１のＦＦハイブリッド車両の制御装置においてEV走行中にアクセル踏み込み操作によりHEVモードに一時的に遷移した後にアクセル戻し操作を行うことによりEVモードに遷移する走行シーンでのエンジン回転数・モータジェネレータ回転数・トランスミッション入力回転数・ＡＴシフト段・要求トルク・クラッチ接続状態の各特性を示すタイムチャートである。

走行中、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ20→ステップＳ21→ステップＳ22へと進み、ステップＳ22にて、車速VSPとアクセル開度APOによる運転点がEVモードの領域内またはHEVモードの領域内に存在し、走行モードが固定である限りは、ステップＳ20→ステップＳ21→ステップＳ22へと進む流れが繰り返される。なお、EVモードでの走行時には、クラッチ306が開放され、EVモードでの制御則にしたがってモータジェネレータ303が動作制御される。また、HEVモードでの走行時には、クラッチ306が締結され、HEVモードでの制御則にしたがってエンジン304とモータジェネレータ303が動作制御される。

そして、ステップＳ22にて、車速VSPとアクセル開度APOによる運転点がEV→HEV切り替え線を横切ることで、EVモードからHEVモードへのモード遷移を開始すると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ23→ステップＳ24→ステップＳ25へと進み、ステップＳ25において、エンジン回転数センサ409からのエンジン回転数Neと、ステップＳ23にて設定されたクラッチゲインαと、ステップＳ24にて設定された変速比勾配di/dtを用い、目標トランスミッション入力回転数NT^*が算出される。

そして、ステップＳ25からステップＳ26へと進み、ステップＳ26にてモータ回転数センサ407により得られる実トランスミッション入力回転数NTから目標トランスミッション入力回転数NT^*を差し引いた差分値ΔNTが算出される。そして、次のステップＳ27にて差分値ΔNTがΔNT＞０であると判断されると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ28→ステップＳ29→ステップＳ30→ステップＳ31→ステップＳ32へと進み、ステップＳ32において、ステップＳ31で設定されたMG補填トルクを得る制御指令がモータジェネレータ303に出力される。

そして、ステップＳ27にて差分値ΔNTがΔNT＞０であると判断されている間、言い換えると、トランスミッション395の入力回転数の変化が予測される間は、ステップＳ23→ステップＳ24→ステップＳ25→ステップＳ26→ステップＳ27→ステップＳ28→ステップＳ29→ステップＳ30→ステップＳ31→ステップＳ32→ステップＳ33へと進む流れが繰り返され、ステップＳ31で設定されたMG補填トルクを得る制御指令がモータジェネレータ303に出力され続ける。

そして、ステップＳ27にて差分値ΔNTがΔNT≦０であり、トランスミッション395の入力回転数が変化しないと判断されると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ27からステップＳ34ヘと進み、ステップＳ34では、通常MGトルクを得る制御指令がモータジェネレータ303に出力される。そして、ステップＳ27にて差分値ΔNTがΔNT≦０であると判断されている間は、ステップＳ23→ステップＳ24→ステップＳ25→ステップＳ26→ステップＳ27→ステップＳ34→ステップＳ33ヘと進む流れが繰り返され、通常MGトルクを得る制御指令がモータジェネレータ303に出力され続ける。

例えば、EVモードでの走行中に駆動力要求が高まると、クラッチ306を半クラッチ状態で締結してエンジン304を接続し、モータジェネレータ303をエンジン始動モータとしてエンジン304を始動する。しかし、このEVモードからHEVモードへのモード遷移は、トランスミッション305（自動変速機）が変速中であれ、このEVモードからHEVモードへのモード遷移シーンは存在する。したがって、クラッチ容量（パーシャル〜完全ON）を加味しないと、クラッチ接続時にショックが発生する。すなわち、ダウンシフトの場合は、トランスミッション入力回転数を上昇させることで変速が進行するが、エンジン304を接続することで、クラッチ容量分のトランスミッション入力トルクが一時的に低下すると、クラッチ306を完全締結する時に落差分の急なトルク増加によるショックが発生するし、変速の進行も遅れて変速間延び感が出る。

これに対し、実施例１では、EVモードでの走行中、クラッチ306の締結状態とトランスミッション305の変速比状態が考慮され（ステップＳ23とステップＳ24）、クラッチ306（パーシャル〜完全ON）を介したエンジン304からのトランスミッション305への入力回転数推定値が目標トランスミッション入力回転数NT^*とされる（ステップＳ25）。そして、図９に示すように、実トランスミッション入力回転数NTと目標トランスミッション入力回転数NT^*の差分値ΔNTが制御目標とされ、この制御目標を補填するようにモータジェネレータ303の出力トルクの増加速度が制御される。

このように、クラッチ306の締結状態とトランスミッション305の変速比状態を考慮した目標トランスミッション入力回転数NT^*と実トランスミッション入力回転数NTを比較することより、トランスミッション305の入力回転数の変化方向（クラッチ締結方向でダウンシフト時には入力回転数が低下する方向の変化）が先読みされる。そして、制御応答性の高いモータジェネレータ303での出力トルクの増加速度を高めるトルク補填制御により、トランスミッション305の入力回転数変化が未然に抑えられ、これに伴ってユーザが意図しない車速変動の発生を抑える作用を示す。

そして、図１０のＤに示すように、クラッチ306が開放状態から接続状態に徐々に移行するとき、図１０のＣに示すように、モータジェネレータ303に主導的な役割を持たせた出力トルクの増加制御を行うことにより、図１０のＢに示すように、エンジン回転数の立ち上がりが早くなり、結果的に、図１０の加速ラグ(A)が減る。
ここで、加速ラグ(A)が減るには、クラッチ306の二次側回転数（＝MG回転数）をモータジェネレータ303で合わせる工夫も必要であるが、モータジェネレータ303に主導的な役割を持たせた制御を行うことで、これにも対応することができる。つまり、クラッチ容量を加味して、応答性の高いモータジェネレータ303の回転数制御を行うことにより、ラッチON時間も短縮できるため、車両システムとしての応答性も高めることが可能となる。

［補填トルクのゲイン設定作用］
実施例１では、ステップＳ28において、車間センサ404からの前方車との間隔Ｌと、図６に示す前方車との間隔Ｌに対する補填トルクゲイン特性を用い、補填トルクゲインG1が設定される。この補填トルクゲインG1は、前方車との間隔ＬがL1以上の領域で最大値にて与えられる。そして、前方車との間隔ＬがL1未満の領域であるとき前方車との間隔Ｌが小さい値になるほど小さい値が与えられる。
このため、前方車との間隔Ｌが広く車両加速を許容するときには、モータジェネレータ303での出力トルクの増加速度が高められ、スムーズな駆動力制御が達成される。また、前方車との間隔Ｌが狭ときには、狭いほど車両加速が許容されないのに応じて加速制限を強化することができる。

実施例１では、ステップＳ29において、ナビシステム405からの地形情報と、図７に示す勾配程度θに対する補填トルクゲイン特性を用い、補填トルクゲインG2が設定される。この補填トルクゲインG2は、勾配程度が０である平坦路が基準値とされ、登坂路で勾配程度θが急勾配登坂を示すときほど大きな値にて与えられ、降坂路で勾配程度θが急勾配降坂を示すときほど小さな値にて与えられる。
このため、走行抵抗が増して加速制限を受ける登坂路では、モータジェネレータ303での出力トルクの増加速度が走行抵抗の増大に応じて高められ、スムーズな駆動力制御が達成される。また、走行抵抗が減じて加速アシストとなる降坂路では、モータジェネレータ303での出力トルクの増加速度が走行抵抗の減少に応じて低くされ、スムーズな駆動力制御が達成される。つまり、走行路の勾配程度θにかかわらず、安定した駆動力制御を達成できる。

実施例１では、ステップＳ30において、モード選択スイッチ406からの選択されているモード情報と、図８に示すユーザ選択モードに対する補填トルクゲイン特性を用い、補填トルクゲインG3が設定される。この補填トルクゲインG3は、「ノーマルモード」の選択時が基準値とされ、「スポーツモード」選択時には「ノーマルモード」の選択時に比べ大きな値とされ、「エコモード」選択時には「ノーマルモード」の選択時に比べ小さな値とされる。
このため、ドライバーの加速意図が大きい「スポーツモード」選択時には、モータジェネレータ303での出力トルクの増加速度が高められ、ドライバーの加速意図に対応した駆動力制御が達成される。また、ドライバーの加速意図が小さく燃費性能を重視する「エコモード」選択時には、モータジェネレータ303での出力トルクの増加速度が低く抑えられ、ドライバーの燃費性能要求に応える駆動力制御が達成される。

次に、効果を説明する。
実施例１のＦＦハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) エンジン304とモータ（モータジェネレータ303）の間にクラッチ306を介装し、前記モータと駆動輪の間にトランスミッション305を設置した駆動系を備え、前記モータの出力トルクを制御する駆動力制御手段を設けたＦＦハイブリッド車両の制御装置において、前記トランスミッション305の実トランスミッション入力回転数NTを検出するトランスミッション入力回転数検出手段（モータ回転数センサ407）を設け、前記駆動力制御手段（図２）は、走行中、前記クラッチ306の締結状態と前記トランスミッション305の変速比状態を考慮し、入力回転数の変化を先読みするための前記トランスミッション305の入力回転数を目標トランスミッション入力回転数NT^*とし、前記実トランスミッション入力回転数NTと前記目標トランスミッション入力回転数NT^*の差分値ΔNTを制御目標とし、この制御目標を補填するように前記モータの出力トルクを制御する。このため、クラッチ容量の変化を加味し、駆動系に有する応答性の高いモータを制御することにより、クラッチ断接によるショックの発生を抑えたスムーズな駆動力制御を行うことができる。

(2) 前記エンジン304のエンジン回転数Neを検出するエンジン回転数検出手段（エンジン回転数センサ409）を設け、前記駆動力制御手段（図２）は、前記クラッチ306の締結状態が完全締結側であるほどクラッチゲインαを大きな値に設定するクラッチゲイン設定部（ステップＳ23）と、前記トランスミッション305が取り得る変速比ｉの変化勾配である変速比勾配di/dtを設定する変速比勾配設定部（ステップＳ24）と、前記エンジン回転数Neと前記クラッチゲインαと前記変速比勾配di/dtの乗算により目標トランスミッション入力回転数NT^*を算出する目標トランスミッション入力回転数算出部（ステップＳ25）と、を有する。このため、入力回転数の変化を先読みするための目標トランスミッション入力回転数NT^*を、クラッチ306の締結状態とトランスミッション305の変速比状態を考慮しながら精度良く算出することができる。

(3) 前記駆動力制御手段（図２）は、前記実トランスミッション入力回転数NTから前記目標トランスミッション入力回転数NT^*を差し引いた差分値ΔNTを算出する差分値算出部（ステップＳ26）と、差分値ΔNTがゼロでないとき（ステップＳ27でYES）、差分値ΔNTにあらわれる入力回転数の先読み変化を補填するように前記モータ（モータジェネレータ303）の出力トルクの増減速度を制御するモータ補填トルク出力部（ステップＳ32）と、を有する。このため、補正出力トルクの増減分を算出することなく、ゲインを変更するだけで簡単で高い自由度により、差分値ΔNTを補填するようにモータ出力トルクを制御することができる。

(4) 車両加速の許容度合いが変化する走行条件に応じて最適なモータトルク増減速度を得る補填トルクゲインG1,G2,G3に設定する補填トルクゲイン設定部（ステップＳ28〜ステップＳ30）を有し、前記モータ補填トルク出力部（ステップＳ32）は、前記補填トルクゲインG1,G2,G3を用いて前記モータ（モータジェネレータ303）の出力トルクの増減速度を制御する。このため、クラッチ容量変化に対応する駆動力制御に、車両加速の許容度合いが変化する走行条件が加味され、車両加速の許容度合いに応じて最適なモータトルク増減速度を得ることができる。

(5) 自車と自車前方に存在する障害物の車間距離を検出する車間距離検出手段（車間センサ404）を設け、前記補填トルクゲイン設定部（ステップＳ28）は、車間距離検出値が設定値以下の領域であって、車間距離検出値が小さい値になるほど制限を強化した補填トルクゲインG1に設定する。このため、車間距離が広く車両加速を許容するとき、スムーズな駆動力制御を達成しつつ、車間距離が狭とき、狭いほど加速制限を強化して車間距離を保つことができる。

(6) 自車が走行する走行路の地形情報を取得する地形情報取得手段（ナビシステム405）を設け、前記補填トルクゲイン設定部（ステップＳ29）は、取得された地形情報が示す車両加速の許容度合いを考慮し、車両加速の許容度合いに応じた最適値に補填トルクゲインG2を設定する。このため、例えば、走行路の勾配程度θや走行路の旋回半径等にかかわらず、車両加速の許容度合いに応じたゲイン調整により、安定した駆動力制御を達成できる。

(7) 運転モードをユーザが任意に選択できるモード選択手段（モード選択スイッチ406）を設け、前記補填トルクゲイン設定部（ステップＳ30）は、前記モード選択手段により選択された運転モードが示す車両加速の許容度合いを考慮し、車両加速の許容度合いに応じた最適値に補填トルクゲインG3を設定する。このため、ドライバーのモード選択意図を反映したゲイン調整により、ドライバーの意図に沿った駆動力制御を達成できる。

以上、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、EVモードからHEVモードへのモード遷移し、クラッチ306を開放状態から締結状態に移行してエンジン304を始動する時の例を示した。しかし、HEVモードからEVモードへのモード遷移し、クラッチ306を締結状態から開放状態に移行してエンジン304を停止する時にも本発明を採用することができる。

実施例１では、クラッチ306の断接と同時にトランスミッション305でダウンシフトする例を示した。しかし、クラッチ306の断接時、トランスミッション305はＡＴギア段を固定したままの時にも本発明を採用することができる。また、クラッチ306の断接と同時にトランスミッション305でアップシフトする時にも本発明を採用することができる。

実施例１では、MG補填トルクの出力制御として、ゲインの設定により増加速度や減少速度を制御する例を示した。しかし、例えば、差分値に応じて補填トルクを求め、通常MGトルクに補填トルクを加算するような例としても良い。

実施例１では、ＦＦハイブリッド車両への適用例を示したが、ＦＲハイブリッド車両に対しても適用することができる。要するに、エンジンとモータの間にクラッチを介装し、モータと駆動輪の間にトランスミッションを設置した駆動系を備えたハイブリッド車両の制御装置であれば適用できる。

実施例１の制御装置が適用されたＦＦハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）を示す全体システム図である。 実施例１のＣＰＵ101にて実行されるモータジェネレータ303による駆動力制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の駆動力制御処理に用いられるクラッチ306のクラッチ間隔に対するクラッチゲインの関係を示す特性図である。 実施例１の駆動力制御処理に用いられるトランスミッション305の変速比を設定するＡＴギア段の一例に対する変速比の関係を示す特性図である。 実施例１のトランスミッション305での変速線マップの一例を示す図である。 実施例１の駆動力制御処理に用いられる前方車との間隔に対する補填トルクゲインの関係を示す特性図である。 実施例１の駆動力制御処理に用いられる勾配程度に対する補填トルクゲインの関係を示す特性図である。 実施例１の駆動力制御処理に用いられるユーザ選択による「エコモード」・「ノーマルモード」・「スポーツモード」に対する補填トルクゲインの関係を示す特性図である。 実施例１のＦＦハイブリッド車両の制御装置においてEV走行中のアクセル踏み込み操作によりエンジン始動とダウンシフトが同時に進行する走行シーンでの実トランスミッション入力回転数と目標トランスミッション入力回転数の変化を示すタイムチャートである。 実施例１のＦＦハイブリッド車両の制御装置においてEV走行中にアクセル踏み込み操作によりHEVモードに一時的に遷移した後にアクセル戻し操作を行うことによりEVモードに遷移する走行シーンでのエンジン回転数・モータジェネレータ回転数・トランスミッション入力回転数・ＡＴシフト段・要求トルク・クラッチ接続状態の各特性を示すタイムチャートである。

符号の説明

101 ＣＰＵ
102 補助バッテリ
201 ブレーキアクチュエータ
202 機械ブレーキ
301 強電バッテリ
302 インバータ
303 モータジェネレータ（モータ）
304 エンジン
305 トランスミッション
306 クラッチ
401 アクセルセンサ（アクセル開度検出手段）
402 ブレーキセンサ
403 DC/DCコンバータ
404 車間センサ（車間距離検出手段）
405 ナビシステム（地形情報取得手段）
406 モード選択スイッチ（モード選択手段）
407 モータ回転数センサ（トランスミッション入力回転数検出手段）
408 車速センサ
409 エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
410 クラッチストロークセンサ

Claims (6)

1. エンジンとモータの間にクラッチを介装し、前記モータと駆動輪の間にトランスミッションを設置した駆動系を備え、前記クラッチを切り離した電気自動車走行モードと、前記クラッチを締結したハイブリッド車走行モードと、を有し、前記モータの出力トルクを制御する駆動力制御手段を設けたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記トランスミッションの実トランスミッション入力回転数を検出するトランスミッション入力回転数検出手段を設け、
   前記駆動力制御手段は、前記電気自動車走行モードでの走行中に駆動力要求が高まると、前記クラッチを半クラッチ状態で締結して停止中の前記エンジンを接続し、前記モータをエンジン始動モータとして前記エンジンを始動し、前記ハイブリッド車走行モードに移行するとき、前記エンジンの回転数と前記クラッチの締結状態と前記トランスミッションの変速比状態を基に、前記クラッチを介した前記エンジンからの前記トランスミッションへの入力回転数推定値である目標トランスミッション入力回転数を算出し、回転数制御を行う前記モータによる前記実トランスミッション入力回転数から前記目標トランスミッション入力回転数を差し引いた差分値を算出する差分値算出部と、前記差分値がゼロを超えていると判断されている間、回転数制御を行う際の通常モータトルクに出力トルクの増加速度を高めるゲインを乗算してモータ補填トルクを設定し、設定されたモータ補填トルクを得る指令を前記モータに出力するモータ補填トルク出力部と、を有する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を設け、
   前記駆動力制御手段は、前記クラッチの締結領域のときに１であり、半クラッチ領域のときに１から０まで比例的に減少し、開放領域のときに０という値により与えるクラッチゲイン設定部と、前記トランスミッションが取り得る変速比の変化勾配である変速比勾配を、変速比の変化がないとき変速比勾配＝１により与え、ダウンシフト時に変速比勾配＞１により与え、アップシフト時に変速比勾配＜１により与える変速比勾配設定部と、前記エンジン回転数と前記クラッチゲインと前記変速比勾配の乗算により目標トランスミッション入力回転数を算出する目標トランスミッション入力回転数算出部と、を有する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   車両加速の許容度合いが変化する走行条件に応じて最適なモータトルク増減速度を得る補填トルクゲインに設定する補填トルクゲイン設定部を有し、
   前記モータ補填トルク出力部は、前記補填トルクゲインを用いて前記モータの出力トルクの増減速度を制御する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項３に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   自車と自車前方に存在する障害物の車間距離を検出する車間距離検出手段を設け、
   前記補填トルクゲイン設定部は、車間距離検出値が設定値以下の領域であって、車間距離検出値が小さい値になるほど制限を強化した補填トルクゲインに設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項３または請求項４に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   自車が走行する走行路の地形情報を取得する地形情報取得手段を設け、
   前記補填トルクゲイン設定部は、取得された地形情報が示す車両加速の許容度合いを考慮し、車両加速の許容度合いに応じた最適値に補填トルクゲインを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
6. 請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   運転モードをユーザが任意に選択できるモード選択手段を設け、
   前記補填トルクゲイン設定部は、前記モード選択手段により選択された運転モードが示す車両加速の許容度合いを考慮し、車両加速の許容度合いに応じた最適値に補填トルクゲインを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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