(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
図1に示すハイブリッド車両のパワーユニット1は、例えば、エンジン2とモータ3とを駆動源として併用するシリーズ・パラレル方式を採用しており、例えば、車間距離制御付クルーズコントロール(ACC;Adaptive Cruise Control)機能を備えた自動車等の車両に搭載されている。
【0014】
パワーユニット1は、モータ3を内蔵する自動変速装置5を有し、この自動変速装置5がエンジン2に連設されている。又、自動変速装置5はエンジン2の出力軸2aに連結するトルクコンバータ6を有し、このトルクコンバータ6に、自動変速機としての無段変速機(CVT)8が前後進切換装置7を介して連設されている。
【0015】
CVT8は、前後進切換装置7に連結するプライマリ軸9aと、このプライマリ軸9aに平行なセカンダリ軸10aとを有し、これら各軸9a,10aにプライマリプーリ9とセカンダリプーリ10とが軸着されている。又、これら両プーリ9,10にベルト或いはチェーン等からなる巻き掛け式の伝達部材11が巻装されている。このCVT8は、各プーリ9,10に対する伝達部材11の巻掛け半径を変化させることにより(すなわち、プーリ比を変化させることにより)、プライマリ軸9aとセカンダリ軸10aとの間において、任意の変速比で変速した駆動力を伝達することができる。又、モータ3はプライマリ軸9aに直結されている。
【0016】
一方、セカンダリ軸10aは、歯車列15と出力クラッチ16とを介して出力伝達軸17に連設されており、この出力伝達軸17の一端に、前輪に連設する前輪駆動軸18が直結されている。又、この出力伝達軸17の他端に、減速歯車列19が連設され、この減速歯車列19に後輪駆動軸20が連設され、この後輪駆動軸20がセンターデファレンシャル機構(図示せず)を介して後輪に連設されている。出力クラッチ16が締結されると、セカンダリ軸10aと出力伝達軸17との間で駆動力の伝達がなされる。
【0017】
モータ3に、インバータ25を介して、車両の主電源を構成するバッテリ26が接続されている。このインバータ25は、バッテリ26からの直流電力を交流電力に変換し、モータ3を駆動する。又、回生時等において、インバータ25は、モータ3をジェネレータとして機能させ、モータ3で発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ26に充電させる。
【0018】
エンジン2、モータ3、バッテリ26、自動変速装置5に設けられている前後進切換装置7、CVT8及び出力クラッチ16の各動作は、エンジン制御ユニット(E/G_ECU)31、モータ制御ユニット(モータ_ECU)32、バッテリ管理ユニット(BAT_ECU)33、トランスミッション制御ユニット(TCU)34によって制御される。又、各ECU31〜34は、システム全体を統括制御する中央のハイブリッド制御ユニット(HEV_ECU)30に接続されている。この各ECU30〜34は、マイクロコンピュータを中心として各種インターフェースや周辺機器等を備えて構成され、例えばCAN(Controller Area Network)等の通信ラインを介して双方向通信可能に接続され、制御情報や制御対象の動作状態に係わるセンシング情報を相互に通信する。
【0019】
ここで、各ECU31〜34の機能について概略すると、E/G_ECU31は、HEV_ECU30からの制御指令を受け、エンジン2の運転状態を検出する各種センサ類からの信号に基づいて、スロットル開度、点火時期、燃料噴射量等を演算する。そして、これらに対応する制御信号によってアクチュエータ類を駆動し、エンジン2の出力が制御指令値に一致するようにフィードバック制御を行う。
【0020】
モータ_ECU32は、HEV_ECU30からの制御指令を受け、インバータ25を介してモータ3を制御するものであり、モータ3の回転数や電圧・電流等の情報に基づいて、インバータ25への電流指令や電圧指令を送信し、モータ3の出力が制御指令値に一致するようにフィードバック制御を行う。
【0021】
BAT_ECU33は、バッテリ26の充電状態(SOC:State of charge)で示される残存容量、バッテリ26における入出力可能な最大電力で示される入出力可能パワー量、バッテリ26の劣化度等によるバッテリ状態の把握、バッテリ状態を把握した上でのバッテリ26の冷却や充電の制御、異常検出及び異常検出時の保護動作等を管理する。
【0022】
TCU34は、HEV_ECU30からの制御指令を受けてCVT8の変速比を決定し、運転状態に応じた適切な変速比に制御すると共に、前後進切換装置7のクラッチ、ブレーキの締結/開放、及び出力クラッチ16の締結/開放を制御する。
【0023】
HEV_ECU30は走行モードを設定する走行モード設定手段としての機能を有しており、走行モードは、モータ3のみの駆動によるモータ走行モード(EVモード)と、エンジン2のみ或いはエンジン2とモータ3との駆動によるハイブリッド走行モード(HEVモード)と、EVモードからHEVモード或いはHEVモードからEVモードへ移行する際の過渡走行を制御する過渡モードを有している。
【0024】
HEV_ECU30が走行モードをEVモードに設定すると、TCU34は前後進切換装置7のクラッチ及びブレーキを開放して、エンジン2とプライマリ軸9aとの動力伝達を遮断すると共に、CVT8の変速比を所定に設定し、モータ_ECU32によって制御されるモータ3のみの駆動力(力行)により走行させる。又、HEVモードに設定されると、運転状態に応じて、E/G_ECU31によって制御されるエンジン2のみの駆動力、或いはエンジン2とモータ3との協調により走行する。又、HEVモードでは、エンジン2の駆動力に余力がある場合、モータ_ECU32はモータ3をジェネレータとして機能させ、回生動作により得られた電力をバッテリ26に充電させる。
【0025】
又、HEV_ECU30が走行モードを、EVモードからHEVモードへ移行する際の過渡モードに設定すると、モータ_ECU32に対しモータ3を惰行させる指令を送信し、E/G_ECU31に対してエンジン2を始動・完爆させる指令を送信する。一方、HEVモードからEVモードへ移行する際の過渡モードに設定すると、E/G_ECU31に対しエンジン2を停止させる指令を送信し、TCU34に対し前後進切換装置7を空転させるコースト走行指令を送信すると共に、モータ_ECU32に対してモータ3により力行させる指令を送信する。
【0026】
又、HEV_ECU30に車載カメラユニット40が接続されている。この車載カメラユニット40は、例えば、車外の環境に基づく運転支援機能の1つとして、自車走行レーン前方での先行車の捕捉状態に応じて、追従走行制御と定速走行制御とを選択的に行う車間距離制御付クルーズコントロール(ACC;Adaptive Cruise Control)機能を実現するものであり、車載カメラ41、プレビュ制御ユニット(PCU)42等を備えている。車載カメラ41はステレオカメラであり、CCDやCMOS等の固体撮像素子を内蔵する左右一対のメインカメラ41aとサブカメラ41bとで構成されている。この両カメラ41a、41bは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔を持って取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する。
【0027】
又、PCU42は、例えば、三次元画像処理エンジン、画像認識ソフトウェア、車両制御ソフトウェア等を搭載したマイクロプロセッサによって構成されている。このPCU42には、車載カメラ41からの画像情報が入力されると共に、TCU34から自車速V等が入力される。PCU42は、車載カメラ41で撮像した1組の画像(ステレオ画像)の画素群に対してステレオマッチング処理を行い、得られた画像情報にグルーピング処理を行うことで自車前方の白線や立体物等を認識する。
【0028】
又、PCU42は、認識した白線や立体物等に基づいて自車走行路を推定し、自車走行路上の先行車検出を行う。そして、先行車を検出した場合、PCU42は、その先行車情報として、先行車距離D(=車間距離)、先行車速度Vf(=車間距離Dの変化の割合+自車速V)、先行車加速度af(=先行車速度Vfの微分値)等を演算する。
【0029】
更に、PCU42には、運転者が操作可能なクルコンスイッチ43が接続されており、このクルコンスイッチ43を操作することで、セット車速Vsetや車間距離モード(例えば、「長」、「中」、「短」)等、ACC機能がONされた際の各種設定情報を入力することができる。
【0030】
図2に示すように、PCU42にはACC機能として、目標加速度演算手段としての目標加速度演算部42a、目標駆動力演算手段としての目標駆動力演算部42bを備えている。目標加速度演算部42aは、自車速Vをセット車速Vsetに収束させるための目標加速度a1を求める。すなわち、先ず、自車速Vとセット車速Vsetとの差分Vsrel(=Vset−V)を演算し、予め設定されたマップ等を参照して目標加速度a1を演算する。
【0031】
更に、目標加速度演算部42aは、自車走行路上に先行車を検出した場合、上述した目標加速度a1に加え、車間距離Dを車間距離モードに応じた追従目標距離Dtrgに収束させるための目標加速度a2を求める。すなわち、車間距離モード毎に予め設定されたマップを参照し、自車速Vに応じた追従目標距離Dtrgを設定する。又、PCU42は、追従目標距離Dtrgと車間距離Dとの差分ΔD(=Dtrg−D)を演算すると共に、先行車速度Vfと自車速Vとの相対速度Vfrel(=Vf−V)を演算し、これらをパラメータとして予め設定されているマップ等を参照して目標加速度a2を演算する。そして、ACC機能に係る最終的な目標加速度a0として、先行車を検出していない場合は目標加速度a1をそのまま設定し、先行車を検出した場合は目標加速度a1,a2のうち何れか大きい値を選択する。
【0032】
又、目標駆動力演算部42bは、目標加速度a0に対応する目標駆動力Faを算出する(Fa←f(a0))。この目標駆動力演算部42bで算出した目標駆動力Faは、HEV_ECU30に送信される。HEV_ECU30は、目標駆動力Faに対応する要求トルクTqを、運転状態に応じて設定した配分比率に基づきエンジン2、モータ3に配分するためのエンジントルク指示値とモータトルク指示値を求めると共にCVT8に対する変速比指示値を設定し、この各指示値をE/G_ECU31、モータ_ECU32、TCU34へ送信する。
【0033】
例えば、
図5(a)に示すように、ACC機能がONされている状態での追従走行に際し、先行車が停車状態から発進した場合、自車両が追従発進するに際し、HEV_ECU30は、走行モードをEVモードに設定し、E/G_ECU31に対してエンジン停止指令を送信した状態で、モータ_ECU32に対してモータ3による力行を実現させるモータトルク指示値を送信すると共に、TCU34に対して所定の変速比指示値を送信する。
【0034】
すると、モータ出力とCVT8の変速比とにより、目標加速度a0に沿って実加速度aが上昇する。その後、このモータトルク指示値が上限トルクに達した場合、HEV_ECU30は、走行モードをEVモードからHEV移行過渡モードへ移行させる。このHEV移行過渡モードは、走行モードをEVモードからHEVモード移行させる際の過渡制御を行うもので、モータ_ECU32に対して惰行指令を送信し、E/G_ECU31に対してエンジン始動指令を送信する。HEV移行過渡モードではモータ3が惰行し、しかも、エンジン2の駆動力が出力されていないため、実加速度aは目標加速度a0に対して落ち込んだ状態になる。
【0035】
そして、エンジン2が始動・完爆した後、HEV_ECU30は、走行モードをHEVモードへ移行させ、E/G_ECU31、モータ_ECU32に対して所定配分比率のトルク指示値を送信する。すると、エンジン2の駆動力により実加速度aが上昇し、目標加速度a0に収束される。ところで、このような状況で、要求駆動力Fdを増加し続けた場合、要求駆動力Fdと実駆動力との差が大きくなり、HEV移行完了後、エンジンの駆動力によって実加速度aが目標加速度a0まで一気に立ち上がってしまい、乗り心地が悪化する。
【0036】
そのため、本実施形態では、同図(b)に破線で示すように、HEV移行過渡モードでは、目標駆動力Faを得るために設定する要求駆動力Fdに対し上限を設け、要求駆動力Fdの増加を抑制し、HEVモードへ移行した際の実加速度aの急激な立ち上がりを抑制し、車両に発生する加加速度(ジャーク)を小さくして、良好な乗り心地を得るようにしている。
【0037】
HEV_ECU30で実行されるEVモードからHEVモードへの移行制御は、具体的には、
図3に示すEV→HEV移行制御処理ルーチンに従って処理される。
【0038】
このルーチンでは、先ず、ステップS1で、PCU42で求めた目標駆動力Faを読込み、ステップS2で、この目標駆動力Faに対応する要求トルクTqを設定する。
【0039】
次いで、ステップS3へ進み、要求トルクTqとモータ3の有するモータ上限トルクTMmaxとを比較し、Tq>TMmaxの場合ステップS4へ進み、Tq≦TMmaxの場合、ルーチンを抜ける。
【0040】
ステップS4へ進むと、現在の走行モードがEVモードか否かを調べ、EVモードの場合、ステップS5へ進みHEV移行過渡モード制御を実行してルーチンを抜ける。一方、HEVモードの場合は、そのままルーチンを抜ける。
【0041】
このHEV移行過渡モード制御は、
図4に示すHEV移行過渡モード制御サブルーチンに従って実行される。このサブルーチンでは、先ず、ステップS11で、E/G_ECU31に対してエンジン始動指令を送信する。次いで、ステップS12へ進み、要求駆動力Fdの上限を規制する上限駆動力Fmaxを演算する。
【0042】
この上限駆動力Fmaxは、例えば、エンジン2の始動直後のアイドリングトルクTidlとモータ上限トルクTMmaxとに基づいて算出する。より詳細には、上限駆動力Fmaxは、次の(1)式から算出する。
【0043】
Fmax←(Tidl・Rt+TMmax)・Gear・η/r …(1)
ここで、Rtはトルクコンバータ6の特性によるトルク増幅率、Gearは総減速比、ηは伝達効率、rは駆動輪の半径である。又、総減速比Gearは、Gear=ia・irから求める。ここで、iaはCVT8の実変速比、irは減速歯車列、デファレンシャル装置等、CVT以降の減速比を示す定数(固定値)である。
【0044】
又、上述した上限駆動力Fmaxは、エンジン2の始動直後のエンジン出力と現在のモータ出力とから求めることもできる。この場合、より詳細には、次の(2)式から算出する。
【0045】
Fmax←(TE/G・Rt+TM)・Gear・η/r …(2)
ここで、TE/Gは始動直後のエンジントルク、TMは現在のモータトルクである。
【0046】
その後、ステップS13へ進み、追加加速要求があるか否かを調べる。尚、このステップでの処理が本発明の追加加速要求判定手段に対応している。
【0047】
追加加速要求は、例えば、先行車に対して追従走行している状態で、先行車が所定以上の加速度で走行したために、先行車との車間距離Dが急に広がった場合、或いは、運転者が右方向のターンシグナルスイッチをONして追い越しの意思を示した場合等、急加速を容認する場合の要求であり、このような急加速要求を検知した場合、PCU42はHEV_ECU30に対して、追加加速要求信号を送信する。
【0048】
そして、追加加速要求信号を受信した場合、ステップS14へ進み、上限駆動力Fmaxをかさ上げする加速補正を行う。一方、追加加速要求信号が受信されていない場合は、ステップS15へジャンプする。
【0049】
ステップS14へ進むと、ステップS12で求めた上限駆動力Fmaxを次の(2)〜(5)式の何れかによりかさ上げする加速補正を行い、新たな上限駆動力Fmaxを求める。尚、以下においては、便宜的に、ステップS12で求めた上限駆動力FmaxをFmax(1-n)とし、今回求める上限駆動力FmaxをFmax(n)として表す。
【0050】
Fmax(n)←Fmax(1-n)+a0・K1 …(2)
Fmax(n)←Fmax(1-n)+(a0−Fmax(1-n)/m/G)・K2 …(3)
ここで、a0はPCU42で求めたクルーズコントロールの目標加速度、K1,K2は係数(但し、K1≦1,K2≦1)、mは車重、Gは重力加速度である。
【0051】
(2)式は、上限駆動力Fmax(n)を、目標加速度a0自体に係数K1を乗算した値でかさ上げする加速補正を行うものであり、(3)式は、上限駆動力Fmax(n)を、目標加速度a0と上限駆動力Fmax(1-n)との割合に係数K2を乗算した値でかさ上げする加速補正を行うものである。
【0052】
Fmax(n)←Fmax(1-n)+Fa・K3 …(4)
Fmax(n)←Fmax(1-n)+(Fa−Fmax(1-n))・K4 …(5)
ここで、FaはPCU42で求めたクルーズコントロールの目標駆動力、K3,K4は係数(但し、K3≦1,K4≦1))である。
【0053】
(4)式は、上限駆動力Fmax(n)を、目標駆動力Fa自体に係数K3を乗算した値でかさ上げする加速補正を行うものであり、(5)式は、上限駆動力Fmax(n)を、目標駆動力Faと上限駆動力Fmax(1-n)との割合に係数K4を乗算した値でかさ上げする加速補正を行うものである。
【0054】
加速要求がある場合、HEVモードへ移行後、早め加速させた方が運転者の意思に沿った応答性の良い加速性能を得ることができる。尚、本実施形態では、加速補正の演算式として(2)式を採用しているが、(3)〜(5)式の何れを採用しても良い。
【0055】
そして、ステップS13或いはステップS14からステップS15へ進むと、目標加速度a0の加速度変化を抑えて滑らかに加速させるべく、目標駆動力Faを所定フィルタ処理して、ステップS16へ進む。
【0056】
ステップS16では、所定にフィルタ処理した目標駆動力Faに基づき、この目標駆動力Faを得るための要求駆動力Fdを演算する。このステップでの処理が本発明の要求駆動力演算手段に対応している。
【0057】
その後、ステップS17へ進み、この要求駆動力Fdと上限駆動力Fmaxとを比較し、Fd≧Fmaxの場合、ステップS18へ進み、要求駆動力Fdを上限駆動力Fmaxで更新し(Fd←Fmax)、ステップS19へ進む。又、Fd<Fmaxの場合はステップS19へジャンプする。その結果、本実施形態によるHEV移行過渡モードでの要求駆動力Fdは、
図5(b)に一点鎖線で示す従来の要求駆動力に対し、同図に破線で示すように、その上限が上限駆動力Fmaxで押さえられる。
【0058】
そして、ステップS19へ進むと、エンジン回転数Neと完爆判定回転数Neoとを比較し、エンジン回転数Neが完爆判定回転数Neoに達するまで、ステップS12〜19を繰り返し実行する。尚、この場合、エンジン回転数Neと完爆判定回転数Neoとを比較することなく、エンジン始動指令を送信した後、予め設定した時間(実験等から求めた完爆に至るまでの固定時間)に達するまで、ステップS12〜S19を繰り返し実行するようにしても良い。
【0059】
その後、エンジン2が完爆した場合(Ne≧Neo)、ステップS20へ進み、走行モードをHEVモードに設定し、ルーチンを抜ける。
【0060】
このように、本実施形態では、ACC走行時の加速運転において、走行モードがHEV移行過渡モードに設定されている際の要求駆動力Fdの上限を上限駆動力Fmaxで押さえるようにしたので、実加速度が目標加速度a0まで一気に立ち上がることがなく、滑らかな加速性となり、良好な乗り心地を得ることができる。又、加速要求を検出した場合には、この上限駆動力Fmaxを、目標加速度a0、或いは目標駆動力Faに基づいてかさ上げする加速補正を行うようにしたので、HEVモード移行後は、運転者の意思に沿った応答性の良い加速性を得ることができる。
【0061】
尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えばEVモードからHEVモードへの移行タイミングは、採用するモータ3の有するモータ上限トルクによって決定されるため、モータ3の容量が大きければ、発進加速時以外に、巡航走行からの加速運転においてHEV移行過渡モード制御が実行される場合もある。