(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-14
(45)【発行日】2022-10-24
(54)【発明の名称】車両の制御方法及び車両システム
(51)【国際特許分類】
B60W 30/02 20120101AFI20221017BHJP
B60L 15/20 20060101ALI20221017BHJP
B60K 6/48 20071001ALI20221017BHJP
B60W 10/06 20060101ALI20221017BHJP
B60W 10/08 20060101ALI20221017BHJP
B60W 10/26 20060101ALI20221017BHJP
B60K 6/54 20071001ALI20221017BHJP
B60W 20/00 20160101ALI20221017BHJP
B60W 20/13 20160101ALI20221017BHJP
B60W 30/18 20120101ALI20221017BHJP
B60L 50/16 20190101ALI20221017BHJP
【FI】
B60W30/02
B60L15/20 J
B60K6/48
B60W10/06 900
B60W10/08 900
B60W10/26 900
B60K6/54
B60W20/00
B60W20/00 900
B60W20/13
B60W30/18
B60L50/16
(21)【出願番号】P 2018144976
(22)【出願日】2018-08-01
【審査請求日】2021-05-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000003137
【氏名又は名称】マツダ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100059959
【氏名又は名称】中村 稔
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100088694
【氏名又は名称】弟子丸 健
(74)【代理人】
【識別番号】100162824
【氏名又は名称】石崎 亮
(72)【発明者】
【氏名】小川 大策
(72)【発明者】
【氏名】梅津 大輔
【審査官】竹村 秀康
(56)【参考文献】
【文献】特許第5999360(JP,B2)
【文献】特開2002-178707(JP,A)
【文献】特開2008-116316(JP,A)
【文献】特開2013-086600(JP,A)
【文献】特開2011-011721(JP,A)
【文献】特開平05-149163(JP,A)
【文献】特許第5193885(JP,B2)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60W 30/02
B60L 50/16
B60L 15/20
B60K 6/48
B60W 10/06
B60W 10/08
B60W 10/26
B60K 6/54
B60W 20/00
B60W 20/13
B60W 30/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリを有し、エンジン及び前記バッテリに電気的に接続された回転電気機械により前輪が駆動される車両を制御する方法であって、
前記車両の運転状態に基づき、前記エンジン及び前記回転電気機械の少なくとも一方が発生すべき基本トルクを設定する基本トルク設定工程と、
前記車両に搭載された操舵装置の操舵角の増加に基づいて、減速トルクを設定する
と共に、前記操舵角の変化速度である操舵速度が大きいほど、設定する前記減速トルクを大きくする減速トルク設定工程と、
前記回転電気機械がトルクを発生している場合には、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記回転電気機械を制御し、前記回転電気機械がトルクを発生していない場合には、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記エンジンを制御するトルク発生工程と、
を有
し、
前記操舵装置の操舵角の減少に基づいて、加速トルクを設定すると共に、前記操舵角の変化速度である操舵速度が大きいほど、設定する前記加速トルクを大きくする加速トルク設定工程を更に有し、
前記トルク発生工程では、前記回転電気機械がトルクを発生している場合には、前記基本トルク及び前記加速トルクに基づくトルクが発生するように前記回転電気機械を制御し、前記回転電気機械がトルクを発生していない場合には、前記基本トルク及び前記加速トルクに基づくトルクが発生するように前記エンジンを制御する、
ことを特徴とする車両の制御方法。
【請求項2】
前記トルク発生工程では、
前記操舵角の増加が開始したときに前記回転電気機械がトルクを発生している場合には、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記回転電気機械を制御し、
前記操舵角の増加が開始したときに前記回転電気機械がトルクを発生していない場合には、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記エンジンを制御する、
請求項1に記載の車両の制御方法。
【請求項3】
前記バッテリの状態に応じて、前記回転電気機械がトルクを発生する領域及び前記エンジンがトルクを発生する領域が変更される、請求項1又は2に記載の車両の制御方法。
【請求項4】
前記バッテリが所定温度範囲にないときには、前記バッテリが前記所定温度範囲にあるときよりも、前記回転電気機械によるトルクの発生が制限され、
前記トルク発生工程では、前記バッテリが前記所定温度範囲にあるときには、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記回転電気機械を制御し、前記バッテリが前記所定温度範囲にないときには、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記エンジンを制御する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両の制御方法。
【請求項5】
前記バッテリの残容量が所定量以上であるときには、前記バッテリの残容量が前記所定量未満であるときよりも、前記回転電気機械によるトルクの発生が制限され、
前記トルク発生工程では、前記バッテリの残容量が前記所定量未満であるときには、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記回転電気機械を制御し、前記バッテリの残容量が前記所定量以上であるときには、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記エンジンを制御する、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の車両の制御方法。
【請求項6】
車両システムであって、
車両の前輪を駆動するエンジン及び回転電気機械と、
前記回転電気機械に電気的に接続されたバッテリと、
前記車両を操舵するための操舵装置と、
前記操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、
前記車両の運転状態を検出する運転状態センサと、
前記エンジン及び前記回転電気機械を制御する制御器と、を有し、
前記制御器は、
前記運転状態センサにより検出された運転状態に基づき、前記エンジン及び前記回転電気機械の少なくとも一方が発生すべき基本トルクを設定し、
前記操舵角センサにより検出された操舵角の増加に基づいて、減速トルクを設定し、
前記操舵角の変化速度である操舵速度が大きいほど、設定する前記減速トルクを大きくし、
前記回転電気機械がトルクを発生している場合には、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記回転電気機械を制御し、前記回転電気機械がトルクを発生していない場合には、前記基本トルク及び前記減速トルクに基づくトルクが発生するように前記エンジンを制御するよう構成され、
前記制御器は、更に、
前記操舵装置の操舵角の減少に基づいて、加速トルクを設定し、
前記操舵角の変化速度である操舵速度が大きいほど、設定する前記加速トルクを大きくし、
前記回転電気機械がトルクを発生している場合には、前記基本トルク及び前記加速トルクに基づくトルクが発生するように前記回転電気機械を制御し、前記回転電気機械がトルクを発生していない場合には、前記基本トルク及び前記加速トルクに基づくトルクが発生するように前記エンジンを制御するよう構成されている、
ことを特徴とする車両システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、操舵に応じて車両の姿勢を制御する車両の制御方法及び車両システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、スリップ等により車両の挙動が不安定になった場合に安全方向に車両の挙動を制御するもの(横滑り防止装置等)が知られている。具体的には、車両のコーナリング時等に、車両にアンダーステアやオーバーステアの挙動が生じたことを検出し、それらを抑制するように車輪に適切な減速度を付与するようにした技術が知られている。
【0003】
他方で、車両の挙動が不安定になるような走行状態における安全性向上のための制御とは別に、ステアリングの切り込み操作時にトルクを低減させて車両減速度を生じさせることで、コーナリング時におけるドライバの操作が自然で安定したものとなるように車両挙動を制御する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。以下では、このようなドライバによるステアリング操作に応じてトルクを変化させて車両の姿勢を制御することを適宜「車両姿勢制御」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の特許文献1には、エンジン及びモータジェネレータを有するハイブリッド車両に対して、車両姿勢制御を適用してもよいことが記載されている。しかしながら、特許文献1には、車両姿勢制御をハイブリッド車両に適用する場合の具体的な制御内容についての開示はない。ここで、ハイブリッド車両において車両姿勢制御を行うことを考えた場合、ドライバによるステアリング操作に応じて車両のトルクを適切に変化させるために、エンジンではなく、モータジェネレータを用いて制御を行うことが想定される。これは、エンジンよりもモータジェネレータのほうが、車両の駆動トルク及び回生トルクの制御性(応答性など)が優れているからである。
【0006】
しかしながら、例えばモータジェネレータと電気的に接続されたバッテリの状態(バッテリの温度や残容量など)により、モータジェネレータによる駆動や回生が制限されることがある。そのため、上記のようにハイブリッド車両においてモータジェネレータを用いて車両姿勢制御を行おうとした場合に、バッテリの状態などによってモータジェネレータの動作が制限されると、ドライバによるステアリング操作に応じて車両のトルクを適切に変化させることができない可能性がある。その結果、車両姿勢制御による効果、すなわちステアリング操作に対する旋回性能(車両応答性やリニア感)の改善効果を適切に確保できなくなる場合がある。
【0007】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、エンジン及び回転電気機械を有し、車両姿勢制御を行う車両の制御方法及び車両システムにおいて、回転電気機械などの状態によらずに車両姿勢制御を適切に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成するために、本発明は、バッテリを有し、エンジン及びバッテリに電気的に接続された回転電気機械により前輪が駆動される車両を制御する方法であって、車両の運転状態に基づき、エンジン及び回転電気機械の少なくとも一方が発生すべき基本トルクを設定する基本トルク設定工程と、車両に搭載された操舵装置の操舵角の増加に基づいて、減速トルクを設定すると共に、操舵角の変化速度である操舵速度が大きいほど、設定する減速トルクを大きくする減速トルク設定工程と、回転電気機械がトルクを発生している場合には、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するように回転電気機械を制御し、回転電気機械がトルクを発生していない場合には、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するようにエンジンを制御するトルク発生工程と、を有し、操舵装置の操舵角の減少に基づいて、加速トルクを設定すると共に、操舵角の変化速度である操舵速度が大きいほど、設定する加速トルクを大きくする加速トルク設定工程を更に有し、トルク発生工程では、回転電気機械がトルクを発生している場合には、基本トルク及び加速トルクに基づくトルクが発生するように回転電気機械を制御し、回転電気機械がトルクを発生していない場合には、基本トルク及び加速トルクに基づくトルクが発生するようにエンジンを制御する、ことを特徴とする。
【0009】
このように構成された本発明では、エンジン及び回転電気機械により前輪が駆動される車両(ハイブリッド車両)に関して、操舵角の増加(ステアリングの切り込み操作に対応する)に応答して、車両を減速させるための減速トルクを付与することで車両姿勢を制御する。そして、本発明では、回転電気機械がトルクを発生している場合には、車両姿勢制御による減速トルクに応じたトルクが発生するように回転電気機械を制御する一方で、回転電気機械がトルクを発生していない場合には、車両姿勢制御による減速トルクに応じたトルクが発生するようにエンジンを制御する。すなわち、本発明では、回転電気機械がトルクを発生していない場合、例えば回転電気機械がトルクを発生できないような状況では、回転電気機械ではなく、エンジンからのトルクによって車両姿勢制御を実現するようにする。これにより、回転電気機械やバッテリなどの状態によらずに、車両姿勢制御を適切に実行することができる。よって、ステアリングの切り込み操作に対する旋回性能(車両応答性やリニア感)の改善効果を適切に確保することができる。
また、本発明によれば、操舵角の減少(ステアリングの切り戻し操作に対応する)に応答して、車両を加速させるための加速トルクを付与することで車両姿勢を制御する。そして、本発明では、回転電気機械がトルクを発生している場合には、車両姿勢制御による加速トルクに応じたトルクが発生するように回転電気機械を制御する一方で、回転電気機械がトルクを発生していない場合には、車両姿勢制御による加速トルクに応じたトルクが発生するようにエンジンを制御する。これによっても、回転電気機械やバッテリなどの状態によらずに、車両姿勢制御を適切に実行することができる。よって、ステアリングの切り戻し操作に対する旋回性能(車両応答性やリニア感)の改善効果を適切に確保することができる。
【0010】
なお、「回転電気機械」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び、これらモータ及びジェネレータの両方の機能を有するモータジェネレータ、のうちの少なくともいずれかを意味するものとする。
【0011】
本発明において、好ましくは、トルク発生工程では、操舵角の増加が開始したときに回転電気機械がトルクを発生している場合には、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するように回転電気機械を制御し、操舵角の増加が開始したときに回転電気機械がトルクを発生していない場合には、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するようにエンジンを制御する。
このように構成された本発明によれば、操舵角の増加が開始したタイミングで、回転電気機械がトルクを発生しているか否かを判定して、この判定結果に応じて、エンジンの制御及び回転電気機械の制御のいずれによって車両姿勢制御を実現するかを決定する。これにより、回転電気機械やバッテリなどの状態によらずに、適切な車両姿勢制御をより確実に実行することが可能となる。
【0012】
本発明において、好ましくは、バッテリの状態に応じて、回転電気機械がトルクを発生する領域及びエンジンがトルクを発生する領域が変更される。
このように構成された本発明によれば、回転電気機械がトルクを発生する領域及びエンジンがトルクを発生する領域(当該領域は回転電気機械がトルクを発生しない領域に相当する)を、バッテリの状態に応じて適切に設定することができる。よって、バッテリの状態に応じて、回転電気機械がトルクを発生する領域を適切に制限することができる。
【0013】
本発明において、好ましくは、バッテリが所定温度範囲にないときには、バッテリが所定温度範囲にあるときよりも、回転電気機械によるトルクの発生が制限され、トルク発生工程では、バッテリが所定温度範囲にあるときには、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するように回転電気機械を制御し、バッテリが所定温度範囲にないときには、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するようにエンジンを制御する。
このように構成された本発明によれば、回転電気機械の動作(駆動及び回生)を制限するためのバッテリの所定温度範囲を用いて、バッテリが所定温度範囲にあるときには、回転電気機械からのトルクによって車両姿勢制御を実現する一方で、バッテリが所定温度範囲にないときには、エンジンからのトルクによって車両姿勢制御を実現する。これにより、バッテリ温度によらずに、車両姿勢制御を適切に実行することができる。
【0014】
本発明において、好ましくは、バッテリの残容量が所定量以上であるときには、バッテリの残容量が所定量未満であるときよりも、回転電気機械によるトルクの発生が制限され、トルク発生工程では、バッテリの残容量が所定量未満であるときには、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するように回転電気機械を制御し、バッテリの残容量が所定量以上であるときには、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するようにエンジンを制御する。
このように構成された本発明によれば、回転電気機械の動作(回生)を制限するためのバッテリ残容量の判定値(所定量)を用いて、バッテリ残容量が所定量未満であるときには、回転電気機械からのトルクによって車両姿勢制御を実現する一方で、バッテリ残容量が所定量以上であるときには、エンジンからのトルクによって車両姿勢制御を実現する。これにより、バッテリ残容量によらずに、車両姿勢制御を適切に実行することができる。
【0016】
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、車両システムであって、車両の前輪を駆動するエンジン及び回転電気機械と、回転電気機械に電気的に接続されたバッテリと、車両を操舵するための操舵装置と、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、車両の運転状態を検出する運転状態センサと、エンジン及び回転電気機械を制御する制御器と、を有し、制御器は、運転状態センサにより検出された運転状態に基づき、エンジン及び回転電気機械の少なくとも一方が発生すべき基本トルクを設定し、操舵角センサにより検出された操舵角の増加に基づいて、減速トルクを設定し、操舵角の変化速度である操舵速度が大きいほど、設定する減速トルクを大きくし、回転電気機械がトルクを発生している場合には、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するように回転電気機械を制御し、回転電気機械がトルクを発生していない場合には、基本トルク及び減速トルクに基づくトルクが発生するようにエンジンを制御するよう構成され、制御器は、更に、操舵装置の操舵角の減少に基づいて、加速トルクを設定し、操舵角の変化速度である操舵速度が大きいほど、設定する加速トルクを大きくし、回転電気機械がトルクを発生している場合には、基本トルク及び加速トルクに基づくトルクが発生するように回転電気機械を制御し、回転電気機械がトルクを発生していない場合には、基本トルク及び加速トルクに基づくトルクが発生するようにエンジンを制御するよう構成されている、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によっても、回転電気機械やバッテリなどの状態によらずに、車両姿勢制御を適切に実行することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、エンジン及び回転電気機械を有し、車両姿勢制御を行う車両の制御方法及び車両システムにおいて、回転電気機械などの状態によらずに車両姿勢制御を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】本発明の実施形態による車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【
図2】本発明の実施形態による車両の電気的構成を示すブロック図である。
【
図3】本発明の実施形態による車両の運転領域を示すマップである。
【
図4】本発明の実施形態による車両姿勢制御処理のフローチャートである。
【
図5】本発明の実施形態による運転領域設定処理のフローチャートである。
【
図6】本発明の実施形態によるバッテリ状態に応じた運転領域の制限についての説明図である。
【
図7】本発明の実施形態による減速トルク設定処理のフローチャートである。
【
図8】本発明の実施形態による付加減速度と操舵速度との関係を示したマップである。
【
図9】本発明の実施形態による加速トルク設定処理のフローチャートである。
【
図10】本発明の実施形態による付加加速度と操舵速度との関係を示したマップである。
【
図11】本発明の実施形態による車両姿勢制御をエンジン走行領域において行った場合の各パラメータの時間変化を示すタイムチャートである。
【
図12】本発明の実施形態による車両姿勢制御をEV走行領域において行った場合の各パラメータの時間変化を示すタイムチャートである。
【
図13】本発明の実施形態による車両姿勢制御をエンジン切り離し回生領域において行った場合の各パラメータの時間変化を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の制御方法及び車両システムについて説明する。
【0020】
<車両の構成>
まず、
図1及び
図2を参照して、本発明の実施形態による車両の制御方法及び車両システムが適用された車両について説明する。
図1は、本発明の実施形態による車両の全体構成を概略的に示すブロック図であり、
図2は、本発明の実施形態による車両の電気的構成を示すブロック図である。
【0021】
図1に示すように、車両1の車体前部には、左右の前輪2を駆動する原動機として、エンジン4が搭載されている。この車両1は、所謂FF車として構成されている。車両1の各車輪2は、弾性部材(典型的にはスプリング)やサスペンションアームなどを含むサスペンション70を介して、車体に懸架されている。
【0022】
エンジン4は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃エンジンであり、本実施形態では点火プラグ14(
図2参照)を有するガソリンエンジンである。エンジン4は、変速機6を介して前輪2との間で力が伝達され、また、コントローラ8により制御される。エンジン4は、吸入空気量を調整するスロットルバルブ10と、燃料を噴射するインジェクタ12と、点火プラグ14と、吸排気弁の開閉時期を変化させる可変動弁機構16と、エンジン4の回転数を検出するエンジン回転数センサ18と、を有する(
図2参照)。エンジン回転数センサ18は、その検出値をコントローラ8に出力する。
【0023】
また、
図1に示すように、車両1には、前輪2を駆動する機能(つまり原動機としての機能)と、前輪2により駆動されて回生発電を行う機能(つまり発電機としての機能)と、を有するモータジェネレータ20(回転電気機械)が搭載されている。モータジェネレータ20は、変速機6を介して前輪2との間で力が伝達され、また、インバータ22を介してコントローラ8により制御される。さらに、モータジェネレータ20は、バッテリ24に接続されており、駆動力を発生するときにはバッテリ24から電力が供給され、回生したときにはバッテリ24に電力を供給してバッテリ24を充電する。このように、車両1は、エンジン4及びモータジェネレータ20を動力源とするハイブリッド車両として構成されている。
【0024】
また、車両1においては、エンジン4、モータジェネレータ20及び前輪2が直列に連結されている。特に、エンジン4の出力軸とモータジェネレータ20の回転軸とは、断続可能な第1クラッチ61を介して連結され、モータジェネレータ20の回転軸と変速機6の回転軸とは、断続可能な第2クラッチ62を介して連結されている。なお、一般的には、エンジン4と変速機6との間にはトルクコンバータが設けられるが、本実施形態では、そのようなトルクコンバータが設けられておらず、その代わりにモータジェネレータ20、第1及び第2クラッチ61、62が設けられている。例えば、第1クラッチ61は、変速機6の油圧を利用して、締結と解放の切り替えが制御される。
【0025】
車両1は、ステアリングホイール28(以下では単に「ステアリング」とも表記する。)やステアリングコラム30などを含む操舵装置26と、ステアリングコラム30の回転角度やステアリングラック(不図示)の位置から操舵装置26における操舵角を検出する操舵角センサ34と、アクセルペダルの開度に相当するアクセルペダル踏込量を検出するアクセル開度センサ36と、ブレーキペダルの踏込量を検出するブレーキ踏込量センサ38と、車速を検出する車速センサ40と、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ42と、加速度を検出する加速度センサ44と、を有する。また、車両1は、バッテリ24の温度(バッテリ温度)を検出するバッテリ温度センサ31と、バッテリ24の残容量(バッテリ残容量)を検出するバッテリ残容量センサ32と、を有する。これらの各センサは、それぞれの検出値をコントローラ8に出力する。このコントローラ8は、例えばPCM(Power-train Control Module)などを含んで構成される。なお、アクセル開度センサ36や車速センサ40などは、車両1の運転状態を検出する運転状態センサに相当する。
【0026】
また、車両1は、各車輪に設けられたブレーキ装置(制動装置)46のホイールシリンダやブレーキキャリパにブレーキ液圧を供給するブレーキ制御システム48を備えている。ブレーキ制御システム48は、各車輪に設けられたブレーキ装置46において制動力を発生させるために必要なブレーキ液圧を生成する液圧ポンプ50を備えている。液圧ポンプ50は、例えばバッテリ24から供給される電力で駆動され、ブレーキペダルが踏み込まれていないときであっても、各ブレーキ装置46において制動力を発生させるために必要なブレーキ液圧を生成することが可能となっている。また、ブレーキ制御システム48は、各車輪のブレーキ装置46への液圧供給ラインに設けられた、液圧ポンプ50から各車輪のブレーキ装置46へ供給される液圧を制御するためのバルブユニット52(具体的にはソレノイド弁)を備えている。例えば、バッテリ24からバルブユニット52への電力供給量を調整することによりバルブユニット52の開度が変更される。また、ブレーキ制御システム48は、液圧ポンプ50から各車輪のブレーキ装置46へ供給される液圧を検出する液圧センサ54を備えている。液圧センサ54は、例えば各バルブユニット52とその下流側の液圧供給ラインとの接続部に配置され、各バルブユニット52の下流側の液圧を検出し、検出値をコントローラ8に出力する。
ブレーキ制御システム48は、コントローラ8から入力された制動力指令値や液圧センサ54の検出値に基づき、各車輪のホイールシリンダやブレーキキャリパのそれぞれに独立して供給する液圧を算出し、それらの液圧に応じて液圧ポンプ50の回転数やバルブユニット52の開度を制御する。
【0027】
図2に示すように、本実施形態によるコントローラ8は、上述したセンサ18、31、32、34、36、38、40、42、44、54の検出信号の他、車両1の運転状態を検出する各種の運転状態センサが出力した検出信号に基づいて、エンジン4の各部(例えば、スロットルバルブ10、インジェクタ12、点火プラグ14、可変動弁機構16のほか、ターボ過給機やEGR装置等)、モータジェネレータ20、第1及び第2クラッチ61、62、及び、ブレーキ制御システム48の液圧ポンプ50及びバルブユニット52に対する制御を行うべく、制御信号を出力する。
【0028】
コントローラ8(ブレーキ制御システム48も含めてよい)は、それぞれ、1つ以上のプロセッサ、当該プロセッサ上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのROMやRAMの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。
【0029】
なお、コントローラ8は、本発明における制御器に相当する。また、エンジン4、モータジェネレータ20、バッテリ24、操舵角センサ34、アクセル開度センサ36、車速センサ40、及びコントローラ8を含むシステムは、本発明における車両システムに相当する。
【0030】
<運転領域>
次に、
図3を参照して、本発明の実施形態による車両1(ハイブリッド車両)の運転領域について説明する。
図3は、車速(横軸)及び加減速度(縦軸)に基づき規定された運転領域のマップを示している。
【0031】
図3において、領域R1は、エンジン4が発生したトルクのみを用いて車両1を走行させるエンジン走行領域であり、領域R2は、モータジェネレータ20が発生したトルクのみを用いて車両1を走行させるEV走行領域である。エンジン走行領域R1では、第1クラッチ61が締結されてエンジン4が繋がれ、EV走行領域R2では、第1クラッチ61が解放されてエンジン4が切り離される。また、領域R3は、モータジェネレータ20の回生のみによって車両1を制動させる領域であり、領域R4は、モータジェネレータ20の回生とブレーキ装置46によって車両1を制動させる領域である。領域R3、R4の両方とも、第1クラッチ61が解放されてエンジン4が切り離される。モータジェネレータ20が回生するときにエンジン4が繋がれていると、エンジン4の従動により無駄なエネルギー消費が生じるため、第1クラッチ61を解放してエンジン4を切り離すようにしている。
【0032】
なお、以下では、領域R3を「第1エンジン切り離し回生領域」と呼び、領域R4を「第2エンジン切り離し回生領域」と呼ぶ。これら第1及び第2エンジン切り離し回生領域R3、R4を区別しない場合には単に「エンジン切り離し回生領域」と呼ぶ。また、領域R2~R4をまとめて「モータジェネレータ使用領域」と呼ぶ。
【0033】
図3に示すように、本実施形態による運転領域のマップでは、EV走行領域R2が比較的広範囲に亘って設けられている、具体的にはエンジン走行領域R1と同程度の広さになっている。また、第1エンジン切り離し回生領域R3も比較的広範囲に亘って設けられている、具体的には第2エンジン切り離し回生領域R4と同程度の広さになっている。
【0034】
<車両姿勢制御>
次に、車両システムが実行する具体的な制御内容を説明する。まず、
図4により、本発明の実施形態において車両システムが行う車両姿勢制御処理の全体的な流れを説明する。
図4は、本発明の実施形態による車両姿勢制御処理のフローチャートである。
【0035】
図4の車両姿勢制御処理は、車両1のイグニッションがオンにされ、車両システムに電源が投入された場合に起動され、所定周期(例えば50ms)で繰り返し実行される。
車両姿勢制御処理が開始されると、
図4に示すように、ステップS101において、コントローラ8は、車両1の運転状態に関する各種センサ情報を取得する。具体的には、コントローラ8は、操舵角センサ34が検出した操舵角、アクセル開度センサ36が検出したアクセル開度、ブレーキ踏込量センサ38が検出したブレーキペダル踏込量、車速センサ40が検出した車速、ヨーレートセンサ42が検出したヨーレート、加速度センサ44が検出した加速度、エンジン回転数センサ18が検出したエンジン回転数、液圧センサ54が検出した液圧、車両1の変速機6に現在設定されているギヤ段、バッテリ温度センサ31が検出したバッテリ温度、バッテリ残容量センサ32が検出したバッテリ残容量等を含む、上述した各種センサが出力した検出信号を運転状態に関する情報として取得する。
【0036】
次に、ステップS102において、コントローラ8は、ステップS101において取得された車両1の運転状態に基づき、目標加速度(正の加速度だけでなく、負の加速度(減速度)も含むものとする。以下同様とする。)を設定する。典型的には、コントローラ8は、アクセルペダルが操作されている場合には、正の目標加速度を設定する。この場合、コントローラ8は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ(予め作成されてメモリなどに記憶されている)の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する正の目標加速度を設定する。他方で、コントローラ8は、典型的にはブレーキペダルが操作されている場合には、負の目標加速度を設定する。例えば、コントローラ8は、ブレーキペダル踏込量に基づき負の目標加速度を設定する。この場合、ブレーキペダル踏込量が大きくなるほど、目標加速度(絶対値)が大きくなる。
【0037】
次に、ステップS103において、コントローラ8は、ステップS102において設定した目標加速度を実現するために原動機(即ちエンジン4及びモータジェネレータ20)が発生すべき基本トルクを決定する。この場合、コントローラ8は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジン4及びモータジェネレータ20が出力可能なトルクの範囲内で、基本トルクを決定する。この基本トルクは、車両1を駆動するためのエンジン4又はモータジェネレータ20の駆動トルク(正のトルク)と、車両1を制動させるためのモータジェネレータ20の回生トルク(負のトルク)と、を含む。ステップS102において正の目標加速度が設定された場合には、エンジン4又はモータジェネレータ20の駆動トルクが基本トルクとして設定される。これに対して、ステップS102において負の目標加速度(減速度)が設定された場合には、モータジェネレータ20の回生トルクが基本トルクとして設定される。
【0038】
次に、ステップS104において、コントローラ8は、現在の車速及び目標加速度(正の加速度及び負の加速度(減速度)を含む)に基づき、車両1の運転領域(
図3参照)を設定するための運転領域設定処理を実行する。具体的には、コントローラ8は、エンジン走行領域R1、EV走行領域R2、第1エンジン切り離し回生領域R3、及び第2エンジン切り離し回生領域R4のいずれかを決定する。より詳しくは、コントローラ8は、バッテリ24の状態(バッテリ温度及びバッテリ残容量)に基づき、EV走行領域R2及び第1エンジン切り離し回生領域R3を適宜変更した上で、領域R1~R4の中から現在の車速及び目標加速度に応じた領域を決定する。なお、運転領域設定処理については、
図5を参照して後述する。
【0039】
また、ステップS102~S104の処理と並行して、ステップS105において、コントローラ8は、ステアリング操作に基づき車両1に減速度を付加するためのトルク(減速トルク)を設定する減速トルク設定処理を実行する。このステップS105においては、コントローラ8は、操舵装置26の操舵角の増加に応じて、つまりステアリングの切り込み操作に応じて、基本トルクを低減させるための減速トルクを設定する。本実施形態では、コントローラ8は、ステアリングが切り込み操作されたときに、トルクを一時的に低減させて車両1に減速度を付加することにより、車両姿勢を制御するようにする。以下では、このようなステアリングの切り込み時に実施される車両姿勢制御を適宜「第1車両姿勢制御」と呼ぶ。なお、減速トルク設定処理については、
図7及び
図8を参照して後述する。
【0040】
次に、ステップS106において、コントローラ8は、ステアリング操作に基づき車両1に加速度を付加するためのトルク(加速トルク)を設定する加速トルク設定処理を実行する。このステップS106においては、コントローラ8は、操舵装置26の操舵角の減少に応じて、つまりステアリングの切り戻しに応じて、基本トルクを増加させるための加速トルクを設定する。本実施形態では、コントローラ8は、ステアリングが切り戻し操作されたときに、トルクを一時的に増加させて車両1に加速度を付加することにより、車両姿勢を制御するようにする。以下では、このようなステアリングの切り戻し時において実施される車両姿勢制御を適宜「第2車両姿勢制御」と呼ぶ。典型的には、この第2車両姿勢制御は、上述した第1車両姿勢制御の後に実施される傾向にある。なお、加速トルク設定処理については、
図9及び
図10を参照して後述する。
【0041】
ステップS102~S106を実行した後、ステップS107において、コントローラ8は、ステップS103において設定した基本トルクと、ステップS105において設定した減速トルク及びステップS106において設定した加速トルクとに基づき、最終目標トルクを設定する。基本的には、コントローラ8は、基本トルクに対して加速トルクを加算するか、或いは基本トルクから減速トルクを減算することにより、最終目標トルクを算出する。
【0042】
次に、ステップS108において、コントローラ8は、ステップS104で設定された運転領域がモータジェネレータ使用領域であるか否かを判定する。このように運転領域がモータジェネレータ使用領域であるか否かを判定することは、モータジェネレータ20がトルクを発生しているか否かを判定することと同義である。すなわち、運転領域がモータジェネレータ使用領域である場合には、モータジェネレータ20はトルクを発生しており、他方で、運転領域がモータジェネレータ使用領域でない場合、つまりエンジン走行領域R1である場合には、モータジェネレータ20はトルクを発生していない。ステップS108の判定の結果、運転領域がモータジェネレータ使用領域であると判定された場合(ステップS108:Yes)、コントローラ8は、ステップS109に進む。
【0043】
ステップS109では、コントローラ8は、運転領域がエンジン走行領域R1でないので、エンジン4を切り離すために、第1クラッチ61を解放する(当然ながら、第1クラッチ61が既に解放状態にある場合には、第1クラッチ61の解放状態を維持する)。そして、コントローラ8は、ステップS110に進み、ステップS107において設定した最終目標トルクに基づき、最終目標トルクを実現するために必要となる各種状態量を決定し、それらの状態量に基づき、モータジェネレータ20の構成要素を駆動するアクチュエータの制御量を設定する。この場合、コントローラ8は、状態量に応じた制限値や制限範囲を設定し、状態値が制限値や制限範囲による制限を遵守するようなアクチュエータの制御量を設定する。次いで、コントローラ8は、ステップS113に進み、ステップS110において設定した制御量に基づきアクチュエータへ制御指令を出力する。
【0044】
具体的には、ステップS113では、コントローラ8は、ステップS107において設定した最終目標トルクを実現するためにモータジェネレータ20を制御する。詳しくは、コントローラ8は、ステップS107において基本トルクに加速トルクを加算することにより最終目標トルクが設定された場合、モータジェネレータ20が発生するトルクを増加させるように、インバータ指令値(制御信号)を設定し、インバータ22に出力する。他方で、ステップS107において基本トルクから減速トルクを減算することにより設定された最終目標トルクが負値である場合、コントローラ8は、モータジェネレータ20により回生発電を行わせることで回生トルクが発生するように、インバータ指令値(制御信号)を設定し、インバータ22に出力する。
【0045】
他方で、ステップS108の判定の結果、運転領域がモータジェネレータ使用領域でないと判定された場合(ステップS108:No)、つまり運転領域がエンジン走行領域R1である場合、コントローラ8は、ステップS111に進む。ステップS111では、コントローラ8は、運転領域がエンジン走行領域R1であるので、エンジン4を繋ぐために、第1クラッチ61を締結する(当然ながら、第1クラッチ61が既に締結状態にある場合には、第1クラッチ61の締結状態を維持する)。そして、コントローラ8は、ステップS112に進み、ステップS107において設定した最終目標トルクに基づき、最終目標トルクを実現するために必要となる各種状態量を決定し、それらの状態量に基づき、エンジン4の各構成要素を駆動する各アクチュエータの制御量を設定する。この場合、コントローラ8は、状態量に応じた制限値や制限範囲を設定し、状態値が制限値や制限範囲による制限を遵守するような各アクチュエータの制御量を設定する。次いで、コントローラ8は、ステップS113に進み、ステップS112において設定した制御量に基づきエンジン4の各アクチュエータへ制御指令を出力する。
【0046】
具体的には、ステップS113では、コントローラ8は、ステップS107において基本トルクに加速トルクを加算することにより最終目標トルクが設定された場合、点火プラグ14の点火時期を、基本トルクを発生させるための点火時期よりも進角させる。また、点火時期の進角に代えて、あるいはそれと共に、コントローラ8は、スロットル開度を大きくしたり、下死点後に設定されている吸気弁の閉時期を進角させたりすることによって、吸入空気量を増加させる。この場合、コントローラ8は、所定の空燃比が維持されるように、吸入空気量の増加に対応して、インジェクタ12による燃料噴射量を増加させる。
【0047】
他方で、ステップS107において基本トルクから減速トルクを減算することにより最終目標トルクが設定された場合、コントローラ8は、点火プラグ14の点火時期を、基本トルクを発生させるための点火時期よりも遅角させる(リタードする)。また、点火時期の遅角に代えて、あるいはそれと共に、コントローラ8は、スロットル開度を小さくしたり、下死点後に設定されている吸気弁の閉時期を遅角させたりすることによって、吸入空気量を減少させる。この場合、コントローラ8は、所定の空燃比が維持されるように、吸入空気量の増加に対応して、インジェクタ12による燃料噴射量を減少させる。
【0048】
なお、上記ではエンジン4がガソリンエンジンである場合について述べたが、エンジン4がディーゼルエンジンである場合には、コントローラ8は、ステップS107において基本トルクに加速トルクを加算することにより最終目標トルクが設定された場合、インジェクタ12による燃料噴射量を、基本トルクを発生させるための燃料噴射量よりも増加させる。他方で、ステップS107において基本トルクから減速トルクを減算することにより最終目標トルクが設定された場合、コントローラ8は、インジェクタ12による燃料噴射量を、基本トルクを発生させるための燃料噴射量よりも減少させる。
【0049】
このようなステップS113の後、コントローラ8は、車両姿勢制御処理を終了する。
【0050】
次に、
図5及び
図6を参照して、本発明の実施形態における運転領域設定処理について説明する。
図5は、本発明の実施形態による運転領域設定処理のフローチャートである。
図6は、本発明の実施形態によるバッテリ状態に応じた運転領域の制限についての説明図である(
図6において、実線は、
図3と同様の車両の運転領域を示すマップを示している)。
【0051】
運転領域設定処理が開始されると、ステップS41において、コントローラ8は、バッテリ温度センサ31によって検出されたバッテリ温度が所定温度範囲外であるか否かを判定する。この所定温度範囲には、バッテリ24が適切に充放電を行うことができるような温度範囲(例えば0~70℃程度)が適用される。よって、ステップS41では、バッテリ24が適切に充放電を行うことができるような温度状態にあるか否かを判定している。
【0052】
ステップS41の判定の結果、バッテリ温度が所定温度範囲外であると判定された場合(ステップS41:Yes)、コントローラ8は、ステップS42に進んで、EV走行領域R2を制限すると共に、ステップS43に進んで、第1エンジン切り離し回生領域R3を制限する。具体的には、
図6に示すように、コントローラ8は、EV走行領域R2を縮小すると共に(破線及び矢印A1参照)、第1エンジン切り離し回生領域R3を縮小する(破線及び矢印A2参照)。こうすることで、コントローラ8は、モータジェネレータ20の使用(駆動又は回生)を抑制することにより、所定温度範囲外にあるバッテリ24の充放電を制限するようにする。
【0053】
上記のようなステップS43の後、又は、ステップS41の判定においてバッテリ温度が所定温度範囲外であると判定されなかった場合(ステップS41:No)、つまりバッテリ温度が所定温度範囲内である場合、コントローラ8は、ステップS44に進む。ステップS44において、コントローラ8は、バッテリ残容量センサ32によって検出されたバッテリ残容量が第1所定量以上であるか否かを判定する。ここでは、バッテリ24が充電を制限すべき状態であるか否か、すなわち満充電状態又は満充電に近い状態であるか否かを判定している。
【0054】
ステップS44の判定の結果、バッテリ残容量が第1所定量以上であると判定された場合(ステップS44:Yes)、コントローラ8は、ステップS45に進んで、第1エンジン切り離し回生領域R3を制限する。具体的には、
図6に示すように、コントローラ8は、第1エンジン切り離し回生領域R3を縮小する(破線及び矢印A2参照)。こうすることで、コントローラ8は、モータジェネレータ20による回生を抑制することにより、バッテリ24の充電を制限するようにする。なお、ステップS43において既に第1エンジン切り離し回生領域R3を制限している場合には、ステップS45において更に第1エンジン切り離し回生領域R3を制限することとなる、つまり第1エンジン切り離し回生領域R3をより大きく縮小することとなる。
【0055】
他方で、ステップS44において、バッテリ残容量が第1所定量以上であると判定されなかった場合(ステップS44:No)、つまりバッテリ残容量が第1所定量未満である場合、コントローラ8は、ステップS46に進む。ステップS46において、コントローラ8は、バッテリ残容量が第2所定量未満であるか否かを判定する。ここでは、バッテリ24が放電を制限すべき状態であるか否か、すなわち完全放電状態又は完全放電に近い状態であるか否かを判定している。
【0056】
ステップS46の判定の結果、バッテリ残容量が第2所定量未満であると判定された場合(ステップS46:Yes)、コントローラ8は、ステップS47に進んで、EV走行領域R2を制限する。具体的には、
図6に示すように、コントローラ8は、EV走行領域R2を縮小する(破線及び矢印A1参照)。こうすることで、コントローラ8は、モータジェネレータ20の駆動を抑制することにより、バッテリ24の放電を制限するようにする。なお、ステップS42において既にEV走行領域R2を制限している場合には、ステップS47において更にEV走行領域R2を制限することとなる、つまりEV走行領域R2をより大きく縮小することとなる。
【0057】
そして、ステップS45の後、又はステップS47の後、若しくはステップS46の判定においてバッテリ残容量が第2所定量未満であると判定されなかった場合(ステップS46:No)、つまりバッテリ残容量が第2所定量以上である場合、コントローラ8は、ステップS48に進む。ステップS48において、コントローラ8は、上記のように設定した各運転領域R1~R4を用いて、現在の車速及び目標加速度(正の加速度及び負の加速度(減速度)を含む)に基づき、エンジン走行領域R1、EV走行領域R2、第1エンジン切り離し回生領域R3、及び第2エンジン切り離し回生領域R4の中から、適用すべき1つの運転領域を決定する。この後、コントローラ8は運転領域設定処理を終了し、メインルーチンに戻る。
【0058】
次に、
図7及び
図8を参照して、本発明の実施形態における減速トルク設定処理について説明する。
図7は、本発明の実施形態による減速トルク設定処理のフローチャートであり、
図8は、本発明の実施形態による付加減速度と操舵速度との関係を示したマップである。
【0059】
減速トルク設定処理が開始されると、ステップS11において、コントローラ8は、操舵装置26の操舵角(絶対値)が増加している(即ちステアリングホイール28の切り込み操作中)か否かを判定する。その結果、操舵角が増加している場合(ステップS11:Yes)、ステップS12に進み、コントローラ8は、操舵速度が所定の閾値S
1以上か否かを判定する。即ち、コントローラ8は、
図4のステップS101において操舵角センサ34から取得した操舵角に基づき操舵速度を算出し、その値が閾値S
1以上か否かを判定する。
【0060】
その結果、操舵速度が閾値S1以上である場合(ステップS12:Yes)、ステップS13に進み、コントローラ8は、操舵速度に基づき付加減速度を設定する。この付加減速度は、ドライバの意図に沿って車両姿勢を制御するために、ステアリング操作に応じて車両1に付加すべき減速度である。
【0061】
具体的には、コントローラ8は、
図8のマップに示す付加減速度と操舵速度との関係に基づき、ステップS12において算出した操舵速度に対応する付加減速度を設定する。
図8における横軸は操舵速度を示し、縦軸は付加減速度を示す。
図8に示すように、操舵速度が閾値S
1以下である場合、対応する付加減速度は0である。即ち、操舵速度が閾値S
1以下である場合、コントローラ8は、ステアリング操作に基づき車両1に減速度を付加するための制御を実行しない。
【0062】
一方、操舵速度が閾値S1を超えている場合には、操舵速度が増大するに従って、この操舵速度に対応する付加減速度は、所定の上限値Dmaxに漸近する。即ち、操舵速度が増大するほど付加減速度は増大し、且つ、その増大量の増加割合は小さくなる。この上限値Dmaxは、ステアリング操作に応じて車両1に減速度を付加しても、制御介入があったとドライバが感じない程度の減速度に設定される(例えば0.5m/s2≒0.05G)。さらに、操舵速度が閾値S1よりも大きい閾値S2以上の場合には、付加減速度は上限値Dmaxに維持される。
【0063】
次に、ステップS14において、コントローラ8は、ステップS13で設定した付加減速度に基づき、減速トルクを設定する。具体的には、コントローラ8は、基本トルクの低減により付加減速度を実現するために必要となる減速トルクを、
図4のステップS101において取得された現在の車速、ギヤ段、路面勾配等に基づき決定する。ステップS14の後、コントローラ8は減速トルク設定処理を終了し、メインルーチンに戻る。
【0064】
また、ステップS11において操舵角が増加していない場合(ステップS11:No)、又は、ステップS12において操舵速度が閾値S
1未満である場合(ステップS12:No)、コントローラ8は、減速トルクの設定を行うことなく減速トルク設定処理を終了し、
図4のメインルーチンに戻る。この場合、減速トルクは0となる。
【0065】
次に、
図9乃至
図10を参照して、本発明の実施形態における加速トルク設定処理について説明する。
図9は、本発明の実施形態による加速トルク設定処理のフローチャートであり、
図10は、本発明の実施形態による付加加速度と操舵速度との関係を示したマップである。
【0066】
加速トルク設定処理が開始されると、ステップS21において、コントローラ8は、操舵装置26の操舵角(絶対値)が減少している(即ちステアリングホイール28の切り戻し操作中)か否かを判定する。その結果、操舵角が減少中である場合(ステップS21:Yes)、ステップS22に進み、コントローラ8は、操舵速度が所定の閾値S
1以上か否かを判定する。即ち、コントローラ8は、
図4のステップS101において操舵角センサ34から取得した操舵角に基づき操舵速度を算出し、その値が閾値S
1以上か否かを判定する。
【0067】
その結果、操舵速度が閾値S1以上である場合(ステップS22:Yes)、ステップS23に進み、コントローラ8は、操舵速度に基づき付加加速度を設定する。この付加加速度は、ドライバの意図に沿って車両姿勢を制御するために、ステアリング操作に応じて車両1に付加すべき加速度である。
【0068】
具体的には、コントローラ8は、
図10のマップに示す付加加速度と操舵速度との関係に基づき、ステップS22において算出した操舵速度に対応する付加加速度を設定する。
図10における横軸は操舵速度を示し、縦軸は付加加速度を示す。
図10に示すように、操舵速度が閾値S
1以下である場合、対応する付加加速度は0である。即ち、操舵速度が閾値S
1以下である場合、コントローラ8は、ステアリング操作に基づき車両1に加速度を付加するための制御を実行しない。
【0069】
一方、操舵速度が閾値S1を超えている場合には、操舵速度が増大するに従って、この操舵速度に対応する付加加速度は、所定の上限値Amaxに漸近する。即ち、操舵速度が増大するほど付加加速度は増大し、且つ、その増大量の増加割合は小さくなる。この上限値Amaxは、ステアリング操作に応じて車両1に加速度を付加しても、制御介入があったとドライバが感じない程度の加速度に設定される(例えば0.5m/s2≒0.05G)。さらに、操舵速度が閾値S1よりも大きい閾値S2以上の場合には、付加加速度は上限値Amaxに維持される。
【0070】
次に、ステップS24において、コントローラ8は、ステップS23で設定した付加加速度に基づき、加速トルクを設定する。具体的には、コントローラ8は、基本トルクの増加により付加加速度を実現するために必要となる加速トルクを、ステップS101において取得された現在の車速、ギヤ段、路面勾配等に基づき決定する。ステップS24の後、コントローラ8は加速トルク設定処理を終了し、
図4のメインルーチンに戻る。
【0071】
また、ステップS21において操舵角が減少していない場合(ステップS21:No)、又は、ステップS22において操舵速度が閾値S
1未満である場合(ステップS22:No)、コントローラ8は、加速トルクの設定を行うことなく加速トルク設定処理を終了し、
図4のメインルーチンに戻る。この場合、加速トルクは0となる。
【0072】
<作用及び効果>
次に、
図11乃至
図13のタイムチャートを参照して、本発明の実施形態による車両の制御方法及び車両システムの作用について説明する。
図11は、エンジン走行領域R1において車両姿勢制御を行った場合の各パラメータの時間変化を示したタイムチャートであり、
図12は、EV走行領域R2において車両姿勢制御を行った場合の各パラメータの時間変化を示したタイムチャートであり、
図13は、エンジン切り離し回生領域R3、R4において車両姿勢制御を行った場合の各パラメータの時間変化を示したタイムチャートである。
【0073】
図11~
図13のタイムチャートは、上から順に、第1クラッチ61の状態(締結/解放)、操舵装置26の操舵角、操舵速度、付加加減速度、最終目標トルク、エンジン4の点火プラグ14の点火時期、モータジェネレータ20が発生するトルク(駆動トルク/回生トルク)を示している。
【0074】
まず、
図11に示す例では、車両1の運転領域がエンジン走行領域R1であるため、エンジン4を繋ぐべく、第1クラッチ61が締結される(
図4のステップS109)。また、
図11に示すように、時刻t11までは、車両1のドライバは操舵を行っておらず、操舵角は0(中立位置)で、操舵速度も0となっている。この状態では、
図5の減速トルク設定処理及び
図7の加速トルク設定処理において減速トルク及び加速トルクの設定は行われない(付加減速度=0、減速トルク=0、付加加速度=0、加速トルク=0)。このため、時刻t11までは、基本トルクが最終目標トルクとして決定される。
【0075】
次に、時刻t11において、ドライバがステアリングホイール28の切り込み操作を開始すると、操舵角及び操舵速度(の絶対値)が増加する。操舵速度がS
1以上になると、
図5の減速トルク設定処理においては、ステップS11からS14の処理が繰り返され、付加減速度及び減速トルクの設定が行われる。即ち、
図5のステップS13において
図6に示すマップを使用して操舵速度に基づき付加減速度が設定され、ステップS14において、設定された付加減速度を実現するために必要な減速トルクが設定され、
図4のステップS107において基本トルクから減速トルクを減算した値が最終目標トルクとして設定される。
【0076】
図11に示す例では、操舵角の増加が開始したタイミングにおいて、車両1の運転領域がエンジン走行領域R1である。詳しくは、第1車両姿勢制御の開始条件が成立したタイミング、すなわち操舵角が増加し且つ操舵速度が閾値S
1以上になったタイミングにおいて、車両1の運転領域がエンジン走行領域R1であると判断される。その結果、時刻t11以降(時刻t11~t12)において減速トルクにより基本トルクを低減したトルクが発生するように、エンジン4のみが制御される。この場合、モータジェネレータ20は制御されない。1つの例では、
図4のステップS110、S113において、
図11に示すように、点火プラグ14の点火時期が、基本トルクを発生させるための点火時期よりも遅角される。なお、点火時期の遅角に代えて、あるいはそれと共に、吸入空気量を低減させるために、基本トルクを発生させる場合よりもスロットル開度が小さくされてもよいし、あるいは、下死点後に設定されている吸気弁の閉時期が遅角されてもよい。これらの場合、所定の空燃比が維持されるように、吸入空気量の低減に対応して、インジェクタ12による燃料噴射量も低減される。
【0077】
このように時刻t11~t12間において減速トルクにより基本トルクを低減したトルクが発生すると、車体前部が沈み込んで前輪荷重が増大する。これにより、ステアリングの切り込み操作に対する車両1の応答性やリニア感を向上させることができる。
【0078】
次いで、時刻t12において保舵に移行すると、操舵角が一定値となる。この状態では、
図5の減速トルク設定処理及び
図7の加速トルク設定処理において減速トルク及び加速トルクの設定は行われない(付加減速度=0、減速トルク=0、付加加速度=0、加速トルク=0)。このため、時刻t12~t13においては、基本トルクが最終目標トルクとして決定される。
【0079】
さらに、時刻t13においてドライバがステアリングホイール28の切り戻し操作を開始すると、操舵角が減少し、操舵速度(の絶対値)が増加する。操舵速度(の絶対値)がS
1以上になると、
図7の加速トルク設定処理においては、ステップS21からS24の処理が繰り返され、付加加速度及び加速トルクの設定が行われる。即ち、
図7のステップS23において
図8に示すマップを使用して操舵速度に基づき付加加速度が設定され、ステップS24において、設定された付加加速度を実現するために必要な加速トルクが設定され、
図4のステップS107において基本トルクから加速トルクを加算した値が最終目標トルクとして設定される。
【0080】
図11に示す例では、操舵角の減少が開始したタイミングにおいて、車両1の運転領域がエンジン走行領域R1である。詳しくは、第2車両姿勢制御の開始条件が成立したタイミング、すなわち操舵角が減少し且つ操舵速度(絶対値)が閾値S
1以上になったタイミングにおいて、車両1の運転領域がエンジン走行領域R1であると判断される。その結果、時刻t13以降(時刻t13~t14)において加速トルクにより基本トルクを増加したトルクが発生するように、エンジン4のみが制御される。この場合、モータジェネレータ20は制御されない。1つの例では、
図4のステップS110、S113において、
図11に示すように、点火プラグ14の点火時期が、基本トルクを発生させるための点火時期よりも進角される。なお、点火時期の進角に代えて、あるいはそれと共に、吸入空気量を増加させるために、基本トルクを発生させる場合よりもスロットル開度が大きくされてもよいし、あるいは、吸気弁の閉時期が進角されてもよい。これらの場合、所定の空燃比が維持されるように、吸入空気量の増加に対応して、インジェクタ12による燃料噴射量も増加される。
【0081】
このように時刻t13~t14間において加速トルクにより基本トルクを増加したトルクが発生すると、車体前部が浮き上がって前輪荷重が減少する。これにより、ステアリングの切り戻し操作に対する車両応答性やリニア感を向上させることができる。
【0082】
次いで、時刻t14において操舵角が0に戻り保舵される(操舵速度=0)と、操舵速度が0となることにより、付加加速度及び付加減速度の値も0となり、基本トルクの値が最終目標トルクとして決定される。
【0083】
次に、
図12を参照して、EV走行領域R2において車両姿勢制御を行った場合について説明する。ここでは、主に、
図11と異なる部分のみを説明する。
図12に示す例では、車両1の運転領域がEV走行領域R2であるため、
図4のステップS111において、エンジン4を切り離すべく、第1クラッチ61が解放される。また、時刻t21~t22において(ステアリングの切り込み時)、減速トルクにより基本トルクを低減したトルクが発生するように、モータジェネレータ20のみが制御される(エンジン4は制御されない)。具体的には、
図4のステップS112、S113において、モータジェネレータ20が発生するトルクを低減させるようにインバータ指令値が設定される。次いで、時刻t23~t24において(ステアリングの切り戻し時)、加速トルクにより基本トルクを増加したトルクが発生するように、モータジェネレータ20のみが制御される(エンジン4は制御されない)。具体的には、
図4のステップS112、S113において、モータジェネレータ20が発生するトルクを増加させるようにインバータ指令値が設定される。
【0084】
次に、
図13を参照して、エンジン切り離し回生領域(R3又はR4)において車両姿勢制御を行った場合について説明する。ここでは、主に、
図11と異なる部分のみを説明する。
図13に示す例では、車両1の運転領域がエンジン切り離し回生領域であるため、
図4のステップS111において、エンジン4を切り離すべく、第1クラッチ61が解放される。また、時刻t31~t32において(ステアリングの切り込み時)、減速トルクにより基本トルクを低減したトルクが発生するように、モータジェネレータ20のみが制御される(エンジン4は制御されない)。具体的には、
図4のステップS112、S113において、モータジェネレータ20が発生する回生トルク(絶対値)を増加させるようにインバータ指令値が設定される。次いで、時刻t33~t34において(ステアリングの切り戻し時)、加速トルクにより基本トルクを増加したトルクが発生するように、モータジェネレータ20のみが制御される(エンジン4は制御されない)。具体的には、
図4のステップS112、S113において、モータジェネレータ20が発生する回生トルク(絶対値)を低減させるようにインバータ指令値が設定される。
【0085】
なお、
図11乃至
図13に示す例において、基本トルクの値は一定値とされているが、ドライバのアクセルペダル等の操作により基本トルクが変化した場合には、その基本トルクに対して加速トルクが加算され、又は減速トルクが減算される。しかしながら、ドライバによるステアリングホイール28の切り込みから、保舵、切り戻しに至るまでの時間は、一般に比較的短時間(通常は1~2sec未満)であるため、この間の基本トルクは一定であるとみなすこともできる。
【0086】
次に、上述した本発明の実施形態による作用及び効果について説明する。
【0087】
本実施形態によれば、コントローラ8は、エンジン4及びモータジェネレータ20により前輪2が駆動されるハイブリッド車両に関して、ステアリングの切り込み時に車両姿勢制御(具体的には第1車両姿勢制御)を行うに当たって、モータジェネレータ20がトルクを発生している場合には、第1車両姿勢制御による減速トルクに応じたトルクが発生するようにモータジェネレータ20を制御する一方で、モータジェネレータ20がトルクを発生していない場合には、第1車両姿勢制御による減速トルクに応じたトルクが発生するようにエンジン4を制御する。
【0088】
こうする理由は以下の通りである。通常、ハイブリッド車両において車両姿勢制御を行うことを考えた場合、制御性(応答性など)が優れたモータジェネレータ20のみを用いて、車両姿勢制御のためのトルク制御を行うことが想定される。しかしながら、例えばバッテリ24の状態(バッテリ温度やバッテリ残容量)などにより、モータジェネレータ20による駆動や回生が制限されることがある。そのため、上記のようにハイブリッド車両においてモータジェネレータ20を用いて車両姿勢制御を行おうとした場合に、バッテリ24の状態などによってモータジェネレータ20の動作が制限されると、ドライバによるステアリング操作に応じて車両のトルクを適切に変化させることができない可能性がある。
【0089】
したがって、本実施形態では、コントローラ8は、モータジェネレータ20がトルクを発生している場合には、このモータジェネレータ20からのトルクによって第1車両姿勢制御を実現するようにするが、モータジェネレータ20がトルクを発生していない場合、つまりエンジン4がトルクを発生している場合には、エンジン4からのトルクによって第1車両姿勢制御を実現するようにする。すなわち、コントローラ8は、モータジェネレータ20がトルクを発生している場合に限って、モータジェネレータ20によって第1車両姿勢制御を実現するようにする。換言すると、本実施形態では、コントローラ8は、設定された減速トルクがモータジェネレータ20により実現できる場合には、第1車両姿勢制御をモータジェネレータ20により実施するようにする一方で、設定された減速トルクがモータジェネレータ20により実現できない場合には、第1車両姿勢制御をエンジン4により実施するようにする。
【0090】
以上述べた本実施形態によれば、モータジェネレータ20やバッテリ24の状態によらずに、ステアリングの切り込み時に第1車両姿勢制御を適切に実行することができる。よって、ステアリングの切り込み操作に対する旋回性能(車両応答性やリニア感)の改善効果を適切に確保することができる。
【0091】
また、本実施形態によれば、コントローラ8は、操舵角の増加が開始したときに、より具体的には第1車両姿勢制御の開始条件が成立したタイミングで、モータジェネレータ20がトルクを発生しているか否かを判定して、この判定結果に応じて、エンジン4の制御及びモータジェネレータ20の制御のいずれによって第1車両姿勢制御を実現するかを決定する。これにより、モータジェネレータ20やバッテリ24の状態によらずに、適切な第1車両姿勢制御をより確実に実行することができる。
【0092】
また、本実施形態によれば、コントローラ8は、ステアリングの切り戻し時に行う第2車両姿勢制御についても、モータジェネレータ20がトルクを発生している場合には、第2車両姿勢制御による加速トルクに応じたトルクが発生するようにモータジェネレータ20を制御する一方で、モータジェネレータ20がトルクを発生していない場合には、第2車両姿勢制御による加速トルクに応じたトルクが発生するようにエンジン4を制御する。これにより、モータジェネレータ20やバッテリ24の状態によらずに、第2車両姿勢制御を適切に実行することができる。よって、ステアリングの切り戻し操作に対する旋回性能(車両応答性やリニア感)の改善効果を適切に確保することができる。
【0093】
<変形例>
上述した実施形態では、コントローラ8は、バッテリ温度及びバッテリ残容量に応じて、モータジェネレータ使用領域を制限していた。具体的には、コントローラ8は、
図5及び
図6に示したように、バッテリ温度が所定温度範囲外であるときにはEV走行領域R2及び第1エンジン切り離し回生領域R3を縮小し、バッテリ残容量が第1所定量以上であるときには第1エンジン切り離し回生領域R3を縮小し、バッテリ残容量が第2所定量未満であるときにはEV走行領域R2を縮小していた。他の例では、このようにEV走行領域R2及び/又は第1エンジン切り離し回生領域R3を縮小する代わりに、コントローラ8は、バッテリ温度及びバッテリ残容量に応じて、モータジェネレータ20の使用を禁止してもよい。具体的には、コントローラ8は、バッテリ温度が所定温度範囲外であるときにはモータジェネレータ20の駆動及び回生を禁止し、バッテリ残容量が第1所定量以上であるときにはモータジェネレータ20の回生を禁止し、バッテリ残容量が第2所定量未満であるときにはモータジェネレータ20の駆動を禁止してもよい。この変形例では、コントローラ8は、エンジン4の制御及びモータジェネレータ20の制御のいずれによって車両姿勢制御を実現するかを、車両1の運転領域に基づき決定するのではなく、バッテリ温度及びバッテリ残容量に基づき、エンジン4の制御及びモータジェネレータ20の制御のいずれによって車両姿勢制御を実現するかを決定することとなる。
【0094】
すなわち、コントローラ8は、バッテリ温度が所定温度範囲にあるときには、第1車両姿勢制御による減速トルクに応じたトルクが発生するようにモータジェネレータ20を制御する一方で、バッテリ温度が所定温度範囲にないときには、第1車両姿勢制御による減速トルクに応じたトルクが発生するようにエンジン4を制御する。これにより、バッテリ温度によらずに、第1車両姿勢制御を適切に実行することができる。また、コントローラ8は、バッテリ残容量が第1所定量未満であるときには、第1車両姿勢制御による減速トルクに応じたトルクが発生するようにモータジェネレータ20を制御する一方で、バッテリ残容量が第1所定量以上であるときには、第1車両姿勢制御による減速トルクに応じたトルクが発生するようにエンジン4を制御する。これにより、バッテリ残容量によらずに、第1車両姿勢制御を適切に実行することができる。
【0095】
また、上述した実施形態では、操舵角及び操舵速度に基づき車両姿勢制御を実行していたが、他の例では、操舵角及び操舵速度の代わりに、ヨーレートや横加速度やヨー加速度や横ジャークに基づき車両姿勢制御を実行してもよい。
【符号の説明】
【0096】
1 車両
2 車輪
4 エンジン
6 変速機
8 コントローラ
12 インジェクタ
14 点火プラグ
20 モータジェネレータ
22 インバータ
24 バッテリ
26 操舵装置
28 ステアリングホイール
34 操舵角センサ
36 アクセル開度センサ
40 車速センサ
46 ブレーキ装置
61 第1クラッチ