ハイブリッド車の出力制御装置

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【発明の名称】	ハイブリッド車の出力制御装置
【発明者】	【氏名】宮本勝彦
【要約】	【課題】ハイブリッド車の出力制御装置において、無段変速機におけるベルトのスリップを抑制してベルトの損傷や破損を防止すると共にドライバビリティの向上を図る。【解決手段】エンジン１１に電気モータ１４を接続してＣＶＴ１７を装着したハイブリッド車において、エンジン１１及び電気モータ１４により運転されているとき、ＣＶＴ１７における目標プライマリ回転数Ｎｐ_tから実際のプライマリ回転数Ｎｐ_rを減算して求めた偏差ΔＮｐの大きさによりベルト２１のスリップを検出し、ベルト２１のスリップが発生したら、加速時には電気モータ１４の出力を低減し、減速時には電気モータ１４の出力を増加する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジン及びモータから構成される駆動装置とベルト式無段変速機とを有するハイブリッド車において、前記駆動装置により前記ハイブリッド車が運転されているときの前記ベルト式無段変速機のベルトがスリップ傾向にあることを検出するベルトスリップ検出手段と、該ベルトスリップ検出手段によりベルトがスリップ傾向にあることが検出されたときに該スリップ傾向を抑制するように前記モータの出力を制御するモータ出力制御手段とを具えたことを特徴とするハイブリッド車の出力制御装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン及びモータから構成される駆動装置とベルト式無段変速機とを有するハイブリッド車の出力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境の問題から排気ガスの発生を抑制するような、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車が実用化されている。このようなハイブリッド車では、運転状態に応じてモータの駆動のみにより駆動輪を駆動したり、モータとエンジンの両者の駆動により駆動輪を駆動したりできるようになっており、最近では、このエンジン及びモータにＣＶＴ(Continuously Variable Transmission ）などの無段変速機を組み合わせたものが提案されている。
【０００３】このＣＶＴは、入力軸に連結されたプライマリプーリと出力軸に連結されたセカンダリプーリとの間にベルトを掛け回し、各プーリのシリンダに油圧を給排することで、プライマリプーリ及びセカンダリプーリの各溝幅を相対的に変化させて変速させている。そして、このようなＣＶＴを有するハイブリッド車にて、コントローラは、ドライバが操作するアクセル開度と車両の速度（車速）とに基づいて、車両が必要とする要求出力が設定され、この要求出力が発揮されるようにＣＶＴの変速比が設定される。そして、コントローラが設定された変速比となるように油圧制御することでプライマリプーリ及びセカンダリプーリの各溝幅を相対的に変化させ、車両をドライバの要求通りに走行させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような従来のハイブリッド車の出力制御装置にあって、ＣＶＴでは、前述したように、入力側と出力側の一対の可変Ｖ形のプライマリプーリ及びセカンダリプーリの間に無端のスチールベルトを掛け回し、各プーリとスチールベルトとの間の摩擦力により回転力を伝達し、油圧の給排により各プーリの溝幅を変更してプーリ比を変えることで変速比を無段階に調節している。そのため、例えば、ドライバが加速のためにアクセルペダルを踏み込むと、車両の加速要求トルクの増大によりＣＶＴの変速比が大きく設定され、プライマリ回転が上昇するが、このとき、プライマリプーリの回転が急上昇するとスチールベルトとの間ですべりが発生してしまう。
【０００５】図４に従来のハイブリッド車の出力制御装置の運転状態の変化を表すタイムチャートを示す。図４のタイムチャートからもわかるように、ハイブリッド車の走行中にドライバがアクセルペダルを強く踏み込むと、アクセル開度が上昇してエンジン及びモータの要求トルクが上昇し、ＣＶＴレシオ（変速比）が大きく設定される。このとき、ＣＶＴでは、摩擦力によりプライマリプーリとスチールベルトとは同期駆動して駆動力を伝達していた状態から、要求トルクの増大によるプライマリプーリの回転数の上昇により、スチールベルトに対してプライマリプーリがスリップしてしまい、目標プライマリ回転数Ｎｐ_tに対して実際のプライマリ回転数Ｎｐ_rが急上昇してしまう。
【０００６】このようにハイブリッド車の急加速時には、スチールベルトに対してプライマリプーリがスリップしてしまうことがある。すると、プライマリプーリ（実際のプライマリ回転数Ｎｐ_r）は負荷がなくなって回転数が急上昇してしまい、ドライバの要求どおりに車両が加速せずドライバビリティを悪化させてしまうという問題がある。また、プライマリプーリとスチールベルトとがスリップすると、スチールベルトが損傷して耐久性が悪化する虞がある。
【０００７】一方、ドライバが減速のためにシフトダウンすると、車両の加速要求トルクの減少によりＣＶＴの変速比が小さく設定され、プライマリプーリの回転が急下降し、スチールベルトとの間で逆のすべりが発生する虞がある。すると、前述と同様に、ドライバの要求どおりに車両が減速せずドライバビリティを悪化させてしまうと共に、スチールベルトが損傷して耐久性が悪化する虞がある。
【０００８】なお、特開平４－５０４４０号公報には、ＣＶＴプーリにかかる油圧を検出して伝達可能トルクを算出すると共にエンジンの出力トルクを求め、この両トルクから求めたエンジンの要求低減トルクに基づいてエンジントルクを制限することで、ベルトのすべりを防止したものが開示されている。ところが、エンジン出力変化には応答遅れがあるため、すべりの発生を直ちに抑制することができず、スリップの増大によりベルトの耐久性が低下してしまうという問題がある。
【０００９】本発明はこのような問題を解決するものであって、無段変速機におけるベルトのスリップを抑制してベルトの損傷や破損を防止すると共にドライバビリティの向上を図ったハイブリッド車の出力制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために本発明のハイブリッド車の出力制御装置では、エンジン及びモータから構成される駆動装置によりハイブリッド車が運転されているときのベルト式無段変速機のベルトのスリップ傾向をベルトスリップ検出手段が検出し、このベルトスリップ検出手段がベルトのスリップ傾向を検出したときには、モータ出力制御手段がスリップ傾向を抑制するようにモータの出力を制御するようにしている。
【００１１】従って、ベルト式無段変速機のベルトにスリップ傾向が発生したら、モータの出力を制御、つまり、車両の加速時にはモータの出力を低減するように、また、車両の減速時にはモータの出力を増加するようにすることで、ベルトのスリップ傾向は直ちに抑制されることとなり、ベルトはスリップにより損傷、破損が防止されると共に、車両はドライバの要求どおりに加速または減速してドライバビリティが向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】図１に本発明の一実施形態に係るハイブリッド車の出力制御装置の概略構成、図２に本実施形態のハイブリッド車の出力制御装置による制御のフローチャート、図３に本実施形態のハイブリッド車の出力制御装置の運転状態の変化を表すタイムチャートを示す。
【００１４】本実施形態のハイブリッド車の出力制御装置において、図１に示すように、エンジン１１のクランク軸１２は伝達クラッチ１３を介して電気モータ１４の出力軸１５と断接可能となっており、この伝達クラッチ１３は図示しない油圧駆動装置で作動するアクチュエータ１６により駆動可能となっている。そして、この電気モータ１４は図示しないバッテリから電力の供給を受けて駆動可能であると共に、エンジン１１からの駆動力を受けて発電して電力をバッテリに充電可能となっている。
【００１５】この電気モータ１４の出力軸１５はベルト式無段変速機としてのＣＶＴ１７の入力軸（プライマリシャフト）１８に接続されている。このＣＶＴ１７はエンジン１１側に連結されたプライマリプーリ１９と車両の駆動軸側に連結されたセカンダリプーリ２０と両プーリ１９，２０間に掛け渡されたベルト２１等とから構成され、プライマリシャフト１８に入力された回転が、同軸一体のプライマリプーリ１９からベルト２１を介してセカンダリプーリ２０へ入力され、セカンダリシャフト２２に出力されるようになっている。
【００１６】即ち、プライマリプーリ１９は固定シーブ１９ａと可動シーブ１９ｂとを有し、可動シーブ１９ｂの背面側にプライマリシリンダ１９ｃが形成されている。従って、このプライマリシリンダ１９ｃに油圧を給排することで固定シーブ１９ａに対して可動シーブ１９ｂを移動し、プーリの溝幅を可変とすることができる。一方、同様に、セカンダリプーリ２０は固定シーブ２０ａと可動シーブ２０ｂとを有し、可動シーブ２０ｂの背面側にセカンダリシリンダ２０ｃが形成されている。従って、このセカンダリシリンダ２０ｃに油圧を給排することで固定シーブ２０ａに対して可動シーブ２０ｂを移動し、プーリの溝幅を可変とすることができる。
【００１７】また、このＣＶＴ１７は油圧回路により制御されるようになっている。即ち、セカンダリシリンダ２０ｃにはレギュレータバルブ２３により調圧されたセカンダリ油圧（ライン圧）が加えられ、プライマリシリンダ１９ｃには、ライン圧が変速比制御バルブ２４により調圧されたプライマリ油圧が加えられる。なお、２５はオイルパン、２６はオイルパン２５内の油をレギュレータバルブ２３側へ供給するオイルポンプである。
【００１８】そして、ＣＶＴ１７のセカンダリシャフト２２は発進クラッチ２７を介してデファレンシャルギヤ２８に接続されており、この発進クラッチ２７は図示しない油圧駆動装置で作動するアクチュエータ２９により駆動可能となっており、セカンダリシャフト２２から左右の駆動輪３０へのトルク伝達量を調整することができる。
【００１９】また、車両にはエンジン１１、電気モータ１４、ＣＶＴ１７などを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１が設けられ、このＥＣＵ３１には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が具備されており、このＥＣＵ３１によりエンジン１１の総合的な制御が実施される。即ち、エンジン回転数センサ（クランク角センサ）３２、車速センサ３３、アクセルペダルのポジションセンサ３４、プライマリ回転数センサ３５、セカンダリ回転数センサ３６などの各種センサ類の検出情報がＥＣＵ３１に入力される。そして、ＥＣＵ３１は各種センサ類の検出情報に基づいて、燃料噴射モードや燃料噴射量、点火時期等を決定し、図示しない点火プラグ、インジェクタ、スロットル弁を制御する。
【００２０】また、ＥＣＵ３１にはバッテリの充電容量が入力されており、このバッテリ充電容量に応じて電気モータ１４を制御している。更に、ＥＣＵ３１は、ＣＶＴ１７のレギュレータバルブ２３及び変速比制御バルブ２４の油圧を制御することでプーリ比を変え、変速比を設定変更することができる。なお、ＥＣＵ３１は伝達クラッチ１３及び発進クラッチ２７の各アクチュエータ１６，２９の制御も行う。
【００２１】ところで、本実施形態のハイブリッド車の出力制御装置にあって、ＥＣＵ３１は、アクセルポジションセンサ３４が検出したアクセル開度ＡＰＳと車速センサ３３が検出した車速Ｖとに基づいてＣＶＴ１７における目標プライマリ回転数Ｎｐ_tを設定してＣＶＴレシオ（変速比）を制御する一方、ハイブリッド車が走行しているときのＣＶＴ１７のベルトスリップを検出（ベルトスリップ検出手段）し、ベルトスリップが検出されたときにはこのスリップを抑制するように電気モータ１４の出力を制御（モータ出力制御手段）するようにしている。
【００２２】ここで、上述した本実施形態のハイブリッド車の出力制御装置におけるＥＣＵ３１の制御を図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００２３】図２に示すように、ステップＳ１１において、ハイブリッド車がエンジン１１と電気モータ１４とで走行しているかどうかを判定し、停止していたり、電気モータ１４のみで走行していれば、以下の処理を行わずにこのルーチンを抜ける一方、エンジン１１と電気モータ１４とで走行していれば、ステップＳ１２に移行する。このステップＳ１２では、まず、アクセルポジションセンサ３４が検出したアクセル開度ＡＰＳと、車速センサ３３が検出した車速ＶとからＣＶＴ１７の目標プライマリ回転数Ｎｐ_tを設定する。そして、ステップＳ１３にて、この目標プライマリ回転数Ｎｐ_tに基づいてＣＶＴレシオ（変速比）を設定してＣＶＴ１７を制御する。
【００２４】続いて、ステップＳ１４において、求めた目標プライマリ回転数Ｎｐ_tとプライマリ回転数センサ３５が検出した実際のプライマリ回転数Ｎｐ_rとの偏差ΔＮｐを算出する。そして、ステップＳ１５にて、算出したプライマリ回転数偏差ΔＮｐの絶対値がベルトスリップ判定値Ｓより大きいかどうか比較することで、プライマリプーリ１９とベルト２１とがスリップ状態にあることを判定する。ここで、プライマリ回転数偏差ΔＮｐの絶対値がベルトスリップ判定値Ｓより大きければ、プライマリプーリ１９とベルト２１とがスリップしていると判定する。そして、ステップＳ１６で、このプライマリ回転数偏差ΔＮｐが０より大きいかどうかを判定する。
【００２５】このステップＳ１６にて、プライマリ回転数偏差ΔＮｐが０より小さい、つまり、実際のプライマリ回転数Ｎｐ_rが目標プライマリ回転数Ｎｐ_tよりも大きければ、例えば、車両の減速時にベルトスリップが発生しているとして、ステップＳ１７にて、ＣＶＴ１７は電気モータ１４のトルクを増加させる。一方、ステップＳ１６にて、プライマリ回転数偏差ΔＮｐが０より大きい、つまり、実際のプライマリ回転数Ｎｐ_rよりも目標プライマリ回転数Ｎｐ_tが大きければ、例えば、車両の加速時にベルトスリップが発生しているとして、ステップＳ１８にて、ＣＶＴ１７は電気モータ１４のトルクを減少させる。
【００２６】そして、このようにプライマリプーリ１９とベルト２１とがスリップしていると判定されたときに、電気モータ１４のトルクを増減することで、両者のスリップが収束されると、ＣＶＴ１７はアクセル開度ＡＰＳと車速Ｖとから設定した目標プライマリ回転数Ｎｐ_tに基づいて電気モータ１４を制御する。
【００２７】このように本実施形態では、ＣＶＴ１７のプライマリプーリ１９とベルト２１とのスリップが発生したら、エンジン１１ではなくて応答性のよい電気モータ１４の出力を制御、つまり、加速時には電気モータ１４の出力を低減するように、減速時には電気モータ１４の出力を増加するようにすることで、ベルト２１のスリップは直ちに抑制されることとなり、スリップによるベルト２１が損傷して耐久性が悪化するのを防止できると共に、ハイブリッド車はドライバの要求どおりに加速または減速してドライバビリティが向上する。
【００２８】ここで、本実施形態のハイブリッド車の出力制御装置において、加速によるベルトスリップ発生時の運転状態の変化を説明する。図３に示すように、ハイブリッド車の走行中にドライバがアクセルペダルを強く踏み込むと、アクセル開度が上昇してエンジン１１及び電気モータ１４の要求トルクが上昇し、ＣＶＴレシオ（変速比）が大きく設定される。このとき、ＣＶＴ１７では、摩擦力によりプライマリプーリ１９とベルト２１とが同期駆動して駆動力を伝達していた状態から、要求トルクの増大によるプライマリプーリ１９の回転数の上昇する。そのため、ベルト２１に対してプライマリプーリ１９が一瞬スリップするが、前述したように、ＥＣＵ３１が目標プライマリ回転数Ｎｐ_tと実際のプライマリ回転数Ｎｐ_rとの偏差ΔＮｐの大きさを常時把握しており、この場合、このプライマリ回転数偏差ΔＮｐがベルトスリップ判定値Ｓより小さくなるため、ここで電気モータ１４のトルクを一時的に低減する。すると、ベルト２１とプライマリプーリ１９とのスリップが収束され、実際のプライマリ回転数Ｎｐ_rが低下して目標プライマリ回転数Ｎｐ_tとほぼ同様となり、従来のように、プライマリ回転数Ｎｐ₀が急上昇することはない。
【００２９】つまり、このように瞬間的に発生するスリップに対してエンジン１１の出力を制御していたのでは、エンジン１１の応答遅れによってスリップ収束後にエンジン出力が制御されることとなり、スリップ収束に対して何ら寄与しないばかりか、ドライバの要求通りに加速や減速することができずにドライバビリティが悪化する虞を生じる。しかしながら、電気モータ１４を制御すれば、応答遅れがエンジン１１より小さいため、瞬間的に発生するスリップに対してそのスリップを効果的に収束することが可能となり、且つ、スリップ収束後に不必要に出力が制御されてドライバビリティが悪化する虞もない。
【００３０】なお、上述の実施形態では、ＣＶＴ１７でのベルト２１のスリップを検出するベルトスリップ検出を、目標プライマリ回転数Ｎｐ_tから実際のプライマリ回転数Ｎｐ_rを減算して求めた偏差ΔＮｐの絶対値とベルトスリップ判定値Ｓとの比較により行ったが、セカンダリ回転数センサ３６が検出したセカンダリ回転数に応じて検出してもよい。また、ベルトスリップ判定値Ｓはベルト２１が完全にスリップしている状態を直接検出するものでなくてもよく、例えば、ベルト２１に生じる引張応力等のスリップ発生の元となる応力や要因等を検出し、これらに基づいてスリップ発生を予測してその状態となった時点で電気モータ１４による出力制御を開始してもよい。更に、上述した実施形態では、ベルト式無段変速機としてベルト式ＣＶＴ１７を用いたが、トロイダル式ＣＶＴなど他の方式の無段変速機を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明したように本発明のハイブリッド車の出力制御装置によれば、エンジン及びモータから構成される駆動装置によりハイブリッド車が運転されているときのベルト式無段変速機のベルトのスリップ傾向を検出するベルトスリップ検出手段を設け、このベルトスリップ検出手段はベルトがスリップ傾向にあることを検出したときにモータ出力制御手段がスリップ傾向を抑制するようにモータの出力を制御するようにしたので、ベルト式無段変速機にベルトのスリップ傾向が発生すると、加速時にはモータの出力を低減、減速時にはモータの出力を増加することで、ベルトのスリップ傾向は直ちに抑制されることとなり、スリップによるベルトの損傷、破損を防止することができると共に、車両をドライバの要求どおりに加速または減速することでドライバビリティを向上することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００６２８６【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
【出願日】	平成１２年１月１２日（２０００．１．１２）
【代理人】	【識別番号】１０００７８４９９【弁理士】【氏名又は名称】光石俊郎（外２名）
【公開番号】	特開２００１－１９７６１５（Ｐ２００１－１９７６１５Ａ）
【公開日】	平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】	特願２０００－６２７２（Ｐ２０００－６２７２）