トップ :: B 処理操作 運輸 :: B60 車両一般




【発明の名称】 ハイブリッド車の制御装置
【発明者】 【氏名】瀧澤 一晃
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内

【氏名】福嶋 達也
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内

【氏名】窪寺 雅雄
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内

【氏名】藤岡 征人
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内

【氏名】北村 克弘
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内
【要約】 【課題】別個の始動モータを備えることなく、極低速領域を含む広範な車速領域において、エンジン始動を可能にしつつ、エンジンストールによる車両停止や、予期せぬ駆動力の低下などの不都合の発生を防止する。

【解決手段】モータ４の出力軸４ａを変速機５の入力軸５ａに接続し、エンジン３の出力軸３ａと変速機５の入力軸５ａとを第１クラッチ８を介して接続し、変速機５の入力軸５ａと駆動輪６とを第２クラッチ９を介して接続し、エンジン３とモータ４により駆動輪６を駆動するハイブリッド車２の制御装置であって、モータ４により駆動輪６を駆動している状態からエンジン３を始動する際に、変速機５の入力軸５ａの回転数が、エンジン３を始動するために必要な回転数を下回っている場合には、第２クラッチ９を半クラッチ状態としつつ第１クラッチ８を繋ぐよう制御するハイブリッド車２の制御装置を提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 モータの出力軸を変速機の入力軸に接続し、エンジンの出力軸と変速機の入力軸とを第１クラッチを介して接続し、変速機の入力軸と駆動輪とを第２クラッチを介して接続し、エンジンとモータにより駆動輪を駆動するハイブリッド車の制御装置であって、モータにより駆動輪を駆動している状態からエンジンを始動する際に、変速機の入力軸の回転数が、エンジンを始動するために必要な回転数を下回っている場合には、第２クラッチを半クラッチ状態としつつ第１クラッチを繋ぐよう制御するハイブリッド車の制御装置。
【請求項２】 モータの出力軸を変速機の入力軸に接続し、エンジンの出力軸と変速機の入力軸とを第１クラッチを介して接続し、変速機の入力軸と駆動輪とを第２クラッチを介して接続し、エンジンとモータにより駆動輪を駆動するハイブリッド車の制御装置であって、モータにより駆動輪を駆動している状態からエンジンを始動する際に、変速機の入力軸の回転数が、エンジンを始動するために必要な回転数を下回っている場合には、バッテリの残容量が所定値以下になったときにのみ、第２クラッチを半クラッチ状態としつつ第１クラッチを繋ぐよう制御するハイブリッド車の制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンおよびモータを駆動源として使用するハイブリッド車の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ハイブリッド車は、軽負荷領域ではエンジンを停止して、バッテリを用いてモータを駆動することにより走行する。バッテリには、回生時や、高負荷領域におけるエンジン駆動時に発電した電力が蓄えられている。これにより、燃費を向上させることができる。
【０００３】この燃費向上効果を最大限に発揮させるためには、車両の走行状態の如何に関わらず、運転者からの高負荷要求に対して、エンジンを任意に始動させることができることが望ましい。すなわち、例えば、モータによる高速走行中のみならず、モータによる低速走行中においても、アクセルペダルが踏み込まれることによる運転者からの高負荷要求に対して、即座にエンジンを始動できることが望ましい。
【０００４】従来、上述した要求に応えるために、エンジン始動用の小型モータを、走行用のモータとは別個に設ける方法が採用されている。この方法によれば、走行状態の如何に関わらず、すなわち、走行用のモータの動作状態を変更することなく、小型モータの作動によってエンジンを始動することができる。
【０００５】しかしながら、モータは非常に高価であり、このようにエンジンの始動のためだけに作動する小型モータを追加することは、製品コストを増大させることになるので望ましくない。そこで、例えば、特開昭６０−５５８０３号公報に開示されているように、走行用のモータによる走行中に、その走行用モータまたは車軸の回転力を用いてエンジンを始動する方法が考案されている。
【０００６】この方法は、モータの出力軸とエンジンのクランク軸との間に第１のクラッチを配置する一方、モータの出力軸と車軸との間に第２のクラッチを配置しておき、第２のクラッチのみを完全に繋いだモータのみによる走行中に、第１のクラッチを完全に繋ぐことにより、モータまたは車軸の回転力をエンジンのクランク軸に伝達してエンジンを始動する方法である。これによれば、エンジンの始動に走行用モータを利用するので、別個のモータを設置する必要がなく、コストの増加をより少なくすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来の方法では、以下の問題点があった。すなわち、モータの出力軸とエンジンのクランク軸との間の第１のクラッチを完全に繋ぐ従来の方法では、モータの出力軸および車軸の回転数に対して、エンジンのクランク軸の回転数が一意に規定される。その結果、車速が低い領域では、モータの出力軸または車軸の回転数が低いので、第１のクラッチを繋いだとしても、エンジンを始動するために必要なクランク軸の回転数を得ることができないという問題がある。
【０００８】このため、このような低車速領域において、バッテリの残容量が低下した場合や急加速要求がなされた場合等には、エンジンを始動しようとしても十分な負圧が得られず、エンジンがストール状態となって停止する等の不都合の発生が考えられる。上述した従来の方法において、エンジンのストール状態を回避するために、第２のクラッチを切ることにより、エンジンと車軸とを切り離して自由走行状態とし、モータの回転数を高めてエンジンを始動することも可能である。しかしながら、このような方法による場合には、例えば、上り坂を走行している場合等には、必要な駆動力を得られないなどの不都合が考えられる。
【０００９】この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、別個の始動モータを備えることなく、極低速領域を含む広範な車速領域において、任意にエンジン始動を可能にするとともに、エンジンストールによる車両停止や、予期せぬ駆動力の低下などの不都合の発生を防止することができるハイブリッド車の制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提案している。請求項１に係る発明は、モータの出力軸を変速機の入力軸に接続し、エンジンの出力軸と変速機の入力軸とを第１クラッチを介して接続し、変速機の入力軸と駆動輪とを第２クラッチを介して接続し、エンジンとモータにより駆動輪を駆動するハイブリッド車の制御装置であって、モータにより駆動輪を駆動している状態からエンジンを始動する際に、変速機の入力軸の回転数が、エンジンを始動するために必要な回転数を下回っている場合には、第２クラッチを半クラッチ状態としつつ第１クラッチを繋ぐよう制御するハイブリッド車の制御装置を提案している。
【００１１】この発明に係るハイブリッド車の制御装置によれば、モータにより駆動輪を駆動する場合には、第２クラッチを繋いでモータからの回転力を変速機を介して駆動輪に伝達する。この状態において、例えば、急加速要求等のようにモータのみによっては満たされない高負荷要求がなされた場合には、エンジンを始動することが要求されるが、その場合には、変速機の入力軸の回転数がエンジンを始動するために必要な回転数を下回っているか否かが判断される。
【００１２】判断の結果、変速機の入力軸の回転数がエンジンを始動するのに必要な回転数を上回っている場合には、第１クラッチを繋ぐことにより、変速機の入力軸の回転力によってエンジンを始動する。また、変速機の入力軸の回転数がエンジンを始動するのに必要な回転数を下回っている場合には、第２クラッチを半クラッチ状態とする。これにより、モータの回転力の一部を第２クラッチを介して駆動輪に伝達して走行状態を維持つつ、駆動輪の回転とは切り離して、モータの回転数を上昇させ、変速機の入力軸の回転数を上昇させることが可能となる。
【００１３】そして、この状態で、第１クラッチを繋いで、エンジンの出力軸と変速機の入力軸とを連結することにより、エンジンを始動するために必要な回転数より高い回転数でエンジンの出力軸を回転させることができる。これにより、エンジンがストール状態となることが防止され、スムーズなエンジンの始動と、急加速要求に対する迅速な応答を図ることが可能となる。
【００１４】請求項２に係る発明は、モータの出力軸を変速機の入力軸に接続し、エンジンの出力軸と変速機の入力軸とを第１クラッチを介して接続し、変速機の入力軸と駆動輪とを第２クラッチを介して接続し、エンジンとモータにより駆動輪を駆動するハイブリッド車の制御装置であって、モータにより駆動輪を駆動している状態からエンジンを始動する際に、変速機の入力軸の回転数が、エンジンを始動するために必要な回転数を下回っている場合には、バッテリの残容量が所定値以下になったときにのみ、第２クラッチを半クラッチ状態としつつ第１クラッチを繋ぐよう制御するハイブリッド車の制御装置を提案している。
【００１５】この発明によれば、変速機の入力軸の回転数が、エンジンを始動するために必要な回転数を下回っている場合であっても、バッテリの残容量が十分にあるときには、エンジン始動を行わないので、モータのみによる走行が続けられ、燃費の向上を図ることが可能となる。バッテリの残容量が少なくなったときには、エンジンを始動させる。この場合において、請求項１と同様の方法でエンジンを始動することにより、エンジンをストール状態とすることなく始動することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド車の制御装置について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る制御装置１は、図２に示されるように、エンジン制御ユニットＥＣＵにより構成されるが、この制御装置１を説明する前に、この制御装置１が適用されるハイブリッド車２について説明する。
【００１７】図１は、この発明の制御装置１が適用されるハイブリッド車２の一例を示す模式図である。このハイブリッド車２は、エンジン３とモータ４と変速機５と駆動輪６とを有するものとして示されている。
【００１８】モータ４の出力軸４ａは、例えば、ギヤ列７を介して変速機５の入力軸５ａに連結されている。エンジン３の出力軸３ａは、第１クラッチ８を介して変速機５の入力軸５ａに連結されている。変速機５の出力軸５ｂは駆動輪６に連結されている。変速機５の入力軸５ａと変速機５の出力軸５ｂとの間には第２クラッチ９が配置されている。第２クラッチ９は、車速に応じて選択された変速比を実現するように、変速機５内の各変速ギヤ１０を変速機５の入力軸５ａに選択的に連結または分離することができるようになっている。図１では、変速機５として、５速オートマチック変速機を例示している。
【００１９】モータ４の出力軸４ａには回転数センサ１１が取り付けられている。また、変速機５の出力軸５ｂには、車速センサ１２が取り付けられている。上述したように、モータ４の出力軸４ａは変速機５の入力軸５ａに、ギヤ列７を介して連結されているので、回転数センサ１１によるモータ４の出力軸４ａの回転数の検出は、変速機５の入力軸５ａの回転数の検出と等価である。また、変速機５の出力軸５ｂは、ギヤ１３およびディファレンシャルギヤ１４を介して駆動輪６に連結されているので、車速センサ１２による変速機５の出力軸５ｂの回転数の検出は、駆動輪６の回転数の検出、ひいては車速の検出と等価である。
【００２０】本実施形態に係るハイブリッド車２の制御装置１は、図２に示されるように、入力として、バッテリの残容量信号、回転センサ１１からの回転数信号、車速センサ１２からの車速信号、アクセル開度信号、変速機５のシフトポジション信号等を受ける。また、制御装置１からの出力としては、モータ４のトルク指令信号、エンジン３のトルク指令信号、第１クラッチ８の油圧指令信号、第２クラッチ９の油圧指令信号等が出力される。
【００２１】制御装置１の内部には、図示しない記憶部が設けられ、エンジン３の始動に必要な変速機５の入力軸５ａの回転数が記憶されている。そして、本実施形態に係るハイブリッド車２の制御装置１は、モータ４のみにより駆動輪６を駆動する際には、第１クラッチ８を切って第２クラッチ９を繋ぐように構成されている。このとき、第２クラッチ９に供給する油圧指令信号は、該第２クラッチ９を完全に繋ぐような油圧を発生させる信号である。これにより、モータ４の回転力が、第１クラッチ８および変速機５を介して駆動輪６に伝達される。
【００２２】また、上述したモータ４のみによる走行状態からエンジン３を始動する際に、回転センサ１１から受けた回転数信号から変速機５の入力軸５ａの回転数を算出し、該変速機５の入力軸５ａの回転数が、記憶部に記憶されている、エンジン３を始動するために必要な回転数を上回っている場合には、そのまま第１クラッチ８を繋ぐように構成されている。このとき、第１クラッチ８に供給する油圧指令信号は、第１クラッチ８を完全に繋ぐような油圧を発生させる信号である。これにより、モータ４の回転力または駆動輪６から変速機５を介して伝達された回転力が第２クラッチ９および第１クラッチ８を介してエンジン３の出力軸３ａに伝達される。そして、これに合わせて、エンジン３に対してトルク指令を出力することにより、エンジン３が始動させられる。
【００２３】一方、本実施形態に係る制御装置１は、変速機５の入力軸５ａの回転数が、エンジン３を始動するために必要な回転数を下回っている場合には、第２クラッチ９を半クラッチ状態としつつ第１クラッチ８を繋ぐよう制御するように構成されている。すなわち、第２クラッチ９に供給する油圧指令信号は、該第２クラッチ９を完全に繋ぐための油圧よりも低い油圧を発生させる信号であり、この油圧指令信号を受けた第２クラッチ９は、変速機５の入力軸５ａと変速ギヤ１０との間を滑らせることにより、モータ４の回転力の一部を変速ギヤ１０に伝達しつつ、変速機５の入力軸５ａの回転数を高めることが可能となる。
【００２４】そして、変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために必要な回転数を上回った時点で、第１クラッチ８に、該第１クラッチ８を完全に繋ぐための油圧を供給することにより、変速機５の入力軸５ａの回転力をエンジン３の出力軸３ａに伝達し、エンジン３を始動することが可能となる。
【００２５】この場合に、モータ４から変速機５を介した駆動輪６への回転力の伝達が完全に失われないので、いわゆるトルク抜けの発生を防止することができ、例えば、上り坂を走行中に駆動力が低下する等の不都合の発生を回避することができる。そして、走行用のモータ４によってエンジン３を始動することができるので、エンジン３の始動用に別個のモータを配置する必要がなく、コストを低減することができる。
【００２６】図３は、上述した本実施形態に係るハイブリッド車２の制御装置１の動作を説明するためのフローチャートである。まず、アクセル開度信号が増加する等の運転者からの高負荷要求が発生すると、ステップ１において、モータ４のみによる走行状態であるか否かが判断される。その結果、モータ４のみによる走行状態ではない場合には、現在の走行状態が維持される（ステップ４）。
【００２７】また、モータ４のみによる走行状態である場合には、ステップ２において、アクセル開度信号等の高負荷要求が、モータ４のみによって賄うことができるものであるか否かが判断される。モータ４のみによって賄うことができる程度の高負荷要求である場合には、原則としてモータ４のみによる走行状態が継続される（ステップ４）。しかしながら、この場合においては、バッテリの残容量が十分であるか否かが判断される（ステップ３）。
【００２８】ステップ２において、運転者からの高負荷要求がモータ４のみによって賄うことができないほど大きいと判断された場合には、変速機５の入力軸５ａの回転数が、エンジン３を始動するために必要な回転数以上であるか否かが判断される（ステップ５）。変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために必要な回転数以上である場合には、第１クラッチ８に、該第１クラッチ８を完全に繋ぐ油圧指令信号が供給される（ステップ８）。これにより、エンジン３が始動され、エンジン３およびモータ４による走行状態またはエンジン３のみによる走行状態に移行する（ステップ９）。
【００２９】変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために必要な回転数以下である場合には、第２クラッチ９に、該第２クラッチ９を半クラッチ状態に繋ぐ油圧指令信号が供給される（ステップ６）。そして、その状態でモータトルク指令信号が増大させられて、変速機５の入力軸５ａの回転数が上昇させられる（ステップ７）。
【００３０】このようにして、変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために十分な回転数に達したならば、第１クラッチ８に、該第１クラッチ８を完全に繋ぐ油圧指令信号を供給する（ステップ８）。これにより、エンジン３が始動される（ステップ９）。また、ステップ３において、バッテリの残容量が十分ではないと判断されたときにも、エンジン３を始動するために、ステップ５に進行する。
【００３１】このように、本実施形態に係るハイブリッド車２の制御装置１によれば、モータ４のみによる走行状態において、変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために必要な回転数を下回っている場合においてもエンジン３を始動することができる。この場合に、走行用に使用するモータ４によりエンジン３を始動するので、始動モータが不要であり、コストを低減することができる。また、エンジン３の始動に際してモータ４から駆動輪６への回転力が失われることがないので、トルク抜けによる不具合の発生を防止することができる。
【００３２】さらに、バッテリの残容量が、モータ４のみによる走行や急加速のためには、十分ではない場合においても、エンジン３を始動することができるので、エンジン３による発電等によりバッテリの残容量を回復することが可能となる。また、車速が低い領域においても、エンジン３の始動を確実に行うので、燃料が残っているのに、バッテリの残容量不足により走行できない状態の発生を防止することができる。
【００３３】次に、この発明の第２の実施形態に係るハイブリッド車２の制御装置１’について、図４を参照して以下に説明する。本実施形態に係る制御装置１’は、運転者からの高負荷要求があったときに、即座にエンジン３を始動するモードに移行するのではなく、変速機５の入力軸５ａの回転数が、エンジン３を始動するために必要な回転数を上回っている場合にのみ、エンジン３を始動し、下回っている場合には、一旦バッテリの残容量を確認する点において、第１の実施形態に係る制御装置１と相違している。
【００３４】すなわち、図４に示すように、ステップ２において、運転者の高負荷要求がモータ４のみによって賄うことができるか否かが判定され、賄うことができないと判定された場合には、ステップ５において、変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために必要な回転数を上回っているか否かを判断する。そして、上回っている場合には、ステップ８に進んで、第１クラッチ８を完全に繋いでエンジン３を始動する。一方、下回っている場合には、バッテリの残容量を確認する（ステップ３）。
【００３５】バッテリの残容量が高負荷要求を満たすために十分である場合には、モータ４のみによる走行を継続する（ステップ４）。バッテリの残容量が高負荷要求を満たすために十分ではない場合には、ステップ５’に進み、第１の実施形態と同様に、変速機５の入力軸５ａの回転数に応じて異なる形態でエンジン３の始動が行われる。
【００３６】このように構成することにより、運転者からの高負荷要求がモータ４のみによって賄うことができないほど大きなものであっても、変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために必要な回転数を下回っているときは、バッテリの残容量が足りなくならない限り、モータ４のみによる走行が継続されるので、モータ４のみによる最大限の加速が行われ、バッテリを有効利用して、燃費の向上を図ることが可能となる。そして、変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために必要な回転数を上回ったときには、第２クラッチ９を完全に繋いだまま、第１クラッチ８を繋ぐことにより、エンジン３を始動することができる。したがって、第２クラッチ９の損耗を低減することもできる。
【００３７】また、バッテリの残容量が足りなくなったときには、変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために必要な回転数を下回っている場合においても、第２クラッチ９を滑らせることにより確実にエンジン３を始動することができるので、エンジン３によりバッテリの充電が可能になる。したがって、燃料が残っている状態で、バッテリの残容量低下による走行不能な状態が発生することを未然に防止することができる。
【００３８】なお、上記各実施形態に係る制御装置１，１’では、変速機５の入力軸５ａの回転数がエンジン３を始動するために必要な回転数に達しているか否かを判断した。変速機５の入力軸５ａは、変速機５内に配置されており、その回転数は直接検出することが困難であるので、モータ４の出力軸４ａに取り付けた回転センサ１１による検出値から算出することにした。これに代えて、変速機５の出力軸５ｂに配置した車速センサ１２により検出した車速に基づいて算出することにしても良い。もちろん、変速機５の入力軸５ａの回転数を直接検出することにしてもよい。
【００３９】また、変速機５の入力軸５ａの回転数によって、エンジン３の始動が可能か否かを判断することに代えて、シフトポジションに対応してエンジン３を始動可能な車速を複数記憶しておき、実際の車速がエンジン３を始動可能な車速か否かを判断することにしてもよい。
【００４０】また、変速機５の入力軸５ａの回転数に応じて、第２クラッチ９に供給する油圧指令信号を２段階に切り換えることにしたが、これに代えて、３段階以上または無段階に変更することにしてもよい。これにより、エンジン３の始動に際して、運転者に与えられる急激な加減速感を緩和し、スムーズなエンジン３の始動を行うことが可能となる。また、変速機５として、５速オートマチック変速機を例示したが、これに限定されるものではなく、他のオートマチック変速機、あるいは、無断変速機に適用することも可能である。
【００４１】さらに、上記各実施形態では、変速機５の入力軸５ａと変速機５の各変速ギヤ１０とを選択的に連結する複数（図１では５個）の第２クラッチ９を設け、各第２クラッチ９を滑らせることにしたが、これに代えて、変速機５の出力軸５ｂにさらに１個のクラッチを設け、変速機５の入力軸５ａと各変速ギヤ１０との間のクラッチを完全に繋ぎ、この出力軸５ｂのクラッチを半クラッチ状態とすることにしてもよい。このようにすることにより、クラッチの油圧制御を簡易にすることができる。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明は以下の効果を奏する。請求項１に係る発明によれば、変速機の入力軸の回転数がエンジンを始動するために必要な回転数よりも低い場合であっても、走行用のモータを使用してエンジンを始動することができるので、エンジンの始動用の別個のモータを備える必要がなく、ハイブリッド車を低コストに構成することができる。また、低速走行中にエンジンを始動する高負荷要求が行われても、エンジンを始動することができるので、エンジンがストール状態となって、車両が停止する等の不具合の発生を防止することができる。また、低速走行中におけるエンジンの始動に際して、モータから駆動輪への回転力の伝達が失われないので、トルク抜けや、登坂時の必要な駆動力の低下などの不具合の発生をも防止することができるという効果を奏する。
【００４３】また、請求項２に係る発明によれば、変速機の入力軸の回転数がエンジンの始動のために必要な回転数を下回るような低速走行中において、バッテリの残容量に余裕がある場合には、エンジンを始動することなく、モータのみによる走行を継続し、バッテリの残容量が足りなくなってきたときにのみエンジンを始動するので、バッテリを効率よく使用して、燃費の向上を図ることができるという効果を奏する。
【００４４】さらに、車速に関わらず、バッテリの残容量が不足してきたときは、エンジンを始動するので、エンジンによる発電によってバッテリを回復し、走行不能となることを防止することができる。特に、変速機の入力軸の回転数が、エンジンを始動するために必要な回転数を下回っている低速走行中においても、エンジンをストール状態に陥らせることなく始動することができるという効果を奏する。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区南青山二丁目１番１号
【出願日】 平成１４年１月２２日（２００２．１．２２）
【代理人】 【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外５名）
【公開番号】 特開２００３−２１２００３（Ｐ２００３−２１２００３Ａ）
【公開日】 平成１５年７月３０日（２００３．７．３０）
【出願番号】 特願２００２−１３１５７（Ｐ２００２−１３１５７）