| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車両の運転制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】住友 達哉
【住所又は居所】静岡県磐田市新貝２５００番地 ヤマハ発動機株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】内燃機関の駆動力が加えられる際の衝撃を緩和して乗員の不快感を軽減できるハイブリッド車両の運転制御装置を提供する。
【解決手段】駆動源として電動モータ２及び内燃機関３を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、負荷が所定値未満の時には上記電動モータ２のみの駆動力で駆動輪を駆動し、負荷が上記所定値以上の時には上記電動モータ２と上記内燃機関３の両方の駆動力で上記駆動輪を駆動し、上記内燃機関３から上記駆動輪４への駆動力伝達系の途中に駆動力を検知する駆動力検知センサ１６を配置し、上記電動モータ２と内燃機関３の両方で駆動輪を駆動している場合に、上記駆動力検知センサ１６による検知駆動力が所定値以上の変化率で大方向に変化したとき上記電動モータ１２からの駆動力が減少するように該電動モータを制御することを特徴としている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 駆動源として電動モータ及び内燃機関を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、負荷が所定値未満の時には上記電動モータのみの駆動力で駆動輪を駆動し、負荷が上記所定値以上の時には上記電動モータと上記内燃機関の両方の駆動力で上記駆動輪を駆動し、上記内燃機関から上記駆動輪への駆動力伝達系の途中に駆動力を検知する駆動力検知センサを配置し、上記電動モータと内燃機関の両方で駆動輪を駆動している場合に、上記駆動力検知センサによる検知駆動力が所定値以上の変化率で大方向に変化したとき上記電動モータからの駆動力が減少するように該電動モータを制御することを特徴とするハイブリッド車両の運転制御装置。
【請求項２】 駆動源として電動モータ及び内燃機関を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、負荷が所定値未満の時には上記電動モータのみの駆動力で駆動輪を駆動し、負荷が上記所定値以上の時には上記電動モータと上記内燃機関の両方の駆動力で上記駆動輪を駆動し、上記内燃機関の始動を検知する始動検知センサを設け、内燃機関の始動が検知されたとき上記電動モータからの駆動力が減少するように該電動モータを制御することを特徴とするハイブリッド車両の運転制御装置。
【請求項３】 請求項１又は２において、車速を検知する車速検知センサを設け、検知車速が小なるほど上記電動モータの駆動力の減少量を大きくすることを特徴とするハイブリッド車両の運転制御装置。
【請求項４】 駆動源として電動モータ及び内燃機関を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、負荷が所定値未満の時には上記電動モータのみの駆動力で駆動輪を駆動し、負荷が上記所定値以上の時には上記電動モータと上記内燃機関の両方の駆動力で上記駆動輪を駆動し、上記内燃機関から駆動輪への駆動力伝達系の途中にＶベルト式無段変速機を介在させたことを特徴とするハイブリッド車両の運転制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータと内燃機関の両方で駆動輪を駆動するようにしたハイブリッド車両の運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】バッテリからの電力で回転する駆動モータの駆動力によりミッションを介して後輪を駆動するとともに、上記バッテリの充電を内燃機関で駆動される発電機で実施するようしたハイブリッド車両が提案されている（例えば特開２００１−１９０００４号公報参照）。
【０００３】ところで上記従来のハイブリッド車両では、電動モータの駆動力のみで後輪を駆動するようにしているため、例えば登坂路を走行する場合等のように大きな外部負荷が作用するときにも所定の車速を確保可能とするためには大型大出力の電動モータが必要となるという問題がある。
【０００４】このような問題を回避するために、電動モータと内燃機関との両方で駆動輪を駆動することが考えられる。即ち、低負荷時には電動モータのみで駆動し、高負荷時には電動モータと内燃機関の両方で駆動するのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記電動モータと内燃機関の両方を備え、負荷に応じて電動モータのみによる駆動と電動モータと内燃機関の両方による駆動とを切り換えるようにした場合、負荷が小から大に変化すると内燃機関が始動してモータ駆動力に内燃機関の駆動力が加えられることとなるが、内燃機関の駆動力が加えられた瞬間に大きな衝撃が車両に作用し、乗員に不快感を与えるおそれがある。
【０００６】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、内燃機関の駆動力が加えられる際の衝撃を緩和して乗員の不快感を軽減できるハイブリッド車両の運転制御装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、駆動源として電動モータ及び内燃機関を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、負荷が所定値未満の時には上記電動モータのみの駆動力で駆動輪を駆動し、負荷が上記所定値以上の時には上記電動モータと上記内燃機関の両方の駆動力で上記駆動輪を駆動し、上記内燃機関から上記駆動輪への駆動力伝達系の途中に駆動力を検知する駆動力検知センサを配置し、上記電動モータと内燃機関の両方で駆動輪を駆動している場合に、上記駆動力検知センサによる検知駆動力が所定値以上の変化率で大方向に変化したとき上記電動モータからの駆動力が減少するように該電動モータを制御することを特徴としている。
【０００８】ここで、電動モータからの駆動力を減少させる方法としては、該電動モータからの駆動力を、例えば上記所定値以上の変化率が検出された後所定時間の間、上記駆動力を所定の減少割合で徐々に減少させる方法が採用できる。そしてこの場合、上記内燃機関からの駆動力の大方向への変化率が大なるほど上記減少割合を大きくしたり、上記所定時間を長くしたり、といった各種の態様が採用できる。
【０００９】請求項２の発明は、駆動源として電動モータ及び内燃機関を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、負荷が所定値未満の時には上記電動モータのみの駆動力で駆動輪を駆動し、負荷が上記所定値以上の時には上記電動モータと上記内燃機関の両方の駆動力で上記駆動輪を駆動し、上記内燃機関の始動を検知する始動検知センサを設け、内燃機関の始動が検知されたとき上記電動モータからの駆動力が減少するように該電動モータを制御することを特徴としている。
【００１０】ここで内燃機関の始動については、例えば、内燃機関のクランク軸回転速度がクランキング時の回転速度から、所定の始動判定回転速度以上に増加したとき始動したと判定される。なお、駆動力の具体的な減少方法については請求項１と同様である。
【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は２において、車速を検知する車速検知センサを設け、検知車速が小なるほど上記電動モータの駆動力の減少量を大きくすることを特徴としている。
【００１２】ここで、電動モータの駆動力の減少量を大きくするとは、例えば所定時間の間、所定の減少割合で徐々に減少させていくとともに、その減少割合を大きくしたり、あるいは上記所定時間を長くすることを意味する。
【００１３】請求項４の発明は、駆動源として電動モータ及び内燃機関を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、負荷が所定値未満の時には上記電動モータのみの駆動力で駆動輪を駆動し、負荷が上記所定値以上の時には上記電動モータと上記内燃機関の両方の駆動力で上記駆動輪を駆動し、上記内燃機関から駆動輪への駆動力伝達系の途中にＶベルト式無段変速機を介在させたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、内燃機関からの駆動力が所定値以上の変化率で大方向に変化したとき電動モータからの駆動力を減少させたので、内燃機関及び電動モータからの合計駆動力の急激な増加を緩和でき、その結果内燃機関からの駆動力が加えられたことによる衝撃を緩和でき、乗員に与える不快感を軽減できる。
【００１５】請求項２の発明によれば、内燃機関の始動が検知されたとき上記電動モータからの駆動力を減少させたので、内燃機関からの駆動力の増加割合を実際に検出する場合に比較して、駆動力検出センサが不要になる等、構造を簡素化しながら内燃機関からの駆動力が加えられたことによる衝撃を緩和でき、乗員に与える不快感を軽減できる。
【００１６】車速が低いほど内燃機関からの駆動力が加えられたことによる衝撃が大きく感じられると考えられるが、請求項３の発明によれば、検知車速が小なるほど上記電動モータの駆動力の減少量を大きくしたので、車速が低い場合でも乗員に与える不快感を抑制できる。
【００１７】請求項４の発明によれば、内燃機関から駆動輪への駆動力伝達系の途中にＶベルト式無段変速機を介在させたので、Ｖベルト式無段変速機の、急激な駆動力増加があるとプーリとＶベルトとの間で滑りが生じて駆動力増加を緩和できるという構造上の特徴を効果的に利用して内燃機関からの駆動力が加えられたことによる衝撃を緩和でき、乗員に与える不快感を軽減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】図１〜図４は請求項１，３の発明の第１実施形態によるハイブリッド車両、具体的にはゴルフカートの運転制御装置を説明するための図であり、図１はそのブロック構成図、図２は動作を説明するための駆動トルク特性図、図３，図４はゴルフカートの使用状況を示す模式図である。
【００２０】図１において、符号１はゴルフカートを示しており、このゴルフカート１は、電動モータ２及び内燃機関３を、左，右一対の後輪（駆動輪）４，４を駆動する駆動源として備えており、左，右一対の前輪５，５を操舵ハンドル６により操舵しつつ走行するように構成されている。
【００２１】上記ゴルフカート１は、乗員が上記操舵ハンドル６，アクセルペダル７及びブレーキペダル８を人為的に操作することにより走行する手動走行モードと、路面に埋設された誘導線を検知しながらこれに沿って自動的に走行する自動走行モードの何れかを選択可能に構成されている。なお、手動走行モードと自動走行モードとの切換は操作盤９のメインスイッチ１０及びモード切換スイッチ１１の操作によってなされる。
【００２２】上記ゴルフカート１は、例えばゴルフ場４０の図示しない駐車場から走行路４０ａ上に移動させる場合は上記手動走行モードで運転され、上記走行路４０ａ上を走行する場合は上記自動走行モードで運転される。この自動走行モードの場合、上記走行路４０ａの地中に埋設された誘導線４０ｃを検知しながらこれに沿って、かつ設定された目標走行速度Ｖ０となるよう後述する自動走行制御が行なわれる。
【００２３】上記電動モータ２はトランスミッション１２の入力軸を回転駆動するように配設されており、該駆動モータ２にはバッテリ２０からの電力がモータドライバ２４を介して供給される。そしてこのモータドライバ２４をコントローラ２２で制御することにより該電動モータ２からの駆動力、具体的には出力トルクの大きさが制御される。また上記電動モータ２からの駆動力はトランスミッション１２を介して上記後輪４，4伝達される。また上記トランスミッシション１２には、これの出力軸等の回転速度、ひいては該ゴルフカート１の走行速度を検出する車速センサ２９が配設されている。
【００２４】また上記内燃機関３の気化器２５には、これのスロットル弁２５ａを開閉制御するスロットルモータ２６が接続されており、該スロットルモータ２６には上記バッテリ２０からの電力がモータドライバ２７を介して供給される。そしてこのモータドライバ２７を上記コントローラ２２で制御することによりスロットル弁開度ひいては内燃機関３からの駆動力、例えば出力トルクの大きさが制御される。また上記スロットル弁２５ａの開度はスロットルセンサ２８によって検出され、検出スロットル開度信号が上記コントローラ２２に送出される。
【００２５】上記内燃機関２からの駆動力は、駆動力伝達系ａ及び上記トランスミッション１２を介して上記後輪４，４に伝達される。なお、上記駆動力伝達系ａには、駆動側，従動側スプロケットにチェーンを巻回してなるチェーン式、駆動側，従動側プーリに歯付きベルトを巻回してなるベルト式、あるいはドライブシャフト式のものが採用される。
【００２６】そして上記駆動力伝達系ａの途中には上記コントローラ２２によってオンオフ制御される電磁式のクラッチ１５が介在されている。このクラッチ１５は、電動モータ２のみにより後輪４を駆動する運転域ではオフされ、これにより後輪側から内燃機関側への動力伝達が阻止される。
【００２７】なお上記クラッチ１５としては、電磁式の他に、内燃機関１３から後輪４側への動力伝達のみを可能とし、これと逆方向の動力伝達を不能とするワンウェイクラッチを採用することも可能である。
【００２８】上記クラッチ１５より駆動力達方向上流側には伝達される駆動力を検出する駆動力検出センサ、具体的には伝達トルクを検出するトルクセンサ１６が介在されている。
【００２９】また上記内燃機関３のクランク軸には発電機１７が接続されており、該発電機１７からの電流値，電圧値はコントローラ２２に送出される。また上記内燃機関３のクランク軸の回転速度、即ち上記発電機１７の回転速度は回転数センサ２３によって検知され、該検知信号は上記コントローラ２２に送出される。
【００３０】また上記発電機１７の出力は、切換スイッチ１８及びインバータ・コンバータ１９を介して上記電動モータ２の電源であるバッテリ２０に供給される。該バッテリ２０にはこれの電圧，充放電電流量，及び温度等のバッテリ状態を検出するバッテリ状態検出部２１が接続されている。
【００３１】次に上記コントローラ２２による制御動作及び作用効果を説明する。上記手動走行モードにおいては、上り坂等外部負荷の大きい位置に来たとき又は加速するために乗員がアクセルペダル７を踏み込むと、該踏込み量がアクセルセンサ７ａによって検出され、該検出されたアクセル開度に応じたアクセル開度信号がコントローラ２２に送出され、該コントローラ２２により上記電動モータ２及び内燃機関３の運転が以下のように制御される。
【００３２】一方、自動走行モードにおいては、運転者によるアクセルペダルの踏み込みは実施されず、従って手動走行モードにおけるアクセルペダルの踏み込み量に基づく負荷の算出はできない。しかし外部負荷の変化に対応して、検知車速Ｖ１が変化するので、自動走行モードにおいては、目標車速Ｖ０と検知車速Ｖ１の差により外部負荷すなわち内燃機関及び電動モータ２に要求される負荷が検出される。目標車速Ｖ０が検知車速Ｖ１より大なる程負荷が大きく、目標車速Ｖ０が検知車速Ｖ１より小さくなる程上記負荷が小さいと検知される。この目標車速Ｖ０より検知車速Ｖ１が低い場合のその差ΔＶに対応した車速制御信号が出力される。
【００３３】上記アクセル開度信号又は車速制御信号に基づいて算出された設定負荷（人が外部負荷に対応して内燃機関３や電動モータ２に要求する負荷、あるいは目標車速と検知車速との差に対応して内燃機関及び電動モータに要求される負荷、以下単に負荷という）が予め設定された所定値未満の時には上記電動モータ２からの駆動力のみで後輪４が駆動されるように、また負荷が上記所定値以上の時には上記電動モータ２と上記内燃機関３の両方の駆動力で上記駆動輪４が駆動されるように上記電動モータ２及び内燃機関３の運転が制御される。
【００３４】詳細には、上記アクセル開度信号，又は車速制御信号に基づいて算出された負荷が上記所定値未満と判断された場合には、電動モータ２のみの駆動力で後輪４が駆動され、内燃機関３は停止状態に保持される。なお、この場合、上記クラッチ１５はオフされ、後輪４からの回転トルクが駆動力伝達系ａを介して内燃機関３に伝達されるのが回避され、もって該内燃機関３が走行抵抗となるのが防止されている。
【００３５】また負荷が上記所定値未満の範囲において上記アクセルペダル踏込み量が増加するに伴って、あるいは目標車速Ｖ０に対して検知車速Ｖ１が小さくなるに伴って上記電動モータ２への供給電力が増加するよう上記モータドランバ２４が制御され、もって上記電動モータ２からの駆動力がアクセルペダル踏込み量あるいは目標車速Ｖ０と検知車速Ｖ１との差に応じた大きさに制御される。自動走行モードの場合、ゴルフカート１が例えば図４に示すように、走行路４０ａの上り坂ａ〜ｂ，下り坂ｃ〜ｄにさしかかると、上記車速の差ΔＶが大きくなったり、逆に小さくなったりと変化することとなる。
【００３６】上記負荷が上記所定値以上となると、内燃機関３を始動すべく、該内燃機関３のクランク軸が図示しない始動モータによりクランキングされるとともに、点火系及び燃料供給系の作動が開始される。回転数センサ２３により検出されたクランク軸回転速度が、クランキング回転速度より大きく設定された始動判定回転速度を越えると内燃機関３が始動したと判断され、上記気化器２５のスロットル弁２５ａの開度が上記アクセル開度信号又は車速制御信号に対応した開度となるようにスロットルモータ２６によって開閉制御される。
【００３７】そして上記内燃機関３が始動したことにより、上記トルクセンサ１６による検知トルクが所定値以上の変化率で大方向に変化する（図２（ａ）のｂ参照）と、上記電動モータ２からの駆動トルクが所定割合で徐々に減少するように（図２（ｂ）のｃ参照）該電動モータ２への供給電力が上記モータドライバ２４を介して制御される。そして上記電動モータ２からの駆動トルクを減少させる場合の上記所定割合は、車速センサ２９により検出された内燃機関始動時の車速が小なるほど、つまり低速走行しているほど、大きく設定される。これにより低速走行時ほど電動モータ２からの駆動トルクの減少量が増大される。
【００３８】なお、上記トルクセンサ１６で検知された内燃機関３からの検知トルクの大方向への変化率が上記所定値より小さく設定された復帰判定値以下になった時点以降は、上記電動モータ２からの駆動トルクが増加するように該電動モータ２への供給電力が制御される（図２（ｂ）のｄ参照）。
【００３９】このように本実施形態では、負荷が所定値以上になると電動モータ２と内燃機関３の両方で後輪４を駆動するようにしたので、電動モータ２を大型大出力のものとする必要がない。
【００４０】一方、負荷が所定値以上となり、内燃機関３が始動した際に、上記トルクセンサ１６による検知トルク、即ち該内燃機関３からの出力トルクが急激に増加すると、そのままでは乗員に不快感を与えるおそれがある。本実施形態では、図２（ａ）に示すように内燃機関３からの駆動トルクが急激に立ち上がった場合、図２（ｂ）に示すように電動モータ２による駆動トルクを減少させ、もって合計トルクを穏やかに増加させるようにしたので、乗員に不快感を与えるのを防止できる。
【００４１】また車速が低いほど、内燃機関始動によるショックが大きく感じられるが、本実施形態では、駆動モータ２からの駆動トルクの減少割合を低速走行時ほど大きく設定し、もって駆動トルクの減少量を増大したので、より一層確実に内燃機関始動時による乗員の不快感を軽減できる。
【００４２】また駆動力伝達系ａに電磁式のクラッチ１５を介在させたので、内燃機関３を停止状態に保持する運転域では、このクラッチ１５をオフさせることにより、内燃機関３が走行抵抗となるのを防止できる。また降坂路を走行するようなエンジンブレーキを作動させたい運転域では、上記クラッチ１５をオンさせることにより必要なエンジンブレーキを得ることができる。
【００４３】ここで上記第１実施形態では、内燃機関３からの駆動トルクの変化率に基づいて電動モータ２からの駆動トルクを減少させるようにしたが、内燃機関機関３の始動を検出したとき一定時間電動モータ２からの駆動トルクを減少させるように構成しても良く、このようにしたのが請求項２，３の発明に係る第２実施形態である。
【００４４】本第２実施形態では、電動モータ２のみる駆動出力により走行している際に、負荷が所定値以上に増大すると、内燃機関３のクランキングが開始されるとともに点火系，燃料供給系の作動が開始され、回転数センサ２３によって検出されたクランク軸の回転速度が、クランキング回転速度より大きく設定された始動判定回転速度を超えたとき、該内燃機関３が始動（完爆）したと判断される。
【００４５】そして内燃機関３の始動が検知されると、電動モータ２からの駆動トルクは、スロットル開度信号又は車速制御信号に対応した大きさから一定時間の間、所定割合で徐々に減少され、該一定時間が経過すると再び上記スロットル開度信号又は車速制御信号に対応した大きさに向かって所定割合で徐々に増大される。
【００４６】そして上記電動モータ２からの駆動トルクを減少させる場合の上記所定割合は、車速センサ２９により検出された内燃機関始動時の車速が小なるほど、つまり低速走行しているほど、大きく設定される。これにより低速走行時ほど電動モータ２からの駆動トルクの減少量が増大される。
【００４７】このように本第２実施形態では、内燃機関３が始動したと判断した場合には、駆動トルクが急激に立ち上がるものと予想して電動モータ２からの駆動トルクを減少させるようにしたので、駆動トルクの急激な立ち上がりを実際に検出する場合に比べて、トルクセンサ１６を不要にできる等、構造を簡素化しながら、乗員に与える不快感を回避できる。
【００４８】また上記内燃機関３の始動が検出された場合の車速が低いほど、内燃機関始動時のショックが大きく感じられるが、本実施形態では、駆動モータ２からの駆動トルクの減少割合を大きく設定し、もって駆動トルクの減少量を増大したので、より一層確実に内燃機関始動時における乗員の不快感を軽減できる。
【００４９】図５は請求項４の発明に係る第３実施形態を説明するための図であり、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５０】本第３実施形態は、駆動力伝達系ａにおいて、クラッチ１５よりも駆動力伝達方向上流側に無段変速機１４を介在させたものである。この無段変速機１４は、内燃機関３側の出力軸に装着された駆動プーリとトランスミッション１２側の入力軸に装着された従動プーリとにＶベルトを巻回してなるＶベルト式無段変速機である。
【００５１】本第３実施形態では、内燃機関３が始動して該内燃機関３からの出力トルクが急激に増加すると、この増加の初期において、Ｖベルト式無段変速機１４の構造上の特徴からＶベルトとプーリとの間で滑りが発生し、上記出力トルクの後輪への伝達が緩和され、その結果、特別な機構を設けることなく乗員に与える不快感を軽減できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００７６
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
【住所又は居所】静岡県磐田市新貝２５００番地
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| 【出願日】 |
平成１３年１２月２８日（２００１．１２．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７６１９
【弁理士】
【氏名又は名称】下市 努
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１９９２０９（Ｐ２００３−１９９２０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年７月１１日（２００３．７．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−４０１７００（Ｐ２００１−４０１７００） |
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