JP2000219062A - ハイブリッド型車両 - Google Patents

ハイブリッド型車両

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JP2000219062A JP11020656A JP2065699A JP2000219062A JP 2000219062 A JP2000219062 A JP 2000219062A JP 11020656 A JP11020656 A JP 11020656A JP 2065699 A JP2065699 A JP 2065699A JP 2000219062 A JP2000219062 A JP 2000219062A
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clutch
motor
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Koji Ando
孝司 安藤
Kaoru Sawase
薫 澤瀬
Yuichi Nochida
祐一 後田
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Mitsubishi Motors Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パラレル式ハイブリッド型車両において、内
燃機関の運転状態に拘わらず、電動機と内燃機関間に設
けられた伝達クラッチを断接操作したときにおいてショ
ックの発生することのないハイブリッド型車両を提供す
る。 【解決手段】 パラレル式ハイブリッド型車両は、クラ
ッチ手段の断接切換期間中、制御手段により、クラッチ
手段の伝達トルク量Ｔ1と電動機の出力トルク量Ｔmとの
和が略一定（Ｔconst）になるようクラッチ手段及び電
動機の作動が制御されるべく構成されている（Ｔm＋Ｔ1
＝Ｔconst）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド型車
両に係り、詳しくは、パラレル式ハイブリッド型車両の
出力制御技術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近年、車両の駆動力源として電動
機（モータ）とともに内燃機関（エンジン）を搭載し、
電動機の出力と内燃機関の出力とを合わせて走行可能な
パラレル式ハイブリッド型車両が開発され公知となって
いる。このようなパラレル式ハイブリッド型車両では、
通常は、電動機の加速レスポンスが良いことから、電動
機と内燃機関との間に設けられた伝達クラッチを切断し
て電動機を優先的に運転するようにし、要求出力に対し
て当該電動機の出力が不足しそうになったとき、伝達ク
ラッチを接続して不足分を内燃機関の出力で補うように
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記パラレ
ル式ハイブリッド型車両では、伝達クラッチを断接操作
する際、伝達クラッチを単純に断接制御すると、当該伝
達クラッチを介して伝達される内燃機関からの伝達トル
ク量の増減に応じて車両全体の出力トルクが変動し、こ
れがショックとなり乗員に違和感を与えるという問題が
ある。
【０００４】例えば、伝達クラッチを接続する際に内燃
機関の回転速度が電動機の回転速度よりも小さいと、電
動機の出力トルクの一部が内燃機関の回転速度を上昇さ
せるべく使用されることになり、このとき伝達クラッチ
を介して内燃機関に伝達される伝達トルク分だけ全体の
出力トルクが低下し、減速感を伴うショックが発生し好
ましいことではない。逆に、伝達クラッチを接続する際
に内燃機関の回転速度が電動機の回転速度よりも大きい
と、今度は内燃機関側からの伝達トルクが電動機の出力
トルクに単純に上乗せされることになり、この場合には
伝達トルク分だけ全体の出力トルクが上昇して意図しな
い加速感が発生し、やはり好ましいことではない。
【０００５】特に、伝達クラッチを接続することで内燃
機関の始動を行うような場合には、停止している内燃機
関を駆動させることになるため、伝達クラッチを介して
内燃機関に伝達される伝達トルク分が非常に大きくな
り、故にショックも大きくなり、ドライバビリティが悪
化し好ましいことではない。この点に関し、内燃機関の
始動時において電動機の出力トルクを一時的に増加補正
する構成のハイブリッド型車両が特開平６−０１７７２
７号公報に開示されてはいるが、当該公報に開示の補正
内容は、クラッチ接続後に電動機の出力トルクをステッ
プ状に２段階上昇させるだけのものにすぎず、補正が粗
いために十分なショック低減効果は期待できない。
【０００６】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、内燃機関
の運転状態に拘わらず、電動機と内燃機関間に設けられ
た伝達クラッチを断接操作したときにおいてショックの
発生することのないハイブリッド型車両を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１の発明では、パラレル式ハイブリッド
型車両は、クラッチ手段の断接切換期間中、制御手段に
より、クラッチ手段の伝達トルク量と電動機の出力トル
ク量との和が略一定になるようクラッチ手段及び電動機
の作動が制御されるべく構成されている。
【０００８】従って、クラッチ手段の断接切換期間中に
おいては、電動機及び内燃機関の出力を駆動輪側に伝達
する伝達軸への出力トルク、即ち全体トルクが常に一定
に保持されることになり、内燃機関の運転状態に拘わら
ず、クラッチ手段の断接に伴う減速方向のショックや加
速方向のショックの発生が好適に防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき説明する。図１を参照すると、パラレル式ハ
イブリッド型車両の概略構成図が示されており、以下、
同図に基づき本発明のハイブリッド型車両の構成を説明
する。同図に示すように、パラレル式ハイブリッド型車
両は駆動力源（パワープラント）としてエンジン（内燃
機関）１とモータジェネレータ（電動機）１０を搭載し
ており、本発明のパラレル式ハイブリッド型車両では、
エンジン１の出力軸２は、クラッチ装置（クラッチ手
段）４を介してモータジェネレータ１０の回転軸（伝達
軸）１２に接続されており、モータジェネレータ１０の
回転軸１２は自動変速機（Ｔ／Ｍ）２０を介して駆動軸
（伝達軸）２２に接続されている。なお、図中符号３は
出力軸２の捩り振動を吸収すべく出力軸２に介装された
ダンパ装置である。さらに、当該駆動軸２２にはデファ
レンシャルギヤ２４を介して車軸２６が接続されてい
る。そして、車軸２６の両端には駆動輪として一対の車
輪２８，２８が接続されている。
【００１０】エンジン１は、例えば水冷式ガソリンエン
ジンであり、車輪２８，２８を駆動させ車両を走行させ
ることの可能な十分な最大出力を有したエンジンであ
る。クラッチ装置４は、モータジェネレータ１０側のク
ラッチ板４ｂに対し、エンジン１側のクラッチ板４ａが
可動して断接するようなクラッチ装置であり、クラッチ
板４ａはロッド７を介して電動アクチュエータ６により
断接操作されるよう構成されている。なお、電動アクチ
ュエータ６の代わりに油圧アクチュエータを用いるよう
にしてもよい。また、ロッド７の近傍には、当該ロッド
７端縁の位置を検知することでクラッチストロークを検
出するストロークセンサ８が付設されている。
【００１１】モータジェネレータ１０はモータとしても
ジェネレータ、即ち発電機としても機能する電動モータ
であり、回転軸１２と一体にされたロータコイル１４の
回りをステータコイル（励磁コイル）１６が取り巻くよ
うに構成されている。つまり、モータジェネレータ１０
は、ステータコイル１６に通電して磁界を形成するとと
もにロータコイル１４にも通電して磁界を発生させるこ
とで、回転軸１２を回転させるモータとして機能し、ス
テータコイル１６に通電して磁界を形成する一方、回転
軸１２と一体のロータコイル１４を駆動軸２２を介して
伝達される車輪２８，２８からの外力により回転させ磁
界を発生させることで、ロータコイル１４に電流を生起
させる発電機として機能する。
【００１２】そして、当該モータジェネレータ１０は、
モータとして機能させるときには、ロータコイル１４へ
の通電量を変えることで出力トルクを変更でき、一方、
発電機として機能させるときには、ステータコイル１６
への通電量を変えることで発電量を調節することが可能
とされている。なお、モータジェネレータ１０は上述の
形式に限定されるものではなく、トルクを自在に制御で
きるものであれば如何なる形式のものであってもよい。
例えば、ロータにコイルを持たないモータであってもよ
い。
【００１３】また、上記ダンパ３近傍には、ダンパ３の
回転速度、即ちエンジン回転速度Ｎeを検出するエンジ
ン回転センサ１８が設けられており、さらに、回転軸１
２近傍には、回転軸１２の回転速度、即ちモータジェネ
レータ１０のモータ回転速度Ｎmを検出するモータ回転
センサ１９が設けられている。自動変速機（Ｔ／Ｍ）２
０は、回転軸１２の回転速度を減速或いは増速し、モー
タジェネレータ１０側で生起される出力トルクを変更し
て車輪２８，２８側へ伝達するものであり、ここでは、
例えば無段自動変速機が使用される。なお、無段自動変
速機は公知であり、ここでは説明を省略する。
【００１４】電子コントロールユニット（ＥＣＵ）５０
は、中央処理装置（ＣＰＵ）等からなり、当該電気自動
車の各種運転制御を司る主制御装置であり、その入力側
には、上述のストロークセンサ８、エンジン回転センサ
１８、モータ回転センサ１９等の他、アクセルペダル５
２に接続され、アクセルペダル５２の操作量、即ち運転
者の出力要求量であるアクセル開度θaccを検出するア
クセルポジションセンサ（ＡＰＳ）５４が接続されてお
り、さらに、当該ＥＣＵ５０のみならず各種駆動ユニッ
ト類を作動させるためのバッテリ（二次電池）７０が接
続されている。なお、当該バッテリ７０は、モータジェ
ネレータ１０が発電機として機能したときには、ステー
タコイル１６への通電量に応じた発電電力が充電され蓄
積されるよう接続されている。
【００１５】一方、ＥＣＵ５０の出力側には、上記電動
アクチュエータ６、モータジェネレータ１０のロータコ
イル１４及びステータコイル１６等が接続されている。
以下、このように構成された本発明のハイブリッド型車
両の作用について説明する。本発明のハイブリッド型車
両では、通常走行時には、モータジェネレータ１０がモ
ータとして機能してモータ走行が優先的に実施されるよ
うに構成されている。そして、ＡＰＳ５４からの出力要
求量に対してモータトルクが不足しそうになった場合
に、クラッチ装置４を接続操作してエンジン１の出力を
車輪２８，２８側へ供給するようにしており、ここで
は、以下、本発明に係るクラッチ装置４の断接操作時に
おけるモータトルク制御について説明する。
【００１６】図２を参照すると、図１のハイブリッド型
車両のうちエンジン１とモータジェネレータ１０の部分
が模式図で示されている。そして、同図中には、モータ
トルクＴmの作用方向とクラッチ伝達トルクＴ1の作用方
向が示されているが、本発明のハイブリッド型車両で
は、ＥＣＵ５０は、クラッチ装置４の断接操作時におい
て、これらモータトルクＴmとクラッチ伝達トルクＴ1と
の和が次式(1)で示す如く一定値（Ｔconst）となるよう
にモータトルク制御を行う（制御手段）。
【００１７】Ｔm＋Ｔ1＝Ｔconst …(1) ここに、一定値（Ｔconst）は、通常は断接操作開始時
の出力要求量に応じた値である。実際には、クラッチ装
置４の押圧力に応じて最大伝達できるクラッチ伝達トル
クＴ1を予め実験等により求めてマップ化しておき、押
圧力を検出することで当該マップよりクラッチ伝達トル
クＴ1を求めるようにする。そして、出力要求量に応じ
たＴconstから当該クラッチ伝達トルクＴ1を差し引くよ
うにしてモータトルクＴmを求める。なお、通常は押圧
力を直接検出することは困難であるため、当該押圧力は
例えばストロークセンサ８からのクラッチストローク情
報に基づいて推定される。この際、クラッチストローク
は、クラッチ板４ａ，４ｂの摩耗状態に応じて学習補正
されるように設定されており、これにより、クラッチ伝
達トルクＴ1は常に正確な値とされる。また、電動アク
チュエータ６或いは油圧アクチュエータの制御指令値か
ら押圧力を推定することもできる。
【００１８】ここで、図３を参照すると、走行中モータ
トルクＴmが不足しそうになりエンジン１を始動すべく
クラッチ装置４を接続する場合に、上記のようにモータ
トルクＴmとクラッチ伝達トルクＴ1との和が一定値とな
るようにモータトルク制御を行った場合の本発明に係る
制御結果、即ちエンジン回転センサ１８により検出され
るエンジン回転速度Ｎeとモータ回転センサ１９により
検出されるモータ回転速度Ｎmの時間変化（ａ）、及
び、モータトルクＴmとクラッチ伝達トルクＴ1の時間変
化（ｂ）とがタイムチャートで示されており、以下、同
図に基づいて本発明の具体的な作用及び効果について説
明する。
【００１９】モータ走行が実施されているときにアクセ
ルペダル５２が操作され、ＡＰＳ５４からの出力要求量
に対してモータトルクＴmが不足しそうになると、クラ
ッチ装置４が接続作動させられ、先ず、モータジェネレ
ータ１０の回転によってエンジン１の始動が行われる。
これにより、図３（ａ）中実線で示すように、エンジン
回転速度Ｎeが上昇し始めることになる（Ａ領域）。
【００２０】ところで、このようにクラッチ装置４が接
続作動させられると、図３（ｂ）中実線で示すように、
クラッチ装置４の摩擦力の増加に伴ってクラッチ伝達ト
ルクＴ1が増加することになり、当該エンジン１の始動
時にあっては、エンジン回転センサ１８により検出され
るエンジン回転速度Ｎeの方がモータ回転センサ１９に
より検出されるモータ回転速度Ｎmよりも小さいため、
クラッチ伝達トルクＴ1に応じた分だけエンジン１が仕
事をされることになり、この場合、上記式(1)中のＴ1は
負値となる。即ち、（ｂ）図中では、理解を容易にする
ためにクラッチ伝達トルクＴ1を絶対値で表している
が、エンジントルクＴeが（ｂ）図中一点鎖線で示す如
くクラッチ伝達トルクＴ1に応じた分だけ負側に作用す
るので、上記式(1)中のＴ1は負の値となり、それに相当
する分だけモータトルクＴmが消費されることになる。
【００２１】しかしながら、本発明では、上記式(1)に
より、クラッチ装置４の断接作動中は、自動変速機（Ｔ
／Ｍ）２０への出力トルク、即ち全体トルクが、（ｂ）
図中二点鎖線で示すように断接作動開始時における一定
値（Ｔconst）に保持されるようにされている。つま
り、クラッチ装置４の接続作動中、エンジン１の始動の
ためにモータトルクＴmが消費されたとしても、（ｂ）
図中破線で示すように、出力トルクが一定値（Ｔcons
t）を維持するよう、クラッチ伝達トルクＴ1の分だけモ
ータトルクＴmが一時的に増加設定されるようにされて
いる。
【００２２】これにより、クラッチ装置４の接続作動中
において、出力トルクがＴconstで一定とされてモータ
回転速度Ｎm、即ち回転軸１２の回転速度が一様なもの
とされることになり、故に、クラッチ装置４の接続に伴
う減速方向のショックが好適に防止されることになる。
つまり、エンジン始動をスムーズに実施できることにな
る。
【００２３】なお、エンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎe1
に達すると、クラッチ伝達トルクＴ1が低下し、これに
伴いモータトルクＴmも減少させているが、これは、エ
ンジン１が始動後完爆状態となった際にエンジン回転速
度Ｎeが急激に上昇し、モータ回転速度Ｎmを上回り、逆
にクラッチ伝達トルクＴ1に応じた分だけエンジン１が
仕事をすることになり、上記式(1)中のＴ1が正値となる
ことで出力トルクが急変動することを防止すべくクラッ
チ装置４を切断操作しているためである。つまり、エン
ジン１が始動後完爆状態となってから暫くの間は、クラ
ッチ装置４を再び切断状態とし、この間はクラッチ伝達
トルクＴ1が値０となるため、上記式(1)に従い、出力ト
ルクがＴconstとなるようモータトルクＴmを再び減少さ
せるようにするのである（Ｂ領域）。
【００２４】そして、エンジン回転速度Ｎeが安定して
暫くしたら、改めてクラッチ装置４を接続作動させるよ
うにする（Ｃ領域）。この場合にも、やはり（ｂ）図中
実線で示すように、クラッチ伝達トルクＴ1は増加する
ことになるが、当該実施形態では、この時点においてエ
ンジン回転速度Ｎeの方がモータ回転速度Ｎmを上回って
いるため、今度は上記とは逆にクラッチ伝達トルクＴ1
に応じた分だけエンジン１が仕事をすることになり、上
記式(1)中のＴ1は正値となる。即ち、上記式(1)におけ
るＴ1の正負はエンジン回転速度Ｎeとモータ回転速度Ｎ
mとの大小関係（クラッチ装置４におけるトルクの伝達
方向）によって決まり、この場合には当該クラッチ伝達
トルクＴ1に応じた分だけモータトルクＴmが余剰となっ
てしまうことになる。
【００２５】しかしながら、この場合にも、上記式(1)
により、クラッチ装置４の断接作動中において、全体ト
ルクが、やはり（ｂ）図中二点鎖線で示すように断接作
動開始時における一定値（Ｔconst）に保持されるよう
にされている。つまり、エンジン１側からのトルクをク
ラッチ装置４がモータジェネレータ１０側に伝達するよ
うになった後は、（ｂ）図中破線で示すように、クラッ
チ伝達トルクＴ1の分だけモータトルクＴmが減少させら
れるようにされている。
【００２６】これにより、上記同様に出力トルクがＴco
nstで一定とされてモータ回転速度Ｎm、即ち回転軸１２
の回転速度がやはり一様なものとされることになり、故
に、クラッチ装置４の接続作動中において、減速方向の
ショックのみならず、クラッチ装置４の接続に伴う加速
方向のショックも好適に防止されることになる。故に、
モータ走行からエンジン走行への移行をスムーズに行う
ことができることになる。
【００２７】そして、クラッチ装置４が半クラッチ状態
を脱して完全に接合され、エンジン回転速度Ｎeとモー
タ回転速度Ｎmとが一致すると、伝達可能なクラッチ伝
達トルクＴ1は最大値とされる（クラッチ断接切換期間
は終了）。しかしながら、実際にクラッチ装置４を介し
て伝達されるクラッチ伝達トルクＴ1はエンジントルク
Ｔeを超えることはないため、（ｂ）図中一点鎖線で示
すように、クラッチ装置４が完全に接合された後は、上
記式(1)においてクラッチ伝達トルクＴ1はエンジントル
クＴeとされる（Ｄ領域）。
【００２８】なお、当該図３ではクラッチ装置４の接続
操作時の状況のみを示したが、実際には、以降、車両の
運転状態に応じて出力トルクは変化し、これに応じてＴ
constも変化することになる。また、上記実施形態で
は、クラッチ装置４の接続操作と併せてエンジン１を始
動させる場合を例に説明したが、例えばクラッチ装置４
の接続前に既にエンジン１が作動しアイドリング運転等
させている場合においても、さらに、クラッチ装置４の
切断操作時においても、本発明を良好に適用可能であ
る。これにより、エンジン始動、モータ走行からエンジ
ン走行への移行のみならず、エンジン走行からモータ走
行への移行或いはエンジン停止をスムーズに行うことが
できる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１のハイブリッド型車両によれば、クラッチ手段の
断接切換期間中において、伝達軸への出力トルク、即ち
全体トルクを常に一定に保持でき、内燃機関の運転状態
に拘わらず、クラッチ手段の断接に伴う減速方向のショ
ックや加速方向のショックの発生を好適に防止すること
ができる。
【００３０】これにより、内燃機関の始動、電動機走行
から内燃機関走行への移行、内燃機関走行から電動機走
行への移行、内燃機関の停止等をスムーズに行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハイブリッド型車両の概略構成図であ
る。
【図２】図１のハイブリッド型車両のエンジンとモータ
ジェネレータの部分を示した模式図である。
【図３】本発明に係る制御、即ちクラッチ装置の断接作
動時にモータトルクＴmとクラッチ伝達トルクＴ1との和
が一定値となるようモータトルク制御を行った場合の制
御結果を示す図であって、エンジン回転速度Ｎeとモー
タ回転速度Ｎmの時間変化（ａ）、モータトルクＴmとク
ラッチ伝達トルクＴ1の時間変化（ｂ）とを示すタイム
チャートである。
【符号の説明】
１ エンジン（内燃機関） ４ クラッチ装置（クラッチ手段） ８ ストロークセンサ １０ モータジェネレータ（電動機） １２ 回転軸（伝達軸） １８ エンジン回転センサ １９ モータ回転センサ ５０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/00 Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｇ 29/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｚ 29/06 (72)発明者 後田 祐一 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3D041 AA00 AA28 AA53 AB00 AC06 AC15 AC19 AD02 AD10 AD20 AE02 AE17 3G093 AA07 CA09 DA01 DA06 DB10 EA00 5H115 PA01 PG04 PI13 PU01 PU22 PU23 PU25 QN02 RB08 RE01 RE03 SE04 SE05 SE08 SJ12 TB01 TE02 TO04 TO21 TO30

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両駆動用に設けられた内燃機関及び電
    動機と、 前記電動機の出力を駆動輪側に伝達する伝達軸と、 前記内燃機関の出力を選択的に前記伝達軸に伝達するク
    ラッチ手段と、 前記クラッチ手段の断接切換期間中、前記クラッチ手段
    の伝達トルク量と前記電動機の出力トルク量との和が略
    一定になるよう前記クラッチ手段及び前記電動機の作動
    を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド型車両。
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