JP2001010360A - ハイブリッド動力車両 - Google Patents

ハイブリッド動力車両

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JP2001010360A JP11181125A JP18112599A JP2001010360A JP 2001010360 A JP2001010360 A JP 2001010360A JP 11181125 A JP11181125 A JP 11181125A JP 18112599 A JP18112599 A JP 18112599A JP 2001010360 A JP2001010360 A JP 2001010360A
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electric motor
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Takeshi Suzuki
猛 鈴木
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Suzuki Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機から内燃機関への動力の切り替えをト
ルク変動なく円滑に行って安定した走行を実現できるハ
イブリッド動力車両を提供すること。 【解決手段】 電動機１と内燃機関２に共通する動力伝
達系３上に緩衝用クラッチ５を配備する。電動機１から
内燃機関２に動力源を切り替える際に、緩衝用クラッチ
５を半クラッチ状態とすることにより、動力源の切り替
えに際して動力伝達系３の上流側で生じる可能性のある
出力トルクの変動が差動装置６や走行輪にまで伝達され
ないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電動機と内燃機関と
を備えたハイブリッド動力車両の改良、より具体的に
は、動力源を切り替えるときに動力伝達系ひいては走行
輪に生じるトルク変動を抑制するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動機と内燃機関とを動力源として備
え、これらの動力源の何れか一方または両方を作動させ
て走行輪を駆動するようにしたハイブリッド動力車両が
既に公知である。
【０００３】この種のハイブリッド動力車両において
は、電動機から内燃機関への動力の切り替えに際し、ク
ラッチを介して電動機で内燃機関をクランク（強制回
転）することにより内燃機関を始動するのが一般的であ
るが、この動力切り替えの際に動力伝達系にトルク変動
が生じ、車両の走行動作がぎこちなくなり易いといった
問題があった。
【０００４】このトルク変動には、内燃機関の始動の初
期段階で、それまで車両の走行のみに使用されていた電
動機が内燃機関のスターターとして使用されるために生
じる急激なトルク低下と、内燃機関の始動の最終段階
で、それまで電動機の負荷として作用していた内燃機関
が自ら回転を開始することによって生じる急激なトルク
上昇とがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解消す
るため、電動機と内燃機関とをクラッチ接続する瞬間に
電動機の駆動トルクを一時的に増大させてトルク低下の
発生を防止するようにしたハイブリッド型車両が特開平
６−１７７２７号として提案されているが、このもの
は、内燃機関が始動したときに生じる急激なトルク上昇
の問題についてまでは考慮していない。
【０００６】また、点火時期のタイミングまたは吸気バ
ルブの開閉タイミングや空燃費等を制御することにより
内燃機関の始動時に発生するトルクを低く抑えて急激な
トルク上昇を防止するようにした動力出力装置が特開平
１０−２１２９８３号として提案されているが、トルク
の抑制制御を達成するために内燃機関の構造自体が複雑
化して製造コストが増大するといった欠点があった。
【０００７】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、前記従来技術
の欠点を解消し、電動機から内燃機関への動力源の切り
替えを、トルク変動なく円滑に行って安定した走行を実
現できるハイブリッド動力車両を簡単な構造で提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、電動機と内燃
機関とを動力源として有し、少なくとも何れか一方の動
力源を作動させて、その駆動力を前記電動機と前記内燃
機関とに共通する動力伝達系を介して走行輪に伝達する
ようにしたハイブリッド動力車両であり、作動対象とな
る動力源を切り替える動力源切替手段を設け、前記動力
伝達系に接続力調整可能な緩衝用クラッチを配備すると
共に、動力源切替手段が作動する間は前記緩衝用クラッ
チの接続力を半クラッチ状態に保持する一方、動力源切
替手段の作動が完了すると前記緩衝用クラッチの接続力
を完全接続状態とするクラッチ制御手段を設けたことを
特徴とする構成を有する。
【０００９】動力源切替手段は作動対象となる動力源を
選択し、動力源の切り替え、例えば、電動機から内燃機
関への切り替えを行う。この切り替え作業が行われる
間、クラッチ制御手段は、動力伝達系に配備された緩衝
用クラッチを半クラッチ状態とする。従って、動力源の
切り替えに際して動力源の出力部付近でトルク変動が生
じたとしても、そのトルク変動は半クラッチ状態にある
緩衝用クラッチの滑りによって吸収される。つまり、緩
衝用クラッチの配備位置を超えて動力伝達系の下流側に
トルク変動が伝達されることはない。よって、走行輪の
駆動力の変動は大幅に軽減され、動力源の切り替えを行
っている最中も安定した走行が維持される。
【００１０】更に、動力源の切り替えに際して動力源の
出力部付近で生じるトルク変動自体を軽減するための構
成として、前記動力伝達系の緩衝用クラッチよりも上流
側に変速機を配備し、この変速機の入力軸に前記電動機
の出力軸を接続すると共に、電動機の出力軸には接続力
調整可能な起動用クラッチを介して内燃機関の出力軸を
接続し、前記動力源切替手段は、内燃機関始動時におけ
る内燃機関の出力を抑制するための始動用制御パラメー
タおよび内燃機関単体による定常運転を実行するために
必要とされる定常運転用制御パラメータと動力源の切り
替えを開始する直前の走行速度を達成するために必要と
される内燃機関の目標回転数とを設定する始動条件設定
部と、該始動条件設定部で設定された始動用制御パラメ
ータを前記内燃機関に設定して前記電動機の駆動トルク
を増大させて前記起動用クラッチを半クラッチ状態で接
続することにより前記電動機で内燃機関をクランクして
該内燃機関を始動させる内燃機関始動制御部と、前記内
燃機関の始動および該内燃機関による前記目標回転数の
達成を確認して前記電動機の駆動トルクを元に戻して起
動用クラッチを完全接続状態とし、前記始動条件設定部
で設定された定常運転用制御パラメータを前記内燃機関
に設定し、前記電動機によるトルク印加を徐々に減少さ
せながら内燃機関による駆動を開始する定常運転開始制
御部とによって構成されたハイブリッド動力車両を提案
する。
【００１１】この構成によれば、まず、前記クラッチ制
御手段によって緩衝用クラッチが半クラッチ状態とさ
れ、次いで、前記内燃機関始動制御部が始動用制御パラ
メータを内燃機関に設定し、電動機の駆動トルクを増大
させて前記起動用クラッチを半クラッチ状態として電動
機と内燃機関とを接続する。これにより、前記電動機に
よる内燃機関のクランク作業が開始されて電動機の負荷
が増大することになるが、電動機の駆動トルクが増大さ
れているため、負荷の増大による相対的な出力トルクの
低下は未然に防止される。しかも、電動機の駆動力を内
燃機関に伝達する起動用クラッチは半クラッチ状態とさ
れているので、もし、電動機に内燃機関を接続すること
によってトルク変動が生じるとしても、それは極めて穏
やかなものに制限され、実質的な出力トルクは電動機に
内燃機関の負荷が作用していない状態、要するに、内燃
機関のクランクを開始する前の状態と略同一となる。次
いで、前述のクランク作業により内燃機関が始動して内
燃機関の自発的な回転が開始されると、その回転数が増
大し、内燃機関の始動が定常運転開始制御部によって確
認される。しかし、この段階の内燃機関の燃焼は始動条
件設定部で設定された始動用制御パラメータに基づいて
制御されることになるので、機関の燃焼による出力の発
生は極めて低い値に抑制される。つまり、この段階の出
力は実質的に電動機の回転に負うものであり、そのトル
ク出力は、前記と同様、内燃機関のクランクを開始する
前の状態、および、内燃機関のクランク実行中の値と略
同一となる。次いで、内燃機関の回転数が始動条件設定
部で設定された目標回転数に達すると、定常運転開始制
御部がこれを検出し、電動機の駆動トルクの設定を元の
状態、つまり、起動用クラッチの接続を開始する前の状
態に戻し、起動用クラッチを完全接続状態として電動機
と内燃機関とを完全に接続する。この段階では、内燃機
関の回転数が目標回転数、即ち、動力源を切り替える直
前の走行速度を達成するために必要とされる内燃機関の
回転数に達しており、この値は現在の電動機の回転数と
同一である。つまり、内燃機関と電動機との間には差動
がなく、起動用クラッチを完全に接続してもトルク変動
は生じない。このようにして、内燃機関と電動機とが起
動用クラッチを介して完全に接続された後、定常運転開
始制御部は、内燃機関単体による運転を可能とする定常
運転用制御パラメータ、つまり、内燃機関による実質的
なトルク出力を許容するパラメータを内燃機関に設定
し、電動機による出力と内燃機関による出力との総和が
略一定の値、つまり、起動用クラッチの接続を開始する
直前の電動機の出力と一致するように、電動機によるト
ルク印加を徐々に減少させつつ内燃機関による駆動を開
始する。
【００１２】内燃機関始動時における内燃機関の出力を
抑制するための始動用制御パラメータおよび内燃機関単
体による定常運転を許容するための定常運転用制御パラ
メータとしては、内燃機関における燃料噴射と点火の周
期、および、スロットル開度等を利用することができ
る。
【００１３】例えば、内燃機関における燃料噴射と点火
の周期をパラメータとして利用する場合では、燃料噴射
と点火を連続的に行う設定（出力トルクを大きくする設
定）が定常運転用制御パラメータとなり、また、燃料噴
射と点火を間欠的に行う設定（出力トルクを小さくする
設定）が始動用制御パラメータとなる。また、スロット
ル開度をパラメータとして利用する場合は、スロットル
開度を適正な範囲で大きくする設定（出力トルクを大き
くする設定）が定常運転用制御パラメータであり、ま
た、スロットル開度を小さくする設定（出力トルクを小
さくする設定）が始動用制御パラメータとなる。内燃機
関の構造によっては、点火時期のタイミング，吸気バル
ブの開閉タイミング，空燃費等のパラメータを調整して
内燃機関の出力を制御してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は本発明を適用した一実施形
態のハイブリッド動力車両の動力部の要部を簡略化して
示す概念図である。
【００１５】この動力部は、概略において、電動機１と
内燃機関２、および、電動機１と内燃機関２に共通する
動力伝達系３から成り、動力伝達系３は、変速機４と減
速機８および緩衝用クラッチ５と差動装置６によって構
成される。本実施形態においては変速機４としてベルト
式の無段自動変速機を利用しているが、油圧式の自動変
速機あるいは手動変速機等を用いてもよい。図１に示す
通り、変速機４は動力伝達系３上において緩衝用クラッ
チ５よりも上流側に位置する。
【００１６】電動機１の出力軸１ａは変速機４の入力軸
４ａに定常的に接続され、車両の走行中には、常に、電
動機１の出力軸１ａおよびそのロータが回転するように
なっている。また、内燃機関２の出力軸２ａは接続力調
整（スリップ制御）可能な起動用クラッチ７を介して電
動機１の出力軸１ａに接続されている。
【００１７】電動機１のみを動力源として走行する際に
は起動用クラッチ７が完全な非接続状態とされ、電動機
１の出力軸１ａのみが回転して変速機４の入力軸４ａに
駆動力を伝達し、内燃機関２の出力軸２ａは回転停止状
態となる。また、内燃機関２を動力源として走行する際
には、起動用クラッチ７が完全な接続状態とされ、内燃
機関２の出力軸２ａと電動機１の出力軸１ａとが一体的
に回転して変速機４の入力軸４ａに駆動力を伝達する。
この際、電動機１のロータのイナーシャは内燃機関２の
負荷として作用する。
【００１８】一方、変速機４の出力軸４ｂには出力歯車
９が固着され、この出力歯車９が減速機８の入力歯車１
０と噛合する。入力歯車１０は、接続力調整（スリップ
制御）可能な緩衝用クラッチ５を介して減速機シャフト
１１に接続されている。そして、減速機のシャフト１１
には出力歯車１２が固着され、この出力歯車１２が差動
装置６の入力歯車１３と噛合して差動装置（デファレン
シャル）６を作動させ、差動装置６の出力軸１４ａ，１
４ｂに取り付けられた走行輪を駆動する。
【００１９】電動機１または内燃機関２を動力源とした
定常運転を行う際には緩衝用クラッチ５が完全な接続状
態とされ、減速機８の入力歯車１０の回転がそのまま減
速機８の出力歯車１２に伝達される。また、走行に用い
る動力源を電動機１から内燃機関２へ切り替えるような
場合には、緩衝用クラッチ５が半クラッチ状態とされ、
動力伝達系３の一部を構成する減速機８の入力歯車１０
と出力歯車１２との間での滑りが許容される状態とな
る。
【００２０】起動用クラッチ７および緩衝用クラッチ５
としては、接続力の調整が可能である限り、油圧タイプ
の湿式クラッチ，磁性粉を用いたパウダー型のクラッチ
あるいは一般的な乾式クラッチ等、何を利用しても構わ
ない。
【００２１】内燃機関２は、スロットル開度や燃料噴射
および点火タイミング等を指令する電子制御ユニット１
５によって駆動制御され、また、回転数等のデータが内
燃機関２から電子制御ユニット１５にフィードバックさ
れるようになっている。
【００２２】電動機１は、駆動トルクや回転数等を指令
するモータコントローラ１６によって駆動制御され、回
転数その他のデータが電動機１からモータコントローラ
１６にフィードバックされるようになっている。
【００２３】変速機コントローラ１７は、変速機４の入
力軸４ａと出力軸４ｂの回転数の検出、および、変速機
４の減速比制御等に関わる従来と同様の機能に加え、起
動用クラッチ７および緩衝用クラッチ５の接離制御と接
続力調整を実施するための機能を備える。
【００２４】メインＣＰＵ１８は、前述した電子制御ユ
ニット１５，モータコントローラ１６，変速機コントロ
ーラ１７等を介して動力部全体を制御するためのマイク
ロプロセッサである。メインＣＰＵ１８は、アクセルペ
ダル１９の操作量をトルク指令値として読み込み、電子
制御ユニット１５やモータコントローラ１６更には変速
機コントローラ１７に対して様々な指令を出力する。
【００２５】電子制御ユニット１５と内燃機関２との
間、および、モータコントローラ１６と電動機１との
間、ならびに、変速機コントローラ１７と変速機４との
間で遣り取りされるデータの全ては、メインＣＰＵ１８
によって検出することができ、更に、差動装置６に配備
された回転計によって検出される出力軸１４ａ，１４ｂ
の回転数の値、要するに、走行速度の値がメインＣＰＵ
１８に入力されるようになっている。また、メインバッ
テリー２０のバッテリ容量もメインＣＰＵ１８によって
検出される。
【００２６】前述した各構成要素のうち、起動用クラッ
チ７が動力源切替手段の機械構造の主要部を構成し、変
速機コントローラ１７およびメインＣＰＵ１８がクラッ
チ制御手段の主要部を構成している。また、動力源切替
手段の制御部を構成する始動条件設定部と内燃機関始動
制御部および定常運転開始制御部は、専ら、メインＣＰ
Ｕ１８によって構成される。
【００２７】図３および図４は、走行に用いる動力源を
電動機１から内燃機関２に切り替えるときに実施される
動力源切替処理の概略を示すフローチャートであり、こ
の処理は、差動装置６の回転計により車両の走行速度が
所定値に達したことが検出された段階で、メインＣＰＵ
１８によって自動的に開始される。
【００２８】また、図２は、動力源切替処理の開始時点
をｔ０として、内燃機関２の燃料噴射と点火，内燃機関
２のスロットル開度，内燃機関２の回転数，内燃機関２
の出力トルク，起動用クラッチ７の接続状態，電動機１
の出力トルク，緩衝用クラッチ５の接続状態，最終的な
駆動軸トルク（減速機のシャフト１１よりも下流側の出
力トルク）の変化を示すタイミングチャートである。
【００２９】以下、図３および図４のフローチャートと
図２のタイミングチャートを参照して本実施形態におけ
る動力源の切り替え動作について詳細に説明する。
【００３０】まず、車両の走行速度が所定値に達するｔ
０以前の段階では、電動機１のみを動力源とした運転が
行われているので、図２に示す通り、内燃機関２の燃料
噴射と点火は無く（図２（ａ）参照）、内燃機関２のス
ロットル開度もＴｈｏ０の閉鎖状態となっている（図２
（ｂ）参照）。また、起動用クラッチ７は完全に非接続
の状態とされ（図２（ｅ）参照）、内燃機関２は電動機
１との接続を断たれて回転停止状態にあり（図２（ｃ）
参照）、その出力トルクも０である（図２（ｄ）参
照）。一方、電動機１の側は単独で車両を駆動するに必
要とされるＴｍ１の出力トルクを維持して回転しており
（図２（ｆ）参照）、また、緩衝用クラッチ５は電動機
１の駆動力を走行輪に伝達するために完全な接続状態と
されている（図２（ｇ）参照）。この状態で減速機のシ
ャフト１１から最終的に出力されるトルクはＴｘである
（図２（ｈ）参照）。
【００３１】そして、車両の走行速度が所定値に達した
ことが差動装置６の回転計によって検出されると、メイ
ンＣＰＵ１８は、図３および図４に示されるような動力
源切替処理を開始する。
【００３２】動力源切替処理を開始したメインＣＰＵ１
８は、まず、エンジン始動回転数Ｎｅ１とエンジン目標
回転数Ｎｅ２およびエンジン目標トルクＴｅ１を電子制
御ユニット１５に記憶させる（ステップＳ１）。
【００３３】エンジン始動回転数Ｎｅ１は、クランクを
利用した内燃機関２の強制始動に適したエンジン回転数
の値であり、エンジン目標回転数Ｎｅ２は、動力源の切
り替えを開始する直前の走行速度、要するに、前述した
所定の走行速度を達成するために必要とされる内燃機関
２の回転数である。また、エンジン目標トルクＴｅ１
は、前述した所定の走行速度を内燃機関２単体の出力で
達成するために必要とされるトルク出力の値である。
【００３４】次いで、メインＣＰＵ１８は、スロットル
開度Ｔｈｏ１とＴｈｏ２を電子制御ユニット１５に記憶
させる（ステップＳ２）。
【００３５】スロットル開度Ｔｈｏ１は、内燃機関２の
始動時に用いられるスロットル開度の値、即ち、クラン
クによって内燃機関２の自発的な回転が開始されたとき
にそのトルク出力を０またはそれに近い値に抑制するた
めのスロットル開度の値である。また、スロットル開度
Ｔｈｏ２は、内燃機関２を単体で使用して定常運転を実
施するために必要とされるスロットル開度の値、要する
に、前述した所定の走行速度を達成するために必要とさ
れるスロットル開度の値である。
【００３６】つまり、スロットル開度Ｔｈｏ１は始動用
制御パラメータ、また、スロットル開度Ｔｈｏ２は定常
運転用制御パラメータであり、本実施形態における始動
条件設定部は、メインＣＰＵ１８によるステップＳ１お
よびステップＳ２の処理で構成されていることになる。
【００３７】次いで、内燃機関始動制御部としてのメイ
ンＣＰＵ１８は、実質的な動力源切替処理の開始に先駆
け、まず、モータコントローラ１６にトルク増大指令を
出力して図２（ｆ）のｔ０の時点に示すように電動機１
の駆動トルクをＴｍ１からＴｍ１＋ΔＴｍに増大させる
（ステップＳ３）。また、クラッチ制御手段としてのメ
インＣＰＵ１８は、変速機コントローラ１７を介して緩
衝用クラッチ５に半クラッチ状態に対応する接続力調整
指令を出力し、図２（ｇ）のｔ０の時点に示すように緩
衝用クラッチ５を半クラッチの状態とする（ステップＳ
４）。
【００３８】電動機１の駆動トルクを増大させるのは、
内燃機関２を電動機１に接続したときに内燃機関２が負
荷となって総合的な出力トルクが減少するのを防止する
ためである。また、緩衝用クラッチ５を半クラッチ状態
とするのは、内燃機関２と電動機１との接続によって総
合的な出力トルクや回転速度に万一の変動が生じたよう
な場合に、この変動が走行輪にまで伝達されないように
するためである。電動機１の駆動トルクを増大させるこ
とで総合的な出力トルクの変動が完全に除去されるので
あれば何ら問題はないが、実際には、そのようなことは
困難であるため、緩衝用クラッチ５を半クラッチ状態と
することで、動力源切り替え時の変動が走行輪にまで伝
達されるのを防止している。
【００３９】次いで、内燃機関始動制御部としてのメイ
ンＣＰＵ１８は、変速機コントローラ１７を介して起動
用クラッチ７に半クラッチ状態に対応する接続力調整指
令を出力し、図２（ｅ）のｔ０の時点に示すように起動
用クラッチ７を半クラッチの状態とした後（ステップＳ
５）、実際に内燃機関２が回転しているか否か、つま
り、電動機１の回転が起動用クラッチ７を介して適切に
内燃機関２に伝達されているか否かを電子制御ユニット
１５からのデータに基づいて判別する（ステップＳ
６）。
【００４０】もし、内燃機関２の回転が不十分であれ
ば、メインＣＰＵ１８は、起動用クラッチ７に対する接
続力調整指令を徐々に増大させ（ステップＳ７）、電動
機１の回転が内燃機関２に適切に伝達されるようにす
る。
【００４１】図２（ｅ）のｔ０〜ｔ１の区間では起動用
クラッチ７に対する接続力調整指令を増大させなくても
内燃機関２が適切に回転した場合を例に取って示してい
るが、もし、電動機１の回転が不十分であってステップ
Ｓ７の処理が繰り返し実行されたような場合には、この
部分の線図は右上がりの直線に変化する。
【００４２】この段階では、図２（ａ）および図２
（ｂ）に示される通り、電動機１のみによる走行の場合
と同様に内燃機関２の燃料噴射と点火は無く、内燃機関
２のスロットル開度もＴｈｏ０の閉鎖状態となっている
ので、内燃機関２がクランクされても機関の燃焼が開始
されることはない。単に、起動用クラッチ７の接続経過
時間に応じて内燃機関２の回転数が図２（ｃ）のｔ０〜
ｔ１の区間に示されるようにして増大するだけである。
また、内燃機関２は電動機１から受ける外力によって強
制的に回転されているので、図２（ｄ）のｔ０〜ｔ１の
区間に示される通り、その出力トルクは負の値となる。
電動機１の出力トルクは、図２（ｆ）のｔ０〜ｔ１の区
間に示される通り、前述したＴｍ１＋ΔＴｍの値に保持
される。そして、電動機１におけるΔＴｍ分の増大トル
クが内燃機関２のクランク作業によって吸収されるた
め、減速機のシャフト１１からの最終出力トルクの値
は、結果的に、図２（ｈ）のｔ０〜ｔ１の区間に示され
るようにＴｘのまま維持される。
【００４３】そして、内燃機関２の回転数が強制始動に
適したエンジン始動回転数Ｎｅ１に達したことが図２
（ｃ）のｔ１の時点で確認されると（ステップＳ８）、
内燃機関始動制御部としてのメインＣＰＵ１８からの指
令を受けた電子制御ユニット１５は、図２（ａ）および
図２（ｂ）のｔ１の時点に示すように、燃料噴射と点火
の周期を間欠周期に設定し、且つ、スロットル開度の値
を始動用制御パラメータであるＴｈｏ１の値に設定し
て、内燃機関２を始動するための燃料噴射と点火処理を
開始する（ステップＳ９）。
【００４４】燃料噴射と点火の周期も制御パラメータの
一種であり、その周期を間欠に設定した場合には内燃機
関２の出力トルクを抑制するための始動用制御パラメー
タとなり、また、その周期を正規に設定した場合には内
燃機関２を単体で使用して定常運転を実施するための定
常運転用制御パラメータとなる。
【００４５】次いで、定常運転開始制御部としてのメイ
ンＣＰＵ１８は、電動機１の負荷が減少しているか否か
等を判定基準として、内燃機関２が自発的に回転してい
るか否かを判別する（ステップＳ１０）。そして、も
し、内燃機関２の始動が確認されない場合には、ステッ
プＳ９の始動処理を継続すことによって内燃機関２を確
実に始動させる。
【００４６】内燃機関２が始動を始めると、図２（ｄ）
のｔ１〜ｔ２の区間に示されるように、内燃機関２の出
力トルクが徐々に増大するが、その始動直後の段階、例
えば、図２（ｄ）のｔ１の時点の近傍で突発的に内燃機
関２の出力トルクが増大するようなことはない。これ
は、始動用制御パラメータであるスロットル開度Ｔｈｏ
１と間欠的な燃料噴射および点火周期とを内燃機関２に
設定することによって内燃機関２の過剰なトルク出力を
抑制しているためである。また、図２（ｃ）のｔ１の時
点で内燃機関２の回転数に跳ね上がりが見られるが、図
２（ｅ）のｔ１〜ｔ２の区間に示されるように、起動用
クラッチ７は半クラッチ状態のままに維持されているの
で、内燃機関２の回転の変動が直に電動機１の回転速
度、最終的には、走行速度や走行トルクに影響を与える
ことはない。図２（ｆ）のｔ１〜ｔ２の区間に示される
ように、内燃機関２の出力トルクの増大に応じて電動機
１の出力トルクは徐々に減少する。これは、内燃機関２
が自発的な回転を開始することにより、電動機１の側に
負荷として作用していた外力が徐々に減少するためであ
る。従って、結果的に、電動機１と内燃機関２の出力ト
ルクの総和である減速機のシャフト１１からの出力トル
クの値は、図２（ｈ）のｔ１〜ｔ２の区間に示されるよ
うに、Ｔｘの状態のままに維持される。
【００４７】そして、内燃機関２の現在回転数Ｎｅの値
が動力源の切り替えを開始する直前の走行速度を実現す
るに必要とされるエンジン目標回転数Ｎｅ２に達したこ
とが図２（ｃ）のｔ２の時点で確認されると（ステップ
Ｓ１１）、定常運転開始制御部としてのメインＣＰＵ１
８は、モータコントローラ１６にトルク減少指令を出力
して、図２（ｆ）のｔ２の時点に示すように、電動機１
の駆動トルクをクランク開始前の設定値Ｔｍ１に戻し
（ステップＳ１２）、更に、変速機コントローラ１７を
介して起動用クラッチ７に完全接続状態に対応する接続
力調整指令を出力して、図２（ｅ）のｔ２の時点に示す
ように、起動用クラッチ７を介して電動機１と内燃機関
２を完全に接続する（ステップＳ１３）。
【００４８】既に、この時点では内燃機関２の回転数が
電動機１の回転数に追い付いて一致しているので、動力
源間での回転数の差動はなく、電動機１と内燃機関２を
素早く接続しても回転速度や駆動トルクの変動は生じな
い。また、内燃機関２は実質的な出力トルクが概ね０に
近い状態で自発的に回転しているので、電動機１と内燃
機関２を完全に接続しても内燃機関２が電動機１の負荷
として作用することはなく、電動機１に必要とされる駆
動トルクは、該電動機１が単体で車両を駆動する際に必
要とされる駆動トルクＴｍ１で十分である。結果的に、
電動機１と内燃機関２の出力トルクの総和である減速機
のシャフト１１からの出力トルクの値は、図２（ｈ）の
ｔ２の時点に示されるように、電動機１単体を駆動源と
した走行の場合と同様、Ｔｘの状態に維持される。
【００４９】次いで、定常運転開始制御部としてのメイ
ンＣＰＵ１８は、内燃機関２を動力源とした運転を開始
すべく、図２（ａ）のｔ２の時点に示すように燃料噴射
および点火の周期を正規周期に設定し、電子制御ユニッ
ト１５側の処理によって内燃機関２のスロットル開度を
図２（ｂ）のｔ２〜ｔ３の区間に示すように始動用制御
パラメータＴｈｏ１から定常運転用制御パラメータＴｈ
ｏ２の値に向けて徐々に増大させて、内燃機関２の出力
トルクを図２（ｄ）のｔ２〜ｔ３の区間に示すように０
の状態から目標走行速度達成に必要な出力トルクＴｅ１
に向けて徐々に増大させていく（ステップＳ１４）。
【００５０】また、定常運転開始制御部としてのメイン
ＣＰＵ１８は、前述した電子制御ユニット１５側の処理
と協調して、内燃機関２の出力トルクの増大に合わせて
電動機１の出力トルクを図２（ｆ）のｔ２〜ｔ３の区間
に示すようにＴｍ１から０に向けて徐々に減少させるこ
とにより（ステップＳ１５）、総合的な出力トルクであ
る減速機のシャフト１１からの出力トルクの値を、図２
（ｈ）のｔ２〜ｔ３の区間に示すようにＴｘの状態に維
持する。
【００５１】そして、メインＣＰＵ１８は、内燃機関２
のスロットル開度がＴｈｏ２に達し、内燃機関２のみを
動力源とした定常運転が実施できる状態になったことを
確認した段階で、変速機コントローラ１７を介して緩衝
用クラッチ５に完全接続状態に対応する接続力調整指令
を出力して、図２（ｅ）のｔ３の時点に示すように、緩
衝用クラッチ５を介して減速機８の入力歯車１０と出力
歯車１２とを完全に接続し（ステップＳ１６）、動力源
切替処理を終了する。
【００５２】これ以降の操作に関しては、アクセルペダ
ル１９の踏み込み量に応じてスロットル開度を制御する
ことによって行われるものであり、従来と全く同様であ
る。
【００５３】図２に示される通り、本実施形態において
は、走行に用いる動力源を電動機１から内燃機関２に切
り替える際に必要とされる内燃機関２の燃料噴射周期や
スロットルの開度の調整、および、電動機１のトルク調
整や、電動機１と内燃機関２とを接続する起動用クラッ
チ７の接続に関する全ての処理が、緩衝用クラッチ５を
半クラッチとした状態で実施されるようになっているの
で、もし、動力源の切り替えに必要とされる処理が行わ
れている間に電動機１と内燃機関２の出力トルクの総和
である総合的な出力トルクに変動が生じたような場合で
あっても、その出力変動は緩衝用クラッチ５の作用によ
って減速機８の入力歯車１０と出力歯車１２との間で吸
収されるので、この出力変動が減速機のシャフト１１か
らの最終出力トルクにまで影響を与えることはない。
【００５４】しかも、動力伝達系３上に緩衝用クラッチ
５を設け、このクラッチ５を完全接続状態と半クラッチ
状態との間で２値的に制御するだけでよいので、構造や
制御が複雑化することもない。また、変速機４に代えて
手動式の変速機を利用するような場合であっても、その
変速機よりも下流側に緩衝用クラッチ５が配備されるた
め、このクラッチ５を半クラッチ状態として変速作業を
行うことにより、動力伝達系３の下流側で生じるトルク
の変動を最小限に抑制して安定した走行を達成すること
が可能となる。
【００５５】更に、内燃機関２を電動機１に接続すると
きに生じる総合的な出力トルクの低下は電動機１の駆動
トルクをΔＴｍだけ増大させることによって解消し、ま
た、内燃機関２が始動を開始するときに生じる総合的な
出力トルクの増大は、内燃機関２の出力トルクを抑制す
るための始動用制御パラメータであるスロットル開度Ｔ
ｈｏ１と間欠の燃料噴射および点火周期の設定によって
抑制されるので、実際に電動機１と内燃機関２の出力ト
ルクの総和である総合的な出力トルクに変動が生じるこ
とは殆どなく、前述した緩衝用クラッチ５によるトルク
変動の吸収機能との相乗効果により、減速機のシャフト
１１からの最終出力トルクの値を、図２（ｈ）に示され
るように、略一定の値Ｔｘに保持することができる。
【００５６】以上、一実施形態として、内燃機関１の始
動時の出力トルクを抑制するための始動用制御パラメー
タおよび定常運転のための定常運転用制御パラメータと
してスロットル開度と燃料の噴射および点火周期を利用
した場合について述べたが、この他にも、点火時期のタ
イミングや吸気バルブの開閉タイミングおよび空燃費等
を始動用制御パラメータおよび定常運転用制御パラメー
タとして利用することができる。
【００５７】例えば、点火時期や吸気バルブの開閉タイ
ミングをパラメータとして調整する場合では、点火時期
や吸気バルブの開閉タイミングを可燃範囲の遅角側にず
らせた設定を始動用制御パラメータとし、燃焼効率が最
大となる適正位置を定常運転用制御パラメータとして設
定する。また、空燃費をパラメータとして調整する場合
では、燃料噴射量が可燃範囲のリーン側の所定の比とな
る設定を始動用制御パラメータとし、最適な空燃費とな
る燃料噴射量の設定を定常運転用制御パラメータとして
設定すればよい。
【００５８】以上、動力源の出力部の近傍（動力伝達系
３の上流側）で生じるトルク変動自体を最小限度に抑制
し、更に、動力伝達系３の下流側の緩衝クラッチ５で僅
かなトルク変動をも除去するという最も好ましい実施形
態について述べたが、動力伝達系３の下流側に緩衝クラ
ッチ５を設けて半クラッチの制御を行うだけでも実用上
十分な効果があり、動力源切替手段の構造がどのような
ものであっても、実際の走行における走行輪のトルク変
動の抑制には十分な効果がある。
【００５９】
【発明の効果】本発明のハイブリッド動力車両は、動力
源の切り替えを行う間、動力源となる電動機と内燃機関
とに共通した動力伝達系上に配備された緩衝用クラッチ
を半クラッチ状態に維持するようにしているので、例
え、動力源の切り替えに際して動力源の出力部付近でト
ルク変動が生じたとしても、そのトルク変動が緩衝用ク
ラッチの位置を超えて動力伝達系の下流側に伝達される
ことはなく、走行輪の駆動力の変動は大幅に軽減され、
安定した走行が維持される。
【００６０】更に、内燃機関を電動機でクランクする際
には電動機の駆動トルクを増大させて総合的な出力トル
クの低下を防止する一方、内燃機関を始動させる際に
は、内燃機関の出力トルクを抑制する制御パラメータを
設定して内燃機関の急激な立ち上がりを防止するように
しているので、動力源の切り替えに伴って動力伝達系の
上流側で生じるトルク変動それ自体が大幅に抑制され
る。
【００６１】これらの相乗効果によって、従来、電動機
のトルク制御や内燃機関の出力制御だけでは達成し得な
かった最終出力トルクの安定化が確実に達成され、動力
源の切り替えを行っている最中も、極めて円滑で安定し
た走行が可能となった。
【００６２】特に、内燃機関の出力トルクを抑制する制
御パラメータとして燃料噴射と点火の周期、または、ス
ロットル開度を利用する構成においては、内燃機関それ
自体に複雑な改造を施すことなく、動力伝達系の上流側
で生じるトルク変動それ自体を容易に抑制することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態のハイブリッド動
力車両の動力系の要部を簡略化して示す概念図である。
【図２】図２（ａ）は動力源の切替開始時点をｔ０とし
て燃料噴射周期の変化を示すタイミングチャート、図２
（ｂ）は動力源の切替開始時点をｔ０としてスロットル
開度の変化を示すタイミングチャート、図２（ｃ）は動
力源の切替開始時点をｔ０として内燃機関の回転数の変
化を示すタイミングチャート、図２（ｄ）は動力源の切
替開始時点をｔ０として内燃機関のトルク出力の変化を
示すタイミングチャート、図２（ｅ）は動力源の切替開
始時点をｔ０として起動用クラッチの接続力の変化を示
すタイミングチャート、図２（ｆ）は動力源の切替開始
時点をｔ０として電動機のトルク出力の変化を示すタイ
ミングチャート、図２（ｇ）は動力源の切替開始時点を
ｔ０として緩衝用クラッチの接続力の変化を示すタイミ
ングチャート、図２（ｈ）は動力源切り替えの開始時点
をｔ０として最終的なトルク出力の変化を示すタイミン
グチャートである。
【図３】動力源切替処理の概略を示すフローチャートで
ある。
【図４】動力源切替処理の概略を示すフローチャートの
続きである。
【符号の説明】
１ 電動機 １ａ 電動機の出力軸 ２ 内燃機関 ２ａ 内燃機関の出力軸 ３ 動力伝達系 ４ 変速機 ４ａ 変速機の入力軸 ４ｂ 変速機の出力軸 ５ 緩衝用クラッチ ６ 差動装置 ７ 起動用クラッチ ８ 減速機 ９ 変速機の出力歯車 １０ 減速機の入力歯車 １１ 減速機のシャフト １２ 減速機の出力歯車 １３ 差動装置の入力歯車 １４ａ，１４ｂ 差動装置の出力軸 １５ 電子制御ユニット １６ モータコントローラ １７ 変速機コントローラ １８ メインＣＰＵ １９ アクセルペダル ２０ メインバッテリー
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ１６Ｄ 48/02 Ｆ１６Ｄ 25/14 ６４０Ｋ 48/06 27/16 Ｆターム(参考） 3D039 AA01 AA02 AA04 AB27 AC03 AC07 AC34 AC36 AC37 AC54 AD01 AD06 AD22 AD53 3G093 AA04 AA05 AA06 AA07 AA16 BA02 CA01 DA06 DA07 DA11 DB05 EB00 EB02 3J057 AA01 AA03 AA09 BB02 BB08 GA26 GA47 GA49 GA74 GB02 GB03 GB04 GB05 GB09 GB25 GB40 GC09 GE01 GE05 GE07 HH01 JJ01 JJ02

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動機と内燃機関とを動力源として有
    し、少なくとも何れか一方の動力源を作動させて、その
    駆動力を前記電動機と前記内燃機関とに共通する動力伝
    達系を介して走行輪に伝達するようにしたハイブリッド
    動力車両であって、 作動対象となる動力源を切り替える動力源切替手段を設
    け、前記動力伝達系に接続力調整可能な緩衝用クラッチ
    を配備すると共に、 前記動力源切替手段が作動する間は前記緩衝用クラッチ
    の接続力を半クラッチ状態に保持する一方、前記動力源
    切替手段の作動が完了すると前記緩衝用クラッチの接続
    力を完全接続状態とするクラッチ制御手段を設けたこと
    を特徴とするハイブリッド動力車両。
  2. 【請求項２】 前記動力伝達系には、前記緩衝用クラッ
    チよりも上流側に変速機が配備され、この変速機の入力
    軸に前記電動機の出力軸が接続されると共に、前記電動
    機の出力軸には接続力調整可能な起動用クラッチを介し
    て前記内燃機関の出力軸が接続され、 前記動力源切替手段は、前記内燃機関始動時における内
    燃機関の出力を抑制するための始動用制御パラメータお
    よび前記内燃機関単体による定常運転を実行するために
    必要とされる定常運転用制御パラメータと動力源の切り
    替えを開始する直前の走行速度を達成するために必要と
    される内燃機関の目標回転数とを設定する始動条件設定
    部と、該始動条件設定部で設定された始動用制御パラメ
    ータを前記内燃機関に設定して前記電動機の駆動トルク
    を増大させて前記起動用クラッチを半クラッチ状態で接
    続することにより前記電動機で内燃機関をクランクして
    該内燃機関を始動させる内燃機関始動制御部と、前記内
    燃機関の始動および該内燃機関による前記目標回転数の
    達成を確認して前記電動機の駆動トルクを元に戻して前
    記起動用クラッチを完全接続状態とし、前記始動条件設
    定部で設定された定常運転用制御パラメータを前記内燃
    機関に設定し、前記電動機によるトルク印加を徐々に減
    少させながら前記内燃機関による駆動を開始する定常運
    転開始制御部とによって構成されていることを特徴とす
    る請求項１記載のハイブリッド動力車両。
  3. 【請求項３】 前記始動用制御パラメータおよび前記定
    常運転用制御パラメータが燃料噴射と点火の周期である
    ことを特徴とする請求項２記載のハイブリッド動力車
    両。
  4. 【請求項４】 前記始動用制御パラメータおよび前記定
    常運転用制御パラメータがスロットル開度であることを
    特徴とする請求項２記載のハイブリッド動力車両。
  5. 【請求項５】 前記始動用制御パラメータおよび前記定
    常運転用制御パラメータが点火時期のタイミングである
    ことを特徴とする請求項２記載のハイブリッド動力車
    両。
  6. 【請求項６】 前記始動用制御パラメータおよび前記定
    常運転用制御パラメータが吸気バルブの開閉タイミング
    であることを特徴とする請求項２記載のハイブリッド動
    力車両。
  7. 【請求項７】 前記始動用制御パラメータおよび前記定
    常運転用制御パラメータが空燃費であることを特徴とす
    る請求項２記載のハイブリッド動力車両。
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