JP2001219765A

JP2001219765A - ハイブリッド車両駆動制御方法

Info

Publication number: JP2001219765A
Application number: JP2000033032A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Kurita; 栗田茂明
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2001-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】車両駆動源としてモータとエンジンとを有す
るハイブリッド車両において、モータのみにより発進し
た後、モータでクランキングしてエンジンを始動する
際、クランキング開始と同時に燃料噴射を開始していた
ので、車両に生ずるショックが大であった。【解決手段】モータで発進した後、エンジンをクラン
キングする際、まずモータとエンジンとを連結する第１
クラッチを半クラッチにする。エンジンはモータにより
クランキングされるが、半クラッチで連結しているから
連結時にモータにかかる負担は少なく、車両に生ずるシ
ョックは少ない。そして、エンジン回転数がアイドリン
グ回転数に達したところで、エンジンへの燃料噴射を開
始する。エンジンはすでにアイドリング回転数で回され
ているので、１サイクル内での燃焼と回転がトルク変動
の少ない安定した形で行なわれ、車両に生ずるショック
は少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両を駆動する駆
動源としてモータと内燃のエンジンとを有し、両者間に
クラッチ機構が配設されているところのハイブリッド車
両の駆動制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド車両には、駆動源として内
燃エンジンとモータとを有し、両者間にクラッチ機構が
配設されているものがある。図３は、そのようなハイブ
リッド車両の駆動制御装置のブロック構成を示す図であ
る。図３において、１はエンジン、２は燃料噴射ポン
プ、３はエンジン回転数センサ、４は第１クラッチ、５
はモータ、６は第２クラッチ、７は変速機、８はモータ
回転数センサ、９は駆動軸、１０は駆動輪、１１はエン
ジンコントローラ、１２はアクセルセンサ、１３は油圧
モジュール、１４は変速機コントローラ、１５はインバ
ータ、１６はモータコントローラ、１７はバッテリ、１
８はバッテリコントローラ、１９は総合コントローラ、
１９−１はアイドリング回転数記憶メモリである。

【０００３】アイドリング回転数記憶メモリ１９−１
は、ハイブリッド車両に使用しているエンジン１のアイ
ドリング回転数Ｎ_IDを、予め記憶させておくメモリであ
る。図３では、総合コントローラ１９の中に設けている
が、変速機コントローラ１４の中に設けてもよい。な
お、図示の例では、エンジン１は、燃料噴射ポンプ２か
ら燃料の供給を受けるディーゼルエンジンとしている。

【０００４】エンジン１とモータ５の間には、第１クラ
ッチ４が配設されており、モータ５と変速機７との間に
は第２クラッチ６が配設されている。変速機７からの出
力は、駆動軸９を経て駆動輪１０に伝えられる。モータ
５を駆動源とする場合は、バッテリ１７よりインバータ
１５を経てモータ５に給電し、モータ５に回転力を発生
させる。この回転力は、第２クラッチ６を経て変速機７
に伝えられる。エンジン１を駆動源とする場合は、燃料
噴射ポンプ２より燃料を供給し、回転力を発生する。エ
ンジン１の回転力は、第１クラッチ４，モータ５，第２
クラッチ６を経て変速機７に伝えられる。なお、エンジ
ン１は、モータ５をスタータとして用いてクランキング
され、燃料噴射ポンプ２より燃料を噴射することにより
始動される。なお、このようなハイブリッド車両の発進
は、通常、モータ５を駆動源として行い、発進した後に
エンジン１を始動して、エンジン１による駆動に切り換
えられる。エンジン１のみを駆動源として走行している
状態では、モータ５には給電されず、単にフライホイー
ル的に回転されている。発進時の制御動作については、
後で（図４で）説明する。

【０００５】モータコントローラ１６，バッテリコント
ローラ１８は、それぞれインバータ１５，バッテリ１７
の制御を行なうためのものである。油圧モジュール１３
は、油圧により第１クラッチ４，第２クラッチ６の断，
接を行なうためのアクチュエータであり、変速機コント
ローラ１４は、油圧モジュール１３，変速機７の動作を
制御するためのものである。また、エンジンコントロー
ラ１１は、燃料噴射ポンプ２を制御してエンジン１へ噴
射する燃料を制御する。

【０００６】エンジン回転数センサ３，モータ回転数セ
ンサ８は、それぞれエンジン１，モータ５の回転数を検
出し、アクセルセンサ１２はアクセルペダルの踏み込み
の度合い（アクセル開度）を検出するためのものであ
る。総合コントローラ１９は、前記の各センサからの検
出信号を初め、図示しない各種の検出信号を基にして、
車両が全体の調和を保ちながら所望の如く走行するよ
う、エンジンコントローラ１１等の各コントローラへ制
御信号を発する。各コントローラは、ＣＰＵ，ＲＯＭ，
ＲＡＭ等によりコンピュータ的に構成することが出来
る。

【０００７】図４は、このような従来のハイブリッド車
両の駆動制御方法について説明するフローチャートであ
る。ステップ１…アクセルペダルが踏まれたか（ドライバー
が発進しようとしたか）どうかを調べる。これは、アク
セルセンサ１２からの検出信号をチェックすることによ
り調べることが出来る。ステップ２…アクセルペダルが踏まれたときには、第２
クラッチ６を完全接続とする。これにより、モータ５の
回転力が変速機７に伝えられ、駆動軸９を経て駆動輪１
０に伝えられる。

【０００８】ステップ３…ドライバーのアクセルペダル
踏み込み量はアクセルセンサ１２で検出されるが、その
踏み込み量に応じてモータ５への給電が制御される。踏
み込み量が大とされると、モータ５の出力が大とされ
る。ステップ４…モータ回転数センサ８により検出したモー
タ回転数が、エンジン１のアイドリング回転数Ｎ_IDに達
したかどうか調べる。なお、アイドリング回転数はエン
ジンの種類によって決まるから、エンジン１の種類が決
まれば、そのアイドリング回転数Ｎ_IDも、例えば600rpm
などと定まる。そのアイドリング回転数Ｎ_IDをアイドリ
ング回転数記憶メモリ１９−１に記憶させておき、モー
タ回転数センサ８で検出した回転数と比較して調べる。

【０００９】ステップ５…モータ回転数がアイドリング
回転数Ｎ_IDに達した場合には、モータ出力を増加させ
る。これは、次のステップ６で、第１クラッチ４を接に
してモータ５の回転力をエンジン１に伝えて始動する際
にショックが生じるが、そのショックを少くするための
準備である（なお、始動時のショックについては、ステ
ップ７でも説明する。）。ステップ６…エンジンを始動させるべく、第１クラッチ
４を接にする。この接は、所定のゆっくりとした速度で
行う。ステップ７…第１クラッチ４の接により、モータ５から
エンジン１へクランキング力が伝えられ始めるので、燃
料噴射ポンプ２よりエンジン１へ燃料を噴射し、始動を
開始する。そして、始動すると、エンジンコントローラ
１１からの指示による所定噴射量で、エンジン１の運転
を行なう。

【００１０】ここで、エンジン始動時のショックについ
て説明する。ステップ５で、もしモータ出力を増加する
ことなく第１クラッチ４を接にすると、エンジンを回す
ための負荷が急にかかるので、モータ出力は不足する。
すると、モータ回転数は、一旦低下するか停滞するか、
あるいは上昇率が鈍る。総合コントローラ１９はそれを
検知して、モータコントローラ１６に指令を送り、かか
った負荷に対応できるようモータ出力を増大させるとい
う制御を、急遽行なうことになる。これら一連の動作
が、車両にショックを生ぜしめる。このショックを少な
くするため、事前にモータ出力を所定値増加させること
が行われている。出力を上げ、モータ回転数があまり上
昇しないうちに、第１クラッチ４を接とすれば、ショッ
クが低減されることが知られている。

【００１１】また、ステップ６での接はゆっくりとした
速度で行なう。瞬間的に行なうとショックが大きいから
である。ゆっくりとした速度とは、例えば、ステップ７
が完了した頃に完接となる程度の速度である。図５は、
従来における駆動輪トルクの変化を示す図である。エン
ジン始動のために第１クラッチ４を接続した時のショッ
クは、駆動輪トルクが急激に変化し、それにより車両全
体が揺すられるという形で現れる。時刻ｔ₀で第１クラ
ッチ４が接続されると、駆動輪トルクは上下に急激に変
化しながら、やがて安定してゆく。Ｓ₁は、トルクの変
化分の大きさを示している。

【００１２】ステップ８…エンジンを始動した後は、そ
の後に目指す走行態様に応じてモータ５とエンジン１を
制御する。例えば、エンジン１単独による走行を目指す
なら、モータ出力は徐々に低下させ、エンジン出力は徐
々に増加させ、やがてエンジン出力のみとする。もし、
モータ５もエンジン１も駆動源としながら走行すること
を目指すなら、モータ出力は徐々に低下させ、エンジン
出力は徐々に増加させ、所望の出力分担割合となるよう
に制御する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】（問題点）前記した従
来のハイブリッド車両の駆動制御方法では、エンジンを
始動する際、モータによりクランキングされ始めると同
時に、燃料噴射を開始していたので、車両に現れるショ
ックが大となっていたという問題点があった。

【００１４】（問題点の説明）ショックが大となる第１
の理由は、エンジン１がクランキングされ始めた当初は
低回転であるが、その低回転の時より燃料噴射を行なう
ためである。即ち、従来は、図４のステップ６で第１ク
ラッチ４を接とし、次のステップ７ですぐ燃料噴射を開
始しているが、接にしたばかりのエンジン回転は、低回
転である。低回転で燃料噴射すると、安定した燃焼は得
られにくく、エンジン１のトルク変動は大となる。ま
た、仮に燃焼が安定したとしても、回転が非常に低い段
階では、１サイクル内でのトルク変動が大きく、ガクガ
クとした回転となる。

【００１５】第２の理由は、エンジン１を始動する際、
エンジン出力軸が自由に回転することが出来ない状態に
されているためである。一般にエンジンは、始動時には
アイドリング回転数まで上昇させるのに必要なトルクを
発生するようにされている（裏を返して言えば、エンジ
ンは、アイドリング回転数以下で運転するなどというこ
とは、想定されていない。アイドリング回転数に達する
までは、現回転を維持する以上のトルクを発生させ、余
剰トルクで回転数を上昇させるようにされている。アイ
ドリング回転数に達したところで、余剰トルクは発生さ
れなくなり、その回転数で安定的に運転される。）。と
ころが、前記したようなハイブリッド車両でモータ５に
よりエンジン１を始動する場合、エンジン出力軸には既
に第１クラッチ４を介してモータ５、更に第２クラッチ
６を介して変速機７等が接続されており、エンジン出力
軸は自由に回転することが出来ない状態にされている。
そのため、発生されるトルクが、現回転を維持する以上
の大きさとなると、余剰トルクが車両にショックを生ぜ
しめる一因となる。本発明は、以上のような問題点を解
決することを課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、第１の車両駆動源としてのモータが第
１クラッチを介して第２の車両駆動源としてのエンジン
と断，接され、第２クラッチを介して変速機と断，接さ
れるよう構成され、発進時の車両駆動は第２クラッチを
接にしてモータのみで行い、発進後にエンジンを始動す
るタイプのハイブリッド車両の駆動制御をするハイブリ
ッド車両駆動制御方法において、前記モータによる発進
後、前記第１クラッチを半クラッチにして前記エンジン
を前記モータに連結する過程と、半クラッチにした第１
クラッチの係合を徐々に強める過程と、エンジン回転数
がアイドリング回転数に達した時に、前記エンジンへの
燃料噴射を開始する過程と、エンジン回転数がモータ回
転数に達した時に前記第１クラッチを完全接続とする過
程とを含むものとした。

【００１７】（解決する動作の概要）車両駆動源として
モータとエンジンとを有するハイブリッド車両で、モー
タのみにより発進した後、エンジンを始動する際、まず
モータとエンジンとを連結する第１クラッチを半クラッ
チにする。エンジンはモータによりクランキングされる
が、半クラッチで連結しているから連結時にモータにか
かる負担は少なく、車両に生ずるショックは少ない。第
１クラッチの係合度合いを徐々に強めてゆき、エンジン
回転数がアイドリング回転数に達したところで、エンジ
ンへの燃料噴射を開始する。エンジンはすでにアイドリ
ング回転数で回されているので、１サイクル内での燃焼
と回転がトルク変動の少ない安定した形で行なわれ、そ
れよりも低回転で噴射した場合に比べて、車両に生ずる
ショックは少なくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。本発明の制御方法を適用する
ハイブリッド車両駆動制御装置のブロック構成は、図３
に示した従来のものと同様である。本発明の制御方法の
特徴は、モータ５で発進した後、モータ５でクランキン
グしてエンジン１を始動する際、エンジン回転数センサ
３で検出したエンジン回転数を、発進制御に利用するよ
うにした点にある。即ち、クランキングされているエン
ジンの回転数が、アイドリング回転数Ｎ_IDに達してか
ら、燃料噴射を開始するようにする。

【００１９】図１は、本発明のハイブリッド車両駆動制
御方法を説明するフローチャートであり、図２は、本発
明による制御のタイミングチャートである。図２（１）
は第２クラッチ６の動作状態を示し、図２（２）は第１
クラッチ４の動作状態を示し、図２（３）はモータ回転
数，エンジン回転数の変化を示し、図２（４）はモータ
トルクの変化を示し、図２（５）はエンジントルクの変
化を示している。図２の各図の横軸は、いずれも時間を
表している。次に図１のフローチャートを中心に、図
２，図３を参照しつつ、本発明による制御方法を説明す
る。なお、ステップ１〜５は図４のフローチャートのス
テップ１〜５に対応し、ステップ９は図４のステップ７
に対応し、ステップ１２は図４のステップ８に対応して
いるので、それらのステップについての説明は簡略にす
る（詳細は、図４の対応するステップの説明の項を参照
のこと。）。

【００２０】ステップ１…アクセルペダルが、踏み込ま
れたかどうか調べる。ステップ２…踏み込まれた場合には、第２クラッチ６を
完全接続する。図２では、時刻ｔ₁にアクセルペダルが
踏み込まれたとしている（図２（３）のＡ点に注目）。ステップ３…アクセルペダルの踏み込み量に応じて、モ
ータを駆動する（図２（３）でモータ回転数を表す曲線
イは、時間と共に上昇している。図２（４）でモータト
ルクを表す曲線ハは、時刻ｔ₁より上昇を始めてい
る。）。ステップ４…モータ回転数が、アイドリング回転数Ｎ_ID
に達したかどうか調べる（図２（３）のＢ点で達してい
る。）。

【００２１】ステップ５…始動ショック吸収のため、モ
ータ出力を増加させる（前記Ｂ点に対応する時刻ｔ
₂に、図２（４）では、モータトルクがＴ_EからＴ_Fへ
と増加させられている（Ｅ点，Ｆ点に注目）。ステップ６…モータ回転数がアイドリング回転数Ｎ_IDに
達した時（時刻ｔ₂）、第１クラッチ４を半クラッチに
する（図２（２）参照）。モータ５の回転力が、半クラ
ッチを介してエンジン１に伝えられるので、エンジン１
は回転を始め、その回転数は上昇してゆく（図２（３）
の曲線ロ参照）。但し、本発明では、エンジン１を回転
させる（クランキングする）ものの、燃料の噴射はまだ
行なわない。ステップ７…エンジン回転数が、アイドリング回転数Ｎ
_IDに達したかどうか調べる。これは、エンジン回転数セ
ンサ３で検出した回転数を、アイドリング回転数記憶メ
モリ１９−１に予め記憶させてあるアイドリング回転数
Ｎ_IDと、比較することによって行なう。

【００２２】ステップ８…エンジン回転数がアイドリン
グ回転数Ｎ_IDに達しない間は、半クラッチにしていた第
１クラッチ４の係合を、徐々に強めていく。これは、ク
ラッチストロークを徐々に減少させてゆくことにより行
われる。ステップ９…エンジン回転数がアイドリング回転数Ｎ_ID
に達したところで、エンジン１への燃料噴射を開始し
て、エンジン始動を行なう（図２（３）のＤ点に注
目）。エンジンが始動されると、エンジントルクが出始
める（図２（５）の時刻ｔ₃より曲線ニが立ち上がって
いる点に注目）。そして、エンジンコントローラ１１か
らの指示による所定噴射量で、エンジン１の運転が行わ
れる。ところで、エンジン回転数がすでにアイドリング
回転数Ｎ_IDに達した状態で燃料を噴射した場合、燃焼と
回転が安定した形で行なわれるので、１サイクル内での
トルク変動は少ない。そのため、車両に生ずるショック
も小さくなる。この点が、従来と大きく異なる点であ
る。

【００２３】ステップ１０…エンジン回転数が上昇し
て、モータ回転数と等しくなったかどうかを調べる。こ
れは、モータ回転数センサ８からの検出値と、エンジン
回転数センサ３からの検出値とを比較することによって
行なう。ステップ１１…エンジン回転数が上昇してモータ回転数
と等しくなったところ（図２（３）のＣ点）で、第１ク
ラッチ４を完全に接とする（図２（２）の時刻ｔ₄で完
接となっている。図２（５）を見ると、この時のエンジ
ントルクはＴ_Kである。）。ステップ１２…エンジンを始動した後は、その後に目指
す走行態様に応じてモータ５とエンジン１を制御する。

【００２４】図６は、本発明における駆動輪トルクの変
化を示す図である。横軸，縦軸および符号は、図５のも
のに対応している。本発明では半クラッチで連結すると
共に、クランキングされているエンジン１の回転数がア
イドリング回転数Ｎ_IDに達してから燃料噴射を開始する
ので、トルクの変化分Ｓ₂は、従来よりも小さくなる
（実験によると、約３０％程度小さくなる）。なお、前
記した例では、エンジン１はディーゼルエンジンとした
が、ガソリンエンジンでも本発明方法を適用することが
出来る。

【００２５】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のハイブリッド
車両駆動制御方法によれば、次のような効果を奏する。モータのみにより発進した後、モータでエンジンをク
ランキングして始動する際、モータとエンジンとを連結
する第１クラッチを半クラッチにし、モータへの負担が
急に大とならないようにしたので、駆動輪へのトルク変
動が少なく、車両に生ずるショックが小さくなる。クランキングされているエンジンの回転数がアイドリ
ング回転数に達したところで、エンジンへの燃料噴射を
開始するようにしたので、１サイクル内での燃焼と回転
がトルク変動の少ない安定した形で行なわれ、車両に生
ずるショックが少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハイブリッド車両駆動制御方法を説明
するフローチャート

【図２】本発明による制御のタイミングチャート

【図３】ハイブリッド車両駆動制御装置のブロック構成
を示す図

【図４】従来のハイブリッド車両駆動制御方法を説明す
るフローチャート

【図５】従来における駆動輪トルクの変化を示す図

【図６】本発明における駆動輪トルクの変化を示す図

【符号の説明】

１…エンジン、２…燃料噴射ポンプ、３…エンジン回転
数センサ、４…第１クラッチ、５…モータ、６…第２ク
ラッチ、７…変速機、８…モータ回転数センサ、９…駆
動軸、１０…駆動輪、１１…エンジンコントローラ、１
２…アクセルセンサ、１３…油圧モジュール、１４…変
速機コントローラ、１５…インバータ、１６…モータコ
ントローラ、１７…バッテリ、１８…バッテリコントロ
ーラ、１９…総合コントローラ、１９−１…アイドリン
グ回転数記憶メモリ

フロントページの続きＦターム(参考） 3D039 AA01 AA02 AA04 AB27 AC03 AC32 AD22 AD53 3D041 AA28 AA30 AB01 AC01 AC11 AC15 AD00 AD01 AD02 AD10 AE02 AE07 AE16 AE18 3G093 AA07 AA16 AB01 BA02 BA15 CA02 CB05 DA01 DA06 EA05 EB01 EC01 EC04 FA08 FA10 FB01 FB02 5H115 PG04 PI13 PU01 PU22 PU25 QN03 RB08 RE01 RE05 SE05 SJ12 TB01 TE02 TO21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の車両駆動源としてのモータが、第
１クラッチを介して第２の車両駆動源としてのエンジン
と断，接され、第２クラッチを介して変速機と断，接さ
れるよう構成され、発進時の車両駆動は第２クラッチを
接にしてモータのみで行い、発進後にエンジンを始動す
るタイプのハイブリッド車両の駆動制御をするハイブリ
ッド車両駆動制御方法において、前記モータによる発進
後、前記第１クラッチを半クラッチにして前記エンジン
を前記モータに連結する過程と、半クラッチにした第１
クラッチの係合を徐々に強める過程と、エンジン回転数
がアイドリング回転数に達した時に、前記エンジンへの
燃料噴射を開始する過程と、エンジン回転数がモータ回
転数に達した時に前記第１クラッチを完全接続とする過
程とを含むことを特徴とするハイブリッド車両駆動制御
方法。