JP2004210028A

JP2004210028A - ハイブリッド車両

Info

Publication number: JP2004210028A
Application number: JP2002379774A
Authority: JP
Inventors: Kinya Yoshii; 欣也吉井; Takashi Ota; 隆史太田; Shingo Kato; 真吾加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP3807369B2

Abstract

【課題】リバースへの誤シフト時の車両操安性を保証するハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】モータ２０を、ギヤ２７とディファレンシャルギヤ５０を介して駆動軸５１に結合する。車速度センサ１３０などの情報により、シフトレバー１４０でリバースへの誤シフトが行われたと判断した場合は、制御ユニット１００は、アクセル開度センサ１０１の情報に基づいて、クラッチ３０とインバータ１２０へ制御信号を出力する。インバータ１２０は制御信号によりモータ２０を動かし、駆動輪５１に制動トルクや駆動トルクを発生させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動力源としてエンジンと電動機とを備えるハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車のエンジンは、変速機を介して車軸に結合されている。変速機には、流体のトルクコンバータと湿式多板クラッチなどを用いて、ギヤの切り換えとクラッチの切断／接続を自動で行なう自動変速機がある。かかる自動変速機では、流体のトルクコンバータや湿式多版クラッチにおいて、油による粘性抵抗を生じ、エネルギ効率を悪くしている。
【０００３】
変速機の中には、変速時のギヤの切り換えはシフトレバーと連動してメカニカルに行ない、クラッチの切断／接続のみ自動で行なうものもある。このような変速機を、以下自動クラッチ変速機とよぶ。ハイブリッド車両は、エンジンと電動機とを駆動力源として走行する車両であるが、ハイブリッド車両で自動クラッチ変速機を用いる場合、変速時のクラッチ切断による減速感を回避するため、電動機を駆動力として用いるという提案がなされている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６９５０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
自動クラッチ変速機では、前進走行中にリバースへ誤シフトされた場合は、クラッチとエンジンを保護するため、クラッチを切断する必要がある。しかしながら、リバースへの誤シフトによってクラッチが切断されると、エンジンからの動力が車軸に伝達されないため、トルクの急変による違和感を生じると共に、車両操安性が低下する。ハイブリッド車両において、リバースへの誤シフト時のクラッチ切断による違和感や車両操安性を回避する提案は未だなされていない。
【０００６】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、リバースへの誤シフト時の車両操安性を保証するハイブリッド車両を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決する本発明のハイブリッド車両は、
ハイブリッド車両であって、
エンジンと、
駆動軸に結合された変速機と、
前記変速機の変速比を運転者の操作によって切り換えるためのシフトレバーと、
前記エンジンと前記変速機との間に介装され、前記エンジンと前記変速機の切断および接続を行なうクラッチ装置と、
前記クラッチ装置の状態に関わらず、前記駆動軸にトルクを付加可能に該駆動軸に結合された電動機と、
アクセル開度を検出するアクセル開度センサと、
前進中に、前記シフトレバーにより前記変速機を後退に切り換える操作がなされたことを検出する検出部と、
前記検出部の検出に呼応して、前記クラッチ装置を切断するクラッチ制御部と、
前記検出部の検出に呼応して、前記アクセル開度に基づいて前記電動機のトルクを制御する電動機制御部と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、前進中に変速機が後退に切り換えられた場合に、電動機のトルク制御を行なうことで、クラッチ切断に伴うトルクの急変を緩和し、車両操安性を確保することができる。車両操安性を確保するのに加え、運転者に異常なシフトであることを知らせるような信号などを発しても構わない。
【０００９】
電動機は、クラッチ装置の出力側から駆動軸に至る動力伝達系の所定の位置に設置されていても良いし、動力伝達系とは別系統で駆動軸に結合されていても良い。検出部は、シフトレバーの動きやシフトレバーから発する信号により、後退に切り換える操作がなされたことを検出するといった方式が考えられる。
【００１０】
更に、車速度を検出する車速度検出手段を備えていても良く、検出部は所定の車速以上で前進中に、シフトレバーにより後退に切り換える操作がなされたことを検出しても良い。
【００１１】
その場合、所定の車速は任意に設定可能であり、例えば５〜１０ｋｍの範囲とすることができる。５〜１０ｋｍ以上で前進中にリバースへシフトした場合に、車両操安性は悪化することが多く、その場合に電動機のトルク制御を行なえば、車両操安性を確保することができる。
【００１２】
また、低速運転中には運転手が好んでリバースへシフトを変える場合もあるので、そのような場合にトルク制御は行わないように設定することができる。ここでいう所定の車速は、気温が所定の温度以下，路面が凍結，などに応じて変動させても良い。
【００１３】
車速度検出手段は、タイヤの回転数から車速を検出する車速度センサであっても良いし、エンジンの回転数とギヤ比から車速を算出したり、衛星などから車の移動距離と移動時間を検出して車速を計算したりするような車速計算装置であっても良い。
【００１４】
前記電動機制御部は、クラッチ切断に伴うトルク変化を補償する制御とすることができる。例えば、前記アクセル開度が所定以上の場合は、前記電動機に前記駆動軸の駆動トルクを出力させるものであっても良い。
【００１５】
このようにすることで、運転者がアクセルを開いている場合などには、車を減速しないようにすることも可能である。駆動トルクにより、緩加速とすることもできるし、現速度を維持することもできる。運転者に異常なシフトであることを知らせるためなど、場合によっては、緩減速としても構わない。
【００１６】
前記電動機制御部は、前記アクセル開度が所定以下の場合は、前記電動機に前記駆動軸の制動トルクを出力させるものとしても良い。
【００１７】
このようにすることで、運転者がアクセルを閉じている場合などには、車を減速することも可能である。制動トルクにより、エンジンブレーキ相当の減速になるよう調整することも可能である。
【００１８】
前記クラッチ制御部及び前記電動機制御部は、前記シフトレバーが前記変速機を後退以外の状態に切り換える操作が行われた場合、前記制御を停止する構成としても良い。
【００１９】
これにより、異常なシフトの状態が解除された場合には、制御を停止させることにより、エンジンの駆動力を用いた正常走行に移ることができる。シフトレバーは、前進することを示せば、１速，２速，など、どのシフトに切り換えられても制御を停止させても良いし、例えば１速にシフトを切り換えた場合のみ制御を停止させるようにしても良いなど、様々に適用可能である。
【００２０】
前記クラッチ制御部及び前記電動機制御部は、車速が所定の車速以下になった場合、前記制御を停止する構成としても良い。
【００２１】
これにより、シフトをリバースにしても車両操安性を確保できそうな場合には、制御を停止させることにより、運転者のシフトに従って、後退走行をすることもできる。所定の車速は任意に設定可能であり、例えば５〜１０ｋｍの範囲とすることもできるし、気温が所定の温度以下，路面が凍結，などに応じて変動させても良い。
【００２２】
前記シフトレバーは、前記変速機の変速比を機械的に切り換え可能な機構であるものとしても良い。例えば、従来技術で説明した自動クラッチ変速機とすることができる。
【００２３】
機械的にシフトを切り換えれば、油による粘性抵抗が減り、エネルギ効率が良くなるが、シフトは機械的に切り換わってしまう。しかし、本発明を利用すれば、異常なシフトによる車両操安性の悪化も防ぐことができるので、エネルギ効率がよく車両操安性も確保したハイブリッド車両を提供することができる。必ずしも機械的に変速する機構である必要はなく、シフトレバーの動きに連動して、流体のトルクコンバータや湿式多板クラッチを用いた機構であっても良い。
【００２４】
本発明は、ハイブリッド車両の制御方法など、種々の態様で構成可能である。上述した各特徴は、必ずしも全てを備えている必要はなく、一部を省略したり、適宜、組み合わせたりしてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、以下の項目に分けて説明する。
Ａ１．装置構成：
Ａ２．制御：
Ａ３．効果：
【００２６】
Ａ１．装置構成：
図１は実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両は駆動力源として、エンジン１０、モータ２０を有する。エンジン１０は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのいずれであってもよい。
【００２７】
エンジン１０のクランクシャフト１１は、クラッチ３０に結合されている。クラッチ３０は、湿式多板クラッチで、トランスミッション４０の入力軸３２に結合されている。クラッチ３０は、制御により動かされることにより、エンジン１０とトランスミッション４０の切断および接続を行なう。トランスミッション４０は、機械的に５段階の変速を行う周知の機構である。トランスミッション４０としては、図示した構成に限らず、種々の構成を適用可能である。
【００２８】
本実施例では、図示する通り、１速〜５速までのギヤ４１〜４５およびリバースのギヤ４６を備える構成を用いた。１速および２速のギヤ４１、４２、リバースのギヤ４６は入力軸３２に常に結合されているが、３〜５速走行時やニュートラル状態では、中間伝達軸３３、ひいては駆動軸５１から切り離される。３速〜５速のギヤ４３〜４５は、常に中間伝達軸３３、ひいては駆動軸５１と結合されているが、１速、２速、リバース走行時およびニュートラル時には、入力軸３２から切り離される。この機構では、図中に示すスプライン４７〜４９をそれぞれ図中の左右方向に移動させることにより、各変速を実現することができる。トランスミッション４０からの出力は、ディファレンシャルギヤ５０を介して駆動軸５１、駆動輪５２に伝達される。
【００２９】
以上のトランスミッション４０における変速は、シフトレバー１４０が運転者に動かされるのに連動して、機械的に行われる。シフトレバー１４０からは、シフトが換えられるたびに、何速に換わったのかを示す「シフト信号」が出力される。シフト信号は、１速に換えられたならば「１速」、リバースに換えられたならば「リバース」である。
【００３０】
モータ２０は、本実施例では、同期モータを用いるものとしたが、誘導モータその他のタイプの交流モータや直流モータを用いてもよい。モータ２０は、ロータ２５とステータ２６で構成されている。モータの電源は、バッテリ１１０である。バッテリ１１０から供給される直流電流は、インバータ１２０によって３相交流化され、モータ２０に供給される。モータ２０は発電機としても機能し、この電力でバッテリ１１０を充電することもできる。電源は、バッテリ１１０に限らず、キャパシタなど充放電可能な種々の蓄電手段を用いることができる。
【００３１】
モータ２０は、ギヤ２７に結合しており、モータ２０の発する駆動力または制動力は、ギヤ２７とディファレンシャルギヤ５０を介して駆動軸５１、駆動輪５２に伝達される。
【００３２】
車速度センサ１３０は、駆動輪５２の回転速度から「車速度」を求め、出力する。「車速度」の単位は「ｋｍ／時」である。
【００３３】
ハイブリッド車両の各部の動作は、制御ユニット１００によって制御される。制御ユニット１００は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えるマイクロコンピュータであり、制御用のソフトウェアに従って、本実施例のハイブリッド車両の制御を実行する。
【００３４】
この制御を実現するため、制御ユニット１００には、種々の入出力が行われる。図中には、本実施例のハイブリッド車両の制御で使用する入出力のみを図示した。入力は、アクセル開度センサ１０１の検出結果である「アクセル開度」と、シフトレバー１４０から出力される「シフト信号」と、車速度センサ１３０から出力される「車速度」である。出力は、クラッチ３０を制御するための制御信号と、インバータ１２０へのモータ駆動用の制御信号である。
【００３５】
Ａ２．制御：
以下、制御ユニット１００で行われる本実施例のハイブリッド車両の制御について説明する。この制御は、シフトレバー１４０が換えられたとき、つまりシフトレバー１４０から「シフト信号」を受信した時に行われる。「シフト信号」は、車両の前進を示す「１速」，「２速」などの信号（以下、「前進信号」とよぶ）と、車両の後退を示す「リバース信号」の２種類に分けられ、どちらの種類の信号を受信したかにより、制御ユニット１００で行われる処理は異なる。
【００３６】
図２は、「リバース信号」を受信した際に行なわれる処理を示したフローチャートである。「リバース信号」を受信すると、制御ユニット１００は、車速度センサ１３０から「車速度」を入力する（ステップＳ２０）。
【００３７】
「車速度」が、所定車速度以上で車両が前進していることを示している場合には（ステップＳ２５）、制御ユニット１００はクラッチ３０を切断する制御信号を出力する（ステップＳ３０）。所定車速度は、本実施例では１０ｋｍ／時とした。
【００３８】
次に制御ユニット１００は、アクセル開度センサ１０１から「アクセル開度」を入力する（ステップＳ３５）。「アクセル開度」が０ならば（ステップＳ４０）、インバータ１２０へ、モータ２０が制動トルクを出力するための制御信号を出力する（ステップＳ４５）。制動トルクは、車両がエンジンブレーキ相当の減速になるように発生させる。モータ２０で電力が回生される場合には、バッテリ１１０の充電を行なっても良い。
【００３９】
「アクセル開度」が０でなければ（ステップＳ４０）、モータ２０が駆動トルクを出力するための制御信号をインバータ１２０へ出力する（ステップＳ５０）。駆動トルクは、回転域に応じて、車両が緩加速したり速度維持したりするように発生させる。
【００４０】
本実施例では、「車速度」と「アクセル開度」に応じて、予め駆動トルク，制動トルクを記憶したマップを用意し、これを参照してステップＳ４５，Ｓ５０の制御を行なうものとした。
【００４１】
一方、「車速度」が車両が後退していることを示しているか、又は所定車速度に満たなければ（ステップＳ２５）、リバースへの正常な切り換えと判断し、クラッチ３０を切断する制御信号を出力する（ステップＳ５１）。そして、トランスミッション４０におけるギヤの切り換えを確認し（ステップＳ５４）、クラッチ３０を接続する制御信号を出力する（ステップＳ５７）。トランスミッション４０におけるギヤの切り換えに関する信号は、図面上からは簡単のために省略したが、通常の自動クラッチで行われている方法で取得可能である。
【００４２】
図２の処理は、車両がリバースで走行中に繰り返し行なうようにしても良い。こうすれば、「車速度」が所定車速度以下となった時点で、ステップＳ５１〜Ｓ５７により、正常なリバースへの切り換えを実行することができる。
【００４３】
次に、制御ユニット１００が「前進信号」を受信した際に行われる処理について説明する。図３は、「前進信号」を受信した際に行われる処理を示したフローチャートである。「前進信号」を受信すると、制御ユニット１００は、クラッチ３０が切断されているかどうか調べる（ステップＳ６０）。クラッチ３０を切断する制御信号を出力した後に、接続する制御信号を出力していなければ、クラッチ３０が切断されていると判断できる。
【００４４】
クラッチ３０が切断されていれば（ステップＳ６０）、先に説明したリバースへの誤操作に応じた制御が行われていると判断できる。この状態で前進位置への切り換えが行われた場合には、誤操作が解除されたことを意味するため、制御ユニット１００はクラッチ３０を接続する制御信号を出力する（ステップＳ６５）。そして、インバータ１２０へ、モータ２０の制御終了指示を出力する（ステップＳ７０）。
【００４５】
一方、クラッチ３０が接続されていれば（ステップＳ６０）、正常な変速操作と判断されるため、クラッチ３０を切断する制御信号を出力し（ステップＳ７５）、トランスミッション４０におけるギヤの切り換えを確認して（ステップＳ８０）、クラッチ３０を接続する制御信号を出力する（ステップＳ８５）。
【００４６】
Ａ３．効果：
以上で説明した本実施例のハイブリッド車両によれば、運転者がリバースへ誤シフトしたと判断された場合に、モータを制御して制動トルクや駆動トルクを発生させることにより、車両操安性を確保し、クラッチ切断による違和感を回避することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、更に様々な形態で実施しうることは勿論である。例えば、以上の制御処理はソフトウェアで実現する他、ハードウェア的に実現するものとしてもよい。モータ２０も、クラッチ３０の出力側、つまり入力軸３２から駆動軸５１に至るまでの間ならば、様々な箇所に設置可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】「リバース信号」を受信した際に行なわれる処理を示したフローチャートである。
【図３】「前進信号」を受信した際に行われる処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１１…クランクシャフト
２０…モータ
２５…ロータ
２６…ステータ
２７…ギヤ
３０…クラッチ
３２…入力軸
３３…中間伝達軸
４０…トランスミッション
４１〜４６…ギヤ
４７〜４９…スプライン
５０…ディファレンシャルギヤ
５１…駆動軸
５２…駆動輪
１００…制御ユニット
１０１…アクセル開度センサ
１１０…バッテリ
１２０…インバータ
１３０…車速度センサ
１４０…シフトレバー

Claims

ハイブリッド車両であって、
エンジンと、
駆動軸に結合された変速機と、
前記変速機の変速比を運転者の操作によって切り換えるためのシフトレバーと、
前記エンジンと前記変速機との間に介装され、前記エンジンと前記変速機の切断および接続を行なうクラッチ装置と、
前記クラッチ装置の状態に関わらず、前記駆動軸にトルクを付加可能に該駆動軸に結合された電動機と、
アクセル開度を検出するアクセル開度センサと、
前進中に、前記シフトレバーにより前記変速機を後退に切り換える操作がなされたことを検出する検出部と、
前記検出部の検出に呼応して、前記クラッチ装置を切断するクラッチ制御部と、
前記検出部の検出に呼応して、前記アクセル開度に基づいて前記電動機のトルクを制御する電動機制御部と
を備えたハイブリッド車両。
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記電動機制御部は、前記アクセル開度が所定以上の場合は、前記電動機に前記駆動軸の駆動トルクを出力させるハイブリッド車両。
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記電動機制御部は、前記アクセル開度が所定以下の場合は、前記電動機に前記駆動軸の制動トルクを出力させるハイブリッド車両。
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記クラッチ制御部及び前記電動機制御部は、前記シフトレバーが前記変速機を後退以外の状態に切り換える操作が行われた場合、前記制御を停止するハイブリッド車両。
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記クラッチ制御部及び前記電動機制御部は、車速が所定の車速以下になった場合、前記制御を停止するハイブリッド車両。
請求項１ないし請求項５のいずれか記載のハイブリッド車両であって、
前記シフトレバーは、前記変速機の変速比を機械的に切り換え可能な機構であるハイブリッド車両。
コンピュータによりハイブリッド車両の制御を行なうハイブリッド車両制御方法であって、
前記ハイブリッド車両は、
エンジンと、
駆動軸に結合された変速機と、
前記変速機の変速比を運転者の操作によって切り換えるためのシフトレバーと、
前記エンジンと前記変速機との間に介装され、前記エンジンと前記変速機の切断および接続を行なうクラッチ装置と、
前記クラッチ装置の状態に関わらず、前記駆動軸にトルクを付加可能に該駆動軸に結合された電動機と、
アクセル開度を検出するアクセル開度センサと
を備え、
前記コンピュータが、
前進中に、前記シフトレバーにより前記変速機を後退に切り換える操作がなされたことを検出する検出工程と、
前記検出に呼応して、前記クラッチ装置を切断するクラッチ制御工程と、
前記検出に呼応して、前記アクセル開度に基づいて前記電動機のトルクを制御する電動機制御工程と
を実行するハイブリッド車両の制御方法。