JP2005054823A - ハイブリッド車両の変速制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両のＥＶ走行時に燃費を向上すること。
【解決手段】ディーゼルエンジンと、マルチモードトランスミッションと、ディーゼルエンジンとマルチモードトランスミッション間の動力伝達の接離を行うクラッチと、エンジン出力による発電またはバッテリ電力によるエンジン出力のアシストを行うモータジェネレータとを備え、ディーゼルエンジンとモータジェネレータのいずれか一方によっても駆動可能に構成されたディーゼルハイブリッド車両の変速制御方法において、モータジェネレータのみによるＥＶ走行時は、マルチモードトランスミッションのギヤ位置をニュートラル位置に制御する（ステップＳ１０肯定、ステップＳ１１）。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両の変速制御方法に関し、更に詳しくは、ハイブリッド車両のモータジェネレータのみによる走行（ＥＶ走行）時に燃費を向上することができるハイブリッド車両の変速制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境の保全や省資源の観点から、ハイブリッド車両の開発が行われている。このハイブリッド車両は、たとえば、エンジンと、自動変速可能な有段変速機（以下、マルチモードトランスミッションと記す）と、エンジンとマルチモードトランスミッション間の動力伝達の接離を行うクラッチと、エンジン出力による発電またはバッテリ電力によるエンジン出力のアシストを行うモータジェネレータとを備え、エンジンとモータジェネレータのいずれか一方によっても駆動可能に構成されている。
【０００３】
上記モータジェネレータは、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの２つの運転状態をとり得るように構成されている。このように構成されたハイブリッド車両は、変速時にはマルチモードトランスミッションが自動変速されるとともに、クラッチが自動的に接離操作される。
【０００４】
そして、走行状態に応じてエンジンによる駆動力とモータジェネレータによる駆動力とを使い分け、運転効率が高くなるように制御される。たとえば、発進時等の低速（低回転）もしくは低負荷時においては、エンジン効率が悪いため、エンジンを停止してモータジェネレータだけで走行（ＥＶ走行）したり、通常走行時にはエンジンとモータジェネレータの両方が車輪を駆動するように制御される。
【０００５】
このようなハイブリッド車両では、ＥＶ走行を実現しつつ、マルチモードトランスミッションにおける変速時のトルク抜け（空走感）を低減でき、更に燃費を向上できることが求められている。
【０００６】
これらの要請に応えるべく、マルチモードトランスミッションの出力軸とモータジェネレータの出力軸間に主駆動輪のドライブシャフトを配置し、これらを相互に連結することにより、モータジェネレータの出力をドライブシャフトに効率良く伝達できるようにし、モータジェネレータによるトルクアシストおよびモータジェネレータのみによるＥＶ走行を実現できるハイブリッド車両の開発が行われている。
【０００７】
なお、走行用駆動源としてディーゼルエンジンおよびモータジェネレータを備えたハイブリッド車両に関する技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２３４３６３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成のハイブリッド車両において更なる燃費の向上を図ろうとする場合、ＥＶ走行時に上記ドライブシャフトによって連れ回わされることにより生じるマルチモードトランスミッション内のギヤの潤滑油攪拌抵抗や摩擦抵抗を低減する必要性があることを見出すに至った。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ハイブリッド車両のＥＶ走行時に燃費を向上することができるハイブリッド車両の変速制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係るハイブリッド車両の変速制御方法は、少なくとも、駆動輪の車軸に変速機を介して駆動力を与える第１の駆動力源と、前記駆動輪の車軸に駆動力を与える第２の駆動力源とを備えたハイブリッド車両の変速制御方法において、前記第２の駆動力源のみによる走行時に、前記変速機の構成要素が前記車軸の回転によって動作する際のエネルギー損失が低減するように当該変速機のギヤ位置を制御することを特徴とするものである。
【００１２】
前記第２の駆動力源のみによる走行時には、前記変速機の出力軸が前記車軸の回転により連れ回され、この出力軸に設けられたギヤと、これに噛み合う入力軸側のギヤが連れ回されるので、潤滑油攪拌抵抗や摩擦抵抗によるエネルギー損失が生じる。そこで、この連れ回されるギヤ等の数が低減するように前記変速機のギヤ位置を制御することで、前記攪拌抵抗等のエネルギー損失を低減でき、燃費を向上することができる。
【００１３】
また、この発明の請求項２に係るハイブリッド車両の変速制御方法は、請求項１に記載の発明において、前記第２の駆動力源による走行時に、前記変速機のギヤ位置をニュートラル位置に制御することを特徴とするものである。
【００１４】
前記変速機のギヤ位置をニュートラル位置に制御することで、前記車軸の回転により連れ回されるギヤ等の数が最少となり、前記攪拌抵抗等のエネルギー損失を最小限にできるので、燃費を向上することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係るハイブリッド車両の変速制御方法をディーゼルハイブリッド車両に適用する例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
先ず、前輪駆動車（ＦＦ車）であるディーゼルハイブリッド車両の概略構成について図２に基づいて説明する。ここで、図２は、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）１０には、車両前部に走行駆動源としてのディーゼルエンジン（第１の駆動力源）１１が設けられている。
【００１７】
なお、このディーゼルエンジン１１は、コモンレール方式の燃料噴射システム（図示せず）により燃料噴射量が制御されるようになっている。また、このディーゼルエンジン１１は、ターボ過給機（図示せず）を備えている。更に、このディーゼルエンジン１１の排気通路には、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を吸着するためのＨＣ吸着触媒（図示せず）を備えている。
【００１８】
ディーゼルエンジン１１で発生する駆動力は、マルチモードトランスミッション（変速機）１２およびドライブシャフト（車軸）１４を介して主駆動輪としての前輪１３に伝達されるようになっている。
【００１９】
このマルチモードトランスミッション１２は、走行状態に応じてギヤ段の変速操作をアクチュエータで電気的に自動制御するものである。すなわち、トルクコンバータは搭載されていない。なお、マルチモードトランスミッション１２のギヤ段構成については、後述する。
【００２０】
ディーゼルエンジン１１は、このマルチモードトランスミッション１２から指令される要求エンジントルクを出力するために、その燃料噴射量や吸入空気量等を制御されるように構成されている。
【００２１】
また、ディーゼルハイブリッド車両１０には、ディーゼルエンジン１１とマルチモードトランスミッション１２間の動力伝達の接離を行うクラッチ１２ａが備えられており、走行状態に応じて接離操作をアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。
【００２２】
また、駆動力を分けて伝達するトランスファ１５には、プロペラシャフト１６が連結され、その末端には駆動系歯車装置（ギヤトレーン）を一体化したモータジェネレータ（第２の駆動力源）１７が連結されている。後輪１８は、駆動輪である前輪１３に連れ回されるだけの構成となっている。
【００２３】
このモータジェネレータ１７は、インバータ１９を介し、充放電可能な二次電池であるバッテリ２０と接続されている。また、このモータジェネレータ１７は、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの２つの運転状態をとり得るように構成されている。
【００２４】
たとえば、このモータジェネレータ１７は、力行運転モードではバッテリ２０からの電力供給を受けて、プロペラシャフト１６を介しドライブシャフト１４を駆動するための動力を発生する。また、回生運転モードでは、モータジェネレータ１７は、プロペラシャフト１６を介してディーゼルエンジン１１あるいはドライブシャフト１４から伝達される駆動力を電力に変換し、バッテリ２０を充電する。
【００２５】
なお、モータジェネレータ１７が力行運転モードあるいは回生運転モードのいずれかで運転されるかは、バッテリ２０の充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）をも勘案して決定される。
【００２６】
つぎに、マルチモードトランスミッション１２のギヤ段構成について図３に基づいて説明する。ここで、図３は、マルチモードトランスミッションの内部構成を示す模式図である。
【００２７】
図３に示すように、マルチモードトランスミッション１２は常時噛み合い式であり、内部には後述する各ギヤを備えたインプットシャフト（変速機の構成要素）１２ｂとアウトプットシャフト（変速機の構成要素）１２ｃが平行に配置されている。また、マルチモードトランスミッション１２内部には、後述する各ギヤの回転によって攪拌され、各ギヤを潤滑するための潤滑油（変速機の構成要素）を備えている。
【００２８】
インプットシャフト１２ｂは、ディーゼルエンジン１１のフライホイール側の出力軸（図示せず）とクラッチ１２ａを介して連結されている。このインプットシャフト１２ｂは、これと一体的に固定された１速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ１ｉ、リバースギヤ（変速機の構成要素）Ｇｒｅｖｉ、２速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ２ｉを備えるとともに、駆動力伝達に使用されない時には当該インプットシャフト１２ｂに対して空転し、駆動力伝達に使用される時にはシフター２２，２３によって適宜選択され、当該インプットシャフト１２ｂとともに回転するように構成された３速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ３ｉ、４速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ４ｉ、５速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ５ｉ、６速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ６ｉを備えている。
【００２９】
また、アウトプットシャフト１２ｃは、インプットシャフト１２ｂの各ギヤと対となって噛み合う各ギヤを備えている。すなわち、アウトプットシャフト１２ｃは、アウトプットシャフト１２ｃと一体的に固定された３速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ３ｏ、４速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ４ｏ、５速ギ（変速機の構成要素）ヤＧ５ｏ、６速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ６ｏを備えるとともに、駆動力伝達に使用されない時には当該アウトプットシャフト１２ｃに対して空転し、駆動力伝達に使用される時にはシフター２４によって適宜選択され、当該アウトプットシャフト１２ｃとともに回転するように構成された１速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ１ｏ、２速ギヤ（変速機の構成要素）Ｇ２ｏを備えている。また、アウトプットシャフト１２ｃは、ディファレンシャル１４ａ側に駆動力を伝達するためのディファレンシャル伝達用ギヤＧｄｏを一体的に備えている。
【００３０】
以上のように構成されたディーゼルハイブリッド車両１０は、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって各構成要素とともに以下のように基本制御され、種々の状態で走行することができる。
【００３１】
たとえば、ディーゼルハイブリッド車両１０が走行を始めた比較的低速な状態では、ディーゼルエンジン１１を停止したまま、モータジェネレータ１７を力行することにより走行（ＥＶ走行）する。なお、ＥＶ走行時には、ディーゼルエンジン１１は停止され、クラッチ１２ａは切られた状態となっている。
【００３２】
そして、走行開始後にディーゼルハイブリッド車両１０が所定の速度もしくは負荷に達すると、モータジェネレータ１７を用いてディーゼルエンジン１１をクランキングして始動し、当該ディーゼルエンジン１１を用いた運転に移行する。
【００３３】
定常運転時には、通常は、ディーゼルエンジン１１がドライブシャフト１４の要求動力とほぼ等しい出力を発生するように運転される。このとき、ディーゼルエンジン１１の出力のほぼすべてがドライブシャフト１４に伝えられる。
【００３４】
一方、バッテリ２０の充電状態ＳＯＣが予め定められた基準値以下に低下している場合には、ディーゼルエンジン１１がドライブシャフト１４の要求動力以上の出力で運転され、その余剰動力の一部はモータジェネレータ１７によって電力として回生され、バッテリ２０の充電に利用される。また、ディーゼルエンジン１１の出力トルクが不足する場合には、モータジェネレータ１７の駆動によって不足分のトルクがアシストされ、必要トルクを確保することができる。
【００３５】
また、上記ディーゼルハイブリッド車両１０は、燃料の節約と排気エミッションの低減を図るために、いわゆるエコラン（エコノミー＆エコロジーランニング）制御もなされる。すなわち、たとえば、交差点における信号待ち等でディーゼルハイブリッド車両１０が停車した場合に、所定の停止条件下でディーゼルエンジン１１を自動停止させ、その後、所定の再始動条件下（たとえば、アクセルペダルを踏み込んだとき）でディーゼルエンジン１１を再始動させる制御もなされる。
【００３６】
以上が本発明に係るディーゼルハイブリッド車両１０の基本構成および基本制御動作である。
【００３７】
つぎに、本発明の要部である変速制御方法について図１に基づいて説明する。ここで、図１は、この発明の実施の形態に係るディーゼルハイブリッド車両の変速制御方法を示すフローチャートである。
【００３８】
本発明は、ＥＶ走行時における燃費向上を目的としているので、先ず、ディーゼルハイブリッド車両１０がＥＶ走行中であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。ＥＶ走行中でないならば（ステップＳ１０否定）、つぎのステップＳ１１を実行せずに、ＥＶ走行が開始されるまで待機する。なお、通常は、ディーゼルハイブリッド車両１０が走行を始めた比較的低速な状態でＥＶ走行を行っていることが多い。
【００３９】
ＥＶ走行中であるならば（ステップＳ１０肯定）、以下の理由により、マルチモードトランスミッション１２のギヤ位置をニュートラルに設定し（ステップＳ１１）、つぎにＥＶ走行が開始されるまで待機する。
【００４０】
マルチモードトランスミッション１２のギヤ位置をニュートラルに設定するのは、以下の理由からである。上述したように、図２に示すモータジェネレータ１７は、プロペラシャフト１６およびトランスファ１５を介してドライブシャフト１４に直結されているので、ディーゼルエンジン１１の運転の有無にかかわらず、ドライブシャフト１４を駆動することができ、これによりＥＶ走行が可能となっている。
【００４１】
また、図３に示すように、マルチモードトランスミッション１２のアウトプットシャフト１２ｃは、ディファレンシャル伝達用ギヤＧｄｏおよびディファレンシャル１４ａを介してドライブシャフト１４と連結されているので、ＥＶ走行時にはドライブシャフト１４の回転により、アウトプットシャフト１２ｃおよびこれと一体の３速ギヤＧ３ｏ、４速ギヤＧ４ｏ、５速ギヤＧ５ｏ、６速ギヤＧ６ｏも連れ回されることとなる。
【００４２】
上述したように、マルチモードトランスミッション１２は、常時噛み合い式のギヤ構成となっているので、ギヤ位置がニュートラル以外の位置に設定されていると、ドライブシャフト１４の駆動力が、アウトプットシャフト１２ｃのいずれかのギヤを介してインプットシャフト１２ｂを連れ回すこととなる。
【００４３】
インプットシャフト１２ｂが連れ回されれば、これに一時的に係合しているいずれかのギヤ（３速ギヤＧ３ｉ、４速ギヤＧ４ｉ、５速ギヤＧ５ｉ、６速ギヤＧ６ｉのいずれか）と、インプットシャフト１２ｂと一体的に固定されている１速ギヤＧ１ｉ、リバースギヤＧｒｅｖｉ、２速ギヤＧ２ｉが連れ回されることとなる。
【００４４】
これらインプットシャフト１２ｂおよび１速ギヤＧ１ｉ、リバースギヤＧｒｅｖｉ、２速ギヤＧ２ｉ等の連れ回しは、摩擦抵抗のほか潤滑油の攪拌抵抗を生じさせ、エネルギーロスとなるので、このようなエネルギーロスをできるだけ低減するべきである。
【００４５】
そこで、上述のように、ＥＶ走行時にマルチモードトランスミッション１２のギヤ位置をニュートラルに設定することとした。ギヤ位置をニュートラルに設定すると、ドライブシャフト１４の回転により、アウトプットシャフト１２ｃおよび３速ギヤＧ３ｏ、４速ギヤＧ４ｏ、５速ギヤＧ５ｏ、６速ギヤＧ６ｏは連れ回される。
【００４６】
しかしながら、これらのギヤと噛み合うインプットシャフト１２ｂの３速ギヤＧ３ｉ、４速ギヤＧ４ｉ、５速ギヤＧ５ｉ、６速ギヤＧ６ｉは、ニュートラル状態であればインプットシャフト１２ｂに対して空転するので、インプットシャフト１２ｂおよびこれと一体の１速ギヤＧ１ｉ、リバースギヤＧｒｅｖｉ、２速ギヤＧ２ｉは、連れ回されることがない。
【００４７】
したがって、これらインプットシャフト１２ｂおよびこれと一体の１速ギヤＧ１ｉ、リバースギヤＧｒｅｖｉ、２速ギヤＧ２ｉが連れ回されるときに生じる、摩擦抵抗や潤滑油の攪拌抵抗を低減することができる。
【００４８】
以上のように、この実施の形態に係るディーゼルハイブリッド車両の変速制御方法によれば、ＥＶ走行時にマルチモードトランスミッション１２のギヤ位置をニュートラルに設定することで、ドライブシャフト１４の連れ回しによるマルチモードトランスミッション１２内のエネルギーロスを最小限に抑制し、燃費を向上することができる。
【００４９】
なお、必ずしもＥＶ走行時の全域においてマルチモードトランスミッション１２のギヤ位置をニュートラル位置に制御する必要はない。たとえば、燃費への影響が大きい中高速域においてのみマルチモードトランスミッション１２のギヤ位置をニュートラル位置に制御してもよい。
【００５０】
また、走行状況によっては、マルチモードトランスミッション１２のギヤ位置を必ずしもニュートラル位置に制御しなくてもよく、当該走行条件時において攪拌抵抗等のエネルギー損失を最小限にできるギヤ位置に制御すればよい。
【００５１】
また、上記実施の形態においては、本発明をディーゼルハイブリッド車両１０に適用するものとして説明したが、これに限定されず、ガソリンエンジンその他の駆動源を備えたハイブリッド車両に適用してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
この発明に係るハイブリッド車両の変速制御方法（請求項１）によれば、第２の駆動力源による走行時に、駆動輪の車軸によって連れ回される変速機内のギヤ等の数が低減するように当該ギヤ位置を制御するので、当該ギヤによる潤滑油攪拌抵抗等のエネルギー損失を低減でき、燃費を向上することができる。
【００５３】
また、この発明に係るハイブリッド車両の変速制御方法（請求項２）によれば、第２の駆動力源による走行時に変速機のギヤ位置をニュートラル位置に設定することで、車軸の回転により連れ回されるギヤ等の数を最少にでき、前記攪拌抵抗等のエネルギー損失を最小限にできるので、燃費を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るディーゼルハイブリッド車両の変速制御方法を示すフローチャートである。
【図２】ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。
【図３】マルチモードトランスミッションの内部構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）
１１ ディーゼルエンジン（第１の駆動力源）
１２ マルチモードトランスミッション（変速機）
１２ａ クラッチ
１２ｂ インプットシャフト（変速機の構成要素）
１２ｃ アウトプットシャフト（変速機の構成要素）
１３ 前輪（駆動輪）
１４ ドライブシャフト（車軸）
１４ａ ディファレンシャル
１５ トランスファ
１６ プロペラシャフト
１７ モータジェネレータ（第２の駆動力源）
１８ 後輪
１９ インバータ
２０ バッテリ
Ｇ１ｉ，Ｇ１ｏ １速ギヤ（変速機の構成要素）
Ｇ２ｉ，Ｇ２ｏ ２速ギヤ（変速機の構成要素）
Ｇ３ｉ，Ｇ３ｏ ３速ギヤ（変速機の構成要素）
Ｇ４ｉ，Ｇ４ｏ ４速ギヤ（変速機の構成要素）
Ｇ５ｉ，Ｇ５ｏ ５速ギヤ（変速機の構成要素）
Ｇ６ｉ，Ｇ６ｏ ６速ギヤ（変速機の構成要素）
Ｇｒｅｖｉ リバースギヤ（変速機の構成要素）

Claims (2)

1. 少なくとも、駆動輪の車軸に変速機を介して駆動力を与える第１の駆動力源と、
   前記駆動輪の車軸に駆動力を与える第２の駆動力源と、
   を備えたハイブリッド車両の変速制御方法において、
   前記第２の駆動力源のみによる走行時に、前記変速機の構成要素が前記車軸の回転によって動作する際のエネルギー損失が低減するように当該変速機のギヤ位置を制御することを特徴とするハイブリッド車両の変速制御方法。
2. 前記第２の駆動力源による走行時に、前記変速機のギヤ位置をニュートラル位置に制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の変速制御方法。

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