JP2006044495A - ハイブリッド車両の動力切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ重量増加の少ない構成で動力切換をスムーズに行えるハイブリッド車両の動力切換装置を提供する。
【解決手段】時刻t1で目標Ne追従制御が開始され、時刻t2において、エンジン回転数Neが発進クラッチ４０のクラッチ・イン速度に達すると、無段変速機２３の入力軸が回転を始め、これに応じて出力軸の回転数Np2も徐々に上昇し始める。時刻t3でエンジン回転数Neが目標Neに達すると、変速比Rmを駆動軸６０の回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2との差分に基づいて上昇させる変速比上昇制御が開始される。時刻t4において、駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2とが一致して前記ワンウエイクラッチ４４が接続状態になると、変速比の上昇制御が停止されて通常制御へ以降する。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンの駆動軸とモータの駆動軸とが機械的に接続されたパラレル式あるいはパラレル・シリアル併用式のハイブリッド車両において、動力をモータからエンジンへ切り換える動力切換装置に関する。

モータを動力とした電気自動車は、エンジンを動力とした従来の自動車に較べて大気汚染がなく騒音公害も小さく、加減速の応答性が良い反面、現在のところバッテリの能力的限界から航続距離が小さくなることがある。そこで、モータとエンジンとを搭載したハイブリッド車両が実用化されている。

このようなハイブリッド車両としては、モータのみを動力とし、エンジンはバッテリを充電するためのジェネレータの動力としてのみ使用する「シリーズハイブリッド方式」と、車両の動力としてモータおよびエンジンを併用し、両者を走行条件等に応じて使う「パラレルハイブリッド方式」と、上記２方式を走行状況に応じて使い分ける「シリーズ・パラレル併用式」とが一般に知られている。

モータはエンジンに較べて低速トルクに優れ、かつ低回転域では効率も優れることから、上記したパラレルハイブリッド方式あるいはパラレル・シリアル併用式のハイブリッド車両では、低速度域ではモータを動力とし、中ないしは高速度域ではエンジンを動力とする動力の切換制御が行われる。

しかしながら、この動力切換時にエンジンのトルクを単純にモータのトルクに加算してしまうと、車両の駆動トルクが急に変化して切換ショックが発生する。また、エンジンおよびモータの回転数が一致していない場合も、同様に車両の駆動トルクが急に変化して切換ショックが発生する。

このような動力切換時のショックを低減させるために、特許文献１では、エンジンと駆動モータとの間に電磁式のパウダークラッチを配置し、動力を切り換える際は両者の回転数および出力トルクが一致するようにモータの出力を制御し、一致した時点でクラッチに励磁電流を供給して両者を締結させる技術が開示されている。
特開２０００−２３３１１号公報

上記した従来技術では、エンジンと駆動モータとの間に電磁式のクラッチを設ける必要があり、また、この電磁クラッチに励磁電流を供給するための給電ラインや励磁電流を制御する制御装置を設けなければならないので、構成が複雑化して重量の増加を招いてしまうという技術課題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、簡単かつ重量増加の少ない構成で動力切換をスムーズに行えるハイブリッド車両の動力切換装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、エンジンのクランク軸と自動変速機との間に発進クラッチを設け、前記自動変速機と駆動軸との間に介装されたワンウエイクラッチと、前記駆動軸に連結された駆動モータとを具備し、発進時はモータを動力として前記ワンウエイクラッチを空転させ、その後、当該ワンウエイクラッチを連結させて動力をエンジンに切り換えるハイブリッド車両の動力切換装置において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。

(1)動力をモータからエンジンへ切り換える際のエンジンの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、前記目標回転数に応じてエンジン回転数および自動変速機の変速比を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、エンジン回転数を前記目標回転数に追従させる手段と、前記エンジン回転数を目標回転数に追従させたまま、前記自動変速機の変速比を、エンジンの動力が駆動軸に伝達されるまで上昇させる手段とを含むことを特徴とする。

(2)前記目標回転数設定手段は、動力をモータからエンジンへ切り換える際のエンジンの第１目標回転数および当該第１目標回転数よりも低い第２目標回転数を設定し、前記制御手段は、エンジン回転数を第２目標回転数に追従させ、エンジン回転数を第２目標回転数に追従させたまま、前記自動変速機の変速比を、エンジンの動力が駆動軸に伝達されるまで上昇させ、エンジンの動力が駆動軸に伝達された後に、エンジン回転数を第１目標値に追従させると共に、エンジン回転数の上昇にかかわらず駆動軸の回転数が一定に保たれるように自動変速機の変速比を制御することを特徴とする。

(3)前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、ワンウエイクラッチが連結状態に至ると変速比を上昇させることを特徴とする。

(4)前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、自動変速機の出力軸および駆動軸の回転数差に基づいて前記ワンウエイクラッチの断接を判定することを特徴とする。

(5)前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、エンジン回転数が目標回転数に達すると変速比の上昇を開始することを特徴とする。

(6)前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、発進クラッチが接続されると変速比の上昇を開始することを特徴とする。

(7)前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、エンジン回転数が第２目標回転数に達すると変速比の上昇を開始することを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)請求項１の発明によれば、動力を駆動モータからエンジンに切り換える際に、エンジン回転数を一定に維持したまま自動変速機の変速比のみを制御してエンジンの動力を駆動軸へ伝達するので、エンジンの周辺における慣性マスの影響を少なくできる。
(2)請求項２の発明によれば、第２目標回転数が第１目標回転数よりも低く設定されているので、自動変速機の変速比を急峻に上昇させることができ、その結果、動力切換に要する時間を短縮できるようになる。
(3)請求項３の発明によれば、ワンウエイクラッチの連結が完了してから動力が切り換えられるので、スムーズが動力切換が可能になる。
(4)請求項４の発明によれば、ワンウエイクラッチの断接状態を簡単に検知できるようになる。
(5)請求項５、７の発明によれば、エンジン回転数が目標回転数に達した後に変速比の上昇が開始されるので、エンジン回転数が目標回転数に維持されていることが確実な状態で動力を切り換えられるようになる。
(6)請求項６の発明によれば、発進クラッチが接続されると、エンジン回転数が目標回転数に達する前であっても変速比の上昇が開始されるので、動力切換に要する時間を短縮できるようになる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明を適用したハイブリッド車両の一実施形態の側面図である。

ハイブリッド車両は、車体前方に前輪WFを軸支するフロントフォーク１を有し、このフロントフォーク１はヘッドパイプ２に枢支されており、ハンドル３の操作によって操舵可能とされている。ヘッドパイプ２からは後方かつ下方に向けてダウンパイプ４が取り付けられており、このダウンパイプ４の下端からは中間フレーム５が略水平に延設されている。さらに、中間フレーム５の後端からは、後方かつ上方に向けて後部フレーム６が形成されている。

このように構成された車体フレーム１０には、動力源を含むパワーユニット１１の一端が枢着されている。パワーユニット１１は、その後方の他端側に駆動輪である後輪WRが回転可能に取り付けられると共に、後部フレーム６に取り付けられたリヤクッションにより吊り下げられている。

車体フレーム１０の外周は車体カバー１３で覆われ、車体カバー１３の後方かつ上面には搭乗者が着座するシート１４が固定されている。シート１４よりも前方には搭乗者が足を置くステップフロア１５が形成されている。シート１４の下方には、ヘルメットや荷物等を収納するためのユーティリティスペースとして機能する収納ボックス１００が設けられている。

図２は、上記したハイブリッド車両のシステム構成を示したブロック図であり、前記パワーユニット１１は、エンジン２０と、エンジン始動機および発電機として機能するACGスタータモータ２１ａと、クランク軸２２に連結されてエンジン２０の動力を後輪WRへ伝達する無段変速機（動力伝達手段）２３と、前記無段変速機２３の変速比を変化させる変速モータ７７と、クランク軸２２と無段変速機２３の入力軸との間の動力伝達を断接させる発進クラッチ４０と、発動機または発電機として機能する駆動モータ２１ｂと、エンジン２０および駆動モータ２１ｂから後輪WR側には動力を伝達するが、後輪WRからエンジン２０側には動力を伝達しない一方向クラッチ（一方向動力伝達手段）４４と、無段変速機２３からの出力を減速して後輪WRに伝達する減速機構６９とを備えて構成されている。エンジン２０の回転数Neはエンジン回転数センサ３６により検知される。

エンジン２０の動力は、クランク軸２２から発進クラッチ４０、無段変速機２３、一方向クラッチ４４、駆動軸６０および減速機構６９を介して後輪WRに伝達される。他方、駆動モータ２１ｂの動力は、駆動軸６０および減速機構６９を介して後輪WRに伝達される。つまり、本実施形態では駆動軸６０が駆動モータ２１ｂの出力軸を兼ねている。

ACGスタータモータ２１ａおよび駆動モータ２１ｂにはバッテリ７４が接続されている。このバッテリ７４は、駆動モータ２１ｂが発動機として機能する際、およびACGスタータモータ２１ａが始動機として機能する際は、これらモータ２１ａ、２１ｂに電力を供給し、ACGスタータモータ２１ａおよび駆動モータ２１ｂが発電機として機能する際は、これらの回生電力が充電されるように構成されている。

エンジン２０の吸気管１６内には空気量を制御するスロットルバルブ１７が回動自在に設けられている。このスロットルバルブ１７は、搭乗者が操作するスロットルグリップ（不図示）の操作量に応じて回動される。なお、本実施形態ではDBW（ドライブ・バイ・ワイヤ）システム１２を搭載し、前記スロットルバルブ１７は、搭乗者の操作とは無関係に、エンジン回転数や車速等に基づいて自動制御することも可能である。スロットルバルブ１７とエンジン２０との間には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、吸気管内の負圧を検出する負圧センサ１９が配設されている。

制御ユニット７は、動力を駆動モータ２１ｂからエンジン２０へ切り換える際のエンジンの目標回転数を決定する目標回転数決定部７ａと、動力切換時にエンジン回転数を制御するエンジン回転数制御部７ｂと、動力切換時に無段変速機２３の変速比を制御する変速比制御部７ｃとを含む。

次に、図３を参照しながらエンジン２０および駆動モータ２１ｂを含むパワーユニット１１の構成について説明する。

エンジン２０は、クランク軸２２にコンロッド２４を介して連結されたピストン２５を備えている。ピストン２５は、シリンダブロック２６に設けられたシリンダ２７内を摺動可能であり、シリンダブロック２６はシリンダ２７の軸線が略水平になるように配設されている。シリンダブロック２６の前面にはシリンダヘッド２８が固定され、シリンダヘッド２８およびシリンダ２７ならびにピストン２５で混合気を燃焼させる燃焼室２０ａが形成されている。

シリンダヘッド２８には、燃焼室２０ａへの混合気の吸気または排気を制御するバルブ（不図示）と、点火プラグ２９とが配設されている。バルブの開閉は、シリンダヘッド２８に軸支されたカム軸３０の回転により制御される。カム軸３０は一端側に従動スプロケット３１を備え、従動スプロケット３１とクランク軸２２の一端に設けた駆動スプロケット３２との間には無端状のカムチェーン３３が掛け渡されている。カム軸３０の一端には、エンジン２０を冷却するウォータポンプ３４が設けられている。ウォータポンプ３４は、その回転軸３５がカム軸３０と一体に回転するように取り付けられている。したがって、カム軸３０が回転するとウォータポンプ３４を稼動させることができる。

クランク軸２２を軸支するクランクケース４８の車幅方向右側にはステータケース４９が連結されており、その内部にACGスタータモータ２１ａが収納されている。このACGスタータモータ２１ａは、いわゆるアウターロータ形式のモータであり、そのステータは、ステータケース４９に固定されたティース５０に導線を巻き掛けたコイル５１からなる。一方、アウターロータ５２はクランク軸２２に固定されており、ステータの外周を覆う略円筒形状を有している。また、アウターロータ５２の内周面には、マグネット５３が配設されている。

アウターロータ５２には、ACGスタータモータ２１ａを冷却するためのファン５４ａが取り付けられており、このファン５４ａがクランク軸２２に同期して回転すると、ステータケース４９のカバー５５の側面５５ａに形成された冷却風取入口から、冷却用の空気が取り入れられる。

クランクケース４８の車幅方向左側には伝動ケース５９が連結されており、その内部にはクランク軸２２の左端部に固定されたファン５４ｂ、発進クラッチ４０を介してクランク軸２２に駆動側が連結された無段変速機２３、無段変速機２３の従動側に連結された駆動モータ２１ｂが収納されている。ファン５４ｂは、伝動ケース５９内に収容された無段変速機２３および駆動モータ２１ｂを冷却するものであり、無段変速機２３に対して駆動モータ２１ｂと同側、すなわち、本実施例では共に車幅方向左側に配置されている。

伝動ケース５９の車体前側かつ左側には冷却風取入口５９ａが形成されており、クランク軸２２に同期してファン５４ｂが回転すると、該ファン５４ｂの近傍に位置する冷却風取入口５９ａから伝動ケース５９内に外気が取り入れられ、駆動モータ２１ｂおよび無段変速機２３が強制的に冷却される。

無段変速機２３は、クランクケース４８から車幅方向に突出したクランク軸２２の左端部に発進クラッチ４０を介して装着された駆動側伝動プーリ５８と、クランク軸２２と平行な軸線を持って伝動ケース５９に軸支された駆動軸６０に一方向クラッチ４４を介して装着された従動側伝動プーリ６２との間に、無端状のＶベルト（無端ベルト）６３を巻き掛けて構成されるベルトコンバータである。

駆動側伝動プーリ５８は、図４の要部拡大図に示すように、スリーブ５８ｄを介してクランク軸２２に対して周方向への回転自在に装着されており、スリーブ５８ｄ上に固着された駆動側固定プーリ半体５８ａと、スリーブ５８ｄに対して、その軸方向へは摺動可能であるが周方向へは回転不能に取り付けられた駆動側可動プーリ半体５８ｃとを備える。前記駆動側可動プーリ半体５８ｃには、軸受け５６を介して変速リング５７が回転自在に取り付けられている。

前記変速リング５７には、その外周大径部にギヤ６１が周方向に沿って形成されると共に、内周には軸方向に沿って台形ネジ６５が形成されている。前記台形ネジ６５には、軸受け６６を介して前記スリーブ５８ｄに対して周方向へは回転自在であるが軸方向へは摺動不能に取り付けられた台形ネジ６７が噛合している。前記変速リング５７のギヤ６１にはウォームホイール７５が噛合し、このウォームホイール７５には、変速比を制御する変速モータ７７の回転軸に連結されたウォームギヤ７６が噛合している。

他方、従動側伝動プーリ６２は、スリーブ６２ｄを介して駆動軸６０に、その軸方向の摺動は規制されているが周方向には回転自在に取り付けられた従動側固定プーリ半体６２ａと、スリーブ６２ｄ上に、その軸方向への摺動可能に取り付けられた従動側可動プーリ半体６２ｂとを備える。

そして、これら駆動側固定プーリ半体５８ａと駆動側可動プーリ半体５８ｃとの間、および従動側固定プーリ半体６２ａと従動側可動プーリ半体６２ｂとの間にそれぞれ形成された断面略Ｖ字状のベルト溝に、無端状の5ベルト６３が巻き掛けられている。

従動側可動プーリ半休６２ｂの背面側（車幅方向左側）には、従動側可動プーリ半体６２ｂを従動側固定プーリ半体６２ａ側に向けて常時付勢するスプリング（弾性部材）６４が配設されている。

自動変速機２３の変速比を変化させる際は、変速モータ７７を変速比のアップ／ダウンに応じた方向へ駆動する。変速モータ７７の駆動力はウォームギヤ７６およびウォームホイール７５を介して変速リング５７のギヤ６１に伝達され、この変速リング５７を回転させる。変速リング５７は台形ネジ６５、６７を介してスリーブ５８ｄと噛合しているので、その回転方向がシフトアップ方向であれば、変速リング５７はクランク軸２２上を図中左方向へ移動し、これに伴って駆動側可動プーリ半体５８ｃが駆動側固定プーリ半休５８ａ側に摺動する。この摺動した分だけ駆動側可動プーリ半体５８ｃが駆動側固定プーリ半体５８ａに近接し、駆動側伝動プーリ５８の溝幅が減少するので、駆動側伝動プーリ５８と5ベルト６３との接触位置が駆動側伝動プーリ５８の半径方向外側にずれ、5ベルト６３の巻き掛け径が増大する。これに伴い、従動側伝動プーリ６２においては、従動側固定プーリ半体６２ａと従動側可動プーリ半体６２ｂとにより形成される溝幅が増加する。つまり、クランク軸２２の回転数に応じて、Ｖベルト６３の巻き掛け径（伝達ピッチ径）が連続的に変化し、変速比が自動的かつ無段階に変化する。

発進クラッチ４０は、上記スリーブ５８ｄに固着されたカップ状のアウタケース４０ａと、クランク軸２２の左端部に固着されたアウタプレート４０ｂと、アウタプレート４０ｂの外周部にウェイト４０ｃを介して半径方向外側を向くように取り付けられたシュー４０ｄと、シュー４０ｄを半径方向内側に付勢するためのスプリング４０ｅとを備えて構成されている。

エンジン回転数、すなわちクランク軸２２の回転数が所定値（例えば、３０００ｒｐｍ）以下の場合には、クランク軸２２と無段変速機２３との間の動力伝達は発進クラッチ４０により遮断されている。エンジン回転数が上昇し、クランク軸２２の回転数が上記所定値を越えると、ウェイト４０ｃに働く遠心力がスプリング４０ｅにより半径方向内側に働く弾性力に抗し、ウェイト４０ｃが半径方向外側に移動することによって、シュー４０ｄがアウタケース４０ａの内周面を所定値以上の力で押圧される。これにより、クランク軸２２の回転がアウタケース４０ａを介してスリーブ５８ｄに伝達され、該スリーブ５８ｄに固定された駆動側伝動プーリ５８が駆動される。

一方向クラッチ４４は、カップ状のアウタクラッチ４４ａと、このアウタクラッチ４４ａに同軸に内挿されたインナクラッチ４４ｂと、このインナクラッチ４４ｂからアウタクラッチ４４ａに対して一方向のみ動力を伝達可能にするローラ４４ｃとを備えている。アウタクラッチ４４ａは、駆動モータ２１ｂのインナーロータ８０を兼ね、インナーロータ８０と同一部材で構成されている。

無段変速機２３の従動側伝動プーリ６２に伝達されたエンジン２０側からの動力は、従動側固定プーリ半体６２ａ、インナクラッチ４４ｂ、アウタクラッチ４４ａすなわちインナーロータ本体、駆動軸６０および減速機構６９を介して後輪WRに伝達されるのに対して、車両押し歩きの際や回生動作時等における後輪WR側からの動力は、減速機構６９、駆動軸６０、インナーロータ本体すなわちアウタクラッチ４４ａまでは伝達されるが、このアウタクラッチ４４ａがインナクラッチ４４ｂに対して空転するので、無段変速機２３およびエンジン２０に伝達されることはない。

伝動ケース５９の車体後方側には、駆動軸６０をモータ出力軸とするインナーロータ形式の駆動モータ２１ｂが設けられている。インナーロータ８０は、無段変速機２３の出力軸でもある駆動軸６０と、カップ状をなしその中央部に形成されたボス部８０ｂにて駆動軸６０とスプライン結合されたインナーロータ本体すなわち上記インナクラッチ４４ｂとを備え、このインナクラッチ４４ｂの開口側外周面にマグネットが配設されている。

図３へ戻り、減速機構６９は、伝動ケース５９の後端部右側に連なる伝達室７０内に設けられており、駆動軸６０および後輪WRの車軸６８と平行に軸支された中間軸７３を備えると共に、駆動軸６０の右端部および中間軸７３の中央部にそれぞれ形成された第１の減速ギヤ対７１、７１と、中間軸７３の右端部および車軸６８の左端部にそれぞれ形成された第２の減速ギヤ対７２、７２とを備えて構成されている。このような構成により、駆動軸６０の回転は所定の減速比にて減速され、これと平行に軸支された後輪WRの車軸６８に伝達される。

以上の構成からなるハイブリッド車両において、エンジン始動時は、クランク軸２２上のACGスタータモータ２１ａを用いてクランク軸２２を回転させる。このとき、発進クラッチ４０は接続されておらず、クランク軸２２から無段変速機２３への動力伝達は遮断されている。

スロットルグリップが開操作されると、本実施形態ではスロットル開度θthが小さい間は駆動モータ２１ｂのみが動力となる。駆動モータ２１ｂによる駆動軸６０の回転は、一方向クラッチ４４により従動側伝動プーリ６２に伝達されないので、無段変速機２３を駆動させることはない。これにより、駆動モータ２１ｂのみで後輪WRを駆動して走行する場合には、エネルギー伝達効率が向上する。

スロットル開度θthが大きくなってエンジン回転数が上昇し、クランク軸２２の回転数が所定値（例えば、３０００rpm）を越えると、クランク軸２２の回転動力が発進クラッチ４０を介して無段変速機２３に伝達され、一方向クラッチ４４に入力される。一方向クラッチ４４の入力側の回転数と出力側すなわち駆動軸６０との回転数が一致すると、動力が駆動モータ２１ｂからエンジン２０へ切り換えられる。

図５は、前記動力切換方法の第１実施形態の手順を示したフローチャートであり、図６は、そのタイミングチャートである。

ステップＳ１では、車速V、エンジン回転数Neおよびスロットル開度θth等の検知結果に基づいて車両の走行状態が判定される。ステップＳ２では、前記走行状態に基づいて、動力を駆動モータ２１ｂからエンジン２０に切り換える動力切換条件が成立しているか否かが判定される。ここで、スロットル開度θthが基準開度以上であり、かつ車速Vやエンジン回転数Neが上昇傾向にあるなどの動力切換条件が成立すればステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、動力切換時の目標エンジン回転数（目標Ne）が、現在の車速Vおよびスロットル開度θthに基づいて、前記目標回転数決定部７ａにより算出される。ステップＳ４では、前記エンジン回転数制御部７ｂが付勢され、スロットル開度θthをスロットル操作とは無関係にDBWシステム１２により開閉し、エンジン回転数を前記目標Neまで上昇させる目標Ne追従制御が開始される。この追従制御にはPID（比例積分）制御が採用されている。

図６の時刻t1で前記目標Ne追従制御が開始され、時刻t2において、エンジン回転数Neが発進クラッチ４０のクラッチ・イン速度に達すると、無段変速機２３の入力軸（駆動側プーリ５８）が回転を始め、これに応じて出力軸（従動側プーリ６２）の回転数Np2も徐々に上昇し始める。ただし、この時点では従動側プーリ６２の回転速度Np2が駆動モータ２１ｂの回転速度Nmよりも低く、前記ワンウエイクラッチ４４が空転状態にあるので、駆動モータ２１ｂとエンジン２０との間では動力が伝達されない。

時刻t3において、エンジン回転数Neが前記目標Neに達し、これがステップＳ５で検知されると、ステップＳ６では、前記変速比制御部７ｃが付勢され、変速比Rmを駆動軸６０すなわちモータ回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2との差分に基づいてPID制御により上昇させる変速比上昇制御が開始される。

時刻t4において、駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2とが一致して前記ワンウエイクラッチ４４が接続状態になり、これがステップＳ７で検知されると、ステップＳ８では、前記変速比の上昇制御が停止される。ステップＳ９では通常制御へ移行し、動力が駆動モータ２１ｂからエンジン２０に切り換わる。

図７は、本発明の第２実施形態に係る動力切換方法のフローチャートであり、図８は、そのタイミングチャートである。

ステップＳ１では、車速V、エンジン回転数Neおよびスロットル開度θth等の検知結果に基づいて車両の走行状態が判定される。ステップＳ２では、前記走行状態に基づいて、動力を駆動モータ２１ｂからエンジン２０に切り換える動力切換条件が成立しているか否かが判定される。ここで、スロットル開度θthが基準開度以上であり、かつ車速Vやエンジン回転数Neが上昇傾向にあるなどの動力切換条件が成立すればステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、動力切換時の目標エンジン回転数（目標Ne）が、現在の車速Vおよびスロットル開度θthに基づいて、前記目標回転数決定部７ａにより算出される。ステップＳ４では、前記エンジン回転数制御部７ｂが付勢され、スロットル開度θthをスロットル操作とは無関係にDBWシステム１２により開閉し、エンジン回転数を前記目標Neまで上昇させる目標Ne追従制御が開始される。この追従制御にはPID制御が採用されている。

図８において、時刻t1で前記目標Ne追従制御が開始され、時刻t2において、エンジン回転数が発進クラッチ４０のクラッチ・イン速度に達すると、無段変速機の入力軸（駆動側プーリ５８）が回転を始め、これに応じて出力軸（従動側プーリ６２）の回転数Np2も徐々に上昇し始める。ただし、この時点では従動側プーリ６２の回転速度Np2が駆動モータ２１ｂの回転速度Nmよりも低く、前記ワンウエイクラッチ４４が空転状態にあるので、駆動モータ２１ｂとエンジン２０との間では動力が伝達されない。

ステップＳ５ａにおいて、前記発進クラッチ４０のクラッチ・インが検知されると、ステップＳ６ａでは、前記変速比制御部７ｃが付勢され、変速比を駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2との差分に基づいてPID制御により上昇させる変速比上昇制御が開始される。時刻t3において、エンジン回転数Neが前記目標Neに達し、これがステップＳ７ａで検知されると、ステップＳ８ａでは、駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2とに基づいて、前記ワンウエイクラッチ４４が接続されたか否かが判定される。

時刻t4において、駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2とが一致して前記ワンウエイクラッチ４４が接続状態になり、これがステップＳ８ａで検知されると、ステップＳ９ａでは、前記変速比の上昇制御が停止される。ステップＳ１０ａでは通常制御へ移行し、動力が駆動モータ２１ｂからエンジン２０に切り換わる。

図９は、本発明の第３実施形態に係る動力切換方法のフローチャートであり、図１０は、そのタイミングチャートである。

ステップＳ１では、車速V、エンジン回転数Neおよびスロットル開度θth等の検知結果に基づいて車両の走行状態が判定される。ステップＳ２では、前記走行状態に基づいて、動力を駆動モータ２１ｂからエンジン２０に切り換える動力切換条件が成立しているか否かが判定される。ここで、スロットル開度θthが基準開度以上であり、かつ車速Vやエンジン回転数Neが上昇傾向にあるなどの動力切換条件が成立すればステップＳ３ｂへ進む。

ステップＳ３ｂでは、動力切換時の目標エンジン回転数（第１目標Ne）が、現在の車速Vおよびスロットル開度θthに基づいて、前記目標回転数決定部７ａにより算出される。ステップＳ４ｂでは、前記第１目標Neよりも若干低い第２目標Neが、現在の車速Vおよびスロットル開度θthに基づいて同様に算出される。ステップＳ５ｂでは、前記エンジン回転数制御部７ｂが付勢され、スロットル開度θthをスロットル操作とは無関係にDBWシステム１２により開閉し、エンジン回転数を前記第２目標Neまで上昇させる目標Ne追従制御が開始される。この追従制御にはPID制御が採用されている。

図１０において、時刻t1で前記目標Ne追従制御が開始され、時刻t2において、エンジン回転数が発進クラッチ４０の接続速度に達すると、無段変速機の入力軸側（駆動側プーリ５８）が回転を始め、これに応じて出力軸側（従動側プーリ６２）の回転数Np2も徐々に上昇し始める。ただし、この時点では従動側プーリ６２の回転速度Np2が駆動モータ２１ｂの回転速度Nmよりも低く、前記ワンウエイクラッチ４４が空転状態にあるので、駆動モータ２１ｂとエンジン２０との間では動力が伝達されない。

時刻t3において、エンジン回転数Neが前記第２目標Neに達し、これがステップＳ６ｂで検知されると、ステップＳ７ｂでは前記変速比制御部７ｃが付勢され、変速比を駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2との差分に基づいて上昇させる変速比上昇制御が開始される。

時刻t4において、駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2とが一致して前記ワンウエイクラッチ４４が接続状態になり、これがステップＳ８ｂで検知されると、ステップＳ９ｂでは、前記目標Ne追従制御におけるエンジン回転数の目標値が、前記第２目標値から第１目標値に変更される。エンジン回転数Neが上昇し始めると、これに応答して変速比Rmは、駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2とを一致させるべく減少し始める。

時刻t5において、エンジン回転数Neが前記第１目標Neに達し、これがステップＳ１０ｂ検知されると、ステップＳ１１ｂにおいて通常制御へ移行し、動力が駆動モータ２１ｂからエンジン２０に切り換わる。

図１１は、本発明の第４実施形態に係る動力切換方法のフローチャートであり、図１２は、そのタイミングチャートである。

ステップＳ１では、車速V、エンジン回転数Neおよびスロットル開度θth等の検知結果に基づいて車両の走行状態が判定される。ステップＳ２では、前記走行状態に基づいて、動力を駆動モータ２１ｂからエンジン２０に切り換える動力切換条件が成立しているか否かが判定される。ここで、スロットル開度θthが基準開度以上であり、かつ車速Vやエンジン回転数Neが上昇傾向にあるなどの動力切換条件が成立すればステップＳ３ｃへ進む。

ステップＳ３ｃでは、動力切換時の目標エンジン回転数（第１目標Ne）が、現在の車速Vおよびスロットル開度θthに基づいて、前記目標回転数決定部７ａにより算出される。ステップＳ４ｃでは、前記第１目標Neよりも若干低い第２目標値が、現在の車速Vおよびスロットル開度θthに基づいて同様に算出される。ステップＳ５ｃでは、前記エンジン回転数制御部７ｂが付勢され、スロットル開度θthをスロットル操作とは無関係に前記DBWシステム１２により開閉し、エンジン回転数を前記第２目標Neまで上昇させる目標Ne追従制御が開始される。この追従制御にはPID制御が採用されている。

図１２において、時刻t1で前記目標Ne追従制御が開始され、時刻t2において、エンジン回転数が発進クラッチ４０の接続速度に達すると、無段変速機２３の入力軸（駆動側プーリ５８）が回転を始め、これに応じて出力軸（従動側プーリ６２）の回転数も徐々に上昇し始める。ただし、この時点では従動側プーリ６２の回転速度Np2が駆動モータ２１ｂの回転速度Nmよりも低く、前記ワンウエイクラッチ４４が空転状態にあるので、駆動モータ２１ｂとエンジン２０との間では動力が伝達されない。

ステップＳ６ｃにおいて、前記発進クラッチ４０のクラッチ・インが検知されると、ステップＳ７ｃでは、前記変速比制御部７ｃが付勢され、変速比を駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2との差分に基づいてPID制御により上昇させる変速比上昇制御が開始される。時刻t3において、エンジン回転数Neが前記第２目標Neに達し、これがステップＳ８ｃで検知されると、ステップＳ９ｃでは、駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2とに基づいて、前記ワンウエイクラッチ４４が接続されたか否かが判定される。

時刻t4において、駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2とが一致して前記ワンウエイクラッチ４４が接続状態になり、これがステップＳ９ｃで検知されると、ステップＳ１０ｃでは、前記目標Ne追従制御におけるエンジン回転数の目標値が、前記第２目標値から第１目標値に変更される。エンジン回転数Neが上昇し始めると、これに応答して変速比Rmは、駆動モータ２１ｂの回転数Nmと従動側プーリ６２の回転数Np2とを一致させるべく減少し始める。

時刻t5において、エンジン回転数Neが前記第１目標Neに達し、これがステップＳ１１ｃ検知されると、ステップＳ１２ｃにおいて通常制御へ移行し、動力が駆動モータ２１ｂからエンジン２０に切り換わる。

本発明に係るハイブリッド車両の一実施例による二輪車の側面図である。 図１に示す二輪車のシステム構成を示すブロック図である。 図１に示す二輪車のパワーユニットの断面図である。 図３の要部拡大図である。 動力切換方法の第１実施形態の手順を示したフローチャートである。 動力切換方法の第１実施形態のタイミングチャートである。 動力切換方法の第２実施形態の手順を示したフローチャートである。 動力切換方法の第２実施形態のタイミングチャートである。 動力切換方法の第３実施形態の手順を示したフローチャートである。 動力切換方法の第３実施形態のタイミングチャートである。 動力切換方法の第４実施形態の手順を示したフローチャートである。 動力切換方法の第４実施形態のタイミングチャートである。

符号の説明

１１ パワーユニット
１２ DBWシステム
２０ エンジン
２１ｂ 駆動モータ
２３ 無段変速機
３６ エンジン回転数センサ
４４ 一方向クラッチ（一方向動力伝達手段）
６０ 駆動軸
６２ 従動側伝動プーリ（従動側プーリ）
７７ 変速モータ

Claims (7)

1. エンジンのクランク軸と自動変速機との間に発進クラッチを設け、
   前記自動変速機と駆動軸との間に介装されたワンウエイクラッチと、
   前記駆動軸に連結された駆動モータとを具備し、
   発進時はモータを動力として前記ワンウエイクラッチを空転させ、その後、当該ワンウエイクラッチを連結させて動力をエンジンに切り換えるハイブリッド車両の動力切換装置において、
   動力をモータからエンジンへ切り換える際のエンジンの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
   前記目標回転数に応じてエンジン回転数および自動変速機の変速比を制御する制御手段とを具備し、
   前記制御手段は、
   エンジン回転数を前記目標回転数に追従させる手段と、
   前記エンジン回転数を目標回転数に追従させたまま、前記自動変速機の変速比を、エンジンの動力が駆動軸に伝達されるまで上昇させる手段とを含むことを特徴とするハイブリッド車両の動力切換装置。
2. 前記目標回転数設定手段は、動力をモータからエンジンへ切り換える際のエンジンの第１目標回転数および当該第１目標回転数よりも低い第２目標回転数を設定し、
   前記制御手段は、
   エンジン回転数を第２目標回転数に追従させ、
   前記エンジン回転数を第２目標回転数に追従させたまま、前記自動変速機の変速比を、エンジンの動力が駆動軸に伝達されるまで上昇させ、
   前記エンジンの動力が駆動軸に伝達された後に、エンジン回転数を第１目標値に追従させると共に、エンジン回転数の上昇にかかわらず駆動軸の回転数が一定に保たれるように前記自動変速機の変速比を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動力切換装置。
3. 前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、前記ワンウエイクラッチが連結状態に至ると変速比を上昇させることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の動力切換装置。
4. 前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、前記自動変速機の出力軸および前記駆動軸の回転数差に基づいて前記ワンウエイクラッチの断接を判定することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の動力切換装置。
5. 前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、前記エンジン回転数が目標回転数に達すると変速比の上昇を開始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動力切換装置。
6. 前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、前記発進クラッチが接続されると変速比の上昇を開始することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の動力切換装置。
7. 前記自動変速機の変速比を上昇させる手段は、前記エンジン回転数が第２目標回転数に達すると変速比の上昇を開始することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の動力切換装置。

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