JP2007191049A

JP2007191049A - 車両およびその制御方法

Info

Publication number: JP2007191049A
Application number: JP2006011246A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 宏佐藤; Michihiro Tabata; 満弘田畑
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-19
Also published as: JP4277856B2

Abstract

【課題】内燃機関の動力を滑りを伴って伝達すると共に内燃機関の動力による発電電力を用いて電動機から走行用の動力を出力する自動車における燃費の向上を図る。
【解決手段】トルクコンバータのロックアップクラッチがオフされているときにエンジンの回転数ＮｅとＣＶＴのインプットシャフトの回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮが閾値Ｎ１以上のときには（Ｓ１６０）、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１になるようオルタネータのトルク指令Ｔｇ＊を設定してオルタネータを制御すると共にオルタネータにより発電された発電電力を消費するようモータを駆動制御する（Ｓ１９０〜Ｓ２１０）。これにより、低回転高トルク側の運転ポイントでエンジンを運転すると共にこのエンジンから出力された要求パワーＰ＊を全体として要求トルクＴｄ＊に相当するトルクにトルク変換して前輪および後輪に出力することができ、燃費を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンからの動力をトルクコンバータ付きの自動変速機とを介して主駆動輪に出力すると共にエンジンからの動力を用いて発電機により発電した電力の供給を受けてモータからの動力を従駆動輪に出力して走行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、発電不足のときには、トルクコンバータの油圧を強制的に低下させてエンジンの駆動負荷を低下し、これによりエンジンの回転数を増加させて発電機による発電量を増加している。
特開２００４−２１８４８７号公報

上述の車両では、トルクコンバータをロックアップしていないときには、エンジンからの動力は、トルクコンバータにより主駆動輪側に伝達されるから、運転者が大きなトルクを要求したときには、トルクコンバータの入出力軸の回転数差が大きくなり、エンジンを高回転低トルクの運転ポイントで運転する。エンジンは、摺動摩擦仕事や圧縮仕事などを考慮すると、通常は高回転低トルクに比して低回転高トルクの方が効率が高くなる。このため、運転者が大きなトルクを要求したときには燃費が低下してしまう。

本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関からの動力を滑りを伴って伝達すると共に内燃機関からの動力を用いて発電した電力を用いて電動機から走行用の動力を出力するタイプの自動車において、車両の燃費の向上を図ることを目的の一つとする。また、本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関からの動力を滑りを伴って伝達すると共に内燃機関からの動力を用いて発電した電力を用いて電動機から走行用の動力を出力するタイプの自動車において、内燃機関からの動力を滑りを伴わずに伝達する伝達に移行するときに生じ得るトルクショックを低減することを目的の一つとする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続された回転軸とに接続され、滑りを伴って前記出力軸と前記回転軸との間で動力を伝達する動力伝達手段と、
前記回転軸と前記車軸側との間で動力を変速比の変更を伴って伝達する変速手段と、
前記内燃機関の出力軸の動力を用いて発電する発電機と、
前記発電機からの発電電力を用いて車軸側に動力を出力可能な電動機と、
前記出力軸の回転数である出力軸回転数を検出する出力軸回転数検出手段と、
前記回転軸の回転数である回転軸回転数を検出する回転軸回転数検出手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記検出された出力軸回転数と前記検出された回転軸回転数との回転数関係が所定の回転数関係にあるときには、前記発電機の発電を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記変速手段と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、内燃機関の出力軸の回転数である出力軸回転数と動力伝達手段の出力側である回転軸の回転数である回転軸回転数との回転数関係が所定の回転数関係にあるときには、発電機の発電を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と変速手段と発電機と電動機とを制御する。これにより、出力軸回転数と回転軸回転数との回転数関係をより適正なものとすることができ、内燃機関が高回転低トルクで運転されるのを抑制することができる。この結果、内燃機関をより効率のよい運転ポイントで運転することができ、車両の燃費を向上させることができる。なお、電動機は、変速手段が連結された車軸と同一の車軸に動力を出力するよう連結されていてもよいし、変速手段が連結された車軸とは異なる車軸に動力を出力するよう連結されていてもよい。

こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記回転数関係としての前記検出された出力軸回転数から前記検出された回転軸回転数を減じた回転数差が前記所定の回転数関係としての所定回転数差以上のときには、前記発電機の発電により該回転数差が小さくなるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、出力軸回転数と回転軸回転数との回転数差を抑制することができ、内燃機関が高回転低トルクで運転されるのを抑制することができる。

この回転数関係として回転数差を用いる態様の本発明の車両において、前記制御手段は、前記回転数差が前記所定回転数差以上のときには前記回転数差と前記所定回転数差との差が小さくなるよう前記発電機のトルクを調整する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関からのトルクを大きくすることができ、内燃機関をより高トルク側の運転ポイントで運転することができる。

また、回転数関係として回転数差を用いる態様の本発明の車両において、前記制御手段は、前記回転数差が前記所定回転数差以上のときには該回転数差が小さくなるために前記発電機により発電された電力を用いて前記電動機を駆動するよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関をより効率よく運転しながら内燃機関からの動力を走行用の動力として出力することができる。

さらに、回転数関係として回転数差を用いる態様の本発明の車両において、前記動力伝達手段は前記出力軸と前記回転軸との滑りを停止する滑り停止機構を有する手段であり、前記制御手段は前記動力伝達手段の前記滑り停止機構を作動させるときには、前記発電機の発電により前記出力軸と前記回転軸との回転数差が小さくなるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、出力軸と回転軸との滑りを解消する際にその回転数差によって生じ得るトルクショックを低減することができる。

あるいは、本発明の車両において、前記制御手段は、前記回転数関係としての前記検出された回転軸回転数に対する前記検出された出力軸回転数の比である回転数比が前記所定の回転数関係としての所定回転数比以上のときには、前記発電機の発電により該回転数比が小さくなるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、出力軸回転数と回転軸回転数との回転数比を抑制することができ、内燃機関が高回転低トルクで運転されるのを抑制することができる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続された回転軸とに接続され滑りを伴って前記出力軸と前記回転軸との間で動力を伝達する動力伝達手段と、前記回転軸と前記車軸側との間で動力を変速比の変更を伴って伝達する変速手段と、前記内燃機関の出力軸の動力を用いて発電する発電機と、前記発電機からの発電電力を用いて車軸側に動力を入出力可能な電動機と、を備える車両の制御方法であって、
前記出力軸の回転数と前記回転軸の回転数との回転数関係が所定の回転数関係にあるときには、前記発電機の発電を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記変速手段と前記発電機と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の車両の制御方法では、内燃機関の出力軸の回転数と動力伝達手段の出力側である回転軸の回転数との回転数関係が所定の回転数関係にあるときには、内燃機関の出力軸の動力を用いる発電機の発電を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と変速手段と発電機と電動機とを制御する。これにより、出力軸の回転数と回転軸の回転数との回転数関係をより適正なものとすることができ、内燃機関が高回転低トルクで運転されるのを抑制することができる。この結果、内燃機関をより効率のよい運転ポイントで運転することができ、車両の燃費を向上させることができる。なお、電動機は、変速手段が連結された車軸と同一の車軸に動力を出力するよう連結されていてもよいし、変速手段が連結された車軸とは異なる車軸に動力を出力するよう連結されていてもよい。

こうした本発明の車両の制御方法において、前記回転数関係としての前記出力軸の回転数から前記回転の軸回転数を減じた回転数差が前記所定の回転数関係としての所定回転数差以上のときに、前記発電機の発電により該回転数差が小さくなるよう制御することを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、出力軸の回転数と回転軸の回転数との回転数差を抑制することができ、内燃機関が高回転低トルクで運転されるのを抑制することができる。

また、本発明の車両の制御方法において、前記回転数関係としての前記回転軸の回転数に対する前記出力軸の回転数の比である回転数比が前記所定の回転数関係としての所定回転数比以上のときに、前記発電機の発電により該回転数比が小さくなるよう制御することを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、出力軸の回転数と回転軸の回転数との回転数比を抑制することができ、内燃機関が高回転低トルクで運転されるのを抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２からの動力をトルクコンバータ３０やベルト式の無断変速機としてのＣＶＴ４０，ギヤ機構６５，デファレンシャルギヤ６６を介して前輪６９ａ，６９ｂに出力する前輪駆動系２１と、モータ５７からの動力をギヤ機構６７，デファレンシャルギヤ６８を介して後輪６９ｃ，６９ｄに出力する後輪駆動系５６と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されており、その出力軸であるクランクシャフト２３はトルクコンバータ３０に取り付けられている。エンジン２２は、クランクシャフト２３に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからのクランクポジション信号などのエンジン２２の状態を検出する各種センサからの信号に基づいて燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などがエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により行なわれる。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

トルクコンバータ３０は、周知のロックアップクラッチ付きの流体式トルクコンバータとして構成されており、必要に応じてエンジン２２のクランクシャフト２３に接続されたタービンランナー３１とＣＶＴ４０のインプットシャフト４１に接続されたポンプインペラ３２とをロックアップクラッチ３３によりロックアップする。トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３は、後述するＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）４６により駆動制御される油圧回路４７により作動する。

ＣＶＴ４０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト４１に接続されたプライマリープーリー４３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト４２に接続されたセカンダリープーリー４４と、プライマリープーリー４３およびセカンダリープーリー４４の溝に架けられベルト４５と、を備え、ＣＶＴＥＣＵ４６により駆動制御される油圧回路４７によりプライマリープーリー４３およびセカンダリープーリー４４の溝幅を変更することにより、インプットシャフト４１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト４２に出力する。なお、プライマリープーリー４３およびセカンダリープーリー４４の溝幅の変更は、こうした変速比の変更だけでなく、ＣＶＴ４０の伝達トルク容量を調節するためのベルト４５の狭圧力の制御としても行なわれる。なお、油圧回路４７は、エンジン２２のクランクシャフト２３に掛けられたベルト２７により駆動する機械式オイルポンプ２９からの油圧により作動する。ＣＶＴＥＣＵ４６には、インプットシャフト４１に取り付けられた回転数センサ４８からのインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎやアウトプットシャフト４２に取り付けられた回転数センサ４９からのアウトプットシャフト４２の回転数Ｎｏｕｔが入力されており、ＣＶＴＥＣＵ４６からは油圧回路４７への駆動信号が出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ４６は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってＣＶＴ４０の変速比を制御すると共に必要に応じて回転数センサ４８からのインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎや回転数センサ４９のアウトプットシャフト４２の回転数ＮｏｕｔなどＣＶＴ４０の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

モータ５７は、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ５８を介してエンジン２２のクランクシャフト２３に掛けられたベルト２７を介して駆動するオルタネータ２８に接続されてオルタネータ２８からの電力の供給を受けて駆動する。モータ５７は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）５９によって駆動制御されている。このモータＥＣＵ５９には、モータ５７を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ５７の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ５７ａからの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータ５７に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ５９からはインバータ５８のスイッチング素子へのスイッチング信号が出力されている。また、モータＥＣＵ５９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってインバータ５８へのスイッチング制御信号を出力することによりモータ５７を駆動制御すると共に必要に応じてモータ５７の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８７からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クランクシャフト２３にギヤ２５を介して取り付けられたスタータモータ２６への駆動信号やオルタネータ２８への駆動信号の制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４やＣＶＴＥＣＵ４６，モータＥＣＵ５９と通信しており、各種制御信号やデータのやり取りを行なっている。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にトルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３をオンしていないときの動作やトルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３をオンする際の動作について説明する。まず、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３をオンしていないときの動作について説明し、その後、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３をオンする際の動作について説明する。図２は、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３がオンされていないときに実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８７からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，インプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎ，アウトプットシャフト４２の回転数Ｎｏｕｔ，オルタネータ２８の回転数Ｎｇ，モータ５７の回転数Ｎｍなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅについては、クランクポジションセンサ２３ａにより検出されたクランクポジションにより演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、インプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎやアウトプットシャフト４２の回転数Ｎｏｕｔについては、回転数センサ４８や回転数センサ４９により検出されたものをＣＶＴＥＣＵ４６から通信により入力するものとした。オルタネータ２８の回転数Ｎｇは、オルタネータ２８に取り付けられた図示しない回転数センサから入力したものを入力するものとしてもよいし、エンジン２２の回転数Ｎｅから計算したものを入力するものとしてもよい。モータ５７の回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ５７ａにより検出された回転子の位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ５９から入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとしてアウトプットシャフト４２に出力すべき要求トルクＴｄ＊と車両に要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｄ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴｄ＊にアウトプットシャフト４２の回転数Ｎｏｕｔを乗じ、図示しない補機に供給する補機電力Ｐｈを加えたものとして計算することができる。

続いて、設定した要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共に（ステップＳ１２０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊をアウトプットシャフト４２の回転数Ｎｏｕｔで除してＣＶＴ４０の目標変速比γ＊を設定し（ステップＳ１３０）、設定した要求パワーＰ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に目標変速比γ＊についてはＣＶＴＥＣＵ４６に送信する（ステップＳ１４０）。ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。要求パワーＰ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２から要求パワーＰ＊が出力されるようエンジン２２を制御し、目標変速比γ＊を受信したＣＶＴＥＣＵ４６はＣＶＴ４０の変速比γが目標変速比γ＊となるよう油圧回路４７を駆動制御する。これにより、エンジン２２の応答性とＣＶＴ４０の応答性とをもってエンジン２２は目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との運転ポイントで運転され、その動力がトルクコンバータ３０，ＣＶＴ４０によりトルク変換されて前輪６９ａ，６９ｂに出力されるようになる。

こうして要求パワーＰ＊や目標変速比γ＊を送信すると、エンジン２２の回転数Ｎｅからインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎを減じて回転数差ΔＮを計算すると共に（ステップＳ１５０）、計算した回転数差ΔＮを閾値Ｎ１と比較する（ステップＳ１６０）。ここで閾値Ｎ１は、エンジン２２を効率よく運転するためにトルクコンバータ３０の入出力軸間で許容する回転数差として用いられるものであり、エンジン２２やトルクコンバータ３０の性能などによって定めることができる。閾値Ｎ１としては、例えば、６００ｒｐｍや８００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍなどのように一定値を用いることもできるし、車速Ｖが大きくなるほど小さくなる値を用いることもできる。

回転数差ΔＮが閾値Ｎ１未満のときには、エンジン２２は比較的効率よく運転されていると判断し、補機に電力供給する分の補機電力Ｐｈをオルタネータ２８の回転数Ｎｇで除してオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定すると共に（ステップＳ１７０）、モータ５７のトルク指令Ｔｍ＊に値０を設定してモータＥＣＵ５９に送信し（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｇ＊を設定すると、図示しないオルタネータ制御ルーチンによりトルク指令Ｔｇ＊の発電トルクでオルタネータ２８が駆動するようオルタネータ２８が制御される。また、トルク指令Ｔｍ＊を受信したモータＥＣＵ５９は、トルク指令Ｔｍ＊のトルクがモータ５７から出力されるようインバータ５８のスイッチング素子をスイッチング制御する。

一方、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１以上のときには、補機に電力供給する分の補機電力Ｐｈと回転数差ΔＮを閾値Ｎ１とする調整項とを加えたもの、即ち、次式（１）によりオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定すると共に（ステップＳ１９０）、設定したトルク指令Ｔｇ＊にオルタネータ２８の回転数Ｎｇを乗じてオルタネータ２８の発電電力Ｐｇを計算し（ステップＳ２００）、この発電電力Ｐｇをモータ５７の回転数Ｎｍで除してモータ５７のトルク指令Ｔｍ＊を設定してモータＥＣＵ５９に送信し（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。ここで、式（１）の右辺第２項及び第３項は、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１となるようオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇを設定するフィードバックの関係式として表わされる調整項であり、右辺第２項のｋ１は比例項のゲインであり、右辺第３項のｋ２は積分項のゲインである。こうした制御により、エンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮが閾値Ｎ１となり、オルタネータ２８により発電された電力を用いてモータ５７が駆動され、それに応じたトルクを後輪６９ｃ，６９ｄに出力することができる。なお、計算と説明の容易のために、発電機効率やモータ効率を値１の理想状態とした。

Tg=Ph/Ng+k1(ΔN)+k2∫(ΔN)dt (1)

回転数差ΔＮが閾値Ｎ１以上のときの動作について更に説明する。図５は、オルタネータ２８によりエンジン２２の運転ポイントが変更される様子を説明する説明図である。図５に示すように、いま、エンジンＥＣＵ２４の制御によりエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊より大きな回転数Ｎｅで目標トルクＴｅ＊より小さなトルクＴｅの運転ポイントにより要求パワーＰ＊を出力している状態を考える。このとき、オルタネータ２８によってクランクシャフト２３に発電トルクを作用させると、エンジン２２の負荷が増えてその回転数Ｎｅが減少するが、エンジン２２は要求パワーＰ＊を出力するよう制御されるから、エンジン２２からのトルクＴｅは増加する。即ち、要求パワーＰ＊が一定の曲線を図中矢印の方向に運転ポイントが変更される。この変更は、エンジン２２の運転ポイントを低回転高トルクとなる方向への変更であるから、エンジン２２を効率よく運転して要求パワーＰ＊を出力することができるようになる。一方、トルクコンバータ３０は、その回転数差ΔＮに応じてトルク伝達するから、回転数差ΔＮが小さくなると伝達されるトルクも小さくなり、前輪６９ａ，６９ｂに出力するトルクが小さくなる。しかし、実施例では、オルタネータ２８によって発電した電力によりモータ５７を駆動して後輪６９ｃ，６９ｄにトルクを出力する。この結果、車両全体としては、エンジン２２からの出力された要求パワーＰ＊を全体として要求トルクＴｄ＊に相当するトルクにトルク変換して前輪６９ａ，６９ｂと後輪６９ｃ，６９ｄとに出力することになる。これにより、エンジン２２をより効率よく運転して運転者が要求する要求トルクＴｄ＊によって走行することができる。即ち、燃費を向上させることができる。図６に、こうした回転数差ΔＮに基づいてオルタネータ２８を駆動しない比較例と比較して実施例のエンジン２２の運転ポイントの時間変化の様子の一例を示す。図中、実施例の実線曲線と比較例の一点鎖線曲線は、各々要求パワーが値Ｐ＊に至るまでのエンジン２２の運転ポイントの時間変化を示す。図示するように、実施例は、比較例に比してエンジン２２を低回転高トルク側の運転ポイントで運転するから、比較例に比して燃費を向上させることができる。

次に、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３をオンする際の動作について説明する。図７は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるロックアップ時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

ロックアップ時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅやインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎを入力し（ステップＳ３００）、エンジン２２の回転数Ｎｅからインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎを減じて回転数差ΔＮを計算すると共に（ステップＳ３１０）、計算した回転数差ΔＮを閾値Ｎ２と比較する（ステップＳ３２０）。ここで、閾値Ｎ２は、ロックアップクラッチ３３をオンしたときに生じ得るトルクショックが許容される程度となる回転数差であり、例えば、１００ｒｐｍや２００ｒｐｍなどの回転数差を用いることができる。

回転数差ΔＮが閾値Ｎ２以上のときには、補機に電力供給する分の補機電力Ｐｈと回転数差ΔＮを閾値Ｎ２未満の値とする調整項とを加えたもの、即ち、次式（２）によりオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定すると共に（ステップＳ３３０）、設定したトルク指令Ｔｇ＊にオルタネータ２８の回転数Ｎｇを乗じてオルタネータ２８の発電電力Ｐｇを計算し（ステップＳ３４０）、この発電電力Ｐｇをモータ５７の回転数Ｎｍで除してモータ５７のトルク指令Ｔｍ＊を設定してモータＥＣＵ５９に送信し（ステップＳ３５０）、ステップＳ３００の回転数Ｎｅ，Ｎｉｎの入力処理に戻り、回転数差ΔＮが閾値Ｎ２未満になるまでステップＳ３００〜Ｓ３５０の処理を繰り返す。ここで、式（２）の右辺第２項は、回転数差ΔＮを打ち消す方向にオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇを設定するフィードバックの関係式として表わされる調整項であり、右辺第２項のｋ３は比例項のゲインである。こうした制御により、エンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮが閾値Ｎ２未満の値とされる。

Tg=Ph/Ng+k3(ΔN) (2)

ステップＳ３００〜Ｓ３５０の処理を繰り返し実行している最中に回転数差ΔＮが閾値Ｎ２未満になると、ロックアップクラッチ３３のオンの際に生じ得るトルクショックは許容範囲に至ったと判断し、ロックアップクラッチ３３をオンして（ステップＳ３６０）、ロックアップ時制御ルーチンを終了する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３がオフされているときにエンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮが閾値Ｎ１以上のときには、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１になるようオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定してオルタネータ２８を制御すると共にオルタネータ２８により発電された発電電力を消費するようモータ５７を駆動制御するから、低回転高トルク側の運転ポイントでエンジン２２を運転すると共にこのエンジン２２から出力された要求パワーＰ＊を全体として要求トルクＴｄ＊に相当するトルクにトルク変換して前輪６９ａ，６９ｂと後輪６９ｃ，６９ｄとに出力することができる。この結果、エンジン２２をより効率よく運転して運転者が要求する要求トルクＴｄ＊によって走行することができ、燃費を向上させることができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３をオンする際には、エンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮがトルクショックが許容される回転数差としての閾値Ｎ２未満となるようオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定してオルタネータ２８を制御すると共にオルタネータ２８により発電された発電電力を消費するようモータ５７を駆動制御し、回転数差ΔＮが閾値Ｎ２未満に至ったときにロックアップクラッチ３３をオンとすることにより、ロックアップの際に生じ得るトルクショックを低減することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３がオフされているときにエンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮが閾値Ｎ１以上のときには、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１になるようオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定してオルタネータ２８を制御すると共にオルタネータ２８により発電された発電電力を消費するようモータ５７を駆動制御するものとしたが、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１より大きな値や閾値Ｎ１より小さな値となるようオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定してオルタネータ２８を制御すると共にオルタネータ２８により発電された発電電力を消費するようモータ５７を駆動制御するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３がオフされているときにエンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮが閾値Ｎ１以上のときには、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１になるようオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定してオルタネータ２８を制御すると共にオルタネータ２８により発電された発電電力を消費するようモータ５７を駆動制御するものとしたが、オルタネータ２８やモータ５７と電力のやりとりを行なうバッテリを備え、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１以上のときには、バッテリの充放電を伴って、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１になるようオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定してオルタネータ２８を制御すると共にモータ５７を駆動制御するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３がオフされているときにエンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮが閾値Ｎ１以上のときには、回転数差ΔＮが閾値Ｎ１になるようオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定してオルタネータ２８を制御すると共にオルタネータ２８により発電された発電電力を消費するようモータ５７を駆動制御するものとしたが、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３がオフされているときにエンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数比（Ｎｅ／Ｎｍｉｎ）が閾値以上のときには、その回転数比が閾値やこれ以下になるようオルタネータ２８のトルク指令Ｔｇ＊を設定してオルタネータ２８を制御すると共にオルタネータ２８により発電された発電電力を消費するようモータ５７を駆動制御するものとしてもよい。こうすれば、低回転高トルク側の運転ポイントでエンジン２２を運転すると共にこのエンジン２２から出力された要求パワーＰ＊を全体として要求トルクＴｄ＊に相当するトルクにトルク変換して前輪６９ａ，６９ｂと後輪６９ｃ，６９ｄとに出力することができる。この結果、エンジン２２をより効率よく運転して運転者が要求する要求トルクＴｄ＊によって走行することができ、燃費を向上させることができる。なお、この場合、こうした制御を車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ（例えば３０ｋｍ／ｈや４０ｋｍ／ｈ）以下のときにだけエンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数比による制御を行なうものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３をオンする際には、エンジン２２の回転数Ｎｅとインプットシャフト４１の回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮがトルクショックが許容される回転数差としての閾値Ｎ２未満としてロックアップクラッチ３３をオンとしたが、こうした制御は行なわないものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２やトルクコンバータ３０，ＣＶＴ４０を前輪６９ａ，６９ｂに接続し、モータ５７を後輪６９ｃ，６９ｄに接続するものとしたが、エンジン２２やトルクコンバータ３０，ＣＶＴ４０を後輪６９ｃ，６９ｄに接続し、モータ５７を前輪６９ａ，６９ｂに接続するものとしてもよい。また、エンジン２２やトルクコンバータ３０，ＣＶＴ４０を前輪６９ａ，６９ｂに接続すると共にモータ５７も前輪６９ａ，６９ｂに接続するものとしてもよいし、エンジン２２やトルクコンバータ３０，ＣＶＴ４０を後輪６９ｃ，６９ｄに接続すると共にモータ５７も後輪６９ｃ，６９ｄに接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機としてベルト式の無段変速機としてＣＶＴ４０を用いるものとしたが、トロイダル式の無段変速機を用いるものとしてもよいし、４段や５段などの有段変速機を用いるものとしても構わない。

実施例では、ハイブリッド自動車２０として説明したが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３３がオンされていないときに実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。オルタネータ２８によりエンジン２２の運転ポイントが変更される様子を説明する説明図である。回転数差ΔＮに基づいてオルタネータ２８を駆動しない比較例と比較して実施例のエンジン２２の運転ポイントの時間変化の様子の一例を示す説明図である。ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるロックアップ時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０ハイブリッド自動車、２１前輪駆動系、２２エンジン、２３クランクシャフト、２３ａクランクポジションセンサ、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２５ギヤ、２６スタータモータ、２７ベルト、２８オルタネータ、２９機械式オイルポンプ、３０トルクコンバータ、３１タービンランナー、３２ポンプインペラ、３３ロックアップクラッチ、３４出力軸、４０ＣＶＴ、４１インプットシャフト、４２アウトプットシャフト、４３プライマリープーリー、４４セカンダリープーリー、４５ベルト、４６ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、４７油圧回路、４８，４９回転数センサ、５６後輪駆動系、５７モータ、５７ａ回転位置検出センサ、５８インバータ、５９モータＥＣＵ、６５ギヤ機構、６６デファレンシャルギヤ、６７ギヤ機構、６８デファレンシャルギヤ、６９ａ，６９ｂ前輪、６９ｃ，６９ｄ後輪、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８７車速センサ。

Claims

内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続された回転軸とに接続され、滑りを伴って前記出力軸と前記回転軸との間で動力を伝達する動力伝達手段と、
前記回転軸と前記車軸側との間で動力を変速比の変更を伴って伝達する変速手段と、
前記内燃機関の出力軸の動力を用いて発電する発電機と、
前記発電機からの発電電力を用いて車軸側に動力を出力可能な電動機と、
前記出力軸の回転数である出力軸回転数を検出する出力軸回転数検出手段と、
前記回転軸の回転数である回転軸回転数を検出する回転軸回転数検出手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記検出された出力軸回転数と前記検出された回転軸回転数との回転数関係が所定の回転数関係にあるときには、前記発電機の発電を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記変速手段と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える車両。
前記制御手段は、前記回転数関係としての前記検出された出力軸回転数から前記検出された回転軸回転数を減じた回転数差が前記所定の回転数関係としての所定回転数差以上のときには、前記発電機の発電により該回転数差が小さくなるよう制御する手段である請求項１記載の車両。
前記制御手段は、前記回転数差が前記所定回転数差以上のときには前記回転数差と前記所定回転数差との差が小さくなるよう前記発電機のトルクを調整する手段である請求項２記載の車両。
前記制御手段は、前記回転数差が前記所定回転数差以上のときには該回転数差が小さくなるために前記発電機により発電された電力を用いて前記電動機を駆動するよう制御する手段である請求項２または３記載の車両。
請求項２ないし４いずれか記載の車両であって、
前記動力伝達手段は、前記出力軸と前記回転軸との滑りを停止する滑り停止機構を有する手段であり、
前記制御手段は、前記動力伝達手段の前記滑り停止機構を作動させるときには、前記発電機の発電により前記出力軸と前記回転軸との回転数差が小さくなるよう制御する手段である
車両。
前記制御手段は、前記回転数関係としての前記検出された回転軸回転数に対する前記検出された出力軸回転数の比である回転数比が前記所定の回転数関係としての所定回転数比以上のときには、前記発電機の発電により該回転数比が小さくなるよう制御する手段である請求項１記載の車両。
前記電動機は、前記変速手段が連結された車軸とは異なる車軸に連結されてなる請求項１ないし６いずれか記載の車両。
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続された回転軸とに接続され滑りを伴って前記出力軸と前記回転軸との間で動力を伝達する動力伝達手段と、前記回転軸と前記車軸側との間で動力を変速比の変更を伴って伝達する変速手段と、前記内燃機関の出力軸の動力を用いて発電する発電機と、前記発電機からの発電電力を用いて車軸側に動力を入出力可能な電動機と、を備える車両の制御方法であって、
前記出力軸の回転数と前記回転軸の回転数との回転数関係が所定の回転数関係にあるときには、前記発電機の発電を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記変速手段と前記発電機と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする車両の制御方法。
前記回転数関係としての前記出力軸の回転数から前記回転の軸回転数を減じた回転数差が前記所定の回転数関係としての所定回転数差以上のときに、前記発電機の発電により該回転数差が小さくなるよう制御することを特徴とする請求項８記載の車両の制御方法。
前記回転数関係としての前記回転軸の回転数に対する前記出力軸の回転数の比である回転数比が前記所定の回転数関係としての所定回転数比以上のときに、前記発電機の発電により該回転数比が小さくなるよう制御することを特徴とする請求項８記載の車両の制御方法。