JP2008239132A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、電動機により走行している場合、内燃機関をアイドリング運転状態に維持すると、アクセルペダルの操作と内燃機関の回転の変化との間にずれが生じ、乗員に違和感を与える。
【解決手段】走行に応じた駆動力を発生し発電機としても機能する電動機と、アクセルペダルの操作量に応じて開閉されるスロットルバルブを備え、走行に応じた駆動力を発生する内燃機関と、駆動輪に駆動力を伝達する駆動軸と、電動機の駆動力を駆動軸に伝達する第一伝達系と、変速機及び継手装置を備え内燃機関の駆動力を駆動軸に伝達する第二伝達系と、電動機が走行に必要な駆動力を出力するように制御する電動機駆動力制御手段と、電動機の駆動力を制御して走行する場合、継手装置を接続した状態で、内燃機関が無負荷運転状態となるように、アクセルペダルの操作量に基づいて内燃機関のスロットルバルブの制御量を設定する制御量設定手段とを備えてなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機と内燃機関との二種類の動力源を搭載して、それぞれによる駆動力により走行するハイブリッド車両に関するものである。

従来、電動機と内燃機関との二種類の動力源を搭載するハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両においては、電動機の駆動力（トルク）を駆動軸つまりプロペラシャフトに伝達する伝達系と、変速機を介して内燃機関の駆動力をプロペラシャフトに伝達する伝達系との二系統の伝達系を有する構成が一般的である。そして、内燃機関と変速機との間にクラッチを配置して、クラッチを断続して内燃機関の駆動力を選択的に駆動輪に伝達するようにしている。

このような構成のハイブリッド車両において、例えば特許文献１に記載のものでは、燃費とエミッションとの性能向上を図るために、減速走行中で車速が低い場合や、電動機により走行している場合には、クラッチを切断して内燃機関をアイドリング運転させるように構成している。
特開平９−２２４３０３号公報

ところが、このような構成のものであると、電動機で走行中、内燃機関の機関回転数をアイドル回転数に維持すると、アクセルペダルの操作量が変化しても機関回転数は変化しない。つまり、通常、走行中においては、周囲の状況に応じて減速したり加速したりするものである。この場合、アクセルペダルの操作量は、減少したり増加したりする。しかしながら、内燃機関の機関回転数はアイドル回転数に維持するため、運転者は、実際のアクセルペダルの操作量と機関回転数の変化とが対応しないために、違和感を覚えることがある。

そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。

すなわち、本発明のハイブリッド車両は、走行に応じた駆動力を発生し得るとともに発電機としても機能する電動機と、アクセルペダルの操作量に応じて開閉されるスロットルバルブを備え、補機を駆動し得るとともに走行に応じた駆動力を発生し得る内燃機関と、駆動輪に駆動力を伝達する駆動軸と、電動機の駆動力を駆動軸に伝達する第一伝達系と、変速機及び変速機と内燃機関との間に配置される継手装置を備えその継手装置を接続した場合に変速機を介して内燃機関の駆動力を駆動軸に伝達する第二伝達系と、第一伝達系を介して電動機の駆動力を駆動輪に伝達して走行する際に、電動機が走行に必要な駆動力を出力するように制御する電動機駆動力制御手段と、電動機駆動力制御手段が電動機の駆動力を制御して走行する場合に、継手装置を接続した状態で、内燃機関が無負荷運転状態となるように、アクセルペダルの操作量に基づいて内燃機関のスロットルバルブの制御量を設定する制御量設定手段とを備えてなることを特徴とする。

このような構成によれば、電動機駆動力制御手段が、走行に必要な駆動力を電動機が出力するように電動機を制御して、その駆動力が第一伝達系及び駆動軸を介して駆動輪に伝達され、電動機による走行がなされる。この走行状態において、第二伝達系の継手装置を接続して内燃機関を変速機に接続した状態で、制御量設定手段が、内燃機関が無負荷運転状態となるように、アクセルペダルの操作量に基づいて内燃機関のスロットルバルブの制御量を設定する。したがって、内燃機関の機関回転数はアクセルペダルの操作量に応じて変化し、よって乗員が感じる違和感を低減させることが可能になる。

本発明は、以上説明したような構成であり、電動機で走行している際に、内燃機関は無負荷状態で運転され、しかも機関回転数はアクセルペダルの操作量に応じて変化するので、乗員が違和感を感じることを低減することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜３を参照して説明する。

この実施形態のハイブリッド車両は、走行に要する駆動力を発生する内燃機関１及び電動機２と、駆動輪３に接続される駆動軸４と、電動機２の駆動力を駆動軸４に伝達する第一伝達系５と、内燃機関１の駆動力を駆動軸４に伝達する第二伝達系６と、電動機２の回転及び発電を制御する電動機制御装置７と、内燃機関１の運転を制御する電子制御装置８とを備えている。また、電動機２の電源としてのバッテリ９、そのバッテリ９を長時間の駐車中に充電するために例えば家庭のコンセントつまり電灯線からの電力から充電電力を発生させる充電器１０、ヘッドランプや電子制御装置８などの電源となる低圧バッテリ１１、低圧バッテリ１１を充電するためのオルタネータ１２を備えている。そして、電動機制御装置７及び電子制御装置８が、電動機駆動力制御手段及び制御量設定手段として機能する。なお、１３は、ディファレンシャルギアである。また、充電器１０は、必ずしも搭載する必要はない。

内燃機関１は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどで、スロットルバルブ１ａを備えて、オイルポンプ、オルタネータ１２や空調装置（エアコン）のコンプレッサなどの補機を駆動し得るとともに走行に応じた駆動力を発生し得るものである。内燃機関１は、第二伝達系６を構成する変速機６ａ及びその変速機６ａと内燃機関１との間に配置される継手装置であるクラッチ６ｂを介して、駆動力を駆動軸４に出力するものである。

電動機２は、走行に必要な駆動力を発生し得るとともに、内燃機関１もしくは駆動輪３により駆動されて回生運転により発電機としても機能するものである。電動機２は、第一伝達系５を介して選択的に駆動軸４に接続される。

第一伝達系５は、変速ギア装置を備えるとともにクラッチを備え、内燃機関１で駆動輪３を駆動する場合に、駆動軸４の回転数が許容限界回転数を超える場合にクラッチを切断するように制御されるものである。この場合、クラッチは、油圧のもの、電磁式のもののいずれであってもよい。なお、第一伝達系５は、電動機２の駆動力を駆動軸４に伝達できるものであれば、その構成は特に上述のものに限定されるものではなく、回転軸のみの構成であってもよい。

第二伝達系６は、上述した変速機６ａとクラッチ６ｂとを備えてなり、クラッチ６ｂを接続することにより内燃機関１の駆動力を、変速機６ａを介して駆動軸４に伝達するものである。変速機６ａは、機関回転数に応じて変速比を変更する自動変速機である。クラッチ４は、変速機６ａの入力側回転軸６ｃと内燃機関１との間を断続し得るものである。変速機６ａの出力側回転軸には、駆動軸４が接続されるものである。なお、クラッチ６ｂとしては、既存の前進クラッチを代用するものであってよい。このような前進クラッチは、変速機６ａがＤレンジに操作されている場合に接続するものであるので、その断続操作に関して、特別な制御を必要とするものではない。

電動機制御装置７は、走行に必要な駆動力を電動機２が出力するように、電動機２に供給する電力を制御する。また、電動機制御装置７は、車両が減速走行をしている場合に、回生運転される電動機２から出力される電力によりバッテリ９を充電するものである。このような電動機制御装置７は、電動機２の種類によりインバータあるいはＤＣ−ＤＣコンバータを備えるものである。

電子制御装置８は、内燃機関１に取り付けられた各種のセンサ、アクセルペダル１４の操作量を検出するアクセルセンサ１５、さらにはブレーキペダルの作動状態を検出するブレーキセンサなどから出力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態及び車両の走行状態を検出して、車両の走行状態に応じて内燃機関１の運転状態を制御する。アクセルペダル１４は、内燃機関１のスロットルバルブ１ａに機械的に接続されるものではなく、電気的にスロットルバルブ１ａの接続されるものである。言い換えれば、スロットルバルブ１ａはアクセルセンサ１５から出力される信号に基づいて設定される制御量により、図示しない電動アクチュエータが制御されて開閉するものである。このような、いわゆる電子スロットルにおいては、アクセルペダル１４が操作されていない状態で、スロットルバルブ１ａの開度つまりスロットル開度は機械的には全閉ではないが、スロットル開度の制御上は全閉である。このスロットル開度が全閉の状態において、スロットルバルブ１ａは、内燃機関１がアイドリング運転を維持するのに必要な吸入空気が流通するように、機械的な全閉状態からわずかに開いた状態に維持される。そして、アクセルペダル１４の操作に対応するスロットルバルブ１ａの開閉制御は、この全閉位置を基準にして行うものである。

電子制御装置８には、走行に必要な駆動力を発生させるべく内燃機関１の運転状態を制御する制御プログラム以外に、電動機制御装置７が電動機の駆動力を制御して走行する場合に、クラッチ６ｂを接続した状態で、内燃機関１が無負荷運転状態となるように、アクセルペダル１４の操作量に基づいて内燃機関１のスロットルバルブ１ａの制御量を設定するプログラムが格納してある。この制御量制御プログラムを、図２を交えて説明する。なお、この制御量制御プログラムは、車両が電動機２の駆動力により走行しており、第二伝達系６のクラッチが接続されている場合に実行されるものである。

内燃機関１の無負荷運転とは、車両の走行に必要な駆動力（トルク）を内燃機関１が出力していない状態で、変速機６ａの入力側回転数に同調しながら補機を内燃機関１が駆動している運転状態を指すものである。この場合に、必ずしも内燃機関１の機関回転数と変速機６ａとが完全に一致している必要はなく、内燃機関１が変速機６ａを駆動する状態、及び電動機２により内燃機関１が駆動（補助）される運転状態をも無負荷運転とするものである。

まずステップＳ１において、アクセルセンサ１５が出力する踏度信号に基づいて、アクセルペダル１４の操作量を検出する。アクセルセンサ１５は例えば、アクセルペダル１４の操作量（踏度）にほぼ比例して増加する踏度信号を出力するものである。ステップＳ２では、検出したアクセルペダル１４の操作量に基づいて内燃機関１のスロットルバルブ１ａの制御量を設定する。この場合、制御量は、その時の走行速度に応じてつまりアクセルペダル１４の操作量に応じて機関回転数は上昇するが、内燃機関１が無負荷運転を維持し得る値とする。具体的には、図３に示すように、アクセルペダル１４の操作量が所定量になるまでは、スロットル開度の制御量を操作量に比例して増加させ、所定量を上回って操作される場合にはその制御量を上限値に維持するものである。上限値は、走行時の変速機６ａの入力側回転数に相当する回転数となるような内燃機関１の機関出力に設定する。

ステップＳ３においては、吸入空気量を補正する温度条件が成立しているか否かを判定する。この温度条件は、例えば冷却水温度に基づいて吸入空気量を増量する必要がある場合の温度で設定するものであり、温度に応じて吸入空気量を異ならせて補正する場合は、複数を設定するものである。

ステップＳ３において、温度条件が成立すると判定した場合は、ステップＳ４において、温度条件に基づいて設定した制御量を補正し、決定する。この場合、温度条件の温度が低いほど、スロットルバルブ１ａの制御量が少なくなるように補正するもので、温度とスロットルバルブ１ａの制御量の補正量とをマップにしておき、そのマップにより制御量を補正する。この温度によるスロットルバルブ１ａの制御量の補正は、温度に応じて吸入空気量が増量してあり、その増量してある吸入空気量にさらにアクセルペダル１４によるスロットルバルブ１ａの開度制御により吸入空気量を増加すると、吸入空気量が過多になり機関回転数が上昇するためである。

そして、ステップＳ５において、この制御において決定したスロットルバルブ１ａの制御量によりスロットルバルブ１ａを制御する。

このような構成において、クラッチ６ｂを接続した状態で、電動機２により走行つまり加速走行を開始すると、ステップＳ１〜ステップＳ３を実行し、その時のアクセルペダル１４の操作量に基づいてスロットルバルブ１ａの制御量を設定し、温度により吸入空気量を増量する補正を行う運転状態かどうかを判定する。そして内燃機関１が暖機運転後の運転状態である場合は、吸入空気量の増量はなされていないので、ステップＳ５において、ステップＳ２で設定したスロットルバルブ１ａの制御量によりスロットルバルブ１ａを制御する。

一方、ステップＳ３において、吸入空気量を補正する温度条件を満たす場合は、設定した制御量を補正した後、その補正した制御量によりスロットルバルブ１ａを制御する。この場合、温度条件が低くなるほどスロットルバルブ１ａの制御量が少なくなるように、補正するものである。それゆえ、温度条件が低く、吸入空気量の増量が多い場合は、スロットルバルブ１ａの制御量は０となる場合も生じる。

このように、クラッチ６ｂを接続した状態で、電動機２により走行する場合に、アクセルペダル１４の操作量にのみ基づいてスロットル開度を制御するので、全体の制御プログラムを容易に開発することができる。すなわち、例えば、電気負荷に対応する吸入空気量の増量制御、補機用の低圧バッテリ１１の充放電制御、変速機６ａの変速比制御などは、既存のものをそれ自体のままで流用することができる。

そして、加速走行中にあって、内燃機関１は、無負荷運転状態において機関回転数がアクセルペダル１４の操作に対応して、すなわち決定した制御量に応じて変化するものとなる。つまり、機関回転数は、運転者の意思を反映して変化するものとなり、運転者が感じる、アクセルペダル１４の操作と内燃機関１の運転状態との間のずれ、つまりぎくしゃくした感じを低減することができる。なお、アクセルペダル１４の操作量が所定量になって後は、走行時の変速機６ａの入力側回転数に相当する回転数となるような内燃機関１の機関出力に設定するので、運転者は違和感を感じるものではない。

しかも内燃機関１の機関回転数は、アクセルペダル１４の操作に応じて変化し、操作中はアイドリング回転数より高くなるので、例えば補機としてのエアコンが作動しても、アイドリング回転数ではないので、内燃機関１が停止することを防止することができる。また、クラッチ６ｂが接続されているので、減速走行のためにアクセルペダル１４が戻された場合、つまりは、駆動輪３により内燃機関１が駆動されるため、燃料の供給を一時的に中断するつまり燃料カットをすることができる。したがって、内燃機関１の全体としての燃費を向上させることができるとともに、エンジンブレーキを有効に作用させることができる。

なお、電動機２による走行中のアクセルペダル１４の操作量に応じたスロットルバルブ１ａの制御量の、吸入空気量を増量するための温度条件の成立による補正は、上記以外に、以下に説明するもののいずれかであってよい。

第一例は、低温時と暖機後とに対応する係数を設定しておき、その係数を設定した制御量に乗じて行うものである。具体的には、低温時の係数を０、暖機後の係数を１とし、低温時の制御量を０として温度による増量がなされた吸入空気量により、電動機２による走行中の内燃機関１の無負荷運転を維持するものである。

第二例は、スロットルバルブ１ａの制御量が、温度補正により増量される吸入空気量に対応するスロットルバルブ１ａの増量制御量より大きくなるまでの間、アクセルペダル１４の操作量に応じたスロットルバルブ１ａの制御量によりスロットルバルブ１ａを制御することを実施しない。つまり、低温に対して吸入空気量を増量補正している間は、その増量された吸入空気量により、補機を駆動し得る運転状態に内燃機関１を維持することができるので、その間はさらにスロットルバルブ１ａを上述のアクセルペダル１４の操作量に応じたスロットルバルブ１ａの制御量によりスロットルバルブ１ａを制御することで、過度に吸入空気量が増加する。このため、アクセルペダル１４の操作量に応じたスロットルバルブ１ａの制御を禁止することにより、機関回転数が過剰に上昇することを抑制するものである。そして、アクセルペダル１４の操作量に応じたスロットルバルブ１ａの制御量が、低温補正により増量された吸入空気量に対応するスロットルバルブ１ａの制御量より大きくなった後は、両制御量の差分を低温補正のための制御量に加算した制御量に基づいてスロットルバルブ１ａを制御するものである。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の実施形態の構成を示すブロック図。 同実施形態の制御の手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用説明図。

符号の説明

１…内燃機関
１ａ…スロットルバルブ
２…電動機
３…駆動輪
４…駆動軸
５…第一伝達系
６…第二伝達系
６ａ…変速機
６ｂ…クラッチ
６ｃ…入力側回転軸
７…電動機制御装置
８…電子制御装置
１４…アクセルペダル

Claims (2)

1. 走行に応じた駆動力を発生し得るとともに発電機としても機能する電動機と、
   アクセルペダルの操作量に応じて開閉されるスロットルバルブを備え、補機を駆動し得るとともに走行に応じた駆動力を発生し得る内燃機関と、
   駆動輪に駆動力を伝達する駆動軸と、
   電動機の駆動力を駆動軸に伝達する第一伝達系と、
   変速機及び変速機と内燃機関との間に配置される継手装置を備えその継手装置を接続した場合に変速機を介して内燃機関の駆動力を駆動軸に伝達する第二伝達系と、
   第一伝達系を介して電動機の駆動力を駆動輪に伝達して走行する際に、電動機が走行に必要な駆動力を出力するように制御する電動機駆動力制御手段と、
   電動機駆動力制御手段が電動機の駆動力を制御して走行する場合に、継手装置を接続した状態で、内燃機関が無負荷運転状態となるように、アクセルペダルの操作量に基づいて内燃機関のスロットルバルブの制御量を設定する制御量設定手段とを備えてなるハイブリッド車両。
2. 制御量設定手段は、吸入空気量を増量する補正の温度条件が成立する場合には、温度が低いほどアクセルペダルの操作量に応じたスロットルバルブの制御量を少なくする請求項１記載のハイブリッド車両。

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