JP2009132270A - ハイブリッド車両の制動制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイブリッド車両であることによって顕著に発生する、シフトダウン方向の変速におけるトルク抜け感の発生を防止し、また、それに伴う変速時間の長時間化を防止するハイブリッド車両の制動制御装置を提供することにある。
【解決手段】
前記自動変速機がシフトダウン方向に変速中か否かを検知するダウンシフト検知手段と、前記駆動系部材に設けられ選択的に前記駆動系部材に制動力を作用させる制動手段と、前記シフトダウン検知手段により前記自動変速機がシフトダウン方向に変速中であることが検知された場合には前記駆動系部材に制動力を作用させるべく前記制動手段を制御する制動制御手段と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制動制御装置に関し、特に、自動変速機のシフトダウン方向の変速中におけるドライバビリティの改良に関する。
従来、内燃機関と電動機を駆動源とするハイブリッド電気自動車の多くは、通常の車両と同様、自動変速機を用いてきた。この自動変速機においては、ドライバーにより操作されるアクセル開度や車速などの走行状態に応じて、たとえば予め設定された変速マップに基づいて変速段が決定され、変速段の切換が必要であると判断されると、シフトダウン又はシフトアップ方向に変速される。
特にトラックやバスなどの大型車両の場合には、通常の乗用車に搭載されているような遊星歯車式自動変速機を大型化するためのコスト高を考慮して、平行軸式変速機にアクチュエータを搭載した機械式自動変速機が用いられている。
しかしながら、このような従来の装置では、例えば、アクセルをドライバーが踏まない状態で、惰性走行させている場合、車輪の回転力が、アクスルシャフトやプロペラシャフト、自動変速機内のアウトプットシャフト等の駆動系部材を介して電動機に伝わり、その回転力により電動機において回生電力が発生し、電力がバッテリーに蓄積されるという機能が作用している。その際の回生電力の発生により、車両には減速度が働き、あたかもエンジンブレーキが作用しているかのごとく、減速することとなる。
特開２００３−２５２０７２号公報
従来の装置では、車速の減速により、予め設定されている変速マップからシフトダウン方向の変速が必要であると判断されると、自動変速機においては、変速前の変速段に対応した変速ギヤの噛み合わせから、変速後の変速段に対応した変速ギヤの噛み合わせに切り換わることとなる。この変速ギヤの切り換わっている間（変速中）は、変速機としてはニュートラル状態となる。前記したように、いずれかの変速ギヤが噛み合っている時には、電動機で発生する回生電力により、車両が減速するが、変速中はその回生電力による車両の減速は発生せず、空走状態となる。
この変速前の変速段〜ニュートラル〜変速後の変速段という切換の間に、減速発生〜空走〜減速発生と切り換わり、ドライバーとしては、所謂トルク抜けが発生し、違和感が大きいという問題があった。
特にハイブリッド電気自動車の場合、前記の通り、電動機で発生する回生電力により減速感が発生するが、車速などの車両の走行状態により減速度合も変化するので、その後の、変速中への移行によるトルク抜け感も一定ではない。つまり、変速前の減速度合が小さいときは、その後のトルク抜け感は少なめだが、変速前の減速度合が大きいときは、その後のトルク抜け感も大きく感じられる。また、場合によっては内燃機関によるエンジンブレーキと併用する場合も考えられ、その際のトルク抜け感はより一層顕著なものとなってしまう。
また一方、変速中から変速後の変速段に対応した変速ギヤが噛み合う際に、その噛み合いがスムーズになるよう、電動機を作用させ、変速ギヤの回転を調整（回転合わせ）することも考えられる。そのような場合でも、変速後の変速ギヤの回転が惰性走行のままであり、変速後の回転に近づいて（回転が落ちて）いるわけではないので、電動機による回転合わせに時間が掛かり、結果的に変速時間が長時間となってドライバビリティが低下するという問題もある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハイブリッド車両であることによって顕著に発生する、シフトダウン方向の変速におけるトルク抜け感の発生を防止し、また、それに伴う変速時間の長時間化を防止するハイブリッド車両の制動制御装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制動制御装置は、内燃機関と、バッテリーからの電力に基づいて駆動する電動機と、前記内燃機関及び／又は前記電動機の駆動力が入力される平行軸式の自動変速機と、前記自動変速機から出力される駆動力を車輪に伝達する駆動系部材と、を有し、車両の減速時には前記電動機によって回生電力を発生させ前記バッテリーに蓄積可能なパラレル式ハイブリッド車両の制動制御装置において、前記自動変速機がシフトダウン方向に変速中か否かを検知するダウンシフト検知手段と、前記駆動系部材に設けられ選択的に前記駆動系部材に制動力を作用させる制動手段と、前記シフトダウン検知手段により前記自動変速機がシフトダウン方向に変速中であることが検知された場合には前記駆動系部材に制動力を作用させるべく前記制動手段を制御する制動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
また、ハイブリッド車両の制動制御装置において、前記制動制御手段は、前記自動変速機による前記変速後の変速段の際の車両の減速度合よりも小さい減速度合となるように制動力を作用させるべく前記制動手段を制御することを特徴とする。
また、ハイブリッド車両の制動制御装置において、前記制動手段は、前記自動変速機内に設けられ車両の駐車時に作用して前記駆動系部材に制動力を作用させる駐車ブレーキであることを特徴とする
また、ハイブリッド車両の制動制御装置において、前記車両はトラックであることを特徴とする。
請求項１記載の本発明によれば、ハイブリッド車両において、電動機による回生電力の発生に伴う車両の減速時に、シフトダウン方向の変速中が検知された場合には、制動手段を制御して駆動系部材に制動力を作用させる。これにより、ハイブリッド車両であることによって顕著に発生する、シフトダウン方向の変速におけるトルク抜け感の発生を防止し、また、それに伴う変速時間の長時間化を防止できるという効果を奏する。
また、請求項２記載の本発明によれば、前記の効果に加え、制動制御手段が、自動変速機による変速後の変速段の際の車両の減速度合よりも小さい減速度合となるように制動力を作用させるべく制動手段を制御するので、変速中に作用させる制動力が強すぎることがなく、ドライバビリティが向上するという効果を奏する。
また、請求項３記載の本発明によれば、前記の効果に加え、制動手段が、自動変速機内に設けられた駐車ブレーキであることで、従来ある駐車ブレーキをそのまま使うことができ、本発明のために新たな制動制御装置を用いる必要がなく、装置全体の大型化の抑制とコスト高の抑制を図ることができるという効果を奏する。
また、請求項４記載の本発明によれば、前記の効果に加え、車両がトラックであることで、積荷などの量が多く、仮に車両の総重量が大きい場合でも、変速中の空走感を防止することができ、安全性がより向上するという効果を奏する。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るハイブリッド車の制動制御装置について説明する。
図１は本実施形態の全体のシステム構成図であり、図２は本実施形態の作用を示す各部の作動図である。
まず図１を用いて、本実施形態の構成について説明する。
１は、ハイブリッド式電気自動車であり、トラック等の車両の前方に内燃機関（エンジン）２や電動機としてのモータ４などの駆動源が設置され、後輪９が駆動される。エンジン２の出力側にクラッチ３が設置され、更にクラッチ３の出力側にモータ４が設置されている。その更に出力側には自動変速機５が設けられている。自動変速機５へは、エンジン２とモータ４のいずれか一方又は両方からの駆動力が、車両の走行状態やドライバーの操作状態に応じて選択的に伝達される。
自動変速機５は、トラックやバス等の大型車でよく使われている平行軸式の機械式自動変速機であり、変速する際には、まず、クラッチ３を開放し、現在の変速段に対応した変速ギヤの噛み合いを開放し、その後、変速後の変速段に対応した変速ギヤを噛み合わせ、その後、クラッチ３を係合することで、変速操作が完了する。
自動変速機５からの出力は、自動変速機内の図示しない出力軸、プロペラシャフト６、ディファレンシャル７、アクスルシャフト８を介してタイヤ９に出力される。なお、これらで駆動系部材を構成する。
また、モータ４にはインバータ１０を介してバッテリー１１が接続されている。モータ４による駆動走行の場合には、バッテリー１１からの電力により、モータ４が駆動され、モータ駆動が自動変速機５に伝達される。
一方、ドライバーが図示しないアクセルペダルを踏まずに、惰性走行したり、またブレーキペダルを踏んで減速している際には、モータ４により回生電力が発生し、これにより電力がインバータ１０を介してバッテリー１１に蓄積されると共に、この回生電力による減速が車両に作用する。さらにクラッチ３が係合され、エンジン２によるエンジンブレーキも作用させる場合もあり、その際には、エンジン２とモータ４とにより強力な減速を得ることができる。
自動変速機５には、駐車の際に自動変速機５の出力軸を制動する駐車ブレーキ１２が設置されている。この駐車ブレーキ１２は、ギヤ噛み合い式ではなく、例えば２枚の摩擦板の一方を自動変速機５の出力軸側に連結し、他方を自動変速機ケースなどの固定部材側に連結し、この摩擦板の係合度合をアクチュエータにより調整することで、制動力を連続的に変更可能としている。
なお、本実施形態の駐車ブレーキ１２は、これに限らず、車輪９近傍に設置されているディスクブレーキやドラムブレーキなどの通常の制動装置のような形態にすることもできる。また、自動変速機５内に設けた駐車ブレーキ１２を用いる代わりに、プロペラシャフト６やディファレンシャル７、アクスルシャフト８などの駆動系部材に設置することも可能である。また、駐車ブレーキ１２は、図示しない排気ブレーキ作動用に用いている既存のバキュームタンクのアクチュエータにより、作動させることができる。
これら、インバータ１０や自動変速機５、駐車ブレーキ１２は、電子制御ユニット１３（制動制御手段）により制御される。
次に、図２の作動図に基づいて、前記一実施形態の作用について説明する。
図２には、例として、ドライバーがアクセルペダルを離し、惰性走行の場合に、自動変速機の変速段が４速から３速にシフトダウンされる際の、本発明による車速の推移２０と、従来の場合の車速の推移２１、駐車ブレーキの作動の推移２２が示されている。
変速段が４速で、ドライバーがアクセルペダルを離していると、モータ４で発生する回生電力により、バッテリー１１に電力が蓄積されると共に、図２の本発明の車速２０に示すとおり、時間Ｔ１まで車速が徐々に低下する。そして、３速へのシフトダウンが必要な車速まで低下すると、変速が開始される。ます、クラッチ３が開放され、自動変速機５の４速に対応した変速ギヤが時間T1で開放されると、自動変速機５はニュートラル状態となる。このままだと空走状態となってしまい、従来による車速２１に示すように車速が横ばいになるが、本実施形態では、自動変速機５がニュートラルの間は、駐車ブレーキ１２を作動させ緩やかに車速を減速させるので、本発明による車速２０のように推移することとなる。なお、この駐車ブレーキ１２による制動力は、あまり大きすぎて変速後の３速における減速度合よりも減速度合が大きくなってしまうと、４速から３速への変速に際して、減速度合が小→大→小と繰り返してしまい、かえってドライバビリティを損ねるので、３速の減速度合よりも小さい減速度合になるような、駐車ブレーキ１２の制動力にしている。
その後、時間Ｔ２で、３速に対応した変速ギヤの噛み合いが完了し、変速段が３速となると、自動変速機５内のニュートラルが終了することから、駐車ブレーキ１２による制動も終了する。
なお、トラックの積載の量が多い場合には、変速中の所望の制動力を作用させるために、駐車ブレーキ１２による制動力を大きく設定することが必要となる。
したがって、上記一実施形態によれば、ハイブリッド車両において、モータ４による回生電力の発生に伴う車両の減速時に、シフトダウン方向の変速中が検知された場合には、駐車ブレーキ１２を制御して駆動系部材に制動力を作用させる。これにより、ハイブリッド車両であることによって顕著に発生する、シフトダウン方向の変速におけるトルク抜け感の発生を防止し、また、それに伴う変速時間の長時間化を防止できる。
また、自動変速機５による変速後の変速段の際の車両の減速度合よりも小さい減速度合となるように制動力を作用させるべく駐車ブレーキ１２を制御するので、変速中に作用させる制動力が強すぎることがなく、ドライバビリティが向上する。
また、制動手段として、自動変速機５内に設けられた駐車ブレーキ１２を用いたことで、従来ある駐車ブレーキ１２をそのまま使うことができ、本発明用に新たな制動装置を用いる必要がなく、装置全体の大型化の抑制とコスト高の抑制を図ることができる。
また、車両がトラックであることで、積荷などの量が多く、仮に車両の総重量が大きい場合でも、変速中の空走感を防止することができ、安全性がより向上する。
また、変速中に発生する変速機やディファレンシャルギヤなどのバックラッシュによるがたつきも同時に抑制することが可能なため、より快適な減速感が可能となる。
本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制動装置のシステム構成図である。 本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制動装置の各部作動図である。
符号の説明
２ エンジン（内燃機関）
４ モータ（電動機）
５ 自動変速機
６ プロペラシャフト（駆動系部材）
７ ディファレンシャル（駆動系部材）
８ アクスルシャフト（駆動系部材）
１１ バッテリー
１２ 駐車ブレーキ（制動手段）
１３ 電子制御ユニット（制動制御手段）

Claims (4)

  1. 内燃機関と、
    バッテリーからの電力に基づいて駆動する電動機と、
    前記内燃機関及び／又は前記電動機の駆動力が入力される平行軸式の自動変速機と、
    前記自動変速機から出力される駆動力を車輪に伝達する駆動系部材と、
    を有し、
    車両の減速時には前記電動機によって回生電力を発生させ前記バッテリーに蓄積可能なパラレル式ハイブリッド車両の制動制御装置において、
    前記自動変速機がシフトダウン方向に変速中か否かを検知するダウンシフト検知手段と、
    前記駆動系部材に設けられ選択的に前記駆動系部材に制動力を作用させる制動手段と、
    前記シフトダウン検知手段により前記自動変速機がシフトダウン方向に変速中であることが検知された場合には前記駆動系部材に制動力を作用させるべく前記制動手段を制御する制動制御手段と、
    を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制動制御装置。
  2. 前記制動制御手段は、前記自動変速機による前記変速後の変速段の際の車両の減速度合よりも小さい減速度合となるように制動力を作用させるべく前記制動手段を制御することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制動制御装置。
  3. 前記制動手段は、前記自動変速機内に設けられ車両の駐車時に作用して前記駆動系部材に制動力を作用させる駐車ブレーキであることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制動制御装置。
  4. 前記車両はトラックであることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制動制御装置。
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