JP2012228923A - モータアシスト制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータの接続切替により走行性能を向上させるモータアシスト制御装置を提供する。
【解決手段】 モータ１５が、変速比が互いに異なる少なくとも二つの伝動機構を介して、エンジン２から駆動輪８に到る駆動装置１のいずれかの箇所に接続され、かつモータ１５と二つの伝動機構とを切り替えて接続する切替機構が設けられている車両のモータアシスト制御装置において、変速比が相対的に大きい第一の前記伝動機構を介してモータ１５が駆動装置１に連結されている状態で車両の車速が増大した場合、モータ１５の回転数が過回転となる車速を決定し、この車速前に、モータトルク減少制御と接続の切り替え制御を行うことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両におけるモータアシストの制御装置および方法に関する。

従来、エンジンとモータとを備えているハイブリッド車では、エンジンを主動力源として、モータの駆動力でエンジンの駆動力をアシストするため、モータの駆動力を効率的に伝達させる動力伝達機構や電子制御装置が開発されてきた。

例えば、特許文献１には、１つの電気モータが車両の駆動用とエンジンの始動用との２つ役割を果たすために動作させる動力伝達機構が開示されている。この動力伝達機構では、電気モータの動力が、変速段を介して出力させる入力軸と、変速段を介さずに出力させる出力軸とに伝達される。そのために、電気モータを入力軸若しくは出力軸と接続・遮断する接続切替機構を有する。

特許文献２には、低速回転トルクモータと高速回転トルクモータの２つを備え、車速に応じて駆動するモータを選択する車両用駆動装置が開示されている。

特許文献３には、自動変速機の変速時において、変速ショックを低減するために、エンジンの出力トルクを低下させる技術が開示されている。また、特許文献４には、切替がないため、全領域で駆動力の向上が可能な技術が開示されている。

特開２００２−１１４０４８号公報 特開２００５−１２６０５６号公報 特開２００７−９９１６４号公報 特開２００８−２５５９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の動力伝達機構および特許文献２に記載の車両用駆動装置では、モータの接続を切り替えることができるタイミングが、変速機の変速時に限定されるため、改良の余地があった。また、従来技術では、変速時にモータの出力トルクが抜けるため、車両の駆動力向上の余地があった。

そこで本発明は、上記の技術的課題に着目したものであって、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車において、モータの過回転を防止させ、かつモータの接続切替が必須の場合であっても接続切替に伴うトルク抜けを防止をさせる制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためのものであって、エンジンから駆動輪に伝達される駆動力に付加する補助駆動力を出力するモータが、変速比が互いに異なる少なくとも二つの伝動機構を介して、前記エンジンから駆動輪に到る駆動力伝達系統のいずれかの箇所に接続され、かつ前記モータと前記二つの伝動機構とを切り替えて接続する切替機構が設けられている車両のモータアシスト制御装置において、変速比が相対的に大きい第一の前記伝動機構を介して前記モータが前記駆動力伝達系統に連結されている状態で前記車両の車速が増大した場合に前記モータの回転数が過回転となる車速を第１所定値として決定する過回転車速決定手段と、前記第１所定値に基づき、当該第１所定値の車速から前記切替機構が接続切替を完了させる時間分以上遡った時点の車速を、前記モータの補助駆動力の伝達が遮断される車速である第２所定値として決定するモータトルク遮断速度決定手段と、前記車両の車速が、前記第２所定値の車速に近づくにつれて、前記モータの補助駆動力を減少させるモータトルク減少制御手段と、前記車両の車速が、前記第２所定値の車速から前記切替機構による切替動作が完了するまでの時間分以上経過した時点の車速に到ると、前記モータの補助駆動力を増加させるモータトルク増加制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、前記過回転車速決定手段は、前記第１所定値となる車速を、現在の変速比と最大アクセル開度による要求駆動力に基づいて決定することを特徴とする。

また、本発明は、前記モータトルク遮断速度決定手段は、前記第２所定値となる車速を、前記第１の所定値の車速から前記切替機構が前記モータと前記動力伝達系統との連結を遮断しニュートラル状態になる時間分以上遡った時点の車速に決定することを特徴とする。

また、本発明は、前記車両の車速が、前記第２所定値である車速以上となったとき、前記切替機構に対して、接続切替の実施をさせる切替実施制御手段をさらに有することを特徴とする。

また、本発明は、エンジンから駆動輪に伝達される駆動力に付加する補助駆動力を出力するモータが、変速比が互いに異なる少なくとも二つの伝動機構を介して、前記エンジンから駆動輪に到る駆動力伝達系統のいずれかの箇所に接続され、かつ前記モータと前記二つの伝動機構とを切り替えて接続する切替機構が設けられている車両のモータアシストを制御する方法であって、変速比が相対的に大きい第一の前記伝動機構を介して前記モータが前記駆動力伝達系統に連結されている状態で前記車両の車速が増大した場合に前記モータの回転数が過回転となる車速を第１所定値として決定する処理と、前記第１所定値に基づき、当該第１所定値の車速から前記切替機構が接続切替を完了させる時間分以上遡った時点の車速を、前記モータの補助駆動力の伝達が遮断される車速である第２所定値として決定する処理と、前記車両の車速が、前記第２所定値の車速に近づくにつれて、前記モータの補助駆動力を減少させる処理と、前記車両の車速が、前記第２所定値の車速から前記切替機構による切替動作が完了するまでの時間分以上経過した時点の車速に到ると、前記モータの補助駆動力を増加させる処理とを行うことを特徴とする。

本発明によれば、変速比に応じてモータが過回転になる車速を決定し、車両がこの車速に到達する前に、当該変速比より小さい変速比の伝動機構へモータの接続を切り替えることができるので、モータが過回転になることを防止させることができる。また、モータトルク減少制御により、このモータの接続を切り替えたことによるモータトルクの抜けを防止させることができる。

また、本発明によれば、車両が最大駆動力を要求された加速走行中であっても、モータの接続切替によるトルク抜けを防止させ、かつ、モータが過回転になることを防止させることができる。

また、本発明によれば、切替機構の接続切替は、モータアシスト制御装置に基づいて実施される。例えば、駆動力伝達系統が手動変速機など、運転手のシフトレバー等の操作がなければ変速しない変速機を含む場合であっても、運転手によるシフトレバー等の操作に起因せずに、接続切替の実施が可能になる。つまり、変速時以外に、接続切替の実施が可能になる。

また、本発明によれば、モータが過回転になる車速付近まで接続切替を実施させないので、接続切替前におけるモータの補助駆動力アシスト時間を継続させることができる。

また、本発明によれば、モータの補助駆動力が制御されているため、接続切替の実施時のショック軽減など、車両への負担を軽減させることができる。

また、本発明によれば、エンジンのトルクが小さくなるとき、具体的にはエンジンが低回転又は高回転の回転数領域において、モータがエンジンをアシストするので、車両の駆動力を増加させることができる。

本発明の一実施形態に係るモータアシスト制御装置を搭載したハイブリッド車両の構成を模式的に示した図である。 ＥＣＵが、切替機構の接続切替動作を制御する接続切替制御処理フローを示した図である。 アクセル開度を全開にした状態で切替機構が接続位置の切替動作を実施する際の車速と、エンジンの最大駆動力およびモータの最大駆動力と、モータが変速機と接続している軸の様子を例示する説明図である。 （ａ）は、エンジンの回転数が低回転と高回転の領域において、モータの補助駆動力をアシストしたときの車両の最大駆動力を示した図である。（ｂ）は、全領域において、モータの補助駆動力をアシストしたときの車両の最大駆動力を示した図である。 本発明の別実施形態に係るモータアシスト制御装置を搭載したハイブリッド車両の構成を模式的に示した図である。 本発明の別実施形態に係るモータアシスト制御装置を搭載したハイブリッド車両の構成を模式的に示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るモータアシスト制御装置について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るモータアシスト装置１００を搭載したハイブリッド車両の構成を模式的に示した図である。図１に例示したハイブリッド車両は、駆動装置１とモータアシスト装置１００とを有する構成である。

まず、駆動装置１の構成について説明する。駆動装置１は、エンジン２、クラッチ３、入力軸１１、出力軸１２、変速機２０、ディファレンシャル６、駆動軸８などを有する構成である。エンジン２は、ガソリンや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である。エンジン２は、クラッチ３、入力軸１１、変速機２０、出力軸１２、ディファレンシャル６、駆動軸７などを介して駆動輪８に連結される。また、エンジン２の限界回転数は、モータ１５の限界回転数よりも小さい回転数に設定されている。なお、エンジン２は、ＥＣＵ３１により燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量調節制御などの駆動制御を受けるものであってもよい。

クラッチ３は、エンジン２と変速機２０との間を接続もしくは遮断する。クラッチ３は、クラッチ板３ａ、クラッチ板３ｂを有する構成である。クラッチ板３ａとクラッチ板３ｂとが一対をなしている。クラッチ板３ａは、エンジン２により回転させられるクランクシャフト２ａと一体に構成されている。クラッチ板３ｂは、入力軸１１と一体に構成されている。このクラッチ３は、図示しないクラッチペダルが操作されたことに基づき、エンジン２と変速機２０との間を接続もしくは遮断する。

変速機２０は、入力軸１１、出力軸１２、１速ギヤ対２１、２速ギヤ対２２、３速ギヤ対２３、４速ギヤ対２４、５速ギヤ対２５、後進ギヤ列２６を有する構成である。変速機２０では、入力軸１１と出力軸１２とが互いに平行に配置されている。また、図１に例示する変速機２０は、図示しないクラッチペダルとシフトレバーとが操作されたことにより変速動作が実施される手動変速タイプの変速機である。なお、本発明に係る変速機２０は、シフトレバーがアップシフトまたはダウンシフトの操作をされたことに基づき変速動作が実施される変速機であればよい。

また、変速機２０は、図示しない同期連結機構を有する構成である。同期連結機構は、回転軸と変速ギヤとの回転数を同調させて連結するシフトチェンジを可能にする機構である。同期連結機構は、いわゆるシンクロメッシュや、シンクロナイザーなどである。以下の説明において、同期連結機構をシンクロナイザーとして説明を行う。例えば、入力軸１１上であって、入力軸１速ギヤ２１ａと第１後進ギヤ２６ａとの間に第１のシンクロナイザーを設け、入力軸４速ギヤ２４ａと入力軸５速ギヤ２５ａとの間に第３のシンクロナイザーが設けられている。また、出力軸１２上であって、出力軸２速ギヤ２２ｂと出力軸３速ギヤ２３ｂとの間に第２のシンクロナイザーが設けられている。

入力軸１１には、入力軸１速ギヤ２１ａ、入力軸２速ギヤ２２ａ、入力軸３速ギヤ２３ａ、入力軸４速ギヤ２４ａ、入力軸５速ギヤ２５ａ、第１後進ギヤ２６ａが設けられている。一方、出力軸１２には、出力軸１速ギヤ２１ｂ、出力軸２速ギヤ２２ｂ、出力軸３速ギヤ２３ｂ、出力軸４速ギヤ２４ｂ、出力軸５速ギヤ２５ｂ、第３後進ギヤ２６ｃが設けられている。１速ギヤ対２１は、入力軸１速ギヤ２１ａと出力軸１速ギヤ２１ｂとを含むものである。同様に、２速ギヤ対２２は、入力軸２速ギヤ２２ａと出力軸２速ギヤ２３ｂとを含むものである。３速ギヤ対２３は、入力軸３速ギヤ２３ａと出力軸３速ギヤ２３ｂとを含むものである。４速ギヤ対２４は、入力軸４速ギヤ２４ａと出力軸４速ギヤ２４ｂとを含むものである。５速ギヤ対２５は、入力軸５速ギヤ２５ａと出力軸５速ギヤ２５ｂとを含むものである。これら１速ギヤ対２１，２速ギヤ対２２，３速ギヤ対２３，４速ギヤ対２４，５速ギヤ対２５は、それぞれ異なるギヤ比に設定されている。また、変速ギヤ対は、一対をなす入力軸ギヤと出力軸ギヤとが、常に噛み合っている。なお、変速段の区別なく、１〜５速ギヤ対を変速ギヤ対と表し、入力軸に設けられているギヤを入力軸ギヤと表し、出力軸に設けられているギヤを出力軸ギヤと表して説明する場合がある。

この変速機２０の変速動作は、クラッチペダルとシフトレバーとの操作に基づき、一の変速ギヤ対を選択し、当該変速ギヤ対を介してエンジン２と出力軸１２とが接続される。変速ギヤ対のうち、一の変速ギヤが軸に対して回転自在であるアイドルギヤとなっていて、他方の変速ギヤが軸と一体に構成されている。このアイドルギヤとして構成されている変速ギヤには、シンクロナイザーが連結されている。これにより、変速段に選択された変速ギヤ対は、アイドルギヤとして構成された変速ギヤがシンクロナイザーにより軸と連結される。

後進ギヤ列２６は、第１後進ギヤ２６ａと、第２後進ギヤ２６ｂと、第３後進ギヤ２６ｃとを含むものである。これら第１後進ギヤ２６ａと、第２後進ギヤ２６ｂと、第３後進ギヤ２６ｃとは、常に噛み合っている。第１後進ギヤ２６ａは、入力軸１１に対して回転自在なアイドルギヤとして構成されている。第２後進ギヤ２６ｂは、第１後進ギヤ２６ａ及び第３後進ギヤ２６ｃと常に噛み合っている。また、第２後進ギヤ２６ｂは、図示しない軸と一体に構成されている。第３後進ギヤ２６ｃは、出力軸１２と一体に構成されている。この後進ギヤ列２６は、クラッチペダルとシフトレバーとの操作に基づき、エンジン２と出力軸１２とを接続させる。これにより、入力軸１１と出力軸１２とは互いに逆回転する。

連結ギヤ４は、出力軸１２と一体に構成されている。この連結ギヤ４は、ディファレンシャル６の連結ギヤ５と常に噛み合っている。これにより、出力軸１２の回転に伴って、ディファレンシャル６を介して駆動軸７に動力が伝達され、駆動輪８が回転駆動される。

次に、モータアシスト装置１００の構成について説明する。モータアシスト装置１００は、モータ１５、バッテリ１６、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３１、切替機構５０などを有する構成である。モータ１５は、いわゆる電気モータである。モータ１５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同期発電電動機として構成されていてもよい。モータ１５は、切替機構５０、変速機２０の入力軸１１または出力軸１２を介して駆動輪８に連結される。モータ１５の限界回転数は、エンジン２の限界回転数より大きい回転数に設定されている。また、モータ１５は、図示しないインバータを介してバッテリ１６と電力のやりとりを行う。このモータ１５は、ＥＣＵ３１によって駆動制御されている。例えば、モータ１５は、ＥＣＵ３１より、モータトルク増加制御、モータトルク減少制御、モータトルクゼロ制御などの駆動制御を受ける。

切替機構５０は、変速比が互いに異なる２つの伝動機構を介して、モータ１５を駆動装置１に連結させるものである。一の伝動機構の変速比は、出力軸接続ギヤ対５２の変速比である。他方の伝動機構の変速比は、出力軸接続ギヤ対５２の変速比よりも小さい変速比である。つまり、２つの伝動機構の変速比は、互いに異なる変速比であり、かつ相対的に変速比の大小を比較することが可能である。したがって、切替機構５０は、変速比が相対的に大きい一の伝動機構を介してモータ１５の出力を伝達させていた伝達経路から、変速比が相対的に小さい他方の伝動機構を介してモータ１５の出力を伝達させる伝達経路へと、モータ１５の接続先を切替ることができる。この接続切替により、モータ１５の過回転を防止することができる。

この切替機構５０は、モータ１５と変速機２０の入力軸１１または出力軸１２とを機械的に接続・遮断するものである。具体的には、切替機構５０は、変速機２０の入力軸１１と出力軸１２のどちらかの軸にモータ１５を接続させ、接続切替時には、この接続を遮断し、この接続切替前にモータ１５が接続されていなかった変速機２０の他方の軸とモータ１５とを接続する動作をするものである。また切替機構５０は、ＥＣＵ３１の制御により、図示しないアクチュエータなどを介して作動させられる。

この切替機構５０は、要は、モータ１５と出力軸接続ギヤ対５２における駆動ギヤ５２ａとをトルク伝達できる状態に接続し、またモータ１５と入力軸１１とをトルク伝達できる状態に接続するクラッチ機構であり、電気的に制御されてその接続状態を切り替えるように構成されている。また、トルクの伝達を、歯同士の噛み合いによって行うように構成されたクラッチや、摩擦力によってトルクを伝達するように構成されたクラッチなどを採用することができる。

図１には、切替機構５０の一例として、歯同士の噛み合いによってトルクを伝達するドグクラッチの例を示してある。より具体的には、モータ１５の回転軸１５ａと共に回転する可動部材が図１における左側すなわちモータ１５側に移動させられている状態では、可動部材と一体化されている連結部５１ｂが、駆動ギヤ５２ａに一体化されている歯である連結部５１ａに噛み合って、モータ１５の回転軸１５ａが駆動ギヤ５２ａに連結される。これに対して、その可動部材が図１における右側すなわち入力軸１１側に移動させられた場合には、可動部材と一体化されている連結部５１ｃが、入力軸１１に一体化されている歯である連結部５１ｄに噛み合ってモータ１５の出力軸が入力軸１１に連結されるように構成されている。なお、連結部５１ａ，５１ｂは、噛合機構であればよく、いわゆるシンクロメッシュやシンクロナイザーなどであってもよい。また、連結部５１ｃ，５１ｄは、噛合式に限定されず、摩擦式などのクラッチ機構を構成するものであってもよい。出力軸接続ギヤ対５２は、回転軸１５ａに対して回転自在に回転する駆動ギヤ５２ａと、変速機２０の出力軸１２と一体に回転するように連結された出力軸接続ギヤ５２ｂとを含むものである。駆動ギヤ５２ａは、クラッチ５１により回転軸１５ａと接続もしくは遮断される。この駆動ギヤ５２ａと出力軸接続ギヤ５２ｂとは、常に噛み合っている。

また、切替機構５０は、変速機２０の入力軸１１または出力軸１２とモータ１５との接続位置を切り替えるものである。接続位置とは、モータ１５と変速機２０との接続関係を表すものであって、モータ１５の駆動力を伝達する構成部材を表すものである。具体的には、接続位置は、連結部５１ｂと、連結部５１ｃとである。例えば、モータ１５と変速機２０の出力軸１２とが接続状態のとき、接続位置は、連結部５１ａと連結部５１ｂとが噛合して接続している状態の連結部５１ｂである。一方、モータ１５と変速機２０の入力軸１１とが接続状態のとき、接続位置は、連結部５１ｃと連結部５１ｄが噛合して接続している状態の連結部５１ｃである。なお、接続位置は、回転軸１５ａの動力を出力する構成部材を表す場合に限定されない。例えば、モータ１５が変速機２０の入力軸１１と接続している場合、接続位置を入力軸１１と表現してもよい。他方、モータ１５が変速機２０の出力軸１２と接続している場合、接続位置を出力軸１２と表現してもよい。この接続位置は、モータ１５の動力が、変速機２０の入力軸１１または出力軸１２のいずれかの軸を介して駆動輪８へ伝達されているかを示す表現方法に過ぎない。

制御装置は、ＥＣＵ３１、モータ回転数センサ、エンジン回転数センサ、車速センサ、入力軸回転数センサ、出力軸回転数センサ、シフト位置センサ、ペダル操作センサなどで構成されている。このＥＣＵ３１と各種センサとは電気通信可能に接続されている。

ＥＣＵ３１は、マイクロプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが実行するコンピュータプログラム、コンピュータプログラムや所定のデータを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するメモリであるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力インターフェースなどにより構成されている。ＥＣＵ３１は、いわゆるマイクロコンピュータである。ＥＣＵ３１は、エンジン２、モータ１５、バッテリ１６、切替機構５０、変速機２０などの動作を制御する。ＥＣＵ３１は、各種センサと電気通信可能に接続され、これらセンサから出力信号を受信することができる。

またＥＣＵ３１は、図示しない演算処理部と記憶部を有する構成である。この記憶部には、接続切替制御処理に用いるデータが記憶されている。記憶部は、時間Δｔ、車速Ｖ_１、車速Ｖ_２、車速Ｖ_３などの情報を記憶している。なお、記憶部は、変速比に関連づけて、車速Ｖ_１と、車速Ｖ_２と、車速Ｖ_３とを含む変速比毎のレコードからなるデータテーブルを有するデータ構造であってもよい。

時間Δｔとは、最大アクセル開度の状態において、切替機構５０が接続切替に要する時間である。例えば、この時間Δｔは、連結部５１ａと連結部５１ｂとが噛合している状態を遮断し、モータ１５の回転数と変速機２０の入力軸１１の回転数とを同じに制御され、連結部５１ｃと連結部５１ｄとが噛合するまでに要する時間である。なお、この連結部５１ａと連結部５１ｂとの噛合を遮断するのに要する時間を、出力軸遮断時間としてもよい。また、このモータ１５の回転数を変速機２０の入力軸１１の回転数と同じにするのに要する時間を、回転数同期時間としてもよい。さらに、連結部５１ｃと連結部５１ｄとを噛合するのに要する時間を、ストローク時間としてもよい。

車速Ｖ_１とは、モータ１５が変速機２０の出力軸１２に接続された状態において、モータ１５が過回転になる車速である。また、車速Ｖ_１は、最大アクセル開度と変速比に基づいて決定される。つまり、車速Ｖ_１は、車両の走行中に選択されている変速比毎に異なる車速である。これは、モータ１５が出力軸１２に接続されているので、出力軸接続ギヤ対５２のギヤ比と変速ギヤ毎のギヤ比との関係に基づき、変速比毎に車速Ｖ_１が設定されている。また、出力軸接続ギヤ対５２のギヤ比は、１速ギヤ対２１や２速ギヤ対２２のように、変速機２０の変速ギヤのうちギヤ比が大きい値に近い値が設定されている。そのため、車両が出力軸接続ギヤ対５２のギヤ比よりも小さいギヤ比が設定されている変速ギヤで走行中、モータ１５の限界回転数に到達するよりも先にエンジン２の限界回転数に到達することになる。したがって、モータ１５が変速機２０の出力軸１２に接続されている状態であっても、モータ１５の回転数がエンジン２の限界回転数より先に過回転になることがない変速ギヤで走行中であれば、この変速ギヤに対する車速Ｖ_１を設定しなくてもよい。

車速Ｖ_２とは、減少制御されてきたモータ１５の出力トルクがゼロになる車速である。 車速Ｖ_２は、切替機構５０が接続切替を実施してもトルク抜けの発生を防止するために、モータ１５の出力トルクがゼロに制御されていなければならない車速である。また、車速Ｖ_２は、車速Ｖ_１よりも小さい速度でなければならない。例えば、車速Ｖ_２は、車両が最大アクセル開度の状態で走行中に、車速Ｖ_１から時間Δｔ以上遡った時点における車速以下の車速であってもよい。つまり、この車速Ｖ_２は、車速Ｖ_１と時間Δｔとに基づき決定される車速であってもよい。または、車速Ｖ_２は、切替機構５０がモータ１５と変速機２０との連結を遮断するのに要する時間分、例えば出力軸遮断時間分、以上遡った時点における車速以下の車速であってもよい。

車速Ｖ_３とは、モータ１５の出力トルクをゼロから増加させる制御が開始される車速である。換言するれば、車速Ｖ_３とは、切替機構５０による接続切替制御が完了し、モータ１５の出力トルクの伝達を再開させる車速である。また、車速Ｖ_３は、車速Ｖ_１と車速Ｖ_２と時間Δｔとに基づいて決定される車速である。車速Ｖ_３は、車速Ｖ_２から時間Δｔ以上経過した後の時点における車速である。

モータ回転数センサは、モータ１５の回転数を検出し、モータ回転数をＥＣＵ３１に出力する。エンジン回転数センサは、エンジン２の回転数を検出し、それを表すエンジン回転数信号をＥＣＵ３１に出力する。車速センサは、ハイブリッド車両の車速を検出し、それを表す車速信号をＥＣＵ３１に出力する。入力軸回転数センサは、入力軸１１の回転数を検出し、それを表す入力軸回転数信号をＥＣＵ３１に出力する。出力軸回転数センサは、出力軸１２の回転数を検出し、それを表す出力軸回転数信号をＥＵＣ３１に出力する。シフト位置センサは、シフトレバーのシフト位置を検出して、それを表すシフト位置信号をＥＣＵ３１に出力する。アクセルペダル操作センサは、アクセルペダルの踏み込み量に対応したアクセル開度を検出し、それを表すアクセル開度信号をＥＣＵ３１に出力する。

次に、切替機構５０のモータ接続切替動作について説明する。切替機構５０は、モータ１５が出力した駆動力を入力軸１１へ伝達させる機械的な接続と、モータ３が出力した駆動力を出力軸１２へ伝達させる機械的な接続とを切り替えるものである。ここでは、切替機構５０が、モータ１５と出力軸１２との接続状態から、ニュートラル状態を経て、モータ３と入力軸１１との接続状態へ切り替える動作について説明する。なお、切替機構５０は、ＥＣＵ３１による動作制御を受けるものである。

この接続切替前の状態は、切替機構５０は、モータ１５と出力軸１２との接続状態を維持している。一方で、切替機構５０は、モータ１５と入力軸１１との遮断状態を維持している。

詳細には、切替機構５０では、モータ１５が、出力軸接続ギヤ対５２を介して出力軸１２と接続された状態である。つまり、連結部５１ａと連結部５１ｂが噛合している状態である。一方で、モータ１５が入力軸１１と接続されていない状態である。つまり、連結部５１ｃと連結部５１ｄとが解放された状態である。したがって、この接続切替前の接続位置は、連結部５１ｂとなる。

この切替機構５０は、ＥＣＵ３１より遮断実施制御を受け、接続状態にあるモータ１５と出力軸１２とを遮断する。詳細には、噛合状態にある連結部５１ａと連結部５１ｂとの歯同士を解放する。したがって、モータ１５と入力軸１１及び出力軸１２との間が、ニュートラル状態になる。

また、このニュートラル状態中、モータ１５及びバッテリ１６は、ＥＣＵ３１の回転同期制御により、モータ１５の回転数が入力軸１２の回転数と同じ回転数になるように駆動制御される。したがって、ニュートラル状態中に、モータ１５の回転軸１５ａと一体に回転するように構成された連結部５１ｃを、入力軸１１の回転数と同じ回転数で回転させる。

また、この切替機構５０は、ＥＣＵ３１より接続実施制御を受け、遮断状態にあったモータ１５と入力軸１１とを接続させる。詳細には、解放状態にあった連結部５１ｃと連結部５１ｄとを噛合させる。つまり、モータ１５が入力軸１１と接続されている状態である。一方で、モータ１５が出力軸１２と接続されていない状態、つまり連結部５１ａと連結部５１ｂとが噛み合わずに解放された状態である。したがって、この接続切替後の接続位置は、連結部５１ｃとなる。

ここで説明した接続切替動作によって、モータ１５と変速機２０との接続が、出力軸１２から入力軸１１へ切り替わった。換言すれば、この接続切替動作によって、接続位置が、連結部５１ｂから連結部５１ｃへ切り替わったことになる。また、出力軸接続ギヤ対５２のギヤ比と、現在の変速ギヤのギヤ比との関係において、この接続切替前におけるモータ１５の回転数が、接続切替前の入力軸１１の回転数より大きいものとする。つまり、この接続切替動作の実施により、モータ１５の回転数を減少させる。なお、モータトルク減少制御によって、ニュートラル状態となる前にモータ１５の回転数減少制御がされることがある。

次に、図２を参照して、ＥＣＵ３１の接続切替制御処理について説明する。図２は、ＥＣＵ３１が、切替機構５０の接続切替動作を制御する接続切替制御処理フローを示した図である。

ＥＣＵ３１は、切替機構５０の接続状態を確認し、モータ１５が出力軸１２に接続している状態であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。この接続軸判別の結果、モータ１５が出力軸１２に接続していると判別した場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、加速要求があるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。この加速要求判別は、例えば、ＥＣＵ３１が、アクセルペダル操作センサから、アクセルペダルが踏み込まれたことを示すアクセル開度信号を受信したか否かで判別する。

前記加速要求判別の結果、加速要求があると判別した場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、ＥＣＵ３１は、記憶部を参照し、現在の変速比に基づき、モータ１５が過回転になる車速Ｖ_１を決定する（ステップＳ１０３）。

また、ＥＣＵ３１は、記憶部を参照し、前記決定した車速Ｖ_１に基づき、モータ１５の出力トルクの伝達がゼロである制御を開始する車速Ｖ_２を決定する（ステップＳ１０４）。

また、ＥＣＵ３１は、記憶部を参照し、前記決定した車速Ｖ_２に基づき、モータ１５の出力トルクの伝達を再開する車速Ｖ_３を決定する（Ｓステップ１０５）。

ＥＣＵ３１は、前記決定した車速Ｖ_２に向けて車速が増加している場合、当該車速Ｖ_２でモータ１５の出力トルクがゼロになるように、この出力トルクの伝達を減少させるモータトルク減少制御を開始する（ステップＳ１０６）。このモータトルク減少制御は、車速が前記車速Ｖ_２に近づくにつれて、徐々にモータ１５の出力トルクを減少させる制御である。また、モータトルク減少制御は、接続切替時のトルク抜けを防止するためでもあり、車両の走行性能を保つための制御である。なお、モータトルク減少制御は、モータ１５の出力トルクを減少させ、かつ加速要求に応じて増加中のモータ１５の回転数を抑制させる制御を行うものであってもよい。

また、ＥＣＵ３１は、加速中の車速が前記決定した車速Ｖ_２になったか否かを判別している（ステップＳ１０７）。この車速判別の結果、加速中の車速が車速Ｖ_２に達していないと判別した場合（ステップＳ１０７でＮｏ）、前記モータトルク減少制御を継続する（ステップＳ１０６）。

一方、前記車速判別の結果、加速中の車速が車速Ｖ_２になったと判別した場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、ＥＣＵ３１は、前記モータトルク減少制御を終了し、モータ１５の出力トルクの伝達がゼロであるモータトルクゼロ制御を開始する（ステップＳ１０８）。このモータトルクゼロ制御は、モータ接続の切替実施時、モータ接続の遮断前後におけるモータトルクに起因して発生するトルク抜けを防止するための制御である。

また、ＥＣＵ３１は、前記モータトルクゼロ制御を開始後、切替機構５０に対して、モータ１５と変速機２０の出力軸１２との接続状態を遮断する遮断実施制御を行う（ステップＳ１０９）。

また、ＥＣＵ３１は、モータ１５およびバッテリ１６に対して、モータ１５の回転数が変速機２０の入力軸１１の回転数と同じ回転数になるように駆動させる回転数同期制御を行う（ステップＳ１１０）。例えば、現在の変速比が４速ギヤ対２４などのハイギヤ側である場合、モータ１５およびバッテリ１６は、ＥＣＵ３１より、モータ１５の回転数が減少させられる駆動制御を受ける。

ＥＣＵ３１は、前記駆動制御の後、切替機構５０に対して、モータ１５と変速機２０の入力軸１１との遮断状態を接続する接続実施制御を行う（ステップＳ１１１）。

ＥＣＵ３１は、前記接続実施制御による切替機構５０の切替動作が完了後、加速中の車速が前記決定した車速Ｖ_３になったか否かを判別している（ステップＳ１１２）。この車速判別の結果、加速中の車速が車速Ｖ_３に達していないと判別した場合（ステップＳ１１２でＮｏ）、ＥＣＵ３１は、前記モータトルクゼロ制御を継続し、加速中の車速が車速Ｖ_３に達したか否かを判別している。

また、ＥＣＵ３１は、前記車速判別の結果、加速中の車速が車速Ｖ_３になったと判別した場合（ステップＳ１１２でＹｅｓ）、前記モータトルクゼロ制御を終了し、モータ１５の出力トルクの伝達を増加させモータトルク増加制御を行い（ステップＳ１１３）、この接続切替制御処理を終了する。このモータトルク増加制御は、ゼロに制御されてきたモータ１５の出力トルクの伝達を徐々に増加させる制御である。このモータトルク増加制御は、本来のアシスト性能を発揮するために、モータ１５の補助駆動力を付加する制御である。なお、アシストできるモータの出力トルクの最大値まで増加させた場合、前記モータトルク増加制御は終了する。

図３は、アクセル開度を全開にした状態で切替機構５０が接続位置の切替動作を実施する際の車速と、エンジンの最大駆動力およびモータの最大駆動力と、モータ１５が変速機２０と接続している軸の様子を例示する説明図である。なお、図３では、エンジン２をＥＮＧ、モータ１５をＭＧとして記載している。

時系列に説明すると最初は、ＭＧ接続がｏｕｔの状態である。これは、モータ１５が変速機２０の出力軸１２と接続している状態である。この状態で、モータ１５が過回転になる車速Ｖ_１における時間がｔ_１である。車速Ｖ_２に向けて、モータトルク減少制御が実施され、モータ１５の出力トルクが減少する。図中では、ＭＧの最大駆動力が減少している。車速が車速Ｖ_２に達した後、時間ｔ_４において、モータ１５と変速機２０の出力軸１２との接続が遮断され、ニュートラル状態になる。接続実施制御により、時間ｔ_５において、モータ１５と変速機２０の入力軸１１とが接続される。この接続後、時間ｔ_３において、モータトルク増加制御が開始される。つまり、車速Ｖ_３において、モータトルク増加制御が開始される。また、時間ｔ_４と時間ｔ_５との間が時間Δｔである。さらに、時間ｔ_２と時間ｔ_３との間、モータトルクゼロ制御が行われる。

図４は、エンジン２の駆動力にモータ１５の補助駆動力をアシストした様子を例示する説明図である。図４（ａ）は、本実施形態における接続切替を実施する場合の車両の最大駆動力を示している。図４（ａ）に例示している実線が、エンジン２をモータ１５でアシストして走行中の車両の最大駆動力を示し、破線がエンジン２のみで走行中の車両の最大駆動力を示している。また、図４（ａ）で例示している車速Ｖ_２までの区間は、モータ１５の補助駆動力が、エンジン２の駆動力をアシストしている。なお例示しているこの区間は、モータトルク減少制御にを受けている。また、車速Ｖ_２から車速Ｖ_３までの区間は、エンジン２の駆動力のみの区間である。この区間は、モータトルクゼロ制御を受けている。図４（ａ）で例示している車速Ｖ_３からの区間は、モータ１５の駆動力がエンジン２の駆動力をアシストしている。この区間は、モータトルク増加制御を受けている。また、図４（ｂ）は、接続切替を実施せずに、全区間でモータ１５の補助駆動力をアシストしている場合の車両の最大駆動力を示している。

次に、図５を参照して、本発明の別実施形態に係るモータアシスト制御装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。

図５は、本発明の別実施形態に係るモータアシスト装置２００を搭載したハイブリッド車両の構成を模式的に示した図である。モータアシスト装置２００は、モータ１５、バッテリ１６、ＥＣＵ３１、切替機構６０などを有する構成である。モータ１５は、切替機構６０、変速機２０、ディファレンシャル６、駆動軸７などを介して駆動輪８に連結される。

切替機構６０は、変速比が互いに異なる２つの伝動機構を介して、モータ１５を駆動装置１に連結させるものである。一の伝動機構の変速比は、第１出力軸接続ギヤ対６２の変速比である。他方の伝動機構の変速比は、第２出力軸接続ギヤ対６３の変速比である。つまり、２つの伝動機構の変速比は、互いに異なる変速比であり、かつ相対的に変速比の大小を比較することが可能である。したがって、切替機構６０は、変速比が相対的に大きい一の伝動機構を介してモータ１５の出力を伝達させていた伝達経路から、変速比が相対的に小さい他方の伝動機構を介してモータ１５の出力を伝達させる伝達経路へと、モータ１５の接続先を切替ることができる。この接続切替により、モータ１５の過回転を防止することができる。

この切替機構６０は、モータ１５と変速機２０の出力軸１２とを機械的に接続・遮断するものである。具体的には、切替機構６０は、変速機２０の出力軸１２に第１出力軸接続ギヤ対６２または第２出力軸接続ギヤ対６３のどちらかのギヤ対を介してモータ１５を接続させ、接続切替時には、この接続を遮断し、この接続切替前にはモータ１５が連結されていなかった他方のギヤ対を介して変速機２０の出力軸１２とモータ１５とを接続させる動作をするものである。また切替機構６０は、ＥＣＵ３１の制御により、図示しないアクチュエータなどを介して作動させられる。

この切替機構６０は、要は、モータ１５と第１出力軸接続ギヤ対６２における第１駆動ギヤ６２ａとをトルク伝達できる状態に接続し、またモータ１５と第２出力軸接続ギヤ対６３における第２駆動ギヤ６３ａとをトルク伝達できる状態に接続するクラッチ機構であり、電気的に制御されてその接続状態を切り替えるように構成されている。また、トルクの伝達を、歯同士に噛み合いによって行うように構成されたクラッチや、摩擦力によってトルクを伝達するように構成されたクラッチなどを採用することができる。

図５には、切替機構６０の一例として、歯同士の噛み合いによってトルクを伝達するドグクラッチの例を示してある。より具体的には、モータ１５の回転軸１５ａと共に回転する可動部材が図５における左側すなわちモータ１５側に移動させられている状態では、可動部材と一体化されている連結部６１ｂが、第１駆動ギヤ６２ａに一体化されている歯である連結部６１ａに噛み合って、モータ１５の回転軸１５ａが第１駆動ギヤ６２ａに連結される。これに対して、その可動部材が図５における右側すなわち入力軸１１側に移動させられた場合には、可動部材と一体化されている連結部６１ｃが、第２駆動ギヤ６３ａに一体化されている歯である連結部６１ｄに噛み合って、モータ１５の回転軸１５ａが第２駆動ギヤ６３ａに連結されるように構成されている。第１出力軸接続ギヤ対６２は、回転軸１５ａに対して回転自在に回転する第１駆動ギヤ６２ａと、変速機２０の出力軸１２と一体に回転するように連結されている第１出力軸接続ギヤ６２ｂとを含むものである。この第１駆動ギヤ６２ａと第１出力軸接続ギヤ６２ｂとは、常に噛み合っている。第２出力軸接続ギヤ対６３は、回転軸１５ａに対して回転自在に回転する第２駆動ギヤ６３ａと、変速機２０の出力軸１２と一体に回転するように連結された第２出力軸接続ギヤ６３ｂとを含むものである。この第２駆動ギヤ６３ａと第２出力軸接続ギヤ６３ｂとは、常に噛み合っている。

また、切替機構６０は、変速機２０の出力軸１２とモータ１５との接続位置を切り替えるものである。接続位置は、モータ１５が第１出力軸接続ギヤ対６２を介して変速機２０の出力軸１２に接続されている時は、第１出力軸接続ギヤ対６２である。一方、モータ１５が第２出力軸接続ギヤ対６３を介して、変速機２０の出力軸１２に接続されている時、接続位置は、第２出力軸接続ギヤ対６３である。切替機構６０は、モータ１５が第１出力軸接続ギヤ対６２を介して、変速機２０の出力軸１２に接続されている状態から、モータ１５が第２出力軸接続ギヤ対６３を介して、変速機２０の出力軸１２に接続されている状態へ、接続位置の切替動作を行う。

次に、図６を参照して、本発明の別実施形態に係るモータアシスト制御装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。

図６は、本発明の別実施形態に係るモータアシスト制御装置３００を搭載したハイブリッド車両の構成を模式的に示した図である。モータアシスト制御装置３００は、モータ１５、バッテリ１６、ＥＣＵ３１、切替機構７０などを有する構成である。モータ１５は、切替機構７０、変速機２０、ディファレンシャル６、駆動軸７などを介して駆動輪８に接続される。

切替機構７０は、変速比が互いに異なる２つの伝動機構を介して、モータ１５を駆動装置１に連結させるものである。一の伝動機構の変速比は、第１入力軸接続ギヤ対７２の変速比である。他方の伝動機構の変速比は、第２入力軸接続ギヤ対７３の変速比である。つまり、２つの伝動機構の変速比は、互いに異なる変速比であり、かつ相対的に変速比の大小を比較することが可能である。したがって、切替機構７０は、変速比が相対的に大きい一の伝動機構を介してモータ１５の出力を伝達させていた伝達経路から、変速比が相対的に小さい他方の伝動機構を介してモータ１５の出力を伝達させる伝達経路へと、モータ１５の接続先を切替ることができる。この接続切替により、モータ１５の過回転を防止することができる。

この切替機構７０は、モータ１５と変速機２０の入力軸１１とを機械的に接続・遮断するものである。具体的には、切替機構７０は、変速機２０の入力軸１１に第１入力軸接続ギヤ対７２または第２入力軸接続ギヤ対７３のどちらかのギヤ対を介してモータ１５を接続させ、接続切替時には、この接続を遮断し、この接続切替前にはモータ１５が連結されていなかった他方のギヤ対を介して変速機２０の入力軸１１とモータ１５とを接続させる動作をするものである。また切替機構７０は、ＥＣＵ３１の制御により、図示しないアクチュエータなどを介して作動させられる。

切替機構７０は、要は、モータ１５と第１入力軸接続ギヤ対７２における第１駆動ギヤ７２ａとをトルク伝達できる状態に接続し、またモータ１５と第２入力軸接続ギヤ対７３における第２駆動ギヤ７３ａとをトルク伝達できる状態に接続するクラッチ機構であり、電気的に制御されてその接続状態を切り替えるように構成されている。また、トルクの伝達を、歯同士に噛み合いによって行うように構成されたクラッチや、摩擦力によってトルクを伝達するように構成されたクラッチなどを採用することができる。

図６には、切替機構７０の一例として、歯同士の噛み合いによってトルクを伝達するドグクラッチの例を示してある。より具体的には、モータ１５の回転軸１５ａと共に回転する可動部材が図６における左側すなわちモータ１５側に移動させられている状態では、可動部材と一体化されている連結部７１ｂが、第１駆動ギヤ７２ａに一体化されている歯である連結部７１ａに噛み合って、モータ１５の回転軸１５ａが第１駆動ギヤ７２ａに連結される。これに対して、その可動部材が図６における右側すなわち第２駆動ギヤ７３ａ側に移動させられた場合には、可動部材と一体化されている連結部７１ｃが、第２駆動ギヤ７３ａに一体化されている歯である連結部７１ｄに噛み合って、モータ１５の回転軸１５ａが第２駆動ギヤ７３ａに連結されるように構成されている。第１入力軸接続ギヤ対７２は、回転軸１５ａに対して回転自在に回転する第１駆動ギヤ７２ａと、変速機２０の入力軸１１と一体に回転するように連結されている第１入力軸接続ギヤ７２ｂとを含むものである。この第１駆動ギヤ７２ａと第１入力軸接続ギヤ７２ｂとは、常に噛み合っている。第２入力軸接続ギヤ対７３は、回転軸１５ａに対して回転自在に回転する第２駆動ギヤ７３ａと、変速機２０の入力軸１１と一体に回転するように連結された第２入力軸接続ギヤ７３ｂとを含むものである。この第２駆動ギヤ７３ａと第２入力軸接続ギヤ７３ｂとは、常に噛み合っている。

また、切替機構７０は、変速機２０の入力軸１１とモータ１５との接続位置を切り替えるものである。接続位置は、モータ１５が第１入力軸接続ギヤ対７２を介して、変速機２０の入力軸１１に接続されているとき、第１入力軸接続ギヤ対７２である。一方、モータ１５が第１入力軸接続ギヤ対７３を介して、変速機２０の入力軸１１に接続されているとき、接続位置は、第２入力軸接続ギヤ対７３である。切替機構７０は、モータ１５が第１入力軸接続ギヤ対７２を介して、変速機２０の入力軸１１に接続されている状態から、モータ１５が第２入力軸接続ギヤ対７３を介して、変速機２０の入力軸１１に接続されている状態へ、接続位置の切替動作を行う。

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、上述の実施形態は本発明の一例であって、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲で適宜変更等が可能である。

１…駆動装置、 ２…エンジン、 ３，５１，５３，６１，７１…クラッチ、 ６…ディファレンシャル、 ８…駆動輪、 １１…入力軸、 １２…出力軸、 １５…モータ、 ２０…変速機、 ３１…ＥＣＵ、 ５０，６０，７０…切替機構、 １００，２００，３００…モータアシスト装置。

Claims (5)

1. エンジンから駆動輪に伝達される駆動力に付加する補助駆動力を出力するモータが、変速比が互いに異なる少なくとも二つの伝動機構を介して、前記エンジンから駆動輪に到る駆動力伝達系統のいずれかの箇所に接続され、かつ前記モータと前記二つの伝動機構とを切り替えて接続する切替機構が設けられている車両のモータアシスト制御装置において、
   変速比が相対的に大きい第一の前記伝動機構を介して前記モータが前記駆動力伝達系統に連結されている状態で前記車両の車速が増大した場合に前記モータの回転数が過回転となる車速を第１所定値として決定する過回転車速決定手段と、
   前記第１所定値に基づき、当該第１所定値の車速から前記切替機構が接続切替を完了させる時間分以上遡った時点の車速を、前記モータの補助駆動力の伝達が遮断される車速である第２所定値として決定するモータトルク遮断速度決定手段と、
   前記車両の車速が、前記第２所定値の車速に近づくにつれて、前記モータの補助駆動力を減少させるモータトルク減少制御手段と、
   前記車両の車速が、前記第２所定値の車速から前記切替機構による切替動作が完了するまでの時間分以上経過した時点の車速に到ると、前記モータの補助駆動力を増加させるモータトルク増加制御手段と
   を有することを特徴とするモータアシスト制御装置。
2. 前記駆動力伝達系統は、変速機を備え、
   前記過回転車速決定手段は、前記第１所定値となる車速を、現在の変速比と最大アクセル開度による要求駆動力に基づいて決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータアシスト制御装置。
3. 前記車両の車速が、前記第２所定値である車速以上となったとき、前記切替機構に対して接続切替の実施をさせる切替実施制御手段をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータアシスト制御装置。
4. 前記モータトルク遮断速度決定手段は、前記第２所定値となる車速を、前記第１の所定値の車速から前記切替機構が前記モータと前記動力伝達系統との連結を遮断しニュートラル状態になる時間分以上遡った時点の車速に決定する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータアシスト制御装置。
5. エンジンから駆動輪に伝達される駆動力に付加する補助駆動力を出力するモータが、変速比が互いに異なる少なくとも二つの伝動機構を介して、前記エンジンから駆動輪に到る駆動力伝達系統のいずれかの箇所に接続され、かつ前記モータと前記二つの伝動機構とを切り替えて接続する切替機構が設けられている車両のモータアシストを制御する方法であって、
   変速比が相対的に大きい第一の前記伝動機構を介して前記モータが前記駆動力伝達系統に連結されている状態で前記車両の車速が増大した場合に前記モータの回転数が過回転となる車速を第１所定値として決定する処理と、
   前記第１所定値に基づき、当該第１所定値の車速から前記切替機構が接続切替を完了させる時間分以上遡った時点の車速を、前記モータの補助駆動力の伝達が遮断される車速である第２所定値として決定する処理と、
   前記車両の車速が、前記第２所定値の車速に近づくにつれて、前記モータの補助駆動力を減少させる処理と、
   前記車両の車速が、前記第２所定値の車速から前記切替機構による切替動作が完了するまでの時間分以上経過した時点の車速に到ると、前記モータの補助駆動力を増加させる処理と
   を行うことを特徴とするモータアシスト制御方法。

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