JP2013107437A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マニュアルクラッチシステムを備えたハイブリッド車両であっても電気走行モードを実行させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】マニュアルクラッチシステム１０には、車両１を停車させるためにクラッチペダル１２の操作が行われた場合にレリーズシリンダ１３に供給された油圧を保持でき、かつその保持を解放できるように、電磁弁１８及びチェック弁１９が設けられている。制御装置は、車両１を停車させるためにクラッチペダル１２への操作が行われた後に、電気走行モードの実行が可能である場合に、車両１を発進させるための操作に応答して電気走行モードを車両１に実行させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン及び電動機を走行用駆動源として含み、マニュアルクラッチシステムを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

油圧回路に設けられた複数の電磁弁を有し、車両の変速時にいずれかの電磁弁をＯＮしてクラッチを解放し、変速が完了したらその他複数の電磁弁のＯＮとＯＦＦとを組み合わせてクラッチを係合させるクラッチの自動断続装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

特開２０００−１３６８３２号公報 特開平１１−１０７７９９号公報 特開２００３−１５９９６７号公報

マニュアルクラッチシステムを備えたハイブリッド車両においては、クラッチペダル操作が運転者によって行われるが、エンジンが停止した状態で電気走行モードに移行する前提として、クラッチが解放されることによって動力伝達経路からエンジンが切り離されている必要がある。しかし、クラッチペダル操作が運転者によって任意に行われるから電気走行モードを適切に実行させることができない。

そこで、本発明は、マニュアルクラッチシステムを備えたハイブリッド車両であっても電気走行モードを実行させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の制御装置は、エンジン及び電動機を走行用駆動源として含み、マニュアルクラッチシステムによって前記エンジンと前記電動機との動力伝達経路を断続できるハイブリッド車両に適用されるとともに、前記エンジンを停止させた状態で前記電動機を走行用駆動源とする電気走行モードと、前記エンジンを走行用駆動源とするハイブリッド走行モードとを前記車両に実行させる走行モード制御手段を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記マニュアルクラッチシステムは、前記動力伝達経路内に設けられたクラッチ本体と、運転者にて操作されるクラッチペダルと、供給された油圧に応じて前記クラッチ本体を解放操作するレリーズシリンダと、前記クラッチペダルの操作に応じて前記レリーズシリンダに油圧を供給するマスターシリンダと、前記レリーズシリンダと前記マスターシリンダとを結ぶ油圧回路に設けられ、前記車両を停車させるために前記クラッチペダルの操作が行われた場合に前記レリーズシリンダに供給された油圧を保持でき、かつその保持を解放できる油圧保持手段とを備えており、前記走行モード制御手段は、前記車両を停車させるために前記クラッチペダルへの操作が行われた後に、前記電気走行モードの実行が可能である場合に、前記車両を発進させるための操作に応答して前記電気走行モードを前記車両に実行させるものである（請求項１）。

この制御装置によれば、車両を停車させるためにクラッチペダルの操作が行われた場合に油圧保持手段によってレリーズシリンダの油圧を保持してクラッチ本体を解放状態に維持しておくことができるので、電気走行モードの実行が可能である場合に、車両を発進させるための操作に応答して電気走行モードを車両に実行させることができる。

本発明の制御装置の一態様において、前記走行モード制御手段は、前記電気走行モードの実行が不可能である場合に、前記油圧保持手段にて前記レリーズシリンダに供給された油圧の保持を解放させ、かつ前記車両を発進させるための操作に応答して前記ハイブリッド走行モードを前記車両に実行させてもよい（請求項２）。この態様によれば、電気走行モードの実行が不可能な場合にはハイブリッド走行モードへ移行するので車両の発進が可能である。

本発明の制御装置の一態様において、前記油圧回路は、互いに並列に設けられた二つの経路を含んでおり、前記油圧保持手段として、前記２つの経路の一方の経路に設けられ、作動時に該一方の経路を解放し、かつ非作動時に該一方の経路を遮断する電磁弁と、前記２つの経路の他方の経路に設けられ、前記マスターシリンダから前記レリーズシリンダへ向かう流れを許容し、かつ前記レリーズシリンダから前記マスターシリンダへ向かう流れを阻止するチェック弁とが設けられてもよい（請求項３）。

この態様によれば、電磁弁が非作動時の状態でクラッチペダルが操作された場合、一方の経路が電磁弁で遮断されているため、他方の経路に設けられたチェック弁を介してレリーズシリンダへ油圧が供給される。チェック弁はレリーズシリンダからマスターシリンダへ向かう流れを阻止するため、レリーズシリンダの油圧が保持されてクラッチ本体が解放状態に維持される。従って、レリーズシリンダの油圧を保持するために電力が不要であるから消費電力が低減する。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、車両を停車させるためにクラッチペダルの操作が行われた場合に油圧保持手段によってレリーズシリンダの油圧を保持してクラッチ本体を解放状態に維持しておくことができるので、電気走行モードの実行が可能である場合に、車両を発進させるための操作に応答して電気走行モードを車両に実行させることができる。

本発明の一形態に係る制御装置が適用された車両を模式的に示した全体構成図。 クラッチペダルが踏み込まれた状態の全体構成図。 クラッチペダルが踏み込まれてから離された状態の全体構成図。 クラッチペダル周辺を拡大した説明図。 制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

図１に示すように、車両１は内燃機関２及び電動機としてのモータ・ジェネレータ（ＭＧ）３が走行用動力源として設けられたいわゆるハイブリッド車両として構成されている。内燃機関（以下、エンジンという。）２は火花点火型の内燃機関として構成されている。エンジン２には車両１の停車時にエンジン２を始動させるためのスタータ２ａが設けられている。エンジン２及びＭＧ３は車両１の駆動輪５に至る動力伝達経路６に設けられている。動力伝達経路６には手動変速機（ＭＴ）７が設けられており、ＭＴ７は不図示のシフトレバーを介して運転者に操作される。車両１には、エンジン２とＭＧとの間で動力伝達経路６を断続するマニュアルクラッチシステム１０が設けられている。

マニュアルクラッチシステム１０は、動力伝達経路６内に設けられたクラッチ本体１１と、運転者にて操作されるクラッチペダル１２と、供給された油圧に応じてクラッチ本体１１を解放操作するレリーズシリンダ１３と、クラッチペダル１２の操作に応じてレリーズシリンダ１３に油圧を供給するマスターシリンダ１４とを有する。レリーズシリンダ１３とマスターシリンダ１４とは油圧回路１５にて結ばれており、その油圧回路１５は互いに並列に配置された第１経路１５ａと第２経路１５ｂとを含む。第１経路１５ａには電磁弁１８が、第２経路１５ｂにはチェック弁１９がそれぞれ設けられている。電磁弁１８及びチェック弁１９は本発明に係る油圧保持手段として機能する。図示するように、電磁弁１８は励磁時（作動時）に第１経路１５ａを解放し、かつ非励磁時（非作動時）に第１経路１５ａを遮断するノーマリークローズ型の電磁弁である。チェック弁１９はマスターシリンダ１４からレリーズシリンダ１３に向かう流れを許容し、その反対向きの流れ、即ちレリーズシリンダ１３からマスターシリンダ１４へ向かう流れを阻止する。第１経路１５ａは本発明に係る一方の経路に、第２経路１５ｂは本発明に係る他方の経路にそれぞれ相当する。

従って、図２に示すように、マニュアルクラッチシステム１０は、電磁弁１８の非作動時に運転者がクラッチペダル１２を踏み込む操作を行った場合、第１経路１５ａが電磁弁１８で遮断されているため、第２経路１５ｂに設けられたチェック弁１９を介してレリーズシリンダ１３へ油圧が供給される。これにより、クラッチ本体１１は解放状態となる。チェック弁１９はレリーズシリンダ１３からマスターシリンダ１４へ向かう流れを阻止するため、クラッチペダル１２の操作状態に拘らずレリーズシリンダ１３の油圧が保持されてクラッチ本体１１が解放状態に維持される。従って、レリーズシリンダ１３の油圧を保持するために電力が不要であるから消費電力が低減する。

レリーズシリンダ１３の油圧が保持されている間に運転者がクラッチペダル１２から足を離してもクラッチペダル１２が元の位置に戻らない不自然さを解消するため、図４に示すように、クラッチペダル１２とマスターシリンダ１４とは伸縮可能なプッシュロッド２０にて連結されている。プッシュロッド２０はクラッチペダル１２側の第１部材２０ａとマスターシリンダ１４側の第２部材２０ｂとを有し、これらの部材２０ａ、２０ｂは軸方向に相対移動可能な状態で組み合わされている。これにより、クラッチ本体１１が解放状態に保持されている場合に、マスターシリンダ１４のピストン１４ａの位置を変えずにクラッチペダル１２を元の位置に戻すことができる。

図１に示すように、車両１には、エンジン２、ＭＧ３及びマニュアルクラッチシステム１０の電磁弁１８等の各種の制御対象を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２５が設けられている。ＥＣＵ２５はコンピュータとして構成されており、各種のセンサにて検出された運転パラメータを参照しつつ不図示の記憶装置に保持された所定の制御プログラムに従って上記の制御対象を適正に制御する。ＥＣＵ２５に電気的に接続される各種のセンサとしては、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ２６、エンジン２の回転速度に応じた信号を出力するクランク角センサ２７、不図示のアクセルペダルの操作量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ２８、クラッチ本体１１のストローク量に応じた信号を出力するクラッチストロークセンサ２９、クラッチペダル１２の踏み込み操作に応じた信号を出力するクラッチペダルスイッチ３０、及び不図示のバッテリの蓄電率に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ３１等が設けられている。

ＥＣＵ２５が行う制御としては、例えば、車両１の走行モードを、エンジン２を停止させた状態でＭＧ３を走行用駆動源とする電気走行モードと、エンジン２及びＭＧ３を走行用駆動源とするハイブリッド走行モードとの間で切り替える走行モード切り替え制御がある。車両１の減速時には、駆動輪５から入力されるトルクを利用してＭＧ３で発電してバッテリを充電する回生制御がＥＣＵ２５にて行われる。また、ＥＣＵ２５は車両１の走行中における運転者のクラッチペダル１２の操作に合わせてマニュアルクラッチシステム１０の電磁弁１８を制御する。図３に示すように、ＥＣＵ２５は運転者がクラッチペダル１２を踏み込んだ状態から足を離すまでの過程で、クラッチストロークセンサ２９の信号からのフィードバック制御により電磁弁１８を徐々に解放し、クラッチ本体１１を解放状態から係合状態へ滑らかに移行させる。

本形態はハイブリッド走行モードで走行中の車両１が停車し、その停車から発進に至る過程でＥＣＵ２５が行う制御に特徴がある。図５に示したルーチンのプログラムはＥＣＵ２５に記憶されており、適時に読み出されて所定の演算間隔で繰り返し実行される。

図５に示すように、ステップＳ１では、車両１の停車のためにクラッチペダル１２が操作されたか否かを判定する。具体的には、車両１の車速が減少しながら判定閾値を下回った状態で、クラッチペダル１２が操作されたか否かを判定する。車速の変化は車速センサ２６の信号に基づいて、クラッチペダル１２の操作はクラッチペダルスイッチ３０の信号に基づいてそれぞれ検出される。ステップＳ１が肯定的判定の場合はステップＳ２に進み、否定的判定の場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ２では、車両１が停車したことを確認した上でエンジン２を停止させる（アイドリングストップ）。なお、バッテリの蓄電率が限界値未満である等の特定条件が成立している場合、アイドリングストップは実行されない。ステップＳ３では、運転者の発進意思が反映された操作が行われたか否かを判定する。発進意思が反映された操作としては、例えばアクセルペダルの踏み込み操作等が設定される。このような操作が行われた場合はステップＳ４に進み、そうでない場合は処理を保留する。

ステップＳ４では、電気走行モードの実行の可否を判定する。具体的には、ＥＣＵ２５はバッテリの蓄電率をＳＯＣセンサ３１にて確認し、その蓄電率が電気走行モードの実行が可能な下限値を超えているか否かを判定することにより、電気走行モードの実行の可否を判定している。なお、バッテリの蓄電率の他に種々の要因を加味して電気走行モードの実行の可否を判定することもできる。電気走行モードの実行が可能である場合はステップＳ５に進み、そうでない場合はステップＳ６に進む。

ステップＳ５では、電気走行モードを実行し、ＭＧ３を制御して車両１を走行させる。ステップＳ６では、電気走行モードを実行できないため、エンジン２に搭載されたスタータ２ａにてエンジン２を始動させる。ステップＳ７では、車両１の走行に応じて上昇するクラッチ本体１１のＭＧ３側の回転速度がエンジン２を始動できる始動回転速度以上であるか否かを判定する。クラッチ本体１１のＭＧ３側の回転速度が始動回転速度以上の場合はステップＳ８に進み、そうでない場合は処理が保留される。

ステップＳ８では、クラッチ本体１１を滑らせながら伝達トルクが徐々に増加するように、クラッチストロークセンサ２９の信号からのフィードバック制御により電磁弁１８を制御する。こうした半クラッチ操作によってエンジン２の回転速度を上昇させつつ、エンジン２のファイヤリングを行うことによりエンジン２を始動させる。そして、エンジン２の回転速度がエンジンストールを起さずに自律運転可能なストール回転速度以上になるまで、こうした半クラッチ操作とファイヤリングが続行される（ステップＳ９）。

エンジン２の回転速度がストール回転速度以上になった場合はステップＳ１０に進み、電磁弁１８を完全に解放してクラッチ本体１１を係合状態とする。これにより、車両１は、ハイブリッド走行モードでの停車及びアイドリングストップを経て、電気走行モードの実行が可能な場合に発進とともに電気走行モードへ移行し、車速上昇後にハイブリッド走行モードへ切り替えられる。ハイブリッド走行モードへ切り替えられた後には、上述のように運転者によるクラッチペダル１２の操作に合わせてマニュアルクラッチシステム１０の電磁弁１８が制御されてシフトチェンジが行われる。

本形態によれば、車両１を停車させるためにクラッチペダル１２の操作が行われた場合にレリーズシリンダ１３の油圧を保持してクラッチ本体１１を解放状態に維持しておくことができる。従って、その後の車両発進時に備えて電気走行モードの実行の可否を判断できる。そして、電気走行モードの実行が可能と判断された場合に、その判定結果に応答して電気走行モードへ移行できる。これにより、電気走行モードへの移行によって燃費が向上する。また、電気走行モードを実行できない場合には発進とともにハイブリッド走行モードへ移行できるので、車両の発進が不能となる事態を回避できる。

上記形態において、ＥＣＵ２５は図５の制御ルーチンを実行することにより本発明の制御装置として機能するとともに、本発明の走行モード制御手段及び電気走行モード実行可否判定手段としてそれぞれ機能する。但し、本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明の制御装置が適用可能な車両としては図１の形態に限らない。電動機はクラッチ本体よりも出力側に設けられていればよく、その搭載箇所に制限はない。例えば、電動機は、駆動輪が連結される差動機構や、駆動輪と差動機構との間に設けられてもよい。更に、電動機はインホイールモータとして駆動輪の内部に設けられてもよい。

１ 車両
２ エンジン
３ モータ・ジェネレータ（電動機）
６ 動力伝達経路
１０ マニュアルクラッチシステム
１１ クラッチ本体
１２ クラッチペダル
１３ レリーズシリンダ
１４ マスターシリンダ
１５ 油圧回路
１５ａ 第１経路（一方の経路）
１５ｂ 第２経路（他方の経路）
１８ 電磁弁（油圧保持手段）
１９ チェック弁（油圧保持手段）
２５ ＥＣＵ（制御装置、走行モード制御手段）

Claims (3)

1. エンジン及び電動機を走行用駆動源として含み、マニュアルクラッチシステムによって前記エンジンと前記電動機との動力伝達経路を断続できるハイブリッド車両に適用されるとともに、前記エンジンを停止させた状態で前記電動機を走行用駆動源とする電気走行モードと、前記エンジンを走行用駆動源とするハイブリッド走行モードとを前記車両に実行させる走行モード制御手段を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記マニュアルクラッチシステムは、前記動力伝達経路内に設けられたクラッチ本体と、運転者にて操作されるクラッチペダルと、供給された油圧に応じて前記クラッチ本体を解放操作するレリーズシリンダと、前記クラッチペダルの操作に応じて前記レリーズシリンダに油圧を供給するマスターシリンダと、前記レリーズシリンダと前記マスターシリンダとを結ぶ油圧回路に設けられ、前記車両を停車させるために前記クラッチペダルの操作が行われた場合に前記レリーズシリンダに供給された油圧を保持でき、かつその保持を解放できる油圧保持手段とを備えており、
   前記走行モード制御手段は、前記車両を停車させるために前記クラッチペダルへの操作が行われた後に、前記電気走行モードの実行が可能である場合に、前記車両を発進させるための操作に応答して前記電気走行モードを前記車両に実行させる、
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記走行モード制御手段は、前記電気走行モードの実行が不可能である場合に、前記油圧保持手段にて前記レリーズシリンダに供給された油圧の保持を解放させ、かつ前記車両を発進させるための操作に応答して前記ハイブリッド走行モードを前記車両に実行させる、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記油圧回路は、互いに並列に設けられた二つの経路を含んでおり、
   前記油圧保持手段として、前記２つの経路の一方の経路に設けられ、作動時に該一方の経路を解放し、かつ非作動時に該一方の経路を遮断する電磁弁と、前記２つの経路の他方の経路に設けられ、前記マスターシリンダから前記レリーズシリンダへ向かう流れを許容し、かつ前記レリーズシリンダから前記マスターシリンダへ向かう流れを阻止するチェック弁とが設けられている、請求項１又は２に記載の制御装置。

Images