JP2014141134A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行モードの切替時に運転者に与える違和感を抑制しつつ表示される回転数を切り替えることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】第２クラッチ２１を解放状態に切り替えて内燃機関２を停止させ、ＭＧ３で駆動輪５を駆動するＥＶ走行モードと、第２クラッチ２１を係合状態に切り替えて内燃機関２で駆動輪５を駆動するエンジン走行モードとを実行可能なハイブリッド車両１Ａに適用される制御装置において、ＥＶ走行モード中は、回転数表示部４０に変速機１０の入力軸１１の回転数が模擬回転数として表示され、エンジン走行モード中は、回転数表示部４０に内燃機関２の回転数が表示される。走行モードがＥＶ走行モードからエンジン走行モードに切り替えられた場合には、内燃機関２の始動から判定時間が経過するまで、又は模擬回転数と内燃機関２の回転数との差が許容範囲内になるまで、回転数表示部４０に模擬回転数が表示される。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転数を表示する回転数表示手段を備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

走行用駆動源として内燃機関及び電動機が搭載され、内燃機関で走行するエンジン走行モードと、電動機で走行するモータ走行モードとを実行可能な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、モータ走行モードの場合には自動変速機の入力軸の回転数を回転数表示部に表示し、エンジン走行モードの場合には内燃機関の回転数を回転数表示部に表示する車両が知られている（特許文献１参照）。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、３が存在する。

特開平１０−１２９２９８号公報 特開２０１１−０３７４０９号公報 特開２００７−２６１５８１号公報

特許文献１に示されているような車両では、走行モードをモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える場合に、まず内燃機関を始動し、その後走行モードを切り替える。内燃機関の回転数が０から車両を走行させるために必要な回転数まで上昇するまでには時間がかかる。そのため、特許文献１の車両のように、走行モードの切り替えに伴って回転数表示部に表示する回転数を変更すると回転数表示部に表示される回転数が急に変化し、運転者が違和感を覚えるおそれがある。

そこで、本発明は、走行モードの切替時に運転者に与える違和感を抑制しつつ表示される回転数を切り替えることが可能な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、走行用駆動源として内燃機関及び電動機が搭載され、前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられた変速機と、前記内燃機関と前記変速機との間の動力伝達経路中に設けられ、前記内燃機関と前記変速機との間の動力伝達を許容する伝達状態とその動力伝達を阻止する遮断状態とに切替可能な動力伝達制御手段と、を備え、前記電動機は、前記動力伝達制御手段が前記遮断状態に切り替えられている場合でも前記駆動輪を駆動可能に設けられ、前記内燃機関を停止させるとともに、前記動力伝達制御手段を前記遮断状態に切り替え、前記電動機で前記駆動輪を駆動するモータ走行モードと、前記動力伝達制御手段を前記伝達状態に切り替えて前記内燃機関で前記駆動輪を駆動する機関走行モードと、を実行可能なハイブリッド車両に適用される制御装置において、回転数を表示する回転数表示手段と、前記駆動輪の回転速度、前記電動機の回転数、及び前記変速機の入力軸の回転数の少なくともいずれか一つに基づいて、前記内燃機関の回転数を模擬した模擬回転数を算出する模擬回転数算出手段と、前記モータ走行モードの実行中は、前記模擬回転数を前記回転数表示手段に表示し、前記機関走行モードの実行中は、前記内燃機関の回転数を前記回転数表示手段に表示する表示制御手段と、を備え、前記表示制御手段は、前記車両の走行モードが前記モータ走行モードから前記機関走行モードに切り替えられた場合には、前記内燃機関の始動から予め設定した所定の判定時間が経過するまで、又は前記模擬回転数と前記内燃機関の回転数との差が許容範囲内になるまで、前記模擬回転数を前記回転数表示手段に表示する（請求項１）。

本発明の制御装置では、走行モードがモータ走行モードから機関走行モードに切り替わっても内燃機関の始動から判定時間が経過するまで、又は内燃機関の回転数と模擬回転数との差が許容範囲内になるまでは、回転数表示手段に模擬回転数が表示される。そして、内燃機関の始動から判定時間が経過した場合、又は内燃機関の回転数と模擬回転数との差が許容範囲内になった場合に、回転数表示手段に内燃機関の回転数が表示される。そのため、走行モードの切替時に回転数表示手段に表示される回転数が急に変化することを防止できる。従って、運転者に与える違和感を抑制しつつ回転数表示手段に表示される回転数を切り替えることができる。

本発明の制御装置の一形態において、前記変速機は、互いに異なる大きさの変速比が設定された複数の変速段を有し、シフトレバーの操作にて変速段が切り替わる手動変速機であってもよい（請求項２）。一般に手動変速機を操作する場合には、内燃機関の回転数を参照する。そのため、回転数表示手段に表示される回転数が急に変化することを防止することにより、手動変速機の操作ミスを抑制できる。

以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、走行モードがモータ走行モードから機関走行モードに切り替わっても内燃機関の始動から判定時間が経過するまで、又は内燃機関の回転数と模擬回転数との差が許容範囲内になるまで模擬回転数が表示されるので、回転数表示手段に表示される回転数が急に変化することを防止できる。そのため、運転者に与える違和感を抑制しつつ回転数表示手段に表示される回転数を切り替えることができる。

本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた車両の要部を概略的に示す図。 回転数表示部を拡大して示す図。 車両制御装置が実行する回転数表示制御ルーチンを示すフローチャート。 他の回転数表示部を拡大して示す図。 本発明の制御装置が適用される他の車両の要部を概略的に示す図。

図１は、本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた車両の要部を概略的に示している。この車両１Ａには、走行用駆動源として内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）２及び電動機としてのモータ・ジェネレータ（以下、ＭＧと略称することがある。）３が搭載されている。すなわち、この車両１Ａはハイブリッド車両として構成されている。エンジン２は、ハイブリッド車両に搭載される周知の火花点火式内燃機関である。ＭＧ３は、ハイブリッド車両に搭載されて電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。

また、車両１Ａには手動変速機（以下、変速機と略称することがある。）１０が搭載されている。変速機１０は、前進１速〜５速及び後進の変速段を有する手動変速機として構成されている。変速機１０は、入力軸１１及び出力軸１２を備えている。入力軸１１と出力軸１２との間には、１速〜５速に対応するギヤ対（不図示）が設けられている。各ギヤ対には互いに異なる変速比が設定されている。変速比は、１速のギヤ対、２速のギヤ対、３速のギヤ対、４速のギヤ対、５速のギヤ対の順に小さい。変速機１０は、これらのギヤ対のうちのいずれか１つのギヤ対による回転伝達が選択的に成立するように構成されている。変速機１０は、運転者が操作するシフトレバー１３を備えている。この変速機１０では、運転者がシフトレバー１３を操作することにより入力軸１１と出力軸１２との間の回転伝達に用いられるギヤ対が切り替わって変速段が切り替わる。また、変速機１０は、入力軸１１と出力軸１２との間の回転伝達が遮断されるニュートラル状態に切り替え可能に構成されている。変速機１０は、シフトレバー１３がニュートラル位置に操作された場合に、ニュートラル状態に切り替わる。変速機１０の構造は、車両に搭載される周知の手動変速機と同じでよい。そのため、詳細な説明は省略する。

変速機１０の入力軸１１は、第１クラッチ２０を介してＭＧ３のロータ軸３ａと接続されている。第１クラッチ２０は、周知の摩擦クラッチである。第１クラッチ２０は、入力軸１１とロータ軸３ａとが一体に回転する完全係合状態と、入力軸１１とロータ軸３ａとが切り離される解放状態とに切り替え可能に構成されている。また、第１クラッチ２０は、ロータ軸３ａと入力軸１１とが異なる回転数で回転しつつこれらの間で動力が伝達される状態、いわゆる半クラッチに切り替えることもできる。第１クラッチ２０はクラッチペダルＣＰにて操作される。第１クラッチ２０は、クラッチペダルＣＰが踏まれた場合に解放状態に切り替わり、クラッチペダルＣＰの踏み込みが解除された場合に完全係合状態に切り替わる。そして、クラッチペダルＣＰが途中まで踏み込まれている場合に第１クラッチ２０は半クラッチに切り替わる。なお、このクラッチペダルＣＰと第１クラッチ２０の状態との関係は周知のマニュアル式のクラッチと同じである。そのため、詳細な説明は省略する。

ＭＧ３のロータ軸３ａは、第２クラッチ２１を介してエンジン２の出力軸２ａと接続されている。第２クラッチ２１も周知の摩擦クラッチである。第２クラッチ２１は、出力軸２ａとロータ軸３ａとが一体に回転する係合状態と、出力軸２ａとロータ軸３ａとが切り離される解放状態とに切り替え可能に構成されている。第２クラッチ２１には、第２クラッチ２１の状態を切り替えるためのアクチュエータ２１ａが設けられている。このように第２クラッチ２１は自動クラッチとして構成されている。

変速機１０の出力軸１２は、デファレンシャル機構４と接続されている。デファレンシャル機構４は、入力された動力を左右の駆動輪５に分配する周知の機構である。なお、この図では一方の駆動輪５のみを示す。

車両１Ａには、車両制御装置３０が設けられている。車両制御装置３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。車両制御装置３０は、車両１Ａを適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。車両制御装置３０は、これらのプログラムを実行することによりエンジン２及びＭＧ３等の制御対象に対する制御を行っている。車両制御装置３０には、車両１Ａに係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。車両制御装置３０には、例えばクランク角センサ３１、車輪速センサ３２、入力軸回転数センサ３３、ＭＧ回転数センサ３４、アクセル開度センサ３５、シフトレバーセンサ３６、及びクラッチペダルセンサ３７等が接続されている。クランク角センサ３１は、エンジン２の出力軸２ａの回転数に対応した信号を出力する。車輪速センサ３２は、駆動輪５の回転速度に対応した信号を出力する。入力軸回転数センサ３３は、変速機１０の入力軸１１の回転数に対応した信号を出力する。ＭＧ回転数センサ３４は、ＭＧ３のロータ軸３ａの回転数に対応した信号を出力する。アクセル開度センサ３５は、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセル開度に対応した信号を出力する。シフトレバーセンサ３６は、シフトレバー１３がある位置に応じた信号を出力する。クラッチペダルセンサ３７は、クラッチペダルＣＰの踏み込み量（操作量）に対応した信号を出力する。この他にも車両制御装置３０には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。

また、車両制御装置３０には、回転数表示手段としての回転数表示部４０が接続されている。回転数表示部４０は、車両制御装置３０から出力された回転数を表示する。図２は、回転数表示部４０を拡大して示している。この図に示したように回転数表示部４０は、メーター針４１を動かすことによって回転数を指示する、いわゆるタコメータとして構成されている。この他にも車両制御装置３０には、種々の表示部が接続されているがそれらの図示は省略した。

この車両１Ａでは、エンジン２、ＭＧ３及び第２クラッチ２１の動作を制御することにより複数の走行モードが実現される。複数の走行モードとしては、ＥＶ走行モード及びエンジン走行モード等が設定されている。ＥＶ走行モードでは、第２クラッチ２１が解放状態に切り替えられ、エンジン２が止められる。そして、ＭＧ３で駆動輪５が駆動される。エンジン走行モードでは、第２クラッチ２１が係合状態に切り替えられる。そして、主にエンジン２で駆動輪５が駆動される。

車両制御装置３０は、運転者が車両１Ａに要求する駆動力（要求駆動力）及び車両１Ａの速度（車速）等に応じて走行モードを切り替える。例えば、車両制御装置３０は要求駆動力が予め設定した所定の判定値未満の場合には走行モードをＥＶ走行モードに切り替える。一方、要求駆動力が判定値以上の場合には走行モードをエンジン走行モードに切り替える。なお、要求駆動力は、アクセル開度に基づいて周知の方法で算出すればよい。

車両制御装置３０は、エンジン走行モードでは、エンジン２の出力軸２ａの回転数が回転数表示部４０に表示され、ＥＶ走行モードでは、エンジン２の出力軸２ａの回転数を模擬した模擬回転数が回転数表示部４０に表示されるように、回転数表示部４０に出力する回転数を切り替える。なお、模擬回転数は、現在の車両１Ａの走行状態においてエンジン２の回転数がなると予想される回転数である。模擬回転数としては、例えば変速機１０の入力軸１１の回転数が用いられる。

図３は、車両制御装置３０がこのように回転数表示部４０に表示する回転数を制御するために実行する回転数表示制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、車両１Ａが走行しているか停止しているかに拘わらず所定の周期で繰り返し実行される。

この制御ルーチンにおいて、車両制御装置３０はまずステップＳ１１で車両１Ａの状態を取得する。車両１Ａの状態としては、例えばエンジン２の出力軸２ａの回転数、駆動輪５の回転速度、変速機１０の入力軸１１の回転数、ＭＧ３のロータ軸３ａの回転数、アクセル開度、変速機１０の状態、及びクラッチペダルＣＰの踏み込み量が取得される。なお、変速機１０の状態としては、ニュートラル状態又はいずれかの変速段が取得される。この変速機１０の状態は、シフトレバーセンサ３６の出力信号に基づいて取得すればよい。

続くステップＳ１２において車両制御装置３０は、模擬回転数を算出する。上述したように模擬回転数には、変速機１０の入力軸１１の回転数が用いられる。なお、この他にも例えばＭＧ３のロータ軸３ａの回転数を模擬回転数としてもよい。また、駆動輪５の回転速度、現在の変速段、及び現在の第１クラッチ２０の状態に基づいてエンジン２の回転数を推算し、その推算値を模擬回転数としてもよい。

次のステップＳ１３において車両制御装置３０は、エンジン２が停止中か否か判定する。この判定は、エンジン２の出力軸２ａの回転数に基づいて行えばよい。エンジン２が運転中と判定した場合はステップＳ１４に進み、車両制御装置３０はエンジン停止過渡期か否か判定する。このエンジン停止過渡期とは、エンジン２への燃料供給及びエンジン２における燃料の燃焼を中止してから出力軸２ａが停止するまでの期間のことである。エンジン停止過渡期か否かは、エンジン２に対する制御及び出力軸２ａの回転数に基づいて判定すればよい。

エンジン停止過渡期ではないと判定した場合はステップＳ１５に進み、車両制御装置３０はエンジン２の始動から予め設定した所定の判定時間が経過したか、又はエンジン２の回転数（以下、実回転数と称することがある。）と模擬回転数との差が予め設定した許容範囲内か否か判定する。判定時間としては、例えば始動後にエンジン２の回転数が０から車両１Ａを走行させるために必要な回転数に達するまでに要する時間が設定される。許容範囲は、回転数表示部４０に表示する回転数を模擬回転数から実回転数に切り替えた際に運転者が違和感を覚えないように適宜に設定すればよい。具体的には、例えば−１００〜＋１００ｒｐｍの範囲が設定される。エンジン２の始動から判定時間が経過していると判定した場合、又は実回転数と模擬回転数との差が許容範囲内と判定した場合はステップＳ１６に進み、車両制御装置３０は回転数表示部４０に表示する表示値に実回転数を設定する。

一方、ステップＳ１３でエンジン２が停止中と判定した場合、ステップＳ１４でエンジン停止過渡期であると判定した場合、又はステップＳ１５でエンジン２の始動から判定時間が経過しておらず、かつ実回転数と模擬回転数との差が許容範囲外と判定した場合はステップＳ１７に進み、車両制御装置３０は表示値に模擬回転数を設定する。

ステップＳ１６又はステップＳ１７で表示値を設定した後はステップＳ１８に進み、車両制御装置３０は表示制御を実行する。この表示制御では、設定した表示値が回転数表示部４０に表示されるように回転数表示部４０を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

以上に説明したように、本発明では、走行モードがＥＶ走行モードからエンジン走行モードに切り替わってもエンジン２の始動から判定時間が経過するまで、又は実回転数と模擬回転数の差が許容範囲内になるまで、回転数表示部４０には模擬回転数が表示される。そして、エンジン２の始動から判定時間が経過した場合、又は実回転数と模擬回転数の差が許容範囲内になった場合に、回転数表示部４０に実回転数が表示される。そのため、回転数表示部４０に表示される回転数が急に変化することを防止できる。従って、運転者に与える違和感を抑制しつつ回転数表示部４０に表示される回転数を切り替えることができる。

なお、本発明における回転数表示部４０は、図２に示したものに限定されない。例えば図４に示したように実回転数を指示するための第１針５１と、模擬回転数を指示するための第２針５２とを備えた回転数表示部４０であってもよい。第１針５１は、ＥＶ走行モードの場合には０を指す。一方、エンジン走行モードの場合には、第２針５２と重なるように動く。

上述した形態では、ＭＧ３が本発明の電動機に相当する。また、第２クラッチ２１が本発明の動力伝達制御手段に相当する。そのため、係合状態が本発明の伝達状態に相当し、解放状態が本発明の遮断状態に相当する。そして、ＥＶ走行モードが本発明のモータ走行モードに相当し、エンジン走行モードが本発明の機関走行モードに相当する。図２のステップＳ１２を実行することにより車両制御装置３０が本発明の模擬回転数算出手段として機能する。図２のステップＳ１３〜Ｓ１９を実行することにより車両制御装置３０が本発明の表示制御手段として機能する。

本発明が適用されるハイブリッド車両は図１に示した車両に限定されない。例えば図５に示す車両１Ｂに本発明を適用してもよい。なお、図５において図１と共通の部分には、同一の符号を付して説明を省略する。この図に示すようにこの車両１Ｂでは、エンジン２の出力軸２ａと変速機１０の入力軸１１とがクラッチ６０を介して接続されている。クラッチ６０には、クラッチ６０の状態を切り替えるためのアクチュエータ６０ａが設けられている。クラッチ６０は車両１Ａの第２クラッチ２１と同様に構成されている。変速機１０の出力軸１２はＭＧ３のロータ軸３ａと一体回転するように接続されている。また、ＭＧ３のロータ軸３ａはデファレンシャル機構４とも接続されている。この車両１Ｂでは、車両制御装置３０がクラッチペダルセンサ３７の出力信号に応じてアクチュエータ６０ａを制御する。そのため、クラッチ６０もクラッチペダルＣＰの踏み込み操作にて動作する。ただし、車両制御装置３０は、走行モードがＥＶ走行モードの場合にはエンジン２と駆動輪５との間の動力伝達が遮断されるようにクラッチ６０を解放状態に切り替える。

このような車両１Ｂでも、上述した形態と同様に車両制御装置３０が図３の回転数表示制御ルーチンを実行することにより、回転数表示部４０に表示される回転数が急に変化することを防止できる。従って、運転者に与える違和感を抑制しつつ回転数表示部４０に表示される回転数を切り替えることができる。なお、この車両１Ｂではクラッチ６０が本発明の動力伝達制御手段に相当する。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される車両の変速機は前進の最高段が５速の変速機に限定されない。変速機の前進の最高段は３速、４速又は６速以上であってもよい。また、本発明が適用される車両は、マニュアル式の変速機が搭載されたハイブリッド車両に限定されない。自動変速機が搭載されたハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。さらに、本発明が適用されるハイブリッド車両には、モータ・ジェネレータの代わりに電動機が設けられていてもよい。

１Ａ、１Ｂ 車両
２ 内燃機関
３ モータ・ジェネレータ（電動機）
５ 駆動輪
１０ 手動変速機
１３ シフトレバー
２１ 第２クラッチ（動力伝達制御手段）
３０ 車両制御装置（模擬回転数算出手段、表示制御手段）
４０ 回転数表示部（回転数表示手段）
６０ クラッチ（動力伝達制御手段）

Claims (2)

1. 走行用駆動源として内燃機関及び電動機が搭載され、
   前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられた変速機と、
   前記内燃機関と前記変速機との間の動力伝達経路中に設けられ、前記内燃機関と前記変速機との間の動力伝達を許容する伝達状態とその動力伝達を阻止する遮断状態とに切替可能な動力伝達制御手段と、を備え、
   前記電動機は、前記動力伝達制御手段が前記遮断状態に切り替えられている場合でも前記駆動輪を駆動可能に設けられ、
   前記内燃機関を停止させるとともに、前記動力伝達制御手段を前記遮断状態に切り替え、前記電動機で前記駆動輪を駆動するモータ走行モードと、前記動力伝達制御手段を前記伝達状態に切り替えて前記内燃機関で前記駆動輪を駆動する機関走行モードと、を実行可能なハイブリッド車両に適用される制御装置において、
   回転数を表示する回転数表示手段と、
   前記駆動輪の回転速度、前記電動機の回転数、及び前記変速機の入力軸の回転数の少なくともいずれか一つに基づいて、前記内燃機関の回転数を模擬した模擬回転数を算出する模擬回転数算出手段と、
   前記モータ走行モードの実行中は、前記模擬回転数を前記回転数表示手段に表示し、前記機関走行モードの実行中は、前記内燃機関の回転数を前記回転数表示手段に表示する表示制御手段と、を備え、
   前記表示制御手段は、前記車両の走行モードが前記モータ走行モードから前記機関走行モードに切り替えられた場合には、前記内燃機関の始動から予め設定した所定の判定時間が経過するまで、又は前記模擬回転数と前記内燃機関の回転数との差が許容範囲内になるまで、前記模擬回転数を前記回転数表示手段に表示する制御装置。
2. 前記変速機は、互いに異なる大きさの変速比が設定された複数の変速段を有し、シフトレバーの操作にて変速段が切り替わる手動変速機である請求項１に記載の制御装置。

Images