JP2015101192A - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両に搭載したハイブリッドシステムを最適に制御できて、燃費を改善できると共に、ドライバビリティー（乗り心地性）を損なうことがない、ハイブリッド車両及びその制御方法を提供する。
【解決手段】車両発進から内燃機関１０が常用回転数以上になるまでは、「１速」又は「２速」を使用して、第２の駆動系統で動力伝達を行い、第２の駆動系統の使用中にシフトアップする場合は、電動発電機１１によりエンジン回転数を次のギア段の回転数にする回生制御を行い、内燃機関１０が常用回転数以上の場合は、要求トルクに応じて第１の駆動系統に切り替え、内燃機関１０が常用回転数以上の状態から減速する場合は、常に第１の駆動系統を選択して、エンジンブレーキによるトルクと電動発電機１１の回生トルクにより減速する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関と電動発電機と有段変速機構を備えたハイブリッド車両及びその制御方法に関する。

内燃機関と電動発電機と有段変速機構を備えたハイブリッドシステムを搭載して、内燃機関と電動発電機の動力を有段変速機構を介して車輪に伝達するハイブリッド車両では、車両減速時のエネルギーを回生して、車両加速時に使用することが、燃費向上に大きく貢献している。

このハイブリッド車両に関係しては、例えば、モータを変速機構よりエンジン側に搭載すると共に、変速機構にデュアルクラッチ式変速機を使用して、運転者の負側の要求トルク（抵抗トルク）に基づいて、エンジンブレーキ及び回生トルクを制御し、これにより駆動輪側に減速抵抗を付与すると共に、電動機が発電機として機能するようにしたハイブリッド電気自動車の変速制御の変速制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、電動発電機を有段変速機構よりも内燃機関側に搭載したハイブリッドシステムでは、このハイブリッドシステムを搭載した車両の走行中に車両速度が変化した場合には、最適な変速比を選択する必要が生じ、変速動作をしている間は、電動発電機と内燃機関は接続したままなので、変速動作中であっても、電動発電機による、エンジン回転数制御、エンジン回転変動抑制制御、エンジンの始動及び停止制御を行うことができる。しかしながら、変速動作中は、電動発電機が車輪側と切り離された状態になるため、電動発電機によるアシストや回生を行うことができないという問題がある。また、車両減速時の有段変速機構でシフトダウンしている間やドライバー(運転者)がクラッチを切ってしまった場合には減速時のエネルギーを回生に使用することができず、燃費向上の効果が薄れてしまう。

一方、電動発電機を有段変速機構よりも車輪側に搭載した場合は、いかなる状態でも電動発電機によるアシストや回生を行うことができる反面、変速動作中における、電動発電機による、エンジン回転数制御、エンジン回転変動抑制制御、エンジンの始動及び停止制御を行うことができず、また、内燃機関の始動及び停止制御においても制約が多くなるという問題がある。

これらの相反する特徴を補うために、従来技術の乗用車用のハイブリッドシステムでは、無段変速機を使用するハイブリッドシステムや、２つの電動発電機を使用するハイブリッドシステムが多く採用されている。しかし、トルクが大きいトラック等のディーゼル商用車では無段変速機の採用は困難であり、また、２つの電動発電機を使用すると、重量の増加により積荷の積載量に影響してしまうという問題がある。

そこで、本発明者は、図１に示すような、内燃機関１０と電動発電機１１と有段変速機構２０を備えたハイブリッドシステム１で、内燃機関１０と有段変速機構２０の間に、内燃機関１０側より順に、電動発電機１１、デュアルクラッチ２１を配設し、このデュアルクラッチ２１は直結ギア段用クラッチ２１ａと変速ギア段用クラッチ２１ｂを備え、直結ギア段用クラッチ２１ａの一方を内燃機関１０と電動発電機１１との出力軸に接続し、直結ギア段用クラッチ２１ａの他方を有段変速機構２０のメインシャフト２０ａの入力軸に接続すると共に、変速ギア段用クラッチ２１ｂの一方を内燃機関１０と電動発電機１１との出力軸に接続し、変速ギア段用クラッチ２１ｂの他方を有段変速機構２０のカウンターシャフト２０ｂの入力軸に接続して構成したハイブリッドシステムを考えた。

しかしながら、この構成のハイブリッドシステムでは、デュアルクラッチ２１の直結ギア段用クラッチ２１ａは、従来技術の直結ギア段の役割を果たし、変速ギア段用クラッチ２１ｂは従来技術の変速機の変速用クラッチの役割を果たすことになっており、このハイブリッドシステムで、従来技術の変速同様の制御を行った場合には、電動発電機１１によるエンジン回転数制御、エンジンの始動及び停止制御等におけるアシストや回生制御を最適に行うことができないという問題がある。

つまり、従来技術通りの制御では、ハイブリッド車両の発進時には「１速」又は「２速」を使用し、変速ギア段用クラッチ２１ｂを使用して発進する。そして、加速中は、車両速度とアクセル開度に応じて最適なギアを選択するために、変速ギア段用クラッチ２１ｂを切断して変速動作を行う。また、一定車両速度で走行している場合は、車両速度とアクセル開度に最適なギアを選択して走行する。さらに、減速中は、車両速度の低下に伴って、エンジン回転数が低下するため、変速ギア段用クラッチ２１ｂを切断してギア段を下げている。このような制御では、従来技術の変速機構を使用したハイブリッドシステムと同じ操作になり、燃費向上の効果が少ないという問題がある。

特開２０１１−７３５７４号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関と電動発電機と有段変速機構を備え、内燃機関と有段変速機構の間に、内燃機関側より順に、電動発電機、直結ギア段用クラッチと変速ギア段用クラッチを備えたデュアルクラッチを配設して構成したハイブリッドシステムを搭載したハイブリッド車両及びその制御方法において、このハイブリッドシステムを最適に制御できて、エンジンの低回転数での使用頻度を向上し、車両減速中に連続して電動発電機により減速エネルギーを回生制御に使用して、燃費を改善できると共に、車両減速中の間も再加速に備えて最適なギアを選択できて、ドライバビリティー（乗り心地性）を損なうことがない、ハイブリッドシステム及びその制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と電動発電機と有段変速機構を備え、前記内燃機関と前記有段変速機構の間に、前記内燃機関側より順に、前記電動発電機、デュアルクラッチを配設し、該デュアルクラッチは直結ギア段用クラッチと変速ギア段用クラッチを備え、前記直結ギア段用クラッチの一方を前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸に接続し、前記直結ギア段用クラッチの他方を前記有段変速機構のメインシャフトの入力軸に接続すると共に、前記変速ギア段用クラッチの一方を前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸に接続し、前記変速ギア段用クラッチの他方を前記有段変速機構のカウンターシャフトの入力軸に接続して構成され、さらに、前記有段変速機構の前記メインシャフトの出力軸の回転数を検出する回転数検出装置を備えると共に、前記直結ギア段用クラッチと前記変速ギア段用クラッチの断接と前記有段変速機構のギア段の切り換えを制御する制御装置を備えたハイブリッド車両において、次のように構成される。

つまり、該制御装置が、前記直結ギア段用クラッチを接続状態にして前記変速ギア段用クラッチを断絶状態にする第１の駆動系統と、前記直結ギア段用クラッチを断絶状態にして前記変速ギア段用クラッチを接続状態にする第２の駆動系統で、前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸と車輪側との間の動力伝達をそれぞれ行う制御を行い、
車両発進して前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上になるまでは、「１速」又は「２速」を使用して、前記第２の駆動系統で動力伝達を行って発進する車両発進制御を、前記第２の駆動系統の使用中にシフトアップする場合は、前記電動発電機によりエンジン回転数を次のギア段の回転数にする回生制御を行うシフトアップ制御を、前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上になった場合は、アクセル開度に基づいて算定された要求トルクに応じて前記第１の駆動系統に切り替える制御を行って走行する走行制御を、前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上の状態から減速する場合は、常に前記第１の駆動系統を選択して、エンジンブレーキによるトルクと前記電動発電機の回生トルクにより減速する減速制御を、それぞれ行うように構成される。

この構成によれば、第１の駆動系統を使用する走行制御により、内燃機関をより低回転で使用できることになるので、内燃機関の低回転数の使用頻度を向上することができ、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる。内燃機関は高回転数になるとフリクションが増加し、効率が低下する。そのため、低回転数、高トルクで走行する方が燃費が良く、燃費向上のためには「高ギア段」＝「低減速比ギア段」で走行する事が望ましく、頻繁に直結ギア段にシフトアップしても、ドライバビリティーを損ねない、この構成のシステムでは燃費を向上する事ができる。また、シフトアップ制御により、変速動作中に内燃機関の慣性エネルギーを回生エネルギーとして回生できる。更に、減速制御により、車両減速中に直結ギア段を使用する事で、再加速に備えたギア段を選んだ状態でも、連続して電動発電機により減速エネルギーを回生エネルギーとして回生できる。

また、上記のハイブリッド車両において、前記制御装置が、前記有段変速機構の前記メインシャフトの入力軸に設けた第２の回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数より低い場合は、前記変速ギア段用クラッチを半クラッチにして走行する低回転制御を行うように構成される。これにより、内燃機関はアイドリング回転数以下では駆動できないので、半クラッチまたはクラッチ断により、内燃機関のストールや共振を防ぐことができる。

あるいは、上記のハイブリッド車両において、更に、前記内燃機関と前記電動発電機との間にクラッチを設けて構成すると共に、前記制御装置が、前記車両発進制御、前記走行制御、前記減速制御において、前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上になったかどうかの判定を行わずに、前記クラッチのオンオフで代用する制御を行うように構成される。これにより、内燃機関の最低駆動回転数以下でも継続して電動発電機が減速エネルギーを回生できるため、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる。

また、上記のハイブリッド車両において、前記制御装置が、前記第１の駆動系統を使用中は、常に再加速要求に備えたギア段を選択しておくギア段選択制御を行うように構成される。この構成により、第１の駆動系統を使用して減速している状態でも、再加速要求に備えたギア段を選択しておくことができる。そのため、ドライバビィリティーを損ねることはない。

また、上記のハイブリッド車両において、前記制御装置が、車両減速時に電動発電機で回生制御が行えない場合には、最適なギア段を選択してエンジンブレーキで減速する第２減速制御を行うように構成される。これにより、電動発電機に電力を供給するバッテリの充電量（ＳＯＣ）に応じて、内燃機関によるブレーキトルクのみで減速させるか、内燃機関によるブレーキトルクと電動発電機による回生トルクの両方で減速させるかを選択して制御するため、バッテリへの過充電を防止することができ、バッテリの故障を防止することができる。また、電動発電機に電力を供給するバッテリの充電量（ＳＯＣ）が十分で電動発電機で回生制御運転ができない場合でも、適量の制動力を発揮できる。

そして、上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関と電動発電機と有段変速機構を備え、前記内燃機関と前記有段変速機構の間に、前記内燃機関側より順に、前記電動発電機、デュアルクラッチを配設し、該デュアルクラッチは直結ギア段用クラッチと変速ギア段用クラッチを備え、前記直結ギア段用クラッチの一方を前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸に接続し、前記直結ギア段用クラッチの他方を前記有段変速機構のメインシャフトの入力軸に接続すると共に、前記変速ギア段用クラッチの一方を前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸に接続し、前記変速ギア段用クラッチの他方を前記有段変速機構のカウンターシャフトの入力軸に接続して構成され、さらに、前記有段変速機構の前記メインシャフトの出力軸の回転数を検出する回転数検出装置を備えたハイブリッド車両におけるハイブリッド車両の制御方法において、次のような方法として構成される。

つまり、前記直結ギア段用クラッチを接続状態にして前記変速ギア段用クラッチを断絶状態にする第１の駆動系統と、前記直結ギア段用クラッチを断絶状態にして前記変速ギア段用クラッチを接続状態にする第２の駆動系統で、前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸と車輪側との間の動力伝達をそれぞれ行い、車両発進の場合には、「１速」又は「２速」を使用して、前記第２の駆動系統で動力伝達を行って発進し、前記第２の駆動系統の使用中にシフトアップする場合は、前記電動発電機によりエンジン回転数を次のギア段の回転数にする回生制御を行い、前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上になった場合は、アクセル開度に基づいて算定された要求トルクに応じて前記第１の駆動系統に切り替える制御を行って走行し、前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上の状態から減速する場合は、常に前記第１の駆動系統を選択して、エンジンブレーキによるトルクと前記電動発電機の回生トルクにより減速することを特徴とする方法として構成される。

このハイブリッド車両の制御方法によれば、第１の駆動系統を使用する車両走行の場合には、内燃機関をより低回転で使用できるので、内燃機関の低回転数の使用頻度を向上することができ、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる。内燃機関は高回転数になるとフリクションが増加し、効率が低下する。そのため、低回転数、高トルクで走行する方が燃費が良く、燃費向上のためには「高ギア段」＝「低減速比ギア段」で走行する事が望ましく、頻繁に直結ギア段にシフトアップしても、ドライバビリティーを損ねない、この構成の制御方法では、燃費を向上する事ができる。また、シフトアップの場合は、変速動作中に内燃機関の慣性エネルギーを回生エネルギーとして回生でき、更に、減速する場合は連続して電動発電機により減速エネルギーを回生エネルギーとして回生できるので、燃費をより向上することができる。

本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、内燃機関と電動発電機と有段変速機構を備え、内燃機関と有段変速機構の間に、内燃機関側より順に、電動発電機、直結ギア段用クラッチと変速ギア段用クラッチを備えたデュアルクラッチを配設して構成したハイブリッドシステムを搭載したハイブリッド車両及びその制御方法において、このハイブリッドシステムを最適に制御できて、内燃機関の低回転数での使用頻度を向上でき、また、車両減速中に連続して電動発電機により減速エネルギーを回生制御に使用できて、燃費を改善できると共に、車両減速中の間も再加速に備えて最適なギアを選択できて、快適なドライバビリティー（乗り心地性）を提供することができる。

本発明に係る第１の実施の形態のハイブリッド車両が搭載するハイブリッドシステムの構成を示す図である。（クラッチなし） 本発明に係る第２の実施の形態のハイブリッド車両が搭載するハイブリッドシステムの構成を示す図である。（クラッチあり）

以下、本発明に係る実施の形態のハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッド車両の制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、有段変速機構２１として、図１及び図２では、代表的な手動変速機の模式図を使用しているが、本発明は、これに限定されない。

本発明に係る第１の実施の形態のハイブリッド車両は、図１に示すような、ハイブリッドシステム１を搭載したハイブリッド車両であり、このハイブリッドシステム１は、エンジン(内燃機関)１０と電動発電機１１と有段変速機構２０を備えている。そして、エンジン１０と有段変速機構２０の間に、エンジン１０側より順に、電動発電機１１、デュアルクラッチ２１を配設している。この電動発電機１１は、順に、フライホイール１２、流体継手１４、デュアルクラッチ２１、有段変速機構２０を介して車輪（図示しない）側と接続されている。

また、デュアルクラッチ２１は、直結ギア段用クラッチ２１ａと変速ギア段用クラッチ２１ｂを備えている。そして、直結ギア段用クラッチ２１ａの一方をエンジン１０及び電動発電機１１の出力軸に接続し、直結ギア段用クラッチ２１ａの他方を有段変速機構２０のメインシャフト２０ａの入力軸に接続し、このメインシャフト２０ａの出力軸を車輪側に接続して構成される。それと共に、変速ギア段用クラッチ２１ｂの一方をエンジン１０及び電動発電機１１の出力軸に接続し、変速ギア段用クラッチ２１ｂの他方を有段変速機構２０のカウンターシャフト２０ｂの入力軸に接続し、このカウンターシャフト２０ｂの出力軸を車輪側に接続して構成される。

すなわち、第１の駆動系統では、エンジン１０の動力と電動発電機１１の動力を、直結ギア段用クラッチ２１ａを介して、有段変速機構２０のメインシャフト２０ａの入力軸に入力後、有段変速機構２０のメインシャフト２０ａの出力軸に出力して、車輪側に伝達すると共に、第２の駆動系では、エンジン１０の動力と電動発電機１１の動力を、変速ギア段用クラッチ２１ｂを介して、有段変速機構２０のカウンターシャフト２０ｂの入力軸に入力後、有段変速機構２０の変速機構２０ｃを介して、有段変速機構２０のメインシャフト２０ａの出力軸に出力して、車輪側に伝達する。これにより、エンジン１０の動力、又は、電動発電機１１の動力(又は回生力)、又は、両方の動力を、このハイブリッドシステム１を搭載したハイブリッド車両の車輪側に伝達することができ、ハイブリッド車両を走行させることができる。

そして、このハイブリッドシステム１では、有段変速機構２０の変速動作中に直結ギア段用クラッチ２１ａの第１の駆動系統を切り、変速を行うが、このとき、変速ギア段用クラッチ２１ｂの第２の駆動系統を接続することで継続して、電動発電機１１によるアシスト又は回生が可能な状態となる。

また、デュアルクラッチを採用し、従来技術の有段変速機構における直結ギア段をデュアルクラッチの片側に置き換えているため、クラッチを含む有段変速機構の全長が長くなることを抑えることができる。

この構成によれば、ハイブリッドシステム１の運転状態やハイブリッド車両の走行状態に応じて、直結ギア段用クラッチ２１ａの断接と変速ギア段用クラッチ２１ｂの断接を適宜使い分けることで、その状態に応じた最適なギア段を選択して走行することができ、燃費を向上させることができる。

また、従来技術のハイブリッドシステム１Ｘの有段変速機構２０Ｘにおける直結ギア段２０Ｘｃに相当する変速機構２０ｃを、デュアルクラッチ２１の片側に置き換えているため、デュアルククラッチ２１と有段変速機構２０を含む変速機構の全長が長くなることを抑えることができる。

この有段変速機構２０の直接ギア段用クラッチ２１ａを摩擦クラッチで構成する。これにより、デュアルクラッチ２１の両側の回転数を完全に一致させることなく、極めて短い時間で変速機構２０ｃを選択することができる。これにより、ハイブリッドシステム１を搭載したハイブリッド車両が、変速機構２０ｃ以下のギアでクルージング走行している状態でも、瞬時に直結ギアを選択し、エンジン回転数を下げることができるため、燃費を向上できる。また、変速機構２０ｃの直結ギアの選択中においては、ドライバー（運転者）の加速要求に備えて常に最適なギア段を選択しておくことが可能である。さらに、ハイブリッド車両の高速走行中には変速機構２０ｃ以上のギアを選択しておき、運転者の加減速操作に合わせて変速機構２０ｃと使い分けることで、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。

また、有段変速機構２０のメインシャフト２０ａの入力軸にトルクリミッタ２３ａを、又は、カウンターシャフト２０ｂの入力軸にトルクリミッタ２３ｂを設けて構成すると、デュアルクラッチ２１が失陥し両方のクラッチ２１ａ、２１ｂが締結してしまった場合でも、トルクリミッタ２３ａ、２３ｂにより一定トルク以上のトルクが伝達されるのを回避できるので、メインシャフト２０ａ、カウンターシャフト２０ｂの破損を防止することができる。

また、デュアルクラッチ２１の制御失陥時に直結ギア段用クラッチ２１ａと変速ギア段用クラッチ２１ｂの両方を断絶状態とするように構成すると、デュアルクラッチ２１の制御やデュアルクラッチ２１を作動させるアクチュエータ（図示しない）が失陥した場合でも、直結ギア段用クラッチ２１ａと変速ギア段用クラッチ２１ｂが接続状態となることを防ぐことができる。

また、有段変速機構２０のメインシャフト２０ａの出力軸に第１回転数（回転数検出装置）センサ３０ａを、有段変速機構２０のメインシャフト２０ａの入力軸に第２回転数センサ（第２の回転数検出装置）３０ｂを、デュアルクラッチ２１に第３回転数センサ３０ｃを設けて構成する。これにより、ハイブリッドシステム１の運転状態をより正確に把握することができ、デュアルクラッチ２１の断接を最適に制御することができるようになるため、燃費をより向上させることができる。

そして、図１に示すように、直結ギア段用クラッチ２１ａと変速ギア段用クラッチ２１ｂの断接を制御する制御装置４１が設けられる。この制御装置４１は、通常は、エンジン１０の全般の制御やエンジン１０を搭載したハイブリッド車両の全般の制御を行う全体システム制御装置４０に組み込まれて構成される。

そして、上記の構成のハイブリッドシステム１を搭載して構成されるハイブリッド車両において、このハイブリッド車両の走行状態を検出する走行状態検出装置（図示しない）を備えて構成する。この走行状態検出装置は、車速、要求トルク、有段変速機構２０のシフトレバーの位置、アクセル開度やブレーキの踏み込み量、エンジン１０の運転状態、電動発電機１１の運転状態等を入力して、走行状態を判断するよう構成される。

また、制御装置４１は、この走行状態検出装置がハイブリッド車両の加速又は減速を検出したときに、直結ギア段用クラッチ２１ａを断絶状態にすると共に変速ギア段用クラッチ２１ｂを接続状態にする制御を行い、走行状態検出装置がハイブリッド車両の一定走行又は始動又は停止を検出したときに、直結ギア段用クラッチ２１ａと変速ギア段用クラッチ２１ｂの両方を断絶状態にする制御を行うように構成される。

これにより、ハイブリッド車両の加速時又は減速時には、変速ギア段用クラッチ２１ｂのみを接続し、第２の駆動系統のみで電動発電機１１によるアシストや回生を維持した状態で、ハイブリッド車両の走行状態に応じた最適なギア段を選択することができ、燃費を向上させることができる。なお、ハイブリッド車両の加速時又は減速時においては、ハイブリッド車両の走行状態に応じて予め選択しておいた最適なギア段に切換えた後に、直結ギア段用クラッチ２１ａの第１の駆動系統を断絶状態にして、変速ギア段用クラッチ２１ｂの第２の駆動系統を接続状態にすると、電動発電機１１によるアシストや回生がより滑らかになる。

また、ハイブリッド車両の一定走行時又は始動時又は停止時には、直結ギア段用クラッチ２１ａと変速ギア段用クラッチ２１ｂの両方を断絶状態にして、エンジン１０と電動発電機１１の側と車輪側の接続を全て解除することで、電動発電機１１によるエンジン回転数制御、エンジン回転変動抑制制御、エンジンの始動及び停止制御を効率よく行うことができる。

さらに、本発明では、制御装置４１が次のような制御を行うように構成される。先ず、直結ギア段用クラッチ２１ａを接続状態にして変速ギア段用クラッチ２１ｂを断絶状態にする第１の駆動系統と、直結ギア段用クラッチ２１ａを断絶状態にして変速ギア段用クラッチ２１ｂを接続状態にする第２の駆動系統で、エンジン１０と電動発電機１１との出力軸と車輪側との間の動力伝達をそれぞれ行う制御を行うように構成される。

そして、車両発進して第１回転数センサ（回転数検出装置）３０ａで検出した回転数Ｎｅｍａがエンジン１０の常用回転数Ｎｅｓ以上になるまでは、「１速」又は「２速」を使用して、第２の駆動系統で動力伝達を行って発進する車両発進制御を行い、また、この第２の駆動系統の使用中にシフトアップする場合は、電動発電機１１によりエンジン回転数Ｎｅを次のギア段の回転数Ｎｅｎにする回生制御を行うシフトアップ制御を行うように構成される。

また、第１回転数センサ３０ａで検出した回転数Ｎｅｍａがエンジン１０の常用回転数Ｎｅｓ以上になった場合は、アクセル開度に基づいて算定された要求トルクに応じて第１の駆動系統に切り替える制御を行って走行する走行制御を行い、第１回転数センサ３０ａで検出した回転数Ｎｅｍａがエンジン１０の常用回転数Ｎｅｓ以上の状態から減速する場合は、常に第１の駆動系統を選択して、エンジンブレーキ（図示しない）によるトルクと電動発電機１１の回生トルクにより減速する減速制御を行うように構成される。

この構成によれば、第１の駆動系統を使用する走行制御により、エンジン１０をより低回転で使用できることになるので、エンジン１０の低回転数の使用頻度を向上することができ、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる。エンジン１０は高回転数になるとフリクションが増加し、効率が低下する。そのため、低回転数、高トルクで走行する方が燃費が良く、燃費向上のためには「高ギア段」＝「低減速比ギア段」で走行することが望ましく、頻繁に直結ギア段にシフトアップしても、ドライバビリティーを損ねない、本システムは燃費を向上することができる。また、シフトアップ制御により、変速動作中にエンジン１０の慣性エネルギーを回生エネルギーとして回生できる。更に、減速制御により、車両減速中に直結ギア段を使用する事で、再加速に備えたギア段を選んだ状態でも、連続して電動発電機１１により減速エネルギーを回生エネルギーとして回生できる。

また、制御装置４１は、第２回転数センサ（第２の回転数検出装置）３０ｂで検出した回転数Ｎｅｍｂがエンジン１０の常用回転数Ｎｅｓより低い場合は、変速ギア段用クラッチ２１ｂを半クラッチにして走行する低回転制御を行うように構成される。これにより、エンジン１０はアイドリング回転数以下では駆動できないので、半クラッチまたはクラッチ断により、エンジン１０のストールや共振を防ぐことができる。

また、制御装置４１は、第１の駆動系統を使用中は、常に再加速要求に備えたギア段を選択しておくギア段選択制御を行うように構成される。この構成により、第１の駆動系統を使用して減速している状態でも、再加速要求に備えたギア段を選択しておくことができる。そのため、ドライバビィリティーを損ねることはない。

さらに、制御装置４１は、車両減速時に電動発電機１１で回生制御が行えない場合には、最適なギア段を選択してエンジンブレーキで減速する第２減速制御を行うように構成される。これにより、電動発電機１１に電力を供給するバッテリの充電量（ＳＯＣ）に応じて、エンジン１０によるブレーキトルクのみで減速させるか、エンジン１０によるブレーキトルクと電動発電機１１による回生トルクの両方で減速させるかを選択して制御するため、バッテリへの過充電を防止することができ、バッテリの故障を防止することができる。また、電動発電機１１に電力を供給するバッテリの充電量（ＳＯＣ）が十分で電動発電機１１で回生制御運転ができない場合でも、適量の制動力を発揮できる。

次に、上記の第１の実施の形態のハイブリッド車両において行われるハイブリッド車両の制御方法について説明する。この制御方法は、次のように構成される。

この制御方法では、直結ギア段用クラッチ２１ａを接続状態にして変速ギア段用クラッチ２１ｂを断絶状態にする第１の駆動系統と、直結ギア段用クラッチ２１ａを断絶状態にして変速ギア段用クラッチ２１ｂを接続状態にする第２の駆動系統で、エンジン１０と電動発電機１１との出力軸と車輪側との間の動力伝達をそれぞれ行う。

また、車両発進の場合には、「１速」又は「２速」を使用して、第２の駆動系統で動力伝達を行って発進し、第２の駆動系統の使用中にシフトアップする場合は、電動発電機１１によりエンジン回転数Ｎｅを次のギア段の回転数Ｎｅｎにする回生制御を行い、第１回転数センサ３０ａで検出した回転数Ｎｅｍａがエンジン１０の常用回転数Ｎｅｓ以上になった場合は、アクセル開度に基づいて算定された要求トルクに応じて第１の駆動系統に切り替える制御を行って走行し、第１回転数センサ３０ａで検出した回転数Ｎｅｍａがエンジン１０の常用回転数Ｎｅｓ以上の状態から減速する場合は、常に第１の駆動系統を選択して、エンジンブレーキによるトルクと電動発電機１１の回生トルクにより減速する。

このハイブリッド車両の制御方法によれば、発進から走行状態に至るまでは、エンジン１０をより低回転で使用できるので、エンジン１０の低回転数の使用頻度を向上することができ、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる。また、シフトアップのときは、変動動作中にエンジン１０の慣性エネルギーを回生エネルギーとして回生できるので、走行中の燃費を向上することができ、更に、減速中に連続して電動発電機１１により減速エネルギーを回生エネルギーとして回生できるので、燃費を向上することができる。

次に、第２の実施の形態のハイブリッド車両について説明する。この第２の実施の形態のハイブリッド車両は、図２に示すようなハイブリッドシステム１Ａを搭載して構成される。この図２に示すハイブリッドシステム１Ａは、図１に示すハイブリッドシステム１の構成に、更に、エンジン１０と電動発電機１１との間にクラッチ（クランク軸用断接装置）１３を設けて構成すると共に、制御装置４１が、車両発進制御、走行制御、減速制御において、第１回転数センサ３０ａで検出した回転数Ｎｅｍａがエンジン１０の常用回転数Ｎｅｓ以上になったかどうかの判定を行わずに、クラッチ１３のオンオフで代用する制御を行うように構成される。これにより、エンジン１０の最低駆動回転数以下でも継続して電動発電機１１が減速エネルギーを回生できるため、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる。

上記の構成のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、エンジン１０と電動発電機１１と有段変速機構２０を備え、エンジン１０と有段変速機構２０の間に、エンジン１０側より順に、電動発電機１１、直結ギア段用クラッチ２１ａと変速ギア段用クラッチ２１ｂを備えたデュアルクラッチ２１を配設して構成したハイブリッドシステム１、１Ａを搭載したハイブリッド車両及びその制御方法において、このハイブリッドシステム１、１Ａを最適に制御できて、エンジン１０の低回転数での使用頻度を向上でき、また、車両減速中に連続して電動発電機１１により減速エネルギーを回生制御に使用できて、燃費を改善できると共に、車両減速中の間も再加速に備えて最適なギアを選択できて、快適なドライバビリティー（乗り心地性）を提供することができる。

１、１Ａ ハイブリッドシステム
１０ エンジン（内燃機関）
１１ 電動発電機
１２ フライホイール
１３ クラッチ（クランク軸用断接装置）
１４ 流体継手
２０ 有段変速機構
２０ａ メインシャフト
２０ｂ カウンターシャフト
２０ｃ 変速機構
２１ デュアルクラッチ
２１ａ 直結ギア段用クラッチ
２１ｂ 変速ギア段用クラッチ
２２ 車輪
３０ａ 第１回転数センサ（回転数検出装置）
３０ｂ 第２回転数センサ（第２の回転数検出装置）
３０ｃ 第３回転数センサ
４０ 全体システム制御装置
４１ 制御装置
Ｎｅ エンジン回転数
Ｎｅｎ 次のギア段での回転数
Ｎｅｍａ 第１回転数センサで検出した回転数
Ｎｅｍｂ 第２回転数センサで検出した回転数
Ｎｅｓ エンジンの常用回転数

Claims (6)

1. 内燃機関と電動発電機と有段変速機構を備え、前記内燃機関と前記有段変速機構の間に、前記内燃機関側より順に、前記電動発電機、デュアルクラッチを配設し、該デュアルクラッチは直結ギア段用クラッチと変速ギア段用クラッチを備え、前記直結ギア段用クラッチの一方を前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸に接続し、前記直結ギア段用クラッチの他方を前記有段変速機構のメインシャフトの入力軸に接続すると共に、前記変速ギア段用クラッチの一方を前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸に接続し、前記変速ギア段用クラッチの他方を前記有段変速機構のカウンターシャフトの入力軸に接続して構成され、さらに、前記有段変速機構の前記メインシャフトの出力軸の回転数を検出する回転数検出装置を備えると共に、前記直結ギア段用クラッチと前記変速ギア段用クラッチの断接と前記変速機構のギア段の切り換えを制御する制御装置を備えたハイブリッド車両において、
   該制御装置が、
   前記直結ギア段用クラッチを接続状態にして前記変速ギア段用クラッチを断絶状態にする第１の駆動系統と、前記直結ギア段用クラッチを断絶状態にして前記変速ギア段用クラッチを接続状態にする第２の駆動系統で、前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸と車輪側との間の動力伝達をそれぞれ行う制御を行い、
   車両発進して前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上になるまでは、「１速」又は「２速」を使用して、前記第２の駆動系統で動力伝達を行って発進する車両発進制御を、
   前記第２の駆動系統の使用中にシフトアップする場合は、前記電動発電機によりエンジン回転数を次のギア段の回転数にする回生制御を行うシフトアップ制御を、
   前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上になった場合は、アクセル開度に基づいて算定された要求トルクに応じて前記第１の駆動系統に切り替える制御を行って走行する走行制御を、
   前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上の状態から減速する場合は、常に前記第１の駆動系統を選択して、エンジンブレーキによるトルクと前記電動発電機の回生トルクにより減速する減速制御を、それぞれ行うように構成されたことを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記制御装置が、前記有段変速機構の前記メインシャフトの入力軸に設けた第２の回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数より低い場合は、前記変速ギア段用クラッチを半クラッチにして走行する低回転制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 更に、前記内燃機関と前記電動発電機との間にクラッチを設けて構成すると共に、
   前記制御装置が、
   前記車両発進制御、前記走行制御、前記減速制御において、前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上になったかどうかの判定を行わずに、前記クラッチのオンオフで代用する制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御装置が、
   前記第１の駆動系統を使用中は、常に再加速要求に備えたギア段を選択しておくギア段選択制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御装置が、
   車両減速時に電動発電機で回生制御が行えない場合には、最適なギア段を選択してエンジンブレーキで減速する第２減速制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッドシステム。
6. 内燃機関と電動発電機と有段変速機構を備え、前記内燃機関と前記有段変速機構の間に、前記内燃機関側より順に、前記電動発電機、デュアルクラッチを配設し、該デュアルクラッチは直結ギア段用クラッチと変速ギア段用クラッチを備え、前記直結ギア段用クラッチの一方を前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸に接続し、前記直結ギア段用クラッチの他方を前記有段変速機構のメインシャフトの入力軸に接続すると共に、前記変速ギア段用クラッチの一方を前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸に接続し、前記変速ギア段用クラッチの他方を前記有段変速機構のカウンターシャフトの入力軸に接続して構成され、さらに、前記有段変速機構の前記メインシャフトの出力軸の回転数を検出する回転数検出装置を備えたハイブリッド車両におけるハイブリッド車両の制御方法において、
   前記直結ギア段用クラッチを接続状態にして前記変速ギア段用クラッチを断絶状態にする第１の駆動系統と、前記直結ギア段用クラッチを断絶状態にして前記変速ギア段用クラッチを接続状態にする第２の駆動系統で、前記内燃機関と前記電動発電機との出力軸と車輪側との間の動力伝達をそれぞれ行い、
   車両発進の場合には、「１速」又は「２速」を使用して、前記第２の駆動系統で動力伝達を行って発進し、
   前記第２の駆動系統の使用中にシフトアップする場合は、前記電動発電機によりエンジン回転数を次のギア段の回転数にする回生制御を行い、
   前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上になった場合は、アクセル開度に基づいて算定された要求トルクに応じて前記第１の駆動系統に切り替える制御を行って走行し、
   前記回転数検出装置で検出した回転数が前記内燃機関の常用回転数以上の状態から減速する場合は、常に前記第１の駆動系統を選択して、エンジンブレーキによるトルクと前記電動発電機の回生トルクにより減速することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。

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