JP2016124522A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】低温時の燃費が向上したハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両１は、エンジン１０と、エンジン１０と駆動輪５０との間の動力伝達を遮断可能なクラッチＫ０と、ＭＧ２０と、ＭＧ２０と駆動輪５０との間の動力伝達を遮断可能なクラッチＫ２と、ＭＧ２０を潤滑するオイルをＭＧ２０のロータ２２に供給する油圧回路３２と、エンジン１０、ＭＧ２０、クラッチＫ０およびクラッチＫ２の制御を行なうＥＣＵ１００とを備える。ＥＣＵ１００は、オイルの温度がしきい値より低い場合には、クラッチＫ２を切り離した状態で油圧回路３２を駆動しつつ、ロータ２２を所定の回転速度以上の回転速度で回転させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、エンジンに連結される入力軸を有する変速機と、クラッチを介して変速機の入力軸に連結されたモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車両に関する。

特開２０１３−２２４０８２号公報には、エンジンとクラッチとモータジェネレータと自動変速機とで構成されるハイブリッド車両が開示されている。この構成のハイブリッド車両では、モータジェネレータは、自動変速機の潤滑油によって冷却される。

特開２０１３−２２４０８２号公報

低温時には、作動油の粘度が高く、回転軸の回転抵抗が大きくなるので燃費向上のためには早期に作動油の温度を上昇させることが好ましい。モータージェネレーターの内部では、ローターが回転するときに作動油（潤滑油）が攪拌される。作動油が撹拌されると、作動油の温度が上昇する。

しかし、上記のような構成の車両では、エンジンを使用せずにモータジェネレーターで走行するＥＶ走行を行なうか、エンジンおよびモータジェネレーターを使用して走行するＨＶ走行を行なうかにかかわらず、ドライバーの駆動力要求の変化に応じて、モータジェネレーターの回転速度が変化する。作動油が低温であるときに、潤滑油を攪拌して作動油の温度を上昇させようとしても、モータジェネレーターの回転速度が変化すると、温度上昇が生じるほど作動油を攪拌することができない場合がある。作動油を所望の回転速度以上で攪拌することができないと、作動油の温度が上昇せず、作動油の粘度が高く回転部分の回転抵抗が大きい状態が継続するため、燃費が悪化してしまう。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は低温下での燃費が向上したハイブリッド車両を提供することである。

この発明は、要約すると、ハイブリッド車両であって、エンジンと、モータジェネレータと、モータジェネレータと駆動輪との間の動力伝達を遮断可能なクラッチと、モータジェネレータを潤滑するオイルをモータジェネレータのロータに供給する油圧回路と、エンジン、モータジェネレータ、およびクラッチの制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、オイルの温度がしきい値より低い場合には、クラッチを切り離した状態で油圧回路を駆動しつつ、ロータを所定の回転速度以上の回転速度で回転させる。

上記のように制御することによって、ユーザの駆動力要求が変化したり、車速が変化したりした場合であっても、モータジェネレータのロータを安定して回転させることができる。ロータが回転するとオイルが攪拌されオイルの温度が早期に上昇する。これによりオイルの粘度が早期に低下し、回転系の回転抵抗が低下するので低温時の燃費が改善される。

本発明によれば、低温時のハイブリッド車両の燃費が向上する。

本実施の形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 ＭＧ２０とトルクコンバータ３０と変速機４０と油圧回路３２とを収容するトランスミッションケース６０の側面図である。 ＥＣＵ１００が実行するクラッチＫ２とＭＧ２０に対する制御を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態に係る車両におけるモータ回転速度および作動油の回転抵抗の時間変化を示した波形図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、同一または相当する部品には同一の符号を付し、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。図１を参照して、ハイブリッド車両（以下、単に車両と記載する）１は、エンジン１０と、クラッチＫ０と、クラッチＫ２と、モータジェネレータ（以下、ＭＧと記載する）２０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２２と、バッテリ２４と、トルクコンバータ３０と、油圧回路３２と、変速機４０と、駆動輪５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。

エンジン１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０の出力軸であるクランク軸は、クラッチＫ０を介在してトルクコンバータ３０の入力軸に連結される。

クラッチＫ０は、エンジン１０の出力軸とトルクコンバータ３０の入力軸との間を動力伝達状態にする場合に係合し、エンジン１０の出力軸とトルクコンバータ３０の入力軸との間を動力遮断状態にする場合に解放する。

ＭＧ２０は、たとえば、三相交流回転電機である。ＭＧ２０は、バッテリ２４からＰＣＵ２２を経由して供給される電力によって駆動される。ＭＧ２０は、車両１の駆動力を発生させるモータとして機能と、エンジン１０を始動させるスタータとしての機能と、エンジンの動力または路面からの反力を受けて発電するジェネレータとしての機能とを有する。

ＭＧ２０は、ロータ２２とステータ２３とを含む。ＭＧ２０のロータ２２は、クラッチＫ２を介在してトルクコンバータ３０の入力軸に連結される。トルクコンバータ３０の出力軸は、変速機４０の入力軸に連結される。変速機４０の出力軸は、駆動輪５０に連結される。

トルクコンバータ３０は、クラッチＫ０およびＫ２に接続されたトルクコンバータ３０の入力軸に連結されるポンプインペラーと、変速機４０の入力軸に連結されるタービンインペラーと、ポンプインペラーとタービンインペラーとの間に設けられるステータとを含む。トルクコンバータ３０の入力軸と出力軸とは、ロックアップクラッチが係合状態になることにより回転が同期し、ロックアップクラッチが解放状態になることにより回転の同期が解除される。

変速機４０は、複数の変速段を連続的にかつ自動的に変更する有段式自動変速機である。変速機は、複数の変速段を形成するためのブレーキおよびクラッチを含む。変速機４０は、無段変速機等のその他の形式の自動変速機であってもよいし、手動変速機であってもよい。

油圧回路３２は、機械式オイルポンプ（以下、ＭＯＰ（Mechanical Oil Pump）とも記載する）３４と電動式オイルポンプ（以下、ＥＯＰ（Electrical Oil Pump）とも記載する）３６とを含む。ＭＯＰ３４は、エンジン１０またはＭＧ２０を動力源としてトルクコンバータ３０の入力軸やポンプインペラーの回転とともに作動する。ＭＯＰ３４は、変速機４０の下部に設けられるオイルパン（図２参照）に貯留する作動油を油圧回路３２内のソレノイドバルブ等の供給対象に供給する。ＥＯＰ３６は、ＭＯＰ３４が回転停止している際に補助的に用いられる。

油圧回路３２は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、ＭＯＰ３４から供給される作動油の油圧をソレノイドバルブ等の各種調整弁を用いて調整した後に、クラッチＫ０、クラッチＫ２および変速機４０内のブレーキやクラッチに作動油を供給する。

クラッチＫ０、クラッチＫ２および変速機４０内のブレーキやクラッチはいずれも、油圧回路３２から供給される作動油の油圧によりクラッチピストンが移動させられて、各クラッチにおいて動力の受け渡しを行なう２つの回転体（摩擦材が設けられたドライブプレートおよびドリブンプレート）との間で摩擦が発生して互いの相対回転がなくなるように力が働くことにより係合する（すなわち、２つの回転体の回転が同期する）。なお、クラッチＫ０は、たとえば、湿式多板クラッチである。また、クラッチＫ２は、たとえば、ドグクラッチである。

ＥＣＵ１００は、車両１の運転状態に応じて、クラッチＫ０、クラッチＫ２および変速機４０内のクラッチおよびブレーキのうちの少なくともいずれかが係合または解放するように油圧回路３２を制御する。

ＥＣＵ１００は、たとえば、クラッチＫ０が解放状態であって、かつ、エンジン１０が停止状態である場合に、エンジン１０の作動が要求されると、クラッチＫ０を係合する。これにより、エンジン１０とＭＧ２０との間で動力伝達状態となる。そのため、ＭＧ２０によってエンジン１０をクランキングしたり、あるいは、車両１の惰性走行時のＭＧ２０の回転軸の回転によりエンジン１０をクランキングしたりすることによってエンジン１０を作動させることができる。エンジン１０が作動することによって、車両１は、エンジン１０の動力あるいはエンジン１０の動力に加えてＭＧ２０の動力を用いて走行する。またエンジン１０の作動によるＭＧ２０を用いた発電あるいは車両１の惰性走行時におけるＭＧ２０を用いた発電によってバッテリ２４を充電することも可能となる。

一方、ＥＣＵ１００は、たとえば、クラッチＫ０が係合状態であって、かつ、エンジン１０が作動状態である場合に、エンジン１０の停止が要求されると、クラッチＫ０を解放するとともに、燃料噴射を停止して、エンジン１０の作動を停止させる。

ＥＣＵ１００は、車両１の運転状態に応じてエンジン１０の作動を要求したり、エンジン１０の停止を要求したりする。ＥＣＵ１００は、たとえば、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量と車両１の速度に基づく車両１に要求されるパワー（要求パワー）を算出し、要求パワーがしきい値を超える場合に、エンジン１０の作動を要求してもよいし、要求パワーがしきい値を下回る場合に、エンジン１０の停止を要求してもよい。

車両１は、各種センサとして、油温センサ３８と、電池温度センサ１０４と、電流センサ１０６と、電圧センサ１０８と、レゾルバ１１０と、出力軸回転速度センサ１１２とをさらに含む。

油温センサ３８は、油圧回路３２によって循環する潤滑油の温度Ｔｏｉｌを示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。

電池温度センサ１０４は、バッテリ２４の温度ＴＢを検出する。電池温度センサ１０４は、バッテリ２４の温度ＴＢを示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。

電流センサ１０６は、バッテリ２４の電流ＩＢを検出する。電流センサ１０６は、バッテリ２４の電流ＩＢを示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。

電圧センサ１０８は、バッテリ２４の電圧ＶＢを検出する。電圧センサ１０８は、バッテリ２４の電圧ＶＢを示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。

レゾルバ１１０は、ＭＧ２０の回転軸の回転角θを検出する。レゾルバ１１０は、ＭＧ２０の回転軸の回転角θを示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。ＥＣＵ１００は、レゾルバ１１０からの検出信号に基づいてＭＧ２０の回転速度Ｎｍを算出する。

出力軸回転速度センサ１１２は、変速機４０の出力軸の回転速度Ｎｏを検出する。出力軸回転速度センサ１１２は、変速機４０の出力軸の回転速度Ｎｏを示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。ＥＣＵ１００は、出力軸回転速度センサ１１２からの検出信号に基づいて車両１の速度Ｖを算出する。

図２は、ＭＧ２０とトルクコンバータ３０と変速機４０と油圧回路３２とを収容するトランスミッションケース６０の側面図である。上述したとおり、ＭＧ２０は、トルクコンバータ３０の入力軸に連結される。変速機４０は、トルクコンバータ３０の出力軸に連結される。トランスミッションケース６０においては、ＭＧ２０を収納する筐体部分の内部と、変速機４０を収納する筐体部分の内部とは、作動油が移動可能に連通している。

図２の矢印Ａ１に示すように油圧回路３２のＭＯＰ３４またはＥＯＰ３６によって変速機４０からＭＧ２０へ作動油が送出され、矢印Ａ２に示すようにＭＧ２０から変速機４０の油圧回路３２に作動油が戻される。矢印Ａ１、Ａ２に相当する油路がトランスミッションケース６０の内部または外部に設けられる。

このような構成のハイブリッド車両では、低温始動時には、ＭＧ２０によって作動油を攪拌して作動油の温度を上昇させて早期に燃費の改善を図ることが考えられる。しかし、ドライバーの駆動力要求が変化すると、ＭＧ２０の出力が変化するので、安定して作動油を攪拌することができない。

そこで、本実施の形態では、ＥＣＵ１００は、作動油の温度がしきい値より低い場合には、クラッチＫ２を切り離した状態で油圧回路３２を駆動して変速機４０から作動油をＭＧ２０に供給する。さらに、ＥＣＵ１００は、走行時および停車時において、ＭＧ２０のロータ２２を所定の回転速度以上の回転速度で回転させる。これにより、低温時には作動油の攪拌が確保され作動油の温度が早期に上昇し、作動油の粘度が下がることによって燃費が向上する。

図３はＥＣＵ１００が実行するクラッチＫ２とＭＧ２０に対する制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１、図３を参照して、まず、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１において、作動油の温度がしきい値よりも小さいか否かを判断する。油温＜しきい値、が成立した場合には（Ｓ１でＹＥＳ）ステップＳ２に処理が進められ、成立しなかった場合には（Ｓ１でＮＯ）ステップＳ５に処理が進められる。

ステップＳ２では、ＥＣＵ１００は、クラッチＫ２を解放する。続いてステップＳ３において、ＥＣＵ１００は、ＭＧ２０の回転速度を、所定値以上の一定回転速度とする。そして、ステップＳ４において、ＥＣＵ１００は、ＭＧ２０によるアシスト無しのエンジン１０による走行を実行する。この場合、要求トルクを制限する処理を同時に行なっても良い。

一方、ステップＳ１からステップＳ５に処理が進んだ場合には、ＥＣＵ１００は、クラッチＫ２の係合を許可する。そしてステップＳ６において、ＥＣＵ１００は、必要に応じてＭＧ２０のアシストを用いる通常走行を実行する。

ステップＳ４またはＳ６の処理が終了すると、ステップＳ７に処理が進められ、制御はメインルーチンに戻される。

図４は、本実施の形態に係る車両におけるモータ回転速度と作動油の回転抵抗の時間変化を示した波形図である。なお、参考のため、クラッチＫ２を有さない構成の車両の検討例について破線で波形を示している。

図４に示されるように、破線で示した検討例の波形では、停止時（アイドリング時）には、モータ回転速度は低く、その間は作動油の回転抵抗は高いままである。そして走行中はモータ回転速度は、ユーザの駆動力要求に応じて変動している。

これに対し、実線で示した本発明の実施の形態の場合には、クラッチＫ２を油温が低いときには切り離しているのでモータ回転速度を一定に保ち、作動油の攪拌を安定して行なうことができる。このため、作動油の回転抵抗も停止時においても早期に低下し、破線の波形に比べて回転抵抗が低くなっている。したがって、燃費を向上させることができる。なお、その後作動油の温度がしきい値に達するとクラッチＫ２の係合が許可され、比較例と同様にモータ回転速度も変動するようになる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１０ エンジン、２２ ロータ、２３ ステータ、２４ バッテリ、３０ トルクコンバータ、３２ 油圧回路、３８ センサ、４０ 変速機、５０ 駆動輪、６０ トランスミッションケース、１０４ 電池温度センサ、１０６ 電流センサ、１０８ 電圧センサ、１１０ レゾルバ、１１２ 出力軸回転速度センサ、Ｋ０，Ｋ２ クラッチ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   モータジェネレータと、
   前記モータジェネレータと駆動輪との間の動力伝達を遮断可能なクラッチと、
   前記モータジェネレータを潤滑するオイルを前記モータジェネレータのロータに供給する油圧回路と、
   前記エンジン、前記モータジェネレータ、および前記クラッチの制御を行なう制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記オイルの温度がしきい値より低い場合には、前記クラッチを切り離した状態で前記油圧回路を駆動しつつ、前記ロータを所定の回転速度以上の回転速度で回転させる、ハイブリッド車両。

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