JP2017177881A - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも減速時における回生発電量を増加させることができる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】制御装置７０は、ＨＥＶの減速時にモータージェネレーター２１による回生発電で高電圧バッテリー２４を充電しているときに、加速度センサ６０の測定値Ａが予め設定されたしきい値Ｔ未満である場合は、トランスミッション３０でのシフトダウンをギヤ１段ずつで行う一方で、測定値Ａがしきい値Ｔ以上である場合は、シフトダウンを少なくともギヤ１段飛ばしで行う。【選択図】図１

Description

本発明はハイブリッド車両及びその制御方法に関し、更に詳しくは、従来よりも減速時における回生発電量を増加させたハイブリッド車両及びその制御方法に関する。

近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や減速・制動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば、特許文献１を参照）。

このＨＥＶにおいては、減速時において回生発電を行う際には、トランスミッションでギヤ１段ずつのシフトダウンを行うことにより、モータージェネレーターの回転数を高効率領域に維持することで、回生発電量を増加させることが実施されている。

しかしながら、トランスミッションの変速中は、モータージェネレーターとトランスミッションとの間に設けられているクラッチ機構が断状態になるため、車両の減速度が大きい場合には、モータージェネレーターへのトルク抜けが頻繁に発生して、回生発電量を増加させることが困難になるという問題があった。

特開２００２−２３８１０５号公報

本発明の目的は、従来よりも減速時における回生発電量を増加させることができるハイブリッド車両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本発明のハイブリッド車両は、互いに接続されたエンジン及びモータージェネレーターと、前記モータージェネレーターにモータークラッチを介して接続されたトランスミッションと、前記モータージェネレーターに電気的に接続するバッテリーと、前記モータージェネレーター及びバッテリーを有するハイブリッドシステムと、制御装置と、を備え、前記制御装置が、車両の減速時には、前記モータージェネレーターによる回生発電で前記バッテリーを充電するとともに、前記モータークラッチを断接しつつ前記トランスミッションでのシフトダウンを行うように構成されているハイブリッド車両において、前記ハイブリッド車両の減速度を測定する減速度測定手段を設け、前記制御装置は、前記ハイブリッド車両の減速時に前記モータージェネレーターによる回生発電で前記バッテリーを充電しているときには、前記減速度測定手段の測定値が予め設定されたしきい値未満である場合は、前記シフトダウンをギヤ１段ずつで行う一方で、前記測定値が前記しきい値以上である場合は、前記シフトダウンを少なくともギヤ１段飛ばしで行う制御を実施するように構成されていることを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、互いに接続されたエンジン及びモータージェネレーターと、前記モータージェネレーターにモータークラッチを介して接続されたトランスミッションと、前記モータージェネレーターに電気的に接続するバッテリーと、前記モータージェネレーター及びバッテリーを有するハイブリッドシステムと、を備え、車両の減速時には、前記モータージェネレーターによる回生発電で前記バッテリーを充電するとともに、前記モータークラッチの断接を伴う前記トランスミッションのシフトダウンを行うハイブリッド車両の制御方法において、前記ハイブリッド車両の減速度が予め設定されたしきい値未満であるときは、前記シフトダウンをギヤ１段ずつで行う一方で、前記減速度が前記しきい値以上であるときは、前記シフトダウンを少なくともギヤ１段飛ばしで行うことを特徴とするものである。

本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、ハイブリッド車両の減速度が比較的大きいときには、少なくともギヤ１段飛ばしでシフトダウンするようにしたので、トランスミッションでの変速回数が減少してモータージェネレーターへのトルク抜けが抑制されるため、従来よりも車両の減速時における回生発電量を増加させることができる。

本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。 本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。

このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）は、普通乗用車又はバスやトラックなどの大型自動車であり、エンジン１０、モータージェネレーター２１及びトランスミッション３０と、運転状態に応じて車両を複合的に制御するハイブリッドシステム２０と、ＥＣＵ等からなる制御装置７０とを主に備えている。

エンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このエンジン１０には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト１３の一端は、エンジンクラッチ１４（例えば、湿式多板クラッチなど）を介してモータージェネレーター２１の回転軸２２の一端に接続されている。

モータージェネレーター２１には、発電運転が可能な永久磁石式の交流同期モーターが用いられている。このモータージェネレーター２１の回転軸２２の他端は、モータークラッチ１５（例えば、湿式多板クラッチなど）を通じて、トランスミッション３０のインプットシャフト３１に接続されている。このモータージェネレーター２１は、エンジン本体１１を始動するスターターモーター（図示せず）の代わりに、クランキングを行う機能も有している。

トランスミッション３０には、ＨＥＶの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ自動的に変速するＡＭＴ又はＡＴが用いられている。このトランスミッション３０における変速操作は、変速段制御装置であるＴＣＭ７１により制御される。変速操作は、インプットシャフト３１の回転数（車速に相当）が予め設定された変速回転数になったときに自動的に開始される。この変速操作の際には、１回の変速ごとにモータークラッチ１５が断接されて、エンジン１０及びモータージェネレーター２１とトランスミッション３０とが切り離され、又は結合される。

トランスミッション３０で変速された回転動力は、アウトプットシャフト３２に接続されたプロペラシャフト３３を通じてデファレンシャル３４に伝達され、後輪である一対の駆動輪３５にそれぞれ駆動力として分配される。

ハイブリッドシステム２０は、モータージェネレーター２１と、そのモータージェネレーター２１に電気的に接続するインバーター２３、高電圧バッテリー２４、ＤＣ／ＤＣコンバーター２５及び低電圧バッテリー２６とを有している。

高電圧バッテリー２４としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー２６には鉛バッテリーが用いられる。

ＤＣ／ＤＣコンバーター２５は、高電圧バッテリー２４と低電圧バッテリー２６との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー２６は、各種の車両電装品２７に電力を供給する。

これらのエンジン１０及びハイブリッドシステム２０は、制御装置７０により制御される。具体的には、ＨＥＶの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム２０は高電圧バッテリー２４から電力を供給されたモータージェネレーター２１により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動・減速時においては、モータージェネレーター２１による回生発電を行い、プロペラシャフト３３等に発生する余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー２４を充電する。

特に、減速時のモータージェネレーター２１による回生発電時には、モータージェネレーター２１の回転数を高効率領域に維持するために、ＴＣＭ７１はトランスミッション３０で目標変速段へシフトダウンする制御を行うようになっている。

また、このＨＥＶは、エンジンクラッチ１４を断状態、かつモータークラッチ１５を接状態にすることで、モータージェネレーター２１のみを駆動源とする、いわゆるモーター単独走行が可能となる。通常、このモーター単独走行時には、エンジン１０は停止される。

更に、ＨＥＶには、減速度を測定する減速度測定手段である加速度センサ６０が設置されている。なお、減速度測定手段は加速度センサ６０に限るものではなく、例えばＨＥＶの車速に基づいて算出することもできる。

このようなＨＥＶの制御方法を、制御装置７０の機能として図２に基づいて以下に説明する。なお、制御装置７０は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて、エンジン１０、モータージェネレーター２１、ＴＣＭ７１や加速度センサ６０などの各部と接続している。

制御装置７０は、ＨＥＶの減速時にモータージェネレーター２１による回生発電で高電圧バッテリー２３を充電しているときにおいて（Ｓ１０）、加速度センサ６０の測定値Ａを入力し（Ｓ２０）、予め設定されたしきい値Ｔ以上であるか否かを判定する（Ｓ３０）。このしきい値Ｔは、トランスミッション３０におけるギヤ１段のシフトダウンに必要な時間と、そのシフトダウンによりＨＥＶが減速する大きさとから算出される。

そして、制御装置７０は、測定値Ａがしきい値Ｔ未満である場合には、ＴＣＭ７１を通じてトランスミッション３０で目標変速段へのシフトダウンをギヤ１段ずつで行う（Ｓ４０）。その一方で、制御装置７０は、測定値Ａがしきい値Ｔ以上である場合には、トランスミッション３０で目標変速段へのシフトダウンを少なくともギヤ１段飛ばしで行う（Ｓ５０）。

このように、ＨＥＶの減速度が比較的大きいときには、少なくともギヤ１段飛ばしでシフトダウンするようにしたので、トランスミッション３０での変速回数が減少してモータージェネレーター２１へのトルク抜けが抑制されるため、従来よりもＨＥＶの減速時における回生発電量を増加させることができるのである。

１０ エンジン
２０ ハイブリッドシステム
２１ モータージェネレーター
２４ 高電圧バッテリー
３０ トランスミッション
６０ 加速度センサ
７０ 制御装置
７１ ＴＣＭ

Claims (2)

1. 互いに接続されたエンジン及びモータージェネレーターと、前記モータージェネレーターにモータークラッチを介して接続されたトランスミッションと、前記モータージェネレーターに電気的に接続するバッテリーと、前記モータージェネレーター及びバッテリーを有するハイブリッドシステムと、制御装置と、を備え、
   前記制御装置が、車両の減速時には、前記モータージェネレーターによる回生発電で前記バッテリーを充電するとともに、前記モータークラッチを断接しつつ前記トランスミッションでのシフトダウンを行うように構成されているハイブリッド車両において、
   前記ハイブリッド車両の減速度を測定する減速度測定手段を設け、
   前記制御装置は、前記ハイブリッド車両の減速時に前記モータージェネレーターによる回生発電で前記バッテリーを充電しているときには、前記減速度測定手段の測定値が予め設定されたしきい値未満である場合は、前記シフトダウンをギヤ１段ずつで行う一方で、
   前記測定値が前記しきい値以上である場合は、前記シフトダウンを少なくともギヤ１段飛ばしで行う制御を実施するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。
2. 互いに接続されたエンジン及びモータージェネレーターと、前記モータージェネレーターにモータークラッチを介して接続されたトランスミッションと、前記モータージェネレーターに電気的に接続するバッテリーと、前記モータージェネレーター及びバッテリーを有するハイブリッドシステムと、を備え、
   車両の減速時には、前記モータージェネレーターによる回生発電で前記バッテリーを充電するとともに、前記モータークラッチの断接を伴う前記トランスミッションのシフトダウンを行うハイブリッド車両の制御方法において、
   前記ハイブリッド車両の減速度が予め設定されたしきい値未満であるときは、前記シフトダウンをギヤ１段ずつで行う一方で、
   前記減速度が前記しきい値以上であるときは、前記シフトダウンを少なくともギヤ１段飛ばしで行う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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