JP2020124999A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチの耐久性の低下を抑制する。【解決手段】エンジンと、モータジェネレータと、モータジェネレータを駆動するインバータと、インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置と、エンジンの出力軸とモータジェネレータの回転軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう第１クラッチと、モータジェネレータの回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう第２クラッチと、を備えるハイブリッド車両において、車速が所定車速以下で且つモータジェネレータのトルクが所定トルク以上のときには、第２クラッチをスリップさせる。そして、第２クラッチをスリップさせているときに、第２クラッチの温度が所定温度以上に至ると、第１クラッチを解放させると共に第２クラッチを係合させる。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

従来、この種のハイブリッド車両としては、エンジンと、エンジンの動力を用いて発電する発電機と、モータと、発電機およびモータに電力ラインを介して接続されたバッテリと、モータから駆動輪までのトルク伝達経路に介装されたクラッチと、を備えるハイブリッド車両において、モータのモータロックの発生を検出し且つインバータの温度が温度判定用閾値以上の場合、クラッチを滑らせるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両では、こうした制御により、モータロックが発生した場合のインバータの温度上昇を抑制している。

特開２００８−１２６８６７号公報

上述のハイブリッド車両において、クラッチのスリップが継続すると、クラッチの温度が上昇し、クラッチの耐久性が低下する懸念がある。

本発明のハイブリッド車両は、クラッチの耐久性の低下を抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車両は、
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を駆動するインバータと、
前記インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置と、
前記エンジンの出力軸と前記モータジェネレータの回転軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう第１クラッチと、
前記モータジェネレータの回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう第２クラッチと、
前記エンジンと前記モータジェネレータと前記第１クラッチと前記第２クラッチとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、
車速が所定車速以下で且つ前記モータジェネレータのトルクが所定トルク以上のときには、前記第２クラッチをスリップさせ、
前記第２クラッチをスリップさせているときに、前記第２クラッチの温度が所定温度以上に至ると、前記第１クラッチを解放させると共に前記第２クラッチを係合させる、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車両では、車速が所定車速以下で且つモータジェネレータのトルクが所定トルク以上のときには、第２クラッチをスリップさせる。これにより、モータジェネレータを回転させることができるから、モータジェネレータの特定の相やインバータの特定の素子に電流が流れ続けるのを抑制することができ、モータジェネレータやインバータの温度上昇を抑制することができる。そして、第２クラッチをスリップさせているときに、第２クラッチの温度が所定温度以上に至ると、第１クラッチを解放させると共に第２クラッチを係合させる。これにより、第２クラッチの更なる温度上昇を抑制することができ、第２クラッチの耐久性が低下するのを抑制することができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット５０により実行されるクラッチ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、第１クラッチ２４と、モータジェネレータ２６と、インバータ２８と、蓄電装置としてのバッテリ３０と、第２クラッチ３２と、変速機３４と、電子制御ユニット５０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。第１クラッチ２４は、例えば油圧駆動の摩擦クラッチとして構成されており、エンジン２２のクランクシャフトとモータジェネレータ２６の回転軸との動力の伝達およびその解除を行なう。

モータジェネレータ２６は、同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを有する。インバータ２８は、モータジェネレータ２６の駆動に用いられると共に電力ラインを介してバッテリ３０に接続されている。モータジェネレータ２６は、電子制御ユニット５０によってインバータ２８の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。バッテリ３０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素バッテリとして構成されている。

第２クラッチ３２は、例えば油圧駆動の摩擦クラッチとして構成されており、モータジェネレータ２６の回転軸と変速機３４の入力軸との動力の伝達およびその解除を行なう。変速機３４は、例えば４段変速や６段変速、８段変速、１０段変速などの自動変速機として構成されており、入力軸や出力軸、複数の遊星歯車、油圧駆動の複数の摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）を有する。この変速機３４の出力軸は、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６に接続されている。

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサからのエンジン２２のクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからのエンジン２２の冷却水温Ｔｗを挙げることができる。また、モータジェネレータ２６の回転子の回転位置を検出する回転位置センサからのモータジェネレータ２６の回転位置θｍや、モータジェネレータ２６の各相に流れる電流を検出する電流センサからのモータジェネレータ２６のＶ相およびＷ相の電流Ｉｖ，Ｉｗ、モータジェネレータ２６に取り付けられた温度センサ２６ａからのモータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔも挙げることができる。さらに、インバータ２８に取り付けられた温度センサ２８ａからのインバータ２８の温度Ｔｉｎｖや、バッテリ３０の端子間に取り付けられた電圧センサからのバッテリ３０の電圧Ｖｂ、バッテリ３０の出力端子に取り付けられた電流センサからのバッテリ３０の電流Ｉｂ、バッテリ３０に取り付けられた温度センサからのバッテリ３０の温度Ｔｂも挙げることができる。加えて、第２クラッチ３２に取り付けられた温度センサ３２ａからの第２クラッチ３２の温度Ｔｃｌｔ、変速機３４の入力軸の回転数を検出する回転数センサからの変速機３４の入力軸の回転数Ｎｉｎ、変速機３４の出力軸の回転数を検出する回転数センサからの変速機３４の出力軸の回転数Ｎｏｕｔも挙げることができる。イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。

電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、エンジン２２や、第１クラッチ２４、インバータ２８、第２クラッチ３２、変速機３４への制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット５０は、クランク角センサからのエンジン２２のクランクシャフトのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、回転位置センサからのモータジェネレータ２６の回転子の回転位置θｍに基づいてモータジェネレータ２６の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算したり、電流センサからのバッテリ３０の電流Ｉｂに基づいてバッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣを演算したりしている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、電子制御ユニット５０は、エンジン２２の回転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）やエンジン２２を回転停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行するように、エンジン２２と第１クラッチ２４とモータジェネレータ２６（インバータ２８）と第２クラッチ３２と変速機３４とを制御する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、登坂路でアクセルペダル６３踏み込まれて且つ車両が略停止しているときの第１，第２クラッチ２４，３２の制御について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行されるクラッチ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。

図２のクラッチ制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、最初に、車速Ｖや、モータジェネレータ２６のトルクＴｍ、モータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔ、インバータ２８の温度Ｔｉｎｖ、第２クラッチ３２の温度Ｔｃｌｔなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、車速Ｖは、車速センサ６８により検出された値を入力するものとした。モータジェネレータ２６のトルクＴｍは、直前にモータジェネレータ２６の駆動に用いたトルク指令Ｔｍ＊、または、ｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて推定した値を入力するものとした。なお、ｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑは、モータジェネレータ２６の電気角θｅを用いてＶ相およびＷ相の電流Ｉｖ，Ｉｗを座標変換（３相−２相変換）することにより得られる。モータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔは、温度センサ２６ａにより検出された値を入力するものとした。インバータ２８の温度Ｔｉｎｖは、温度センサ２８ａにより検出された値を入力するものとした。第２クラッチ３２の温度Ｔｃｌｔは、温度センサ３２ａにより検出された値を入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆと比較すると共に（ステップＳ１１０）、モータジェネレータ２６のトルクＴｍを閾値Ｔｍｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆは、車両が停止している（第２クラッチ３２を係合させているときにモータジェネレータ２６がロック状態になる）か否かを判定するのに用いられる閾値であり、車速センサ６８の仕様（検出精度）に基づいて定められ、例えば、０．５ｋｍ／ｈ〜１．５ｋｍ／ｈ程度が用いられる。閾値Ｔｍｒｅｆは、モータジェネレータ２６からある程度のトルクが出力されているか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、モータジェネレータ２６の定格トルクの４０％〜６０％程度のトルクが用いられる。ステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理は、第２クラッチ３２を係合させているときにモータジェネレータ２６の特定の相やインバータ２８の特定の素子に大きい電流が流れてモータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔやインバータ２８の温度Ｔｉｎｖが急上昇する可能性があるか否かを判定する処理である。

ステップＳ１１０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆよりも高いときや、ステップＳ１２０でモータジェネレータ２６のトルクＴｍが閾値Ｔｍｒｅｆ未満のときには、第２クラッチ３２を係合させているときにモータジェネレータ２６の特定の相やインバータ２８の特定の素子に大きい電流が流れる可能性が低く、モータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔやインバータ２８の温度Ｔｉｎｖが急上昇する可能性は低いと判断し、フラグＦに値０を設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。この場合、通常走行を行なう。

通常走行におけるＨＶ走行モードでは、第１クラッチ２４および第２クラッチ３２を係合（完全係合）させる（係合で保持させる場合を含む）。また、変速段Ｇｒがアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて変速機３４の目標変速段Ｇｒ＊を設定し、変速機３４の変速段Ｇｒが目標変速段Ｇｒ＊となるように変速機３４を制御する。さらに、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと変速機３４の変速段Ｇｒとに基づいて変速機３４の入力軸に要求される要求トルクＴｉｎ＊を設定し、第２クラッチ３２を係合させているときに要求トルクＴｉｎ＊が変速機３４の入力軸に出力されるようにエンジン２２およびモータジェネレータ２６（インバータ２８）を制御する。

通常走行におけるＥＶ走行モードでは、第１クラッチ２４を解放させる（解放で保持させる場合を含む）と共に第２クラッチ３２を係合（完全係合）させる（係合で保持させる場合を含む）。また、変速段Ｇｒがアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて変速機３４の目標変速段Ｇｒ＊を設定し、変速機３４の変速段Ｇｒが目標変速段Ｇｒ＊となるように変速機３４を制御する。さらに、ＨＶ走行モードと同様に要求トルクＴｉｎ＊を設定し、第２クラッチ３２を係合させているときに要求トルクＴｉｎ＊が変速機３４の入力軸に出力されるようにモータジェネレータ２６（インバータ２８）を制御する。

ステップＳ１１０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下で且つステップＳ１２０でモータジェネレータ２６のトルクＴｍが閾値Ｔｍｒｅｆ以上のときには、第２クラッチ３２を係合させているときにモータジェネレータ２６の特定の相やインバータ２８の特定の素子に大きい電流が流れてモータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔやインバータ２８の温度Ｔｉｎｖが急上昇する可能性があると判断し、フラグＦの値を調べる（ステップＳ１４０）。そして、フラグＦが値０のときには、第１クラッチ２４を係合または解放で保持させると共に第２クラッチ３２をスリップさせ（ステップＳ１５０）、フラグＦに値１を設定して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。

第２クラッチ３２をスリップさせることにより、車両が停止しているときでもモータジェネレータ２６が回転するから、モータジェネレータ２６の特定の相やインバータ２８の特定の素子に大きい電流が流れる続けるのを抑制することができ、モータジェネレータ２６やインバータ２８の温度上昇を抑制することができる。ただし、第２クラッチ３２をスリップさせると、第２クラッチ３２により伝達されるトルクが小さくなる。実施例では、これを踏まえて、車両のずり下がりを抑制するためのずり下がり抑制制御を実行するものとした。詳細には、ＨＶ走行モードのときには、第２クラッチ３２をスリップさせているときに要求トルクＴｉｎ＊が変速機３４の入力軸に出力されるようにエンジン２２およびモータジェネレータ２６（インバータ２８）を制御する。また、ＥＶ走行モードのときには、第２クラッチ３２をスリップさせているときに要求トルクＴｉｎ＊が変速機３４の入力軸に出力されるようにモータジェネレータ２６（インバータ２８）を制御する。こうした制御により、車両のずり下がりを抑制しつつ、モータジェネレータ２６を回転させることができる。

こうしてフラグＦに値１を設定すると、次回にステップＳ１４０を実行するときには、フラグＦが値１であると判定し、第２クラッチ３２をスリップさせているか否かを判定する（ステップＳ１７０）。そして、第２クラッチ３２をスリップさせていると判定したときには、第２クラッチ３２の温度Ｔｃｌｔを閾値Ｔｃｌｔｒｅｆと比較する（ステップＳ１８０）。ここで、閾値Ｔｃｌｔｒｅｆは、第２クラッチ３２の過熱温度よりもある程度低い温度として定められ、例えば、２３０℃〜２７０℃程度が用いられる。第２クラッチ３２の温度Ｔｃｌｔが閾値Ｔｃｌｔｒｅｆ未満のときには、第１クラッチ２４を係合または解放で保持させると共に第２クラッチ３２をスリップで保持させ（ステップＳ１５０）、フラグＦに値１を設定して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１８０で温度Ｔｃｌｔが閾値Ｔｃｌｔｒｅｆ以上のときには、第１クラッチ２４を解放させる（解放で保持させる場合を含む）と共に第２クラッチ３２を係合（完全係合）させ（ステップＳ１９０）、フラグＦに値１を設定して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。この場合、エンジン２２を運転している場合には運転停止し、通常走行モードにおけるＥＶ走行モードと同様の制御を行なうものとした。こうした制御により、第２クラッチ３２の更なる温度上昇を抑制することができ、第２クラッチ３２の耐久性が低下するのを抑制することができる。なお、実施例では、第２クラッチ３２を係合させているときに第２クラッチ３２の温度Ｔｃｌｔが閾値Ｔｃｌｔｒｅｆ未満で安定する程度に第２クラッチ３２に十分な作動油が冷却用として供給されるものとした。また、第２クラッチ３２を係合すると、モータジェネレータ２６の特定の相やインバータ２８の特定の素子に大きい電流が流れてモータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔやインバータ２８の温度Ｔｉｎｖが急上昇する可能性がある。

こうして第２クラッチ３２を係合すると、次回にステップＳ１７０を実行するときには、第２クラッチ３２をスリップさせていないと判定し、モータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔを閾値Ｔｍｏｔｒｅｆと比較すると共に（ステップＳ２１０）、インバータ２８の温度Ｔｉｎｖを閾値Ｔｉｎｖｒｅｆと比較する（ステップＳ２２０）。ここで、閾値Ｔｍｏｔｒｅｆは、モータジェネレータ２６の過熱温度よりもある程度低い温度として定められ、例えば、１５０℃〜１９０℃程度が用いられる。閾値Ｔｉｎｖｒｅｆは、インバータ２８の過熱温度よりもある程度低い温度として定められ、例えば、１５０℃〜１９０℃程度が用いられる。

ステップＳ２１０でモータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔが閾値Ｔｍｏｔｒｅｆ未満で且つステップＳ２２０でインバータ２８の温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔｉｎｖｒｅｆ未満のときには、第１クラッチ２４を解放で保持させると共に第２クラッチ３２を係合で保持させ（ステップＳ１９０）、フラグＦに値１を設定して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ２１０でモータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔが閾値Ｔｍｏｔｒｅｆ以上のときや、ステップＳ２２０でインバータ２８の温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔｉｎｖｒｅｆ以上のときには、第１クラッチ２４が解放で保持させると共に第２クラッチ３２をスリップさせ（ステップＳ１５０）、フラグＦに値１を設定して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。これにより、モータジェネレータ２６やインバータ２８の更なる温度上昇を抑制することができる。なお、実施例では、モータジェネレータ２６の特定の相やインバータ２８の特定の素子に大きい電流が流れていないときにモータジェネレータ２６の温度Ｔｍｏｔが閾値Ｔｍｏｔｒｅｆ未満で且つインバータ２８の温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔｉｎｖｒｅｆ未満で安定する程度に図示しない冷却装置によりモータジェネレータ２６やインバータ２８が冷却されるものとした。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下で且つモータジェネレータ２６のトルクＴｍが閾値Ｔｍｒｅｆ以上のときには、第２クラッチ３２をスリップさせる。これにより、モータジェネレータ２６の特定の相やインバータ２８の特定の素子に大きい電流が流れる続けるのを抑制することができ、モータジェネレータ２６やインバータ２８の温度上昇を抑制することができる。そして、第２クラッチ３２をスリップさせているときに、第２クラッチ３２の温度Ｔｃｌｔが閾値Ｔｃｌｔｒｅｆ以上に至ると、第１クラッチ２４を解放させると共に第２クラッチ３２を係合（完全係合）させる。これにより、第２クラッチ３２の更なる温度上昇を抑制することができ、第２クラッチ３２の耐久性が低下するのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ３０を用いるものとしたが、キャパシタを用いるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータジェネレータ２６が「モータジェネレータ」に相当し、インバータ２８が「インバータ」に相当し、バッテリ３０が「蓄電装置」に相当し、第１クラッチ２４が「第１クラッチ」に相当し、第２クラッチ３２が「第２クラッチ」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド車両の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ 第１クラッチ、２６ モータジェネレータ、２６ａ，２８ａ，３２ａ 温度センサ、２８ インバータ、３０ バッテリ、３２ 第２クラッチ、３４ 変速機、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、５０ 電子制御ユニット、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ。

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を駆動するインバータと、
   前記インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置と、
   前記エンジンの出力軸と前記モータジェネレータの回転軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう第１クラッチと、
   前記モータジェネレータの回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう第２クラッチと、
   前記エンジンと前記モータジェネレータと前記第１クラッチと前記第２クラッチとを制御する制御装置と、
   を備えるハイブリッド車両であって、
   前記制御装置は、
   車速が所定車速以下で且つ前記モータジェネレータのトルクが所定トルク以上のときには、前記第２クラッチをスリップさせ、
   前記第２クラッチをスリップさせているときに、前記第２クラッチの温度が所定温度以上に至ると、前記第１クラッチを解放させると共に前記第２クラッチを係合させる、
   ハイブリッド車両。

Images