JP3808009B2 - 車両のハイブリッドシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の動力源にエンジンと回転電機（モータ）を備える車両のハイブリッドシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のハイブリッドシステムとして、エンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねるモータと、モータの入出力軸と変速機の入力軸を連結する歯車伝達機構と、モータにインバータを介して接続される蓄電要素と、を備えたものがある（特願2000-315757号、参照）。この先願例においては、モータの単独発進を基本とする設計思想が見られる。これは、モータの最大トルクが低回転時に大きく、回転が上がるに連れて低下する特性を持つからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、モータの単独発進を基本とするハイブリット車両において、車両状態（蓄電量）や車両の負荷条件（積載量や路面勾配）が厳しい場合においても、車両の遅滞なく円滑な自動発進を確保しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねるモータと、モータの入出力軸と変速機の入力軸を連結する歯車伝達機構と、モータにインバータを介して接続される蓄電要素と、を備える車両のハイブリッドシステムにおいて、車両が停止かつエンジンがアイドル制御かつクラッチが切断かつ変速機がギヤ入れの発進待機状態からモータトルクをアクセル操作量に応じて制御する手段と、この発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてエンジンアシストが必要かどうかを判定する手段と、この判定結果が必要ありのときは、クラッチの接続と共にエンジントルクをモータ回転数とアクセル操作量とから算出されるアシスト値に制御する一方、クラッチの接続後にモータトルクをエンジントルクのアシスト値とモータ回転数とから算出される補正値に基づいて制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００５】
第２の発明は、エンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねるモータと、モータの入出力軸と変速機の入力軸を連結する歯車伝達機構と、モータにインバータを介して接続される蓄電要素と、を備える車両のハイブリッドシステムにおいて、運転者の人為操作に基づくシフト要求を発生する手段と、車両が停止かつエンジンがアイドル制御のときにシフト要求が発生すると、その要求に対応する発進段へのギヤシフトを遂行すべくクラッチの切断および変速機のギヤ入れを制御する手段と、モータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてモータのみの発進に支障がないかどうかを判定する手段と、この判定結果が支障ありのときは、車両が停止かつエンジンがアイドル制御かつクラッチが切断かつ変速機がギヤ入れの発進待機状態からクラッチの接続と共にエンジントルクをアクセル操作量に応じて制御する手段と、同じく判定結果が支障なしのときは、車両が停止かつエンジンがアイドル制御かつクラッチが切断かつ変速機がギヤ入れの発進待機状態からモータトルクをアクセル操作量に応じて制御する手段と、モータトルクの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてエンジンアシストが必要かどうかを判定する手段と、この判定結果が必要ありのときは、クラッチの接続と共にエンジントルクをモータ回転数とアクセル操作量とから算出されるアシスト値に制御する一方、クラッチの接続後にモータトルクをエンジントルクのアシスト値とモータ回転数とから算出される補正値に基づいて制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第３の発明は、第２の発明に係る車両のハイブリッドシステムにおいて、モータ状態およびインバータ状態の検出信号に基づいてモータのみの発進に支障がないかどうかを判定する手段は、蓄電要素の電圧が規定レベル以下かどうか、モータ温度が規定レベル以下かどうか、インバータ温度が規定レベル以下かどうか、について、１つでも yes のときは支障ありを判定することを特徴とする。
【０００７】
第４の発明は、第１の発明または第２の発明に係る車両のハイブリッドシステムにおいて、モータのみの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてエンジンアシストが必要かどうかを判定する手段は、インバータ電圧が正常かどうか、インバータ電流が正常かどうか、モータ回転が正常かどうか、運転者の要求トルクがモータ最大トルク以下かどうか、について、１つでも no のときは必要ありを判定することを特徴とする。
【０００８】
第５の発明は、第１の発明または第２の発明に係る車両のハイブリッドシステムにおいて、モータ回転数がエンジンアイドル回転数未満のときは、モータ回転数をエンジンアイドル相当回転数に置換することを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
第１の発明においては、モータトルクの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいて、エンジンアシストが必要かどうか、が判定される。必要ありの場合、クラッチの接続と共にエンジントルクがモータ回転数とアクセル操作量とから算出のアシスト値に制御され、クラッチの接続後にモータトルクがエンジントルクのアシスト値とモータ回転数とから算出の補正量に基づいて制御されるのである。このため、モータトルクの不足分がエンジントルクにより補償され、車両の積載量が大の坂道発進においても、遅滞なく円滑な発進が確保される。
【００１１】
第２の発明においては、発進待機状態のときにモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいて、モータのみの発進に支障がないかどうか、が判定される。また、モータトルクの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいて、エンジンアシストが必要かどうか、が判定される。つまり、発進制御前に車両状態の確認が行われ、モータトルクのみの発進制御中に車両の負荷状況が判断され、これらの結果に適正な対処が行われるので、モータ３の単独発進を基本とする、ハイブリッド車両の信頼性を大いに高められることになる。
【００１２】
第３の発明においては、モータのみの発進に支障がないかどうか、について、蓄電要素の電圧のみでなく、モータ温度およびインバータ温度からも適確に判定されるのである。
【００１３】
第４の発明においては、エンジンアシストが必要かどうか、については、インバータ電流，インバータ電圧，モータの回転状態、から逸早く適確に判定され、インバータの保護も有効に図れるのである。
【００１４】
第５の発明においては、モータが過大な負荷により停止または逆転するような場合においても、エンジンアイドル相当回転数を擬似的にモータ回転数とすることにより、エンジントルクのアシスト値が算出されるのである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン、２は歯車式の変速機であり、これらの間に摩擦クラッチ３が介装される。エンジン１は、ディーゼルエンジン（または高圧天然ガスを燃料とするCNGエンジン）が採用される。４はモータ（電動機と発電機を兼ねる回転電機）であり、その入出力軸４ａは動力伝達機構５（ギヤボックス）を介して変速機２の入力軸２ａに連結される。
【００１７】
変速機２には、そのギヤシフトを制御するコントロールユニット６が備えられる。コントロールユニット６は、ハイブリッド制御ユニット１０（ハイブリッドECU）に接続され、変速指示手段７（シフタ）の発生要求（シフトアップ信号，シフトダウン信号など）およびハイブリッドECU１０の命令に基づいて変速機のギヤシフトを制御する。
【００１８】
クラッチ３には、これを断続するクラッチアクチュエータ８が備えられる。クラッチアクチュエータ８は、運転者のペダル操作またはハイブリッドECU１０の要求に応じてエンジン１から変速機２およびギヤボックス５への動力の伝達を断続する。エンジン１の燃料噴射量を制御するのがエンジン制御ユニット１５（エンジンECU）であり、エンジン１の回転速度（エンジン回転数）を検出するエンジン回転センサ１６が備えられる。エンジンECU１５は、エンジン回転センサ１６の検出信号およびハイブリッドECU１０の要求に応じてエンジン１の燃料噴射量を制御する。
【００１９】
車輪に制動力を発生させるブレーキアクチュエータ２１は、ブレーキ制御ユニット２０（ブレーキECU）により、通常の走行状態においては、ハイブリッドECU１０からの情報（モータ４の回生制動力）およびブレーキペダル２２の踏み量（要求制動トルク）に基づいて、前輪（従動輪）の配分制動トルクを発生させるほか、後輪（駆動輪）の回生制動トルクで賄い切れない配分制動トルクの不足分を補うように制御される。２３はブレーキペダル２２の踏み量を検出するブレーキセンサである。
【００２０】
モータ４は、高効率および小形軽量化の面から、永久磁石型同期電動機（ＩＰＭ同期モータ）が使用され、蓄電要素９にインバータ１１を介して接続される。蓄電要素９には、ブレーキエネルギを短時間で無駄なく高効率に回生するため、車両の電池許容質量に対して必要な出力密度を確保しやすい、電気二重層キャパシタが使用される。
【００２１】
インバータ１１は、ハイブリッドECU１０の要求に応じてモータ４を電動モードまたは発電モードに制御する。電動モードにおいては、蓄電要素９の充電電力（直流電力）を交流電力に変換してモータ４を駆動する一方、発電モードにおいては、モータ４の発電電力（交流電力）を直流電力に変換して蓄電要素９を充電する。
【００２２】
ギヤボックス５は、モータ４の入出力軸４ａに連結されるドライブギヤ５ａと、変速機２の入力軸２ａに連結されるドリブンギヤ５ｂと、これらに噛み合うアイドラギヤ５ｃと、から構成される。モータ４の入出力軸４ａの回転は、ギヤボックス５により減速され、変速機２の入力軸２ａへ伝達される一方、変速機２の入力軸２ａの回転は、ギヤボックス５により増速され、モータ４の入出力軸４ａへ伝達される。
【００２３】
ハイブリッドECU１０は、アクセルペダル１２の踏み量からアクセル開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ１３と、クラッチ３の断続状態を検出するクラッチ位置センサ１４と、変速機２のギヤポジションを検出するシフト位置センサ１７と、変速機２の出力側の回転速度を検出する車速センサ１８と、モータ４の入出力軸４ａの回転速度を検出するモータ４の回転センサ１９と、モータ状態およびインバータ状態として、モータの巻線温度，インバータのIGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）温度，インバータ電流，インバータ電圧（蓄電要素の電圧）、を検出する手段（図示せず）と、が備えられる。
【００２４】
これらの検出信号および蓄電要素９のSOC（State Of Chage）を含む各種情報（エンジンECU１５，ブレーキECU２０，変速機２のコントロールユニット６，インバータ１１、等から得られる）に基づいて、ハイブリッドECU１０は、クラッチアクチュエータ８，モータ４のインバータ１１、を制御する一方、エンジンECU１５およびブレーキECU２０への要求、変速機２のコントロールユニット６への命令、後述のEHS-ECU（坂道発進制御ユニット）への疑似信号、を送信する。
【００２５】
図２は、蓄電要素９のSOCをパラメータにモータ４の出力とエンジン１の出力との分担比を設定する制御マップであり、ハイブリッドECU１０に格納される。ハイブリッドECU１０は、制御マップから蓄電要素９のSOC情報に応じた出力分担比を求め、この分担比と要求走行トルクに基づいて、モータトルクおよびエンジントルクを制御する。つまり、モータ４が分担出力を発生するようにインバータ１１へのトルク指令を制御する一方、エンジンECU１５への要求（エンジン１の分担出力に応じた燃料供給量）を送信するのである。
【００２６】
モータ４の出力分担比＝１（エンジン１の出力分担比＝０）の場合、クラッチ３を切断した状態において、要求走行トルクがモータ４から得られるようにインバータ１１へのトルク指令を制御する。モータ４の出力分担比＜１（エンジン１の出力分担比＞０）の場合、クラッチ３を接続した状態において、蓄電要素９のSOCの低下に連れてモータ４の分担出力が小さくなり、それに応じてエンジン１の分担出力が大きくなるようにエンジンECUへの要求およびインバータ１１へのトルク指令を制御する。エンジン１の出力分担比が＝１（モータの出力分担比＝０）の場合、要求走行トルクがエンジン１から得られるようにエンジンECU１５へ要求を制御する。
【００２７】
ハイブリッドECU１０は、ブレーキECU２０との協調制御により、蓄電要素９への充電が可能な限り、クラッチ３を切断した状態において、後輪の配分制動トルク（要求制動トルク×制動トルク配分比）に相当する回生制動トルクがモータ４から得られるようにインバータ１１へのトルク指令を制御する一方、ブレーキアクチュエータ２１により、前輪の配分制動トルクを発生させるほか、後輪の配分制動トルクをモータ４の回生制動トルクで賄い切れない場合、その不足分の制動トルクを後輪に発生させるよう、ブレーキECU２０へ要求を送信する。また、蓄電要素９のSOC情報から、発電の必要を判定すると、クラッチ３の接続状態において、エンジン１の出力に余裕がある場合、モータ４の発電により、蓄電要素９を充電するようにインバータ１１を制御する。
【００２８】
EHS-ECU（図３のｎ）は、EHSスイッチ（図示せず）がONの場合、停車時にブレーキペダルを離しても、ブレーキを作動状態に保持する一方、発進時はそのブレーキの解除タイミングを制御するのである。エンジンの出力による発進時は、クラッチの接続が制御されるので、クラッチ位置センサの検出信号（クラッチストローク）に基づいて、ブレーキの解除タイミングが判定される。
【００２９】
モータトルクのみによる、車両の発進時においては、クラッチ３が切断状態に維持されるため、EHS-ECUへクラッチストロークの疑似信号がハイブリッドECU１０から出力される。疑似信号は、アクセルのON信号（アクセル開度センサ１３の検出信号から得られる），変速機のギヤシフト信号（シフト位置センサ１７の検出信号から得られる），車速信号（車速センサ１８の検出信号），インバータ１１へのトルク指令値、に基づいて車両が停止かつ変速機がギヤ入れ状態かつアクセルがON（ペダル踏み状態）のときにインバータ１１へのトルク指令値が立ち上がると、その時点から所定時間をかけてクラッチ３が緩接続となるストローク特性に制御されるのである。
【００３０】
図３は、車両の発進に係る制御系の機能的なブロック構成を表すものであり、発進要求検出手段ａ、要求走行トルク演算手段ｂ、車両状態（モータ状態，インバータ状態、など）検出手段ｃ、進行（回転）方向判定手段ｄ、エンジンアシスト判定手段ｅ、モータトルク演算手段ｆ、エンジントルク演算手段ｇ、クラッチ制御信号出力手段ｈ、等が備えられる。
【００３１】
発進要求検出手段ａは、アクセル開度センサ１３の検出信号，シフト位置センサ１７の検出信号，クラッチ位置センサ１４の検出信号，等に基づいて、車両が停止かつエンジンがアイドル制御のときにシフタ７のシフトアップ信号またはシフトダウン信号の発生により発進要求を判定すると、クラッチ３の切断を制御する一方、シフタ７の発生信号に応じた発進段（シフトアップ信号のときは高速段、シフトダウン信号のときは低速段）へのギヤシフト制御を変速機２のコントロールユニット６へ命令する。
【００３２】
要求トルク演算手段ｂは、発進要求の判定信号（発進要求フラグ＝１）を受けると、モータ回転センサ１９の検出信号（モータ回転数）とアクセル開度センサ１３の検出信号を読み取り、運転者の要求走行トルクを求める。モータ４の回転数がエンジン１のアイドル回転数未満のときは、モータ回転数にアイドル相当回転数が置き換えられる。要求走行トルクは、ハイブリッドECU１０に設定のエンジントルク特性３次元マップから、モータ回転数およびアクセル開度をパラメータに検索される。
【００３３】
車両状態検出手段ｃは、モータ温度（巻線温度），インバータ温度（IGBT温度），インバータ電流，インバータ電圧（蓄電要素９の電圧），を他の車両状態情報と共にエンジンアシスト判定手段ｅへ出力する。また、モータ回転センサ１９の検出信号を読み取り、進行方向判定手段ｄへ出力する。進行方向判定手段ｄは、モータ４の回転状態（停止や逆転など）を判定するものであり、その判定信号をモータ回転数と共にエンジンアシスト判定手段ｅへ出力する。
【００３４】
エンジンアシスト判定手段ｅは、車両が停止かつエンジン１がアイドル制御かつクラッチ３が切断かつ変速機２がギヤ入れの発進待機状態において、車両状態の検出信号および各種情報に基づいて、モータ４のみの発進に支障がないかどうかを判定する。この判定が支障ありのときは、クラッチ３の接続（緩速度の接続動作）と共にエンジントルクを要求走行トルクに制御するべく、エンジントルク演算手段ｇおよびクラッチ制御手段ｈへ指令を出力する一方、同じく判定が支障なしのときは、モータトルクを要求走行トルクに制御するべく、モータトルク演算手段ｆへ指令を出力するのである。
【００３５】
モータのみの発進制御中においては、車両状態の検出信号および各種情報に基づいて、エンジンアシストが必要がどうかを判定する。この判定が必要ありのときは、クラッチ３の接続（緩速度の接続動作）と共にエンジントルクをアシスト値に制御すべく、エンジントルク演算手段ｇおよびクラッチ制御手段ｈへ指令を出力する一方、クラッチ３の接続後にモータトルクを補正値に基づいて制御するべく、モータトルク演算手段ｆへ指令を出力する。
【００３６】
モータトルク演算手段ｆは、エンジンアシスト判定手段ｅの指令に応じてモータ４のトルク指令値を算出するものであり、その算出値はインバータ１１へトルク出力手段ｉを介して送信される。エンジントルク演算手段ｇは、エンジンアシスト判定手段ｅの指令に応じてエンジン１のトルク値を算出するものであり、その算出値はエンジンECU１５へトルク出力手段ｊを介して送信される。
【００３７】
クラッチ制御信号出力手段ｈは、エンジンアシスト判定手段ｅの指令に応じてクラッチアクチュエータ２１を制御する。EHS解除タイミング決定手段ｋは、クラッチ位置センサ１４の検出信号またはモータトルク演算手段ｆのトルク指令値に基づいて、ブレーキの解除タイミングを決定するものであり、その決定信号はEHS-ECUｎへ解除指令出力手段ｍを介して伝達される。
【００３８】
図４は、ハイブリッドECU１０で行われる、車両の発進に係る制御内容を説明するフローチャートであり、S1においては、車両が停止かつエンジン１がアイドル制御かつクラッチ３が接続かつ変速機２がギヤ抜きのときにシフタ７がシフトアップ信号またはシフトアップ信号を発生すると発進要求フラグ＝１にセットする。S2においては、発進要求フラグ＝１かどうかを判定し、その判定がyesのときにクラッチ３の切断を制御する。クラッチ３の切断が完了すると、シフタ７の発生信号に応じた発進段を目標段に変速機２のギヤセットを制御する。
【００３９】
S3においては、モータ状態やインバータ状態の検出信号および各種情報を読み取る。S4およびS5においては、モータ状態やインバータ状態の検出信号および各種情報に基づいて、モータ４のみの発進に支障がないかどうかを判定する。車両が停止かつエンジン１がアイドル制御かつクラッチ３が切断かつ変速機２がギヤ入れの発進待機状態において、S5の判定がyesのときは、S6へ進む一方、S5の判定がnoのときは、S13へ進む。
【００４０】
S6においては、アクセル開度およびモータ回転数を読み取る。モータ回転数がエンジンアイドル回転数未満のときは、アイドル相当回転数をモータ回転数に置き換える。S7においては、エンジントルク特性３次元マップから、アクセル開度およびモータ回転数をパラメータに検索することにより、運転者の要求走行トルクを求める。S8およびS9においては、要求走行トルクをエンジン１のトルク指令値に変換してエンジンECU１５へ送信する。S10においては、エンジン回転数を読み取る。S11においては、クラッチ接続ショックの発生を抑えるべく、エンジン回転数に合わせるようクラッチストロークを制御する。S12においては、EHSが働いてブレーキが作動状態の場合、クラッチストロークに基づいて、クラッチ３が接続ポイントに達すると、ブレーキの解除をEHS-ECUｎへ指令するのである。
【００４１】
S13においては、アクセル開度およびモータ回転数を読み取る。モータ回転数がエンジンアイドル回転数未満のときは、アイドル相当回転数をモータ回転数に置き換える。S14においては、エンジントルク特性３次元マップから、アクセル開度およびモータ回転数をパラメータに検索することにより、運転者の要求走行トルクを求める。S15およびS16においては、要求走行トルクをモータ４のトルク指令値に変換してインバータ１１へ出力する。S17においては、EHSが働いてブレーキが作動状態の場合、モータトルク値をクラッチストロークの疑似信号としてEHS-ECUｎへ送信する。
【００４２】
S18においては、モータ４へのトルク指令後にモータ状態やインバータ状態の検出信号および各種情報を読み取る。S19およびS20においては、モータ状態やインバータ状態の検出信号および各種情報に基づいて、エンジンアシストが必要かどうかを判定する。S20の判定がyesのときは、S21へ進む一方、S20の判定がnoのときは、RETURNへ抜けるのである。
【００４３】
S21においては、エンジントルクのアシスト値およびモータトルクの補正値を算出する。S22においては、エンジントルクのアシスト値をエンジンECU１５へのトルク指令値に変換して送信する。S23においては、クラッチ接続ショックの発生を抑えるべく、エンジン回転数に合わせるようクラッチストロークを制御する。S24においては、クラッチの接続後にモータトルクの補正値に基づいてインバータ１１へのトルク指令値を制御する。その後は、S12と同じく、RETURNへ抜ける。
【００４４】
図５は、図４におけるS3およびS4の処理内容をさらに細かく説明するフローチャートであり、S31およびS32においては、蓄電要素９の電圧（キャパシタ電圧）を読み取り、キャパシタ電圧が規定レベル以下かどうかを判定する。S33およびS34においては、モータ温度を読み取り、モータ温度が規定レベル以上かどうかを判定する。S35およびS36においては、インバータ温度を読み取り、インバータ温度が規定レベル以上かどうかを判定する。
【００４５】
S37およびS38においては、インバータ故障情報を読み取り、インバータ１１に故障ありかどうかを判定する。S39およびS40においては、蓄電要素９（キャパシタ）異常情報を読み取り、蓄電要素９に異常ありかどうかを判定する。S40においては、シフト位置（ギヤポジション）を読み取り、発進段が低速段かどうかを判定する。発進段が低速段の場合、車両の負荷条件が大きいと推定されるのである。
【００４６】
S32の判定，S34の判定，S36の判定，S38の判定，S40の判定，S41の判定、が１つでもyesのときは、モータ発進停止（モータ４のみの発進に支障あり）に至る一方、S32の判定，S34の判定，S36の判定，S38の判定，S40の判定，S41の判定、がすべてnoのときは、モータ発進許可（モータ４のみの発進に支障なし）に至るのである。
【００４７】
図６は、図４におけるS18およびS19の処理内容をさらに細かく説明するフローチャートであり、S51およびS52においては、インバータ１１へのトルク指令値を読み取り、そのトルク指令値の出力がOKかどうかを判定する。S52の判定がyesのときは、S53へ進む一方、S52の判定がnoのときは、RETURNへ抜ける。
【００４８】
S53およびS54においては、インバータ電圧を読み取り、インバータ電圧が正常かどうかを判定する。S55およびS56においては、インバータ電流を読み取り、インバータ電流が正常かどうかを判定する。S57およびS58においては、モータ回転数を読み取り、モータ４が前進回転かどうかを判定する。
【００４９】
S59においては、変速機２のギヤポジションを読み取り、ギヤポジションが低速発進段かどうかを判定する。S60およびS61においては、アクセル開度およびモータ回転数を読み取り、モータトルク特性マップ（ハイブリッドECU１０に設定）からモータ出力可能トルク値を求める。S62〜S64においては、運転者の要求走行トルク（図４のS14で算出）を読み取り、モータ出力可能トルクと要求走行トルクを比較し、要求走行トルク＜モータ出力可能トルク、かどうかを判定する。
【００５０】
S54の判定がyesかつS56の判定がyesかつS58の判定がyesかつS59の判定がnoかつS64の判定yesのときは、エンジンアシストが必要なしに至る一方、それ以外のときはエンジンアシストが必要ありに至るのである。
【００５１】
図７は、図４におけるS21〜S24の処理内容をさらに細かく説明するフローチャートであり、S71においては、アクセル開度を読み取る。S72においては、エンジン回転数を読み取る。S73においては、エンジン回転数とアクセル開度とからアシスト値としてエンジントルクの算出する。S74においては、エンジントルクの算出値をエンジン１のトルク指令値に変換してエンジンECU１５へ送信する。S75においては、クラッチ接続ショックの発生を抑えるべく、エンジン回転数に合わせるようクラッチストロークを制御する。
【００５２】
S76においては、モータ回転数を読み取る。S77においては、ハイブリッドECU１０に設定の補正マップから、モータ回転数およびエンジン回転数をパラメータに求める補正値に基づいて、インバータ１１へのトルク指令を制御する。モータ回転数は、クラッチの接続に伴って変化するので、エンジントルクのアシスト値との関係から、この変化に応じた補正をインバータ１１へのトルク指令に掛けることになる。
【００５３】
このような構成により、発進制御前において、モータ状態およびインバータ状態の検出信号および車両状態情報に基づいて、モータ４のみの発進に支障がないかどうか、が判定される。支障なしの場合、クラッチ３の切断が保持され、モータトルクによる発進制御が行われる。支障ありの場合、クラッチ３が接続され、エンジントルクによる発進制御が行われるのである。いずれにしても、車両の発進は、クラッチ３の断続を含め、すべて自動的に制御されることになり、走行状態へ遅滞なく円滑に移行可能となる。モータトルクによる発進制御か、エンジントルクによる発進制御か、についても、モータ温度およびインバータ温度などから適確に判定されるのである。
【００５４】
モータトルクの発進制御中においては、モータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいて、エンジンアシストが必要かどうか、が判定される。必要ありの場合、クラッチ３の接続と共にエンジントルクがモータ回転数とアクセル操作量とから算出のアシスト値に制御され、クラッチ３の接続後にモータトルクが補正量に基づいて制御されるのである。このため、モータトルクの不足分がエンジントルクにより補償され、車両の積載量が大きい坂道発進においても、遅滞なく円滑な発進が確保される。エンジンアシストが必要かどうか、については、インバータ温度やモータ温度でなく、インバータ電流およびインバータ電圧などから、モータ４の負荷状態が逸早く適確に判定され、インバータ１１の保護も有効に図れる。モータ４への過大な負荷により、インバータ１１が発熱すると、インバータ内部のIGBTに破損が生じやすくなるのである。
【００５５】
発進制御前に車両状態の確認が行われ、モータトルクのみの発進制御中に車両の負荷状況が判断され、これらの結果に適正な対処が行われるので、モータ３の単独発進を基本とする、ハイブリッド車両の信頼性を大いに高められることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表すシステム概要図である。
【図２】同じく制御内容を説明する特性図である。
【図３】同じくハイブリッドECUの一部機能を説明するブロック構成図である。
【図４】同じく発進に係る制御内容を説明するフローチャートである。
【図５】同じく発進に係る制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】同じく発進に係る制御内容を説明するフローチャートである。
【図７】同じく発進に係る制御内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 変速機
２ａ 変速機の入力軸
３ クラッチ
４ モータ
４ａ モータの入出力軸
５ ギヤボックス
６ 変速機のコントロールユニット
７ シフタ（変速指示手段）
８ クラッチアクチュエータ
９ 蓄電要素（電気二重層キャパシタ）
１０ ハイブリッドECU
１１ インバータ
１３ アクセル開度センサ
１４ クラッチ位置センサ
１５ エンジンECU
１６ エンジン回転センサ
１７ シフト位置センサ
１８ 車速センサ
１９ モータ回転センサ
２０ ブレーキECU
２１ ブレーキアクチュエータ
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の動力源にエンジンと回転電機（モータ）を備える車両のハイブリッドシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のハイブリッドシステムとして、エンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねるモータと、モータの入出力軸と変速機の入力軸を連結する歯車伝達機構と、モータにインバータを介して接続される蓄電要素と、を備えたものがある（特願2000-315757号、参照）。この先願例においては、モータの単独発進を基本とする設計思想が見られる。これは、モータの最大トルクが低回転時に大きく、回転が上がるに連れて低下する特性を持つからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、モータの単独発進を基本とするハイブリット車両において、車両状態（蓄電量）や車両の負荷条件（積載量や路面勾配）が厳しい場合においても、車両の遅滞なく円滑な自動発進を確保しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねるモータと、モータの入出力軸と変速機の入力軸を連結する歯車伝達機構と、モータにインバータを介して接続される蓄電要素と、を備える車両のハイブリッドシステムにおいて、車両が停止かつエンジンがアイドル制御かつクラッチが切断かつ変速機がギヤ入れの発進待機状態からモータトルクをアクセル操作量に応じて制御する手段と、この発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてエンジンアシストが必要かどうかを判定する手段と、この判定結果が必要ありのときは、クラッチの接続と共にエンジントルクをモータ回転数とアクセル操作量とから算出されるアシスト値に制御する一方、クラッチの接続後にモータトルクをエンジントルクのアシスト値とモータ回転数とから算出される補正値に基づいて制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００５】
第２の発明は、エンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねるモータと、モータの入出力軸と変速機の入力軸を連結する歯車伝達機構と、モータにインバータを介して接続される蓄電要素と、を備える車両のハイブリッドシステムにおいて、運転者の人為操作に基づくシフト要求を発生する手段と、車両が停止かつエンジンがアイドル制御のときにシフト要求が発生すると、その要求に対応する発進段へのギヤシフトを遂行すべくクラッチの切断および変速機のギヤ入れを制御する手段と、モータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてモータのみの発進に支障がないかどうかを判定する手段と、この判定結果が支障ありのときは、車両が停止かつエンジンがアイドル制御かつクラッチが切断かつ変速機がギヤ入れの発進待機状態からクラッチの接続と共にエンジントルクをアクセル操作量に応じて制御する手段と、同じく判定結果が支障なしのときは、車両が停止かつエンジンがアイドル制御かつクラッチが切断かつ変速機がギヤ入れの発進待機状態からモータトルクをアクセル操作量に応じて制御する手段と、モータトルクの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてエンジンアシストが必要かどうかを判定する手段と、この判定結果が必要ありのときは、クラッチの接続と共にエンジントルクをモータ回転数とアクセル操作量とから算出されるアシスト値に制御する一方、クラッチの接続後にモータトルクをエンジントルクのアシスト値とモータ回転数とから算出される補正値に基づいて制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第３の発明は、第２の発明に係る車両のハイブリッドシステムにおいて、モータ状態およびインバータ状態の検出信号に基づいてモータのみの発進に支障がないかどうかを判定する手段は、蓄電要素の電圧が規定レベル以下かどうか、モータ温度が規定レベル以下かどうか、インバータ温度が規定レベル以下かどうか、について、１つでも yes のときは支障ありを判定することを特徴とする。
【０００７】
第４の発明は、第１の発明または第２の発明に係る車両のハイブリッドシステムにおいて、モータのみの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてエンジンアシストが必要かどうかを判定する手段は、インバータ電圧が正常かどうか、インバータ電流が正常かどうか、モータ回転が正常かどうか、運転者の要求トルクがモータ最大トルク以下かどうか、について、１つでも no のときは必要ありを判定することを特徴とする。
【０００８】
第５の発明は、第１の発明または第２の発明に係る車両のハイブリッドシステムにおいて、モータ回転数がエンジンアイドル回転数未満のときは、モータ回転数をエンジンアイドル相当回転数に置換することを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
第１の発明においては、モータトルクの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいて、エンジンアシストが必要かどうか、が判定される。必要ありの場合、クラッチの接続と共にエンジントルクがモータ回転数とアクセル操作量とから算出のアシスト値に制御され、クラッチの接続後にモータトルクがエンジントルクのアシスト値とモータ回転数とから算出の補正量に基づいて制御されるのである。このため、モータトルクの不足分がエンジントルクにより補償され、車両の積載量が大の坂道発進においても、遅滞なく円滑な発進が確保される。
【００１１】
第２の発明においては、発進待機状態のときにモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいて、モータのみの発進に支障がないかどうか、が判定される。また、モータトルクの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいて、エンジンアシストが必要かどうか、が判定される。つまり、発進制御前に車両状態の確認が行われ、モータトルクのみの発進制御中に車両の負荷状況が判断され、これらの結果に適正な対処が行われるので、モータ３の単独発進を基本とする、ハイブリッド車両の信頼性を大いに高められることになる。
【００１２】
第３の発明においては、モータのみの発進に支障がないかどうか、について、蓄電要素の電圧のみでなく、モータ温度およびインバータ温度からも適確に判定されるのである。
【００１３】
第４の発明においては、エンジンアシストが必要かどうか、については、インバータ電流，インバータ電圧，モータの回転状態、から逸早く適確に判定され、インバータの保護も有効に図れるのである。
【００１４】
第５の発明においては、モータが過大な負荷により停止または逆転するような場合においても、エンジンアイドル相当回転数を擬似的にモータ回転数とすることにより、エンジントルクのアシスト値が算出されるのである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン、２は歯車式の変速機であり、これらの間に摩擦クラッチ３が介装される。エンジン１は、ディーゼルエンジン（または高圧天然ガスを燃料とするCNGエンジン）が採用される。４はモータ（電動機と発電機を兼ねる回転電機）であり、その入出力軸４ａは動力伝達機構５（ギヤボックス）を介して変速機２の入力軸２ａに連結される。
【００１７】
変速機２には、そのギヤシフトを制御するコントロールユニット６が備えられる。コントロールユニット６は、ハイブリッド制御ユニット１０（ハイブリッドECU）に接続され、変速指示手段７（シフタ）の発生要求（シフトアップ信号，シフトダウン信号など）およびハイブリッドECU１０の命令に基づいて変速機のギヤシフトを制御する。
【００１８】
クラッチ３には、これを断続するクラッチアクチュエータ８が備えられる。クラッチアクチュエータ８は、運転者のペダル操作またはハイブリッドECU１０の要求に応じてエンジン１から変速機２およびギヤボックス５への動力の伝達を断続する。エンジン１の燃料噴射量を制御するのがエンジン制御ユニット１５（エンジンECU）であり、エンジン１の回転速度（エンジン回転数）を検出するエンジン回転センサ１６が備えられる。エンジンECU１５は、エンジン回転センサ１６の検出信号およびハイブリッドECU１０の要求に応じてエンジン１の燃料噴射量を制御する。
【００１９】
車輪に制動力を発生させるブレーキアクチュエータ２１は、ブレーキ制御ユニット２０（ブレーキECU）により、通常の走行状態においては、ハイブリッドECU１０からの情報（モータ４の回生制動力）およびブレーキペダル２２の踏み量（要求制動トルク）に基づいて、前輪（従動輪）の配分制動トルクを発生させるほか、後輪（駆動輪）の回生制動トルクで賄い切れない配分制動トルクの不足分を補うように制御される。２３はブレーキペダル２２の踏み量を検出するブレーキセンサである。
【００２０】
モータ４は、高効率および小形軽量化の面から、永久磁石型同期電動機（ＩＰＭ同期モータ）が使用され、蓄電要素９にインバータ１１を介して接続される。蓄電要素９には、ブレーキエネルギを短時間で無駄なく高効率に回生するため、車両の電池許容質量に対して必要な出力密度を確保しやすい、電気二重層キャパシタが使用される。
【００２１】
インバータ１１は、ハイブリッドECU１０の要求に応じてモータ４を電動モードまたは発電モードに制御する。電動モードにおいては、蓄電要素９の充電電力（直流電力）を交流電力に変換してモータ４を駆動する一方、発電モードにおいては、モータ４の発電電力（交流電力）を直流電力に変換して蓄電要素９を充電する。
【００２２】
ギヤボックス５は、モータ４の入出力軸４ａに連結されるドライブギヤ５ａと、変速機２の入力軸２ａに連結されるドリブンギヤ５ｂと、これらに噛み合うアイドラギヤ５ｃと、から構成される。モータ４の入出力軸４ａの回転は、ギヤボックス５により減速され、変速機２の入力軸２ａへ伝達される一方、変速機２の入力軸２ａの回転は、ギヤボックス５により増速され、モータ４の入出力軸４ａへ伝達される。
【００２３】
ハイブリッドECU１０は、アクセルペダル１２の踏み量からアクセル開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ１３と、クラッチ３の断続状態を検出するクラッチ位置センサ１４と、変速機２のギヤポジションを検出するシフト位置センサ１７と、変速機２の出力側の回転速度を検出する車速センサ１８と、モータ４の入出力軸４ａの回転速度を検出するモータ４の回転センサ１９と、モータ状態およびインバータ状態として、モータの巻線温度，インバータのIGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）温度，インバータ電流，インバータ電圧（蓄電要素の電圧）、を検出する手段（図示せず）と、が備えられる。
【００２４】
これらの検出信号および蓄電要素９のSOC（State Of Chage）を含む各種情報（エンジンECU１５，ブレーキECU２０，変速機２のコントロールユニット６，インバータ１１、等から得られる）に基づいて、ハイブリッドECU１０は、クラッチアクチュエータ８，モータ４のインバータ１１、を制御する一方、エンジンECU１５およびブレーキECU２０への要求、変速機２のコントロールユニット６への命令、後述のEHS-ECU（坂道発進制御ユニット）への疑似信号、を送信する。
【００２５】
図２は、蓄電要素９のSOCをパラメータにモータ４の出力とエンジン１の出力との分担比を設定する制御マップであり、ハイブリッドECU１０に格納される。ハイブリッドECU１０は、制御マップから蓄電要素９のSOC情報に応じた出力分担比を求め、この分担比と要求走行トルクに基づいて、モータトルクおよびエンジントルクを制御する。つまり、モータ４が分担出力を発生するようにインバータ１１へのトルク指令を制御する一方、エンジンECU１５への要求（エンジン１の分担出力に応じた燃料供給量）を送信するのである。
【００２６】
モータ４の出力分担比＝１（エンジン１の出力分担比＝０）の場合、クラッチ３を切断した状態において、要求走行トルクがモータ４から得られるようにインバータ１１へのトルク指令を制御する。モータ４の出力分担比＜１（エンジン１の出力分担比＞０）の場合、クラッチ３を接続した状態において、蓄電要素９のSOCの低下に連れてモータ４の分担出力が小さくなり、それに応じてエンジン１の分担出力が大きくなるようにエンジンECUへの要求およびインバータ１１へのトルク指令を制御する。エンジン１の出力分担比が＝１（モータの出力分担比＝０）の場合、要求走行トルクがエンジン１から得られるようにエンジンECU１５へ要求を制御する。
【００２７】
ハイブリッドECU１０は、ブレーキECU２０との協調制御により、蓄電要素９への充電が可能な限り、クラッチ３を切断した状態において、後輪の配分制動トルク（要求制動トルク×制動トルク配分比）に相当する回生制動トルクがモータ４から得られるようにインバータ１１へのトルク指令を制御する一方、ブレーキアクチュエータ２１により、前輪の配分制動トルクを発生させるほか、後輪の配分制動トルクをモータ４の回生制動トルクで賄い切れない場合、その不足分の制動トルクを後輪に発生させるよう、ブレーキECU２０へ要求を送信する。また、蓄電要素９のSOC情報から、発電の必要を判定すると、クラッチ３の接続状態において、エンジン１の出力に余裕がある場合、モータ４の発電により、蓄電要素９を充電するようにインバータ１１を制御する。
【００２８】
EHS-ECU（図３のｎ）は、EHSスイッチ（図示せず）がONの場合、停車時にブレーキペダルを離しても、ブレーキを作動状態に保持する一方、発進時はそのブレーキの解除タイミングを制御するのである。エンジンの出力による発進時は、クラッチの接続が制御されるので、クラッチ位置センサの検出信号（クラッチストローク）に基づいて、ブレーキの解除タイミングが判定される。
【００２９】
モータトルクのみによる、車両の発進時においては、クラッチ３が切断状態に維持されるため、EHS-ECUへクラッチストロークの疑似信号がハイブリッドECU１０から出力される。疑似信号は、アクセルのON信号（アクセル開度センサ１３の検出信号から得られる），変速機のギヤシフト信号（シフト位置センサ１７の検出信号から得られる），車速信号（車速センサ１８の検出信号），インバータ１１へのトルク指令値、に基づいて車両が停止かつ変速機がギヤ入れ状態かつアクセルがON（ペダル踏み状態）のときにインバータ１１へのトルク指令値が立ち上がると、その時点から所定時間をかけてクラッチ３が緩接続となるストローク特性に制御されるのである。
【００３０】
図３は、車両の発進に係る制御系の機能的なブロック構成を表すものであり、発進要求検出手段ａ、要求走行トルク演算手段ｂ、車両状態（モータ状態，インバータ状態、など）検出手段ｃ、進行（回転）方向判定手段ｄ、エンジンアシスト判定手段ｅ、モータトルク演算手段ｆ、エンジントルク演算手段ｇ、クラッチ制御信号出力手段ｈ、等が備えられる。
【００３１】
発進要求検出手段ａは、アクセル開度センサ１３の検出信号，シフト位置センサ１７の検出信号，クラッチ位置センサ１４の検出信号，等に基づいて、車両が停止かつエンジンがアイドル制御のときにシフタ７のシフトアップ信号またはシフトダウン信号の発生により発進要求を判定すると、クラッチ３の切断を制御する一方、シフタ７の発生信号に応じた発進段（シフトアップ信号のときは高速段、シフトダウン信号のときは低速段）へのギヤシフト制御を変速機２のコントロールユニット６へ命令する。
【００３２】
要求トルク演算手段ｂは、発進要求の判定信号（発進要求フラグ＝１）を受けると、モータ回転センサ１９の検出信号（モータ回転数）とアクセル開度センサ１３の検出信号を読み取り、運転者の要求走行トルクを求める。モータ４の回転数がエンジン１のアイドル回転数未満のときは、モータ回転数にアイドル相当回転数が置き換えられる。要求走行トルクは、ハイブリッドECU１０に設定のエンジントルク特性３次元マップから、モータ回転数およびアクセル開度をパラメータに検索される。
【００３３】
車両状態検出手段ｃは、モータ温度（巻線温度），インバータ温度（IGBT温度），インバータ電流，インバータ電圧（蓄電要素９の電圧），を他の車両状態情報と共にエンジンアシスト判定手段ｅへ出力する。また、モータ回転センサ１９の検出信号を読み取り、進行方向判定手段ｄへ出力する。進行方向判定手段ｄは、モータ４の回転状態（停止や逆転など）を判定するものであり、その判定信号をモータ回転数と共にエンジンアシスト判定手段ｅへ出力する。
【００３４】
エンジンアシスト判定手段ｅは、車両が停止かつエンジン１がアイドル制御かつクラッチ３が切断かつ変速機２がギヤ入れの発進待機状態において、車両状態の検出信号および各種情報に基づいて、モータ４のみの発進に支障がないかどうかを判定する。この判定が支障ありのときは、クラッチ３の接続（緩速度の接続動作）と共にエンジントルクを要求走行トルクに制御するべく、エンジントルク演算手段ｇおよびクラッチ制御手段ｈへ指令を出力する一方、同じく判定が支障なしのときは、モータトルクを要求走行トルクに制御するべく、モータトルク演算手段ｆへ指令を出力するのである。
【００３５】
モータのみの発進制御中においては、車両状態の検出信号および各種情報に基づいて、エンジンアシストが必要がどうかを判定する。この判定が必要ありのときは、クラッチ３の接続（緩速度の接続動作）と共にエンジントルクをアシスト値に制御すべく、エンジントルク演算手段ｇおよびクラッチ制御手段ｈへ指令を出力する一方、クラッチ３の接続後にモータトルクを補正値に基づいて制御するべく、モータトルク演算手段ｆへ指令を出力する。
【００３６】
モータトルク演算手段ｆは、エンジンアシスト判定手段ｅの指令に応じてモータ４のトルク指令値を算出するものであり、その算出値はインバータ１１へトルク出力手段ｉを介して送信される。エンジントルク演算手段ｇは、エンジンアシスト判定手段ｅの指令に応じてエンジン１のトルク値を算出するものであり、その算出値はエンジンECU１５へトルク出力手段ｊを介して送信される。
【００３７】
クラッチ制御信号出力手段ｈは、エンジンアシスト判定手段ｅの指令に応じてクラッチアクチュエータ２１を制御する。EHS解除タイミング決定手段ｋは、クラッチ位置センサ１４の検出信号またはモータトルク演算手段ｆのトルク指令値に基づいて、ブレーキの解除タイミングを決定するものであり、その決定信号はEHS-ECUｎへ解除指令出力手段ｍを介して伝達される。
【００３８】
図４は、ハイブリッドECU１０で行われる、車両の発進に係る制御内容を説明するフローチャートであり、S1においては、車両が停止かつエンジン１がアイドル制御かつクラッチ３が接続かつ変速機２がギヤ抜きのときにシフタ７がシフトアップ信号またはシフトアップ信号を発生すると発進要求フラグ＝１にセットする。S2においては、発進要求フラグ＝１かどうかを判定し、その判定がyesのときにクラッチ３の切断を制御する。クラッチ３の切断が完了すると、シフタ７の発生信号に応じた発進段を目標段に変速機２のギヤセットを制御する。
【００３９】
S3においては、モータ状態やインバータ状態の検出信号および各種情報を読み取る。S4およびS5においては、モータ状態やインバータ状態の検出信号および各種情報に基づいて、モータ４のみの発進に支障がないかどうかを判定する。車両が停止かつエンジン１がアイドル制御かつクラッチ３が切断かつ変速機２がギヤ入れの発進待機状態において、S5の判定がyesのときは、S6へ進む一方、S5の判定がnoのときは、S13へ進む。
【００４０】
S6においては、アクセル開度およびモータ回転数を読み取る。モータ回転数がエンジンアイドル回転数未満のときは、アイドル相当回転数をモータ回転数に置き換える。S7においては、エンジントルク特性３次元マップから、アクセル開度およびモータ回転数をパラメータに検索することにより、運転者の要求走行トルクを求める。S8およびS9においては、要求走行トルクをエンジン１のトルク指令値に変換してエンジンECU１５へ送信する。S10においては、エンジン回転数を読み取る。S11においては、クラッチ接続ショックの発生を抑えるべく、エンジン回転数に合わせるようクラッチストロークを制御する。S12においては、EHSが働いてブレーキが作動状態の場合、クラッチストロークに基づいて、クラッチ３が接続ポイントに達すると、ブレーキの解除をEHS-ECUｎへ指令するのである。
【００４１】
S13においては、アクセル開度およびモータ回転数を読み取る。モータ回転数がエンジンアイドル回転数未満のときは、アイドル相当回転数をモータ回転数に置き換える。S14においては、エンジントルク特性３次元マップから、アクセル開度およびモータ回転数をパラメータに検索することにより、運転者の要求走行トルクを求める。S15およびS16においては、要求走行トルクをモータ４のトルク指令値に変換してインバータ１１へ出力する。S17においては、EHSが働いてブレーキが作動状態の場合、モータトルク値をクラッチストロークの疑似信号としてEHS-ECUｎへ送信する。
【００４２】
S18においては、モータ４へのトルク指令後にモータ状態やインバータ状態の検出信号および各種情報を読み取る。S19およびS20においては、モータ状態やインバータ状態の検出信号および各種情報に基づいて、エンジンアシストが必要かどうかを判定する。S20の判定がyesのときは、S21へ進む一方、S20の判定がnoのときは、RETURNへ抜けるのである。
【００４３】
S21においては、エンジントルクのアシスト値およびモータトルクの補正値を算出する。S22においては、エンジントルクのアシスト値をエンジンECU１５へのトルク指令値に変換して送信する。S23においては、クラッチ接続ショックの発生を抑えるべく、エンジン回転数に合わせるようクラッチストロークを制御する。S24においては、クラッチの接続後にモータトルクの補正値に基づいてインバータ１１へのトルク指令値を制御する。その後は、S12と同じく、RETURNへ抜ける。
【００４４】
図５は、図４におけるS3およびS4の処理内容をさらに細かく説明するフローチャートであり、S31およびS32においては、蓄電要素９の電圧（キャパシタ電圧）を読み取り、キャパシタ電圧が規定レベル以下かどうかを判定する。S33およびS34においては、モータ温度を読み取り、モータ温度が規定レベル以上かどうかを判定する。S35およびS36においては、インバータ温度を読み取り、インバータ温度が規定レベル以上かどうかを判定する。
【００４５】
S37およびS38においては、インバータ故障情報を読み取り、インバータ１１に故障ありかどうかを判定する。S39およびS40においては、蓄電要素９（キャパシタ）異常情報を読み取り、蓄電要素９に異常ありかどうかを判定する。S40においては、シフト位置（ギヤポジション）を読み取り、発進段が低速段かどうかを判定する。発進段が低速段の場合、車両の負荷条件が大きいと推定されるのである。
【００４６】
S32の判定，S34の判定，S36の判定，S38の判定，S40の判定，S41の判定、が１つでもyesのときは、モータ発進停止（モータ４のみの発進に支障あり）に至る一方、S32の判定，S34の判定，S36の判定，S38の判定，S40の判定，S41の判定、がすべてnoのときは、モータ発進許可（モータ４のみの発進に支障なし）に至るのである。
【００４７】
図６は、図４におけるS18およびS19の処理内容をさらに細かく説明するフローチャートであり、S51およびS52においては、インバータ１１へのトルク指令値を読み取り、そのトルク指令値の出力がOKかどうかを判定する。S52の判定がyesのときは、S53へ進む一方、S52の判定がnoのときは、RETURNへ抜ける。
【００４８】
S53およびS54においては、インバータ電圧を読み取り、インバータ電圧が正常かどうかを判定する。S55およびS56においては、インバータ電流を読み取り、インバータ電流が正常かどうかを判定する。S57およびS58においては、モータ回転数を読み取り、モータ４が前進回転かどうかを判定する。
【００４９】
S59においては、変速機２のギヤポジションを読み取り、ギヤポジションが低速発進段かどうかを判定する。S60およびS61においては、アクセル開度およびモータ回転数を読み取り、モータトルク特性マップ（ハイブリッドECU１０に設定）からモータ出力可能トルク値を求める。S62〜S64においては、運転者の要求走行トルク（図４のS14で算出）を読み取り、モータ出力可能トルクと要求走行トルクを比較し、要求走行トルク＜モータ出力可能トルク、かどうかを判定する。
【００５０】
S54の判定がyesかつS56の判定がyesかつS58の判定がyesかつS59の判定がnoかつS64の判定yesのときは、エンジンアシストが必要なしに至る一方、それ以外のときはエンジンアシストが必要ありに至るのである。
【００５１】
図７は、図４におけるS21〜S24の処理内容をさらに細かく説明するフローチャートであり、S71においては、アクセル開度を読み取る。S72においては、エンジン回転数を読み取る。S73においては、エンジン回転数とアクセル開度とからアシスト値としてエンジントルクの算出する。S74においては、エンジントルクの算出値をエンジン１のトルク指令値に変換してエンジンECU１５へ送信する。S75においては、クラッチ接続ショックの発生を抑えるべく、エンジン回転数に合わせるようクラッチストロークを制御する。
【００５２】
S76においては、モータ回転数を読み取る。S77においては、ハイブリッドECU１０に設定の補正マップから、モータ回転数およびエンジン回転数をパラメータに求める補正値に基づいて、インバータ１１へのトルク指令を制御する。モータ回転数は、クラッチの接続に伴って変化するので、エンジントルクのアシスト値との関係から、この変化に応じた補正をインバータ１１へのトルク指令に掛けることになる。
【００５３】
このような構成により、発進制御前において、モータ状態およびインバータ状態の検出信号および車両状態情報に基づいて、モータ４のみの発進に支障がないかどうか、が判定される。支障なしの場合、クラッチ３の切断が保持され、モータトルクによる発進制御が行われる。支障ありの場合、クラッチ３が接続され、エンジントルクによる発進制御が行われるのである。いずれにしても、車両の発進は、クラッチ３の断続を含め、すべて自動的に制御されることになり、走行状態へ遅滞なく円滑に移行可能となる。モータトルクによる発進制御か、エンジントルクによる発進制御か、についても、モータ温度およびインバータ温度などから適確に判定されるのである。
【００５４】
モータトルクの発進制御中においては、モータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいて、エンジンアシストが必要かどうか、が判定される。必要ありの場合、クラッチ３の接続と共にエンジントルクがモータ回転数とアクセル操作量とから算出のアシスト値に制御され、クラッチ３の接続後にモータトルクが補正量に基づいて制御されるのである。このため、モータトルクの不足分がエンジントルクにより補償され、車両の積載量が大きい坂道発進においても、遅滞なく円滑な発進が確保される。エンジンアシストが必要かどうか、については、インバータ温度やモータ温度でなく、インバータ電流およびインバータ電圧などから、モータ４の負荷状態が逸早く適確に判定され、インバータ１１の保護も有効に図れる。モータ４への過大な負荷により、インバータ１１が発熱すると、インバータ内部のIGBTに破損が生じやすくなるのである。
【００５５】
発進制御前に車両状態の確認が行われ、モータトルクのみの発進制御中に車両の負荷状況が判断され、これらの結果に適正な対処が行われるので、モータ３の単独発進を基本とする、ハイブリッド車両の信頼性を大いに高められることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表すシステム概要図である。
【図２】同じく制御内容を説明する特性図である。
【図３】同じくハイブリッドECUの一部機能を説明するブロック構成図である。
【図４】同じく発進に係る制御内容を説明するフローチャートである。
【図５】同じく発進に係る制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】同じく発進に係る制御内容を説明するフローチャートである。
【図７】同じく発進に係る制御内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 変速機
２ａ 変速機の入力軸
３ クラッチ
４ モータ
４ａ モータの入出力軸
５ ギヤボックス
６ 変速機のコントロールユニット
７ シフタ（変速指示手段）
８ クラッチアクチュエータ
９ 蓄電要素（電気二重層キャパシタ）
１０ ハイブリッドECU
１１ インバータ
１３ アクセル開度センサ
１４ クラッチ位置センサ
１５ エンジンECU
１６ エンジン回転センサ
１７ シフト位置センサ
１８ 車速センサ
１９ モータ回転センサ
２０ ブレーキECU
２１ ブレーキアクチュエータ
Claims (5)
- エンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねるモータと、モータの入出力軸と変速機の入力軸を連結する歯車伝達機構と、モータにインバータを介して接続される蓄電要素と、を備える車両のハイブリッドシステムにおいて、車両が停止かつエンジンがアイドル制御かつクラッチが切断かつ変速機がギヤ入れの発進待機状態からモータトルクをアクセル操作量に応じて制御する手段と、この発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてエンジンアシストが必要かどうかを判定する手段と、この判定結果が必要ありのときは、クラッチの接続と共にエンジントルクをモータ回転数とアクセル操作量とから算出されるアシスト値に制御する一方、クラッチの接続後にモータトルクをエンジントルクのアシスト値とモータ回転数とから算出される補正値に基づいて制御する手段と、を備えることを特徴とする車両のハイブリッドシステム。
- エンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねるモータと、モータの入出力軸と変速機の入力軸を連結する歯車伝達機構と、モータにインバータを介して接続される蓄電要素と、を備える車両のハイブリッドシステムにおいて、運転者の人為操作に基づくシフト要求を発生する手段と、車両が停止かつエンジンがアイドル制御のときにシフト要求が発生すると、その要求に対応する発進段へのギヤシフトを遂行すべくクラッチの切断および変速機のギヤ入れを制御する手段と、モータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてモータのみの発進に支障がないかどうかを判定する手段と、この判定結果が支障ありのときは、車両が停止かつエンジンがアイドル制御かつクラッチが切断かつ変速機がギヤ入れの発進待機状態からクラッチの接続と共にエンジントルクをアクセル操作量に応じて制御する手段と、同じく判定結果が支障なしのときは、車両が停止かつエンジンがアイドル制御かつクラッチが切断かつ変速機がギヤ入れの発進待機状態からモータトルクをアクセル操作量に応じて制御する手段と、モータトルクの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてエンジンアシストが必要かどうかを判定する手段と、この判定結果が必要ありのときは、クラッチの接続と共にエンジントルクをモータ回転数とアクセル操作量とから算出されるアシスト値に制御する一方、クラッチの接続後にモータトルクをエンジントルクのアシスト値とモータ回転数とから算出される補正値に基づいて制御する手段と、を備えることを特徴とする車両のハイブリッドシステム。
- モータ状態およびインバータ状態の検出信号に基づいてモータのみの発進に支障がないかどうかを判定する手段は、蓄電要素の電圧が規定レベル以下かどうか、モータ温度が規定レベル以下かどうか、インバータ温度が規定レベル以下かどうか、について、１つでも yes のときは支障ありを判定することを特徴とする請求項２の記載に係る車両のハイブリッドシステム。
- モータのみの発進制御中にモータ状態およびインバータ状態を含む車両状態の検出信号に基づいてエンジンアシストが必要かどうかを判定する手段は、インバータ電圧が正常かどうか、インバータ電流が正常かどうか、モータ回転が正常かどうか、運転者の要求トルクがモータ最大トルク以下かどうか、について、１つでも no のときは必要ありを判定することを特徴とする請求項１または請求項２の記載に係る車両のハイブリッドシステム。
- モータ回転数がエンジンアイドル回転数未満のときは、モータ回転数をエンジンアイドル相当回転数に置換することを特徴とする請求項１または請求項２の記載に係る車両のハイブリッドシステム。
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