JP3844596B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンと変速機の間に介装されたクラッチを締結解放することにより、エンジンとモータを切り換えて、あるいはエンジンとモータの両方で車両を駆動するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力源としてモータと、クラッチを介して接続されるエンジンとを備え、エンジンを使うと効率の悪い低回転、低負荷の発進時はクラッチを解放してモータのみで車両を駆動し、ある程度車速が上がったところでクラッチを締結し、動力源をモータからエンジンに切り換えて車両を駆動するハイブリッド車両が知られている。このように動力源を運転条件に応じて切り換え、エンジンとモータをそれぞれ効率のよい運転領域で使用することにより、ハイブリッド車両の燃費の向上を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
ところで、このような構成のハイブリッド車両は、クラッチを解放して走行用のモータを逆回転させれば後退が可能な為、動力の伝達方向を前進から後退方向に切り換えるためのバックギアを変速機に設ける必要がなくなるというメリットがある。
【０００４】
しかしながらその反面、クラッチの締結解放を制御するクラッチ電流制御ＣＰＵが誤作動し、後退時等にクラッチが誤って締結されてしまうと、エンジンがモータの作動と干渉し、後退動作に円滑性を欠く原因となる。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の課題に着目してなされたもので、後退等にクラッチが誤って締結されるのを確実に防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、動力源としてのエンジン及びモータと、モータに接続される変速機と、エンジンとモータあるいはエンジンと変速機の間に介装される伝達トルクを調整可能なクラッチと、変速機に接続される駆動輪とを備え、エンジンとモータを切り換えて、あるいはエンジンとモータの両方により車両を駆動するハイブリッド車両の制御装置において、運転者が選択した走行レンジを検出する手段と、クラッチ締結指示信号に基づきクラッチ駆動回路へ出力するクラッチ電流を演算するクラッチ電流制御ユニットと、前進以外のレンジが選択されていることが検出されるとクラッチ強制解除信号を出力する制御ユニットと、前記クラッチ強制解除信号が出力されているとき前記クラッチ電流制御ユニットからクラッチ駆動回路へ出力されるクラッチ電流をクラッチ電流に関係なく強制的に遮断する回路とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記エンジンの出力軸に接続されるジェネレータを備え、前記回路が、エンジンがジェネレータを駆動し、エンジンが発電のみに用いられている場合にもクラッチ駆動回路へ出力されるクラッチ電流を強制的に遮断することを特徴とするものである。
【０００８】
【作用及び効果】
第１の発明によると、後退時や停車時にはクラッチ電流制御ＣＰＵが誤作動してもクラッチに流れる電流が強制的に遮断されるので、後退時や停車時にクラッチが誤って締結されるのを確実に防止することができる。
【０００９】
また、バッテリ電圧が低下するとクラッチを解放し、エンジンを発電のみに用いる場合があるが、第２の発明によると、このような場合でもクラッチ電流が強制的に遮断され、クラッチが誤締結されてエンジンの駆動力が変速機に伝わるのを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係るハイブリッド車両のパワートレイン及び制御装置の概略構成を示す。このハイブリッド車のパワートレインは、エンジン１、クラッチ２、モータ３、変速機４及び図示しない終減速装置等からなる動力伝達機構から構成される。
【００１２】
エンジン１の出力軸はクラッチ２の入力軸に接続されており、クラッチ２とモータ３の共通の出力軸は変速機４の入力軸に接続されている。ここではモータ３をクラッチ２と変速機４の間に介装し、パワートレインのコンパクト化を図っているが、モータ３を変速機４を挟んでクラッチ２と反対側に接続するようにしてもよい。
【００１３】
クラッチ２には入力軸から出力軸への伝達トルクを調節可能なものが用いられ、例えば、電磁コイルに流す励磁電流の強さに応じて伝達トルクを調節可能なパウダークラッチが用いられる。
【００１４】
クラッチ２が締結されている時はエンジン１及びモータ３が車両を駆動し、クラッチ２が解放されている時はモータ３のみが車両を駆動する。一般には、エンジン１の効率の悪い発進時や極低速走行時にはクラッチ２を解放してモータ３のみで車両を駆動し、ある程度車速が上がったところでクラッチ２を締結してモータ３からエンジン１に動力を切り換え、エンジン１で車両を駆動する。また、スロットル全開で発進加速を行う時のように大きな駆動力が要求されるときは、クラッチ２を締結してエンジン１、モータ３の両方によって車両を駆動する。
【００１５】
一方、エンジン１の出力軸のクラッチ２と反対側にはジェネレータ５が接続されており、エンジン１の発生する動力を電力として回生することができる。また、ジェネレータ５は図示しないバッテリから電力の供給を受けて、エンジン１始動時のスタータモータとしても機能する。
【００１６】
変速機４は、ここでは変速比を無段階に調節可能なベルト式ＣＶＴであるが、トロイダル式ＣＶＴ等の他の無段変速機や従来のギヤ式の有段変速機を用いてもよい。なお、このハイブリッド車両においては、クラッチ２を解放しモータ３を逆回転させれば車両を後退させることができるので、変速機４は従来の変速機と異なりバックギアを備えていない。また、変速機４には運転者が選択した走行レンジを検出するレンジスイッチ７が接続されており、選択された走行レンジに応じた信号がレンジスイッチ７からパワートレインＥＣＵ（コントローラ、以下同じ）１０に出力されるようになっている。
【００１７】
エンジン１、クラッチ２、モータ３、変速機４及びジェネレータ５は、それぞれエンジンＥＣＵ１１、クラッチＥＣＵ１２、モータＥＣＵ１３、変速機ＥＣＵ１４及びジェネレータＥＣＵ１５によって制御される。パワートレインＥＣＵ１０にはレンジスイッチ７からのセレクトレンジ信号や、図示しないアクセルペダル開度センサ、車速センサ等から各種信号が入力されると共に、エンジン１、クラッチ２、モータ３、変速機４及びジェネレータ５の運転状態（回転数、トルク、変速比等）が入力され、これらに基づき前記各ＥＣＵ１１〜１５を統括制御する。
【００１８】
ここで図２にクラッチＥＣＵ１４の論理回路の概略構成を示す。クラッチＥＣＵ１４はクラッチ電流制御ＣＰＵ２１、ＡＮＤ回路２２、端子２３、抵抗２４、バッファアンプ２５、トランジスタ２６を備え、これらが本発明の特徴であるクラッチ電流を強制的に遮断するクラッチ電流遮断手段を構成する。
【００１９】
これについて説明すると、クラッチ電流制御ＣＰＵ２１には、パワートレインＥＣＵ１０からクラッチ締結指示信号及びクラッチ締結トルク指示信号が入力され、クラッチ電流制御ＣＰＵ２１はこれらに基づきクラッチ２の駆動回路に出力するクラッチ電流値を演算する。演算されたクラッチ電流値はＡＮＤ回路２２の端子Ａに入力される。
【００２０】
端子２３には１２Ｖのバッテリ電圧ＶＢが入力される。バッテリ電圧ＶＢは、抵抗２４、バッファアンプ２５を介してＡＮＤ回路２２の端子Ｂに入力される。ＡＮＤ回路２２は端子Ａと端子Ｂの論理和をとって、その結果を図示しないクラッチ２の駆動回路に出力する。
【００２１】
バッテリ電圧ＶＢは抵抗２４を介してトランジスタ２６のコレクタ端子にも入力している。したがって、トランジスタ２６のベース端子に入力されるクラッチ強制解除信号がＯＦＦのときはＡＮＤ回路２２の端子Ｂの電圧はＨＩＧＨになるが、クラッチ強制解除信号がＯＮの時は端子２３がアースされ、ＡＮＤ回路２２の端子Ｂの電圧はＬＯＷになる。このクラッチ強制解除信号はパワートレインＥＣＵ１０から入力され、前進レンジ以外が選択されているときやシリーズ発電走行時にＯＮになり、それ以外のときにはＯＦＦになる。
【００２２】
表１にこの論理回路の特性を示す。
【００２３】
【表１】
Figure 0003844596
【００２４】
この表に示すように、前進レンジ（Ｄ、Ｌ）が選択されているときはパワートレインＥＣＵ１０から入力されるクラッチ強制解除信号がＯＦＦになりトランジスタ２６がＯＦＦになるので、ＡＮＤ回路２２の端子ＢがＨＩＧＨになる。これにより、クラッチ電流制御ＣＰＵ２１の出力はそのままクラッチ駆動回路に出力される
これに対して、前進以外のレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ）が選択されているときはパワートレインＥＣＵ１０から入力されるクラッチ強制解除信号がＯＮになりトランジスタ２６がＯＮになるので、ＡＮＤ回路２２の端子ＢがＬＯＷになる。これにより、 ＡＮＤ回路２２からクラッチ駆動回路に出力されるクラッチ電流はクラッチ電流制御ＣＰＵ２１の出力に関係なく常にＯＦＦになる。
【００２５】
また、表１にはないが、エンジン１を発電のみに用いる場合にもパワートレインＥＣＵ１０から入力されるクラッチ強制解除信号がＯＮになる。したがって、この場合も前進以外のレンジが選択されているときと同様に、クラッチ電流制御ＣＰＵ２１の出力に関係なくＡＮＤ回路２２からクラッチ駆動回路に出力されるクラッチ電流は常にＯＦＦになる。
【００２６】
次に、作用について説明する。
【００２７】
本発明に係るハイブリッド車両においては、上位コントロールユニットであるパワートレインＥＣＵ１０が、変速機４に接続されたレンジスイッチ７からの信号に基づき、車両が前進しているか、後退しているか、あるいは停止中であるかを判断する。
【００２８】
このとき、選択レンジがＤ、Ｌにあり前進であると判断されると、パワートレインＥＣＵ１０からクラッチＥＣＵ１２にクラッチ強制解除信号ＯＦＦが出力され、クラッチＥＣＵ１２内のクラッチ電流制御ＣＰＵ２１の出力はそのままクラッチ２に出力される。
【００２９】
これに対して、選択レンジがＲにあり後退であると判断された場合は、パワートレインＥＣＵ１０からクラッチＥＣＵ１２にクラッチ強制解除信号ＯＮが出力され、クラッチ電流制御ＣＰＵ２１の出力に関係なくクラッチ２への出力はＯＦＦになる。後退時、クラッチ２を解放しモータ３のみによって車両を後退させるが、ここで仮にクラッチ電流制御ＣＰＵ２１が誤作動してもクラッチ電流がクラッチ２に流れるのが阻止されるので、クラッチ２が誤って締結されるのを確実に防止することができる。
【００３０】
また、選択レンジがＰ、Ｎにあり停止中であると判断された場合もパワートレインＥＣＵ１０からクラッチＥＣＵ１２にクラッチ強制解除信号ＯＮが出力される。これにより、停車時にエンジン１を使って発電している際にクラッチ電流制御ＣＰＵ２１が誤作動しても、クラッチ電流が遮断されクラッチ２が締結されるのを防止することができる。
【００３１】
また、モータ３のみにより前進あるいは後退しているときにバッテリ電圧が低下してきた場合は、バッテリを充電するためにエンジン１を起動し、ジェネレータ５を駆動して充電を行いながらモータで走行を継続する（シリーズ発電走行）。このシリーズ発電走行の際もパワートレインＥＣＵ１０からクラッチＥＣＵ１２にクラッチ強制解除信号ＯＮが出力されクラッチ電流が強制的に遮断されるので、クラッチ２の誤締結は防止される。
【００３２】
以上のように、前進走行以外やシリーズ発電走行時には、クラッチ電流が強制的に遮断されるので、クラッチ電流制御ＣＰＵ２１の出力に関係なくクラッチが解放される。その結果、クラッチ電流制御ＣＰＵ２１が誤作動を起こしてもクラッチ２が誤って締結されることはない。
【００３３】
なお、この実施形態ではレンジスイッチ７の信号をパワートレインＥＣＵ１０を介してクラッチＥＣＵ１２に入力するようにしているが、レンジスイッチ７の信号を直接クラッチＥＣＵ１２に入力させ、この信号に応じてクラッチ電流を強制的に遮断するような回路構成にしても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るハイブリッド車両のパワートレイン及び制御装置の概略構成を示す図である。
【図２】クラッチＥＣＵの論理回路の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ クラッチ
３ モータ
４ 変速機
７ レンジスイッチ
１０ パワートレインＥＣＵ
１２ クラッチＥＣＵ

Claims (2)

  1. 動力源としてのエンジン及びモータと、モータに接続される変速機と、エンジンとモータあるいはエンジンと変速機の間に介装される伝達トルクを調整可能なクラッチと、変速機に接続される駆動輪とを備え、エンジンとモータを切り換えて、あるいはエンジンとモータの両方により車両を駆動するハイブリッド車両の制御装置において、
    運転者が選択した走行レンジを検出する手段と、
    クラッチ締結指示信号に基づきクラッチ駆動回路へ出力するクラッチ電流を演算するクラッチ電流制御ユニットと、
    前進以外のレンジが選択されていることが検出されるとクラッチ強制解除信号を出力する制御ユニットと、
    前記クラッチ強制解除信号が出力されているとき前記クラッチ電流制御ユニットからクラッチ駆動回路へ出力されるクラッチ電流をクラッチ電流に関係なく強制的に遮断する回路と、
    を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記エンジンの出力軸に接続されるジェネレータを備え、
    前記回路は、エンジンがジェネレータを駆動し、エンジンが発電のみに用いられている場合にもクラッチ駆動回路へ出力されるクラッチ電流を強制的に遮断することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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