JP4135688B2 - ハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法に関し、更に詳しくは、専用の回転数センサを追加設置する必要がなく、正確かつ安価にクラッチの滑りを検出することができるハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法に関する。

従来より、走行駆動源としてのエンジンと、有段変速機と、前記エンジンと前記有段変速機間の動力伝達の接離を行うクラッチと、エンジン出力による発電またはバッテリ電力によるエンジン出力のアシストを行うモータジェネレータとを備え、前記エンジンのみを駆動源とするエンジン走行と、前記モータジェネレータのみを駆動源とするＥＶ走行とのいずれか一方によっても走行可能に構成されたハイブリッド車両が知られている。

ところで、クラッチ板の摩耗に伴う寿命を警告する方法として、たとえば特許文献１に係る技術が公知である。すなわち、この従来技術は、先ずクラッチ板がフライホイールに対し完接状態か否かを判断し、クラッチ板が完接状態であると判断した時にエンジン側の回転数およびクラッチ板側の回転数をそれぞれ検出するとともにそれらの回転数を演算し、更にその演算値を摩耗限度設定値と比較して警告の必要性を判断し、警告が必要であると判断した時に表示部によって警告するというものである。

特開昭６３−６５３０９号公報

上記特許文献１に係る技術を上記のようなハイブリッド車両に対して適用する場合、変速機の入力軸に専用の回転数センサを設けて変速機入力回転数を検出し、これをエンジン回転数と比較してその回転数の差が所定値以上の場合にクラッチに許容できない滑りが生じていることを検出することが可能である。

しかしながら、専用の回転数センサを追加設置しなければならず、コストアップとなってしまうという課題があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、専用の回転数センサを追加設置する必要がなく、正確かつ安価にクラッチの滑りを検出することができるハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係るハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法は、走行駆動源としてのエンジンと、有段変速機と、前記エンジンと前記有段変速機間の動力伝達の接離を行うクラッチと、バッテリの電力による前記エンジン出力のアシストを行う電動モータとを備え、前記エンジンのみを駆動源とするエンジン走行と前記電動モータのみを駆動源とするＥＶ走行とのいずれか一方によっても走行可能に構成されたハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法であって、前記ハイブリッド車両は、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記クラッチのストローク量を検出するクラッチストローク検出手段とを更に備え、現時点での車速、ギヤ比、シフト位置に基づいて前記ＥＶ走行時における前記エンジンの回転数相当値である前記有段変速機の入力回転数を算出し、前記クラッチが完全に係合する所定のストローク量が検出された時に、前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、算出された前記有段変速機の入力回転数とを比較し、その偏差に基づいて前記クラッチの滑りを検出し、前記車速は、前記電動モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段によって検出されるモータ回転数を用いて算出され、前記クラッチの滑りは、前記ＥＶ走行から前記エンジン走行に移行するときに検出されることを特徴とするものである。

この発明に係るハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法（請求項１）によれば、専用の変速機入力回転数センサを新たに追加設置する必要がなく、既存のセンサを用いて変速機入力回転数を算出することができ、正確かつ安価にクラッチの滑りを検出することができる。また、モータ回転数検出手段を用いて変速機入力回転数を更に正確に検出することができ、クラッチの滑りを更に精度良く検出することができる。

以下に、この発明に係るハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この発明をディーゼルハイブリッド車両に適用した例について説明するが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

先ず、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成について図２に基づいて説明する。ここで、図２は、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。

図２に示すように、ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）１０には、走行駆動源としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記す）１１が設けられている。このエンジン１１は、その回転数を検出するための図示しないエンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）を備えている。このエンジン回転数センサは、既設のものをそのまま利用している。

また、図示を省略するが、このエンジン１１は、燃料噴射量および燃料噴射時期を制御するコモンレール方式の燃料噴射システム、排気ガス圧力を利用して吸気量を増大させるターボ過給機、吸排気バルブの開閉動作タイミングを可変制御する可変バルブタイミング機構等を備えている。

また、図示を省略するが、エンジン１１の排気通路には、排気ガス中の粒子状物質および窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタや、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス再循環装置を備えている。なお、上記フィルタは、触媒が担持されていないパティキュレートフィルタや、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタであってもよい。

また、エンジン１１で発生する駆動力は、自動変速可能な有段変速機（以下、ＭＭＴ（マルチモードマニュアルトランスミッション）と記す）１２、ディファレンシャルギヤ１５およびドライブシャフト１４を介して駆動輪１３に伝達されるようになっている。

このＭＭＴ１２は、走行状態に応じてギヤ段の変速操作をアクチュエータで電気的に自動制御するものである。なお、符号２２はＭＭＴ１２の入力軸を示し、符号２３はＭＭＴ１２の出力軸を示している。なお、ＭＭＴ１２のギヤ比およびシフト位置、上記ディファレンシャルギヤ１５のディファレンシャル比（以下、デフ比という）のデータは、制御装置である図示しない電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）へ自動的に出力されている。

エンジン１１とＭＭＴ１２間には、動力伝達の接離を行うクラッチ１２ａが備えられており、走行状態に応じて接離操作をアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。

このクラッチ１２ａは、入力側回転部材と出力側回転部材とを備え、当該両回転部材の係合（接続）によって駆動力を伝達する、いわゆる摩擦式のクラッチとして構成されている。したがって、クラッチ１２ａの完全係合時に当該回転部材の回転数に差が生じた時に、クラッチ１２ａに滑りが生じていると検出されることとなる。この滑りの具体的検出方法は後述する。

また、クラッチ１２ａの接離状態の指標となるストロークＣｓｔ（ストローク量）を検出するために、図示しないストロークセンサ（クラッチストローク検出手段）を備えている。このストロークセンサは、既設のものをそのまま利用している。

また、エンジン１１は、上記ＭＭＴ１２から指令される要求エンジントルクを出力するために、その燃料噴射量や吸入空気量等が制御されるように構成されている。エンジン１１の要求燃料噴射量は、たとえば、エンジンの回転数（回転速度）およびアクセル開度からマップ等に基づいて決定され、上記燃料噴射システムにより噴射されるようになっている。

また、駆動系歯車装置（ギヤトレーン）を一体化したモータジェネレータ（電動モータ）１７は、インバータ１９を介し、充放電可能な二次電池であるバッテリ２０と接続され、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの２つの運転状態をとり得るように構成されている。

また、モータジェネレータ１７は、その回転数を検出するための図示しないレゾルバ（モータ回転数検出手段）を備えている。このレゾルバは、既設のものをそのまま利用している。

このモータジェネレータ１７は、力行運転モードではバッテリ２０からの電力供給を受けて、ドライブシャフト１４を駆動するための動力を発生する。これにより、変速時には変速アシストを行うことができ、加速時には加速アシストを行うことができる。また、回生運転モードでは、モータジェネレータ１７は、エンジン１１あるいはドライブシャフト１４から伝達される駆動力を電力に変換し、バッテリ２０を充電する。

モータジェネレータ１７が力行運転モードあるいは回生運転モードのいずれかで運転されるかは、バッテリ２０の充電量ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を勘案して決定される。このバッテリ充電量ＳＯＣは、所定のバッテリ状態モニタコンピュータで演算されるようになっている。

以上のように構成されたディーゼルハイブリッド車両１０は、ＥＣＵによって、図示しない車速センサやアクセル開度センサ等、各種センサからの出力情報に基づいて以下のように基本制御され、種々の状態で走行することができる。

ディーゼルハイブリッド車両１０が走行負荷の小さい低速定常走行の状態では、エンジン１１を停止したまま、モータジェネレータ１７を力行することにより走行（ＥＶ走行）する。そして、走行開始後にディーゼルハイブリッド車両１０が所定の速度もしくは負荷に達すると、モータジェネレータ１７を用いてエンジン１１をクランキングして始動し、当該エンジン１１を用いた運転に移行する。

また、加速等の走行負荷の大きい運転時には、通常は、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求動力とほぼ等しい出力を発生するように運転される。このとき、エンジン１１の出力のほぼすべてがドライブシャフト１４に伝えられる。

バッテリ充電量ＳＯＣが予め定められた基準値以下に低下している場合には、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求出力以上の出力で運転され、その余剰動力の一部はモータジェネレータ１７によって電力として回生され、バッテリ２０の充電に利用される。そして、エンジン１１の出力トルクが不足する場合には、バッテリ充電量ＳＯＣに応じてモータジェネレータ１７によって不足分のトルクがアシストされ、必要トルクが確保される。

なお、上記ディーゼルハイブリッド車両１０は、燃料の節約と排気エミッションの低減を図るために、いわゆるエコラン（エコノミー＆エコロジーランニング）制御もなされる。たとえば、交差点における信号待ち等でディーゼルハイブリッド車両１０が停車した場合に、所定の停止条件下でエンジン１１を自動停止させ、その後、所定の再始動条件下（たとえば、アクセルペダルを踏み込んだとき）でエンジン１１を再始動させる制御もなされる。

以上が本発明に係るディーゼルハイブリッド車両１０の基本構成および基本制御動作である。

つぎに、本発明の要部であるクラッチ１２ａの滑り検出方法について図１に基づいて図２を参照しつつ説明する。ここで、図１は、この発明の実施例に係るハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法を示すフローチャートである。以下の制御は、上記ＥＣＵによって実行される。

クラッチ１２ａの滑りを検出するのは、ディーゼルハイブッド車両１０がＥＶ走行からエンジン走行に移行する時である。すなわち、クラッチ１２ａが切断されているＥＶ走行中にエンジン１１を始動し、クラッチ１２ａを係合させる時である。

図１に示すように、先ず、現時点での車速、デフ比（ギヤ比）、ＭＭＴ１２のギヤ比およびシフト位置を読み込む（ステップＳ１０）。車速は、上記レゾルバによって検出されるモータジェネレータ１７の回転数と、上記デフ比、ＭＭＴ１２のギヤ比およびシフト位置とから精度良く算出された値を用いる。

そして、読み込まれたこれらの車速、デフ比、ＭＭＴ１２のギヤ比およびシフト位置に基づいて、クラッチ１２ａを接続し当該条件下でエンジン走行をしていたならば検出されるであろう仮想のエンジン回転数、すなわち、ＭＭＴ１２の入力軸２２の回転数Ｎｉを算出する（ステップＳ１１）。したがって、モータジェネレータ１７の回転数等に基づいて、ＭＭＴ１２の入力軸２２の回転数Ｎｉを精度良く推定できるので、当該回転数Ｎｉを検出するための専用の回転数センサを追加設置する必要がない。

なお、クラッチ１２ａを接続するには、エンジン１１の回転数が所定の最低値（たとえば、１０００ｒｐｍ）以上であることが必要であるので、算出された上記回転数Ｎｉがこの最低値を下回っている場合は、この最低値を回転数Ｎｉとして保持する。

スタータがＯＮになり、エンジン１１が始動制御モードに移行すると、エンジン１１の駆動力をＭＭＴ１２に伝達するためにクラッチ１２ａの係合が開始され、クラッチ１２ａのストロークＣｓｔが係合側に向けて徐々に変化する（小さくなる）ので、上記ストロークセンサによってこのストロークＣｓｔを検出し、それを読み込む（ステップＳ１２）。

つぎに、クラッチ１２ａのストロークＣｓｔが、駆動輪１３に所定の駆動力を発生させると判断されるストローク値（以下、駆動力発生ストローク値という）以上であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。この駆動力発生ストローク値は、クラッチ１２ａが完全に係合する時の値であって予め実験等により求めたものである。この駆動力発生ストローク値は、マップとして上記ＥＣＵに記憶されている。

ストロークＣｓｔがこの駆動力発生ストローク値以上であるならば（ステップＳ１３肯定）、クラッチ１２ａが上記エンジン１１の駆動力をＭＭＴ１２側に確実に伝達できる完全係合状態となっており、クラッチ１２ａの摩耗が許容範囲内にある場合はクラッチ１２ａに滑りが生じていない状態であると判断できる。

したがって、クラッチ１２ａが完全に係合しているこの状態において、エンジン１１の回転数ＮＥと、ＭＭＴ１２の入力軸２２の回転数Ｎｉとを比較すれば、クラッチ１２ａに滑りが生じているか否かを判断することができる。そこで、上記エンジン回転数センサによりエンジン１１の回転数ＮＥを検出し、それを読み込む（ステップＳ１４）。

そして、このエンジン１１の回転数ＮＥと、上記ＭＭＴ１２の入力軸２２の回転数Ｎｉとの差分（ＮＥ−Ｎｉ）を算出し、この差分が所定値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１５）。この所定値は、クラッチ１２ａの経年変化等に基づき許容し得る滑りを考慮して設定されており、マップとして上記ＥＣＵに記憶されている。

上記差分（ＮＥ−Ｎｉ）が所定値よりも小さいならば（ステップＳ１５肯定）、クラッチ１２ａに滑りが生じていないと判定することができる（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の判定後は、スタートに戻る。

一方、上記差分（ＮＥ−Ｎｉ）が所定値よりも小さくないならば（ステップＳ１５否定）、クラッチ１２ａに滑りが生じていると判定することができる（ステップＳ１７）。そして、クラッチ１２ａに滑りが生じている旨の警報を発信する（ステップＳ１８）。

たとえば、警報ランプを点灯させたり、音もしくは音声によりドライバーに報知することができる。また、ダイアグノーシス（ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）装置に所定のフラグ信号を出力することにより、車両整備者に対して報知することができる。ステップＳ１８の後は、スタートに戻る。

以上のように、この実施例に係るハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法によれば、モータジェネレータ１７の回転数等に基づいて、ＭＭＴ１２の入力軸２２の回転数Ｎｉを精度良く推定できるので、当該回転数Ｎｉを検出するための専用の回転数センサを追加設置する必要がなく、正確かつ安価にクラッチ１２ａの滑りを検出することができる。また、クラッチ１２ａの滑りを検出した場合、上記所定の警報を発信することにより、クラッチ１２ａの修理ないし交換を適切に促すことができる。

なお、上記実施例においては、上記レゾルバによって検出されるモータジェネレータ１７の回転数を用いて車速を算出するものとして説明したが、これに限定されず、既設の車速センサがある場合は、その検出値を用いてもよい。

また、上記実施例においては、本発明をいわゆる摩擦式のクラッチ１２ａに適用する場合について説明したが、クラッチが入力側回転部材と出力側回転部材とを備えていれば、必ずしも摩擦式のクラッチでなくてもよく、本発明を適用して当該部材間の滑りを検出することができる。

また、上記実施例においては、ディーゼルエンジン１１を走行駆動源とするハイブリッド車両１０について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、ガソリンエンジンを走行駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよい。

また、上記実施例においては、ＭＭＴ１２を備えたディーゼルハイブリッド車両１０について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、自動変速機（ＡＴ）や手動変速機（ＭＴ）を備えたハイブリッド車両に適用してもよい。

また、上記実施例においては、モータジェネレータ１７を備え回生機能を有するディーゼルハイブリッド車両１０について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、電動モータを備え力行機能のみを有するハイブリッド車両に適用してもよい。

以上のように、この発明に係るハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法は、有段変速機の入力軸の回転数を検出する専用の回転数センサを備えていないハイブリッド車両に有用であり、特に、専用の回転数センサを追加設置する必要がなく、正確かつ安価にクラッチの滑りを検出することを目指すハイブリッド車両に適している。

この発明の実施例に係るハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法を示すフローチャートである。 ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１０ ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）
１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１２ ＭＭＴ（有段変速機）
１２ａ クラッチ
１３ 駆動輪
１７ モータジェネレータ（電動モータ）
２０ バッテリ
２２ ＭＭＴの入力軸
Ｃｓｔ クラッチストローク
ＮＥ エンジン回転数
Ｎｉ ＭＭＴの入力軸の回転数

Claims (1)

1. 走行駆動源としてのエンジンと、有段変速機と、前記エンジンと前記有段変速機間の動力伝達の接離を行うクラッチと、バッテリの電力による前記エンジン出力のアシストを行う電動モータとを備え、前記エンジンのみを駆動源とするエンジン走行と前記電動モータのみを駆動源とするＥＶ走行とのいずれか一方によっても走行可能に構成されたハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法であって、
   前記ハイブリッド車両は、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記クラッチのストローク量を検出するクラッチストローク検出手段と、
   を更に備え、
   現時点での車速、ギヤ比、シフト位置に基づいて前記ＥＶ走行時における前記エンジンの回転数相当値である前記有段変速機の入力回転数を算出し、
   前記クラッチが完全に係合する所定のストローク量が検出された時に、前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数と、算出された前記有段変速機の入力回転数とを比較し、その偏差に基づいて前記クラッチの滑りを検出し、
   前記車速は、前記電動モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段によって検出されるモータ回転数を用いて算出され、
   前記クラッチの滑りは、前記ＥＶ走行から前記エンジン走行に移行するときに検出されることを特徴とするハイブリッド車両のクラッチ滑り検出方法。

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