JP6528354B2 - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、踏切内等で内燃機関がエンジンストールして再始動できない緊急時等においても、ハイブリッド車両を走行可能にして、危険状況から確実かつ迅速に脱出することができるハイブリッド車両及びその制御方法に関する。
内燃機関と電動発電機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、内燃機関の動力と電動発電機の動力の両方を車輪に伝達するハイブリッド車両においては、内燃機関のみを走行用の動力源とする車両と同様に、踏切内や交差点内で内燃機関が故障などによりエンジンストール（エンスト）して再始動できないような緊急時等では、ハイブリッド車両を停止させている。
しかしながら、踏み切り内や交差点内等で内燃機関がエンジンストールして再始動できないような状況においては、ハイブリッド車両をその場で停止させておくと事故などに発展する可能性が高く、ハイブリッド車両を移動させて、この危険状況から確実かつ迅速に脱出する必要がある。
この問題に関連して、走行用動力を出力可能な内燃機関と、走行動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置を備えたハイブリッド車両において、電動機のみから走行用動力が出力される電動走行の強制的実行を指示するための強制電動走行指示スイッチを備え、この強制電動走行指示スイッチがオン操作されて電動走行の強制的実行が指示された場合に、アクセル操作量に対する走行用動力を、電動走行の強制的実行が指示されていない状態での電動走行時に対して変更するハイブリッド車両が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この場合には、運転者の意志による強制電動走行指示スイッチ（強制ＥＶスイッチ）のオン操作によって、燃費向上や環境への配慮をした電動走行が可能になるが、内燃機関が故障などによりエンジンストールする等の緊急時等は想定していない。そのため、運転者が予期せぬエンジンストール等の緊急時に冷静に判断して確実に強制電動走行指示スイッチをオン操作することができない可能性がある。
また、強制電動走行指示スイッチのオン操作時のアクセル操作量に対する走行用動力も通常走行用に設定されており、危険状況を脱出するための電動機の制御の設定は考えられていない。また、ハイブリッド車両に強制電動走行指示スイッチを追加して設ける必要があり、コスト増となってしまうという問題もある。
特開２０１３−８６７０４号公報
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関と電動発電機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、電動発電機の動力のみでの走行も可能なハイブリッド車両で、踏切内や交差点内で内燃機関が故障などによりエンジンストール（エンスト）して再始動できないような緊急時等においても、ハイブリッド車両を走行させ、危険状況から確実かつ迅速に脱出す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ための本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と電動発電機と変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記変速機を介して前記内燃機関及び前記電動発電機の動力を駆動輪に伝達可能、且つ前記電動発電機の動力のみでの走行も可能なハイブリッド車両において、前記ハイブリッドシステムを制御する制御装置が、前記内燃機関がエンジンストールして前記内燃機関が運転停止している場合で、且つ、前記変速機のシフトレバーの切り替え操作が予め設定した時間内に予め設定した回数を超えたときに発生される緊急時操作信号が入力された場合に、前記変速機のギア段を発進ギア段に移行した後に、前記電動発電機の動力を前記変速機を介して前記駆動輪に伝達して前記ハイブリッド車両を発進する緊急時モータ単独走行制御を行うように構成される。
この構成によれば、踏切内や交差点内で内燃機関が故障などによりエンジンストール（エンスト）して再始動できないような緊急時等において、緊急時モータ単独走行制御で電動発電機の動力のみによりハイブリッド車両を走行させることができるようになるので、危険状況から確実かつ迅速に脱出することができる。
上記のハイブリッド車両で、前記緊急時モータ単独走行制御において、前記電動発電機が発生する動力の上限値を前記電動発電機の発生許容最大動力に設定すると、踏切内や交差点内を脱出するときに、電動発電機による動力を最大に発揮できるので、踏切内や交差点内を脱出できる可能性を著しく高めることができる。
上記のハイブリッド車両において、前記緊急時操作信号が、前記変速機のシフトレバーのＤレンジとＮレンジの切り替え操作が予め設定した時間内に予め設定した回数を超えたときに発生されるように構成すると、強制電動走行指示スイッチのオン操作等の通常の運転操作とは別の操作をする必要がなく、エンジンストール等の緊急時に、運転者が慌てていても、操作する可能性が非常に高い、変速機のシフトレバーの操作が、通常操作の範囲を超えている場合は、予め設定した範囲を超えたときに、運転者の意志とは関係なく自動的に緊急時モータ単独走行制御に切り替えて電動発電機の動力のみでハイブリッド車両を走行可能にする。これにより、運転者が慌てていてもハイブリッド車両を確実かつ迅速に危険状況から脱出させることができるようになる。
そして、上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関と電動発電機と変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記変速機を介して前記内燃機関及び前記電動発電機の動力を駆動輪に伝達可能、且つ前記電動発電機の動力のみでの走行も可能なハイブリッド車両の制御方法において、前記内燃機関がエンジンストールして前記内燃機関が運転停止している場合で、且つ、前記変速機のシフトレバーの切り替え操作が予め設定した時間内に予め設定した回数を超えたときに発生される緊急時操作信号が入力された場合に、前記変速機のギア段を発進ギア段に移行させた後に、前記電動発電機の動力を前記変速機を介して前記駆動輪に伝達して前記ハイブリッド車両を発進させる緊急時モータ単独走行制御を行うことを特徴とする方法である。
この方法によれば、踏切内や交差点内で内燃機関が故障などによりエンジンストール（エンスト）して再始動できないような緊急時等において、緊急時モータ単独走行制御で電動発電機の動力のみによりハイブリッド車両を走行させることができるようになるので、危険状況から確実かつ迅速に脱出することができる。
本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、内燃機関と電動発電機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、電動発電機の動力のみでの走行も可能なハイブリッド車両で、ハイブリッド車両が踏切内や交差点内で内燃機関が故障などによりエンジンストール（エンスト）して再始動できないような緊急時等においても、緊急時モータ単独走行制御に切り替えることにより、電動発電機の動力のみによりハイブリッド車両を走行させることができるようになるので、危険状況から確実かつ迅速に脱出することができる。
本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の構成を模式的に示す図である。
以下、本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両及びその制御方法について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の構成を模式的に示す図である。なお、ここでは、パラレル型ハイブリッド車両を例にして説明するが、必ずしも、パラレル型ハイブリッド車両でなくてもよく、電動発電機の動力のみの走行も可能なハイブリッド車両であればよい。
図１に示す構成のハイブリッド車両１は、エンジン（内燃機関）１０と電動発電機（走行用電動機兼発電機）２０と有段変速機３０を備えたハイブリッドシステム２を搭載して、有段変速機３０を介してエンジン１０の動力と電動発電機２０の動力を車輪３４に伝達して構成される。
このエンジン１０の動力は、トルクコンバータ１３と、接続状態にしたエンジン用クラッチ１４と、有段変速機３０と、プロペラシャフト３１と、デファレンシャルギア３２と、ドライブシャフト３３を介して車輪３４に伝達される。これにより、エンジン１０の動力が車輪３４に伝達され、車両１が走行する。
一方、電動発電機２０の動力に関しては、バッテリ２２に充電（蓄電）された電力がインバータ２１を介して供給された電力により電動発電機２０が駆動され動力を発生する。この電動発電機２０の動力は、接続状態にした電動発電機用クラッチ２３と、有段変速機３０と、プロペラシャフト３１と、デファレンシャルギア３２と、ドライブシャフト３３を介して車輪３４に伝達される。これにより、電動発電機２０の動力が車輪３４に伝達され、車両１が走行する。
この構成により、エンジン用クラッチ１４を接続状態にして、電動発電機用クラッチ２３を断絶状態にするとエンジン単独走行となり、エンジン用クラッチ１４を断絶状態にして、電動発電機用クラッチ２３を接続状態にするとモータ単独走行又は制動時モータ回生走行となり、エンジン用クラッチ１４と電動発電機用クラッチ２３を共に接続状態にするとモータアシスト走行となる。
図１に示す構成では、エンジン用クラッチ１４を断絶状態にして、エンジン１０と有段変速機３０を切り離すとともに、電動発電機用クラッチ２３を接続状態にして、電動発電機２０と有段変速機３０を接続している状態を示しているので、この状態では、電動発電機２０の動力のみが車輪３４に伝達され、電動発電機２０の動力のみでハイブリッド車両１が走行することになる。
なお、この図１の構成では、エンジン用クラッチ１４の接続及び断絶の切り替えにより、エンジン１０の動力の車輪３４への伝達と遮断を行い、また、電動発電機用クラッチ２３の接続及び断絶の切り替えにより、電動発電機２０の動力の車輪３４への伝達と遮断を行うが、エンジン１０の動力又は電動発電機２０の動力の伝達と遮断を適宜切り替えることができればよく、必ずしも、エンジン用クラッチ１４又は電動発電機用クラッチ２３を設けなくてもよい。
そして、このハイブリッドシステム２、及び、ハイブリッド車両１の制御を行うための制御装置４０が設けられる。この制御装置４０により、ハイブリッド車両１の全般の制御を行うが、この制御は、エンジン１０の全般の制御、インバータ２１による電動発電機２０の全般の制御、有段変速機３０のギア段の選択の制御、エンジン用クラッチ１４の断接制御と電動発電機用クラッチ２３の断接制御を含むハイブリッドシステム２の全般の制御を含んでいる。
そして、本発明では、このハイブリッドシステム２を制御する制御装置４０が、エンジン１０がエンジンストール（エンスト）してエンジン１０が運転停止している場合で、且つ、予め設定された緊急時操作信号Ｓ１が入力された場合に、電動発電機２０の動力のみで車両走行する緊急時モータ単独走行制御を行うように構成される。
すなわち、制御装置４０が、エンジン１０のエンジンストールであると判定しているときに、運転者が予め設定された緊急時操作を行って緊急時操作信号Ｓ１が発生したときには、エンジン用クラッチ１４を断絶状態にして、エンジン１０と有段変速機３０を切り離すとともに、電動発電機用クラッチ２３を接続状態にして、電動発電機２０と有段変速機３０を接続して、ハイブリッド車両１を電動発電機２０の動力のみで車両走行が可能な緊急時モータ単独走行制御を行うように構成される。
この緊急時操作信号Ｓ１は、運転者が車両１を運転しているときに通常行い得ないであろう特殊な操作をしたときに発生されるように構成される。例えば、アクセルペダルやブレーキペダルを短時間に数回（例えば７回）踏む操作をしたとき、つまり、アクセルの踏込操作が予め設定した時間内に予め設定した回数を超えたときである。又は、変速機３０のシフトレバーのＤレンジとＮレンジの切り替えを短時間に数回（例えば７回）行う操作をしたとき、つまり、変速機３０のシフトレバーの切り替え操作が予め設定した時間内に予め設定した回数を超えたときに発生されるように構成する。なお、この特殊な操作としては、制御装置４０が通常の運転操作と異なる特殊な操作であることが判定できればよく、特に上記操作に限定されない。
これらの構成を採用することで、エンジンストール等の緊急時に、運転者が慌てていても、操作する可能性が非常に高い、アクセルの踏込や変速機３０のシフトレバーの操作が、通常操作の範囲を超えている場合は、予め設定した範囲を超えたときに、運転者の意志とは関係なく自動的に緊急時モータ単独走行制御に切り替えて電動発電機２０の動力のみでハイブリッド車両１を走行可能にすることができる。これにより、強制電動走行指示スイッチのオン操作等の通常の運転操作と別の操作をする必要がなくなるので、運転者が慌てていても緊急時モータ単独走行制御を行うことができるようになる。
また、緊急時モータ単独走行制御においては、電動発電機２０が発生する動力の上限値を電動発電機の発生許容最大動力に設定すると、踏切内や交差点内を脱出するときに、電動発電機２０による動力を最大に発揮できるので、踏切内や交差点内を脱出できる可能性を著しく高めることができる。また、電動発電機２０にインバータ２１を介して電力を供給するバッテリ２２は、ハイブリッド車両１の通常の運転状態においては、予め設定された下限充電量値以下になると電動発電機２０の走行を停止するが、緊急時モータ単独走行制御においては、危険状態からの脱出を優先して、この下限充電量値による制限をなくして、下限充電量値以下になって電動発電機２０の走行を行うように構成する。
この構成により、バッテリ２２では、ハイブリッド車両１の通常の運転状態においては、充電量が下限充電量値よりも大きい状態に常時充電されているため、エンジン１０がエンジンストールしたような緊急時の場合においても、ハイブリッド車両１は電動発電機２０の動力のみで確実に走行することができ、通常、約１ｋｍ弱の距離を走行可能であるので、確実に危険状況から脱出できるようになる。
さらに、制御装置４０が、緊急時モータ単独走行制御において、エンジン１０の停止状態でも、変速機３０のギア段を変更できる構成の場合には、変速機３０のギア段を発進ギア段（通常、１段（１速）または２段（２速））に移行させた後に、ハイブリッド車両１を電動発電機２０の動力のみで走行させる制御を行うように構成すると、ハイブリッド車両１の車輪３４の発進用トルクを増加させることができ、これにより発進が容易になるので、車両１を危険状況からより確実かつより迅速に脱出させることができる。
そして、このハイブリッド車両１の制御方法は、エンジン１０と電動発電機２０を備えたハイブリッドシステム２を搭載して、電動発電機２０の動力のみでの走行も可能なハイブリッド車両１の制御方法であり、エンジン１０がエンジンストールしてエンジン１０が運転停止している場合で、且つ、予め設定された緊急時操作信号Ｓ１が入力された場合に、電動発電機２０の動力のみで車両走行する緊急時モータ単独走行制御でハイブリッド車両１を走行させることを特徴とする方法である。
上記の構成のハイブリッド車両１、及びその制御方法によれば、エンジン１０と電動発電機２０を備えたハイブリッドシステム２を搭載して、電動発電機２０の動力のみでの走行も可能なハイブリッド車両１で、ハイブリッド車両１が踏切内や交差点内でエンジン１０が故障などによりエンジンストールして再始動できないような緊急時等においても、緊急時モータ単独走行制御に切り替えることにより、電動発電機２０の動力のみによりハイブリッド車両１を走行させることができるようになるので、危険状況から確実かつ迅速に脱出することができる。
１ ハイブリッド車両
２ ハイブリッドシステム
１０ エンジン（内燃機関）
１３ トルクコンバータ
１４ エンジン用クラッチ
２０ 電動発電機
２１ インバータ
２２ バッテリ
２３ 電動発電機用クラッチ
３０ 有段変速機
３１ プロペラシャフト
３２ デファレンシャルギア
３３ ドライブシャフト
３４ 車輪
４０ 制御装置

Claims (4)

  1. 内燃機関と電動発電機と変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記変速機を介して前記内燃機関及び前記電動発電機の動力を駆動輪に伝達可能、且つ前記電動発電機の動力のみでの走行も可能なハイブリッド車両において、
    前記ハイブリッドシステムを制御する制御装置が、
    前記内燃機関がエンジンストールして前記内燃機関が運転停止している場合で、且つ、前記変速機のシフトレバーの切り替え操作が予め設定した時間内に予め設定した回数を超えたときに発生される緊急時操作信号が入力された場合に、前記変速機のギア段を発進ギア段に移行した後に、前記電動発電機の動力を前記変速機を介して前記駆動輪に伝達して前記ハイブリッド車両を発進する緊急時モータ単独走行制御を行うように構成されることを特徴とするハイブリッド車両。
  2. 前記緊急時モータ単独走行制御において、前記電動発電機が発生する動力の上限値を前記電動発電機の発生許容最大動力に設定したことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両。
  3. 前記緊急時操作信号が、前記変速機のシフトレバーのＤレンジとＮレンジの切り替え操作が予め設定した時間内に予め設定した回数を超えたときに発生されることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。
  4. 内燃機関と電動発電機と変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記変速機を介して前記内燃機関及び前記電動発電機の動力を駆動輪に伝達可能、且つ前記電動発電機の動力のみでの走行も可能なハイブリッド車両の制御方法において、
    前記内燃機関がエンジンストールして前記内燃機関が運転停止している場合で、且つ、前記変速機のシフトレバーの切り替え操作が予め設定した時間内に予め設定した回数を超えたときに発生される緊急時操作信号が入力された場合に、前記変速機のギア段を発進ギア段に移行させた後に、前記電動発電機の動力を前記変速機を介して前記駆動輪に伝達して前記ハイブリッド車両を発進させる緊急時モータ単独走行制御を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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