JPH08121203A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン一時停止システムを用いて燃費を向
上させながら、即時発進を可能にすると共にクラッチ係
合時のショックを低減できるようにしたハイブリッド車
両を提供する。 【構成】 制御部４０は、アクセル開度が０になると、
エンジン１を停止すると共にクラッチ７を開放する。ま
た、制御部４０は、エンジン１が停止状態のときにアク
セル３８が踏まれると、エンジン１を始動すると共にク
ラッチ７を係合するが、アクセル３８が踏まれてからク
ラッチ７が係合するまでの期間は、要求トルクをモータ
１０のみによって出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータとエンジンを駆
動源とするハイブリッド車両に係り、詳細には、エンジ
ンの駆動が必要ではないときにエンジンを停止させる機
能を有するハイブリッド車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭５６−１３２１
０２号公報に示されるように、燃料の供給の容易な従来
のエンジンと、エネルギーとしてクリーンなモータとに
よって駆動するハイブリッド車両が提案されている。こ
のハイブリッド車両では、アクセル開度、車速等の車両
駆動状態を検出してエンジンとモータとの使用分担をコ
ントロールしている。

【０００３】一方、従来の自動車では車両が停止してい
る状態において、アイドリング状態でエンジンを駆動し
ている。しかし、実際には車両が走行していないにもか
かわらずエンジンを駆動しているため、排気ガスが出る
と共に、燃料の消費が増加するという問題があった。そ
こで、信号等で車両が停止している状態や走行中であっ
てもアクセルオフが一定時間継続した場合等に、エンジ
ンを一時的に停止させると共にクラッチを切るエンジン
一時停止システムが実用化されている。このエンジン一
時停止システムでは、エンジンの一時停止状態で、アク
セルが踏まれると再びエンジンを始動すると共にクラッ
チを係合して発進するようになっている。このエンジン
一時停止システムによれば、エンジンを走行に必要な時
だけ駆動し、それ以外は停止させることで、燃費を向上
させると共に、エンジン駆動時間の短縮によって排気ガ
ス量を減少させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のエンジ
ン一時停止システムでは、アクセルが踏まれてからエン
ジンが始動するまでにタイムラグがあり、右左折のよう
に車両の即時発進が必要な場合に、即時発進することが
できないという問題点があった。更に、エンジンの再始
動と共にクラッチを係合するときに、トルクの変動によ
るショックが発生するという問題点があった。

【０００５】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、エンジン一時停止システムを用いて
燃費を向上させながら、即時発進を行うことが可能なハ
イブリッド車両を提供することを第１の目的とする。ま
た本発明は、エンジンを再始動しクラッチ係合時のショ
ックを低減することが可能なハイブリッド車両を提供す
ることを第２の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、車両の駆動力を発生させるモータとエンジンとを備
え、少なくとも一方の駆動力によって走行するハイブリ
ッド車両において、エンジンから走行輪への駆動力の伝
達と切断を選択的に行うクラッチと、エンジンの駆動が
必要な状態か否かを判断する状態判断手段と、この状態
判断手段でエンジンが駆動不要な状態であると判断した
場合に、エンジンを停止させるエンジン停止手段と、こ
のエンジン停止手段によるエンジン停止状態で、状態判
断手段でエンジンの駆動が必要であると判断した場合
に、エンジンを再始動させるエンジン始動手段と、状態
判断手段でエンジンの駆動が必要であると判断してか
ら、エンジン始動手段によってエンジンが再始動される
までの間、必要なトルクをモータに出力させるモータ制
御手段、とをハイブリッド車両に具備させて前記第１の
目的を達成する。請求項２記載の発明では、請求項１記
載のハイブリッド車両において、前記モータ制御手段
は、前記エンジン再始動時における前記クラッチの係合
による、トルク変動を吸収するように前記モータ出力を
制御する、ことで前記第１および第２の目的を達成す
る。

【０００７】

【作用】請求項１記載のハイブリッド車両では、状態判
断手段でエンジンが駆動不要な状態であると判断した場
合には、エンジン停止手段でエンジンを停止させる。こ
のエンジン停止状態で、状態判断手段でエンジンの駆動
が必要であると判断した場合には、エンジン始動手段で
エンジンを再始動させる。また、状態判断手段でエンジ
ンの駆動が必要であると判断してから、エンジン始動手
段によってエンジンが再始動されるまでの間は、モータ
制御手段によって、必要なトルクをモータに出力させ
る。これにより、即時発進が可能になる。また、請求項
２記載のハイブリッド車両では、モータ制御手段により
クラッチ係合時のトルク変動をモータ出力で吸収するこ
とで、ショックが低減される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のハイブリッド車両における一
実施例を図１ないし図７を参照して詳細に説明する。図
１は本実施例に係るハイブリッド車両における駆動部分
の概略構成の断面を表したものである。この図１に示す
ように、本実施例のハイブリッド車両は、内燃エンジン
（以下、単にエンジンという。）１及び電気モータ（以
下、単にモータという。）１０の伝達下流側に、アンダ
ードライブ機構（Ｕ／Ｄ）からなる２速自動変速装置９
を連結したものである。

【０００９】ハイブリッド車両のボンネット部分には、
ガソリン又はディーゼル等のエンジン１が横向きに搭載
されており、更に、このエンジン１に連接して、コンバ
ータハウジング２が固定されており、更にトランスアク
スルケース３及びモータケース５が一体に固定されてい
る。そして、エンジン出力軸１ａに整列して、トルクコ
ンバータ６、入力クラッチ７、２速自動変速装置９及び
モータ１０が配置され、更にその下方にはディファレン
シャル装置１１が配置され、これら各装置は互いに一体
に連結されたケース（ハウジング）２、３、５内に収納
されている。

【００１０】流体伝動装置であるトルクコンバータ６
は、コンバータハウジング２内に配置され、ポンプイン
ペラ１２、タービンランナ１３及びステータ１５そして
ロックアップクラッチ１６を有している。そして、ポン
プインペラ１２はエンジン出力軸１ａに連結しており、
タービンランナ１３及びロックアップクラッチ１６の出
力側は入力軸１７に連結している。また、ステータ１５
はワンウェイクラッチ１９上に支持されており、ワンウ
ェイクラッチ１９のインナレースはハウジング２に固定
されている。また、トルクコンバータ６と入力クラッチ
７の間部分には油圧ポンプ２０が配設されており、この
油圧ポンプ２０の駆動ギヤ部はポンプインペラ１２に連
結されている。そして、入力クラッチ７は油圧湿式多板
クラッチからなり、その入力側が入力軸１７に連結し、
またその出力側が自動変速装置９に向けて延びている中
間軸２１に連結している。また、中間軸２１にはスリー
ブ状の出力軸２２が回転自在に被嵌しており、出力軸２
２の一端部には入力クラッチ７に隣接してカウンタドラ
イブギヤ２３が固定されている。

【００１１】２速自動変速装置９は、変速ギヤユニット
を構成するシングルプラネタリギヤユニット２５を有す
るアンダードライブ機構部（Ｕ／Ｄ）を備え、そのリン
グギヤＲが中間軸２１に連結し、そのキャリヤＣＲが出
力軸２２に連結している。更に、キャリヤＣＲとサンギ
ヤＳとの間には係合手段を構成するダイレクトクラッチ
Ｃ２が介在しており、かつサンギヤＳとケース３との間
には同じく係合手段を構成する低速用のブレーキＢ及び
ワンウエイクラッチＦが介在している。

【００１２】一方、モータ１０は、ブラシレスＤＣモー
タ、誘導モータ、直流分巻モータ等によって構成するこ
とができ、モータケース５内に配置されている。モータ
１０は偏平状のステータ２６及び偏平状のロータ２７を
有しており、ステータ２６はモータケース５の内壁に固
定されかつコイル２８が巻装されており、またロータ２
７は中間軸２１と共にプラネタリギヤユニット２５のリ
ングギヤＲに連結している。従って、モータ１０はその
中央部に軸方向に延びる大きな筒状の中空部Ａを有して
おり、中空部Ａ内に、アクスルケース３の一部に亙って
２速自動変速装置９が配置されている。

【００１３】また、トランスアクスルケース３の下方に
はカウンタ軸２９及びディファレンシャル装置１１が配
置されており、カウンタ軸２９にはドライブギヤ２３に
歯合するカウンタドリブンギヤ３０及びピニオン３１が
固定されている。ディファレンシャル装置１１はピニオ
ン３１に歯合するリングギヤ３２を有しており、ギヤ３
２からのトルクがそれぞれ負荷トルクに応じて左右の前
車輪３３ａ，３３ｂに伝達される。

【００１４】ここで、図１に示した駆動部分の動作につ
いて説明する。入力クラッチ７が係合状態のときは、入
力軸１７と中間軸２１とが連結し、パラレルタイプのハ
イブリッド車両として機能する。エンジン出力軸１ａの
回転は、トルクコンバータ６に伝達され、油流を介して
又はロックアップクラッチ１６を介して入力軸１７に伝
達され、更に入力クラッチ７を介して中間軸２１に伝達
される。従って、エンジン１の出力特性が低回転速度で
は低トルクにあるにも係わらず、トルクコンバータ６が
自動的にかつ滑らかにトルクを増大し、発進、加速及び
登板等をスムーズにかつ確実に行うことができる。

【００１５】中間軸２１の回転は、スロットル開度及び
車速に基づき自動変速装置９にて２速に変速され、出力
軸２２に伝達される。すなわち、１速状態にあっては、
ダイレクトクラッチＣ２が切られると共に、ワンウェイ
クラッチＦが係止状態にある。この状態では、中間軸２
１の回転は、リングギヤＲに伝達され、更に係止状態に
あるサンギヤＳに基づき、ピニオンＰを自転しつつキャ
リヤＣＲが減速回転し、減速回転（Ｕ／Ｄ）が出力軸２
２に伝達される。なお、エンジンブレーキ作動時（コー
スト時）にあっては、ブレーキＢが係合し、サンギヤＳ
を停止する。

【００１６】そして、２速状態にあっては、ダイレクト
クラッチＣ２を係合する。この状態にあっては、サンギ
ヤＳとキャリヤＣＲとがクラッチＣ２により一体とな
り、ギヤユニット２５が一体回転する。従って、中間軸
２１の回転は、そのまま出力軸２２に伝達される。そし
て、出力軸２２の回転はカウンタドライブギヤ２３から
ドリブンギヤ３０に伝達され、更にディファレンシャル
ドライブピニオン３２を介してディファレンシャル装置
１１に伝達される。更に、ディファレンシャル装置１１
は左右前輪３３ａ，３３ｂにそれぞれディファレンシャ
ル回転を伝達する。また、エンジン出力軸１ａの回転
は、コンバータケースを介して油圧ポンプ２０に伝達さ
れ、油圧ポンプ２０で所定の油圧を発生する。

【００１７】一方、入力クラッチ７が開放状態のとき
は、入力軸１７と中間軸２１とが切断され、モータ１０
によって中間軸２１が回転され、この中間軸２１の回転
が、自動変速装置９にて変速され、出力軸２２に伝達さ
れる。

【００１８】図２は本実施例に係るハイブリッド車両の
回路部分の構成を示すブロック図である。本実施例のハ
イブリッド車両は、車両の動作全体を制御するための制
御部４０を備えている。制御部４０は、各種制御を行う
ＣＰＵ（中央処理装置）５１を備えており、このＣＰＵ
５１にはデータバス等のバスライン５２を介してＲＯＭ
（リード・オンリ・メモリ）５３、ＲＡＭ（ランダム・
アクセス・メモリ）５４、クロック５５、出力Ｉ／Ｆ
（インターフェース）部５６及び入力Ｉ／Ｆ部５７がそ
れぞれ接続されている。ＲＯＭ５３には、入力Ｉ／Ｆ部
５７から入力される各種信号に基づいてＣＰＵ５１が走
行状態等を判断し、各部を適切に制御するための各種プ
ログラムやデータが格納されている。ＲＡＭ５４は、Ｒ
ＯＭ５３に格納されたプログラムやデータに従ってＣＰ
Ｕ５１が処理を行うためのワーキングメモリであり、入
力Ｉ／Ｆ部５７から入力される各種信号や出力Ｉ／Ｆ部
５６から出力した制御信号を一時的に記憶する。クロッ
ク５５は時間を計時するために用いられ、本実施例では
特にＣＰＵ５１がクロック５５を用いてタイマを構成す
る。

【００１９】出力Ｉ／Ｆ部５６には、クラッチ７の係合
と開放を制御するクラッチコントローラ４１、ブレーキ
Ｂの係合と開放を制御するブレーキコントローラ４４、
始動時にスタータを駆動すると共に、駆動時におけるス
ロットル・バルブの開度を調整するエンジンコントロー
ラ４２、モータ１０の出力を制御すると共に、バッテリ
への回生充電を制御するモータコントローラ４３が、そ
れぞれ接続されている。一方、入力Ｉ／Ｆ部５７には、
エンジン出力軸１ａの回転数、すなわちクラッチ７の入
力側の回転数を検出する第１回転センサ４５、中間軸２
１の回転数、すなわちクラッチ７の出力側の回転数を検
出する第２回転センサ４６、出力軸２２の回転数を検出
する車速センサ４７、アクセル３８の開度を検出するア
クセルセンサ４８、ブレーキペダル３９の踏み込み量を
検出するブレーキセンサ４９が、それぞれ接続されてい
る。

【００２０】次に、本実施例に係るハイブリッド車両の
動作について説明する。図３はハイブリッド車両の全体
の動作を制御するメインルーチンを示すフローチャート
である。この動作では、まず、ＣＰＵ５１が初期設定
（ステップ１０１）を行った後、各センサ４５〜４９の
出力を入力する（ステップ１０２）。ＣＰＵ５１は、次
に、アクセル開度が０（零）か否かを判断し（ステップ
１０３）、アクセル開度が０の場合（Ｙ）、エンジン１
がオン状態か否かを判断する（ステップ１０４）。エン
ジン１がオン状態の場合（ステップ１０４；Ｙ）、後述
するエンジン停止処理（ステップ１０５）を実行した
後、ブレーキ力に応じて回生を行い（ステップ１０
６）、ステップ１０２へ戻る。一方、エンジン１がオン
状態ではない場合（ステップ１０４；Ｎ）、そのままス
テップ１０６へ進む。

【００２１】ステップ１０３において、アクセル開度が
０ではない場合（Ｎ）、エンジン１がオン状態か否かを
判断する（ステップ１０７）。エンジン１がオン状態の
場合ステップ１０７；Ｙ）、通常のエンジン１とモータ
１０の配分でトルクを出力し（ステップ１０８）、ステ
ップ１０２へ戻る。なお、通常のエンジン１とモータ１
０の配分でトルクを出力する場合には、ＣＰＵ５１は、
アクセルセンサ４８、ブレーキセンサ４９及び車速セン
サ４７から、それぞれアクセル開度、ブレーキ踏み込み
量及び車速を読み込み、これらの各値から、車速−トル
ク指令値マップをアクセスし、現在の車速に対するエン
ジン１とモータ１０の各トルク指令値を決定し、エンジ
ンコントローラ４２とモータコントローラ４３に出力す
る。

【００２２】ステップ１０７において、エンジン１がオ
ン状態ではない場合（Ｎ）、後述するエンジン始動処理
（ステップ１０９）を実行した後、要求トルクをモータ
１０で出力するように、モータ１０のトルク指令値を決
定しモータコントローラ４３に出力し（ステップ１１
０）、ステップ１０２へ戻る。

【００２３】図４は、図３におけるエンジン停止処理
（ステップ１０５）の動作を示すフローチャートであ
る。このエンジン停止処理では、まず、ＣＰＵ５１がタ
イマをスタートさせ、（ステップ２０１）、クラッチコ
ントローラ４１に対してクラッチオフの指令を出し、ク
ラッチ７を開放する（ステップ２０２）。次にＣＰＵ５
１は、タイマ値がクラッチ開放時間αを越えたか否かを
判断し（ステップ２０３）、越えていれば（Ｙ）、エン
ジンコントローラ４２にエンジンオフの指令を出し、エ
ンジン１を停止して（ステップ２０４）、メインルーチ
ンにリターンする。タイマ値がクラッチ開放時間αを越
えていなければ（ステップ２０３；Ｎ）、ステップ２０
３に戻る。

【００２４】図５は、図３におけるエンジン始動処理
（ステップ１０９）の動作を示すフローチャートであ
る。このエンジン始動処理では、まず、ＣＰＵ５１がエ
ンジンコントローラ４２にスタータオンの指令を出して
エンジン１を始動する（ステップ３０１）。なお、ＣＰ
Ｕ５１は、エンジン１がアクセル３８と連動しないよう
にエンジンコントローラ４２を制御する。次に、ＣＰＵ
５１は、第１回転センサ４５の出力であるエンジン回転
数が６００ｒｐｍを越えているか否かを判断し（ステッ
プ３０２）、越えていない場合（Ｎ）には、そのままメ
インルーチンにリターンする。越えている場合（Ｙ）に
は、同期コントロールを行う（ステップ３０３）。この
同期コントロールは、クラッチ７の係合時のショックを
取るために、第１回転センサ４５と第２回転センサ４６
の各出力を比較して、クラッチ７の入出力の回転数差を
一定値以下に制御するものである。

【００２５】ＣＰＵ５１は、次に、同期が取れたか否か
を判断し（ステップ３０４）、同期が取れていなければ
（Ｎ）、同期コントロール（ステップ３０３）を繰り返
す。一方、同期が取れていれば（ステップ３０４；
Ｙ）、クラッチコントローラ４１にクラッチオンの指令
を出し、クラッチ７を係合させる（ステップ３０５）。
続いてＣＰＵ５１は、タイマをスタートさせ（ステップ
３０６）、タイマ値がクラッチ係合時間βを越えたか否
かを判断する（ステップ３０７）。タイマ値がクラッチ
係合時間βを越えていなければ（ステップ３０７；
Ｎ）、ステップ３０７へ戻り、タイマ値がクラッチ係合
時間βを越えていれば（Ｙ）、メインルーチンにリター
ンする。

【００２６】図６は、本実施例のハイブリッド車両にお
いて、エンジン１を停止し、再始動する場合におけるア
クセル開度（図６（ａ））、クラッチ７の状態（図６
（ｂ））、エンジン回転数（図６（ｃ））及びモータト
ルク（図６（ｄ））の関係を示すタイミングチャートで
ある。この図に示すように、アクセル開度が０になる
と、モータトルクが０になると共にエンジン回転数がア
イドル回転数になる。そして、図４に示したエンジン停
止処理によりクラッチ７が開放され、エンジン１が停止
する。エンジン１が停止している状態において、アクセ
ル３８が踏まれると、図５に示したエンジン始動処理に
よりエンジン１が始動されるが、エンジン回転数はアイ
ドル回転数になる。アクセル３８が踏まれてからクラッ
チ７が係合するまでの期間６１は、モータ１０のみで要
求トルクを出力する。エンジン始動処理によりクラッチ
７が係合されると、エンジン回転数を上昇させ、エンジ
ンの出力を増加させながらモータの出力割合を下げ、そ
の後の期間６２では、通常のエンジン１とモータ１０の
配分でトルクが出力される。

【００２６】図７は、本実施例のハイブリッド車両にお
けるアクセル開度６４と車速６５との関係の一例を表し
たものである。この図７において、符号Ｎはエンジン停
止状態、Ｄはエンジン駆動状態を表している。この図に
おいて符号７１で示した部分は、エンジン停止状態でア
クセル３８が踏まれたときを示している。このとき、本
実施例のハイブリッド車両では、モータ１０で要求トル
クを出力する。そのため、アクセル３８が踏まれてから
発進あるいは加速するまでのタイムラグがない。また、
クラッチ７が係合するまでモータ１０で要求トルクを出
力するため、クラッチ係合時のショックがほとんどな
い。符号７２で示した部分は、ブレーキが踏まれている
期間を示している。この期間では、ブレーキが踏み始め
られることによってバッテリへの回生充電が行われる。

【００２７】このように本実施例のハイブリッド車両に
よれば、エンジン一時停止システムを用いて燃費を向上
させながら、即時発進が可能となると共にクラッチ係合
時のショックを低減することができる。

【００２８】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、エンジンから走行輪への駆動力の伝達と切断を
選択的に行うクラッチは、ワンウェイクラッチでもよ
い。また、クラッチ係合によりエンジン１を始動するよ
うにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載のハイブリッド車両によれ
ば、状態判断手段でエンジンの駆動が必要であると判断
してから、エンジン始動手段によってエンジンが再始動
されるまでの間は、モータ制御手段の制御により、必要
なトルクがモータから出力されるので、エンジン一時停
止システムを用いて燃費を向上させながら、即時発進が
可能になる。請求項２記載のハイブリッド車両によれ
ば、モータ制御手段によって、クラッチ係合時のトルク
変動をモータ出力で吸収するので、クラッチ係合時のシ
ョックが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係るハイブリッド車
両の駆動部分の概略構成を示す説明図である。

【図２】同上、ハイブリッド車両の回路部分の構成を示
すブロック図である。

【図３】同上、ハイブリッド車両の全体の動作を制御す
るメインルーチンを示すフローチャートである。

【図４】同上、図３におけるエンジン停止処理の動作を
示すフローチャートである。

【図５】同上、図３におけるエンジン始動処理の動作を
示すフローチャートである。

【図６】同上、ハイブリッド車両においてエンジンを停
止し再始動する場合におけるアクセル開度、クラッチの
状態、エンジン回転数及びモータトルクの関係を示すタ
イミングチャートである。

【図７】同上、ハイブリッド車両におけるアクセル開度
と車速との関係の一例を表す説明図である。

【符号の説明】

１ エンジン ７ クラッチ １０ モータ ４０ 制御部 ４１ クラッチコントローラ ４２ エンジンコントローラ ４３ モータコントローラ ４５ 第１回転センサ ４６ 第２回転センサ ４７ 車速センサ ４８ アクセルセンサ ４９ ブレーキセンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の駆動力を発生させるモータとエン
   ジンとを備え、少なくとも一方の駆動力によって走行す
   るハイブリッド車両において、 前記エンジンから走行輪への駆動力の伝達と切断を選択
   的に行うクラッチと、 エンジンの駆動が必要な状態か否かを判断する状態判断
   手段と、 この状態判断手段でエンジンが駆動不要な状態であると
   判断した場合に、エンジンを停止させるエンジン停止手
   段と、 このエンジン停止手段によるエンジン停止状態で、前記
   状態判断手段でエンジンの駆動が必要であると判断した
   場合に、エンジンを再始動させるエンジン始動手段と、 前記状態判断手段でエンジンの駆動が必要であると判断
   してから、前記エンジン始動手段によってエンジンが再
   始動されるまでの間、必要なトルクを前記モータに出力
   させるモータ制御手段とを具備することを特徴とするハ
   イブリッド車両。
2. 【請求項２】 前記モータ制御手段は、前記エンジン再
   始動時における前記クラッチの係合による、トルク変動
   を吸収するように前記モータ出力を制御することを特徴
   とする請求項２記載のハイブリッド車両。