JPH094479A - ハイブリッド車 - Google Patents

ハイブリッド車

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JPH094479A
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政徳 久保
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワンウェイクラッチ等の部材を内燃機関と電
動機の間に設けることなく、内燃機関が電動機のひきず
り負荷となることを防ぐ。 【構成】 シフト位置が後退段ＲＥＶに投入されている
場合に（１０４）、内燃機関に対する燃料供給をカット
した上で（１１８）、そのスロットルを全開させる（１
２０）ことにより内燃機関のポンプロスを低減する。内
燃機関に連結されている電動機を逆転駆動することによ
り（１２２）、車両を後退させる。スロットルを全開す
る制御に代え、吸排気弁のデコンプ制御等を実行しても
よい。シフト位置が後退段ＲＥＶに投入された場合に限
らず、車両停止時に補機を駆動する場合にも同様の制御
を行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関及び／又は回
転電機の機械出力に推進されるハイブリッド車に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車のシステム構成としては、内
燃機関及び回転電機（電動機又は発電機）を共に搭載す
るハイブリッド車と呼ばれる構成が知られている。その
うちシリーズハイブリッド車（ＳＨＶ）と呼ばれるシス
テム構成においては、内燃機関の機械出力により発電機
が駆動され、この発電機の発電出力及び車載の蓄電装置
（一般にはバッテリ）の放電出力により車載の電動機が
駆動され、この電動機の機械出力により車両が推進され
る。また、パラレルハイブリッド車（ＰＨＶ）と呼ばれ
るシステム構成においては、内燃機関の機械出力によっ
て直接車両が推進される。その際、内燃機関のみでは実
現することができない加減速要求が発生した場合や、内
燃機関のみによって加減速要求に応じることとすると当
該内燃機関の運転効率が悪くなってしまう場合等には、
この内燃機関に機械的に連結されている回転電機を電動
機（加速の場合）又は発電機（減速の場合）として動作
させ、加減速要求に見合った出力を内燃機関と回転電機
の合計にて達成する。
【０００３】これら、ＳＨＶ及びＰＨＶは、純粋な電気
自動車に比べ、車載の蓄電装置の充電頻度を抑制するこ
とができるという利点を有している。すなわち、車両外
部の電源によりこの蓄電装置を充電する頻度を抑制し、
充電１回当たりの走行可能距離を延長することができ
る。また、ＳＨＶ及びＰＨＶにおいては、内燃機関が駆
動輪に機械的に連結されておらず（ＳＨＶの場合）又は
急激な加減速要求を回転電機にて吸収できる（ＰＨＶの
場合）ため、内燃機関の回転数の変動を抑制することが
できる。これは、ＳＨＶ及びＰＨＶが、従来のエンジン
車両に比べ燃費やエミッションの面で有利であることを
示している。
【０００４】また、ＳＨＶ及びＰＨＶにおいては、必要
に応じ又は状況次第で内燃機関を停止させることができ
るから、純粋な電気自動車と同様に、低騒音、低エミッ
ション、低燃費の車両を実現することができる。例えば
ＳＨＶにおいては、内燃機関と駆動輪が機械的に連結さ
れていないから、内燃機関を停止させた状態、すなわち
発電機の発電出力が得られていない状態でも、車載の蓄
電装置の放電出力を用いた車両の駆動が可能である。ま
た、ＰＨＶにおいては、内燃機関及び回転電機が共に駆
動輪に機械的に連結されているから、内燃機関を停止さ
せている状態でも回転電機にて車両の推進力を発生させ
ることが可能である。その際、内燃機関が回転電機の負
荷となることが問題となるが、この問題は、例えば実開
昭５７−１８９２０１号公報に記載されているようにワ
ンウェイクラッチを用いることにより回避することがで
きる。すなわち、回転電機側から内燃機関側への動力伝
達が阻止されるよう内燃機関と回転電機の間にワンウェ
イクラッチを設けることにより、内燃機関を停止させた
状態で回転電機を電動機として動作させる場合に、当該
内燃機関が当該回転電機の負荷となることがなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車両の
構成の簡素化、小型化及び低価格化の面では、できれ
ば、ワンウェイクラッチを廃止するのが好ましい。しか
しながら、このワンウェイクラッチを廃止してしまう
と、内燃機関を停止させた状態で回転電機を電動機とし
て動作させる場合に、この内燃機関が回転電機の負荷と
なり、いわゆるひきずり損失が発生してしまう。
【０００６】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、内燃機関の制御手
順に改良を施すことにより、内燃機関を停止させた状態
で回転電機を電動機として動作させる場合であってもこ
の内燃機関が回転電機の顕著な負荷とならないハイブリ
ッド車を実現し、これにより、ワンウェイクラッチが必
要でなく従って従来に比べ簡素、小型かつ安価なハイブ
リッド車を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、内燃機関と、内燃機関に機械的に
連結された回転電機と、を備え、内燃機関及び／又は回
転電気の機械出力を利用するハイブリッド車において、
内燃機関を停止させた状態で回転電機を電動機として動
作させる場合に、内燃機関のポンプロスを低減制御する
制御手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明においては、内燃機関を停止させた状態
で回転電機を電動機として動作させる場合に、例えば絞
り弁（スロットル）、吸気弁、排気弁等の弁の制御によ
り、内燃機関のポンプロスが低減される。従って、内燃
機関と回転電機とが機械的に連結されているにもかかわ
らず、内燃機関がひきずり損失を発生させることがなく
なる。その際、ワンウェイクラッチ等の部材を内燃機関
と回転電機の間に設ける必要がない。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。
【００１０】図１には、本発明の一実施例に係るＰＨＶ
のシステム構成が示されている。この図に示されるシス
テムでは、燃料噴射量制御用アクチュエータ１０、スロ
ットル制御用アクチュエータ１２、点火時期制御用アク
チュエータ１４及び吸排気バルブ制御用アクチュエータ
１６を備える内燃機関１８が、変速機２０及び減速機２
２を介して駆動輪２４に機械的に連結されている。ま
た、内燃機関１８は、電動機２６及び車載の補機２８に
機械的に連結されている。従って、この図のシステムで
は、駆動輪２４を内燃機関１８及び電動機２６のいずれ
によっても駆動することが可能であり、また車載の補機
２８を内燃機関１８及び電動機２６のいずれによっても
駆動することが可能である。ただし、内燃機関を停止さ
せた状態で電動機２６を電動機として機能させる場合に
は、内燃機関１８によってひきずり損失が発生すること
を防止すべく、後述のように本発明の特徴に係るポンプ
ロス低減制御を実行する必要がある。
【００１１】また、この図に示されるシステムは、コン
トローラ３０によって制御されている。例えば、上述の
各コンポーネンのうち電動機２６は、コントローラ３０
からの指令に応じ、電動機制御装置３２によって制御さ
れている。この電動機制御装置３２は、電動機２６が交
流電動機である場合には例えばインバータとして実現さ
れる。コントローラ３０は、車両操縦者がアクセルペダ
ルやブレーキペダルを踏み込んだ結果アクセル開度信号
やブレーキ信号が発生した場合、アクセル開度を示すア
クセル開度信号やブレーキ踏力を示すブレーキ踏力信号
のほか車輪回転数等に基づき必要な出力トルクを演算
し、その結果に基づき内燃機関１８（具体的にはその各
種アクチュエータ）や電動機制御装置３２に対し制御信
号を供給する。内燃機関１８及び電動機２６の機械出力
は、この制御信号により制御される。コントローラ３０
は、また、蓄電装置（バッテリ又はコンデンサ）３４の
充電状態（ＳＯＣ）を検出し、蓄電装置３４のＳＯＣが
所定の範囲、例えば蓄電装置３４の寿命を延長するのに
最も適する範囲内に維持されるよう、電動機制御装置３
２に制御信号を与え、電動機２６を適宜発電機として動
作させる。これにより、電動機２６の駆動電力源たる蓄
電装置３４のＳＯＣが目標範囲内に維持される。さら
に、コントローラ３０は、車両操縦者により操作される
シフトレバー３６のシフト位置をシフトポジションスイ
ッチ３８により検出する。変速機２０は、シフトレバー
３６の操作に応じアクチュエータ４０によって駆動され
る。コントローラ３０は、そして、回転数センサ４２や
４４を用いて内燃機関１８の回転数Ｎｅ（すなわち変速
機２０の入力回転数Ｎｉ）や変速機２０の出力回転数Ｎ
ｏを検出し、これらを参照しながら内燃機関１８、電動
機２６、変速機２０その他の制御を実行する。
【００１２】図２には、本実施例における変速機２０の
構成が示されている。この図においては、内燃機関１８
と電動機２６を連結する軸４６が動力伝達部材４８を介
し変速機２０側の軸５０に機械的に連結されている。ま
た、この図の変速機２０はいわゆるＣＶＴとして構成さ
れている。しかし、この変速機２０には後退段ＲＥＶに
係るギアはなんら設けられていない。このような構成の
変速機２０を用いることができるのは、本実施例におい
て、シフトレバー３６のシフト位置がＲＥＶに投入され
た場合にコントローラ３０が電動機２６を逆転駆動さ
せ、これにより車両を後退させていることによる。
【００１３】図３には、この実施例におけるコントロー
ラ３０の動作のうち、車両の駆動モードを制御する手順
が示されている。この図に示される手順は、所定の頻度
で繰り返し実行される。
【００１４】コントローラ３０は、駆動モードを制御す
る際、まず車両各部から信号を入力する（１００）。す
なわち、前述のブレーキ信号、ブレーキ踏力信号、アク
セル開度信号、シフト位置、Ｎｅ、Ｎｉ、Ｎｏ、車輪回
転数、ＳＯＣ等を入力する。入力信号からみて車両が停
止していないとみなせる場合（１０１）、コントローラ
３０は、次に、入力した信号に基づき、瞬時必要動力
（トルク）Ｔｉを演算する（１０２）。すなわち、アク
セル開度信号やブレーキ踏力信号から見て車両操縦者が
どの程度の加減速トルクを要求しているのかを検出し、
その結果に基づき、瞬間的に必要とされるトルクＴｉを
求める。なお、図１のシステムでは、内燃機関１８及び
電動機２６によって補機２８が機械的に駆動されている
から、トルクＴｉを演算する際にはこの補機２８の状態
を考慮にいれる必要がある。例えば、補機２８としてオ
ルタネータが設けられている場合には、このオルタネー
タによって充電されるバッテリ（補機バッテリ）の電圧
等を参照する。なお、本実施例において内燃機関１８及
び電動機２６により駆動され得る補機２８はこの種の補
機に限定されるものではない。
【００１５】コントローラ３０は、次に、シフト位置が
ＲＥＶかそれとも他の位置かを判定する（１０４）。そ
の結果、シフト位置がＲＥＶ以外の位置にあるとされた
場合には、コントローラ３０は、ステップ１０２にて検
出された瞬時必要動力Ｔｉを検出するために内燃機関１
８を運転する必要があるか否か（１０６）及びステップ
１００にて入力されたＳＯＣから見て蓄電装置３４を充
電する必要があるか否か（１０８）を判定する。
【００１６】その結果、瞬時必要動力Ｔｉを電動機２６
にて実現できるとされた場合には、車両の駆動モードは
電動機モードに移行する。電動機モードにおいて、コン
トローラ３０は、瞬時必要動力Ｔｉに応じて制御信号を
発生させ、この制御信号を電動機制御装置３２に供給す
ることにより、電動機２６にて瞬時必要動力Ｔｉを実現
させる（１１１）。すなわち、車両に対して要求されて
いる加減速が比較的小さい場合には、電動機２６によっ
てこの加減速要求が実現される。その際には、併せて、
ステップ１０９及び１１０を実行し、内燃機関１８のひ
きずり損失を低減させる。すなわち、コントローラ３０
は、燃料噴射量制御用アクチュエータ１０の駆動等によ
り内燃機関１８に対する燃料供給をカットする（１０
９）。これにより、内燃機関１８は停止状態に至る。コ
ントローラ３０は、その上で、スロットル制御用アクチ
ュエータ１２の制御等により内燃機関１８のスロットル
を全開させ（１１０）、ポンプロスが低い状態を強制的
に作り出す。逆に、内燃機関１８の機械出力を変化させ
ない限り瞬時必要動力Ｔｉを実現することができないと
判定された場合には（１０６）、車両の駆動モードは原
則として内燃機関モードに移行する。内燃機関モードに
おいては、コントローラ３０は、瞬時必要動力Ｔｉに応
じて内燃機関１８の回転数Ｎｅ等を制御する（１１
２）。これにより、比較的大きな加減速が要求されてい
る場合にこの加減速要求を実現することが可能になる。
そして、瞬時必要動力Ｔｉから見て内燃機関１８の機械
出力を制御する必要がある場合であっても、同時に、Ｓ
ＯＣから見て蓄電装置３４を充電する必要がある場合や
内燃機関１８単独では瞬時必要動力Ｔｉをまかなえない
場合には（１０８）、車両の駆動モードは内燃機関電動
機併用モードに移行する。このモードにおいては、コン
トローラ３０は、ＳＯＣに基づき電動機２６の発電量を
決定し（１１４）、瞬時必要動力Ｔｉ及び決定した発電
量に基づき、電動機２６及び内燃機関１８を制御する
（１１６）。これにより、要求されている加減速要求を
満たしながら蓄電装置３４のＳＯＣを目標範囲内に維持
することができる。すなわち、内燃機関１８によって駆
動輪２４（及び補機２８）を駆動し加減速要求（及び補
機２８の駆動要求）を実現しながら、電動機２６にて内
燃機関１８の機械出力の一部の電気エネルギに変換し蓄
電装置３４に蓄えることができる。また、内燃機関１８
のみでは瞬時必要動力Ｔｉをまかなえない場合に、この
併用（発電）モードへの移行によって、この動力Ｔｉを
実現することができる。
【００１７】一方、前述のステップ１０４においてシフ
ト位置がＲＥＶにあると判定された場合、車両の駆動モ
ードはポンプロス低減モードに移行する。ポンプロス低
減モードにおいては、コントローラ３０は、ステップ１
０９及び１１０と同様のステップ１１８及び１２０を実
行した上で、電動機制御装置３２に制御信号を与え、瞬
時必要動力Ｔｉに応じて電動機２６を逆転駆動させる
（１２２）。
【００１８】図４には、ステップ１０１において停車中
と判定され、かつ入力信号からみて補機２８を駆動する
必要があるとみとめられる場合に（１２４）、コントロ
ーラ３０により実行される動作、すなわち停車時補機駆
動手順が示されている。車両が停止しており従って内燃
機関１８が停止している状態で電動機２６により補機２
８を駆動しようとする場合には、コントローラ３０は、
入力した補機２８の状態等に基づき瞬時必要動力Ｔｉを
演算乃至検出する（２０２）。コントローラ３０は、そ
の上で、内燃機関１８への燃料供給をカットし（２０
４）、スロットルを全開させ（２０６）、電動機２６を
瞬時必要動力Ｔｉに応じて駆動させる（２０８）。
【００１９】このように、本実施例においては、車両を
後退させる際に内燃機関１８を停止させたうえで電動機
２６を逆転駆動するようにしているため、図２に示され
るように、変速機２０に後退弁ＲＥＶに係るギアを設け
る必要がない。また、車両を後退させる際、電動機２６
にて駆動する際及び車両停車中に補機２８を駆動する際
に、内燃機関１８への燃料供給を断ちかつそのスロット
ルを全開させるようにしているため、変速機２０と電動
機２６がクラッチ等を介することなく機械的に連結され
ているにもかかわらず、内燃機関１８が電動機２６の顕
著な負荷となることがない。すなわち、ポンプロス低減
モードにおける制御により内燃機関１８のポンプロスが
低減されているから、内燃機関１８が電動機２６にとっ
て大きなひきずり負荷となることがない。これによっ
て、ワンウェイクラッチを設ける必要がなく従って簡
素、小型かつ安価なＰＨＶを実現することができ、さら
に燃費をも維持改善することができる。
【００２０】図５には、本発明の第２実施例に係るＰＨ
Ｖにおいてコントローラ３０により実行される手順、特
に駆動モードの制御に係る手順が示されている。この実
施例は図１に示されるシステム構成下で実現することが
できるため、システム構成に関しては図示を省略してい
る。また、この実施例における駆動モード制御の手順
は、大部分、図３に示される手順と共通してるため、図
５では図３に示される手順と相違している部分のみが示
されている。
【００２１】この実施例においては、コントローラ３０
は、内燃機関１８に対する燃料供給をカットした後に
（１１８）、吸排気バルブ制御用アクチュエータ１６を
制御することにより内燃機関１８の吸気弁又は排気弁を
開いた状態で固定させる（デコンプ：１２０Ａ）。この
ようにしても、前述の第１実施例と同様、内燃機関１８
のポンプロスを低減することができるから、本実施例に
おいても第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２２】図６には、本発明の第３実施例に係るＰＨ
Ｖ、特にそのコントローラ３０によって実行される駆動
モード制御の手順の要部が示されている。この図におい
ても、前述の第２実施例と同様の省略が施されている。
【００２３】この実施例においては、コントローラ３０
は、内燃機関１８への燃料供給をカットした後（１１
８）、吸気弁を閉じた状態で、排気弁を開いた状態で、
それぞれ固定させる（１２０Ｂ）。このようにすると、
吸気弁を閉じたため内燃機関１８の触媒にフレッシュエ
アが入りにくくなるから、やはり、内燃機関１８のポン
プロスが低減されることになる。従って、本実施例にお
いても、前述の第１及び第２実施例と同様の効果を得る
ことができる。
【００２４】なお、第１実施例におけるステップ２０６
を、図５及び図６に示されるステップ１２０Ａ又はステ
ップ１２０Ｂと同様の内容に変更しても構わない。ま
た、本発明に係るポンプロス低減制御は、前述の各実施
例にて示された２種類の状況以外の状況であっても、適
用することができる。上述の説明では、内燃機関１８の
原理乃至構造に関しなんら言及していなかったが、内燃
機関１８としてはガソリンエンジン及びディーゼルエン
ジンのいずれをも使用することができる。内燃機関１８
としてディーゼルエンジンを用いる場合には、スロット
ルを全開にする制御に代えてエアシャッタを全開にする
制御を実行する。なお、排気再循環（ＥＧＲ）制御によ
っても、ポンプロスを低減することができるため、ステ
ップ１２０，１２０Ａ，１２０Ｂに代えＥＧＲ制御を実
行してもよい。
【００２５】加えて、前述の各実施例はＰＨＶに係る実
施例であったが、本発明は、ＳＨＶにも適用することが
できる。すなわち、ＳＨＶにおいても、内燃機関及びこ
れと機械的に連結された回転電機（ここでは発電機）が
設けられているから、この内燃機関に機械的に連結され
ている車載の補機を内燃機関が停止してる状態で駆動し
ようとする場合に、回転電機を電動機として動作させる
状況が生じ得る。このような状況下で内燃機関が回転電
機のひきずり負荷となることを防ぐ方法としては、例え
ば、内燃機関と電動機及び補機との間にクラッチを設け
る方法が考えられる。しかし、本発明に係る方法、すな
わち内燃機関のポンプロス低減制御を実行する方法をＳ
ＨＶに適用すれば、このようなクラッチを設けることな
く同等の効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
内燃機関を停止させた状態でこの内燃機関に機械的に連
結されている回転電機を電動機として動作させる場合
に、内燃機関のポンプ動作を低減制御するようにしたた
め、内燃機関と回転電機が機械的に連結されているにも
かかわらずこの内燃機関が回転電機のひきずり負荷とな
ることを防ぐことが可能になり、従って、ワンウェイク
ラッチ等の部材を内燃機関と回転電機の間に設けること
なく燃費のよい運転を実現することができる。従って、
従来に比べ、簡素、小型、安価かつ低燃費のハイブリッ
ド車が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の各実施例に係るＰＨＶのシステム構
成を示すブロック図である。
【図２】 後退段が削除された変速機の構成を示す図で
ある。
【図３】 本発明の第１実施例におけるコントローラの
動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】 本発明の第１実施例におけるコントローラの
動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】 本発明の第２実施例におけるコントローラの
動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】 本発明の第３実施例におけるコントローラの
動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０〜１６ アクチュエータ、１８ 内燃機関、２０
変速機、２６ 電動機、２８ 補機、３０ コントロー
ラ、３２ 電動機制御装置。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 29/02

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関と、内燃機関に機械的に連結さ
    れた回転電機と、を備え、内燃機関及び／又は回転電機
    の機械出力を利用するハイブリッド車において、 内燃機関を停止させた状態で回転電機を電動機として動
    作させる場合に、内燃機関のポンプロスを低減制御する
    制御手段を備えることを特徴とするハイブリッド車。
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