JPH11270376A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents
ハイブリッド車両の駆動制御装置Info
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Abstract
へ切り換える時のエンジンのトルク変動を抑制する。 【解決手段】 クラッチ3の入力軸にエンジン2と第1
モーター1を連結するとともに、クラッチ3の出力軸に
第2モーター4と変速機5の入力軸を連結し、変速機5
の出力軸から駆動輪8へ動力を伝達するハイブリッド車
両に対して、エンジン2の温度検出値が所定値以上の場
合は、車両停止時にクラッチ3を解放してエンジン2を
停止し、車両発進時に第2モーター4の駆動力で車両を
発進させるとともに、第1モーター1でエンジン2を起
動してクラッチ3を締結する。その時、クラッチ3解放
時は吸気バルブ閉時期を遅角側に調節し、クラッチ3締
結後は吸気バルブ閉時期を進角側に調節する。
Description
またはモーターを推進源とするハイブリッド車両の駆動
制御装置に関する。
に応じて吸気バルブ閉時期(以下、IVC(IntakeValv
e Close)と呼ぶ)を制御する可変バルブタイミング制
御装置が実用に供されている。
車両の推進源とするハイブリッド車両が知られている
(例えば、特開平5−50865号公報参照)。この種
のハイブリッド車両では、エンジンの出力軸をクラッチ
を介してモーター軸と連結し、モーター軸から駆動輪に
動力を伝達している。また、燃料消費を節約するために
停車中はエンジンを停止する、”アイドリングストッ
プ”が行われており、モーターの駆動力で発進し、エン
ジン起動後にクラッチを締結してエンジンの駆動力で走
行している。
が発達していないためにトルク変動が大きく、エンジン
起動直後にクラッチを締結するとエンジンのトルク変動
が駆動輪へ伝達され、車両の前後方向に振動が発生して
乗り心地が悪くなるという問題がある。
エンジン走行モードへ切り換える時のエンジンのトルク
変動を抑制することにある。
す図1および図2に対応づけて本発明を説明すると、 (1) 請求項1の発明は、クラッチ3の入力軸にエン
ジン2と第1モーター1を連結するとともに、クラッチ
3の出力軸に第2モーター4と変速機5の入力軸を連結
し、変速機5の出力軸から駆動輪8へ動力を伝達する推
進機構と、エンジン2の温度を検出する温度検出手段3
5と、エンジン2の温度検出値が所定値以上の場合は、
車両停止時にクラッチ3を解放してエンジン2を停止
し、車両発進時に第2モーター4の駆動力で車両を発進
させるとともに、第1モーター1でエンジン2を起動し
てクラッチ3を締結する制御手段16とを備えたハイブ
リッド車両の駆動制御装置であって、クラッチ3解放時
は吸気バルブ閉時期を遅角側に調節し、クラッチ3締結
後は吸気バルブ閉時期を進角側に調節するバルブタイミ
ング調節手段16,32を備えることにより、上記目的
を達成する。 (2) 請求項2の発明は、バルブタイミング調節手段
16,32によって、エンジン2の起動前に吸気バルブ
閉時期を遅角位置に設定し、エンジン2起動後のクラッ
チ3締結時に吸気バルブの閉時期を徐々に進角側に調節
するようにしたものである。 (3) 請求項3の発明は、制御手段16によって、エ
ンジン2の温度検出値が所定値未満の場合は、車両停止
時にクラッチ3を解放してエンジン2の発火運転を継続
し、車両発進時にクラッチ3を半締結状態にしてエンジ
ン2と第2モーター4の駆動力により車両を発進させ、
バルブタイミング調節手段16,32は、クラッチ3の
解放と締結動作に拘わらず吸気バルブ閉時期を進角側に
調節するようにしたものである。
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の構成
図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定
されるものではない。
によれば、吸気バルブ閉時期を遅角側に調節した状態で
エンジンを起動してクラッチを締結することになるの
で、エンジン起動直後に吸気管負圧が発達していなくて
も、エンジンの吸気量が少なく、エンジンのトルク変動
は小さい。したがって、この状態でクラッチを締結して
も、大きな車両の前後Gが発生せず、車両発進時の乗り
心地を向上させることができる。また、エンジンのトル
ク変動が小さいのでクラッチの滑りによる摩耗を少なく
することができる。さらに、エンジントルクが緩やかに
立ち上がり、車両をスムーズに発進させることができ
る。 (2) 請求項3の発明によれば、コールド時のエンジ
ンや車両の大きな摩擦損失に打ち勝つ大きな出力が得ら
れ、コールド時に車両をスムーズに発進させることがで
きる。
図である。図において、太い実線は機械力の伝達経路を
示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は制御
線を示し、二重線は油圧系統を示す。この車両のパワー
トレインは、モーター1、エンジン2、クラッチ3、モ
ーター4、無段変速機5、減速装置6、差動装置7およ
び駆動輪8から構成される。モーター1の出力軸、エン
ジン2の出力軸およびクラッチ3の入力軸は互いに連結
されており、また、クラッチ3の出力軸、モーター4の
出力軸および無段変速機5の入力軸は互いに連結されて
いる。
4が車両の推進源となり、クラッチ3解放時はモーター
4のみが車両の推進源となる。エンジン2および/また
はモーター4の駆動力は、無段変速機5、減速装置6お
よび差動装置7を介して駆動輪8へ伝達される。無段変
速機5には油圧装置9から圧油が供給され、ベルトのク
ランプと潤滑がなされる。油圧装置9のオイルポンプ
(不図示)はモーター10により駆動される。
は三相誘導電動機などの交流機であり、モーター1は主
としてエンジン起動と発電に用いられ、モーター4は主
として車両の推進と制動に用いられる。また、モーター
10は油圧装置9のオイルポンプ駆動用である。なお、
モーター1,4,10には交流機に限らず直流電動機を
用いることもできる。また、クラッチ3締結時に、モー
ター1を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ
ー4をエンジン起動や発電に用いることもできる。
達トルクを調節することができる。なお、このクラッチ
3に乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いること
もできる。無段変速機5はベルト式やトロイダル式など
の無段変速機であり、変速比を無段階に調節することが
できる。
ーター11,12,13により駆動される。なお、モー
ター1,4,10に直流電動機を用いる場合には、イン
バーターの代わりにDC/DCコンバーターを用いる。
インバーター11〜13は共通のDCリンク14を介し
てメインバッテリー15に接続されており、メインバッ
テリー15の直流充電電力を交流電力に変換してモータ
ー1,4,10へ供給するとともに、モーター1,4の
交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリー1
5を充電する。なお、インバーター11〜13は互いに
DCリンク14を介して接続されているので、回生運転
中のモーターにより発電された電力をメインバッテリー
15を介さずに直接、力行運転中のモーターへ供給する
ことができる。メインバッテリー15には、リチウム・
イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電
池や、電機二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシ
ターを用いることができる。
ーターとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備
え、エンジン2の回転速度やトルク、クラッチ3の伝達
トルク、モーター1,4,10の回転速度やトルク、無
段変速機5の変速比などを制御する。
に、キースイッチ20、セレクトレバースイッチ21、
アクセルセンサー22、ブレーキスイッチ23、車速セ
ンサー24、バッテリー温度センサー25、バッテリー
SOC検出装置26、エンジン回転センサー27、スロ
ットル開度センサー28が接続される。キースイッチ2
0は、車両のキーがON位置またはSTART位置に設定され
ると閉路する(以下、スイッチの閉路をオンまたはON、
開路をオフまたはOFFと呼ぶ)。セレクトレバースイッ
チ21は、パーキングP、ニュートラルN、リバースR
およびドライブDを切り換えるセレクトレバー(不図
示)の設定位置に応じて、P、N、R、Dのいずれかの
スイッチがオンする。
踏み込み量(アクセル開度)θを検出し、ブレーキスイ
ッチ23はブレーキペダルの踏み込み状態(この時、ス
イッチ オン)を検出する。車速センサー24は車両の
走行速度Vを検出し、バッテリー温度センサー25はメ
インバッテリー15の温度Tbを検出する。また、バッ
テリーSOC検出装置26はメインバッテリー15の充
電状態(以下、SOC(State Of Charge)と呼ぶ)を
検出する。さらに、エンジン回転センサー27はエンジ
ン2の回転速度Neを検出し、スロットル開度センサー
28はエンジン2のスロットルバルブ開度θthを検出す
る。
の燃料噴射装置30、点火装置31、バルブタイミング
調節装置32、スロットルバルブ開度調節装置33、補
助バッテリー34、冷却水温度センサー35、油圧セン
サー36、IVCセンサー37などが接続される。コン
トローラー16は、燃料噴射装置30を制御してエンジ
ン2への燃料の供給と停止および燃料噴射量を調節する
とともに、点火装置31を制御してエンジン2の点火を
行う。また、コントローラー16はバルブタイミング調
節装置32を制御してエンジン2の吸気バルブの閉時期
を調節するとともに、スロットルバルブ開度調節装置3
3を制御してエンジン2のスロットルバルブ開度θthを
調節する。このスロットルバルブ開度調節装置33はア
クセルペダルと機械的に連結されておらず、その踏み込
み量θとは独立して開度θthを調節する。補助バッテリ
ー34はコントローラー16へ電源を供給する。冷却水
温度センサー35はエンジン2の冷却水温度Twを検出
し、油圧センサー36はエンジン2の油圧Peを検出す
る。また、IVCセンサー37はバルブタイミング調節
装置32により調節される吸気バルブの閉じ時期(IV
C)を検出する。
を示す図である。クラッチ3の入力側のモーター1とエ
ンジン2の配置は、図3に示すようにモーター1をエン
ジン2の上流に配置してもよいし、図4に示すようにモ
ーター1をエンジン2の下流に配置してもよい。図3に
示す配置例では、エンジン2の出力軸をクラッチ3の入
力軸と直結して1軸で構成するとともに、エンジン2の
出力軸をモーター1の出力軸とベルトや歯車により連結
する。また、図4に示す配置例では、エンジン2の出力
軸をモーター1のローターを貫通してクラッチ3の入力
軸と直結し、クラッチ3の入力側を1軸で構成する。
無段変速機5の配置は、図3に示すようにモーター4を
無段変速機5の上流に配置してもよいし、図4に示すよ
うにモーター4を無段変速機5の下流に配置してもよ
い。図3に示す配置例では、クラッチ3の出力軸をモー
ター4のローターを貫通して無段変速機5の入力軸と直
結し、クラッチ3の出力側を1軸で構成する。また、図
4に示す配置例では、クラッチ3の出力軸を無段変速機
5の入力軸を貫通してモーター4の出力軸と直結し、ク
ラッチ3の出力側を1軸で構成する。いずれの場合でも
モーター4を無段変速機5の入力軸に連結する。
図4に示す配置例に限定されず、クラッチ3の入力軸に
エンジン2とモーター1を連結するとともに、クラッチ
3の出力軸にモーター4と無段変速機5の入力軸を連結
し、無段変速機5の出力軸から減速装置6および差動装
置7を介して駆動輪8に動力を伝える推進機構であれ
ば、各機器がどのような配置でもよい。
用いたパワートレインの配置例を示す。無段変速機5に
トロイダルCVTを用いた場合でも、モーター4とトロ
イダルCVT5のどちらをクラッチ3側に配置してもよ
い。しかし、いずれの場合でもモーター4を無段変速機
5の入力軸に連結する。
説明する。この実施の形態では、エンジン2の暖機後
は、車両停止時にクラッチ3を解放してエンジン2を停
止する、いわゆるアイドリングストップを行う。発進時
はクラッチ3を解放したままモーター4の駆動力により
発進し、モーター1でエンジン2を起動させた後、クラ
ッチ3を締結する。エンジン2が暖機状態の時は、クラ
ッチ締結前は、図6に示すようにIVCをクラッチ締結
後に対して遅角させた位置に制御し、遅角位置でエンジ
ン2を起動する。そして、クラッチ締結後は、図7に示
すようにIVCをクラッチ締結前の位置より進角させた
位置に制御する。
車両停止時でもクラッチ3を解放してエンジン2の発火
運転を継続し、アイドリングストップを行わない。発進
時はクラッチ3を半締結状態にしてエンジン2とモータ
ー4の駆動力により発進する。エンジン2のコールド時
には、IVCの遅角制御を行わず、図8に示すようにク
ラッチ締結前から進角位置一定に制御する。
図である。なお、図の左側のクラッチ作動域はエンジン
がコールド時の作動域を示し、右側のクラッチ作動域は
エンジン暖機後の作動域を示す。エンジン2のコールド
時には、クラッチ3のオン、オフに拘わらずIVCを常
に進角位置一定に制御する。一方、エンジン2の暖機後
は、IVCを遅角位置に設定してエンジン2を起動し、
エンジン2起動後にクラッチ3を締結しながらIVCを
徐々に進角させる。
制御による効果を説明する。 (1)エンジン起動直後は吸気管負圧が発達していない
ため、IVC進角位置でエンジンを起動してクラッチを
締結すると、エンジンの大きなトルク変動が駆動輪へ伝
達され、クラッチ締結時に車両の前後Gが発生して乗り
心地が悪くなる。この実施の形態によれば、IVC遅角
位置でエンジンを起動してクラッチを締結するので、エ
ンジン起動直後で吸気管負圧が発達していなくてもエン
ジンの吸気量が少なくなり、トルク変動自体が小さくな
る。したがって、クラッチを締結しても駆動輪へ大きな
トルク変動が伝わらず、クラッチ締結時の車両の前後G
の発生が抑制されて乗り心地がよくなる。また、クラッ
チ締結時のエンジンのトルク変動が小さいので、クラッ
チの滑りによる摩耗を少なくすることができる。
ることによって、実圧縮比が低下し燃焼速度も低下する
のでエンジントルクが緩やかに立ち上がり、車両をスム
ーズに発進させることができる。
合(破線で示す)と、遅角位置から進角位置へ制御した
場合(実線で示す)の、発進の前後におけるエンジンの
発生トルク特性を示す図である。起動時はモーターによ
りエンジンを駆動するので、エンジンの発生トルクは負
になる。IVCを進角位置一定にしてエンジンを起動す
る場合には、起動後に大きなトルクが発生し、吸入負圧
が発達するにつれてトルクが低下する。
御した場合には、起動直後は実圧縮比が低く燃焼速度も
低いので発生トルクが小さく、起動後のIVCの進角に
応じて発生トルクが徐々に増加する。したがって、エン
ジントルクが緩やかに立ち上がり、発進時の衝撃を小さ
くしてスムーズに発進させることができる。
ることによって、エンジンの吸入空気量と実圧縮比を増
加させることができ、加速に必要なトルクと良好な燃焼
を確保することができる。
変化を示し、図12は発進の前後におけるエンジン回転
速度を示す。なお、これらの図において、左側のクラッ
チ作動域はエンジンがコールド時の作動域を示し、右側
のクラッチ作動域はエンジン暖機後の作動域を示す。ク
ラッチ締結時点では吸気管負圧が発達中であり、IVC
を進角させてエンジン吸気量を増大させないとエンジン
の回転上昇が遅くなり、クラッチ締結時にエンストする
恐れがある。この実施の形態によれば、IVCを進角さ
せながらクラッチを締結するので、クラッチ締結時にエ
ンジンの吸入空気量と実圧縮比が増加し、エンジンの回
転速度とトルクが早く立ち上がる。
結前後でIVCを進角位置一定に制御する理由を説明す
る。コールド時は、エンジンの圧縮(燃焼)温度が低
く、IVCを遅角させると燃焼の悪化が大きい。また、
コールド時はエンジンや車両の摩擦損失が大きいため、
大きなエンジン出力が要求される。したがって、クラッ
チ締結前からIVCを進角位置に制御していないと、要
求出力を満たすだけの十分な出力を発生させることがで
きない。
吸気管負圧は発達しており、クラッチ締結時の吸入空気
量自体が少ないので駆動輪へのトルク変動の伝達が暖機
後よりも大幅に少ない。
制御プログラムを示すフローチャートである。これらの
フローチャートにより、一実施の形態の動作を説明す
る。コントローラー16は、セレクトレバーがD位置ま
たはR位置に設定されるとこのIVC制御プログラムの
実行を開始する。ステップ1において、冷却水温度セン
サー35により検出されたエンジン冷却水温度Twが所
定値T1以下かどうかを確認する。所定値T1以下の時
はエンジン2がコールド状態にあると判断し、ステップ
2〜9のコールド時のIVC制御を行う。一方、エンジ
ン冷却水温度Twが所定値T1を越えるときはエンジン
2が暖機状態にあると判断し、ステップ11〜21の暖
機後のIVC制御を行う。
2でエンジンコールド時のIVCマップを読み込む。こ
のエンジンコールド時のIVCマップは、エンジン2の
回転速度NeとトルクTeとに基づいて予め設定される
が、この実施の形態ではコールド時には遅角を行わずI
VCを常に一定値とするので、マップの図示を省略す
る。ステップ3でIVCセンサー37によりIVCを検
出し、目標値かどうかを確認する。IVCが目標値から
ずれている時は、ステップ4でバルブタイミング調節装
置32を制御してIVCを目標値に調節する。ステップ
5では、車速Vとアクセルペダル踏み込み量θとに基づ
いて予め設定されたマップを参照してクラッチ3を締結
するか否かを判定する。クラッチ締結の判定がなされた
場合は、ステップ6でエンジン2の出力と回転速度を調
節し、続くステップ7でクラッチ3を締結する。ステッ
プ8ではIVCセンサー37によりIVCが目標値かど
うかを確認し、IVCが目標値からずれている場合はス
テップ9へ進み、バルブタイミング調節装置32を制御
してIVCを目標値に調節する。
ップ11でエンジン暖機後のIVCマップを読み込む。
このエンジン暖機後のIVCマップは、図15に示すよ
うに、エンジン回転速度NeとエンジントルクTeとに基
づいて予め設定される。ステップ12において、車速V
とアクセルペダル踏み込み量θとに基づいて予め設定さ
れたマップを参照してエンジン2を起動するか否かを判
定する。エンジン起動の判定がなされた時は、ステップ
13でモーター1によりエンジン2を駆動して起動す
る。ステップ14ではIVCセンサー37によりIVC
が目標値かどうかを確認し、IVCがその目標値になっ
ている時はステップ17へ進み、目標値からずれている
時はステップ15へ進む。ステップ15では油圧センサ
ー36によりエンジン2の油圧Peが所定値まで立ち上
がったかどうかを確認する。油圧が不十分な場合はステ
ップ14へ戻り、油圧が所定値以上の時はステップ16
へ進む。ステップ16では、バルブタイミング調節装置
32によりIVCを目標値に調節する。
セルペダル踏み込み量θとに基づいて設定されたマップ
を参照し、クラッチ3を締結するか否かを判定する。ク
ラッチ締結の判定がなされた場合は、ステップ18でク
ラッチ3を締結する。次にステップ19で、IVCマッ
プとエンジン回転速度NeとエンジントルクTeとに基づ
いて目標IVCを演算する。ステップ20でIVCセン
サー37によりIVCが目標値かどうかを確認し、目標
値からずれている場合はステップ21へ進み、バルブタ
イミング調節装置32を制御してIVCを目標値に設定
する。
ター1が第1モーターを、モーター4が第2モーター
を、無段変速機5が変速機を、冷却水温度センサー35
が温度検出手段を、コントローラー16が制御手段を、
コントローラー16およびバルブタイミング調節装置3
2がバルブタイミング調節手段をそれぞれ構成する。
ある。
す図である。
を示す図である。
を示す図である。
チ締結前のIVCを示す図である。
示す図である。
る。
生トルクを示す図である。
エンジン回転速度の変化を示す図である。
エンジンの吸入負圧の変化を示す図である。
ャートである。
を示すフローチャートである。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 クラッチの入力軸にエンジンと第1モー
ターを連結するとともに、前記クラッチの出力軸に第2
モーターと変速機の入力軸を連結し、前記変速機の出力
軸から駆動輪へ動力を伝達する推進機構と、 前記エンジンの温度を検出する温度検出手段と、 前記エンジンの温度検出値が所定値以上の場合は、車両
停止時に前記クラッチを解放して前記エンジンを停止
し、車両発進時に前記第2モーターの駆動力で車両を発
進させるとともに、前記第1モーターで前記エンジンを
起動して前記クラッチを締結する制御手段とを備えたハ
イブリッド車両の駆動制御装置であって、 前記クラッチ解放時は吸気バルブ閉時期を遅角側に調節
し、前記クラッチ締結後は吸気バルブ閉時期を進角側に
調節するバルブタイミング調節手段を備えることを特徴
とするハイブリッド車両の駆動制御装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のハイブリッド車両の駆
動制御装置において、 前記バルブタイミング調節手段は、前記エンジンの起動
前に吸気バルブ閉時期を遅角位置に設定し、前記エンジ
ン起動後の前記クラッチ締結時に吸気バルブの閉時期を
徐々に進角側に調節することを特徴とするハイブリッド
車両の駆動制御装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のハイブ
リッド車両の駆動制御装置において、 前記制御手段は、前記エンジンの温度検出値が前記所定
値未満の場合は、車両停止時に前記クラッチを解放して
前記エンジンの発火運転を継続し、車両発進時に前記ク
ラッチを半締結状態にして前記エンジンと前記第2モー
ターの駆動力により車両を発進させ、 前記バルブタイミング調節手段は、前記クラッチの解放
と締結動作に拘わらず吸気バルブ閉時期を進角側に調節
することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装
置。
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