JPH1169509A

JPH1169509A - ハイブリッド車両の変速制御装置

Info

Publication number: JPH1169509A
Application number: JP22212297A
Authority: JP
Inventors: Yuji Goto; 裕二後藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-08-19
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 1999-03-09
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JP3644207B2

Abstract

(57)【要約】【課題】制御信号により断・接動作するクラッチ装置
２を用いて自動変速を可能としたものにおいて、変速時
のクラッチ装置２の切断に伴う減速感の発生を回避す
る。【解決手段】自動変速可能な有段歯車変速機３と内燃
機関１との間に、制御信号により断・接動作するクラッ
チ装置２が介装されており、変速指令信号によりクラッ
チ装置２が切断されると同時に変速が実行される。同時
に、内燃機関１の吹き上がり防止のために、スロットル
開度が自動的に減少する。発進時等の補助や電力回生を
行うための電動機１１が変速機３の中間軸に直結されて
おり、変速時にクラッチ装置２の切断と同時に、電動機
１１の駆動トルクが増大し、駆動輪５側に付加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の駆動源と
して内燃機関とともに電動機を用いたハイブリッド車両
に関し、特に、制御信号により断・接可能なクラッチ装
置を介して有段歯車変速機の自動変速を行うようにした
ハイブリッド車両における変速制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関と電動機とを組み合わせたハイ
ブリッド車両の一例としては、例えば、特開平８−２６
６０１２号公報に示されているように、内燃機関でもっ
て車両の走行を行うとともに、この内燃機関の出力と並
列に電動機を設け、発進時等に電動機の動力を付加でき
るようにしたハイブリッドシステムが知られている。こ
のハイブリッドシステムでは、内燃機関の後段にクラッ
チ装置を介してベルト式無段変速機が接続されており、
この変速機から終減速装置を介して駆動輪へ動力伝達が
なされている。そして、この変速機の出力軸に電動機が
直結されている。この電動機は、発進時等、内燃機関の
出力が不十分なときに動力を付加するために駆動される
とともに、車両減速時には、駆動輪側から逆に駆動され
ることにより電力回生を行うことができるようになって
いる。

【０００３】また、一方、車両の変速装置として、制御
信号により変速可能な有段歯車変速機と、同じく制御信
号により断・接動作する機械的なクラッチ装置と、を組
み合わせることにより、車両の運転条件に応じた自動変
速を実現するようにした自動変速装置が知られており、
一部で実用に供されている（特開平９−１１２５８６号
公報等）。これは、例えば、油圧により動作するクラッ
チ装置を用いたもので、制御装置がアクセルペダル踏込
量および車速に応じて変速すべきことを決定すると、ク
ラッチ装置が自動的に切断され、かつ油圧機構等により
変速機の変速が行われる。そして、変速後に、再びクラ
ッチ装置が接続される構成となっている。また、クラッ
チ装置を切断したときの内燃機関の吹き上がりを防止す
るために、この種の変速装置では、一般に内燃機関のス
ロットル開度をステップモータ等により制御する構成と
なっており、変速時には、アクセルペダル踏込量と無関
係にスロットル開度が一時的に減少し、内燃機関の出力
が抑制されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような自動変速装置を用いた車両においては、車速とア
クセルペダル踏込量とで定まる変速タイミングにおいて
上述したように変速が実行されると、運転者の意志と無
関係にスロットルが閉じられ、エンジントルクが一時的
に減少するとともに、これと同時にクラッチ装置が切断
されるので、運転者が減速感を感じ、違和感を覚えると
いう不具合がある。特に、アクセルペダルを踏込んで行
って加速しようとしているときの変速では、運転者が加
速しようとしているにも拘わらず駆動輪に伝達されるト
ルクの低下が生じるので、減速感が一層顕著なものとな
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、ハ
イブリッド車両における電動機を利用して、変速時の減
速感の発生を回避するようにした。すなわち、この発明
は、内燃機関と、制御信号により変速可能な有段歯車変
速機と、上記内燃機関と上記変速機との間に介装され、
かつ制御信号により断・接動作するクラッチ装置と、運
転条件に応じて上記変速機の変速を行う変速制御手段
と、この変速動作の際に上記クラッチ装置の切断および
接続を行うクラッチ制御手段と、上記変速動作の際に内
燃機関のスロットル開度を減少させるスロットル制御手
段と、上記クラッチ装置の出力側から駆動輪に至る動力
伝達系の適宜位置に接続され、かつ駆動輪の駆動ならび
に該駆動輪による電力回生が可能な電動機と、を備えて
なるハイブリッド車両において、上記の変速動作に伴う
上記クラッチ装置の切断時に上記電動機の駆動トルクを
増大させることを特徴としている。

【０００６】上記変速制御手段は、例えば車速とアクセ
ルペダル踏込量とに基づいて最適な変速段を決定し、変
速指令信号を出力する。これに基づいて、クラッチ装置
は、切断され、かつ変速機の変速が行われる。また、こ
の際に、スロットル制御手段によって内燃機関のスロッ
トル開度が小さくなり、内燃機関の吹き上がりが防止さ
れる。ここで、本発明では、クラッチ装置の切断と実質
的に同時に、電動機の駆動トルクが増大する。そのた
め、車両の減速感の発生が回避される。そして、変速の
終了後、クラッチ装置は接続状態に戻り、かつスロット
ル開度もアクセルペダル踏込量に対応した開度に復帰す
る。これと実質的に同時に、電動機の駆動トルクも減少
する。

【０００７】また、請求項１の発明をさらに具体化した
請求項２の発明は、アクセルペダルの踏込量が一定の状
態で行われる変速と、アクセルペダル踏込量の増加中に
行われる変速と、に対して上記電動機の駆動トルクの増
大を実行し、アクセルペダルの解放による減速中の変速
に対しては駆動トルクの増大を行わないことを特徴とし
ている。

【０００８】アクセルペダルの踏込量が一定のまま保持
されても、例えば車速が増加すると、これに伴って変速
段が高速段側へ変速される。このとき、エンジントルク
が減少すると、違和感が発生する。またアクセルペダル
を踏込んで加速しようとしているときには、変速段が低
速段側へ変速されるが、このときにも、エンジントルク
が減少すると、大きな減速感が発生し、好ましくない。
従って、これらの変速に対しては電動機によって駆動ト
ルクを付加するのである。これに対し、運転者がアクセ
ルペダルを離して減速しようとしているときには、減速
感の発生は問題とならず、むしろ電動機による減速エネ
ルギの回生を行うべきであるので、電動機による駆動ト
ルクの付加は行わない。

【０００９】この請求項２の発明をさらに限定した請求
項３の発明は、アクセルペダルの踏込量が一定の状態で
行われる変速に対して、変速直前の機関回転数とスロッ
トル開度とから定まるエンジントルクを目標として上記
電動機の駆動トルクを増大させ、アクセルペダル踏込量
の増加中に行われる変速に対して、変速後の予測機関回
転数と現在のアクセルペダル踏込量に対応するスロット
ル開度とから定まるエンジントルクを目標として上記電
動機の駆動トルクを増大させることを特徴としている。

【００１０】すなわち、内燃機関が発生するエンジント
ルクは、機関回転数とスロットル開度とによって定まる
のであるが、アクセルペダル踏込量が一定の場合には、
主に車速の変化に伴う変速であるから、変速開始時のエ
ンジントルクを保つように電動機の駆動トルクを付加す
ることが、トルクの段差感の発生を回避する上で好まし
い。これに対し、アクセルペダル踏込量が増加している
加速中の変速は、主に加速のための低速段側への変速で
あるから、変速後のエンジントルクを予測し、予めこれ
に沿って電動機の駆動トルクを与えることが、加速性能
の上で好ましいものとなる。

【００１１】また請求項４の発明は、クラッチ装置のク
ラッチストロークを検出するクラッチストローク検出手
段を有し、クラッチストロークがクラッチミートポイン
トよりも大きくなった時点で駆動トルクの増加を開始
し、かつ変速後にクラッチミートポイントよりも小さく
なった時点で駆動トルクの減少を開始することを特徴と
している。クラッチディスク押付荷重が０となる点であ
るクラッチミートポイントは、例えば、クラッチストロ
ークに対する変速機側の回転数変化等から検出でき、か
つ逐次学習することが可能である。変速時にクラッチス
トロークがこのクラッチミートポイントよりも大きくな
れば、その時点でクラッチ装置が実質的に切断されたも
のとみなすことができる。従って、同時に電動機の駆動
トルクを増大させることにより、駆動輪に加わるトルク
の変動を抑制できる。また変速後にクラッチストローク
がクラッチミートポイントよりも小さくなれば、その時
点で内燃機関からの動力伝達が開始される。従って、同
時に電動機の駆動トルクを減少させれば、同様に、駆動
輪に加わるトルクの変動が小さなものとなる。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、制御信号により断・接
動作するクラッチ装置を用いて有段歯車変速機の自動変
速を可能としたハイブリッド車両において、変速時のク
ラッチ装置の切断および内燃機関の出力抑制に伴う減速
感の発生を回避でき、運転性が向上する。

【００１３】特に請求項２の発明によれば、アクセルペ
ダルを一定の踏込量に保持している状態での変速や加速
中の変速における一時的なトルクの低下を回避でき、運
転者に違和感を与えることがないとともに、減速に対し
ては不必要な電動機の駆動を防止でき、回生による総合
的な燃費向上を図ることができる。

【００１４】また請求項３の発明によれば、変速の態様
に応じて適切な駆動トルクを与えることができ、アクセ
ルペダル踏込量が一定の場合にトルクの段差感を非常に
小さなものとすることができるとともに、加速時には、
車両に与えられるトルクを一層速やかに立ち上げること
ができる。

【００１５】さらに請求項４の発明によれば、電動機の
駆動トルクを適切なタイミングで付加することができ、
トルク変化を抑制できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図１は、この発明に係るハイブリッド車両
の駆動系の構成を示すスケルトン図であって、車体にい
わゆる横置状態に搭載された内燃機関１のクランクシャ
フトが、クラッチ装置２を介して変速機３の入力軸に接
続可能となっており、この変速機３から終減速装置４を
介して駆動輪５へ動力伝達がなされている。上記変速機
３は、油圧機構により変速可能な有段歯車変速機であっ
て、油圧の切換を行う複数の油圧制御弁等からなる変速
制御機構６を具備している。また上記クラッチ装置２
は、例えば油圧式クラッチからなり、その油圧を制御す
るクラッチ制御機構７によって切断および接続の制御が
可能となっている。なお、上記クラッチ装置２と変速機
３と終減速装置４は、図示するようにトランスアクスル
として一体化されている。

【００１８】上記内燃機関１の図示せぬスロットルバル
ブは、スロットル制御機構８の一部をなす図示せぬステ
ップモータによって開度制御されるようになっている。
このスロットルバルブの開度は、基本的には、図示せぬ
アクセルペダルの踏込量に対応した開度に保たれるが、
変速時つまりクラッチ装置２が切断されるときには、ア
クセルペダル踏込量と無関係に全閉に制御される。上記
変速制御機構６、クラッチ制御機構７およびスロットル
制御機構８は、コントロールユニット９によってそれぞ
れ制御され、後述するように、運転条件に応じた自動変
速を実現している。なお、詳細な図示は省略するが、車
両および内燃機関１の運転条件を検出するために、種々
のセンサ類が設けられている。例えば、図示せぬアクセ
ルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ、車速
を検出する車速センサ、内燃機関１の回転数を検出する
クランク角センサ、変速機３のセレクトレバーによるレ
ンジ位置を検出するレンジ位置検出スイッチ、等が設け
られており、これらのセンサ類の検出信号は、コントロ
ールユニット９に入力されている。

【００１９】また、上記変速機３の中間軸に、電動機１
１の回転軸が直結されている。この電動機１１は、電力
の供給により駆動輪５に駆動トルクを与える電動機とし
て動作するほか、逆に駆動輪５側から駆動されることに
より一種の発電機として電力の回生が可能となってい
る。この電動機１１の駆動や回生は、インバータ回路１
２を介してコントロールユニット９によって制御されて
いる。この電動機１１の駆動トルクは、例えば、内燃機
関１の出力が不十分な車両発進時の補助、加速時の補
助、変速機３がニュートラルに保持されている車両停車
中のクリープ力の付与、などのために基本的に用いら
れ、また減速時には減速エネルギの回生を行うことで、
電力消費ひいては総合的な燃費の改善を図っている。な
お、この実施例では、変速機３の中間軸に対し電動機１
１を接続しているが、この位置に限られず、動力伝達系
の適宜位置に設けることができる。

【００２０】また、この実施例では、車両停車中の内燃
機関１の停止を可能とするために、補機駆動用電動機１
３をさらに備えている。すなわち、内燃機関１の動力の
一部がベルト伝動機構１４を介して取り出され、油圧式
もしくは電磁式のクラッチ１５を介して空調装置用コン
プレッサやパワーステアリング用ポンプ等の補機１６を
駆動している。そして、上記クラッチ１５よりも補機１
６側に、上記補機駆動用電動機１３が接続されている。
従って、上記補機１６は、内燃機関１の運転中はクラッ
チ１５を介して機関出力によって駆動され、また内燃機
関１の停止中は、クラッチ１５を切断した状態として補
機駆動用電動機１３によって駆動される。

【００２１】次に、図２に示すフローチャートを参照し
て、上記実施例の構成における変速制御、特に電動機１
１の制御について説明する。この図２に示すルーチン
は、コントロールユニット９において繰り返し実行され
るものであって、まず、ステップ１で上述した種々のセ
ンサ類からの検出信号を読み込む。次にステップ２で、
アクセル開度（アクセルペダル踏込量）およびその変化
量に基づき、減速中であるか否かを判定する。具体的に
は、「アクセル開度変化量≧０でかつアクセル開度＞
０」の条件を満たすか否かを判定する。アクセル開度が
０つまりアクセルペダルが解放されている状態、あるい
はアクセル開度は０ではないが減少している状態であれ
ば、車両を減速させようとしているものとみなし、電動
機１１による変速中のトルク付加は行わず、ステップ３
へ進んで、電動機１１の回生制御を行う。

【００２２】一方、減速でない場合は、ステップ４へ進
み、変速が必要か否か判定する。つまり、車速とアクセ
ル開度とに基づき、所定の変速マップを参照して、変速
段が決定されるのであり、車速やアクセル開度の変化に
伴って変速が必要であると判定した場合には、ステップ
５へ進んで、変速指令信号が出力される。この変速指令
信号によって、クラッチ制御機構６を介してクラッチ装
置２が一時的に切断され、かつ変速制御機構６を介して
変速機３の変速が実行される。また、このクラッチ装置
２の切断に伴う内燃機関１の吹き上がりを回避するため
に、スロットル制御機構８を介してスロットルバルブが
一時的に閉じられる。

【００２３】次に、ステップ６へ進み、アクセル開度変
化量が正であるか０であるかを判別する。アクセル開度
変化量が０である場合には、ステップ７へ進み、変速指
令直前のエンジントルクを演算する。これは、予め設定
したマップに基づき、変速直前の機関回転数とスロット
ル開度とから求められる。なお、変速に伴ってスロット
ル開度を全閉とするとき以外の一般的な状況では、アク
セル開度とスロットル開度とは、１対１に対応している
ので、スロットル開度に代えてアクセル開度から求める
ことも可能である。このようにアクセル開度が一定のま
ま変速されるのは、車速の増加に伴って高速段側へ変速
される場合が主に考えられる。

【００２４】一方、アクセル開度が増加する加速中に行
われる変速は、低速段側への変速となるが、この場合
は、ステップ６からステップ８へ進み、変速後の機関回
転数を予測する。具体的には、現在の車速と変速後のギ
ア比とを用いて演算する。そして、この変速後の機関回
転数と、現在のアクセル開度に対応するスロットル開度
とから、やはり所定のマップに基づき、エンジントルク
を演算する。このエンジントルクは、変速の終了時点で
発生すると考えられるエンジントルクに相当する。

【００２５】このようにして電動機１１によって付加す
べき駆動トルクを求めた後に、ステップ１０へ進み、ク
ラッチストロークの変化を監視する。そして、クラッチ
ストロークがクラッチミートポイントに達したら、ステ
ップ１１へ進み、駆動トルクの増加指令を出力する。こ
の駆動トルクは、上記のステップ７もしくはステップ９
において求められたエンジントルクと等しくなるように
与えられる。なお、クラッチ装置２のクラッチストロー
クは、そのアクチュエータの移動量を検出するようにし
てもよく、あるいはアクチュエータに対し与えられる制
御信号から求めることも可能である。また、クラッチミ
ートポイントは、予め所定値として設定してもよく、あ
るいはクラッチ装置２の切断状態からクラッチストロー
クを減少させていって変速機３入力軸が回転し始める点
をクラッチミートポイントとして検出し、逐次学習する
ように構成することもできる。

【００２６】従って、クラッチストロークがクラッチミ
ートポイント以上となって該クラッチ装置２が実質的に
切断状態となったときに、電動機１１による駆動トルク
が速やかに駆動輪５側に付加され、減速感の発生が回避
される。特に、アクセル開度が一定のままの高速段側へ
の変速では、そのときのエンジントルクを維持するよう
に駆動トルクが付加されるので、トルクの段差感が非常
に小さなものとなり、他方、加速に伴う低速段側への変
速では、変速により生じるエンジントルクの増加を見込
んだ形で、変速後に発生するであろう一層大きなエンジ
ントルクが予め電動機１１によって与えられるのて、減
速感の回避のみならず、加速性能が向上する。

【００２７】そして、このようにクラッチ装置２が切断
している間に、上述したように変速機３の変速が行われ
る。ステップ１２では、この変速が完了したか否かを判
定し、変速完了時点でステップ１３へ進む。なお、この
変速完了に伴ってクラッチ装置２は、再び接続状態へ復
帰するように制御される。ステップ１３では、この接続
方向へ変化するクラッチストロークを監視しており、ク
ラッチストロークがクラッチミートポイント以下となっ
た時点でステップ１４へ進み、電動機１１の駆動トルク
を減少させる。この電動機１１の駆動トルクは、変速開
始前の初期状態に戻され、例えば他の目的のために電動
機１１が駆動されていなければ、０に復帰する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るハイブリッド車両の変速制御装
置の一実施例を示す構成説明図。

【図２】この実施例における制御の流れを示すフローチ
ャート。

【符号の説明】

１…内燃機関２…クラッチ装置３…変速機１１…電動機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関と、制御信号により変速可能な
有段歯車変速機と、上記内燃機関と上記変速機との間に
介装され、かつ制御信号により断・接動作するクラッチ
装置と、運転条件に応じて上記変速機の変速を行う変速
制御手段と、この変速動作の際に上記クラッチ装置の切
断および接続を行うクラッチ制御手段と、上記変速動作
の際に内燃機関のスロットル開度を減少させるスロット
ル制御手段と、上記クラッチ装置の出力側から駆動輪に
至る動力伝達系の適宜位置に接続され、かつ駆動輪の駆
動ならびに該駆動輪による電力回生が可能な電動機と、
を備えてなるハイブリッド車両において、上記の変速動
作に伴う上記クラッチ装置の切断時に上記電動機の駆動
トルクを増大させることを特徴とするハイブリッド車両
の変速制御装置。
【請求項２】アクセルペダルの踏込量が一定の状態で
行われる変速と、アクセルペダル踏込量の増加中に行わ
れる変速と、に対して上記電動機の駆動トルクの増大を
実行し、アクセルペダルの解放による減速中の変速に対
しては駆動トルクの増大を行わないことを特徴とする請
求項１記載のハイブリッド車両の変速制御装置。
【請求項３】アクセルペダルの踏込量が一定の状態で
行われる変速に対して、変速直前の機関回転数とスロッ
トル開度とから定まるエンジントルクを目標として上記
電動機の駆動トルクを増大させ、アクセルペダル踏込量
の増加中に行われる変速に対して、変速後の予測機関回
転数と現在のアクセルペダル踏込量に対応するスロット
ル開度とから定まるエンジントルクを目標として上記電
動機の駆動トルクを増大させることを特徴とする請求項
２記載のハイブリッド車両の変速制御装置。
【請求項４】クラッチ装置のクラッチストロークを検
出するクラッチストローク検出手段を有し、クラッチス
トロークがクラッチミートポイントよりも大きくなった
時点で駆動トルクの増加を開始し、かつ変速後にクラッ
チミートポイントよりも小さくなった時点で駆動トルク
の減少を開始することを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載のハイブリッド車両の変速制御装置。