(57)【要約】【課題】摩擦係合式のクラッチの耐久性の向上を図る。【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジンと、第１モータジェネレータと、エンジンの出力軸と第１モータジェネレータの回転軸とを接続する第１クラッチと、第１モータジェネレータの回転軸と前輪又は後輪のうちの一方の車輪に連結された第１駆動軸とを接続する摩擦係合式の第２クラッチと、前輪又は後輪のうちの一方の車輪とは異なる他方の車輪に連結された第２駆動軸に動力を入出力する第２モータジェネレータと、を備える。そして、車速が所定車速以下のときには、第１クラッチを係合すると共に第２クラッチを開放してエンジンの動力を用いて第１モータジェネレータにより発電し、且つ、第２モータジェネレータからの動力により走行するように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
第１モータジェネレータと、
前記エンジンの出力軸と前記第１モータジェネレータの回転軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう第１クラッチと、
前記第１モータジェネレータの回転軸と前輪又は後輪のうちの一方の車輪に連結された第１駆動軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう摩擦係合式の第２クラッチと、
前記前輪又は前記後輪のうちの前記一方の車輪とは異なる他方の車輪に連結された第２駆動軸に動力を入出力する第２モータジェネレータと、
前記第１モータジェネレータおよび前記第２モータジェネレータと電力のやりとりが可能に接続された蓄電装置と、
前記エンジンと前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータと前記第１クラッチと前記第２クラッチとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、車速が所定車速以下のときには、前記第１クラッチを係合すると共に前記第２クラッチを開放して前記エンジンの動力を用いて前記第１モータジェネレータにより発電し、且つ、前記第２モータジェネレータからの動力により走行するように制御する、
ことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、車速が前記所定車速以下であっても前記蓄電装置の蓄電割合が所定割合以上のときには、前記エンジンを停止し、前記第１クラッチを開放すると共に前記第２クラッチを係合した状態で、前記第１モータジェネレータからの動力および／または前記第２モータジェネレータからの動力により走行するように制御する、
ハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド車両としては、エンジンと、電動機と、エンジンの出力軸と電動機の回転軸とを接続したり接続を解除するクラッチと、電動機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸とに接続された自動変速機と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、エンジン走行において電動走行に切り換えるために開放されるクラッチの推定温度が判定値以上のときには、クラッチの開放を規制してエンジン走行を継続させる。これにより、クラッチの耐久性の低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９１５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のハイブリッド車両では、トルクコンバータを有する自動変速機を用いているが、トルクコンバータを備えず、摩擦係合クラッチにより電動機の回転軸と変速機の入力軸とを係合および係合の開放を行なう構成も考えることができる。この場合、低車速域では、摩擦係合クラッチを滑らせてエンジンからの出力を変速機に伝達する必要がある。このため、摩擦係合クラッチの温度が高くなり、摩擦係合クラッチの耐久性が低下してしまう。
【０００５】
本発明のハイブリッド車両は、摩擦係合式のクラッチの耐久性の向上を図ることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド車両は、
エンジンと、
第１モータジェネレータと、
前記エンジンの出力軸と前記第１モータジェネレータの回転軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう第１クラッチと、
前記第１モータジェネレータの回転軸と前輪又は後輪のうちの一方の車輪に連結された第１駆動軸との動力の伝達および伝達の解除を行なう摩擦係合式の第２クラッチと、
前記前輪又は前記後輪のうちの前記一方の車輪とは異なる他方の車輪に連結された第２駆動軸に動力を入出力する第２モータジェネレータと、
前記第１モータジェネレータおよび前記第２モータジェネレータと電力のやりとりが可能に接続された蓄電装置と、
前記エンジンと前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータと前記第１クラッチと前記第２クラッチとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、車速が所定車速以下のときには、前記第１クラッチを係合すると共に前記第２クラッチを開放して前記エンジンの動力を用いて前記第１モータジェネレータにより発電し、且つ、前記第２モータジェネレータからの動力により走行するように制御する、
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明のハイブリッド車両では、エンジンの出力軸と第１モータジェネレータの回転軸は第１クラッチにより接続されている。また、第１モータジェネレータの回転軸と前輪又は後輪のうちの一方の車輪に連結された第１駆動軸とは摩擦係合式の第２クラッチにより接続されている。第１クラッチと第２クラッチとを共に係合することにより、エンジンからの動力と第１モータジェネレータからの動力とにより走行することができる。一方、前輪又は後輪のうちの前記一方の車輪とは異なる他方の車輪（一方の車輪が前輪の場合には他方の車輪は後輪であり、一方の車輪が後輪の場合には他方の車輪は前輪である。）に連結された第２駆動軸には第２モータジェネレータが接続されている。制御装置は、車速が所定車速以下のときには、第１クラッチを係合すると共に第２クラッチを開放してエンジンの動力を用いて第１モータジェネレータにより発電し、且つ、第２モータジェネレータからの動力により走行するように制御する。これにより、車速は所定車速以下のときに第２クラッチを滑らせる必要がないため、第２クラッチを滑らせることにより第２クラッチが過熱するのを抑制することができる。この結果、摩擦係合式の第２クラッチの耐久性を向上させることができる。ここで、「所定車速」は、エンジンからの動力を第１駆動軸に伝達するためには第２クラッチを滑らせる必要がある車速領域の上限車速やこれより若干大きな車速を用いることができる。
【０００９】
こうした本発明のハイブリッド車両において、前記制御装置は、車速が前記所定車速以下であっても前記蓄電装置の蓄電割合が所定割合以上のときには、前記エンジンを停止し、前記第１クラッチを開放すると共に前記第２クラッチを係合した状態で、前記第１モータジェネレータからの動力および／または前記第２モータジェネレータからの動力により走行するように制御するものとしてもよい。こうすれば、車速が所定車速以下のときに第２モータジェネレータからの動力に加えて第１モータジェネレータからの動力を用いて走行することができ、より大きな駆動力で走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電子制御ユニット５０により実行される制御モード切替処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下になってからの車速Ｖや蓄電割合ＳＯＣ、エンジン２２の運転状態、第１クラッチ２４や第２クラッチ３２の状態、走行モードの時間変化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、第１クラッチ２４と、第１モータジェネレータ２６と、第１インバータ２８と、蓄電装置としてのバッテリ３０と、第２クラッチ３２と、変速機３４と、第２モータジェネレータ４２と、第２インバータ４４と、電子制御ユニット５０とを備える。
【００１３】
エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。第１クラッチ２４は、例えば油圧駆動の摩擦係合式クラッチとして構成されており、エンジン２２のクランクシャフトと第１モータジェネレータ２６の回転軸との動力の伝達およびその解除を行なう。
【００１４】
第１モータジェネレータ２６は、同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを有する。第１インバータ２８は、第１モータジェネレータ２６の駆動に用いられると共に電力ラインを介してバッテリ３０に接続されている。第１モータジェネレータ２６は、電子制御ユニット５０によって第１インバータ２８の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。バッテリ３０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素バッテリとして構成されている。
【００１５】
第２クラッチ３２は、例えば油圧駆動の摩擦係合式クラッチとして構成されており、第１モータジェネレータ２６の回転軸と変速機３４の入力軸との動力の伝達およびその解除を行なう。変速機３４は、例えば４段変速や６段変速、８段変速、１０段変速などの自動変速機として構成されており、入力軸や出力軸、複数の遊星歯車、油圧駆動の複数の摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）を有する。この変速機３４の出力軸は、前輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された第１駆動軸３６に接続されている。
【００１６】
第２モータジェネレータ４２は、同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを有する。第２モータジェネレータ４２の回転子は、後輪４９ａ，４９ｂにデファレンシャルギヤ４８を介して連結された第２駆動軸４６に接続されている。第２インバータ４４は、第２モータジェネレータ４２の駆動に用いられると共に電力ラインを介してバッテリ３０に接続されている。第２モータジェネレータ４２は、電子制御ユニット５０によって第２インバータ４４の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
【００１７】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサからのエンジン２２のクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからのエンジン２２の冷却水温Ｔｗを挙げることができる。また、第１モータジェネレータ２６の回転子の回転位置を検出する回転位置センサからの第１モータジェネレータ２６の回転位置θｍ１や、第１モータジェネレータ２６の各相に流れる電流を検出する電流センサからの第１モータジェネレータ２６のＶ相およびＷ相の電流Ｉｖ１，Ｉｗ１、第２モータジェネレータ４２の回転子の回転位置を検出する回転位置センサからの第２モータジェネレータ４２の回転位置θｍ２、第２モータジェネレータ４２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの第２モータジェネレータ４２のＶ相およびＷ相の電流Ｉｖ２，Ｉｗ２も挙げることができる。さらに、バッテリ３０の端子間に取り付けられた電圧センサからのバッテリ３０の電圧Ｖｂや、バッテリ３０の出力端子に取り付けられた電流センサからのバッテリ３０の電流Ｉｂ、バッテリ３０に取り付けられた温度センサからのバッテリ３０の温度Ｔｂも挙げることができる。加えて、第２クラッチ３２に取り付けられた温度センサ３２ａからの第２クラッチ３２の温度Ｔｃｌｔ、変速機３４の入力軸の回転数を検出する回転数センサからの変速機３４の入力軸の回転数Ｎｉｎ、変速機３４の出力軸の回転数を検出する回転数センサからの変速機３４の出力軸の回転数Ｎｏｕｔも挙げることができる。イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。
【００１８】
電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、エンジン２２や、第１クラッチ２４、第１インバータ２８、第２クラッチ３２、変速機３４、第２インバータ４４への制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット５０は、クランク角センサからのエンジン２２のクランクシャフトのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、回転位置センサからの第１モータジェネレータ２６の回転子の回転位置θｍ１に基づいて第１モータジェネレータ２６の電気角θｅ１や回転数Ｎｍ１を演算したり、電流センサからのバッテリ３０の電流Ｉｂに基づいてバッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣを演算したり、回転位置センサからの第２モータジェネレータ４２の回転子の回転位置θｍ２に基づいて第２モータジェネレータ４２の電気角θｅ２や回転数Ｎｍ２を演算したりしている。
【００１９】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、電子制御ユニット５０は、エンジン２２の回転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）やエンジン２２を回転停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行するように、エンジン２２と第１クラッチ２４と第１モータジェネレータ２６（第１インバータ２８）と第２クラッチ３２と変速機３４と第２モータジェネレータ４２（第２インバータ４４）を制御する。
【００２０】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、所定車速以下で走行しているときの動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される制御モード切替処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、繰り返し実行される。
【００２１】
制御モード切替処理が実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、車速センサ６８からの車速Ｖやバッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣについては、図示しない電流センサからの電流Ｉｂに基づいて演算したものを入力することができる。
【００２２】
次に、入力した車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。閾値Ｖｒｅｆは、エンジン２２からの動力を第１駆動軸３６に伝達するために第２クラッチ３２を滑らせる必要がある車速領域の上限車速やこれより若干大きな車速として予め定めることができる。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆより大きいときには、エンジン２２からの動力を第１駆動軸３６に伝達するために第２クラッチ３２を滑らせる必要はないと判断し、状況に応じてエンジン２２の回転を伴って走行するＨＶ走行モードやエンジン２２を回転停止して走行するＥＶ走行モードで走行する通常走行モードとして（ステップＳ１２０）、本処理を終了する。
【００２３】
ステップＳ１１０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下であると判定したときには、バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。閾値Ｓｒｅｆは、ある程度ＥＶ走行が可能な程度の蓄電割合ＳＯＣとして予め定めておくことができる。蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上であると判定したときには、第１クラッチ２４を開放すると共に第２クラッチ３２を係合し（ステップＳ１４０）、エンジン２２が運転中のときにはエンジン２２を停止し（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）、第１モータジェネレータ２６からの動力と第２モータジェネレータ４２からの動力とにより走行するＥＶ駆動モードを設定し（ステップＳ１７０）、本処理を終了する。これにより、第１モータジェネレータ２６からの動力と第２モータジェネレータ４２からの動力とにより走行することができる。なお、第１モータジェネレータ２６からの動力と第２モータジェネレータ４２からの動力とのうちの一方の動力により走行するものとしてもよい。
【００２４】
一方、ステップＳ１３０で蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満であると判定したときには、第１クラッチ２４を係合すると共に第２クラッチ３２を開放し（ステップＳ１８０）、エンジン２２が停止中のときにはエンジン２２を始動し（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、エンジン２２からの動力を用いて第１モータジェネレータ２６により発電すると共に第２モータジェネレータ４２からの動力により走行するシリーズモードを設定し（ステップＳ２１０）、本処理を終了する。これにより、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下のときに第２クラッチ３２を滑らせる必要がないため、第２クラッチ３２を滑らせることにより第２クラッチ３２が過熱するのを抑制することができる。なお、シリーズモードではエンジン２２の運転ポイントや第１モータジェネレータ２６による発電電力については自由に設定することができる。例えば、走行に必要なパワーを出力するようにエンジン２２を運転して発電するものとしたり、エンジン２２を効率よく運転することができる運転ポイントのうち予め定められた運転ポイントによりエンジン２２を運転して発電するものとしたりすることができる。
【００２５】
図３は、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下になってからの車速Ｖや蓄電割合ＳＯＣ、エンジン２２の運転状態、第１クラッチ２４や第２クラッチ３２の状態、走行モードの時間変化の一例を示す説明図である。時間Ｔ１に車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下になると、蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上であることから、エンジン２２の運転を停止し、第１クラッチ２４を開放すると共に第２クラッチを係合し、通常走行モードからＥＶ駆動モードに切り換え、第１モータジェネレータ２６からの動力と第２モータジェネレータ４２からの動力とにより走行する。そして、時間Ｔ２に蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満に至ると、エンジン２２を始動し、第１クラッチ２４を係合すると共に第２クラッチを開放し、ＥＶ駆動モードからシリーズモードに切り換え、エンジン２２からの動力を用いて第１モータジェネレータ２６により発電し、第２モータジェネレータ４２からの動力により走行する。
【００２６】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下のときには、第１クラッチ２４を係合すると共に第２クラッチを開放し、エンジン２２からの動力を用いて第１モータジェネレータ２６により発電すると共に第２モータジェネレータ４２からの動力により走行するシリーズモードを設定する。これにより、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下のときに第２クラッチ３２を滑らせる必要がないため、第２クラッチ３２を滑らせることにより第２クラッチ３２が過熱するのを抑制することができる。この結果、摩擦係合式の第２クラッチ３２の耐久性を向上させることができる。しかも、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下であってもバッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、第１クラッチ２４を開放すると共に第２クラッチ３２を係合し、エンジン２２を停止した状態で第１モータジェネレータ２６からの動力と第２モータジェネレータ４２からの動力とにより走行するＥＶ駆動モードを設定する。これにより、第２モータジェネレータ４２からの動力に加えて第１モータジェネレータ２６からの動力も用いて走行することができる。
【００２７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下のときにおいて、バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、ＥＶ駆動モードを設定し、バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、シリーズモードを設定するものとしたが、バッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣに拘わらずにシリーズモードを設定するものとしてもよい。
【００２８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下であってもバッテリ３０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、第１クラッチ２４を開放すると共に第２クラッチ３２を係合するものとしたが、第１クラッチ２４および第２クラッチ３２を共に係合するものとしてもよい。この場合、エンジン２２を連れ回すことになる。
【００２９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、前輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された第１駆動軸３６に変速機３４を介してエンジン２２や第１モータジェネレータ２６を取り付け、後輪４９ａ，４９ｂにデファレンシャルギヤ４８を介して連結された第２駆動軸４６に第２モータジェネレータ４２を取り付けるものとした。しかし、前輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された第１駆動軸３６に第２モータジェネレータ４２を取り付け、後輪４９ａ，４９ｂにデファレンシャルギヤ４８を介して連結された第２駆動軸４６に変速機３４を介してエンジン２２や第１モータジェネレータ２６を取り付けるものとしてもよい。
【００３０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ３０を用いるものとしたが、キャパシタを用いるものとしてもよい。
【００３１】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、第１モータジェネレータ２６が「第１モータジェネレータ」に相当し、第１クラッチ２４が「第１クラッチ」に相当し、第２クラッチ３２が「第２クラッチ」に相当し、第２モータジェネレータ４２が「第２モータジェネレータ」に相当し、バッテリ３０が「蓄電装置」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。
【００３２】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３３】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、ハイブリッド車両の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  第１クラッチ、２６  第１モータジェネレータ、３２ａ  温度センサ、２８  第１インバータ、３０  バッテリ、３２  第２クラッチ、３４  変速機、３６  駆動軸、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  前輪、４２  第２モータジェネレータ、４４  第２インバータ、４６  第２駆動軸、４８  デファレンシャルギヤ、４９ａ，４９ｂ  後輪、５０  電子制御ユニット、６０  イグニッションスイッチ、６１  シフトレバー、６２  シフトポジションセンサ、６３  アクセルペダル、６４  アクセルペダルポジションセンサ、６５  ブレーキペダル、６６  ブレーキペダルポジションセンサ、６８  車速センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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