(57)【要約】  【課題】燃費を極力悪化させることなく、モータのみによって駆動輪を駆動する第１走行モードで走行可能な時間あるいは距離を極力長くできるようにする。  【解決手段】変速機３を介して駆動輪６Ｒ、６Ｌを駆動するエンジン１と、エンジン１の出力軸に連結された第１モータ１１と、変速機３を介することなく駆動輪を駆動する第２モータ１２と、第１モータ１１および第２モータ１２に接続された蓄電手段４０と、を備えている。第２モータ１２のみによって駆動輪を駆動する第１走行モードと、エンジン１によって駆動輪を駆動する第２走行モードとが切換えられる。第１走行モードのときに、蓄電手段４０の蓄電量が所定値以下であることが検出されたときは、エンジン１による駆動輪の駆動を行わないようにしつつ、エンジン１を通常のアイドル回転数よりも低回転となる低アイドル回転数でもって運転することにより第１モータ１１で回生を行って、この回生による発電電力で蓄電手段４０の充電が行われる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機を介して駆動輪を駆動するエンジンと、該エンジンの出力軸に連結された第１モータと、前記変速機を介することなく駆動輪を駆動する第２モータと、前記第１モータおよび第２モータに接続された蓄電手段と、を備え、あらかじめ設定された切換条件にしたがって前記第２モータのみによって駆動輪を駆動する第１走行モードと、前記エンジンによって駆動輪を駆動する第２走行モードとを切換えるようにした車両用駆動装置の制御方法であって、
前記蓄電手段の蓄電量を検出するステップと、
前記第１走行モードのときに、前記蓄電手段の蓄電量が所定値以下であることが検出されたときは、前記エンジンによる駆動輪の駆動を行わないようにしつつ、該エンジンを通常のアイドル回転数よりも低回転となる低アイドル回転数でもって運転することにより、前記第１モータで回生を行って該回生による発電電力で前記蓄電手段を充電するステップと、
を備えていることを特徴とする車両用駆動装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記エンジンが前記低アイドル回転数でもって運転されているときに、前記第１モータを該エンジンのクランク角に応じて力行制御と回生制御することにより該エンジンの回転数変動を抑制する、ことを特徴とする車両用駆動装置の制御方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記エンジンが前記低アイドル回転数でもって運転されているときに、該エンジンの気筒が圧縮行程にあるときに前記第１モータが力行制御される、ことを特徴とする車両用駆動装置の制御方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記蓄電手段の蓄電量が減少する時間変化率を検出するステップと、
前記時間変化率が所定値以上のときに、該時間変化率に応じて前記低アイドル回転数の回転数が高くなるように補正するステップと、
をさらに備えていることを特徴とする車両用駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用駆動装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の車両、特に自動車においては、駆動輪を駆動する駆動源として、エンジンとモータとを備えて、あらかじめ設定された切換条件にしたがって、モータのみによって駆動輪を駆動する第１走行モードと、エンジンによって駆動輪を駆動する第２走行モードとを切換えることが行われている。エンジンにおいては、モータに比して回転数変動が生じやすいものとなるが、特許文献１には、吸入空気量を調整することによって、エンジンのアイドル回転数の変動を抑制することが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１８７１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、モータのみによって駆動輪を駆動する第１走行モードにおいては、モータへの給電を行うバッテリの蓄電量が減少していくことになる。つまり、バッテリの蓄電量が少ないほど、第１走行モードで走行可能な時間あるいは距離が小さいものになってしまうことになる。このため、第１走行モードにおいて、バッテリの蓄電量が少なくなったときは、エンジンを駆動して発電を行わせて、この発電電力でもって蓄電手段に充電させることが考えられる。しかしながら、単にエンジンを駆動して発電を行うことは、燃費の観点から好ましくないものとなる。
【０００４】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、燃費を極力悪化させることなく、モータのみによって駆動輪を駆動する第１走行モードで走行可能な時間あるいは距離を極力長くできるようにした車両用駆動装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第１の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
変速機を介して駆動輪を駆動するエンジンと、該エンジンの出力軸に連結された第１モータと、前記変速機を介することなく駆動輪を駆動する第２モータと、前記第１モータおよび第２モータに接続された蓄電手段と、を備え、あらかじめ設定された切換条件にしたがって前記第２モータのみによって駆動輪を駆動する第１走行モードと、前記エンジンによって駆動輪を駆動する第２走行モードとを切換えるようにした車両用駆動装置の制御方法であって、
前記蓄電手段の蓄電量を検出するステップと、
前記第１走行モードのときに、前記蓄電手段の蓄電量が所定値以下であることが検出されたときは、前記エンジンによる駆動輪の駆動を行わないようにしつつ、該エンジンを通常のアイドル回転数よりも低回転となる低アイドル回転数でもって運転することにより、前記第１モータで回生を行って該回生による発電電力で前記蓄電手段を充電するステップと、
を備えているようにしてある。
【０００６】
上記解決手法によれば、第１走行モードのときに、蓄電手段の蓄電量が所定値以下に低下したときは、エンジンを駆動して発電を行って、この発電電力でもって蓄電手段の充電を行うので、第１走行モードで走行可能な時間あるいは距離を長くすることができる。また、発電のためのエンジンの駆動は、通常のアイドル回転数よりも低回転とされて機械抵抗が大幅に減少される低アイドル回転数でもって行うので、燃費の悪化を極力抑制する上でも好ましいものとなる。
【０００７】
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記エンジンが前記低アイドル回転数でもって運転されているときに、前記第１モータを該エンジンのクランク角に応じて力行制御と回生制御することにより該エンジンの回転数変動を抑制する、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、低アイドル回転数での運転は、通常のアイドル回転数での運転に比してエンジンの回転数変動が極めて大きくなるが、第１モータを利用してこの回転数変動を抑制して、第１走行モードでの走行時に、エンジンの運転に起因する不快な回転数変動を運転者に感じさせないようにする上で好ましいものとなる。
【０００８】
前記エンジンが前記低アイドル回転数でもって運転されているときに、該エンジンの気筒が圧縮行程にあるときに前記第１モータが力行制御される、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、 エンジンが圧縮行程にあるときは、エンジンが駆動力を吸収するときでかなりの回転数（トルク）の落ち込みとなるが、エンジンが吸収しようとする駆動力を第１モータを力行制御することによって補って、回転数変動を十分に抑制することができる。
【０００９】
前記蓄電手段の蓄電量が減少する時間変化率を検出するステップと、
前記時間変化率が所定値以上のときに、該時間変化率に応じて前記低アイドル回転数の回転数が高くなるように補正するステップと、
をさらに備えているようにしてある（請求項４対応）。この場合、蓄電量の減少率が大きいときは、発電のためのエンジンの低アイドル回転数を高めるように補正するので、この分発電電力を増大させて、蓄電手段の充電をより十分に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃費を極力悪化させることなく、モータのみによって駆動輪を駆動する第１走行モードで走行可能な時間あるいは距離を極力長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、自動車のハイブリッドシステムに本発明を適用した場合の一例を示す。図中、１はエンジンであり、エンジン１の駆動力は、ロックアップクラッチ付のトルクコンバータ２，自動変速機３、プロペラシャフト４，デファレンシャルギア５を介して、駆動輪としての左右の後輪６Ｒ、６Ｌに伝達されるようになっている。そして、エンジン１の出力軸には、第１モータ１１が連結されている。なお、駆動輪としては、前輪とすることもできる。
【００１２】
図１中、ＤＵは、プロペラシャフト５に対して連結されたドライブユニットである。このドライブユニットＤＵは、第２モータ１２を有している。この第２モータ１２の駆動力は、減速機１３，クラッチ１４を介して、プロペラシャフト４つまり左右の後輪６Ｒ、６Ｌに伝達されるようになっている。なお、クラッチ１４は、例えば遊星歯車機構機や平歯車機構等を介してプロペラシャフト５に連結されているものである。また、上記各モータ１１，１２は、それぞれ、駆動力発生となる力行を行うばかりでなく、回生（発電）をも行うもので、いわゆるモータ・ジェネレータとして機能されるものである。
【００１３】
エンジン１は、実施形態では、図２に示すように、往復動型の直列４気筒エンジンとされており、図示を略す点火プラグによって着火される火花点火式とされている。この図２において、３０はクランク軸、３１〜３４はピストンであり、点火順序が例えば１番気筒、３番気筒、４番気筒、２番気筒とされている。そして、第１モータ１１は、トルクコンバータ２の直前方位置において、クランク軸３０に連結されている。
【００１４】
後輪６Ｒ、６Ｌの駆動態様として、第２モータ１２のみによって駆動を行う第１走行モードと、エンジン１によって駆動を行う第２走行モードとが設定されている。図３には、この各走行モードの領域設定例が示される。この図３は、車速とアクセル開度とをパラメータとして設定されて、図中β１線が第１走行モードと第２走行モードとの境界線となる。すなわち、β１線よりも低負荷、低回転となるハッチングを付した領域が、第１走行モードの領域とされ、それ以外の領域が第２走行モードの領域とされている。なお、図３中α１〜α３で示す特性線は、自動変速機３の変速特性線である（シフトアップ特性線のみを示してあり、シフトダウン特性線は図示略）。
【００１５】
なお、第１走行モードのときは、エンジン１の運転、停止にかかわらず、自動変速機３はニュートラル状態とされて、車両の減速時にエンジンブレーキが作用しないようにされる（回生エネルギが第２モータ１２によって回収される）。なお、第２走行モードのときは、クラッチ１４が切断されて、回生エネルギは第１モータ１１によって回収される。また、第２走行モードにおいて、例えば高負荷時、急加速時等の大きなトルクが要求されるときは、エンジン１に加えて第１モータ１１あるいは第２モータ１２の少なくとも一方でもって後輪６Ｒ、６Ｌの駆動補助を行うようにしてもよい。
【００１６】
次に、図４〜図６を参照しつつ、エンジン１を通常のアイドル回転数よりも低回転となる低アイドル回転数でもって運転したときの制御内容について説明する。まず、図４中、Ｘ１は、エンジン１のトルク（回転数と考えることもできる）変動の様子を示す。エンジン１のトルクは、圧縮行程時に大きく落ち込み、圧縮行程直後にある爆発行程の直後から大きくトルクが上昇して、次の圧縮行程開始まで徐々にトルクが低下していくことになる。このようなＸ１で示すトルク変動が、回転数変動ともなって、振動発生の原因となる。
【００１７】
図４中、Ｘ２は、エンジン１のトルク変動（回転数変動）を抑制するために行われる第１モータ１１の制御内容が示される。すなわち、第１モータ１１は、エンジン１が圧縮行程時にあるときは、トルクの大きな落ち込みを防止すべく力行制御され（トルク発生）、膨張行程の初期時にはエンジントルクが大きく立ち上がることから、この大きなトルクを吸収すべく回生制御が開始され、その後は、次の圧縮行程開始まで、徐々に回生量が小さくされていく。このように、第１モータ１１を、エンジン１のクランク角に応じて力行制御と回生制御とを繰り返し行うことによって、エンジン１の大きなトルク変動（回転数変動）が抑制されることになる。そして、この低アイドル回転数での運転時には、力行制御による消費電力よりも回生制御による発電電力の方が大きくなるようにして、余剰発電電力でもって蓄電池４０の充電が行われる。
【００１８】
図５は、通常のアイドル回転数（例えば６５０ｒｐｍ前後）と、これよりも低回転となる低アイドル回転数（例えば４００ｒｐｍ前後）とを比較して示すものである。Ｙ１が、通常のアイドル回転数の場合を示し、第１モータ１１を利用した回転数変動抑制の制御が実行されない場合を示す。また、Ｙ２は、低アイドル回転数とした場合で、かつ図４に示すような第１モータ１１による回転数変動抑制の制御を実行した場合を示す。エンジン１を低アイドル回転数で運転したときは、通常であれば、通常のアイドル回転数の場合に比して回転数変動はより大きいものとなって、そのままでは実用的な運転とはならないものとなる。しかしながら、低アイドル回転数での運転時には、第１モータ１１を利用した回転数変動抑制制御を行うことにより、回転数変動を十分に抑制することができる。そして、低アイドル回転数での運転時は、通常アイドル回転数での運転時に比して、機械抵抗が大幅に小さくなって、燃費の上で相当に有利となる。
【００１９】
図６中、Ｚ１は、低アイドル回転数で運転したときで、かつ第１モータ１１によるトルク変動抑制制御が実行されないときのトルク変動の様子を示す。また、Ｚ２は、低アイドル回転数で運転したときで、かつ第１モータ１１によるトルク変動抑制制御をＺ３（図４のＸ２対応）で示すように実行した場合のトルク変動の様子を示す。
【００２０】
第１モータ１１のトルク変動抑制制御において、その力行制御の割合よりも回生制御の割合を大きくした場合が、Ｚ４線で示される（Ｚ３からの変更）。この場合、回生制御の割合を大きくした分、Ｚ５で示すようにエンジン１の発生トルクそのものは大きくされるが、この大きな発生トルクが第１モータ１１の回生制御によって吸収されて（吸収トルクは、蓄電池４０への充電に用いられることになる）、エンジン１のトルク変動はＺ２で示すのと同じとなる（第１モータ１１の回生制御の割合を大きくしない場合は、回生されない分だけエンジン回転数が上昇してしまう）。
【００２１】
再び図１において、Ｕはマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラである。このコントローラＵは、インバータを含んで構成されて、各モータ１１、１２の駆動用となる蓄電池４０の充電（モータの回生）や放電（モータの駆動）を制御するものとなっている。このコントローラＵには、各種センサＳ１〜Ｓ５からの信号が入力される。センサＳ１は車速を検出するものである。センサＳ２は、アクセル開度を検出するものである。センサＳ３は、エンジン１のクランク角を検出するものである。センサＳ４は、エンジンの回転数を検出するものである。センサＳ５は、蓄電池４０の蓄電量を検出するものである。
【００２２】
コントローラＵは、走行モードの切換制御と、エンジン１の低アイドル回転数での運転制御と、低アイドル回転数えの運転時における第１モータ１１を制御することによる回転数変動抑制制御等を行うようになっている。このコントローラＵの制御例について、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。
【００２３】
まず、図７のＱ１において、各種センサからの信号が読み込まれる。次いで、Ｑ２において、現在第２モータ１２のみによって後輪６Ｒ、６Ｌを駆動する第１走行モード状態であるか否かが判別される。このＱ２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３において、蓄電池４０の蓄電量が所定値（例えば３０％）以下であるか否かが判別される。
【００２４】
上記Ｑ３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４において、第１モータ１１を駆動することによって、エンジン１が始動される。この後、Ｑ５において、エンジン１が始動したことが確認されると（例えばエンジン回転数が３００ｒｐｍ程度にまで回転数上昇されたとき）、Ｑ６において、エンジン１が、低アイドル回転数（前述のように例えば４００ｒｐｍ程度）でもって運転される。この後、Ｑ７において、第１モータ１１を利用して、エンジン１の回転数変動を抑制する制御が実行されると共に、回生制御による余剰電力でもって充電池４０の充電が行われる。
【００２５】
ここで、実施形態では、図３に示すように、第１走行モード領域中で、かつβ１線に近い位置に、β２線が設定されている。このβ１とβ２との間の領域が、第１走行モードから第２走行モードへ切換えられる可能性が高いときであると判断される過渡領域とされている。すなわち、第１走行モードでは、蓄電池４０の蓄電量が所定値を超えている場合には基本的にエンジン１の運転は停止されているが、β１とβ２との間の過渡領域となったときは、エンジン１を始動して、エンジン１が低アイドル回転数でもって運転されると共に、第１モータ回１１を利用して回転数変動の抑制制御が実行される。これにより、第１走行モードから第２走行モードへの切換えを、すみやかにかつスムーズに行うことができる。
【００２６】
図８は、本発明の別の実施形態を示すものである。本実施形態では、図７のＱ７において、さらに追加の制御を行うようにしてある。具体的には、蓄電池４０の蓄電量が減少する時間変化率（時間減少率）が所定値以上のときは、蓄電量の減少度合が激しいということで、エンジン１の低アイドル回転数を増大補正するようにしてある。すなわち、図８に示すように、蓄電量が減少する時間変化率が大きくなほど、低アイドル回転数が徐々に大きくされる。補正後における低アイドル回転数の上限回転数は、通常のアイドル回転数よりも低回転に設定されている（例えば５００ｒｐｍ程度）。なお、低アイドル回転数を増大補正することに伴って、回転数変動が小さくなるので、この回転数変動を抑制する制御に必要な第１モータ１１の消費電力（特に力行制御を行う場合の消費電力）を小さくして、その分より十分に蓄電池４０の充電を行うことができる。
【００２７】
以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。第２モータ１２が故障したときは、図３に示す全ての運転領域において、エンジン１によって後輪６Ｒ、６ｌを駆動する駆動態様とされ、このときのエンジン１のアイドル回転数は、低アイドル回転数よりも高回転となる通常のアイドル回転数（例えば６５０ｒｐｍ程度）とされる。
【００２８】
低アイドル回転数としては、通常のアイドル回転数よりも低い回転数、例えば５００ｒｐｍ以下であればよく、エンジン１の運転が継続可能な限り、例えば３５０ｒｐｍ程度にまで回転数を低下させることもできる。また、低アイドル回転数として、第１モータ１１による回転数変動抑制の制御を実行しない限り、そのままでは回転数変動が大きすぎて、実用上採用できないような低回転数を採択することができる。なお、低アイドル回転数の選択に際しては、通常のアイドル回転数に対しては１００ｒｐｍ（好ましくは１５０〜２００ｒｐｍ）以上低い回転数とし、またエンジン１が継続して回転できる許容下限回転数（例えば３００ｒｐｍ）に対しては５０〜１００ｒｐｍ程度高い回転数とすればよい。
【００２９】
本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものであり、また本発明は装置発明としても表現できるものであり、この場合フローチャートに示す各ステップあるいはステップ群は、その機能を示す名称を付した手段を有する装置として表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明が適用された自動車の駆動系統例と制御系統例とを示す簡略平面図。
【図２】図１に示すエンジン部分の簡略側面断面図。
【図３】第１走行モードと第２走行モードとの設定例を示す図。
【図４】エンジンのトルク変動とそれを抑制する第１モータの制御内容を示す図。
【図５】通常アイドル回転数で運転したときの回転数変動と、第１モータによる回転数変動抑制制御を実行しつつ低アイドル回転数運転したときの回転数変動とを比較して示す図。
【図６】低アイドル回転数で運転しつつ、第１モータによる回生制御の割合を増大したときのトルク変動の様子を示す図。
【図７】本発明の制御例を示すフローチャート。
【図８】本発明の別の実施形態を示す特性図。
【符号の説明】
【００３１】
１；エンジン
２：トルクコンバータ
３：自動変速機
４：プロペラシャフト
５：デファレンシャルギア
６Ｒ、６Ｌ：後輪（駆動輪）
１１：第１モータ
１２：第２モータ
１３：減速機
１４：クラッチ
４０：蓄電池
Ｕ：コントローラ
ＤＵ：ドライブユニット
Ｓ１：センサ（車速）
Ｓ２：センサ（アクセル開度）
Ｓ３：センサ（クランク角）
Ｓ４：センサ（エンジン回転数）
Ｓ５：センサ（蓄電量）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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