(57)【要約】【課題】部品点数の増加や制御の複雑化を生じることなく、エンジン停止時の不要な振動を解消できる車両制御装置を提供する。【解決手段】クラッチを所定の係合力で係合してエンジンの動力を駆動輪に伝達させて走行するエンジン走行モードからクラッチを開放してモータの動力のみを駆動輪に伝達させて走行するモータ走行モードへの移行後、エンジンの回転数が一定値以上の低下率で低下した場合にクラッチを上記所定の係合力より少ない係合力で再び係合してモータからエンジンに動力を伝達する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸にクラッチを介してモータを連結し、そのエンジンまたはモータの動力を同モータの出力軸を介して駆動輪に伝える車両の車両制御装置であって、
前記クラッチを所定の係合力で係合して前記エンジンの動力を前記駆動輪に伝達させて走行するエンジン走行モードから前記クラッチを開放して前記モータの動力のみを前記駆動輪に伝達させて走行するモータ走行モードへの移行後、前記エンジンの回転数が一定値以上の低下率で低下した場合に前記クラッチを前記所定の係合力より少ない係合力で再び係合して前記モータから前記エンジンに動力を伝達する制御手段、
を備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記エンジンの回転数の低下率が前記一定値以上で、かつ前記エンジンの回転数が設定値以下の場合に、前記クラッチを前記所定の係合力より少ない係合力で係合する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記クラッチを前記所定の係合力より少ない係合力で係合する際に、前記モータの駆動トルクが所定値未満であれば同モータの駆動トルクを増加させる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記クラッチを最大の係合力より少ない係合力で係合する際に、前記モータの駆動トルクが前記所定値以上であれば同モータの駆動トルクをそのままの状態に維持する、
ことを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記所定の係合力より少ない係合力で前記クラッチを係合する際、
前記エンジンの回転数の低下率が大きくなるに従って、前記クラッチの係合力が大きくなるようにする、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンおよびモータを動力源とするハイブリッド自動車の車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよびモータを動力源とする車両いわゆるハイブリッド自動車は、エンジンの動力のみによるエンジン駆動走行、エンジンの動力とモータの動力によるパラレル駆動走行、モータの動力のみによるモータ駆動走行など、複数の走行パターンを有する。
【０００３】
このようなハイブリッド自動車では、パラレル駆動走行からモータ駆動走行へ移行するとき、エンジンとモータとの間のクラッチを解放してエンジンを停止するが、そのエンジン停止の直前にエンジンが振動し、その振動が車体を通して搭乗者に伝わり、搭乗者に不快感を与えることがある。
【０００４】
一方、エンジン停止に際してエンジンとアクチュエータ（モータ）との間のクラッチを開放し、その後、アクチュエータの回転数が低下したところでクラッチを係合（接続）してエンジンに負荷を与え、これによりエンジン回転数の減少度合を増やしてエンジン回転数が共振域に残留する時間を短縮し、エンジン振動を抑制するようにした車両が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０４０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、クラッチの係合によりエンジンに負荷を与えてエンジン振動を抑制するものでは、アクチュエータからエンジンに余計な負荷が加わらないよう、アクチュエータの回転数およびその回転数に基づくクラッチの係合タイミングを適切に捕える必要がある。このため、アクチュエータ専用の回転数センサが必要となって部品点数が増加したり、制御が複雑化するなどの問題がある。部品点数の増加はコストの上昇につながる。
【０００７】
この発明は、部品点数の増加や制御の複雑化を生じることなく、エンジン停止時の不要な振動を解消できる車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明の車両制御装置は、エンジンの出力軸にクラッチを介してモータを連結し、そのエンジンまたはモータの動力を同モータの出力軸を介して駆動輪に伝える車両の車両制御装置であって、前記クラッチを所定の係合力で係合して前記エンジンの動力を前記駆動輪に伝達させて走行するエンジン走行モードから前記クラッチを開放して前記モータの動力のみを前記駆動輪に伝達させて走行するモータ走行モードへの移行後、前記エンジンの回転数が一定値以上の低下率で低下した場合に前記クラッチを前記所定の係合力より少ない係合力で再び係合して前記モータから前記エンジンに動力を伝達する制御手段、を備える。
【０００９】
請求項２に係る発明の車両制御装置は、請求項１に係る発明に従属するもので、制御手段について限定している。すなわち、制御手段は、前記エンジンの回転数の低下率が前記一定値以上で、かつ前記エンジンの回転数が設定値以下の場合に、前記クラッチを前記所定の係合力より少ない係合力で係合する。
【００１０】
請求項３に係る発明の車両制御装置は、請求項１または請求項２に係る発明に従属するもので、制御手段について限定している。すなわち、制御手段は、前記クラッチを前記所定の係合力より少ない係合力で係合する際に、前記モータの駆動トルクが所定値未満であれば同モータの駆動トルクを増加させる。
【００１１】
請求項４に係る発明の車両制御装置は、請求項３に係る発明に従属するもので、制御手段について限定している。すなわち、制御手段は、前記クラッチを最大の係合力より少ない係合力で係合する際に、前記モータの駆動トルクが前記所定値以上であれば同モータの駆動トルクをそのままの状態に維持する。
【００１２】
請求項５に係る発明の車両制御装置は、請求項１乃至請求項４のいずれかに係る発明に従属するもので、制御手段について限定している。すなわち、制御手段は、前記所定の係合力より少ない係合力で前記クラッチを係合する際、前記エンジンの回転数の低下率が大きくなるに従って、前記クラッチの係合力が大きくなるようにする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、部品点数の増加や制御の複雑化を生じることなく、エンジン停止時の不要な振動を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態の制御を示すフローチャート。
【図３】同実施形態のエンジン回転数、クラッチの状態、モータの駆動トルク指令値の一例を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態のエンジン回転数の変動を抑制した状態を示す図。
【図５】同実施形態のエンジン回転数、クラッチの状態、モータの駆動トルク指令値の他の例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施形態について説明する。  
図１に示すように、エンジン１の出力軸にクラッチ２を介してモータ３の出力軸（回転軸ともいう）が連結され、そのモータ３の出力軸に自動変速機４および差動装置５を介して駆動輪６の車軸７が連結される。エンジン１、クラッチ２、モータ３、および自動変速機４は、いわゆる直列配置の関係にある。
【００１６】
クラッチ２は、図示の解放時はエンジン１の出力軸とモータ３の出力軸とを切り離し、係合（接続）時はエンジン１の出力軸とモータ３の出力軸とを結合する。すなわち、開放時は、モータ３の駆動トルクＴｍのみが自動変速機４に伝わり、モータ３の出力のみによるモータ駆動走行が可能となる（モータ走行モード）。係合時は、エンジン１の駆動トルクＴｅおよびモータ３の駆動トルクＴｍが自動変速機４に伝わり、エンジン１の出力のみによるエンジン駆動走行あるいはエンジン１の出力とモータ３の出力によるパラレル駆動走行が可能となる（エンジン走行モード）。クラッチ２を解放するか係合するかは、後述のコントロールユニット５０により、車両の走行状況や後述のバッテリ電源４０の蓄電量などに合せて適宜に選定される。
【００１７】
なお、クラッチ２は、内蔵の油圧ピストンの変位に応じて、最小０％〜最大１００％の範囲の任意の係合力（係合量ともいう）で係合することが可能である。最小の係合力０％は開放状態である。係合力が少ないほどトルクの伝達量が少なく、係合力が多いほどトルクの伝達量が多くなる。
【００１８】
自動変速機４は、変速機本体１０のほかにトルクコンバータ２０を有する。トルクコンバータ２０は、モータ３の出力軸に連結されるインペラ２１、変速機本体１０に連結されるタービン２２、これらインペラ２１とタービン２２との間に存する動力伝達用の粘性流体を有し、モータ３から伝わる駆動トルクを増幅して変速機本体１０に伝える。
【００１９】
バッテリ電源４０の直流電圧が電力変換器４２のインバータ機能により所定周波数およびその周波数に応じたレベルの交流電圧に変換され、それがモータ３のステータ巻線に印加される。この印加により、モータ３が動作する。車両の空走時や制動時など、駆動輪６の回転が車軸７、差動装置５、自動変速機４を介してモータ３の出力軸に伝わる場合は、モータ３が発電機として機能し、モータ３から交流電圧が出力される。この交流電圧が電力変換器４２のコンバータ機能により所定レベルの直流電圧に変換され、それが回生エネルギとしてバッテリ電源４０に充電される。
【００２０】
一方、コントロールユニット５０に、エンジン１、クラッチ２、変速機本体１０、電力変換器４２、アクセル開度センサ５１、車速センサ５２、およびクランク角センサ５３が接続される。アクセル開度センサ５１は、車両のアクセルペダルの開度を検知する。車速センサ５２は、車両の走行速度を検知する。クランク角センサ５３は、エンジン１のピストンの上下動に連動するクランクの角度を検知する。このクランク角センサ５３の検知角度からエンジン１の回転数Ｎｅを検出できる。
【００２１】
そして、コントロールユニット５０は、主要な機能として次の（１）〜（６）の手段を有する。  
（１）内部メモリに記憶している目標駆動トルクＴｔ設定用のマップデータをアクセル開度センサ５１の検知開度、車速センサ５２の検知車速、自動変速機４の変速位置などに基づいて参照することにより、目標駆動トルクＴｔを設定する設定手段。
【００２２】
（２）クラッチ２を所定の係合力（例えば最大の係合力１００％）で係合してエンジン１の動力のみを駆動輪６に伝達させて走行するエンジン駆動走行時（エンジン走行モード）、エンジン１の駆動トルクＴｅが上記設定した目標駆動トルクＴｔとなるようにエンジン１の出力を制御する第１制御手段。
【００２３】
（３）クラッチ２を所定の係合力（例えば最大の係合力１００％）で係合してエンジン１の動力およびモータ３の動力を駆動輪６に伝達させて走行するパラレル駆動走行時（エンジン走行モード）、エンジン１の駆動トルクＴｅおよびモータ３の駆動トルクＴｍの合計が上記設定した目標駆動トルクＴｔとなるようにエンジン１の出力および電力変換器４２の出力を制御する第２制御手段。
【００２４】
（４）クラッチ２の解放（係合力０％）によりエンジン１を切り離してモータ３の動力のみを駆動輪６に伝達させて走行するモータ駆動走行時（モータ走行モード）、モータ３の駆動トルクＴｍが上記設定した目標駆動トルクＴｔとなるように電力変換器４２の出力を制御する第３制御手段。
【００２５】
（５）上記エンジン駆動走行、パラレル駆動走行、モータ駆動走行のいずれかを当該車両の走行状況およびバッテリ電源４０の蓄電量などに応じて選択的に設定する第４制御手段。
【００２６】
（６）クラッチ２を上記所定の係合力で係合してエンジン１の動力を駆動輪６に伝達させて走行するエンジン走行モードから、クラッチ２を開放してモータ３の動力のみを駆動輪６に伝達させて走行するモータ走行モードへの移行後、エンジン１の回転数（以下、エンジン回転数という）Ｎｅが一定値以上の低下率θｅで低下した場合にクラッチ２を上記所定の係合力より少ない係合力で再び係合してモータ３からエンジン１に動力を伝達する第５制御手段。具体的には、パラレル駆動走行からモータ駆動走行への移行時、エンジン１の回転数Ｎｅが一定値以上の低下率θｅで低下した場合に、クラッチ２を最大の係合力１００％より少ない係合力たとえば略半の係合力５０％で係合する。エンジン回転数Ｎｅは、クランク角センサ５３の検知角度から検出する。回転数Ｎｅの低下率θｅとは、単位時間Δｔ当たりの回転数低下量ΔＮｅのことである（θｅ＝ΔＮｅ／Δｔ）。
【００２７】
つぎに、図２のフローチャートおよび図３，図４，図５のタイムチャートを参照しながら、コントロールユニット５０が実行する制御について説明する。  
エンジン１の出力およびモニターの出力により走行するパラレル駆動走行から、モータ３の出力により走行するモータ駆動走行への移行時（ステップ１０１のＹＥＳ）、つまりクラッチ２を開放し且つエンジン１を停止してモータ３の出力のみで走行するとき、エンジン回転数Ｎｅの低下率θｅを検出する（ステップ１０２）。
【００２８】
この移行時、エンジン１の停止制御として、エンジン回転数Ｎｅが徐々に低下していくように、エンジン１のスロットル弁開度を徐々に閉じていく制御を実行するが、その実行と並行して実際のエンジン回転数Ｎｅの低下率θｅを検出する。
【００２９】
検出した低下率θｅが一定値未満のうちは（ステップ１０３のＮＯ）、低下率θｅの検出を繰り返す（ステップ１０２）。
【００３０】
エンジン回転数Ｎｅの低下が進むと、たとえエンジン回転数Ｎｅが徐々に低下していくようにスロットル弁開度を制御していても、エンジン回転数Ｎｅの変動が徐々に大きくなる。
【００３１】
検出した低下率θｅが一定値以上のとき（ステップ１０３のＹＥＳ）、その時点のエンジン回転数Ｎｅと設定値Ｎｅ２たとえば３００rpmとを比較する（ステップ１０４）。エンジン回転数Ｎｅが設定値Ｎｅ２より高ければ（ステップ１０４のＮＯ）、低下率θｅの検出を繰り返す（ステップ１０２）。
【００３２】
検出した低下率θｅが一定値以上のとき（ステップ１０３のＹＥＳ）、その時点のエンジン回転数Ｎｅが設定値Ｎｅ２以下であれば（ステップ１０４のＹＥＳ）、その時点のエンジン回転数Ｎｅが設定値Ｎｅ１（＜Ｎｅ２）たとえば１００rpm以上であることを条件に（ステップ１０５のＹＥＳ）、モータ３の駆動トルクＴｍと設定値Ｔｍａとを比較する（ステップ１０６）。
【００３３】
エンジン回転数Ｎｅが設定値Ｎｅ２以下かつ設定値Ｎｅ１以上の低回転数領域は、低下率θｅが一定値以上であることと併せて、エンジン回転数Ｎｅの変動が徐々に大きくなってエンジン１に振動が生じ易くなる領域である。
【００３４】
モータ３の駆動トルクＴｍが設定値Ｔｍａ以上であれば（ステップ１０６のＹＥＳ）、その駆動トルクＴｍに対する指令値をそのまま維持した状態で、エンジン回転数Ｎｅの低下に合せて、クラッチ２をｔ１時間だけ係合力５０％で係合する（ステップ１０７）。係合力５０％の係合とは、いわゆる半クラッチ接続のことである。
【００３５】
こうして、クラッチ２を半クラッチ接続することにより、モータ３の駆動トルクＴｍの一部がエンジン１の出力軸に伝わる。これにより、図４に示すように、低回転数領域におけるエンジン回転数Ｎｅの大きな変動を抑制することができる。エンジン回転数Ｎｅの大きな変動を抑制できることにより、エンジン１の不要な振動を解消できる。したがって、不要なエンジン振動が車体を通して搭乗者に伝わって搭乗者に不快感を与えるといった不具合を回避できる。
【００３６】
この場合、駆動トルクＴｍが設定値Ｔｍａ以上なので、クラッチ２が半クラッチ接続となって駆動トルクＴｍの一部がエンジン１の出力軸に伝わっても、走行に十分な実駆動トルクを確保することができる。これにより、減速感のない安定したモータ駆動走行を続けることができる。
【００３７】
クラッチ２の半クラッチ接続によって駆動トルクＴｍの一部のみをエンジン１側に伝えるので、エンジン１に余計な負荷が加わることもない。エンジン１に余計な負荷が加わった場合には、エンジン回転数Ｎｅが急降下して大きなエンジン振動を生じる可能性があるが、そのような不具合も回避できる。
【００３８】
エンジン回転数Ｎｅの検出はもともとエンジン制御に必須のものであり、モータ３の駆動トルクＴｍについてもコントロールユニット５０が自身の制御から把握できるものであるから、回転数センサやトルクセンサなど専用部品の増加やそれに伴うコストの上昇を避けることができる。
【００３９】
また、クラッチ２を係合力１００％で係合した場合には、駆動トルクＴｍの全てがエンジン１に伝わってしまうので、過剰なトルク伝達とならないようクラッチ２の係合タイミングを適切に制御する配慮が必要となるが、クラッチ２を半クラッチ接続してわずかなトルクをエンジン１に伝えるだけなので、過剰なトルクがエンジン１に伝わることはなく、その点での制御の複雑化を回避することができる。
【００４０】
一方、低下率θｅが一定値以上で（ステップ１０３のＹＥＳ）、かつエンジン回転数Ｎｅが設定値Ｎｅ２以下，設定値Ｎｅ１以上の低回転数領域に入ったとき、（ステップ１０４のＹＥＳ，ステップ１０５のＹＥＳ）、モータ３の駆動トルクＴｍが設定値Ｔｍａ未満であれば（ステップ１０６のＮＯ）、図５に示すように、エンジン回転数Ｎｅの低下に合せて、駆動トルクＴｍに対する指令値をｔ１時間だけΔＴｍ増加させる（ステップ１０８）。ΔＴｍは、現状の駆動トルクＴｍと設定値Ｔｍａとの差分に相当する値である。そして、エンジン回転数Ｎｅの低下に合せて、クラッチ２をｔ１時間だけ係合力５０％で係合する（ステップ１０７）。
【００４１】
このように、駆動トルクＴｍが設定値Ｔｍａ未満の場合は駆動トルクＴｍを増加させつつクラッチ２を半クラッチ接続することにより、たとえ駆動トルクＴｍの一部がエンジン１の出力軸に伝わっても、走行に十分な実駆動トルクを確保することができる。これにより、減速感のない安定したモータ駆動走行を続けることができる。
【００４２】
減速感のない安定したモータ駆動走行を続けながら、図４に示すように、低回転数領域におけるエンジン回転数Ｎｅの大きな変動を抑制することができる。ひいては、エンジン１の不要な振動を解消できる。
【００４３】
エンジン回転数Ｎｅが設定値Ｎｅ１未満に低下すると（ステップ１０５のＮＯ）、制御を終了する。エンジン回転数Ｎｅは零となり、エンジン１が完全に停止する。
【００４４】
なお、上記実施形態では、エンジン回転数Ｎｅの低下率θｅが一定値以上で、かつエンジン回転数Ｎｅが低回転数領域に入っていることを条件に、クラッチ２を半クラッチ接続する構成としたが、エンジン回転数Ｎｅの低下率θｅが一定値以上であることのみ条件としてクラッチ２を半クラッチ接続する構成としてもよい。こうすることにより、エンジン回転数Ｎｅの変動を低回転数領域以外でも抑制することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、クラッチ２の半クラッチ接続として係合力５０％の係合を行ったが、その半クラッチ接続の実際の係合力については、クラッチ２の容量、モータ３の定格出力、エンジン１の排気量や気筒数などに応じて適宜に選定可能である。
【００４６】
半クラッチ接続の実際の係合力については、エンジン回転数Ｎｅの低下率θａに比例する値を設定してもよい。すなわち、エンジン回転数Ｎｅの低下率θａが小さい場合は、エンジン回転数Ｎｅの変動も小さいので、クラッチ２の係合力を少なくしてエンジン１へのトルク伝達量を少なくする。エンジン回転数Ｎｅの低下率θａが大きい場合は、エンジン回転数Ｎｅの変動も大きいので、クラッチ２の係合力を多くしてエンジン１へのトルク伝達量を多くする。このように、エンジン回転数Ｎｅの低下率θａが大きくなるに従ってクラッチ２の係合力が大きくなるよう、クラッチ２の係合力を可変とすることにより、エンジン回転数Ｎｅの実際の変動の大きさに追従した適切な変動抑制が可能となる。
【００４７】
クラッチ２を半クラッチ接続するｔ１時間についても、エンジン回転数Ｎｅの低下率θｅに比例する値を可変設定してもよい。
【００４８】
また、モータ３の駆動トルクＴｍが設定値Ｔｍａ未満の場合に、駆動トルクＴｍをΔＴｍ増加させるとともに、そのΔＴｍとして現状の駆動トルクＴｍと設定値Ｔｍａとの差分に相当する値を設定したが、ΔＴｍについては、エンジン回転数Ｎｅの低下率θｅに比例する値を可変設定してもよい。
【００４９】
上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１…エンジン、２…クラッチ、３…モータ、４…自動変速機、５…差動装置、６…駆動輪、７…車軸、１０…変速機本体、２０…トルクコンバータ、２１…インペラ、２２…タービン、４０…バッテリ電源、４２…電力変換器、５１…アクセル開度センサ、５２…車速センサ、５３…クランク角センサ
【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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