(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行駆動力を発生するモータと無段変速機とを備えた駆動系統と、この駆動系統にエンジン回転を伝達する電磁クラッチと、車両運転状態に応じて前記無段変速機、電磁クラッチ、モータおよびエンジン出力を制御する制御回路とを備えたハイブリッド車両において、
前記制御回路を、クラッチの容量低下を検出したときにエンジントルクを低下させると共に、低下させたエンジントルクに対して最大効率点での走行状態となるように無段変速機の変速比を制御するようにしたハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
制御回路は、締結中のクラッチの入出力軸間の速度差に基づき、該速度差が基準値以上であることからクラッチの容量低下を検出するようにした請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
制御回路は、クラッチ容量の低下が検出されなくなるまでエンジントルクを段階的に低下させるようにした請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
制御回路は、運転状態を表す所定のパラメータに基づき、予め設定されたマップにより最大効率運転点に沿ってエンジントルクを低下させるようにした請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
運転状態を表すパラメータは、エンジン回転速度と目標駆動力である請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の動力源としてエンジンとモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
車両の動力源としてエンジンとモータ（電動機と発電機とを兼ねる回転電機）とを併有し、いずれか一方または双方の駆動力により走行するようにしたハイブリッド車両が知られている（例えば、特開平１１−２８５１０７号公報参照）。
【０００３】
このようなパラレル方式のハイブリッド車両では、燃費を最大限に良くするため、エンジンを使うと効率の悪い低回転、低負荷での走行はモー夕で行い、高負荷・高回転域に入った時にはクラッチを締結してモー夕からエンジンに動力を切り替え、常に最大効率点をトレースするように目標駆動力制御を行うことが一般的である。
【０００４】
しかし、このクラッチ切り替え動作時に発生するクラッチ内部のスリップや熱により、クラッチの伝達容量は徐々にではあるが低下することが知られている。従来は、この低下代を予め見込み、クラッチ容量低下後もエンジントルクよりもクラッチ容量の方が高くなるように、クラッチの初期の最大容量にマージンを持たせる方法が一般的な設定であった。そのため、クラッチのサイズが必要以上に大きくなり、また万一その容量がある程度以上に低下すると、エンジン効率が良い高負荷領域で運転を行った場合にクラッチが滑ってしまい、車両の運転性能を低下させてしまうおそれを生じる。
【０００５】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたもので、ハイブリッド車両において燃費効率を損なうことなしにクラッチスリップによる運転性の低下を回避することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、走行駆動力を発生するモータと無段変速機とを備えた駆動系統と、この駆動系統にエンジン回転を伝達する電磁クラッチと、車両運転状態に応じて前記無段変速機、電磁クラッチ、モータおよびエンジン出力を制御する制御回路とを備えたハイブリッド車両において、前記制御回路を、クラッチの容量低下を検出したときにエンジントルクを低下させると共に、低下させたエンジントルクに対して最大効率点での走行状態となるように無段変速機の変速比を制御するように構成した。
【０００７】
請求項２の発明では、上記制御回路を、締結中のクラッチの入出力軸間の速度差に基づき、該速度差が基準値以上であることからクラッチの容量低下を検出するように構成した。
【０００８】
請求項３の発明では、上記制御回路を、クラッチ容量の低下が検出されなくなるまでエンジントルクを段階的に低下させるように構成した。
【０００９】
請求項４の発明では、上記制御回路を、運転状態を表す所定のパラメータに基づき、予め設定されたマップにより最大効率運転点に沿ってエンジントルクを低下させるように構成した。
【００１０】
請求項５の発明は、上記請求項４の運転状態パラメータとして、エンジン回転速度と目標駆動力を用いるものとした。
【００１１】
【作用・効果】
上記請求項１以下の各発明の構成において、もしクラッチが締結状態でエンジントルクをそのまま駆動系に伝達しなければならない状況下でクラッチにスリップが発生した場合は、エンジントルクが低下するように、最大効率運転点上で通常よりも目標の出力を低下させることにより、クラッチスリップと運転性の悪化を防止することができる。さらに、その時点で出せ得る出力の範囲内で最大燃費効率での運転が継続可能であり、また、クラッチ容量制御に用いている初期のクラッチ容量特性に対しても、低下後のクラッチ容量に合わせてエンジントルク入力が低下するため、クラッチ締結性能を維持することが可能となる。
【００１２】
クラッチ容量の低下は、請求項２の発明として示したように締結中のクラッチの入出力軸間の速度差に基づいて検出することができる。
【００１３】
また、請求項３の発明として示したように段階的にエンジントルクを低下させる制御とすることにより、クラッチスリップを発生しない限度でエンジントルクを過不足無く低下させることができるので、エンジントルクの低下が運転性に及ぼす影響も最小限に抑えることができる。
【００１４】
一方、最大効率となる運転点は、例えばエンジン回転速度と目標駆動力（運転者の要求駆動力）との関係から予め実験的にマップ化しておくことができるので、請求項４または請求項５の発明として示したように、このようなマップに基づいてエンジントルク制御を行うものとすればより簡単な制御により目的を達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず図１〜図２に本願発明が適用可能なパラレル方式のハイブリッド車両の構成例を示す。図１において、この車両のパワートレインは、モータ１、エンジン２、電磁クラッチ（以下、単に「クラッチ」と言う。）３、モータ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いる。モータ１とエンジン２は所定の回転比を有する減速装置（図示せず）を介して相互駆動可能に連結されている。また、クラッチ３の出力軸、モータ４の出力軸および無段変速機５の入力軸が互いに連結されている。
【００１６】
クラッチ３締結時はエンジン２とモータ４が車両の推進源となり、クラッチ３開放時はモータ４のみが車両の推進源となる。エンジン２またはモータ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。
【００１７】
モータ１は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モータ４は主として車両の力行と減速時の回生運転に用いられる。また、モータ１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。ただしクラッチ３締結時には、モータ１を車両の力行と制動に用いることもでき、モータ４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【００１８】
モータ１，４，１０はそれぞれ、インバータ１１，１２，１３により駆動される。なお、モータ１，４，１０に直流電動モータを用いる場合には、インバータの代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを用いる。インバータ１１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介して強電バッテリ１５に接続されており、強電バッテリ１５の直流電力を交流電力に変換してモータ１，４，１０へ供給するとともに、モータ１，４の交流発電電力を直流電力に変換して強電バッテリ１５を充電する。なお、インバータ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により発電された電力を強電バッテリ１５を介さずに直接、力行運転中のモータへ供給することができる。
【００１９】
１６は本発明の制御回路の機能を備えたコントローラであり、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備え、クラッチ３の伝達トルク、モータ１，４，１０の回転速度や出力トルク、無段変速機５の変速比、エンジン２の燃料噴射量・噴射時期、点火時期などを制御する。
【００２０】
コントローラ１６には、図２に示すように、キースイッチ２０、セレクトレバースイッチ２１、アクセルペダルセンサ２２、ブレーキスイッチ２３、車速センサ２４、バッテリ温度センサ２５、バッテリＳＯＣ検出装置２６、エンジン回転速度センサ２７、スロットル開度センサ２８が接続される。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の何れかのレンジに切り換えるセレクトレバー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。
【００２１】
アクセルペダルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量を検出し、ブレーキスイッチ２３はブレーキペダルの踏み込み状態を検出する。車速センサ２４は車両の走行速度を検出し、バッテリ温度センサ２５は強電バッテリ１５（図１）の温度を検出する。バッテリＳＯＣ検出装置２６は強電バッテリ１５の実容量の代表値であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を検出する。また、エンジン回転速度センサ２７はエンジン２の回転速度を検出し、スロットル開度センサ２８はエンジン２のスロットルバルブ開度を検出する。
【００２２】
コントローラ１６にはさらに、エンジン２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などが接続される。コントローラ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・噴射時期を調節するとともに、点火装置３１を駆動してエンジン２の点火時期制御を行う。また、コントローラ１６は可変動弁装置３２を制御してエンジン２の吸・排気弁の作動状態を調節する。なお、コントローラ１６には低圧の補助バッテリ３３から電源が供給される。
【００２３】
以上は本発明が適用可能なハイブリッド車両の基本的な構成例を示したものであり、本発明ではこうしたハイブリッド車両においてクラッチ３の容量低下ないしスリップ発生状況を監視し、クラッチ容量低下を検出したときには最良燃費率の運点線付近にてエンジン出力を段階的に低下させることにより燃費と運転性の要求を両立させる。以下にこのためのコントローラ１６の制御内容の実施形態につき図３以下の各図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図３は、電磁クラッチ制御の概要を示した流れ図である。この制御はハイブリッド車両の総合的な制御の一環として例えば約１０ｍｓｅｃ毎の周期で繰り返し実行される。なお以下の説明において括弧内に示した数字は図３中のステップ数に対応している。
【００２５】
この制御ではまず、クラッチ３が完全締結中であるかどうか判定する（００１）。締結していない場合は、モータトルク制御など一般的なクラッチ開放時のハイブリッド制御を行う（００２）。
【００２６】
クラッチ完全締結中は、クラッチ容量低下の有無を判定するためにクラッチ３がスリップしているかどうか判定する（００３）。この場合、クラッチ３の入力軸はエンジン２に、出力軸はモータ４を介して無段変速機５のプライマリ軸にそれぞれ結合されているので、クラッチ３の入出力軸間の速度差を、エンジン回転速度Ｎｅと変速機プライマリ軸回転速度Ｎｐｒｉの差の絶対値として求めるようにしている。なお、図２の構成においては、エンジン回転速度Ｎｅはエンジン回転センサ２７からの信号により、またプライマリ軸回転速度Ｎｐｒｉは無段変速機５の出力軸（セカンダリ軸）回転速度を代表する車速センサ２４からの信号と変速比情報とから、それぞれ求めることができる。
【００２７】
次に、上記スリップ発生時の回転速度差｜Ｎｅ−Ｎｐｒｉ｜を予め定めた基準値Ｎｓｌｉｐ（例えば３００ｒｐｍ）と比較し、｜Ｎｅ−Ｎｐｒｉ｜＞Ｎｓｌｉｐの状態が基準時間Ｔｓｌｉｐ（例えば１０秒間）以上継続したときにクラッチ容量の低下が発生しているものと判定して、次のクラッチ容量低下時のトルクダウン処理（００４）へと進む。
【００２８】
（００４）では、完全締結中のスリップ発生が初めて検出された場合は、エンジントルク低下レベルを示す係数Ｎｄｏｗｎを１段階分加算すし（Ｎｄｏｗｎ＝Ｎｄｏｗｎ＋１）、以後は回数に応じスリップした場合にそれを防止する為の修正目標出力を図４に示す手法（後述）で算出する。
【００２９】
次の（００６）では、完全締結中にクラッチがスリップした場合に、それを防止する為の修正目標出力を図４に示す手法で算出する。図４に示すマップは、エンジントルクマップ上に、燃費消費率線（等燃費線：［ｇ／ｈｏｕｒ］と同単位系）と目標出力線（等出力線：［Ｗ］と同単位系）を重ねて描いたものである。なお、最大効率運転点は、等出力線上の最も燃費の良い点をトレースした線である。
【００３０】
図４において、現在のエンジン回転Ｎ１と最大効率運転点との交点▲１▼から、通常の目標エンジントルクｔＴｅ（図中のＴ１）を求める。クラッチ容量制御にはこのｔＴｅを用いる（００７）。次に、クラッチのスリップを防止する為にトルク低下させた修正目標エンジントルクｓｔＴｅを求める。これらは具体的には（００５）および（００６）に示したような演算式に従って求める。すなわち、まず次式｛１｝に基づいて目標出力ｔＰｏｗｅｒを求める。
【００３１】
ｔＰｏｗｅｒ＝ｔＴｄ×Ｖｓｐ×Ｋ１  …  ｛１｝
ただし、ｔＴｄは目標駆動力、Ｖｓｐは現在の実車速、Ｋ１は単位換算用の係数である。
【００３２】
ｔＴｄは例えば車速とアクセル開度の関係から予め設定されたマップを検索して求める。Ｖｓｐは車速センサ２４からの信号により検出する。Ｋ１はタイヤの動半径や終減速比など車両駆動系の諸元から決まる値である。
【００３３】
このようにして目標出力ｔＰｏｗｅｒが求まると、このときのエンジン回転速度Ｎｅから目標エンジントルクｔＴｅが求められるので、次に次式を用いて修正目標エンジントルクｓｔＴｅを求める。
【００３４】
ｓｔＴｅ＝ｔＴｅ×（１−Ｋｄｏｗｎ×Ｎｄｏｗｎ）  …  ｛２｝
ただしＫｄｏｗｎはトルクダウン率を与える係数であり、例えば１段階あたり１０％ダウンするものとすればＫｄｏｗｎ＝０．１に設定されている。
【００３５】
次に、図４の最大効率運転点を付与するマップと上記修正目標エンジントルクｓｔＴｅ（図４中のＴ２）とに基づき、図４中の交点▲２▼を通る目標出力線（等出力線）の出力値から修正目標出力ｓＰｏｗｅｒ（図４中のＰ２）を求める。
【００３６】
コントロールユニット１６では、この修正目標エンジントルクｓｔＴｅになるようにエンジン出力制御を行う（００８）一方、エンジンが最大効率点で運転されるように、次式｛３｝から無段変速機５の修正目標プライマリ回転数ｓｔＮｐｒｉを求める（００９）。
【００３７】
ｓｔＮｐｒｉ＝ｓＰｏｗｅｒ／ｓｔＴｅ／Ｋ２  ただしＫ２は単位換算用の係数である。
【００３８】
さらに、このｓｔＮｐｒｉを用いて、無段変速機５の変速比制御を行う（０１０）。
【００３９】
以上により、クラッチの容量が低下し完全締結時にスリップが発生するたびに、段階的に目標のエンジントルクを下方修正し、不用意なスリップ発生が防止されると共に、常に最大効率マップ上で運転されるため、最適燃費運転が可能となる。さらに、エンジントルクとクラッチ容量との関係は、クラッチ容量低下に伴う本制御つまりエンジントルクダウンの実施後もリニアな関係のままであるので、初期にチューニングを施したクラッチ締結時の運転性能が損なわれるようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能なハイブリッド車両の構成例を示す概略図。
【図２】図１のハイブリッド車両の制御系の構成例を示す概略図。
【図３】本発明の制御回路による制御の一実施形態の概要を示す流れ図。
【図４】本発明の実施形態による出力制御領域を説明するための運転特性線図。
【符号の説明】
１      モータ
２      エンジン
３      電磁クラッチ
４      モータ
５      無段変速機
９      油圧装置
１０      油圧発生用モータ
１５      バッテリ
１６      コントローラ
１９      ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０      キースイッチ
２１      セレクトレバースイッチ
２２      アクセルペダルセンサ
２３      ブレーキスイッチ
２４      車速センサ
２５      バッテリ温度センサ
２６      バッテリＳＯＣ検出装置
２７      エンジン回転速度センサ
２８      スロットル開度センサ
【図１】
0003565116.tif 000002
【図２】
0003565116.tif 000003
【図３】
0003565116.tif 000004
【図４】
0003565116.tif 000005