(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータとの何れかまたは両方の出力トルクを入力され変速して駆動輪に伝達する変速機とを備えたハイブリッド電気自動車の制御装置であって、
前記変速機は、
前記エンジンと第１クラッチを介して接続され且つ前記モータが配置された第１入力軸を備え、複数の変速段を有する第１変速機構と、
前記エンジンと第２クラッチを介して接続された第２入力軸を備え、複数の変速段を有する第２変速機構と、を備え、
ドライバの加速要求を検出する加速要求検出手段と、
前記加速要求検出手段によりドライバの加速要求が検出されると、前記第１変速機構の発進変速段の使用時以外は、前記第１及び第２クラッチの同時遮断を禁止するクラッチ制御手段とを備えている
ことを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項２】
前記クラッチ制御手段は、
前記第１変速機構の発進変速段の使用時に、前記第１及び第２クラッチの同時遮断を許可する
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記モータにより充放電されるバッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段をさらに備え、
前記クラッチ制御手段は、
前記バッテリ充電量検出手段により検出されたバッテリ充電量が所定充電量以上、且つ、前記第１変速機構の発進変速段の使用時に、前記第１及び第２クラッチの同時遮断を許可する
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるデュアルクラッチ式変速機を備えたハイブリッド自動車に用いて好適の、ハイブリッド自動車の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に装備される変速機に、いわゆるデュアルクラッチ式変速機（以下、ＤＣＴとも言う）と呼ばれるものがある。このＤＣＴは、クラッチと変速ギア機構とが、奇数段系統と偶数段系統との二系統に分かれており、２つのクラッチを掛け替えることにより瞬間的に変速を行なうことができる。
２つのクラッチは、エンジンの出力軸線上に同軸に配置され、各クラッチにそれぞれ変速機入力軸が結合される。したがって、二つの変速機入力軸も同軸上に配置される。このため、一方の変速機入力軸は中空軸として構成され、この中空の一方の変速機入力軸が他方の変速機入力軸の外周に配置される。
【０００３】
また、近年、自動車の走行駆動源として、内燃機関（以下、エンジンとも言う）と電動発電機（以下、モータとも言う）とを搭載したハイブリッド電気自動車（以下、ＨＥＶとも言う）が実用化されている。このハイブリッド自動車では、モータの力行時の電力供給や、モータの回生制動時の発電電力による充電を行なうために、バッテリが装備される。モータの力行によりバッテリの電力を消費し、モータの回生電力によりバッテリは充電される。
【０００４】
そして、上述のＤＣＴをハイブリッド電気自動車に適用した技術も、例えば特許文献１〜３等に開示されている。
これらの特許文献１〜３に開示された技術は、いずれも既存のＤＣＴを可能な限り構造変更せずに、ハイブリッド化しており、例えば特許文献１の技術では、同軸上に配置される二つの変速機入力軸のうち外周に配置された一方の変速機入力軸にモータを配置している。この場合、一方の変速機入力軸の外周に回転子を設置し、回転子の外周に固定子を設置すればよく、既存のＤＣＴをほとんど変更することなく、ハイブリッド化することができる。
【０００５】
このように、一方の変速機入力軸にモータが配置されたシステムの場合、モータに電力供給するバッテリの充電率が高い状態（以下、高ＳＯＣと言う）では、２本のクラッチをともに遮断して、モータ単体走行を実施することで、エンジンをアイドリングで運転させ、燃費を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０３５１６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１８６９３１号公報
【特許文献３】特開２００５−１４７３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のＤＣＴを用いたハイブリッド電気自動車では、高ＳＯＣであって一方及び他方のクラッチを遮断してモータ単体走行をしている時に、モータ側のギア段（一方の変速ギア機構）を切り替える場合には、モータ側の変速ギア機構のトルクが抜けてしまうので、これを抑制するために、このモータ側のギア段の切り替え時には、他方のクラッチを係合してエンジントルクを利用できるようにして、トルク抜けを防止する制御を行なうことになる。
【０００８】
モータ単体走行時には、エンジンはアイドル回転数で運転されているので、このトルク抜けを防止する制御をする際には、エンジン回転数をアイドル回転数から走行速度及び他方の変速ギア機構の選択変速段に応じた回転数に一旦上げた上で他方のクラッチを係合することになる。そして、モータ側のギア段の切替えが終了すると、他方のクラッチを遮断してエンジン回転数を下げてアイドリング状態にすることになる。
【０００９】
したがって、モータ単体走行時に変速する場合、本来、アイドル回転数で運転されているエンジンの回転数が一時的に上がることになり、このようなエンジン回転数の増減は、車両の挙動とエンジン回転数とが一致しないことになるので、ドライバに違和感を与えるという課題がある。
また、高ＳＯＣであって一方及び他方のクラッチを遮断してモータ単体走行をしている時に、モータトルクだけではドライバの要求トルクを満たせなくなった場合、不足トルクをエンジンで補填することが必要になる。このためには、モータ単体走行時に何れも開放されていた２つのクラッチの何れかを係合することになり、このクラッチの係合にかかる時間分だけトルク増加にタイムラグが生じ、ドライバに違和感を与える。
【００１０】
さらに、モータ単体走行を行なうには、トルク又は回転数が高い状態でモータを使用する必要も生じ、この場合、電力を余計に消費し、モータアシストが必要なときにバッテリのＳＯＣを十分に確保することができないおそれがある。このため、モータ単体走行とモータ及びエンジンの併用走行との切替が、比較的頻繁に要求されることが予想され、その都度、ドライバに違和感を与えることになる。
【００１１】
本発明は、かかる課題に鑑み創案されたものであり、デュアルクラッチ式変速機の一方の変速機入力軸にのみモータを取り付けたハイブリッド電気自動車において、変速段の切替時等にクラッチの断接によってドライバに与える違和感を解消することができ、効率よくバッテリを使用することができるようにした、ハイブリッド電気自動車の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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータとの何れかまたは両方の出力トルクを入力され変速して駆動輪に伝達する変速機とを備えたハイブリッド電気自動車の制御装置であって、前記変速機は、前記エンジンと第１クラッチを介して接続され且つ前記モータが配置された第１入力軸を備え、複数の変速段を有する第１変速機構と、前記エンジンと第２クラッチを介して接続された第２入力軸を備え、複数の変速段を有する第２変速機構と、を備え、ドライバの加速要求を検出する加速要求検出手段と、前記加速要求検出手段によりドライバの加速要求が検出されると、前記第１変速機構の発進変速段の使用時以外は、前記第１及び第２クラッチの同時遮断を禁止するクラッチ制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、前記クラッチ制御手段は、前記第１変速機構の発進変速段の使用時に、前記第１及び第２クラッチの同時遮断を許可することを特徴としている。
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、前記モータにより充放電されるバッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段をさらに備え、前記クラッチ制御手段は、前記バッテリ充電量検出手段により検出されたバッテリ充電量が所定充電量以上、且つ、前記第１変速機構の発進変速段の使用時に、前記第１及び第２クラッチの同時遮断を許可することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、クラッチ制御手段は、加速要求検出手段によりドライバの加速要求が検出されると、第１変速機構の発進変速段の使用時以外（高ギア段使用時）は、前記第１及び第２クラッチの同時遮断を禁止するため、発進時以外には、エンジンの回転数は第１又は第２クラッチを介して走行速度及び選択変速段に応じた回転数となるため、エンジン回転数と車両の挙動とが一致し、ドライバに違和感を与えることが無い。
【００１５】
また、発進時以外には、エンジンの出力トルクは、第１又は第２クラッチを介して駆動輪に伝達されているため、クラッチ係合にかかるタイムラグを無くし、ドライバの加速要求に対して速やかに応答することができる。
また、発進時以外には、第１及び第２クラッチの同時遮断が禁止されるため、モータ単体走行が禁止され、モータに要求される最大トルク又は最高回転数を抑制することができ、バッテリの消費を抑制することができる。モータによるアシスト走行時のバッテリのＳＯＣを確保することができる。
【００１６】
さらに、発進時以外のモータ単体走行が禁止されることにより、モータ単体走行とモータ及びエンジンの併用走行との切替を頻繁にすることがなく、エンジン回転数と車両の挙動とが一致し、ドライバに与える違和感を解消することができる。
また、第１変速機構の発進変速段の使用時に、第１及び第２クラッチの同時遮断を許可すれば、モータ単体の出力による発進をすることができ、燃費の向上に寄与する。
【００１７】
また、バッテリ充電量検出手段により検出されたバッテリ充電量が所定充電量より大きく、且つ、第１変速機構の発進変速段の使用時に、第１及び第２クラッチの同時遮断を許可すれば、バッテリの充電量を確保しつつ、モータ単体の出力による発進をすることができ、燃費の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の動力伝達を模式的に示す図であり、（ａ）はモータ単体走行時の動力伝達を示す図であり、（ｂ）は第１及び第２変速ギア機構を介してモータ及びエンジンの併用走行時の動力伝達を示す図であり、（ｃ）は第１変速ギア機構のみを介してモータ及びエンジンの併用走行時の動力伝達を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
〔一実施形態〕
図１〜図３は、本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車の制御装置を説明するもので、図１はその全体構成を示す図、図２（ａ）〜（ｃ）はその動力伝達を模式的に示す図、図３はその制御を示すフローチャートである。
【００２０】
〔動力系の構成〕
まず、本実施形態にかかる制御装置が適用されるハイブリッド電気自動車の動力系の構成を説明する。
本実施形態にかかるハイブリッド電気自動車は、例えば、トラック又はバスといった商用車であり、中でも、乗用車に比べて車体の大きい大型車，中型車であり、ディーゼルエンジンを搭載している。
【００２１】
図１に示すように、車両（ここでは、車両前部）には、駆動系として、エンジン（内燃機関）１，クラッチユニット２，モータ（電動発電機）３及び変速ギア機構（変速機）４を備えており、更に、変速ギア機構４は、プロペラシャフト５，リヤディファレンシャル（リヤデフ）６，ドライブシャフト７，７を介して駆動輪である後輪８，８と動力伝達可能に接続されている。なお、前輪９，９は従動輪となっている。
【００２２】
本実施形態では、変速ギア機構４に、いわゆるデュアルクラッチ式変速機（以下、ＤＣＴとも言う）が用いられている。このＤＣＴは、クラッチと変速ギア機構とが、奇数段と偶数段との二系統に分かれており、２つのクラッチを掛け替えることにより極めて短時間（クラッチの掛け替え時間のみ）で変速を行なうことができる。
つまり、クラッチユニット２には、第１クラッチ２Ａと第２クラッチ２Ｂとが同一軸線上に並んで配設されている。これらの第１クラッチ２Ａ及び第２クラッチ２Ｂは、図示しないクラッチアクチュエータによってそれぞれの接続及び遮断が独立して行われるようになっている。
【００２３】
また、変速ギア機構４には、２速，４速，６速の偶数段の変速段のギア対を装備した第１変速ギア機構（第１変速機構）４Ａと、１速，３速，５速の奇数段の変速段のギア対を装備した第２変速ギア機構（第２変速機構）４Ｂとが、同一軸線上に並んで配設されている。
第１クラッチ２Ａ及び第２クラッチ２Ｂの各入力側はエンジン１の出力軸１Ａに接続され、第１クラッチ２Ａの出力側は第１変速ギア機構４Ａの入力軸（第１入力軸）４０Ａに、第２クラッチ２Ｂの出力側は第２変速ギア機構４Ｂの入力軸（第２入力軸）４０Ｂに、それぞれ接続されている。
【００２４】
第１入力軸４０Ａは中空軸であり、第２入力軸４０Ｂの外周に同軸状に配置される。第１入力軸４０Ａには２速ドライブギア４２ａ，４速ドライブギア４４ａ，６速ドライブギア４６ａが回転自在に装備され、第２入力軸４０Ｂの第１入力軸４０Ａの端部から突出した部分には１速ドライブギア４１ａ，３速ドライブギア４３ａ，５速ドライブギア４５ａが回転自在に装備されている。
【００２５】
なお、モータ３は、クラッチユニット２と第１，第２変速ギア機構４Ａ，４Ｂとの間の第１入力軸４０Ａの外周に装備されている。つまり、第１入力軸４０Ａの外周には、モータ３の回転子（ロータ）３Ａが固設され、この回転子３Ａの外周には、図示しない変速機ケーシングに支持されて固定子（ステータ）３Ｂが回転子３Ａと対向して配置され、力行時には電力供給を受けて回転子３Ａを回動させ、回生時には回転子３Ａ側の回転によって発電し、回転子３Ａ側に発電負荷に応じた制動力を付与する。
【００２６】
また、第１入力軸４０Ａ及び第２入力軸４０Ｂの隣には、カウンタ軸４０Ｃが入力軸４０Ａ，４０Ｂと平行に配備されている。カウンタ軸４０Ｃには、２速ドリブンギア４２ｂ，４速ドリブンギア４４ｂ，６速ドリブンギア４６ｂ及び１速ドリブンギア４１ｂ，３速ドリブンギア４３ｂ，５速ドリブンギア４５ｂが固設され、それぞれ対応する変速段のドライブギアと噛合している。このカウンタ軸４０Ｃは、ギア対４８を介してプロペラシャフト５と連結されており、カウンタ軸４０Ｃは、プロペラシャフト５と連動する。
【００２７】
上記のように、各ドライブギア４１ａ〜４６ａはいずれも入力軸４０Ａ又は４０Ｂに回転自在に軸支されているが、それぞれ同期装置４７ａ〜４７ｄを通じて、各入力軸４０Ａ，４０Ｂと一体に回転するようになっている。２速ドライブギア４２ａを例示して説明すると、同期装置４７ａは、入力軸４０Ａに一体回転し且つ軸方向にスライド可能に装備されたスリーブ４７ｓｌと、このスリーブ４７ｓｌをスライド駆動する図示しないアクチュエータと、各ドライブギアにそれぞれ固設されたクラッチギア４７ｃｇとからなり、スリーブ４７ｓｌがスライドしてクラッチギア４７ｃｇと係合すると、係合したクラッチギア４７ｃｇが固設されたドライブギアが対応する入力軸４０Ａと一体回転する。
【００２８】
したがって、例えば２速段を達成する場合、２速ドライブギア４２ａのクラッチギア４７ｃｇに、対応するスリーブ４７ｓｌをスライドさせて係合させれば、２速ドライブギア４２ａが入力軸４０Ａと一体に回転するようになり、この時、第１クラッチ２Ａが接続されていれば、エンジン１，第１クラッチ２Ａ，第１入力軸４０Ａ，２速ドライブギア４２ａ，２速ドリブンギア４２ｂ，カウンタ軸４０Ｃ，ギア対４８，プロペラシャフト５，リヤデフ６，ドライブシャフト７，７，駆動輪８，８という動力伝達経路が形成され、エンジン１の回転は、２速段に応じた変速比で変速されて駆動輪８，８に伝達される。
【００２９】
同様に、４速段，６速段の場合も、各クラッチギア４７ｃｇに対応するスリーブ４７ｓｌを係合させ第１クラッチ２Ａを接続させれば達成することができる。
１速段，３速段，５速段の場合も、同様に、各クラッチギア４７ｃｇに対応するスリーブ４７ｓｌを係合させ第２クラッチ２Ｂを接続させれば達成することができる。
したがって、例えば、２速段から３速段にシフトアップするには、２速ドライブギア４２ａのクラッチギア４７ｃｇに、対応するスリーブ４７ｓｌを係合させ、第１クラッチ２Ａを接続した２速段走行状態において、第２クラッチ２Ｂを遮断した状態で、３速ドライブギア４３ａのクラッチギア４７ｃｇに、対応するスリーブ４７ｓｌを係合させておく。その後、エンジン１のみによる単体走行する場合は、第１クラッチ２Ａを切り離しつつ第２クラッチ２Ｂを接続していく、いわゆるクラッチ掛け替えを行なう。２速段走行中に、切替先の変速段（この場合、３速段）のクラッチギア４７ｃｇとスリーブ４７ｓｌとの係合を予め実施しておくことができるので、トルク伝達に影響する変速動作はクラッチ掛け替えのみとなり、実質的に速やかな変速（変速段の切替）を行なえる。
【００３０】
本駆動系の場合、第１入力軸４０Ａにモータ３が装備されているので、第１クラッチ２Ａと第２クラッチ２Ｂとの両方を遮断しても、モータ３は動力伝達できるので、両クラッチ２Ａ，２Ｂを遮断して、モータ３単独による駆動トルクでの走行や、エンジンブレーキを利用することなく回生制動主体の制動を実現することができる。また、クラッチ２Ａ，２Ｂの少なくとも一方を接続してモータ３及びエンジン１による併用走行することもできる。
【００３１】
なお、モータ３はインバータ３１に接続され、インバータ３１はバッテリ３２に接続される。インバータ３１によるバッテリ３２の電力の授受の制御により、モータ３は作動を制御される。インバータ３１は、力行時には、バッテリ（例えば、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池の単電池（セル）が複数個直列接続された電池群）３２からモータ３に電力を供給して出力トルクを発生させる電動機として機能させ、回生制動時には、車両の運動エネルギを用いて電力を発電（回生発電）する発電機としてモータ３を機能させ、回生発電による電力をバッテリ３２の充電に用いる。
【００３２】
〔制御系の構成〕
エンジン１，第１クラッチ２Ａ，第２クラッチ２Ｂ，モータ３，変速ギア機構４の制御又は管理は、コンピュータを用いた電子制御によって行なわれるようになっている。
エンジン１を制御するためにエンジンＥＣＵ６１が、モータ３を操作するインバータ３１を制御するためにインバータＥＣＵ６２が、バッテリ３２を管理するためにバッテリＥＣＵ６３が、それぞれ設けられている。これらのエンジンＥＣＵ６１，インバータＥＣＵ６２，バッテリＥＣＵ６３を統合制御し、クラッチ２Ａ，２Ｂ及び変速ギア機構４を制御するために、車両ＥＣＵ６０が設けられている。なお、車両ＥＣＵ６０には、後述するクラッチ制御手段６０ａがソフトウェアとして設けられている。
【００３３】
バッテリ３２は、過剰な充放電により劣化が進むため、充電量を一定帯域であるバッテリ使用帯域内に管理される。バッテリ使用帯域は、予め設定されたこれ以上の充電を制限する上限値とこれ以上の放電を制限する下限値とに挟まれる領域として規定される。車両ＥＣＵ６０は、バッテリＥＣＵ６３により検出されたバッテリ３２の充電量がバッテリ使用帯域内におさまるように、インバータＥＣＵ６２を介して、モータ３の力行又は回生を制御する。
【００３４】
なお、バッテリＥＣＵ６３には、バッテリ３２の充放電電流を検出するバッテリ電流センサ５１と、バッテリ３２の充放電電圧を検出するバッテリ電圧センサ５２と、バッテリ３２の充放電回数を検出するバッテリ充放電カウンタ５４とが接続されており、バッテリ３２の充電量は、このバッテリＥＣＵ６３によって、バッテリ３２の充放電時の電流，電圧に基づいて算出される。これらの各センサ５１，５２やカウンタ５４は、バッテリ３２の各セルに接続され、この各セルの電流，電圧，充放電回数を検出してもよいし、幾つかのセルに対して一つのセンサが接続され、この幾つかのセルの電流，電圧，充放電回数を検出してもよいし、これらの各セルに対してまたは幾つかのセルに対して１つのセンサを接続することを適宜組み合わせて各センサを配設してもよい。
【００３５】
これらの各ＥＣＵ６０，６１，６２，６３は、何れもＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力回路等からなるコンピュータであって、適宜の機器類が付設又は接続されている。
車両ＥＣＵ６０は、エンジンＥＣＵ６１，インバータＥＣＵ６２，バッテリＥＣＵ６３を制御可能に接続しており、エンジンＥＣＵ６１を介してエンジン１を制御し、インバータＥＣＵ６２を介してインバータ３１に接続されたモータ３，バッテリ３２の電力の授受を管理し、バッテリＥＣＵ６３により算出されたバッテリ３２の充電量を入力される。
【００３６】
車両ＥＣＵ６０には、アクセルポジションセンサ（加速要求検出手段）５８の検出信号が入力するように接続されている。アクセルポジションセンサ５８は、アクセル開度を検出し、ドライバの加速要求の有無を検出する。加速要求の有無は、例えば、アクセル開度の有無により判定してもよいし、アクセル開度が一定以上である場合に加速要求がされているものと判定してもよいし、アクセル開度が増加している場合に加速要求がされているものと判定してもよい。
【００３７】
車両ＥＣＵ６０は、車両の走行状態（例えば、車速），変速ギア機構４の選択段（選択変速段），車両への駆動又は制動指令の状態（例えば、アクセル開度やブレーキ操作量），バッテリＥＣＵ６３により算出されたバッテリ３２の充電量等に基づいて、エンジン１，第１クラッチ２Ａ，第２クラッチ２Ｂ，モータ３，第１変速ギア機構４Ａ及び第２変速機構４Ｂの管理及び制御を行なう。なお、選択段は、変速ギア機構４Ａ，４Ｂそれぞれの係合している変速段である。つまり、第１変速ギア機構４Ａで係合するドライブギア４２ａ，４４ａ，４６ａの変速段および第２変速ギア機構４Ｂで係合するドライブギア４１ａ，４３ａ，４５ａの変速段のそれぞれである。
【００３８】
車両ＥＣＵ６０は、駆動時には、アクセル開度に基づいて、車両に必要な駆動トルクを設定すると共に、エンジン１とモータ３との何れを使用するか或いは両方を使用するかを設定し、エンジン１とモータ３との両方を使う場合には駆動トルクの配分を行なう。エンジンＥＣＵ６１やインバータＥＣＵ６２は、車両ＥＣＵ６０により設定された駆動トルクを出力するようにエンジン１及びモータ３の何れか又は両方の作動を制御する。
【００３９】
このエンジン１やモータ３の作動制御とともに行なわれる第１クラッチ２Ａ，第２クラッチ２Ｂそれぞれの遮断及び係合は、車両ＥＣＵ６０のクラッチ制御手段６０ａが制御する。
つまり、車両ＥＣＵ６０は、車両に必要なトルクを設定すると共に、変速ギア機構４Ａ，４Ｂの選択段に応じて、エンジン１とモータ３との一方又は双方の駆動源としての使用を判断する。
【００４０】
クラッチ制御手段６０ａは、アクセルポジションセンサ５８により加速要求が検出されると、バッテリＥＣＵ６３により算出されたバッテリ３２の充電量が所定充電量以上、且つ、変速ギア機構４の第１変速ギア機構４Ａの使用段（使用中の変速段）が発進段（発進変速段）である場合には、クラッチ２Ａ，２Ｂを共に遮断してモータ３のみの駆動トルクを用いて発進する。すなわち、バッテリ３２の充電量が所定充電量以上、且つ、モータ３の駆動トルクが入力される第１変速ギア機構４Ａの使用段が、予め設定された発進段である場合には、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を許可する。なお、使用段は、発進時を含む走行時に、駆動源１，３による駆動トルクの伝達に使用される変速段である。すなわち、変速ギア機構４Ａ，４Ｂのそれぞれがいずれかの変速段を選択され、この選択された変速段で駆動トルクの伝達に使用されるものは使用段である。
【００４１】
ここで、バッテリ３２の所定充電量とは、バッテリ使用帯域内の充電量として予め実験的，経験的に定められた充電量であって、モータ３により車両を発進して電力を消費しても、前述の下限値に対して余裕のある充電量として設定される。これにより、発進時にモータ３の単体力行により発進する機会を確保することができる。例えばこの所定充電量は、前述の上限値と前述の下限値との中間の充電量として適宜設定される。
【００４２】
なお、エンジン１は、モータ３の始動と共に、又は、モータ３の始動の後、始動され、モータ３の単体走行時は、エンジン１はアイドル回転数で運転されている。この発進後、変速段を切替えてシフトアップしての走行時には、クラッチ制御手段６０ａは、エンジン１をアイドル回転数から走行速度および変速ギア機構４Ａ，４Ｂの選択段に応じた回転数に上げてクラッチ２Ａ，２Ｂの何れかを接続して、エンジン１及びモータ３を併用して、又は、エンジン１のみにより走行する。すなわち、クラッチ制御手段６０ａは、第１変速ギア機構４Ａの使用段が発進段以外である場合には、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を禁止する。
【００４３】
なお、変速ギア機構４の発進段は、モータ３が装備される第１変速ギア機構４Ａの最も小さい変速段として設定される。ここでは、第１変速ギア機構４Ａは、２速，４速及び６速の変速段を有し、これらの変速段のなかで最も小さい変速段である２速段が、発進段として設定されている。本実施形態にかかる自動車は、中，大型の商用車であり、２速発進が一般的なため、このような設定にしているが、例えば、モータ３が装備される第１変速ギア機構４Ａが１速，３速及び５速の変速段を有する構成としてもよく、この場合には、ドライバ要求トルクや車両重量によって１速または３速が発進段として設定される。
【００４４】
例えばドライバにより加速要求がされる発進時に、バッテリ充電量が所定充電量以上、且つ、変速ギア機構４の選択段が発進段（ここでは２速段）である場合、クラッチ制御手段６０ａは、クラッチ２Ａ，２Ｂを同時遮断してモータ３の単体走行可能に制御する。この場合の動力伝達は、図２（ａ）に示すように、クラッチ２Ａ，２Ｂが同時遮断され、エンジン１はアイドル回転数で運転し、モータ３の力行によるトルクのみ第１変速ギア機構４Ａを介して発進段（２速段）のギア比に応じて変速されて駆動輪に伝達される。なお、この場合の第２変速ギア機構４Ｂの選択段は、３速段となっている。
【００４５】
その後、変速ギア機構４の変速段として３速段が選択された場合には、車両ＥＣＵ６０は、エンジン１による３速段相当の出力トルクが２速段とモータ３とにより出力可能か否かを判断する。出力可能と判断された場合は、引き続き、クラッチ制御手段６０ａは、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を継続し、エンジン１による３速段相当の出力トルクを２速段のモータ３の単体走行を継続するように制御する。また、車両ＥＣＵ６０が、エンジン１の３速段相当の出力トルクを２速段とモータ３とにより出力できないと判断した場合には、クラッチ制御手段６０ａは、エンジン１をアイドル回転数から走行速度および第２変速機構４Ｂの選択変速段（３速段）に応じた回転数に上げて第２クラッチ２Ｂを接続する。そして、エンジン１及びモータ３の併用走行又はエンジン１の単体により走行する。エンジン１及びモータ３の併用走行の動力伝達は、図２（ｂ）に示すように、第１クラッチ２Ａの遮断状態を維持しながら、第２クラッチ２Ｂを接続状態としてモータ３を力行運転することにより、第２変速機構４Ｂの変速段である３速段を介してエンジン１の出力トルクが駆動輪に伝達されるとともに、第１変速ギア機構４Ａの変速段である２速段を介してモータ３の力行によるトルクも駆動輪に伝達される。つまり、エンジン１及びモータ３の併用走行を行なう。
【００４６】
なお、使用段が３速段等の奇数段である場合にエンジン１による単体走行の動力伝達を行なうには、第１クラッチ２Ａの遮断状態を維持しながら、第２クラッチ２Ｂを接続状態としてモータ３を無負荷状態とする。これにより、第２変速機構４Ｂの変速段である３速段等の奇数段のギアを介してエンジン１の出力トルクのみが駆動輪に伝達される。
また、例えば、モータ３の駆動トルクが第１変速ギア機構４Ａの２速段を介し、エンジン１の駆動トルクが第２変速ギア機構４Ｂの３速段を介するエンジン１及びモータ３の併用走行状態から第１変速ギア機構４Ａの４速段に切替えてエンジン１の駆動トルクを出力する場合、クラッチ制御手段６０ａは、エンジン１を走行速度及び第２変速機構４Ｂの選択変速段（３速段）に応じた回転数から走行速度及び第１変速ギア機構４Ａの選択変速段（４速段）に応じた回転数に制御して第２クラッチ２Ｂを遮断し第１クラッチ２Ａを接続してクラッチを掛け替え、エンジン１及びモータ３を併用又はエンジン１単体により走行する。エンジン１及びモータ３の併用走行の場合の動力伝達は、図２（ｃ）に示すように、第１クラッチ２Ａのみ接続され、エンジン１の出力トルクは、第１変速ギア機構４Ａを介して選択段のギア比に応じて変速されて駆動輪に伝達されるとともに、モータ３の力行によるトルクも第１変速ギア機構４Ａを介して駆動輪に伝達される。つまり、発進段以外の変速段を使用してモータ３の装備された第１変速ギア機構４Ａのみ介して走行する場合、モータ３の単体走行は禁止される。
【００４７】
また、例えば第１変速機構４Ａの２速段から第１変速ギア機構４Ａの４速段に切替える場合は、上記の２速段から３速段への変速段の切替えと上記の３速段から４速段への変速段の切替えを連続的に素早く行なう。この変速後の動力伝達は、第２変速機構４Ｂの３速段から第１変速ギア機構４Ａの４速段に切替えた場合と同様に、第１クラッチ２Ａのみ接続され、エンジン１及びモータ３の併用又はエンジン１単体により走行する。エンジン１及びモータ３の併用走行の場合の動力伝達は、図２（ｃ）に示すように、第１クラッチ２Ａのみ接続され、エンジン１の出力トルクは、第１変速ギア機構４Ａを介して選択段のギア比に応じて変速されて駆動輪に伝達されるとともに、モータ３の力行によるトルクも第１変速ギア機構４Ａを介して駆動輪に伝達される。すなわち、モータ３の装備された第１変速ギア機構４Ａのみ介して走行する場合であっても、モータ３の単体走行は禁止される。
【００４８】
なお、使用段が４速段等の偶数段である場合にエンジン１による単体走行の動力伝達を行なうには、図２（ｃ）に示すように、第２クラッチ２Ｂを遮断状態としながら第１クラッチ２Ａを接続状態としてモータ３を無負荷状態とする。これにより、第１変速ギア機構４Ａの何れかの変速段のギアを介してエンジン１の出力トルクのみが駆動輪に伝達される。
【００４９】
つまり、クラッチ制御手段６０ａは、バッテリ充電量が所定充電量であれば、選択段が２速段及び３速段である場合、第１変速ギア機構４Ａの選択段が発進段である２速段であるため、両方のクラッチ２Ａ，２Ｂを遮断して走行することを許可する。その後、使用段を４速段に変速する前に必ず第１変速ギア機構４Ａの変速段を２速段から４速段へ切り替えるが、この第１変速ギア機構４Ａの変速段が４速段に切り替わった時点でモータ単体走行を禁止し、第１クラッチ２Ａを接続する。
【００５０】
また、第１変速ギア機構４Ａの２速段から４速段への変速については、モータ３が無負荷状態とされ、第１変速ギア機構４Ａに負荷がかからないようにして変速を行なう。この変速時には、第１クラッチ２Ａは遮断され、第２クラッチ２Ｂは接続されて、動力伝達はエンジン１のみにより行なわれる。
すなわち、選択段が２速段及び３速段の場合はモータ単体走行を許可し、３速段及び４速段の場合はモータ単体走行を禁止する。
【００５１】
また、クラッチ制御手段６０ａは、エンジン１及びモータ３の併用走行後はクラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を禁止する。
すなわち、モータ３の単体走行が禁止されると、エンジン１及びモータ３による併用走行、或いは、モータ３が無負荷状態にされてエンジン１のみにより走行する。
また、クラッチ制御手段６０ａは、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を禁止する条件として、変速ギア機構４の第１変速ギア機構４Ａの使用段が発進段以外であることのみを条件としてもよい。すなわち、クラッチ制御手段６０ａは、第１変速ギア機構４Ａの使用段が発進段である場合に、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を許可する構成としてもよい。ただし、この構成によれば、クラッチ制御手段６０ａは、バッテリ３２の充電量が所定充電量以上であるかを判定せずに、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を禁止又は許可するが、バッテリ３２の充電量は、別途車両ＥＣＵ６０により前述の上限値と下限値との間におさまるように管理されている。
【００５２】
この構成によれば、クラッチ制御手段６０ａは、第１変速ギア機構４Ａの使用段が発進段以外であれば、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を禁止し、図２（ｂ），（ｃ）に示すようなエンジン１及びモータ３による併用走行を行なう。また、第１変速ギア機構４Ａの使用段が発進段であれば、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を許可し、図２（ａ）に示すようなモータ３による単体走行を行なう。
【００５３】
また、クラッチ制御手段６０ａは、制動時には、クラッチ２Ａ，２Ｂを共に遮断する。これにより、駆動輪８の回転エネルギをモータ２に伝達し、回生発電を行なってバッテリ３２を充電する。もちろん、回生制動では要求された制動力に満たない場合は、車両ＥＣＵ６０により、適宜エンジンブレーキを作動させたり、各車輪に設けられた機械式の制動機構を作動させたりする。
【００５４】
〔作用・効果〕
本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車の制御装置は上述のように構成されるため、例えば、図３に示すような制御が車両ＥＣＵ６０のクラッチ制御手段６０ａにより行なわれる。この制御フローは、例えば数１０ｍｓ毎に、周期的に行なわれる。
まず、アクセルポジションセンサ５８からの検出信号，バッテリＥＣＵ６３によるバッテリ３２の充電量の情報及び変速ギア機構４の使用段の情報を入手する（ステップＳ１０）。
【００５５】
次に、アクセルポジションセンサ５８により検出されるアクセル開度に基づいて加速要求がされているかを判定する（ステップＳ２０）。
加速要求がされていると判定すると、バッテリ３２の充電量が所定充電量よりも大きいかを判定する（ステップＳ３０）。
なお、ステップＳ３０は無くてもよい。つまり、加速要求がされていると判定すると、後述のステップＳ４０の判定を行なってもよい。
【００５６】
バッテリ３２の充電量が所定充電量より大きいと判定されると、第１変速ギア機構４Ａの選択段が発進段であるかを判定する（ステップＳ４０）。発進段は、例えば、モータ側の変速機構であるの第１変速ギア機構４Ａの２速段として予め設定されている。
第１変速ギア機構４Ａの選択段が発進段であると判定されると、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を許可する（ステップＳ５０）。これにより、モータ３の単体走行が許可される。
【００５７】
そして、制御フローを終了する（リターン）。
また、ステップＳ２０において、加速要求がされていないと判定されると、制御フローを終了する（リターン）。
一方、ステップＳ３０において、バッテリ３２の充電量が所定充電量以下と判定されると、又は、ステップＳ４０において、第１変速ギア機構４Ａの選択段が発進段ではないと判定されると、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を禁止する（ステップＳ１００）。これにより、モータ３の単体走行が禁止される。
【００５８】
したがって、クラッチ制御手段６０ａは、アクセルポジションセンサ５８によりドライバの加速要求が検出されると、第１変速ギア機構４Ａの発進変速段の使用時以外は、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を禁止するため、発進時以外及びエンジン併用走行後には、エンジン１の回転数は第１クラッチ２Ａ又は第２クラッチ２Ｂを介して走行速度及び選択変速段に応じた回転数となるため、エンジン回転数と車両の挙動とが一致し、ドライバに違和感を与えることが無い。
【００５９】
また、発進時以外及びエンジン併用走行後には、エンジン１の出力トルクは、クラッチ２Ａ，２Ｂを介して駆動輪８に伝達されているため、クラッチ２Ａ，２Ｂの係合にかかるタイムラグを無くし、ドライバの加速要求に対して速やかに応答することができる。
また、発進時以外には、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断が禁止されるため、モータ３の単体走行が禁止され、モータ３に要求される最大トルク及び最高回転数を抑制することができ、バッテリ３２の消費を抑制することができる。モータ３によるアシスト走行時のバッテリ３２のＳＯＣを確保することができる。
【００６０】
さらに、発進時以外のモータ３の単体走行が禁止されることにより、モータ３の単体走行とモータ３及びエンジン１の併用走行との切替を頻繁にすることがなく、エンジン回転数と車両の挙動とが一致し、ドライバに与える違和感を解消することができる。
また、第１変速ギア機構４Ａの発進段の使用時であっても、バッテリＥＣＵ６３により検出されたバッテリ３２の充電量が所定充電量よりも小さい場合に、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を禁止すれば、所定充電量以下でのモータ３の単体走行を禁止し、バッテリ３２の充電量を確保することができる。
【００６１】
また、第１変速ギア機構４Ａの発進段の使用時に、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を許可すれば、モータ３の単体の出力による発進をすることができ、燃費の向上に寄与する。
また、バッテリＥＣＵ３３により検出されたバッテリ充電量が所定充電量より大きく、且つ、第１変速ギア機構４Ａの発進段の使用時に、クラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を許可すれば、バッテリ３２の充電量を確保しつつ、モータ３の単体の出力により発進をすることができ、燃費の向上に寄与する。
【００６２】
クラッチ制御手段６０ａは、エンジン１及びモータ３の併用走行後はクラッチ２Ａ，２Ｂの同時遮断を禁止するため、モータ３の単体走行とモータ３及びエンジン１の併用走行との切替を頻繁にすることがなく、エンジン回転数と車両の挙動とが一致し、ドライバに与える違和感を解消することができる。
【００６３】
〔その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００６４】
上述の実施形態では、エンジン１、インバータ３１、バッテリ３２は、各ＥＣＵ６１，６２，６３により直接制御され、これらの各ＥＣＵ６１，６２，６３を車両ＥＣＵ６０が統合制御する構成であるが、かかる制御構成でなく、車両ＥＣＵが一括してエンジン１、インバータ３１、バッテリ３２を直接制御してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のデュアルクラッチ式変速機を備えたハイブリッド電気自動車は、トラック又はバスといった乗用車に比べて大きい商用車のみならず普通自動車にも適用でき、ディーゼルエンジンでないガソリンエンジンにも適用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１      エンジン
１Ａ    出力軸
２      クラッチユニット
２Ａ    第１クラッチ
２Ｂ    第２クラッチ
３      モータ（電動発電機）
３Ａ    回転子（ロータ）
３Ｂ    固定子（ステータ）
４      変速ギア機構
４Ａ    第１変速ギア機構（第１変速機構）
４Ｂ    第２変速ギア機構（第２変速機構）
５      プロペラシャフト
６      リヤディファレンシャル
７      ドライブシャフト
８      後輪
９      前輪
３１    インバータ
３２    バッテリ
４０Ａ  第１入力軸
４０Ｂ  第２入力軸
４０Ｃ  カウンタ軸
４２ａ  ２速ドライブギア
４２ｂ  ２速ドリブンギア
４７ａ    同期装置
４７ｃｇ  クラッチギア
４７ｓｌ  スリーブ
４８    ギア対
５１    バッテリ電流センサ
５２    バッテリ電圧センサ
５４    バッテリ充放電カウンタ
５８    アクセルポジションセンサ（加速要求検出手段）
６０    車両ＥＣＵ
６０ａ  クラッチ制御手段
６１    エンジンＥＣＵ
６２    インバータＥＣＵ
６３    バッテリＥＣＵ（バッテリ充電量検出手段）
【図１】
0005956714.tif 000002
【図２】
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【図３】
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