(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンクラッチの耐久性を維持しつつ、車両の下り坂走行時のブレーキ力を確保することができるハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法を提供する。【解決手段】車両がモータージェネレーターにより下り坂を回生走行しているときに、または、車両が下り坂の走行を開始する直前でモータージェネレーターのみを動力源として走行しているときには、エンジンの回転数とモータージェネレーターの回転数との差である回転数差が現時点の回転数差から設定回転数差に達するまでの時間である推定時間ｔｅを推定するとともに、現時点から推定時間ｔｅが経過する前にエンジンクラッチを断状態から接状態に切り替える制御を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、前記エンジンと前記モータージェネレーターの間に配設されるエンジンクラッチと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えて構成されるハイブリッド車両において、
前記制御装置が、
前記車両が前記モータージェネレーターにより下り坂を回生走行しているときに、または、前記車両が下り坂の走行を開始する直前で前記モータージェネレーターのみを動力源として走行しているときには、
前記エンジンの回転数と前記モータージェネレーターの回転数との差である回転数差が現時点の回転数差から予め設定された設定回転数差に達するまでの時間である推定時間を推定するとともに、前記現時点から前記推定時間が経過する前に前記エンジンクラッチを断状態から接状態に切り替える制御を行うように構成されるハイブリッド車両。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記エンジンクラッチの断状態から接状態への切り替えに要する切替時間と、前記推定時間を用いて、前記推定時間から前記切替時間を引き算した値以下の時間に、前記現時点から前記エンジンクラッチを断状態から接状態に切り替えを開始するまでの時間である待機時間を設定するように構成される請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記制御装置が、
前記車両のトランスミッションのギア比と、現時点の回転数差と、前記車両の走行地点の勾配と、車速と、車重とに基づいて、前記推定時間を推定算出する制御を行うように構成される請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記車両に車両走行位置情報検出システムを備えるとともに、
前記制御装置が、
前記車両走行位置情報検出システムにより、前記車両の現時点の走行地点の勾配が予め設定された設定勾配以下で、前記現時点から予め設定された制御時間が経過後に、または、前記車両が前記現時点の走行地点から予め設定された制御距離を走行後に、前記車両の走行地点の勾配が前記設定勾配より大きくなると推定されるときには、
前記車両が下り坂の走行を開始する直前であると判定する制御を行うように構成される請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
車両走行用の動力源であるエンジンとモータージェネレーターの間にエンジンクラッチを備えて、該エンジンクラッチの断接状態を前記エンジンの運転状態に基づいて切り替えるハイブリッド車両の制御方法において、
前記車両が前記モータージェネレーターにより下り坂を回生走行しているときに、または、前記車両が下り坂の走行を開始する直前で前記モータージェネレーターのみを動力源として走行しているときには、
前記エンジンの回転数と前記モータージェネレーターの回転数との差である回転数差が現時点の回転数差から予め設定された設定回転数差に達するまでの時間である推定時間を推定するとともに、前記現時点から前記推定時間が経過する前に前記エンジンクラッチを断状態から接状態に切り替える制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このハイブリッド車両では、下り坂を走行するときに、モータージェネレーターを回生発電させてこの回生発電時に生じるモータージェネレーターの抵抗をブレーキ力として用いている。また、この回生発電により得られた電力量はインバーターを介してバッテリーに充電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３８１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ハイブリッド車両が下り坂をモータージェネレーターにより回生走行しているときに、バッテリーが満充電となると、モータージェネレーターによる回生ブレーキがきかなくなる。したがって、バッテリーが満充電になる前に、エンジンとモータージェネレーターの間に配設されるエンジンクラッチを断状態から接状態に切り替えて、エンジンの動力がモータージェネレーターを介して駆動輪に伝達するようにして、エンジンブレーキを確保する必要がある。
【０００６】
しかしながら、エンジンとモータージェネレーターの回転数差が過大であるときに、エンジンクラッチを断状態から接状態に切り替えると、エンジンクラッチの耐久性が低下する虞があった。
【０００７】
本発明の目的は、エンジンクラッチの耐久性を維持しつつ、車両の下り坂走行時のブレーキ力を確保することができるハイブリッド車両及びハイブリッド車両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】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、前記エンジンと前記モータージェネレーターの間に配設されるエンジンクラッチと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えて構成されるハイブリッド車両において、前記制御装置が、前記車両が前記モータージェネレーターにより下り坂を回生走行しているときに、または、前記車両が下り坂の走行を開始する直前で前記モータージェネレーターのみを動力源として走行しているときには、前記エンジンの回転数と前記モータージェネレーターの回転数との差である回転数差が現時点の回転数差から予め設定された設定回転数差に達するまでの時間である推定時間を推定するとともに、前記現時点から前記推定時間が経過する前に前記エンジンクラッチを断状態から接状態に切り替える制御を行うように構成される。
【０００９】
また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、車両走行用の動力源であるエンジンとモータージェネレーターの間にエンジンクラッチを備えて、該エンジンクラッチの断接状態を前記エンジンの運転状態に基づいて切り替えるハイブリッド車両の制御方法において、前記車両が前記モータージェネレーターにより下り坂を回生走行しているときに、または、前記車両が下り坂の走行を開始する直前で前記モータージェネレーターのみを動力源として走行しているときには、前記エンジンの回転数と前記モータージェネレーターの回転数との差である回転数差が現時点の回転数差から予め設定された設定回転数差に達するまでの時間である推定時間を推定するとともに、前記現時点から前記推定時間が経過する前に前記エンジンクラッチを断状態から接状態に切り替える制御を行うことを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法によれば、エンジンクラッチの耐久性を維持しつつ、車両の下り坂走行時のブレーキ力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。
【図２】車両の現時点の走行位置と推定時間後の走行位置を示す図である。
【図３】推定時間と待機時間と設定回転数差の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明する制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。
【００１３】
このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）は、普通乗用車又はバスやトラックなどの大型自動車であり、エンジン１０、モータージェネレーター２１及びトランスミッション３０と、運転状態に応じて車両を複合的に制御するハイブリッドシステム２０とを主に備えている。
【００１４】
エンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このエンジン１０には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト１３の一端は、湿式多板クラッチであるエンジンクラッチ１４を介してモータージェネレーター２１の回転軸２２の一端に接続されている。このエンジンクラッチ１４は作動油を動力源とする（作動油の作動油圧により断状態または接状態を切り替える）クラッチである。
【００１５】
モータージェネレーター２１には、発電運転が可能な永久磁石式の交流同期モーターが用いられている。このモータージェネレーター２１の回転軸２２の他端は、トルクコンバータ１７、トランスミッションクラッチ１５（例えば、湿式多板クラッチなど）を通じて、トランスミッション３０のインプットシャフト３１に接続されている。
【００１６】
トランスミッション３０には、ＨＥＶの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ自動的に変速するＡＭＴ又はＡＴが用いられている。なお、トランスミッション３０は、ＡＭＴのような自動変速式に限るものではなく、ドライバーが手動で変速するマニュアル式であってもよい。
【００１７】
トランスミッション３０で変速された回転動力は、アウトプットシャフト３２に接続されたプロペラシャフト３３を通じてデファレンシャル３４に伝達され、後輪である一対の駆動輪３５にそれぞれ駆動力として分配される。
【００１８】
ハイブリッドシステム２０は、モータージェネレーター２１と、そのモータージェネレーター２１に電気的に接続するインバーター２３、高電圧バッテリー２４、ＤＣ／ＤＣコンバーター２５及び低電圧バッテリー２６とを有している。
【００１９】
高電圧バッテリー２４としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー２６には鉛バッテリーが用いられる。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバーター２５は、高電圧バッテリー２４と低電圧バッテリー２６との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー２６は、各種の車両電装品２７に電力を供給する。
【００２１】
このハイブリッドシステム２０における種々のパラメーター、例えば、電流値、電圧値やＳＯＣなどは、ＢＭＳ（バッテリーマネジメントシステム）２８により検出される。
【００２２】
これらのエンジン１０及びモータージェネレーター２１を有するハイブリッドシステム２０は、制御装置７０を備え、この制御装置７０により、ハイブリッドシステム２０は制御される。具体的には、ＨＥＶの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム２０は高電圧バッテリー２４から電力を供給されたモータージェネレーター２１により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター２１による回生発電を行い、プロペラシャフト３３等に発生する余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー２４を充電する。また、このＨＥＶは、エンジンクラッチ１４を断状態、かつ、トランスミッションクラッチ１５を接状態にすることで、モータージェネレーター２１のみを車両の走行用の動力源とする、いわゆるモーター単独走行が可能となる。
【００２３】
本発明のハイブリッド車両は、車両走行用の動力源であるエンジン１０及びモータージェネレーター２１と、エンジン１０とモータージェネレーター２１の間に配設されるエンジンクラッチ１４と、制御装置７０と、を有するハイブリッドシステム２０を備えて構成される車両である。
【００２４】
そして、制御装置７０が、車両がモータージェネレーター２１により下り坂を回生走行しているときに、または、車両が下り坂の走行を開始する直前でモータージェネレーター２１のみを動力源として走行しているときには、エンジン１０の回転数とモータージェネレーター２１の回転数との差である回転数差Δαが現時点の回転数差Δα０から実験等により予め設定された設定回転数差Δα１に達するまでの時間である推定時間ｔｅを推定するとともに、現時点から推定時間ｔｅが経過する前にエンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替える制御を行う。なお、図２に、車両の現時点の走行地点をＡ、車両の現時点から推定時間ｔｅ経過後の走行地点をＢとして示している。
【００２５】
すなわち、これらの場合では、モータージェネレーター２１の回転数が増加、または、これから増加して、エンジンクラッチ１４の両側の回転数差Δαが増加する可能性のあるときなので、回転数差Δαが拡大し過ぎて、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替える際にエンジンクラッチ１４の耐久性の低下を生じるのを防止する必要がある。そのため、回転数差Δαが、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替える際にエンジンクラッチ１４の耐久性の低下を生じる懸念のない範囲（設定回転数差Δα１未満の範囲）内にある間に、高電圧バッテリー２４の充電状態に関わらず、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替えを終了して、モータージェネレーター２１によりエンジン１０を始動させる。
【００２６】
なお、エンジン１０の回転数は、エンジン回転数検出センサ（図示しない）の検出値でもよいし、エンジンクラッチ２２ａの入力軸の回転数をエンジン回転数検出センサとは別のセンサで検出して、この検出値で代用してもよい。また、モータージェネレーター２１の回転数は、モーター回転数検出センサ（図示しない）の検出値でもよいし、エンジンクラッチ２２ｂの出力軸の回転数をモーター回転数検出センサとは別のセンサで検出して、この検出値で代用してもよい。
【００２７】
これにより、エンジンクラッチ１４の耐久性を維持しつつ、エンジンブレーキを確保することができ、車両の下り坂走行時のブレーキ力を確保することができる。
【００２８】
次に、現時点からエンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替えを開始するまでの時間を待機時間ｔｗとし、この待機時間ｔｗの設定方法について説明する。この設定方法は、制御装置７０が、エンジンクラッチ１４の断状態から接状態への切り替えに要する時間である切替時間ｔｓと、上記の推定時間ｔｅを用いて、この推定時間ｔｅから切替時間ｔｓを引き算した値以下の時間に、待機時間ｔｗを設定する方法である。つまり、この待機時間ｔｗは推定時間ｔｅから切替時間ｔｓを引き算した値以下の値となるように設定される。なお、図３に、推定時間ｔｅと待機時間ｔｗと設定回転数差Δα１の関係を示している。
【００２９】
これにより、現時点から待機時間ｔｗ後にエンジンクラッチ１４を断状態から接状態への切り替えを開始することで、エンジンクラッチ１４の切替時間ｔｓを確保しながら、回転数差Δαが設定回転数差Δα１に達する前に、エンジンクラッチ１４を確実に断状態から接状態に切り替えを終了できるので、エンジンクラッチ１４の耐久性の低下を生じることなく、エンジンブレーキ力を確保することができる。
【００３０】
なお、待機時間ｔｗを長くすると、モータージェネレーター２１による電力回収の機会を増加させることができるため好ましい。特に、推定時間ｔｅから切替時間ｔｓを引き算した値以下の時間に、待機時間ｔｗを設定すると、待機時間ｔｗを最大化してモータージェネレーター２１による電力回収量を最大化することができるため、より好ましい。
【００３１】
次に、推定時間ｔｅの算出方法について説明する。この算出方法は、制御装置７０が、車両のトランスミッション３０のギア比と、回転数差Δαと、車両の走行地点の勾配Ｓと、車速と、車重とに基づいて、推定時間ｔｅを推定算出する方法である。
【００３２】
図２を参照して説明すると、トランスミッション３０のギア比と、勾配Ｓと、車重とが現時点から変化することなく車両が走行すると仮定して、まず、現時点の走行地点Ａにおける回転数差Δα０及び車速Ｖ０を各種センサ（エンジン回転数検出センサ、モーター回転数検出センサ、車速センサ等）（図示しない）を基に検出または算出する。
【００３３】
次に、車両の下り坂方向における加速度αを、車重、勾配Ｓ（または勾配角θ）、車両の下り坂方向に加わる転がり抵抗及び空気抵抗を基に算出する。この加速度αは「重力加速度ｇ×勾配角θ」から転がり抵抗及び空気抵抗等を引き算して算出される。この加速度αと、現時点の回転数差Δα０及び車速Ｖ０を基に、単位時間後の車速の増加分ΔＶを算出して、この車速の増加分ΔＶで、設定回転数差Δα１に対応する設定回転数α１となる車速Ｖ１を割り出して、この設定回転数α１に対応する車速Ｖ１に達するまでの推定時間ｔｅを算出する。
【００３４】
なお、この推定時間ｔｅの算出に際しては、現時点の車両の走行地点Ａと、推定時間ｔｅ経過後の走行地点Ｂとの間における走行路の勾配Ｓの変動量ΔＳに起因する推定誤差を予め考慮して、この勾配Ｓの変動量ΔＳに対するマージン分を考慮して、短めに補正して推定時間ｔｅを推定することが好ましい。
【００３５】
これにより、回転数差Δαが現時点の回転数差Δα０から設定回転数差Δα１に達するまでの時間である推定時間ｔｅを高精度で算出することができる。
【００３６】
次に、車両が下り坂の走行を開始する直前であるか否かの判定方法について説明する。この判定方法は、例えば、車両にＧＰＳ等の車両走行位置情報検出システム（図示しない）を備えた上で、制御装置７０が、この車両走行位置情報検出システムにより、車両の現時点の走行地点の勾配Ｓ０、及び、現時点の走行状態を継続した場合に予め設定された時間後に走行している時点での勾配Ｓ１を得る。この勾配Ｓ０が、車両が加速する勾配として実験等により予め設定された設定勾配Ｓｃ以下であり、勾配Ｓ１が設定勾配Ｓｃより大きいときに、車両が下り坂の走行を開始する直前であると判定する。
【００３７】
つまり、車両の現時点の走行地点の勾配Ｓ０が実験等により予め設定された設定勾配Ｓｃ以下で現時点から実験等により予め設定された設定時間が経過後に、または、車両が現時点の走行地点から実験等により予め設定された設定距離を走行後に、車両の走行地点の勾配Ｓ１が設定勾配Ｓｃより大きくなると推定されるときには、車両が下り坂の走行を開始する直前であると判定する方法である。また、車両の現時点の走行地点の勾配Ｓ０が設定勾配Ｓｃより大きいときには、車両が下り坂を走行中であると判定する。
【００３８】
これにより、車両が下り坂を走行中の場合だけでなく、車両が下り坂の走行を開始する直前の場合にも、本発明の現時点から待機時間ｔｗ経過後にエンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替える制御を適用することができる。したがって、例えば、車両が平地または上り坂をモーター単独走行しており、現時点の回転数差Δα０が大きいときで、その直後に急勾配の下り坂を走行する場合でも、この制御を適用することで、エンジンクラッチ１４の耐久性を維持しつつ、エンジンブレーキを確保することができ、車両の下り坂走行時のブレーキ力を確保することができる。
【００３９】
なお、本発明の推定時間ｔｅ及び待機時間ｔｗの算出は、車両がモータージェネレーター２１により下り坂を回生走行しているときに、または、車両が下り坂の走行を開始する直前でモーター単独走行しているときに、実験等により予め設定した制御時間間隔ｔｃ毎に随時行われる。そのため、待機時間ｔｗを制御時間間隔ｔｃ毎に順次算出し、この算出時点（現時点）における待機時間ｔｗが、制御時間間隔ｔｃよりも小さくなったときに、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替えを開始する。このタイミングにより、推定時間ｔｅが経過する前に確実に切替時間ｔｓを確保できる。
【００４０】
次に、このようなハイブリッド車両（ＨＥＶ）の制御方法を、制御装置７０の機能として図４に基づいて制御フロー図の形で以下に説明する。なお、制御装置７０は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて、エンジンクラッチ１４と接続しているが、その他の装置（例えば、トランスミッションクラッチ１５）や各種センサ（例えば、エンジン回転数検出センサ）とも、図示しないが、接続している。
【００４１】
図４の制御フローについて説明する。図４の制御フローは、車両がモータージェネレーター２１により下り坂を回生走行しているときに、または、車両が下り坂の走行を開始する直前でモータージェネレーター２１のみを動力源として走行しているときに、上級の制御フローより呼ばれてスタートする制御フローである。
【００４２】
図４の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、エンジン１０の回転数とモータージェネレーター２１の回転数との差である回転数差Δαが現時点の回転数差Δα０から、設定回転数差Δα１に達するまでの時間である推定時間ｔｅを推定算出する。この推定時間ｔｅの推定算出方法については、上述した方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。ステップＳ１０の制御を実施後、ステップＳ２０に進む。なお、この設定回転数差Δα１は、これ以上回転数差Δαが拡大すると、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替える際にエンジンクラッチ１４の耐久性の低下を生じる回転数差であり、実験等により予め設定される値である。
【００４３】
ステップＳ２０にて、エンジンクラッチ１４の断状態から接状態への切り替えに要する時間ｔｓと、車両の走行地点の勾配の変動量ΔＳに応じて、現時点からエンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替えるまでの時間である待機時間ｔｗを設定する。ステップＳ２０の制御を実施後、ステップＳ３０に進む。
【００４４】
ステップＳ３０にて、待機時間ｔｗが本制御フローのインターバルの時間である制御時間間隔ｔｃ（予め設定される）未満であるか否かを判定する。待機時間ｔｗが制御時間間隔ｔｃ以上である場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００４５】
一方、ステップＳ３０にて、待機時間ｔｗが制御時間間隔ｔｃ未満である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、現時点から、エンジンクラッチ（図４ではＥＮクラッチ）１４を断状態から接状態に切り替える制御を行う。ステップＳ４０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００４６】
以上のように、上記のハイブリッド車両を基にした、本発明のハイブリッド車両の制御方法は、車両走行用の動力源であるエンジン１０とモータージェネレーター２１の間にエンジンクラッチ１４を備えて、このエンジンクラッチ１４の断接状態をエンジン１０の運転状態に基づいて切り替えるハイブリッド車両の制御方法において、車両がモータージェネレーター２１により下り坂を回生走行しているときに、または、車両が下り坂の走行を開始する直前でモータージェネレーター２１のみを動力源として走行しているときには、エンジン１０の回転数とモータージェネレーター２１の回転数との差である回転数差Δαが現時点の回転数差Δα０から実験等により予め設定された設定回転数差Δα１に達するまでの時間である推定時間ｔｅを推定するとともに、現時点から推定時間ｔｅが経過する前にエンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替える制御を行うことを特徴とする方法となる。
【００４７】
本発明のハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法によれば、エンジンクラッチ１４の耐久性を維持しつつ、車両の下り坂走行時のブレーキ力を確保することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  エンジン
１１  エンジン本体
１４  エンジンクラッチ
２０  ハイブリッドシステム
２１  モータージェネレーター
７０  制御装置
Δα  エンジンとモータージェネレーターの回転数差
Δα０  エンジンとモータージェネレーターの現時点の回転数差
Δα１  設定回転数差
ｔｅ  推定時間
ｔｗ  待機時間
ｔｓ  切替時間
Ｓ  車両の走行地点の勾配
Ｓ０  車両の現時点の走行地点の勾配
Ｓ１  車両の設定時間後の走行地点の勾配
Ｓｃ  設定勾配
ΔＳ  勾配の変動量
Ｖ  車速
Ｖ０  現時点の車速
Ｖ１  現時点から推定時間経過後の車速
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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