(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関と電動発電機を備え、電動発電機でアシスト可能なハイブリッド車両において、上り坂での車両発進にかかる時間を短縮できて迅速に車両発進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】停車中の勾配αが判定用傾斜角度αｃ未満の勾配では、車両発進時には、電動発電機の駆動力Ｑｍのみで車両発進を行い、停車中の勾配αが判定用傾斜角度αｃ以上の勾配では、車両発進前に、内燃機関の運転を行って内燃機関の駆動力Ｑｅを車両走行に使用できるエンジン運転状態にしておくと共に、車両発進時には、電動発電機の駆動開始と同時に内燃機関を変速機に接続して、電動発電機の駆動力Ｑｍに内燃機関の駆動力Ｑｅを加えて、車両発進を行う。【選択図】図２
2015182571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と電動発電機と変速機を備え、前記内燃機関の駆動力と前記電動発電機の駆動力で走行可能なハイブリッド車両において、
当該ハイブリッド車両を制御する制御装置が、停車時において当該ハイブリッド車両が停車している場所の勾配を検出する勾配検出手段を備え、
前記制御装置が、
前記勾配検出手段で、停車中の勾配が予め設定した上り勾配の判定用傾斜角度未満の勾配であることを検出した場合は、前記内燃機関の運転を停止し、車両発進時には、前記電動発電機の駆動力のみで車両発進を行うモータ車両発進制御を行い、
前記勾配検出手段で、停車中の勾配が前記判定用傾斜角度以上の上り勾配であることを検出した場合は、車両発進前に、前記内燃機関の運転を行って前記内燃機関の駆動力を車両走行に使用できるエンジン運転状態にしておくと共に、車両発進時には、前記電動発電機の駆動開始と同時に前記内燃機関を前記変速機に接続して、前記電動発電機の駆動力に前記内燃機関の駆動力を加えて、車両発進を行う併用車両発進制御を行うように構成されることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
内燃機関と電動発電機と変速機を備え、前記内燃機関の駆動力と前記電動発電機の駆動力で走行可能なハイブリッド車両の制御方法において、
車両停車時において当該ハイブリッド車両が停車している場所の勾配を検出し、
停車中の勾配が予め設定した上り勾配の判定用傾斜角度未満の勾配であることを検出した場合は、前記内燃機関の運転を停止し、車両発進時には、前記電動発電機の駆動力のみで車両発進を行うモータ車両発進制御を行い、
停車中の勾配が前記判定用傾斜角度以上の上り勾配であることを検出した場合は、車両発進前に、前記内燃機関の運転を行って前記内燃機関の駆動力を車両走行に使用できるエンジン運転状態にしておくと共に、車両発進時には、前記電動発電機の駆動開始と同時に前記内燃機関を前記変速機に接続して、前記電動発電機の駆動力に前記内燃機関の駆動力を加えて、車両発進を行う併用車両発進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、内燃機関と電動発電機を備え、電動発電機でアシスト可能な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】
内燃機関と電動発電機を備え、電動発電機でアシスト可能なハイブリッド車両では、内燃機関のみを動力源として走行するエンジン単独走行、電動発電機のみを動力源として力行走行するモータ単独走行、内燃機関と電動発電機の両方を動力源として走行するアシスト走行、ハイブリッド車両の制動力の回生エネルギーを利用して電動発電機で発電するモータ回生走行等の走行形態がある。
【０００３】
この従来技術のハイブリッド車両では、車両発進時においては、燃費の向上のために内燃機関は車両停止時にはアイドリングストップし、始動して車両発進するときに、所望のトルクを得られるエンジン回転数に達するまで時間がかかるので、始動時は、即座に大きなトルクを発生できる電動発電機だけで、つまり、モータ単独走行で、車両発進に必要な駆動力を発生させている。
【０００４】
この例として、例えば、クラッチを介して駆動輪へ動力伝達可能に連結されたエンジンと、クラッチを介さずに駆動輪へ動力伝達可能に連結された電動機と、エンジン及び電動機から入力される動力を駆動輪へ伝達するための走行段及び動力を非伝達とするための中立段を変速段として有するトランスミッションとを備えたハイブリッド車両の発進制御装置で、車両が停車状態にあると判定されると、発進要求が検出されるまでの間、エンジンを停止させたままクラッチを切断状態とするとともにトランスミッションの変速段を走行段に保持し、その後、路面勾配に応じた大きさのトルクで電動機を駆動して発進するハイブリッド車両の発進制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この車両発進方法は、トラックやバスなどの大型車両では、内燃機関の駆動力に比べて電動発電機の駆動力が乗用車等の小型車に比べて相対的に小さくなるので、平地発進又は下り坂発進のときは、車両発進に必要な駆動力は比較的小さいので、ハイブリッド車両が通常備えている電動発電機で発生することができるが、上り坂発進になると、車両発進に必要な駆動力が比較的大きくなり、ハイブリッド車両が通常備えている電動発電機だけで所望の加速度を得るだけの駆動力を発生することが難しくなり、内燃機関側の駆動力が必要になる。
【０００６】
そのため、電動発電機で発生する駆動力だけでは車両発進が遅い場合は、内燃機関の運転を開始して、ある程度のエンジン回転数になり、駆動力を加えるのに十分な駆動力を発生するようになってから、内燃機関を変速機に接続して、電動発電機で発生する駆動トルクと内燃機関で発生する駆動力の両方で車両発進を行っている。
【０００７】
しかしながら、この方法では、上り坂での車両発進時に、電動発電機で発生する駆動力だけでは車両発進で必要な駆動力に不足することを検知してから、又は、電動発電機の駆動開始と共に、内燃機関の運転を開始するので、実際に車両が発進及び所定の加速度を得られる駆動力を発生できるまでの時間が長くなり、交差点でのアイドリングストップ等の場合に、運転者が車両の発進が遅いとの違和感を持つことになるという問題がある。
【０００８】
一方、モータ単独走行で、上り坂車両発進もできるような大きさの駆動力を持つ電動発電機を備える場合には、電動発電機の大きさや重量やコストが増加するという問題がある。
【０００９】
一方、車両走行中の車両の勾配の計測は加速や減速の影響があるため難しいが、停車中の車両及び車両が停止している場所の勾配は、加速や減速の影響を除外できるので、容易に、勾配センサや加速度センサ（Ｇセンサ）で検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１９６７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関と電動発電機を備え、電動発電機でアシスト可能なハイブリッド車両において、上り坂での車両発進にかかる時間を短縮できて迅速に車両発進することができ、また、上り勾配におけるモータ単独走行による発進を考慮して電動発電機の発生駆動力を大きくする必要を無くす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】
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と電動発電機と変速機を備え、前記内燃機関の駆動力と前記電動発電機の駆動力で走行可能なハイブリッド車両において、当該ハイブリッド車両を制御する制御装置が、停車時において当該ハイブリッド車両が停車している場所の勾配を検出する勾配検出手段を備え、前記制御装置が、前記勾配検出手段で、停車中の勾配が予め設定した上り勾配の判定用傾斜角度未満の勾配であることを検出した場合は、前記内燃機関の運転を停止し、車両発進時には、前記電動発電機の駆動力のみで車両発進を行うモータ車両発進制御を行い、前記勾配検出手段で、停車中の勾配が前記判定用傾斜角度以上の上り勾配であることを検出した場合は、車両発進前に、前記内燃機関の運転を行って前記内燃機関の駆動力を車両走行に使用できるエンジン運転状態にしておくと共に、車両発進時には、前記電動発電機の駆動開始と同時に前記内燃機関を前記変速機に接続して、前記電動発電機の駆動力に前記内燃機関の駆動力を加えて、車両発進を行う併用車両発進制御を行うように構成される。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関と電動発電機と変速機を備え、前記内燃機関の駆動力と前記電動発電機の駆動力で走行可能なハイブリッド車両の制御方法において、車両停車時において当該ハイブリッド車両が停車している場所の勾配を検出し、停車中の勾配が予め設定した上り勾配の判定用傾斜角度未満の勾配であることを検出した場合は、前記内燃機関の運転を停止し、車両発進時には、前記電動発電機の駆動力のみで車両発進を行うモータ車両発進制御を行い、停車中の勾配が前記判定用傾斜角度以上の上り勾配であることを検出した場合は、車両発進前に、前記内燃機関の運転を行って前記内燃機関の駆動力を車両走行に使用できるエンジン運転状態にしておくと共に、車両発進時には、前記電動発電機の駆動開始と同時に前記内燃機関を前記変速機に接続して、前記電動発電機の駆動力に前記内燃機関の駆動力を加えて、車両発進を行う併用車両発進制御を行うことを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１４】
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、内燃機関と電動発電機を備え、電動発電機でアシスト可能なハイブリッド車両において、上り坂での車両発進では、駆動力を伝達できる運転状態にしておいた内燃機関を変速機に接続して内燃機関の駆動力を車両発進に使用できるので、上り坂での車両発進にかかる時間を短縮できて迅速に車両発進することができ、また、上り勾配におけるモータ単独走行による発進を考慮して電動発電機で発生できる最大駆動力を大きくする必要を無くすことができる。
【００１５】
つまり、車両停止時に登坂勾配にある場合は、電動発電機のみでは、発進後の加速が難しく、車両発進が遅れるため、内燃機関を早期に変速機に接続させて、車両発進に必要な駆動力を確保する。これにより、迅速に加速して車両発進を早期に完了することができる。一方、登坂勾配でない場合は、車両発進時から加速を電動発電機のみで行い、内燃機関側ではエンジン回転数を穏やかに上昇させてから内燃機関を変速機に接続する。これにより、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の構成を模式的に示した図で、内燃機関の駆動力と電動発電機の駆動力の両方を車輪に伝達している状態を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の制御方法の制御フローの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の形態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ついて、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、この実施の形態のハイブリッド車両（ＨＥＶ）１は、エンジン（内燃機関）１０と電動発電機（走行用電動機兼発電機）２０と変速機３０を備え、エンジン１０の動力と電動発電機２０の動力を変速機３０を介して車輪３４に伝達する車両であり、エンジン１０と電動発電機２０の両方を走行用の動力源とすることができる車両である。
【００１８】
なお、ここでは、図１のパラレル型ハイブリッド車両を例にして説明するが、必ずしもパラレル型ハイブリッド車両でなくてもよく、内燃機関１０の駆動力と電動発電機２０の駆動力を併用して走行できるハイブリッド車両であればよい。
【００１９】
図１に示すように、このエンジン１０の動力は、エンジン１０に接続するトルクコンバータ１３、接続状態のエンジン走行用クラッチ１４と変速機３０とプロペラシャフト３１を介して差動装置（デファレンシャルギア）３２に伝達され、更に、車軸３３を介して車輪３４に伝達される。
【００２０】
一方、電動発電機２０の動力は、バッテリ２２に充電（蓄電）された電力がインバータ２１を介して電動発電機２０に供給されることで発生し、この動力は、接続状態のモータ走行用クラッチ２３と変速機３０とプロペラシャフト３１を介して差動装置３２に伝達され、更に、車軸３３を介して車輪３４に伝達される。
【００２１】
これらにより、エンジン１０の動力と電動発電機２０の動力の一方又は両方が変速機３０を介して、車輪３４に伝達され、ハイブリッド車両１が走行する。
【００２２】
この図１の構成では、エンジン走行用クラッチ１４の接続及び断絶の切り替えにより、エンジン１０の動力の車輪３４への伝達と遮断を行い、また、モータ走行用クラッチ２３の接続及び断絶の切り替えにより、電動発電機２０の動力の車輪３４への伝達と遮断を行うが、エンジン１０の動力又は電動発電機２０の動力の伝達と遮断を適宜切り替えることができればよく、必ずしも、エンジン走行用クラッチ１４又はモータ走行用クラッチ２３を設けなくてもよい。
【００２３】
そして、エンジン１０と電動発電機２０と変速機３０を備えたハイブリッドシステム２、及び、ハイブリッド車両１の制御を行うための制御装置４０が設けられ、この制御装置４０により、エンジン１０の全般の制御、インバータ２１による電動発電機２０の全般の制御、エンジン走行用クラッチ１４の断接制御とモータ走行用クラッチ２３の断接制御を含むハイブリッドシステム２の全般の制御を含むハイブリッド車両１の全般の制御等々を行う。
【００２４】
また、このハイブリッドシステム２を搭載するハイブリッド車両１を制御する制御装置４０は、停車時においてハイブリッド車両１が停車している場所の勾配αを検出する勾配検出手段４１を備えて構成される。
【００２５】
この勾配検出手段４１は、勾配センサや加速度センサ（Ｇセンサ）等で構成することができ、車両の加速や減速や振動の影響が無い停車中での計測であるので、精度よく勾配αを検出することができる。さらに、この勾配検出手段４１では、停車中の勾配αが予め設定した上り勾配の判定用傾斜角度αｃ未満の勾配であるか、停車中の勾配αがこの勾配の判定用傾斜角度αｃ以上の上り勾配であるかを検出する。
【００２６】
そして、制御装置４０は、勾配検出手段４１で、停車中の勾配αが判定用傾斜角度αｃ未満の勾配であることを検出した場合は、エンジン１０の運転を停止し、車両発進時には、電動発電機２０の駆動力Ｑｍのみで車両発進を行うモータ車両発進制御を行う。
【００２７】
また、勾配検出手段４１で、停車中の勾配αが判定用傾斜角度αｃ以上の上り勾配であることを検出した場合は、車両発進前に、エンジン１０の運転を行ってエンジン１０の駆動力を車両走行に使用できるエンジン運転状態にしておくと共に、車両発進時には、電動発電機２０の駆動開始と同時にエンジン１０を変速機３０に接続して、電動発電機２０の駆動力Ｑｍにエンジン１０の駆動力Ｑｅを加えて、車両発進を行う併用車両発進制御を行う。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態のハイブリッド車両の制御方法について、図２の制御フローを参照しながら説明する。この図２の制御フローは、ハイブリッド車両１の運転が開始さ、ハイブリッド車両１が停車する度に、上級の制御フローから呼ばれて、図２の制御フローが実施されると上級の制御フローに戻ることを繰り返し行い、ハイブリッド車両１の運転が停止されると、上級の制御フローと共に終了する制御フローとして示している。なお、図２の制御フローの途中でハイブリッド車両１の運転が停止されると、割り込みによりリターンに行って上級の制御フローに戻り、上級の制御フローと共に終了する。
【００２９】
この図２の制御フローが開始されると、ステップＳ１１で、勾配検出手段４１で検出した停車中の勾配αが、予め設定した上り勾配の判定用傾斜角度αｃ未満の勾配であるか否かを判定する。
【００３０】
このステップＳ１１の判定で、勾配αが、判定用傾斜角度αｃ未満の場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１２に行き、エンジン１０の運転を停止し、次のステップＳ１３で、車両発進であるか否かを判定し、車両発進でない場合は（ＮＯ）、予め設定した制御時間Δｔｉを経過した後ステップＳ１３に戻る。一方、ステップＳ１３で、車両発進である場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１４に行き、電動発電機２０の駆動力Ｑｍのみで車両発進を行うモータ車両発進制御を行い、車両発進が完了したら、リターンに行き、上級の制御フローに戻る。
【００３１】
一方、ステップＳ１１の判定で、勾配αが、判定用傾斜角度αｃ以上の場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１５に行き、車両発進前に、エンジン１０の運転を行ってエンジン１０の駆動力Ｑｅを車両走行に使用できるエンジン運転状態にしておく。この車両発進前とは、アクセルの踏込などの車両発進の信号が出される前であるので、通常は何時この車両発進の信号が出されるか予測できない。
【００３２】
そのため、予め設定した停止後始動開始時間ｔａ１を車両停止時から経過したら、エンジン１０を始動する。この停止後始動開始時間ｔａ１は、ハイブリッド車両１が走行する地域又は路線の信号の変化の間隔を考慮して算定したり、あるいは、走行中の学習によって算定したりする。
【００３３】
例えば、このハイブリッド車両１における車両停車から車両発進までの待機時間ｔｂ１を順次記憶して、車両停止から車両発進までの平均待機時間ｔｂ２を順次算出し、この学習で得た算出した平均待機時間ｔｂ２から、エンジン１０が運転を開始してから、エンジン１０の駆動力Ｑｅを車両走行に使用できるエンジン運転状態になるまでの始動用時間（予め実験などにより算定できるようにしておく）ｔｃ１を引き算して、この引き算した時間（ｔｂ２−ｔｃ１２）を算出される停止後始動開始時間ｔａ１とする。
【００３４】
その後、次のステップＳ１６で、車両発進であるか否かを判定し、車両発進でない場合は（ＮＯ）、予め設定した制御時間Δｔｉを経過した後、ステップＳ１６に戻る。一方、ステップＳ１６で、車両発進である場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１７で、電動発電機２０の駆動開始と同時にエンジン１０を変速機３０に接続して、電動発電機２０の駆動力Ｑｍにエンジン１０の駆動力Ｑｅを加えて、車両発進を行う併用車両発進制御を行い、車両発進が完了したら、リターンに行き、上級の制御フローに戻る。
【００３５】
なお、図２の制御の途中でハイブリッド車両１の運転が停止されると、割り込みによりリターンに行き、上級の制御フローに戻って、この上級の制御フローの終了とともに、図２の制御フローも終了する。
【００３６】
この図２の制御フローに従った制御によれば、車両停車時においてハイブリッド車両１が停車している場所の勾配αを検出し、停車中の勾配αが予め設定した上り勾配の判定用傾斜角度αｃ未満の勾配であることを検出した場合は、エンジン１０の運転を停止し、車両発進時には、電動発電機２０の駆動力Ｑｍのみで車両発進を行うモータ車両発進制御を行い、停車中の勾配αが判定用傾斜角度αｃ以上の上り勾配であることを検出した場合は、車両発進前に、エンジン１０の運転を行ってエンジン１０の駆動力Ｑｅを車両走行に使用できるエンジン運転状態にしておくと共に、車両発進時には、電動発電機２０の駆動開始と同時にエンジン１０を変速機３０に接続して、電動発電機２０の駆動力Ｑｍにエンジン１０の駆動力Ｑｅを加えて、車両発進を行う併用車両発進制御を行うことができる。
【００３７】
従って、上記のハイブリッド車両１及びハイブリッド車両の制御方法によれば、エンジン１０と電動発電機２０と変速機３０を備え、エンジン１０の駆動力Ｑｅと電動発電機２０の駆動力Ｑｍで走行可能なハイブリッド車両において、上り坂での車両発進では、駆動力Ｑｅを伝達できる運転状態にしておいたエンジン１０を変速機３０に接続してエンジン１０の駆動力Ｑｅを車両発進に使用できるので、上り坂での車両発進にかかる時間を短縮できて迅速に車両発進することができ、また、上り勾配におけるモータ単独走行による発進を考慮して電動発電機２０で発生できる最大駆動力Ｑｍｍａｘを大きくする必要を無くすことができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ハイブリッド車両（ＨＥＶ）
２  ハイブリッドシステム
１０  エンジン（内燃機関）
１３  トルクコンバータ
１４  エンジン走行用クラッチ
２０  電動発電機（走行用電動機兼発電機）
２１  インバータ
２２  バッテリ
２３  モータ走行用クラッチ
３０  変速機
３１  プロペラシャフト
３２  差動装置（デファレンシャルギア）
３３  車軸
３４  車輪
４０  制御装置
４１  勾配検出手段
Ｑｅ  エンジンの駆動力
Ｑｍ  電動発電機の駆動力
Ｑｍｍａｘ  電動発電機で発生する最大駆動力
α  停車時の勾配
αｃ  判定用傾斜角度
【図１】
2015182571.tif 000003
【図２】
2015182571.tif 000004