(57)【要約】【課題】ハイブリッド車の電動駆動による発進の際、発進当初に生ずる振動に着目し、これを抑制する。【解決手段】ハイブリッド車に於いて、電動機のみにより車輌を駆動して発進させる当初に、電動機の回転速度が所定値を越えるまでの期間のみ発動されて車輪駆動系に防振効果を及ぼす防振操作を行う。その一つは内燃機関と電動機の間に設けられたクラッチを係合させること、他の一つは電動機に連結された変速歯車装置をニュートラルに切り換えることである。【選択図】図２
2005312172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪駆動系に動力源として内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車にして、前記電動機のみにより車輌を駆動して発進させる当初に該電動機の回転速度が所定値を越えるまでの期間のみ発動されて前記車輪駆動系に防振効果を及ぼす防振操作を行うようになっていることを特徴とするハイブリッド車。
【請求項２】
前記防振操作は、前記内燃機関と前記電動機の間に設けられたクラッチを係合させることであることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
【請求項３】
前記防振操作は、前記電動機に連結された変速歯車装置をニュートラルに切り換えることであることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪駆動系に動力源として内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車に係り、特にその電動駆動発進時の振動を防止することに係る。
【背景技術】
【０００２】
車輪駆動系に動力源として内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車に於いては、車輌走行中に随時行われる内燃機関の始動を滑らかに達成することが望まれることから、電動機により内燃機関を駆動して始動させる際、内燃機関が所定の回転速度に達するまで、電動機と内燃機関の間に設けられたクラッチを滑らせることが下記の特許文献１に記載されている。また同じく、ハイブリッド車に於いて、電動機により内燃機関を駆動して始動させる際、電動機による内燃機関のクランキング開始と同時に燃料噴射を開始したのでは、車輌に大きな衝撃が生ずることに対処し、クランキングに当っては、電動機と内燃機関とを連結するクラッチを半クラッチ状態にすると共に、内燃機関の回転数がアイドリング回転数に達したところで燃料噴射を開始するようにすることが下記の特許文献２に記載されている。また、下記の特許文献３には、有段変速機を備えたハイブリッド車に於いて、変速機変速段の自動切換えを行う際、変速機と内燃機関の間に設けられたクラッチを開閉すると共に、変速段の予測に基づいて電動機によるモータアシストの増減制御行うことが記載されている。
【特許文献１】特開２０００-２５５２８５
【特許文献２】特開２００１-２１９７６５
【特許文献３】特開２００１-３１５５５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ハイブリッド車に於いては、車輌走行中随時内燃機関が始動されることによる機関始動に当っての振動発生の問題があるが、それとは別に、車輌が電動駆動にて発進される際、発進の当初に微かながら車体の一部に振動が生ずるという問題がある。この振動は内燃機関の始動に伴う振動に比べれば微弱なものではあるが、ハイブリッド車では、特に市街地等の走行に於いて、一時停止後の発進は殆ど全て電動駆動にて行われるので、この振動は車輌の乗り心地をかなり損なう恐れがある。
【０００４】
本件発明者等は、この振動の根源について追求を行った結果、それが電動機のトルクリップルによるものであることを見出した。即ち、ハイブリッド車に用いられている電動機或は電動発電機は、環状固定子の中央孔内に、Ｎ極とＳ極とが交互に反転して配置された永久磁石片群よりなる回転子が配置され、固定子の３相巻線に３相交流を流すことにより回転する磁場を発生するようになっているが、かかる動力発生機構では、電磁石片群の配列に於ける僅かの偏差、各電磁石片の磁化特性に於ける僅かの偏差、３相交流の各相間の僅かの位相偏差等により回転子に及ぼされる一連の磁場の作用に斑が生じ、それが電動機或は電動発電機の回転子に生ずるトルクの波打ち（リップル）となって現れ、車体の一部がこれに共振して上記の励振を生じているのである。
【０００５】
本発明は、上記の知見に基づき、そのような発生メカニズムによる車体振動を抑制することにより乗り心地のよさに於いて更に改良されたハイブリッド車を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、車輪駆動系に動力源として内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車にして、前記電動機のみにより車輌を駆動して発進させる当初に該電動機の回転速度が所定値を越えるまでの期間のみ発動されて前記車輪駆動系に防振効果を及ぼす防振操作を行うようになっていることを特徴とするハイブリッド車を提案するものである。
【０００７】
発明の一つの実施の形態として、前記防振操作は、前記内燃機関と前記電動機の間に設けられたクラッチを係合させることであってよい。
【０００８】
また、発明の他の一つの実施の形態として、前記防振操作は、前記電動機に連結された変速歯車装置をニュートラルに切り換えることであってよい。
【発明の効果】
【０００９】
上記の如く、車輌が電動駆動にて発進される際、発進の当初に生ずる微かな車体振動が電動機或は電動発電機の回転子に生ずるトルクリップルに起因するのであれば、そのようなトルクリップルが生ずる電動機或は電動発電機の極低速回転速度範囲、即ち、車輌の電動駆動発進の当初であって電動機或は電動発電機の回転速度が極小さい所定値を越えるまでの期間にてのみ発動を許容されるような防振操作であっても、それによって車輪駆動系に防振効果を及ぼし、そのような振動を有効に抑制することができる。
【００１０】
車輌の電動駆動による発進時に内燃機関と電動機の間に設けられたクラッチを係合させることは、車輌の電動駆動発進の当初であって電動機或は電動発電機の回転速度が極小さい所定値を越えるまでの期間にてのみ発動を許容される操作の一つであり、かかるクラッチの係合によって、電動機或は電動発電機には、その間、内燃機関を空転させるに要する慣性負荷および摩擦負荷がかかり、車輌共振点の移動または歯車の歯打ちを制約することで、それに起因する車体振動を抑制することができる。
【００１１】
車輌の電動駆動による発進時に電動機に連結された変速歯車装置をニュートラルに切り換えることも、車輌の電動駆動発進の当初であって電動機或は電動発電機の回転速度が極小さい所定値を越えるまでの期間にてのみ発動を許容される操作の一つであり、この間、電動機に連結された変速歯車装置がニュートラルに切り換えられることにより、電動機或は電動発電機に生ずるトルクリップルにより変速歯車装置の各部材が部材間に存する遊びによりがたついたり共振したりするのを回避し、またそれに誘発されて車体の一部に振動が生ずることが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明により車輌の電動駆動発進の当初の電動機回転速度が所定値を越えるまでの期間のみ発動されて車輪駆動系に防振効果を及ぼす防振操作を行うことができるハイブリッド車の車輪駆動系の一例を示す概略図である。
【００１３】
図１に於いて、１０は内燃機関であり、１２および１４は電動発電機である。内燃機関の出力軸１６は増速機１８を経て電動発電機１２の回転子２０と連結されており、該回転子２０はクラッチ２２と歯車２４および２６を経て電動発電機１４の回転子２８と連結されるようにている。歯車２６には歯車３０が噛み合っており、歯車３０は差動歯車装置３２を経て一対の車輪３４を駆動するようになっている。電動発電機１２の固定子３６はインバータ３８および昇圧回路４０を経てバッテリ４２と電気的に接続されており、また電動発電機１４の固定子４４はインバータ４６および昇圧回路４０を経てバッテリ４２と電気的に接続されている。
【００１４】
上記の如き車輪駆動系は、車輌が機関駆動されるときには、内燃機関１０の出力軸１６に現れる回転動力を増速機１８により増速し、クラッチ２２を係合させてこれを歯車２４へ伝え、更に歯車２６、３０および差動歯車装置３２を経て一対の駆動輪３４を駆動する要領にて作動する。このときバッテリ４２の充電が必要であれば、電動発電機１２または１４の何れか一方または両方を発電機として作動させて、バッテリの充電を行う。車輌の電動駆動は、バッテリ４２からの電流により主として電動発電機１４を作動させて行われる。この間、クラッチ２２は解放され、内燃機関は停止されてよいが、電動駆動中に電動発電機１２によりバッテリ４２の充電を行ったり、或いは図には示されていない排気浄化触媒の暖機を維持するため、内燃機関が作動されてもよい。
【００１５】
車輌が運行開始時或いは運行途中の一時停止後に電動駆動により発進されるときには、電動駆動が電動発電機１４により行われるとすると、電動発電機１４の回転速度がトルクリップルにより車輪駆動系に振動を惹起する虞れのある所定値を越えるまで、クラッチ２２が係合され、電動発電機１４の回転子２８には増速機１８を介して内燃機関１０の出力軸１６が連結される。電動発電機１４による車輌の電動駆動時にクラッチ２２を連結したのでは、電動発電機１４は内燃機関を空転クランキングしつつ車輌を駆動しなければならず、ハイブリッド車の正常な電動駆動状態としては許容されない状態ではあるが、クラッチ２２が係合されるのは、車輌発進の当初であって、電動発電機１４の回転速度がトルクリップルにより車輪駆動系に振動を惹起する虞れのある範囲の値の上限を越えるまでの極短期間にかぎられるので、これは許容されるものであり、このことによって電動駆動による車輌発進時に車輪駆動系或はそれに接続された車体の一部に振動が生ずることが抑制される。
【００１６】
上記の振動抑制操作をフローチャートにより示せば、図２の如くなる。かかるフローチャートに従った制御は、図には示されていないハイブリッド車の運転スイッチが閉じられている間、図には示されていないマイクロコンピュータを備えた電子式制御装置により行なわれる車輌の電子的運転制御の一環として数〜数１０ミリセカンドの周期にて繰り返し実行されるものである。
【００１７】
制御が開始されると、ステップ１にて制御に必要なデータの読み込みが行われ、それに基づいてステップ２にて電動駆動による車輌の発進が行われることになったか否かが判断される。答がノーであれば、この回の制御はこれにて終了するが、答がイエスであれば、制御はステップ３へ進み、電動発電機（ＭＧ２）１４の回転速度Ｎmg２が上記の通り電動発電機１４の回転速度がトルクリップルにより車輪駆動系に振動を惹起する虞れのある範囲の値の上限である所定のしきい値Ｎvoを越えたか否かが判断される。答がノーである間、制御はステップ４へ進み、クラッチ２２が閉じられる（クラッチオン）。また、図示の例では、クラッチオンに伴って、クラッチおよび増速機１８を経て電動発電機１４に連結された内燃機関１６の回転を助けるため、電動発電機器（ＭＧ１）１２が電動機として作動される（ＭＧ１アシスト）。この状態が実行されるのは極短時間である。
【００１８】
電動発電機１４の回転速度Ｎmg２がトルクリップルにより車輪駆動系に振動を惹起する虞れのある範囲の値の上限である上記のしきい値Ｎvoを越えると、ステップ３の答はノーよりイエスに転ずるので、それより制御はステップ６へ進み、クラッチ２２は解除され（クラッチオフ）、また図示の例では、ステップ７にて電動発電機１２による上記の補助駆動が解除される（ＭＧ１アシストオフ）。
【００１９】
図３は、本発明により車輌の電動駆動発進の当初の電動機回転速度が所定値を越えるまでの期間のみ発動されて車輪駆動系に防振効果を及ぼす防振操作を行うことができるハイブリッド車の車輪駆動系の他の一例を示す概略図である。
【００２０】
図３に於いて、１１０は内燃機関であり、１１２は主として内燃機関に付随して作動する電動発電機であり、１１４は主として車輌を駆動すると共に、車輌の制動時に車体の慣性エネルギを電力として回収する電動発電機である。電動発電機１１４にはバッテリ１１６がインバータ１１８を介して接続されている。尚、図にては省略されているが、電動発電機１１２もまたインバータ１１８を介してバッテリ１１６と接続されている
【００２１】
内燃機関１１０の出力軸１２０にはクラッチ１２２を経て変速歯車装置１２４が連結されている。変速歯車装置１２４は、入力軸１２６、出力軸１２８、入力軸１２６上に固定された第１速用入力歯車１３０、第２速用入力歯車１３２、入力軸１２６上に遊装された第３速用入力歯車１３４、第４速用入力歯車１３６、第５速用入力歯車１３８、入力軸１２６上に固定された後進用入力歯車１４０、出力軸１２８上に遊装され第１速用入力歯車１３０と噛み合った第１速用出力歯車１４２、第２速用入力歯車１３２と噛み合った第２速用出力歯車１４４、第３速用入力歯車１３４と噛み合った第３速用出力歯車１４６、出力軸１２８上に固定され第４速用入力歯車１３６と噛み合った第４速用出力歯車１４８、第５速用入力歯車１３８と噛み合った第５速用出力歯車１５０、後進用出力歯車１５２、第１速用出力歯車１４２または第２速用出力歯車１４４を選択的に出力軸１２８に連結するスライドクラッチ１５４、第３速用入力歯車１３４または第４速用入力歯車１３６を選択的に入力軸１２６に連結するスライドクラッチ１５６、第５速用入力歯車１３８を選択的に入力軸１２６に連結するスライドクラッチ１５８、第３速用出力歯車１４６を選択的に出力軸１２８に連結するスライドクラッチ１６０、後進用入力歯車１４０と後進用出力歯車１５２の間に選択的に噛み合わされるスライド歯車１６２とを有しており、スライドクラッチ１５４、１５６、１５８、１６０またはスライド歯車１６２の選択的切換え操作により、入力軸１２６と出力軸１２８の間に第１速〜第５速のいずれかまたは後進のための変速比を生ずるか、或はこれらいずれの変速段でもなく、入力軸１２６と出力軸１２８の間の連結が解除された所謂ニュートラルの状態とされるようになっている。
【００２２】
第３速用出力歯車１４６には電動発電機１１４の出力軸に設けられた歯車１６４が噛み合わされており、スライドクラッチ１６０により第３速用出力歯車１４６が出力軸１２８に連結されると、電動発電機１１４は出力軸１２８に連結されるようになっている。出力軸１２８はそれに固定された歯車１６６とそれに噛み合わされた歯車１６８を経て差動歯車装置１７０の外枠を駆動し、該差動歯車装置を経て一対の車輪１７２を駆動するようになっている。
【００２３】
かかる変速歯車装置を備えた車輪駆動系に於いては、歯車の噛み合い部やスライドクラッチの噛み合い部に遊びがあり、また固定された歯車を担持する入力軸や出力軸および入力軸や出力軸上に遊装された歯車にはそれぞれ固有の回転慣性モーメントがあることから、その一部に電動発電機１１４のトルクリップルが加えられると、上記の遊びによるがたつきや回転慣性モーメントに基づき変速歯車装置に共振が生ずる虞れがあり、車輌が運行開始時或いは運行途中の一時停止後に電動駆動により発進されるとき、その初期にそれが現実のものとなる。
【００２４】
そこで、本発明によれば、車輌が運行開始時或いは運行途中の一時停止後に電動駆動により発進されるとき、その当初であって電動発電機１１４の回転速度がトルクリップルにより車輪駆動系に振動を惹起する虞れのある所定値を越えるまで、スライドクラッチ１５４、１５６、１５８、１６０の適当なものを解除し、変速歯車装置をニュートラルに切り換え、上記のがたや共振による振動を有効に抑制することができる。変速歯車装置をニュートラルにすることもまた、車輌の電動駆動発進の当初であって電動機或は電動発電機の回転速度が極小さい所定値を越えるまでの期間にてのみ発動を許容される操作の一つであり、かかる暫時の変速歯車装置のニュートラル化により電動機或は電動発電機のトルクリップルにより生じようとする振動が抑制される。
【００２５】
上記の振動抑制操作をフローチャートにより示せば、図４の如くなる。かかるフローチャートに従った制御も、図２のフローチャートによる制御と同様、図には示されていないハイブリッド車の運転スイッチが閉じられている間、図には示されていないマイクロコンピュータを備えた電子式制御装置により行なわれる車輌の電子的運転制御の一環として数〜数１０ミリセカンドの周期にて繰り返し実行されるものである。図４に於いて、図２のフローチャートに於けるステップと同様のステップには図２に於けると同じステップ番号が付されている。
【００２６】
この場合にも、制御が開始されると、ステップ１にて制御に必要なデータの読み込みが行われ、それに基づいてステップ２にて電動駆動による車輌の発進が行われることになったか否かが判断される。答がノーであれば、この回の制御はこれにて終了するが、答がイエスであれば、制御はステップ３へ進み、電動発電機（ＭＧ２）１４の回転速度Ｎmg２が上記の通り電動発電機１１４の回転速度がトルクリップルにより車輪駆動系に振動を惹起する虞れのある範囲の値の上限である所定のしきい値Ｎvoを越えたか否かが判断される。答がノーである間、制御はステップ１１へ進み、変速歯車装置１２４のシフト位置をニュートラル（Ｎ）にすることが行われる。この状態が実行されるのは極短時間である。
【００２７】
電動発電機１１４の回転速度Ｎmg２が上記のしきい値Ｎvoを越えると、ステップ３の答はノーよりイエスに転ずるので、それより制御はステップ１２へ進み、変速歯車装置１２４のシフト位置をニュートラル（Ｎ）にすることは解除される。その後、変速歯車装置１２４のシフト位置は別途変速制御に従って制御される。
【００２８】
以上に於いては本発明を二つの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による車輌電動駆動発進時の防振操作を行うことができるハイブリッド車の車輪駆動系の一例を示す概略図。
【図２】図１のハイブリッド車の車輪駆動系にて行われる振動抑制操作を示すフローチャート。
【図３】本発明による車輌電動駆動発進時の防振操作を行うことができるハイブリッド車の車輪駆動系の他の一例を示す概略図。
【図４】図２のハイブリッド車の車輪駆動系にて行われる振動抑制操作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３０】
１０…内燃機関、１２，１４…電動発電機、１６…内燃機関の出力軸、１８…増速機、２０…電動発電機の回転子、２２…クラッチ、２４，２６…歯車、２８…電動発電機の回転子、３０…歯車、３２…差動歯車装置、３４…車輪、３６…電動発電機の固定子、３８…インバータ、４０…昇圧回路、４２…バッテリ、４４…電動発電機の固定子、４６…インバータ、１１０…内燃機関、１１２，１１４…電動発電機、１１６…バッテリ、１１８…インバータ、１２０…内燃機関の出力軸、１２２…クラッチ、１２４…変速歯車装置、１２６…入力軸、１２８…出力軸、１３０…第１速用入力歯車、１３２…第２速用入力歯車、１３４…第３速用入力歯車、１３６…第４速用入力歯車、１３８…第５速用入力歯車、１４０…後進用入力歯車、１４２…第１速用出力歯車、１４４…第２速用出力歯車、１４６…第３速用出力歯車、１４８…第４速用出力歯車、１５０…第５速用出力歯車、１５２…後進用出力歯車、１５４，１５６，１５８，１６０…スライドクラッチ、１６２…スライド歯車、１６４，１６６，１６８…歯車、１７０…差動歯車装置、１７２…車輪
【図１】
2005312172.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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