(57)【要約】【課題】  ハイブリッド車両がストール状態に陥った場合でも、必要十分な駆動力を確保しつつ、バッテリの浪費を低減し、駆動モータ等を保護することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】  アクセルとブレーキの作動が検出されるとともに、前記モータ出力検出手段による検出値が設定値以上である場合には所定のモータ出力低下率に基づいてモータ出力を徐々に低下させる。車速が設定値以上である場合にはモータ出力低下率を設定値未満である場合よりも大きく設定する。【選択図】    図４
2005253151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される発電機と、当該発電機からの電力を用いて駆動される駆動モータと、エンジン動力を駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチ機構とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
アクセルの作動を検出するアクセル検出手段と、
ブレーキの作動を検出するブレーキ検出手段と、
前記駆動モータのモータ出力を検出するモータ出力検出手段と、
アクセルとブレーキの作動が検出されるとともに、前記モータ出力検出手段による検出値が設定値以上である場合には所定のモータ出力低下率に基づいてモータ出力を徐々に低下させるモータ出力制限手段とを有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記クラッチ機構が動力遮断状態に切り換えられた状態のもとで、前記モータ出力制限手段を実行することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のハイブリッド車両の制御装置において、車速を検出する車速検出手段を有し、当該車速検出手段による検出値が設定値以上である場合の前記モータ出力低下率を設定値未満である場合よりも大きく設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はストール時に作動するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の動力源としてエンジンと駆動モータとを併用するハイブリッド車両の駆動方式には、シリーズ式とパラレル式とシリーズ・パラレル式とがある。シリーズ式は発電機により発電される電力をバッテリに充電し、当該バッテリの電力により駆動される駆動モータにより車両を駆動させる駆動方式であり、エンジンは発電機を駆動するために使用される。パラレル式はエンジンを駆動源の主体とし、エンジンに負荷がかかる発進時や加速時には駆動モータを動力源として作動させて駆動力を補助し、軽負荷時には発電機として作動させてバッテリの充電を行なわせる駆動方式である。
【０００３】
シリーズ・パラレル式は、エンジンに加えて、発電機と駆動モータとを独立に有する車両の駆動方式である。シリーズ・パラレル式は駆動モータ作動中でもエンジンにより発電機を作動させて発電し得る点でパラレル式と区別されるが、車両の走行状況に応じて、エンジン単体による駆動と、駆動モータ単体による駆動と、双方を駆動源とする駆動とに切り換えて走行する点でパラレル式と共通している。車両の走行状況に応じてエンジン出力を駆動輪に伝達するため、パラレル式やシリーズ・パラレル式の駆動方式を採用するハイブリッド車両には、エンジン出力を駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチ機構が組み込まれている。
【０００４】
ところで、駆動モータを動力源とするハイブリッド車両においては、駆動モータを駆動するために電流を供給した状態のもとでモータ駆動軸に制動力が加わると、駆動モータはストール状態になる。ストールが発生すると、バッテリが浪費されるとともに、駆動モータ、インバータ等の温度が上昇して出力制限をせざるをえない状態になったり、耐久性を損ねる原因となりかねない。この点、特許文献１には、電気車に適用される制御装置として、ストールを検出するとストール時の電流上限値を設定し、電動機に流れる電流値を抑えてバッテリの電力消費を低減させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２６２４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでに、本願出願人は、エンジン動力が入力される変速機入力軸と、クラッチ機構を介して変速機入力軸に連結される前輪出力軸と、エンジンに直結される発電機からの電力を用いて駆動される駆動モータが装着され前輪出力軸に連結されるモータ駆動軸とを備えるハイブリッド車両に関する技術を開発している（特願２００３−１９６９１５号参照）。このハイブリッド車両においては、特に発進状態から中速域の間では、クラッチ機構を動力遮断状態に切り換えた状態のもとでエンジンを効率の良い領域で定格運転して発電を行ないつつ、駆動モータ単体による走行を行なうことが可能である。
【０００６】
ところで、このように駆動モータ単体で発進し得る車両にあっては、運転者が意図的に行なうストール発進や坂道発進時などのストールが生じやすい状況に対して駆動モータ、インバータ等を有効に保護する必要がある。また、ストールによるバッテリの浪費を抑制するとともに、発進に必要な駆動力を確保する必要もある。
【０００７】
本発明の目的は、ハイブリッド車両がストール状態に陥った場合でも、必要十分な駆動力を確保しつつ、バッテリの浪費を低減し、駆動モータ、インバータ等を保護することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンにより駆動される発電機と、当該発電機からの電力を用いて駆動される駆動モータと、エンジン動力を駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチ機構とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、アクセルの作動を検出するアクセル検出手段と、ブレーキの作動を検出するブレーキ検出手段と、前記駆動モータのモータ出力を検出するモータ出力検出手段と、アクセルとブレーキの作動が検出されるとともに、前記モータ出力検出手段による検出値が設定値以上である場合には所定のモータ出力低下率に基づいてモータ出力を徐々に低下させるモータ出力制限手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記クラッチ機構が動力遮断状態に切り換えられた状態のもとで、前記モータ出力制限手段を実行することを特徴とする。
【００１０】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、車速を検出する車速検出手段を有し、当該車速検出手段による検出値が設定値以上である場合の前記モータ出力低下率を設定値未満である場合よりも大きく設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、所定のモータ出力制限条件が成立した場合には、所定のモータ出力低下率に基づいてモータ出力を徐々に低下させることができるので、必要十分な駆動力を確保しつつ、バッテリの浪費を低減し、駆動モータ、インバータ等を有効に保護することができる。とくに、モータ出力低下率は車速に応じて適切に設定することができ、例えば所定の速度以上で走行中の車両がストール状態に陥った際には、モータ出力低下率を大きく設定することによりバッテリの浪費の低減及び駆動モータ、インバータ等の保護を迅速に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明が適用されるハイブリッド車両の一実施の形態を示すスケルトン図である。
【００１３】
このハイブリッド車両は２つの動力源としてエンジン１０と駆動モータ１１とを備えており、このエンジン１０は車両の進行方向に向けて配置されたクランク軸１０ａを備える縦置きエンジンとなっている。エンジン１０と駆動モータ１１との間には、発電機１２、フロントディファレンシャル機構１３そして変速機１４が設けられている。また、ギヤケース１７に組み込まれる変速機１４は相互に平行となる変速機入力軸１５と前輪出力軸１６とを備えており、変速機入力軸１５にはクラッチ機構１８と発電機１２とを介してエンジン１０が連結される一方、前輪出力軸１６にはフロントディファレンシャル機構１３と駆動モータ１１とが連結されている。
【００１４】
ギヤケース１７の車両前方側にはジェネレータケース１９が組み付けられており、このジェネレータケース１９内に発電機１２が収容されている。発電機１２はロータ１２ａとステータ１２ｂとを備えており、ロータ１２ａはエンジン１０のクランク軸１０ａに連結され、ステータ１２ｂはロータ１２ａを囲むようにジェネレータケース１９に固定されている。ロータ１２ａはクランク軸１０ａに連結されているため、エンジン１０を駆動することによって発電が可能となる。
【００１５】
また、クランク軸１０ａにはロータ１２ａを介してエンジン出力軸２０が連結されており、エンジン出力軸２０はエンジン動力によって駆動される。エンジン出力軸２０と変速機入力軸１５との間にはクラッチ機構１８が設けられており、クラッチ機構１８を締結することによってエンジン動力が変速機入力軸１５に伝達され、締結を解除することによってエンジン動力の伝達は遮断される。なお、このクラッチ機構１８は、電磁コイル１８ａを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。
【００１６】
変速機入力軸１５には２つの駆動歯車２１ａ，２２ａが回転自在に設けられており、前輪出力軸１６には２つの従動歯車２１ｂ，２２ｂが固定されている。それぞれの駆動歯車２１ａ，２２ａと従動歯車２１ｂ，２２ｂとは常時噛み合って低速段と高速段の変速歯車列を形成しており、変速機入力軸１５には低速段と高速段のいずれかを動力伝達状態に切り換える同期切換機構２３が設けられている。この同期切換機構２３はシンクロメッシュ機構となっており、変速機入力軸１５に固定されるシンクロハブ２３ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ２３ｂとを備えている。シンクロスリーブ２３ｂを駆動歯車２１ａに噛み合わせると低速段が動力伝達状態となり、駆動歯車２２ａに噛み合わせると高速段が動力伝達状態となる。
【００１７】
クラッチ機構１８を締結するとともに、低速段または高速段を動力伝達状態に切り換えることにより、前輪出力軸１６はエンジン動力によって駆動される。このような前輪出力軸１６の一端には、フロントディファレンシャル機構１３のリングギヤ２４に噛み合うドライブピニオンギヤ２５が固定されており、前輪出力軸１６を経たエンジン動力がフロントディファレンシャル機構１３を介して左右の前輪に分配されるようになっている。
【００１８】
また、ギヤケース１７内には前輪出力軸１６に平行となって連結軸２６が回転自在に収容されている。連結軸２６には伝達歯車２７が固定されており、この伝達歯車２７に常時噛み合う伝達歯車２８が前輪出力軸１６に固定されている。なお、前輪出力軸１６と連結軸２６とは車幅方向にずれており、作図の便宜上、図２において連結軸２６と伝達歯車２７とは破線で示している。
【００１９】
ギヤケース１７の車両後方側にはモータケース２９が取り付けられており、このモータケース２９内に駆動モータ１１が組み込まれている。駆動モータ１１はロータ１１ａとステータ１１ｂとを備えており、ステータ１１ｂはロータ１１ａを囲むようにモータケース２９に固定されている。ロータ１１ａに固定されるモータ駆動軸１１ｃは、ロータ１１ａの両端からそれぞれ突出するようになっており、モータ駆動軸１１ｃの一端が連結軸２６にスプライン結合されている。このように、前輪出力軸１６にはモータ駆動軸１１ｃが連結されており、駆動モータ１１を駆動することによって、前輪出力軸１６にはエンジン動力だけでなくモータ動力の伝達が可能となっている。
【００２０】
また、モータケース２９の車両後方側にはトランスファケース３０が取り付けられており、トランスファケース３０内には後輪に対して動力を伝達するトランスファ機構３１が組み込まれている。トランスファ機構３１は、モータ駆動軸１１ｃの他端にスプライン結合されるトランスファ入力軸３２と、これに平行に配置されるトランスファ出力軸３３とを備えている。トランスファ入力軸３２とトランスファ出力軸３３とは歯車列３４を介して噛み合っており、モータ駆動軸１１ｃからの動力はトランスファ出力軸３３に伝達されるようになっている。
【００２１】
トランスファケース３０より突出するトランスファ出力軸３３には、トルク分配機構としての電子制御式のカップリング３５が連結されている。このカップリング３５は電磁コイル３５ａを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。また、このカップリング３５にはジョイント３６がスプライン結合されており、このジョイント３６には図示しないリヤディファレンシャル機構を駆動するプロペラシャフトが連結されるようになっている。
【００２２】
電磁コイル３５ａを励磁してカップリング３５を締結状態に切り換えることにより、前輪だけでなく後輪に対しても動力を伝達することができる。しかも、電磁コイル３５ａに対する通電電流の大きさに応じてカップリング３５の締結力を制御することができるため、車両の走行状態に応じて前後輪間のトルク分配比を１００：０〜５０：５０の範囲で設定することができる。
【００２３】
駆動モータ１１を駆動制御するため、駆動モータ１１にはインバータ３７を介してバッテリ３８が接続されている。バッテリ３８からの直流電流は、インバータ３７によって交流電流に変換された後に駆動モータ１１のステータコイル１１ｄに供給される。インバータ３７はステータコイル１１ｄに供給する電力の周波数や電圧を調整することにより、走行状況に応じて駆動モータ１１の駆動状態を制御することができる。また、発電機１２のステータコイル１２ｃもインバータ３７を介してバッテリ３８に接続されており、発電された交流電流はインバータ３７によって直流電流に変換されてバッテリ３８に充電されるようになっている。さらには、インバータ３７を介して発電機１２に電力を供給することができるため、発電機１２をスタータモータとして作動させることもできる。なお、各種電装品３９にはＤＣ／ＤＣコンバータ４０を介してバッテリ３８が接続されており、各種電装品３９に供給される電力はＤＣ／ＤＣコンバータ４０によりって所定の電圧（例えば、１２Ｖ）に変換される。
【００２４】
このハイブリッド車両は、エンジン１０と駆動モータ１１とを動力源とし、車両の走行状況に応じて、駆動モータ１１のみで車両を駆動するモータ走行モードとエンジン１０のみで車両を駆動するエンジン走行モードと、両方の動力を用いて車両を駆動するパラレル走行モードとに選択的に切り換えて走行することができる。たとえば、駆動トルクが要求される発進時には駆動モータ１１を用いてモータ走行モードで車両を駆動し、車速の上昇とともにエンジン１０を用いてエンジン走行モードで車両を駆動する。高速走行中に加速する場合などの高負荷時には、駆動モータ１１とエンジン１０とを併用したパラレル走行モードで車両を駆動する。一方、低負荷走行時には、エンジン動力を動力源として発電機１２により発電し、発電された電力エネルギーをバッテリ３８に充電することができる。エンジン１０の始動時には発電機１２を駆動源として作動させてクランク軸１０ａを回転させることができ、更に制動時には駆動モータ１１を発電機として作動させることにより回生された電力をバッテリ３８に充電することができる。
【００２５】
モータ駆動軸１１ｃは伝達歯車２７，２８により前輪出力軸１６に直結されているので、エンジン動力が前輪出力軸１６に伝達されるときには、エンジン動力はモータ駆動軸１１ｃにも伝達される。そして、モータ駆動軸１１ｃはトランスファ出力軸３３に連結されているので、エンジン動力はモータ駆動軸１１ｃを介してトランスファ出力軸３３に伝達され、図示しないプロペラシャフトおよび後輪用の差動歯車機構を介してエンジン動力が後輪に伝達される。モータ駆動軸１１ｃには駆動モータ１１が装着されているので、モータ動力をモータ駆動軸１１ｃに直接伝達し、モータ動力のみ又はこれにエンジン動力を付加して後輪に伝達することもできる。
【００２６】
図２は図１に示すハイブリッド車両の制御回路を示すブロック図であり、モータ出力制御手段としての制御ユニット４１には、車速を検出する車速センサ４２、走行可能なＲｅａｄｙ状態にあるかどうかを判定するイグニッションセンサ４３、アクセルの作動を検出するアクセル検出手段としてのアクセルセンサ４４、ブレーキの作動を検出するブレーキ検出手段としてのブレーキセンサ４５、出力電流値に基づいて駆動モータ１１のモータ出力を検出するモータ出力検出手段としてのモータ出力センサ４６その他のセンサから検出信号が入力されるようになっている。アクセルの作動は、例えばアクセルペダル４７の踏み込み量やアクセル開度を計測することによって検出され、ブレーキの作動は、例えばブレーキペダル４８の踏み込み量に応じて発生するマスターシリンダー内の油圧を計測することによって検出される。
【００２７】
この制御ユニット４１からはエンジン１０、駆動モータ１１、発電機１２、クラッチ機構１８、同期切換機構２３およびインバータ３７その他の装置に制御信号が送られる。制御ユニット４１には、制御信号を演算するマイクロプロセッサ、制御プログラム、演算式、およびマップデータなどを格納するＲＯＭ、および一時的にデータを格納するＲＡＭなどが設けられている。
【００２８】
このようなハイブリッド車両においては、上述の通り、種々の走行モードによる走行が可能であるが、特に発進状態から中速域の間では、クラッチ機構１８を動力遮断状態に切り換えた状態のもとでエンジン１０を効率の良い領域で定格運転して発電を行ないつつ、モータ走行モードにより走行されることが好ましい。ここで、モータ走行モードにより車両を発進させる場合には、運転者が意図的に行なうストール発進や坂道発進時などのストールが生じやすい状況に対して、発進のための必要十分な駆動力を確保しつつ駆動モータ１１を有効に保護するとともにバッテリ３８の浪費を抑制する必要がある。
【００２９】
図３は本発明のハイブリッド車両の制御装置におけるモータ出力制限の処理手順を示すフローチャートであり、ストール時の駆動モータ１１の出力制限手順について図３を参照して説明する。
【００３０】
駆動モータ１１の出力制限は、イグニッションがＯＮ状態つまりＲｅａｄｙ状態にあり、アクセルおよびブレーキのそれぞれがＯＮ状態にあり、モータ出力が設定値以上であるときに実行される。まず、ステップＳ１では、イグニッションセンサ４３からの出力信号に基づきイグニッションセンサ４３によりＲｅａｄｙ状態にあるか否かの判定がなされる。続く、ステップＳ２ではアクセルがＯＮ状態であるか否か、ステップＳ３ではブレーキがＯＮ状態であるか否かの判定がなされる。ここで、アクセルがＯＮ状態にあるものと判定される場合とは、例えばアクセルペダル４７の踏み込み量が設定値以上であることがアクセルセンサ４４により検出された場合であり、ブレーキがＯＮ状態にあるものと判定される場合とは、例えばブレーキペダル４８の踏み込み量が設定値以上であることがブレーキセンサ４５により検出された場合である。
【００３１】
ステップＳ４においてモータ出力センサ４６により検出されるモータ出力が設定値以上であると判定されると、続く、ステップＳ５では所定のモータ出力低下率に基づき駆動モータ１１に供給される電流値を小さくすることによって、モータ出力を徐々に低下させる。これにより、必要十分な駆動力を確保しつつ、バッテリ３８の浪費を低減し、駆動モータ、インバータ等を保護することができる。
【００３２】
このモータ出力低下率は車速に応じて設定することもできる。図４は本発明のハイブリッド車両の制御装置におけるモータ出力制限処理手順の他の実施形態を示すフローチャートである。図４に示されるステップＳ１〜ステップＳ４の各処理は、図３に示されるステップＳ１〜ステップＳ４の各処理と同様であり説明を省略する。
【００３３】
ステップＳ５〜ステップＳ７においては、車速センサ４２により検出される車速が設定値以上である場合の出力制限ディレータイムＴを、車速が設定値未満である場合よりも大きな値であるＴ１（＞Ｔ２）に設定する処理が行なわれる。つまり、車速が設定値以上である場合のモータ出力低下率は設定値未満である場合よりも大きく設定されることになる。続く、ステップＳ８ではステップＳ５〜ステップＳ７において設定された出力制限ディレータイムＴに基づいてモータ出力の制限が行なわれる。これにより、例えば所定の速度以上で走行中の車両がストール状態に陥った際には、モータ出力低下率を大きく設定することによりバッテリの浪費の低減及び駆動モータ、インバータ等の保護を迅速に行なうことができる。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図１には、シリーズ・パラレル式のハイブリッド車両が開示されているが、シリーズ式やパラレル式のハイブリッド車両に本発明を適用するようにしても良い。パーキングブレーキが作動している場合や、車輪が溝に入り込んだ場合にもストールが発生し得るが、これらの場合にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本発明が適用されるハイブリッド車両の一実施の形態を示すスケルトン図である。
【図２】図１に示すハイブリッド車両の制御回路を示すブロック図である。
【図３】本発明のハイブリッド車両の制御装置におけるモータ出力制限処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明のハイブリッド車両の制御装置におけるモータ出力制限処理手順の他の実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  エンジン
１０ａ  クランク軸
１１  駆動モータ
１１ｃ  モータ駆動軸
１２  発電機
１５  変速機入力軸
１６  前輪出力軸
１８  クラッチ機構
２３  同期切換機構
３１  トランスファ機構
３５  カップリング
４７  アクセルペダル
４８  ブレーキペダル
【図１】
2005253151.tif 000003
【図２】
2005253151.tif 000004
【図３】
2005253151.tif 000005
【図４】
2005253151.tif 000006