(57)【要約】【課題】  内燃機関と機械式自動変速機との間に電動モータを備えると共に、クラッチ機構を介して燃焼機関と電動モータとを接断可能に構成したハイブリッド車両において、変速時における運転者への違和感を解消でき、ドライバビリティ、加速性能を改善する。【解決手段】  本発明は、内燃機関１と電動発電機２との間に自動クラッチ機構４が介装され、該自動クラッチ機構４にてクラッチ接続状態とクラッチ切断状態とを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両の制御装置であって、自動変速の際に、クラッチ切断状態において機械式自動変速機の変速操作が完了した後、クラッチ接続状態とするまでの間において、電動モータにより機械式自動変速機の入力軸を回転駆動して車両の走行をアシストすると共に、走行抵抗の大きさに応じてアシスト度合いを可変に制御する。【選択図】図３
2016088237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源である燃焼機関と、駆動源である電動モータと、機械式自動変速機と、が動力伝達方向下流側に向かってこの順番で備えられていると共に、燃焼機関と、電動モータと、の間に自動クラッチ機構が介装され、該自動クラッチ機構を介して、燃焼機関と電動モータの回転連結を接続したクラッチ接続状態と、燃焼機関と電動モータの回転連結を切断したクラッチ切断状態と、を切り替え可能に構成されたハイブリッド車両の制御装置であって、
自動変速の際に、自動クラッチ機構によるクラッチ切断状態において機械式自動変速機の変速操作が完了した後、クラッチ接続状態とするまでの区間において、電動モータにより機械式自動変速機の入力軸を回転駆動して車両の走行をアシストすると共に、
走行抵抗の大きさに応じてアシスト度合いを可変に制御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】
走行抵抗の大きさに応じてアシスト度合いを可変に制御することで、自動変速中の車速変化を所定レベルに維持することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記区間の後、燃焼機関の出力トルク制限を解除するまで前記制御を継続することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
アシスト度合いには、アシスト量及びアシスト時間の少なくも一方が含まれることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の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、内燃機関と電動機を駆動源として備えたＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド車両）の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、内燃機関と、同期装置を備えた機械式自動変速機と、内燃機関と機械式自動変速機との間に介装された電動モータと、を備えたハイブリッド車両において、変速時の同期作用を前記同期装置による同期と前記電動モータの回転制御との双方により行う併用同期機能を有すると共に、前記同期装置の入力回転数と前記電動モータの目標回転数との差が一定値より大きいときは、前記併用同期機能による同期を行い、前記一定値より小さいときは前記同期装置による同期のみとすることを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１４１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１や図１に示されるように、内燃機関の出力軸と、機械式自動変速機（ＡＴＭ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｍａｎｕａｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の入力軸と、の間に電動モータを備えると共に、自動クラッチ機構を介して内燃機関の出力軸を電動モータの回転軸に対して接断可能（接続状態と、切断状態と、を切り替え可能）に構成したハイブリッド車両において、従来、機械式自動変速機により自動変速する際には、自動クラッチ機構により、内燃機関の出力軸と、電動モータの回転軸延いては機械式自動変速機の入力軸と、の回転連結を切り離した状態（切断状態）とし、内燃機関及び電動モータの出力トルクをゼロに制限してから実施している。
【０００５】
従って、運転者（ドライバ）は、アクセルペダルを踏み続けているにもかかわらず（加速要求しているにもかかわらず）、自動変速の度に加速度が断続的となり、運転者に違和感を与えると共に、ドライバビリティと加速性能を損なってしまうといったおそれがあった。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、内燃機関の出力軸と、機械式自動変速機の入力軸と、の間に電動モータを備えると共に、クラッチ機構を介して燃焼機関と電動モータとを接断可能に構成したハイブリッド車両において、変速時における運転者への違和感を解消でき、ドライバビリティ、加速性能を改善することができるハイブリッド車両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】
【０００７】
このため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、
駆動源である燃焼機関と、駆動源である電動モータと、機械式自動変速機と、が動力伝達方向下流側に向かってこの順番で備えられていると共に、燃焼機関と、電動モータと、の間に自動クラッチ機構が介装され、該自動クラッチ機構を介して、燃焼機関と電動モータの回転連結を接続したクラッチ接続状態と、燃焼機関と電動モータの回転連結を切断したクラッチ切断状態と、を切り替え可能に構成されたハイブリッド車両の制御装置であって、
自動変速の際に、自動クラッチ機構によるクラッチ切断状態において機械式自動変速機の変速操作が完了した後、クラッチ接続状態とするまでの区間において、電動モータにより機械式自動変速機の入力軸を回転駆動して車両の走行をアシストすると共に、
走行抵抗の大きさに応じてアシスト度合いを可変に制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明において、走行抵抗の大きさに応じてアシスト度合いを可変に制御することで、自動変速中の車速変化を所定レベルに維持することを特徴とすることができる。
【０００９】
本発明において、前記区間の後、燃焼機関の出力トルク制限を解除するまで前記制御を継続することを特徴とすることができる。
【００１０】
本発明において、アシスト度合いには、アシスト量及びアシスト時間の少なくも一方が含まれることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、内燃機関の出力軸と、機械式自動変速機の入力軸と、の間に電動モータを備えると共に、クラッチ機構を介して燃焼機関と電動モータとを接断可能に構成したハイブリッド車両において、変速時における運転者への違和感を解消でき、ドライバビリティ、加速性能を改善することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の自動クラッチ機構と機械式自動変速機を備えた構成例を概略的に示す全体構成図である。
【図２】同上実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置により実行される自動変速制御中の電動モータのアシスト制御の一例を説明するタイミングチャートであり、（Ａ）は内燃機関（ＥＮＧ）及び電動モータ（ＭＧ）の回転数（回転速度）の変化の様子の一例を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は内燃機関（ＥＮＧ）及び電動モータ（ＭＧ）の出力トルクの変化の様子の一例を示すタイミングチャートであり、（Ｃ）は変速段（変速ギア位置）の変化の様子の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】同上実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置により実行される自動変速制御中の電動モータのアシスト制御の他の一例（アシスト度合いの可変制御）を説明するためのタイミングチャートであり、（Ａ）は本制御を実行しない場合の車速変化の様子の一例を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は本制御を実行した場合の車速変化の様子の一例を示すタイミングチャートであり、（Ｃ）は内燃機関（ＥＮＧ）及び電動モータ（ＭＧ）の出力トルク（出力軸上トルク）の変化の様子の一例を示すタイミングチャートであり、（Ｄ）は自動クラッチ機構のクラッチ接続状態（断：クラッチ切断状態、半接：半クラッチ状態、接：クラッチ接続状態）の変化の様子の一例を示すタイミングチャートである。（Ｅ）は変速段（変速ギア位置）の変化の様子の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】従来のハイブリッド車両の制御装置により実行される自動変速制御中の電動モータのアシスト制御の一例を説明するタイミングチャートであり、（Ａ）は内燃機関（ＥＮＧ）及び電動モータ（ＭＧ）の回転数（回転速度）の変化の様子の一例を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は内燃機関（ＥＮＧ）及び電動モータ（ＭＧ）の出力トルクの変化の様子の一例を示すタイミングチャートであり、（Ｃ）は変速段（変速ギア位置）の変化の様子の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１４】
本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）には、図１に示すように、駆動源である燃焼機関の一例である内燃機関（エンジン：ＥＮＧ）１と、駆動源である電動発電機（電動モータ：ＭＧ）２と、機械式自動変速機３と、が動力伝達方向下流側に向かってこの順番で備えられていると共に、内燃機関（エンジン）１と、電動発電機２と、の間に自動クラッチ機構４が介装され、該自動クラッチ機構４を介して、内燃機関１と電動発電機２の回転連結を接続したクラッチ接続状態と、内燃機関１と電動発電機２の回転連結を切断したクラッチ切断状態と、を切り替え可能に構成されている。
【００１５】
なお、機械式自動変速機３は、従来の機械式手動変速機（所謂マニュアルミッション）において運転者が行っていたシフト操作を、空気や油圧などの各種アクチュエータによって操作するように構成したもので、運転者のマニュアル指示に基づいて或いは車速やアクセルペダル踏み込み量などに従った変速マップに基づいて選択される変速段（変速ギア）へ、前記各種アクチュエータにより自動的に変速操作が行われるようになっている。
【００１６】
機械式自動変速機３のより具体的なメカニズムは、入力軸或いは出力軸の一方に対して回転連結されると共に軸方向に並んで配設される複数の回転連結側変速ギアと、対応する回転連結側変速ギアに各々噛合されると共に入力軸或いは出力軸の他方に対して同軸的かつ回転自在に配設される複数の回転自在側変速ギアと、を備え、前記複数の回転自在側変速ギアのうちから選択される一つに、前記他方と一体的に回転連結されつつ軸方向に移動可能に構成される可動部材を、運転者のマニュアル指示或いは前記変速マップに従って駆動指示される駆動手段（シフトアクチュエータなど）から提供される駆動力を介して自動的に移動させて係合させることにより、所定の変速比で前記一方と前記他方とを回転連結するように構成されている。
【００１７】
また、自動クラッチ機構４は、従来のメカニカルクラッチ（例えば、弾性付勢されたクラッチディスクによりクラッチ板を内燃機関１のフライホイールとの間で圧着する摩擦式のクラッチ機構）を空気や油圧などの各種アクチュエータによって操作するように構成したもので、運転者のマニュアル指示に基づいて或いは車速やアクセルペダル踏み込み量などに従った変速マップに基づいて選択される変速段へ変速操作が行われるときに、内燃機関１の出力軸を電動モータ２の回転軸から切り離した状態にできるように構成されている。
【００１８】
なお、電動発電機２は、かご形誘導機により構成され、界磁巻線に回転軸の回転速度（回転数）より大きい回転速度を有する回転磁界を与える三相交流電流を供給して駆動すると、電動モータとして動作し、界磁巻線に回転軸の回転速度より小さい回転速度を有する回転磁界を与える三相交流電流を供給すると、回転軸に与えられる機械エネルギが電気エネルギに変換されて、これを三相交流として界磁巻線から取り出すことができるように構成されている。
【００１９】
電動発電機２を車両駆動源として機能させるために当該電動発電機２に供給する交流電流は、電池２２から供給される直流電流をインバータ回路２１により変換して得る。
また、電動発電機２が発電機として動作されるときに発生される三相交流は、インバータ回路２１により直流電流に変換され、電池２３を充電することで回生されるようになっている。
【００２０】
なお、電池２２の標準的な端子電圧は、例えば２８８Ｖであり、これは車両の電気設備において利用するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３により２４Ｖに変換されて、バッテリ２４に接続されている。
【００２１】
ここで、上述したような構成を有するハイブリッド車両において、従来は、機械式自動変速機３により自動変速する際には、自動クラッチ機構４により、内燃機関１の出力軸と、電動発電機２の回転軸延いては機械式自動変速機３の入力軸と、の回転連結を切り離した状態（切断状態）とし、この接断状態において、内燃機関及び電動モータの出力トルクをゼロに制限してから実施していた。
【００２２】
すなわち、従来は、図  に示すように、区間ｔ１で内燃機関１及び電動発電機２の出力トルク制限を行い、その後の区間ｔ２で機械式自動変速機３における変速操作を実行する。そして、変速操作（ギアＩＮ）が完了した後、区間ｔ３で内燃機関１の回転数が低下して電動発電機２の回転数と一致する付近にて自動クラッチ機構４を接続し、区間ｔ４にて内燃機関１のトルク制限を解除して目標トルク（目標分担率：内燃機関１と電動発電機２の出力トルクの分担率）に制御するようになっている。
【００２３】
なお、区間ｔ１は、自動変速処理が開始されて、自動クラッチ機構４のクラッチ接続状態から切断処理が開始され半クラッチ状態を経て実際に自動クラッチ機構４が切断状態となるまでに要する時間（期間）である。
【００２４】
このように、区間ｔ２で内燃機関１の回転数が低下するのを待っている間は、駆動輪には駆動力が伝達されることがないため、運転者（ドライバ）は、アクセルペダルを踏み続けているにもかかわらず（加速要求しているにもかかわらず）車両は加速しないので、自動変速の度に加速度が断続的となり、運転者に違和感を与えると共に、ドライバビリティと加速性能が損なわれていた。
【００２５】
このため、本実施の形態では、図２に示すように、区間ｔ３において、電動発電機２により、変速完了後の機械式自動変速機３の入力軸を回転駆動して車両の走行をアシストするように制御する。
【００２６】
これにより、車両は加速されて、電動発電機２及び機械式自動変速機３の回転数が上昇するため、区間ｔ３にて低下している内燃機関１の回転数と一致するまでの時間が短縮されるため、クラッチ断からクラッチ接までの時間（内燃機関１の出力トルク制限が解除されるまでの時間）が所定時間（ｔ＿ｃｌ）だけ短縮されることになる。
【００２７】
従って、運転者には、機械式自動変速機３の変速完了後の自動クラッチ機構４が切断されている間に、電動発電機２により車両を駆動して加速させること、更には、この間に、かかる電動発電機２による車両の駆動によって電動発電機２及び機械式自動変速機３の回転数が上昇するため、区間ｔ３にて低下している内燃機関１の回転数と一致するまでの時間が短縮されることで、クラッチ接までの時間（区間ｔ３）が所定時間（ｔ＿ｃｌ）だけ短縮されるため、変速操作の開始後早期に内燃機関１の出力トルク制限を解除することができるので、変速の際にアクセルペダルを踏み続けているにもかかわらず車両は加速しないので自動変速の度に加速度が断続的となるといった変速時における運転者への違和感を解消することでき、ドライバビリティ、加速性能を改善することができる。
【００２８】
なお、自動変速時においてクラッチが切断されている区間ｔ３において、車重や走行路面の勾配抵抗に対する牽引力が失われるため車両に減速度が生じるが、その減速度合いは、勾配抵抗の大きさに比例するため、それに伴って車速の落ち込みが顕著となるおそれもあり、かかる場合には運転者にストレスを与えるおそれも想定される。
【００２９】
このため、本実施の形態では、平坦路の場合、走行路面の勾配（抵抗）が小さい場合、走行路面の勾配（抵抗）が大きい場合などと、走行抵抗に応じて、電動発電機２の駆動力（アシスト量やアシスト期間（時間））を可変に制御するように構成されている。
【００３０】
すなわち、図３（Ａ）に示すように、平坦路の場合、走行路面の勾配（抵抗）が小さい場合、走行路面の勾配（抵抗）が大きい場合など、走行抵抗に応じて、車両の減速度合い（車速の低下度合い）が異なるため、運転者にストレスを与えるおそれや加速性能を損なうおそれがある。
【００３１】
そして、図３（Ｃ）に示すように、自動変速の際に、自動クラッチ機構４によるクラッチ切断状態において、機械式自動変速機３の変速操作が完了した（ギアＩＮ）後クラッチ接続状態となるまでの区間ｔ３において、電動発電機２により機械式自動変速機３の入力軸を回転駆動して車両の走行をアシストするが、その際に、車両総重量（積荷重量）の大小や路面勾配の大小等の走行抵抗の大きさに応じて、アシスト度合い（アシスト量やアシスト期間（時間））を可変に制御する。
【００３２】
但し、図３（Ｃ）に示したように、区間ｔ３の後、内燃機関１の出力トルク制限を解除して目標トルク（目標分担率：内燃機関１と電動発電機２の出力トルクの分担率）に制御するまで継続して、車両総重量（積荷重量）の大小や路面勾配の大小等の走行抵抗の大きさに応じて、アシスト度合い（アシスト量やアシスト期間（時間））を可変に制御することができ、このようにすることで、一層滑らかで円滑な車両の走行を実現することができる。
【００３３】
前記アシスト量やアシスト期間（時間）は、車両総重量（積荷重量）、路面勾配、要求エンジントルク、クラッチ伝達率（ＣＬ伝達率：半クラッチ状態からクラッチ完全接続まで密着力の変化に応じて変化する内燃機関１の出力軸と機械式自動変速機３の入力軸との間の回転の伝達率）、車速、変速段位置などに基づいて算出される。
【００３４】
なお、車両重量や路面勾配などの走行抵抗は、それぞれ実測することも可能であるし、車速センサ、加速度センサ、内燃機関１や電動発電機２の出力情報などに基づいて推定することができる。
【００３５】
本実施の形態によれば、図３（Ｂ）に示したように、図３（Ａ）に比べて自動変速の際の車速の落ち込みを軽減することができ、更に、自動変速の際の車速の落ち込み度合い（車両の減速度合い）を走行抵抗にかかわらず略一定レベル（例えば平坦路でのレベル）に維持することができ、以って運転者のストレスを軽減することができることになる。
【００３６】
すなわち、本実施の形態によれば、走行抵抗の大きさに応じてアシスト度合い（アシスト量やアシスト期間（時間））を可変に制御するようにしたので、自動変速中の車速変化を所定レベルに維持することができ、以って運転者のストレスを軽減することができることになる。
【００３７】
このように、本実施の形態によれば、自動変速の際に、自動クラッチ機構４によるクラッチ切断状態において機械式自動変速機３の変速操作が完了した（ギアＩＮ）後、内燃機関１の出力トルク制限が解除されるまでの区間ｔ３において、電動発電機２により機械式自動変速機３の入力軸を回転駆動して車両の走行をアシストするが、その際に、車両総重量（積荷重量）の大小や路面勾配の大小等の走行抵抗の大きさに応じて、アシスト度合い（アシスト量やアシスト期間（時間））を可変に制御するようにしたので、車速の落ち込みを抑制することができると共に、車速の落ち込み度合いを走行抵抗にかかわらず略一定レベル（例えば平坦路でのレベル）に制御することができるため、運転者のストレスを軽減することができる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、内燃機関の出力軸と、機械式自動変速機の入力軸と、の間に電動モータを備えると共に、クラッチ機構を介して燃焼機関と電動モータとを接断可能に構成したハイブリッド車両において、変速時における運転者への違和感を解消でき、ドライバビリティ、加速性能を改善することができる。
【００３９】
本実施の形態では、路面勾配が上り勾配の場合を一例として説明したが、これに限定されるものではなく、下り勾配の場合に、アシスト量を減らすことで、車速の上昇度合いを走行抵抗にかかわらず略一定レベルに制御することで、車両が加速し過ぎるようなおそれを抑制し、運転者のストレスを軽減することも可能である。
【００４０】
なお、本実施の形態では、電動発電機２として説明したが、これに限定されるものではなく、発電機としての機能を持たない電動モータにも本発明は適用可能である。
【００４１】
なお、本実施の形態に係る内燃機関１は、外燃機関等の他の燃焼機関とすることもできる。また、内燃機関はディーゼルエンジン、ガソリンエンジンの他、アルコールその他の雑燃料エンジンなどであって良いものである。
【００４２】
以上で説明した本実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１    内燃機関（本発明に係る燃焼機関に相当）
２    電動発電機（本発明に係る電動モータに相当）
３    機械式自動変速機
４    クラッチ機構
【図１】
2016088237.tif 000003
【図２】
2016088237.tif 000004
【図３】
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【図４】
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