JP2017185838A - ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンクラッチの接続時のショックを低減しつつ、エンジンクラッチの耐久性を向上させ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】エンジンの運転状態に基づいてエンジンクラッチを断状態から接状態に切り替えるときに、トランスミッションクラッチを半接状態にするとともに、エンジンクラッチの接続距離ｄ、接続速度ｖ、または、エンジンクラッチの動力源である作動媒体Ｏの圧力ｐの指標の内、少なくとも１つの指標の制御を行いながらエンジンクラッチを断状態から接状態に切り替える。【選択図】図２

Description

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。

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）。

このハイブリッド車両において、エンジンより順に、エンジンクラッチ、モータージェネレーター、トランスミッションクラッチ、トランスミッションを備える場合があり、この場合は、エンジンクラッチをエンジンの運転状態に基づいて切り替えている。

特開２００２−２３８１０５号公報

ところで、エンジンの運転状態に基づいてエンジンクラッチを接続するときに、この接続時のショックにより、エンジンクラッチの内部のフライホイール及びクラッチディスクの摩耗が促進されて、エンジンクラッチの耐久性が低下する虞がある。

本発明の目的は、エンジンクラッチの接続時のショックを低減しつつ、エンジンクラッチの耐久性を向上させ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。

上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、エンジン及びモータージェネレーターを車両の走行用の動力源として、前記エンジンより順に、エンジンクラッチ、前記モータージェネレーター、トランスミッションクラッチ、トランスミッションを備えるとともに、これらの装置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、前記エンジンの運転状態に基づいて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ときに、前記トランスミッションクラッチを半接状態にするとともに、前記エンジンクラッチの接続距離、前記エンジンクラッチの接続速度、または、前記エンジンクラッチの動力源である作動媒体の圧力の指標の内、少なくとも１つの指標の制御を行いなが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るように構成される。

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、エンジン及びモータージェネレーターを車両の走行用の動力源として、前記エンジンより順に、エンジンクラッチ、前記モータージェネレーター、トランスミッションクラッチ、トランスミッションを備えるとともに、前記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、前記エンジンクラッチを断状態から接状態に切り替えるときに、前記トランスミッションクラッチを半接状態にするとともに、前記エンジンクラッチの接続距離、前記エンジンクラッチの接続速度、または、前記エンジンクラッチの動力源である作動媒体の圧力の指標の内、少なくとも１つの指標の制御を行いなが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ることを特徴とする方法である。

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、エンジンの運転状態に基づいてエンジンクラッチを接続するときに、エンジンクラッチの接続時のショックを低減しつつ、エンジンクラッチを滑らかに接状態とすることができるので、エンジンクラッチ内部の部材の摩耗を抑制することができ、エンジンクラッチの耐久性を向上させることができる。

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。 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。 エンジンクラッチを断状態から接状態に切り替えるときの経過時間と、エンジンクラッチの接続距離、接続速度、及び、エンジンクラッチの動力源である作動油の圧力との関係を示す図である。

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。

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。

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（湿式クラッチ）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Ｏを動力源とし、作動油Ｏ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明においては、このハイブリッド車両は、エンジン１０及びモータージェネレーター２１を車両の走行用の動力源として、エンジン１０より順に、エンジンクラッチ１４、モータージェネレーター２１、トランスミッションクラッチ１５、トランスミッション３０を備えるとともに、これらの装置と制御装置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。

ここで、制御装置７０が、エンジン１０の運転状態に基づい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が、エンジンクラッチ１４の接続時にショックが発生して、エンジンクラッチ１４の内部の部材であるフライホイール（第１部材）（図示しない）１４ａ及びクラッチディスク（第２部材）１４ｂ（図示しない）の摩耗が促進されて、エンジンクラッチ１４の耐久性が低下する虞がある。

そこで、本発明では、制御装置７０は、エンジン１０の運転状態に基づい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ときに、トランスミッションクラッチ１５を半接状態にするとともに、エンジンクラッチ１４の接続距離ｄ、エンジンクラッチ１４の接続速度ｖ、または、エンジンクラッチ１４の動力源である作動油（作動媒体）Ｏの圧力ｐの指標の内、少なくとも１つの指標の制御を行いなが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。

ここで、トランスミッションクラッチ１５を半接状態にするのは、駆動輪３５側からエンジンクラッチ１４に伝達される動力を低減して、エンジンクラッチ１４の接続時のショックを低減するためである。

なお、エンジンクラッチ１４が接状態となる（断状態となる）ときとは、フライホイール（第１部材）１４ａとクラッチディスク（第２部材）１４ｂとが接触する（断絶する）ときである。また、エンジンクラッチ１４の接続距離ｄは、フライホイール１４ａとクラッチディスク１４ｂの間の距離である。また、エンジンクラッチ１４の接続速度ｖは、フライホイール１４ａとクラッチディスク１４ｂが接近する速度である。

また、上記のハイブリッド車両において、図３に示すように、エンジンクラッチ１４の接続距離ｄ、接続速度ｖ及び作動油Ｏの圧力ｐの全ての指標を用いて、エンジンクラッチ１４の断状態から接状態への切替を制御すると、より好ましい。

すなわち、制御装置７０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ときに、エンジンクラッチ１４の入出力軸の回転数差ΔＮｅが実験等により予め設定される許容回転数α以下となるまでは（図３ではｔ＜ｔ１）、エンジンクラッチ１４のフライホイール１４ａとクラッチディスク１４ｂを接触させずに、エンジンクラッチ１４を断状態としつつ、時間が経過するにつれて、エンジンクラッチ１４の接続距離ｄと接続速度ｖとがともに小さくなるように制御する。

そして、制御装置７０が、エンジンクラッチ１４の入出力軸の回転数差ΔＮｅが許容回転数α以下となってからは（図３ではｔ≧ｔ１）、接続距離ｄと接続速度ｖをゼロにするとともに時間が経過するにつれて、作動油Ｏの圧力ｐを大きくしながら、フライホイール１４ａとクラッチディスク１４ｂを接触させて、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替える制御を行うように構成する。

ここで、エンジンクラッチ１４の入出力軸の回転数差ΔＮｅは、入力軸（エンジン１０側の回転軸）２２ａの回転数Ｎａより、出力軸（モータージェネレーター２１側の回転軸）２２ｂの回転数Ｎｂを減算して算出される。入力軸２２ａの回転数Ｎａは、エンジン回転数検出センサ（図示しない）により検出されるエンジン１０の回転数Ｎｃと同じ値として算出する。出力軸２２ｂの回転数Ｎｂは、モータージェネレーター２１の回転数検出センサ（図示しない）により検出されるモータージェネレーター２１の回転数Ｎｍと同じ値として算出する。

この構成によれば、エンジンクラッチ１４のフライホイール１４ａとクラッチディスク１４ｂが接近する速度（接続速度）ｖを小さくしながら、フライホイール１４ａとクラッチディスク１４ｂの間の距離（接続距離）ｄを小さくしていくので、その後、フライホイール１４ａとクラッチディスク１４ｂが接触した時のショックを低減することができる。

また、エンジンクラッチ１４の入出力軸の回転数差ΔＮｅが許容回転数α以下になってから、フライホイール１４ａとクラッチディスク１４ｂを接触させるので、入出力軸の回転数差ΔＮｅに伴うエンジンクラッチ１４の発生熱量を低減することができ、フライホイール１４ａ及びクラッチディスク１４ｂの摩耗や焼き付きを抑制することができる。

また、フライホイール１４ａとクラッチディスク１４ｂの接触後は、接続距離ｄと接続速度ｖをゼロにするとともに作動油Ｏの圧力ｐを時間の経過とともに大きくして、エンジンクラッチ１４を完接状態とするので、エンジンクラッチ１４を滑らかに完接状態とすることができ、フライホイール１４ａ及びクラッチディスク１４ｂの摩耗を抑制することができる。

以上をまとめると、エンジンクラッチ１４の接続時のショックを低減して、かつ、エンジンクラッチ１４の接続時の発生熱量を低減しつつ、エンジンクラッチ１４を滑らかに完接状態とすることができるので、エンジンクラッチ１４内部の部材（フライホイール１４ａ、クラッチディスク１４ｂ等）の摩耗を抑制することができ、エンジンクラッチ１４の耐久性を向上させることができる。

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２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。

図２の制御フローについて説明する。図２の制御フローは、エンジン１０の運転状態に基づいてエンジンクラッチ１４を接続する（接状態とする）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。図２の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、エンジンクラッチ１４の入出力軸の回転数差ΔＮｅを算出するとともに、トランスミッションクラッチ（ＴＭクラッチ）１５を半接状態にする。エンジンクラッチ１４の入出力軸の回転数差ΔＮｅの算出方法は、上記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。

ステップＳ２０にて、エンジンクラッチ１４を断状態としつつ、エンジンクラッチ（ＥＮクラッチ）１４の接続距離ｄ及び接続速度ｖの両方が時間の経過とともに小さくなるように制御する（距離、速度制御）。ステップＳ２０の制御を開始して予め設定した制御時間を経過後に、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０にて、ステップＳ１０で算出した回転数差ΔＮｅが実験等により予め設定した許容回転数α以下であるか否かを判定する。回転数差ΔＮｅが許容回転数αより上である場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０に戻る。一方、回転数差ΔＮｅが許容回転数α以下である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、作動油Ｏの圧力ｐを時間の経過とともに大きくしながら（油圧制御）、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替える。ステップＳ４０の制御を開始して予め設定した制御時間を経過後に、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０にて、エンジンクラッチ（ＥＮクラッチ）１４が完接状態になったか否かを判定する。エンジンクラッチ１４が完接状態ではない場合（ＮＯ）には、ステップＳ４０に戻る。一方、エンジンクラッチ１４が完接状態である場合（ＹＥＳ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。

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、エンジン１０及びモータージェネレーター２１を車両の走行用の動力源として、エンジン１０より順に、エンジンクラッチ１４、モータージェネレーター２１、トランスミッションクラッチ１５、トランスミッション３０を備えるとともに、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、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替えるときに、トランスミッションクラッチ１５を半接状態にするとともに、エンジンクラッチ１４の接続距離ｄ、エンジンクラッチ１４の接続速度ｖ、または、エンジンクラッチ１４の動力源である作動媒体Ｏの圧力ｐの指標の内、少なくとも１つの指標の制御を行いなが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ことを特徴とする方法となる。

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１０の運転状態に基づいてエンジンクラッチ１４を接続するときに、エンジンクラッチ１４の接続時のショックを低減しつつ、エンジンクラッチ１４を滑らかに接状態とすることができるので、エンジンクラッチ１４内部の部材の摩耗を抑制することができ、エンジンクラッチ１４の耐久性を向上させることができる。

１０ エンジン
１１ エンジン本体
１４ エンジンクラッチ
１５ トランスミッションクラッチ
２０ ハイブリッドシステム
２１ モータージェネレーター
２２ａ エンジンクラッチの入力軸
２２ｂ エンジンクラッチの出力軸
７０ 制御装置
Ｏ 作動油（作動媒体）
ｔ 経過時間
ｄ エンジンクラッチの接続距離
ｖ エンジンクラッチの接続速度
ｐ 作動油の圧力（油圧）
ΔＮｅ エンジンクラッチの入出力軸の回転数差
α 許容回転数

Claims (3)

1. エンジン及びモータージェネレーターを車両の走行用の動力源として、前記エンジンより順に、エンジンクラッチ、前記モータージェネレーター、トランスミッションクラッチ、トランスミッションを備えるとともに、これらの装置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、
   前記エンジンの運転状態に基づいて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ときに、
   前記トランスミッションクラッチを半接状態にするとともに、前記エンジンクラッチの接続距離、前記エンジンクラッチの接続速度、または、前記エンジンクラッチの動力源である作動媒体の圧力の指標の内、少なくとも１つの指標の制御を行いなが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るように構成されるハイブリッド車両。
2. 前記制御装置が、
   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ときに、
   前記エンジンクラッチの入出力軸の回転数差が予め設定される許容回転数以下となるまでは、前記エンジンクラッチの第１部材と第２部材を接触させずに、前記エンジンクラッチを断状態としつつ、時間が経過するにつれて、前記第１部材と前記第２部材の間の距離である接続距離と、前記第１部材と前記第２部材が接近する速度である接続速度とがともに小さくなるように制御するとともに、
   前記エンジンクラッチの入出力軸の回転数差が前記許容回転数以下となってからは、時間が経過するにつれて、前記作動媒体の圧力を大きくしながら、前記第１部材と前記第２部材を接触させて、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請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. エンジン及びモータージェネレーターを車両の走行用の動力源として、前記エンジンより順に、エンジンクラッチ、前記モータージェネレーター、トランスミッションクラッチ、トランスミッションを備えるとともに、前記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、
   前記エンジンクラッチを断状態から接状態に切り替えるときに、
   前記トランスミッションクラッチを半接状態にするとともに、前記エンジンクラッチの接続距離、前記エンジンクラッチの接続速度、または、前記エンジンクラッチの動力源である作動媒体の圧力の指標の内、少なくとも１つの指標の制御を行いなが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ることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。

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