JP2005054823A - ハイブリッド車両の変速制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ディーゼルエンジンと、マルチモードトランスミッションと、ディーゼルエンジンとマルチモードトランスミッション間の動力伝達の接離を行うクラッチと、エンジン出力による発電またはバッテリ電力によるエンジン出力のアシストを行うモータジェネレータとを備え、ディーゼルエンジンとモータジェネレータのいずれか一方によっても駆動可能に構成されたディーゼルハイブリッド車両の変速制御方法において、モータジェネレータのみによるEV走行時は、マルチモードトランスミッションのギヤ位置をニュートラル位置に制御する(ステップS10肯定、ステップS11)。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両の変速制御方法に関し、更に詳しくは、ハイブリッド車両のモータジェネレータのみによる走行(EV走行)時に燃費を向上することができるハイブリッド車両の変速制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、地球環境の保全や省資源の観点から、ハイブリッド車両の開発が行われている。このハイブリッド車両は、たとえば、エンジンと、自動変速可能な有段変速機(以下、マルチモードトランスミッションと記す)と、エンジンとマルチモードトランスミッション間の動力伝達の接離を行うクラッチと、エンジン出力による発電またはバッテリ電力によるエンジン出力のアシストを行うモータジェネレータとを備え、エンジンとモータジェネレータのいずれか一方によっても駆動可能に構成されている。
【0003】
上記モータジェネレータは、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの2つの運転状態をとり得るように構成されている。このように構成されたハイブリッド車両は、変速時にはマルチモードトランスミッションが自動変速されるとともに、クラッチが自動的に接離操作される。
【0004】
そして、走行状態に応じてエンジンによる駆動力とモータジェネレータによる駆動力とを使い分け、運転効率が高くなるように制御される。たとえば、発進時等の低速(低回転)もしくは低負荷時においては、エンジン効率が悪いため、エンジンを停止してモータジェネレータだけで走行(EV走行)したり、通常走行時にはエンジンとモータジェネレータの両方が車輪を駆動するように制御される。
【0005】
このようなハイブリッド車両では、EV走行を実現しつつ、マルチモードトランスミッションにおける変速時のトルク抜け(空走感)を低減でき、更に燃費を向上できることが求められている。
【0006】
これらの要請に応えるべく、マルチモードトランスミッションの出力軸とモータジェネレータの出力軸間に主駆動輪のドライブシャフトを配置し、これらを相互に連結することにより、モータジェネレータの出力をドライブシャフトに効率良く伝達できるようにし、モータジェネレータによるトルクアシストおよびモータジェネレータのみによるEV走行を実現できるハイブリッド車両の開発が行われている。
【0007】
なお、走行用駆動源としてディーゼルエンジンおよびモータジェネレータを備えたハイブリッド車両に関する技術が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−234363号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成のハイブリッド車両において更なる燃費の向上を図ろうとする場合、EV走行時に上記ドライブシャフトによって連れ回わされることにより生じるマルチモードトランスミッション内のギヤの潤滑油攪拌抵抗や摩擦抵抗を低減する必要性があることを見出すに至った。
【0010】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ハイブリッド車両のEV走行時に燃費を向上することができるハイブリッド車両の変速制御方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項1に係るハイブリッド車両の変速制御方法は、少なくとも、駆動輪の車軸に変速機を介して駆動力を与える第1の駆動力源と、前記駆動輪の車軸に駆動力を与える第2の駆動力源とを備えたハイブリッド車両の変速制御方法において、前記第2の駆動力源のみによる走行時に、前記変速機の構成要素が前記車軸の回転によって動作する際のエネルギー損失が低減するように当該変速機のギヤ位置を制御することを特徴とするものである。
【0012】
前記第2の駆動力源のみによる走行時には、前記変速機の出力軸が前記車軸の回転により連れ回され、この出力軸に設けられたギヤと、これに噛み合う入力軸側のギヤが連れ回されるので、潤滑油攪拌抵抗や摩擦抵抗によるエネルギー損失が生じる。そこで、この連れ回されるギヤ等の数が低減するように前記変速機のギヤ位置を制御することで、前記攪拌抵抗等のエネルギー損失を低減でき、燃費を向上することができる。
【0013】
また、この発明の請求項2に係るハイブリッド車両の変速制御方法は、請求項1に記載の発明において、前記第2の駆動力源による走行時に、前記変速機のギヤ位置をニュートラル位置に制御することを特徴とするものである。
【0014】
前記変速機のギヤ位置をニュートラル位置に制御することで、前記車軸の回転により連れ回されるギヤ等の数が最少となり、前記攪拌抵抗等のエネルギー損失を最小限にできるので、燃費を向上することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係るハイブリッド車両の変速制御方法をディーゼルハイブリッド車両に適用する例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0016】
先ず、前輪駆動車(FF車)であるディーゼルハイブリッド車両の概略構成について図2に基づいて説明する。ここで、図2は、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。ディーゼルハイブリッド車両(ハイブリッド車両)10には、車両前部に走行駆動源としてのディーゼルエンジン(第1の駆動力源)11が設けられている。
【0017】
なお、このディーゼルエンジン11は、コモンレール方式の燃料噴射システム(図示せず)により燃料噴射量が制御されるようになっている。また、このディーゼルエンジン11は、ターボ過給機(図示せず)を備えている。更に、このディーゼルエンジン11の排気通路には、排気ガス中の炭化水素(HC)を吸着するためのHC吸着触媒(図示せず)を備えている。
【0018】
ディーゼルエンジン11で発生する駆動力は、マルチモードトランスミッション(変速機)12およびドライブシャフト(車軸)14を介して主駆動輪としての前輪13に伝達されるようになっている。
【0019】
このマルチモードトランスミッション12は、走行状態に応じてギヤ段の変速操作をアクチュエータで電気的に自動制御するものである。すなわち、トルクコンバータは搭載されていない。なお、マルチモードトランスミッション12のギヤ段構成については、後述する。
【0020】
ディーゼルエンジン11は、このマルチモードトランスミッション12から指令される要求エンジントルクを出力するために、その燃料噴射量や吸入空気量等を制御されるように構成されている。
【0021】
また、ディーゼルハイブリッド車両10には、ディーゼルエンジン11とマルチモードトランスミッション12間の動力伝達の接離を行うクラッチ12aが備えられており、走行状態に応じて接離操作をアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。
【0022】
また、駆動力を分けて伝達するトランスファ15には、プロペラシャフト16が連結され、その末端には駆動系歯車装置(ギヤトレーン)を一体化したモータジェネレータ(第2の駆動力源)17が連結されている。後輪18は、駆動輪である前輪13に連れ回されるだけの構成となっている。
【0023】
このモータジェネレータ17は、インバータ19を介し、充放電可能な二次電池であるバッテリ20と接続されている。また、このモータジェネレータ17は、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの2つの運転状態をとり得るように構成されている。
【0024】
たとえば、このモータジェネレータ17は、力行運転モードではバッテリ20からの電力供給を受けて、プロペラシャフト16を介しドライブシャフト14を駆動するための動力を発生する。また、回生運転モードでは、モータジェネレータ17は、プロペラシャフト16を介してディーゼルエンジン11あるいはドライブシャフト14から伝達される駆動力を電力に変換し、バッテリ20を充電する。
【0025】
なお、モータジェネレータ17が力行運転モードあるいは回生運転モードのいずれかで運転されるかは、バッテリ20の充電状態SOC(State of Charge)をも勘案して決定される。
【0026】
つぎに、マルチモードトランスミッション12のギヤ段構成について図3に基づいて説明する。ここで、図3は、マルチモードトランスミッションの内部構成を示す模式図である。
【0027】
図3に示すように、マルチモードトランスミッション12は常時噛み合い式であり、内部には後述する各ギヤを備えたインプットシャフト(変速機の構成要素)12bとアウトプットシャフト(変速機の構成要素)12cが平行に配置されている。また、マルチモードトランスミッション12内部には、後述する各ギヤの回転によって攪拌され、各ギヤを潤滑するための潤滑油(変速機の構成要素)を備えている。
【0028】
インプットシャフト12bは、ディーゼルエンジン11のフライホイール側の出力軸(図示せず)とクラッチ12aを介して連結されている。このインプットシャフト12bは、これと一体的に固定された1速ギヤ(変速機の構成要素)G1i、リバースギヤ(変速機の構成要素)Grevi、2速ギヤ(変速機の構成要素)G2iを備えるとともに、駆動力伝達に使用されない時には当該インプットシャフト12bに対して空転し、駆動力伝達に使用される時にはシフター22,23によって適宜選択され、当該インプットシャフト12bとともに回転するように構成された3速ギヤ(変速機の構成要素)G3i、4速ギヤ(変速機の構成要素)G4i、5速ギヤ(変速機の構成要素)G5i、6速ギヤ(変速機の構成要素)G6iを備えている。
【0029】
また、アウトプットシャフト12cは、インプットシャフト12bの各ギヤと対となって噛み合う各ギヤを備えている。すなわち、アウトプットシャフト12cは、アウトプットシャフト12cと一体的に固定された3速ギヤ(変速機の構成要素)G3o、4速ギヤ(変速機の構成要素)G4o、5速ギ(変速機の構成要素)ヤG5o、6速ギヤ(変速機の構成要素)G6oを備えるとともに、駆動力伝達に使用されない時には当該アウトプットシャフト12cに対して空転し、駆動力伝達に使用される時にはシフター24によって適宜選択され、当該アウトプットシャフト12cとともに回転するように構成された1速ギヤ(変速機の構成要素)G1o、2速ギヤ(変速機の構成要素)G2oを備えている。また、アウトプットシャフト12cは、ディファレンシャル14a側に駆動力を伝達するためのディファレンシャル伝達用ギヤGdoを一体的に備えている。
【0030】
以上のように構成されたディーゼルハイブリッド車両10は、図示しない電子制御ユニット(ECU)によって各構成要素とともに以下のように基本制御され、種々の状態で走行することができる。
【0031】
たとえば、ディーゼルハイブリッド車両10が走行を始めた比較的低速な状態では、ディーゼルエンジン11を停止したまま、モータジェネレータ17を力行することにより走行(EV走行)する。なお、EV走行時には、ディーゼルエンジン11は停止され、クラッチ12aは切られた状態となっている。
【0032】
そして、走行開始後にディーゼルハイブリッド車両10が所定の速度もしくは負荷に達すると、モータジェネレータ17を用いてディーゼルエンジン11をクランキングして始動し、当該ディーゼルエンジン11を用いた運転に移行する。
【0033】
定常運転時には、通常は、ディーゼルエンジン11がドライブシャフト14の要求動力とほぼ等しい出力を発生するように運転される。このとき、ディーゼルエンジン11の出力のほぼすべてがドライブシャフト14に伝えられる。
【0034】
一方、バッテリ20の充電状態SOCが予め定められた基準値以下に低下している場合には、ディーゼルエンジン11がドライブシャフト14の要求動力以上の出力で運転され、その余剰動力の一部はモータジェネレータ17によって電力として回生され、バッテリ20の充電に利用される。また、ディーゼルエンジン11の出力トルクが不足する場合には、モータジェネレータ17の駆動によって不足分のトルクがアシストされ、必要トルクを確保することができる。
【0035】
また、上記ディーゼルハイブリッド車両10は、燃料の節約と排気エミッションの低減を図るために、いわゆるエコラン(エコノミー&エコロジーランニング)制御もなされる。すなわち、たとえば、交差点における信号待ち等でディーゼルハイブリッド車両10が停車した場合に、所定の停止条件下でディーゼルエンジン11を自動停止させ、その後、所定の再始動条件下(たとえば、アクセルペダルを踏み込んだとき)でディーゼルエンジン11を再始動させる制御もなされる。
【0036】
以上が本発明に係るディーゼルハイブリッド車両10の基本構成および基本制御動作である。
【0037】
つぎに、本発明の要部である変速制御方法について図1に基づいて説明する。ここで、図1は、この発明の実施の形態に係るディーゼルハイブリッド車両の変速制御方法を示すフローチャートである。
【0038】
本発明は、EV走行時における燃費向上を目的としているので、先ず、ディーゼルハイブリッド車両10がEV走行中であるか否かを判断する(ステップS10)。EV走行中でないならば(ステップS10否定)、つぎのステップS11を実行せずに、EV走行が開始されるまで待機する。なお、通常は、ディーゼルハイブリッド車両10が走行を始めた比較的低速な状態でEV走行を行っていることが多い。
【0039】
EV走行中であるならば(ステップS10肯定)、以下の理由により、マルチモードトランスミッション12のギヤ位置をニュートラルに設定し(ステップS11)、つぎにEV走行が開始されるまで待機する。
【0040】
マルチモードトランスミッション12のギヤ位置をニュートラルに設定するのは、以下の理由からである。上述したように、図2に示すモータジェネレータ17は、プロペラシャフト16およびトランスファ15を介してドライブシャフト14に直結されているので、ディーゼルエンジン11の運転の有無にかかわらず、ドライブシャフト14を駆動することができ、これによりEV走行が可能となっている。
【0041】
また、図3に示すように、マルチモードトランスミッション12のアウトプットシャフト12cは、ディファレンシャル伝達用ギヤGdoおよびディファレンシャル14aを介してドライブシャフト14と連結されているので、EV走行時にはドライブシャフト14の回転により、アウトプットシャフト12cおよびこれと一体の3速ギヤG3o、4速ギヤG4o、5速ギヤG5o、6速ギヤG6oも連れ回されることとなる。
【0042】
上述したように、マルチモードトランスミッション12は、常時噛み合い式のギヤ構成となっているので、ギヤ位置がニュートラル以外の位置に設定されていると、ドライブシャフト14の駆動力が、アウトプットシャフト12cのいずれかのギヤを介してインプットシャフト12bを連れ回すこととなる。
【0043】
インプットシャフト12bが連れ回されれば、これに一時的に係合しているいずれかのギヤ(3速ギヤG3i、4速ギヤG4i、5速ギヤG5i、6速ギヤG6iのいずれか)と、インプットシャフト12bと一体的に固定されている1速ギヤG1i、リバースギヤGrevi、2速ギヤG2iが連れ回されることとなる。
【0044】
これらインプットシャフト12bおよび1速ギヤG1i、リバースギヤGrevi、2速ギヤG2i等の連れ回しは、摩擦抵抗のほか潤滑油の攪拌抵抗を生じさせ、エネルギーロスとなるので、このようなエネルギーロスをできるだけ低減するべきである。
【0045】
そこで、上述のように、EV走行時にマルチモードトランスミッション12のギヤ位置をニュートラルに設定することとした。ギヤ位置をニュートラルに設定すると、ドライブシャフト14の回転により、アウトプットシャフト12cおよび3速ギヤG3o、4速ギヤG4o、5速ギヤG5o、6速ギヤG6oは連れ回される。
【0046】
しかしながら、これらのギヤと噛み合うインプットシャフト12bの3速ギヤG3i、4速ギヤG4i、5速ギヤG5i、6速ギヤG6iは、ニュートラル状態であればインプットシャフト12bに対して空転するので、インプットシャフト12bおよびこれと一体の1速ギヤG1i、リバースギヤGrevi、2速ギヤG2iは、連れ回されることがない。
【0047】
したがって、これらインプットシャフト12bおよびこれと一体の1速ギヤG1i、リバースギヤGrevi、2速ギヤG2iが連れ回されるときに生じる、摩擦抵抗や潤滑油の攪拌抵抗を低減することができる。
【0048】
以上のように、この実施の形態に係るディーゼルハイブリッド車両の変速制御方法によれば、EV走行時にマルチモードトランスミッション12のギヤ位置をニュートラルに設定することで、ドライブシャフト14の連れ回しによるマルチモードトランスミッション12内のエネルギーロスを最小限に抑制し、燃費を向上することができる。
【0049】
なお、必ずしもEV走行時の全域においてマルチモードトランスミッション12のギヤ位置をニュートラル位置に制御する必要はない。たとえば、燃費への影響が大きい中高速域においてのみマルチモードトランスミッション12のギヤ位置をニュートラル位置に制御してもよい。
【0050】
また、走行状況によっては、マルチモードトランスミッション12のギヤ位置を必ずしもニュートラル位置に制御しなくてもよく、当該走行条件時において攪拌抵抗等のエネルギー損失を最小限にできるギヤ位置に制御すればよい。
【0051】
また、上記実施の形態においては、本発明をディーゼルハイブリッド車両10に適用するものとして説明したが、これに限定されず、ガソリンエンジンその他の駆動源を備えたハイブリッド車両に適用してもよい。
【0052】
【発明の効果】
この発明に係るハイブリッド車両の変速制御方法(請求項1)によれば、第2の駆動力源による走行時に、駆動輪の車軸によって連れ回される変速機内のギヤ等の数が低減するように当該ギヤ位置を制御するので、当該ギヤによる潤滑油攪拌抵抗等のエネルギー損失を低減でき、燃費を向上することができる。
【0053】
また、この発明に係るハイブリッド車両の変速制御方法(請求項2)によれば、第2の駆動力源による走行時に変速機のギヤ位置をニュートラル位置に設定することで、車軸の回転により連れ回されるギヤ等の数を最少にでき、前記攪拌抵抗等のエネルギー損失を最小限にできるので、燃費を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係るディーゼルハイブリッド車両の変速制御方法を示すフローチャートである。
【図2】ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。
【図3】マルチモードトランスミッションの内部構成を示す模式図である。
【符号の説明】
10 ディーゼルハイブリッド車両(ハイブリッド車両)
11 ディーゼルエンジン(第1の駆動力源)
12 マルチモードトランスミッション(変速機)
12a クラッチ
12b インプットシャフト(変速機の構成要素)
12c アウトプットシャフト(変速機の構成要素)
13 前輪(駆動輪)
14 ドライブシャフト(車軸)
14a ディファレンシャル
15 トランスファ
16 プロペラシャフト
17 モータジェネレータ(第2の駆動力源)
18 後輪
19 インバータ
20 バッテリ
G1i,G1o 1速ギヤ(変速機の構成要素)
G2i,G2o 2速ギヤ(変速機の構成要素)
G3i,G3o 3速ギヤ(変速機の構成要素)
G4i,G4o 4速ギヤ(変速機の構成要素)
G5i,G5o 5速ギヤ(変速機の構成要素)
G6i,G6o 6速ギヤ(変速機の構成要素)
Grevi リバースギヤ(変速機の構成要素)
Claims (2)
- 少なくとも、駆動輪の車軸に変速機を介して駆動力を与える第1の駆動力源と、
前記駆動輪の車軸に駆動力を与える第2の駆動力源と、
を備えたハイブリッド車両の変速制御方法において、
前記第2の駆動力源のみによる走行時に、前記変速機の構成要素が前記車軸の回転によって動作する際のエネルギー損失が低減するように当該変速機のギヤ位置を制御することを特徴とするハイブリッド車両の変速制御方法。 - 前記第2の駆動力源による走行時に、前記変速機のギヤ位置をニュートラル位置に制御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変速制御方法。
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