JP4250600B2 - 動力切替制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行駆動力をエンジン及びモータで発生して駆動輪に伝達することにより走行するハイブリッド車両において、走行状況に応じてエンジン及びモータの駆動力の切り替えを行う動力切替制御装置に関する。

近時、内燃機関であるエンジンとモータとを組み合わせて動力を発生して駆動輪に伝達するハイブリッド車両が開発及び実用化されており、燃料消費量や排出ガスの排出量低減化を実現している。

ハイブリッド車両では、エンジン単体の駆動によるエンジン走行モード、モータ単体の駆動によるモータ走行モード及びエンジンの駆動に対してモータによる動力のアシストを行うハイブリッドモード等の走行モードがあり、走行状況や蓄電池の充電状況に応じて自動的に走行モードを切り替えながら走行を行う。

特許文献１に記載されたハイブリッド車両においては、エンジンとモータとの間にクラッチが設けられており、該クラッチを接続又は遮断することにより走行モードの切り替えが行われる。すなわち、モータ走行モードにおいては、クラッチを遮断するとともにコントローラの作用下に該モータを駆動し、変速機等を介して駆動輪に動力を伝達している。一方、エンジン走行モードでは、クラッチを接続するとともにエンジンを駆動することにより、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達して走行する。

ところで、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際に、モータとエンジンのそれぞれの駆動力及び回転速度が一致していない場合には、クラッチの接続に伴い多少の接続音が発生することがある。このような接続音の発生を防止するために、特許文献１に記載されたハイブリッド車両においては、エンジンのトルク及びモータのトルクをそれぞれ検出し、エンジンのトルクをモータによりに吸収しながら、クラッチ入力軸の回転数をクラッチ出力軸の回転数と一致させた上でクラッチを接続している。

特開２０００−２３３１２号公報

前記特許文献１に記載されたハイブリッド車両では、エンジン及びモータのそれぞれのトルクや回転数を制御するため構成が複雑化するとともに、制御手順が煩雑となる。特にトルク検出センサは一般的に高価且つ複雑である。また、構成が複雑化することにともなって走行モードの切り替えのレスポンスの低下が懸念される。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡便な構成及び制御手順によって走行モードの切り替えを行い、且つ走行モードの切り替えにともなう接続音の発生を抑制することができる動力切替制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る動力切替制御装置は、走行駆動力を発生するエンジン及び駆動モータと、入力側が前記エンジンに接続され、出力側が前記駆動モータに接続されたワンウェイクラッチと、アクセル操作量を検出するアクセルセンサと、スロットルモータの作用下にスロットル開度を調整するスロットルバルブと、を有するハイブリッド車両における動力切替制御装置であって、前記アクセルセンサから前記アクセル操作量を読み込み、該アクセル操作量に基づいて前記スロットル開度の目標開度を求め、前記スロットル開度が前記目標開度と一致するように前記スロットルモータを駆動する制御部と、前記ワンウェイクラッチの入力回転速度を検出して前記制御部へ供給する入力回転センサと、前記ワンウェイクラッチの出力回転速度を検出して前記制御部へ供給する出力回転センサと、を備え、前記制御部は、前記入力回転速度と前記出力回転速度との速度差を求め、該速度差が所定値内であるときに、前記目標開度を前記アクセル操作量に基づいて求められる基準値よりも低い値として設定し、その低下量は前記速度差の変化率が大きいほど大きく調整されることを特徴とする。

このように、速度差が所定値内となったとき、つまりワンウェイクラッチが接続される直前から所定の接続制御時間までの間に、基準値よりも低い値の目標開度を設定することにより、エンジンの出力が抑制されて入力回転速度の上昇率が緩やかとなり、ワンウェイクラッチはスムーズに接続されて接続音の発生が抑制される。また、ワンウェイクラッチの入力側及び出力側ともトルク検出センサ又はトルク推定手段が不要であって、簡便且つ廉価である。

この場合、前記制御部は、所定の接続制御時間の経過後、前記目標開度を前記基準値に復帰させることにより、動力切替後には通常の走行フィーリングを保つことができる。

前記制御部は、前記速度差の変化率に基づいて前記ワンウェイクラッチが接続するまでの接続予想時間を求め、該接続予想時間に応じて前記スロットル開度の制御を行うと、より適切な期間だけエンジン出力を低減させることができ、動力切替の迅速化及び接続音の低減を図ることができる。

本発明では、発生する接続音は速度差の変化率に応じて変化すると考えられることから、走行状況に応じて、事前に求められた変化率に基づいて接続音を低減するための適度な低下量を設定することができる。これにより、接続音を十分低減させるとともに、不必要にエンジン出力を低下させることがなく、迅速な動力切替が可能となる。また、クランク軸の回転を無段階に変速するＣＶＴを備え、前記エンジン、前記ＣＶＴ、前記ワンウェイクラッチ及び前記駆動モータが順に直列接続されていてもよい。前記駆動モータの駆動力のみで走行するＥＶ走行モードから前記エンジンの駆動力のみで走行するエンジン走行モードに切替えるときに、前記基準値を低下させてもよい。

本発明に係る動力切替制御装置によれば、速度差が所定値内となったとき、つまりワンウェイクラッチが接続される直前から所定の接続制御時間までの間に、基準値よりも低い値の目標開度を設定することにより、エンジンの出力が抑制されて入力回転速度の上昇率が緩やかとなる。したがって、ワンウェイクラッチはスムーズに接続されて、動力切替時の接続音の発生が抑制される。

以下、本発明に係る動力切替制御装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１０Ｄを参照しながら説明する。

先ず、本実施の形態に係る動力切替制御装置１５０（図５参照）が搭載されるハイブリッド車両１０について図１〜図３を参照しながら説明する。

ハイブリッド車両１０はスクータ式の自動二輪車であって、車体前方に前輪ＷＦを軸支するフロントフォーク１２を有し、該フロントフォーク１２はヘッドパイプ１４を介してハンドル１６の操作によって操舵される。ハンドル１６における右グリップ部は回動可能なアクセルとなっている。アクセル操作量Ａｃｃ（図５参照）はアクセルセンサ１５２（図５参照）により検出される。

ヘッドパイプ１４には後方且つ下方に向けてダウンパイプ１８が取り付けられており、該ダウンパイプ１８の下端には中間フレーム２０が略水平に延設されている。中間フレーム２０の後端には後方且つ上方に向けて後部フレーム２２が設けられている。

中間フレーム２０の後端部には動力源を含むパワーユニット２４の一部が接続されており、該パワーユニット２４は、その後方の端部側に駆動輪である後輪ＷＲが回転可能に取り付けられるとともに、後部フレーム２２に取り付けられたリアサスペンションにより吊り下げられている。

ダウンパイプ１８、中間フレーム２０及び後部フレーム２２の外周は、車体カバー２６で覆われており、該車体カバー２６の後方上部には、搭乗者が着座するシート２８が固定されている。該シート２８とダウンパイプ１８との間における中間フレーム２０の上部には、搭乗者が足を置くステップフロア３０が設けられている。

次に、パワーユニット２４の構成について図２及び図３を参照しながら説明する。なお、図２及び図３はパワーユニット２４の断面平面図及びその一部拡大断面図であり、左右方向が車幅方向、上方向が車両前方、下方向が車両後方に相当する。

図２に示すように、パワーユニット２４は、走行駆動力を発生するエンジン３２及び駆動モータ３４と、エンジン３２を始動させるスタータモータ３６と、エンジン３２のクランク軸３８に設けられた遠心クラッチ４０と、該遠心クラッチ４０を介してクランク軸３８の回転を無段階に変速するＣＶＴ（Continuously Variable Transmission、変速機）４２と、供給される動力を一方向（前進時の回転方向）にのみ伝達するワンウェイクラッチ４４と、回転を減速して後輪ＷＲに伝達する減速機４６とを有する。スタータモータ３６はエンジン３２の始動の用途に限らず、走行駆動の補助用に兼用としてもよい。

エンジン３２のクランク軸３８にはコンロッド５０を介して連結されたピストン５２が設けられている。ピストン５２は、シリンダ５４内を摺動可能であり、シリンダブロック５６はシリンダ５４の軸線が略水平になるように配設されている。シリンダブロック５６の前面にはシリンダヘッド５８が固定され、シリンダヘッド５８及びシリンダ５４並びにピストン５２により混合気を燃焼させる燃焼室３２ａが形成されている。

シリンダヘッド５８には、燃焼室３２ａへの混合器の吸気又は排気を制御するバルブ（図示せず）及び点火プラグ６０が配設されている。バルブの開閉は、シリンダヘッド５８に軸支されたカム軸６２の回転により制御される。カム軸６２は一端側に従動スプロケット６４を備え、従動スプロケット６４とクランク軸３８の一端に設けた駆動スプロケット６６との間には、環状のカムチェーン６８が掛け渡されている。カム軸６２の一端には、エンジン３２を冷却するウォータポンプ７０が設けられている。該ウォータポンプ７０は、その回転軸７０ａがカム軸６２と一体に回転するように取り付けられており、カム軸６２が回転するとウォータポンプ７０を稼動させることができる。

燃焼室３２ａに連通する吸気管路７１（図５参照）には、吸気量を調整するためのスロットルバルブ７２と、該スロットルバルブ７２の下流側の圧力を検出する負圧センサ７３と、燃焼室３２ａに燃料を噴射するインジェクタ７４が設けられている。

クランク軸３８を軸支するクランクケース８０の車幅方向右側には、ステータケース７６が連結されており、その内部には前記のスタータモータ３６が収納されている。該スタータモータ３６は、いわゆるアウタロータ形式のモータであり、そのステータは、ステータケース７６に固定されたティース７８に導線を巻き掛けたコイル８２からなる。一方、アウタロータ８４はクランク軸３８に固定されており、ステータの外周を覆う略円筒形状を有している。また、アウタロータ８４の内周面には、マグネット８６が配設されている。

アウタロータ８４には、スタータモータ３６を冷却するためのファン８８ａが取り付けられており、該ファン８８ａがクランク軸３８に同期して回転すると、ステータケース７６のカバー９２の側面に形成された冷却風取入口９２ａから、冷却用の空気が取り入れられる。

クランクケース８０の車幅方向左側にはケース９４が連結されており、その内部にはクランク軸３８の左端部に固定されたファン８８ｂ、遠心クラッチ４０を介してクランク軸３８に駆動側が連結された前記のＣＶＴ４２、該ＣＶＴ４２の従動側に連結された駆動モータ３４が収納されている。ファン８８ｂは、ケース９４内に収容されたＣＶＴ４２及び駆動モータ３４を冷却するものであり、ＣＶＴ４２に対して駆動モータ３４と同じ側、すなわち、車幅方向左側に配置されている。

ケース９４の車体前方左側には、冷却風取入口９６が形成されており、クランク軸３８に同期してファン８８ｂが回転すると、該ファン８８ｂの近傍に位置する冷却風取入口９６からケース９４内に外気が取り入れられ、駆動モータ３４及びＣＶＴ４２が強制冷却される。

ＣＶＴ４２は、クランクケース８０から車幅方向に突出したクランク軸３８の左端部に遠心クラッチ４０を介して装着された駆動側伝動プーリ９８と、クランク軸３８と平行な軸線をもってケース９４に軸支された駆動軸１００と、該駆動軸１００にワンウェイクラッチ４４を介して装着された従動側伝動プーリ１０２とを有する。ＣＶＴ４２は、さらに駆動側伝動プーリ９８と従動側伝動プーリ１０２との間に巻き掛けられた環状のＶベルト１０６を有しており、いわゆるベルトコンバータを構成している。

ＣＶＴ４２では、クランク軸３８の回転数（つまりエンジン回転数Ｎ０）が上昇すると、ウェイトローラ９８ｂに遠心力が作用して駆動側可動プーリ半体９８ｃが駆動側固定プーリ半体９８ａ側に移動する。この移動した分だけ駆動側可動プーリ半体９８ｃが駆動側固定プーリ半体９８ａに接近し、駆動側伝動プーリ９８の溝幅が減少するので、駆動側伝動プーリ９８とＶベルト１０６との接触位置が駆動側伝動プーリ９８の半径方向外側にずれ、Ｖベルト１０６の巻き掛け径が増大する。これにともない、従動側伝動プーリ１０２においては、従動側固定プーリ半体１０２ａと従動側可動プーリ半体１０２ｂとにより形成される溝幅が増大する。つまり、ＣＶＴ４２においては、エンジン回転数Ｎ０に応じた遠心力の作用によってＶベルト１０６の巻き掛ける径が連続的に変化し、変速比が自動的且つ無段階に変化する。

図３に示すように、遠心クラッチ４０は、スリーブ９８ｄに固定されたカップ状のアウタケース４０ａと、クランク軸３８の左端部に固定されたアウタプレート４０ｂと、アウタプレート４０ｂの外線部にウェイト４０ｃを介して半径方向外側を向くように取り付けられたシュー４０ｄと、シュー４０ｄを半径方向内側に付勢するためのスプリング４０ｅとを有する。遠心クラッチ４０は、エンジン回転数Ｎ０が所定値以下の場合には、クランク軸３８とＣＶＴ４２との間の動力伝達は遮断されている。エンジン回転数Ｎ０が上昇して所定値を超えると、ウェイト４０ｃに働く遠心力がスプリング４０ｅにより半径方向内側に働く弾性力に抗し、ウェイト４０ｃが半径方向外側に移動することによって、シュー４０ｄがアウタケース４０ａの内周面を所定値以上の力で押圧する。これにより、クランク軸３８の回転がアウタケース４０ａを介してスリーブ９８ｄに伝達され、該スリーブ９８ｄに固定された駆動側伝動プーリ９８が駆動される。

次に、ワンウェイクラッチ４４は、カップ状のアウタクラッチ４４ａと、該アウタクラッチ４４ａに同軸に内挿されたインナクラッチ４４ｂと、該インナクラッチ４４ｂからアウタクラッチ４４ａに対して一方向のみに動力を伝達するローラ４４ｃとを有する。アウタクラッチ４４ａは、駆動モータ３４のインナロータ本体を兼ね、インナロータ本体と同一部材で構成されている。さらに、インナクラッチ４４ｂの内周と、従動側固定プーリ半体１０２ａにおけるボス部１０２ｃの左端部とは、互いにスプライン結合されている。

このようなワンウェイクラッチ４４によれば、エンジン３２又は駆動モータ３４の動力は駆動軸１００及び減速機４６を介して後輪ＷＲに伝達される。一方、車両押し歩きの際や回生動作時等における後輪ＷＲ側からの動力は、アウタクラッチ４４ａがインナクラッチ４４ｂに対して空転するので、ＣＶＴ４２又はエンジン３２に伝達されることはなく、この動力を駆動モータ３４で吸収することにより効率的に回生発電を行うことができる。

ケース９４における車体後方側には、前記の駆動モータ３４が駆動軸１００をモータ出力軸となるように設けられている。駆動モータ３４は、いわゆるインナロータ型式であり、そのインナロータ１１２は、ＣＶＴ４２の出力軸でもある駆動軸１００と、カップ状をなしその中央部に形成されたボス部１１２ｂにて駆動軸１００とスプライン結合されたインナロータ本体すなわち前記のインナクラッチ４４ｂと、該インナクラッチ４４ｂの開口側外周面に配設されたマグネット１１２ｃとを備えている。ステータ１１４は、ケース９４内にステータケース１１４ａに固定されたティース１１４ｂに導線を巻回したコイル１１４ｃにより構成されている。

減速機４６は、ケース９４の後端部右側に連なる伝達室１２０に内に設けられており、駆動軸１００及び後輪ＷＲの車軸１２２と平行に軸支された中間軸１２４を備えるとともに、駆動軸１００の右端部及び中間軸１２４の中央部にそれぞれ形成された第１の減速ギア対１２６と、中間軸１２４の右端部及び車軸１２２の左端部にそれぞれ形成された第２の減速ギア対１２８とを備えて構成されている。この減速機４６によれば、駆動軸１００の回転は所定の減速比にて減速され、これと平行に軸支された後輪ＷＲの車軸１２２に伝達される。

クランク軸３８の近傍には第１ロータセンサ１０８ａが設けられており、クランク軸３８に設けられた被検知体としてのギア１０８ｂの歯を非接触で検知することにより入力側の回転数であるエンジン回転数Ｎ０を検出する。遠心クラッチ４０の近傍におけるケース９４には第２ロータセンサ１１０ａが設けられており、シュー４０ｄの外周部に環状配置された複数の被検知体１１０ｂを非接触で検知することにより遠心クラッチ４０における出力側の中間回転数Ｎｃを検出することができる。

ケース９４における従動側固定プーリ半体１０２ａの近傍には、第３ロータセンサ１１６ａが設けられており、該第３ロータセンサ１１６ａは、従動側固定プーリ半体１０２ａの外周部に環状配置された複数の被検知体１１６ｂ（図４参照）を非接触で検知することによりワンウェイクラッチ４４における入力回転速度Ｎｉを検出する。

ケース９４におけるワンウェイクラッチ４４の近傍部には、第４ロータセンサ１１８ａが設けられており、アウタクラッチ４４ａの外周部に環状配置された複数の被検知体１１８ｂを非接触で検知することによりワンウェイクラッチ４４における出力回転速度Ｎｏを検出する。第４ロータセンサ１１８ａが検出する出力回転速度Ｎｏは、ハイブリッド車両１０の車速に対して減速機４６の変速比及び後輪ＷＲの径に基づく比例的な変化をすることから、第４ロータセンサ１１８ａは車速センサを兼ねている。

次に、本実施の形態に係る動力切替制御装置１５０の構成について図５のブロック構成図を参照しながら説明する。

動力切替制御装置１５０は、アクセル操作量Ａｃｃを検出するアクセルセンサ１５２と、スタータモータ３６及び駆動モータ３４の制御を行う第１インバータ１５３及び第２インバータ１５４と、スロットルバルブ７２の回動角を調整するＤＢＷ（Drive By Wire、制御部）１５６と、ハイブリッド車両１０の統合的な制御を行うＥＣＵ（Electric Control Unit、制御部）１５８とを有する。また、動力切替制御装置１５０には、前記の第１ロータセンサ１０８ａ、第２ロータセンサ１１０ａ、第３ロータセンサ１１６ａ及び第４ロータセンサ１１８ａが含まれる。

第１インバータ１５３及び第２インバータ１５４はＥＣＵ１５８の作用下にスタータモータ３６及び駆動モータ３４の駆動制御及び回生制御を行い、回生制御を行う際にはバッテリ１６０に対して電力を供給、充電させることができる。バッテリ１６０は、所定のセンサにより電力残量ＳＯＣを検出してＥＣＵ１５８へ供給する。ＤＢＷ１５６は、ＥＣＵ１５８の作用下にスロットルバルブ７２の回動角を調整しエンジン３２に対する吸気量を制御する。

図６に示すように、ＥＣＵ１５８は、電力残量ＳＯＣ、車速Ｖ及びアクセル操作量Ａｃｃ等から判断される走行状況に応じて走行モードを判断するモード制御部１７０と、走行モード等に基づいてエンジン３２の始動タイミングを判断して第１インバータ１５３に対してスタータモータ３６の始動指示を与えるスタータモータ制御部１７２と、車速Ｖ及びアクセル操作量Ａｃｃに基づいて駆動モータ３４の駆動トルクを求めるモータトルク演算部１７４とを有する。ＥＣＵ１５８は、さらに、エンジン回転数Ｎ０に基づいてインジェクタ７４による燃料噴出量及び燃料噴出タイミングを設定するインジェクタ制御部１７６と、エンジン回転数Ｎ０、中間回転数Ｎｃ、入力回転速度Ｎｉ及び出力回転速度Ｎｏに基づいて遠心クラッチ４０及びワンウェイクラッチ４４の接続状態を判断するクラッチ接続判定部１７８と、アクセル操作量Ａｃｃに基づいてスロットル目標開度Ｔｈを求めてＤＢＷ１５６に供給する目標開度演算部１７９とを有する。クラッチ接続判定部１７８では出力回転速度Ｎｏに基づいて車速Ｖを求める。

モード制御部１７０により選択される走行モードは、駆動モータ３４の駆動力のみで走行するＥＶ走行モード（又は電動走行モード）、エンジン３２の駆動力のみで走行するエンジン走行モード、駆動モータ３４及びエンジン３２の両方を駆動させて走行するハイブリッド走行モード等が挙げられる。このうち、ＥＶ走行モードは、電力残量ＳＯＣが大きく、且つ走行負荷が小さいときに選択され、エンジン走行モードは、電力残量ＳＯＣが小さく、又は走行負荷が大きいときに選択される。ハイブリッド走行モードは、電力残量ＳＯＣが大きく、且つ高負荷でエンジン３２を駆動モータ３４でアシストする必要がある場合、又は燃料消費量を抑制するためにエンジン３２の出力を低下させる場合等に選択される。モード制御部１７０は選択した走行モードに応じてスタータモータ制御部１７２、モータトルク演算部１７４及びインジェクタ制御部１７６に所定の動作指示を与える。

クラッチ接続判定部１７８は、エンジン回転数Ｎ０と中間回転数Ｎｃとの速度差ΔＮ０を求める遠心クラッチ速度差算出部１８０と、入力回転速度Ｎｉと出力回転速度Ｎｏとの速度差ΔＮ１を求めるワンウェイクラッチ速度差算出部１８２と、該速度差ΔＮ１の変化率Ｒを求める変化量算出部１８４とを有する。また、変化量算出部１８４は、速度差ΔＮ１に基づいて、ワンウェイクラッチ４４の接続状態を判断する機能を有し、接続完了時にはそのことを示す信号Ｘを目標開度演算部１７９に伝達する。

クラッチ接続判定部１７８は、さらに、速度差ΔＮ１と閾値Ａとを比較する閾値判断部１８６と、該閾値判断部１８６により速度差ΔＮ１が閾値Ａ以下であることが検知されたときを制御開始タイミングとして、変化率Ｒに基づいて接続制御時間Ｔｓを求める接続制御時間算出部１８８と、制御開始タイミングにスロットルの開度低下量Ｑを求めるスロットル変化率算出部１９０とを有する。

接続制御時間算出部１８８は、変化率Ｒに基づいてワンウェイクラッチ４４が接続されるまでの接続予想時間を求め、該接続予想時間に対して多少の余裕を持った長い時間として接続制御時間Ｔｓを設定する。また、接続予想時間は、変化率Ｒに基づくルックアップテーブルを参照し又は所定の演算式によって求められる。後述するように動力切替制御装置１５０の作用によれば制御開始タイミング以降はエンジン回転数Ｎ０の上昇率が緩和されるため、ルックアップテーブル又は演算式において、この上昇率の緩和を考慮してワンウェイクラッチ４４が実際に接続されるまでの接続予想時間が正確に求められるように設定されている。

スロットル変化率算出部１９０は、速度差ΔＮ１の変化率Ｒが大きいほど開度低下量Ｑを大きく設定する。具体的には、図７に示すように、変化率Ｒが理論上の最小値Ｒｍｉｎであるときに開度低下量Ｑは初期値Ｐ（Ｐ＞０）として設定され、変化率Ｒが大きくなるほど開度低下量Ｑも比例的に大きく設定される。このようにしてクラッチ接続判定部１７８で求められた接続制御時間Ｔｓ及び開度低下量Ｑは制御開始タイミングに目標開度演算部１７９に供給される。

目標開度演算部１７９は、アクセル操作量Ａｃｃに基づき、負圧センサ７３から供給される負圧Ｐｂを参照しながらスロットルバルブ７２を駆動する基準値Ｂを求め、該基準値Ｂをスロットル目標開度ＴｈとしてＤＢＷ１５６に供給する。

ただし、制御開始タイミングから接続制御時間Ｔｓが経過し、又はワンウェイクラッチ４４が接続完了するまでの期間においては、スロットル目標開度Ｔｈは、クラッチ接続判定部１７８から供給された開度低下量Ｑを基準値Ｂから差し引いた値としてＤＢＷ１５６に供給する。この間のスロットル目標開度Ｔｈは制御開始タイミングにおいて最初に求められたスロットル目標開度Ｔｈを固定値としてもよいし、リアルタイムにその時点の基準値Ｂから開度低下量Ｑを差し引いて求めてもよい。換言すれば、目標開度演算部１７９では、クラッチ接続判定部１７８から接続制御時間Ｔｓ及び開度低下量Ｑが供給されたときは、制御開始タイミングであることを認識し、その後、接続制御時間Ｔｓが経過するまで、スロットル目標開度Ｔｈを基準値Ｂよりも開度低下量Ｑだけ低い値としてＤＢＷ１５６に供給することになる。接続制御時間Ｔｓの経過後にはスロットル目標開度Ｔｈを基準値Ｂに復帰させる。

また、クラッチ接続判定部１７８においては、中間回転数Ｎｃと入力回転速度Ｎｉに基づいてＣＶＴ４２の変速比を求め、これらの情報をモード制御部１７０等に供給する。

目標開度演算部１７９により求められる基準値Ｂは、基本的には、エンジン走行モードにおいてアクセル操作量Ａｃｃに対して比例的に求められ、負圧センサ７３から得られる負圧Ｐｂ及びその他のパラメータにより補正される。また、ＥＶ走行モード時においてはエンジン３２を停止させていることから、基準値Ｂ及びスロットル目標開度Ｔｈは０である。基準値Ｂ及びスロットル目標開度Ｔｈは、吸気管路７１における実開度で表してもよいし、スロットルバルブ７２の傾動角等で表してもよい。また、基準値Ｂ及びスロットル目標開度Ｔｈの算出に用いるパラメータはハイブリッド車両１０の設計条件により適宜選定され、例えば負圧Ｐｂは用いなくてもよい。これにより負圧センサ７３が省略され、部品点数の低減を図ることができる。

ＥＣＵ１５８は、主たる制御部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶部としてのＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）及びドライバ等を有しており、上記の各機能部は、ＣＰＵがプログラムを読み込み、記憶部等と協動しながらソフトウェア処理を実行することにより実現される。

次に、このように構成される動力切替制御装置１５０の作用について、図８〜図１０Ｄを参照しながら説明する。以下、ハイブリッド車両１０の搭乗者がアクセルを操作して加速を行い、低負荷走行から高負荷走行に移行する状況を例として説明し、このときバッテリ１６０は十分に充電されているものとする。また、理解を容易にするため、走行モードはＥＶ走行モード及びエンジン走行モードの２つのモードについて考慮し、他の走行モードについては省略する。図８に示す処理は、主にＥＣＵ１５８のプログラム処理によって実現され、微小時間毎に連続的に実行される。

先ず、図８のステップＳ１において、モード制御部１７０によりその時点の走行モードが判断され、走行負荷が小さいときにはＥＶ走行モードが選択され、ステップＳ２へ移り、走行負荷が大きいときにはエンジン走行モードが選択され、ステップＳ３へ移る。具体的には、アクセル操作量Ａｃｃ及び車速Ｖ等のパラメータを参照し、図９Ａに示すように、アクセル操作量Ａｃｃ及び車速Ｖが低いときには走行負荷が小さいと判断してＥＶ走行モードが選択され、アクセル操作量Ａｃｃ及び車速Ｖが上昇したとき（図９Ａにおける時刻ｔ１）にはエンジン走行モードが選択される。

ステップＳ２（ＥＶ走行モード）においては、モータトルク演算部１７４により必要な走行トルクが演算され、第２インバータ１５４を介して駆動モータ３４を稼動する。ステップＳ２の処理後、図８における今回の処理を終了する。

ステップＳ３（エンジン走行モード）においては、スタータモータ制御部１７２の作用下に第１インバータ１５３を介してスタータモータ３６を駆動してエンジン３２を始動させる。このステップＳ３の処理は、ＥＶ走行モードからエンジン走行モードに移行した直後に実行され、所定のタイマ手段又はエンジン始動確認手段によりエンジン３２が始動したと判断された後にはスタータモータ３６を停止させる。また、この後、エンジン走行モードにおいては、インジェクタ制御部１７６の作用下にインジェクタ７４を駆動して、走行状況やエンジン回転数Ｎ０等に応じた適切な燃料噴射を行う。

ステップＳ４において、目標開度演算部１７９は、アクセル操作量Ａｃｃ等に基づいて基準値Ｂを求める。

ステップＳ５において、ワンウェイクラッチ４４が接続される前であるか、接続された後であるかが接続判定フラグＦに基づいて判断され、Ｆ＝０であるときには接続前であると判断されてステップＳ６へ移り、Ｆ＝１であるときには接続後であると判断されてステップＳ１６へ移る。接続判定フラグＦは、ＥＶ走行モードにおいてＦ←０にリセットされている。

ステップＳ６において、前記ステップＳ２と同様に走行トルクが演算され、第２インバータ１５４を介して駆動モータ３４を稼動する。つまり、エンジン走行モードにおいても、ワンウェイクラッチ４４が接続されるまでの間は、エンジン３２の動力が後輪ＷＲに伝達されないことから、駆動モータ３４による走行を継続する（図９Ｅ参照）。

ステップＳ７（ワンウェイクラッチ接続前）において、遠心クラッチ速度差算出部１８０により、遠心クラッチ４０が接続される前であるか接続された後であるかが判断され、接続前であると判断されるときにはステップＳ１６へ移り、接続後であると判断されるときにはステップＳ８へ移る。遠心クラッチ速度差算出部１８０では、エンジン回転数Ｎ０と中間回転数Ｎｃとの速度差ΔＮ０が略０となったときに遠心クラッチ４０が接続されていると判断することができる。

遠心クラッチ４０が接続された時刻ｔ２の後、図９Ｂに示すように、入力回転速度Ｎｉは上昇することになる。

ステップＳ８（遠心クラッチ接続後）において、ワンウェイクラッチ速度差算出部１８２は、出力回転速度Ｎｏから入力回転速度Ｎｉを差し引いた速度差ΔＮ１を求め、変化量算出部１８４は、該速度差ΔＮ１の変化率Ｒを求める。

ステップＳ９において、閾値判断部１８６は、速度差ΔＮ１と閾値Ａとを比較し、ΔＮ１＞ＡであればステップＳ１６へ移り、ΔＮ１≦ＡであればステップＳ１０へ移る。つまり、ΔＮ１＞Ａであればワンウェイクラッチ４４はしばらくの間接続されない状況であると判断されてそれまでの処理を継続することになり、ΔＮ１≦Ａであればワンウェイクラッチ４４の接続直前であると判断されて、対応するステップＳ１０〜Ｓ１５の処理を実行することになる。

ステップＳ１０において、ΔＮ１＞Ａの状態からΔＮ１≦Ａの状態に切り換わった初回であるか否かを確認し、初回である場合、つまり制御開始タイミング（図９Ｂにおける時間ｔ３）である場合にはステップＳ１１へ移り、２回目以降である場合にはステップＳ１３へ移る。

ステップＳ１１において、接続制御時間算出部１８８及びスロットル変化率算出部１９０は、変化率Ｒに基づいて接続制御時間Ｔｓ及び開度低下量Ｑを求めて目標開度演算部１７９に供給する。

ステップＳ１２において、目標開度演算部１７９は、ステップＳ４で求めた制御出力バッファ値Ｃを基準値Ｂから開度低下量Ｑを差し引いた値として求める。

ステップＳ１３において、制御開始タイミングから接続制御時間Ｔｓが経過したか否かを確認するとともにワンウェイクラッチ４４の接続状態を確認する。接続制御時間Ｔｓの経過後（図８Ｃにおける時刻ｔ４）であればワンウェイクラッチ４４が接続されていると判断されて、接続判定フラグＦをＦ←１とセットし（ステップＳ１４）、ステップＳ１６へ移る。また、ワンウェイクラッチ４４の接続状態に基づき接続完了時においても接続判定フラグＦをＦ←１とセットし（ステップＳ１４）、ステップＳ１６へ移る。つまり、接続制御時間Ｔｓの経過、若しくはワンウェイクラッチ４４の接続完了時のいずれか早い一方の時間にステップＳ１４へ移り、それ以外の、接続制御時間Ｔｓが未経過、且つワンウェイクラッチ４４未接続時にはステップＳ１５へ移る。

ワンウェイクラッチ４４の接続状態は、入力回転速度Ｎｉと出力回転速度Ｎｏとの速度差ΔＮ１に基づいて判断され、ΔＮ１＝０であるときに接続、ΔＮ１＞０であるときに未接続と判断される。接続判断の確実を期すために、ΔＮ１＝０の状態が所定時間継続したときに接続と判断してもよく、また厳密にΔＮ１＝０でなくても計測誤差を考慮した多少の幅をもって判断を行ってもよい。

この場合、ワンウェイクラッチ４４の接続状態は、入力回転速度Ｎｉと出力回転速度Ｎｏに基づいて判断可能であり、専用の付加的な検出手段が不要であることはもちろんである。ワンウェイクラッチ４４の接続完了は、変化量算出部１８４から伝達される信号Ｘに基づいて判断可能である。

ステップＳ１５において、スロットル目標開度ＴｈをＴｈ←Ｃとセットし、この後ステップＳ１７へ移る。つまり、接続制御時間Ｔｓの間で、且つワンウェイクラッチ４４の未接続時においては、スロットル目標開度Ｔｈは基準値Ｂよりも開度低下量Ｑだけ小さい値となる。ここで、基準値Ｂは走行状況に応じて変化する値であるのに対して制御出力バッファ値Ｃは固定値としているが、接続制御時間Ｔｓは短時間であるためこの間の基準値Ｂの変化は少ない。したがって、スロットル目標開度Ｔｈは基準値Ｂよりも実質的に開度低下量Ｑだけ小さい値となっている。

ステップＳ１６においては、スロットル目標開度ＴｈをＴｈ←Ｂとセットする。つまり、エンジン走行モードに移行した時刻ｔ１から制御開始タイミングの時刻ｔ３までの間と、接続制御時間Ｔｓの経過後、又はワンウェイクラッチ４４の接続完了後においては、ステップＳ２で求めた基準値Ｂがそのままスロットル目標開度Ｔｈにセットされることになる。

ステップＳ１７においては、ステップＳ１５又はＳ１６でセットされたスロットル目標開度ＴｈをＤＢＷ１５６に供給し、該ＤＢＷ１５６はスロットルバルブ７２の回動角がスロットル目標開度Ｔｈとなるように制御を行う。このステップＳ１７の後、図８に示す今回の処理を終了する。

なお、前記のステップＳ９において、ΔＮ１＞Ａであると判断された場合には接続判定フラグＦをＦ←０とリセットしてもよい。これにより、エンジン走行モードで走行中に走行状況に応じてワンウェイクラッチ４４の接続が一時的に解除された後、再度ワンウェイクラッチ４４を接続する場合にステップＳ１０〜Ｓ１５が再実行され接続音の低減を図ることができる。

また、ステップＳ９においては、速度差ΔＮ１に基づく判断に代えて、速度差ΔＮ１の変化率Ｒ等から求められるワンウェイクラッチ４４の接続予想時間に基づいて分岐判断を行ってもよい。つまり、接続予想時間が所定閾値以下となったときを制御開始タイミングとしてステップＳ１０へ移り、接続予想時間が所定値を超えるときにはステップＳ１６へ移るようにしてもよい。この場合、接続制御時間Ｔｓが過度に長く設定されることがなく、走行モードの移行がスムーズに行われる。接続予想時間は、例えば、速度差ΔＮ１を変化率Ｒで割ることにより求められる。

上述したように本実施の形態に係る動力切替制御装置１５０では、ワンウェイクラッチ４４が接続される直前の制御開始タイミングから接続制御時間Ｔｓの間で且つワンウェイクラッチ４４の未接続時において、スロットル目標開度Ｔｈを基準値Ｂよりも開度低下量Ｑだけ低い値に設定するため、エンジン３２の出力が抑制されてエンジン回転数Ｎ０の上昇率が緩和される。

仮に、接続制御時間Ｔｓの間で且つワンウェイクラッチ４４の未接続時において、スロットル目標開度Ｔｈを基準値Ｂと等しい値に設定すると、図９Ｄにおける仮想線で示すエンジン回転数Ｎ０′のように上昇率は抑制されることなく、大きなオーバシュートを示すことになる。この場合、入力回転速度ＮｉもＣＶＴ４２のその時点の変速比に応じてエンジン回転数Ｎ０′と同じ傾向を示し（図９Ｂにおける入力回転速度Ｎｉ′）、ワンウェイクラッチ４４は速度差ΔＮ１の変化率Ｒが大きい状態でインナクラッチ４４ｂとアウタクラッチ４４ａが接続されることになる。したがって、エンジン３２の出力が急激に後輪ＷＲに伝達され、瞬間的に多少の接続音が発生する（図９Ａにおける車速Ｖ′参照）。

これに対して、本実施の形態に係る動力切替制御装置１５０によれば、ワンウェイクラッチ４４が接続されるときに、エンジン３２の出力が抑制されてエンジン回転数Ｎ０の上昇率が緩和されるため、速度差ΔＮ１の変化率Ｒが小さい状態となり、ワンウェイクラッチ４４はスムーズに接続される。したがって、図９Ａ及び図９Ｄに示すように、エンジン回転数Ｎ０のオーバシュート及び車速Ｖの変化はほとんどなく、接続音の発生を十分に抑制することができる。

また、エンジン走行モードに移行した時刻ｔ１から制御開始タイミングである時刻ｔ３までの間は、基準値Ｂをそのままスロットル目標開度Ｔｈとして設定するため、エンジン回転数Ｎ０及び入力回転速度Ｎｉは短時間に上昇し、迅速なモード移行が可能であり、いわゆるレスポンス性能の向上が図られる。

さらに、接続制御時間Ｔｓの経過後又はワンウェイクラッチ４４の接続完了後には、スロットル目標開度Ｔｈは基準値Ｂと同じ値に復帰するので通常の走行フィーリングが確保される。

一方、図１０Ａ〜図１０Ｄに示すように、アクセル操作量Ａｃｃが急速に変化するような急加速時においては、エンジン回転数Ｎ０、入力回転速度Ｎｉは急速に上昇し、これにともない速度差ΔＮ１の変化率Ｒは大きい値を示すことになる。この場合、接続制御時間算出部１８８の作用によって接続制御時間Ｔｓはより短く設定されて、急加速に対応した短い時間だけスロットル目標開度Ｔｈが低下することとなりレスポンス性能が低下することがない。また、スロットル変化率算出部１９０の作用によって、変化率Ｒが大きくなるにしたがって開度低下量Ｑも大きく設定されるため、エンジン３２の出力は十分に抑制され、ワンウェイクラッチ４４が接続されるまでには変化率Ｒが小さい状態となる。したがって、急加速時においてもワンウェイクラッチ４４はスムーズに接続されて接続音の発生が抑制されるとともに、車速Ｖの変化はほとんどない。

すなわち、ワンウェイクラッチ４４の接続時に発生する接続音は変化率Ｒに応じて変化すると考えられることから、走行状況に応じて事前に求められた変化率Ｒに基づいた処理を行うことにより、接続音を低減するための適度な開度低下量Ｑを設定することができる。これにより、接続音を十分低減させるとともに、エンジン３２の出力を過度に低下させることがなく、迅速な動力切替が可能となる。

さらに、動力切替制御装置１５０によれば、ワンウェイクラッチ４４の入力側及び出力側にそれぞれトルクセンサが不要であることから廉価に構成可能であるとともに、入力側及び出力側のトルクを一致させるための煩雑な制御が不要である。さらにまた、動力切替制御装置１５０で用いられる遠心クラッチ４０及びワンウェイクラッチ４４は自律的に接続が行われるクラッチであり、電磁クラッチのように接続を行うためのアクチュエータや接続制御手段が不要である。

本発明に係る動力切替制御装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

動力切替制御装置が搭載されるハイブリッド車両の側面図である。 パワーユニットの断面平面図である。 パワーユニットにおけるＣＶＴ及びその周辺の拡大断面図である。 外周部に被検知体が環状配置された従動側固定プーリ半体の側面図である。 本実施の形態に係る動力切替制御装置のブロック構成図である。 ＥＣＵの概略機能を示すブロック構成図である。 速度差の変化率に対して設定される開度低下量の関係を示すグラフである。 ワンウェイクラッチが接続される際の動力切替制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 図９Ａは、緩加速時における車速及びアクセル操作量を示すタイムチャートであり、図９Ｂは、緩加速時における出力回転速度及び入力回転数を示すタイムチャートであり、図９Ｃは、緩加速時における目標スロットル開度値を示すタイムチャートであり、図９Ｄは、緩加速時におけるエンジン回転数を示すタイムチャートであり、図９Ｅは、緩加速時におけるモータトルク指令を示すタイムチャートである。 図１０Ａは、急加速時における車速及びアクセル操作量を示すタイムチャートであり、図１０Ｂは、急加速時における出力回転速度及び入力回転数を示すタイムチャートであり、図１０Ｃは、急加速時における目標スロットル開度値を示すタイムチャートであり、図１０Ｄは、急加速時におけるエンジン回転数を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０…ハイブリッド車両 ２４…パワーユニット
３２…エンジン ３６…スタータモータ
４０…遠心クラッチ ４４…ワンウェイクラッチ
１０８ａ、１１０ａ、１１６ａ、１１８ａ…ロータセンサ
１５０…動力切替制御装置 １５６…ＤＢＷ（制御部）
１５８…ＥＣＵ（制御部） １７４…モータトルク演算部
１７８…クラッチ接続判定部 １７９…目標開度演算部
１８０…遠心クラッチ速度差算出部
１８２…ワンウェイクラッチ速度差算出部
１８４…変化量算出部 １８６…閾値判断部
１８８…接続制御時間算出部 １９０…スロットル変化率算出部
Ａ…閾値 Ａｃｃ…アクセル操作量
Ｂ…基準値 Ｎｉ…入力回転速度
Ｎｏ…出力回転速度 Ｒ…変化率
Ｔｈ…スロットル目標開度 Ｔｓ…接続制御時間
Ｖ…車速 Ｑ…開度低下量
ΔＮ０、ΔＮ１…速度差

Claims (5)

1. 走行駆動力を発生するエンジン及び駆動モータと、
   入力側が前記エンジンに接続され、出力側が前記駆動モータに接続されたワンウェイクラッチと、
   アクセル操作量を検出するアクセルセンサと、
   スロットルモータの作用下にスロットル開度を調整するスロットルバルブと、
   を有するハイブリッド車両における動力切替制御装置であって、
   前記アクセルセンサから前記アクセル操作量を読み込み、該アクセル操作量に基づいて前記スロットル開度の目標開度を求め、前記スロットル開度が前記目標開度と一致するように前記スロットルモータを駆動する制御部と、
   前記ワンウェイクラッチの入力回転速度を検出して前記制御部へ供給する入力回転センサと、
   前記ワンウェイクラッチの出力回転速度を検出して前記制御部へ供給する出力回転センサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記入力回転速度と前記出力回転速度との速度差を求め、該速度差が所定値内であるときに、前記目標開度を前記アクセル操作量に基づいて求められる基準値よりも低い値として設定し、その低下量は前記速度差の変化率が大きいほど大きく調整されることを特徴とする動力切替制御装置。
2. 請求項１記載の動力切替制御装置において、
   前記制御部は、所定の接続制御時間の経過後、前記目標開度を前記基準値に復帰させることを特徴とする動力切替制御装置。
3. 請求項１又は２記載の動力切替制御装置において、
   前記制御部は、前記速度差の変化率に基づいて前記ワンウェイクラッチが接続するまでの接続予想時間を求め、該接続予想時間に応じて前記スロットル開度の制御を行うことを特徴とする動力切替制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力切替制御装置において、
   クランク軸の回転を無段階に変速するＣＶＴを備え、
   前記エンジン、前記ＣＶＴ、前記ワンウェイクラッチ及び前記駆動モータが順に直列接続されていることを特徴とする動力切替制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の動力切替制御装置において、
   前記駆動モータの駆動力のみで走行するＥＶ走行モードから前記エンジンの駆動力のみで走行するエンジン走行モードに切替えるときに、前記基準値を低下させることを特徴とする動力切替制御装置。

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