JP5135924B2 - Hybrid car - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関し、詳しくは、内燃機関とこの内燃機関の出力軸と車軸側とに接続された変速機と内燃機関の出力軸に取り付けられて動力を入出力する電動機とこの電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段とを備えるハイブリッド車およびこうしたハイブリッド車の制御方法に関する。   More particularly, the present invention relates to an internal combustion engine, a transmission connected to the output shaft and the axle side of the internal combustion engine, and an electric motor that is attached to the output shaft of the internal combustion engine and inputs and outputs power. The present invention also relates to a hybrid vehicle provided with power storage means for exchanging electric power with the electric motor and a control method for such a hybrid vehicle.

従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンの出力軸にモータジェネレータが取り付けられ、エンジンとモータジェネレータとからの動力を自動変速機を介して駆動輪に出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、アクセルオフ時に自動変速制御によりダウンシフトするときには実入力側回転数が変速後のギヤレシオに対応する入力側回転数に近づくようモータジェネレータを協調駆動制御することにより、変速ショックによる違和感が生じるのを防止している。
特開２００６−１５１０１８号公報 Conventionally, this type of hybrid vehicle has been proposed in which a motor generator is attached to an output shaft of an engine and power from the engine and the motor generator is output to drive wheels via an automatic transmission (for example, Patent Document 1). In this hybrid vehicle, when downshifting by automatic shift control when the accelerator is off, the motor generator is cooperatively driven and controlled so that the actual input rotation speed approaches the input rotation speed corresponding to the gear ratio after the shift, thereby providing a sense of discomfort due to shift shock. Is prevented from occurring.
JP 2006-151018 A

上述のハイブリッド車のようにエンジンの出力軸と車軸側とに接続された変速機とエンジンの出力軸に取り付けられた電動機とを搭載するハイブリッド車では、ドライバーにより変速指示がなされたときには、変速機の変速を迅速に行なうことがドライバーの意思をより忠実に反映することになり好ましい。特に、レース用のハイブリッド車では、変速を迅速に行なうことにより、車両の加速性能を向上させることができることから有利なものとなる。また、変速機の変速の際に車両の燃費を向上させることができれば、より好ましい。   In a hybrid vehicle equipped with a transmission connected to the output shaft of the engine and the axle side and an electric motor attached to the output shaft of the engine as in the hybrid vehicle described above, when the gear shift instruction is given by the driver, the transmission It is preferable to speed up the speed change because it will reflect the driver's intention more faithfully. In particular, a hybrid vehicle for racing is advantageous because the acceleration performance of the vehicle can be improved by speeding up the shifting. In addition, it is more preferable if the fuel efficiency of the vehicle can be improved when shifting the transmission.

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、変速機の変速を迅速に行なうと共に車両の燃費の向上を図ることを主目的とする。   The main object of the hybrid vehicle and the control method thereof according to the present invention is to quickly change the speed of the transmission and to improve the fuel consumption of the vehicle.

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The hybrid vehicle of the present invention and its control method employ the following means in order to achieve the main object described above.

本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と車軸側に連結された駆動軸とに接続された変速機と、
前記内燃機関の出力軸に取り付けられて動力を入出力する電動機と、
前記電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、
前記変速機をアップシフトする指示がなされたときには、前記駆動軸に出力されているトルクが小さくなる方向のトルクである小方向トルクの前記電動機からの出力を伴って前記変速機がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記電動機と前記変速機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。 The hybrid vehicle of the present invention
An internal combustion engine;
A transmission connected to the output shaft of the internal combustion engine and a drive shaft connected to the axle side;
An electric motor attached to an output shaft of the internal combustion engine for inputting and outputting power;
Power storage means for exchanging power with the motor;
When an instruction is given to upshift the transmission, the transmission is upshifted with an output from the motor of a small direction torque, which is a torque in a direction in which the torque output to the drive shaft decreases. Control means for controlling the internal combustion engine, the electric motor, and the transmission;
It is a summary to provide.

この本発明のハイブリッド車では、変速機をアップシフトする指示がなされたときには、車軸に連結された駆動軸に出力されているトルクが小さくなる方向のトルクである小方向トルクの内燃機関の出力軸に取り付けられた電動機からの出力を伴って変速機がアップシフトされるよう内燃機関と電動機と変速機とを制御する。電動機からの小方向トルクの出力により駆動軸に出力されているトルクを迅速に小さくすることができる。これにより、変速機の変速を迅速に行なうことができ、車両の加速性能を向上させることができる。しかも、電動機からの小方向トルクの出力は回生トルクの出力となるから、その際に電動機によって得られる電力を蓄電手段に蓄え、その後の加速時に蓄電手段に蓄えた電力を用いて電動機からトルク出力することができる。この結果、車両の加速性能を更に向上させることができると共に車両の燃費を向上させることができる。   In the hybrid vehicle of the present invention, when an instruction to upshift the transmission is given, the output shaft of the internal combustion engine having a small direction torque, which is a torque in a direction in which the torque output to the drive shaft connected to the axle is reduced. The internal combustion engine, the electric motor, and the transmission are controlled so that the transmission is upshifted with the output from the electric motor attached to the motor. The torque output to the drive shaft can be quickly reduced by the output of the small direction torque from the electric motor. As a result, the transmission can be quickly shifted, and the acceleration performance of the vehicle can be improved. Moreover, since the output of the small direction torque from the electric motor becomes the output of the regenerative torque, the electric power obtained by the electric motor at that time is stored in the electric storage means, and the torque output from the electric motor using the electric power stored in the electric storage means during the subsequent acceleration can do. As a result, the acceleration performance of the vehicle can be further improved and the fuel consumption of the vehicle can be improved.

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記変速機をアップシフトする指示がなされたときには、前記駆動軸に出力されているトルクが所定トルク以下に至った所定タイミングで前記変速機がアップシフトされるよう前記変速機を制御し、少なくとも前記所定タイミングまでは前記内燃機関からの出力が低下するよう該内燃機関を制御すると共に前記電動機から前記小方向トルクが出力されるよう該電動機を制御する手段であるものとすることもできる。   In such a hybrid vehicle of the present invention, when the control means is instructed to upshift the transmission, the transmission is increased at a predetermined timing when the torque output to the drive shaft reaches a predetermined torque or less. The transmission is controlled to be shifted, and the internal combustion engine is controlled so that the output from the internal combustion engine decreases at least until the predetermined timing, and the electric motor is controlled so that the small direction torque is output from the electric motor. It can also be a means to do.

また、本発明のハイブリッド車において、蓄電可能な機器として前記蓄電手段のみを備え、前記蓄電手段はキャパシタである、ものとすることもできる。この場合、キャパシタを如何に充電して走行に用いることができるかが重要な事項となることから、変速機のアップシフト時に電動機から回生トルクを出力することができることは、燃費の向上や加速性能において有利なものとなる。   In the hybrid vehicle of the present invention, it is also possible to provide only the power storage means as a device capable of storing power, and the power storage means is a capacitor. In this case, how to charge the capacitor and use it for driving is an important matter. Therefore, the ability to output regenerative torque from the motor when the transmission is upshifted improves fuel efficiency and acceleration performance. Is advantageous.

さらに、本発明のハイブリッド車において、前記変速機に接続された車軸とは異なる第２の車軸に動力を入出力可能な第２の電動機を備えるものとすることもできる。この場合、前記第２の電動機は、前記第２の車軸に取り付けられた車輪に直接動力を出力するモータであるものとすることもできる。   Furthermore, the hybrid vehicle of the present invention may include a second electric motor capable of inputting / outputting power to / from a second axle different from the axle connected to the transmission. In this case, the second electric motor may be a motor that directly outputs power to a wheel attached to the second axle.

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸側に連結された駆動軸とに接続された変速機と、前記内燃機関の出力軸に取り付けられて動力を入出力する電動機と、前記電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記変速機をアップシフトする指示がなされたときには、前記駆動軸に出力されているトルクが小さくなる方向のトルクである小方向トルクの前記電動機からの出力を伴って前記変速機がアップシフトされるよう前記内燃機関と前記電動機と前記変速機とを制御する、
ことを特徴とする。 The hybrid vehicle control method of the present invention includes:
An internal combustion engine; a transmission connected to an output shaft of the internal combustion engine and a drive shaft connected to an axle; an electric motor attached to the output shaft of the internal combustion engine for inputting and outputting power; and the electric motor and electric power A method of controlling a hybrid vehicle comprising:
When an instruction is given to upshift the transmission, the transmission is upshifted with an output from the motor of a small direction torque, which is a torque in a direction in which the torque output to the drive shaft decreases. Controlling the internal combustion engine, the electric motor and the transmission,
It is characterized by that.

この本発明のハイブリッド車の制御方法では、変速機をアップシフトする指示がなされたときには、車軸に連結された駆動軸に出力されているトルクが小さくなる方向のトルクである小方向トルクの内燃機関の出力軸に取り付けられた電動機からの出力を伴って変速機がアップシフトされるよう内燃機関と電動機と変速機とを制御する。電動機からの小方向トルクの出力により駆動軸に出力されているトルクを迅速に小さくすることができる。これにより、変速機の変速を迅速に行なうことができ、車両の加速性能を向上させることができる。しかも、電動機からの小方向トルクの出力は回生トルクの出力となるから、その際に電動機によって得られる電力を蓄電手段に蓄え、その後の加速時に蓄電手段に蓄えた電力を用いて電動機からトルク出力することができる。この結果、車両の加速性能を更に向上させることができると共に車両の燃費を向上させることができる。   In this hybrid vehicle control method of the present invention, when an instruction to upshift the transmission is given, the internal combustion engine has a small direction torque that is a torque in a direction in which the torque output to the drive shaft connected to the axle is reduced. The internal combustion engine, the electric motor, and the transmission are controlled so that the transmission is upshifted with the output from the electric motor attached to the output shaft. The torque output to the drive shaft can be quickly reduced by the output of the small direction torque from the electric motor. As a result, the transmission can be quickly shifted, and the acceleration performance of the vehicle can be improved. Moreover, since the output of the small direction torque from the electric motor becomes the output of the regenerative torque, the electric power obtained by the electric motor at that time is stored in the electric storage means, and the torque output from the electric motor using the electric power stored in the electric storage means during the subsequent acceleration can do. As a result, the acceleration performance of the vehicle can be further improved and the fuel consumption of the vehicle can be improved.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図１は、本発明の一実施例としてのレース用に開発されたハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、左右前輪２９ａ，２９ｂに取り付けられた二つの前輪用モータ２４，２６を有する前輪駆動系２１と、エンジン３２とエンジン３２のクランクシャフト３３に取り付けられたモータ３６とからの動力をトランスミッション３４とデファレンシャルギヤ３８とを介して左右後輪３９ａ，３９ｂに出力する後輪駆動系３１と、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りを行なうキャパシタ５０と、左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに取り付けられたホイールシリンダ６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂに油圧を作用させることにより制動トルクを付与する電子制御式油圧ブレーキユニット（以下、「ＥＣＢ」という。）６０と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするメイン電子制御ユニット７０とを備える。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 developed for a race as one embodiment of the present invention. The hybrid vehicle 20 of the embodiment includes a front wheel drive system 21 having two front wheel motors 24 and 26 attached to left and right front wheels 29a and 29b, and an engine 32 and a motor 36 attached to a crankshaft 33 of the engine 32. Power to the left and right rear wheels 39a and 39b via the transmission 34 and the differential gear 38, the capacitor 50 for exchanging power with the front wheel motors 24 and 26 and the motor 36, and the left and right front wheels Electronically controlled hydraulic brake unit (hereinafter referred to as “ECB”) that applies braking torque by applying hydraulic pressure to wheel cylinders 66a, 66b, 68a, 68b attached to 29a, 29b and left and right rear wheels 39a, 39b. 60 and control the entire hybrid vehicle 20 And an in-ECU 70.

前輪用モータ２４，２６は、同期発電電動機や減速機、ハブベアリング等を一体化したいわゆるインホイールモータとして構成された互いに同一のものであり、インバータ４２，４４を介してキャパシタ５０と電力のやりとりを行なう。すなわち、前輪用モータ２４，２６は、左右前輪２９ａ，２９ｂに対して制動力や駆動力を左右独立に分配して出力可能な動力ユニットとして機能する。前輪用モータ２４，２６は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という。）４０により駆動制御を受けている。   The front wheel motors 24 and 26 are the same as each other configured as a so-called in-wheel motor in which a synchronous generator motor, a speed reducer, a hub bearing, and the like are integrated, and exchange power with the capacitor 50 via inverters 42 and 44. To do. In other words, the front wheel motors 24 and 26 function as a power unit capable of distributing and outputting braking force and driving force to the left and right front wheels 29a and 29b independently. The front wheel motors 24 and 26 are driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as “motor ECU”) 40.

エンジン３２は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン３２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するメイン電子制御ユニット７０により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。   The engine 32 is an internal combustion engine that outputs power using hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil, and the main electronic control unit 70 that receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 32 causes the fuel injection amount and ignition. Control of timing, intake air volume, etc.

トランスミッション３４は、例えば油圧駆動の複数のクラッチの係合状態を変更することによりエンジン３２のクランクシャフト３３の動力を６段に変速してデファレンシャルギヤ３８に接続された駆動軸３５に出力する６速の変速機として構成されており、ドライバーによるアップスイッチ８１やダウンスイッチ８２の操作に基づく信号を入力するメイン電子制御ユニット７０によりアップシフトやダウンシフトが行なわれるよう変速制御される。   The transmission 34 shifts the power of the crankshaft 33 of the engine 32 to six stages by changing the engagement state of a plurality of hydraulically driven clutches, for example, and outputs it to the drive shaft 35 connected to the differential gear 38. The main electronic control unit 70 inputs a signal based on the operation of the up switch 81 and the down switch 82 by the driver, and the transmission is controlled to be upshifted or downshifted.

モータ３６は、発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４６を介してキャパシタ５０と電力のやりとりを行なう。モータ３６は、前輪用モータ２４，２６と同様に、モータＥＣＵ４０により駆動制御を受けている。モータＥＣＵ４０には、前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動制御するために必要な信号、例えば前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ２５，２７，３７からの信号や図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ２４，２６やモータ３６に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４２，４４，４６へのスイッチング制御信号が出力される。インバータ４２，４４，４６は、それぞれ６つのスイッチング素子と６つのダイオードとからなる周知のインバータ回路として構成されており、正極母線および負極母線がキャパシタ５０の入出力端子に接続されている。モータＥＣＵ４０は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、メイン電子制御ユニット７０からの制御信号によって前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動制御すると共に必要に応じて前輪用モータ２４，２６やモータ３６の運転状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ２５，２７，３７からの信号に基づいて前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍも演算している。   The motor 36 is configured as a well-known synchronous generator motor that can operate as a generator and can operate as an electric motor, and exchanges electric power with the capacitor 50 via an inverter 46. The motor 36 is subjected to drive control by the motor ECU 40 in the same manner as the front wheel motors 24 and 26. The motor ECU 40 receives signals necessary for driving and controlling the front wheel motors 24 and 26 and the motor 36, for example, rotational position detection sensors 25 and 27 for detecting the rotational positions of the front wheel motors 24 and 26 and the rotor of the motor 36. 37, the phase current applied to the front wheel motors 24 and 26 and the motor 36 detected by a current sensor (not shown), and the like are input from the motor ECU 40 to the inverters 42, 44 and 46. A control signal is output. Inverters 42, 44, and 46 are each configured as a well-known inverter circuit including six switching elements and six diodes, and the positive and negative buses are connected to the input / output terminal of capacitor 50. The motor ECU 40 communicates with the main electronic control unit 70, and controls driving of the front wheel motors 24, 26 and the motor 36 by a control signal from the main electronic control unit 70 and, if necessary, the front wheel motors 24, 26, Data relating to the operating state of the motor 36 is output to the main electronic control unit 70. The motor ECU 40 also calculates the rotational speeds Nfl, Nfr, Nm of the front wheel motors 24, 26 and the motor 36 based on signals from the rotational position detection sensors 25, 27, 37.

キャパシタ５０は、例えば電気二重層キャパシタとして構成されており、キャパシタ用電子制御ユニット（以下、「キャパシタＥＣＵ」という。）５２により充放電の制御が行なわれている。キャパシタＥＣＵ５２には、キャパシタ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５４により検出されるキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐやキャパシタ５０からの電力ラインに取り付けられた電流センサ５６により検出されるキャパシタ５０を流れる電流Ｉｃａｐ，キャパシタ５０に取り付けられた温度センサ５８により検出されるキャパシタ５０の温度Ｔｃａｐなどが入力されている。キャパシタＥＣＵ５２は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、必要に応じてメイン電子制御ユニット７０に充放電に必要な制御信号を送信したり、キャパシタ５０の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。   The capacitor 50 is configured as, for example, an electric double layer capacitor, and charging / discharging is controlled by a capacitor electronic control unit (hereinafter referred to as “capacitor ECU”) 52. The capacitor ECU 52 flows through the capacitor 50 detected by the current sensor 56 attached to the power line from the capacitor 50 and the voltage Vcap between the terminals of the capacitor 50 detected by the voltage sensor 54 attached between the terminals of the capacitor 50. The current Icap, the temperature Tcap of the capacitor 50 detected by the temperature sensor 58 attached to the capacitor 50, and the like are input. The capacitor ECU 52 communicates with the main electronic control unit 70, transmits a control signal necessary for charging / discharging to the main electronic control unit 70 as necessary, and transmits data related to the state of the capacitor 50 to the main electronic control unit 70. Output.

ＥＣＢ６０は、ブレーキペダル８５の踏み込みにより加圧されるマスタシリンダ６１と、マスタシリンダ６１の圧力（ブレーキ踏力）に応じて車両に作用させるべき制動力のうちのＥＣＢ６０の分担割合に応じた制動トルクが左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに作用するようにホイールシリンダ６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂへの油圧を調整するブレーキアクチュエータ６４と、ブレーキアクチュエータ６４を駆動制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という。）６２と、を備える。ブレーキＥＣＵ６２には、マスタシリンダ６１に取り付けられたマスタシリンダ圧センサ６１ａにより検出されるマスタシリンダ圧（ブレーキ踏力Ｆｂ）や左右前輪２９ａ，２９ｂおよび左右後輪３９ａ，３９ｂに設けられた図示しない車輪速センサからの車輪速などが入力されており、ブレーキＥＣＵ６２からはブレーキアクチュエータ６４への駆動信号が出力されている。ブレーキＥＣＵ６２は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、メイン電子制御ユニット７０からの制御信号によって左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに制動トルクを作用させると共に必要に応じてＥＣＢ６０の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。   The ECB 60 has a master cylinder 61 that is pressurized when the brake pedal 85 is depressed, and a braking torque that corresponds to the share of the ECB 60 in the braking force that should be applied to the vehicle in accordance with the pressure (brake pedaling force) of the master cylinder 61. A brake actuator 64 that adjusts the hydraulic pressure to the wheel cylinders 66a, 66b, 68a, 68b so as to act on the left and right front wheels 29a, 29b and the left and right rear wheels 39a, 39b, and an electronic control unit for brake that controls the drive of the brake actuator 64 ( (Hereinafter referred to as “brake ECU”) 62. The brake ECU 62 includes a master cylinder pressure (brake pedaling force Fb) detected by a master cylinder pressure sensor 61a attached to the master cylinder 61 and wheel speeds (not shown) provided on the left and right front wheels 29a and 29b and the left and right rear wheels 39a and 39b. The wheel speed from the sensor is input, and the brake ECU 62 outputs a drive signal to the brake actuator 64. The brake ECU 62 communicates with the main electronic control unit 70, and applies braking torque to the left and right front wheels 29 a and 29 b and the left and right rear wheels 39 a and 39 b according to a control signal from the main electronic control unit 70, as well as the ECB 60. Data on the state is output to the main electronic control unit 70.

メイン電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。メイン電子制御ユニット７０には、ステアリングに取り付けられてトランスミッション３４のアップシフトやダウンシフトを指示するアップスイッチ８１やダウンスイッチ８２からの信号やアクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰなどが入力ポートを介して入力されている。メイン電子制御ユニット７０は、上述したように、モータＥＣＵ４０やキャパシタＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ６２と通信ポートを介して接続されており、モータＥＣＵ４０やキャパシタＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ６２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。   The main electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 72. In addition to the CPU 72, a ROM 74 for storing processing programs, a RAM 76 for temporarily storing data, an input / output port and a communication port (not shown). With. The main electronic control unit 70 is provided with an accelerator pedal position sensor 84 that is attached to the steering and detects a signal from an up switch 81 or a down switch 82 that instructs an upshift or downshift of the transmission 34 or an amount of depression of an accelerator pedal 83. The accelerator pedal opening Acc, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 for detecting the depression amount of the brake pedal 85, and the like are input via the input port. As described above, the main electronic control unit 70 is connected to the motor ECU 40, the capacitor ECU 52, and the brake ECU 62 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the motor ECU 40, the capacitor ECU 52, and the brake ECU 62. Yes.

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、アクセルペダル８３の踏み込み量に応じてエンジン３２の吸入空気量などを調整すると共にキャパシタ５０に蓄えられた電力を用いてモータ３６からトルク出力を行ない、ブレーキペダル８５の踏み込み力（踏力）に応じたブレーキトルクをＥＣＢ６０と前輪用モータ２４，２６とから出力し、前輪用モータ２４，２６の回生トルクの出力により得られる回生電力をキャパシタ５０に蓄える。   The hybrid vehicle 20 of the embodiment configured in this manner adjusts the intake air amount of the engine 32 according to the depression amount of the accelerator pedal 83, and outputs torque from the motor 36 using the electric power stored in the capacitor 50. Brake torque corresponding to the depression force (depression force) of the brake pedal 85 is output from the ECB 60 and the front wheel motors 24 and 26, and regenerative electric power obtained by the output of the regenerative torque of the front wheel motors 24 and 26 is stored in the capacitor 50.

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にドライバーがアップスイッチ８１を操作したときの動作について説明する。図２は、アップスイッチ８１が操作されたときにメイン電子制御ユニット７０により実行されるアップシフト時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。   Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the embodiment configured as described above, particularly the operation when the driver operates the up switch 81 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of an upshift control routine executed by the main electronic control unit 70 when the up switch 81 is operated.

アップシフト時制御ルーチンが実行されると、メイン電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、エンジン３２に供給されている燃料を一時的にカットすると共に（ステップＳ１００）、駆動軸３５に出力されているトルクが小さくなる方向のトルク、即ち、エンジン３２のクランクシャフト３３の回転数を小さくする方向の回生トルクとして予め設定された回生トルクＴｓｅｔをモータ３６のトルク指令Ｔｍ＊として設定してモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１１０）。ここで、トルク指令Ｔｍ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータ３６からトルク指令Ｔｍ＊に相当するトルク、即ち、回生トルクＴｓｅｔが出力されるようインバータ４６のスイッチング素子をスイッチング制御する。なお、モータ３６から回生トルクＴｓｅｔを出力することにより得られる電力は、キャパシタ５０に蓄えられ、その後、ドライバーがアクセルペダル８３を踏み込んだときにモータ３６により消費される。   When the upshift control routine is executed, the CPU 72 of the main electronic control unit 70 first temporarily cuts the fuel supplied to the engine 32 (step S100) and outputs it to the drive shaft 35. Torque in the direction of decreasing torque, that is, regenerative torque Tset preset as regenerative torque in the direction of decreasing the rotation speed of crankshaft 33 of engine 32 is set as torque command Tm * of motor 36 and transmitted to motor ECU 40. (Step S110). Here, the motor ECU 40 that receives the torque command Tm * performs switching control of the switching element of the inverter 46 so that the torque corresponding to the torque command Tm *, that is, the regenerative torque Tset is output from the motor 36. Note that the electric power obtained by outputting the regenerative torque Tset from the motor 36 is stored in the capacitor 50 and then consumed by the motor 36 when the driver depresses the accelerator pedal 83.

そして、アップスイッチ８１が操作される直前に駆動軸３５に出力されていた直前トルクＴｄと燃料カットや回生トルクＴｓｅｔのモータ３６からの出力を開始した後の経過時間ｔとに基づいて駆動軸３５に作用しているトルクＴｅｓｔを推定し（ステップＳ１２０）、この推定したトルクＴｅｓｔが閾値Ｔｒｅｆ以下に至るのを待つ（ステップＳ１３０）。ここで、直前トルクＴｄはエンジン３２の回転数Ｎｅやモータ３６の出力トルクＴｍやトランスミッション３４のシフト状態などにより演算されるものを用いることができる。また、トルクＴｅｓｔは直前トルクＴｄから実験などにより求めた単位時間当たりのトルク減少量を減じることにより得ることができる。閾値Ｔｒｅｆは、アップシフトを円滑にできる駆動軸３５のトルクとして設定されるものであり、実験などにより求めることができる。   The drive shaft 35 is based on the immediately preceding torque Td output to the drive shaft 35 immediately before the up switch 81 is operated and the elapsed time t after the output of the fuel cut or regenerative torque Tset from the motor 36 is started. (Step S120), and waits for the estimated torque Test to reach a threshold value Tref or less (Step S130). Here, the immediately preceding torque Td can be calculated based on the rotational speed Ne of the engine 32, the output torque Tm of the motor 36, the shift state of the transmission 34, or the like. The torque Test can be obtained by subtracting the amount of torque reduction per unit time obtained from the previous torque Td by experiments or the like. The threshold value Tref is set as the torque of the drive shaft 35 that enables smooth upshifting, and can be obtained by experiments or the like.

推定したトルクＴｅｓｔが閾値Ｔｒｅｆ以下に至ると、アップシフトする際に係合を解除するクラッチについては係合を解除すると共にアップシフトする際に係合すべきクラッチについては係合することによりシフトチェンジし（ステップＳ１４０）、エンジン３２への燃料カットを解除すると共に（ステップＳ１５０）、モータ３６のトルク指令Ｔｍ＊に値０を設定してモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。   When the estimated torque Test reaches the threshold value Tref or less, the clutch that is disengaged when upshifting is disengaged and the clutch that should be engaged when upshifting is engaged to change the shift. (Step S140), the fuel cut to the engine 32 is canceled (Step S150), the torque command Tm * of the motor 36 is set to 0 and transmitted to the motor ECU 40 (Step S160), and this routine is terminated. .

図３は、トランスミッション３４を２速から３速にアップシフトする際の駆動軸３５のトルクＴｄとモータ３６のトルクＴｍとシフト状態の時間変化を模式的に示す説明図である。図中、実線はモータ３６から回生トルクＴｓｅｔを出力してトランスミッション３４をアップシフトする実施例を示し、一点鎖線はモータ３６から回生トルクＴｓｅｔを出力することなしにトランスミッション３４をアップシフトする比較例を示す。図示するように、実施例では、アップシフトの指示がなされた時間Ｔ１以降にエンジン３２の燃料カットとモータ３６からの回生トルクＴｓｅｔの出力とが行なわれ、駆動軸３５のトルクＴｄとして推定されたトルクＴｅｓｔが閾値Ｔｒｅｆ以下に至った時間Ｔ２にシフトチェンジが行なわれる。一方、比較例ではモータ３６からの回生トルクＴｓｅｔの出力は行なわれないので、時間Ｔ２より遅い時間Ｔ３に駆動軸３５のトルクＴｄとして推定されたトルクＴｅｓｔが閾値Ｔｒｅｆ以下に至り、シフトチェンジが行なわれる。   FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the change over time of the torque Td of the drive shaft 35, the torque Tm of the motor 36, and the shift state when the transmission 34 is upshifted from the second speed to the third speed. In the drawing, the solid line indicates an embodiment in which the regenerative torque Tset is output from the motor 36 and the transmission 34 is upshifted, and the alternate long and short dash line indicates a comparative example in which the transmission 34 is upshifted without outputting the regenerative torque Tset from the motor 36. Show. As shown in the drawing, in the embodiment, the fuel cut of the engine 32 and the output of the regenerative torque Tset from the motor 36 are performed after the time T1 when the upshift instruction is given, and the torque Td of the drive shaft 35 is estimated. A shift change is performed at time T2 when the torque Test reaches the threshold value Tref or less. On the other hand, in the comparative example, since the output of the regenerative torque Tset from the motor 36 is not performed, the torque Test estimated as the torque Td of the drive shaft 35 reaches the threshold value Tref or less at a time T3 later than the time T2, and a shift change is performed. It is.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アップシフトする際には、駆動軸３５に出力されているトルクＴｄを小さくする回生トルクＴｓｅｔをモータ３６から出力し、駆動軸３５のトルクＴｄとして推定されたトルクＴｅｓｔが閾値Ｔｒｅｆ以下に至ったときにトランスミッション３４をアップシフト側にシフトチェンジすることにより、トランスミッション３４のアップシフトをスムーズに行なうと共にアップシフトを迅速に行なうことができ、車両の加速性能を向上させることができる。しかも、アップシフトする際にモータ３６から回生トルクＴｓｅｔを出力することによって得られる電力はキャパシタ５０に蓄えられ、その後の加速時に用いられるから、車両の加速性能を更に向上させることができると共に車両の燃費を向上させることができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, when upshifting, the regenerative torque Tset for reducing the torque Td output to the drive shaft 35 is output from the motor 36 and used as the torque Td of the drive shaft 35. By shifting the transmission 34 to the upshift side when the estimated torque Test reaches the threshold value Tref or less, the transmission 34 can be smoothly upshifted and the upshift can be performed quickly, thereby accelerating the vehicle. Performance can be improved. In addition, since the electric power obtained by outputting the regenerative torque Tset from the motor 36 during upshifting is stored in the capacitor 50 and used during subsequent acceleration, the acceleration performance of the vehicle can be further improved and the vehicle Fuel consumption can be improved.

実施例のハイブリッド自動車２０では、アップスイッチ８１が操作される直前に駆動軸３５に出力されていた直前トルクＴｄと燃料カットや回生トルクＴｓｅｔのモータ３６からの出力を開始した後の経過時間ｔとに基づいて駆動軸３５に作用しているトルクＴｅｓｔを推定し、この推定したトルクＴｅｓｔが閾値Ｔｒｅｆ以下に至ったときにトランスミッション３４をアップシフト側にシフトチェンジするものとしたが、駆動軸３５に作用しているトルクを検出し、この検出したトルクが閾値Ｔｒｅｆ以下に至ったときにトランスミッション３４をアップシフト側にシフトチェンジするものとしたり、モータ３６から回生トルクＴｓｅｔを出力してから所定時間経過したときに駆動軸３５のトルクＴｄが閾値Ｔｒｅｆ以下に至ったと判断してトランスミッション３４をアップシフト側にシフトチェンジするものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the immediately preceding torque Td output to the drive shaft 35 immediately before the up switch 81 is operated, and the elapsed time t after starting the output of the fuel cut or the regenerative torque Tset from the motor 36. The torque Test acting on the drive shaft 35 is estimated based on the above, and when the estimated torque Test reaches the threshold value Tref or less, the transmission 34 is shifted to the upshift side. The applied torque is detected, and when the detected torque reaches the threshold value Tref or less, the transmission 34 is shifted to the upshift side, or a predetermined time has elapsed after the regenerative torque Tset is output from the motor 36. It is determined that the torque Td of the drive shaft 35 has reached the threshold value Tref or less. Or as being shift change of the transmission 34 to the upshift side.

実施例のハイブリッド自動車２０では、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りが可能な蓄電装置としてキャパシタ５０のみを備えるものとしたが、キャパシタ５０以外に二次電池を搭載するものとしても構わない。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, only the capacitor 50 is provided as a power storage device capable of exchanging power with the front wheel motors 24 and 26 and the motor 36, but a secondary battery other than the capacitor 50 may be mounted. I do not care.

実施例では、レース用のハイブリッド自動車２０に本発明を適用した場合について説明したが、一般の公道を走行するハイブリッド自動車に本発明を適用してもよい。   In the embodiment, the case where the present invention is applied to the hybrid vehicle 20 for racing has been described, but the present invention may be applied to a hybrid vehicle traveling on a general public road.

実施例では、前輪に取り付けられたインホイールモータとしての前輪用モータ２４，２６と、エンジン３２のクランクシャフト３３に取り付けられたモータ３６と、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りが可能なキャパシタ５０とを備えるハイブリッド自動車２０に本発明を適用した場合について説明したが、エンジンとそのクランクシャフトに取り付けられたモータとを備えるハイブリッド自動車であれば、如何なる構成のハイブリッド車にも本発明を適用することができる。   In the embodiment, the front wheel motors 24 and 26 as in-wheel motors attached to the front wheels, the motor 36 attached to the crankshaft 33 of the engine 32, and the front wheel motors 24 and 26 and the motor 36 exchange power. Although the case where the present invention is applied to the hybrid vehicle 20 including the possible capacitor 50 has been described, the present invention can be applied to any hybrid vehicle having any configuration as long as the hybrid vehicle includes an engine and a motor attached to the crankshaft. Can be applied.

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン３２が「内燃機関」に相当し、トランスミッション３４が「変速機」に相当し、モータ３６が「電動機」に相当し、キャパシタ５０が「蓄電手段」に相当し、アップシフトする際には、エンジン３２の燃料カットと駆動軸３５に出力されているトルクＴｄを小さくする回生トルクＴｓｅｔのモータ３６からの出力とを行なって駆動軸３５のトルクＴｄとして推定されたトルクＴｅｓｔが閾値Ｔｒｅｆ以下に至ったときにトランスミッション３４をアップシフト側にシフトチェンジする図２のアップシフト時制御ルーチンを実行するメイン電子制御ユニット７０とトルク指令Ｔｍ＊を受信してモータ３６を駆動制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、前輪用モータ２４，２６が「第２の電動機」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力するものに限定されるものではなく、如何なるタイプの内燃機関としても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータ３６に限定されるものではなく、内燃機関の出力軸に動力を入出力することができるものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「蓄電手段」としては、電気二重層キャパシタとして構成されたキャパシタ５０に限定されるものではなく、蓄電可能なものであれば如何なるタイプのものとしても構わない。「制御手段」としては、メイン電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とを組み合わせたものに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットとしても構わない。また、「制御手段」としては、アップシフトする際には、エンジン３２の燃料カットと駆動軸３５に出力されているトルクＴｄを小さくする回生トルクＴｓｅｔのモータ３６からの出力とを行なって駆動軸３５のトルクＴｄとして推定されたトルクＴｅｓｔが閾値Ｔｒｅｆ以下に至ったときにトランスミッション３４をアップシフト側にシフトチェンジするものに限定されるものではなく、モータ３６から回生トルクＴｓｅｔを出力してから所定時間経過したときに駆動軸３５のトルクＴｄが閾値Ｔｒｅｆ以下に至ったと判断してトランスミッション３４をアップシフト側にシフトチェンジするものとするなど、変速機をアップシフトする指示がなされたときには、駆動軸に出力されているトルクが小さくなる方向のトルクである小方向トルクの電動機からの出力を伴って変速機がアップシフトされるよう内燃機関と電動機と変速機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。   Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the engine 32 corresponds to the “internal combustion engine”, the transmission 34 corresponds to the “transmission”, the motor 36 corresponds to the “electric motor”, the capacitor 50 corresponds to the “power storage unit”, and the upshift is performed. In this case, the fuel test of the engine 32 and the output from the motor 36 of the regenerative torque Tset that reduces the torque Td output to the drive shaft 35 are performed, and the torque Test estimated as the torque Td of the drive shaft 35 is the threshold value. The main electronic control unit 70 that executes the upshift control routine shown in FIG. 2 that shifts the transmission 34 to the upshift side when Tref or less is reached, and the motor ECU 40 that receives the torque command Tm * and controls the drive of the motor 36. Corresponds to “control means”. The front wheel motors 24 and 26 correspond to a “second electric motor”. Here, the “internal combustion engine” is not limited to the one that outputs power by a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and may be any type of internal combustion engine. The “motor” is not limited to the motor 36 configured as a synchronous generator motor, and any type of motor may be used as long as it can input and output power to the output shaft of the internal combustion engine. The “storage means” is not limited to the capacitor 50 configured as an electric double layer capacitor, and may be of any type as long as it can store electricity. The “control means” is not limited to a combination of the main electronic control unit 70 and the motor ECU 40, and may be a single electronic control unit. In addition, as the “control means”, when the upshift is performed, the fuel cut of the engine 32 and the output from the motor 36 of the regenerative torque Tset that reduces the torque Td output to the drive shaft 35 are performed. It is not limited to the one that shift-changes the transmission 34 to the upshift side when the torque Test estimated as the torque Td of 35 reaches the threshold value Tref or less, and is predetermined after the regenerative torque Tset is output from the motor 36. When it is determined that the torque Td of the drive shaft 35 has reached the threshold value Tref or less after a lapse of time and the transmission 34 is shifted to the upshift side, an instruction to upshift the transmission is given. The small direction torque that is the torque in the direction that decreases the torque output to As long as the output with and transmission of the electric motor to control an internal combustion engine and an electric motor and a transmission to be upshift it may be any ones. The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. It is an example for specifically explaining the best mode for doing so, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.

本発明は、車両や蓄電装置の製造産業に利用可能である。   The present invention can be used in the manufacturing industry of vehicles and power storage devices.

本発明の一実施例としてのレース用に開発されたハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 developed for a race as one embodiment of the present invention. メイン電子制御ユニット７０により実行されるアップシフト時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of an upshift control routine executed by a main electronic control unit 70. トランスミッション３４を２速から３速にアップシフトする際の駆動軸３５のトルクＴｄとモータ３６のトルクＴｍとシフト状態の時間変化を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the time change of the torque Td of the drive shaft 35 at the time of upshifting the transmission 34 from the 2nd speed to the 3rd speed, the torque Tm of the motor 36, and a shift state.

符号の説明Explanation of symbols

２０ ハイブリッド自動車、２１ 前輪駆動系、２４，２６ 前輪用モータ、２５，２７ 回転位置検出センサ、２９ａ，２９ｂ 前輪、３１ 後輪駆動系、３２ エンジン、３３ クランクシャフト、３４ トランスミッション、３５ 駆動軸、３６ モータ、３７ 回転位置検出センサ、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 後輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４２，４４，４６ インバータ、５０ キャパシタ、５２ キャパシタ用電子制御ユニット（キャパシタＥＣＵ）、５４ 電圧センサ、５６ 電流センサ、５８ 温度センサ、６０ 電子制御式油圧ブレーキユニット（ＥＣＢ）、６１ マスタシリンダ、６１ａ マスタシリンダ圧センサ、６２ ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、６４ ブレーキアクチュエータ、６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂ ホイールシリンダ、７０ メイン電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８１ アップスイッチ、８２ ダウンスイッチ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ。   20 hybrid vehicle, 21 front wheel drive system, 24, 26 front wheel motor, 25, 27 rotational position detection sensor, 29a, 29b front wheel, 31 rear wheel drive system, 32 engine, 33 crankshaft, 34 transmission, 35 drive shaft, 36 Motor, 37 rotational position detection sensor, 38 differential gear, 39a, 39b rear wheel, 40 electronic control unit for motor (motor ECU), 42, 44, 46 inverter, 50 capacitor, 52 electronic control unit for capacitor (capacitor ECU), 54 voltage sensor, 56 current sensor, 58 temperature sensor, 60 electronically controlled hydraulic brake unit (ECB), 61 master cylinder, 61a master cylinder pressure sensor, 62 electronic control unit for brake (brake ECU), 64 brakes Actuator, 66a, 66b, 68a, 68b wheel cylinder, 70 main electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 81 up switch, 82 down switch, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 Brake pedal position sensor.

Claims (4)

内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と車軸側に連結された駆動軸とに接続された変速機と、
前記内燃機関の出力軸に取り付けられて動力を入出力する電動機と、
前記電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、
前記変速機をアップシフトする指示がなされたときには、前記駆動軸に出力されているトルクが所定トルク以下に至った所定タイミングで前記変速機がアップシフトされるよう前記変速機を制御し、少なくとも前記所定タイミングまでは前記内燃機関への燃料供給が停止されるよう該内燃機関を制御すると共に前記電動機から回生トルクが出力されるよう該電動機を制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド車。 An internal combustion engine;
A transmission connected to the output shaft of the internal combustion engine and a drive shaft connected to the axle side;
An electric motor attached to an output shaft of the internal combustion engine for inputting and outputting power;
Power storage means for exchanging power with the motor;
When an instruction is given to upshift the transmission, the transmission is controlled to be upshifted at a predetermined timing when the torque output to the drive shaft reaches a predetermined torque or less, and at least the transmission Control means for controlling the internal combustion engine so that fuel supply to the internal combustion engine is stopped until a predetermined timing and controlling the electric motor so that regenerative torque is output from the electric motor ;
A hybrid car with 請求項１記載のハイブリッド車であって、
蓄電可能な機器として前記蓄電手段のみを備え、
前記蓄電手段はキャパシタである、
ハイブリッド車。 The hybrid vehicle according to claim 1 ,
Only the power storage means as a device capable of storing power,
The power storage means is a capacitor;
Hybrid car. 前記変速機に接続された車軸とは異なる第２の車軸に動力を入出力可能な第２の電動機を備える請求項１または２記載のハイブリッド車。 The hybrid vehicle according to claim 1, further comprising a second electric motor capable of inputting / outputting power to / from a second axle different from the axle connected to the transmission. 前記第２の電動機は、前記第２の車軸に取り付けられた車輪に直接動力を出力するモータである請求項３記載のハイブリッド車。 The hybrid vehicle according to claim 3 , wherein the second electric motor is a motor that directly outputs power to a wheel attached to the second axle.
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