ハイブリッド車両のパワーステアリング装置
【課題】ハイブリッド車両の走行状態に関わらず、良好な燃費性能を確保しつつ、大きな操舵トルクを出力可能なハイブリッド車両のパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両１のパワーステアリング装置２０は、変速機５にサブクラッチ４０を介して連結され、エネルギーを蓄積可能なアキュムレータ４１を備え、ステアリング３０から入力される操舵力が所定値以上である場合、増幅手段２４の駆動源としてアキュムレータを選択し、ステアリングから入力される操舵力が所定値未満である場合、増幅手段の駆動源として電動モータ２５を選択することを特徴とする。
【解決手段】ハイブリッド車両１のパワーステアリング装置２０は、変速機５にサブクラッチ４０を介して連結され、エネルギーを蓄積可能なアキュムレータ４１を備え、ステアリング３０から入力される操舵力が所定値以上である場合、増幅手段２４の駆動源としてアキュムレータを選択し、ステアリングから入力される操舵力が所定値未満である場合、増幅手段の駆動源として電動モータ２５を選択することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及び走行用モータの少なくとも一方から出力された動力で走行するハイブリッド車両において、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅して操舵輪に伝達するハイブリッド車両のパワーステアリング装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンなどの動力を用いて走行する車両では、ドライバーがステアリングから入力した操舵トルクが操舵機構を介して操舵輪に伝達されることにより、旋回動作が行われる。車両を旋回させるために必要な操舵トルクは、ドライバーが直接ステアリングから入力するには負担が大きいため、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅して操舵輪に伝達するパワーステアリング装置が広く用いられている。
【０００３】
この種のパワーステアリング装置はその駆動方式としてモータ駆動方式とエンジン駆動方式とがある。モータ駆動方式は、バッテリに充電された電力で電動モータを回転駆動することによって、パワーステアリング装置を駆動するための油圧ポンプ等を動作させる。一方、エンジン駆動方式は、該油圧ポンプ等をエンジンの動力の一部（エンジン回転）を用いて動作させる。
【０００４】
モータ駆動方式では、エンジン駆動方式のようにエンジンの駆動を伴わない分だけ燃費向上が望めるが、大きな操舵トルクの要求に対応するためにはモータの大型化が不可避になってしまい、コスト増加や搭載性の悪化が生じるという問題点がある。一方、エンジン駆動方式はエンジンの出力の一部を使用しているため、大きな操舵トルクの要求に対しても対応が可能であるが、エンジンの駆動を伴う分だけ燃費性能が低下してしまうという問題点がある。このような両者のメリット及びデメリットに鑑みて、乗用車などの要求操舵トルクが比較的小さい車両では、モータ駆動方式のパワーステアリング装置が採用される一方、例えばトラックやバスなどの大型車両では、大きな要求操舵トルクに対応するためエンジン駆動方式が採用されている。
【０００５】
ところで近年、環境意識の高まりに伴い、ハイブリッド車両が着目されている。ハイブリッド車両では走行用動力源としてエンジン及び走行用モータを備えており、これらの少なくとも一方から出力された動力で走行する。ハイブリッド車両では走行用動力源としてモータを使用する分、エンジンの運転期間を短縮し、燃費性能を向上させることができる。特許文献１では、ハイブリッド車両にパワーステアリング装置が補機の一種として搭載された例が開示されている。特許文献１では、パワーステアリング装置は基本的にエンジンや走行用モータから出力される走行用動力の一部を利用して駆動されるが、ハイブリッド車両の走行状態によってはパワーステアリング装置に供給される動力が不足する場合がある。このような場合、特許文献１では走行用モータとは別に、補機の駆動用として電動モータを備えており、動力が不足した場合に、当該電動モータを駆動することにより不足分を補うとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１２６４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、補助用の電動モータで不足分を補うことができるとされているが、ハイブリッド車両では、走行状態によってはエンジンが停止状態にある場合がある。このような場合、エンジン以外の駆動源（走行用モータや補助用の電動モータ）で要求操舵トルクを賄う必要があるが、大きな要求操舵トルクへの対応を考慮すると、補助用の電動モータの大型化が不可避となるという問題点がある。特に大型のハイブリッド車両では発進時の据え切り動作や右左折時に大きな操舵トルクが必要とされるため、この問題点は顕著となる。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ハイブリッド車両の走行状態に関わらず、良好な燃費性能を確保しつつ、大きな操舵トルクを出力可能なハイブリッド車両のパワーステアリング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】
【０００９】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーステアリング装置は上記課題を解決するために、エンジン及び走行用モータ間に第１のクラッチが設けられ、前記エンジン及び前記走行用モータの少なくとも一方から出力された動力を、変速機を介して駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両において、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅手段にて増幅した後、操舵輪に伝達するハイブリッド車両のパワーステアリング装置であって、前記変速機に第２のクラッチを介して連結されることにより、前記変速機から入力されるエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、前記エネルギー蓄積手段又は前記ハイブリッド車両に搭載された電動モータのいずれか一方から出力された動力で駆動されることにより、前記ステアリングから入力された操舵トルクを増幅する増幅手段と、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段又は前記電動モータのいずれか一方を選択する駆動源選択手段とを備え、前記駆動源選択手段は、前記ステアリングから入力される操舵力が所定値以上である場合、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段を選択し、前記ステアリングから入力される操舵力が前記所定値未満である場合、前記増幅手段の駆動源として前記電動モータを選択することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、パワーステアリング装置の増幅手段の駆動源としてエネルギー蓄積手段と電動モータとを備えており、これらをハイブリッド車両の走行状態に応じて切り替えることによって、良好な燃費性能を確保しつつ、様々な要求操舵トルクにも対応が可能となる。特にエネルギー蓄積手段に蓄積したエネルギーを用いて増幅手段を駆動することによって、比較的出力トルクが小さい電動モータでは対応が困難な大きな要求操舵トルクに対しても対応可能となる。このように本発明ではエネルギー蓄積手段を用いることによって、車両に搭載する電動モータの小型化も図ることができるので、車両重量やコスト増加も抑制できる。
【００１１】
好ましくは、前記エネルギー蓄積手段は、前記ハイブリッド車両の停車時に前記第１のクラッチを切断状態にし、前記変速機をニュートラルに設定し、且つ、前記第２のクラッチを接続状態にした状態で前記モータを駆動することによりエネルギーを蓄積するとよい。このように停車状態でモータを駆動することで、走行前にエネルギー蓄積手段に予めエネルギーを蓄積しておくことにより、走行後にエネルギー蓄積手段を迅速に使用可能な状態にすることができる。
【００１２】
更に好ましくは、前記電動モータの駆動用電力を充電しているバッテリの充電量が所定値未満である場合、前記駆動源選択手段は、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段を選択するとよい。これによれば、バッテリの充電残量が少ないために電動モータの駆動が困難な場合であっても、エネルギー蓄積手段に予め蓄積したエネルギーを使って増幅手段を駆動できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パワーステアリング装置の増幅手段の駆動源としてエネルギー蓄積手段と電動モータとを備えており、これらをハイブリッド車両の走行状態に応じて切り替えることによって、良好な燃費性能を確保しつつ、様々な要求操舵トルクにも対応が可能となる。特にエネルギー蓄積手段に蓄積したエネルギーを用いて増幅手段を駆動することによって、比較的出力トルクが小さい電動モータでは対応が困難な大きな要求操舵トルクに対しても対応可能となる。このように本発明ではエネルギー蓄積手段を用いることによって、車両に搭載する電動モータの小型化も図ることができるので、車両重量やコスト増加も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】ＥＣＵの内部構成を機能的に示す機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されたパワーステアリング装置のエネルギー蓄積制御を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されたパワーステアリング装置において実施される、パワーステアリング駆動制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１の全体構成を概念的に示すブロック図である。ハイブリッド車両１は走行用動力源としてエンジン２及びモータ（走行用モータ）４を有するパラレル式ハイブリッド電気自動車である。エンジン２の出力軸とモータ４の回転軸とはクラッチ３を介して接続されており、該クラッチ３の接続状態に応じて動力の伝達が切り換えられる。クラッチ３が接続状態にある場合には、動力源としてエンジン２、またはエンジン２とモータ４を併用し、クラッチ３が切断状態にある場合には、動力源としてモータ４を用いて、変速機５にて所定のギア比でプロペラシャフト６に伝達される。プロペラシャフト６に伝達された動力は、差動装置７及び駆動軸８を介して駆動輪９（後輪）が駆動されることにより、ハイブリッド車両１の走行が行われる。
【００１７】
エンジン２は、ハイブリッド車両１の動力源の一つとして機能する内燃機関であり、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。ガソリンエンジンの場合には燃焼室に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴式ガソリンエンジンであってもよい。
【００１８】
クラッチ３は、エンジン２の出力軸とモータ４の回転軸との間の接続状態を切り替える動力伝達機構である。クラッチ３が接続状態にある場合、エンジン２及びモータ４の出力トルクは共に駆動輪９側に伝達される。一方、クラッチ３が切断状態にある場合、エンジン２の出力トルクはモータ４側に伝達されないため、駆動輪９側にはモータ４からの出力トルクのみが伝達されることとなる。尚、クラッチ３は本発明に係る「第１のクラッチ」の一例である。
【００１９】
モータ４（走行用モータ）は、所定の磁場を発生させるステータ（固定子）と、該ステータによって発生された磁場を横切るように回転するロータ（回転子）とを含んでなる電動機である。モータ４は、インバータ１０を介してバッテリ１１から供給される電力により力行駆動することにより、駆動トルクを発生させ、ハイブリッド車両１の動力源の一つとして機能する。またモータ４が回生駆動された場合には、回生エネルギーを発生させることによって発電を行うと共に、制動トルクを発生させて回生ブレーキとしても機能する。尚、モータ４で発電された電力は、インバータ１０にて直流変換された後、バッテリ１１に充電される。
【００２０】
変速機５は複数の変速段を有するマニュアルトランスミッション又はオートマティックトランスミッションであり、その変速段は段階的に可変であってもよいし、連続的に可変であってもよい。
【００２１】
バッテリ１１は、モータ４を力行駆動するための電力を蓄積する二次電池セルからなる蓄電池である。バッテリ１１には予め直流電力が充電されており、放電時に出力された直流電力がインバータ１０によって交流変換され、モータ４の力行駆動のために消費される。一方、モータ４の回生駆動時には、モータ４で発電した交流電力をインバータ１０によって直流変換し、バッテリ１１に充電される。
【００２２】
クラッチ３が接続状態にある場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に接続される。このときモータ４を力行駆動すると、駆動輪９にはエンジン２及びモータ４の双方からの出力トルクが伝達されることとなる。つまり、駆動輪９を駆動させるためのトルクの一部はエンジン２から供給されると共に、残りはモータ４から供給される。また、走行中にバッテリ１１の充電量が少なくなったときには、エンジン２の出力トルクの一部を用いて駆動輪９を駆動しつつ、エンジン２の出力トルクの残りを用いてモータ４を回生駆動させ、発電した電力をバッテリ１１に充電することもできる。
【００２３】
一方、クラッチ３が切断状態にある場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断される。このときモータ４を力行駆動すると、駆動輪９にはエンジン２からの出力トルクは伝達されず、モータ４からの出力トルクのみが伝達される。即ち、ハイブリッド電気自動車１の走行は、専ら、バッテリ１１に蓄えられた電力を用いてモータ４を駆動することによって行われる。
【００２４】
ハイブリッド車両１の走行方向（旋回方向）は、ドライバーによってステアリング３０から入力された操舵トルクがパワーステアリング装置２０にて増幅後、操舵輪（前輪）２１に伝達されることにより決定される。パワーステアリング装置２０は、第１のパワーステアリングポンプ２２，第２のパワーステアリングポンプ２３によって制御される油圧によって駆動され、ハイブリッド車両１の旋回挙動を行うためにドライバーがステアリング３０から入力した操舵トルクを増幅し、ドライバーの操舵負担を軽減する。
【００２５】
尚、本実施形態に係るハイブリッド車両１は前輪が操舵輪２１であり、後輪が駆動輪９である場合を例示しているが、例えば前輪が操舵輪２１と駆動輪９を兼用していてもよいし、この例に限られないことは言うまでもない。
【００２６】
尚、本実施形態に係るパワーステアリング装置２０は、ステアリング３０から操舵輪２１までをロッドやシャフト等を介して機械的に接続した上で、油圧により操舵力をアシストするインテグラル式パワーステアリング装置を採用している。具体的に説明すると、例えばステアリングホイールから入力された操舵トルクが、ステアリングコラムを介してＰ／Ｓブースターに伝達され、ピットマンアーム、ドラグリンク及びナックルアームを順に介して操舵輪２１に伝達され、該Ｐ／Ｓブースターにてパワーステアリングポンプから供給される油圧に基づいて操舵トルクが増幅され、ピットマンアームやドラグリンク及びナックルアームを経て、操舵輪２１に伝達されるようになっている。このように本実施例ではインテグラル式パワーステアリング装置を用いているが、他の方式のパワーステアリング装置を用いてもよいことは、言うまでも無い。以下の説明では、パワーステアリング装置２０の増幅機能を増幅手段２４として機能的に図示し、その機械的構成などの詳細な説明は適宜省略することとする。
【００２７】
第１のパワーステアリングポンプ２２は、変速機５にサブクラッチ４０を介して連結されたアキュムレータ４１から供給されるエネルギーを用いて駆動されることにより、増幅手段２４を油圧制御する油圧ポンプである（尚、第１のパワーステアリングポンプ２２はエンジン２によっても駆動可能である）。アキュムレータ４１は本発明に係る「エネルギー蓄積手段」の一例であり、変速機５が有する動力（モータ４から出力された動力）の一部を動力伝達機構（不図示）を介して入力されたものを蓄積する蓄積手段である。より具体的に説明すると、アキュムレータ４１はサブクラッチ４０が接続状態にある際に変速機５から伝達されるエネルギーを蓄積する。蓄積完了後は、サブクラッチ４０を切断状態にして然るべきタイミングでパワーステアリングポンプ２２にエネルギーを供給することで、増幅手段２４を駆動することができる。またサブクラッチ４０は本発明に係る「第２のクラッチ」の一例である。
【００２８】
尚、アキュムレータ４１に蓄積されるエネルギーは、気体、流体、電磁力などを媒体としたものなど、その形態は問わない。好ましいアキュムレータ４１の一形態としては、例えば変速機５から入力された回転エネルギーによってコンプレッサを駆動して圧縮気体を蓄積し、その圧縮気体を開放する際に放出される運動エネルギーを用いてパワーステアリングポンプ２２を駆動することが考えられるが、これに限られないのは言うまでもない。
【００２９】
一方、第２のパワーステアリングポンプ２３は、電動モータ２５から出力された動力で駆動されることにより、増幅手段２４を油圧制御する油圧ポンプである。電動モータ２５は上述のモータ４（走行用モータ）と同様に、所定の磁場を発生させるステータ（固定子）と、該ステータによって発生された磁場を横切るように回転するロータ（回転子）とを含んでなる電動機である。電動モータ２５は、インバータ１０を介してバッテリ１１から供給される電力で駆動され、電気エネルギーを回転エネルギーとして出力する。尚、電動モータ２５はハイブリッド車両１に搭載された他の補機類の駆動用モータを兼用していてもよい。
【００３０】
このように本実施形態では、増幅手段２４の駆動源として、エンジン２、アキュムレータ４１及び電動モータ２５を備えているが、これらは後述するＥＣＵ１８によって選択されることによって、いずれか一方からの動力に基づいて増幅手段２４が駆動されるようになっている。
【００３１】
尚、本実施形態ではエンジン２によって駆動される第１のパワーステアリングポンプ２２と、電動モータ２５によって駆動される第２のパワーステアリングポンプ２３とを別々に設けているが、共通するパワーステアリングポンプをエンジン２及び電動モータ２５で駆動するように構成してもよい。
【００３２】
ＥＣＵ１８は、ハイブリッド車両１の各部位から取得した信号に基づいて、ハイブリッド車両１の動作全体を制御する電子制御ユニットであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成される。ＥＣＵ１８は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する各種制御を実行することが可能に構成されているが、これら各種制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。
【００３３】
尚、ハイブリッド車両１には、ＥＣＵ１８で実施される制御に必要な各種パラメータを取得するためのセンサ類が配置されている。具体的には、ステアリング３０からドライバーによって入力される操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ２６やバッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）を検出するためのＳＯＣセンサ２７が設けられている。その他、車速センサやステアリング３０の操舵速度を検出するための操舵速度センサをもうけてもよい。これらの検出値は電気的信号としてＥＣＵ１８に送信され、後述する各種処理に用いられるようになっている。
【００３４】
ここで図２はＥＣＵ１８の内部構成を機能的に示す機能ブロック図である。操舵トルクセンサ２６はステアリング３０から入力される操舵トルクを検出し、その検出値はＥＣＵ１８の操舵トルク検出部３１において取得される。また、ＳＯＣセンサ２７はバッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）を検出し、その検出値はＥＣＵ１８の充電量検出部３２において取得される。
【００３５】
これら操舵トルク検出部３１や充電量検出部３２の検出結果は、駆動源選択部３３に送信される。駆動源選択部３３では、取得した要求操舵トルクや充電量の値を各種閾値と比較することにより、増幅手段２４の駆動源としてエンジン２、アキュムレータ４１、或いは、電動モータ２５のいずれを選択すべきか判断する。そして、エンジン２、アキュムレータ４１、及び、電動モータ２５のそれぞれに制御信号を送信することにより、選択した駆動源を始動することによりパワーステアリング装置２０を駆動する。
【００３６】
続いてフローチャートを参照しながら、上記説明したハイブリッド車両１におけるパワーステアリング装置２０に関する制御内容について、詳細に説明する。まず図３は、本実施形態に係るハイブリッド車両１に搭載されたパワーステアリング装置２０のエネルギー蓄積制御を示すフローチャートである。
【００３７】
ＥＣＵ１８はハイブリッド車両１が停車状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には車速センサ（不図示）から取得した走行速度の検出値がゼロか否か、サイドブレーキ（不図示）がＯＮになっているか否かに基づいて判定するとよい。停車状態にない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１８は処理を終了する（エンド）。一方、停車状態にある場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は変速機５の変速ギアをニュートラルに設定し（ステップＳ１０２）、クラッチ３を切断状態に切り替える（ステップＳ１０３）。
【００３８】
続いてＥＣＵ１８の充電量検出部３２は、ＳＯＣセンサ２７の検出値を取得することにより、バッテリ１１の充電量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここでは、以下に説明するエネルギー蓄積制御は、後述するようにモータ４の駆動を伴うため、当該モータ駆動で消費される電力がバッテリ１１に残っているかが判定される。バッテリ１１の充電量が閾値ＳＯＣ１未満である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、充電量が不足しているためにエネルギー蓄積制御を実施することができないので、ＥＣＵ１８は処理を終了する（エンド）。
【００３９】
一方、バッテリ１１の充電量が閾値ＳＯＣ１より大きい場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は初期状態において切断されているサブクラッチ４０を接続し（ステップＳ１０５）、バッテリ１１の電力を用いてモータ４を駆動させる（ステップＳ１０６）。このとき、クラッチ３は切断状態にあるため（ステップＳ１０３を参照）、モータ４の動力はアキュムレータ４１に伝達される。このようにして、アキュムレータ４１へのエネルギーの蓄積が行われる（ステップＳ１０７）。
【００４０】
アキュムレータ４１へのエネルギー蓄積が行われている間、ＥＣＵ１８はアキュムレータ４１に蓄積されたエネルギー量をモニタリングし、蓄積量Ｅａｃｃが所定値Ｅａｃｃ１より大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１０８）。この所定値Ｅａｃｃ１は、パワーステアリングポンプ２２を駆動するためにアキュムレータ４１に蓄積すべきエネルギー量として予め規定されている基準値であり、蓄積量がこの値に達するまでの間、アキュムレータ４１へのエネルギー蓄積が継続される。そして、アキュムレータ４１へのエネルギー蓄積が完了すると、ＥＣＵ１８はモータ４を停止し（ステップＳ１０９）、サブクラッチ４０を切断状態に戻す（ステップＳ１１０）。
【００４１】
このようにエネルギー蓄積制御では、ハイブリッド車両１の発進前の停車状態においてモータ４を駆動させることにより、アキュムレータ４１にエネルギーが蓄積される。尚、エネルギー蓄積制御は、ハイブリッド車両１の始動時に自動的に実行されるようにしてもよいし、停車時にドライバーが実行ボタン（不図示）をＯＮ操作するタイミングでマニュアル的に実行されるようにしてもよい。
【００４２】
このようにしてアキュムレータ４１に蓄積されたエネルギーは、次に説明するパワーステアリング駆動制御に用いられる。図４は本実施形態に係るハイブリッド車両１に搭載されたパワーステアリング装置２０において実施される、パワーステアリング駆動制御を示すフローチャートである。
【００４３】
まずＥＣＵ１８はドライバーから車両の発進要求があったか否かを判定する（ステップＳ２０１）。発進要求の有無は、例えばブレーキペダル（不図示）がＯＦＦに切り替えられたか否か、或いは、アクセルペダル（不図示）がＯＮに切り替えられたか否かなどを基準に判定するとよい。車両の発進要求が有った場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は変速機５の変速ギアを発進ギア段に設定し（ステップＳ２０２）、モータ４を駆動して発進を行う（ステップＳ２０３）。
【００４４】
ここでＥＣＵ１８はステアリング３０の操舵角を監視することにより、ドライバーが操舵操作を行ったか否かを判定する（ステップＳ２０４）。操舵操作が有った場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は操舵トルク検出部３１から操舵トルクセンサ２６で検出した操舵トルクＴｒを取得する（ステップＳ２０５）。そして、ＥＣＵ１８は不図示のメモリ等の記憶手段に予め記憶した閾値Ｔｒ１を取得し、算出した要求操舵トルクＴｒが当該閾値Ｔｒ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。この閾値Ｔｒ１は増幅手段２４の駆動源としてアキュムレータ４１に蓄積されたエネルギーを使用するか、或いは、エンジン２又は電動モータ２５を使用するかを選択するための境界値として規定されたものである。
【００４５】
要求操舵トルクＴｒが閾値Ｔｒ１未満である場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、ＥＣＵ１８の駆動源選択部３３は増幅手段２４の駆動源として電動モータ２５を選択する（ステップＳ２０７）。この場合、エンジン２以外の駆動源である電動モータ２５からの出力を用いて増幅手段２４を駆動できるので、エンジン２の運転期間を効果的に短縮して燃費向上を図ることができる。また要求操舵トルクも比較的小さいので、比較的小型の電動モータ２５によって賄うことができる。
【００４６】
一方、要求操舵トルクＴｒが閾値Ｔｒ１以上である場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は更にアキュムレータ４１の蓄積量が閾値Ｅａｃｃ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。閾値Ｔｒ２はアキュムレータ４１にステップＳ２０５で算出した要求操舵トルクを出力するだけのエネルギーが蓄積されているか否かを判定するための基準値として規定されたものである。尚、閾値Ｅａｃｃ２は前述の閾値Ｅａｃｃ１と同じに設定してもよい。
【００４７】
蓄積量が閾値Ｅａｃｃ２以上であると判定された場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８の駆動源選択部３３は増幅手段２４の駆動源としてアキュムレータ４１を選択する（ステップＳ２０９）。これにより、アキュムレータ４１に蓄積されたエネルギーを用いて、比較的出力の小さい電動モータ２５では賄いきれない要求操舵トルクを賄うことができる。
【００４８】
一方、蓄積量が閾値Ｅａｃｃ２未満であると判定された場合（ステップＳ２０９：ＮＯ）、アキュムレータ４１には要求操舵トルクを賄うだけのエネルギーが蓄積されていないので、ＥＣＵ１８の駆動源選択部３３は増幅手段２４の駆動源としてエンジン２を選択する（ステップＳ２１０）。この場合もまた、電動モータ２５では対応が困難な要求操舵トルクを賄うことができるため、電動モータ２５の大型化を回避することができる。
【００４９】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両１では、パワーステアリング装置２０の増幅手段２４の駆動源としてアキュムレータ４１と電動モータ２５とを備えており、これらをハイブリッド車両１の走行状態に応じて切り替えることによって、良好な燃費性能を確保しつつ、様々な要求操舵トルクにも対応が可能となる。特にアキュムレータ４１に蓄積したエネルギーを用いて増幅手段２４を駆動することによって、比較的出力トルクが小さい電動モータ２５では対応が困難な大きな要求操舵トルクに対しても対応可能となる。このように本発明ではアキュムレータ４１を用いることによって、車両に搭載する電動モータ２５の小型化も図ることができるので、車両重量やコスト増加も抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、エンジン及び走行用モータの少なくとも一方から出力された動力で走行するハイブリッド車両において、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅して駆動輪に伝達するハイブリッド車両のパワーステアリング装置の技術分野に関する。
【符号の説明】
【００５１】
１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ クラッチ（第１のクラッチ）
４ モータ（走行用モータ）
５ 変速機
６ プロペラシャフト
７ 差動装置
８ 駆動軸
９ 駆動輪
１０ インバータ
１１ バッテリ
１８ ＥＣＵ
２０ パワーステアリング装置
２１ 操舵輪
２２ 第１のパワーステアリングポンプ
２３ 第２のパワーステアリングポンプ
２４ 増幅手段
２５ 電動モータ
２６ 車速センサ
２７ 操舵速度センサ
３０ ステアリング
３１ 操舵トルク検出部
３２ 充電量検出部
３３ 駆動源選択部
４０ サブクラッチ（第２のクラッチ）
４１ アキュムレータ（エネルギー蓄積手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及び走行用モータの少なくとも一方から出力された動力で走行するハイブリッド車両において、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅して操舵輪に伝達するハイブリッド車両のパワーステアリング装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンなどの動力を用いて走行する車両では、ドライバーがステアリングから入力した操舵トルクが操舵機構を介して操舵輪に伝達されることにより、旋回動作が行われる。車両を旋回させるために必要な操舵トルクは、ドライバーが直接ステアリングから入力するには負担が大きいため、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅して操舵輪に伝達するパワーステアリング装置が広く用いられている。
【０００３】
この種のパワーステアリング装置はその駆動方式としてモータ駆動方式とエンジン駆動方式とがある。モータ駆動方式は、バッテリに充電された電力で電動モータを回転駆動することによって、パワーステアリング装置を駆動するための油圧ポンプ等を動作させる。一方、エンジン駆動方式は、該油圧ポンプ等をエンジンの動力の一部（エンジン回転）を用いて動作させる。
【０００４】
モータ駆動方式では、エンジン駆動方式のようにエンジンの駆動を伴わない分だけ燃費向上が望めるが、大きな操舵トルクの要求に対応するためにはモータの大型化が不可避になってしまい、コスト増加や搭載性の悪化が生じるという問題点がある。一方、エンジン駆動方式はエンジンの出力の一部を使用しているため、大きな操舵トルクの要求に対しても対応が可能であるが、エンジンの駆動を伴う分だけ燃費性能が低下してしまうという問題点がある。このような両者のメリット及びデメリットに鑑みて、乗用車などの要求操舵トルクが比較的小さい車両では、モータ駆動方式のパワーステアリング装置が採用される一方、例えばトラックやバスなどの大型車両では、大きな要求操舵トルクに対応するためエンジン駆動方式が採用されている。
【０００５】
ところで近年、環境意識の高まりに伴い、ハイブリッド車両が着目されている。ハイブリッド車両では走行用動力源としてエンジン及び走行用モータを備えており、これらの少なくとも一方から出力された動力で走行する。ハイブリッド車両では走行用動力源としてモータを使用する分、エンジンの運転期間を短縮し、燃費性能を向上させることができる。特許文献１では、ハイブリッド車両にパワーステアリング装置が補機の一種として搭載された例が開示されている。特許文献１では、パワーステアリング装置は基本的にエンジンや走行用モータから出力される走行用動力の一部を利用して駆動されるが、ハイブリッド車両の走行状態によってはパワーステアリング装置に供給される動力が不足する場合がある。このような場合、特許文献１では走行用モータとは別に、補機の駆動用として電動モータを備えており、動力が不足した場合に、当該電動モータを駆動することにより不足分を補うとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１２６４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、補助用の電動モータで不足分を補うことができるとされているが、ハイブリッド車両では、走行状態によってはエンジンが停止状態にある場合がある。このような場合、エンジン以外の駆動源（走行用モータや補助用の電動モータ）で要求操舵トルクを賄う必要があるが、大きな要求操舵トルクへの対応を考慮すると、補助用の電動モータの大型化が不可避となるという問題点がある。特に大型のハイブリッド車両では発進時の据え切り動作や右左折時に大きな操舵トルクが必要とされるため、この問題点は顕著となる。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ハイブリッド車両の走行状態に関わらず、良好な燃費性能を確保しつつ、大きな操舵トルクを出力可能なハイブリッド車両のパワーステアリング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】
【０００９】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーステアリング装置は上記課題を解決するために、エンジン及び走行用モータ間に第１のクラッチが設けられ、前記エンジン及び前記走行用モータの少なくとも一方から出力された動力を、変速機を介して駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両において、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅手段にて増幅した後、操舵輪に伝達するハイブリッド車両のパワーステアリング装置であって、前記変速機に第２のクラッチを介して連結されることにより、前記変速機から入力されるエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、前記エネルギー蓄積手段又は前記ハイブリッド車両に搭載された電動モータのいずれか一方から出力された動力で駆動されることにより、前記ステアリングから入力された操舵トルクを増幅する増幅手段と、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段又は前記電動モータのいずれか一方を選択する駆動源選択手段とを備え、前記駆動源選択手段は、前記ステアリングから入力される操舵力が所定値以上である場合、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段を選択し、前記ステアリングから入力される操舵力が前記所定値未満である場合、前記増幅手段の駆動源として前記電動モータを選択することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、パワーステアリング装置の増幅手段の駆動源としてエネルギー蓄積手段と電動モータとを備えており、これらをハイブリッド車両の走行状態に応じて切り替えることによって、良好な燃費性能を確保しつつ、様々な要求操舵トルクにも対応が可能となる。特にエネルギー蓄積手段に蓄積したエネルギーを用いて増幅手段を駆動することによって、比較的出力トルクが小さい電動モータでは対応が困難な大きな要求操舵トルクに対しても対応可能となる。このように本発明ではエネルギー蓄積手段を用いることによって、車両に搭載する電動モータの小型化も図ることができるので、車両重量やコスト増加も抑制できる。
【００１１】
好ましくは、前記エネルギー蓄積手段は、前記ハイブリッド車両の停車時に前記第１のクラッチを切断状態にし、前記変速機をニュートラルに設定し、且つ、前記第２のクラッチを接続状態にした状態で前記モータを駆動することによりエネルギーを蓄積するとよい。このように停車状態でモータを駆動することで、走行前にエネルギー蓄積手段に予めエネルギーを蓄積しておくことにより、走行後にエネルギー蓄積手段を迅速に使用可能な状態にすることができる。
【００１２】
更に好ましくは、前記電動モータの駆動用電力を充電しているバッテリの充電量が所定値未満である場合、前記駆動源選択手段は、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段を選択するとよい。これによれば、バッテリの充電残量が少ないために電動モータの駆動が困難な場合であっても、エネルギー蓄積手段に予め蓄積したエネルギーを使って増幅手段を駆動できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パワーステアリング装置の増幅手段の駆動源としてエネルギー蓄積手段と電動モータとを備えており、これらをハイブリッド車両の走行状態に応じて切り替えることによって、良好な燃費性能を確保しつつ、様々な要求操舵トルクにも対応が可能となる。特にエネルギー蓄積手段に蓄積したエネルギーを用いて増幅手段を駆動することによって、比較的出力トルクが小さい電動モータでは対応が困難な大きな要求操舵トルクに対しても対応可能となる。このように本発明ではエネルギー蓄積手段を用いることによって、車両に搭載する電動モータの小型化も図ることができるので、車両重量やコスト増加も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】ＥＣＵの内部構成を機能的に示す機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されたパワーステアリング装置のエネルギー蓄積制御を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されたパワーステアリング装置において実施される、パワーステアリング駆動制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１の全体構成を概念的に示すブロック図である。ハイブリッド車両１は走行用動力源としてエンジン２及びモータ（走行用モータ）４を有するパラレル式ハイブリッド電気自動車である。エンジン２の出力軸とモータ４の回転軸とはクラッチ３を介して接続されており、該クラッチ３の接続状態に応じて動力の伝達が切り換えられる。クラッチ３が接続状態にある場合には、動力源としてエンジン２、またはエンジン２とモータ４を併用し、クラッチ３が切断状態にある場合には、動力源としてモータ４を用いて、変速機５にて所定のギア比でプロペラシャフト６に伝達される。プロペラシャフト６に伝達された動力は、差動装置７及び駆動軸８を介して駆動輪９（後輪）が駆動されることにより、ハイブリッド車両１の走行が行われる。
【００１７】
エンジン２は、ハイブリッド車両１の動力源の一つとして機能する内燃機関であり、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。ガソリンエンジンの場合には燃焼室に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴式ガソリンエンジンであってもよい。
【００１８】
クラッチ３は、エンジン２の出力軸とモータ４の回転軸との間の接続状態を切り替える動力伝達機構である。クラッチ３が接続状態にある場合、エンジン２及びモータ４の出力トルクは共に駆動輪９側に伝達される。一方、クラッチ３が切断状態にある場合、エンジン２の出力トルクはモータ４側に伝達されないため、駆動輪９側にはモータ４からの出力トルクのみが伝達されることとなる。尚、クラッチ３は本発明に係る「第１のクラッチ」の一例である。
【００１９】
モータ４（走行用モータ）は、所定の磁場を発生させるステータ（固定子）と、該ステータによって発生された磁場を横切るように回転するロータ（回転子）とを含んでなる電動機である。モータ４は、インバータ１０を介してバッテリ１１から供給される電力により力行駆動することにより、駆動トルクを発生させ、ハイブリッド車両１の動力源の一つとして機能する。またモータ４が回生駆動された場合には、回生エネルギーを発生させることによって発電を行うと共に、制動トルクを発生させて回生ブレーキとしても機能する。尚、モータ４で発電された電力は、インバータ１０にて直流変換された後、バッテリ１１に充電される。
【００２０】
変速機５は複数の変速段を有するマニュアルトランスミッション又はオートマティックトランスミッションであり、その変速段は段階的に可変であってもよいし、連続的に可変であってもよい。
【００２１】
バッテリ１１は、モータ４を力行駆動するための電力を蓄積する二次電池セルからなる蓄電池である。バッテリ１１には予め直流電力が充電されており、放電時に出力された直流電力がインバータ１０によって交流変換され、モータ４の力行駆動のために消費される。一方、モータ４の回生駆動時には、モータ４で発電した交流電力をインバータ１０によって直流変換し、バッテリ１１に充電される。
【００２２】
クラッチ３が接続状態にある場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に接続される。このときモータ４を力行駆動すると、駆動輪９にはエンジン２及びモータ４の双方からの出力トルクが伝達されることとなる。つまり、駆動輪９を駆動させるためのトルクの一部はエンジン２から供給されると共に、残りはモータ４から供給される。また、走行中にバッテリ１１の充電量が少なくなったときには、エンジン２の出力トルクの一部を用いて駆動輪９を駆動しつつ、エンジン２の出力トルクの残りを用いてモータ４を回生駆動させ、発電した電力をバッテリ１１に充電することもできる。
【００２３】
一方、クラッチ３が切断状態にある場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断される。このときモータ４を力行駆動すると、駆動輪９にはエンジン２からの出力トルクは伝達されず、モータ４からの出力トルクのみが伝達される。即ち、ハイブリッド電気自動車１の走行は、専ら、バッテリ１１に蓄えられた電力を用いてモータ４を駆動することによって行われる。
【００２４】
ハイブリッド車両１の走行方向（旋回方向）は、ドライバーによってステアリング３０から入力された操舵トルクがパワーステアリング装置２０にて増幅後、操舵輪（前輪）２１に伝達されることにより決定される。パワーステアリング装置２０は、第１のパワーステアリングポンプ２２，第２のパワーステアリングポンプ２３によって制御される油圧によって駆動され、ハイブリッド車両１の旋回挙動を行うためにドライバーがステアリング３０から入力した操舵トルクを増幅し、ドライバーの操舵負担を軽減する。
【００２５】
尚、本実施形態に係るハイブリッド車両１は前輪が操舵輪２１であり、後輪が駆動輪９である場合を例示しているが、例えば前輪が操舵輪２１と駆動輪９を兼用していてもよいし、この例に限られないことは言うまでもない。
【００２６】
尚、本実施形態に係るパワーステアリング装置２０は、ステアリング３０から操舵輪２１までをロッドやシャフト等を介して機械的に接続した上で、油圧により操舵力をアシストするインテグラル式パワーステアリング装置を採用している。具体的に説明すると、例えばステアリングホイールから入力された操舵トルクが、ステアリングコラムを介してＰ／Ｓブースターに伝達され、ピットマンアーム、ドラグリンク及びナックルアームを順に介して操舵輪２１に伝達され、該Ｐ／Ｓブースターにてパワーステアリングポンプから供給される油圧に基づいて操舵トルクが増幅され、ピットマンアームやドラグリンク及びナックルアームを経て、操舵輪２１に伝達されるようになっている。このように本実施例ではインテグラル式パワーステアリング装置を用いているが、他の方式のパワーステアリング装置を用いてもよいことは、言うまでも無い。以下の説明では、パワーステアリング装置２０の増幅機能を増幅手段２４として機能的に図示し、その機械的構成などの詳細な説明は適宜省略することとする。
【００２７】
第１のパワーステアリングポンプ２２は、変速機５にサブクラッチ４０を介して連結されたアキュムレータ４１から供給されるエネルギーを用いて駆動されることにより、増幅手段２４を油圧制御する油圧ポンプである（尚、第１のパワーステアリングポンプ２２はエンジン２によっても駆動可能である）。アキュムレータ４１は本発明に係る「エネルギー蓄積手段」の一例であり、変速機５が有する動力（モータ４から出力された動力）の一部を動力伝達機構（不図示）を介して入力されたものを蓄積する蓄積手段である。より具体的に説明すると、アキュムレータ４１はサブクラッチ４０が接続状態にある際に変速機５から伝達されるエネルギーを蓄積する。蓄積完了後は、サブクラッチ４０を切断状態にして然るべきタイミングでパワーステアリングポンプ２２にエネルギーを供給することで、増幅手段２４を駆動することができる。またサブクラッチ４０は本発明に係る「第２のクラッチ」の一例である。
【００２８】
尚、アキュムレータ４１に蓄積されるエネルギーは、気体、流体、電磁力などを媒体としたものなど、その形態は問わない。好ましいアキュムレータ４１の一形態としては、例えば変速機５から入力された回転エネルギーによってコンプレッサを駆動して圧縮気体を蓄積し、その圧縮気体を開放する際に放出される運動エネルギーを用いてパワーステアリングポンプ２２を駆動することが考えられるが、これに限られないのは言うまでもない。
【００２９】
一方、第２のパワーステアリングポンプ２３は、電動モータ２５から出力された動力で駆動されることにより、増幅手段２４を油圧制御する油圧ポンプである。電動モータ２５は上述のモータ４（走行用モータ）と同様に、所定の磁場を発生させるステータ（固定子）と、該ステータによって発生された磁場を横切るように回転するロータ（回転子）とを含んでなる電動機である。電動モータ２５は、インバータ１０を介してバッテリ１１から供給される電力で駆動され、電気エネルギーを回転エネルギーとして出力する。尚、電動モータ２５はハイブリッド車両１に搭載された他の補機類の駆動用モータを兼用していてもよい。
【００３０】
このように本実施形態では、増幅手段２４の駆動源として、エンジン２、アキュムレータ４１及び電動モータ２５を備えているが、これらは後述するＥＣＵ１８によって選択されることによって、いずれか一方からの動力に基づいて増幅手段２４が駆動されるようになっている。
【００３１】
尚、本実施形態ではエンジン２によって駆動される第１のパワーステアリングポンプ２２と、電動モータ２５によって駆動される第２のパワーステアリングポンプ２３とを別々に設けているが、共通するパワーステアリングポンプをエンジン２及び電動モータ２５で駆動するように構成してもよい。
【００３２】
ＥＣＵ１８は、ハイブリッド車両１の各部位から取得した信号に基づいて、ハイブリッド車両１の動作全体を制御する電子制御ユニットであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成される。ＥＣＵ１８は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する各種制御を実行することが可能に構成されているが、これら各種制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。
【００３３】
尚、ハイブリッド車両１には、ＥＣＵ１８で実施される制御に必要な各種パラメータを取得するためのセンサ類が配置されている。具体的には、ステアリング３０からドライバーによって入力される操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ２６やバッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）を検出するためのＳＯＣセンサ２７が設けられている。その他、車速センサやステアリング３０の操舵速度を検出するための操舵速度センサをもうけてもよい。これらの検出値は電気的信号としてＥＣＵ１８に送信され、後述する各種処理に用いられるようになっている。
【００３４】
ここで図２はＥＣＵ１８の内部構成を機能的に示す機能ブロック図である。操舵トルクセンサ２６はステアリング３０から入力される操舵トルクを検出し、その検出値はＥＣＵ１８の操舵トルク検出部３１において取得される。また、ＳＯＣセンサ２７はバッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）を検出し、その検出値はＥＣＵ１８の充電量検出部３２において取得される。
【００３５】
これら操舵トルク検出部３１や充電量検出部３２の検出結果は、駆動源選択部３３に送信される。駆動源選択部３３では、取得した要求操舵トルクや充電量の値を各種閾値と比較することにより、増幅手段２４の駆動源としてエンジン２、アキュムレータ４１、或いは、電動モータ２５のいずれを選択すべきか判断する。そして、エンジン２、アキュムレータ４１、及び、電動モータ２５のそれぞれに制御信号を送信することにより、選択した駆動源を始動することによりパワーステアリング装置２０を駆動する。
【００３６】
続いてフローチャートを参照しながら、上記説明したハイブリッド車両１におけるパワーステアリング装置２０に関する制御内容について、詳細に説明する。まず図３は、本実施形態に係るハイブリッド車両１に搭載されたパワーステアリング装置２０のエネルギー蓄積制御を示すフローチャートである。
【００３７】
ＥＣＵ１８はハイブリッド車両１が停車状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には車速センサ（不図示）から取得した走行速度の検出値がゼロか否か、サイドブレーキ（不図示）がＯＮになっているか否かに基づいて判定するとよい。停車状態にない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１８は処理を終了する（エンド）。一方、停車状態にある場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は変速機５の変速ギアをニュートラルに設定し（ステップＳ１０２）、クラッチ３を切断状態に切り替える（ステップＳ１０３）。
【００３８】
続いてＥＣＵ１８の充電量検出部３２は、ＳＯＣセンサ２７の検出値を取得することにより、バッテリ１１の充電量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここでは、以下に説明するエネルギー蓄積制御は、後述するようにモータ４の駆動を伴うため、当該モータ駆動で消費される電力がバッテリ１１に残っているかが判定される。バッテリ１１の充電量が閾値ＳＯＣ１未満である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、充電量が不足しているためにエネルギー蓄積制御を実施することができないので、ＥＣＵ１８は処理を終了する（エンド）。
【００３９】
一方、バッテリ１１の充電量が閾値ＳＯＣ１より大きい場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は初期状態において切断されているサブクラッチ４０を接続し（ステップＳ１０５）、バッテリ１１の電力を用いてモータ４を駆動させる（ステップＳ１０６）。このとき、クラッチ３は切断状態にあるため（ステップＳ１０３を参照）、モータ４の動力はアキュムレータ４１に伝達される。このようにして、アキュムレータ４１へのエネルギーの蓄積が行われる（ステップＳ１０７）。
【００４０】
アキュムレータ４１へのエネルギー蓄積が行われている間、ＥＣＵ１８はアキュムレータ４１に蓄積されたエネルギー量をモニタリングし、蓄積量Ｅａｃｃが所定値Ｅａｃｃ１より大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１０８）。この所定値Ｅａｃｃ１は、パワーステアリングポンプ２２を駆動するためにアキュムレータ４１に蓄積すべきエネルギー量として予め規定されている基準値であり、蓄積量がこの値に達するまでの間、アキュムレータ４１へのエネルギー蓄積が継続される。そして、アキュムレータ４１へのエネルギー蓄積が完了すると、ＥＣＵ１８はモータ４を停止し（ステップＳ１０９）、サブクラッチ４０を切断状態に戻す（ステップＳ１１０）。
【００４１】
このようにエネルギー蓄積制御では、ハイブリッド車両１の発進前の停車状態においてモータ４を駆動させることにより、アキュムレータ４１にエネルギーが蓄積される。尚、エネルギー蓄積制御は、ハイブリッド車両１の始動時に自動的に実行されるようにしてもよいし、停車時にドライバーが実行ボタン（不図示）をＯＮ操作するタイミングでマニュアル的に実行されるようにしてもよい。
【００４２】
このようにしてアキュムレータ４１に蓄積されたエネルギーは、次に説明するパワーステアリング駆動制御に用いられる。図４は本実施形態に係るハイブリッド車両１に搭載されたパワーステアリング装置２０において実施される、パワーステアリング駆動制御を示すフローチャートである。
【００４３】
まずＥＣＵ１８はドライバーから車両の発進要求があったか否かを判定する（ステップＳ２０１）。発進要求の有無は、例えばブレーキペダル（不図示）がＯＦＦに切り替えられたか否か、或いは、アクセルペダル（不図示）がＯＮに切り替えられたか否かなどを基準に判定するとよい。車両の発進要求が有った場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は変速機５の変速ギアを発進ギア段に設定し（ステップＳ２０２）、モータ４を駆動して発進を行う（ステップＳ２０３）。
【００４４】
ここでＥＣＵ１８はステアリング３０の操舵角を監視することにより、ドライバーが操舵操作を行ったか否かを判定する（ステップＳ２０４）。操舵操作が有った場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は操舵トルク検出部３１から操舵トルクセンサ２６で検出した操舵トルクＴｒを取得する（ステップＳ２０５）。そして、ＥＣＵ１８は不図示のメモリ等の記憶手段に予め記憶した閾値Ｔｒ１を取得し、算出した要求操舵トルクＴｒが当該閾値Ｔｒ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。この閾値Ｔｒ１は増幅手段２４の駆動源としてアキュムレータ４１に蓄積されたエネルギーを使用するか、或いは、エンジン２又は電動モータ２５を使用するかを選択するための境界値として規定されたものである。
【００４５】
要求操舵トルクＴｒが閾値Ｔｒ１未満である場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、ＥＣＵ１８の駆動源選択部３３は増幅手段２４の駆動源として電動モータ２５を選択する（ステップＳ２０７）。この場合、エンジン２以外の駆動源である電動モータ２５からの出力を用いて増幅手段２４を駆動できるので、エンジン２の運転期間を効果的に短縮して燃費向上を図ることができる。また要求操舵トルクも比較的小さいので、比較的小型の電動モータ２５によって賄うことができる。
【００４６】
一方、要求操舵トルクＴｒが閾値Ｔｒ１以上である場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は更にアキュムレータ４１の蓄積量が閾値Ｅａｃｃ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。閾値Ｔｒ２はアキュムレータ４１にステップＳ２０５で算出した要求操舵トルクを出力するだけのエネルギーが蓄積されているか否かを判定するための基準値として規定されたものである。尚、閾値Ｅａｃｃ２は前述の閾値Ｅａｃｃ１と同じに設定してもよい。
【００４７】
蓄積量が閾値Ｅａｃｃ２以上であると判定された場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８の駆動源選択部３３は増幅手段２４の駆動源としてアキュムレータ４１を選択する（ステップＳ２０９）。これにより、アキュムレータ４１に蓄積されたエネルギーを用いて、比較的出力の小さい電動モータ２５では賄いきれない要求操舵トルクを賄うことができる。
【００４８】
一方、蓄積量が閾値Ｅａｃｃ２未満であると判定された場合（ステップＳ２０９：ＮＯ）、アキュムレータ４１には要求操舵トルクを賄うだけのエネルギーが蓄積されていないので、ＥＣＵ１８の駆動源選択部３３は増幅手段２４の駆動源としてエンジン２を選択する（ステップＳ２１０）。この場合もまた、電動モータ２５では対応が困難な要求操舵トルクを賄うことができるため、電動モータ２５の大型化を回避することができる。
【００４９】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両１では、パワーステアリング装置２０の増幅手段２４の駆動源としてアキュムレータ４１と電動モータ２５とを備えており、これらをハイブリッド車両１の走行状態に応じて切り替えることによって、良好な燃費性能を確保しつつ、様々な要求操舵トルクにも対応が可能となる。特にアキュムレータ４１に蓄積したエネルギーを用いて増幅手段２４を駆動することによって、比較的出力トルクが小さい電動モータ２５では対応が困難な大きな要求操舵トルクに対しても対応可能となる。このように本発明ではアキュムレータ４１を用いることによって、車両に搭載する電動モータ２５の小型化も図ることができるので、車両重量やコスト増加も抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、エンジン及び走行用モータの少なくとも一方から出力された動力で走行するハイブリッド車両において、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅して駆動輪に伝達するハイブリッド車両のパワーステアリング装置の技術分野に関する。
【符号の説明】
【００５１】
１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ クラッチ（第１のクラッチ）
４ モータ（走行用モータ）
５ 変速機
６ プロペラシャフト
７ 差動装置
８ 駆動軸
９ 駆動輪
１０ インバータ
１１ バッテリ
１８ ＥＣＵ
２０ パワーステアリング装置
２１ 操舵輪
２２ 第１のパワーステアリングポンプ
２３ 第２のパワーステアリングポンプ
２４ 増幅手段
２５ 電動モータ
２６ 車速センサ
２７ 操舵速度センサ
３０ ステアリング
３１ 操舵トルク検出部
３２ 充電量検出部
３３ 駆動源選択部
４０ サブクラッチ（第２のクラッチ）
４１ アキュムレータ（エネルギー蓄積手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン及び走行用モータ間に第１のクラッチが設けられ、前記エンジン及び前記走行用モータの少なくとも一方から出力された動力を、変速機を介して駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両において、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅手段にて増幅した後、操舵輪に伝達するハイブリッド車両のパワーステアリング装置であって、
前記変速機に第２のクラッチを介して連結されることにより、前記変速機から入力されるエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、
前記エネルギー蓄積手段又は前記ハイブリッド車両に搭載された電動モータのいずれか一方から出力された動力で駆動されることにより、前記ステアリングから入力された操舵トルクを増幅する増幅手段と、
前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段又は前記電動モータのいずれか一方を選択する駆動源選択手段と
を備え、
前記駆動源選択手段は、前記ステアリングから入力される操舵力が所定値以上である場合、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段を選択し、前記ステアリングから入力される操舵力が前記所定値未満である場合、前記増幅手段の駆動源として前記電動モータを選択することを特徴とするハイブリッド車両のパワーステアリング装置。
【請求項２】
前記エネルギー蓄積手段は、前記ハイブリッド車両の停車時に前記第１のクラッチを切断状態にし、前記変速機をニュートラルに設定し、且つ、前記第２のクラッチを接続状態にした状態で前記モータを駆動することによりエネルギーを蓄積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パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記電動モータの駆動用電力を充電しているバッテリの充電量が所定値未満である場合、前記駆動源選択手段は、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段を選択することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両のパワーステアリング装置。
【請求項１】
エンジン及び走行用モータ間に第１のクラッチが設けられ、前記エンジン及び前記走行用モータの少なくとも一方から出力された動力を、変速機を介して駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両において、ステアリングから入力された操舵トルクを増幅手段にて増幅した後、操舵輪に伝達するハイブリッド車両のパワーステアリング装置であって、
前記変速機に第２のクラッチを介して連結されることにより、前記変速機から入力されるエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、
前記エネルギー蓄積手段又は前記ハイブリッド車両に搭載された電動モータのいずれか一方から出力された動力で駆動されることにより、前記ステアリングから入力された操舵トルクを増幅する増幅手段と、
前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段又は前記電動モータのいずれか一方を選択する駆動源選択手段と
を備え、
前記駆動源選択手段は、前記ステアリングから入力される操舵力が所定値以上である場合、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段を選択し、前記ステアリングから入力される操舵力が前記所定値未満である場合、前記増幅手段の駆動源として前記電動モータを選択することを特徴とするハイブリッド車両のパワーステアリング装置。
【請求項２】
前記エネルギー蓄積手段は、前記ハイブリッド車両の停車時に前記第１のクラッチを切断状態にし、前記変速機をニュートラルに設定し、且つ、前記第２のクラッチを接続状態にした状態で前記モータを駆動することによりエネルギーを蓄積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パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記電動モータの駆動用電力を充電しているバッテリの充電量が所定値未満である場合、前記駆動源選択手段は、前記増幅手段の駆動源として前記エネルギー蓄積手段を選択することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両のパワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１０７５９１（Ｐ２０１３−１０７５９１Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６３３５（Ｐ２０１１−２５６３３５）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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