JPH1037776A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の制御装置

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JPH1037776A
JPH1037776A JP19344296A JP19344296A JPH1037776A JP H1037776 A JPH1037776 A JP H1037776A JP 19344296 A JP19344296 A JP 19344296A JP 19344296 A JP19344296 A JP 19344296A JP H1037776 A JPH1037776 A JP H1037776A
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torque
driving force
vehicle
clutch
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淳 田端
Yutaka Taga
豊 多賀
Takatsugu Ibaraki
隆次 茨木
Yushi Hata
祐志 畑
Tsuyoshi Mikami
強 三上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンと電動モータとを車両走行時の動力
源として備えており、動力源の作動状態が異なる複数の
運転モードで走行するハイブリッド車両において、アク
セル操作量などの運転条件が同じであれば、何れの運転
モードが選択されているかに拘らず、車両の駆動力を常
に略一定にする。 【解決手段】 蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ以下でモー
タジェネレータによりトルクアシストが行えない場合に
は、ステップＳＡ４、ＳＡ６で電子スロットルの特性を
変更して、或いは電子スロットルの特性を変更するだけ
ではステップＳＡ２と同程度の駆動力が得られない場合
には、ステップＳＡ７で更に変速特性も変更して車両の
駆動力が常に略一定とされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はハイブリッド車両に
係り、特に、運転条件が同じであれば運転モードの違い
に拘らず略同じ駆動力が得られるようにする技術に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】
(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、(b) 電気
エネルギーで作動する電動モータとを有し、エンジンを
動力源とする走行時に電動モータによってアシストする
ハイブリッド車両が知られている。特開平３−１２１９
２８号公報に記載されている装置はその一例で、常には
エンジンを用いて走行するとともに、エンジン負荷（ア
クセル操作量など）が所定値以上の高負荷時に電動モー
タを作動させてトルクアシストを行うことにより、燃料
消費量や排出ガス量を低減しつつ所定の動力性能が得ら
れるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにエンジン負荷が所定値以上の場合に常に電動モータ
によりアシストを行うように構成されていると、電動モ
ータに電力を供給する蓄電装置の蓄電量が所定値以下
で、電動モータによりトルクアシストが行えない場合
に、アクセル操作に対する車両の駆動力特性が変化し、
違和感が発生する可能性が存在したのである。
【０００４】本発明は以上のような事情を背景として為
されたもので、その目的とするところは、動力源の作動
状態が異なる複数の運転モードで走行するハイブリッド
車両において、アクセル操作量などの運転条件が同じで
あれば何れの運転モードが選択されているかに拘らず、
車両の駆動力を常に一定にすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエン
ジンと、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両
走行時の動力源として備えており、(b) 動力源の作動状
態が異なる複数の運転モードで走行するハイブリッド車
両の制御装置において、(c) 運転条件が同じであれば、
何れの運転モードが選択されている場合でも、略同じ大
きさの駆動力が得られるようにする駆動力一定制御手段
を、有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】本発明によれば、何れの運転モードが選
択されている場合においても、アクセル操作量などの運
転条件が同じであれば車両の駆動力が常に略一定とされ
るため、例えば、蓄電装置の蓄電量が不足して電動モー
タによりトルクアシストが行えない場合でも、アクセル
操作に対する車両の駆動力特性が変化せず違和感が発生
しない。
【０００７】
【発明の実施の形態】ここで、本発明は、例えばクラッ
チにより動力伝達を接続、遮断することによって動力源
を切り換える切換タイプや、遊星歯車装置などの合成、
分配機構によってエンジンおよび電動モータの出力を合
成したり分配したりするミックスタイプなど、エンジン
と電動モータとを車両走行時の動力源として備えている
種々のタイプのハイブリッド車両に適用され得る。
【０００８】また、前記駆動力一定制御手段は、例えば
エンジン及び電動モータを車両走行時の動力源として走
行するエンジン・モータ走行モードが選択されている場
合に、蓄電装置の蓄電量が所定値以下でエンジンのトル
クアシストを行うことができない電動モータの代わりに
エンジンの出力特性を変化させて、アクセル操作量に対
する車両の駆動力が略一定になるように制御するもので
ある。変速比を変更可能な有段または無段の自動変速機
を備えている場合には、その変速比を変化させて駆動力
が同じになるようにすることもできる。
【０００９】また、前記運転条件はエンジンや電動モー
タの出力トルクに関係するパラメータで、少なくともア
クセル操作量を含み、車速についても考慮することが望
ましい。
【００１０】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例であるハイブ
リッド車両の制御装置を備えているハイブリッド駆動装
置１０の骨子図である。
【００１１】図１において、このハイブリッド駆動装置
１０はＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両用
のもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエ
ンジン１２と、電気エネルギーによって作動する電動モ
ータおよび発電機として用いられるモータジェネレータ
１４と、シングルピニオン型の遊星歯車装置１６と、自
動変速機１８とを車両の前後方向に沿って備えており、
出力軸１９から図示しないプロペラシャフトや差動装置
などを介して左右の駆動輪（後輪）へ駆動力を伝達す
る。
【００１２】遊星歯車装置１６は機械的に力を合成分配
する合成分配機構で、モータジェネレータ１４と共に電
気式トルコン２４を構成しており、そのリングギヤ１６
ｒは第１クラッチＣＥ1 を介してエンジン１２に連結さ
れ、サンギヤ１６ｓはモータジェネレータ１４のロータ
軸１４ｒに連結され、キャリア１６ｃは自動変速機１８
の入力軸２６に連結されている。また、サンギヤ１６ｓ
およびキャリア１６ｃは第２クラッチＣＥ2 によって連
結されるようになっている。
【００１３】なお、エンジン１２の出力は、回転変動や
トルク変動を抑制するためのフライホイール２８および
スプリング、ゴム等の弾性部材によるダンパ装置３０を
介して第１クラッチＣＥ1 に伝達される。第１クラッチ
ＣＥ1 および第２クラッチＣＥ2 は、何れも油圧アクチ
ュエータによって係合、解放される摩擦式の多板クラッ
チである。
【００１４】自動変速機１８は、前置式オーバードライ
ブプラネタリギヤユニットから成る副変速機２０と、単
純連結３プラネタリギヤトレインから成る前進４段、後
進１段の主変速機２２とを組み合わせたものである。
【００１５】具体的には、副変速機２０はシングルピニ
オン型の遊星歯車装置３２と、油圧アクチュエータによ
って摩擦係合させられる油圧式のクラッチＣ0 、ブレー
キＢ 0 と、一方向クラッチＦ0 とを備えて構成されてい
る。また、主変速機２２は、３組のシングルピニオン型
の遊星歯車装置３４、３６、３８と、油圧アクチュエー
タによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチＣ1 ,
Ｃ2 、ブレーキＢ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 と、一方向クラ
ッチＦ1 ，Ｆ2 とを備えて構成されている。
【００１６】そして、図２に示されているソレノイドバ
ルブＳＬ１〜ＳＬ４の励磁、非励磁により油圧回路４０
が切り換えられたり、シフトレバーに連結されたマニュ
アルシフトバルブによって油圧回路４０が機械的に切り
換えられたりすることにより、クラッチＣ0 ，Ｃ1 ，Ｃ
2 、ブレーキＢ0 ，Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 がそれぞれ
係合、解放制御され、図３に示されているようにニュー
トラル（Ｎ）と前進５段（１ｓｔ〜５ｔｈ）、後進１段
（Ｒｅｖ）の各変速段が成立させられる。
【００１７】なお、上記自動変速機１８や前記電気式ト
ルコン２４は、中心線に対して略対称的に構成されてお
り、図１では中心線の下半分が省略されている。
【００１８】図３のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッ
チの欄の「○」は係合、「●」はシフトレバーがエンジ
ンブレーキレンジ、たとえば「３」、「２」、及び
「Ｌ」レンジ等の低速レンジへ操作された場合に係合、
そして、空欄は非係合を表している。
【００１９】その場合に、ニュートラルＮ、後進変速段
Ｒｅｖ、及びエンジンブレーキレンジは、シフトレバー
に機械的に連結されたマニュアルシフトバルブによって
油圧回路４０が機械的に切り換えられることによって成
立させられ、前進変速段の１ｓｔ〜５ｔｈの相互間の変
速はソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４によって電気的に
制御される。
【００２０】また、前進変速段の変速比は１ｓｔから５
ｔｈとなるに従って段階的に小さくなり、４ｔｈの変速
比ｉ4 ＝１であり、５ｔｈの変速比ｉ5 は、副変速機２
０の遊星歯車装置３２のギヤ比をρ（＝サンギヤの歯数
ＺS ／リングギヤの歯数ＺR＜１）とすると１／（１＋
ρ）となる。後進変速段Ｒｅｖの変速比ｉR は、遊星歯
車装置３６、３８のギヤ比をそれぞれρ2 、ρ3 とする
と１−１／ρ2 ・ρ3である。図３は各変速段の変速比
の一例を示したものである。
【００２１】図３の作動表に示されているように、第２
変速段（２ｎｄ）と第３変速段（３ｒｄ）との間の変速
は、第２ブレーキＢ2 と第３ブレーキＢ3 との係合・解
放状態を共に変えるクラッチツウクラッチ変速になる。
この変速を円滑に行うために、上述した油圧回路４０に
は図４に示す回路が組み込まれている。
【００２２】図４において符号７０は１−２シフトバル
ブを示し、また符号７１は２−３シフトバルブを示し、
さらに符号７２は３−４シフトバルブを示している。こ
れらのシフトバルブ７０、７１、７２の各ポートの各変
速段での連通状態は、それぞれのシフトバルブ７０、７
１、７２の下側に示している通りである。なお、その数
字は各変速段を示す。
【００２３】その２−３シフトバルブ７１のポートのう
ち第１変速段および第２変速段で入力ポート７３に連通
するブレーキポート７４に、第３ブレーキＢ3 が油路７
５を介して接続されている。この油路にはオリフィス７
６が介装されており、そのオリフィス７６と第３ブレー
キＢ3 との間にダンパーバルブ７７が接続されている。
このダンパーバルブ７７は、第３ブレーキＢ3 にライン
圧が急激に供給された場合に少量の油圧を吸入して緩衝
作用を行うものである。
【００２４】また符号７８はＢ−３コントロールバルブ
であって、第３ブレーキＢ3 の係合圧ＰB3をこのＢ−３
コントロールバルブ７８によって直接制御するようにな
っている。すなわち、このＢ−３コントロールバルブ７
８は、スプール７９とプランジャ８０とこれらの間に介
装したスプリング８１とを備えており、スプール７９に
よって開閉される入力ポート８２に油路７５が接続さ
れ、またこの入力ポート８２に選択的に連通させられる
出力ポート８３が第３ブレーキＢ3 に接続されている。
さらにこの出力ポート８３は、スプール７９の先端側に
形成したフィードバックポート８４に接続されている。
【００２５】一方、前記スプリング８１を配置した箇所
に開口するポート８５には、２−３シフトバルブ７１の
ポートのうち第３変速段以上の変速段でＤレンジ圧を出
力するポート８６が油路８７を介して連通させられてい
る。また、プランジャ８０の端部側に形成した制御ポー
ト８８には、リニアソレノイドバルブＳＬＵが接続され
ている。
【００２６】したがって、Ｂ−３コントロールバルブ７
８は、スプリング８１の弾性力とポート８５に供給され
る油圧とによって調圧レベルが設定され、且つ制御ポー
ト８８に供給される信号圧が高いほどスプリング８１に
よる弾性力が大きくなるように構成されている。
【００２７】さらに、図４における符号８９は、２−３
タイミングバルブであって、この２−３タイミングバル
ブ８９は、小径のランドと２つの大径のランドとを形成
したスプール９０と第１のプランジャ９１とこれらの間
に配置したスプリング９２とスプール９０を挟んで第１
のプランジャ９１とは反対側に配置された第２のプラン
ジャ９３とを有している。
【００２８】この２−３タイミングバルブ８９の中間部
のポート９４に油路９５が接続され、また、この油路９
５は２−３シフトバルブ７１のポートのうち第３変速段
以上の変速段でブレーキポート７４に連通させられるポ
ート９６に接続されている。
【００２９】さらに、この油路９５は途中で分岐して、
前記小径ランドと大径ランドとの間に開口するポート９
７にオリフィスを介して接続されている。この中間部の
ポート９４に選択的に連通させられるポート９８は油路
９９を介してソレノイドリレーバルブ１００に接続され
ている。
【００３０】そして、第１のプランジャ９１の端部に開
口しているポートにリニアソレノイドバルブＳＬＵが接
続され、また第２のプランジャ９３の端部に開口するポ
ートに第２ブレーキＢ2 がオリフィスを介して接続され
ている。
【００３１】前記油路８７は第２ブレーキＢ2 に対して
油圧を供給・排出するためのものであって、その途中に
は小径オリフィス１０１とチェックボール付きオリフィ
ス１０２とが介装されている。また、この油路８７から
分岐した油路１０３には、第２ブレーキＢ2 から排圧す
る場合に開くチェックボールを備えた大径オリフィス１
０４が介装され、この油路１０３は以下に説明するオリ
フィスコントロールバルブ１０５に接続されている。
【００３２】オリフィスコントロールバルブ１０５は第
２ブレーキＢ2 からの排圧速度を制御するためのバルブ
であって、そのスプール１０６によって開閉されるよう
に中間部に形成したポート１０７には第２ブレーキＢ2
が接続されており、このポート１０７より図での下側に
形成したポート１０８に前記油路１０３が接続されてい
る。
【００３３】第２ブレーキＢ2 を接続してあるポート１
０７より図での上側に形成したポート１０９は、ドレイ
ンポートに選択的に連通させられるポートであって、こ
のポート１０９には、油路１１０を介して前記Ｂ−３コ
ントロールバルブ７８のポート１１１が接続されてい
る。尚、このポート１１１は、第３ブレーキＢ3 を接続
してある出力ポート８３に選択的に連通させられるポー
トである。
【００３４】オリフィスコントロールバルブ１０５のポ
ートのうちスプール１０６を押圧するスプリングとは反
対側の端部に形成した制御ポート１１２が油路１１３を
介して、３−４シフトバルブ７２のポート１１４に接続
されている。このポート１１４は、第３変速段以下の変
速段で第３ソレノイドバルブＳＬ３の信号圧を出力し、
また、第４変速段以上の変速段で第４ソレノイドバルブ
ＳＬ４の信号圧を出力するポートである。
【００３５】さらに、このオリフィスコントロールバル
ブ１０５には、前記油路９５から分岐した油路１１５が
接続されており、この油路１１５を選択的にドレインポ
ートに連通させるようになっている。
【００３６】なお、前記２−３シフトバルブ７１におい
て第２変速段以下の変速段でＤレンジ圧を出力するポー
ト１１６が、前記２−３タイミングバルブ８９のうちス
プリング９２を配置した箇所に開口するポート１１７に
油路１１８を介して接続されている。また、３−４シフ
トバルブ７２のうち第３変速段以下の変速段で前記油路
８７に連通させられるポート１１９が油路１２０を介し
てソレノイドリレーバルブ１００に接続されている。
【００３７】そして、図４において、符号１２１は第２
ブレーキＢ2 用のアキュムレータを示し、その背圧室に
はリニアソレノイドバルブＳＬＮが出力する油圧に応じ
て調圧されたアキュムレータコントロール圧が供給され
ている。このアキュムレータコントロール圧は、リニア
ソレノイドバルブＳＬＮの出力圧が低いほど高い圧力に
なるように構成されている。したがって、第２ブレーキ
Ｂ2 の係合・解放の過渡的な油圧ＰB2は、リニアソレノ
イドバルブＳＬＮの信号圧が低いほど高い圧力で推移す
るようになっている。変速用の他のクラッチＣ1 、Ｃ2
やブレーキＢ0などにもアキュムレータが設けられ、上
記アキュムレータコントロール圧が作用させられること
により、変速時の過渡油圧が入力軸２６のトルクＴI な
どに応じて制御されるようになっている。
【００３８】また、符号１２２はＣ−０エキゾーストバ
ルブを示し、さらに符号１２３はクラッチＣ0 用のアキ
ュムレータを示している。Ｃ−０エキゾーストバルブ１
２２は２速レンジでの第２変速段のみにおいてエンジン
ブレーキを効かせるためにクラッチＣ0 を係合させるよ
うに動作するものである。
【００３９】したがって、上述した油圧回路４０によれ
ば、Ｂ−３コントロールバルブ７８のポート１１１がド
レインに連通していれば、第３ブレーキＢ3 の係合圧Ｐ
B3をＢ−３コントロ−ルバルブ７８によって直接調圧す
ることができ、また、その調圧レベルをリニアソレノイ
ドバルブＳＬＵによって変えることができる。
【００４０】また、オリフィスコントロールバルブ１０
５のスプール１０６が、図の左半分に示す位置にあれ
ば、第２ブレーキＢ2 はこのオリフィスコントロールバ
ルブ１０５を介して排圧が可能になり、したがって第２
ブレーキＢ2 からのドレイン速度を制御することができ
る。
【００４１】さらに、第２変速段から第３変速段への変
速は、第３ブレーキＢ3 を緩やかに解放すると共に第２
ブレーキＢ2 を緩やかに係合する所謂クラッチツウクラ
ッチ変速が行われるわけであるが、入力軸２６への入力
軸トルクに基づいてリニアソレノイドバルブＳＬＵによ
り駆動される第３ブレーキＢ3 の解放過渡油圧ＰB3を制
御することにより変速ショックを好適に軽減することが
できる。入力軸トルクに基づく油圧ＰB3の制御は、フィ
ードバック制御などでリアルタイムに行うこともできる
が、変速開始時の入力軸トルクのみを基準にして行うも
のであっても良い。
【００４２】ハイブリッド駆動装置１０は、図２に示さ
れるようにハイブリッド制御用コントローラ５０及び自
動変速制御用コントローラ５２を備えている。これらの
コントローラ５０、５２は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ等
を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、アク
セル操作量センサ４６、車速センサ４８からアクセル操
作量θAC、車速Ｖ（出力軸回転数ＮO に対応）を表す信
号等が供給される他、入力軸回転数ＮI 、エンジントル
クＴE 、モータトルクＴM 、エンジン回転数Ｎ E 、モー
タ回転数ＮM 、シフトレバーの操作レンジ、蓄電装置５
８の蓄電量ＳＯＣ、ブレーキのＯＮ、ＯＦＦ等の各種の
情報を読み込むと共に、予め設定されたプログラムに従
って信号処理を行う。
【００４３】なお、エンジントルクＴE はスロットル弁
開度や燃料噴射量などから求められ、モータトルクＴM
はモータ電流などから求められ、蓄電量ＳＯＣはモータ
ジェネレータ１４がジェネレータとして機能する充電時
のモータ電流や充電効率などから求められる。
【００４４】前記エンジン１２は、ハイブリッド制御用
コントローラ５０によってスロットル弁開度や燃料噴射
量、点火時期などが制御されることにより、運転状態に
応じて出力が制御される。
【００４５】前記モータジェネレータ１４は、図５に示
すようにＭ／Ｇ制御器（インバータ）５６を介してバッ
テリー等の蓄電装置５８に接続されており、ハイブリッ
ド制御用コントローラ５０により、その蓄電装置５８か
ら電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転駆動
される回転駆動状態と、回生制動（モータジェネレータ
１４自体の電気的な制動トルク）によりジェネレータと
して機能して蓄電装置５８に電気エネルギーを充電する
充電状態と、ロータ軸１４ｒが自由回転することを許容
する無負荷状態とに切り換えられる。
【００４６】また、前記第１クラッチＣＥ1 及び第２ク
ラッチＣＥ2 は、ハイブリッド制御用コントローラ５０
により電磁弁等を介して油圧回路４０が切り換えられる
ことにより、係合或いは解放状態が切り換えられる。
【００４７】前記自動変速機１８は、自動変速制御用コ
ントローラ５２によって前記ソレノイドバルブＳＬ１〜
ＳＬ４、リニアソレノイドバルブＳＬＵ、ＳＬＴ、ＳＬ
Ｎの励磁状態が制御され、油圧回路４０が切り換えられ
たり油圧制御が行われることにより、予め定められた変
速条件に従って変速段が切り換えられる。変速条件は、
例えばアクセル操作量θACおよび車速Ｖなどの走行状態
をパラメータとする変速マップ等により設定される。
【００４８】上記ハイブリッド制御用コントローラ５０
は、例えば本願出願人が先に出願した特願平７−２９４
１４８号に記載されているように、図６に示すフローチ
ャートに従って図７に示す９つの運転モードの１つを選
択し、その選択したモードでエンジン１２及び電気式ト
ルコン２４を作動させる。
【００４９】図６において、ステップＳ１ではエンジン
始動要求があったか否かを、例えばエンジン１２を動力
源として走行したり、エンジン１２によりモータジェネ
レータ１４を回転駆動して蓄電装置５８を充電したりす
るために、エンジン１２を始動すべき旨の指令があった
か否かを判断する。
【００５０】ここで、始動要求があればステップＳ２で
モード９を選択する。モード９は、図７から明らかなよ
うに第１クラッチＣＥ1 を係合（ＯＮ）し、第２クラッ
チＣＥ2 を係合（ＯＮ）し、モータジェネレータ１４に
より遊星歯車装置１６を介してエンジン１２を回転駆動
すると共に、燃料噴射などのエンジン始動制御を行って
エンジン１２を始動する。
【００５１】このモード９は、車両停止時には前記自動
変速機１８をニュートラルにして行われ、モード１のよ
うに第１クラッチＣＥ1 を解放したモータジェネレータ
１４のみを動力源とする走行時には、第１クラッチＣＥ
1 を係合すると共に走行に必要な要求出力以上の出力で
モータジェネレータ１４を作動させ、その要求出力以上
の余裕出力でエンジン１２を回転駆動することによって
行われる。また、車両走行時であっても、一時的に自動
変速機１８をニュートラルにしてモード９を実行するこ
とも可能である。
【００５２】一方、ステップＳ１の判断が否定された場
合、すなわちエンジン始動要求がない場合には、ステッ
プＳ３を実行することにより、制動力の要求があるか否
かを、例えばブレーキがＯＮか否か、シフトレバーの操
作レンジがＬや２などのエンジンブレーキレンジ（低速
変速段のみで変速制御を行うと共にエンジンブレーキや
回生制動が作用するレンジ）で、且つアクセル操作量θ
ACが０か否か、或いは単にアクセル操作量θACが０か否
か、等によって判断する。
【００５３】この判断が肯定された場合にはステップＳ
４を実行する。ステップＳ４では、蓄電装置５８の蓄電
量ＳＯＣが予め定められた最大蓄電量Ｂ以上か否かを判
断し、ＳＯＣ≧ＢであればステップＳ５でモード８を選
択し、ＳＯＣ＜ＢであればステップＳ６でモード６を選
択する。最大蓄電量Ｂは、蓄電装置５８に電気エネルギ
ーを充電することが許容される最大の蓄電量で、蓄電装
置５８の充放電効率などに基づいて例えば８０％程度の
値が設定される。
【００５４】上記ステップＳ５で選択されるモード８
は、図７に示されるように第１クラッチＣＥ1 を係合
（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ2 を係合（ＯＮ）し、モ
ータジェネレータ１４を無負荷状態とし、エンジン１２
を停止状態すなわちスロットル弁を閉じると共に燃料噴
射量を０とするものであり、これによりエンジン１２の
引き擦り回転による制動力、すなわちエンジンブレーキ
が車両に作用させられ、運転者によるブレーキ操作が軽
減されて運転操作が容易になる。また、モータジェネレ
ータ１４は無負荷状態とされ、自由回転させられるた
め、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが過大となって充放電
効率等の性能を損なうことが回避される。
【００５５】ステップＳ６で選択されるモード６は、図
７から明らかなように第１クラッチＣＥ1 を解放（ＯＦ
Ｆ）し、第２クラッチＣＥ2 を係合（ＯＮ）し、エンジ
ン１２を停止し、モータジェネレータ１４を充電状態と
するもので、車両の運動エネルギーでモータジェネレー
タ１４が回転駆動されることにより、蓄電装置５８を充
電するとともにその車両にエンジンブレーキのような回
生制動力を作用させるため、運転者によるブレーキ操作
が軽減されて運転操作が容易になる。
【００５６】また、第１クラッチＣＥ1 が開放されてエ
ンジン１２が遮断されているため、そのエンジン１２の
引き擦りによるエネルギー損失がないとともに、蓄電量
ＳＯＣが最大蓄電量Ｂより少ない場合に実行されるた
め、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが過大となって充放電
効率等の性能を損なうことがない。
【００５７】一方、ステップＳ３の判断が否定された場
合、すなわち制動力の要求がない場合にはステップＳ７
を実行し、エンジン発進が要求されているか否かを、例
えばモード３などエンジン１２を動力源とする走行中の
車両停止時か否か、すなわち車速Ｖ＝０か否か等によっ
て判断する。
【００５８】この判断が肯定された場合には、ステップ
Ｓ８を実行する。ステップＳ８ではアクセルがＯＮか否
か、すなわちアクセル操作量θACが略零の所定値より大
きいか否かを判断し、アクセルＯＮの場合にはステップ
Ｓ９でモード５を選択し、アクセルがＯＮでなければス
テップＳ１０でモード７を選択する。
【００５９】上記ステップＳ９で選択されるモード５
は、図７から明らかなように第１クラッチＣＥ1 を係合
（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ2 を解放（ＯＦＦ）し、
エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４
の回生制動トルクを制御することにより車両を発進させ
るものである。
【００６０】具体的に説明すると、遊星歯車装置１６の
ギヤ比をρE とすると、エンジントルクＴE ：遊星歯車
装置１６の出力トルク：モータトルクＴM ＝１：（１＋
ρE）：ρE となるため、例えばギヤ比ρE を一般的な
値である０．５程度とすると、エンジントルクＴE の半
分のトルクをモータジェネレータ１４が分担することに
より、エンジントルクＴE の約１．５倍のトルクがキャ
リア１４ｃから出力される。
【００６１】すなわち、モータジェネレータ１４のトル
クの（１＋ρE ）／ρE 倍の高トルク発進を行うことが
できるのである。また、モータ電流を遮断してモータジ
ェネレータ１４を無負荷状態とすれば、ロータ軸５６が
逆回転させられるだけでキャリア１４ｃからの出力は０
となり、車両停止状態となる。
【００６２】すなわち、この場合の遊星歯車装置１６は
発進クラッチおよびトルク増幅装置として機能するので
あり、モータトルク（回生制動トルク）ＴM を０から徐
々に増大させて反力を大きくすることにより、エンジン
トルクＴE の（１＋ρE ）倍の出力トルクで車両を滑ら
かに発進させることができるのである。
【００６３】ここで、本実施例では、エンジン１２の最
大トルクの略ρE 倍のトルク容量のモータジェネレー
タ、すなわち必要なトルクを確保しつつできるだけ小型
で小容量のモータジェネレータ１４が用いられており、
装置が小型で且つ安価に構成される。
【００６４】また、本実施例ではモータトルクＴM の増
大に対応して、スロットル弁開度や燃料噴射量を増大さ
せてエンジン１２の出力を大きくするようになってお
り、反力の増大に伴うエンジン回転数ＮE の低下に起因
するエンジンストール等を防止している。
【００６５】ステップＳ１０で選択されるモード７は、
図７から明らかなように第１クラッチＣＥ1 を係合（Ｏ
Ｎ）し、第２クラッチＣＥ2 を解放（ＯＦＦ）し、エン
ジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を無
負荷状態として電気的にニュートラルとするもので、モ
ータジェネレータ１４のロータ軸１４ｒが逆方向へ自由
回転させられることにより、自動変速機１８の入力軸２
６に対する出力が零となる。これにより、モード３など
エンジン１２を動力源とする走行中の車両停止時に一々
エンジン１２を停止させる必要がないとともに、前記モ
ード５のエンジン発進が実質的に可能となる。
【００６６】一方、ステップＳ７の判断が否定された場
合、すなわちエンジン発進の要求がない場合にはステッ
プＳ１１を実行し、要求出力Ｐｄが予め設定された第１
判定値Ｐ１以下か否かを判断する。要求出力Ｐｄは、走
行抵抗を含む車両の走行に必要な出力で、アクセル操作
量θACやその変化速度、車速Ｖ（出力軸回転数ＮO ）、
自動変速機１８の変速段などに基づいて、予め定められ
たデータマップや演算式などにより算出される。
【００６７】また、第１判定値Ｐ１はエンジン１２のみ
を動力源として走行する中負荷領域とモータジェネレー
タ１４のみを動力源として走行する低負荷領域の境界値
であり、エンジン１２による充電時を含めたエネルギー
効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができる
だけ少なくなるように実験等によって定められている。
【００６８】ステップＳ１１の判断が肯定された場合、
すなわち要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１以下の場合に
は、ステップＳ１２で蓄電量ＳＯＣが予め設定された最
低蓄電量Ａ以上か否かを判断し、ＳＯＣ≧Ａであればス
テップＳ１３でモード１を選択する。一方、ＳＯＣ＜Ａ
であればステップＳ１４でモード３を選択する。
【００６９】最低蓄電量Ａはモータジェネレータ１４を
動力源として走行する場合に蓄電装置５８から電気エネ
ルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量であ
り、蓄電装置５８の充放電効率などに基づいて例えば７
０％程度の値が設定される。
【００７０】上記モード１は、前記図７から明らかなよ
うに第１クラッチＣＥ1 を解放（ＯＦＦ）し、第２クラ
ッチＣＥ2 を係合（ＯＮ）し、エンジン１２を停止し、
モータジェネレータ１４を要求出力Ｐｄで回転駆動させ
るもので、モータジェネレータ１４のみを動力源として
車両を走行させる。
【００７１】この場合も、第１クラッチＣＥ1 が解放さ
れてエンジン１２が遮断されるため、前記モード６と同
様に引き擦り損失が少なく、自動変速機１８を適当に変
速制御することにより効率の良いモータ駆動制御が可能
である。
【００７２】また、このモード１は、要求出力Ｐｄが第
１判定値Ｐ１以下の低負荷領域で且つ蓄電装置５８の蓄
電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ以上の場合に実行されるた
め、エンジン１２を動力源として走行する場合よりもエ
ネルギー効率が優れていて燃費や排出ガスを低減できる
とともに、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ
より低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【００７３】ステップＳ１４で選択されるモード３は、
図７から明らかなように第１クラッチＣＥ1 および第２
クラッチＣＥ2 を共に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を
運転状態とし、モータジェネレータ１４を回生制動によ
り充電状態とするもので、エンジン１２の出力で車両を
走行させながら、モータジェネレータ１４によって発生
した電気エネルギーを蓄電装置５８に充電する。エンジ
ン１２は、要求出力Ｐｄ以上の出力で運転させられ、そ
の要求出力Ｐｄより大きい余裕動力分だけモータジェネ
レータ１４で消費されるように、そのモータジェネレー
タ１４の電流制御が行われる。
【００７４】一方、前記ステップＳ１１の判断が否定さ
れた場合、すなわち要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１より
大きい場合には、ステップＳ１５において、要求出力Ｐ
ｄが第１判定値Ｐ１より大きく第２判定値Ｐ２より小さ
いか否か、すなわちＰ１＜Ｐｄ＜Ｐ２か否かを判断す
る。
【００７５】第２判定値Ｐ２は、エンジン１２のみを動
力源として走行する中負荷領域とエンジン１２およびモ
ータジェネレータ１４の両方を動力源として走行する高
負荷領域の境界値であり、エンジン１２による充電時を
含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消
費量などができるだけ少なくなるように実験等によって
予め定められている。
【００７６】そして、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２であればステッ
プＳ１６でＳＯＣ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ≧Ａの場
合にはステップＳ１７でモード２を選択し、ＳＯＣ＜Ａ
の場合には前記ステップＳ１４でモード３を選択する。
【００７７】また、Ｐｄ≧Ｐ２であればステップＳ１８
でＳＯＣ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ≧Ａの場合にはス
テップＳ１９でモード４を選択し、ＳＯＣ＜Ａの場合に
はステップＳ１７でモード２を選択する。
【００７８】上記モード２は、前記図７から明らかなよ
うに第１クラッチＣＥ1 および第２クラッチＣＥ2 を共
に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を要求出力Ｐｄで運転
し、モータジェネレータ１４を無負荷状態とするもの
で、エンジン１２のみを動力源として車両を走行させ
る。
【００７９】また、モード４は、第１クラッチＣＥ1 お
よび第２クラッチＣＥ2 を共に係合（ＯＮ）し、エンジ
ン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を回転
駆動するもので、エンジン１２およびモータジェネレー
タ１４の両方を動力源として車両を高出力走行させる。
【００８０】このモード４は、要求出力Ｐｄが第２判定
値Ｐ２以上の高負荷領域で実行されるが、エンジン１２
およびモータジェネレータ１４を併用しているため、エ
ンジン１２およびモータジェネレータ１４の何れか一方
のみを動力源として走行する場合に比較してエネルギー
効率が著しく損なわれることがなく、燃費や排出ガスを
低減できる。また、蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ以上の
場合に実行されるため、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが
最低蓄電量Ａより低下して充放電効率等の性能を損なう
ことがない。
【００８１】上記モード１〜４の運転条件についてまと
めると、蓄電量ＳＯＣ≧Ａであれば、Ｐｄ≦Ｐ１の低負
荷領域ではステップＳ１３でモード１を選択してモータ
ジェネレータ１４のみを動力源として走行し、Ｐ１＜Ｐ
ｄ＜Ｐ２の中負荷領域ではステップＳ１７でモード２を
選択してエンジン１２のみを動力源として走行し、Ｐ２
≦Ｐｄの高負荷領域ではステップＳ１９でモード４を選
択してエンジン１２およびモータジェネレータ１４の両
方を動力源として走行する。
【００８２】また、ＳＯＣ＜Ａの場合には、要求出力Ｐ
ｄが第２判定値Ｐ２より小さい中低負荷領域でステップ
Ｓ１４のモード３を実行することにより蓄電装置５８を
充電するが、要求出力Ｐｄが第２判定値Ｐ２以上の高負
荷領域ではステップＳ１７でモード２が選択され、充電
を行うことなくエンジン１２により高出力走行が行われ
る。
【００８３】ステップＳ１７のモード２は、Ｐ１＜Ｐｄ
＜Ｐ２の中負荷領域で且つＳＯＣ≧Ａの場合、或いはＰ
ｄ≧Ｐ２の高負荷領域で且つＳＯＣ＜Ａの場合に実行さ
れるが、中負荷領域では一般にモータジェネレータ１４
よりもエンジン１２の方がエネルギー効率が優れている
ため、モータジェネレータ１４を動力源として走行する
場合に比較して燃費や排出ガスを低減できる。
【００８４】また、高負荷領域では、モータジェネレー
タ１４およびエンジン１２を併用して走行するモード４
が望ましいが、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電
量Ａより小さい場合には、上記モード２によるエンジン
１２のみを動力源とする運転が行われることにより、蓄
電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａよりも少なく
なって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【００８５】一方、本実施例のハイブリッド車両は、運
転者の選択操作などで、図９に示すようにアクセル操作
量θACに応じてモータジェネレータ１４によるトルクア
シストを行いながら走行するアシスト走行モードが選択
可能で、その場合には図８に示すフローチャートに従っ
て制御される。なお、本制御作動は前記駆動力一定制御
手段に相当するもので、ハイブリッド制御用コントロー
ラ５０および自動変速制御用コントローラ５２によって
実行される。
【００８６】図８において、ステップＳＡ１では、蓄電
量ＳＯＣが予め設定された最低蓄電量Ａ以上か否かが判
断される。最低蓄電量Ａは、モータジェネレータ１４を
動力源として走行する場合に蓄電装置５８から電気エネ
ルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量であ
り、蓄電装置５８の充放電効率などに基づいて例えば７
０％程度の値が設定される。
【００８７】このステップＳＡ１の判断が肯定された場
合は、ステップＳＡ２において、エンジン１２とモータ
ジェネレータ１４を動力源として走行する。図９は、こ
の時の駆動力源トルク特性で、車速Ｖをパラメータとし
て設定されている。
【００８８】一方、ステップＳＡ１の判断が否定された
場合、すなわちモータジェネレータ１４によるトルクア
シストを実行できない場合には、ステップＳＡ３を実行
し、電子スロットルによるアシストが可能か否かを判断
する。これは、図９のモータトルクＴM の代わりにスロ
ットル弁開度の増大制御で略同じ駆動力源トルクを発生
させることができるか否かを判断するもので、予め図９
のモータトルクＴM に相当する分だけ通常より大きなト
ルクを発生させる高出力特性が図１０に点線で示すよう
に設定されており、ＳＯＣ＜Ａの場合にはこの高出力特
性に従ってスロットル制御を行うのであるが、スロット
ル弁開度が全開となるアクセル操作量θ ACmax ’以上の
領域ではエンジントルクＴE が頭打ちとなるため、図９
に比較して駆動力源トルクが不足することから、現在の
アクセル操作量θACがθACmax ’以下か否かによって判
断できる。
【００８９】このステップＳＡ３の判断が肯定された場
合は、ステップＳＡ４において、電子スロットルの特性
が図１０に実線で示される通常の特性から、破線で示さ
れる高出力用の特性に変更された上で、エンジン１２の
みを動力源として走行させられる。尚、この高出力用の
特性によれば、図９のモータトルクＴM を含む全駆動力
源トルクが通常のアクセル操作に対してエンジントルク
ＴE だけで発生させられる。また、本実施例では、アク
セル操作に対して全領域がモータトルクＴM でアシスト
されているが、アクセル操作に対して一部の領域のみが
モータトルクＴ M でアシストされている場合には、その
アシストされた領域のみで、電子スロットルを高出力用
の特性に変更するように構成される。
【００９０】次にステップＳＡ５では、電子スロットル
の特性を変更するだけで、運転者の要求に応じた駆動力
が発生させられるため、図１１に示される車速Ｖとアク
セル操作量θACに応じて変速段を決定する所定の変速線
図は、図１１に実線で示される通常の変速線のまま維持
される。
【００９１】一方、上記ステップＳＡ３の判断が否定さ
れた場合は、ステップＳＡ６が前記ステップＳＡ４と同
様に実行される。そして、ステップＳＡ７において、電
子スロットルの特性を変更するだけでは、ステップＳＡ
２の場合と同程度の駆動力を発生させることが出来ない
ので、自動変速機１８の変速線図が、図１１に実線で示
される通常の変速線から破線で示される高出力用の変速
線に変更される。即ち、変速線が図で右側に移動される
ことにより、低速側変速段が多用されるようになって駆
動力不足が解消されるのであり、高出力用の変速線は前
記アクセル操作量θACmax ’に基づいて定められる。但
し、変速線の変更は、エンジン１２がオーバーランしな
い範囲で実行される。尚、本実施例では、有段の自動変
速機１８が用いられているため図１１のように変速線を
変更しているが、無段変速機が用いられた場合には、変
速比の設定を全体的に大きくすれば良い。
【００９２】上述のように本実施例によれば、蓄電量Ｓ
ＯＣが最低蓄電量Ａ以下でモータジェネレータ１４によ
りトルクアシストが行えない場合でも、電子スロットル
の特性を変更して、車両の駆動力が常に略一定とされる
ため、アクセル操作に対する車両の駆動力特性が変化せ
ず違和感が発生しない。また、電子スロットルの特性を
変更するだけでは、モータジェネレータ１４によるアシ
ストトルクを補えない場合には、更に変速線も変更する
ようになっているため、スロットル全開による駆動力不
足が防止される。
【００９３】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。
【００９４】例えば、前述の実施例においては、後進１
段および前進５段の変速段を有する自動変速機１８が用
いられていたが、図１２に示されるように、前記副変速
機２０を省略して前記主変速機２２のみから成る自動変
速機６０を採用し、図１３に示されるように前進４段お
よび後進１段で変速制御を行うようにすることも可能で
ある。
【００９５】また、前述の実施例においては、蓄電量Ｓ
ＯＣが最低蓄電量Ａ以下でモータジェネレータ１４によ
ってトルクアシストが行えない場合には、電子スロット
ルの特性を変更することにより、或いは更に変速線も変
更することによって、駆動力不足を解消していたが、こ
のような方法以外にも、燃料噴射量を変更するなど様々
な手段により駆動力不足を解消することができる。
【００９６】本発明は、その主旨を逸脱しない範囲にお
いて、その他種々の態様で適用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である制御装置を備えている
ハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置の構成を説明
する骨子図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動装置に備えられている
制御系統を説明する図である。
【図３】図１の自動変速機の各変速段を成立させる係合
要素の作動を説明する図である。
【図４】図１の自動変速機の油圧回路の一部を示す図で
ある。
【図５】図２のハイブリッド制御用コントローラと電気
式トルコンとの接続関係を説明する図である。
【図６】図１のハイブリッド駆動装置の基本的な作動を
説明するフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートにおける各モード１〜９
の作動状態を説明する図である。
【図８】本発明の特徴となる制御作動の要部を説明する
フローチャートである。
【図９】アクセル操作量θACに応じて発生する駆動力源
トルクを例示する図である。
【図１０】アクセル操作量θACとスロットル弁開度との
関係を例示する図である。
【図１１】車速Ｖとアクセル操作量θACに応じて変速段
を決定する所定の変速線図を例示する図である。
【図１２】図１の実施例とは異なるハイブリッド駆動装
置の構成を説明する骨子図である。
【図１３】図１２の自動変速機の各変速段を成立させる
係合要素の作動を説明する図である。
【符号の説明】
１２：エンジン １４：モータジェネレータ（電動モータ） ５０：ハイブリッド制御用コントローラ ５２：自動変速制御用コントローラ ステップＳＡ１〜ＳＡ７：駆動力一定制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑 祐志 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 三上 強 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料の燃焼によって作動するエンジン
    と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
    時の動力源として備えており、 動力源の作動状態が異なる複数の運転モードで走行する
    ハイブリッド車両の制御装置において、 運転条件が同じであれば、何れの運転モードが選択され
    ている場合でも略同じ大きさの駆動力が得られるように
    する駆動力一定制御手段を、有することを特徴とするハ
    イブリッド車両の制御装置。
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