JP2001157308A - 複数の駆動力源を有する車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機を含む複数の駆動力源を有する車両に
おいて、電動機以外の他の駆動力を効率の悪い状態で駆
動させることを確実に回避して燃費の向上を図りかつ走
行性能を確保する制御装置を提供する。 【解決手段】 電力源の電力によって動作して走行のた
めの駆動力を出力する電動機を含む複数の駆動力源を有
する車両の制御装置において、前記電力源に対する電力
需要を検出する電力需要検出手段（ステップＳ３）と、
その電力需要に検出手段（ステップＳ３）で検出された
電力需要に関連する所定の値に基づいて前記電動機の使
用形態を変更する電動機制御手段（ステップＳ４）とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力源の電力に
よって動作して走行のための駆動力を出力する電動機を
含む複数の駆動力源を有する車両の制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電動機を含む複数の駆動力源を備えた車
両は、ハイブリッド車として知られており、これは、一
般には、ガソリンエンジンなどの内燃機関と併せて電動
機を動力源として搭載し、排ガスの低減や燃費の向上を
目的とした車両であって、内燃機関は燃焼効率の良い状
態で駆動し、それ以外の走行状態では、電動機によって
走行し、もしくは電動機を内燃機関と併せ駆動するよう
にしている。また、この種のハイブリッド車では、減速
時や降坂路走行時などにおける車両の有する慣性エネル
ギによって発電をおこない、その電力をバッテリに蓄え
ておき、そのバッテリの電力で電動機を駆動するように
構成している。

【０００３】したがってハイブリッド車におけるバッテ
リは、電動機によって走行する際のエネルギ源であると
同時に、走行慣性エネルギを回生するための手段である
から、電動機を必要十分に駆動できる電力を蓄える必要
があり、また反対に回生エネルギを受け入れることので
きる程度に残容量が少ないことが必要である。そこで例
えば特開平９−２８４９１５号公報に記載された発明で
は、エンジン要求出力と走行抵抗とに基づいてエンジン
の余裕出力を算出し、そのエンジンの余裕出力からモー
タの目標出力を求め、蓄電手段の残容量とモータ目標出
力とに基づいてモータの運転モードを決定し、これらモ
ータ目標出力とモータ運転モードとに基づいてモータ出
力を制御するように構成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の公報に記載され
た装置では、バッテリなどの蓄電手段の残容量に基づい
てモータの出力を制御しているので、電力の不足によっ
てモータを駆動できなかったり、あるいは反対に蓄電手
段の残容量が過剰であることにより回生をおこなうこと
ができないなどの事態が回避され、燃費および動力性能
を向上できるとされている。しかしながら、蓄電手段に
おける残容量を、常時、過不足のない適正量に制御する
とすれば、予め定めた所定範囲以上の放電を禁止した
り、あるいは充電を禁止することになるので、内燃機関
を効率の悪い状態で運転せざるを得なくなったり、回生
できるエネルギを回生しなかったりする事態が生じる可
能性がある。

【０００５】すなわち蓄電手段に対する放充電は、走行
状態に応じて繰り返し生じるので、放電の直後にエネル
ギの回生が充分におこなわれる走行状態になったり、そ
の反対にエネルギの回生をおこなうことのできる走行状
態が継続してもその後にモータの出力を多量に必要とす
る走行状態となったりすることがあり、したがって走行
の状況によっては電力源からかなり多量に放電したり、
かなり多量に充電しても支障がない場合がある。すなわ
ち、電力源の残容量を厳格に維持してモータ出力を制御
すると、走行の状況に即した充放電制御をおこなうこと
ができず、動力性能に欠ける場合やエネルギの損失が大
きくなる可能性がある。

【０００６】また一方、ハイブリッド車では、発進時な
どの低速度でかつ低負荷の状態では、エンジンの効率が
悪くなるので、電動機で走行することとしている。ま
た、停車中のエンジンのアイドリングは、無駄にエネル
ギを消費するのみならず、燃料の燃焼効率が悪いので、
停車時にはエンジンを停止することが望まれる。したが
って停車後の再発進時に電動機を確実かつ充分に駆動で
きることが必要であり、そのための電力が蓄電手段に残
容量として蓄えられていれば、その状態に到る以前の走
行時には、蓄電手段から大きく放電し、あるいは充電し
ても特には支障がない。すなわち、蓄電手段の残容量
は、将来の車両の状態に基づく電力需要に適したもので
あればよい。しかしながら、上記の公報に記載された装
置は、蓄電手段に対する電力の将来需要を考慮せずに、
現在時点の蓄電手段の残容量に基づいてモータ出力の制
御をおこなっているので、上述したモータ出力の不足や
エネルギ回生の不足などが生じ、動力性能やエネルギ効
率の点で改良すべき余地が生じていた。

【０００７】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、電動機を含む複数の駆動力源を有
する車両のエネルギ効率や動力性能を向上させることの
できる制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の目的を達成するために、電力源の将来の残容
量を考慮して電力源の電力を使用した電動機の駆動を制
御するように構成したことを特徴とするものである。よ
り具体的には、請求項１の発明は、電力源の電力によっ
て動作して走行のための駆動力を出力する電動機を含む
複数の駆動力源を有する車両の制御装置において、前記
電力源に対する電力需要を検出する電力需要検出手段
と、その電力需要検出手段で検出された電力需要に関連
する所定の値に基づいて前記電動機の使用形態を変更す
る電動機制御手段とを備えていることを特徴とする制御
装置である。

【０００９】その電力需要検出手段は、請求項２に記載
してあるように、前記電力源の電力残量の変化率を検出
する電力残量変化率検出手段を含み、かつ前記電動機制
御手段は、前記電力残量変化率検出手段によって検出さ
れた電力残量の変化率が大きいほど、走行中における前
記電動機による駆動力の出力を低減し、もしくは走行中
における電動機による駆動力の出力頻度を低減する電動
機出力抑制手段を含む構成とすることができる。

【００１０】あるいは請求項３に記載してあるように、
前記電力需要検出手段が、前記電力源に対する電気負荷
量を検出する電気負荷検出手段を含み、かつ前記電動機
制御手段が、前記電気負荷検出手段で検出された電気負
荷が大きいほど、走行中における前記電動機による駆動
力の出力を低減し、もしくは走行中における電動機によ
る駆動力の出力頻度を低減する電動機出力抑制手段を含
む構成とすることができる。

【００１１】さらに、請求項４に記載してあるように、
前記電力需要検出手段が、前記電力源の電力に対する将
来需要を予測する電力需要予測手段を含み、かつ前記電
動機制御手段が、前記電力需要予測手段で予測された前
記電力源の電力需要が大きいほど、走行中における前記
電動機による駆動力の出力を低減し、もしくは走行中に
おける電動機による駆動力の出力頻度を低減する電動機
出力抑制手段を含むように構成することができる。

【００１２】したがって請求項１ないし４の発明では、
電力源に対する電力需要状態を検出することにより、電
力源の残容量などの将来の状態を知ることができ、その
将来の状態に応じて電動機による駆動力を制御するの
で、電動機を充分かつ確実に駆動する必要のある時点の
電力源の残容量を確保し、かつそれに到るまでの走行の
際に電動機を必要に応じて駆動でき、その結果、不必要
に他の駆動力源を動作させたり、エネルギ回生が制約さ
れたりすることが解消されて、車両の動力性能やエネル
ギ効率が向上する。

【００１３】また、請求項５の発明は、請求項１の構成
に加えて、前記複数の駆動力源の出力側に変速機が連結
され、前記電動機制御手段による前記電動機の使用形態
の変更に応じて前記変速機で設定される変速比を変更す
る変速比制御手段を更に備えていることを特徴とする制
御装置である。

【００１４】その変速比制御手段は、請求項６に記載し
てあるように、前記電動機の使用形態の変更によって前
記電動機による駆動力が低減されたことに応じて変速比
を増大させるように変速比を変更する手段を備えている
構成とすることができる。

【００１５】したがって請求項５もしくは６の発明で
は、電動機による出力が制約された場合に、変速機の変
速比が大きくなって駆動トルクが増大させられるので、
車両の駆動性能の低下が防止される。

【００１６】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図に示す具体例
に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする駆動
系統および制御系統の一例を示すと、図６のとおりであ
る。駆動力源の一つである内燃機関（以下、エンジンと
記す）１が、クラッチ機構２を介して変速機構３に連結
されている。また、その変速機構３に他の駆動力源であ
る電動機（図示の例ではモータ・ジェネレータ：ＭＧ）
４が接続され、モータ・ジェネレータ４から変速機構３
に対して動力を出力し、あるいはモータ・ジェネレータ
４をエンジン１もしくは変速機構３から入力されるトル
クで駆動できるようになっている。さらに、変速機構３
の出力側にデファレンシャル５が連結され、ここから左
右の駆動輪６に駆動力を伝達するように構成されてい
る。

【００１７】前記エンジン１にはエンジン１を始動し、
あるいは空調装置などの補機類を駆動する電力を確保す
るための第２モータ・ジェネレータ７が連結されてい
る。前記モータ・ジェネレータ４および第２モータ・ジ
ェネレータ７のそれぞれが、電力源に接続されている。
この電力源は、要は、モータ・ジェネレータ４，７に対
して電力を供給できる装置であればよく、燃料電池や２
次電池などを採用でき、図示の例では、インバータ８，
９およびバッテリ（２次電池）１０が採用されている。

【００１８】前記エンジン１は、要は、燃料を燃焼させ
て動力を出力する動力装置であって、ガソリンエンジン
やディーゼルエンジン、ガスエンジン、タービンエンジ
ンなどの各種の内燃機関を採用することができ、また燃
料供給装置やスロットルバルブあるいは点火装置を電気
的に制御して停止および起動を含む出力制御を適宜にお
こなうことができるように構成されている。また、クラ
ッチ機構２は、エンジン１を変速機構３の入力部材に選
択的に連結するための機構であって、一例として摩擦ク
ラッチを採用することができる。また、このクラッチ機
構２は、連結と遮断との二状態に加えて、入力側の部材
と出力側の部材との相対的な滑りを伴ってトルクを伝達
するいわゆる半係合状態を設定できるように構成されて
いる。

【００１９】さらに、変速機構３は、入力回転数と出力
回転数との比すなわち変速比を適宜に変更して設定する
機構であって、変速比が段階的に変化する歯車変速機や
変速比が連続的に変化する無段変速機あるいはこれらを
組み合わせた機構を採用することができる。特に、その
変速機構３としては変速比を電気的に制御して変更でき
る機構が好ましい。

【００２０】上記のエンジン１を制御するため電子制御
装置（Ｅ−ＥＣＵ）１１が設けられている。このエンジ
ン用電子制御装置１１は、一例としてマイクロコンピュ
ータを主体として構成されたものであって、各種のセン
サ（図示せず）によって検出されたデータおよび予め記
憶しているデータを利用して、予め記憶しているプログ
ラムに従って演算をおこない、その演算の結果を制御信
号として出力し、スロットル開度や燃料噴射量あるいは
点火時期などを制御するように構成されている。また、
各モータ・ジェネレータ４，７を制御するための電子制
御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）１２が設けられている。この電
子制御装置１２も一例としてマイクロコンピュータを主
体として構成され、各種のデータに基づいて演算をおこ
なって前記インバータ８，９およびバッテリ１０を制御
して、モータ・ジェネレータ４，７の出力や回生量など
を適宜に設定するようになっている。さらに前記変速機
構３を制御する電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）１３が設け
られている。この変速用電子制御装置１３も一例として
マイクロコンピュータを主体として構成され、入力され
たデータに基づいて演算をおこない、その演算結果を変
速指示信号として変速機構３に出力し、前後進の切り換
えを含む変速比を適宜に設定するようになっている。

【００２１】上記の各電子制御装置１１，１２，１３は
相互にデータを通信できるように接続される一方、ハイ
ブリッド用の電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）１４に接続
されている。このハイブリッド用電子制御装置１４は、
車両に対する出力要求や車両の走行状態に基づいて各電
子制御層１１，１２，１３に信号を出力してエンジン１
やモータ・ジェネレータ４，７の駆動状態あるいはモー
タ・ジェネレータ４による回生状態、さらには変速機構
３での変速状態を制御するように構成されている。

【００２２】ここで上記のエンジン１からデファレンシ
ャル５に到る駆動系統の具体的な一例を図７に基づいて
説明する。エンジン１の出力軸（クランクシャフト）に
ダンパ２０が連結されており、そのダンパ２０にクラッ
チ機構２を構成する第１クラッチＣ1 が連結されてい
る。その第１クラッチＣ1 は一例として摩擦クラッチが
採用されている。その第１クラッチＣ1 の従動側の部
材、すなわち第１クラッチＣ1 が係合することによりエ
ンジン１からトルクが伝達される部材に第２クラッチＣ
2 が連結されている。この第２クラッチＣ2 として例え
ば摩擦クラッチが採用されている。すなわちこれらのク
ラッチＣ1 ，Ｃ2 は、係合および解放の二状態に加え
て、滑りを伴ってトルクを伝達する半係合状態に設定で
きるようになっている。

【００２３】図７に示す例では、変速機構３は、ラビニ
ョ型遊星歯車機構からなる歯車変速機部２１とベルト式
の無段変速機部２２とから構成されている。先ず、歯車
変速機部２１について説明すると、第１サンギヤＳ1 に
軸長の短いショートピニオンＰ1 が噛合し、その外周側
に軸長の長いロングピニオンＰ2 が噛合しており、サン
ギヤＳ1 と同心円上に配置された内歯歯車であるリング
ギヤＲ1 がそのロングピニオンＰ2 に噛合している。ま
た、第１サンギヤＳ1 と同一軸線上に配置された第２サ
ンギヤＳ2 が、前記ロングピニオンＰ2 に噛合してい
る。そして各ピニオンＰ1 ，Ｐ2 がキャリヤＫによって
自転かつ公転するように保持されている。そしてその第
１サンギヤＳ1 にモータ・ジェネレータ４が連結されて
いる。

【００２４】さらに、前記第１サンギヤＳ1 が前記第２
クラッチＣ2 に連結され、また第２サンギヤＳ2 が第１
クラッチＣ1 に連結されている。また、キャリヤＫを選
択的に固定するブレーキＢ1 が設けられている。このブ
レーキＢ1 は、バンドブレーキあるいは多板ブレーキに
よって構成することができる。

【００２５】つぎに無段変速機部２２について説明する
と、図示の例では、溝幅をそれぞれ変更することのでき
る入力プーリ２３と出力プーリ２４とにベルト２５を巻
き掛け、各プーリ２３，２４の溝幅を変更することによ
り変速比を変更するベルト式無段変速機が採用されてい
る。この無段変速機は、従来知られているものと同様
に、出力プーリ２４を構成している可動シーブを、伝達
するべきトルクに応じた押圧力（具体的には油圧）で押
圧することにより、そのトルクに応じた張力をベルト２
５に付与し、その状態で入力プーリ２３を構成している
可動シーブに対する押圧力を、変速指示に従って増減す
ることにより、入力プーリ２３の溝幅および出力プーリ
２４の溝幅を変更して所定の変速比を設定するように構
成されている。そして、入力プーリ２３が前記リングギ
ヤＲ1 に連結され、また出力プーリ２４が複数のギヤ対
２６を介してデファレンシャル５に連結されている。

【００２６】上記の歯車変速機部２１は、無段変速機部
２２で設定される変速比に限度があるので、変速機構３
の全体として更に大きい変速比を設定し、また後進段を
設定するために設けられたものであり、したがって駆動
力源の動作状態および選択されているシフトポジション
に応じて図８に示すように変速状態が設定される。な
お、図８において、○印は完全に係合していることを示
し、△印は滑りを伴ってトルクを伝達している半係合状
態（スリップ状態）を示し、×印は解放状態を示してい
る。

【００２７】図８に示す各ポジションでの変速状態につ
いて説明すると、エンジン１を駆動して走行し、かつド
ライブ（Ｄ）ポジションが選択されている状態では、歯
車変速機部３は第２速に設定される。すなわち、各クラ
ッチＣ1 ，Ｃ2 が共に係合させられ、かつブレーキＢ1
が解放状態とされる。したがって歯車変速機部３の各サ
ンギヤＳ1 ，Ｓ2 にエンジン１からトルクが伝達されて
これらが同速度で同方向に回転するので、ラビニョ型遊
星歯車機構の全体が一体となって回転し、いわゆる直結
状態となって変速比が“１”になる。なお、エンジン１
を駆動力源として発進するなどの車速が予め定めた車速
以下の状態では、入力クラッチに相当する第１クラッチ
Ｃ1 を半係合状態とし、エンジン回転数を所定値以上に
維持しつつ低速走行をおこなう。

【００２８】また、エンジン１を駆動し、かつリバース
（Ｒ）ポジションが選択されている場合には、第１クラ
ッチＣ1 とブレーキＢ1 とが係合させられる。すなわち
第２サンギヤＳ2 にエンジン１の出力トルクが伝達さ
れ、かつキャリヤＫが固定される。したがってリングギ
ヤＲ1 およびこれに連結された入力プーリ２３が逆回転
して後進状態となる。なお、エンジン１を駆動力源とし
て停車状態から後進走行するなどの車速が予め定めた車
速以下の状態では、入力クラッチに相当する第１クラッ
チＣ1 を半係合状態とし、エンジン回転数を所定値以上
に維持しつつ低速走行をおこなう。また、この後進状態
で歯車変速機部２１によって設定される変速比は、第２
サンギヤＳ2 とリングギヤＲ2 との歯数の比ρ2 の逆数
となる。

【００２９】さらにニュートラル（Ｎ）ポジションが選
択されている場合には、各クラッチＣ1 ，Ｃ2 が解放さ
れるとともにブレーキＢ1 が係合させられる。したがっ
て歯車変速機部２１とエンジン１とが遮断されるから、
変速機構３に対する入力がなく、ニュートラル状態とな
る。

【００３０】一方、モータ・ジェネレータ４は前記第１
サンギヤＳ1 に常時連結されているので、走行ポジショ
ンすなわちＤポジションもしくはＲポジションが選択さ
れている場合にモータ・ジェネレータ４が駆動される。
前述したように歯車変速機部２１は無段変速機部２２で
設定される変速比の不足を補うことを一つの目的として
設けられており、したがってモータ・ジェネレータ４の
動力で車両が発進する場合には低速段である第１速に設
定される。具体的には、ブレーキＢ1 のみが係合させら
れる。したがってキャリヤＫを固定した状態で第１サン
ギヤＳ1 にモータ・ジェネレータ４からトルクが入力さ
れ、第１サンギヤＳ1 が正回転するので、リングギヤＲ
1 およびこれに連結された前記入力プーリ２３が第１サ
ンギヤＳ1 に対して減速されて正回転する。この場合、
エンジン１は歯車変速機部２１に対して遮断されている
ので、モータ・ジェネレータ４の動力がエンジン１を回
転させるために消費されることがない。また、この場合
の歯車変速機部２１での変速比は、第１サンギヤＳ1 と
リングギヤＲ1 との歯数の比ρ1 の逆数となる。

【００３１】大きい駆動力が要求されていることによ
り、エンジン１の駆動力に対してモータ・ジェネレータ
４の駆動力を負荷するいわゆるトルクアシストは、Ｄポ
ジションの第２速で実行される。したがってこのいわゆ
るアシストモードでは、第１および第２のクラッチＣ1
，Ｃ2 が係合させられ、歯車変速機部２１が直結状態
とされる。

【００３２】さらに、前進走行時における減速状態では
エネルギの回生がおこなわれ、これは、歯車変速機部２
１を直結状態として実行され、かつエンジン１を連れ回
すことにより損失を防止するために、エンジン１が歯車
変速機部２１に対して遮断される。すなわち第２クラッ
チＣ2 のみが係合させられて第１サンギヤＳ1 と第２サ
ンギヤＳ2 とを連結することにより、ラビニョ型遊星歯
車機構の全体が一体化される。

【００３３】通常の後進走行は、モータ・ジェネレータ
４を逆回転させることによりおこなわれる。したがって
モータ・ジェネレータ４を駆動するＲポジションでは、
ブレーキＢ1 のみが係合させられる。したがってキャリ
ヤＫを固定した状態で第１サンギヤＳ1 がモータ・ジェ
ネレータ４によって正回転させられるので、リングギヤ
Ｒ1 およびこれに連結された入力プーリ２３が、第１サ
ンギヤＳ1 に対して減速されてモータ・ジェネレータ４
と同方向に回転する。すなわち逆回転する。この場合の
歯車変速機部２１での変速比は、第１サンギヤＳ1 とリ
ングギヤＲ1 との歯数の比ρ1 の逆数となる。

【００３４】なお、上記の各シフトポジションは、変速
機構３に連結されたシフト装置（図示せず）を手動操作
することにより選択され、そのシフト装置における各シ
フトポジションの配列に一例を示せば図９のとおりであ
る。すなわちパーキング（Ｐ）ポジション、リバース
（Ｒ）ポジション、ニュートラル（Ｎ）ポジション、ド
ライブ（Ｄ）ポジションならびにブレーキ（Ｂ）ポジシ
ョンが、ここに挙げた順序で配列され、シフトレバーな
どの操作部材（図示せず）をこれらのポジションに移動
させることにより、各シフトポジションを選択するよう
になっている。また、Ｄポジションに隣接してマニュア
ル（Ｍ）ポジションが設けられ、さらにこのＭポジショ
ンを挟んでアップ（＋）ポジションとダウン（−）ポジ
ションとが設けられている。

【００３５】上記の各ポジションのうち、Ｂポジション
はいわゆるエンジンブレーキを効かせるためのポジショ
ンであって、減速時に前記モータ・ジェネレータ４を変
速機構３側から入力される走行慣性力で駆動して、回生
制動力を生じさせるようになっている。その場合にモー
タ・ジェネレータ４で発生する制動力は、バッテリ１０
に充電する電力量によって制御できる。そこで、その回
生制動力を所定の範囲で強弱に設定する減速度設定スイ
ッチ３０が設けられている。図１０はその一例を示して
おり、スライドノブ３１を移動させることにより、回生
制動力すなわち減速度の大きさを連続的に変更できるよ
うになっている。なお、バッテリ１０に対する充電電力
によって回生制動トルクを大小に変化させる以外に、あ
るいはこれと併せて、無段変速機部２２で設定される変
速比を、減速度設定スイッチ３０によって設定された値
に応じた変速比とするように構成することもできる。

【００３６】上記のＤポジションが選択されている状態
では、車速やアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み
角度）などの車両の走行状態に基づいて変速比が設定さ
れるのに対して、上記のＭポジションでは、手動操作に
基づいて変速比が増減するようになっている。すなわ
ち、Ｍポジションが選択されることによりいわゆる手動
変速モードに切り替わり、アップポジションにシフトレ
バーなどの操作部材を移動させることにより変速比が所
定量小さくなり、また反対にダウンポジションに操作部
材を移動させることにより、変速比が所定量大きくなる
ように構成されている。このような変速比の変更は、前
記無段変速機部２２によって実行され、変速比がステッ
プ的に変化する。なお、操作部材がアップポジションあ
るいはダウンポジションにある間、変速比が連続的に変
化するように構成してもよい。

【００３７】ところで、上述したハイブリッド車は、基
本的にはエンジン１を動力源として走行するように構成
されており、モータ・ジェネレータ４はエンジン１の運
転効率が悪い走行状態およびエンジン１による駆動力に
加えて更に大きい駆動力を必要とする場合にモータ・ジ
ェネレータ４が駆動されるようになっている。具体的に
は図１１に示すマップに基づいて駆動力源が選択される
ようになっている。すなわち前進ポジション（Ｄポジシ
ョン）が選択されている状態では、車速が予め定めた第
１の基準車速Ｖ1 に達するまではモータ・ジェネレータ
４が駆動力源として使用され、その第１の基準車速Ｖ1
より幾分高車速の第２の基準車速Ｖ2 までは、入力クラ
ッチである第１クラッチＣ1 をスリップ状態に制御して
エンジン１が駆動力源として作用される。そして、車速
が更に高くなった場合、およびモータ・ジェネレータ４
によるトルクを越えるトルクが要求されている場合に
は、エンジン１が駆動力源として使用される。

【００３８】さらに、後進ポジション（Ｒポジション）
が選択されている状態では、前記第１の基準車速Ｖ1 程
度もしくはそれよりわずか低い第３の基準車速Ｖ3 まで
はモータ・ジェネレータ４が駆動力源として使用され、
それ以上の車速およびモータ・ジェネレータ４によるト
ルク以上のトルクが要求されている場合にはエンジン１
が駆動力源として使用される。

【００３９】また、前述したように、モータ・ジェネレ
ータ４は、エンジン１による出力トルクをアシストする
ように駆動される。したがって車両の全体としての出力
軸トルク（総トルク）はエンジン１の単独での出力トル
クにモータ・ジェネレータ４の出力トルクを加えたもの
となり、これを図示すれば、図１２のとおりである。こ
の場合、エンジン１の出力トルクはアクセル開度に応じ
て増減するが、モータ・ジェネレータ４の出力トルク
は、アクセル開度に応じて増減することに加え、必要に
応じて所定の値に設定することができる。したがって図
１２において、いわゆるアシストモードでは、エンジン
トルクを示す線と総トルクを示す線との間のトルクの範
囲で、モータ・ジェネレータ４を制御して適宜の総トル
クに設定することができる。

【００４０】上述した駆動力源の選択およびその制御、
走行中の駆動力や回生制動力の制御、変速比の制御など
を実行するために、上記のハイブリッド用電子制御装置
１４に各種のデータが入力されており、またその入力デ
ータに基づく各種の指示信号が出力されている。図１３
はその入力信号および出力信号の例を示している。すな
わち入力信号は、ハイブリッド制御の実行・解除を選択
するハイブリッドキャンセルスイッチからの信号、車両
加速度センサからの信号、エンジン回転数ＮE、エンジ
ン水温、イグニッションスイッチからの信号、バッテリ
１０の充電量（残容量）であるＳＯＣ（State of Charg
e）、クランク位置の信号、デフォッガの動作状態を示
す信号、エアコン（空調装置）の動作状態の信号、車
速、無段変速機（ＣＶＴ）の油温、シフトポジションを
示す信号、フットブレーキの動作状態を示す信号、触媒
温度、アクセル開度、車速を設定車速に維持する制御の
オン・オフをおこなうオートクルーズスイッチからの信
号、Ｍポジションスイッチからの信号、ダウンポジショ
ンスイッチ（−スイッチ）からの信号、アップポジショ
ンスイッチ（＋スイッチ）からの信号、前方車両を検出
して車間距離や車速を制御するレーザクルーズシステム
のレーザクルーズスイッチからの信号、入力回転数セン
サからの信号、発進時の変速比を最も大きい変速比であ
る最低速比より小さい変速比に設定するスノーモードス
イッチからの信号、フューエルリッド信号などである。

【００４１】また出力信号は、点火信号、噴射（燃料の
噴射）信号、スタータに対する信号、前記モータ・ジェ
ネレータ４，７を制御するコントローラへの信号、減速
装置に対する信号、ＣＶＴアクチュエータに対する信
号、ＣＶＴライン圧コントロールソレノイドへの信号、
ＡＢＳアクチュエータへの信号、駆動力源インジケータ
に対する信号、エアコンに対する信号、警報音信号、電
子スロットルバルブに対する信号、スノーモードインジ
ケータへの信号、エンジン１の吸気バルブおよび排気バ
ルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング
装置（ＶＶＴ）に対する信号、システムインジケータに
対する信号、設定減速度インジケータに対する信号など
である。

【００４２】上記のハイブリッド車は、発進時や後進走
行時などにモータ・ジェネレータ４を駆動力源として使
用し、その際にバッテリ１０から電力を出力する。また
減速時には、車両の有する走行慣性力によってモータ・
ジェネレータ４を回転させてエネルギの回生をおこな
い、バッテリ１０に充電する。したがってバッテリ１０
の充電状態すなわち残容量は、走行中に常時増減し、そ
の残容量が、必要時にモータ・ジェネレータ４を駆動で
き、また回生による電力を受容できる量となるようにバ
ッテリ１０の充放電が制御される。一方、エンジン１の
最も効率の悪い運転状態は、アイドリングから発進に到
る際の低回転での運転状態である。したがってバッテリ
１０の残容量は、最低限、停車時にエンジン１を止めて
発進の際にモータ・ジェネレータ４を駆動できる程度の
容量である必要があり、その状態を確保できる範囲で、
バッテリ１０から多量に放電し、また反対に多量に充電
することは特に支障とならない。

【００４３】そこでこの発明の制御装置は、エンジン１
を最も効率の悪い状態で運転することを避けるために、
モータ・ジェネレータ４の電源の将来の状態を考慮して
ハイブリッド車の走行を制御する。その制御例を図１に
示してあり、先ず、入力信号の読み込みなどの処理（ス
テップＳ１）をおこなった後、２次電池であるバッテリ
１０に残容量があるか否かが判断される（ステップＳ
２）。バッテリ１０に残容量があることによりステップ
Ｓ２で肯定的に判断された場合には、その残容量、残容
量の変化率（もしくは減少率）、バッテリ１０に対する
電気負荷、その電気負荷の変化率のいずれかもしくはそ
れらの全部を検出する（ステップＳ３）。そしてこれら
の検出値に基づいてバッテリ１０の将来の残容量を予測
する。例えば、検出した残容量が少ない場合には、比較
的早期に残容量が下限値になり、充電が必要になること
が判断され、また残容量およびその変化率に基づいて残
容量が下限値に達する時期の遅速が判断される。さらに
電気負荷が大きいことにより、比較的早期に残容量が下
限値になり、充電が必要になることが判断され、また電
気負荷およびその変化率に基づいて残容量が下限値に達
する時期の遅速が判断される。

【００４４】このステップＳ３での検出結果およびそれ
に基づく予測結果に応じてモータ・ジェネレータ４によ
るアシストトルクおよびモータ・ジェネレータ４の駆動
領域（使用領域）が設定される（ステップＳ４）。その
例を図２に示してある。前述したように、モータ・ジェ
ネレータ４は、エンジン１の運転効率（燃焼効率）の悪
い低車速・低アクセル開度の状態で駆動され、これを車
速およびアクセル開度をパラメータとして示せば、図２
の「オリジナルＭＧ領域」として示してある領域でモー
タ・ジェネレータ４が駆動されることになる。これに対
して、ステップＳ３において、バッテリ１０の残容量が
比較的早期に下限値に到ることが検出された場合には、
モータ・ジェネレータ４を駆動する領域が、図２に「オ
リジナル中間縮小ＭＧ領域」と示してある領域に減少さ
せられる。また、バッテリ１０の残容量が更に早期に下
限値に到ることがステップＳ３で検出された場合には、
モータ・ジェネレータ４を駆動する領域が、図２に「オ
リジナル大縮小ＭＧ領域」と示してある領域に減少させ
られる。

【００４５】このようにして変更されるモータ・ジェネ
レータ４の走行領域（使用領域：ＭＧ走行領域）の大小
の度合いとバッテリ１０の残容量との関係を図に示す
と、図３のとおりである。図３において、バッテリ１０
の残容量の減少速度が小さい場合あるいは電気負荷が小
さい場合のＭＧ走行領域の度合いを実線で示してあり、
この場合にＭＧ走行領域の度合いが最も大きくなる。こ
れに対してバッテリ１０の残容量の減少速度が中程度の
場合あるいは電気負荷が中程度の場合のＭＧ走行領域の
度合いを一点鎖線で示してあり、さらにバッテリ１０の
残容量の減少速度が大程度の場合あるいは電気負荷が大
程度の場合のＭＧ走行領域の度合いを破線で示してあ
る。

【００４６】このように、バッテリ１０の残容量が早期
に少なくなることが予測される場合には、モータ・ジェ
ネレータ４の駆動領域が減少させられ、モータ・ジェネ
レータ４の使用頻度、言い換えれば、バッテリ１０の放
電量もしくは頻度が低下し、バッテリ１０の残容量があ
る程度以上に確保される。その結果、将来的に生じるモ
ータ・ジェネレータ４による発進の際にその電源である
バッテリ１０から必要十分な電力をモータ・ジェネレー
タ４に供給でき、エンジン１を駆動せずに発進すること
ができる。

【００４７】また、図１２を参照して説明したように、
モータ・ジェネレータ４によるアシストトルクは任意に
制御できるので、上記のステップＳ３でバッテリ１０の
残容量が早期に下限値に達してしまうことが検出された
場合には、アシストモードでのモータ・ジェネレータ４
によるアシストトルクを低下させることができる。その
一例を図４に示してある。図４において、バッテリ１０
の残容量の減少速度が小さい場合あるいは電気負荷が小
さい場合のモータ・ジェネレータ４によるトルクのアシ
スト量（ＭＧアシスト量）を実線で示してあり、この場
合にＭＧアシスト量が最も大きくなる。これに対してバ
ッテリ１０の残容量の減少速度が中程度の場合あるいは
電気負荷が中程度の場合のＭＧアシスト量を一点鎖線で
示してあり、さらにバッテリ１０の残容量の減少速度が
大程度の場合あるいは電気負荷が大程度の場合のＭＧア
シスト量を破線で示してある。

【００４８】このような制御をおこなうことにより、走
行中のアシストモードでのバッテリ１０の放電量もしく
は放電の頻度が低下し、バッテリ１０の残容量がある程
度以上に確保される。その結果、将来的に生じるモータ
・ジェネレータ４による発進の際にその電源であるバッ
テリ１０から必要十分な電力をモータ・ジェネレータ４
に供給でき、エンジン１を駆動せずに発進することがで
きる。

【００４９】なお、モータ・ジェネレータ４によるアシ
ストトルクを低減させる制御を実行すると、その分、車
両全体としての総トルクが低下する。これを補うため
に、変速比を増大させる制御を併せておこなうことが好
ましい。図５にはその変速比の増大制御の一般的傾向を
示してある。すなわち総トルクが小さいほど、変速比の
増大量を大きくし、駆動トルクの低下を防止する。な
お、図５には通常使用される変速パターンであるノーマ
ルパターンと、それよりも大きい変速比を設定する制御
を実行するパワーパターンの例を示してあり、いずれの
場合も、総トルクが小さいほど、変速比の増大量を大き
くする。

【００５０】上記のようにモータ・ジェネレータ４によ
るアシストトルクおよび／またはモータ・ジェネレータ
４の駆動領域を設定した後に、バッテリ１０の温度が充
放電可能な温度範囲か否かかが判断される（ステップＳ
５）。このステップＳ５で肯定的に判断されれば、モー
タ・ジェネレータ４による駆動および回生が可能である
から、車両の走行状態がエンジン１による走行領域に入
っているか否かが判断される（ステップＳ６）。これ
は、前述した図１２に示すマップに基づいて判断するこ
とができる。

【００５１】エンジン走行領域に入っていることにより
ステップＳ６で肯定的に判断された場合には、エンジン
１を駆動するとともにその出力を制御し、またアクセル
開度や車速などの走行状態によっては、モータ・ジェネ
レータ４をエンジン１と併せて駆動することによりトル
クアシストする（ステップＳ７）。また、この場合は、
エンジン１による比較的大きい駆動力を得ることがで
き、またモータ・ジェネレータ４によるトルクアシスト
をおこなうことができ、駆動力源の出力トルクが大きく
なるので、それに応じた変速比制御を実行する（ステッ
プＳ８）。例えば、エンジン１を最も効率よく運転でき
る変速比、すなわちエンジン１を常時最適燃費運転点で
運転できるように変速比を制御する。

【００５２】これに対して車両の走行状態がエンジン走
行領域に入っていないことにより、ステップＳ６で否定
的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ４によ
る走行領域か否かかが判断される（ステップＳ９）。こ
れは、ステップＳ６と同様に、前述した図１２に示すマ
ップに基づいて判断することができる。このステップＳ
９で否定的に判断された場合には、特に制御をおこなう
ことなくリターンし、また肯定的に判断された場合に
は、出力要求に応じてモータ・ジェネレータ４の出力を
制御する（ステップＳ１０）。この場合、モータ・ジェ
ネレータ４のみが車両の駆動力源となり、そのトルクが
相対的に小さくなるので、それに応じた変速制御が実行
される（ステップＳ１１）。

【００５３】一方、バッテリ１０の残容量がないことに
よりステップＳ２で否定的に判断された場合には、モー
タ・ジェネレータ４を駆動できないので、エンジン１の
みを使用した走行制御が実行される（ステップＳ１
２）。また、それに併せて駆動力源としてエンジン１の
みを使用した場合の変速比制御が実行される（ステップ
Ｓ１３）。

【００５４】なおここで、この発明と上述した具体例と
の関係を説明すると、前記バッテリ１０がこの発明の電
力源に相当し、またエンジン１およびモータ・ジェネレ
ータ４がこの発明の駆動力源に相当し、図１におけるス
テップＳ３を実行する機能的手段が、請求項１の電力需
要検出手段、請求項２の電力残量変化率検出手段、請求
項３の電気負荷検出手段、請求項４の電力需要予測手段
にそれぞれ相当する。また図１に示すステップＳ４を実
行する機能的手段が、請求項１の電動機制御手段および
請求項２ないし４の電動機出力抑制手段にそれぞれ相当
する。また、変速機構３が請求項５における変速機に相
当し、さらに図５に示す変速比制御を実行する機能的手
段、例えば図１に示すステップＳ８もしくはステップＳ
１１を実行する機能的手段が請求項５および６における
変速比制御手段に相当する。

【００５５】また、上記の具体例では、電力源としてバ
ッテリ（蓄電池：２次電池）を使用した例を示したが、
この発明で対象とするハイブリッド車の電力源は、蓄電
池以外のものであってもよく、例えば化学エネルギや機
械的エネルギなどを使用して電力を発生する発電機（一
例として燃料電池）であってもよい。さらに、この発明
で対象とするハイブリッド車は、図６に示す構成以外の
構成の変速機を有するものであってもよく、例えば無段
変速機がトロイダル式の無段変速機であってもよく、あ
るいは変速機のないハイブリッド車であってもよい。

【００５６】さらに、電力源に対する将来需要の予測
は、上記具体例で示した手段以外の手段でおこなっても
よい。例えば、車両の走行予定路およびその道路状況を
ナビゲーションシステムによって検出し、その道路状況
に基づいて電力の需要もしくはアイドル停止頻度などを
予測し、その予測結果に基づいてモータ・ジェネレータ
４によるアシスト量あるいはアシスト領域を設定しても
よい。

【００５７】具体的には、市街地での渋滞がナビゲーシ
ョンシステムによって予測される場合、アイドル停止の
際の利用を優先的に考慮した電力の使用がおこなわれ、
モータ走行への電力の使用が抑制される。あるいは通勤
のための走行などのある程度定期的に走行する走行経路
では、その経路上での停止時間を学習によって予測し、
その経路を通常時と同じ時間帯に走行していることが検
出された場合には、学習した停止・走行パターンに基づ
いてモータ・ジェネレータ４によるアシスト量もしくは
アシスト領域を設定する。

【００５８】さらにまた、高速道路を走行していること
がナビゲーションシステムによって検出された場合、モ
ータ・ジェネレータ４によるトルクアシスト量およびモ
ータ・ジェネレータ４を使用した走行領域を増大させ
る。すなわち高速道路でのアイドル停止は極端に少な
く、回生発電が多いので、バッテリの残容量を少なくし
て、回生による充電を可及的に可能な状態とする。この
ようにすることにより、エネルギの回生量が増大して燃
費が向上する。請求項４の発明における電力需要予測手
段はナビゲーションシステムを利用して電力の将来需要
を予測する上記の各種の手段を含む。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし４の
発明によれば、電動機を含む複数の駆動力源を有する車
両における電力源の将来需要を、現在の電力需要に関連
する所定値や電力残量変化率や電気負荷などを検出し、
その検出値に基づき、あるいはその検出値からの予測に
基づいて電動機による駆動力の出力もしくは出力する頻
度を低下させるなどの電動機の使用形態を変更するの
で、電動機を充分かつ確実に駆動する必要のある時点の
電力源の残容量を確保し、かつそれに到るまでの走行の
際に電動機を必要に応じて駆動でき、その結果、不必要
に他の駆動力源を動作させたり、エネルギ回生が制約さ
れたりすることが解消されて、車両の動力性能やエネル
ギ効率を向上させることができる。

【００６０】また請求項５あるいは６の発明によれば、
電動機の出力が低下しもしくは抑制された場合に、変速
比が増大して車両の駆動力が大きくなるので、燃費を向
上されることができると同時に、走行性能の低下を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の制御装置で実行される制御例を説
明するためのフローチャートである。

【図２】 電力需要に基づいてモータ・ジェネレータに
よる走行領域を変更するマップの例を示す図である。

【図３】 バッテリの残容量に応じたモータ・ジェネレ
ータの走行領域の増減の度合いを示す図である。

【図４】 バッテリの残容量に応じたモータ・ジェネレ
ータによるトルクアシスト量を示す図である。

【図５】 モータ・ジェネレータの駆動を抑制した場合
の変速比の増大特性を説明するための図である。

【図６】 この発明で対象とする車両の駆動系統および
制御系統を模式的に示す図である。

【図７】 そのエンジンからデファレンシャルに到る動
力伝達系統を模式的に示す図である。

【図８】 その歯車変速機部の動作をまとめて示す図表
である。

【図９】 シフトポジションの配列の一例を示す図であ
る。

【図１０】 減速度設定スイッチの一例を示す図であ
る。

【図１１】 駆動力源ごとの動作領域と歯車変速機部で
設定される変速比とを車速と出力トルクとによって示す
マップの一例を示す図である。

【図１２】 エンジンとモータ・ジェネレータとによる
出力特性を示す図である。

【図１３】 ハイブリッド用電子制御装置に対する入出
力信号を示す図である。

【符号の説明】

１…エンジン、 ３…変速機構、 ４…モータ・ジェネ
レータ、 １０……バッテリ、 １１，１２，１３，１
４…電子制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J552 MA07 MA13 MA21 NA01 NB08 PA59 SA34 SB01 TB03 UA07 VB10W VC00W 5H115 PA12 PC06 PG04 PI16 PI18 PI24 PI29 PI30 PU22 PU23 PU25 PV09 QA01 QI04 QN03 QN24 RE05 RE06 RE07 SE04 SE05 SE08 SJ12 TE02 TE08 TI02 TI10 TO05 TO21 TO30

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力源の電力によって動作して走行のた
   めの駆動力を出力する電動機を含む複数の駆動力源を有
   する車両の制御装置において、 前記電力源に対する電力需要を検出する電力需要検出手
   段と、 その電力需要検出手段で検出された電力需要に関連する
   所定の値に基づいて前記電動機の使用形態を変更する電
   動機制御手段とを備えていることを特徴とする複数の駆
   動力源を有する車両の制御装置。
2. 【請求項２】 前記電力需要検出手段が、前記電力源の
   電力残量の変化率を検出する電力残量変化率検出手段を
   含み、 かつ前記電動機制御手段が、前記電力残量変化率検出手
   段によって検出された電力残量の変化率が大きいほど、
   走行中における前記電動機による駆動力の出力を低減
   し、もしくは走行中における電動機による駆動力の出力
   頻度を低減する電動機出力抑制手段を含むことを特徴と
   する請求項１に記載の複数の駆動力源を有する車両の制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記電力需要検出手段が、前記電力源に
   対する電気負荷量を検出する電気負荷検出手段を含み、 かつ前記電動機制御手段が、前記電気負荷検出手段で検
   出された電気負荷が大きいほど、走行中における前記電
   動機による駆動力の出力を低減し、もしくは走行中にお
   ける電動機による駆動力の出力頻度を低減する電動機出
   力抑制手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の複
   数の駆動力源を有する車両の制御装置。
4. 【請求項４】 前記電力需要検出手段が、前記電力源の
   電力に対する将来需要を予測する電力需要予測手段を含
   み、 かつ前記電動機制御手段が、前記電力需要予測手段で予
   測された前記電力源の電力需要が大きいほど、走行中に
   おける前記電動機による駆動力の出力を低減し、もしく
   は走行中における電動機による駆動力の出力頻度を低減
   する電動機出力抑制手段を含むことを特徴とする請求項
   １に記載の複数の駆動力源を有する車両の制御装置。
5. 【請求項５】 前記複数の駆動力源の出力側に変速機が
   連結され、 前記電動機制御手段による前記電動機の使用形態の変更
   に応じて前記変速機で設定される変速比を変更する変速
   比制御手段を更に備えていることを特徴とする請求項１
   に記載の複数の駆動力源を有する車両の制御装置。
6. 【請求項６】 前記変速比制御手段が、前記電動機の使
   用形態の変更によって前記電動機による駆動力が低減さ
   れたことに応じて変速比を増大させるように変速比を変
   更する手段を備えていることを特徴とする請求項５に記
   載の複数の駆動力源を有する車両の制御装置。