JP2002135908A

JP2002135908A - パラレルハイブリッド車両

Info

Publication number: JP2002135908A
Application number: JP2000324918A
Authority: JP
Inventors: Seiji Mochizuki; 政治望月
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2002-05-10
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: JP3775568B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電動発電機でエンジンの回転始動を行った後、
車両を発進する際のエネルギ損失を抑制すると共に、ト
ルク立ち上がりに伴うショックを軽減する。【解決手段】エンジン１の回転が停止している状態か
ら、モータ／発電機２を、最大発生トルクＴ_M/GMAXに設
定されている所定大トルクＴ_M/G-Hi0で逆回転し、エン
ジン回転数Ｎ_Eが、フリクションに抗して回転可能な所
定低回転数Ｎ_E0以上になったら、モータ／発電機２を、
エンジンのフリクショントルク程度に設定された所定小
トルクＴ_M/G-LO0で逆回転し、正回転しているエンジン
１に点火して回転始動する。エンジン１が回転始動した
ら、モータ／発電機２のトルクＴ_M/Gを正値化すること
で車両を発進させ、やがて正回転化してモータ／発電機
回転数Ｎ_M/Gとエンジン回転数Ｎ_Eとが同期したときに
両者を直結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと、発電
機を兼ねる電動機とを有し、これらの出力トルクを、差
動装置からなるトルク合成機構を介して変速装置に伝達
することにより、エンジン及び電動機の何れか一方又は
双方で走行駆動力を得るようにしたパラレルハイブリッ
ド車両に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパラレルハイブリッド車両として
は、例えば特開平１０−３０４５１３号公報に記載され
るものがある。この従来例に記載されるものは、エンジ
ンの出力トルクと、電動発電機の出力トルクとを、遊星
歯車機構からなるトルク合成機構によって合成し、それ
を変速装置を介して駆動輪に伝達する。このパラレルハ
イブリッド車両では、例えば発進加速は、前述のように
電動発電機の出力トルクとエンジンの出力トルクとを合
成して用い、更に高速領域になると、電動発電機をオフ
とし、エンジンの出力トルクだけで走行する。このよう
なパラレルハイブリッド車両では、電動発電機の回転数
がエンジンの回転数に到達したら、両者、より具体的に
は両者に連結されている遊星歯車機構の各要素を直結ク
ラッチで直結することで、エンジントルクのみでの走行
を可能としている。また、車両減速時には、路面反力ト
ルクで電動発電機を回転させ、当該電動発電機を発電機
として機能させることで電力を蓄える、所謂回生作動さ
せるように構成されている。即ち、パラレルハイブリッ
ド車両では、電動発電機の運転状態、即ち回転数や出力
トルクを制御することにより、より効率のよい走行、例
えば高い加速力や低燃費を達成することを目的としてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うなパラレルハイブリッド車両では、車両停止中にエン
ジンの回転を停止して、燃費の向上を図ろうとするもの
が多い。このようにエンジンの回転が停止している状態
から、例えば運転者がアクセルペダルを踏込む等して、
駆動力が要求された場合には、エンジンの回転を始動す
る必要が生じる。このような場合、前記従来のパラレル
ハイブリッド車両では、駆動系に介装されたワンウエイ
クラッチで駆動出力を規制しながら、つまり遊星歯車機
構のうち、駆動輪への出力系に連結された要素を固定し
ながら、電動発電機を出力方向と逆方向に回転させるこ
とによりエンジンを回転させ、その回転中に点火してエ
ンジンの回転始動を行うことは記載されているが、電動
発電機のトルクをどのように制御するか具体的に記載さ
れていないため、エンジンの回転始動と共に車両を速や
かに発信させようとすると、充放電効率に起因するエネ
ルギ損失が増加したり、車両の急発進に伴うショックや
エンジン始動直後のオーバシュートと電動発電機トルク
の反転とが重なることに起因するショックが発生したり
する恐れがあった。

【０００４】本発明は、前記諸問題を解決すべく開発さ
れたものであり、例えば停止状態からエンジンを回転始
動し、車両発進させる際のエネルギ損失を抑制すると共
に、そのときのショックを抑制防止することができるパ
ラレルハイブリッド車両を提供することを目的とするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に係るパラレルハイブリッド
車両は、エンジンと、発電機及び電動機の両機能を備え
た電動発電機と、変速装置と、第１軸に前記エンジンの
出力軸が接続され、且つ第２軸に前記電動発電機の出力
軸が接続され、且つ第３軸に前記変速装置の入力軸が接
続された差動装置と、少なくとも前記電動発電機の運転
状態を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前
記エンジンの回転が停止している状態で、車両を駆動す
る方向を正方向としたとき、電動発電機を負方向に回転
させてエンジンの回転可能なパラレルハイブリッド車両
において、前記制御手段は、前記エンジンの回転が停止
している状態から当該エンジンの回転数が第１所定回転
数になるまで、前記電動発電機を負方向の所定大トルク
の指令値で回転し、エンジンの回転数が前記第１所定回
転数になってから、前記電動発電機を、前記所定大トル
クより小さく且つエンジンのフリクショントルクと同等
又はほぼ同等の負方向の所定小トルクの指令値で回転す
ることを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明のうち請求項２に係るパラレ
ルハイブリッド車両は、前記請求項１の発明において、
前記制御手段は、エンジンに点火後、エンジンの回転数
が前記第１所定回転数より大きい第２所定回転数となる
まで、前記電動発電機を負方向の所定小トルクの指令値
で回転し、エンジンの回転数が前記第２所定回転数とな
ってからは、エンジンの回転数と電動発電機の回転数と
が同期可能となるようにエンジンのトルクに基づいて算
出されたトルクに所定遅れ成分を加えたトルク指令値で
前記電動発電機を回転することを特徴とするものであ
る。

【０００７】また、本発明のうち請求項３に係るパラレ
ルハイブリッド車両は、前記請求項１又は２の発明にお
いて、前記所定大トルクは、電動発電機の最大発生トル
クであることを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のパラレルハイブリ
ッド車両駆動装置の実施の形態を図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であ
り、エンジン１及び発電機及び電動機として作用する電
気的回転駆動源としての３相誘導モータ／発電機で構成
される交流式のモータ／発電機（電動発電機）２の出力
側が、夫々、トルク合成機構である差動装置３の入力側
に連結され、この差動装置３の出力側がトルクコンバー
タ等の発進装置を搭載していない変速装置４の入力側に
接続され、変速装置４の出力側が図示しない終減速装置
２０（図２参照）を介して駆動輪５に連結されている。
ちなみに、この実施形態では、前記差動装置３と変速装
置４との間に、オイルポンプ１３が配設されており、こ
のオイルポンプ１３で創成される流体圧が変速装置４の
制御並びに差動装置３の直結クラッチの締結解放に用い
られる。

【０００９】ここで、エンジン１はエンジン用コントロ
ーラＥＣによって制御され、モータ／発電機２は、ステ
ータとロータとを有し、充電可能なバッテリやコンデン
サで構成される蓄電装置６に接続されたモータ／発電機
駆動回路７によって駆動制御される。モータ／発電機駆
動回路７は、蓄電装置６に接続されたチョッパ７ａと、
このチョッパ７ａとモータ／発電機２との間に接続され
た例えば６つのサイリスタを有して直流を３相交流に変
換するインバータ７ｂとで構成され、チョッパ７ａに後
述するモータ／発電機用コントローラ１２からのデュー
ティ制御信号ＤＳが入力されることにより、このデュー
ティ制御信号ＤＳに応じたデューティ比のチョッパ信号
をインバータ７ｂに出力する。このインバータ７ｂは、
図示しないモータ／発電機２のロータの回転位置を検出
する位置センサの回転位置検出信号に基づいて、モータ
／発電機２の正回転時及び逆回転時に電動機又は発電機
として作用させるように、その回転に同期した周波数で
駆動する３相交流を形成するように、例えば前記各サイ
リスタのゲート制御信号を形成する。ちなみに、モータ
／発電機２はエンジン１同様、車両を駆動するためにも
用いられるので、車両を駆動する側への回転方向正方向
又は正回転とし、その逆方向への回転方向を負方向又は
逆回転と定義する。

【００１０】また、差動装置３は、図２に示すように、
トルク合成機構として遊星歯車機構２１を備えて構成さ
れている。この遊星歯車機構２１は、エンジン１とモー
タ／発電機２との間で差動機能を発現しながらトルク合
成機構をなすものである。そして、サンギヤＳと、その
外周側に等角間隔で噛合する複数のピニオンＰと、各ピ
ニオンＰを連結するピニオンキャリアＣと、ピニオンＰ
の外側に噛合するリングギヤＲとを備え、この遊星歯車
機構２１のリングギヤＲがエンジン１（図ではＥＮＧ）
に連結され、同じく遊星歯車機構２１のサンギヤＳがモ
ータ／発電機２のロータに連結され、同じく遊星歯車機
構２１のピニオンキャリアＣが変速装置４（図ではＴ／
Ｍ）の入力軸２２に連結されている。

【００１１】また、前記遊星歯車機構２１のサンギヤ
Ｓ、即ちモータ／発電機２とキャリアＣ、即ち変速装置
４との間には、両者を締結することでモータ／発電機２
とエンジン１とを直結する直結クラッチ３６が介装され
ている。なお、前記直結クラッチ３６の締結解放は、当
該直結クラッチ３６への作動流体圧を制御する圧力制御
弁のソレノイド３６ａへの制御信号によって制御されて
おり、当該ソレノイド３６ａへの直結クラッチ制御信号
ＣＳが高レベルにあるとき、直結クラッチ３６が締結さ
れ、当該直結クラッチ制御信号ＣＳが低レベルにあると
き、直結クラッチ３６が解放される。また、前記直結ク
ラッチ制御信号ＣＳは、前記低レベルと高レベルとの間
で無段階に調整可能であり（実質的にはディジタル化さ
れる）、直結クラッチ３６の締結状態は、半締結の状態
で、種々の締結力を発現することができる。また、前記
遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣ、即ち変速装置
４の入力側と図示しないケースとの間には、当該ピニオ
ンキャリヤＣ、及び変速装置４の回転方向を正回転にの
み規制し、逆回転では締結して、当該逆回転を許容しな
いワンウエイクラッチＯＷＣが介装されている。また、
本実施形態では、エンジン１内での爆発振動を抑制する
ために、本実施形態では、エンジン１の出力側にダンパ
ー１７を介装している。

【００１２】さらに、変速装置４は、変速装置用コント
ローラＴＣによって車速とスロットル開度とをもとに予
め設定された変速制御マップを参照して決定された例え
ば第１速〜第４速の変速比に制御される。ちなみに、こ
の変速装置４は自動変速装置であり、締結することによ
り図示しない駆動輪側からの逆駆動力、所謂路面反力ト
ルクをトルク合成機構側に伝達可能なエンジンブレーキ
用クラッチ（以下、単にエンブレ用クラッチとも記す）
を有している。

【００１３】また、エンジン１及びモータ／発電機２に
は、その出力軸の回転数を検出するエンジン回転数セン
サ８及びモータ／発電機回転数センサ９が設けられてい
ると共に、図示しないセレクトレバーで選択されたレン
ジに応じたレンジ信号を出力するインヒビタースイッチ
１０及びアクセルペダルの踏込みに応じたスロットル開
度を検出するスロットル開度センサ１１が設けられ、こ
れら回転数センサ８及び９の回転数検出値Ｎ_E及びＮ
_M/Gと車速センサ１４の車速検出値Ｖ及びインヒビター
スイッチ１０のレンジ信号ＲＳ及びスロットル開度セン
サ１１のスロットル開度検出値ＴＨ等がモータ／発電機
２及び直結クラッチ３６を制御するモータ／発電機用コ
ントローラ１２に供給される。また、前記モータ／発電
機用コントローラ１２は、少なくとも前記変速装置用コ
ントローラＴＣと相互通信を行い、例えば変速装置４の
ギヤ比（変速段）やエンジンブレーキ用クラッチの締結
解放状態といった情報を、変速装置信号ＴＳとして入力
するように構成されている。

【００１４】また、このモータ／発電機用コントローラ
１２は、前記エンジン用コントローラＥＣとも相互通信
を行い、例えばエンジン１の運転状態、即ちスロットル
開度ＴＶＯや吸入空気量、空燃比、点火時期、冷却水
温、或いはエンジン１の爆発状態などの情報を、エンジ
ン信号ＥＳとして入力するように構成されている。ま
た、このエンジン用コントローラＥＣは、前記モータ／
発電機用コントローラ１２からエンジントルクの要求が
あった場合には、その要求に応じてエンジントルクを制
御するように構成されている。なお、前記モータ／発電
機回転数センサ９では、モータ／発電機２の正回転、逆
回転も検出することができる。

【００１５】前記モータ／発電機用コントローラ１２
は、少なくとも入力側インタフェース回路１２ａ、演算
処理装置１２ｂ、記憶装置１２ｃ及び出力側インタフェ
ース回路１２ｄを有するマイクロコンピュータ１２ｅで
構成されている。入力側インタフェース回路１２ａに
は、エンジン回転数センサ８のエンジン回転数検出値Ｎ
_E、モータ／発電機回転数センサ９のモータ／発電機回
転数検出値Ｎ_M/G、車速センサ１４の車速検出値Ｖ、イ
ンヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ、スロットル
開度センサ１１のスロットル開度検出値ＴＨ、エンジン
用コントローラＥＣのエンジン信号ＥＳ及び前記変速装
置用コントローラの変速装置信号ＴＳが入力されてい
る。

【００１６】演算処理装置１２ｂは、例えばキースイッ
チ（図示せず）がオン状態となって所定の電源が投入さ
れることにより作動状態となり、先ず初期化を行って、
モータ／発電機２への駆動デューティ制御信号ＭＳ及び
発電デューティ制御信号ＧＳをオフ状態とすると共に、
直結クラッチ３６へのクラッチ制御信号ＣＳもオフ状態
とし、その後、例えば後述する図３の演算処理に従っ
て、エンジン回転数検出値Ｎ_E、モータ／発電機回転数
検出値Ｎ_M/G、車速検出値Ｖ、レンジ信号ＲＳ及びスロ
ットル開度検出値ＴＨ等に基づいてモータ／発電機２及
び直結クラッチ３６を制御する。ちなみに、この実施形
態では、車両の停車時にエンジン１の回転を停止する、
所謂アイドリングストップを行うように構成されてい
る。

【００１７】記憶装置１２ｃは、演算処理装置１２ｂの
演算処理に必要な処理プログラムを予め記憶していると
共に、演算処理装置１２ｂの演算過程で必要な各種デー
タを記憶する。出力側インタフェース回路１２ｄは、演
算処理装置１２ｂの演算結果である駆動デューティ制御
信号ＭＳ及び発電デューティ制御信号ＧＳと直結クラッ
チ制御信号ＣＳとをモータ／発電機駆動回路７及びソレ
ノイド３６ａに供給する。ちなみに、前記モータ／発電
機２では、逆起電圧を利用することにより、車両に制動
力を付与することも可能である。このモータ／発電機２
の制動トルク増加制御は、モータ／発電機２が発電機と
して作用しているときにはモータ／発電機駆動回路７の
チョッパ７ａに供給するデューティ制御信号ＤＳのデュ
ーティ比を大きくして発生する逆起電圧を増加させるこ
とにより制動トルクを増加させる。また、モータ／発電
機２が電動機として作用しているときには、デューティ
制御信号ＤＳのデューティ比を小さくして駆動トルクを
減少させることにより制動トルクを増加させる。また、
モータ／発電機２の制動トルク減少制御は、上記とは逆
に、モータ／発電機２が発電機として作用しているとき
には、デューティ制御信号ＤＳのデューティ比を小さく
して発生する逆起電力を減少させることにより制動トル
クを減少させ、モータ／発電機２が電動機として作用し
ているときには、デューティ制御信号ＤＳのデューティ
比を大きくして駆動トルクを増加させることにより制動
トルクを減少させる。

【００１８】次に、走行状態、蓄電装置の状態、車両の
操作状態に応じて前記モータ／発電機用コントローラ１
２で行われるエンジン１及びモータ／発電機２の各種の
作動状態について説明する。前述のように、本実施形態
ではアイドリングストップによって、車両の停車中にエ
ンジン１の回転が停止されている。そこで、セレクトレ
バーの操作によってドライブレンジＤを始めとする走行
レンジが選択され、或いはパーキングレンジＰやニュー
トラルレンジＮが選択されている場合でも、スロットル
開度ＴＨが“０”を越えている場合のように、エンジン
の回転始動が必要な場合には、前記モータ／発電機２を
逆回転させると、ピニオンキャリヤＣは前記ワンウエイ
クラッチＯＷＣによって逆回転できないため、エンジン
１が正方向に回転される。この状態で、燃料を噴射する
ことでエンジン１の回転が始動する。また、これに伴っ
て前記オイルポンプも駆動が開始される。

【００１９】このようにしてエンジン１の回転始動後
に、車両を発進走行させる必要がない場合、つまりフッ
トブレーキが踏み込まれているような場合には、そのエ
ンジン１の回転駆動力を利用してバッテリなどの蓄電装
置６に蓄電を行う。つまり、モータ／発電機２を発電機
として使用し、発電を行う。また、ドライブレンジＤを
始めとする走行レンジが選択され、アクセルペダルが踏
み込まれると、車両を発進させるために、直結クラッチ
３６の解放状態で、スロットル開度が大きくなるほど、
目標エンジン回転数Ｎ_EPにエンジン１の回転数を維持し
ながら、モータ／発電機２を次第に正回転させるべく、
正方向トルクを発生せしめ、これによりピニオンキャリ
ヤＣに正方向のトルクを与えて車両を発進加速させる。

【００２０】やがて、モータ／発電機２の回転数が、後
述するように所定の回転数、つまり目標エンジン回転数
Ｎ_EPに維持されているエンジンの回転数に一致又はほぼ
一致したら、前記直結クラッチ３６を締結し、エンジン
１とモータ／発電機２とを直結して車両を走行する。直
結クラッチ締結後の走行状態においては、通常、モータ
／発電機２はトルクを発生せず、所謂フリーな状態にし
て、エンジン１でのみトルクを発生して走行する。但
し、アクセルペダルの踏込み量が大きい状態で、且つ蓄
電装置６の蓄電量が十分な場合には、モータ／発電機２
がトルクを発生し、エンジン１のアシストを行うことも
可能である。

【００２１】このような加速走行状態に対して、車両が
減速状態にある、所謂エンジンブレーキの効きが期待さ
れる状況では、前記直結クラッチ３６を締結したまま
で、モータ／発電機２を発電機として用い、駆動輪５か
ら入力される路面反力トルクに対し、負の方向のトルク
を発生させて、本来のエンジンブレーキの代わりに或い
はそれに加えて制動力を強める。

【００２２】次に、前記モータ／発電機用コントローラ
１２で行われる通常走行での目標モータ／発電機トルク
及び目標エンジントルクの設定のための演算処理につい
て、図３を用いて説明する。図３は、演算処理の内容を
ブロック化したものである。この演算処理では、前記イ
ンヒビタスイッチ１０からのレンジ信号ＲＳから要求ギ
ヤ段が得られるから、そのギヤ段に応じた目標変速比を
用い、それを車速に乗じ、更に二次減速比（最終減速
比）を乗じたものを、タイヤ転がり動半径で除して変速
装置入力軸目標回転数が得られる。前記直結クラッチ３
６が締結されている場合には、エンジン１、モータ／発
電機２、手動変速装置４の入力軸を直結状態に維持して
いるので、変速装置入力軸実回転数はエンジン回転数Ｎ
_E又はモータ／発電機回転数Ｎ_M/Gと同じであり、これ
を前記変速装置入力軸目標回転数から減じて変速装置入
力軸回転数差を得る。

【００２３】この変速装置入力軸回転数差に対し、ＰＩ
Ｄ制御、即ち比例・積分・微分制御の各ゲインを乗じ
て、変速装置入力軸目標トルクを得る。この変速装置入
力軸目標トルクから、前記推定エンジントルクを減じた
ものが目標モータ／発電機トルクになるから、この目標
モータ／発電機トルクを指令値として出力する。推定エ
ンジントルクは、周知のように、エンジン回転数Ｎ_Eを
変数とし、スロットル開度ＴＶＯをパラメータとするマ
ップ検索などによって算出することができる。一方、前
記変速装置入力軸回転数差に対し、個別のＰＩＤ制御の
各ゲインを乗じて、目標エンジントルクを得ることも可
能であるので、エンジントルクを制御可能である場合に
は、それを指令値として出力する。

【００２４】次に、前記モータ／発電機用コントローラ
１２内で行われる数ある演算処理のうちから、エンジン
回転始動時に行われる演算処理について、図４のフロー
チャートを伴って説明する。この演算処理は、前記モー
タ／発電機用コントローラ１２内の演算処理装置１２ｂ
で、所定制御時間ΔＴ毎のタイマ割込によって行われ
る。また、このフローチャートでは特に通信のステップ
を設けていないが、必要な情報やプログラムは随時入力
インターフェース１２ａを介して外部や記憶装置１２ｃ
から読込まれ、演算処理中の情報は随時記憶装置１２ｃ
に記憶される。また、演算処理中の直結移行フラグ
Ｆ₃、エンジン完爆フラグＦ₂、エンジン低回転フラグ
Ｆ₁は何れもエンジン停止でリセットされる。

【００２５】この演算処理では、まずステップＳ１で、
直結移行フラグＦ₃が“０”のリセット状態であるか否
かを判定し、当該直結移行フラグＦ₃がリセット状態で
ある場合にはステップＳ２に移行し、そうでない場合に
はメインプログラムに復帰する。前記ステップＳ２で
は、エンジン完爆フラグＦ₂が“０”のリセット状態で
あるか否かを判定し、当該エンジン完爆フラグＦ₂がリ
セット状態である場合にはステップＳ３に移行し、そう
でない場合にはステップＳ１３に移行する。

【００２６】前記ステップＳ３では、エンジン低回転フ
ラグＦ₁が“０”のリセット状態であるか否かを判定
し、当該エンジン低回転フラグＦ₁がリセット状態であ
る場合にはステップＳ４に移行し、そうでない場合には
ステップＳ８に移行する。前記ステップＳ４では、同ス
テップ内で行われる個別の演算処理に従って、例えばブ
レーキペダルの踏込みが解除され且つアクセルペダルが
踏込まれているとか、前記スロットル開度センサ１１の
スロットル開度検出値ＴＨが所定値以上であるとか、或
いは前記蓄電装置６の容量が低減しているなどから、エ
ンジン回転始動が必要か否かを判定し、エンジン回転始
動が必要な場合にはステップＳ５に移行し、そうでない
場合にはメインプログラムに復帰する。

【００２７】前記ステップＳ５では、同ステップ内で行
われる個別の演算処理に従って、モータ／発電機２を、
例えば最大発生トルクＴ_M/GMAXに設定された所定大トル
クＴ _M/G-Hi0の指令値で逆回転制御してからステップＳ
６に移行する。前記ステップＳ６では、前記エンジン回
転数センサ８で検出されたエンジン回転数検出値Ｎ
_Eが、例えば６００ｒｐｍ程度、つまりエンジン１がフ
リクショントルクに抗して回転できる程度の所定低回転
数Ｎ_E0以上であるか否かを判定し、当該エンジン回転数
検出値Ｎ_Eが所定低回転数Ｎ_E0以上である場合にはステ
ップＳ７に移行し、そうでない場合にはメインプログラ
ムに復帰する。

【００２８】前記ステップＳ７では、前記エンジン低回
転フラグＦ₁を“１”にセットしてから前記ステップＳ
９に移行する。前記ステップＳ９では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、モータ／発電機２
を、前記所定大トルクＴ_M/G-Hi0より小さく且つエンジ
ン１のフリクショントルク程度に設定された所定小トル
クＴ_M/G-LO0の指令値で逆回転制御してからステップＳ
１０に移行する。

【００２９】前記ステップＳ１０では、前記エンジン用
コントローラＥＣに向けて点火指令を出力してからステ
ップＳ１１に移行する。前記ステップＳ１１では、同ス
テップ内で行われる個別の演算処理に従って、例えばエ
ンジン回転数Ｎ_Eが、回転開始後にしか達成し得ない所
定高回転Ｎ_E1以上であるか否か等の判定により、エンジ
ン１の完爆が確認されたか否かを判定し、エンジン完爆
確認した場合にはステップＳ１２に移行し、そうでない
場合にはメインプログラムに復帰する。なお、完爆と
は、エンジン内での点火が安定し、自身の回転慣性で回
転し続けることができる状態を意味する。

【００３０】前記ステップＳ１２では、前記エンジン完
爆フラグＦ₂を“１”にセットしてから前記ステップＳ
１３に移行する。前記ステップＳ１３では、同ステップ
内で行われる個別の演算処理に従って、モータ／発電機
２を正回転化する制御、つまりモータ／発電機２を正方
向のトルクで駆動する制御を行ってからステップＳ１４
に移行する。

【００３１】前記ステップＳ１４では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、前記エンジン回転数
センサ８で検出したエンジン回転数検出値Ｎ_Eとモータ
／発電機回転数センサ９で検出したモータ／発電機回転
数検出値Ｎ_M/Gとが同等か又はほぼ同等であるか否かを
判定し、当該エンジン回転数検出値Ｎ_Eとモータ／発電
機回転数検出値Ｎ_M/Gとが同等又はほぼ同等である場合
にはステップＳ１５に移行し、そうでない場合にはメイ
ンプログラムに復帰する。

【００３２】前記ステップＳ１５では、前記直結移行フ
ラグＦ₁を“１”にセットしてからメインプログラムに
復帰する。次に、前記図４の演算処理の作用について、
図５の共線図と図６のタイミングチャートを用いて説明
する。なお、図６に示すＮ_Cは、変速比が固定されてい
る車両発進時にあって車速と等価な出力回転数（キャリ
ア回転数）を示す。

【００３３】この演算処理によれば、例えば時刻ｔ₀₀で
エンジン１の回転が停止しており（各フラグはリセット
されている）、その後、時刻ｔ₀₁で、例えば運転者がア
クセルペダルを踏込むなどして発進の意思が明確になる
と、図４の演算処理のステップＳ１〜ステップＳ３を経
て、ステップＳ４でエンジンの回転始動必要と判定して
ステップＳ５以後に移行する。このステップＳ５では、
モータ／発電機２を、例えば最大発生トルクＴ_M/GMAXに
設定された所定大トルクＴ_M/G-Hi0（図では−Ｔ
_M/G-Hi0）の指令値で逆回転制御するため、図５ａのよ
うに、負の方向のモータ／発電機駆動トルクがエンジン
のフリクショントルク（括弧内）より大きくなり、同図
５ｂのようにエンジン１が正方向に回転し始める。な
お、図６で負の方向に発生しているエンジントルクがエ
ンジン１のフリクショントルクである。但し、このとき
には、未だエンジン回転数Ｎ_Eが所定低回転数Ｎ_E0未満
であるため、図４の演算処理はステップＳ６からメイン
プログラムに復帰してしまう。

【００３４】このようなモータ／発電機２の所定大トル
クＴ_M/G-Hi0の指令値による逆回転制御が継続される
と、エンジン回転数Ｎ_Eが次第に大きくなり、時刻ｔ₀₂
で所定低回転数Ｎ_E0以上となった。そのため、図４の演
算処理ではステップＳ６からステップＳ７に移行して、
エンジン低回転フラグＦ₁がセットされ、これ以後は同
演算処理のステップＳ３からステップＳ８に移行するフ
ローが繰り返される。なお、エンジン回転数Ｎ_Eが所定
低回転数Ｎ_E0に達するまで、モータ／発電機２が最大発
生トルクＴ_M/GMAXと同程度の前記所定大トルクＴ
_M/G-Hi0を発生し、エンジン１を駆動することで、その
間の所要時間を短縮することができる。

【００３５】また、これに続くステップＳ９では、図５
ｃに示すように、モータ／発電機２を、例えばエンジン
１のフリクショントルクと同程度に設定された所定小ト
ルクＴ_M/G-LO0（図では−Ｔ_M/G-LO0）の指令値で逆回
転制御する。従って、前記時刻ｔ₀₂以後、エンジン１は
正方向に、モータ／発電機２は負方向に、夫々、少し増
速するものの、例えばエンジン回転数Ｎ_Eに関しては、
やがて前記所定低回転数Ｎ_E0より少し大きな回転数で安
定する。このように、モータ／発電機２を比較的小さな
所定小トルクＴ_M/G-LO0の指令値で逆回転し、エンジン
１を、前記フリクショントルクに抗して回転する所定低
回転数Ｎ_E0又はそれより少し大きい回転数で安定して回
転させながら、次のステップＳ１０でエンジンの点火指
令を出力する。これにより、エンジン１が点火し、回転
が始動されるはずであるが、点火指令が出力されたから
といって、常に、即座に回転が始動するわけではなく、
この場合も、時刻ｔ₀₂直後にはエンジン１は未だ回転始
動していない（エンジントルクＴ_Eが立ち上がっていな
い）。そのため、前記時刻ｔ₀₂以後は、ステップＳ１１
でエンジン１の完爆が確認されるまで、メインプログラ
ムに復帰するフローが繰り返される。なお、エンジン１
の回転が始動するまでは、モータ／発電機２は所定小ト
ルクＴ_M/G-LO0で駆動されるので、消費電力を抑制する
ことができる。

【００３６】その後、時刻ｔ₀₃でエンジン１が点火し、
回転が始動されると、図６に示すように、エンジントル
クＴ_Eが立ち上がると共に、エンジン回転数Ｎ_Eが増速
する。このときのエンジントルクとモータ／発電機トル
クとは、図５ｄのように両者とも、エンジン回転数を増
速せしめる方向であるが、モータ／発電機トルクは小さ
な値をとっているため、これによるエンジン回転数の吹
け上がりへの影響は小さい。やがて、時刻ｔ₀₄でエンジ
ン回転数Ｎ_Eが前記所定高回転数Ｎ_E1以上になると、図
４の演算処理のステップＳ１１でエンジン１の完爆が確
認され、同ステップＳ１２に移行してエンジン完爆フラ
グＦ₂がセットされるので、これ以後は前記ステップＳ
２からステップＳ１３に移行するフローが繰り返され
る。

【００３７】そして、次のステップＳ１３では、モータ
／発電機２をエンジン１と同期して直結クラッチ３６を
直結するために、当該モータ／発電機２の正回転化制
御、つまり図５ｅに示すようにモータ／発電機トルクを
正方向に変換して正トルク駆動制御を行う。この制御で
は、図６に示すように、エンジン回転数Ｎ_Eが前記所定
高回転数Ｎ（第２所定回転数）_E1となった時刻ｔ₀₄以降
は、例えばエンジントルクを基に算出された、エンジン
回転数Ｎ_Eとモータ／発電機回転数Ｎ_M/Gとを近づけて
同期させることが可能なモータ／発電機トルクに、一次
遅れ、或いは二次遅れといった遅れ成分を加えたモータ
／発電機トルクの指令値に切り換える。これにより、エ
ンジンの完爆判定直後では、モータ／発電機トルクＴ
_M/GはエンジントルクＴ _Eよりも小さな値をとり、モー
タ／発電機回転数Ｎ_M/Gが負方向に増大するため、車両
駆動力が急激に立ち上がることに起因するショックの発
生が防止される。その後、既に正方向のエンジントルク
Ｔ_Eに抗して、モータ／発電機トルクＴ_M/ _Gが負方向か
ら変化して正方向に移行する時刻ｔ₀₅から車両駆動力が
生じ、図５ｆに示すように出力回転数Ｎ_Cが正値とな
り、車速が次第に増速する（但し、ここでは考え方を簡
単にするためにイナーシャの影響は無視している）。

【００３８】以上に示した制御により、エンジンの完爆
判定を低回転数で誤りなく確実に行うことができるの
で、エンジン回転始動時のエンジン回転数Ｎ_E及びモー
タ／発電機回転数Ｎ_M/Gの過度な増大を抑制することが
できる。従って、エンジン回転数Ｎ_Eとモータ／発電機
回転数Ｎ_M/Gとを同期させるまでの時間を短縮すると共
に、それらの同期回転数を低く抑えることができ、充放
電効率に起因するエネルギ損失を小さくすることができ
る。また、モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gの増大を抑制す
ることで消費電力を抑制することができるため、モータ
／発電機２、インバータ７ｂ、蓄電装置６などのシステ
ムの小型化が可能となり、コストダウンにつながる。更
に、前記所定大トルクＴ_M/G-Hi0をモータ／発電機２の
最大発生トルクとしているため、エンジン点火までの時
間を短縮することができ、車両を速やかに発進させるこ
とができる。

【００３９】このように、エンジン回転数Ｎ_Eとモータ
／発電機回転数Ｎ_M/Gとは大きく異なる状態において、
図４の演算処理ではステップＳ１４からメインプログラ
ムに復帰して、以上のフローを繰り返す。その後、エン
ジン回転数Ｎ_Eは、燃費が低下しないようにエンジンコ
ントローラＥＣによってほぼ一定の値に保持され、その
一方で、車速、即ち出力回転数Ｎ _Cが次第に増速するこ
とから、モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gも次第に負値から
正値に転じ、更に増速し、時刻ｔ₀₆でエンジン回転数Ｎ
_Eとモータ／発電機回転数Ｎ_M/Gが同等又はほぼ同等に
なると、図５ｇに示すように直結クラッチ３６を完全締
結して両者を同期化すると共に、図４の演算処理ではス
テップＳ１４からステップＳ１５に移行して直結移行フ
ラグＦ₃がセットされるため、これ以後、図４の演算処
理が開始されても、ステップＳ１からメインプログラム
に直接復帰してしまい、エンジン回転始動のための処理
は行われない。

【００４０】これに対して、図７は、本発明との比較例
のエンジン回転始動の演算処理によるタイミングチャー
トを示している。この演算処理では、時刻ｔ₁₀で回転停
止状態にあるエンジンを、時刻ｔ₁₁で回転始動させるた
めに、モータ／発電機を最大発生トルクＴ_M/GMAXの指令
値で逆回転制御し、時刻ｔ₁₂でエンジンが回転始動し、
エンジン回転数Ｎ_Eが前記所定高回転数Ｎ_E1となった時
刻ｔ₁₃でモータ／発電機トルクＴ_M/Gの指令値を正値化
し、エンジン回転数Ｎ_Eとモータ／発電機回転数Ｎ_M/G
とが同等又はほぼ同等となった時刻ｔ₁₅で直結クラッチ
を完全締結してエンジンとモータ／発電機とを同期化し
たものである。モータ／発電機を逆回転してエンジンが
回転始動した後は、前述のようにエンジンとモータ／発
電機とを同期させて直結する必要があるため、モータ／
発電機のトルクを正方向に転換するが、確実にエンジン
を完爆させた上で転換しないとエンストする恐れがある
ため、モータ／発電機はエンジンが確実に完爆したと判
断される見込み回転数に達するまで、エンジンをクラン
キングしなければならない。この見込み回転数は、モー
タ／発電機の正方向トルクがエンジン回転数を引き下げ
る方向に作用するため、エンストの危険を回避するため
に、低回転に設定することができない。従って、エンジ
ンは完爆した後も、しばらくの間、モータ／発電機の大
トルクによって吹き上がり方向へ後押しされる形とな
り、その後にモータ／発電機トルクの反転を行うことに
なるので、エンジン回転数は過剰に吹け上がることにな
る。そして、当然のことながら、遊星歯車機構を介して
連結されているモータ／発電機も負方向に吹け上がる
（増速される）ことになる。その状態から、モータ／発
電機に正方向のトルクを発生させて、車両駆動力を滑ら
かに発生させながら、モータ／発電機回転数をエンジン
回転数に近づけて同期させる場合、同期回転数も同様に
大きな値となる。そして、充放電効率が１００％でない
限り、モータ／発電機の正回転、逆回転何れの場合にお
いても、回転数の絶対値のより大きな領域におけるエネ
ルギ損失はより大きくなる。

【００４１】また、モータ／発電機が逆回転している間
は発電することになり、モータ／発電機回転数が負方向
に増大するほど発電量が増すが、この際、使用するモー
タ／発電機、インバータ、蓄電装置の何れかの能力によ
って決定される限界値以上には発電した電力を吸収する
ことができず、即ち発電負荷が頭打ちになるため、エン
ジン回転始動時に限界値を越えてエンジンが吹け上がる
ような、例えばアクセル開度が大きいような場合には、
より吹け上がり傾向が増すことになる。

【００４２】更に、モータ／発電機が正方向のトルクを
発生してエンジンと回転を同期させる際にも、前記発電
時と同様の限界値が存在し、モータ／発電機回転数が増
大して、これを越えた場合、同期までの所要時間が延
び、より同期回転数が大きくなることになり、充放電効
率に起因するエネルギ損失が増加することになる。ま
た、最悪の場合、エンジントルクに対してモータ／発電
機トルクが不足し、同期できないこともあり得る。別の
比較例として、モータ／発電機トルクを正方向に転換し
た際に、より大きなモータ／発電機トルクを発生するこ
とで速やかにエンジン回転数を引き下げ、モータ／発電
機回転数と同期させればよいのであるが、反面で、車両
の急発進、同期時直結クラッチ締結によるショックの発
生が懸念される。また、車両発進時、エンジン始動直後
のオーバシュートが重なると、よりショックが悪化する
可能性もある。更に、別の比較例として、より限界値の
高いモータ／発電機、インバータ、蓄電装置を用いるこ
とが有効であるが、同然のことながら、コストアップや
大型化につながる。

【００４３】次に、本発明のパラレルハイブリッド車両
の第２実施形態について説明する。本実施形態の主要な
構成要件は、前記第１実施形態と同様である。この実施
形態では、前記第１実施形態の図４の演算処理のステッ
プＳ９で、同ステップＳ１１で完爆判定するまでの間、
エンジンのフリクショントルクに釣り合う一定の所定小
トルクＴ_M/G-LO0を指令値としてモータ／発電機２を逆
回転させる代わりに、図８に示すように、前記所定小ト
ルクＴ_M/G-LO0から所定勾配で次第に負方向（クランキ
ング力が増す方向）に増大させた指令値でモータ／発電
機２を逆回転させる。つまり、エンジン回転数Ｎ_Eが所
定低回転数Ｎ_E0以上となった時刻ｔ₀₂で、モータ／発電
機２を、一旦、前記エンジンフリクショントルクに釣り
合う負方向の所定小トルクＴ_M/G-LO0の指令値で逆回転
し、その後、エンジン１の完爆が確認されるまで、即ち
エンジン回転数Ｎ_Eが前記所定高回転数Ｎ_E1となるま
で、モータ／発電機トルクＴ_M/Gの指令値を負方向に微
小トルクで増大する。これによって、エンジン１の状態
によってエンジンフリクショントルクが変化しても、エ
ンジン回転数Ｎ_Eが小さくなってエンジン１を回転始動
できないという事態を回避することができる。

【００４４】また、これに代えて、エンジン回転数Ｎ_E
が前記所定低回転数Ｎ_E0以上となった後、例えば検出さ
れるエンジン回転数Ｎ_Eが小さくなったら、モータ／発
電機トルクＴ_M/Gの指令値を負方向に増大して、エンジ
ン回転数Ｎ_Eが前記所定高回転数Ｎ_E1まで増大しない程
度の微小トルクでエンジン回転数Ｎ_Eを増速し、エンジ
ン回転数Ｎ_Eを前記所定低回転数Ｎ_E0以上、所定高回転
数Ｎ_E1未満に保つようにしてもよい。

【００４５】なお、前記各実施形態では、前記直結クラ
ッチが遊星歯車機構のサンギヤとキャリアとの間に介装
されているが、この直結クラッチは、遊星歯車機構の３
要素のうちの２要素間に介装されていればよく、例えば
キャリアとリングギヤ間に介装させてもよい。また、前
記各実施形態では、エンジンの完爆（エンジンが自立回
転可能）状態となったら、正トルク駆動制御において目
標モータ／発電機トルクに一次又は二次遅れといった遅
れ成分を加えて立ち上げているが、これに限定されるも
のではない。

【００４６】また、前記各実施形態では、コントローラ
にマイクロコンピュータを用いた場合について説明した
が、これに代えて各種の演算回路を使用することも可能
である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係るパラレルハイブリッド車両によれば、エンジ
ンの回転が停止している状態から当該エンジンの回転数
が第１所定回転数になるまで、電動発電機を負方向の所
定大トルクで回転し、エンジンの回転数が第１所定回転
数になってから、電動発電機を、前記所定大トルクより
小さく且つエンジンのフリクショントルクと同等又はほ
ぼ同等の負方向の所定小トルクで回転する構成としたた
め、前記第１所定回転数を、フリクショントルクに抗し
てエンジンが回転できる程度の回転数に設定し、前記電
動発電機が所定小トルクで回転しているときに、エンジ
ンに点火して回転始動するようにすれば、エンジン及び
電動発電機の回転数の増大を抑制することができ、その
後、電動発電機トルクを判定してエンジン回転数と電動
発電機回転数とをどうきさせるまでの車両発進時におけ
るエネルギ損失を抑制することができる。また、電動発
電機の回転数の増大が抑制されることで最大電力が抑制
され、電動発電機、インバータ、蓄電装置などのシステ
ムの小型化が可能となり、コストダウンにつながる。

【００４８】また、本発明のうち請求項２に係るパラレ
ルハイブリッド車両によれば、エンジンを点火後、エン
ジン回転数が第１所定回転数より大きい第２所定回転数
となるまでは負方向の所定小トルクの指令値で電動発電
機を回転し、エンジン回転数が第２所定回転数となって
からは、エンジン回転数と電動発電機回転数とが同期す
るようにエンジントルクに基づいて算出されたトルク指
令値で電動発電機を回転する構成としたことにより、エ
ンジン完爆判定後の初期においては電動発電機トルクは
エンジントルクよりも小さな値となり、電動発電機回転
数が負方向に増大するため、車両駆動力が急激に立ち上
がることに起因するショックの発生を防止することがで
きる。

【００４９】また、本発明のうち請求項３に係るパラレ
ルハイブリッド車両によれば、電動発電機の最大発生ト
ルクを負方向の所定大トルクに設定することにより、エ
ンジン点火までの所要時間を短くすることができ、より
車両の発進を速やかに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパラレルハイブリッド車両の一実施形
態を示す概略構成図である。

【図２】図１のパラレルハイブリッド車両の模式図であ
る。

【図３】図１のモータ／発電機用コントローラで行われ
る通常のトルク制御のための演算処理を示すブロック図
である。

【図４】図１のモータ／発電機用コントローラで行われ
るエンジン回転始動のための演算処理のフローチャート
である。

【図５】図４の演算処理によるモータ／発電機、出力、
エンジンの共線図である。

【図６】図４の演算処理によるエンジン回転始動時のタ
イミングチャートである。

【図７】比較例の演算処理によるエンジン回転始動時の
タイミングチャートである。

【図８】本発明のパラレルハイブリッド車両の第２実施
形態を示すエンジン回転始動時のタイミングチャートで
ある。

【符号の説明】

１はエンジン２はモータ／発電機（電動発電機）３は差動装置４は変速装置５は駆動輪６は蓄電装置７はモータ／発電機駆動回路８はエンジン回転数センサ９はモータ／発電機回転数センサ１０はインヒビタスイッチ１１はスロットル開度センサ１２はモータ／発電機用コントローラ１３はオイルポンプ１４は車速センサＳはサンギヤＲはリングギヤＣはピニオンキャリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ６０Ｋ 6/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 ＥＦターム(参考） 3D039 AA01 AA02 AA03 AA04 AB27 AC03 AC06 AC21 AC32 AD06 AD11 3G093 AA01 AA04 AA07 BA02 BA14 BA19 BA21 CA01 DA00 DA01 DA05 DA06 DA09 DB05 DB10 DB11 EA02 EA03 EA09 EB08 EC02 FA04 FA05 FA06 FA11 FB03 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI21 PI24 PI29 PU09 PU23 PU25 PV03 PV09 QE01 QN06 RB21 RE01 SE03 SE05 TB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、発電機及び電動機の両機能
を備えた電動発電機と、変速装置と、第１軸に前記エン
ジンの出力軸が接続され、且つ第２軸に前記電動発電機
の出力軸が接続され、且つ第３軸に前記変速装置の入力
軸が接続された差動装置と、少なくとも前記電動発電機
の運転状態を制御する制御手段とを備え、前記制御手段
は、前記エンジンの回転が停止している状態で、車両を
駆動する方向を正方向としたとき、電動発電機を負方向
に回転させてエンジンの回転可能なパラレルハイブリッ
ド車両において、前記制御手段は、前記エンジンの回転
が停止している状態から当該エンジンの回転数が第１所
定回転数になるまで、前記電動発電機を負方向の所定大
トルクの指令値で回転し、エンジンの回転数が前記第１
所定回転数になってから、前記電動発電機を、前記所定
大トルクより小さく且つエンジンのフリクショントルク
と同等又はほぼ同等の負方向の所定小トルクの指令値で
回転することを特徴とするパラレルハイブリッド車両。
【請求項２】前記制御手段は、エンジンに点火後、エ
ンジンの回転数が前記第１所定回転数より大きい第２所
定回転数となるまで、前記電動発電機を負方向の所定小
トルクの指令値で回転し、エンジンの回転数が前記第２
所定回転数となってからは、エンジンの回転数と電動発
電機の回転数とが同期可能となるようにエンジンのトル
クに基づいて算出されたトルクに所定遅れ成分を加えた
トルク指令値で前記電動発電機を回転することを特徴と
する請求項１に記載のパラレルハイブリッド車両。
【請求項３】前記所定大トルクは、電動発電機の最大
発生トルクであることを特徴とする請求項１又は２に記
載のパラレルハイブリッド車両。