JP2002213266A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

車両の駆動力制御装置

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JP2002213266A JP2001007390A JP2001007390A JP2002213266A JP 2002213266 A JP2002213266 A JP 2002213266A JP 2001007390 A JP2001007390 A JP 2001007390A JP 2001007390 A JP2001007390 A JP 2001007390A JP 2002213266 A JP2002213266 A JP 2002213266A
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良三 平工
Masaru Sakakibara
賢 榊原
Tsuneaki Harada
秩章巨 原田
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飛鳥 五月女
Takashi Nakazawa
孝志 中沢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ４輪駆動のハイブリッド車両を簡易な構成で
実現するとともに、回生量を増大しながらも最適なエン
ジンブレーキを実現することを目的とする。 【解決手段】 エンジン２と有段の自動変速機５との間
に介装されたモータジェネレータ４と、自動変速機５に
連結された後輪７と、モータジェネレータ１に連結され
た前輪１７と、モータジェネレータ１、４によって充電
されるバッテリ８と、車両の運転状態とバッテリ８の充
電状態に応じて、エンジン２と第１モータジェネレータ
４の駆動力を制御するとともに、バッテリ８またはモー
タジェネレータ４の発電によってモータジェネレータ１
を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関とモータ
ジェネレータ及び自動変速機を組み合わせたハイブリッ
ド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から排気エミッションを低減するた
め、エンジンとモータジェネレータを組み合わせて、い
ずれか一方または双方の駆動力により走行するハイブリ
ッド車両が知られており、例えば、特開平１０−２４６
１３４号公報などが知られている。
【０００３】これは、エンジンと自動変速機にモータジ
ェネレータを組み合わせるとともに、センターディファ
レンシャルギアを設けて４輪駆動車両を構成したもので
ある。
【０００４】モータジェネレータで回生を行う際には、
自動変速機のフォワードクラッチを解放して、モータジ
ェネレータからの回生量を増大させる技術が開示されて
いる。
【０００５】さらに、上記従来例の第２実施例において
は、回生の際にフォワードクラッチを締結したまま燃料
カットを行うとともに、スロットルを全開にしてエンジ
ンのフリクションを低減する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、自動変速機のフォワードクラッチを解
放して回生を行うため、回生中はエンジン単体で回転を
維持する必要があるため燃料カットを実施することがで
きず、エンジンがアイドル回転数を維持するための燃料
供給が必要となってしまい、回生量の増大は達成できる
ものの、燃費が低下する場合があった。
【０００７】一方、フォワードクラッチを締結したまま
燃料カットを行って回生を行う場合では、車両に加わる
エンジンブレーキ力は、エンジンを駆動するトルクと、
モータジェネレータを駆動するトルクの両方が作用する
ため、適切なエンジンブレーキ力に制御するのが難しい
という問題があり、さらに、エンジンと駆動輪の間の動
力伝達経路をつないだままで減速を行うため、自動変速
機の入力軸回転数がエンジンのアイドル回転数未満とな
るような極低車速まで回生を行うことができないという
問題がある。
【０００８】また、上記従来例のように、機械的なセン
ターディファレンシャルギアを用いて４輪駆動のハイブ
リッド車両を構成すると、構成が複雑になるという問題
があった。
【０００９】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、４輪駆動のハイブリッド車両を簡易な構成
で実現するとともに、回生量を増大しながらも最適なエ
ンジンブレーキを実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、第１の駆
動軸と第２の駆動軸とを備えた車両において、エンジン
と自動変速機との間に介装された第１のモータジェネレ
ータと、前記自動変速機に連結された前記第１の駆動軸
と、第２のモータジェネレータに連結された前記第２の
駆動軸と、前記第１または第２モータジェネレータによ
って充電されるバッテリと、車両の運転状態とバッテリ
の充電状態に応じて、前記エンジンと第１モータジェネ
レータの駆動力を制御するとともに、前記バッテリまた
は第１モータジェネレータの発電によって第２モータジ
ェネレータを駆動する駆動力制御手段とを備える。
【００１１】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記自動変速機は、エンジンブレーキ側のトルク
を選択的に伝達、遮断する摩擦締結要素を有し、前記駆
動力制御手段は、アクセルペダルの操作量を検出するア
クセルペダル操作量検出手段とを有し、前記アクセルペ
ダルが解放されたときには、バッテリの充電状態に応じ
て前記摩擦締結要素を解放するとともに、前記第２モー
タジェネレータによって回生を行う。
【００１２】また、第３の発明は、前記第２の発明にお
いて、前記駆動力制御手段は、アクセルペダルが解放さ
れ、第２モータジェネレータによる回生が行われている
間、前記第１モータジェネレータによりエンジンを回転
させる。
【００１３】また、第４の発明は、前記第２または第３
の発明において、前記駆動力制御手段は、バッテリの充
電状態が飽和状態のときには、前記摩擦締結要素を締結
するとともに、エンジンブレーキを作用させる。
【００１４】また、第５の発明は、前記第１ないし第４
の発明のいずれかひとつにおいて、前記摩擦締結要素
は、エンジンブレーキ作動制御用摩擦締結要素であっ
て、ワンウェイクラッチと並列的に配置される。
【００１５】また、第６の発明は、前記第５の発明の発
明において、前記駆動力制御手段は、運転状態に応じた
自動変速機の変速段が、エンジンブレーキ側のトルクが
前記エンジンブレーキ作動制御用摩擦締結要素を通過し
ない変速段に設定されたときには、高速側の変速段へア
ップシフトさせる。
【００１６】また、第７の発明は、前記第１ないし第６
の発明のいずれかひとつにおいて、前記駆動力制御手段
は、エンジンの出力トルクを検出するエンジントルク検
出手段と、第１モータジェネレータが発生または消費す
るトルクを検出する第１モータジェネレータトルク検出
手段と、これらのトルクに基づいて自動変速機の入力ト
ルクを演算する入力トルク演算手段と、この入力トルク
をエンジンのみで発生するときのアクセルペダル操作量
相当値に基づいて自動変速機の変速制御を行う。
【００１７】
【発明の効果】したがって、第１の発明は、エンジンと
自動変速機の間に第１モータジェネレータを介装し、自
動変速機に連結された第１の駆動軸を設け、第２のモー
タジェネレータに連結された第２の駆動軸とを設けるこ
とで、ハイブリッド式の４輪駆動車両を構成でき、セン
ターディファレンシャルギアなどの複雑な駆動力分配機
構を設ける必要がないので、構成を簡易にすることがで
き、製造コストの上昇を抑制できる。
【００１８】また、エンジンに連結された第１モータジ
ェネレータの発電によっても、第２モータジェネレータ
を駆動できるため、バッテリの充電量が低いときであっ
ても、４輪駆動走行を行うことができる。
【００１９】また、第２の発明は、アクセルペダルが解
放状態となってバッテリの充電状態が充電可能であれ
ば、第２駆動軸と連結された第２モータジェネレータに
よって回生を行う一方、第１駆動軸と連結された自動変
速機は、予め設定した摩擦締結要素（例えば、エンジン
ブレーキ作動制御用摩擦締結要素）を解放することで、
第１モータジェネレータにエンジンブレーキトルクが加
わるのを遮断でき、このとき、エンジンを第１モータジ
ェネレータで駆動（空転）させておき、例えば、燃料噴
射カットを行うことにより、大きな回生量を得ながらも
燃費性能の向上を図ることができる。
【００２０】さらに、第２駆動軸と連結された第２モー
タジェネレータによって回生を行い、エンジンブレーキ
側のトルク第２モータジェネレータの発電によって発生
させるので、エンジンブレーキトルクが自動変速機のシ
フト位置または変速段の影響を受けることがなくなっ
て、最適なエンジンブレーキとなるように任意に制御で
きるという利点がある。
【００２１】また、第３の発明は、アクセルペダルが解
放状態となってバッテリの充電状態が充電可能であれ
ば、第２駆動軸と連結された第２モータジェネレータに
よって回生を行い、エンジンブレーキ側のトルク第２モ
ータジェネレータの発電によって発生させるので、回生
中では、予め設定した摩擦締結要素を解放して、第１モ
ータジェネレータでエンジンを回転させておくようにし
たため、エンジン回転数が再始動を考慮した任意の回転
数に設定でき、再始動を容易かつ円滑に行えるととも
に、第２モータジェネレータによる回生は、エンジンス
トールの心配がないので、極低速まで回生を行いながら
燃料噴射カットを実行できるため、燃費性能を向上でき
る。
【００２２】また、第４の発明は、バッテリの充電量が
飽和状態であれば、摩擦締結要素を締結して通常のエン
ジンブレーキを作動させて回生を中止するようにしたの
で、エンジンブレーキの確保とバッテリの過充電を防止
できる。
【００２３】また、第５の発明は、摩擦締結要素を、自
動変速機に従来から配設されて、ワンウェイクラッチと
並列的に配置されたエンジンブレーキ作動制御用摩擦締
結要素としたので、ハイブリッド車両を構成するにあた
って、電磁クラッチなどの特別なクラッチを設ける必要
がなくなって、既存の自動変速機を流用することで、製
造コストを大幅に低減できるのである。
【００２４】また、第６の発明は、予め設定したエンジ
ンブレーキ作動制御用の摩擦締結要素でエンジンブレー
キ側のトルクを遮断できない変速段またはシフト位置で
回生を行う際には、高速側へアップシフトさせておくこ
とで、第２モータジェネレータによる回生量を増大させ
ながらエンジンブレーキが過大になるのを防止できる。
【００２５】また、第７の発明は、エンジンの出力トル
クと、第１モータジェネレータが発生または消費するト
ルクに基づいて、自動変速機の入力トルクを求め、この
入力トルクをエンジンのみで発生するときのアクセルペ
ダル操作量相当値に基づいて自動変速機の変速制御を行
うようにしたため、従来の自動変速機の変速マップなど
を流用して、容易にハイブリッド車両を構成することが
でき、製造コストの上昇を抑制できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。
【００２７】図１は、本発明を適用可能なハイブリッド
車両の一例を示し、エンジンまたはモータジェネレータ
のいずれか一方、または、双方の駆動力を用いて走行す
るものである。
【００２８】図１に示す車両のパワートレーンは、エン
ジン２と自動変速機５（図中ＡＴ）との間にモータジェ
ネレータ４（図中Ｍ／Ｇ１）が連結され、自動変速機５
の出力軸に連結されたリアディファレンシャルギア６を
介して後輪７が連結された第１の動力駆動軸に加え、モ
ータジェネレータ１（図中Ｍ／Ｇ２）と前輪１７を、フ
ロントディファレンシャルギア１６を介して連結した第
２の駆動軸から構成された４輪駆動車両である。
【００２９】エンジン２の出力軸とモータジェネレータ
４の出力軸及び自動変速機５の入力軸は互いに連結され
ている。
【００３０】このパワートレーンでは、後輪７がエンジ
ン２またはモータジェネレータ４からのトルクによって
駆動され、前輪１７がモータジェネレータ１からのとる
くによって駆動される。
【００３１】そして、減速時には、前輪１７に連結した
モータジェネレータ１と、後輪７に連結したモータジェ
ネレータ４がそれぞれ独立して電力を回生する。
【００３２】モータジェネレータ１は、前輪１７の駆動
と前輪１７からの回生を行い、モータジェネレータ４
は、車両の推進と後輪７からの回生を行うとともに、エ
ンジン２の始動と発電に用いられ、バッテリ８の充電量
が低下したときは、モータジェネレータ４の発電によっ
て充電が行われる。
【００３３】ここで、モータジェネレータ１、４は交流
機で構成され、それぞれインバータ９を介してバッテリ
８に接続されており、インバータ９はモータジェネレー
タ制御コントローラ１３によって制御される。
【００３４】また、エンジン２はエンジン制御コントロ
ーラ１１によって制御され、自動変速機５は変速制御コ
ントローラ１２によってそれぞれ制御され、これら各コ
ントローラ１１〜１３は、運転状態に応じて駆動力を決
定する駆動力制御コントローラ１０からの指令に基づい
て、それぞれ制御を行うものである。なお、エンジン制
御コントローラ１１は、所定の運転状態、例えば、アク
セルペダルの解放時などでは、基本的に燃料噴射カット
を行う。
【００３５】駆動力制御コントローラ１０は、図２に示
すように、車速センサ２１からの車速ＶＳＰ、アクセル
開度センサ２２からのアクセルペダル操作量ＡＰＳ（ま
たはスロットル開度）、エンジン回転数センサ２３から
のエンジン回転数Ｎｅ、アイドルスイッチ２４からの信
号、バッテリ充電状態センサ２５からはバッテリ８の充
電状態ＳＯＣ（State Of Charge）がそれぞれ入力され
る。
【００３６】そして、駆動力制御コントローラ１６は、
これら各センサ等からの信号に基づいて運転状態を判定
し、図２に示すように、車両の運転状態に応じた目標駆
動力を演算し、運転状態とバッテリ８の充電状態ＳＯＣ
に基づいてモータジェネレータ１、４の目標駆動力と、
エンジン２の目標駆動力を決定し、また、これら目標駆
動力を実現するための変速比（または変速段）を決定し
て、エンジン制御コントローラ１１、変速制御コントロ
ーラ１２及びモータジェネレータ制御コントローラ１３
に指令を送る。
【００３７】次に、自動変速機５は、図３に示すよう
に、３つの遊星歯車機構Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を主体にした
有段の自動変速機で、例えば、特開平１０−３０６８８
号公報などに開示されるものと同様にして、前進５段、
後退１段の自動変速機で５ある。
【００３８】図３において、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は第１〜
第３の遊星歯車機構を示し、Ｍ１、Ｍ２は連結メンバ、
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はクラッチ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４
はブレーキ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３はワンウェイクラッチ、
ＩＮは入力軸、ＯＵＴは出力軸である。
【００３９】第１遊星歯車機構Ｇ１は、第１サンギアＳ
１と、第１リングギアＲ１と、両ギアＳ１、Ｒ１に噛み
合うピニオンを支持する第１キャリヤＰＣ１から構成さ
れるシングルピニオン型である。
【００４０】第２遊星歯車機構Ｇ２は、第２サンギアＳ
２と、第２リングギアＲ２と、両ギアＳ２、Ｒ２に噛み
合うピニオンを支持する第２キャリヤＰＣ２から構成さ
れるシングルピニオン型である。
【００４１】同様に、第３遊星歯車機構Ｇ３は、第３サ
ンギアＳ３と、第３リングギアＲ３と、両ギアＳ３、Ｒ
３に噛み合うピニオンを支持する第３キャリヤＰＣ３か
ら構成されるシングルピニオン型である。
【００４２】また、第１連結メンバＭ１は、第１キャリ
ヤＰＣ１と第３リングギアＲ３とを一体的に連結するメ
ンバで、第２連結メンバＭ２は、第２リングギアＲ２と
第３キャリヤＰＣ３とを一体的に連結するメンバであ
る。
【００４３】第１クラッチＣ１は、第１リングギアＲ１
と第２リングギアＲ２とを選択的に締結、解放するクラ
ッチである。
【００４４】第２クラッチＣ２は、第２サンギアＳ２と
第３サンギアＳ３とを選択的に締結、解放するクラッチ
で、この第２クラッチＣ２には、第１ワンウェイクラッ
チＦ１が並列的に設けられている。
【００４５】第３クラッチＣ３は、第３キャリヤＰＣ３
と第３サンギアＳ３とを選択的に拘束するクラッチであ
る。
【００４６】第１ブレーキＢ１は、第２連結メンバＭ２
の回転を選択的に停止させるブレーキで、第２ブレーキ
Ｂ２は、第１サンギアＳ１の回転を選択的に停止させる
ブレーキで、この第２ブレーキＢ２には、並列に第２ワ
ンウェイクラッチＦ２が設けられている。
【００４７】第３ブレーキＢ３は、第２サンギアＳ２の
回転を選択的に停止させるブレーキで、この第３ブレー
キＢ３には、並列に第４ブレーキＢ４及び第３ワンウェ
イクラッチＦ３（ブレーキＢ４とワンウェイクラッチＦ
３は直列配置）が設けられている。
【００４８】一方、入力軸ＩＮは、第１リングギアＲ１
に連結されて、エンジンからの駆動力を図示しないトル
クコンバータを介して入力し、出力軸ＯＵＴは、第２キ
ャリヤＰＣ２に連結され、伝達されたトルクを図示しな
いファイナルギア等を介して駆動輪に伝達する。
【００４９】前記各クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びブレ
ーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４には、各変速段にて締結圧
や解放圧を作り出す油圧制御装置が接続されている。
【００５０】上記のような構成の自動変速機５では、シ
フト位置に応じて図４のマップに示すように摩擦締結要
素の締結を行い、この図４において、白丸は駆動側で動
力を伝達するために締結が必要な要素を示し、図中黒丸
は減速状態でエンジンブレーキを作用させる際や、アク
セルペダルの踏み込み量が所定値以下となってエンジン
ブレーキを作用させる際に締結が必要な要素を示す。な
お、シフト位置は、セレクトレバー（図示せず）で設定
された運転レンジと車速及びアクセルペダル操作量など
から決定されるものである。
【００５１】以下、各シフト位置における摩擦締結要素
の状態について説明する。
【００５２】＜第１速＞第１速の駆動側では、図４にお
いて、第１ワンウェイクラッチＦ１の作動または第２ク
ラッチＣ２の締結により第２サンギアＳ２と第３サンギ
アＳ３が連結され、さらに、第４ブレーキＢ４の締結と
第３ワンウェイクラッチＦ３の作動または第３ブレーキ
Ｂ３の締結により両サンギアＳ２、Ｓ３はケースに固定
される。
【００５３】したがって、駆動側の第１速では、第２ワ
ンウェイクラッチＦ２の作動により、第１サンギアＳ１
がケースに固定され、第１クラッチＣ１の解放により第
１リングギアＲ１と第２リングギアＲ２とが切り離され
る出力軸ＯＵＴの回転は、第２遊星歯車機構Ｇ２におい
て、第２リングギアＲ２の回転（第１連結メンバＭ１の
回転より低回転）と第２サンギアＳ２の固定により規定
され、入力回転が大幅に減速された第１速が得られる。
【００５４】一方、減速時にエンジンブレーキを作用さ
せる際には、図４の黒丸で示すように、上記駆動側で締
結する摩擦締結要素に加えて、第２クラッチＣ２と第２
ブレーキＢ２と第３ブレーキＢ３の締結により得られ
る。
【００５５】エンジンブレーキ作動時の第１速では、第
２ブレーキＢ２の締結により、第１サンギアＳ１がケー
スに固定され、第１クラッチＣ１の解放により第１リン
グギアＲ１と第２リングギアＲ２とが切り離される。
【００５６】＜第２速＞第２速の駆動側では、第１足の
状態から、第３クラッチＣ３を締結することにより得ら
れる。
【００５７】この第２速は、第２ワンウェイクラッチＦ
２の作動により第１サンギアＳ１がケースに固定され、
第１クラッチＣ１の解放により第１リングギアＲ１と第
２リングギアＲ２とが切り離される。また、第２クラッ
チＣ２の解放と第３クラッチＣ３の締結により、第３遊
星歯車機構Ｇ３はブロックとなって一体的に回転し、さ
らに、第４ブレーキＢ４の締結と第３ワンウェイクラッ
チＦ３の作動により第２サンギアＳ２はケースに固定さ
れる。
【００５８】したがって、出力軸ＯＵＴの回転は、第２
遊星歯車機構Ｇ２において、第２リングギアＲ２の回転
（第１連結メンバＭ１と同回転）と第２サンギアＳ２の
停止により規定され、入力回転が減速された第２速が得
られる。
【００５９】一方、第２速のエンジンブレーキ作動時で
は、上記駆動側の摩擦締結要素に加えて、第２ブレーキ
Ｂ２の締結により第１サンギアＳ１がケースに固定さ
れ、第１クラッチＣ１の解放により第１リングギアＲ１
と第２リングギアＲ２とが切り離される。また、第２ク
ラッチＣ２の解放と第３クラッチＣ３の締結により、第
３遊星歯車機構Ｇ３はブロックとなって一体的に回転
し、さらに、第４ブレーキＢ４の締結と第３ブレーキＢ
３の締結により第２サンギアＳ２はケースに固定され
る。
【００６０】＜第３速＞第３速の駆動側では、上記第２
速の駆動側の状態から、第２クラッチＣ２を締結するこ
とにより得られる。
【００６１】この第３速では、第２ワンウェイクラッチ
Ｆ２の作動により第１サンギアＳ１がケースに固定さ
れ、第１クラッチＣ１の解放により第１リングギアＲ１
と第２リングギアＲ２とが切り離される。また、第２ク
ラッチＣ２と第３クラッチＣ３の締結により第２遊星歯
車機構Ｇ２と第３遊星歯車機構Ｇ３とはブロックとなっ
て一体に回転する。
【００６２】したがって、出力軸ＯＵＴの回転は、第２
遊星歯車機構Ｇ２において、第２リングギアＲ２の回転
（第１連結メンバＭ１と同回転）と第２サンギアＳ２の
回転（第１連結メンバＭ１と同回転）により第１連結メ
ンバＭ１と同回転に規定され、入力回転が第１遊星歯車
機構Ｇ１のみにより減速されて第３速が得られる。
【００６３】一方、減速時にエンジンブレーキを作用さ
せる際には、図４の黒丸で示すように、上記駆動側で締
結する摩擦締結要素に加えて、第２ブレーキＢ２の締結
により第１サンギアＳ１がケースに固定される。
【００６４】＜第４速＞次に、第４速は、図４の白丸に
示すように、第３速の駆動側の状態から、第１クラッチ
Ｃ１を締結することにより得られる。
【００６５】この第４速では、第１クラッチＣ１の締結
により第１リングギアＲ１と第２リングギアＲ２とが連
結される。また、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３
の締結により第２遊星歯車機構Ｇ２と第３遊星歯車機構
Ｇ３とはブロックとなって一体に回転する。
【００６６】したがって、入力軸ＩＮと出力軸ＯＵＴと
は直結状態となり、入力回転と出力回転が同一回転によ
るギア比１の第４速が得られる。
【００６７】この第４速では、常時エンジンブレーキが
作用する。
【００６８】＜第５速＞第５速は、図４の白丸で示すよ
うに、第４速での第３クラッチＣ３を解放し、第２ブレ
ーキＢ２を締結することにより得られる。
【００６９】この第５速では、第２ブレーキＢ２の締結
または第２ワンウェイクラッチＦ２の作動により第１サ
ンギアＳ１がケースに固定され、第１クラッチＣ１の締
結により第１リングギアＲ１と第２リングギアＲ２とが
連結される。また、第１ワンウェイクラッチＦ１の作動
または第２クラッチＣ２の締結と第３クラッチＣ３の解
放により第２サンギアＳ２と第３サンギアＳ３が連結さ
れる。
【００７０】したがって、出力軸ＯＵＴの回転は、第２
遊星歯車機構Ｇ２において、第２リングギアＲ２の回転
（入力回転）と第２サンギアＳ２の回転（入力回転より
高回転）により規定され、入力回転より増速となる第５
速が得られる。
【００７１】この第５速も、常時エンジンブレーキが作
用する。
【００７２】前進側の第１速〜第５速では、エンジンブ
レーキを作動させるクラッチとして、第２ブレーキＢ２
と第４ブレーキＢ４が寄与している。
【００７３】＜後退＞後退レンジ（Ｒｅｖ）は、図４に
示すように、第２クラッチＣ２と第１ブレーキＢ１と第
２ブレーキＢ２を締結することにより得られる。
【００７４】後退レンジは、第２ワンウェイクラッチＦ
２の作動または第２ブレーキＢ２の締結により第１サン
ギアＳ１がケースに固定され、第１クラッチＣ１の解放
により第１リングギアＲ１と第２リングギアＲ２とが切
り離される。また、第１ワンウェイクラッチＦ１の作動
または第２クラッチＣ２の締結により第２サンギアＳ２
と第３サンギアＳ３が連結され、第１ブレーキＢ１の締
結により第２連結メンバＭ２が固定される。
【００７５】したがって、出力軸ＯＵＴの回転は、第２
遊星歯車機構Ｇ２において、第２リングギアＲ２の固定
と第２サンギアＳ２の逆回転により規定され、入力回転
とは逆回転による後退レンジが得られる。
【００７６】ここで、上記駆動力制御コントローラ１０
と変速制御コントローラ１２による変速制御は、図５に
示すように、車速センサ２１からの車速ＶＳＰ、アクセ
ル開度センサ２２からのアクセルペダル操作量ＡＰＳ
（またはスロットル開度）、エンジン回転数センサ２３
からのエンジン回転数Ｎｅに基づいて行われる。
【００７７】アクセルペダル操作量ＡＰＳとエンジン回
転数Ｎｅからエンジントルク演算部１０１は、エンジン
２が発生するエンジントルクを演算し、モータジェネレ
ータトルク演算部１０２は、モータジェネレータ４が発
生または消費するトルクを演算する。
【００７８】そして、これらエンジントルクとモータジ
ェネレータトルクの和とエンジン回転数Ｎｅから、仮想
スロットル開度演算部１０３では、図６に示すマップに
基づいて、仮想スロットル開度Ｖ−ＴＶＯを演算する。
【００７９】そして、変速制御部１２１では、通常の変
速制御に用いるマップにおいて、従来からのアクセルペ
ダル操作量ＡＰＳに代わって仮想スロットル開度Ｖ−Ｔ
ＶＯを用い、この仮想スロットル開度Ｖ−ＴＶＯと車速
ＶＳＰに応じたシフト位置（変速段）を求めて、自動変
速機５の変速比を制御する。
【００８０】ここで、変速制御に用いる仮想スロットル
開度Ｖ−ＴＶＯは、図７、図８に示すように、実際のア
クセルペダル操作量ＡＰＳとモータジェネレータ４の発
電量または駆動トルク（出力）とエンジン回転数Ｎｅに
基づいて決定される。
【００８１】モータジェネレータ４が発電を行う場合で
は、図７に示すように、実際のアクセルペダル操作量Ａ
ＰＳが８／８とすると、エンジン２はＡＰＳ＝８／８の
出力を発生するが、エンジン２と自動変速機５の間に介
装されたモータジェネレータ４は、発電によってエンジ
ントルクを吸収し、この発電によってトルクが吸収され
るため実際に自動変速機５へ入力されるトルクがＡＰＳ
＝４／８となったと仮定すると、このときの仮想スロッ
トル開度Ｖ−ＴＶＯは４／８となる。
【００８２】一方、モータジェネレータ４が駆動を行う
場合では、図８に示すように、実際のアクセルペダル操
作量ＡＰＳが４／８と仮定すると、エンジン２はＡＰＳ
＝４／８の出力を発生するが、エンジン２と自動変速機
５の間に介装されたモータジェネレータ４の駆動トルク
がエンジントルクに加算される。
【００８３】このモータジェネレータ４の駆動によって
トルクが加算されるため、実際に自動変速機５へ入力さ
れるトルクはＡＰＳ＝８／８となったとすると、このと
きの仮想スロットル開度Ｖ−ＴＶＯは８／８となる。
【００８４】こうして、エンジン２に連結されたモータ
ジェネレータ４の発電、駆動による自動変速機５へ実際
に入力されるトルクの増減を、仮想スロットル開度Ｖ−
ＴＶＯを用いて補正することで、円滑な変速制御を行う
ことができる。
【００８５】次に、駆動力制御コントローラ１０で行わ
れる駆動力制御の一例について、図９〜図１２のフロー
チャートを参照しながら説明する。
【００８６】図９のステップＳ１では、上記各種センサ
の出力を読み込み、ステップＳ２では、アイドルスイッ
チ２４の信号に基づいて、モータジェネレータ１の駆動
状態を決定する。すなわち、アイドルスイッチ２４がＯ
Ｎとなるアクセルペダルの解放状態であれば、ステップ
Ｓ３に進む一方、アイドルスイッチ２４がＯＦＦとなる
アクセルペダルを踏み込んだ状態では、ステップＳ４に
進む。
【００８７】アイドルスイッチ２４がＯＮとなったアク
セルペダルの解放状態では、ステップＳ３で、前輪１７
を介してモータジェネレータ１（Ｍ／Ｇ２）で発電を行
う回生電力を演算する。
【００８８】一方、アイドルスイッチ２４がＯＦＦとな
るアクセルペダルを踏み込んだ状態では、ステップＳ４
において、モータジェネレータ１の駆動トルクを車両の
運転状態に基づいて決定する。
【００８９】そして、ステップＳ３またはステップＳ４
で、モータジェネレータ１の回生電力または駆動トルク
を演算した後には、駆動力制御コントローラ１０は、モ
ータジェネレータ制御コントローラ１３を介してインバ
ータ９の制御を行う。
【００９０】次に、上記ステップＳ４で行われるモータ
ジェネレータ１の駆動トルク演算は、図１０に示すサブ
ルーチンに基づいて実行される。
【００９１】まず、ステップＳ１０では、バッテリ８の
充電状態ＳＯＣから、充電量が十分であるか否かを判定
する。
【００９２】バッテリ８の充電量（充電状態ＳＯＣ）が
十分である場合には、ステップＳ１１へ進んで、運転状
態に応じたトルクでモータジェネレータ１を駆動する一
方、バッテリ８の充電量が不足している場合には、ステ
ップＳ１２へ進んで、エンジン２に連結されたモータジ
ェネレータ４で発電を行って、バッテリ８を充電する。
【００９３】また、上記ステップＳ３で行われるモータ
ジェネレータ１の回生電力（回生量）演算は、図１１の
サブルーチンに示すように実行される。なお、図１１の
フローチャートは、１０msecなどの所定時間毎に実行さ
れる。
【００９４】まず、図１１のステップＳ２０では、バッ
テリ８の充電状態ＳＯＣから、充電可能であるか否かを
判定し、充電可能であればステップＳ２１へ進む一方、
充電不能（＝充電量が十分ある場合など）では、ステッ
プＳ２５へ進む。
【００９５】充電可能と判定されたステップＳ２１で
は、現在のシフト位置または変速段が最も高速側の第５
速にあるか否かを判定し、第５速であればステップＳ２
２へ進んで、第５速のときでは、上記したように第４ブ
レーキＢ４と第１クラッチＣ１が締結されて、エンジン
ブレーキが必ず作動してしまうため、モータジェネレー
タ１による回生量（発電量）を低減するように補正し
て、エンジンブレーキが過大になるのを防止する。
【００９６】一方、充電可能で、シフト位置または変速
段が第５速以外のときでは、ステップＳ２３、２４へ進
んで、モータジェネレータ１で回生を行うとともに、エ
ンジンブレーキを制御する摩擦締結要素（第１速〜第３
速であれば第２ブレーキＢ４）を解放して、自動変速機
５からモータジェネレータ４（Ｍ／Ｇ１）へのトルクの
伝達を遮断しておき、エンジン２の燃料噴射カット（図
中ＦＣ）を実行しながらモータジェネレータ４でエンジ
ン２を駆動する。
【００９７】なお、このとき、モータジェネレータ４
は、燃料噴射カット終了後、直ちにエンジン２の始動が
可能なエンジン回転数Ｎｅとなるように、エンジン２を
駆動する。特に、バッテリ８の充電量が飽和状態に近い
場合等では、燃料噴射カット終了後、自動変速機５の摩
擦締結要素が相対回転のない状態で再度締結できるよう
なエンジン回転数Ｎｅにするのが望ましい。
【００９８】一方、上記ステップＳ２０で充電不能と判
定された場合のステップＳ２５、Ｓ２６では、モータジ
ェネレータ１による回生を禁止するとともに、モータジ
ェネレータ４の駆動を停止するとともに、燃料噴射カッ
トを禁止して、エンジンブレーキ制御用の摩擦締結要素
（第１速〜第３速であれば第２ブレーキＢ４）を締結さ
せて、エンジンブレーキを作動させる。
【００９９】次に、変速段制御について、図１２のフロ
ーチャートを参照しながら説明する。なお、このフロー
チャートも、１０msecなどの所定時間毎に実行されるも
のである。
【０１００】まず、ステップＳ３０では、車速ＶＳＰと
仮想スロットル開度Ｖ−ＴＶＯを読み込み、ステップＳ
３１において、上記変速制御部１２１の変速マップから
減殺の運転状態に対応する変速段ｉ（シフト位置）を求
める。
【０１０１】そして、ステップＳ３２では、変速段ｉが
第４速であるかを判定し、第４速以外であれば変速段ｉ
となるように自動変速機５のシフト位置を制御してから
処理を終了する一方、第４速であれば、ステップＳ３３
に進んで、回生中であるかを判定する。
【０１０２】回生中でなければ、そのまま処理を終了す
る一方、回生中の場合ではステップＳ３４に進んで、第
５速へアップシフトを行う。
【０１０３】これにより、第４速では、上記第５速と同
様に第４ブレーキＢ４と第１クラッチＣ１が締結され
て、エンジンブレーキが必ず作動してしまうため、高速
側の第５速へアップシフトさせることにより、モータジ
ェネレータ１の回生制動によってエンジンブレーキが過
大になるのを防止できる。
【０１０４】なお、モータジェネレータ４、１とエンジ
ン２の駆動力の配分は、上記の回生制御の他では、例え
ば、通常走行では、自動変速機５を介してエンジン２の
出力が後輪７を駆動し、バッテリ８の充電状態ＳＯＣが
低下したときなどでは、エンジン出力の一部は必要に応
じてモータジェネレータ４を発電機として機能させ、バ
ッテリ８の充電を行う。
【０１０５】そして、 強い加速が必要な場合は、モー
タジェネレータ４とエンジン２の両方で後輪７の駆動を
行い、さらに、大きな駆動力が必要な場合には、モータ
ジェネレータ１が前輪１７を駆動して駆動力を補助す
る。また、積雪路等の低μ路で、後輪７が空転した場合
などでは、モータジェネレータ１が前輪１７を駆動する
４輪駆動走行を行うものである。
【０１０６】なお、４輪駆動走行時のモータジェネレー
タ１の発生トルクの制御は、図１３に示すように、後輪
７と前輪１７の回転数差をΔＶＷとすると、ｍａｐ１で
回転数差ΔＶＷに応じたトルクＴ１を演算し、ｍａｐ２
からアクセルペダル操作量ＡＰＳに応じたトルクＴ２を
演算する。そして、駆動力決定部Ｔｃでは、トルクＴ
１、Ｔ２のうち、大きい方のトルクを用いて駆動を行え
ばよい。
【０１０７】以上のように、エンジン２と自動変速機５
との間にモータジェネレータ４を介装して後輪７を駆動
し、これとは別に、モータジェネレータ１によって前輪
１７の駆動、回生（制動）を行うようにしたため、従来
の自動変速機５を用いてハイブリッド式４輪駆動車両を
簡易に構成することが可能となって、従来の４輪駆動車
両のように、センターディファレンシャルギアなどの駆
動力分配機構を設ける必要がないので、構成を簡易にす
ることができ、製造コストの上昇を抑制できる。
【０１０８】また、エンジン２に連結されたモータジェ
ネレータ４の発電によっても、モータジェネレータ１を
駆動できるため、バッテリ８の充電量が低いときであっ
ても、４輪駆動を行うことができる。
【０１０９】なお、２輪駆動車両で、エンジンとモータ
ジェネレータを組み合わせたものとして、特開平１０−
３３９１８２号公報があるが、エンジンのクランクシャ
フトの変速機側とは反対にモータジェネレータを有して
いるため、モータジェネレータの取付構造が複雑になっ
てしまうのに対し、本発明のように従来のエンジン２と
自動変速機５の間にモータジェネレータ４を介装するこ
とで、容易にハイブリッド式４輪駆動車両を構成するこ
とができる。
【０１１０】そして、回生時には、前輪１７と連結され
たモータジェネレータ１によって発電を行う一方、後輪
７と連結された自動変速機５は、エンジンブレーキ作動
制御用の摩擦締結要素である第２ブレーキを解放するこ
とで、モータジェネレータ４にエンジンブレーキトルク
が加わるのを遮断でき、このとき、エンジン２をモータ
ジェネレータ４で駆動（空転）させて燃料噴射カットを
行うことにより、大きな回生量を得ながらも燃費性能の
向上を図ることができ、第２ブレーキＢ２を締結した場
合に比して回生量を増大してバッテリ８の充電を迅速に
行うことができるのに加え、エンジンブレーキ側のトル
クを前輪１７と連結されたモータジェネレータ１の発電
によって発生させるので、エンジンブレーキトルクがシ
フト位置または変速段の影響を受けることがなくなっ
て、最適なエンジンブレーキに制御できるという利点が
ある。
【０１１１】さらに、回生中では、エンジンブレーキ作
動制御用の摩擦締結要素を解放して、モータジェネレー
タ４でエンジン２を回転させておくようにしたため、エ
ンジン回転数Ｎｅが再始動を考慮した任意の回転数に設
定でき、再始動を容易かつ円滑に行えるとともに、モー
タジェネレータ１による回生は、エンジンストールの心
配がないので、極低速まで回生を行いながら燃料噴射カ
ットを実行できるため、燃費性能を向上できる。
【０１１２】また、バッテリ８の充電量が飽和状態であ
れば、摩擦締結要素を締結して通常のエンジンブレーキ
を作動させて回生を中止するようにしたので、エンジン
ブレーキの確保とバッテリ８の過充電を防止できる。
【０１１３】また、摩擦締結要素を、自動変速機５に従
来から配設されて、エンジンブレーキ作動制御用のワン
ウェイクラッチ（第２ワンウェイクラッチＦ２）と並列
的に配置された第２ブレーキＢ２としたので、ハイブリ
ッド車両を構成するにあたって、電磁クラッチなどの特
別なクラッチを設ける必要がなくなって、既存の自動変
速機５を流用することで、製造コストを大幅に低減でき
るのである。
【０１１４】なお、前後進切り換え機構の前進クラッチ
をエンジンブレーキ作動制御用にした場合では、前進ク
ラッチは一般的にセレクトレバーと連動するマニュアル
バルブで制御されており、これを電子制御で遮断するに
は新たな機構が必要となって、製造コストの上昇を阻止
できない。
【０１１５】そして、エンジンブレーキ作動制御用の摩
擦締結要素でエンジンブレーキ側のトルクを遮断できな
いシフト位置（第４速）で回生を行う際には、高速側へ
アップシフトさせておくことで、モータジェネレータ１
による回生量を増大させながらエンジンブレーキが過大
になるのを防止できる。
【０１１６】さらに、エンジン２の出力トルクと、モー
タジェネレータ４が発生または消費するトルクに基づい
て、自動変速機５の入力トルクを求め、この入力トルク
をエンジン２のみで発生するときのアクセルペダル操作
量相当値を仮想スロットル開度Ｖ−ＴＶＯで表し、この
仮想スロットル開度Ｖ−ＴＶＯを変速制御で用いるよう
にしたので、従来の自動変速機５の変速マップを流用し
て、容易にハイブリッド車両を構成することができ、製
造コストの上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すハイブリッド車両の
概略構成図。
【図２】同じくコントローラの概略構成図。
【図３】自動変速機の概略図。
【図４】シフト位置に応じた摩擦締結要素の制御マップ
で、白丸印が駆動側で作動し、黒丸印を締結すればエン
ジンブレーキの伝達が可能になることを示す。
【図５】仮想スロットル開度Ｖ−ＴＶＯを用いた変速制
御の概念図。
【図６】エンジン回転数Ｎｅと自動変速機の入力トルク
に応じた仮想スロットル開度Ｖ−ＴＶＯのマップ。駆動
力Ｆｄをパラメータとした車速ＶＳＰと要求入力軸回転
数ｔＮｉの関係を示すマップである。
【図７】モータジェネレータ４が発電する場合の仮想ス
ロットル開度Ｖ−ＴＶＯのマップである。
【図８】モータジェネレータ４が駆動する場合の仮想ス
ロットル開度Ｖ−ＴＶＯのマップである。
【図９】駆動力制御の一例を示すフローチャートで、そ
のメインルーチン。
【図１０】同じく、モータジェネレータ１の駆動状態を
決定するサブルーチン。
【図１１】同じく、モータジェネレータ１の回生状態を
決定するサブルーチン。
【図１２】変速段制御のフローチャート。
【図１３】駆動力決定の概念図。
【符号の説明】
１、４ モータジェネレータ ２ エンジン ５ 自動変速機 ８ バッテリ １０ 駆動力制御コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/00 ３０１ Ｂ６０Ｋ 41/00 ３０１Ｄ 41/06 41/06 Ｂ６０Ｌ 7/10 Ｂ６０Ｌ 7/10 11/14 ＺＨＶ 11/14 ＺＨＶ Ｆ０２Ｄ 41/12 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/12 ３３０Ｌ // Ｂ６０Ｋ 6/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ (72)発明者 榊原 賢 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 原田 秩章巨 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 五月女 飛鳥 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 中沢 孝志 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 庄司 淳 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D041 AA22 AA34 AB00 AC06 AC15 AD01 AD02 AD04 AD10 AD51 AE02 AE04 AE08 AE14 AE31 3D043 AA06 AB17 EA02 EA05 EE00 EE02 EF09 EF16 EF27 3G093 AA03 AA05 AA07 AA16 BA19 CB07 CB08 DA00 DA01 DA06 DB00 DB05 EA05 EA09 EB00 EB03 FA11 FB02 3G301 HA00 JA02 KA16 KB10 LA03 MA24 NA08 PA14Z PE01Z PE06Z PF01Z PF03Z PF12Z 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI21 PI22 PI29 PO06 PO17 PU25 QE10 QI04 QI09 SE04 SE05 SE06 SE08 TO04 TO21

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の駆動軸と第２の駆動軸とを備えた
    車両において、 エンジンと自動変速機との間に介装された第１のモータ
    ジェネレータと、 前記自動変速機に連結された前記第１の駆動軸と、 第２のモータジェネレータに連結された前記第２の駆動
    軸と、 前記第１または第２モータジェネレータによって充電さ
    れるバッテリと、 車両の運転状態とバッテリの充電状態に応じて、前記エ
    ンジンと第１モータジェネレータの駆動力を制御すると
    ともに、前記バッテリまたは第１モータジェネレータの
    発電によって第２モータジェネレータを駆動する駆動力
    制御手段とを備えたことを特徴とする車両の駆動力制御
    装置。
  2. 【請求項２】 前記自動変速機は、エンジンブレーキ側
    のトルクを選択的に伝達、遮断する摩擦締結要素を有
    し、前記駆動力制御手段は、アクセルペダルの操作量を
    検出するアクセルペダル操作量検出手段とを有し、前記
    アクセルペダルが解放されたときには、バッテリの充電
    状態に応じて前記摩擦締結要素を解放するとともに、前
    記第２モータジェネレータによって回生を行うことを特
    徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
  3. 【請求項３】 前記駆動力制御手段は、アクセルペダル
    が解放され、第２モータジェネレータによる回生が行わ
    れている間、前記第１モータジェネレータによりエンジ
    ンを回転させることを特徴とする請求項２に記載の車両
    の駆動力制御装置。
  4. 【請求項４】 前記駆動力制御手段は、バッテリの充電
    状態が飽和状態のときには、前記摩擦締結要素を締結す
    るとともに、エンジンブレーキを作用させることを特徴
    とする請求項２または請求項３に記載の車両の駆動力制
    御装置。
  5. 【請求項５】 前記摩擦締結要素は、エンジンブレーキ
    作動制御用摩擦締結要素であって、ワンウェイクラッチ
    と並列的に配置されたことを特徴とする請求項１ないし
    請求項４のいずれかひとつに記載の車両の駆動力制御装
    置。
  6. 【請求項６】 前記駆動力制御手段は、運転状態に応じ
    た自動変速機の変速段が、エンジンブレーキ側のトルク
    が前記エンジンブレーキ作動制御用摩擦締結要素を通過
    しない変速段に設定されたときには、高速側の変速段へ
    アップシフトさせることを特徴とする請求項５に記載の
    車両の駆動力制御装置。
  7. 【請求項７】 前記駆動力制御手段は、エンジンの出力
    トルクを検出するエンジントルク検出手段と、第１モー
    タジェネレータが発生または消費するトルクを検出する
    第１モータジェネレータトルク検出手段と、これらのト
    ルクに基づいて自動変速機の入力トルクを演算する入力
    トルク演算手段と、この入力トルクをエンジンのみで発
    生するときのアクセルペダル操作量相当値に基づいて自
    動変速機の変速制御を行うことを特徴とする請求項１な
    いし請求項６のいずれかひとつに記載の車両の駆動力制
    御装置。
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