JP2003104090A - パラレルハイブリッド車両 - Google Patents

パラレルハイブリッド車両

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JP2003104090A JP2001303926A JP2001303926A JP2003104090A JP 2003104090 A JP2003104090 A JP 2003104090A JP 2001303926 A JP2001303926 A JP 2001303926A JP 2001303926 A JP2001303926 A JP 2001303926A JP 2003104090 A JP2003104090 A JP 2003104090A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】二個のクラッチを必要とせず、十分な回生電力
を得る。 【解決手段】変速装置で達成可能な変速段毎に、ロック
アップクラッチの締結状態と解放状態との双方で、目標
減速度の具体的な数値である目標プロペラシャフトトル
クＴPS * を達成するための運転状態、例えばモータ／発
電機回転速度ＮM/ G 、エンジン回転速度ＮE 、モータ／
発電機トルクＴM/G 、エンジントルクＴE、回生電力を
算出し、バッテリ充電量ＳＯＣが小さいほど、回生電力
が大きい運転状態を選択し、その運転状態が許可条件を
満足するときにはその運転状態を選択し、許可条件を満
足しないときには、優先条件を満足する他の運転状態を
選択し、その選択された運転状態に応じて、エンジン及
びモータ／発電機の運転状態、ロックアップクラッチの
作動状態、変速装置の変速段を制御する。

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、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
歯車機構からなる差動装置によって合成し、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
ッド車両の発進方法は、エンジンの回転数の上昇を抑制
しながら、電動発電機の回転数をエンジンの回転数に一
致するように、当該電動発電機にトルクを発生させて、
この電動発電機の回転数とエンジンの回転数とが一致又
はほぼ一致したら、エンジンと電動発電機とをクラッチ
で直結し、それ以後は、車速が低下しない限り、エンジ
ンのみ、又はエンジンと電動発電機とで駆動力を発生す
るようにしている。 【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、電動発電機を回生
作動させることにより回生電力を得ることができる。こ
の回生電力を蓄電装置に蓄電して、電動発電機を電動機
として用いる際のエネルギーなどとする。また、電動発
電機を回生作動させるときには、車両の運動エネルギー
が回生電力に変換されるので、当該電動発電機で駆動さ
れる電動駆動輪に回生制動力が作用する。このような電
動発電機の回生作動として特開平８−１３５７６２号公
報や特開平９−１０９７０５号公報に記載されるものが
ある。このうち、前者は、前記差動装置のうち、前述し
たように、変速装置に接続されているキャリヤの回転数
が所定回転数以下となるまでは、前記クラッチを締結し
たままで回生制動を行うようにしている。そのため、通
常走行領域では、電動発電機とエンジンとが同期して回
転しており、減速時、エンジンで消費される車両の運動
エネルギーが大きく、十分な回生電力が得られないとい
う問題がある。これに対し、後者は、前記差動装置のう
ち、変速装置に接続されているキャリヤとエンジンとの
間に個別のクラッチを設け、減速時には、このクラッチ
を解放してエンジンを切り離すことにより、エンジンで
消費されるエネルギーをほぼ“０”として回生電力を向
上すると共に、切り離されたエンジンを停止し、燃料の
供給を停止することによって燃費の向上も可能としてい
る。しかしながら、このハイブリッド車両では、クラッ
チを二個必要とすることから、部品点数の増加、車両搭
載性及びコストの面で不利である。また、停止したエン
ジンの再始動の際、クラッチ締結など、複雑な制御が必
要となる。 【０００４】本発明は、上記従来例の未解決の課題に着
目してなされたものであり、二個のクラッチを必要とせ
ず、十分な回生電力を得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、蓄電装置との間
で電流のやりとりを行う電動発電機と、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軸の前
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、前記差動装置の
第１軸乃至第３軸のうちの何れか二軸間に介装され且つ
発進時、前記エンジンの回転速度及び電動発電機の回転
速度の回転速度差が所定値以下になったときに締結され
るクラッチと、前記クラッチの作動状態及び前記電動発
電機及びエンジンの運転状態及び前記変速装置の変速段
を制御可能な制御手段と、アクセルペダルの操作状態を
検出するアクセル操作状態検出手段と、走行速度を検出
する走行速度検出手段及びブレーキの踏込み状態を検出
するブレーキ踏込み状態検出手段の少なくとも何れか一
方とを備え、前記制御手段は、前記アクセル操作状態検
出手段で検出されたアクセル操作状態及び前記走行速度
検出手段及びブレーキ踏込み状態検出手段の少なくとも
何れか一方で検出された走行速度及びブレーキ踏込み状
態の少なくとも何れか一方に基づいて必要な減速状態を
推定する必要減速状態推定手段と、前記必要減速状態推
定手段で推定された必要減速状態に基づいて、前記変速
装置で達成可能な変速段毎に、前記クラッチの解放状態
と締結状態とで、前記エンジンの回転速度及び前記電動
発電機の回転速度及び当該電動発電機で得られる回生電
力を算出する回転速度及び回生電力算出手段と、前記蓄
電装置の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段と、前記
回転速度及び回生電力算出手段で算出されたエンジンの
回転速度及び電動発電機の回転速度及び電動発電機で得
られる回生電力に基づいて、前記蓄電状態検出手段で検
出された蓄電装置の蓄電状態が小さいほど前記電動発電
機による回生電力が大きくなるように変速装置の変速段
及び前記クラッチの締結状態を選択する最適運転状態選
択手段とを備え、前記最適運転状態選択手段で選択され
た変速装置の変速段及びクラッチの締結状態に基づい
て、前記クラッチの作動状態及びエンジン及び電動発電
機の運転状態及び変速装置の変速段を制御することを特
徴とするものである。 【０００６】 【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３
相同期モータ／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（遊星歯車機構）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等を介
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
のロックアップクラッチの締結解放に用いられる。 【０００７】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、例え
ば図２に示すステータ２Ｓとロータ２Ｒ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ＩＧＢＴを有
し直流を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の正回転時には電動機
として作用させ、逆回転時に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ＩＧＢＴ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を正回転とし、その逆方向
への回転方向を逆回転と定義する。 【０００８】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（図示省
略）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（第１軸）が
エンジン１に連結され、同じく遊星歯車機構２１のサン
ギヤＳ（第２軸）がモータ／発電機２のロータ２Ｒに連
結され、同じく遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣ
（第３軸）が変速装置４の入力側に連結されている。 【０００９】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のロータ２Ｒとエンジン１の
出力側との間には、両者の連結状態を制御するためのロ
ックアップクラッチ３６が介装されている。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の入力側とケース１４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。なお、前記エ
ンジン１と遊星歯車機構２１のリングギヤＲとの間には
ダンパを介装してもよい。 【００１０】前記ロックアップクラッチ３６は、例えば
湿式多板クラッチで構成され、そのシリンダ部にライン
圧の給排を行う電磁弁（図示せず）の電磁ソレノイド３
６ａに供給される制御信号ＣＳが低レベルであるときに
前記遊星歯車機構２１のリングギヤＲ1 、即ちエンジン
１と変速装置４とを切り離した非締結状態に、制御信号
ＣＳが高レベルであるときに両者間を連結した締結状態
に夫々制御される。 【００１１】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は周知の自動変速装置であり、例えば二組
の遊星歯車機構の各要素を複数の摩擦要素によって締結
解放することで前進４速の変速比を達成可能としてお
り、各摩擦要素の締結解放に前記オイルポンプ１３で創
成された油圧が用いられる。また、この変速装置４に
は、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を有している。なお、
この変速装置用コントローラＴＣは、前記エンジン用コ
ントローラＥＣと相互通信を行っており、必要な情報は
随時、互いに授受している。 【００１２】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及び自車両の走
行速度を検出するための車速センサ１４及びブレーキペ
ダルの踏込み状態に応じたブレーキ液圧を検出するブレ
ーキ液圧センサ１５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ＮE 及びＮM/G とインヒビタース
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及び車速センサ１４の
走行速度Ｖ及びブレーキ液圧センサ１５のブレーキ液圧
Ｐ等がモータ／発電機２及びロックアップクラッチ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として入力すると共に、後述する
演算処理によって設定されたギヤ比（変速段）が達成さ
れるように変速装置用コントローラＴＣに指令を出力す
るように構成されている。 【００１３】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ＮE 、モ
ータ／発電機回転数センサ９のモータ／発電機回転数Ｎ
M/G 、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、
車速センサ１４の走行速度Ｖ及びブレーキ液圧センサ１
５のブレーキ液圧Ｐ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。 【００１４】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、
ロックアップクラッチ３６へのクラッチ制御信号ＣＳも
オフ状態とし、その後少なくとも発進時にエンジン回転
数検出値ＮE 、モータ／発電機回転数検出値ＮM/G 、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及びロックアップクラッチ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。 【００１５】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とクラッチ制
御信号ＣＳとをモータ／発電機駆動回路７及び電磁ソレ
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。 【００１６】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”を越えている場合には、図３に示すよ
うに、前記モータ／発電機２を所定の回転数（必要なの
は回転数とトルク）で逆回転させると、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。なお、パーキングレンジＰやニュートラルレン
ジＮが選択されているときには、変速装置４の入力側と
出力側とが接続されていないので、前記ロックアップク
ラッチ３６を締結し、エンジン１とモータ／発電機２と
を直結した状態で、モータ／発電機２を正回転し、正方
向のトルクを発生させるようにしてもエンジン１を回転
始動することも可能である。 【００１７】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。このとき、セレクトレバー
により選択されている変速段がパーキングレンジＰか、
或いはニュートラルレンジＮである場合には、変速装置
４の入力側と出力側とが接続されていないので、図４ａ
に示すように、前記ロックアップクラッチ３６でエンジ
ン１とモータ／発電機２とを直結し、エンジン１でモー
タ／発電機２を正回転させながら正方向のトルクを与
え、発電を行う。一方、ドライブレンジＤレンジを始め
とする走行レンジが選択されているときには、変速装置
４の入力側と出力側とが接続されているので、図４ｂに
示すように、ピニオンキャリヤＣがワンウエイクラッチ
ＯＷＣで逆回転しないことを利用し、エンジン１でモー
タ／発電機２を逆回転させながら正方向のトルクを与
え、発電を行う。 【００１８】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、図５に示すように、ロックア
ップクラッチ３６の解放状態で、スロットル開度が大き
くなるほど、大きな値に予め設定されている目標エンジ
ン回転数ＮEP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。このとき、
モータ／発電機２が逆回転している状態では発電機とし
て機能し、正回転している状態ではモータとして機能し
ている。 【００１９】やがて、モータ／発電機２の回転数が、所
定の回転数、つまり目標エンジン回転数ＮEP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
記ロックアップクラッチ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。例えば、
車両が或る程度以上の車速で高速走行しているとか、ア
クセルペダルの踏込み量が大きいとか、変速装置４内の
減速比が大きいとか、蓄電装置６の蓄電量が少ないとい
った状況では、モータ／発電機２をモータとして使用す
るのは不利なので、図６ａに示すように、モータ／発電
機２で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、走行する。一方、車速
が低いとか、アクセルペダルの踏込み量が小さいとか、
変速装置４内の減速比が小さいとか、蓄電装置６の蓄電
量が多いといった状況では、モータ／発電機２をモータ
として使用しても差し支えないので、図６ｂに示すよう
に、モータ／発電機２を正回転し、正方向のトルクを発
生させて、エンジン１のアシストを行う。 【００２０】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、図７に示すように、前記ロックアップク
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。 【００２１】このような一般的な走行状況の他に、本実
施形態では、ドライブレンジＤを始めとする走行レンジ
でのクリープ走行モードが設定されている。例えば、前
述したエンジン回転始動直後のような状況では、図８ａ
に示すように、アイドル回転状態にあるエンジン１で正
方向のトルクを発生させながら、モータ／発電機２で正
方向のトルクを発生し、両者の合成トルクで車両をクリ
ープ走行させる。また、エンジン１が回転始動されてい
ないときには、図８ｂに示すように、モータ／発電機２
を正回転させながら正方向のトルクを発生し、これによ
り車両をクリープ走行させることも可能である。 【００２２】図９ａは、アクセルペダルが極僅かに踏み
込まれている状態での車両発進時のタイミングチャート
である。このような状態では、例えばモータ／発電機２
を高速回転させて車速を著しく加速する必要はないの
で、エンジン回転始動後の逆回転状態のモータ／発電機
２をゆっくりと正回転化しながら、正方向の一定のトル
クを発生せしめ、エンジン１とモータ／発電機２との直
結後は、更にエンジン１の出力トルクを低減させて、ほ
ぼモータ／発電機２だけで車両を発進加速することがで
きる。これに対して、図９ｂは、アクセルペダル全開状
態での車両発進時のタイミングチャートであるが、モー
タ／発電機２を高速回転させることは、モータトルクを
低減することになり、車両を加速するには十分でないこ
とが多いことから、エンジン回転始動後の逆回転状態の
モータ／発電機２を速やかに正回転させ、エンジン１と
モータ／発電機２との直結を早め、その直結後は、エン
ジンの出力トルクを高め、エンジン１の出力トルクとモ
ータ／発電機２の出力トルクで車両を発進加速し、速や
かに高車速に到達させている。 【００２３】このようなモータ／発電機２の制御を行う
ために前記モータ／発電機用コンとロータ１２内の演算
処理装置１２ｂでは種々の演算処理が行われているが、
その中で、減速時に行われる演算処理を図１０に示す。
この演算処理は、例えば１０msec. 程度の所定サンプリ
ング時間ΔＴ毎にタイマ割込処理として実行される。な
お、このフローチャートでは、特に通信のためのステッ
プを設けていないが、必要な情報は各コントローラや記
憶装置から随時読込まれ、また演算処理で得られた情報
は随時各コントローラや記憶装置に出力される。 【００２４】この演算処理では、まずステップＳ１で、
前記スロットル開度センサ１１で検出されたスロットル
開度ＴＨ、車速センサ１４で検出された走行速度（図で
は車速）Ｖ、エンジン回転数センサ８で検出されたエン
ジン回転数（図ではエンジン回転速度）ＮE 、ブレーキ
液圧センサ１５で検出されたブレーキ液圧Ｐ、変速装置
用コントローラＴＣで制御されている変速段（ここでは
変速比を示す）Ｒ、蓄電装置６の蓄電量（図ではバッテ
リ充電量であり、バッテリ容量に対する充電率を示す）
ＳＯＣを読込む。 【００２５】次にステップＳ２に移行して、例えば前記
ステップＳ１で読込んだスロットル開度が“０”である
ことなどから減速要求中であるか否かを判定し、減速要
求中である場合にはステップＳ３に移行し、そうでない
場合にはメインプログラムに復帰する。前記ステップＳ
３では、前記ロックアップクラッチ３６が締結状態であ
るか否かを判定し、ロックアップクラッチ３６が締結状
態である場合にはステップＳ４に移行し、そうでない場
合にはメインプログラムに復帰する。 【００２６】前記ステップＳ４では、図示されない個別
の演算処理に従って、図１１に示す目標駆動力マップを
参照して目標減速度を算出する。ここでは、目標減速度
として、最終出力軸であるプロペラシャフトの目標トル
クＴPS * を求める。まず、図１１に示す制御マップか
ら、前記ステップＳ１で読込んだ走行速度Ｖの増大と共
に負の方向に大きくなる（数値が負値であり、絶対値が
大きくなるの意）目標プロペラシャフトトルクＴPS * を
算出する。この目標プロペラシャフトトルクＴPS * の算
出にあたっては、前記ステップＳ１で読込んだブレーキ
液圧Ｐをパラメータとして用い、ブレーキ液圧Ｐが大き
いほど、負の方向に大きくなるようにする。更に、この
実施形態では、図１２に示す制御マップを用い、前記ス
テップＳ１で読込んだバッテリ充電量が著しく小さいと
きには“１”より大きく、且つ著しく大きいときには
“１”より小さくなる補正係数αを算出し、この補正係
数αを前記図１１の制御マップで求めた目標プロペラシ
ャフトトルクＴPS * に乗じて最終的な目標プロペラシャ
フトトルクＴPS * を算出する。また、必要に応じて、道
路環境（登坂、降坂）や車重に応じて目標プロペラシャ
フトトルクＴPS * を補正するようにしてもよい。 【００２７】つぎにステップＳ５に移行して、図１３に
示すマイナプログラムに従って、回生電力、エンジント
ルク、モータ／発電機トルク、エンジン回転速度、モー
タ／発電機回転速度の算出を行う。この演算処理では、
まずステップＳ５１でロックアップクラッチ締結状態に
おける各変速段毎のエンジン回転速度、モータ／発電機
回転速度、エンジントルク、モータ／発電機トルク、回
生電力の算出を行う。ロックアップクラッチを締結した
状態での最終出力軸であるプロペラシャフトトルクは、
エンジントルクＴE とモータ／発電機トルクＴM/G との
加算値に変速比Ｒを乗じたものである。図１４はスロッ
トル開度ＴＨが“０”のときのエンジントルクＴE であ
り、エンジン回転速度ＮE から求めることができる。従
って、前記ステップＳ４で算出された目標プロペラシャ
フトトルクＴPS * が達成されるときのモータ／発電機ト
ルクＴM/G は、当該目標プロペラシャフトトルクＴPS *
を変速比Ｒで除し、更にエンジントルクＴE を減じて求
めることができる。また、ロックアップクラッチが締結
状態であるから、モータ／発電機回転速度ＮM/G はエン
ジン回転速度ＮE に等しい。モータ／発電機回転速度Ｎ
M/G とモータ／発電機トルクＴM/G とが得られたら、図
１５に示す制御マップから回生効率ηM/G を算出し、こ
れをモータ／発電機回転速度ＮM/G とモータ／発電機ト
ルクＴM/G との積値に乗じて回生電力を得る。 【００２８】次にステップＳ５２に移行して、ロックア
ップクラッチ解放状態における各変速段毎のエンジン回
転速度、モータ／発電機回転速度、エンジントルク、モ
ータ／発電機トルク、回生電力の算出を行ってから図１
０の演算処理のステップＳ６に移行する。ロックアップ
クラッチが解放されたときのモータ／発電機トルクＴ
M/G はエンジントルクＴE に差動装置の歯数比（サンギ
ヤ歯数／リングギヤ歯数）を乗じた値となっているの
で、これを前記目標プロペラシャフトトルクＴPS *とモ
ータ／発電機トルクＴM/G と変速比Ｒとの関係式に代入
すると、目標プロペラシャフトトルクＴPS * を変速比Ｒ
で除し、更に（１＋歯数比）で除した値がエンジントル
クＴE となる。エンジン回転速度ＮE は、このエンジン
トルクＴE を用い、前記図１４の制御マップを逆にたど
って求める。モータ／発電機トルクＴ M/G は、前記エン
ジントルクＴE との関係式から得られる。一方、モータ
／発電機回転速度ＮM/G は、まず走行速度Ｖと変速比Ｒ
と最終減速比、タイヤ転がり動半径から変速装置の入力
軸回転速度或いは差動装置の出力軸回転速度、つまりキ
ャリヤ回転速度ＮC を求め、このキャリヤ回転速度ＮC
から前記エンジン回転速度ＮE を減じた値を前記歯数比
で除した値と、当該キャリヤ回転速度ＮC との加算値で
得られる。回生電力の算出方法は、前記ステップＳ５１
と同様である。 【００２９】前記図１０の演算処理のステップＳ６で
は、図１６に示すマイナプログラムに従って最適運転状
態の選択を行う。この演算処理では、まずステップＳ６
１で、前記ステップＳ１で読込んだバッテリ充電量ＳＯ
Ｃが、比較的小さな第１所定値、具体的には優先的に充
電すべき値以下であるか否かを判定し、当該バッテリ充
電量ＳＯＣが第１所定値以下である場合にはステップＳ
６２に移行し、そうでない場合にはステップＳ６３に移
行する。 【００３０】前記ステップＳ６２では、前記ステップＳ
５で算出した回生電力のうち、最も大きな回生電力が得
られる運転状態を選択してからステップＳ６４に移行す
る。前記ステップＳ６４では、前記ステップＳ６３で選
択された運転状態が許可条件を満たすか否かを判定し、
選択された運転状態が許可条件を満たす場合には図１０
の演算処理のステップＳ７に移行し、そうでない場合に
はステップＳ６５に移行する。許可条件には、例えばエ
ンジン回転速度ＮE がアイドル回転速度以上最大回転速
度（レブリミット）以下であること、モータ／発電機回
転速度ＮM/Gが“０”以上最大回転速度以下であるこ
と、モータ／発電機トルクＴM/G が“０”以上最大トル
ク以下であることが挙げられる。 【００３１】前記ステップＳ６５では、前記許可条件を
満たす他の運転状態を選択してから前記図１０の演算処
理のステップＳ７に移行する。ここでは、前記許可条件
を満たすと共に、以下の優先条件を満足する運転状態を
選択する。優先条件とは、まず回生電力が大きいことが
最優先されるが、次に変速しないこと、エンジンへの燃
料供給停止、ロックアップクラッチを解放しないこと等
が挙げられる。なお、バッテリ充電量ＳＯＣが小さいほ
ど、回生電力の優先度を大きくするようにしてもよい。 【００３２】一方、前記ステップＳ６３では、前記バッ
テリ充電量ＳＯＣが前記第１所定値より大きく且つ比較
的大きい第２所定値、具体的には充填を必要としない値
以下であるか否かを判定し、当該バッテリ充電量ＳＯＣ
が第１所定値より大きく且つ第２所定値以下である場合
にはステップＳ６６に移行し、そうでない場合にはステ
ップＳ６７に移行する。 【００３３】前記ステップＳ６６では、前記ステップＳ
５で算出した回生電力のうち、変速段を維持したまま
で、回生電力が最も大きな運転状態を選択してからステ
ップＳ６８に移行する。前記ステップＳ６８では、前記
ステップＳ６４と同様に、前記ステップＳ６６で選択さ
れた運転状態が前記許可条件を満たすか否かを判定し、
選択された運転状態が許可条件を満たす場合には図１０
の演算処理のステップＳ７に移行し、そうでない場合に
はステップＳ６９に移行する。 【００３４】前記ステップＳ６９では、前記ステップＳ
６５と同様に、前記許可条件を満たすと共に、前記優先
条件を満たす他の運転状態を選択してから前記図１０の
演算処理のステップＳ７に移行する。そして、前記ステ
ップＳ６７では、変速段を維持すると共に、ロックアッ
プクラッチ締結状態を維持することとしてから前記図１
０の演算処理のステップＳ７に移行する。 【００３５】前記図１０の演算処理のステップＳ７で
は、図示されない個別の演算処理に従って、前記ステッ
プＳ６で設定されたロックアップクラッチの締結、解放
状態に合わせてロックアップクラッチの制御を行う。次
にステップＳ８に移行して、図示されない個別の演算処
理に従って、前記ステップＳ６で設定された変速段に合
わせて、前記変速装置用コントロールユニットＴＣに向
けて変速段指令値を出力することで変速装置の制御を行
う。 【００３６】次にステップＳ９に移行して、モータ／発
電機トルク（図ではＭ／Ｇトルク）制御を行ってからメ
インプログラムに復帰する。モータ／発電機トルク制御
は、前記目標プロペラシャフトトルクＴPS * を達成すべ
く、モータ／発電機トルクの制御を行うものであるが、
前記ステップＳ６で推定したモータ／発電機トルクＴ
M/G は定常値であり、実質的にはイナーシャ変化及びこ
もり音を抑制するように制御しなければならない。ま
ず、イナーシャ変化の抑制には、前記目標プロペラシャ
フトトルクＴPS * を変速比Ｒで除して差動装置の出力軸
トルクとしてキャリヤトルクＴC を算出する。このキャ
リアトルクＴC は、モータ／発電機トルクＴ M/G とエン
ジントルクＴE との加算値である。このうち、モータ／
発電機トルクＴM/G は、モータ／発電機出力トルクＴ
M/GOと、モータ／発電機フリクショントルクＴM/GFと、
モータ／発電機イナーシャトルクＴM/GIとの加算値であ
り、モータ／発電機イナーシャトルクＴM/GIは、モータ
／発電機イナーシャＩM/G とモータ／発電機角加速度
ω' M/G との積値である。一方、エンジントルクＴ
E は、スロットルオフの状態であるから、エンジンフリ
クショントルクＴEFと、エンジンイナーシャトルクＴEI
との加算値であり、エンジンイナーシャトルクＴEIは、
エンジンイナーシャＩE とエンジン角加速度ω' E との
積値である。前記ステップＳ６で算出したモータ／発電
機回転速度ＮM/G 及びエンジン回転速度ＮE からモータ
／発電機角加速度ω' M/G 及びエンジン角加速度ω' E
は算出可能であり、夫々のフリクショントルクＴM/GF、
ＴEFは、回転速度ＮM/G 、ＮE を用いて、マップ検索に
よって算出可能であることから、これらによりイナーシ
ャ変化抑制のためのモータ／発電機トルク制御が可能と
なる。一方、こもり音抑制のためのモータ／発電機トル
ク制御は、エンジントルクＴE の脈動の逆位相のトルク
変化をモータ／発電機トルクＴM/G に付加して行うこと
ができる。 【００３７】この演算処理によれば、変速装置で達成可
能な変速段毎に、ロックアップクラッチの締結状態と解
放状態との双方で、目標減速度の具体的な数値である目
標プロペラシャフトトルクＴPS * を達成するための運転
状態、例えばモータ／発電機回転速度ＮM/G 、エンジン
回転速度ＮE 、モータ／発電機トルクＴM/G 、エンジン
トルクＴE 、回生電力を算出し、バッテリ充電量ＳＯＣ
が小さいほど、回生電力が大きい運転状態を選択し、そ
の運転状態が許可条件を満足するときにはその運転状態
を選択し、許可条件を満足しないときには、優先条件を
満足する他の運転状態を選択し、その選択された運転状
態に応じて、エンジン及びモータ／発電機の運転状態、
ロックアップクラッチの作動状態、変速装置の変速段を
制御するため、所望する回生電力を得ることが可能とな
る。 【００３８】なお、前記第２実施形態では、ドライブシ
ャフトの捩り振動を検出する手段として車体の加速度を
検出したが、これに代えて、例えば駆動輪の回転速度セ
ンサを用いて、その回転速度の変動からドライブシャフ
トの捩り振動を検出したり、変速装置の出力軸回転速度
と駆動輪の回転速度との差からドライブシャフトの捩り
振動を検出したりするようにしてもよい。 【００３９】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。また、前記ロックアップクラッチ３６の位置
は、前記実施形態に記載される位置に限ったものではな
く、サンギヤーキャリア間、キャリアーリングギヤ間に
あってもよい。 【００４０】また、前記遊星歯車機構の３要素と、エン
ジン、モータ／発電機、出力の結合方法は、前記実施形
態のものに限定されるものではない。 【００４１】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のパラレル
ハイブリッド車両によれば、アクセル操作状態及び走行
速度及びブレーキ踏込み状態に基づいて必要な減速状態
を推定し、この必要減速状態に基づいて、変速装置で達
成可能な変速段毎に、クラッチの解放状態と締結状態と
で、エンジンの回転速度及び電動発電機の回転速度及び
回生電力を算出し、この算出されたエンジンの回転速度
及び電動発電機の回転速度及び回生電力に基づいて、検
出された蓄電装置の蓄電状態が小さいほど前記電動発電
機による回生電力が大きくなるように変速装置の変速段
及び前記クラッチの締結状態を選択し、この選択された
変速装置の変速段及びクラッチの締結状態に基づいて、
クラッチの作動状態及びエンジン及び電動発電機の運転
状態及び変速装置の変速段を制御する構成としたため、
通常走行領域においてエンジンの回転速度や電動発電機
の回転速度が小さすぎたり、大きすぎたりしない範囲
で、クラッチを締結したり、解放したり、変速装置の変
速段を変更したりすることにより、エンジンと差動装置
との間にクラッチを設けることなく、十分な回生電力を
得ることができる。
【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第１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に用いられる
差動装置の一例を示す模式図である。 【図３】図１のパラレルハイブリッド車両でエンジンを
回転始動するときの模式図と共線図である。 【図４】図１のパラレルハイブリッド車両で蓄電装置に
蓄電するときの模式図と共線図である。 【図５】図１のパラレルハイブリッド車両で車両を発進
加速するときの模式図と共線図である。 【図６】図１のパラレルハイブリッド車両で車両を走行
するときの模式図と共線図である。 【図７】図１のパラレルハイブリッド車両で電動発電機
を回生するときの模式図と共線図である。 【図８】図１のパラレルハイブリッド車両で車両をクリ
ープ走行するときの模式図と共線図である。 【図９】図１のパラレルハイブリッド車両を発進加速す
るときのエンジン及び電動発電機の作動状態を示すタイ
ミングチャートである。 【図１０】図１のコントローラ内で行われる減速時の演
算処理を示すフローチャートである。 【図１１】図１０の演算処理で用いられる制御マップで
ある。 【図１２】図１０の演算処理で用いられる制御マップで
ある。 【図１３】図１０の演算処理で行われるマイナプログラ
ムを示すフローチャートである。 【図１４】図１３の演算処理で用いられる制御マップで
ある。 【図１５】図１３の演算処理で用いられる制御マップで
ある。 【図１６】図１０の演算処理で行われるマイナプログラ
ムを示すフローチャートである。 【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はインヒビタースイッチ 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 １５はブレーキ液圧センサ ２１は遊星歯車機構 ３６はロックアップクラッチ ＯＷＣはワンウエイクラッチ Ｓはサンギヤ Ｐはピニオン Ｒはリングギヤ Ｃはピニオンキャリヤ
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ６０Ｋ 41/00 ３０１Ｃ ３０１Ｄ ３０１Ｅ Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｆ１６Ｈ 61/02 Ｆ１６Ｈ 61/02 59:18 // Ｆ１６Ｈ 59:18 59:44 59:44 59:54 59:54 59:74 59:74 Ｂ６０Ｋ 9/00 ＺＨＶＥ Ｆターム(参考） 3D039 AA01 AA02 AA03 AA04 AB01 AB27 AC02 AC21 AC33 AD02 AD11 AD43 3D041 AA11 AA21 AB01 AC01 AC07 AC15 AC18 AD02 AD10 AD31 AD41 AD51 AE02 AE15 AE16 AE31 AF01 AF03 3J552 MA01 MA02 MA26 NA01 NB01 NB09 PA54 PA59 RB11 RB12 SA01 SB02 UA02 UA07 VA43W VA61W VA71W VB01W VB10W VC01W VD01W VD11W 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI24 PO02 PO17 PU25 PV09 PV23 QE10 QI04 QN03 QN28 RE11 SE04 SE05 SE06 SE07 TE02 TE03 TI02 TO21 TO23

Claims (1)

  1. 【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、蓄電装置との間で電流のやりとりを行う電動発
    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軸の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、前記差動装置の第１軸乃至第３軸のうちの何れ
    か二軸間に介装され且つ発進時、前記エンジンの回転速
    度及び電動発電機の回転速度の回転速度差が所定値以下
    になったときに締結されるクラッチと、前記クラッチの
    作動状態及び前記電動発電機及びエンジンの運転状態及
    び前記変速装置の変速段を制御可能な制御手段と、アク
    セルペダルの操作状態を検出するアクセル操作状態検出
    手段と、走行速度を検出する走行速度検出手段及びブレ
    ーキの踏込み状態を検出するブレーキ踏込み状態検出手
    段の少なくとも何れか一方とを備え、前記制御手段は、
    前記アクセル操作状態検出手段で検出されたアクセル操
    作状態及び前記走行速度検出手段及びブレーキ踏込み状
    態検出手段の少なくとも何れか一方で検出された走行速
    度及びブレーキ踏込み状態の少なくとも何れか一方に基
    づいて必要な減速状態を推定する必要減速状態推定手段
    と、前記必要減速状態推定手段で推定された必要減速状
    態に基づいて、前記変速装置で達成可能な変速段毎に、
    前記クラッチの解放状態と締結状態とで、前記エンジン
    の回転速度及び前記電動発電機の回転速度及び当該電動
    発電機で得られる回生電力を算出する回転速度及び回生
    電力算出手段と、前記蓄電装置の蓄電状態を検出する蓄
    電状態検出手段と、前記回転速度及び回生電力算出手段
    で算出されたエンジンの回転速度及び電動発電機の回転
    速度及び電動発電機で得られる回生電力に基づいて、前
    記蓄電状態検出手段で検出された蓄電装置の蓄電状態が
    小さいほど前記電動発電機による回生電力が大きくなる
    ように変速装置の変速段及び前記クラッチの締結状態を
    選択する最適運転状態選択手段とを備え、前記最適運転
    状態選択手段で選択された変速装置の変速段及びクラッ
    チの締結状態に基づいて、前記クラッチの作動状態及び
    エンジン及び電動発電機の運転状態及び変速装置の変速
    段を制御することを特徴とするパラレルハイブリッド車
    両。
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