JP2003212005A - 変速機付きハイブリッド車駆動構造の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速機の変速段を切り換える際にクラッチや
ブレーキの如き摩擦係合装置の開放や新たな係合に起因
するトルクの急変や切換えの合間に生ずるトルクの一時
落ち込みを、特に内燃機関の出力軸が変速機を経て車輪
駆動軸に連結され、該車輪駆動軸に電動発電機が連結さ
れたハイブリッド車駆動構造の場合に、その構造上の特
性を生かして緩和する。 【解決手段】 変速機の変速段を切り換える際に生ずる
変速機出力トルクの急変や一時落ち込みを車輪駆動軸に
連結され電動機の出力トルクの変更により緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関と電動機
の組合せにより車輪を駆動するハイブリッド車の駆動構
造の運転方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ますます高まりつつある大気環境
保全と燃料資源の節約の重要性の認識の下に、内燃機関
と電動機の組合せにより車輪が駆動されるハイブリッド
車が脚光を浴びてきている。多様な回転数と駆動トルク
の組合せが求められる自動車の車輪を内燃機関と電動機
により駆動する場合に、その駆動態様をどのようにする
かについては、種々の態様が可能であろうが、自動車は
元来専ら内燃機関のみによって駆動されてきたものであ
り、また自動車の分野に於けるハイブリッド車は、従来
の内燃機関のみによる駆動の一部を状況が許す限り電動
駆動にて置き換えることから出発しているので、ハイブ
リッド車といえども、内燃機関のみによる駆動が可能と
なっていることは当然と考えられている。

【０００３】特開平１１−１９８６６９には、内燃機関
のクランク軸に第一の電動発電機を直列に接続して内燃
機関または電動機のいずれか一方または両方により駆動
される動力軸を構成し、かかる動力軸と第二の電動発電
機の出力軸とをそれぞれ遊星歯車機構のリングギヤとサ
ンギヤとに接続して組み合わせ、遊星歯車機構のキャリ
アを出力軸として、これに変速機を接続してなるハイブ
リッド車駆動構造が示されている。かかるハイブリッド
車駆動構造によれば、内燃機関のみを原動機として働か
せても、変速機の変速機能を得て、従来の内燃機関車と
同様に自動車に求められる多様な運行態様に対応でき
る。これは上記の如きハイブリッド車の由来を反映する
一つの典型であると思われる。

【０００４】しかし、一方、自動車の原動機として内燃
機関と電動機とを組み合わせる機会に、車輪に求められ
る回転数対駆動トルクと内燃機関より得られる回転数対
駆動トルクの間の乖離に起因する内燃機関出力軸と車軸
の間の回転数の差を電動機により差動的に吸収し、内燃
機関出力軸と車軸の間に従来から必要とされていた変速
機を無くすことが本件出願人と同一人により提案され
た。添付の図１は、そのようなハイブリッド車の駆動構
造を示す概略図である。

【０００５】図１に於いて、１は内燃機関であり、図に
は示されていない車体に取り付けられている。２はその
出力軸（クランク軸）である。３は遊星歯車装置であ
り、４はそのサンギヤ、５はリングギヤ、６はプラネタ
リピニオン、７はキャリアである。クランク軸２はキャ
リア７に連結されている。８は第一の電動発電機（ＭＧ
１）であり、コイル９と回転子１０とを有し、回転子１
０はサンギヤ４と連結されている。コイル９は車体より
支持されている。リングギヤ５にはプロペラ軸１１の一
端が連結されている。かくして、遊星歯車装置３は、内
燃機関の出力軸２に現れる内燃機関の出力を第一の電動
発電機３と車輪駆動軸をなすプロペラ軸１１とに分配す
る動力分配機構を構成している。

【０００６】プロペラ軸１１の途中には第二の電動発電
機（ＭＧ２）１２が連結されている。第二の電動発電機
１２はコイル１３と回転子１４と有し、コイル１３は車
体より支持されている。プロペラ軸１１に対する回転子
１４の連結は任意の構造であってよいが、図示の例で
は、プロペラ軸１１に設けられた歯車１５に回転子１４
により支持されて回転する歯車１６が噛み合う構造とさ
れている。プロペラ軸１１の他端はディファレンシャル
装置１７を介して一対の車軸１８に連結されている。車
軸１８の各々には車輪１９が取り付けられている。

【０００７】図示の駆動構造に於いて、クランク軸２の
回転とキャリア７の回転とは同じであり、今この回転数
をＮｃで表すものとする。また第一の電動発電機８の回
転とサンギヤ４の回転とは同じであり、今この回転数を
Ｎｓで表すものとする。一方、リングギヤ５の回転と第
二の電動発電機１２の回転と車輪１９の回転とは互いに
対応し、最終的には車速に対応するものであるが、それ
ぞれの回転数は歯車１５と１６の間の歯数の比、ディフ
ァレンシャル装置１７に於ける減速比、およびタイヤ径
によって異なる。しかし、今ここでは便宜上これらの部
分の回転数をリングギヤ５の回転数にて代表するものと
し、それをＮｒとする。

【０００８】そうすると、内燃機関と二つの電動発電機
とを遊星歯車装置にて図示の如く組み合わせたハイブリ
ッド車駆動構造に於ける内燃機関と二つの電動発電機Ｍ
Ｇ１、ＭＧ２の回転数Ｎｃ、Ｎｓ、Ｎｒの間の関係は、
遊星歯車装置の原理に基づき、図２に示す線図により表
される。図にてρはリングギヤの歯数に対するサンギヤ
の歯数である（ρ＜１）。Ｎｃは機関回転数により定ま
り、Ｎｒは車速により定まるので、Ｎｓは機関回転数と
車速の如何により Ｎｓ＝（１＋１／ρ）Ｎｃ−（１／ρ）Ｎｒ として定まる。

【０００９】一方、キャリアとサンギヤとリングギヤの
トルクをＴｃ、Ｔｓ、Ｔｒとすると、これらは Ｔｓ：Ｔｃ：Ｔｒ＝ρ／（１＋ρ）：１：１／（１＋
ρ） の比にて互いに平衡し、従ってまた、これら３要素のい
ずれかがトルクを発生しあるいは吸収するときには、上
記の平衡が成り立つまで相互間にトルクのやりとりが行
なわれる。

【００１０】以上の如き駆動構造を備えたハイブリッド
車に於いて、内燃機関、ＭＧ１、ＭＧ２の作動は、図に
は示されていない車輌運転制御装置により、運転者から
の運転指令と車輌の運行状態とに基づいて制御される。
即ち、車輌運転制御装置はマイクロコンピュータを備
え、運転者からの運転指令と種々のセンサにより検出さ
れる車輌の運行状態とに基づいて目標車速および目標車
輪駆動トルクを計算すると共に、蓄電装置の充電状態に
基づいて蓄電装置に許される電流出力あるいは蓄電装置
の充電のために必要な発電量を計算し、これらの計算結
果に基づいて、内燃機関を休止を含む如何なる運転状態
にて運転すべきか、またＭＧ１およびＭＧ２を如何なる
電動状態あるいは発電状態にて運転すべきかを計算し、
その計算結果に基づいて内燃機関、ＭＧ１、ＭＧ２の作
動を制御する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】課題に関する関連出願 以上の如く内燃機関の出力軸が動力分配機構を経て第一
の電動発電機と車輪駆動軸とに連結され、該車輪駆動軸
に第二の電動発電機が連結されたハイブリッド車駆動構
造によれば、図２より理解される通り、内燃機関出力軸
の回転数Ｎｃと車速に対応する回転数Ｎｒの各々の値お
よびその間の相対関係は、その変化を第一の電動発電機
の回転数Ｎｓにて吸収することにより大幅に変えること
ができるので、かかるハイブリッド車駆動構造に於いて
は、これまで変速機は不要とされていた。即ち、動力分
配機構の調節次第で、ＮｃとＮｒの間の関係を自由に変
えることができ、また停車中（Ｎｒ＝０）であっても機
関運転（Ｎｃ＞０）すること、逆に、前進中（Ｎｒ＞
０）であっても機関停止（Ｎｃ＝０）すること、あるい
は機関の運転または停止（Ｎｃ≧０）にかかわらず後進
（Ｎｒ＜０）することができる。

【００１２】しかし、ＭＧ２の回転数は車速の如何によ
って左右され、蓄電装置の充電度は車速とは一応無関係
であるため、ＭＧ２が蓄電装置の充電のための発電機と
して作動するには大きな制約がある。そこで蓄電装置の
充電は専らＭＧ１に頼ることとなり、逆に車輪の電動駆
動は専らＭＧ２に頼ることとなる。そのため変速機を備
えない上記の如きハイブリッド車駆動構造に於いて、低
車速領域にても必要に応じて高い車輪駆動トルクを得る
ことができる車輌運転性能を確保しておくためには、畢
竟ＭＧ２は大型化せざるを得ない。

【００１３】このことを車軸トルクの要求値の大きさを
車速に対比させた車速対車軸トルクの座標系で示せば、
図３の通りである。即ち、今、車輌の内燃機関を広い車
速域に亙って高燃費にて運転し、しかも車輌の車速対車
軸トルク性能として望まれる限界性能として線Ａにて示
す如き性能を車輌に持たせようとすれば、高燃費を得る
内燃機関の車速対車軸トルク性能は領域Ｂの如くほぼ平
らになるので、残りを専らＭＧ２にて補わなければなら
ず、その車速対車軸トルク性能は領域Ｃを賄うものでな
ければなない。そのためＭＧ２は低回転速度にて高トル
クを発生することができるよう、それ相当の大型のもの
とされなければならない。

【００１４】しかし、図３を吟味すれば、領域Ｃの深さ
は領域Ｂの深さに対比して些か深すぎるのではないかと
の疑問がもたれる。これは、観点を変えれば、内燃機関
と第一および第二の電動発電機なる三つの原動装置の大
きさの相対的釣合い、特に内燃機関と第二の電動発電機
の大きさの釣合いの問題である。

【００１５】かかる疑問に端を発し、この点に関し上記
の如きハイブリッド車輌駆動構造を更に改良するものと
して、本件出願人と同一人は、別途出願に係わる特願２
００１−３２３５７８号にて内燃機関の出力軸が動力分
配機構を経て第一の電動発電機と車輪駆動軸とに連結さ
れ、該車輪駆動軸に第二の電動発電機が連結されたハイ
ブリッド車駆動構造に於いて、前記車輪駆動軸の途中ま
たは該車輪駆動軸への前記第二の電動発電機の連結の途
中の少なくとも一方に変速機を設けたことを特徴とする
ハイブリッド車駆動構造を提案した。

【００１６】上記別件特願２００１−３２３５７８号に
よる変速機付きハイブリッド車駆動構造の一つは、図４
に示す如く変速機が車輪駆動軸の途中にあって第二の電
動発電機の連結部より内燃機関の側に設けられている構
造である。この場合、変速機１００は２段ないし３段の
ものであってよく、更に後進段を含むものであってよ
い。そのような変速機は既に公知の技術により種々の態
様にて得られるが、前進３段と後進段を有するものにつ
いてその一例を解図的に示せば、図５の通りである。

【００１７】図５に於いて、２０、２２、２４、２６は
一つの遊星歯車機構を構成するサンギヤ、リングギヤ、
プラネタリピニオン、キャリアであり、また２１、２
３、２５、２７は他の一つの遊星歯車機構を構成するサ
ンギヤ、リングギヤ、プラネタリピニオン、キャリアで
あり、２８（Ｃ１）、２９（Ｃ２）はクラッチであり、
３０（Ｂ１）、３１（Ｂ２）はブレーキであり、３２
（Ｆ１）はワンウェイクラッチである。

【００１８】そしてこれらの回転要素が、３３を入力軸
とし、３４を出力軸として、その間に図示の如く組み合
わされていると、クラッチＣ１が係合されることにより
ワンウェイクラッチＦ１の係合を伴って減速比が最も大
きい第１速段が達成され、クラッチＣ１とブレーキＢ１
とが係合されることにより減速比が中程の第２速段が達
成され、クラッチＣ１とＣ２とが係合されることにより
減速比が最も小さい（減速比＝１）第３速段が達成さ
れ、クラッチＣ２とブレーキＢ２とが係合されることに
より後進段が達成される。

【００１９】かかる変速機が図４に示す如く車輪駆動軸
の途中に設けられることにより、図３に示したような車
速に対する車軸トルクの要求は、内燃機関を全車速域に
わたって最高燃費にて運転しても、図６に示す如く低車
速域にてはそのより多くが変速機を介して内燃機関によ
り分担され、第二の電動機に対するトルク負荷は大きく
て低減される。即ち、図６に於いて、領域Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３はそれぞれ変速機が低速用の第１速段、中速用の第
２速段、高速用の第３速段に切り換えられることにより
内燃機関が分担することができる車軸トルクの大きさを
示し、輪郭線Ａにて示されている如き車軸トルク性能を
得るためには、第二の電動発電機は車速に応じて領域Ｃ
にて示されている大きさの車軸トルクを分担すればよい
ことになる。

【００２０】但し、同出願にて内燃機関の出力軸が動力
分配機構を経て第一の電動発電機と車輪駆動軸とに連結
され、該車輪駆動軸に第二の電動発電機が連結されたハ
イブリッド車駆動構造に変速機を組み込むことを提案し
たのは、低車速域にて特に高い車軸トルクが要求された
場合に対する第二の電動発電機の必要容量を小さくする
ためである。かかる変速機付きハイブリッド車駆動構造
は、内燃機関の回転数Ｎｃと車輪の回転数Ｎｒとの間の
関係が第一の電動発電機の回転数Ｎｓを変えることによ
り大幅に変更でき、一般の平地に於ける自動車の運行に
於いては、車輌発進時であってもさほど高い車軸トルク
が要求されるわけではない。

【００２１】そこで、特別に高い車軸トルクが要求され
る場合を除き、通常の車輌運行に於いては、変速機が設
けられていてもこれを作動させないこと、即ち変速機の
変速切り換え作動を省略し、変速機の変速切り換えに伴
う時間遅れや衝撃あるいは騒音の発生を回避することが
有利であると考えられることに鑑み、本件出願人と同一
人は、更に別途出願に係わる特願２００１−３２３９３
１号にて、かかるハイブリッド車駆動構造の運転方法と
して、変速機を所定の高速段に設定し、内燃機関を高燃
費にて運転して車軸トルク要求値に対応できる限り、車
速の変化に拘わらず該高速段を保持して運転することを
提案した。

【００２２】本願発明の課題 以上により理解される通り、図１に示すハイブリッド駆
動構造に図４に示す如く変速機を組み込むことにより、
図３に輪郭線Ａにて示す如き車速に対する車軸トルクの
要求を、図６に示す如く内燃機関と第二の電動発電機と
の間に割り振ることができ、これによって第二の電動発
電機を図６に領域Ｃにて示されている如く全車速域にわ
たってほぼ一様な比較的小さいトルクを発生することが
できればよい電動発電機とすることができる。

【００２３】本発明は、図６に見られる如く変速機を経
て幾段かに切り換えられて出力される内燃機関による車
軸駆動トルクと電動発電機による車軸駆動トルクとが加
算的に組み合わされて車軸が駆動される構成に於いて
は、内燃機関に基づくトルクは変速機の変速段切り換え
により不可避的に不連続変化を生ずるが、電動トルクは
連続的可変性に富むものであることに着目し、これら両
者の組合せよりなる車輌の駆動装置を更に改良すること
を課題としている。

【００２４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するも
のとして、本発明は、内燃機関の出力軸が変速機を経て
車輪駆動軸に連結され、該車輪駆動軸に電動発電機が連
結されたハイブリッド車駆動構造の運転方法にして、前
記変速機の変速段を切り換える際に該変速機の出力トル
クに現れる急変を前記電動機の出力の変更により緩和す
ることを特徴とするハイブリッド車駆動構造運転方法を
提案するのである。

【００２５】尚、電動発電機なる語は、電動機および発
電機の両機能を有する手段を指すが、発電機能は蓄電装
置を自己充電するという本願発明の作用および効果に直
接関係しない機能であり、本願明細書の記載に於いて電
動発電機と記載された手段は、特に断る場合を除き、本
願発明に関する限り発電機能を有しない電動機をその均
等物として含むものとする。

【００２６】上記のハイブリッド車駆動構造運転方法に
於いて、前記変速機の出力トルクの急変を緩和する前記
電動発電機の出力トルクの変更は、前記車輪駆動軸に与
えるべきトルクと前記変速機の出力トルクの実測値の差
に基づいて制御されてよい。

【００２７】或はまた、上記のハイブリッド車駆動構造
運転方法に於いて、前記変速機の出力トルクの急変を緩
和する前記電動発電機の出力トルクの変更は、各変速段
の切換えに対し予め設定された時間対トルクのマップに
従って制御されてよい。

【００２８】上記のハイブリッド車駆動構造運転方法を
適用するハイブリッド車駆動構造は、特に前記内燃機関
の出力軸が動力分配機構を経て第一の電動発電機と前記
車輪駆動軸とに連結され、該車輪駆動軸に第二の電動発
電機が連結された構造を有し、前記変速機の出力トルク
に現れる急変を出力トルクの変更により緩和する前記電
動発電機は前記第二の電動発電機であるものであってよ
い。

【００２９】また、上記のハイブリッド車駆動構造運転
方法を適用するハイブリッド車駆動構造に於ける前記変
速機は、複数の摩擦係合装置を備え、その内の一つの係
合を解除し、他の一つを新たに係合させることにより切
り換えられる二つの変速段を含んでいる構造のものであ
ってよいが、或いはまた、噛合いが切り換えられる変速
歯車機構であり、単一の摩擦係合装置により該変速歯車
機構が全体として一時的に前記内燃機関の出力軸とのト
ルク伝達接続より切り離されるようになっている構造の
ものであってもよい。

【００３０】

【発明の作用及び効果】従来、車輌の変速機に関する最
も重要な課題の一つは、変速段の切換え時に如何にして
変速機出力トルクの変動をなくすかということであり、
そのため変速段の切換えを行うクラッチやブレーキの如
き摩擦係合装置の係合の解除や新たな係合を如何に滑ら
かに且つ繊細なタイミングにて行うかが問題であった。

【００３１】即ち、変速機の変速段を切り換えるには、
歯車列内を通る動力の伝達経路を切り換える必要があ
り、そのためにはそれまでの動力伝達経路を一旦開放し
たり、変速比が異なる新たな動力伝達経路を立ち上げる
必要がある。そのため変速段の切換えに際しては、変速
機出力トルクはステップ状に急上昇または急降下したり
あるいは一時的に落ち込んだりする。

【００３２】かかる変速機出力トルクの急変を可及的に
小さくして変速ショックや変速時の違和感を和らげるた
めには、変速段の切換えにあたって係合を解除されある
いは新たに係合される摩擦係合装置の開放あるいは係合
は、ある緩やかな変化率にて滑らかに行われる必要があ
り、またある一つの摩擦係合装置が係合を解除される一
方で他の一つの摩擦係合装置が新たに係合されるときに
は、両者の開放と係合の間には相互にある所定のタイミ
ングが保たれることが重要であった。

【００３３】この点に関し、上記の如く車輪駆動軸が、
変速機出力トルクと電動トルクの加算により駆動される
ようになっているとき、変速機出力トルクに生ずる変速
時の急変に対応して電動発電機への電力の供給を変更す
る制御が行われれば、変速機出力トルクの急変を緩和す
ることができ、摩擦係合装置の係合あるいは開放がさほ
ど繊細に行われなくても、またそれを補うトルクコンバ
ータが設けられていなくても、変速機の変速に伴い車軸
駆動トルクをより滑らかに変化させることができる。

【００３４】電動機の出力トルクは電動機への電力の供
給を制御することにより極めて迅速に変化させることが
できるので、変速機の出力トルクの急変がトルクセンサ
等により検出されさえすれば、急変する変速機出力トル
クを車輪駆動軸に与えるべき滑らかに変化するトルクに
対比させてその差に対応して電動機の出力トルクを急変
させ、変速機の出力トルクに生ずる急変を的確に緩和す
ることができる。

【００３５】或はまた、変速段の切り換え時に於ける変
速機出力トルクの急変は、各変速機の各変速段について
そのパターンがおよそ決まっているので、時間に対する
トルクの急変の大きさを表した制御用マップを予め作成
しておき、変速機の変速時には該マップ従って電動機の
出力トルクを制御することによっても、変速機出力トル
クの急変を緩和し、変速時にも滑らかに変化するトルク
にて車輪駆動軸を駆動することができる。

【００３６】本発明によるハイブリッド車駆動構造運転
方法は、図４に示したように内燃機関の出力軸が動力分
配機構を経て第一の電動発電機と車輪駆動軸とに連結さ
れ、該車輪駆動軸に第二の電動発電機が連結されたハイ
ブリッド車駆動構造に於いては、該第二の電動発電機を
変速機の出力トルクに現れる急変を出力トルクの変更に
より緩和する電動発電機として作動させることにより直
ちに実施することができる。

【００３７】また本発明によれば、図７のＢおよびＣに
示す如く、変速機の変速段切換え際して変速機出力トル
クに一時的な落ち込みが生ずる場合にも、これを補完し
て車輪を駆動するトルクを滑らかに変化させることがで
きるので、変速機が複数の摩擦係合装置を備え、その内
の一つの係合を解除し、他の一つを新たに係合させるこ
とにより切り換えられる二つの変速段を含んでいるもの
である場合にも、また、噛合いが切り換えられる変速歯
車機構であり、単一の摩擦係合装置により変速時には該
変速歯車機構が全体として一時的に前記内燃機関の出力
軸とのトルク伝達接続より切り離されるようになってい
る場合にも、変速機に車輪駆動トルクの一時的落ち込み
を生ずることのない車輪駆動を達成することができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下に本発明によるハイブリッド
車駆動構造運転方法を、図４に示す如き変速機付きハイ
ブリッド車駆動構造であって、変速機１００が図５示す
如きものである場合について、これに適用した例につい
て説明する。

【００３９】上記の通り、図５に示されている変速機
は、３３を入力軸とされ、３４を出力軸とされたとき、
クラッチＣ１が係合されることによりワンウェイクラッ
チＦ１の係合を伴って減速比が最も大きい第１速段が達
成され、クラッチＣ１とブレーキＢ１とが係合されるこ
とにより減速比が中程の第２速段が達成され、クラッチ
Ｃ１とＣ２とが係合されることにより減速比が最も小さ
い（減速比＝１）第３速段が達成される。

【００４０】この場合に、変速段の切換えに当たって、
クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１の係合あるいは
開放がやや無造作に行われると、第１速段から第２速段
へのアップシフト、第２速段から第３速段へのアップシ
フト、第３速段から第２速段へのダウンシフト、第２速
段から第１速段へのタウンシフトに際して、変速機出力
トルクはそれぞれ図７のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに於いて実線に
て示す如く変化する。

【００４１】しかし、現在一般の車輌では、かかる変速
機出力トルクの急変を図中破線にて示す如く和らげるべ
く、かかる変速機にトルクコンバータを直列に設け、ま
たクラッチあるいはブレーキの係合あるいは開放を半ク
ラッチ状態を経て緩やかに行い、更に第２速段と第３速
段の間の切換えに於ける如くブレーキとクラッチの相反
的開放と係合が行われることによりその間にトルクの一
時的落ち込みが生ずる場合には、両者の開放と係合のタ
イミングを計って一部を時間的に重合をさせることによ
り、トルクの一時的落ち込みを可及的に少なくすること
が図られている。

【００４２】これに対し、本発明は、図７にて実線によ
り示されている如き変速機出力トルクの変化をそれに応
じた電動発電機の出力トルクの変更により図中破線にて
示す如く補完して滑らかに変化させようとするものであ
る。図８はその方法の一つの実施例を示すフローチャー
トである。

【００４３】図８に示すフローチャートによる制御は、
図には示されていないコンピュータを備えた車輌運転制
御装置により車輌の運行開始と同時に開始される。先ず
ステップ１に於いて、第１速段より第２速段へのアップ
シフトを行うべきときか否かが判断される。答がイエス
であれば、制御はステップ２へ進み、以下に説明する係
数Ｃが１−２アップシフト用の係数Ｃ12とされる。Ｃ12
は図７のＡに於ける破線の下り勾配に対応する負の値で
ある。

【００４４】ステップ１の答がノーであれば、制御はス
テップ３へ進み、第２速段より第３速段へのアップシフ
トを行うべきときか否かが判断される。答がイエスであ
れば、制御はステップ４へ進み、係数Ｃが２−３アップ
シフト用の係数Ｃ23とされる。Ｃ23は図７のＢに於ける
破線の下り勾配に対応する負の値である。

【００４５】ステップ３の答がノーであれば、制御はス
テップ５へ進み、第３速段より第２速段へのダウンシフ
トを行うべきときか否かが判断される。答がイエスであ
れば、制御はステップ６へ進み、係数Ｃが３−２ダウン
シフト用の係数Ｃ32とされ、またフラグＦが１にセット
される。Ｃ32は図７のＣに於ける破線の上り勾配に対応
する正の値である。フラグＦの作用については後述す
る。

【００４６】ステップ５の答がノーであれば、制御はス
テップ７へ進み、第２速段より第１速段へのダウンシフ
トを行うべきときか否かが判断される。答がイエスであ
れば、制御はステップ８へ進み、係数Ｃが２−１ダウン
シフト用の係数Ｃ21とされる。

【００４７】ステップ７の答がノーであれば、制御はそ
のままステップ１の前に戻り、ステップ１、３、５、７
を巡りつつ何れかのアップシフトまたはダウンシフトを
行うべき時期が来ることの監視を続ける。（このフロー
チャートは変速機の変速を制御するものではないので、
後進段は対象外である。）

【００４８】制御がステップ２、４、６または８のいず
れかを通ったときは、制御はステップ９に至り、ここで
そのときの変速機出力トルクＴにある小さなトル値δＴ
を加えた値が変速機出力トルクの初期値Ｔoとされる。
δＴは後述のステップ１３に於けるｓより大きい値とさ
れる。

【００４９】次いで制御はステップ１０へ進み、車輌運
転制御装置を構成するコンピュータの一部に設けられた
カウンタのカウント値ｎが制御開始時にリセットされた
０より始まって１ずつ増分される。

【００５０】次いで制御はステップ１１へ進み、上に求
められた係数Ｃと、変速機出力トルク初期値Ｔoと、カ
ウント値ｎと、その時点に於ける変速機出力トルクＴに
基づき、その時点に於けるトルク偏差ΔＴが ΔＴ＝Ｔo＋ｎ・Ｃ−Ｔ として計算される。

【００５１】この計算式より理解される通り、係数Ｃを
なす上記のＣ12、Ｃ23、Ｃ32、Ｃ21は、それぞれ、制御
がこのフローチャートのステップ１０〜１３を巡って循
環する経過時間に相当する上記のカウン値ｎと掛け合わ
されるとき、図７のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれに於い
て、トルク値を初期値Ｔoから始まって破線にて示す如
く変化せしめる値とされる。従ってまた、上の式から計
算されるΔＴは、図７のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれで見
て、トルク変化の各時点に於いて、破線にて表されたト
ルク値が実線にて表されたトルク値に対してなす偏差で
ある。

【００５２】そこで、次のステップ１２に於いては、電
動発電機ＭＧ２の出力トルクをΔＴだけ変化させ（即
ち、ΔＴが正のときには増大させ、ΔＴが負のときには
減小させ）、変速機出力軸に現れる実線にて示す如きト
ルクの急変を電動トルクにて緩和し、車輪に伝達される
駆動トルクを図７のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄにて破線により示さ
れている如く変化させる。尚、ΔＴが正のときには、電
動発電機ＭＧ２は勿論電動機として作動して変速機出力
トルクを補わなければならないが、ΔＴが負のときに
は、電動発電機ＭＧ２は車輪駆動軸に対し変速機出力ト
ルクの回転方向とは逆の回転方向のトルクを生ずる電動
機として作動されるか、あるいは変速機出力トルクの対
応する一部を吸収する発電機として作動されてよい。

【００５３】その後、制御はステップ１３へ進み、ΔＴ
の絶対値がある所定の小さい値ｓ以下に収束したか否か
が判断される。答がノーである間、制御はステップ１０
の前に戻り、時を追って変化するΔＴを計算しつつそれ
に応じた電動機ＭＧ２によるトルク補完を続ける。

【００５４】そして、図７のＡ、Ｂ、Ｄに於いては実線
による変速機出力トルクの変動が破線による目標トルク
に収束し、図７のＣに於いては変速機出力トルクが破線
を横切る状態となって、ステップ１３の答がイエスに転
ずると、制御はステップ１４へ進み、フラグＦが１であ
るか否かが判断される。変速が第３速段から第２速段へ
のダウンシフト以外ときには、フラグＦは０にリセット
されているので、答はノーであり、ここで１回の制御は
終了し、制御は次回の制御に備える。

【００５５】しかし変速が第３速段から第２速段へのダ
ウンシフトであるときには、フラグＦは１になっている
ので、制御はステップ１５へ進み、ここである短時間δ
ｔの時間遅れがとられる。この時間遅れは、図７のＣに
於ける実線による実際のトルク経過線と破線による目標
トルク経過線との交差部をやり過ごすための時間であ
る。この遅れ時間δｔをやり過ごした後、制御はステッ
プ１６へ進み、フラグＦを０にリセットし、再度ステッ
プ１０の前に戻る。そして図７のＣに於いて実線による
実際のトルク経過線が破線による目標トルク経過線を上
回る部分についての電動発電機ＭＧ２によるトルク補完
が終了し、ステップ１３に於ける答が再びイエスになる
と、制御はステップ１４へ進み、このときフラグＦは０
にリセットされているので、ここで１回の制御は終了す
る。

【００５６】図９は、図８と同様に、図７にて実線によ
り示されている如き変速機出力トルクの変化をそれに応
じた電動発電機の出力トルクの変更により図中破線にて
示す如く修正して滑らかに変化させようとする本発明方
法の他の一つの実施例を示すフローチャートである。

【００５７】図９に示すフローチャートによる制御も、
図には示されていないコンピュータを備えた車輌運転制
御装置により車輌の運行開始と同時に開始される。先ず
ステップ１０１に於いて、第１速段より第２速段へのア
ップシフトを行うべきときか否かが判断される。答がイ
エスであれば、制御はステップ１０２へ進み、１−２ア
ップシフト用のマップ１２が選択される。マップ１２は
図７のＡに於ける変速開始時点からの破線と実線の間の
トルクの差を変速開始時点からの時間に対し変速開始時
の変速機出力トルクＴoに対する比として示すマップで
あり、予め変速機の機種と変速段とに対し設定されてい
るものである。

【００５８】ステップ１０１の答がノーであれば、制御
はステップ１０３へ進み、第２速段より第３速段へのア
ップシフトを行うべきときか否かが判断される。答がイ
エスであれば、制御はステップ１０４へ進み、２−３ア
ップシフト用のマップ２３が選択される。マップ２３は
図７のＢに於ける変速開始時点からの破線と実線の間の
トルクの差を変速開始時点からの時間に対し変速開始時
の変速機出力トルクＴoに対する比として示すマップで
あり、同様に予め変速機の機種と変速段とに対し設定さ
れているものである。

【００５９】ステップ１０３の答がノーであれば、制御
はステップ１０５へ進み、第３速段より第２速段へのダ
ウンシフトを行うべきときか否かが判断される。答がイ
エスであれば、制御はステップ１０６へ進み、３−２ダ
ウンシフト用のマップ３２が選択される。マップ３２は
図７のＣに於ける変速開始時点からの破線と実線の間の
トルクの差を変速開始時点からの時間に対し変速開始時
の変速機出力トルクＴoに対する比として示すマップで
あり、同様に予め変速機の機種と変速段とに対し設定さ
れているものである。またここではフラグＦが１にセッ
トされる。

【００６０】ステップ１０５の答がノーであれば、制御
はステップ１０７へ進み、第２速段より第１速段へのダ
ウンシフトを行うべきときか否かが判断される。答がイ
エスであれば、制御はステップ１０８へ進み、２−１ダ
ウンシフト用のマップ２１が選択される。マップ２１は
図７のＤに於ける変速開始時点からの破線と実線の間の
トルクの差を変速開始時点からの時間に対し変速開始時
の変速機出力トルクＴoに対する比として示すマップで
あり、同様に予め変速機の機種と変速段とに対し設定さ
れているものである。

【００６１】ステップ１０７の答がノーであれば、制御
はそのままステップ１０１の前に戻り、ステップ１０
１、１０３、１０５、１０７を巡りつつ何れかのアップ
シフトまたはダウンシフトを行うべき時期が来ることの
監視を続ける。（このフローチャートもまた変速機の変
速を制御するものではないので、後進段は対象外であ
る。）

【００６２】制御がステップ１０２、１０４、１０６ま
たは１０８のいずれかを通ったときは、制御はステップ
１０９に至り、ここでそのときの変速機出力トルクＴの
値が変速機出力トルクの初期値Ｔoとされる。

【００６３】次いで制御はステップ１１０へ進み、車輌
運転制御装置を構成するコンピュータの一部に設けられ
たカウンタのカウント値ｎが制御開始時にリセットされ
た０より始まって１ずつ増分される。

【００６４】次いで制御はステップ１１１へ進み、その
ときのカウント値ｎに基づいて上に選択されたマップを
参照し、電動機により補完すべきトルクΔＴの大きさの
Ｔoに対する比Ｋmap(n)を読み取り、 ΔＴ＝Ｔo・Ｋmap(n) としてΔＴが計算される。

【００６５】この計算式より理解される通り、上記のマ
ップ１２、２３、３２、２１は、それぞれ、制御がこの
フローチャートのステップ１１０〜１１３を巡って循環
する各時点にて変速開始時の変速機出力トルクの初期値
Ｔoと掛け合わされるとき、図７のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそ
れぞれに於いて破線にて示す如きトルク変化と実線によ
り示す如き予想される実際のトルク変化の間の差を与え
る係数を、カウント値ｎの関数Ｋmap(n)として提供する
ものである。

【００６６】かくして得られたΔＴに基づいて電動発電
機ＭＧ２を作動させる要領は、図８に示す実施例に於け
るものと同様である。図９に於いては、図８に於けるス
テップに対応するものは、対応するステップ番号を１０
０番台に変えたステップ番号にて示し、更なる詳細な説
明は記載の冗長化を避けるため省略する。

【００６７】以上に於いては、変速機として自動変速機
に多く用いられている図５に示す如き構造の変速機を例
にとって本発明を説明したが、本発明によるハイブリッ
ド車運転制御方法によれば、図７のＢおよびＣの如く変
速に際して変速機出力トルクが一旦谷状に落ち込む場合
に対しても、車軸へ伝達される駆動トルクを同図中破線
にて示したように滑らかに変化させることができる。こ
のことは、本発明によれば、変速機が旧来の手動変速機
の構造であっても同様に適用でき、また同様の作用及び
効果が得られることを示している。

【００６８】即ち、旧来の手動変速機は、変速歯車機構
のみを備えており、その変速にあたっては、内燃機関出
力軸と変速機との間に設けられた唯一のクラッチが変速
の度に一時係合を解除され、その間に歯車の噛合いの切
換えが行われるようになっている。従って、この場合、
変速機出力トルクは、何の変速段より何の変速段への変
速が行われるときにも、変速の度に一旦谷状に落ち込
む。かかる変速に伴う変速機出力トルクの落ち込みに対
して、本発明は、上記の図８または図９のいずれに示し
たような実施例によってもこれを補完し、変速に伴う車
軸駆動トルクの変化を滑らかに行わせることができる。

【００６９】図５に例示した如き自動変速用の用の変速
機は、運転中常時数個のクラッチやブレーキの如き摩擦
係合装置により動力伝達を行っており、摩擦係合による
動力伝達はそれなりのエネルギ損失をきたし、伝達効率
の低下を余儀なくさせるものである。かかる運転中のエ
ネルギ損失の点に於いて、単一のクラッチにて作動する
旧来の手動変速機はそれより優れている。そこで、ハイ
ブリッド車に変速機を組み込むに当たって、本発明が適
用されれば、変速機を旧来の手動用の変速機とし、それ
を変速に際して単一のクラッチにより一時内燃機関出力
軸より切り離すようにすることもでき、これによってハ
イブリッド車に変速機を組み込む場合のエネルギ損失を
抑制し、燃費について有利な効果を得ることができる。

【００７０】尚、手動変速機の構造は既に古くから当技
術分野に於いては種々の構成に於いて公知であり、その
うち本発明の適用の対象となり得るものが特に限られる
という事情はなく、また変速歯車機構を特定しなくても
本発明に係るその作用効果は明らかであり、手動変速機
の構造の例について図示を伴う説明を行うことは明細書
および図面を徒に冗長化するので省略する。

【００７１】以上に於いては本発明をいくつかの実施例
について詳細に説明したが、本発明がこれらの実施例に
のみ限られるものではなく、本発明の範囲内にて他に種
々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるハイブリッド車駆動構造運転方法
の対象となるハイブリッド車駆動構造の原型を示す概略
図。

【図２】図１に示すハイブリッド車駆動構造に於ける内
燃機関と二つの電動発電機ＭＧ１、ＭＧ２の回転数Ｎ
ｃ、Ｎｓ、Ｎｒの間の関係を示す線図。

【図３】図１に示すハイブリッド車駆動構造に於いて内
燃機関および電動発電機ＭＧ２の各々により分担される
べき車軸トルクの大きさを車速に対し示す線図。

【図４】本発明の対象となるハイブリッド車駆動構造の
一つの実施例を図１に倣って示す概略図。

【図５】三つの変速段と後進段とを提供する変速機の一
例を示す概略図。

【図６】図４に示すハイブリッド車駆動構造に於いて、
変速機の作動により内燃機関および電動発電機ＭＧ２の
各々により分担されるべき車軸トルクの大きさを車速に
対し示す線図。

【図７】図５に示す変速機の変速段切換え時に変速機出
力軸に生ずるトルク変動とそれを均して滑らかな変化と
する要領を示す線図。

【図８】本発明によるハイブリッド車駆動構造運転方法
の一つの実施例を示すフローチャート。

【図９】本発明によるハイブリッド車駆動構造運転方法
の他の一つの実施例を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…内燃機関 ２…内燃機関の出力軸 ３…遊星歯車装置 ４…サンギヤ ５…リングギヤ ６…プラネタリピニオン ７…キャリア ８…第一の電動発電機（ＭＧ１） ９…コイル １０…回転子 １１…プロペラ軸 １２…第二の電動発電機（ＭＧ２） １３…コイル １４…回転子 １５，１６…歯車 １７…ディファレンシャル装置 １８…車軸 １９…車輪 ２０…サンギヤ ２２…リングギヤ ２４…プラネタリピニオン ２６…キャリア ２１…サンギヤ ２３…リングギヤ ２５…プラネタリピニオン ２７…キャリア ２８，２９…クラッチ ２８，２９…ブレーキ ３２…ワンウェイクラッチ １００…変速機

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 ３０１Ｂ ３０１Ｄ Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｂ６０Ｌ 11/14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の出力軸が変速機を経て車輪駆動
   軸に連結され、該車輪駆動軸に電動発電機が連結された
   ハイブリッド車駆動構造の運転方法にして、前記変速機
   の変速段を切り換える際に該変速機の出力トルクに現れ
   る急変を前記電動発電機の出力トルクの変更により緩和
   することを特徴とするハイブリッド車駆動構造運転方
   法。
2. 【請求項２】前記変速機の出力トルクの急変を緩和する
   前記電動発電機の出力トルクの変更は、前記車輪駆動軸
   に与えるべきトルクと前記変速機の出力トルクの実測値
   の差に基づいて制御されることを特徴とする請求項１に
   記載のハイブリッド車駆動構造運転方法。
3. 【請求項３】前記変速機の出力トルクの急変を緩和する
   前記電動発電機の出力トルクの変更は、各変速段の切換
   えに対し予め設定された時間対トルクのマップに従って
   制御されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリ
   ッド車駆動構造運転方法。
4. 【請求項４】前記ハイブリッド車駆動構造は前記内燃機
   関の出力軸が動力分配機構を経て第一の電動発電機と前
   記車輪駆動軸とに連結され、該車輪駆動軸に第二の電動
   発電機が連結された構造を有し、前記変速機の出力トル
   クに現れる急変を出力トルクの変更により緩和する前記
   電動発電機は前記第二の電動発電機であることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車駆
   動構造運転方法。
5. 【請求項５】前記変速機は複数の摩擦係合装置を備え、
   その内の一つの係合を解除し、他の一つを新たに係合さ
   せることにより切り換えられる二つの変速段を含んでい
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハ
   イブリッド車駆動構造運転方法。
6. 【請求項６】前記変速機は噛合いが切り換えられる変速
   歯車機構であり、単一の摩擦係合装置により該変速歯車
   機構が全体として一時的に前記内燃機関の出力軸とのト
   ルク伝達接続より切り離されるようになっていることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッ
   ド車駆動構造運転方法。