JP3003555B2 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

ハイブリッド駆動装置

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JP3003555B2
JP3003555B2 JP25840095A JP25840095A JP3003555B2 JP 3003555 B2 JP3003555 B2 JP 3003555B2 JP 25840095 A JP25840095 A JP 25840095A JP 25840095 A JP25840095 A JP 25840095A JP 3003555 B2 JP3003555 B2 JP 3003555B2
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隆次 茨木
豊 多賀
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンおよび電動
機を駆動源として備えているハイブリッド駆動装置に係
り、特に、走行に必要な所要動力以上の出力でエンジン
を作動させ、その所要動力以上の余裕動力で発電機を作
動させて蓄電装置に電気エネルギーを充電しながらその
所要動力で走行する発電走行制御を行うハイブリッド駆
動装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
(a) 蓄電装置に蓄えられた電気エネルギーで作動する電
動機と、(b) 燃料の燃焼によって作動するエンジンとを
車両走行時の駆動源として備えているハイブリッド駆動
装置が、例えば特開平５−５０８６５号公報に開示され
ている。このようなハイブリッド駆動装置は、一般に低
負荷領域では電動機を用いて走行し、高負荷領域ではエ
ンジンを用いて走行するようになっているとともに、蓄
電装置の蓄電量が所定値以下となった場合など所定の発
電走行条件を満足した場合には、走行に必要な所要動力
以上の出力でエンジンを作動させ、その所要動力以上の
余裕動力、すなわちエンジン出力から所要動力を差し引
いた動力で発電機を作動させて蓄電装置に電気エネルギ
ーを充電しながらその所要動力で走行する発電走行制御
を行うようになっている。その場合に、充電用の発電機
を別個に設けることなく、駆動源として用いられる電動
機をそのまま発電機として使用することも広く知られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のハイブリッド車両においては、発電機の故障
時に上記発電走行制御が実行されると、エンジンが所要
動力以上の出力で作動させられるとともに、その出力が
総て走行のための動力として使われるため、正常時に比
較して加速等の走行性能が高くなり、運転者に違和感を
生じさせるなど好ましくない。
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、発電機が故障しても
走行性能が変化しないようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めには、発電機の故障時には発電走行制御が行われない
ようにすれば良く、本発明は、(a) 蓄電装置に蓄えられ
た電気エネルギーで作動する電動機と、(b) 燃料の燃焼
によって作動するエンジンとを車両走行時の駆動源とし
て備えているとともに、(c) 所定の発電走行条件を満足
した場合には、走行に必要な所要動力以上の出力で前記
エンジンを作動させ、その所要動力以上の余裕動力で発
電機を作動させて前記蓄電装置に電気エネルギーを充電
しながらその所要動力で走行する発電走行制御を行うハ
イブリッド駆動装置において、(d) 前記発電機が故障し
た場合には前記発電走行制御を中止し、前記発電走行条
件を満足しても前記所要動力で前記エンジンを作動させ
る発電機故障時制御手段を有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】このようなハイブリッド駆動装置におい
ては、発電機が故障した場合には発電走行制御が中止さ
れ、発電走行条件を満足しても所要動力でエンジンが作
動させられるため、加速等の走行性能は正常時と変わら
ず、運転者に違和感を生じさせることがない。
【０００７】
【発明の実施の形態】ここで、所要動力以上の余裕動力
とは、エンジンの出力から走行に必要な所要動力を差し
引いた動力のことで、発電走行制御ではその余裕動力分
だけ発電によって消費されるように発電機を制御するの
である。発電機は、駆動源である電動機と別個に設けら
れても良いが、電動機が発電機を兼ねていても良い。電
動機が発電機を兼ねている場合は、少なくとも発電機能
が故障した場合に発電機故障時制御手段による制御が行
われるようになっておれば良い。
【０００８】発電機故障時制御手段は、少なくとも発電
走行条件を満足して発電走行制御が行われる時に、その
発電走行制御の代わりに所要動力でエンジンを作動させ
て走行させるものであれば良い。すなわち、ハイブリッ
ド駆動装置は、上記発電走行制御の他に、例えば電動機
のみで走行する低負荷側の電動機走行制御や、エンジン
のみで走行する高負荷側のエンジン走行制御、或いはエ
ンジンおよび電動機の両方を用いて走行する更に高負荷
側のエンジン・電動機走行制御などを行うようになって
いるが、少なくとも発電走行制御が行われるとともに、
発電機の故障時にはその発電走行制御の代わりに発電機
故障時制御手段による制御が行われるようになっておれ
ば良いのである。但し、発電機が電動機を兼ねている場
合には、発電機が故障すると発電走行制御のみならず電
動機走行制御、エンジン・電動機走行制御も影響を受け
るため、発電機の故障時には常に発電機故障時制御手段
による制御が行われるようにすることが望ましい。
【０００９】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例であるハイブ
リッド駆動装置１０の構成を説明するブロック線図で、
機械的な結合関係は太い実線で示されており、電気的な
結合関係は細線で示されている。かかるハイブリッド駆
動装置１０は、燃料の燃焼によって作動するガソリンエ
ンジン等の内燃機関１２と、電気エネルギーによって作
動する電動機としての電動モータ１４とを駆動源として
備えており、それ等の内燃機関１２および電動モータ１
４の動力は、同時に或いは択一的に変速機１６へ伝達さ
れ、更に減速機１８および図示しない差動機などを介し
て左右の駆動輪２０へ伝達される。変速機１６は、前進
（ＦＷＤ），後進（ＲＥＶ），ニュートラル（Ｎ）を切
り換える前後進切換機構や変速比が異なる複数の前進変
速段を成立させる有段変速機構などを有しており、運転
者によってシフトレバー２２が操作されることにより、
切換えアクチュエータ２４により前進，後進，ニュート
ラルが切り換えられる。また、シフトレバー２２のシフ
ト位置を表す信号がシフトポジションスイッチ２６から
コントローラ２８に供給され、そのシフト位置に応じて
変速段の切換え制御などが行われる。なお、上記内燃機
関１２と変速機１６との間には、動力伝達を接続，遮断
するクラッチ３０が設けられており、クラッチ制御用ア
クチュエータ３２によって断続制御されるが、通常は接
続状態に保持される。
【００１０】上記電動モータ１４は、Ｍ（モータ）／Ｇ
（ジェネレータ）制御装置３４を介してバッテリやコン
デンサ等の蓄電装置３６に接続されており、蓄電装置３
６から電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転
駆動される回転駆動状態と、回生制動（電動モータ１４
自体の電気的な制動トルク）により発電機として機能す
ることにより蓄電装置３６に電気エネルギーを充電する
充電状態と、モータ軸が自由回転することを許容する無
負荷状態とに切り換えられる。また、前記内燃機関１２
は、燃料噴射量制御用アクチュエータ４２、スロットル
制御用アクチュエータ４４、点火時期制御用アクチュエ
ータ４６、吸・排気バルブ制御用アクチュエータ４８な
どによって作動状態が制御されるようになっており、そ
れ等のアクチュエータは上記Ｍ／Ｇ制御装置３４と共に
コントローラ２８によって制御される。なお、上記蓄電
装置３６には、エアコンのコンプレッサーなどの補機３
８を駆動するための電動機４０が電気的に接続されてい
る。
【００１１】コントローラ２８はＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯ
Ｍなどを有するマイクロコンピュータを含んで構成さ
れ、予め設定されたプログラムに従って信号処理を行う
ことにより、例えば図２〜図４に示すフローチャートを
実行する。このコントローラ２８には、エンジン回転数
Ｎe 、変速機１６の入力回転数（モータ回転数）Ｎi 、
出力回転数（車速Ｖに対応）Ｎo 、蓄電装置２２の蓄電
量ＳＯＣに関する情報や、アクセル操作量θACを表すア
クセル操作量信号、運転者がブレーキペダルを踏込み操
作したことを表すブレーキ信号、その踏力を表すブレー
キ踏力信号、エンジンブレーキを作用させるシフト位置
であることを表すエンジンブレーキシフト位置信号など
が、各種の検出手段などから供給される。蓄電量ＳＯＣ
は、例えば電動モータ１４が発電機として機能する充電
時のモータ電流や充電効率などから求められる。
【００１２】図２は、本実施例の基本フローチャート
で、ステップＳ１ではアクセル操作量θAC、エンジン回
転数Ｎe 、入力回転数Ｎi 、出力回転数Ｎo 、蓄電量Ｓ
ＯＣ、エンジントルクＴE 、モータトルクＴM などのデ
ータを読み込む。エンジントルクＴE はスロットル弁開
度や燃料噴射量などから求められ、モータトルクＴM は
モータ電流などから求められる。ステップＳ２では、例
えばモータ電流などから求められる上記モータトルクＴ
M と実際のモータ回転数すなわち入力回転数Ｎiとの関
係、或いは充電時におけるエンジン回転数Ｎe とモータ
電流、入力回転数Ｎi 、出力回転数Ｎo との関係などか
ら、電動モータ１４の電動機としての機能或いは発電機
としての機能の少なくとも一方が故障しているか否かを
判断する。そして、電動モータ１４が故障していなけれ
ばステップＳ３の正常時制御を実行するが、電動モータ
１４が故障している場合にはステップＳ４のモータフェ
イル制御を実行する。
【００１３】図３は、上記ステップＳ３の正常時制御の
一例で、ステップＳ３−１ではアクセル操作量θACやそ
の変化速度、車速Ｖなどから車両の走行に必要な所要動
力ＰＬを、予め記憶された演算式やデータマップなどを
用いて算出する。ステップＳ３−２では、蓄電量ＳＯＣ
が予め定められた最低蓄電量Ａ以上か否かを判断し、Ｓ
ＯＣ≧ＡであればステップＳ３−３以下を実行するが、
ＳＯＣ＜Ａの場合にはステップＳ３−８の発電モードサ
ブルーチンを実行する。最低蓄電量Ａは、電動モータ１
４を駆動源として走行する場合に蓄電装置３６から電気
エネルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量
で、蓄電装置３６の放電効率や充電効率などに基づいて
例えば７０％程度の値が設定される。そして、ＳＯＣ＜
Ａの場合に実行するステップＳ３−８の発電モードサブ
ルーチンでは、内燃機関１２を所要動力ＰＬ以上の出力
で作動させ、所要動力ＰＬ以上の余裕動力すなわち内燃
機関１２の出力から所要動力ＰＬを差し引いた動力で電
動モータ１４を回転駆動して発電させるとともに、発生
した電気エネルギーを蓄電装置３６に充電する一方、所
要動力ＰＬで車両を走行させる。具体的には、余裕動力
分だけ電動モータ１４による発電によって消費されるよ
うにＭ／Ｇ制御装置３４を制御し、所要動力ＰＬ分だけ
変速機１６へ伝達されるようにするのである。内燃機関
１２の出力制御すなわちエンジントルクや回転数の制
御、および電動モータ１４の発電制御は、変速機１６の
変速段や動力損失等を考慮して行われる。このステップ
Ｓ３−８は発電走行制御に相当し、ステップＳ３−２の
判断がＮＯであること、すなわちＳＯＣ＜Ａであること
が発電走行条件である。
【００１４】ＳＯＣ≧Ａの場合に実行するステップＳ３
−３では、所要動力ＰＬが予め定められた第１境界値Ｂ
より大きいか否かを判断し、ＰＬ＞Ｂであればステップ
Ｓ３−４で第１境界値Ｂより大きい第２境界値Ｃより大
きいか否かを判断する。そして、ＰＬ≦Ｂすなわち低負
荷領域ではステップＳ３−７のモータ駆動サブルーチン
を実行し、Ｂ＜ＰＬ≦Ｃすなわち中負荷領域ではステッ
プＳ３−６のＩＣＥ（内燃機関）駆動サブルーチンを実
行し、ＰＬ＞Ｃすなわち高負荷領域ではステップＳ３−
５のＩＣＥ・モータ駆動サブルーチンを実行する。ステ
ップＳ３−７のモータ駆動サブルーチンは電動モータ１
４のみを用いて走行する電動機走行制御を実行し、ステ
ップＳ３−６のＩＣＥ駆動サブルーチンは内燃機関１２
のみを用いて走行するエンジン走行制御を実行し、ＩＣ
Ｅ・モータ駆動サブルーチンは内燃機関１２および電動
モータ１４の両方を用いて走行するエンジン・電動機走
行制御を実行する。何れの場合も、内燃機関１２、電動
モータ１４の出力制御は変速機１６の変速段や動力損失
等を考慮して行われる。なお、ステップＳ３−６のＩＣ
Ｅ駆動サブルーチンでは電動モータ１４は無負荷状態と
され、ステップＳ３−７のモータ駆動サブルーチンでは
クラッチ３０が遮断される。
【００１５】ここで、上記第１境界値Ｂおよび第２境界
値Ｃは、例えば図５に示すように運転状態である車両の
駆動トルクおよび車速Ｖをパラメータとして、前記変速
機１６の変速段毎に表すことができ、第１境界値Ｂより
も低負荷側すなわち原点Ｏ側の領域ではステップＳ３−
７のモータ駆動サブルーチンが実行され、第１境界値Ｂ
と第２境界値Ｃとの間の領域ではステップＳ３−６のＩ
ＣＥ駆動サブルーチンが実行され、第２境界値Ｃよりも
高負荷側の領域ではステップＳ３−５のＩＣＥ・モータ
駆動サブルーチンが実行される。第１境界値Ｂは、例え
ば燃料消費量や排出ガス量ができるだけ少なくなるよう
に、内燃機関１２の燃料消費率（単位動力当たりの燃料
消費量）や排出ガス率（単位動力当たりの排出ガス
量）、電動モータ１４のエネルギー変換効率などに基づ
いて設定される。
【００１６】一方、電動モータ１４の故障時に行われる
前記ステップＳ４のモータフェイル制御は、例えば図４
に示すフローチャートに従って実行され、ステップＳ４
−１では前記ステップＳ３−１と同様にして所要動力Ｐ
Ｌを算出する。ステップＳ４−２では、所要動力ＰＬの
大きさに拘らず常にその所要動力ＰＬで内燃機関１２を
作動させて車両を走行させる。この場合も、その内燃機
関１２の出力制御は変速機１６の変速段や動力損失等を
考慮して行われる。
【００１７】ここで、かかる図４のモータフェイル制御
では、総ての負荷領域で内燃機関１２を所要動力ＰＬで
作動させて車両を走行させるようになっているため、電
動モータ１４が故障しても内燃機関１２によって車両が
良好に走行させられる。
【００１８】また、電動モータ１４の故障時には、蓄電
量ＳＯＣが最低蓄電量Ａを下回っても図３のステップＳ
３−８の発電モードサブルーチンが実行されることはな
く、図４のモータフェイル制御において走行に必要な所
要動力ＰＬで内燃機関１２が作動させられるため、加速
等の走行性能は正常時と変わらず、運転者に違和感を生
じさせることがない。すなわち、電動モータ１４の故障
時にステップＳ３−８の発電モードサブルーチンが実行
されると、内燃機関１２が所要動力ＰＬ以上の出力で作
動させられるとともに、その出力が総て走行のための動
力として使われるため、正常時に比較して加速等の走行
性能が高くなり、運転者に違和感を生じさせる恐れがあ
るが、本実施例では正常時と同様な走行制御が為される
のである。図４のモータフェイル制御、すなわち前記図
２のステップＳ４は電動機故障時走行制御で、コントロ
ーラ２８による一連の信号処理のうちステップＳ４を実
行する部分は発電機故障時制御手段に相当する。
【００１９】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。
【００２０】例えば、前記実施例では変速比が異なる複
数の変速段を成立させる有段の変速機１６を備えていた
が、変速比を連続的に変化させる無段変速機を用いるこ
とができることは勿論、変速比を変化させる変速機を備
えていなくても本発明は適用され得る。
【００２１】また、前記実施例の変速機１６は前後進切
換機構を備えていたが、電動モータ１４の回転方向を切
り換えて車両を前進・後退させるようにすることも可能
である。
【００２２】また、前記実施例では内燃機関１２と変速
機１６との間にクラッチ３０が設けられていたが、変速
機１６と電動モータ１４との間にもクラッチを配設する
ことが可能であるなど、クラッチ等の配設形態は適宜変
更され得る。
【００２３】また、内燃機関１２および電動モータ１４
の出力を遊星歯車装置により合成して変速機１６側へ伝
達するハイブリッド駆動装置にも本発明は同様に適用さ
れ得る。
【００２４】また、前記実施例では単一の電動モータ１
４によって複数の駆動輪２０を回転駆動するようになっ
ていたが、個々の駆動輪２０に対応して複数の電動機を
配設することも可能である。
【００２５】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド駆動装置
の構成を説明するブロック線図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動装置の基本作動を説明
するフローチャートである。
【図３】図２におけるステップＳ３の正常時制御の具体
的内容を説明するフローチャートである。
【図４】図２におけるステップＳ４のモータフェイル制
御の具体的内容を説明するフローチャートである。
【図５】図３の境界値Ｂ，Ｃを説明する図である。
【符号の説明】
１０：ハイブリッド駆動装置 １２：内燃機関（エンジン） １４：電動モータ（電動機，発電機） ３６：蓄電装置 ステップＳ３−８：発電走行制御 ステップＳ４：発電機故障時制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−80048（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−245317（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 11/14 B60K 6/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蓄電装置に蓄えられた電気エネルギーで
    作動する電動機と、燃料の燃焼によって作動するエンジ
    ンとを車両走行時の駆動源として備えているとともに、
    所定の発電走行条件を満足した場合には、走行に必要な
    所要動力以上の出力で前記エンジンを作動させ、該所要
    動力以上の余裕動力で発電機を作動させて前記蓄電装置
    に電気エネルギーを充電しながら該所要動力で走行する
    発電走行制御を行うハイブリッド駆動装置において、 前記発電機が故障した場合には前記発電走行制御を中止
    し、前記発電走行条件を満足しても前記所要動力で前記
    エンジンを作動させる発電機故障時制御手段を有するこ
    とを特徴とするハイブリッド駆動装置。
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