JP3346375B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
ハイブリッド車両の制御装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
- B60K6/54—Transmission for changing ratio
- B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
Description
制御装置に係り、特に、Nレンジ等の非駆動状態からD
レンジ等の駆動状態へ切り換えられる際のシフトショッ
ク等を低減する技術に関するものである。
と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
時の動力源として備えており、そのエンジンおよび電動
モータの作動状態が異なる複数の運転モードで走行する
とともに、動力伝達を遮断する非駆動状態と動力伝達を
行う駆動状態とを有する動力伝達手段がそのエンジンお
よび電動モータと駆動輪との間に配設されているハイブ
リッド車両が、例えば特開平7−67208号公報等に
記載されている。上記運転モードとしては、エンジンの
みを動力源として走行するエンジン運転モードや、電動
モータのみを動力源として走行するモータ運転モード、
エンジンおよび電動モータの両方を動力源として走行す
るエンジン・モータ運転モードなどがあり、要求出力
(アクセル操作量など)や車速、蓄電装置の蓄電量SO
Cなどに応じて予め定められた切換条件に従って切り換
えられるようになっているのが普通である。
な変速機、例えばクラッチやブレーキなどの係合手段の
係合、解放制御によって変速比が異なる複数の変速段が
成立させられる有段自動変速機や、変速比を連続的に変
化させるベルト式、トロイダル型などの無段変速機等が
広く用いられている。これらの動力伝達手段は、N(ニ
ュートラル)やP(パーキング)などの動力伝達を遮断
する非駆動状態と、D(ドライブ)やR(リバース)な
どの動力伝達を行う駆動状態とを備えているのが普通で
あり、シフトレバーやマニュアルシフトバルブなどの伝
達状態切換手段により運転者の切換操作に従って切り換
えられるようになっている。
うなハイブリッド車両においては、上記動力伝達手段が
非駆動状態から駆動状態へ切り換えられる際に、アクセ
ル操作量の変化や運転モードの切換えなどによって動力
源の出力状態が変化すると、駆動状態への切換えが円滑
に行われなかったり、シフトショック(駆動力変動)な
どを生じる可能性があった。
もので、その目的とするところは、エンジンおよび電動
モータを動力源として備えているとともに、それらのエ
ンジンおよび電動モータと駆動輪との間に変速機等の動
力伝達手段が配設されているハイブリッド車両におい
て、動力伝達手段が非駆動状態から駆動状態へ切り換え
られる際のシフトショック等を低減することにある。
めに、第1発明 は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエ
ンジンと、電気エネルギーで作動する電動モータとを車
両走行時の動力源として備えている一方、(b) 摩擦係合
手段によって動力伝達を遮断する非駆動状態と動力伝達
を行う駆動状態とが切り換えられるとともに、前記エン
ジンおよび前記電動モータと駆動輪との間に配設された
動力伝達手段と、(c) その動力伝達手段の非駆動状態お
よび駆動状態を運転者の切換操作に従って切り換える伝
達状態切換手段とを有するハイブリッド車両の制御装置
であって、(d) 前記伝達状態切換手段によって前記動力
伝達手段が非駆動状態から駆動状態へ切り換えられる際
には、前記摩擦係合手段による非駆動状態から駆動状態
への切換え中、前記動力源からその動力伝達手段への動
力伝達を遮断する入力遮断手段を有することを特徴とす
る。この第1発明は、請求項1に記載の発明である。
するエンジンと、電気エネルギーで作動する電動モータ
とを車両走行時の動力源として備えている一方、(b) 摩
擦係合手段によって動力伝達を遮断する非駆動状態と動
力伝達を行う駆動状態とが切り換えられるとともに、前
記エンジンおよび前記電動モータと駆動輪との間に配設
された動力伝達手段と、(c) その動力伝達手段の非駆動
状態および駆動状態を運転者の切換操作に従って切り換
える伝達状態切換手段とを有するハイブリッド車両の制
御装置であって、(d) 前記伝達状態切換手段によって前
記動力伝達手段が非駆動状態から駆動状態へ切り換えら
れる際には、前記摩擦係合手段による非駆動状態から駆
動状態への切換え中、前記動力源の出力状態を一定に維
持する出力制御手段を有することを特徴とする。この第
2発明は、請求項2に記載の発明である。
態から駆動状態へ切り換えられる際には動力源から動力
伝達手段への動力伝達が遮断されるため、アクセル操作
量の変化や運転モードの切換えなどに起因する動力源の
出力状態の変動に拘らず、動力伝達手段の駆動状態への
切換えが円滑に行われるとともにシフトショックの発生
などが抑制される。
から駆動状態へ切り換えられる際には動力源の出力状態
が一定に維持されるため、動力伝達手段の駆動状態への
切換えが円滑に行われるとともにシフトショックの発生
などが抑制される。
チにより動力伝達を接続、遮断することによって動力源
を切り換える切換えタイプや、遊星歯車装置などの合
成、分配機構によってエンジンおよび電動モータの出力
を合成したり分配したりするミックスタイプ、電動モー
タを補助的に使用するアシストタイプなど、エンジンと
電動モータとを車両走行時の動力源として備えている種
々のタイプのハイブリッド車両に適用され得る。
タジェネレータ(電動モータ)に連結される第2回転要
素、および出力部材(更には動力伝達手段)に連結され
る第3回転要素を有して、それらの間で機械的に力を合
成、分配する遊星歯車装置等の合成分配機構を有するハ
イブリッド車両においては、モータジェネレータを無負
荷状態として自由回転可能とすれば、エンジンから出力
部材への動力伝達が遮断されるため、エンジンのみを動
力源とするエンジン運転モードでは、モータジェネレー
タを無負荷状態とする手段によって第1発明の入力遮断
手段を構成することができる。
ブレーキなどの油圧式摩擦係合手段によって駆動状態お
よび非駆動状態、更には変速段が切り換えられる遊星歯
車式等の自動変速機が好適に用いられるが、無段変速機
などを用いることも可能である。伝達状態切換手段は、
例えばシフトレバーなどの操作手段と、その操作手段に
機械的に連結されて油圧回路を切り換えるマニュアルシ
フトバルブとを有して構成される。
出力状態を一定に維持するものであれば良く、例えばア
クセル操作量の変化に拘らずエンジンおよび電動モータ
の作動状態をそれぞれ一定に維持するように構成される
が、エンジン運転モードの場合にアクセル操作量の変化
に応じてエンジン出力を変化させるとともに、その変化
を相殺するように電動モータを作動させるようにしても
良い。第1発明の実施に際しては、アクセル操作量の変
化などに応じてエンジンや電動モータの出力状態を変化
させることが可能である。
細に説明する。図1は、本発明の一実施例である制御装
置を備えているハイブリッド車両のハイブリッド駆動装
置10の骨子図である。
10はFR(フロントエンジン・リヤドライブ)車両用
のもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエ
ンジン12と、電気エネルギーによって作動する電動モ
ータとしてのモータジェネレータ14と、シングルピニ
オン型の遊星歯車装置16と、自動変速機18とを車両
の前後方向に沿って備えており、出力軸19から図示し
ないプロペラシャフトや差動装置などを介して左右の駆
動輪(後輪)へ駆動力を伝達する。
する合成分配機構で、モータジェネレータ14と共に電
気式トルコン24を構成しており、そのリングギヤ16
rは第1クラッチCE1 を介してエンジン12に連結さ
れ、サンギヤ16sはモータジェネレータ14のロータ
軸14rに連結され、キャリア16cは自動変速機18
の入力軸26に連結されている。また、サンギヤ16s
およびキャリア16cは第2クラッチCE2 によって連
結されるようになっている。エンジン12に連結される
リングギヤ16rは第1回転要素に相当し、モータジェ
ネレータ14に連結されるサンギヤ16sは第2回転要
素に相当し、動力伝達手段である自動変速機18の入力
軸26に連結されるキャリア16cは第3回転要素に相
当し、入力軸26は出力部材に相当する。
トルク変動を抑制するためのフライホイール28および
スプリング、ゴム等の弾性部材によるダンパ装置30を
介して第1クラッチCE1 に伝達される。第1クラッチ
CE1 および第2クラッチCE2 は、何れも油圧アクチ
ュエータによって係合、解放される摩擦式の多板クラッ
チである。
ブプラネタリギヤユニットから成る副変速機20と、単
純連結3プラネタリギヤトレインから成る前進4段、後
進1段の主変速機22とを組み合わせたものである。本
実施例において、自動変速機18が前記動力伝達手段に
対応している。
オン型の遊星歯車装置32と、油圧アクチュエータによ
って摩擦係合させられる油圧式のクラッチC0 、ブレー
キB 0 と、一方向クラッチF0 とを備えて構成されてい
る。また、主変速機22は、3組のシングルピニオン型
の遊星歯車装置34、36、38と、油圧アクチュエー
タによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチC1 ,
C2 、ブレーキB1 ,B2 ,B3 ,B4 と、一方向クラ
ッチF1 ,F2 とを備えて構成されている。
ルブSL1〜SL4の励磁、非励磁により油圧回路40
が切り換えられたり、図4に示すように、シフトレバー
42にプッシュプルケーブル43などを介して連結され
たマニュアルシフトバルブ44によって油圧回路40が
機械的に切り換えられたりすることにより、クラッチC
0 ,C1 ,C2 、ブレーキB0 ,B1 ,B2 ,B3 ,B
4 がそれぞれ係合、解放制御され、図3に示されている
ようにニュートラル(N)と前進5段(1st〜5t
h)、後進1段(Rev)の各変速段が成立させられ
る。
ルコン24は、中心線に対して略対称的に構成されてお
り、図1では中心線の下半分が省略されている。
チの欄の「○」は係合、「●」はシフトレバー42がエ
ンジンブレーキレンジ、たとえば「3」、「2」、及び
「L」レンジ等の低速レンジへ操作された場合に係合、
そして、空欄は非係合を表している。
Rev、及びエンジンブレーキレンジは、シフトレバー
42に連結されたマニュアルシフトバルブ44によって
油圧回路40が機械的に切り換えられることによって成
立させられ、前進変速段の1st〜5thの相互間の変
速はソレノイドバルブSL1〜SL4によって電気的に
制御される。
thとなるに従って段階的に小さくなり、4thの変速
比i4 =1であり、5thの変速比i5 は、副変速機2
0の遊星歯車装置32のギヤ比をρ(=サンギヤの歯数
ZS /リングギヤの歯数ZR<1)とすると1/(1+
ρ)となる。後進変速段Revの変速比iR は、遊星歯
車装置36、38のギヤ比をそれぞれρ2 、ρ3 とする
と1−1/ρ2 ・ρ3である。図3は各変速段の変速比
の一例を示したものである。
ニュアルシフトバルブ44の一例である。図において、
マニュアルシフトバルブ44には、油路45を介して図
示しないプライマリレギュレータバルブよりライン圧が
加えられている。シフトレバー42が、中立レンジとし
てのNレンジ或いはPレンジへ操作されている場合に
は、スプール46によって油路45から油路47及び油
路48への流路が塞がれるため、クラッチC1 、C2 の
何れにも油圧が供給されずに機械的にニュートラルが成
立させられる。
エンジンブレーキレンジへ操作されている場合には、ス
プール46の動きに合わせて油路47が導通されるた
め、クラッチC1 (フォワードクラッチ)へ油圧が供給
されて機械的に前進状態が成立され、また、シフトレバ
ー42がRレンジへ操作されている場合には、スプール
46の動きに合わせて油路48が導通されるため、クラ
ッチC2 (ダイレクトクラッチ)へ油圧が供給されて機
械的に後進状態が成立させられる。
している。図において、車両の前後方向の6つの操作位
置と車両の左右方向の2つの操作位置との組み合わせに
より、シフトレバー42を8通りの操作位置へ操作可能
に支持する図示しない支持装置によってシフトレバー4
2が支持されている。シフトレバー42の前後方向の6
つの操作位置は、それぞれ図4のPレンジ〜Lレンジに
相当している。尚、本実施例において、シフトレバー4
2及びマニュアルシフトバルブ44が前記伝達状態切換
手段に対応している。
変速段(2nd)と第3変速段(3rd)との間の変速
は、第2ブレーキB2 と第3ブレーキB3 との係合・解
放状態を共に変えるクラッチツウクラッチ変速になる。
この変速を円滑に行うために、上述した油圧回路40に
は図6に示す回路が組み込まれている。
ブを示し、また符号71は2−3シフトバルブを示し、
さらに符号72は3−4シフトバルブを示している。こ
れらのシフトバルブ70、71、72の各ポートの各変
速段での連通状態は、それぞれのシフトバルブ70、7
1、72の下側に示している通りである。なお、その数
字は各変速段を示す。
ち第1変速段および第2変速段で入力ポート73に連通
するブレーキポート74に、第3ブレーキB3 が油路7
5を介して接続されている。この油路にはオリフィス7
6が介装されており、そのオリフィス76と第3ブレー
キB3 との間にダンパーバルブ77が接続されている。
このダンパーバルブ77は、第3ブレーキB3 にライン
圧が急激に供給された場合に少量の油圧を吸入して緩衝
作用を行うものである。
であって、第3ブレーキB3 の係合圧をこのB−3コン
トロールバルブ78によって直接制御するようになって
いる。すなわち、このB−3コントロールバルブ78
は、スプール79とプランジャ80とこれらの間に介装
したスプリング81とを備えており、スプール79によ
って開閉される入力ポート82に油路75が接続され、
またこの入力ポート82に選択的に連通させられる出力
ポート83が第3ブレーキB3 に接続されている。さら
にこの出力ポート83は、スプール79の先端側に形成
したフィードバックポート84に接続されている。
に開口するポート85には、2−3シフトバルブ71の
ポートのうち第3変速段以上の変速段でDレンジ圧を出
力するポート86が油路87を介して連通させられてい
る。また、プランジャ80の端部側に形成した制御ポー
ト88には、リニアソレノイドバルブSLUが接続され
ている。
8は、スプリング81の弾性力とポート85に供給され
る油圧とによって調圧レベルが設定され、且つ制御ポー
ト88に供給される信号圧が高いほどスプリング81に
よる弾性力が大きくなるように構成されている。
タイミングバルブであって、この2−3タイミングバル
ブ89は、小径のランドと2つの大径のランドとを形成
したスプール90と第1のプランジャ91とこれらの間
に配置したスプリング92とスプール90を挟んで第1
のプランジャ91とは反対側に配置された第2のプラン
ジャ93とを有している。
のポート94に油路95が接続され、また、この油路9
5は2−3シフトバルブ71のポートのうち第3変速段
以上の変速段でブレーキポート74に連通させられるポ
ート96に接続されている。
前記小径ランドと大径ランドとの間に開口するポート9
7にオリフィスを介して接続されている。この中間部の
ポート94に選択的に連通させられるポート98は油路
99を介してソレノイドリレーバルブ100に接続され
ている。
口しているポートにリニアソレノイドバルブSLUが接
続され、また第2のプランジャ93の端部に開口するポ
ートに第2ブレーキB2 がオリフィスを介して接続され
ている。
油圧を供給・排出するためのものであって、その途中に
は小径オリフィス101とチェックボール付きオリフィ
ス102とが介装されている。また、この油路87から
分岐した油路103には、第2ブレーキB2 から排圧す
る場合に開くチェックボールを備えた大径オリフィス1
04が介装され、この油路103は以下に説明するオリ
フィスコントロールバルブ105に接続されている。
2ブレーキB2 からの排圧速度を制御するためのバルブ
であって、そのスプール106によって開閉されるよう
に中間部に形成したポート107には第2ブレーキB2
が接続されており、このポート107より図での下側に
形成したポート108に前記油路103が接続されてい
る。
07より図での上側に形成したポート109は、ドレイ
ンポートに選択的に連通させられるポートであって、こ
のポート109には、油路110を介して前記B−3コ
ントロールバルブ78のポート111が接続されてい
る。尚、このポート111は、第3ブレーキB3 を接続
してある出力ポート83に選択的に連通させられるポー
トである。
ートのうちスプール106を押圧するスプリングとは反
対側の端部に形成した制御ポート112が油路113を
介して、3−4シフトバルブ72のポート114に接続
されている。このポート114は、第3変速段以下の変
速段で第3ソレノイドバルブSL3の信号圧を出力し、
また、第4変速段以上の変速段で第4ソレノイドバルブ
SL4の信号圧を出力するポートである。
ブ105には、前記油路95から分岐した油路115が
接続されており、この油路115を選択的にドレインポ
ートに連通させるようになっている。
て第2変速段以下の変速段でDレンジ圧を出力するポー
ト116が、前記2−3タイミングバルブ89のうちス
プリング92を配置した箇所に開口するポート117に
油路118を介して接続されている。また、3−4シフ
トバルブ72のうち第3変速段以下の変速段で前記油路
87に連通させられるポート119が油路120を介し
てソレノイドリレーバルブ100に接続されている。
ブレーキB2 用のアキュムレータを示し、その背圧室に
はリニアソレノイドバルブSLNが出力する油圧に応じ
て調圧されたアキュムレータコントロール圧が供給され
ている。このアキュムレータコントロール圧は、リニア
ソレノイドバルブSLNの出力圧が低いほど高い圧力に
なるように構成されている。したがって、第2ブレーキ
B2 の係合・解放の過渡的な油圧は、リニアソレノイド
バルブSLNの信号圧が低いほど高い圧力で推移するよ
うになっている。
ルブを示し、さらに符号123はクラッチC0 用のアキ
ュムレータを示している。C−0エキゾーストバルブ1
22は2速レンジでの第2変速段のみにおいてエンジン
ブレーキを効かせるためにクラッチC0 を係合させるよ
うに動作するものである。
ば、B−3コントロールバルブ78のポート111がド
レインに連通していれば、第3ブレーキB3 の係合圧を
B−3コントロ−ルバルブ78によって直接調圧するこ
とができ、また、その調圧レベルをリニアソレノイドバ
ルブSLUによって変えることができる。
5のスプール106が、図の左半分に示す位置にあれ
ば、第2ブレーキB2 はこのオリフィスコントロールバ
ルブ105を介して排圧が可能になり、したがって第2
ブレーキB2 からのドレイン速度を制御することができ
る。
速は、第3ブレーキB3 を緩やかに解放すると共に第2
ブレーキB2 を緩やかに係合する所謂クラッチツウクラ
ッチ変速が行われるわけであるが、その変速に先立って
入力軸26への入力トルクを予め推定し、その入力トル
ク推定値に基づいてリニアソレノイドバルブSLUによ
り駆動される第3ブレーキB3 の解放過渡油圧を制御す
ることにより変速ショックを好適に軽減することができ
る。
れるようにハイブリッド制御用コントローラ50及び自
動変速制御用コントローラ52を備えている。これらの
コントローラ50、52は、CPUやRAM、ROM等
を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、それ
ぞれエンジントルクTE 、モータトルクTM 、エンジン
回転数NE 、モータ回転数NM 、車速V(自動変速機1
8の出力軸回転数NOに対応)、アクセル操作量θAC、
自動変速機18の入力軸回転数NI 、蓄電装置58の蓄
電量SOC、ブレーキのON、OFF、シフトレバー4
2の操作レンジ等の各種の情報を、種々の検出手段など
から読み込むと共に、予め設定されたプログラムに従っ
て信号処理を行う。
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、蓄電量SOCはモータジ
ェネレータ14がジェネレータ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。
コントローラ50によってスロットル弁開度や燃料噴射
量、点火時期などが制御されることにより、運転状態に
応じて出力が制御される。
すようにM/G制御器(インバータ)56を介してバッ
テリー等の蓄電装置58に接続されており、ハイブリッ
ド制御用コントローラ50により、その蓄電装置58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(モータジェネレータ
14自体の電気的な制動トルク)によりジェネレータと
して機能して蓄電装置58に電気エネルギーを充電する
充電状態と、ロータ軸14r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。
ラッチCE2 は、ハイブリッド制御用コントローラ50
により電磁弁等を介して油圧回路40が切り換えられる
ことにより、係合或いは解放状態が切り換えられる。
ントローラ52によって前記ソレノイドバルブSL1〜
SL4、リニアソレノイドバルブSLU、SLT、SL
Nの励磁状態が制御され、油圧回路40が切り換えられ
たり油圧制御が行われることにより、運転状態に応じて
変速段が切り換えられる。
は、例えば本願出願人が先に出願した特願平7−294
148号に記載されているように、図8に示すフローチ
ャートに従って図9に示す9つの運転モードの1つを選
択し、その選択したモードでエンジン12及び電気式ト
ルコン24を作動させる。
始動要求があったか否かを、例えばエンジン12を動力
源として走行したり、エンジン12によりモータジェネ
レータ14を回転駆動して蓄電装置58を充電したりす
るために、エンジン12を始動すべき旨の指令があった
か否かを判断する。
モード9を選択する。モード9は、図9から明らかなよ
うに第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッ
チCE2 を係合(ON)し、モータジェネレータ14に
より遊星歯車装置16を介してエンジン12を回転駆動
すると共に、燃料噴射などのエンジン始動制御を行って
エンジン12を始動する。
変速機18をニュートラルにして行われ、モード1のよ
うに第1クラッチCE1 を解放したモータジェネレータ
14のみを動力源とする走行時には、第1クラッチCE
1 を係合すると共に走行に必要な要求出力以上の出力で
モータジェネレータ14を作動させ、その要求出力以上
の余裕出力でエンジン12を回転駆動することによって
行われる。
動変速機18をニュートラルにしてモード9を実行する
ことも可能である。このようにモータジェネレータ14
によってエンジン12が始動させられることにより、始
動専用のスタータ(電動モータなど)が不要となり、部
品点数が少なくなって装置が安価となる。
合、すなわちエンジン始動要求がない場合には、ステッ
プS3を実行することにより、制動力の要求があるか否
かを、例えばブレーキがONか否か、シフトレバー42
の操作レンジがLや2などのエンジンブレーキレンジ
(低速変速段のみで変速制御を行うと共にエンジンブレ
ーキや回生制動が作用するレンジ)で、且つアクセル操
作量θACが0か否か、或いは単にアクセル操作量θACが
0か否か、等によって判断する。
4を実行する。ステップS4では、蓄電装置58の蓄電
量SOCが予め定められた最大蓄電量B以上か否かを判
断し、SOC≧BであればステップS5でモード8を選
択し、SOC<BであればステップS6でモード6を選
択する。最大蓄電量Bは、蓄電装置58に電気エネルギ
ーを充電することが許容される最大の蓄電量で、蓄電装
置58の充放電効率などに基づいて例えば80%程度の
値が設定される。
は、図9に示されるように第1クラッチCE1 を係合
(ON)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、モ
ータジェネレータ14を無負荷状態とし、エンジン12
を停止状態すなわちスロットル弁を閉じると共に燃料噴
射量を0とするものであり、これによりエンジン12の
引き擦り回転による制動力、すなわちエンジンブレーキ
が車両に作用させられ、運転者によるブレーキ操作が軽
減されて運転操作が容易になる。また、モータジェネレ
ータ14は無負荷状態とされ、自由回転させられるた
め、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電
効率等の性能を損なうことが回避される。
9から明らかなように第1クラッチCE1 を解放(OF
F)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、エンジ
ン12を停止し、モータジェネレータ14を充電状態と
するもので、車両の運動エネルギーでモータジェネレー
タ14が回転駆動されることにより、蓄電装置58を充
電するとともにその車両にエンジンブレーキのような回
生制動力を作用させるため、運転者によるブレーキ操作
が軽減されて運転操作が容易になる。
ンジン12が遮断されているため、そのエンジン12の
引き擦りによるエネルギー損失がないとともに、蓄電量
SOCが最大蓄電量Bより少ない場合に実行されるた
め、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電
効率等の性能を損なうことがない。
合、すなわち制動力の要求がない場合にはステップS7
を実行し、エンジン発進が要求されているか否かを、例
えばモード3などエンジン12を動力源とする走行中の
車両停止時か否か、すなわち車速V=0か否か等によっ
て判断する。
S8を実行する。ステップS8ではアクセルがONか否
か、すなわちアクセル操作量θACが略零の所定値より大
きいか否かを判断し、アクセルONの場合にはステップ
S9でモード5を選択し、アクセルがONでなければス
テップS10でモード7を選択する。
は、図9から明らかなように第1クラッチCE1 を係合
(ON)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)し、
エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14
の回生制動トルクを制御することにより、車両を発進さ
せるものである。
ギヤ比をρE とすると、エンジントルクTE :遊星歯車
装置16の出力トルク:モータトルクTM =1:(1+
ρE):ρE となるため、例えばギヤ比ρE を一般的な
値である0.5程度とすると、エンジントルクTE の半
分のトルクをモータジェネレータ14が分担することに
より、エンジントルクTE の約1.5倍のトルクがキャ
リア14cから出力される。
クの(1+ρE )/ρE 倍の高トルク発進を行うことが
できるのである。また、モータ電流を遮断してモータジ
ェネレータ14を無負荷状態とすれば、ロータ軸56が
逆回転させられるだけでキャリア14cからの出力は0
となり、車両停止状態となる。
発進クラッチおよびトルク増幅装置として機能するので
あり、モータトルク(回生制動トルク)TM を0から徐
々に増大させて反力を大きくすることにより、エンジン
トルクTE の(1+ρE )倍の出力トルクで車両を滑ら
かに発進させることができるのである。
大トルクの略ρE 倍のトルク容量のモータジェネレー
タ、すなわち必要なトルクを確保しつつできるだけ小型
で小容量のモータジェネレータ14が用いられており、
装置が小型で且つ安価に構成される。
大に対応して、スロットル弁開度や燃料噴射量を増大さ
せてエンジン12の出力を大きくするようになってお
り、反力の増大に伴うエンジン回転数NE の低下に起因
するエンジンストール等を防止している。
図9から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(O
N)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)し、エン
ジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を無
負荷状態として電気的にニュートラルとするもので、モ
ータジェネレータ14のロータ軸14rが逆方向へ自由
回転させられることにより、自動変速機18の入力軸2
6に対する出力が零となる。これにより、モード3など
エンジン12を動力源とする走行中の車両停止時に一々
エンジン12を停止させる必要がないとともに、前記モ
ード5のエンジン発進が実質的に可能となる。
合、すなわちエンジン発進の要求がない場合にはステッ
プS11を実行し、要求出力Pdが予め設定された第1
判定値P1以下か否かを判断する。要求出力Pdは、走
行抵抗を含む車両の走行に必要な出力で、アクセル操作
量θACやその変化速度、車速V(出力軸回転数NO )、
自動変速機18の変速段などに基づいて、予め定められ
たデータマップや演算式などにより算出される。
を動力源として走行する中負荷領域とモータジェネレー
タ14のみを動力源として走行する低負荷領域の境界値
であり、エンジン12による充電時を含めたエネルギー
効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができる
だけ少なくなるように実験等によって定められている。
すなわち要求出力Pdが第1判定値P1以下の場合に
は、ステップS12で蓄電量SOCが予め設定された最
低蓄電量A以上か否かを判断し、SOC≧Aであればス
テップS13でモード1を選択する。一方、SOC<A
であればステップS14でモード3を選択する。
動力源として走行する場合に蓄電装置58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あ
り、蓄電装置58の充放電効率などに基づいて例えば7
0%程度の値が設定される。
うに第1クラッチCE1 を解放(OFF)し、第2クラ
ッチCE2 を係合(ON)し、エンジン12を停止し、
モータジェネレータ14を要求出力Pdで回転駆動させ
るもので、モータジェネレータ14のみを動力源として
車両を走行させる。
れてエンジン12が遮断されるため、前記モード6と同
様に引き擦り損失が少なく、自動変速機18を適当に変
速制御することにより効率の良いモータ駆動制御が可能
である。
1判定値P1以下の低負荷領域で且つ蓄電装置58の蓄
電量SOCが最低蓄電量A以上の場合に実行されるた
め、エンジン12を動力源として走行する場合よりもエ
ネルギー効率が優れていて燃費や排出ガスを低減できる
とともに、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量A
より低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
図9から明らかなように第1クラッチCE1 および第2
クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を
運転状態とし、モータジェネレータ14を回生制動によ
り充電状態とするもので、エンジン12の出力で車両を
走行させながら、モータジェネレータ14によって発生
した電気エネルギーを蓄電装置58に充電する。エンジ
ン12は、要求出力Pd以上の出力で運転させられ、そ
の要求出力Pdより大きい余裕動力分だけモータジェネ
レータ14で消費されるように、そのモータジェネレー
タ14の電流制御が行われる。
れた場合、すなわち要求出力Pdが第1判定値P1より
大きい場合には、ステップS15において、要求出力P
dが第1判定値P1より大きく第2判定値P2より小さ
いか否か、すなわちP1<Pd<P2か否かを判断す
る。
力源として走行する中負荷領域とエンジン12およびモ
ータジェネレータ14の両方を動力源として走行する高
負荷領域の境界値であり、エンジン12による充電時を
含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消
費量などができるだけ少なくなるように実験等によって
予め定められている。
プS16でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場
合にはステップS17でモード2を選択し、SOC<A
の場合には前記ステップS14でモード3を選択する。
でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場合にはス
テップS19でモード4を選択し、SOC<Aの場合に
はステップS17でモード2を選択する。
うに第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共
に係合(ON)し、エンジン12を要求出力Pdで運転
し、モータジェネレータ14を無負荷状態とするもの
で、エンジン12のみを動力源として車両を走行させ
る。
よび第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジ
ン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を回転
駆動するもので、エンジン12およびモータジェネレー
タ14の両方を動力源として車両を高出力走行させる。
値P2以上の高負荷領域で実行されるが、エンジン12
およびモータジェネレータ14を併用しているため、エ
ンジン12およびモータジェネレータ14の何れか一方
のみを動力源として走行する場合に比較してエネルギー
効率が著しく損なわれることがなく、燃費や排出ガスを
低減できる。また、蓄電量SOCが最低蓄電量A以上の
場合に実行されるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが
最低蓄電量Aより低下して充放電効率等の性能を損なう
ことがない。
めると、蓄電量SOC≧Aであれば、Pd≦P1の低負
荷領域ではステップS13でモード1を選択してモータ
ジェネレータ14のみを動力源として走行し、P1<P
d<P2の中負荷領域ではステップS17でモード2を
選択してエンジン12のみを動力源として走行し、P2
≦Pdの高負荷領域ではステップS19でモード4を選
択してエンジン12およびモータジェネレータ14の両
方を動力源として走行する。
dが第2判定値P2より小さい中低負荷領域でステップ
S14のモード3を実行することにより蓄電装置58を
充電するが、要求出力Pdが第2判定値P2以上の高負
荷領域ではステップS17でモード2が選択され、充電
を行うことなくエンジン12により高出力走行が行われ
る。
<P2の中負荷領域で且つSOC≧Aの場合、或いはP
d≧P2の高負荷領域で且つSOC<Aの場合に実行さ
れるが、中負荷領域では一般にモータジェネレータ14
よりもエンジン12の方がエネルギー効率が優れている
ため、モータジェネレータ14を動力源として走行する
場合に比較して燃費や排出ガスを低減できる。
タ14およびエンジン12を併用して走行するモード4
が望ましいが、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電
量Aより小さい場合には、上記モード2によるエンジン
12のみを動力源とする運転が行われることにより、蓄
電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aよりも少なく
なって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
動状態へ切り換えられる際に運転モードの切換えを禁止
する制御作動について、図10のフローチャートに基づ
いて説明する。尚、本制御作動はハイブリッド制御用コ
ントローラ50により実行される。
フトレバー42がNレンジからDレンジへ操作されたか
否かが判断される。この判断が否定された場合は、続く
ステップSA2において、シフトレバー42がNレンジ
からRレンジへ操作されたか否かが判断される。この判
断が否定された場合は、続くステップSA3において、
シフトレバー42がPレンジからRレンジへ操作された
か否かが判断される。尚、上記ステップSA1〜SA3
の判断は、図2に示されるシフトポジションセンサに基
づいて行われる。
か1つの判断が肯定された場合、即ち、自動変速機18
が非駆動状態から駆動状態へ切り換えられた場合には、
ステップSA4において、図8の運転モード判断サブル
ーチンに従って選択されている現時点の運転モードが判
別される。
転モードが、車速V及びアクセル操作量θACなどの変化
に拘らず、上記ステップSA4で判別された運転モード
に固定される。尚、通常は、蓄電装置58の蓄電量SO
Cに応じて、モータジェネレータ14を動力源とした発
進(モード1)か、エンジン12を動力源とした発進
(モード5)の何れかが行われるため、この何れかの運
転モードに固定される。
ップSA1の判断が肯定された時(N→Dシフト時)は
クラッチC1 の係合が完了したか否かが判断され、上記
ステップSA2或いはSA3の判断が肯定された時(N
→Rシフト時、或いはP→Rシフト時)はクラッチC2
とブレーキB4 の係合が完了したか否かが判断される。
合は、ステップSA5〜SA6が繰り返し実行される
が、この判断が肯定された場合は、続くステップSA7
において運転モードの固定が解除され、図8の運転モー
ド判断サブルーチンに従って最適な運転モードへの切換
えが許容される。
切換制御を説明するタイムチャートである。図に示され
るように、N→Dシフト判断が行われると、クラッチC
1 の係合が終了するまで、運転モードの切換えが禁止さ
れる。従って、アクセル操作量θACの急激な増大に拘ら
ず、N→Dシフト期間中は、運転モードがモード1に固
定されるため、アクセル操作量θACに従ってモータトル
クTM のみが変化し、エンジントルクTE は変化しな
い。そして、クラッチC1 の係合終了とともに、運転モ
ードがモード1からモード4に切り換えられて、アクセ
ル操作量θACに応じてエンジントルクTE が徐々に増大
させられる。
バー42がNレンジ或いはPレンジから、Dレンジ或い
はRレンジへ操作されることにより、自動変速機18が
非駆動状態から駆動状態へ切り換えられる際には運転モ
ードの切換えが禁止されるため、運転モードの切換えに
起因する動力源の出力状態の変動が防止され、自動変速
機18の駆動状態への切換えが円滑に行われるとともに
シフトショックの発生などが抑制される。
が適用された場合の制御作動について、図12のフロー
チャートに基づいて説明する。尚、本制御作動における
ステップSB6が前記出力制御手段に対応し、ステップ
SB9が前記入力遮断手段に対応しており、それぞれハ
イブリッド制御用コントローラ50により実行される。
は前記ステップSA1〜SA4と同様に実行される。続
いて、ステップSB5では、上記ステップSB4で判別
された運転モードが、モータジェネレータ14を動力源
とする発進(モード1)であるか否かが判断される。
B6において、アクセル操作量θACの変化に拘らず、モ
ータトルクTM が一定値、例えば0或いは0に近い所定
値などに固定される。
ップSB1の判断が肯定されている時(N→Dシフト
時)はクラッチC1 の係合が完了したか否かが判断さ
れ、上記ステップSB2或いはSB3の判断が肯定され
ている時(N→Rシフト時、或いはP→Rシフト時)は
クラッチC2 とブレーキB4 の係合が完了したか否かが
判断される。
B6〜SB7が繰り返し実行されるが、この判断が肯定
された場合は、ステップSB8において、モータトルク
TMの固定が解除され、アクセル操作量θACに応じたト
ルク値へ復帰させられる。尚、モータトルクTM の復帰
は徐々に行われることが望ましい。
れた場合、すなわちエンジン発進(モード5)の場合
は、ステップSB9において、アクセル操作量θACに拘
らず、モータジェネレータ14の回生制動トルクを0と
して、電気式トルコン24をニュートラルとすることに
より、エンジン12から自動変速機18への動力伝達が
遮断される。
ップSB7と同様に実行される。この判断が肯定された
場合は、ステップSB11において、モータジェネレー
タ14の回生制動トルクが、アクセル操作量θACに応じ
て徐々に出力されることにより、電気式トルコン24を
介してエンジン12から自動変速機18へ動力が伝達さ
れる。
モード時におけるモータジェネレータ14の回生制動ト
ルクの変化を例示するタイムチャートである。実線は本
実施例のもので、N→Dシフト判断が行われると、クラ
ッチC1 の係合が終了するまで、アクセル操作量θACに
拘らず、モータジェネレータ14の回生制動トルクが0
に設定される。
バー42がNレンジ或いはPレンジから、Dレンジ或い
はRレンジへ操作されることにより、自動変速機18が
非駆動状態から駆動状態へ切り換えられる際には、動力
源から自動変速機18への動力伝達が遮断されたり(ス
テップSB9)、動力源の出力状態が一定に維持される
(ステップSB6)ため、アクセル操作量θACの変化や
運転モードの切換えなどに起因する動力源の出力状態の
変動に拘らず、自動変速機18の駆動状態への切換えが
円滑に行われるとともに、シフトショックの発生などが
抑制される。
た場合の制御作動について、図14のフローチャートに
基づいて説明する。尚、本制御作動におけるステップS
C6、SC9が前記出力制御手段に対応しており、ハイ
ブリッド制御用コントローラにより実行される。
は前記ステップSB1〜SB8と同様に実行される。エ
ンジン発進時に実行するステップSC9では、アクセル
操作量θACに拘らず、モータジェネレータ14の回生制
動トルクを一定の小さな値に設定することにより、電気
式トルコン24を介してエンジン12から自動変速機1
8へ伝達される動力が一定に保たれる。そして、続くス
テップSC10及びSC11が、前記ステップSB10
及びSB11と同様に実行される。前記図13におい
て、点線で示す回生制動トルクのグラフは本実施例のも
のである。
バー42がNレンジ或いはPレンジから、Dレンジ或い
はRレンジへ操作されることにより、自動変速機18が
非駆動状態から駆動状態へ切り換えられる際には動力源
の出力状態が一定に維持されるため、自動変速機18の
駆動状態への切換えが円滑に行われるとともにシフトシ
ョックの発生などが抑制される。
詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。
段および前進5段の変速段を有する自動変速機18が用
いられていたが、図15に示されるように、前記副変速
機20を省略して前記主変速機22のみから成る自動変
速機18を採用し、図16に示されるように前進4段お
よび後進1段で変速制御を行うようにすることも可能で
ある。
機18が非駆動状態から駆動状態へ切り換えられる際の
制御作動が3種類表されていたが、自動変速機18を非
駆動状態から駆動状態へ切り換える際に、例えば、アク
セル操作量θACが小さい場合は、車両の急加速は要求さ
れておらず一時的に動力を遮断してもよいため、図12
のステップSB9を実行し、一方、アクセル操作量θAC
が大きい場合は、応答性(発進加速性能)を低下させな
いために、動力は遮断することなく運転モードの切換え
のみを禁止するように、図10のステップSA5を実行
するなど、条件に応じて各制御作動を使い分けてもよ
い。
いて、その他種々の態様で適用され得るものである。
ハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置の構成を説明
する骨子図である。
制御系統を説明する図である。
要素の作動を説明する図である。
フトバルブの一例を示す図である。
ある。
ある。
式トルコンとの接続関係を説明する図である。
説明するフローチャートである。
の作動状態を説明する図である。
換えられる際に運転モードの切換えを禁止する制御作動
の要部を説明するフローチャートである。
転モードの切換制御について説明するタイムチャートで
ある。
要部を説明するフローチャートである。
生制動トルクの変化を例示するタイムチャートである。
するフローチャートである。
置の構成を説明する骨子図である。
係合要素の作動状態を説明する図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 燃料の燃焼によって作動するエンジン
と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
時の動力源として備えている一方、摩擦係合手段によって 動力伝達を遮断する非駆動状態と
動力伝達を行う駆動状態とが切り換えられるとともに、
前記エンジンおよび前記電動モータと駆動輪との間に配
設された動力伝達手段と、 該動力伝達手段の非駆動状態および駆動状態を運転者の
切換操作に従って切り換える伝達状態切換手段とを有す
るハイブリッド車両の制御装置であって、 前記伝達状態切換手段によって前記動力伝達手段が非駆
動状態から駆動状態へ切り換えられる際には、前記摩擦
係合手段による非駆動状態から駆動状態への切換え中、
前記動力源から該動力伝達手段への動力伝達を遮断する
入力遮断手段を有することを特徴とするハイブリッド車
両の制御装置。 - 【請求項2】 燃料の燃焼によって作動するエンジン
と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
時の動力源として備えている一方、 摩擦係合手段によって動力伝達を遮断する非駆動状態と
動力伝達を行う駆動状態とが切り換えられるとともに、
前記エンジンおよび前記電動モータと駆動輪との間に配
設された動力伝達手段と、 該動力伝達手段の非駆動状態および駆動状態を運転者の
切換操作に従って切り換える伝達状態切換手段とを有す
るハイブリッド車両の制御装置であって、 前記伝達状態切換手段によって前記動力伝達手段が非駆
動状態から駆動状態へ切り換えられる際には、前記摩擦
係合手段による非駆動状態から駆動状態への切換え中、
前記動力源の出力状態を一定に維持する出力制御手段を
有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のハイブ
リッド車両の制御装置において、 前記エンジンに連結される第1回転要素と、前記電動モ
ータに連結される第2回転要素と、出力部材に連結され
る第3回転要素とを有して、それらの間で機械的に力を
合成、分配する合成分配機構を備えていることを特徴と
するハイブリッド車両の制御装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載のハイブリッド車両の制
御装置において、 前記電動モータで前記出力部材への出力を制御すること
を特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 【請求項5】 請求項1または請求項2に記載のハイブ
リッド車両の制御装置において、 前記エンジンに連結される第1回転要素と、前記電動モ
ータに連結される第2回転要素と、前記動力伝達手段に
連結される第3回転要素とを有して、それらの間で機械
的に力を合成、分配する合成分配機構を備えていること
を特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載のハイブリッド車両の制
御装置において、 前記電動モータで前記動力伝達手段への出力を制御する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 【請求項7】 請求項1または請求項2に記載のハイブ
リッド車両の制御装置において、 前記エンジンに連結される第1回転要素と、前記電動モ
ータに連結される第2回転要素と、前記動力伝達手段に
連結される第3回転要素とを有して、それらの間で機械
的に力を合成、分配する合成分配機構を備えており、 前記エンジンと前記動力伝達手段との間に前記電動モー
タおよび前記合成分配機構が配置されていることを特徴
とするハイブリッド車両の制御装置。 - 【請求項8】 請求項3乃至請求項7の何れか1項に記
載のハイブリッド車両の制御装置において、 前記合成分配機構は歯車装置であることを特徴とするハ
イブリッド車両の制御装置。 - 【請求項9】 請求項3乃至請求項7の何れか1項に記
載のハイブリッド車両の制御装置において、 前記合成分配機構は遊星歯車装置であることを特徴とす
るハイブリッド車両の制御装置。 - 【請求項10】 請求項5乃至請求項7の何れか1項に
記載のハイブリッド車両の制御装置において、 前記動力伝達手段は自動変速機または無段変速機である
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 【請求項11】 請求項1、請求項2、請求項4乃至請
求項7の何れか1項に記載のハイブリッド車両の制御装
置において、 前記動力伝達手段はクラッチ(C1 およびC2 )を備え
ていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 【請求項12】 請求項1または請求項2に記載のハイ
ブリッド車両の制御装置において、 前記エンジンに連結される第1回転要素、前記電動モー
タに連結される第2回転要素、前記動力伝達手段に連結
される第3回転要素を含む遊星歯車装置を備えているこ
とを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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