JP3663834B2

JP3663834B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP3663834B2
Application number: JP14878697A
Authority: JP
Inventors: 淳田端; 豊多賀; 隆次茨木; 強三上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: JPH10339334A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハイブリッド車両の制御装置に係り、特に、エンジンの停止時にそのエンジンを動力伝達経路から切り離す遮断手段の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料の燃焼によって作動するエンジンと電動モータとを車両走行用の動力源として備えており、それら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、エンジンの停止時にエンジンを動力伝達経路から切り離す遮断手段を有するハイブリッド車両が、例えば特開平９−３７４１１号公報等に記載されている。このようなハイブリッド車両においては、エンジンの停止時にクラッチ等の遮断手段によってエンジンが動力伝達経路から切り離されるため、例えば電動モータによる走行中にエンジンが連れ回りしてエネルギーロスを生じることが防止されるとともに、エンジンの連れ回りで比較的低温の大気が排気管内に供給されて触媒温度が低下し、エンジンの再始動時における触媒性能の低下が抑制される。なお、本明細書では、「エンジンの停止」或いは「エンジン停止」は、エンジンの作動停止すなわち燃料供給の停止等を意味し、必ずしもエンジン回転の停止を意味するものではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるハイブリッド車両において、エンジンが高回転の状態で動力伝達経路から切り離されて急に回転停止すると、潤滑などの関係でエンジン各部の耐久性が低下する可能性があった。すなわち、エンジン内のシャフトやベアリングなどは、エンジンの回転に伴って潤滑油などにより適度に冷却されるようになっているため、高回転すなわち比較的高温の状態から急に回転が停止し、潤滑油などによる冷却作用が得られなくなると、局部的に温度上昇を生じる可能性があったのである。
【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、エンジンを切り離す時期を適当に定めることにより、温度上昇などでエンジンの耐久性が低下することを防止することにある。
【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、第１発明は、燃料の燃焼によって作動するエンジンと電動モータとを車両走行用の動力源として備えており、それら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、そのエンジンの停止時に、車両の走行に伴って連れ回りさせられるそのエンジンを動力伝達経路から切り離す遮断手段を有するハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの停止時に、そのエンジンの回転数が所定値以上の間は、そのエンジンを動力伝達経路に接続したままに保持して車両の走行に伴ってそのエンジンを連れ回りさせ、そのエンジンの回転数がその所定値より低下したら、前記遮断手段によりそのエンジンを動力伝達経路から切り離してそのエンジンの回転が停止することを許容する遮断時期制御手段を設けたことを特徴とする。
第２発明は、第１発明において、前記エンジンの停止は、該エンジンに対する燃料供給を停止することであることを特徴とする。
第３発明は、第１発明において、前記遮断手段は、油圧によって動力伝達を接続、遮断するもので、前記エンジンを切り離した時に低圧待機状態に保持されることを特徴とする。
第４発明は、第１発明において、前記動力伝達経路には変速機が設けられていることを特徴とする。
第５発明は、第１発明において、(a) 前記電動モータに接続された蓄電装置を有するとともに、(b) 前記遮断時期制御手段の制御にあたり前記蓄電装置の蓄電量を考慮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車両の制御装置によれば、エンジンの停止時に、そのエンジンの回転数が所定値以上の間は、そのエンジンを動力伝達経路に接続したままに保持して車両の走行に伴ってそのエンジンを連れ回りさせ、そのエンジンの回転数がその所定値より低下したら、遮断手段によりエンジンを動力伝達経路から切り離してそのエンジンの回転が停止することを許容するようになっているため、エンジンが高回転すなわち比較的高温の状態から急に回転停止させられることにより、局部的に温度上昇が生じて耐久性が低下することを回避できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明のハイブリッド車両は、例えばエンジンに第１クラッチを介して連結される第１回転要素、モータジェネレータ（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、分配する合成分配機構と、合成分配機構の２つの回転要素を連結して合成分配機構を一体回転させる第２クラッチとを備えて構成される。この場合には、第１クラッチが前記遮断手段に相当する。出力部材は駆動輪であっても良いが、自動変速機の入力部材などでもよい。
【０００８】
かかる合成分配機構を有するハイブリッド車両においては、アクセル操作量や車速などの所定の走行条件に基づいて、動力源の作動状態の異なる複数の運転モードで走行することが可能である。運転モードには、例えば第１クラッチを解放し、第２クラッチを係合してモータジェネレータを動力源として走行するモータ走行モードや、第１クラッチおよび第２クラッチを係合してエンジンを動力源として走行するエンジン走行モードや、第１クラッチを解放し、第２クラッチを係合して車両の運動エネルギーでモータジェネレータを回転駆動することにより、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回生制動モードなどが含まれる。なお、本発明は、上記合成分配機構を有するハイブリッド車両の他、クラッ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ものや、電動モータが各駆動輪に配設されるものなど、種々の型式のハイブリッド車両に適用され得る。
【０００９】
また、本発明のハイブリッド車両は、必ずしも変速機を必要とするものではないが、平行２軸式や遊星歯車式などの有段の歯車式変速機や、変速比が無段階で変化させられるベルト式やトロイダル型などの無段変速機を出力部材と駆動輪との間に設けることが可能である。
【００１１】
また、前記遮断手段としては、例えば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クラッチ等の各種のクラッチが好適に用いられるが、少なくともエンジンと動力伝達経路との間の動力伝達を遮断できるものであれば良い。
【００１２】
また、遮断手段として油圧式クラッチを用いる場合、そのクラッチを完全に解放（非係合）してエンジンを切り離すようにしても良いが、エンジンを動力源として走行するエンジン走行への移行の応答性を高める上で、クラッチを解放側へ付勢するリターンスプリングと釣り合う程度の低圧の油圧をそのクラッチの油圧アクチュエータに作用させておく低圧待機状態とすることが望ましい。
【００１３】
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、本発明が適用された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。
【００１４】
図１において、このハイブリッド駆動装置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、電動モータおよび発電機としての機能を有する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。
【００１５】
遊星歯車装置１６は機械的に力を合成分配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、第１回転要素としてのリングギヤ１６ｒは第１クラッチＣＥ₁ を介してエンジン１２に連結され、第２回転要素としてのサンギヤ１６ｓはモータジェネレータ１４のロータ軸１４ｒに連結され、第３回転要素としてのキャリア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。尚、第１クラッチＣＥ₁は前記遮断手段に相当し、自動変速機１８の入力軸２６は前記出力部材に相当する。
【００１６】
また、エンジン１２の出力は、回転変動や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。
【００１７】
自動変速機１８は、前置式オーバードライ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。具体的には、副変速機２０はシングルピニ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Ｂ₀ 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。
【００１８】
そして、図２に示されているソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４の励磁、非励磁により油圧回路４４が切り換えられたり、図示しないシフトレバーに連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路４４が機械的に切り換えられたりすることにより、クラッチＣ₀ ，Ｃ₁ ，Ｃ₂ 、ブレーキＢ₀ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ，Ｂ₄ 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〜５ｔｈ）、後進１段（Ｒｅｖ）の各変速段が成立させられる。なお、上記自動変速機１８や前記電気式トルコン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。
【００１９】
図３のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッチの欄の「○」は係合、「●」はシフトレバー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。その場合に、ニュートラルＮ、後進変速段Ｒｅｖ、及びエンジンブレーキレンジは、シフトレバーに機械的に連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路４４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。また、前進変速段の変速比は１ｓｔから５ｔｈとなるに従って段階的に小さくなり、４ｔｈの変速比ｉ₄ ＝１である。図３は各変速段の変速比の一例を示したものである。
【００２０】
図３の作動表に示されているように、第２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４４には図４に示す回路が組み込まれている。
【００２１】
図４において符号７０は１−２シフトバルブを示し、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、７１、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。
【００２２】
その２−３シフトバルブ７１のポートのうち第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７５を介して接続されている。この油路にはオリフィス７６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。
【００２３】
また符号７８はＢ−３コントロールバルブであって、第３ブレーキＢ₃ の係合圧Ｐ_B3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。
【００２４】
一方、前記スプリング８１を配置した箇所に開口するポート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。
【００２５】
したがって、Ｂ−３コントロールバルブ７８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。
【００２６】
さらに、図４における符号８９は、２−３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。
【００２７】
この２−３タイミングバルブ８９の中間部のポート９４に油路９５が接続され、また、この油路９５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。
【００２８】
さらに、この油路９５は途中で分岐して、前記小径ランドと大径ランドとの間に開口するポート９７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。
【００２９】
そして、第１のプランジャ９１の端部に開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。
【００３０】
前記油路８７は第２ブレーキＢ₂ に対して油圧を供給・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１０４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。
【００３１】
オリフィスコントロールバルブ１０５は第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。
【００３２】
第２ブレーキＢ₂ を接続してあるポート１０７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。
【００３３】
オリフィスコントロールバルブ１０５のポ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。
【００３４】
さらに、このオリフィスコントロールバルブ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。
【００３５】
なお、前記２−３シフトバルブ７１において第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。
【００３６】
そして、図４において、符号１２１は第２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Ｐ_B2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。変速用の他のクラッチＣ₁ 、Ｃ₂ やブレーキＢ₀ などにもアキュムレータが設けられ、上記アキュムレータコントロール圧が作用させられることにより、変速時の過渡油圧が入力軸２６のトルクなどに応じて制御されるようになっている。
【００３７】
また、符号１２２はＣ−０エキゾーストバルブを示し、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１２２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。
【００３８】
したがって、上述した油圧回路４４によれば、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Ｐ_B3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。
【００３９】
また、オリフィスコントロールバルブ１０５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。
【００４０】
さらに、第２変速段から第３変速段への変速は、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、入力軸２６への入力トルクＴ_I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Ｐ_B3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。入力トルクＴ_Iに基づく油圧Ｐ_B3の制御は、フィードバック制御などでリアルタイムに行うこともできるが、変速開始時の入力トルクＴ_Iのみを基準にして行うものであっても良い。
【００４１】
ハイブリッド駆動装置１０は、図２に示さ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、エンジン回転数センサ６２、エンジン水温センサ６４からそれぞれエンジン回転数Ｎ_E、エンジン水温Ｔ_Wを表す信号が供給される他、車速Ｖ（自動変速機１８の出力軸回転数Ｎ_Oに対応）、入力軸回転数Ｎ_I、エンジントルクＴ_E、モータトルクＴ_M、モータ回転数Ｎ_M、蓄電装置５８（図５参照）の蓄電量ＳＯＣ、シフトレバーの操作レンジ、ブレーキのＯＮ・ＯＦＦ、アクセル操作量θ_AC、スロットル弁開度θ_th等の各種の情報を読み込むと共に、予め設定されたプログラムに従って信号処理を行う。
【００４２】
なお、エンジントルクＴ_Eはスロットル弁開度θ_thや燃料噴射量などから求められ、モータトルクＴ_M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。
【００４３】
前記エンジン１２は、ハイブリッド制御用コントローラ５０によってスロットル弁開度θ_thや燃料噴射量、点火時期などが制御されることにより、アクセル操作量θ_ACなどの運転状態に応じて出力が制御される。また、エンジン１２の冷却水を循環させる冷却水循環ポンプ（電動ポンプ）６６もハイブリッド制御用コントローラ５０によって制御され、エンジン１２の作動中は冷却水を循環させてエンジン１２を冷却するようになっている。
【００４４】
前記モータジェネレータ１４は、図５に示すように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。また、前記第１クラッチＣＥ₁ 及び第２クラッチ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４４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。
【００４５】
前記自動変速機１８は、自動変速制御用コントローラ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、ＳＬＮの励磁状態が制御され、油圧回路４４が切り換えられたり油圧制御が行われることにより、予め定められた変速条件に従って変速段が切り換えられる。変速条件は、例えばアクセル操作量θ_ACおよび車速Ｖなどの走行状態をパラメータとする変速マップ等により設定される。
【００４６】
上記ハイブリッド制御用コントローラ５０は、例えば本願出願人が先に出願した特願平７−２９４１４８号に記載されているように、図６に示すフローチャートに従って図７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。
【００４７】
図６において、ステップＳ１ではエンジン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。
【００４８】
ここで、始動要求があればステップＳ２でモード９を選択する。モード９は、図７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。
【００４９】
このモード９は、車両停止時には前記自動変速機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ＣＥ₁ 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。また、車両走行時であっても、一時的に自動変速機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。
【００５０】
一方、ステップＳ１の判断が否定された場合、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θ_ACが０か否か、或いは単にアクセル操作量θ_ACが０か否か、等によって判断する。
【００５１】
この判断が肯定された場合にはステップＳ４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。
【００５２】
上記ステップＳ５で選択されるモード８は、図７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。
【００５３】
ステップＳ６で選択されるモード６は、図７から明らかなように第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。また、第１クラッチＣＥ₁ が解放されてエンジン１２が遮断されているため、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。このステップＳ６は回生制動モードである。尚、ステップＳ６でモード６が選択された場合には、後述する図８のフローチャートに従って、エンジン１２に対する燃料供給停止制御と第１クラッチＣＥ₁の解放制御が実行される。
【００５４】
一方、ステップＳ３の判断が否定された場合、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。
【００５５】
この判断が肯定された場合には、ステップ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θ_AC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。
【００５６】
上記ステップＳ９で選択されるモード５は、図７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。
【００５７】
具体的に説明すると、遊星歯車装置１６のギヤ比をρ_Eとすると、エンジントルクＴ_E：遊星歯車装置１６の出力トルク：モータトルクＴ_M＝１：（１＋ρ_E）：ρ_Eとなるため、例えばギヤ比ρ_Eを一般的な値である０．５程度とすると、エンジントルクＴ_E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Ｔ_Eの約１．５倍のトルクがキャリア１６ｃから出力される。すなわち、モータジェネレータ１４のトルクの（１＋ρ_E）／ρ_E倍の高トルク発進を行うことができるのである。
【００５８】
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１４ｒが逆回転させられるだけでキャリア１６ｃからの出力は０となり、車両停止状態となる。すなわち、この場合の遊星歯車装置１６は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）Ｔ_M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Ｔ_Eの（１＋ρ_E）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。
【００５９】
ここで、本実施例では、エンジン１２の最大トルクの略ρ_E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。
【００６０】
また、本実施例ではモータトルクＴ_Mの増大に対応して、スロットル弁開度θ_th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Ｎ_Eの低下に起因するエンジンストール等を防止している。
【００６１】
ステップＳ１０で選択されるモード７は、図７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２６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。
【００６２】
一方、ステップＳ７の判断が否定された場合、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θ_ACやその変化速度、車速Ｖ、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。
【００６３】
また、第１判定値Ｐ１はエンジン１２のみ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。
【００６４】
ステップＳ１１の判断が肯定された場合、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。最低蓄電量Ａはモータジェネレータ１４を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７０％程度の値が設定される。このモード１はモータ走行モードである。
【００６５】
上記モード１は、前記図７から明らかなように第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。この場合も、第１クラッチＣＥ₁ が解放されてエンジン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。尚、ステップＳ１３でモード１が選択された場合は、図８のフローチャートに従って、エンジン１２に対する燃料供給停止制御と第１クラッチＣＥ₁の解放制御とが実行される。
【００６６】
また、このモード１は、要求出力Ｐｄが第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。
【００６７】
ステップＳ１４で選択されるモード３は、図７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。
【００６８】
一方、前記ステップＳ１１の判断が否定された場合、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Ｐｄ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。
【００６９】
第２判定値Ｐ２は、エンジン１２のみを動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。
【００７０】
そして、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２であればステップ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。
【００７１】
また、Ｐｄ≧Ｐ２であればステップＳ１８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。尚、モード２は前記エンジン走行モードに対応している。
【００７２】
上記モード２は、前記図７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。
【００７３】
また、モード４は、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。
【００７４】
このモード４は、要求出力Ｐｄが第２判定値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。
【００７５】
上記モード１〜４の運転条件についてまとめると、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＜Ｐｄ＜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。
【００７６】
また、ＳＯＣ＜Ａの場合には、要求出力Ｐｄ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。
【００７７】
ステップＳ１７のモード２は、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２の中負荷領域で且つＳＯＣ≧Ａの場合、或いはＰｄ≧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。
【００７８】
また、高負荷領域では、モータジェネレータ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。
【００７９】
次に、本発明が適用された本実施例の特徴部分、即ち、第１クラッチＣＥ₁でエンジン１２を切り離す時期を適当に定めることにより、温度上昇などでエンジン１２の耐久性が低下することを防止するための制御作動を図８のフローチャートに基づいて説明する。尚、本制御作動において、ステップＳＡ３〜ＳＡ７が前記遮断時期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５０により実行される。
【００８０】
図８において、ステップＳＡ１では、図６の運転モード判断サブルーチンに従って運転モードの切換え判断がなされたか否かが判断される。この判断が肯定された場合は、ステップＳＡ２において、エンジン１２を停止するとともに第１クラッチＣＥ₁を解放する必要があるか否か、例えばエンジン１２が作動しているモードから前記モード１或いはモード６への切換えか否かが判断される。
【００８１】
ステップＳＡ２の判断が肯定された場合は、ステップＳＡ３においてエンジン回転数センサ６２によりエンジン回転数Ｎ_Eが検出される。次にステップＳＡ４において、エンジン回転数Ｎ_Eが所定値Ｎ₁以上であるか否かが判断される。所定値Ｎ₁は、エンジン１２を直ちに停止しても温度上昇が問題とならない比較的低いエンジン回転数であって、例えば８００ｒｐｍ程度に設定される。この判断が肯定された場合は、ステップＳＡ５においてエンジン１２に対する燃料供給が停止させられる。
【００８２】
一方、このステップＳＡ４の判断が否定された場合は、ステップＳＡ６において、エンジン１２に対する燃料供給が停止されていない場合は速やかに停止されると共に、ステップＳＡ７において第１クラッチＣＥ₁が解放（ＯＦＦ）させられる。このように第１クラッチＣＥ₁が解放されてエンジン１２が遮断されると、触媒の温度低下が抑制される他、モータジェネレータ１４の制御が容易になるなどの利点がある。なお、第１クラッチＣＥ₁は、エンジン走行への移行の応答性を高めるために、第１クラッチＣＥ₁を解放側へ付勢するリターンスプリングと釣り合う程度の低圧の油圧を第１クラッチＣＥ₁の油圧アクチュエータに作用させておく低圧待機状態とされてもよい。
【００８３】
次に、図８の制御作動と同時に実行される他の制御作動を図９のフローチャートに基づいて説明する。図９において、ステップＳＢ１、ＳＢ２は図８のステップＳＡ１、ＳＡ２と同様に実行される。但し、ステップＳＢ２では第１クラッチＣＥ₁を解放することなくエンジン１２を停止するモード８への切換えを含めても良い。ステップＳＢ３では、エンジン１２が停止しているか否か、すなわち燃料噴射量が０か否かを判断し、続いてステップＳＢ４では、エンジン水温センサ６４によりエンジン水温Ｔ_Wが検出される。
【００８４】
次にステップＳＢ５では、エンジン水温Ｔ_Wが所定値Ｔ₁以上であるか否かが判断される。所定値Ｔ₁は、エンジン１２の冷却を停止しても温度上昇が問題とならず且つエンジン１２の再始動が容易な比較的高い温度に設定される。この判断が肯定された場合は、ステップＳＢ４〜ＳＢ５が繰り返し実行されてエンジン１２の冷却が続行されるが、この判断が否定された場合は、ステップＳＢ６において冷却水循環ポンプ６６が停止させられ、エンジン冷却水の循環が停止させられる。
【００８５】
上述のように本実施例によれば、ステップＳＡ４でエンジン回転数Ｎ_Eが比較的低い値である所定値Ｎ₁よりも小さいと判断された場合に、ステップＳＡ７で第１クラッチＣＥ₁が解放（ＯＦＦ）されることから、エンジン１２が高回転状態から急に回転停止することが無くなるため、局部的な温度上昇によるエンジン１２の耐久性低下が防止される。特に本実施例では、冷却水循環ポンプ６６についてもエンジン水温Ｔ_Wが所定値Ｔ₁より低くなるまで作動させられるため、一層効果的である。
【００８６】
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、本発明はその他の態様においても適用される。
【００８７】
例えば、前述の実施例においては、後進１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１０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６０を採用し、図１１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。
【００８８】
また、図８のステップＳＡ４の代わりに、図１２のステップＳＡ４−１〜ＳＡ４−３を実行するようにしても良い。ステップＳＡ４−１では、ステップＳＡ２の判断が肯定された直後にステップＳＡ３で検出されたエンジン回転数Ｎ_Eに基づいて、予め設定されたマップ等から第１クラッチＣＥ₁の解放時期を表す所定時間Ｔ_Kが決定される。このマップは、エンジン１２の回転に伴う潤滑油による冷却作用が停止しても温度上昇が問題とならない程度までエンジン１２の温度が低下するまでに要する時間で、エンジン停止時（燃料供給停止時）のエンジン回転数Ｎ_E（ステップＳＡ３の検出値）が高い程長い時間が設定されるようになっている。
【００８９】
次にステップＳＡ４−２において、例えば水晶振動子などのクロック信号源のクロック信号を利用したタイマＴｉｍＡがリセットされ、ステップＳＡ４−３においてそのタイマＴｉｍＡの経時時間が前記所定時間Ｔ_K以上となったか否かが判断される。そして、この判断が肯定された場合はステップＳＡ６以下が実行される。
【００９０】
こうすれば、エンジン１２に対する燃料供給停止後も所定時間Ｔ_Kだけエンジン１２が連れ回りさせられ、その間に潤滑油などでエンジン１２が冷却されるため、局部的な温度上昇等によるエンジン１２の耐久性低下が防止される。なお、前記ステップＳＡ４を併用し、ステップＳＡ４がＮＯになるか或いはステップＳＡ４−３がＹＥＳになった時に第１クラッチＣＥ₁を解放するようにしても良い。このようにステップＳＡ４を併用する場合は本発明の実施例に相当する。
【００９１】
また、図９のステップＳＢ５の代わりに、図１３のステップＳＢ５−１〜ＳＢ５−３を実行するようにしても良い。ステップＳＢ５−１では、ステップＳＢ３の判断が肯定された直後にステップＳＢ４で検出されたエンジン水温Ｔ_Wに基づいて、予め設定されたマップ等からエンジン冷却水の循環停止時期を表す所定時間Ｔ_Lが決定される。このマップは、エンジン水温Ｔ_Wをパラメータとして、エンジン冷却水の循環によりエンジン水温Ｔ_Wが例えば前述の所定値Ｔ₁に到達するまでに要する時間を予め実験等により求めて設定したもので、エンジン停止時のエンジン水温Ｔ_Wが高い程長い時間が設定される。次にステップＳＢ５−２において前記タイマＴｉｍＡと同様のタイマＴｉｍＢがリセットされ、ステップＳＢ５−３において、そのタイマＴｉｍＢの計時時間が所定時間Ｔ_L以上となったか否かが判断される。そして、この判断が肯定された場合はステップＳＢ６が実行される。なお、この場合も前記ステップＳＢ５を併用し、ステップＳＢ５がＮＯになるか或いはステップＳＢ５−３がＹＥＳになった時に、ステップＳＢ６を実行して冷却水循環ポンプ６６を停止するようにしても良い。
【００９２】
本発明は、その主旨を逸脱しない範囲において、その他種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された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の構成を説明する骨子図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動装置に備えられている制御系統を説明する図である。
【図３】図１の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【図４】図１の自動変速機の油圧回路の一部を示す図である。
【図５】図２のハイブリッド制御用コントローラと電気式トルコンとの接続関係を説明する図である。
【図６】図１のハイブリッド駆動装置の基本的な作動を説明するフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートにおける各モード１〜９の作動状態を説明する図である。
【図８】本発明が適用された本実施例の特徴となる制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図９】図８の制御作動と同時に実行される他の制御作動を説明する図である。
【図１０】図１の実施例とは異なる自動変速機を備えているハイブリッド駆動装置の構成を説明する骨子図である。
【図１１】図１０の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【図１２】図８のステップＳＡ４の代わりに実行され得るステップを説明するフローチャートである。
【図１３】図９のステップＳＢ５の代わりに実行され得るステップを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１２：エンジン
１４：モータジェネレータ（電動モータ）
５０：ハイブリッド制御用コントローラ
ＣＥ₁：第１クラッチ（遮断手段）
ステップＳＡ３〜ＳＡ７：遮断時期制御手段

Claims

燃料の燃焼によって作動するエンジンと電動モータとを車両走行用の動力源として備えており、該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、該エンジンの停止時に、車両の走行に伴って連れ回りさせられる該エンジンを動力伝達経路から切り離す遮断手段を有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンの停止時に、該エンジンの回転数が所定値以上の間は、該エンジンを動力伝達経路に接続したままに保持して車両の走行に伴って該エンジンを連れ回りさせ、該エンジンの回転数が該所定値より低下したら、前記遮断手段により該エンジンを動力伝達経路から切り離して該エンジンの回転が停止することを許容する遮断時期制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記エンジンの停止は、該エンジンに対する燃料供給を停止することである
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記遮断手段は、油圧によって動力伝達を接続、遮断するもので、前記エンジンを切り離した時に低圧待機状態に保持される
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記動力伝達経路には変速機が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記電動モータに接続された蓄電装置を有するとともに、
前記遮断時期制御手段の制御にあたり前記蓄電装置の蓄電量を考慮する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。