JP3933728B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハイブリッド車両に係り、特に、運転条件が同じであれば運転モードの違いに拘らず略同じ駆動力が得られるようにする技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、(b) 電気エネルギーで作動する電動モータとを有し、エンジンを動力源とする走行時に電動モータによってアシストするハイブリッド車両が知られている。特開平３−１２１９２８号公報に記載されている装置はその一例で、常にはエンジンを用いて走行するとともに、エンジン負荷（アクセル操作量など）が所定値以上の高負荷時に電動モータを作動させてトルクアシストを行うことにより、燃料消費量や排出ガス量を低減しつつ所定の動力性能が得られるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにエンジン負荷が所定値以上の場合に常に電動モータによりアシストを行うように構成されていると、電動モータに電力を供給する蓄電装置の蓄電量が所定値以下で、電動モータによりトルクアシストが行えない場合に、アクセル操作に対する車両の駆動力特性が変化し、違和感が発生する可能性が存在したのである。
【０００４】
本発明は以上のような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、動力源の作動状態が異なる複数の運転モードで走行するハイブリッド車両において、アクセル操作量などの運転条件が同じであれば何れの運転モードが選択されているかに拘らず、車両の駆動力を常に一定にすることにある。
【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、本発明は、(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おり、(b) 動力源の作動状態が異なる複数の運転モードで走行するハイブリッド車両の制御装置において、(c) 運転条件が同じであれば、何れの運転モードが選択されている場合でも、略同じ大きさの駆動力が得られるようにする駆動力一定制御手段を有し、且つ、(d) その駆動力一定制御手段は、(d-1) 前記電動モータによるトルクアシストを行なうことができない場合に、アクセル操作量に対する前記エンジンの出力特性を高出力特性に変更するエンジン出力特性変更手段と、 (d-2) そのエンジン出力特性変更手段により前記エンジンの出力特性を高出力特性に変更するだけでは駆動力が不足する場合に、変速比を変更可能な有段または無段の自動変速機の変速比を変化させて駆動力不足を補う変速変更手段とを備えていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、何れの運転モードが選択されている場合においても、アクセル操作量などの運転条件が同じであれば車両の駆動力が常に略一定とされるため、例えば、蓄電装置の蓄電量が不足して電動モータによりトルクアシストが行えない場合でも、アクセル操作に対する車両の駆動力特性が変化せず違和感が発生しない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明は、例えば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切換タイプや、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。
【０００８】
また、前記駆動力一定制御手段は、例えばエンジン及び電動モータを車両走行時の動力源として走行するエンジン・モータ走行モードが選択されている場合に、蓄電装置の蓄電量が所定値以下でエンジンのトルクアシストを行うことができない電動モータの代わりにエンジンの出力特性を変化させて、アクセル操作量に対する車両の駆動力が略一定になるように制御するとともに、エンジンの出力特性を変更するだけでは駆動力が不足する場合には、更に変速比を変更可能な有段または無段の自動変速機の変速比を変化させて駆動力が同じになるようにする。
【０００９】
また、前記運転条件はエンジンや電動モータの出力トルクに関係するパラメータで、少なくともアクセル操作量を含み、車速についても考慮することが望ましい。
【００１０】
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車両の制御装置を備えているハイブリッド駆動装置１０の骨子図である。
【００１１】
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、電気エネルギーによって作動する電動モータおよび発電機として用いられ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。
【００１２】
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、そのリングギヤ１６ｒは第１クラッチＣＥ₁ を介してエンジン１２に連結され、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。
【００１３】
なお、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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４０が切り換えられたり、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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であり、５ｔｈの変速比ｉ₅ は、副変速機２０の遊星歯車装置３２のギヤ比をρ（＝サンギヤの歯数Ｚ_S ／リングギヤの歯数Ｚ_R ＜１）とすると１／（１＋ρ）となる。後進変速段Ｒｅｖの変速比ｉ_R 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。
【００２１】
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４０には図４に示す回路が組み込まれている。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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Ｔ_I などに応じて制御されるようになっている。
【００３８】
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。
【００３９】
したがって、上述した油圧回路４０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。
【００４０】
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。
【００４１】
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への入力軸トルク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。入力軸トルクに基づく油圧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、変速開始時の入力軸トルクのみを基準にして行うものであっても良い。
【００４２】
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、アクセル操作量センサ４６、車速センサ４８からアクセル操作量θ_AC、車速Ｖ（出力軸回転数Ｎ_O に対応）を表す信号等が供給される他、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 、エンジン回転数Ｎ_E 、モータ回転数Ｎ_M 、シフトレバーの操作レンジ、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ、ブレーキのＯＮ、ＯＦＦ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。
【００４３】
なお、エンジントルクＴ_E 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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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４０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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
また、第１クラッチＣＥ₁ が開放されてエンジン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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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１４ｃから出力される。
【００６１】
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。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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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（出力軸回転数Ｎ_O ）、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
一方、本実施例のハイブリッド車両は、運転者の選択操作などで、図９に示すようにアクセル操作量θ_ACに応じてモータジェネレータ１４によるトルクアシストを行いながら走行するアシスト走行モードが選択可能で、その場合には図８に示すフローチャートに従って制御される。なお、本制御作動は前記駆動力一定制御手段に相当するもので、ハイブリッド制御用コントローラ５０および自動変速制御用コントローラ５２によって実行される。また、そのうちのステップＳＡ４およびＳＡ６を実行する部分はエンジン出力特性変更手段に相当し、ステップＳＡ７を実行する部分は変速変更手段に相当する。
【００８６】
図８において、ステップＳＡ１では、蓄電量ＳＯＣが予め設定された最低蓄電量Ａ以上か否かが判断される。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。
【００８７】
このステップＳＡ１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とモータジェネレータ１４を動力源として走行する。図９は、この時の駆動力源トルク特性で、車速Ｖをパラメータとして設定されている。
【００８８】
一方、ステップＳＡ１の判断が否定された場合、すなわちモータジェネレータ１４によるトルクアシストを実行できない場合には、ステップＳＡ３を実行し、電子スロットルによるアシストが可能か否かを判断する。これは、図９のモータトルクＴ_M の代わりにスロットル弁開度の増大制御で略同じ駆動力源トルクを発生させることができるか否かを判断するもので、予め図９のモータトルクＴ_M に相当する分だけ通常より大きなトルクを発生させる高出力特性が図１０に点線で示すように設定されており、ＳＯＣ＜Ａの場合にはこの高出力特性に従ってスロットル制御を行うのであるが、スロットル弁開度が全開となるアクセル操作量θ_ACmax ’以上の領域ではエンジントルクＴ_E が頭打ちとなるため、図９に比較して駆動力源トルクが不足することから、現在のアクセル操作量θ_ACがθ_ACmax ’以下か否かによって判断できる。
【００８９】
このステップＳＡ３の判断が肯定された場合は、ステップＳＡ４において、電子スロットルの特性が図１０に実線で示される通常の特性から、破線で示される高出力用の特性に変更された上で、エンジン１２のみを動力源として走行させられる。尚、この高出力用の特性によれば、図９のモータトルクＴ_M を含む全駆動力源トルクが通常のアクセル操作に対してエンジントルクＴ_E だけで発生させられる。また、本実施例では、アクセル操作に対して全領域がモータトルクＴ_M でアシストされているが、アクセル操作に対して一部の領域のみがモータトルクＴ_M でアシストされている場合には、そのアシストされた領域のみで、電子スロットルを高出力用の特性に変更するように構成される。
【００９０】
次にステップＳＡ５では、電子スロットルの特性を変更するだけで、運転者の要求に応じた駆動力が発生させられるため、図１１に示される車速Ｖとアクセル操作量θ_ACに応じて変速段を決定する所定の変速線図は、図１１に実線で示される通常の変速線のまま維持される。
【００９１】
一方、上記ステップＳＡ３の判断が否定された場合は、ステップＳＡ６が前記ステップＳＡ４と同様に実行される。そして、ステップＳＡ７において、電子スロットルの特性を変更するだけでは、ステップＳＡ２の場合と同程度の駆動力を発生させることが出来ないので、自動変速機１８の変速線図が、図１１に実線で示される通常の変速線から破線で示される高出力用の変速線に変更される。即ち、変速線が図で右側に移動されることにより、低速側変速段が多用されるようになって駆動力不足が解消されるのであり、高出力用の変速線は前記アクセル操作量θ_ACmax ’に基づいて定められる。但し、変速線の変更は、エンジン１２がオーバーランしない範囲で実行される。尚、本実施例では、有段の自動変速機１８が用いられているため図１１のように変速線を変更しているが、無段変速機が用いられた場合には、変速比の設定を全体的に大きくすれば良い。
【００９２】
上述のように本実施例によれば、蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ以下でモータジェネレータ１４によりトルクアシストが行えない場合でも、電子スロットルの特性を変更して、車両の駆動力が常に略一定とされるため、アクセル操作に対する車両の駆動力特性が変化せず違和感が発生しない。また、電子スロットルの特性を変更するだけでは、モータジェネレータ１４によるアシストトルクを補えない場合には、更に変速線も変更するようになっているため、スロットル全開による駆動力不足が防止される。
【００９３】
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。
【００９４】
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１２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１３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。
【００９６】
本発明は、その主旨を逸脱しない範囲において、その他種々の態様で適用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】アクセル操作量θ_ACに応じて発生する駆動力源トルクを例示する図である。
【図１０】アクセル操作量θ_ACとスロットル弁開度との関係を例示する図である。
【図１１】車速Ｖとアクセル操作量θ_ACに応じて変速段を決定する所定の変速線図を例示する図である。
【図１２】図１の実施例とは異な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１３】図１２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。
【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）
１８：自動変速機
５０：ハイブリッド制御用コントローラ
５２：自動変速制御用コントローラ
ステップＳＡ１〜ＳＡ７：駆動力一定制御手段
ステップＳＡ４、ＳＡ６：エンジン出力特性変更手段
ステップＳＡ７：変速変更手段

Claims (1)

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おり、
   動力源の作動状態が異なる複数の運転モードで走行するハイブリッド車両の制御装置において、
   運転条件が同じであれば、何れの運転モードが選択されている場合でも略同じ大きさの駆動力が得られるようにする駆動力一定制御手段を有し、
   且つ、該駆動力一定制御手段は、
   前記電動モータによるトルクアシストを行なうことができない場合に、アクセル操作量に対する前記エンジンの出力特性を高出力特性に変更するエンジン出力特性変更手段と、
   該エンジン出力特性変更手段により前記エンジンの出力特性を高出力特性に変更するだけでは駆動力が不足する場合に、変速比を変更可能な有段または無段の自動変速機の変速比を変化させて駆動力不足を補う変速変更手段とを備えている
   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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