JP5417225B2 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関およびモータジェネレータを有するハイブリッド駆動装置に関する。

従来、地球温暖化などの環境悪化の抑制や省エネルギ対策等により、低燃費の車両の開発が進んでいる。例えば、特許文献１に記載された技術は駆動源としてのエンジン（内燃機関）を備え、車両が略一定の速度で走行するような定速走行条件を満たしたときにエンジンへの燃料供給を停止し、これにより低燃費を実現している。特許文献１に記載された技術は、予め設定した車速基準値を用いて通常走行（エンジン駆動）と慣性走行（エンジン停止）とを切り換える制御を行い、これによりエンジンの停止時間を確保するようにしている。

また、駆動源としてのエンジンおよびモータジェネレータを備え、より低燃費を実現できるハイブリッド車両の開発が進んでいる。ハイブリッド車両は、エンジンによる車両の推進力をモータジェネレータでアシストしたり、減速時にはモータジェネレータを発電機として駆動して運動エネルギを電気エネルギとして回収し、車載蓄電体（高電圧バッテリ）を充電したりする制御を行う。

ハイブリッド車両としては、例えば、特許文献２に記載された技術が知られている。特許文献２に記載された技術は２つのクラッチを備え、エンジン，第１クラッチ，モータジェネレータ，第２クラッチを有する自動変速機，駆動輪の順に接続してハイブリッド駆動系を構成している。そして、第１クラッチを締結または開放することにより、走行モードを「エンジン走行モード」，「モータ走行モード」，「モータアシスト走行モード」，「走行発電モード」に切り換えるようにしている。第２クラッチは、各走行モードの切り換え時に滑り締結させることで、エンジンの始動ショック等が駆動輪に伝達されるのを防止する。

特公昭６２−０５７５３０号公報 特開２００７−０１５６７９号公報

上述の特許文献１および特許文献２に記載された技術は、何れもエネルギ効率を良くして低燃費を実現する技術であるが、エネルギ効率をより良くするためには、以下に述べるような改善の余地がある。つまり、特許文献１に記載された技術にあっては、慣性走行から車速が低下したときにエンジンを始動して、車速低下分をエンジンの駆動力で補うため、比較的短い周期でエンジンの駆動／停止が繰り返される。したがって、燃料を多く必要とするエンジン始動が繰り返されるため、この点を改善することでより低燃費を実現できるようになる。また、特許文献１に記載の技術はエンジン始動の機会が多いため、エンジンの始動音が頻繁に車室内に漏れる等、耳障りにもなって好ましくない。

一方、特許文献２に記載された技術にあっては、「モータ走行モード」の場合でも自動変速機を介して駆動輪を駆動する構成を採用している。そのため、駆動領域の広いモータジェネレータで変速の必要が無い場合でも、自動変速機に変速油圧を供給する必要がある。したがって、この点を改善することでより低燃費を実現できるようになる。また、変速油圧をエンジンの駆動力で得る場合には、エンジンの駆動力が車両の走行に関与していない場合でもエンジンを止めることができず、やはりこの点を改善することでより低燃費を実現できるようになる。

本発明の目的は、内燃機関およびモータジェネレータを有するハイブリッド駆動装置において、よりエネルギ効率を良くして低燃費を実現できるハイブリッド駆動装置を提供することにある。

本発明のハイブリッド駆動装置は、内燃機関およびモータジェネレータを有するハイブリッド駆動装置であって、車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段からの車速信号が入力されるコントロールユニットと、前記内燃機関と前記モータジェネレータとの間に設けられ、前記内燃機関の回転数を変速する変速機と、前記内燃機関と前記変速機との間に設けられ、前記内燃機関と前記変速機との間の動力伝達経路を締結または開放する第１クラッチと、前記モータジェネレータと駆動輪との間に設けられ、前記モータジェネレータと前記駆動輪との間の動力伝達経路を締結または開放する第２クラッチとを備え、前記コントロールユニットは、前記車速に基づいて、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチをいずれも締結し、少なくとも前記内燃機関の回転駆動により走行する通常走行モードと、前記第１クラッチを開放しつつ前記第２クラッチを締結し、前記モータジェネレータの回転駆動により走行するモータ走行モードと、前記第２クラッチを開放して前記車両を慣性力により走行させる第１慣性走行モードとを切り換え、前記コントロールユニットは、さらに、前記第１慣性走行モードを実行中に前記第２クラッチを開放した状態のもとで前記第１クラッチを締結し、前記内燃機関を駆動して前記モータジェネレータで車載蓄電体の充電を行う第２慣性走行モードを実行し、前記車載蓄電体の残エネルギ量が所定値以下となったときに、前記第２慣性走行モードによる減速と前記モータ走行モードによる加速とを繰り返させることを特徴とする。

本発明のハイブリッド駆動装置は、前記内燃機関はスタータモータにより始動され、前記コントロールユニットは前記第１クラッチを締結する際に、前記モータジェネレータの回転数と前記変速機の変速比を制御し、前記第１クラッチの入力側と出力側との回転数を同期させることを特徴とする。

本発明のハイブリッド駆動装置は、前記内燃機関は前記モータジェネレータにより始動され、前記コントロールユニットは前記通常走行モードまたは前記第２慣性走行モードで前記内燃機関を始動する際に、前記第２クラッチを開放して前記モータジェネレータの回転数を略ゼロとした後、前記第１クラッチを締結して前記モータジェネレータを回転駆動することを特徴とする。

本発明のハイブリッド駆動装置によれば、内燃機関とモータジェネレータとの間に内燃機関の回転数を変速する変速機を設け、内燃機関と変速機との間に内燃機関と変速機との間の動力伝達経路を締結または開放する第１クラッチを設け、モータジェネレータと駆動輪との間にモータジェネレータと駆動輪との間の動力伝達経路を締結または開放する第２クラッチを設け、コントロールユニットは、車速に基づいて、第１クラッチおよび第２クラッチをいずれも締結し、少なくとも内燃機関の回転駆動により走行する通常走行モードと、第１クラッチを開放しつつ第２クラッチを締結し、モータジェネレータの回転駆動により走行するモータ走行モードと、第２クラッチを開放して車両を慣性力により走行させる第１慣性走行モードとを切り換える。これにより、車両の車速に応じて車両の走行に必要な駆動力を、車両の慣性力，モータジェネレータの駆動力，内燃機関の駆動力から得ることができる。第２クラッチを、内燃機関，第１クラッチ，変速機，モータジェネレータよりも駆動輪寄り（下流側）に設けているので、第２クラッチよりも上流側にある変速機等のフリクション（摩擦抵抗）に影響されること無く、駆動輪をスムーズに回転させることができる。また、従前のように変速機に変速油圧を供給する必要も無い。よって、よりエネルギ効率を良くして低燃費を実現できる。

本発明のハイブリッド駆動装置によれば、コントロールユニットは、第１慣性走行モードを実行中に第２クラッチを開放した状態のもとで第１クラッチを締結し、内燃機関を駆動してモータジェネレータで車載蓄電体の充電を行う第２慣性走行モードを実行するので、内燃機関の駆動力は駆動輪に伝達されず、モータジェネレータのみを発電機として効率良く駆動できる。また、内燃機関の駆動力が駆動輪に伝達されないので、車速が減速したり加速したりすることが無く、車両を継続してスムーズに慣性走行させることができる。

本発明のハイブリッド駆動装置によれば、コントロールユニットは、車載蓄電体の残エネルギ量が所定値以下となったときに、第２慣性走行モードによる減速とモータ走行モードによる加速とを繰り返させることができる。

本発明のハイブリッド駆動装置によれば、内燃機関はスタータモータにより始動され、コントロールユニットは第１クラッチを締結する際に、モータジェネレータの回転数と変速機の変速比を制御し、第１クラッチの入力側と出力側との回転数を同期させるので、第１クラッチの締結時において振動等が発生するのを防止できる。

本発明のハイブリッド駆動装置によれば、内燃機関はモータジェネレータにより始動され、コントロールユニットは通常走行モードまたは第２慣性走行モードで内燃機関を始動する際に、第２クラッチを開放してモータジェネレータの回転数を略ゼロとした後、第１クラッチを締結してモータジェネレータを回転駆動させることができる。

本発明におけるハイブリッド駆動装置の概略を示すスケルトン図である。 図１のハイブリッド駆動装置の電装系を示す回路図である。 図１のハイブリッド駆動装置の動作内容を示すメインフローチャート図である。 図３のメインフローチャートにおける加速制御の動作内容を示すサブフローチャート図である。 図３のメインフローチャートにおける減速制御の動作内容を示すサブフローチャート図である。 図１のハイブリッド駆動装置の具体的な動作を示すタイミングチャート図である。 図１のハイブリッド駆動装置の具体的な動作を示すタイミングチャート図（エアコンSW，SOCの表示有）である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明におけるハイブリッド駆動装置の概略を示すスケルトン図を、図２は図１のハイブリッド駆動装置の電装系を示す回路図をそれぞれ表している。

図１に示すように、ハイブリッド駆動装置１０はエンジン（内燃機関）２０および駆動機構３０を備え、図示しないハイブリッド車両（車両）の前方側に搭載されている。エンジン２０は、出力軸としてのクランクシャフト２１を備え、クランクシャフト２１の一端側（図中左側）はエンジン２０の内部に設けられ、クランクシャフト２１の他端側（図中右側）は駆動機構３０に向けて延ばされている。エンジン２０にはスタータモータ２２が設けられ、駆動電流を供給してスタータモータ２２を回転駆動することで、エンジン２０を始動できる。

駆動機構３０は、その外郭をなすケーシング３１を備えている。ケーシング３１の内部には、トルクコンバータ３２，遊星歯車機構３３，第１クラッチ３４，無段変速機（変速機）３５，モータジェネレータ３６，第２クラッチ３７，ディファレンシャルギヤ３８，前後輪動力配分機構３９が設けられている。

トルクコンバータ３２は、ポンプインペラ３２ａおよびタービンランナ３２ｂを備え、ポンプインペラ３２ａとタービンランナ３２ｂとの間には、ステータ３２ｃが設けられている。トルクコンバータ３２の内部には、比較的粘度の低いオイル（図示せず）が循環するようになっており、ポンプインペラ３２ａの回転に伴うオイルの慣性力がタービンランナ３２ｂに伝達され、これによりタービンランナ３２ｂに固定された出力軸３２ｄが回転する。クランクシャフト２１の他端側はポンプインペラ３２ａに接続され、出力軸３２ｄの他端側は遊星歯車機構３３のサンギヤ３３ａに接続されている。

遊星歯車機構３３は、サンギヤ３３ａ，複数（例えば３つ）のピニオンギヤ３３ｂ，各ピニオンギヤ３３ｂを支持するキャリア３３ｃおよびリングギヤ３３ｄを備えている。各ピニオンギヤ３３ｂは、それぞれサンギヤ３３ａに噛み合わされてサンギヤ３３ａの周囲を転動するようになっている。また、各ピニオンギヤ３３ｂにはリングギヤ３３ｄが噛み合わされており、リングギヤ３３ｄは各ピニオンギヤ３３ｂの周囲を回転するようになっている。

キャリア３３ｃの一端側は、キャリアクラッチ３４ａを介して出力軸３２ｄに対して締結または開放可能に接続されている。また、キャリア３３ｃの他端側は、無段変速機３５の第１シャフト３５ａに一体回転可能に接続されている。リングギヤ３３ｄは、リングギヤクラッチ３４ｂを介してケーシング３１に対して締結または開放可能に接続されている。第１クラッチ３４は、キャリアクラッチ３４ａおよびリングギヤクラッチ３４ｂにより形成され、第１クラッチ３４は、エンジン２０と無段変速機３５との間に設けられている。第１クラッチ３４は、エンジン２０と無段変速機３５との間の動力伝達経路を締結または開放するもので、電磁ソレノイド等の駆動機構（図示せず）を備えた第１クラッチユニット５２ａ（図２参照）により制御される。

ここで、キャリアクラッチ３４ａおよびリングギヤクラッチ３４ｂの双方を開放した場合は、無段変速機３５のシフト位置はニュートラルとなる。また、キャリアクラッチ３４ａを締結してリングギヤクラッチ３４ｂを開放した場合は、サンギヤ３３ａ，各ピニオンギヤ３３ｂおよびキャリア３３ｃが一体回転し、無段変速機３５のシフト位置は前進となる。これとは逆に、キャリアクラッチ３４ａを開放してリングギヤクラッチ３４ｂを締結した場合は、無段変速機３５のシフト位置は後進となる。

無段変速機３５は、エンジン２０とモータジェネレータ３６との間に設けられ、エンジン２０の回転数を変速するようになっている。無段変速機３５は、プライマリプーリ４０およびセカンダリプーリ４１を備え、各プーリ４０，４１間にはチェーンベルト４２が巻き掛けられている。プライマリプーリ４０は第１シャフト３５ａ上に設けられ、プライマリプーリ４０は、第１シャフト３５ａに固定された固定シーブ４０ａおよび第１シャフト３５ａの軸方向に移動可能な可動シーブ４０ｂを備えている。可動シーブ４０ｂの他端側にはプライマリシリンダ４０ｃが設けられ、プライマリシリンダ４０ｃに油圧を給排することで可動シーブ４０ｂは固定シーブ４０ａに対して接近または離間する。これにより、固定シーブ４０ａと可動シーブ４０ｂとの間のチェーンベルト４２に対する押圧力を制御して、プライマリプーリ４０に対するチェーンベルト４２の巻径を変化させることができる。

無段変速機３５は、第１シャフト３５ａと平行の第２シャフト３５ｂを備えており、第２シャフト３５ｂ上にはセカンダリプーリ４１が設けられている。セカンダリプーリ４１は、第２シャフト３５ｂに固定された固定シーブ４１ａおよび第２シャフト３５ｂの軸方向に移動可能な可動シーブ４１ｂを備えている。可動シーブ４１ｂの一端側にはセカンダリシリンダ４１ｃが設けられ、セカンダリシリンダ４１ｃに油圧を給排することで可動シーブ４１ｂによるチェーンベルト４２に対する押圧力が制御される。これにより、チェーンベルト４２のセカンダリプーリ４１に対する滑り抵抗等が調整され、第１シャフト３５ａおよび第２シャフト３５ｂの回転数を制御することができる。

例えば、ハイブリッド車両の発進時には、セカンダリシリンダ４１ｃ内の油圧を上げることでチェーンベルト４２のセカンダリプーリ４１に対する巻径を大きくする。また、ハイブリッド車両が高速走行している時は、セカンダリシリンダ４１ｃ内の油圧を下げることでチェーンベルト４２のセカンダリプーリ４１に対する巻径を小さくする。ここで、プライマリシリンダ４０ｃおよびセカンダリシリンダ４１ｃ内の油圧は、TCU５２（図２参照）によって制御される油圧駆動機構（図示せず）により制御される。

第２シャフト３５ｂと平行に設けられる第３シャフト４３上には、駆動モータおよび発電機として機能するモータジェネレータ３６が設けられている。第３シャフト４３の一端側にはディファレンシャルギヤ３８が設けられ、ディファレンシャルギヤ３８には、ドライブシャフトを介して駆動輪としての左右一対の前輪（図示せず）が接続されている。また、第３シャフト４３の他端側にはギヤ機構４４を介して第４シャフト４５が設けられ、第４シャフト４５には、前後輪動力配分機構３９およびドライブシャフトを介して駆動輪としての左右一対の後輪（図示せず）が接続されている。つまり、本実施の形態におけるハイブリッド車両は、全ての車輪が駆動輪となった四輪駆動車を採用している。ここで、前後輪動力配分機構３９は、例えば走行状態を安定化させるべく、各前輪および各後輪のそれぞれに対して最適なトルク配分をするようになっている。

第２シャフト３５ｂと第３シャフト４３との間にはギヤ機構４６が設けられ、ギヤ機構４６はモータジェネレータ３６の回転子３６ａに固定されている。また、ギヤ機構４６と第３シャフト４３との間、つまりモータジェネレータ３６と各前後輪との間には第２クラッチ３７が設けられ、第２クラッチ３７は、モータジェネレータ３６と第３シャフト４３（各前後輪）との間の伝達経路を締結または開放するようになっている。ここで、第２クラッチ３７は、電磁ソレノイド等の駆動機構（図示せず）を備えた第２クラッチユニット５２ｂ（図２参照）により制御される。

図２に示すように、ハイブリッド駆動装置１０は、電装系として駆動回路５０を備えている。駆動回路５０は、本発明におけるコントロールユニットとして、ECU（エンジンコントロールユニット）５１，TCU（トランスミッションコントロールユニット）５２，インバータ５３，B/TCU（バッテリコントロールユニット）５４およびHEVCU（ハイブリッド車両コントロールユニット）５５を備えている。各コントロールユニット５１〜５５は、ハイブリッド車両に構築されたCAN通信線（Controller Area Network）５６に電気的接続され、各コントロールユニット５１〜５５間で相互に情報の授受を行うようになっている。また、CAN通信線５６にはアクセルスイッチ５７が電気的に接続されている。アクセルスイッチ５７からは、運転者によるアクセル操作情報（検出信号）がCAN通信線５６を介して各コントロールユニット５１〜５５に向けて送出される。

ECU５１は、エンジン２０の燃料噴射装置，点火装置，スロットルバルブ等（図示せず）を制御し、エンジン２０の運転状態を制御するようになっている。ECU５１にはクランク角センサ５１ａが電気的に接続され、クランクシャフト２１の回転状態がECU５１にフィードバックされる。ECU５１は、クランク角センサ５１ａから入力される検出信号やCAN通信線５６から伝送される情報等に基づき、エンジン２０の燃料噴射量，点火時期，スロットルバルブ開度等を演算してエンジン２０の運転状態を制御するようになっている。

TCU５２は、無段変速機３５の油圧駆動機構（図示せず），第１クラッチユニット５２ａ，第２クラッチユニット５２ｂ等を制御するようになっている。TCU５２には、無段変速機３５の第１シャフト３５ａの回転数を検出する第１回転数センサ５２ｃと、第３シャフト４３の回転数、つまり駆動輪の回転数（車速）を検出する第２回転数センサ５２ｄとが電気的に接続されている。ここで、第２回転数センサ５２ｄは、本発明における車速検出手段を構成している。

TCU５２は、各回転数センサ５２ｃ，５２ｄから入力される検出信号（車速信号）やCAN通信線５６から伝送される情報等に基づき、無段変速機３５の目標変速比，目標プライマリシリンダ圧，目標セカンダリシリンダ圧等を演算する。そして、無段変速機３５の変速比，各クラッチユニット５２ａ，５２ｂによる各クラッチ３４，３７の締結／開放を制御するようになっている。

インバータ５３は、高電圧バッテリである車載蓄電体５８からの電力を３相に変換して駆動電流を生成し、生成した駆動電流をモータジェネレータ３６に供給するようになっている。ここで、車載蓄電体５８はリチウムイオン二次電池を採用している。インバータ５３には、モータジェネレータ３６の回転数を検出する第３回転数センサ５３ａが電気的に接続され、モータジェネレータ３６の回転状態がインバータ５３にフィードバックされる。インバータ５３は、第３回転数センサ５３ａから入力される検出信号やCAN通信線５６から伝送される情報等に基づき、モータジェネレータ３６を制御するようになっている。

B/TCU５４は、車載蓄電体５８の残エネルギ量（SOC）を算出するとともに、車載蓄電体５８の充電状態を監視するようになっている。そして、B/TCU５４で算出した残エネルギ量に関する情報や車載蓄電体５８の充電状態を示す情報等は、CAN通信線５６に送出されて他のコントロールユニットに伝送される。

HEVCU５５は、ハイブリッド車両の駆動系全体を統括的に制御するようになっており、HEVCU５５には、CAN通信線５６を介して他のコントロールユニットから種々の情報等が伝送される。HEVCU５５には、運転者によりオンオフ操作されるモード指示スイッチ５５ａが電気的に接続され、本実施の形態におけるモード指示スイッチ５５ａは、クルーズコントロールスイッチとなっている。

次に、以上のように形成したハイブリッド駆動装置１０の動作内容について、図面を用いて詳細に説明する。

図３は図１のハイブリッド駆動装置の動作内容を示すメインフローチャート図を、図４は図３のメインフローチャートにおける加速制御の動作内容を示すサブフローチャート図を、図５は図３のメインフローチャートにおける減速制御の動作内容を示すサブフローチャート図をそれぞれ表している。

本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両がクルーズコントロール（定速走行制御）状態にあることが慣性走行モードを実行する前提条件となっている。

図３に示すように、ステップS1においてイグニッションスイッチ（図示せず）がオン操作されると、続くステップS2においてハイブリッド車両の車速Vを検出する。ここで、車速Vは第３シャフト４３の回転数を検出する第２回転数センサ５２ｄの検出信号から得られる。ただし、第２クラッチ３７が締結状態にある場合には、モータジェネレータ３６の回転数を検出する第３回転数センサ５３ａの検出信号から車速Vを得ることもできる。

ステップS3では、車速Vが第１車速しきい値V1よりも小さいか否かを判定する。ステップS3で車速Vが第１車速しきい値V1よりも小さいと判定した場合（yes判定）には、ステップS20に進む。ステップS20では、ハイブリッド車両は通常走行中（クルーズコントロールオフ状態）であるとして、クルーズコントロールフラグFを「0」とする。一方、ステップS3で車速Vが第１車速しきい値V1以上であると判定した場合（no判定）には、ステップS4に進む。ここで、第１車速しきい値V1は、本発明における所定車速を構成している。

ステップS4では、アクセルスイッチ５７（ブレーキスイッチ（図示せず））からの検出信号に基づき、運転者によるアクセル操作（ブレーキ操作）が有るか否か、つまりアクセルペダル（ブレーキペダル）の踏み込みが有るか否かを判定する。ステップS4でアクセル操作（ブレーキ操作）が有ると判定した場合（yes判定）はステップS20に進む。一方、ステップS4でアクセル操作（ブレーキ操作）が無いと判定した場合（no判定）はステップS5に進む。

ステップS5では、モード指示スイッチ（クルーズコントロールスイッチ）５５ａがオフされたか否かを判定する。ステップS5でモード指示スイッチ５５ａがオフされたと判定した場合（yes判定）には、ステップS3およびステップS4と同様にハイブリッド車両を通常走行中とするためにステップS20に進む。ステップS5でモード指示スイッチ５５ａがオンされたと判定した場合（no判定）には、ステップS6に進んでクルーズコントロールフラグFが「1」以上か否かを判定する。

ステップS6でクルーズコントロールフラグFが「1」よりも小さいと判定した場合（no判定）には、前回の制御周期においてクルーズコントロール中ではないとしてステップS17に進む。ステップS17では、モード指示スイッチ５５ａがオンされたか否かを判定する。ステップS17でモード指示スイッチ５５ａがオンされていないと判定した場合（no判定）には、ステップS16に進んでRETURN処理される。ステップS17でモード指示スイッチ５５ａがオンされたと判定した場合（yes判定）にはステップS18に進み、車速Vに基づいてクルーズコントロール中の基準車速となる第２車速しきい値V2を設定するとともに、第２車速しきい値V2を挟む車速下限値Vminと車速上限値Vmax（設定車速範囲Vmin〜Vmax）を設定する。ここで、第２車速しきい値V2は第１車速しきい値V1よりも大きい値に設定されている（V2＞V1）。

続くステップS19では、ハイブリッド車両はクルーズコントロールを開始したとして、クルーズコントロールフラグFを「1」にする。ここで、本実施の形態に係るクルーズコントロールは、モード指示スイッチ５５ａをオン操作することにより実行され、アクセルペダル（ブレーキペダル）を再度踏み込むこと、またはモード指示スイッチ５５ａをオフ操作することで終了する。

ステップS6でクルーズコントロールフラグFが「1」以上であると判定した場合（yes判定）、つまりクルーズコントロール中であると判定した場合には、ステップS7に進み、クルーズコントロールフラグFが「2」であるか否かを判定する。ここで、クルーズコントロールフラグFが「2」である場合とは、ハイブリッド車両がエンジン２０やモータジェネレータ３６の駆動力で走行せずに、自身の慣性力により走行（グライダー走行）している状態、つまり慣性走行モードであることを意味する。ここで言う慣性走行モードは、本発明における第１慣性走行モードを構成している。

ステップS7でクルーズコントロールフラグFが「2」であると判定した場合（yes判定）には、ステップS14に進む。ステップS7でクルーズコントロールフラグFが「2」ではないと判定した場合（no判定）には、ステップS8に進んで通常クルコン制御を実行する。ここで、通常クルコン制御とは、エンジン２０の駆動によりハイブリッド車両を走行させる定速走行モードであり、具体的には、第１クラッチ３４，第２クラッチ３７の双方をいずれも締結状態とし、エンジン２０の駆動により車速Vを定速保持する状態に制御する。

定速走行モードの状態で、ステップS9におけるカウンタ処理とステップS10におけるカウンタ比較処理とを実行する。ステップS10においてハイブリッド車両が所定時間T1以上走行していないと判定した場合（no判定）には、ステップS16に進んでRETURN処理される。ステップS10においてハイブリッド車両が所定時間T1以上走行したと判定した場合（yes判定）には、ステップS11に進み、走行時間を示すカウンタ値Tをリセット（T=0）し、続くステップS12でクルーズコントロールフラグＦを「2」とする。

ステップS13では、慣性走行モード、つまり、第２クラッチ３７の開放とエンジン２０への燃料カット（エンジン停止）を実行する。その後、ステップS14およびステップS15における車速Vの比較処理を実行し、車速VがVmin≦V≦Vmaxである場合、つまり車速Vが設定車速範囲Vmin〜Vmax内である場合（ステップS14，ステップS15の双方でno判定の場合）には、ステップS16に進んでRETURN処理され、慣性走行モードを継続して実行する。

ステップS14においてVmin＞Vが成立する場合、つまり車速Vが設定車速範囲Vmin〜Vmaxから逸脱して低速となった場合（yes判定）には、ステップS22に進んで車速Vを設定車速範囲Vmin〜Vmaxに収めるための加速制御を実行する。一方、ステップS15においてVmax＜Vが成立する場合、つまり車速Vが設定車速範囲Vmin〜Vmaxから逸脱して高速となった場合（yes判定）には、ステップS21に進んで車速Vを設定車速範囲Vmin〜Vmaxに収めるための減速制御を実行する。

次に、ステップS22における加速制御（サブフロー）について図４を用いて説明する。ステップS201において加速制御が実行されると、続くステップS202においてモータジェネレータ３６をオンして回転駆動する。ここで、第２回転数センサ５２ｄの検出信号および第３回転数センサ５３ａの検出信号に基づいてモータジェネレータ３６を回転駆動し、モータジェネレータ３６の回転数と各駆動輪の回転数とを同期させる。

ステップS203では、モータジェネレータ３６の回転数と各駆動輪の回転数とを同期させた状態のもとで、第２クラッチ３７を締結し、さらにモータジェネレータ３６を回転駆動（力行駆動）する。続くステップS204からステップS206は、図３におけるステップS3からステップS5と同じ処理内容で、クルーズコントロール終了の判定条件を示している。ステップS204からステップS206のうちの少なくとも一つが成立した場合（yes判定）には、ステップS213でクルーズコントロールフラグFを「0」とし、その後、ステップS211に進んで加速制御を終了する。

ステップS207では、車速Vが第２車速しきい値V2以上となったか否かを判定する。ステップS207で車速Vが第２車速しきい値V2以上になったと判定した場合（yes判定）には、ステップS212に進みカウンタ値Kをリセット（K=0）し、ステップS211で加速制御を終了する。ここで、カウンタ値Kはモータジェネレータ３６の力行駆動による車速復帰時間を示している。ステップS207で車速Vが第２車速しきい値V2よりも小さいと判定した場合（no判定）には、続くステップS208，ステップS209でタイマカウントする。

ステップS209でカウンタ値Kが所定時間K1に満たないと判定した場合（no判定）には、ステップS204に戻る。ステップS209でカウンタ値Kが所定時間K1以上であると判定した場合（yes判定）には、所定時間K1を経過しても車速Vが第２車速しきい値V2以上に復帰せず、モータジェネレータ３６の力行駆動だけではハイブリッド車両の増速が見込めないとし、続くステップS210でクルーズコントロールフラグFを「1」とし、ステップS211に進んで加速制御を終了する。

次に、ステップS21における減速制御（サブフロー）について図５を用いて説明する。ステップS301において減速制御が実行されると、続くステップS302においてモータジェネレータ３６をオンして回転駆動する。ここで、第２回転数センサ５２ｄの検出信号および第３回転数センサ５３ａの検出信号に基づいてモータジェネレータ３６を回転駆動し、モータジェネレータ３６の回転数と各駆動輪の回転数とを同期させる。

ステップS303では、モータジェネレータ３６の回転数と各駆動輪の回転数とを同期させた状態のもとで、第２クラッチ３７を締結し、さらにモータジェネレータ３６を発電機として駆動（回生駆動）する。続くステップS304からステップS306は、図３におけるステップS3からステップS5と同じ処理内容で、クルーズコントロール終了の判定条件を示している。ステップS304からステップS306のうちの少なくとも一つが成立した場合（yes判定）には、ステップS313でクルーズコントロールフラグFを「0」とし、その後、ステップS311に進んで減速制御を終了する。

ステップS307では、車速Vが第２車速しきい値V2以下となったか否かを判定する。ステップS307で車速Vが第２車速しきい値V2以下になったと判定した場合（yes判定）には、ステップS312に進みカウンタ値Kをリセット（K=0）し、ステップS311で減速制御を終了する。ここで、カウンタ値Kはモータジェネレータ３６の回生駆動による車速復帰時間を示している。ステップS307で車速Vが第２車速しきい値V2よりも大きいと判定した場合（no判定）には、続くステップS308，ステップS309でタイマカウントする。

ステップS309でカウンタ値Kが所定時間K1に満たないと判定した場合（no判定）には、ステップS304に戻る。ステップS309でカウンタ値Kが所定時間K1以上であると判定した場合（yes判定）には、所定時間K1を経過しても車速Vが第２車速しきい値V2以下に復帰せず、モータジェネレータ３６の回生駆動だけではハイブリッド車両の減速が見込めないとし、続くステップS310でクルーズコントロールフラグFを「1」とし、ステップS311に進んで減速制御を終了する。

ここで、図４および図５に示す加速制御および減速制御において、モータジェネレータ３６の力行駆動および回生駆動によって車速Vの設定車速範囲Vmin〜Vmax内での保持が困難な場合に、ステップS210およびステップS310においてクルーズコントロールフラグFを「1」としている。したがって、その後は図３に示すメインフローチャートに戻り、ステップS8において通常クルコン制御が実行される。

このようにハイブリッド駆動装置１０は、クルーズコントロール中に可能な限り慣性走行モードを実行する。また、車速Vが設定車速範囲Vmin〜Vmaxを逸脱した場合には、モータジェネレータ３６の力行駆動および回生駆動により設定車速範囲Vmin〜Vmax内に車速Vを収めるように調整する。したがって、エンジン２０の始動の機会を少なくできる。また、慣性走行モードに切り替わる条件として、図３のステップS9およびステップS10に示すように、所定時間T1以上通常クルコン制御したことを条件とするため、エンジン２０の始動と停止を頻繁に繰り返させることが無く、運転者や乗員等に違和感や不快感を与え難くすることができる。

次に、ハイブリッド駆動装置１０の具体的な動作について、図面を用いて詳細に説明する。

図６は図１のハイブリッド駆動装置の具体的な動作を示すタイミングチャート図を、図７は図１のハイブリッド駆動装置の具体的な動作を示すタイミングチャート図（エアコンSW，SOCの表示有）をそれぞれ表している。

［時間(1)〜時間(2)］
ハイブリッド車両が通常走行中でかつ加速状態にある場合を示している。モード指示スイッチ５５ａはオフの状態で、第１クラッチ３４および第２クラッチ３７のいずれもが締結状態となっている。ハイブリッド車両はエンジン２０のみの回転駆動（駆動力）により徐々に加速していく。なお、無段変速機３５のギヤ比は、第１クラッチ３４の締結／開放に連動して制御される。図７においては、エアコンスイッチ（図示せず）がオンの状態にあり、この状態で加速し始めて間もないため、車載蓄電体５８の残エネルギ量（SOC）は略一定の状態で推移している。ここで、第１クラッチ３４および第２クラッチ３７をいずれも締結した状態のもとで、エンジン２０の駆動力をアシストするようモータジェネレータ３６を回転駆動することもできる。このような少なくともエンジン２０のみの駆動力により走行する走行モードは、本発明における通常走行モードを構成している。

［時間(2)〜時間(3)］
車速Vがある程度上昇して運転者によりモード指示スイッチ５５ａがオン操作され、通常クルコン制御が実行された場合を示している。このとき、第１クラッチ３４および第２クラッチ３７は、いずれも未だ締結状態となっている。このとき、エンジン２０および無段変速機３５は、車速Vが第２車速しきい値V2を挟む設定車速範囲Vmin〜Vmax内に収まるよう自動制御されている。

［時間(3)〜時間(4)］
通常クルコン制御を開始してから所定時間T1（時間(2)〜時間(3)）経過し、慣性走行モード（第１慣性走行モード）に移行した状態を示す。第１クラッチ３４および第２クラッチ３７のいずれもが開放状態となり、エンジン２０への燃料カット（エンジン停止）が実行される。このとき、路面の勾配は平坦であるが、ハイブリッド車両の走行抵抗等により車速Vは徐々に低下していく。図７においては、エンジン２０を停止させることなく燃料カットのみを実行し、エンジン２０は、エアコン駆動に必要な最低限のエンジントルクを発生している。また、エアコン駆動やその他の車載機器の駆動等により、車載蓄電体５８のSOCは徐々に低下している。

［時間(4)〜時間(5)］
車速Vが設定車速範囲Vmin〜Vmaxから逸脱して、車速下限値Vminを下回った状態を示す。ここでは加速制御（図４参照）が実行され、モータジェネレータ３６の回転数と各駆動輪の回転数とを同期した状態で、第２クラッチ３７が締結される。その後、モータジェネレータ３６が力行駆動される。モータジェネレータ３６の力行駆動により車速Vが上昇（復帰）して第２車速しきい値V2に近付いていく。このとき、図７に示すように、モータジェネレータ３６を力行駆動したことにより車載蓄電体５８のSOCが大きく低下している。ここで、第１クラッチ３４は開放された状態を維持している。このような第１クラッチ３４を開放しつつ第２クラッチ３７を締結し、モータジェネレータ３６の力行駆動（駆動力）により走行する走行モードは、本発明におけるモータ走行モードを構成している。

［時間(5)〜時間(6)］
車速Vが復帰したことにより、第２クラッチ３７が開放されてモータジェネレータ３６が停止された状態を示す。これによりハイブリッド車両は再び慣性走行を始める。また、時間(5)〜時間(6)の途中においてハイブリッド車両の勾配抵抗が低下、つまりハイブリッド車両が下り坂に差し掛かり、下り坂の走行により車速Vが徐々に増加（加速）している。図７においては、エアコン駆動が継続していることや、車載蓄電体５８のSOCが所定値以下（図示せず）になったこと等から、第２クラッチ３７を開放した状態のもとで第１クラッチ３４を締結して、モータジェネレータ３６を回生駆動するよう制御を切り換えている。そして、エンジン２０のエンジントルクを上昇させて、これによりエアコン駆動の継続と車載蓄電体５８の充電とが実行されSOCは徐々に増加していく。ここで、図７に示す時間(5)〜時間(6)における慣性走行モードは、本発明における第２慣性走行モードを構成している。

［時間(6)〜時間(7)］
ハイブリッド車両が下り坂を走行して加速状態となり、車速Vが設定車速範囲Vmin〜Vmaxから逸脱して、車速上限値Vmaxを上回った状態を示す。ここでは減速制御（図５参照）が実行され、モータジェネレータ３６の回転数と各駆動輪の回転数とを同期した状態で、第２クラッチ３７が締結される。その後、モータジェネレータ３６が回生駆動される。これにより、モータジェネレータ３６の回生駆動により車速Vが低下（復帰）して第２車速しきい値V2に近付いていく。図７においては、エアコンスイッチがオフの状態とされて、車載蓄電体５８への充電効率が上昇している。なお、時間(6)以降については、エアコンスイッチがオフの状態であるため、図６および図７は同じタイミングチャートとなっている。ここで、第１クラッチ３４は開放された状態を維持している。このような第１クラッチ３４を開放しつつ第２クラッチ３７を締結し、モータジェネレータ３６の回生駆動（駆動力）により走行する走行モードは、本発明におけるモータ走行モードを構成している。

このように時間(4)〜時間(7)においては、時間(5)〜時間(6)で車載蓄電体５８のSOCが所定値以下（図示せず）になったこと等から、モータ走行モード（力行駆動），第２慣性走行モード，モータ走行モード（回生駆動）を交互に実行している。

［時間(7)〜時間(8)］
ハイブリッド車両が惰性走行で下り坂を継続して走行し、再び加速している状態を示す。このとき、第２クラッチ３７は開放され、エンジン２０およびモータジェネレータ３６は停止した状態にある。ここで、図７に示すようにSOCが徐々に低下しているが、これは、エアコン以外の他の車載機器（例えば、パワーステアリングポンプやヘッドライト類等）の駆動による高電圧バッテリの消費によるものである。

［時間(8)〜時間(9)］
時間(6)〜時間(7)と同じ状態を示す。

［時間(9)〜時間(10)］
ハイブリッド車両の車速Vが安定し、車速Vが設定車速範囲Vmin〜Vmax内にあり、通常クルコン制御に復帰した状態を示す。このとき、第１クラッチ３４および第２クラッチ３７のいずれもが締結状態となっている。ここで、第２クラッチ３７は、時間(8)〜時間(9)において予め締結された状態となっており、したがって第１クラッチ３４は、回転数を同期した上で締結されるようになっている。つまり、エンジン２０をスタータモータ２２により始動して所定のエンジントルクで回転駆動し、引き続きエンジン２０が発生するエンジントルクを考慮して、モータジェネレータ３６の回転数（モータトルク）を制御するとともに、無段変速機３５のギヤ比（変速比）を制御する。その後、第１クラッチ３４の入力側、つまり出力軸３２ｄの回転数と、第１クラッチ３４の出力側、つまり第１シャフト３５ａの回転数とを同期させた状態のもとで第１クラッチ３４を締結する。これにより、モータジェネレータ３６の回生駆動による車載蓄電体５８の充電動作と、ハイブリッド車両の上り坂（勾配抵抗が徐々に大きくなる箇所）の走行とをスムーズに行うことができる。

［時間(10)〜時間(11)］
時間(3)〜時間(4)と同じ状態を示す。ただし、図７においては、エアコンスイッチがオフの状態でかつエンジン２０の回転駆動が停止している点で、時間(3)〜時間(4)とは異なっている。

［時間(11)以降］
運転者がブレーキ操作を行う等して、通常クルコン制御が終了した場合を示している。時間(11)以降は、第１クラッチ３４および第２クラッチ３７のいずれもが締結状態となり、かつエンジン２０が始動されて、ハイブリッド車両は通常走行状態となる。

本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置１０は、スタータモータ２２によりエンジン２０を始動するようにしている（図１参照）。以下、エンジン２０をモータジェネレータ３６により始動させて、スタータモータ２２によるエンジン２０の始動機会を少なくし得る場合について説明する。

エンジン２０を始動するタイミングとしては、図６および図７に示す時間(1)〜時間(2)における「通常走行モード」および時間(5)〜時間(6)における「第２慣性走行モード」の開始時が挙げられる。これらの各走行モードを開始する際には、まず、第２クラッチ３７を開放し、その状態のもとでモータジェネレータ３６の回転数を略ゼロとする。その後、モータジェネレータ３６の回転数を略ゼロとした状態のもとで、第１クラッチ３４を締結する。そして、モータジェネレータ３６を所定のモータトルクで駆動してエンジン２０を始動する。これにより、スタータモータ２２によりエンジン２０の始動機会を少なくして、例えば、図示しない低電圧バッテリ（12V電源）を保護することができる。また、スタータモータ２２の長寿命化を図ることができる。

以上詳述したように、本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置１０によれば、エンジン２０とモータジェネレータ３６との間にエンジン２０の回転数を変速する無段変速機３５を設け、エンジン２０と無段変速機３５との間にエンジン２０と無段変速機３５との間の動力伝達経路を締結または開放する第１クラッチ３４を設け、モータジェネレータ３６と駆動輪との間にモータジェネレータ３６と駆動輪との間の動力伝達経路を締結または開放する第２クラッチ３７を設け、各コントロールユニット５１〜５５はそれぞれ協働して、車速Vに基づいて、第１クラッチ３４および第２クラッチ３７をいずれも締結し、少なくともエンジン２０の回転駆動により走行する通常走行モードと、第１クラッチ３４を開放しつつ第２クラッチ３７を締結し、モータジェネレータ３６の回転駆動により走行するモータ走行モードと、第２クラッチ３７を開放してハイブリッド車両を慣性力により走行させる第１慣性走行モードとを切り換える。

これにより、ハイブリッド車両の車速Vに応じてハイブリッド車両の走行に必要な駆動力を、ハイブリッド車両の慣性力，モータジェネレータ３６の駆動力，エンジン２０の駆動力から得ることができる。第２クラッチ３７を、エンジン２０，第１クラッチ３４，無段変速機３５，モータジェネレータ３６よりも駆動輪寄り（下流側）に設けたので、第２クラッチ３７よりも上流側にある無段変速機３５等のフリクション（摩擦抵抗）に影響されること無く、駆動輪をスムーズに回転させることができる。また、従前のように変速機に変速油圧を供給する必要も無い。よって、よりエネルギ効率を良くして低燃費を実現できる。

また、本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置１０によれば、各コントロールユニット５１〜５５はそれぞれ協働して、第１慣性走行モードを実行中に第２クラッチ３７を開放した状態のもとで第１クラッチ３４を締結し、エンジン２０を駆動してモータジェネレータ３６で車載蓄電体５８の充電を行う第２慣性走行モードを実行するので、エンジン２０の駆動力は駆動輪に伝達されず、モータジェネレータ３６のみを発電機として効率良く駆動できる。また、エンジン２０の駆動力が駆動輪に伝達されないので、車速Vが減速したり加速したりすることが無く、ハイブリッド車両を継続してスムーズに慣性走行させることができる。

さらに、本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置１０によれば、各コントロールユニット５１〜５５はそれぞれ協働して、車載蓄電体５８の残エネルギ量（SOC）が所定値以下となったときに、第２慣性走行モードとモータ走行モードとを交互に実行することができる。

また、本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置１０によれば、エンジン２０はスタータモータ２２により始動され、各コントロールユニット５１〜５５はそれぞれ協働して第１クラッチ３４を締結する際に、モータジェネレータ３６の回転数と無段変速機３５の変速比を制御し、第１クラッチ３４の入力側と出力側との回転数を同期させるので、第１クラッチ３４の締結時において振動等が発生するのを防止できる。

さらに、本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置１０によれば、エンジン２０はモータジェネレータ３６により始動され、各コントロールユニット５１〜５５はそれぞれ協働して通常走行モードまたは第２慣性走行モードでエンジン２０を始動する際に、第２クラッチ３７を開放してモータジェネレータ３６の回転数を略ゼロとした後、第１クラッチ３４を締結してモータジェネレータ３６を回転駆動させることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、変速機としてチェーンベルト４２を有する巻き掛け式の無段変速機３５を採用したものを示したが、本発明はこれに限らず、トロイダル式の無段変速機や有段自動変速機等、他の変速機を採用することもできる。

また、上記実施の形態においては、全ての車輪が駆動輪となった四輪駆動車を例に示したが、本発明はこれに限らず、前輪駆動車や後輪駆動車にも適用することができる。

１０ ハイブリッド駆動装置
２０ エンジン（内燃機関）
２２ スタータモータ
３４ 第１クラッチ
３５ 無段変速機（変速機）
３６ モータジェネレータ
３７ 第２クラッチ
５１ ECU（コントロールユニット）
５２ TCU（コントロールユニット）
５２ｄ 第２回転数センサ（車速検出手段）
５３ インバータ（コントロールユニット）
５４ B/TCU（コントロールユニット）
５５ HEVCU（コントロールユニット）
５７ アクセルスイッチ
５８ 車載蓄電体
V 車速
V1 第１車速しきい値（所定車速）

Claims (3)

1. 内燃機関およびモータジェネレータを有するハイブリッド駆動装置であって、
   車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車速検出手段からの車速信号が入力されるコントロールユニットと、
   前記内燃機関と前記モータジェネレータとの間に設けられ、前記内燃機関の回転数を変速する変速機と、
   前記内燃機関と前記変速機との間に設けられ、前記内燃機関と前記変速機との間の動力伝達経路を締結または開放する第１クラッチと、
   前記モータジェネレータと駆動輪との間に設けられ、前記モータジェネレータと前記駆動輪との間の動力伝達経路を締結または開放する第２クラッチとを備え、
   前記コントロールユニットは、前記車速に基づいて、
   前記第１クラッチおよび前記第２クラッチをいずれも締結し、少なくとも前記内燃機関の回転駆動により走行する通常走行モードと、
   前記第１クラッチを開放しつつ前記第２クラッチを締結し、前記モータジェネレータの回転駆動により走行するモータ走行モードと、
   前記第２クラッチを開放して前記車両を慣性力により走行させる第１慣性走行モードとを切り換え、
   前記コントロールユニットは、さらに、
   前記第１慣性走行モードを実行中に前記第２クラッチを開放した状態のもとで前記第１クラッチを締結し、前記内燃機関を駆動して前記モータジェネレータで車載蓄電体の充電を行う第２慣性走行モードを実行し、
   前記車載蓄電体の残エネルギ量が所定値以下となったときに、前記第２慣性走行モードによる減速と前記モータ走行モードによる加速とを繰り返させることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 請求項１記載のハイブリッド駆動装置において、前記内燃機関はスタータモータにより始動され、前記コントロールユニットは前記第１クラッチを締結する際に、前記モータジェネレータの回転数と前記変速機の変速比を制御し、前記第１クラッチの入力側と出力側との回転数を同期させることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
3. 請求項１記載のハイブリッド駆動装置において、前記内燃機関は前記モータジェネレータにより始動され、前記コントロールユニットは前記通常走行モードまたは前記第２慣性走行モードで前記内燃機関を始動する際に、前記第２クラッチを開放して前記モータジェネレータの回転数を略ゼロとした後、前記第１クラッチを締結して前記モータジェネレータを回転駆動することを特徴とするハイブリッド駆動装置。
   

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