JPH0898322A

JPH0898322A - シリーズパラレル複合電気自動車の制御装置

Info

Publication number: JPH0898322A
Application number: JP23562594A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yamaoka; 正明山岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1996-04-12
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JP3052753B2

Abstract

(57)【要約】【目的】シリーズパラレル複合電気自動車（ＳＰＨ
Ｖ）において、無段変速機を使用することなくシリーズ
ハイブリッド車（ＳＨＶ）モードからパラレルハイブリ
ッド車（ＰＨＶ）モードへ滑らかに切り換える。【構成】車速（モータ回転数）が所定値Ｖ１に至った
時点で発電機のトルクを制御し発電機回転数をモータ回
転数に徐々に近付けていく。両者が一致し且つ車速が所
定値Ｖ２に至った時点でクラッチをオンし、発電機とモ
ータを機械連結させる。クラッチオン時に発電機とモー
タの回転数差がなくなるため、切換に伴うショックがな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリーズハイブリッド
車（ＳＨＶ）としてもパラレルハイブリッド車（ＰＨ
Ｖ）としても走行させることが可能なシリーズパラレル
複合電気自動車（ＳＰＨＶ）に関し、特にその制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド車（ＨＶ）は電気自動車の
システム構成の一例であり、モータの他にエンジンを搭
載することを特徴としている。ＨＶの中でもＳＨＶと呼
ばれるものは、エンジンの機械出力によって発電機を駆
動し、発電機の発電出力及び電池の放電出力によりモー
タを駆動し、モータにより車輪を駆動する構成を有して
いる。また、ＳＨＶに搭載される電池は、モータの回生
電力や外部電源からの電力の他に、発電機の発電出力に
よっても充電される。

【０００３】ＨＶとしては、さらに、ＰＨＶと呼ばれる
ものがある。ＰＨＶはエンジンの機械出力によって車輪
を駆動する車両であり、発進、加速、制動等の際には、
要求出力に対するエンジンの機械出力の差をエンジンの
軸上に設けた回転機により補う構成、すなわち加減速す
る構成を有している。この構成においては、回転機をモ
ータとして動作させることにより加速が、発電機として
動作させることにより減速が実現される。車載の電池
は、回転機に電力を供給し又は回転機から電力を回生す
る。

【０００４】これら、いずれの構成においても、従来の
エンジンのみの車両に比べ燃費やエミッションを改善で
きる。すなわち、エンジンをスロットル全開（ＷＯＴ）
にて運転することができるので、エンジンの熱効率を最
大とすることができ、燃費を向上させることができる。
また、発電機の発電出力の過不足を電池の充放電により
補うことができるため、エンジン回転数の変化率を抑制
することができ、エンジンのエミッションを改善でき
る。

【０００５】ＨＶとしては、さらに、ＳＨＶとＰＨＶを
複合させたシステム構成、すなわち必要に応じてＳＨＶ
としてもＰＨＶとしても走行させることが可能なＳＰＨ
Ｖが知られている（実開昭５１−１０３２２０号、特開
平４−２９７３３０号参照）。この種のシステムでは、
発電機とモータの間がクラッチ等の機構にて開閉可能に
機械連結される。すなわち、ＳＰＨＶをＳＨＶとして走
行させる際には、このクラッチを開いて発電機とモータ
の機械連結を切り離す。すると、エンジンにより駆動さ
れる発電機の発電出力が、電池を介して、モータに供給
される。この状態は、ＳＨＶと等価である。逆に、ＳＰ
ＨＶをＰＨＶとして走行させる際には、クラッチを閉じ
て発電機とモータを機械連結させる。すると、エンジン
の機械出力が発電機、クラッチ及びモータを介して駆動
輪に機械的に伝達される状態となり、また発電機やモー
タを用いて加減速可能な状態となる。この状態は、ＰＨ
Ｖと等価である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＳＰＨＶの原理的な問
題点としては、クラッチを閉じる際にショックが発生し
やすいことがある。すなわち、クラッチを閉じる直前の
状態で発電機の回転数とモータの回転数が相違している
と、クラッチを閉じるのに伴いショックが発生する。

【０００７】実開昭５１−１０３２２０号においては、
エンジン回転数が常に一定であると前提されているた
め、モータの回転数が所定値（エンジン回転数相当）に
至った時点でクラッチを閉じれば上述のショックは生じ
ない。しかし、ＳＨＶにおいては、通常、エンジン回転
数、ひいては発電機回転数は一定でない。これは、第１
に、アクセル開度等に応じてエンジン回転数を変化させ
る必要があるためであり、第２に、電池の充電状態（Ｓ
ＯＣ）を所定範囲内に保ちその寿命を延長すべく、やは
りエンジン回転数を変化させる必要があるためである。

【０００８】特開平４−２９７３３０号においては、切
換ショックを防止乃至緩和すべく、無段変速機（ＣＶ
Ｔ）が用いられている。しかし、ＣＶＴを使用するとそ
の機械損失により効率が悪化する。これは、ＳＰＨＶの
利点を損なうものである。すなわち、ＳＰＨＶの利点の
一つは、ＰＨＶ走行時に機械的動力伝達が支配的になる
ため特に高速走行時にＰＨＶ走行させると効率、ひいて
は燃費を改善できることにある。ＣＶＴを用いた結果Ｐ
ＨＶ走行時の効率が低下すると、この利点が損なわれ
る。

【０００９】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、発電機制御の改良
により、エンジン回転数が常に一定ではないシステムに
おいても、切換ショックなく且つＣＶＴを使用すること
なく、ＳＨＶ走行からＰＨＶ走行への切換を行うことを
可能にすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、エンジンと、エンジンの機械出力
により駆動される発電機と、発電機の発電出力により充
電される電池と、電池の放電出力により駆動されるモー
タと、発電機とモータの間の機械的連結を開閉する連結
開閉手段と、を有するＳＰＨＶにおいて、連結開閉手段
により発電機とモータの間の機械的連結を開き、上記Ｓ
ＰＨＶをＳＨＶとして走行させる手段と、連結開閉手段
により発電機とモータの間の機械的連結を閉じ、発電機
及びモータの少なくとも一方を加減速に使用しながら、
上記ＳＰＨＶをＰＨＶとして走行させる手段と、発電機
のトルクを制御することにより、連結開閉手段を閉じる
際に発電機の回転数とモータの回転数を実質的に一致さ
せる手段と、を備えることを特徴とする。

【００１１】本発明は、さらに、モータの回転数が第１
所定値より低い場合には上記ＳＰＨＶをＳＨＶとして走
行させ、第１所定値より大きな第２所定値より高い場合
には発電機の回転数とモータの回転数を実質的に一致さ
せた上で上記ＳＰＨＶをＰＨＶとして走行させることを
特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明においては、連結開閉手段を閉じる際、
発電機トルクの制御によって、発電機の回転数とモータ
の回転数を実質的に一致させる。従って、ＳＨＶ走行か
らＰＨＶ走行に移行する際に、連結開閉手段を閉じるこ
とに伴うショックが生じない。また、ショック低減の目
的でＣＶＴ等の損失源を動力伝達経路上に設ける必要が
ないため、効率（燃費）が良好になる。さらに、発電機
とモータの回転数が一致するよう発電機トルクが制御さ
れるのは連結開閉手段を閉じる際であり、通常のＳＨＶ
走行時はアクセル開度や電池のＳＯＣに応じて発電機ト
ルクを制御することが可能であるから、従来のＳＨＶ走
行と同様、車両操縦者の要求に応じた出力を確保し且つ
電池の寿命を延長することが可能である。

【００１３】本発明においては、さらに、モータの回転
数が第１所定値より低い場合にＳＨＶ走行が、第２所定
値より高い場合に発電機の回転数とモータの回転数を実
質的に一致させた上でＰＨＶ走行が、それぞれ実行され
る。従って、高速走行時にＰＨＶ走行の利点である高効
率を享受できる。さらに、第２所定値は第１所定値より
大きく設定されているから、ＳＨＶ走行・ＰＨＶ走行相
互の移行に関する制御に速度ヒステリシスが生じる。こ
れにより、モータ回転数がある値近傍で上下している場
合であっても、ＳＨＶ走行からＰＨＶ走行への移行とＰ
ＨＶ走行からＳＨＶ走行への移行が頻繁に繰り返し行わ
れることがなくなり、連結開閉手段の頻繁な開閉が防止
される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００１５】（１）直列型ＳＰＨＶのシステム構成図１には、本発明の第１実施例に係るＳＰＨＶのシステ
ム構成が示されている。この図に示されるシステムは、
エンジン１０、交流発電機１２及び交流モータ１４をク
ラッチ１６を介して直列配置した直列型ＳＰＨＶであ
り、クラッチ１６がオフしている（開いている）状態
（ＳＨＶモード及び同期モード）ではＳＨＶとして、オ
ンしている（閉じている）状態（ＰＨＶモード）ではＰ
ＨＶとして、それぞれ機能する。

【００１６】この図に示されるように、エンジン１０の
出力軸は、増速機１８を介して発電機１２の軸に連結さ
れている。増速機１８は、回転数を発電機１２への入力
に適する回転数領域まで高めるための機構である。ま
た、モータ１４の出力軸は、減速機（又は変速機）２
０、ディファレンシャルギア（デフ）２２等を介して駆
動輪２４に連結されている。発電機１２とモータ１４の
間にはクラッチ１６が設けられてりう。クラッチ１６が
オフしている状態では発電機１２の軸とモータ１４の出
力軸は互いに独立し、クラッチ１６がオンしている状態
では連結する。

【００１７】さらに、発電機１２及びモータ１４には、
インバータ２６及び２８が対応して設けられている。電
池３０は、発電機として機能する回転機（発電機１２及
び／又はモータ１４）からインバータ２６又は２８を介
して充電電力の供給を受け、モータとして機能する回転
機（発電機１２及び／又はモータ１４）に対しインバー
タ２６又は２８を介して放電電力を供給する。

【００１８】ＥＣＵ３２は、この図に示されるシステム
を制御する。そのため、ＥＣＵ３２は、車両操縦者から
の加速要求を示すアクセル開度、減速要求を示すブレー
キ踏力、エンジンブレーキ要求を示すエンブレスイッチ
状態等を入力している。また、ＥＣＵ３２は、発電機１
２の回転数を回転数センサ３４により、モータ１４の回
転数を回転数センサ３６により、電池３０のＳＯＣをＳ
ＯＣセンサ３８により、電池３０の電圧を電圧センサ４
０により、それぞれ検出している。ＥＣＵ３２は、発電
機１２及びモータ１４を発電機として動作させるかそれ
ともモータとして動作させるかを決定し、インバータ２
６及び２８のスイッチング動作を制御することにより発
電機１２及びモータ１４のトルクを制御する。エンジン
１０はＷＯＴ運転を基本としているが、ＥＣＵ３２は、
スロットル開度を操作したほうが効率が良くなる。領域
ではエンジン１０のスロットル開度を制御する。ＥＣＵ
３２は、また、ブレーキマスタシリンダ４２とホイール
シリンダ（図示せず）の間に設けられたリニアバルブ４
４の開度を制御することにより、ＥＣＵ３２は、駆動輪
２４に作用する油圧制動力を要求制動力の範囲内で制御
する。

【００１９】（２）モード切換この実施例の第１の特徴は、ＳＨＶモード及びＰＨＶモ
ードの他に、同期モードが設けられている点である。こ
こにいう同期モードとは、ＳＨＶモードからＰＨＶモー
ドへとモードを切り換えていくときに実行され、発電機
１２の回転数をモータ１４の回転数に徐々に近付けてい
くモードであり、発電機１２の界磁電流をインバータ２
６のスイッチングによって制御することで実現される。
具体的には、図２に示される処理を実行する。

【００２０】図２においては、最初にＳＨＶモードにて
システムが動作していると仮定している。ＥＣＵ３２
は、ＳＨＶモードでは、クラッチ１６をオフさせてお
り、またインバータ２６を回生手段として、インバータ
２８を力行手段として、それぞれ動作させる。エンジン
１０の機械出力は増速機１８を介して発電機１２に入力
され、発電機１２の発電出力はインバータ２６によって
直流に変換される。その際、発電機１２の発電出力、ひ
いてはエンジン１０の回転数は、発電機１２の界磁電流
により制御される。インバータ２６から得られる直流電
力はインバータ２８により交流に変換されモータ１４に
供給される。モータ１４の出力トルクは、ＥＣＵ３２に
よるインバータ２８のスイッチング制御によって、アク
セル開度、ブレーキ踏力及びエンブレスイッチ状態によ
り定まる要求出力トルクＴｔｔｌに目標制御される。発
電機１２の発電出力と、モータ１４の出力との差は、電
池３０の充放電により賄われる。

【００２１】この状態から車速Ｖ、すなわちモータ１４
の回転数が増加していき所定値Ｖ１に至ったことが回転
数センサ３６の出力に基づき検出されると、ＥＣＵ３２
は、ＳＨＶモードから同期モードへと動作を移行させ
る。同期モードにおいては、ＥＣＵ３２は、回転数セン
サ３４及び３６によって発電機１２及びモータ１４の回
転数を検出し、モータ１４の回転数に対する発電機１２
の回転数の誤差が小さくなるよう、発電機１２の界磁電
流を徐々に変更していく。この制御の結果、モータ１４
の回転数に対する発電機１２の回転数の誤差がほぼ０と
なった後で、車速Ｖが所定値Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）に至る
と、ＥＣＵ３２は、同期モードからＰＨＶモードへと動
作を移行させる。すなわち、クラッチ１６をオンさせ
る。この時点では発電機１２の回転数がモータ１４の回
転数とほぼ一致しているため、クラッチ１６をオンさせ
ることに伴うショックは生じない。なお、同期モードに
おいては、ＳＨＶモードと同様にして、要求出力トルク
Ｔｔｔｌが実現される。

【００２２】ＰＨＶモードにおいては、クラッチ１６が
オンしているためエンジン１０の機械出力が電力への変
換を経ることなしに駆動輪２４に伝達する。ＥＣＵ３２
は、要求出力トルクに対する過不足分を、発電機１２及
びモータ１４により補う。すなわち、要求出力トルクに
対しエンジン出力が過剰であるときには、インバータ２
６及び２８を回生手段として動作させることにより発電
機１２やモータ１４を発電機として動作させ、過剰分を
電力に変換して電池３０に蓄える。逆に、要求出力トル
クに対しエンジン出力が不足であるときには、インバー
タ２８を力行手段として動作させることによりモータ１
４をモータとして動作させ、不足分を電池３０の放電電
力により賄う。

【００２３】ＰＨＶモードにて車両が走行している状態
で、車速Ｖが低下していき車速ＶがＶ１未満となったこ
とが回転数センサ３６の出力に基づき検出されると、Ｅ
ＣＵ３２は、ＰＨＶモードからＳＨＶモードへの切換え
を行う。すなわち、クラッチ１６をオフさせると共に、
インバータ２６を回生手段として、インバータ２８を力
行手段として、それぞれ動作させる。

【００２４】このように、本実施例においては、ＳＨＶ
モードからＰＨＶモードへと切り換える際に同期モード
を経るため、クラッチ１６をオンさせることに伴うショ
ックが生じない。また、同期モードにおける回転数合わ
せは、発電機１２の界磁電流制御により実現されるた
め、ＣＶＴ等、機械損失の原因となるコンポーネントは
必要でなくなる。その結果、高効率のＰＨＶモードを実
現でき、特に高速走行時における高効率・低燃費を達成
できる。さらに、同期モードにおいては発電機１２の回
転数を徐々にモータ１４の回転数に近付けている。これ
により、エンジン１０の回転数変化が抑制されるため、
エミッション劣化が防止される。加えて、クラッチ１６
をオンさせる車速Ｖ２とオフさせる車速Ｖ１を異なる値
（Ｖ１＜Ｖ２）にしているため、車速ＶがＶ２近傍で上
下してもクラッチ１６がオフしない。すなわち、クラッ
チ１６の頻繁なオン／オフを防ぐことができる。

【００２５】（３）ＰＨＶモードにおけるトルク分配本実施例の第２の特徴は、ＰＨＶモードで走行している
際、発電機１２とモータ１４のトータル効率が最良とな
るよう、トルク分配する点にある。通常、発電機１２は
ＳＨＶモードでの平均走行動力を賄えばよいから小さな
定格の発電機とされるのに対し、モータ１４は発進性能
を実現する必要から大きな定格のモータとする必要があ
る。従って、発電機１２及びモータ１４それぞれについ
て等効率線を描くと、図３に示されるように、互いに相
違した特性となる。本実施例においては、このような効
率特性の相違にもかかわらず常に最良の効率でエンジン
１０をアシストしあるいは過剰トルクを吸収することを
可能にしている。

【００２６】そのため、本実施例では、図４に示される
ように分配比ｋを回転数及びトルクと対応付けたマップ
を、ＥＣＵ３２内部に予め記憶しておく。ＰＨＶモード
を実行する際には、回転数センサ３４又は３６の出力
や、要求出力トルクＴｔｔｌとエンジン出力トルクＴｅ
の差Ｔｄをキーとして用いて、このマップを参照して分
配比ｋを決定する。ＥＣＵ３２は、要求出力トルクＴｔ
ｔｌとエンジン出力トルクＴｅの差Ｔｄをｋ：１−ｋの
割合で案分し、ｋ相当分を発電機１２により、１−ｋ相
当分をモータ１４により担わせる。図３に示される効率
特性と図４に示されるマップを比較対照することで理解
されるように、発電機１２の方が効率がよい低トルク領
域ではｋが大きくなるため、発電機１２の高効率領域を
利用でき、逆に、モータ１４の方が効率がよい高トルク
領域ではｋが小さくなるため、モータ１４の高効率領域
を利用できる。また、分配比ｋをマップとして記憶して
いるため、ＥＣＵ３２の動作が効率的になる。

【００２７】（４）ＳＯＣによるＰＨＶモードの禁止本実施例の第３の特徴は、たとえ車両が高速走行してい
ても電池３０のＳＯＣが目標範囲内になければ、ＰＨＶ
モードではなくＳＨＶモードにて走行する点にある。す
なわち、図５に示されるように、ＳＯＣが上昇していき
目標範囲であるＳＬ２〜ＳＵ２の範囲を離脱すると、こ
れに応じて禁止フラグｓｆｌａｇがオンされる。ＥＣＵ
３２は、禁止フラグｓｆｌａｇがオンしている間はＳＨ
Ｖモードを実行する。その後、ＳＯＣが回復しＳＬ１〜
ＳＵ１の範囲内に至ると、これに応じて禁止フラグｓｆ
ｌａｇがオフされる。ＥＣＵ３２は、禁止フラグｓｆｌ
ａｇがオフしている場合は、速度Ｖ等に応じてモードを
選択する。

【００２８】従って、本実施例では、ＰＨＶモードが長
く続いたとしても電池３０の過充電状態や過放電状態が
生じる以前に禁止フラグｓｆｌａｇがオンするため、電
池３０のＳＯＣを好適に管理できその寿命を延長でき
る。さらに、ＳＬ１〜ＳＵ１をＳＬ２〜ＳＵ２の内側に
設定しているため、電池３０のＳＯＣの変化と禁止フラ
グｓｆｌａｇの状態の間にヒステリシスの関係が生じ
る。従って、電池３０のＳＯＣがＳＵ２又はＳＬ２近傍
で上下したとしても、禁止フラグｓｆｌａｇが頻繁に繰
り返しオンオフしＳＨＶモードへの移行が繰り返される
といった不具合はなくなる。

【００２９】（５）第１実施例の動作図６乃至図９には、第１実施例におけるＥＣＵ３２の動
作の流れが示されている。

【００３０】ＥＣＵ３２は、電源立上げ等に応じて所定
の初期化処理を実行し（１００）、更にエンジン１０を
駆動させる（１０２）。ＥＣＵ３２は、この時点で、ス
テップ１０４に係る判定を実行する。ステップ１０４に
おいては、モータ１４の回転数として回転数センサ３６
により検出される車速Ｖが所定値Ｖ０より小さく車両が
停止しているとみなせるかどうか、及び、電圧センサ４
０により検出される電池３０の電圧Ｖｂが所定値Ｖｂｍ
ａｘより大きく過充電であるとみなすことができるかど
うか、を判定する。これらのいずれかの条件が満たされ
ている場合、ＥＣＵ３２は、所定の停車時処理を実行す
る（１０６）。すなわち、発電機１２の発電出力を減少
させるべくエンジン１０のスロットル開度の制御目標値
を演算する。停車時処理の後、ＥＣＵ３２の動作は、図
７に示されるステップ１０８に移行する。ステップ１０
８においては、ＥＣＵ３２は、ステップ１０６において
求めた制御目標値に従いエンジン１０のスロットル開度
を制御し、例えばアイドル状態とする。ＥＣＵ３２は、
この後図示しないキースイッチがオフされるまで（１１
０）、上述の動作を繰り返す。

【００３１】図６に示されるステップ１０４において車
両が停止しておらずかつ電池３０も過充電状態でないと
判定された場合、ＥＣＵ３２は、アクセル開度に基づき
目標加速トルクＴ１を、ブレーキ踏力に基づき目標制動
トルクＴ２を、それぞれ演算する。また、エンブレスイ
ッチがオンされている場合には、エンブレ相当回生トル
クＴ３も併せて演算する。ＥＣＵ３２は、これら目標加
速トルクＴ１、目標制動トルクＴ２及びエンブレ相当回
生トルクＴ３のトータルトルクＴｔｔｌ＝Ｔ１＋Ｔ２＋
Ｔ３を求める（１１２）。このトータルトルクＴｔｔｌ
は、発電機１２のトルク、モータ１４のトルク及びリニ
アバルブ４４の開度の制御目標値を定める基礎となる。

【００３２】続くステップ１１４〜１２０は、本実施例
の第３の特徴として示した処理、すなわちＳＯＣに応じ
たＰＨＶモードの禁止処理を実行するためのステップで
ある。これらのステップは、禁止フラグｓｆｌａｇやＳ
ＯＣセンサ３８により検出される電池３０のＳＯＣを用
いて実行される。

【００３３】図６においては、まず、電池３０のＳＯＣ
がＳＬ２以上ＳＵ２以下の領域を脱したか否かを判定す
るステップ１１４が実行される。ステップ１１４におけ
る判定条件が成立した場合には、続くステップ１１６に
おいて禁止フラグｓｆｌａｇに１が設定される（禁止フ
ラグオン）。更に、ステップ１１８においては、ＳＯＣ
がＳＬ１以上ＳＵ１未満の領域にあるか否かが判定され
る。この判定が成立する場合、続くステップ１２０にお
いてｓｆｌａｇに０が設定される（禁止フラグオフ）。
ただし、禁止フラグｓｆｌａｇのオンオフ状態にＳＯＣ
変化に対するヒステリシス特性を与える必要があるた
め、ステップ１１４においては前述のＳＯＣの条件に加
えｓｆｌａｇ＝０であることが条件として追加され、ス
テップ１１８においてはｓｆｌａｇが１であることが条
件として追加される。

【００３４】ステップ１１４〜１２０によるＰＨＶモー
ド禁止処理が終了した後は、図７に示されるステップ１
２２が実行される。ステップ１２２においては、禁止フ
ラグｓｆｌａｇが１であるか否か、及び車速Ｖが所定値
Ｖ１未満であるか否かが判定される。禁止フラグｓｆｌ
ａｇが１である場合には、強制的にＳＨＶモードを実行
する必要があるため、ＥＣＵ３２の動作はステップ１２
４に移行する。車速Ｖが所定値Ｖ１未満である場合も、
図２に従いＳＨＶモードを実行すべく、ＥＣＵ３２の動
作はステップ１２４に移行する。これらの条件がいずれ
も成立しない場合、すなわちｓｆｌａｇ＝０及びＶ≧Ｖ
１である場合には、図８に示されるステップ１２６以降
の動作が実行される。

【００３５】ステップ１２２においてｓｆｌａｇ＝１、
またはＶ＜Ｖ１であると判定された場合、続くステップ
１２４においては、走行モードを示す変数ｍｏｄｅに１
が設定される。この変数ｍｏｄｅは、その値が１である
場合にはＳＨＶモードであることを、２である場合には
同期モードであることを、３である場合にはＰＨＶモー
ドであることをそれぞれ示している。ステップ１２４実
行後、ＥＣＵ３２は、クラッチ１６をオフさせ（１２
８）、発電機１２とモータ１４の機械連結を切り離す。
これにより、図１に示されるＳＰＨＶは、ＳＨＶとして
走行可能な状態となる。

【００３６】ＥＣＵ３２は、ＳＯＣセンサ３８により電
池３０のＳＯＣを検出するとともに、車両操縦者による
アクセルペダルの踏込み量を示すアクセル開度を入力
し、これらの量に基づき、エンジン１０の目標回転数を
演算する（１３０）。演算方法としては、本願出願人が
先に提案している特願平６−１８４３９１号に記載の方
法等を用いることができる。ただし、エンジン１０の目
標回転数を決定するにあたっては、エンジン１０のエミ
ッションが劣化しないよう、回転数変化に制限を加え
る。ＥＣＵ３２は、このようにして決定した目標回転数
が実現されるよう、発電機１２のトルクの目標値（例え
ば界磁電流の目標値）を計算し、必要な場合にはエンジ
ン１０のスロットル開度の制御目標値を演算決定する
（１３２）。

【００３７】ＥＣＵ３２は、前述のステップ１１２にお
いて演算したトータルトルクＴｔｔｌが正の値であるか
否かを、続くステップ１３４において判定する。トータ
ルトルクＴｔｔｌが正であることは車両を加速させるべ
きことを意味しており、負であることは減速させるべき
ことを意味している。Ｔｔｔｌ＞０と判定された場合、
ＥＣＵ３２は、このトータルトルクＴｔｔｌをモータ１
４の出力トルクの最大値Ｔｍｍａｘと比較し、いずれか
小さいほうを選択する（１３６）。すなわち、図１０に
示される最大出力トルクＴｍｍａｘによりトータルトル
クＴｔｔｌに制限を加え、モータ１０の目標出力トルク
Ｔｍを決定する。

【００３８】逆に、ステップ１３４においてＴｔｔｌ≦
０と判定された場合、ＥＣＵ３２は、トータルトルクＴ
ｔｔｌをモータ１０の最小出力トルクＴｍｍｉｎと比較
し、いずれか大きな方をモータ１０の目標出力トルクＴ
ｍに選択する。これにより、目標出力トルクＴｍには、
図１０に示される最小出力トルクＴｍｍｉｎによる制限
が加わる。ＥＣＵ３２は、更に、このようにして決定し
た制御目標値Ｔｍから、電池３０の電池電圧による制約
分ΔＴｂを減じ、得られた値を目標出力トルクＴｍに再
設定する。ＥＣＵ３２は、トータルトルクＴｔｔｌから
モータ１０の目標出力トルクＴｍを減じた分のトルク
を、マスタシリンダ４２側、すなわち油圧ブレーキに割
り当てるべく、リニアバルブ４４に開度を指令する（１
４０）。

【００３９】ＥＣＵ３２は、ステップ１３６又は１４０
実行後前述のステップ１０８を実行する。すなわち、イ
ンバータ２８のスイッチング動作を制御することにより
モータ１４の出力トルクを制御目標値Ｔｍに制御すると
共に、必要な場合にはエンジン１０に対しスロットル開
度に関する指令を与える。

【００４０】前述のステップ１２２においてｓｆｌａｇ
＝１及びＶ＜Ｖ１のいずれの条件も成立していなかった
場合には、図８に示されるステップ１２６が実行され
る。ステップ１２６においては、まず、禁止フラグｓｆ
ｌａｇが０であるか否か、車速Ｖが所定値Ｖ１以上であ
るか否か、及び変数ｍｏｄｅが１及び２のいずれかに該
当するか否かが判定される。これらの条件がいずれも満
たされている場合、ＳＨＶモードからＰＨＶモードへの
移行が禁止されておらず（ｓｆｌａｇ＝０）、車速Ｖが
十分高く（Ｖ≧Ｖ１）かつまだＰＨＶモードに移行して
いない（ｍｏｄｅ＝１又は２）状態であると見なすこと
ができる。従って、この場合には、図８に示されるステ
ップ１４２が実行され、変数ｍｏｄｅに同期モードを示
す２が設定される。

【００４１】ＥＣＵ３２は、ステップ１４２実行後、発
電機１２の目標回転数に、回転数センサ３６により検出
されるモータ１４の回転数を設定する（１４４）。ＥＣ
Ｕ３２は、ステップ１４４において決定した回転数の制
御目標値が実現されるよう、発電機１２の目標出力トル
クＴｇを演算する（１４６）。

【００４２】ＥＣＵ３２は、更に、車速Ｖが図２に示さ
れる所定値Ｖ２以上であり（すなわち車速Ｖが十分高
く）、かつ回転数センサ３４により検出される発電機１
２の回転数と回転数センサ３６により検出されるモータ
１４の回転数との差の絶対値が所定の微小値ΔＮ未満で
ある（発電機１２の回転数がモータ１４の回転数に十分
一致している）か否かを判定する（１４８）。これらの
条件が双方満たされていない限り、ＥＣＵ３２の動作
は、ステップ１４８から図７に示されるステップ１３４
に移行する。すなわち、ステップ１４６において決定し
た発電機１２の目標出力トルクＴｇがステップ１０８に
おいて出力され、またステップ１１２において決定した
トータルトルクＴｔｔｌに基づきモータ１４の出力トル
クが制御される。

【００４３】ステップ１４８の条件がいずれも満たされ
た場合、ＰＨＶモードへの移行条件が成立したと見なせ
るため、変数ｍｏｄｅに３が設定される（１５０）。ス
テップ１５０において変数ｍｏｄｅに３が設定される
と、次にステップ１２６が実行される際このステップの
判定条件が成立しなくなるため、ステップ１４２ではな
く図９に示されるステップ１５４以降が実行される。

【００４４】ステップ１５４は、クラッチ１６をオンさ
せ発電機１２とモータ１４の軸を機械的に連結させる処
理である。ＥＣＵ３２は、ステップ１５４実行後、エン
ジン１０の出力トルクＴｅをそのスロットル開度等に基
づき演算し、更に、トータルトルクＴｔｔｌから、演算
した出力トルクＴｅを減ずることにより、差分トルクＴ
ｄを演算する（１５６）。このようにして得られた差分
トルクＴｄが正である場合には、発電機１２及びモータ
１４によってエンジン１０をトルクアシストする必要が
あり、逆に負である場合にはエンジン１０のトルク過剰
分を電池３０に吸収する必要がある。そのため、ＥＣＵ
３２は、ステップ１５６実行後差分トルクＴｄが正であ
るか否かを判定し、正である場合にはステップ１６０
を、負である場合にはステップ１６２〜１６６を実行す
る。

【００４５】ステップ１６０においては、ＥＣＵ３２
は、発電機１２の目標出力トルクＴｇに０を設定する一
方で、モータ１４の目標出力トルクＴｍに差分トルクＴ
ｄを設定する。ただし、その際、最大出力トルクＴｍｍ
ａｘによる制限を加えるべく、差分トルクＴｄと最大出
力Ｔｍｍａｘのうち小さな方を目標出力トルクＴｍに設
定する。

【００４６】これに対し、ステップ１６２においては、
前述の図４を利用して、すなわち回転数センサ３４又は
３６により検出される回転数及び差分トルクＴｄに基づ
き、配分比ｋが演算される。ステップ１６４において
は、差分トルクＴｄに配分比ｋを乗じた値が発電機１２
の目標出力トルクＴｇに設定される。ただし、この場合
も最小出力トルクＴｇｍｉｎによる制限を加えるべく、
ｋＴｄとＴｇｍｉｎのうち大きな方が目標出力トルクＴ
ｇに設定される。更に、モータ１４の目標出力トルクＴ
ｍには、差分トルクＴｄから発電機１２の目標出力トル
クＴｇを減じた値が設定される。ただし、最小出力トル
クＴｍｍｉｎによる制限を加えるべく、Ｔｄ−ＴｇとＴ
ｍｍｉｎのうち大きな方がＴｍに設定される。さらに
は、Ｔｇ及びＴｍからそれぞれΔＴｂ１又はΔＴｂ２が
減ぜられ、これにより電池３０の電圧Ｖｂによる制限が
加えられる。なお、ステップ１６４においてＴｇをＴｍ
より先に決定するのは、ＴｇｍｉｎがＴｍｍｉｎよりも
小さいからである。ステップ１６４に続くステップ１６
６においては、差分トルクＴｇから発電機１２及びモー
タ１４の目標出力トルクの合計値Ｔｍ＋Ｔｇを減じた分
が油圧ブレーキに配分され、この配分に応じてリニアバ
ルブ４４に対し開度が指令される。

【００４７】ステップ１６０又は１６６実行後、ＥＣＵ
３２の動作は、ステップ１０８に移行する。ステップ１
０８では、目標出力トルクＴｇ及びＴｍが出力される。
すなわち、発電機１２及びモータ１４により、アクセル
開度等に応じて定められたトータルトルクＴｔｔｌに対
するエンジン１０の出力Ｔｅの過不足分が補われること
になる。

【００４８】このようにしてＰＨＶモードで車両が走行
している状態で、電池３０のＳＯＣが目標範囲（ＳＬ２
以上ＳＵ１以下）から脱し、電池３０が過充電又は過放
電の傾向を見せたとする。このような傾向が現れると、
前述のステップ１１４〜１２０の処理、特にステップ１
１６により、禁止フラグｓｆｌａｇが１に設定される。
すると、ステップ１２２の判定条件が成立するためステ
ップ１２４以降の動作、すなわちＳＨＶモードに従う制
御動作が強制的に実行される。このようなＳＨＶモード
走行が実行された結果電池３０のＳＯＣがＳＬ１以上Ｓ
Ｕ１以下の範囲に復帰した場合、ステップ１１４〜１２
０の処理、特にステップ１２０によって禁止フラグｓｆ
ｌａｇに０が設定される。この時点で、車速ＶがＶ１よ
りも低ければ引き続きＳＨＶモードでの走行が継続され
るが、Ｖ≧Ｖ１となればステップ１２２及び１２６の条
件が満たされるためステップ１４２以降の動作、すなわ
ち同期モードが実行される。同期モードが実行された後
ステップ１４８の判定条件が満たされると変数ｍｏｄｅ
に３が設定され（１５０）、ステップ１５４以降の動
作、すなわちＰＨＶモードが実行される。

【００４９】このような一連の動作によって、前述した
作用効果が実現される。

【００５０】（６）第２実施例図１１には、本発明の第２実施例に係るＳＰＨＶのシス
テム構成が示されている。この図においては、図示の簡
略化のため機械連結のみが示されているが、電力配線、
信号配線、油圧配管等は、図１に示されるものと同様の
もので足りる。この図に示されるシステム構成は、並列
型ＳＰＨＶである。すなわち、機械的連結部材４６によ
って発電機１２側とモータ１４側とがエンジン１０側か
ら見て並列に連結されたシステム構成となっている。こ
のようなシステム構成によっても、前述の第１実施例と
同様の作用効果を得ることができる。

【００５１】（７）第３及び第４実施例図１２には本発明の第３実施例におけるＥＣＵ３２の動
作の流れの一部が、図１３には第４実施例におけるＥＣ
Ｕ３２の動作の流れの一部が、それぞれ示されている。
これらの図に示される動作は、いずれも、ＰＨＶモード
における制御動作の一部である。

【００５２】まず、図１２に示される第３実施例におい
ては、ＥＣＵ３２は、ステップ１５８において差分トル
クＴｄが正であると判定された場合にステップ１６２を
実行し分配比ｋを決定する。分配比ｋが決定されると、
ＥＣＵ３２は、最大出力トルクＴｇｍａｘ及びＴｍｍａ
ｘによる制限を加えながら、ｋＴｄを発電機の目標出力
トルクＴｇに、Ｔｄ−Ｔｇをモータ１４の目標出力トル
クＴｍに、それぞれ設定する（１６０ａ）。

【００５３】逆に、ステップ１５８において差分トルク
Ｔｄが正でないと判定された場合、ＥＣＵ３２は、ステ
ップ１６２を実行することなくステップ１６４ａを実行
する。すなわち、発電機１２及びモータ１４の目標出力
トルクＴｇ及びＴｍにそれぞれＴｄ及び０を設定する。
ただし、発電機１２の目標出力トルクＴｇには、発電機
１２の最小出力トルクＴｇｍｉｎによる制限を加える。
ＥＣＵ３２は、これらの目標出力トルクＴｇ及びＴｍに
前述のΔＴｂ１及びΔＴｂ２による制限を加えた上でス
テップ１６６を実行する。ステップ１６０ａ又は１６６
ａが実行された後、ＥＣＵ３２はステップ１０８に移行
する。

【００５４】このように、前述の第１実施例においては
ＰＨＶモード走行時にモータ１４が発電機として機能す
ることがあったのに対しこの実施例ではモータ１４が発
電機として機能することはなく、また、前述の第１実施
例では発電機１２がモータとして機能することがなかっ
たのに対しこの実施例ではＰＨＶモードにおいてモータ
としても機能する。このような構成によっても、前述の
第１実施例と同様の効果を得ることができる。

【００５５】図１３に示される第４実施例においては、
ステップ１５８に先立ちステップ１６２が実行され、分
配比ｋが決定される。ステップ１５８において差分トル
クＴｄが正であると判定された場合にはステップ１６０
ａが、正でないと判定された場合にはステップ１６４及
び１６６が、それぞれ実行される。従って、この第４実
施例においては、発電機１２及びモータ１４は、いずれ
も、発電機としてもモータとしても機能することがあ
る。この実施例においても、第２及び第３実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００５６】（８）第５実施例図１４には、本発明の第５実施例におけるＥＣＵ３２の
動作の流れ、特にＳＨＶモード時の動作の一部が示され
ている。この図の処理においては、一旦ＳＨＶモードが
開始されると、このモードが所定時間に渡って強制的に
継続される。

【００５７】すなわち、この実施例では、ステップ１２
４が実行されＳＨＶモードが開始されると、これに応じ
てＥＣＵ３２に内蔵されるｍｏｄｅ１カウンタをオンさ
せる（１６８）。ｍｏｄｅ１カウンタは、この後、継続
的に計数を実行する。ｍｏｄｅ１カウンタが一旦オンさ
れると、ステップ１２２の条件が満たされるか否かにか
かわりなく、ステップ１２８以降の動作が実行される
（１７０）。ｍｏｄｅ１カウンタの計数値が所定値に至
ると（１７２）このカウンタはオフされる（１７４）。
ｍｏｄｅ１カウンタがオフされた時点でステップ１２２
の判定条件がいずれも不成立である場合、ステップ１２
６以降の動作が実行される。

【００５８】従って、この実施例においては、ｍｏｄｅ
１カウンタがカウントアップするまでの間ＳＨＶモード
が強制的に実行されるため、例えば禁止フラグｓｆｌａ
ｇが０から１に転じた後１から０へと転ずるまでの間
に、少なくともｍｏｄｅ１カウンタのカウントアップに
要する時間が確保されることになる。従って、本実施例
においては、図５に示されるようなヒステリシス特性を
付与することなく、禁止フラグｓｆｌａｇの値の頻繁な
変化、ひいてはＰＨＶモードとＳＨＶモード総合間の頻
繁な切換えを防止することができる。これに伴い、ＳＯ
Ｃに関してＳＬ１，ＳＵ１及びＳＬ２，ＳＵ２という２
組のしきい値を設ける必要がなくなるため、ステップ１
１４〜１２０に係る処理を簡略化することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連結開閉手段を閉じる際、発電機トルクの制御によって
発電機の回転数とモータの回転数を実質的に一致させる
ようにしたため、ＳＨＶ走行からＰＨＶ走行への移行の
際、連結開閉手段を閉じることによりショックが生じる
ことがない。また、ショック低減の目的でＣＶＴ等の損
失源を動力伝達経路上に設ける必要がないため、効率
（燃費）が良好になる。さらに、発電機とモータの回転
数が一致するよう発電機トルクが制御されるのは連結開
閉手段を閉じる際であり、通常のＳＨＶ走行時はアクセ
ル開度や電池のＳＯＣに応じて発電機トルクを制御する
ことが可能であるから、従来のＳＨＶ走行と同様、車両
操縦者の要求に応じた出力を確保し且つ電池の寿命を延
長することが可能である。

【００６０】本発明によれば、さらに、モータの回転数
が第１所定値より低い場合にＳＨＶ走行を、第２所定値
より高い場合に発電機の回転数とモータの回転数を実質
的に一致させた上でＰＨＶ走行を、それぞれ実行するよ
うにしたため、高速走行時にＰＨＶ走行の利点である高
効率を享受できる。さらに、第２所定値は第１所定値よ
り大きく設定されているから、ＳＨＶ走行・ＰＨＶ走行
相互の移行に関する制御に速度ヒステリシスが生じる。
これにより、モータ回転数がある値近傍で上下している
場合であっても、ＳＨＶ走行からＰＨＶ走行への移行と
ＰＨＶ走行からＳＨＶ走行への移行が頻繁に繰り返し行
われることがなくなり、連結開閉手段の頻繁な開閉が防
止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るシステム構成を示す
ブロック図である。

【図２】モード切換動作を示すタイミングチャートであ
る。

【図３】発電機とモータの効率特性を示す図である。

【図４】発電機及びモータに対する分配比マップを示す
図である。

【図５】ＳＯＣに応じた禁止フラグのオンオフ処理を示
すタイミングチャートである。

【図６】第１実施例におけるＥＣＵの動作の流れを示す
フローチャートである。

【図７】第１実施例におけるＥＣＵの動作の流れを示す
フローチャートである。

【図８】第１実施例におけるＥＣＵの動作の流れを示す
フローチャートである。

【図９】第１実施例におけるＥＣＵの動作の流れを示す
フローチャートである。

【図１０】発電機及びモータの出力特性を示す図であ
る。

【図１１】本発明の第２実施例に係るシステム構成を示
すブロック図である。

【図１２】第３実施例におけるＥＣＵの動作の流れを示
すフローチャートである。

【図１３】第４実施例におけるＥＣＵの動作の流れを示
すフローチャートである。

【図１４】第５実施例におけるＥＣＵの動作の流れを示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１０エンジン１２発電機１４モータ１６クラッチ２６，２８インバータ３０電池３２ＥＣＵ３４，３６回転数センサ３８ＳＯＣセンサ４０電圧センサＶ１，Ｖ２車速に係るしきい値ｋ分配比ＳＬ１，ＳＵ１，ＳＬ２，ＳＵ２ＳＯＣに係る判定し
きい値Ｔ１目標加速トルクＴ２目標制動トルクＴ３エンブレ相当回生トルクＴｔｔｌトータルトルクｓｆｌａｇ禁止フラグｍｏｄｅモードを示す変数Ｔｍモータの目標出力トルクＴｇ発電機の目標出力トルクＴｅエンジンの出力トルクＴｄ差分トルク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、エンジンの機械出力により
駆動される発電機と、発電機の発電出力により充電され
る電池と、電池の放電出力により駆動されるモータと、
発電機とモータの間の機械的連結を開閉する連結開閉手
段と、を有するシリーズパラレル複合電気自動車におい
て、連結開閉手段により発電機とモータの間の機械的連結を
開き、上記シリーズパラレル複合電気自動車をシリーズ
ハイブリッド車として走行させる手段と、連結開閉手段により発電機とモータの間の機械的連結を
閉じ、発電機及びモータの少なくとも一方を加減速に使
用しながら、上記シリーズパラレル複合電気自動車をパ
ラレルハイブリッド車として走行させる手段と、発電機のトルクを制御することにより、連結開閉手段を
閉じる際に発電機の回転数とモータの回転数を実質的に
一致させる手段と、を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】請求項１記載の制御装置において、モータの回転数が第１所定値より低い場合には上記シリ
ーズパラレル複合電気自動車をシリーズハイブリッド車
として走行させ、第１所定値より大きな第２所定値より
高い場合には発電機の回転数とモータの回転数を実質的
に一致させた上で上記シリーズパラレル複合電気自動車
をパラレルハイブリッド車として走行させることを特徴
とする制御装置。