JPH09294306A - 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

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JPH09294306A
JPH09294306A JP10485596A JP10485596A JPH09294306A JP H09294306 A JPH09294306 A JP H09294306A JP 10485596 A JP10485596 A JP 10485596A JP 10485596 A JP10485596 A JP 10485596A JP H09294306 A JPH09294306 A JP H09294306A
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JP
Japan
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engine
driving force
shift
force source
clutch
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Application number
JP10485596A
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English (en)
Inventor
Yushi Hata
Takatsugu Ibaraki
Tsuyoshi Mikami
Atsushi Tabata
強 三上
淳 田端
祐志 畑
隆次 茨木
Original Assignee
Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンおよび電動モータを駆動力源として
備えているハイブリッド車両において、自動変速装置の
変速時のショックを低減することにある。 【解決手段】 クラッチツウクラッチ変速である2−3
変速、または直接圧制御による変速である1→2変速で
あって、エンジントルクが不安定なエンジンの低温時に
は、変速時駆動力源設定手段に対応するステップSA
8、SA9において、トルク変動が少なくトルクの推定
が容易な電動モータが、可能な限り車両の駆動力源とし
て設定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、自動変速装置の変速時のショッ
クを低減する技術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、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
時の駆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走行モードで走行す
るとともに、変速比が異なる複数の変速段を有する自動
変速装置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。上記走行モ
ードとしては、エンジンのみを駆動力源として使用する
エンジン走行モードや、電動モータのみを駆動力源とし
て使用するモータ走行モード、エンジンおよび電動モー
タの両方を駆動力源として使用するエンジン・モータ走
行モードなどがあり、例えば車速(または駆動力源回転
速度)およびアクセル操作量をパラメータとする駆動力
源マップ等の予め定められたモード切換え条件に従って
切り換えられるようになっているのが普通である。自動
変速装置の変速段についても、例えば車速およびアクセ
ル操作量をパラメータとする変速マップ等の予め定めら
れた変速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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば一つ
の摩擦係合装置を係合させるとともに他の摩擦係合装置
を解放して変速するクラッチツウクラッチ変速や、摩擦
係合装置の係合圧を制御しながら変速する直接圧制御に
よる変速では、変速ショックを防止する上で入力トルク
などに応じてきめ細かな係合圧制御を行う必要がある
が、エンジンを駆動力源とする走行時には、入力トルク
が不安定であるとともにそのトルク値を高い精度で推定
することが困難であるため、制御精度が低下して変速シ
ョックを生じ易いという問題があった。
【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、エンジンおよび電動
モータを駆動力源として備えているハイブリッド車両に
おいて自動変速装置の変速時のショックを低減すること
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、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
両走行時の駆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走行モードで
走行する一方、(b) 変速比が異なる複数の変速段を有し
て前記エンジンおよび前記電動モータと駆動輪との間に
配設された自動変速装置と、(c) その自動変速装置の変
速段を予め定められた変速条件に従って切り換える変速
手段とを有するハイブリッド車両の制御装置において、
(d) 前記自動変速装置の変速時には前記電動モータのみ
を駆動力源として走行させる変速時駆動力源設定手段を
設けたことを特徴とする。
【0006】第2発明は、上記第1発明のハイブリッド
車両の制御装置において、前記変速時駆動力源設定手段
は、クラッチツウクラッチ変速の場合に前記電動モータ
のみを駆動力源として走行させるものであることを特徴
とする。
【0007】第3発明は、上記第1発明のハイブリッド
車両の制御装置において、前記変速時駆動力源設定手段
は、直接圧制御による変速時に前記電動モータのみを駆
動力源として走行させるものであることを特徴とする。
【0008】第4発明は、上記第1発明〜第3発明の何
れかのハイブリッド車両の制御装置において、前記変速
時駆動力源設定手段は、エンジン温度が所定値以下の低
温時における変速時に前記電動モータのみを駆動力源と
して走行させるものであることを特徴とする。
【0009】第5発明は、上記第1発明〜第4発明の何
れかのハイブリッド車両の制御装置において、前記変速
時駆動力源設定手段は、要求出力が所定値以下の低負荷
走行時における変速時に前記電動モータのみを駆動力源
として走行させるものであることを特徴とする。
【0010】
【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、自動変速装置の変速時には電動モータのみを
駆動力源として走行させられるため、エンジンを駆動力
源とする場合に比較して自動変速装置の入力トルクが安
定するとともに、そのトルク値を高い精度で推定するこ
とが可能であり、クラッチツウクラッチ変速時や直接圧
制御による変速時の入力トルクに基づく係合圧制御等の
制御精度が向上して変速ショックが好適に低減される。
【0011】第4発明では、エンジントルクが不安定な
低温時における変速時に電動モータのみを駆動力源とし
て走行させられるため、変速ショックが特に効果的に低
減される。また、第5発明では、要求出力が所定値以下
の低負荷走行時における変速時に電動モータのみを駆動
力源として走行させられるため、駆動力不足を回避しつ
つ変速ショックが好適に低減される。
【0012】
【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駆動力
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駆動力源として備え
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。複数の走行モードは、例えばエンジンのみを駆動力
源として走行するエンジン走行モードや、電動モータの
みを駆動力源として走行するモータ走行モードなどで、
例えば車速(または駆動力源回転速度)およびアクセル
操作量をパラメータとする駆動力源マップなどによって
切り換えられる。
【0013】自動変速装置は、油圧式クラッチやブレー
キなどの油圧式係合手段によって変速段が切り換えられ
るものが好適に用いられ、特に入力トルクに応じて過渡
油圧を制御するクラッチツウクラッチ変速を有するもの
や直接圧制御を行うものに効果的である。変速条件は、
例えば車速およびアクセル操作量をパラメータとする変
速マップなどによって定められる。また、アップシフト
側の変速条件とダウンシフト側の変速条件は、所定のヒ
ステリシスを有するように別々に設定することが望まし
い。
【0014】また、前記変速時駆動力源設定手段は、エ
ンジン温度が所定値以上の高温時にも、前記電動モータ
のみを駆動力源として走行させるものであっても構わな
い。すなわち、エンジン温度が所定値以上であっても、
電動モータに比較して入力トルクの推定は難しく、駆動
力源を電動モータとすることで変速ショックを好適に低
減できるからであり、電動モータのみを駆動力源として
も駆動力不足が発生しない範囲で電動モータのみを駆動
力源とする走行とすることが望ましい。
【0015】前記クラッチツウクラッチ変速時の制御に
ついては、例えば特開平6−341538号公報、特開
平6−341533号公報などに記載されており、直接
圧制御については、例えば特開平7−35231号公
報、特開平6−346960号公報などに記載されてい
る。
【0016】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。
【0017】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、自動変速装置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。
【0018】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は自動変速装置1
8のインプットシャフト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C
2 によって連結されるようになっている。
【0019】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。
【0020】自動変速装置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。
【0021】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B 0 と、一方向クラッチF0 とを備えて構成されてい
る。
【0022】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C 1 , 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。
【0023】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、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
的に切り換えられたりすることにより、クラッチC0
1 ,C2 、ブレーキB0 ,B1 ,B2 ,B3 ,B4
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。
【0024】なお、上記自動変速装置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。
【0025】図3のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッ
チの欄の「○」は係合、「●」は図示しないシフトレバ
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。
【0026】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、シフトレバーがD(前進)レンジへ操作さ
れた場合の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。
【0027】また、前進変速段の変速比は1stから5
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
S /リングギヤの歯数ZR<1)とすると1/(1+
ρ)となる。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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、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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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。
【0034】したがって、B−3コントロールバルブ7
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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】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。
【0041】第2ブレーキB2 を接続してあるポート1
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。
【0042】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。
【0043】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。
【0044】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速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。
【0045】そして、図4において、符号121は第2
ブレーキB2 用のアキュームレータを示し、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ームレータコントロール圧が供給
されている。このアキュー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。
【0046】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
ュー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。
【0047】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。
【0048】また、オリフィスコントロールバルブ10
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。
【0049】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、その変速に先立って
インプットシャフト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。
【0050】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、それ
ぞれ図2のようにアクセル操作量θAC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。
【0051】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。
【0052】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。
【0053】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。
【0054】前記自動変速装置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、S
LN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、運転状態に応じ
て変速段が切り換えられる。
【0055】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7−294
148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つの走行モードの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。
【0056】尚、ハイブリッド制御用コントローラ50
には、エンジントルクTE やモータトルクTM 、エンジ
ン回転数NE 、モータ回転数NM 、車速V(自動変速装
置18の出力回転数NO に対応)、アクセル操作量
θAC、蓄電装置58の蓄電量SOC、ブレーキのON、
OFF、シフトレバーの操作レンジ等に関する情報が、
種々の検出手段などから供給されるようになっている。
【0057】また、エンジントルクTE 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。
【0058】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を駆動
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。
【0059】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。
【0060】このモード9は、車両停止時には前記自動
変速装置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のみを駆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。
【0061】また、車両走行時であっても、一時的に自
動変速装置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1
4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。
【0062】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θACが0か否
か、等によって判断する。
【0063】この判断が肯定された場合にはステップS
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。
【0064】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。
【0065】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(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。
【0066】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。
【0067】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を駆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に対応する出力回
転数NO =0か否か等によって判断する。
【0068】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。
【0069】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。
【0070】具体的に説明すると、遊星歯車装置16の
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。
【0071】すなわち、モータジェネレータ14のトル
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。
【0072】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)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。
【0073】ここで、本実施例では、エンジン12の最
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。
【0074】また、本実施例ではモータトルクTM 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。
【0075】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(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、自動変速装置18のインプ
ットシャフト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を駆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。
【0076】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θACやその変化速度、車速V(出力回転数NO )、自
動変速装置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。
【0077】また、第1判定値P1はエンジン12のみ
を駆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のみを駆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。
【0078】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。
【0079】最低蓄電量Aはモータジェネレータ14を
駆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。
【0080】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のみを駆動力源とし
て車両を走行させる。
【0081】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、自動変速装置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。
【0082】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を駆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。
【0083】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。
【0084】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。
【0085】第2判定値P2は、エンジン12のみを駆
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の両方を駆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。
【0086】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。
【0087】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。
【0088】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のみを駆動力源として車両を走行させ
る。
【0089】また、モード4は、第1クラッチCE1
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の両方を駆動力源として車両を高出力走行させ
る。
【0090】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
のみを駆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。
【0091】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のみを駆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のみを駆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
の両方を駆動力源として走行する。
【0092】また、SOC<Aの場合には、要求出力P
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。
【0093】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を駆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。
【0094】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のみを駆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。
【0095】次に、本発明が適用された本実施例の特徴
部分、即ち、自動変速装置18において変速時のショッ
クを低減するための制御作動について、図8のフローチ
ャートに基づいて説明する。尚、本実施例において、ス
テップSA6が変速手段に対応し、ステップSA1、S
A2、SA3、SA4、SA8、SA9が変速時駆動力
源設定手段に対応し、それぞれ自動変速制御用コントロ
ーラ52によって実行される。
【0096】図8において、ステップSA1では、第2
変速段と第3変速段との間の変速、即ちクラッチツウク
ラッチ変速が行われるか否かが判断される。この判断
は、例えばアクセル操作量θACと車速Vをパラメータと
して予め設定された変速マップの第2変速段と第3変速
段との間の変速線を、車両の走行状態が横切ったか否か
を判断することにより行われる。
【0097】この判断が否定された場合は、ステップS
A2において、第1変速段から第2変速段へのアップシ
フト変速が行われるか否かが判断される。この判断は、
例えばアクセル操作量θACと車速Vをパラメータとして
予め設定された変速マップの第1変速段と第2変速段と
の間の変速線を、車両の走行状態が第1変速段側から第
2変速段側へと横切ったか否かを判断することにより行
われる。尚、第1変速段から第2変速段へのアップシフ
トは直接圧制御による変速で、ブレーキB3 の係合過渡
油圧が入力トルクなどに応じて制御される。
【0098】上記ステップSA1、SA2の判断のう
ち、何れかの判断が肯定された場合には、続くステップ
SA3において、エンジン水温TW が所定値α(℃)以
上であるか否かが判断される。この所定値α(℃)は、
エンジン12の燃焼が安定し、攪拌抵抗が減少すること
により、エンジン12のトルク変動が小さくなって、エ
ンジントルクTE を所定の演算式等から比較的高い精度
で推定できるようになる温度に設定される。
【0099】このステップSA3の判断が肯定された場
合は、続くステップSA4において、駆動力源への要求
出力Pdが所定値β以上であるか否かが判断される。所
定値βは駆動力源をモータジェネレータ14のみとして
もトルク不足が生じない値で、モータジェネレータ14
の最大トルクなどに基づいて前記第1判定値P1よりも
大きい値が設定される。
【0100】このステップSA4の判断が肯定された場
合は、トルク変動が小さくトルクの推定が容易なモータ
ジェネレータ14のみを車両の駆動力源として利用する
ことはできないが、エンジントルクTE を所定の演算式
等から比較的高い精度で推定できるため、続くステップ
SA5において、前述の図6に示される走行モード判断
サブルーチンを通常通りに実行させるように、ハイブリ
ッド制御用コントローラ50に指令が出力される。
【0101】次に、ステップSA6において、ソレノイ
ドバルブSL1〜SL3の励磁・非励磁が切り換えられ
て油圧回路44が制御されることにより所定の変速が実
行される。
【0102】一方、上記ステップSA2の判断が否定さ
れた場合は、自動変速装置18の変速はクラッチツウク
ラッチ変速でも、直接圧制御による変速でもないので、
通常の変速を行うためにステップSA5〜SA6が同様
に実行される。
【0103】一方、上記ステップSA3の判断が否定さ
れた場合は、エンジントルクTE を所定の演算式等から
高い精度で推定することは困難であり、上記ステップS
A4の判断が否定された場合は、モータジェネレータ1
4のみを車両の駆動力源として利用することが可能であ
るので、続くステップSA7において、蓄電装置58の
蓄電量SOCが所定値γ以上であるか否かが判断され
る。所定値γはモータジェネレータ14を車両の駆動力
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、前
記最低蓄電量Aと同様に蓄電装置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。
【0104】このステップSA7の判断が肯定された場
合は、車両の駆動力源としてモータジェネレータ14を
利用することができるため、続くステップSA8におい
て、エンジン12を車両の駆動力源として利用すること
が禁止され、ステップSA9において、モータジェネレ
ータ14が車両の駆動力源として設定される。即ち、図
6の走行モード判断サブルーチンにおいて、前記モード
1が選択されるようにハイブリッド制御用コントローラ
50に指令が出力される。
【0105】一方、ステップSA7の判断が否定された
場合には、車両の駆動力源としてモータジェネレータ1
4を利用することはできないので、続くステップSA1
0において、エンジン12が車両の駆動力源として設定
され、ステップSA11において、モータジェネレータ
14が車両の駆動力源として利用されることが禁止され
る。即ち、図6の走行モード判断サブルーチンにおい
て、前記モード2が選択されるようにハイブリッド制御
用コントローラ50に指令が出力される。
【0106】上述のように本実施例によれば、自動変速
装置18の2−3変速または1→2変速時にはモータジ
ェネレータ14のみを駆動力源として走行させられるた
め、エンジン12を駆動力源とする場合に比較して自動
変速装置18の入力トルクが安定するとともに、そのト
ルク値を高い精度で推定することが可能であり、クラッ
チツウクラッチ変速(2−3変速)時や直接圧制御によ
る変速(1→2変速)時の入力トルクに基づく係合圧制
御等の制御精度が向上して変速ショックが好適に低減さ
れる。
【0107】また、エンジントルクTE が不安定な低温
時、すなわちエンジン水温TW が所定値α(℃)より低
い場合には、要求出力Pdと無関係にモータジェネレー
タ14のみを駆動力源として走行させられるため、変速
ショックが特に効果的に低減される。エンジントルクT
E が比較的安定する高温時、すなわちエンジン水温T W
が所定値α(℃)以上の場合であっても、要求出力Pd
が所定値βより小さい低負荷走行時、すなわちモータジ
ェネレータ14のみを駆動力源として必要十分な駆動力
が得られる場合には、モータジェネレータ14のみを駆
動力源として走行させられるため、駆動力不足を回避し
つつ変速ショックが好適に低減される。
【0108】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。
【0109】例えば、前述の実施例では、後進1段およ
び前進5段の変速段を有する自動変速装置18が用いら
れていたが、図9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装置
60を採用し、図10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できる。
【0110】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のハイブリッド車両の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の自動変速装置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の自動変速装置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一実施例の特徴となる制御
作動を説明するフローチャートである。
【図9】図1とは異なる自動変速装置を備えているハイ
ブリッド車両の駆動装置の構成を説明する骨子図であ
る。
【図10】図9の自動変速装置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、60:自動変速装置 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SA6:変速手段 ステップSA1、SA2、SA3、SA4、SA8、S
A9:変速時駆動力源設定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑 祐志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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
    時の駆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走行モードで走行する
    一方、 変速比が異なる複数の変速段を有して前記エンジンおよ
    び前記電動モータと駆動輪との間に配設された自動変速
    装置と、 該自動変速装置の変速段を予め定められた変速条件に従
    って切り換える変速手段とを有するハイブリッド車両の
    制御装置において、 前記自動変速装置の変速時には前記電動モータのみを駆
    動力源として走行させる変速時駆動力源設定手段を設け
    たことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記変速時駆動力源設定手段は、クラッ
    チツウクラッチ変速の場合に前記電動モータのみを駆動
    力源として走行させるものである請求項1に記載のハイ
    ブリッド車両の制御装置。
  3. 【請求項3】 前記変速時駆動力源設定手段は、直接圧
    制御による変速時に前記電動モータのみを駆動力源とし
    て走行させるものである請求項1に記載のハイブリッド
    車両の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記変速時駆動力源設定手段は、エンジ
    ン温度が所定値以下の低温時における変速時に前記電動
    モータのみを駆動力源として走行させるものである請求
    項1〜3の何れか1項に記載のハイブリッド車両の制御
    装置。
  5. 【請求項5】 前記変速時駆動力源設定手段は、要求出
    力が所定値以下の低負荷走行時における変速時に前記電
    動モータのみを駆動力源として走行させるものである請
    求項1〜4の何れか1項に記載のハイブリッド車両の制
    御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008238838A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制御装置
CN106740051A (zh) * 2016-12-19 2017-05-31 广州市新域动力技术有限公司 电子制动钳式三速多模单电机混合动力系统

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