JPH1042403A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンと電動モータとを車両走行時の動力
源として備えており、動力源の作動状態の異なる複数の
運転モードを有するハイブリッド車両において、違和感
やショック等を生じることなくエンジンの過回転を防止
する。 【解決手段】 エンジンおよびモータジェネレータ（電
動モータ）の出力を遊星歯車装置により合成したり分配
したりして走行するハイブリッド車両において、エンジ
ン回転数Ｎ_E が所定値Ｎ_a 以上で且つ変化率ΔＮ_E が正
の場合には、ステップＳＡ５において、エンジンに機械
的に連結されているモータジェネレータに通電して逆回
転方向のトルクを発生させることにより、エンジンの回
転を抑制する。

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、エンジンの吹き上がり等を防
止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
時の動力源として備えており、走行条件に応じてエンジ
ンと電動モータとを使い分けて走行するハイブリッド車
両が、例えば特開平７−６７２０８号公報等に記載され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなハイブリッド車両においては、例えば、アクセル操
作が行われている際に、シフトレバーが動力源から駆動
輪への動力伝達を行う駆動レンジから、動力源から駆動
輪への動力伝達を遮断する非駆動レンジへ切り換えられ
た場合にはエンジンの吹き上がり（空吹かし）が発生
し、また、マニュアルシフト車両において、２速などの
低速変速段でひっぱり運転をしている時や、高速走行時
に５速などの高速変速段から１速などの低速変速段へシ
フト操作が行われた場合には、車速に応じてエンジンの
回転数がレッドゾーン付近まで上昇させられ、何れの場
合においても騒音やエンジンの故障等の不具合を生じる
可能性がある。このため、フューエルカットによってエ
ンジンの作動を停止させるようになっているのが普通で
あるが、エンジン出力の急激な変化で違和感やショック
等を生じるという問題があった。

【０００４】本発明は以上のような事情を背景として為
されたものであり、その目的とするところは、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お
り、走行条件に応じてエンジンと電動モータとを使い分
けて走行するハイブリッド車両において、違和感やショ
ック等を生じることなくエンジンの過回転を防止するこ
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) 走行条件に応じ
て前記エンジンと前記電動モータとを使い分けて走行す
るハイブリッド車両の制御装置において、(c) 前記エン
ジンの回転数が所定値以上となった場合には、エンジン
に機械的に連結されて回転駆動される電動モータに逆駆
動トルクを加えてエンジンの回転を抑制する逆駆動トル
ク制御手段を有することを特徴とする。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、何等かの理由でエンジ
ンの回転数が所定値以上となった場合には、電動モータ
に逆駆動トルクを加えてエンジンの回転を抑制するた
め、エンジン出力の急激な変化による違和感やショック
等を生じることなくエンジンの過回転が防止される。

【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及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、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、逆駆動トルクとは、電動モータに通
電することにより逆回転方向のトルクを発生させること
を意味する。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。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。

【００１５】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 ，Ｃ
₂ 、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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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
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。

【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４０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、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。

【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。

【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７
８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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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１
２２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。

【００３９】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。

【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
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。

【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からエンジン回転数Ｎ_E を表す信
号等が供給される他、アクセル操作量θ_AC、入力軸回転
数Ｎ_I 、車速Ｖ（出力軸回転数Ｎ_O に相当）、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 、シ
フトレバーの操作レンジ、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯ
Ｃ、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。

【００４２】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。

【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。

【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。

【００４５】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。

【００４６】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、ＳＬ
Ｎ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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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ＣＥ
₁ 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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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、自動変速機１８の入力軸２
６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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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７
０％程度の値が設定される。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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＜Ｐ
ｄ＜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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】次に本発明が適用された本実施例の特徴部
分、即ち、エンジン出力の急激な変化による違和感やシ
ョック等を生じることなくエンジン１２の過回転を防止
するための制御作動について、図８のフロチャートに基
づいて説明する。尚、本制御作動において、ステップＳ
Ａ２〜ＳＡ５が前記逆駆動トルク制御手段に対応してお
り、前記ハイブリッド制御用コントローラ５０により実
行される。

【００８５】図８において、ステップＳＡ１では、エン
ジン１２が駆動状態か否かを、例えば前記図６の運転モ
ード判断サブルーチンでモード２、３、４、５、または
７が選択されているか否か等によって判断される。

【００８６】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、エンジン回転数センサ
６２により検出されるエンジン回転数Ｎ_E が所定値Ｎ_a
以上であるか否かが判断される。この所定値Ｎ_a は、エ
ンジン１２が過回転状態に到達する直前のエンジン回転
数Ｎ_E であって、予め実験等によって決定されたもので
ある。

【００８７】このステップ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Ｎ_E の
変化率ΔＮ_E が正の値を示す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ＳＡ４において、蓄
電装置５８の蓄電量ＳＯＣが所定値α以上であるか否か
が判断される。所定値αは、モータジェネレータ１４に
逆駆動トルクを加える場合に蓄電装置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、例えば前記最低蓄電量Ａと同程度か、或いは充放電
効率を度外視してそれよりも小さな値が設定される。

【００８８】このステップＳＡ４の判断が肯定された場
合は、ステップＳＡ５において、モータジェネレータ１
４に逆駆動トルクを加えることによりエンジン回転数Ｎ
_E の上昇が抑制される。尚、本ステップが実行される際
には、前記第１クラッチＣＥ ₁ 、第２クラッチＣＥ₂ は
共に係合（ＯＮ）され、エンジン１２とモータジェネレ
ータ１４とが機械的に連結される。

【００８９】一方、ステップＳＡ４の判断が否定された
場合は、モータジェネレータ１４に逆駆動トルクを加え
ることは出来ないので、ステップＳＡ６において、電子
スロットル弁が所定量だけ閉じられることにより、エン
ジン１２の過回転が防止される。

【００９０】上述のように本実施例によれば、エンジン
回転数Ｎ_E が所定値Ｎ_a 以上で且つ変化率ΔＮ_E が正の
場合には、モータジェネレータ１４に逆駆動トルクを加
えてエンジン１２の回転を抑制するため、エンジン出力
の急激な変化による違和感やショック等を生じることな
くエンジン１２の過回転が防止される。また、蓄電量Ｓ
ＯＣが所定値α以下でモータジェネレータ１４が使えな
い場合にも、電子スロットルを制御してエンジン１２の
過回転が防止されるので一層良好である。

【００９１】なお、本実施例は、例えば変速段を手動操
作で切り換えるマニュアルシフトにおいて、低速段でひ
っぱり運転している時に特に有効である。

【００９２】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。

【００９３】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
機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可能であ
る。

【００９４】また、前記実施例では、エンジン回転数Ｎ
_E を検出して過回転になるか否かを判断していたが、変
速機の変速比や出力軸回転数Ｎ_O 、車速Ｖなどに基づい
てエンジン１２の過回転を判断することもできる。

【００９５】また、前記実施例では、エンジン１２が駆
動状態の場合にステップＳＡ２以下を実行するようにな
っているが、例えば前記図７のモード８を含めてエンジ
ン１２が回転している限りステップＳＡ２以下を実行す
るようにしても良い。

【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】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１０】図９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） ５０：ハイブリッド制御用コントローラ ステップＳＡ２〜ＳＡ５：逆駆動トルク制御手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 三上 強 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 (1)

【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
   時の動力源として備えており、 走行条件に応じて前記エンジンと前記電動モータとを使
   い分けて走行するハイブリッド車両の制御装置におい
   て、 前記エンジンの回転数が所定値以上となった場合には、
   該エンジンに機械的に連結されて回転駆動される前記電
   動モータに逆駆動トルクを加えて該エンジンの回転を抑
   制する逆駆動トルク制御手段を、有することを特徴とす
   るハイブリッド車両の制御装置。