JPH11270668A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の駆動制御装置

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JPH11270668A
JPH11270668A JP10072387A JP7238798A JPH11270668A JP H11270668 A JPH11270668 A JP H11270668A JP 10072387 A JP10072387 A JP 10072387A JP 7238798 A JP7238798 A JP 7238798A JP H11270668 A JPH11270668 A JP H11270668A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
engine
clutch
speed
continuously variable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10072387A
Other languages
English (en)
Inventor
Shunichi Aoyama
俊一 青山
Shinichiro Kitada
真一郎 北田
Noboru Hattori
昇 服部
Yuuya Matsuo
勇也 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Priority to US09/262,119 priority patent/US6083138A/en
Publication of JPH11270668A publication Critical patent/JPH11270668A/ja
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    • F16H61/0213—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal characterised by the method for generating shift signals
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モーター走行モードおよびエンジン走行モー
ドにおいて、モーターとエンジンをそれぞれ最適な条件
で運転する。 【解決手段】 クラッチ３の入力軸にエンジン２を連結
するとともに、クラッチ３の出力軸にモーター４と無段
変速機５の入力軸を連結し、無段変速機５の出力軸から
駆動輪８に動力を伝達するハイブリッド車両の推進機構
に対して、クラッチ解放時の無段変速機５の変速比をク
ラッチ締結時の変速比よりも高くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンおよび／
またはモーターを推進源とするハイブリッド車両の駆動
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】エンジンおよび／またはモ
ーターを車両の推進源とするハイブリッド車両が知られ
ている（例えば、特開平５−５０８６５号公報参照）。
この種のハイブリッド車両では、エンジンの出力軸をク
ラッチを介してモーター軸と連結し、モーター軸から駆
動輪に動力を伝達している。
【０００３】ところで、一般に、エンジンは低速になる
と最大トルクが低下するが、モーターは停止状態から最
大トルクを出すことができる。また、ハイブリッド車両
は、大容量のバッテリーを搭載する電気自動車に対して
小容量のバッテリーを用いており、走行中にエンジン駆
動発電機で発電を行って、発電電力をモーターに供給し
て駆動するとともに、バッテリーに供給して充電する。
【０００４】したがって、ハイブリッド車両では、エン
ジンとモーターのそれぞれの特性を考慮しながら、小容
量バッテリーの充電電力を有効に利用するために、モー
ターの駆動力により発進し、高車速になったらエンジン
の駆動力により走行するように、クラッチでエンジン駆
動力とモーター駆動力を切り換える必要がある。この場
合に、モーター走行モードとエンジン走行モードにおい
て、モーターとエンジンにそれぞれ最適な運転条件を設
定しなければならない。
【０００５】本発明の目的は、モーター走行モードおよ
びエンジン走行モードにおいて、モーターとエンジンを
それぞれ最適な条件で運転することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】一実施の形態の構成を示
す図１に対応づけて本発明を説明すると、 （１） 請求項１の発明は、クラッチ３の入力軸にエン
ジン２を連結するとともに、クラッチ３の出力軸にモー
ター４と無段変速機５の入力軸を連結し、無段変速機５
の出力軸から駆動輪８に動力を伝達するハイブリッド車
両の推進機構に対して、クラッチ解放時の無段変速機５
の変速比をクラッチ締結時の変速比よりも高くすること
により、上記目的を達成する。 （２） 請求項２の発明は、クラッチ締結後に無段変速
機５の変速比を徐々に低くするようにしたものである。 （３） 請求項３の発明は、クラッチ３の入力軸にエン
ジン２を連結するとともに、クラッチ３の出力軸にモー
ター４と無段変速機５の入力軸を連結し、無段変速機５
の出力軸から駆動輪８に動力を伝達するハイブリッド車
両の推進機構に対して、モーター出力がエンジン出力よ
りも大きい時の無段変速機５の変速比を、エンジン出力
がモーター出力よりも大きい時の変速比よりも高くする
ことにより、上記目的を達成する。 （４） 請求項４の発明は、エンジン出力がモーター出
力よりも大きくなった後に、無段変速機５の変速比を徐
々に低くするようにしたものである。 （５） 請求項５の発明は、クラッチ３の入力軸にエン
ジン２を連結するとともに、クラッチ３の出力軸にモー
ター４と無段変速機５の入力軸を連結し、無段変速機５
の出力軸から駆動輪８に動力を伝達するハイブリッド車
両の推進機構に対して、モーター４の駆動力により走行
するモードにおける変速比を、エンジン２の駆動力によ
り走行するモードにおける変速比よりも高くすることに
より、上記目的を達成する。 （６） 請求項６の発明は、モーター走行モードからエ
ンジン走行モードに切り換わった後に、無段変速機５の
変速比を徐々に低くするようにしたものである。
【０００７】上述した課題を解決するための手段の項で
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の構成
図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定
されるものではない。
【０００８】
【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、クラ
ッチ解放時の無段変速機の変速比をクラッチ締結時の変
速比よりも高くしたので、発進と低車速からの加速をク
ラッチを開放してモーターの駆動力により行う場合に、
モーターが無段変速機の入力側に設置されているから変
速比を高くするほどモータートルクを大きく増大でき、
大きな加速力を得ることができる。また、小容量のモー
ターで大きな駆動トルクが得られ、バッテリーの電力消
費が節約される上に、パワートレインの小型化とコスト
ダウンを図ることができる。さらに、モーターの最高回
転速度を低く抑えることができ、モーター自体のコスト
を低減できる上に、モーターの常用回転速度域が高い速
度域になり、効率の高い領域でモーターを運転すること
ができる。一方、クラッチ締結時には変速比が低いので
エンジンを低速且つ高負荷の状態で運転することがで
き、運転効率を改善することができる。また、エンジン
による走行モードにおいて、連れ回るモーターの最高回
転速度を低く抑えることができ、モーターのコストを低
減できる。さらに、高速からの減速時にエンジンの回転
速度が低いのでポンピングロスが少なくなり、その分だ
けモーターによるエネルギー回生量が多くなって燃料消
費率を改善できる。 （２） 請求項２の発明によれば、クラッチ締結後に無
段変速機の変速比を徐々に低くするようにしたので、ク
ラッチ締結直後はしばらくの間、変速比が高い状態とな
り、エンジン出力が大きく増大されて大きな加速力が得
られる上に、始動時に高回転でエンジンをクランキング
することができ、吸気管の負圧が早く発達してクラッチ
締結時のトルクショックを回避することができる。さら
に、吸気管の負圧の発達によって燃料の霧化、気化が促
進され、燃料壁流の発生などによる排気（ＨＣ）の悪化
を避けながらエンジン即発の条件を整えることができ
る。 （３） 請求項３の発明によれば、モーター出力がエン
ジン出力よりも大きい時の無段変速機の変速比を、エン
ジン出力がモーター出力よりも大きい時の変速比よりも
高くしたので、上記請求項１と同様な効果が得られる。 （４） 請求項４の発明によれば、エンジン出力がモー
ター出力よりも大きくなった後に、無段変速機の変速比
を徐々に低くするようにしたので、上記請求項２と同様
な効果が得られる。 （５） 請求項５の発明によれば、モーターの駆動力に
より走行するモードにおける変速比を、エンジンの駆動
力により走行するモードにおける変速比よりも高くした
ので、上記請求項１と同様な効果が得られる。 （６） 請求項６の発明によれば、モーター走行モード
からエンジン走行モードに切り換わった後に、無段変速
機の変速比を徐々に低くするようにしたので、上記請求
項２と同様な効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は一実施の形態の構成を示す
図である。図において、太い実線は機械力の伝達経路を
示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は制御
線を示し、二重線は油圧系統を示す。この車両のパワー
トレインは、モーター１、エンジン２、クラッチ３、モ
ーター４、無段変速機５、減速装置６、差動装置７およ
び駆動輪８から構成される。モーター１の出力軸、エン
ジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結
されており、また、クラッチ３の出力軸、モーター４の
出力軸および無段変速機５の入力軸は互いに連結されて
いる。
【００１０】クラッチ３締結時はエンジン２とモーター
４が車両の推進源となり、クラッチ３解放時はモーター
４のみが車両の推進源となる。エンジン２および／また
はモーター４の駆動力は、無段変速機５、減速装置６お
よび差動装置７を介して駆動輪８へ伝達される。無段変
速機５には油圧装置９から圧油が供給され、ベルトのク
ランプと潤滑がなされる。油圧装置９のオイルポンプ
（不図示）はモーター１０により駆動される。
【００１１】モータ１，４，１０は三相同期電動機また
は三相誘導電動機などの交流機であり、モーター１は主
としてエンジン始動と発電に用いられ、モーター４は主
として車両の推進と制動に用いられる。また、モーター
１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。なお、
モーター１，４，１０には交流機に限らず直流電動機を
用いることもできる。また、クラッチ３締結時に、モー
ター１を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ
ー４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【００１２】クラッチ３はパウダークラッチであり、伝
達トルクを調節することができる。なお、このクラッチ
３に乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いること
もできる。無段変速機５はベルト式やトロイダル式など
の無段変速機であり、変速比を無段階に調節することが
できる。
【００１３】モーター１，４，１０はそれぞれ、インバ
ーター１１，１２，１３により駆動される。なお、モー
ター１，４，１０に直流電動機を用いる場合には、イン
バーターの代わりにＤＣ／ＤＣコンバーターを用いる。
インバーター１１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介し
てメインバッテリー１５に接続されており、メインバッ
テリー１５の直流充電電力を交流電力に変換してモータ
ー１，４，１０へ供給するとともに、モーター１，４の
交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリー１
５を充電する。なお、インバーター１１〜１３は互いに
ＤＣリンク１４を介して接続されているので、回生運転
中のモーターにより発電された電力をメインバッテリー
１５を介さずに直接、力行運転中のモーターへ供給する
ことができる。メインバッテリー１５には、リチウム・
イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電
池や、電機二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシ
ターを用いることができる。
【００１４】コントローラー１６は、マイクロコンピュ
ーターとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備
え、エンジン２の回転速度やトルク、クラッチ３の伝達
トルク、モーター１，４，１０の回転速度やトルク、無
段変速機５の変速比などを制御する。
【００１５】コントローラー１６には、図２に示すよう
に、キースイッチ２０、セレクトレバースイッチ２１、
アクセルセンサー２２、ブレーキスイッチ２３、車速セ
ンサー２４、バッテリー温度センサー２５、バッテリー
ＳＯＣ検出装置２６、エンジン回転センサー２７、スロ
ットル開度センサー２８、モーター回転センサー２９が
接続される。キースイッチ２０は、車両のキーがON位置
またはSTART位置に設定されると閉路する（以下、スイ
ッチの閉路をオンまたはON、開路をオフまたはOFFと呼
ぶ）。セレクトレバースイッチ２１は、パーキングＰ、
ニュートラルＮ、リバースＲおよびドライブＤを切り換
えるセレクトレバー（不図示）の設定位置に応じて、
Ｐ、Ｎ、Ｒ、Ｄのいずれかのスイッチがオンする。
【００１６】アクセルセンサー２２はアクセルペダルの
踏み込み量（アクセル開度）θを検出し、ブレーキスイ
ッチ２３はブレーキペダルの踏み込み状態（この時、ス
イッチ オン）を検出する。車速センサー２４は車両の
走行速度Ｖを検出し、バッテリー温度センサー２５はメ
インバッテリー１５の温度Ｔbを検出する。また、バッ
テリーＳＯＣ検出装置２６はメインバッテリー１５の充
電状態（以下、ＳＯＣ（State Of Charge）と呼ぶ）を
検出する。さらに、エンジン回転センサー２７はエンジ
ン２の回転速度Ｎeを検出し、スロットル開度センサー
２８はエンジン２のスロットルバルブ開度θthを検出す
る。モーター回転センサー２９は、モーター４の回転速
度Ｎmを検出する。
【００１７】コントローラー１６にはまた、エンジン２
の燃料噴射装置３０、点火装置３１、バルブタイミング
調節装置３２などが接続される。コントローラー１６
は、燃料噴射装置３０を制御してエンジン２への燃料の
供給と停止および燃料噴射量を調節するとともに、点火
装置３１を制御してエンジン２の点火を行う。また、コ
ントローラー１６はバルブタイミング調節装置３２を制
御してエンジン２の吸気バルブの閉時期を調節する。な
お、コントローラー１６には低圧の補助バッテリー３３
から電源が供給される。
【００１８】図３および図４はパワートレインの配置例
を示す図である。クラッチ３の入力側のモーター１とエ
ンジン２の配置は、図３に示すようにモーター１をエン
ジン２の上流に配置してもよいし、図４に示すようにモ
ーター１をエンジン２の下流に配置してもよい。図３に
示す配置例では、エンジン２の出力軸をクラッチ３の入
力軸と直結して１軸で構成するとともに、エンジン２の
出力軸をモーター１の出力軸とベルトや歯車により連結
する。また、図４に示す配置例では、エンジン２の出力
軸をモーター１のローターを貫通してクラッチ３の入力
軸と直結し、クラッチ３の入力側を１軸で構成する。
【００１９】一方、クラッチ３の出力側のモーター４と
無段変速機５の配置は、図３に示すようにモーター４を
無段変速機５の上流に配置してもよいし、図４に示すよ
うにモーター４を無段変速機５の下流に配置してもよ
い。図３に示す配置例では、クラッチ３の出力軸をモー
ター４のローターを貫通して無段変速機５の入力軸と直
結し、クラッチ３の出力側を１軸で構成する。また、図
４に示す配置例では、クラッチ３の出力軸を無段変速機
５の入力軸を貫通してモーター４の出力軸と直結し、ク
ラッチ３の出力側を１軸で構成する。いずれの場合でも
モーター４を無段変速機５の入力軸に連結する。
【００２０】なお、パワートレインの配置は図３および
図４に示す配置例に限定されず、クラッチ３の入力軸に
エンジン２とモーター１を連結するとともに、クラッチ
３の出力軸にモーター４と無段変速機５の入力軸を連結
し、無段変速機５の出力軸から減速装置６および差動装
置７を介して駆動輪８に動力を伝える推進機構であれ
ば、各機器がどのような配置でもよい。
【００２１】図５は、無段変速機にトロイダルＣＶＴを
用いたパワートレインの配置例を示す。無段変速機５に
トロイダルＣＶＴを用いた場合でも、モーター４とトロ
イダルＣＶＴ５のどちらをクラッチ３側に配置してもよ
い。しかし、いずれの場合でもモーター４を無段変速機
５の入力軸に連結する。
【００２２】図６は、エンジン２とモーター４の回転速
度（以下、毎分当たりの回転数、または単に回転数と呼
ぶ）Ｎe、Ｎmに対するトルクの関係を示す図である。エ
ンジン２は、”ＥＮＧ全開トルク”曲線で示すように、
回転数に対してトルクがほぼ一定の定トルク特性を有し
ている。しかし、低回転数の領域ではトルクが急激に低
下するので、従来のエンジン車両では変速機の変速比を
高くして高回転数の領域で運転している。
【００２３】一方、モーター４は、”モータートルク”
曲線で示すように、定トルク領域と定出力領域を有し、
回転数０から基底回転数（ベーススピード）までの定ト
ルク領域では定格トルクいっぱいまで使用でき、基底回
転数から最高回転数（トップスピード）までの定出力領
域では回転数の増加に応じてトルクを低減し、定格出力
の範囲内で使用可能である。
【００２４】このようなエンジン２とモーター４のそれ
ぞれの定格と特性を考慮して、この実施の形態では、ク
ラッチ３を解放してモーター４の駆動力により走行す
る”モーター走行モード”と、クラッチ３を締結して主
としてエンジン２の駆動力により走行する”エンジン走
行モード”を設定する。基本的には、低速または軽負荷
時はモーター走行モードとし、高速または高負荷時はエ
ンジン走行モードとする。したがって、停車からの発進
あるいは低速からの加速はモーター走行モードで行い、
高速または高負荷になったらエンジン走行モードへ切り
換える。しかし、アクセルペダルを大きく踏み込んで急
加速を行う場合には、エンジン２を始動してクラッチ３
を半締結にし、エンジン２とモーター４の両方の駆動力
で発進、加速する。そして、所定の車速を越えたらモー
ター４の作動を停止してエンジン走行モードへ移行す
る。また、アクセルペダルの踏み込み量θが大きい場合
には、クラッチ締結後もエンジン２の駆動力にモーター
４の駆動力を加えて車両を加速する。この場合は、モー
ター４はエンジン２をアシストする役割を果たしてお
り、主としてエンジン２の駆動力により走行するのでエ
ンジン走行モードとする。
【００２５】表１は車両の操作と状態に対する制御対象
の作動表である。また、図７〜図１１は車両の操作と状
態に対するパワートレイン構成機器の作動図である。こ
れらの作動表と作動図を参照して、操作モードごとに一
実施の形態の動作を説明する。
【表１】
【００２６】表１において、”−”はどのような状態で
もよいことを示す。操作系の”キー”はキースイッチ２
０の設定状態ONまたはOFFを示す。”レバー”は、セレ
クトレバースイッチ２１により検出されたセレクトレバ
ーの位置Ｐ、Ｎ、Ｒ、Ｄを示す。”アクセル”は、アク
セルセンサー２２により検出されたアクセルペダルの解
放と踏み込み状態、および踏み込み量が少ない（小踏み
込み）と踏み込み量が多い（大踏み込み）状態を示
す。”ブレーキ”は、ブレーキスイッチ２３により検出
されたブレーキペダルの解放と踏み込み状態を示す。
【００２７】また、状態系の”車速”は車速センサー２
４により検出された車速Ｖである。この明細書では、車
速Ｖが所定値Ｖ１未満の場合（Ｖ＜Ｖ１）を低車速と呼
び、所定値Ｖ１以上所定値Ｖ２（＞Ｖ１）以下の場合
（Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２）を中車速と呼び、所定値Ｖ２より高
い場合（Ｖ＞Ｖ２）を高車速と呼ぶ。
【００２８】”バッテリー温度”は、バッテリー温度セ
ンサー２５により検出されたメインバッテリー１５の温
度Ｔbであり、所定の温度範囲内（Ｔb１≦Ｔb≦Ｔb２）
にある場合に”適温”とし、所定の温度範囲外（Ｔb＜
Ｔb１またはＴb＞Ｔb２）にある場合に”不適温”とす
る。バッテリーの不適温状態は充電能力と放電能力が低
下した状態であり、不適温状態で充放電を続けるとバッ
テリーの性能と寿命に影響を与えるため、不適温状態で
の充放電を行わないようにする。
【００２９】”バッテリーＳＯＣ”は、バッテリーＳＯ
Ｃ検出装置２６により検出されたＳＯＣであり、所定の
範囲内（ＳＯＣ１≦ＳＯＣ≦ＳＯＣ２）にある場合に”
適切”とし、所定値ＳＯＣ１未満（ＳＯＣ＜ＳＯＣ１）
の場合に”過少”とし、所定値ＳＯＣ２より大きい（Ｓ
ＯＣ＞ＳＯＣ２）場合に”過大”とする。バッテリーの
ＳＯＣ過少状態は放電能力が低下した状態であり、ＳＯ
Ｃ過少状態で放電を続けるとバッテリーの性能と寿命に
影響を与えるため、ＳＯＣ過少状態での放電を行わない
ようにする。また、バッテリーのＳＯＣ過大状態は充電
能力が低下した状態であり、ＳＯＣ過大状態で充電を続
けるとバッテリの性能と寿命に影響を与える。
【００３０】”エンジン回転”は、エンジン回転センサ
ー２７により検出されたエンジン２の回転速度Ｎeであ
り、所定速度以上（Ｎe≧Ｎe１、Ｎe１≒０）の場合
に”回転”とし、所定速度より低い（Ｎe＜Ｎe１）場合
に”停止”とする。なお、エンジン２の”回転”状態に
は燃料が供給されて自力で回転している場合の他に、駆
動系に連れ回っている場合が含まれる。
【００３１】また、各作動図に示す機器の中で図１に示
す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明
を省略する。各作動図において、太い実線で示す機器お
よび線は作動中の機器と機械力、電力、信号および圧油
の伝達経路を示す。
【００３２】（１）ドライブ選択時のアクセルペダル小
踏み込みモード（低車速）；キースイッチ２０がON位置
にあってセレクトレバーがＤ位置にある時に、アクセル
ペダルがわずかに踏み込まれ（所定量以内、θ＜θ
１）、停車または低車速で走行している場合には、作動
図７に示すように、クラッチ３を解放し、モーター４を
作動させて駆動トルクを発生させ、車両を発進および増
速する。この時、アクセルペダル踏み込み量θと車速Ｖ
に応じてモーター４のトルクを調節する。すなわち、踏
み込み量θが大きいほどトルクを増加させ、車速Ｖが高
くなるほど出力トルクを低減する。
【００３３】なお、この操作モードにおいて、メインバ
ッテリー１５のＳＯＣが過少状態になった場合には、作
動図８に示すように、モーター４を非作動とし、エンジ
ン２へ燃料を供給して作動させ、クラッチ３を半締結状
態にして車両を発進および増速するとともに、モーター
１により発電を行ってメインバッテリー１５とオイルポ
ンプモーター１０へ電力を供給する。なお、クラッチ３
にパウダークラッチを用いる場合には、伝達トルクが励
磁電流に比例するので励磁電流を制御して伝達トルクを
調節し、半締結状態を実現する。
【００３４】また、この操作モードにおいて、メインバ
ッテリー１５が不適温状態になった場合には、作動図９
に示すように、モーター４を非作動とし、エンジン２へ
燃料を供給して作動させ、クラッチ３を半締結状態にし
て車両を発進および増速するとともに、モーター１によ
り発電を行ってオイルポンプモーター１０へ電力を供給
する。
【００３５】（２）ドライブ選択時のアクセルペダル小
踏み込みモード（中車速）；このドライブ選択時のアク
セルペダル小踏み込みモードにおいて、車速が中車速に
なった場合には、作動図７に示すように、クラッチ３を
解放し、モーター４を作動させて駆動トルクを発生させ
る。しかし、メインバッテリー１５がＳＯＣ過少状態に
なった場合は作動図８に示すように、モーター４を非作
動とし、エンジン２へ燃料を供給して作動させ、クラッ
チ３を締結してエンジン２の駆動力により走行する。さ
らに、モーター１により発電を行い、発電電力をメイン
バッテリー１５とオイルポンプモーター１０へ供給す
る。また、メインバッテリー１５が不適温状態になった
場合には、作動図９に示すように、モーター４を非作動
とし、クラッチ３を締結してエンジン２の駆動力により
走行するとともに、モーター１により発電してオイルポ
ンプモーター１０へ発電電力を供給する。
【００３６】（３）ドライブ選択時のアクセルペダル小
踏み込みモード（高車速）；また、このドライブ選択時
のアクセルペダル小踏み込みモードにおいて、車速が高
車速になった場合には、作動図１０に示すように、モー
ター４を非作動とし、クラッチ３を締結してエンジン２
へ燃料を供給して作動させ、エンジン２の駆動力により
走行する。この時、モーター１による発電は行わない。
しかし、メインバッテリー１５がＳＯＣ過少状態になっ
た場合には、作動図８に示すように、モーター１による
発電を行ってメインバッテリー１５とオイルポンプモー
ター１０へ電力を供給する。また、メインバッテリー１
５が不適温状態になった場合には、作動図９に示すよう
に、モーター１による発電を行ってオイルポンプモータ
ー１０へ電力を供給する。
【００３７】（４）ドライブ選択時のアクセルペダル大
踏み込みモード（低車速）；キースイッチ２０がON位置
にあってセレクトレバーがＤ位置にある時に、アクセル
ペダルが所定量以上（θ≧θ１）踏み込まれ、停車また
は低車速で走行している場合には、作動図１１に示すよ
うに、エンジン２へ燃料を供給して作動させ、クラッチ
３を半締結状態にするとともに、モーター４を作動さ
せ、エンジン２とモーター４の駆動力により車両を発進
および増速する。この時、アクセルペダル踏み込み量θ
と車速Ｖに応じてモーター４の出力トルクを調節する。
すなわち、踏み込み量θが大きいほど出力トルクを増加
させ、車速Ｖが高くなるほど出力トルクを低減する。
【００３８】なお、この操作モードでメインバッテリー
１５がＳＯＣ過少状態になった場合には、作動図８に示
すように、モーター４を非作動にし、エンジン２の駆動
力のみにより車両を発進および増速する。そして、モー
ター１による発電を行ってオイルポンプモーター１０と
メインバッテリー１５に電力を供給する。
【００３９】また、この操作モードでメインバッテリー
１５が不適温状態になった場合には、作動図９に示すよ
うに、モーター４を非作動とし、エンジン２の駆動力の
みにより車両を発進および増速する。そして、モーター
１による発電を行ってオイルポンプモーター１０へ電力
を供給する。
【００４０】（５）ドライブ選択時のアクセルペダル大
踏み込みモード（中高車速）；このドライブ選択時のア
クセルペダル大踏み込みモードにおいて、車速が中高速
になった場合には、作動図１１に示すように、エンジン
２へ燃料を供給して作動させるとともに、モーター４を
作動させ、クラッチ３を締結してエンジン２とモーター
４の駆動力により走行を継続する。この時、アクセルペ
ダル踏み込み量θと車速Ｖに応じてモーター４の出力ト
ルクを調節する。すなわち、踏み込み量θが大きいほど
出力トルクを増加させ、車速Ｖが高くなるほど出力トル
クを低減する。しかし、メインバッテリー１５がＳＯＣ
過少状態になった場合には、作動図８に示すように、モ
ーター４を非作動にし、エンジン２の駆動力のみにより
車両を走行する。そして、モーター１による発電を行っ
てオイルポンプモーター１０とメインバッテリー１５に
電力を供給する。また、メインバッテリー１５が不適温
状態になった場合には、作動図９に示すように、モータ
ー４を非作動とし、エンジン２の駆動力のみにより走行
する。そして、モーター１による発電を行ってオイルポ
ンプモーター１０へ電力を供給する。
【００４１】図１２はクラッチ締結判定マップ例を示す
図である。クラッチ３の締結は、アクセルペダルの踏み
込み量θと車速Ｖとに基づいて決定する。すなわち、ア
クセルペダル踏み込み量θと車速Ｖとの交点がハッチン
グ領域から空白領域に入ったら、クラッチ３を締結す
る。ただし、車速Ｖが所定値Ｖ３より低い低速状態で
は、エンジン２の回転数が低くなって燃費性能や排気浄
化性能が低下するので、要求駆動力に相当するアクセル
踏み込み量θが大きくてもモーター４のみの駆動力で走
行する。ここで、所定値Ｖ３には、例えばエンジン回転
数が２００〜３００［ｒｐｍ］の時の車速を設定する。
【００４２】図１３は無段変速機５の変速マップ例を示
す。この実施の形態では、クラッチ締結前のモーター走
行モードにおける変速比ｉoffと、クラッチ締結後のエ
ンジン走行モードにおける変速比ｉonが、
【数１】ｉoff＞ｉon となるように無段変速機５の変速比を制御する。ここ
で、変速比ｉは、無段変速機５の出力軸回転速度Ｎout
に対する入力軸回転速度Ｎinの比であり、
【数２】ｉ＝Ｎin／Ｎout である。なお、上記数式１の関係を車軸の回転速度Ｎ
v、モーター４の回転速度Ｎmおよびエンジン２の回転速
度Ｎeで表すと、クラッチ締結前の（Ｎm／Ｎv）off（＝
ｉoff）とクラッチ締結後の（Ｎe／Ｎv）on（＝ｉon）
が、
【数３】（Ｎm／Ｎv）off＞（Ｎe／Ｎv）on となる。
【００４３】図１４は、上述した方法により変速比を制
御した場合の車速Ｖに対するモーター４の回転速度Ｎm
を示す。クラッチ３が締結されるまでは高い変速比が設
定され、車速Ｖ４でクラッチ３が締結されてからは低い
変速比が設定される。したがって、車速Ｖ４までは車速
Ｖに対するモーター回転速度Ｎmの増加率が高く、車速
Ｖ４を越えてからは車速Ｖに対するモーター回転速度Ｎ
mの増加率が低くなる。なお、図１４ではクラッチ締結
時の車速Ｖ４の前後でモーター回転速度Ｎmの増加率が
急変するように描かれているが、実際には無段変速機５
の変速比を変えるには時間がかかるため、車速Ｖ４を越
えてからモーター回転速度Ｎmの増加率が滑らかに変化
する。また、クラッチ締結後のしばらくの間、エンジン
２の駆動力を大きく増大するために、クラッチ締結後も
無段変速機５の変速比をすぐにエンジン走行モードの変
速比ｉonに変えず、徐々に変える。
【００４４】次に、この実施の形態の変速比制御の効果
を説明する。 （１）クラッチ締結前のモーター走行モードにおける変
速比ｉoffを高くする効果；上述したように、発進と低
車速からの加速はモーター４の駆動力により行う。モー
ター４は無段変速機５の入力側に設置されているから、
モーター４による発進、加速時に変速比ｉoffを高くす
るほどモーター４のトルクＴeが増大され、小容量のモ
ーター４で大きな加速力を得ることができる。
【００４５】図１５は無段変速機出力軸に換算したモー
ター４のトルク（Ｔe＊ｉoff）を示す図であり、変速比
ｉoffが低い場合の出力トルク（破線）と変速比ｉoffが
高い場合の出力トルク（実線）を示す。クラッチ締結前
の変速比を高くすることによって、低速域では小容量の
モーターを用いても大きな駆動トルクが得られ、パワー
トレインの小型化とコストダウンを図ることができる。
【００４６】また、クラッチ締結前のモーター走行モー
ドにおける変速比ｉoffを高くすることによって、モー
ター４の常用回転速度域が高い速度域となり、効率の高
い領域でモーター４を運転することができ、燃料消費率
を改善できる。
【００４７】図１６は変速機の入力軸に連結したモータ
ーの運転効率を示し、図１７は変速機の出力軸に連結し
たモーターの運転効率を示す。これらの図において、図
中の数値は効率を示し、黒枠で囲む領域は１０−１５モ
ードにおける使用回転域を示す。変速機の出力軸に連結
した場合には、車両の最高車速に対応してモーターの最
高回転数が高くなるため、図１７に示すように、モータ
ーの効率の良い領域が高回転側に分布することになる。
このため、常用される低回転領域ではモーターの運転効
率が低下する。これに対し、変速機の入力軸に連結した
場合には、図１６に示すように、変速機により変速範囲
を拡大できる分だけモーターの最高回転速度を低くする
ことができるため、モーターの効率の良い領域を低回転
側に分布させることが可能で、常用される低回転域では
モーターの運転効率が向上する。さらに、通常運転時の
変速比を高くすれば常用運転域を比較的高い速度域とす
ることができ、モーター効率を最良点に近づけることが
でき、平均的に運転効率を向上させることができる。
【００４８】さらに、クラッチ締結前のモーター走行モ
ードにおける変速比ｉoffを高くすることによって、ク
ラッチ締結直後のエンジン出力を増大できる。クラッチ
締結直後の車速における変速比はモーター走行モードに
おける高い変速比に近く、エンジン出力が大きく増大さ
れて大きな加速力を発生させることができる。
【００４９】また、クラッチ締結時の変速比が高い変速
比になっているため、始動時に高回転でエンジン２をク
ランキングすることができ、吸気管の負圧が早く発達し
てクラッチ締結時のトルクショックを回避することがで
きる。さらに、吸気管の負圧の発達によって燃料の霧
化、気化が促進され、燃料壁流の発生などによる排気
（ＨＣ）の悪化を避けながらエンジン即発の条件を整え
ることができる。
【００５０】（２）クラッチ締結後のエンジン走行モー
ドにおける変速比ｉonを低くする効果；エンジン２を低
速且つ高負荷の状態で運転することができ、運転効率を
向上させることができる。また、エンジンと連れ回るモ
ーター４の最高回転数を低く抑えることができ、モータ
ー自体のコストを低く抑えることができる。
【００５１】また、エンジン走行モードにおける減速時
には、変速比ｉonが低いので負荷側から駆動されるエン
ジン２の回転速度Ｎeが低くなり、ポンピングロスが少
なくなってその分だけモーター４によるエネルギー回生
量が多くなり、燃料消費率を改善できる。
【００５２】なお、エンジン走行モードにおける変速比
ｉonを小さくしても、必要な時はモーター４により駆動
力のアシストが得られるので、運転性能を確保できる。
【００５３】図１８は一実施の形態の走行モード制御を
示すフローチャートである。このフローチャートによ
り、一実施の形態の動作を説明する。コントローラー１
６は所定時間ごとにこの制御プログラムを実行する。ス
テップ１において、クラッチ３が締結されているかどう
かを確認し、クラッチ解放時はステップ２〜５のモータ
ー走行モードにおける変速制御を実行し、クラッチ締結
時はステップ６〜９のエンジン走行モードにおける変速
制御を実行する。
【００５４】クラッチ解放時のモーター走行モードで
は、ステップ２でモーター走行時の変速マップに切り換
える。この変速マップには、図１３に示すHigh変速比側
の変速比が設定されている。ステップ３で車速Ｖとモー
ター４の回転速度Ｎmを検出し、続くステップ４で車速
Ｖとモーター回転速度Ｎmとに基づいて変速比が目標値
かどうかを確認する。変速比が目標値からずれている場
合はステップ５へ進み、変速比を調節する。
【００５５】一方、クラッチ締結時のエンジン走行モー
ドでは、ステップ６でエンジン走行時の変速マップに切
り換える。この変速マップには、図１３に示すLow変速
比側の変速比が設定されている。ステップ７で車速Ｖと
エンジン２の回転速度Ｎeを検出し、続くステップ８で
車速Ｖとエンジン回転速度Ｎeとに基づいて変速比が目
標値かどうかを確認する。変速比が目標値からずれてい
る場合はステップ９へ進み、変速比を調節する。
【００５６】変速比調節後のステップ１０において、車
速Ｖとアクセルペダルの踏み込み量θを検出する。ステ
ップ１１で、図１２に示すクラッチ締結判定マップに基
づいて走行モードの切り換えが必要か否かを判定する。
走行モードの切り換えが必要な場合は、ステップ１２で
クラッチ３の締結または解放を行う。
【００５７】なお、上述した一実施の形態ではクラッチ
解放時の無段変速機の変速比をクラッチ締結時の変速比
よりも高くする例を示したが、モーター出力がエンジン
出力よりも大きい時の無段変速機の変速比を、エンジン
出力がモーター出力よりも大きい時の変速比よりも高く
するようにしてもよい。また、モーターの駆動力により
走行するモードにおける変速比を、エンジンの駆動力に
より走行するモードにおける変速比よりも高くするよう
にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】 図１に続く、一実施の形態の構成を示す図で
ある。
【図３】 一実施の形態のパワートレインの配置例を示
す図である。
【図４】 一実施の形態のパワートレインの他の配置例
を示す図である。
【図５】 一実施の形態のパワートレインの他の配置例
を示す図である。
【図６】 エンジン（モーター）回転数に対するトルク
の関係を示す図である。
【図７】 前進走行モードのアクセルペダル踏み込み時
のパワートレイン構成機器の作動図である。
【図８】 前進走行モードのアクセルペダル踏み込み時
のパワートレイン構成機器の作動図である。
【図９】 前進走行モードのアクセルペダル踏み込み時
のパワートレイン構成機器の作動図である。
【図１０】 前進走行モードのアクセルペダル踏み込み
時のパワートレイン構成機器の作動図である。
【図１１】 前進走行モードのアクセルペダル踏み込み
時のパワートレイン構成機器の作動図である。
【図１２】 クラッチ締結判定マップ例を示す図であ
る。
【図１３】 無段変速機の変速マップ例を示す図であ
る。
【図１４】 一実施の形態により変速比を制御した場合
の車速Ｖに対するモーター４の回転速度Ｎmを示す図で
ある。
【図１５】 無段変速機出力軸に換算したモータートル
クを示す図である。
【図１６】 変速機の入力軸に連結したモーターの運転
効率を示す図である。
【図１７】 変速機の出力軸に連結したモーターの運転
効率を示す図である。
【図１８】 一実施の形態の走行モード制御を示すフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
１、４、１０ モーター ２ エンジン ３ クラッチ ５ 無段変速機 ６ 減速装置 ７ 差動装置 ８ 駆動輪 ９ 油圧装置 １１〜１３ インバーター １４ ＤＣリンク １５ メインバッテリー １６ コントローラー ２０ キースイッチ ２１ セレクトレバースイッチ ２２ アクセルセンサー ２３ ブレーキスイッチ ２４ 車速センサー ２５ バッテリー温度センサー ２６ バッテリーＳＯＣ検出装置 ２７ エンジン回転センサー ２８ スロットル開度センサー ２９ モーター４回転センサー ３０ 燃料噴射装置 ３１ 点火装置 ３２ バルブタイミング調節装置 ３３ 補助バッテリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｆ１６Ｈ 59:14 59:56 63:06 (72)発明者 松尾 勇也 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 クラッチの入力軸にエンジンを連結する
    とともに、前記クラッチの出力軸にモーターと無段変速
    機の入力軸を連結し、前記無段変速機の出力軸から駆動
    輪に動力を伝達するハイブリッド車両の推進機構に対し
    て、前記クラッチ解放時の前記無段変速機の変速比を前
    記クラッチ締結時の変速比よりも高くすることを特徴と
    するハイブリッド車両の駆動制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のハイブリッド車両の駆
    動制御装置において、 前記クラッチ締結後に前記無段変速機の変速比を徐々に
    低くすることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御
    装置。
  3. 【請求項３】 クラッチの入力軸にエンジンを連結する
    とともに、前記クラッチの出力軸にモーターと無段変速
    機の入力軸を連結し、前記無段変速機の出力軸から駆動
    輪に動力を伝達するハイブリッド車両の推進機構に対し
    て、前記モーター出力が前記エンジン出力よりも大きい
    時の前記無段変速機の変速比を、前記エンジン出力が前
    記モーター出力よりも大きい時の変速比よりも高くする
    ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のハイブリッド車両の駆
    動制御装置において、 前記エンジン出力が前記モーター出力よりも大きくなっ
    た後に、前記無段変速機の変速比を徐々に低くすること
    を特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
  5. 【請求項５】 クラッチの入力軸にエンジンを連結する
    とともに、前記クラッチの出力軸にモーターと無段変速
    機の入力軸を連結し、前記無段変速機の出力軸から駆動
    輪に動力を伝達するハイブリッド車両の推進機構に対し
    て、前記モーターの駆動力により走行するモードにおけ
    る変速比を、前記エンジンの駆動力により走行するモー
    ドにおける変速比よりも高くすることを特徴とするハイ
    ブリッド車両の駆動制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のハイブリッド車両の駆
    動制御装置において、 前記モーター走行モードから前記エンジン走行モードに
    切り換わった後に、前記無段変速機の変速比を徐々に低
    くすることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装
    置。
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