JP2001112117A

JP2001112117A - 車両の回生制動装置

Info

Publication number: JP2001112117A
Application number: JP28803399A
Authority: JP
Inventors: Hiroatsu Endo; 弘淳遠藤; Hidehiro Oba; 秀洋大庭; Kazumi Hoshiya; 一美星屋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2001-04-20
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: JP3826637B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンの再始動性の悪化を招くことなくエ
ンジンを切り離して効率良くバッテリを充電できるとと
もに、ベルト式無段変速機の変速時に必要油圧が過大に
なることを防止する。【解決手段】クラッチＣ１、Ｃ２を係合した直結モー
ドでの走行中にアクセルＯＦＦでモータジェネレータ１
６を回生制御する際に、エンジン水温が所定値以上など
所定のエンジン切離し条件を満足する場合にクラッチＣ
２を開放し、エンジン１４を動力伝達経路から切り離
す。また、ベルト式無段変速機１２の必要油圧を考慮
し、その必要油圧が過大にならないように設定されたマ
ップに従ってモータジェネレータ１６の回生制御時の運
転点（回転速度）を求め、その運転点で回転駆動される
ようにベルト式無段変速機１２を変速制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の運動エネル
ギーでジェネレータが回転駆動されることによりバッテ
リを充電するとともに車両に制動力を作用させる回生制
動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジ
ンと、(b) モータジェネレータと、(c) 前記エンジン、
前記電動モータ、および出力部材の間で動力を合成、分
配する歯車式の合成分配装置と、(d) それ等の回転要素
の内の所定のものを連結、遮断したりケースに連結した
りする摩擦係合式のクラッチやブレーキと、を有するハ
イブリッド駆動装置が知られている。特開平９−３７４
１１号公報に記載の装置はその一例であり、クラッチや
ブレーキの作動状態を切り換えることにより、車両の運
動エネルギーでモータジェネレータが回転駆動されるこ
とによりバッテリを充電するとともに車両に制動力を作
用させる回生制動モードが成立させられるようになって
いる。また、この回生制動モードとして、エンジンを切
り離してモータジェネレータのみで制動力を作用させる
場合と、エンジンを連れ回しすることによりエンジンブ
レーキを併用する場合との、２種類の場合について記載
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、かかる
従来の回生制動装置は、エンジンの切離し条件について
何ら記載されておらず、例えばエンジン水温や変速機の
油温が低い場合にエンジンを切り離して停止させると、
エンジンの再始動性の悪化により動力性能やエミッショ
ンが損なわれる可能性があった。

【０００４】また、ベルト式無段変速機を有する場合、
変速比によって必要油圧が異なり、例えば変速比が大き
い低車速で必要油圧が高い場合に、その低車速の状態で
ジェネレータが所定の運転点で回転駆動されるように大
きな変速速度で変速が行われると、変速のために必要な
変速油圧が過大になり、ポンプ負荷増加によって燃費が
悪化したり、油圧不足でベルト滑りが発生したりする可
能性があった。

【０００５】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、エンジンの再始動性
の悪化を招くことなくエンジンを切り離して効率良くバ
ッテリを充電できるようにするとともに、ベルト式無段
変速機を有する場合に変速に伴って必要油圧が過大にな
ることを防止することにある。

【０００６】

【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) 走行用の動力源として燃料の燃
焼で作動するエンジンを有するとともに、(b) 車両の運
動エネルギーでジェネレータが回転駆動される際に、そ
のジェネレータの回生制御によって車両に回生制動力を
作用させるとともにバッテリを充電する、車両の回生制
動装置において、(c) 前記回生制御時に車両の状態が所
定のエンジン切離し条件を満足するか否かを判断し、そ
のエンジン切離し条件を満足する場合には前記エンジン
を動力伝達経路から切り離すエンジン切離し手段を有す
る、ことを特徴とする。

【０００７】第２発明は、第１発明の車両の回生制動装
置において、(a) 前記ジェネレータは変速機を介して車
輪に接続されており、(b) 前記エンジン切離し手段によ
り前記エンジンが切り離されたか否かによって、前記回
生制御時における前記ジェネレータの運転点を別々に設
定する運転点設定手段と、(c) その運転点で前記ジェネ
レータが回転駆動されるように前記変速機を変速制御す
る変速制御手段と、を有することを特徴とする。

【０００８】第３発明は、第２発明の車両の回生制動装
置において、(a) 前記変速機は油圧式無段変速機で、
(b) 前記運転点設定手段は、前記油圧式無段変速機の必
要油圧を考慮して前記ジェネレータの運転点を設定する
ようになっている、ことを特徴とする。

【０００９】第４発明は、車両の運動エネルギーにより
油圧式無段変速機を介してジェネレータが回転駆動され
る際に、そのジェネレータの回生制御によって車両に回
生制動力を作用させるとともにバッテリを充電する車両
の回生制動装置おいて、(a)前記回生制御時に、前記油
圧式無段変速機の必要油圧を考慮して前記ジェネレータ
の運転点を設定する運転点設定手段と、(b) その運転点
で前記ジェネレータが回転駆動されるように前記油圧式
無段変速機を変速制御する変速制御手段と、を有するこ
とを特徴とする。

【００１０】

【発明の効果】第１発明の車両の回生制動装置において
は、回生制御時に車両の状態が所定のエンジン切離し条
件を満足するか否かを判断し、そのエンジン切離し条件
を満足する場合にエンジンを動力伝達経路から切り離す
ようになっているため、例えばエンジンの再始動性が悪
化する場合にはエンジンの切離しが行われないようにエ
ンジン切離し条件を設定することにより、エンジン再始
動性の悪化による動力性能やエミッションの低下を回避
しつつエンジンを切り離して効率良くバッテリを充電す
ることが可能で、エンジンの再始動性と回生効率の両立
を図ることができる。

【００１１】第２発明では、エンジン切離し手段により
エンジンが切り離されたか否かによってジェネレータの
運転点が別々に設定され、その運転点でジェネレータが
回転駆動されるように変速機が変速制御されるため、エ
ンジンの有無に応じて適切な充電制御を行うことができ
る。例えばエンジン切離し時にはジェネレータの運転点
を高回転側に設定することにより、エンジンのイナーシ
ャによる変速時の油圧増加等を回避しつつ、ジェネレー
タを高効率の高回転側で回転駆動してバッテリを効率良
く充電することができる。

【００１２】第３発明では、油圧式無段変速機の必要油
圧を考慮してジェネレータの運転点が設定されるため、
ジェネレータを運転点で回転駆動するための変速時に、
必要油圧が過大になってポンプ負荷増加により燃費が悪
化したり、油圧不足になったりすることを防止できる。
例えば変速比が大きい程必要油圧が増加する場合には、
必要油圧が小さい変速比が小さな高車速側では比較的変
速速度が大きくても差し支えないことから、ジェネレー
タの効率に応じて運転点を任意に設定することが可能
で、効率良く充電を行うことができる一方、必要油圧が
大きい変速比が大きな低車速側では変速速度が小さくな
るように運転点を設定することにより、必要油圧が過大
になることを回避できる。第４発明についても、同様で
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】第１発明のエンジン切離し条件
は、例えばエンジン水温が所定値以上であること、変速
機の油温が所定値以上であることなど、エンジンを停止
してもエンジンの再始動性が損なわれることがないよう
に予め定められるが、他の車両状態を用いてエンジン切
離し条件を設定することもできる。

【００１４】第２発明の変速機としては、第３発明、第
４発明のようにベルト式やトロイダル型等の油圧式無段
変速機が好適に用いられるが、遊星歯車装置等を用いた
有段の変速機を用いることも可能である。

【００１５】ジェネレータとしては、電動モータおよび
ジェネレータの両方の機能が得られるモータジェネレー
タが好適に用いられるが、電動モータの機能がないもの
でも良い。ジェネレータとは別に電動モータやモータジ
ェネレータが設けられても良い。

【００１６】第３発明、第４発明の運転点設定手段は、
例えばモータジェネレータの最適効率ライン上で運転点
を設定するように構成され、その最適効率ライン上にお
いても一般に高回転側程効率が良いため、油圧式無段変
速機の必要油圧が許容範囲を越えない範囲でできるだけ
高回転側に運転点を設定するように構成される。

【００１７】一方、油圧シリンダによって変速比γ（＝
入力軸回転速度／出力軸回転速度）やベルト張力が制御
されるベルト式無段変速機は、変速比γによって必要油
圧が異なるとともに、ジェネレータの運転点（ジェネレ
ータの回転速度で変速機の入力軸回転速度に対応））に
応じて定まる目標変速比γ^*と現在の変速比γとの差が
大きい程、また車速が小さい程変速速度が大きく、変速
のために必要な変速油圧が大きくなる。したがって、元
々の必要油圧が小さい変速比γが小さな高車速側では、
大きな変速速度で変速比γを大きく変化させることが可
能で、ジェネレータの運転点を高効率の高回転に設定し
て変速比γを増大側へ大きくダウンシフトさせることが
できる一方、必要油圧が大きい変速比γが大きな低車速
側では、変速比γの変化幅、言い換えれば変速速度が小
さくなるようにジェネレータの運転点を比較的低回転に
設定し、変速（ダウンシフト）に伴う必要油圧の増加を
小さくすることが望ましい。すなわち、前記運転点設定
手段は、無段変速機の必要油圧が過大にならないよう
に、例えば低車速側程ジェネレータの運転点（回転速
度）が低回転になるように予め定められた演算式やマッ
プなどの設定データに従って、車速に応じて運転点を設
定するように構成することができる。運転点設定手段
は、油圧式無段変速機の油圧特性などに応じて適宜定め
られる。

【００１８】本発明は、燃料の燃焼で動力を発生するエ
ンジンおよびモータジェネレータを走行用の動力源とし
て備えているシリーズ型、パラレル型等の種々のハイブ
リッド型の車両に好適に適用される。例えば、(a) 燃料
の燃焼で動力を発生するエンジンと、(b) モータジェネ
レータと、(c) 第１回転要素に前記エンジンが連結され
るとともに第２回転要素に前記モータジェネレータが連
結された遊星歯車装置等の歯車式の合成分配装置と、
(d) その合成分配装置から出力された動力を変速して駆
動輪側へ伝達する変速機と、(e) 前記エンジンを動力伝
達経路から切り離す摩擦係合装置と、を有するハイブリ
ッド型の車両にも適用され得る。なお、第１発明〜第３
発明は、少なくともエンジンを走行用の動力源として備
えておれば良く、第４発明は、エンジンを備えていない
電気自動車などでも良い。

【００１９】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ
詳細に説明する。図１は、本発明が適用されたハイブリ
ッド駆動装置１０を説明する概略構成図で、図２は変速
機１２を含む骨子図であり、このハイブリッド駆動装置
１０は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン１４、電
動モータおよびジェネレータとして用いられるモータジ
ェネレータ１６、およびダブルピニオン型の遊星歯車装
置１８を備えて構成されている。遊星歯車装置１８のサ
ンギヤ１８ｓにはエンジン１４が連結され、キャリア１
８ｃにはモータジェネレータ１６が連結され、リングギ
ヤ１８ｒは第１ブレーキＢ１を介してケース２０に連結
されるようになっている。また、キャリア１８ｃは第１
クラッチＣ１を介して変速機１２の入力軸２２に連結さ
れ、リングギヤ１８ｒは第２クラッチＣ２を介して入力
軸２２に連結されるようになっている。遊星歯車装置１
８は合成分配装置で、サンギヤ１８ｓは第１回転要素
で、キャリア１８ｃは第２回転要素で、リングギヤ１８
ｒは第３回転要素に相当する。また、変速機１２の入力
軸２２は出力部材に相当する。

【００２０】上記クラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレー
キＢ１は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合
させられる湿式多板式の油圧式摩擦係合装置で、油圧制
御回路２４から供給される作動油によって摩擦係合させ
られるようになっている。図３は、油圧制御回路２４の
要部を示す図で、電動ポンプを含む電動式油圧発生装置
２６で発生させられた元圧ＰＣが、マニュアルバルブ２
８を介してシフトレバー３０（図１参照）の操作レンジ
に応じて各クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１へ供給さ
れるようになっている。シフトレバー３０は、運転者に
よって操作されるシフト操作部材で、本実施例では
「Ｂ」、「Ｄ」、「Ｎ」、「Ｒ」、「Ｐ」の５つのレン
ジに選択操作されるようになっており、マニュアルバル
ブ２８はケーブルやリンク等を介してシフトレバー３０
に連結され、そのシフトレバー３０の操作に従って機械
的に切り換えられるようになっている。

【００２１】「Ｂ」レンジは、前進走行時に変速機１２
のダウンシフトなどにより比較的大きな動力源ブレーキ
が発生させられる操作レンジで、「Ｄ」レンジは前進走
行する操作レンジであり、これ等の操作レンジでは出力
ポート２８ａからクラッチＣ１およびＣ２へ元圧ＰＣが
供給される。第１クラッチＣ１へは、シャトル弁３１を
介して元圧ＰＣが供給されるようになっている。「Ｎ」
レンジは動力源からの動力伝達を遮断する操作レンジ
で、「Ｒ」レンジは後進走行する操作レンジで、「Ｐ」
レンジは動力源からの動力伝達を遮断するとともに図示
しないパーキングロック装置により機械的に駆動輪の回
転を阻止する操作レンジであり、これ等の操作レンジで
は出力ポート２８ｂから第１ブレーキＢ１へ元圧ＰＣが
供給される。出力ポート２８ｂから出力された元圧ＰＣ
は戻しポート２８ｃへも入力され、上記「Ｒ」レンジで
は、その戻しポート２８ｃから出力ポート２８ｄを経て
シャトル弁３１から第１クラッチＣ１へ元圧ＰＣが供給
されるようになっている。

【００２２】クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１
には、それぞれコントロール弁３２、３４、３６が設け
られ、それ等の油圧Ｐ_C1、Ｐ_C2、Ｐ_B1が制御されるよう
になっている。クラッチＣ１の油圧Ｐ_C1についてはＯＮ
−ＯＦＦ弁３８によって調圧され、クラッチＣ２および
ブレーキＢ１の油圧Ｐ_C2、Ｐ_B1についてはリニアソレノ
イド弁４０によって調圧されるようになっている。

【００２３】そして、上記クラッチＣ１、Ｃ２、および
ブレーキＢ１の作動状態に応じて、図４に示す各走行モ
ードが成立させられる。すなわち、「Ｂ」レンジまたは
「Ｄ」レンジでは、「ＥＴＣモード」、「直結モー
ド」、「モータ走行モード（前進）」の何れかが成立さ
せられ、「ＥＴＣモード」では、第２クラッチＣ２を係
合するとともに第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ
１を開放した状態で、エンジン１４およびモータジェネ
レータ１６を共に作動させて車両を前進走行させる。
「直結モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を係合すると
ともに第１ブレーキＢ１を開放した状態で、エンジン１
４を作動させて車両を前進走行させる。また、「モータ
走行モード（前進）」では、第１クラッチＣ１を係合す
るとともに第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を
開放した状態で、モータジェネレータ１６を作動させて
車両を前進走行させる。「ＥＴＣモード」は電気トルコ
ンモードでエンジン・モータ走行モードに相当し、「直
結モード」はエンジン直結モードに相当する。

【００２４】図５は、上記前進モードにおける遊星歯車
装置１８の作動状態を示す共線図で、「Ｓ」はサンギヤ
１８ｓ、「Ｒ」はリングギヤ１８ｒ、「Ｃ」はキャリア
１８ｃを表しているとともに、それ等の間隔はギヤ比ρ
（＝サンギヤ１８ｓの歯数／リングギヤ１８ｒの歯数）
によって定まる。具体的には、「Ｓ」と「Ｃ」の間隔を
１とすると、「Ｒ」と「Ｃ」の間隔がρになり、本実施
例ではρが０．６程度である。また、(a) のＥＴＣモー
ドにおけるトルク比は、エンジントルクＴｅ：ＣＶＴ入
力軸トルクＴin：モータトルクＴｍ＝ρ：１：１−ρで
あり、モータトルクＴｍはエンジントルクＴｅより小さ
くて済むとともに、定常状態ではそれ等のモータトルク
ＴｍおよびエンジントルクＴｅを加算したトルクがＣＶ
Ｔ入力軸トルクＴinになる。ＣＶＴは無段変速機の意味
であり、本実施例では変速機１２としてベルト式無段変
速機が設けられている。

【００２５】図４に戻って、「Ｎ」レンジまたは「Ｐ」
レンジでは、「ニュートラル」または「充電・Ｅｎｇ始
動モード」の何れかが成立させられ、「ニュートラル」
ではクラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレーキＢ１の何れ
も開放する。「充電・Ｅｎｇ始動モード」では、クラッ
チＣ１、Ｃ２を開放するとともに第１ブレーキＢ１を係
合し、モータジェネレータ１６を逆回転させてエンジン
１４を始動したり、エンジン１４により遊星歯車装置１
８を介してモータジェネレータ１６を回転駆動するとと
もにモータジェネレータ１６を回生制御して発電し、バ
ッテリ４２（図１参照）を充電したりする。

【００２６】「Ｒ」レンジでは、「モータ走行モード
（後進）」または「フリクション走行モード」が成立さ
せられ、「モータ走行モード（後進）」では、第１クラ
ッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２および第
１ブレーキＢ１を開放した状態で、モータジェネレータ
１６を逆回転方向へ作動させて車両を後進走行させる。
「フリクション走行モード」では、第１クラッチＣ１を
係合するとともに第２クラッチＣ２を開放した状態で、
モータジェネレータ１６を逆回転方向へ作動させて車両
を後進走行させる一方、エンジン１４を作動させるとと
もにリングギヤ１８ｒが正方向へ回転させられる状態で
第１ブレーキＢ１をスリップ係合させることにより、キ
ャリア１８ｃ更には入力軸２２に後進方向のアシスト力
を作用させるものである。

【００２７】前記変速機１２はベルト式無段変速機で、
その出力軸４４からカウンタ歯車４６を経て差動装置４
８のリングギヤ５０に動力が伝達され、その差動装置４
８により左右の駆動輪５２に動力が分配される。

【００２８】本実施例のハイブリッド駆動装置１０は、
図１に示すＨＶＥＣＵ６０によって制御されるようにな
っている。ＨＶＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ
等を備えていて、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲ
ＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実
行することにより、電子スロットルＥＣＵ６２、エンジ
ンＥＣＵ６４、Ｍ／ＧＥＣＵ６６、Ｔ／ＭＥＣＵ６８、
前記油圧制御回路２４のＯＮ−ＯＦＦ弁３８、リニアソ
レノイド弁４０、エンジン１４のスタータ７０などを制
御する。電子スロットルＥＣＵ６２はエンジン１４の電
子スロットル弁７２を開閉制御するもので、エンジンＥ
ＣＵ６４はエンジン１４の燃料噴射量や可変バルブタイ
ミング機構、点火時期などによりエンジン出力を制御す
るもので、Ｍ／ＧＥＣＵ６６はインバータ７４を介して
モータジェネレータ１６の力行トルクや回生制動トルク
等を制御するもので、Ｔ／ＭＥＣＵ６８は変速機１２の
変速比γ（＝入力軸回転速度Ｎin／出力軸回転速度Ｎou
t ）やベルト張力などを制御するものである。前記油圧
制御回路２４は、変速機１２の変速比γやベルト張力を
制御するための回路を備えており、前記電動式油圧発生
装置２６によって必要な油圧が発生させられるようにな
っている。スタータ７０は電動モータで、モータ軸に設
けられたピニオンをエンジン１４のフライホイール等に
設けられたリングギヤに噛み合わせてエンジン１４をク
ランキングするものである。

【００２９】上記ＨＶＥＣＵ６０には、アクセル操作量
センサ７６からアクセル操作部材としてのアクセルペダ
ル７８の操作量θacを表す信号やアクセルＯＦＦ時にＯ
Ｎとなるアイドル接点信号が供給されるとともに、シフ
トポジションセンサ８０からシフトレバー３０の操作レ
ンジ（シフトポジション）を表す信号が供給される。ブ
レーキＥＣＵ９０からは、ブレーキペダルが踏込み操作
されているか否かを表すブレーキＯＮ、ＯＦＦ信号や、
ブレーキ力を表すブレーキ油圧或いはペダル踏力などが
供給されるようになっている。また、エンジン回転速度
センサ８２、モータ回転速度センサ８４、入力軸回転速
度センサ８６、出力軸回転速度センサ８８から、それぞ
れエンジン回転速度（回転数）Ｎｅ、モータ回転速度
（回転数）Ｎｍ、入力軸回転速度（入力軸２２の回転速
度）Ｎin、出力軸回転速度（出力軸４４の回転速度）Ｎ
out を表す信号がそれぞれ供給される。出力軸回転速度
Ｎout は車速Ｖに対応する。この他、バッテリ４２の蓄
電量ＳＯＣなど、運転状態を表す種々の信号が供給され
るようになっている。蓄電量ＳＯＣは単にバッテリ電圧
であっても良いが、充放電量を逐次積算して求めるよう
にしても良い。

【００３０】そして、かかるＨＶＥＣＵ６０は、基本的
に図６に示す各機能を備えていて、前記図４の走行モー
ドを実施するようになっている。図６のＥＴＣモード制
御手段１００は「ＥＴＣモード」を実施するもので、直
結モード制御手段１０２は「直結モード」を実施するも
ので、モータ前進手段１０４は「モータ走行モード（前
進）」を実施するもので、充電制御手段１０６は「充電
・Ｅｎｇ始動モード」を実施するもので、モータ後進手
段１０８は「モータ走行モード（後進）」を実施するも
ので、エンジンアシスト後進手段１１０は「フリクショ
ン走行モード」を実施するものであり、ＥＴＣモード制
御手段１００および直結モード制御手段１０２はエンジ
ン前進手段１１２を構成している。また、モード判定手
段１１４は、アクセル操作量θacや車速Ｖ（出力軸回転
速度Ｎout ）、蓄電量ＳＯＣ、シフトレバー３０のシフ
トポジション等に基づいて走行モードを判定し、その判
定した走行モードで運転が行われるように上記各手段を
切り換える。

【００３１】上記直結モード制御手段１０２による「直
結モード」では、シフトレバー３０が「Ｂ」レンジへ操
作されている場合であって所定車速以上の走行中にアク
セル操作が解除（アクセルＯＦＦ）されたりブレーキペ
ダルが踏込み操作（ＯＮ操作）されたりした時に、車両
の運動エネルギーで回転駆動されるモータジェネレータ
１６を回生制御することにより、車両に回生制動力を作
用させるとともにバッテリ４２を充電するようになって
いる。すなわち、本実施例では直結モード制御手段１０
２を中心として回生制動装置が構成されている。なお、
シフトレバー３０が「Ｄ」レンジの場合にも、必要に応
じて同様の回生制御が行われる。

【００３２】図７は、アイドル接点信号がＯＮになった
り、ブレーキペダルがＯＮ操作されたりした場合に、上
記直結モード制御手段１０２によって実行される回生制
御の作動を説明するフローチャートで、所定のサイクル
タイムで繰り返し実行される。なお、この回生制御時に
は、エンジン１４に対する燃料噴射が停止される。

【００３３】図７のステップＳ１では、モータジェネレ
ータ１６のみによる走行が可能か否か、言い換えればエ
ンジン１４を切り離して回転停止させても良いエンジン
切離し条件を満足するか否かを判断する。エンジン切離
し条件は、例えばエンジン１４の冷却水温が所定値以上
であること、変速機１２の油温が所定値以上であること
など、エンジン１４を停止してもエンジン１４の再始動
性が損なわれることがないように予め定められている。
エンジン１４の冷却水温や変速機１２の油温は、それぞ
れ温度センサにより検出され、エンジンＥＣＵ６４、Ｔ
／ＭＥＣＵ６８を介してＨＶＥＣＵ６０に供給されるよ
うになっている。

【００３４】そして、エンジン切離し条件を満足する場
合は、ステップＳ３で前記リニアソレノイド弁４０によ
り第２クラッチＣ２を開放することにより、エンジン１
４を動力伝達経路から切り離す。これにより、エンジン
１４はポンプ作用や摩擦などの自身の回転抵抗によって
回転が停止する。また、ステップＳ４では、回生要求ト
ルクＴrqに応じてモータジェネレータ１６の運転点（目
標回転速度Ｎｍ^*）を求め、その運転点でモータジェネ
レータ１６が回転駆動されるようにベルト式無段変速機
１２の変速制御を行う。エンジン１４の切離しを行わ
ず、そのままエンジン１４を連れ回ししながら回生制御
を行うステップＳ２でも、同様に回生要求トルクＴrqに
応じてモータジェネレータ１６の運転点（目標回転速度
Ｎｍ^*）を求め、その運転点でモータジェネレータ１６
が回転駆動されるようにベルト式無段変速機１２の変速
制御を行う。

【００３５】図８は、上記ステップＳ２、Ｓ４の制御内
容を具体的に説明するフローチャートで、ステップＲ１
では、車速Ｖに応じて回生要求トルクＴrqを算出する。
運転者の回生要求トルクＴrqは、一般に車速Ｖが高い程
大きく、例えば図９に示すように予め定められたデータ
マップから求められる。図９は、アクセルＯＦＦ且つブ
レーキＯＦＦの場合のもので、ベルト式無段変速機１２
の出力軸４４側で見たトルクであり、ここから変速比γ
を考慮して入力軸２２側（モータジェネレータ１６側）
に変換して回生制御を行う。この際、ベルト式無段変速
機１２の効率マップを用いて効率変換することにより、
より高い精度で減速度の制御を行うこともできる。

【００３６】ステップＲ２では、上記回生要求トルクＴ
rqからモータジェネレータ１６の運転点、すなわち目標
回転速度Ｎｍ^*を算出する。この運転点の算出は、例え
ば図１０に示すように予め定められたデータマップを用
いて行われ、実線で示すエンジン１４を切り離した場合
（ステップＳ４）と、一点鎖線で示すエンジン１４を連
れ回しする場合（ステップＳ２）とで別々に設定されて
いる。エンジン１４を切り離した場合は、エンジン１４
のイナーシャトルクが無くなるため、ベルト式無段変速
機１２の変速比γが大きくなるようにダウンシフトさせ
て入力軸回転速度Ｎinを増大させる際に必要な変速油圧
が低くなり、それだけ運転点を高い値に設定できるので
ある。

【００３７】上記運転点の設定に際しては、基本的には
図１１に示すモータジェネレータ１６の効率マップに基
づいて、最適効率ラインＬ１上で運転するように定めら
れ、その最適効率ラインＬ１上においても高回転側程効
率が良いため、ベルト式無段変速機１２の必要油圧が許
容範囲を越えない範囲で、できるだけ高回転側に運転点
を設定することが望ましい。

【００３８】一方、本実施例のベルト式無段変速機１２
は、油圧シリンダによって変速比γやベルト張力が制御
されるもので、従動側油圧シリンダの油圧によってベル
ト張力を制御するバンドーネ型のものであり、その必要
油圧は、図１２に示すように変速比γが大きい程大きく
なり、変速比γが大きい低車速程必要油圧が大きい。ま
た、モータジェネレータ１６の運転点すなわち入力軸回
転速度Ｎinに応じて定まる目標変速比γ^*と現在の変速
比γとの差が大きい程変速速度が大きくなり、変速のた
めの必要油圧が大きくなる。したがって、元々の必要油
圧が小さい変速比γが小さな高車速側では、大きな変速
速度で変速比γを大きく変化させることが可能で、モー
タジェネレータ１６の運転点を高効率の高回転に設定し
て変速比γを増大側へ大きく変化させることができる一
方、必要油圧が大きい変速比γが大きな低車速側では、
変速比γの変化幅すなわち変速速度が小さくなるように
モータジェネレータ１６の運転点を比較的低回転に設定
し、変速に伴う必要油圧の増加を小さくする必要があ
る。

【００３９】前記図１０のマップは、このような観点か
ら、ベルト式無段変速機１６の必要油圧が過大にならな
いように設定されたもので、回生要求トルクＴrqが小さ
い低車速側程モータジェネレータ１６の運転点が低回転
になるように定められている。また、この図１０のマッ
プは、ブレーキペダルの踏込み操作の有無に拘らず同じ
で、同じ運転点（目標回転速度Ｎｍ^*）が維持され、モ
ータジェネレータ１６の回生トルクのみがブレーキ力の
増減に応じて増減させられる。

【００４０】図８に戻って、ステップＲ３ではモータジ
ェネレータ１６が運転点（目標回転速度Ｎｍ^*）で回転
駆動されるように、ベルト式無段変速機１２の目標変速
比γ ^*を算出する。具体的には、目標回転速度Ｎｍ^*を
実際の出力軸回転速度Ｎoutで割り算することによって
求められる。そして、ステップＲ４では、ベルト式無段
変速機１２の変速比γが目標変速比γ^*になるように変
速する変速指令がＴ／ＭＥＣＵ６８へ出力され、それに
従って変速制御が行われる。

【００４１】図１３の実線は、図８のフローチャートに
従ってモータジェネレータ１６の運転点が求められ、ベ
ルト式無段変速機１２の変速制御が行われた場合のベル
ト式無段変速機１２の変速速度、および回転速度Ｎin
（＝モータ回転速度Ｎｍ）、Ｎout の変化を示すタイム
チャートの一例である。図１３の一点鎖線は従来例で、
車速Ｖの低下（出力軸回転速度Ｎout の低下）に伴って
変速速度が増加しており、元々必要油圧が大きい変速比
γが大きな低車速で、変速のために更に大きな油圧が必
要になり、ポンプ負荷が許容範囲を超えたりベルト滑り
が生じたりする可能性がある。

【００４２】図７に戻って、ステップＳ５では、ベルト
式無段変速機１２に必要な油圧を発生する前記電動式油
圧発生装置２６の許容最大発生油圧、およびベルト式無
段変速機１２の実変速速度を算出する。許容最大発生油
圧は、例えば図１４に示すようにオイルポンプモータの
トルク特性や、オイルポンプの容積効率およびフリクシ
ョン（油温の関数）から算出され、具体的には、個々の
単体性能（実機データ）をもとに、マップを持って制御
する。また、ステップＳ６では、それ等の許容最大発生
油圧および実変速速度に基づいて、ベルト式無段変速機
１２のベルト滑りを回避しつつ回生制御を行うことがで
きるモータジェネレータ１６の回生トルク制限値（最大
値）Ｔrgを算出する。そして、ステップＳ７では、回生
要求トルクＴrqと回生トルク制限値Ｔrgとを比較し、Ｔ
rq＞Ｔrgの場合はステップＳ８で、回生トルク制限値Ｔ
rgでモータジェネレータ１６の回生制御を実行し、Ｔrq
≦Ｔrgの場合はステップＳ９で、回生要求トルクＴrqで
モータジェネレータ１６の回生制御を実行する。これに
より、ベルト式無段変速機１２のベルトの滑りを確実に
防止しつつ、モータジェネレータ１６の回生制御が行わ
れる。

【００４３】ここで、本実施例ではエンジン１４の再始
動性が損なわれることがないように予め定められたエン
ジン切離し条件を満足するか否かを判断し、エンジン切
離し条件を満足する場合に第２クラッチＣ２を開放し
て、エンジン１４を動力伝達経路から切り離すようにな
っているため、エンジン１４の再始動性の悪化による動
力性能やエミッションの低下を回避しつつエンジン１４
を切り離して効率良くバッテリ４２を充電することが可
能で、エンジン１４の再始動性と回生効率の両立を図る
ことができる。

【００４４】また、モータジェネレータ１６の回生制御
時の運転点が、図１０に示すように予め設定された２種
類のマップを用いてエンジン１４が切り離されたか否か
によって別々に求められ、その運転点でモータジェネレ
ータ１６が回転駆動されるようにベルト式無段変速機１
２が変速制御されるため、エンジン１４の有無に応じて
適切な充電制御を行うことができる。すなわち、エンジ
ン切離し時にはモータジェネレータ１６の運転点が高回
転側に設定され、エンジン１４のイナーシャによる変速
時の油圧増加等を回避しつつ、モータジェネレータ１６
を高効率の高回転側で回転駆動してバッテリ４２を効率
良く充電することができる。

【００４５】また、上記図１０の運転点を求めるマップ
は、ベルト式無段変速機１２の必要油圧を考慮し、その
必要油圧が過大にならないように設定されているため、
モータジェネレータ１６を運転点で回転駆動するための
変速時に、必要油圧が過大になってポンプ負荷増加によ
り燃費が悪化したり、油圧不足になってベルト滑りを生
じたりすることが防止される。また、必要油圧が小さい
変速比γが小さな高車速側、すなわち回生要求トルクＴ
rqが大きい側では、モータジェネレータ１６の運転点が
高回転側に設定され、その高回転で回転駆動されるよう
にベルト式無段変速機１２が変速制御されるため、効率
良くバッテリ４２の充電を行うことができる。

【００４６】また、図１０の運転点を求めるマップは、
ブレーキペダルの踏込み操作の有無に拘らず同じで、同
じ運転点（目標回転速度Ｎｍ^*）が維持され、モータジ
ェネレータ１６の回生トルクがブレーキ力の増減に応じ
て増減されるだけであるため、ブレーキペダルの踏込み
変化に伴う目標回転速度Ｎｍ^*の変化、更にはベルト式
無段変速機１２の変速が防止され、制動力が安定する。

【００４７】直結モード制御手段１０２によって行われ
る一連の信号処理のうち、図７のステップＳ１およびＳ
３を実行する部分は、前記第２クラッチＣ２、リニアソ
レノイド弁４０と共にエンジン切離し手段を構成してお
り、ステップＳ２およびＳ４の実行内容のうち図８のス
テップＲ１およびＲ２を実行する部分は運転点設定手段
として機能しており、ステップＲ３およびＲ４を実行す
る部分はＴ／ＭＥＣＵ６８と共に変速制御手段を構成し
ている。

【００４８】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これはあくまでも本発明の一実施形態
であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、
改良を加えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたハイブリッド駆動装置を説
明する概略構成図である。

【図２】図１のハイブリッド駆動装置の動力伝達系を示
す骨子図である。

【図３】図１の油圧制御回路の一部を示す回路図であ
る。

【図４】図１のハイブリッド駆動装置において成立させ
られる幾つかの走行モードと、クラッチおよびブレーキ
の作動状態との関係を説明する図である。

【図５】図４のＥＴＣモード、直結モード、およびモー
タ走行モード（前進）における遊星歯車装置の各回転要
素の回転速度の関係を示す共線図である。

【図６】図１のＨＶＥＣＵが備えている幾つかの機能を
示すブロック線図である。

【図７】直結モードでモータジェネレータが回生制御さ
れる際の作動を説明するフローチャートである。

【図８】図７におけるステップＳ２、Ｓ４の具体的内容
を説明するフローチャートである。

【図９】図８のステップＲ１で回生要求トルクＴrqを求
める際に用いられるデータマップの一例を説明する図で
ある。

【図１０】図８のステップＲ２でモータジェネレータの
運転点を求める際に用いられるデータマップの一例を説
明する図である。

【図１１】モータジェネレータの最適効率ラインの一例
を説明する図である。

【図１２】ベルト式無段変速機の変速比と必要油圧との
相関関係の一例を説明する図である。

【図１３】図７のフローチャートに従って回生制御が行
われた場合の各部の作動状態の変化を示すタイムチャー
トの一例である。

【図１４】図７のステップＳ５における許容最大発生油
圧の求め方を説明する図である。

【符号の説明】

１０：ハイブリッド駆動装置１２：ベルト式無段変
速機１４：エンジン１６：モータジェネレータ
（ジェネレータ）４０：リニアソレノイド弁（エン
ジン切離し手段）４２：バッテリ６０：ＨＶＥ
ＣＵ６８：Ｔ／ＭＥＣＵ（変速制御手段）１０
２：直結モード制御手段（回生制動装置）Ｃ２：第
２クラッチ（エンジン切離し手段）ステップＳ１、Ｓ３：エンジン切離し手段ステップＲ１、Ｒ２：運転点設定手段ステップＲ３、Ｒ４：変速制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｈ 9/00 Ｆ１６Ｈ 9/00 Ｅ 61/02 61/02 // Ｂ６０Ｋ 6/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ (72)発明者星屋一美愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3D041 AA28 AB01 AC07 AC20 AD00 AD02 AD14 AD18 AD30 AD37 AD41 AD51 AE00 AE14 AE31 3G093 AA06 AA07 AA16 BA00 CB07 DA01 DA05 DA06 DB00 DB01 DB05 DB09 DB10 DB11 DB15 EB02 EB03 EB09 EC04 FA10 FA11 5H115 PA12 PG04 PI16 PU01 PU25 PU29 QE10 QE13 QI04 QN03 QN06 RB08 RE01 RE05 SE04 SE05 SE08 SJ12 TB01 TE02 TE08 TI01 TO21 TO23 TO30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行用の動力源として燃料の燃焼で作動
するエンジンを有するとともに、車両の運動エネルギー
でジェネレータが回転駆動される際に、該ジェネレータ
の回生制御によって車両に回生制動力を作用させるとと
もにバッテリを充電する、車両の回生制動装置におい
て、前記回生制御時に車両の状態が所定のエンジン切離し条
件を満足するか否かを判断し、該エンジン切離し条件を
満足する場合には前記エンジンを動力伝達経路から切り
離すエンジン切離し手段を有する、ことを特徴とする車両の回生制動装置。
【請求項２】前記ジェネレータは変速機を介して車輪
に接続されており、前記エンジン切離し手段により前記エンジンが切り離さ
れたか否かによって、前記回生制御時における前記ジェ
ネレータの運転点を別々に設定する運転点設定手段と、該運転点で前記ジェネレータが回転駆動されるように前
記変速機を変速制御する変速制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の車両の回生
制動装置。
【請求項３】前記変速機は油圧式無段変速機で、前記運転点設定手段は、前記油圧式無段変速機の必要油
圧を考慮して前記ジェネレータの運転点を設定するよう
になっている、ことを特徴とする請求項２に記載の車両の回生制動装
置。
【請求項４】車両の運動エネルギーにより油圧式無段
変速機を介してジェネレータが回転駆動される際に、該
ジェネレータの回生制御によって車両に回生制動力を作
用させるとともにバッテリを充電する車両の回生制動装
置おいて、前記回生制御時に、前記油圧式無段変速機の必要油圧を
考慮して前記ジェネレータの運転点を設定する運転点設
定手段と、該運転点で前記ジェネレータが回転駆動されるように前
記油圧式無段変速機を変速制御する変速制御手段と、を有することを特徴とする車両の回生制動装置。