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JP3377040B2 - 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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Publication number
JP3377040B2
JP3377040B2 JP28793499A JP28793499A JP3377040B2 JP 3377040 B2 JP3377040 B2 JP 3377040B2 JP 28793499 A JP28793499 A JP 28793499A JP 28793499 A JP28793499 A JP 28793499A JP 3377040 B2 JP3377040 B2 JP 3377040B2
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JP
Japan
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engine
power
control means
continuously variable
variable transmission
Prior art date
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Application number
JP28793499A
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English (en)
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JP2001112115A (ja
Inventor
弘淳 遠藤
秀洋 大庭
一美 星屋
光広 梅山
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to DE60042632T priority patent/DE60042632D1/de
Priority to EP00121757A priority patent/EP1090803B1/en
Priority to US09/684,468 priority patent/US6637530B1/en
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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に
係り、特に、エンジンを動力源とする車両走行時にジェ
ネレータを回転駆動してバッテリを充電する技術に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】走行用の動力源として燃料の燃焼で動力
を発生するエンジンおよび電動モータを備えているとと
もに、エンジンを動力源とする走行時にジェネレータを
回転駆動してバッテリを充電するハイブリッド車両の制
御装置が知られている。特開平９−９８５１６号公報に
記載の装置はその一例で、ジェネレータやバッテリのエ
ネルギー変換効率を考慮し、燃料消費に関して最も効率
良く充電できるようにエンジン出力を制御するようにな
っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに燃料消費に関して最も効率の良い状態でエンジン出
力を制御しても、運転者の要求パワーや充電量の大きさ
によっては、必ずしも十分なエネルギー変換効率、燃費
効率が得られない場合がある。例えば充電量がバッテリ
の蓄電量ＳＯＣなどに応じて定められ、その充電量に対
応する発電電力でジェネレータが作動させられる場合
は、充電量が小さいとジェネレータの回転速度やトルク
が低くなるため、エネルギー変換効率が低下する。ま
た、燃費効率が最も良くなるようにエンジン出力が制御
されるため、運転者の要求パワーの増大時に必ずしも十
分な駆動力が得られない可能性がある。なお、上記「充
電量」は単位時間当りに充電する電気エネルギー量（電
力；Ｗ）で、蓄電量ＳＯＣは電力量（Ｗｈ或いはＡｈ）
である。
【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、燃費効率を更に向上
させるとともに、運転者の要求パワー増大時に十分な駆
動力が得られるようにすることにある。
【０００５】
【０００６】
【０００７】
【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、走行用の動力源として燃料の燃焼で
動力を発生するエンジンおよび電動モータを備えている
とともに、少なくともそのエンジンで発生した動力は無
段変速機を介して駆動輪に伝達される一方、そのエンジ
ンを動力源とする走行時にジェネレータを回転駆動して
バッテリを充電するハイブリッド車両の制御装置におい
て、(a) 前記バッテリの充電時には、前記無段変速機を
ダウンシフトしてエンジン回転速度を上昇させながらエ
ンジン出力を増大させる充電時制御手段と、(b) 運転者
の要求パワー増大時には、スロットル弁よりも応答性が
優れた出力増大手段によりエンジントルクを増大させる
とともに、前記無段変速機をダウンシフトしてエンジン
回転速度を上昇させるパワー要求時制御手段と、を有す
ることを特徴とする。
【０００８】第２発明は、第１発明のハイブリッド車両
の制御装置において、(a) 前記充電時制御手段は、予め
設定された第１エンジン運転ライン上で前記エンジンを
作動させるようになっており、(b) 前記パワー要求時制
御手段は、前記第１エンジン運転ラインとは異なる第２
エンジン運転ライン上で前記エンジンを作動させるよう
になっている、ことを特徴とする。第３発明は、第１発
明のハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記充
電時制御手段は、燃費を重視して予め設定された第１エ
ンジン運転ライン上で前記エンジンを作動させるように
なっており、(b) 前記パワー要求時制御手段は、前記第
１エンジン運転ラインよりも高トルクの第２エンジン運
転ライン上で前記エンジンを作動させるようになってい
る、ことを特徴とする。
【０００９】第４発明は、第１発明乃至第３発明のいず
れかのハイブリッド車両の制御装置において、前記充電
時制御手段による前記無段変速機のダウンシフト時の変
速速度は通常の変速時の変速速度よりも遅いことを特徴
とする。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【発明の効果】 本発明 では、バッテリの充電時には、無
段変速機をダウンシフトしてエンジン回転速度を例えば
燃費を重視した第１エンジン運転ラインに沿って上昇さ
せながらエンジン出力を増大させるため、駆動力を低下
させることなく優れた燃費効率で充電を行うことができ
る。また、運転者の要求パワー増大時には、出力増大手
段によりエンジントルクを増大させるとともに、無段変
速機をダウンシフトしてエンジン回転速度を上記第１エ
ンジン運転ラインよりも高トルクの第２エンジン運転ラ
インに沿って上昇させるため、速やかに駆動トルクが増
大させられてパワー不足が抑制される。
【００１３】第４発明では、充電時制御手段によって無
段変速機がダウンシフトされる際の変速速度が通常の変
速時の変速速度よりも遅いため、ダウンシフトに伴って
回転速度が上昇させられるエンジンのイナーシャによる
駆動力変動が抑制されるとともに、エンジンの運転点を
上記第１エンジン運転ラインに沿って高い精度で移動さ
せることが可能で、燃費効率が一層向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、パラレル型、遊星歯車
装置等の歯車式の合成分配装置を有するものなど、種々
のハイブリッド車両に適用される。電動モータおよびジ
ェネレータは別々に設けられても良いが、両者の機能を
有する単一のモータジェネレータを用いることもでき
る。複数のモータジェネレータを備えているハイブリッ
ド車両にも本発明は適用可能である。
【００１５】また、本発明は、充電量がバッテリの蓄電
量ＳＯＣ等に応じて設定され、その充電量に対応する発
電電力でジェネレータが作動させられる場合に好適に適
用されるが、ジェネレータが他の発電要求に従って所定
の発電電力で作動させられる場合にも適用され得る。ジ
ェネレータは、エンジンに機械的に接続されて回転駆動
されるものでも良いが、走行時の車輪の回転に伴って回
転駆動されるものでも良い。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】第１発明のスロットル弁よりも応答性が優
れた出力増大手段としては、例えば可変バルブタイミン
グ機構（ＶＶＴ）、Ｄ４リーンバーン、パワー増量、タ
ーボチャージャーなどが用いられる。また、必要に応じ
て電動モータでトルクアシストを行い、加速レスポンス
を更に向上させることもできる。
【００２０】第３発明の第２エンジン運転ラインは、１
本でも良いが、運転者の要求パワー増大量等に応じて適
宜選択される複数のエンジン運転ラインを設定すること
もできる。
【００２１】第４発明で変速速度を遅くする手段として
は、例えば入力軸回転速度の目標値をなまし処理した
り、充電量の変化率に上限を設けて充電量を徐変したり
することなどが考えられる。
【００２２】また、本発明は、例えば(a) 燃料の燃焼で
動力を発生するエンジンと、(b) 電動モータおよびジェ
ネレータとして機能するモータジェネレータと、(c) 前
記エンジン、前記モータジェネレータ、および出力部材
に連結されて、それ等の間で力を合成、分配する遊星歯
車装置等の歯車式の合成分配装置と、(d) 前記出力部材
と駆動輪との間に設けられた無段変速機と、を有するハ
イブリッド車両の制御装置に好適に適用される。合成分
配装置は、例えば第１回転要素がエンジンに連結され、
第２回転要素がモータジェネレータに連結されるととも
に第１クラッチを介して出力部材に連結され、第３回転
要素が第２クラッチを介して出力部材に連結されるとと
もにブレーキを介してケースに固定される、ように構成
される。
【００２３】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は歯車式の合成分配装置に相当し、サンギヤ１８ｓは
第１回転要素、キャリア１８ｃは第２回転要素、リング
ギヤ１８ｒは第３回転要素に相当する。また、変速機１
２の入力軸２２は出力部材に相当する。
【００２４】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。
【００２５】「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。
【００２６】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ＰC1、ＰC2、ＰB1が制御されるよう
になっている。クラッチＣ１の油圧ＰC1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。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】「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を逆方向へ回転駆動してキャリア１８ｃ更には入力
軸２２を逆回転させることにより車両を後進走行させ
る。「フリクション走行モード」は、上記「モータ走行
モード（後進）」での後進走行時にアシスト要求が出た
場合に実行されるもので、エンジン１４を始動してサン
ギヤ１８ｓを正方向へ回転させるとともに、そのサンギ
ヤ１８ｓの回転に伴ってリングギヤ１８ｒが正方向へ回
転させられている状態で、第１ブレーキＢ１をスリップ
係合させてそのリングギヤ１８ｒの回転を制限すること
により、キャリア１８ｃに逆方向の回転力を作用させて
後進走行をアシストするものである。
【００３１】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。
【００３２】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。エンジン
ＥＣＵ６４はまた、可変バルブタイミング機構（ＶＶ
Ｔ）やＤ４リーンバーン、パワー増量、ターボチャージ
ャーなどから成る出力増大手段９０を制御することによ
り、電子スロットル弁７２よりも速やかにエンジン出力
を増大させることができる。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１
４をクランキングするものである。
【００３３】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。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）Ｎout 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。バッテリ
４２は蓄電装置に相当する。
【００３４】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。
【００３５】上記直結モード制御手段１０２による「直
結モード」では、蓄電量ＳＯＣが所定の下限値を下回っ
た時などにモータジェネレータ１６を回生制御して、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１０２を中心として車両
走行時に充電を行う際の制御装置が構成されている。図
７は、充電制御を行うか否かを判断する際の作動を説明
するフローチャートで、直結モード制御手段１０２によ
り、所定のサイクルタイムで繰り返し実行される。
【００３６】図７のステップＳ１では、運転者の要求パ
ワーＰdrv を、アクセル操作量θacや車速Ｖ、アクセル
操作量θacの変化速度などに基づいて、予め定められた
演算式やデータマップなどから算出する。ステップＳ２
では、充電量Ｐchg をバッテリ４２の蓄電量ＳＯＣに応
じて、予め定められた演算式やデータマップなどから算
出する。図８は、充電量Ｐchg を求めるデータマップの
一例で、蓄電量ＳＯＣが予め定められた目標値ＳＯＣtg
より大きい場合は充電量Ｐchg は設定されず、モータジ
ェネレータ１６の回生制御は行われないが、目標値ＳＯ
Ｃtg以下になると所定の充電量Ｐchg が設定される。そ
の場合に、従来は点線で示すように充電量Ｐchg が０か
ら徐々に増加していたが、本実施例のモータジェネレー
タ１６は充電量Ｐchg に相当する発電電力で回生制御が
行われるため、充電量Ｐchg が小さいとモータジェネレ
ータ１６のエネルギー変換効率ηchg が低下する。この
ため、本実施例では実線で示すように、エネルギー変換
効率ηchg を考慮して所定値α以上の範囲で設定される
ようになっている。
【００３７】ステップＳ３では、上記要求パワーＰdrv
と充電量Ｐchg とを加算してトータル要求パワーＰtota
l を算出する。ステップＳ４では、そのトータル要求パ
ワーＰtotal が得られるエンジン目標回転速度Ｎｅ
* を、例えば図１１に示す燃費重視の第１エンジン運転
ラインＬ１上から求める。図１１について具体的に説明
すると、充電を開始する前の要求パワーＰdrv （＝Ｐto
ral)がＷ１の場合、その時のエンジン１４の運転点はＡ
点であるが、その状態で充電量Ｐchg で充電を行う場合
に、トータル要求パワーＰtotal ＝Ｐdrv ＋Ｐchg がＷ
２になると、エンジン１４の運転点は等パワーラインＷ
２と第１エンジン運転ラインＬ１との交点Ｃになり、そ
の運転点Ｃにおけるエンジン回転速度Ｎｅが目標回転速
度Ｎｅ* になるのである。第１エンジン運転ラインＬ１
は、エンジン出力（パワー）を変更しながら等パワーラ
イン上で燃費効率最大のエンジン回転速度Ｎｅを求めた
もので、予めデータマップとして記憶されている。
【００３８】ステップＳ５では、上記目標回転速度Ｎｅ
* および充電量Ｐchg に基づいて、例えば図９に示すよ
うに予め設定されたモータジェネレータ１６のエネルギ
ー変換効率マップ上に、モータジェネレータ１６の運転
点を設定し、その時のエネルギー変換効率ηchg を算出
する。本実施例では、エンジン１４の目標回転速度Ｎｅ
* がモータジェネレータ１６の回転速度Ｎｍと一致する
とともに、充電量Ｐchg をモータ回転速度Ｎｍで割算す
ればモータ回生トルクが求まるため、それ等のモータ回
転速度Ｎｍおよびモータ回生トルクを図９のマップ上に
プロットすることにより、エネルギー変換効率ηchg が
求められる。
【００３９】ステップＳ６では、上記ステップＳ５で求
めたエネルギー変換効率ηchg が予め設定された所定値
（例えば一定値）以上か否かを判断し、所定値以上の場
合はステップＳ７で充電許可判定を行う。これにより、
エンジン１４の運転点が第１エンジン運転ラインＬ１上
を前記運転点Ａから運転点Ｃへ移動するように、ベルト
式無段変速機１２の変速制御およびエンジン１４の出力
増大制御が行われる一方、モータジェネレータ１６が充
電量Ｐchg で発電するように回生制御される。なお、エ
ンジン運転点が図１１において点線矢印で示すようにＡ
点からＣ点へ移行する際のモータジェネレータ１６の回
生制御は、例えば時々刻々のベルト式無段変速機１２の
変速比γから要求パワーＰdrv を満たすための必要エン
ジントルクＴdrv を求め、現在の実際のエンジントルク
Ｔｅから必要エンジントルクＴdrv を引き算した余分ト
ルク（Ｔｅ−Ｔdrv ）が回生トルクとなるように制御さ
れる。
【００４０】一方、ステップＳ５で求めたエネルギー変
換効率ηchg が予め設定された所定値より小さい場合
は、ステップＳ８で充電不許可判定を行う。これによ
り、モータジェネレータ１６による充電が中止され、エ
ンジン１４は、運転者の要求パワーＰdrv に対応する運
転点Ａで作動させられる。
【００４１】ここで、本実施例ではモータジェネレータ
１６によってバッテリ４２を充電する際に、そのモータ
ジェネレータ１６のエネルギー変換効率ηchg が所定値
以上か否かを判断し、所定値以上の場合だけ充電が行わ
れるため、燃費効率が向上する。また、このようにエネ
ルギー変換効率ηchg に基づいて充電が制限されると、
エンジン回転速度Ｎｅが比較的高い領域で充電が行われ
るようになるため、アクセルＯＦＦ時に充電のためにエ
ンジン回転速度Ｎｅが上昇することがないとともに、充
電に伴うエンジン回転速度Ｎｅの変化割合が小さくな
り、充電に起因して運転者に与える違和感が軽減され
る。
【００４２】前記直結モード制御手段１０２による一連
の信号処理のうち、図７のステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８を
実行する部分は充電機会選択手段として機能している。
【００４３】なお、上記実施例では、充電量Ｐchg が所
定値α以上の範囲で設定されるため、充電量Ｐchg をパ
ラメータとして充電の可否を判定する必要はないが、例
えば図８において点線で示すように充電量Ｐchg が０か
ら徐々に増大させられる場合は、充電量Ｐchg が所定値
（例えばα）以上か否かによって充電の許可、不許可の
判定を行うようにすることもできる。
【００４４】図１０は、同じく前記直結モード制御手段
１０２によって実行される制御の一部で、ステップＲ１
〜Ｒ４は前記図７のステップＳ１〜Ｓ４と同じである。
ステップＲ５では、目標回転速度Ｎｅ* が現在のエンジ
ン回転速度Ｎｅよりも大きいか否かを判断し、アクセル
ペダル７８の踏み増し操作や充電要求などによって目標
回転速度Ｎｅ* が高くなり、Ｎｅ* ＞Ｎｅになった場合
はステップＲ６以下を実行する。
【００４５】ステップＲ６では、エンジン回転速度Ｎｅ
が目標回転速度Ｎｅ* になるようにベルト式無段変速機
１２をダウンシフトさせるダウンシフト指令をＴ／ＭＥ
ＣＵ６８に出力し、ステップＲ７では、充電のための変
速要求か否かを、例えば充電量Ｐchg の有無等によって
判断する。そして、充電のための変速要求の場合は、ス
テップＲ９において、前記ベルト式無段変速機１２の変
速速度を通常よりも遅くするとともに、電子スロットル
弁７２の開制御等による通常のエンジン出力増大制御を
行う。すなわち、例えば前記図１１において、エンジン
１４の運転点が第１エンジン運転ラインＬ１上を前記運
転点Ａから運転点Ｃへ移動するように、ベルト式無段変
速機１２の変速制御およびエンジン１４の出力増大制御
が行われるのである。ベルト式無段変速機１２の変速速
度の低下は、例えば入力軸回転速度Ｎinの目標値をなま
し処理したり、充電量Ｐchg の変化率に上限を設けて充
電量Ｐchg を徐変したりすることによって行われる。
【００４６】上記ステップＲ９では、同時にモータジェ
ネレータ１６の回生制御を開始する。エンジン運転点が
図１１において点線矢印で示すようにＡ点からＣ点へ移
行する際のモータジェネレータ１６の回生制御は、前記
実施例と同様に例えば時々刻々のベルト式無段変速機１
２の変速比γから要求パワーＰdrv を満たすための必要
エンジントルクＴdrv を求め、現在の実際のエンジント
ルクＴｅから必要エンジントルクＴdrv を引き算した余
分トルク（Ｔｅ−Ｔdrv ）が回生トルクとなるように制
御される。これにより、変速中においても運転者の要求
パワーＰdrv に応じた駆動力が必ず確保される。エンジ
ン運転点がＣ点に達した後は、充電量Ｐchg に相当する
発電電力となるように、モータ回転速度Ｎｍに応じて回
生トルクを制御すれば良い。
【００４７】上記ステップＲ７の判断がＮＯの場合、す
なわち充電のための変速要求でない場合には、ステップ
Ｒ８で運転者の要求パワーＰdrv の増大による変速要求
か否かを、例えばアクセル操作量θacやその変化量Δθ
acが所定値以上か否か、或いは要求パワーＰdrv の変化
量ΔＰdrv が所定値以上か否か、等によって判断する。
そして、要求パワーＰdrv の増大による変速要求の場合
は、ステップＲ１０において、前記ベルト式無段変速機
１２を通常の変速速度でダウンシフトさせるとともに、
前記出力増大手段９０によってエンジン出力を速やかに
増大させる。すなわち、前記図１１において実線矢印で
示すように、エンジン１４の運転点を第１エンジン運転
ラインＬ１上のＡ点から、第１エンジン運転ラインＬ１
よりも高トルクの第２エンジン運転ラインＬ２へ向かっ
て速やか増大させながら、トータル要求パワーＰtotal
（＝Ｐdrv ）と第２エンジン運転ラインＬ２との交点で
ある運転点Ｂへ移動するようにベルト式無段変速機１２
をダウンシフトさせるのである。ベルト式無段変速機１
２の変速は応答遅れがあるため、先ず出力増大手段９０
によってエンジントルクＴｅが増加させられ、そのトル
ク増加および変速制御に伴ってエンジン回転速度Ｎｅが
略第２エンジン運転ラインＬ２に沿って上昇させられ
る。第２エンジン運転ラインＬ２は、第１エンジン運転
ラインＬ１に所定トルクを加算したもので、所定トルク
は一定値であっても良いが、要求パワーＰdrv やその増
加量などをパラメータとして設定されるようにしても良
い。なお、図１１では運転点Ｂが前記運転点Ｃと同じ等
パワーラインＷ２上に示されているが、これは図を簡略
化するためで、それ等の運転点Ｂ、Ｃはそれぞれトータ
ル要求パワーＰtotal に応じて適宜定められる。
【００４８】上記ステップＲ１０では、必要に応じてモ
ータジェネレータ１６を力行制御してトルクアシストを
行うようにすることもできる。また、要求パワーＰdrv
が所定値以下になったり、アクセル操作量θacが減少し
たり、加速要求発生後所定時間経過したりした場合な
ど、運転者の加速要求が無くなったと判断できる場合に
は、エンジン１４の運転点を燃費重視の第１エンジン運
転ラインＬ１上へ移動させるとともに、出力増大手段９
０を通常の制御に戻す。
【００４９】前記ステップＲ８の判断がＮＯの場合、す
なわちアクセル操作量θacの僅かな変化等によるダウン
シフトの場合は、ステップＲ１１において、ベルト式無
段変速機１２を通常の変速速度でダウンシフトさせると
ともに、電子スロットル弁７２の開制御等による通常の
エンジン出力増大制御を行う。これにより、例えば図１
１のエンジン運転点Ａは、燃費重視の第１エンジン運転
ラインＬ１上を僅かに移動させられる。
【００５０】一方、前記ステップＲ５の判断がＮＯの場
合、すなわち運転者の加速要求が無くなったり充電が終
了したりしてトータル要求パワーＰtotal が減少し、目
標回転速度Ｎｅ* が低下してＮｅ* ≦Ｎｅになった場合
は、ステップＲ１２を実行する。ステップＲ１２では、
エンジン回転速度Ｎｅが目標回転速度Ｎｅ* になるよう
にベルト式無段変速機１２をアップシフトさせるアップ
シフト指令をＴ／ＭＥＣＵ６８に出力するとともに、電
子スロットル弁７２の閉じ制御などでエンジン出力を低
下させる。これにより、エンジン回転速度Ｎｅが第１エ
ンシン運転ラインＬ１に沿って低下させられる。
【００５１】ここで、本制御では、バッテリ４２の充電
時には、ベルト式無段変速機１２をダウンシフトしてエ
ンジン回転速度Ｎｅを燃費重視の第１エンジン運転ライ
ンＬ１に沿って上昇させながらエンジン出力を増大させ
るため、駆動力を低下させることなく優れた燃費効率で
充電を行うことができる。
【００５２】また、上記充電開始時にベルト式無段変速
機１２をダウンシフトする際の変速速度が通常の変速時
の変速速度よりも遅いため、ダウンシフトに伴ってエン
ジン回転速度Ｎｅが上昇させられるエンジン１４のイナ
ーシャによる駆動力変動が抑制されるとともに、エンジ
ン１４の運転点を第１エンジン運転ラインＬ１に沿って
高い精度で移動させることが可能で、燃費効率が一層向
上する。
【００５３】一方、運転者の要求パワーＰdrv の増大時
には、出力増大手段９０によりエンジントルクＴｅを速
やかに増大させるとともに、ベルト式無段変速機１２を
ダウンシフトしてエンジン回転速度Ｎｅをパワー重視の
第２エンジン運転ラインＬ２に沿って上昇させるため、
速やかに駆動トルクが増大させられてパワー不足が抑制
される。
【００５４】前記直結モード制御手段１０２による一連
の信号処理のうち、図１０のステップＲ９を実行する部
分は充電時制御手段として機能しており、ステップＲ１
０を実行する部分はパワー要求時制御手段として機能し
ている。
【００５５】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、これ等はあくまでも一実施形態であ
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】直結モードにおいてモータジェネレータを回生
制御してバッテリを充電するか否かの判断を行う際の作
動を説明するフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ２で充電量Ｐchg を求める際
に用いられるデータマップの一例を示す図である。
【図９】図７のステップＳ５でエネルギー変換効率ηch
g を求める際に用いられるデータマップの一例を示す図
である。
【図１０】直結モードにおいて充電要求や運転者の要求
パワーなどに応じて変速機を変速制御したりエンジン出
力を制御したりする際の作動を説明するフローチャート
である。
【図１１】図１１のフローチャートに従って変速制御や
エンジンの出力制御が行われた場合のエンジン運転点の
変化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
（電動モータ、ジェネレータ） ４２：バッテリ
６０：ＨＶＥＣＵ ９０：出力増大手段 ス テップＲ９：充電時制御手段 ステップＲ１０：パワー要求時制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ６０Ｋ 6/04 ５３１ Ｂ６０Ｋ 6/04 ５３１ 41/14 41/14 Ｂ６０Ｌ 11/12 Ｂ６０Ｌ 11/12 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｄ Ｆ１６Ｈ 9/00 Ｆ１６Ｈ 9/00 Ａ 61/02 61/02 (72)発明者 梅山 光広 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−193675（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−37411（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−58301（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−98511（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−98516（ＪＰ，Ａ) 特開2000−324609（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−225058（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−37776（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−178704（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 11/14 B60K 6/04 B60K 41/14 B60L 11/12 F02D 29/02 F16H 9/00 F16H 61/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 走行用の動力源として燃料の燃焼で動力
    を発生するエンジンおよび電動モータを備えているとと
    もに、少なくとも該エンジンで発生した動力は無段変速
    機を介して駆動輪に伝達される一方、該エンジンを動力
    源とする走行時にジェネレータを回転駆動してバッテリ
    を充電するハイブリッド車両の制御装置において、 前記バッテリの充電時には、前記無段変速機をダウンシ
    フトしてエンジン回転速度を上昇させながらエンジン出
    力を増大させる充電時制御手段と、 運転者の要求パワー増大時には、スロットル弁よりも応
    答性が優れた出力増大手段によりエンジントルクを増大
    させるとともに、前記無段変速機をダウンシフトしてエ
    ンジン回転速度を上昇させるパワー要求時制御手段と、 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。
  2. 【請求項２】 前記充電時制御手段は、予め設定された
    第１エンジン運転ライン上で前記エンジンを作動させる
    ようになっており、 前記パワー要求時制御手段は、前記第１エンジン運転ラ
    インとは異なる第２エンジン運転ライン上で前記エンジ
    ンを作動させるようになっている、 ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の
    制御装置。
  3. 【請求項３】 前記充電時制御手段は、燃費を重視して
    予め設定された第１エンジン運転ライン上で前記エンジ
    ンを作動させるようになっており、 前記パワー要求時制御手段は、前記第１エンジン運転ラ
    インよりも高トルクの第２エンジン運転ライン上で前記
    エンジンを作動させるようになっている、 ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の
    制御装置。
  4. 【請求項４】 前記充電時制御手段による前記無段変速
    機のダウンシフト時の変速速度は通常の変速時の変速速
    度よりも遅いことを特徴とする請求項１乃至３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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