JP2000233667A

JP2000233667A - ハイブリッド車両及びその制御方法

Info

Publication number: JP2000233667A
Application number: JP11037434A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tabata; 淳田端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両において、走行中に使用す
る動力源の切り替えに伴う運転感覚の変動を抑制する。【解決手段】車両の動力系統を、エンジン１０，モー
タ２０，トルクコンバータ３０，変速機１００および車
軸１７を直列に結合した構成とする。制御ユニットは、
所定のマップに従い、車速、アクセル開度、バッテリの
状態に応じて動力源、変速比の切り替えを行う。モータ
で発進する際には変速段を第１速とし、エンジンで発進
する際には第２速とする。つまり、出力トルクの大きい
動力源が使用される場合には変速比の低い変速段を適用
する。この結果、車軸に出力されるトルクが動力源の切
り替えに伴って変動することを抑制でき、運転時の違和
感を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力源としてのエ
ンジンおよび電動機と、変速機とを備えるハイブリッド
車両に関およびその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンと電動機とを動力源とす
るハイブリッド車両が提案されている。例えば特開平９
−３７４０７に記載のハイブリッド車両は、変速機を介
してエンジンの出力軸を駆動軸に結合した通常の車両の
動力系統に対して、エンジンと変速機の間に直列に電動
機を追加した構成からなる車両である。かかる構成によ
れば、エンジンおよび電動機の２つの動力源を使い分け
て走行することができる。一般に車両の発進時にはエン
ジンの燃費が悪い。ハイブリッド車両は、かかる運転を
回避するため、電動機の動力を利用して発進する。車両
が所定の速度に達して以降に、エンジンを始動し、その
動力を利用して走行する。従って、ハイブリッド車両
は、発進時の燃費を向上することができる。

【０００３】かかるハイブリッド車両は、エンジンを動
力源として発進することも可能である。電動機を動力源
とする発進には電力が必要となる。従って、上述の構成
を有するハイブリッド車両は、通常、バッテリの残容量
が十分ある場合には電動機を動力源として発進し、バッ
テリの残容量が不足している場合にはエンジンを動力源
として発進する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように動力源を使
い分けて走行するハイブリッド車両では、バッテリの残
容量などの条件に応じて選択された動力源の種類に関わ
らず、運転者が違和感なく運転可能であることが望まし
い。つまり、アクセルの操作量と車両の加速感は、エン
ジンを動力源としている場合と電動機を動力源としてい
る場合とで同等となることが望ましい。

【０００５】しかし、従来のハイブリッド車両では、か
かる観点から、いかなる動力源および変速機を搭載し、
どのように制御すべきかについての検討が十分になされ
ていなかった。発進時の補助的な動力源として電動機を
備えるハイブリッド車両では、該目的に合った比較的出
力トルクの小さい小型の電動機を搭載することが好まし
い。従来のハイブリッド車両では、電動機の小型化を図
った結果、運転感覚が走行中に使用される動力源の種類
によって顕著に変化する場合があった。かかる変化は、
運転中の違和感を招き、ハイブリッド車両の操作性を損
ねていた。

【０００６】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、エンジンと電動機とを動力源として選
択的に使用して走行するハイブリッド車両において、動
力源の種類に起因して生じる運転感覚の変動を抑制した
ハイブリッド車両およびそのための制御方法を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は
次の構成を採った。エンジンと電動機とを動力源として
備え、該動力源と、動力伝達時の変速比を複数選択可能
な変速機と、駆動軸とを結合し、アクセル開度に応じて
前記動力源から出力される動力を調整して走行可能なハ
イブリッド車両であって、前記アクセル開度を検出する
検出手段と、前記車両の発進時において、アクセル開度
が第１の開度よりも大きい場合には前記エンジンを動力
源として選択し、アクセル開度が第１の開度以下の場合
には、所定の条件に基づいて前記エンジンと電動機のい
ずれかを動力源として選択する動力源選択手段と、該車
両の発進時において、前記動力源の選択およびアクセル
開度に応じて前記変速機を制御して、第１の変速比、ま
たは該第１の変速比よりも小さい第２の変速比の切り替
えを行う変速機制御手段と、前記動力源を制御して、前
記アクセル開度に応じた運転状態で運転する動力源制御
手段とを備え、前記変速機制御手段は、前記電動機が動
力源として選択されている場合は前記第１の変速比を選
択し、前記エンジンが動力源として選択されている場合
においては、アクセル開度が第２の開度以下の場合には
前記第２の変速比を選択し、アクセル開度が第２の開度
よりも大きい場合には前記第１の変速比を選択する手段
であることを要旨とする。

【０００８】かかるハイブリッド車両は、車両の発進時
に動力源の種類およびアクセル開度に応じて変速機を制
御する。この際、特定のアクセル開度において、エンジ
ンを動力源とする場合に選択される第２の変速比は、電
動機を動力源とする場合に選択される第１の変速比より
も小さい。一般にアクセル開度を一定とした場合には、
エンジンの出力トルクの方が電動機の出力トルクよりも
大きい。本発明では、エンジンが動力源となる場合には
変速比を小さくすることにより、動力源の種類による運
転時の違和感を低減することができる。また、電動機を
動力源とする場合には大きな変速比が適用されるため、
電動機を小型化することができる。一方、アクセル開度
が第２の開度以上の高開度の場合には、エンジンを動力
源としつつ第１の変速比を用いるため、運転者の要求に
応じた十分なトルクを出力することができる。この結
果、本発明のハイブリッド車両によれば、走行中に使用
される動力源の切り替えに伴う運転者の違和感を低減す
ることができるとともに、ハイブリッド車両の操作性を
向上することができる。

【０００９】動力源の種類による違和感を抑制する効果
について具体的に示す。図１は、かかる場合の動力源ト
ルク、駆動軸トルクおよび変速比の関係を示す説明図で
ある。ここでは、変速比がｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４の順
に小さくなる４段階の値を採りうる場合を例示した。変
速比は、動力源トルクに対する駆動軸トルクのトルク比
に相当する。つまり、横軸に動力源トルク、縦軸に駆動
軸トルクをとった場合のグラフの傾きに相当する。図１
に示す通り、変速比が小さくなるにつれてそれぞれグラ
フの傾きが小さくなる。

【００１０】ここで、電動機の出力トルクがＴ１，エン
ジンの出力トルクがＴ２（Ｔ１＜Ｔ２）であるものとす
る。電動機の出力トルクＴ１に対して、変速比を値ｋ１
とすれば駆動軸トルクはＴｂ１となり、変速比を値ｋ２
とすれば駆動軸トルクはＴａ１となる。Ｔａ１はＴｂ１
よりも小さくなる。一方、エンジンの出力トルクＴ２に
対して、変速比を値ｋ２とすれば駆動軸トルクはＴｂ２
となり、変速比を値ｋ３とすれば駆動軸トルクはＴａ２
となる。電動機とエンジンとで同じ変速比ｋ２を適用す
れば、電動機を動力源とした場合の駆動軸トルクはＴａ
１であるのに対し、エンジンを動力源とした場合の駆動
軸トルクはＴｂ２となり、大きな差違が生じる。これに
対し、電動機を動力源とした場合には第１の変速比ｋ１
を適用し、エンジンを動力源とした場合には第２の変速
比ｋ２を適用すれば、両者の駆動軸トルクはそれぞれＴ
ｂ１，Ｔｂ２となり差違が小さくなる。本発明のハイブ
リッド車両では、このように動力源に応じて変速比を使
い分けることによって運転時の違和感を低減することが
できる。

【００１１】本発明はエンジンと電動機のように異なる
特性の動力源を搭載している場合に有効性が高い。一般
に電動機は低回転時の運転効率に優れるという特性があ
る。エンジンは高速回転時の出力トルクが大きい特性が
ある。一方、電動機は出力トルクを比較的容易に精度よ
く制御することが可能であるのに対し、エンジンは低ト
ルクが要求される場合に出力トルクを精度よく制御する
ことが困難である。このように動力源の特性が異なるハ
イブリッド車両において本発明を適用すれば、動力源の
制御によっては解消し得ない出力トルクの差違を変速機
の制御によって抑制することができる。この結果、それ
ぞれの動力源の長所を活かしつつ、ハイブリッド車両の
操作性および走行安定性を大きく向上することができ
る。

【００１２】なお、電動機を動力源とした場合の第１の
変速比としてｋ２を適用し、エンジンを動力源とした場
合の第２の変速比としてｋ３を適用することも可能であ
る。但し、この場合には、それぞれの駆動軸トルクはＴ
ａ１，Ｔａ２となる。これは第１の変速比としてｋ１を
適用した場合の駆動軸トルクＴｂ１よりも小さい。従っ
て、動力源から出力されるトルクを有効に使用するため
には、第１の変速比をできる限り大きい値に設定するこ
とが好ましい。

【００１３】なお、本発明のハイブリッド車両におい
て、動力源の選択を行うための所定の条件は、種々の設
定が可能である。例えば、電動機を動力源とする場合に
は、該電動機に電力を供給するバッテリその他の蓄電手
段の充電状態に応じて動力源を使い分けるものとしても
よい。また、走行中に要求される動力に基づいて動力源
を使い分けるものとしてもよい。その他種々の条件が設
定可能である。

【００１４】上記制御は、車両の発進時に行われる。車
両の発進時とは、停車状態から加速する瞬間のみなら
ず、通常の走行に使用される車速に至るまでの比較的低
車速の領域とすることができる。もちろん、上記制御を
車両の発進時のみならず、通常の走行時、および加速時
に適用するものとしても構わない。

【００１５】本発明のハイブリッド車両において、前記
第１の開度と第２の開度は種々の設定が可能であるが、
前記第２の開度は前記第１の開度以下であるものとする
ことが好ましい。

【００１６】こうすれば、車両の発進時に変速比が頻繁
に切り替わることを回避できる。図９は、アクセル開度
に応じた動力源と変速比の切り替えの様子を示す説明図
である。図中の値Ａ１が第１の開度に相当し、値Ａ２が
第２の開度に相当する。第１速が第１の変速比に相当
し、第２速が第２の変速比に相当する。図において、ハ
ッチングを施した部分は電動機を動力源とすることを意
味し、白抜きの部分はエンジンを動力源とすることを意
味する。上段に示したハイブリッドの制御では、アクセ
ル開度がＡ１に至るまでは、第１の変速比で電動機を動
力源として走行する。アクセル開度がＡ１以上になると
第１の変速比のままエンジンを動力源として走行する。

【００１７】下段に示した非ハイブリッドの制御では、
エンジンを動力源として走行する。この場合、アクセル
開度がＡ２に至るまでは第２の変速比で走行し、それ以
上のアクセル開度では第１の変速比で走行する。Ａ２は
Ａ１よりも小さい。アクセル開度がＡ１以下の領域で
は、動力源選択手段が電動機とエンジンのいずれを動力
源とするかを選択する。図９に即して説明すれば、ハイ
ブリッド制御と非ハイブリッド制御とを所定の条件に応
じて使い分けて走行することになる。両者の選択は発進
し始めた後に変更されることもある。

【００１８】図中の経路ｐａ１に従って動力源の使い分
けがなされた場合を考える。この場合、車両は、当初ハ
イブリッド制御に従って、第１の変速比で電動機を動力
源として発進する。その後、非ハイブリッド制御に切り
替わると、第１の変速比でエンジンを動力源とする走行
に切り替わる。動力源は切り替わるものの、変速比の切
り替えは行われない。

【００１９】一方、「Ａ１＜Ａ２」となっている場合の
様子を図１０に示す。図１０中の軌跡ｐａ２に従ってマ
ップの使い分けがなされた場合を考える。この場合、車
両は、当初ハイブリッド制御に従って、第１の変速比で
電動機を動力源として走行する。その後、非ハイブリッ
ド制御に切り替わると、車両は、第２の変速比でエンジ
ンを動力源とする走行に切り替わる。このとき、動力源
の切り替えと、変速比の切り替えとが同時に生じる。更
に、アクセル開度が大きくなると、変速比は再び第１の
変速比に切り替えられる。つまり、変速比は、比較的短
時間で「第１の変速比→第２の変速比→第１の変速比」
と頻繁に切り替えられることになる。

【００２０】このように第２の開度を第１の開度以下の
値とすれば、走行中に動力源が変更された場合でも変速
比の頻繁な切り替えが生じることを回避できる。上述の
例では、第１の開度と第２の開度とを異なる値とした場
合を例示したが、両者を一致させても構わない。

【００２１】本発明において、第１の変速比および第２
の変速比は種々の値に設定可能であるが、前記第１の変
速比および第２の変速比は、前記第１の開度以下のアク
セル開度において、前記エンジンを動力源とした場合と
前記電動機を動力源とした場合とで等価な加速量を実現
可能な値であるものとすることが好ましい。

【００２２】こうすれば、動力源の選択に起因する運転
時の違和感をほぼ解消することができる。なお、等価な
加速量としては、車両の加速度または駆動トルクをほぼ
等価にすることを意味する。この場合の等価とは、加速
度等の値が厳密に同じ値でなくてもよく、運転者にとっ
て大きな違和感を生じない程度の範囲内に含まれること
を意味する。

【００２３】本発明においては、変速機も種々の構成を
適用可能であり、変速比を連続的に変更可能な変速機と
してもよいし、変速比を段階的に変更可能な変速機とし
てもよい。

【００２４】前者の変速機によれば、第１の変速比およ
び第２の変速比を柔軟に設定可能となるため、電動機を
動力源とした場合とエンジンを動力源とした場合とで、
駆動軸への出力トルクのトルクがほぼ一致するように制
御することも可能となる利点がある。後者の変速機によ
れば、変速比の制御が比較的容易になる利点がある。

【００２５】本発明は、以下に示す通りハイブリッド車
両の制御方法の発明として構成することもできる。即
ち、本発明の制御方法は、エンジンと電動機とを動力源
として備え、該動力源と、動力伝達時の変速比を複数選
択可能な変速機と、駆動軸とを結合し、アクセル開度に
応じて前記動力源から出力される動力を調整して走行可
能なハイブリッド車両の制御方法であって、（ａ）前
記アクセル開度を検出する工程と、（ｂ）前記車両の
発進時において、アクセル開度が第１の開度よりも大き
い場合には前記エンジンを動力源として選択し、アクセ
ル開度が第１の開度以下の場合には、所定の条件に基づ
いて前記エンジンと電動機のいずれかを動力源として選
択する工程と、（ｃ）工程（ｂ）で前記電動機が動力
源として選択されている場合において、前記変速機の変
速比を第１の変速比に制御する工程と、（ｄ）工程
（ｂ）で前記エンジンが動力源として選択されている場
合において、アクセル開度が第２の開度以下の場合には
前記変速機の変速比を前記第１の変速比よりも小さい第
２の変速比に制御し、アクセル開度が第２の開度よりも
大きい場合には前記変速機の変速比を前記第１の変速比
に制御する工程と、（ｅ）前記動力源を制御して、前
記アクセル開度に応じた運転状態で運転する工程とを備
える制御方法である。

【００２６】かかる制御方法によれば、先にハイブリッ
ド車両の発明として説明したのと同様の作用により、走
行時の違和感を低減することができる。また、ハイブリ
ッド車両の操作性および走行安定性を大きく向上するこ
とができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。（１）装置の構成：図２は、実施例としてのハイブリッ
ド車両の概略構成図である。本実施例のハイブリッド車
両の動力源は、エンジン１０とモータ２０である。図示
する通り、本実施例のハイブリッド車両の動力系統は、
以下に示す通り、上流側からエンジン１０、モータ２
０、トルクコンバータ３０、および変速機１００を結合
した構成を有している。具体的には、モータ２０は、エ
ンジン１０のクランクシャフト１２に結合されている。
モータ２０の回転軸１３は、トルクコンバータ３０に結
合されている。トルクコンバータの出力軸１４は変速機
１００に結合されている。変速機１００の出力軸１５は
ハイブリッド車両の駆動軸に相当し、ディファレンシャ
ルギヤ１６を介して車軸１７に結合されている。

【００２８】エンジン１０は通常のガソリンエンジンで
ある。但し、エンジン１０は、ガソリンと空気の混合気
をシリンダに吸い込むための吸気バルブ、および燃焼後
の排気をシリンダから排出するための排気バルブの開閉
タイミングを、ピストンの上下運動に対して相対的に調
整可能な機構を有している（以下、この機構をＶＶＴ機
構と呼ぶ）。ＶＶＴ機構の構成については、周知である
ため、ここでは詳細な説明を省略する。エンジン１０
は、ピストンの上下運動に対して各バルブが遅れて閉じ
るように開閉タイミングを調整することにより、いわゆ
るポンピングロスを低減することができる。この結果、
いわゆるエンジンブレーキによる制動力を低減させるこ
とができる。また、エンジン１０をモータリングする際
にモータ２０から出力すべきトルクを低減させることも
できる。ガソリンを燃焼して動力を出力する際には、Ｖ
ＶＴ機構は、エンジン１０の回転数に応じて最も燃焼効
率の良いタイミングで各バルブが開閉するように制御さ
れる。

【００２９】モータ２０は、三相の同期モータであり、
外周面に複数個の永久磁石を有するロータ２２と、回転
磁界を形成するための三相コイルが巻回されたステータ
２４とを備える。モータ２０はロータ２２に備えられた
永久磁石による磁界とステータ２４の三相コイルによっ
て形成される磁界との相互作用により回転駆動する。ま
た、ロータ２２が外力によって回転させられる場合に
は、これらの磁界の相互作用により三相コイルの両端に
起電力を生じさせる。なお、モータ２０には、ロータ２
２とステータ２４との間の磁束密度が円周方向に正弦分
布する正弦波着磁モータを適用することも可能である
が、本実施例では、比較的大きなトルクを出力可能な非
正弦波着磁モータを適用した。

【００３０】ステータ２４は駆動回路４０を介してバッ
テリ５０に電気的に接続されている。駆動回路４０はト
ランジスタインバータであり、モータ２０の三相それぞ
れに対して、ソース側とシンク側の２つを一組としてト
ランジスタが複数備えられている。図示する通り、駆動
回路４０は、制御ユニット７０と電気的に接続されてい
る。制御ユニット７０が駆動回路４０の各トランジスタ
のオン・オフの時間をＰＷＭ制御するとバッテリ５０を
電源とする疑似三相交流がステータ２４の三相コイルに
流れ、回転磁界が形成される。モータ２０は、かかる回
転磁界によって先に説明した通り電動機または発電機と
して機能する。

【００３１】なお、本実施例では、出力トルクの最大値
がエンジン１０の出力トルクよりも低いモータ２０を適
用している。後述する通り、本実施例ではモータ２０は
発進時の比較的低速域かつ比較的低トルクの領域で使用
される補助的な動力源としての役割を果たす。従って、
本実施例では、かかる目的に見合う出力定格のモータを
適用することにより、動力源の小型化を図っているので
ある。

【００３２】トルクコンバータ３０は、流体を利用した
周知の動力伝達機構である。トルクコンバータ３０の入
力軸、即ちモータ２０の出力軸１３と、トルクコンバー
タ３０の出力軸１４とは機械的に結合されてはおらず、
互いに滑りをもった状態で回転可能である。両者の末端
には、それぞれ複数のブレードを有するタービンが備え
られており、モータ２０の出力軸１３のタービンとトル
クコンバータ３０の出力軸１４のタービンとが互いに対
向する状態でトルクコンバータ内部に組み付けられてい
る。トルクコンバータ３０は密閉構造をなしており、中
にはトランスミッション・オイルが封入されている。こ
のオイルが前述のタービンにそれぞれ作用することで、
一方の回転軸から他方の回転軸に動力を伝達することが
できる。しかも、両者はすべりをもった状態で回転可能
であるから、一方の回転軸から入力された動力を、回転
数およびトルクの異なる回転状態に変換して他方の回転
軸に伝達することができる。

【００３３】変速機１００は、内部に複数のギヤ、クラ
ッチ、ブレーキ等を備え、変速比を切り替えることによ
ってトルクコンバータ３０の出力軸１４のトルクおよび
回転数を変換して出力軸１５に伝達可能な機構である。
図３は、変速機１００の内部構造を示す説明図である。
本実施例の変速機１００は、図示する構造により前進７
段、後進１段の変速段を実現することができる。

【００３４】図３は変速機１００の構成を示す説明図で
ある。本実施例の変速機１００は、3組のシングルピニ
オン型のプラネタリギヤ１３０，１４０，１５０を中心
に３つのクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３および３つのブレー
キＢ１，Ｂ２，Ｂ３から横成されている。プラネタリギ
ヤ１３０，１４０，１５０は、遊星歯車とも呼ばれるギ
ヤであり、中心で回転するサンギヤ１３２，１４２，１
５２、サンギヤの周りで自転しながら公転するプラネタ
リピニオンギヤ１３３，１４３，１５３、更にプラネタ
リピニオンギヤの外周で回転するリングギヤ１３６，１
４６，１５６の３種類のギヤから構成されている。プラ
ネタリピニオンギヤ１３４，１４４，１５４は、それぞ
れプラネタリキャリア１３４，１４４，１５４という回
転部に軸支されている。

【００３５】一般にプラネタリギヤは、上述の３つのギ
ヤのうち２つのギヤの回転状態が決定されると残余の一
つのギヤの回転状態が決定される性質を有している。プ
ラネタリギヤの各ギヤの回転状態は、機構学上周知の計
算式（１）によって与えられる。Ｎｓ＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｃ−Ｎｒ／ρ；Ｎｃ＝ρ／（１＋ρ）×Ｎｓ＋Ｎｒ／（１＋ρ）；Ｎｒ＝（１＋ρ）Ｎｃ−ρＮｓ；Ｔｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ）＝ρＴｒ；Ｔｒ＝Ｔｃ／（１＋ρ）； ρ＝サンギヤの歯数／リングギヤの歯数・・・（１）；

【００３６】ここで、Ｎｓはサンギヤの回転数；Ｔｓは
サンギヤのトルク；Ｎｃはプラネタリキャリアの回転
数；Ｔｃはプラネタリキャリアのトルク；Ｎｒはリング
ギヤの回転数；Ｔｒはリングギヤのトルク；である。

【００３７】変速機１００の入力軸１４は、第１クラッ
チＣ１により回転軸１１６に結合可能となっている。回
転軸１１６は第１のプラネタリギヤ１３０のサンギヤ１
３２に結合されている。また、第３クラッチを介して第
２のプラネタリギヤ１４０のリングギヤ１４６に結合可
能となっている。入力軸１４は、また、第２クラッチＣ
２により第１のプラネタリギヤ１３０のプラネタリキャ
リア１３４に結合可能となっている。第２クラッチＣ２
とプラネタリキャリア１３４との間には回転を制止する
ためのブレーキＢ１が設けられている。第１のプラネタ
リギヤ1３０は、上述の結合状態の他、リングギヤ１３
６が第3のプラネタリギヤ１５０のプラネタリキャリア
１５６に一体的に連結されている。

【００３８】第２のプラネタリギヤ１４０のプラネタリ
キャリア１４４は、プラネタリギヤ１５０のリングギヤ
１５６と一件的に連結されている。また、変速機１００
の出力軸１５にも結合されている。第２のプラネタリギ
ヤ１４０のサンギヤ１４２は第3のプラネタリギヤ１５
０のサンギヤ１５２に一体的に連結されている。また、
サンギヤ１４２、１５２の回転はブレーキＢ３により制
止可能となっている。

【００３９】変速機１００に設けられた上述のクラッチ
Ｃ１〜Ｃ３およびブレーキＢ１〜Ｂ３は、それぞれ油圧
によって係合および解放する。図示を省略したが、各ク
ラッチおよびブレーキには、かかる作動を可能とする油
圧配管および油圧を制御するためのソレノイドバルブ等
が設けられている。本実施例のハイブリッド車両では、
制御ユニット７０がこれらのソレノイドバルブ等に制御
信号を出力することによって、各クラッチおよびブレー
キの作動を制御する。

【００４０】本実施例の変速機１００は、クラッチＣ１
〜Ｃ３およびブレーキＢ１〜Ｂ３の係合および解放の組
み合わせによって、前進７段・後進1段の変速段を設定
することができる。また、いわゆるパーキングおよびニ
ュートラルの状態も実現することができる。図４は、各
クラッチ、ブレーキの係合状態と変速段との関係を示す
説明図である。この図において、○印はクラッチ等が係
合した状態であることを意味している。図４には、それ
ぞれの係合状態で実現される変速比を併せて示した。本
実施例では、第１のプラネタリギヤ１３０のギヤ比ρ１
は値０．３５５、第２のプラネタリギヤ１４０のギヤ比
ρ２は値０．３１２、第３のプラネタリギヤ１５０のギ
ヤ比ρ３は値０．３８５としている。図４中の数値は、
かかるギヤ比によって実現される変速比である。

【００４１】図４に示す通り、パーキング（Ｐ）および
ニュートラル（Ｎ）の場合には、全てのクラッチを解放
し、ブレーキＢ１が係合する。クラッチＣ２およびクラ
ッチＣ１の双方が解放状態であるから、入力軸１４から
の動力は第１のプラネタリギヤ１３０ひいては出力軸１
５に伝達されない。

【００４２】第１速（１ｓｔ）の場合には、第１クラッ
チＣ１、第3クラッチＣ３および第１ブレーキＢ１が係
合する。この状態では、第１のプラネタリギヤ1３０の
サンギヤ１３２およぴ第２のプラネタリギヤ１４０のリ
ングギヤ１４６が入力軸１４に結合される。また、第１
のプラネタリギヤ1３０のプラネタリキャリヤ１３４が
固定される。従って第１のプラネタリギヤ1３０は、プ
ラネタリキャリヤ１３４を固定した状態でサンギヤ１３
２が入力軸１４と共に回転する。この結果、リングギヤ
１３６は入力軸１４に対して逆回転する。リングギヤ１
３６の回転は、第3のプラネタリギヤ１５０のプラネタ
リキャリヤ１５４に伝達される。第3のプラネタリギヤ
１５０ではリングギヤ１５６に出力軸１５からの負荷が
かかっているために、プラネタリキャリア１５６が逆回
転することにより、サンギヤ１５２が、より速く逆回転
しようとし、これが第２のプラネタリギヤ１４０のサン
ギヤ１４２に伝達される。この第２のプラネタリギヤ１
４０のリングギヤ１４６は入力軸１４に連結されている
から、サンギヤ１４２が逆回転することにより、プラネ
タリキャリア１４４およびこれに連結してある第3のプ
ラネタリギヤ１５０のリングギヤ１５６がゆっくり正回
転する。この結果、入力軸１４の回転は減速されて出力
軸5に伝達される。その変速比は、図４に示す式で表わ
され、本実施例では、値３．５２８となる。

【００４３】第２速（２ｎｄ）の場合には、第１クラッ
チＣ１、第3クラッチＣ３および第2ブレーキＢ２が係合
する。この場合、第１のプラネタリギヤ1３０はプラネ
タリキャリヤ１３４の回転が拘束されていないから、増
減速作用を行なわない。第2のプラネタリギヤ１４０の
リングギヤ１４６は入力軸１４と共に回転する。プラネ
タリキャリア１４４には出力軸１５からの負荷がかかっ
ているため、サンギヤ１４２は逆回転する。また、第3
のプラネタリギヤ１５０のサンギヤ１５２も逆回転す
る。第3のプラネタリギヤ１５０のプラネタリキャリア
１５６はブレーキＢ２により固定されている。従って、
サンギヤ１５２が逆回転すると、リングギヤ１５６およ
びこれに連結してある第２のプラネタリギヤ１４０のプ
ラネタリキャリア１４４と出力軸１５とが入力軸１４に
対して減速されて正回転する。この結果、第２のプラネ
タリギヤ１４０と第3のプラネタリギヤ１５０とが減速
作用を行ない、その変速比は、図４に示す式で表わさ
れ、本実施例では、値２．１２２となる。

【００４４】第３速（３ｒｄ）の場合には、第１クラッ
チＣ１、第3クラッチＣ３および第3ブレーキＢ３が係合
する。第１のプラネタリギヤ1３０は第２速（２ｎｄ）
の場合と同様、増減速作用を行なわない。また第3のプ
ラネタリギヤ１５０もプラネタリキャリア１５６の回転
が拘束されないため、増減速作用を行なわない。第２の
プラネタリギヤ１４０のサンギヤ１４２はブレーキＢ３
によてい固定される。リングギヤ１４６は入力軸１４と
共に回転する。従って、プラネタリキャリア１４４は入
力軸１４に対して減速されて正回転し、これが出力軸１
５に伝達される。すなわち入力軸１４の回転は第２のプ
ラネタリギヤ１４０のみで減速されて出力軸１５に伝達
される。その変速比は、図４に示す式で表わされ、本実
施例では、値１．３１２となる。

【００４５】第４速（４ｔｈ）の場合には、第１クラッ
チＣ１〜第３クラッチＣ３が係合する。また、ブレーキ
Ｂ１〜Ｂ３を全て解放する。第１のプラネタリギヤ1３
０はサンギヤ１３２とプラネタリキャリヤ１３４とが入
力軸１４に連結され、全体が一体となって入力軸１４と
共に回転する。第２のプラネタリギヤ１４０のリングギ
ヤ１４６も入力軸１４と共に回転する。第3のプラネタ
リギヤ１５０のプラネタリキャリア１５６も入力軸１４
と同速度で正回転する。また、第２のプラネタリギヤ１
４０およぴ第３のプラネタリギヤ１５０のサンギヤ１４
２、１５２同士が連結されているから、第２のプラネタ
リギヤ１４０と第3のプラネタリギヤ１５０とは全体が
一体となって回転する。この結果、プラネタリギヤ１３
０，１４０，１５０の全体が一定となって入力軸１４と
共に回転する。従って、変速機１００には増減連作用が
生じず、図４に示した通り変速比が値１となる。

【００４６】第５速（５ｔｈ）の場合には、第2クラッ
チＣ２、第3クラッチＣ３およぴ第3ブレーキＢ３が係合
する。第１のプラネタリギヤ1３０では、プラネタリキ
ャリヤ１３４が入力軸１４と共に回転することにより、
リングギヤ１３６が入力軸１４より低速で正回転し、サ
ンギヤ１３２が入力軸１４より速く正回転する。サンギ
ヤ１３２に結合された第２のプラネタリギヤ１４０のリ
ングギヤ１４６も入力軸１４より速く正回転する。一
方、第２のプラネタリギヤ１４０のサンギヤ１４２およ
び第3のプラネタリギヤ１５０のサンギヤ１５２はブレ
ーキＢ３により固定される。第３のプラネタリギヤ１５
０のプラネタリキャリア１５６は入力軸１４より低速で
正回転する。従って、リングギヤ１５６はプラネタリキ
ャリア１５６より速く正回転する。この結果、リングギ
ヤ１５６に連結された第２のプラネタリギヤ１４０のプ
ラネタリキャリア１４４およぴ出力軸１５は入力軸１４
より速く正回転する。その変速比は、図４に示す式で表
わされ、本実施例では、値０．８７７となる。

【００４７】第６速（６ｔｈ）の場合には、第１クラッ
チＣ１、第2クラッチＣ２および第3ブレーキＢ３が係合
する。第１のプラネタリギヤ1３０は全体が一体となっ
て入力軸１４と共に回転する。リングギヤ１３６に結合
された第3のプラネタリギヤ１５０のプラネタリキャリ
ヤ１５４も入力軸１４と等速度で正回転する。一方、第
3のプラネタリギヤ１５０のサンギヤ１５２はブレーキ
Ｂ３により固定される。従って、リングギヤ１５６およ
びこれに連結してある出力軸１５が入力軸１４に対して
増速され正回転する。なお、第２のプラネタリギヤ１４
０は、第3クラッチＣ３が解放されているため、増減速
作用を行なわない。すなわちこの場合は、第3のプラネ
タリギヤ１５０のみが増速作用を行う。その変速比は、
図４に示す式で表わされ、本実施例では、値０．７２２
となる。

【００４８】第７速（７ｔｈ）の場合には、第2クラッ
チＣ２、第3クラッチＣ３およぴ第2ブレーキＢ２が係合
する。第１のプラネタリギヤ1３０のリングギヤ１３６
はブレーキＢ２により固定される。プラネタリキャリヤ
１３４は入力軸１４と共に回転する。従って、サンギヤ
１３２は入力軸１４より大幅に速く正回転する。この回
転はサンギヤ１３２に結合された第２のプラネタリギヤ
１４０のリングギヤ１４６に伝達される。これに伴い第
２のプラネタリギヤ１４０では、サンギヤ１４２が逆回
転し、その回転が第3のプラネタリギヤ１５０のサンギ
ヤ１５２に伝達される。第3のプラネタリギヤ１５０の
プラネタリキャリア１５６はブレーキＢ２により固定さ
れているから、リングギヤ１５６が正回転する。この結
果第２のプラネタリギヤ１４０のプラネタリキャリア１
４４およぴ第3のプラネタリギヤ１５０のリングギヤ１
５６に連結してある出力軸１５は第5速の場合より速く
正回転する。その変速比は、図４に示す式で表わされ、
本実施例では、値０．５６６となる。

【００４９】リバース（Ｒ）の場合には、第１クラッチ
Ｃ１、第１ブレーキＢ１およぴ第3ブレーキＢ３が係合
する。つまり、第１のプラネタリギヤ1３０のサンギヤ
１３２が入力軸１４に連結される。プラネタリキャリヤ
１３４はブレーキＢ１により固定される。従って、リン
グギヤ１３６は入力軸１４に対して逆回転する。この回
転は第3のプラネタリギヤ１５０のプラネタリキャリア
１５６に伝達される。一方、第3のプラネタリギヤ１５
０のサンギヤ１５２はブレーキＢ３によてい固定されて
いる。従って、リングギヤ１５６およびこれに連結して
ある出力軸１５はプラネタリキャリア１５６よりも速く
逆回転する。なお、第２のプラネタリギヤ１４０はクラ
ッチＣ３が解放されているから、増減速作用を行なわな
い。この結果、入力軸１４の回転は、第１のプラネタリ
ギヤ1３０およぴ第3のプラネタリギヤ１５０によって反
転かつ減速されて出力軸１５に伝達される。その変速比
は、図４に示す式で表わされ、本実施例では、値−２．
０３４となる。

【００５０】以上で説明した通り、本実施例の変速機１
００は、前進７段、後進１段の変速を実現することがで
きる。入力軸１４から入力された動力は、回転数および
トルクの異なる動力として出力軸１５から出力される。
出力される動力は、第１速（１ｓｔ）から第７速（７ｔ
ｈ）の順に回転数が上昇し、トルクが低減する。なお、
変速機１００としては、本実施例で適用した構成の他、
周知の種々の構成を適用可能である。変速段が前進７速
よりも少ないものおよび多いもののいずれも適用可能で
ある。

【００５１】変速機１００の変速段は、制御ユニット７
０が車速等に応じて設定する。運転者は、車内に備えら
れたシフトレバーを手動で操作し、シフトポジションを
選択することによって、使用される変速段の範囲を変更
することが可能である。運転者は、パーキング（Ｐ）、
リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブポジシ
ョン（Ｄ）、第４ポジション（４）、第３ポジション
（３）、第２ポジション（２）およびローポジション
（Ｌ）のシフトポジションを選択可能である。

【００５２】パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュ
ートラル（Ｎ）は、それぞれ図４で示した係合状態に対
応する。ドライブポジション（Ｄ）は、図４に示した第
１速（１ｓｔ）から第７速（７ｔｈ）までを使用して走
行するモードの選択を意味する。以下、第４ポジション
（４）は第４速（４ｔｈ）まで、第３ポジション（３）
は第３速（３ｒｄ）まで、第２ポジション（２）は第２
速（２ｎｄ）までおよびローポジション（Ｌ）は第１速
（１ｓｔ）のみを使用して走行するモードの選択を意味
する。この他に第５速（５ｔｈ）まで使用するモードお
よび第６速（６ｔｈ）まで使用するモードを設けても構
わない。

【００５３】本実施例のハイブリッド車両では、エンジ
ン１０、モータ２０、トルクコンバータ３０、変速機１
００等の運転を制御ユニット７０が制御している（図２
参照）。制御ユニット７０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、
ＲＯＭ等を備えるワンチップ・マイクロコンピュータで
あり、ＲＯＭに記録されたプログラムに従い、ＣＰＵが
後述する種々の制御処理を行う。制御ユニット７０に
は、かかる制御を実現するために種々の入出力信号が接
続されている。図５は、制御ユニット７０に対する入出
力信号の結線を示す説明図である。図中の左側に制御ユ
ニット７０に入力される信号を示し、右側に制御ユニッ
ト７０から出力される信号を示す。

【００５４】制御ユニット７０に入力される信号は、種
々のスイッチおよびセンサからの信号である。かかる信
号には、例えば、エンジン１０のみを動力源とする運転
を指示するハイブリッドキャンセルスイッチ、車両の加
速度を検出する加速度センサ、エンジン１０の回転数、
エンジン１０の水温、イグニッションスイッチ、バッテ
リ５０の残容量ＳＯＣ、エンジン１０のクランク位置、
デフォッガのオン・オフ、エアコンの運転状態、車速、
トルクコンバータ３０の油温、シフトポジション（図３
参照）、サイドブレーキのオン・オフ、フットブレーキ
の踏み込み量、エンジン１０の排気を浄化する触媒の温
度、アクセル開度、オートクルーズスイッチのオン・オ
フ、過給器のタービン回転数、雪道など低摩擦係数の路
面の走行モードを指示するスノーモードスイッチ、燃料
計からのフューエルリッド信号などがある。

【００５５】制御ユニット７０から出力される信号は、
エンジン１０，モータ２０，トルクコバータ３０，変速
機１００等を制御するための信号である。かかる信号に
は、例えば、エンジン１０の点火時期を制御する点火信
号、燃料噴射を制御する燃料噴射信号、エンジン１０の
始動を行うためのスタータ信号、駆動回路４０をスイッ
チングしてモータ２０の運転を制御するＭＧ制御信号、
変速機１００の変速段を切り替える変速機制御信号、変
速機１００の油圧を制御するためのＡＴソレノイド信号
およびＡＴライン圧コントロールソレノイド信号、アン
チロックブレーキシステム（ＡＢＳ）のアクチュエータ
を制御する信号、駆動力源を表示する駆動力源インジケ
ータ信号、エアコンの制御信号、種々の警報音を鳴らず
ための制御信号、エンジン１０の電子スロットル弁の制
御信号、スノーモードの選択を表示するスノーモードイ
ンジケータ信号、エンジン１０の吸気バルブ、排気バル
ブの開閉タイミングを制御するＶＶＴ信号、車両の運転
状態を表示するシステムインジケータ信号、および設定
された減速度を表示する設定減速度インジケータ信号な
どがある。

【００５６】（２）走行制御処理：次に、本実施例のハ
イブリッド車両の動作について、制御ユニット７０が実
行する走行制御ルーチンに沿って説明する。図６は、走
行制御ルーチンのフローチャートである。この処理は、
他の種々の制御ルーチンとともに制御ユニット７０が所
定のタイミングで繰り返し実行する処理である。

【００５７】走行制御ルーチンが開始されると、制御ユ
ニット７０は、制御に必要な諸量として、アクセル開
度、車速、およびバッテリ５０の残容量ＳＯＣを入力す
る（ステップＳ１０）。これらは、図５に示した通り、
それぞれのセンサにより検出される。アクセル開度と
は、アクセルの全可動範囲に対する実際の操作量の割合
（％）をいう。次に、制御ユニットは、残容量ＳＯＣが
所定の基準値ＨＬ以上であるか否かを判定する（ステッ
プＳ２０）。本実施例では、エンジン１０とモータ２０
の使い分けおよび変速段の選択を、残容量ＳＯＣに応じ
て予めＲＯＭに記憶されたマップに従って行っている。
ステップＳ２０では、このマップの使い分けをするた
め、残容量ＳＯＣと基準値ＨＬとの比較を行っている。

【００５８】残容量ＳＯＣが所定の基準値以上である場
合には、ハイブリッドマップを参照し、該マップに基づ
いて変速段の切り替え処理を実行する（ステップＳ３
０）。ハイブリッドマップとは、エンジン１０とモータ
２０の双方の動力源を、車両の走行状態、即ち車速およ
びアクセル開度に応じて使い分けるためのマップであ
る。

【００５９】図７は、ハイブリッドマップの例を示す説
明図である。図示する通り、車速およびアクセル開度に
応じて、使用される動力源の種類および変速段を与える
マップとなっている。図中の領域ＭＧはモータ２０を動
力源として走行する領域であり、その他の領域はエンジ
ン１０を動力源として走行する領域である。以下、前者
をＥＶ走行と呼び、後者を通常走行と呼ぶものとする。
図２の構成によれば、エンジン１０とモータ２０の双方
を動力源として走行することも可能ではあるが、本実施
例では、かかる走行領域は設けていない。

【００６０】ハイブリッドマップに基づいて走行制御が
行われる場合、本実施例のハイブリッド車両は、まずＥ
Ｖ走行で発進する。本実施例のハイブリッド車両は、エ
ンジン１０とモータ２０とが一体的に回転するように構
成されている。従って、ＥＶ走行時にもエンジン１０は
回転している。但し、燃料噴射および点火を行わず、モ
ータリングされている状態である。先に説明した通り、
エンジン１０にはＶＶＴ機構が備えられている。制御ユ
ニット７０は、ＥＶ走行時にはモータ２０に与える負荷
を減らし、モータ２０から出力される動力が車両の走行
に有効に使われるようにするため、ＶＶＴ機構を制御し
て、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを遅
らせる。

【００６１】ＥＶ走行により発進した車両が図７のマッ
プにおける領域ＭＧの境界近傍の走行状態に達した時点
で、制御ユニット７０は、エンジン１０を始動する。エ
ンジン１０はモータ２０により既に所定の回転数で回転
しているから、制御ユニット７０は、所定のタイミング
でエンジン１０に燃料を噴射し、点火する。また、ＶＶ
Ｔ機構を制御して、吸気バルブおよび排気バルブの開閉
タイミングをエンジン１０の運転に適したタイミングに
変更する。

【００６２】こうしてエンジン１０が始動して以後はエ
ンジン１０のみを動力源として走行する。かかる領域で
の走行が開始されると、制御ユニット７０は駆動回路４
０のトランジスタを全てシャットダウンする。この結
果、モータ２０は単に空回りした状態となる。

【００６３】制御ユニット７０は、このように車両の走
行状態に応じて動力源を切り替える制御を行うととも
に、変速機１００の変速段を切り替える処理も行う。変
速段の切り替えは動力源の切り替えと同様、図７のマッ
プに従ってなされる。図示する通り、制御ユニット７０
は、車速が増すにつれて変速比が小さくなるように変速
段の切り替えを実行する。変速段の切り替えは、変速機
制御信号（図５参照）に所定の信号を出力し、変速段に
応じて変速機１００のクラッチ、ブレーキのオン・オフ
を制御することで実現される。

【００６４】但し、この切り替えはシフトポジションに
よる制限を受ける。ドライブポジション（Ｄ）では、第
５速（５ｔｈ）までの変速段を用いて走行する。４ポジ
ションでは、第４速（４ｔｈ）までの変速段を用いて走
行する。この場合には、図７における５ｔｈの領域であ
っても第４速（４ｔｈ）が使用される。変速段の切り替
えはこのマップによる切り替えの他、運転者がアクセル
ペダルを急激に踏み込むことにより一段変速比が高い側
に変速段を移す、いわゆるキックダウンと呼ばれる切り
替えも行われる。これらの切り替え制御は、エンジンの
みを動力源とし、自動変速装置を備えた周知の車両と同
様である。本実施例では、ＥＶ走行をしている場合（領
域ＭＧ）にも同様の切り替えを実行する。なお、変速段
の設定については、後で詳述する。

【００６５】一方、ステップＳ２０において、残容量Ｓ
ＯＣが基準値ＨＬよりも小さいと判断された場合には、
制御ユニットは非ハイブリッドマップを参照し、該マッ
プに基づいて変速段の切り替え処理を実行する（ステッ
プＳ４０）。非ハイブリッドマップとは、車両の走行状
態に関わらずエンジン１０のみを動力源として走行する
マップである。つまり、非ハイブリッドマップに基づく
制御では、モータ２０は、常に駆動回路４０のトランジ
スタが全てシャットダウンされ、単に空回りした状態と
なる。

【００６６】図８は非ハイブリッドマップの例を示す説
明図である。ハイブリッドマップとの対比のため、図中
に破線でＥＶ走行に相当する領域を示した。非ハイブリ
ッドマップでは、かかる領域においてもエンジン１０の
みが動力源として選択される。変速段は、それぞれの車
速およびアクセル開度に応じて設定されており、ハイブ
リッドマップと同様、車速が高くなるにつれて変速比の
小さい変速段が使用されるように設定されている。但
し、非ハイブリッドマップでは、図中のハッチングを付
した領域αにおいて、第２速（２ｎｄ）が使用される点
でハイブリッドマップ（図７）と相違する。つまり、ハ
イブリッドマップでは発進時に第１速（１ｓｔ）が使わ
れるのに対して、非ハイブリッドマップでは発進時に第
２速（２ｎｄ）が使われるのである。かかる相違につい
ては後で詳述する。

【００６７】ステップＳ２０における基準値ＨＬは、こ
のようにハイブリッドマップ（図７）と非ハイブリッド
マップ（図８）との使い分けを行うための基準値であ
る。モータ２０を動力源として走行する場合はバッテリ
５０の電力を消費する。従って、モータ２０を動力源と
する走行はバッテリ５０の残容量に十分余裕がある場合
に行うことが望ましい。基準値ＨＬはこのようにモータ
２０を動力源とした場合の電力の消費量およびバッテリ
５０に望ましい残容量ＳＯＣの下限値を考慮して、予め
実験または解析により設定することができる。

【００６８】なお、走行制御ルーチンは、所定のタイミ
ングで繰り返し実行される処理である。従って、発進当
初、残容量ＳＯＣが基準値ＨＬ以上と判定されてハイブ
リッドマップに基づく運転が実行された場合でも、バッ
テリ５０の電力が消費されて、残容量ＳＯＣが基準値Ｈ
Ｌよりも小さくなれば、非ハイブリッドマップに基づく
運転に切り替えられる。

【００６９】以上の処理によって、残容量ＳＯＣに応じ
て動力源の使い分けおよび変速段の切り替えが実行され
ると、制御ユニット７０はエンジン１０およびモータ２
０の運転の制御を実行する（ステップＳ５０）。エンジ
ン１０の制御は、アクセル開度および車速に応じて、エ
ンジン１０へのスロットルバルブの開度、燃料の噴射
量、点火時期、ＶＶＴ機構などを制御する。これらの制
御は、エンジンのみを動力源とする通常の車両の場合と
同様であるため、詳細な説明を省略する。

【００７０】モータ２０は、いわゆるＰＷＭ制御により
運転される。制御ユニット７０はステータ２４のコイル
に印加すべき電圧値を設定する。かかる電圧値は予め設
定されたテーブルに基づいて、車速およびアクセル開度
に応じて与えられる。制御ユニット７０は、かかる電圧
がコイルに印加されるように駆動回路４０の各トランジ
スタのオン・オフを制御する。ＰＷＭ制御は周知の技術
であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。

【００７１】以上で説明した走行制御ルーチンを繰り返
し実行することにより、本実施例のハイブリッド車両
は、エンジン１０およびモータ２０の動力源を使い分け
て、走行することができる。

【００７２】（３）マップの設定：ここで、ハイブリッ
ドマップ（図７）および非ハイブリッドマップ（図８）
の設定について詳細に説明する。ハイブリッドマップに
基づく走行では、動力源の切り替えと変速段の切り替え
とが並行して行われる。車両を安定して運転するために
は、動力源の切り替えと変速段の切り替えとが同時に生
じるのを回避することが好ましい。ハイブリッドマップ
は、両者の切り替えが同時に生じにくいように設定され
ている。

【００７３】例えば、図７のマップにおいて、軌跡ｐ１
で示す経路に従って、車両の走行状態が変化した場合を
考える。この場合は、当初モータ２０を動力源として第
１速（１ｓｔ）で走行する。その後、動力源はエンジン
１０に切り替わるが、変速段は第１速（１ｓｔ）のまま
である。そして、車速が高くなるにつれて動力源はエン
ジン１０のまま、変速段が第２速（２ｎｄ）に切り替わ
る。軌跡ｐ１にそって走行状態が変化した場合、動力源
の切り替えと変速段の切り替えとは同時に生じない。

【００７４】別の例として、図中の軌跡ｐ２で示す経路
に従って、車両の走行状態が変化した場合を考える。こ
の場合は、当初モータ２０を動力源として第１速（１ｓ
ｔ）で走行する。その後、動力源はモータ２０のまま、
変速段は第２速（２ｎｄ）に切り替わる。そして、車速
が高くなるにつれて変速段は第２速（２ｎｄ）のまま、
動力源がエンジン１０に切り替わる。更に車速が高くな
ると動力源がエンジン１０のまま、変速段が第３速（３
ｒｄ）に切り替わる。軌跡ｐ２にそって走行状態が変化
した場合、動力源の切り替えと変速段の切り替えとは同
時に生じない。アクセル開度が更に低い場合の軌跡ｐ３
も同様に動力源の切り替えと変速段の切り替えとは同時
に生じない。

【００７５】ハイブリッドマップは、上述の条件の下、
車速が高くなるにつれて変速比の低い変速段が使用され
るように設定されている。この設定は、エンジンのみを
動力源とする通常の車両と同様、それぞれの車速で必要
なトルクおよび回転数の動力が駆動軸に伝達されるよう
に設定される。先に図１で示した通り、例えば、動力源
から所定のトルクＴ２が出力された場合、変速比が大き
くなる程、駆動軸トルクは大きくなる。逆に、駆動軸の
回転数は変速比が大きくなる程、低くなる。車速が低い
場合には、駆動軸を低い回転数で回転させるとともに、
加速のために高いトルクが要求されるから、変速比の大
きい変速段が使用される。車速が高い場合には、駆動軸
を高い回転数で回転させるとともに、それほど高いトル
クは要求されないから、変速比の低い変速段が使用され
る。非ハイブリッドマップについても同様の観点から、
基本的には、車速が高くなるにつれて変速比の低い変速
段が使用されるように設定されている。

【００７６】本実施例のハイブリッドマップと非ハイブ
リッドマップは、両者の相互関係をも考慮して設定され
ている。本実施例では、制御ユニット７０がバッテリ５
０の残容量ＳＯＣに応じてハイブリッドマップと非ハイ
ブリッドマップとを使い分けて走行する。運転者がハイ
ブリッド車両を違和感なく運転するためには、エンジン
１０とモータ２０のいずれが動力源として選択されてい
るかに関わらず、ほぼ同等の運転感覚が得られることが
望ましい。エンジン１０を動力源とする場合と、モータ
２０を動力源とする場合とで、アクセルの踏み込み量に
応じた加速感が同等であれば違和感なく運転することが
でき、車両の操作性が向上する。

【００７７】本実施例では、かかる観点から、ハイブリ
ッドマップと非ハイブリッドマップとで、車両の運転状
態に応じた駆動軸トルクがほぼ同等になるように変速段
の設定がなされている。先に説明した通り、モータ２０
の出力トルクはエンジン１０の出力トルクよりも低い。
両者の動力源に対して同じ変速段を使用すれば、エンジ
ン１０を動力源とした場合の方が駆動軸トルクが大きく
なる。従って、動力源の種類に応じてアクセル開度に対
する加速感が異なり、運転時に違和感が生じる。かかる
違和感は特に発進時に強く感じられる。

【００７８】本実施例では、動力源に応じて異なる変速
段を使用することによって、エンジン１０とモータ２０
の出力トルクの差違を抑制している。図８に示す通り、
非ハイブリッドマップでは、発進時の所定の領域（図中
のハッチングを付した領域α）で第２速（２ｎｄ）を用
いるものとしている。ハイブリッドマップでは、領域α
に対応するこの領域で第１速（１ｓｔ）を用いる。車速
およびアクセル開度がこの領域に対応する場合は、ハイ
ブリッドマップによればモータ２０を動力源としつつ第
１速（１ｓｔ）で走行されることになるし、非ハイブリ
ッドマップによればエンジン１０を動力源としつつ第２
速（２ｎｄ）で走行されることになる。

【００７９】このように変速段の切り替えを行った場合
に、アクセル開度に応じた駆動軸トルクが動力源の種類
によらずほぼ一定となるよう、本実施例では第１速（１
ｓｔ）の変速比ｋ１，第２速（２ｎｄ）の変速比ｋ２が
設定されている。かかる設定について図１に基づき説明
する。

【００８０】図１において、動力源トルクＴ１がモータ
２０の出力するトルクに相当し、動力源トルクＴ２がエ
ンジン１０の出力するトルクに相当するとする。それぞ
れのトルクは、領域α内の代表的な車速およびアクセル
開度に対応したトルクとする。この車速およびアクセル
開度に対して走行時に出力すべき駆動軸トルクを値Ｔｂ
１に設定する。この値は、アクセルの踏み込み量と車両
の加速感との関係について、運転者が違和感なく操作し
やすい範囲で設定することができる。このように設定さ
れた駆動軸トルクＴｂ１とモータ２０の出力トルクＴ１
との比から、第１速（１ｓｔ）の変速比ｋ１を求める。
つまり、ｋ１＝Ｔｂ１／Ｔ１である。

【００８１】次に、こうして設定された第１速（１ｓ
ｔ）の変速比に基づいて第２速（２ｎｄ）の変速比を設
定する。第２速（２ｎｄ）の変速比は、エンジン１０か
らのトルクＴ２を値Ｔｂ１とほぼ同等の駆動軸トルクＴ
ｂ２に変換して出力可能な値に設定する。つまり、ｋ２
＝Ｔｂ２／Ｔ２である。エンジン１０を動力源とする場
合と、モータ２０を動力源とする場合とで駆動軸トルク
が等しくなる、即ちＴｂ１＝Ｔｂ２となるように変速比
を設定した場合には、変速比ｋ１，ｋ２は動力源トルク
Ｔ１，Ｔ２に対して反比例の関係になる。本実施例で
は、駆動軸トルクＴｂ１，Ｔｂ２の間に、運転者が違和
感を感じない程度の差違を許容し、発進時以外の車速に
おける必要トルクも考慮して設定した。

【００８２】変速比ｋ１，ｋ２をこのように設定し、変
速段と動力源との使い分けを図７，９のマップのように
設定することにより、本実施例のハイブリッド車両は、
走行時に使用される動力源の種類に関わらず、アクセル
開度に対してほぼ一定の駆動軸トルクを得ることができ
る。従って、運転者は違和感なく運転を行うことができ
る。

【００８３】アクセル開度に応じた運転感覚が動力源に
よって相違することを回避するために、ハイブリッドマ
ップ中の領域ＭＧにおいて第２速（２ｎｄ）や第３速
（３ｒｄ）が使用される領域について、非ハイブリッド
マップでは第３速（３ｒｄ）および第４速（４ｔｈ）の
変速段が使用されるように設定するものとしてもよい。
本実施例では、かかる領域における差違は比較的小さい
ため、制御を容易にすべく、ハイブリッドマップと非ハ
イブリッドマップとで共通の変速段を使用するものとし
ている。

【００８４】本実施例では、ハイブリッドマップ（図
７）において、領域ＭＧよりもアクセル開度が大きい領
域βでは、第１速（１ｓｔ）の変速段でエンジン１０を
動力源として走行するものとしている。同様に、非ハイ
ブリッドマップ（図８）でも、これに対応する領域で
は、第１速（１ｓｔ）の変速段でエンジン１０を動力源
として走行するものとしている。このように設定するこ
とにより、ハイブリッドマップと非ハイブリッドマップ
とで同じ運転感覚を実現することができる。また、ハイ
ブリッドマップにおいて動力源の切り替えと変速段の切
り替えが同時に生じることを回避できる。さらに、エン
ジン１０に対して最大の変速比ｋ１を用いることによ
り、運転者の要求に見合った大きなトルクを出力するこ
とが可能となる。この結果、エンジン１０のトルクを十
分に活用することができ、ハイブリッド車両の走行領域
を十分に確保することが可能となる。

【００８５】本実施例では、非ハイブリッドマップ中の
領域αは、ハイブリッドマップ中の領域ＭＧよりも狭く
設定されている。つまり、領域αのアクセル開度の最大
値Ａ２は、領域ＭＧのアクセル開度の最大値Ａ１よりも
小さく設定されている。かかる設定は、以下に示す通
り、走行中に両マップの使い分けが行われた場合におけ
る、変速段の切り替え等を防止するためである。

【００８６】例えば、図８に示す軌跡ｐ４に従って走行
状態が変化する場合を考える。非ハイブリッドマップの
みに基づいて走行制御が実行された場合は、動力源がエ
ンジン１０のまま、領域α中では第２速（２ｎｄ）が使
用され、アクセル開度の増大とともに、第１速（１ｓ
ｔ）に切り替えられる。この場合は、最大値Ａ１，Ａ２
の大小関係に関わらず、動力源の切り替えと変速段との
切り替えは同時には起こらない。また、変速段の切り替
えも生じない。

【００８７】次に、軌跡ｐ４に従って走行状態が変化す
る途中でハイブリッドマップから非ハイブリッドマップ
への変更が行われた場合を考える。つまり、発進当初
は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに余裕があり、ハイブ
リッドマップに従って走行を開始したものの、その後、
電力が消費され非ハイブリッドマップに従った走行に切
り替えられた場合を考える。

【００８８】図９は、マップの使い分けによる動力源と
変速段の切り替えの様子を示す説明図である。図８中の
軌跡ｐ４に沿ってアクセル開度が変化した場合の様子を
示した。上段には、ハイブリッドマップにおける切り替
えの様子を示した。図において、ハッチングを施した部
分はモータ２０を動力源とすることを意味し、白抜きの
部分はエンジン１０を動力源とすることを意味する。図
示する通り、アクセル開度がＡ１に至るまで（図中のハ
ッチングを施した部分）は、モータ２０を動力源として
走行する。アクセル開度がＡ１以上になるとエンジン１
０を動力源として走行する。変速段は、常に第１速（１
ｓｔ）である。

【００８９】下段には、非ハイブリッドマップにおける
切り替えの様子を示した。この場合は、動力源は常にエ
ンジン１０である。アクセル開度がＡ２に至るまでは第
２速（２ｎｄ）で走行し、それ以上のアクセル開度では
第１速（１ｓｔ）で走行する。Ａ２はＡ１よりも小さ
い。

【００９０】図中の経路ｐａ１に従ってマップの使い分
けがなされた場合を考える。この場合、車両は、当初ハ
イブリッドマップに従って、第１速（１ｓｔ）の変速段
でモータ２０を動力源として発進する。その後、バッテ
リ５０の残容量が低下すると、非ハイブリッドマップに
切り替わる。この結果、第１速（１ｓｔ）でエンジン１
０を動力源とする走行に切り替わる。マップの使い分け
に応じて動力源は切り替わるものの、変速段の切り替え
は行われない。

【００９１】一方、値Ａ１，Ａ２の大小関係が逆転して
いる場合の様子を図１０に示す。図１０において、軌跡
ｐａ２に従ってマップの使い分けがなされた場合を考え
る。この場合、車両は、当初ハイブリッドマップに従っ
て、第１速（１ｓｔ）の変速段でモータ２０を動力源と
して発進する。その後、バッテリ５０の残容量が低下す
ると、非ハイブリッドマップに切り替わる。この結果、
車両は、第２速（２ｎｄ）でエンジン１０を動力源とす
る走行に切り替わる。このとき、動力源の切り替えと、
変速段の切り替えとが同時に生じる。更に、アクセル開
度が大きくなると、変速段は再び第１速（１ｓｔ）に切
り替えられる。つまり、変速段は、比較的短時間で「第
１速（１ｓｔ）→第２速（２ｎｄ）→第１速（１ｓ
ｔ）」と頻繁に切り替えられることになる。

【００９２】本実施例では、図８中の領域αにおけるア
クセル開度の最大値Ａ２を、図７中の領域ＭＧにおける
アクセル開度の最大値Ａ１よりも小さく設定することに
より、走行中にマップの使い分けが行われた場合でも動
力源と変速段の切り替えが同時に生じたり、変速段の頻
繁な切り替えが生じたりすることを回避している。もち
ろん、値Ａ２と値Ａ１を一致させる設定としても構わな
い。

【００９３】図９においても、アクセル開度Ａ２以下で
マップの使い分けがなされた場合には、変速段の切り替
えが生じる可能性がある。但し、実際の発進時におい
て、大きなトルクが要求される場合、アクセルは比較的
速やかに踏み込まれる。従って、アクセル開度が値Ａ２
以下の状態でマップの使い分けが生じるほど長期間走行
することは稀であり、かかる切り替えは問題とはならな
い。

【００９４】なお、本実施例においては、バッテリ５０
の残容量ＳＯＣのみならず、車両の走行状態をも考慮し
て動力源の切り替えをすることにより、動力源と変速機
の切り替えが同時に行われることを回避するものとして
もよい。例えば、非ハイブリッドマップに従って走行し
ている場合にバッテリ５０の残容量ＳＯＣがハイブリッ
ドマップによる走行が可能な程に高くなった場合を考え
る。このとき、図９中の破線の軌跡ｐａ３に示した通
り、エンジン１０からモータ２０への動力源の切り替え
と、第２速（２ｎｄ）から第１速（１ｓｔ）への変速段
の切り替えとが同時に生じる可能性がある。

【００９５】バッテリ５０の残容量ＳＯＣが高い場合に
は、エンジン１０とモータ２０のいずれを動力源として
も走行可能な状態にある。従って、かかる場合にはモー
タ２０への切り替えを保留してエンジン１０を動力源と
したまま走行し、ハイブリッド車両が一旦停車した後に
動力源および変速段の切り替えを実行する。こうすれ
ば、走行中に動力源および変速段の切り替えが同時に生
じることを回避できる。また、エンジン１０を動力源と
して走行中にアクセル開度が高くなり、変速段が第１速
（１ｓｔ）に切り替えられてから、動力源をモータ２０
に切り替えるものとしてもよい。このようにバッテリ５
０の残容量ＳＯＣのみならず、車両の走行状態をも考慮
して動力源と変速機との制御を実行すれば、両者の切り
替えをより適切に実行することが可能となる。

【００９６】以上で説明した本実施例のハイブリッド車
両によれば、ハイブリッドマップと非ハイブリッドマッ
プとをバッテリ５０の残容量ＳＯＣに応じて使い分ける
ことにより、バッテリ５０を適切な充電状態に保ちつつ
走行することができる。この場合において、本実施例の
ハイブリッド車両は、エンジン１０とモータ２０との間
の出力トルクの差違に関わらず、加速量がほぼ一定とな
るように変速段の設定がなされている。従って、運転者
は選択されている動力源の種類に関わらず一定の運転感
覚で車両を運転することができる。この結果、本実施例
のハイブリッド車両は、操作性および走行安定性を向上
することができる。

【００９７】本実施例では、変速比を段階的に変更する
変速機１００を適用した場合を例示した。これに対し、
変速比を連続的に変更可能な機構を変速機として適用す
ることも可能である。かかる場合において、動力源の出
力トルクに反比例するように変速比を制御すれば、駆動
軸トルクをほぼ一定にすることができ、より違和感を低
減することができる。

【００９８】本実施例では、ハイブリッドマップ（図
７）と非ハイブリッドマップ（図８）の２種類のマップ
を全走行領域について用意する態様を示した。これに対
し、動力源の使い分けが生じうる領域においてのみ複数
のマップを用意するものとしても構わない。本実施例に
即して説明すれば、動力源の使い分けが生じる可能性が
あるのは、図７中の領域ＭＧ内である。従って、領域Ｍ
Ｇに相当するマップのみハイブリッドマップと非ハイブ
リッドマップの２種類を用意し、その他の領域は双方で
共通のマップを用いるものとすることもできる。

【００９９】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、更に種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本実施例で説明した種々の制御処理は、ハードウェアに
より実現するものとしても構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】動力源トルク、駆動軸トルクおよび変速比の関
係を示す説明図である。

【図２】実施例としてのハイブリッド車両の概略構成図
である。

【図３】変速機１００の内部構造を示す説明図である。

【図４】各クラッチ、ブレーキ、およびワンウェイクラ
ッチの係合状態と変速段との関係を示す説明図である。

【図５】制御ユニット７０に対する入出力信号の結線を
示す説明図である。

【図６】走行制御ルーチンのフローチャートである。

【図７】ハイブリッドマップの例を示す説明図である。

【図８】非ハイブリッドマップの例を示す説明図であ
る。

【図９】マップの使い分けによる、動力源と変速段の切
り替えの様子を示す説明図である。

【図１０】マップの使い分けによる、動力源と変速段の
切り替えの第２の様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…エンジン１２…クランクシャフト１３，１４，１５…回転軸１６…ディファレンシャルギヤ１７…車軸２０…モータ２２…ロータ２４…ステータ３０…トルクコンバータ４０…駆動回路５０…バッテリ７０…制御ユニット１００…変速機１１０…副変速部１１２…第１のプラネタリギヤ１１４…サンギヤ１１５…プラネタリピニオンギヤ１１６…プラネタリキャリア１１８…リングギヤ１１９…回転軸１２０…主変速部１２２…回転軸１３０，１４０，１５０…プラネタリギヤ１３２，１４２，１５２…サンギヤ１３４，１４４，１５４…プラネタリキャリア１３６，１４６，１５６…リングギヤ

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｂ６０Ｌ 15/20 Ｋ 15/20 Ｆ０２Ｄ 29/00 ＨＦ０２Ｄ 29/00 29/02 Ｄ 29/02 Ｆ１６Ｈ 3/66 ＢＦ１６Ｈ 3/66 Ｂ６０Ｋ 9/00 ＥＦターム(参考） 3D039 AA04 AB27 AC36 AC39 AC54 AC74 AC78 AD23 AD53 3D041 AA30 AA31 AA51 AA66 AB00 AC01 AC06 AC08 AC15 AC18 AC19 AD00 AD01 AD02 AD10 AD31 AD32 AD41 AD51 AE02 AE03 AE04 AE07 AE09 AE31 AE32 AE40 AF00 3G093 AA01 AA04 AA06 AA07 BA02 BA14 CB05 CB06 DA01 DA05 DA06 DA12 DB00 DB05 DB11 DB12 DB15 EA02 EA05 EA09 EA13 EA15 EB00 EB03 EC04 FA11 FB00 3J028 EA21 EA22 EB09 EB13 EB37 EB66 FB03 FC13 FC25 FC62 HA12 HA32 HC06 HC15 5H115 PA02 PC06 PG04 PI16 PI24 PI29 PU10 PU23 PV09 PV23 QE01 QE02 QN03 RB08 RB22 RE01 RE03 RE05 RE06 RE07 SE04 SE05 SE08 TB01 TE02 TE08 TI02 TO02 TO21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと電動機とを動力源として備
え、該動力源と、動力伝達時の変速比を複数選択可能な
変速機と、駆動軸とを結合し、アクセル開度に応じて前
記動力源から出力される動力を調整して走行可能なハイ
ブリッド車両であって、前記アクセル開度を検出する検出手段と、前記車両の発進時において、アクセル開度が第１の開度よりも大きい場合には前記エ
ンジンを動力源として選択し、アクセル開度が第１の開度以下の場合には、所定の条件
に基づいて前記エンジンと電動機のいずれかを動力源と
して選択する動力源選択手段と、該車両の発進時において、前記動力源の選択およびアク
セル開度に応じて前記変速機を制御して、第１の変速
比、または該第１の変速比よりも小さい第２の変速比の
切り替えを行う変速機制御手段と、前記動力源を制御して、前記アクセル開度に応じた運転
状態で運転する動力源制御手段とを備え、前記変速機制御手段は、前記電動機が動力源として選択されている場合は前記第
１の変速比を選択し、前記エンジンが動力源として選択されている場合におい
ては、アクセル開度が第２の開度以下の場合には前記第
２の変速比を選択し、アクセル開度が第２の開度よりも
大きい場合には前記第１の変速比を選択する手段である
ハイブリッド車両。
【請求項２】前記第２の開度は前記第１の開度以下で
ある請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項３】前記第１の変速比および第２の変速比
は、前記第１の開度以下のアクセル開度において、前記
エンジンを動力源とした場合と前記電動機を動力源とし
た場合とで等価な加速量を実現可能な値である請求項１
記載のハイブリッド車両。
【請求項４】前記変速機は、前記変速比を連続的に変
更可能な変速機である請求項１記載のハイブリッド車
両。
【請求項５】前記変速機は、前記変速比を段階的に変
更可能な変速機である請求項１記載のハイブリッド車
両。
【請求項６】エンジンと電動機とを動力源として備
え、該動力源と、動力伝達時の変速比を複数選択可能な
変速機と、駆動軸とを結合し、アクセル開度に応じて前
記動力源から出力される動力を調整して走行可能なハイ
ブリッド車両の制御方法であって、（ａ）前記アクセ
ル開度を検出する工程と、（ｂ）前記車両の発進時に
おいて、アクセル開度が第１の開度よりも大きい場合には前記エ
ンジンを動力源として選択し、アクセル開度が第１の開度以下の場合には、所定の条件
に基づいて前記エンジンと電動機のいずれかを動力源と
して選択する工程と、（ｃ）工程（ｂ）で前記電動機
が動力源として選択されている場合において、前記変速
機の変速比を第１の変速比に制御する工程と、（ｄ）
工程（ｂ）で前記エンジンが動力源として選択されてい
る場合において、アクセル開度が第２の開度以下の場合には前記変速機の
変速比を前記第１の変速比よりも小さい第２の変速比に
制御し、アクセル開度が第２の開度よりも大きい場合には前記変
速機の変速比を前記第１の変速比に制御する工程と、
（ｅ）前記動力源を制御して、前記アクセル開度に応
じた運転状態で運転する工程とを備える制御方法。