JP2000236602A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

車両の駆動力制御装置

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JP2000236602A JP11172426A JP17242699A JP2000236602A JP 2000236602 A JP2000236602 A JP 2000236602A JP 11172426 A JP11172426 A JP 11172426A JP 17242699 A JP17242699 A JP 17242699A JP 2000236602 A JP2000236602 A JP 2000236602A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンとモータジェネレータを組み合わせ
た場合に、車速に応じたエンジン回転数の変更を可能に
する。 【解決手段】 エンジン１に連結されたモータジェネレ
ータ２と、駆動輪７に連結されたモータジェネレータ４
から構成された無段変速機５と、無段変速機５に設定さ
れた変速比と第２目標駆動トルクに基づいて目標エンジ
ントルクを演算し、この目標エンジントルクに基づいて
エンジン１を制御するエンジンコントロールユニット１
１と、目標入力軸回転数に基づいてモータジェネレータ
２を制御する一方、第１目標駆動トルクに基づいてモー
タジェネレータ４を制御するトランスミッションコント
ロールユニット１２を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関とモータ
ジェネレータを組み合わせた車両に関し、特に、駆動力
の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から排気エミッションを低減するた
め、エンジンとモータジェネレータを組み合わせて、い
ずれか一方または双方の駆動力により走行するハイブリ
ッド車両が知られており、例えば、自動車技術学会 学
術講演会前刷集Ｎｏ．９８２の論文９８３２２８８号に
開示されるものがある。
【０００３】これは、エンジンとモータジェネレータに
無段変速機を組み合わせて、モータジェネレータの出力
とエンジンの出力を、運転状態やバッテリの状態に応じ
て制御するものである。
【０００４】また、特開昭６２−１１０５３６号公報の
ように、エンジンと無段変速機を組み合わせて、トルク
センサを用いることなく変速過渡時にも運転者の要求に
応じた目標エンジントルクを発生させるべく駆動力の制
御を行うものも知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
１の従来例にあっては、目標とするエンジントルクと無
段変速機の目標入力軸回転数を設定する際に、運転状態
に応じて求めた目標出力軸出力から目標エンジントルク
と目標入力軸回転数を演算する１入力２出力の構成とな
っていたため、目標エンジントルクと目標入力軸回転数
の設定の自由度が小さくなってしまい、例えば、車速が
異なる運転条件であっても、求めた目標出力軸出力が等
しければ目標エンジントルクと目標入力軸回転数は常に
同じ値となって、加速時などでは、車速の変化に対して
目標入力軸回転数、すなわちエンジン回転数の変化が小
さいため、運転者に違和感を与える場合があった。
【０００６】さらに、前記第１の従来例では、モーター
ジェネレータと遊星歯車などからなる変速機を組み合わ
せているため、モータージェネレータ等の電気系統の制
御と、変速機を制御する機械系統の制御が不可欠であ
り、２種の制御系統によりシステム構成が複雑になっ
て、製造コストが増大するという問題があった。
【０００７】また、前記第２の従来例にあっては、目標
駆動トルクと車速から目標入力軸回転数を求める構成で
あり、車速に応じたエンジン回転数の設定は可能である
が、目標出力を演算しない構成となっていたため、例え
ば、モータジェネレータの損失に対する補正やバッテリ
の充電状態に応じた発電電力を実現することができず、
モータジェネレータと組み合わせて用いることができな
かった。
【０００８】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、エンジンとモータジェネレータを組み合わ
せた場合に、車速に応じたエンジン回転数の変更を可能
にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
に連結された第１のモータジェネレータと、駆動輪に連
結されるとともに、前記第１のモータジェネレータが発
電した電力に基づいて駆動される第２のモータジェネレ
ータとから構成された変速機と、前記第１モータジェネ
レータの回転数を検出する入力側回転数検出手段と、前
記第２モータジェネレータの回転数を検出する出力側回
転数検出手段と、前記第２モータジェネレータの回転数
に基づいて、前記第１モータジェネレータの回転数を制
御する変速制御手段とを備え、この変速制御手段は、第
１及び第２モータジェネレータの駆動周波数比を制御す
る。
【００１０】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記変速制御手段は、第１モータジェネレータが
発電する電力に応じて、第２モータジェネレータのトル
クを制御する一方、第２モータジェネレータの回転数に
応じて第１モータジェネレータの回転数を制御する。
【００１１】また、第３の発明は、前記第２の発明にお
いて、前記変速制御手段は、アクセルペダルの踏み込み
量を検出する手段と、このアクセルペダルの踏み込み量
と、第１モータジェネレータの回転数からエンジンの発
生する出力を演算するエンジン出力演算手段を備える。
【００１２】また、第４の発明は、前記第３の発明にお
いて、前記変速制御手段は、第１及び第２モータジェネ
レータの効率に応じて第２モータジェネレータのトルク
を補正する出力トルク補正手段を備える。
【００１３】また、第５の発明は、前記第４の発明にお
いて、前記第１及び第２モータジェネレータは、バッテ
リへの充電手段を備えるとともに、前記出力トルク補正
手段は、このバッテリへの充電量に応じて第２モータジ
ェネレータのトルクを補正する。
【００１４】また、第６の発明は、エンジンに連結され
た第１のモータジェネレータと、駆動輪に連結された第
２のモータジェネレータから構成された変速機と、運転
状態または運転操作に応じて第１の目標駆動トルクを演
算する第１目標駆動トルク設定手段と、この第１目標駆
動トルクと車速または車速相当値に基づいて目標出力を
演算する目標出力演算手段と、前記変速機の運転状態に
応じて目標出力を補正する補正手段と、この補正された
目標出力と車速または車速相当値に基づいて第２の目標
駆動トルクを演算する第２目標駆動トルク設定手段と、
この第２目標駆動トルクと車速または車速相当値に基づ
いて前記変速機の目標入力軸回転数を演算する目標入力
軸回転数設定手段と、前記変速機に設定された変速比と
第２目標駆動トルクに基づいて目標エンジントルクを演
算する目標エンジントルク設定手段と、この目標エンジ
ントルクに基づいて前記エンジンを制御するエンジン制
御手段と、前記目標入力軸回転数に基づいて第１モータ
ジェネレータを制御する一方、前記第１目標駆動トルク
に基づいて第２のモータジェネレータを制御する変速制
御手段とを備える。
【００１５】また、第７の発明は、前記第１または第６
の発明において、前記変速機は第１及び第２のモータジ
ェネレータを選択的に結合するクラッチを備える。
【００１６】また、第８の発明は、前記第７の発明にお
いて、前記クラッチは、変速機の入力軸回転数と出力軸
回転数が等しいときに締結される。
【００１７】また、第９の発明は、前記第６の発明にお
いて、前記目標出力演算手段は、第１目標駆動トルクに
出力軸回転数を乗じたものを目標出力とする。
【００１８】また、第１０の発明は、前記第６の発明に
おいて、前記補正手段は、少なくとも第１及び第２モー
タジェネレータの損失を目標出力に加えて補正する。
【００１９】また、第１１の発明は、前記第６の発明に
おいて、前記第２目標駆動トルク設定手段は、補正され
た目標出力を出力軸回転数で除したものを第２目標駆動
トルクとして設定する。
【００２０】
【発明の効果】したがって、第１の発明は、エンジンに
連結された第１のモータジェネレータが発電した電力に
よって、駆動輪に連結された第２のモータジェネレータ
を駆動してエンジンの駆動力を伝達するように変速機を
構成した場合、駆動輪側の第２モータジェネレータの回
転数、すなわち車速に応じた値に基づいて、入力軸回転
数となる第１モータジェネレータの回転数を制御するこ
とで、一対のモータジェネレータで構成された変速機の
変速比を制御することができ、この変速比制御はモータ
ジェネレータの駆動周波数を制御することで実現するこ
とができ、一対のモータジェネレータで構成された変速
機を用いた場合の変速制御を正確に行うことができる。
【００２１】また、第２の発明は、第１モータジェネレ
ータが発電する電力に応じて駆動される第２モータジェ
ネレータのトルクを制御する一方、第２モータジェネレ
ータの回転数に基づいて第１モータジェネレータの回転
数を制御することで、運転状態に応じた変速比を得るこ
とができるとともに、発電量に応じた駆動力、すなわ
ち、エンジンの出力を駆動輪へ伝達することができる。
【００２２】また、第３の発明は、第２モータジェネレ
ータのトルクを決定するに当たって、第１モータジェネ
レータの発電量を、エンジンの運転状態に基づいて算出
することで、容易に把握して一対のモータジェネレータ
で構成された変速機を用いた場合の変速制御を行うこと
ができる。
【００２３】また、第４の発明は、第１及び第２モータ
ジェネレータの効率を加味して第２モータジェネレータ
のトルクを補正することで、一対のモータジェネレータ
で構成された変速機を用いた場合の変速制御の精度を向
上できる。
【００２４】また、第５の発明は、第１及び第２モータ
ジェネレータが、バッテリへの充電手段を備える場合に
は、バッテリへの充電量に応じて第２モータジェネレー
タのトルクを補正することで、一対のモータジェネレー
タの出力を正確に補正して、変速制御の精度を向上でき
る。
【００２５】また、第６の発明は、エンジンに連結され
た第１モータジェネレータで発電した電力により第２の
モータジェネレータを駆動することで、駆動輪へエンジ
ンの出力を伝達し、第１及び第２モータジェネレータの
回転数の比を変更することで変速比を変更することがで
きる。このような変速機の駆動力制御は、第１の目標駆
動トルクによって第２モータジェネレータの駆動トルク
を制御する一方、第１モータジェネレータの回転数であ
る目標入力軸回転数は、第１目標駆動トルクを出力に変
換して補正を行ったものから、車速相当値（例えば、出
力軸回転数）に基づいて再度トルクに変換して第２目標
駆動トルクを得て、この第２目標駆動トルクと車速の関
係に応じて目標入力軸回転数を設定する。そして、エン
ジンの目標エンジントルクを、第２目標駆動トルクと変
速比に応じて設定することで、目標入力軸回転数と車速
の関係は、第２目標駆動トルクをパラメータとして変化
することになる。
【００２６】したがって、要求される出力が同一の値で
あっても、車速が異なれば目標入力軸回転数は変化する
ことになり、例えば、低車速で要求出力の大きくなる急
加速時では、入力軸回転数＝エンジン回転数の変化を大
きく設定することができ、運転者の運転操作とエンジン
回転数の変化を対応させることが可能となって、運転性
の向上を図ることが可能となり、車速に応じたエンジン
回転数の変化量を調整することで、車種や車型に応じた
設定が可能となって、設計の自由度を向上させることが
できる。
【００２７】また、第７の発明は、前記第１または第６
の発明において、変速機の第１及び第２のモータジェネ
レータの間に介装したクラッチによって、選択的に第１
及び第２のモータジェネレータを結合すれば、エンジン
を駆動軸に直結して燃費性能の向上を図ることができ
る。
【００２８】また、第８の発明は、変速機の入力軸回転
数と出力軸回転数が等しいときにクラッチを締結するこ
とで、エンジンを駆動軸に直結することでモータジェネ
レータの損失を抑制し、燃費性能の向上を図ることがで
きる。
【００２９】また、第９の発明は、第１目標駆動トルク
に出力軸回転数を乗じたものを目標出力とすることで、
容易にトルクから出力への変換を行うことができる。
【００３０】また、第１０の発明は、補正手段は、少な
くとも第１及び第２モータジェネレータの損失を目標出
力に加えて補正することにより、第２目標駆動トルクの
演算精度を向上させて、駆動力制御の精度を向上させる
ことができる。
【００３１】また、第１１の発明は、補正された目標出
力を出力軸回転数で除して、第２目標駆動トルクとし、
モータジェネレータ等の損失の演算を出力で行ってから
トルクへの変換を行うことで車速の項ができるため、目
標入力軸回転数を第２目標駆動トルクと車速に応じて変
化させることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。
【００３３】図１は、一対のモータジェネレータを介し
て、エンジンの駆動力により車両の推進を行う変速機を
備えた車両である。
【００３４】図１において、入力側のモータジェネレー
タ（図中ＭＧｉ）２と、出力側のモータジェネレータ
（図中ＭＧｏ）４から構成された無段変速機５が、エン
ジン１に連結されたもので、入力側のモータジェネレー
タ２（第１モータジェネレータ）がエンジン１に連結さ
れる一方、出力側のモータジェネレータ４（第２モータ
ジェネレータ）が駆動軸に連結される。
【００３５】モータジェネレータ２、４は交流機（例え
ば、永久磁石式交流同期モータなど）で構成され、それ
ぞれインバータ８を介して接続され、基本的にモータジ
ェネレータ２が発電機として作動し、また、モータジェ
ネレータ４は電動機として作動し、モータジェネレータ
２からの電力によって駆動される。
【００３６】エンジン１は、電子制御スロットル１４を
備えており、アクセル開度センサ２２が検出したアクセ
ルペダル踏み込み量ＡＰＳに応じて、後述するエンジン
コントロールユニット１１が電子制御スロットル１４の
スロットル開度ＴＶＯを制御することにより、運転状態
に応じたエンジントルクＴｅを実現する。
【００３７】ここで、エンジン１を制御するエンジンコ
ントロールユニット１１は、アクセル開度センサ２２が
検出したアクセルペダル踏み込み量ＡＰＳに応じて、予
め設定したマップなどから電子制御スロットル１４の開
度ＴＶＯを決定し、エアフローメータ１３が検出した吸
入空気量Ｑａと、クランク角センサ２３が検出したエン
ジン回転数Ｎｅに基づいて燃料噴射制御や点火時期制御
を行う。
【００３８】一方、無段変速機５を制御するトランスミ
ッションコントロールユニット１２は、インバータ８の
駆動周波数に応じてモータジェネレータ２、４の回転数
を制御するもので、インバータ８の駆動周波数の比が、
入出力軸の回転数比、すなわち、変速比となる。
【００３９】また、モータジェネレータ２、４の間に
は、選択的に締結可能なクラッチ３が介装され、エンジ
ンコントロールユニット１１からの指令に応じてクラッ
チ３は制御され、クラッチ３の締結状態では、エンジン
１と駆動軸が直結状態となって、エンジン１の出力に応
じて駆動輪が駆動される。
【００４０】例えば、無段変速機５の入力軸回転数Ｎｉ
と出力軸回転数Ｎｏが等しいときにはクラッチ３を締結
し、エンジン１の駆動力によって直接駆動輪へトルクを
伝達し、モータジェネレータ２、４の損失を抑制して、
車両の燃費性能を向上できる。
【００４１】ここで、無段変速機５は、エンジン１に連
結されたモータジェネレータ２の回転子（図示せず）側
の回転数を、無段変速機５の入力軸回転数Ｎｉとして検
出する入力軸回転センサ２４と、駆動軸に連結されたモ
ータジェネレータ４の回転子（図示せず）側の回転数
を、無段変速機５の出力軸回転数Ｎｏとして検出する出
力軸回転数センサ２１とを備え、トランスミッションコ
ントロールユニット１２がこれら検出値を読み込む。な
お、エンジン１と無段変速機５は直結されているため、
入力軸回転数Ｎｉはエンジン回転数Ｎｅ等価となる。
【００４２】トランスミッションコントロールユニット
１２は、入出力軸回転数Ｎｉ、Ｎｏに加えて、後述する
ように、統合コントロールユニット１０が演算した目標
入力軸回転数ｔＮｉと、目標出力軸トルクｔＴｏとなる
ように、インバータ８の駆動周波数を制御する。
【００４３】統合コントロールユニット１０は、出力軸
回転数センサ２１が検出した無段変速機５の出力軸回転
数Ｎｏ、入力軸回転センサ２４が検出した無段変速機５
の入力軸回転数Ｎｉ、アクセル開度センサ２２からのア
クセルペダル踏み込み量ＡＰＳをそれぞれ読み込んで、
これらの運転状態を示す情報から、後述するように目標
出力軸トルクｔＴｏと、目標入力軸回転数ｔＮｉを演算
する。
【００４４】なお、統合コントロールユニット１０は、
出力軸回転数Ｎｏに差動装置等の終減速比や駆動輪の半
径など、所定の定数を乗じたものを車速ＶＳＰとして演
算する。
【００４５】また、統合コントロールユニット１０は。
バッテリ９の充電量が低下した場合、モータジェネレー
タ２が発電した電力の一部を、バッテリ９へ供給するよ
うトランスミッションコントロールユニット１２へ目標
発電量ｔＰｃを送出する。なお、バッテリ９の充電量
は、図示しないセンサによって検出する。
【００４６】上記統合コントロールユニット１０で行わ
れる駆動力制御の一例を示すと、図２に示すようにな
り、まず、エンジントルクＴｅ推定部５１が、アクセル
ペダル踏み込み量ＡＰＳに応じた電子制御スロットル１
４のスロットル開度ＴＶＯと、無段変速機５のモータジ
ェネレータ２の回転数である入力軸回転数Ｎｉに基づい
て、予め設定したマップｍａｐ１より、エンジン１が発
生したトルクＴｅを入力軸トルクＴｉとして演算する。
【００４７】次に、入力軸出力演算部５２は、検出した
入力軸回転数Ｎｉと、この入力軸トルクＴｉを乗じるこ
とで、入力軸出力Ｐｉを演算する。この入力軸出力Ｐｉ
は、モータジェネレータ２を駆動する出力であり、エン
ジン出力Ｐｅと等価である。
【００４８】一方、入力側損失演算部５７では、入力軸
トルクＴｉと入力軸回転数Ｎｉに基づいて、予め設定し
たマップｍａｐ２からモータジェネレータ２の損失出力
ｄＰｉを演算する。なお、マップｍａｐ２は、モータジ
ェネレータ２の効率などに基づいて予め設定されたもの
である。
【００４９】そして、第１目標出力軸出力演算部５３
は、入力軸出力Ｐｉから損失出力ｄＰｉを減じたものを
第１目標出力軸出力ｔＰｏ１として演算する。
【００５０】また、出力側損失演算部５８では、目標出
力軸トルクの前回値ｔＴｏ＊ｚ-1と、現在の出力軸回転
数Ｎｏに基づいて、予め設定したマップｍａｐ３からモ
ータジェネレータ２４の損失出力ｄＰｏを演算する。
【００５１】第２目標出力軸出力演算部５４は、第１目
標出力軸出力ｔＰｏ１から損失出力ｄＰｏを減じたもの
を第２目標出力軸出力ｔＰｏ２として演算し、さらに、
第３目標出力軸出力演算部５５が、バッテリ９の充電要
求に応じた目標発電量ｔＰｃを差し引いたものを、第３
目標出力軸出力ｔＰｏ３として演算する。
【００５２】次に、目標出力軸トルク演算部５６は、こ
の第３目標出力軸出力ｔＰｏ３を出力軸回転数Ｎｏで除
して、無段変速機５の出力側となるモータジェネレータ
４の目標出力軸トルクｔＴｏを演算する。
【００５３】一方、目標入力軸回転数演算部５９は、出
力軸回転数Ｎｏ（または車速ＶＳＰ）と、アクセルペダ
ル踏み込み量ＡＰＳに基づいて、予め設定したマップｍ
ａｐ４から、無段変速機５の入力側であるモータジェネ
レータ２の目標入力軸回転数ｔＮｉを演算する。
【００５４】ここで、上記統合コントロールユニット１
０で行われる駆動力制御の一例について、図３のフロー
チャートを参照しながら以下に詳述する。なお、図３の
フローチャートは、所定時間毎、例えば、１０msec毎に
実行されるものである。
【００５５】まず、ステップＳ１では、上記図１に示し
た各種センサからアクセルペダル踏み込み量ＡＰＳ（≒
スロットル開度ＴＶＯ）、入力軸回転数Ｎｉ、出力軸回
転数Ｎｏ（∝車速ＶＳＰ）等の情報を読み込んでから、
ステップＳ２で、無段変速機５の入力軸トルクＴｉ（＝
エンジントルクＴｅ）を、図２に示したマップｍａｐ１
より演算する。
【００５６】ステップＳ３では、この入力軸トルクＴｉ
に入力軸回転数Ｎｉを乗じて入力軸出力Ｐｉを演算す
る。
【００５７】一方、ステップＳ４では、図２に示したマ
ップｍａｐ２のように、入力軸トルクＴｉと入力軸回転
数Ｎｉより、モータジェネレータ２の損失出力ｄＰｉを
演算する。
【００５８】そして、ステップＳ５では、上記ステップ
Ｓ３で求めた入力軸出力Ｐｉから損失出力ｄＰｉを差し
引いて第１目標出力軸出力ｔＰｏ１を演算する。
【００５９】また、ステップＳ６では、図２に示したマ
ップｍａｐ３のように、目標出力軸トルクの前回値ｔＴ
ｏ＊ｚ-1と出力軸回転数Ｎｏに基づいて、モータジェネ
レータ４の損失出力ｄＰｏを演算する。
【００６０】ステップＳ７では、上記ステップＳ５で求
めた第１目標出力軸出力ｔＰｏ１から、この損失出力ｄ
Ｐｏを差し引いて第２目標出力軸出力ｔＰｏ２を演算す
る。
【００６１】次に、ステップＳ８では、第２目標出力軸
出力ｔＰｏ２からバッテリ９の充電要求に応じた目標発
電量ｔＰｃを差し引いて、第３目標出力軸出力ｔＰｏ３
として求める。
【００６２】そして、ステップＳ９では、第３目標出力
軸出力ｔＰｏ３を出力軸回転数Ｎｏで除して目標出力軸
トルクｔＴｏを求める。
【００６３】一方、ステップＳ１０では、出力軸回転数
Ｎｏ（∝車速ＶＳＰ）とアクセルペダル踏み込み量ＡＰ
Ｓから、図２に示したマップｍａｐ４に基づいて目標入
力軸回転数ｔＮｉを演算する。
【００６４】以上のように、統合コントロールユニット
１０は、無段変速機５の出力側となるモータジェネレー
タ４の目標出力軸トルクｔＴｏと、入力側となるモータ
ジェネレータ２の目標入力軸回転数ｔＮｉを演算し、こ
れらの目標値をトランスミッションコントロールユニッ
ト１２へ指令する。
【００６５】トランスミッションコントロールユニット
１２は、無段変速機５の入力側であるモータジェネレー
タ２の入力軸回転数Ｎｉが、統合コントロールユニット
１０からの目標入力軸回転数ｔＮｉと一致するように、
インバータ８の駆動周波数を介してフィードバック制御
を行うことで変速比を制御し、出力側であるモータジェ
ネレータ４の駆動トルクＴｏは、モータジェネレータ２
が発電した電力から損失分や充電分を差し引いた目標出
力軸トルクｔＴｏとなるように制御する。
【００６６】モータジェネレータ２、４として、上記し
たように永久磁石式交流同期モータを用いた場合、回転
数の制御は駆動周波数の制御と等価となり、回転子の回
転数が目標回転数になるようにトルクを増減することに
なる。
【００６７】ここで、変速比＝入力軸回転数Ｎｉ／出力
軸回転数Ｎｏとすると、目標変速比は、目標入力軸回転
数ｔＮｉ／出力軸回転数Ｎｏとなり、上記ステップＳ１
０のように、アクセルペダル踏み込み量ＡＰＳに応じて
目標変速比が決定され、モータジェネレータ２の回転
数、すなわち、駆動周波数がフィードバック制御され
る。
【００６８】一方、出力側であるモータジェネレータ４
の目標出力軸トルクｔＴｏは、上記ステップＳ２〜Ｓ９
より、 ｔＴｏ＝（Ｔｉ×Ｎｉ−ｄＰｉ−ｄＰｏ−ｔＰｃ）／Ｎ
ｏ となり、これを変形すると、 ｔＴｏ＝Ｔｉ×（Ｎｉ／Ｎｏ）−（ｄＰｉ＋ｄＰｏ＋ｔ
Ｐｃ）／Ｎｏ となる。
【００６９】したがって、モータジェネレータ４は、エ
ンジントルクＴｅ（入力軸トルクＴｉ）と変速比＝Ｎｉ
／Ｎｏを掛け合わせた値から、モータジェネレータの損
失分等を差し引いて補正した目標出力軸トルクｔＴｏと
なるように駆動されることになる。
【００７０】こうして、無段変速機５を一対のモータジ
ェネレータ２、４から構成した場合であっても、駆動ト
ルクＴｏ≒エンジントルクＴｅ×変速比という関係が成
り立って、駆動周波数比に応じて変速比の制御が可能に
なるのに加え、モータジェネレータの損失に対する補正
や、バッテリの充電状態に応じた発電電力を実現するこ
とが可能となって、正確な駆動力の制御を行うことが可
能となるのである。
【００７１】なお、上記エンジン１では、電子制御スロ
ットル１４を用いた例を示したが、アクセルペダルで直
接スロットル開度ＴＶＯを制御するものであってもよ
く、この場合では、図２のマップｍａｐ４のパラメータ
を、アクセルペダル踏み込み量ＡＰＳをスロットル開度
ＴＶＯに変更すればよい。
【００７２】図４は第２の実施形態を示し、モータジェ
ネレータ２、クラッチ３及びモータジェネレータ４から
構成された無段変速機５が、エンジン１に連結されたも
ので、無段変速機５の出力軸は差動装置６を介して駆動
輪７に連結されている。
【００７３】無段変速機５の入力側では、エンジン１の
出力軸とモータジェネレータ２（第１モータジェネレー
タ）の軸及びクラッチ３の入力軸は互いに連結されてお
り、また、出力側ではクラッチ３の出力軸にモータジェ
ネレータ４（第２モータジェネレータ）の軸（無段変速
機５の出力軸）が連結されている。
【００７４】モータジェネレータ２、４は前記第１実施
形態と同様の交流機で構成され、それぞれインバータ８
を介してバッテリ９に接続される。
【００７５】無段変速機５は、クラッチ３を解放した状
態では、モータジェネレータ２を発電機として、モータ
ジェネレータ４をモータとして作動させて、モータジェ
ネレータ２の電力によって、モータジェネレータ４を駆
動するもので、このとき、モータジェネレータ２、４の
回転数比、すなわち、無段変速機５の変速比は、上記し
たように、インバータ８の制御による周波数比によって
制御される。なお、バッテリ９は、余剰電力の回収や出
力不足の際に放電を行うものである。
【００７６】また、クラッチ３の締結状態では、エンジ
ン１と差動装置６が直結状態となって、エンジン１の出
力に応じて駆動輪７が駆動され、例えば、無段変速機５
の入力軸回転数Ｎｉと出力軸回転数Ｎｏが等しいときに
は締結され、エンジン１の駆動力によって直接駆動輪へ
トルクを伝達し、モータジェネレータ２、４の損失を抑
制して、車両の燃費性能を向上できる。
【００７７】エンジン１は、前記第１実施形態と同様に
電子制御スロットル（図示せず）を備えており、アクセ
ル開度センサ２２が検出した運転者のアクセルペダル踏
み込み量ＡＰＳに応じて、後述するエンジンコントロー
ルユニット１１が電子制御スロットルなどを制御するこ
とにより、統合コントロールユニット１０の要求に応じ
た目標出力軸トルクｔＴｏを実現するものである。
【００７８】ここで、エンジン１、無段変速機５の制御
系は、運転状態に応じた目標出力軸トルクｔＴｏ（第１
目標駆動トルク）を演算するとともに、駆動軸のトルク
が目標出力軸トルクｔＴｏへ一致するように、エンジン
コントロールユニット１１に目標エンジントルクｔＴｅ
を指令するとともに、トランスミッションコントロール
ユニット１２に目標入力軸回転数ｔＮｉを指令する。
【００７９】統合コントロールユニット１０は、車速セ
ンサ２１が検出した無段変速機５の出力軸回転数Ｎｏ、
入力軸回転センサ２４が検出した無段変速機５の入力軸
回転数Ｎｉ、アクセル開度センサ２２からのアクセルペ
ダル踏み込み量ＡＰＳをそれぞれ読み込んで、これらの
運転状態を示す情報から、後述するように目標出力軸ト
ルクｔＴｏを演算する。なお、出力軸回転数Ｎｏに差動
装置６の終減速比や駆動輪７の半径などを乗じたものが
車速ＶＳＰとなる。
【００８０】そして、エンジンコントロールユニット１
１は、統合コントロールユニット１０からの目標エンジ
ントルクｔＴｅに応じて、図示しない電子制御スロット
ルの駆動や燃料噴射制御あるいは点火時期制御を行って
目標エンジントルクｔＴｅを実現する。
【００８１】また、トランスミッションコントロールユ
ニット１２は、目標入力軸回転数ｔＮｉとなるようにイ
ンバータ８を介してモータジェネレータ２を制御すると
ともに、目標出力軸トルクｔＴｏとなるようにモータジ
ェネレータ４の駆動を行う。
【００８２】上記統合コントロールユニット１０は、図
５に示すように、車速ＶＳＰとアクセルペダル踏み込み
量ＡＰＳに基づいて目標出力軸トルクｔＴｏを演算する
目標出力軸トルク演算部１０１と、モータジェネレータ
２、４の損失出力Ｌｓ１、Ｌｓ２を演算する損失演算部
１０２と、目標出力軸トルクｔＴｏに車速ＶＳＰを乗じ
て目標出力軸出力ｔＰｏを演算する目標出力演算部１０
３と、目標出力軸出力ｔＰｏに損失出力Ｌｓ１、Ｌｓ２
やバッテリ９の充電要求に応じた目標発電量ｔＰｇ等を
加えて第２目標出力軸出力ｔＰｏ２を演算する第２目標
出力演算部１０４と、この第２目標出力軸出力ｔＰｏ２
を車速ＶＳＰで除して第２目標出力軸トルクｔＴｏ２
（第２目標駆動トルク）を演算する第２目標出力軸トル
ク演算部１０５と、第２目標出力軸トルクｔＴｏ２を無
段変速機５の変速比で除して目標エンジントルクｔＴｅ
を演算する目標エンジントルク演算部１０６と、第２目
標出力軸トルクｔＴｏ２と車速ＶＳＰから目標入力軸回
転数ｔＮｉを演算する目標入力軸回転数演算部１０７か
ら構成される。
【００８３】そして、上記目標出力軸トルクｔＴｏと目
標入力軸回転数ｔＮｉがトランスミッションコントロー
ルユニット１２へ指令されて、フィードバック制御によ
りモータジェネレータ２を制御して入力軸回転数Ｎｉを
目標入力軸回転数ｔＮｉへ追従させる一方、フィードフ
ォワード制御によりモータジェネレータ４を駆動して目
標出力軸トルクｔＴｏへ向けて制御し、また、エンジン
コントロールユニット１１は、目標エンジントルクｔＴ
ｅに応じて上記電子制御スロットルや燃料噴射制御など
を行って、エンジン１の発生トルクを調整する。
【００８４】ここで、上記統合コントロールユニット１
０で行われる駆動力制御の一例について、図６のフロー
チャートを参照しながら以下に詳述する。なお、図６の
フローチャートは、所定時間毎に実行されるものであ
る。
【００８５】まず、ステップＳ１では、上記図４に示し
た各種センサからアクセルペダル踏み込み量ＡＰＳ、入
力軸回転数Ｎｉ、出力軸回転数Ｎｏ（車速ＶＳＰ）等の
情報を読み込んでから、ステップＳ２で、目標出力軸ト
ルクｔＴｏの演算を行う。
【００８６】この、目標出力軸トルクｔＴｏの演算は、
例えば、車速ＶＳＰとアクセル踏み込み量ＡＰＳから、
図７に示すように予め設定したマップに基づいて、目標
出力軸トルクｔＴｏを演算する。
【００８７】ステップＳ３では、この目標出力軸トルク
ｔＴｏに出力軸回転数Ｎｏを乗じて、ｔＰｏ＝ｔＴｏ×
Ｎｏより目標出力軸出力ｔＰｏの演算を行って、トルク
を出力に変換する。
【００８８】ステップＳ４で、前回制御時の目標出力軸
トルクｔＴｏ、目標出力軸出力ｔＰｏを読み込んでか
ら、ステップＳ５へ進み、図５に示した損失演算部１０
２のように、予め設定したマップに基づいて、モータジ
ェネレータ２、４の損失出力Ｌｓ１、Ｌｓ２を演算す
る。
【００８９】なお、モータジェネレータ２の損失出力Ｌ
ｓ１は、現在の入力軸回転数Ｎｉと目標エンジントルク
ｔＴｅの前回値より求め、モータジェネレータ４の損失
出力Ｌｓ２は、現在の出力軸回転数Ｎｏと目標出力軸ト
ルクｔＴｏの前回値より求め、トルクに関しては前回値
を現在の値として代用することにより、演算負荷を低減
する。
【００９０】次に、ステップＳ６では、バッテリ９の要
求に応じた目標発電量ｔＰｇを読み込む。なお、この目
標発電量ｔＰｇは図示しないジェネレータの要求値を示
す。
【００９１】ステップＳ７では、モータジェネレータ
２、４の効率やバッテリ９の充電のために、エンジン１
の出力のうち損失する分を上記ステップＳ３で求めた目
標出力軸出力ｔＰｏに加えて、駆動輪７へ伝達される第
２目標出力軸出力ｔＰｏ２を、 ｔＰｏ２＝ｔＰｏ＋Ｌｓ１＋Ｌｓ２＋ｔＰｇ とし、モータジェネレータ２、４の損失出力Ｌｓ１、Ｌ
ｓ２及び目標発電量ｔＰｇを加算する。すなわち、上記
ステップＳ３で、目標出力軸トルクｔＴｏを目標出力軸
出力ｔＰｏへ変換することにより、モータジェネレータ
２、４の損失分やバッテリ９の充電量などの出力との比
較を容易に行うことができる。
【００９２】次に、ステップＳ８では、ステップＳ７で
求めた第２目標出力軸出力ｔＰｏ２を出力軸回転数Ｎｏ
で除して、第２目標出力軸トルクｔＴｏ２を演算する。
【００９３】ｔＴｏ２＝ｔＴｏ２／Ｎｏ であり、再び出力からトルクへ変換する。
【００９４】そして、ステップＳ９では、この第２目標
出力軸トルクｔＴｏ２と車速ＶＳＰより、予め設定した
マップｈ（または関数）より、無段変速機５の目標入力
軸回転数ｔＮｉを演算する。
【００９５】ｔＮｉ＝ｈ（ｔＴｏ２、ＶＳＰ） であり、マップｈ（図５の目標入力軸回転数演算部１０
７）は、エンジン１の効率ηｅと、モータジェネレータ
２の効率ηmg1との積がほぼ最大（すなわち、最適燃
費）となるように設定され、かつ、車速ＶＳＰが低いほ
ど第２目標出力軸トルクｔＴｏ２の大きさに応じて目標
入力軸回転数ｔＮｉが大きくなるように設定される。
【００９６】最後に、ステップＳ１０では、第２目標出
力軸トルクｔＴｏ２を無段変速機５の変速比で除したも
のを、目標エンジントルクｔＴｅとして演算する。ただ
し、 ｔＴｅ＝ｔＴｏ２（Ｎｏ／Ｎｉ） である。
【００９７】上記フローチャートを所定時間毎に繰り返
して実行することにより、ステップＳ１０で求めた目標
エンジントルクｔＴｅとなるように、エンジンコントロ
ールユニット１１はエンジン１の出力を制御するととも
に、ステップＳ２で求めた目標出力軸トルクｔＴｏと、
ステップＳ９で求めた目標入力軸回転数ｔＮｉに応じて
トランスミッションコントロールユニット１２は、モー
タジェネレータ２、４の制御を行う。
【００９８】ここで、上記ステップＳ８で、第２目標出
力軸出力ｔＰｏ２を出力軸回転数Ｎｏで除して、再びト
ルクに変換することによって、目標入力軸回転数ｔＮｉ
と車速ＶＳＰの関係は、第２目標出力軸トルクｔＴｏ２
をパラメータとして変化することになる。
【００９９】したがって、要求される出力が同一の値で
あっても、車速ＶＳＰが異なれば、目標入力軸回転数ｔ
Ｎｉは変化することになり、特に、目標入力軸回転数ｔ
Ｎｉを求めるマップｈが、車速ＶＳＰが低いほど目標入
力軸回転数ｔＮｉが小さくなるように設定すれば、加速
に応じて入力軸回転数Ｎｉ＝エンジン回転数Ｎｅが増大
するように設定することができ、運転者の運転操作とエ
ンジン回転数Ｎｅの変化を対応させることが可能となっ
て、違和感を与えることがなくなって運転性の向上を図
ることが可能となるのであり、上記ステップＳ９のマッ
プｈの設定によって、車速ＶＳＰに応じたエンジン回転
数Ｎｅの変化量を調整することができるため、車種や車
型に応じた設定が可能となり、設計の自由度を向上させ
ることが可能となるのである。
【０１００】また、上記マップｈは、エンジン１の効率
ηｅとモータジェネレータ２の効率ηmg1との積が最大
値となるように設定するのが好ましいが、図８に示すよ
うに、エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅの関係
を等燃費線（燃料消費率が等しい点を結んだ線）で表す
と、燃費が最少となる最適燃費線に沿ってエンジン回転
数Ｎｅ、すなわち入力軸回転数Ｎｉを決定すると、同一
のエンジントルクＴｅに対してエンジン回転数Ｎｅは一
義的に決定されてしまう。
【０１０１】そこで、エンジントルクＴｅとエンジン回
転数Ｎｅの関係に範囲を持たせて、図８に示す最適燃費
線の近傍に設定すれば、車速ＶＳＰの変化に応じてエン
ジン回転数Ｎｅを変化させながらも、燃費性能を満足す
ることができる。
【０１０２】なお、上記実施形態において、モータジェ
ネレータ２、４を無段変速機５としたが、クラッチ３の
解放時にモータジェネレータ４のみで走行し、モータジ
ェネレータ２でエンジン１の始動を行えば、ハイブリッ
ド車両とすることができる。
【０１０３】また、上記実施形態において、モータジェ
ネレータが対向するように２つある場合を示したが、本
願出願人が提案した特願平１０−７７５０８号等のよう
に、２つのロータを同一軸上に配置した回転電機によっ
て構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す駆動力制御装置の概
略構成図。
【図２】同じく統合コントロールユニットの概念図。
【図３】駆動力制御の一例を示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態を示し、駆動力制御装置の概略
構成図。
【図５】同じく統合コントロールユニットの概念図。
【図６】同じく駆動力制御の一例を示すフローチャー
ト。
【図７】アクセルペダルの踏み込み量ＡＰＳをパラメー
タとした出力軸回転数Ｎｏ（車速ＶＳＰ）と目標出力軸
トルクｔＴｏの関係を示すマップである。
【図８】最適燃費線と等馬力線の関係を示すエンジン回
転数ＮｅとエンジントルクＴｅのマップである。
【符号の説明】
１ エンジン ２、４ モータジェネレータ ５ 無段変速機 ９ インバータ １０ 統合コントロールユニット １１ エンジンコントロールユニット １２ トランスミッションコントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── 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 15/20 Ｆ１６Ｈ 3/72 Ａ Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｚ Ｆ１６Ｈ 3/72

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンに連結された第１のモータジェ
    ネレータと、駆動輪に連結されるとともに、前記第１の
    モータジェネレータが発電した電力に基づいて駆動され
    る第２のモータジェネレータとから構成された変速機
    と、 前記第１モータジェネレータの回転数を検出する入力側
    回転数検出手段と、 前記第２モータジェネレータの回転数を検出する出力側
    回転数検出手段と、 前記第２モータジェネレータの回転数に基づいて、前記
    第１モータジェネレータの回転数を制御する変速制御手
    段とを備え、 この変速制御手段は、第１及び第２モータジェネレータ
    の駆動周波数比を制御することを特徴とする車両の駆動
    力制御装置。
  2. 【請求項２】 前記変速制御手段は、第１モータジェネ
    レータが発電する電力に応じて、第２モータジェネレー
    タのトルクを制御する一方、第２モータジェネレータの
    回転数に応じて第１モータジェネレータの回転数を制御
    することを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制
    御装置。
  3. 【請求項３】 前記変速制御手段は、アクセルペダルの
    踏み込み量を検出する手段と、このアクセルペダルの踏
    み込み量と、第１モータジェネレータの回転数からエン
    ジンの発生する出力を演算するエンジン出力演算手段を
    備えたことを特徴とする請求項２に記載の車両の駆動力
    制御装置。
  4. 【請求項４】 前記変速制御手段は、第１及び第２モー
    タジェネレータの効率に応じて第２モータジェネレータ
    のトルクを補正する出力トルク補正手段を備えたことを
    特徴とする請求項３に記載の車両の駆動力制御装置。
  5. 【請求項５】 前記第１及び第２モータジェネレータ
    は、バッテリへの充電手段を備えるとともに、前記出力
    トルク補正手段は、このバッテリへの充電量に応じて第
    ２モータジェネレータのトルクを補正することを特徴と
    する請求項４に記載の車両の駆動力制御装置。
  6. 【請求項６】 エンジンに連結された第１のモータジェ
    ネレータと、駆動輪に連結された第２のモータジェネレ
    ータから構成された変速機と、 運転状態または運転操作に応じて第１の目標駆動トルク
    を演算する第１目標駆動トルク設定手段と、 この第１の目標駆動トルクと車速または車速相当値に基
    づいて目標出力を演算する目標出力演算手段と、 前記変速機の運転状態に応じて目標出力を補正する補正
    手段と、 この補正された目標出力と車速または車速相当値に基づ
    いて第２の目標駆動トルクを演算する第２目標駆動トル
    ク設定手段と、 この第２目標駆動トルクと車速または車速相当値に基づ
    いて前記変速機の目標入力軸回転数を演算する目標入力
    軸回転数設定手段と、 前記変速機に設定された変速比と第２目標駆動トルクに
    基づいて目標エンジントルクを演算する目標エンジント
    ルク設定手段と、 この目標エンジントルクに基づいて前記エンジンを制御
    するエンジン制御手段と、 前記目標入力軸回転数に基づいて第１モータジェネレー
    タを制御する一方、前記第１目標駆動トルクに基づいて
    第２のモータジェネレータを制御する変速制御手段とを
    備えたことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  7. 【請求項７】 前記変速機は第１及び第２のモータジェ
    ネレータを選択的に結合するクラッチを備えたことを特
    徴とする請求項１または請求項６に記載の車両の駆動力
    制御装置。
  8. 【請求項８】 前記クラッチは、変速機の入力軸回転数
    と出力軸回転数が等しいときに締結されることを特徴と
    する請求項７に記載の車両の駆動力制御装置。
  9. 【請求項９】 前記目標出力演算手段は、第１目標駆動
    トルクに出力軸回転数を乗じたものを目標出力とするこ
    とを特徴とする請求項６に記載の車両の駆動力制御装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記補正手段は、少なくとも第１及び
    第２モータジェネレータの損失を目標出力に加えて補正
    することを特徴とする請求項６に記載の車両の駆動力制
    御装置。
  11. 【請求項１１】 前記第２目標駆動トルク設定手段は、
    補正された目標出力を出力軸回転数で除したものを第２
    目標駆動トルクとして設定することを特徴とする請求項
    ６に記載の車両の駆動力制御装置。
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