JPH09308009A

JPH09308009A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JPH09308009A
Application number: JP11732096A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tabata; 淳田端; Yutaka Taga; 豊多賀; Takatsugu Ibaraki; 隆次茨木; Yushi Hata; 祐志畑; Tsuyoshi Mikami; 強三上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1997-11-28
Anticipated expiration: 2016-05-13
Also published as: JP3520664B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンと電動モータとを車両走行時の動力
源として備えており、そのエンジンおよび電動モータの
作動状態が異なる複数の運転モードで走行するととも
に、変速比を変更可能な自動変速機がそのエンジンおよ
び電動モータと駆動輪との間に配設されているハイブリ
ッド車両において、運転モードの切換えと自動変速機の
変速とが連続的に行われることを防止する。【解決手段】アップシフトと運転モードの切換えとが
時間的に近接して行われる場合は、モード切換えタイミ
ング制御手段に対応するステップＳＡ３、ＳＡ４、ＳＡ
６において、アップシフトのイナーシャ相中に運転モー
ドを切り換える。また、ダウンシフトと運転モードの切
換えとが時間的に近接して行われる場合は、モード切換
えタイミング制御手段に対応するステップＳＡ３、ＳＡ
５、ＳＡ６において、ダウンシフトの変速終了前の所定
期間内に運転モードを切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はハイブリッド車両の
制御装置に係り、特に、運転モードの切換え時や自動変
速機の変速時のショックを低減する技術に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】燃料の燃焼によって作動するエンジン
と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
時の動力源として備えており、そのエンジンおよび電動
モータの作動状態が異なる複数の運転モードで走行する
とともに、変速比を変更可能な自動変速機がそのエンジ
ンおよび電動モータと駆動輪との間に配設されているハ
イブリッド車両が、例えば特開平７−６７２０８号公報
等に記載されている。上記運転モードとしては、エンジ
ンのみを動力源として走行するエンジン運転モードや、
電動モータのみを動力源として走行するモータ運転モー
ド、エンジンおよび電動モータの両方を動力源として走
行するエンジン・モータ運転モードなどがあり、例えば
車速（または動力源回転速度）およびアクセル操作量を
パラメータとする動力源マップ等の予め定められたモー
ド切換え条件に従って切り換えられるようになっている
のが普通である。自動変速機の変速比についても、例え
ば車速およびアクセル操作量をパラメータとする変速マ
ップ等の予め定められた変速条件に従って変更されるよ
うになっているのが普通である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記運転モ
ードの切換え制御および自動変速機の変速制御が互いに
独立に行われると、それ等のモード切換え制御および変
速制御が時間的に近接して行われる場合があるが、モー
ド切換えや変速時にはトルク変動に起因して多少のショ
ック（車両の駆動力変動）を伴うのが普通であるため、
それ等が時間的に近接して行われるとショックが続いて
運転者に違和感を生じさせる可能性があった。

【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、運転モードの切換え
と自動変速機の変速とが連続的に行われることを防止す
ることにある。

【０００５】

【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) 燃料の燃焼によって作動するエ
ンジンと、電気エネルギーで作動する電動モータとを車
両走行時の動力源として備えており、そのエンジンおよ
び電動モータの作動状態が異なる複数の運転モードで走
行するとともに、変速比を変更可能な自動変速機がその
エンジンおよび電動モータと駆動輪との間に配設されて
いる一方、(b) 前記複数の運転モードを予め定められた
モード切換え条件に従って切り換えるモード切換え手段
と、(c)前記自動変速機の変速比を予め定められた変速
条件に従って変更する変速手段とを有するハイブリッド
車両の制御装置において、(d) 前記変速手段によるアッ
プシフトと前記モード切換え手段による運転モードの切
換えとが時間的に近接して行われる場合は、そのアップ
シフトのイナーシャ相中にその運転モードを切り換える
モード切換えタイミング制御手段を設けたことを特徴と
する。

【０００６】第２発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動
するエンジンと、電気エネルギーで作動する電動モータ
とを車両走行時の動力源として備えており、そのエンジ
ンおよび電動モータの作動状態が異なる複数の運転モー
ドで走行するとともに、変速比を変更可能な自動変速機
がそのエンジンおよび電動モータと駆動輪との間に配設
されている一方、(b) 前記複数の運転モードを予め定め
られたモード切換え条件に従って切り換えるモード切換
え手段と、(c) 前記自動変速機の変速比を予め定められ
た変速条件に従って変更する変速手段とを有するハイブ
リッド車両の制御装置において、(d) 前記変速手段によ
るダウンシフトと前記モード切換え手段による運転モー
ドの切換えとが時間的に近接して行われる場合は、その
ダウンシフトの変速終了前の所定期間内にその運転モー
ドを切り換えるモード切換えタイミング制御手段を設け
たことを特徴とする。

【０００７】

【発明の効果】第１発明のハイブリッド車両の制御装置
においては、アップシフトのイナーシャ相中すなわち一
般に変速に伴うトルク変動が生じる期間内に運転モード
が切り換えられるため、モード切換えおよび変速に起因
するトルク変動が略同時に発生させられるようになり、
ショックが続いて運転者に違和感を生じさせることが回
避される。

【０００８】第２発明のハイブリッド車両の制御装置に
おいても、ダウンシフトの変速終了前の所定期間内すな
わち一般に変速に伴うトルク変動が生じる期間内に運転
モードが切り換えられるため、モード切換えおよび変速
に起因するトルク変動が略同時に発生させられるように
なり、ショックが続いて運転者に違和感を生じさせるこ
とが回避される。

【０００９】なお、アップシフトは変速比を小さくして
動力源の回転数を低下させる変速で、ダウンシフトは変
速比を大きくして動力源の回転数を高くする変速であ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】ここで、本発明は、例えばクラッ
チにより動力伝達を接続、遮断することによって動力源
を切り換える切換タイプや、遊星歯車装置などの合成、
分配機構によってエンジンおよび電動モータの出力を合
成したり分配したりするミックスタイプ、電動モータを
補助的に使うアシストタイプなど、エンジンと電動モー
タとを車両走行時の動力源として備えている種々のタイ
プのハイブリッド車両に適用され得る。複数の運転モー
ドは、例えばエンジンのみを動力源として走行するエン
ジン運転モードや、電動モータのみを動力源として走行
するモータ運転モードなどで、モード切換え条件は、例
えば車速およびアクセル操作量をパラメータとする動力
源マップなどによって定められる。

【００１１】自動変速機は、油圧式クラッチやブレーキ
などの油圧式係合手段によって変速比が異なる複数の変
速段に切り換えられる遊星歯車式、平行２軸式などの有
段自動変速機が好適に用いられるが、ベルト式やトロイ
ダル型などの無段変速装置を採用することもできる。変
速条件は、例えば車速およびアクセル操作量をパラメー
タとする変速マップなどによって定められる。

【００１２】変速手段による変速（アップシフトまたは
ダウンシフト）とモード切換え手段による運転モードの
切換えとが時間的に近接して行われる場合とは、変速判
断が為された後に実際に変速するための出力（変速出
力）が行われる前、或いはアップシフトのイナーシャ相
が始まる前までや、ダウンシフトの変速終了前の所定期
間の前までに、モード切換え判断が為された場合などで
ある。アクセル操作量や車速の変化速度、変化量が大き
い場合も変速の可能性が高いため、モード切換え判断が
為されても変速と近接していると判断し、モード切換え
を延期して変速と同時にモード切換えを行うようにする
ことが望ましい。

【００１３】第１発明のモード切換えタイミング制御手
段は、総てのアップシフトで運転モードの切換えタイミ
ングを制御するものであっても良いが、例えばクラッチ
ツウクラッチ変速や直接圧制御が行われる変速、動力源
から車輪側へ動力伝達が行われるパワーオン時のアップ
シフトなど、変速ショックを生じ易い特定の変速時のみ
に運転モードの切換えタイミングを制御するものでも良
い。モード切換えについても、必ずしも総ての種類のモ
ード切換え時に本制御を実施する必要はなく、例えばシ
ョックを生じ易い特定のモード切換え時だけ本制御を実
施するようにしても良い。

【００１４】第２発明のモード切換えタイミング制御手
段は、総てのダウンシフトで運転モードの切換えタイミ
ングを制御するものであっても良いが、例えばクラッチ
ツウクラッチ変速や直接圧制御が行われる変速、動力源
から車輪側へ動力伝達が行われるパワーオン時のダウン
シフトなど、変速ショックを生じ易い特定の変速時のみ
に運転モードの切換えタイミングを制御するものでも良
い。モード切換えについても、必ずしも総ての種類のモ
ード切換え時に本制御を実施する必要はなく、例えばシ
ョックを生じ易い特定のモード切換え時だけ本制御を実
施するようにしても良い。また、パワーオンダウンシフ
トでも、特にアクセル操作量の変化速度が大きい場合
は、運転者は速やかな駆動力の増大を望んでいるため、
直ちに運転モードが切り換えられるようにすることが望
ましいなど、種々の態様が可能である。

【００１５】上記第１発明および第２発明のモード切換
えタイミング制御手段は、モード切換えに起因するトル
ク変動と変速に起因するトルク変動とが略重複して発生
するようにモード切換えのタイミングを制御するための
もので、第２発明の変速終了前の所定期間は、変速の種
類やアクセル操作量などをパラメータとして設定するこ
とが望ましい。

【００１６】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例である制御装
置を備えているハイブリッド車両のハイブリッド駆動装
置１０の骨子図である。

【００１７】図１において、このハイブリッド駆動装置
１０はＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両用
のもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエ
ンジン１２と、電気エネルギーによって作動する電動モ
ータとしてのモータジェネレータ１４と、シングルピニ
オン型の遊星歯車装置１６と、自動変速機１８とを車両
の前後方向に沿って備えており、出力軸１９から図示し
ないプロペラシャフトや差動装置などを介して左右の駆
動輪（後輪）へ駆動力を伝達する。

【００１８】遊星歯車装置１６は機械的に力を合成分配
する合成分配機構で、モータジェネレータ１４と共に電
気式トルコン２４を構成しており、そのリングギヤ１６
ｒは第１クラッチＣＥ₁ を介してエンジン１２に連結さ
れ、サンギヤ１６ｓはモータジェネレータ１４のロータ
軸１４ｒに連結され、キャリア１６ｃは自動変速機１８
の入力軸２６に連結されている。また、サンギヤ１６ｓ
およびキャリア１６ｃは第２クラッチＣＥ₂ によって連
結されるようになっている。

【００１９】なお、エンジン１２の出力は、回転変動や
トルク変動を抑制するためのフライホイール２８および
スプリング、ゴム等の弾性部材によるダンパ装置３０を
介して第１クラッチＣＥ₁ に伝達される。第１クラッチ
ＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ は、何れも油圧アクチ
ュエータによって係合、解放される摩擦式の多板クラッ
チである。

【００２０】自動変速機１８は、前置式オーバードライ
ブプラネタリギヤユニットから成る副変速機２０と、単
純連結３プラネタリギヤトレインから成る前進４段、後
進１段の主変速機２２とを組み合わせたものである。

【００２１】具体的には、副変速機２０はシングルピニ
オン型の遊星歯車装置３２と、油圧アクチュエータによ
って摩擦係合させられる油圧式のクラッチＣ₀ 、ブレー
キＢ ₀ と、一方向クラッチＦ₀ とを備えて構成されてい
る。

【００２２】また、主変速機２２は、３組のシングルピ
ニオン型の遊星歯車装置３４、３６、３８と、油圧アク
チュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッ
チＣ ₁ , Ｃ₂ 、ブレーキＢ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ，Ｂ₄ と、一
方向クラッチＦ₁ ，Ｆ₂ とを備えて構成されている。

【００２３】そして、図２に示されているソレノイドバ
ルブＳＬ１〜ＳＬ４の励磁、非励磁により油圧回路４４
が切り換えられたり、シフトレバーに機械的に連結され
たマニュアルシフトバルブによって油圧回路４４が機械
的に切り換えられたりすることにより、クラッチＣ₀ ，
Ｃ₁ ，Ｃ₂ 、ブレーキＢ₀ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ，Ｂ₄が
それぞれ係合、解放制御され、図３に示されているよう
にニュートラル（Ｎ）と前進５段（１ｓｔ〜５ｔｈ）、
後進１段（Ｒｅｖ）の各変速段が成立させられる。

【００２４】なお、上記自動変速機１８や前記電気式ト
ルコン２４は、中心線に対して略対称的に構成されてお
り、図１では中心線の下半分が省略されている。

【００２５】図３のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッ
チの欄の「○」は係合、「●」は図示しないシフトレバ
ーがエンジンブレーキレンジ、たとえば「３」、
「２」、及び「Ｌ」レンジ等の低速レンジへ操作された
場合に係合、そして、空欄は非係合を表している。

【００２６】その場合に、ニュートラルＮ、後進変速段
Ｒｅｖ、及びエンジンブレーキレンジは、シフトレバー
に機械的に連結されたマニュアルシフトバルブによって
油圧回路４４が機械的に切り換えられることによって成
立させられ、前進変速段の１ｓｔ〜５ｔｈの相互間の変
速はソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４によって電気的に
制御される。

【００２７】また、前進変速段の変速比は１ｓｔから５
ｔｈとなるに従って段階的に小さくなり、４ｔｈの変速
比ｉ₄ ＝１であり、５ｔｈの変速比ｉ₅ は、副変速機２
０の遊星歯車装置３２のギヤ比をρ（＝サンギヤの歯数
Ｚ_S／リングギヤの歯数Ｚ_R＜１）とすると１／（１＋
ρ）となる。

【００２８】後進変速段Ｒｅｖの変速比ｉ_Rは、遊星歯
車装置３６、３８のギヤ比をそれぞれρ₂ 、ρ₃ とする
と１−１／ρ₂ ・ρ₃ である。図３は各変速段の変速比
の一例を示したものである。

【００２９】ハイブリッド駆動装置１０は、図２に示さ
れるようにハイブリッド制御用コントローラ５０及び自
動変速制御用コントローラ５２を備えている。これらの
コントローラ５０、５２は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ等
を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、それ
ぞれ図２のようにアクセル操作量θ_AC等の各種の情報を
読み込むと共に、予め設定されたプログラムに従って信
号処理を行う。

【００３０】前記エンジン１２は、ハイブリッド制御用
コントローラ５０によってスロットル弁開度や燃料噴射
量、点火時期などが制御されることにより、運転状態に
応じて出力が制御される。

【００３１】前記モータジェネレータ１４は、図４に示
すようにＭ／Ｇ制御器（インバータ）５６を介してバッ
テリー等の蓄電装置５８に接続されており、ハイブリッ
ド制御用コントローラ５０により、その蓄電装置５８か
ら電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転駆動
される回転駆動状態と、回生制動（モータジェネレータ
１４自体の電気的な制動トルク）によりジェネレータと
して機能して蓄電装置５８に電気エネルギーを充電する
充電状態と、ロータ軸１４ｒが自由回転することを許容
する無負荷状態とに切り換えられる。

【００３２】また、前記第１クラッチＣＥ₁ 及び第２ク
ラッチＣＥ₂ は、ハイブリッド制御用コントローラ５０
により電磁弁等を介して油圧回路４４が切り換えられる
ことにより、係合或いは解放状態が切り換えられる。

【００３３】前記自動変速機１８は、自動変速制御用コ
ントローラ５２によって前記ソレノイドバルブＳＬ１〜
ＳＬ４、リニアソレノイドバルブＳＬＵ、ＳＬＴ、ＳＬ
Ｎの励磁状態が制御され、油圧回路４４が切り換えられ
たり油圧制御が行われることにより、運転状態に応じて
変速段が切り換えられる。

【００３４】上記ハイブリッド制御用コントローラ５０
は、例えば本願出願人が先に出願した特願平７−２９４
１４８号に記載されているように、図５に示すフローチ
ャートに従って図６に示す９つの運転モードの１つを選
択し、その選択したモードでエンジン１２及び電気式ト
ルコン２４を作動させる。本制御作動は前記モード切換
え手段に対応している。

【００３５】尚、ハイブリッド制御用コントローラ５０
には、エンジントルクＴ_E、モータトルクＴ_M、エンジ
ン回転数Ｎ_E、モータ回転数Ｎ_M、車速Ｖ（自動変速機
１８の出力軸回転数Ｎ_Oに対応）、アクセル操作量
θ_AC、自動変速機１８の入力軸回転数Ｎ_I、蓄電装置５
８の蓄電量ＳＯＣ、ブレーキのＯＮ、ＯＦＦ、シフトレ
バーの操作レンジに関する情報が、種々の検出手段など
から供給されるようになっている。

【００３６】また、エンジントルクＴ_Eはスロットル弁
開度や燃料噴射量などから求められ、モータトルクＴ_M
はモータ電流などから求められ、蓄電量ＳＯＣはモータ
ジェネレータ１４がジェネレータとして機能する充電時
のモータ電流や充電効率などから求められる。

【００３７】図５において、ステップＳ１ではエンジン
始動要求があったか否かを、例えばエンジン１２を動力
源として走行したり、エンジン１２によりモータジェネ
レータ１４を回転駆動して蓄電装置５８を充電したりす
るために、エンジン１２を始動すべき旨の指令があった
か否かを判断する。

【００３８】ここで、始動要求があればステップＳ２で
モード９を選択する。モード９は、図６から明らかなよ
うに第１クラッチＣＥ₁ を係合（ＯＮ）し、第２クラッ
チＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、モータジェネレータ１４に
より遊星歯車装置１６を介してエンジン１２を回転駆動
すると共に、燃料噴射などのエンジン始動制御を行って
エンジン１２を始動する。

【００３９】このモード９は、車両停止時には前記自動
変速機１８をニュートラルにして行われ、モード１のよ
うに第１クラッチＣＥ₁ を解放したモータジェネレータ
１４のみを動力源とする走行時には、第１クラッチＣＥ
₁ を係合すると共に走行に必要な要求出力以上の出力で
モータジェネレータ１４を作動させ、その要求出力以上
の余裕出力でエンジン１２を回転駆動することによって
行われる。

【００４０】また、車両走行時であっても、一時的に自
動変速機１８をニュートラルにしてモード９を実行する
ことも可能である。このようにモータジェネレータ１４
によってエンジン１２が始動させられることにより、始
動専用のスタータ（電動モータなど）が不要となり、部
品点数が少なくなって装置が安価となる。

【００４１】一方、ステップＳ１の判断が否定された場
合、すなわちエンジン始動要求がない場合には、ステッ
プＳ３を実行することにより、制動力の要求があるか否
かを、例えばブレーキがＯＮか否か、シフトレバーの操
作レンジがＬや２などのエンジンブレーキレンジ（低速
変速段のみで変速制御を行うと共にエンジンブレーキや
回生制動が作用するレンジ）で、且つアクセル操作量θ
_ACが０か否か、或いは単にアクセル操作量θ_ACが０か否
か、等によって判断する。

【００４２】この判断が肯定された場合にはステップＳ
４を実行する。ステップＳ４では、蓄電装置５８の蓄電
量ＳＯＣが予め定められた最大蓄電量Ｂ以上か否かを判
断し、ＳＯＣ≧ＢであればステップＳ５でモード８を選
択し、ＳＯＣ＜ＢであればステップＳ６でモード６を選
択する。最大蓄電量Ｂは、蓄電装置５８に電気エネルギ
ーを充電することが許容される最大の蓄電量で、蓄電装
置５８の充放電効率などに基づいて例えば８０％程度の
値が設定される。

【００４３】上記ステップＳ５で選択されるモード８
は、図６に示されるように第１クラッチＣＥ₁ を係合
（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、モ
ータジェネレータ１４を無負荷状態とし、エンジン１２
を停止状態すなわちスロットル弁を閉じると共に燃料噴
射量を０とするものであり、これによりエンジン１２の
引き擦り回転による制動力、すなわちエンジンブレーキ
が車両に作用させられ、運転者によるブレーキ操作が軽
減されて運転操作が容易になる。また、モータジェネレ
ータ１４は無負荷状態とされ、自由回転させられるた
め、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが過大となって充放電
効率等の性能を損なうことが回避される。

【００４４】ステップＳ６で選択されるモード６は、図
６から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を解放（ＯＦ
Ｆ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、エンジ
ン１２を停止し、モータジェネレータ１４を充電状態と
するもので、車両の運動エネルギーでモータジェネレー
タ１４が回転駆動されることにより、蓄電装置５８を充
電するとともにその車両にエンジンブレーキのような回
生制動力を作用させるため、運転者によるブレーキ操作
が軽減されて運転操作が容易になる。

【００４５】また、第１クラッチＣＥ₁ が開放されてエ
ンジン１２が遮断されているため、そのエンジン１２の
引き擦りによるエネルギー損失がないとともに、蓄電量
ＳＯＣが最大蓄電量Ｂより少ない場合に実行されるた
め、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが過大となって充放電
効率等の性能を損なうことがない。

【００４６】一方、ステップＳ３の判断が否定された場
合、すなわち制動力の要求がない場合にはステップＳ７
を実行し、エンジン発進が要求されているか否かを、例
えばモード３などエンジン１２を動力源とする走行中の
車両停止時か否か、すなわち車速Ｖ＝０か否か等によっ
て判断する。

【００４７】この判断が肯定された場合には、ステップ
Ｓ８を実行する。ステップＳ８ではアクセルがＯＮか否
か、すなわちアクセル操作量θ_ACが略零の所定値より大
きいか否かを判断し、アクセルＯＮの場合にはステップ
Ｓ９でモード５を選択し、アクセルがＯＮでなければス
テップＳ１０でモード７を選択する。

【００４８】上記ステップＳ９で選択されるモード５
は、図６から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を係合
（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を解放（ＯＦＦ）し、
エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４
の回生制動トルクを制御することにより、車両を発進さ
せるものである。

【００４９】具体的に説明すると、遊星歯車装置１６の
ギヤ比をρ_Eとすると、エンジントルクＴ_E：遊星歯車
装置１６の出力トルク：モータトルクＴ_M＝１：（１＋
ρ_E）：ρ_Eとなるため、例えばギヤ比ρ_Eを一般的な
値である０．５程度とすると、エンジントルクＴ_Eの半
分のトルクをモータジェネレータ１４が分担することに
より、エンジントルクＴ_Eの約１．５倍のトルクがキャ
リア１４ｃから出力される。

【００５０】すなわち、モータジェネレータ１４のトル
クの（１＋ρ_E）／ρ_E倍の高トルク発進を行うことが
できるのである。また、モータ電流を遮断してモータジ
ェネレータ１４を無負荷状態とすれば、ロータ軸５６が
逆回転させられるだけでキャリア１４ｃからの出力は０
となり、車両停止状態となる。

【００５１】すなわち、この場合の遊星歯車装置１６は
発進クラッチおよびトルク増幅装置として機能するので
あり、モータトルク（回生制動トルク）Ｔ_Mを０から徐
々に増大させて反力を大きくすることにより、エンジン
トルクＴ_Eの（１＋ρ_E）倍の出力トルクで車両を滑ら
かに発進させることができるのである。

【００５２】ここで、本実施例では、エンジン１２の最
大トルクの略ρ_E倍のトルク容量のモータジェネレー
タ、すなわち必要なトルクを確保しつつできるだけ小型
で小容量のモータジェネレータ１４が用いられており、
装置が小型で且つ安価に構成される。

【００５３】また、本実施例ではモータトルクＴ_Mの増
大に対応して、スロットル弁開度や燃料噴射量を増大さ
せてエンジン１２の出力を大きくするようになってお
り、反力の増大に伴うエンジン回転数Ｎ_Eの低下に起因
するエンジンストール等を防止している。

【００５４】ステップＳ１０で選択されるモード７は、
図６から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を係合（Ｏ
Ｎ）し、第２クラッチＣＥ₂ を解放（ＯＦＦ）し、エン
ジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を無
負荷状態として電気的にニュートラルとするもので、モ
ータジェネレータ１４のロータ軸１４ｒが逆方向へ自由
回転させられることにより、自動変速機１８の入力軸２
６に対する出力が零となる。これにより、モード３など
エンジン１２を動力源とする走行中の車両停止時に一々
エンジン１２を停止させる必要がないとともに、前記モ
ード５のエンジン発進が実質的に可能となる。

【００５５】一方、ステップＳ７の判断が否定された場
合、すなわちエンジン発進の要求がない場合にはステッ
プＳ１１を実行し、要求出力Ｐｄが予め設定された第１
判定値Ｐ１以下か否かを判断する。要求出力Ｐｄは、走
行抵抗を含む車両の走行に必要な出力で、アクセル操作
量θ_ACやその変化速度、車速Ｖ（出力回転数Ｎ_O）、自
動変速機１８の変速段などに基づいて、予め定められた
データマップや演算式などにより算出される。

【００５６】また、第１判定値Ｐ１はエンジン１２のみ
を動力源として走行する中負荷領域とモータジェネレー
タ１４のみを動力源として走行する低負荷領域の境界値
であり、エンジン１２による充電時を含めたエネルギー
効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができる
だけ少なくなるように実験等によって定められている。

【００５７】ステップＳ１１の判断が肯定された場合、
すなわち要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１以下の場合に
は、ステップＳ１２で蓄電量ＳＯＣが予め設定された最
低蓄電量Ａ以上か否かを判断し、ＳＯＣ≧Ａであればス
テップＳ１３でモード１を選択する。一方、ＳＯＣ＜Ａ
であればステップＳ１４でモード３を選択する。

【００５８】最低蓄電量Ａはモータジェネレータ１４を
動力源として走行する場合に蓄電装置５８から電気エネ
ルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量であ
り、蓄電装置５８の充放電効率などに基づいて例えば７
０％程度の値が設定される。

【００５９】上記モード１は、前記図６から明らかなよ
うに第１クラッチＣＥ₁ を解放（ＯＦＦ）し、第２クラ
ッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、エンジン１２を停止し、
モータジェネレータ１４を要求出力Ｐｄで回転駆動させ
るもので、モータジェネレータ１４のみを動力源として
車両を走行させる。

【００６０】この場合も、第１クラッチＣＥ₁ が解放さ
れてエンジン１２が遮断されるため、前記モード６と同
様に引き擦り損失が少なく、自動変速機１８を適当に変
速制御することにより効率の良いモータ駆動制御が可能
である。

【００６１】また、このモード１は、要求出力Ｐｄが第
１判定値Ｐ１以下の低負荷領域で且つ蓄電装置５８の蓄
電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ以上の場合に実行されるた
め、エンジン１２を動力源として走行する場合よりもエ
ネルギー効率が優れていて燃費や排出ガスを低減できる
とともに、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ
より低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。

【００６２】ステップＳ１４で選択されるモード３は、
図６から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ および第２
クラッチＣＥ₂ を共に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を
運転状態とし、モータジェネレータ１４を回生制動によ
り充電状態とするもので、エンジン１２の出力で車両を
走行させながら、モータジェネレータ１４によって発生
した電気エネルギーを蓄電装置５８に充電する。エンジ
ン１２は、要求出力Ｐｄ以上の出力で運転させられ、そ
の要求出力Ｐｄより大きい余裕動力分だけモータジェネ
レータ１４で消費されるように、そのモータジェネレー
タ１４の電流制御が行われる。

【００６３】一方、前記ステップＳ１１の判断が否定さ
れた場合、すなわち要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１より
大きい場合には、ステップＳ１５において、要求出力Ｐ
ｄが第１判定値Ｐ１より大きく第２判定値Ｐ２より小さ
いか否か、すなわちＰ１＜Ｐｄ＜Ｐ２か否かを判断す
る。

【００６４】第２判定値Ｐ２は、エンジン１２のみを動
力源として走行する中負荷領域とエンジン１２およびモ
ータジェネレータ１４の両方を動力源として走行する高
負荷領域の境界値であり、エンジン１２による充電時を
含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消
費量などができるだけ少なくなるように実験等によって
予め定められている。

【００６５】そして、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２であればステッ
プＳ１６でＳＯＣ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ≧Ａの場
合にはステップＳ１７でモード２を選択し、ＳＯＣ＜Ａ
の場合には前記ステップＳ１４でモード３を選択する。

【００６６】また、Ｐｄ≧Ｐ２であればステップＳ１８
でＳＯＣ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ≧Ａの場合にはス
テップＳ１９でモード４を選択し、ＳＯＣ＜Ａの場合に
はステップＳ１７でモード２を選択する。

【００６７】上記モード２は、前記図６から明らかなよ
うに第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ を共
に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を要求出力Ｐｄで運転
し、モータジェネレータ１４を無負荷状態とするもの
で、エンジン１２のみを動力源として車両を走行させ
る。

【００６８】また、モード４は、第１クラッチＣＥ₁ お
よび第２クラッチＣＥ₂ を共に係合（ＯＮ）し、エンジ
ン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を回転
駆動するもので、エンジン１２およびモータジェネレー
タ１４の両方を動力源として車両を高出力走行させる。

【００６９】このモード４は、要求出力Ｐｄが第２判定
値Ｐ２以上の高負荷領域で実行されるが、エンジン１２
およびモータジェネレータ１４を併用しているため、エ
ンジン１２およびモータジェネレータ１４の何れか一方
のみを動力源として走行する場合に比較してエネルギー
効率が著しく損なわれることがなく、燃費や排出ガスを
低減できる。また、蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ以上の
場合に実行されるため、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが
最低蓄電量Ａより低下して充放電効率等の性能を損なう
ことがない。

【００７０】上記モード１〜４の運転条件についてまと
めると、蓄電量ＳＯＣ≧Ａであれば、Ｐｄ≦Ｐ１の低負
荷領域ではステップＳ１３でモード１を選択してモータ
ジェネレータ１４のみを動力源として走行し、Ｐ１＜Ｐ
ｄ＜Ｐ２の中負荷領域ではステップＳ１７でモード２を
選択してエンジン１２のみを動力源として走行し、Ｐ２
≦Ｐｄの高負荷領域ではステップＳ１９でモード４を選
択してエンジン１２およびモータジェネレータ１４の両
方を動力源として走行する。

【００７１】また、ＳＯＣ＜Ａの場合には、要求出力Ｐ
ｄが第２判定値Ｐ２より小さい中低負荷領域でステップ
Ｓ１４のモード３を実行することにより蓄電装置５８を
充電するが、要求出力Ｐｄが第２判定値Ｐ２以上の高負
荷領域ではステップＳ１７でモード２が選択され、充電
を行うことなくエンジン１２により高出力走行が行われ
る。

【００７２】ステップＳ１７のモード２は、Ｐ１＜Ｐｄ
＜Ｐ２の中負荷領域で且つＳＯＣ≧Ａの場合、或いはＰ
ｄ≧Ｐ２の高負荷領域で且つＳＯＣ＜Ａの場合に実行さ
れるが、中負荷領域では一般にモータジェネレータ１４
よりもエンジン１２の方がエネルギー効率が優れている
ため、モータジェネレータ１４を動力源として走行する
場合に比較して燃費や排出ガスを低減できる。

【００７３】また、高負荷領域では、モータジェネレー
タ１４およびエンジン１２を併用して走行するモード４
が望ましいが、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電
量Ａより小さい場合には、上記モード２によるエンジン
１２のみを動力源とする運転が行われることにより、蓄
電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａよりも少なく
なって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。

【００７４】次に、本発明が適用された本実施例の特徴
部分、即ち、運転モードの切換えと自動変速機１８の変
速とが連続的に行われることを防止するための制御作動
について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
尚、本実施例において、ステップＳＡ３〜ＳＡ６が前記
モード切換えタイミング制御手段に対応しており、前記
ハイブリッド制御用コントローラ５０によって実行され
る。また、ステップＳＡ２が前記変速手段に対応してお
り、自動変速制御用コントローラ５２によって実行され
る。

【００７５】図７において、ステップＳＡ１では、ハイ
ブリッド制御用コントローラ５０により、図５の運転モ
ード判断サブルーチンにおいて運転モードを切り換える
旨の判断が行われたか否かが判断される。この判断が否
定された場合は、本ルーチンは終了させられるが、この
判断が肯定された場合には、続くステップＳＡ２の判断
が実行される。

【００７６】ステップＳＡ２においては、例えばアクセ
ル操作量θ_AC及び車速Ｖをパラメータとして予め設定さ
れた変速マップにおける所定の変速線を、現時点の車両
の走行状態が横切ったか否かが判断される。

【００７７】このステップＳＡ２の判断が肯定された場
合は、ステップＳＡ３において、アップシフト変速が行
われたか否かが、例えば上記変速マップに基づいて判断
される。

【００７８】このステップＳＡ３の判断が肯定された場
合は、続くステップＳＡ４において、アップシフト変速
のイナーシャ相が開始されたか否かが判断される。この
判断は、入力軸回転数センサにより検出される入力軸回
転数Ｎ_Iの変化や、タイマにより計測される変速開始か
らの経過時間などに基づいて判断される。尚、図８に、
アップシフト時の入力軸回転数Ｎ_I及び出力トルクの変
化を例示するタイムチャートが表されている。

【００７９】このステップＳＡ４の判断が肯定された場
合は、ステップＳＡ６において、ハイブリッド制御用コ
ントローラ５０により、図５の運転モード判断サブルー
チンの判断結果に従って運転モードの切換えが実行され
る。

【００８０】一方、上記ステップＳＡ３の判断が否定さ
れた場合は、続くステップＳＡ５において、ダウンシフ
ト時の変速終了前の所定期間Ｔ_D内に入ったか否かが判
断される。この判断は、入力軸回転数センサにより検出
される入力軸回転数Ｎ_Iが、所定値Ｎ_IS（変速終了時の
入力軸回転数Ｎ_Iから実験等によって求められる上記所
定期間Ｔ_D内の入力軸回転数Ｎ_Iの変化量ΔＮ_Iを引い
た値）と一致したか否かを判断したり、或いはタイマな
どによって変速開始からの経過時間を計測することによ
り行われる。上記所定期間Ｔ_Dは、変速の種類やアクセ
ル操作量θ_ACなどをパラメータとして設定されていても
よい。尚、図９に、ダウンシフト時の入力軸回転数Ｎ_I
及び出力トルクの変化を例示するタイムチャートが表さ
れている。

【００８１】一方、上記ステップＳＡ２の判断が否定さ
れた場合は、ステップＳＡ７において、アクセル操作量
θ_ACの変化率の大きさや、車速Ｖの変化などから変速の
発生が近いか否かが判断される。この判断が否定された
場合は、ステップＳＡ６が実行される。

【００８２】しかし、このステップＳＡ７の判断が肯定
された場合は、ステップＳＡ８において、ハイブリッド
制御用コントローラ５０により、図５の運転モード判断
サブルーチンの判断結果に従う運転モードの切換えが延
期される。

【００８３】上述のように本実施例によれば、アップシ
フト時のイナーシャ相中すなわち一般に変速に伴うトル
ク変動が生じる期間内に運転モードが切り換えられるた
め、モード切換えおよび変速に起因するトルク変動が略
同時に発生させられるようになり、ショックが続いて運
転者に違和感を生じさせることが回避される。

【００８４】また、本実施例によれば、ダウンシフト時
の変速終了前の所定期間Ｔ_D内すなわち一般に変速に伴
うトルク変動が生じる期間内に運転モードが切り換えら
れるため、モード切換えおよび変速に起因するトルク変
動が略同時に発生させられるようになり、ショックが続
いて運転者に違和感を生じさせることが回避される。

【００８５】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。

【００８６】例えば、前述の実施例においては、後進１
段および前進５段の変速段を有する自動変速機１８が用
いられていたが、図１０に示されるように、前記副変速
機２０を省略して前記主変速機２２のみから成る自動変
速機１８を採用し、図１１に示されるように前進４段お
よび後進１段で変速制御を行うようにすることも可能で
ある。

【００８７】本発明は、その主旨を逸脱しない範囲にお
いて、その他種々の態様で適用され得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である制御装置を備えている
ハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置の構成を説明
する骨子図である。

【図２】図１のハイブリッド駆動装置に備えられている
制御系統を説明する図である。

【図３】図１の自動変速機の各変速段を成立させる係合
要素の作動を説明する図である。

【図４】図２のハイブリッド制御用コントローラと電気
式トルコンとの接続関係を説明する図である。

【図５】図１のハイブリッド駆動装置の基本的な作動を
説明するフローチャートである。

【図６】図５のフローチャートにおける各モード１〜９
の作動状態を説明する図である。

【図７】本発明の特徴となる制御作動の要部を説明する
フローチャートである。

【図８】図７の制御作動によるアップシフト時の運転モ
ードの切換えと、入力軸回転数Ｎ_I及び出力トルクとの
関係を例示するタイムチャートである。

【図９】図７の制御作動によるダウンシフト時の運転モ
ードの切換えと、入力軸回転数Ｎ_I及び出力トルクとの
関係を例示するタイムチャートである。

【図１０】図１の実施例とは異なるハイブリッド駆動装
置の構成を説明する骨子図である。

【図１１】図１０の自動変速機の各変速段を成立させる
係合要素の作動を説明する図である。

【符号の説明】

１２：エンジン１４：モータジェネレータ（電動モータ）１８：自動変速機５０：ハイブリッド制御用コントローラ（モード切換え
手段）５２：自動変速制御用コントローラステップＳＡ２：変速手段ステップＳＡ３〜ＳＡ６：モード切換えタイミング制御
手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者畑祐志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者三上強愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料の燃焼によって作動するエンジン
と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
時の動力源として備えており、該エンジンおよび電動モ
ータの作動状態が異なる複数の運転モードで走行すると
ともに、変速比を変更可能な自動変速機が該エンジンお
よび電動モータと駆動輪との間に配設されている一方、前記複数の運転モードを予め定められたモード切換え条
件に従って切り換えるモード切換え手段と、前記自動変速機の変速比を予め定められた変速条件に従
って変更する変速手段とを有するハイブリッド車両の制
御装置において、前記変速手段によるアップシフトと前記モード切換え手
段による運転モードの切換えとが時間的に近接して行わ
れる場合は、該アップシフトのイナーシャ相中に該運転
モードを切り換えるモード切換えタイミング制御手段を
設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】燃料の燃焼によって作動するエンジン
と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
時の動力源として備えており、該エンジンおよび電動モ
ータの作動状態が異なる複数の運転モードで走行すると
ともに、変速比を変更可能な自動変速機が該エンジンお
よび電動モータと駆動輪との間に配設されている一方、前記複数の運転モードを予め定められたモード切換え条
件に従って切り換えるモード切換え手段と、前記自動変速機の変速比を予め定められた変速条件に従
って変更する変速手段とを有するハイブリッド車両の制
御装置において、前記変速手段によるダウンシフトと前記モード切換え手
段による運転モードの切換えとが時間的に近接して行わ
れる場合は、該ダウンシフトの変速終了前の所定期間内
に該運転モードを切り換えるモード切換えタイミング制
御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制
御装置。