JPH10324165A

JPH10324165A - ハイブリッド駆動装置

Info

Publication number: JPH10324165A
Application number: JP13675097A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tabata; 淳田端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】第１クラッチおよび第２クラッチの係合、解
放状態が共に変更されるエンジン発進モード（モード
５）と回生制動モード（モード６）との間で切換えが行
われる時に、それらの第１クラッチおよび第２クラッチ
の切換え制御が同時に行われることにより、制御が複雑
化したり、ショックが発生したりすることを防止する。【解決手段】モード６からモード５への切換え判断が
為された場合（ＳＡ２）には、第１クラッチＣＥ₁の係
合が完了してから（ＳＡ４）、第２クラッチＣＥ ₂の解
放を行う（ＳＡ６）。また、モード５からモード６への
切換え判断が為された場合（ＳＡ７）には、第１クラッ
チＣＥ₁の解放が完了してから（ＳＡ１０）、第２クラ
ッチＣＥ₂の係合を行う（ＳＡ１２）。

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駆動装
置に係り、特に、合成分配機構に備えられる第１クラッ
チおよび第２クラッチの切換え制御に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】エンジンおよびモータジェネレータを動
力源として備えており、エンジンに第１クラッチを介し
て連結される第１回転要素、モータジェネレータに連結
される第２回転要素、および出力部材に連結される第３
回転要素を有して、それらの間で機械的に力を合成、分
配する合成分配機構と、合成分配機構の２つの回転要素
を連結して合成分配機構を一体回転させる第２クラッチ
とを有するハイブリッド駆動装置が、例えば特願平８−
２４９３５６号公報などに記載されている。このような
ハイブリッド駆動装置によれば、第１クラッチ、第２ク
ラッチの係合状態および動力源の作動状態が異なる複数
の運転モードで運転することにより、排出ガス量や燃料
消費量を低減させることが出来る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
第１クラッチを解放状態から係合状態へ切り換えると共
に、第２クラッチを係合状態から解放状態へ切り換える
など、第１クラッチおよび第２クラッチの切換え制御を
共に行う場合に、第１クラッチと第２クラッチの切換え
を同時に行おうとすると、制御が複雑化したり、ショッ
クが発生したりする可能性があった。

【０００４】本発明は、以上のような事情を背景として
為されたものであり、その目的とするところは、第１ク
ラッチおよび第２クラッチの切換え制御が共に行われる
場合に、制御が複雑化したり、ショックが発生したりす
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】上記目的を達成するため
に、本発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジ
ンと、(b) 電気エネルギーを蓄積する蓄電装置に接続さ
れたモータジェネレータと、(c) 前記エンジンに第１ク
ラッチを介して連結される第１回転要素、前記モータジ
ェネレータに連結される第２回転要素、および出力部材
に連結される第３回転要素を有して、それらの間で機械
的に力を合成、分配する合成分配機構と、(d) その合成
分配機構の２つの回転要素を連結して合成分配機構を一
体回転させる第２クラッチとを有するハイブリッド駆動
装置において、(e) 前記第１クラッチと第２クラッチの
切換え制御を共に行う場合に、第１クラッチと第２クラ
ッチの切換え時期が同期しないようにするクラッチ切換
え時期非同期制御手段を有することを特徴とする。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、クラッチ切換え時期非
同期制御手段により、第１クラッチと第２クラッチの切
換え制御を共に行う場合に、第１クラッチと第２クラッ
チの切換え時期が同期しないようにされるため、各クラ
ッチの切換え制御を容易且つ正確に行うことができ、同
時に切り換える場合のように制御が複雑化したり、ショ
ックが発生したりすることが防止される。

【０００７】

【発明の実施の形態】ここで、合成分配機構は、遊星歯
車装置や傘歯車式の差動装置など、作動的に連結されて
相対回転させられる３つの回転要素を有して、機械的に
力の合成、分配を行うことができるもので、遊星歯車装
置が好適に用いられる。遊星歯車装置を用いた場合、リ
ングギヤを前記第１回転要素とし、サンギヤを前記第２
回転要素とし、キャリアを前記第３回転要素とすること
が望ましい。

【０００８】第１クラッチ、第２クラッチとしては、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ク
ラッチ、電磁力で係合させられる電磁式クラッチなど、
係合力を制御可能なクラッチが好適に用いられる。ま
た、出力部材は駆動輪であっても良いが、自動変速機の
入力部材などでも良い。更に、第２クラッチは合成分配
機構の３つの回転要素のうちの２つを連結するものであ
れば良く、連結時の負荷トルクの点でサンギヤとキャリ
アとの間に設けることが望ましいが、サンギヤとリング
ギヤ、或いはキャリアとリングギヤとの間に設けること
も可能である。

【０００９】また、本発明のハイブリッド駆動装置は、
必ずしも変速機を必須とするものではないが、平行２軸
式や遊星歯車式などの有段の歯車式変速機や、変速比が
無段階で変化させられるベルト式やトロイダル型などの
無段変速機を第３回転要素と駆動輪との間に設けること
も可能である。また、本発明のハイブリッド駆動装置
は、自動車などの車両や種々の産業機械の駆動装置とし
て採用され得るものである。

【００１０】また、前記複数の運転モードには、第１ク
ラッチおよび第２クラッチを係合し、エンジンを回転駆
動するエンジン運転モードや、第１クラッチを解放し、
第２クラッチを係合してモータジェネレータを回転駆動
するモータ運転モード、第１クラッチを係合し、第２ク
ラッチを解放してエンジンおよびモータジェネレータを
協調制御して運転する協調運転モード、第１クラッチを
解放し、第２クラッチを係合して、駆動装置に加わる運
動エネルギーでモータジェネレータを回転駆動すること
により、蓄電装置を充電するとともに回生制動力を作用
させる回生制動モードなどが含まれる。

【００１１】また、前記クラッチ切換え時期非同期制御
手段は、例えば協調運転モードから回生制動モードへと
運転モードが切り換えられて、第１クラッチが係合状態
から解放状態へと切り換えられ、第２クラッチが解放状
態から係合状態へと切り換えられる場合には、第１クラ
ッチが完全に解放状態に切り換えられたと判断されてか
ら、エンジンを停止するとともに、第２クラッチを係合
状態に切り換えれば良く、一方、回生制動モードから協
調運転モードへと運転モードが切り換えられて、第１ク
ラッチが解放状態から係合状態へと切り換えられ、第２
クラッチが解放状態から係合状態へと切り換えられる場
合には、第１クラッチが完全に係合したと判断されてか
ら、エンジンを始動した後に、第２クラッチを解放状態
へと切り換えれば良い。

【００１２】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて
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の骨子図である。

【００１３】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、電動モータおよび発電機としての機能を
有する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。

【００１４】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、第１回転要素として
のリングギヤ１６ｒは第１クラッチＣＥ₁ を介してエン
ジン１２に連結され、第２回転要素としてのサンギヤ１
６ｓはモータジェネレータ１４のロータ軸１４ｒに連結
され、第３回転要素としてのキャリア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。尚、自動変速機１８
の入力軸２６は出力部材に相当する。

【００１５】また、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。

【００１６】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。

【００１７】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。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Ｃ₁ ,
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。

【００１８】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４０
が切り換えられたり、図示しないシフトレバーに連結さ
れたマニュアルシフトバルブによって油圧回路４０が機
械的に切り換えられたりすることにより、クラッチＣ
₀ ，Ｃ₁ ，Ｃ₂ 、ブレーキＢ₀ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ，Ｂ
₄ 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〜５ｔ
ｈ）、後進１段（Ｒｅｖ）の各変速段が成立させられ
る。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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４０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。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である。図３は各変速段の変速比の一例を示
したものである。

【００２２】図３の作動表に示されているように、第２
変速段（２ｎｄ）と第３変速段（３ｒｄ）との間の変速
は、第２ブレーキＢ₂ と第３ブレーキＢ₃ との係合・解
放状態を共に変えるクラッチツウクラッチ変速になる。
この変速を円滑に行うために、上述した油圧回路４０に
は図４に示す回路が組み込まれている。

【００２３】図４において符号７０は１−２シフトバル
ブを示し、また符号７１は２−３シフトバルブを示し、
さらに符号７２は３−４シフトバルブを示している。こ
れらのシフトバルブ７０、７１、７２の各ポートの各変
速段での連通状態は、それぞれのシフトバルブ７０、７
１、７２の下側に示している通りである。なお、その数
字は各変速段を示す。

【００２４】その２−３シフトバルブ７１のポートのう
ち第１変速段および第２変速段で入力ポート７３に連通
するブレーキポート７４に、第３ブレーキＢ₃ が油路７
５を介して接続されている。この油路にはオリフィス７
６が介装されており、そのオリフィス７６と第３ブレー
キＢ₃ との間にダンパーバルブ７７が接続されている。
このダンパーバルブ７７は、第３ブレーキＢ₃ にライン
圧が急激に供給された場合に少量の油圧を吸入して緩衝
作用を行うものである。

【００２５】また符号７８はＢ−３コントロールバルブ
であって、第３ブレーキＢ₃ の係合圧Ｐ_B3をこのＢ−３
コントロールバルブ７８によって直接制御するようにな
っている。すなわち、このＢ−３コントロールバルブ７
８は、スプール７９とプランジャ８０とこれらの間に介
装したスプリング８１とを備えており、スプール７９に
よって開閉される入力ポート８２に油路７５が接続さ
れ、またこの入力ポート８２に選択的に連通させられる
出力ポート８３が第３ブレーキＢ₃ に接続されている。
さらにこの出力ポート８３は、スプール７９の先端側に
形成したフィードバックポート８４に接続されている。

【００２６】一方、前記スプリング８１を配置した箇所
に開口するポート８５には、２−３シフトバルブ７１の
ポートのうち第３変速段以上の変速段でＤレンジ圧を出
力するポート８６が油路８７を介して連通させられてい
る。また、プランジャ８０の端部側に形成した制御ポー
ト８８には、リニアソレノイドバルブＳＬＵが接続され
ている。

【００２７】したがって、Ｂ−３コントロールバルブ７
８は、スプリング８１の弾性力とポート８５に供給され
る油圧とによって調圧レベルが設定され、且つ制御ポー
ト８８に供給される信号圧が高いほどスプリング８１に
よる弾性力が大きくなるように構成されている。

【００２８】さらに、図４における符号８９は、２−３
タイミングバルブであって、この２−３タイミングバル
ブ８９は、小径のランドと２つの大径のランドとを形成
したスプール９０と第１のプランジャ９１とこれらの間
に配置したスプリング９２とスプール９０を挟んで第１
のプランジャ９１とは反対側に配置された第２のプラン
ジャ９３とを有している。

【００２９】この２−３タイミングバルブ８９の中間部
のポート９４に油路９５が接続され、また、この油路９
５は２−３シフトバルブ７１のポートのうち第３変速段
以上の変速段でブレーキポート７４に連通させられるポ
ート９６に接続されている。

【００３０】さらに、この油路９５は途中で分岐して、
前記小径ランドと大径ランドとの間に開口するポート９
７にオリフィスを介して接続されている。この中間部の
ポート９４に選択的に連通させられるポート９８は油路
９９を介してソレノイドリレーバルブ１００に接続され
ている。

【００３１】そして、第１のプランジャ９１の端部に開
口しているポートにリニアソレノイドバルブＳＬＵが接
続され、また第２のプランジャ９３の端部に開口するポ
ートに第２ブレーキＢ₂ がオリフィスを介して接続され
ている。

【００３２】前記油路８７は第２ブレーキＢ₂ に対して
油圧を供給・排出するためのものであって、その途中に
は小径オリフィス１０１とチェックボール付きオリフィ
ス１０２とが介装されている。また、この油路８７から
分岐した油路１０３には、第２ブレーキＢ₂ から排圧す
る場合に開くチェックボールを備えた大径オリフィス１
０４が介装され、この油路１０３は以下に説明するオリ
フィスコントロールバルブ１０５に接続されている。

【００３３】オリフィスコントロールバルブ１０５は第
２ブレーキＢ₂ からの排圧速度を制御するためのバルブ
であって、そのスプール１０６によって開閉されるよう
に中間部に形成したポート１０７には第２ブレーキＢ₂
が接続されており、このポート１０７より図での下側に
形成したポート１０８に前記油路１０３が接続されてい
る。

【００３４】第２ブレーキＢ₂ を接続してあるポート１
０７より図での上側に形成したポート１０９は、ドレイ
ンポートに選択的に連通させられるポートであって、こ
のポート１０９には、油路１１０を介して前記Ｂ−３コ
ントロールバルブ７８のポート１１１が接続されてい
る。尚、このポート１１１は、第３ブレーキＢ₃ を接続
してある出力ポート８３に選択的に連通させられるポー
トである。

【００３５】オリフィスコントロールバルブ１０５のポ
ートのうちスプール１０６を押圧するスプリングとは反
対側の端部に形成した制御ポート１１２が油路１１３を
介して、３−４シフトバルブ７２のポート１１４に接続
されている。このポート１１４は、第３変速段以下の変
速段で第３ソレノイドバルブＳＬ３の信号圧を出力し、
また、第４変速段以上の変速段で第４ソレノイドバルブ
ＳＬ４の信号圧を出力するポートである。

【００３６】さらに、このオリフィスコントロールバル
ブ１０５には、前記油路９５から分岐した油路１１５が
接続されており、この油路１１５を選択的にドレインポ
ートに連通させるようになっている。

【００３７】なお、前記２−３シフトバルブ７１におい
て第２変速段以下の変速段でＤレンジ圧を出力するポー
ト１１６が、前記２−３タイミングバルブ８９のうちス
プリング９２を配置した箇所に開口するポート１１７に
油路１１８を介して接続されている。また、３−４シフ
トバルブ７２のうち第３変速段以下の変速段で前記油路
８７に連通させられるポート１１９が油路１２０を介し
てソレノイドリレーバルブ１００に接続されている。

【００３８】そして、図４において、符号１２１は第２
ブレーキＢ₂ 用のアキュムレータを示し、その背圧室に
はリニアソレノイドバルブＳＬＮが出力する油圧に応じ
て調圧されたアキュムレータコントロール圧が供給され
ている。このアキュムレータコントロール圧は、リニア
ソレノイドバルブＳＬＮの出力圧が低いほど高い圧力に
なるように構成されている。したがって、第２ブレーキ
Ｂ₂ の係合・解放の過渡的な油圧Ｐ_B2は、リニアソレノ
イドバルブＳＬＮの信号圧が低いほど高い圧力で推移す
るようになっている。変速用の他のクラッチＣ₁ 、Ｃ₂
やブレーキＢ₀などにもアキュムレータが設けられ、上
記アキュムレータコントロール圧が作用させられること
により、変速時の過渡油圧が入力軸２６のトルクＴ_Iな
どに応じて制御されるようになっている。

【００３９】また、符号１２２はＣ−０エキゾーストバ
ルブを示し、さらに符号１２３はクラッチＣ₀ 用のアキ
ュムレータを示している。Ｃ−０エキゾーストバルブ１
２２は２速レンジでの第２変速段のみにおいてエンジン
ブレーキを効かせるためにクラッチＣ₀ を係合させるよ
うに動作するものである。

【００４０】したがって、上述した油圧回路４０によれ
ば、Ｂ−３コントロールバルブ７８のポート１１１がド
レインに連通していれば、第３ブレーキＢ₃ の係合圧Ｐ
_B3をＢ−３コントロ−ルバルブ７８によって直接調圧す
ることができ、また、その調圧レベルをリニアソレノイ
ドバルブＳＬＵによって変えることができる。

【００４１】また、オリフィスコントロールバルブ１０
５のスプール１０６が、図の左半分に示す位置にあれ
ば、第２ブレーキＢ₂ はこのオリフィスコントロールバ
ルブ１０５を介して排圧が可能になり、したがって第２
ブレーキＢ₂ からのドレイン速度を制御することができ
る。

【００４２】さらに、第２変速段から第３変速段への変
速は、第３ブレーキＢ₃ を緩やかに解放すると共に第２
ブレーキＢ₂ を緩やかに係合する所謂クラッチツウクラ
ッチ変速が行われるわけであるが、入力軸２６への入力
軸トルクに基づいてリニアソレノイドバルブＳＬＵによ
り駆動される第３ブレーキＢ₃ の解放過渡油圧Ｐ_B3を制
御することにより変速ショックを好適に軽減することが
できる。入力軸トルクに基づく油圧Ｐ_B3の制御は、フィ
ードバック制御などでリアルタイムに行うこともできる
が、変速開始時の入力軸トルクのみを基準にして行うも
のであっても良い。

【００４３】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、入力
軸回転数Ｎ_I、車速Ｖ（出力軸回転数Ｎ_Oに対応）、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、シフトレバーの操作レンジ、
蓄電装置５８（図５参照）の蓄電量ＳＯＣ、ブレーキの
ＯＮ、ＯＦＦ、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。

【００４４】なお、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。

【００４５】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。

【００４６】前記モータジェネレータ１４は、図５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。

【００４７】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４０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。

【００４８】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４０が切り換えられ
たり油圧制御が行われることにより、予め定められた変
速条件に従って変速段が切り換えられる。変速条件は、
例えばアクセル操作量θ_ACおよび車速Ｖなどの走行状態
をパラメータとする変速マップ等により設定される。

【００４９】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６に示すフローチ
ャートに従って図７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。

【００５０】図６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。

【００５１】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７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。

【００５２】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。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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】上記ステップＳ５で選択されるモード８
は、図７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。

【００５６】ステップＳ６で選択されるモード６は、図
７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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】この判断が肯定された場合には、ステップ
Ｓ８においてシフトレバーにより非駆動レンジである
「Ｐ」レンジまたは「Ｎ」レンジが選択されているか否
かを判断し、「Ｐ」レンジまたは「Ｎ」レンジが選択さ
れていない場合、すなわち「Ｄ」レンジや「Ｒ」レンジ
等の駆動レンジが選択されている場合はステップＳ９で
モード５を選択し、「Ｐ」レンジまたは「Ｎ」レンジが
選択されている場合はステップＳ１０でモード７を選択
する。

【００６０】上記ステップＳ９で選択されるモード５
は、図７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（反力トルク）を制御することにより
車両を発進させるもので、アクセルＯＦＦすなわちアク
セル操作量θ_ACが略零の場合でも所定のクリープトルク
が得られるように所定の回生制動トルクが発生させられ
る。このモード５は、エンジン１２およびモータジェネ
レータ１４を協調制御して運転する協調運転モードの一
例である。

【００６１】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１６ｃから出力される。

【００６２】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１４ｒ
が逆回転させられるだけでキャリア１６ｃからの出力は
０となり、車両停止状態（クリープトルク＝０）とな
る。

【００６３】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。

【００６４】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。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。

【００６５】ステップＳ１０で選択されるモード７は、
図７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。

【００６６】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（出力軸回転数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。

【００６７】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。

【００６８】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。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７０％程度の値が設定さ
れる。

【００６９】上記モード１は、前記図７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
車両を発進させたり走行させる。アクセルＯＦＦすなわ
ちアクセル操作量θ_ACが略零の場合でも所定のクリープ
トルクが得られるように、モータジェネレータ１４は所
定の出力で作動（トルク発生）させられる。モード１が
選択された場合も、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。

【００７０】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。

【００７１】ステップＳ１４で選択されるモード３は、
図７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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】上記モード２は、前記図７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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】次に、本発明が適用された本実施例の特徴
部分、即ち、第１クラッチＣＥ₁および第２クラッチＣ
Ｅ₂が共に切換え制御されるモード５とモード６の間で
切り換えられる場合に、制御が複雑化したり、ショック
が発生したりすることを防止するための制御作動を図８
のフローチャートに基づいて説明する。尚、本制御作動
は、クラッチ切換え時期非同期制御手段に対応してお
り、ハイブリッド制御用コントローラ５０により実行さ
れる。

【００８４】図８において、ステップＳＡ１では、図６
の運転モード判断サブルーチンに従って運転モードの切
換え判断が為されたか否かが判断される。この判断が肯
定された場合は、ステップＳＡ２において、その運転モ
ードの切換え判断がモード６からモード５への切換え判
断であるか否かが判断される。

【００８５】このステップＳＡ２の判断が肯定された場
合、例えばアクセルＯＦＦの回生制動モード（モード
６）でアクセルペダルが踏込み操作され、エンジン発進
モード（モード５）への切換え判断が為された場合等に
は、ステップＳＡ３において、ハイブリッド制御用コン
トローラ５０により油圧回路４０の切換え制御や油圧制
御が行われることにより、第１クラッチＣＥ₁が解放状
態（ＯＦＦ）から係合状態（ＯＮ）へ切り換えられる。
次にステップＳＡ４では、第１クラッチＣＥ₁が係合状
態（ＯＮ）へ完全に切り換えられたか否かが判断され
る。この判断は、例えばタイマにより所定時間が経過し
たか否かを判断したり、第１クラッチＣＥ₁の油圧アク
チュエータの油圧を直接検出して判断したり、リングギ
ヤ１６ｒの回転数とエンジン１２の回転数が略一致した
か否かを判断したりすることにより行われる。

【００８６】このステップＳＡ４の判断が肯定される
と、ステップＳＡ５においてエンジン１２が始動させら
れる。第１クラッチＣＥ₁が係合させられると、エンジ
ン１２は車両の走行速度に対応する回転速度で回転駆動
されるため、その回転速度がエンジン１２の始動に十分
な速度であれば、前記モード９を実施することなく燃料
噴射などを行うだけでエンジン１２を始動できるが、回
転速度が低過ぎる場合には、例えばモータジェネレータ
１４によりエンジン１２をクランキングして始動するよ
うにすれば良い。続いて、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により油圧回路４０
の切換え制御や油圧制御が行われることにより、第２ク
ラッチＣＥ₂が係合状態（ＯＮ）から解放状態（ＯＦ
Ｆ）へ切り換えられる。

【００８７】一方、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、図６の運転モード判
断サブルーチンに従って、モード５からモード６への運
転モードの切換え判断が為されたか否かが判断される。
この判断が肯定された場合、例えばエンジン発進モード
（モード５）でアクセルペダルの踏込み操作が解除さ
れ、回生制動モード（モード６）への切換え判断が為さ
れた場合等には、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により油圧回路４０の切換え
制御や油圧制御が行われることにより、第１クラッチＣ
Ｅ₁が係合状態（ＯＮ）から解放状態（ＯＦＦ）へ切り
換えられる。

【００８８】次にステップＳＡ９では、モータジェネレ
ータ１４の力行制御によりサンギヤ１６ｓの回転数が増
大させられる。続いてステップＳＡ１０では、サンギヤ
１６ｓの回転数がキャリア１６ｃの回転数と略同じ値と
なったか否かが、例えばモータ回転数Ｎ_Mおよび入力軸
回転数Ｎ_Iに基づいて判断される。この判断が否定され
た場合は、肯定されるまでステップＳＡ９が繰り返し実
行されることによりサンギヤ１６ｓの回転数が引き続き
増大させられるが、この判断が肯定された場合は、サン
ギヤ１６ｓの力行制御が終了されると共に、ステップＳ
Ａ１１においてエンジン１２が停止させられる。次にス
テップＳＡ１２において、ハイブリッド制御用コントロ
ーラ５０により油圧回路４０の切換え制御や油圧制御が
行われることにより、第２クラッチＣＥ₂が解放状態
（ＯＦＦ）から係合状態（ＯＮ）へ切り換えられ、その
後モータジェネレータ１４が回生制御（発電制御）され
る。

【００８９】上述のように本実施例によれば、第１クラ
ッチＣＥ₁と第２クラッチＣＥ₂の切換え制御が共に行
われる場合、具体的には、モード６からモード５へ運転
モードを切り換える場合や、モード５からモード６へ運
転モードを切り換える場合には、第１クラッチＣＥ₁と
第２クラッチＣＥ₂の切換え時期が同期しないようにさ
れるため、各クラッチの切換え制御を容易且つ正確に行
うことができ、同時に切り換える場合のように、制御が
複雑化したり、ショックが発生したりすることが防止さ
れる。

【００９０】なお、第１クラッチＣＥ₁、第２クラッチ
ＣＥ₂の係合、解放はスイープ制御を用いても良い。ま
た、ステップＳＡ１１のエンジン停止は、ステップＳＡ
８に続いて行われるようにしても良い。

【００９１】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。

【００９２】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９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６０を採用し、図１０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。

【００９３】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】本発明が適用された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１の自動変速機の油圧回路の一部を示す図で
ある。

【図５】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６】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７】図６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８】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９】図１の実施例とは異なる自動変速機を備えてい
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１０】図９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１６：遊星歯車装置（合成分配機構）１６ｒ：リングギヤ（第１回転要素）１６ｓ：サンギヤ（第２回転要素）１６ｃ：キャリヤ（第３回転要素）２６：入力軸（出力部材）５０：ハイブリッド制御用コントローラ５８：蓄電装置ＣＥ₁：第１クラッチＣＥ₂：第２クラッチステップＳＡ１〜ＳＡ１２：クラッチ切換え時期非同期
制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ１６Ｈ 37/06 Ｆ１６Ｈ 37/06 Ｄ

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、電気エネルギーを蓄積する蓄電装置に接続されたモータ
ジェネレータと、前記エンジンに第１クラッチを介して連結される第１回
転要素、前記モータジェネレータに連結される第２回転
要素、および出力部材に連結される第３回転要素を有し
て、それらの間で機械的に力を合成、分配する合成分配
機構と、該合成分配機構の２つの回転要素を連結して該合成分配
機構を一体回転させる第２クラッチとを有するハイブリ
ッド駆動装置において、前記第１クラッチと第２クラッチの切換え制御を共に行
う場合に、該第１クラッチと該第２クラッチの切換え時
期が同期しないようにするクラッチ切換え時期非同期制
御手段を有することを特徴とするハイブリッド駆動装
置。