JPH1075502A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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、エンジン駆動用の補機類に電力供
給する低電圧の第１蓄電装置と、その電動モータに電力
供給する高電圧の第２蓄電装置とを有すると共に、第２
蓄電装置から第１蓄電装置への充電を許容する電圧変換
制御装置を有するハイブリッド車両において、可能な限
りエンジンを駆動可能な状態に維持させる。 【解決手段】 ステップＳＡ３において、第２蓄電装置
の蓄電量ＳＯＣ₂ がエンジンを駆動するために必要な電
力量を十分に有する所定値βよりも小さいと判断された
場合には、ステップＳＡ６において、第２蓄電装置から
第１蓄電装置への充電を禁止する。このようにすれば、
ヘッドライトの点灯等で第１蓄電装置の電力が消費され
ても、エンジンの始動時に第２蓄電装置から電力供給を
行うことによりエンジンを駆動することが可能となる。

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、エンジン駆動用の補機類に電力
供給する第１蓄電装置と、電動モータに電力供給する第
２蓄電装置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。こ
のようなハイブリッド車両において、エンジン始動用の
スタータに電力を供給する低電圧（例えば１２Ｖ）の第
１蓄電装置と、電動モータに電力を供給する高電圧（例
えば２８８Ｖ）の第２蓄電装置とを備えている場合があ
るが、第１蓄電装置の蓄電量が低下した場合には、第２
蓄電装置から第１蓄電装置へ充電を行うことにより、エ
ンジンを駆動可能な状態に保つことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
ハイブリッド車両において、第２蓄電装置から第１蓄電
装置への充電が無制限に許容されると、例えば第１蓄電
装置がエアコンやヘッドライト等の各種の車載装置の電
源としても用いられる場合、ヘッドライトの点灯等で第
１蓄電装置の電力、更には第２蓄電装置の電力が無制限
に消費され、エンジンを駆動できなくなる可能性が存在
したのである。

【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、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
ハイブリッド車両において、可能な限りエンジンを駆動
可能な状態に維持することにある。

【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、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、(b) 前記エンジンを駆
動するための補機類に電力供給する第１蓄電装置と、前
記電動モータに電力供給する第２蓄電装置とを有する一
方、(c) 第２蓄電装置から第１蓄電装置へ充電する充電
手段を有するハイブリッド車両の制御装置において、
(d) 前記第２蓄電装置から前記第１蓄電装置への充電
を、第２蓄電装置の蓄電量に応じて変更することを特徴
とする。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、第２蓄電装置から第１
蓄電装置への充電が、第２蓄電装置の蓄電量に応じて変
更されるため、例えば第２蓄電装置の蓄電量がエンジン
を駆動するのに必要な電力量を十分に有する所定値以下
である場合には充電を行わないようにすれば、ヘッドラ
イトの点灯等で第１蓄電装置の電力が消費されても、エ
ンジンの始動時に第２蓄電装置から電力供給を行うこと
によりエンジンを駆動することが可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】ここで、本発明は、例えばクラッ
チ手段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
またはエンジン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。

【０００８】また、前記エンジンを駆動するための補機
類には、エンジンを始動するために必要なスタータの
他、イグナイタ、ディストリビュータ、インジェクタ、
ＥＦＩコンピュータ等のエンジンの駆動状態を維持する
ために必要な各種の部品も含まれる。

【０００９】また、第１蓄電装置と第２蓄電装置との間
には、例えばチョッパ回路などの、それらの間で電気エ
ネルギーの授受を可能とする前記充電手段としての電圧
変換装置などが設けられ、この電圧変換装置によれば、
第１蓄電装置から第２蓄電装置へ充電を行うことも勿論
可能である。

【００１０】また、前述の第２蓄電装置から第１蓄電装
置への充電を、第２蓄電装置の蓄電量に応じて変更する
という場合の、この変更には第２蓄電装置の蓄電量が所
定値以下となった場合には充電を完全に禁止してしまう
ことや、第２蓄電装置の蓄電量に応じて充電量を徐々に
低減していくことなど種々の態様が含まれる。

【００１１】また、第１蓄電装置は、例えば１２Ｖ等の
低電圧の電源で、エンジン駆動用の補機類だけでなく、
エアコンやヘッドライト等の各種の車載装置の電源とし
ても用いられる場合に、本発明は好適に適用される。

【００１２】また、始動スイッチがＯＮ操作された場合
など、エンジンの始動要求があった場合には、充電手段
により第１蓄電装置を充電してエンジンを始動できるよ
うにすることが望ましい。第１蓄電装置を充電すること
なく、直接スタータ等の補機類へ電力を供給してエンジ
ンを始動できるようにしても良い。エンジンの始動要求
はコンピュータなどによって行われるようになっていて
も良い。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。そして、こ
れらのクラッチＣ₀ 〜Ｃ₂ 、ブレーキＢ₀ 〜Ｂ₄ の係
合、解放制御により、図３に示すように前進５段、後進
１段の変速段が成立させられる。なお、上記自動変速機
１８や電気式トルコン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。

【００１９】図２は、ハイブリッド駆動装置１０の制御
系統を説明するブロック線図で、機械的な結合関係は太
い実線で示され、電気的な結合関係は細線で示されてい
る。

【００２０】図２において、電気式トルコン２４は前記
モータジェネレータ１４、遊星歯車装置１６、第１クラ
ッチＣＥ₁ 、および第２クラッチＣＥ₂ によって構成さ
れており、車両駆動手段４４は駆動輪などである。

【００２１】エンジン１２は、ハイブリッド制御用コン
トローラ４０によって燃料噴射制御用アクチュエータ４
６、スロットル制御用アクチュエータ４８、点火時期制
御用アクチュエータ５０、吸排気バルブ制御用アクチュ
エータ５２がそれぞれ制御されることにより、その作動
状態が制御される。

【００２２】モータジェネレータ１４は、モータジェネ
レータ制御装置（インバータなど）５４を介して高電圧
の第２蓄電装置５６に接続されるようになっており、そ
のモータジェネレータ制御装置５４がハイブリッド制御
用コントローラ４０によって制御されることにより、第
２蓄電装置５６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
り発電機として機能する充電状態と、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。

【００２３】また、第１クラッチＣＥ₁ および第２クラ
ッチＣＥ₂ は、ハイブリッド制御用コントローラ４０に
より電磁弁等のクラッチ制御用アクチュエータ５８を介
して油圧回路が切り換えられることにより、それぞれ係
合、解放状態が切り換えられ、エンジン１２とリングギ
ヤ１６ｒとの間、サンギヤ１６ｓとキャリア１６ｃとの
間が、それぞれ接続、遮断される。

【００２４】また、電圧変換制御装置６２は、例えばチ
ョッパ回路であり、ハイブリッド制御用コントローラ４
０の制御の下に、第２蓄電装置５６の放電出力をより低
い電圧に変換して第１蓄電装置６４側に供給したり、或
いは第１蓄電装置６４の放電出力をより高い電圧に変換
して第２蓄電装置５６側に供給する。第１蓄電装置６４
は、現在広く使用されているエンジン駆動車両の蓄電装
置と同じ電圧、例えば１２Ｖで、外部充電端子６５を備
えたものである。また、第２蓄電装置５６は、車両駆動
用の高電圧、例えば２８８Ｖの蓄電装置である。尚、電
圧変換制御装置６２は前記充電手段に対応している。

【００２５】また、補機類制御装置６６は、切換えスイ
ッチ５５を介して第１蓄電装置６４と電圧変換制御装置
６２とに接続されており、この切換えスイッチ５５によ
り、ハイブリッド制御用コントローラ４０の制御の下
に、補機類制御装置６６と第１蓄電装置６４とを接続す
る第１接続状態と、補機類制御装置６６と電圧変換制御
装置６２とを接続する第２接続状態とに切り換えられ
る。第１接続状態では、第１蓄電装置６４から補機類制
御装置６６を介して補機類６７に電力が供給されること
により、その補機類６７が駆動制御される。また、第２
接続状態では、電圧変換制御装置６２により低電圧に変
換された第２蓄電装置５６からの電力が補機類制御装置
６６を介して補機類６７に直接供給されることにより、
その補機類６７が駆動制御される。

【００２６】補機類６７は、エンジン１２を始動するた
めに必要なスタータ、エンジン１２の駆動状態を維持す
るために必要なイグナイタ、ディストリビュータ、イン
ジェクタ、ＥＦＩコンピュータ等の各種の部品の他、エ
アコンやヘッドライト等の各種の車載装置から構成され
ている。前記燃料噴射制御用アクチュエータ４６、スロ
ットル制御用アクチュエータ４８、点火時期制御用アク
チュエータ５０、吸排気バルブ制御用アクチュエータ５
２などもこの補機類６７に含まれ、第１蓄電装置６４か
ら電力供給される。

【００２７】自動変速機１８は、運転者によってシフト
レバー６０が操作され、そのシフトレバー６０に機械的
に連結されたマニュアルシフトバルブなどの切換えアク
チュエータ６８によって油圧回路が切り換えられること
により、前進段（ＦＷＤ）、ニュートラル（Ｎ）、後進
段（ＲＥＶ）が切り換えられる。シフトレバー６０は、
「Ｐ（パーキング）」、「Ｒ（リバース）」、「Ｎ（ニ
ュートラル）」、「Ｄ（ドライブ）」、「４」、
「３」、「２」、「Ｌ」の計８つのシフトレンジを備え
ており、「Ｒ」レンジで上記後進段が成立させられ、
「Ｎ」レンジでニュートラルが成立させられ、「Ｄ」レ
ンジで前進段が成立させられる。

【００２８】また、それ等のシフトポジションＳ_H を表
す信号がシフトポジションスイッチ７０からハイブリッ
ド制御用コントローラ４０に供給され、「Ｄ」レンジで
は、変速用ソレノイドバルブなどの変速比制御用アクチ
ュエータ７２が制御されて油圧回路が切り換えられるこ
とにより、前記クラッチＣ₀ 〜Ｃ₂ 、ブレーキＢ₀ 〜Ｂ
₄ の係合、解放状態が切り換えられ、例えばアクセル操
作量θ_ACおよび車速Ｖをパラメータとして予め定められ
た変速マップなどの変速条件に従って前進５速の変速段
が切り換えられる。

【００２９】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６０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。

【００３０】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。図３は各変速段の変速比の一例を示したも
のである。

【００３１】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、上述した油圧回路には図
４に示す回路が組み込まれている。

【００３２】図４において符号９０は１−２シフトバル
ブを示し、また符号９１は２−３シフトバルブを示し、
さらに符号９２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９０、９１、９２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９０、９
１、９２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。

【００３３】その２−３シフトバルブ９１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９３に連通
するブレーキポート９４に、第３ブレーキＢ₃ が油路９
５を介して接続されている。この油路にはオリフィス９
６が介装されており、そのオリフィス９６と第３ブレー
キＢ₃ との間にダンパーバルブ９７が接続されている。
このダンパーバルブ９７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。

【００３４】また符号９８はＢ−３コントロールバルブ
であって、第３ブレーキＢ₃ の係合圧をこのＢ−３コン
トロールバルブ９８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９８
は、スプール９９とプランジャ１００とこれらの間に介
装したスプリング１０１とを備えており、スプール９９
によって開閉される入力ポート１０２に油路９５が接続
され、またこの入力ポート１０２に選択的に連通させら
れる出力ポート１０３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１０３は、スプール９９の
先端側に形成したフィードバックポート１０４に接続さ
れている。

【００３５】一方、前記スプリング１０１を配置した箇
所に開口するポート１０５には、２−３シフトバルブ９
１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１０６が油路１０７を介して連通させ
られている。また、プランジャ１００の端部側に形成し
た制御ポート１０８には、リニアソレノイドバルブＳＬ
Ｕが接続されている。

【００３６】したがって、Ｂ−３コントロールバルブ９
８は、スプリング１０１の弾性力とポート１０５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１０８に供給される信号圧が高いほどスプリング
１０１による弾性力が大きくなるように構成されてい
る。

【００３７】さらに、図４における符号１０９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１０９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１１０と第１のプランジャ１１１とこ
れらの間に配置したスプリング１１２とスプール１１０
を挟んで第１のプランジャ１１１とは反対側に配置され
た第２のプランジャ１１３とを有している。

【００３８】この２−３タイミングバルブ１０９の中間
部のポート１１４に油路１１５が接続され、また、この
油路１１５は２−３シフトバルブ９１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９４に連通させ
られるポート１１６に接続されている。

【００３９】さらに、この油路１１５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１１７にオリフィスを介して接続されている。前記中
間部のポート１１４に選択的に連通させられるポート１
１８は油路１１９を介してソレノイドリレーバルブ１２
０に接続されている。

【００４０】そして、第１のプランジャ１１１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１１３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。

【００４１】前記油路１０７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１２１とチェックボール付きオリフ
ィス１２２とが介装されている。また、この油路１０７
から分岐した油路１２３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１２４が介装され、この油路１２３は以下に説明する
オリフィスコントロールバルブ１２５に接続されてい
る。

【００４２】オリフィスコントロールバルブ１２５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１２６によって開閉されるよう
に中間部に形成したポート１２７には第２ブレーキＢ₂
が接続されており、このポート１２７より図での下側に
形成したポート１２８に前記油路１２３が接続されてい
る。

【００４３】第２ブレーキＢ₂ を接続してあるポート１
２７より図での上側に形成したポート１２９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１２９には、油路１３０を介して前記Ｂ−３コ
ントロールバルブ９８のポート１３１が接続されてい
る。尚、このポート１３１は、第３ブレーキＢ₃ を接続
してある出力ポート１０３に選択的に連通させられるポ
ートである。

【００４４】オリフィスコントロールバルブ１２５のポ
ートのうちスプール１２６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１３２が油路１３３を
介して、３−４シフトバルブ９２のポート１３４に接続
されている。このポート１３４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。これらのソレ
ノイドバルブＳＬ３、ＳＬ４は、前記変速比制御用アク
チュエータ７２の一構成要素である。

【００４５】さらに、このオリフィスコントロールバル
ブ１２５には、前記油路１１５から分岐した油路１３５
が接続されており、この油路１３５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。

【００４６】なお、前記２−３シフトバルブ９１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１３６が、前記２−３タイミングバルブ１０９のうち
スプリング１１２を配置した箇所に開口するポート１３
７に油路１３８を介して接続されている。また、３−４
シフトバルブ９２のうち第３変速段以下の変速段で前記
油路１０７に連通させられるポート１３９が油路１４０
を介してソレノイドリレーバルブ１２０に接続されてい
る。

【００４７】そして、図４において、符号１４１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。

【００４８】また、符号１４２はＣ−０エキゾーストバ
ルブを示し、さらに符号１４３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
４２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。

【００４９】したがって、上述した油圧回路によれば、
Ｂ−３コントロールバルブ９８のポート１３１がドレイ
ンに連通していれば、第３ブレーキＢ₃ の係合圧をＢ−
３コントロ−ルバルブ９８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。

【００５０】また、オリフィスコントロールバルブ１２
５のスプール１２６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１２５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。

【００５１】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、その変速に先立って
入力軸２６への入力トルクを予め推定し、その入力トル
ク推定値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。

【００５２】ハイブリッド制御用コントローラ４０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、図２に示されるように、シフトポ
ジションスイッチ７０、アクセル操作量センサ７４、ブ
レーキスイッチ７６、ブレーキ踏力センサ７８、始動ス
イッチ８２、エンジン回転数センサ８４からそれぞれ、
シフトレバー６０のシフトポジションＳ_H 、アクセル操
作量θ_AC、ブレーキのＯＮ，ＯＦＦ、ブレーキ踏力、始
動スイッチ８２のＯＮ，ＯＦＦ、エンジン回転数Ｎ_E を
表す信号が供給される他、エンジントルクＴ_E 、モータ
トルクＴ_M 、モータ回転数Ｎ_M 、自動変速機１８の入力
軸回転数Ｎ_I 、出力軸回転数（車速Ｖに対応）Ｎ_O 、第
１蓄電装置６４の蓄電量ＳＯＣ₁ 、第２蓄電装置５６の
蓄電量ＳＯＣ₂ 等に関する情報が、種々の検出手段など
から供給されるようになっている。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
ＳＯＣ₁ 、ＳＯＣ₂ は充電時のモータ電流や充電効率な
どから求められる。

【００５３】ハイブリッド制御用コントローラ４０は、
例えば本願出願人が先に出願した特願平７−２９４１４
８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８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。

【００５４】図５において、ステップＳ１では、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６０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。

【００５５】この判断が肯定された場合にはステップＳ
２を実行する。ステップＳ２では、第２蓄電装置５６の
蓄電量ＳＯＣ₂ が予め定められた最大蓄電量Ｂ以上か否
かを判断し、ＳＯＣ₂ ≧ＢであればステップＳ３でモー
ド８を選択し、ＳＯＣ₂ ＜ＢであればステップＳ４でモ
ード６を選択する。最大蓄電量Ｂは、第２蓄電装置５６
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、第２蓄電装置５６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。

【００５６】上記ステップＳ３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、
第２蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣ₂ 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。

【００５７】ステップＳ４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、第２蓄電装置５６
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。これにより、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。

【００５８】また、第１クラッチＣＥ₁ が解放されてエ
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、ＳＯＣ
₂ ＜Ｂの場合に実行されるため、第２蓄電装置５６の蓄
電量ＳＯＣ₂ 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。

【００５９】一方、ステップＳ１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Ｓ５
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。

【００６０】この判断が肯定された場合には、ステップ
Ｓ６を実行する。ステップＳ６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
Ｓ７でモード５を選択し、アクセルがＯＮでなければス
テップＳ８でモード７を選択する。

【００６１】上記ステップＳ７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。

【００６２】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。

【００６３】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、車両停止状態となる。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】ステップＳ８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。

【００６８】一方、ステップＳ５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Ｓ９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。

【００６９】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。

【００７０】ステップＳ９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Ｓ１０で蓄電量ＳＯＣ₂ が予め設定された最低
蓄電量Ａ以上か否かを判断し、ＳＯＣ₂ ≧Ａであればス
テップＳ１１でモード１を選択する。一方、ＳＯＣ₂ ＜
ＡであればステップＳ１２でモード３を選択する。

【００７１】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第２蓄電装置５６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、第２蓄電装置５６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。

【００７２】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
車両を走行させる。

【００７３】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。

【００７４】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第２蓄電装置５６
の蓄電量ＳＯＣ₂ 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、第２蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣ₂ 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。

【００７５】ステップＳ１２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第２蓄電装置５６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。

【００７６】一方、前記ステップＳ９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Ｓ１３において、要求出力Ｐｄ
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。

【００７７】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。

【００７８】そして、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２であればステッ
プＳ１４でＳＯＣ₂ ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ₂ ≧Ａ
の場合にはステップＳ１５でモード２を選択し、ＳＯＣ
₂ ＜Ａの場合には前記ステップＳ１２でモード３を選択
する。

【００７９】また、Ｐｄ≧Ｐ２であればステップＳ１６
でＳＯＣ₂ ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ₂ ≧Ａの場合に
はステップＳ１７でモード４を選択し、ＳＯＣ₂ ＜Ａの
場合にはステップＳ１５でモード２を選択する。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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ＳＯＣ₂ が最低蓄電量Ａ以上
の場合に実行されるため、第２蓄電装置５６の蓄電量Ｓ
ＯＣ₂ 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。

【００８３】上記モード１〜４の運転条件についてまと
めると、蓄電量ＳＯＣ₂ ≧Ａであれば、Ｐｄ≦Ｐ１の低
負荷領域ではステップＳ１１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＜
Ｐｄ＜Ｐ２の中負荷領域ではステップＳ１５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、Ｐ
２≦Ｐｄの高負荷領域ではステップＳ１７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。

【００８４】また、ＳＯＣ₂ ＜Ａの場合には、要求出力
Ｐｄが第２判定値Ｐ２より小さい中低負荷領域でステッ
プＳ１２のモード３を実行することにより第２蓄電装置
５６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Ｓ１５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。

【００８５】ステップＳ１５のモード２は、Ｐ１＜Ｐｄ
＜Ｐ２の中負荷領域で且つＳＯＣ₂≧Ａの場合、或いは
Ｐｄ≧Ｐ２の高負荷領域で且つＳＯＣ₂ ＜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。

【００８６】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、第２蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣ₂ 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、第２蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣ₂ 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。

【００８７】次に、本発明が適用された本実施例の特徴
部分、すなわち、可能な限りエンジン１２を駆動可能な
状態に維持するための制御作動を、図７のフローチャー
トに基づいて説明する。

【００８８】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４０により各種の入力信号
が順次処理される。次にステップＳＡ２では、第１蓄電
装置６４の蓄電量ＳＯＣ₁ が所定値α以上であるか否か
が判断される。所定値αは、エンジン１２を駆動するの
に十分な電力量に設定される。この判断が否定された場
合は、続くステップＳＡ３において、第２蓄電装置５６
の蓄電量ＳＯＣ₂ が所定値β以下であるか否かが判断さ
れる。所定値βも、エンジン１２を駆動するのに十分な
電力量に設定される。

【００８９】このステップＳＡ３の判断が否定された場
合は、ステップＳＡ４において、ハイブリッド制御用コ
ントローラ４０の制御の下に、電圧変換制御装置６２に
より第２蓄電装置５６の放電出力がより低い電圧に変換
されて第１蓄電装置６４側に供給されることにより、第
１蓄電装置６４が充電される。

【００９０】一方、ステップＳＡ３の判断が肯定された
場合は、ステップＳＡ５においてエンジン始動要求があ
るか否かが、例えば始動スイッチ８４がＯＮされたか否
か、言い換えれば運転者が車両を動かす意思を有するか
否か等によって判断される。始動スイッチ８４には、イ
グニッションスイッチなどが好適に用いられる。尚、ハ
イブリッド制御用コントローラ４０の判断でエンジン始
動要求が為されても良い。

【００９１】このステップＳＡ５の判断が肯定された場
合は、ステップＳＡ７において、上記ステップＳＡ４と
同様にして第１蓄電装置６４が充電されると共に、スタ
ータによりエンジン１２を回転駆動してエンジン１２の
始動制御を行う。尚、第１蓄電装置６４を充電すること
なく、切換えスイッチ５５を第２接続状態に切り換え
て、電圧変換制御装置６２により低電圧に変換された第
２蓄電装置５６からの電力により補機類６７（スタータ
等）を直接駆動してエンジン１２を始動することもでき
る。一方、この判断が否定された場合は、ステップＳＡ
６において、ハイブリッド制御用コントローラ４０によ
り第２蓄電装置５６から第１蓄電装置６４への充電が中
止される。

【００９２】次にステップＳＡ８では、エンジン１２が
始動したか否かがエンジン回転数センサ８４からの信号
に基づいて判断される。この判断が否定された場合は、
ステップＳＡ７が繰り返されてエンジン１２が始動する
まで第１蓄電装置６４の充電が続行させられるが、この
判断が肯定された場合は、ステップＳＡ９において、図
６のモード３またはモード５が実行されて、モータジェ
ネレータ１４の回生制動により発生する電力で第２蓄電
装置５６が充電させられる。尚、エンジン１２の作動を
維持するため、第１蓄電装置６４に対する充電も継続さ
れる。

【００９３】上述のように本実施例によれば、第２蓄電
装置５６の蓄電量ＳＯＣ₂ が所定値β以下の場合には、
エンジン１２の始動要求がある場合を除いて第２蓄電装
置５６から第１蓄電装置６４への充電が禁止されるた
め、ヘッドライトの点灯等で第１蓄電装置６４の電力が
消費されても、エンジン１２の始動時に第２蓄電装置５
６から第１蓄電装置６４へ充電を行うと共に切換えスイ
ッチを５５を第１接続状態に切り換えて第１蓄電装置６
４により補機類６７（スタータ）を駆動したり、或いは
第１蓄電装置６４の充電は行わずに切換えスイッチ５５
を第２接続状態に切り換えて電圧変換装置６２により低
電圧に変換された第２蓄電装置５６からの電力で補機類
６７（スタータ）を直接駆動することにより、エンジン
１２を始動することが可能となる。

【００９４】なお、ハイブリッド制御用コントローラ４
０による一連の信号処理のうち、図７のステップＳＡ
３，ＳＡ４，ＳＡ５，ＳＡ６を実行する部分は、前記電
圧変換制御装置６２と共に充電手段を構成している。ま
た、そのうちのステップＳＡ３は第２蓄電装置５６の蓄
電量判断手段として機能しており、ステップＳＡ５はエ
ンジン始動要求判断手段として機能しており、ステップ
ＳＡ６は充電中止手段として機能している。

【００９５】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。

【００９６】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８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８０を採用し、図９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。

【００９７】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の制御系統を説明
するブロック線図である。

【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１〜８
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９】図８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） ５６：第２蓄電装置 ６４：第１蓄電装置 ６２：電圧変換制御装置（充電手段） ステップＳＡ３〜ＳＡ６：充電手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記エンジンを駆動するための補機類に電力供給する第
   １蓄電装置と、前記電動モータに電力供給する第２蓄電
   装置とを有する一方、 該第２蓄電装置から該第１蓄電装置へ充電する充電手段
   を有するハイブリッド車両の制御装置において、 前記第２蓄電装置から前記第１蓄電装置への充電を、該
   第２蓄電装置の蓄電量に応じて変更することを特徴とす
   るハイブリッド車両の制御装置。