(57)【要約】【課題】  ハイブリッド車において、後進時に充電量が低下した場合の駆動力低下を抑制する。【解決手段】  エンジン１と第１モータ・ジェネレータ５と中間部材１６とを有し、中間部材１６と出力部材１８とが後進段を有しない変速機１７を介して連結され、出力部材１８に第１モータ・ジェネレータ５により発電された電力または蓄電装置に蓄電された電力により駆動される第２モータ・ジェネレータ６が連結されているハイブリッド車の駆動装置において、車両が後進モードに設定されている場合で、前記蓄電装置の蓄電状態が所定値以下である場合に前記変速機の変速比を可及的に小さくする変速機制御手段（ステップＳ４）を備えている。【選択図】  図１
2005280475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と該内燃機関の動力で駆動されて発電をおこなう発電機と出力部材とが動力分配機構を介して連結されるとともに、その動力分配機構と出力部材との間に後進段を有しない変速機が配置され、さらに前記発電機で発電された電力または蓄電装置の電力により駆動されて前記出力部材にトルクを付与する電動機が設けられているハイブリッド車の制御装置において、
後進状態が選択されていることを判断する後進状態選択判断手段と、
後進状態が選択されていることが判断された場合に蓄電装置の蓄電量が所定値以下であることを検出する蓄電量低下判断手段と、
後進状態が選択されていることが判断され、かつ蓄電装置の蓄電量が所定値以下であることが検出された場合に内燃機関を駆動して発電機で発電させる発電手段と、
後進状態が選択されていることが判断されるとともに内燃機関によって発電機を駆動して発電する際に変速機の変速比を小さい変速比側に制御する変速機制御手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の駆動力源を有するハイブリッド車の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド車としては、例えば内燃機関に加えて電動機やモータ・ジェネレータを動力源として備えた車両が知られている。このハイブリッド車の例では、遊星歯車機構の差動作用を利用して、内燃機関を最適運転点で駆動させるように遊星歯車機構に接続された電動機もしくはモータ・ジェネレータで回転数制御をおこなう。また、加速時に駆動力やエンジンブレーキ力の要求駆動力に対する過不足をトルクアシスト用の電動機もしくはモータ・ジェネレータで補い、さらには減速時にエネルギの回生をおこなうことにより、内燃機関による排ガスを低減し、同時に燃費の向上を図るように構成されている。
【０００３】
このようなハイブリッド車においては、電動機もしくはモータ・ジェネレータを前進の場合の回転方向とは逆に回転させることで、後進方向への走行をおこなう場合がある。この場合、変速機のリバースギヤは不要となり、変速機を小型化することができる。
【０００４】
このような例として、特許文献１には、トルクアシスト用のモータ・ジェネレータで後進走行するように構成されたハイブリッド車の駆動装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１２７６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の発明によれば、内燃機関とトルクアシスト用の電動機もしくはモータ・ジェネレータが駆動軸で連結されているので、車両後進時に蓄電装置の蓄電量が低下していて、内燃機関を駆動せざるを得なくなった場合、内燃機関とトルクアシスト用の電動機もしくはモータ・ジェネレータとのトルクの方向が互いに反対となる。したがって、トルクアシスト用の電動機もしくはモータ・ジェネレータの出力トルクが、内燃機関からのトルク分だけ低下することになり、蓄電量が低下していることも加わって、車輪に伝わる駆動力が低下するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、ハイブリッド車の駆動装置において、蓄電装置の蓄電量が低下している場合で、車両が後進走行する場合の、駆動力低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の技術的課題を解決するため、この発明は、車両の後進時に変速機の変速比を可及的に小さくし、内燃機関から出力部材に伝達される前進方向のトルクを小さくすることで、後進走行時の駆動力の低下を防止することを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、内燃機関と該内燃機関の動力で駆動されて発電をおこなう発電機と出力部材とが動力分配機構を介して連結されるとともに、その動力分配機構と出力部材との間に後進段を有しない変速機が配置され、さらに発電機で発電された電力または蓄電装置の電力により駆動されて前記出力部材にトルクを付与する電動機が設けられているハイブリッド車の制御装置において、後進状態が選択されていることを判断する後進状態選択判断手段と、後進状態が選択されていることが判断された場合に蓄電装置の蓄電量が所定値以下であることを検出する蓄電量低下判断手段と、後進状態が選択されていることが判断され、かつ蓄電装置の蓄電量が所定値以下であることが検出された場合に内燃機関を駆動して発電機で発電させる発電手段と、後進状態が選択されていることが判断されるとともに内燃機関によって発電機を駆動して発電する際に変速機の変速比を小さい変速比側に制御する変速機制御手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、後進走行時に変速機の変速比が小さい変速比側に制御されることで内燃機関から出力部材に伝達される前進方向のトルクが減少する。したがって、車輪に伝達される後進走行の駆動力の低下を抑制することができる。また、内燃機関の回転数が増大するので、第１電動駆動力源の回転数が増大し、第１電動駆動力源の発電量が増大する。したがって、電力が蓄電装置に急速に蓄電されるとともに、第２電動駆動力源で大きな駆動力を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図２はこの発明の対象とする車両のパワートレーンを概念的に示すスケルトン図である。本パワートレーンは、エンジン１と、第１モータ・ジェネレータ５と、このエンジン１の動力を第１モータ・ジェネレータ５および出力部材１６に分配する動力分配機構１１と、第２モータ・ジェネレータ６とから構成されている。
【００１０】
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。そのエンジン１の制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＥＣＵ）１００によっておこなうように構成されている。
【００１１】
また、第１モータ・ジェネレータ５は、例えば同期電動機を用いることが可能であり、この第１モータ・ジェネレータ５は、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。さらに第１モータ・ジェネレータ５にはインバータ２０が電気的に接続されている。そして、前記インバータ２０に、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置１９が電気接続されており、この蓄電装置１９は、さらに第２モータ・ジェネレータ６にインバータ２０を介して電気的に接続されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ５により発電された電力は蓄電装置１９に蓄電される。そして、蓄電装置１９から第２モータ・ジェネレータ６に電力が供給される。
【００１２】
なお、電子制御装置１００によりインバータ２０を制御することにより、第１モータ・ジェネレータ５の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。なお、第１モータ・ジェネレータ５のステータ７はケーシング（図示せず）に固定されており、回転しないようになっている。
【００１３】
動力分配機構１１は、遊星歯車機構により構成されている。この遊星歯車機構は外歯歯車であるサンギヤ１２と、そのサンギヤ１２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１３と、これらサンギヤ１２とリングギヤ１３とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１４とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン１が入力軸１５を介して、第１の回転要素であるキャリヤ１４に連結されている。言い換えれば、キャリヤ１４が入力要素となっている。
【００１４】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１２に、第１モータ・ジェネレータ５のロータ８が連結されている。したがってサンギヤ１２がエンジン１に対する反力要素となっており、また第３の回転要素であり、動力分配機構１１の出力要素であるリングギヤ１３が中間部材１６に連結されている。そして、中間部材１６は変速機１７を介して出力部材１８に接続されている。
【００１５】
出力部材１８には第２モータ・ジェネレータ６のロータ１０が接続され、出力部材１８で伝達される伝達トルクに第２モータ・ジェネレータ６の出力トルクを加減するようになっている。さらに前記第２モータ・ジェネレータ６は、インバータ２０を経由して蓄電装置１９に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置１００によってインバータ２０を制御することにより、第２モータ・ジェネレータ６の力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクおよび回転数を制御するように構成されている。なお、第２モータ・ジェネレータ６のステータ９はケーシング（図示せず）に固定されている。
【００１６】
また、出力部材１８はディファレンシャル２を介してドライブシャフト３に連結されており、ドライブシャフト３は車輪４に連結されている。
【００１７】
エンジン１の最適燃費運転は、モータ・ジェネレータ５，６の回転数を高低に変化させることにより、エンジン１の回転数を連続的に（無段階に）変化させることでおこなわれる。すなわち、エンジン１の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する無段変速制御は、モータ・ジェネレータ５，６の回転数を制御することによっておこなうことができる。なお、このように遊星歯車機構により構成された動力分配機構を用いて動力を分配する方式のハイブリッド駆動装置は機械分配式ハイブリッド駆動装置と呼ばれる。
【００１８】
一方、変速機１７の小型化を図るため、変速機１７には後進段が設けられていない。したがって、車両が後進モードに設定された場合、第２モータ・ジェネレータ６を逆回転させて後進をおこなうことになる。しかし、蓄電装置１９の充電量が低下している場合、第２モータ・ジェネレータ６を後進させるのに必要な駆動力を得ることができない場合がある。したがって、このような場合、エンジン１により第１モータ・ジェネレータ５を駆動させて発電をおこなう必要があるが、十分な発電量を得るためにエンジン１を極力高回転で運転する必要がある。また、出力部材１８と中間部材１６とは連結されているので、エンジン１のトルクが出力部材１８に表れて、第２モータ・ジェネレータ６から出力される駆動力が低下することを抑制する必要がある。
【００１９】
図１はこの駆動力の低下を防止するための制御例を示すフローチャートである。
【００２０】
まず車両が後進段が選択されているか否かが判断される（ステップＳ１）。この判断は、例えば図示しないシフト装置のシフトポジションがリバースポジションになっているか否かによって判断することができる。ステップＳ１で肯定的に判断されると、蓄電装置の蓄電量（ＳＯＣ）が所定値より少ないか否かが判断される（ステップＳ２）。ステップＳ２で肯定的に判断されると、エンジン１が駆動され第１モータ・ジェネレータ５により発電が開始される（ステップＳ３）。そして、変速機１７の変速比ができるだけ小さくなるように制御される。例えば、最小変速比に設定される（ステップＳ４）。そして、第２モータ・ジェネレータ６の後進方向へのトルク出力が開始される（ステップＳ５）。なお、ステップＳ１，Ｓ２で否定的に判断された場合にはこのルーチンを抜ける。
【００２１】
図５はこれらの目的を満たすための制御をおこなった場合の駆動装置の共線図である。図５（ａ）は蓄電装置の充電量が十分な場合の後進時の共線図である。すなわち、第２モータ・ジェネレータ６に対して充分に電力を供給できるので、第２モータ・ジェネレータ６を駆動して第２モータ・ジェネレータ６から出力部材１８に後進方向のトルクを伝達する。したがってエンジン１は停止状態を維持し、また第１モータ・ジェネレータ５は正回転方向に回転させられるが、回生（発電）および力行（駆動）のいずれもおこなわない。
【００２２】
これに対して、図５（ｂ）は蓄電装置の発電量が低下している場合の後進時の共線図である。すなわち、出力部材１８に発生する車輪からの反力を第２モータ・ジェネレータ６で直接受ける以外に、エンジン１により第１モータ・ジェネレータ５の駆動をおこなう。すなわち、エンジン１により、第１モータ・ジェネレータ５が駆動され、発電がおこなわれる。
【００２３】
このとき、変速機１７の変速比はアップシフト側すなわち小さくなるように制御される。これにより、エンジン１から出力部材１８に伝達される、いわゆる正トルクが減少する。その結果、第２モータ・ジェネレータ６の出力トルクを低下させる要因が少なくなるので、後進走行のための駆動力の低下を抑制することができる。また、エンジン１の回転数は高回転数となる。第１モータ・ジェネレータ５の発電量は回転数の増加に応じて増加するため、充分な発電量を得ることができる。
【００２４】
すなわち、後進走行に充分な電力を蓄電装置１９から第２モータ・ジェネレータ６に対して充分には供給できないので、エンジン１を駆動して第１モータ・ジェネレータ５によって発電をおこない、その電力を第２モータ・ジェネレータ６に供給する。したがってエンジン１が正回転して正方向のトルクを出力するので、出力要素であるリングギヤ１３を逆回転させることにともなって、第１モータ・ジェネレータ５が正回転する。その場合、第１モータ・ジェネレータ５で発電をおこなうので、図５（ｂ）における下向きのトルクが作用し、それに伴って出力部材１８には、これを正回転させる方向にトルクが掛かる。そこで、この発明に係る上記の制御装置では、リングギヤ１３と出力部材１８との間に配置されている変速機１７の変速比が可及的に小さく制御される。すなわち最増速比側に制御される。その結果、第１モータ・ジェネレータ５を駆動するためにエンジン１が出力したトルクのうち出力部材１８に伝達されるトルクが変速機１７によって低下させられる。そのため、後進走行のために第２モータ・ジェネレータ６が出力したトルクの減少分が少なくなり、充分な駆動トルクを確保することができる。
【００２５】
なお、図５（ｃ）は、蓄電装置１９の蓄電量が十分に大きい場合で、第２モータ・ジェネレータ６により後進走行する場合の好ましい制御状態である。すなわち、エンジン１のフリクションによるトルクが図５（ｃ）における下向きのトルクとして表されており、これに伴って、第１モータ・ジェネレータ５がモータとして機能し、図５（ｃ）における上向きのトルクを発生する。つまり、エンジン１のフリクションを反力として有効に利用し、第１モータ・ジェネレータ５の出力トルクで後進走行することができる。
【００２６】
次に、この発明の第２の具体例を図３を使用して説明する。図３に示す例は、上述した図２に示す構成のうち、変速機の設置位置を変更した例であり、他の構成は図２に示す構成と同様である。したがって、図３に示す具体例については図２に示す構成と異なる部分のみ説明し、図２に示す構成と同様の部分については説明を省略する。
【００２７】
中間部材１６は変速機１７を介して出力部材１８に接続されている。そして、中間部材１６には第２モータ・ジェネレータ６のロータ１０が接続され、中間部材１６で伝達される伝達トルクに第２モータ・ジェネレータ６の出力トルクを加減するようになっている。この場合でも、変速機１７の変速比を可及的に大きく設定しておくことにより、第１モータ・ジェネレータ５の発電量が小さく第２モータ・ジェネレータ６の出力トルクが小さい場合、出力部材１８に充分なトルクを伝達させることができる。
【００２８】
次に、この発明の第３の具体例を図４を使用して説明する。図４に示す例は、上述した図２に示す構成のうち、変速機の設置位置を変更した例であり、他の構成は図２に示す構成と同様である。したがって、図４に示す具体例については図２に示す構成と異なる部分のみ説明し、図２に示す構成と同様の部分については説明を省略する。
【００２９】
リングギヤ１３は出力部材１８に接続されている。そして、出力部材１８には第２モータ・ジェネレータ６のロータ１０が変速機１７を介して接続され、出力部材１８で伝達される伝達トルクに第２モータ・ジェネレータ６の出力トルクを加減するようになっている。
【００３０】
この場合でも、変速機１７の変速比を可及的に大きく設定しておくことにより、第１モータ・ジェネレータ５の発電量が小さく、第２モータ・ジェネレータ６の出力トルクが小さい場合でも、出力部材１８に充分なトルクを伝達させることができる。
【００３１】
なお、これら変速機１７の変速比を適切に設定することで、エンジン１の動作点を高回転低トルク領域で運転させることができる。つまり、エンジン１の回転数は増大するので、第１電動駆動力源の回転数が増大し、第１モータ・ジェネレータ５の発電量が増大する。そのため、電力が蓄電装置に急速に蓄電されるとともに、第２モータ・ジェネレータ６で大きな駆動力を発生させることができる。また、エンジン１の出力トルクは減少する。したがって、エンジン１から出力部材１８に伝達されるいわゆる直達トルクが減少するので、第２モータ・ジェネレータ６からの出力トルクが低下することを抑制でき、駆動力の減少を抑制することができる。
【００３２】
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、エンジン１が「内燃機関」に相当し、第１モータ・ジェネレータ５が「発電機」に相当し、第２モータ・ジェネレータ６が「電動機」に相当する。またステップＳ１の機能的手段が「後進状態選択判断手段」に相当し、ステップＳ２の機能的手段が「蓄電量低下判断手段」に相当する。またステップＳ３の機能的手段が「発電手段」に相当し、ステップＳ４の機能的手段が「変速機制御手段」に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の制御例を示すフローチャートである。
【図２】この発明に係るハイブリッド車の駆動装置を示すスケルトン図である。
【図３】この発明に係るハイブリッド車の駆動装置の他の例を示すスケルトン図である。
【図４】この発明に係るハイブリッド車の駆動装置の第３の例を示すスケルトン図である。
【図５】その駆動装置についての共線図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…エンジン、  ５…第１モータ・ジェネレータ、  ６…第２モータ・ジェネレータ、  １１…動力分配機構、  １００…電子制御装置（ＥＣＵ）、  １８…出力部材。
【図１】
2005280475.tif 000003
【図２】
2005280475.tif 000004
【図３】
2005280475.tif 000005
【図４】
2005280475.tif 000006
【図５】
2005280475.tif 000007