(57)【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、
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、
前記充電手段は、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とともに、該第２蓄電装置の蓄電量が所定値以下であっても、前記エンジンを始動する要求がある場合は該第２蓄電装置から該第１蓄電装置へ充電する
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】
前記第２蓄電装置は、前記第１蓄電装置よりも高電圧の蓄電装置である
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置との間には、電圧を変換する電圧変換制御装置が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記充電手段は、前記第１蓄電装置の蓄電量および前記第２蓄電装置の蓄電量を何れも考慮して、該第２蓄電装置から該第１蓄電装置へ充電するものである
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【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、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、(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) 前記充電手段は、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とともに、その第２蓄電装置の蓄電量が所定値以下であっても、前記エンジンを始動する要求がある場合はその第２蓄電装置からその第１蓄電装置へ充電することを特徴とする。
第２発明は、第１発明のハイブリッド車両の制御装置において、前記第２蓄電装置は、前記第１蓄電装置よりも高電圧の蓄電装置であることを特徴とする。
第３発明は、第１発明のハイブリッド車両の制御装置において、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置との間には、電圧を変換する電圧変換制御装置が設けられていることを特徴とする。
第４発明は、第１発明のハイブリッド車両の制御装置において、前記充電手段は、前記第１蓄電装置の蓄電量および前記第２蓄電装置の蓄電量を何れも考慮して、その第２蓄電装置から第１蓄電装置へ充電するものであ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が、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１６ｒ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Ｂ0 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４０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５２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ＳH 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 〜Ｂ4 の係合、解放状態が切り換えられ、例えばアクセル操作量θAC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５ｔｈ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２０の遊星歯車装置３２のギヤ比をρ（＝サンギヤの歯数ＺS ／リングギヤの歯数ＺR ＜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、９１、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９５を介して接続されている。この油路にはオリフィス９６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９１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ＳＬＵ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９８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１１８は油路１１９を介してソレノイドリレーバルブ１２０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１２７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１３７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１４２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１２５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ＳH 、アクセル操作量θAC、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ＮE を表す信号が供給される他、エンジントルクＴE 、モータトルクＴM 、モータ回転数ＮM 、自動変速機１８の入力軸回転数ＮI 、出力軸回転数（車速Ｖに対応）ＮO 、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ＴE 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ＴM 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７−２９４１４８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θACが０か否か、或いは単にアクセル操作量θAC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Ｓ２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（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、ＳＯＣ2 ＜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θAC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ρE とすると、エンジントルクＴE ：遊星歯車装置１６の出力トルク：モータトルクＴM ＝１：（１＋ρE ）：ρE となるため、例えばギヤ比ρE を一般的な値である０．５程度とすると、エンジントルクＴE 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ＴE 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＋ρE ）／ρE 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）ＴM 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ＴE の（１＋ρE ）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ρE 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ＴM 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ＮE 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（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２６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θACやその変化速度、車速Ｖ（出力軸回転数ＮO ）、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、ＳＯＣ2 ＜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。
【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、Ｐ２≦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ＳＡ６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５６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６４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４０による一連の信号処理のうち、図７のステップＳＡ２，ＳＡ３，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ＳＡ２〜ＳＡ６：充電手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003853878.tif 000007
【図７】
0003853878.tif 000008
【図８】
0003853878.tif 000009
【図９】
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