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【発明の名称】 ハイブリッド車
【発明者】 【氏名】中村 誠志

【氏名】多賀 豊

【氏名】天野 正弥
【要約】 【課題】モータ・ジェネレータの電源の容量を可及的に抑制する。

【解決手段】エンジンとモータ・ジェネレータとバッテリとを有するハイブリッド車において、アクセルペダルおよびキックダウンスイッチの操作状態に基づいて、所定値以上の加速要求が発生しているか否かを判断する加速要求判断手段（ステップ１０７）と、運転者により操作されるオーバーテイクスイッチの操作状態に基づいて、トルク補助要求が発生しているか否かを判断するトルク補助要求判断手段（ステップ１０６）と、所定値以上の加速要求またはトルク補助要求のいずれか一方が発生した場合は、エンジンのみを車両の駆動力源として機能させるとともに、所定値以上の加速要求およびトルク補助要求が発生した場合は、エンジンおよびモータ・ジェネレータを車両の駆動力源として機能させるトルク制御手段（ステップ１０４，１０５，１０８）とを備えている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンおよびモータ・ジェネレータと、このモータ・ジェネレータに電力を供給する電源と、車両の乗員により操作され、かつ、車両に対する加速要求を発生する加速要求発生装置とを有し、前記エンジンまたは前記モータ・ジェネレータの少なくとも一方を、車両の駆動力源として機能させることの可能なハイブリッド車において、前記加速要求発生装置の操作状態に基づいて、所定値以上の加速要求が発生しているか否かを判断する加速要求判断手段と、前記車両の乗員により操作され、かつ、前記モータ・ジェネレータが電動機として機能することが可能な状態を設定するトルク補助要求発生装置の操作状態に基づいて、トルク補助要求が発生しているか否かを判断するトルク補助要求判断手段と、前記所定値以上の加速要求または前記トルク補助要求のいずれか一方が発生した場合は、前記エンジンのみを前記車両の駆動力源として機能させるとともに、前記所定値以上の加速要求および前記トルク補助要求が発生した場合は、前記エンジンおよび前記モータ・ジェネレータを前記車両の駆動力源として機能させるトルク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。
【請求項２】 前記トルク制御手段には、前記電源の充電量が所定値未満の場合は、前記モータ・ジェネレータを車両の駆動力源として機能させることを禁止する機能が含ま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。
【請求項３】 前記トルク制御手段には、前記電源の充電量が所定値以上の場合は、前記モータ・ジェネレータを車両の駆動力源として機能させることが可能であることを車両の乗員に対して告知する機能が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、異なる種類の駆動力源が搭載されたハイブリッド車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、２種類以上の駆動力源を搭載したハイブリッド車が提案されている。このようなハイブリッド車においては、各々の駆動力源の有する特性を生かしつつ、駆動力源同士で相互に欠点を補うことにより、総合的な効率の向上を図ることが可能である。このようなハイブリッド車の制御装置の一例が、特開平８−１６８１０４号公報に記載されている。この公報に記載された制御装置は、エンジンの出力軸にモータ・ジェネレータが設けられている。
【０００３】また、エンジンの出力軸は、トルクコンバータを介して変速機に連結されている。このトルクコンバータには、回転部材同士を機械的に接続する直結クラッチが設けられている。上記モータ・ジェネレータは、エンジンとトルクコンバータとの間に配置されている。また、モータ・ジェネレータには、インバータを介してバッテリが接続されている。さらに、インバータおよび変速機を制御する電子制御装置が設けられており、電子制御装置に対して、車速、変速機の出力軸回転数、アクセル開度などの信号が入力されいる。この公報に記載されたハイブリッド車によれば、電子制御装置に入力される信号に基づいて、エンジンおよびモータ・ジェネレータを制御し、エンジンまたはモータ・ジェネレータの少なくとも一方のトルクを車輪に伝達することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のようなハイブリッド車においては、アクセル開度および車速などに基づいて車両の加速要求、言い換えれば駆動力要求が判断される。そして、この判断結果に基づいて、エンジンの出力トルクが演算されるとともに、駆動力要求に対応するトルクの不足が発生する場合は、この不足分のトルクをモータ・ジェネレータにより補う制御が一律におこなわれる。したがって、モータ・ジェネレータに電力を供給するバッテリの容量が大きくなってしまい、バッテリの大重量化および製造コストの上昇を招く問題があった。
【０００５】この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、モータ・ジェネレータの電源の容量を可及的に抑制することの可能なハイブリッド車を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンおよびモータ・ジェネレータと、このモータ・ジェネレータに電力を供給する電源と、車両の乗員により操作され、かつ、車両に対する加速要求を発生する加速要求発生装置とを有し、前記エンジンまたは前記モータ・ジェネレータの少なくとも一方を、車両の駆動力源として機能させることの可能なハイブリッド車において、前記加速要求発生装置の操作状態に基づいて、所定値以上の加速要求が発生しているか否かを判断する加速要求判断手段と、前記車両の乗員により操作され、かつ、前記モータ・ジェネレータが電動機として機能することが可能な状態を設定するトルク補助要求発生装置の操作状態に基づいて、トルク補助要求が発生しているか否かを判断するトルク補助要求判断手段と、前記所定値以上の加速要求または前記トルク補助要求のいずれか一方が発生した場合は、前記エンジンのみを前記車両の駆動力源として機能させるとともに、前記所定値以上の加速要求および前記トルク補助要求が発生した場合は、前記エンジンおよび前記モータ・ジェネレータを前記車両の駆動力源として機能させるトルク制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】ここで、モータ・ジェネレータを車両の駆動力源として機能させるとは、モータ・ジェネレータに電力を供給して回転軸を回転させ、回転軸のトルクを車輪に伝達することを意味している。
【０００８】請求項１の発明によれば、車両の乗員が、加速要求発生装置およびトルク補助要求発生装置を操作することにより、所定値以上の加速要求およびトルク補助要求が発生した場合に限り、モータ・ジェネレータが車両の駆動力源として機能する。つまり、モータ・ジェネレータを車両の駆動力源として機能させる頻度が、乗員により選択される。
【０００９】請求項２の発明は請求項１の構成に加えて、前記トルク制御手段には、前記電源の充電量が所定値未満の場合は、前記モータ・ジェネレータを車両の駆動力源として機能させることを禁止する機能が含まれていることを特徴とするものである。ここで、モータ・ジェネレータを車両の駆動力源として機能させることを禁止する制御には、停止中のモータ・ジェネレータを停止状態に維持する制御と、回転中のモータ・ジェネレータを停止させる制御とが含まれる。
【００１０】請求項２の発明によれば、請求項１と同様の作用が生じるほか、電源の充電量が所定値未満の状態から、さらに充電量が低減することが抑制される。
【００１１】請求項３の発明は請求項１または２の構成に加えて、前記トルク制御手段には、前記電源の充電量が所定値以上の場合は、前記モータ・ジェネレータを車両の駆動力源として機能させることが可能であることを車両の乗員に対して告知する機能が含まれている。
【００１２】請求項３の発明によれば、請求項１または２と同様の作用が生じるほか、モータ・ジェネレータを回転することが可能であることが車両の乗員に対して告知される。
【００１３】
【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図を参照してより具体的に説明する。図２は、この発明を適用したハイブリッド車のパワートレーンの構成を示すスケルトン図、図３は、図２のハイブリッド車のシステムの構成を示すブロック図、図４は、ハイブリッド車の制御回路を示すブロック図である。この実施形態におけるハイブリッド車は、第１の駆動力源であるエンジン１と、第２の駆動力源であるモータ・ジェネレータ２とを有する。そして、エンジン１の出力側にモータ・ジェネレータ２が配置されている。また、モータ・ジェネレータ２と車輪３との間の動力伝達経路にはトルクコンバータ４が配置され、上記動力伝達経路におけるトルクコンバータ４と車輪３との間には、自動変速機５が配置されている。
【００１４】上記エンジン１としては、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジン等の内燃機関が用いられる。このエンジン１は、始動装置（スタータモータ）６、燃料噴射装置７、吸排気装置８、点火装置９、冷却装置１０等を備えた公知の構造のものである。
【００１５】また、エンジン１の吸気管には電子スロットルバルブ１１が設けられており、電子スロットルバルブ１１の開度が電気的に制御されるように構成されている。エンジン１のクランクシャフト１２と、モータ・ジェネレータ２の回転軸１３との間の動力伝達経路にはクラッチ１４が設けられており、このクラッチ１４の係合・解放により、クランクシャフト１２と回転軸１３との間の動力伝達経路が接続もしくは遮断される。さらに、クラッチ１４とクランクシャフト１２との間の動力伝達経路にはダンパ１５が設けられている。なお、特に図示しないが、クラッチ１４を設けることなく、回転軸１３とダンパ１５とを直結した構成を採用することも可能である。
【００１６】モータ・ジェネレータ２は、例えば交流同期型のものが適用される。モータ・ジェネレータ２は、永久磁石を有する回転子１６と、コイルが巻き付けられた固定子１７とを備えている。そして、コイルの３相巻き線に３相交流電流を流すと回転磁界が発生し、この回転磁界を回転子１６の回転位置および回転速度に合わせて制御することによりトルクが発生する。モータ・ジェネレータ２により発生するトルクは電流の大きさにほぼ比例し、モータ・ジェネレータ２の回転数は、交流電流の周波数により制御される。そして、このモータ・ジェネレータ２は電気エネルギを機械エネルギに変換する電動機としての機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能とを有する。
【００１７】前記トルクコンバータ４は、駆動側部材のトルクを作動流体（具体的には、オートマチック・トランスミッション・フルード、略してＡＴＦ）を介して従動側部材に伝達する機能を備えており、このトルクコンバータ４は、ポンプインペラ１８に一体化させたフロントカバー１９と、自動変速機５の入力軸２０に連結されたタービンランナ２１と、ポンプインペラ１８から流体を介してタービンランナ２１に伝達されるトルクを増幅するためのステータ２２とを有する。さらに、フロントカバー１９が回転軸１３に対して接続されている。
【００１８】一方、フロントカバー１９の内部には、係合・解放可能なロックアップクラッチ２３が設けられており、ロックアップクラッチ２３の係合・解放制御をおこなうことが可能である。なお、ロックアップクラッチ２３の係合には、完全係合とスリップとが含まれる。
【００１９】前記自動変速機５は複数の遊星歯車機構２４と、これらの遊星歯車機構２４のトルク伝達経路を切り換えるために係合・解放される複数の摩擦係合装置２５とを備えた、公知の有段式変速機である。これらの摩擦係合装置２５の係合・解放状態の切り換えにより、自動変速機５の変速比（つまり変速段）が制御される。この自動変速機５は、例えば前進段において第１速〜第５速のいずれかが設定されるように構成されている。一方、油圧制御装置２６が設けられており、この油圧制御装置２６により、自動変速機５の変速段の設定または切り換え制御、ロックアップクラッチ２３の係合・解放やスリップ制御、摩擦係合装置２５に作用する油圧の油圧回路におけるライン圧の制御、摩擦係合装置２５の係合圧の制御などがおこなわれる。
【００２０】この油圧制御装置２６は電気的に制御されるもので、自動変速機５の変速を実行するための第１ないし第３のシフトソレノイドバルブＳ1 ，〜Ｓ3 と、エンジンブレーキ状態を制御するための第４ソレノイドバルブＳ4 とを備えている。さらに、油圧制御装置２６は、油圧回路のライン圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLTと、自動変速機５の変速過渡時におけるアキュームレータ背圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLNと、ロックアップクラッチ２３や所定の摩擦係合装置の係合圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLUとを備えている。
【００２１】さらに、自動変速機５のケーシングの内部には、オイルポンプ２７が設けられている。このオイルポンプ２７は、油圧制御装置２６により制御される油圧の元圧を発生する機能を備えている。そして、回転軸１３の動力がポンプインペラ１８を介してオイルポンプ２７に伝達され、この動力によりオイルポンプ２７が駆動される構成になっている。つまり、オイルポンプ２７は、エンジン１の動力またはモータ・ジェネレータ２の動力のいずれでも駆動することが可能である。
【００２２】前記自動変速機５の出力軸２８にはプロペラシャフト２９が接続されており、このプロペラシャフト２９が差動装置３０に接続されている。なお、この差動装置３０は最終減速装置としての機能をも備えている。そして、差動装置３０にアクスルシャフト３１が接続され、アクスルシャフト３１に対して車輪３が取り付けられている。
【００２３】つぎに、図３に基づいて、モータ・ジェネレータ２の制御回路を説明する。モータ・ジェネレータ２と、モータ・ジェネレータ２に電力を供給するメインバッテリ３２との間の回路にはインバータ３３が配置されている。メインバッテリ３２の定格電圧は、例えば２８８Ｖに設定されている。インバータ３３は、メインバッテリ３２の直流電流を３相交流電流に変換してモータ・ジェネレータ２に供給する一方、モータ・ジェネレータ２で発電された３相交流電流を直流電流に変換してメインバッテリ３２に供給する３相ブリッジ回路（図示せず）を備えている。
【００２４】この３相ブリッジ回路は、例えば６個のパワートランジスタ（図示せず）を電気的に接続して構成され、これらのパワートランジスタのオン・オフを切り換えることにより、モータ・ジェネレータ２とメインバッテリ３２との間の電流の向きを切り換える。このようにして、３相交流電流と直流電流との相互の変換と、モータ・ジェネレータ２に印可される３相交流電流の周波数の調整と、モータ・ジェネレータ２に印可される３相交流電流の大きさの調整と、モータ・ジェネレータ２の回生制動トルクの大きさの調整とがおこなわれる。
【００２５】前記メインバッテリ３２の正極とインバータ３３との間の回路には、第１のシステムメインリレーSMR1が配置されている。また、第１のシステムメインリレーSMR1と相互に並列に第３のシステムメインリレーSMR3が配置されているとともに、第２のシステムメインリレーSMR2に対して直列に制限抵抗３４が配置されている。さらに、メインバッテリ３２の負極とインバータ３３との間の回路には、第３のシステムメインリレーSMR3が配置されている。これら第１ないし第３のシステムメインリレーSMR1ないしSMR3は、モータ・ジェネレータ２とメインバッテリ３２との間に形成されている高電圧回路の接続・遮断をおこなう機能を有する。
【００２６】また、前記メインバッテリ３２は、所定電圧のセルを複数直列に配置することにより１モジュールを構成したものであり、複数のモジュールを２つのホルダーに分割して直列に接続した構成が採用されている。このメインバッテリ３２の回路には、安全プラグ３５が接続されている。
【００２７】さらに、インバータ３３と第２のシステムメインリレーSMR2との間、およびインバータ３３と第３のシステムメインリレーSMR3との間には、DCDCコンバータ３６が接続されている。このDCDCコンバータ３６には補機バッテリ３７が接続されている。補機バッテリ３７の定格電圧は、例えば１２Ｖに設定されている。このDCDCコンバータ３６は、メインバッテリ３２の直流電圧を所定電圧に降圧し、補機バッテリ３７に充電する機能を有する。この補機バッテリ３７は、エアコン用コンプレッサ、メインバッテリ３２を冷却するウォーターポンプ５１などに電力を供給する機能を有する。
【００２８】一方、メインバッテリ３２には、メインバッテリ用電子制御装置３８を介してハイブリッド用電子制御装置３９が接続されているとともに、インバータ３３には、モータ・ジェネレータ用電子制御装置４０を介してハイブリッド用電子制御装置３９が接続されている。メインバッテリ用電子制御装置３８、ハイブリッド用電子制御装置３９、モータ・ジェネレータ用電子制御装置４０は、それぞれ、中央演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）ならびに入力・出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。
【００２９】そして、メインバッテリ３２とメインバッテリ用電子制御装置３８とが相互にデータ通信可能に接続され、メインバッテリ用電子制御装置３８とハイブリッド用電子制御装置３９とが相互にデータ通信可能に接続されている。また、インバータ３３とモータ・ジェネレータ用電子制御装置４０とが相互にデータ通信可能に接続され、モータ・ジェネレータ用電子制御装置４０とハイブリッド用電子制御装置３９とが相互にデータ通信可能に接続されている。
【００３０】前記メインバッテリ用電子制御装置３８は、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣを検出するとともに、メインバッテリ３２とモータ・ジェネレータ２との間に流れる電流の電流値を検出する機能を有する。なお、メインバッテリ用電子制御装置３８の無い構成を採用する場合は、これらの機能をハイブリッド用電子制御装置３９が兼備する。モータ・ジェネレータ用電子制御装置４０は、ハイブリッド用電子制御装置３９からの信号により、インバータ３３を介してモータ・ジェネレータ２を制御する機能を有する。
【００３１】さらに、ハイブリッド用電子制御装置３９には、変速機用電子制御装置４１と、エンジン用電子制御装置４２と、ブレーキ用電子制御装置４３と、エアコン用電子制御装置４４とが接続されている。そして、変速機用電子制御装置４１と、エンジン用電子制御装置４２と、ブレーキ用電子制御装置４３と、エアコン用電子制御装置４４とは、それぞれ、中央演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）ならびに入力・出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。そして、ハイブリッド用電子制御装置３９と、変速機用電子制御装置４１およびエンジン用電子制御装置４２およびブレーキ用電子制御装置４３およびエアコン用電子制御装置４４とが、相互にデータ通信可能に接続されている。上記各電子制御装置は、補機バッテリ３７を電源として起動される。
【００３２】また、変速機用電子制御装置４１には、自動変速機５の変速比を制御するために、車両の走行状態、例えば車速およびアクセル開度をパラメータとする変速線図が記憶されている。さらに、変速機用電子制御装置４１には、車速およびアクセル開度をパラメータとしてロックアップクラッチ２３の係合・解放を制御するロックアップクラッチ制御マップが記憶されている。
【００３３】さらに、シフトレバー４５のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ４６の信号が変速機用電子制御装置４１に入力されている。このシフトレバー４５により、例えば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジション、２ポジション、Ｌ（ロー）ポジションなどを選択することが可能に構成されている。そして、このシフトポジションセンサの信号に基づいて、ハイブリッド用電子制御装置３９から制御信号が出力され、この制御信号に基づいて、油圧制御装置２６の各種のリニアソレノイドバルブなどのアクチュエータが制御される。
【００３４】また、車両の乗員である運転者により操作されるアクセルペダル４７の踏み込み量、すなわちアクセル開度を検出するアクセル開度センサ４８の信号がエンジン用電子制御装置４２に入力されている。そして、アクセル開度センサ４８の信号およびシフトポジションセンサ４６の信号に基づいてエンジン１の出力、自動変速機５の変速比（変速段）、モータ・ジェネレータ２のトルクが演算され、車両の駆動力が制御される。ここで、エンジン１の出力は、電子スロットルバルブ１１の開度制御、燃料噴射装置７の燃料噴射量制御、点火装置９の点火時期制御などにより調整される。また、自動変速機５の変速比は油圧制御装置２６により制御される。さらに、モータ・ジェネレータ２のトルクは電流値により制御される。
【００３５】また、ハイブリッド車は、油圧ブレーキ装置（図示せず）を備えており、この油圧ブレーキ装置は、ブレーキペダル４９、マスターシリンダ、ホイールシリンダ、ホイールシリンダに作用する油圧を制御するアクチュエータなどを有する公知のものである。そして、ブレーキ用電子制御装置４３にはブレーキペダル４９の踏み込み量を検出するセンサの信号が入力されており、ブレーキペダル４９の踏み込み量に基づいて車両に対する制動要求が判断される。この判断結果に基づいて、油圧ブレーキ装置が分担するべき制動力と、モータ・ジェネレータ２の機能により分担するべき制動力（回生制動力）とが演算され、その演算結果に基づいて、モータ・ジェネレータ２の回生制動トルクおよび油圧ブレーキ装置のホイールシリンダの油圧が制御される。
【００３６】また、エアコン用電子制御装置４４にはエアコンスイッチ５０の信号が入力されている。このエアコンスイッチ５０の信号に基づいてエアコン用コンプレッサの駆動が制御される。なお、ハイブリッド用電子制御装置３９には各種センサ５２の信号が入力されているとともに、これらのセンサ５２の信号もしくはその他のセンサやスイッチの信号に基づいて、各種のアクチュエータ５３に対する制御信号が出力される。これらのセンサ５２には、シフトポジションセンサ４６、アクセル開度センサ４８、入力軸２０の回転数（言い換えればタービン回転数）を検出する入力軸回転数センサ６１、出力軸２８の回転数を検出する出力軸回転数センサ６２などが含まれる。この出力軸回転数センサ６２の信号に基づいて車速が演算される。
【００３７】また、アクチュエータ５３には、油圧制御装置２６の各種のリニアソレノイドバルブ、油圧ブレーキ装置のアクチュエータ、電子スロットルバルブ１１の開度を制御するアクチュエータ、クラッチ１４を係合・解放させるアクチュエータ、などが含まれる。
【００３８】つぎに、ハイブリッド用電子制御装置３９における入出力信号を、図４に基づいて総括的に説明する。ハイブリッド用電子制御装置３９に対しては、補機バッテリ３７の充電量ＳＯＣを検出する補機バッテリ用電子制御装置５４の信号、イグニッションキーの操作位置を検出するイグニッションスイッチ５５の信号、メインバッテリ用電子制御装置３８の信号、インバータ３３の温度を示す信号、メインバッテリ３２の電圧を示すメインバッテリ用電子制御装置３８の信号、モータ・ジェネレータ２の回転数および回転角度を検出するレゾルバ５７の信号、エンジン用電子制御装置４２の信号、変速機用電子制御装置４１の信号が入力されている。
【００３９】また、ハイブリッド用電子制御装置３９に対しては、ブレーキ用電子制御装置４３の信号、エアコン用電子制御装置４４の信号、エンジン用電子制御装置４２の信号系統に異常が発生したときのダイアグノーシス信号、車両の衝突時に膨張・展開するエアバッグ装置（図示せず）を制御するエアバッグ用電子制御装置５８の信号、ストップランプスイッチ５９の信号、インターロックスイッチ６０の信号、電子スロットルバルブ１１の全開状態に対応する踏み込み量を越える状態までアクセルペダル４７が踏み込まれたことを検出するキックダウンスイッチ６３の信号、オーバーテイクスイッチ６４の信号が入力されている。
【００４０】このオーバーテイクスイッチ６４は、運転者により操作されるもので、オーバーテイクスイッチ６４は、例えば、図５に示すように、ステアリングホイール６３などに設けられている。このオーバーテイクスイッチ６３がオンされると、モータ・ジェネレータ２を電動機として機能させること、言い換えれば、モータ・ジェネレータ２を車両の駆動力源として機能させることが可能になり、オーバーテイクスイッチ６４がオフされた場合は、モータ・ジェネレータ２を車両の駆動力源として機能させることが不可能になる。
【００４１】なお、オーバーテイクスイッチ６４がオフされている場合でも、モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることは可能である。このオーバーテイクスイッチは、インストルメントパネル、またはコンソールボックスなどに設けることも可能である。また、オーバーテイクスイッチの形態としては、押しボタン式、レバー式などのいずれの構造であってもよい。
【００４２】一方、ハイブリッド用電子制御装置３９からは、始動装置６に対する駆動信号（スタータ信号）、始動装置６のスタータリレーに対する制御信号、ハイブリッドシステムにおける各種のリレー５６に対する制御信号、第１ないし第３のシステムメインリレーSMR1ないしSMR3に対する駆動信号、DCDCコンバータ３６に対する駆動信号または停止信号、インバータ３３に対する停止要求信号、インバータ３３の３相、すなわちＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対する駆動信号、エンジン用電子制御装置４２に対する制御信号、変速機用電子制御装置４１に対する制御信号、ブレーキ用電子制御装置４３に対する信号、エアコン用電子制御装置４４に対する信号、インストルメントパネルに設けられているディスプレイ６６に対する信号などが出力されている。
【００４３】このディスプレイ６６は、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣを出力する機能と、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣに基づいて、モータ・ジェネレータ２を車両の駆動力源として機能させることが可能であるか否かを出力する機能とを有する。ディスプレイ６６による情報の出力には、ブザー、チャイム、人工音声などの音声と、インジケータランプの点灯とが含まれる。
【００４４】ここで、上記ハイブリッド車の構成と、この発明の構成との対応関係を説明する。すなわち、アクセルペダル４７およびキックダウンスイッチ６３が、この発明の加速要求発生装置に相当し、オーバーテイクスイッチ６４が、この発明のトルク補助要求発生装置に相当し、メインバッテリ３２が、この発明の電源に相当する。
【００４５】つぎに、上記ハード構成を有するハイブリッド車の制御例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。まず各種のセンサやスイッチの信号が電子制御装置に入力され、これらの信号が処理される（ステップ１０１）。そして、エンジン１の運転状態において、アクセルペダル４７が踏み込まれた場合は、クラッチ１４が係合されるとともに、エンジン１のトルクが、自動変速機５、プロペラシャフト２９、差動装置３０、アクスルシャフト３１などの動力伝達装置を経由して車輪３に伝達され、車両が走行する。
【００４６】一方、車両の減速時には、車輪３から入力される運動エネルギをモータ・ジェネレータ２に伝達するとともに、モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させ、回生制動力（回生制動トルク）を発生させる制御がおこなわれる。そして、モータ・ジェネレータ２の回生制動により得られた電気エネルギがメインバッテリ３２に充電される。なお、クラッチ１４を有する構成の場合は、モータ・ジェネレータ２の回生制動時にクラッチ１４を解放し、モータ・ジェネレータ２の発電効率を向上させることも可能である。
【００４７】ステップ１０１についで、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが演算される（ステップ１０２）。この場合、メインバッテリ３２からモータ・ジェネレータ２に供給される電流値を所定時間毎に積算した値、またはメインバッテリ３２の電圧などにより充電量ＳＯＣを補正したり、所定の時間間隔でエンジントルクの一部をモータ・ジェネレータ２に伝達してメインバッテリ３２の充電をおこない、かつ、充電量ＳＯＣをリセットするなどの手法により、演算精度を向上させる。これらの演算は、メインバッテリ用電子制御装置３８またはハイブリッド用電子制御装置３９のいずれでおこなってもよい。なお、メインバッテリ用電子制御装置３８の無い構成が採用されている場合は、上記演算をハイブリッド用電子制御装置３９によりおこなう。
【００４８】ついで、ステップ１０２で演算されたメインバッテリ３２の充電量ＳＯＣをディスプレイ６６により出力し（ステップ１０３）、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが、車両の運転者に対して告知される。そして、モータ・ジェネレータ２によるトルク補助制御、言い換えればアシスト制御が可能であるか否かが判断される（ステップ１０４）。
【００４９】つまり、ステップ１０４においては、アクセルペダル４７の踏み込み量が所定値まで増加した場合を推定し、そのアクセル開度に基づく駆動力要求を演算するとともに、この駆動力要求に対応する必要トルクから、エンジントルクによる不足分を演算し、その不足分のトルクをモータ・ジェネレータ２から出力することが可能であるか否かが判断される。前記不足分のトルクを、モータ・ジェネレータ２のトルクにより補うことが可能であるか否かは、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが所定値以上であるか否かにより判断することができる。
【００５０】ステップ１０４で肯定判断された場合は、モータ・ジェネレータ２によるアシスト制御が可能であることを、ディスプレイ６６により出力し（ステップ１０５）、モータ・ジェネレータ２によるアシスト制御が可能であることを、運転者に告知する。このため、運転者は道路状況や自分の運転指向に応じて、オーバーテイクスイッチ６４のオン・オフを選択することが可能になる。
【００５１】そして、オーバーテイクスイッチ６４がオンされているか否かが判断され（ステップ１０６）、ステップ１０６で肯定判断された場合はキックダウンスイッチ６３がオンされているか否かが判断される（ステップ１０７）。すなわち、所定値以上の加速要求（言い換えれば、所定値以上の駆動力要求）があるか否かが判断される。ステップ１０７で肯定判断された場合は、モータ・ジェネレータ２が電動機として機能し、モータ・ジェネレータ２のトルクが動力伝達装置を経由して車輪３に伝達される（ステップ１０８）。
【００５２】すなわち、運転者の加速要求に対応するエンジントルクの不足分を、モータ・ジェネレータ２の出力トルクにより補助する、いわゆるアシスト制御がおこなわれる。このアシスト制御は、オーバーテイクスイッチ６４がオンされ、かつ、キックダウンスイッチ６２がオンされている状態では、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが所定値未満に低下するまでおこなわれる。なお、ここで用いられる所定値は、ステップ１０４で用いられる所定値とは異なるが、この点については後述する。したがって、運転者の加速要求に応じた駆動力が発生し、車両の加速性能が確保されてドライバビリティが向上する。
【００５３】ついで、車両走行制御がおこなわれ（ステップ１０９）、リターンされる。車両走行制御には、例えば、自動変速機５の変速比の制御（いわゆるパワーオンダウンシフト）、油圧制御装置２６の油圧回路のライン圧の制御、摩擦係合装置２５の係合圧の制御、ロックアップクラッチ２３の係合・解放制御、燃料噴射装置７による燃料噴射量の制御、点火装置９による点火時期制御などが含まれる。
【００５４】ところで、前記ステップ１０４で否定判断された場合、またはステップ１０６で否定判断された場合、またはステップ１０７で否定判断された場合は、いずれもステップ１０９に進み、エンジン１の出力トルクのみにより車両が走行する。そして、アシスト制御がおこなわれる場合の車両走行制御の内容と、アシスト制御がおこなわれない場合の車両走行制御の内容とを異ならせることが可能である。たとえば、アシスト制御がおこなわれた場合と、アシスト制御がおこなわれない場合とで、自動変速機５の変速比、摩擦係合装置２５の係合圧などを異ならせることが可能である。
【００５５】なお、図１に示されたルーチンにおいて、アシスト制御をおこなってリターンされた後に、ステップ１０４，１０６，１０７のいずれかで否定判断された場合は、回転しているモータ・ジェネレータ２が停止する（つまり回転の中止）制御がおこなわれる。
【００５６】ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明する。すなわち、ステップ１０７がこの発明の加速要求判断手段に相当し、ステップ１０６がこの発明のトルク補助要求判断手段に相当し、ステップ１０４，１０５，１０８がこの発明のトルク制御手段に相当する。
【００５７】上記制御例に対応するタイムチャートの一例を図６により説明する。まず、車両の走行中において、オーバーテイクスイッチ６４がオフされ、かつ、アクセルペダル４７が踏まれておらずキックダウンスイッチ６３がオフされている場合は、車輪３から入力される運動エネルギがモータ・ジェネレータ２に伝達され、モータ・ジェネレータ２により回生制動トルク、つまり負（−）のトルクが生じる。ここで、クラッチ１４が係合されている場合は、上記運動エネルギの一部がエンジン１に伝達され、エンジンブレーキ力が生じる。つまり、エンジントルクが負の値になる。このようにして、車両の駆動力が負側に制御され、減速される。また、モータ・ジェネレータ２による回生制動の継続により、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが徐々に増加しているが、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが所定値、例えば８０％未満である場合は、「アシスト制御可能」の出力がなされない。
【００５８】上記システムの状態が継続されて、時刻ｔ１においてメインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが８０％以上になると、ディスプレイ６６により、「アシスト制御可能」の出力がおこなわれる。その後、時刻ｔ２においてアクセルペダル４７が踏み込まれると、エンジン１の出力トルクが負側から零を経由して正側に制御され、エンジントルクが車輪３に伝達されて駆動力が負側から零を経由して正側に変化する。また、これと同時に、モータ・ジェネレータ２のトルクが負側から零に変化する。
【００５９】ついで、時刻ｔ３において、オーバーテイクスイッチ６４がオンされている。そして、オーバーテイクスイッチ６４がオンされ、かつ、ディスプレイ６６により「アシスト制御可能」の出力がおこなわれている状態において、時刻ｔ４でアクセルペダル４７の踏み込み量が増加し、キックダウンスイッチ６３がオフからオンに切り換えられている。このため、エンジントルクが増加するとともに、モータ・ジェネレータ２のトルクが零から正側に制御され、駆動力が増加する。
【００６０】このようにして、モータ・ジェネレータ２によるアシスト制御がおこなわれると、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが徐々に低下し、時刻ｔ５以降は、アクセルペダル４７の踏み込み状態に関わりなく、モータ・ジェネレータ２の出力トルクを低下させる制御がおこなわれる。この制御にともない、駆動力も徐々に低下する。
【００６１】そして、モータ・ジェネレータ２によるアシスト制御により、時刻ｔ６において、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが６０％まで低下すると、アクセルペダル４７の踏み込み量に関わりなく、モータ・ジェネレータ２のトルクが正から零に制御され、かつ、ディスプレイ６６による「アシスト制御可能」の出力が無くなる。したがって、駆動力もエンジントルクに対応する値まで低下する。
【００６２】その後、時刻ｔ７において、オーバーテイクスイッチ６４がオフされ、かつ、アクセルペダル４７の踏み込み量が減少してキックダウンスイッチ６３オフされている。ここで、アクセルペダル４７の踏み込み量の減少割合いが所定値未満であるために、アクセル開度自体は全開状態に制御される。したがって、時刻ｔ７以降のエンジントルクおよび駆動力も、時刻ｔ７以前のエンジントルクおよび駆動力と略同じに制御されている。
【００６３】なお、上記タイムチャートにおいては、アシスト制御が不可能な状態から可能な状態に変化したものと判断する基準（充電量ＳＯＣ）と、アシスト制御が可能な状態から不可能な状態に変化したことものと判断する基準（充電量ＳＯＣ）とが異なっている。言い換えれば、２つの基準の間にヒステリシスが設定されている。これは、モータ・ジェネレータ２のアシスト制御の開始により充電量ＳＯＣが必然的に減少することを考慮して、アシスト制御の継続により充電量ＳＯＣが一定量減少した場合でも、モータ・ジェネレータ２によるアシスト制御の継続を可能にすることで、駆動力の頻繁な変化を回避するためである。
【００６４】以上のように、この実施形態によれば、オーバーテイクスイッチ６４がオンされ、かつ、キックダウンスイッチ６３がオンされている場合に限り、加速要求に対するエンジン１のトルクの不足分をモータ・ジェネレータ２のトルクにより補助するアシスト制御がおこなわれる。言い換えれば、モータ・ジェネレータ２を車両の駆動力源として機能させるか否かを、運転者の意図に応じて選択することができる。このため、車両の走行する道路状況や運転者の指向に応じて、モータ・ジェネレータ２を車両の駆動力源として機能させる頻度が低下し、モータ・ジェネレータ２に供給する電力が抑制される。したがって、メインバッテリ３２の容量が可及的に抑制され、メインバッテリ３２の定格の小型化と小重量化を図ることができ、メインバッテリ３２の製造コストを抑制することができる。
【００６５】また、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが所定値未満である場合は、オーバーテイクスイッチ６４およびキックダウンスイッチ６３の状態に関わりなく、一律にモータ・ジェネレータ２によるアシスト制御が禁止または中止される。したがって、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが所定値未満の状態から、さらに充電量ＳＯＣが低減することが抑制され、充電量ＳＯＣの制御に寄与することができる。さらに、ディスプレイ６６により、アシスト制御をおこなうことが可能な状態であることを運転者に対して告知する制御がおこなわれるため、運転者はモータ・ジェネレータ２の機能を認識することができ、その機能に適合した運転操作をおこなうことができドライバリティが向上する。
【００６６】なお、上記実施形態において、自動変速機５の代わりに、手動操作により変速比を変更することの可能な手動変速機、変速比を無段階に変更することの可能な無段変速機（ＣＶＴ）を搭載することも可能である。
【００６７】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、車両の走行する道路状況や運転者の指向に応じて、モータ・ジェネレータを車両の駆動力源として機能させる頻度が低減され、モータ・ジェネレータに供給する電力を抑制することができる。したがって、電源の容量を可及的に抑制することができ、電源の定格の小型化と小重量化を図ることができ、電源の製造コストを抑制することができる。
【００６８】請求項２の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られるほか、電源の充電量が所定値未満の状態から、さらに充電量が低減することを抑制でき、充電量の制御に寄与することができる、【００６９】請求項３の発明によれば、請求項１または２と同様の効果を得られるほか、車両の駆動源の状態を運転者が認識することができ、駆動源の状態に適した運転操作をおこなうことができ、ドライバビリティが向上する。
【出願人】 【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】 平成１０年１２月３日（１９９８．１２．３）
【代理人】 【識別番号】１０００８３９９８
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 丈夫
【公開番号】 特開２０００−１７５３０５（Ｐ２０００−１７５３０５Ａ）
【公開日】 平成１２年６月２３日（２０００．６．２３）
【出願番号】 特願平１０−３４４６８９