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【発明の名称】 発電機を搭載した車両の発電制御装置
【発明者】 【氏名】田端 淳
【要約】 【課題】駆動輪に対する動力伝達系統に介在された発電機とエンジンによって駆動される発電機とを備えた車両で効率よく発電をおこなう。

【解決手段】内燃機関３に伝達機構１１を介して連結された第１の発電機１２と、前記内燃機関１から駆動輪１に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機４とを搭載した車両の発電制御装置であって、前記第２の発電機４での発電が許容されない状態を判断する判断手段（ステップＳ７，９，１０）と、その判断手段（ステップＳ７，９，１０）で前記第２の発電機４での発電が許容されないことが判断された場合に前記第１の発電機１２によって発電をおこなわせる発電機選択手段（ステップＳ８，１２）とを備えている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載した車両の発電制御装置において、前記第２の発電機での発電が許容されない状態を判断する判断手段と、その判断手段で前記第２の発電機での発電が許容されないことが判断された場合に前記第１の発電機によって発電をおこなわせる発電機選択手段とを備えていることを特徴とする発電機を搭載した車両の発電制御装置。
【請求項２】 内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載した車両の発電制御装置において、前記第１の発電機と第２の発電機とから電力を受けて電力を蓄える蓄電手段と、その蓄電手段の充電量が低下している状態もしくは低下が予想される状態を検出する充電量低下検出手段と、その充電量低下検出手段が前記蓄電手段の充電量の低下状態もしくは低下の予想される状態を検出した場合に前記第１および第２の発電機で発電して充電をおこなわせる発電機選択手段とを備えていることを特徴とする発電機を搭載した車両の発電制御装置。
【請求項３】 内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載した車両の発電制御装置において、前記動力伝達系統に前記駆動輪から動力が入力されている状態を検出する回生可能状態検出手段と、前記動力伝達系統に前記駆動輪から動力が入力されていることを前記回生可能状態検出手段が検出した場合に前記第２の発電機に発電をおこなわせる発電機選択手段とを備えていることを特徴とする発電機を搭載した車両の発電制御装置。
【請求項４】 内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載した車両の発電制御装置において、発電に使用する発電機を、前記車両の走行状態に基づいて、前記第１の発電機と第２の発電機とのいずれかに決定する第１の発電機選択手段と、発電要求量を検出する発電要求量検出手段と、その発電要求量検出手段で検出された発電要求量が相対的に小さい場合には前記発電機選択手段で決定された発電機によって発電をおこない、前記発電要求量検出手段で検出された発電要求量が相対的に大きい場合には前記発電機選択手段で決定された発電機によって発電をおこなうとともに他の発電機で補助的に発電をおこなうように制御する第２の発電機選択手段とを備えていることを特徴とする発電機を搭載した車両の発電制御装置。
【請求項５】 内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載し、かつ動力の伝達および遮断を含む変速状態を選択可能な変速機が前記動力伝達系統に介在された発電機を搭載した車両の発電制御装置において、動力の伝達および遮断を含む変速機の状態を検出する動力伝達状態検出手段と、その動力伝達状態検出手段で検出された前記変速機の状態に基づいて、主として発電をおこなう発電機を前記第１の発電機と第２の発電機とのいずれかに決定する発電機選択手段とを備えていることを特徴とする発電機を搭載した車両の発電制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガソリンエンジンなどの内燃機関から駆動輪に対して動力を伝達する動力伝達系統に連結されてその動力伝達系統から動力が入力されることにより発電をおこない、また電力が供給されることにより動作して動力を出力する発電機と、内燃機関に対してベルトなどの伝達機構を介して連結されて内燃機関によって駆動されることにより発電をおこなう他の発電機とを搭載した車両において、これらの発電機の駆動・非駆動を制御して発電の形態を制御する制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の発電機として、発電機能と電動機としての機能とを備えたモータ・ジェネレータが知られている。これは、外部から入力する動力によってロータを強制的に回転させることにより起電力が生じ、また電流をステータコイルに流すことによりロータが回転してトルクを出力するよう構成されている。
【０００３】このモータ・ジェネレータを、車両の動力源から駆動輪に到る動力伝達系統に介在させれば、加速時などの駆動時にモータ・ジェネレータを、内燃機関の出力を補う補助動力として使用でき、また減速時には、走行慣性力によってモータ・ジェネレータを駆動して発電をおこない、エネルギの回生をおこなうことができる。さらに、車両の停止時に内燃機関を止め、再発進時にモータ・ジェネレータによって内燃機関を回転させて始動させることにより、アイドリングによる排ガスを削減するいわゆるエコラン制御を実行することができる。
【０００４】このようなモータ・ジェネレータをエンジンとトルクコンバータとの間に配置したシステムおよびその制御装置が、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装置では、モータ・ジェネレータをいわゆる補助動力源として使用するものであって、モータ・ジェネレータからエンジンの出力軸にトルクを供給し、その供給トルクを、エンジンの回転脈動を抑制するように制御することにより、車体の振動を防止して乗り心地を改善している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、エンジンから駆動輪に到る動力伝達系統に介在させたモータ・ジェネレータは、上記の公報に記載されているように補助動力源として機能させることができるが、それに限らず、減速時には、走行慣性力によって駆動して発電機として機能させることができる。しかしながら、上記の公報に記載されたシステムでは、１台のモータ・ジェネレータがエンジンとトルクコンバータとの間に介在されているのみであるから、モータ・ジェネレータによる駆動力のアシストと発電とを同時におこなうことができない。例えば、モータ・ジェネレータを補助動力源として使用すれば、バッテリ（すなわち蓄電装置）の充電量（ＳＯＣ：State of Charge）が低下し、充電を必要とする状態になるが、モータ・ジェネレータが動力源として使用されているから、モータ・ジェネレータによって発電して充電をおこなうことができず、その結果、バッテリの充電不足の状態が発生してしまう。
【０００６】このような不都合を解消するために、発電機を追加して搭載することができるが、前記モータ・ジェネレータと同容量の発電機を搭載するとすれば、システムが全体として大型化し、車両に対する搭載性（車載性）が大きく悪化する。また、発電のみをおこなわせるために、小型の発電機を追加して搭載するとした場合、車載性を改善することができるものの、発電機が重複することになるから、その使用態様によっては不必要に動力を消費して燃費が悪化したり、また発電のために動力が消費されて駆動力が不足したり、あるいはいずれかの発電機の過剰使用によりその耐久性が悪化するなどの事態が生じる可能性がある。そして従来では、このように複数台の発電機を搭載した場合の好適な制御をおこなう装置が開発されておらず、モータ・ジェネレータなどの発電機を内燃機関と併用することの本来の目的を充分に達成できていないのが実情である。
【０００７】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、複数台の発電機を内燃機関と共に搭載した車両において燃費や乗り心地などを悪化させることなく効率よく発電をおこなうことのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【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、内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載した車両の発電制御装置において、前記第２の発電機での発電が許容されない状態を判断する判断手段と、その判断手段で前記第２の発電機での発電が許容されないことが判断された場合に前記第１の発電機によって発電をおこなわせる発電機選択手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】したがって請求項１の発明では、動力伝達系統に介在されている第２の発電機が、内燃機関に対する補助動力源として使用されるなどこの第２の発電機では発電を実行できない状態が判断されると、第１の発電機を内燃機関によって駆動することにより発電をおこなう。したがって、充電や補機類の駆動などのための発電要求に応じて効率よく発電することができる。
【００１０】また、請求項２の発明は、内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載した車両の発電制御装置において、前記第１の発電機と第２の発電機とから電力を受けて電力を蓄える蓄電手段と、その蓄電手段の充電量が低下している状態もしくは低下が予想される状態を検出する充電量低下検出手段と、その充電量低下検出手段が前記蓄電手段の充電量の低下状態もしくは低下の予想される状態を検出した場合に前記第１および第２の発電機で発電して充電をおこなわせる発電機選択手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１１】したがって請求項２の発明では、蓄電手段の充電量が低下している場合、あるいはその可能性がある場合には、第１および第２の発電機の両方で発電をおこなった蓄電手段に充電する。そのため、蓄電手段に効率よく充電をおこなってその充電量を充分高い状態に維持することができる。
【００１２】請求項３の発明は、内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載した車両の発電制御装置において、前記動力伝達系統に前記駆動輪から動力が入力されている状態を検出する回生可能状態検出手段と、前記動力伝達系統に前記駆動輪から動力が入力されていることを前記回生可能状態検出手段が検出した場合に前記第２の発電機に発電をおこなわせる発電機選択手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１３】したがって請求項３の発明では、駆動輪から入力される動力によって第２の発電機を駆動し、発電することになり、車両が有している慣性エネルギを電気エネルギとして回生することができるので、効率の良い発電をおこなうことができる。
【００１４】さらに、請求項４の発明は、内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載した車両の発電制御装置において、発電に使用する発電機を、前記車両の走行状態に基づいて、前記第１の発電機と第２の発電機とのいずれかに決定する第１の発電機選択手段と、発電要求量を検出する発電要求量検出手段と、その発電要求量検出手段で検出された発電要求量が相対的に小さい場合には前記発電機選択手段で決定された発電機によって発電をおこない、前記発電要求量検出手段で検出された発電要求量が相対的に大きい場合には前記発電機選択手段で決定された発電機によって発電をおこなうとともに他の発電機で補助的に発電をおこなうように制御する第２の発電機選択手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１５】したがって請求項４の発明では、通常の走行時に内燃機関や駆動輪から動力伝達系統を介してトルクが入力される第２の発電機によって発電をおこない、発電要求量が相対的に大きい場合には、更に第１の発電機を内燃機関で駆動して発電をおこなうので、走行時に常時、回転状態となる第２の発電機を主たる発電機として使用することになり、そのため、効率の良い発電をおこない、また必要十分な発電をおこなうことができる。
【００１６】そして、請求項５の発明は、内燃機関に伝達機構を介して連結された第１の発電機と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達系統にロータが連結され電力が供給されることにより前記動力伝達系統にトルクを出力することの可能な第２の発電機とを搭載し、かつ動力の伝達および遮断を含む変速状態を選択可能な変速機が前記動力伝達系統に介在された発電機を搭載した車両の発電制御装置において、動力の伝達および遮断を含む変速機の状態を検出する動力伝達状態検出手段と、その動力伝達状態検出手段で検出された前記変速機の状態に基づいて、主として発電をおこなう発電機を前記第１の発電機と第２の発電機とのいずれかに決定する発電機選択手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１７】したがって請求項５の発明では、第１および第２の発電機を常時同時に駆動して発電したり、あるいはいずれか一方のみを固定的に発電に使用したりせずに、変速機の動作状態に基づいて発電に使用する発電機を選択するので、走行状態あるいは駆動力に悪影響を及ぼすことなく効率の良い発電をおこなうことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図面に示す具体例に基づいて説明する。図３は、この発明で対象とする車両の動力伝達系統を模式的に示しており、（Ａ）は後輪１に動力を伝達する機構を示し、（Ｂ）は前輪２に対して動力を伝達する機構を示している。したがってここに示す車両は、選択的に四輪駆動とすることのできる車両である。
【００１９】図３の（Ａ）に示すように内燃機関（以下、エンジンと記す）３にモータ・ジェネレータ（ＭＧ）４およびトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）５ならびに自動変速機（Ａ／Ｔ）６が、順に連結されている。そのエンジン３は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）などのガスを燃料としたガスエンジンなど、要は、適宜の形態の燃料を燃焼させて機械的動力を出力する動力装置であり、図に示す例では車両の前部に前後方向に向けて搭載されている。
【００２０】また、モータ・ジェネレータ４は、永久磁石型同期モータなどの電動機としての機能と発電機としての機能とを備えた回転動力装置であり、そのロータ（図示せず）がエンジン３の出力軸もしくはエンジン３とトルクコンバータ５とを連結している回転軸に直接連結され、あるいは適宜の歯車機構などの伝動機構を介して連結されている。したがってエンジン３よってモータ・ジェネレータ４を駆動して発電をおこない、またトルクコンバータ５側から入力される動力によってモータ・ジェネレータ４を駆動して発電をおこない、さらにはモータ・ジェネレータ４に電流を供給してこれを駆動することにより、エンジン３もしくはトルクコンバータ５に対して動力を伝達するように構成されている。
【００２１】さらに、トルクコンバータ５は、その入力側のエンジン３もしくはモータ・ジェネレータ４から出力側の自動変速機６に対してトルクを増幅して、もしくは増幅せずに伝達する装置であって、一般的には流体式の公知の構成のものが使用される。流体式のトルクコンバータ５を使用した場合には、その入力側の回転要素と出力側の回転要素とを機械的に直接連結する公知の構成のロックアップクラッチ（図示せず）を内蔵させることができる。
【００２２】このトルクコンバータ５に続けて配置される自動変速機６は、車両の走行状態に基づいて変速比を設定するように構成された変速機であって、有段式の変速機や変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機を採用することができる。図に示す例では、歯車変速機部７における動力の伝達経路を、油圧制御部８から出力される油圧によって適宜に変更することにより、変速比を変えるように構成した自動変速機６が示されている。
【００２３】その歯車変速機部７は、複数の遊星歯車機構からなる歯車列における動力の伝達経路を、クラッチやブレーキによって変更する構成のものや、常時噛み合い式の複数の歯車列を同期装置によって入力軸や出力軸に選択的に連結して所定の変速比を設定する構成のものを採用することができる。そして、自動変速機６の出力軸がプロペラシャフト９およびデファレンシャル１０を介して後輪１に連結され、後輪１を駆動輪とするようになっている。したがってエンジン３から後輪１にトルクを伝達するように構成された上記のモータ・ジェネレータ４およびトルクコンバータ５ならびに自動変速機６などがこの発明における動力伝達系統を構成している。
【００２４】一方、エンジン３の前方側（前記トルクコンバータ５とは反対側）には動力を伝達する伝達機構１１が取り付けられ、エンジン３の側部に取り付けた他のモータ・ジェネレータ（ＭＧ）１２がこの伝達機構１１に連結されている。なお、このモータ・ジェネレータ１２がこの発明における第１の発電機に相当するので、以下の説明では、このモータ・ジェネレータ１２を第１モータ・ジェネレータ１２と記し、前述したトルクコンバータ５側のモータ・ジェネレータ４がこの発明における第２の発電機に相当するので、以下の説明では前述したモータ・ジェネレータ４を第２モータ・ジェネレータ４と記す。
【００２５】図３に示す伝達機構１１は、エンジン３から出力される動力を第１モータ・ジェネレータ１２に選択的に伝達するように構成されており、その一例を具体的に説明すると、ベルトによって連結された駆動プーリと従動プーリとを備え、その駆動プーリとエンジン３の出力軸（クランク軸）との間に両者を選択的に連結するクラッチが設けられ、さらに従動プーリが第１モータ・ジェネレータ１２におけるロータに連結されている。したがってエンジン３によって第１モータ・ジェネレータ１２を選択的に駆動して発電をおこなうように構成されている。なお、伝達機構１１は、オイルポンプやエアコン用コンプレッサなどの補機類（それぞれ図示せず）を駆動するように構成したものであっもよい。また、第１モータ・ジェネレータ１２は、補機類に電力を供給するように構成することもできる。
【００２６】図４に上記の第２モータ・ジェネレータ４の制御系統を示してある。第２モータ・ジェネレータ４には、インバータ１３を介して蓄電手段であるバッテリ１４が接続され、また、このインバータ１３およびバッテリ１４にコントローラ１５が接続されている。このコントローラ１５は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、バッテリ１４の充電状態（ＳＯＣ）を検出し、またバッテリ１４から第２モータ・ジェネレータ４に供給する電流を制御し、さらには第２モータ・ジェネレータ４からバッテリ１４に充電する電力を制御するようになっている。
【００２７】図３の（Ｂ）は、前輪側の駆動系統を示しており、左右の前輪２を連結してあるフロントデファレンシャル１６には、前輪駆動用の動力源であるモータ１７が接続されている。このモータ１７は前述した各モータ・ジェネレータ４，１２と同様に外力によって強制的に回転させられることにより発電をおこなうように構成されており、したがってこのモータ１７には、蓄電装置であるキャパシタ１８が電気的に接続されている。このキャパシタ１８は、要は、電力を蓄えておくことのできる装置であって、二次電池であるバッテリや静電容量の大きいコンデンサなどによって構成することができる。また、このキャパシタ１８は前述したバッテリ１４で兼用してもよい。
【００２８】さらにモータ１７には、これに電力を供給するために前記第１モータ・ジェネレータ１２が電気的に接続されている。そして、これらのモータ１７およびキャパシタ１８ならびに第１モータ・ジェネレータ１２を制御するためのコントローラ１９が設けられている。このコントローラ１９は、前述した第２モータ・ジェネレータ４およびインバータ１３のためのコントローラ１５と同様にマイクロコンピュータを主体にして構成されたものであって、第１モータ・ジェネレータ１２やモータ１７の駆動やこれらによる発電さらにはキャパシタ１８による充電を制御するように構成されている。なお、このコントローラ１９は前述した第２モータ・ジェネレータ４およびインバータ１３のためのコントローラ１５によって兼用することとしてもよい。
【００２９】したがって図に示す車両は、エンジン３および／または第２モータ・ジェネレータ４によって後輪１を駆動して二輪駆動状態とし、またこれに加えてモータ１７によって前輪２を駆動して四輪駆動状態とすることができる。このような制御をおこなうために、前記各コントローラ１５，１９は相互にデータ通信可能に接続されている。
【００３０】ここで前記トルクコンバータ５と自動変速機６における歯車変速機部７との一例を具体的に示すと、図５のとおりである。トルクコンバータ５は、エンジン３の出力軸（クランクシャフト）に連結されたフロントカバー２０と一体のポンプインペラ２１を備えており、このポンプインペラ２１とフロントカバー２０との間にポンプインペラ２１と対向してタービンランナ２２が配置されている。これらポンプインペラ２１とタービンランナ２２との間でその回転中心側の部分には、一方向クラッチ２３によって保持されたステータ２４が配置されている。
【００３１】さらに、タービンランナ２２とフロントカバー２０との間には、フロントカバー２０の内面に向けて押圧されてフロントカバー２０に係合するロックアップクラッチ２５が配置され、このロックアップクラッチ２５は、タービンランナ２２を取り付けてあるハブに一体化されている。そしてこのフロントカバー２０およびポンプインペラ２１によって形成される密閉容器の内部に、作動油としてオートマチック・トランスミッション・フルード（以下、ＡＴＦと略記する）が封入されている。
【００３２】したがってポンプインペラ２１がフロントカバー２０と共に回転してＡＴＦの螺旋流を生じさせ、これがタービンランナ２２に作用してタービンランナ２２を回転させ、このようにして両者の間でトルクを伝達するようになっている。すなわちポンプインペラ２１が入力要素として機能し、またタービンランナ２２が出力要素として機能する。さらに、ロックアップクラッチ２５が係合することにより、ＡＴＦを介さずにタービンランナ２２に対して直接動力を伝達するようになっている。なお、ロックアップクラッチ２５を所定の係合圧で滑らせるスリップ制御をおこなうことも可能である。
【００３３】自動変速機６における歯車変速機部７は、副変速部２６および主変速部２７から構成されている。副変速部２６は、オーバドライブ用の遊星歯車機構２８を備えており、前記トルクコンバータ５におけるタービンランナ２２と一体となって回転する入力軸３０が、遊星歯車機構２８のキャリヤ２９に連結されている。この遊星歯車機構２８を構成するキャリヤ２９とサンギヤ３１との間には、多板クラッチＣ0 と一方向クラッチＦ0 とが設けられている。
【００３４】この一方向クラッチＦ0 は、サンギヤ３１がキャリヤ２９に対して相対的に正回転、つまり、入力軸３０の回転方向に回転した場合に係合するようになっている。そして、副変速部２６の出力要素であるリングギヤ３２が、主変速部２７の入力要素である中間軸３３に接続されている。また、サンギヤ３１の回転を選択的に止める多板ブレーキＢ0 が設けられている。
【００３５】したがって、副変速部２６は、多板クラッチＣ0 もしくは一方向クラッチＦ0が係合することにより遊星歯車機構２８の全体が一体となって回転する。このため、中間軸３３が入力軸３０と同速度で回転し、低速段となる。また、ブレーキＢ0 を係合させてサンギヤ３１の回転を止めた状態では、リングギヤ３２が入力軸３０に対して増速されて正回転し、高速段となる。
【００３６】他方、主変速部２７は、三組の遊星歯車機構３４，３５，３６を備えており、三組の遊星歯車機構３４，３５，３６を構成しているそれぞれの回転要素が、以下のように連結されている。すなわち、第１遊星歯車機構３４のサンギヤ３７と、第２遊星歯車機構３５のサンギヤ３８とが互いに一体的に連結されている。また、第１遊星歯車機構３４のリングギヤ３９と、第２遊星歯車機構３５のキャリヤ４０と、第３遊星歯車機構３６のキャリヤ４１とが連結されている。さらに、キャリヤ４１に出力軸４２が連結されている。さらにまた、第２遊星歯車機構３５のリングギヤ４３が、第３遊星歯車機構３６のサンギヤ４４に連結されている。
【００３７】この主変速部２７の歯車列においては、後進側の１つの変速段と、前進側の４つの変速段とを設定することができる。このような変速段を設定するための摩擦係合装置、つまりクラッチおよびブレーキが、以下のように設けられている。先ずクラッチについて述べると、リングギヤ４３およびサンギヤ４４と、中間軸３３との間に第１クラッチＣ1 が設けられている。また、互いに連結されたサンギヤ３７およびサンギヤ３８と、中間軸３３との間に第２クラッチＣ2 が設けられている。
【００３８】つぎにブレーキについて述べると、第１ブレーキＢ1 はバンドブレーキであって、第１遊星歯車機構３４のサンギヤ３７、および第２遊星歯車機構３５のサンギヤ３８の回転を止めるように配置されている。またこれらのサンギヤ３７，３８とケーシング４５との間には、第１一方向クラッチＦ1 と、多板ブレーキである第２ブレーキＢ2 とが直列に配列されている。第１一方向クラッチＦ1 はサンギヤ３７，３８が逆回転、つまり入力軸３０の回転方向とは反対方向に回転しようとする際に係合するようになっている。
【００３９】また、第１遊星歯車機構３４のキャリヤ４９とケーシング４５との間に、多板ブレーキである第３ブレーキＢ3 が設けられている。そして第３遊星歯車機構３６はリングギヤ４６を備えており、リングギヤ４６の回転を止めるブレーキとして、多板ブレーキである第４ブレーキＢ4 と、第２一方向クラッチＦ2 とが設けられている。第４ブレーキＢ4 および第２一方向クラッチＦ2 は、ケーシング４５とリングギヤ４６との間に相互に並列に配置されている。なお、この第２一方向クラッチＦ2 はリングギヤ４６が逆回転しようとする際に係合するように構成されている。さらに、歯車変速機部７の入力回転数を検出する入力回転数センサ（タービン回転数センサ）４７と、歯車変速機構４の出力軸４２の回転数を検出する出力回転数センサ（車速センサ）４８とが設けられている。
【００４０】上記のように構成された歯車変速機部７においては、各クラッチやブレーキなどの摩擦係合装置を、図６の係合作動表に示すように係合・解放することにより、前進５段・後進１段の変速段を設定することができる。なお、図６おいて○印は摩擦係合装置が係合することを示し、◎印は、エンジンブレーキ時に摩擦係合装置が係合することを示し、△印は摩擦係合装置が係合・解放のいずれでもよいこと、言い換えれば、摩擦係合装置が係合されてもトルクの伝達には無関係であることを示し、空欄は摩擦係合装置が解放されることを示している。
【００４１】また、上記の自動変速機６は、図示しないシフトレバーを手動で操作することにより、図７に示す各種のシフトポジションを設定することが可能である。すなわち、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、“４”ポジション、“３”ポジション、“２”ポジション、Ｌ（ロー）ポジションの各ポジションを設定することができる。ここで、Ｄポジション、“４”ポジション、“３”ポジション、“２”ポジション、Ｌポジションが前進ポジションである。そして、Ｄポジション、“４”ポジション、“３”ポジション、“２”ポジションが設定されている状態においては、複数の変速段同士の間で変速可能である。これに対して、Ｌポジション、または後進ポジションであるＲポジションが設定されている状態においては、単一の変速段に固定される。
【００４２】変速の形態を選択するために上記のシフトレバーおよびシフトポジション以外にスポーツモードスイッチＳspが設けられている。このスポーツモードスイッチＳspは、オン操作されることにより、前記シフトレバーによって変速段を切り換えることが可能にするためのものである。例えば、上述したＤポジションないしＬポジションが第５速ないし第１速に対応し、シフトレバーをこれらのポジションに移動させることにより、そのポジションに応じた変速段が設定されるように構成されている。なお、このスポーツモードスイッチＳspは、シフト装置に付随して設置する以外に、例えばインストルメントパネル（図示せず）の付近またはコンソールボックス（図示せず）の付近などに配置することができる。
【００４３】上述したように第２モータ・ジェネレータ４がエンジン３から後輪１に対して動力を伝達する動力伝達系統に連結されているので、この第２モータ・ジェネレータ４をエンジン３と併せて動力源として走行することができる。すなわち上記の車両は、２種類の動力装置を備えたハイブリッド車として構成されている。この第２モータ・ジェネレータ４を動力源として使用する態様は、この第２モータ・ジェネレータ４に対して電力を供給するバッテリ１４の容量によって制約を受ける。例えばバッテリ１４の容量が充分大きい場合には、前述した特開平８−１６８１０４号公報に記載されているように、エンジン３の回転数が不安定な低速走行時に、乗り心地を悪化させることなくロックアップクラッチ２５を係合させるために、エンジン回転数の脈動を抑制するように第２モータ・ジェネレータ４によってトルクを出力させることができる。また反対にバッテリ１４の容量が小さい場合には、第２モータ・ジェネレータ４を短時間しか駆動することができないので、エンジン回転数が低く、燃焼が不安定になって排ガスが悪化する発進時や低車速域で第２モータ・ジェネレータ４を駆動し、エンジン３からの排気を抑制する。
【００４４】図８には、後者の例を説明するための線図を示してある。すなわち図８において縦軸はアクセル開度などの加速要求量を示し、横軸は車速を示しており、低アクセル開度でかつ低車速の領域にモータ・ジェネレータの駆動領域が設定され、これより高スロットル開度でかつ高車速の領域にエンジン３の出力で走行するエンジン領域が設定されている。
【００４５】また、減速持には、後輪１側から伝達されるトルクによって第２モータ・ジェネレータ４が駆動され、エネルギの回生がおこなわれる。すなわち車両の有している慣性エネルギを電気エネルギとして回収し、充電する制御が実行され、それに伴う制動力が発生する。その回生量（第２モータ・ジェネレータ４を強制的に回転させるためのトルク）は、変速段ごとに異ならせてあり、その一例を示せば図９のとおりである。すなわち回生量は、第３速ないし第５速では変速段が高速段になるほど多くなるように設定されている。変速比は高速段ほど小さいから、回生量（トルク）を大きくして変速比が小さいことに伴う制動力の不足を補い、また反対に第３速などの中低速側の変速段では変速比が大きくなるので、回生量（トルク）を小さくして制動力が過剰になることを回避し、その結果、各変速段で過不足のない制動力が得られるように構成されている。
【００４６】上述した各制御をおこなうために、ハイブリッド制御装置が設けられている。これは、中央演算処理装置（ＥＣＵ）や記憶装置（ＲＡＭ，ＲＯＭ）ならびに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って構成されており、そのＥＣＵ５０には、図１０に示すように、制御のためのデータとして下記の信号が入力されている。前記前輪用モータ１７に電流を供給して四輪駆動状態とするための４ＷＤスイッチからの信号、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）用のコンピュータからの信号、車両安定化制御（ＶＳＣ：商標）のためのコンピュータからの信号、エンジン回転数ＮE の検出信号、エンジン水温の検出信号、イグニッションスイッチからの信号、バッテリ１４の充電状態（ＳＯＣ）の検出信号、ベッドライトの点灯状態を示す信号、デフォッガの動作状態を示す信号、エアコンの動作状態を示す信号、車速信号、自動変速機（ＡＴ）の油温の検出信号、自動変速機６で設定されているシフトポジションの検出信号、サイドブレーキの動作状態を示す信号、フットブレーキの動作状態を示す信号、排ガス用浄化触媒の温度を示す信号、アクセル開度を示す信号、エンジン３におけるクランクの位置（角度）の検出信号、前記スポーツモードスイッチから出力されるスポーツシフト信号、車両の加速度の検出信号、前述したモータ・ジェネレータ４，１２で発生する回生制動力の強弱を設定する駆動力源ブレーキ力スイッチからの信号、タービン回転数ＮT センサ４７から出力される信号、後輪を電気的に操舵するシステム（アクティブ・リヤ・ステアリング：ＡＲＳ）のコンピュータからの信号などが、ＥＣＵ５０に入力されている。
【００４７】一方、制御のための出力信号として、下記の信号がＥＣＵ５０から出力されている。すなわち、エンジン３での燃料噴射を制御するための噴射信号、点火時期を制御するための点火信号、前輪用モータ１７を制御するコントローラ１９に対する制御信号、第２モータ・ジェネレータ４を制御するコントローラ１５に対する制御信号、第１モータ・ジェネレータ１２を制御するコントローラ（図示せず）に対する制御信号、減速度を制御するための減速装置に対する制御信号、自動変速機６における所定のソレノイドに対する制御信号、自動変速機６のライン圧を制御するための制御信号、ＡＢＳにおけるアクチュエータの制御信号、停車持にエンジン３を自動停止する制御の実施を示す自動停止制御実施インジケータの信号、その制御を実施していないことを示す自動停止制御未実施インジケータの信号、スポーツモードインジケータに対する信号、ＶＳＣアクチュエータに対する制御信号、ロックアップクラッチの制御するためのロックアップコントロールバルブの制御信号、自動変速機６におけるＣ1 （第１クラッチ）コントロールバルブの制御信号、自動変速機６におけるＣ2 （第２クラッチ）コントロールバルブの制御信号などが、ＥＣＵ５０から出力されている。
【００４８】上記の車両では、エンジン３によって各モータ・ジェネレータ４，１２を駆動することにより、あるいは車両が有している慣性力でこれらのモータ・ジェネレータ４，１２を駆動することにより発電をおこなうことができるが、この発明では、車両の走行性能や乗り心地に悪影響を生じず、かつ発電効率を向上させるために、図１に示すように各モータ・ジェネレータ４，１２による発電を制御する。
【００４９】図１はこの発明で実施される発電制御のための制御例を示すフローチャートであって、先ず、入力信号の読み込みなどの入力信号の処理をおこなう（ステップＳ１）。ついで、自動変速機６で設定されているシフトポジションが非走行のためのポジション、すなわちニュートラル（Ｎ）ポジションもしくはパーキング（Ｐ）ポジションか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２で否定判断された場合、すなわちＤポジションなどの走行のためのポジションが選択されている場合には、駆動状態か否かが判断される（ステップＳ３）。すなわち図示しないアクセルペダルが踏み込まれてエンジン３などの動力源から出力される動力で走行することが要求されているか否かが判断される。
【００５０】そのこのステップＳ３で否定判断された場合、すなわち車両がその慣性力で走行している減速状態の場合には、バッテリ１４の充電状態（ＳＯＣ）が所定の基準値Ｌo ％より低いか否か、もしくはその基準値Ｌo より低くなることが予測されているか否かが判断される（ステップＳ４）。バッテリ１４のＳＯＣが低いこともしくはその予測が成立していることによりステップＳ４で肯定判断された場合には、エンジン３に伝達機構１１を介して連結されている第１モータ・ジェネレータ１２による発電をおこなう（ステップＳ５）。すなわちこの場合は、バッテリ１４に急速に充電する必要があるので、エンジン３を駆動することにより確実に発電をおこなうことのできる第１モータ・ジェネレータ１２（ＭＧ１２）を使用して発電をおこなう。
【００５１】これに対してバッテリ１４のＳＯＣに余裕があることによりステップＳ４で否定判断された場合には、駆動輪である後輪１に対して動力を伝達する動力伝達系統に連結されている第２モータ・ジェネレータ４（ＭＧ４）によって発電を実行させる（ステップＳ６）。この第２モータ・ジェネレータ４による発電は、エネルギの回生が可能な場合に限られるので、発電量が少なくなる場合があるが、バッテリ１４のＳＯＣに余裕があるので、必要な充電をおこなうことができる。したがってこの場合、第１モータ・ジェネレータ１２による発電はおこなわない。
【００５２】一方、駆動状態であることによりステップＳ３で肯定判断された場合には、第２モータ・ジェネレータ４での発進状態か否かが判断される（ステップＳ７）。発進のために特に大きい駆動力が要求されていないなどの場合には、図８に示すように車両の状態はモータ・ジェネレータでの駆動領域に入り、第２モータ・ジェネレータ４にバッテリ１４から電力を供給してこれを駆動し、発進する。したがってこの場合、第２モータ・ジェネレータ４はモータとして機能し、発電をおこなうことができないので、エンジン３によって駆動される第１モータ・ジェネレータ１２によって発電をおこなう（ステップＳ８）。
【００５３】また、ステップＳ７で否定判断された場合には、変速中か否かが判断される（ステップＳ９）。変速中であることによりこのステップＳ９で肯定判断された場合には、ステップＳ７に進んでエンジン３によって駆動される第１モータ・ジェネレータ１２によって発電をおこなう。すなわち変速中であれば、自動変速機６の出力トルク（駆動トルク）が滑らかに変化して変速ショックを生じないように第２モータ・ジェネレータ４をモータとして機能させる制御を実行するなどのために、後輪１に対する動力伝達系統に連結されている第２モータ・ジェネレータ４を発電機として使用することができないからである。
【００５４】これとは反対にステップＳ９で否定判断された場合には、自動変速機（ＡＴ）６の油温が予め設定した基準温度Ｔhi以上か否かが判断される（ステップＳ１０）。この基準温度Ｔhiはかなり高い値であり、したがってこのステップＳ１０で肯定判断された場合には、前述したトルクコンバータ５によるＡＴＦの撹拌すなわちポンプインペラ２１とタービンランナ２２との相対回転を避ける必要がある。この状態ではトルクコンバータ５でトルクを増幅させることができないから、第２モータ・ジェネレータ４からトルクを出力していわゆるトルクアシストをおこなうことになり、この第２モータ・ジェネレータ４によって発電をおこなうことができない。したがってこのステップＳ１０で肯定判断された場合には、ステップＳ８に進んでエンジン３によって駆動される第１モータ・ジェネレータ１２によって発電をおこなう。
【００５５】つぎにステップＳ１０で否定判断された場合には、四輪駆動（４ＷＤ）走行が選択されているか否かが判断される（ステップＳ１１）。四輪駆動走行は、エンジン３および／または第２モータ・ジェネレータ４の動力によって後輪１を駆動すると同時に、前記モータ１７によって前輪２を駆動する駆動形態であり、その場合、モータ１７には第１モータ・ジェネレータ１２もしくはキャパシタ１８から電力を供給する。また、第２モータ・ジェネレータ４は走行状態に応じて発電機として機能し、あるいはモータとして機能する。したがって四輪駆動走行が選択されていることによりステップＳ１１で肯定判断された場合には、第１モータ・ジェネレータ１２を主たる発電機とし、かつ第２モータ・ジェネレータ４を副変速機として使用して発電をおこなう（ステップＳ１２）。
【００５６】これに対してステップＳ１１で否定判断された場合、すなわち二輪駆動走行が選択されている場合には、バッテリ１４のＳＯＣが基準値Ｌo ％より低いか否か、もしくは低くなることが予測されているか否かが判断される（ステップＳ１３）。このステップＳ１３は前述したステップＳ４と同様の判断プロセスであり、したがってこのステップＳ１３で肯定判断された場合には、バッテリ１４を急速に充電する必要があるので、ステップＳ１２に進んで、２つのモータ・ジェネレータ１２，４を使用して発電をおこなう。また、ステップＳ１３で否定判断された場合には、バッテリ１４に対する充電の要求の度合いが相対的に低いので、ステップＳ５に進んで第１モータ・ジェネレータ１２のみを使用した発電をおこなう。
【００５７】このステップＳ１３と同様の判断を、ステップＳ２で肯定判断された場合にもおこなう。すなわちニュートラルポジションやパーキングポジションなどの非走行ポジションが自動変速機６で選択されていることによりステップＳ２で肯定判断された場合、バッテリ１４のＳＯＣが基準値Ｌo ％より低いか否か、もしくは低くなることが予測されているか否かが判断される（ステップＳ１４）。このステップＳ１４で肯定判断された場合には、バッテリ１４を急速に充電する必要があるので、ステップＳ１５に進んで、２つのモータ・ジェネレータ１２，４を使用して発電をおこなう。また、ステップＳ１４で否定判断された場合には、バッテリ１４に対する充電の要求の度合いが相対的に低いので、ステップＳ１６に進んで第１モータ・ジェネレータ１２のみを使用した発電をおこなう。
【００５８】上述した図１に示すフローチャートに従う制御で選択される発電形態を表にして示せば図２のとおりである。先ず、シフトポジションによって分けられ、非走行ポジションが選択されている場合には、バッテリ１４のＳＯＣによって分けられ、ＳＯＣが基準値Ｌo 未満であれば、第１モータ・ジェネレータ１２を主発電機とし、かつ第２モータ・ジェネレータ４を副発電機とした２つの発電機１２，４を使用する発電形態が選択される。これに対して、バッテリ１４のＳＯＣが基準値Ｌo 以上の場合には、第１モータ・ジェネレータ１２のみを使用する発電形態が選択される。
【００５９】つぎにドライブポジションなどの走行のためのポジションが選択されている場合には、駆動状態と非駆動状態とに分けられ、駆動状態であって第２モータ・ジェネレータ４を発電機として機能させ得ない場合には、第１モータ・ジェネレータ１２のみによる発電形態が選択される。ここで、第２モータ・ジェネレータ４を発電機として機能させ得ない状態は、上述した例では第２モータ・ジェネレータ４によって発進する場合（ステップＳ７）、変速中である場合（ステップＳ９）、自動変速機６の油温が高い場合（ステップＳ１０）である。
【００６０】また、駆動状態であって四輪駆動走行が選択されている場合には、第１モータ・ジェネレータ１２を主発電機とし、かつ第２モータ・ジェネレータ４を副発電機とした２つの発電機１２，４を使用する発電形態が選択される。
【００６１】駆動状態であって上記の各事例以外の場合には、バッテリ１４のＳＯＣによって分けられ、ＳＯＣが基準値Ｌo 未満であれば、第１モータ・ジェネレータ１２を主発電機とし、かつ第２モータ・ジェネレータ４を副発電機とした２つの発電機１２，４を使用する発電形態が選択される。これに対して、バッテリ１４のＳＯＣが基準値Ｌo 以上の場合には、第１モータ・ジェネレータ１２のみを使用する発電形態が選択される。
【００６２】さらに、回生制動状態を含む非駆動状態では、バッテリ１４のＳＯＣによって分けられ、ＳＯＣが基準値Ｌo 未満であれば、第２モータ・ジェネレータ４を主発電機としてエネルギ回生による発電をおこない、かつ第１モータ・ジェネレータ１２を副発電機として使用する発電形態が選択される。これに対して、バッテリ１４のＳＯＣが基準値Ｌo 以上の場合には、第２モータ・ジェネレータ４のみを使用する発電（エネルギ回生による発電）形態が選択される。
【００６３】ここでこの発明と上述した具体例との関係を説明すると、上記の図１に示すステップＳ７，Ｓ９，Ｓ１０の機能的手段が、請求項１の発明における判断手段に相当する。したがってこれらのステップＳ７，Ｓ９，Ｓ１０の判断の順序は任意でよい。また、上記の図１に示すステップＳ８，Ｓ１２の機能的手段が、請求項１の発明における発電機選択手段に相当する。さらに、上記のステップＳ４，Ｓ１３，Ｓ１４の機能的手段が、請求項２の発明における充電量低下手段に相当し、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１２，Ｓ１５，Ｓ１６の機能的手段が、請求項２の発明における発電機選択手段に相当する。そして、上記のステップＳ３の機能的手段が、請求項３の発明における回生可能状態検出手段に相当し、ステップＳ６の機能的手段が、請求項３の発明における発電機選択手段に相当する。請求項４の発明については、上記のステップＳ３，Ｓ１１の機能的手段が、第１の発電機選択手段に相当し、ステップＳ４，Ｓ１３の機能的手段が、発電要求量検出手段に相当し、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１２の機能的手段が、第２の発電機選択手段に相当する。さらに、請求項５の発明については、上記のステップＳ２の機能的手段が、駆動力伝達状態検出手段に相当し、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１２，Ｓ１５，Ｓ１６の機能的手段が、発電機選択手段に相当する。
【００６４】なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、トルクコンバータ５や自動変速機６、さらには伝達機構１１は、必要に応じて適宜の構成のものを採用することができる。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明によれば、駆動輪に対する動力伝達系統に介在されている第２の発電機が内燃機関に対する補助動力源として使用されるなど、この第２の発電機では発電を実行できない状態が判断されると、第１の発電機を内燃機関によって駆動することにより発電をおこなうので、充電や補機類の駆動などのための発電要求に応じて効率よく発電することができる。
【００６６】また、請求項２の発明によれば、蓄電手段の充電量が低下している場合、あるいはその可能性がある場合には、第１および第２の発電機の両方で発電をおこなった蓄電手段に充電するので、蓄電手段に効率よく充電をおこなってその充電量を充分高い状態に維持することができる。
【００６７】請求項３の発明によれば、駆動輪から入力される動力によって第２の発電機を駆動し、発電することになり、車両が有している慣性エネルギを電気エネルギとして回生することができるので、効率の良い発電をおこなうことができる。
【００６８】さらに、請求項４の発明によれば、通常の走行時に内燃機関や駆動輪から動力伝達系統を介してトルクが入力される第２の発電機によって発電をおこない、発電要求量が相対的に大きい場合には、更に第１の発電機を内燃機関で駆動して発電をおこなうので、走行時に常時、回転状態となる第２の発電機を主たる発電機として使用することになり、したがって効率の良い発電をおこない、また必要十分な発電をおこなうことができる。
【００６９】そして、請求項５の発明によれば、第１および第２の発電機を常時同時に駆動して発電したり、あるいはいずれか一方のみを固定的に発電に使用したりせずに、変速機の動作状態に基づいて発電に使用する発電機を選択するので、走行状態あるいは駆動力に悪影響を及ぼすことなく効率の良い発電をおこなうことができる。
【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１１年４月８日（１９９９．４．８）
【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２０００−２９５７１３（Ｐ２０００−２９５７１３Ａ）
【公開日】 平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０）
【出願番号】 特願平１１−１０１７８８