| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車の動力装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】天野 正弥
【氏名】多賀 豊
【氏名】中村 誠志
【氏名】田端 淳
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| 【要約】 |
【課題】電動機からの動力をトルクコンバータを介して駆動軸に出力するハイブリッド車の動力装置において、坂路発進などの際に車両がずり下がらないようにすると共に装置のエネルギ効率を向上させる。
【解決手段】アクセルポジションＡＰがオフでエンジン運転フラグＦＥが値０で車速Ｖの絶対値が閾値Ｖｒ未満のときは（Ｓ１００〜Ｓ１０６）、ブレーキ油圧ＰＢを車両の現在位置の勾配θに基づいて設定された基準油圧Ｐｒｅｆと比較し（Ｓ１０８〜Ｓ１１４）、基準油圧Ｐｒｅｆ以上のときには、ブレーキによる制動力によって車両はずり下がらずに停止していると判定してモータの運転を停止し（Ｓ１１８）、基準油圧Ｐｒｅｆ未満のときには勾配θとブレーキ油圧ＰＢとに基づいてモータの目標回転数Ｎｍ＊を設定し（Ｓ１１６）、モータからトルクコンバータを介して駆動軸にクリープトルクを出力する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内燃機関からの動力と電動機からの動力とをトルクコンバータを介して駆動輪に接続された駆動軸に各々独立に出力可能なハイブリッド車の動力装置であって、前記内燃機関の運転が停止されている状態を検出する運転停止状態検出手段と、アクセルペダルの踏み込み状態を検出する踏み込み状態検出手段と、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、前記駆動軸に作用している制動力を検出する制動力検出手段と、前記運転停止状態検出手段により前記内燃機関の運転が停止されている状態が検出されると共に前記踏み込み状態検出手段により前記アクセルペダルが踏み込まれていない状態が検出され、かつ、前記回転数検出手段により検出された回転数が所定回転以下であるとき、前記制動力検出手段により検出される制動力に基づいて前記電動機の回転数を制御する制御手段とを備えるハイブリッド車の動力装置。
【請求項２】 請求項１記載のハイブリッド車の動力装置であって、前記制御手段は、前記制動力検出手段により検出される制動力に基づいて目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、該設定された目標回転数で前記電動機が回転するよう該電動機を駆動制御する駆動制御手段とを備えるハイブリッド車の動力装置。
【請求項３】 前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が所定値以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該所定値未満のときには所定回転数を前記目標回転数に設定する手段である請求項２記載のハイブリッド車の動力装置。
【請求項４】 前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が所定値以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該所定値未満のときには該制動力が大きくなるほど小さな回転数を前記目標回転数に設定する手段である請求項２記載のハイブリッド車の動力装置。
【請求項５】 請求項１記載のハイブリッド車の動力装置であって、該ハイブリッド車の走行位置または停止位置の勾配を検出または推定する勾配検出推定手段を備え、前記制御手段は、前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配にも基づいて前記電動機の回転数を制御する手段であるハイブリッド車の動力装置。
【請求項６】 請求項５記載のハイブリッド車の動力装置であって、前記制御手段は、前記制動力検出手段により検出される制動力と前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配とに基づいて目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、該設定された目標回転数で前記電動機が回転するよう該電動機を駆動制御する駆動制御手段とを備えるハイブリッド車の動力装置。
【請求項７】 前記目標回転数設定手段は、前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配に基づいて基準制動力を設定する基準制動力設定手段を備え、該設定された基準制動力と前記制動力検出手段により検出される制動力とに基づいて前記目標回転数を設定する手段である請求項６記載のハイブリッド車の動力装置。
【請求項８】 前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が前記基準制動力以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該基準制動力未満のときには所定回転数を前記目標回転数に設定する手段である請求項７記載のハイブリッド車の動力装置。
【請求項９】 前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が前記基準制動力以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該基準制動力未満のときには該制動力が大きくなるほど小さな回転数を前記目標回転数に設定する手段である請求項７記載のハイブリッド車の動力装置。
【請求項１０】 前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が前記基準制動力以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該基準制動力未満のときには前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配が大きくなるほど大きな回転数を前記目標回転数に設定する手段である請求項７記載のハイブリッド車の動力装置。
【請求項１１】 前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が前記基準制動力以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該基準制動力未満のときには、該制動力が大きくなるほど小さな回転数となる関係と前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配が大きくなるほど大きな回転数となる関係とに基づいて前記目標回転数に設定する手段である請求項７記載のハイブリッド車の動力装置。
【請求項１２】 前記駆動制御手段は、前記目標回転数に値０が設定されたときは前記電動機の運転を停止する手段である請求項３，４，８，９，１０，１１のいずれか記載のハイブリッド車の動力装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車の動力装置に関し、詳しくは、内燃機関からの動力と電動機からの動力とをトルクコンバータを介して駆動輪に接続された駆動軸に各々独立に出力可能なハイブリッド車の動力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の動力装置としては、電動機からの動力により駆動する電気自動車の動力装置であって、車両が停車あるいは停車前後の駆動力制御時にブレーキペダルの踏み込み量に基づいて電動機から駆動軸に出力するトルクを制御するものが提案されている（例えば、特開平７−１５４９０５号公報など）。この装置では、車両が確実に停止している場合には電動機から駆動軸に出力するトルクを値０とし、そうでない場合にはブレーキペダルの踏み込み量が大きくなるほど電動機から駆動軸に出力するトルクを小さくして、例えば車両が坂路発進するときなどに後方へずり下がるのを防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうした装置の構成を、内燃機関からの動力と電動機からの動力とをトルクコンバータを介して駆動輪に接続された駆動軸に各々独立に出力可能なハイブリッド車の動力装置に適用しても、坂路発進する際に車両が後方へずり下がる場合を生じるという問題があった。これは、従来例の動力装置との構成の相違、即ち、電動機からの動力を直接に駆動軸に出力する構成と電動機からの動力をトルクコンバータを介して駆動軸に出力する構成との相違に基づくものと考えられる。
【０００４】本発明のハイブリッド車の動力装置は、電動機からの動力をトルクコンバータを介して駆動軸に出力する構成でも坂路発進などの際に車両がずり下がらないようにすることを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド車の動力装置は、上述の目的を達成すると共にエネルギ効率の向上を目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本発明のハイブリッド車の動力装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】本発明のハイブリッド車の動力装置は、内燃機関からの動力と電動機からの動力とをトルクコンバータを介して駆動輪に接続された駆動軸に各々独立に出力可能なハイブリッド車の動力装置であって、前記内燃機関の運転が停止されている状態を検出する運転停止状態検出手段と、アクセルペダルの踏み込み状態を検出する踏み込み状態検出手段と、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、前記駆動軸に作用している制動力を検出する制動力検出手段と、前記運転停止状態検出手段により前記内燃機関の運転が停止されている状態が検出されると共に前記踏み込み状態検出手段により前記アクセルペダルが踏み込まれていない状態が検出され、かつ、前記回転数検出手段により検出された回転数が所定回転以下であるとき、前記制動力検出手段により検出される制動力に基づいて前記電動機の回転数を制御する制御手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】この本発明のハイブリッド車の動力装置では、運転停止状態検出手段により内燃機関の運転が停止されている状態が検出されると共に踏み込み状態検出手段によりアクセルペダルが踏み込まれていない状態が検出され、かつ、回転数検出手段により検出された回転数が所定回転以下であるとき、制御手段が制動力検出手段により検出される駆動軸に作用している制動力に基づいてトルクコンバータを介して駆動軸に動力を出力可能な電動機の回転数を制御する。電動機を運転すると、電動機からの動力はトルクコンバータを介して駆動軸にトルクとして出力され、電動機の回転数の変更は駆動軸に出力されるトルクの変更として表われる。この結果、駆動軸に作用している制動力に基づいて電動機の回転数を制御することにより適切なトルクを駆動軸に出力することができ、坂路発進などの際のずり下がりなども防止することができる。なお、「所定回転数以下」には車両が前進しているときにおける駆動軸の回転数が所定回転数以下の場合を含むのは勿論、車両が後進しているときにおける駆動軸の回転数が所定回転数以下の場合も含まれる。
【０００８】本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記制御手段は、前記制動力検出手段により検出される制動力に基づいて目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、該設定された目標回転数で前記電動機が回転するよう該電動機を駆動制御する駆動制御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、より適切なトルクを駆動軸に出力することができる。
【０００９】この制御手段が目標回転数設定手段と駆動制御手段とを備える態様の本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が所定値以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該所定値未満のときには所定回転数を前記目標回転数に設定する手段であるものとすることもできる。ここで、「所定値」には車両が確実に停止していることができる制動力の値やそれ以上の値が含まれる。こうすれば、所定のトルクを駆動軸に出力することができる。この際、電動機の目標回転数として設定される「所定回転数」を車両に想定される坂路発進において車両がずり下がらない程度のトルクが駆動軸に作用する電動機の回転数以上の回転数として設定すれば、より確実に坂路発進の際などにおいて車両がずり下がることを防止することができる。また、車両が確実に停止しているときなどには電動機を回転させず、電動機から駆動軸にトルクを出力しないから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１０】また、制御手段が目標回転数設定手段と駆動制御手段とを備える態様の本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が所定値以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該所定値未満のときには該制動力が大きくなるほど小さな回転数を前記目標回転数に設定する手段であるものとすることもできる。この態様における「所定値」の意味については前述のとおりである。こうすれば、駆動軸に作用している制動力に応じたトルクを駆動軸に出力することができる。また、きめ細かく電動機の回転数を制御するから、電動機により消費されるエネルギを少なくすることができる。もとより、車両が確実に停止しているときなどには電動機を回転させないから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１１】本発明のハイブリッド車の動力装置において、該ハイブリッド車の走行位置または停止位置の勾配を検出または推定する勾配検出推定手段を備え、前記制御手段は、前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配にも基づいて前記電動機の回転数を制御する手段であるものとすることもできる。坂路発進の際に車両がずり下がるか否かは車両に作用している力の釣り合いに基づいて定まり、これは車両の位置する道路などの勾配と駆動軸に作用しているトルクとによって求まる。即ち、勾配が異なれば、車両を静止させるために駆動軸に必要なトルクが異なるのである。したがって、この態様のように車両の位置の勾配と駆動軸に作用する制動力に基づいて電動機の回転数を制御することにより、駆動軸に出力するトルクをより適切に制御することができると共に、よりエネルギ効率を向上させることができる。
【００１２】この勾配に基づいて制御を行なう態様の本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記制御手段は、前記制動力検出手段により検出される制動力と前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配とに基づいて目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、該設定された目標回転数で前記電動機が回転するよう該電動機を駆動制御する駆動制御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、より適切なトルクを駆動軸に出力することができる。
【００１３】この勾配に基づいて制御を行なう制御手段が目標回転数設定手段と駆動制御手段とを備える態様の本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記目標回転数設定手段は、前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配に基づいて基準制動力を設定する基準制動力設定手段を備え、該設定された基準制動力と前記制動力検出手段により検出される制動力とに基づいて前記目標回転数を設定する手段であるものとすることもできる。ここで、「基準制動力」には、その勾配で車両が確実に停止していることができる制動力の値やその前後の近傍の値が含まれる。こうすれば、よりきめ細かく電動機の回転数を制御することができる。
【００１４】この基準制動力設定手段を備える態様の本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が前記基準制動力以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該基準制動力未満のときには所定回転数を前記目標回転数に設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、所定のトルクを駆動軸に出力することができる。この際、電動機の目標回転数として設定される「所定回転数」を車両に想定される坂路発進において車両がずり下がらない程度のトルクが駆動軸に作用する電動機の回転数以上の回転数として設定すれば、より確実に坂路発進の際などにおいて車両がずり下がることを防止することができる。また、車両が確実に停止しているときなどには電動機を回転させず、電動機から駆動軸にトルクを出力しないから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１５】また、基準制動力設定手段を備える態様の本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が前記基準制動力以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該基準制動力未満のときには該制動力が大きくなるほど小さな回転数を前記目標回転数に設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸に作用している制動力に応じたトルクを駆動軸に出力することができる。また、きめ細かく電動機の回転数を制御するから、電動機により消費されるエネルギを少なくすることができる。もとより、車両が確実に停止しているときなどには電動機を回転させないから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１６】さらに、基準制動力設定手段を備える態様の本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が前記基準制動力以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該基準制動力未満のときには前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配が大きくなるほど大きな回転数を前記目標回転数に設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、勾配に応じたトルクを駆動軸に出力することができる。また、きめ細かく電動機の回転数を制御するから、電動機により消費されるエネルギを少なくすることができる。もとより、車両が確実に停止しているときなどには電動機を回転させないから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１７】あるいは、基準制動力設定手段を備える態様の本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記目標回転数設定手段は、前記制動力検出手段により検出された制動力が前記基準制動力以上のときには値０を前記目標回転数に設定し、該検出された制動力が該基準制動力未満のときには、該制動力が大きくなるほど小さな回転数となる関係と前記勾配検出推定手段により検出または推定された勾配が大きくなるほど大きな回転数となる関係とに基づいて前記目標回転数に設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸に作用している制動力と勾配とに応じたトルクを駆動軸に出力することができる。このように駆動軸に作用している制動力と勾配とに基づいてきめ細かく電動機の回転数を制御するから、電動機により消費されるエネルギを少なくすることができる。もとより、車両が確実に停止しているときなどには電動機を回転させないから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１８】目標回転数に値０を設定する態様の本発明のハイブリッド車の動力装置において、前記駆動制御手段は、前記目標回転数に値０が設定されたときは前記電動機の運転を停止する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機により消費される電力を値０とすることができ、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド車の動力装置２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、ハイブリッド車の動力装置２０は、クランクシャフト２４に動力を出力するエンジン２２と、同じくクランクシャフト２４に動力を出力するモータ３０と、流体の作用によりクランクシャフト２４のトルクを増幅して後段に伝達するトルクコンバータ４２と、回転数を所定の変速比で減速あるいは増速するトランスミッション５０と、装置全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０とを備える。
【００２０】エンジン２２は、ガソリンを燃料として動力を出力する内燃機関であり、その運転は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと呼ぶ）２６により制御されている。エンジンＥＣＵ２６によるエンジン２２の運転制御は、図示しないスロットルバルブの開度の制御と図示しない燃料噴射弁の開弁時間の制御により行なわれるが、その詳細は本発明の中核をなさないから省略する。
【００２１】モータ３０は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。モータ３０の運転は、インバータ３２を介してモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）３６により制御されている。モータＥＣＵ３６によるモータ３０の運転制御は、バッテリ３８に接続されたインバータ３２が備えるスイッチング素子としての６個のトランジスタのＯＮ時間の割合を順次制御してモータ３０の三相コイルの各コイルに流れる電流を制御することによって行なわれる。なお、実施例ではモータ３０を同期電動発電機としたから、制動時やエンジン２２による駆動時にモータ３０を発電機として動作させることにより、バッテリ３８の充電が行なえるようになっている。このモータ３０を発電機として動作させる制御もモータＥＣＵ３６によりなされる。なお、モータ３０の制御のためにその回転数Ｎｍを検出するためのレゾルバ３４がクランクシャフト２４に取り付けられており、その信号は信号ラインによりモータＥＣＵ３６に入力されている。
【００２２】バッテリ３８は、充放電可能な二次電池、例えばニッケル水素系の電池として構成されており、その蓄電状態や充放電はバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）４０により制御されている。
【００２３】トルクコンバータ４２は、循環するオイルの作用によりトルクを増幅して後方に伝達する周知の流体式のトルクコンバータである。トランスミッション５０は、トルクコンバータ４２の出力軸にその入力軸が接続され、入力軸の回転数を所定の変速比で減速あるいは増速する。このトランスミッション５０の出力軸は駆動軸６０に連結されており、駆動軸６０はディファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６４，６６に接続されている。トランスミッション５０は、油圧を動力源として前進５段、後進１段の切換が可能な遊星歯車機構として構成されており、この切換のために設けられているクラッチやブレーキの駆動源としての油圧制御は、オートマチックトランスミッション用電子制御ユニット（以下、ＡＴＥＣＵという）５２により行なわれている。
【００２４】ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）７０は、ＣＰＵ７２を中心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、エンジンＥＣＵ２６やモータＥＣＵ３６，バッテリＥＣＵ４０，ＡＴＥＣＵ５２と通信する図示しない通信ポートと、図示しない入力ポートとを備える。このＨＶＥＣＵ７０には、駆動輪６４，６６に取り付けられた車輪速センサ６５，６７からの車輪速ＶＲ，ＶＬやアクセルペダル８０の踏み込み状態を検出するアクセルポジションセンサ８２からのアクセルポジションＡＰ，ブレーキペダル８４の踏み込み状態を検出するブレーキポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ，ブレーキペダル８４の踏み込みにより油圧を生じるブレーキ油圧系統８８に取り付けられた油圧センサ８９からのブレーキ油圧ＰＢ，シフトレバー９０のポジションを検出するシフトポジションセンサ９２からのシフトポジションＳＰ，駆動装置全体を駆動するためのスタータスイッチ９４からのスタータ信号ＳＴなどが入力ポートを介して入力されている。
【００２５】こうして構成された実施例のハイブリッド車は、バッテリ３８の蓄電状態が良好であって車両に対する要求負荷が小さいときには、エンジン２２の運転を停止した状態でモータ３０の動力のみで車両を駆動するよう制御される。このとき、エンジン２２は燃料供給や点火が行なわれていない状態でモータ３０により連れ回されることになる。バッテリ３８の蓄電状態が良好であっても車両に対する要求負荷が大きいときには、エンジン２２は運転され、このエンジン２２からの動力で車両は駆動されるよう制御される。車両の減速時には、モータ３０を発電機として作動させて発電された電力によりバッテリ３８を充電するよう制御される。車両に対する要求負荷が小さいときや車両が停止しているときには、前述したように、バッテリ３８の蓄電状態が良好であればモータ３０の動力のみで車両を駆動するよう制御されるが、バッテリ３８の蓄電状態が低下して充電が必要になると、エンジン２２の運転を開始すると共にモータ３０を発電機として機能させてバッテリ３８を充電する制御が行なわれる。こうした各制御は、ＨＶＥＣＵ７０がアクセルポジションセンサ８２やブレーキポジションセンサ８６，車輪速センサ６５，６７により検出されたアクセルポジションＡＰやブレーキポジションＢＰ，車輪速ＶＲ，ＶＬに基づいて車両に対する要求負荷を演算すると共に通信によりバッテリＥＣＵ４０からバッテリ３８の蓄電状態を入力して判断し、どの制御とするかを決定し、各制御に対応するそれぞれの運転信号をエンジンＥＣＵ２６やモータＥＣＵ３６，バッテリＥＣＵ４０，ＡＴＥＣＵ５２に通信により出力することによって行なわれる。これらの制御は、本発明の中核をなさず、これ以上の説明は冗長となるから、これ以上の説明は省略する。
【００２６】次に、こうした制御が行なわれて駆動する実施例のハイブリッド車の動力装置２０の車両の発進時や停車時などの動作について説明する。図２は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、シフトポジションセンサ９２により検出されるシフトポジションＳＰがＤレンジや１レンジ，２レンジ，Ｒレンジのときに所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行されるものである。
【００２７】本ルーチンが実行されると、ＣＰＵ７２は、まず、アクセルポジションセンサ８２により検出されるアクセルポジションＡＰとエンジン運転フラグＦＥと車速Ｖを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン運転フラグＦＥは、エンジン２２が運転状態にあるか運転停止状態にあるかを値として持つフラグであり、ＨＶＥＣＵ７０がエンジン２２を始動するようエンジンＥＣＵ２６に信号を出力するときに、これと同時にＲＡＭ７６の所定アドレスに値１を書き込み、逆にエンジン２２の運転を停止するようエンジンＥＣＵ２６に信号を出力するときに、これと同時に所定アドレスに値０を書き込むものである。したがって、エンジン運転フラグＦＥの読み込み処理は、ＲＡＭ７６の所定アドレスの値を読み込む処理となる。車速Ｖの読み込み処理は、図示しない車速演算ルーチンによって車輪速センサ６５，６７から求められＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込まれた車速Ｖを読み込む処理となる。なお、実施例のハイブリッド車の動力装置２０では車輪速センサ６５，６７から車速Ｖを演算するものとしたが、車速センサを取り付け、この車速センサにより検出される車速Ｖを直接読み込むものとしてもよい。こうして読み込み処理を行なうと、読み込んだアクセルポジションＡＰがオフでないときや（ステップＳ１０２）、エンジン運転フラグＦＥが値０でないとき（ステップＳ１０４）、あるいは車速Ｖの絶対値が閾値Ｖｒ以上のときには、何もしないで本ルーチンを終了する。いま、処理の対象としているのは、車両の発進時や停車時，停止時等であるからである。なお、アクセルポジションＡＰがオフとはアクセルペダル８０が踏み込まれていない状態を意味する。また、閾値Ｖｒは、車両は停車しておらず僅かなスピードで動いている状態をもこの制御に含めるために設定される値であり、例えば、歩く程度の速さの値等に設定されるものである。車速Ｖの絶対値を考えるのは、車両が前進しているときは勿論、後進しているときも含むからである。
【００２８】読み込んだアクセルポジションＡＰがオフであり、エンジン運転フラグＦＥが値０であり、さらに車速Ｖの絶対値が閾値Ｖｒ未満であるときには、ＣＰＵ７２は、車両の停車している位置または車両の走行している位置の路面あるいは地面の勾配θを読み込む処理を実行する（ステップＳ１０８）。ここで、勾配θは、車速Ｖや車速Ｖから演算される加速度や駆動軸６０に出力しているトルク，エンジン２２やモータ３０の負荷などにより演算されるものであり、実施例では図示しない勾配演算ルーチンにより演算されＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込まれる勾配θを読み込む処理とした。なお、勾配θは、ナビゲーションシステムなどを利用して地図情報と車両の現在位置と車速Ｖとから導出するものとしてもよく、また車両の勾配θを検出する勾配検出センサを取り付け、このセンサにより検出された値を読み込むものとしてもよい。
【００２９】次に、読み込んだ勾配θに基づいて基準油圧Ｐｒｅｆを設定する処理を実行する（ステップＳ１１０）。基準油圧Ｐｒｅｆは、モータ３０からトルクコンバータ４２を介して駆動軸６０にトルクを出力しなくても車両が勾配θに対してずり下がることなく停止していることができるブレーキ油圧ＰＢの値やこれより若干高い値または若干低い値に設定されるものである。実施例では、勾配θと基準油圧Ｐｒｅｆとの関係を示すマップをＲＯＭ７４の所定アドレスに書き込んでおき、読み込んだ勾配θとこのマップとを用いて基準油圧Ｐｒｅｆを導出するものとした。図３に勾配θと基準油圧Ｐｒｅｆとの関係の一例を示す。図示するように、基準油圧Ｐｒｅｆは、勾配θが大きくなるほど大きくなっている。車両が停止していることができるブレーキ油圧ＰＢは勾配θが大きくなるほど大きくなるからである。
【００３０】そして、油圧センサ８９により検出されるブレーキ油圧ＰＢを読み込み（ステップＳ１１２）、読み込んだブレーキ油圧ＰＢを設定された基準油圧Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１１４）。ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｒｅｆ以上のときには、ブレーキによる制動力で車両は十分に停止していることができると判断し、モータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に値０を設定し（ステップＳ１１８）、ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｒｅｆ未満のときには、ブレーキによる制動力だけでは車両は停止していることができないと判断し、勾配θとブレーキ油圧ＰＢとに基づいて求められる値をモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に設定する（ステップＳ１１６）。モータ３０の目標回転数Ｎｍ＊の設定としては、勾配θが大きくなるほど車両が勾配θに対してずり下がることなく停止していることができるために必要な駆動軸６０に出力すべきトルクが大きくなることや、このトルクをブレーキ油圧ＰＢから出力されるトルクとモータ３０からトルクコンバータ４２を介して出力されるトルクとの和で賄えばよいことに基づいて行なわれる。実施例では、こうした勾配θとブレーキ油圧ＰＢとモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊との関係を実験などにより予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、勾配θとブレーキ油圧ＰＢとが与えられると、このマップを用いて勾配θとブレーキ油圧ＰＢとからモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊を導出するものとした。勾配θとモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊とを軸にしてブレーキ油圧ＰＢを変化させたときの勾配θと目標回転数Ｎｍ＊との関係の一例を図４に、ブレーキ油圧ＰＢとモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊とを軸として勾配θを変化させたときのブレーキ油圧ＰＢと目標回転数Ｎｍ＊との関係の一例を図５に示す。ここで、図４中ブレーキ油圧ＰＢ１〜ＰＢ５はＰＢ１＜ＰＢ２＜ＰＢ３＜ＰＢ４＜ＰＢ５の関係であり、図５中勾配θ１〜θ５はθ１＜θ２＜θ３＜θ４＜θ５の関係である。即ち、図４から明らかなように、同じブレーキ油圧ＰＢのときには勾配θが大きくなるにしたがって目標回転数Ｎｍ＊も大きな値が設定され、図５から明らかなように、同じ勾配θのときにはブレーキ油圧ＰＢが大きくなるにしたがって目標回転数Ｎｍ＊は小さな値が設定される。なお、モータ３０から出力すべきトルクを設定するのではなく目標回転数Ｎｍ＊を設定するのは、モータ３０からトルクが直接駆動軸６０に出力されるのではなくトルクコンバータ４２を介して出力されることに基づく。即ち、モータ３０から出力されるトルクを制御しても所望のトルクが駆動軸６０に出力されるものではないこと、駆動軸６０の回転数（車速Ｖ）等により出力すべきトルクが同じでもモータ３０の回転数が変化すること等から、モータ３０のトルク制御は回転数制御に比して困難なものとなるからである。
【００３１】こうしてモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊が設定されると、モータ３０の回転数Ｎｍが目標回転数Ｎｍ＊となるようモータ３０を制御する処理を実行して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。モータ３０の制御は、具体的には、ＨＶＥＣＵ７０が通信により設定した目標回転数Ｎｍ＊をモータＥＣＵ３６に送り、これを受信したモータＥＣＵ３６が、モータ３０が目標回転数Ｎｍ＊で回転するようインバータ３２のスイッチング素子のオンオフ制御をすることにより行なわれる。したがって、図２には、ＨＶＥＣＵ７０により実行されるルーチンのステップとしてモータ３０の制御処理を記載したが、実際は前述のとおり、モータＥＣＵ３６によってモータ３０の回転数制御がなされるのである。なお、実施例では、モータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に値０が設定されたときのモータ３０の制御は、モータ３０を運転しない制御としている。
【００３２】図６は、車両が勾配θの道路で停止し、その後発進する際の車速Ｖと勾配θとブレーキ油圧ＰＢとモータ３０の回転数Ｎｍと駆動軸６０に作用するトルク（クリープトルク）Ｔとの関係の一例を時系列として示すタイムチャートである。図示するように、運転者のブレーキペダル８４の踏み込みにより勾配θにおける基準油圧Ｐｒｅｆより大きなブレーキ油圧ＰＢによって駆動軸６０に作用する制動力により、車両は時間ｔ１で停止する。車両を発進させるために運転者がブレーキペダル８４の踏み込み量を小さくすることによりブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｒｅｆ未満になると（時間ｔ２）、勾配θとブレーキ油圧ＰＢとに基づいてモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊が設定されてモータ３０の回転数制御が行なわれる。このモータ３０の回転数制御により駆動軸６０には、トルクコンバータ４２およびトランスミッション５０を介してモータ３０からのトルクがクリープトルクとして出力される。
【００３３】以上説明した実施例のハイブリッド車の動力装置２０によれば、勾配θとブレーキ油圧ＰＢとに基づいてモータ３０の回転数を制御することにより適切なトルクを駆動軸６０に出力することができる。この結果、坂路発進などの際のずり下がりなどを防止することができる。また、実施例のハイブリッド車の動力装置２０によれば、ブレーキ油圧ＰＢが勾配θに基づいて設定される基準油圧Ｐｒｅｆ以上のときには、モータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に値０を設定し、モータ３０の運転を停止して電気エネルギを節約するから、エネルギ効率のよい動力装置とすることができる。さらに、実施例のハイブリッド車の動力装置２０によれば、モータ３０をトルク制御ではなく回転数制御により制御するから、モータ３０の制御を容易なものとすることができる。
【００３４】実施例のハイブリッド車の動力装置２０では、モータ３０の目標回転数Ｎｍ＊を勾配θとブレーキ油圧ＰＢとに基づいて設定したが、ブレーキ油圧ＰＢにのみ基づいて目標回転数Ｎｍ＊を設定するものとしたり、勾配θのみに基づいて目標回転数Ｎｍ＊を設定するものとしてもよい。ブレーキ油圧ＰＢのみに基づいて目標回転数Ｎｍ＊を設定する場合、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１６およびＳ１１８は、図７に例示する変形例の駆動制御ルーチンのステップＳ１１６ＢおよびＳ１１８Ｂのようにすればよい。即ち、ブレーキ油圧ＰＢが設定された基準油圧Ｐｒｅｆ未満のときにはモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊をブレーキ油圧ＰＢに基づいて設定し（ステップＳ１１６Ｂ）、ブレーキ油圧ＰＢが設定された基準油圧Ｐｒｅｆ以上のときにはモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に値０を設定するのである（ステップＳ１１８Ｂ）。ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｒｅｆ未満のときのブレーキ油圧ＰＢと目標回転数Ｎｍ＊との関係は、基本的には図５に例示する関係である。こうした変形例の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド車の動力装置２０によっても、坂路発進などの際のずり下がりなどを防止することができると共に装置のエネルギ効率を向上させることができる。
【００３５】また、勾配θのみに基づいて目標回転数Ｎｍ＊を設定する場合、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１６およびＳ１１８は、図８に例示する変形例の駆動制御ルーチンのステップＳ１１６ＣおよびＳ１１８Ｃのようにすればよい。即ち、ブレーキ油圧ＰＢが設定された基準油圧Ｐｒｅｆ未満のときにはモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊を勾配θに基づいて設定し（ステップＳ１１６Ｃ）、ブレーキ油圧ＰＢが設定された基準油圧Ｐｒｅｆ以上のときにはモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に値０を設定するのである（ステップＳ１１８Ｃ）。ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｒｅｆ未満のときの勾配θと目標回転数Ｎｍ＊との関係は、基本的には図４に例示する関係であるが、ブレーキ油圧ＰＢによらず車両のずり下がりを防止するため、ブレーキペダル８４が踏み込まれていないときの関係が用いられる。こうした変形例の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド車の動力装置２０によっても、坂路発進などの際のずり下がりなどを防止することができると共に装置のエネルギ効率を向上させることができる。
【００３６】これら図７や図８の変形例の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド車の動力装置２０では、ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｒｅｆ未満のときにはブレーキ油圧ＰＢや勾配θに基づいてモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊を設定したが、所定値を目標回転数Ｎｍ＊に設定するものとしてもよい。この場合、所定値は、例えば従来のＡＴ車並のクリープ力が出せる値として設定すればよい。または、坂路でのずり下がりを防止あるいは抑制するために従来のＡＴ車並のクリープ力が出せる値より高めの値として設定してもよい。
【００３７】実施例のハイブリッド車の動力装置２０では、ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｒｅｆ以上のときにはモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に値０を設定してモータ３０の運転を停止し、ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｒｅｆ未満になるとモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に値を設定してモータ３０を運転するものとしたが、モータ３０の運転を停止する基準油圧と逆にモータ３０の運転を開始する基準油圧とを設定するものとしてもよい。その場合、ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｒｅｆ付近で変化するときにモータ３０の運転の停止と開始とが頻繁に行なわれないよう基準油圧にヒステリシスを設けるものとしてもよい。この場合の駆動制御ルーチンの一例の一部を図９に示す。以下、実施例のハイブリッド車の動力装置２０が図２の駆動制御ルーチンに代えてこの図９の駆動制御ルーチンを実行した場合の動作について簡単に説明する。なお、図９の駆動制御ルーチンでも図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００ないしＳ１０６の処理と同一の処理を行なうから、この部分についての図９への図示は省略した。
【００３８】アクセルポジションＡＰがオフであり、エンジン運転フラグＦＥが値０であり、さらに車速Ｖの絶対値が閾値Ｖｒ未満であるときには、車両の停車している位置または車両の走行している位置の路面あるいは地面の勾配θを読み込み（ステップＳ２０８）、読み込んだ勾配θに基づいて基準油圧Ｐｏｎと基準油圧Ｐｏｆｆとを設定する（ステップＳ２１０）。基準油圧Ｐｏｎは、モータ３０の運転を開始するための閾値であり、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０で設定される基準油圧Ｐｒｅｆと同様に設定される。一方、基準油圧Ｐｏｆｆは、モータ３０の運転を停止するための閾値であり、設定された基準油圧Ｐｏｎに所定偏差ΔＰを加えた値として設定される。図１０に勾配θと基準油圧Ｐｏｎと基準油圧Ｐｏｆｆとの関係の一例を示す。
【００３９】次に、ＣＰＵ７２は、ブレーキ油圧ＰＢとモータ運転フラグＦＭとを読み込む処理を実行する（ステップＳ２１２）。ここで、モータ運転フラグＦＭは、モータ３０が運転状態にあるか運転停止状態にあるかを値として持つフラグであり、本ルーチンにより設定されるものである。その設定については後述する。
【００４０】そして、読み込んだモータ運転フラグＦＭの値を調べ（ステップＳ２１４）、モータ運転フラグＦＭが値０のときには、モータ３０は運転停止状態にあると判定し、ブレーキ油圧ＰＢをモータ３０の運転開始の閾値として設定された基準油圧Ｐｏｎと比較する（ステップＳ２１６）。ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｏｎ以上のときには、ブレーキによる制動力で車両は十分に停止していることができると判断すると共にモータ３０の運転開始は必要ないと判定し、そのまま本ルーチンを終了する。この場合、モータ３０は運転停止状態を保持する。一方、ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｏｎ未満のときには、ブレーキによる制動力だけでは車両は停止していることができないと判断してモータ運転フラグＦＭに値１を設定すると共に（ステップＳ２１８）、勾配θとブレーキ油圧ＰＢとに基づいてモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊を設定し（ステップＳ２２０）、この設定した目標回転数Ｎｍ＊でモータ３０が運転されるようモータ３０の制御を行なって（ステップＳ２２８）、本ルーチンを終了する。
【００４１】ステップＳ２１４で、モータ運転フラグＦＭが値１であると判定すると、ブレーキ油圧ＰＢをモータ３０の運転停止の閾値として設定された基準油圧Ｐｏｆｆと比較する（ステップＳ２２２）。ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｏｆｆ未満ののときには、まだブレーキによる制動力だけでは車両は停止していることができないと判断して勾配θとブレーキ油圧ＰＢとに基づいてモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊を設定し（ステップＳ２２０）、この設定した目標回転数Ｎｍ＊でモータ３０が運転されるようモータ３０の制御を行なって（ステップＳ２２８）、本ルーチンを終了する。一方、ブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｏｆｆ以上のときには、ブレーキによる制動力で車両は十分に停止していることができると判断すると共にモータ３０の運転は必要ないと判定し、モータ運転フラグＦＭに値０を設定すると共に（ステップＳ２２４）、モータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に値０を設定し（ステップＳ２２６）、モータ３０の運転を停止する制御を行なって（ステップＳ２２８）、本ルーチンを終了する。
【００４２】図１１は、モータ３０の運転の開始と停止とにヒステリシスを持たせた際のブレーキ油圧ＰＢとモータ運転フラグＦＭとの関係の一例を時系列に示したタイムチャートである。図示するように、運転者がブレーキペダル８４の踏み込みをゆるめることにより時間ｔ１でブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｏｎ未満となると、モータ運転フラグＦＭに値１が設定されると共にモータ３０の運転が開始されて、駆動軸６０にクリープトルクが作用する。運転者のブレーキペダル８４の踏み込みの緩め方が不安定でブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｏｎ付近をふらついて基準油圧Ｐｏｎ以上の値（時間ｔ２ないしｔ３の間）となっても、モータ３０の運転を停止する閾値である基準油圧Ｐｏｆｆ未満の間はモータ運転フラグＦＭは書き換えられず、モータ３０の運転は継続される。運転者が再度ブレーキペダル８４を踏み込むことにより時間ｔ４でブレーキ油圧ＰＢが基準油圧Ｐｏｆｆ以上となると、モータ運転フラグＦＭには値０が設定されて、モータ３０の運転は停止される。
【００４３】以上説明した図２の駆動制御ルーチンに代えて図９の駆動制御ルーチンを実行する実施例のハイブリッド車の動力装置２０によれば、モータ３０の運転の開始と停止とにヒステリシスを持たせたので、モータ３０の運転の開始と停止とが頻繁に行なわれるという不都合を防止することができる。この結果、耐久性の優れた装置にすることができる。
【００４４】実施例のハイブリッド車の動力装置２０では、車両の現在位置の勾配θに基づいてモータ３０の運転を開始するための基準油圧Ｐｒｅｆを設定したが、勾配θに基づかない所定値を閾値としてモータ３０の運転を開始してもよい。この場合の駆動制御ルーチンの一例を図１２に示す。以下、実施例のハイブリッド車の動力装置２０が図２の駆動制御ルーチンに代えてこの図１２の駆動制御ルーチンを実行した場合の動作について簡単に説明する。なお、図１２の駆動制御ルーチンにおけるステップＳ３００ないしＳ３０６の処理は図２の駆動制御ルーチンにおけるステップＳ１００ないしＳ１０６の処理と同一である。
【００４５】アクセルポジションＡＰがオフであり、エンジン運転フラグＦＥが値０であり、さらに車速Ｖの絶対値が閾値Ｖｒ未満であるときには、ＣＰＵ７２は、ブレーキ油圧ＰＢを読み込み（ステップＳ３１２）、読み込んだブレーキ油圧ＰＢを所定値である閾値Ｐ１と比較する（ステップＳ３１４）。ここで、閾値Ｐ１は、モータ３０からトルクコンバータ４２を介して駆動軸６０にトルクを出力しなくても車両に予定されている高い値の勾配θに車両が位置してもずり下がることなく停止していることができるブレーキ油圧ＰＢの値やこれより若干高い値もしくはこれより若干低い値として設定されるものである。
【００４６】ブレーキ油圧ＰＢが閾値Ｐ１以上のときには、ブレーキによる制動力で車両は十分に停止していることができると判断し、モータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に値０を設定し（ステップＳ３１８）、ブレーキ油圧ＰＢが閾値Ｐ１未満のときには、ブレーキによる制動力だけでは車両は停止していることができないと判断し、ブレーキ油圧ＰＢに基づいて求められる値をモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊に設定する（ステップＳ３１６）。そして、設定した目標回転数Ｎｍ＊となるようモータ３０を制御して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。
【００４７】以上説明した図２の駆動制御ルーチンに代えて図１２の駆動制御ルーチンを実行する実施例のハイブリッド車の動力装置２０によれば、勾配θを用いなくても車両のずり下がりを防止することができる。
【００４８】この図１２の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド車の動力装置２０では、ブレーキ油圧ＰＢが閾値Ｐ１未満のときにはブレーキ油圧ＰＢに基づいてモータ３０の目標回転数Ｎｍ＊を設定したが、所定値を目標回転数Ｎｍ＊に設定するものとしてもよいのは、図７や図８の駆動制御ルーチンの変形例として説明したのと同様である。
【００４９】実施例のハイブリッド車の動力装置２０やその変形例ではモータ３０をクランクシャフト２４に取り付けたが、モータ３０を減速機を介してクランクシャフト２４に取り付けるものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド車の動力装置２０やその変形例では、モータ３０からの動力のみで駆動しているときには、モータ３０が停止しているエンジン２２を連れ回すものとしたが、クランクシャフト２４にクラッチを設け、モータ３０からの動力のみで駆動しているときには、クラッチによりエンジン２２を切り離すものとしてもよい。こうすれば、エンジン２２を連れ回さないから、装置をエネルギ効率の高いものとすることができる。
【００５０】実施例のハイブリッド車の動力装置２０やその変形例では、モータ３０を同期電動発電機として構成したが、発電できる電動機であれば如何なる電動機として構成してもよい。
【００５１】以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月２２日（１９９９．４．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５２５８
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３０８２０９（Ｐ２０００−３０８２０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２日（２０００．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１１４７５２ |
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