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【発明の名称】 ハイブリッド車両の制御装置
【発明者】 【氏名】遠藤 弘淳

【氏名】大庭 秀洋

【氏名】星屋 一美

【氏名】梅山 光広
【要約】 【課題】エンジンを動力源とする車両走行時にジェネレータを回転駆動してバッテリを充電するハイブリッド車両の制御装置において、燃費効率を更に向上させるとともに、運転者の要求パワー増大時に十分な駆動力が得られるようにする。

【解決手段】充電時には、無段変速機によりエンジン回転速度Ｎｅを燃費重視の第１エンジン運転ラインＬ１に沿って運転点Ａから運転点Ｂまで変化させてエンジン出力を増大させるとともに、変速時の変速速度を通常よりも遅くする。運転者の要求パワーの増大時には、スロットル弁よりも応答性が優れた出力増大手段によってエンジントルクＴｅを速やかに増大させるとともに、無段変速機をダウンシフトしてエンジン回転速度Ｎｅをパワー重視の第２エンジン運転ラインＬ２に沿って上昇させる。また、モータジェネレータのエネルギー変換効率が所定値以上か否かを判断し、所定値以上の場合だけ充電を行うようにする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行用の動力源として燃料の燃焼で動力を発生するエンジンおよび電動モータを備えているとともに、該エンジンを動力源とする走行時にジェネレータを回転駆動してバッテリを充電するハイブリッド車両の制御装置において、前記ジェネレータによって前記バッテリを充電する際の充電量および該ジェネレータのエネルギー変換効率の少なくとも一方を考慮して、該充電を行うか否かを判断する充電機会選択手段を有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】 前記充電量は、前記バッテリの蓄電量に基づいて設定されるようになっ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３】 走行用の動力源として燃料の燃焼で動力を発生するエンジンおよび電動モータを備えているとともに、少なくとも該エンジンで発生した動力は無段変速機を介して駆動輪に伝達される一方、該エンジンを動力源とする走行時にジェネレータを回転駆動してバッテリを充電するハイブリッド車両の制御装置において、前記バッテリの充電時には、前記無段変速機をダウンシフトしてエンジン回転速度を上昇させながらエンジン出力を増大させる充電時制御手段と、運転者の要求パワー増大時には、スロットル弁よりも応答性が優れた出力増大手段によりエンジントルクを増大させるとともに、前記無段変速機をダウンシフトしてエンジン回転速度を上昇させるパワー要求時制御手段と、を有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４】 前記充電時制御手段は、燃費を重視して予め設定された第１エンジン運転ライン上で前記エンジンを作動させるようになっており、前記パワー要求時制御手段は、前記第１エンジン運転ラインよりも高トルクの第２エンジン運転ライン上で前記エンジンを作動させるようになっている、ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】 前記充電時制御手段による前記無段変速機のダウンシフト時の変速速度は通常の変速時の変速速度よりも遅いことを特徴とする請求項３または４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に係り、特に、エンジンを動力源とする車両走行時にジェネレータを回転駆動してバッテリを充電する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】走行用の動力源として燃料の燃焼で動力を発生するエンジンおよび電動モータを備えているとともに、エンジンを動力源とする走行時にジェネレータを回転駆動してバッテリを充電するハイブリッド車両の制御装置が知られている。特開平９−９８５１６号公報に記載の装置はその一例で、ジェネレータやバッテリのエネルギー変換効率を考慮し、燃料消費に関して最も効率良く充電できるようにエンジン出力を制御するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このように燃料消費に関して最も効率の良い状態でエンジン出力を制御しても、運転者の要求パワーや充電量の大きさによっては、必ずしも十分なエネルギー変換効率、燃費効率が得られない場合がある。例えば充電量がバッテリの蓄電量ＳＯＣなどに応じて定められ、その充電量に対応する発電電力でジェネレータが作動させられる場合は、充電量が小さいとジェネレータの回転速度やトルクが低くなるため、エネルギー変換効率が低下する。また、燃費効率が最も良くなるようにエンジン出力が制御されるため、運転者の要求パワーの増大時に必ずしも十分な駆動力が得られない可能性がある。なお、上記「充電量」は単位時間当りに充電する電気エネルギー量（電力；Ｗ）で、蓄電量ＳＯＣは電力量（Ｗｈ或いはＡｈ）である。
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、燃費効率を更に向上させるとともに、運転者の要求パワー増大時に十分な駆動力が得られるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するために、第１発明は、走行用の動力源として燃料の燃焼で動力を発生するエンジンおよび電動モータを備えているとともに、そのエンジンを動力源とする走行時にジェネレータを回転駆動してバッテリを充電するハイブリッド車両の制御装置において、前記ジェネレータによって前記バッテリを充電する際の充電量およびそのジェネレータのエネルギー変換効率の少なくとも一方を考慮して、その充電を行うか否かを判断する充電機会選択手段を有することを特徴とする。
【０００６】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、前記充電量は、前記バッテリの蓄電量に基づいて設定されるようになっていることを特徴とする。
【０００７】第３発明は、走行用の動力源として燃料の燃焼で動力を発生するエンジンおよび電動モータを備えているとともに、少なくともそのエンジンで発生した動力は無段変速機を介して駆動輪に伝達される一方、そのエンジンを動力源とする走行時にジェネレータを回転駆動してバッテリを充電するハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記バッテリの充電時には、前記無段変速機をダウンシフトしてエンジン回転速度を上昇させながらエンジン出力を増大させる充電時制御手段と、(b) 運転者の要求パワー増大時には、スロットル弁よりも応答性が優れた出力増大手段によりエンジントルクを増大させるとともに、前記無段変速機をダウンシフトしてエンジン回転速度を上昇させるパワー要求時制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】第４発明は、第３発明のハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記充電時制御手段は、燃費を重視して予め設定された第１エンジン運転ライン上で前記エンジンを作動させるようになっており、(b) 前記パワー要求時制御手段は、前記第１エンジン運転ラインよりも高トルクの第２エンジン運転ライン上で前記エンジンを作動させるようになっている、ことを特徴とする。
【０００９】第５発明は、第３発明または第４発明のハイブリッド車両の制御装置において、前記充電時制御手段による前記無段変速機のダウンシフト時の変速速度は通常の変速時の変速速度よりも遅いことを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】第１発明、第２発明のハイブリッド車両の制御装置においては、ジェネレータによってバッテリを充電する際の充電量およびジェネレータのエネルギー変換効率の少なくとも一方を考慮して、その充電を行うか否かを判断する充電機会選択手段を有するため、ジェネレータのエネルギー変換効率が良い領域だけで充電が行われるようにすることにより、燃費効率を更に向上させることができる。また、エンジン回転速度が比較的高い領域で充電が行われるようになるため、アクセルＯＦＦ時に充電のためにエンジン回転速度が上昇することがないとともに、充電に伴うエンジン回転速度の変化割合が小さくなり、充電に起因して運転者に与える違和感が軽減される。
【００１１】なお、上記充電量は、ジェネレータの発電電力すなわち回転速度×回生トルクに対応するため、充電量を所定値以上に制限することにより、ジェネレータのエネルギー変換効率が良くなる可能性が高くなるのである。
【００１２】第３発明、第４発明では、バッテリの充電時には、無段変速機をダウンシフトしてエンジン回転速度を例えば燃費を重視した第１エンジン運転ラインに沿って上昇させながらエンジン出力を増大させるため、駆動力を低下させることなく優れた燃費効率で充電を行うことができる。また、運転者の要求パワー増大時には、出力増大手段によりエンジントルクを増大させるとともに、無段変速機をダウンシフトしてエンジン回転速度を上記第１エンジン運転ラインよりも高トルクの第２エンジン運転ラインに沿って上昇させるため、速やかに駆動トルクが増大させられてパワー不足が抑制される。
【００１３】第５発明では、充電時制御手段によって無段変速機がダウンシフトされる際の変速速度が通常の変速時の変速速度よりも遅いため、ダウンシフトに伴って回転速度が上昇させられるエンジンのイナーシャによる駆動力変動が抑制されるとともに、エンジンの運転点を上記第１エンジン運転ラインに沿って高い精度で移動させることが可能で、燃費効率が一層向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、パラレル型、シリーズ型、遊星歯車装置等の歯車式の合成分配装置を有するものなど、種々のハイブリッド車両に適用される。電動モータおよびジェネレータは別々に設けられても良いが、両者の機能を有する単一のモータジェネレータを用いることもできる。複数のモータジェネレータを備えているハイブリッド車両にも本発明は適用可能である。
【００１５】また、本発明は、充電量がバッテリの蓄電量ＳＯＣ等に応じて設定され、その充電量に対応する発電電力でジェネレータが作動させられる場合に好適に適用されるが、ジェネレータが他の発電要求に従って所定の発電電力で作動させられる場合にも適用され得る。ジェネレータは、エンジンに機械的に接続されて回転駆動されるものでも良いが、走行時の車輪の回転に伴って回転駆動されるものでも良い。
【００１６】第１発明において、ジェネレータのエネルギー変換効率を考慮して充電の可否を判断する場合、必ずしもエネルギー変換効率を求める必要はなく、例えばエネルギー変換効率に基づいて効率良く充電できるジェネレータの運転許可領域（回転速度およびトルク）を設定しておき、充電時のジェネレータの運転点がその運転許可領域か否かによって充電の可否を判断するようにしても良い。更に、ジェネレータの運転点は、運転者の要求パワーおよび充電量に応じて概ね定まるため、その要求パワーや充電量を加算したトータル要求パワーが、ジェネレータのエネルギー変換効率を考慮して定められた所定値以上か否かによって充電の可否を判断する場合も本発明に含まれる。
【００１７】また、充電の可否判断では、車速やアクセル操作量、ブレーキのＯＮ、ＯＦＦなどの種々の運転パラメータを充電許可条件に加えることが可能である。
【００１８】また、充電時に運転者が減速要求（要求パワー≦０、またはアクセルＯＦＦ、ブレーキＯＮなど）した時には、本制御の充電は中止され、エンジンの作動は停止させられる。そして、バッテリへの充電は、ジェネレータの回生制御によって行われるようになる。
【００１９】第３発明のスロットル弁よりも応答性が優れた出力増大手段としては、例えば可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）、Ｄ４リーンバーン、パワー増量、ターボチャージャーなどが用いられる。また、必要に応じて電動モータでトルクアシストを行い、加速レスポンスを更に向上させることもできる。
【００２０】第４発明の第２エンジン運転ラインは、１本でも良いが、運転者の要求パワー増大量等に応じて適宜選択される複数のエンジン運転ラインを設定することもできる。
【００２１】第５発明で変速速度を遅くする手段としては、例えば入力軸回転速度の目標値をなまし処理したり、充電量の変化率に上限を設けて充電量を徐変したりすることなどが考えられる。
【００２２】また、本発明は、例えば(a) 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、(b) 電動モータおよびジェネレータとして機能するモータジェネレータと、(c) 前記エンジン、前記モータジェネレータ、および出力部材に連結されて、それ等の間で力を合成、分配する遊星歯車装置等の歯車式の合成分配装置と、(d) 前記出力部材と駆動輪との間に設けられた無段変速機と、を有するハイブリッド車両の制御装置に好適に適用される。合成分配装置は、例えば第１回転要素がエンジンに連結され、第２回転要素がモータジェネレータに連結されるとともに第１クラッチを介して出力部材に連結され、第３回転要素が第２クラッチを介して出力部材に連結されるとともにブレーキを介してケースに固定される、ように構成される。
【００２３】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明が適用されたハイブリッド駆動装置１０を説明する概略構成図で、図２は変速機１２を含む骨子図であり、このハイブリッド駆動装置１０は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン１４、電動モータおよびジェネレータとして用いられるモータジェネレータ１６、およびダブルピニオン型の遊星歯車装置１８を備えて構成されている。遊星歯車装置１８のサンギヤ１８ｓにはエンジン１４が連結され、キャリア１８ｃにはモータジェネレータ１６が連結され、リングギヤ１８ｒは第１ブレーキＢ１を介してケース２０に連結されるようになっている。また、キャリア１８ｃは第１クラッチＣ１を介して変速機１２の入力軸２２に連結され、リングギヤ１８ｒは第２クラッチＣ２を介して入力軸２２に連結されるようになっている。遊星歯車装置１８は歯車式の合成分配装置に相当し、サンギヤ１８ｓは第１回転要素、キャリア１８ｃは第２回転要素、リングギヤ１８ｒは第３回転要素に相当する。また、変速機１２の入力軸２２は出力部材に相当する。
【００２４】上記クラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレーキＢ１は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる湿式多板式の油圧式摩擦係合装置で、油圧制御回路２４から供給される作動油によって摩擦係合させられるようになっている。図３は、油圧制御回路２４の要部を示す図で、電動ポンプを含む電動式油圧発生装置２６で発生させられた元圧ＰＣが、マニュアルバルブ２８を介してシフトレバー３０（図１参照）の操作レンジに応じて各クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１へ供給されるようになっている。シフトレバー３０は、運転者によって操作されるシフト操作部材で、本実施例では「Ｂ」、「Ｄ」、「Ｎ」、「Ｒ」、「Ｐ」の５つのレンジに選択操作されるようになっており、マニュアルバルブ２８はケーブルやリンク等を介してシフトレバー３０に連結され、そのシフトレバー３０の操作に従って機械的に切り換えられるようになっている。
【００２５】「Ｂ」レンジは、前進走行時に変速機１２のダウンシフトなどにより比較的大きな動力源ブレーキが発生させられる操作レンジで、「Ｄ」レンジは前進走行する操作レンジであり、これ等の操作レンジでは出力ポート２８ａからクラッチＣ１およびＣ２へ元圧ＰＣが供給される。第１クラッチＣ１へは、シャトル弁３１を介して元圧ＰＣが供給されるようになっている。「Ｎ」レンジは動力源からの動力伝達を遮断する操作レンジで、「Ｒ」レンジは後進走行する操作レンジで、「Ｐ」レンジは動力源からの動力伝達を遮断するとともに図示しないパーキングロック装置により機械的に駆動輪の回転を阻止する操作レンジであり、これ等の操作レンジでは出力ポート２８ｂから第１ブレーキＢ１へ元圧ＰＣが供給される。出力ポート２８ｂから出力された元圧ＰＣは戻しポート２８ｃへも入力され、上記「Ｒ」レンジでは、その戻しポート２８ｃから出力ポート２８ｄを経てシャトル弁３１から第１クラッチＣ１へ元圧ＰＣが供給されるようになっている。
【００２６】クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１には、それぞれコントロール弁３２、３４、３６が設けられ、それ等の油圧ＰC1、ＰC2、ＰB1が制御されるようになっている。クラッチＣ１の油圧ＰC1についてはＯＮ−ＯＦＦ弁３８によって調圧され、クラッチＣ２およびブレーキＢ１についてはリニアソレノイド弁４０によって調圧されるようになっている。
【００２７】そして、上記クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１の作動状態に応じて、図４に示す各走行モードが成立させられる。すなわち、「Ｂ」レンジまたは「Ｄ」レンジでは、「ＥＴＣモード」、「直結モード」、「モータ走行モード（前進）」の何れかが成立させられ、「ＥＴＣモード」では、第２クラッチＣ２を係合するとともに第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、エンジン１４およびモータジェネレータ１６を共に作動させて車両を前進走行させる。「直結モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を係合するとともに第１ブレーキＢ１を開放した状態で、エンジン１４を作動させて車両を前進走行させる。また、「モータ走行モード（前進）」では、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、モータジェネレータ１６を作動させて車両を前進走行させる。「ＥＴＣモード」は電気トルコンモードでエンジン・モータ走行モードに相当し、「直結モード」はエンジン直結モードに相当する。
【００２８】図５は、上記前進モードにおける遊星歯車装置１８の作動状態を示す共線図で、「Ｓ」はサンギヤ１８ｓ、「Ｒ」はリングギヤ１８ｒ、「Ｃ」はキャリア１８ｃを表しているとともに、それ等の間隔はギヤ比ρ（＝サンギヤ１８ｓの歯数／リングギヤ１８ｒの歯数）によって定まる。具体的には、「Ｓ」と「Ｃ」の間隔を１とすると、「Ｒ」と「Ｃ」の間隔がρになり、本実施例ではρが０．６程度である。また、(a) のＥＴＣモードにおけるトルク比は、エンジントルクＴｅ：ＣＶＴ入力軸トルクＴin：モータトルクＴｍ＝ρ：１：１−ρであり、モータトルクＴｍはエンジントルクＴｅより小さくて済むとともに、定常状態ではそれ等のモータトルクＴｍおよびエンジントルクＴｅを加算したトルクがＣＶＴ入力軸トルクＴinになる。ＣＶＴは無段変速機の意味であり、本実施例では変速機１２としてベルト式無段変速機が設けられている。
【００２９】図４に戻って、「Ｎ」レンジまたは「Ｐ」レンジでは、「ニュートラル」または「充電・Ｅｎｇ始動モード」の何れかが成立させられ、「ニュートラル」ではクラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレーキＢ１の何れも開放する。「充電・Ｅｎｇ始動モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を開放するとともに第１ブレーキＢ１を係合し、モータジェネレータ１６を逆回転させてエンジン１４を始動したり、エンジン１４により遊星歯車装置１８を介してモータジェネレータ１６を回転駆動するとともにモータジェネレータ１６を回生制御して発電し、バッテリ４２（図１参照）を充電したりする。
【００３０】「Ｒ」レンジでは、「モータ走行モード（後進）」または「フリクション走行モード」が成立させられ、「モータ走行モード（後進）」では、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、モータジェネレータ１６を逆方向へ回転駆動してキャリア１８ｃ更には入力軸２２を逆回転させることにより車両を後進走行させる。「フリクション走行モード」は、上記「モータ走行モード（後進）」での後進走行時にアシスト要求が出た場合に実行されるもので、エンジン１４を始動してサンギヤ１８ｓを正方向へ回転させるとともに、そのサンギヤ１８ｓの回転に伴ってリングギヤ１８ｒが正方向へ回転させられている状態で、第１ブレーキＢ１をスリップ係合させてそのリングギヤ１８ｒの回転を制限することにより、キャリア１８ｃに逆方向の回転力を作用させて後進走行をアシストするものである。
【００３１】前記変速機１２はベルト式無段変速機で、その出力軸４４からカウンタ歯車４６を経て差動装置４８のリングギヤ５０に動力が伝達され、その差動装置４８により左右の駆動輪５２に動力が分配される。
【００３２】本実施例のハイブリッド駆動装置１０は、図１に示すＨＶＥＣＵ６０によって制御されるようになっている。ＨＶＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えていて、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行することにより、電子スロットルＥＣＵ６２、エンジンＥＣＵ６４、Ｍ／ＧＥＣＵ６６、Ｔ／ＭＥＣＵ６８、前記油圧制御回路２４のＯＮ−ＯＦＦ弁３８、リニアソレノイド弁４０、エンジン１４のスタータ７０などを制御する。電子スロットルＥＣＵ６２はエンジン１４の電子スロットル弁７２を開閉制御するもので、エンジンＥＣＵ６４はエンジン１４の燃料噴射量や可変バルブタイミング機構、点火時期などによりエンジン出力を制御するもので、Ｍ／ＧＥＣＵ６６はインバータ７４を介してモータジェネレータ１６の力行トルクや回生制動トルク等を制御するもので、Ｔ／ＭＥＣＵ６８は変速機１２の変速比γ（＝入力軸回転速度Ｎin／出力軸回転速度Ｎout ）やベルト張力などを制御するものである。エンジンＥＣＵ６４はまた、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）やＤ４リーンバーン、パワー増量、ターボチャージャーなどから成る出力増大手段９０を制御することにより、電子スロットル弁７２よりも速やかにエンジン出力を増大させることができる。前記油圧制御回路２４は、変速機１２の変速比γやベルト張力を制御するための回路を備えている。スタータ７０は電動モータで、モータ軸に設けられたピニオンをエンジン１４のフライホイール等に設けられたリングギヤに噛み合わせてエンジン１４をクランキングするものである。
【００３３】上記ＨＶＥＣＵ６０には、アクセル操作量センサ７６からアクセル操作部材としてのアクセルペダル７８の操作量θacを表す信号が供給されるとともに、シフトポジションセンサ８０からシフトレバー３０の操作レンジ（シフトポジション）を表す信号が供給される。また、エンジン回転速度センサ８２、モータ回転速度センサ８４、入力軸回転速度センサ８６、出力軸回転速度センサ８８から、それぞれエンジン回転速度（回転数）Ｎｅ、モータ回転速度（回転数）Ｎｍ、入力軸回転速度（入力軸２２の回転速度）Ｎin、出力軸回転速度（出力軸４４の回転速度）Ｎout を表す信号がそれぞれ供給される。出力軸回転速度Ｎout は車速Ｖに対応する。この他、バッテリ４２の蓄電量ＳＯＣなど、運転状態を表す種々の信号が供給されるようになっている。蓄電量ＳＯＣは単にバッテリ電圧であっても良いが、充放電量を逐次積算して求めるようにしても良い。バッテリ４２は蓄電装置に相当する。
【００３４】そして、かかるＨＶＥＣＵ６０は、基本的に図６に示す各機能を備えていて、前記図４の走行モードを実施するようになっている。図６のＥＴＣモード制御手段１００は「ＥＴＣモード」を実施するもので、直結モード制御手段１０２は「直結モード」を実施するもので、モータ前進手段１０４は「モータ走行モード（前進）」を実施するもので、充電制御手段１０６は「充電・Ｅｎｇ始動モード」を実施するもので、モータ後進手段１０８は「モータ走行モード（後進）」を実施するもので、エンジンアシスト後進手段１１０は「フリクション走行モード」を実施するものであり、ＥＴＣモード制御手段１００および直結モード制御手段１０２はエンジン前進手段１１２を構成している。また、モード判定手段１１４は、アクセル操作量θacや車速Ｖ（出力軸回転速度Ｎout ）、蓄電量ＳＯＣ、シフトレバー３０のシフトポジション等に基づいて走行モードを判定し、その判定した走行モードで運転が行われるように上記各手段を切り換える。
【００３５】上記直結モード制御手段１０２による「直結モード」では、蓄電量ＳＯＣが所定の下限値を下回った時などにモータジェネレータ１６を回生制御して、バッテリ４２を充電するようになっている。すなわち、本実施例では直結モード制御手段１０２を中心として車両走行時に充電を行う際の制御装置が構成されている。図７は、充電制御を行うか否かを判断する際の作動を説明するフローチャートで、直結モード制御手段１０２により、所定のサイクルタイムで繰り返し実行される。
【００３６】図７のステップＳ１では、運転者の要求パワーＰdrv を、アクセル操作量θacや車速Ｖ、アクセル操作量θacの変化速度などに基づいて、予め定められた演算式やデータマップなどから算出する。ステップＳ２では、充電量Ｐchg をバッテリ４２の蓄電量ＳＯＣに応じて、予め定められた演算式やデータマップなどから算出する。図８は、充電量Ｐchg を求めるデータマップの一例で、蓄電量ＳＯＣが予め定められた目標値ＳＯＣtgより大きい場合は充電量Ｐchg は設定されず、モータジェネレータ１６の回生制御は行われないが、目標値ＳＯＣtg以下になると所定の充電量Ｐchg が設定される。その場合に、従来は点線で示すように充電量Ｐchg が０から徐々に増加していたが、本実施例のモータジェネレータ１６は充電量Ｐchg に相当する発電電力で回生制御が行われるため、充電量Ｐchg が小さいとモータジェネレータ１６のエネルギー変換効率ηchg が低下する。このため、本実施例では実線で示すように、エネルギー変換効率ηchg を考慮して所定値α以上の範囲で設定されるようになっている。
【００３７】ステップＳ３では、上記要求パワーＰdrv と充電量Ｐchg とを加算してトータル要求パワーＰtotal を算出する。ステップＳ４では、そのトータル要求パワーＰtotal が得られるエンジン目標回転速度Ｎｅ* を、例えば図１１に示す燃費重視の第１エンジン運転ラインＬ１上から求める。図１１について具体的に説明すると、充電を開始する前の要求パワーＰdrv （＝Ｐtoral)がＷ１の場合、その時のエンジン１４の運転点はＡ点であるが、その状態で充電量Ｐchg で充電を行う場合に、トータル要求パワーＰtotal ＝Ｐdrv ＋Ｐchg がＷ２になると、エンジン１４の運転点は等パワーラインＷ２と第１エンジン運転ラインＬ１との交点Ｃになり、その運転点Ｃにおけるエンジン回転速度Ｎｅが目標回転速度Ｎｅ* になるのである。第１エンジン運転ラインＬ１は、エンジン出力（パワー）を変更しながら等パワーライン上で燃費効率最大のエンジン回転速度Ｎｅを求めたもので、予めデータマップとして記憶されている。
【００３８】ステップＳ５では、上記目標回転速度Ｎｅ* および充電量Ｐchg に基づいて、例えば図９に示すように予め設定されたモータジェネレータ１６のエネルギー変換効率マップ上に、モータジェネレータ１６の運転点を設定し、その時のエネルギー変換効率ηchg を算出する。本実施例では、エンジン１４の目標回転速度Ｎｅ* がモータジェネレータ１６の回転速度Ｎｍと一致するとともに、充電量Ｐchg をモータ回転速度Ｎｍで割算すればモータ回生トルクが求まるため、それ等のモータ回転速度Ｎｍおよびモータ回生トルクを図９のマップ上にプロットすることにより、エネルギー変換効率ηchg が求められる。
【００３９】ステップＳ６では、上記ステップＳ５で求めたエネルギー変換効率ηchg が予め設定された所定値（例えば一定値）以上か否かを判断し、所定値以上の場合はステップＳ７で充電許可判定を行う。これにより、エンジン１４の運転点が第１エンジン運転ラインＬ１上を前記運転点Ａから運転点Ｃへ移動するように、ベルト式無段変速機１２の変速制御およびエンジン１４の出力増大制御が行われる一方、モータジェネレータ１６が充電量Ｐchg で発電するように回生制御される。なお、エンジン運転点が図１１において点線矢印で示すようにＡ点からＣ点へ移行する際のモータジェネレータ１６の回生制御は、例えば時々刻々のベルト式無段変速機１２の変速比γから要求パワーＰdrv を満たすための必要エンジントルクＴdrv を求め、現在の実際のエンジントルクＴｅから必要エンジントルクＴdrv を引き算した余分トルク（Ｔｅ−Ｔdrv ）が回生トルクとなるように制御される。
【００４０】一方、ステップＳ５で求めたエネルギー変換効率ηchg が予め設定された所定値より小さい場合は、ステップＳ８で充電不許可判定を行う。これにより、モータジェネレータ１６による充電が中止され、エンジン１４は、運転者の要求パワーＰdrv に対応する運転点Ａで作動させられる。
【００４１】ここで、本実施例ではモータジェネレータ１６によってバッテリ４２を充電する際に、そのモータジェネレータ１６のエネルギー変換効率ηchg が所定値以上か否かを判断し、所定値以上の場合だけ充電が行われるため、燃費効率が向上する。また、このようにエネルギー変換効率ηchg に基づいて充電が制限されると、エンジン回転速度Ｎｅが比較的高い領域で充電が行われるようになるため、アクセルＯＦＦ時に充電のためにエンジン回転速度Ｎｅが上昇することがないとともに、充電に伴うエンジン回転速度Ｎｅの変化割合が小さくなり、充電に起因して運転者に与える違和感が軽減される。
【００４２】前記直結モード制御手段１０２による一連の信号処理のうち、図７のステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８を実行する部分は充電機会選択手段として機能している。
【００４３】なお、上記実施例では、充電量Ｐchg が所定値α以上の範囲で設定されるため、充電量Ｐchg をパラメータとして充電の可否を判定する必要はないが、例えば図８において点線で示すように充電量Ｐchg が０から徐々に増大させられる場合は、充電量Ｐchg が所定値（例えばα）以上か否かによって充電の許可、不許可の判定を行うようにすることもできる。
【００４４】図１０は、同じく前記直結モード制御手段１０２によって実行される制御の一部で、ステップＲ１〜Ｒ４は前記図７のステップＳ１〜Ｓ４と同じである。ステップＲ５では、目標回転速度Ｎｅ* が現在のエンジン回転速度Ｎｅよりも大きいか否かを判断し、アクセルペダル７８の踏み増し操作や充電要求などによって目標回転速度Ｎｅ* が高くなり、Ｎｅ* ＞Ｎｅになった場合はステップＲ６以下を実行する。
【００４５】ステップＲ６では、エンジン回転速度Ｎｅが目標回転速度Ｎｅ* になるようにベルト式無段変速機１２をダウンシフトさせるダウンシフト指令をＴ／ＭＥＣＵ６８に出力し、ステップＲ７では、充電のための変速要求か否かを、例えば充電量Ｐchg の有無等によって判断する。そして、充電のための変速要求の場合は、ステップＲ９において、前記ベルト式無段変速機１２の変速速度を通常よりも遅くするとともに、電子スロットル弁７２の開制御等による通常のエンジン出力増大制御を行う。すなわち、例えば前記図１１において、エンジン１４の運転点が第１エンジン運転ラインＬ１上を前記運転点Ａから運転点Ｃへ移動するように、ベルト式無段変速機１２の変速制御およびエンジン１４の出力増大制御が行われるのである。ベルト式無段変速機１２の変速速度の低下は、例えば入力軸回転速度Ｎinの目標値をなまし処理したり、充電量Ｐchg の変化率に上限を設けて充電量Ｐchg を徐変したりすることによって行われる。
【００４６】上記ステップＲ９では、同時にモータジェネレータ１６の回生制御を開始する。エンジン運転点が図１１において点線矢印で示すようにＡ点からＣ点へ移行する際のモータジェネレータ１６の回生制御は、前記実施例と同様に例えば時々刻々のベルト式無段変速機１２の変速比γから要求パワーＰdrv を満たすための必要エンジントルクＴdrv を求め、現在の実際のエンジントルクＴｅから必要エンジントルクＴdrv を引き算した余分トルク（Ｔｅ−Ｔdrv ）が回生トルクとなるように制御される。これにより、変速中においても運転者の要求パワーＰdrv に応じた駆動力が必ず確保される。エンジン運転点がＣ点に達した後は、充電量Ｐchg に相当する発電電力となるように、モータ回転速度Ｎｍに応じて回生トルクを制御すれば良い。
【００４７】上記ステップＲ７の判断がＮＯの場合、すなわち充電のための変速要求でない場合には、ステップＲ８で運転者の要求パワーＰdrv の増大による変速要求か否かを、例えばアクセル操作量θacやその変化量Δθacが所定値以上か否か、或いは要求パワーＰdrv の変化量ΔＰdrv が所定値以上か否か、等によって判断する。そして、要求パワーＰdrv の増大による変速要求の場合は、ステップＲ１０において、前記ベルト式無段変速機１２を通常の変速速度でダウンシフトさせるとともに、前記出力増大手段９０によってエンジン出力を速やかに増大させる。すなわち、前記図１１において実線矢印で示すように、エンジン１４の運転点を第１エンジン運転ラインＬ１上のＡ点から、第１エンジン運転ラインＬ１よりも高トルクの第２エンジン運転ラインＬ２へ向かって速やか増大させながら、トータル要求パワーＰtotal （＝Ｐdrv ）と第２エンジン運転ラインＬ２との交点である運転点Ｂへ移動するようにベルト式無段変速機１２をダウンシフトさせるのである。ベルト式無段変速機１２の変速は応答遅れがあるため、先ず出力増大手段９０によってエンジントルクＴｅが増加させられ、そのトルク増加および変速制御に伴ってエンジン回転速度Ｎｅが略第２エンジン運転ラインＬ２に沿って上昇させられる。第２エンジン運転ラインＬ２は、第１エンジン運転ラインＬ１に所定トルクを加算したもので、所定トルクは一定値であっても良いが、要求パワーＰdrv やその増加量などをパラメータとして設定されるようにしても良い。なお、図１１では運転点Ｂが前記運転点Ｃと同じ等パワーラインＷ２上に示されているが、これは図を簡略化するためで、それ等の運転点Ｂ、Ｃはそれぞれトータル要求パワーＰtotal に応じて適宜定められる。
【００４８】上記ステップＲ１０では、必要に応じてモータジェネレータ１６を力行制御してトルクアシストを行うようにすることもできる。また、要求パワーＰdrv が所定値以下になったり、アクセル操作量θacが減少したり、加速要求発生後所定時間経過したりした場合など、運転者の加速要求が無くなったと判断できる場合には、エンジン１４の運転点を燃費重視の第１エンジン運転ラインＬ１上へ移動させるとともに、出力増大手段９０を通常の制御に戻す。
【００４９】前記ステップＲ８の判断がＮＯの場合、すなわちアクセル操作量θacの僅かな変化等によるダウンシフトの場合は、ステップＲ１１において、ベルト式無段変速機１２を通常の変速速度でダウンシフトさせるとともに、電子スロットル弁７２の開制御等による通常のエンジン出力増大制御を行う。これにより、例えば図１１のエンジン運転点Ａは、燃費重視の第１エンジン運転ラインＬ１上を僅かに移動させられる。
【００５０】一方、前記ステップＲ５の判断がＮＯの場合、すなわち運転者の加速要求が無くなったり充電が終了したりしてトータル要求パワーＰtotal が減少し、目標回転速度Ｎｅ* が低下してＮｅ* ≦Ｎｅになった場合は、ステップＲ１２を実行する。ステップＲ１２では、エンジン回転速度Ｎｅが目標回転速度Ｎｅ* になるようにベルト式無段変速機１２をアップシフトさせるアップシフト指令をＴ／ＭＥＣＵ６８に出力するとともに、電子スロットル弁７２の閉じ制御などでエンジン出力を低下させる。これにより、エンジン回転速度Ｎｅが第１エンシン運転ラインＬ１に沿って低下させられる。
【００５１】ここで、本制御では、バッテリ４２の充電時には、ベルト式無段変速機１２をダウンシフトしてエンジン回転速度Ｎｅを燃費重視の第１エンジン運転ラインＬ１に沿って上昇させながらエンジン出力を増大させるため、駆動力を低下させることなく優れた燃費効率で充電を行うことができる。
【００５２】また、上記充電開始時にベルト式無段変速機１２をダウンシフトする際の変速速度が通常の変速時の変速速度よりも遅いため、ダウンシフトに伴ってエンジン回転速度Ｎｅが上昇させられるエンジン１４のイナーシャによる駆動力変動が抑制されるとともに、エンジン１４の運転点を第１エンジン運転ラインＬ１に沿って高い精度で移動させることが可能で、燃費効率が一層向上する。
【００５３】一方、運転者の要求パワーＰdrv の増大時には、出力増大手段９０によりエンジントルクＴｅを速やかに増大させるとともに、ベルト式無段変速機１２をダウンシフトしてエンジン回転速度Ｎｅをパワー重視の第２エンジン運転ラインＬ２に沿って上昇させるため、速やかに駆動トルクが増大させられてパワー不足が抑制される。
【００５４】前記直結モード制御手段１０２による一連の信号処理のうち、図１０のステップＲ９を実行する部分は充電時制御手段として機能しており、ステップＲ１０を実行する部分はパワー要求時制御手段として機能している。
【００５５】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【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１０月８日（１９９９．１０．８）
【代理人】 【識別番号】１０００８５３６１
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 治幸 （外２名）
【公開番号】 特開２００１−１１２１１５（Ｐ２００１−１１２１１５Ａ）
【公開日】 平成１３年４月２０日（２００１．４．２０）
【出願番号】 特願平１１−２８７９３４