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【発明の名称】 車両用駆動制御装置
【発明者】 【氏名】小島 正清

【氏名】上岡 清城

【氏名】梶 恭士
【要約】 【課題】遊星歯車装置に連結されたエンジンおよびモータジェネレータを共に作動させて走行する場合に、障害物などで過大な走行負荷が作用した時にエンジン回転速度が低下してストールすることを防止する。

【解決手段】第２クラッチＣ２を係合するとともに第１クラッチＣ１、第１ブレーキＢ１を解放し、エンジン１４およびモータジェネレータ１６を共に作動させて走行する際に、エンジン回転速度Ｎｅが低下してストールする可能性があるか否かを回転速度変化などに基づいて検出し、ストールする可能性がある場合には、モータジェネレータ１６のトルクを一時的に低下させてエンジン１４に作用する負荷を低減する。
【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動機とを有し、該エンジンの出力トルクに対して該電動機が反力トルクを出力することにより、それ等のエンジンと電動機の出力トルクを合成して駆動軸へ出力する車両用駆動制御装置において、前記エンジンの回転速度が低下してストールする可能性があるか否かを検出するエンジンストール検出手段と、該エンジンストール検出手段によってストールの可能性がある旨の判断が為された場合に、前記電動機のトルクを低下させて前記エンジンに作用する負荷を低減するエンジンストール防止手段と、を有することを特徴とする車両用駆動制御装置。
【請求項２】 燃料の燃焼によって作動するエンジンに連結された第１回転要素と、電動機に連結された第２回転要素と、駆動輪へ出力する第３回転要素と、を有する歯車式の合成分配装置を備えており、前記第１回転要素、第２回転要素、および第３回転要素が相対回転可能な状態で、前記エンジンおよび前記電動機を共に作動させて該第１回転要素および該第２回転要素にトルクを加え、該第３回転要素を回転させて走行する車両用駆動制御装置において、前記エンジンの回転速度が低下してストールする可能性があるか否かを検出するエンジンストール検出手段と、該エンジンストール検出手段によってストールの可能性がある旨の判断が為された場合に、前記電動機のトルクを低下させて前記エンジンに作用する負荷を低減するエンジンストール防止手段と、を有することを特徴とする車両用駆動制御装置。
【請求項３】 前記エンジンストール防止手段によって前記電動機のトルクを低下させる時間は１秒以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用駆動制御装置。
【請求項４】 燃料の燃焼によって作動するエンジンと電動機とを有し、該エンジンの出力トルクに対して該電動機の回転速度制御で反力トルクを出力することにより、それ等のエンジンと電動機の出力トルクを合成して駆動軸へ出力する車両用駆動制御装置において、前記エンジンの回転速度が低下してストールする可能性があるか否かを検出するエンジンストール検出手段と、該エンジンストール検出手段によってストールの可能性がある旨の判断が為された場合に、前記電動機の回転速度制御を中止して前記エンジンの負荷を低減するエンジンストール防止手段と、を有することを特徴とする車両用駆動制御装置。
【請求項５】 燃料の燃焼によって作動するエンジンに連結された第１回転要素と、電動機に連結された第２回転要素と、駆動輪へ出力する第３回転要素と、を有する歯車式の合成分配装置を備えており、前記第１回転要素、第２回転要素、および第３回転要素が相対回転可能な状態で、前記エンジンを作動させて該第１回転要素にトルクを加えるとともに、該第２回転要素が所定の回転速度になるように前記電動機を回転速度制御することにより、該第３回転要素を回転させて走行する車両用駆動制御装置において、前記エンジンの回転速度が低下してストールする可能性があるか否かを検出するエンジンストール検出手段と、該エンジンストール検出手段によってストールの可能性がある旨の判断が為された場合に、前記電動機の回転速度制御を中止して前記エンジンの負荷を低減するエンジンストール防止手段と、を有することを特徴とする車両用駆動制御装置。
【請求項６】 前記エンジンストール検出手段は、前記エンジンの回転速度変化に基づいてストールを予測するものであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用駆動制御装置。
【請求項７】 前記駆動輪は、車両の前輪および後輪の何れか一方で、該前輪および後輪の他方を駆動する第２の駆動源を備えていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の車両用駆動制御装置。
【請求項８】 前記エンジンストール防止手段によって前記エンジンの負荷を低減する際に、前記第２の駆動源による駆動力を増加させる補助駆動手段を有することを特徴とする請求項７に記載の車両用駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用駆動制御装置に係り、特に、エンジンの出力トルクに対して電動機が反力トルクを出力することによって走行する場合に、エンジンに過大な負荷が作用してストールすることを防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンに連結された第１回転要素と、モータジェネレータに連結された第２回転要素と、駆動輪へ出力する第３回転要素と、を有する歯車式の合成分配装置を備えており、(b) 前記第１回転要素、第２回転要素、および第３回転要素が相対回転可能な状態で、前記エンジンおよび前記モータジェネレータを共に作動させて第１回転要素および第２回転要素にトルクを加え、第３回転要素を回転させて走行する車両用駆動制御装置が知られている。例えば、特開平９−１９３６７６号公報に記載されている装置はその一例で、合成分配装置として遊星歯車装置が用いられている。
【０００３】また、図１は未だ公知ではないが、合成分配装置としてダブルピニオン型の遊星歯車装置１８が用いられている場合で、第１回転要素としてのサンギヤ１８ｓにエンジン１４が連結され、第２回転要素としてのキャリア１８ｃにモータジェネレータ１６が連結され、第３回転要素としてのリングギヤ１８ｒが第２クラッチＣ２を介して変速機１２に連結されて駆動輪に出力するようになっている。そして、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が解放されるとともに第２クラッチＣ２が係合させられたＥＴＣモードでは、例えば図５の(a) に示すようにエンジン１４を作動させてサンギヤ１８ｓ（Ｓ）に正方向のトルクを加えるとともに、モータジェネレータ１６が逆回転する状態で回生制御してキャリア１８ｃ（Ｃ）に回生制動トルクを加えることにより、リングギヤ１８ｒ（Ｒ）を正方向へ回転させて走行することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような車両用駆動制御装置においては、例えば上記図５(a) のＥＴＣモードで走行中に障害物を乗り越えたり急ブレーキなどで大きな負荷が作用し、車速更にはリングギヤ１８ｒ（Ｒ）の回転速度が急激に低下すると、図９の(b) に破線で示すようにエンジン回転速度（サンギヤ１８ｓ（Ｓ）の回転速度）が低下し、エンジンストール、すなわちエンジンが失速して失火し、トルクを発生できなくなる、可能性がある。特に、モータジェネレータ１６を逆回転させて回生制御するためにモータ回転速度が所定値（マイナス）になるように回転速度制御している場合には、車速の低下がエンジン回転速度の低下で吸収される可能性が高く、エンジンストールの可能性が高くなる。また、前記図１のハイブリッド駆動制御装置のように、例えば第１クラッチＣ１を係合させてモータジェネレータ１６により走行するなど、エンジン１４の作動が適宜停止させられる場合には、運転者がエンジンストールを判断し難いため、エンジンストールの発生を防止することが強く望まれる。
【０００５】なお、エンジンストールの原因としては、例えば図９の(b) において、リングギヤ１８ｒ（Ｒ）の回転速度が低下する代わりに、モータジェネレータ１６の回生制動トルクが急激に増加してキャリア１８ｃ（Ｃ）の回転速度が変化（０に近くなる）した場合も、サンギヤ１８ｓ（Ｓ）の回転速度が低下してストールする可能性があるなど、エンジンやモータジェネレータの連結状態に応じて種々の形態が考えられる。
【０００６】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、エンジンおよび電動機を共に作動させて走行する場合に、エンジンに過大な負荷が作用してストールすることを防止することにある。
【０００７】
【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、燃料の燃焼によって作動するエンジンと電動機とを有し、そのエンジンの出力トルクに対してその電動機が反力トルクを出力することにより、それ等のエンジンと電動機の出力トルクを合成して駆動軸へ出力する車両用駆動制御装置において、(a) 前記エンジンの回転速度が低下してストールする可能性があるか否かを検出するエンジンストール検出手段と、(b) そのエンジンストール検出手段によってストールの可能性がある旨の判断が為された場合に、前記電動機のトルクを低下させて前記エンジンに作用する負荷を低減するエンジンストール防止手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】第２発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンに連結された第１回転要素と、電動機に連結された第２回転要素と、駆動輪へ出力する第３回転要素と、を有する歯車式の合成分配装置を備えており、(b) 前記第１回転要素、第２回転要素、および第３回転要素が相対回転可能な状態で、前記エンジンおよび前記電動機を共に作動させてその第１回転要素およびその第２回転要素にトルクを加え、その第３回転要素を回転させて走行する車両用駆動制御装置において、(c)前記エンジンの回転速度が低下してストールする可能性があるか否かを検出するエンジンストール検出手段と、(d) そのエンジンストール検出手段によってストールの可能性がある旨の判断が為された場合に、前記電動機のトルクを低下させて前記エンジンに作用する負荷を低減するエンジンストール防止手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】第３発明は、第２発明の車両用駆動制御装置において、前記エンジンストール防止手段によって前記電動機のトルクを低下させる時間は１秒以下であることを特徴とする。
【００１０】第４発明は、燃料の燃焼によって作動するエンジンと電動機とを有し、そのエンジンの出力トルクに対してその電動機の回転速度制御で反力トルクを出力することにより、それ等のエンジンと電動機の出力トルクを合成して駆動軸へ出力する車両用駆動制御装置において、(a) 前記エンジンの回転速度が低下してストールする可能性があるか否かを検出するエンジンストール検出手段と、(b) そのエンジンストール検出手段によってストールの可能性がある旨の判断が為された場合に、前記電動機の回転速度制御を中止して前記エンジンの負荷を低減するエンジンストール防止手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】第５発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンに連結された第１回転要素と、電動機に連結された第２回転要素と、駆動輪へ出力する第３回転要素と、を有する歯車式の合成分配装置を備えており、(b) 前記第１回転要素、第２回転要素、および第３回転要素が相対回転可能な状態で、前記エンジンを作動させてその第１回転要素にトルクを加えるとともに、その第２回転要素が所定の回転速度になるように前記電動機を回転速度制御することにより、その第３回転要素を回転させて走行する車両用駆動制御装置において、(c) 前記エンジンの回転速度が低下してストールする可能性があるか否かを検出するエンジンストール検出手段と、(d) そのエンジンストール検出手段によってストールの可能性がある旨の判断が為された場合に、前記電動機の回転速度制御を中止して前記エンジンの負荷を低減するエンジンストール防止手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかの車両用駆動制御装置において、前記エンジンストール検出手段は、前記エンジンの回転速度変化に基づいてストールを予測するものであることを特徴とする。
【００１３】第７発明は、第１発明〜第６発明の何れかの車両用駆動制御装置において、前記駆動輪は、車両の前輪および後輪の何れか一方で、その前輪および後輪の他方を駆動する第２の駆動源を備えていることを特徴とする。
【００１４】第８発明は、第７発明の車両用駆動制御装置において、前記エンジンストール防止手段によって前記エンジンの負荷を低減する際に、前記第２の駆動源による駆動力を増加させる補助駆動手段を有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】第１発明の車両用駆動制御装置においては、エンジンストール検出手段によってエンジンがストールする可能性があるか否かを検出し、ストールの可能性がある旨の判断が為された場合にはエンジンストール防止手段によって電動機のトルクを低下させるため、これによりエンジンに作用する負荷が低減され、エンジン回転速度の低下が抑制され或いは自力でエンジン回転速度が上昇して、エンジンストールが防止される。その場合に、電動機のトルク制御は高い応答性が得られるため、エンジンストールを効果的に防止できる。
【００１６】第２発明は、実質的に第１発明の一実施態様であり、第１発明と同様の効果が得られる。
【００１７】第３発明では、エンジンストール防止手段によって電動機のトルクを低下させる時間が１秒以下であるため、電動機のトルク低下に伴う駆動力の低下が極短時間に抑えられる。
【００１８】第４発明は、電動機の回転速度制御を中止してエンジンの負荷を低減するもので、実質的に電動機のトルクを低下させてエンジンに作用する負荷を低減することになり、前記第１発明と同様の効果が得られる。第５発明についても同様である。
【００１９】第６発明では、エンジンストール検出手段が、エンジンの回転速度変化に基づいてストールを予測するため、エンジン回転速度が比較的高い段階でエンジンストールの可能性を検出でき、エンジンストールを未然に高い可能性で防止できる。
【００２０】第８発明では、エンジンストール防止手段によってエンジンの負荷を低減する際に、補助駆動手段によって第２の駆動源による駆動力が増加させられるため、エンジン負荷の低減に伴う駆動力低下が車両全体として軽減される。また、このように駆動力の低下が軽減されることから、エンジンストールを防止するためのエンジン負荷の低減時間を長くすることが可能で、エンジンのトルク落ち込みからの復帰時間を十分に確保できるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】前記歯車式の合成分配装置としては、ダブルピニオン型或いはシングルピニオン型の遊星歯車装置が好適に用いられるが、傘歯車式の差動歯車装置を用いることも可能である。その合成分配装置に対するエンジンおよび電動機の接続形態は種々の態様が可能である。
【００２２】上記合成分配装置は、例えば第２回転要素の回転速度が略一定の状態で第３回転要素の回転速度が低下すると第１回転要素の回転速度も低下するように構成され、その場合は、障害物やブレーキ操作などで車速が急激に低下した時にエンジンストールを生じる可能性がある。また、第３回転要素の回転速度が略一定の状態で電動機のトルク増加に伴う第２回転要素の回転速度変化に起因して第１回転要素の回転速度が低下するように構成され、その場合は、モータトルクが急激に増加した時にエンジンストールを生じる可能性がある。
【００２３】具体的には、合成分配装置がダブルピニオン型の遊星歯車装置の場合、例えば(a) サンギヤにエンジンが連結されるとともにキャリアに電動機が連結される一方、(b) その遊星歯車装置のリングギヤをケースに連結する第１ブレーキと、(c) 前記キャリアを変速機に連結する第１クラッチと、(d) 前記リングギヤを前記変速機に連結する第２クラッチと、を有して構成され、第１クラッチおよび第１ブレーキが解放されるとともに第２クラッチが係合される走行モードでの走行時に本発明は適用される。この場合は、障害物やブレーキ操作などで車速が急激に低下した時にエンジンストールを生じる可能性があるし、モータトルク（逆回転の場合は回生制動トルク、正回転の場合は力行トルク）が急激に増加した時にもエンジンストールを生じる可能性がある。
【００２４】電動機は、電気エネルギーで回転駆動される電動モータとしてだけ機能するものでも、回転駆動されることによって発電するとともに制動トルクを発生する発電機としてだけ機能するものでも、或いは電動モータおよび発電機の両方の機能を有するモータジェネレータであっても良い。
【００２５】エンジンストール検出手段は、例えば第６発明のようにエンジンの回転速度変化に基づいてストールを予測するように構成することが望ましいが、エンジンの回転速度が所定の下限値を下回ったか否かによって判断しても良いし、車速の減速度などエンジンの負荷に関連する他の物理量からエンジンストールの可能性を判断することも可能である。また、車速やエンジン回転速度が所定値以下になった場合にエンジンストールの可能性を判断するなど、種々の態様を採用できる。
【００２６】第２発明のエンジンストール防止手段は、例えば電動機のトルクを０、すなわち回転自在にするように構成されるが、電動機のトルクを一定量、或いは一定割合だけ低下させたり、エンジンストールの可能性などに応じて所定量だけ低下させたりするなど、種々の態様を採用できる。
【００２７】第３発明では、電動機のトルクを低下させる時間が１秒以下であるが、更には５００ｍ秒以下が望ましい。他の手段でエンジンの負荷を低減する場合でも、駆動力の低下を必要最小限に抑制するために、その低減時間を１秒以下とすることが望ましい。なお、エンジン回転速度やその変化などに基づいて、エンジンストールが回避されたか否かを判断し、エンジンストール防止手段によるエンジン負荷の低減制御を中止するようにしても良い。
【００２８】第４発明、第５発明は電動機の回転速度制御を中止してエンジンの負荷を低減するものである。電動機を回転速度制御すると外部から大きな負荷が掛かった場合でも、その回転速度を維持しようとトルクを増す制御を実施する。そのため、その大きな負荷はそのままエンジン側の負荷になり、エンジンストールを引き起こす可能性が大きくなる。よって、このような電動機の回転速度制御を中止することで、外部からの大きな負荷がエンジン側の負荷になることを防止でき、エンジン負荷を低減できる。また、好適には電動機の回転速度制御を中止した後、トルク制御に移行する。この場合は、回転速度制御に復帰する際に、目標モータ回転速度を徐々に変化させて通常値まで戻すことが望ましい。
【００２９】上記回転速度制御は、例えばモータ回転速度が所定の目標モータ回転速度になるようにモータトルクを制御するように構成され、その場合のエンジン制御は、アクセル操作量等の運転者の出力要求量に応じてトルクすなわちスロットル弁開度等を制御したり、或いは電動機の目標モータ回転速度から車速や変速機の変速比に応じて求められる所定の目標エンジン回転速度になるようにスロットル弁開度等を制御するように構成される。
【００３０】第６発明のエンジンストール検出手段は、例えばエンジン回転速度Ｎｅの一定時間当りの変化量ΔＮｅが所定値（マイナス）以下であるか否か、或いは目標エンジン回転速度Ｎｅ* と実際のエンジン回転速度Ｎｅとの偏差（Ｎｅ* −Ｎｅ）が所定値以上になったか否か、を判断するように構成される。走行負荷の急激な変化などでエンジン回転速度Ｎｅが急に変化した場合に偏差（Ｎｅ* −Ｎｅ）が大きくなるため、偏差（Ｎｅ* −Ｎｅ）が所定値以上になったか否かによってエンジンストールを予測する場合も、エンジンの回転速度変化に基づくものである。
【００３１】上記変化量ΔＮｅや偏差（Ｎｅ* −Ｎｅ）でエンジンストールを予測する所定値（判定値）は、一定値であっても良いが、車速やエンジン回転速度などをパラメータとして設定することもできる。
【００３２】第８発明で補助駆動手段により第２の駆動源による駆動力を増加させる増加量は、エンジンストール防止手段によるエンジン負荷の低減に伴う駆動力の低下量と略一致させることが望ましいが、予め定められた一定量だけ増加させるものでも良い。また、エンジンストール防止手段によって電動機のトルクを０にする場合は、前後輪の一方の駆動力が０になるため、運転者の出力要求量に応じて求められる駆動力の総てを第２の駆動源で発生させるようにしても良い。
【００３３】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、本発明の一実施例である車両用駆動制御装置としてのハイブリッド駆動制御装置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制御装置１０は、燃料の燃焼で動力を発生する内燃機関等のエンジン１４、電動モータおよび発電機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おり、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両などに横置きに搭載されて使用される。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。上記モータジェネレータ１６は電動機に相当し、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。
【００３４】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）のシフトポジション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つのシフトポジション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。
【００３５】「Ｂ」ポジションは、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シフトポジションで、「Ｄ」ポジションは前進走行するシフトポジションであり、これ等のシフトポジションでは出力ポート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シフトポジションで、「Ｒ」ポジションは後進走行するシフトポジションで、「Ｐ」ポジション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シフトポジションであり、これ等のシフトポジションでは出力ポート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」ポジションでは、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。
【００３６】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。
【００３７】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を解放した状態、言い換えればサンギヤ１８ｓ、キャリア１８ｃ、およびリングギヤ１８ｒが相対回転可能な状態で、エンジン１４およびモータジェネレータ１６を共に作動させてサンギヤ１８ｓおよびキャリア１８ｃにトルクを加え、リングギヤ１８ｒを回転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を解放した状態で、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を解放した状態で、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。「モータ走行モード（前進）」ではまた、アクセルＯＦＦ時などにモータジェネレータ１６を回生制御することにより、車両の運動エネルギーで発電してバッテリ４２（図１参照）を充電するとともに車両に制動力を発生させることができる。
【００３８】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。
【００３９】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の何れも解放する。「充電・Ｅｎｇ始動モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を解放するとともに第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。
【００４０】「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を解放した状態で、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。
【００４１】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（本実施例では前輪）５２に動力が分配される。
【００４２】本実施例のハイブリッド駆動制御装置１０は、図１に示すＨＶＥＣＵ６０によって走行モードが切り換えら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。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。
【００４３】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の操作ポジション（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。上記アクセル操作量θacは運転者の出力要求量を表している。
【００４４】図６は、シフトレバー３０が「Ｄ」ポジションまたは「Ｂ」ポジションへ操作されている前進走行時に、運転状態に応じて前記「ＥＴＣモード」、「直結モード」、「モータ走行モード（前進）」を適宜切り換える際の作動を説明するフローチャートで、ＨＶＥＣＵ６０の信号処理によって実行される。
【００４５】図６のステップＳ１では、シフトレバー３０のシフトポジションが「Ｄ」または「Ｂ」か否かを判断し、「Ｄ」または「Ｂ」の場合はステップＳ２で車速Ｖが判定車速Ｖ１以下か否かを判断する。判定車速Ｖ１は、モータジェネレータ１６およびエンジン１４の出力特性やエネルギー消費量等に基づいて例えば１５ｋｍ／ｈ程度等の一定値が定められており、Ｖ＞Ｖ１であればステップＳ７で「直結モード」を選択し、Ｖ≦Ｖ１の場合は、ステップＳ３で運転者の出力要求量ＳＰが判定値ＳＰ１以下か否かを判断する。出力要求量ＳＰは、アクセル操作量θacや車速Ｖなどに基づいて予め定められた演算式やマップなどから求められ、判定値ＳＰ１は、例えばモータジェネレータ１６だけでは必要な駆動力が得られないような出力値で、変速比γなどをパラメータとして設定される。そして、ＳＰ＞ＳＰ１であれば、ステップＳ６で「ＥＴＣモード」を選択し、ＳＰ≦ＳＰ１の場合は、ステップＳ４で蓄電量ＳＯＣが判定値ＳＯＣ１以上が否かを判断する。判定値ＳＯＣ１は、充放電効率などに基づいて予め定められた下限値で、ＳＯＣ≧ＳＯＣ１であればステップＳ５で「モータ走行モード（前進）」を選択するが、ＳＯＣ＜ＳＯＣ１の場合は前記ステップＳ６で「ＥＴＣモード」を選択する。
【００４６】図７は、「ＥＴＣモード」による走行時におけるエンジン制御およびモータ制御の一例を説明するフローチャートで、エンジンＥＣＵ６４、Ｍ／ＧＥＣＵ６６などの信号処理によって実行される。
【００４７】図７のステップＳＳ１では、アクセルＯＮか否か、すなわちアクセルペダル７８が踏込み操作されているか否かを、アクセル操作量θacに基づいて判断し、アクセルＯＮの場合は、ステップＳＳ２でモータジェネレータ１６の回転速度Ｎｍが目標モータ回転速度Ｎｍ* になるように、モータジェネレータ１６を回転速度制御する。目標モータ回転速度Ｎｍ* は、モータジェネレータ１６を回生制御して発電することによりバッテリ４２を充電するために、逆回転方向の所定の回転速度、例えば−１０００ｒｐｍ程度等の一定値、或いは車速Ｖなどをパメラータとして設定される。また、回転速度制御は、モータ回転速度Ｎｍが目標モータ回転速度Ｎｍ* と略一致するように、モータジェネレータ１６の回生制動トルクをフィードバック制御するもので、この時発生した電気エネルギーでバッテリ４２を充電する。
【００４８】次のステップＳＳ３では、アクセル操作量θacに応じてエンジン１４の出力制御を行う。具体的には、本実施例ではモータジェネレータ１６の目標モータ回転速度Ｎｍ* から車速Ｖおよび変速機１２の変速比γに応じて求められる目標エンジン回転速度Ｎｅ* になるように、アクセル操作量θacに応じて電子スロットル弁７２のスロットル弁開度等を制御する。
【００４９】一方、ステップＳＳ１の判断がＮＯの場合、すなわちアクセルＯＦＦのコースト走行時の場合は、ステップＳＳ４でエンジン回転速度Ｎｅが予め定められたアイドル回転速度Ｎｅidl になるようにエンジン１４の出力制御を行うとともに、ステップＳＳ５では、モータジェネレータ１６の回転速度制御を中止して、モータジェネレータ１６の定トルク制御に移行する。
【００５０】また、最後のステップＳＳ６ではエンジンストール防止制御を実行し、エンジン回転速度Ｎｅの急激な低下などでエンジンストールが発生することを防止する。すなわち、上記ステップＳＳ２ではモータジェネレータ１６が回転速度制御されることから、障害物の乗り越えなどで車両に過大な走行負荷が作用した場合に、図９の(b) に破線で示すように遊星歯車装置１８のリングギヤ１８ｒ（Ｒ）の回転速度が低下するとともに、サンギヤ１８ｓ（Ｓ）の回転速度すなわちエンジン回転速度Ｎｅが低下して、エンジンストールを生じる可能性があるのである。
【００５１】ステップＳＳ６のエンジンストール防止制御は、例えば図８に示すフローチャートに従って実行される。この図８のフローチャートはＭ／ＧＥＣＵ６６の信号処理によって実行され、ステップＲ１−１では、前記ステップＳＳ３で求められる目標エンジン回転速度Ｎｅ* から実際のエンジン回転速度Ｎｅを引き算した偏差（Ｎｅ* −Ｎｅ）が予め定められた所定値α以上か否かを判断する。所定値αは、エンジン回転速度Ｎｅの低下でエンジンストールが発生することを予測するためのもので、過大な走行負荷によりエンジン回転速度Ｎｅが急激に低下した場合に発生する比較的大きな値、すなわち通常のエンジン制御では殆ど生じることがない偏差であり、予め一定値が定められても良いが、車速Ｖ或いはエンジン回転速度Ｎｅなどをパラメータとして、例えば車速Ｖやエンジン回転速度Ｎｅが低い程小さい値が設定されるようにしても良い。このステップＲ１−１は、エンジン１４の回転速度変化に基づいてエンジンストールを予測するエンジンストール検出手段として機能している。
【００５２】そして、上記偏差（Ｎｅ* −Ｎｅ）が所定値α以上の場合は、エンジンストールする可能性が高いと判断してステップＲ１−２を実行し、モータジェネレータ１６のトルク、具体的には回生制動トルクを一時的に低下させる。これにより、モータジェネレータ１６の回転速度変化が許容され、図９の(a) に破線で示すようにモータジェネレータ１６に連結されたキャリア１８ｃ（Ｃ）の回転速度が、車速Ｖの低下すなわちリングギヤ１８ｒ（Ｒ）の低下に伴って低下（逆回転方向の回転速度が増加）させられる一方、サンギヤ１８ｓ（Ｓ）に連結されたエンジン１４の負荷が低減されて、エンジン回転速度Ｎｅの低下が抑制され、或いは自力でエンジン回転速度Ｎｅが上昇してストールが防止される。また、このようにモータジェネレータ１６のトルクを低下させると、車両の駆動力が低下するため、トルクを低下させる時間は１秒以下、例えば３００ｍ秒程度で、直ちにモータジェネレータ１６の回生制御を再開することにより、駆動力の低下を必要最小限に抑えるようになっている。すなわち、エンジン１４等に不具合があってエンジン回転速度Ｎｅが低下した場合のエンジンストールを防止するものではない。上記ステップＲ１−２はエンジンストール防止手段として機能している。
【００５３】このように、本実施例のハイブリッド駆動制御装置１０によれば、ＥＴＣモードでの走行時に、図８のステップＲ１−１で偏差（Ｎｅ* −Ｎｅ）に基づいてエンジンストールする可能性が高いか否かを判断し、エンジンストールする可能性が高い場合はステップＲ１−２でモータジェネレータ１６のトルクを一時的に低下させてエンジン１４に作用する負荷を低減するようになっているため、障害物などで過大な走行負荷が作用した場合にエンジン回転速度Ｎｅが低下してストールすることが防止される。
【００５４】その場合に、モータジェネレータ１６のトルク制御は高い応答性が得られるため、エンジンストールを効果的に防止できる。また、モータジェネレータ１６のトルクを低下させる時間が１秒以下と極短時間であるため、モータジェネレータ１６のトルク低下に伴う駆動力の低下が必要最小限に抑えられる。また、偏差（Ｎｅ* −Ｎｅ）に基づいてエンジンストールを予測するため、エンジン回転速度Ｎｅが比較的高い段階でエンジンストールの可能性を検出でき、エンジンストールを未然に高い可能性で防止できる。
【００５５】本実施例のハイブリッド駆動制御装置１０は、前進走行時にエンジン１４を駆動源として走行する「直結モード」、モータジェネレータ１６を駆動源として走行する「モータ走行モード」、および上記「ＥＴＣモード」があり、運転状態によってエンジン１４を作動させたり停止したりするため、エンジンストールでエンジン１４が停止しても運転者は判断できず、エンジンストールが未然に高い可能性で防止されることにより、車両としての品質や信頼性が向上する。
【００５６】次に、本発明の他の実施例を説明する。図１０は、前記図８に対応するフローチャートで、図７におけるステップＳＳ６のエンジンストール防止制御の他の態様であり、ステップＲ２−１では、一定時間（例えば図７のフローチャートの１サイクル）当りのエンジン回転速度Ｎｅの変化量ΔＮｅが予め定められた所定値β以下か否かを判断する。所定値βは、エンジン回転速度Ｎｅの低下でエンジンストールが発生することを予測するためのもので、過大な走行負荷によりエンジン回転速度Ｎｅが急激に低下した場合に生じるマイナスの比較的大きな値、すなわち通常のエンジン制御では殆ど生じることがない変化量であり、予め一定値が定められても良いが、車速Ｖ或いはエンジン回転速度Ｎｅなどをパラメータとして、例えば車速Ｖやエンジン回転速度Ｎｅが低い程小さい値（０に近い）が設定されるようにしても良い。このステップＲ２−１は、エンジン１４の回転速度変化に基づいてエンジンストールを予測するエンジンストール検出手段として機能している。
【００５７】そして、上記変化量ΔＮｅが所定値β以下の場合は、エンジンストールする可能性が高いと判断してステップＲ２−２を実行する。ステップＲ２−２はエンジンストール防止手段として機能するもので、前記図８のステップＲ１−２と同様にしてエンジンストールを防止する。この場合も前記実施例と同様の効果が得られる。
【００５８】図１１は、同じく前記図８に対応するフローチャートで、図７におけるステップＳＳ６のエンジンストール防止制御の更に別の態様であり、ステップＲ３−１では、エンジン回転速度Ｎｅが予め定められた下限値Ｎｅmin 以下になったか否かを判断する。下限値Ｎｅmin は、回転速度Ｎｅの低下でエンジンストールが発生することを予測するためのもので、過大な走行負荷などによりエンジン回転速度Ｎｅが異常に低下した場合に生じる値、すなわち通常のエンジン制御では殆ど生じることがない回転速度であり、エンジン１４のアイドル回転速度Ｎｅidl より低いとともに、エンジン１４が失火する回転速度よりも高い一定値である。このステップＲ３−１は、エンジンストールの可能性があるか否かを検出するエンジンストール検出手段として機能している。
【００５９】そして、エンジン回転速度Ｎｅが下限値Ｎｅmin 以下になると、エンジンストールする可能性が高いと判断してステップＲ３−２を実行する。ステップＲ３−２はエンジンストール防止手段として機能するもので、前記図８のステップＲ１−２と同様にしてエンジンストールを防止する。この場合は、エンジン回転速度Ｎｅが下限値Ｎｅmin 以下になったか否かによってエンジンストールの可能性を判断するため、前記実施例に比較してエンジンストールの判断が遅くなる可能性があるが、必要以上にエンジンストールと判断して駆動力が低下することが抑制される。
【００６０】図１２は、同じく前記図８に対応するフローチャートで、図７におけるステップＳＳ６のエンジンストール防止制御の更に別の態様であり、ステップＲ４−１では、前記ステップＲ１−１、Ｒ２−１、或いはＲ３−１と同様にしてエンジンストールの可能性を判断する。そして、エンジンストールの可能性がある場合は、ステップＲ４−２でモータジェネレータ１６の制御を回転速度制御からトルク制御へ切り換え、所定の回生制動トルクに制御してエンジン負荷を低減する。この時のトルク値は、走行負荷によりモータジェネレータ１６の回転速度Ｎｍが変化するようにギヤ比ρ等を考慮して定められ、例えばエンジントルクに対して１桁程度小さい値に設定される。これにより、エンジン１４の負荷が低減されて、エンジン回転速度Ｎｅの低下が抑制され或いは自力でエンジン回転速度Ｎｅが上昇するようになってストールが防止され、前記各実施例と同様の効果が得られる。ステップＲ４−１はエンジンストール検出手段として機能しており、ステップＲ４−２はエンジンストール防止手段として機能している。
【００６１】上記ステップＲ４−２のトルク制御は１秒以下、例えば前記各実施例と同様に３００ｍ秒程度だけ実施され、続くステップＲ４−３では、直ちに回転速度制御へ復帰するとともに、その目標モータ回転速度Ｎｍ* を通常の設定値へ徐々に変化させる。
【００６２】図１３の車両用駆動制御装置は、前記ハイブリッド駆動制御装置１０の他に第２の駆動源としてリヤ側モータジェネレータ９０を備えており、インバータ９２を介して前記バッテリ４２に電気的に接続され、力行制御および回生制御されるようになっている。また、差動装置９４を介して左右の後輪９６に機械的に連結され、力行制御されることにより後輪９６を回転駆動するとともに、回生制御により後輪９６に回生制動力を作用させる。
【００６３】このような車両用駆動制御装置においても、フロント側のハイブリッド駆動制御装置１０については基本的に前記各実施例と同様な制御を行うことができる。その場合に、図７のステップＳＳ６のエンジンストール防止制御では、例えば図１４のフローチャートに示すようにリヤ側モータジェネレータ９０を用いてアシスト制御することが可能である。すなわち、ステップＲ５−１では、前記各実施例と同様にしてエンジンストールを予測し、ステップＲ５−２では、モータジェネレータ１６のトルクを一時的に０にしてエンジンストールを防止する一方、ステップＲ５−３で、リヤ側モータジェネレータ９０による駆動力を通常よりも大きくして、上記ステップＲ５−２の実施によるフロント側のハイブリッド駆動制御装置１０の駆動力低下を後輪９６側でアシストするのである。リヤ側モータジェネレータ９０による駆動力の増加量は、例えばステップＲ５−２の実施に伴う駆動力の低下量と略一致させることが望ましいが、予め定められた一定量だけ増加させるものでも良く、リヤ側モータジェネレータ９０のトルク容量などに応じて適宜設定される。ステップＲ５−１はエンジンストール検出手段として機能しており、ステップＲ５−２はエンジンストール防止手段として機能しており、ステップＲ５−３は補助駆動手段として機能している。なお、上記ステップＲ５−２ではモータジェネレータ１６のトルクを一時的に０にしているが、前記各実施例と同様に所定量だけ低下させるものでも良い。
【００６４】このようにすれば、エンジンストールを防止するためにモータジェネレータ１６のトルクが０とされる際に、リヤ側モータジェネレータ９０による後輪９６の駆動力が大きくされるため、車両全体としてエンジンストール防止時の駆動力の低下が軽減される。また、このように駆動力の低下が軽減されることから、ステップＲ５−２のモータトルク一時ＯＦＦの時間を長くすることが可能で、エンジン１４のトルク落ち込みからの復帰時間を十分に確保できるようになる。すなわち、車両全体としての駆動力の低下を抑制しつつ、ステップＲ５−２でモータトルクを０にする時間を１秒以上継続して、エンジンストールを一層確実に防止することができるようになるのである。
【００６５】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
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【出願日】 平成１２年１０月２日（２０００．１０．２）
【代理人】 【識別番号】１０００８５３６１
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 治幸
【公開番号】 特開２００２−１１８９０２（Ｐ２００２−１１８９０２Ａ）
【公開日】 平成１４年４月１９日（２００２．４．１９）
【出願番号】 特願２０００−３０２４１９（Ｐ２０００−３０２４１９）