車両用変速制御装置

トップ :: B 処理操作運輸 :: B60 車両一般

【発明の名称】	車両用変速制御装置
【発明者】	【氏名】田端淳【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内
【要約】	【課題】第１動力源および第２動力源が効率の高い領域で選択的に作動させられる車両用駆動制御装置を提供する。【解決手段】動力源切換手段９６は、エンジン（第１動力源）１０の効率、および燃料電池７０とそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１（第２動力源）の効率の少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいてそれらエンジン１０と燃料電池７０および第１モータジェネレータＭＧ１とを切換ることにより車両の走行に用いる動力源を選択するので、エンジン１０と燃料電池７０および第１モータジェネレータＭＧ１とのうちの効率の高い領域でそれぞれ選択的に作動させられることができ、車両の燃費などに関して走行性能が高められる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】第１動力源および第２動力源を選択的に用いて車両を駆動する車両用駆動制御装置であって、前記第１動力源の効率と第２動力源の効率とを比較してそれらの一方を選択するに際して、該第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化に基づいて選択する動力源切換手段を含むことを特徴とする車両用駆動制御装置。
【請求項２】車両状態が予め定められた最適切換点演算開始状態となったことに基づいて最適切換点の演算開始時期か否かを判定する演算開始時期判定手段と、該演算開始時期判定手段によって最適切換点演算開始時期となったと判定される毎に、前記第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化に基づいて最適切換点を決定する最適切換点決定手段とを含み、前記動力源切換手段は、該最適切換点決定手段により決定された最新の最適切換点を用いて前記第１動力源および第２動力源の一方を選択するものである請求項１の車両用駆動制御装置。
【請求項３】前記演算開始時期判定手段は、前記車両の走行時間が予め設定された判定値に到達したこと、車両の走行距離が予め設定された判定値に到達したこと、車両の走行状態の変化があったこと、車両の走行状態変化があったこと、前記車両のイグニションキーのオン操作からの経過時間が所定値となったこと、前記車両に搭載されたバッテリが交換されたこと、前記車両のタイヤが交換されたことの少なくともいずれか１つの条件が成立したときに、前記最適切換点の演算開始時期であると判定するものである請求項１の車両用駆動制御装置。
【請求項４】前記第１動力源の出力に対する効率の変化を示す第１効率曲線と前記第２動力源の出力に対する効率の変化を示す第２効率曲線とを含む効率線図が計算済みであるか否かを判定する効率曲線計算済判定手段を含み、前記最適切換点決定手段は、該効率曲線計算済判定手段により効率線図が計算済みであると判定された場合には、計算済みである既存の効率曲線を最新のものとして決定するものである請求項１の車両用駆動制御装置。
【請求項５】前記第１動力源の出力に対する効率の変化を示す第１効率曲線と前記第２動力源の出力に対する効率の変化を示す第２効率曲線とを含む効率線図を、該第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化に基づいて補正する補正手段を含み、前記最適切換点決定手段は、該補正手段により補正された効率線図の第１効率曲線と第２効率曲線との交点を最適切換点として決定するものである請求項１の車両用駆動制御装置。
【請求項６】前記第１動力源の効率および第２動力源の効率は、経済効率またはエネルギ効率である請求項１の車両用駆動制御装置。
【請求項７】前記第１動力源は燃料の燃焼によって作動させられるエンジンであり、前記第２動力源は燃料電池および該燃料電池から供給される電流によって作動させられる電気モータである請求項１の車両用駆動制御装置。
【請求項８】第１動力源および第２動力源を選択的に用いて車両を駆動する車両用駆動制御装置であって、前記第１動力源の効率関連情報および第２動力源の効率関連情報に対応する複数種類の最適切換点をそれぞれ有する複数種類の最適切換点マップを記憶する最適切換点マップ記憶手段と、該最適切換点マップ記憶手段により記憶された複数種類の最適切換点マップから実際の第１動力源の効率関連情報および第２動力源の効率関連情報の少なくとも一方の変化値に対応する最適切換点マップを選択する最適切換点マップ選択手段と、該最適切換点マップ選択手段により選択された最適切換点マップから最適切換点を決定する最適切換点決定手段と、該最適切換点決定手段により決定された最新の最適切換点を用いて前記第１動力源および第２動力源の一方を選択する動力源切換手段とを、含むことを特徴とする車両用駆動制御装置。
【請求項９】前記効率関連情報は、前記第１動力源或いは第２動力源の温度、または該第１動力源或いは第２動力源の始動開始からの時間である請求項８の車両用変速制御装置。
【請求項１０】前記第１動力源の効率および第２動力源の効率は、経済効率またはエネルギ効率である請求項８の車両用駆動制御装置。
【請求項１１】前記第１動力源は燃料の燃焼によって作動させられるエンジンであり、前記第２動力源は燃料電池および該燃料電池から供給される電流によって作動させられる電気モータである請求項８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、第１動力源および第２動力源を選択的に用いて車両を駆動する車両用駆動制御装置に関し、特に最適な燃費などを維持できるようにする技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の一種に、エンジンのような第１動力源と電気モータ或いはモータジェネレータのような第２動力源とを備え、運転状態に応じて第１動力源と第２動力源とを使い分けるようにしたハイブリッド車両がある。たとえば、特開平９－９８５１６号公報に記載されたものがそれである。これによれば、変速マップを用いなくても、燃費特性、加速特性、その他のパタメータを考慮しつつリアルタイムに自動変速機を制御できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンと電気モータ（モータジェネレータ）のように複数の動力源を備えた上記のようなハイブリッド車両においては、第１動力源や第２動力源は、それらの効率のよい作動領域が選択的に使用されるように予め設定された関係から実際の車両状態に基づいて選択的に切換られる。たとえば、実際の車両状態を表すすなわち車速およびエンジン負荷を示す点が上記関係を示す切換線を横切ったときに第１動力源および第２動力源が選択的に切換られる。しかしながら、上記第１動力源および第２動力源の効率がたとえば経時的原因などによって変化すると、必ずしも効率のよい作動領域が用いられることが保証されなくなることから、車両の燃費などに関して走行性能が低下するという不都合が発生する可能性があった。
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、第１動力源および第２動力源が効率の高い領域で選択的に作動させられる車両用駆動制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成するための第１発明の要旨とするところは、第１動力源および第２動力源を選択的に用いて車両を駆動する車両用駆動制御装置であって、前記第１動力源の効率と第２動力源の効率とを比較してそれらの一方を選択するに際して、その第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化に基づいて選択する動力源切換手段を含むことにある。
【０００６】
【第１発明の効果】このようにすれば、動力源切換手段は、第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいてそれら第１動力源および第２動力源を切換ることにより車両の走行に用いる動力源を選択するので、第１動力源および第２動力源がそれらの効率の高い領域でそれぞれ作動させられることができ、車両の燃費などに関して走行性能が高められる。
【０００７】
【発明の他の態様】ここで、好適には、車両状態が予め定められた最適切換点演算開始状態となったことに基づいて最適切換点の演算開始時期か否かを判定する演算開始時期判定手段と、その演算開始時期判定手段によって最適切換点演算開始時期となったと判定される毎に、前記第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化に基づいて最適切換点を決定する最適切換点決定手段とを含み、前記動力源切換手段は、その最適切換点決定手段により決定された最適切換点を用いて前記第１動力源および第２動力源の一方を選択する。このようにすれば、演算開始時期判定手段によって最適切換点演算開始時期となったと判定される毎に、第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいて最適切換点が算出されるので、リアルタイムで逐次算出する場合に比較して、高速且つ高価なコンピュータを用いなくてもよい利点がある。
【０００８】また、好適には、前記演算開始時期判定手段は、前記車両の走行時間が予め設定された判定値に到達したこと、車両の走行距離が予め設定された判定値に到達したこと、車両の走行状態の変化があったこと、車両の走行状態変化があったこと、前記車両のイグニションキーのオン操作からの経過時間が所定値となったこと、前記車両に搭載されたバッテリが交換されたこと、前記車両のタイヤが交換されたことの少なくともいずれか１つの条件が成立したときに、前記最適切換点の演算開始時期であると判定するものである。このようにすれば、前記車両の走行時間が予め設定された判定値に到達したこと、車両の走行距離が予め設定された判定値に到達したこと、車両の走行状態の変化があったこと、車両の走行状態変化があったこと、前記車両のイグニションキーのオン操作からの経過時間が所定値となったこと、前記車両に搭載されたバッテリが交換されたこと、前記車両のタイヤが交換されたことのいずれか１つの条件が成立する毎に、最適切換点決定手段により第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいて最適切換点が算出されるので、リアルタイムで逐次算出する場合に比較して、高速あるいは高価なコンピュータを用いなくてもよい利点がある。
【０００９】また、好適には、前記第１動力源の出力に対する効率の変化を示す第１効率曲線と前記第２動力源の出力に対する効率の変化を示す第２効率曲線とを含む効率線図が計算済みであるか否かを判定する効率線図計算済判定手段を含み、前記最適切換点決定手段は、その効率線図計算済判定手段により効率線図が計算済みであると判定された場合には、計算済みである既存の効率曲線を最新のものとして決定するものである。このようにすれば、同様な演算が省略されて最適切換点の演算時間が一層短縮される。
【００１０】また、好適には、前記第１動力源の出力に対する効率の変化を示す第１効率曲線と前記第２動力源の出力に対する効率の変化を示す第２効率曲線とを含む効率線図を、該第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいて補正する補正手段を含み、前記最適切換点決定手段は、その補正手段により補正された効率線図の第１効率曲線と第２効率曲線との交点を最適切換点として決定するものである。このようにすれば、第１動力源の効率および第２動力源の効率の少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいて効率線図が補正されるので、その最適切換線図から決定される切換点が正確に得られる。
【００１１】また、好適には、上記補正手段は、予め記憶された関係から経過時間および／または温度に基づいて前記第１動力源の効率或いは第２動力源の効率を補正するものである。第１動力源がエンジン（内燃機関）である場合には、補正手段は、そのエンジンの作動累積時間、エンジンの冷却水温度、エンジンの作動開始からの時間に基づいて第１動力源の効率を補正する。また、第２動力源が電気モータである場合には、その温度に基づいて第２動力源の効率を補正する。
【００１２】また、好適には、前記第１動力源の効率および第２動力源の効率は、経済効率またはエネルギ効率である。このようにすれば、第１動力源および第２動力源がそれらの経済効率またはエネルギ効率の高い領域でそれぞれ作動させられることができる利点がある。
【００１３】また、好適には、前記第１動力源は燃料の燃焼によって作動させられるエンジンであり、前記第２動力源は燃料電池およびそれから供給される電流によって作動させられる電気モータである。このようにすれば、エンジンと燃料電池およびそれから供給される電流によって作動させられる電気モータとが、それらの効率の高い領域で作動させられる。
【００１４】
【課題を解決するための第２の手段】かかる目的を達成するための第２発明の要旨とするところは、第１動力源および第２動力源を選択的に用いて車両を駆動する車両用駆動制御装置であって、(a) 前記第１動力源の効率関連情報および第２動力源の効率関連情報に対応する複数種類の最適切換点をそれぞれ有する複数種類の最適切換点マップを記憶する最適切換点マップ記憶手段と、(b) その最適切換点マップ記憶手段により記憶された複数種類の最適切換点マップから実際の第１動力源の効率関連情報および第２動力源の効率関連情報の少なくとも一方の変化値に対応する最適切換点マップを選択する最適切換点マップ選択手段と、(c) その最適切換点マップ選択手段により選択された最適切換点マップから最適切換点を決定する最適切換点決定手段と、(d) その最適切換点決定手段により決定された最新の最適切換点を用いて前記第１動力源および第２動力源の一方を選択する動力源切換手段とを、含むことにある。
【００１５】
【第２発明の効果】このようにすれば、予め記憶された複数種類の最適切換点マップから実際の第１動力源の効率関連情報および第２動力源の効率関連情報の少なくとも一方の変化値たとえば経時的変化値に対応する最適切換点マップが選択され、その選択された最適切換点マップから決定された最新の最適切換点を用いて第１動力源および第２動力源の一方が選択されることから、実際の第１動力源の効率関連情報および第２動力源の効率関連情報に基づいて最適切換点を得るための演算時間が短かくてすむので、制御サイクル毎に実際の第１動力源の効率関連情報および第２動力源の効率関連情報から第１動力源の第１効率曲線と第２動力源の第２効率曲線を計算してそれらの交点を最適切換点として決定する場合に比較して、高速あるいは高価なコンピュータを用いなくてもよい利点がある。
【００１６】
【発明の他の態様】ここで、好適には、前記効率関連情報は、前記第１動力源或いは第２動力源の温度、または該第１動力源或いは第２動力源の始動開始からの時間である。このようにすれば、第１動力源或いは第２動力源の効率の変化に応じて動力源が選択される。
【００１７】また、好適には、前記第１動力源の効率および第２動力源の効率は、経済効率またはエネルギ効率である。このようにすれば、第１動力源および第２動力源のうちの経済効率またはエネルギ効率の高い方が選択されるので、車両の経済効率またはエネルギ効率が高められる。
【００１８】また、好適には、前記第１動力源は燃料の燃焼によって作動させられるエンジンであり、前記第２動力源は燃料電池およびその燃料電池から供給される電流によって作動させられる電気モータである。このようにすれば、エンジンと燃料電池からの電流により作動させられる電気モータとのうちで効率の高い方が選択されるので、車両の効率が一層高められる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】図１は、本発明の一実施例の制御装置が適用された車両用動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。図において、第１動力源としてのエンジン１０の出力は、クラッチ１２、トルクコンバータ１４を介して自動変速機１６に入力され、図示しない差動歯車装置および車軸を介して駆動輪へ伝達されるようになっている。上記クラッチ１２とトルクコンバータ１４との間には、電動モータおよび発電機として機能する第２動力源としての第１モータジェネレータＭＧ１が配設されている。上記トルクコンバータ１４は、クラッチ１２に連結されたポンプ翼車２０と、自動変速機１６の入力軸２２に連結されたタービン翼車２４と、それらポンプ翼車２０およびタービン翼車２４の間を直結するためのロックアップクラッチ２６と、一方向クラッチ２８によって一方向の回転が阻止されているステータ翼車３０とを備えている。
【００２１】上記自動変速機１６は、ハイおよびローの２段の切り換えを行う第１変速機３２と、後進変速段および前進４段の切り換えが可能な第２変速機３４とを備えている。第１変速機３２は、サンギヤＳ０、リングギヤＲ０、およびキャリアＫ０に回転可能に支持されてそれらサンギヤＳ０およびリングギヤＲ０に噛み合わされている遊星ギヤＰ０から成るＨＬ遊星歯車装置３６と、サンギヤＳ０とキャリアＫ０との間に設けられたクラッチＣ０および一方向クラッチＦ０と、サンギヤＳ０およびハウジング３８間に設けられたブレーキＢ０とを備えている。
【００２２】第２変速機３４は、サンギヤＳ１、リングギヤＲ１、およびキャリアＫ１に回転可能に支持されてそれらサンギヤＳ１およびリングギヤＲ１に噛み合わされている遊星ギヤＰ１から成る第１遊星歯車装置４０と、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、およびキャリアＫ２に回転可能に支持されてそれらサンギヤＳ２およびリングギヤＲ２に噛み合わされている遊星ギヤＰ２から成る第２遊星歯車装置４２と、サンギヤＳ３、リングギヤＲ３、およびキャリアＫ３に回転可能に支持されてそれらサンギヤＳ３およびリングギヤＲ３に噛み合わされている遊星ギヤＰ３から成る第３遊星歯車装置４４とを備えている。
【００２３】上記サンギヤＳ１とサンギヤＳ２は互いに一体的に連結され、リングギヤＲ１とキャリアＫ２とキャリアＫ３とが一体的に連結され、そのキャリアＫ３は出力軸４６に連結されている。また、リングギヤＲ２がサンギヤＳ３に一体的に連結されている。そして、リングギヤＲ２およびサンギヤＳ３と中間軸４８との間にクラッチＣ１が設けられ、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２と中間軸４８との間にクラッチＣ２が設けられている。また、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２の回転を止めるためのバンド形式のブレーキＢ１がハウジング３８に設けられている。また、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２とハウジング３８との間には、一方向クラッチＦ１およびブレーキＢ２が直列に設けられている。この一方向クラッチＦ１は、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２が入力軸２２と反対の方向へ逆回転しようとする際に係合させられるように構成されている。
【００２４】キャリアＫ１とハウジング３８との間にはブレーキＢ３が設けられており、リングギヤＲ３とハウジング３８との間には、ブレーキＢ４と一方向クラッチＦ２とが並列に設けられている。この一方向クラッチＦ２は、リングギヤＲ３が逆回転しようとする際に係合させられるように構成されている。
【００２５】以上のように構成された自動変速機１６では、例えば図２に示す作動表に従って後進１段および変速比が順次異なる前進５段の変速段のいずれかに切り換えられる。図２において「○」は係合状態を表し、空欄は解放状態を表し、「◎」はエンジンブレーキのときの係合状態を表し、「△」は動力伝達に関与しない係合を表している。この図２から明らかなように、第２変速段（２ｎｄ）から第３変速段（３ｒｄ）へのアップシフトでは、ブレーキＢ３を解放すると同時にブレーキＢ２を係合させるクラッチツークラッチ変速が行われ、ブレーキＢ３の解放過程で係合トルクを持たせる期間とブレーキＢ２の係合過程で係合トルクを持たせる期間とがオーバラップして設けられる。それ以外の変速は、１つのクラッチまたはブレーキの係合或いは解放作動だけで行われるようになっている。上記クラッチおよびブレーキは何れも油圧アクチュエータによって係合させられる油圧式摩擦係合装置である。
【００２６】前記エンジン１０は、後述する過給機５４を備えているとともに、燃料消費を減少させるために、燃料が筒内噴射されることにより軽負荷時においては空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりも高い燃焼である希薄燃焼が行われるリーンバーンエンジンである。このエンジン１０は、３気筒ずつから構成される左右１対のバンクを備え、その１対のバンクは単独で或いは同時に作動させられるようになっている。すなわち、作動気筒数の変更が可能となっている。
【００２７】たとえば図３に示すように、上記エンジン１０の吸気配管５０および排気管５２には、排気タービン式過給機（以下、過給機という）５４が設けられている。この過給機５４は、排気管５２内において排気の流れにより回転駆動されるタービン翼車５６と、エンジン１０への吸入空気を圧縮するために吸気配管５０内に設けられ且つタービン翼車５６に連結されたポンプ翼車５８とを備え、そのポンプ翼車５８がタービン翼車５６によって回転駆動されるようになっている。また排気管５２内には、タービン翼車５６が設けられた部分とは並列に、吸気配管５０内の過給圧Ｐ_aを調節するための排気ウエイストゲート弁５９を有するバイパス管６１が設けられている。
【００２８】上記エンジン１０の吸気配管５０には、スロットルアクチュエータ６０によって操作されるスロットル弁６２とが設けられている。このスロットル弁６２は、基本的には図示しないアクセルペダルの操作量すなわちアクセル開度θ_ACCに対応する開度θ_THとなるように制御されるが、エンジン１０の出力を調節するために変速過渡時などの種々の車両状態に応じた開度となるように制御されるようになっている。
【００２９】また、図３に示すように、前記第１モータジェネレータＭＧ１はエンジン１０と自動変速機１６との間に配置され、クラッチ１２はエンジン１０と第１モータジェネレータＭＧ１との間に配置されている。上記自動変速機１６の各油圧式摩擦係合装置およびロックアップクラッチ２６は、電動油圧ポンプ６４から発生する油圧を元圧とする油圧制御回路６６により制御されるようになっている。また、エンジン１０には第２モータジェネレータＭＧ２が作動的に連結されている。この第２モータジェネレータＭＧ２も第２動力源として機能することができる。そして、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の電源として機能する燃料電池７０および二次電池７２と、それらから第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２へ供給される電流を制御したり或いは充電のために二次電池７２へ供給される電流を制御するための切換スイッチ７４および７６とが設けられている。この切換スイッチ７４および７６は、スイッチ機能を有する装置を示すものであって、たとえばインバータ機能などを有する半導体スイッチング素子などから構成され得るものである。
【００３０】図４は、電子制御装置８０に入力される信号およびその電子制御装置８０から出力される信号を例示している。たとえば、電子制御装置８０には、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度θ_ACCを表すアクセル開度信号、スロットル弁６２の開度θ_THを表すスロットル信号、自動変速機１６の出力軸４６の回転速度Ｎ_OUTに対応する車速信号、エンジン回転速度Ｎ_Eを表す信号、吸気配管５０内の過給圧Ｐ_aを表す信号、空燃比Ａ／Ｆを表す信号、シフトレバーの操作位置Ｓ_Hを表す信号などが図示しないセンサから供給されている。また、電子制御装置８０からは、燃料噴射弁からエンジン１０の気筒内へ噴射される燃料の量を制御するための噴射信号、自動変速機１６のギヤ段を切り換えるために油圧制御回路６６内のシフト弁を駆動するシフトソレノイドを制御する信号、ロックアップクラッチ２６を開閉制御するために油圧制御回路６６内のロックアップコントロールソレノイドを制御する信号などが出力される。
【００３１】上記電子制御装置８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、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行うことにより、自動変速機１６のギヤ段を自動的に切り換える変速制御や、ロックアップクラッチ２６の係合、解放、或いはスリップを実行する制御を実行する。たとえば、上記変速制御では、予め求められた変速線図からアクセル開度θ_AC_C（％）、吸入空気量Ｑ／Ｎ、燃料噴射量、吸気管負圧などの運転者の要求出力量と車速Ｖ（出力側回転速度Ｎ_OUTに対応）とに基づいて変速判断を行い、その変速判断に対応してギヤ段が得られるように油圧制御回路６６内の電磁弁（シフトソレノイド）Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を制御する。また、ロックアップクラッチ制御では、図示しない予め求められた関係から実際の車両走行状態を表す車速Ｖ（出力側回転速度Ｎ_OUTに対応）および運転者の要求出力量を表すアクセル開度θ_AC_Cに基づいて、係合領域、解放領域、スリップ領域のいずれに属するかを判定し、その判定された領域に対応する状態が得られるように油圧制御回路６６内のロックアップコントロールソレノイドを制御してロックアップクラッチ２６を係合、解放、或いはスリップのいずれかの状態とする制御を実行する。
【００３２】図５は、上記電子制御装置８０の制御機能の要部すなわち最適変速線算出制御機能を説明する機能ブロック線図である。
【００３３】図５において、演算開始時期判定手段９０は、車両状態が予め定められた最適切換点演算開始状態となったことに基づいて最適切換点の演算開始時期か否かを判定する。エンジン１０およびモータジェネレータＭＧ１の切換制御精度が低下しない範囲で最適切換点の演算周期が可及的に長くして演算負荷を軽減するために、演算開始時期判定手段９０は、たとえば、エンジン１０の作動累積時間Ｈがたとえば５００時間或いは１０００時間程度に予め設定された判定値ＨＪに到達したこと、車両の累積走行距離Ｄがたとえば１乃至３万ｋｍ程度に予め設定された判定値ＤＪに到達したこと、車両の走行状態の変化があったこと、エンジンの作動開始からの経過時間Ｔa が所定値Ｔa Ｊとなったこと、前記車両のイグニションキーのオン操作からの経過時間Ｔb が所定値Ｔb Ｊとなったこと、車両に搭載されたバッテリが交換されたこと、車両のタイヤが交換されたことのいずれかとなったときに、最適切換点の演算開始時期であると判定する。
【００３４】図６は、車両の動力源に求められる総負荷（出力）（kw) を表す軸（横軸）と動力源の効率ηを表す軸（縦軸）との二次元座標において、エンジン１０の負荷（出力）と効率との関係を示す第１効率曲線Ｃ_Eと、燃料電池７０からの電流により駆動されるときの第１モータジェネレータＭＧ１の負荷（出力）と効率との関係を示す第２効率曲線Ｃ_Mとが表示された効率線図を示している。この効率線図において、第１効率曲線Ｃ_Eと第２効率曲線Ｃ_Mとの交点に対応する負荷が最適切換点（図６のａ，ｂ，ｃ）を示す。この最適切換点よりも低負荷側では第２動力源（電気モータ）として機能する第１モータジェネレータＭＧ１の効率が高いことから車両の動力源としてその第１モータジェネレータＭＧ１が選択されるが、その最適切換点よりも高負荷側では第１動力源として機能するエンジン１０の効率が高いことから車両の動力源としてそのエンジン１０が選択される。すなわち、いずれか効率の高い方の動力源に車両の原動機として切り換えられるようになっている。上記効率は、エネルギ効率であってもよいが、各燃料の価格などを考慮した経済効率などの他の効率であってもよい。上記効率線図において、第１効率曲線Ｃ_Eはエンジン１０の実際の効率変化に応じてたとえば破線、実線、１点鎖線に示すように変化させられ、同様に効率曲線Ｃ_Mも燃料電池７０および第１モータジェネレータＭＧ１の実際の効率変化に応じてたとえば破線、実線、１点鎖線に示すように変化させられるので、それらの交点である最適切換点もたとえば図６のａ，ｂ，ｃに示すように変化させられる。また、上記効率線図の基本値は、たとえば電子制御装置８０内のＲＯＭ或いはＲＡＭに対応する効率記憶手段９１において予め記憶されている。
【００３５】補正手段９２は、エンジン１０の状態に基づいて第１効率曲線Ｃ_Eと第２効率曲線Ｃ_Mとの少なくとも一方を補正して各効率線図の最適切換点を実際の効率に則した値に修正し、切換精度を高める。たとえば、補正手段９２は、エンジン１０についての効率の変化たとえば経時的な変化、エンジン１０の効率の始動直後の変化、およびエンジン１０の効率の冷却水温度による変化などに応じて、上記第１効率曲線Ｃ_Eを補正するものである。エンジン１０の変化たとえば経時的な効率変化に応じて第１効率曲線Ｃ_Eを補正する場合には、たとえば予め記憶された経時的なエンジン効率変化特性から実際のエンジン１０の作動累積時間Ｈに基づいてエンジン１０の効率を算出し、上記第１効率曲線Ｃ_Eを補正する。或いは、図７に示す予め記憶されたエンジン１０の燃料消費量特性からエンジン回転速度Ｎ_Eおよびエンジン出力トルクＴ_Eに基づいて実際の燃料消費量Ｆを求めてエンジン１０の効率を算出し、上記第１効率曲線Ｃ_Eを補正する。図７において、(a) は所定のスロットル開度においてエンジン１０の出力トルクが大きい場合の特性を示し、(b) は所定のスロットル開度においてエンジン１０の出力トルクが上記(a) よりもやや低くなった場合の特性を示し、(c) は、作動累積時間Ｈが大きくなったり、冷却水温が未だ低かったりしてエンジン１０の出力トルクが上記(b) よりも低く劣化した場合の特性を示している。上記エンジン１０の経時変化では、所定のスロットル開度におけるエンジン１０の出力トルクすなわち効率は、エンジン１０の使用開始時点から所定時間までしばらくは上昇し、その後には経過時間が増すにつれて低下するので、燃料消費量は使用開始時点から所定時間までしばらくは低下し、その後には経過時間が増すにつれて上昇低下する。
【００３６】また、上記補正手段９２は、たとえばエンジン１０の始動時変化に応じて第１効率曲線Ｃ_Eを補正する場合には、始動時の燃料噴射量の増量が徐々に基本値へ減少させられて効率が高められることから、始動直後の経過時間に伴って効率が上昇する予め記憶された関係から実際の始動直後の経過時間に基づいて第１効率曲線Ｃ_Eを補正する。始動直後には壁面付着を考慮して燃料噴射量が増量させられるとともに時間経過に伴ってそれが減少させられるからである。また、たとえばエンジン１０の冷却水温度変化に応じて第１効率曲線Ｃ_Eを補正する場合には、冷却水温度上昇に伴って効率が上昇する予め記憶された関係から実際の冷却水温度に基づいて第１効率曲線Ｃ_Eを補正する。エンジン１０の暖気に伴ってその効率が上昇するからである。
【００３７】さらに、上記補正手段９２は、燃料電池７０および第１モータジェネレータＭＧ１についての効率の変化たとえば経時的な変化、燃料電池７０或いは第１モータジェネレータＭＧ１の温度による変化などに応じて効率が低下する予め記憶された関係から実際の燃料電池７０或いはおよび第１モータジェネレータＭＧ１に基づいて、第２効率曲線Ｃ_Mを補正する。特に、燃料電池７０の温度に対する効率の変化が大きい性質があることから、その燃料電池７０について補正することが重要である。
【００３８】最適切換点決定手段９４は、演算開始時期判定手段９０によって最適切換切換点演算開始時期となったと判定される毎に、上記補正手段９２により補正された効率線図から最適切換点を決定する。すなわち、補正後の効率線図において、第１効率曲線Ｃ_Eと第２効率曲線Ｃ_Mとの交点を求め、その交点に対応する負荷（出力）値を最適切換点として決定する。なお、上記最適切換点決定手段９４は、上記のように決定された新たな最適切換点（動力源切換点負荷）を決定して更新（変更）する場合には、煩雑な切換（ハンチング）を避けるために、その更新によって動力源切換が発生しない状態で更新する。図６のａ，ｂ，ｃは、破線に示す第２効率曲線Ｃ_Mが変化せず、エンジン１０の効率を示す第２効率曲線Ｃ_Mが１点鎖線、実線、破線に示すように増加した場合に決定される切換点をそれぞれ示している。
【００３９】そして、動力源切換制御手段９６は、上記最適切換点決定手段９４により決定された最新の最適切換点を用いて、車両の動力源に求められる実際の負荷とその最適切換点とを比較し、実際の負荷がその最適切換点を下まわる場合には燃料電池７０からの電流供給による作動させられる第１モータジェネレータＭＧ１を車両の動力源として選択する指令信号を出力するが、実際の負荷がその最適切換点以上となる場合にはエンジン１０を車両の動力源として選択する指令信号を出力する。上記車両の動力源に求められる実際の負荷は、たとえば運転者から要求される要求トルクであり、たとえば予め記憶された関係から実際のスロットル弁開度θ_THおよび車速Ｖ、ギヤ段などに基づいて算出される。作動エネルギ供給制御手段９８は、上記動力源切換制御手段９６からの指令に従って動力源が切換られるように、エンジン１０への燃料供給を停止し且つ燃料電池７０からの電流を第１モータジェネレータＭＧ１へ供給させたり、或いはエンジン１０への燃料を供給し且つ第１モータジェネレータＭＧ１へ供給される燃料電池７０からの電流を停止させる。
【００４０】効率線図計算済判定手段１００は、演算開始時期判定手段９０によって最適切換点演算開始時期となったと判定される毎に、前記最適切換点を決定するための第１効率曲線Ｃ_Eおよび第２効率曲線Ｃ_Mの一部または全部が現在の車両状態下において計算済みであるか否かを判定する。前記最適切換点決定手段９４は、その効率線図計算済判定手段１００により第１効率曲線Ｃ_Eおよび第２効率曲線Ｃ_Mの一部または全部が計算済みであると判定された場合には、その計算済みである第１効率曲線Ｃ_Eおよび第２効率曲線Ｃ_Mの一部または全部である既存の効率曲線をそのまま最新のものとして決定し、最適切換点の決定のために用いるようにする。
【００４１】図８は、電子制御装置８０による制御作動の要部すなわち最適変速線演算ルーチンを説明するフローチャートであり、数ｍsec 乃至数十ｍsec 程度の極めて短い周期で繰り返し実行される。なお、上記変速制御手段９６は、よく知られたものであるので、その作動を説明するフローチャートは省略されている。
【００４２】図８において、前記演算開始時期判定手段９０および補正手段９２に対応するステップ（以下、ステップを省略する）ＳＢ１では、第１動力源であるエンジン１０の作動時間補正が成立したか否か、すなわちエンジン１０の作動累積時間Ｄが判定値ＤＪに到達し、そのときのエンジン１０の出力特性の経時変化に応じた第１効率曲線Ｃ_Eの補正が完了したか否かが判断される。このＳＢ１の判断が肯定される場合は、前記最適切換点決定手段９４に対応するＳＢ２において、上記補正後の第１効率曲線Ｃ_Eと第２効率曲線Ｃ_Mとの交点に基づいて最適切換点が決定され、要求出力毎に最適切換点を記憶させるための最適切換点マップに記憶される。そして、ＳＢ３において、その最適切換点マップから実際の要求出力に対応する最適切換点が読み出されて使用される。
【００４３】前記ＳＢ１の判断が否定される場合は、前記演算開始時期判定手段９０および補正手段９２に対応するＳＢ４においてエンジン始動補正成立か否かが判断される。すなわち、エンジン１０の始動時には燃料の壁面付着を考慮して燃料噴射量が増量されるとともにその増量分が時間経過とともに逐次減少させられることから、その燃料噴射量増量分に起因するエンジン１０の出力特性の変化に応じた第１効率曲線Ｃ_Eの補正が完了したか否かが判断される。このＳＢ４の判断が否定される場合は同様に前記演算開始時期判定手段９０および補正手段９２に対応するＳＢ５において、動力源温度補正成立か否かが判断される。すなわち、エンジン１０の冷却水温の低下に起因するエンジン１０の出力特性の変化に応じた第１効率曲線Ｃ_Eの補正、および燃料電池７０とそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１との温度上昇による出力低下に応じた第２効率曲線Ｃ_Mの補正が完了したか否かが判断される。上記ＳＢ４またはＳＢ５の判断が肯定される場合は、前記効率線図計算済判定手段１００に対応するＳＢ６において、最適切換点を決定するための第１効率曲線Ｃ_Eおよび第２効率曲線Ｃ_Mの一部または全部が既に計算済みのものと同じであるか否かが判断される。このＳＢ６の判断が否定される場合は、前記最適切換点決定手段９４に対応するＳＢ２以下において最適切換点が新たに決定され、最適切換点マップに記憶される。しかし、このＳＢ６の判断が肯定される場合は、前記最適切換点決定手段９４に対応するＳＢ７以下において、その計算済みである第１効率曲線Ｃ_Eおよび第２効率曲線Ｃ_Mの一部または全部である部分がそのまま最新のものとして決定され、最新の最適切換点の決定のために用いられる。前記ＳＢ４およびＳＢ５の判断がいずれも否定される場合は、エンジン１０、燃料電池７０、それからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１の安定状態にあるので、ＳＢ８において、現在の第１効率曲線Ｃ_Eおよび第２効率曲線Ｃ_Mすなわちそれらの交点である最適切換点が動力源の切換制御にそのまま継続的に用いられる。
【００４４】上述のように、本実施例によれば、動力源切換手段９６（ＳＢ３）は、エンジン（第１動力源）１０の効率、および燃料電池７０とそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１（第２動力源）の効率の少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいてそれらエンジン１０と燃料電池７０および第１モータジェネレータＭＧ１とを切換ることにより車両の走行に用いる動力源を選択するので、エンジン１０と燃料電池７０および第１モータジェネレータＭＧ１とのうちの効率の高い領域でそれぞれ選択的に作動させられることができ、車両の燃費などに関して走行性能が高められる。
【００４５】また、本実施例においては、車両状態が予め定められた最適切換点演算開始状態となったことに基づいて最適切換点の演算開始時期か否かを判定する演算開始時期判定手段９０と、その演算開始時期判定手段９０によって最適切換点演算開始時期となったと判定される毎に、エンジン（第１動力源）１０の効率と燃料電池７０およびそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１（第２動力源）の効率との少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいて最適切換点を決定する最適切換点決定手段９４とを含み、前記動力源切換手段９６は、その最適切換点決定手段９４により決定された最適切換点を用いてエンジン（第１動力源）１０と燃料電池７０およびそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１との一方を選択することから、最適切換点がリアルタイムで逐次算出する場合に比較して、高速あるいは高価なコンピュータを用いなくてもよく、それほど高性能ではない安価なコンピュータを電子制御装置（演算制御装置）８０として用いることができる。
【００４６】また、本実施例によれば、演算開始時期判定手段９０は、エンジン１０の作動累積時間Ｈが予め設定された判定値ＨＪに到達したこと、車両の走行距離Ｄが予め設定された判定値ＤＪに到達したこと、車両の走行状態の変化があったこと、エンジン１０の作動開始からの時間が所定値となったこと、車両のイグニションキーのオン操作からの経過時間が所定値となったこと、車両に搭載されたバッテリが交換されたこと、車両のタイヤが交換されたことのいずれかとなったときに、最適切換点の演算開始時期であると判定するものであることから、エンジン１０の作動累積時間Ｈがが予め設定された判定値ＨＪに到達したこと、車両の走行距離Ｄが予め設定された判定値ＤＪに到達したこと、車両の走行状態の変化があったこと、エンジン１０の作動開始からの時間が所定値となったこと、車両のイグニションキーのオン操作からの経過時間が所定値となったこと、車両に搭載されたバッテリが交換されたこと、車両のタイヤが交換されたことのいずれかとなる毎に、最適切換点決定手段９４によりエンジン（第１動力源）１０の効率と燃料電池７０およびそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１（第２動力源）の効率との少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいて最適切換点が算出されるので、リアルタイムで逐次算出する場合に比較して、高速且つ高価なコンピュータを用いなくてもよく、比較的低速で安価なコンピュータを電子制御装置（演算制御装置）８０として用いることができる。
【００４７】また、本実施例によれば、エンジン（第１動力源）１０の出力に対する効率の変化を示す第１効率曲線Ｃ_Eと燃料電池７０およびそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１（第２動力源）の出力に対する効率の変化を示す第２効率曲線Ｃ_Mとを含む効率線図が計算済みであるか否かを判定する効率線図計算済判定手段１００を含み、前記最適切換点決定手段９４（ＳＢ３）は、その効率線図計算済判定手段１０２により効率線図が計算済みであると判定された場合には、計算済みである既存の効率曲線を最新のものとして決定するものであるので、同様な演算が省略されて最適切換点の演算時間が一層短縮される。
【００４８】また、本実施例によれば、エンジン（第１動力源）１０の出力に対する効率の変化を示す第１効率曲線Ｃ_Eと燃料電池７０およびそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１（第２動力源）の出力に対する効率の変化を示す第２効率曲線Ｃ_Mとを含む効率線図を、それらの効率の少なくとも一方の変化たとえば経時的変化に基づいて補正する補正手段９２を含み、最適切換点決定手段９４は、その補正手段９２により補正された効率線図の第１効率曲線Ｃ_Eと第２効率曲線Ｃ_Mとの交点を最適切換点として決定するものであるので、効率線図から決定される切換点が正確に得られる。
【００４９】また、本実施例では、上記補正手段９２は、予め記憶された関係から経過時間および／または温度に基づいてエンジン（第１動力源）１０の出力に対する効率と、燃料電池７０およびそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１（第２動力源）の効率とを補正するものである。上記エンジン１０の場合には、上記経過時間としてエンジン１０の作動累積時間Ｈ、或いはエンジン１０の作動開始直後における作動開始点からの時間が用いられる。上記温度としてエンジン１０の冷却水温度が用いられる。また、燃料電池７０およびそれからの電流が供給される第１モータジェネレータＭＧ１の場合には、上記温度として、燃料電池７０の温度或いは第１モータジェネレータＭＧ１の温度が用いられる。このようにすれば、エンジン１０と燃料電池７０およびそれから供給される電流によって作動させられる第１モータジェネレータＭＧ１とが、それらの効率の高い領域で正確に作動させられる。
【００５０】次に本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において、前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】前述の実施例の最適切換点決定手段９４は、演算開始時期判定手段９０によって最適切換点演算開始時期となったと判定される毎に、上記補正手段９２により補正された効率線図から最適切換点を算出するものであったが、たとえば図９に示すように、第１動力源として機能するエンジン１０の出力に対する効率またはそれに関連するパラメータを表す第１効率関連情報と、第２動力源として機能する燃料電池７０およびモータジェネレータＭＧ１の出力に対する効率またはそれに関連するパラメータを表す第２効率関連情報と、最適切換点との関係を示す最適切換点マップを、その第１効率関連情報（エンジン１０の作動累積時間Ｈ、エンジン１０の作動開始直後における作動開始点からの時間、および／またはエンジン１０の冷却水温度）と第２効率関連情報（燃料電池７０および／またはモータジェネレータＭＧ１の温度）との組合わせ毎に複数種類記憶する最適切換点マップ記憶手段１０２と、その最適切換点マップ記憶手段１０２により記憶された複数種類の最適切換点マップからそのときに実際に用いる第１効率関連情報および第２効率関連情報に対応する最適切換点マップを選択する最適切換点マップ選択手段１０４と、その最適切換点マップ選択手段１０４により選択された最適切換点マップから実際に用いる第１効率関連情報および第２効率関連情報に基づいて最適切換点を決定する最適切換点決定手段１０６とを設け、動力源切換手段９６によりその最適切換点決定手段１０６により決定された最新の最適切換点と実際の車両の要求出力との対比に基づいて動力源の切換を実行するようにしてもよい。図１０は、上記最適切換点マップの一例を示している。
【００５２】本実施例によれば、最適切換点マップ記憶手段１０２により記憶された複数種類の最適切換点マップから実際の第１効率関連情報および第２効率関連情報に対応する最適切換点マップが選択され、その最適切換点マップから最適切換点が決定され、その決定された最新の最適切換点を用いて動力源の切換が実行されることから、実際の効率の変化状態に対応する最適切換点を得るための演算時間が短くてすむので、制御サイクル毎に効率線図から最適切換点が逐次演算される場合に比較して、それほど高性能ではない安価な演算制御装置を用いることができる。また、エンジン１０の出力の経時的変化、エンジン１０の出力の始動経過時間による変化、或いはエンジン１０の出力の冷却水温度による変化などのエンジン状態に応じた最適切換点が得られ、それに基づく動力源の切換制御によって良好な燃費が得られる。
【００５３】また、本実施例においても、上記最適切換点決定手段１０６は、新たな最適切換点を決定して更新（変更）する場合には、その更新によって動力源の切換が発生しない状態（期間）において更新するので、頻繁な切換が好適に回避される。
【００５４】図１１は、上記図９の機能ブロック線図に用いられる最適切換点マップの他の例を示している。この場合の最適切換点は、スロットル開度θ_THを表す軸と車速Ｖを表す軸との二次元座標において、モータ（第１モータジェネレータＭＧ１）作動領域（ＭＧ１）とエンジン作動領域との境界線Ｋが設けられており、上記スロットル開度θ_THおよび車速Ｖにより表される車両状態がその境界線Ｋを横切るときにエンジン（第１動力源）と燃料電池７０からの電流供給により作動する第１モータジェネレータＭＧ１（第２動力源）とが相互に切換えられる。上記境界線Ｋは最適切換線に対応するものであり、最適切換点の連なりから構成される。この最適切換点マップは、たとえば図１１の(a) 、(b) 、(c) などに示すように、第１効率関連情報（エンジン１０の作動累積時間Ｈ、エンジン１０の作動開始直後における作動開始点からの時間、および／またはエンジン１０の冷却水温度）と第２効率関連情報（燃料電池７０および／またはモータジェネレータＭＧ１の温度）との組合わせ毎に複数種類予め記憶され、実際に用いる第１効率関連情報および第２効率関連情報に対応する最適切換点マップが選択され、選択された最適切換点マップの最適切換線から実際の車速Ｖおよびスロットル弁開度θ_THに基づいて切換判断が行われる。
【００５５】本実施例においても、実際の効率の変化状態に対応する最適切換点を得るための演算時間が短くてすむので、制御サイクル毎に効率線図から最適切換点が逐次演算される場合に比較して、それほど高性能ではない安価な演算制御装置を用いることができる。また、エンジン１０の出力の経時的変化、エンジン１０の出力の始動経過時間による変化、或いはエンジン１０の出力の冷却水温度による変化などのエンジン状態に応じた最適切換点が得られ、それに基づく動力源の切換制御によって良好な燃費が得られる。
【００５６】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００５７】たとえば、前述の実施例では、複数組の遊星歯車装置４０、４２、４４から成る自動変速機１６が用いられていたが、油圧アクチュエータにより駆動されるシフトフォークによってギヤ段が変更される平行２軸式常時噛み合い型変速機や、有効径が可変の一対の可変プーリに伝動ベルトが巻き掛けられたベルト式無段変速機であってもよい。
【００５８】また、前述の図８におけるＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３は、演算開始時期判定手段９０および補正手段９２を兼ねていたが、それら演算開始時期判定手段９０および補正手段９２に対応するステップが独立に設けられていてもよい。
【００５９】また、前述の実施例では、第１効率曲線Ｃ_Eおよび第２効率曲線Ｃ_Mに基づいて、或いはエンジン１０の効率変化（第１効率関連情報の変化）と燃料電池７０およびそれにより駆動される第１モータジェネレータＭＧ１の効率変化（第２効率関連情報の変化）とに基づいて最適切換点が決定されていたが、第１効率曲線Ｃ_Eまたは第２効率曲線Ｃ_Mに基づいて、或いはエンジン１０の効率変化（第１効率関連情報の変化）と燃料電池７０およびそれにより駆動される第１モータジェネレータＭＧ１の効率変化（第２効率関連情報の変化）との一方に基づいて最適切換点が決定されるようにしてもよい。このようにすれば、特に変化が大きい側効率変化値に基づいて最適切換点が決定されることにより、一応の効果が得られる。
【００６０】また、前述の実施例では、第２効率関連情報の変化として、燃料電池７０およびそれにより駆動される第１モータジェネレータＭＧ１の効率変化値が用いられていたが、たとえば燃料電池７０および第１モータジェネレータＭＧ１の一方の効率変化が用いられてもよい。
【００６１】その他、一々例示はしないが、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【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地
【出願日】	平成１３年９月２１日（２００１．９．２１）
【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２００３－１０２１０７（Ｐ２００３－１０２１０７Ａ）
【公開日】	平成１５年４月４日（２００３．４．４）
【出願番号】	特願２００１－２８９９１５（Ｐ２００１－２８９９１５）