JPH10336804A - 車両のハイブリッドパワートレーンシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好なエンジンブレーキ効果を得ながら、回
生発電を行なう。 【解決手段】 車両の駆動輪７にエンジン１と動力の合
流ができるように第２モータ８が設けられる。エンジン
１の回転数Ｎｅに対応してポンプロスを制動力に換算し
た基本回生量テーブルが設けられる。また、ブレーキが
踏まれたときに、ドライバの要求する減速感を出すよう
に基本回生量を修正する回生量補正テーブルも設置され
る。車両減速中に、エンジン１への燃料カットを行なう
とともに、エンジン回転数に基づき基本回生量テーブル
から基本回生量を読み出す。ブレーキが踏まれていない
場合、その基本回生量を発生し、ブレーキが踏まれた場
合、車速に基づいて回生量補正テーブルから補正係数を
読み出し、その補正係数を基本回生量にかけ、補正した
回生量を発生するように第２モータを回生制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のハイブリッドパ
ワートレーンシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃エンジン駆動の車両における典型的
なパワートレーンは、例えば図２４に示すような構成を
有している。すなわち、エンジン１のクランクシャフト
１ａにトルクコンバータ３と変速機構部５からなる自動
変速機３０が接続され、続いて減速・差動装置部６を経
て駆動輪７にエンジン１の出力トルクが伝達されるよう
になっている。また、自動変速機のトルクコンバータ３
にはロックアップクラッチ４が付設されている。さら
に、エンジンのクランクシャフト１ａには、エアコンコ
ンプレッサ、オルタネータ、パワーステアリング用ポン
プ、エンジン冷却ウォーターポンプ等の補機２が連結さ
れている。

【０００３】このようなパワートレーンを備える車両で
は、その運行中、例えば交差点などでの停車時には、エ
ンジン１は補機２の駆動を継続するとともに、走行レン
ジでは次の発進に備えてクリープ力を発生させている。
そのため、走行していないにもかかわらず、所定量の燃
料を消費している。

【０００４】そこで、運行中の燃料消費を節減するため
に、高車速やロックアップしている場合に減速の際補機
の駆動は行ないながらも、エンジン１への燃料停止を行
なうことが考えられる。すなわち、高車速における減速
時にはトルクコンバータ部のロックアップクラッチ４を
締結してトルクコンバータ３における滑りをなくすると
ともに、エンジン１への燃料噴射を停止する。これによ
り、いわゆるエンジンブレーキがかかり、平坦路であれ
ば徐々に車速が下がってくる。

【０００５】車速の低下にしたがって変速機構部５で変
速が行われるが、変速比が大きくなる限界が存在し、当
然車速が下がってくるとエンジン回転速度を高く保てな
くなる。その結果、ロックアップしたままでは、車速の
低下とともにエンジン１がアイドル回転速度以下となり
エンジンストール（エンスト）を起こす車速領域が生じ
る。また、変速比が大きくなり過ぎて強いエンジンブレ
ーキにより運転性の悪化を生じる場合もある。 そこ
で、このようなエンストや運転性の悪化が生じる領域に
入ると、ロックアップを解除することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような燃料消費の節減法では次のような問題がある。ま
ず、減速時にロックアップしない場合はもちろんのこ
と、上記のようにロックアップしていてもとくに低車速
に至ればロックアップを解除せざるを得ず、この場合、
エンジン回転は急速に自らのフリクションにより低下し
てエンストとなる。この結果、エアコンコンプレッサ、
オルタネータ、パワーステアリング用ポンプ、エンジン
冷却ウォーターポンプ等の補機機能が失われ、また自動
変速機のオイルポンプが停止して内部のフォワードクラ
ッチなどが非締結となり、動力伝達が不能となる。そし
て、クリープ力の発生もなくなる。

【０００７】エンジン１により駆動されるオイルポンプ
は、エンジンの始動により油圧を作ることとなるが、初
期状態として自動変速機の内部クラッチが非締結の状態
ではそのクラッチが締結するまでの時間遅れがあり、こ
の間エンジン１の動力が伝達されないから、結局始動の
遅れ時間にクラッチの締結遅れ時間を加えたものが遅れ
時間となる。また仮に、自動変速機作動に必要な油圧が
何らかの手段で確保されて、動力伝達が可能としても、
エンストしながらの減速状態でアクセルペダルを踏んで
再加速する場合には、エンジン１を始動してから加速を
開始しなければならないので、始動に要する時間分だけ
は依然としてトルク立ち上がりが遅くなり、運転性が悪
化するおそれがある。

【０００８】このように、減速時に最終的にロックアッ
プを解除するとエンジン回転は急速に低下してエンスト
に至るので、これを避けるためには車両がまだ停止に至
ってもいないうちに燃料噴射を再開してエンストを防止
しなければならず、燃料消費節減の目的が十分に達せら
れないことになる。

【０００９】一方、燃料の節約を目的として内燃エンジ
ンにモータを付設し、エンジンとモータを運転状態に応
じて使い分けるようにしたハイブリッドシステムが種々
提案されている。そして、減速時の運動エネルギーを回
生させてバッテリに蓄えることができるので、例えば減
速中にエンジンブレーキ力に相当する運動エネルギーを
回生させ、エネルギーの再利用を図りながら、エンジン
ブレーキ効果を得る。

【００１０】このような従来のハイブリッドシステム
は、モータ駆動で走行する間はエンジンのみの燃料消費
は抑えられるが、モータが相当距離走行の動力源として
エンジンと略等価に位置づけられているため、きわめて
大型で大重量のモータおよびバッテリを搭載しなければ
ならず、全体のエネルギー消費効率はエンジン主体で走
行するシステムには及ばない。したがって本発明は、上
記の問題点に鑑み、燃料消費の格段の節減を実現しなが
らしかも従来よりも向上した良好な運転性が得られるよ
うにした車両のハイブリッドパワートレーンシステムを
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、エ
ンジンがそのクランクシャフト出力を変速機、減速部、
車軸を経て駆動輪に伝達されて車両走行の動力源とさ
れ、前記駆動輪に連結するモータが付設されるととも
に、モータ制御手段を備えて、車両減速の間前記エンジ
ンへの燃料供給を停止するとともに、車両から前記エン
ジンに運動伝達が可能とされ、前記モータ制御手段は、
前記エンジン回転数に応じて所定の制動力を発生するよ
うに前記モータを回生制御するものとした。

【００１２】そして、前記モータ制御手段が前記エンジ
ンの回転数に応じてエンジンのポンプロス分に相当する
制動力を発生するように前記モータを回生制御すること
ができる。また、前記モータ制御手段がブレーキスイッ
チ状態をチェックし、ブレーキ操作がなされた場合、車
速に基づいた回生制御に移行し、所定の減速感が達成で
きるように前記モータを回生制御することもできる。な
お、前記回生制御は所定の車速内に行なわれるものとす
ることができる。

【００１３】

【作用】車両減速時にエンジンへの燃料供給が停止され
ることにより、燃料消費が節減されるとともに、減速時
の運動がモータに伝わる。モータ制御手段がエンジンの
回転数に基づいてモータを回生制御して制動力を発生す
るので、例えばエンジンのポンプロス分のエネルギーを
回生させ、エンジンブレーキ効果を正確に再現すること
ができる。これにより良好なエンジンブレーキ効果を得
ながら、運動エネルギーを蓄え加速などのときに再利用
することができる。また、モータ制御手段がブレーキス
イッチ状態をチェックし、ブレーキ操作がなされた場
合、車速に基づいた回生制御に移行する場合、一層ドラ
イバの要求に合致した制動力を得ることができ、所定の
減速感が達成できる。なお、車速に基づく制御を所定の
車速領域で行なうものとすることにより、例えば車速が
０の近辺でモータを駆動制御にし車両にクリープ力を与
えるようにすることもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例によ
り説明する。図１は、実施例におけるパワートレーンを
示すスケルトン図である。エンジン１には、一方におい
てトルクコンバータ３、ロックアップクラッチ４および
変速機構部５からなる自動変速機３０、減速・差動装置
部６、ドライブシャフト７ａ、７ｂそして駆動輪７が順
次接続され、他方では、エアコンコンプレッサ、オルタ
ネータ、パワーステアリング用ポンプ、エンジン冷却ウ
ォーターポンプ等の補機２に接続している。エンジン１
は図示しない燃料噴射弁により燃料供給を受けるさら
に、補機２に連結されるとともにエンジン１に連結可能
の第１モータ９が設けられるとともに、減速・差動装置
部６には自動変速機３０と並列に第２モータ８が接続さ
れている。

【００１５】すなわち、より詳細には、エンジン１の出
力はそのクランクシャフト１ａに接続されたトルクコン
バータ３またはそれと並列接続のロックアップクラッチ
４を経て変速機構部５に伝達され、さらに減速・差動装
置部６からドライブシャフト７ａ、７ｂを経て駆動輪７
に伝達される。第２モータ８は減速・差動装置部６のト
ランスアクスル第３軸に接続され、エンジン１の出力と
第２モータ８の出力が第３軸６ａで合流して、駆動輪７
に動力を伝える。

【００１６】一方、エンジン１は、そのクランクシャフ
ト１ａに取り付けられたクランクプーリ１ｂとベルト９
ａを経て、電磁式のクラッチ１０を介して第１モータ９
につながっており、さらに第１モータ９と補機２がベル
ト２ａにより連結している。クラッチ１０が締結される
と、エンジン１と第１モータ９は回転速度比一定で連動
して回転する。

【００１７】エアコンコンプレッサ、オルタネータ、パ
ワーステアリング用ポンプ、エンジン冷却ウォーターポ
ンプ等の補機２や、第２モータ８および第１モータ９
は、エンジン１のブロックに支持されている。また、自
動変速機３０には、油圧コントロールユニット１２が付
設されている。油圧コントロールユニット１２には、図
２に示すように、エンジン１により駆動される自動変速
機用オイルポンプ２０とモータ２５により駆動されるオ
イルポンプ２１とが接続され、自動変速機作動用のライ
ン圧を生成する。オイルポンプ２０と２１の油圧はそれ
ぞれ逆止弁２２、２２を介して油圧コントロールユニッ
ト１２に接続され、いずれか高い方の油圧が油圧コント
ロールユニットへ出力される。これにより、エンジン１
の停止状態でも自動変速機３０の例えば前進時締結する
フオワードクラッチなど内部クラッチ５ａの締結がで
き、動力伝達が可能となっている。

【００１８】図３は上記パワートレーンにおける制御装
置の構成を示す。制御装置は、エンジンコントロールユ
ニット１３、自動変速機コントロールユニット１４およ
びハイブリツドシステムコントロールユニット１５を含
み、低電圧バッテリ２９からの電源供給で作動する。エ
ンジンコントロールユニット１３は、アクセル開度およ
びアイドルスイッチ状態を含む各種センサからの情報に
基づいて、スロットル開度、点火時期、燃料噴射弁、吸
排気バルブ等を制御することによりエンジン１を制御す
る。

【００１９】自動変速機コントロールユニット１４は、
シフトレバー選択位置、エンジン回転数、車速を含む各
種センサからの情報に基づいて、ロックアップクラッチ
４やその他変速比制御アクチュエータ等を制御すること
により自動変速機３０を制御する。ハイブリツドシステ
ムコントロールユニット１５は、アイドルスイッチ状
態、エンジン回転数、車速、ブレーキスイッチ状態を含
む各種センサからの情報に基づいて、クラッチ１０、あ
るいはモータ駆動の自動変速機用オイルポンプ２１を制
御するとともに、インバータ２６、インバータ２７を介
して第２モータ８、第１モータ９を制御する。第２モー
タ８、第１モータ９がインバータを介して高電圧バッテ
リ２８と接続され、駆動制御時には、高電圧バッテリ２
８から電力をとり、回生制御時には、高電圧バッテリ２
８を充電できるようになっている。また、各種センサか
らの情報の他、協調制御のための情報を共有するため、
各コントロールユニット間が通信線により接続されてい
る。

【００２０】つぎに、上記制御装置による車両運行中の
制御状態の変遷について説明する。まず、図４は高速で
定速走行している状態から減速する場合の各センサ信号
ならびにトルクの変化を示すタイムチャートである。高
速走行時には、燃料噴射が行われてエンジン１が駆動中
の燃料噴射モードであるが、トルクコンバータ３におけ
る滑りを防止し燃料消費を低減するため、ロックアップ
クラッチ４が締結状態とされている。また第１モータ９
は出力状態ではないが、クラッチ１０は締結され、エン
ジン１の出力により回転されて、補機２が回転している
状態にある。これが、図のＡ区間に該当する。

【００２１】つぎに運転者が時刻ｔ１でアクセルペダル
から足を離し、アイドルスイッチ４１がＯＮになると、
エンジンコントロールユニット１３は、減速状態に入っ
たと判断し、エンジン１への燃料噴射を停止する。これ
により、駆動輪７からエンジン１が逆駆動され、車軸ト
ルクは被動側となって、ロックアップ（Ｌ／Ｕ）車軸ト
ルクで表わされるエンジンブレーキ効果が生じ、Ｂ区間
のロックアップ（Ｌ／Ｕ）減速モードに移る。

【００２２】続いてさらに、運転者が時刻ｔ２でブレー
キペダルを踏み、ブレーキスイッチ４５がオンすると、
ハイブリツドシステムコントロールユニット１５では必
要な減速度を得るため図５のようなマップから車速に対
応する目標車軸トルクを求め、この目標車軸トルクに対
してロックアップ車軸トルクで足りない分を第２モータ
８による回生車軸トルクで補う。

【００２３】すなわち、図６のエンジンフリクションマ
ップからエンジンフリクショントルクを求め、選択され
ているギア比を考慮して車軸トルクに換算されたエンジ
ンフリクション車軸トルクを計算する。また、図７の変
速機フリクションマップからエンジン回転数とギア比と
を考慮して車軸に換算された変速機フリクション車軸ト
ルクを計算する。これらエンジンフリクション車軸トル
クと変速機フリクション車軸トルクがロックアップ車軸
トルクとなり、目標車軸トルクからロックアップ車軸ト
ルクを減算して回生車軸トルクが求められる。

【００２４】この間、エンジン１は回転を続け、補機２
はエンジン出力によって回転されるので補機機能は存続
している。また、自動変速機のオイルポンプ２０もエン
ジン出力で駆動されているから、自動変速機３０の内部
クラッチ５ａも締結可能で動力伝達機能は存続してい
る。したがって、この減速中はエンジン１が回転してい
るため、再加速する場合には再始動のためのクランキン
グに要する時間が不要で直ちに燃料噴射を実行でき、駆
動力立ち上り遅れの心配がない。

【００２５】次に、上記の減速状態が続いて車速が下が
ってくると、ロックアップしたままでは、車速の低下と
ともにエンジン回転数Ｎｅがアイドル回転速度以下とな
りエンジンストールを起こしたり、自動変速機３０での
変速段切換によって変速比が大きくなり、エンジンブレ
ーキが強く運転性の悪化を生じる。そこで、所定のエン
ジン回転数まで低下すると、自動変速機コントロールユ
ニット１４はロックアップ信号を非締結側にしてロック
アップクラッチ４の締結を解除し、滑りを許容できるト
ルクコンバータ伝達に切り換える。

【００２６】しかし、ロックアップクラッチ４の締結を
解除しても、エンジン１の燃料噴射を停止したままで
は、エンジン１は自らのフリクションにより急速にその
回転数が低下する。そのため、本実施例では、ハイブリ
ツドシステムコントロールユニット１５がクラッチ１０
を締結状態のまま、第１モータ９によりエンジン１をモ
ータリングして例えばアイドリング回転数に維持してエ
ンストしないようにする。このロックアップクラッチ４
の締結解除後のＣ区間はモータリング減速モードとな
る。

【００２７】エンジン１のモータリングに必要な動力
は、トルクコンバータ３を介して駆動輪７側から駆動さ
れるトルクで不足する分のみを分担すればよいから、第
１モータ９の負担は小さい。モータリング減速モードで
は、Ｂ区間におけるロックアップ車軸トルクよりは低い
トルコン車軸トルクに切り替わるので、目標車軸トルク
を得るために第２モータ８の回生車軸トルクを増大させ
る。この間車速はＢ区間におけると同様に低下してい
く。

【００２８】回生車軸トルクの決定は、Ｂ区間における
と同様であるが、ロックアップが解除されている点で相
違点がある。ここでは、トルコン伝達車軸トルクを求め
る。エンジン回転数Ｎｅと車速Ｖと選択されているギア
比からトルクコンバータ３前後の回転速度比がわかる。
そして、図８のようなトルクコンバータの入力容量係数
マップから入力容量係数τを求め、次式によりトルクコ
ンバータが伝達するトルクＴ’が計算できる。 Ｔ’＝τ＊Ｎｅ＊Ｎｅ そして、ギア比を考慮して車軸トルクに換算されたトル
コン伝達車軸トルクを計算する。

【００２９】目標車軸トルクは、トルコン伝達車軸トル
クと変速機フリクション車軸トルクと回生車軸トルクの
合計で与えられるとして、減算によって回生車軸トルク
を求め、この回生車軸トルクを実現するように第２モー
タ８を制御する。このように、まず、エンジン１をアイ
ドリング回転数など目標回転とするように第１モータ９
を定速度制御し、その結果から、回生車軸トルクを実現
するよう第２モータ８を制御することにより、全体とし
てエンジン回転と回生車軸トルクを目標値とすることが
できる。なお、エンジン１を目標回転にすることで、車
両が停止したときには第１モータ９により車両クリープ
トルクが発生する。

【００３０】図９は減速状態から車両停止に至ったとき
の各回転速度ならびにトルクの変化を示す。車両停止ま
では上述のように第１モータ９により車両クリープトル
クが発生しているが、車両停止後はトルクコンバータ３
側からの逆駆動力がなくなるために、第１モータ９だけ
でエンジンフリクションに打ち勝ってエンジン１を駆動
するには、第１モータの動力損失が大きい。そこで、減
速状態から車両停止に至ると、Ｄ区間の移行モードに入
り、第１モータ９のクラッチ１０の伝達容量を落とし
て、エンジンのフリクションによってエンジン回転数を
落として行く。ただし、この間補機２の機能を維持する
ため第１モータ９の回転は一定に保持する。そしてかわ
りに、第２モータ８を回生から駆動に切り換え、第２モ
ータによってクリープ力を発生させる。

【００３１】エンジン回転数が低下するに従ってトルク
コンバータ３の駆動トルクは低下する。トルコン伝達車
軸トルクは前述のとおりτ＊Ｎｅ＊Ｎｅ＊ｔで計算でき
る。目標車軸トルクからトルコン伝達車軸トルクと変速
機フリクション車軸トルクを引くと目標の第２モータ８
による駆動車軸トルクが求められる。このようにして、
最終的には、エンジン回転が０となった時点でクラッチ
１０が非締結状態とされ、Ｅ区間のアイドルストップモ
ードに移る。ここでは、第１モータ９は補機２の駆動の
みを行ない、第２モータ８によりクリープ力が維持され
る。なお、エンジン１が停止したときには、エンジンコ
ントロールユニット１３は、次回始動時にどのシリンダ
が点火時期となるか、あるいは燃料噴射シリンダとなる
かを特定できるようにエンジンすなわちシリンダの停止
位置を記憶する。

【００３２】図１０は車両停止状態から発進する場合の
各回転速度ならびにトルクの変化を示す。アクセルペダ
ルが踏まれて発進加速する場合には、第１モータ９をス
タータモータとして用いる。その際、エンジン１を始動
してから加速を始めるのでは、始動のクランキングに要
する分の時間がかかりトルク立ち上がりが遅くなるの
で、併せて第２モータ８による発進トルクを発生させて
エンジン始動遅れを補う。

【００３３】すなわち、Ｅ区間のアイドルストップモー
ド状態でアクセルペダルが踏まれ、所定値以上のアクセ
ル開度となると、クラッチ１０を締結して、Ｆ区間の発
進モードに移る。第１モータ９の回転数は目標回転を維
持するよう制御するが、クラッチ１０を締結して回転数
が下がる場合には、結果として最大トルクを出力するこ
とになる。 クラッチ締結により第１モータ９とエンジ
ンのクランクシャフト１ａが連結され、クランキングが
開始される。なお、アクセル開度に対応して、エンジン
１には燃料噴射弁から燃料が供給される。この際、エン
ジン停止時に記憶されていたシリンダの停止位置に基づ
いて、適切なシリンダからシーケンシャル制御により点
火順序にしたがって燃料噴射が行われる。

【００３４】クランキングによりエンジン１の回転が上
昇し、エンジンが完爆してトルク発生を開始すると、第
１モータ９の駆動を停止して空転するようにし、エンジ
ン出力により補機２を駆動するようにする。エンジン１
が完爆したことは、例えばエンジンの回転数変化が急と
なったこと、あるいは第１モータ９の駆動トルクが正か
ら負に反転することなどから、ハイブリツドシステムコ
ントロールユニット１５において検知することができ
る。

【００３５】一方この間、図１１に示すようなマップか
らアクセル開度に応じた目標車軸トルクを求め、第２モ
ータ８による発進駆動力を発生させて、その目標車軸ト
ルクを実現する。第２モータ８による駆動車軸トルク
は、目標車軸トルクからトルコン伝達車軸トルクと変速
機フリクション車軸トルクを減算して求められる。この
ようにして、エンジン１の始動完了まで、第２モータ８
による発進アシストが行われ、迅速な駆動トルクの立ち
上がりが得られる。第２モータ８による駆動車軸トルク
が０になったあとは、エンジンの出力のみで目標車軸ト
ルクを賄うＧ区間の燃料噴射モードになる。

【００３６】なお、Ｅ区間のアイドルストップモードで
は、モータ駆動の自動変速機用オイルポンプ２１によ
り、エンジン停止状態でも自動変速機３０は油圧を送り
込まれているので、内部クラッチ５ａを締結させておく
ことができ、遅れは始動のクランキング時間だけとな
る。したがって、第２モータ８による発進アシスト時間
が短くなり、発進アシストをする車速範囲が少なくて済
むので、第２モータ８として出力の小さいものを選択す
ることができる。

【００３７】つぎに、本実施例における全体制御の流れ
を図により説明する。まず、図１２においてステップ１
０１、１０２で移行終了フラグおよび発進モードフラグ
が初期設定され、燃料噴射モードで制御されて運行が開
始される。ステップ１０３では、エンジンコントロール
ユニット１３においてアイドルスイッチ４１の状態がチ
ェックされる。アイドルスイッチ４１がオンでなけれ
ば、ステップ１０４に進んで、発進モードフラグが立っ
ているかどうかがチェックされる。ここで発進モードフ
ラグが立っていない間は、ステップ１０１へ戻り、上記
のフローを繰り返す。

【００３８】そして、ステップ１０３でのチェックでア
イドルスイッチ４１がオンになると、ステップ１０５に
進み、エンジンコントロールユニット１３は燃料噴射を
停止する。つぎのステップ１０６では、ハイブリツドシ
ステムコントロールユニット１５が車速をチェックし
て、車速が０でなくしたがって走行中であるときには、
ステップ１０７で自動変速機コントロールユニット１４
におけるロックアップ信号が締結側であるかどうかをチ
ェックする。ここで、ロックアップ信号が締結側になっ
ているときは、ステップ１０８でロックアップ減速モー
ドと判定して、ステップ１２０以降のロックアップ減速
モード制御に進む。

【００３９】また、ロックアップ信号が非締結側である
ときは、ステップ１０９で非ロックアップ減速モードと
判定し、次いでステップ１１０でエンジン回転数が第１
の設定値Ｎ１より低いかどうかをチェックする。ここで
エンジン回転数が高い間はステップ１０７へ戻り、同じ
流れを繰り返す。そして、エンジン回転数が第１の設定
値より低くなると、ステップ１１０からステップ１１１
へ進んで、モータリング減速モードと判定し、ステップ
１３０以降のモータリング減速モード制御に進む。

【００４０】一方、ステップ１０６のチェックで車速が
０になった場合には、ハイブリツドシステムコントロー
ルユニット１５では、ステップ１１２で移行終了フラグ
をチェックする。移行終了フラグが０のときはステップ
１１３で移行モードと判定し、ステップ１４０以降の移
行モード制御に進む。また、移行終了フラグが立ってい
るときには、ステップ１１４でアイドルストップモード
と判定し、ステップ１６０以降のアイドルストップモー
ド制御に進む。さらに、ステップ１０４のチェックで発
進モードフラグが立っているときは、ステップ１７０以
降の、発進モード制御に進む。

【００４１】図１３のロックアップ減速モード制御で
は、まずステップ１２０において、ハイブリツドシステ
ムコントロールユニット１５で目標車軸トルクを求め
る。ここでは、図５に示すような車速と目標車軸トルク
のマップを用いて車速センサ４４による検出車速に対応
して目標車軸トルクを読み出し決定する。

【００４２】次のステップ１２１では、図６のエンジン
フリクションマップからエンジン回転数に対するエンジ
ンフリクショントルクを求め、選択されているギア比を
考慮して車軸トルクに換算されたエンジンフリクション
車軸トルクを計算する。そして、ステップ１２２では、
図７の変速機フリクションマップからエンジン回転数と
ギア比とを考慮して車軸に換算された変速機フリクショ
ン車軸トルクを求める。

【００４３】このあと、ステップ１２３において、回生
車軸トルクを求める。目標車軸トルクは、エンジンフリ
クション車軸トルクと変速機フリクション車軸トルクと
回生車軸トルクの合計で与えられるから、回生車軸トル
クは目標車軸トルクからエンジンフリクション車軸トル
クと変速機フリクション車軸トルクの減算によって求め
られる。なおこの際、アイドルスイッチ４１がオンであ
るのみならず、さらにブレーキ操作が行われてブレーキ
スイッチ４５がオンしている場合には、上記のようにし
て求められた回生車軸トルクにさらに車速による補正を
加えるのが好ましい。ステップ１２４では、この回生車
軸トルクを回生電流に換算して第２モータ８を制御し、
このあとステップ１０３へ戻る。

【００４４】モータリング減速モード制御では、まずス
テップ１３０において、ハイブリツドシステムコントロ
ールユニット１５で目標エンジン回転数を決定するとと
もに、ステップ１３１で、実際のエンジン回転数と目標
エンジン回転数の差分を求める。そして、ステップ１３
２で、この差分に所定のゲインを乗じて第１モータ９の
トルク操作量を求め、ステップ１３３で第１モータをフ
ィードバック制御する。 これにより、エンジン１は目
標エンジン回転数、例えばアイドリング回転数に駆動保
持される。

【００４５】続いてステップ１３４では、先のステップ
１２０におけると同じく、目標車軸トルクを求める。そ
して、ステップ１３５では、トルコン伝達車軸トルクを
求め、さらにステップ１３６で、変速機フリクション車
軸トルクを求める。

【００４６】このあと、ステップ１３７で、目標回生車
軸トルクを求める。目標車軸トルクは、トルコン伝達車
軸トルクと変速機フリクション車軸トルクと回生車軸ト
ルクの合計で与えられるから、回生車軸トルクは目標車
軸トルクからトルコン伝達車軸トルクと変速機フリクシ
ョン車軸トルクの減算によって求められる。ステップ１
３８では、この回生車軸トルクを第２モータの回生電流
に換算して第２モータ８を制御し、このあとステップ１
０３へ戻る。これが繰り返されて減速してゆき、車速が
０になると移行モード制御に移る。

【００４７】次に、上記ステップ１２３、ステップ１３
７における目標回生車軸トルクの求め方について説明す
る。ここでは、とくに車軸に現われるポンプロス分のト
ルクを第２モータ８の回生発電で正確に再現し良好なエ
ンジンブレーキ効果を得ると同時に、ドライバーが要求
する減速度を確保しつつ、回生発電を最大限に行なう。
すなわち、エネルギーの消費を節減するために、車両が
減速中に燃料供給が停止されている。しかし、エンジン
の回転を維持する必要があるため、ロックアップクラッ
チが締結側に制御される。この結果、エンジンブレーキ
がかかり、エネルギーロスが生じる。

【００４８】そこで、本実施例では、減速中にスロット
ルバルブを全開にして、エンジンの回転数に応じてポン
プロスに相当するエネルギーを回生させ、良好なエンジ
ンブレーキ効果を得ながら、減速時の運動エネルギーを
効率的に再利用する。すなわち、図１５に示すようにス
ロットルバルブが全閉の場合、ａ線のようにエンジンの
回転速に応じてエンジン内にエネルギーロスが生じる。
その結果車軸にフリクショントルクがかかり、エンジン
ブレーキ力が発生する。一方、スロットルバルブを全開
にした場合、エンジンのポンプ作用が失いポンプロスを
発生しなくなる。その場合車軸に現われるフリクション
トルクはｂ線のようにａ線より少なくなっている。した
がってｂで示したようにポンプロス分に相当するフリク
ショントルクを回生制動量で補えば、ポンプロスによる
のと同様なエンジンブレーキ効果を得ることができると
ともに、その分のエネルギーが再利用される。

【００４９】ハイブリッドシステムユニット１３には、
図１６に示すようなエンジン１の回転数Ｎｅに対応して
ポンプロスをフリクショントルクに換算した基本回生量
テーブルが設けられる。また、ブレーキが踏まれたとき
に、ドライバの要求する減速感を出すようにこの基本回
生量を修正する回生量補正テーブルも設置される。減速
感は車速に関係するので、図１７に示すような車速をパ
ラメータとした回生量補正データテーブルとなる。

【００５０】この回生量補正テーブルからの補正値と基
本回生量とを掛け算させることによって回生量が求めら
れる。なお、第２モータ８は車両停止時のクリープ力の
発生を兼ねているので、図１７の回生量補正テーブルで
は、低い車速ｂ以下では補正値を０としている。

【００５１】以下、ステップ１２３における目標車軸回
生トルクの求め方を図１８のフローチャートに基づいて
説明する。すなわち、ステップ３０１において、エンジ
ン回転数Ｎｅを読み込み、それに基づいて図１６の回生
量テーブルから基本回生量を設定する。ステップ３０２
において、ブレーキスイッチがオンであるかをチェック
する。オフである場合、ブレーキが踏まれていないとし
て車両にエンジンブレーキ力のみの発生で補正値を１と
する。ステップ３０２でのチェックがオンである場合、
ブレーキが踏まれたとして車速に応じて図１７の回生量
補正テーブルから補正値を読み出す。ステップ３０５で
は、基本回生量にステップ３０３あるいはステップ３０
４での補正値をかけ、発生すべき回生量を演算する。こ
の回生量と回生トルクとの対応関係から目標回生車軸ト
ルクが求められる。

【００５２】ステップ１３７も上記ステップ１２３と同
じように目標回生車軸トルクが求められるが、非ロック
アップ減速モード下なので、ロックアップクラッチが非
締結となっており、トルクコンバータにトルクの伝達ロ
スが生じる。そのロス分だけ低下はするが、ブレーキ力
は残るから、これを車軸トルクに換算し、上記目標回生
車軸トルクの算出結果から差し引いたものを目標回生車
軸トルクとする。

【００５３】図１９の移行モード制御では、まずステッ
プ１４０において、ハイブリツドシステムコントロール
ユニット１５が目標車軸トルク（クリープトルク）を設
定するとともに、ステップ１４１で、デューティ制御に
よりクラッチ１０の伝達容量を制御し、第１モータ９に
よるエンジンのモータリングを落としていく。この間、
第１モータ９の回転数は、ステップ１４２においてモー
タリング減速モード時のレベルに保持する。

【００５４】次のステップ１４３では、トルクコンバー
タ３の伝達トルクを求め、ステップ１４４において、ま
だ回転中のエンジン１からトルクコンバータ３を経て駆
動輪７側へ伝達されるトルコン伝達車軸トルク（トルコ
ンクリープトルク）を演算する。そして、ステップ１４
５で、目標車軸トルクからトルコンクリープトルクを減
算して第２モータ８による目標クリープトルクを求め
る。ステップ１４６において、目標クリープトルクを駆
動電流に換算して、第２モータ８を制御する。

【００５５】ステップ１４７では、アイドルスイッチ４
１がオンしているかどうかをチェックする。ここで、も
しアイドルスイッチ４１がオフになれば、アクセルペダ
ルが踏まれたわけであるから、発進モード制御へ移るこ
とになる。アイドルスイッチ４１がオンであれば、次の
ステップ１４８で、エンジン回転数が０になったかどう
かをチェックする。エンジン回転数が０になるまではス
テップ１０３に戻って上記を繰り返す。エンジン回転数
が０になると、ステップ１４９に進み、クラッチ１０を
完全に非締結とし、第１モータ９は補機２のみを定回転
で駆動することになる。このあと、ステップ１５０で移
行終了フラグを立て、ステップ１０３に戻る。

【００５６】図２０のアイドルストップモード制御で
は、ステップ１６０において、ハイブリツドシステムコ
ントロールユニット１５により第１モータ９が目標回転
数に保持されるとともに、ステップ１６１で、目標車軸
トルク（クリープトルク）が維持されるように第２モー
タ８が制御される。ステップ１６２では、アイドルスイ
ッチ４１がオンしているかどうかをチェックする。ここ
で、もしアイドルスイッチ４１がオフになれば、アクセ
ルペダルが踏まれたわけであるから、発進モード制御へ
移ることになる。

【００５７】アイドルスイッチ４１がオンであれば、次
のステップ１６３で、車速が０であるかどうかをチェッ
クする。アクセルペダルを踏んでいなくてもクリープを
許して車両を前進させた場合には、上と同じく発進モー
ド制御へ移る。ステップ１６３のチェックで車速が０で
あるときは、ステップ１６０に戻って上記を繰り返し、
アイドルストップモード制御を継続する。

【００５８】図２１の発進モード制御では、ステップ１
７０において、ハイブリツドシステムコントロールユニ
ット１５でまず発進モードフラグを立てる。次いでステ
ップ１７１で、クラッチ１０を締結するとともに、ステ
ップ１７２で、それまでの第１モータ９の回転数を維持
するように回転数制御を行う。これにより、第１モータ
９の回転出力でエンジン１のクランキングが行われる。
回転数を維持する制御結果として、クランキングの間、
第１モータ９の出力トルクは増大する。

【００５９】ステップ１７３では、図１１のマップに基
づいて目標車軸トルクを求め、ステップ１７４で、目標
車軸トルクとトルコン伝達車軸トルクの差分から第２モ
ータ８の目標トルクを求める。ステップ１７５では、目
標トルクを駆動電流に換算して、第２モータ８を制御す
る。この間、ステップ１７６において、エンジンコント
ロールユニット１３は燃料噴射、点火時期等のエンジン
の始動制御を行う。

【００６０】ステップ１７７では、エンジン１が完爆し
たかどうかをチェックし、完爆するまではステップ１７
２へ戻って上記を繰り返す。エンジン１が完爆すると、
ステップ１７８へ進み、第１モータ９の駆動を停止して
その出力トルクを０にする。なお、完爆後は、エンジン
出力によるトルコン伝達車軸トルクが目標車軸トルクに
到達したところで、第２モータ８の駆動は終了する。こ
のあと、ステップ１７９において、発進モードフラグを
０にして、ステップ１０３へ戻る。

【００６１】本実施例は以上のように構成され、エンジ
ン１とは独立して補機２を駆動できるとともにクラッチ
１０でエンジンのクランクシャフト１ａと連結可能の第
１モータ９と、トルクコンバータ３と駆動輪７の間に接
続された第２モータ８とを備え、減速時には第２モータ
８で回生するとともに第１モータ９によりエンジン１を
モータリングして車両停止まではエンストを防止し、停
車時には第１モータ９により補機を駆動しながら第２モ
ータ８により車両にクリープ力を与えるものとしたの
で、減速および交差点などでの停車中燃料噴射を停止し
て顕著な燃料節減を得ることができる。

【００６２】また、発進時には第１モータ９でクランキ
ングするようにしているので、スタータモータを兼用で
きる。さらに停車中も補機２が駆動され、始動発進時に
は第２モータ８を駆動してアシストするので、再発進時
の立ち上がりが格段に迅速である。

【００６３】なお、実施例では、エンジンのクランクシ
ャフトと第１モータを連結するクラッチが第１モータに
付設されているが、第１モータが常時補機と連結され、
選択的にクランクシャフトと連結可能であれば、クラッ
チの設置部位はとくに限定されず、例えばクラッチを補
機側に付設して、補機を経由して第１モータとクランク
シャフトを連結可能とすることもできる。とくに、車両
が減速中に、スロトールバルブを全開にし、駆動輪にエ
ンジンのポンプロス分に相当する制動力を第２モータ８
の回生発電により再現するので、エンジンの回転に対応
したエンジンブレーキ効果が得られるとともに、エネル
ギーの再利用ができ、燃費率がより一層向上する。

【００６４】なお、実施例では、エンジンのクランクシ
ャフトと第１モータを連結するクラッチが第１モータに
付設されているが、第１モータが常時補機と連結され、
選択的にクランクシャフトと連結可能であれば、クラッ
チの設置部位はとくに限定されず、例えばクラッチを補
機側に付設して、補機を経由して第１モータとクランク
シャフトを連結可能とすることもできる。

【００６５】次に、車両減速中の回生量の他の求め方を
第２の実施例として説明する。この実施例では、ハイブ
リッドシステムユニット１３に、基本回生量を修正する
回生量補正テーブルを設ける代わりに、図２２に示すよ
うな回生量テーブルを設ける。ここでは車速をパラメー
タとし所定の減速感が達成できるような回生回生量が設
定されている。また、所定の車速以下はクリープ力を発
生する域として回生量を０にして回生制御を行なわな
い。

【００６６】以下、回生制御の流れを図２３のフローチ
ャートに基づいて説明する。すなわち、ステップ４０１
において、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、図１６に示
す回生量テーブルから回生量１を設定する。ステップ４
０２では、車速を読み込み、図２２に示す回生量テーブ
ルから回生量２を設定する。ステップ４０３では、エン
ジン回転数と車速ともに所定値以下かをチェックし、所
定値以下でない場合、クリープの発生域でないとしてス
テップ４０４へ進む。

【００６７】ステップ４０４では、ブレーキスイッチが
オンになているかをチェックする。ブレーキスイッチが
オフ状態になっている場合、ブレーキが踏まれていない
としてステップ４０５へ進み、ここで回生量１と回生量
２との大きさの比較を行なう。ステップ４０６では、小
さ方の回生量を決定する。ステップ４０４でのチェック
がブレーキスイッチがオン状態になっている場合、ブレ
ーキが踏まれたとしてステップ４０７へ進む。ステップ
４０７では、回生量１と回生量２との比較を行なって、
ステップ４０８において、大きい方の回生量を決定す
る。そして、ステップ４０３でのチェックは、エンジン
回転数、車速がともに所定値以下になった場合、ステッ
プ４０９において、車速から求めた回生量２を決定す
る。この場合回生量は０であるので、回生は行なわず、
クリープ力の発生域が形成される。

【００６８】本実施例によっても、第１の実施例同様
に、駆動輪にエンジンのポンプロス分に相当する制動力
を第２モータ８の回生発電により再現し、エンジンの回
転に対応したエンジンブレーキ効果が得られるととも
に、ドライバがブレーキを操作する場合、２つの方式か
ら求めた回生量のうちの最大値を回生制御に使用するの
で、エネルギーの再利用率がさらに向上し、燃料がより
一層節減される。

【００６９】

【発明の効果】以上のとおり、本発明は、エンジンに連
結するモータが付設されるとともに、モータ制御手段が
備え、車両減速の間燃料供給を停止するものとし、モー
タ制御手段がモータに伝わる減速エネルギーをエンジン
の回転数に基づいて回生させる。その回生量として、例
えばエンジンのポンプロス分に相当するものなら、エン
ジンブレーキ効果が正確に再現されるとともに、車両の
加速などのときに再利用できるので、車両の運転性を損
なうことなく、燃費の向上が図れる。

【００７０】また、モータ制御手段がブレーキスイッチ
状態をチェックし、ブレーキ操作がなされた場合、車速
に基づいた回生制御に移行する場合、一層ドライバの要
求に合致した制動力を得ることができ、所定の減速感が
達成できる。なお、車速に基づく制御を所定の車速領域
で行なうものとすることにより、例えば車速が０の近辺
でモータを駆動制御にし車両にクリープ力を与えるよう
にすることもできる。この結果クリープを発生するため
のモータを設ける必要がなくなり、車両の軽量化が図ら
れ燃費率がさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるパワートレーンを示す
スケルトン図である。

【図２】自動変速機用油圧供給源の構成を示す図であ
る。

【図３】パワートレーンにおける制御装置の構成を示す
図である。

【図４】定速走行している状態から減速する場合のタイ
ムチャートである。

【図５】減速時の目標車軸トルクを求めるマップを示す
図である。

【図６】エンジンフリクションマップを示す図である。

【図７】変速機フリクションマップを示す図である。

【図８】トルクコンバータの入力容量係数マップを示す
図である。

【図９】減速状態から車両停止に至ったときのタイムチ
ャートである。

【図１０】車両停止状態から発進する場合のタイムチャ
ートである。

【図１１】発進時の目標車軸トルクを求めるマップを示
す図である。

【図１２】実施例における全体制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図１３】実施例における全体制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図１４】実施例における全体制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図１５】エンジンブレーキ力の説明図である。

【図１６】基本回生量テーブル

【図１７】回生量補正テーブル

【図１８】回生量を決定するためのフローチャート

【図１９】実施例における全体制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図２０】実施例における全体制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図２１】実施例における全体制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図２２】車速をパラメータとした回生量テーブル

【図２３】第２の実施例のフローチャート

【図２４】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン １ａ クランクシャフト ２ 補機 ３ トルクコンバータ ４ ロックアップクラッチ ５ トランスアクスル変速装置部 ５ａ フオワードクラッチなど内部クラッチ ６ 減速・差動装置部 ７ 駆動輪 ７ａ、７ｂ ドライブシャフト ８ 第２モータ（モータ） ９ 第１モータ １０ クラッチ １２ 油圧コントロールユニット ２０ 自動変速機用オイルポンプ ２１ オイルポンプ ２２ 逆止弁 ２５ モータ ６ａ トランスアクスル第３軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｐ 3/04 Ｈ０２Ｐ 3/04 Ｂ 3/18 3/18 Ｚ 9/08 9/08 Ｂ (72)発明者 恒吉 孝 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンがそのクランクシャフト出力を
   変速機、減速部、車軸を経て駆動輪に伝達されて車両走
   行の動力源とされ、前記駆動輪に連結するモータが付設
   されるとともに、モータ制御手段を備えて、車両減速の
   間前記エンジンへの燃料供給を停止するとともに、前記
   モータ制御手段は、前記エンジン回転数に応じて所定の
   制動力を発生するように前記モータを回生制御すること
   を特徴とする車両のハイブリッドパワートレーンシステ
   ム。
2. 【請求項２】 前記モータ制御手段は、前記エンジン
   の回転数に応じてエンジンのポンプロス分に相当する制
   動力を発生するように前記モータを回生制御することを
   特徴とする請求項１記載の車両のハイブリッドパワート
   レーンシステム。
3. 【請求項３】 前記モータ制御手段は、ブレーキスイ
   ッチ状態をチェックし、ブレーキ操作がなされた場合、
   車速に基づいた回生制御に移行し、所定の減速感が達成
   できるように前記モータを回生制御することを特徴とす
   る請求項２記載の車両のハイブリッドパワートレーンシ
   ステム。
4. 【請求項４】 前記回生制御は所定の車速領域で行な
   われるものとすることを特徴とする請求項１、２または
   ３記載の車両のハイブリッドパワートレーンシステム。
5. 【請求項５】 前記モータ制御手段には、各エンジン
   回転数に対応したエンジンのポンプロス分に相当する回
   生量テーブルと、各車速に対応しポンプロス分に相当す
   る回生量を補正する回生量補正テーブルが設置され、ブ
   レーキが操作されていない場合回生量テーブルからの値
   をモータの回生制御量とし、ブレーキが操作されている
   場合回生量テーブルからの値に回生量補正テーブルから
   の補正係数を乗じたものをモータの回生制御量とするこ
   とを特徴とする請求項１、２、３または４記載の車両の
   ハイブリッドパワートレーンシステム。
6. 【請求項６】 前記モータ制御手段には、各エンジン
   回転数に対応したエンジンのポンプロス分に相当する回
   生量テーブルと、各車速に対応させた回生量テーブルが
   設置され、ブレーキが操作されていない場合両テーブル
   から回生量の小さい方をモータの回生制御量とし、ブレ
   ーキが操作されている場合両テーブルから回生量の大き
   い方をモータの回生制御量とすることを特徴とする請求
   項１、２、３または４記載の車両のハイブリッドパワー
   トレーンシステム。