JP2001082205A - ハイブリッド自動車の制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高車速領域で発電機のオーバーレブが発生する
おそれがある場合において、ＩＳＣ（アイドル回転数制
御）のフィードバック制御を正常に行えるようにする。 【解決手段】車速が設定速度以上の高車速領域にあり、
発電機のオーバーレブが発生するおそれがある場合（Ｓ
１のＹＥＳ、Ｓ２のＹＥＳ）、ガソリンエンジンに対し
てＶＣＵからアイドル回転数で運転すべく指令が発せら
れる状態で、かつアクセルペダルの踏み込み量等から、
ガソリンエンジンの出力がほぼゼロであると判断される
と（Ｓ４のＹＥＳ）、ＶＣＵからの指令に基づいてＥＦ
Ｉにより電子スロットルの開度が一定値に固定されてガ
ソリンエンジン１がアイドル回転数程度に保持される
（Ｓ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、動力源として内
燃機関及び走行モータを搭載し、バッテリの直流出力を
インバータにより交流に変換して走行モータに給電し、
内燃機関及び走行モータを併用して走行するハイブリッ
ド自動車の制御装置及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境保護の意識が世界的な規
模で高まりを見せる中、自動車の排出ガス中の二酸化炭
素量を低減するための具体策として、ガソリンエンジン
及びモータを組み合わせた低公害車の実用車であるハイ
ブリッド自動車が提案され、具体的には、例えば特開平
９−１１７０１０号公報や特開平１０−２３８３８１号
公報等に記載のものが提案されている。

【０００３】この種のハイブリッド自動車は大きく分け
ると、エンジンを駆動することにより発生された回転を
発電機に伝達してこれを駆動し、この発電機により得ら
れる電力をバッテリに供給して充電し、更にこのバッテ
リの電力により駆動モータを駆動するようにしたシリー
ズ（直列）方式のものと、エンジン及びモータの両方で
車両を駆動するパラレル（並列）方式のものとがある。

【０００４】そして、パラレル方式のハイブリッド自動
車の場合、走行モータとガソリンエンジンとを切り換え
て動力源としているが、このときの走行モータとガソリ
ンエンジンの切り換えは、従来、例えば車速センサによ
る自車速やドライバによるアクセルペダルの踏み込み
量、ブレーキペダルのオン、オフ等に基づいて行われて
いる。

【０００５】ところで、このような走行モータとガソリ
ンエンジンとの切り換えを実現するために、従来パラレ
ル方式では、図４に示すように、遊星ギヤユニット３を
用いてガソリンエンジン１及び走行モータ２を結合する
ことが行われている。

【０００６】この遊星ギヤユニット３は、図４に示すよ
うに、リングギヤ３１と、このリングギヤ３１の内側に
配置されたサンギヤ３２と、リングギヤ３１及びサンギ
ヤ３２の双方に噛合してサンギヤ３２の外周をリングギ
ヤ３１の内周に沿って回る複数個のプラネタリギヤ３３
とにより構成される。

【０００７】そして、各プラネタリギヤ３３とガソリン
エンジン１の出力軸とがキャリアにより連結され、サン
ギヤ３２の軸にその回転軸が同軸に連結されて発電機５
が設けられ、リングギヤ３１と一体的に回転する伝達ギ
ヤ３５の回転がカウンタギヤ３６及びデフギヤ３７を介
して車輪Ｗ（前輪）に伝えられる一方、バッテリ４によ
り駆動される走行モータ２の回転も、カウンタギヤ３６
及びデフギヤ３７を介して車輪Ｗに伝達されるように構
成されている。尚、これとは逆に、リングギヤ３１に発
電機５が連結され、サンギヤ３２に走行モータ２が連結
されていてもよい。

【０００８】そして、遊星ギヤユニット３の特性上、リ
ングギヤ３１、プラネタリギヤ３３及びサンギヤ３２の
回転数は、通常図５中の実線に示すように直線的に並
ぶ。ここで、リングギヤ３１の回転数は車速に比例し、
プラネタリギヤ３３及びサンギヤ３２の回転はそれぞれ
ガソリンエンジン１及び発電機５の回転数に比例する。

【０００９】従って、遊星ギヤユニット３により、車
速、ガソリンエンジン１及び発電機５の回転数が直線的
に決まってしまうと、例えばガソリンエンジン１の回転
数がほぼゼロであっても、車速センサにより検出される
車速が大きい場合には、図５中の１点鎖線のように発電
機５の回転が限界回転数を越えてしまうおそれがある。

【００１０】このように、ガソリンエンジン１の回転数
がゼロのときに、発電機５の回転が限界回転数を越え
る、つまり発電機５がオーバーレブするおそれが生じる
車速を、例えば高車速領域と称している。

【００１１】そして従来、この高車速領域において、ガ
ソリンエンジン１をアイドル回転数で運転するように、
電子制御式燃料噴射装置のフィードバック制御によるア
イドル回転数制御（ＩＳＣ：Idle Speed Control）を行
い、ガソリンエンジン１の回転数をゼロからアイドル回
転数にまで引き上げ、発電機５のオーバーレブを防止す
るようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように高
車速領域において発電機５のオーバーレブを防止するた
めに、ガソリンエンジン１をアイドル回転数で強制運転
しても、更に車速が上昇すると、車速に引きずられてガ
ソリンエンジン１の回転数も上昇し、電子制御式燃料噴
射装置によるＩＳＣ（アイドル回転数制御）のフィード
バック制御を正常に行えなくなり、その結果、アイドル
復帰制御ができなくなったり、誤学習や誤動作が生じる
などの不具合が発生するという問題があった。

【００１３】この発明が解決しようとする課題は、高車
速領域で発電機のオーバーレブが発生するおそれがある
場合において、ＩＳＣ（アイドル回転数制御）のフィー
ドバック制御を中止して誤学習や誤動作を防止できるよ
うにすることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明のハイブリッド自動車の制御装置は、動
力源として内燃機関及び走行モータを搭載し、バッテリ
の出力を走行モータに給電し、内燃機関及び走行モータ
を併用して走行するハイブリッド自動車の制御装置にお
いて、リングギヤ、このリングギヤの内側に配置された
サンギヤ、及び前記リングギヤと前記サンギヤとに噛合
して前記サンギヤの外周を前記リングギヤの内周に沿い
前記内燃機関の出力軸と一体的に回転する複数個のプラ
ネタリギヤから成る遊星ギヤユニットと、前記サンギヤ
または前記リングギヤのうち一方の回転軸と同軸にその
回転軸が連結された発電機と、前記サンギヤまたは前記
リングギヤのうち他方及び前記走行モータと連動して回
転しその回転を車輪に伝達するカウンタギヤと、車速を
検出する車速センサと、前記車速センサによる前記車速
が前記設定速度以上であって、前記発電機の回転が前記
限界回転数を超えるときに、前記内燃機関に対してアイ
ドル回転数で運転すべく指令が発せられる状態で、かつ
前記内燃機関の出力がほぼゼロであれば、スロットル開
度を一定値に固定すべく制御するスロットル制御部とを
備えていることを特徴としている。

【００１５】また、その制御方法として、リングギヤ、
このリングギヤの内側に配置されたサンギヤ、及び前記
リングギヤと前記サンギヤとに噛合して前記サンギヤの
外周を前記リングギヤの内周に沿い前記内燃機関の出力
軸と一体的に回転する複数個のプラネタリギヤから成る
遊星ギヤユニットを設け、前記サンギヤまたは前記リン
グギヤのうち一方の回転軸と同軸に発電機の回転軸を連
結し、前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち他方及
び前記走行モータと連動して車輪を回転し、車速が前記
設定速度以上であって、前記発電機の回転が前記限界回
転数を超えるときに、前記内燃機関に対してアイドル回
転数で運転すべく指令が発せられる状態で、かつ前記内
燃機関の出力がほぼゼロであれば、スロットル開度を一
定値に固定すべく制御することが望ましい。

【００１６】このような構成によれば、内燃機関の回転
数がゼロのときに、発電機の回転が限界回転数を越えて
発電機のオーバーレブが生じるおそれのある高車速領域
に、上記した設定速度を設定しておくことにより、車速
が設定速度以上で、発電機の回転が限界回転数を超えて
発電機のオーバーレブが発生するおそれがあり、しかも
内燃機関に対してアイドル回転数で運転すべく指令が発
せられる状態で、かつ内燃機関の出力がほぼゼロであれ
ば、スロットル制御部により、スロットル開度を一定値
に固定すべく制御される。

【００１７】そのため、電子制御式燃料噴射装置による
ＩＳＣ（アイドル回転数制御）のフィードバック制御に
よらずに、スロットル開度を固定することで内燃機関の
回転数をアイドル回転数程度に保持でき、発電機の回転
数が車速に引きずられて上昇することを阻止して発電機
のオーバーレブを確実に防止でき、しかも、従来のよう
にＩＳＣ（アイドル回転数制御）のフィードバック制御
を正常に行えなくなることに起因して、アイドル復帰制
御ができなくなったり、誤学習や誤動作が生じる等の不
具合の発生を防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態について図
１ないし図３を参照して説明する。但し、図１は全体の
概略構成図、図２は動作説明図、図３は動作説明用フロ
ーチャートである。

【００１９】図１に示すように、動力源としての内燃機
関であるガソリンエンジン１及び走行モータ２が遊星ギ
ヤユニット３を介して結合されると共に、走行モータ２
の駆動用バッテリ４に充電電流を供給する発電機５が、
図４に示すように、遊星ギヤユニット３を介してガソリ
ンエンジン１に結合されている。尚、本実施形態におい
ても、リングギヤ３１に発電機５が連結され、サンギヤ
３２に走行モータ２が連結されていてもよい。

【００２０】更に、図１に示すように、バッテリ４の直
流出力は、インバータ等から成るモータ制御部８により
交流に変換されて走行モータ２に供給され、発電機５に
よる交流発電出力は、ダイオード等の整流回路から成る
発電機制御部９により直流に変換され、このようにして
バッテリ４に充電電流が供給されて充電が行われる。こ
のとき、発電機制御部９により発電機５の回転数が可変
制御されて充電電流の調整が行われる。尚、バッテリ４
の出力電圧である２８８Ｖ程度の高電圧が、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ１０により１２Ｖの低電圧に変換されて各部
に供給される。

【００２１】また、図１に示すように、車両統括制御装
置（以下、ＶＣＵと称する）１２が設けられ、このＶＣ
Ｕ１２により、モータ制御部８、発電機制御部９や電子
制御式燃料噴射装置（以下、これをＥＦＩと称する）１
３を始め、各部の制御が行われる。ここで、ＥＦＩ１３
は、停止時或いは減速時のようにガソリンエンジン１の
出力がゼロとなるときに、ガソリンエンジン１をアイド
ル回転数で運転すべく、ＩＳＣ（Idle Speed Control：
アイドル回転数制御）のフィードバック制御を行う。

【００２２】更に、ＶＣＵ１２はバッテリ４の容量検出
を行い、アクセルペダルセンサ１４からのアクセルペダ
ルの踏み込み量に応じた出力信号、及び車速センサ１５
からの車速に応じた出力信号がＶＣＵ１２に入力され、
これらに信号に基づき、ＶＣＵ１２はアクセルペダルの
踏み込み量及び車速の検出を行う。

【００２３】ところで、上記したように、ガソリンエン
ジン１の回転数がゼロのときに、発電機５の回転が限界
回転数を越えて発電機５がオーバーレブするおそれが生
じる車速を高車速領域とすると、車速センサ１５による
車速が、予め設定された設定速度よりも低速で高車速領
域にはなく、しかも発電機５のオーバーレブが発生する
おそれがない場合には、ＶＣＵ１２からの要求に基づ
き、ＥＦＩ１３によりガソリンエンジン１の出力に応じ
た電子スロットルの開度が制御され、エンジン出力の制
御が行われる。

【００２４】即ち、車速が高車速領域になく発電機５の
オーバーレブの発生がない状態において、ガソリンエン
ジン１に要求される出力がプラスの場合には、ＶＣＵ１
２からの要求に基づき、ＥＦＩ１３はその要求出力に合
うように電子スロットルの開度を制御してガソリンエン
ジン１の回転数を上げる。また、停止時や減速時のよう
に、ガソリンエンジン１の出力がゼロの場合には、ＥＦ
Ｉ１３は、ガソリンエンジン１をアイドル回転数で運転
すべくＩＳＣ（アイドル回転数制御）のフィードバック
制御され、ガソリンエンジン１の回転がアイドル回転数
まで引き上げられる。そのため、車速が高車速領域にな
くガソリンエンジン１の回転がアイドル回転数まで上昇
された状態では、発電機５の回転数は限界回転数を超え
ることはなく、発電機５のオーバーレブは生じない。

【００２５】一方、車速が上記した設定速度以上の高車
速領域にあって、発電機５の回転が限界回転数を超えて
オーバーレブが生じるおそれがあり、しかもガソリンエ
ンジン１に対してＶＣＵ１２からアイドル回転数で運転
すべく指令が発せられる状態で、かつ停止時や減速時の
ように、ガソリンエンジン１の出力がほぼゼロである場
合には、ＥＦＩ１３によるＩＳＣ（アイドル回転数制
御）が中止され、その代わりに、ＶＣＵ１２によりＥＦ
Ｉ１３に電子スロットルの開度を一定値に固定するよう
指令が与えられ、この指令に基づいてＥＦＩ１３により
電子スロットルの開度が固定されてガソリンエンジン１
の回転がアイドル回転数程度に保持されるのである。こ
のようなＶＣＵ１２の制御処理がスロットル制御部に相
当する。

【００２６】従って、ＶＣＵ１２からの指令に基づき、
ＥＦＩ１３により電子スロットルの開度が一定値に固定
されることで、図２に示すように、車速が高車速領域に
あっても、ガソリンエンジン１の回転数がＩＳＣ（アイ
ドル回転数制御）ではなくＶＣＵ１２の制御によりアイ
ドル回転数程度に保持されるため、発電機５のオーバー
レブが防止されると共に、ＩＳＣを中止することで、従
来のように、ＥＦＩ１３によるＩＳＣのフィードバック
制御を正常に行えなくなることに起因して、アイドル復
帰制御ができなくなったり、誤学習や誤動作が生じると
いった不具合の発生が防止される。

【００２７】次に、動作について図３のフローチャート
を参照して説明すると、図３に示すように、車速が設定
速度以上の高車速領域にあるか否かの判定がなされ（Ｓ
１）、この判定結果がＹＥＳであれば、発電機５のオー
バーレブが発生するおそれがあるか否かの判定がなされ
（Ｓ２）、この判定結果がＮＯであれば、上記したステ
ップＳ１の判定結果がＮＯの場合と共にステップＳ３に
移行し、通常走行の制御が行われる（Ｓ３）。

【００２８】一方、上記したステップＳ２の判定結果が
ＹＥＳであれば、ガソリンエンジン１に対してＶＣＵ１
２からアイドル回転数で運転すべく指令が発せられる状
態で、かつアクセルペダルの踏み込み量等に基づいてガ
ソリンエンジン１の出力がほぼゼロであるか否かの判定
がなされ（Ｓ４）、この判定結果がＹＥＳであれば、Ｖ
ＣＵ１２からの指令に基づき、ＥＦＩ１３により電子ス
ロットルの開度が一定値に固定されてガソリンエンジン
１の回転がアイドル回転数程度に保持され（Ｓ５）、一
方ステップＳ４の判定結果がＮＯであれば、ＶＣＵ１２
により発電機５の回転数が目標回転数に制御され（Ｓ
６）、その後ステップＳ３、Ｓ５の処理を経た後と共に
動作は終了する。

【００２９】従って、上記した実施形態によれば、車速
が設定速度以上の高車速領域にあり、で、発電機５のオ
ーバーレブが発生するおそれがあり、しかもガソリンエ
ンジン１に対してアイドル回転数で運転すべく指令が発
せられる状態で、かつ停止時や減速時のようにガソリン
エンジン１の出力がほぼゼロであれば、ＶＣＵ１２から
の指令の基づき、ＥＦＩ１３により電子スロットルの開
度が一定値に固定されるため、ＥＦＩ１３ＩＳＣ（アイ
ドル回転数制御）のフィードバック制御によらずに、電
子スロットルの開度を固定することでガソリンエンジン
１の回転数をアイドル回転数程度に保持でき、発電機５
の回転数の上昇を阻止してオーバーレブの発生を確実に
防止することができると共に、ＩＳＣを中止すること
で、従来のようにＩＳＣのフィードバック制御を正常に
行えなくなることに起因して、アイドル復帰制御ができ
なくなったり、誤学習や誤動作が生じる等の不具合を確
実に防止することが可能になる。

【００３０】なお、ハイブリッド自動車の全体構成は、
上記した実施形態で説明した構成に限定されるものでな
いのは勿論である。

【００３１】また、上記した実施形態では、内燃機関を
ガソリンエンジン１とした場合について説明している
が、内燃機関は、特にガソリンエンジンに限定されるも
のでないのはいうまでもない。

【００３２】また、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、請求項１、２に記載の発
明によれば、スロットル制御部によりスロットル開度を
一定値に固定すべく制御することによって、従来のよう
なＩＳＣ（アイドル回転数制御）のフィードバック制御
によらずに、内燃機関の回転数をアイドル回転数程度に
保持できて発電機の回転数の上昇を阻止でき、発電機の
オーバーレブの発生を防止することが可能になる。

【００３４】従って、ＩＳＣ（アイドル回転数制御）が
中止されることから、従来のように、電子制御式燃料噴
射装置によるＩＳＣのフィードバック制御を正常に行え
なくなることに起因して、アイドル復帰制御ができなく
なったり、誤学習や誤動作が生じる等の不具合の発生を
防止することができ、走行性能の良好なハイブリッド自
動車を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の全体構成を示す概略図
である。

【図２】この発明の一実施形態の動作説明図である。

【図３】この発明の一実施形態の動作説明用フローチャ
ートである。

【図４】この発明の背景となるハイブリッド自動車の一
部の概略図である。

【図５】従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

１ ガソリンエンジン（内燃機関） ２ 走行モータ ３ 遊星ギヤユニット ４ バッテリ ５ 発電機 １２ ＶＣＵ（スロットル制御部） １３ ＥＦＩ ３１ リングギヤ ３２ サンギヤ ３３ プラネタリギヤ ３６ カウンタギヤ

フロントページの続き (72)発明者 道岡 力 大阪府池田市桃園２丁目１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内 (72)発明者 山口 和行 大阪府池田市桃園２丁目１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内 (72)発明者 栗本 隆志 大阪府池田市桃園２丁目１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3D039 AA01 AA03 AB01 AB27 AC21 3G093 AA04 AA07 AA16 BA04 BA06 CA04 CB07 DA06 DB01 DB05 EA09 FA06 FA11 FB05 5H115 PA00 PA08 PC06 PG04 PI16 PI24 PI29 PO02 PO06 PU08 PU24 PU25 PV02 PV07 PV09 QE03 QE10 QE12 QN03 QN06 RB08 RE02 RE05 RE06 SE05 TB01 TE02 TI02 TO21 TO30

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動力源として内燃機関及び走行モータを
   搭載し、バッテリの出力を走行モータに給電し、内燃機
   関及び走行モータを併用して走行するハイブリッド自動
   車の制御装置において、 リングギヤ、このリングギヤの内側に配置されたサンギ
   ヤ、及び前記リングギヤと前記サンギヤとに噛合して前
   記サンギヤの外周を前記リングギヤの内周に沿い前記内
   燃機関の出力軸と一体的に回転する複数個のプラネタリ
   ギヤから成る遊星ギヤユニットと、 前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち一方の回転軸
   と同軸にその回転軸が連結された発電機と、 前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち他方及び前記
   走行モータと連動して回転しその回転を車輪に伝達する
   カウンタギヤと、 車速を検出する車速センサと、 前記車速センサによる前記車速が前記設定速度以上であ
   って、前記発電機の回転が前記限界回転数を超えるとき
   に、前記内燃機関に対してアイドル回転数で運転すべく
   指令が発せられる状態で、かつ前記内燃機関の出力がほ
   ぼゼロであれば、スロットル開度を一定値に固定すべく
   制御するスロットル制御部とを備えていることを特徴と
   するハイブリッド自動車の制御装置。
2. 【請求項２】 動力源として内燃機関及び走行モータを
   搭載し、バッテリの出力を走行モータに給電し、内燃機
   関及び走行モータを併用して走行するハイブリッド自動
   車の制御方法において、 リングギヤ、このリングギヤの内側に配置されたサンギ
   ヤ、及び前記リングギヤと前記サンギヤとに噛合して前
   記サンギヤの外周を前記リングギヤの内周に沿い前記内
   燃機関の出力軸と一体的に回転する複数個のプラネタリ
   ギヤから成る遊星ギヤユニットを設け、前記サンギヤま
   たは前記リングギヤのうち一方の回転軸と同軸に発電機
   の回転軸を連結し、前記サンギヤまたは前記リングギヤ
   のうち他方及び前記走行モータと連動して車輪を回転
   し、 車速が前記設定速度以上であって、前記発電機の回転が
   前記限界回転数を超えるときに、前記内燃機関に対して
   アイドル回転数で運転すべく指令が発せられる状態で、
   かつ前記内燃機関の出力がほぼゼロであれば、スロット
   ル開度を一定値に固定すべく制御することを特徴とする
   ハイブリッド自動車の制御方法。