ハイブリッド自動車
【課題】走行モードが切換えられる際のトルクショックを低減し、切換え後の変速制御を排除できるハイブリッド車を提供する。
【解決手段】車両１に搭載されるエンジン２と、走行用モータ４と、バッテリ１２と、発電機３と、車速検出手段ｓｅ１、ｓｅ２と、バッテリの残容量Ｅｑを検出する残容量検出手段１６とを備え、残容量Ｅｑが第１閾値Ｅｑ１以上の場合に第１走行モードＥＶ、第２走行モードＭｓ、第３走行モードＭｐのいずれかで走行するよう選択するモード選択手段Ａ１を備え、モード選択手段Ａ１は、残容量Ｅｑが第１閾値未満の状況下では第１速度Ｓｃ１より小さい第２速度Ｓｃ２以上の場合に第３走行モード域Ｍｐを選択し、所定の第２速度Ｓｃ２未満の場合に第２走行モードＭｓを選択し、第３速度未満Ｓｃ３の場合に第１走行モードＥＶ又は第２走行モードＭｓを選択する。
【解決手段】車両１に搭載されるエンジン２と、走行用モータ４と、バッテリ１２と、発電機３と、車速検出手段ｓｅ１、ｓｅ２と、バッテリの残容量Ｅｑを検出する残容量検出手段１６とを備え、残容量Ｅｑが第１閾値Ｅｑ１以上の場合に第１走行モードＥＶ、第２走行モードＭｓ、第３走行モードＭｐのいずれかで走行するよう選択するモード選択手段Ａ１を備え、モード選択手段Ａ１は、残容量Ｅｑが第１閾値未満の状況下では第１速度Ｓｃ１より小さい第２速度Ｓｃ２以上の場合に第３走行モード域Ｍｐを選択し、所定の第２速度Ｓｃ２未満の場合に第２走行モードＭｓを選択し、第３速度未満Ｓｃ３の場合に第１走行モードＥＶ又は第２走行モードＭｓを選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転をエネルギーとして走行するシリーズ式ハイブリッド車としても、エンジン回転をエネルギーとして走行するパラレル式ハイブリッド車としても走行できるハイブリッド自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、エンジンに駆動される発電機の発電出力及びバッテリの放電出力によりモータを駆動し、モータにより車輪を駆動するシリーズ式ハイブリッド車と、エンジンの機械出力によって車輪を駆動するパラレル式ハイブリッド車と、これら車両の走行モードであるシリーズ式ハイブリッドモードとパラレル式ハイブリッドモードでの走行を共に可能としたシリーズパラレル式ハイブリッド車が知られている。
シリーズ式ハイブリッド車が電動機により車輪を駆動するのに対し、パラレル式ハイブリッド車はエンジンの機械出力によって車輪を駆動するが、発進、加速、制動等の際には、要求出力に対するエンジンの機械出力の差をエンジンの軸上に設けた回転機により補うよう駆動できる。この場合、回転機を電動機として動作させることにより加速が、発電機として動作させることにより減速が実現され、その際、車載のバッテリは回転機（電動機）に電力を供給し、又は回転機（発電機）から電力を回生する。
【０００３】
ここで、車載されるバッテリの容量（ＳＯＣ）は、回転機の回生電力や外部電源からの電力の他に、エンジン駆動による発電機の発電出力によっても充電される。特に、走行時に所定バッテリ容量を下回るとエンジン駆動の発電機の電力により充電制御が繰り返され、バッテリ容量（ＳＯＣ）の過度の低下を抑制している。
ところで、シリーズパラレル式ハイブリッド車は、発電機と電動機の間がクラッチ等の機構にて断続可能に機械連結される。このシリーズパラレル式ハイブリッド車をシリーズ式ハイブリッド車として走行させる際には、クラッチを切って発電機と電動機の機械連結を切り離す。すると、エンジンにより駆動される発電機の発電出力が、バッテリを介して、電動機に供給される。この状態では、シリーズ式ハイブリッド車として走行できる。逆に、パラレル式ハイブリッド車として走行させる際には、クラッチを結合して発電機と電動機を機械連結させる。すると、エンジンの機械出力が発電機、クラッチ及び電動機を介して駆動輪に機械的に伝達される状態となり、また発電機や電動機を用いて加減速可能な状態となる。この状態ではパラレル式ハイブリッド車として走行できる。
【０００４】
このようなシリーズパラレル式ハイブリッド車の一例が特許文献１（特開２０００−２０９７０６号公報）に開示される。このシリーズパラレル式ハイブリッド車は、エンジン出力軸と駆動輪側の駆動軸との間に発電機及び電動機として切換え駆動できる２つのモータを配し、その間にはクラッチ及びブレーキを備えている。ここでシリーズ式ハイブリッドモードでの走行時にはクラッチを切り、前段のモータを発電機とし、後段のモータを電動機として作動させ、パラレル式ハイブリッドモードでの走行時にはクラッチを接合し、エンジン回転で走行し、あるいは前後のモータを駆動して加減速を容易化している。
【０００５】
ところで、シリーズパラレル式ハイブリッド車に搭載されるモータの運転域は、シリーズ式ハイブリッドモード域（エンジン停止、モータ走行のＥＶモード域を含む）とパラレル式ハイブリッドモード域とに区分され、両モード域の切り換えは制御手段が制御するクラッチの切り換えにより行われる。
【０００６】
たとえば、特許文献１には、モータ運転域設定マップを用いて制御手段がモード切換え制御を行うようにしている。ここで、制御手段には車速センサから得られる車速と、アクセルペダルポジション及び車速に基づいて算出する要求トルクと、残容量センサから得られるバッテリの残容量との各情報が入力されている。その上で、制御手段は基本的に、エンジンが始動および停止を行う運転状態にあるとシリーズモードを選択し、バッテリの残容量が所定値以下になった場合にはエンジンを始動し発電機で発電してバッテリの充電を行い、バッテリの残容量が所定値以上になった場合にはエンジンの運転を停止し発電機での発電を停止してバッテリの過充電を防ぐよう制御している。更に、要求トルクの低い領域をシリーズ式ハイブリッドモード域とし、要求トルクが高い領域をパラレル式ハイブリッドモード域に設定している。制御手段は走行モード域を判定し、その上で、現走行モード域が判定された目標の走行モード域となるようにクラッチ切換え制御や、モータの機能が発電機や電動機の機能を成すようインバータを介して切換え制御している。
【０００７】
更に、特許文献２（特開平４−２９７３３０号公報）にはエンジン側の発電機と駆動輪側のモータとの間に無段変速機とクラッチを直列状に接続した駆動系を有するシリーズ、パラレル複合ハイブリッドカーシステムが開示される。ここでは通常はモータ走行のシリーズ走行モードを採り、パワー不足域ではクラッチを結合してパラレル走行モードとし、かつ、無段変速機の変速比を制御して、燃料効率のよい運転域でエンジンを駆動している。また、回生制動時における高速回転域での回生トルクを変速比を制御することでエンジンフリクションにより吸収するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２０９７０６号公報
【特許文献２】特開平４−２９７３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１、２に開示するシリーズパラレル式ハイブリッドモードで走行するハイブリッド自動車では、シリーズモードでの走行から車両の運転情報の変動、例えば、バッテリ容量（ＳＯＣ）の低下や走行負荷が急増し出力アップが要求される高負荷走行に入るような場合、要求トルクが急増し、車両の駆動系をパラレル式ハイブリッドモード域に移行するよう制御している。
この場合、エンジン側の駆動軸と駆動輪側である出力軸（モータ側出力軸）とは分離状態であったクラッチを接合状態に切換える。
【００１０】
この際、特に、低速運転域にあると、エンジン側の駆動軸の回転が比較的高く、駆動輪側の出力軸の回転が比較的低く、回転差が比較的大きいことより、クラッチ接合の際に駆動輪側の出力軸にトルクショックが生じやすく、変速機を高変速比に切換え回転差を低減させる必要があった。更に、パラレル式ハイブリッドモードで低速域で増減変動を繰り返す運転域では変速比を切換える必要があり、更に、低車速運転から高車速に増速する場合には、車速の増加変動に応じて、変速機の変速比を切換える必要があり、変速制御が複雑化しやすい。
【００１１】
本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、目的とするところは、走行モードが切換えられる際のトルクショックを低減し、パラレル式ハイブリッドモード域への切換え後の変速制御を排除できるハイブリッド自動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の請求項１は、車両１に搭載されるエンジンと、走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリに電力を供給する発電機と、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、を具備し、前記エンジンを停止して前記走行用モータの駆動により走行する第１走行モードと、前記エンジンの駆動により前記発電機を作動させると共に前記走行用モータの駆動により走行する第２走行モードと、前記エンジンの駆動及び前記走行用モータの駆動により走行する第３走行モードとを有するハイブリッド自動車において、前記残容量が所定の第１閾値以上の状況下では前記車速検出手段により検出された速度が所定の第１速度未満の場合に前記第１走行モード又は前記第２走行モードで走行し、前記所定の第１速度以上の場合に前記第３走行モードで走行するように走行モードを選択するモード選択手段を備え、前記モード選択手段は、前記残容量が前記所定の第１閾値未満の状況下では前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第１速度より小さい所定の第２速度以上の場合に前記第３走行モードを選択し、前記所定の第２速度未満の場合であって前記所定の第２速度より更に小さい所定の第３速度以上の場合に前記第２走行モードを選択し、前記所定の第３速度未満の場合に前記第１走行モード又は第２走行モードを選択する、ことを特徴とする。
【００１３】
この発明の請求項２は、請求項１記載のハイブリッド自動車において、前記車両の走行に要求される要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段を更に備え、
前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値以上の状況下で、前記車速検出手段により検出された速度が所定の第１速度より小さい所定の第４速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が所定の第１の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記車速検出手段により検出された速度が所定の第４速度以上であって前記所定の第１速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が前記所定の第１の駆動力境界から前記車速が増加するにつれて減少する第２の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記第２の駆動力境界より大きい領域で前記第２走行モードを選択する、ことを特徴とする。
【００１４】
この発明の請求項３は、請求項２に記載のハイブリッド自動車において、前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値未満の状況下で、前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第３速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が前記第１の駆動力境界より小さい第３の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記第３の駆動力境界より大きい領域で前記第２走行モードを選択することを特徴とする。
【００１５】
この発明の請求項４は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車において、前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値より小さい所定の第２閾値より更に小さい状況下では前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第３速度より小さい所定の第５速度より大きい場合に前記第３走行モードを選択し、前記所定の第５速度より小さい場合に前記第１走行モードを選択することを特徴とする。
【００１６】
この発明の請求項５は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車において、前記モード選択手段は、前記残容量が前記所定の第２閾値より小さい所定の第３閾値より更に小さい状況下では前記車両の発進と同時に前記第３走行モードを選択することを特徴とする。
【００１７】
この発明の請求項６は、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車において、前記車両は駆動輪が設けられた駆動軸と、前記エンジンの動力を前記駆動軸に伝達する伝達経路と、前記伝達経路を断接する摩擦契合手段とを備え、前記第１走行モード又は第２走行モードと第３走行モードとの切替えは、前記摩擦契合手段が前記伝達経路を断接することにより行われることを特徴とする。
【００１８】
この発明の請求項７は、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車において、前記第３走行モードにおける前記エンジンの駆動力は固定比の減速機により前記駆動輪に伝達されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、残容量が第１閾値を上回るか否かに応じ、それぞれの場合に、第１速度、第２速度、第３速度に応じて、第１走行モード、第２走行モード、第３走行モードのいずれかで走行するように走行モードを選択して走行するので、残容量が定常値である第１閾値を上回るか否かに区分し、各領域において容易にシリーズパラレル式ハイブリッドモードで走行でき、特に、各モードにおいてエンジン２の出力を固定比のままで駆動輪に伝えるので、モードの切換え制御時及びその後の高速域側での変速制御を行う必要がなく、走行制御が容易化される。
【００２０】
請求項２の発明によれば、残容量が所定の第１閾値以上で、速度が第４速度未満の場合に、第１の駆動力境界以下の領域で第１走行モードを選択し、第４速度以上で第１速度未満の場合に、第２の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、第２の駆動力境界より大きい領域で第２走行モードを選択するので、第１走行モードの運転域を拡大すると共に第２走行モードでの走行を行うことができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、残容量が第１閾値未満で、第２速度未満で、第３の駆動力境界以下の領域であると、車載しているバッテリの低容量状態と見做し、第１走行モードを狭め、バッテリの残容量を回復を早期に図るようにして、第２走行モードで走行を継続することができる。
【００２２】
請求項４の発明は、残容量が第２閾値より更に小さい状況下であって、第３速度より小さい第５速度より大きい場合、非常走行時と見做し、エンジンのみでの走行である第３走行モードを選択し、第５速度より小さい走行開始時には第１走行モードを選択し、モータ発進後エンジン走行に速やかに移行してエンジン駆動の第３走行モードへ切替え、発電不能等の緊急状態を回避するメンテナンスを受ける場所に速やかにエンジン駆動により走行移動する状態を確保できる。
【００２３】
請求項５の発明は、残容量が第３閾値より更に小さい状況下では、緊急走行時と見做し、第３走行モードを選択するので、停車状態で直ちに、クラッチを分離した状態でのエンジン始動が成され、車両の発進と同時に摩擦契合手段を接合することによりエンジンの機械出力が駆動軸に伝達可能な第３走行モードに切替え、発電不能等の緊急状態を回避するメンテナンスを受ける場所へエンジン駆動のみで走行することができる。
【００２４】
請求項６の発明は、第１走行モード又は第２走行モードと第３走行モードとの切替え時に、摩擦契合手段が伝達経路を断接するので、伝達経路が固定比を採用しているとしても、モード切換え時のショックを緩和できる。
【００２５】
請求項７の発明は、第３走行モードにおけるエンジン２の駆動力は固定比の減速機により駆動輪に伝達されるので、伝達経路が固定変速比を採用しているとしても、モード切換え時のショックを緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１のハイブリッド自動車の構成図である。
【図２】図１のハイブリッド自動車の駆動系の機能説明図で、（ａ）はシリーズハイブリッドモード状態を、（ｂ）はパラレルハイブリッドモード状態を示す。
【図３】図１のハイブリッド自動車で用いる定常時の走行モード設定マップの特性説明図を（ａ）に、定常時のバッテリ容量説明図を（ｂ）に示した。
【図４】図１のハイブリッド自動車で用いるバッテリ残容量が定常判定容量を下回る時の走行モード設定マップの特性説明図を（ａ）に、バッテリ容量説明図を（ｂ）に示した。
【図５】図１のハイブリッド自動車で用いるバッテリ残容量が緊急判定容量を下回る時の走行モード設定マップの特性説明図を（ａ）に、バッテリ容量説明図を（ｂ）に示した。
【図６】図１の走行制御装置で用いるバッテリ残容量が限界判定容量を下回る時の走行モード設定マップの特性説明図を（ａ）に、バッテリ容量説明図を（ｂ）に示した。
【図７】図１のハイブリッド自動車で用いる走行制御ルーチンのフローチャートである。
【図８】図１のハイブリッド自動車で用いる走行モード切換えルーチンのフローチャートである。
【図９】図１のハイブリッド自動車で用いる結合車速設定ルーチンのフローチャートである。
【図１０】図１の走行制御装置で用いる始動、停止処理ルーチンのフローチャートである。
【図１１】図１の走行制御装置で用いるパラレル走行制御ルーチンのフローチャートである。
【図１２】図１のハイブリッド自動車で用いるエンジンの運転域特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１にはこの発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車（以後、単に車両と記す）１の概略図を示す。
この車両１はエンジン２とモータ４の両駆動源からの回転出力を伝達経路１１を用いて駆動輪である後輪ｗｒに伝達して走行するもので、モータ４のみで走行する第１走行モードと、シリーズ式ハイブリッドモード（以下第２走行モードと記す）と、パラレル式ハイブリッドモード（以下第３走行モードと記す）、との両モードでの走行を可能とする。
【００２８】
この車両１の伝達経路１１はエンジン２と、同エンジンの出力軸Ｊ１に連結された発電機３と、後輪ｗｒ側に減速機であるデファレンシャルギア（以後単にデフと記す）８を介して連結された車輪側の駆動軸Ｊ２と、駆動軸Ｊ２に連結されたモータ４と、出力軸Ｊ１とモータ４側の駆動軸Ｊ２’を備えた伝達経路１１を断続する摩擦契合手段としてのクラッチ６とを有する。しかも、エンジン２の出力軸Ｊ１は、不図示の増速機を介して発電機３に連結され、これにより回転数を発電機３への入力に適する回転数領域まで高めている。
【００２９】
また、発電機３とモータ４の間のクラッチ６はオフ（切断状態）では発電機３の軸である出力軸Ｊ１とモータ４側の駆動軸Ｊ２’は互いに独立し、クラッチ６がオン（接合状態）では連結する。
ここで、クラッチ６は接合力調整手段付６０２の湿式多板クラッチ６ａである。
この湿式多板クラッチ６ａは、クラッチオフ（切断）にあると（図２（ａ）参照）、エンジン側の出力軸Ｊ１の複数の回転板（不図示）に対する車輪側の駆動軸Ｊ２の複数の回転板（不図示）の相対回転を許容し、クラッチオン（接合）にあると（図２（ｂ）参照）、両軸Ｊ１，Ｊ２’の相対回転を無くして、エンジン側の出力軸Ｊ１と駆動軸Ｊ２’、車輪ｗｆを直結する。しかも、湿式多板クラッチ６ａはその接合力を接合力調整手段６０２により調整する。接合力調整手段６０２は電磁ソレノイドの働きで両軸Ｊ１，Ｊ２’の各回転板相互の相対間隔を接離操作することで、切断状態より半クラッチ状態、直結状態へと段階的に接合の状態を切り換えでき、このクラッチ用ソレノイドは後述の制御手段であるＥＣＵ９により駆動制御される。
【００３０】
なお、上述の接合力調整手段６０２付の湿式多板クラッチ６ａに代えて、不図示の単板のクラッチ６を油圧アクチュエーターによる油圧制御により切換える接合調整手段（不図示）を用いてもよい。
ここでＥＣＵ９に制御されるクラッチ６ａはモード切換え時にクラッチを滑り接合から完全結合への切換えを行う。特に、第１走行モード（ＥＶ走行モード）での走行域ＥＶや第２走行モード（シリーズモード）での走行域Ｍｓより、第３走行モード（パラレルモード）での走行域Ｍｐへの切換えが開始された際に、車速Ｓｖが結合車速Ｓｃより所定量（たとえば、５％程度）増加するまでの間はクラッチを接合力調整手段６０２により半クラッチ接合に保持し、滑り接合から徐々に完全結合に切換え、結合車速が所定量増加するとクラッチを完全結合させるようクラッチ制御を行う。これによって、伝達経路１１が固定変速比（固定比）を採用していても、中速以上での切換えにもかかわらず、モード切換え時のショックを緩和できる。
【００３１】
次に、発電機３及びモータ４には後述のＥＣＵ９に切換え制御されるインバータ５０１及び５０２を介してバッテリ１２が接続されている。ここで回転機である発電機３及び／又はモータ４が発電機として機能する運転域にあると、インバータ５０１、５０２を介して充電電力がバッテリ１２に入力され、電動機として機能する運転域にあると、発電機３及び／又はモータ４に対しインバータ５０１又は５０２を介して放電電力が供給される。 車両１には同車両１の伝達経路１１の走行制御を行う制御手段であるＥＣＵ９が配備される。
ＥＣＵ９は内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記録されたプログラムに従いＣＰＵがエンジン２の燃料噴射量その他の制御を実行する。
【００３２】
これらの制御を可能とするために、ＥＣＵ９にはエンジン２の運転状態を示す種々のセンサが接続され、しかも、車両の制御ユニット１７とも電気的に接続され、制御ユニット１７との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。更に、ＥＣＵ９は制御ユニット１７からエンジン２の運転状態に関する種々の指令値を受けてエンジン２を制御している。なお、符号１３は燃料タンクを示す。
このようなＥＣＵ９には、車両操縦者からの加速要求を示すアクセル開度θａを出力するアクセル開度センサ１５、減速要求を示す踏力ｂｐ情報を出力するブレーキセンサ１４、左右の前輪ｗｆの各車速センサｓｅ１、左右後輪ｗｒの各車速センサｓｅ２が接続される。ここで、ＥＣＵ９は前後車輪速ｓｓｆ、ｓｓｒの各情報よりそれらの単位時間ごとの平均値より車速Ｓｖを算出している。更に、ＥＣＵ９には、発電機３の回転数Ｎｇを出力する回転数センサ１８、モータ４の回転数Ｎｄを出力する回転数センサ１９、バッテリ１２の残容量Ｅｑを出力するＳＯＣセンサ（残容量検出手段）１６、バッテリ１２の電圧ｓｂｖを出力する電圧センサ２１がそれぞれ接続される。
【００３３】
ＥＣＵ９は、発電機３及びモータ４を発電機として動作させるかそれとも電動機として動作させるかを決定し、インバータ５０１及び５０２のスイッチング動作を制御することにより発電機３及びモータ４のトルクを制御する。エンジン２はスロットル全開（ＷＯＴ）運転を基本としているが、ＥＣＵ９は、スロットル開度を操作したほうが効率が良くなる領域ではエンジン２のスロットル開度を制御する。ＥＣＵ９は、また、不図示のブレーキ装置の制動制御をすることにより、前後輪ｗｆ、ｗｒに作用する油圧制動力を要求制動力の範囲内で制御する。
【００３４】
次に、第一実施形態としての車両１の走行制御の特徴を説明する。
第１の特徴は、ＥＣＵ９がモード選択手段Ａ１としての機能を備える。
なお、ここで、車両１の運転域は、例えば、図３（ａ）に示すように、エンジンを停止して走行用モータの駆動により走行する第１走行モード（ＥＶモード）域ＥＶと、エンジンの駆動により前記発電機を作動させると共に走行用モータの駆動により走行する第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓと、エンジンの駆動及び走行用モータの駆動により走行する第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐとに区分され、設定され、これらいずれかのモード域で車両１は走行する。
【００３５】
モード選択手段Ａ１はバッテリ１２の残容量Ｅｑに応じて走行モードを設定する機能を備える。この設定処理に用いる車両の車速「ｋｍ／ｈ」―駆動力「Ｎｍ」線図である走行モード域設定マップ（一例を図３〜図６に示した）を予め複数記憶処理されている。各マップはＥＣＵ９内のＲＯＭに記憶されている。ＥＣＵ９は車速Ｓｖおよび駆動力Ｎｍ（要求トルク）に基づいてかかるマップを参照して、車両の運転モードを設定する。
ここで、走行モード域設定マップは、車載のエンジン２、モータ４及び発電機３の駆動特性に沿って予め設定されており、図中の曲線ＬＩＭは車両が走行可能な限界領域を示している。
【００３６】
モード選択手段Ａ１は、まず、残容量Ｅｑが所定の第１閾値Ｅｑ１（図３（ｂ）参照）以上の定常時状況下においては、車速検出手段ｓｅ１、ｓｅ２により検出された速度Ｓｖが所定の第１速度Ｓｃ１未満の場合に、図３に示すように、第１走行モード域ＥＶ又は第２走行モード域Ｍｓで走行し、所定の第１速度Ｓｃ１以上の場合に，第３走行モード域Ｍｐで走行するように走行モードを選択するもので、図３に定常走行マップとして示した。
【００３７】
更に、モード選択手段Ａ１は、残容量が所定の定常判定容量である第１閾値Ｅｑ１（図３（ｂ）参照）未満の低容量状況下においては、車速検出手段ｓｅ１、ｓｅ２により検出された速度が所定の第１速度Ｓｃ１（図３参照）より小さい所定の第２速度Ｓｃ２（図４参照）以上の場合に第３走行モード域Ｍｐを選択し（図４参照）、所定の第２速度Ｓｃ２未満の場合であって所定の第２速度Ｓｃ２より更に小さい所定の第３速度Ｓｃ３（図４参照）以上の場合に第２走行モードＭｓを選択し、所定の第３速度Ｓｃ３未満の場合に第１走行モード域ＥＶ又は第２走行モードＭｓを選択するもので、図４に非低容量走行マップとして示した。
【００３８】
更に、ＥＣＵ９は要求駆動力Ｎｍを検出する要求駆動力検出手段Ａ２としての機能を備える。
要求駆動力検出手段Ａ２はＥＣＵ９内で走行時に車両操縦者からの加速要求を示すアクセル開度θａ（アクセル開度センサ１５が出力）から要求駆動力ＮｍをＥＣＵ９が算出し、得られた最新の要求駆動力Ｎｍが所定の第１の駆動力境界Ｒ１のライン（図３中のＲ１ライン）以下の領域で第１走行モードＥＶを選択し、速度Ｓｖが所定の第４速度Ｓｃ４以上であって所定の第１速度Ｓｃ１未満の場合において、検出された要求駆動力が第１の駆動力境界Ｒ１から車速Ｓｖが増加するにつれて減少する第２の駆動力境界Ｒ２（図３中のＲ２のライン）以下の領域で第１走行モードＥＶを選択し、第２の駆動力境界Ｒ２より大きい領域で第２走行モードＭｓを選択する。
【００３９】
更に、第１走行モード域ＥＶ、第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓより第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐへの切換え時において、クラッチ６ａを切断より接合へ切換え、その切換えは車速Ｓｖが結合車速Ｓｃ（Ｓｃ１，Ｓｃ２）を上回る際に行うようにしている。
ここで結合車速Ｓｃは車載のバッテリ１２の最大容量ＳＯＣ（１００％）に応じて予め設定する。即ち、基本的には車載されているバッテリ１２の最大容量ＳＯＣが大きいほど、結合車速Ｓｃを大きな値に設定する。これによりバッテリ１２の電力エネルギーによる第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓでの走行域を拡大させ、環境保全に好ましい無公害走行域の拡大を図るようにしている。
【００４０】
更に、バッテリ１２がフル充電により最大容量ＳＯＣ（１００％）を保持する状態より、第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓでの走行を続けた場合には、バッテリ１２の残容量Ｅｑが低下し、定常走行状態で回復充電を必要とする定常判定容量である第１閾値Ｅｑ１（図３（ｂ）参照）を下回らない間は、図３（ａ）の定常走行用マップに示すように、定常時の定常結合車速Ｓｃ１を車両の中速以上の値に設定する。
この中速とは、クラッチ６ａの接合時に出力軸Ｊ１に対する車輪側である駆動軸Ｊ２の回転が低すぎることによる接合ショックを防止できる下限値、たとえば４０［ｋｍ／ｈ］以上の値とする。逆に、車輪側である駆動軸Ｊ２の回転速度が高すぎることによる接合ショックを防止できる上限値、たとえば６０［ｋｍ／ｈ］以下の値が設定される。なお、この中速値は一例であり、車両に応じて予め設定され、ここでは、図３（ａ）に示すように、５０［ｋｍ／ｈ］に設定され、この値が定常結合車速Ｓｃ１として設定される。
【００４１】
このように、定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１を下回らない間、定常結合車速Ｓｃ１を車両の中速度近傍の値に設定することで、低速域側である第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓを比較的拡大することができ、この第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓでの変速処理を排除できるので、走行制御を容易化できる。しかも、定常結合車速Ｓｃ１でのクラッチ切換えが中速度近傍で行われるので、出力軸Ｊ１とモータ側の駆動軸Ｊ２’との回転差が比較的小さい運転域であり、変速ショックの発生を抑制できる。
次に、車両が低車速での走行を続け、定常結合車速Ｓｃ１を上回る運転域が少なかった場合、残容量Ｅｑが定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１（図４（ｂ）参照）を所定量ｄｑ１下回って非常時判定容量Ｅｑ２との間に達する。
【００４２】
この場合、回復充電する運転域を拡大する必要性が高いことより、図４（ａ）の非常時走行用マップに示すように、定常結合車速Ｓｃ１（中速度）より所定量ｄｖ１低い低容量時結合車速Ｓｃ２が設定される。
このように、低容量時結合車速Ｓｃ２を車両の中速度より低く比較的低速側にずらして設定することで、第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓで低速走行が続く運転域であっても、低容量時結合車速Ｓｃ２を上回る場合が多くなり、この際クラッチ６ａを接合させ、第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐに切換え、エンジン２の駆動域を拡大させ、バッテリ１２の残容量Ｅｑを比較的早期に増加側に変移させることができる。
【００４３】
更に、残容量Ｅｑが第１閾値Ｅｑ１未満の状況下で、速度Ｓｖが所定の第３速度Ｓｃ３未満の場合において、要求駆動力検出手段Ａ２により検出された要求駆動力が第１の駆動力境界Ｒ１より小さい第３の駆動力境界Ｒ３以下の領域（図４（ａ）参照）で第１走行モード域ＥＶを選択し、第３の駆動力境界Ｒ３より大きい領域で第２走行モードＭｓを選択するように設定する。
なお、図４（ａ）の低容量時走行用マップにおいて、エンジン非作動の第１走行モード域ＥＶは、図３（ａ）の定常走行用マップに示す第１走行モード域ＥＶよりも低速側に狭めて設定され、これによりバッテリ１２の残容量Ｅｑを早期に回復するようにしている。
【００４４】
次に、車両が低車速での走行を続けている際に、発電機側の発電回路が異常状態に陥っているような場合、バッテリ１２の残容量Ｅｑが過度に低下し、非常時判定容量Ｅｑ２を所定量ｄｑ２下回り、緊急時判定容量Ｅｑ３（図５（ｂ）参照）との間に達するとする。 この場合、発電機側の発電回路が異常状態に陥っていると見做され、モータ発進（ＥＶ走行）後、エンジン駆動である第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐに速やかに移行する必要がある。
そこで、図５（ａ）の非常時走行用マップに示すように、バッテリの残容量Ｅｑが非常時判定容量Ｅｑ２を下回るような場合には、低容量時結合車速Ｓｃ２より所定量ｄｖ２低い値である非常時結合車速Ｓｃ５が設定される。
【００４５】
このように、発電機側の発電回路が異常状態に陥って定常の発電機能が働かない緊急状態と見做される場合は、第１走行モード域ＥＶより速やかにクラッチ６ａを切ってエンジン２を始動して、クラッチを接合させてパラレルモード域Ｍｐの運転に入る。これにより、発電不可による緊急状態を回避するためメンテナンスを受ける工場等に速やかにエンジン駆動により走行移動することを可能としている。
次に、バッテリ１２の残容量Ｅｑが過度に低下し、緊急時判定容量Ｅｑ３を下回ると、そのような残容量ＥｑｎではＥＶ走行も行わず、停止車速Ｓｃ０（図６参照）の状態を判断して、クラッチを切って、残容量Ｅｑｎを使ってエンジン２を始動する。その上でクラッチを半クラッチ接合より完全接合に制御して発進し、すなわち、エンジン駆動の第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐで発進し、発電不能等の故障状態を回避するメンテナンスを受ける工場等に速やかに走行移動する状態を確保する。
【００４６】
このように、クラッチを切断より接合に切換える判定値を結合車速Ｓｃにより設定し、しかもバッテリの残容量Ｅｑが低くなるとモータの発生トルクが低下するため、エンジン駆動の第３走行モード域Ｍｐへの切換えを早めて残容量Ｅｑの回復を図るようにする。すなわち、結合車速Ｓｃをバッテリの残容量Ｅｑの低下に応じて低い値、即ち、Ｓｃ１＞Ｓｃ２＞Ｓｃ５＞Ｓｃ０に設定した。これにより、バッテリの残容量Ｅｑの低下に応じてモータ駆動域を狭め、エンジン駆動および発電機駆動域を拡大し、発電機３の運転域を拡大してバッテリの残容量Ｅｑの回復を早期に図ることができる。
次に、車両１の駆動系の作動を図７の走行制御ルーチンと共に説明する。
図７は走行制御処理のフローチャートである。この処理が開始されると、ＥＣＵ９はまず走行モード切換え処理を実行する（ステップａ１）。走行モード切換え処理のフローチャートを図８に示す。
【００４７】
走行モード切換え処理ルーチンでＥＣＵ９は車両の運転状態に関与する種々のパラメータを読み込む（ステップｓ１）。ここでのパラメータとしては、車輪速ｓｓｒ、ｓｓｆ（車速Ｓｖ）、要求駆動力検出手段Ａ２により検出された駆動力Ｎｍ、バッテリの残容量Ｅｑｎ、バッテリ電圧ｓｂｖ、アクセルペダルポジションθａ，ブレーキ踏み操作ｂｐ、シフトポジション、エンジン運転情報、などがある。
車速Ｓｖは４車軸ｗｆ、ｗｒの車輪速ｓｓｒ、ｓｓｆの平均値に応じて検出される。駆動力Ｎｍは、アクセルペダルポジションセンサ１５により検出されたアクセルペダルポジションθａと車速Ｓｖに基づいて算出することができる。バッテリ１２の残容量Ｅｑｎは、ＳＯＣ（残容量）センサ１６により、バッテリ１２の電圧ｓｂｖは電圧センサ２１により検出される。
【００４８】
更に、シフトポジションはシフトレバー（不図示）のシフト位置センサ２２によりリバースＲ，走行Ｄ，パーキングＰｋの各情報を受ける。更に、エンジン運転状態とは、エンジン２が現在運転されているか否かを意味しており、車両の制御ユニット１７との通信により検出することができる。
こうして検出された運転情報に基づき、予め設定された条件に従ってＥＣＵ９は走行モードを順次切換える。
まず、走行モード切換えルーチンのステップｓ２に達すると、モード切換のため行うクラッチ６ａをオンする結合車速Ｓｃの設定処理に入る。
ここで結合車速設定ルーチンを図９に示す。
【００４９】
この結合車速設定ルーチンのステップｂ１ではバッテリ１２の残容量Ｅｑｎが図３（ｂ）に示す定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１を上回るか判断し、下回るとステップｂ３に、上回るとステップｂ２で中速値である結合車速Ｓｃ１を設定しステップｓ３にリターンする。ここでの定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１はバッテリ１２の回復充電によりバッテリの全容量（１００％）に近い回復を定常の充電処理で容易に行えるレベルの放電時の容量として設定される。中速値である結合車速Ｓｃ１はここでは６０「ｋｍ／ｈ」に設定されている。
【００５０】
ステップｂ３ではバッテリ１２の残容量Ｅｑｎが図４（ｂ）に示す非常判定容量Ｅｑ２を上回るか判断し、下回るとステップｂ５に、上回るとステップｂ４で低容量用結合車速Ｓｃ２を設定し、走行モード切換えルーチンのステップｓ３にリターンする。ステップｂ５ではバッテリ１２の残容量Ｅｑｎが図５（ｂ）に示す緊急判定容量Ｅｑ３を上回るか判断し、下回るとステップｂ７に、上回るとステップｂ６で非常用結合車速Ｓｃ３を設定し、走行モード切換えルーチンのステップｓ３にリターンする。ステップｂ７ではバッテリ１２の残容量Ｅｑｎが緊急判定容量Ｅｑ３を下回る場合であり、停車車速Ｓｃ４＝０を設定しステップｓ３にリターンする。
このように、図９の結合車速設定ルーチンでは、バッテリ１２の残容量Ｅｑｎが低下するほど低い値の結合車速Ｓｃが設定され、次いで、走行モード切換えルーチンのステップｓ３に進む。
【００５１】
図８の走行モード切換えルーチンのステップｓ３に達すると、ここでは、現シフト位置がリバースＲか否か判断され、リバースＲでは、モータ４の回転を逆転すべくインバータ５０２の切換えを行う。その上でステップｓ６に、そうでないとステップｓ４に進み、現走行モードが第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓか判断する。第２走行モード域Ｍｓではステップｓ６に、そうでないとステップｓ５に進み、エンジン始動中か判断し、始動中であるとステップｓ６に、そうでないと、ステップｓ７に進む。
第２走行モード域Ｍｓ継続中において、ステップｓ６に達するとする。ここで、第１走行モード域ＥＶにない間は第２走行モード域Ｍｓを設定し、ステップｓ８に進む。
【００５２】
ステップｓ８で現モードが第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓで走行モードの変更が必要と判断するとステップｓ９に進み、必要ないとそのまま、図７に示す走行制御ルーチンのステップａ２に進む。
【００５３】
ステップｓ９では、湿式多板クラッチ６ａの接合力調整手段６０２（図１参照）をクラッチオフ（切断）状態に切換え、エンジン側の出力軸Ｊ１と車輪側の駆動軸Ｊ２の相対回転を許容する。ここでは電動機であるモータ４をそのときのアクセル開度θａ相当の駆動力Ｎｍを出力するように駆動する。このモータ４出力により、駆動輪である後輪ｗｒをデフ８を介して駆動する。
【００５４】
更に、走行域が第１走行モード域ＥＶに入るとエンジン２を停止し、第１走行モード域ＥＶを外れると第２走行モード域Ｍｓではエンジンを高効率運転域において、所定の回転数Ｎｅｎで、所定のスロットル開度θｓ（たとえば、全開）で駆動するよう制御する。このステップｓ９の処理の後は、図７に示す走行制御ルーチンのステップａ２に進む。
図８の走行モード切換えルーチンにおいて、エンジン始動中でなく、通常走行ではステップｓ７に進む。
【００５５】
ここでは車速Ｓｖがステップｓ２で設定された結合車速Ｓｃ（Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ４、Ｓｃ５）に達したか判断し、達しないと第２走行モード域Ｍｓに保持すべくステップｓ９に進む。達するとステップｓ１０に進み、ここで、現走行モードを第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐと設定し、次いで、ステップｓ１１で現モードがすでに第３走行モード域Ｍｐでは図７に示す走行制御ルーチンのステップａ２に、第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓではステップｓ１２に進む。
ステップｓ１２では、結合車速Ｓｃ（Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ４、Ｓｃ５）に達するのを待ち、達すると第３走行モード域Ｍｐへの切換えに進む。
【００５６】
ステップｓ１３では、湿式多板クラッチ６ａの接合力調整手段６０２を操作し、エンジン側の出力軸Ｊ１と車輪側の駆動軸Ｊ２を半クラッチに切換え、エンジン２を駆動し、インバータ５０２を介しモータ４を駆動に制御する。更に、ステップｓ１３では所定経過時間Ｔｄの経過を待ち、経過後にはステップｓ１４に進む。ここでは接合力調整手段６０２を操作し、クラッチオン（完全接合）状態に切換え（図２（ｂ）参照）、違和感のないモード切換えを達成した上で、図７に示す走行制御ルーチンのステップａ２に進む。
上述のステップｓ１２での第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓより第３走行モード域Ｍｐへの切換えは結合車速Ｓｃ（Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ４、Ｓｃ５）の大小により切換え時点が異なる。
【００５７】
即ち、第３走行モード域Ｍｐへの切換えは、定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１以上であると中速近傍のＳｃ１で、非常判定容量Ｅｑ２以上であると中速近傍より所定量ｄｖ１低速側の非常時Ｓｃ２で、緊急判定容量Ｅｑ３以上であるとＳｃ２でより所定量ｄｖ２低速側のＳｃ５で、緊急判定容量Ｅｑ３以下では停車車速Ｓｃ４＝０で、それぞれ行われる。 これにより、基本的には、定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１以上の定常運転時は、定常判定車速Ｓｃ１を中速近傍の値に設定して、モータ駆動域（第２走行モード域Ｍｓ）を比較的拡大して、即ち、環境保持を優先した走行域を拡大する。
一方、バッテリの残容量Ｅｑｎが低速運転域が続き、バッテリの残容量Ｅｑｎが定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１を下回り、非常時判定容量Ｅｑ２との間に達した場合は、低容量時結合車速Ｓｃ２を定常時結合車速Ｓｃ１より低下させ、発電域を拡大し、バッテリの残容量Ｅｑｎが定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１を上回るようにする。
【００５８】
更に、発電回路系が故障のような場合に、バッテリの残容量Ｅｑｎが低容量時結合車速Ｓｃ２を下回り、緊急時判定容量Ｅｑ３との間に達した場合は、非常時結合車速Ｓｃ３を非常時結合車速Ｓｃ２より更に低下させ、ＥＶ走行に入ると速やかにエンジン駆動を行い、故障回避のメンテナンスを受けるように、工場へのエンジン駆動での走行を可能とした。
特に、発電回路系が故障で、バッテリの残容量Ｅｑｎが緊急時判定容量Ｅｑ３を下回る場合は、ＥＶ走行無しに、直接、クラッチ切断のままエンジン始動を行い、始動後にエンジン駆動により故障回避のメンテナンスを受ける工場への走行を可能とした。
次に、図８の走行制御ルーチンのステップａ２に戻るとする。
【００５９】
ここでは、エンジン２が駆動中か否か判断し、駆動前ではステップａ３の始動、停止処理ルーチンに進み、駆動中にあると、ステップａ４に進む。
ここで、図１０に示すように、始動、停止処理ルーチンでは、始動及びＥＶ走行、停止の運転時の出力制御を行う。ステップｃ１では、車速Ｓｃが所定値より小さく車両が停止しているとみなせる場合であると、電圧センサ２１により検出されるバッテリ１２の電圧ｓｂｖが所定値（始動可能な電圧）より大きい点と、始動指令が入力されていることを確認する。次いで、モータ４発進すべく，ＥＣＵ９は、発進用の駆動出力Ｐｄｓを所定の発進出力マップ（不図示）より算出し、ステップｃ２でモータ４での発進制御をする。この発進の後，第１走行モード域ＥＶにある間は、ステップｃ１、ｃ２において、アクセル踏み込み量θａに基づき目標加速トルクＴａｃを、ブレーキ踏力ｂｐに基づき目標制動トルクＴｂｐを、それぞれ演算する。更に、これら目標加速トルクＴａｃ、目標制動トルクＴｂｐのトータルトルクＴｔ＝Ｔａｃ＋Ｔｂｐを求める。ここで、トータルトルクＴｔと駆動軸Ｊ２の目標回転数Ｎｄの積より駆動出力Ｐｄ「ｋＷ」が定まる点より、予め設定されている図３の定常走行マップに沿い（バッテリ残容量Ｅｑｎによりその他の図４〜図６に示す走行マップを採用する）、車速Ｓｖあたりの駆動力Ｔｖ「Ｎｍ」を求める。この場合の駆動力Ｔｖ「Ｎｍ」は、アクセル踏み込み量θａに比例して適宜設定する。
【００６０】
ここでは、駆動出力Ｐｄ「ｋＷ」をトータルトルクＴｔにより除算して、駆動軸Ｊ２の目標回転数Ｎｄを求め、その目標回転数Ｎｄが得られるように、モータ４を制御し、これにより運転者の要求に沿った走行を可能としている。なお、ステップｃ２において、ＥＶ走行以外の第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓの運転点に達した時点においては、エンジン始動が成されていないと、エンジン始動が成される。この際、エンジン始動は、湿式多板クラッチ６ａの接合力調整手段６０２をクラッチオフ（切断）状態に切換え、エンジン２に機械連結されている発電機３を電動機として動作させることで行われ、その際のエンジン始動制御は高効率でエンジン駆動を行えるよう予め設定された制御モードで行われる。
【００６１】
一方、第１走行モード域以外の第２走行モード域Ｍｓや第３走行モード域Ｍｐでは、エンジン駆動中にあることより、図７の走行制御ルーチンのステップｓ４に進む。ここでエンジン駆動時で第１走行モード域以外の第２走行モード域Ｍｓで駆動時にはステップａ３の始動、停止処理ルーチに戻り、第３走行モード域Ｍｐでのエンジン駆動中にあると、図１１に示すパラレル走行制御ルーチンのステップｄ１に進む。
図１１に示すパラレル走行制御ルーチンでのステップｄ１においては、ステップｃ１の場合のように、アクセル踏み込み量θａに基づき目標加速トルクＴａｃを、ブレーキ踏力ｂｐに基づき目標制動トルクＴｂｐを、それぞれ演算する。更に、これら目標加速トルクＴａｃ、目標制動トルクＴｂｐのトータルトルクＴｔ＝Ｔａｃ＋Ｔｂｐを求める。ここで、トータルトルクＴｔと駆動軸Ｊ２の目標回転数Ｎｄの積より駆動出力Ｐｄ「ｋＷ」が定まる点より、予め設定されている図３の定常走行マップに沿い（バッテリ残容量Ｅｑｎによりその他の図４〜図６に示す走行マップを採用する）、車速Ｓｖあたりの駆動力Ｔｖ「Ｎｍ」を求める。この場合の駆動力Ｔｖ「Ｎｍ」は、アクセル踏み込み量θａと図３の定常走行マップの値に沿い適宜設定する。
【００６２】
次いで、充放電電力Ｐｂおよび補機駆動エネルギーＰｈを算出する（ステップｄ２、ｄ３）。充放電電力Ｐｂとは、バッテリ１２の充放電に要するエネルギーであり、バッテリ１２を充電する必要がある場合には正の値、放電する必要がある場合には負の値を取る。補機駆動エネルギーＰｈとは、エアコンなどの補機を駆動するために必要となる電力である。こうして算出された電力の総和が要求駆動力ＰＯとなる（ステップｓ４）。
次に、ＥＣＵ９は、こうして設定された要求駆動力ＰＯに基づいてエンジン２の運転ポイントを成すエンジン回転数Ｎｅ（Ｎｅａ＞Ｎｅｂ＞Ｎｅｃ），エンジントルクＴｅ（Ｔｅａ＞Ｔｅｂ＞Ｔｅｃ）を予め設定されているエンジン２の運転マップ（図１２）より設定する（ステッｄ５）。
【００６３】
なお、図１２はエンジンの回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴｅを縦軸に取り、エンジン２の運転状態を示している。図中の曲線Ｍはエンジン２の運転が可能な限界範囲を示している。曲線α１からα６まではエンジン２の運転効率が一定となる運転ポイントを示している。α１からα６の順に運転効率は低くなっていく。また、曲線ηａからηｃはそれぞれエンジン２から出力される動力（回転数×トルク）が一定となるライン（ηａ＞ηｂ＞ηｃ）を示している。
エンジン２は図１２に示す通り、回転数およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違する。ここでは、エンジン回転数の上昇変化に応じて常に運転効率が高くなる各トルクの変化軌跡を、例えば、図１２中の曲線Ｌｎ（回転数の変動域により相違する）として示した。このような、運転マップはＥＣＵ９のＲＯＭに記憶される。
【００６４】
そこで、現在のエンジン２の運転ポイントを運転効率が高くなる運転ポイントとして設定する。即ち、現在のアクセル開度θａ相当の運転効率が高くなる運転ポイントとしての目標とするエンジントルクＴｅを得る上で、目標とするエンジン効率の良い回転数Ｎｅｏをマップより求める。
ここでは、クランク軸の回転数が目標とするエンジン回転数Ｎｅｏに収束するように燃料供給量を制御する。この場合、エンジン２への燃料噴射量Ｑｔは運転情報に応じた基準噴射量Ｑｂと、これにエンジン回転数のずれに応じて増減する補正量（＋ｄｑ，あるいは−ｄｑ）を加えて制御することで、実エンジン回転数を目標エンジン回転数Ｎｅｏに収束させるように制御することとなる（ステップｄ６）。
【００６５】
このような、第３走行モード域Ｍｐにおいて、モータ４はエンジン運転域が急加速時や、所定レベルを上回る高負荷運転時に達していると判断された場合に駆動する。
この過渡運転時が検出されると、ＥＣＵ９は予め設定された所定の駆動モードに沿って所定のモータ駆動力を発揮して、車両の運転域の変動に対する応答性の改善を図るよう制御することとなる。
このようにして駆動するハイブリッド自動車では、車速Ｓｖが低速側にあると第２走行モード域Ｍｓで、車速が所定の結合車速Ｓｃを上回り高速域側に達するとクラッチ６ａを接合して第３走行モード域Ｍｐへ切換え、そのモードの切換え制御時及びその後の高速域側で、固定変速比（固定比）を保持するので変速制御を行う必要がなく、走行制御が容易化される。特に、バッテリ１２の残容量Ｅｑが定常回復充電を繰り返す定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１以上にある場合は、クラッチ切換えが中速度近傍で行われるので、出力軸Ｊ１と駆動軸Ｊ２’との回転差が比較的小さくなり、変速ショックの発生を抑制できる。
【００６６】
しかも、結合車速Ｓｃはバッテリ１２の最大容量ＳＯＣが大きいほどを大きく設定して電力エネルギーによる第２走行モード域Ｍｓでの走行域を拡大させ、無公害化を促進できる。
更に、バッテリの残容量Ｅｑが低くなるとモータの発生トルクが低下するため、エンジン駆動の第３走行モード域Ｍｐへの切換えを早めるよう結合車速Ｓｃを低く、たとえば、定常時結合車速Ｓｃ１より低い低容量時結合車速Ｓｃ２や、低容量時結合車速Ｓｃ２より低い非常時結合車速Ｓｃ５や、停止車速Ｓｃ４＝０を設定し、これらバッテリ１２の残容量Ｅｑに応じて設けた閾値となる結合車速を下回ると、発電機３の運転域を拡大してバッテリの残容量Ｅｑの回復を早期に図ることができ、しかも、発電不能等の緊急状態を回避するメンテナンスを受ける場所に速やかにエンジン駆動により走行移動することができ、安定した走行を確保できる。
【００６７】
更に、第２走行モード域Ｍｓより第３走行モード域Ｍｐへの切換えが開始された際に、車速Ｓｖが結合車速Ｓｃを上回る時点より所定経過時間Ｔｄが経過する間は半クラッチを保持し、経過すると完全結合に切換えるので、回転伝達経路１１が固定変速比（固定比）を採用しているとしても、モード切換え時のショックを確実に緩和できる。
図１のハイブリッド自動車では、湿式多板クラッチ６ａの接合力を接合力調整手段６０２により調整することで、モード切換え時にクラッチを滑り接合から完全結合への切換えを容易化できる。
上述のところにおいて、クラッチは湿式多板クラッチ６ａとして説明したが、単板のクラッチを用いてもよく、流体クラッチを用いてもよく、いずれの場合も図１の湿式多板クラッチ６ａに近い作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 車両
２ エンジン
３ 発電機
４ モータ
５０１ インバータ
５０２ インバータ
６ クラッチ（摩擦契合手段）
６ａ 湿式多板クラッチ
６０２ 接合力調整手段
８ デファレンシャルギア（減速機）
９ 制御手段
１１ 伝達経路
１２ バッテリ
１３ 燃料タンク
１４ ブレーキセンサ
１５ アクセル開度センサ
１６ ＳＯＣセンサ（残容量検出手段）
１７ 制御ユニット
１８ 回転数センサ
１９ 回転数センサ
２１ 電圧センサ
２２ シフト位置センサ
ｓｅ１、ｓｅ２ 車速センサ（車速検出手段）
ｓｓｆ 車輪速（前輪）
ｓｓｒ 車輪速（後輪）
ｗｆ 車輪（前輪）
ｗｒ 車輪（後輪）
Ａ１ モード選択手段
Ａ２ 要求駆動力検出手段
Ｅｑ 残容量
Ｅｑｎ 残容量（現在値）
Ｅｑ１ 定常判定容量（第１閾値）
Ｅｑ２ 緊急判定容量（第２閾値）
Ｅｑ３ 限界容量（第３閾値）
ＥＶ 第１走行モード（ＥＶモード）域
Ｊ１ エンジン出力軸
Ｊ２ 駆動軸（駆動輪側）
Ｊ２’ 駆動軸（モータ側）
Ｍｓ 第２走行モード（シリーズハイブリッドモード）域
Ｍｐ 第３走行モード（パラレルハイブリッドモード）域
Ｎｅｎ エンジン高効率運転域時の回転数
Ｒ１ 第１の駆動境界線
Ｒ２ 第２の駆動境界線
Ｒ３ 第３の駆動境界線
Ｓｃ 結合車速
Ｓｃ１ 第１速度
Ｓｃ２ 第２速度
Ｓｃ３ 第３速度
Ｓｃ４ 第４速度
Ｓｃ５ 第５速度
Ｓｃ０ 停止速度
Ｓｖ 車速
ＳＯＣ バッテリ容量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転をエネルギーとして走行するシリーズ式ハイブリッド車としても、エンジン回転をエネルギーとして走行するパラレル式ハイブリッド車としても走行できるハイブリッド自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、エンジンに駆動される発電機の発電出力及びバッテリの放電出力によりモータを駆動し、モータにより車輪を駆動するシリーズ式ハイブリッド車と、エンジンの機械出力によって車輪を駆動するパラレル式ハイブリッド車と、これら車両の走行モードであるシリーズ式ハイブリッドモードとパラレル式ハイブリッドモードでの走行を共に可能としたシリーズパラレル式ハイブリッド車が知られている。
シリーズ式ハイブリッド車が電動機により車輪を駆動するのに対し、パラレル式ハイブリッド車はエンジンの機械出力によって車輪を駆動するが、発進、加速、制動等の際には、要求出力に対するエンジンの機械出力の差をエンジンの軸上に設けた回転機により補うよう駆動できる。この場合、回転機を電動機として動作させることにより加速が、発電機として動作させることにより減速が実現され、その際、車載のバッテリは回転機（電動機）に電力を供給し、又は回転機（発電機）から電力を回生する。
【０００３】
ここで、車載されるバッテリの容量（ＳＯＣ）は、回転機の回生電力や外部電源からの電力の他に、エンジン駆動による発電機の発電出力によっても充電される。特に、走行時に所定バッテリ容量を下回るとエンジン駆動の発電機の電力により充電制御が繰り返され、バッテリ容量（ＳＯＣ）の過度の低下を抑制している。
ところで、シリーズパラレル式ハイブリッド車は、発電機と電動機の間がクラッチ等の機構にて断続可能に機械連結される。このシリーズパラレル式ハイブリッド車をシリーズ式ハイブリッド車として走行させる際には、クラッチを切って発電機と電動機の機械連結を切り離す。すると、エンジンにより駆動される発電機の発電出力が、バッテリを介して、電動機に供給される。この状態では、シリーズ式ハイブリッド車として走行できる。逆に、パラレル式ハイブリッド車として走行させる際には、クラッチを結合して発電機と電動機を機械連結させる。すると、エンジンの機械出力が発電機、クラッチ及び電動機を介して駆動輪に機械的に伝達される状態となり、また発電機や電動機を用いて加減速可能な状態となる。この状態ではパラレル式ハイブリッド車として走行できる。
【０００４】
このようなシリーズパラレル式ハイブリッド車の一例が特許文献１（特開２０００−２０９７０６号公報）に開示される。このシリーズパラレル式ハイブリッド車は、エンジン出力軸と駆動輪側の駆動軸との間に発電機及び電動機として切換え駆動できる２つのモータを配し、その間にはクラッチ及びブレーキを備えている。ここでシリーズ式ハイブリッドモードでの走行時にはクラッチを切り、前段のモータを発電機とし、後段のモータを電動機として作動させ、パラレル式ハイブリッドモードでの走行時にはクラッチを接合し、エンジン回転で走行し、あるいは前後のモータを駆動して加減速を容易化している。
【０００５】
ところで、シリーズパラレル式ハイブリッド車に搭載されるモータの運転域は、シリーズ式ハイブリッドモード域（エンジン停止、モータ走行のＥＶモード域を含む）とパラレル式ハイブリッドモード域とに区分され、両モード域の切り換えは制御手段が制御するクラッチの切り換えにより行われる。
【０００６】
たとえば、特許文献１には、モータ運転域設定マップを用いて制御手段がモード切換え制御を行うようにしている。ここで、制御手段には車速センサから得られる車速と、アクセルペダルポジション及び車速に基づいて算出する要求トルクと、残容量センサから得られるバッテリの残容量との各情報が入力されている。その上で、制御手段は基本的に、エンジンが始動および停止を行う運転状態にあるとシリーズモードを選択し、バッテリの残容量が所定値以下になった場合にはエンジンを始動し発電機で発電してバッテリの充電を行い、バッテリの残容量が所定値以上になった場合にはエンジンの運転を停止し発電機での発電を停止してバッテリの過充電を防ぐよう制御している。更に、要求トルクの低い領域をシリーズ式ハイブリッドモード域とし、要求トルクが高い領域をパラレル式ハイブリッドモード域に設定している。制御手段は走行モード域を判定し、その上で、現走行モード域が判定された目標の走行モード域となるようにクラッチ切換え制御や、モータの機能が発電機や電動機の機能を成すようインバータを介して切換え制御している。
【０００７】
更に、特許文献２（特開平４−２９７３３０号公報）にはエンジン側の発電機と駆動輪側のモータとの間に無段変速機とクラッチを直列状に接続した駆動系を有するシリーズ、パラレル複合ハイブリッドカーシステムが開示される。ここでは通常はモータ走行のシリーズ走行モードを採り、パワー不足域ではクラッチを結合してパラレル走行モードとし、かつ、無段変速機の変速比を制御して、燃料効率のよい運転域でエンジンを駆動している。また、回生制動時における高速回転域での回生トルクを変速比を制御することでエンジンフリクションにより吸収するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２０９７０６号公報
【特許文献２】特開平４−２９７３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１、２に開示するシリーズパラレル式ハイブリッドモードで走行するハイブリッド自動車では、シリーズモードでの走行から車両の運転情報の変動、例えば、バッテリ容量（ＳＯＣ）の低下や走行負荷が急増し出力アップが要求される高負荷走行に入るような場合、要求トルクが急増し、車両の駆動系をパラレル式ハイブリッドモード域に移行するよう制御している。
この場合、エンジン側の駆動軸と駆動輪側である出力軸（モータ側出力軸）とは分離状態であったクラッチを接合状態に切換える。
【００１０】
この際、特に、低速運転域にあると、エンジン側の駆動軸の回転が比較的高く、駆動輪側の出力軸の回転が比較的低く、回転差が比較的大きいことより、クラッチ接合の際に駆動輪側の出力軸にトルクショックが生じやすく、変速機を高変速比に切換え回転差を低減させる必要があった。更に、パラレル式ハイブリッドモードで低速域で増減変動を繰り返す運転域では変速比を切換える必要があり、更に、低車速運転から高車速に増速する場合には、車速の増加変動に応じて、変速機の変速比を切換える必要があり、変速制御が複雑化しやすい。
【００１１】
本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、目的とするところは、走行モードが切換えられる際のトルクショックを低減し、パラレル式ハイブリッドモード域への切換え後の変速制御を排除できるハイブリッド自動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の請求項１は、車両１に搭載されるエンジンと、走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリに電力を供給する発電機と、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、を具備し、前記エンジンを停止して前記走行用モータの駆動により走行する第１走行モードと、前記エンジンの駆動により前記発電機を作動させると共に前記走行用モータの駆動により走行する第２走行モードと、前記エンジンの駆動及び前記走行用モータの駆動により走行する第３走行モードとを有するハイブリッド自動車において、前記残容量が所定の第１閾値以上の状況下では前記車速検出手段により検出された速度が所定の第１速度未満の場合に前記第１走行モード又は前記第２走行モードで走行し、前記所定の第１速度以上の場合に前記第３走行モードで走行するように走行モードを選択するモード選択手段を備え、前記モード選択手段は、前記残容量が前記所定の第１閾値未満の状況下では前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第１速度より小さい所定の第２速度以上の場合に前記第３走行モードを選択し、前記所定の第２速度未満の場合であって前記所定の第２速度より更に小さい所定の第３速度以上の場合に前記第２走行モードを選択し、前記所定の第３速度未満の場合に前記第１走行モード又は第２走行モードを選択する、ことを特徴とする。
【００１３】
この発明の請求項２は、請求項１記載のハイブリッド自動車において、前記車両の走行に要求される要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段を更に備え、
前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値以上の状況下で、前記車速検出手段により検出された速度が所定の第１速度より小さい所定の第４速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が所定の第１の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記車速検出手段により検出された速度が所定の第４速度以上であって前記所定の第１速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が前記所定の第１の駆動力境界から前記車速が増加するにつれて減少する第２の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記第２の駆動力境界より大きい領域で前記第２走行モードを選択する、ことを特徴とする。
【００１４】
この発明の請求項３は、請求項２に記載のハイブリッド自動車において、前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値未満の状況下で、前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第３速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が前記第１の駆動力境界より小さい第３の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記第３の駆動力境界より大きい領域で前記第２走行モードを選択することを特徴とする。
【００１５】
この発明の請求項４は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車において、前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値より小さい所定の第２閾値より更に小さい状況下では前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第３速度より小さい所定の第５速度より大きい場合に前記第３走行モードを選択し、前記所定の第５速度より小さい場合に前記第１走行モードを選択することを特徴とする。
【００１６】
この発明の請求項５は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車において、前記モード選択手段は、前記残容量が前記所定の第２閾値より小さい所定の第３閾値より更に小さい状況下では前記車両の発進と同時に前記第３走行モードを選択することを特徴とする。
【００１７】
この発明の請求項６は、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車において、前記車両は駆動輪が設けられた駆動軸と、前記エンジンの動力を前記駆動軸に伝達する伝達経路と、前記伝達経路を断接する摩擦契合手段とを備え、前記第１走行モード又は第２走行モードと第３走行モードとの切替えは、前記摩擦契合手段が前記伝達経路を断接することにより行われることを特徴とする。
【００１８】
この発明の請求項７は、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車において、前記第３走行モードにおける前記エンジンの駆動力は固定比の減速機により前記駆動輪に伝達されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、残容量が第１閾値を上回るか否かに応じ、それぞれの場合に、第１速度、第２速度、第３速度に応じて、第１走行モード、第２走行モード、第３走行モードのいずれかで走行するように走行モードを選択して走行するので、残容量が定常値である第１閾値を上回るか否かに区分し、各領域において容易にシリーズパラレル式ハイブリッドモードで走行でき、特に、各モードにおいてエンジン２の出力を固定比のままで駆動輪に伝えるので、モードの切換え制御時及びその後の高速域側での変速制御を行う必要がなく、走行制御が容易化される。
【００２０】
請求項２の発明によれば、残容量が所定の第１閾値以上で、速度が第４速度未満の場合に、第１の駆動力境界以下の領域で第１走行モードを選択し、第４速度以上で第１速度未満の場合に、第２の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、第２の駆動力境界より大きい領域で第２走行モードを選択するので、第１走行モードの運転域を拡大すると共に第２走行モードでの走行を行うことができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、残容量が第１閾値未満で、第２速度未満で、第３の駆動力境界以下の領域であると、車載しているバッテリの低容量状態と見做し、第１走行モードを狭め、バッテリの残容量を回復を早期に図るようにして、第２走行モードで走行を継続することができる。
【００２２】
請求項４の発明は、残容量が第２閾値より更に小さい状況下であって、第３速度より小さい第５速度より大きい場合、非常走行時と見做し、エンジンのみでの走行である第３走行モードを選択し、第５速度より小さい走行開始時には第１走行モードを選択し、モータ発進後エンジン走行に速やかに移行してエンジン駆動の第３走行モードへ切替え、発電不能等の緊急状態を回避するメンテナンスを受ける場所に速やかにエンジン駆動により走行移動する状態を確保できる。
【００２３】
請求項５の発明は、残容量が第３閾値より更に小さい状況下では、緊急走行時と見做し、第３走行モードを選択するので、停車状態で直ちに、クラッチを分離した状態でのエンジン始動が成され、車両の発進と同時に摩擦契合手段を接合することによりエンジンの機械出力が駆動軸に伝達可能な第３走行モードに切替え、発電不能等の緊急状態を回避するメンテナンスを受ける場所へエンジン駆動のみで走行することができる。
【００２４】
請求項６の発明は、第１走行モード又は第２走行モードと第３走行モードとの切替え時に、摩擦契合手段が伝達経路を断接するので、伝達経路が固定比を採用しているとしても、モード切換え時のショックを緩和できる。
【００２５】
請求項７の発明は、第３走行モードにおけるエンジン２の駆動力は固定比の減速機により駆動輪に伝達されるので、伝達経路が固定変速比を採用しているとしても、モード切換え時のショックを緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１のハイブリッド自動車の構成図である。
【図２】図１のハイブリッド自動車の駆動系の機能説明図で、（ａ）はシリーズハイブリッドモード状態を、（ｂ）はパラレルハイブリッドモード状態を示す。
【図３】図１のハイブリッド自動車で用いる定常時の走行モード設定マップの特性説明図を（ａ）に、定常時のバッテリ容量説明図を（ｂ）に示した。
【図４】図１のハイブリッド自動車で用いるバッテリ残容量が定常判定容量を下回る時の走行モード設定マップの特性説明図を（ａ）に、バッテリ容量説明図を（ｂ）に示した。
【図５】図１のハイブリッド自動車で用いるバッテリ残容量が緊急判定容量を下回る時の走行モード設定マップの特性説明図を（ａ）に、バッテリ容量説明図を（ｂ）に示した。
【図６】図１の走行制御装置で用いるバッテリ残容量が限界判定容量を下回る時の走行モード設定マップの特性説明図を（ａ）に、バッテリ容量説明図を（ｂ）に示した。
【図７】図１のハイブリッド自動車で用いる走行制御ルーチンのフローチャートである。
【図８】図１のハイブリッド自動車で用いる走行モード切換えルーチンのフローチャートである。
【図９】図１のハイブリッド自動車で用いる結合車速設定ルーチンのフローチャートである。
【図１０】図１の走行制御装置で用いる始動、停止処理ルーチンのフローチャートである。
【図１１】図１の走行制御装置で用いるパラレル走行制御ルーチンのフローチャートである。
【図１２】図１のハイブリッド自動車で用いるエンジンの運転域特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１にはこの発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車（以後、単に車両と記す）１の概略図を示す。
この車両１はエンジン２とモータ４の両駆動源からの回転出力を伝達経路１１を用いて駆動輪である後輪ｗｒに伝達して走行するもので、モータ４のみで走行する第１走行モードと、シリーズ式ハイブリッドモード（以下第２走行モードと記す）と、パラレル式ハイブリッドモード（以下第３走行モードと記す）、との両モードでの走行を可能とする。
【００２８】
この車両１の伝達経路１１はエンジン２と、同エンジンの出力軸Ｊ１に連結された発電機３と、後輪ｗｒ側に減速機であるデファレンシャルギア（以後単にデフと記す）８を介して連結された車輪側の駆動軸Ｊ２と、駆動軸Ｊ２に連結されたモータ４と、出力軸Ｊ１とモータ４側の駆動軸Ｊ２’を備えた伝達経路１１を断続する摩擦契合手段としてのクラッチ６とを有する。しかも、エンジン２の出力軸Ｊ１は、不図示の増速機を介して発電機３に連結され、これにより回転数を発電機３への入力に適する回転数領域まで高めている。
【００２９】
また、発電機３とモータ４の間のクラッチ６はオフ（切断状態）では発電機３の軸である出力軸Ｊ１とモータ４側の駆動軸Ｊ２’は互いに独立し、クラッチ６がオン（接合状態）では連結する。
ここで、クラッチ６は接合力調整手段付６０２の湿式多板クラッチ６ａである。
この湿式多板クラッチ６ａは、クラッチオフ（切断）にあると（図２（ａ）参照）、エンジン側の出力軸Ｊ１の複数の回転板（不図示）に対する車輪側の駆動軸Ｊ２の複数の回転板（不図示）の相対回転を許容し、クラッチオン（接合）にあると（図２（ｂ）参照）、両軸Ｊ１，Ｊ２’の相対回転を無くして、エンジン側の出力軸Ｊ１と駆動軸Ｊ２’、車輪ｗｆを直結する。しかも、湿式多板クラッチ６ａはその接合力を接合力調整手段６０２により調整する。接合力調整手段６０２は電磁ソレノイドの働きで両軸Ｊ１，Ｊ２’の各回転板相互の相対間隔を接離操作することで、切断状態より半クラッチ状態、直結状態へと段階的に接合の状態を切り換えでき、このクラッチ用ソレノイドは後述の制御手段であるＥＣＵ９により駆動制御される。
【００３０】
なお、上述の接合力調整手段６０２付の湿式多板クラッチ６ａに代えて、不図示の単板のクラッチ６を油圧アクチュエーターによる油圧制御により切換える接合調整手段（不図示）を用いてもよい。
ここでＥＣＵ９に制御されるクラッチ６ａはモード切換え時にクラッチを滑り接合から完全結合への切換えを行う。特に、第１走行モード（ＥＶ走行モード）での走行域ＥＶや第２走行モード（シリーズモード）での走行域Ｍｓより、第３走行モード（パラレルモード）での走行域Ｍｐへの切換えが開始された際に、車速Ｓｖが結合車速Ｓｃより所定量（たとえば、５％程度）増加するまでの間はクラッチを接合力調整手段６０２により半クラッチ接合に保持し、滑り接合から徐々に完全結合に切換え、結合車速が所定量増加するとクラッチを完全結合させるようクラッチ制御を行う。これによって、伝達経路１１が固定変速比（固定比）を採用していても、中速以上での切換えにもかかわらず、モード切換え時のショックを緩和できる。
【００３１】
次に、発電機３及びモータ４には後述のＥＣＵ９に切換え制御されるインバータ５０１及び５０２を介してバッテリ１２が接続されている。ここで回転機である発電機３及び／又はモータ４が発電機として機能する運転域にあると、インバータ５０１、５０２を介して充電電力がバッテリ１２に入力され、電動機として機能する運転域にあると、発電機３及び／又はモータ４に対しインバータ５０１又は５０２を介して放電電力が供給される。 車両１には同車両１の伝達経路１１の走行制御を行う制御手段であるＥＣＵ９が配備される。
ＥＣＵ９は内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記録されたプログラムに従いＣＰＵがエンジン２の燃料噴射量その他の制御を実行する。
【００３２】
これらの制御を可能とするために、ＥＣＵ９にはエンジン２の運転状態を示す種々のセンサが接続され、しかも、車両の制御ユニット１７とも電気的に接続され、制御ユニット１７との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。更に、ＥＣＵ９は制御ユニット１７からエンジン２の運転状態に関する種々の指令値を受けてエンジン２を制御している。なお、符号１３は燃料タンクを示す。
このようなＥＣＵ９には、車両操縦者からの加速要求を示すアクセル開度θａを出力するアクセル開度センサ１５、減速要求を示す踏力ｂｐ情報を出力するブレーキセンサ１４、左右の前輪ｗｆの各車速センサｓｅ１、左右後輪ｗｒの各車速センサｓｅ２が接続される。ここで、ＥＣＵ９は前後車輪速ｓｓｆ、ｓｓｒの各情報よりそれらの単位時間ごとの平均値より車速Ｓｖを算出している。更に、ＥＣＵ９には、発電機３の回転数Ｎｇを出力する回転数センサ１８、モータ４の回転数Ｎｄを出力する回転数センサ１９、バッテリ１２の残容量Ｅｑを出力するＳＯＣセンサ（残容量検出手段）１６、バッテリ１２の電圧ｓｂｖを出力する電圧センサ２１がそれぞれ接続される。
【００３３】
ＥＣＵ９は、発電機３及びモータ４を発電機として動作させるかそれとも電動機として動作させるかを決定し、インバータ５０１及び５０２のスイッチング動作を制御することにより発電機３及びモータ４のトルクを制御する。エンジン２はスロットル全開（ＷＯＴ）運転を基本としているが、ＥＣＵ９は、スロットル開度を操作したほうが効率が良くなる領域ではエンジン２のスロットル開度を制御する。ＥＣＵ９は、また、不図示のブレーキ装置の制動制御をすることにより、前後輪ｗｆ、ｗｒに作用する油圧制動力を要求制動力の範囲内で制御する。
【００３４】
次に、第一実施形態としての車両１の走行制御の特徴を説明する。
第１の特徴は、ＥＣＵ９がモード選択手段Ａ１としての機能を備える。
なお、ここで、車両１の運転域は、例えば、図３（ａ）に示すように、エンジンを停止して走行用モータの駆動により走行する第１走行モード（ＥＶモード）域ＥＶと、エンジンの駆動により前記発電機を作動させると共に走行用モータの駆動により走行する第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓと、エンジンの駆動及び走行用モータの駆動により走行する第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐとに区分され、設定され、これらいずれかのモード域で車両１は走行する。
【００３５】
モード選択手段Ａ１はバッテリ１２の残容量Ｅｑに応じて走行モードを設定する機能を備える。この設定処理に用いる車両の車速「ｋｍ／ｈ」―駆動力「Ｎｍ」線図である走行モード域設定マップ（一例を図３〜図６に示した）を予め複数記憶処理されている。各マップはＥＣＵ９内のＲＯＭに記憶されている。ＥＣＵ９は車速Ｓｖおよび駆動力Ｎｍ（要求トルク）に基づいてかかるマップを参照して、車両の運転モードを設定する。
ここで、走行モード域設定マップは、車載のエンジン２、モータ４及び発電機３の駆動特性に沿って予め設定されており、図中の曲線ＬＩＭは車両が走行可能な限界領域を示している。
【００３６】
モード選択手段Ａ１は、まず、残容量Ｅｑが所定の第１閾値Ｅｑ１（図３（ｂ）参照）以上の定常時状況下においては、車速検出手段ｓｅ１、ｓｅ２により検出された速度Ｓｖが所定の第１速度Ｓｃ１未満の場合に、図３に示すように、第１走行モード域ＥＶ又は第２走行モード域Ｍｓで走行し、所定の第１速度Ｓｃ１以上の場合に，第３走行モード域Ｍｐで走行するように走行モードを選択するもので、図３に定常走行マップとして示した。
【００３７】
更に、モード選択手段Ａ１は、残容量が所定の定常判定容量である第１閾値Ｅｑ１（図３（ｂ）参照）未満の低容量状況下においては、車速検出手段ｓｅ１、ｓｅ２により検出された速度が所定の第１速度Ｓｃ１（図３参照）より小さい所定の第２速度Ｓｃ２（図４参照）以上の場合に第３走行モード域Ｍｐを選択し（図４参照）、所定の第２速度Ｓｃ２未満の場合であって所定の第２速度Ｓｃ２より更に小さい所定の第３速度Ｓｃ３（図４参照）以上の場合に第２走行モードＭｓを選択し、所定の第３速度Ｓｃ３未満の場合に第１走行モード域ＥＶ又は第２走行モードＭｓを選択するもので、図４に非低容量走行マップとして示した。
【００３８】
更に、ＥＣＵ９は要求駆動力Ｎｍを検出する要求駆動力検出手段Ａ２としての機能を備える。
要求駆動力検出手段Ａ２はＥＣＵ９内で走行時に車両操縦者からの加速要求を示すアクセル開度θａ（アクセル開度センサ１５が出力）から要求駆動力ＮｍをＥＣＵ９が算出し、得られた最新の要求駆動力Ｎｍが所定の第１の駆動力境界Ｒ１のライン（図３中のＲ１ライン）以下の領域で第１走行モードＥＶを選択し、速度Ｓｖが所定の第４速度Ｓｃ４以上であって所定の第１速度Ｓｃ１未満の場合において、検出された要求駆動力が第１の駆動力境界Ｒ１から車速Ｓｖが増加するにつれて減少する第２の駆動力境界Ｒ２（図３中のＲ２のライン）以下の領域で第１走行モードＥＶを選択し、第２の駆動力境界Ｒ２より大きい領域で第２走行モードＭｓを選択する。
【００３９】
更に、第１走行モード域ＥＶ、第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓより第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐへの切換え時において、クラッチ６ａを切断より接合へ切換え、その切換えは車速Ｓｖが結合車速Ｓｃ（Ｓｃ１，Ｓｃ２）を上回る際に行うようにしている。
ここで結合車速Ｓｃは車載のバッテリ１２の最大容量ＳＯＣ（１００％）に応じて予め設定する。即ち、基本的には車載されているバッテリ１２の最大容量ＳＯＣが大きいほど、結合車速Ｓｃを大きな値に設定する。これによりバッテリ１２の電力エネルギーによる第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓでの走行域を拡大させ、環境保全に好ましい無公害走行域の拡大を図るようにしている。
【００４０】
更に、バッテリ１２がフル充電により最大容量ＳＯＣ（１００％）を保持する状態より、第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓでの走行を続けた場合には、バッテリ１２の残容量Ｅｑが低下し、定常走行状態で回復充電を必要とする定常判定容量である第１閾値Ｅｑ１（図３（ｂ）参照）を下回らない間は、図３（ａ）の定常走行用マップに示すように、定常時の定常結合車速Ｓｃ１を車両の中速以上の値に設定する。
この中速とは、クラッチ６ａの接合時に出力軸Ｊ１に対する車輪側である駆動軸Ｊ２の回転が低すぎることによる接合ショックを防止できる下限値、たとえば４０［ｋｍ／ｈ］以上の値とする。逆に、車輪側である駆動軸Ｊ２の回転速度が高すぎることによる接合ショックを防止できる上限値、たとえば６０［ｋｍ／ｈ］以下の値が設定される。なお、この中速値は一例であり、車両に応じて予め設定され、ここでは、図３（ａ）に示すように、５０［ｋｍ／ｈ］に設定され、この値が定常結合車速Ｓｃ１として設定される。
【００４１】
このように、定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１を下回らない間、定常結合車速Ｓｃ１を車両の中速度近傍の値に設定することで、低速域側である第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓを比較的拡大することができ、この第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓでの変速処理を排除できるので、走行制御を容易化できる。しかも、定常結合車速Ｓｃ１でのクラッチ切換えが中速度近傍で行われるので、出力軸Ｊ１とモータ側の駆動軸Ｊ２’との回転差が比較的小さい運転域であり、変速ショックの発生を抑制できる。
次に、車両が低車速での走行を続け、定常結合車速Ｓｃ１を上回る運転域が少なかった場合、残容量Ｅｑが定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１（図４（ｂ）参照）を所定量ｄｑ１下回って非常時判定容量Ｅｑ２との間に達する。
【００４２】
この場合、回復充電する運転域を拡大する必要性が高いことより、図４（ａ）の非常時走行用マップに示すように、定常結合車速Ｓｃ１（中速度）より所定量ｄｖ１低い低容量時結合車速Ｓｃ２が設定される。
このように、低容量時結合車速Ｓｃ２を車両の中速度より低く比較的低速側にずらして設定することで、第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓで低速走行が続く運転域であっても、低容量時結合車速Ｓｃ２を上回る場合が多くなり、この際クラッチ６ａを接合させ、第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐに切換え、エンジン２の駆動域を拡大させ、バッテリ１２の残容量Ｅｑを比較的早期に増加側に変移させることができる。
【００４３】
更に、残容量Ｅｑが第１閾値Ｅｑ１未満の状況下で、速度Ｓｖが所定の第３速度Ｓｃ３未満の場合において、要求駆動力検出手段Ａ２により検出された要求駆動力が第１の駆動力境界Ｒ１より小さい第３の駆動力境界Ｒ３以下の領域（図４（ａ）参照）で第１走行モード域ＥＶを選択し、第３の駆動力境界Ｒ３より大きい領域で第２走行モードＭｓを選択するように設定する。
なお、図４（ａ）の低容量時走行用マップにおいて、エンジン非作動の第１走行モード域ＥＶは、図３（ａ）の定常走行用マップに示す第１走行モード域ＥＶよりも低速側に狭めて設定され、これによりバッテリ１２の残容量Ｅｑを早期に回復するようにしている。
【００４４】
次に、車両が低車速での走行を続けている際に、発電機側の発電回路が異常状態に陥っているような場合、バッテリ１２の残容量Ｅｑが過度に低下し、非常時判定容量Ｅｑ２を所定量ｄｑ２下回り、緊急時判定容量Ｅｑ３（図５（ｂ）参照）との間に達するとする。 この場合、発電機側の発電回路が異常状態に陥っていると見做され、モータ発進（ＥＶ走行）後、エンジン駆動である第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐに速やかに移行する必要がある。
そこで、図５（ａ）の非常時走行用マップに示すように、バッテリの残容量Ｅｑが非常時判定容量Ｅｑ２を下回るような場合には、低容量時結合車速Ｓｃ２より所定量ｄｖ２低い値である非常時結合車速Ｓｃ５が設定される。
【００４５】
このように、発電機側の発電回路が異常状態に陥って定常の発電機能が働かない緊急状態と見做される場合は、第１走行モード域ＥＶより速やかにクラッチ６ａを切ってエンジン２を始動して、クラッチを接合させてパラレルモード域Ｍｐの運転に入る。これにより、発電不可による緊急状態を回避するためメンテナンスを受ける工場等に速やかにエンジン駆動により走行移動することを可能としている。
次に、バッテリ１２の残容量Ｅｑが過度に低下し、緊急時判定容量Ｅｑ３を下回ると、そのような残容量ＥｑｎではＥＶ走行も行わず、停止車速Ｓｃ０（図６参照）の状態を判断して、クラッチを切って、残容量Ｅｑｎを使ってエンジン２を始動する。その上でクラッチを半クラッチ接合より完全接合に制御して発進し、すなわち、エンジン駆動の第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐで発進し、発電不能等の故障状態を回避するメンテナンスを受ける工場等に速やかに走行移動する状態を確保する。
【００４６】
このように、クラッチを切断より接合に切換える判定値を結合車速Ｓｃにより設定し、しかもバッテリの残容量Ｅｑが低くなるとモータの発生トルクが低下するため、エンジン駆動の第３走行モード域Ｍｐへの切換えを早めて残容量Ｅｑの回復を図るようにする。すなわち、結合車速Ｓｃをバッテリの残容量Ｅｑの低下に応じて低い値、即ち、Ｓｃ１＞Ｓｃ２＞Ｓｃ５＞Ｓｃ０に設定した。これにより、バッテリの残容量Ｅｑの低下に応じてモータ駆動域を狭め、エンジン駆動および発電機駆動域を拡大し、発電機３の運転域を拡大してバッテリの残容量Ｅｑの回復を早期に図ることができる。
次に、車両１の駆動系の作動を図７の走行制御ルーチンと共に説明する。
図７は走行制御処理のフローチャートである。この処理が開始されると、ＥＣＵ９はまず走行モード切換え処理を実行する（ステップａ１）。走行モード切換え処理のフローチャートを図８に示す。
【００４７】
走行モード切換え処理ルーチンでＥＣＵ９は車両の運転状態に関与する種々のパラメータを読み込む（ステップｓ１）。ここでのパラメータとしては、車輪速ｓｓｒ、ｓｓｆ（車速Ｓｖ）、要求駆動力検出手段Ａ２により検出された駆動力Ｎｍ、バッテリの残容量Ｅｑｎ、バッテリ電圧ｓｂｖ、アクセルペダルポジションθａ，ブレーキ踏み操作ｂｐ、シフトポジション、エンジン運転情報、などがある。
車速Ｓｖは４車軸ｗｆ、ｗｒの車輪速ｓｓｒ、ｓｓｆの平均値に応じて検出される。駆動力Ｎｍは、アクセルペダルポジションセンサ１５により検出されたアクセルペダルポジションθａと車速Ｓｖに基づいて算出することができる。バッテリ１２の残容量Ｅｑｎは、ＳＯＣ（残容量）センサ１６により、バッテリ１２の電圧ｓｂｖは電圧センサ２１により検出される。
【００４８】
更に、シフトポジションはシフトレバー（不図示）のシフト位置センサ２２によりリバースＲ，走行Ｄ，パーキングＰｋの各情報を受ける。更に、エンジン運転状態とは、エンジン２が現在運転されているか否かを意味しており、車両の制御ユニット１７との通信により検出することができる。
こうして検出された運転情報に基づき、予め設定された条件に従ってＥＣＵ９は走行モードを順次切換える。
まず、走行モード切換えルーチンのステップｓ２に達すると、モード切換のため行うクラッチ６ａをオンする結合車速Ｓｃの設定処理に入る。
ここで結合車速設定ルーチンを図９に示す。
【００４９】
この結合車速設定ルーチンのステップｂ１ではバッテリ１２の残容量Ｅｑｎが図３（ｂ）に示す定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１を上回るか判断し、下回るとステップｂ３に、上回るとステップｂ２で中速値である結合車速Ｓｃ１を設定しステップｓ３にリターンする。ここでの定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１はバッテリ１２の回復充電によりバッテリの全容量（１００％）に近い回復を定常の充電処理で容易に行えるレベルの放電時の容量として設定される。中速値である結合車速Ｓｃ１はここでは６０「ｋｍ／ｈ」に設定されている。
【００５０】
ステップｂ３ではバッテリ１２の残容量Ｅｑｎが図４（ｂ）に示す非常判定容量Ｅｑ２を上回るか判断し、下回るとステップｂ５に、上回るとステップｂ４で低容量用結合車速Ｓｃ２を設定し、走行モード切換えルーチンのステップｓ３にリターンする。ステップｂ５ではバッテリ１２の残容量Ｅｑｎが図５（ｂ）に示す緊急判定容量Ｅｑ３を上回るか判断し、下回るとステップｂ７に、上回るとステップｂ６で非常用結合車速Ｓｃ３を設定し、走行モード切換えルーチンのステップｓ３にリターンする。ステップｂ７ではバッテリ１２の残容量Ｅｑｎが緊急判定容量Ｅｑ３を下回る場合であり、停車車速Ｓｃ４＝０を設定しステップｓ３にリターンする。
このように、図９の結合車速設定ルーチンでは、バッテリ１２の残容量Ｅｑｎが低下するほど低い値の結合車速Ｓｃが設定され、次いで、走行モード切換えルーチンのステップｓ３に進む。
【００５１】
図８の走行モード切換えルーチンのステップｓ３に達すると、ここでは、現シフト位置がリバースＲか否か判断され、リバースＲでは、モータ４の回転を逆転すべくインバータ５０２の切換えを行う。その上でステップｓ６に、そうでないとステップｓ４に進み、現走行モードが第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓか判断する。第２走行モード域Ｍｓではステップｓ６に、そうでないとステップｓ５に進み、エンジン始動中か判断し、始動中であるとステップｓ６に、そうでないと、ステップｓ７に進む。
第２走行モード域Ｍｓ継続中において、ステップｓ６に達するとする。ここで、第１走行モード域ＥＶにない間は第２走行モード域Ｍｓを設定し、ステップｓ８に進む。
【００５２】
ステップｓ８で現モードが第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓで走行モードの変更が必要と判断するとステップｓ９に進み、必要ないとそのまま、図７に示す走行制御ルーチンのステップａ２に進む。
【００５３】
ステップｓ９では、湿式多板クラッチ６ａの接合力調整手段６０２（図１参照）をクラッチオフ（切断）状態に切換え、エンジン側の出力軸Ｊ１と車輪側の駆動軸Ｊ２の相対回転を許容する。ここでは電動機であるモータ４をそのときのアクセル開度θａ相当の駆動力Ｎｍを出力するように駆動する。このモータ４出力により、駆動輪である後輪ｗｒをデフ８を介して駆動する。
【００５４】
更に、走行域が第１走行モード域ＥＶに入るとエンジン２を停止し、第１走行モード域ＥＶを外れると第２走行モード域Ｍｓではエンジンを高効率運転域において、所定の回転数Ｎｅｎで、所定のスロットル開度θｓ（たとえば、全開）で駆動するよう制御する。このステップｓ９の処理の後は、図７に示す走行制御ルーチンのステップａ２に進む。
図８の走行モード切換えルーチンにおいて、エンジン始動中でなく、通常走行ではステップｓ７に進む。
【００５５】
ここでは車速Ｓｖがステップｓ２で設定された結合車速Ｓｃ（Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ４、Ｓｃ５）に達したか判断し、達しないと第２走行モード域Ｍｓに保持すべくステップｓ９に進む。達するとステップｓ１０に進み、ここで、現走行モードを第３走行モード（パラレル式ハイブリッドモード）域Ｍｐと設定し、次いで、ステップｓ１１で現モードがすでに第３走行モード域Ｍｐでは図７に示す走行制御ルーチンのステップａ２に、第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓではステップｓ１２に進む。
ステップｓ１２では、結合車速Ｓｃ（Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ４、Ｓｃ５）に達するのを待ち、達すると第３走行モード域Ｍｐへの切換えに進む。
【００５６】
ステップｓ１３では、湿式多板クラッチ６ａの接合力調整手段６０２を操作し、エンジン側の出力軸Ｊ１と車輪側の駆動軸Ｊ２を半クラッチに切換え、エンジン２を駆動し、インバータ５０２を介しモータ４を駆動に制御する。更に、ステップｓ１３では所定経過時間Ｔｄの経過を待ち、経過後にはステップｓ１４に進む。ここでは接合力調整手段６０２を操作し、クラッチオン（完全接合）状態に切換え（図２（ｂ）参照）、違和感のないモード切換えを達成した上で、図７に示す走行制御ルーチンのステップａ２に進む。
上述のステップｓ１２での第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓより第３走行モード域Ｍｐへの切換えは結合車速Ｓｃ（Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ４、Ｓｃ５）の大小により切換え時点が異なる。
【００５７】
即ち、第３走行モード域Ｍｐへの切換えは、定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１以上であると中速近傍のＳｃ１で、非常判定容量Ｅｑ２以上であると中速近傍より所定量ｄｖ１低速側の非常時Ｓｃ２で、緊急判定容量Ｅｑ３以上であるとＳｃ２でより所定量ｄｖ２低速側のＳｃ５で、緊急判定容量Ｅｑ３以下では停車車速Ｓｃ４＝０で、それぞれ行われる。 これにより、基本的には、定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１以上の定常運転時は、定常判定車速Ｓｃ１を中速近傍の値に設定して、モータ駆動域（第２走行モード域Ｍｓ）を比較的拡大して、即ち、環境保持を優先した走行域を拡大する。
一方、バッテリの残容量Ｅｑｎが低速運転域が続き、バッテリの残容量Ｅｑｎが定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１を下回り、非常時判定容量Ｅｑ２との間に達した場合は、低容量時結合車速Ｓｃ２を定常時結合車速Ｓｃ１より低下させ、発電域を拡大し、バッテリの残容量Ｅｑｎが定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１を上回るようにする。
【００５８】
更に、発電回路系が故障のような場合に、バッテリの残容量Ｅｑｎが低容量時結合車速Ｓｃ２を下回り、緊急時判定容量Ｅｑ３との間に達した場合は、非常時結合車速Ｓｃ３を非常時結合車速Ｓｃ２より更に低下させ、ＥＶ走行に入ると速やかにエンジン駆動を行い、故障回避のメンテナンスを受けるように、工場へのエンジン駆動での走行を可能とした。
特に、発電回路系が故障で、バッテリの残容量Ｅｑｎが緊急時判定容量Ｅｑ３を下回る場合は、ＥＶ走行無しに、直接、クラッチ切断のままエンジン始動を行い、始動後にエンジン駆動により故障回避のメンテナンスを受ける工場への走行を可能とした。
次に、図８の走行制御ルーチンのステップａ２に戻るとする。
【００５９】
ここでは、エンジン２が駆動中か否か判断し、駆動前ではステップａ３の始動、停止処理ルーチンに進み、駆動中にあると、ステップａ４に進む。
ここで、図１０に示すように、始動、停止処理ルーチンでは、始動及びＥＶ走行、停止の運転時の出力制御を行う。ステップｃ１では、車速Ｓｃが所定値より小さく車両が停止しているとみなせる場合であると、電圧センサ２１により検出されるバッテリ１２の電圧ｓｂｖが所定値（始動可能な電圧）より大きい点と、始動指令が入力されていることを確認する。次いで、モータ４発進すべく，ＥＣＵ９は、発進用の駆動出力Ｐｄｓを所定の発進出力マップ（不図示）より算出し、ステップｃ２でモータ４での発進制御をする。この発進の後，第１走行モード域ＥＶにある間は、ステップｃ１、ｃ２において、アクセル踏み込み量θａに基づき目標加速トルクＴａｃを、ブレーキ踏力ｂｐに基づき目標制動トルクＴｂｐを、それぞれ演算する。更に、これら目標加速トルクＴａｃ、目標制動トルクＴｂｐのトータルトルクＴｔ＝Ｔａｃ＋Ｔｂｐを求める。ここで、トータルトルクＴｔと駆動軸Ｊ２の目標回転数Ｎｄの積より駆動出力Ｐｄ「ｋＷ」が定まる点より、予め設定されている図３の定常走行マップに沿い（バッテリ残容量Ｅｑｎによりその他の図４〜図６に示す走行マップを採用する）、車速Ｓｖあたりの駆動力Ｔｖ「Ｎｍ」を求める。この場合の駆動力Ｔｖ「Ｎｍ」は、アクセル踏み込み量θａに比例して適宜設定する。
【００６０】
ここでは、駆動出力Ｐｄ「ｋＷ」をトータルトルクＴｔにより除算して、駆動軸Ｊ２の目標回転数Ｎｄを求め、その目標回転数Ｎｄが得られるように、モータ４を制御し、これにより運転者の要求に沿った走行を可能としている。なお、ステップｃ２において、ＥＶ走行以外の第２走行モード（シリーズ式ハイブリッドモード）域Ｍｓの運転点に達した時点においては、エンジン始動が成されていないと、エンジン始動が成される。この際、エンジン始動は、湿式多板クラッチ６ａの接合力調整手段６０２をクラッチオフ（切断）状態に切換え、エンジン２に機械連結されている発電機３を電動機として動作させることで行われ、その際のエンジン始動制御は高効率でエンジン駆動を行えるよう予め設定された制御モードで行われる。
【００６１】
一方、第１走行モード域以外の第２走行モード域Ｍｓや第３走行モード域Ｍｐでは、エンジン駆動中にあることより、図７の走行制御ルーチンのステップｓ４に進む。ここでエンジン駆動時で第１走行モード域以外の第２走行モード域Ｍｓで駆動時にはステップａ３の始動、停止処理ルーチに戻り、第３走行モード域Ｍｐでのエンジン駆動中にあると、図１１に示すパラレル走行制御ルーチンのステップｄ１に進む。
図１１に示すパラレル走行制御ルーチンでのステップｄ１においては、ステップｃ１の場合のように、アクセル踏み込み量θａに基づき目標加速トルクＴａｃを、ブレーキ踏力ｂｐに基づき目標制動トルクＴｂｐを、それぞれ演算する。更に、これら目標加速トルクＴａｃ、目標制動トルクＴｂｐのトータルトルクＴｔ＝Ｔａｃ＋Ｔｂｐを求める。ここで、トータルトルクＴｔと駆動軸Ｊ２の目標回転数Ｎｄの積より駆動出力Ｐｄ「ｋＷ」が定まる点より、予め設定されている図３の定常走行マップに沿い（バッテリ残容量Ｅｑｎによりその他の図４〜図６に示す走行マップを採用する）、車速Ｓｖあたりの駆動力Ｔｖ「Ｎｍ」を求める。この場合の駆動力Ｔｖ「Ｎｍ」は、アクセル踏み込み量θａと図３の定常走行マップの値に沿い適宜設定する。
【００６２】
次いで、充放電電力Ｐｂおよび補機駆動エネルギーＰｈを算出する（ステップｄ２、ｄ３）。充放電電力Ｐｂとは、バッテリ１２の充放電に要するエネルギーであり、バッテリ１２を充電する必要がある場合には正の値、放電する必要がある場合には負の値を取る。補機駆動エネルギーＰｈとは、エアコンなどの補機を駆動するために必要となる電力である。こうして算出された電力の総和が要求駆動力ＰＯとなる（ステップｓ４）。
次に、ＥＣＵ９は、こうして設定された要求駆動力ＰＯに基づいてエンジン２の運転ポイントを成すエンジン回転数Ｎｅ（Ｎｅａ＞Ｎｅｂ＞Ｎｅｃ），エンジントルクＴｅ（Ｔｅａ＞Ｔｅｂ＞Ｔｅｃ）を予め設定されているエンジン２の運転マップ（図１２）より設定する（ステッｄ５）。
【００６３】
なお、図１２はエンジンの回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴｅを縦軸に取り、エンジン２の運転状態を示している。図中の曲線Ｍはエンジン２の運転が可能な限界範囲を示している。曲線α１からα６まではエンジン２の運転効率が一定となる運転ポイントを示している。α１からα６の順に運転効率は低くなっていく。また、曲線ηａからηｃはそれぞれエンジン２から出力される動力（回転数×トルク）が一定となるライン（ηａ＞ηｂ＞ηｃ）を示している。
エンジン２は図１２に示す通り、回転数およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違する。ここでは、エンジン回転数の上昇変化に応じて常に運転効率が高くなる各トルクの変化軌跡を、例えば、図１２中の曲線Ｌｎ（回転数の変動域により相違する）として示した。このような、運転マップはＥＣＵ９のＲＯＭに記憶される。
【００６４】
そこで、現在のエンジン２の運転ポイントを運転効率が高くなる運転ポイントとして設定する。即ち、現在のアクセル開度θａ相当の運転効率が高くなる運転ポイントとしての目標とするエンジントルクＴｅを得る上で、目標とするエンジン効率の良い回転数Ｎｅｏをマップより求める。
ここでは、クランク軸の回転数が目標とするエンジン回転数Ｎｅｏに収束するように燃料供給量を制御する。この場合、エンジン２への燃料噴射量Ｑｔは運転情報に応じた基準噴射量Ｑｂと、これにエンジン回転数のずれに応じて増減する補正量（＋ｄｑ，あるいは−ｄｑ）を加えて制御することで、実エンジン回転数を目標エンジン回転数Ｎｅｏに収束させるように制御することとなる（ステップｄ６）。
【００６５】
このような、第３走行モード域Ｍｐにおいて、モータ４はエンジン運転域が急加速時や、所定レベルを上回る高負荷運転時に達していると判断された場合に駆動する。
この過渡運転時が検出されると、ＥＣＵ９は予め設定された所定の駆動モードに沿って所定のモータ駆動力を発揮して、車両の運転域の変動に対する応答性の改善を図るよう制御することとなる。
このようにして駆動するハイブリッド自動車では、車速Ｓｖが低速側にあると第２走行モード域Ｍｓで、車速が所定の結合車速Ｓｃを上回り高速域側に達するとクラッチ６ａを接合して第３走行モード域Ｍｐへ切換え、そのモードの切換え制御時及びその後の高速域側で、固定変速比（固定比）を保持するので変速制御を行う必要がなく、走行制御が容易化される。特に、バッテリ１２の残容量Ｅｑが定常回復充電を繰り返す定常判定容量（第１閾値）Ｅｑ１以上にある場合は、クラッチ切換えが中速度近傍で行われるので、出力軸Ｊ１と駆動軸Ｊ２’との回転差が比較的小さくなり、変速ショックの発生を抑制できる。
【００６６】
しかも、結合車速Ｓｃはバッテリ１２の最大容量ＳＯＣが大きいほどを大きく設定して電力エネルギーによる第２走行モード域Ｍｓでの走行域を拡大させ、無公害化を促進できる。
更に、バッテリの残容量Ｅｑが低くなるとモータの発生トルクが低下するため、エンジン駆動の第３走行モード域Ｍｐへの切換えを早めるよう結合車速Ｓｃを低く、たとえば、定常時結合車速Ｓｃ１より低い低容量時結合車速Ｓｃ２や、低容量時結合車速Ｓｃ２より低い非常時結合車速Ｓｃ５や、停止車速Ｓｃ４＝０を設定し、これらバッテリ１２の残容量Ｅｑに応じて設けた閾値となる結合車速を下回ると、発電機３の運転域を拡大してバッテリの残容量Ｅｑの回復を早期に図ることができ、しかも、発電不能等の緊急状態を回避するメンテナンスを受ける場所に速やかにエンジン駆動により走行移動することができ、安定した走行を確保できる。
【００６７】
更に、第２走行モード域Ｍｓより第３走行モード域Ｍｐへの切換えが開始された際に、車速Ｓｖが結合車速Ｓｃを上回る時点より所定経過時間Ｔｄが経過する間は半クラッチを保持し、経過すると完全結合に切換えるので、回転伝達経路１１が固定変速比（固定比）を採用しているとしても、モード切換え時のショックを確実に緩和できる。
図１のハイブリッド自動車では、湿式多板クラッチ６ａの接合力を接合力調整手段６０２により調整することで、モード切換え時にクラッチを滑り接合から完全結合への切換えを容易化できる。
上述のところにおいて、クラッチは湿式多板クラッチ６ａとして説明したが、単板のクラッチを用いてもよく、流体クラッチを用いてもよく、いずれの場合も図１の湿式多板クラッチ６ａに近い作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 車両
２ エンジン
３ 発電機
４ モータ
５０１ インバータ
５０２ インバータ
６ クラッチ（摩擦契合手段）
６ａ 湿式多板クラッチ
６０２ 接合力調整手段
８ デファレンシャルギア（減速機）
９ 制御手段
１１ 伝達経路
１２ バッテリ
１３ 燃料タンク
１４ ブレーキセンサ
１５ アクセル開度センサ
１６ ＳＯＣセンサ（残容量検出手段）
１７ 制御ユニット
１８ 回転数センサ
１９ 回転数センサ
２１ 電圧センサ
２２ シフト位置センサ
ｓｅ１、ｓｅ２ 車速センサ（車速検出手段）
ｓｓｆ 車輪速（前輪）
ｓｓｒ 車輪速（後輪）
ｗｆ 車輪（前輪）
ｗｒ 車輪（後輪）
Ａ１ モード選択手段
Ａ２ 要求駆動力検出手段
Ｅｑ 残容量
Ｅｑｎ 残容量（現在値）
Ｅｑ１ 定常判定容量（第１閾値）
Ｅｑ２ 緊急判定容量（第２閾値）
Ｅｑ３ 限界容量（第３閾値）
ＥＶ 第１走行モード（ＥＶモード）域
Ｊ１ エンジン出力軸
Ｊ２ 駆動軸（駆動輪側）
Ｊ２’ 駆動軸（モータ側）
Ｍｓ 第２走行モード（シリーズハイブリッドモード）域
Ｍｐ 第３走行モード（パラレルハイブリッドモード）域
Ｎｅｎ エンジン高効率運転域時の回転数
Ｒ１ 第１の駆動境界線
Ｒ２ 第２の駆動境界線
Ｒ３ 第３の駆動境界線
Ｓｃ 結合車速
Ｓｃ１ 第１速度
Ｓｃ２ 第２速度
Ｓｃ３ 第３速度
Ｓｃ４ 第４速度
Ｓｃ５ 第５速度
Ｓｃ０ 停止速度
Ｓｖ 車速
ＳＯＣ バッテリ容量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両１に搭載されるエンジンと、走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリに電力を供給する発電機と、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、を具備し、前記エンジンを停止して前記走行用モータの駆動により走行する第１走行モードと、前記エンジンの駆動により前記発電機を作動させると共に前記走行用モータの駆動により走行する第２走行モードと、前記エンジンの駆動及び前記走行用モータの駆動により走行する第３走行モードとを有するハイブリッド自動車において、前記残容量が所定の第１閾値以上の状況下では前記車速検出手段により検出された速度が所定の第１速度未満の場合に前記第１走行モード又は前記第２走行モードで走行し、前記所定の第１速度以上の場合に前記第３走行モードで走行するように走行モードを選択するモード選択手段を備え、前記モード選択手段は、前記残容量が前記所定の第１閾値未満の状況下では前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第１速度より小さい所定の第２速度以上の場合に前記第３走行モードを選択し、前記所定の第２速度未満の場合であって前記所定の第２速度より更に小さい所定の第３速度以上の場合に前記第２走行モードを選択し、前記所定の第３速度未満の場合に前記第１走行モード又は第２走行モードを選択する、ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】
前記車両の走行に要求される要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段を更に備え、
前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値以上の状況下で、前記車速検出手段により検出された速度が所定の第１速度より小さい所定の第４速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が所定の第１の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記車速検出手段により検出された速度が所定の第４速度以上であって前記所定の第１速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が前記所定の第１の駆動力境界から前記車速が増加するにつれて減少する第２の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記第２の駆動力境界より大きい領域で前記第２走行モードを選択する、ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自動車。
【請求項３】
前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値未満の状況下で、前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第３速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が前記第１の駆動力境界より小さい第３の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記第３の駆動力境界より大きい領域で前記第２走行モードを選択することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド自動車。
【請求項４】
前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値より小さい所定の第２閾値より更に小さい状況下では前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第３速度より小さい所定の第５速度より大きい場合に前記第３走行モードを選択し、前記所定の第５速度より小さい場合に前記第１走行モードを選択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車。
【請求項５】
前記モード選択手段は、前記残容量が前記所定の第２閾値より小さい所定の第３閾値より更に小さい状況下では前記車両の発進と同時に前記第３走行モードを選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車。
【請求項６】
前記車両は駆動輪が設けられた駆動軸と、前記エンジンの動力を前記駆動軸に伝達する伝達経路と、前記伝達経路を断接する摩擦契合手段とを備え、前記第１走行モード又は第２走行モードと第３走行モードとの切替えは、前記摩擦契合手段が前記伝達経路を断接することにより行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車。
【請求項７】
前記第３走行モードにおける前記エンジンの駆動力は固定比の減速機により前記駆動輪に伝達されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車。
【請求項１】
車両１に搭載されるエンジンと、走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリに電力を供給する発電機と、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、を具備し、前記エンジンを停止して前記走行用モータの駆動により走行する第１走行モードと、前記エンジンの駆動により前記発電機を作動させると共に前記走行用モータの駆動により走行する第２走行モードと、前記エンジンの駆動及び前記走行用モータの駆動により走行する第３走行モードとを有するハイブリッド自動車において、前記残容量が所定の第１閾値以上の状況下では前記車速検出手段により検出された速度が所定の第１速度未満の場合に前記第１走行モード又は前記第２走行モードで走行し、前記所定の第１速度以上の場合に前記第３走行モードで走行するように走行モードを選択するモード選択手段を備え、前記モード選択手段は、前記残容量が前記所定の第１閾値未満の状況下では前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第１速度より小さい所定の第２速度以上の場合に前記第３走行モードを選択し、前記所定の第２速度未満の場合であって前記所定の第２速度より更に小さい所定の第３速度以上の場合に前記第２走行モードを選択し、前記所定の第３速度未満の場合に前記第１走行モード又は第２走行モードを選択する、ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】
前記車両の走行に要求される要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段を更に備え、
前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値以上の状況下で、前記車速検出手段により検出された速度が所定の第１速度より小さい所定の第４速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が所定の第１の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記車速検出手段により検出された速度が所定の第４速度以上であって前記所定の第１速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が前記所定の第１の駆動力境界から前記車速が増加するにつれて減少する第２の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記第２の駆動力境界より大きい領域で前記第２走行モードを選択する、ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自動車。
【請求項３】
前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値未満の状況下で、前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第３速度未満の場合において、前記検出された要求駆動力が前記第１の駆動力境界より小さい第３の駆動力境界以下の領域で前記第１走行モードを選択し、前記第３の駆動力境界より大きい領域で前記第２走行モードを選択することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド自動車。
【請求項４】
前記モード選択手段は、前記残容量が所定の第１閾値より小さい所定の第２閾値より更に小さい状況下では前記車速検出手段により検出された速度が前記所定の第３速度より小さい所定の第５速度より大きい場合に前記第３走行モードを選択し、前記所定の第５速度より小さい場合に前記第１走行モードを選択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車。
【請求項５】
前記モード選択手段は、前記残容量が前記所定の第２閾値より小さい所定の第３閾値より更に小さい状況下では前記車両の発進と同時に前記第３走行モードを選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車。
【請求項６】
前記車両は駆動輪が設けられた駆動軸と、前記エンジンの動力を前記駆動軸に伝達する伝達経路と、前記伝達経路を断接する摩擦契合手段とを備え、前記第１走行モード又は第２走行モードと第３走行モードとの切替えは、前記摩擦契合手段が前記伝達経路を断接することにより行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車。
【請求項７】
前記第３走行モードにおける前記エンジンの駆動力は固定比の減速機により前記駆動輪に伝達されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２２５０３４（Ｐ２０１１−２２５０３４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４３９１（Ｐ２０１０−９４３９１）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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