JP2006029431A

JP2006029431A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2006029431A
Application number: JP2004208342A
Authority: JP
Inventors: Haruo Suzuki; 治雄鈴木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: JP4172431B2

Abstract

【課題】固定変速比モードで車速が上昇したとしても第２モータジェネレータの損失を低減可能なハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置において、第１モータジェネレータと差動装置とを断接するモータジェネレータクラッチと、差動装置の第１モータジェネレータ入力要素を回転数ゼロに固定するハイローブレーキと、第１モータジェネレータとエンジンとを連結するシリーズクラッチとを設け、ハイローブレーキで第一モータジェネレータ入力要素を固定し、第２モータジェネレータとエンジンの駆動力で走行する固定変速比モードで走行中であって、高車速領域では、シリーズクラッチを締結することで、第１モータジェネレータとエンジンとを連結する損失低減モードに移行する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ハイブリッド車の制御装置に関し、特に動力源としてエンジンと二つのモータを備えた構成に関する。

従来、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２８０８号公報

上記ハイブリッド駆動装置には、ある運転点において、第１モータジェネレータを固定し、エンジンと第２モータジェネレータによって走行する固定変速比モードが設定されている。このとき、第２モータジェネレータの回転数は車速に対し一義的に決定されるため、車速が上昇するにつれて第２モータジェネレータ回転数も上昇し、モータ損失が大きな所で制御を行わなければならない走行状態も考えられる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、固定変速比モードで車速が上昇したとしても第２モータジェネレータの損失を低減可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列され、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結した差動装置と、前記入出力要素上に設けられた複数の締結要素と、前記締結要素の締結・解放の組み合わせにより複数の走行モードを達成するハイブリッド車両の制御装置において、前記第１モータジェネレータと前記差動装置とを断接するモータジェネレータクラッチと、前記差動装置の第１モータジェネレータ入力要素を回転数ゼロに固定するハイローブレーキと、前記第１モータジェネレータと前記エンジンとを連結するシリーズクラッチとを設け、前記ハイローブレーキで第１モータジェネレータ入力要素を固定し、前記第２モータジェネレータと前記エンジンの駆動力で走行する固定変速比モードにおいて、高車速領域では、前記シリーズクラッチを締結することで、前記第１モータジェネレータと前記エンジンとを連結する損失低減モードに移行することを特徴とする。

よって、固定変速比モードで車速が上昇したとしても第１モータジェネレータと第２モータジェネレータの両方を用いた最適制御を達成し、モータ損失を低減することができる。

以下、本発明のハイブリッド車の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、ハイブリッド車の駆動系の構成を説明する。
図１は実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１のハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1（ジェネレータ）と、第２モータジェネレータMG2（モータジェネレータ）と、出力軸OUT（出力部材）と、これらの入出力要素Ｅ，MG1，MG2，OUTが連結される差動装置（第１遊星歯車PG1、第２遊星歯車PG2、第３遊星歯車PG3）と、選択された走行モードに応じて後述する油圧制御装置５からの制御油圧により締結・解放が制御される摩擦締結要素（ローブレーキLB、ハイクラッチHC、ハイローブレーキHLB）と、エンジンクラッチEC（第１クラッチ）と、モータジェネレータクラッチMGC（第２クラッチ）と、シリーズクラッチSC（第３クラッチ）と、を備えている。

前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度などが制御される。

前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、永久磁石を埋設したロータと、ステータコイルが巻き付けられたステータと、を有する同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流をそれぞれのステータコイルに印加することにより独立に制御される。

前記差動装置としての第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3は、何れも２自由度３要素のシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギヤR3と、によって構成されている。

前記第１サンギヤS1と前記第２サンギヤS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギヤR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTと各係合要素LB,HC,HLB,EC,SC,MGCの連結関係について説明する。
前記第１回転メンバM1（S1,S2）には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。
前記第２回転メンバM2（R1,R3）には、入出力要素の何れにも連結されていない。
前記第３回転メンバM3（PC2,R3）には、エンジンクラッチECと第１オイルポンプOP1を介してエンジンＥが連結されている。
前記第１ピニオンキャリアPC1には、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2が連結されている。また、ローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第２リングギヤR2には、モータジェネレータクラッチMGCを介して第１モータジェネレータMG1が連結されている。また、ハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第３ピニオンキャリアPC3には、出力軸OUTが連結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
なお、前記第１モータジェネレータMG1とは、シリーズクラッチSCを介して連結されている。

上記連結関係により、図２に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデル（第１遊星歯車PG1のレバー(1)、第２遊星歯車PG2のレバー(2)、第３遊星歯車PG3のレバー(3)）を導入することができる。ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギヤ、キャリア、サンギヤ等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図４の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、締結によりロー側変速比を分担する「ローギヤ固定モード」と「ロー側無段変速モード」を実現する。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、締結によりハイ側変速比を分担する「２速固定モード」と「ハイ側無段変速モード」と「ハイギヤ固定モード」を実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図４の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側の「ローギヤ固定モード」とし、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側の「ハイギヤ固定モード」とする。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを、エンジン入力回転要素である第３回転メンバM3（PC2,R3）に入力する。

前記シリーズクラッチSCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４の共線図上において、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する位置に配置され、締結によりエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する。

前記モータジェネレータクラッチMGCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４の共線図上において、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2を連結する位置に配置され、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2との締結解除を行う。

次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４（強電バッテリ４ａ，１２Ｖバッテリ４ｂ，DCDCコンバータ４ｃ）と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４（強電バッテリ４ａもしくは１２Ｖバッテリ４ｂ）の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した３相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４（強電バッテリ４ａ，１２Ｖバッテリ４ｂ）が接続されている。

前記油圧制御装置５は、両オイルポンプOP1,OP2の少なくとも一方からの油圧供給を受け、統合コントローラ６からの油圧指令に基づいて、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、エンジンクラッチECと、シリーズクラッチSCと、モータジェネレータクラッチMGCの締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギヤ回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。

次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。
走行モードとしては、ローギヤ固定モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイギヤ固定モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

前記５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。

よって、図２（EVモード関連の５つの走行モード）及び図３（HEVモード関連の５つの走行モード）に示すように、「EVモード」と「HEVモード」とを合わせると「１０の走行モード」が実現されることになる。
ここで、図２(a)は「EV-Lowモード」の共線図、図２(b)は「EV-Low-iVTモード」の共線図、図２(c)は「EV-2ndモード」の共線図、図２(d)は「EV-High-iVTモード」の共線図、図２(e)は「EV-Highモード」の共線図である。また、図３(a)は「HEV-Lowモード」の共線図、図３(b)は「HEV-Low-iVTモード」の共線図、図３(c)は「HEV-2ndモード」の共線図、図３(d)は「HEV-High-iVTモード」の共線図、図３(e)は「HEV-Highモード」の共線図である。

前記「Lowモード」は、図２(a)及び図３(a)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるローギヤ固定モードである。

前記「Low-iVTモード」は、図２(b)及び図３(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるロー側無段変速モードである。

前記「2ndモード」は、図２(c)及び図３(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られる２速固定モードである。

前記「High-iVTモード」は、図２(d)及び図３(d)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるハイ側無段変速モードである。

前記「Highモード」は、図２(e)及び図３(e)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるハイギヤ固定モードである。

そして、前記「１０の走行モード」のモード遷移制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、例えば、図５に示すような前記「１０の走行モード」を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両走行時等においては、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検出値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。なお、図５は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。

さらに、シリーズクラッチSCとモータジェネレータクラッチMGCを採用したことに伴い、上記「１０の走行モード」に加え、図６に示すように、発進時等で選択されるシリーズローギヤ固定モード（以下、「S-Lowモード」という。）が追加される。この「S-Lowモード」は、ローブレーキLBとハイローブレーキHLBを締結し、エンジンクラッチECとハイクラッチHCとモータジェネレータクラッチMGCを解放し、シリーズクラッチSCを締結することで得られる。

つまり、上記「１０の走行モード」はパラレル型ハイブリッド車としての走行モードであるが、シリーズローギヤ固定モードである「S-Lowモード」については、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを共線図から切り離し、エンジンＥにより第１モータジェネレータMG1を駆動して発電し、該第１モータジェネレータMG1による発電電力を受け入れて充電する強電バッテリ４ａと、この強電バッテリ４ａからDCDCコンバータ４ｃによって降圧されて充電された１２Ｖバッテリ４ｂの充電電力を用いて第２モータジェネレータMG2を駆動するというシリーズ型ハイブリッド車としての走行モードを達成する。つまり、実施例１は、パラレルにシリーズを組み合わせたハイブリッド車両として構成される。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、図６に示すように、エンジンＥの始動・停止と、エンジンクラッチECを締結・解放する制御が実行される。また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、図６に示すON/OFF作動表にしたがって行われる。

これらのモード遷移制御のうち、例えば、エンジンＥの始動・停止とクラッチやブレーキの締結・解放が同時に必要な場合や、複数のクラッチやブレーキの締結・解放が必要な場合や、エンジンＥの始動・停止またはクラッチやブレーキの締結・解放に先行してモータジェネレータ回転数制御が必要な場合等においては、予め決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。

（Highモードにおける損失低減モードへの遷移処理）
次に、Highモードから損失低減モードへの遷移処理について図７のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１０１では、車速がモード切替車速以上かどうかを判断し、モード切替車速以上のときはステップ１０２へ進み、それ以外はステップ１０３へ進む。

ステップ１０２では、損失低減制御処理を開始する。
ステップ１０２ａでは、通常モードかどうかを判断し、通常モード（Highモード）のときはステップ１０２ｂへ進み、それ以外はステップ１０２ｃへ進む。
ステップ１０２ｂでは、Highモードから損失低減モードへのモード切替制御を実行する。
ステップ１０２ｃでは、第１及び第２モータジェネレータMG1,MG2の最適制御を実行する。

ステップ１０３では、損失低減モードかどうかを判断し、損失低減モードのときはステップ１０４へ進み、それ以外はステップ１０７へ進む。
ステップ１０４では、車速の減速度がモード切替減速度未満かどうかを判断し、減速度が小さいときはステップ１０５へ進み、減速度が大きいときはステップ１０６へ進む。
ステップ１０５では、通常の損失低減モードからHighモードへのモード切替制御を実行する。
ステップ１０６では、急減速時切替制御を実行する。
ステップ１０７では、通常の制御（Highモード）を継続する。

上記フローチャートについて説明する。図８はHighモードから損失低減モードへ遷移するときのタイムチャートである。

時刻ｔ１において、Highモードで走行中に車速がモード切替車速を越えると、損失低減モードへの遷移が開始され、まず、モータジェネレータクラッチMGCが解放され、同時に、第１モータジェネレータMG1は停止している状態からエンジン回転数まで回転数を上昇させるよう力行トルクの出力が開始される。尚、Highモードで走行中の第２モータジェネレータMG2は回生トルク（発電）を発生させている。このときの第２モータジェネレータ損失は大きく、車速の上昇に伴って増大する。

時刻ｔ２において、第１モータジェネレータMG1の回転数がエンジン回転数と一致すると、シリーズクラッチSCが締結され、エンジンEと第１モータジェネレータMG1は一体とされる。ここで、トルクバランスを維持できるように、第２モータジェネレータMG2が負担している回生トルクを減らし、第１モータジェネレータMG1の回生トルクを増大させる。このとき、第１モータジェネレータMG1の回転数及び回生トルクは効率のよいポイントで運転可能であるため、損失は低い。また、第２モータジェネレータMG2は連れ回るだけであり、回生トルクや力行トルクを発生する必要がないため、損失は徐々に減少する。

時刻ｔ３において、第２モータジェネレータMG2のトルクが０となると、完全に損失低減モードに移行することとなり、第１モータジェネレータMG1及び第２モータジェネレータMG2の両方を合わせた損失が大きく低減できる。

（損失低減モードについて）
Highモードにて走行中は、図９の共線図に示すように、エンジンクラッチEC、ハイローブレーキHLB、ハイクラッチHC、モータジェネレータクラッチMGCがONとされている。すなわち、第１モータジェネレータMG1は固定状態とされ、エンジンEと第２モータジェネレータMG2によって走行している。Highモードは固定変速比モードであるため車速VSPが決定されると、一義的にエンジン回転数及び第２モータジェネレータ回転数が決定される。このとき、エンジンEは基本的に最適燃費線をなぞるように制御されるため、車速VSPに対するエンジントルクはエンジン回転数に規定される。運転者のアクセルペダル開度等によって要求駆動力Fdrvが決定されると、第２モータジェネレータトルクを制御することで、車速VSP及び要求駆動力Fdrvに対応する走行制御が達成される。このとき、第２モータジェネレータトルクは、図９に示すように、力行側もしくは発電側に制御されることとなる。Highモードでは、第１モータジェネレータMG1は駆動力制御には関与しない。

ここで、第１モータジェネレータMG1の最大トルクは、第２モータジェネレータMG2の最大トルクよりも大きく、第１モータジェネレータMG1の最高回転数は、第２モータジェネレータMG2の最高回転数よりも低い仕様に設計されている。また、バッテリ４には、強電バッテリ４ａと、１２Ｖバッテリ４ｂと、強電バッテリ４ａの強電を降圧し１２Ｖバッテリ４ｂを充電するDCDCコンバータ４ｃが備えられている。基本的に、上述の構成に基づく実施例１のハイブリッド車両にあっては、強電バッテリ４ａに第１モータジェネレータMG1もしくは第２モータジェネレータMG2によって発電された電力が充電され、この強電力はDCDCコンバータ４ｃによって降圧することで１２Ｖバッテリ４ｂに充電される。このとき、発電は強電モータである第１モータジェネレータMG1の方が効率が良いにも係わらず、Highモードでは第２モータジェネレータMG2によって発電を行うと損失が増大する場合がある。

図１１の左側は、第２モータジェネレータMG2の効率を表す効率マップである。横軸に図中右側が正となる回転数、縦軸に上側が正となるトルクを取ると、正回転正トルクの領域である力行領域は、ポイントA2を最大効率として等高線が記載されている。また、負回転正トルクの領域である発電領域は、ポイントB2を最大効率として等高線が記載されている。Highモードの高車速領域（モード切替車速以上）での第２モータジェネレータMG2は、図１１の左側の囲まれた領域Ｃ２での運転となる。この領域において、力行もしくは発電を行うと効率が低く、モータ損失が大きい。特に発電時は強電バッテリ４ａに充電したあと、DCDCコンバータ４ｃによって降圧し１２Ｖバッテリ４ｂに充電する観点からも、モータ損失は更に高くなる。

そこで、図１０に示すように、損失低減モードとして、モータジェネレータクラッチMGCを解放し、シリーズクラッチSCを締結することで、エンジンEと第１モータジェネレータMG1を直結状態とした。図１１の右側は、第１モータジェネレータMG1の効率を表す効率マップである。力行領域はポイントA1を最大効率として等高線が記載されている。また、発電領域は、ポイントB1を最大効率として等高線が記載されている。第１モータジェネレータMG1をエンジンEと直結したとしても、エンジン回転数自体は第２モータジェネレータMG2に比べて低い回転数で制御されており、第１モータジェネレータMG1もこの回転数領域で制御可能となる。この低い回転数領域では第１モータジェネレータMG1を高効率で制御することが可能となり、モータ損失を低減できる。

よって、レバー比は第２モータジェネレータMG2に比べて小さいため、高トルク（力行・発電の両方）を必要とするが、高い効率を達成でき、このことは発電時に特に有効である。これにより、トルクバランスを維持する制御として第２モータジェネレータMG2によることなく、第１モータジェネレータMG1のトルク制御によって達成することが可能となる。

（損失低減モードから通常の走行モードへの遷移処理）
次に、損失低減モードから通常の走行モードへの遷移処理について説明する。損失低減モードで走行中に車速VSPがモード切替車速を下回ると、通常の走行モード（図５に示す走行モードマップに基づく走行モード）への遷移処理が行われる。ここで、車速VSPの低下によって遷移処理が行われるため、車速VSPに基づいて車体減速度が演算される。この車体減速度がモード切替減速度よりも小さいときは、まず、Highモードへの遷移が行われ、その後は通常のモード遷移制御が行われる。

一方、車体減速度がモード切替減速度よりも大きいときには、急減速が行われており、図５の走行モードマップに示すように車速の急激な低下によってHighモードではなく、他の走行モードに遷移する。このとき、一旦Highモードに遷移した後、他の走行モードに遷移する時間を確保できないため、このときは、損失低減モードから他の走行モードへ直接遷移させる。これにより、運転者の意図に応じた走行モードを達成することができる。

以上、実施例１について特に第２モータジェネレータMG2の発電時（回生トルク出力時）における作用について説明したが、例えば第２モータジェネレータMG2が力行トルクを出力している場合であっても、同様に第２モータジェネレータMG2の力行トルクを減少させ、第１モータジェネレータMG1の力行トルクを用いた二つのモータによる制御を実行してもよい。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)ハイブリッド車両の制御装置において、モータジェネレータクラッチMGCと、ハイローブレーキHLBと、シリーズクラッチSCとを設け、ハイローブレーキHLBを固定し、第２モータジェネレータMG2とエンジンEの駆動力で走行するHighモードにおいて、高車速領域（モード切替車速以上の領域）では、モータジェネレータクラッチMGCを解放し、シリーズクラッチSCを締結することで、第１モータジェネレータMG1とエンジンEとを連結する損失低減モードに移行することとした。よって、固定されていた第１モータジェネレータMG1をエンジンEに連結することで、固定変速比モードでありながら、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の両方のモータを使用した最適制御を実現することができる。

(2)損失低減モードにおいて、トルクバランスを維持しつつ、第２モータジェネレータMG2の駆動負荷の一部を第１モータジェネレータMG1が負担するよう制御することとした。第２モータジェネレータMG2が高回転となり、モータ損失が大きいときでも、エンジン回転数は低いため、エンジンEと直結される第１モータジェネレータMG1の回転数は低い。この状態で第１モータジェネレータMG1によるトルク制御を実行したとしてもモータ損失を小さくすることが可能となり、第１モータジェネレータMG1及び第２モータジェネレータMG2の両方のトータル損失を低減することができる。

(3)損失低減モードにおいて、トルクバランスを維持しつつ、第２モータジェネレータMG2が負担していた発電制御の一部を第１モータジェネレータが負担する用に制御することとした。実施例１のハイブリッド車両に搭載されるバッテリ４は、強電バッテリ４ａと、１２Ｖバッテリ４ｂと、強電バッテリ４ａの強電を降圧し１２Ｖバッテリ４ｂを充電するDCDCコンバータ４ｃから構成されており、第２モータジェネレータMG2による高回転時の発電制御は特に損失が増大する。よって、第１モータジェネレータMG1による発電制御に移行することで、モータ損失を大幅に低減することができる。

(4)第１モータジェネレータMG1の最大トルクは、第２モータジェネレータMG2の最大トルクよりも大きく、第１モータジェネレータMG1の最高回転数は、第２モータジェネレータMG2の最高回転数よりも低い構成とされている。すなわち、第１モータジェネレータMG1の方が低回転領域において力行トルク及び回生トルクの両方を効率よく出力できる構成とされているため、第２モータジェネレータMG2の駆動制御から第１モータジェネレータMG1の駆動制御に移行することで、よりモータ損失の低減を図ることができる。

以上、本発明のハイブリッド車の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１のハイブリッド車両の制御装置は、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成された差動装置を有し、パラレル走行モードとシリーズ走行モードとが選択可能なハイブリッド差動装置の例を示したが、例えば、特開２００３−３２８０８号公報等に記載されているようにラビニョウ型遊星歯車により構成された差動装置を有し、パラレル走行モードとシリーズ走行モードとが選択可能なハイブリッド差動装置に適用することもできる。さらに、シリーズ走行モードのみを持つシリーズ型ハイブリッド車にも適用することができる。

実施例１のハイブリッド車両を示す全体システム図である。実施例１のハイブリッド車両において電気自動車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。実施例１のハイブリッド車両においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。実施例１のハイブリッド車両において各係合要素との関係を示す共線図である。実施例１のハイブリッド車両において走行モードの選択に用いられる走行モードマップの一例を示す図である。実施例１のハイブリッド車両において「１０の走行モード」でのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキ・シリーズクラッチ・モータジェネレータクラッチの作動表である。実施例１の損失低減モードへの遷移処理の流れを示すフローチャートである。実施例１のHighモードから損失低減モードへ遷移する状態を表すタイムチャートである。実施例１のHighモードを表す共線図である。実施例１の損失低減モードを表す共線図である。実施例１のモータの回転数とトルクの関係に基づく効率を表す効率マップである。

符号の説明

Ｅエンジン
MG1 第１モータジェネレータ
MG2 第２モータジェネレータ
OUT 出力軸（出力部材）
PG1 第１遊星歯車
PG2 第２遊星歯車
PG3 第３遊星歯車
LB ローブレーキ
HC ハイクラッチ
HLB ハイローブレーキ
EC エンジンクラッチ
MGC モータジェネレータクラッチ
SC シリーズクラッチ
１エンジンコントローラ
２モータコントローラ
３インバータ
４バッテリ
４ａ強電バッテリ
４ｂ１２Ｖバッテリ（低電圧バッテリ）
４ｃ DCDCコンバータ（コンバータ）
５油圧制御装置
６統合コントローラ
７アクセル開度センサ
８車速センサ
９エンジン回転数センサ
１０第１モータジェネレータ回転数センサ
１１第２モータジェネレータ回転数センサ
１２第３リングギヤ回転数センサ

Claims

共線図上に４つ以上の入出力要素が配列され、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結した差動装置と、
前記入出力要素上に設けられた複数の締結要素と、
前記締結要素の締結・解放の組み合わせにより複数の走行モードを達成するハイブリッド車両の制御装置において、
前記第１モータジェネレータと前記差動装置とを断接するモータジェネレータクラッチと、前記差動装置の第１モータジェネレータ入力要素を回転数ゼロに固定するハイローブレーキと、前記第１モータジェネレータと前記エンジンとを連結するシリーズクラッチとを設け、
前記ハイローブレーキで第１モータジェネレータ入力要素を固定し、前記第２モータジェネレータと前記エンジンの駆動力で走行する固定変速比モードで走行中であって、高車速領域では、前記シリーズクラッチを締結することで、前記第１モータジェネレータと前記エンジンとを連結する損失低減モードに移行することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記損失低減モードにおいて、トルクバランスを維持しつつ、前記第２モータジェネレータの駆動負荷の一部を前記第１モータジェネレータが負担するよう制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記損失低減モードにおいて、トルクバランスを維持しつつ、前記第２モータジェネレータが負担していた発電制御の一部を前記第１モータジェネレータが負担するよう制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１ないし３いずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記第１モータジェネレータの最大トルクは、前記第２モータジェネレータの最大トルクよりも大きく、前記第１モータジェネレータの最高回転数は、前記第２モータジェネレータの最高回転数よりも低いことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１ないし４いずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
強電バッテリと、低電圧バッテリと、前記強電バッテリの強電を降圧し前記低電圧バッテリを充電するコンバータとを備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。