JP2008174148A - ハイブリッド車両、ハイブリッド車両の制御方法およびハイブリッド車両の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】非駆動レンジの選択時に駆動輪をロックさせることなく蓄電装置を充電可能なハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド制御部は、Ｎレンジ時（Ｓ１０にてＹＥＳ）、蓄電装置のＳＯＣがしきい値を下回ると（Ｓ３０にてＹＥＳ）、エンジン運転中でない場合には（Ｓ５０にてＮＯ）、エンジンを始動させる（Ｓ６０）。そして、ハイブリッド制御部は、車速がしきい速度よりも低いか否かを判定し（Ｓ７０）、車速がしきい速度よりも低いときは（Ｓ７０においてＹＥＳ）、第２の電動機を回生制御し（Ｓ８０）、車速がしきい速度以上のときは（Ｓ７０においてＮＯ）、第１の電動機を回生制御する（Ｓ９０）。
【選択図】図５

Description

この発明は、内燃機関および車両走行用の電動機を搭載したハイブリッド車両、ハイブリッド車両の制御方法およびハイブリッド車両の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）が注目されている。ハイブリッド車両は、従来の内燃機関に加え、電動機を車両走行用の動力源としてさらに搭載した車両である。

このようなハイブリッド車両について、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）が選択されているときにバッテリを充電可能な車両が知られている。たとえば、特開２００３−１７６８６７号公報（特許文献１）では、シフトポジションがニュートラルポジションのときにバッテリの蓄電量が不足すると、パーキングギヤ部により駆動輪がロックされ、ジェネレータを動作させてバッテリの充電を行なうことが開示されている（特許文献１参照）。
特開２００３−１７６８６７号公報 特開平９−４６８２１号公報 特開２０００−２９５７１３号公報

しかしながら、上記特開２００３−１７６８６７号公報に記載のシフト制御装置では、パーキングギヤ部を制御することによって駆動輪をロックするので、走行中にニュートラルポジションが選択された場合には対応することはできない。

それゆえに、この発明の目的は、非駆動レンジの選択時に駆動輪をロックさせることなく蓄電装置を充電可能なハイブリッド車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、非駆動レンジの選択時に駆動輪をロックさせることなく蓄電装置を充電可能なハイブリッド車両の制御方法およびハイブリッド車両の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関と、第１および第２の電動機と、動力分割機構と、係合装置と、蓄電装置と、制御装置とを備える。動力分割機構は、内燃機関の出力を第１の電動機と出力部材とに分配する。第２の電動機は、出力部材に回転軸が結合される。係合装置は、出力部材と駆動輪との間の動力伝達経路を動力伝達状態と動力遮断状態とに切替可能なように構成される。蓄電装置は、第１および第２の電動機と電力の授受を行なう。制御装置は、係合装置により動力伝達経路が動力遮断状態に切替えられている場合に蓄電装置の充電状態を示す状態量が予め定められたしきい値を下回ったとき、内燃機関により駆動される第１および第２の電動機のいずれか一方を回生制御することによって蓄電装置を充電するように構成される。

また、この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関と、第１および第２の電動機と、動力分割機構と、変速装置と、蓄電装置と、制御装置とを備える。動力分割機構は、内燃機関の出力を第１の電動機と出力部材とに分配する。第２の電動機は、出力部材に回転軸が結合される。変速装置は、出力部材と駆動輪との間に設けられ、出力部材と駆動輪との間で動力を伝達する駆動レンジと、出力部材と駆動輪との間で動力を遮断する非駆動レンジとを有する。蓄電装置は、第１および第２の電動機と電力の授受を行なう。制御装置は、変速装置において非駆動レンジが選択されている場合に蓄電装置の充電状態を示す状態量が予め定められたしきい値を下回ったとき、内燃機関により駆動される第１および第２の電動機のいずれか一方を回生制御することによって蓄電装置を充電するように構成される。

好ましくは、制御装置は、当該車両の速度が所定のしきい速度よりも低いとき、第２の電動機を回生制御し、第１の電動機の制御を停止する。

また、好ましくは、制御装置は、当該車両の速度が所定のしきい速度以上のとき、第１の電動機を回生制御し、第２の電動機の制御を停止する。

また、この発明によれば、制御方法は、ハイブリッド車両の制御方法である。ハイブリッド車両は、内燃機関と、第１および第２の電動機と、動力分割機構と、係合装置と、蓄電装置とを備える。動力分割機構は、内燃機関の出力を第１の電動機と出力部材とに分配する。第２の電動機は、出力部材に回転軸が結合される。係合装置は、出力部材と駆動輪との間の動力伝達経路を動力伝達状態と動力遮断状態とに切替可能なように構成される。蓄電装置は、第１および第２の電動機と電力の授受を行なう。そして、制御方法は、第１から第３のステップを含む。第１のステップでは、係合装置により動力伝達経路が動力遮断状態に切替えられているか否かが判定される。第２のステップでは、蓄電装置の充電状態を示す状態量が予め定められたしきい値を下回っているか否かが判定される。第３のステップでは、動力伝達経路が動力遮断状態に切替えられていると判定され、かつ、状態量がしきい値を下回っていると判定されたとき、内燃機関により駆動される第１および第２の電動機のいずれか一方を回生制御することによって蓄電装置が充電される。

また、この発明によれば、制御方法は、ハイブリッド車両の制御方法である。ハイブリッド車両は、内燃機関と、第１および第２の電動機と、動力分割機構と、変速装置と、蓄電装置とを備える。動力分割機構は、内燃機関の出力を第１の電動機と出力部材とに分配する。第２の電動機は、出力部材に回転軸が結合される。変速装置は、出力部材と駆動輪との間に設けられ、出力部材と駆動輪との間で動力を伝達する駆動レンジと、出力部材と駆動輪との間で動力を遮断する非駆動レンジとを有する。蓄電装置は、第１および第２の電動機と電力の授受を行なう。そして、制御方法は、第１から第３のステップを含む。第１のステップでは、変速装置において非駆動レンジが選択されているか否かが判定される。第２のステップでは、蓄電装置の充電状態を示す状態量が予め定められたしきい値を下回っているか否かが判定される。第３のステップでは、非駆動レンジが選択されていると判定され、かつ、状態量がしきい値を下回っていると判定されたとき、内燃機関により駆動される第１および第２の電動機のいずれか一方を回生制御することによって蓄電装置が充電される。

好ましくは、ハイブリッド車両の制御方法は、第４のステップをさらに含む。第４のステップでは、当該車両の速度が所定のしきい速度よりも低いか否かが判定される。そして、車両速度がしきい速度よりも低いと判定されたとき、第３のステップにおいて、第２の電動機が回生制御され、第１の電動機の制御が停止される。

好ましくは、ハイブリッド車両の制御方法は、第４のステップをさらに含む。第４のステップでは、当該車両の速度が所定のしきい速度よりも低いか否かが判定される。そして、車両速度がしきい速度以上であると判定されたとき、第３のステップにおいて、第１の電動機が回生制御され、第２の電動機の制御が停止される。

また、この発明によれば、記録媒体は、コンピュータ読取可能な記録媒体であって、上述したいずれかのハイブリッド車両の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録する。

この発明においては、出力部材と駆動輪との間の動力伝達経路が動力遮断状態に切替えられている場合に蓄電装置の充電状態を示す状態量が予め定められたしきい値を下回ると、内燃機関により駆動される第１および第２の電動機のいずれか一方が回生制御される。そうすると、その回生制御される電動機は、回生電力を発生し、その回生電力によって蓄電装置が充電される。

したがって、この発明によれば、非駆動レンジの選択時に駆動輪をロックさせることなく蓄電装置を充電することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１は、駆動装置１１と、変速装置２０と、駆動軸２２と、差動歯車装置３６と、駆動輪３８とを備える。また、ハイブリッド車両１は、蓄電装置６０と、インバータ装置６２と、油圧制御回路４２と、操作装置４６と、制御装置５０と、回転センサ７２，７４，７６，７８とをさらに備える。

駆動装置１１および変速装置２０は、トランスミッションケース１２に格納される。駆動装置１１は、エンジン８と、第１の電動機ＭＧ１と、第２の電動機ＭＧ２と、動力分割機構１６とを含む。駆動装置１１は、駆動トルクを発生し、その発生した駆動トルクを伝達部材１８を介して変速装置２０へ出力する。

変速装置２０は、駆動装置１１と駆動軸２２との間の動力伝達経路に設けられ、たとえば有段式の自動変速機（ＡＴ）から成る。駆動軸２２は、差動歯車装置３６を介して駆動輪３８に連結される。なお、駆動装置１１および変速装置２０の構成については、後ほど詳しく説明する。

蓄電装置６０は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置６０は、インバータ装置６２へ電力を供給し、また、インバータ装置６２から出力される回生電力を受けて充電される。なお、蓄電装置６０として、大容量のキャパシタを用いてもよい。

インバータ装置６２は、制御装置５０からの駆動信号に基づいて、蓄電装置６０からの直流電圧を交流電圧に変換して第１および第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２へ出力する。また、インバータ装置６２は、制御装置５０からの駆動信号に基づいて、第１および第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２により回生発電された交流電圧を直流電圧に変換して蓄電装置６０へ出力する。

油圧制御回路４２は、制御装置５０からの駆動信号に基づいて、油圧により変速装置２０内の摩擦係号要素（クラッチやブレーキ）の係合および解放を行なう。操作装置４６は、シフトレバー４８と、シフトポジションセンサ４９とを含む。シフトレバー４８は、複数のシフトポジションを運転者が選択するための操作レバーである。シフトポジションセンサ４９は、シフトレバー４８により選択されたシフトポジションを示す信号Ｐｓｈを制御装置５０へ出力する。

回転センサ７２は、エンジン８の回転数Ｎｅを検出し、その検出値を制御装置５０へ出力する。回転センサ７４は、第１の電動機ＭＧ１の回転数Ｎｇを検出し、その検出値を制御装置５０へ出力する。回転センサ７６は、第２の電動機ＭＧ２の回転数Ｎｍを検出し、その検出値を制御装置５０へ出力する。回転センサ７８は、駆動軸２２の回転数Ｎｐを検出し、その検出値を制御装置５０へ出力する。

なお、回転数Ｎｅ，Ｎｇ，Ｎｍ，Ｎｐは、単位時間（たとえば１分）あたりの各機器の回転数を示し、以下においても、「回転数」とは、単位時間あたりの回転数（すなわち回転速度）を示すものとする。

制御装置５０は、エンジン制御部５８と、変速制御部５４と、ハイブリッド制御部５２とを含む。エンジン制御部５８は、ハイブリッド制御部５２からの駆動指令および回転センサ７２からのエンジン８の回転数Ｎｅに基づいてエンジン８の駆動制御を実行する。

変速制御部５４は、変速装置２０による変速制御を実行する。変速制御部５４は、車両状態に基づいて変速装置２０の変速段を決定し、変速装置２０においてその変速段が達成されるように、変速装置２０の各摩擦係号要素を係合および／または解放させるための指令を油圧制御回路４２へ出力する。

ハイブリッド制御部５２は、アクセル開度、シフトポジションを示す信号Ｐｓｈ、各回転センサの検出値、ならびに蓄電装置６０の電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて、駆動装置１１および変速装置２０を制御するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をエンジン制御部５８、インバータ装置６２および変速制御部５４へ出力する。

また、ハイブリッド制御部５２は、変速装置２０においてニュートラルレンジが選択されている場合、すなわち、駆動装置１１から駆動輪３８への動力伝達経路が動力遮断状態の場合に、蓄電装置６０の充電状態（ＳＯＣ）が低下すると、後述の方法により、駆動輪３８をロックさせることなく、第１の電動機ＭＧ１または第２の電動機ＭＧ２を用いて蓄電装置６０の充電を行なう。

図２は、図１に示した駆動装置１１および変速装置２０を含む駆動変速機構１０の詳細を示した図である。図２を参照して、入力軸１４は、車体に取付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース１２（以下、ケース１２という）内において共通の軸心上に配設された入力回転部材である。動力分割機構１６は、入力軸１４に連結された動力伝達装置である。

変速装置２０は、動力分割機構１６と駆動輪３８（図示せず）との間の動力伝達経路において伝達部材１８を介して駆動装置１１に直列に連結される。駆動軸２２は、変速装置２０に連結された出力回転部材である。

駆動変速機構１０は、車両において縦置きされるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型車両に特に好適に用いられるものである。エンジン８は、入力軸１４に直接にまたは図示しない脈動吸収ダンパーを介して連結された走行用の駆動力源であり、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。

なお、駆動変速機構１０のエンジン８以外の部分は、軸心に対して対称的に構成されており、図１，図２では、駆動変速機構１０を表す部分については、下側の記載が省略されている。

動力分割機構１６は、入力軸１４に入力されたエンジン８の出力を機械的に分配する機械的機構であって、エンジン８の出力を第１の電動機ＭＧ１および伝達部材１８に分配する差動機構として動作する。第２の電動機ＭＧ２は、伝達部材１８と一体的に回転するロータを有する。

なお、第１および第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２は、発電機能も有するいわゆるモータジェネレータであるが、第１の電動機ＭＧ１は反力を発生させるためのジェネレータ（発電）機能を少なくとも備え、第２の電動機ＭＧ２は車両駆動力を出力するためのモータ（電動機）機能を少なくとも備える。

動力分割機構１６は、例えば「０．４１８」程度の所定のギヤ比ρ１を有するシングル
ピニオン型の第１遊星歯車装置２４と、クラッチＣ０およびブレーキＢ０とを主体的に備えている。この第１遊星歯車装置２４は、第１サンギヤＳ１と、第１遊星歯車Ｐ１と、その第１遊星歯車Ｐ１を自転および公転可能に支持する第１キャリヤＣＡ１と、第１遊星歯車Ｐ１を介して第１サンギヤＳ１と噛み合う第１リングギヤＲ１とを回転要素として含む。第１サンギヤＳ１の歯数をＺＳ１とし、第１リングギヤＲ１の歯数をＺＲ１とすると、上記ギヤ比ρ１はＺＳ１／ＺＲ１である。

この動力分割機構１６においては、第１キャリヤＣＡ１は入力軸１４すなわちエンジン８に連結され、第１サンギヤＳ１は第１の電動機ＭＧ１に連結され、第１リングギヤＲ１は伝達部材１８に連結されている。

また、ブレーキＢ０は第１サンギヤＳ１とケース１２との間に設けられ、クラッチＣ０は第１サンギヤＳ１と第１キャリヤＣＡ１との間に設けられている。そして、クラッチＣ０およびブレーキＢ０が解放されると、第１遊星歯車装置２４の３要素である第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣＡ１および第１リングギヤＲ１がそれぞれ相互に相対回転可能な状態となる。

この状態では、エンジン８の出力が第１の電動機ＭＧ１と伝達部材１８とに分配されるとともに、分配されたエンジン８の出力の一部を用いて第１の電動機ＭＧ１が発生する回生電力により蓄電装置６０が充電されたり、第２の電動機ＭＧ２が回転駆動されたりする。動力分割機構１６が電気的な差動装置として機能し、駆動装置１１は、エンジン８の回転に拘わらず伝達部材１８の回転を連続的に変化させることができる。

すなわち、動力分割機構１６が差動状態とされると駆動装置１１も差動状態とされ、駆動装置１１は、変速比γ０（入力軸１４の回転速度／伝達部材１８の回転速度）を最小値γ０min から最大値γ０max まで連続的に変化させることができる電気的な無段変速機として機能する。

一方、クラッチＣ０またはブレーキＢ０が係合させられると、動力分割機構１６は差動作用が不能な非差動状態となる。

まず、クラッチＣ０が係合させられて第１サンギヤＳ１と第１キャリヤＣＡ１とが一体的に係合させられると、動力分割機構１６は、第１遊星歯車装置２４の３要素である第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣＡ１および第１リングギヤＲ１が共に回転すなわち一体回転させられるロック状態となる。

そして、エンジン８の回転と伝達部材１８の回転速度とが一致する状態となるので、動力分割機構１６は変速比γ０が「１」に固定された定変速状態となる。

次いで、上記クラッチＣ０に代えてブレーキＢ０が係合させられて第１サンギヤＳ１がケース１２に連結させられると、動力分割機構１６は、第１サンギヤＳ１が非回転状態に固定されるロック状態となる。

そして、第１リングギヤＲ１は第１キャリヤＣＡ１よりも増速回転されるので、動力分割機構１６は増速機構として機能する。動力分割機構１６は、変速比γ０が「１」より小さい値（例えば０．７程度）に固定された定変速状態となる。

このように、クラッチＣ０およびブレーキＢ０は、動力分割機構１６を差動状態と非差動状態とに設定することができる。すなわち、クラッチＣ０およびブレーキＢ０は、動力分割機構１６を変速比が連続的変化可能な無段変速機として作動させる無段変速状態（差動状態）と、変速比変化を一定にロックする定変速状態（非差動状態）とに選択的に切換える切換装置として機能している。

変速装置２０は、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置２６と、シングルピニオン型の第３遊星歯車装置２８と、シングルピニオン型の第４遊星歯車装置３０とを含む。

第２遊星歯車装置２６は、第２サンギヤＳ２と、第２遊星歯車Ｐ２と、第２遊星歯車Ｐ２を自転および公転可能に支持する第２キャリヤＣＡ２と、第２遊星歯車Ｐ２を介して第２サンギヤＳ２と噛み合う第２リングギヤＲ２とを含む。第２遊星歯車装置２６は、例えば「０．５６２」程度の所定のギヤ比ρ２を有している。第２サンギヤＳ２の歯数をＺＳ２とし、第２リングギヤＲ２の歯数をＺＲ２とすると、上記ギヤ比ρ２はＺＳ２／ＺＲ２である。

第３遊星歯車装置２８は、第３サンギヤＳ３と、第３遊星歯車Ｐ３と、第３遊星歯車Ｐ３を自転および公転可能に支持する第３キャリヤＣＡ３と、第３遊星歯車Ｐ３を介して第３サンギヤＳ３と噛み合う第３リングギヤＲ３とを含む。第３遊星歯車装置２８は、例えば「０．４２５」程度の所定のギヤ比ρ３を有している。第３サンギヤＳ３の歯数をＺＳ３とし、第３リングギヤＲ３の歯数をＺＲ３とすると、上記ギヤ比ρ３はＺＳ３／ＺＲ３である。

第４遊星歯車装置３０は、第４サンギヤＳ４と、第４遊星歯車Ｐ４と、第４遊星歯車Ｐ４を自転および公転可能に支持する第４キャリヤＣＡ４と、第４遊星歯車Ｐ４を介して第４サンギヤＳ４と噛み合う第４リングギヤＲ４とを含む。第４遊星歯車装置３０は、例えば「０．４２１」程度の所定のギヤ比ρ４を有している。第４サンギヤＳ４の歯数をＺＳ４とし、第４リングギヤＲ４の歯数をＺＲ４とすると、上記ギヤ比ρ４はＺＳ４／ＺＲ４である。

第２サンギヤＳ２および第３サンギヤＳ３は、一体的に連結されており、第２クラッチＣ２を介して伝達部材１８に選択的に連結される。また、第２サンギヤＳ２および第３サンギヤＳ３は、ともに第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結されている。

第２キャリヤＣＡ２は、第２ブレーキＢ２を介してケース１２に選択的に連結されている。第４リングギヤＲ４は、第３ブレーキＢ３を介してケース１２に選択的に連結されている。

第２リングギヤＲ２、第３キャリヤＣＡ３および第４キャリヤＣＡ４は、一体的に駆動軸２２に連結されている。第３リングギヤＲ３および第４サンギヤＳ４は、一体的に連結され、第１クラッチＣ１を介して伝達部材１８に選択的に連結されている。

このように、変速装置２０と伝達部材１８とは、変速装置２０の変速段を成立させるために用いられる第１クラッチＣ１または第２クラッチＣ２を介して、選択的に連結されている。言い換えると、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は、伝達部材１８と駆動輪３８との間の動力伝達経路を、動力伝達を可能とする動力伝達状態と、動力伝達を遮断する動力遮断状態とに選択的に切り換える係合装置として機能している。

つまり、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとの一方が係合されることで動力伝達経路が動力伝達状態とされ、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が解放されることで動力伝達経路が動力遮断状態とされる。

クラッチＣ０、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、ブレーキＢ０、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２および第３ブレーキＢ３は、一般の車両用自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置である。これらは、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本または２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介装されている両側の部材（回転部材ＲＥ１〜ＲＥ８）を選択的に連結する。

図３は、図２に示した駆動変速機構１０の係合作動表である。図３に示されるように、クラッチＣ０、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、ブレーキＢ０、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２および第３ブレーキＢ３が選択的に係合作動させられることにより、第１速ギヤ段（第１変速段）から第５速ギヤ段（第５変速段）のいずれか、または後進ギヤ段（後進変速段）もしくはニュートラルが選択的に成立する。

特に、この実施の形態では、動力分割機構１６にクラッチＣ０およびブレーキＢ０が備えられており、クラッチＣ０およびブレーキＢ０のいずれかが係合作動させられることによって、動力分割機構１６は、前述の無段変速機として作動する無段変速状態に加え、変速比が一定の変速機として作動する定変速状態を構成することが可能とされている。

例えば、駆動変速機構１０が有段変速機として機能する場合には、図３に示すように、クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第３ブレーキＢ３の係合により、変速比γ１が最大値（例えば「３．３５７」程度）である第１速ギヤ段が成立させられる。

また、クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２の係合により、変速比γ２が第１速ギヤ段よりも小さい値（例えば「２．１８０」程度）である第２速ギヤ段が成立させられる。

さらに、クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１の係合により、変速比γ３が第２速ギヤ段よりも小さい値（例えば「１．４２４」程度）である第３速ギヤ段が成立させられる。

また、さらに、クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合により、変速比γ４が第３速ギヤ段よりも小さい値（例えば「１．０００」程度）である第４速ギヤ段が成立させられる。

また、さらに、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２およびブレーキＢ０の係合により、変速比γ５が第４速ギヤ段よりも小さい値（例えば「０．７０５」程度）である第５速ギヤ段が成立させられる。

また、さらに、第２クラッチＣ２および第３ブレーキＢ３の係合により、変速比γＲが第１速ギヤ段と第２速ギヤ段との間の値（例えば「３．２０９」程度）である後進ギヤ段「Ｒ」が成立させられる。

なお、ニュートラル「Ｎ」状態とする場合には、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は解放され、クラッチＣ０のみが係合される。

一方、駆動変速機構１０が無段変速機として機能する場合には、図３に示される係合表のクラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に解放される。これにより、動力分割機構１６および第１および第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２が無段変速機として機能し、それに直列接続される変速装置２０が有段変速機として機能する。変速装置２０の各ギヤ段に対して、変速装置２０に入力される回転数すなわち伝達部材１８の回転数が無段的に変化させられ、各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって駆動変速機構１０全体としてのトータル変速比（総合変速比）γＴが無段階に得られるようになる。

図４は、図１に示した操作装置４６のシフトレバー４８の操作を説明するための図である。図４を参照して、シフトレバー４８は、駐車ポジション「Ｐ（パーキング）」、後進走行ポジション「Ｒ（リバース）」、中立ポジション「Ｎ（ニュートラル）」、前進自動変速走行ポジション「Ｄ（ドライブ）」、または前進手動変速走行ポジション「Ｍ（マニュアル）」へ手動操作可能なように設けられている。

駐車ポジション「Ｐ（パーキング）」では、クラッチＣ１およびクラッチＣ２のいずれも係合されないように制御され、変速装置２０内の動力伝達経路が遮断された動力遮断状態になるとともに、変速装置２０の駆動軸２２がロックされる。中立ポジション「Ｎ（ニュートラル）」では、駆動変速機構１０内の動力伝達経路が遮断された動力遮断状態になる。

例えば、シフトレバー４８の各シフトポジションへの手動操作に連動して、シフトレバー４８に機械的に連結されたマニュアル弁が切換えられて、図３の係合作動表に示す後進ギヤ段「Ｒ」、ニュートラル「Ｎ」、前進ギヤ段「Ｄ」等が成立するように油圧制御回路４２が機械的に切換えられる。また、「Ｄ」または「Ｍ」ポジションにおける図３の係合作動表に示す１ｓｔから５ｔｈの各変速段は、油圧制御回路４２内の電磁弁が電気的に切換えられることにより成立させられる。

「Ｐ」ポジションおよび「Ｎ」ポジションの各非走行ポジションは、動力伝達経路が遮断された非駆動ポジションである。また、「Ｒ」ポジション、「Ｄ」ポジションおよび「Ｍ」ポジションの各走行ポジションは、動力伝達経路の動力伝達状態への切換えを選択するための駆動ポジションでもある。「Ｄ」ポジションは最高速走行ポジションでもあり、「Ｍ」ポジションにおける「４」レンジないし「Ｌ」レンジはエンジンブレーキ効果が得られるエンジンブレーキレンジでもある。

「Ｍ」ポジションは、例えば車両の前後方向において「Ｄ」ポジションと同じ位置において車両の幅方向に隣接して設けられており、シフトレバー４８が「Ｍ」ポジションへ操作されることにより、「Ｄ」レンジないし「Ｌ」レンジのいずれかがシフトレバー４８の操作に応じて選択される。具体的には、この「Ｍ」ポジションには、車両の前後方向にアップシフト位置「＋」およびダウンシフト位置「−」が設けられており、シフトレバー４８がアップシフト位置「＋」またはダウンシフト位置「−」へ操作されると、「Ｄ」レンジないし「Ｌ」レンジのいずれかが選択される。

例えば、「Ｍ」ポジションにおいて選択される「Ｄ」レンジないし「Ｌ」レンジの５つの変速レンジは、駆動変速機構１０の自動変速制御が可能なトータル変速比γＴの変化範囲における高速側（変速比が最小側）のトータル変速比γＴが異なる複数種類の変速レンジであり、また変速装置２０の変速が可能な最高速側変速段が異なるように変速段（ギヤ段）の変速範囲を制限するものである。

また、シフトレバー４８は、スプリング等の付勢手段により上記アップシフト位置「＋」およびダウンシフト位置「−」から、「Ｍ」ポジションへ自動的に戻されるようになっている。操作装置４６にはシフトレバー４８のシフトポジションを検出するためのシフトポジションセンサ４９が備えられており、シフトレバー４８のシフトポジションを示す信号Ｐｓｈや「Ｍ」ポジションにおける操作回数等が制御装置５０へ出力される。

図５は、ニュートラルレンジが選択されているときにハイブリッド制御部５２により実行される充電制御に関するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図５を参照して、ハイブリッド制御部５２は、操作装置４６からの信号Ｐｓｈに基づいて、変速装置２０においてニュートラルレンジ（Ｎレンジ）が選択されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。ハイブリッド制御部５２は、Ｎレンジが選択されていると判定すると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、蓄電装置６０の電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて蓄電装置６０のＳＯＣを推定する（ステップＳ２０）。

なお、蓄電装置６０のＳＯＣの推定手法は、種々の公知の手法を用いることができる。また、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂは、図示されない電圧センサおよび電流センサによってそれぞれ検出される。

次いで、ハイブリッド制御部５２は、蓄電装置６０のＳＯＣが予め定められたしきい値Ｓｔｈよりも低いか否かを判定する（ステップＳ３０）。ハイブリッド制御部５２は、蓄電装置６０のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈよりも低いと判定すると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、利用者に対してシフトポジションの変更を促す警告を出力する（ステップＳ４０）。具体的には、ハイブリッド制御部５２は、停車中の場合には、「Ｎ」ポジションから「Ｐ」ポジションへの変更を促す警告を出力し、走行中の場合には、「Ｎ」ポジションから駆動ポジション（「Ｄ」ポジションなど）への変更を促す警告を出力する。

次いで、ハイブリッド制御部５２は、エンジン８が運転中であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。ハイブリッド制御部５２は、エンジン８が運転中でないと判定すると（ステップＳ５０においてＮＯ）、インバータ装置６２を制御することによって第１の電動機ＭＧ１を力行モードで動作させ、エンジン８を始動させる（ステップＳ６０）。一方、エンジン８が運転中であると判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、ハイブリッド制御部５２は、ステップＳ６０を実行することなくステップＳ７０へ処理を移行する。

次いで、ハイブリッド制御部５２は、車速が所定のしきい値ＳＶｔｈよりも低いか否かを判定する（ステップＳ７０）。なお、車速は、回転センサ７８からの駆動軸２２の回転数Ｎｐを用いて算出することができる。また、判定に用いられるしきい値ＳＶｔｈには、たとえば、Ｎレンジ時にエンジン８が定常運転を行なっているときの第２の電動機ＭＧ２の回転数に対応する車速を設定することができ、あるいは、予め定められた値を設定してもよい。

そして、ハイブリッド制御部５２は、車速がしきい値ＳＶｔｈよりも低いと判定すると（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、第２の電動機ＭＧ２が回生トルクを発生し（回生制御）、かつ、第１の電動機ＭＧ１の制御を停止（非制御状態）するように、インバータ装置６２を制御する（ステップＳ８０）。これにより、第２の電動機ＭＧ２は回生発電を行ない、第２の電動機ＭＧ２からの回生電力により蓄電装置６０が充電される。

一方、ステップＳ７０において、車速がしきい値ＳＶｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ７０においてＮＯ）、ハイブリッド制御部５２は、第１の電動機ＭＧ１が回生トルクを発生し（回生制御）、かつ、第２の電動機ＭＧ２の制御を停止（非制御状態）するように、インバータ装置６２を制御する（ステップＳ９０）。これにより、第１の電動機ＭＧ１は回生発電を行ない、第１の電動機ＭＧ１からの回生電力により蓄電装置６０が充電される。

なお、車速が低い場合に第２の電動機ＭＧ２を回生制御し（第１の電動機ＭＧ１は非制御）、車速が高い場合には第１の電動機ＭＧ１を回生制御するようにしたのは（第２の電動機ＭＧ２は非制御）、伝達部材１８に結合される第２の電動機ＭＧ２の回転数をできるだけ車速に対応した回転数に近づけておくことにより、Ｎレンジから駆動レンジへの切替時のシフトショックを抑制するためである。

図６は、図５に示したステップＳ８０またはＳ９０において第１または第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２が回生制御される前の第１および第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍならびにエンジン８の回転数Ｎｅの関係を示した共線図である。図６を参照して、縦軸は、第１の電動機ＭＧ１、エンジン８および第２の電動機ＭＧ２の回転数を示す。横軸は、第１の電動機ＭＧ１が接続されるサンギヤ、エンジン８が接続されるキャリアおよび第２の電動機ＭＧ２が接続されるリングギヤのギヤ比の関係を示し、第１の電動機ＭＧ１の回転数Ｎｇを示す点Ｐ１、エンジン８の回転数Ｎｅを示す点Ｐ２および第２の電動機ＭＧ２の回転数Ｎｍを示す点Ｐ３は、一直線上に拘束される。

Ｎレンジが選択されているとき、第２の電動機ＭＧ２は変速装置２０と遮断されているので、エンジン８が始動すると、第１および第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２がトルク制御されていない場合には、第１および第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２ならびにエンジン８の回転数はほぼ同等となる。なお、第２の電動機ＭＧ２の回転数が若干落込んでいるのは、第２の電動機ＭＧ２が接続される伝達部材１８を変速装置２０と遮断しているクラッチＣ１，Ｃ２の引き摺りトルクによるものである。

図７は、図５に示したステップＳ８０において第２の電動機ＭＧ２が回生制御されているときの第１および第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍならびにエンジン８の回転数Ｎｅの関係を示した共線図である。図７を参照して、第２の電動機ＭＧ２は、負方向のトルクＴｍを発生するようにインバータ装置６２により制御される。すなわち、第２の電動機ＭＧ２は、回転方向に対して逆方向のトルクＴｍを発生し、回生電力を発生する。これにより、蓄電装置６０が充電される。

また、上述のように、第２の電動機ＭＧ２が回生制御されるのは、車速がしきい値ＳＶｔｈよりも低い場合であるところ、第２の電動機ＭＧ２は、負方向のトルクＴｍを発生してその回転数Ｎｍを低下させる。すなわち、第２の電動機ＭＧ２の回転数Ｎｍは、車速に対応する回転数（低回転）に近づく方向に変化しており、その結果、Ｎレンジから駆動レンジへの切替時のシフトショックを抑制することができる。

図８は、図５に示したステップＳ９０において第１の電動機ＭＧ１が回生制御されているときの第１および第２の電動機ＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍならびにエンジン８の回転数Ｎｅの関係を示した共線図である。図８を参照して、第１の電動機ＭＧ１は、負方向のトルクＴｇを発生するようにインバータ装置６２により制御される。すなわち、第１の電動機ＭＧ１は、回転方向に対して逆方向のトルクＴｇを発生し、回生電力を発生する。これにより、蓄電装置６０が充電される。

また、上述のように、第１の電動機ＭＧ１が回生制御されるのは、車速がしきい値ＳＶｔｈ以上の場合であるところ、第１の電動機ＭＧ１は、負方向のトルクＴｇを発生してその回転数Ｎｇを低下させる。そうすると、エンジン８を支点として、第２の電動機ＭＧ２の回転数Ｎｍは上昇する。すなわち、第２の電動機ＭＧ２の回転数Ｎｍは、車速に対応する回転数（高回転）に近づく方向に変化しており、その結果、Ｎレンジから駆動レンジへの切替時のシフトショックを抑制することができる。

以上のように、この実施の形態においては、Ｎレンジが選択されている場合、すなわち、駆動装置１１と駆動輪３８との間の動力伝達経路が動力遮断状態の場合において、蓄電装置６０のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈを下回ると、エンジン８が停止している場合にはエンジン８を始動させる。そして、エンジン８により駆動される第１および第２の電動機のいずれか一方が回生制御される。そうすると、その回生制御される電動機は、回生電力を発生し、その回生電力によって蓄電装置６０が充電される。したがって、この実施の形態によれば、Ｎレンジ選択時に駆動輪３８をロックさせることなく蓄電装置６０を充電することができる。

また、この実施の形態においては、上記のＮレンジ時の蓄電装置６０の充電制御において、車速が低い場合には、第２の電動機ＭＧ２が回生制御されるので（第１の電動機ＭＧ１は非制御）、第２の電動機ＭＧ２の回転数Ｎｍは低い回転数に維持される。一方、車速が高い場合には、第１の電動機ＭＧ１が回生制御されるので（第２の電動機ＭＧ２は非制御）、第２の電動機ＭＧ２の回転数Ｎｍは高い回転数に維持される。したがって、この実施の形態によれば、Ｎレンジから駆動レンジへの切替時のシフトショックを抑制することができる。

なお、上記の実施の形態において、ハイブリッド制御部５２における制御は、実際には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって行なわれ、ＣＰＵは、図５に示したフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Read Only Memory）から読出し、その読出したプログラムを実行して上記フローチャートに従って処理を実行する。したがって、ＲＯＭは、上記フローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取可能な記録媒体に相当する。

なお、上記において、エンジン８は、この発明における「内燃機関」に対応し、変速装置２０のクラッチＣ１，Ｃ２は、この発明における「係合装置」を形成する。また、伝達部材１８は、この発明における「出力部材」に対応する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 図１に示す駆動装置および変速装置を含む駆動変速機構の詳細を示した図である。 図２に示す駆動変速機構の係合作動表である。 図１に示す操作装置のシフトレバーの操作を説明するための図である。 ニュートラルレンジが選択されているときにハイブリッド制御部により実行される充電制御に関するフローチャートである。 図５に示すステップＳ８０またはＳ９０において第１または第２の電動機が回生制御される前の第１および第２の電動機の回転数ならびにエンジンの回転数の関係を示した共線図である。 図５に示すステップＳ８０において第２の電動機が回生制御されているときの第１および第２の電動機の回転数ならびにエンジンの回転数の関係を示した共線図である。 図５に示すステップＳ９０において第１の電動機が回生制御されているときの第１および第２の電動機の回転数ならびにエンジンの回転数の関係を示した共線図である。

符号の説明

１ ハイブリッド車両、８ エンジン、１０ 駆動変速機構、１１ 駆動装置、１２ トランスミッションケース、１４ 入力軸、１６ 動力分割機構、１８ 伝達部材、２０ 変速装置、２２ 駆動軸、２４，２６，２８，３０ 遊星歯車装置、３６ 差動歯車装置、３８ 駆動輪、４２ 油圧制御回路、４６ 操作装置、４８ シフトレバー、４９ シフトポジションセンサ、５０ 制御装置、５２ ハイブリッド制御部、５４ 変速制御部、５８ エンジン制御部、６０ 蓄電装置、６２ インバータ装置、７２，７４，７６，７８ 回転センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ 電動機、Ｂ０〜Ｂ３ ブレーキ、Ｃ０〜Ｃ２ クラッチ、ＣＡ１〜ＣＡ４ キャリア、Ｐ１〜Ｐ４ 遊星歯車、Ｒ１〜Ｒ４ リングギヤ、ＲＥ１〜ＲＥ８ 回転部材、Ｓ１〜Ｓ４ サンギヤ。

Claims (9)

1. 内燃機関と、
   第１の電動機と、
   前記内燃機関の出力を前記第１の電動機と出力部材とに分配する動力分割機構と、
   前記出力部材に回転軸が結合される第２の電動機と、
   前記出力部材と駆動輪との間の動力伝達経路を動力伝達状態と動力遮断状態とに切替可能なように構成された係合装置と、
   前記第１および第２の電動機と電力の授受を行なう蓄電装置と、
   前記係合装置により前記動力伝達経路が前記動力遮断状態に切替えられている場合に前記蓄電装置の充電状態を示す状態量が予め定められたしきい値を下回ったとき、前記内燃機関により駆動される前記第１および第２の電動機のいずれか一方を回生制御することによって前記蓄電装置を充電するように構成された制御装置とを備えるハイブリッド車両。
2. 内燃機関と、
   第１の電動機と、
   前記内燃機関の出力を前記第１の電動機と出力部材とに分配する動力分割機構と、
   前記出力部材に回転軸が結合される第２の電動機と、
   前記出力部材と駆動輪との間に設けられ、前記出力部材と前記駆動輪との間で動力を伝達する駆動レンジと、前記出力部材と前記駆動輪との間で動力を遮断する非駆動レンジとを有する変速装置と、
   前記第１および第２の電動機と電力の授受を行なう蓄電装置と、
   前記変速装置において前記非駆動レンジが選択されている場合に前記蓄電装置の充電状態を示す状態量が予め定められたしきい値を下回ったとき、前記内燃機関により駆動される前記第１および第２の電動機のいずれか一方を回生制御することによって前記蓄電装置を充電するように構成された制御装置とを備えるハイブリッド車両。
3. 前記制御装置は、当該車両の速度が所定のしきい速度よりも低いとき、前記第２の電動機を回生制御し、前記第１の電動機の制御を停止する、請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御装置は、当該車両の速度が所定のしきい速度以上のとき、前記第１の電動機を回生制御し、前記第２の電動機の制御を停止する、請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。
5. ハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記ハイブリッド車両は、
   内燃機関と、
   第１の電動機と、
   前記内燃機関の出力を前記第１の電動機と出力部材とに分配する動力分割機構と、
   前記出力部材に回転軸が結合される第２の電動機と、
   前記出力部材と駆動輪との間の動力伝達経路を動力伝達状態と動力遮断状態とに切替可能なように構成された係合装置と、
   前記第１および第２の電動機と電力の授受を行なう蓄電装置とを備え、
   前記制御方法は、
   前記係合装置により前記動力伝達経路が前記動力遮断状態に切替えられているか否かを判定する第１のステップと、
   前記蓄電装置の充電状態を示す状態量が予め定められたしきい値を下回っているか否かを判定する第２のステップと、
   前記動力伝達経路が前記動力遮断状態に切替えられていると判定され、かつ、前記状態量が前記しきい値を下回っていると判定されたとき、前記内燃機関により駆動される前記第１および第２の電動機のいずれか一方を回生制御することによって前記蓄電装置を充電する第３のステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。
6. ハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記ハイブリッド車両は、
   内燃機関と、
   第１の電動機と、
   前記内燃機関の出力を前記第１の電動機と出力部材とに分配する動力分割機構と、
   前記出力部材に回転軸が結合される第２の電動機と、
   前記出力部材と駆動輪との間に設けられ、前記出力部材と前記駆動輪との間で動力を伝達する駆動レンジと、前記出力部材と前記駆動輪との間で動力を遮断する非駆動レンジとを有する変速装置と、
   前記第１および第２の電動機と電力の授受を行なう蓄電装置とを備え、
   前記制御方法は、
   前記変速装置において前記非駆動レンジが選択されているか否かを判定する第１のステップと、
   前記蓄電装置の充電状態を示す状態量が予め定められたしきい値を下回っているか否かを判定する第２のステップと、
   前記非駆動レンジが選択されていると判定され、かつ、前記状態量が前記しきい値を下回っていると判定されたとき、前記内燃機関により駆動される前記第１および第２の電動機のいずれか一方を回生制御することによって前記蓄電装置を充電する第３のステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。
7. 当該車両の速度が所定のしきい速度よりも低いか否かを判定する第４のステップをさらに含み、
   前記車両速度が前記しきい速度よりも低いと判定されたとき、前記第３のステップにおいて、前記第２の電動機が回生制御され、前記第１の電動機の制御が停止される、請求項５または請求項６に記載のハイブリッド車両の制御方法。
8. 当該車両の速度が所定のしきい速度よりも低いか否かを判定する第４のステップをさらに含み、
   前記車両速度が前記しきい速度以上であると判定されたとき、前記第３のステップにおいて、前記第１の電動機が回生制御され、前記第２の電動機の制御が停止される、請求項５または請求項６に記載のハイブリッド車両の制御方法。
9. 請求項５から請求項８のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

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