JP2011219039A - 車両用ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを走行用駆動力源として用いて駆動走行するエンジン駆動走行時にバッテリーをより速やかに急速充電できるようにする。
【解決手段】予め定められた急速充電実行条件を満足する場合には、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を共に発電制御してバッテリー４６を充電するとともに、それ等の第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２による発電と走行のための要求駆動力Ｆとに必要なパワーＰＷを発生する運転点でエンジン１２を作動させる急速充電走行モードが実行されるため、従来のように第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の何れか一方のみを発電機として用いてバッテリー４６を充電する場合に比較して、一層大きな発電量で発電してバッテリー４６を急速充電することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用ハイブリッド駆動装置に係り、特に、エンジンを走行用駆動力源として用いて駆動走行するエンジン駆動走行時にバッテリーを急速充電する技術に関するものである。

(a) 前後輪の少なくとも一方を駆動するエンジンと、(b) そのエンジンに機械的に連結された第１回転機と、(c) 前記前後輪の一方または他方を駆動するように設けられた第２回転機と、を有する車両用ハイブリッド駆動装置が知られている。特許文献１に記載の装置はその一例で、第１回転機および第２回転機として、何れも電動モータおよび発電機として用いることができるモータジェネレータが用いられている。一方、特許文献２には、エンジンを走行用駆動力源として用いて駆動走行しながら発電機によりバッテリーを充電する充電走行モードにおいて、登坂路走行時やＬレンジが選択された場合など一定の条件下で発電機による発電量を大きくし、バッテリーを急速充電することが提案されている。

特開２００５−５９７８７号公報 特開２００９−１８７１９号公報

しかしながら、従来の急速充電走行モードでは、単一の発電機を用いてバッテリーを充電するだけであるため、その発電量を大きくするにも限界があり、必ずしも十分に満足できる急速充電を行うことができなかった。複数の回転機を備えているハイブリッド駆動装置においても、例えば第２回転機はアクセルペダルが踏み込み操作された場合に直ちに電動モータとして用いてアシストする必要があることなどから、エンジン駆動走行時には第１回転機のみを発電機として用いてバッテリーを充電するようになっているのが普通である。これに対し、例えば大容量バッテリーを搭載しているとともに外部からの充電が可能なプラグインハイブリッド車両の場合、エンジンを作動させることなく走行するＥＶ（Electric Vehicle；電気自動車）走行を基本としているため、バッテリー充電のためのエンジンの作動時間を少しでも短くすることが望まれるとともに、バッテリー容量が大きいため充電性能の更なる性能向上が望まれる。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、エンジンを走行用駆動力源として用いて駆動走行するエンジン駆動走行時にバッテリーをより速やかに急速充電できるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 前後輪の少なくとも一方を駆動するエンジンと、(b) そのエンジンに機械的に連結されて少なくとも発電機として用いられる第１回転機と、(c) 前記前後輪の一方または他方を駆動するように設けられ、電動モータおよび発電機として用いられる第２回転機と、を有する車両用ハイブリッド駆動装置において、(d) 前記エンジンを走行用駆動力源として用いて駆動走行しながら、前記第１回転機および前記第２回転機を共に発電機として用いてバッテリーを充電する急速充電走行手段を有することを特徴とする。
上記駆動走行とは、エンジンの駆動力にて車輪を回転駆動して走行することを意味し、減速時や下り坂等で車両の運動エネルギーによって車輪が転がり回転させられるコースト走行を含まない。

第２発明は、第１発明の車両用ハイブリッド駆動装置において、前記急速充電走行手段は、運転者の要求駆動力と前記第１回転機の発電量と前記第２回転機の発電量との合計を前記エンジンから出力することを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明の車両用ハイブリッド駆動装置において、前記急速充電走行手段は、前記バッテリーの急速充電を要求する運転者の所定の操作に基づいて急速充電走行を開始することを特徴とする。

第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのハイブリッド駆動装置において、前記第１回転機および前記第２回転機による発電量の分担が、予め定められたその第１回転機および第２回転機の各々の発電効率マップに基づいて、全体として最大効率で発電が行われるように設定されることを特徴とする。

第５発明は、第１発明〜第３発明の何れかのハイブリッド駆動装置において、前記第１回転機および前記第２回転機による発電量の分担が、その第１回転機のみで予め求められた目標発電量を発電するとともに、その第１回転機だけではその目標発電量に達しない場合に、残りを第２回転機によって発電するように設定されることを特徴とする。

第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかのハイブリッド駆動装置において、前記エンジンを走行用駆動力源として用いて駆動走行するエンジン駆動走行時に予め定められたアシスト条件を満足する場合には、前記第２回転機が、前記急速充電走行手段による急速充電走行に優先して電動モータとして用いられ、そのエンジンによる駆動走行をアシストすることを特徴とする。

このような車両用ハイブリッド駆動装置においては、エンジンを走行用駆動力源として用いて駆動走行しながら第１回転機および第２回転機を共に発電機として用いてバッテリーを充電する急速充電走行を行うことができるため、従来のように何れか一方の回転機を発電機として用いてバッテリーを充電する場合に比較して、一層大きな発電量で発電してバッテリーを急速充電できるようになる。

第２発明では、運転者の要求駆動力と第１回転機の発電量と第２回転機の発電量との合計をエンジンから出力するため、運転者の駆動力に対する要求を満足させつつ急速充電を行うことができる。

第３発明では、バッテリーの急速充電を要求する運転者の所定の操作に基づいて急速充電走行を開始するため、この急速充電に起因して走行時のレスポンス（駆動力応答性）が低下しても、運転者に違和感を生じさせる恐れがない。すなわち、例えば第６発明のように予め定められたアシスト条件を満足する場合に、第２回転機を電動モータとして用いてエンジンによる駆動走行をアシストするようになっていると、その第２回転機を発電機の状態から電動モータの状態へ切り換える必要があることから駆動力アップの応答性が悪くなるが、運転者はそのような応答性の悪化を承知の上で急速充電を要求する操作を行っているため、応答性が多少悪化しても問題ないのである。

第４発明では、第１回転機および第２回転機による発電量の分担が、予め定められた各々の発電効率マップに基づいて全体として最大効率で発電が行われるように設定されるため、燃費の悪化をできるだけ抑制しつつ急速充電を行うことができる。

第５発明では、第１回転機および第２回転機による発電量の分担が、第１回転機のみで予め求められた目標発電量を発電するとともに、その第１回転機だけではその目標発電量に達しない場合に残りを第２回転機によって発電するように設定されるため、第２回転機を発電機として用いる頻度やその発電量が少なくなり、例えば第６発明のように第２回転機を電動モータとして用いてエンジンによる駆動走行をアシストする場合でも、第２回転機を速やかに電動モータとして用いることができるようになり、駆動力アップの応答性をできるだけ損なうことなく急速充電を行うことができる。

本発明の一実施例である車両用ハイブリッド駆動装置の概略構成図で、変速制御や駆動力源の切換制御に関する制御系統を併せて示した図である。 図１の前後進切換装置の一例を示す骨子図である。 エンジン駆動走行とモータ駆動走行とを切り換える駆動力源切換制御で用いられる駆動力源マップの一例を示す図である。 エンジン駆動走行およびモータ駆動走行時における種々の走行モードを説明する図である。 図１の急速充電実行判断手段の作動を具体的に説明するフローチャートである。 図１の急速充電走行手段の作動を具体的に説明するフローチャートである。 図６のステップＲ５で用いられる発電効率マップを説明する図である。 図６のフローチャートに従って設定されるエンジントルクが車両駆動力および発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２によって消費される割合を説明する図である。 図６とは異なる手法でエンジントルクおよび発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２を設定した場合に、エンジントルクが車両駆動力および発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２によって消費される割合を説明する図である。 本発明が好適に適用される車両用ハイブリッド駆動装置の別の例を示す概略構成図である。 本発明が好適に適用される車両用ハイブリッド駆動装置の更に別の例を示す概略構成図である。 図１の実施例のシフトパターンの一例を示す図である。

前記エンジンは、燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関などで、回転機は、電気エネルギーで動力を発生する電動モータや、回転駆動されることにより発電する発電機、或いは電動モータおよび発電機の両方の機能を択一的に用いることができるモータジェネレータである。第１回転機は、少なくとも発電機として用いられるため、発電機またはモータジェネレータが用いられる。この第１回転機を、エンジンを始動する際のスタータモータとして使用したり走行用の駆動力源として使用したりする場合は、モータジェネレータが用いられる。第２回転機は、電動モータおよび発電機として用いられるもので、実質的にモータジェネレータが用いられる。第１回転機および第２回転機として何れもモータジェネレータが用いられる場合でも、例えばシリーズＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle ；ハイブリッド電気自動車）走行などで第１回転機を発電機として用いる機会が多い場合、その第１回転機の方が発電効率等の発電性能に優れたモータジェネレータを採用することが望ましい。

エンジンは、例えば前後輪の何れか一方を回転駆動するように構成されるが、遊星歯車装置等の前後輪分配装置を介して前後輪の両方がエンジンによって回転駆動されるように構成することも可能である。第１回転機は、エンジンと同軸上に配設されてクランク軸等に一体的に連結されても良いが、遊星歯車装置等の合成分配装置を介してエンジンのクランク軸等に連結したり、減速或いは増速する変速歯車やプーリ、スプロケット等を介してエンジンのクランク軸等に連結したりすることもできるなど、種々の態様が可能である。第２回転機は、例えば上記エンジンおよび第１回転機の出力が伝達される変速機と駆動輪との間の動力伝達経路、或いは上記合成分配装置と駆動輪との間の動力伝達経路等に連結され、エンジンによって回転駆動される車輪と同じ車輪を回転駆動するように構成されるが、エンジンが前後輪の何れか一方を回転駆動する場合、前後輪の他方を回転駆動するように第２回転機を設けることも可能である。

急速充電走行手段による急速充電走行は、例えば予め定められた急速充電実行条件を満足する場合に実行される。急速充電実行条件は、例えば運転者によって操作される選択操作手段の所定の操作が実行条件或いは実行許容条件として定められる。選択操作手段は、例えば自宅近く等でＥＶ走行を行うためにその手前でバッテリーを充電するように急速充電走行を要求する充電優先ボタン等であるが、一定の条件下で急速充電走行を実行する場合の許容条件（前提条件）としてＯＮ操作される急速充電許容ボタン等であっても良いし、シフトレバー等により変速比が比較的大きいＬレンジ等が選択された場合には、走行に必要なエンジンパワーが少なくて済むため、第１回転機および第２回転機を共に発電機として用いて発電しても要求駆動力を十分に確保でき、急速充電実行条件として定めることができる。すなわち、上記Ｌレンジ等を充電優先レンジとして設定しておき、シフトレバーやパドル等の選択操作手段により充電優先レンジが選択された場合には、急速充電走行手段による急速充電走行を実行するのである。このような運転者の操作と関係無く、或いは運転者の操作に加えて、例えばバッテリーのＳＯＣ（蓄電残量）が所定値以下になったことを上記急速充電実行条件として定めることもできる。また、幹線道路から外れた住宅街や自宅近く等でＥＶ走行を行うことができるように、ナビゲーションシステム等によりそれ等の手前で急速充電走行を実行するように急速充電実行条件を定めることもできるし、登坂路などアシスト走行が行われてバッテリーの電力消費が多くなる可能性がある走行条件下で急速充電走行が実行されるように急速充電実行条件を定めることもできるなど、種々の態様が可能である。

急速充電走行でバッテリーを充電する際の第１回転機および第２回転機による発電量の分担については、例えば第４発明では各々の発電効率マップに基づいて全体として最大効率で発電が行われるように設定され、第５発明では、第１回転機を優先的に用いて発電するように設定されるが、この他にも第１回転機および第２回転機をそれぞれ最大発電量で発電するようにしても良いなど、種々の態様が可能である。第４発明では、例えば車速等によって定まる回転速度に応じてそれぞれ最大効率で発電できる発電量に設定しても良い。第５発明では、予め目標発電量が設定されるが、これは例えばバッテリーを効率良く充電できる最大発電量などで、温度やＳＯＣなどをパラメータとして定められる。ＳＯＣのみに基づいて目標発電量を設定することもできる。

第６発明では、エンジン駆動走行時にアシスト条件を満足する場合には、第２回転機が急速充電走行に優先して電動モータとして用いられ、そのエンジンによる駆動走行をアシストするようになっているが、他の発明の実施に際してはこのような第２回転機によるアシストは必ずしも必要ないし、第１回転機を電動モータとして用いてアシストするようにしても良いなど、種々の態様が可能である。第６発明のアシスト条件は、例えばアクセル操作量が所定値以上となった場合や、アクセル操作量の変化率が所定値以上となった場合、或いはその両方を満足する場合、または車速が所定車速以上になった場合などである。

本発明は、エンジンを作動させることなく第２回転機のみを電動モータとして用いて走行するＥＶ走行が可能な車両用ハイブリッド駆動装置に好適に適用され、ＳＯＣが所定値以下まで低下した場合に急速充電走行を実行してバッテリーを速やかに充電することにより、ＥＶ走行時間を長くすることができる。このため、外部からの充電が不可の通常のハイブリッド車両だけでなく、大容量バッテリーを搭載しているとともに外部からの充電が可能なプラグインハイブリッド車両にも好適に適用される。

ＥＶ走行を行う上で、エンジンおよび第１回転機と駆動輪との間には、動力伝達を接続遮断できる断続装置を設けることが望ましい。断続装置は単なるクラッチであっても良いが、クラッチやブレーキを有する前後進切換装置や、変速比が異なる複数の変速段を有するとともに動力伝達を遮断する遮断状態（ニュートラル）とすることができる遊星歯車式或いは平行軸式等の有段変速機などでも良い。クラッチやブレーキとしては、油圧式等の摩擦係合装置が好適に用いられる。遊星歯車装置等の動力分配装置を介してエンジン、第１回転機、および出力部材が連結されている場合、第１回転機のトルクを０とすることによりエンジンと出力部材との間の動力伝達を遮断し、第２回転機のみで走行するＥＶ走行を行うこともできる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である車両用ハイブリッド駆動装置１０の概略構成図で、エンジン１２と、エンジン１２のクランク軸１４に連結された第１モータジェネレータＭＧ１と、中間軸１６を介して第１モータジェネレータＭＧ１に連結されるとともに入力軸１８を介して自動変速機２０に連結された前後進切換装置２２と、自動変速機２０の出力軸２４と第１歯車２５との間に設けられて動力伝達を接続遮断する発進クラッチ２６と、第１歯車２５と噛み合う第２歯車２８が設けられたカウンタシャフト３０と、カウンタシャフト３０に連結された第２モータジェネレータＭＧ２と、カウンタシャフト３０に設けられた第３歯車３２と、その第３歯車３２と噛み合う第４歯車３４が設けられた差動歯車装置３６と、差動歯車装置３６に左右の車軸３８Ｌ、３８Ｒを介して連結された左右の前駆動輪４０Ｌ、４０Ｒとを備えている。エンジン１２は、燃料の燃焼で動力を発生する内燃機関にて構成されており、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２は何れも電動モータおよび発電機として用いることができる。但し、第１モータジェネレータＭＧ１は主として発電機として用いられるもので、第２モータジェネレータＭＧ２に比較して発電効率が優れている。第１モータジェネレータＭＧ１は第１回転機に相当し、第２モータジェネレータＭＧ２は第２回転機に相当する。

上記前後進切換装置２２は、例えば図２に示すように、ダブルピニオン型の遊星歯車装置４２、前進クラッチＣ１、および後進ブレーキＢ１を備えて構成される。具体的には、遊星歯車装置４２のサンギヤは前記中間軸１６に連結され、キャリアは入力軸１８に連結されるとともに前進クラッチＣ１を介して中間軸１６に選択的に連結されるようになっており、リングギヤは後進ブレーキＢ１を介して選択的に回転不能に固定される。そして、前進クラッチＣ１および後進ブレーキＢ１が共に解放されると、中間軸１６と入力軸１８との間の動力伝達が遮断され、前進クラッチＣ１が締結されるとともに後進ブレーキＢ１が解放されると、中間軸１６の回転をそのまま入力軸１８に伝達する前進駆動状態となり、前進クラッチＣ１が解放されるとともに後進ブレーキＢ１が締結されると、中間軸１６の回転を逆転させて入力軸１８に伝達する後進駆動状態となる。前進クラッチＣ１や後進ブレーキＢ１は、例えば油圧式の摩擦係合装置によって構成される。この前後進切換装置２２は、エンジン１２および第１モータジェネレータＭＧ１と前駆動輪４０Ｌ、４０Ｒとの間の動力伝達を接続遮断できる断続装置としても機能する。なお、ダブルピニオン型の遊星歯車装置４２の代わりにシングルピニオン型の遊星歯車装置を用いて構成することもできるなど、種々の態様が可能である。

自動変速機２０は、本実施例ではベルト式無段変速機が用いられており、入力側プーリおよび出力側プーリを備えている。入力側プーリは、前記エンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、および前後進切換装置２２と同心に配設されており、出力側プーリは、前記発進クラッチ２６および第１歯車２５と同心に配設されている。発進クラッチ２６は油圧式の摩擦係合装置で、出力軸２４と第１歯車２５との間の動力伝達を接続遮断する断続装置として機能する。

以上のように構成された車両用ハイブリッド駆動装置１０は、駆動力源を切り換えるハイブリッド制御や自動変速機２０の変速制御を行う電子制御装置５０を備えている。電子制御装置５０はマイクロコンピュータを備えて構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うもので、アクセル操作量センサ５２、エンジン回転速度センサ５４、車速センサ５６、ＳＯＣセンサ５８、およびＥＶ優先スイッチ６０からそれぞれアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量θacc 、エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥ、車速Ｖ、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２の電源であるバッテリー４６のＳＯＣ（蓄電残量）、充電優先ボタン６０のＯＮ、ＯＦＦを表す各信号が供給される。この他、各種の制御に必要な種々の情報がセンサ等から供給されるようになっている。ＳＯＣは、例えばバッテリー４６の充電量および放電量を逐次計算することによって求められる。また、充電優先ボタン６０は、運転席近傍のインストルメントパネル等に設けられ、運転者が駆動力応答性を多少犠牲にしてでもバッテリー４６を速やかに充電できる急速充電を要求する場合にＯＮ操作される押釦スイッチ等である。この充電優先ボタン６０は、例えば自宅近く等でＥＶ走行が行われるように、その手前でバッテリー４６を十分に充電する場合などにＯＮ操作される。

電子制御装置５０は、基本的にハイブリッド制御手段７０および変速制御手段９０を機能的に備えている。ハイブリッド制御手段７０は、図４に示すように複数種類の走行モードを切り換えて走行するもので、エンジン駆動走行手段７２、モータ駆動走行手段７４、およびモータ／エンジン切換手段７６を備えている。図４の走行モードは一例で、必要に応じて他の走行モードを設定することもできる。第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、インバータ４４を介して制御されるようになっている。

エンジン駆動走行手段７２は、エンジン１２を駆動力源として用いて前駆動輪４０Ｌ、４０Ｒを回転駆動して走行するエンジン駆動走行に関するもので、エンジン走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、シリーズパラレルＨＥＶ走行モード、充電走行モード、および急速充電走行モードの５種類の走行モードを備えている。何れの走行モードでも発進クラッチ２６は締結されており、前後進切換装置２２は、前進走行か後進走行かによって前進クラッチＣ１および後進ブレーキＢ１の何れか一方が締結される。エンジン走行モードはエンジン１２を作動させて駆動走行するものであり、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は何れもトルクが０でフリー回転させられる。パラレルＨＥＶ走行モードは、エンジン１２を作動させるとともに第１モータジェネレータＭＧ２を力行制御して駆動走行するもので、第１モータジェネレータＭＧ１のトルクは０でフリー回転させられる。但し、第２モータジェネレータＭＧ２の代わりに第１モータジェネレータＭＧ１を力行制御しても良いし、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を共に力行制御するようにしても良い。シリーズパラレルＨＥＶ走行モードは、エンジン１２を作動させるとともに第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御して駆動走行する一方、第１モータジェネレータＭＧ１を発電制御して、得られた電気エネルギーを第２モータジェネレータＭＧ２に供給する。パラレルＨＥＶ走行モードおよびシリーズパラレルＨＥＶ走行モードでは、エンジン走行モードに比較して大きな駆動力を速やかに発生させることができ、アクセル操作量θacc が急増した加速要求時や高速走行時等に実施されるとともに、バッテリー４６のＳＯＣが比較的多い場合にパラレルＨＥＶ走行モードとし、ＳＯＣが比較的少ない場合はシリーズパラレルＨＥＶ走行モードとする。上記力行制御は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を電動モータとして用いることを意味し、発電制御は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を発電機として用いることを意味する。

また、充電走行モードでは、エンジン１２を作動させて駆動走行するとともに、第１モータジェネレータＭＧ１を発電制御してバッテリー４６を充電するとともに、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクを０としてフリー回転させる。急速充電走行モードでは、エンジン１２を作動させて駆動走行するとともに、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を共に発電制御し、大きな発電量でバッテリー４６を急速充電する。これ等の充電走行モードおよび急速充電走行モードでは、所定のアシスト条件を満足する場合に何れもシリーズパラレルＨＥＶ走行モードへ移行して第２モータジェネレータＭＧ２をアシストモータとして用いるが、充電走行モードでは、第２モータジェネレータＭＧ２がフリー回転しているため、第２モータジェネレータＭＧ２を直ちに力行制御してシリーズパラレルＨＥＶ走行モードへ速やかに移行し、エンジン１２による駆動走行を第２モータジェネレータＭＧ２のモータトルクで速やかにアシストすることができる。これに対し、急速充電走行モードでは、第２モータジェネレータＭＧ２が発電制御されているため、アシストするためには発電トルクを低下させて０とした後に力行トルクを増大させる必要があり、制御が複雑で充電走行モードに比較してモード切換時間、すなわち第２モータジェネレータＭＧ２を電動モータとして用いて駆動力を発生させるまでの時間が長くなり、アクセル操作等に対する駆動力応答性が悪くなる可能性がある。上記アシスト条件は、例えばアクセル操作量θacc が所定値以上となった場合や、アクセル操作量θacc の変化率が所定値以上となった場合、その両方を満足する場合、或いは車速Ｖが所定車速以上になった場合などである。

一方、モータ駆動走行手段７４は、第２モータジェネレータＭＧ２のみを駆動力源として用いて前駆動輪４０Ｌ、４０Ｒを回転駆動して走行するモータ駆動走行に関するもので、前進走行時および後進走行時においてそれぞれＥＶ走行モード、シリーズＨＥＶ走行モードの２種類の走行モードを備えている。何れの走行モードでも発進クラッチ２６は解放されており、ＥＶ走行モードでは、エンジン１２を停止するとともに第１モータジェネレータＭＧ１のトルクを０としてフリー回転させるようにし、第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御して走行する。シリーズＨＥＶ走行モードでは、そのＥＶ走行時にエンジン１２を作動させて第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動するとともに、その第１モータジェネレータＭＧ１を発電制御し、得られた電気エネルギーを第２モータジェネレータＭＧ２に供給する。第２モータジェネレータＭＧ２の回転方向を逆転させることにより、前進走行および後進走行を行うことができる。前進走行および後進走行共に、バッテリー４６のＳＯＣが所定値以下になったらＥＶ走行モードからシリーズＨＥＶ走行モードに切り換えられ、ＳＯＣの所定値は、第１モータジェネレータＭＧ１によりエンジン１２をクランキングして始動することが可能なＳＯＣの範囲内で、例えばその下限値が設定される。

前記モータ／エンジン切換手段７６は、例えば図３に示す駆動力源マップに従ってエンジン駆動走行手段７２によるエンジン駆動走行とモータ駆動走行手段７４によるモータ駆動走行とを切り換えるものである。図３の要求出力トルクＴＯＵＴは、前記アクセル操作量θacc 等に基づいて求められ、駆動力源マップは、実線Ａよりも低車速側、低要求出力トルク側がモータ走行領域とされ、モータ駆動走行手段７４によって所定の走行モードが実行される。また、実線Ａよりも高車速側、高要求出力トルク側がエンジン走行領域とされ、エンジン駆動走行手段７２によって所定の走行モードが実行される。

変速制御手段９０は、エンジン１２を駆動力源として用いて走行するエンジン駆動走行時にベルト式無段変速機２０の変速制御を行うもので、基本的にはスロットル弁開度θacc 等の要求駆動力や車速Ｖをパラメータとして予め定められた変速マップに従って目標入力回転速度（変速比γに相当）を求め、実際の入力回転速度（入力軸１８の回転速度でエンジン回転速度ＮＥに対応する）がその目標入力回転速度となるように変速制御を行う。

前記エンジン駆動走行手段７２はまた、急速充電実行判断手段７８および急速充電走行手段８０を機能的に備えており、図５および図６のフローチャートに従って信号処理を行う。図５のステップＳ１は急速充電実行判断手段７８に相当し、ステップＳ２は急速充電走行手段８０に相当する。ステップＳ１では、予め定められた急速充電実行条件を満足するか否かを判断し、急速充電実行条件を満足する場合にはステップＳ２の急速充電走行モードを実行し、急速充電実行条件を満足しない場合はステップＳ３の通常の走行モード、すなわち図４に示す各種の走行モードのうち急速充電走行モード以外の走行モードを、アクセル操作量θacc や車速Ｖ、要求出力トルクＴＯＵＴ、ＳＯＣ等により場合分けして実行する。

上記急速充電実行条件は、例えば前記充電優先ボタン６０がＯＮ操作されるとともにバッテリー４６のＳＯＣが所定値以下である場合に、前記エンジン走行モードやＥＶ走行モード等の各種の通常の走行モードの代わりに急速充電走行モードを実行するように定められる。また、運転者のシフトレバー操作で変速比γが比較的大きいＬレンジ等の予め定められた充電優先レンジが選択されるとともにＳＯＣが所定値以下である場合にも、前記エンジン走行モードや充電走行モードの代わりに急速充電走行モードを実行するように定めることができる。また、ナビゲーションシステムを備えている車両においては、例えば幹線道路から外れた住宅街や自宅近く等でＥＶ走行モードを実行できるように、その手前でバッテリー４６のＳＯＣを十分に確保するために急速充電走行モードが実行されるように定めることもできる。このような急速充電走行モードは、例えばバッテリー４６のＳＯＣが許容最大ＳＯＣとなる満充電になった場合、充電優先ボタン６０がＯＦＦ操作された場合、Ｌレンジ等の充電優先レンジから他のレンジへ切り換えられた場合など、予め定められた急速充電解除条件を満足した場合に終了する。

図１２は、シーケンシャルモードを選択可能なシフトレバー９２の一例を示す図で、シフトパターン９４は５つのレバーポジション「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」、または「Ｓ」を備えている。「Ｐ」ポジションは、前後進切換装置２２の前進クラッチＣ１および後進ブレーキＢ１を共に解放して動力伝達を遮断するニュートラル状態（中立状態）とし、且つメカニカルパーキング機構によって機械的にカウンタシャフト３０等の回転を阻止（ロック）する駐車ポジション（位置）であり、「Ｒ」ポジションは後進走行するために前後進切換装置２２の後進ブレーキＢ１を締結する後進走行ポジション（位置）であり、「Ｎ」ポジションは前後進切換装置２２の前進クラッチＣ１および後進ブレーキＢ１を共に解放して動力伝達を遮断するニュートラル状態とする中立ポジション（位置）であり、「Ｄ」ポジションは前進走行するために前後進切換装置２２の前進クラッチＣ１を締結する前進走行ポジション（位置）である。この前進走行ポジションでは、変速機２０の変速比（目標入力回転速度など）がアクセル操作量θacc や車速Ｖ等に応じて予め定められた変速条件に従って自動的に連続的に変更される。

また、「Ｓ」ポジションは、シフトレバー９２の手動操作に従って変速比を段階的に変化させるシーケンシャルモードを成立させる前進走行ポジションで、その「Ｓ」ポジションの前後には、シフトレバー９２の操作毎に変速比をアップ側にシフトさせるためのアップシフト位置「＋」、およびシフトレバー９２の操作毎に変速比をダウン側にシフトさせるためのダウンシフト位置「−」が設けられている。アップシフト位置「＋」およびダウンシフト位置「−」は何れも不安定で、シフトレバー９２はスプリング等の付勢手段により自動的に「Ｓ」ポジションへ戻されるようになっており、アップシフト位置「＋」またはダウンシフト位置「−」への操作回数或いは保持時間などに応じて変速比が変更される。このシーケンシャルモードは、手動操作で変速比を切り換えることができるスポーツモードに相当し、シフトレバー９２をダウンシフト位置「−」へ操作することによって前記Ｌレンジ等の充電優先レンジを選択することができる。なお、「Ｄ」ポジションに続いて「３」、「２」、「Ｌ」等のレンジが設けられている通常のシフト操作装置や、パドル操作によってレンジや変速比を変更できるシフト操作装置等を採用することもできる。

一方、図６は、図５のステップＳ２で急速充電走行モードを実行する際の信号処理の一例を具体的に説明するフローチャートである。図６のステップＲ１では、アクセル操作量θacc および車速Ｖ等をパラメータとして予め定められたマップや演算式などにより運転者の要求駆動力Ｆを算出し、ステップＲ２では、バッテリー温度やＳＯＣ等からバッテリー４６に所定効率以上で充電可能な最大充電量（単位時間当りの充電量）を求め、その最大充電量に基づいて目標発電量（単位時間当りの発電量）ＥＭＧを算出する。ステップＲ３では、上記要求駆動力Ｆおよび目標発電量ＥＭＧを発生させることができる必要エンジンパワーＰＷを、動力伝達効率や発電効率等を考慮して予め定められた演算式等により算出する。ステップＲ４では、その必要エンジンパワーＰＷを発生する等パワー線上において最大燃費効率となる運転点、すなわちエンジン回転速度ＮＥおよびエンジントルクＴＥでエンジン１２が作動させられるように、実際の車速Ｖに応じて自動変速機２０の変速比γを設定する。エンジン１２の運転点（エンジン回転速度ＮＥ、エンジントルクＴＥ）は、予め定められた効率マップに基づいて求められる。

また、ステップＲ５では、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２の発電制御で前記目標発電量ＥＭＧが得られるように、それ等の第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２の発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２を設定する。これ等の発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２は、例えば図７に示すように発電トルクおよびモータ回転速度をパラメータとして碁盤目状に分けて予め定められた発電効率マップに基づいて、全体として最大効率で発電が行われるように定められる。具体的には、第１モータジェネレータＭＧ１のモータ回転速度ＮＭＧ１はエンジン回転速度ＮＥに応じて一義的に定まり（本実施例ではＮＭＧ１＝ＮＥ）、第２モータジェネレータＭＧ２のモータ回転速度ＮＭＧ２は車速Ｖに応じて一義的に定まるため、それ等の回転速度ＮＭＧ１、ＮＭＧ２上で目標発電量ＥＭＧが得られる発電トルクを適宜設定するとともに、その発電トルクを変更しながら、その各運転点における発電効率μ１、μ２および発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２に基づいて全体の発電効率μを求め、その全体の発電効率μが最大となる運転点を設定する。発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２は、発電トルクおよび回転速度ＮＭＧ１、ＮＭＧ２から一義的に求められ、各運転点における発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２をそれぞれ発電効率μ１、μ２で割り算して加算した必要入力量Ｅin（＝ＥＭＧ１／μ１＋ＥＭＧ２／μ２）が最小となる運転点を設定すれば良い。目標発電量ＥＭＧ（＝ＥＭＧ１＋ＥＭＧ２）を必要入力量Ｅinで割り算した値（ＥＭＧ／Ｅin）が全体の発電効率μに相当する。

そして、ステップＲ４で設定された変速比γとなるように自動変速機２０を制御するとともに、ステップＲ５で設定された発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２が得られる運転点で第１モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を発電制御する。また、エンジン１２については、ステップＲ４で変速比γを設定する際に求められたエンジン運転点のエンジントルクＴＥを、必要に応じて全体の発電効率μに基づいて補正し、その補正後の運転点で作動するようにスロットル弁開度制御や燃料噴射量制御等のエンジン制御を行う。これにより、要求駆動力Ｆで走行しつつ第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の発電制御で目標発電量ＥＭＧ（＝ＥＭＧ１＋ＥＭＧ２）を発生させてバッテリー４６を急速充電することができる。図８は、このような急速充電走行モード時のエンジントルクＴＥに対する車両駆動力Ｆおよび発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２の内訳を示した図である。

ここで、本実施例の車両用ハイブリッド駆動装置１０においては、予め定められた急速充電実行条件を満足する場合には、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を共に発電制御してバッテリー４６を充電するとともに、それ等の第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２による発電と走行のための要求駆動力Ｆとに必要なパワーＰＷを発生する運転点でエンジン１２を作動させる急速充電走行モードが実行されるため、従来のように第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の何れか一方のみを発電機として用いてバッテリー４６を充電する場合に比較して、一層大きな発電量ＥＭＧで発電してバッテリー４６を急速充電できるようになる。

すなわち、予め定められたアシスト条件を満足する場合には、上記急速充電走行モードからシリーズパラレルＨＥＶ走行モードへ移行し、第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御してエンジン１２による駆動走行をアシストするが、そのモード切換え時に第２モータジェネレータＭＧ２を発電制御から力行制御へ切り換える必要があるため、アクセル操作等に対する駆動力アップの応答性が悪くなる可能性があるが、前記急速充電実行条件を満足する場合には応答性に優先して急速充電を行うようにしたのである。

また、本実施例では、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２による発電と走行のための要求駆動力Ｆとに必要なパワーＰＷがエンジン１２から出力されるため、運転者の駆動力に対する要求を満足させつつ急速充電を行うことができる。

また、本実施例では、ＳＯＣが所定値以下の時には充電優先ボタン６０がＯＮ操作されると急速充電走行モードが開始されるが、その場合は急速充電に起因して走行時のレスポンス（駆動力応答性）が低下しても、運転者に違和感を生じさせる恐れがない。すなわち、予め定められたアシスト条件を満足する場合には、上記急速充電走行モードからシリーズパラレルＨＥＶ走行モードへ移行し、第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御してエンジン１２による駆動走行をアシストするが、そのモード切換え時に第２モータジェネレータＭＧ２を発電制御から力行制御へ切り換える必要があるため、アクセル操作等に対する駆動力アップの応答性が悪くなるが、運転者はそのような応答性の悪化を承知の上で充電優先ボタン６０をＯＮ操作しているため、応答性が多少悪化しても問題ないのである。

また、本実施例では、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２による発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２が、予め定められた各々の発電効率マップに基づいて全体として最大効率で発電が行われるように設定されるため、燃費の悪化をできるだけ抑制しつつ急速充電を行うことができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

前記実施例では、目標発電量ＥＭＧに対して最大効率で発電が行われるように第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２による発電量ＥＭＧ１、ＥＭＧ２の分担が定められていたが、図９の(a) に示すように、比較的発電効率が優れている第１モータジェネレータＭＧ１を優先的に使用して発電を行い、第１モータジェネレータＭＧ１により発電が可能な最大発電量ＥＭＧ１max でも目標発電量ＥＭＧに達しない場合には、その残り（ＥＭＧ−ＥＭＧ１max ）を第２モータジェネレータＭＧ２の発電量ＥＭＧ２で補うようにしても良い。最大発電量ＥＭＧ１max は、例えばエンジン回転速度ＮＥによって定まるモータ回転速度ＮＭＧ１で可能な最大発電トルクにした時の発電量である。この場合には、第２モータジェネレータＭＧ２を発電機として用いる頻度やその発電量ＥＭＧ２が少なくなるため、所定のアシスト条件を満足する場合に第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御してエンジン１２による駆動走行をアシストする際に、第２モータジェネレータＭＧ２を速やかに力行制御へ移行できるようになり、アクセル操作等に対する駆動力アップの応答性をできるだけ損なうことなく急速充電を行うことができる。

図９の(b) は、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を何れも最大発電量ＥＭＧ１max 、ＥＭＧ２max で発電制御してバッテリー４６を充電する場合で、発電効率や充電効率、燃費等は悪くなるが、最も短時間で急速充電できる。最大発電量ＥＭＧ１max 、ＥＭＧ２max は、例えばエンジン回転速度ＮＥや車速Ｖによって定まるモータ回転速度ＮＭＧ１、ＮＭＧ２で可能な最大発電トルクにした時の発電量である。

図１０は、本発明が好適に適用される車両用ハイブリッド駆動装置の別の例を示す概略構成図である。この車両用ハイブリッド駆動装置１００は、前記エンジン１２が、クランク軸１４にベルト等を介して連結されたスタータモータ１０２によってクランキングされるようになっているとともに、複数のクラッチやブレーキの締結解放状態に応じて複数の変速段が成立させられる遊星歯車式等の有段の自動変速機１０４を備えており、その自動変速機１０４の入力軸１０６とクランク軸１４との間に動力伝達を接続遮断する発進クラッチ１０８が設けられている。スタータモータ１０２は第１回転機に相当し、発電機としての機能も有するモータジェネレータにて構成されている。また、発進クラッチ１０８は断続装置に相当する。そして、自動変速機１０４の出力軸１１０に前記第１歯車２５が設けられ、前駆動輪４０Ｌ、４０Ｒに駆動力が伝達される。なお、前記第２モータジェネレータＭＧ２は備えていない。なお、自動変速機１０４によって動力伝達遮断状態（ニュートラル）が得られる場合には、発進クラッチ１０８を省略することも可能である。

一方、この車両用ハイブリッド駆動装置１００は、後輪駆動装置１２０を備えており、リヤ用モータジェネレータＲＭＧによって第５歯車１２２および第６歯車１２４を介して差動歯車装置１２６を回転駆動することにより、左右の車軸１２８Ｌ、１２８Ｒを介して左右の後駆動輪１３０Ｌ、１３０Ｒが回転駆動される。リヤ用モータジェネレータＲＭＧは第２回転機に相当する。

この車両用ハイブリッド駆動装置１００も、前記実施例１の車両用ハイブリッド駆動装置１０と同様に前記ハイブリッド制御手段７０を備えており、図４に示す各種の走行モードで走行することができるとともに、図５および図６のフローチャートに従って一定の条件下で急速充電走行モードを実行する。すなわち、前記実施例１における図４等において第１モータジェネレータＭＧ１をスタータモータ１０２に置き換え、第２モータジェネレータＭＧ２をリヤ用モータジェネレータＲＭＧに置き換えるだけで、実施例１と同様の制御を行うことが可能で、同様の作用効果が得られる。

図１１は、本発明が好適に適用される車両用ハイブリッド駆動装置の更に別の例を示す概略構成図である。この車両用ハイブリッド駆動装置１４０は、前記エンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２とが同一の軸線上に配置されている場合で、エンジン１２および第１モータジェネレータＭＧ１は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されている合成分配装置１４２を介して連結されている。すなわち、エンジン１２のクランク軸１４は合成分配装置１４２のキャリアＣＡ１に相対回転不能に連結され、第１モータジェネレータＭＧ１のモータ軸は合成分配装置１４２のサンギヤＳ１に相対回転可能に連結されており、合成分配装置１４２のリングギヤＲ１にはスプロケット等の出力部材１４４が相対回転不能に連結されている。出力部材１４４にはまた、第２モータジェネレータＭＧ２が相対回転不能に連結されており、その第２モータジェネレータＭＧ２によって回転駆動されるとともに、チェーン等の伝動部材１４６を介して前記第１歯車２５に機械的に連結され、前駆動輪４０Ｌ、４０Ｒに駆動力を伝達する。

このような車両用ハイブリッド駆動装置１４０においても、第１モータジェネレータＭＧ１のトルクを０とすることによりエンジン１２と出力部材１４４との間の動力伝達を遮断し、第２モータジェネレータＭＧ２のみを駆動力源として走行するＥＶ走行モードが可能である。合成分配装置１４２は、動力伝達を接続遮断する断続装置としての機能も有する。また、エンジン１２を作動させるとともに第１モータジェネレータＭＧ１を発電制御することにより、前駆動輪４０Ｌ、４０Ｒに駆動力を伝達して走行する充電走行モードや、その充電走行モードで第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御してアシストするパラレルＨＥＶ走行モード等が可能である。

一方、所定の急速充電実行条件を満足する場合には、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を共に発電制御してバッテリー４６を充電するとともに、それ等の第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２による発電と走行のための要求駆動力Ｆとに必要なパワーＰＷを発生する運転点でエンジン１２を作動させる急速充電走行モードを実行することも可能で、第１モータジェネレータＭＧ１のみを発電機として用いてバッテリー４６を充電する場合に比較して、一層大きな発電量で発電してバッテリー４６を急速充電することができる。

また、予め定められたアシスト条件を満足する場合には、上記急速充電走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードへ移行し、第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御してエンジン１２による駆動走行をアシストすることができる。その場合に、第２モータジェネレータＭＧ２を発電制御から力行制御へ切り換える必要があるため、アクセル操作等に対する駆動力アップの応答性が悪くなる可能性があるが、前記実施例１と同様に急速充電実行条件を満足する場合には応答性に優先して急速充電を行うのである。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０、１００、１４０：車両用ハイブリッド駆動装置 １２：エンジン ４６：バッテリー ５０：電子制御装置 ６０：充電優先ボタン ７８：急速充電実行判断手段 ８０：急速充電走行手段 １０２：スタータモータ（第１回転機） ＭＧ１：第１モータジェネレータ（第１回転機） ＭＧ２：第２モータジェネレータ（第２回転機） ＲＭＧ：リヤ用モータジェネレータ（第２回転機）

Claims (6)

1. 前後輪の少なくとも一方を駆動するエンジンと、
   該エンジンに機械的に連結されて少なくとも発電機として用いられる第１回転機と、
   前記前後輪の一方または他方を駆動するように設けられ、電動モータおよび発電機として用いられる第２回転機と、
   を有する車両用ハイブリッド駆動装置において、
   前記エンジンを走行用駆動力源として用いて駆動走行しながら、前記第１回転機および前記第２回転機を共に発電機として用いてバッテリーを充電する急速充電走行手段を有する
   ことを特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。
2. 前記急速充電走行手段は、運転者の要求駆動力と前記第１回転機の発電量と前記第２回転機の発電量との合計を前記エンジンから出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
3. 前記急速充電走行手段は、前記バッテリーの急速充電を要求する運転者の所定の操作に基づいて急速充電走行を開始する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
4. 前記第１回転機および前記第２回転機による発電量の分担が、予め定められた該第１回転機および該第２回転機の各々の発電効率マップに基づいて、全体として最大効率で発電が行われるように設定される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
5. 前記第１回転機および前記第２回転機による発電量の分担が、該第１回転機のみで予め求められた目標発電量を発電するとともに、該第１回転機だけでは該目標発電量に達しない場合に、残りを該第２回転機によって発電するように設定される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
6. 前記エンジンを走行用駆動力源として用いて駆動走行するエンジン駆動走行時に予め定められたアシスト条件を満足する場合には、前記第２回転機が、前記急速充電走行手段による急速充電走行に優先して電動モータとして用いられ、該エンジンによる駆動走行をアシストする
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。

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