JP2012030761A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＶ走行の走行領域を拡大することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第１回転電機と、第２回転電機と、動力伝達機構と、制御手段と、を備える。第２回転電機は、駆動軸に対しトルクを出力する。制御手段は、シリーズ式走行モードと、シリーズパラレル式走行モードとの間で走行モードを切り替える。そして、第２回転電機によりハイブリッド車両が駆動されるＥＶ走行では、シリーズ式走行モードの最高制限車速は、シリーズパラレル式走行モードの最高制限車速よりも大きい。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。

従来から、内燃機関（エンジン）に加えて、電動機や発電機として機能する回転電機（モータジェネレータ）を備えるハイブリッド車両が知られている。例えば、特許文献１には、第１及び第２回転電機を備え、動力伝達機構を介してエンジンから出力された動力を２つに分配し、一部を機械的な動力のまま駆動軸に出力すると共に、残余を電力に変換して駆動軸に出力する所謂シリーズパラレル式のハイブリッド車両が開示されている。また、特許文献１には、所定の条件が満たされた場合、ハイブリッド車両は、第２回転電機のみを駆動源としたＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）走行を行う点が開示されている。その他、本発明に関連する技術が特許文献２に開示されている。

特開２００９−０２９２６９号公報 特開２０１０−０７６６７９号公報

一般に、シリーズパラレル式の走行方式では、動力伝達機構（遊星歯車機構）に備えられた軸受の破損や焼きつき等を抑制する観点から、ＥＶ走行での車速の最高速度が制限される。一方、エンジンからの動力を回転電機により全て電力に変換し、当該電力に基づき、駆動軸に連結された回転電機を駆動する所謂シリーズ式の走行方式では、動力伝達機構を介さないため、上述の観点に基づくＥＶ走行での最高速度の制限はされない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＥＶ走行の走行領域を拡大することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、エンジンと、第１回転電機と、駆動軸に対しトルクを出力する第２回転電機と、相互に差動回転可能な複数の回転要素を備えた動力伝達機構と、前記動力伝達機構と前記駆動軸との動力伝達が遮断されるシリーズ式走行モードと、前記動力伝達機構と前記駆動軸との動力伝達が行われるシリーズパラレル式走行モードとの間で走行モードを切り替える制御手段と、を備え、前記第２回転電機により前記ハイブリッド車両が駆動されるＥＶ走行では、前記シリーズ式走行モードの最高制限車速は、前記シリーズパラレル式走行モードの最高制限車速よりも大きい。

上記のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第１回転電機と、第２回転電機と、動力伝達機構と、制御手段と、を備える。第２回転電機は、駆動軸に対しトルクを出力する。制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、シリーズ式走行モードと、シリーズパラレル式走行モードとの間で走行モードを切り替える。ここで、「シリーズ式走行モード」とは、エンジンからの動力を回転電機により全て電力に変換し、当該電力に基づき、駆動軸に連結された回転電機を駆動する走行モードを指す。シリーズ式走行モードでは、動力伝達機構と駆動軸との動力伝達が遮断される。また、「シリーズパラレル式走行モード」とは、エンジンから出力された動力を２つに分配し、一部を機械的な動力のまま駆動軸に出力すると共に、残余を電力に変換して駆動軸に出力する走行モードを指す。シリーズパラレル式走行モードでは、動力伝達機構と駆動軸との動力伝達が行われる。そして、第２回転電機によりハイブリッド車両が駆動されるＥＶ走行では、シリーズ式走行モードの最高制限車速は、シリーズパラレル式走行モードの最高制限車速よりも大きい。

上述したように、シリーズ式走行モードでは、動力伝達機構と駆動軸との動力伝達が遮断される。従って、シリーズ式走行モードでは、ハイブリッド車両の制御装置は、動力伝達機構の構造的な制約によるＥＶ走行の車速制限を設ける必要がない。従って、ハイブリッド車両の制御装置は、ＥＶ走行では、シリーズ式走行モードの最高制限車速を、シリーズパラレル式走行モードの最高制限車速よりも大きく設定することで、ＥＶ走行の走行領域を拡大し、燃費を向上させることができる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記動力伝達機構は、ピニオンギヤと、前記ピニオンギヤの回転軸を軸支するキャリアと、を備え、前記制御手段は、前記シリーズパラレル式走行モードかつＥＶ走行中であって、前記キャリアの回転数と、前記ピニオンギヤの回転数との差回転数が所定値を超える場合、シリーズ式走行モードに切り替える。「所定値」は、例えば、ピニオンギヤの回転軸とピニオンギヤとの間に設けられる軸受（ニードルベアリング）の破損や焼きつきが生じる虞のない差回転数の上限値等に設定される。シリーズパラレル式走行モードでは、ＥＶ走行時であっても動力伝達機構と駆動軸との間で動力伝達が行われるため、ハイブリッド車両の制御装置は、動力伝達機構のキャリアの回転数とピニオンの回転数との差回転に基づきＥＶ走行の最高車速を制限する必要がある。従って、この態様では、ハイブリッド車両の制御装置は、差回転数が所定値を超えた場合にシリーズパラレル式走行モードからシリーズ式走行モードに切り替えることで、ＥＶ走行を継続してＥＶ走行の走行領域を拡大し、燃費を向上させることができる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様では、前記動力伝達機構は、前記第１回転電機に連結された第１回転要素と、前記第２回転電機と駆動軸とにクラッチを介して連結する第２回転要素と、前記エンジンと連結する第３回転要素と、締結状態において、前記第１回転要素を固定可能なブレーキと、をさらに備え、前記制御手段は、前記クラッチを解放状態かつ前記ブレーキを締結状態にすることで、前記シリーズ式走行モードへ切り替え、前記クラッチを締結状態かつ前記ブレーキを解放状態にすることで、前記シリーズパラレル式走行モードへ切り替える。ここで、「連結」とは、動力（回転）の伝達を直接的に行う構造を含むほか、１又は２以上の部材を介して動力の伝達を間接的に行う構造も含む。この態様では、好適に、ハイブリッド車両の制御装置は、シリーズ式走行モードとシリーズパラレル式走行モードとを切り替えることができる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様では、前記動力伝達機構は、前記第１回転電機に連結された第１回転要素と、前記第２回転電機と駆動軸とに第１クラッチを介して連結する第２回転要素と、前記エンジンと連結する第３回転要素と、締結状態において、前記第２回転要素の回転数と前記第３回転要素の回転数とが一対一に対応するように、前記第２回転要素及び前記第３回転要素の回転を規制可能な第２クラッチと、をさらに備え、前記制御手段は、前記第１クラッチを解放状態かつ前記第２クラッチを締結状態にすることで、前記シリーズ式走行モードへ切り替え、前記第１クラッチを締結状態かつ前記第２クラッチを解放状態とすることで、前記シリーズパラレル式走行モードへ切り替える。この態様によっても、好適に、ハイブリッド車両の制御装置は、シリーズ式走行モードとシリーズパラレル式走行モードとを切り替えることができる。

実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図の一例を示す。 ハイブリッド駆動装置の概略構成図の一例である。 ハイブリッド駆動装置の一動作状態を例示する動作共線図である。 ＥＶ走行時の各走行モードにおける共線図を示す。 第１制御の処理手順を示すフローチャートの一例である。 第２制御の処理手順を示すフローチャートの一例である。 ハイブリッド駆動装置の他の構成例を示す。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［構成］
始めに、図１を参照し、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置を適用したハイブリッド車両１の構成の一例について説明する。図１は、ハイブリッド車両１の概略構成図である。ハイブリッド車両１は、ＥＣＵ１００、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４、及びハイブリッド駆動装置１０を備える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器及び入出力インターフェイスなどを有し、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する制御を実行する。そして、ＥＣＵ１００は、本発明における制御手段として機能する。なお、本発明に係る制御手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えば制御手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等であってもよい。

ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１の車軸たる左車軸ＳＦＬ（左前輪ＦＬに対応）及び右車軸ＳＦＲ（右前輪ＦＲに対応）に駆動力としての駆動トルクを供給することによりハイブリッド車両１を駆動するドライブユニットである。ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成については後述する。

ＰＣＵ１１は、不図示のインバータを含み、バッテリ１２と後述する各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いはバッテリ１２を介さない各モータジェネレータ相互間の電力の入出力を制御する制御ユニットである。具体的には、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して各モータジェネレータに供給すると共に、各モータジェネレータによって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給する。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される。

バッテリ１２は、複数の単位電池セルを直列接続した構成を有し、各モータジェネレータを力行するための電力に係る電力供給源として機能する電池ユニットである。

アクセル開度センサ１３は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度「Ｔａ」を検出することが可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される。

車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速「Ｖ」を検出するセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される。

ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。図２は、ハイブリッド駆動装置１０の概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略する。

図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、エンジン２０、動力分割機構３０、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「モータＭＧ１」と略称する。）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「モータＭＧ２」と略称する。）、入力軸４０、クラッチＣＬ、ブレーキＢＲ、減速機構６０、及びオイルポンプ７０を備える。

エンジン２０は、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能する。エンジン２０の出力動力たるエンジントルク「Ｔｅ」は、不図示のクランク軸を介してハイブリッド駆動装置１０の入力軸４０に連結されている。

モータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた、本発明に係る「第１回転電機」の一例たる電動発電機である。

モータＭＧ２は、モータＭＧ１よりも体格の大きい本発明に係る「第２回転電機」の一例たる電動発電機であり、モータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備える。モータＭＧ２は、モータＭＧ１及びエンジン２０と異なり、ハイブリッド車両１の駆動軸（以後、「駆動軸ＯＵＴ」と呼ぶ。）に対し、その出力トルク（以後、「ＭＧ２トルクＴｍ」と呼ぶ。）を作用させることが可能である。従って、モータＭＧ２は、駆動軸ＯＵＴにトルクを付加してハイブリッド車両１の走行をアシストすることも、駆動軸ＯＵＴからのトルクの入力により電力回生を行うことも可能である。ＭＧ２トルクＴｍは、モータＭＧ１の入出力トルク（以後、「ＭＧ１トルクＴｇ」と呼ぶ。）と共に、ＰＣＵ１１を介してＥＣＵ１００により制御される。

尚、モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、同期電動発電機として機能し、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。

動力分割機構３０は、本発明に係る「動力伝達機構」の一例たる複合型遊星歯車機構である。動力分割機構３０は、中心部に設けられた、本発明に係る「第１回転要素」の一例たるサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた本発明に係る「第２回転要素」の一例たるリングギヤＲ１と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置されてサンギヤＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ１と、これら各ピニオンギヤＰ１の回転軸（ピニオンシャフト）を軸支する本発明に係る「第３回転要素」の一例たるキャリアＣ１とを備える。また、ピニオンギヤＰ１と、ピニオンシャフトとの間には、図示しないピニオンニードルベアリングが設けられている。

ここで、サンギヤＳ１は、モータＭＧ１のロータに、その回転軸を共有する形で連結されており、その回転数はモータＭＧ１の回転数（以後、「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１」と呼ぶ。）と等価である。リングギヤＲ１は、クラッチＣＬを介して減速機構６０に連結されている。また、リングギヤＲ１の回転数は、クラッチＣＬが締結された場合、駆動軸ＯＵＴの回転数（以後、「出力回転数Ｎｏｕｔ」と呼ぶ。）と等価である。更に、リングギヤＲ１は、ブレーキＢＲと接続する。そして、リングギヤＲ１は、ブレーキＢＲが締結状態の場合、その回転が制止されて固定される。キャリアＣ１は、エンジン２０のクランク軸に連結された入力軸４０と連結されており、その回転数は、エンジン２０の回転数（以後、「エンジン回転数Ｎｅ」と呼ぶ。）と等価である。

動力分割機構３０は、上述した構成の下で、エンジン２０から入力軸４０に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１によってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率、具体的には各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率で分配する。即ち、動力分割機構３０は、エンジン２０の動力を２系統に分割する。

減速機構６０は、モータＭＧ２のロータと連結すると共に、クラッチＣＬを介してリングギヤＲ１と連結する。そして、減速機構６０は、駆動軸ＯＵＴの回転を、減速機構６０を構成する各ギヤのギヤ比に応じて定まる減速比に応じて減速された形でモータＭＧ２に伝達する。よって、モータＭＧ２の回転数（以後、「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と呼ぶ。）は、車速Ｖに応じて一義的に定まる。また、減速機構６０は、車軸と一義的な回転状態を呈する駆動軸ＯＵＴと、この駆動軸ＯＵＴに連結された減速ギヤと、デファレンシャルとを含む。そして、各車軸の回転数は、減速機構６０により所定のギヤ比に従って減速された状態で駆動軸ＯＵＴに伝達される。

オイルポンプ７０は、ハイブリッド駆動装置１０の各部に潤滑油を供給する。オイルポンプ７０は、入力軸４０にて伝達された動力にて駆動される。

また、図示破線枠Ａ１に相当する部位に、レゾルバ等の回転センサが設けられている。この回転センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続された状態にあり、検出された回転数は、ＥＣＵ１００に対し一定又は不定の周期で送出されている。補足すると、図示破線枠Ａ１に相当する部位の回転数とは、ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１である。

尚、本発明に係る「動力伝達機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構３０のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力伝達機構は、複数の遊星歯車機構が組み合わされた複合型遊星歯車機構であってもよい。

［制御方法］
次に、ＥＣＵ１００が実行する制御方法について具体的に説明する。以後では、モータＭＧ１とモータＭＧ２とを特に区別しない場合、これらを「モータ」と総称する。また、燃料を使用せず電力を駆動源とした走行を「ＥＶ走行」と呼ぶ。

（モード切替の基本制御）
まず、ＥＣＵ１００が実行するハイブリッド車両１の走行方式（以後、「走行モード」と呼ぶ。）の切り替え（以後、単に「モード切替」と呼ぶ。）の基本制御について説明する。概略的には、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲ及びクラッチＣＬのそれぞれの状態を制御することで、走行モードを切り替える。

具体的には、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを締結状態とし、クラッチＣＬを解放状態とすることで、ハイブリッド車両１を、エンジン２０からの動力をモータにより全て電力に変換し、そこで得られた電力に基づきモータにより駆動するハイブリッド車両（以後、「シリーズ式ハイブリッド車両」と呼ぶ。）として機能させる。これについて、図３（ａ）を用いてさらに詳しく説明する。

図３（ａ）は、ブレーキＢＲが締結状態かつクラッチＣＬが解放状態でのハイブリッド駆動装置１０の一動作状態を例示する動作共線図である。

図３（ａ）において、縦軸は回転数を表しており、横軸は、左から順にモータＭＧ１（一義的にサンギヤＳ１）、エンジン２０（一義的にキャリアＣ１）、出力回転数Ｎｏｕｔ、モータＭＧ２を表す。なお、図３（ａ）では、リングギヤＲ１の回転数が動作点「Ｐｒ１」に相当し、出力回転数Ｎｏｕｔが動作点「Ｐｒ２」に相当する。

ここで、動力分割機構３０は、相互に差動関係にある複数の回転要素を備えた回転二自由度の遊星歯車機構であり、サンギヤＳ１、キャリアＣ１及びリングギヤＲ１のうち二要素の回転数が定まった場合に、残余の一回転要素の回転数が必然的に定まる。即ち、動作共線図上において、各回転要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置１０の一動作状態に一対一に対応する一の動作共線によって表される。従って、図３（ａ）において、モータＭＧ１の動作点が動作点「Ｐｓ１」であるとする。この場合、ブレーキＢＲにより制止されているリングギヤＲ１が動作点「Ｐｒ１」にあるため、残余の回転要素の一たるキャリアＣ１に連結されたエンジン２０の動作点は、動作点「Ｐｃ１」となる。

一方、クラッチＣＬが解放されていることにより、駆動軸ＯＵＴはリングギヤＲ１と独立して回転可能である。従って、モータＭＧ２の出力に基づき駆動軸ＯＵＴが回転し、モータＭＧ２の動作点が動作点「Ｐｇ１」の場合の駆動軸ＯＵＴの動作点は動作点「Ｐｒ２」となる。

従って、ブレーキＢＲが締結状態かつクラッチＣＬが解放状態の場合、ハイブリッド車両１は、エンジン２０が出力した動力に基づきモータＭＧ１により発電すると共に、モータＭＧ２を駆動源として走行を行う。即ち、この場合、ハイブリッド車両１は、シリーズ式ハイブリッド車両として機能する。以後では、ハイブリッド車両１がシリーズ式ハイブリッド車両として走行する走行モードを、「ＳＨＶモード」と呼ぶ。

このように、ＳＨＶモードでは、クラッチＣＬが解放状態であり、駆動軸ＯＵＴは、動力分割機構３０と切り離されている。即ち、この場合、駆動軸ＯＵＴと動力分割機構３０との動力伝達が遮断されている。

一方、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを解放状態とし、かつ、クラッチＣＬを締結状態とすることで、ハイブリッド車両１を、所謂シリーズパラレル式ハイブリッド車両として機能させる。即ち、この場合、ハイブリッド車両１は、エンジン２０からの動力を動力分割機構３０により分割し、一方を機械的な動力のまま駆動軸ＯＵＴに出力すると共に、残余をモータにより電力に変換して駆動軸ＯＵＴに出力する。これについて、図３（ｂ）を用いてさらに詳しく説明する。

図３（ｂ）は、ブレーキＢＲが解放状態かつクラッチＣＬが締結状態でのハイブリッド駆動装置１０の一動作状態を例示する動作共線図である。この場合、クラッチＣＬによりリングギヤＲ１と駆動軸ＯＵＴとが連結されている。また、リングギヤＲ１は、ブレーキＢＲが解放状態にあるため、制止されていない。従って、図３（ｂ）では、駆動軸ＯＵＴの回転数である出力回転数Ｎｏｕｔは、リングギヤＲ１の回転数と一義的な関係になると共に、動作点Ｐｒ１と異なる動作点Ｐｒ２に位置する。

また、図３（ｂ）の場合、モータＭＧ１の動作点とエンジン２０の動作点と駆動軸ＯＵＴの動作点とが一直線上に位置する。従って、モータＭＧ１の動作点が動作点「Ｐｓ２」、かつ、駆動軸ＯＵＴの動作点が動作点Ｐｒ２にある場合、エンジン２０の動作点は、動作点「Ｐｃ２」となる。

従って、ブレーキＢＲが解放状態かつクラッチＣＬが締結状態の場合、ハイブリッド車両１は、動力分割機構３０を介してエンジン２０の動力を分割し、一方を機械的な動力のまま駆動軸ＯＵＴに出力すると共に、残余をモータにより電力に変換する走行を行う。即ち、この場合、ハイブリッド車両１は、シリーズパラレル式ハイブリッド車両として機能する。以後では、ハイブリッド車両１がシリーズパラレル式ハイブリッド車両として走行する走行モードを、「ＳＰＨＶモード」と呼ぶ。

そして、ＥＣＵ１００は、走行状態に基づき、ＳＨＶモードとＳＰＨＶモードとを切り替える。例えば、ＥＣＵ１００は、各種センサからの検出信号に基づき、所定のマップ等を参照し、現在の走行状態が、ＳＨＶモードの走行領域とＳＰＨＶモードの走行領域とのいずれにあるか判定し、ＳＨＶモードとＳＰＨＶモードとを適宜切り替える。上述のマップは、例えば燃費等を勘案し、実験等に基づき予め作成される。

（ＥＶ走行での制御方法）
次に、ＥＶ走行時のＥＣＵ１００の制御方法について、第１制御と第２制御に分けて具体的に説明する。なお、第２制御は、第１制御を応用した制御に相当する。

１．第１制御
第１制御では、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行での車速Ｖの上限（「ＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨ」と呼ぶ。）を、ＳＨＶモードではＳＰＨＶモードよりも高く設定する。これにより、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行を行う走行領域（「ＥＶ走行領域」とも呼ぶ。）を拡大し、燃費を向上させる。

これについて具体的に説明する。一般に、ＳＰＨＶモードでは、ＥＶ走行時の車速Ｖは、動力分割機構３０のピニオンギヤＰ１とピニオンシャフトを軸支するキャリアＣ１との差回転数（以後、「差回転数ｄＮ」と呼ぶ。）により制限される。具体的には、ＳＰＨＶモードでは、ＥＶ走行時の車速Ｖの上昇に伴い差回転数ｄＮが上昇する。従って、ＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨは、差回転数ｄＮが所定の制限値（以後、「差回転数制限ｄＮＬｉｍＨ」と呼ぶ。）を超えない範囲に設定される。差回転数制限ｄＮＬｉｍＨは、具体的には、ピニオンギヤＰ１と、ピニオンシャフトとの間に設けられたピニオンニードルベアリングの焼きつきや破損を抑制可能な値に設定される。

一方、ＳＨＶモードでは、上述したように、クラッチＣＬが解放状態であり、駆動軸ＯＵＴは、動力分割機構３０との動力伝達が遮断されている。即ち、ＳＨＶモードでは、ＥＶ走行時の車速Ｖと差回転数ｄＮとは独立した値となり、車速Ｖの上昇によっても差回転数ｄＮは上昇しない。従って、ＳＨＶモードでは、ＥＶ走行時の車速Ｖは、差回転数ｄＮにより制限されない。

これについて、図４の共線図を参照してさらに詳しく説明する。図４（ａ）は、ＳＰＨＶモードでのＥＶ走行時の共線図を示す。即ち、図４（ａ）では、図３（ｂ）と同様、ハイブリッド駆動装置１０は、ブレーキＢＲが解放状態かつクラッチＣＬが締結状態となる。また、図４（ｂ）は、ＳＨＶモードでのＥＶ走行時の共線図を示す。即ち、図４（ｂ）では、図３（ａ）と同様、ハイブリッド駆動装置１０は、ブレーキＢＲが締結状態かつクラッチＣＬが解放状態となる。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、車速Ｖ及び出力回転数Ｎｏｕｔは同一である。

図４（ａ）に示すように、ＳＰＨＶモードのＥＶ走行時では、エンジン２０は燃料供給されずに停止しているため、エンジン２０及びキャリアＣ１の動作点は、回転数が「０」の場合に相当する動作点「Ｐｃ３」に位置する。一方、ピニオンギヤＰ１の動作点は、図４（ａ）に示すように、サンギヤＳ１の動作点「Ｐｓ３」、キャリアＣ１の動作点「Ｐｃ３」、リングギヤＲ１の動作点「Ｐｒ３」を結ぶ直線上の動作点「Ｐｐ３」に位置する。従って、ＳＰＨＶモードのＥＶ走行時の差回転数ｄＮは、キャリアＣ１の動作点Ｐｃ３とピニオンギヤＰ１の動作点Ｐｐ３とが示す回転数差、即ち矢印「Ｙｓｐ」が示す幅に相当する。

一方、ＳＨＶモードのＥＶ走行時では、クラッチＣＬが解放状態であり、駆動軸ＯＵＴは、動力分割機構３０と切り離されている。よって、図４（ｂ）に示すように、駆動軸ＯＵＴの動作点「Ｐｒ５」は、リングギヤＲ１の動作点「Ｐｒ４」と独立した位置に存在する。また、リングギヤＲ１の動作点は、ブレーキＢＲにより制止されており、回転数が「０」に相当する動作点「Ｐｒ４」に位置する。そして、ＳＨＶモードのＥＶ走行時の差回転数ｄＮは、キャリアＣ１の動作点「Ｐｃ４」とピニオンギヤＰ１の動作点「Ｐｐ４」とが示す回転数差、即ち矢印「Ｙｓ」が示す幅に相当する。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、矢印Ｙｓの幅は、矢印Ｙｓｐの幅よりも小さい。言い換えると、同一の車速Ｖで比較した場合、ＳＨＶモードの差回転数ｄＮは、ＳＰＨＶモードの差回転数ｄＮよりも小さい。このように、ＥＣＵ１００は、ＳＨＶモードでは、動力分割機構３０を駆動軸ＯＵＴから切り離すことで、差回転数ｄＮによらずＥＶ走行時の車速Ｖを決定することができる。

以上を勘案し、ＥＣＵ１００は、ＳＨＶモード時に設定するＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨ（「第１車速Ｖ１」とも呼ぶ。）を、ＳＰＨＶモード時に設定するＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨ（「第２車速Ｖ２」とも呼ぶ。）よりも高く設定する。ここで、第１車速Ｖ１は、差回転数制限ｄＮＬｉｍＨによらず独立して設定される。具体的には、第１車速Ｖ１は、バッテリ１２の放電許容電力等に基づき定められる。一方、第２車速Ｖ２は、バッテリ１２の性能に加え、差回転数制限ｄＮＬｉｍＨに基づき定められる。このように、ＥＣＵ１００は、ＳＨＶモード時のＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨをＳＰＨＶモード時よりも高く設定することで、ＥＶ走行領域を拡大し、燃費を向上させることができる。

２．第２制御
第２制御では、ＥＣＵ１００は、第１制御に加え、ＳＰＨＶモードによるＥＶ走行中に、差回転数ｄＮが差回転数制限ｄＮＬｉｍＨを超えると判断した場合、ＳＰＨＶモードからＳＨＶモードに切り替える。これにより、ＥＣＵ１００は、差回転数ｄＮが差回転数制限ｄＮＬｉｍＨを超えるのを防ぎつつ、ＥＶ走行領域をより拡大し、燃費を向上させる。

これについて具体的に説明する。まず、ＥＣＵ１００は、ＳＰＨＶモードによるＥＶ走行中に差回転数ｄＮを監視する。具体的には、ＥＣＵ１００は、車速センサ１４、エンジン回転数センサ（不図示）、及び図１の破線枠Ａ１に相当する回転センサからそれぞれ出力回転数Ｎｏｕｔ、エンジン回転数Ｎｅ、及びＭＧ１回転数Ｎｍｇ１を検出する。そして、ＥＣＵ１００は、図４に示す共線図の関係に基づき、ピニオンギヤＰ１とキャリアＣ１との差回転数ｄＮを算出する。

そして、ＥＣＵ１００は、算出した差回転数ｄＮが差回転数制限ｄＮＬｉｍＨを超えると判断した場合には、ＳＨＶモードに切り替える。これにより、ＥＣＵ１００は、動力分割機構３０を駆動軸ＯＵＴから切り離し、ＳＨＶモードのＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨを第２車速Ｖ２から第１車速Ｖ１に引き上げてＥＶ走行を継続することができる。

（処理フロー）
次に、本実施形態の処理手順について説明する。以下では、まず、第１制御の処理手順について図５を参照して説明した後、第２制御の処理手順について図６を参照して説明する。

１．第１制御
図５は、ＥＣＵ１００が実行する第１制御の処理手順を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ１００は、図５に示すフローチャートの処理を、所定の周期に従い繰り返し実行する。

まず、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行中であるか否か判定する（ステップＳ１００）。そして、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行中であると判断した場合（ステップＳ１００；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１へ処理を進める。一方、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行中ではないと判断した場合（ステップＳ１００；Ｎｏ）、フローチャートの処理を終了する。

次に、ＥＣＵ１００は、ＳＨＶモードで走行中か否か判定する（ステップＳ１０１）。そして、ＥＣＵ１００は、ＳＨＶモードで走行中であると判断した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨを第１車速Ｖ１に設定する（ステップＳ１０２）。ここで、第１車速Ｖ１は、差回転数制限ｄＮＬｉｍＨとは独立して設定されるため、第２車速Ｖ２よりも大きい値に設定される。これにより、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行領域を拡大し、燃費を向上させることができる。

一方、ＥＣＵ１００は、ＳＨＶモードではないと判断した場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、即ちＳＰＨＶモードであると判断した場合、ＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨを第２車速Ｖ２に設定する（ステップＳ１０３）。

２．第２制御
図６は、ＥＣＵ１００が実行する第２制御の処理手順を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ１００は、図６に示すフローチャートの処理を、所定の周期に従い繰り返し実行する。

まず、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行中であるか否か判定する（ステップＳ２００）。そして、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行中であると判断した場合（ステップＳ２００；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１へ処理を進める。一方、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行中ではないと判断した場合（ステップＳ２００；Ｎｏ）、フローチャートの処理を終了する。

次に、ＥＣＵ１００は、ＳＨＶモードで走行中か否か判定する（ステップＳ２０１）。そして、ＥＣＵ１００は、ＳＨＶモードで走行中であると判断した場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、ＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨを第１車速Ｖ１に設定する（ステップＳ２０２）。

一方、ＥＣＵ１００は、ＳＨＶモードではないと判断した場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、即ち、ＳＰＨＶモードの場合、差回転数ｄＮが差回転数制限ｄＮＬｉｍＨを超えるか否か判定する（ステップＳ２０３）。そして、ＥＣＵ１００は、差回転数ｄＮが差回転数制限ｄＮＬｉｍＨを超える場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、ＳＨＶモードに走行モードを設定する（ステップＳ２０４）。そして、ＥＣＵ１００は、ＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨを第１車速Ｖ１に設定する（ステップＳ２０２）。ここで、第１車速Ｖ１は、差回転数制限ｄＮＬｉｍＨとは独立して設定されるため、第２車速Ｖ２よりも大きい値に設定される。これにより、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行領域を拡大し、燃費を向上させることができる。

一方、ＥＣＵ１００は、差回転数ｄＮが差回転数制限ｄＮＬｉｍＨを超えない場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、ＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨを第２車速Ｖ２に設定する（ステップＳ２０５）。

［他の構成例］
本発明に係るハイブリッド駆動装置１０の態様は、図２に例示するものに限定されない。ここで、図７を参照し、本発明に適用可能な他の構成例であるハイブリッド駆動装置１０Ａの構成について説明する。

図７は、ハイブリッド駆動装置１０Ａの概略構成図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。ハイブリッド駆動装置１０Ａは、主に、エンジン２０と、動力分割機構３０Ａと、モータＭＧ１、ＭＧ２と、入力軸４０と、クラッチＣＬ１、ＣＬ２と、減速機構６０と、オイルポンプ７０と、を備える。

図７に示すように、動力分割機構３０Ａは、リングギヤＲ２と、キャリアＣ２と、サンギヤＳ２とを備える。リングギヤＲ２は、クラッチＣＬ１を介して減速機構６０に連結されている。リングギヤＲ２の回転数は、クラッチＣＬ１が締結された場合、出力回転数Ｎｏｕｔと等価である。キャリアＣ２は、エンジン２０のクランク軸に連結された入力軸４０と連結されている。サンギヤＳ２は、モータＭＧ１のロータに、その回転軸を共有する形で連結されている。クラッチＣＬ２は、締結状態において、キャリアＣ２の回転数とリングギヤＲ２の回転数とが一義的になるように、キャリアＣ２及びリングギヤＣ２の回転を規制する。

ここで、クラッチＣＬ１が解放状態、かつ、クラッチＣＬ２が締結状態の場合、ハイブリッド駆動装置１０Ａを搭載したハイブリッド車両１は、シリーズ式ハイブリッド車両として機能する。具体的には、この場合、クラッチＣＬ１が解放されていることにより、駆動軸ＯＵＴはリングギヤＲ２と独立して回転可能であり、モータＭＧ２の出力に基づき駆動軸ＯＵＴが回転する。また、クラッチＣＬ２が締結されていることにより、サンギヤＳ２の回転数がキャリアＣ２の回転数と一義的になり、エンジン２０の動力がモータＭＧ１に伝達される。

また、クラッチＣＬ１が締結状態、かつ、クラッチＣＬ２が解放状態の場合、ハイブリッド駆動装置１０Ａを搭載したハイブリッド車両１は、シリーズパラレル式ハイブリッド車両として機能する。具体的には、この場合、ハイブリッド駆動装置１０Ａは、クラッチＣＬが締結状態、かつ、ブレーキＢＲが解放状態の場合のハイブリッド駆動装置１０と同様の構成となる。即ち、ハイブリッド駆動装置１０Ａは、この場合、エンジン２０からの動力を動力分割機構３０Ａにより分割し、駆動軸ＯＵＴに出力すると共に、残余をモータにより電力に変換して駆動軸ＯＵＴに出力する。

従って、ハイブリッド車両１がハイブリッド駆動装置１０Ａを搭載した場合であっても、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＬ１、ＣＬ２の状態を変化させることで、ＳＨＶモードとＳＰＨＶモードとを切り替えることができる。これにより、ＥＣＵ１００は、好適に、上述の第１制御及び第２制御を実行することができる。例えば、ＥＣＵ１００は、第２制御では、ＳＰＨＶモードのＥＶ走行時に差回転数ｄＮが差回転数制限ｄＮＬｉｍＨを超える場合には、ＳＨＶモードに切り替えてＥＶ走行領域を拡大することができる。

［変形例］
図１に示す構成に加え、ハイブリッド車両１は、外部電源からバッテリ１２に電力の供給が可能な外部充電装置を備えてもよい。即ち、この場合、ハイブリッド車両１は、所謂プラグインハイブリッド車両である。このとき、ＥＣＵ１００は、アクセル開度Ｔａに基づき車速Ｖを上げる必要がある場合であっても、適宜ＳＰＨＶモードからＳＨＶモードに切り替えることで、ＥＶ最高制限車速ＶｅＬｉｍＨを上げてＥＶ走行領域を拡大することができる。このように、本発明は、プラグインハイブリッド車両にも好適に適用される。

１ ハイブリッド車両
１０、１０Ａ ハイブリッド駆動装置
１２ バッテリ
２０ エンジン
３０、３０Ａ 動力分割機構
４０ 入力軸
６０ 減速機構
１００ ＥＣＵ
ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ
ＢＲ ブレーキ
ＣＬ、ＣＬ１、ＣＬ２ クラッチ

Claims (4)

1. エンジンと、
   第１回転電機と、
   駆動軸に対しトルクを出力する第２回転電機と、
   相互に差動回転可能な複数の回転要素を備えた動力伝達機構と、
   前記動力伝達機構と前記駆動軸との動力伝達が遮断されるシリーズ式走行モードと、前記動力伝達機構と前記駆動軸との動力伝達が行われるシリーズパラレル式走行モードとの間で走行モードを切り替える制御手段と、を備え、
   前記第２回転電機により前記ハイブリッド車両が駆動されるＥＶ走行では、前記シリーズ式走行モードの最高制限車速は、前記シリーズパラレル式走行モードの最高制限車速よりも大きいことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記動力伝達機構は、ピニオンギヤと、前記ピニオンギヤの回転軸を軸支するキャリアと、を備え、
   前記制御手段は、前記シリーズパラレル式走行モードかつＥＶ走行中であって、前記キャリアの回転数と、前記ピニオンギヤの回転数との差回転数が所定値を超える場合、シリーズ式走行モードに切り替える請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記動力伝達機構は、前記第１回転電機に連結された第１回転要素と、前記第２回転電機と駆動軸とにクラッチを介して連結する第２回転要素と、前記エンジンと連結する第３回転要素と、締結状態において、前記第１回転要素を固定可能なブレーキと、をさらに備え、
   前記制御手段は、前記クラッチを解放状態かつ前記ブレーキを締結状態にすることで、前記シリーズ式走行モードへ切り替え、前記クラッチを締結状態かつ前記ブレーキを解放状態にすることで、前記シリーズパラレル式走行モードへ切り替える請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記動力伝達機構は、前記第１回転電機に連結された第１回転要素と、前記第２回転電機と駆動軸とに第１クラッチを介して連結する第２回転要素と、前記エンジンと連結する第３回転要素と、締結状態において、前記第２回転要素の回転数と前記第３回転要素の回転数とが一対一に対応するように、前記第２回転要素及び前記第３回転要素の回転を規制可能な第２クラッチと、をさらに備え、
   前記制御手段は、前記第１クラッチを解放状態かつ前記第２クラッチを締結状態にすることで、前記シリーズ式走行モードへ切り替え、前記第１クラッチを締結状態かつ前記第２クラッチを解放状態とすることで、前記シリーズパラレル式走行モードへ切り替える請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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