JP2012071693A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばＥＶ走行やシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行への走行モードの切り替えに要する切替時間を短縮する。
【解決手段】ハイブリッド車両の駆動制御装置は、ハイブリッド車両の走行モードを、第２回転電機（ＭＧ２）のみから駆動軸（ＯＵＴ）に駆動力を出力する第１走行モード（ＥＶ走行、シリーズＨＶ走行）から内燃機関（２０）及び第２回転電機から駆動軸に駆動力を出力する第２走行モード（パラレルＨＶ走行）に切り替える際、クラッチ（ＣＲ）を滑らせながら係合状態にすると共に、駆動軸に出力される駆動力の変動が小さくなるように、第２回転電機を制御する制御手段（１００）を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置の技術分野に関する。

内燃機関（エンジン）に加えて、発電機として主に機能する第１回転電機と、駆動輪に連結された駆動軸に動力を供給する電動機として主に機能する第２回転電機と、内燃機関の出力トルクを第１回転電機側と駆動軸及び第２回転電機側とに分配する動力分配機構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１参照）。

例えば特許文献１には、動力分配機構と第２回転電機との間に設けられたクラッチの状態を制御することにより、走行モードを切り替え可能なハイブリッド車両において、走行モードをシリーズハイブリッド走行（以下、適宜「シリーズＨＶ走行」と称する）からパラレルハイブリッド走行（以下、適宜「パラレルＨＶ走行」と称する）に切り替える場合、クラッチの滑りや摩耗等を低減するために、クラッチの動力分配機構側の回転数がクラッチの第２回転電機側の回転数に同期する（即ち、一致する）ように第１回転電機の回転数を調整した後に、クラッチを係合させる技術が開示されている。

特開平９−４６８２１号公報

しかしながら、前述した特許文献１に開示された技術によれば、第１回転電機の回転数を調整することによってクラッチの動力分配機構側の回転数を第２回転電機側の回転数に同期させるので、走行モードの切り替えに要する切替時間が増大してしまうおそれがあるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば前述した問題点に鑑みなされたものであり、例えばＥＶ（electric vehicle）走行やシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行への走行モードの切り替えに要する切替時間を短縮することが可能なハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関と、第１及び第２回転電機と、前記内燃機関に連結された第１回転要素、前記第１回転電機に連結された第２回転要素、及び前記第２回転電機と駆動軸とにクラッチを介して連結された第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を有する動力分割機構とを備えたハイブリッド車両に搭載され、前記ハイブリッド車両の走行モードを、前記第２回転電機のみから前記駆動軸に駆動力を出力する第１走行モードから前記内燃機関及び前記第２回転電機から前記駆動軸に駆動力を出力する第２走行モードに切り替える際、前記クラッチを滑らせながら係合状態にすると共に、前記駆動軸に出力される駆動力の変動が小さくなるように、前記第２回転電機を制御する制御手段を備える。

本発明に係るハイブリッド車両は、駆動輪に連結された駆動軸に対して駆動力を出力可能な駆動力源として、内燃機関（エンジン）と、それぞれ例えばモータジェネレータ等で構成される第１及び第２回転電機とを備えている。更に、本発明に係るハイブリッド車両は、例えば遊星歯車機構で構成される動力分割機構を備え、例えばＥＶ走行、シリーズＨＶ走行等である第１走行モードと例えばパラレルＨＶ走行等である第２走行モードとの間で走行モードを切り替え可能に構成されている。第１走行モードは、内燃機関、第１及び第２回転電機のうち第２回転電機のみから駆動軸に駆動力を出力する走行モードである。第１走行モードでは、動力分割機構の第３回転要素（例えばリングキヤ）と駆動軸との間に設けられた例えば湿式多板クラッチ等であるクラッチが解放状態にされ、駆動軸と例えば減速機構を介して連結された第２回転電機のみから駆動軸に駆動力が出力される。第１走行モードの一例であるＥＶ走行は、内燃機関が停止された状態で、第２回転電機のみから駆動軸に駆動力が出力される走行モードである。第１走行モードの他の例であるシリーズＨＶ走行は、内燃機関が動作した状態で、第２回転電機のみから駆動軸に駆動力が出力される走行モードである。シリーズＨＶ走行では、内燃機関の動力が第１回転電機により全て電力に変換される。第２走行モードは、内燃機関、第１及び第２回転電機のうち内燃機関及び第２回転電機から駆動軸に駆動力を出力する走行モードである。第２走行モードでは、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸との間に設けられたクラッチが結合状態にされると共に内燃機関が動作することにより、内燃機関から出力される機械的な動力の少なくとも一部が動力分割機構及びクラッチを介して駆動軸に駆動力として出力され、且つ、第２回転電機からも駆動軸に駆動力が出力される。

尚、クラッチが結合状態になることで、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸とが連結され、クラッチが解放状態になることで、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸とが切り離される。

本発明では特に、制御手段は、走行モードを、例えばＥＶ走行、シリーズＨＶ走行等である第１走行モードから例えばパラレルＨＶ走行等である第２走行モードに切り替える際、クラッチを滑らせながら係合状態にすると共に、駆動軸に出力される駆動力の変動が小さくなるように、第２回転電機を制御する。

即ち、制御手段は、走行モードを第１走行モードから第２走行モードに切り替える際、クラッチを滑らせることにより、クラッチの動力分割機構側の回転数をクラッチの駆動軸側の回転数に殆ど或いは実践上は完全に一致させた後に、クラッチを係合状態にする。尚、本発明に係る「クラッチを滑らせながら係合状態にする」とは、クラッチを滑らせた後に（即ち、クラッチを滑り状態にした後に）、クラッチを完全に係合させること、つまり、解放状態であったクラッチを滑り状態にした後に係合状態にすることを意味する。よって、例えば、第１回転電機の回転数によってクラッチの動力分割機構側の回転数をクラッチの駆動軸側の回転数に同期させる場合と比較して、走行モードを第１走行モードから第２走行モードに切り替えるために要する切替時間を短縮することができる。更に、本発明によれば、クラッチの動力分割機構側の回転数をクラッチの駆動軸側の回転数に同期させるための第１回転電機の回転が不要であるので、第１回転電機で消費される消費電力を低減することもできる。

ここで仮に、何らの対策も施さなければ、解放状態であったクラッチが係合状態になると、例えば第１回転電機の慣性に応じたトルクや内燃機関の出力トルクに応じたトルクが駆動軸に発生することにより、駆動軸に出力される駆動力が変動し、ハイブリッド車両の走行能力が低下してしまうおそれがある。

しかるに、本発明では特に、制御手段は、走行モードを第１走行モードから第２走行モードに切り替える際、駆動軸に出力される駆動力の変動が小さくなるように、第２回転電機を制御する。よって、解放状態であったクラッチを係合状態にするのに伴って生じ得る駆動力の変動によってハイブリッド車両の走行能力が低下してしまうことを抑制或いは防止できる。

以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばＥＶ走行やシリーズＨＶ走行等の第１走行モードから例えばパラレルＨＶ走行等の第２走行モードへの走行モードの切り替えに要する切替時間を短縮することができる。

本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記クラッチの前記駆動軸側の回転数が、前記内燃機関を始動可能な始動回転数よりも高い場合には、前記第１回転電機の回転数が維持されるように、前記第１回転電機を制御し、前記クラッチの前記駆動軸側の回転数が、前記始動回転数よりも低い場合には、前記内燃機関の回転数が前記始動回転数よりも高くなるように、前記第１回転電機を制御する。

この態様によれば、例えば走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行へ切り替える際、内燃機関を確実に始動させることができる。

本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記クラッチの前記駆動軸側の回転数と前記動力分割機構側の回転数との回転数差が所定の基準値よりも大きい場合には、前記動力分割機構側の回転数が前記駆動軸側の回転数に近づくように、前記第１回転電機を制御する。

この態様によれば、クラッチを滑らせることによるクラッチの摩耗を低減できる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 第１実施形態に係るハイブリッド駆動装置の概略構成図である。 第１実施形態における、走行モードをＥＶ走行又はシリーズＨＶからパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。 走行モードがＥＶ走行である場合の動作状態の一例を示す共線図である。 第１実施形態における、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。 走行モードがシリーズＨＶ走行である場合の動作状態の一例を示す共線図である。 第１実施形態における、走行モードがシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。 第２実施形態における、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態における、高車速時に走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。 第２実施形態における、低車速時に走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。 第３実施形態における、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態における、車速が所定の閾値Ｖ３よりも高い場合の、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置が適用された本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す概略構成図である。

図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）１００、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３及び車速センサ１４を備えている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「制御手段」の一例として機能する。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制御を実行可能に構成されている。

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を駆動する駆動装置である。ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成については図２を参照して後述する。

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。

次に、図２を参照して、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、図２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、モータジェネレータＭＧ２、入力軸４０、クラッチＣＲ、ブレーキＢＲ、減速機構６０及びオイルポンプ７０を備えている。

エンジン２０は、本発明に係る「内燃機関」の一例であり、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。

モータジェネレータ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。

モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータ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、モータジェネレータ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ている。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータ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ＯＵＴに対し、その出力トルク（以下、適宜「ＭＧ２トルクＴｍｇ２」と称する）を作用させることが可能である。従って、モータジェネレータ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Ｔｍｇ２は、モータジェネレータＭＧ１の入出力トルク（以下、適宜「ＭＧ１トルクＴｍｇ１」と称する）と共に、ＰＣＵ１１を介してＥＣＵ１００により制御される。

尚、モータジェネレータＭＧ１及び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ている。

動力分割機構３０は、本発明に係る「動力分割機構」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とを備えている。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、モータジェネレータ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ジェネレータＭＧ１の回転数（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１」と称する）と等価である。リングギヤＲ１は、例えば湿式多板クラッチ等であるクラッチＣＲ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ＣＲが結合状態の場合、駆動軸ＯＵＴの回転数（以下、適宜「出力回転数Ｎｏｕｔ」と称する）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（以下、適宜「エンジン回転数Ｎｅ」と称する）と等価である。

動力分割機構３０は、前述した構成の下で、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、モータジェネレータＭＧ２のロータと連結すると共に、クラッチＣＲ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ジェネレータＭＧ２に伝達する。よって、モータジェネレータＭＧ２の回転数（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）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んでいる。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。

尚、本発明に係る「動力分割機構」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、本発明に係る動力分割機構は、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。

次に、ＥＣＵ１００が実行する、ハイブリッド車両１の走行モードを切り替えるモード切替制御について説明する。尚、以後では、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とを特に区別しない場合、これらを「モータジェネレータ」と総称する。

ＥＣＵ１００は、エンジン２０及びモータジェネレータに加えてブレーキＢＲ及びクラッチＣＲのそれぞれの状態を制御することで、ハイブリッド車両１の走行モードを「ＥＶ走行」、「パラレルＨＶ走行」及び「シリーズＨＶ走行」間で切り替えるモード切替制御を実行する。

ＥＶ走行は、本発明に係る「第１走行モード」の一例であり、エンジン２０が停止された状態で、モータジェネレータＭＧ２のみから駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力する走行モードである。ＥＶ走行では、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを解放状態とすると共にクラッチＣＲを解放状態とし、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ１を停止状態として、モータジェネレータＭＧ２のみから駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力させる。尚、このようにＥＶ走行では、クラッチＣＲ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、ＥＶ走行では、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。

パラレルＨＶ走行は、本発明に係る「第２走行モード」の一例であり、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ２から駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力する走行モードである。パラレルＨＶ走行では、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを解放状態とすると共にクラッチＣＲを結合状態とし、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ２から駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力させる。尚、このようにパラレルＨＶ走行では、クラッチＣＲが結合状態であり、駆動軸ＯＵＴは、動力分割機構３０を介してエンジン２０のクランク軸と連結されている。パラレルＨＶ走行では、エンジン２０からの動力は、動力分割機構３０によって２つに分割され、一方の動力は機械的な動力のまま駆動軸ＯＵＴに出力されると共に、残余の動力はモータジェネレータＭＧ１により電力に変換される。

シリーズＨＶ走行は、本発明に係る「第１走行モード」の他の例であり、エンジン２０の動力をモータジェネレータＭＧ１により全て電力に変換する走行モードである。シリーズＨＶ走行では、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを締結状態にすると共にクラッチＣＲを解放状態にし、エンジン２０を動作させる。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２０の動力に基づいて発電する。シリーズＨＶ走行では、エンジン２０が動作した状態で、モータジェネレータＭＧ２のみから駆動軸ＯＵＴに駆動力が出力される。

次に、モード切替制御のうち、走行モードをＥＶ走行又はシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御について、図３から図７を参照して説明する。

図３は、走行モードをＥＶ走行又はシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。

図３において、ハイブリッド車両１の走行モードがＥＶ走行又はシリーズＨＶ走行である場合、バッテリ１２のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）のレベルが所定の閾値よりも小さい、又は、要求駆動力が所定の閾値よりも大きいか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ１１０）。尚、要求駆動力は、駆動軸ＯＵＴに出力されるべき駆動力（即ち、駆動トルク）であり、アクセル開度センサ１３によって検出されるアクセル開度Ｔａに応じてＥＣＵ１００によって設定される。

バッテリ１２のＳＯＣのレベルが所定の閾値よりも小さくない（即ち、バッテリ１２のＳＯＣのレベルが所定の閾値以上である）、且つ、要求駆動力が所定の閾値よりも大きくない（即ち、要求駆動力が所定の閾値以下である）と判定された場合には（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ハイブリッド車両１の走行モードはＥＶ走行又はシリーズＨＶ走行のまま維持され、その後、再びステップＳ１１０に係る処理が行われる。

バッテリ１２のＳＯＣのレベルが所定の閾値よりも小さい、又は、要求駆動力が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ハイブリッド車両１の走行モードはＥＶ走行又はシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる（ステップＳ１２０からステップＳ１５０）。

即ち、この場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、先ず、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら結合状態にする（ステップＳ１２０）。即ち、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせた後に（即ち、クラッチＣＲを滑り状態にした後に）、クラッチＣＲを完全に係合させる。つまり、ＥＣＵ１００は、解放状態であったクラッチＣＲを滑り状態にした後に係合状態にする。

ここで、ステップＳ１２０に係る処理について、図４から図７を参照して詳細に説明する。

図４は、走行モードがＥＶ走行である場合の動作状態の一例を示す共線図である。尚、図４では、縦軸は回転数を表わし、横軸は、左から順に、サンギヤＳ１（一義的に、モータジェネレータＭＧ１）、キャリアＣ１（一義的に、エンジン２０）、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側（一義的に、リングギヤＲ１）、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側（一義的に、駆動軸ＯＵＴ）及びモータジェネレータＭＧ２を表わしている。この点に関しては、図５から図７、図９、図１０及び図１２についても同様である。

図４において、前述したように、ＥＶ走行では、ブレーキＢＲが解放状態とされると共にクラッチＣＲが解放状態とされ、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ１が停止状態とされる。よって、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ１のいずれの回転数もゼロであり、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数もゼロである。この際、モータジェネレータＭＧ２が回転し、ＭＧ２トルクＴｍｇ２が駆動軸ＯＵＴに作用することにより、駆動軸ＯＵＴ及びクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側がモータジェネレータＭＧ２の回転数に応じた回転数で回転する。

図５は、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。

図５において、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際には、先ず、前述したように、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら結合状態にする（ステップＳ１２０）。より具体的には、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせる（即ち、解放状態であったクラッチＣＲを滑り状態にする）ことにより、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数を駆動軸ＯＵＴ側の回転数に殆ど或いは完全に一致させた後に、クラッチＣＲを係合状態にする。言い換えれば、ＥＣＵ１００は、解放状態であったクラッチＣＲを滑り状態にすることにより、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数を、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数付近まで増大させた後に、クラッチＣＲを係合状態にする。

よって、例えば、モータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することによってクラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数をクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数に同期させる場合と比較して、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えるために要する切替時間を短縮することができる。更に、本実施形態によれば、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数をクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数に同期させるためのモータジェネレータＭＧ１の回転が不要であるので、モータジェネレータＭＧ１で消費される消費電力を低減することもできる。

尚、クラッチＣＲが係合状態にされた後、エンジン２０が始動されることにより、ＥＶ走行からパラレルＨＶ走行への走行モードの切り替えが完了する。

図６は、走行モードがシリーズＨＶ走行である場合の動作状態の一例を示す共線図である。

図６において、前述したように、シリーズＨＶ走行では、ブレーキＢＲが締結状態とされると共にクラッチＣＲが解放状態とされ、エンジン２０の動力に基づいてモータジェネレータＭＧ１が発電する。よって、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２０の回転数に応じた回転数で回転する。この際、ブレーキＢＲが締結状態とされ、リングギヤＲ１の回転が制止され固定されるので、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数はゼロである。他方、モータジェネレータＭＧ２が回転することにより、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側がモータジェネレータＭＧ２の回転数に応じた回転数で回転する。

図７は、走行モードがシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。

図７において、走行モードがシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際には、前述した走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際と同様に、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら結合状態にする（ステップＳ１２０）。より具体的には、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせることにより、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数を駆動軸ＯＵＴ側の回転数に殆ど或いは完全に一致させた後に、クラッチＣＲを係合状態にする。

よって、例えば、モータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することによってクラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数をクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数に同期させる場合と比較して、走行モードをシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えるために要する切替時間を短縮することができる。

図３において、ステップＳ１２０に係る処理が行われた後、現在の走行モードがＥＶ走行であるか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ１３０）。

現在の走行モードがＥＶ走行であると判定された場合には（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、モータジェネレータＭＧ１の慣性（イナーシャ）に基づくＭＧ２トルクＴｍｇ２の補正がＥＣＵ１００によって行われる（ステップＳ１４０）。即ち、この場合には（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００は、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力の変動が小さくなるように、モータジェネレータＭＧ１の慣性に基づいてＭＧ２トルクＴｍｇ２を補正する。

ここで、モータジェネレータＭＧ１の慣性に基づくＭＧ２トルクＴｍｇ２の補正について、図５を参照して説明する。

図５において、仮に何らの対策も施さなければ、解放状態であったクラッチＣＲが係合状態にされると、モータジェネレータＭＧ１の慣性に応じたトルクＴｆｍｇ１が駆動軸ＯＵＴに発生することにより、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力が変動してしまうおそれがある。

しかるに、本実施形態では特に、このようなトルクＴｆｍｇ１に起因する、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力の変動を小さくするように、モータジェネレータＭＧ１の慣性に基づいてＭＧ２トルクＴｍｇ２を補正する。

よって、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際、解放状態であったクラッチＣＲを係合状態にするのに伴って生じ得る駆動力の変動によってハイブリッド車両１の走行能力が低下してしまうことを抑制或いは防止できる。

図３において、現在の走行モードがＥＶ走行でない（即ち、現在の走行モードがシリーズＨＶ走行である）と判定された場合には（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、エンジントルクに基づくＭＧ２トルクＴｍｇ２の補正がＥＣＵ１００によって行われる（ステップＳ１５０）。即ち、この場合には（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、ＥＣＵ１００は、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力の変動が小さくなるように、エンジン２０の出力トルクに基づいてＭＧ２トルクＴｍｇ２を補正する。

ここで、エンジントルクに基づくＭＧ２トルクＴｍｇ２の補正について、図７を参照して説明する。

図７において、仮に何らの対策も施さなければ、解放状態であったクラッチＣＲが係合状態にされると、エンジン２０の出力トルクに応じたトルクＴｆｅが駆動軸ＯＵＴに発生することにより、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力が変動してしまうおそれがある。

しかるに、本実施形態では特に、このようなトルクＴｆｅに起因する、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力の変動を小さくするように、エンジン２０の出力トルクに基づいてＭＧ２トルクＴｍｇ２を補正する。

よって、走行モードをシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際、解放状態であったクラッチＣＲを係合状態にするのに伴って生じ得る駆動力の変動によってハイブリッド車両１の走行能力が低下してしまうことを抑制或いは防止できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＥＶ走行又はシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行への走行モードの切り替えに要する切替時間を短縮することができる。更に、走行モードをＥＶ走行又はシリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際、解放状態であったクラッチＣＲを係合状態にするのに伴って生じ得る駆動力の変動によってハイブリッド車両１の走行能力が低下してしまうことを抑制或いは防止できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図８から図１０を参照して説明する。

本実施形態に係るハイブリッド車両は、ＥＣＵ１００が、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行へ切り替える際、車速に応じてモータジェネレータＭＧ１を制御する点で、前述した第１実施形態に係るハイブリッド車両１と異なり、その他の点については、前述した第１実施形態に係るハイブリッド車両１と概ね同様に構成されている。

図８は、本実施形態における、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。

図８において、走行モードがＥＶ走行である場合、走行モードのパラレルＨＶ走行への切替要求があるか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ２１０）。

切替要求がないと判定された場合には（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、走行モードはＥＶ走行のまま維持され、その後、再びステップＳ２１０に係る処理が行われる。

切替要求があると判定された場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、走行モードはＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる（ステップＳ２２０からステップＳ２５０）。

即ち、この場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、先ず、車速が所定の閾値Ｖ２よりも高いか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ２２０）。即ち、車速センサ１４によって検出される車速Ｖが所定の閾値Ｖ２よりも高いか否かがＥＣＵ１００によって判定される。ここで、所定の閾値Ｖ２は、クラッチＣＲが係合状態であると共にモータジェネレータＭＧ１の回転数がゼロである場合において、モータジェネレータＭＧ１の回転数とクラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数とで一義的に定まるエンジン２０の回転数が、エンジン２０を始動可能なエンジン始動可能回転数に一致する車速として予め設定される。言い換えれば、所定の閾値Ｖ２は、クラッチＣＲが結合状態とされた場合（即ち、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数と駆動軸ＯＵＴ側の回転数とが一致する場合）において、モータジェネレータＭＧ１の回転数がゼロであり、エンジン２０の回転数がエンジン始動回転数であるときの、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数に応じた車速として予め設定される。よって、クラッチＣＲが係合状態である場合において、モータジェネレータＭＧ１の回転数がゼロであり、車速が所定の閾値Ｖ２よりも大きいときには、エンジン２０の回転数は、エンジン始動可能回転数よりも大きい。また、クラッチＣＲが係合状態である場合において、モータジェネレータＭＧ１の回転数がゼロであり、車速が所定の閾値Ｖ２よりも小さいときには、エンジン２０の回転数は、エンジン始動可能回転数よりも小さい。

車速が所定の閾値Ｖ２よりも高い（即ち、高車速である）と判定された場合には（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら係合状態にすると共に、モータジェネレータＭＧ１の回転数が維持されるように、モータジェネレータＭＧ１を制御する（ステップＳ２３０）。

ここで、ステップＳ２３０に係る処理について、図９を参照して詳細に説明する。

図９は、高車速時に走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。

図９において、車速が所定の閾値Ｖ２よりも高い高車速時には、ＥＣＵ１００は、前述したように、クラッチＣＲを滑らせながら係合状態にすると共に、モータジェネレータＭＧ１の回転数が維持されるように、モータジェネレータＭＧ１を制御する（ステップＳ２３０）。即ち、高車速時には、ＥＣＵ１００は、解放状態であったクラッチＣＲを滑り状態にすることにより、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数を、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数まで増大させた後に、クラッチＣＲを係合状態にすると共に、モータジェネレータＭＧ１の回転数がゼロのまま維持されるように、モータジェネレータＭＧ１を制御する。よって、クラッチＣＲを係合状態にした時点でのエンジン２０の回転数をエンジン始動可能回転数よりも確実に大きくすることができる。従って、エンジン２０を確実に始動させることができ、ＥＶ走行からパラレルＨＶ走行へ走行モードをより速やかに切り替えることが可能となる。

図８において、ステップＳ２３０に係る処理が行われた後、ＥＣＵ１００は、エンジン２０を始動させる（ステップＳ２５０）。即ち、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１の回転数をゼロのまま維持しつつ、クラッチＣＲを滑らせながら係合状態にした（ステップＳ２３０）後、エンジン２０の点火を行う、つまり、エンジン２０内の燃料に着火する。これにより、ＥＶ走行からパラレルＨＶ走行への走行モードの切り替えが完了する。

車速が所定の閾値Ｖ２よりも低い（即ち、低車速である）と判定された場合には（ステップＳ３２０：Ｎｏ）、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら係合状態にすると共に、エンジン２０の回転数がエンジン始動可能回転数よりも高くなるように、モータジェネレータＭＧ１を制御する（ステップＳ２４０）。

ここで、ステップＳ２４０に係る処理について、図１０を参照して詳細に説明する。

図１０は、低車速時に走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。

図１０において、車速が所定の閾値よりも低い低車速時には、ＥＣＵ１００は、前述したように、クラッチＣＲを滑らせながら係合状態にすると共に、エンジン２０の回転数がエンジン始動可能回転数よりも高くなるように、モータジェネレータＭＧ１を制御する（ステップＳ２４０）。即ち、低車速時には、ＥＣＵ１００は、解放状態であったクラッチＣＲを滑り状態にすることにより、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数を、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数まで増大させた後に、クラッチＣＲを係合状態にすると共に、エンジン２０の回転数がエンジン始動可能回転数よりも高くなるように、モータジェネレータＭＧ１の回転数を増大させる。よって、クラッチＣＲを係合状態にした時点でのエンジン２０の回転数をエンジン始動可能回転数よりも確実に大きくすることができる。従って、エンジン２０を確実に始動させることができ、ＥＶ走行からパラレルＨＶ走行へ走行モードをより速やかに切り替えることが可能となる。

図８において、ステップＳ２４０に係る処理が行われた後、ＥＣＵ１００は、エンジン２０を始動させる（ステップＳ２５０）。

以上説明したように、本実施形態では特に、ＥＣＵ１００は、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行へ切り替える際、クラッチＣＲを滑らせながら係合状態にすると共に、高車速時には、モータジェネレータＭＧ１の回転数が維持されるように、モータジェネレータＭＧ１を制御し、低車速時には、エンジン２０の回転数がエンジン始動可能回転数よりも高くなるように、モータジェネレータＭＧ１を制御する。よって、エンジン２０を確実に始動させることができ、ＥＶ走行からパラレルＨＶ走行へ走行モードをより速やかに切り替えることが可能となる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。

本実施形態に係るハイブリッド車両は、ＥＣＵ１００が、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行へ切り替える際、車速Ｖが閾値Ｖ３よりも高い場合には、クラッチＣＲを同期させるように、モータジェネレータＭＧ１を制御する点で、前述した第２実施形態に係るハイブリッド車両と異なり、その他の点については、前述した第２実施形態に係るハイブリッド車両と概ね同様に構成されている。

尚、本実施形態では、車速が前述した第２実施形態における閾値Ｖ２よりも高いこと（即ち、高車速時であること）を前提としている。よって、閾値３は、閾値Ｖ２よりも高い車速として設定される。

図１１は、本実施形態における、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。尚、図１１において、図８に示した第２実施形態に係る処理と同様の処理に同一の参照符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

図１１において、切替要求があると判定された場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、走行モードはＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる（ステップＳ３２０、Ｓ３３０、Ｓ２３０及びＳ２５０）。

即ち、この場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、先ず、車速が所定の閾値Ｖ３よりも高いか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ３２０）。即ち、ＥＣＵ１００は、車速センサ１４によって検出される車速Ｖが所定の閾値Ｖ３よりも高いか否かを判定する。ここで、所定の閾値Ｖ３は、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行へ切り替える際、クラッチＣＲを滑らせながら係合状態にした場合にクラッチＣＲが摩耗する摩耗量が所定量となると推定される車速として予め設定される。尚、車速は、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数と一義的であり、ＥＶ走行では、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数は、ゼロである。よって、ＥＣＵ１００は、車速が所定の閾値Ｖ３よりも高いか否かを判定するということは、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数とリングギヤＲ１側の回転数との回転数差が、所定の閾値Ｖ３と一義的な所定の基準値よりも大きいか否かを判定することを意味する。

車速が所定の閾値Ｖ３よりも高いと判定された場合には（ステップＳ３２０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数が駆動軸ＯＵＴ側の回転数に近づくように、モータジェネレータＭＧ１を制御した後、クラッチＣＲを滑らせながら結合状態にする（ステップＳ３３０）。

ここで、ステップＳ３３０に係る処理について、図１２を参照して詳細に説明する。

図１２は、車速が所定の閾値Ｖ３よりも高い場合の、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。

図１２において、車速が所定の閾値Ｖ３よりも高い場合には、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数が駆動軸ＯＵＴ側の回転数に近づくように、モータジェネレータＭＧ１を制御すると共に、クラッチＣＲを滑らせながら結合状態にする（ステップＳ３３０）。

即ち、車速が所定の閾値Ｖ３よりも高い場合には、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数が駆動軸ＯＵＴ側の回転数に近づくように、モータジェネレータＭＧ１を制御した後に、解放状態であったクラッチＣＲを滑り状態にすることにより、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数をクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数まで増大させ、クラッチＣＲを係合状態にする（ステップＳ３３０）。よって、クラッチＣＲを滑らせることによるクラッチＣＲの摩耗を低減できる。つまり、本実施形態では、車速が所定の閾値Ｖ３よりも高い場合、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数と駆動軸ＯＵＴ側の回転数との回転数差が、モータジェネレータＭＧ１の回転によって低減された後に、クラッチＣＲが滑らされながら結合状態にされるので、クラッチＣＲの摩耗を確実に低減できる。

車速が所定の閾値Ｖ３よりも高くない（即ち、車速Ｖが所定の閾値Ｖ３以下である）と判定された場合には（ステップＳ３２０：Ｎｏ）、ＥＣＵ１００は、前述した第２実施形態と同様に、クラッチＣＲを滑らせながら係合状態にすると共に、モータジェネレータＭＧ１の回転数が維持されるように、モータジェネレータＭＧ１を制御する（ステップＳ２３０）。尚、本実施形態では、前述したように、車速が所定の閾値Ｖ２よりも高い高車速時であることを前提としている。

以上説明したように、本実施形態では特に、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行へ切り替える際、車速が所定の閾値Ｖ３よりも高い場合（即ち、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数とリングギヤＲ１側の回転数との回転数差が、所定の基準値よりも大きい場合）には、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側の回転数が駆動軸ＯＵＴ側の回転数に近づくように、モータジェネレータＭＧ１を制御すると共に、クラッチＣＲを滑らせながら結合状態にする。よって、クラッチＣＲを滑らせることによるクラッチＣＲの摩耗を低減できる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の駆動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…ハイブリッド車両、１０…ハイブリッド駆動装置、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１３…アクセル開度センサ、１４…車速センサ、２０…エンジン、３０…動力分割機構、６０…減速機構、１００…ＥＣＵ、ＢＲ…ブレーキ、ＣＲ…クラッチ、ＭＧ１、ＭＧ２…モータジェネレータ、ＯＵＴ…駆動軸

Claims (3)

1. 内燃機関と、
   第１及び第２回転電機と、
   前記内燃機関に連結された第１回転要素、前記第１回転電機に連結された第２回転要素、及び前記第２回転電機と駆動軸とにクラッチを介して連結された第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を有する動力分割機構と
   を備えたハイブリッド車両に搭載され、
   前記ハイブリッド車両の走行モードを、前記第２回転電機のみから前記駆動軸に駆動力を出力する第１走行モードから前記内燃機関及び前記第２回転電機から前記駆動軸に駆動力を出力する第２走行モードに切り替える際、前記クラッチを滑らせながら係合状態にすると共に、前記駆動軸に出力される駆動力の変動が小さくなるように、前記第２回転電機を制御する制御手段を備える
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記クラッチの前記駆動軸側の回転数が、前記内燃機関を始動可能な始動回転数よりも高い場合には、前記第１回転電機の回転数が維持されるように、前記第１回転電機を制御し、
   前記クラッチの前記駆動軸側の回転数が、前記始動回転数よりも低い場合には、前記内燃機関の回転数が前記始動回転数よりも高くなるように、前記第１回転電機を制御する
   請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
3. 前記制御手段は、前記クラッチの前記駆動軸側の回転数と前記動力分割機構側の回転数との回転数差が所定の基準値よりも大きい場合には、前記動力分割機構側の回転数が前記駆動軸側の回転数に近づくように、前記第１回転電機を制御する
   請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。

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