JP2012179947A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関を始動する際のエネルギー効率を向上する。
【解決手段】ハイブリッド車両（１０）の制御装置は、内燃機関（２００）と、第１回転電機と、第２回転電機と、差動機構（３００）と、蓄電手段（１２）とを備える。更に、差動機構における一の回転要素（３０３）の回転速度に対し、第１回転電機の回転速度を増速又は減速可能な第１係合要素及び第２係合要素を含み、第１係合要素を開放し、第２係合要素を係合することで第１回転電機の回転速度を増速する第１モード、及び第１係合要素を係合し、第２係合要素を開放することで第１回転電機の回転速度を減速する第２モードの間で動作モードを切り替える変速機構（４００）と、内燃機関を始動又は停止する際に、内燃機関に要求される要求トルクに応じて動作モードを設定するように変速機構を制御する変速制御手段（１００）とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、動力源として内燃機関及び電動発電機を備えるハイブリッド車両において、主に電動発電機の回転を変速するための制御に係る制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ハイブリッド車両において、第１モータジェネレータが減速機構を介して動力分割機構に接続されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、動力分割機構におけるキャリアの回転速度及び第１モータジェネレータの回転速度の比たる変速比が、減速機構の作用により、少なくとも高低２段階に設定可能であるとされる。

また、ハイブリッド車両において、内燃機関を始動するための始動用差動機構を備えるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、始動用差動機構は、内燃機関及び第１モータジェネレータの各々にクラッチを介在させた状態で連結されており、内燃機関を始動する際に、第１モータジェネレータの回転速度が減速されて内燃機関に伝達されるように始動用差動機構のギア比が設定されているとされる。

特開２００９−１２００３９号公報 特開２００９−１９０６９３号公報

上記特許文献１に記載のハイブリッド車両について、減速機構における高低２段階の変速比の設定により、ハイブリッド車両における動力循環が低減し、動力の伝達効率が向上するとされるが、内燃機関を始動する際、所謂クランキングする際の減速機構の作用について一切考慮されていない。仮に、内燃機関を始動する際に、減速機構の変速比が高速側に設定されると、第１モータジェネレータの回転速度変化量が大きくなり、その変化量分のエネルギー損失が発生し得ないといった技術的問題点がある。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、内燃機関を始動する際のエネルギー効率を向上し得る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。

上述した課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、（i)内燃機関、（ii）該内燃機関との間で動力の入出力が可能な第１回転電機、及び（iii）車軸に繋がる駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２回転電機を含む動力要素と、前記動力要素を連結する複数の回転要素からなり、該複数の回転要素が相互に差動回転可能である差動機構と、前記第１回転電機及び前記第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段と、前記第１回転電機と前記差動機構との間に設けられた歯車機構であって、前記複数の回転要素のうち当該歯車機構に連結される一の回転要素の回転速度に対し、前記第１回転電機の回転速度を増速又は減速可能な第１係合要素及び第２係合要素を含み、前記第１係合要素を開放すると共に前記第２係合要素を係合することで前記一の回転要素の回転速度に対する前記第１回転電機の回転速度を増速する第１モード、及び前記第１係合要素を係合すると共に前記第２係合要素を開放することで前記一の回転要素の回転速度に対する前記第１回転電機の回転速度を減速する第２モードの間で、当該変速機構の動作モードを切り替え可能である変速機構と、前記内燃機関を始動又は停止する際に、前記内燃機関に要求される要求トルクに応じて、前記動作モードを設定するように前記変速機構を制御する変速制御手段とを備える。

本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力供給可能な動力要素として、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る、燃料の燃焼により動力を生成可能な機関としての内燃機関と、例えばモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る第１及び第２回転電機とを少なくとも備えた車両である。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、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の形態を採り得る。

本発明に係る差動機構は、典型的には、（I）第１回転電機に後述の変速機構を介して連結される一の回転要素たる第１回転要素（サンギア）、（II）駆動軸に連結される第２回転要素（ピニオンギア）及び（III）内燃機関に連結される第３回転要素（リングギア）を含む、相互に差動作用をなし得る複数の回転要素を備えており、係る差動作用により各回転要素の状態（端的には、回転可能であるか否か及び他の回転要素又は固定要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じて、内燃機関と第１回転電機と駆動軸との間の動力伝達、端的にはトルクの伝達を行う機構である。差動機構に備わる複数の回転要素のうち、上述した第１から第３回転要素は、常時或いは選択的に、これらのうち二回転要素の回転速度が定まれば自ずと残余の一回転要素の回転速度が定まる回転二自由度の機構（尚、この差動機構に含まれる回転要素は必ずしもこれら三要素に限定されない）を構築する。

本発明に係る変速機構は、一の回転要素の回転を変速して第１回転電機に伝達するための変速機構と、内燃機関を始動する際に必要とされる動力を内燃機関に付与するべく、第１回転電機の回転を一の回転要素を介して内燃機関に伝達するための始動機構とを有する歯車機構に構成されている。変速機構は、例えば２つの遊星歯車機構からなり、少なくとも第１及び第２係合要素を備える。第１及び第２係合要素の各々は、例えば湿式多板ブレーキ装置若しくはクラッチ装置、ドグクラッチ装置又は電磁カムロック式クラッチ装置等の各種態様を採り得る。第１及び第２係合要素の各々は、例えば物理的、機械的、電気的又は磁気的な各種係合力により、所定の回転要素を回転不能に固定する係合状態と、少なくとも係合力の影響を受けないように、所定の回転要素を回転可能に係合力から開放する開放状態との間で動作状態を切り替える機構である。第１及び第２係合要素は、第１回転電機と共に、内燃機関のトルクに対応する反力トルクを負担する反力要素として機能し得るものであり、内燃機関の回転速度制御機構としても機能し得るものである。本発明に係る変速機構は、第１モードと第２モードとの間で動作モードを切り替えることが可能である。即ち、変速機構には、一の回転要素の回転速度に対し、第１回転電機の回転速度を増速するための第１モード、又は第１回転電機の回転速度を減速するための第２モードに設定するためのギア比が設定されている。

本発明に係る変速制御手段は、上記ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等に含まれており、主として、内燃機関を始動又は停止する際の第１回転電機に係るエネルギー損失を抑制するべく、内燃機関を始動又は停止する際に要求されるトルクたる要求トルクに応じて、変速機構における第１及び第２係合要素の係合状態を設定（又は変更）する。ここに、内燃機関に係る「始動する際」とは、内燃機関の回転速度がゼロ（即ち、停止状態）から所定回転速度に達する過程における一時点を意味してもよい。又はこれとは逆に、内燃機関に係る「停止する際」とは、機関回転速度が所定回転速度からゼロに達する過程における一時点を意味してもよい。更には、これらの各々の過程の一時点を含む短い所定期間、例えば、この一時点の直後及び直前の少なくとも一方を含む所定期間を意味してもよい。或いは、この一時点を含むことなくその直後を含む一時点若しくは所定期間又はその直前を含む一時点若しくは所定期間を意味してもよい。また、内燃機関に係る「要求トルク」とは、内燃機関を始動又は停止する際に要求されるトルクであって、外気温或いは大気温、冷却水等の温度に基づいて特定又は算出される、トルクの所定値又は算出値を示す。こうした要求トルクは、具体的には、例えば吸気系のコンプレッションに打ち勝つ程のトルク値を示す。

変速制御手段は、具体的には、内燃機関を始動又は停止する際に、要求トルクに相当するトルクが内燃機関に付与されるように、動作モードを第２モードに設定する場合、一の回転要素の回転速度に対し、第１回転電機の回転速度が減速するギア比を設定する。すると、第１回転電機の回転速度が、ゼロから比較的小さい回転速度値までの間で比較的小幅に変化する。

他方、動作モードを第１モードに設定する場合、一の回転要素の回転速度に対し、第１回転電機の回転速度が増速するギア比を設定する。すると、第１回転電機の回転速度が、ゼロから比較的大きい回転速度値までの間で比較的大幅に変化する。

このように、動作モードの設定によって第１回転電機の回転速度変化量に差異を生じさせることで、第１回転電機において、回転速度変化量に相当する消費エネルギー量を調整することが可能である。

上述したように、本発明によれば、内燃機関が始動又は停止する際に、内燃機関の要求トルクに応じて、動作モードを第１又は第２モードに設定することで、第１回転電機の消費エネルギー量を調整する。これにより、内燃機関を始動又は停止する際の第１回転電機のエネルギー損失、所謂イナーシャ損失を抑制することが可能である。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、前記変速制御手段は、前記内燃機関を始動又は停止する際に、前記要求トルクが所定値より大きい場合、前記第１モードに前記動作モードを設定し、前記要求トルクが前記所定値より小さい場合、前記第２モードに前記動作モードを設定するように前記変速機構を制御する。

ここに、要求トルクに係る「所定値」とは、内燃機関が停止状態にある時に、例えば外気温が極めて低い状況にあって、内燃機関に係るフリクションが基準値より大きい場合、言い換えれば、フリクションに対応する要求トルクが基準値より大きいか否かを判定するための要求トルクの判定値を示す。この態様によれば、変速制御手段は、内燃機関を始動又は停止する際に、要求トルクが所定値より大きい場合、動作モードを第１モードに設定し、一の回転要素の回転速度に対し、第１回転電機の回転速度が増速するギア比を設定する。すると、第１回転電機の回転速度が比較的大幅に変化する。このように、フリクションが大きい場合には、第１回転電機について、第１モードにて回転速度が増速するギア比を設定することで、実際に始動に要求されるトルクより小さいトルクを出力しつつも、大きなトルクを内燃機関に伝達することが可能である。即ち、内燃機関のトルクに対応する反力トルクとして必要とされるトルク（以下、単に「必要トルク」と称する）を小さくすることが可能である。これにより、大きなフリクションに対応する大きなトルクを直接に出力する第１回転電機を設置する必要がなく、第１回転電機と差動機構とが直接連結される場合と比較して、第１回転電機を小型化することが可能である。尚、第１モードにて第１回転電機の回転速度は大幅に変化するが、一般的に、外気温等が極めて低い極低温状況では、通常の始動時と比較して始動時間を長く設定することが許容されるため、第１回転電機のエネルギー損失は問題視されない。

他方、要求トルクが所定値より小さい場合、変速制御手段は、動作モードを第２モードに設定し、第１回転電機の回転速度が減速するギア比を設定する。すると、第１回転電機の回転速度が比較的小幅に変化する。このように、フリクションが小さい場合には、第１回転電機について、第２モードにて回転速度が減速するギア比を設定することで、回転速度変化量を小さくし、消費エネルギー量を比較的少なくしつつ、始動又は停止に要求されるトルクを内燃機関に伝達することが可能である。

これにより、内燃機関を始動又は停止する際の第１回転電機のエネルギー損失を抑制することが可能である。

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

本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表すブロック図である。 図１のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表す構成図である。 図２のハイブリッド駆動装置における第１及び第２モード時の動作状態を説明する動作共線図である。 図２のハイブリッド駆動装置におけるＭＧ１ロック時の動作状態を説明する動作共線図である。 図２のハイブリッド駆動装置におけるＥＶモード時の動作状態を説明する動作共線図である。 本発明の実施形態におけるエンジン始動制御処理を示すフローチャートである。 図６のエンジン始動制御処理において第１及び２モードを設定した場合の動作状態を説明する動作共線図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
＜実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表すブロック図である。

図１において、ハイブリッド車両１０は、主として、ＥＣＵ１００、ＰＣＵ１１、バッテリ１２、車速センサ１３、アクセル開度センサ１４、外気温度センサ１５及びハイブリッド駆動装置１０００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０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「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するエンジン始動制御処理を実行可能に構成されている。

尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「変速制御手段」の一例たるＭＧ１変速制御部１００ａと、エンジン始動判定部１００ｂとを有する一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、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、例えばこれら各手段は、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の各種コンピュータシステムとして構成されていてもよい。

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後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２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に供給することが可能に構成されたインバータを含む。ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された制御ユニットである。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構成となっている。

バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力を供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２の回生による発電電力を蓄電することが可能に構成された、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。

車速センサ１３は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖを検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ１３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構成となっている。

アクセル開度センサ１４は、ハイブリッド車両１０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１４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構成となっている。

外気温度センサ１５は、外気温度Ｔｍｐを検出することが可能に構成されたセンサである。外気温度センサ１５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された外気温度Ｔｍｐは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

＜ハイブリッド駆動装置の構成＞
ハイブリッド駆動装置１０００は、ハイブリッド車両１０のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置１０００の構成を概念的に表す構成図である。

図２において、ハイブリッド駆動装置１０００は、エンジン２００、動力分割機構（言い換えれば、プラネタリギア部）３００、ＭＧ１変速機構（言い換えれば、ＭＧ１変速ギア部）４００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を備える。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成されている。尚、本発明における「内燃機関」とは、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る、燃料の燃焼により動力を生成可能な機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明の内燃機関は、各種の態様を採り得る。

動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギア３０３と、サンギア３０３の外周に同心円状に設けられたリングギア３０１と、サンギア３０３とリングギア３０１との間に配置されてサンギア３０３の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア３０５と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリア３０６とを備えた、本発明に係る「差動機構」の一例たる動力伝達装置である。

ここで、サンギア３０３は、サンギア軸３０４を介してＭＧ１変速機構４００の一回転要素に結合される。また、リングギア３０１は、駆動軸３０２、及び駆動軸３０２に固定されたギア５０１に噛合するギア５０２を介してモータジェネレータＭＧ２のロータ（符合は省略）に連結される。リングギア３０１の回転速度はモータジェネレータＭＧ２の回転速度に対し一定のギヤ比に固定される。更に、プラネタリキャリア３０６は、エンジン２００のクランクシャフト２０５に結合されており、その回転速度はエンジン２００の機関回転速度Ｎｅと等価である。

駆動軸３０２は、ハイブリッド車両１０の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬと結合される。モータジェネレータＭＧ２から駆動軸３０２に出力されるモータトルクは、各ドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬへと伝達され、同様に各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、駆動軸３０２を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。即ち、モータジェネレータＭＧ２の回転速度は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖと一義的な関係にある。

動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００が発生させる動力を、プラネタリキャリア３０６及びピニオンギア３０５によって、サンギア３０３とリングギア３０１とに所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。

尚、本発明に係る「差動機構」の実施形態上の構成は、動力分割機構３００のものに限定されない。例えば、本発明に係る差動機構は、複数の遊星歯車機構を備え、一の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素が、他の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素の各々と適宜連結され、一体の差動機構を構成していてもよい。

ＭＧ１変速機構４００は、第１及び第２遊星歯車機構４１０及び４２０を備える。第１遊星歯車機構４１０は、サンギア軸４０１を介してモータジェネレータＭＧ１のロータに結合されるサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ１と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアＣ１と、プラネタリキャリアＣ１の回転を停止可能なブレーキＢ１とを備える。

第２遊星歯車機構４２０は、動力分割機構３００のサンギア軸３０４に結合されるサンギアＳ２と、サンギアＳ２の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ２と、サンギアＳ２とリングギアＲ２との間に配置されてサンギアＳ２の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ２と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアＣ２と、プラネタリキャリアＣ２の回転を停止可能なブレーキＢ２とを備える。

第１及び第２遊星歯車機構４１０及び４２０の連結について、第１遊星歯車機構４１０のプラネタリキャリアＣ１と、第２遊星歯車機構４２０のリングギアＲ２とが結合されており、第１遊星歯車機構４１０のリングギアＲ１と、第２遊星歯車機構４２０のサンギアＳ２とが連結されている。

ブレーキＢ１及びＢ２の各々は、二枚のブレーキ板からなり、油圧駆動装置からの油圧の供給により、二枚のブレーキ板の間隔を広狭可能に構成されている。各ブレーキＢ１，Ｂ２は、二枚のブレーキ板の間隔を狭める場合、プラネタリキャリアＣ１，Ｃ２の回転を固定する係合状態と、その間隔を広げる場合、プラネタリキャリアＣ１，Ｃ２の回転を可能にする開放状態との間で、プラネタリキャリアＣ１，Ｃ２との状態を切り替えるブレーキ機構の一例である。

ＭＧ１変速機構４００は、ブレーキＢ１及びＢ２の係合状態に応じて、サンギア３０３の回転速度に対しモータジェネレータＭＧ１の回転速度を変速する変速機能と、モータジェネレータＭＧ１を回転不能に固定するロック機能とを備える。更に、本実施形態では、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量を調整することで、エンジン２００の始動に必要とされるトルクを出力する始動機能を備える。尚、本発明に係る「変速機構」の実施形態上の構成は、ＭＧ１変速機構４００のものに限定されず、少なくとも始動機能を備えていれば、どのような構成であってもよい。

モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１回転電機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する力行機能と、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、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、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する力行機能と、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、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構成を有していてもよいし、他の構成を有していてもよい。

＜ＭＧ１変速機構の動作モード＞
本実施形態に係るハイブリッド車両１０では、ＭＧ１変換機構４００におけるブレーキＢ１及びＢ２の係合状態に応じて、ＭＧ１変速機構４００の動作モードを、第１モード（ロー）、第２モード（ハイ）、ＭＧ１ロック及びＥＶモード（フリー）のうちのいずれかに設定することが可能である。

次に、図３及び図４を参照し、第１及び第２モード、ＭＧ１ロック並びにＥＶモードについて説明する。ここに、図３及び図４は共通して、ハイブリッド駆動装置１０００の各部の動作状態を説明する動作共線図である。具体的には、図３（ｉ）は、第１モードでの動作状態を示し、図３（ｉｉ）は、第２モードでの動作状態を示し、図４は、ＭＧ１ロックでの動作状態を示し、図５は、ＥＶモードでの動作状態を示す。尚、図３及び図４において、図２と重複する要素に対し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。

図３及び図４において、縦軸は回転速度を表しており、横軸は左から順にモータジェネレータＭＧ１、ブレーキＢ１、ブレーキＢ２、サンギア３０３、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２が表されている。サンギア３０３からモータジェネレータＭＧ２までの領域には、動力分割機構３００における動力伝達が示されている。ここで、動力分割機構３００は、遊星歯車機構により構成されており、サンギア３０３、プラネタリキャリア３０６（即ち、実質的にエンジン２００）及びリングギア３０１（即ち、実質的にモータジェネレータＭＧ２）のうち二要素の回転速度が定まれば、残余の一要素の回転速度が必然的に決定される。即ち、共線図上において、サンギア３０３、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２の各要素の動作状態は、一の直線（動作共線）によって表すことができる。

例えば、図３（ｉ）において、モータジェネレータＭＧ２の動作点を図示白丸ｍ１とし、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３であるとすれば、エンジン２００の動作点は必然的に図示白丸ｍ２となる。ここで、車速Ｖ（即ち、モータジェネレータＭＧ２の回転速度と一義的である）を一定とすれば、サンギア３０３の回転速度を制御することで、エンジン２００の動作点が増速側又は減速側に変化する。

サンギア３０３からモータジェネレータＭＧ１までの領域には、ＭＧ１変速機構４００における動力伝達が示されている。ここで、ＭＧ１変速機構４００は、第１及び第２遊星歯車機構４１０，４２０を含んで構成されており、サンギア３０３、ブレーキＢ２、ブレーキＢ１及びモータジェネレータＭＧ１のうち二要素の回転速度が定まれば、残余の２要素の回転速度が必然的に決定される。即ち、共線図上において、サンギア３０３、ブレーキＢ２、ブレーキＢ１及びモータジェネレータＭＧ１の各要素の動作状態は、一の直線（動作共線）によって表すことができる。尚、図３及び図４における図示「＋」（プラス）は、回転速度が正回転（増速）する側を示す。即ち、サンギア３０３、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２について、ゼロより上方が増速側を表すが、一方で、ＭＧ１については、ゼロより下方が増速側を表す。

図３（ｉ）において、第１モードでは、ブレーキＢ２が係合状態（即ち、プラネタリキャリアＣ２の回転速度がゼロ）にあり、ブレーキＢ１が開放状態にある。この場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３であり、ブレーキＢ２の動作点がゼロであるので、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６１となる。即ち、ブレーキＢ２がゼロを取ることにより動作共線の傾きが大きくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対して増速する。ここで、モータジェネレータＭＧ１のトルクは、必要トルクが一定である場合、その回転速度に反比例する。従って、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が増速する場合、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２００の反力トルクとしての必要トルクの出力が比較的小さい、所謂「ロー」の状態となる
図３（ｉｉ）において、第２モードでは、ブレーキＢ１が係合状態（即ち、プラネタリキャリアＣ１の回転速度がゼロ）にあり、ブレーキＢ２が開放状態にある。この場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３であり、ブレーキＢ１の動作点がゼロであるので、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６２となる。即ち、ブレーキＢ１がゼロを取ることにより動作共線の傾きが小さくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対して減速する。従って、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が減速する場合、モータジェネレータＭＧ１は、必要トルクの出力が比較的大きい、所謂「ハイ」の状態となる。

図４において、ＭＧ１ロックでは、ブレーキＢ１及びＢ２が共に係合状態（即ち、プラネタリキャリアＣ１及びＣ２の回転速度がゼロ）にある。この場合、ブレーキＢ１及びＢ２の動作点と共に、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３の動作点がゼロとなる。即ち、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３の回転が共に固定され（即ち、ロック状態とされ）、ＭＧ１ロックの状態となる。

図５において、モータジェネレータＭＧ２の出力のみで走行するべくエンジン２００の動作点がゼロであるＥＶ走行時に設定されるＥＶモードでは、ブレーキＢ１及びＢ２が共に開放状態にあることで、サンギア３０３とモータジェネレータＭＧ１との間の動力伝達経路が分断される。この場合、モータジェネレータＭＧ２の動作点、図示白丸ｍ１２により一義に規定されるサンギア３０３の動作点、図示白丸ｍ３２に対して、モータジェネレータＭＧ１の動作点が自由に設定可能となる。従って、モータジェネレータＭＧ１が不要に回転することがなく、回転速度がゼロ（所謂「フリー」）の状態となる。

＜エンジン始動制御処理＞
本実施形態では、エンジン２００が始動する際に、モータジェネレータＭＧ１のエネルギー損失を抑制するべく、ＥＣＵ１００は、エンジン始動制御処理を実行する。

図６を参照し、本実施形態におけるエンジン始動制御処理について説明する。ここに、図６は、エンジン始動制御処理を示すフローチャートである。

図６において、ＥＣＵ１００のエンジン始動判定部１００ｂは、先ず、車速Ｖ及びアクセル開度Ｔａに基づいて、エンジン２００を始動する要求があるか否かを判定する（ステップＳ２１）。この時、ＭＧ１変速機構４００の動作モードは、例えば図５のＥＶモードに設定されている。ステップＳ２１の判定の結果、エンジン２００を始動する要求がないと判定された場合（ステップＳ２１:ＮＯ）、再度ステップＳ２１の処理を実行する。

一方、ステップＳ２１の判定の結果、エンジン２００を始動する要求があると判定された場合（ステップＳ２１:ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００のＭＧ１変速制御部１００ａは、外気温Ｔｍｐに基づいて、エンジン２００の始動に要求される要求トルクＴｘを特定し、特定された要求トルクＴｘが所定値Ｔ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。ここに、要求トルクＴｘに係る「所定値Ｔ０」は、要求トルクと対応関係にあるエンジン２００のフリクションが基準値より大きいか否かを判定するための判定値である。この判定の結果、要求トルクＴｘが所定値Ｔ０より小さいと判定された場合（ステップＳ２２:ＮＯ）、ブレーキＢ１を係合状態にすると共にブレーキＢ２を開放状態にすることで図３（ｉｉ）の第２モードに動作モードを設定する（ステップＳ２３）。この設定により、図７（ｉｉ）に示すように、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が比較的小幅に変化する。モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が小さいことで、モータジェネレータＭＧ１の消費エネルギー量が小さくなる。これにより、エンジン２００の始動がなされ、一連のエンジン始動制御処理が終了する。

一方、ステップＳ２２の判定の結果、要求トルクＴｘが所定値Ｔ０より大きいと判定された場合（ステップＳ２２:ＹＥＳ）、ブレーキＢ１を開放状態にすると共にブレーキＢ２を係合状態にすることで図３（ｉ）の第１モードに動作モードを設定する（ステップＳ２４）。この設定により、図７（ｉ）に示すように、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が比較的大幅に変化する。モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が大きいことで、モータジェネレータＭＧ１から、大きなフリクションに対応する大きなトルクがエンジン２００に伝達される。これにより、エンジン２００の始動がなされ、一連のエンジン始動制御処理が終了する。

ここで、図７を参照し、要求トルクＴｘに応じて設定される動作モードに応じた、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量について説明する。ここに、図７は、図３から図５と同様にして、ハイブリッド駆動装置１０００の各部の動作状態を説明する動作共線図である。具体的には、図７（ｉ）は、要求トルクＴｘが所定量Ｔ０より大きい場合に設定される第１モードでの動作状態を示し、図７（ｉｉ）は、要求トルクＴｘが所定量Ｔ０より小さい場合に設定される第２モードでの動作状態を示す。

図７（ｉ）において、要求トルクＴｘが所定量Ｔ０より大きく、動作モードが第１モードに設定される場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３３であり、ブレーキＢ２の動作点がゼロであると、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６３となる。即ち、ブレーキＢ２がゼロを取ることにより動作共線の傾きが大きくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が、エンジン停止時のゼロから大幅に変化する。この大幅な変化は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が大きいことを示す。

図７（ｉｉ）において、要求トルクＴｘが所定量Ｔ０より小さく、動作モードが第２モードに設定される場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３３であり、ブレーキＢ１の動作点がゼロであると、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６４となる。即ち、ブレーキＢ１がゼロを取ることにより動作共線の傾きが小さくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がエンジン停止時のゼロから小幅に変化する。この小幅な変化は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が小さいことを示す。

本実施形態のエンジン始動制御処理によれば、エンジン２００を始動する際に、要求トルクＴｘが所定値Ｔ０より大きい場合、ＭＧ１変速制御部１００ａは、動作モードを第１モードに設定することで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量を大きくする。これにより、大きなフリクションに対応する大きなトルクを直接に出力するモータジェネレータＭＧ１を設置する必要がなく、モータジェネレータＭＧ１と動力分配機構３００とが直接連結される場合と比較して、モータジェネレータＭＧ１を小型化することが可能である。

他方、要求トルクＴｘが所定値Ｔ０より小さい場合、ＭＧ１変速制御部１００ａは、動作モードを第２モードに設定することで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量を小さくする。これにより、モータジェネレータＭＧ１の消費エネルギー量が少なくなり、エンジン２００を始動する際のモータジェネレータＭＧ１のエネルギー損失を抑制することが可能である。

尚、本実施形態では、上述のエンジン始動制御処理により、エンジン２００を始動する際のモータジェネレータＭＧ１のエネルギー損失を抑制するが、エンジン２００を始動する際に限られず、エンジン２００を停止する際にも、エンジン始動制御処理と同様に、要求トルクＴｘに応じた動作モードの設定を行うことで、エンジン停止時のモータジェネレータＭＧ１のエネルギー損失を抑制することが可能である。

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。

１０…ハイブリッド車両、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…動力分割機構、４００…ＭＧ１変速機構、１０００…ハイブリッド駆動装置

Claims (2)

1. （i)内燃機関、（ii）該内燃機関との間で動力の入出力が可能な第１回転電機、及び（iii）車軸に繋がる駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２回転電機を含む動力要素と、
   前記動力要素を連結する複数の回転要素からなり、該複数の回転要素が相互に差動回転可能である差動機構と、
   前記第１回転電機及び前記第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段と、
   前記第１回転電機と前記差動機構との間に設けられた歯車機構であって、前記複数の回転要素のうち当該歯車機構に連結される一の回転要素の回転速度に対し、前記第１回転電機の回転速度を増速又は減速可能な第１係合要素及び第２係合要素を含み、前記第１係合要素を開放すると共に前記第２係合要素を係合することで前記一の回転要素の回転速度に対する前記第１回転電機の回転速度を増速する第１モード、及び前記第１係合要素を係合すると共に前記第２係合要素を開放することで前記一の回転要素の回転速度に対する前記第１回転電機の回転速度を減速する第２モードの間で、当該変速機構の動作モードを切り替え可能である変速機構と、
   前記内燃機関を始動又は停止する際に、前記内燃機関に要求される要求トルクに応じて、前記動作モードを設定するように前記変速機構を制御する変速制御手段と
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記変速制御手段は、前記内燃機関を始動又は停止する際に、前記要求トルクが所定値より大きい場合、前記第１モードに前記動作モードを設定し、前記要求トルクが前記所定値より小さい場合、前記第２モードに前記動作モードを設定するように前記変速機構を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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