JP2012192885A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の運転効率を効果的に高める。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、内燃機関（２００）、第１電動機（ＭＧ１）及び第２電動機（ＭＧ２）を含む動力要素と、第１電動機及び第２電動機を互いに異なるギヤ比で回転するように接続しており、動力要素からの動力を車軸に出力する駆動軸（５００）とを備えたハイブリッド車両（１）の制御装置であって、第２電動機で回生を行う第１回生モード、並びに第１電動機及び第２電動機で回生を行う第２回生モードを相互に切替可能な切替手段（１３０）と、第１回生モード及び第２回生モードにおける動力損失を互いに比較する比較手段（１１０）と、第１回生モード及び第２回生モードのうち、動力損失が小さい方の回生モードを実現するように切替手段を制御する回生制御手段（１２０）とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、回生機能を有するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

この種のハイブリッド車両では、エンジンから出力された動力を電動機の駆動電力に変換して駆動軸に出力するシリーズＨＶモードと、エンジンから出力された動力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へと出力するパラレルＨＶモードとが、運転状況等に応じて自動的に切替えられる。

上述した動力伝達モードの切替動作は、例えばプラネタリギヤとして構成される動力分割機構によって、動力要素から駆動軸への動力伝達を制御することで実現される。具体的には、動力分割機構は、動力伝達を遮断することが可能なクラッチやブレーキ等を有しており、それらの係合及び解放が制御されることで各種動力伝達モードを実現する（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２００３−２３７３９２号公報 特開２００４−３５２０４２号公報

上述した特許文献１及び２に係る技術では、パラレルＨＶモードにおいて、２つの電動機が直結され互いに同一回転とされる。このため、回生時には２つの電動機で負荷が均等に分散される。しかしながら、仮に２つの電動機が互いに異なるギヤ比で回転したとすると、回生時の負荷が均等には分散されない。このため、回生時の動力損失を単純に計算することが困難となる。

上述したような２つの電動機が互いに異なるギヤ比で回転する場合の動力損失については、特許文献１及び２では何ら言及されていない。よって、特許文献１及び２に係る技術は、２つの電動機が互いに異なるギヤ比で回転するハイブリッド車両において、回生時の動力損失を好適に低減することができず、結果的にハイブリッド車両の運転効率の悪化を招いてしまうおそれがあるという技術的問題点を有している。

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、ハイブリッド車両の運転効率を効果的に高め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。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関、第１電動機及び第２電動機を含む動力要素と、前記第１電動機及び前記第２電動機を互いに異なるギヤ比で回転するように接続しており、前記動力要素からの動力を車軸に出力する駆動軸とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記第２電動機で回生を行う第１回生モード、並びに前記第１電動機及び前記第２電動機で回生を行う第２回生モードを相互に切替可能な切替手段と、前記第１回生モード及び前記第２回生モードにおける動力損失を互いに比較する比較手段と、前記第１回生モード及び前記第２回生モードのうち、前記動力損失が小さい方の回生モードを実現するように前記切替手段を制御する回生制御手段とを備える。

本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として、例えば燃料種別、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を問わない各種の態様を採り得る内燃機関、並びに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電動機及び第２電動機を少なくとも備えた車両である。また、第１電動機及び第２電動機は、駆動軸を介して互いに異なるギヤ比で回転するように接続されている。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このようなハイブリッド車両を制御する制御装置であって、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。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、切替手段によって、第１回生モード及び第２回生モードのいずれかの回生モードが実現される。第１回生モードは、第２電動機で回生を行うモードである。第２回生モードは、第１電動機及び第２電動機で回生を行うモードである。尚、第１回生モード及び第２回生モードのいずれも実現されない場合（即ち、回生を行わない場合）があってもよいし、第１回生モード及び第２回生モード以外の回生モードが実現可能とされてもよい。

実現する回生モードを決定する際には、先ず比較手段によって、第１回生モード及び第２回生モードにおける動力損失が互いに比較される。具体的には、第１回生モードを実現した場合の第２電動機における動力損失の値と、第２回生モードを実現した場合の第１電動機における動力損失の値及び第２電動機における動力損失の値の合計値とが互いに比較される。尚、ここでの「動力損失」とは、回生によって電力へと変換しきれない動力に相当するものであり、第１電動機及び第２電動機における各種パラメータ等を用いて算出することが可能である。比較手段は、例えば予め設定された数式やマップ等を用いて動力損失を算出する。

動力損失が比較されると、回生制御手段によって、第１回生モード及び第２回生モードのうち、動力損失が小さい方の回生モードを実現するように切替手段が制御される。よって、回生を行う場合には、常に効率のよい回生モードが選択されることになる。従って、ハイブリッド車両の運転効率を高めることが可能である。

ここで特に、本実施形態に係るハイブリッド車両では、第１電動機及び第２電動機が、駆動軸を介して互いに異なるギヤ比で回転するように接続されている。このため、第１電動機及び第２電動機の両方で回生を行う第２回生モードを実現する場合には、第１電動機及び第２電動機の回転数は互いに同じ値とはならない。よって、第２回生モードにおける動力損失の値は、第１電動機及び第２電動機で互いに異なり、ハイブリッド車両の走行状況に応じて大きく変動する。

しかるに本発明では、上述したように、第１回生モード及び第２回生モードにおける動力損失が互いに比較され、動力損失が小さい方の回生モードが実現される。従って、ハイブリッド車両の運転効率を確実に高めることが可能である。

本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記比較手段は、前記第１電動機及び前記第２電動機の回転数及びトルクに基づいて、前記第１回生モード及び前記第２回生モードの前記動力損失を夫々算出する。

この態様によれば、第１回生モードにおける動力損失が、第２電動機の回転数及びトルクに基づいて算出される。また第２回生モードにおける動力損失が、第１電動機の回転数及びトルク、並びに第２電動機の回転数及びトルクに基づいて算出される。このため、比較的簡単な方法で精度の高い動力損失を算出することができる。従って、好適にハイブリッド車両の運転効率を高めることが可能である。尚、第１電動機及び第２電動機の回転数及びトルクに加えて、他のパラメータを用いることも可能である。

本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記ハイブリッド車両は、前記第１電動機に連結された第１回転要素、前記駆動軸に連結された第２回転要素、及び前記内燃機関に連結された第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と、前記第２回転要素及び前記駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能な第１クラッチと、前記第１回転要素、第２回転要素及び前記第３回転要素を互いに結合して一体的に回転させることが可能な第２クラッチと、前記第２回転要素の固定及び解放が可能なブレーキとを有する動力分割機構を備え、前記切替手段は、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを夫々解放すると共に前記ブレーキで前記第２回転要素を固定することで前記第１回生モードを実現し、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを夫々結合すると共に前記ブレーキから前記第２回転要素を解放することで前記第２回生モードを実現する。

この態様によれば、ハイブリッド車両が備える各動力要素のうち、内燃機関及び第１電動機が、複数動力分割機構を介して駆動軸に連結される。具体的には、内燃機関及び第１電動機が動力分割機構を介して駆動軸の一端側に接続され、第２電動機が駆動軸の他端側に接続される。

動力分割機構は、第１電動機に連結された第１回転要素、駆動軸に連結された第２回転要素、及び内燃機関に連結された第３回転要素を含む複数の回転要素を有しており、各回転要素の状態（端的には、回転態様を規定する物理状態であり、回転可能であるか否か及び他の回転要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じて定まる各種の動力伝達モードに従って動力伝達を行う。動力分割機構は、一又は複数の遊星歯車機構等のギヤ機構を好適な一形態として採り得、複数の遊星歯車機構を含む場合には、各遊星歯車機構を構成する回転要素の一部が複数の遊星歯車機構相互間で適宜共有され得る。

動力分割機構は更に、例えばドグクラッチ等として構成される第１クラッチ、第１クラッチ及びブレーキを有する。

第１クラッチは、例えば第２回転要素及び駆動軸の間に設けられており、回転可能とされた２つの係合部が互いに係合することによって動力伝達機構から駆動軸への動力伝達を実現し、切り離されることによって動力伝達機構から駆動軸への動力伝達を遮断する。

第２クラッチは、例えば回転可能とされた２つの係合部が互いに係合することによって第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素を互いに結合して一体的に回転させることが可能とされている。尚、第２クラッチは、第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素の全てを互いに結合させるものである必要はなく、少なくとも２つの回転要素を結合すれば、各回転要素を一体的に回転させることができる。即ち、第２クラッチは、第１回転要素及び第２回転要素を互いに結合するものでもよいし、第２回転要素及び第３回転要素を互いに結合するものでもよいし、第３回転要素及び第１回転要素を互いに結合するものでもよい。

ブレーキは、例えば第２回転要素及び固定要素の間に設けられており、第２回転要素を固定及び解放することで、その回転動作を制御できる。即ち、ここでの「固定」及び「解放」とは、第２回転要素の回転動作（言い換えれば、動力を伝達するための動作）を対象とするものである。

本態様に係る切替手段は、上述した動力分割機構における第１クラッチ、第２クラッチ及びブレーキの状態を夫々制御することで、第１回生モード及び第２回生モードを相互に切替える。

切替手段は、第１クラッチ及び第２クラッチを夫々解放すると共に、ブレーキで第２回転要素を固定することで第１回生モードを実現する。この場合、第２回転要素から（より具体的には、内燃機関及び第１電動機から）駆動軸への動力伝達が遮断されるため、ハイブリッド車両は、第２電動機から出力される動力で走行するモード（所謂、シリーズＨＶモード）となる。よって、第１回生モードは、シリーズＨＶモードに対応した回生モードと言える。

また切替手段は、第１クラッチ及び第２クラッチを夫々結合すると共に、ブレーキから第２回転要素を解放することで第２回生モードを実現する。この場合、第２回転要素から駆動軸への動力伝達が実現されるため、ハイブリッド車両は、内燃機関、第１電動機及び第２電動機の各々から出力される動力で走行するモード（所謂、パラレルＨＶモード）となる。よって、第２回生モードは、パラレルＨＶモードに対応した回生モードと言える。

上述した構成によれば、第１回生モード及び第２回生モードを好適に切替えることができる。従って、好適にハイブリッド車両の運転効率を高めることが可能である。

尚、ハイブリッド車両は、上述したシリーズＨＶモード及びパラレルＨＶモード以外の走行モードを実現可能に構成されていてもよい。

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。

ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 エンジンの一断面構成を例示する模式図である。 ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。 シリーズＨＶモードの動作点を示す共線図である。 シリーズＨＶモードにおけるＭＧ２の回転数及びトルクと動力損失との関係を示すマップである。 パラレルＨＶモードの動作点を示す共線図である。 パラレルＨＶモードにおけるＭＧ２の回転数及びトルクと動力損失との関係を示すマップである。 パラレルＨＶモードにおけるＭＧ１の回転数及びトルクと動力損失との関係を示すマップである。

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。

先ず、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。ここに図１は、ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、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、車速センサ１４及びＥＣＵ１００を備えて構成されている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ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「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。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。

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。また、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な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力、或いは各モータジェネレータ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電力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に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。

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構成となっている。

車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。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構成となっている。

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１０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の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、主にエンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００を備えて構成されている。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、エンジンの一断面構成を例示する模式図である。

尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された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、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。また、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図３においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。

図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。

クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。

燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。

一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。

排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。

排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。

図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１電動機」の一例たる電動発電機であり、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電動機」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するが、他の構成を有していてもよい。

エンジン２００及びＭＧ１と駆動軸５００との間に設けられる動力分割機構３００は、プラネタリギヤとして構成されている。動力分割機構３００は、中心部に設けられた本発明の「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の「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の回転軸を軸支する本発明の「第３回転要素」の一例たるキャリアＣ１とを備えている。

ここで、サンギヤＳ１は、サンギヤ軸３１０を介してＭＧ１のロータＲＴ１に連結されており、その回転数はＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギヤＲ１は、第１クラッチ７１０、駆動軸５００及び減速機構６００を介してＭＧ２のロータＲＴ２に結合されており、その回転数はＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）と一義的な関係にある。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００の先に述べたクランクシャフト２０５に連結された入力軸４００と連結されており、その回転数は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置１０において、ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、ＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出されている。

動力分割機構３００は更に、リングギヤＲ１及び駆動軸５００間に、第１クラッチ７１０を備えており、その係合状態によって、リングギヤＲ１と駆動軸５００及びＭＧ２との連結を切り離し及び結合可能である。具体的には、第１クラッチ７１０が切り離された状態においては、エンジン２００やＭＧ１からリングギヤＲ１を介して出力される動力は、駆動軸５００及びＭＧ２には伝達されない。一方、第１クラッチ７１０が係合された状態においては、リングギヤＲ１を介して出力される動力が、駆動軸５００及びＭＧ２に伝達される。

また、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１間には、第２クラッチ７２０が備えられており、その係合状態によって、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１間の連結を切り離し及び結合可能である。具体的には、第２クラッチ７２０が切り離された状態においては、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１はそれぞれ別々に回転する。一方、第２クラッチ７２０が係合された状態においては、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１が一体的に回転する。このため、動力伝達機構３００における各回転要素が同一回転となる。尚、第２クラッチ７２０は、上述した構成に限られず、各回転要素のうち少なくとも２つの回転要素を連結させるようなものであればよい。具体的には、リングギヤＲ１及びキャリアＣ１間の連結を結合可能なものであってもよいし、サンギヤＳ１及びキャリアＣ１間の連結を結合可能なものであってもよい。このように、各回転要素のうち２つを互いに連結させれば、各回転要素を一体的に回転させることができる。

加えて、リングギヤＲ１には、その回転動作を固定するためのブレーキ７３０が備えられている。ブレーキ７３０は、一方が固定要素に固定されており、他方がリングギヤＲ１と係合することで、リングギヤＲ１の回転動作を固定する。

駆動軸５００は、ハイブリッド車両１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（即ち、これらドライブシャフトは、本発明に係る「車軸」の一例である）と、各種減速ギヤ及び差動ギヤを含む減速装置としての減速機構６００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸５００に供給されるモータトルクＴｍｇ２は、減速機構６００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、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、同様に減速機構６００及び駆動軸５００を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。従って、ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１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からクランクシャフト２０５を介して入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１とピニオンギヤＰ１とによってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率（各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率）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。

動力分割機構３００の動作を分かり易くするため、リングギヤＲ１の歯数に対するサンギヤＳ１の歯数としてのギヤ比ρを定義すると、エンジン２００からキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合に、サンギヤ軸３１０に現れるトルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸５００に現れるトルクＴｅｒ（即ち、エンジン２００からの直達トルク）は下記（２）式により夫々表される。

Ｔｅｓ＝−Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｒ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一例であるＥＣＵ１００の具体的な構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、ＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図４において、ＥＣＵ１００は、動力損失比較部１１０と、モード決定部１２０と、モード切替部１３０とを備えて構成されている。

動力損失比較部１１０は、本発明の「比較手段」の一例であり、ＭＧ１を用いて回生を行う第１回生モード、及びＭＧ１及びＭＧ２を用いて回生を行う第２回生モードを実現した場合の動力損失を互いに比較する。動力損失比較部１１０は、例えば回生を行うＭＧ１及びＭＧ２の回転数及びトルクに基づいて、各回生モードを実現した場合の動力損失を算出して比較する。動力損失比較部１１０には、動力損失を算出するための数式やマップ等が予め記憶されている。

モード決定部１２０は、本発明の「回生制御手段」の一例であり、動力損失比較部１１０において動力損失が比較された第１回生モード及び第２回生モードのうち、動力損失の小さい方の回生モードを選択し、モード切替部１３０に対して選択した回生モードを実現するように指示を出す。

モード切替部１３０は、本発明の「切替手段」の一例であり、モード決定部１２０において選択された回生モードを実現するように動力分割機構３００を制御する。具体的には、モード切替部１３０は、動力分割機構３００における第１クラッチ７１０、第２クラッチ７２０及びブレーキ７３０の状態を夫々制御する。これにより動力伝達の経路が切替えられ、回生モードが変化することとなる。

尚、ＥＣＵ１００は、上述した各部位を含んで構成された一体の電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記部位の物理的、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、例えばこれら各部位は、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として構成されていてもよい。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による具体的な制御及びその効果について、図５を参照して説明する。ここに図５は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。

図５において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、ハイブリッド車両１が回生を行うべき状態であると判定されると（ステップＳ０１：ＹＥＳ）、先ず動力損失比較部１１０において、第１回生モード及び第２回生モードの各々に対応する動力損失が算出される（ステップＳ０２）。尚、動力損失比較部１１０は、実際に第１回生モード及び第２回生モードが実現されてから動力損失を算出するのではなく、現在のＭＧ１及びＭＧ２において第１回生モード及び第２回生モードが実現された場合を想定して動力損失を算出する。従って、動力損失比較部１１０は、動力損失を推定する動力損失推定部とも言える。

以下では、動力損失の算出方法の一例である動作点マップを用いる方法について、詳細に説明する。

先ず、第１回生モードに対応するシリーズＨＶモードにおける動力損失の算出について、図６及び図７を参照して説明する。ここに図６は、シリーズＨＶモードの動作点を示す共線図である。また図７は、シリーズＨＶモードにおけるＭＧ２の回転数及びトルクと動力損失との関係を示すマップである。

図６に示すように、シリーズＨＶモードでは、動力分割機構３００における第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０が夫々解放され、ブレーキ７３０によってリングギヤＲ１が固定される。このため、駆動軸５００からＭＧ１側へは動力が伝達されず、回生はＭＧ２のみで行われる。

図７に示すように、回生時の動力損失は、回生を行うモータジェネレータの回転数及び出力トルクが大きくなるほど増大する。よって、ＭＧ２の回転数及び出力トルクを用いれば、シリーズＨＶモードにおける回生時の動力損失を算出することができる。ここで、図中に示される動作点Ａ及びＢは、出力トルクは互いに同じであるが、動作点Ａの回転数より動作点Ｂの回転数の方が大きい。この場合、動作点Ａの動力損失よりも動作点Ｂの動力損失の方が大きくなる。

次に、第２回生モードに対応するパラレルＨＶモードにおける動力損失の算出について、図８から図１０を参照して説明する。ここに図８は、パラレルＨＶモードの動作点を示す共線図である。また図９は、パラレルＨＶモードにおけるＭＧ２の回転数及びトルクと動力損失との関係を示すマップであり、図１０は、パラレルＨＶモードにおけるＭＧ１の回転数及びトルクと動力損失との関係を示すマップである。

図８に示すように、パラレルＨＶモードでは、動力分割機構３００における第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０が夫々係合され、ブレーキ７３０からリングギヤＲ１が解放される。このため、駆動軸５００からＭＧ１側及びＭＧ２側に動力が伝達され、回生はＭＧ１及びＭＧ２の両方で行われる。

図９及び図１０において、図８で示した動作点Ａ及びＢのＭＧ２による回生エネルギを、ＭＧ１及びＭＧ２で分担させた場合、ＭＧ１及びＭＧ２の各々の動作点は図に示すような点となる。尚、本実施形態に係るハイブリッド車両１では、ＭＧ１及びＭＧ２が異なるギヤ比で回転されるため、回生エネルギはＭＧ１及びＭＧ２で均等に分担されない（即ち、回生エネルギは、ＭＧ１及びＭＧ２各々のギヤ比に対応するように分担される）。

図５に戻り、動力損失比較部１１０は、第１回生モード及び第２回生モードの動力損失を算出した後、算出した第１回生モードの動力損失の値と、第２回生モードの動力損失の値とを互いに比較する（ステップＳ０３）。

ここで、第１回生モード（即ち、シリーズＨＶモード）の動力損失の値が、第２回生モード（即ち、パラレルＨＶモード）の動力損失の値以下である場合（ステップＳ０３：ＮＯ）、モード決定部１２０は、シリーズＨＶモードを実現するようにモード切替部１３０に指示を出す。すると、モード切替部１３０は、動力分割機構３００における第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０を夫々解放すると共に、ブレーキ７３０によってリングギヤＲ１を固定するように制御する。これにより、図６に示したようなシリーズＨＶモードが実現される（ステップＳ０４）。

一方、第１回生モード（即ち、シリーズＨＶモード）の動力損失の値が、第２回生モード（即ち、パラレルＨＶモード）の動力損失の値より大きい場合（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、モード決定部１２０は、パラレルＨＶモードを実現するようにモード切替部１３０に指示を出す。すると、モード切替部１３０は、動力分割機構３００における第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０を夫々係合すると共に、ブレーキ７３０からリングギヤＲ１を解放するように制御する。これにより、図８に示したようなパラレルＨＶモードが実現される（ステップＳ０５）。

図７、図９及び図１０において、動作点ＡのようにＭＧ２のみでの回生（即ち、シリーズＨＶモード）で比較的動力損失が小さい場合、ＭＧ１及びＭＧ２で回生エネルギを分担すると（即ち、パラレルＨＶモードにすると）、かえって全体としての動力損失が増加してしまう。よって、動作点Ａの場合は、シリーズＨＶモードが実現される。

一方、動作点ＢのようにＭＧ２のみの回生（即ち、シリーズＨＶモード）では比較的動力損失が高くなってしまう場合、ＭＧ１及びＭＧ２で回生エネルギを分担すると（即ち、パラレルＨＶモードにすると）、全体としての動力損失を低減させることができる。よって、動作点Ｂの場合は、パラレルＨＶモードが実現される。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、第１回生モード及び第２回生モードにおける動力損失が互いに比較され、動力損失が小さい方の回生モードが実現される。従って、ハイブリッド車両１の運転効率を確実に高め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、特許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。

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、１００…ＥＣＵ、１１０…動力損失比較部、１２０…モード決定部、１３０…モード切替部、２００…エンジン、３００…動力分割機構、Ｓ１…サンギヤ、Ｃ１…キャリア、Ｒ１…リングギヤ、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…入力軸、５００…駆動軸、６００…減速機構、７１０…第１クラッチ、７２０…第２クラッチ、７３０…ブレーキ。

Claims (3)

1. 内燃機関、第１電動機及び第２電動機を含む動力要素と、
   前記第１電動機及び前記第２電動機を互いに異なるギヤ比で回転するように接続しており、前記動力要素からの動力を車軸に出力する駆動軸と
   を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記第２電動機で回生を行う第１回生モード、並びに前記第１電動機及び前記第２電動機で回生を行う第２回生モードを相互に切替可能な切替手段と、
   前記第１回生モード及び前記第２回生モードにおける動力損失を互いに比較する比較手段と、
   前記第１回生モード及び前記第２回生モードのうち、前記動力損失が小さい方の回生モードを実現するように前記切替手段を制御する回生制御手段と
   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. 前記比較手段は、前記第１電動機及び前記第２電動機の回転数及びトルクに基づいて、前記第１回生モード及び前記第２回生モードの前記動力損失を夫々算出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。
3. 前記ハイブリッド車両は、
   前記第１電動機に連結された第１回転要素、前記駆動軸に連結された第２回転要素、及び前記内燃機関に連結された第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と、
   前記第２回転要素及び前記駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能な第１クラッチと、
   前記第１回転要素、第２回転要素及び前記第３回転要素を互いに結合して一体的に回転させることが可能な第２クラッチと、
   前記第２回転要素の固定及び解放が可能なブレーキと
   を有する動力分割機構を備え、
   前記切替手段は、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを夫々解放すると共に前記ブレーキで前記第２回転要素を固定することで前記第１回生モードを実現し、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを夫々結合すると共に前記ブレーキから前記第２回転要素を解放することで前記第２回生モードを実現する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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