JP2013132913A - 車両駆動システムの制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の動力源としてエンジンとＭＧ（モータジェネレータ）を備えたシステムにおいて、ＭＧの回生制御を効率良く行うことができるようにする。
【解決手段】車両の減速時に車軸２８の動力で第１のＭＧ１３や第２のＭＧ１４を駆動して該ＭＧで発電した電力をバッテリ３１に充電する回生制御を実行する。この際、車速とブレーキ操作量に基づいて要求ブレーキトルクを演算すると共に、要求ブレーキトルクとバッテリ３１の充電状態に基づいて目標エネルギ回生量を演算し、目標エネルギ回生量と要求ブレーキトルクと車速のうちの少なくとも一つに応じて各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換えて回生制御のモードを切り換える。更に、目標エネルギ回生量と車速に基づいて各ＭＧ１３，１４のトルク配分を演算し、このトルク配分に応じて各ＭＧ１３，１４のフィールド電流を制御して各ＭＧ１３，１４の回生トルクを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの動力とモータジェネレータの動力を車両の車軸に伝達可能な動力伝達装置を備えた車両駆動システムの制御装置に関する発明である。
近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源としてエンジンとＭＧ（モータジェネレータ）を搭載したハイブリッド車が注目されている。このハイブリッド車においては、例えば、特許文献１（特開２００９−１７９２０８号公報）に記載されているように、エンジンの動力やＭＧの動力を車両の駆動軸に伝達する動力出力装置に、変速機構とクラッチを設け、設定車速に従って走行するクロール走行を行う場合に、変速機構のギヤ比やクラッチの係合状態を制御して、ＭＧを発電機として作動させる制御（つまり車軸の動力でＭＧを駆動して該ＭＧで発電した電力をバッテリに充電する回生制御）を行って、ＭＧの回生トルク（制動方向のトルク）を車軸に作用させることで、摩擦ブレーキ装置の負荷を軽減するようにしたものがある。
特開２００９−１７９２０８号公報
しかし、上記特許文献１の技術では、ＭＧを発電機として作動させる制御（つまり車軸の動力でＭＧを駆動して該ＭＧで発電した電力をバッテリに充電する回生制御）を行う際に、クラッチを半係合状態に制御するため、クラッチの滑りによるエネルギロスが生じ、回生制御を効率良く行うことができないという欠点がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、回生制御を効率良く行うことができると共に摩擦ブレーキ装置の負荷を軽減することができる車両駆動システムの制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、エンジンの動力と第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）及び第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）の動力を車両の車軸に伝達可能な動力伝達装置と、第１及び第２のＭＧと電力を授受するバッテリとを備えた車両駆動システムの制御装置において、動力伝達装置は、エンジンの動力を伝達するエンジン入力軸と、第１のＭＧの動力を伝達するモータ入力軸と、第２のＭＧの動力が入力されると共に車軸に伝達するための動力を出力する出力軸と、エンジン入力軸の動力をモータ入力軸を介さずに出力軸に伝達するためのエンジン側ギヤ機構と、モータ入力軸の動力をエンジン入力軸を介さずに出力軸に伝達するためのモータ側ギヤ機構と、エンジン入力軸とモータ入力軸との間の動力伝達を断続する第１のクラッチと、モータ側ギヤ機構と出力軸との間の動力伝達を断続する第２のクラッチと、エンジン側ギヤ機構と出力軸との間の動力伝達を断続する第３のクラッチとを有し、車速とブレーキ操作量に基づいて要求ブレーキトルクを演算する要求ブレーキトルク演算手段と、要求ブレーキトルクとバッテリの充電状態に基づいて目標エネルギ回生量を演算する目標エネルギ回生量演算手段と、車両の減速時に車軸の動力で第１のＭＧと第２のＭＧのうちの少なくとも一方を駆動して該ＭＧで発電した電力をバッテリに充電する回生制御を実行する回生制御手段とを備え、この回生制御手段によって、目標エネルギ回生量と要求ブレーキトルクと車速のうちの少なくとも一つに応じて各クラッチの接続／切断を切り換えて回生制御のモードを切り換える構成としたものである。
この構成では、目標エネルギ回生量や要求ブレーキトルクや車速に応じて各クラッチの接続／切断を切り換えて回生制御のモードを切り換えることで、目標エネルギ回生量や要求ブレーキトルクや車速に応じて第１のＭＧと第２のＭＧの回転速度比を切り換えて適正なモードで回生制御を行うことができ、この回生制御によるＭＧの回生トルク（制動方向のトルク）によって摩擦ブレーキ装置の負荷を軽減することができる。しかも、クラッチの接続／切断を切り換えるだけであり、クラッチを半係合状態に維持する制御はしないため、クラッチの滑りによるエネルギロスを低減することができ、回生制御を効率良く行うことができる。
この場合、請求項２のように、目標エネルギ回生量と車速に基づいて第１のＭＧと第２のＭＧのトルク配分を演算するトルク配分演算手段を備え、このトルク配分に応じて各ＭＧのフィールド電流を制御して各ＭＧの回生トルクを制御するようにしても良い。このようにすれば、目標エネルギ回生量や車速に応じて各ＭＧの回生トルクを適正に制御することができる。
また、請求項３のように、目標エネルギ回生量と要求ブレーキトルクのうちの少なくとも一方が所定の閾値以下の場合に、車軸の動力を第１のＭＧに伝達しないように各クラッチの接続／切断を切り換えて第２のＭＧで回生制御を行うモードに切り換えるようにすると良い。このようにすれば、目標エネルギ回生量や要求ブレーキトルクが閾値以下の場合には、第１及び第２のＭＧの両方で回生制御を行う必要はないと判断して、車軸の動力で駆動される出力軸の動力で第２のＭＧを駆動して第２のＭＧで回生制御を行うことができる。
また、請求項４のように、車速が所定の閾値以下の場合に、エンジン側ギヤ機構とモータ側ギヤ機構のうちでギヤ比（ドリブンギヤの歯数／ドライブギヤの歯数）が大きい方のギヤ機構を介して車軸の動力を第１のＭＧに伝達するように各クラッチの接続／切断を切り換えて第１及び第２のＭＧで回生制御を行うモードに切り換えるようにすると良い。このようにすれば、車速が閾値以下の場合（低速時）には、車軸の動力で駆動される出力軸の動力で第２のＭＧを駆動して第２のＭＧで回生制御を行うことができると共に、車軸の動力で駆動される出力軸の動力をローギヤ機構（ギヤ比が大きい方のギヤ機構）を介して第１のＭＧに分配して第１のＭＧでも回生制御を行うことができ、低速時に効率良く発電して回生制御を行うことができる。
更に、請求項５のように、車速が閾値よりも高い場合に、エンジン側ギヤ機構とモータ側ギヤ機構のうちでギヤ比が小さい方のギヤ機構を介して車軸の動力を第１のＭＧに伝達するように各クラッチの接続／切断を切り換えて第１及び第２のＭＧで回生制御を行うモードに切り換えるようにすると良い。このようにすれば、車速が閾値よりも高い場合（高速時）には、車軸の動力で駆動される出力軸の動力で第２のＭＧを駆動して第２のＭＧで回生制御を行うことができると共に、車軸の動力で駆動される出力軸の動力をハイギヤ機構（ギヤ比が小さい方のギヤ機構）を介して第１のＭＧに分配して第１のＭＧでも回生制御を行うことができ、高速時に効率良く発電して回生制御を行うことができる。
また、請求項６のように、要求ブレーキトルクが所定の第１の閾値よりも大きい場合に、エンジン側ギヤ機構とモータ側ギヤ機構のうちでギヤ比が大きい方のギヤ機構を介して車軸の動力をエンジンに伝達するように各クラッチの接続／切断を切り換えてエンジンブレーキによる制動トルクを車軸に作用させるようにすると良い。このようにすれば、要求ブレーキトルクが第１の閾値よりも大きい場合（要求ブレーキトルク大の場合）には、車軸の動力で駆動される出力軸の動力をローギヤ機構（ギヤ比が大きい方のギヤ機構）を介してエンジンに伝達して、エンジンブレーキにより車軸に作用する制動トルクを比較的大きくすることができる。
また、請求項７のように、要求ブレーキトルクが第１の閾値以下で且つ所定の第２の閾値よりも大きい場合に、エンジン側ギヤ機構と前記モータ側ギヤ機構のうちでギヤ比が小さい方のギヤ機構を介して車軸の動力をエンジンに伝達するように各クラッチの接続／切断を切り換えてエンジンブレーキによる制動トルクを車軸に作用させるようにすると良い。このようにすれば、要求ブレーキトルクが第１の閾値以下で且つの第２の閾値よりも大きい場合（要求ブレーキトルク中の場合）には、車軸の動力で駆動される出力軸の動力をハイギヤ機構（ギヤ比が小さい方のギヤ機構）を介してエンジンに伝達して、エンジンブレーキにより車軸に作用する制動トルクを比較的小さくすることができる。
更に、請求項８のように、要求ブレーキトルクが第２の閾値以下の場合に、エンジン側ギヤ機構とモータ側ギヤ機構のうちでギヤ比が小さい方のギヤ機構を介して車軸の動力をエンジンに伝達すると共に車軸の動力を第１のＭＧに伝達しないように各クラッチの接続／切断を切り換えてエンジンブレーキによる制動トルクを車軸に作用させるようにすると良い。このようにすれば、要求ブレーキトルクが前記第２の閾値以下の場合（要求ブレーキトルク小の場合）には、車軸の動力で駆動される出力軸の動力をハイギヤ機構（ギヤ比が小さい方のギヤ機構）を介してエンジンに伝達して、エンジンブレーキにより車軸に作用する制動トルクを比較的小さくしながら、更に、第１のＭＧでの回生制御を停止して、回生制御により車軸に作用する制動トルクを小さくすることができる。
図１は本発明の実施例１におけるハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。 図２は実施例１の回生制御のモードの切り換えを説明する図である。 図３は回生制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図４は実施例２の回生制御のモードの切り換えを説明する図である。
以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
本発明の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてハイブリッド車の駆動システムの概略構成を説明する。
ハイブリッド車に搭載される動力伝達装置１１は、エンジン１２、第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）１３、第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）１４、第１エンジン入力軸１５、ダンパ１６、第２エンジン入力軸１７、モータ入力軸１８、エンジン側のドライブギヤ１９及びドリブンギヤ２０、モータ側のドライブギヤ２１及びドリブンギヤ２２、第１のクラッチ２３、第２のクラッチ２４、第３のクラッチ２５、出力軸２６、ディファレンシャルギヤ２７等を備えており、エンジン１２、第１及び第２のＭＧ１３，１４が発生した動力（すなわち駆動トルク）を車軸２８に伝達し、それによって駆動輪２９に駆動力を発生させるようになっている。
第１及び第２のＭＧ１３，１４は、インバータ３０を介してバッテリ３１（蓄電池）に接続され、第１及び第２のＭＧ１３，１４がインバータ３０を介してバッテリ３１と電力を授受するようになっている。エンジン１２は内燃機関であり、第１及び第２のＭＧ１３，１４は、バッテリ３１の電力によって回転する電気モータであると共に、動力伝達装置１１（具体的には第１のＭＧ１３ならモータ入力軸１８、第２のＭＧ１４なら出力軸２６）から伝達された軸トルクを利用して発電してバッテリ３１に充電を行うジェネレータでもある。
エンジン１２から伸びる第１エンジン入力軸１５には、エンジン１２が発生した動力が入力される。この第１エンジン入力軸１５は、エンジン１２から入力された動力を伝達する軸として機能する。この第１エンジン入力軸１５のエンジン１２と反対側の端部には、周知のトーションダンパ１６が取り付けられている。
また、ダンパ１６の第１エンジン入力軸１５とは反対側には、第２エンジン入力軸１７が第１エンジン入力軸１５に対して同軸に取り付けられている。従って、この第２エンジン入力軸１７は、ダンパ１６を介して第１エンジン入力軸１５の動力を伝達するようになっている。
また、第２エンジン入力軸１７には、エンジン側のドライブギヤ１９が軸着され、このドライブギヤ１９が第２エンジン入力軸１７と共に回転するようになっている。
また、第１のＭＧ１３から伸びるモータ入力軸１８には、第１のＭＧ１３が発生した動力が入力される。このモータ入力軸１８は、第１のＭＧ１３から入力された動力を伝達する軸として機能する。
また、モータ入力軸１８には、モータ側のドライブギヤ２１が軸着され、このドライブギヤ２１がモータ入力軸１８と共に回転するようになっている。
また、第２エンジン入力軸１７とモータ入力軸１８は、互いに平行かつ同軸に配置されている。また、第１のクラッチ２３は、第２エンジン入力軸１７とモータ入力軸１８との間に設けられ、第２エンジン入力軸１７とモータ入力軸１８を相互に同軸に断続するクラッチ機構である。第１のクラッチ２３としては、湿式クラッチを採用しても良いし、乾式クラッチを採用しても良い。
また、第２のＭＧ１４から伸びる出力軸２６には、第２のＭＧ１４が発生した動力が入力される。この出力軸２６は、第１エンジン入力軸１５、第２エンジン入力軸１７、モータ入力軸１８の側方にこれら入力軸１５，１７，１８に対して平行に配置され、ディファレンシャルギヤ２７、車軸２８等に伝達するための動力を出力する。
また、エンジン側のドリブンギヤ２０は、ドライブギヤ１９に噛合し、出力軸２６に回動自在に支持される。また、第３のクラッチ２５は、出力軸２６に取り付けられ、出力軸２６とドリブンギヤ２０とを相互に断続するクラッチ機構である。第３のクラッチ２５としては、湿式クラッチを採用しても良いし、乾式クラッチを採用しても良く、或は、シンクロ機構等のかみ合い式クラッチを採用しても良い。
また、モータ側のドリブンギヤ２２は、ドライブギヤ２１に噛合し、出力軸２６に回動自在に支持される。また、第２のクラッチ２４は、出力軸２６に取り付けられ、出力軸２６とドリブンギヤ２２とを相互に断続するクラッチ機構である。第２のクラッチ２４としては、湿式クラッチを採用しても良いし、乾式クラッチを採用しても良く、或は、シンクロ機構等のかみ合い式クラッチを採用しても良い。
また、出力軸２６の動力は、図示しないファイナルギヤ及びディファレンシャルギヤ２７及び車軸２８を介して駆動輪２９に伝達される。
第３のクラッチ２５を接続することで、出力軸２６とエンジン側のドリブンギヤ２０との間で動力伝達が行われる。従って、エンジン側のドライブギヤ１９、ドリブンギヤ２０、第３のクラッチ２５を介して第２エンジン入力軸１７と出力軸２６の間で（モータ入力軸１８を介さず）動力伝達が行われる。逆に、第３のクラッチ２５を切ると、第２エンジン入力軸１７と出力軸２６の間でエンジン側のドライブギヤ１９、ドリブンギヤ２０を介した動力伝達が行われることがなくなる。エンジン側のドライブギヤ１９とドリブンギヤ２０がハイギヤ機構３２（エンジン側ギヤ機構の一例に相当する）を構成している。このハイギヤ機構３２の減速比（ギヤ比）は、後述するローギヤ機構３３の減速比（ギヤ比）よりも小さい。
また、第２のクラッチ２４を接続することで、出力軸２６とモータ側のドリブンギヤ２２との間で動力伝達が行われる。従って、モータ側のドライブギヤ２１、ドリブンギヤ２２、第２のクラッチ２４を介してモータ入力軸１８と出力軸２６の間で（エンジン入力軸１５，１７を介さず）動力伝達が行われる。逆に、第２のクラッチ２４を切ると、モータ入力軸１８と出力軸２６の間でモータ側のドライブギヤ２１、ドリブンギヤ２２を介した動力伝達が行われることがなくなる。モータ側のドライブギヤ２１とドリブンギヤ２２がローギヤ機構３３（モータ側ギヤ機構の一例に相当する）を構成している。このローギヤ機構３３の減速比（ギヤ比）は、ハイギヤ機構３２の減速比（ギヤ比）よりも大きい。
この動力伝達装置１１においては、動力の伝達経路から見ても配置から見ても、エンジン１２に近い方のギヤ機構がハイギヤ機構３２であり、第１のＭＧ１３に近い方のギヤ機構がローギヤ機構３３である。
また、第１のクラッチ２３を接続すると、第１のクラッチ２３を介して第２エンジン入力軸１７とモータ入力軸１８の間で動力が伝達されるようになり、第１のクラッチ２３を切ると、第２エンジン入力軸１７とモータ入力軸１８の間で動力が伝達されなくなる。
また、第１のクラッチ２３が接続された場合、第２エンジン入力軸１７上のドライブギヤ１９が設けられる位置からモータ入力軸１８上のドライブギヤ２１が設けられる位置までの間は、常に動力伝達が可能となっている。換言すれば、入力軸１５，１７，１８上のエンジン側のドライブギヤ１９が設けられる位置からモータ側のドライブギヤ２１までの動力伝達経路に第１のクラッチ２３以外のクラッチが介在しない。このようになっていることで、クラッチの数を従来よりも低減することができ、ひいては、動力伝達装置１１を小型化することが可能となる。
また、第１のクラッチ２３及びエンジン側のドライブギヤ１９を、モータ側のドライブギヤ２１とエンジン１２との間の位置に配置することで、エンジン１２からエンジン側のドライブギヤ１９までの距離を低減することができ、その結果、エンジン入力軸１５，１７のねじれ振動に対する耐性を高く保つことができる。
また、第１のクラッチ２３及びモータ側のドライブギヤ２１を、エンジン側のドライブギヤ１９と第１のＭＧ１３との間の位置に配置することで、第１のＭＧ１３からモータ側のドライブギヤ２１までの距離を低減することができ、その結果、モータ入力軸１８のねじれ振動に対する耐性を高く保つことができる。
また、ＥＣＵ３４（電子制御回路）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、車両内で取得された各種物理量に基づいて、上記の第１及び第２のＭＧ１３，１４の駆動／非駆動、及び、第１〜第３のクラッチ２３〜２５の接続／切断を制御することで、エンジン１２、第１のＭＧ１３が発生する動力の伝達経路及び減速比を制御する。
このＥＣＵ３４には、車速センサ（図示せず）で検出した車速、アクセルセンサ（図示せず）で検出したアクセル開度（アクセル操作量）、バッテリ監視装置（図示せず）で検出したバッテリ３１の充電状態を表すＳＯＣ(State Of Charge) 、クランク角センサ（図示せず）で検出したエンジン回転速度等の各種の信号が入力される。
ＥＣＵ３４は、これら入力された信号に基づいて、第１〜第３のクラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換える。具体的には、ＥＣＵ３４は、クラッチ２３〜２５のそれぞれに対して設けられたアクチュエータ（例えばクラッチの断続のための油圧を発生するアクチュエータ）の作動を制御することで、クラッチ２３〜２５の接続／切断を個別に切り換える。
このようなＥＣＵ３４によるクラッチ２３〜２５の制御によって、第１のＭＧ１３の発生する動力は、ローギヤ機構３３を介して駆動輪２９に伝達されることも、ハイギヤ機構３２を介して駆動輪２９に伝達されることも、可能となる。また、エンジン１２の発生する動力についても、ローギヤ機構３３を介して駆動輪２９に伝達されることも、ハイギヤ機構３２を介して駆動輪２９に伝達されることも、可能となる。
また、本実施例１では、ＥＣＵ３４により後述するする図３の回生制御ルーチンを実行することで、車両の減速時に車軸２８の動力で第１のＭＧ１３と第２のＭＧ１４のうちの少なくとも一方を駆動して該ＭＧで発電した電力をバッテリ３１に充電する回生制御を実行する。この際、車速とブレーキ操作量（例えばブレーキペダルの踏込量）に基づいて要求ブレーキトルクを演算すると共に、要求ブレーキトルクとバッテリ３１のＳＯＣ（充電状態）に基づいて目標エネルギ回生量を演算し、目標エネルギ回生量と要求ブレーキトルクと車速のうちの少なくとも一つに応じて各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換えて回生制御のモードを切り換える。更に、目標エネルギ回生量と車速に基づいて第１のＭＧ１３と第２のＭＧ１４のトルク配分を演算し、このトルク配分に応じて各ＭＧ１３，１４のフィールド電流（発電制御用電流）を制御して各ＭＧ１３，１４の回生トルクを制御する。
図２を用いて本実施例１の回生制御のモードの切り換えを説明する。
(a) 目標エネルギ回生量が所定の閾値Ｅth以下で且つ要求ブレーキトルクが所定の閾値Ｔth以下の場合には、第１及び第２のＭＧ１３，１４の両方で回生制御を行う必要はないと判断して、車軸２８の動力を第１のＭＧ１３に伝達しないように各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換える（具体的には第２及び第３のクラッチ２４，２５を切断する）ことで、第２のＭＧ１４で回生制御を行う「基本モード」に切り換える。この基本モードでは、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力で第２のＭＧ１４を駆動して第２のＭＧ１４で回生制御を行うことができる。
(b) 車速が所定の閾値Ｖth以下の場合（低速時）には、ローギヤ機構３３（ギヤ比が大きい方のギヤ機構）を介して車軸２８の動力を第１のＭＧ１３に伝達するように各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換える（具体的に第１及び第３のクラッチ２３，２５を切断して第２のクラッチ２４を接続する）ことで、第１及び第２のＭＧ１３，１４で回生制御を行う「低速時充電アシストモード」に切り換える。この低速時充電アシストモードでは、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力で第２のＭＧ１４を駆動して第２のＭＧ１４で回生制御を行うことができると共に、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力をローギヤ機構３３を介して第１のＭＧ１３に分配して第１のＭＧ１３でも回生制御を行うことができ、低速時に効率良く発電して回生制御を行うことができる。
(c) 車速が閾値Ｖthよりも高い場合（高速時）には、ハイギヤ機構３２（ギヤ比が小さい方のギヤ機構）を介して車軸２８の動力を第１のＭＧ１３に伝達するように各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換える（具体的に第１及び第３のクラッチ２３，２５を接続して第２のクラッチ２４を切断する）ことで、第１及び第２のＭＧ１３，１４で回生制御を行う「高速時充電アシストモード」に切り換える。この高速時充電アシストモードでは、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力で第２のＭＧ１４を駆動して第２のＭＧ１４で回生制御を行うことができると共に、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力をハイギヤ機構３２を介して第１のＭＧ１３に分配して第１のＭＧ１３でも回生制御を行うことができ、高速時に効率良く発電して回生制御を行うことができる。
以下、本実施例１でＥＣＵ３４が実行する図３の回生制御ルーチンの処理内容を説明する。
図３に示す回生制御ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう回生制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、車速センサ（図示せず）で検出した車速と、ブレーキセンサ（図示せず）で検出したブレーキ操作量を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、車速とブレーキ操作量に基づいて要求ブレーキトルクをマップ又は数式等により演算する。要求ブレーキトルクを演算するためのマップ又は数式等は、予め設計データや試験データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。このステップ１０２の処理が特許請求の範囲でいう要求ブレーキトルク演算手段としての役割を果たす。
この後、ステップ１０３に進み、バッテリ３１のＳＯＣと、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や負荷等）を読み込んだ後、ステップ１０４に進み、車両の減速時であるか否かを、例えば、アクセル開度等に基づいて判定し、減速時であると判定されれば、ステップ１０５に進み、バッテリ３１に充電可能である否かを、例えば、バッテリ３１のＳＯＣが所定値以下であるか否か等によって判定する。
上記ステップ１０４で減速時ではないと判定された場合、又は、上記ステップ１０５で、バッテリ３１に充電可能ではない（バッテリ３１に充電できない）と判定された場合には、ステップ１０６以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
一方、上記ステップ１０５で、バッテリ３１に充電可能であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、要求ブレーキトルクとバッテリ３１のＳＯＣに基づいて目標エネルギ回生量をマップ又は数式等により演算する。目標エネルギ回生量を演算するためのマップ又は数式等は、予め設計データや試験データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいう目標エネルギ回生量演算手段としての役割を果たす。
この後、ステップ１０７に進み、目標エネルギ回生量と車速に基づいて第１のＭＧ１３と第２のＭＧ１４のトルク配分をマップ又は数式等により演算する。トルク配分を演算するためのマップ又は数式等は、予め設計データや試験データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。このステップ１０７の処理が特許請求の範囲でいうトルク配分演算手段としての役割を果たす。
この後、ステップ１０８に進み、目標エネルギ回生量が閾値Ｅth以下で且つ要求ブレーキトルクが閾値Ｔth以下であるか否かを判定する。
このステップ１０８で、目標エネルギ回生量が閾値Ｅth以下で且つ要求ブレーキトルクが閾値Ｔth以下であると判定された場合には、ステップ１１０に進み、車軸２８の動力を第１のＭＧ１３に伝達しないように、第２及び第３のクラッチ２４，２５を切断することで、第２のＭＧ１４で回生制御を行う「基本モード」に切り換える。この基本モードでは、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力で第２のＭＧ１４を駆動して第２のＭＧ１４で回生制御を行うことができる。
一方、上記ステップ１０８で、目標エネルギ回生量が閾値Ｅthよりも大きいと判定された場合、又は、要求ブレーキトルクが閾値Ｔthよりも大きいと判定された場合には、ステップ１０９に進み、車速が閾値Ｖth以下であるか否かを判定する。
このステップ１０９で、車速が閾値Ｖth以下であると判定された場合（低速時）には、ステップ１１１に進み、ローギヤ機構３３（ギヤ比が大きい方のギヤ機構）を介して車軸２８の動力を第１のＭＧ１３に伝達するように、第１及び第３のクラッチ２３，２５を切断して第２のクラッチ２４を接続することで、第１及び第２のＭＧ１３，１４で回生制御を行う「低速時充電アシストモード」に切り換える。この低速時充電アシストモードでは、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力で第２のＭＧ１４を駆動して第２のＭＧ１４で回生制御を行うことができると共に、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力をローギヤ機構３３を介して第１のＭＧ１３に分配して第１のＭＧ１３でも回生制御を行うことができ、低速時に効率良く発電して回生制御を行うことができる。
これに対して、上記ステップ１０９で、車速が閾値Ｖthよりも高いと判定された場合（高速時）には、ステップ１１２に進み、ハイギヤ機構３２（ギヤ比が小さい方のギヤ機構）を介して車軸２８の動力を第１のＭＧ１３に伝達するように、第１及び第３のクラッチ２３，２５を接続して第２のクラッチ２４を切断することで、第１及び第２のＭＧ１３，１４で回生制御を行う「高速時充電アシストモード」に切り換える。この高速時充電アシストモードでは、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力で第２のＭＧ１４を駆動して第２のＭＧ１４で回生制御を行うことができると共に、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力をハイギヤ機構３２を介して第１のＭＧ１３に分配して第１のＭＧ１３でも回生制御を行うことができ、高速時に効率良く発電して回生制御を行うことができる。
このようにして回生制御のモードを切り換えた後、ステップ１１３に進み、第１のＭＧ１３と第２のＭＧ１４のトルク配分に応じて各ＭＧ１３，１４のフィールド電流（発電制御用電流）を制御して各ＭＧ１３，１４の回生トルクを制御する。
この後、ステップ１１４に進み、要求ブレーキトルクとＭＧ回生トルク（第１のＭＧ１３の回生トルク＋第２のＭＧ１４の回生トルク）との差、つまり、要求ブレーキトルクに対するＭＧ回生トルクの不足分の制動トルクを摩擦ブレーキ装置（図示せず）で発生させるように摩擦ブレーキ装置を制御する。
以上説明した本実施例１では、目標エネルギ回生量や要求ブレーキトルクや車速に応じて各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換えて回生制御のモードを切り換えるようにしたので、目標エネルギ回生量や要求ブレーキトルクや車速に応じて第１のＭＧ１３と第２のＭＧ１４の回転速度比を切り換えて適正なモードで回生制御を行うことができ、この回生制御によるＭＧの回生トルク（制動方向のトルク）によって摩擦ブレーキ装置の負荷を軽減することができる。しかも、クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換えるだけであり、クラッチ２３〜２５を半係合状態に維持する制御はしないため、クラッチ２３〜２５の滑りによるエネルギロスを低減することができ、回生制御を効率良く行うことができる。
尚、上記実施例１では、目標エネルギ回生量が閾値以下で且つ要求ブレーキトルクが閾値以下の場合に基本モードに切り換えるようにしたが、これに限定されず、例えば、目標エネルギ回生量が閾値以下の場合や要求ブレーキトルクが閾値以下の場合に基本モードに切り換えるようにしても良い。
次に、図４を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
本実施例２では、回生制御の際に、急な減速が必要な場合やバッテリ３１のＳＯＣが高い場合に、車軸２８の動力をエンジン１２に伝達して、回生制御による制動トルクに加えてエンジンブレーキによる制動トルクを車軸２８に作用させるようにする。この際、要求ブレーキトルクに応じて各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換えて回生制御のモードを切り換える。
図４を用いて本実施例２の回生制御のモードの切り換えを説明する。
(a) 要求ブレーキトルクが所定の第１の閾値Ｔ1 よりも大きい場合には、ローギヤ機構３３（ギヤ比が大きい方のギヤ機構）を介して車軸２８の動力をエンジン１２に伝達するように各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換える（具体的に第１及び第２のクラッチ２３，２４を接続して第３のクラッチ２５を切断する）ことで、エンジンブレーキによる制動トルクを車軸２８に作用させる「要求ブレーキトルク大モード」に切り換える。この要求ブレーキトルク大モードでは、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力をローギヤ機構３３を介してエンジン１２に伝達して、エンジンブレーキにより車軸２８に作用する制動トルクを比較的大きくすることができる。
(b) 要求ブレーキトルクが第１の閾値Ｔ1 以下で且つ第２の閾値Ｔ2 （Ｔ1 ＞Ｔ2 ）よりも大きい場合には、ハイギヤ機構３２（ギヤ比が小さい方のギヤ機構）を介して車軸２８の動力をエンジン１２に伝達するように各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換える（具体的に第１及び第３のクラッチ２３，２５を接続して第２のクラッチ２４を切断する）ことで、エンジンブレーキによる制動トルクを車軸２８に作用させる「要求ブレーキトルク中モード」に切り換える。この要求ブレーキトルク中モードでは、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力をハイギヤ機構３２を介してエンジン１２に伝達して、エンジンブレーキにより車軸２８に作用する制動トルクを比較的小さくすることができる。
(c) 要求ブレーキトルクが第２の閾値Ｔ2 以下の場合には、ハイギヤ機構３２（ギヤ比が小さい方のギヤ機構）を介して車軸２８の動力をエンジン１２に伝達すると共に車軸２８の動力を第１のＭＧ１３に伝達しないように各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換える（具体的に第１及び第２のクラッチ２３，２４を切断して第３のクラッチ２５を接続する）ことで、エンジンブレーキによる制動トルクを車軸２８に作用させる「要求ブレーキトルク小モード」に切り換える。この要求ブレーキトルク小モードでは、車軸２８の動力で駆動される出力軸２６の動力をハイギヤ機構３２を介してエンジン１２に伝達して、エンジンブレーキにより車軸２８に作用する制動トルクを比較的小さくしながら、更に、第１のＭＧ１３での回生制御を停止して、回生制御により車軸２８に作用する制動トルクを小さくすることができる。
以上説明した本実施例２では、回生制御の際に、回生制御による制動トルクに加えてエンジンブレーキによる制動トルクを車軸２８に作用させると共に、要求ブレーキトルクに応じて各クラッチ２３〜２５の接続／切断を切り換えて、エンジンブレーキによる制動トルクを切り換えるようにしたので、エンジンブレーキを効果的に利用して摩擦ブレーキ装置の負荷を軽減することができる。
尚、本発明は、上記各実施例１，２で説明した回生制御のモードの切り換えを適宜組み合わせて実施しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても良い。
１１…動力伝達装置、１２…エンジン、１３，１４…ＭＧ、１５，１７…エンジン入力軸、１８…モータ入力軸、１９…ドライブギヤ、２０…ドリブンギヤ、２１…ドライブギヤ、２２…ドリブンギヤ、２３〜２５…クラッチ、２６…出力軸、２８…車軸、３２…ハイギヤ機構（エンジン側ギヤ機構）、３３…ローギヤ機構（モータ側ギヤ機構）、３４…ＥＣＵ（回生制御手段，要求ブレーキトルク演算手段，目標エネルギ回生量演算手段，トルク配分演算手段）

Claims (8)

  1. エンジンの動力と第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）及び第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）の動力を車両の車軸に伝達可能な動力伝達装置と、前記第１及び第２のＭＧと電力を授受するバッテリとを備えた車両駆動システムの制御装置において、
    前記動力伝達装置は、前記エンジンの動力を伝達するエンジン入力軸と、前記第１のＭＧの動力を伝達するモータ入力軸と、前記第２のＭＧの動力が入力されると共に前記車軸に伝達するための動力を出力する出力軸と、前記エンジン入力軸の動力を前記モータ入力軸を介さずに前記出力軸に伝達するためのエンジン側ギヤ機構と、前記モータ入力軸の動力を前記エンジン入力軸を介さずに前記出力軸に伝達するためのモータ側ギヤ機構と、前記エンジン入力軸と前記モータ入力軸との間の動力伝達を断続する第１のクラッチと、前記モータ側ギヤ機構と前記出力軸との間の動力伝達を断続する第２のクラッチと、前記エンジン側ギヤ機構と前記出力軸との間の動力伝達を断続する第３のクラッチとを有し、
    車速とブレーキ操作量に基づいて要求ブレーキトルクを演算する要求ブレーキトルク演算手段と、
    前記要求ブレーキトルクと前記バッテリの充電状態に基づいて目標エネルギ回生量を演算する目標エネルギ回生量演算手段と、
    前記車両の減速時に前記車軸の動力で前記第１のＭＧと前記第２のＭＧのうちの少なくとも一方を駆動して該ＭＧで発電した電力を前記バッテリに充電する回生制御を実行する回生制御手段とを備え、
    前記回生制御手段は、前記目標エネルギ回生量と前記要求ブレーキトルクと前記車速のうちの少なくとも一つに応じて前記各クラッチの接続／切断を切り換えて前記回生制御のモードを切り換えることを特徴とする車両駆動システムの制御装置。
  2. 前記目標エネルギ回生量と前記車速に基づいて前記第１のＭＧと前記第２のＭＧのトルク配分を演算するトルク配分演算手段を備え、
    前記回生制御手段は、前記トルク配分に応じて前記各ＭＧのフィールド電流を制御して前記各ＭＧの回生トルクを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両駆動システムの制御装置。
  3. 前記回生制御手段は、前記目標エネルギ回生量と前記要求ブレーキトルクのうちの少なくとも一方が所定の閾値以下の場合に、前記車軸の動力を前記第１のＭＧに伝達しないように前記各クラッチの接続／切断を切り換えて前記第２のＭＧで前記回生制御を行うモードに切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両駆動システムの制御装置。
  4. 前記回生制御手段は、前記車速が所定の閾値以下の場合に、前記エンジン側ギヤ機構と前記モータ側ギヤ機構のうちでギヤ比が大きい方のギヤ機構を介して前記車軸の動力を前記第１のＭＧに伝達するように前記各クラッチの接続／切断を切り換えて前記第１及び第２のＭＧで前記回生制御を行うモードに切り換えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両駆動システムの制御装置。
  5. 前記回生制御手段は、前記車速が前記閾値よりも高い場合に、前記エンジン側ギヤ機構と前記モータ側ギヤ機構のうちでギヤ比が小さい方のギヤ機構を介して前記車軸の動力を前記第１のＭＧに伝達するように前記各クラッチの接続／切断を切り換えて前記第１及び第２のＭＧで前記回生制御を行うモードに切り換えることを特徴とする請求項４に記載の車両駆動システムの制御装置。
  6. 前記回生制御手段は、前記要求ブレーキトルクが所定の第１の閾値よりも大きい場合に、前記エンジン側ギヤ機構と前記モータ側ギヤ機構のうちでギヤ比が大きい方のギヤ機構を介して前記車軸の動力を前記エンジンに伝達するように前記各クラッチの接続／切断を切り換えてエンジンブレーキによる制動トルクを前記車軸に作用させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両駆動システムの制御装置。
  7. 前記回生制御手段は、前記要求ブレーキトルクが前記第１の閾値以下で且つ所定の第２の閾値よりも大きい場合に、前記エンジン側ギヤ機構と前記モータ側ギヤ機構のうちでギヤ比が小さい方のギヤ機構を介して前記車軸の動力を前記エンジンに伝達するように前記各クラッチの接続／切断を切り換えてエンジンブレーキによる制動トルクを前記車軸に作用させることを特徴とする請求項６に記載の車両駆動システムの制御装置。
  8. 前記回生制御手段は、前記要求ブレーキトルクが前記第２の閾値以下の場合に、前記エンジン側ギヤ機構と前記モータ側ギヤ機構のうちでギヤ比が小さい方のギヤ機構を介して前記車軸の動力を前記エンジンに伝達すると共に前記車軸の動力を前記第１のＭＧに伝達しないように前記各クラッチの接続／切断を切り換えてエンジンブレーキによる制動トルクを前記車軸に作用させることを特徴とする請求項７に記載の車両駆動システムの制御装置。
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