JP2017087794A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力抜けを抑制することが可能なバイブリッド車両の駆動制御装置を提供する。
【解決手段】 シリーズパラレルモードからシリーズモードへ切り換えられるときに解放状態から係合状態に切り換えられる第１クラッチ機構と、シリーズモードからシリーズパラレルモードへ切り換えられるときに解放状態から係合状態に切り換えられる第２クラッチ機構と、車両の運転状態に基づいて走行モードの切り換えを制御するコントローラとを備える。コントローラは、シリーズモードからシリーズパラレルモードへ切り換えるときに、第１クラッチ機構が係合状態に切り換えられた後に第２クラッチ機構を解放状態に切り換えるとともに、シリーズパラレルモードからシリーズモードへ切り換えるときには、第２クラッチ機構が係合状態に切り換えられた後に第１クラッチ機構を解放状態に切り換えるように構成されている。
【選択図】図５

Description

この発明は、車両を走行させるための動力源として内燃機関と発電機能を有する電動機とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置に関するものである。

従来、内燃機関と発電機能を有する２つの電動機とを備えた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）。ハイブリッド車両は、内燃機関、発電機、電動機および駆動装置を備えている。駆動装置は、動力分割機構、変速機構、２つのクラッチおよびブレーキを備えている。動力分割機構および変速機構は、２つのクラッチとブレーキとによる動力の伝達と遮断とを切り替えることにより、内燃機関の動力と電動機の動力との使用形態を変更する。使用形態が異なる複数の走行モードは、例えばＥＶ（Electric Vehicle）モード、シリーズモードおよびＨＶ(Hybrid Vehicle）モードとなっている。ＥＶモードは、内燃機関を停止させて２つのクラッチを共に解放することにより、電動機の動力のみで走行する。シリーズモードは、２つのクラッチを共に解放し、且つブレーキを係合することにより、内燃機関の動力によって発電機で発電し、発電機で発電した電力により電動機で発生する動力によって走行する。ＨＶモードは、２つのクラッチのうち一方のクラッチを係合し、他方のクラッチを解放することにより、内燃機関の動力と電動機の動力とを使用して走行する。

特開２０１１−６３１３６号公報

しかしながら、シリーズモードとＨＶモードとの間で走行モードを変更するときには、一つのクラッチとブレーキとのうちのいずれか一方を解放して、他方を係合させる。この解放と係合とのタイミングによって動力伝達系に動力の抜けが生じるおそれがある。このようになるとトルク変動によりショックが生じて運転者にトルク抜け感を与えてしまう。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、走行モードを変更するときに動力伝達系に生じる動力の抜けを抑制または防止することができるハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、この発明は、車両に搭載される内燃機関、第１モータおよび第２モータを備え、前記内燃機関および前記第２モータから出力される動力を出力部材に伝達して走行する第１走行モードと、前記第２モータから出力される動力を前記出力部材に伝達して走行する第２走行モードとのいずれかの走行モードに切り換え可能なハイブリッド車両の駆動制御装置において、前記第２走行モードから前記第１走行モードへ切り換えるときに係合状態に切り換えられる第１係合部と、前記第１走行モードから前記第２走行モードへ切り換えるときに係合状態に切り換えられる第２係合部と、前記車両の運転状態に基づいて前記走行モードの切り換えを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記第２走行モードから前記第１走行モードへ切り換えるときに、前記第１係合部の前記係合状態への切り換えが完了した後に前記第２係合部を解放状態に切り換えるとともに、前記第１走行モードから前記第２走行モードへ切り換えるときには、前記第２係合部の前記係合状態への切り換えが完了した後に前記第１係合部を解放状態に切り換えるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、コントローラが走行モードを切り換えるときに、第１係合部と第２係合部との係合状態を一時的に重複する期間が設定されるように制御するため、例えば動力伝達系に動力が抜けることを抑制または防止することができる。

この発明に適用されるハイブリッド車両の一例を示すスケルトン図である。 図１の車両の駆動制御装置の入出力関係を示す説明図である。 駆動制御装置が実施するモード切換制御の作動係合表を示す図である。 モード切換線図の一例を模式的に示す図である。 モード切換制御を実施する手順を示すフローチャートである。 両駆動モードの前進走行時での動作状態を説明するための共線図である。 両駆動モードの後進走行時での動作状態を説明するための共線図である。 シリーズモードの前進走行時での動作状態を説明するための共線図である。 シリーズモードの後進走行時での動作状態を説明するための共線図である。 無段変速モードでの動作状態を説明するための共線図である。 固定段変速モードでの動作状態を説明するための共線図である。 シリーズパラレルモードへの切換動作を示すタイムチャートである。 シリーズモードへの切換動作を示すタイムチャートである。 他の実施例の車両を示すスケルトン図である。 図１４に示した車両のモード切換制御の作動係合表を示す図である。 図１５に示した両駆動モードの動作状態を説明するための共線図である。 図１５に示したモードの後進動作状態を説明するための共線図である。 図１５のシリーズモードの動作状態を説明するための共線図である。 図１５の無段変速モードでの動作状態を説明するための共線図である。 図１５の固定段変速モードでの動作状態を説明するための共線図である。

以下、図面を用いて実施例を説明する。図１は、この発明に適用されるハイブリッド車両（以下「車両」と称す）の一例を示す。図１に示すように、車両９は、動力源としてエンジン１１、第１モータ１２および第２モータ１３を有する。車両９は、駆動装置１０を備えている。駆動装置１０は、エンジン１１、第１モータ１２、第２モータ１３、動力分割機構１４、デファレンシャル１５および駆動輪３７等を備え、動力分割機構１４の入力軸１６と第２モータ１３のロータ１７とが異なる軸上に配置された複軸式となっている。なお、車両９は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両でもよい。

第１モータ１２は、発電機能のあるモータ（モータ・ジェネレータ）により構成される。駆動装置１０は、第１モータ１２が発電した電力を使用して第２モータ１３を駆動し、第２モータ１３が出力する動力を走行のための動力に加えるように構成する。第２モータ１３は、発電機能のあるモータ（モータ・ジェネレータ）により構成される。エンジン１１は、内燃機関の一例である。

エンジン１１は、燃料を燃焼して動力を出力軸１１ａに出力する。出力軸１１ａは、入力軸１６に接続されている。入力軸１６は、出力軸１１ａと同軸上で、かつ出力軸１１ａの延長線上に配置されている。動力分割機構１４は、エンジン１１が出力した動力を第１モータ１２側と出力側との経路に分割する機構であり、例えば３つの回転要素により差動作用を行うシングルピニオン型の遊星歯車機構１９を含む。出力側の経路は、例えばカウンタドライブギヤ１８から駆動輪３７へ動力を伝達する経路となっている。動力分割機構１４は、遊星歯車機構１９に加えて、第１クラッチ機構２０、第２クラッチ機構２１およびブレーキ機構２２を備える。遊星歯車機構１９は、サンギヤ２３、ピニオンギヤ２４、リングギヤ２５およびキャリア２６を備える。なお、遊星歯車機構１９としては、ダブルピニオン型のものを使用してもよい。

ピニオンギヤ２４は、サンギヤ２３およびリングギヤ２５にそれぞれ噛合している。ピニオンギヤ２４は、キャリア２６により回転自在に支持されている。キャリア２６は、第１クラッチ機構２０を介して入力軸１６に連結されており、例えば３つの回転要素のうちの入力要素となっている。第１クラッチ機構２０は、入力軸１６とキャリア２６とを選択的に連結する。ピニオンギヤ２４は、入力軸１６の中心軸線周りに公転可能であり、かつキャリア２６により支持されてピニオンギヤ２４の中心軸線周りに自転可能である。サンギヤ２３には、第１モータ１２のロータ２７が連結されており、例えば３つの回転要素のうちの反力要素となっている。第２クラッチ機構２１は、サンギヤ２３と入力軸１６とを選択的に連結する。

第１クラッチ機構２０および第２クラッチ機構２１は、油圧の供給を制御することにより係合状態あるいは解放状態に切り換えられる、例えば摩擦係合式のクラッチ機構になっている。係合状態のうち摩擦係合要素同士のスリップ量が略ゼロに近い状態を以下では完全係合状態と称す。完全係合状態の第１クラッチ機構２０は、入力軸１６とキャリア２６とを一体的に回転させる。完全係合機構の第２クラッチ機構２１は、サンギヤ２３と入力軸１６とを一体的に回転させる。なお、わずかなスリップを有する係合状態（イナーシャ相終了の前後を含む）と完全係合状態とを含む状態がこの発明の係合状態の一例である。以下では、完全係合状態を含めた状態を係合状態として説明する。

第１クラッチ機構２０は、車両９の走行モードが、例えばシリーズモードからシリーズパラレルモードに切り換えるときに係合状態に切り換えられるもので、第１係合部の一例である。第２クラッチ機構２１は、例えばシリーズパラレルモードからシリーズモードに切り換えるときに係合状態に切り換えられるもので、第２係合部の一例である。また、シリーズパラレルモードは第１走行モードの一例であり、シリーズモードは第２走行モードの一例である。ブレーキ機構２２は、入力軸１６と固定部材２８との間に配置され、入力軸１６の回転を選択的に規制する。リングギヤ２５は、カウンタドライブギヤ１８に接続されており、３つの回転要素のうちの出力要素となっている。カウンタドライブギヤ１８は、リングギヤ２５と一体的に回転する。

カウンタドライブギヤ１８は、カウンタドリブンギヤ３０に歯合している。カウンタドリブンギヤ３０は、カウンタシャフト３１によりドライブピニオンギヤ３２と一体的に回転する。カウンタドリブンギヤ３０は、リダクションギヤ３３に歯合している。リダクションギヤ３３は、第２モータ１３のロータ１７に接続されている。第２モータ１３の動力は、リダクションギヤ３３を介してカウンタドリブンギヤ３０に伝達される。リダクションギヤ３３は、カウンタドリブンギヤ３０よりも小径に設定されているため、第２モータ１３の回転を減速してカウンタドリブンギヤ３０に伝達する。カウンタドリブンギヤ３０は、出力部材の一例である。ドライブピニオンギヤ３２は、デファレンシャル１５を構成するデフリングギヤ３５に歯合している。デファレンシャル１５は、駆動軸３６を介して一対の駆動輪３７に接続されている。なお、図１では、図面の煩雑化を防ぐために一方の駆動輪３７を省略している。

第１モータ１２および第２モータ１３は、インバータ３８を介してバッテリ３９と接続されている。第１モータ１２および第２モータ１３は、バッテリ３９から供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができるとともに、入力される動力により駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。第１モータ１２および第２モータ１３により発電された電力は、バッテリ３９に蓄電可能である。第１モータ１２および第２モータ１３は、例えば交流同期型のモータ・ジェネレータを用いることができるが、これに限定されることはない。

図２は、図１に示した車両９の駆動制御装置が実施する電気信号の入出力関係を示す。図２に示すように、車両９は、駆動装置１０と駆動制御装置４０とを備える。駆動制御装置４０は、駆動装置１０を統括的に制御するもので、ＨＶ＿ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４１、ＭＧ（Motor Generator）＿ＥＣＵ４２およびエンジン＿ＥＣＵ４３を備える。各ＥＣＵ４１〜４３は、例えば中央演算装置（ＣＰＵ(Central Processing Unit)）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ(Read Only Memory)）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ(Random Access Memory)）及び入出力インタフェース（いずれも図示なし）を備えている。ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、ＭＧ＿ＥＣＵ４２およびエンジン＿ＥＣＵ４３にそれぞれ電気的に接続されており、ＭＧ＿ＥＣＵ４２およびエンジン＿ＥＣＵ４３を統括的に制御する。ＭＧ＿ＥＣＵ４２、エンジン＿ＥＣＵ４３およびＨＶ＿ＥＣＵ４１は、コントローラの一例である。

ＭＧ＿ＥＣＵ４２は、第１モータ１２および第２モータ１３の駆動を制御する。例えばＭＧ＿ＥＣＵ４２は、ＭＧ１電流信号を出力して第１モータ１２に対して供給する電流値を調節し、第１モータ１２の出力トルクを制御する。ＭＧ＿ＥＣＵ４２は、ＭＧ２電流信号を出力して第２モータ１３に対して供給する電流値を調節し、第２モータ１３の出力トルクを制御する。エンジン＿ＥＣＵ４３は、エンジン１１の出力トルクを制御する。エンジン＿ＥＣＵ４３は、電子スロットル弁信号をエンジン１１に出力してエンジン１１に設けられた電子スロットル弁４４の開度を制御し、また、点火信号をエンジン１１に出力してエンジン１１に設けられた点火プラグ４５の点火制御等を行う。

ＨＶ＿ＥＣＵ４１には、車速センサ４６、アクセル開度センサ４７、ＭＧ１回転数センサ４８、ＭＧ２回転数センサ４９、出力軸回転数センサ５０、バッテリセンサ５１等が接続されている。車速センサ４６は車速、アクセル開度センサ４７はアクセル開度、ＭＧ１回転数センサ４８は第１モータ１２の回転数（ＭＧ１回転数）およびＭＧ２回転数センサ４９は第２モータ１３の回転数（ＭＧ２回転数）の情報をそれぞれＨＶ＿ＥＣＵ４１に出力する。また、出力軸回転数センサ５０はカウンタシャフト３１の回転数（出力軸回転数）の情報を、バッテリセンサ５１はバッテリ３９の残容量（ＳＯＣ(state of charge)）の情報をＨＶ＿ＥＣＵ４１に出力する。

ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、取得した情報に基づいて車両９に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出する。ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、算出した要求値に基づいて、第１モータ１２の出力トルク（以下、「ＭＧ１トルク」と称す）、第２モータ１３の出力トルク（以下、「ＭＧ２トルク」と称す）およびエンジン１１の出力トルク（以下、「エンジントルク」と称す）を決定する。ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、ＭＧ１トルクの指令値およびＭＧ２トルクの指令値をＭＧ＿ＥＣＵ４２に対して出力する。また、ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、エンジントルクの指令値をエンジン＿ＥＣＵ４３に対して出力する。

ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、走行モードを切り換える制御（以下、「モード切換制御」と称す）等に基づいて、第１クラッチ機構２０、第２クラッチ機構２１およびブレーキ機構２２に供給する油圧を制御する。ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、第１クラッチ機構２０に対する供給油圧の指令値（ＰｂＣＳ指令値）、第２クラッチ機構２１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＣ０指令値）およびブレーキ機構２２に対する供給油圧の指令値（ＰｂＢ０指令値）を油圧制御装置５２に出力する。油圧制御装置５２は、各指令値ＰｂＣＳ，ＰｂＣ０，ＰｂＢ０に応じて第１クラッチ機構２０、第２クラッチ機構２１およびブレーキ機構２２に対する供給油圧を制御する。

図３は、図２に示した駆動制御装置４０が実施するモード切換制御の作動係合表を示す。駆動制御装置４０は、図３に示すように、ＥＶモード（モードNo.１〜No.３）あるいはＨＶモード（モードNo.４〜No.７）を選択的に実行可能である。ＨＶモードは、エンジン１１および第２モータ１３を動力源として車両９を走行させる走行モードである。なお、図３の係合表において、丸印は係合状態を表し、空欄は解放状態を表す。また、括弧付き丸印は、係合状態に切り換えられる場合があることを表す。

ＨＶモードは、シリーズモード（モードNo.４）とシリーズパラレルモード（モードNo.５〜No.７）とを有する。シリーズモード（モードNo.４）は、エンジン１１で第１モータ１２を回転駆動して発電しながら第２モータ１３から出力される動力をカウンタドリブンギヤ３０に伝達する走行モードである。シリーズパラレルモード（モードNo.５〜No.７）は、エンジン１１と、第１モータ１２または第２モータ１３とから出力される動力をカウンタドリブンギヤ３０に伝達する走行モードである。

シリーズモード（モードNo.４）からシリーズパラレルモード（モードNo.５，No.７）へ切り換えるときには、解放側クラッチとなる第２クラッチ機構２１を完全係合状態に維持したまま、係合側クラッチとなる第１クラッチ機構２０が解放状態から完全係合状態に切り換えられる。このとき完全係合状態が同時に実施される。同時に係合された状態（同時係合状態）から一定時間経過後に、第２クラッチ機構２１が解放状態に切り換えられる。シリーズパラレルモード（モードNo.５，No.７）からシリーズモード（モードNo.４）へ切り換えるときには、解放側クラッチとなる第１クラッチ機構２０を完全係合状態に維持したまま、係合側クラッチとなる第２クラッチ機構２１が解放状態から完全係合状態に切り換えられ、同時係合状態から一定時間経過後に、第１クラッチ機構２０が解放状態に切り換えられる。なお、重複する状態は完全係合状態に限らず係合状態としてもよい。

シリーズパラレルモードは、車両９を前進させる前進走行の場合、無段モード（モードNo.５）と固定段モード（（両駆動）（モードNo.６））とを有する。無段モードは、第１クラッチ機構２０を係合状態にするモードである。この場合、遊星歯車機構１９は、電気的な無段変速機として差動する。なお、シリーズモード（モードNo.４）の後進走行については、前進走行と同様または同じであるので詳しい説明を省略する。無段モード（モードNo.５）は、エンジン１１の回転速度を制御する機構として第１モータ１２を機能させることにより、エンジン１１の回転速度と駆動軸３６の回転速度との比となる変速比を連続的あるいは予め決めた変速比ごとに段階的に変化させることが可能な変速モードである。固定段モード（モードNo.６）は、第１クラッチ機構２０とともに第２クラッチ機構２１を係合状態に切り換えることで、変速比が一義に規定される変速モードである。シリーズパラレルモードのうちの前進走行の無段モード（モードNo.４）およびシリーズパラレルモードの後進走行モード（モードNo.７）がこの発明のシリーズパラレルモードの一例である。なお、ブレーキ機構２２は、省略してもよい。また、ＥＶモード（モードNo.１〜３）およびシリーズパラレルモードの固定段モード（モードNo.６）は、省略してもよい。

ＥＶモード（モードNo.１〜３）は、第１モータ１２と第２モータ１３とのいずれか一方を動力源として走行する走行モードである。ＥＶモードは、ブレーキ機構２２を係合状態にしてエンジン１１の回転をゼロにして走行する両駆動モード（モードNo.３）を有する。この場合、第１クラッチ機構２０を係合状態にするときがある。単独駆動モード（モードNo.１，２）は、第１モータ１２を切り離すＭＧ１切離モード（モードNo.１）を有する。この場合、第２クラッチ機構２１を係合状態に切り換えるときがある。また、単独駆動モード（モードNo.１，２）は、第１クラッチ機構２０を係合状態に切り換えて第１モータ１２を引き摺るＭＧ１引摺モード（モードNo.２）を有する。

図４は、モード切換制御で使用するモード切換線図（モード切換マップ）の一例を模式的に示す。図４に示すように、モード切換マップは、車速（Ｋｍ／ｈ）およびアウトプットトルク（出力トルク）（Ｎ・ｍ）を横軸および縦軸とする動作領域で表される。動作領域は、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードの領域に区画されている。モード切換マップは、例えばＨＶ＿ＥＣＵ４１が使用するＲＯＭ（図示なし）に予め記憶されている。モード切換制御は、例えば車速と出力トルクとの組み合わせで表される車両９の動作点が到達すべき目標動作点に設定されることで、設定された目標動作点が含まれる領域に対応するモードに車両９の走行モードを切り替える。

ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、エンジン１１を始動する制御として、例えば第２クラッチ機構２１を係合状態にして第１モータ１２の駆動力によりエンジン１１のクランキングを実施する。エンジン１１を始動することで、ＥＶモードからＨＶモードに走行モードが切り換えられる。このとき、ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、車両９の運転状態、例えば車両９の目標動作点がシリーズモード領域に遷移されることで走行モードをシリーズモードに切り換える制御を実施する。

図５は、ＨＶ＿ＥＣＵ４１がモード切換制御を実施する手順を示す。なお、図５は、エンジン１１の始動後にＨＶモードへの移行が完了した後の手順となっている。図５に示すように、ステップＳ１では、モード切換制御がシリーズモード（図３で説明したモードNo.４）とシリーズパラレルモード（図３で説明したモードNo.５またはNo.７）との間での切り換えか否かが判定される。肯定（Ｙ側）の場合にはステップＳ２に移行される。ステップＳ２では、シリーズモードからシリーズパラレルモードに走行モードを切り換えるモード切換制御を実施するか否かが判定される。肯定（Ｙ側）の場合には、ステップＳ３に移行される。ステップＳ３では、第１クラッチ機構２０の係合状態への切り換えが完了した後に第２クラッチ機構２１を解放状態に切り換えるモード切換制御が実施される。ステップＳ２の判定で否定（Ｎ側）の場合には、ステップＳ４に移行される。ステップＳ４では、シリーズパラレルモード（図３で説明したモードNo.５またはNo.７）からシリーズモード（図３で説明したモードNo.４）へ切り換えるモード切換制御を実施するか否かが判定される。肯定（Ｙ側）の場合には、ステップＳ５に移行される。ステップＳ５では、第２クラッチ機構２１の係合状態への切り換えが完了した後に第１クラッチ機構２０を解放状態に切り換えるモード切換制御が実施される。ステップＳ１およびステップＳ４にて否定（Ｎ側）の場合には、リターンに移行される。

このようにシリアルモード（図３で説明したモードNo.４）とシリアルパラレルモード（図３で説明したモードNo.５またはNo.７）との間で走行モードを切り換える場合には、第１クラッチ機構２０と第２クラッチ機構２１とを完全係合状態に維持する期間が一時的に設定されるようにモード切換制御が実施される。これにより、動力分割機構１４での動力の抜けを抑制または防止することができる。なお、この発明の「完全係合状態への切り換えが完了した後」との記載は、完全係合状態への切り換えが完了した時点、および前記時点から一定時間経過後の時点を含む。

図６は、ＥＶモードにおける両駆動モード（図３で説明したモードNo.３）の前進走行時での動作状態を説明するための共線図である。なお、以下に示す共線図において、符号Ｓ、Ｃ、Ｒはそれぞれサンギヤ２３、キャリア２６、リングギヤ２５を表し、符号ＣＳ、Ｃ０、Ｂ０はそれぞれ第１クラッチ機構２０、第２クラッチ機構２１、ブレーキ機構２２を表す。また、共線図に記載のＭＧ１、ＥＮＧ、ＭＧ２、ＯＵＴは、それぞれ第１モータ１２、エンジン１１、第２モータ１３、カウンタドリブンギヤ（出力部材）３０を表す。

ＥＶモードは、図６に示すように、エンジン１１の回転がゼロにされ、第２モータ１３から出力される動力がカウンタドリブンギヤ３０に伝達されて走行するモードである。両駆動モードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ４１がブレーキ機構２２を係合状態に、第１クラッチ機構２０を係合状態にそれぞれ切り換えており、これにより、キャリア２６の回転がゼロになる。ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、第１モータ１２および第２モータ１３にそれぞれ走行用のトルクを出力させる。キャリア２６は回転が規制されるため、第１モータ１２から出力されるトルクは、サンギヤ２３に入力され、前記サンギヤ２３の反力となってリングギヤ２５から出力される。第１モータ１２は、前進走行時に負のトルクが出力される負の回転で駆動されることで、リングギヤ２５から正のトルクを出力させることができる。図７は、両駆動モード（図３で説明したモードNo.３）の後進走行時での動作状態を説明するための共線図である。図７に示すように、後進走行時には、第１モータ１２は、正のトルクを出力して正回転することで、リングギヤ２５から負のトルクを出力させる。

図８は、ＨＶモードにおけるシリーズモード（図３で説明したモードNo.４）の前進走行時での動作状態を説明するための共線図である。シリーズモードでは、図８に示すように、第２クラッチ機構２１が係合状態になっており、入力軸１６と第１モータ１２のロータ２７とが連結される。エンジン１１が出力するトルクにより第１モータ１２が回転して発電される。第２モータ１３は、第１モータ１２が発電する電力を利用して負のトルクを出力する。第２モータ１３から出力されるトルクは、リングギヤ２５から正のトルクとなってカウンタドリブンギヤ３０に出力される。

図９は、シリーズモード（図３で説明したモードNo.４）の後進走行時での動作状態を説明するための共線図である。後進走行時には、第１モータ１２が発電する電力を利用して第２モータ１３が正のトルクを出力し、第２モータ１３から出力されるトルクがリングギヤ２５から負のトルクとなってカウンタドリブンギヤ３０に出力される。

図１０は、シリーズパラレルモードの無段モード（図３で説明したモードNo.５）での動作状態を説明するための共線図である。シリーズパラレルモードでは、図１０に示すように、第１クラッチ機構２０が係合状態になっており、入力軸１６とキャリア２６とが一体的に連結される。これにより、カウンタドリブンギヤ３０には、エンジン１１から出力されるトルクと第２モータ１３から出力されるトルクとの差動動力が伝達される。変速比の調節は、例えば第１モータ１２の回転数の制御により行われる。ＨＶ＿ＥＣＵ４１は、入力軸１６とカウンタドライブギヤ１８との間の変速比を無段階に変化させるように第１モータ１２の駆動を制御する。これにより動力分割機構１４が電気的無段変速機として作動する。

図１１は、シリーズパラレルモードの固定段モード（図３で説明したモードNo.６）での動作状態を説明する共線図を示す。シリーズパラレルモードでは、図１１に示すように、第１クラッチ機構２０および第２クラッチ機構２１が係合状態になっている。エンジン１１から出力されるトルクと第２モータ１３から出力されるトルクとがカウンタドリブンギヤ３０に伝達されるか、または、第２モータ１３から出力されるトルクと第１モータ１２から出力されるトルクとがカウンタドリブンギヤ３０に伝達される。

図１２は、パワーオンに伴いシリーズモード（図３で説明したモードNo.４）からシリーズパラレルモード（図３で説明したモードNo.５）に切り換える制御の動作を示すタイムチャートである。なお、図１２では、走行モードがシリーズモードで、例えば平坦路を走行している場面を想定している。時間ｔ１では、アクセル開度Ａに表れているようにアクセルが踏み込まれてエンジン１１の回転数（エンジン回転数Ｂ）が増加している。シリーズモードは、エンジン１１の駆動で第１モータ１２を回転させる。よって、エンジン回転数Ｂが増加するに伴い第１モータ１２の回転量（ＭＧ１回転数Ｃ）が増加して第１モータ１２の発電量が高められていく。第２モータ１３の回転数（ＭＧ２回転数Ｄ）は、車速Ｅに基づいて決まるため急速には増加しないが、ＭＧ２トルクＦに表れているように第２モータ１３のトルクは増加する。

時間ｔ２では、アクセルの踏み込み量がさらに増加する。これにより、目標動作点がシリーズパラレルモード領域に設定されて走行モードをシリーズパラレルモードに切り換える指令が出力される。時間ｔ３では、第１クラッチ機構２０を解放状態から係合状態に切り換える制御が実施される。第１クラッチ機構２０は、シリーズパラレルモードに切り換えるときに係合側クラッチとなる。第１クラッチ機構２０の係合量が増加することで、キャリア２６の回転数が増加していく。キャリア２６の回転数が増加すると、遊星歯車機構１９にイナーシャトルクが発生する。このため、時間ｔ３では、ＭＧ２トルクＦに符号Ｆ１で記したように、イナーシャトルクの分に応じて第２モータ１３の出力トルクを一時的に増加させてアウトプットトルクＨの落ち込みを低減する。

時間ｔ３から時間ｔ４までの期間では、エンジン１１の出力トルク（エンジントルクＪ）がカウンタドリブンギヤ３０に伝達されていくため、ＭＧ２トルクＦ線上に符号Ｆ２で記したように第２モータ１３の出力トルクが漸減している。時間ｔ３から時間ｔ４の期間までは、ＣＳ油圧Ｋが油圧を高めたハイレベルの状態に保持されて第２クラッチ機構２１が係合状態に維持されている。時間ｔ４のときには、第１クラッチ機構２０が係合状態に切り換わる。時間ｔ４の直後または時間ｔ４から一定時間経過後には、ＣＳ油圧Ｋに示すように、油圧を低下させて第２クラッチ機構２１の係合状態から解放状態への係合状態の切換えが開始される。第２クラッチ機構２１は、シリーズパラレルモードに切り換えるときの解放側クラッチとなる。また、時間ｔ４では、第２クラッチ機構２１が係合状態に近づくため、ＭＧ１トルクＩの線上に符号Ｉ１で記したように、ＨＶ＿ＥＣＵ４１が第１モータ１２のトルクを低下させる制御を実施する。

時間ｔ５では、第１クラッチ機構２０が解放状態に切り換わり、この時、ＭＧ１トルクＩの線上に符号Ｉ２で記したように、第１モータ１２の出力（反力）を増加させて発電量を増加させる制御が実施される。このときに生じる電力を第２モータ１３に供給して、ＭＧ２トルクＦの線上に符号Ｆ３で記したように、第２モータ１３の出力トルクを増加させる。これにより、シリアルパラレルモードの無段変速モードへの切り変わりが完了する。

第１クラッチ機構２０の油圧量（Ｃ０油圧Ｇ）と第２クラッチ機構２１の油圧量（ＣＳ油圧Ｋ）とを表した線上に記した二点鎖線は、係合状態を重複させずに解放側クラッチと係合側クラッチとの切換制御を実施するときの油圧量を表している。この場合には、アウトプットトルクＨに二点鎖線で示したように、時間ｔ３から時間ｔ５の期間でトルクダウン（動力の抜け）が生じている。これに対し、図５で説明したように係合状態を重複させて解放側クラッチと係合側クラッチとの切換制御を実施する場合には、図１２で説明したアウトプットトルクＨに実線で示したように、動力の抜けが抑制または防止されている。

図１３は、パワーオフに伴いシリーズパラレルモード（図３で説明したモードNo.５，No.７）からシリーズモード（図３で説明したモードNo.４）に切り換える動作を示すタイムチャートである。なお、図１３では、走行モードがシリーズパラレルモードで、例えば降板路を走行している場面を想定している。時間ｔ１では、アクセル開度Ａに示すように、アクセルの踏み込み量が減少している。これに伴い、エンジン回転数Ｂが減少してエンジントルクＪが低下している。第２モータ１３の回転数（ＭＧ２回転数Ｄ）は、車速Ｅに基づいて決まるため急速には減少していない。時間ｔ２では、アクセルの踏み込みがさらに戻されている。これにより、目標動作点がシリーズモード領域に設定されて走行モードがシリーズモードに切り換える指令が出力される。

時間ｔ３では、ＣＳ油圧Ｋに示すように、第２クラッチ機構２１に対して供給油圧を高めて、解放状態から係合状態に向けて係合量を高める制御が開始される。これにより、ＭＧ１回転数Ｃの線上に符号Ｃ１で記したように、第１モータ１２の回転数が増加する。また、時間ｔ３では、ＭＧ２トルクＦの線上に符号Ｆ１で記したように、第２モータ１３の出力トルクが減少される。そして、時間ｔ１〜時間ｔ４までは、Ｃ０油圧Ｇが高いハイレベルに保持されて第１クラッチ機構２０を係合状態に維持してアウトプットトルクＨの落ち込みが低減されている。

時間ｔ４に到達すると、第２クラッチ機構２１が係合状態に切り換わる。時間ｔ４の直後または時間ｔ４から一定時間経過後は、Ｃ０油圧Ｇに示すように、第１クラッチ機構２０に供給する油圧を低下させていき、係合状態から解放状態に向けて第１クラッチ機構２０の係合量を減少させる制御が開始される。これによりキャリア２６の回転数が減少していく。時間ｔ４のときには、ＭＧ１トルクＩの線上に符号Ｉ１で記したように、第１モータ１２のトルクを低下させる。また、キャリア２６の回数が減少することに伴って遊星歯車機構１９にイナーシャトルクが発生する。このため、時間ｔ４のときには、ＭＧ２トルクＦの線上に符号Ｆ２で記したように、イナーシャトルクの分に応じて第２モータ１３の出力トルクを一時的に低減させてアウトプットトルクＨの増加を低減する制御が実施される。

時間ｔ５では、第１クラッチ機構２０の解放状態への切り換えが完了する。この時、ＭＧ１トルクＩの線上に符号Ｉ２で記したように、第１モータ１２の出力トルクを増加して、第１モータ１２の発電量を増加する制御が実施される。この電力を第２モータ１３に供給して、ＭＧ２トルクＦの線上に符号Ｆ３で記したように、第２モータ１３の出力トルクが増加される。これにより、シリアルモードへの切り換えが完了する。

第１クラッチ機構２０の油圧量（Ｃ０油圧Ｇ）と第２クラッチ機構２１の油圧量（ＣＳ油圧Ｋ）とを表す線上に記した二点鎖線は、係合状態を重複させずに解放側クラッチと係合側クラッチとの切換制御を実施するときの油圧量を表している。この場合には、アウトプットトルクＨに二点鎖線で示したように、時間ｔ３から時間ｔ５の期間でトルクダウン（動力の抜け）が生じている。これに対し、図５で説明したように係合状態を重複させて解放側クラッチと係合側クラッチとの切換制御を実施する場合には、アウトプットトルクＨに実線で示したように、動力の抜けが抑制または防止される。

図１４は、他の実施例の駆動装置５９を示すスケルトン図である。駆動装置５９は、図１で説明したものと同様または同じに複軸式となっている。なお、図１４では、図１で説明した部材と同じまたは同様な部材に同符号を付与して説明を省略し、以下では主に異なる部分について説明する。

動力分割機構６０は、第１クラッチ機構６１および第２クラッチ機構６２を備える。第１クラッチ機構６１は、シリーズモードからシリーズパラレルモードへ切り換えるときに係合状態に切り換えられるものであり、第１係合部の一例である。第１クラッチ機構６１は、遊星歯車機構１９のリングギヤ２５とカウンタドライブギヤ１８とを選択的に連結する。第２クラッチ機構６２は、シリーズパラレルモードからシリーズモードへ切り換えるときに係合状態に切り換えられるものであり、第２係合部の一例である。第２クラッチ機構６２は、第１モータ１２のロータ２７とキャリア２６とを選択的に連結する。第１モータ１２のロータ２７は、サンギヤ２３に連結されている。キャリア２６には、入力軸１６が接続されている。第１クラッチ機構６１、第２クラッチ機構６２およびブレーキ機構２２は、油圧制御装置５２に接続されている。

図１５は、図１４に示した車両の駆動制御装置が実施するモード切換制御の作動係合表を示す。ＨＶ＿ＥＣＵ６４は、シリーズモード（モードNo.４）からシリーズパラレルモード（モードNo.５，No.７）へ切り換えるときに、第１クラッチ機構６１の係合状態への切り換えが完了した後に第２クラッチ機構６２を解放状態に切り換える。ＨＶ＿ＥＣＵ６４は、シリーズパラレルモード（モードNo.５、No.７）からシリーズモード（モードNo.４）へ切り換えるときに、第２クラッチ機構６２の係合状態への切り換えが完了した後に第１クラッチ機構６１を解放状態に切り換える。

図１６は、図１５で説明したＥＶモードの両駆動モード（モードNo.３）の前進走行時での動作状態を説明するための共線図である。図１６は、図６で説明した動作状態と同様または同じであるので、ここでは詳しい説明を省略する。図１７は、図１５で説明した両駆動モード（モードNo.３）の後進走行時での動作状態を説明するための共線図である。図１７は、図７で説明したモードの動作状態と同様または同じあるので、ここでは詳しい説明を省略する。

図１８は、図１５で説明したＨＶモードのシリーズモード（モードNo.４）での動作状態を説明するための共線図である。シリーズモードでは、第２クラッチ機構６２が係合状態になっており、第１モータ１２のロータ２７がキャリア２６に連結される。図１９は、図１５で説明したシリーズパラレルモードの無段変速モード（モードNo.５）での動作状態を説明するための共線図である。シリーズパラレルモードでは、第１クラッチ機構６１が係合状態になっており、リングギヤ２５とカウンタドライブギヤ１８とが連結される。図２０は、図１５で説明したシリーズパラレルモードの固定段変速モード（モードNo.６）での動作状態を説明する共線図を示す。図２０は、図１１で説明した動作状態と同様または同じであるので、ここでは詳しい説明を省略する。

以上、各実施例に基づいて説明したが、この発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。例えば上記各実施例で説明した第１クラッチ機構２０，６１および第２クラッチ機構２１，６２は、遊星歯車機構の出力要素の回転を規制する状態と出力要素の回転を許容する状態とを切り換えることができるものであればいずれでもよい。また、上記各実施例では、動力分割機構１４が遊星歯車機構１９として説明しているが、これに限定されない。動力分割機構１４は、他の公知の差動機構や複数のギヤ比に切り替えることが可能なギヤ機構であってもよい。

９…車両、 １０…駆動装置、 １１…エンジン、 １２…第１モータ、 １３…第２モータ、 ３０…カウンタドリブンギヤ、 ２０，６１…第１クラッチ機構、 ２１，６２…第２クラッチ機構、 ４１，６４…ＨＶ＿ＥＣＵ。

Claims (1)

1. 車両に搭載される内燃機関、第１モータおよび第２モータを備え、前記内燃機関および前記第２モータから出力される動力を出力部材に伝達して走行する第１走行モードと、前記第２モータから出力される動力を前記出力部材に伝達して走行する第２走行モードとのいずれかの走行モードに切り換え可能なハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   前記第２走行モードから前記第１走行モードへ切り換えるときに係合状態に切り換えられる第１係合部と、前記第１走行モードから前記第２走行モードへ切り換えるときに係合状態に切り換えられる第２係合部と、前記車両の運転状態に基づいて前記走行モードの切り換えを制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記第２走行モードから前記第１走行モードへ切り換えるときに、前記第１係合部の前記係合状態への切り換えが完了した後に前記第２係合部を解放状態に切り換えるとともに、前記第１走行モードから前記第２走行モードへ切り換えるときには、前記第２係合部の前記係合状態への切り換えが完了した後に前記第１係合部を解放状態に切り換えるように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。

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