JP2017087808A - ハイブリッド車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの動力を用いて走行している状態からエンジンの停止を迅速にすることができるＨＶ車両の駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】ＨＶ車両の駆動力制御装置において、前記シリーズモードが選択されている状態から前記エンジンを停止する場合には前記第１係合装置ＣＳを係合した状態で前記エンジンを停止させ、前記第１シリーズパラレルモードが選択されている状態から前記エンジンを停止する場合には前記第２係合装置Ｃ０を係合した状態で前記エンジンを停止させ、前記第２シリーズパラレルモードが選択されている状態から前記エンジンを停止する場合には前記第２係合装置Ｃ０を解放しかつ前記第１係合装置ＣＳを係合した状態で前記エンジンを停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンとモータとを動力源として備えた駆動力制御装置に関し、特に、エンジンに加えて少なくとも二つのモータもしくはモータ・ジェネレータを備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１に記載された駆動装置では、エンジンが出力した動力の一部を第１ＭＧ（モータ・ジェネレータ）によって電力に変換し、その電力によって第２ＭＧを駆動して走行のための駆動力を出力することによって走行するシリーズパラレルモードや、第１ＭＧと第２ＭＧとの少なくとも一方のＭＧを駆動力源として走行する電気走行モード（ＥＶ走行モード）など、走行モードを切り換えて走行することができる。また、特許文献２には、シリーズモード、ハイブリッドモード、ＥＶモードとを切り換えることができるように構成された駆動装置が開示されている。

特開２０１２−０７１６９９号公報 特開２０１１−０６３１３６号公報

特許文献１および２に開示されている駆動装置では、走行モードを切り換えることにより、作動しているエンジンを停止するように制御する場合がある。例えば、特許文献１で開示されている駆動装置では、シリーズパラレルモードからＥＶモードに切り換えるときに、第１クラッチを解放し、その後に第２クラッチを係合状態に切り換え、第１ＭＧのトルクによってエンジンを停止させている。

しかしながら、特許文献１の駆動装置では、エンジンを作動させて走行する走行モードとして、シリーズモードやシリーズパラレルモードなど複数の走行モード備えている。そのため、設定されている走行モードによっては、上述したような方法でエンジンを停止するときに、各クラッチを係合あるいは解放させる必要が生じる場合がある。そのため、このクラッチの切り換えによってエンジンを停止するまでに時間を要してしまい、迅速にエンジンを停止できないおそれがあった。

本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、エンジンの動力を用いて走行している状態から、エンジンの停止を迅速に行うことができるハイブリッド車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、エンジンと、発電機能のある第１モータと、前記エンジンからトルクが伝達される入力要素および前記第１モータからトルクが伝達される反力要素ならびに出力要素の少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構と、前記出力要素からトルクが伝達される出力部材と、前記エンジンから前記第１モータのロータに対するトルクの伝達と遮断とを行う第１係合装置と、前記第１係合装置とは異なる係合装置であってかつ前記エンジンから前記動力分割機構を介して出力部材に到るトルクの伝達を可能にする第２係合装置と、走行のための駆動トルクを出力する第２モータとを備え、前記第１係合装置を係合させるとともに前記エンジンによって前記第１モータを駆動し、かつ前記第１モータが発電した電力で前記第２モータを駆動して走行するシリーズモードと、前記第２係合装置を係合させるとともに前記エンジンが出力する駆動力の一部と前記第２モータが出力する駆動力とによって走行する第１シリーズパラレルモードと、前記第１係合装置および前記第２係合装置を係合させるとともに前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとが出力する駆動力によって走行する第２シリーズパラレルモードとの少なくとも三つの走行モードを設定可能なハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記エンジンを始動あるいは停止させる制御を実行するコントローラを備え、前記コントローラは、前記シリーズモードが選択されている状態から前記エンジンを停止する場合には、前記第１係合装置を係合した状態で前記エンジンを停止させ、前記第１シリーズパラレルモードが選択されている状態から前記エンジンを停止する場合には、前記第２係合装置を係合した状態で前記エンジンを停止させ、前記第２シリーズパラレルモードが選択されている状態から前記エンジンを停止する場合には、前記第２係合装置を解放しかつ前記第１係合装置を係合した状態で前記エンジンを停止させるように構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、直前に設定されている走行モードにおける各係合装置の係合あるいは解放の状態に応じてエンジンを停止する制御を実行している。すなわち、エンジンを停止するときに、各係合装置に係合が生じないあるいは係合状態の切り換えが生じないため、各係合装置の切り換えに要する時間を短縮することができる。また、第２係合装置を解放した状態では、エンジン停止によるトルク変化を駆動輪に伝達しないため、ショックが生ずることを抑制または回避することができる。したがって、各係合装置を常に特定の係合状態に切り換えてエンジンを停止する制御を実行する場合と比較して、エンジンを迅速に停止させることができる。

エンジンが作動している走行モードからエンジンを停止するときに実行される制御を説明するためのフローチャートである。 本発明における一実施形態を説明するためのスケルトン図である。 制御系統を模式的に示すブロック図である。 各走行モードを設定するための各クラッチおよびブレーキの係合および解放の状態をまとめて示す図表である。 各走行モードでの動作状態を説明するための図であって、動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。 シリーズモードとシリーズパラレルモードとの駆動領域を車速と出力軸トルクとで示す線図である。 第１シリーズパラレルモードからエンジンを停止するときに生じる挙動を説明するためのタイムチャートである。 第２シリーズパラレルモードからエンジンを停止するときに生じる挙動を説明するためのタイムチャートである。 この発明に係る駆動力制御装置の対象とすることができる他の車両の構成を説明するためのスケルトン図である。 図９に示す駆動装置に関し、各走行モードでの動作状態を説明するための図であって、動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。

図２は、実施形態を示すスケルトン図であり、フロントエンジン・フロントドライブ車に適するように構成した例である。なお、図２は各構成部材の連結関係を示し、特に説明していない限り、各構成部材の相対位置を示すものではない。ここに示す例は、複軸式でかつ二つのモータを備えたハイブリッド駆動装置である。複軸式とは、駆動力の伝達に関与する複数の回転軸が互いに平行な複数の軸線上に配置されている形式である。二つのモータは、内燃機関（以下、エンジンと記す）と共に駆動力源となっており、永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータである。

図２に示すエンジン（ＥＮＧ）１は、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンであって、出力軸（クランクシャフト）２と同一の回転中心軸線上に、動力分割機構３および発電機能のある第１モータ（ＭＧ１）４が、ここに挙げた順に配置されている。動力分割機構３は、入力要素と、反力要素と、出力要素との三つの回転要素によって差動作用を行う機構であって、図２に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、動力分割機構３は、反力要素に相当するサンギヤ５と、サンギヤ５に対して同心円上に配置されかつ出力要素に相当するリングギヤ６と、これらサンギヤ５およびリングギヤ６に噛み合っているプラネタリピニオンを自転可能かつ公転可能に保持し入力要素に相当するキャリヤ７を有している。なお、この実施形態ではシングルピニオン型の遊星歯車を用いた動力分割機構によって構成しているが、この構成に限らず、ダブルピニオン型の遊星歯車など、少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行うことができる動力分割機構であればよい。

エンジン１の出力軸２に連結された入力軸８が、この動力分割機構３の回転中心軸線に沿って配置されている。これら入力軸８とキャリヤ７とを選択的に連結する入力クラッチＣ０が設けられている。入力クラッチＣ０は、この発明の実施形態における第２係合装置に相当し、係合することでエンジン１のトルクを後述する駆動輪２３に伝達することができる。また、入力軸８およびエンジン１の出力軸２の回転を選択的に止めるためのブレーキＢ０が設けられている。

動力分割機構３を挟んでエンジン１とは反対側に第１モータ４が配置されており、第１モータ４の第１ロータ９と一体の第１ロータ軸１０がサンギヤ５に連結されている。第１ロータ軸１０は、中空軸であって、第１ロータ軸１０の内部にその回転中心軸線に沿って中間軸１１が挿入されている。中間軸１１と第１ロータ軸１０とは相対回転できるように構成されている。また、中間軸１１は前述した入力軸８に連結され、入力軸８と一体となって回転する。さらに、中間軸１１と第１ロータ軸１０とを選択的に連結するシリーズクラッチＣＳが設けられている。このシリーズクラッチＣＳは、この発明の実施形態における第１係合装置に相当し、図２に示すように、エンジン１から第１ロータ９に対するトルクの伝達と遮断とを行うことができる。

動力分割機構３におけるリングギヤ６に、この実施形態における出力部材の一例である出力ギヤ１２が連結され、これらリングギヤ６と出力ギヤ１２とは一体となって回転する。したがって、前述した入力クラッチＣ０が係合し、かつ第１モータ４が反力トルクを発生している状態では、エンジン１の出力トルクが動力分割機構３を介して出力ギヤ１２に伝達される。このようなエンジン１から動力分割機構３を介して出力ギヤ１２に到るトルクの伝達を、上記の入力クラッチＣ０によって行い、またそのトルク伝達を入力クラッチＣ０によって遮断するようになっている。

エンジン１の出力軸２やこれと一体となって回転する入力軸８および中間軸１１などに対して平行にカウンタ軸１３が配置されている。カウンタ軸１３にはドリブンギヤ１４と第１ドライブギヤ１５とが設けられており、ドリブンギヤ１４が上記の出力ギヤ１２に噛み合っている。

さらに、カウンタ軸１３と平行に、発電機能のある第２モータ（ＭＧ２）１６が配置されている。第２モータ１６における第２ロータ１７と一体となっている第２ロータ軸１８には第２ドライブギヤ１９が設けられており、第２ドライブギヤ１９は上記のドリブンギヤ１４に噛み合っている。第２モータ１６は、前述した第１モータ４と同様に、例えば永久磁石式の同期電動機であって、電力が供給されることによりトルクを出力し、出力ギヤ１２から出力されたトルクに第２モータ１６の出力トルクを加えるように構成されている。

前記カウンタ軸１３や第２モータ１６と平行に終減速機であるデファレンシャルギヤ２０が設けられている。このデファレンシャルギヤ２０のリングギヤ２１が、カウンタ軸１３上の第１ドライブギヤ１５に噛み合っている。そして、第２モータ１６などから出力された駆動トルクがデファレンシャルギヤ２０からドライブシャフト２２を介して左右の駆動輪２３に伝達される。

また、第１モータ４および第２モータ１６は、図示しないバッテリやキャパシタなどからなる蓄電装置やインバータを含む電源部にそれぞれ電気的に接続されている。そして、第１モータ４および第２モータ１６は、図示しない電源部によって制御されて、それぞれモータとして動作し、あるいは発電機として動作し、さらには第１モータ４で発電した電力で第２モータ１６をモータとして動作させるように構成されている。

上述した駆動装置は、複数の走行モードを設定することができる。その走行モードは、大きく分けて電気走行（ＥＶ＝Electric Vehicle）モードとハイブリッド（ＨＶ）モードとであり、ＨＶモードにはシリーズモードとシリーズパラレルモードとがある。これらの走行モードの選択や各走行モードでの駆動力の制御などを行うためのハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）１００が設けられている。図３はそのＨＶ−ＥＣＵ１００を中心とした制御信号系統を示すブロック図である。ＨＶ−ＥＣＵ１００は、この発明におけるコントローラに相当し、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力されるデータの例を挙げると、車速、アクセル開度（もしくは駆動要求量）、第１モータ４の回転数、第２モータ１６の回転数、出力軸回転数（前記出力ギヤ１２もしくはカウンタ軸１３の回転数）、蓄電装置の充電残量（ＳＯＣ：State Of Charge）、エンジン水温センサ（ＥＮＧ水温センサ）などである。制御指令信号の例を挙げると、第１モータ４のトルク指令信号、第２モータ１６のトルク指令信号、エンジン１のトルク指令信号、シリーズクラッチＣＳの油圧指令信号ＰｂＣＳ、入力クラッチＣ０の油圧指令信号ＰｂＣ０、ブレーキＢ０の油圧指令信号ＰｂＢ０などである。なお、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０の油圧は、それぞれの油圧指令信号ＰｂＣＳ，ＰｂＣ０，ＰｂＢ０によって図示しないソレノイドバルブの電流を制御することにより行われる。これは、従来知られている車両用自動変速機における油圧の制御と同様である。

さらに、モータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）１０１およびエンジン用電子制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）１０２が設けられている。これらの電子制御装置１０１，１０２は、上記のＨＶ−ＥＣＵ１００と同様に、マイクロコンピュータを主体に構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。ＭＧ−ＥＣＵ１０１は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から伝送される第１モータ４および第２モータ１６のトルク指令信号に基づいて演算を行い、第１モータ４の電流および第２モータ１６の電流を制御する信号を出力する。また、ＥＮＧ−ＥＣＵ１０２は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から伝送されるエンジントルク指令信号に基づいて演算を行い、エンジン１に付設されている図示しない電子スロットルバルブの開度信号やエンジン１に対する燃料の供給を制御する噴射信号を出力するように構成されている。

図４は、各走行モードを設定するためのクラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０の係合および解放の状態をまとめて示す係合作動表である。なお、図４で「〇」印は係合していることを示し、空欄は解放していることを示す。ＥＶモードは、蓄電装置の電力で走行するモードであって、第１モータ４が出力する駆動力と第２モータ１６が出力する駆動力とのうち少なくとも第２モータ１６が出力する駆動力で走行するように構成され、第２モータ１６のみを駆動する単駆動モードと、二つのモータ４，１６を駆動する両駆動モードとがある。さらに、単駆動モードでは、第１モータ４を回転させないＭＧ１切り離しモードと、第１モータ４を連れ回すＭＧ１引き摺りモードとが可能である。

ＭＧ１切り離しモードは、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放状態にし、シリーズクラッチＣＳの係合あるいは解放を適宜決定することによって設定することができる。また、第２モータ１６が蓄電装置の電力で駆動される。したがって、第２モータ１６による駆動トルクがカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達される。その場合、ドリブンギヤ１４が回転することにより出力ギヤ１２が回転するが、キャリヤ７が自由に回転することができるために、エンジン１や第１モータ４は停止状態を維持することができる。このとき第１モータ４の回転数を０に維持するために、コギングトルクを利用する、あるいはＨＶ−ＥＣＵ１００によって回転数を０に維持するように制御する、さらにｄ軸ロックによって回転数を０に維持するように制御するなどの方法が挙げられる。

これに対して、後者のＭＧ１引き摺りモードは、入力クラッチＣ０のみを係合させ、その状態で第２モータ１６を蓄電装置の電力で駆動する。この場合、動力分割機構３のキャリヤ７が入力軸８に連結され、その回転が止められるから、サンギヤ５およびこれに連結されている第１ロータ軸１０ならびに第１ロータ９が第２モータ１６とは反対方向（負方向）に回転する。なお、減速時に第２モータ１６において回生エネルギーによる発電ができないときに、入力クラッチＣ０を係合することによってエンジンブレーキを併用することができる。具体的には、入力クラッチＣ０を係合することによってエンジン１が駆動輪２３と連結され、その状態で第１モータ４によってエンジン１の回転数を上げることによってエンジンブレーキを作用させることができる。

このＭＧ１引き摺りモードの動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図として、前進走行時の共線図を図５の（ａ）に示し、後進走行時の共線図を図５（ｂ）に示してある。なお、図５において、各クラッチＣ０，ＣＳやブレーキＢ０について付記してある「ＯＦＦ」は解放していることを示し、「ＯＮ」は係合していることを示している。また、太い矢印はトルクの方向を示している。

両駆動モードは、第１モータ４および第２モータ１６を蓄電装置の電力でモータとして駆動し、これらのモータ４，１６が出力するトルクで走行するモードである。この両駆動モードは、入力クラッチＣ０とブレーキＢ０とを係合して設定される。動力分割機構３では、キャリヤ７が固定されるから、第１モータ４がモータとして動作して負方向に回転すると、リングギヤ６およびこれと一体の出力ギヤ１２が前進走行する方向（正方向）に回転する。こうして第１モータ４の出力したトルクが出力ギヤ１２からカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達される。また、第２モータ１６がモータとして動作して正方向に回転すると、その出力トルクがカウンタ軸１３上で、前記出力ギヤ１２から伝達されたトルクに加算され、こうして合算されたトルクがデファレンシャルギヤ２０に伝達される。また、ＥＶモードにおける後進走行時は、前進走行の際の動作状態と後進走行の際の動作状態と同じであって、第２モータ１６の回転（トルク）を前進時とは反対の方向にし、両駆動モードであれば第１モータ４も前進時とは反対の方向に回転させることによって後進走行が可能である。

ＨＶモードのうちのシリーズモードは、シリーズクラッチＣＳのみを係合させることにより設定される。シリーズモードにおける動作状態を図５の（ｃ）および図５の（ｄ）に、動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図で示してある。エンジン１の出力トルクはシリーズクラッチＣＳを介して第１モータ４に伝達され、第１モータ４が発電機として機能する。その場合、動力分割機構３におけるキャリヤ７が自由に回転する状態になっているので、出力ギヤ１２にはエンジン１のトルクが伝達されない。第１モータ４で発生した電力は第２モータ１６に供給されて第２モータ１６がモータとして動作し、その出力トルクがカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達され、その結果、第２モータ１６による駆動トルクで車両が走行する。図５の（ｃ）は前進時の状態を示してあり、リングギヤ６が車速に応じた回転数で正方向に回転し、これに対してサンギヤ５はエンジン１と同じ回転数になるので、キャリヤ７はリングギヤ６の回転数およびサンギヤ５の回転数ならびに遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤ５の歯数とリングギヤ６の歯数との比）に応じた回転数で空転する。なお、第２モータ１６は正方向および負方向のいずれにも回転することができるから、第２モータ１６の回転方向に応じて、車両は前進し、あるいは後進する。すなわち、図５（ｄ）に示すように、エンジン１の回転数は前進走行時と比較して小さくし、第２モータ１６はモータとして動作して負方向に回転させることによって、車両が後進走行することができる。

ＨＶモードのうちのシリーズパラレルモードは、エンジン１の出力トルクとモータ４，１６の出力トルクとによって走行するモードであり、前進時には、エンジン１の回転数と出力軸回転数（例えば出力ギヤ１２の回転数）との比を無段階に変化させることのできる無段状態と、動力分割機構３の全体を一体化させる固定段状態とを設定することが可能である。なお、無段状態は、この発明の実施形態における第１シリーズパラレルモードに相当し、固定段状態は、この発明の実施形態における第２シリーズパラレルモードに相当する。

無段状態は入力クラッチＣ０のみを係合させて設定され、エンジン１が駆動力を出力する。その動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構の共線図として図５の（ｅ）に示してある。エンジン１の出力トルクは入力クラッチＣ０を介して動力分割機構３のキャリヤ７に伝達され、キャリヤ７が正方向に回転する。その状態で、第１モータ４を発電機として動作させることによりサンギヤ５に負方向のトルク（負トルク）を加える。こうすることによりリングギヤ６およびこれと一体の出力ギヤ１２に正方向のトルクが伝達される。一方、第１モータ４によって発電された電力は、第２モータ１６に供給されて第２モータ１６がモータとして機能し、その出力トルクが前記出力ギヤ１２から伝達されるトルクにカウンタ軸１３を介して加えられる。したがって、エンジン１が出力する動力の一部が、動力分割機構３を介して出力ギヤ１２からデファレンシャルギヤ２０に向けて出力され、かつエンジン１が出力する動力の他の部分が一旦電力に変換された後、第２モータ１６から駆動トルクとしてデファレンシャルギヤ２０に向けて出力される。そして、第１モータ４の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数が変化する。したがって、エンジン１の回転数を例えば燃費が最適になる回転数に制御することができる。また、シリーズパラレルモードで後進走行する場合、入力クラッチＣ０のみを係合させた状態で、エンジン１を駆動し、かつ第１モータ４を発電機として機能させて正方向に回転させる。また、第２モータ１６はモータとして機能させ、負方向に回転させ、その出力トルクによって後進走行する。

固定段状態は、入力クラッチＣ０およびシリーズクラッチＣＳを係合させることによって設定される。その動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構の共線図として図５の（ｆ）に示してある。これら二つのクラッチＣ０，ＣＳを係合させることにより動力分割機構３におけるキャリヤ７とサンギヤ５とが連結されるので、動力分割機構３はその全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１が出力したトルクは、動力分割機構３によって増減されることなく出力ギヤ１２に伝達される。その場合、第１モータ４は動力分割機構３を介してエンジン１に連結された状態になるので、蓄電装置の電力で第１モータ４をモータとして動作させることにより、第１モータ４の出力トルクを駆動トルクとして、エンジン１の出力トルクに加えることができる。また同様に、蓄電装置の電力で第２モータ１６をモータとして動作させることにより、第２モータ１６の出力トルクを駆動トルクとして、エンジン１の出力トルクに加えることができる。

上述したＥＶモードおよびシリーズモードは、各モータ４，１６の出力トルクで走行し、もしくは第２モータ１６の出力トルクで走行するモードであるから、最大駆動トルクはモータ４，１６の特性に応じて制限される。例えばシリーズモードで出力できる最大駆動トルクは、図６に示すように、第２モータ１６の特性に応じたものとなり、車速がある程度増大した後は、車速の増大に従って低下する。したがって、シリーズモードとシリーズパラレルモードとの切り換え制御を行うためには、図６に示すように、車速と出力軸トルク（もしくは要求トルク）とによって各モードの領域を定めたマップを用意しておき、実際の走行状態が属しているモードを設定することとすればよい。

つぎに、この発明における駆動力制御装置が搭載された車両において、エンジン１が作動している走行モードが設定されている状態からエンジン１を停止する場合に実行される制御を図１のフローチャートを用いて説明する。

上述したように、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、シリーズモードあるいはシリーズパラレルモードで走行している状態の車両に、エンジン１を停止する要求があるか否か（ステップＳ１）を判断する。エンジン１を停止するか否かの判断は、アクセル開度の大きさ、あるいは車速、充電残量（ＳＯＣ）などを基準としている。エンジン１を停止する要求が生じていない（ステップＳ１でＮＯ）場合には、リターンする。

ＨＶ−ＥＣＵ１００からエンジン１を停止する要求が生じた（ステップＳ１でＹＥＳ）場合には、現在の走行モードが判断される（ステップＳ２）。現在の走行モードがシリーズパラレルモードである（ステップＳ２でＹＥＳ）場合には、シリーズクラッチが係合されているかが判断される（ステップＳ３）。上述したように、シリーズパラレルモードには、入力クラッチＣ０のみ係合されている無段状態と、入力クラッチＣ０およびシリーズクラッチＣＳのいずれも係合されている固定段状態とがある。すなわち、このステップＳ３では、各クラッチの係合状態を判断していることに換えて、シリーズパラレルモードにおける２つのモードのうち、いずれかのモードが設定されているかを判断してもよい。

シリーズクラッチＣＳが係合されていた（ステップＳ３でＹＥＳ）場合、つまり、シリーズパラレルモードにおける固定段状態が設定されていた場合には、シリーズクラッチＣＳを係合した状態を維持し、入力クラッチＣ０を解放した後に、エンジン１を停止する制御を実行する（ステップＳ４）。エンジン１を停止する制御は、シリーズクラッチＣＳを介してエンジン１の回転を停止させるように第１モータ４がトルクを出力する。つまり、シリーズクラッチＣＳが係合されていることによってエンジン１と第１モータ４とが直接連結されている状態であるため、第１モータ４がそれまでとは反対の方向である負トルクを出力することによってエンジン１の回転数を下げることができる。

シリーズクラッチＣＳが係合されていなかった（ステップＳ３でＮＯ）場合、つまり、シリーズパラレルモードにおける無段状態が設定されていた場合には、入力クラッチＣ０の係合された状態およびシリーズクラッチＣＳの解放された状態を維持して、エンジン１を停止する制御を実行する（ステップＳ５）。このときに実行されるエンジン１を停止する制御は、上述したステップＳ４と同様に、第１モータ４によって実行される。具体的には、シリーズクラッチＣＳが解放されていて、入力クラッチＣ０が係合されている状態であるため、第１モータ４が出力するトルクが動力分割機構３を介してエンジン１に伝達される。つまり、第１モータ４がそれまでとは反対の方向である負トルクを出力することによって、動力分割機構３のサンギヤ５およびキャリヤ７から入力クラッチＣ０の順にエンジン１まで伝達され、エンジン１の回転数が下がる方向にトルクが作用する。

また、上述したステップＳ２において、現在の走行モードがシリーズパラレルモードでなかった（ステップＳ２でＮＯ）場合には、この実施形態においてエンジン１が作動している走行モードがシリーズモードもしくはシリーズパラレルモードであるため、設定されている走行モードはシリーズモードである。上述したように、シリーズモードでは、入力クラッチＣ０が解放されていて、シリーズクラッチＣＳが係合されている。そのため、ステップＳ４で実行したように、第１モータ４がそれまでとは反対の方向である負方向にトルクを出力し、その負トルクがシリーズクラッチＣＳを介してエンジン１に伝達されることでエンジン１の回転数を下げることができる。

つぎに、上述した制御を実行したときの挙動を図７および図８に示すタイムチャートを用いて説明する。図７は、シリーズパラレルモードにおける固定段状態からエンジン１を停止するときに実行される制御を示している。先ず、シリーズパラレルモードにおける固定段状態であるため、入力クラッチＣ０およびシリーズクラッチＣＳが係合されている。そして、エンジン１、第１モータ４および第２モータ１６が出力する動力が駆動力として作用している（ｔ０時点）。

そして、運転者の操作によりアクセル開度が小さくなる、つまりアクセルを戻す操作が行われると、それに伴い第２モータ１６が出力するトルクが小さくなる。第２モータ１６が出力するトルクが小さくなることで車速も次第に下がり始める（ｔ１時点）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１００に記憶されている予め定められた所定の閾値よりアクセル開度が小さくなると、エンジン１を停止する制御が開始される（ｔ２時点）。

エンジン１を停止するために、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、先ず入力クラッチＣ０に作用している油圧を小さくするように油圧指令信号ＰｂＣ０を出力する。作用する油圧が小さくなり、油圧が作用しなくなることで入力クラッチＣ０は解放される（ｔ３時点）。なお、アクセル開度が低下した後、その低下したアクセル開度で一定になると、それに伴って第２モータ１６が出力するトルクにおいても低下したトルクで一定になる。

入力クラッチＣ０が解放されると、エンジン１は、出力するトルクを次第に小さくするように制御され、第１モータ４は、それまでとは反対の負トルクを出力するように制御される。このとき、シリーズクラッチＣＳは係合されている状態であるため、第１モータが出力した負トルクによってエンジン１の回転数が次第に小さくなる。また、第１モータ４は負トルクを出力しているが、シリーズクラッチＣＳが係合されているため、第１モータ４の回転数とエンジン１の回転数とは同一回転数で次第に小さくなる。そして、エンジン１の回転数が小さくなり完全に停止するときに、第１モータ４が出力する負トルクおよび第１モータ４の回転も停止するように制御される（ｔ４時点）。このようにしてシリーズパラレルモードにおける固定段状態からエンジン１を停止する制御が実行される。

この構成によれば、直前に設定されている走行モード、つまりシリーズパラレルモードの固定段状態において、シリーズクラッチＣＳの係合を維持した状態でエンジン１を停止する制御を実行している。また、入力クラッチＣ０を解放する制御は、係合する制御と比較して、切り換えまでに要する時間が短くなるとともに、ショックなどの違和感が生じにくい。すなわち、各クラッチＣＳ，Ｃ０を常に特定の係合状態に切り換えてエンジン１を停止する制御と比較して、各クラッチＣＳ，Ｃ０に生じる係合あるいは解放によって要する時間を短縮することができるため、エンジン１を停止するまでに要する時間を短縮することができる。さらに、入力クラッチＣ０を解放した状態では、エンジン１停止によるトルク変化を駆動輪２３に伝達しないため、ショックが生じることを抑制または回避することができる。したがって、シリーズパラレルモードの固定段状態からエンジン１の停止をスムースに実行することができる。

次いで、シリーズパラレルモードにおける無段状態からエンジン１を停止するときに実行される制御を図８を用いて説明する。シリーズパラレルモードにおける無段状態であるため、入力クラッチＣ０は係合されていて、シリーズクラッチＣＳは解放されている状態である。そして、エンジン１の動力が、第１モータ４における発電と駆動輪２３への駆動力とに分配して伝達されている。つまり、エンジンの動力の一部によって第１モータ４で発電し、その発電によって発生した電力によって第２モータ１６が駆動力を出力するとともに、エンジン１の動力の他の部分が駆動力として駆動輪２３に作用している状態である（ｔ１０時点）。

運転者の操作によりアクセル開度が小さくなる、つまりアクセルを戻す操作が行われると、それに伴い第２モータ１６が出力するトルクが小さくなる。第２モータ１６が出力するトルクが小さくなるため、車速も次第に下がり始める（ｔ１１時点）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１００に記憶されている予め定められた所定の閾値よりアクセル開度が小さくなると、エンジン１を停止する制御が開始される（ｔ１２時点）。

シリーズパラレルモードにおける無段状態からエンジン１を停止するときには、各クラッチＣ０，ＣＳの係合あるいは解放の状態は維持される。つまり、シリーズクラッチＣＳは解放された状態が維持され、入力クラッチＣ０は係合された状態が維持される。エンジン１を停止すると判断されると、エンジン１は出力するトルクを次第に小さくするように制御され、第１モータ４はそれまでとは反対のトルク、つまり負トルクを出力するように制御される。このとき、入力クラッチＣ０が係合されているため、第１モータ４が出力する負トルクがエンジン１に伝達される。そのため、エンジン１の回転数は、第１モータ４が出力する負トルクによって次第に小さくなる。また、第１モータ４の負トルクが入力クラッチＣ０を介して伝達されるため、第１モータ４の回転は、一度停止した後にそれまでとは反対の方向である負方向に回転する。そして、エンジン１の回転数が小さくなりエンジン１が完全に停止するときに、第１モータ４が出力する負トルクも停止するように制御される（ｔ１３時点）。

なお、アクセル開度が低下した後、その低下したアクセル開度で一定になると、それに伴って第２モータ１６が出力するトルクにおいても低下したトルクで一定になる。また、アクセル開度に合わせて車速は緩やかに低下しているため、エンジン１を停止する制御が実行された後、第１モータ４の負方向の回転数は、車速の低下する速度に応じて緩やかに小さくなっている。

この構成によれば、直前に設定されている走行モード、つまりシリーズパラレルモードの無段状態において、シリーズクラッチＣＳの係合および入力クラッチＣ０の解放を維持した状態でエンジン１を停止する制御を実行している。すなわち、各クラッチＣＳ，Ｃ０を常に特定の係合状態に切り換えてエンジン１を停止する制御と比較して、各クラッチＣＳ，Ｃ０に生じる係合あるいは解放に要する時間が短縮されるため、エンジン１を停止するまでに要する時間を短縮することができる。さらに、各クラッチＣＳ，Ｃ０の係合状態の切り換えが生じないため、ショックなどの違和感の発生を抑制することができる。したがって、シリーズパラレルモードの無段状態からエンジン１の停止をスムースに実行することができる。

また、直前に設定されている走行モードがシリーズモードであった場合においては、シリーズクラッチＣＳの係合を維持するとともに、入力クラッチＣ０の解放を維持した状態でエンジン１を停止する制御を実行している。すなわち、各クラッチＣＳ，Ｃ０を常に特定の係合状態に切り換えてエンジン１を停止する制御と比較して、各クラッチＣＳ，Ｃ０に生じる係合あるいは解放に要する時間が短縮されるため、エンジン１を停止するまでに要する時間を短縮することができる。さらに、各クラッチＣＳ，Ｃ０の係合状態の切り換えが生じないため、ショックなどの違和感の発生を抑制することもできる。したがって、シリーズモードからエンジン１の停止をスムースに実行することができる。

つぎに、この発明における駆動力制御装置の対象とすることができる他の車両の構成について説明する。他の車両の構成における入力クラッチＣ０は、エンジン１から動力分割機構３を介して出力ギヤ１２にトルクを伝達する経路をトルク伝達可能な状態にし、またそのトルク伝達を遮断するように構成されていればよく、またシリーズクラッチＣＳはエンジン１の出力トルクを第１モータ４に伝達し、その伝達を遮断するように構成されていればよい。したがって、この発明の実施形態では、入力クラッチＣ０は図９に示すように、動力分割機構３のリングギヤ６と出力ギヤ１２との間に設けられていて、またシリーズクラッチＣＳはキャリヤ７と第１ロータ軸１０との間に設けられている。図９に示す他の構成は、前述した図２に示す構成と同様であるから、図９に図２と同様の符号を付してその説明を省略する。

図９に示す構成の駆動装置であっても、前述した図４に示すように、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０を係合もしくは解放することにより、ＥＶモードやＨＶモードを設定することができる。第２モータ１６によって走行するＥＶモードでは、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０を解放する。その結果、出力ギヤ１２と動力分割機構３におけるリングギヤ６との連結が解除されるので、動力分割機構３を構成しているサンギヤ５およびリングギヤ６ならびにキャリヤ７は停止している。これに対して、入力クラッチＣ０を係合させれば、リングギヤ６が出力ギヤ１２と共に回転し、またキャリヤ７がエンジン１と共に停止しているので、サンギヤ５およびこれに連結されている第１モータ４が負方向に回転する。すなわち、第１モータ４を連れ回すＭＧ１引き摺りモードになる。この動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図として図１０（ａ）に示してある。さらに、その状態でブレーキＢ０を係合させて入力軸８およびキャリヤ７を固定すれば、第１モータ４がトルクを出力することに対する反力トルクをキャリヤ７で受け持つことができるので、第１モータ４を負方向に回転させ、かつ第２モータ１６を正方向に回転させて、これら二つのモータ４，１６のトルクで走行する両駆動モードとなる。なお、ＭＧ１引き摺りモードにおける後進走行時の共線図は、上述したように、各クラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じであり、図１０（ｂ）に示す共線図によって表すことができる。

シリーズモードは、シリーズクラッチＣＳを係合させてエンジン１によって第１モータ４を駆動し、その第１モータ４で発電した電力によって第２モータ１６を駆動して走行するモードである。したがって、図９に示す構成では、シリーズクラッチＣＳによってサンギヤ５とキャリヤ７とが連結されることにより動力分割機構３の全体が一体となって回転する。その結果、第１モータ４がエンジン１によって駆動されて発電する。しかしながら、入力クラッチＣ０が解放していてリングギヤ６と出力ギヤ１２とが連結されていないので、エンジン１の出力トルクは出力ギヤ１２に伝達されることはない。図１０の（ｃ）はその状態を共線図で示しており、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびにキャリヤ７は同一回転数になっている。なお、シリーズモードによる後進走行時は、エンジン１および第１モータ４の動作は同様であり、第２モータ１６のみ負方向に回転することによって後進する。

シリーズパラレルモードでの前進時における無段状態は、エンジン１の回転数を第１モータ４によって制御し、その結果、第１モータ４で発生した電力を第２モータ１６に供給して第２モータ１６が駆動トルクを出力する。その動作状態を図１０の（ｄ）に共線図で示してある。これは、前述した図５の（ｅ）に示す共線図と各クラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じである。また、後進走行時には、入力クラッチＣ０のみを係合させた状態で、エンジン１を駆動し、かつ第１モータ４を発電機として機能させて正方向に回転させる。そして、第２モータ１６はモータとして機能させ、負方向に回転させ、その出力トルクによって後進走行する。

シリーズパラレルモードでの前進時の固定段状態は各クラッチＣ０，ＣＳを係合させることにより設定され、したがって動力分割機構３の全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１に加えて各モータ４，１６をモータとして駆動させてトルクを出力させることにより、エンジン１および各モータ４，１６のトルクで走行するいわゆる両駆動状態となる。その動作状態を図１０の（ｅ）に共線図で示してある。これは、前述した図５の（ｆ）に示す共線図とクラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じである。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な例について説明したが、本発明は上述した構成に限定されない。すなわち、上述した構成は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。また、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では前進走行中の制御について説明したが、後進走行時において実行することとしてもよい。

１…エンジン、 ２…出力軸、 ３…動力分割機構、 ４…第１モータ（ＭＧ１）、 ５…サンギヤ、 ６…リングギヤ、 ７…キャリヤ、 ９…第１ロータ １２…出力ギヤ、 １６…第２モータ（ＭＧ２）、 ２３…駆動輪、 ２４…シフト装置、１００…ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）、 ＣＳ…シリーズクラッチ、 Ｃ０…入力クラッチ。

Claims (1)

1. エンジンと、発電機能のある第１モータと、前記エンジンからトルクが伝達される入力要素および前記第１モータからトルクが伝達される反力要素ならびに出力要素の少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構と、前記出力要素からトルクが伝達される出力部材と、前記エンジンから前記第１モータのロータに対するトルクの伝達と遮断とを行う第１係合装置と、前記第１係合装置とは異なる係合装置であってかつ前記エンジンから前記動力分割機構を介して出力部材に到るトルクの伝達を可能にする第２係合装置と、走行のための駆動トルクを出力する第２モータとを備え、
   前記第１係合装置を係合させるとともに前記エンジンによって前記第１モータを駆動し、かつ前記第１モータが発電した電力で前記第２モータを駆動して走行するシリーズモードと、前記第２係合装置を係合させるとともに前記エンジンが出力する駆動力の一部と前記第２モータが出力する駆動力とによって走行する第１シリーズパラレルモードと、前記第１係合装置および前記第２係合装置を係合させるとともに前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとが出力する駆動力によって走行する第２シリーズパラレルモードとの少なくとも三つの走行モードを設定可能なハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記エンジンを始動あるいは停止させる制御を実行するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記シリーズモードが選択されている状態から前記エンジンを停止する場合には、前記第１係合装置を係合した状態で前記エンジンを停止させ、
   前記第１シリーズパラレルモードが選択されている状態から前記エンジンを停止する場合には、前記第２係合装置を係合した状態で前記エンジンを停止させ、
   前記第２シリーズパラレルモードが選択されている状態から前記エンジンを停止する場合には、前記第２係合装置を解放しかつ前記第１係合装置を係合した状態で前記エンジンを停止させ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力制御装置。

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