JP2017218121A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】ワンウェイクラッチに耐久を超える過大なトルクが入力されるのを防止する。
【解決手段】プラネタリギヤのサンギヤ，キャリア，リングギヤにそれぞれモータＭＧ１の回転軸，エンジンのクランクシャフト，駆動軸が接続され、駆動軸にモータＭＧ２が接続されたものにおいて、クランクシャフトの負回転を禁止するワンウェイクラッチを設ける。また、エンジンとモータＭＧ１，ＭＧ２の制御モードとして、エンジンの運転を停止してモータＭＧ１，ＭＧ２から要求動力に見合う動力を駆動軸に出力するよう駆動制御するＭＧ両駆動モードを設ける。そして、ＭＧ両駆動モード中に、エンジン慣性トルクＴ１とモータＭＧ１からのトルクがキャリアに作用するトルクＴ２との和に基づきワンウェイクラッチに入力されるトルクを推定し、推定したトルクが閾値Ｔｒｅｆ以上となると予測される場合に、ＭＧ両駆動モードをキャンセルする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、より詳しくは、エンジンと第１モータと遊星歯車機構と第２モータと二次電池とを備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、発電機モータと、サンギヤに発電機モータの回転軸が接続されキャリアにエンジンの出力軸が接続されリングギヤに駆動軸が接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に動力を入出力可能な電気モータと、両モータと電力をやり取り可能なバッテリとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、エンジンの逆方向の回転を禁止するワンウェイクラッチを備え、エンジンの運転を停止させた状態で発電機モータを逆回転駆動し、発電機モータトルクの反力をワンウェイクラッチで受け持たせることにより、発電機モータからのトルクを前進方向のトルクとして駆動軸に出力することができる。

特開平０８−２９５１４０号公報

上述したハイブリッド自動車では、エンジンの運転を停止させた状態で発電機モータを逆回転駆動すると、ワンウェイクラッチはかみ合い状態となるが、この状態で、例えば駆動輪の空転によるスリップによって駆動軸の回転数が急上昇すると、ワンウェイクラッチのかみ合いが外れて、エンジンの回転数が急上昇する。その後、駆動輪のグリップが急激に回復して駆動軸の回転数が急降下すると、発電機モータが逆回転駆動している状態でエンジンの回転数が急降下するため、その回転エネルギがワンウェイクラッチに入力し、ワンウェイクラッチに耐久性に悪影響を及ぼす場合がある。

本発明のハイブリッド自動車は、ワンウェイクラッチに耐久を超える過大なトルクが入力されるのを防止することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、第１モータと、共線図上で第１回転要素，第２回転要素，第３回転要素の順に並び前記第１回転要素に前記第１モータの回転軸が接続され前記第２回転要素に前記エンジンの出力軸が接続され前記第３回転要素に車軸に連結された駆動軸に接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、前記第１モータおよび前記第２モータと電力をやり取り可能な二次電池と、前記エンジンの逆方向の回転を禁止するワンウェイクラッチと、を備え、前記第１モータを逆回転駆動すると共に前記第２モータを正回転駆動することにより前記駆動軸に出力される動力により走行可能なハイブリッド自動車であって、
前記第１モータを逆回転駆動すると共に前記第２モータを正回転駆動している最中に、前記第１モータの逆回転駆動によって前記エンジンの出力軸に作用するトルクと前記エンジンの慣性トルクとに基づいて前記ワンウェイクラッチに入力されるトルクを予測し、該予測したトルクが所定トルク以上となる場合に、前記ワンウェイクラッチに入力されるトルクが低減されるよう前記第１モータまたは前記第２モータを制御する制御手段
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、エンジンと第１モータと遊星歯車機構と第２モータと二次電池とを備えるものにおいて、エンジンの逆方向の回転を禁止するワンウェイクラッチを設け、第１モータを逆回転駆動すると共に第２モータを正回転駆動することにより駆動軸に出力される動力により走行可能とする。第１モータを逆回転駆動すると共に第２モータを正回転駆動している最中に、第１モータの逆回転駆動によってエンジンの出力軸に作用するトルクとエンジンの慣性トルクとに基づいてワンウェイクラッチに入力されるトルクを予測する。そして、予測したトルクが所定トルク以上となる場合に、ワンウェイクラッチに入力されるトルクが低減されるよう第１モータまたは第２モータを制御する。これにより、ワンウェイクラッチに過大なトルクが入力されるのを防止し、その耐久性を確保することができる。ここで、「ワンウェイクラッチに入力されるトルクが低減されるよう第１モータまたは第２モータを制御する」とは、第１モータを逆回転駆動すると共に第２モータを正回転駆動する運転モードを禁止したり、第１モータまたは第２モータから出力する駆動力を制限したり、エンジンの慣性トルクを打ち消すトルクを第１モータから出力したりするものが含まれる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ＭＧ両駆動モード時のプラネタリギヤ３０の各回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。 ＭＧ両駆動モード時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＭＧ両駆動モード中に駆動輪３８ａ，３８ｂにスリップが発生し、その後、グリップが回復したときにワンウェイクラッチＯＷＣに入力されるトルクを説明する説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１と、モータＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されており、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により運転制御される。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２のクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤ，キャリア，リングギヤには、モータＭＧ１の回転子，エンジン２２のクランクシャフト２６，駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６がそれぞれ接続されている。

エンジン２２のクランクシャフト２６（プラネタリギヤ３０のキャリア）は、ワンウェイクラッチ２８の作動により逆方向の回転が禁止される。なお、ワンウェイクラッチ２８は、例えば、図示しないケースに固定されたアウターレースと、クランクシャフト２６（キャリア）に固定されたインナーレースと、両者の間に設けられたスプラグと、を備えるスプラグ式のワンウェイクラッチとして構成されている。このワンウェイクラッチ２８は、アウターレースに対してインナーレースが一方に回転する場合には、スプラグのかみ合いが外れてフリーとなり、逆回転する場合には、スプラグがかみ合ってその回転を禁止する。なお、ワンウェイクラッチ２８としては、スプラグ式のワンウェイクラッチに限られず、ラチェット式のワンウェイクラッチなど他の構成を採用することもできる。

モータＭＧ１は、同期発電電動機として構成されており、上述したように回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、同期発電電動機として構成されており、上述したように回転子が駆動軸３６に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０によってインバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、バッテリ５０からの直流電力が三相交流電力に変換されて供給されることにより駆動する。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号が入力ポートを介して入力されている。例えば、モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転位置θｍ１，θｍ２、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されている。また、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に送信する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりをする。バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理される。バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号が入力ポートを介して入力されている。例えば、バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されている。また、バッテリＥＣＵ５２は、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算している。また、バッテリＥＣＵ５２は、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔも演算している。また、バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に送信する。

ＨＶＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４やデータを一時的に記憶するＲＡＭ７６，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトレンジＳＲ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信可能に接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては以下の（１）〜（４）のものがある。（１）のトルク変換運転モードと（２）の充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モード（ハイブリッドモード）という。また、（３）の１モータ運転モードと（４）の２モータ運転モード（ＭＧ両駆動モード）は、いずれも、エンジン２２を運転停止させて要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモードであるため、両者を合わせてモータ運転モードともいう場合がある。
（１）トルク変換運転モード：要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する運転モード。
（２）充放電運転モード：要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換されて要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する運転モード。
（３）１モータ運転モード：エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２から要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう駆動制御する運転モード。
（４）２モータ運転モード（ＭＧ両駆動モード）：エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ１およびモータＭＧ２から要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう駆動制御する運転モード。

エンジン運転モード（ハイブリッドモード）の制御は、具体的には、以下のようにして行なわれる。即ち、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとから設定された要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。続いて、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づくバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２に要求されるエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、エンジン要求パワーＰｅ＊に基づいて目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊により定まるエンジン２２の目標運転ポイント（動作点）を設定する。ここで、エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊）は、エンジン要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の動作ライン（燃費用動作ライン）と、エンジン要求パワーＰｅ＊と、の交点として求めることができる。次に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

また、１モータ運転モードの制御は、以下のようにして行われる。即ち、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、トルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。トルク指令Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

さらに、２モータ運転モード（ＭＧ両駆動モード）の制御は、以下のようにして行われる。即ち、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを設定し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１がトルク指令Ｔｍ１＊で駆動されると共にモータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

図２は、２モータ運転モード（ＭＧ両駆動モード）時のプラネタリギヤ３０の各回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図である。なお、図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数であるサンギヤの回転数を示し、中央のＣ軸はエンジン２２の回転数であるキャリアの回転数を示し、右のＲ軸は駆動軸３６の回転数であるリングギヤの回転数を示す。また、図中の「ρ」は、プラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）である。Ｒ軸上の太線矢印は、ＭＧ両駆動モードにおいてモータＭＧ１から出力されるトルクにより駆動軸３６に作用するトルク（−Ｔｍ１／ρ）とモータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２とを示す。図示するように、プラネタリギヤ３０は、３つの回転要素が共線図上でモータＭＧ１の回転軸，エンジン２２のクランクシャフト２６，駆動軸３６の順に並ぶように接続されている。このため、モータＭＧ１から負のトルクを出力すると、クランクシャフト２６に接続されたワンウェイクラッチ２８がモータトルクの反力を受け持つことで、モータＭＧ１からのトルクを駆動軸３６に伝達する。これにより、モータＭＧ２のトルクにモータＭＧ１のトルクを付加することができるから、モータＭＧ２の最大トルクを超えるトルクを駆動軸３６に出力することができる。但し、モータＭＧ１，ＭＧ２はいずれもバッテリ５０からの電力を用いて動力を出力するから、要求トルクＴｒ＊は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限されることとなる。

ここで、エンジン運転モード（ハイブリッドモード）は、走行用パワーＰｄｒに充放電要求パワーＰｂ＊を減じて得られるエンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワー以上の場合に選択され、モータ運転モードは、エンジン要求パワーＰｅ＊が所定パワー未満の場合に選択される。モータ運転モードが選択されると、要求トルクＴｒ＊がモータＭＧ２の最大トルク以下である場合に、１モータ運転モードが選択され、要求トルクＴｒ＊がモータＭＧ２の最大トルクを超える場合に、２モータ運転モード（ＭＧ両駆動モード）が選択される。

次に、こうして構成された本実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、ＭＧ両駆動モード時の動作について説明する。図３は、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ７２により実行されるＭＧ両駆動モード時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、運転モードとしてＭＧ両駆動モードが選択されているときに、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

ＭＧ両駆動モード時制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、エンジン回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］やモータトルクＴｍ１［Ｎ・ｍ］を入力する（Ｓ１００）。なお、エンジン回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサからの信号に基づいてエンジンＥＣＵ２４により演算されたものを通信により入力するものとした。また、回転位置検出センサからの信号に基づいて演算されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２をモータＥＣＵ４０から通信により入力し、入力した回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとに基づいてエンジン回転数Ｎｅを演算するものとしてもよい。また、モータトルクＴｍ１は、前周回のＳ１７０で設定したトルク指令Ｔｍ１＊を入力するものとした。続いて、入力したエンジン回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］に基づいて次式（１）によりエンジン２２の角加速度ωｅ［ｒａｄ／ｓ²］を算出し（Ｓ１１０）、算出した角加速度ωｅに基づいて次式（２）によりエンジン２２の慣性トルクＴ１［Ｎ・ｍ］を算出する（Ｓ１２０）。なお、式（１）中の「前回Ｎｅ」は、前周回のＳ１００で入力したエンジン回転数Ｎｅを示し、式（２）中の「Ｉ」はエンジン２２の慣性モーメント［ｋｇ・ｍ²］を示す。

ωｅ＝（Ｎｅ−前回Ｎｅ）・２π／６０ …（１）
Ｔ１＝Ｉ・ωｅ …（２）

そして、モータＭＧ１からのトルクがプラネタリギヤ３０のキャリア軸に寄与するトルク（ＭＧ１寄与トルク）Ｔ２［Ｎ・ｍ］を次式（３）により算出する（Ｓ１３０）。慣性トルクＴ１とＭＧ１寄与トルクＴ２とを算出すると、算出した慣性トルクＴ１とＭＧ１寄与トルクＴ２とに基づいて次式（４）によりワンウェイクラッチ２８に入力されるトルク（ＯＷＣ推定入力トルク）Ｔｉｎを算出する（Ｓ１４０）。

Ｔ２＝−Ｔｍ１・（１＋ρ）／ρ …（３）
Ｔｉｎ＝｜Ｔ１＋Ｔ２｜ …（４）

こうしてＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎを算出すると、ＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎが閾値Ｔｒｅｆ未満であるか否かを判定する（Ｓ１５０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、ワンウェイクラッチ２８を構成するスプラグ等の耐久を超えない上限トルクに所定のマージンを差し引いたトルクとして定められている。ＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎが閾値Ｔｒｅｆ未満であると判定すると、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に要求される要求トルクＴｒ＊を設定する（Ｓ１６０）。そして、要求トルクＴｒ＊を駆動軸３６に出力するためのモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を次式（５）により設定し（Ｓ１７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（Ｓ１８０）、ＭＧ両駆動モード時制御ルーチンを終了する。なお、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊は、式（５）を満たば、どのような分担比でトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定するものとしてもよいが、モータＭＧ１，ＭＧ２が効率よく運転可能な組み合わせを設定するのが望ましい。

Ｔｒ＊＝−Ｔｍ１＊／ρ＋Ｔｍ２＊ …（５）

Ｓ１５０でＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎが閾値Ｔｒｅｆ以上であると判定すると、ＭＧ両駆動モードを禁止して（Ｓ１９０）、ＭＧ両駆動モード時制御ルーチンを終了する。ここで、Ｓ１９０の処理は、例えば、１モータ運転モードによる制御を実行することにより行うことができる。なお、１モータ運転モードによる制御は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０とし、要求トルクＴｒ＊がモータＭＧ２の最大トルクの範囲内で出力されるようトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ２を制御することにより行われる。これにより、ＭＧ１寄与トルクＴ２に相当するトルクがワンウェイクラッチ２８に入力されないようにすることができる。

図４は、ＭＧ両駆動モード中に駆動輪３８ａ，３８ｂにスリップが発生し、その後、グリップが回復したときにワンウェイクラッチＯＷＣに入力されるトルクを説明する説明図である。いま、ＭＧ両駆動モードにおいて駆動系が共振する路面（例えば、波状路）を走行している場合を考える。図示するように、ＭＧ両駆動モードで走行している最中（図中の実線の状態）に、駆動輪３８ａ，３８ｂの空転によるスリップが発生すると、駆動軸３６の回転が急上昇すると共に、ワンウェイクラッチ２８のかみ合いが外れて、プラネタリギヤ３０のキャリアの回転数も急上昇する（図中の破線の状態）。この状態から駆動輪３８ａ，３８ｂのグリップが急激に回復すると、駆動軸３６の回転が急下降すると共に、プラネタリギヤ３０のキャリアの回転数も急下降し、エンジン２２が回転し続けようとするエネルギー（慣性力）がワンウェイクラッチ２８に入力される（図中の１点鎖線参照）。ＭＧ両駆動モードでは、モータＭＧ１からプラネタリギヤ３０のキャリアの回転数を押し下げるトルク（負のトルク）を出力しているから、駆動輪３８ａ，３８ｂのグリップが回復したときにキャリアに入力されるトルク（ＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎ）は、クランクシャフト２６の回転変動に伴って生じるエンジン２２の慣性トルクＴ１と、モータＭＧ１から出力される負トルクによりキャリアに作用するトルク（ＭＧ１寄与トルクＴ２）との和により推定（予測）することができる。本実施例では、ＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎが閾値Ｔｒｅｆ以上と予測されるときには、ＭＧ両駆動モードを禁止するため、ワンウェイクラッチ２８にその耐久を超えるトルクが入力されないようにすることができる。

以上説明した本実施例のハイブリッド自動車２０によれば、プラネタリギヤ３０のサンギヤ，キャリア，リングギヤにそれぞれモータＭＧ１の回転軸，エンジン２２のクランクシャフト２６，駆動軸３６が接続され、駆動軸３６にモータＭＧ２が接続されたものにおいて、クランクシャフト２６（キャリア）の負回転を禁止するワンウェイクラッチ２８を設ける。また、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２の制御モードとして、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ１およびモータＭＧ２から要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう駆動制御する２モータ運転モード（ＭＧ両駆動モード）を設ける。そして、ＭＧ両駆動モード中に、ワンウェイクラッチ２８に入力されるトルク（ＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎ）を予測し、ＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎが閾値Ｔｒｅｆ以上となると予測される場合に、ＭＧ両駆動モードを禁止する。これにより、ワンウェイクラッチ２８にその耐久を超えるトルクが入力されないようにすることができ、ワンウェイクラッチ２８の寿命の低下や破損を防止することができる。

実施例では、ＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎが閾値Ｔｒｅｆ以上となる場合、ＭＧ両駆動モードを禁止する（モータＭＧ１から出力するトルクを値０とする）ものとしたが、これに限定されるものではなく、エンジン２２の慣性トルクＴ１の少なくとも一部を相殺するようにモータＭＧ１を駆動制御するものとしてもよい。例えば、慣性トルクＴ１の全てをモータＭＧ１から出力するトルクによって相殺する場合、次式（６）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すればよい。

Ｔｍ１＊＝−Ｔ１・ρ／（１＋ρ） …（６）

また、ＭＧ両駆動モードを禁止せずに、駆動輪３８ａ，３８ｂの回転速度の変動が抑制されるように、モータＭＧ１，ＭＧ２から駆動軸３６に出力するトルクを制限するものとしてもよい。例えば、ＯＷＣ推定入力トルクＴｉｎが閾値Ｔｒｅｆ以上の場合に、駆動軸３６に出力可能な上限トルクを設定し、設定した上限トルクの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、ワンウェイクラッチ２８が「ワンウェイクラッチ」に相当し、図３のＭＧ両駆動モード時制御ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ７２が「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業に利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ワンウェイクラッチ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、第１モータと、共線図上で第１回転要素，第２回転要素，第３回転要素の順に並び前記第１回転要素に前記第１モータの回転軸が接続され前記第２回転要素に前記エンジンの出力軸が接続され前記第３回転要素に車軸に連結された駆動軸に接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、前記第１モータおよび前記第２モータと電力をやり取り可能な二次電池と、前記エンジンの逆方向の回転を禁止するワンウェイクラッチと、を備え、前記第１モータを逆回転駆動すると共に前記第２モータを正回転駆動することにより前記駆動軸に出力される動力により走行可能なハイブリッド自動車であって、
   前記第１モータを逆回転駆動すると共に前記第２モータを正回転駆動している最中に、前記第１モータの逆回転駆動によって前記エンジンの出力軸に作用するトルクと前記エンジンの慣性トルクとに基づいて前記ワンウェイクラッチに入力されるトルクを予測し、該予測したトルクが所定トルク以上となる場合に、前記ワンウェイクラッチに入力されるトルクが低減されるよう前記第１モータまたは前記第２モータを制御する制御手段
   を備えることを特徴とするハイブリッド自動車。

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