JP2018008648A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】第２モータを駆動軸から切り離すことができると共に比較的高車速でも要求駆動力により走行することができる自動車を提供する。【解決手段】ブレーキをオンとすることによりオーバードライブ状態とする機構と第２モータを駆動軸から切り離すクラッチとを備え、ブレーキをオンとすると共にクラッチをオフとして走行する所定走行時には、バッテリの目標蓄電量を所定走行時ではないときに比して大きくなるように設定し、バッテリの蓄電量が目標蓄電量となるように、且つ、走行に要求される要求駆動力がエンジンからの駆動力と第１モータからの駆動力とによって賄われるようにエンジンと第１モータとを制御する。【選択図】図７

Description

本発明は、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、遊星歯車機構のサンギヤに第１モータ，キャリアにエンジン，リングギヤに車軸に連結された駆動軸が接続され、駆動軸に変速機を介して第２モータが接続された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、必要に応じて、変速機により第２モータを駆動軸から切り離すことができるようにしている。

また、第１遊星歯車機構のサンギヤに第１モータ，キャリアにエンジン，リングギヤに車軸に連結された駆動軸が接続され、第２遊星歯車機構のサンギヤに第１遊星歯車機構のサンギヤ，キャリアにブレーキ，リングギヤに第１遊星歯車機構のキャリアが接続され、駆動軸に第２モータが接続されたものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。このハイブリッド自動車では、比較的高車速で走行するときなどにブレーキをオンとすることにより、オーバードライブ状態として走行することができるようにしている。

特開２００４−２８２８８６号公報 特開２０１４−１８４８２１号公報

しかしながら、上述の前者のハイブリッド自動車では、変速機により第２モータを切り離した状態で走行するときには、エンジンからの動力だけで走行することになるため、走行に必要な駆動力を得ることができない場合が生じる。また、後者のハイブリッド自動車では、比較的高車速で走行するときには第２モータも高回転で駆動するから、第２モータとして高回転駆動が可能なモータを用いる必要がある。

本発明のハイブリッド自動車は、第２モータを駆動軸から切り離すことができると共に比較的高車速でも要求駆動力により走行することができる自動車を提供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、
第２モータと、
共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、前記第１回転要素に前記第１モータが連結され、前記第２回転要素に前記エンジンが連結され、前記第３回転要素に車軸に連結された駆動軸が連結された第１遊星歯車機構と、
共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し、前記第４回転要素に前記第１回転要素が連結され、前記第６回転要素に前記第２回転要素が連結された第２遊星歯車機構と、
前記第５回転要素に接続されたブレーキと、
前記第２モータの回転軸と前記駆動軸とに取り付けられたクラッチと、
前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
前記ブレーキと前記クラッチとをオンオフ制御すると共に前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを駆動制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記ブレーキをオンとすると共に前記クラッチをオフとして走行する所定走行時には、前記バッテリの目標蓄電量を前記所定走行時ではないときに比して大きくなるように設定し、前記バッテリの蓄電量が前記目標蓄電量となるように、且つ、走行に要求される要求駆動力が前記エンジンからの駆動力と前記第１モータからの駆動力とによって賄われるように前記エンジンと前記第１モータとを制御する、
ことを特徴とする。

本発明のハイブリッド自動車では、第１遊星歯車機構が共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、第２遊星歯車機構が共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し、第１回転要素と第４回転要素とが連結され、第２回転要素と第６回転要素とが連結されている。このため、共線図において、第１回転要素（第４回転要素）、第５回転要素、第２回転要素（第６回転要素）、第３回転要素の順に並ぶ。第１回転要素（第４回転要素）には第１モータ、第２回転要素（第６回転要素）にはエンジン、第３回転要素には駆動軸が連結されているから、第５回転要素に接続されたブレーキをオンとすると、エンジンの回転数より駆動軸の回転数の方が大きいオーバードライブ状態となる。このとき、第１モータから駆動力を出力すると、第５回転要素に接続されたブレーキがオンとされていることから、ブレーキを反力として駆動軸に駆動力を出力することができる。したがって、比較的高車速で走行しているときにブレーキをオンとすることにより、オーバードライブ状態とすると共に、エンジンからの駆動力と第１モータからの駆動力と第２モータからの駆動力とにより走行することができる。一方、第２モータはクラッチを介して駆動軸に接続されているから、オーバードライブ状態のときにクラッチをオフとすることにより、第２モータを駆動軸から切り離すことができる。したがって、ブレーキをオンとしてオーバードライブ状態とすると共にクラッチをオフとして第２モータを駆動軸から切り離した状態のとき（所定走行時）には、エンジンからの駆動力と第１モータからの駆動力とにより走行することができる。このとき、制御装置は、バッテリの目標蓄電量を所定走行時ではないときに比して大きくなるように設定し、バッテリの蓄電量が目標蓄電量となるように、且つ、走行に要求される要求駆動力がエンジンからの駆動力と第１モータからの駆動力とによって賄われるようにエンジンと第１モータとを制御する。例えば、バッテリの蓄電量が目標蓄電量未満でエンジンからの駆動力を要求駆動力より大きくすることができるときには、エンジンからの駆動力が要求駆動力より大きくなるようにエンジンを制御すると共に、過剰の駆動力を用いて第１モータにより発電してバッテリを充電するように第１モータを制御する。バッテリの蓄電量が目標蓄電量に一致するときにエンジンからの駆動力で要求駆動力を賄うことができるときには、エンジンから要求駆動力が出力されるようにエンジンを制御する。エンジンからの駆動力では要求駆動力を賄うことができないときには、エンジンからの駆動力と第１モータからの駆動力とにより要求駆動力を出力するようにエンジンと第１モータとを制御する。エンジンからの駆動力では要求駆動力を賄うことができない状態が継続しても、バッテリの目標蓄電量が大きく設定されているから、目標蓄電量が大きく設定されていないときに比して、より長く第１モータから駆動力を出力して走行に要求される要求駆動力で走行することができる。また、比較的高車速で走行するときにクラッチをオフとして第２モータを駆動軸から切り離すから、第２モータとして特別高速回転可能なモータを用いる必要がない。さらに、第２モータの最高回転速度に車両の最高車速が律速されなくなる。

ここで、第１の車速（例えば８０ｋｍ／ｈや１００ｋｍ／ｈなど）のときにブレーキをオンとし、第１の車速より大きな第２の車速（例えば１００ｋｍ／ｈや１２０ｋｍ／ｈ）のときにクラッチをオフとするものとしてもよい。また、第１の車速（例えば８０ｋｍ／ｈや１００ｋｍ／ｈなど）のときにブレーキをオンとし、エンジンからの駆動力でほぼ要求駆動力を賄うことができる状態がある程度継続（一定時間継続）しているときにクラッチをオフとするものとしてもよい。

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。 ブレーキＢ１をオフとすると共にクラッチＣ１をオンとしてＨＶ走行モードにより走行しているときの共線図の一例を示す説明図である。 ブレーキＢ１をオフとすると共にクラッチＣ１をオンとしてＥＶ走行モードにより走行しているときの共線図の一例を示す説明図である。 ブレーキＢ１をオンとすると共にクラッチＣ１をオフとした状態でモータＭＧ１により発電しているときの共線図の一例を示す説明図である。 ブレーキＢ１をオンとすると共にクラッチＣ１をオフとした状態でモータＭＧ１から駆動力を出力しているときの共線図の一例を示す説明図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行されるオーバードライブ時クラッチ接続解除処理の一例を示すフローチャートである。 ＨＶＥＣＵ７０により実行されるクラッチオフ時駆動制御の一例を示すフローチャートである。 オーバードライブ状態における車速Ｖや目標蓄電割合ＳＯＣ，モータＭＧ１のトルクＴｍ１などの時間変化の一例を示すタイミングチャートである。

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１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３５と、モータＭＧ１，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いる。エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

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から入力されている。例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒやスロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨなどを挙げることができる。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。例えば、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動制御信号や燃料噴射弁への駆動制御信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの駆動制御信号などを挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このエンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の角速度および回転数、即ち、エンジン２２の角速度ωｎｅおよび回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１およびリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４と、を有する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。サンギヤ３１には、モータＭＧ１の回転子が接続されている。リングギヤ３２には、駆動輪５９ａ，５９ｂにデファレンシャルギヤ５８およびギヤ機構５７を介して連結された駆動軸５６が接続されている。キャリア３４には、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。プラネタリギヤ３０への潤滑油の供給は、図示しないオイルポンプにより行なわれており、キャリア３４の回転などによりピニオンギヤ３３にも潤滑油が供給されている。

プラネタリギヤ３５は、外歯歯車のサンギヤ３６と、内歯歯車のリングギヤ３７と、サンギヤ３６およびリングギヤ３７に噛合する複数のピニオンギヤ３８と、複数のピニオンギヤ３８を自転かつ公転自在に保持するキャリア３９と、を有する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。サンギヤ３６は、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３３に接続されており、リングギヤ３７はプラネタリギヤ３０のキャリア３４に接続されている。キャリア３９は、ブレーキＢ１を介してケース２１に接続されている。ブレーキＢ１は、油圧駆動の摩擦係合要素として構成されている。プラネタリギヤ３５への潤滑油の供給は、図示しないオイルポンプにより行なわれており、キャリア３９の回転などによりピニオンギヤ３８にも潤滑油が供給されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ１は、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、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ２は、回転子がクラッチＣ１とギヤ機構５７とを介して駆動軸５６に接続されている。クラッチＣ１は、油圧駆動の摩擦係合要素として構成されている。インバータ４１，４２は、バッテリ５０と共に電力ライン５４に接続されている。電力ライン５４には、平滑用のコンデンサ５５が取り付けられている。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の図示しない複数の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、回転駆動される。

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。例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２やモータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流などである。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と通信ポートを介して接続されている。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４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を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。このバッテリ５０は、上述したように、インバータ４１，４２と共に電力ライン５４に接続されている。このバッテリ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によって管理されている。

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，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。例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂ（バッテリ５０から放電するときが正の値），バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂを挙げることができる。

バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このバッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂと電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂとの積として充放電電力Ｐｂを演算している。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、演算した蓄電割合ＳＯＣと、温度センサからの電池温度Ｔｂと、に基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい許容最大電力である。

ＨＶＥＣＵ７０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，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。

ＨＶＥＣＵ７０には、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。各種センサからの信号の一部として、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号ＩＧやシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、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やブレーキペダル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や車速センサ８８からの車速Ｖを挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０からは、ブレーキＢ１への駆動信号やクラッチＣ１への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。

ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。このＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４，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では、通常は、ブレーキＢ１をオフとすると共にクラッチＣ１をオンとして、ハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）か電動走行モード（ＥＶ走行モード）により走行する。ＨＶ走行モードは、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とからの動力を用いて走行する走行モードである。この場合、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが目標蓄電割合ＳＯＣ（例えば４０％や５０％，６０％など）を制御中心とした所定範囲（例えば、３０％〜７０％など）内となるようにバッテリ５０の充放電が行なわれる。ＥＶ走行モードは、エンジン２２を運転停止すると共にモータＭＧ２からの動力を用いて走行する走行モードである。ＥＶ走行モードでは、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ（例えば、２０％や３０％など）を下回るとＨＶ走行モードに切り替わる。

図２は、ブレーキＢ１をオフとすると共にクラッチＣ１をオンとしてＨＶ走行モードにより走行しているときの共線図の一例を示す説明図であり、図３は、ブレーキＢ１をオフとすると共にクラッチＣ１をオンとしてＥＶ走行モードにより走行しているときの共線図の一例を示す説明図である。図中、Ｓ１，Ｓ２軸は、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１およびプラネタリギヤ３５のサンギヤ３６の回転数を示すと共にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を示す。Ｃ２軸は、プラネタリギヤ３５のキャリア３９の回転数を示す。Ｃ１，Ｒ２軸は、プラネタリギヤ３０のキャリア３４およびプラネタリギヤ３５のリングギヤ３７の回転数を示すと共にエンジン２２の回転数Ｎｅを示す。Ｒ１軸は、プラネタリギヤ３０のリングギヤ３２の回転数を示すと共に駆動軸５６の回転数Ｎｐを示す。Ｓ１，Ｓ２軸の太線矢印は、モータＭＧ１からの出力されているトルクＴｍ１を示す。Ｃ１，Ｒ２軸の太線矢印は、エンジン２２から出力されているトルクＴｅを示す。Ｒ１軸の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１により駆動軸５６に作用するトルクとモータＭＧ２から出力されたトルクＴｍ２により駆動軸５６に作用するトルクとを示す。「ｋ１」および「ｋ２」は換算係数である。図２および図３に示すように、ブレーキＢ１をオフしているときには、プラネタリギヤ３５のキャリア３９はフリーに回転するから、プラネタリギヤ３５は駆動には関与しない。

図４は、ブレーキＢ１をオンとすると共にクラッチＣ１をオフとした状態でモータＭＧ１により発電しているときの共線図の一例を示す説明図であり、図５は、ブレーキＢ１をオンとすると共にクラッチＣ１をオフとした状態でモータＭＧ１から駆動力を出力しているときの共線図の一例を示す説明図である。図４および図５中、「ｋ３」および「ｋ４」は換算係数である。ブレーキＢ１をオンとしているときには、プラネタリギヤ３５のキャリア３９はケース２１に固定されて回転できないから、図４および図５に示すように、Ｃ２軸が値０を通る直線上の運転ポイントで走行する。この状態では、Ｒ１軸上の駆動軸５６の回転数Ｎｐは、Ｃ１軸（Ｒ２軸）上のエンジン２２の回転数Ｎｅより大きくなるオーバードライブ状態となる。この状態でモータＭＧ１にトルクを作用させると、モータＭＧ１からのトルクＴｍ１がモータＭＧ１の回転を抑制する方向の場合（図４参照）には、モータＭＧ１は回生駆動となり、駆動軸５６にはモータＭＧ１からのトルクＴｍ１は制動力（ｋ４・Ｔｍ１）として作用する。一方、モータＭＧ１からのトルクＴｍ１がモータＭＧ１の回転を促進する方向の場合（図５参照）には、モータＭＧ１は力行駆動となり、駆動軸５６にはモータＭＧ１からのトルクＴｍ１は駆動力（ｋ４・Ｔｍ１）として作用する。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にブレーキＢ１をオンとしてオーバードライブ状態としたときの動作について説明する。実施例では、ブレーキＢ１は、車速Ｖが第１所定車速（例えば８０ｋｍ／ｈや１００ｋｍ／ｈなど）以上に至ったときにオンとされ、第１所定車速より小さい第２所定車速（例えば、７０ｋｍ／ｈや９０ｋｍ／ｈなど）以下に至ったときにオフとされる。図６は、ブレーキＢ１をオンとしてオーバードライブ状態としたときにＨＶＥＣＵ７０により実行されるオーバードライブ時クラッチ接続解除処理の一例を示すフローチャートであり、図７は、オーバードライブ状態でクラッチＣ１がオフされたときにＨＶＥＣＵ７０により実行されるクラッチオフ時駆動制御の一例を示すフローチャートである。以下、順に説明する。なお、オーバードライブ時クラッチ接続解除処理は、オーバードライブ状態の最中に所定時間毎（例えば数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行され、クラッチオフ時駆動制御は、オーバードライブ状態でクラッチＣ１がオフされている最中に所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

図６のオーバードライブ時クラッチ接続解除処理が実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、車速センサ８８からの車速Ｖを入力し（ステップＳ１００）、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆと比較する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆは、クラッチＣ１をオンオフする車速であり、例えば、１００ｋｍ／ｈや１２０ｋｍ／ｈなどを用いることができる。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには、クラッチＣ１をオンとして（ステップＳ１２０）、目標蓄電割合ＳＯＣ＊に通常時の値ＳＯＣ１を設定する（ステップＳ１３０）。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、クラッチＣ１をオフとして（ステップＳ１４０）、目標蓄電割合ＳＯＣ＊に値ＳＯＣ１より大きな値ＳＯＣ２を設定する（ステップＳ１５０）。ここで、値ＳＯＣ１は、通常時の蓄電割合ＳＯＣの制御中心であり、例えば、４０％や５０％，６０％などを用いることができる。値ＳＯＣ２としては、例えば８０％や許容上限値などを用いることができる。なお、説明の容易のために車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上であるか否かによりクラッチＣ１をオンオフするものとしたが、頻繁なオンオフを回避するためにヒステリシスを用いるのも好ましい。

図７のクラッチオフ時駆動制御が実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、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やエンジン２２の回転数Ｎｅ，車速センサ８８からの車速Ｖ，蓄電割合ＳＯＣなどの駆動制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅについては、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。蓄電割合ＳＯＣについては、バッテリＥＣＵ５２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。

続いて、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対して予め定めた要求トルク設定用マップを用いて運転者が走行のために駆動軸５６に要求する要求トルクＴｄ＊を設定すると共に（ステップＳ２１０）、エンジン２２の回転数Ｎｅにおける定格値としての最大トルクＴｅｍａｘを予め定めたマップを用いて導出する（ステップＳ２２０）。そして、最大トルクＴｅｍａｘに換算係数ｋ３を乗じたものが要求トルクＴｄ＊以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。最大トルクＴｅｍａｘに換算係数ｋ３を乗じたものは、エンジン２２から出力した最大トルクＴｅｍａｘを駆動軸５６に作用させたときのトルクとなるから、ステップＳ２３０の判定は、要求トルクＴｄ＊をエンジン２２からの出力だけで賄うことができるか否かの判定となる。

最大トルクＴｅｍａｘに換算係数ｋ３を乗じたものが要求トルクＴｄ＊以上のときには、目標蓄電割合ＳＯＣ＊と蓄電割合ＳＯＣとの差が小さくなるように蓄電割合ＳＯＣに対して予め定められたマップを用いて充電要求パワーＰｂ＊を設定する（ステップＳ２４０）。ここで、実施例では、充放電要求パワーＰｂ＊は、放電要求パワーを正の値とし、充電要求パワーを負の値とした。続いて、要求トルクＴｄ＊を換算係数ｋ３で除したものから充放電要求パワーＰｂ＊を回転数Ｎｅで除したものを減じてエンジン２２から出力すべき仮トルクＴｅｔｍｐを設定する（ステップＳ２５０）。仮トルクＴｅｔｍｐは、駆動軸５６に要求パワーＴｄ＊を出力するのに必要なパワーと充電要求パワーＰｂ＊との和のパワーをエンジン２２から出力する際のトルクとなる。仮トルクＴｅｔｍｐを設定すると、仮トルクＴｅｔｍｐと最大トルクＴｅｍａｘとのうち小さい方をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ２６０）、目標トルクＴｅ＊に換算係数ｋ３を乗じたものから要求トルクＴｄ＊を減じ、更に換算係数ｋ４で割ったものをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定する（ステップＳ２９０）。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、図４，５中上向きを正の値としているから、トルク指令Ｔｍ１＊が正の値のときにモータＭＧ１は回生駆動し、トルク指令Ｔｍ１＊が負の値のときに力行駆動することになる。目標トルクＴｅ＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定すると、目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３１０）、本制御を終了する。目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２から目標トルクＴｅ＊が出力されるように吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊のトルクを出力するようにインバータ４１をスイッチング制御する。最大トルクＴｅｍａｘに換算係数ｋ３を乗じたものが要求トルクＴｄ＊以上のときの上述の制御は、最大トルクＴｅｍａｘの範囲内で駆動軸５６に要求トルクＴｄ＊を出力すると共にバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが目標蓄電割合ＳＯＣ＊になるようにするものとなる。クラッチＣ１がオフされてモータＭＧ２が切り離されているときには、目標蓄電割合ＳＯＣ＊には通常時の値ＳＯＣ１より大きな値ＳＯＣ２が設定されているから、蓄電割合ＳＯＣは通常時の値ＳＯＣ１より大きな値ＳＯＣ２になるように制御される。

ステップＳ２３０で最大トルクＴｅｍａｘに換算係数ｋ３を乗じたものが要求トルクＴｄ＊未満であると判定されると、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊に最大トルクＴｅｍａｘを設定する（ステップＳ２７０）。続いて、蓄電割合ＳＯＣがバッテリ５０の放電下限値より若干大きな値として予め設定された閾値Ｓｍｉｎ未満に至っているか否かを判定する（ステップＳ２８０）。蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｍｉｎ以上のときには、目標トルクＴｅ＊に換算係数ｋ３を乗じたものから要求トルクＴｄ＊を減じ、更に換算係数ｋ４で割ったものをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定し（ステップＳ２９０）、目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３１０）、本制御を終了する。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には、最大トルクＴｅｍａｘに換算係数ｋ３を乗じたものと要求トルクＴｄ＊との差分が負の値として設定されるから、図５に示すように、下向きに作用するトルクとなり、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊により制御することにより、「ｋ４・Ｔｍ１＊」として計算されるトルクが駆動軸５６に出力される。この制御は、エンジン２２からのトルク（最大トルクＴｅｍａｘ）では駆動軸５６に要求トルクＴｄ＊を出力することができない状態のときに不足分をモータＭＧ１から出力するものとなる。

ステップＳ２８０で蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｍｉｎ未満であると判定されたときには、バッテリ５０の過放電を防止するため、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ３００）、目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３１０）、本制御を終了する。この場合、エンジン２２からのトルク（最大トルクＴｅｍａｘ）だけでは要求トルクＴｄ＊には満たないが、そのトルクの駆動軸５６への出力により走行することになる。

図８は、オーバードライブ状態における車速Ｖや目標蓄電割合ＳＯＣ，モータＭＧ１のトルクＴｍ１などの時間変化の一例を示すタイミングチャートである。図中、目標蓄電割合ＳＯＣ＊において、実線は目標蓄電割合ＳＯＣ＊を示し、破線は蓄電割合ＳＯＣを示す。モータＭＧ１のトルクＴｍ１において、正の値は図４と同様に上向きのトルク（回生トルク）を示し、負の値は図５と同様に下向きのトルク（力行トルク）を示す。時間Ｔ１に、ブレーキＢ１がオンとされてオーバードライブ状態となる。時間Ｔ２に、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上に至ってクラッチＣ１がオフとされてモータＭＧ１が駆動軸５６から切り離されると共に、目標蓄電割合ＳＯＣ＊に値ＳＯＣ２が設定される。時間Ｔ２から時間Ｔ３では、加速しており、エンジン２２からのトルクでは要求トルクＴｄ＊を賄うことができないため、モータＭＧ１から力行トルクとして負のトルクが出力される。このため、蓄電割合ＳＯＣは減少する。時間Ｔ３に加速が終了し、時間Ｔ３から時間Ｔ５まで定速走行が行なわれると、蓄電割合ＳＯＣを目標蓄電割合ＳＯＣ＊とするためにモータＭＧ１から回生トルクとして正のトルクが出力され、バッテリ５０が充電される。蓄電割合ＳＯＣが目標蓄電割合ＳＯＣ＊に至った時間Ｔ４にモータＭＧ１のトルクＴｍ１が値０とされ、バッテリ５０の充電が終了する。時間Ｔ５にアクセルペダル８３が踏み込まれて加速が開始すると、エンジン２２からのトルクでは要求トルクＴｄ＊を賄うことができなくなり、モータＭＧ１から力行トルクとして負のトルクが出力される。このため、蓄電割合ＳＯＣは時間の経過と共に減少する。目標蓄電割合ＳＯＣ＊は、通常時の値ＳＯＣ１より大きな値ＳＯＣ２が設定されているから、加速が長く継続しても、モータＭＧ１から力行トルクとして負のトルクを長く出力することができる。時間Ｔ６に加速が終了すると、再び蓄電割合ＳＯＣを目標蓄電割合ＳＯＣ＊とするために、モータＭＧ１から回生トルクとして正のトルクが出力され、バッテリ５０が充電される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキＢ１をオンとしたオーバードライブ状態では、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上に至ったときにはクラッチＣ１をオフとしてモータＭＧ２を切り離す。これにより、モータＭＧ２として特別に高速回転可能なモータを用いる必要がない。また、オーバードライブ状態でクラッチＣ１をオフとしてモータＭＧ２を切り離したときには、目標蓄電割合ＳＯＣ＊に通常時の値ＳＯＣ１より大きな値ＳＯＣ２を設定する。そして、要求トルクＴｄ＊をエンジン２２からのトルクで賄うことができるときには、最大トルクＴｅｍａｘの範囲内でエンジン２２からの出力により駆動軸５６に要求トルクＴｄ＊を出力すると共にバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが目標蓄電割合ＳＯＣ＊になるように制御する。一方、要求トルクＴｄ＊をエンジン２２からのトルクで賄うことができないときには、不足分をモータＭＧ１からのトルクによって賄う。要求トルクＴｄ＊をエンジン２２からのトルクで賄うことができない状態が継続しても、目標蓄電割合ＳＯＣ＊には大きな値ＳＯＣ２を設定されているから、目標蓄電割合ＳＯＣ＊に値ＳＯＣ１が継続して用いられる場合に比して、より長くモータＭＧ１からトルクＴｍ１を出力して要求トルクＴｄ＊を駆動軸５６に出力して走行することができる。

実施例では、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上に至ったときにクラッチＣ１をオフとしてモータＭＧ２を駆動軸５６から切り離すものとしたが、要求トルクＴｄ＊をほぼエンジン２２からのトルクで賄っている状態に至ったときにクラッチＣ１をオフとしてモータＭＧ２を駆動軸５６から切り離すものとしてもよい。

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、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「第１遊星歯車機構」に相当し、プラネタリギヤ３５が「第２遊星歯車機構」に相当し、ブレーキＢ１が「ブレーキ」に相当し、クラッチＣ１が「クラッチ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とが「制御装置」に相当する。また、サンギヤ３１が「第１回転要素」に相当し、キャリア３４が「第２回転要素」に相当し、リングギヤ３２が「第３回転要素」に相当し、サンギヤ３６が「第４回転要素」に相当し、キャリア３９が「第５回転要素」に相当し、リングギヤ３７が「第６回転要素」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などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２１ ケース、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、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 ダンパ、３０，３５ プラネタリギヤ、３１，３６ サンギヤ、３２，３７ リングギヤ、３３，３８ ピニオンギヤ、３４，３９ キャリヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、５５ コンデンサ、５６ 駆動軸、５７ ギヤ機構、５８ デファレンシャルギヤ、５９ａ，５９ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１ クラッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   第１モータと、
   第２モータと、
   共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、前記第１回転要素に前記第１モータが連結され、前記第２回転要素に前記エンジンが連結され、前記第３回転要素に車軸に連結された駆動軸が連結された第１遊星歯車機構と、
   共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し、前記第４回転要素に前記第１回転要素が連結され、前記第６回転要素に前記第２回転要素が連結された第２遊星歯車機構と、
   前記第５回転要素に接続されたブレーキと、
   前記第２モータの回転軸と前記駆動軸とに取り付けられたクラッチと、
   前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
   前記ブレーキと前記クラッチとをオンオフ制御すると共に前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを駆動制御する制御装置と、
   を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記制御装置は、前記ブレーキをオンとすると共に前記クラッチをオフとして走行する所定走行時には、前記バッテリの目標蓄電量を前記所定走行時ではないときに比して大きくなるように設定し、前記バッテリの蓄電量が前記目標蓄電量となるように、且つ、走行に要求される要求駆動力が前記エンジンからの駆動力と前記第１モータからの駆動力とによって賄われるように前記エンジンと前記第１モータとを制御する、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。

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