JP2020097334A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを保護しつつ運転者の要求する駆動力を出力することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】出力側に伝達されるエンジントルクの割合が第１所定値となるHV-Loモードと、前記割合が前記第１所定値よりも小さい第２所定値となるHV-Hiモードと、差動機構の各回転要素が同一回転数となる直結モードとを設定することが可能なハイブリッド車両の制御装置において、コントローラは、エンジンの出力トルクが低下していると判断した場合に、モータトルクを一定あるいは予め定められた所定範囲に制御しつつ、HV-LoモードとHV-Hiモードと直結モードとのうち運転者の要求する駆動力を出力可能な走行モードを選択するように構成されている。【選択図】図７

Description

この発明は、駆動力源としてエンジンとモータとを備え、複数の駆動形態（モード）を設定することのできるハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

ハイブリッド車両の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、高地走行等で大気圧が通常よりも低くなることによりエンジントルクが低下して運転者が要求する駆動力を出力することができないことを抑制するように構成されている。具体的には、駆動力源としてエンジンとモータとを備え、上述した高地等で大気圧が低下した場合に、エンジントルクの低下に応じてモータトルクを増大させるように構成されている。つまり、エンジントルクの落ち込み分をモータトルクで担保するように構成されている。

特開２０００−１０４５７６号公報

運転者の要求する駆動力をエンジンで出力できない場合には、例えば上述した特許文献１に記載されたハイブリッド車両のように、モータトルクを増大させることが有効である。しかしながら、そのようにモータの出力を増大させると、モータが発熱し、それによりモータが高温になりモータの耐久性が低下するおそれがある。また、そのモータの耐久性を考慮してトルク制限を設けた場合には、出力可能なトルクが低下し、ひいては運転者の要求する駆動力を出力できないおそれがある。

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、モータを保護しつつ運転者の要求する駆動力を出力することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、発電機能を有する第１モータと、駆動輪にトルクを伝達可能に連結された第２モータと、前記エンジンに連結された入力要素と、前記第１モータに連結された反力要素と、前記駆動輪にトルクを伝達可能に連結された出力要素とを有する差動機構とを備え、前記差動機構は、前記エンジンから出力されたトルクのうち前記出力要素側に伝達されるトルクの割合が第１所定値となる第１ＨＶ走行モードと、前記割合が前記第１所定値よりも小さい第２所定値となる第２ＨＶ走行モードと、前記入力要素と前記出力要素と前記反力要素とが同一の回転数となる直結モードとを設定することが可能なハイブリッド車両の制御装置において、前記ハイブリッド車両を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記エンジンの出力トルクが低下しているか否かを判断し、前記エンジンの出力トルクが低下していると判断した場合に、前記第２モータの駆動トルクを一定あるいは予め定められた所定範囲に制御しつつ、前記第１ＨＶ走行モードと前記第２ＨＶ走行モードと前記直結モードとのうち運転者の要求する駆動力を出力可能な走行モードを選択す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、エンジンから出力されたトルクのうち出力要素側に伝達されるトルク（エンジン直達トルクとも称される）が低下した場合に、要求駆動力を満たすべく、そのエンジン直達トルクが大きい走行モードを選択するように構成されている。具体的には、この発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記エンジン直達トルクの割合がそれぞれ異なる、第１ＨＶ走行モードと前記第１ＨＶ走行モードよりエンジン直達トルクの割合が小さい第２ＨＶ走行モードと差動機構の各回転要素が同一回転数（すなわちエンジン直達トルクの割合が「１」）となる直結モードとを設定することが可能であって、例えば高地走行等で大気圧が通常よりも低くなり、エンジントルク（エンジン直達トルク）が低下した場合に、そのエンジントルクの低下を抑制すべくエンジン直達トルクが大きい走行モードを選択するように構成されている。つまり、運転者の要求する駆動力を出力可能な走行モードを選択するように構成されている。

例えばHV-Hiモードで走行中に、エンジン直達トルクが低下した場合にはHV-Loモード（あるいは直結モード）に移行するように構成されている。つまり、アクセル開度、および、指令するエンジントルクを変更することなく、走行モードの切り替えをすることでエンジン直達トルクを増大させるように構成されている。そのため、エンジンの出力トルクが低下した場合であっても、エンジン直達トルクが大きい走行モードに切り替えることで出力されるエンジントルクが要求されるエンジントルクに達し（回復し）、それに伴って発生する駆動力も増大し、要求駆動力を満たすことができる。また、そのように要求される駆動力を出力できることにより、駆動力の低下による違和感を運転者に与えることを抑制もしくは回避できる。

また、この発明によれば、上記の走行モードの切り替えを行う際に、第２モータの駆動トルクを一定あるいは予め定められた所定範囲に制御するように構成されている。つまり、モータトルクをほぼ変化させることなく、落ち込んだ駆動力を増大させるように構成されている。そのため、例えばエンジントルクが低下した分をモータトルクで担保して駆動力を増大させる場合（例えば前掲の特許文献１の構成）に比べて、第２モータの仕事量を低下させることができ、その結果、モータの温度が高温になること、ならびに、それに伴ってモータの耐久性が低下することを抑制できる。つまり、モータを保護しつつ要求駆動力を満たすことができる。

駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図である。 電子制御装置（ECU）の構成を説明するためのブロック図である。 各走行モードでのクラッチ機構、ブレーキ機構の係合および解放の状態、モータの運転状態、エンジンの駆動の有無をまとめて示す図表である。 HV-Hiモードでの動作状態を説明するための共線図である。 HV-Loモードでの動作状態を説明するための共線図である。 直結モードでの動作状態を説明するための共線図である。 この発明の実施形態における制御例を説明するフローチャートである。 図７に示す制御例を実行した場合における各パラメータの変化を説明するためのタイムチャートである。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車両（以下、車両と記す）Ｖｅの一例を図１を参照して説明する。図１は、前輪（駆動輪）１Ｒ，１Ｌを駆動するための駆動装置２を示し、駆動装置２は、エンジン（ＥＮＧ）３と二つのモータ４，５とを駆動力源として備えたいわゆる２モータタイプの駆動装置であって、第１モータ４は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ１）によって構成され、エンジン３の回転数を第１モータ４によって制御するとともに、第１モータ４で発電された電力により第２モータ５を駆動し、その第２モータ５が出力する駆動力を走行のための駆動力に加えるように構成されている。なお、第２モータ５は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ２）によって構成することができる。

エンジン３には、この発明の実施形態における差動機構に相当する動力分割機構６が連結されている。この動力分割機構６は、エンジン３から出力されたトルクを第１モータ４側と出力側とに分割する機能を主とする分割部７と、そのトルクの分割率を変更する機能を主とする変速部８とにより構成されている。

分割部７は、三つの回転要素によって差動作用を行う構成であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構（第１遊星歯車機構）によって構成されている。図１に示す分割部７は、サンギヤ９と、サンギヤ９に対して同心円上に配置された、内歯歯車であるリングギヤ１０と、これらサンギヤ９とリングギヤ１０との間に配置されてサンギヤ９とリングギヤ１０とに噛み合っているピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１を自転および公転可能に保持するキャリヤ１２とにより構成されている。そのサンギヤ９が主に反力要素（第１反力要素）として機能し、リングギヤ１０が主に出力要素（第１出力要素）として機能し、キャリヤ１２が主に入力要素（第１入力要素）として機能する。

エンジン３が出力した動力が前記キャリヤ１２に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン３の出力軸１３に、動力分割機構６の入力軸１４が連結され、その入力軸１４がキャリヤ１２に連結されている。なお、キャリヤ１２と入力軸１４とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介してキャリヤ１２と入力軸１４とを連結してもよい。また、その出力軸１３と入力軸１４との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してもよい。

サンギヤ９に第１モータ４が連結されている。図１に示す例では、分割部７および第１モータ４は、エンジン３の回転中心軸線と同一の軸線上に配置され、第１モータ４は分割部７を挟んでエンジン３とは反対側に配置されている。この分割部７とエンジン３との間で、これら分割部７およびエンジン３と同一の軸線上に、その軸線の方向に並んで変速部８が配置されている。

変速部８は、シングルピニオン型の遊星歯車機構（第２遊星歯車機構）によって構成されており、サンギヤ１５と、サンギヤ１５に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１６と、これらサンギヤ１５とリングギヤ１６との間に配置されてこれらサンギヤ１５およびリングギヤ１６に噛み合っているピニオンギヤ１７と、ピニオンギヤ１７を自転および公転可能に保持しているキャリヤ１８とを有し、サンギヤ１５、リングギヤ１６、およびキャリヤ１８の三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構である。この変速部８におけるサンギヤ１５に分割部７におけるリングギヤ１０が連結されている。また、変速部８におけるリングギヤ１６に、出力ギヤ１９が連結されている。なお、上記のサンギヤ１５がこの発明の実施形態における「第２反力要素」に相当し、キャリヤ１８がこの発明の実施形態における「第２入力要素」に相当し、リングギヤ１６がこの発明の実施形態における「第２出力要素」に相当する。

上記の分割部７と変速部８とが複合遊星歯車機構を構成するように第１クラッチ機構（第１係合機構）CL1が設けられている。第１クラッチ機構CL1は、変速部８におけるキャリヤ１８を、分割部７におけるキャリヤ１２に選択的に連結するように構成されている。具体的には、入力軸１４に回転盤１２ａが設けられ、その回転盤１２ａと変速部８におけるキャリヤ１８とを係合するように第１クラッチ機構CL1が設けられている。この第１クラッチ機構CL1は、湿式多板クラッチなどの摩擦式のクラッチ機構であってもよく、あるいはドグクラッチなどの噛み合い式のクラッチ機構であってもよい。または、制御信号が入力されることにより連結状態と解放状態とを切り替え、かつ制御信号が入力されていない場合に、制御信号が入力されなくなる直前の状態（連結状態または解放状態）を維持するように構成されたいわゆるノーマルステイ型のクラッチ機構であってもよい。この第１クラッチ機構CL1を係合させることにより分割部７におけるキャリヤ１２と変速部８におけるキャリヤ１８とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部７におけるサンギヤ９が反力要素となり、さらに変速部８におけるリングギヤ１６が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。すなわち、入力軸１４と第１モータ４の出力軸４ａと、後述するドリブンギヤ２１とが差動回転できるように複合遊星歯車機構が構成されている。

さらに、変速部８の全体を一体化させるための第２クラッチ機構（第２係合機構）CL2が設けられている。この第２クラッチ機構CL2は、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６もしくはサンギヤ１５、あるいはサンギヤ１５とリングギヤ１６とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものであって、摩擦式、噛み合い式、あるいは、ノーマルステイ型のクラッチ機構によって構成することができる。図１に示す例では、第２クラッチ機構CL2は、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６とを連結するように構成されている。具体的には、キャリヤ１８と一体に回転する回転盤１８ａが設けられ、その回転盤１８ａと変速部８におけるリングギヤ１６とを係合するように第２クラッチ機構CL2が設けられている。

そして、第１クラッチ機構CL1および第２クラッチ機構CL2は、エンジン３および分割部７ならびに変速部８と同一の軸線上に配置され、かつ変速部８を挟んで分割部７とは反対側に配置されている。なお、各クラッチ機構CL1，CL2同士は、図１に示すように、半径方向で内周側と外周側とに並んだ状態に配置されていてもよく、あるいは軸線方向に並んで配置されていてもよい。図１に示すように半径方向に並べて配置した場合には、駆動装置２の全体としての軸長を短くすることができる。また、軸線方向に並べて配置した場合には、各クラッチ機構CL1，CL2の外径の制約が少なくなるので、摩擦式のクラッチ機構を採用した場合には、摩擦板の枚数を少なくすることができる。

上記のエンジン３や分割部７あるいは変速部８の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト２０が配置されている。前記出力ギヤ１９に噛み合っているドリブンギヤ２１がこのカウンタシャフト２０に取り付けられている。また、カウンタシャフト２０にはドライブギヤ２２が取り付けられており、このドライブギヤ２２が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット２３におけるリングギヤ２４に噛み合っている。さらに、前記ドリブンギヤ２１には、第２モータ５におけるロータシャフト２５に取り付けられたドライブギヤ２６が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ１９から出力された動力もしくはトルクに、第２モータ５が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ２１の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤユニット２３から左右のドライブシャフト２７に出力し、その動力やトルクが前輪１Ｒ，１Ｌに伝達されるように構成されている。

さらに、駆動装置２は、第１モータ４から出力された駆動トルクを、前輪１Ｒ，１Ｌに伝達することができるように、出力軸１３または入力軸１４を選択的に固定可能に構成された、摩擦式あるいは噛み合い式のブレーキ機構（第３係合機構）B1が設けられている。すなわち、ブレーキ機構B1を係合して出力軸１３または入力軸１４を固定することにより、分割部７におけるキャリヤ１２や、変速部８におけるキャリヤ１８を反力要素として機能させ、分割部７におけるサンギヤ９を入力要素として機能させることができるように構成されている。なお、ブレーキ機構B1は、第１モータ４が駆動トルクを出力した場合に、反力トルクを発生させることができればよく、出力軸１３または入力軸１４を完全に固定する構成に限らず、要求される反力トルクを出力軸１３または入力軸１４に作用させることができればよい。または、出力軸１３や入力軸１４が、エンジン３の駆動時に回転する方向とは逆方向に回転することを禁止するワンウェイクラッチをブレーキ機構B1に代えて設けてもよい。

第１モータ４にインバータやコンバータなどを備えた第１電力制御装置２８が連結され、第２モータ５にインバータやコンバータなどを備えた第２電力制御装置２９が連結され、それらの各電力制御装置２８，２９が、リチウムイオン電池、キャパシタ、全固体電池などから構成された蓄電装置３０に電気的に連結されている。また、上記第１電力制御装置２８と第２電力制御装置２９とが相互に電力を供給できるように構成されている。具体的には、第１モータ４が反力トルクを出力することに伴って発電機として機能する場合には、第１モータ４で発電された電力を蓄電装置３０を介することなく、第２モータ５に電力を供給することができるように構成されている。

なお、上記の蓄電装置３０は、上述したようにリチウムイオン電池、キャパシタ、全固体電池などによって構成されるものの、それら蓄電デバイスは、それぞれ特性が異なる。そのため、車両Ｖｅは、蓄電装置３０を単一の蓄電デバイスから構成するに限られず、上記の各蓄電デバイスの特性を考慮して複数の蓄電デバイスから構成してもよい。

上記の各電力制御装置２８，２９におけるインバータやコンバータ、エンジン３、各クラッチ機構CL1，CL2および各ブレーキ機構B1を制御するための電子制御装置（ECU）３１が設けられている。このECU３１は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであり、マイクロコンピュータを主体にして構成されている。図２は、ECU３１の構成の一例を説明するためのブロック図である。図２に示す例では、統合ECU３２、MG-ECU３３、エンジンECU３４、および、クラッチECU３５によりECU３１が構成されている。

統合ECU３２は、車両Ｖｅに搭載された種々のセンサからデータが入力され、その入力されたデータと、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、MG-ECU３３、エンジンECU３４、およびクラッチECU３５に指令信号を出力するように構成されている。統合ECU３２に入力されるデータの一例を図２に示してあり、車速、アクセル開度、第１モータ(MG1)４の回転数、第２モータ(MG2)５の回転数、エンジン３の出力軸１３の回転数（エンジン回転数）、変速部８におけるカウンタシャフト２０の回転数である出力回転数、各クラッチ機構CL1，CL2や各ブレーキ機構B1に設けられたピストンのストローク量、蓄電装置３０の温度、各電力制御装置２８，２９の温度、第１モータ４の温度、第２モータ５の温度、分割部７や変速部８などを潤滑するオイル（ＡＴＦ）の温度、蓄電装置３０の充電残量（SOC）、空気密度（あるは吸入空気量）、トーイングスイッチのオン・オフなどのデータが、統合ECU３２に入力される。

そして、統合ECU３２に入力されたデータなどに基づいて第１モータ４の運転状態（出力トルクや回転数）、第２モータ５の運転状態（出力トルクや回転数）を求めて、それらの求められたデータを指令信号としてMG-ECU３３に出力する。同様に、統合ECU３２に入力されたデータなどに基づいてエンジン３の運転状態（出力トルクや回転数）を求めて、その求められたデータを指令信号としてエンジンECU３４に出力する。同様に、統合ECU３２に入力されたデータなどに基づいて各クラッチ機構CL1，CL2、および各ブレーキ機構B1の伝達トルク容量（「０」を含む）を求めて、それらの求められたデータを指令信号としてクラッチECU３５に出力する。

MG-ECU３３は、上記のように統合ECU３２から入力されたデータに基づいて各モータ４，５に通電するべき電流値を求めて、各モータ４，５に指令信号を出力する。各モータ４，５は、交流式のモータであるから、上記の指令信号は、インバータで生成するべき電流の周波数や、コンバータで昇圧するべき電圧値などが含まれる。

エンジンECU３４は、上記のように統合ECU３２から入力されたデータに基づいて電子スロットルバルブの開度を定めるための電流、点火装置で燃料を着火するための電流、EGR（Exhaust Gas Recirculation）バルブの開度を定めるための電流、吸気バルブや排気バルブの開度を定めるための電流値などを求め、それぞれのバルブや装置に指令信号を出力する。すなわち、エンジン３の出力（パワー）や、エンジン３の出力トルク、もしくはエンジン回転数を制御するための指示信号を、エンジンECU３４から出力する。

クラッチECU３５は、上記のように統合ECU３２から入力されたデータに基づいて各クラッチ機構CL1，CL2および各ブレーキ機構B1の係合圧を定めるアクチュエータに通電するべき電流値を求めて、それぞれのアクチュエータに指令信号を出力する。

上記の駆動装置２は、エンジン３から駆動トルクを出力して走行するHV走行モードと、エンジン３から駆動トルクを出力することなく、第１モータ４や第２モータ５から駆動トルクを出力して走行するEV走行モードとを設定することが可能である。さらに、HV走行モードは、第１モータ４を低回転数で回転させた場合（「０」回転を含む）に、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数よりもエンジン３（または入力軸１４）の回転数が高回転数となるHV-Loモードと、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数よりもエンジン３（または入力軸１４）の回転数が低回転数となるHV-Hiモードと、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数とエンジン３（または入力軸１４）の回転数が同一である直結モードとを設定することが可能である。

またさらに、EV走行モードは、第１モータ４および第２モータ５から駆動トルクを出力するデュアルモードと、第１モータ４から駆動トルクを出力せずに第２モータ５のみから駆動トルクを出力するシングルモードとを設定することが可能である。更にデュアルモードは、第１モータ４から出力されたトルクの増幅率が比較的大きいEV-Loモードと、第１モータ４から出力されたトルクの増幅率が比較的小さいEV-Hiモードとを設定することが可能である。なお、シングルモードでは、第１クラッチ機構CL1を係合した状態で第２モータ５のみから駆動トルクを出力して走行することや、第２クラッチ機構CL2を係合した状態で第２モータ５のみから駆動トルクを出力して走行すること、あるいは各クラッチ機構CL1，CL2を解放した状態で第２モータ５のみから駆動トルクを出力して走行することが可能である。

それらの各走行モードは、第１クラッチ機構CL1、第２クラッチ機構CL2、ブレーキ機構B1、およびエンジン３、各モータ４，５を制御することにより設定される。図３に、これらの走行モードと、各走行モード毎における、第１クラッチ機構CL1、第２クラッチ機構CL2、ブレーキ機構B1の係合および解放の状態、第１モータ４および第２モータ５の運転状態、エンジン３からの駆動トルクの出力の有無の一例を図表として示してある。図中における「●」のシンボルは係合している状態を示し、「−」のシンボルは解放している状態を示し、「Ｇ」のシンボルは主にジェネレータとして運転することを意味し、「Ｍ」のシンボルは主にモータとして運転することを意味し、空欄はモータおよびジェネレータとして機能していない、または第１モータ４や第２モータ５が駆動のために関与していない状態を意味し、「ON」はエンジン３から駆動トルクを出力している状態を示し、「OFF」はエンジン３から駆動トルクを出力していない状態を示している。

各走行モードを設定した場合における動力分割機構６の各回転要素の回転数、およびエンジン３、各モータ４，５のトルクの向きを説明するための共線図（特にHV走行モードにおける共線図）を図４ないし図６に示している。共線図は、動力分割機構６における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示す図であり、それぞれの回転要素を示す直線にトルクの向きを矢印で示すとともに、その大きさを矢印の長さで示している。

図４に示すようにHV-Hiモードでは、エンジン３から駆動トルクを出力し、第２クラッチ機構CL2を係合するとともに、第１モータ４から反力トルクを出力する。また、図５に示すようにHV-Loモードでは、エンジン３から駆動トルクを出力し、第１クラッチ機構CL1を係合するとともに、第１モータ４から反力トルクを出力する。上記HV-HiモードやHV-Loモードが設定されている場合の第１モータ４の回転数は、エンジン３の燃費や第１モータ４の駆動効率などを考慮した駆動装置２全体としての効率（消費エネルギー量を前輪１Ｒ，１Ｌのエネルギー量で除算した値）が最も良好となるように制御される。上記の第１モータ４の回転数は無段階に連続的に変化させることができ、その第１モータ４の回転数と車速とに基づいてエンジン回転数が定まる。したがって、動力分割機構６は、無段変速機として機能できる。

上記のように第１モータ４から反力トルクを出力することにより、第１モータ４が発電機として機能する場合には、エンジン３の動力の一部が第１モータ４により電気エネルギーに変換される。そして、エンジン３の動力から第１モータ４により電気エネルギーに変換された動力分を除いた動力が変速部８におけるリングギヤ１６に伝達される。その第１モータ４から出力する反力トルクは、動力分割機構６を介してエンジン３から第１モータ４側に伝達されるトルクの分割率に応じて定められる。この動力分割機構６を介してエンジン３から第１モータ４側に伝達されるトルクと、リングギヤ１６側に伝達されるトルクとの比、すなわち動力分割機構６におけるトルクの分割率は、HV-LoモードとHV-Hiモードとで異なる。

具体的には、第１モータ４側に伝達されるトルクを「１」とした場合、HV-Loモードではリングギヤ１６側に伝達されるトルクの割合であるトルク分割率は、「１／（ρ１×ρ２）」となり、HV-Hiモードではそのトルク分割率は、「１／ρ１」となる。すなわち、エンジン３から出力されたトルクのうちリングギヤ１６に伝達されるトルクの割合は、HV-Loモードでは、「１／（１−（ρ１×ρ２））」となり、HV-Hiモードでは、「１／（ρ１＋１）」となる。ここで、「ρ１」は分割部７のギヤ比（リングギヤ１０の歯数とサンギヤ９の歯数との比率）であり、「ρ２」は変速部８のギヤ比（リングギヤ１６の歯数とサンギヤ１５の歯数との比率）である。なお、ρ１およびρ２は、「１」よりも小さい値に設定されている。したがって、HV-Loモードが設定されている場合には、HV-Hiモードが設定されている場合と比較して、エンジン３からリングギヤ１６に機械的に伝達されるトルク（以下、エンジン直達トルクとも記す）の割合が大きくなる。上記HV-Loモードを設定した場合にエンジン３から出力されたトルクのうちリングギヤ１６に伝達されるトルクの割合「１／（１−（ρ１×ρ２））」が、この発明の実施形態における「第１所定値」に相当し、HV-Hiモードを設定した場合にエンジン３から出力されたトルクのうちリングギヤ１６に伝達されるトルクの割合「１／（ρ１＋１）」が、この発明の実施形態における「第２所定値」に相当し、HV-Loモードが、この発明の実施形態における「第１ＨＶ走行モード」に相当し、HV-Hiモードが、この発明の実施形態における「第２ＨＶ走行モード」に相当する。

なお、エンジン３で発生させるトルクによりエンジン３の回転数を増大させている場合には、エンジン３で発生させたトルクからエンジン３の回転数を増大させるために要するトルクを減算したトルクが、エンジン３から出力されるトルクとなる。そして、第１モータ４により発電された電力が第２モータ５に供給される。その場合、必要に応じて蓄電装置３０に充電されている電力も第２モータ５に供給される。

直結モードでは、各クラッチ機構CL1，CL2が係合されることにより、図６に示すように動力分割機構６における各回転要素が同一回転数で回転する。すなわち、エンジン３の動力の全てが動力分割機構６から出力される。言い換えると、エンジン３の動力の一部が、第１モータ４や第２モータ５により電気エネルギーに変換されることがない。したがって、電気エネルギーに変換する際に生じる電気抵抗などを要因とした損失がないため、動力の伝達効率を向上させることができる。

このように構成された車両Ｖｅは、上述したようにHV走行モードでは、HV-Loモード、HV-Hiモード、ならびに、直結モードの設定が可能であって、それぞれエンジン直達トルクの割合が異なる。つまり、エンジン３からリングギヤ１６に機械的に伝達されるトルクの割合は、直結モードが最も大きく、その割合の大きさは直結モード、HV-Loモード、HV-Hiモードの順となる。一方、上述したように、標高が高い高地を走行している場合には、大気圧が低下しエンジン３の出力トルクが低下する場合がある。一般的に、内燃機関において、標高に応じた大気圧の変化は、吸入空気密度の変化となって現れるため、同一スロットル開度においても発生するトルクが異なることになる。そのため、運転者が所定のアクセル開度でアクセル操作した場合であっても要求する駆動力を出力できないおそれがある。他方、ハイブリッド車両では、モータを駆動力源として搭載しているからモータでそのエンジン３の出力トルクの落ち込みを担保する構成も想定されるものの、そのような場合、モータの出力が増大し、モータが高温となりモータそのものの耐久性が低下するおそれがある。そのため、この発明の実施形態では、エンジン３の出力トルクが低下した場合に、モータの出力を所定範囲に制御（すなわちモータを保護）しつつ、運転者の要求を満たす走行モードを選択するように構成されている。以下に、ECU３１で実行される制御例について説明する。

図７は、その制御の一例を説明するためのフローチャートであって、上述したように要求駆動力を満たす走行モードを選択するように構成されている。なお、第２モータの駆動トルクは、モータの保護の観点から所定範囲の出力とし、以下に示す制御例では一定とする。以下、具体的にフローチャートについて説明する。

先ずエンジントルクが低下しているか否かを判断する（ステップＳ１）。これは上述したように、例えば車両Ｖｅが高地を走行している場合にエンジンの出力トルクが低下しているか否かを判断するステップであって、その判断は、例えば要求エンジントルクと、実際のエンジントルクとの差が予め定められた閾値以上の場合にエンジントルクが低下していると判断する。また、空気密度（あるいは吸入空気量）、標高などから判断してもよい。その場合には、同様に例えば予め定められた閾値を設け、その閾値を跨いだ場合にエンジントルクが低下したと判断してよい。また、その他トーイングスイッチ（牽引スイッチ）がオンされている場合には、通常の走行では、エンジン３の出力は低下するため、その場合にもエンジントルクが低下していると判断してもよい。

ついで、HV走行モードにおける各モードの出力可能な駆動力（最大駆動力）を算出する（ステップＳ２）。これは例えばECU３１に記憶されたマップから算出することができる。具体的には、例えば所定の標高毎に駆動力マップを予め定めて用意し、現在の標高に応じた駆動力マップを選択して算出する。

そして、そのマップを基に運転者の要求する駆動力を出力可能か否かを判断するとともに、その要求駆動力を満たす走行モードが複数存在するか否かを判断する（ステップＳ３）。つまり、要求駆動力を出力可能な走行モードが複数あるか否かを判断する。なお、このステップＳ３では、現在設定されている走行モードを含んでよく、つまり現在の走行モード（例えばHV-Hiモード）において、エンジントルクを増大させる（例えば最大トルクを出力する）ことで要求駆動力を満たす場合には、このステップＳ３で肯定的に判断してよい。

したがって、このステップＳ３で肯定的に判断された場合、すなわち要求駆動力を満たす走行モードが複数存在する場合には、その複数の走行モードのうち最もエネルギ損失が少ない走行モードを選択する（ステップＳ４）。すなわち燃費や動力分割機構６における動力損失などを考慮して車両Ｖｅ全体としてエネルギ損失が少ない走行モードを選択する。例えばステップＳ３で要求駆動力を満たす走行モードがHV-Loモードおよび直結モードであると判断された場合には、燃費を考慮した場合はHV-Loモードを選択する。なお、このステップＳ４で選択した走行モードは、走行モードの切り替えの制御を繰り返すこと抑制（すなわちビジー感を抑制）もしくは回避するために所定時間その選択した走行モードを継続する。

一方、このステップＳ３で否定的に判断された場合、すなわち要求駆動力を満たす走行モードが複数ない場合には、上記のHV-Loモード、HV-Hiモード、直結モードのうちエンジン直達トルクが最も大きい走行モードを選択する（ステップＳ５）。これはステップＳ３で否定的に判断されたことにより、要求駆動力を満たす走行モードが一つ、あるいは、存在しないと判断されている。したがって、要求駆動力を満たす走行モードが一つの場合は、その要求駆動力を満たす最もエンジン直達トルクが大きい走行モードを選択する。また、どの走行モードでも要求駆動力を満たさない場合であってもエンジン直達トルクが最も大きい走行モードを選択する。つまり、直結モードを選択し、言い換えれば運転者の要求を優先した走行モードを選択する。なお、このステップＳ５においても、ステップＳ４と同様に、走行モードの切り替えの制御を繰り返すこと抑制するために所定時間その選択した走行モードを継続する。

つぎに、この図７の制御例を実行した場合の、タイムチャートについて説明する。図８は、そのタイムチャートを示す図であって、アクセル開度、駆動力、エンジン直達トルク、第２モータ５のトルク、エンジントルクが低下中か否かのフラグ、ならびに、走行モードの各変化を示している。なお、このタイムチャートは、HV-Hiモードで走行中にエンジントルクが低下してエンジン直達トルクを増大させるべくHV-Loモードへ移行する場合の例を示している。

具体的に説明すると、先ず、HV-Hiモードで走行しているため、HV-Hiモードが設定されており、またこの時点では、実際のエンジントルク（エンジン直達トルク）は要求されるエンジントルクを出力しており、発生する実際の駆動力も要求駆動力を満たしている（ｔ０時点）。したがって、エンジントルク低下中を示すフラグはＯＦＦとされている。言い換えればこのｔ０時点（からｔ１時点）では、車両Ｖｅは高地走行していない状態、空気密度が比較的大きい状態、ならびに、標高が比較的低い位置（箇所）を走行している状態と言える。なお、この図８に示す例では、運転者の操作負荷を低減させるためにアクセル開度を一定、ならびに、モータを保護する観点から第２モータ５のトルクは一定とされている。

ついで、車両Ｖｅの走行位置が高地になるなどして、エンジン直達トルクと要求されるエンジントルクとに乖離が生じ始める（ｔ１時点）。またそれに伴い、出力されている駆動力（実駆動力）と要求駆動力とにも乖離が生じ始める。しかしながら、このｔ１時点では、エンジントルク低下中を示すフラグはＯＦＦのままであり、つまり未だその駆動力の乖離は許容できる範囲であって、すなわち図７のステップＳ１で説明したエンジントルクの差である閾値を超えていないと判断できる。

ついで、上記のエンジン直達トルクと要求されるエンジントルクとの乖離が大きくなり、エンジントルク低下中を示すフラグはＯＮされる（ｔ２時点）。つまり、図７のステップＳ１で説明したエンジントルク差が閾値を超え、それに伴って実駆動力が要求駆動力を満たないと判断される。したがって、このｔ２時点で走行モードをHV-Hiモードからエンジン直達トルクが大きいHV-Loモードに切り替える。

そして、図８から把握できるよにHV-Loモードを選択することでエンジン直達トルクが増大し、要求されるエンジントルクに達し、それに伴って発生する実駆動力が要求駆動力を満たす。

このように、この発明の実施形態では、エンジン直達トルクが低下した場合に、エンジン直達トルクが大きい走行モードを選択するように構成されている。具体的には、図８の例で説明したようにHV-Hiモードで走行中に、エンジン直達トルクが低下した場合にHV-Loモードへ移行するように構成されている。つまり、アクセル開度、ならびに、指令するエンジントルクを変更することなく、走行モードの切り替えをすることでエンジン直達トルクを増大させるように構成されている。そのため、エンジンの出力トルクが低下した場合であっても、エンジン直達トルクが大きい走行モードに切り替えることで出力されるエンジントルクが要求されるエンジントルクに達しあるいは回復し、それに伴って発生する駆動力も増大し要求駆動力を満たすことができる。また、そのように要求される駆動力を出力できることにより、駆動力の低下による違和感を運転者に与えることを抑制もしくは回避できる。

また、この発明の実施形態では、上記の走行モードの切り替えを行う際に、第２モータ５の駆動トルクを一定あるいは予め定められた所定範囲に制御するように構成されている。つまり、モータトルクをほぼ変化させることなく、落ち込んだ駆動力を増大させるように構成されている。そのため、例えばエンジントルクが低下した分をモータトルクで担保して駆動力を増大させる場合に比べて、第２モータ５の仕事量を低下させることができ、その結果、モータの温度が高温になること、ならびに、それに伴ってモータの耐久性が低下することを抑制できる。つまり、この発明の実施形態では、モータを保護しつつ要求駆動力を満たすことができる。

また、この発明の実施形態では、エンジントルクが低下して上述したいずれかの走行モードを選択する際に、要求駆動力を満たす走行モードが複数存在する場合には、その要求駆動力を満たすことができる走行モードのうち燃費など最もエネルギ損失が小さいモードを選択するように構成されている。そのため、要求駆動力を満たしつつ、エネルギ損失を小さくすることが可能である。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述したように、エンジントルクが低下している場合の判断として、トーイングスイッチがオンされている場合を含んでよく、したがって、この発明は、高地を走行している場合など気圧や空気密度の変化に限られず、所定の条件でエンジントルクが低下した場合に適用されてよい。例えばトーイングスイッチがオンされている場合には、他車両等を牽引することでエンジントルクの落ち込みが想定されるため、エンジン直達トルクを増大させることが可能な走行モードに切り替えてもよい。それにより、モータを保護しつつ運転者が要求する駆動力を満たすことができる。

３…エンジン、 ４…第１モータ、 ５…第２モータ、 ６…動力分割機構、 ７…分割部、 ８…変速部、 ９，１５…サンギヤ、 １０，１６，２４…リングギヤ、 １２，１８…キャリヤ、 １９…出力ギヤ、 ２０…カウンタシャフト、 ２１…ドリブンギヤ、 ２２，２６…ドライブギヤ、 ３１，３２，３３，３４，３５…ＥＣＵ、 Ｖｅ…車両。

Claims (1)

1. エンジンと、
   発電機能を有する第１モータと、
   駆動輪にトルクを伝達可能に連結された第２モータと、
   前記エンジンに連結された入力要素と、前記第１モータに連結された反力要素と、前記駆動輪にトルクを伝達可能に連結された出力要素とを有する差動機構とを備え、
   前記差動機構は、前記エンジンから出力されたトルクのうち前記出力要素側に伝達されるトルクの割合が第１所定値となる第１ＨＶ走行モードと、前記割合が前記第１所定値よりも小さい第２所定値となる第２ＨＶ走行モードと、前記入力要素と前記出力要素と前記反力要素とが同一の回転数となる直結モードとを設定することが可能なハイブリッド車両の制御装置において、
   前記ハイブリッド車両を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記エンジンの出力トルクが低下しているか否かを判断し、
   前記エンジンの出力トルクが低下していると判断した場合に、前記第２モータの駆動トルクを一定あるいは予め定められた所定範囲に制御しつつ、前記第１ＨＶ走行モードと前記第２ＨＶ走行モードと前記直結モードとのうち運転者の要求する駆動力を出力可能な走行モードを選択す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制御装置。

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