JP4618143B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置に関し、より特定的には、電動機からの駆動力が油圧制御式変速機を介して駆動輪に伝達される構成を有するハイブリッド車両の駆動制御装置に関する。

内燃機関（エンジン）および電動機を車両駆動力源として備えるハイブリッド車両の一種として、電動機からの駆動力が油圧制御式変速機を介して駆動輪に伝達されるとともに、油圧制御式変速機に供給される油圧を発生するための電動オイルポンプを有する構成が、たとえば特開２００５−２０７３０４号公報（特許文献１）に開示されている。このような構成では、電動機の駆動力が変速機を介して駆動輪に伝達されるので、変速機を高低２段に変速することにより、またその変速比を“１”より大きく設定することにより、車両駆動力発生用の電動機を小型化しても十分な駆動アシストや回生制動を行なうことが可能となる。

ハイブリッド自動車では、エンジンを高効率領域に限定して運転させることにより燃費向上を図るため、エンジンが低効率運転となる運転領域では、電動機のみによる車両走行（以下、ＥＶ走行と称する）が志向される。したがって、特開２００５−２０７３０４号公報（特許文献１）には、エンジン停止時にも油圧を供給できるように、電動オイルポンプおよび、エンジンの運転によって動作する機械式オイルポンプの両方を備えた構成についても開示されている。
特開２００５−２０７３０４号公報

一般に、ハイブリッド自動車では、エンジン出力により走行するエンジン走行時には、
機械式オイルポンプによって油圧式装置へ供給する油圧を発生する一方で電動オイルポンプを停止することにより、燃費の向上が図られる。また、エンジン走行時には、エンジン出力を電動機出力によってアシストして車両駆動力を得ることにより、加速運転等の高負荷運転に対応可能としている。

しかしながら、エンジン走行時に急ブレーキ等で車輪がロックした場合には、エンジン回転数が低下してしまう。このような状況では、機械式オイルポンプによる油圧供給力が低下するため、油圧式装置での油圧が確保できなくなる可能性がある。

特に、電動機からの駆動力が油圧制御式変速機を介して駆動輪に伝達される構成のハイブリッド車両では、上記の状況において、油圧制御式変速機でクラッチ滑りが発生してしまう可能性がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、電動機からの駆動力が油圧制御式変速機を介して駆動輪に伝達される構成を有するハイブリッド車両において、エンジン走行時にエンジン回転数が低下しても油圧制御式変速機でのクラッチ滑りを防止して、当該クラッチの摩擦材の保護による変速機の機器保護と変速ショックの悪化による車両運転性の悪化防止を図ることである。

この発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両では、ハイブリッド車両は、内燃機関と、内燃機関により駆動される機械式オイルポンプとを備え、かつ、機械式オイルポンプから供給される油圧を供給される油圧制御式変速機を介して電動機からの駆動力が駆動輪に伝達される構成を有する。駆動制御装置は、回転数検知手段と、出力制限手段とを備える。回転数検知手段は、内燃機関の回転数を検知する。出力制限手段は、内燃機関が作動時に回転数検知手段により検知された内燃機関の回転数に応じて、電動機の出力トルク制限値を設定する。

上記ハイブリッド車両の駆動制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両によれば、内燃機関の回転数に応じて電動機の出力トルクを制限できる。したがって、油圧低下により油圧制御式変速機のトルク容量が低下することに対応させて、内燃機関の回転数低下により機械式オイルポンプから油圧制御式変速機への供給油圧の低下が懸念される場合には、電動機の出力トルクを制限して油圧制御式変速機でのクラッチ滑り発生を防止することができる。これにより、内燃機関による走行中に内燃機関の回転数が低下しても、クラッチ摩擦材の保護による油圧制御式変速機の機器保護を図るとともに、変速ショックの悪化による車両運転性の悪化を防止できる。

好ましくは、この発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両では、出力制限手段は、内燃機関の回転数が所定の限界回転数以下に低下した場合には、電動機の出力トルクを実質的に零に制御する。

上記ハイブリッド車両の駆動制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両によれば、内燃機関の回転数が限界を超えて低下することにより油圧制御式変速機への供給油圧の低下が懸念される場合に、即座に電動機の出力トルクを実質的に零とすることによって油圧制御式変速機でのクラッチ滑り発生を防止することができる。

また好ましくは、この発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両では、出力制限手段は、内燃機関の回転数が所定回転数以下に低下した時間に応じて、電動機の出力トルク制限値を設定する。

上記ハイブリッド車両の駆動制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両によれば、内燃機関の回転数の継続的な低下によって油圧制御式変速機への供給油圧の低下が懸念される場合に、電動機の出力トルク制限によって油圧制御式変速機でのクラッチ滑りの発生を防止することができる。

あるいは好ましくは、この発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両では、出力制限手段は、内燃機関の回転数が判定回転数よりも低下したときに電動機の出力トルク制限を実行する。特に、判定回転数は、油圧制御式変速機の油温が上昇するに従って高く設定される。

上記ハイブリッド車両の駆動制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両によれば、電動機の出力トルク制限開始のしきい値となる判定回転数が、油温の上昇に従って高く設定される。したがって、オイル粘性の低下に伴い油圧の確保が困難となる高油温領域においても、油圧制御式変速機でのクラッチ滑り発生をより確実に防止することができる。

好ましくは、この発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両では、ハイブリッド車両は、油圧制御式変速機に油圧を供給可能に構成された電動オイルポンプをさらに備える。そして、駆動制御装置は、回転数検知手段により検知された内燃機関の回転数に応じて、電動オイルポンプの駆動指令を生成する駆動指令生成手段をさらに備える。

上記ハイブリッド車両の駆動制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両によれば、内燃機関の回転数低下に応じて電動オイルポンプを駆動して油圧の確保を図ることができるので、電動機のトルク制限値を相対的に高く設定することが可能となる。

さらに好ましくは、この発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両では、駆動制御装置は、駆動指令生成手段により電動オイルポンプの駆動指令が生成されても電動オイルポンプが油圧を発生しない場合に、ハイブリッド車両の走行を禁止する。

上記ハイブリッド車両の駆動制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両によれば、内燃機関の回転数が低下し、かつ電動オイルポンプによっても油圧が発生できず油圧の確保が困難となった場合に、ハイブリッド車両の走行を禁止することができる。したがって、油圧制御式変速機における油圧が確保しない状況での車両運転を禁止して、機器保護を図ることが可能となる。

あるいは、さらに好ましくは、この発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両では、ハイブリッド車両は、パーキングポジション選択時に車両制動力を発生するパーキングロック機構をさらに備える。そして、駆動制御装置は、駆動指令生成手段により電動オイルポンプの駆動指令が生成されても電動オイルポンプが油圧を発生しない場合に、パーキングポジションを選択する操作を促す。

上記ハイブリッド車両の駆動制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両によれば、油圧の確保が困難となった場合でもエンジン起動に伴って車両が動き出すことを防止可能な状況を作り出すように運転者を促すことができる。したがって、内燃機関の回転数が低下し、かつ電動オイルポンプによっても油圧が発生できず油圧の確保が困難となった場合に、円滑かつ安全にエンジンを起動して車両走行を再開するのに適した状況を作り出すためのガイダンスを実行できる。また、エンジン始動時（クランキング時）にパーキングギアにて反力を取って、エンジン始動が可能となる。

この発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両によれば、電動機からの駆動力が油圧制御式変速機を介して駆動輪に伝達される構成を有するハイブリッド車両において、エンジン走行時にエンジン回転数が低下しても油圧制御式変速機でのクラッチ滑りを防止して、クラッチ摩擦材の保護による当該変速機の機器保護および、変速ショックの悪化による車両運転性の悪化の防止を図ることができる。

以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態の一例として示されるハイブリッド車両の駆動装置の構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態によるハイブリッド車両５は、内燃機関１１０および遊星歯車機構１１２を含んで構成される主動力源１０と、出力軸２０と、デファレンシャルギヤ３０と、駆動輪４０と、アシスト動力源５０と、油圧制御式変速機６０とを備える。電子制御ユニットで構成されるハイブリッドＥＣＵ（ＨＶ−ＥＣＵ）１００は、ハイブリッド車両５が運転者の操作に適応して走行するように、図１に示した駆動装置の全体動作を制御する。すなわち、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、本発明による駆動制御装置に対応する。

主動力源１０の出力トルクは出力軸２０に伝達され、その出力軸２０からデファレンシャルギヤ３０を介して駆動輪４０にトルクが伝達されるように構成されている。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギを回収する回生制御の可能な電動機で構成されるアシスト動力源５０が設けられる。アシスト動力源５０からの駆動力は、油圧制御式変速機６０（以下、単に変速機６０とも称する）を介して出力軸２０および駆動輪４０へ伝達される。これにより、アシスト動力源５０と出力軸２０との間で伝達するトルクが、変速機６０で設定する変速比に応じて増減可能なように構成される。

変速機６０は、設定する変速比が“１”以上となるように構成することができ、このように構成することにより、アシスト動力源５０でトルクを出力する力行時に、アシスト動力源５０で出力したトルクを増大させて出力軸２０に伝達できるので、アシスト動力源５０を低容量もしくは小型のものとすることができる。しかしながら、アシスト動力源５０の運転効率を良好な状態に維持することが好ましいので、たとえば車速に応じて出力軸２０の回転数が増大した場合には、変速比を低下させてアシスト動力源５０の回転数を低下させる。また、出力軸２０の回転数が低下した場合には、変速比を増大させることがある。

出力軸２０に対しては、シフト選択レバー２４０によるパーキングポジション（Ｐポジション）選択時に出力軸２０の回転をロックするためのパーキングロック機構２３０が設けられている。詳細な図示は省略するが、パーキングロック機構２３０は、Ｐポジション選択時に、出力軸２０または出力軸２０に連動する歯車の回転を機械的にロック可能な機構により構成することができる。

なお、シフト選択レバー２４０に加えて、Ｐポジションを選択するための押しボタンスイッチ（Ｐポジションスイッチ）を設けることも可能である。いずれにしても、パーキングロック機構２３０は、Ｐポジション選択時に、出力軸２０の回転を固定することによりハイブリッド車両５の制動力を強制的に発生させることができる。

ハイブリッド車両５の駆動装置構成をさらに詳細に説明する。主動力源１０は、内燃機関１１０と、モータジェネレータ１１１（以下、第１モータジェネレータ１１１もしくはＭＧ１と記載する）と、これら内燃機関１１０および第１モータジェネレータ１１１の間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構１１２とを主体として構成されている。内燃機関（以下、エンジンと記載する）１１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、たとえばマイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）１１３によって行なうように構成されている。エンジン回転数は、図示しないエンジン回転数センサによって検出され、Ｅ−ＥＣＵ１１３を介して、ＨＶ−ＥＣＵ１００へ送出される。

機械式オイルポンプ３２は、エンジン１１０の回転に伴って、すなわちエンジンから機械的動力を受けて回転することによって油圧を発生可能に構成されている。たとえば、機械式オイルポンプ３２は、ダンパ１２０の出力軸に同軸上に配置され、エンジン１１０からトルクを受けて動作して油圧を発生する。

第１モータジェネレータ１１１は、たとえば永久磁石式同期電動機で構成され、電動機としての機能および発電機としての機能の両方を生じ得るように構成されて、インバータ１１４を介してバッテリなどの蓄電装置１１５に接続されている。そして、インバータ１１４を制御することにより、第１モータジェネレータ１１１の出力トルク（力行トルクあるいは回生トルク）を適宜に設定するようになっている。その設定を行なうために、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ１−ＥＣＵ）１１６が設けられている。

遊星歯車機構１１２は、外歯歯車であるサンギヤ１１７と、そのサンギヤ１１７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１１８と、これらサンギヤ１１７およびリングギヤ１１８に噛合っているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリア１１９とを３つの回転要素として作動作用を生じる公知の歯車機構である。内燃機関１１０の出力がダンパ１２０を介してそのキャリア１１９に連結されている。すなわちキャリア１１９は、遊星歯車機構１１２の入力要素となっている。

これに対して、サンギヤ１１７に第１モータジェネレータ１１１のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ１１７がいわゆる反力要素となっており、また、リングギヤ１１８が出力要素となっている。そして、リングギヤ１１８が出力部材としての出力軸２０に連結されている。

変速機６０は、図１に示す構成例では、１組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、変速機６０には、それぞれ外歯歯車である第１サンギヤ１２１および第２サンギヤ１２２が設けられており、その第１サンギヤ１２１に第１のピニオン１２３が噛合するとともに、その第１のピニオン１２３が第２のピニオン１２４に噛合している。第２のピニオン１２４は、各サンギヤ１２１，１２２と同心円上に配置されたリングギヤ１２５に噛合している。なお、各ピニオン１２３，１２４は、キャリア１２６によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ１２２は、第２のピニオン１２４に噛合している。したがって、第１サンギヤ１２１およびリングギヤ１２５は、各ピニオン１２３，１２４とともにダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また、第２サンギヤ１２２およびリングギヤ１２５は、第２のピニオン１２４とともにシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。

そして、第１サンギヤ１２１を選択的に固定する第１ブレーキＢ１と、リングギヤ１２５を選択的に固定する第２ブレーキＢ２とが設けられている。これらのブレーキＢ１，Ｂ２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ１，Ｂ２は、油圧による係合力に応じて、そのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ１２２に前述したアシスト動力源５０が連結され、またキャリア１２６が出力軸２０に連結されている。

したがって、変速機６０では、第２サンギヤ１２２がいわゆる入力要素であり、キャリア１２６が出力要素となっている。第１ブレーキＢ１を係合させることにより、変速比が“１”より大きい高速段（Ｈ）が設定され、第１ブレーキＢ１に代えて第２ブレーキＢ２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段（Ｌ）が設定されるように構成されている。

各変速段間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運動状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。その制御を行なうためのマイクロコンピュータを主体とした電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）１２７が設けられている。

なお、図１に示す構成例では、アシスト動力源５０として、トルクを出力する力行およびエネルギを回収する回生の可能なモータジェネレータ（以下、第２モータジェネレータ５０もしくはＭＧ２と記載する）が採用されている。この第２モータジェネレータ５０は、一例として永久磁石式同期電動機であって、そのロータ（図示せず）は、第２サンギヤ１２２に接続されている。さらに、第２モータジェネレータ５０は、インバータ１２８を介して蓄電装置（バッテリ）１２９に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ２−ＥＣＵ）１３０によってインバータ１２８を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合における出力トルクを制御するように構成されている。

なお、蓄電装置（バッテリ）１２９および電子制御装置１３０は、前述した第１モータジェネレータ１１１に対応する、バッテリ（蓄電装置）１１５および電子制御装置１１６と統合することも可能である。

また、ＨＶ−ＥＣＵ１００および各電子制御装置１１３，１１６，１２７，１３０のそれぞれが相互にデータを通信できるように接続されている。ＨＶ−ＥＣＵ１００は、Ｅ−ＥＣＵ１１３、ＭＧ１−ＥＣＵ１１６、ＭＧ２ＥＣＵ１３０、Ｔ−ＥＣＵ１２７に対して動作指令を発する。

ハイブリッド車両５には、さらにＨＶ−ＥＣＵ１００の指示に応答して、所定メッセージの表示が可能な表示装置２１０および、所定警報音・メッセージ等を発生可能な警報装置２２０が備えられる。表示装置２１０としては、たとえば運転席から視認可能なモニタ画面を用いることができる。また、警報装置２２０は、ＨＶ−ＥＣＵ１００からの指令に応答して、所定の電子音メッセージやメロディ等を発生可能に構成されている。

図２には、主動力源の出力分配機構としてのシングルピニオン型遊星歯車機構１１２についての共線図が示される。

図２を参照して、キャリア１１９に入力されるエンジン１１０の出力トルクに対して、第１モータジェネレータ１１１による反力トルクをサンギヤ１１７に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが出力要素となっているリングギヤ１１８に現れる。その場合、第１モータジェネレータ１１１のロータがそのトルクによって回転し、第１モータジェネレータ１１１は発電機として機能する。

また、リングギヤ１１８の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータジェネレータ１１１の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１１０の回転数を連続的に（無段階）に変化させることができる。すなわち、エンジン１１０の回転数をたとえば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータジェネレータ１１１を制御することによって行なうことができる。

また、走行中にエンジン１１０を停止させていれば、第１モータジェネレータ１１１が逆回転しており、その状態から第１モータジェネレータ１１１を電動機として動作させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリア１１９が連結されているエンジン１１０にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、したがって、第１モータジェネレータ１１１によりエンジン１１０を起動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸２０には、その回転を止める方向のトルクが作用する。したがって、走行のための駆動トルクは、第２モータジェネレータ５０の出力する反力トルクを制御することによって維持でき、同時にエンジンの起動を円滑に行なうことができる。なお一般に、この種のハイブリッド形式は機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。

図３には、変速機６０に含まれるラビニオ型遊星歯車機構についての共線図が示される。

図３を参照して、第２ブレーキＢ２によってリングギヤ１２５を固定することによって、低速段Ｌが設定される。低速段Ｌの設定時には、第２モータジェネレータ５０の出力したトルクは、変速比に応じて増幅されて出力軸２０に付加される。

これに対して、第１ブレーキＢ１によって第１サンギヤ１２１を固定した場合には、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータジェネレータ５０の出力したトルクは、その変速比に応じて増大されて出力軸２０に付加される。

なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸２０に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ５０の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では、各ブレーキＢ１，Ｂ２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸２０に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ５０の駆動状態では正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。

上記の油圧制御式変速機６０内のブレーキＢ１，Ｂ２に対して油圧を給排してその係合および開放の制御を行なうように、図４に示す油圧制御装置３１が設けられている。

図４を参照して、油圧制御装置３１は、機械式オイルポンプ３２と、電動オイルポンプ３３と、オイルパン３４と、油圧回路３８とを含む。油圧回路３８は、オイルポンプ３２，３３で発生した油圧をライン圧に調整するとともに、そのライン圧を元圧として昇圧した油圧を各ブレーキＢ１，Ｂ２に対して給排し、かつ適宜の箇所に潤滑のためのオイルを供給する。

機械式オイルポンプ３２は、図１にも示すように、エンジン１１０の運転に伴って駆動されることによって油圧を発生する。

電動オイルポンプ３３は、モータ（図示せず）によって駆動されるポンプであって、ケーシング（図示せず）の外部などの適宜の箇所に取付けられ、バッテリなどの直流電源３９から電力を受けて動作して油圧を発生するように構成されている。電動オイルポンプ３３の実績回転数Ｎｅｏｐは、回転数センサ３９♯によって検知される。回転数センサ３９♯の出力は、ＨＶ−ＥＣＵ１００へ送出される。

油圧制御装置３１によって油圧が制御される油圧経路内には、油温センサ３７が設けられる。油温センサ３７は、測定対象となる油の温度に応じた電圧を出力する。油温Ｔｏｉｌを示す油温センサ３７の出力は、ＨＶ−ＥＣＵ１００へ送出される。

油圧回路３８は、複数のソレノイドバルブや切換バルブあるいは調圧バルブ（それぞれ図示せず）を備え、調圧や油圧の給排を電気的に制御できるように構成されている。なお、各オイルポンプ３２，３３の吐出側には、それぞれのオイルポンプ３２，３３の吐出圧で開き、これとは反対方向には閉じる逆止弁３５，３６が設けられる。また、油圧回路３８に対して、機械式オイルポンプ３２および電動オイルポンプ３３は、互いに並列に接続されている。また、ライン圧を調圧するバルブ（図示せず）は、吐出量を増大させてライン圧を高くし、これとは反対に吐出量を減じてライン圧を低くする２つの状態にライン圧を制御するように構成されている。

上述したハイブリッド車両は、主動力源１０とアシスト動力源（第２モータジェネレータ）５０との２つの動力源を備えているので、これらを有効に利用して低燃費で排ガス量の少ない運転が行なわれる。またエンジン１１０を駆動する場合であっても、第１モータジェネレータ１１１によって最適燃費となるようにエンジン１１０の回転数が制御される。さらに、減速時あるいは制動時には車両の有する回生エネルギが電力として回生される。そして、第２モータジェネレータ５０を駆動してトルクアシストする場合、車速が遅い状態では変速機６０を変速段Ｌに設定して出力軸２０に付加するトルクを大きくし、車速が増大した状態では変速機６０を高速段Ｈに設定して第２モータジェネレータ５０の回転数を相対的に低下させ損失を低下し、効率のよいトルクアシストが実行できる。

上述したハイブリッド車両は、エンジン１１０の動力による走行、エンジン１１０と第２モータジェネレータ５０とを使用した走行、第２モータジェネレータ５０のみを使用した走行（ＥＶ走行）のいずれもが可能であって、これらの走行形態は、アクセル開度などの駆動要求量や車速などに基づいてＨＶ−ＥＣＵ１００によって判断され選択される。たとえば、バッテリの充電量が十分であって、駆動要求量が相対的に小さい場合、あるいは静粛な発進が手動選択された場合などでは、第２モータジェネレータ５０を使用した電気自動車に類した走行の形態が選択されて、エンジン１１０は停止させられる。

その状態からアクセルペダルが大きく踏み込まれるなど駆動要求量が増大した場合、あるいはバッテリの充電量が低下した場合、もしくは静粛な発進から通常走行に手動切換された場合には、エンジン１１０が起動されてエンジン１１０を使用した走行（以下、エンジン走行とも称する）の形態に切換られる。

エンジン１１０の起動は、第１モータジェネレータ１１１をモータとして機能させるモータリング（クランキング）により行なわれる。その場合、図２に示すように第１モータジェネレータ１１１によってサンギヤ１１７にこれを正回転させる方向にトルクを加えると、リングギヤ１１８にはこれを逆転させる方向にトルクが作用する。このリングギヤ１１８は出力軸２０に連結されているから、エンジン１１０の起動に伴うトルクが車両を減速させる方向のトルクとなる。そこで、エンジン１１０の起動時には、このようないわゆる反力トルクを相殺するように第２モータジェネレータ５０によってトルクを出力させる。

次に、エンジン走行時におけるエンジン回転数低下に対応するための、ＨＶ−ＥＣＵ１００によるハイブリッド駆動制御について説明する。

図５には、ハイブリッド車両５のエンジン走行時におけるエンジン回転数低下時の第１の制御動作例が示される。

図５を参照して、時刻ｔ０以前では、エンジン回転数Ｎｅｇは、判定回転数Ｎ１以上であるので、第２モータジェネレータ５０（ＭＧ２）のトルク制限が不要である「領域Ｉ」と判定される。領域Ｉでは、ＭＧ２トルク制限値Ｔｌｍｔ＝Ｔｍａｘに設定されて、第２モータジェネレータ５０（ＭＧ２）のトルク制限は実行されない。この場合には、車両への要求駆動力および車両状況に応じて第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０に本来要求される駆動力に対応する出力トルクが、そのままＭＧ２トルク指令値とされる。また、機械式オイルポンプ３２の回転数が確保されるため、電動オイルポンプ３３の駆動指令は発生されない。

時刻ｔ０において、エンジン回転数Ｎｅｇが判定回転数Ｎ１未満に低下すると、エンジン回転数が「領域ＩＩ」に遷移したとの判定がなされる。領域ＩＩでは、エンジン回転数の低下に伴い機械式オイルポンプ３２の出力が低下して油圧制御式変速機６０への供給油圧が低下する可能性が懸念される。このため、ＭＧ２トルク制限値Ｔｌｍｔ＝Ｔ１に設定されて、第２モータジェネレータ５０（ＭＧ２）のトルク制限が開始される。この場合には、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０に本来要求される出力トルクが出力トルク制限値Ｔｌｍｔ（Ｔ１）を超える場合には、ＭＧ２出力トルク指令値＝Ｔ１に制限される。

さらに、油圧制御式変速機６０への供給油圧を確保するために、電動オイルポンプ３３に対するアシスト指令がオンされて、電動オイルポンプ３３の駆動指令が生成される。

さらにエンジン回転数Ｎｅｇが低下して、時刻ｔ１においてエンジン回転数Ｎｅｇが判定回転数Ｎ２（Ｎ２＜Ｎ１）未満に低下すると、エンジン回転数が領域ＩＩから「領域ＩＩＩ」へ遷移したと判定される。領域ＩＩＩでは、ＭＧ２トルクの制限がさらに強化されて、ＭＧ２トルク制限値Ｔｌｍｔ＝Ｔ０（Ｔ０＜Ｔ１）に設定される。

これにより、供給油圧の低下に従って油圧制御式変速機６０のトルク容量が低下するのに対応して、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０の出力トルクがさらに制限される。

なお、エンジン回転数Ｎｅｇの上昇により領域ＩＩＩから領域ＩＩへの復帰が判定されるためには、エンジン回転数Ｎｅｇが復帰回転数Ｎ２♯を上回ることが条件となる。この復帰回転数Ｎ２♯は、判定回転数Ｎ２よりも高く設定される。同様に、領域ＩＩから領域Ｉへの復帰についても、エンジン回転数Ｎｅｇが、判定回転数Ｎ１よりも高く設定された復帰回転数Ｎ１♯を上回ることが条件となる。

このように、ＭＧ２トルク制限の開始および強化に係る判定のための判定回転数Ｎ１，Ｎ２と、ＭＧ２トルク制限の緩和および解除に係る判定のための復帰回転数Ｎ１♯，Ｎ２♯との間にヒステリシスを設けることにより、ＭＧ２トルク制限状況が判定値を境に頻繁に切換わることにより車両運転性が悪化することを防止できる。

時刻ｔ１以降でさらにエンジン回転数が低下して、時刻ｔ０において、エンジン回転数Ｎｅｇが判定回転数Ｎ３（Ｎ３＜Ｎ２）未満に低下すると、エンジン回転数が領域ＩＩＩから「領域ＩＶ」へ低下したと判定される。判定回転数Ｎ３は、機械式オイルポンプ３２による油圧確保の観点から見たエンジン１１０の「限界回転数」に対応する。

したがって、領域ＩＶでは、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０から油圧制御式変速機６０へのトルク出力を禁止するＭＧ２トルクゼロ要求がオンされる。これに伴い、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０の出力トルクが実質的に零に設定され、その出力が強制的に停止される。さらに、運転者に対してこの状況に適した操作を促すためのメッセージ出力要求がオンされる。この際に出力されるメッセージ等については、後程詳細に説明する。

図５に示した判定回転数Ｎ１〜Ｎ３および復帰回転数Ｎ１♯，Ｎ２♯については、図６に示すように、油温Ｔｏｉｌに応じて設定することが好ましい。

図６を参照して、判定回転数Ｎ１〜Ｎ３および復帰回転数Ｎ１♯，Ｎ２♯は、油温に応じて、特に高油温領域において通常油温領域よりも相対的に高回転数に設定される。このような設定により、油温上昇時にはオイル粘性の低下に伴って油圧確保が相対的に困難となる現象を反映して、ＭＧ２トルク制限の開始および強化に実行できる。これにより、高油温領域における油圧制御式変速機６０でのクラッチ滑りをより確実に防止できる。

図７には、ハイブリッド車両５のエンジン走行時におけるエンジン回転数低下時の第１の制御動作例が示される。

図７を参照して、時刻ｔ０〜時刻ｔ１にかけて、図６の動作例と同様にエンジン回転数Ｎｅｇが徐々に低下していく。この期間での制御動作については、図５で説明したのと同様であるので詳細な説明は繰返さない。

図７に示した動作例では、エンジン回転数Ｎｅｇは、時刻ｔ１以降では、判定回転数Ｎ３以上の領域で、すなわち領域ＩＩＩの範囲内で継続的に推移する。

このように、エンジン回転数が限界回転数（判定回転数Ｎ３）まで低下しない場合にも、低回転数状態（領域ＩＩ〜ＩＩＩ）が長時間継続すると、機械式オイルポンプ３２からのオイル流量の不足により、油圧制御式変速機６０への供給油圧が困難となる。したがって、ＭＧ２トルク制限が開始されるようなエンジン回転数低下が開始されてからの経過時間（時刻ｔ０からの経過時間）が、所定の判定時間Ｔｊを超えた場合には、図５の制御動作例におけるエンジン回転数Ｎｅｇ＜Ｎ３への低下時と同様に、領域ＩＶへの遷移が判定される。

これにより、時刻ｔ０から判定時間Ｔｊが経過した時刻ｔ３において、図５での時刻ｔ２と同様の制御処理が実行される。すなわち、油圧制御式変速機６０でのクラッチ滑り発生を防止するために、ＭＧ２トルクゼロ要求がオンされて第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０の出力は強制的に停止される。さらに、運転者へのメッセージ出力要求がオンされる。

なお、判定時間Ｔｊについても、判定回転数等（図６）と同様に油温に応じて可変設定してもよい。この場合には、判定時間Ｔｊは、高油温領域において通常油温領域よりも相対的に短く設定される。

図８および図９には、図６および図７で説明した本発明の実施の形態によるエンジン走行時のハイブリッド駆動制御を実現するためのフローチャートが示される。

図８を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン走行中においてステップＳ１００によりエンジン回転数Ｎｅｇを取得する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０により、図５および図６で説明した判定回転数Ｎ１〜Ｎ３および復帰回転数Ｎ１♯，Ｎ２♯とエンジン回転数Ｎｅｇとの比較に基づき、現在のエンジン回転数が領域Ｉ〜ＩＶのいずれであるかを判定する。上述のように、この判定により、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０でのトルク制限レベルが判定される。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０により、ＭＧ２トルク制限が必要であるかどうかを判定する。トルク制限不要の場合（ステップＳ１２０におけるＮＯ判定時）、すなわちエンジン回転数が領域Ｉである場合には、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３０により、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０のトルク制限を実行することなく制御処理を終了して、正常なエンジン走行を継続する。

これに対して、ＭＧ２トルク制限要である場合（ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時）、すなわちエンジン回転数が領域ＩＩ〜ＩＶのいずれかである場合には、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０により、エンジン回転数Ｎｅｇに応じて電動オイルポンプ３３の駆動が必要であるかどうかを判定する。図５および図６の制御動作例では、ＭＧ２トルク制限要の場合には、これに連動して電動オイルポンプアシスト指令を発生（ステップＳ１４０はＹＥＳ判定）したが、トルク制限レベルをさらに細分化して、エンジン回転数の低下が軽微な領域では、電動オイルポンプ３３を起動することなくＭＧ２トルク制御のみを実行してもよい（Ｓ１４０はＮＯ判定）。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０での電動オイルポンプアシスト要求に応答して、電動オイルポンプ３３の駆動指令を生成する。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ１６０により、ＭＧ２トルクゼロ要求がオンされているか否かを判定する。ステップＳ１６０のＮＯ判定時（すなわちエンジン回転数の領域ＩＩ，ＩＩＩ時）には、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ１７０により、ＭＧ２トルク制限レベルに応じて、図５，６の例では、領域ＩＩにおいてはＭＧ２トルク制限値Ｔｌｍｔ＝Ｔ１に設定し、領域ＩＩＩでは、Ｔｌｍｔ＝Ｔ０（Ｔ０＜Ｔ１）に設定する。

これに対して、ステップＳ１６０のＹＥＳ判定時（すなわちエンジン回転数の領域ＩＶ時）には、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ１８０により、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０の出力トルクが実質的に零に制御され、その出力が強制的に停止される。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ１９０により、所定の車両走行禁止処理および運転者へのメッセージ出力処理を実行する。

図９のフローチャートにはステップＳ１９０での制御処理が詳細に説明される。
図９を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ２００およびＳ２１０により、電動オイルポンプ３３に対してアシスト要求が発生されているにもかかわらず油圧が確保されていない状況が発生していないかどうか判定する。

ステップＳ２１０における油圧確保の判定は、実際の油圧測定値に基づいて実行してもよく、電動オイルポンプ３３の実績回転数Ｎｅｏｐに基づいて電動オイルポンプ３３が正常に起動されたかどうかを判定する構成としてもよい。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ２００およびＳ２１０の判定により、油圧が確保されていない場合には、ステップＳ２２０により車両走行禁止処理を実行する。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ステップＳ２３０により、運転者に対して「油圧確保不能のため車両走行禁止状態であること」を告知し、車両を一旦停止させるようにガイダンスする。さらに、ステップＳ２３０では、車両停止後のエンジン起動を円滑に行なうために「シフトポジション選択のＰポジションへの切換えを促す」ガイダンスメッセージを出力する。これらのメッセージについては、マルチディスプレイに代表される表示装置２１０への視覚的メッセージであってもよく、警報装置２２０によって出力される音声メッセージ等であってもよい。

油圧が確保されていない状態では、クラッチ滑りにより油圧制御式変速機６０のトルク容量が確保できず、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）５０からトルクを出力できないため、エンジン起動時に、図２で説明した反力トルクを発生することができない。したがって、Ｐポジションの選択に伴うパーキングロック機構２３０（図１）の作動によって出力軸２０を固定してハイブリッド車両５の停止を強制的に維持することにより、油圧が確保できない場合においてもエンジンの起動を円滑に行なって車両走行を再開するための車両状況を確保することができる。なお、エンジン再起動後には、油圧が正常レベル確保されると正常走行が再開可能とされる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によるハイブリッド駆動制御によれば、ハイブリッド車両のエンジン走行中において、エンジン回転数の低下により油圧制御式変速機６０への供給油圧が低下したときに、電動機（ＭＧ２）の出力トルク制限により油圧制御式変速機でのクラッチ滑り発生を防止できる。これにより、クラッチ摩擦材の保護による油圧制御式変速機６０の機器保護を図るとともに、変速ショックの悪化による車両運転性の悪化を防止できる。

さらに、電動機（ＭＧ２）の出力トルク制限の実行とともに電動オイルポンプの駆動を指示することにより、トルク制限を最小限とすることができる。

また、上記のように、油圧が確保できなくなった場合には、運転者に車両の一旦停止およびエンジン再起動をガイダンスすることにより、油圧が確保されない状況での運転を回避させることができる。

なお、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１００が本発明での「回転数検知手段」に対応し、ステップＳ１１０，Ｓ１３０，Ｓ１７０，Ｓ１８０により本発明の「出力制御手段」が実現される。また、ステップＳ１４０，Ｓ１５０により、本発明の「駆動指令生成手段」が実現される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の一例として示されるハイブリッド車両の駆動装置の構成を説明するブロック図である。 主動力源の遊星歯車機構の共線図である。 変速機のラビニオ型遊星歯車機構の共線図である。 油圧制御式変速機へ油圧を供給する油圧制御装置の構成を示すブロック図である。 ハイブリッド車両のエンジン走行時におけるエンジン回転数低下時の第１の制御動作例を示す動作波形図である。 図５に示された判定回転数の設定を説明する概念図である。 ハイブリッド車両のエンジン走行時におけるエンジン回転数低下時の第２の制御動作例を示す動作波形図である。 この発明の実施の形態によるエンジン走行時のハイブリッド駆動制御を説明するフローチャートである。 電動オイルポンプの駆動指令発生時の制御動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

５ ハイブリッド車両、１０ 主動力源、２０ 出力軸、３０ デファレンシャルギヤ、３１ 油圧制御装置、３２ 機械式オイルポンプ、３３ 電動オイルポンプ、３４ 油圧回路、３５，３６ 逆止弁、３７ 油温センサ、３８ 油圧回路、３９ 直流電源、３９♯ 回転数センサ、４０ 駆動輪、５０ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２，アシスト動力源）、６０ 油圧制御式変速機、１００ ＨＶ−ＥＣＵ（駆動制御装置）、１１０ 内燃機関（エンジン）、１１１ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、１１２ シングルピニオン型遊星歯車機構、１１３，１１６，１２７，１３０ 電子制御装置（ＥＣＵ）、１１４，１２８ インバータ、１１５ 蓄電装置、１１７，１２１，１２２ サンギヤ、１１８，１２５ リングギヤ、１１９，１２６ キャリア、１２０ ダンパ、１２３，１２４ ピニオン、２１０ 表示装置、２２０ 警報装置、２３０ パーキングロック機構
、２４０ シフト選択レバー、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ、Ｎ１〜Ｎ３ 判定回転数（ＭＧ２トルク制限開始・強化判定用）、Ｎ１♯，Ｎ２♯ 復帰回転数（ＭＧ２トルク制限緩和・解除判定用）、Ｎｅｇ エンジン回転数、Ｎｅｏｐ 電動オイルポンプ回転数、Ｔｊ 判定時間、Ｔｏｉｌ 油温。

Claims (8)

1. 内燃機関と、前記内燃機関により駆動される機械式オイルポンプとを備え、かつ、前記機械式オイルポンプから油圧を供給される油圧制御式変速機を介して電動機からの駆動力が駆動輪に伝達される構成を有するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
   前記内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段と、
   前記内燃機関の作動時に、前記回転数検知手段により検知された前記内燃機関の回転数に応じて、前記電動機の車両駆動力に対する出力トルク制限値を設定する出力制限手段とを備え、
   前記出力制限手段は、前記内燃機関の回転数の低下に従って前記電動機の出力トルク制限を強化するように、前記内燃機関の回転数に応じて前記出力トルク制限値を段階的に設定する、ハイブリッド車両の駆動制御装置。
2. 前記出力制限手段は、前記内燃機関の回転数が所定の限界回転数以下に低下した場合には、前記電動機の出力トルクを零に制御する、請求項１記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
3. 前記出力制限手段は、前記内燃機関の回転数が所定回転数以下に低下した時間が所定時間を超えたときには、前記電動機の出力トルクを零に制御する、請求項１記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
4. 前記出力制限手段は、前記内燃機関の回転数が判定回転数よりも低下したときに前記電動機の出力トルク制限を実行し、
   前記判定回転数は、前記油圧制御式変速機の油温が上昇するに従って高く設定される、請求項１記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
5. 前記ハイブリッド車両は、前記油圧制御式変速機に前記油圧を供給可能に構成された電動オイルポンプをさらに備え、
   前記駆動制御装置は、
   前記回転数検知手段により検知された前記内燃機関の回転数に応じて、前記電動オイルポンプの駆動指令を生成する駆動指令生成手段をさらに備える、請求項１記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
6. 前記駆動指令生成手段により前記電動オイルポンプの駆動指令が生成されても前記電動オイルポンプが油圧を発生しない場合に、前記ハイブリッド車両の走行を禁止する手段をさらに備える、請求項５記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
7. 前記ハイブリッド車両は、パーキングポジション選択時に車両制動力を発生するパーキングロック機構をさらに備え、
   前記駆動制御装置は、
   駆動指令生成手段により前記電動オイルポンプの駆動指令が生成されても前記電動オイルポンプが油圧を発生しない場合に、前記パーキングポジションを選択する操作を促す手段をさらに備える、請求項５記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動制御装置を搭載した、ハイブリッド車両。

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