JP5949731B2

JP5949731B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP5949731B2
Application number: JP2013237861A
Authority: JP
Inventors: 健太郎友
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2033-11-18
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Description

本発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、エンジンあるいは回転電機等の複数の動力源から駆動輪に動力を伝達する駆動方式の変更が可能な車両の制御に関する。

従来、エンジンと駆動モータと発電用ジェネレータとを搭載するハイブリッド車両においてシリーズ方式の駆動モードとパラレル方式の駆動モードとを切替可能なものが公知である（特許文献１）。

特許第４９５８１２６号公報

ところで、高負荷運転中あるいはその直後において駆動モータの温度が高い場合や、駆動モータに電力を供給するバッテリの残存容量（ＳＯＣ）が低下するあるいは温度が高い場合には、駆動モータにおいて発生可能な駆動トルクの上限値が低下する。そのため、車両の発進時に運転者が要求する駆動トルクを発生できない場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動トルクを発生するモータの出力が制限される場合でも運転者の要求に応じた駆動トルクを発生させるハイブリッド車両を提供することである。

この発明のある局面に係るハイブリッド車両は、エンジンと、エンジンの出力軸に連結される第１回転電機と、駆動輪に連結され、駆動輪に駆動トルクを発生させる第２回転電機と、エンジンの出力軸と駆動輪との間に設けられ、エンジンの出力軸と駆動輪に連結される回転軸とを係合または解放するクラッチと、クラッチ解放中に第２回転電機が所定の出力トルクを発生できないときには、クラッチを係合させると共に、駆動輪に駆動トルクを生じさせるように第１回転電機を制御する制御部とを含む。

このようにすると、第２回転電機が所定の出力トルクを発生できないときには、クラッチを係合させると共に、駆動輪に駆動トルクが生じるように第１回転電機が制御されるので、第２回転電機において出力トルクが制限される分を第１回転電機によって補うことができる。そのため、駆動トルクを発生するモータの出力が制限される場合でも運転者の要求に応じた駆動トルクを発生させるハイブリッド車両を提供することができる。

好ましくは、制御部は、クラッチ解放中に第２回転電機が所定の出力トルクを発生できないときには、クラッチを係合させると共に、エンジンを停止状態にして、駆動輪に駆動トルクを生じさせるように第１回転電機を制御する。

このようにすると、エンジンが停止状態にされるので、エンジンを作動させることによる燃料消費および排気ガスの発生を抑制することができる。

さらに好ましくは、ハイブリッド車両は、第２回転電機の温度を検出する検出部をさらに含む。制御部は、検出部によって検出された第２回転電機の温度がしきい値よりも高い場合には、第２回転電機の出力トルクの不足分を第１回転電機の出力トルクによって補うように第１回転電機を制御する。

このようにすると、第２回転電機に要求される駆動トルクが第２回転電機の出力トルクの上限値を超えるような場合には、超えた分を第１回転電機の出力トルクによって補うことができるため、運転者の要求に応じた駆動トルクを車両に発生させることができる。

さらに好ましくは、制御部は、車速がしきい値よりも低い場合に、駆動輪に駆動トルクを生じさせるように第１回転電機を制御する。

このようにすると、車速がしきい値よりも低い走行領域で、駆動輪に駆動トルクが生じるように第１回転電機が制御されるので、たとえば、車両の発進時等の加速時に運転者の要求に応じた駆動トルクを発生させることができる。

さらに好ましくは、ハイブリッド車両は、第２回転電機に電力を供給する蓄電装置をさらに含む。制御部は、蓄電装置の充電状態を示す状態量がしきい値よりも大きい場合に、駆動輪に駆動トルクを生じさせるように第１回転電機を制御する。

このようにすると、蓄電装置の充電状態を示す状態量がしきい値よりも大きい場合に、駆動輪に駆動トルクが生じるように第１回転電機が制御されるので、エンジンを停止したままでも運転者によって要求される駆動トルクを発生させることができる。

さらに好ましくは、制御部は、駆動輪に駆動トルクを生じさせるように第１回転電機を制御した後においては、車速がしきい値よりも高くなる場合に、出力トルクの発生を停止するように第１回転電機を制御する。

このようにすると、第１回転電機によって駆動輪に駆動トルクを発生させる制御をした後に、適切なタイミングで第１回転電機の出力トルクの発生を停止することができる。

さらに好ましくは、制御部は、駆動輪に駆動トルクを生じさせるように第１回転電機を制御した後においては、アクセルペダルの踏み込み量が第１しきい値よりも小さく、かつ、アクセルペダルを戻す方向への踏み込み量の変化量が第２しきい値よりも小さい場合に、出力トルクの発生を停止するように第１回転電機を制御する。

この発明によると、第２回転電機が所定の出力トルクを発生できないときには、クラッチを係合させると共に、駆動輪に駆動トルクが生じるように第１回転電機を制御することによって、第２回転電機において出力トルクが制限される分を第１回転電機によって補うことができる。そのため、駆動トルクを発生するモータの出力が制限される場合でも運転者の要求に応じた駆動トルクを発生させるハイブリッド車両を提供することができる。

本実施の形態に係るハイブリッド車両の全体ブロック図である。ＥＣＵの機能ブロック図である。モータ温度とトルク指令値の上限値との関係を示す図である。ＥＣＵで実行される制御処理を示すフローチャートである。ＥＣＵの動作を示すタイミングチャートである。変形例におけるＥＣＵで実行される制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１を参照して、本実施の形態に係るハイブリッド車両１（以下、単に車両１と記載する）の全体ブロック図を説明する。車両１は、エンジン１０と、トランスミッション４０と、第１モータジェネレータ２０（以下、第１ＭＧ２０と記載する）と、第２モータジェネレータ３０（以下、第２ＭＧ３０と記載する）と、駆動輪４９と、ＰＣＵ（Power Control Unit）６０と、バッテリ７０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００とを含む。

エンジン１０は、たとえば、複数の気筒を有する、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ１に基づいて制御される。

第１ＭＧ２０は、たとえば、三相交流回転電機である。第１ＭＧ２０は、ＰＣＵ６０によって駆動される。第１ＭＧ２０は、エンジン１０の動力を用いて発電してＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電したり、第２ＭＧ３０に発電した電力を供給したりするジェネレータとしての機能を有する。また、第１ＭＧ２０は、バッテリ７０からの電力を受けてエンジン１０の出力軸であるクランク軸を回転させてエンジン１０を始動させるスタータとしての機能を有する。第１ＭＧ２０は、第１固定子２１と、第１回転子２２とを含む。第１ＭＧ２０は、後述するようにエンジン１０の出力軸に連結される回転電機である。

第２ＭＧ３０は、たとえば、三相交流回転電機である。第２ＭＧ３０は、ＰＣＵ６０によって駆動される。第２ＭＧ３０は、バッテリ７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪４９に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第２ＭＧ３０は、回生制動によって発電された電力を用いてＰＣＵ６０を経由してバッテリを充電するためのジェネレータとしての機能を有する。第２ＭＧ３０は、第２固定子３１と、第２回転子３２とを含む。第２ＭＧ３０は、後述するように、駆動輪４９に連結され、出力トルクを発生させることによって駆動輪４９において駆動トルクを発生可能な回転電機である。

レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０に設けられ、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を検出する。レゾルバ１３は、検出した回転速度Ｎｍ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。なお、第１ＭＧ２０にもレゾルバが設けられてもよい。

モータ温度センサ１２は、第２ＭＧ３０に設けられ、第２ＭＧ３０の温度Ｔｍ２を検出する。モータ温度センサ１２は、検出した第２ＭＧ３０の温度Ｔｍ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、トランスミッション４０の筐体内に収納される。第１固定子２１および第２固定子３１は、トランスミッション４０の筐体内に固定される。第１回転子２２および第２回転子３２は、トランスミッション４０の筐体に設けられるベアリング等の軸受け部により回転自在に支持される。

バッテリ７０は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ７０としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ７０は、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いて充電される他、外部電源（図示せず）から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ７０は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。

バッテリ７０には、電流センサ１５２と、電圧センサ１５４と、電池温度センサ１５６とが設けられる。電流センサ１５２は、バッテリ７０の電流ＩＢを検出する。電流センサ１５２は、電流ＩＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。電圧センサ１５４は、バッテリ７０の電圧ＶＢを検出する。電圧センサ１５４は、電圧ＶＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。電池温度センサ１５６は、バッテリ７０の電池温度ＴＢを検出する。電池温度センサ１５６は、電池温度ＴＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

ＥＣＵ２００は、バッテリ７０の電流ＩＢと、電圧ＶＢと、電池温度ＴＢとに基づいてバッテリ７０の充電状態を示す状態量（以下、ＳＯＣ（State Of Charge）と記載する）を推定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、電流と、電圧と、電池温度とに基づいてＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を推定し、推定されたＯＣＶと所定のマップとに基づいてバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。あるいは、ＥＣＵ２００は、たとえば、バッテリ７０の充電電流と放電電流とを積算することによってバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。

ＰＣＵ６０は、スイッチング素子を複数個含む。ＰＣＵ６０は、スイッチング素子のオン・オフ動作を制御することによってバッテリ７０に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動するための交流電力に変換する。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ２に基づいて制御されるコンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含む。コンバータは、バッテリ７０から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０に出力する。これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力を用いて第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０が駆動される。また、インバータは、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータが出力した直流電力の電圧を降圧してバッテリ７０へ出力する。これにより、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いてバッテリ７０が充電される。なお、コンバータは、省略してもよい。

トランスミッション４０は、エンジン１０と第１ＭＧ２０との間で動力を伝達したり、エンジン１０と駆動輪４９との間で動力を伝達したり、第２ＭＧ３０と駆動輪４９との間で動力を伝達したり、第１ＭＧ２０と駆動輪４９との間で動力を伝達したりする。

トランスミッション４０は、エンジン１０、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０および駆動輪４９の少なくともいずれか一つの構成部品から受けた動力を他の構成部品に伝達するための複数のギヤおよび複数の回転軸を備える。

複数の回転軸は、トランスミッション４０の筐体に設けられるベアリング等の軸受け部によって回転可能に支持される。複数のギヤの各々は、複数の回転軸およびディファレンシャル装置４６ｂのいずれかに固定される。なお、本実施の形態において、ディファレンシャル装置４６ｂは、トランスミッション４０の筐体内に収納されるものとして説明するが、たとえば、トランスミッション４０とは別のギヤボックスに収納されてもよい（たとえば、車両の駆動形式がＦＲ（Front engine Rear drive）である場合がその典型例である）。

本実施の形態において、トランスミッション４０は、複数の回転軸として、エンジン軸４１，４２と、ＭＧ内周軸４３と、ＭＧ外周軸４４と、アイドラー軸４５と、駆動軸４６と、ポンプ軸４７とを備える。

エンジン軸４１の一方端は、エンジン１０のクランク軸と連結する。エンジン軸４１とエンジン１０のクランク軸とは、たとえば、スプライン結合によって連結される。エンジン軸４１には、エンジン軸４１と回転中心が一致するようにギヤ４１ａが固定される。エンジン軸４１の他方端は、クラッチ８０の一方端に連結される。

クラッチ８０は、エンジン１０と駆動輪４９のとの間の動力伝達経路上に設けられる。クラッチ８０は、エンジン１０の出力軸と駆動輪４９に連結される回転軸とを係合または解放する。クラッチ８０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ３を受けてアクチュエータ等により係合状態と解放状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えられる。クラッチ８０の他方端は、エンジン軸４２の一方端に連結される。

クラッチ８０が係合状態である場合には、エンジン軸４１，４２が一体的に回転して、エンジン軸４１，４２間で動力の伝達が行なわれる。そのため、エンジン１０と駆動輪４９との間で動力伝達が可能な動力伝達状態になる。クラッチ８０が解放状態である場合には、エンジン軸４１，４２間での動力の伝達が遮断される。

エンジン軸４２の他方端には、後述するギヤ４５ｂと噛み合うギヤ４２ａが、エンジン軸４２と回転中心が一致するように固定される。

ＭＧ内周軸４３の一方端には、ギヤ４１ａと噛み合うギヤ４３ａが、ＭＧ内周軸４３と回転中心が一致するように固定される。ＭＧ内周軸４３の他方端は、第１ＭＧ２０の第１回転子２２と回転中心が一致するように第１回転子２２に固定される。ＭＧ内周軸４３の外周には、ＭＧ内周軸４３に相対回転可能に取り付けられた中空のＭＧ外周軸４４が設けられる。

ＭＧ外周軸４４の一方端には、ＭＧ外周軸４４と回転中心が一致するようにギヤ４４ａが固定される。ＭＧ外周軸４４の他方端は、第２ＭＧ３０の第２固定子３１と回転中心が一致するように第２固定子３１に固定される。

アイドラー軸４５の一方端には、アイドラー軸４５と回転中心が一致するようにギヤ４５ａ（ファイナルギヤ）が固定される。アイドラー軸４５の他方端には、ギヤ４２ａおよびギヤ４４ａの各々と噛み合うギヤ４５ｂがアイドラー軸４５と回転中心が一致するように固定される。

ディファレンシャル装置４６ｂは、左右の駆動軸４６を経由して左右の駆動輪４９の各々に接続される。ディファレンシャル装置４６ｂには、ギヤ４５ａと噛み合うギヤ４６ａが、ディファレンシャル装置４６ｂと回転中心が一致するように固定される。ディファレンシャル装置４６ｂは、たとえば、車両１の旋回中等に生じる左右の駆動輪４９の回転数差を吸収する機構である。

ポンプ軸４７の一方端には、ポンプ軸４７と回転中心が一致するようにギヤ４７ａが固定される。ポンプ軸４７の他方端は、オイルポンプ４８の入力軸に連結される。ギヤ４７ａは、エンジン軸４１に固定されるギヤ４１ａと噛み合う。そのため、エンジン１０が作動状態になると、エンジン１０の動力はオイルポンプ４８に伝達され、オイルポンプ４８が作動する。オイルポンプ４８が作動することにより、トランスミッション４０内のオイル（作動油）がトランスミッション４０の内部に形成される所定の循環通路を流通する。オイルが所定の循環通路を流通することによってトランスミッション４０の筐体内の各ギヤおよび各回転軸の潤滑や第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０の冷却等が図られる。

車輪速センサ１４は、駆動輪４９の回転速度Ｎｗを検出する。車輪速センサ１４は、検出された回転速度Ｎｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した回転速度Ｎｗに基づいて車速Ｖを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、回転速度Ｎｗに代えて第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２に基づいて車速Ｖを算出するようにしてもよい。

アクセルペダル１６０は、運転席に設けられる。アクセルペダル１６０には、ペダルストロークセンサ１６２が設けられる。ペダルストロークセンサ１６２は、アクセルペダル１６０の踏み込み量（ストローク量）ＡＰを検出する。ペダルストロークセンサ１６２は、踏み込み量ＡＰを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。なお、ペダルストロークセンサ１６２に代えてアクセルペダル１６０に対する車両１の乗員の踏力を検出するためのアクセルペダル踏力センサを用いてもよい。

ＥＣＵ２００は、エンジン１０を制御するための制御信号Ｓ１を生成し、その生成した制御信号Ｓ１をエンジン１０へ出力する。また、ＥＣＵ２００は、ＰＣＵ６０を制御するための制御信号Ｓ２を生成し、その生成した制御信号Ｓ２をＰＣＵ６０へ出力する。

ＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＰＣＵ６０等を制御することによって車両１が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体、すなわち、バッテリ７０の充放電状態、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動作状態を制御する制御装置である。

このような構成要素を有する車両１においては、第２ＭＧ３０の出力トルクを左右の駆動輪４９に伝達して車両１を走行させる第１動力伝達経路と、エンジン１０の出力トルクを駆動輪４９に伝達して車両１を走行させる第２動力伝達経路とを含み、これらの２つの動力伝送経路を択一的に選択または併用して走行する。

第１動力伝達経路においては、エンジン軸４１のギヤ４１ａとＭＧ内周軸４３のギヤ４３ａが噛み合った状態であるため、エンジン１０の動力により第１ＭＧ２０の第１回転子２２を回転させることによって第１ＭＧ２０において発電が行なわれる。第１ＭＧ２０において発電された電力は、ＰＣＵ６０を経由して第２ＭＧ３０に供給される。なお、第１ＭＧ２０において発電された電力は、ＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０にも供給され得る。第２ＭＧ３０は第１ＭＧ２０から供給された電力を用いてＭＧ外周軸４４を回転させる。ＭＧ外周軸４４のギヤ４４ａとギヤ４５ｂとが噛み合うため、ＭＧ外周軸４４の回転によりアイドラー軸４５が回転させられる。アイドラー軸４５のギヤ４５ａとギヤ４６ａとが噛み合うため、アイドラー軸４５の回転によりディファレンシャル装置４６ｂおよび駆動軸４６が回転させられる。駆動軸４６が回転させられることにより駆動輪４９に駆動トルクが生じる。このようにして、エンジン１０の出力トルクを全て第１ＭＧ２０で電気エネルギーに変換して運転する、いわゆるシリーズ運転が可能となっている。

一方、第２動力伝達経路においては、クラッチ８０が係合状態になることにより、エンジン１０の出力トルクがエンジン軸４１，４２、ギヤ４２ａ、ギヤ４５ｂ、アイドラー軸４５、ギヤ４５ａ、ギヤ４６ａおよびディファレンシャル装置４６ｂを経由して駆動軸４６および駆動輪４９に伝達される。このとき、エンジン軸４１のギヤ４１ａとＭＧ内周軸４３のギヤ４３ａとは常時噛み合った状態になるため、エンジン１０が作動状態になることにより第１ＭＧ２０により発電も行なわれる。そのため、第１ＭＧ２０により発電された電力により第２ＭＧ３０を回転させることで、車両１は、エンジン１０の出力トルクに基づく駆動トルクと第２ＭＧ３０の出力トルクに基づく駆動トルクとを足し合わせた駆動トルクにより駆動する。このようにして、エンジンと第２ＭＧ３０との両方で車両１を駆動させる、いわゆるパラレル運転が可能となっている。

なお、シリーズ運転やパラレル運転の他にも第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０にゼロトルク制御を行なうことで、引きずり損失を最小化してエンジン１０のみで走行したり、エンジン１０を停止させて第２ＭＧ３０のみで走行したりすることも可能である。

以上のような構成を有する車両１において、高負荷運転中あるいはその直後において駆動力を発生する第２ＭＧ３０の温度が上昇した場合や、第２ＭＧ３０に電力を供給するバッテリ７０の温度ＴＢが高い場合には、第２ＭＧ３０によって発生可能な駆動トルクの上限値が低下するため、車両１の発進時に運転者が要求する駆動トルクを発生できない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００が、クラッチ８０の解放中に第２ＭＧ３０が所定の出力トルクを発生できないときには、クラッチ８０を係合させて係合状態にするとともに、駆動輪４９に駆動トルクを生じさせるように第１ＭＧ２０を制御する点を特徴とする。

なお、ＥＣＵ２００は、クラッチ８０の解放中に第２ＭＧ３０が所定の出力トルクを発生できないときには、クラッチ８０を係合させて係合状態にすることに加えて、エンジン１０を停止状態にして、駆動輪４９に駆動トルクを生じさせるように第１ＭＧ２０を制御する。

また、ＥＣＵ２００は、モータ温度センサ１２によって検出された第２ＭＧ３０のモータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも高い場合には、第２ＭＧ３０の出力トルクの上限値の低下分を第１ＭＧ２０の出力トルクによって補うように第１ＭＧ２０を制御する。

図２に、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、車速判定部２０２と、温度判定部２０４と、ＳＯＣ判定部２０６と、駆動判定部２０８と、モータ制御部２１０と、クラッチ制御部２１２と、エンジン制御部２１４とを含む。なお、これらの構成は、プログラム等のソフトウェアにより実現されてもよいし、ハードウェアにより実現されてもよい。

車速判定部２０２は、後述する温度抑制モード中でない場合には（たとえば、温度抑制モードの実行フラグがオフ状態である場合には）、車速Ｖがしきい値Ｖｓよりも低いか否かを判定する。しきい値Ｖｓは、車両１が停止状態（実質的に車速Ｖがゼロ）であるか否かを判定するための値であって、たとえば、１ｋｍ／ｈ程度の値である。なお、車速判定部２０２は、たとえば、温度抑制モード中でない場合であって、かつ、車速Ｖがしきい値Ｖｓよりも低い場合には、車速判定フラグをオン状態にしてもよい。

車速判定部２０２は、温度抑制モード中である場合には（たとえば、温度抑制モードの実行フラグがオン状態である場合には）、車速Ｖがしきい値Ｖｆよりも低いか否かを判定する。しきい値Ｖｆは、車両１が所定車速の走行状態となったか否かを判定するための値であって、たとえば、３０ｋｍ／ｈである。なお、車速判定部２０２は、たとえば、温度抑制モード中であって、かつ、車速Ｖがしきい値Ｖｆよりも低い場合には、終了判定フラグをオン状態にしてもよい。

温度判定部２０４は、第２ＭＧ３０のモータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも大きいか否か判定する。しきい値Ｔｍｃは、第２ＭＧ３０の温度上昇に対する第２ＭＧ３０の部品保護を目的とした第２ＭＧ３０のトルク指令値の上限値の制限を要するか否かを判定するための値である。なお、温度判定部２０４は、たとえば、第２ＭＧ３０のモータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも大きいと、モータ温度判定フラグをオン状態にしてもよい。

ＳＯＣ判定部２０６は、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも大きいか否かを判定する。しきい値ＳＯＣ（０）は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の各々に駆動トルクを生じさせた状態で車両１を所定期間走行させることによりＳＯＣが低下しても所定のＳＯＣ（たとえば、ＳＯＣの下限値以上）が確保可能となる値である。しきい値ＳＯＣ(０）は、たとえば、バッテリ７０のＳＯＣの下限値に所定量を加算して算出される。なお、ＳＯＣ判定部２０６は、たとえば、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも大きいと、ＳＯＣ判定フラグをオン状態にしてもよい。

駆動判定部２０８は、第２ＭＧ３０による回生中でない状態（すなわち、車両１が力行走行している状態、あるいは、車両１の走行パワーがゼロの状態）であるか否かを判定する。駆動判定部２０８は、たとえば、第２ＭＧ３０へのトルク指令値が力行側の値（車両１の進行方向と一致する方向に駆動トルクが発生する値）である場合に（すなわち、第２ＭＧ３０へのトルク指令値が回生側の値でない場合）、車両１が力行走行している状態であると（すなわち、第２ＭＧ３０による回生中でない状態であると）判定する。あるいは、駆動判定部２０８は、たとえば、アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰと車速Ｖとに基づく車両１に対する要求駆動トルク（あるいは要求パワー）がしきい値以上である場合、あるいは、アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰがしきい値以上である場合に第２ＭＧ３０による回生中でない状態であると判定してもよい。なお、駆動判定部２０８は、たとえば、第２ＭＧ３０による回生中でない状態であると判定される場合に、駆動判定フラグをオン状態にしてもよい。

モータ制御部２１０は、アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰに基づく車両１に対する要求駆動トルクのうちの第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクが発生するようにＰＣＵ６０を制御する。本実施の形態においては、モータ制御部２１０は、通常制御モードと、温度抑制モードとのうちのいずれか一方の制御モードに従って、少なくとも第２ＭＧ３０の出力トルクを制御する。

通常制御モードは、要求駆動トルクのうち第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクを第２ＭＧ３０単独で発生させるモードである。温度抑制モードは、要求駆動トルクのうち第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクを第２ＭＧ３０単独であるいは第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０で発生させるモードである。なお、初期モードとしては、たとえば、通常制御モードが選択されるものとする。

モータ制御部２１０は、車速判定部２０２によって車速Ｖがしきい値Ｖｓよりも低いと判定され、温度判定部２０４によってモータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも高いと判定され、ＳＯＣ判定部２０６によってバッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも大きいと判定され、かつ、駆動判定部２０８によって第２ＭＧ３０による回生中でない状態であると判定される場合に、通常制御モードから温度抑制モードへと制御モードが切り替えられる。そのため、モータ制御部２１０は、温度抑制モードに従って第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の出力トルクを制御する。

なお、モータ制御部２１０は、たとえば、温度抑制モードの実行フラグがオフ状態であって（オフ状態が初期状態である）、車速判定フラグ、モータ温度判定フラグ、ＳＯＣ判定フラグおよび駆動判定フラグがいずれもオン状態である場合に、温度抑制モードの実行フラグをオン状態にするとともに、温度抑制モードに従って第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の出力トルクを制御してもよい。

モータ制御部２１０は、温度抑制モード中に、図３に示すように、モータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも高い領域において、モータ温度Ｔｍ２が高くなるほど第２ＭＧ３０のトルク指令値の上限値が低くなるように第２ＭＧ３０のトルク指令値の上限値を変更する。

モータ制御部２１０は、温度抑制モード中に、第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクが第２ＭＧ３０に対するトルク指令値の上限値以内である場合には、要求される駆動トルクに対応するトルク指令値をＰＣＵ６０に出力して、第２ＭＧ３０単独で第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクが発生するように第２ＭＧ３０の出力トルクを制御する。なお、温度抑制モード中においては、後述するようにエンジン１０が停止状態になるため、車両１に要求される駆動トルクと第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクとが一致する。

一方、モータ制御部２１０は、温度抑制モード中に、第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクが第２ＭＧ３０に対するトルク指令値の上限値を超える場合には、当該上限値に対応する第２ＭＧ３０に対するトルク指令値をＰＣＵ６０に出力するとともに、上限値を超える分（超過分）については第１ＭＧ２０によって補うように、超過分に対応する第１ＭＧ２０に対するトルク指令値をＰＣＵ６０に出力する。これにより、第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクが発生するように第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の出力トルクが制御される。なお、第１ＭＧ２０に対するトルク指令値は、後述するようにエンジン１０が停止状態になるため、エンジン１０のクランク軸を回転させるトルクを考慮して設定することが望ましい。

モータ制御部２１０は、温度抑制モード中に、車速判定部２０２によって車速Ｖがしきい値Ｖｆを超えたり、温度判定部２０４によってモータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃより
も低いと判定さたり、ＳＯＣ判定部２０６によってバッテリ７０のＳＯＣがしきい値（０）よりも小さいと判定されたり、あるいは、駆動判定部２０８によって第２ＭＧ３０による回生中であると判定されたりすると、温度抑制モードから通常制御モードへと制御モードが切り替えられる。

なお、モータ制御部２１０は、たとえば、温度抑制モードの実行フラグがオン状態である場合には、終了判定フラグがオン状態となるか、あるいは、終了判定フラグがオフ状態であっても、モータ温度判定フラグ、ＳＯＣ判定フラグ、および、駆動判定フラグのうちのいずれかがオフ状態になると、温度抑制モードの実行フラグをオフ状態にするとともに、通常制御モードに従って第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を制御する。

モータ制御部２１０は、通常制御モード中において、第１ＭＧ２０をエンジン１０を動力源とする発電装置として機能させる。すなわち、モータ制御部２１０は、エンジン１０を動力源として第１ＭＧ２０において発電された電力を第２ＭＧ３０に供給したり、あるいは、バッテリ７０に供給したりしてもよい。

クラッチ制御部２１２は、通常制御モード中においては、車両１の状態に応じてクラッチ８０の状態を係合状態および解放状態のうちのいずれか一方の状態になるようにクラッチ８０を制御する。クラッチ制御部２１２は、たとえば、車両１においてエンジン１０による駆動トルクの発生を要する場合に、クラッチ８０を係合状態にし、第２ＭＧ３０の駆動トルクのみで車両１を走行させる場合には、クラッチ８０を解放状態にする。クラッチ制御部２１２は、温度抑制モード中においては、クラッチ８０を係合状態にする。なお、クラッチ制御部２１２は、たとえば、温度抑制モードの実行フラグがオン状態である場合に、クラッチ８０が解放状態である場合には、クラッチ８０を係合状態にするようにしてもよい。

エンジン制御部２１４は、通常制御モード中においては、車両１の状態に応じてエンジン１０を始動させたり、停止させたりする。エンジン制御部２１４は、たとえば、バッテリ７０のＳＯＣが低下して、バッテリ７０の充電を要する場合に、エンジン１０を始動させる。エンジン１０の始動により第１ＭＧ２０において発電が行なわれ、バッテリ７０に供給される。エンジン制御部２１４は、バッテリ７０のＳＯＣに余裕がある場合（しきい値よりも大きい、あるいは、上限値に近い場合）には、エンジン１０を停止させる。

エンジン制御部２１４は、温度抑制モード中においてはエンジン１０を停止させる。エンジン制御部２１４は、エンジン１０の作動時に通常モードから温度抑制モードへと制御モードが切り替えられると、エンジン１０への燃料噴射を停止して、エンジン１０を停止させる。エンジン制御部２１４は、たとえば、温度抑制モードの実行フラグがオン状態である場合に、エンジン１０を停止させるようにしてもよい。

図４を参照して、本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵで実行される制御処理について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）５０１にて、ＥＣＵ２００は、温度抑制モード中であるか否かを判定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、温度抑制モードの実行フラグがオン状態である場合に、温度抑制モード中であると判定する。温度抑制モード中であると判定される場合（Ｓ５０１にてＹＥＳ）、処理はＳ５０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ５０１にてＮＯ）、処理はＳ５０８に移される。

Ｓ５０２にて、ＥＣＵ２００は、車速Ｖがしきい値Ｖｓよりも小さいか否かを判定する。車速Ｖがしきい値Ｖｓよりも小さいと判定される場合（Ｓ５０２にてＹＥＳ）、処理はＳ５０３に移される。もしそうでない場合（Ｓ５０２にてＮＯ）、処理はＳ５０７に移される。

Ｓ５０３にて、ＥＣＵ２００は、第２ＭＧ３０のモータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも大きいか否かを判定する。第２ＭＧ３０のモータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも大きいと判定される場合（Ｓ５０３にてＹＥＳ）、処理はＳ５０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ５０３にてＮＯ）、処理はＳ５０７に移される。

Ｓ５０４にて、ＥＣＵ２００は、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも大きいか否かを判定する。バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ(０）よりも大きいと判定される場合（Ｓ５０４にてＹＥＳ）、処理はＳ５０５に移される。もしそうでない場合（Ｓ５０４にてＮＯ）、処理はＳ５０７に移される。

Ｓ５０５にて、ＥＣＵ２００は、回生中であるか否かを判定する。回生中であるか否かの判定方法は、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。回生中であると判定される場合（Ｓ５０５にてＹＥＳ）、処理はＳ５０７に移される。もしそうでない場合（Ｓ５０５にてＮＯ）、処理はＳ５０６に移される。

Ｓ５０６にて、ＥＣＵ２００は、温度抑制モードに従ってエンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を制御する。Ｓ５０７にて、ＥＣＵ２００は、通常制御モードに従ってエンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を制御する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の動作について図５を参照しつつ説明する。

たとえば、温度抑制モードの実行フラグがオフ状態であって（Ｓ５０１にてＮＯ）、モータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも大きく、かつ、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも大きい状態で車両１が走行している場合を想定する。

車速Ｖがしきい値Ｖｓよりも大きいため（Ｓ５０２にてＮＯ）、通常制御モードに従ってエンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が制御される（Ｓ５０７）。一方、運転者がブレーキをかけるなどすることにより、時間の経過とともに車速Ｖが低下していく。

時間Ｔ（０）において、車速Ｖがしきい値Ｖｓよりも小さくなると（Ｓ５０２にてＹＥＳ）、モータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも大きく（Ｓ５０３にてＹＥＳ）、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも大きく（Ｓ５０４にてＹＥＳ）、回生中でないと（Ｓ５０５にてＮＯ）、温度抑制モードに従ってエンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が制御される（Ｓ５０６）。

温度抑制モードに従ってエンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が制御されることによって、エンジン１０は停止状態となり、第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクの一部が第１ＭＧ２０に振り分けられる場合があるため、第２ＭＧ３０が高負荷で作動することが抑制される。その結果、第２ＭＧ３０のモータ温度Ｔｍ２は、時間の経過とともに低下していく。

時間Ｔ（１）において、車両１が一旦停止した後に時間Ｔ（２）において、運転者がアクセルペダル１６０を踏み込むなどして車両１が走行を開始し、時間Ｔ（４）において、温度抑制モード中に（Ｓ５０１にてＹＥＳ）、車速Ｖがしきい値Ｖｆよりも大きくなると（Ｓ５０８にてＮＯ）、通常制御モードに従ってエンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が制御される（Ｓ５０７）。あるいは、時間Ｔ（４）よりも前の時間Ｔ（３）において、図５の破線に示すようにモータ温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも低下すると（Ｓ５０３にてＮＯ）、通常制御モードに従ってエンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が制御される（Ｓ５０７）。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、クラッチ８０の解放中に第２ＭＧ３０が所定の出力トルクを発生できないときには、クラッチ８０を係合させると共に、エンジン１０を停止状態にして、駆動輪４９に駆動トルクが生じるように第１ＭＧ２０を制御する。これにより、第２ＭＧ３０において出力トルクが制限される分を第１ＭＧ２０によって補うことができる。そのため、駆動トルクを発生するモータの出力が制限される場合でも運転者の要求に応じた駆動トルクを発生させるハイブリッド車両を提供することができる。

さらに、エンジン１０が停止状態にされるので、エンジン１０を作動させることによる燃料消費および排気ガスの発生を抑制することができる。そのため、燃費やエミッションの悪化を抑制することができる。

さらに、車速Ｖがしきい値Ｖｓよりも低い走行領域で、駆動トルクが生じるように第１ＭＧ２０が制御されるので、たとえば、車両１の発進時等の加速時に運転者の要求に応じた駆動トルクを発生させることができる。

さらに、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ(０）よりも大きい場合に、駆動トルクが生じるように第１ＭＧ２０が制御されるので、エンジン１０を停止したままでも運転者によって要求される駆動トルクを発生させることができる。

さらに、駆動トルクが生じるように第１ＭＧ２０を制御した後においては、車速Ｖがしきい値Ｖｆよりも高くなる場合に、通常モードに従って、出力トルクの発生を停止するように第１ＭＧ２０が制御されるので、第１ＭＧ２０によって駆動トルクを発生させる制御をした後に、適切なタイミングで（たとえば、エンジン１０により駆動トルクの補助が可能となる車速で）第１回転電機の出力トルクの発生を停止することができる。

さらに、駆動トルクが生じるように第１ＭＧ２０が制御されるので、車両１の牽引時（たとえば、車両１が故障車やキャンピングトレーラー等の被牽引車を牽引する場合）における車両１の発進時の駆動トルクの不足分を第１ＭＧ２０による駆動トルクで補うことができる点で有効である。

本実施の形態においては、温度抑制モード中において、要求される駆動トルクが第２ＭＧ３０のトルク指令値の上限値以内である場合には、第２ＭＧ３０のみで要求される駆動トルクを発生させ、第２ＭＧ３０のトルク指令値の上限値を超える駆動トルクが要求される場合に、第２ＭＧ３０のトルク指令値の上限値をトルク指令値として第２ＭＧ３０に対して出力するとともに、超えた分を第１ＭＧ２０により補うものとして説明したが、以下のようなものでもよい。たとえば、温度抑制モード中において、第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクが第１ＭＧ２０のトルク指令値の上限値から所定値（停止状態のエンジン１０のクランク軸を回転させることが可能なトルク）を減算した値以内である場合には、第１ＭＧ２０のみで要求される駆動トルクを発生させ、第１ＭＧ２０のトルク指令値の上限値から所定値を減算した値を超える駆動トルクが要求される場合に、第１ＭＧ２０のトルク指令値の上限値をトルク指令値として第１ＭＧ２０に対して出力するとともに、不足分を第２ＭＧ３０により補うものとしてもよい。このようにすると、第２ＭＧ３０の温度をより早期に低下させることができる。

また、本実施の形態においては、第２ＭＧ３０が所定の出力トルクを発生できない状態として、第２ＭＧ３０の温度Ｔｍ２がしきい値Ｔｍｃよりも大きい状態を一例として説明したが、たとえば、バッテリ７０の温度ＴＢがしきい値ＴＢｃよりも大きい状態であってもよいし、ＰＣＵ６０（たとえば、第２ＭＧ３０に接続されるインバータやインバータ内部のスイッチング素子）の温度がしきい値よりも大きい状態であってもよい。

本実施の形態においては、温度抑制モード中に、車速Ｖがしきい値Ｖｆよりも大きくなる場合に、通常制御モードに切り替えるられるものとして説明したが、温度抑制モード中に、アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰを条件として通常制御モードに切り替えられるものであってもよい。

このような変形例は、たとえば、図６のフローチャートに示すような制御処理により実現可能である。

なお、図６のフローチャートのＳ５０１〜Ｓ５０７の処理は図４のフローチャートのＳ５０１〜Ｓ５０７の処理と同じ処理である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

温度抑制モード中であると判定された場合（Ｓ５０１にてＮＯ）、Ｓ６００にて、ＥＣＵ２００は、アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰの変化量（以下、踏み込み変化量と記載する）ΔＡＰがしきい値−ａよりも大きいか否かを判定する。しきい値−ａは、負の値であり、アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰがアクセルペダル１６０を初期位置に戻す方向に大きな変化がないことを判定するための値である。踏み込み変化量ΔＡＰがしきい値−ａよりも大きいと判定される場合（Ｓ６００にてＹＥＳ）、処理はＳ６０１に移される。もしそうでない場合（Ｓ６００にてＮＯ）、処理はＳ５０３に移される。

Ｓ６０１にて、ＥＣＵ２００は、アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰがしきい値ＡＰ（０）よりも大きいか否かを判定する。アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰがしきい値ＡＰ（０）よりも大きいと判定される場合（Ｓ６０１にてＹＥＳ）、処理はＳ５０３に移される。もしそうでないと（Ｓ６０１にてＮＯ）、処理はＳ５０７に移される。

このようにすると、温度抑制モード中に、アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰがアクセルペダル１６０を初期位置に戻す方向に大きな動きがなく、かつ、アクセルペダル１６０の踏み込み量ＡＰがしきい値ＡＰ（０）よりも小さい場合に、温度抑制モードから通常制御へと制御モードが切り換わる。そのため、第２ＭＧ３０に要求される駆動トルクが高くないことを推定できる状況で、通常制御モードに切り替えることができる。第１ＭＧ２０に駆動トルクを発生させる場合には、第２ＭＧ３０のみで駆動トルクを発生させる場合よりも走行エネルギーのロスが増加するため、適切なタイミングで通常制御モードに切り替えることにより走行エネルギーのロスを低減あるいはロスの発生を抑制することができる。

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。

１ハイブリッド車両、１０エンジン、１２モータ温度センサ、１３レゾルバ、１４車輪速センサ、２０，３０モータジェネレータ、２１，３１固定子、２２，３２回転子、４０トランスミッション、４６ｂディファレンシャル装置、４７ポンプ軸、４８オイルポンプ、４９駆動輪、６０ＰＣＵ、７０バッテリ、８０クラッチ、１５２電流センサ、１５４電圧センサ、１５６電池温度センサ、１６０アクセルペダル、１６２ペダルストロークセンサ、２００ＥＣＵ、２０２車速判定部、２０４温度判定部、２０６ＳＯＣ判定部、２０８駆動判定部、２１０モータ制御部、２１２クラッチ制御部、２１４エンジン制御部。

Claims

エンジンと、
前記エンジンの出力軸に連結される第１回転電機と、
駆動輪に連結され、前記駆動輪に駆動トルクを発生させる第２回転電機と、
前記エンジンの出力軸と前記駆動輪との間に設けられ、前記エンジンの出力軸と前記駆動輪に連結される回転軸とを係合または解放するクラッチと、
前記クラッチ解放中に前記第２回転電機が所定の出力トルクを発生できないときには、前記クラッチを係合させると共に、前記エンジンを停止状態にして、前記駆動輪に駆動トルクを生じさせるように前記第１回転電機を制御する制御部とを含む、ハイブリッド車両。
前記ハイブリッド車両は、前記第２回転電機の温度を検出する検出部をさらに含み、
前記制御部は、前記検出部によって検出された前記第２回転電機の温度がしきい値よりも高い場合には、前記第２回転電機の出力トルクの不足分を前記第１回転電機の出力トルクによって補うように前記第１回転電機を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記制御部は、車速がしきい値よりも低い場合に、前記駆動輪に駆動トルクを生じさせるように前記第１回転電機を制御する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
前記ハイブリッド車両は、前記第２回転電機に電力を供給する蓄電装置をさらに含み、
前記制御部は、前記蓄電装置の充電状態を示す状態量がしきい値よりも大きい場合に、前記駆動輪に駆動トルクを生じさせるように前記第１回転電機を制御する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
前記制御部は、前記駆動輪に駆動トルクを生じさせるように前記第１回転電機を制御した後においては、車速がしきい値よりも高くなる場合に、出力トルクの発生を停止するように前記第１回転電機を制御する、請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両。
前記制御部は、前記駆動輪に駆動トルクを生じさせるように前記第１回転電機を制御した後においては、アクセルペダルの踏み込み量が第１しきい値よりも小さく、かつ、前記アクセルペダルを戻す方向への前記踏み込み量の変化量が第２しきい値よりも小さい場合に、出力トルクの発生を停止するように前記第１回転電機を制御する、請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド車両。