JP6105888B2

JP6105888B2 - ハイブリッド車両の駆動装置

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Publication number: JP6105888B2
Application number: JP2012216313A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　豊; 豊佐藤; 隆嗣大木
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014069667A

Description

本発明は、動力分割機構を備えるハイブリッド車両の駆動装置に関する。

遊星歯車列等からなる動力分割機構を備えたハイブリッド車両が開発されている(特許文献１参照)。このような動力分割機構の各回転要素には、エンジン、モータジェネレータおよび駆動輪が接続されている。また、動力分割機構の各回転要素には、動力分割機構の作動状態を制御するクラッチやブレーキが接続されている。そして、動力分割機構のクラッチやブレーキを制御することにより、ハイブリッド車両の走行モードを切り換えることが可能となっている。例えば、クラッチおよびブレーキを解放して各回転要素間の拘束を解いた状態のもとで、モータジェネレータの回転数を制御することにより、エンジン動力を無段変速させて出力することが可能となる。また、クラッチを締結して各回転要素を一体に回転させたり、ブレーキを締結して特定の回転要素を固定したりすることにより、エンジン動力を等速或いは増減速させて出力することが可能となる。

特開２００５−３１３７５７号公報

ところで、動力分割機構の各回転要素の拘束を解いた場合には、エンジン動力を無段変速させることができるものの、エンジン動力が駆動輪とモータジェネレータとに分割されることになる。すなわち、動力分割機構の各回転要素の拘束を解くことは、ハイブリッド車両の駆動力を低下させる要因であった。特に、エンジンの回転方向は決まっていることから、前進走行に合わせて動力分割機構のギヤ比等を設定した場合には、後退走行において必要な駆動力を得ることが困難となっていた。

本発明の目的は、後退走行時の駆動力不足を防止することにある。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、駆動輪に連結される第１モータジェネレータを備え、前記第１モータジェネレータから前記駆動輪にモータ動力を伝達するモータ動力系と、エンジン、第２モータジェネレータおよび前記駆動輪に連結される動力分割機構を備え、前記エンジンから前記動力分割機構を介して前記駆動輪にエンジン動力を伝達するエンジン動力系と、前記駆動輪と前記動力分割機構との間に設けられ、前記駆動輪と前記動力分割機構とを接続する締結状態と、前記駆動輪と前記動力分割機構とを切り離す解放状態とに切り換えられる第１クラッチ機構と、前記動力分割機構に設けられ、前記動力分割機構を構成する複数の回転要素を一体に回転させる締結状態と、前記複数の回転要素を個々に回転させる解放状態とに切り換えられる第２クラッチ機構と、前記第１クラッチ機構および前記第２クラッチ機構を制御する走行モード制御部と、を有し、前記走行モード制御部は、走行モードとして、前記第１クラッチ機構を解放して前記第２クラッチ機構を解放する第１モードと、前記第１クラッチ機構を解放して前記第２クラッチ機構を締結する第２モードと、前記第１クラッチ機構を締結して前記第２クラッチ機構を解放する第３モードと、を備え、前記走行モード制御部は、後退走行時の要求駆動力が所定値を下回る場合に前記第１モードを設定する一方、後退走行時の要求駆動力が所定値を上回る場合に前記第２モードを設定し、前記走行モード制御部は、後退走行時に前記第１モードが設定された状態のもとで、判定時間に渡って所定値を上回る要求駆動力が継続された場合には、前記第１モードから前記第２モードに切り換え、前記走行モード制御部は、後退走行時に前記第１モードが設定された状態のもとで、前記判定時間に渡って所定値を上回る要求駆動力が継続された場合であっても、前記判定時間内に乗員のブレーキ操作が実施された場合には、前記第１モードの設定を維持する、ことを特徴とする。

本発明によれば、後退走行時に第１モードと第２モードとのいずれか一方を設定したので、後退走行時における第３モードの設定を回避することができ、後退走行時の駆動力不足を防止することが可能となる。

本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の駆動装置を示す概略図である。駆動装置の制御系を示すブロック図である。各走行モードにおけるクラッチ、モータジェネレータ、エンジンの作動状態を示す説明図である。各走行モードの切換順序を示す説明図である。 (ａ)および(ｂ)はシリーズモードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＥＶモードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＰＳ１モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＰＳ２モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＯＤ１モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＯＤ２モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)は直結モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。後退走行時における走行モードの設定手順の一例を示すフローチャートである。ハイブリッド車両の後退走行状況を示す説明図である。 (ａ)〜(ｃ)は後退走行における走行モードの設定状況を示す説明図である。各走行モードの設定領域の一例を示すモードマップである。後退走行から前進走行を開始するハイブリッド車両の走行状況を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の駆動装置１０を示す概略図である。図１に示すように、ハイブリッド車両に搭載される駆動装置１０は、動力源として内燃機関であるエンジン１１を備えている。また、駆動装置１０は、動力源として第１モータジェネレータＭ１と第２モータジェネレータＭ２とを備えている。

エンジン１１と第２モータジェネレータＭ２との間には、遊星歯車列によって構成される動力分割機構１２が設けられている。動力分割機構１２は、エンジン１１のクランク軸１３にダンパ機構１４を介して連結されるキャリア１５と、キャリア１５に回転自在に支持されるピニオンギヤ１６とを有している。ピニオンギヤ１６には第１ギヤ部１６ａおよび第２ギヤ部１６ｂが形成されており、第１ギヤ部１６ａと第２ギヤ部１６ｂとは同軸上に配置されている。第１ギヤ部１６ａには第１サンギヤ１７が噛み合っており、第２ギヤ部１６ｂには第２サンギヤ１８が噛み合っている。第１サンギヤ１７にはモータ出力軸１９を介してモータジェネレータＭ２のロータ２０ａが連結されており、第２サンギヤ１８には中空軸２１を介してシンクロハブ２２が固定されている。また、ピニオンギヤ１６の第１ギヤ部１６ａにはリングギヤ２３が噛み合っており、リングギヤ２３には中空軸２４を介してスプライン歯２５が固定されている。さらに、駆動装置１０のケース２６にはスプライン歯２７が固定されている。このように、動力分割機構１２は、回転要素として、キャリア１５、ピニオンギヤ１６、第１サンギヤ１７、第２サンギヤ１８およびリングギヤ２３を備えている。

図１に示すように、シンクロハブ２２の外周部には、軸方向に移動自在にシンクロスリーブ３０が噛み合っている。シンクロスリーブ３０にはフォーク部材３１が装着されており、フォーク部材３１はアクチュエータ３２の伸縮ロッド３２ａに連結されている。シンクロスリーブ３０を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３０をスプライン歯２５に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ３０を介して第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結することが可能となる。一方、シンクロスリーブ３０を矢印ｂ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３０をスプライン歯２７に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ３０を介して第２サンギヤ１８とケース２６とを締結することが可能となる。また、シンクロスリーブ３０を図１に示す中立位置に移動させることにより、シンクロスリーブ３０はシンクロハブ２２だけに噛み合った状態となる。

これらのシンクロハブ２２、スプライン歯２５およびシンクロスリーブ３０によって、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられるクラッチ(第２クラッチ機構)ＣＬ３が構成されている。このクラッチＣＬ３を締結することにより、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結することができ、動力分割機構１２を構成する複数の回転要素を一体に回転させることが可能となる。一方、クラッチＣＬ３を解放することにより、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを解放することができ、動力分割機構１２を構成する複数の回転要素を個々に回転させることが可能となる。また、シンクロハブ２２、スプライン歯２７およびシンクロスリーブ３０によって、第２サンギヤ１８とケース２６とを締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられるクラッチＣＬ４が構成されている。このクラッチＣＬ４は、サンギヤ１８をケース２６に固定するブレーキ機構として機能している。

これらのクラッチＣＬ３，ＣＬ４は、共用される１つのシンクロスリーブ３０を有している。このシンクロスリーブ３０をアクチュエータ３２によってスライドさせることにより、双方のクラッチＣＬ３，ＣＬ４の作動状態を切り換えることができる。すなわち、シンクロスリーブ３０を矢印ａ方向に移動させることにより、クラッチＣＬ３を締結状態に切り換えることが可能となり、クラッチＣＬ４を解放状態に切り換えることが可能となる。また、シンクロスリーブ３０を図１に示す中立位置に移動させることにより、クラッチＣＬ３，ＣＬ４を共に解放状態に切り換えることが可能となる。さらに、シンクロスリーブ３０を矢印ｂ方向に移動させることにより、クラッチＣＬ４を締結状態に切り換えることが可能となり、クラッチＣＬ３を解放状態に切り換えることが可能となる。

図１に示すように、リングギヤ２３とスプライン歯２５とを連結する中空軸２４には駆動ギヤ３３が固定されており、この駆動ギヤ３３に噛み合う従動ギヤ３４が中空軸２４に平行となる前輪出力軸３５に回転自在に支持されている。従動ギヤ３４にはスプライン歯３６が固定されており、このスプライン歯３６に隣接するシンクロハブ３７が前輪出力軸３５に固定されている。また、シンクロハブ３７の外周部には、軸方向に移動自在にシンクロスリーブ３８が噛み合っている。シンクロスリーブ３８にはフォーク部材３９が装着されており、フォーク部材３９はアクチュエータ４０の伸縮ロッド４０ａに連結されている。アクチュエータ４０によってシンクロスリーブ３８を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３８をスプライン歯３６に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ３８を介してリングギヤ２３と前輪出力軸３５とを連結することが可能となる。一方、シンクロスリーブ３８を図１に示す中立位置に移動させることにより、シンクロスリーブ３８をシンクロハブ３７だけに噛み合わせることができ、前輪出力軸３５からリングギヤ２３を切り離すことが可能となる。このように、前輪出力軸３５と従動ギヤ３４との間には、シンクロハブ３７、スプライン歯３６およびシンクロスリーブ３８からなるクラッチ(第１クラッチ機構)ＣＬ１が設けられている。なお、前輪出力軸３５の一端部にはデファレンシャル機構４１が接続されており、前輪出力軸３５はデファレンシャル機構４１を介して駆動輪としての前輪４２ｆに連結されている。

また、前輪出力軸３５の他端部には従動ギヤ４３が固定されており、この従動ギヤ４３に噛み合う駆動ギヤ４４が前輪出力軸３５に平行となる中空軸４５に固定されている。中空軸４５にはシンクロハブ４６が固定されており、このシンクロハブ４６に隣接するスプライン歯４７が、モータジェネレータＭ１のモータ出力軸４８に固定されている。また、シンクロハブ４６の外周部には、軸方向に移動自在にシンクロスリーブ４９が噛み合っている。シンクロスリーブ４９にはフォーク部材５０が装着されており、フォーク部材５０はアクチュエータ５１の伸縮ロッド５１ａに連結されている。アクチュエータ５１によってシンクロスリーブ４９を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ４９をスプライン歯４７に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ４９を介してモータジェネレータＭ１のロータ５２ａを前輪出力軸３５に連結することが可能となる。一方、シンクロスリーブ４９を図１に示す中立位置に移動させることにより、シンクロスリーブ４９をシンクロハブ４６だけに噛み合わせることができ、前輪出力軸３５からモータジェネレータＭ１を切り離すことが可能となる。このように、モータジェネレータＭ１と駆動ギヤ４４との間には、シンクロハブ４６、スプライン歯４７およびシンクロスリーブ４９からなるクラッチＣＬ２が設けられている。なお、前輪出力軸３５の一端部には駆動ギヤ６０が固定されており、この駆動ギヤ６０に噛み合う従動ギヤ６１が前輪出力軸３５に平行となる後輪出力軸６２に固定されている。モータジェネレータＭ１の中心を貫通して後方に延びる後輪出力軸６２には、トランスファクラッチ６３等を介して駆動輪としての後輪４２ｒに連結されている。

これまで説明したように、駆動装置１０には、駆動輪４２ｆ，４２ｒに連結されるモータジェネレータＭ１が設けられている。そして、モータジェネレータＭ１、クラッチＣＬ２、前輪出力軸３５および後輪出力軸６２等によって、駆動輪４２ｆ，４２ｒにモータ動力を伝達するモータ動力系Ｘｍが構成されている。また、駆動装置１０には、エンジン１１、第２モータジェネレータＭ２および駆動輪４２ｆ，４２ｒに連結される動力分割機構１２が設けられている。そして、エンジン１１、第２モータジェネレータＭ２、動力分割機構１２、クラッチＣＬ１，ＣＬ３，ＣＬ４、前輪出力軸３５および後輪出力軸６２等によって、駆動輪４２ｆ，４２ｒにエンジン動力を伝達するエンジン動力系Ｘｅが構成されている。

続いて、図２は駆動装置１０の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、モータジェネレータＭ１のステータ５２ｂにはインバータ６４が接続されており、モータジェネレータＭ２のステータ２０ｂにはインバータ６５が接続されている。また、双方のインバータ６４，６５には、通電ライン６６，６７を介してバッテリ６８が接続されている。ハイブリッド車両には、電動機および発電機として機能するモータジェネレータＭ１，Ｍ２のトルクや回転数(回転速度)を制御するモータ制御ユニット７０が設けられている。モータ制御ユニット７０は、後述する車両制御ユニット７３からのモータ動力要求値に基づき制御信号を設定し、このモータ動力要求値が得られるようにインバータ６４，６５に制御信号を出力する。また、ハイブリッド車両には、バッテリ６８の充電状態ＳＯＣ、電流、電圧、温度等を監視するバッテリ制御ユニット７１が設けられている。さらに、ハイブリッド車両には、エンジン１１のトルクや回転数(回転速度)を制御するエンジン制御ユニット７２が設けられている。エンジン制御ユニット７２は、車両制御ユニット７３からのエンジン動力要求値に基づき制御信号を設定し、このエンジン動力要求値が得られるように図示しないスロットルバルブやインジェクタ等に制御信号を出力する。

そして、各制御ユニット７０〜７２を統括的に制御するとともに、アクチュエータ３２，４０，５１やトランスファクラッチ６３等を制御するため、ハイブリッド車両には車両制御ユニット(走行モード制御部)７３が設けられている。車両制御ユニット７３には、セレクトレバーの操作状況を検出するインヒビタスイッチ７４、乗員によるアクセルペダルの操作状況を検出するアクセルペダルセンサ７５、乗員によるブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキペダルセンサ７６、車速を検出する車速センサ７７等が接続されている。車両制御ユニット７３は、各種センサ７４〜７７からの情報に基づき車両状態(要求駆動力や車速等)を判定し、所定のモードマップや制御プログラム等に基づいて車両状態に応じた走行モードを設定する。そして、車両制御ユニット７３は、車両状態および走行モードに応じたエンジン動力やモータ動力を設定し、各制御ユニット７０〜７２やアクチュエータ３２，４０，５１等に対して制御信号を出力する。なお、各制御ユニット７０〜７３は、通信ネットワーク７８を介して相互に接続されている。また、各制御ユニット７０〜７３は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等によって構成されている。

また、走行モードの判定に用いられる要求駆動力、つまり乗員が車両に対して要求する駆動力は、アクセルペダルの踏み込み量、アクセルペダルの踏み込み速度、スロットルバルブ開度、吸気管負圧等に基づき演算される。例えば、アクセルペダルの踏み込み量が大きい場合には要求駆動力が大きく演算される一方、アクセルペダルの踏み込み量が小さい場合には要求駆動力が小さく演算される。また、アクセルペダルの踏み込み速度が速い場合には要求駆動力が大きく演算される一方、アクセルペダルの踏み込み速度が遅い場合には要求駆動力が小さく演算される。また、スロットルバルブ開度が大きい場合には要求駆動力が大きく演算される一方、スロットルバルブ開度が小さい場合には要求駆動力が小さく演算される。また、吸気管負圧が大きい場合(吸気管圧力が低い場合)には要求駆動力が大きく演算される一方、吸気管負圧が小さい場合(吸気管圧力が高い場合)には要求駆動力が小さく演算される。なお、要求駆動力を演算する際には、アクセルペダルの踏み込み量、アクセルペダルの踏み込み速度、スロットルバルブ開度および吸気管負圧等の情報のうち、１つまたは複数の情報に基づき演算することが可能である。

続いて、車両状態に応じて設定される各走行モードについて説明する。図３は各走行モードにおけるクラッチＣＬ１〜ＣＬ４、モータジェネレータＭ１，Ｍ２、エンジン１１の作動状態を示す説明図である。図４は各走行モードの切換順序を示す説明図である。図５(ａ)および(ｂ)はシリーズモードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図６(ａ)および(ｂ)はＥＶモードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図７(ａ)および(ｂ)はＰＳ１モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図８(ａ)および(ｂ)はＰＳ２モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図９(ａ)および(ｂ)はＯＤ１モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図１０(ａ)および(ｂ)はＯＤ２モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図１１(ａ)および(ｂ)は直結モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。なお、図５(ａ)〜図１１(ａ)の概略図においては、ダンパ機構１４、後輪出力軸６２、トランスファクラッチ６３を省いて図示している。また、図５(ｂ)〜図１１(ｂ)の共線図において、符号Ｓ_αは第１サンギヤ１７を示し、符号Ｓ_βは第２サンギヤ１８を示し、符号Ｃはキャリア１５を示し、符号Ｒはリングギヤ２３を示している。

図３および図４に示すように、図示するハイブリッド車両には、走行モードとして、シリーズモード(第２モード)、ＥＶモード(第１モード)、ＰＳ１モード(第３モード，動力分割モード)、ＰＳ２モード、ＯＤ１モード、ＯＤ２モードおよび直結モードの７つの走行モードが設定されている。

図３および図５に示すように、シリーズモードにおいては、クラッチＣＬ２，ＣＬ３が締結され、クラッチＣＬ１，ＣＬ４が解放される。すなわち、第２モードであるシリーズモードにおいては、第１クラッチ機構としてのクラッチＣＬ１が解放され、第２クラッチ機構としてのクラッチＣＬ３が締結される。このように、クラッチＣＬ１〜ＣＬ４を制御することにより、前輪出力軸３５にモータジェネレータＭ１が接続される一方、前輪出力軸３５から動力分割機構１２が切り離される。また、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とが締結されるため、動力分割機構１２を介してエンジン１１とモータジェネレータＭ２とは直結された状態となる。このシリーズモードは、例えば低車速領域かつ要求駆動力が大きい場合に設定される走行モードとなっている。シリーズモードを設定することにより、エンジン動力によってモータジェネレータＭ２を発電させながら、モータジェネレータＭ１のモータ動力を用いた走行が可能となる。これにより、モータジェネレータＭ１に多くの電力を供給することができ、大きなモータトルクを得ることが可能となる。なお、シリーズモードにおいては、前輪出力軸３５から動力分割機構１２が切り離されるため、停車時においてもモータジェネレータＭ２による発電が可能となっている。

また、シリーズモードでの走行中に要求駆動力が低下した場合には、モータジェネレータＭ２の発電を停止させるＥＶモードに切り換えられる。図３および図６に示すように、ＥＶモードにおいては、クラッチＣＬ２が締結され、クラッチＣＬ１，ＣＬ３，ＣＬ４が解放される。すなわち、第１モードであるＥＶモードにおいては、第１クラッチ機構としてのクラッチＣＬ１が解放され、第２クラッチ機構としてのクラッチＣＬ３が解放される。このＥＶモードを設定することにより、要求駆動力の低下に伴ってエンジン１１を停止させることができ、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。

図３および図７に示すように、パワースプリットモードとも呼ばれるＰＳ１モードにおいては、クラッチＣＬ１，ＣＬ２が締結され、クラッチＣＬ３，ＣＬ４が解放される。すなわち、第３モードであるＰＳ１モードにおいては、第１クラッチ機構としてのクラッチＣＬ１が締結され、第２クラッチ機構としてのクラッチＣＬ３が解放される。このように、クラッチＣＬ１〜ＣＬ４を制御することにより、前輪出力軸３５にモータジェネレータＭ１が接続されるとともに、前輪出力軸３５に動力分割機構１２が接続される。また、第２サンギヤ１８およびリングギヤ２３の拘束が解かれるため、動力分割機構１２を介してエンジン動力はリングギヤ２３とモータジェネレータＭ２とに分配され、モータジェネレータＭ２の回転数を制御することでリングギヤ２３の無段変速が可能となる。このＰＳ１モードは、例えば低中車速領域かつ要求駆動力が大きい場合に設定される走行モードとなっている。ＰＳ１モードを設定することにより、エンジン動力を無段変速させながら前輪出力軸３５に伝達するとともに、モータジェネレータＭ１のモータ動力を前輪出力軸３５に伝達しながら、ハイブリッド車両を走行させることが可能となる。

また、ＰＳ１モードでの走行中に高車速領域に達した場合には、前輪出力軸３５からモータジェネレータＭ１を切り離して走行するＰＳ２モードに切り換えられる。図３および図８に示すように、ＰＳ１モードからＰＳ２モードに切り換える際には、ＰＳ１モードの状態からクラッチＣＬ２が解放されるとともにモータジェネレータＭ１が停止される。このＰＳ２モードを設定することにより、高車速領域においてモータジェネレータＭ１を駆動輪４２ｆ，４２ｒから切り離すことが可能となる。これにより、モータジェネレータＭ１の引きずり損失を解消することができ、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。

図３および図９に示すように、オーバードライブモードとも呼ばれるＯＤ１モードにおいては、クラッチＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ４が締結され、クラッチＣＬ３が解放される。これにより、前輪出力軸３５にモータジェネレータＭ１が接続されるとともに、前輪出力軸３５に動力分割機構１２が接続される。また、第２サンギヤ１８がケース２６に固定されることから、エンジン動力を固定変速比で増速してリングギヤ２３に伝達することが可能となる。このＯＤ１モードは、例えば中車速領域かつ要求駆動力が小さい場合に設定される走行モードとなっている。ＯＤ１モードを設定することにより、エンジン動力を増速させながら前輪出力軸３５に伝達するとともに、モータジェネレータＭ１のモータ動力を前輪出力軸３５に伝達しながら、ハイブリッド車両を走行させることが可能となる。

また、ＯＤ１モードでの走行中に高車速領域に達した場合には、前輪出力軸３５からモータジェネレータＭ１を切り離して走行するＯＤ２モードに切り換えられる。図３および図１０に示すように、ＯＤ１モードからＯＤ２モードに切り換える際には、ＯＤ１モードの状態からクラッチＣＬ２が解放されるとともにモータジェネレータＭ１が停止される。このＯＤ２モードを設定することにより、高車速領域においてモータジェネレータＭ１を駆動輪４２ｆ，４２ｒから切り離すことが可能となる。これにより、モータジェネレータＭ１の引きずり損失を解消することができ、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。

図３および図１１に示すように、直結モードにおいては、クラッチＣＬ１，ＣＬ３が締結され、クラッチＣＬ２，ＣＬ４が解放される。これにより、前輪出力軸３５に動力分割機構１２が接続される。また、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とが締結されることから、動力分割機構１２を介してエンジン１１とモータジェネレータＭ２とは直結された状態となる。この直結モードは、例えば高車速領域かつ要求駆動力が大きい場合に設定される走行モードとなっている。直結モードを設定することにより、前述したＯＤ１モードやＯＤ２モードよりも変速比を増大つまりダウンシフトさせることが可能となる。すなわち、直結モードにおいては、エンジン動力を等速で前輪出力軸３５に伝達することができるため、大きな駆動力でハイブリッド車両を走行させることが可能となる。なお、高車速領域において実行される直結モードにおいては、前述したＰＳ２モードやＯＤ２モードと同様に、駆動輪４２ｆ，４２ｒからモータジェネレータＭ１が切り離される。

続いて、車両制御ユニット７３による後退走行時の走行モードの切換制御について説明する。図１２は後退走行時における走行モードの設定手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１２には、ブレーキペダルの踏み込み(ブレーキ操作)が解除される状況をブレーキＯＦＦとして示している。また、乗員のブレーキ操作が実施されたか否かは、ブレーキペダルセンサ７６によって検出されるブレーキペダルの踏み込み量に基づき判定される。この場合において、ブレーキペダルの踏み込み量がゼロを上回る場合に、ブレーキ操作が実施されたと判定しても良く、ブレーキペダルの踏み込み量がゼロ以外の所定値を上回る場合に、ブレーキ操作が実施されたと判定しても良い。

図１２に示すように、ステップＳ１０では、セレクトレバーがＲレンジ(後退レンジ)に操作されているか否かが判定される。ステップＳ１０において、Ｒレンジが選択されていると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、バッテリ６８の充電状態ＳＯＣが所定値Ａを下回るか否かが判定される。ステップＳ１１において、充電状態ＳＯＣが所定値Ａを下回ると判定された場合、つまりバッテリ６８が十分に充電されていないと判定された場合には、ステップＳ１２に進み、走行モードがシリーズモードに設定される。このように、バッテリ６８の蓄電量が少ない場合には、走行モードがシリーズモードに設定され、エンジン動力によってモータジェネレータＭ２を発電させながら、モータジェネレータＭ１のモータ動力による後退走行が実施される。

ステップＳ１１において、充電状態ＳＯＣが所定値Ａ以上であると判定された場合、つまりバッテリ６８が十分に充電されていると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、要求駆動力が所定値Ｂ以上であるか否かが判定される。ステップＳ１３において、要求駆動力が所定値Ｂを下回ると判定された場合には、ステップＳ１４に進み、走行モードがＥＶモードに設定される。また、ステップＳ１３において、要求駆動力が所定値Ｂ以上であると判定された場合には、ステップＳ１５に進んでタイマＴのカウント処理が実行され、ステップＳ１６に進んでブレーキ操作が解除されているか否かが判定される。ステップＳ１６において、ブレーキ操作が実施されていると判定された場合には、ステップＳ１４に進み、走行モードがＥＶモードに設定される。このように、要求駆動力が小さい場合やブレーキ操作が実施された場合には、走行モードがＥＶモードに設定され、エンジン１１およびモータジェネレータＭ２を停止させたまま、モータジェネレータＭ１のモータ動力による後退走行が実施される。

一方、ステップＳ１６において、ブレーキ操作が解除されていると判定された場合には、ステップＳ１７に進み、タイマＴが所定の判定時間αを上回るか否かが判定される。ステップＳ１７において、タイマＴが判定時間αを上回ると判定された場合、つまり判定時間αに渡って所定値Ｂ以上の要求駆動力が継続している場合には、ステップＳ１８に進んでタイマＴのリセット処理が実行され、ステップＳ１２に進んで走行モードがシリーズモードに設定される。また、ステップＳ１７において、タイマＴが判定時間α以下であると判定された場合には、ステップＳ１９に進み、充電状態ＳＯＣが所定値Ａを下回るか否かが判定される。ステップＳ１９において、充電状態ＳＯＣが所定値Ａを下回ると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、走行モードがシリーズモードに設定される。一方、ステップＳ１９において、充電状態ＳＯＣが所定値Ａ以上であると判定された場合には、再びステップＳ１３に戻り、要求駆動力、ブレーキ操作、タイマＴ、充電状態ＳＯＣ等の各種条件が判定される。このように、要求駆動力が大きくかつブレーキ操作が解除される状態が、判定時間αに渡って継続された場合には、走行モードがシリーズモードに設定される。これにより、モータジェネレータＭ２を発電させることができるため、モータジェネレータＭ１に多くの電力を供給して出力トルクを引き上げることができ、十分な駆動力によってハイブリッド車両を後退走行させることが可能となる。

これまで説明したように、後退走行においては、要求駆動力が所定値を下回る場合にＥＶモードが設定され、要求駆動力が所定値を上回る場合にシリーズモードが設定される。ここで、図１３はハイブリッド車両の後退走行状況を示す説明図である。図１３に示すように、アクセルペダルの踏み込み量が少なく要求駆動力が小さく設定される場合には、ＥＶモードによってハイブリッド車両の後退走行が実施される一方、アクセルペダルの踏み込み量が多く要求駆動力が大きく設定される場合には、シリーズモードによってハイブリッド車両の後退走行が実施される。このように、後退走行においては、ＥＶモードとシリーズモードとのいずれか一方が設定されることから、ＰＳ１モードやＰＳ２モードのようにエンジン動力を分割する走行モードを回避することができ、後退走行時の駆動力不足を防止することが可能となる。なお、エンジン１１の回転方向は一方向に決まっていることから、前進走行時のＰＳ１モードやＰＳ２モードに合わせて動力分割機構１２のギヤ比を設定した場合には、リングギヤ２３の逆転が必要となる後退走行時において十分な駆動力を確保することが困難となる。このようなＰＳ１モードやＰＳ２モードを回避することにより、後退走行時の駆動力不足が防止されるのである。

また、図１２のフローチャートに示すように、後退走行においては、判定時間αに渡って要求駆動力が所定値Ｂを上回ることが、ＥＶモードからシリーズモードへの切換条件となっている。さらに、後退走行においては、判定時間αに渡ってブレーキ操作を実施しないことが、ＥＶモードからシリーズモードへの切換条件となっている。ここで、図１４(ａ)〜(ｃ)は後退走行における走行モードの設定状況を示す説明図である。図１４(ａ)に示すように、判定時間αに渡って所定値Ｂを上回る要求駆動力が継続された場合には、ＥＶモードからシリーズモードに走行モードが切り換えられる。一方、図１４(ｂ)に示すように判定時間α内に要求駆動力が所定値Ｂを下回った場合や、図１４(ｃ)に示すように判定時間α内にブレーキ操作が実施された場合には、走行モードがＥＶモードに維持されることになる。

このように、後退走行中に要求駆動力が引き上げられた場合であっても、直ちに走行モードがシリーズモードに切り換えられることはなく、所定の切換条件が成立する迄はＥＶモードが保持されている。ここで、図１５は各走行モードの設定領域の一例を示すモードマップである。図１５に矢印ａで示すように、後退走行時の車両状態(要求駆動力，車速)が、一時的にＥＶモード領域からシリーズモード領域に入った場合であっても、所定の切換条件が成立する迄はＥＶモードを保持することより、シリーズモードへの切り換えが回避される。すなわち、判定時間αに要求駆動力が低下する状況や、判定時間αにブレーキ操作が実施される状況とは、図１５に矢印ｂで示すように後退走行からの停車が想定される状況であり、更には、図１５に矢印ｃで示すように停車後の前進走行が想定される状況である。このように、後退走行から前進走行への切り換えが想定される状況においては、後退走行から前進走行への切り換えに備えて、ＥＶモードからシリーズモードへの切り換えを中止している。

例えば、後退走行において一時的にシリーズモード領域に入った場合に、ＥＶモードからシリーズモードに走行モードが切り換えられてしまうと、その後、後退走行から前進走行に切り換える際に、シリーズモードからＰＳ１モードに走行モードを切り換える必要がある。これに対し、一時的にシリーズモード領域に入った場合であっても、走行モードをＥＶモードに維持した場合には、その後、後退走行から前進走行に切り換える際に、ＥＶモードからＰＳ１モードに走行モードを切り換えることが可能となる。ここで、シリーズモードからＰＳ１モードに切り換える際には、クラッチＣＬ３を締結状態から解放状態に切り換えることが必要であるのに対し、ＥＶモードからＰＳ１モードに切り換える際には、クラッチＣＬ３を解放状態のまま保持することが可能となる。すなわち、シリーズモードからＰＳ１モードに切り換える場合には、クラッチＣＬ３の切換動作が必要となるのに対し、ＥＶモードからＰＳ１モードに切り換える場合には、クラッチＣＬ３の切換動作が不要となっている。このように、後退走行におけるシリーズモードへの不要な切り換えを回避することにより、クラッチＣＬ３の切換動作を減らして素早くＰＳ１モードに切り換えることが可能となり、後退走行から前進走行に移る際の応答性を向上させることが可能となるのである。

なお、後退走行において走行モード(ＥＶモード，シリーズモード)を切り換える際に要求駆動力と比較される所定値とは、所定の制御プログラムやマップデータ等を用いて設定される値である。この所定値は、図１５に特性線Ｌ１で示すように、車速に応じて変化する値であるが、これに限られることはなく、要求駆動力と比較される所定値として固定値を採用しても良い。また、ＥＶモードからシリーズモードに切り換える際に要求駆動力と比較される所定値と、シリーズモードからＥＶモードに切り換える際に要求駆動力と比較される所定値とを分けて設定しても良い。同様に、前進走行において走行モード(ＥＶモード，ＰＳ１モード)を切り換える際に要求駆動力と比較される所定値とは、所定の制御プログラムやマップデータ等を用いて設定される値である。この所定値は、図１５に特性線Ｌ２で示すように、車速に応じて変化する値であるが、これに限られることはなく、要求駆動力と比較される所定値として固定値を採用しても良い。また、ＥＶモードからＰＳ１モードに切り換える際に要求駆動力と比較される所定値と、ＰＳ１モードからＥＶモードに切り換える際に要求駆動力と比較される所定値とを分けて設定しても良い。

次いで、後退走行から前進走行を開始するハイブリッド車両の走行状況について図面に基づき改めて説明する。ここで、図１６は後退走行から前進走行を開始するハイブリッド車両の走行状況を示す説明図である。図１６に示すように、ＥＶモードでの後退走行時にアクセルペダルが踏み込まれ、要求駆動力が所定値Ｂ以上に引き上げられた場合には(符号ａ)、所定の判定時間αに渡る要求駆動力の推移が車両制御ユニット７３によって判定される。そして、判定時間α内に要求駆動力が所定値Ｂ未満に低下した場合や、図示するようにブレーキペダルが踏み込まれた場合には(符号ｂ，ブレーキＯＮ)、シリーズモードへの切り換えは中止されて走行モードはＥＶモードに保持される。続いて、車両停止後にセレクトレバーがＤレンジ(前進レンジ)に操作されてアクセルペダルが踏み込まれると、ハイブリッド車両はＥＶモードで前進走行を開始する。そして、要求駆動力が所定値を上回ると走行モードがＥＶモードからＰＳ１モードに切り換えられ、要求駆動力が所定値を下回ると走行モードがＰＳ１モードからＥＶモードに切り換えられる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、動力分割モード(第３モード)としてＰＳ１モードを挙げているが、これに限られることはなく、動力分割モード(第３モード)としてはＰＳ２モードであっても良い。また、前述の説明では、走行モードとして、シリーズモード、ＥＶモード、ＰＳ１モード、ＰＳ２モード、ＯＤ１モード、ＯＤ２モードおよび直結モードを備えているが、これに限られることはない。例えば、シリーズモード、ＥＶモードおよびＰＳ１モードからなる３つの走行モードを設定しても良く、シリーズモード、ＥＶモードおよびＰＳ２モードからなる３つの走行モードを設定しても良い。また、走行モードを削減する場合には、併せてクラッチＣＬ２やクラッチＣＬ４を削減しても良い。

なお、第１モードであるＥＶモードにおいては、クラッチＣＬ１が解放されてクラッチＣＬ３が解放されるが、クラッチＣＬ１を解放してからクラッチＣＬ３を解放しても良く、クラッチＣＬ３を解放してからクラッチＣＬ１を解放しても良い。同様に、第２モードであるシリーズモードにおいては、クラッチＣＬ１が解放されてクラッチＣＬ３が締結されるが、クラッチＣＬ１を解放してからクラッチＣＬ３を締結しても良く、クラッチＣＬ３を締結してからクラッチＣＬ１を解放しても良い。同様に、第３モードであるＰＳ１モードにおいては、クラッチＣＬ１が締結されてクラッチＣＬ３が解放されるが、クラッチＣＬ１を締結してからクラッチＣＬ３を解放しても良く、クラッチＣＬ３を解放してからクラッチＣＬ１を締結しても良い。

前述の説明では、１つの車両制御ユニット７３を走行モード制御部として機能させているが、これに限られることはなく、複数の制御ユニットによって走行モード制御部を構成しても良い。また、前述の説明では、複合遊星歯車式の動力分割機構１２を備えているが、動力分割機構１２を構成する遊星歯車列としては、複合遊星歯車列に限られることはなく単一遊星歯車列であっても良い。例えば、図示する場合には、動力分割機構１２に２つのサンギヤ１７，１８を組み込んでいるが、これに限られることはなく、１つのサンギヤを用いて動力分割機構１２を構成しても良い。また、前述の説明では、リングギヤ２３に駆動輪４２ｆ，４２ｒを連結し、第１サンギヤ１７にモータジェネレータＭ２を連結しているが、これに限られることはなく、リングギヤ２３にモータジェネレータＭ２を連結し、第１サンギヤ１７に駆動輪４２ｆ，４２ｒを連結しても良い。

前述の説明では、前輪出力軸３５と従動ギヤ３４との間にクラッチＣＬ１を設けているが、これに限られることはなく、駆動輪４２ｆ，４２ｒと動力分割機構１２との間であれば他の位置にクラッチＣＬ１を設けても良い。また、前述の説明では、クラッチＣＬ３を用いて第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結しているが、これに限られることはなく、動力分割機構１２を構成する他の回転要素をクラッチＣＬ３によって締結しても良い。また、回転同期機能を備えたシンクロメッシュによってクラッチＣＬ１〜ＣＬ４を構成しているが、これに限られることはなく、噛合クラッチであるドグクラッチによってクラッチＣＬ１〜ＣＬ４を構成しても良い。さらに、クラッチＣＬ１〜ＣＬ４としては、噛合クラッチに限られることはなく、摩擦クラッチによってクラッチＣＬ１〜ＣＬ４を構成しても良い。なお、図示する駆動装置１０は、四輪駆動用の駆動装置であるが、これに限られることはなく、前輪駆動用や後輪駆動用の駆動装置に対して本発明を適用しても良い。

１０駆動装置
１１エンジン
１２動力分割機構
１５キャリア(回転要素)
１６ピニオンギヤ(回転要素)
１７第１サンギヤ(回転要素)
１８第２サンギヤ(回転要素)
２３リングギヤ(回転要素)
４２ｆ，４２ｒ駆動輪
７３車両制御ユニット(走行モード制御部)
ＣＬ１クラッチ(第１クラッチ機構)
ＣＬ３クラッチ(第２クラッチ機構)
Ｍ１第１モータジェネレータ
Ｍ２第２モータジェネレータ
Ｘｅエンジン動力系
Ｘｍモータ動力系

Claims

駆動輪に連結される第１モータジェネレータを備え、前記第１モータジェネレータから前記駆動輪にモータ動力を伝達するモータ動力系と、
エンジン、第２モータジェネレータおよび前記駆動輪に連結される動力分割機構を備え、前記エンジンから前記動力分割機構を介して前記駆動輪にエンジン動力を伝達するエンジン動力系と、
前記駆動輪と前記動力分割機構との間に設けられ、前記駆動輪と前記動力分割機構とを接続する締結状態と、前記駆動輪と前記動力分割機構とを切り離す解放状態とに切り換えられる第１クラッチ機構と、
前記動力分割機構に設けられ、前記動力分割機構を構成する複数の回転要素を一体に回転させる締結状態と、前記複数の回転要素を個々に回転させる解放状態とに切り換えられる第２クラッチ機構と、
前記第１クラッチ機構および前記第２クラッチ機構を制御する走行モード制御部と、
を有し、
前記走行モード制御部は、走行モードとして、前記第１クラッチ機構を解放して前記第２クラッチ機構を解放する第１モードと、前記第１クラッチ機構を解放して前記第２クラッチ機構を締結する第２モードと、前記第１クラッチ機構を締結して前記第２クラッチ機構を解放する第３モードと、を備え、
前記走行モード制御部は、後退走行時の要求駆動力が所定値を下回る場合に前記第１モードを設定する一方、後退走行時の要求駆動力が所定値を上回る場合に前記第２モードを設定し、
前記走行モード制御部は、後退走行時に前記第１モードが設定された状態のもとで、判定時間に渡って所定値を上回る要求駆動力が継続された場合には、前記第１モードから前記第２モードに切り換え、
前記走行モード制御部は、後退走行時に前記第１モードが設定された状態のもとで、前記判定時間に渡って所定値を上回る要求駆動力が継続された場合であっても、前記判定時間内に乗員のブレーキ操作が実施された場合には、前記第１モードの設定を維持する、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記第１モードは、前記エンジンおよび前記第２モータジェネレータを停止させつつ、前記第１モータジェネレータから前記駆動輪にモータ動力を伝達するＥＶモードであり、
前記第２モードは、エンジン動力によって前記第２モータジェネレータを発電させつつ、前記第１モータジェネレータから前記駆動輪にモータ動力を伝達するシリーズモードであり、
前記第３モードは、前記動力分割機構を介して分割されたエンジン動力を前記駆動輪に伝達する動力分割モードであることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項１または２記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記走行モード制御部は、前進走行時の要求駆動力が所定値を下回る場合に前記第１モードを設定する一方、前進走行時の要求駆動力が所定値を上回る場合に前記第３モードを設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。