JP6149839B2

JP6149839B2 - 車両

Info

Publication number: JP6149839B2
Application number: JP2014211004A
Authority: JP
Inventors: 洋輔田川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2034-10-15
Also published as: US10005444B2; CN105522907B; JP2016078586A; CN105522907A; DE102015116740A1; US20160107519A1

Description

本発明は、内燃機関と駆動輪とが遊星歯車機構によって連結されるハイブリッド車両の制御に関する。

特開２００６−０４４５３６号公報（特許文献１）は、内燃機関と電動機とが遊星歯車機構の複数の回転要素に連結されるハイブリッド車両において、モータ走行中に駆動輪にスリップ（空転）が生じたときにはモータからのトルクを制限することによりスリップを抑制する技術が開示される。また、このハイブリッド車両は、遊星歯車機構のキャリアに内燃機関が連結され、サンギヤにジェネレータが連結され、リングギヤにモータが連結されている。

特開２００６−０４４５３６号公報

たとえば、内燃機関を停止させた状態で電動機を用いて走行するモータ走行中に駆動輪にスリップが生じたときに、速やかにスリップを抑制するためにモータのトルク制限に代えてブレーキを作動させて駆動輪の回転速度を引き下げることも考えられる。しかしながら、内燃機関と電動機とが遊星歯車機構によって連結される場合には、ブレーキによって駆動輪の回転速度が引き下げられる場合に、他の回転要素に作用する慣性力等に起因して停止していた内燃機関の回転軸が作動時の方向とは逆方向に回転する場合がある。

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、モータ走行中に内燃機関の回転軸が作動時の方向と逆の方向に回転することを抑制する車両を提供することである。

この発明のある局面に係る車両は、サンギヤとリングギヤとキャリアとを有する遊星歯車機構と、キャリアに連結され、作動時においては予め定められた方向に回転する内燃機関と、サンギヤおよびリングギヤのうちのいずれか一方の回転要素に連結される駆動輪と、一方の回転要素と駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられる回転電機と、を備える車両である。この車両は、内燃機関を停止した状態で回転電機を用いて車両が走行しており、かつ、一方の回転要素の回転速度の変化量の大きさがしきい値よりも大きい場合、内燃機関を作動させるように制御される。

このようにすると、内燃機関を作動させることによって、内燃機関の回転速度を増加させることができる。そのため、内燃機関に対して逆回転する方向の力が作用しても、内燃機関の回転軸が作動時の方向と逆の方向に回転することを抑制することができる。

この発明の他の局面に係る車両は、サンギヤとリングギヤとキャリアとを有する遊星歯車機構と、キャリアに連結され、作動時においては予め定められた方向に回転する内燃機関と、サンギヤおよびリングギヤのうちのいずれか一方の回転要素に連結される駆動輪と、一方の回転要素と駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられる回転電機と内燃機関と駆動輪との間を動力伝達状態と動力遮断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換えるクラッチと、を備える車両である。内燃機関を停止した状態で回転電機を用いて車両が走行しており、かつ、一方の回転要素の回転速度の変化量の大きさがしきい値よりも大きい場合、動力遮断状態になるようにクラッチが制御される。

このようにすると、動力遮断状態になるようにクラッチが制御されることによって、内燃機関に対して逆回転する方向の力が作用することを抑制することができる。そのため、内燃機関の回転軸が作動時の方向と逆の方向に回転することを抑制することができる。

好ましくは、しきい値は、アンチロックブレーキシステムを用いた制動が可能である場合、アンチロックブレーキシステムを用いた制動が不可能である場合に比べて大きく設定される。

このようにすると、アンチロックブレーキシステムを用いた制動が行なわれるか否かによって適切なしきい値を設定できるため、不必要に内燃機関が始動されることを抑制することができる。

さらに好ましくは、車両は、一方の回転要素と駆動輪との間に設けられる、変速比を変更する変速機をさらに備える。しきい値は、高速側の変速比である場合、低速側の変速比である場合に比べて大きく設定される。

このようにすると、変速段に応じて適切なしきい値を設定できるため、不必要に内燃機関が始動されることを抑制することができる。

この発明によると、内燃機関を作動させたり、クラッチを用いて駆動輪と内燃機関との間を動力遮断状態にしたりすることによって、他の回転要素に作用する慣性力に起因して内燃機関の回転軸が予め定められた方向と逆の方向に回転することを抑制することができる。したがって、モータ走行中に内燃機関の回転軸が作動時の方向と逆の方向に回転することを抑制する車両を提供することができる。

車両の動力伝達システム及びその制御システムの概略構成図である。制御装置に対して入出力される主な信号及び指令を示す図である。差動部および変速機の構成を示す図である。変速機の係合作動表を示す図である。差動部および変速機によって構成される変速部の共線図である。ＥＶ走行時の変速動作を説明するための図である。スリップ発生時にブレーキを用いて制動した場合の車両の挙動を示す共線図である。ＨＶ−ＥＣＵの機能ブロック図である。ＨＶ−ＥＣＵで実行される制御処理を示すフローチャートである。ＨＶ−ＥＣＵの動作を説明するための共線図である。

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に示すように、車両１０は、エンジン１２と、変速部１５と、差動歯車装置４２と、駆動輪４４とを備える。変速部１５は、差動部２０と、変速機３０とを含む。また、車両１０は、インバータ５２と、蓄電装置５４と、制御装置６０と、ブレーキアクチュエータ７２と、シフトレバー７６とをさらに備える。

エンジン１２は、燃料の燃焼による熱エネルギをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギに変換することによって動力を発生する内燃機関である。差動部２０は、エンジン１２に連結される。差動部２０は、インバータ５２によって駆動されるモータジェネレータと、エンジン１２の出力を変速機３０への伝達部材とモータジェネレータとに分割する動力分割装置とを含む。差動部２０は、モータジェネレータの動作点を適宜制御することによって、エンジン１２の出力軸の回転速度と、変速機３０に接続される伝達部材の回転速度との比（変速比）を連続的に変更可能に構成され、無段変速機として機能する。差動部２０の詳細な構成については後述する。

変速機３０は、差動部２０に連結され、差動部２０に接続される伝達部材（変速機３０の入力軸）の回転速度と、差動歯車装置４２に接続される駆動軸（変速機３０の出力軸）の回転速度との比（変速比）を変更可能に構成される。変速機３０は、油圧により作動する複数の摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）を所定の組合わせで係合又は解放させることにより、変速比を段階的に変更可能な有段式自動変速機であってもよいし、変速比を連続的に変更可能な無段式自動変速機であってもよいし、運転者のシフトレバーの操作に連動して変速段を選択可能な手動変速機であってもよい。

そして、変速機３０の変速比と、差動部２０の変速比とによって、変速部１５の変速比（エンジン１２の出力軸と駆動軸との間の総合変速比）が決定される。なお、変速機３０の詳細な構成についても、差動部２０とともに後述する。差動歯車装置４２は、変速機３０の出力軸に連結され、変速機３０から出力される動力を駆動輪４４へ伝達する。

インバータ５２は、制御装置６０によって制御され、差動部２０に含まれるモータジェネレータの駆動を制御する。インバータ５２は、たとえば、三相分の電力用半導体スイッチング素子を含むブリッジ回路によって構成される。なお、特に図示しないが、インバータ５２と蓄電装置５４との間に電圧コンバータを設けてもよい。

蓄電装置５４は、再充電可能な直流電源であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。なお、二次電池に代えて電気二重層キャパシタなどの蓄電要素によって蓄電装置５４を構成してもよい。

制御装置６０は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）６２と、ＭＧ−ＥＣＵ６４と、電池ＥＣＵ６６と、ＥＣＴ−ＥＣＵ６８と、ＡＢＳ−ＥＣＵ６９と、ＨＶ−ＥＣＵ７０とを含む。これらの各ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、所定の制御を実行する。各ＥＣＵにより実行される制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

エンジンＥＣＵ６２は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受けるエンジントルク指令等に基づいて、エンジン１２を駆動するための制御信号を生成し、生成した制御信号をエンジン１２へ出力する。ＭＧ−ＥＣＵ６４は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受ける、差動部２０に含まれるモータジェネレータのトルク指令等に基づいて、インバータ５２を駆動するための制御信号を生成し、生成した制御信号をインバータ５２へ出力する。

電池ＥＣＵ６６は、蓄電装置５４の電圧及び／又は電流に基づいて、蓄電装置５４の充電状態（満充電状態に対する現在の蓄電量を百分率で表したＳＯＣ値によって示される。）を推定し、その推定値をＨＶ−ＥＣＵ７０へ出力する。ＥＣＴ−ＥＣＵ６８は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受けるトルク容量指令等に基づいて、変速機３０を制御するための油圧指令を生成し、生成した油圧指令を変速機３０へ出力する。ＡＢＳ−ＥＣＵ６９は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受けるＡＢＳ実行指令等に基づいて、ブレーキアクチュエータ７２を制御するための指令を生成し、生成した指令をブレーキアクチュエータ７２へ出力する。また、ＡＢＳ−ＥＣＵ６９は、ブレーキアクチュエータ７２の使用可否を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ７０へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ７０は、シフトレバー７６その他各種センサの信号を受け、車両１０の各機器を制御するための各種指令を生成する。ＨＶ−ＥＣＵ７０により実行される代表的な制御として、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、アクセルペダルの操作量や車速等に基づいて、エンジン１２及び変速部１５を所望の状態に制御して走行する走行制御を実行する。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、車両の走行状態（アクセル開度や車速等）、シフトレバー７６のポジション等に基づいて、差動部２０及び変速機３０を所望の変速状態に制御する変速制御を実行する。この変速制御の詳細については、後述する。

シフトレバー７６は、所定のシフトレンジを運転者が選択するためのレバーであり、運転席の近傍に配設される。シフトレバー７６は、図示しないシフトゲートに沿って移動し、パーキングレンジ（Ｐレンジ）を選択するためのＰポジション、リバースレンジ（Ｒレンジ）を選択するためのＲポジション、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）を選択するためのＮポジション、ドライブレンジ（Ｄレンジ）を選択するためのＤポジションのうちのいずれかへの移動が可能である。

駆動輪４４や従動輪（図示せず）の各々には、制動装置４５が設けられる。制動装置４５は、たとえば、ディスクブレーキやドラムブレーキ等である。制動装置４５は、たとえば、運転者のブレーキペダルの操作によって図示しないブレーキ配管から供給されるブレーキ液の液圧によって作動する。ブレーキアクチュエータ７２は、ブレーキ配管に設けられ、制動装置４５に供給されるブレーキ液の液圧を調整する。ＡＢＳ−ＥＣＵ６９と、ブレーキアクチュエータ７２と、各車輪に設けられる車輪速センサ（図示せず）とによって、ＡＢＳ（Antilock Brake System）が構成される。ＡＢＳ−ＥＣＵ６９は、たとえば、車両１０の走行中であって、かつ、ブレーキペダルの操作による制動装置４５の作動中に、車輪速センサの検出結果に基づいて車輪がロック状態であると判定すると、制動装置４５に供給されるブレーキ液の液圧を減圧するようにブレーキアクチュエータ７２を制御する（減圧動作）。ＡＢＳ−ＥＣＵ６９は、その後に車輪が回転を開始することによってロック状態から復帰したと判定すると制動装置４５に供給されるブレーキ液の液圧を減圧した状態から増圧するようにブレーキアクチュエータ７２を制御する（増圧動作）。ブレーキアクチュエータ７２は、たとえば、ソレノイドバルブを含み、ソレノイドバルブの動作によって減圧動作と増圧動作とを実現する。

ＡＢＳ−ＥＣＵ６９は、たとえば、ブレーキアクチュエータ７２が正常に作動する状態である場合にＡＢＳが使用可能であることを示す情報をＨＶ−ＥＣＵ７０に送信する。一方、ＡＢＳ−ＥＣＵ６９は、適宜実行される異常診断処理によってブレーキアクチュエータ７２が正常に作動しない状態であることが検出される場合にＡＢＳが使用不可能であることを示す情報をＨＶ−ＥＣＵ７０に送信する。ブレーキアクチュエータ７２が正常に作動しない状態とは、たとえば、ブレーキアクチュエータ７２を駆動する電気回路に短絡や断線が生じてブレーキアクチュエータ７２が作動不良となる状態をいう。

また、ＡＢＳ−ＥＣＵ６９は、たとえば、モータジェネレータＭＧ２を用いた回生制動と連動して運転者が要求する減速度を実現するようにブレーキアクチュエータ７２を制御する。運転者が要求する減速度は、たとえば、アクセル開度やブレーキペダルの操作量に基づいて特定可能である。

図２は、図１に示した制御装置６０に対して入出力される主な信号及び指令を示した図である。図２を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、車輪速センサからの信号、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサからの信号、エンジン１２の回転速度を検出するエンジン回転速度センサからの信号を受ける。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、差動部２０に含まれるモータジェネレータＭＧ１（後述）の回転速度を検出するためのＭＧ１回転速度センサからの信号、差動部２０に含まれるモータジェネレータＭＧ２（後述）の回転速度を検出するためのＭＧ２回転速度センサからの信号、変速機３０の出力軸の回転速度を検出するための出力軸回転速度センサからの信号をさらに受ける。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、差動部２０及び変速機３０の潤滑油の温度を検出する潤滑油温度センサからの信号、シフトレバー７６のポジションを検出するシフトポジションセンサからの信号、をさらに受ける。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、蓄電装置５４のＳＯＣ値を示す信号を電池ＥＣＵ６６から受ける。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ブレーキアクチュエータ７２の使用可否を示す信号をＡＢＳ−ＥＣＵ６９から受ける。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、上記の信号に基づいて、エンジン１２の出力トルクの目標値を示すエンジントルク指令Ｔｅｒを生成してエンジンＥＣＵ６２へ出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、上記の信号に基づいて、差動部２０のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒを生成してＭＧ−ＥＣＵ６４へ出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、シフトポジションセンサからの信号に基づいて変速機３０の変速比（変速段）を決定し、その変速比を実現するためのトルク容量指令Ｔｃｒを生成してＥＣＴ−ＥＣＵ６８へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ７０からエンジントルク指令Ｔｅｒを受けたエンジンＥＣＵ６２は、エンジン１２を駆動するためのスロットル信号や点火信号、燃料噴射信号等を生成してエンジン１２へ出力する。ＭＧ−ＥＣＵ６４は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受けるトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒに基づいて、インバータ５２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＩを生成し、インバータ５２へ出力する。ＥＣＴ−ＥＣＵ６８は、トルク容量指令Ｔｃｒに相当するトルク容量を変速機３０が有するように油圧指令を生成して変速機３０へ出力する。

図３は、図１に示した差動部２０及び変速機３０の構成を示した図である。なお、この実施の形態では、差動部２０及び変速機３０は、その軸心に対して対称的に構成されているので、図３では、差動部２０及び変速機３０の下側を省略して図示されている。

図３を参照して、差動部２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置２４とを含む。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、交流電動機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機によって構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ５２によって駆動される。

動力分割装置２４は、シングルピニオン型のプラネタリギヤによって構成され、サンギヤＳ０と、ピニオンギヤＰ０と、キャリアＣＡ０と、リングギヤＲ０とを含む。キャリアＣＡ０は、入力軸２２すなわちエンジン１２の出力軸に連結され、ピニオンギヤＰ０を自転及び公転可能に支持する。サンギヤＳ０は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。リングギヤＲ０は、伝達部材２６に連結され、ピニオンギヤＰ０を介してサンギヤＳ０と噛み合うように構成される。伝達部材２６には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸が連結される。すなわち、リングギヤＲ０は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸とも連結される。

動力分割装置２４は、サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０及びリングギヤＲ０が相対的に回転することによって差動装置として機能する。サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０及びリングギヤＲ０の各回転速度は、後述（図５）するように共線図において直線で結ばれる関係になる。動力分割装置２４の差動機能により、エンジン１２から出力される動力がサンギヤＳ０とリングギヤＲ０とに分配される。サンギヤＳ０に分配された動力によってモータジェネレータＭＧ１が発電機として作動し、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、モータジェネレータＭＧ２に供給されたり、蓄電装置５４（図１）に蓄えられたりする。動力分割装置２４により分割された動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電したり、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動したりすることによって、差動部２０は変速機能を実現することができる。

変速機３０は、シングルピニオン型のプラネタリギヤ３２，３４と、クラッチＣ１〜Ｃ３と、ブレーキＢ１，Ｂ２と、ワンウェイクラッチＦ１とを含む。プラネタリギヤ３２は、サンギヤＳ１と、ピニオンギヤＰ１と、キャリアＣＡ１と、リングギヤＲ１とを含む。プラネタリギヤ３４は、サンギヤＳ２と、ピニオンギヤＰ２と、キャリアＣＡ２と、リングギヤＲ２とを含む。

クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１，Ｂ２の各々は、油圧により作動する摩擦係合装置であり、重ねられた複数枚の摩擦板が油圧により押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻付けられたバンドの一端が油圧によって引き締められるバンドブレーキ等によって構成される。ワンウェイクラッチＦ１は、互いに連結されるキャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２を一方向に回転可能とし、かつ、他方向に回転不能に支持する。

この変速機３０においては、クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１，Ｂ２、並びにワンウェイクラッチＦ１の各係合装置が、図４に示される係合作動表に従って係合されることにより、１速ギヤ段〜４速ギヤ段及び後進ギヤ段が択一的に形成される。なお、図４において、「○」は係合状態であることを示し、「（○）」はエンジンブレーキ時に係合されることを示し、「△」は駆動時にのみ係合されることを示し、空欄は解放状態であることを示す。また、クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１，Ｂ２の各係合装置をすべて解放状態にすることにより、ニュートラル状態（動力伝達が遮断された状態）を形成することができる。

再び図３を参照して、差動部２０と変速機３０とは、伝達部材２６によって連結される。そして、プラネタリギヤ３４のキャリアＣＡ２に連結される出力軸３６が差動歯車装置４２（図１）に連結される。

図５は、差動部２０及び変速機３０によって構成される変速部１５の共線図である。図５とともに図３を参照して、差動部２０に対応する共線図の縦線Ｙ１は、動力分割装置２４のサンギヤＳ０の回転速度を示し、すなわちモータジェネレータＭＧ１の回転速度を示す。縦線Ｙ２は、動力分割装置２４のキャリアＣＡ０の回転速度を示し、すなわちエンジン１２の回転速度を示す。縦線Ｙ３は、動力分割装置２４のリングギヤＲ０の回転速度を示し、すなわちモータジェネレータＭＧ２の回転速度を示す。なお、縦線Ｙ１〜Ｙ３の間隔は、動力分割装置２４のギヤ比に応じて定められている。

また、変速機３０に対応する共線図の縦線Ｙ４は、プラネタリギヤ３４のサンギヤＳ２の回転速度を示し、縦線Ｙ５は、互いに連結されたプラネタリギヤ３４のキャリアＣＡ２及びプラネタリギヤ３２のリングギヤＲ１の回転速度を示す。また、縦線Ｙ６は、互いに連結されたプラネタリギヤ３４のリングギヤＲ２及びプラネタリギヤ３２のキャリアＣＡ１の回転速度を示し、縦線Ｙ７は、プラネタリギヤ３２のサンギヤＳ１の回転速度を示す。そして、縦線Ｙ４〜Ｙ７の間隔は、プラネタリギヤ３２，３４のギヤ比に応じて定められている。

クラッチＣ１が係合すると、差動部２０のリングギヤＲ０にプラネタリギヤ３４のサンギヤＳ２が連結され、サンギヤＳ２がリングギヤＲ０と同じ速度で回転する。クラッチＣ２が係合すると、リングギヤＲ０にプラネタリギヤ３２のキャリアＣＡ１及びプラネタリギヤ３４のリングギヤＲ２が連結され、キャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２がリングギヤＲ０と同じ速度で回転する。クラッチＣ３が係合すると、リングギヤＲ０にプラネタリギヤ３２のサンギヤＳ１が連結され、サンギヤＳ１がリングギヤＲ０と同じ速度で回転する。ブレーキＢ１が係合するとサンギヤＳ１の回転が停止し、ブレーキＢ２が係合するとキャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２の回転が停止する。

たとえば、図４の係合作動表に示したように、クラッチＣ１及びブレーキＢ１を係合し、その他のクラッチ及びブレーキを解放すると、変速機３０の共線図は「２ｎｄ」で示される直線のようになる。プラネタリギヤ３４のキャリアＣＡ２の回転速度を示す縦線Ｙ５が、変速機３０の出力回転速度（出力軸３６の回転速度）を示す。このように、変速機３０において、クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１，Ｂ２を図４の係合作動表に従って係合又は解放させることにより、１速ギヤ段〜４速ギヤ段、後進ギヤ段、及びニュートラル状態を形成することができる。

一方、差動部２０においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を適宜回転制御することにより、キャリアＣＡ０に連結されるエンジン１２の回転速度に対して、リングギヤＲ０の回転速度すなわち伝達部材２６の回転速度を連続的に変更可能な無段変速が実現される。このような差動部２０に、伝達部材２６と出力軸３６との間の変速比を変更可能な変速機３０を連結することによって、差動部２０による無段変速機能を有しつつ、差動部２０の変速比を小さくすることができ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失を小さくすることが可能となる。

この車両１０においては、シフトレバー７６によってＤレンジが選択されると、走行状態に基づいて自動変速が実行される（自動変速モード）。走行状態とは、たとえば、アクセル開度及び車速であるが、アクセル開度に代えて要求駆動力や出力トルク等であってもよいし、車速に代えて駆動軸の回転速度等であってもよい。たとえば、アクセル開度及び車速に応じて変速比（変速段）を定めた変速線図に従って、アクセル開度及び車速に基づいて変速機３０の変速比が設定される。そして、変速機３０の変速比を考慮して所望の回転速度及びトルクが変速機３０に入力されるように、エンジン１２及び差動部２０のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が制御される。

また、車両１０がエンジン１２を停止させた状態でＭＧ２の動力のみを用いて走行する場合（ＥＶ走行を実施する場合）、エンジン１２を作動させた状態で車両１０が走行する場合と異なる変速線図を用いてもよい。

たとえば、アクセル開度が一定の状態である場合に、図６に示すように、ＥＶ走行の実施中は、停止状態のエンジン１２の逆回転を防止するためにリングギヤＲ０の回転速度が各変速段に設定されたエンジン始動しきい値を超えないように変速機３０が制御されるようにしてもよい。

図６の横軸は、駆動輪の回転速度を示し、図６の縦軸はリングギヤＲ０の回転速度を示す。たとえば、車両１０が１速で発進した場合には、リングギヤＲ０の回転速度がしきい値Ｎｒ（１）に到達する場合に変速段が１速から２速に変速するようにＥＣＴ−ＥＣＵ６８が変速機３０を制御することによってリングギヤＲ０の回転速度を低下させる。しきい値Ｎｒ（１）は、予め定められた値であってもよいし、アクセル開度や要求駆動力や出力トルク等に応じて変化する値であってもよい。

車両１０が２速で走行している場合に、リングギヤＲ０の回転速度がしきい値Ｎｒ（２）に到達する場合に変速段が２速から３速に変速するようにＥＣＴ−ＥＣＵ６８が変速機３０を制御することによってリングギヤＲ０の回転速度を低下させる。しきい値Ｎｒ（２）は、予め定められた値であってもよいし、アクセル開度や要求駆動力や出力トルク等に応じて変化する値であってもよい。

車両１０が３速で走行している場合に、リングギヤＲ０の回転速度がしきい値Ｎｒ（３）に到達する場合に変速段が３速から４速に変速するようにＥＣＴ−ＥＣＵ６８が変速機３０を制御することによってリングギヤＲ０の回転速度を低下させる。しきい値Ｎｒ（３）は、予め定められた値であってもよいし、アクセル開度や要求駆動力や出力トルク等に応じて変化する値であってもよい。

図６に示すようにリングギヤＲ０の回転速度がしきい値を超えないように変速機３０が制御されることによってエンジン１２を停止した状態が維持され、エンジン１２の逆回転が防止される。

このような車両１０において、モータ走行中に駆動輪にスリップが生じたときには、速やかにスリップを抑制するために、制動装置４５を作動させて駆動輪４４の回転速度を引き下げる場合がある。

しかしながら、制動装置４５を作動させて駆動輪４４の回転速度を引き下げる場合には、上述の差動部２０において通常の作動時に予め定められた方向に回転するエンジンの回転軸が予め定められた方向とは逆方向に回転する場合がある。

図７に、ＥＶ走行の実施中において、車両１０の駆動輪４４がスリップ状態からブレーキアクチュエータ７２を用いて制動装置４５を作動させることによってグリップ状態に復帰する場合の動作を示す差動部２０の共線図が示される。

たとえば、図７の破線に示すように、エンジン１２が停止状態（エンジン１２の回転速度がゼロ）であって、かつ、駆動輪４４がスリップ状態である場合には、リングギヤＲ０はある回転速度で回転する状態となっている。

このとき、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、スリップ状態を解消するために、ブレーキアクチュエータ７２を用いて制動装置４５を作動させる。この場合には、図７の共線図においては図７の破線に示す直線が図７の実線に示す直線に変化する。すなわち、駆動輪４４の回転が抑制されることでリングギヤＲ０の回転速度が引き下げられるとともに、ＭＧ１の慣性力が作用した状態が維持されるため、エンジン１２に対して作動時の方向とは逆の方向に回転する力が作用して、エンジン１２が逆回転する場合がある。また、スリップ状態である場合に制動装置４５を作動させる場合のほか走行路面が低μ路から高μ路に変化した場合にも駆動輪４４がスリップ状態からグリップ状態に変化することによって駆動輪４４の回転が抑制されることで上述したようにエンジン１２が逆回転する場合もある。

そこで、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、エンジン１２を停止した状態でモータジェネレータＭＧ２を用いて車両１０が走行しており、かつ、リングギヤＲ０の回転速度の変化量の大きさがしきい値よりも大きい場合、エンジン１２を作動させる制御と、変速機３０が動力遮断状態になる制御とのうちの少なくともいずれかを実行する点を特徴とする。

このようにすると、エンジン１２の回転軸が作動時の方向と逆の方向に回転することを抑制することができる。

図８に、本実施の形態に係る車両１０に搭載されたＨＶ−ＥＣＵ７０の機能ブロック図を示す。ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ＥＶ走行判定部１００と、使用可否判定部１０２と、変化量判定部１０４と、逆回転防止制御部１０６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。

ＥＶ走行判定部１００は、車両１０においてＥＶ走行が実施されているか否かを判定する。ＥＶ走行判定部１００は、車両１０の速度がしきい値（たとえば、ゼロ）よりも大きく、かつ、エンジン１２の回転速度が停止状態を判定するためのしきい値（たとえば、ゼロ）以下である場合に、車両１０においてＥＶ走行が実施されていると判定してもよいし、あるいは、ＥＶ走行が実施される場合にオン状態にされるフラグの状態に基づいて車両１０においてＥＶ走行が実施されているか否かを判定してもよい。

使用可否判定部１０２は、ＡＢＳ−ＥＣＵ６９から受信するブレーキアクチュエータ７２の使用可否を示す情報に基づいてＡＢＳが使用可能であるか否かを判定する。使用可否判定部１０２は、たとえば、ＥＶ走行判定部１００によって、車両１０においてＥＶ走行が実施されていると判定された場合にＡＢＳが使用可能であるか否かを判定する。

変化量判定部１０４は、リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値よりも大きくなるか否かを判定する。変化量判定部１０４は、たとえば、ＭＧ２の回転速度をリングギヤＲ０の回転速度とし所定時間当たり（たとえば、単位時間当たり）の低下量を算出する。変化量判定部１０４は、算出された低下量の大きさがしきい値よりも大きいか否かを判定する。

変化量判定部１０４は、たとえば、使用可否判定部１０２によってＡＢＳが使用可能である場合と、使用不可能である場合とで異なるしきい値を設定する。たとえば、ＡＢＳが使用可能である場合のしきい値Ａは、変速段が同じであるとした場合に、ＡＢＳが使用不可能である場合のしきい値Ｂよりも大きい値が設定される。これは、ＡＢＳが使用不可能である場合には、リングギヤＲ０の回転速度の変化量が大きくなることから、エンジン１２の逆回転防止制御の実行の判断を早く行なう必要があるため、しきい値Ｂがしきい値Ａよりも小さい値に設定されるためである。

また、変化量判定部１０４は、変速機３０において形成される変速段に応じてしきい値を変更する。変化量判定部１０４は、たとえば、高速側の変速段になるほど（たとえば、３速あるいは４速になるほど）しきい値が大きくなり、低速側の変速段になるほど（たとえば、１速あるいは２速になるほど）しきい値が小さくなるように設定する。これは、低速側の変速段になるほどリングギヤＲ０の回転速度の変化量が大きくなることから、エンジン１２の逆回転防止制御の実行の判断を早く行なう必要があるため、しきい値が高速側の変速段に対応するしきい値よりも小さい値に設定されるためである。

逆回転防止制御部１０６は、変化量判定部１０４によってリングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値よりも大きいと判定される場合に、逆回転防止制御を実行する。逆回転防止制御とは、エンジン１２の回転軸が作動時の回転方向と逆方向に回転すること抑制するようにエンジン１２と駆動輪４４との間の動力伝達経路上に設けられる機器を制御することであって、本実施の形態においては、エンジン１２を始動させる始動制御と、変速機３０の発進クラッチであるクラッチＣ１を解放するクラッチ解放制御と、変速機３０で形成されている変速段を変更する変速制御とを含む。

逆回転防止制御部１０６は、始動制御と、クラッチ解放制御と、変速制御とのうちの少なくともいずれかを選択し、選択された制御を実行する。選択条件については後述する。

逆回転防止制御部１０６は、始動制御を実行する場合には、ＭＧ１を用いてエンジン１２の回転軸を回転させ、初爆可能な回転速度を超えるタイミング以降に点火制御と燃料噴射制御とが実行されるようにエンジン１２を制御する。

逆回転防止制御部１０６は、クラッチ解放制御を実行する場合には、変速機３０のクラッチＣ１を解放して変速機３０がニュートラル状態になるように変速機３０を制御する。

逆回転防止制御部１０６は、変速制御を実行する場合には、変速機３０で形成されている変速段を現在の変速段と異なる変速段（たとえば、１段高速側の変速段）に変更するように変速機３０を制御する。

逆回転防止制御部１０６は、変化量判定部１０４によってリングギヤＲ０の回転速度の低下量がしきい値よりも大きいと判定された時点における車両１０の状態に基づいて始動制御と、クラッチ解放制御と、変速制御とのうちの少なくともいずれかを選択する。

逆回転防止制御部１０６は、たとえば、燃費向上を重視するような走行モードが運転者によって選択されている場合には、エンジン１２を始動する始動制御を選択せずに、クラッチ解放制御と変速制御とのうちのいずれかを実行する。なお、走行モードの選択は、たとえば、運転席に設けられるスイッチ等によって行なわれるものとする。

逆回転防止制御部１０６は、たとえば、変速段を高速側の変速段に変速することによってリングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値よりも小さくなると判定できる場合には、変速制御を選択してもよいし、あるいは、変速段がすでに高速側の変速段である場合や、変速段を高速側の変速段に変速しても、リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値よりも大きい状態が維持される場合には、クラッチ解放制御を選択してもよいし、変速制御を実行した後にクラッチ解放制御を実行してもよい。

逆回転防止制御部１０６は、たとえば、車両１０の走行モードとして高い駆動力が要求される走行モード（たとえば、スポーツ走行モード）が選択されている場合には、エンジン１２を始動する始動制御を選択する。このようにすると、車両１０の加速時にエンジン１２の動力を用いることができるため加速応答性を向上することができる。

逆回転防止制御部１０６は、始動制御とともに変速制御を選択してもよい。逆回転防止制御部１０６は、たとえば、エンジン１２を始動するとともに、変速段を高速側の変速段に変速するように変速機３０を制御してもよい。このようにすると、エンジン１２が作動時の方向と逆の方向に回転することを確実に防止することができる。

また、逆回転防止制御部１０６は、たとえば、高い駆動力が要求される走行モードが選択されていない場合でも、Ｇセンサ（図示せず）の検出結果の履歴、アクセルペダルの操作の履歴（アクセル開度の変化の履歴）およびブレーキペダルの操作の履歴のうちの少なくともいずれかに基づいて運転者が車両１０により大きな駆動力を要求していると判定される場合に、始動制御を選択してもよい。

逆回転防止制御部１０６は、たとえば、Ｇセンサの検出結果の履歴から加速時および減速時の車両１０の加速度（あるいは減速度）の大きさがしきい値よりも大きい場合には、運転者が車両１０をスポーツ走行させている（すなわち、車両１０の走行時により大きな駆動力を要求している）と判定し、始動制御を選択してもよい。

あるいは、逆回転防止制御部１０６は、たとえば、アクセル開度の変化の履歴からアクセル開度がしきい値よりも大きい期間の総計がしきい値よりも大きい場合や、直近のアクセル開度の変化量の大きさがしきい値よりも大きい場合には、運転者が車両１０をスポーツ走行させていると判定し、始動制御を選択してもよい。

あるいは、逆回転防止制御部１０６は、ブレーキペダルの操作の履歴から直近のブレーキペダルの操作量の変化量の大きさがしきい値よりも大きい場合には、運転者が車両１０をスポーツ走行させていると判定し、始動制御を選択してもよい。

図９を参照して、本実施の形態に係る車両１０に搭載されたＨＶ−ＥＣＵ７０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）１００にて、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ＥＶ走行中であるか否かを判定する。ＥＶ走行中であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０２にて、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ＡＢＳが使用可能な状態であるか否かを判定する。ＡＢＳが使用可能な状態である場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０４にて、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値Ａよりも大きいか否かを判定する。リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値Ａよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０６にて、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値Ｂ（＜しきい値Ａ）よりも大きいか否かを判定する。リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値Ｂよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０８にて、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、逆回転防止制御を実行する。逆回転防止制御の詳細について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。

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１０に搭載されたＨＶ−ＥＣＵ７０の動作について図１０を参照しつつ説明する。

図１０に、ＥＶ走行の実施中において、エンジン１２を始動することによってエンジン１２の逆回転を防止する動作を示す差動部２０の共線図が示される。

たとえば、ＥＶ走行中において（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン１２が停止状態であって、かつ、駆動輪４４がスリップ状態である場合には、リングギヤＲ０はある回転速度で回転する状態となっている。

ＨＶ−ＥＣＵ７０は、たとえば、ブレーキアクチュエータ７２を用いて制動装置４５を作動させる場合には、駆動輪４４の回転が抑制されることでリングギヤＲ０の回転速度が引き下げられる。

このとき、ＡＢＳの使用が可能である場合であって（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、かつ、リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値Ａよりも大きい場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、逆転防止制御が実行される（Ｓ１０８）。なお、ＡＢＳの使用が可能でない場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値Ｂよりも大きい場合に（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、逆転防止制御が実行される（Ｓ１０８）。

たとえば、車両１０がスポーツ走行している場合には、逆転防止制御として、エンジン１２の始動制御が実行される。エンジン１２の始動制御が実行されると、エンジン１２の回転速度がＭＧ１によって引き上げられた（クランキングされた）後に、点火制御と燃料噴射制御とが実行される。これにより図１０の破線に示すように、エンジン１２が作動状態となる。そのため、図１０の実線に示すように、駆動輪４４がスリップ状態からグリップ状態に移行することによって、リングギヤＲ０の回転速度が引き下げられてもエンジン１２が作動することでエンジン１２の回転軸が作動時の方向と逆の方向に回転することが抑制される。

なお、たとえば、車両１０が燃費向上を重視するような走行モードが選択される場合には、逆転防止制御として、クラッチ解放制御および変速制御のうちの少なくともいずれかが実行される。クラッチ解放制御が実行されるとクラッチＣ１が解放されるため、変速機３０がニュートラル状態になる。その結果、リングギヤＲ０が引き下がらないため、エンジン１２の回転軸には、作動時の方向と逆の方向に回転する力が作用しない。そのため、エンジン１２の回転軸の逆回転が抑制される。

一方、変速制御が実行されると変速段が現在の変速段よりも高速側の変速段に変速されることによって、リングギヤＲ０の引き下げ量が低下するため、エンジン１２の回転軸に作動時の方向と逆の方向に作用する力が低減されることによってエンジン１２の回転軸の逆回転が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、エンジン１２を作動させたり、クラッチＣ１を用いて駆動輪４４とエンジン１２との間を動力遮断状態にしたり、変速機３０の変速段を高速側に変速したりすることによって、モータ走行中にスリップが発生したことにより運転者のブレーキペダルの操作の有無にかかわらず制動装置４５を作動させる場合に、エンジン１２の回転軸が逆回転することを抑制することができる。そのため、エンジン１２の耐久性を向上させることができる。したがって、モータ走行中に内燃機関の回転軸が作動時の方向と逆の方向に回転することを抑制する車両を提供することができる。

さらに、しきい値としてＡＢＳの使用の可否に応じて異なる値が設定されるため、ＡＢＳの使用の可否に応じて適切なしきい値を設定することができる。そのため、不必要にエンジン１２が始動されることを抑制することができる。

また、しきい値は、変速機３０の変速比に応じて設定されてもよい。このようにすると、変速比に応じて適切なしきい値を設定することができる。そのため、不必要にエンジン１２が始動されることを抑制することができる。

以下、変形例について説明する。
本実施の形態において、始動制御は、点火制御と燃料噴射制御とを伴うものとして説明したが、始動制御においては、少なくともエンジン１２を作動させればよく、点火制御と燃料噴射制御とを伴うものに限定されるものではない。たとえば、始動制御は、モータジェネレータＭＧ１を用いたモータリングであってもよい。

本実施の形態において、車両１０は、遊星歯車機構のサンギヤＳ０およびリングギヤＲ０にそれぞれ連結される２つのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２）を有するハイブリッド車両を一例として説明したが、少なくとも遊星歯車機構のキャリアＣＡ０にエンジン１２の回転軸が連結され、遊星歯車機構のサンギヤＳ０およびリングギヤＲ０のうちのいずれかにモータジェネレータが連結される構成を有するハイブリッド車両であってもよい。

本実施の形態においては、差動部２０である遊星歯車機構のリングギヤＲ０と駆動輪との間に変速機３０が連結される構成を一例として説明したが、特にこのような構成に限定されるものではない。たとえば、変速機３０が省略される構成であってもよいし、キャリアＣＡ０とエンジン１２との間に差動部２０とは別の遊星歯車機構を用いた変速機構が設けられる構成であってもよいし、サンギヤＳ０とモータジェネレータＭＧ１との間に差動部２０とは別の遊星歯車機構を用いた変速機構が設けられる構成であってもよい。

本実施の形態においては、ＥＶ走行の実施中に、リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値よりも大きい場合に、エンジン１２の逆転防止制御を実行するものとして説明したが、たとえば、車両１０が低μ路で走行している場合においては、リングギヤＲ０の回転速度がしきい値よりも大きくなるときにエンジン１２の逆転防止制御を実行してもよい。車両１０が低μ路で走行しているか否かの判定は、たとえば、ナビゲーションシステムからの位置情報に基づいて行われてもよいし、車輪速と車速との差がしきい値よりも大きいか否かによって行なわれてもよい。

本実施の形態においては、ＥＶ走行の実施中に、リングギヤＲ０の回転速度の低下量の大きさがしきい値よりも大きい場合に（すなわち、スリップ状態からグリップ状態への変化が検出された場合に）、エンジン１２の逆転防止制御を実行するものとして説明したが、たとえば、駆動輪４４のスリップ状態が検出された場合に、エンジン１２の逆転防止制御を実行してもよいし、リングギヤＲ０の回転速度の増加量の大きさがしきい値よりも大きい場合に（すなわち、グリップ状態からスリップ状態への変化が検出された場合に）、エンジン１２の逆転防止制御を実行してもよいし、リングギヤＲ０の回転速度の変化量の大きさがしきい値よりも大きい場合に（すなわち、グリップ状態とスリップ状態との間の変化が検出された場合に）、エンジン１２の逆転防止制御を実行してもよい。

本実施の形態においては、リングギヤＲ０の回転速度に基づいてエンジン１２の逆転防止制御を実行するか否かを判定するものとして説明したが、たとえば、リングギヤＲ０と駆動輪４４との間の動力伝達経路上に設けられる複数の回転要素のうちのいずれかの回転要素の回転速度に基づいてエンジン１２の逆転防止制御を実行するか否かを判定してもよい。

本実施の形態においては、始動制御とともに変速制御が実行される場合について説明したが、たとえば、変速制御のみが実行されるようにしてもよい。なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。

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。

１０車両、１２エンジン、１５変速部、２０差動部、２２入力軸、２４動力分割装置、２６伝達部材、３０変速機、３２，３４プラネタリギヤ、３６出力軸、４２差動歯車装置、４４駆動輪、４５制動装置、５２インバータ、５４蓄電装置、６０制御装置、６２エンジンＥＣＵ、６４ＭＧ−ＥＣＵ、６６電池ＥＣＵ，６８ＥＣＴ−ＥＣＵ、６９ＡＢＳ−ＥＣＵ、７０ＨＶ−ＥＣＵ、７２ブレーキアクチュエータ、７６シフトレバー、１００ＥＶ走行判定部、１０２使用可否判定部、１０４変化量判定部、１０６逆回転防止制御部。

Claims

サンギヤとリングギヤとキャリアとを有する遊星歯車機構と、
前記キャリアに連結され、作動時においては予め定められた方向に回転する内燃機関と、
前記サンギヤおよび前記リングギヤのうちのいずれか一方の回転要素に連結される駆動輪と、
前記一方の回転要素と前記駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられる回転電機と、
前記内燃機関と前記駆動輪との間を動力伝達状態と動力遮断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換えるクラッチと、を備える車両であって、
前記内燃機関を停止した状態で前記回転電機を用いて前記車両が走行しており、かつ、前記一方の回転要素の回転速度の変化量の大きさがしきい値よりも大きい場合、第１走行モードが選択されているときには前記内燃機関を作動させるように制御され、第２走行モードが選択されているときには前記動力遮断状態になるように前記クラッチが制御される、車両。
前記第１走行モードは、前記第２走行モードよりも加速応答性が高い走行モードであって、
前記第２走行モードは、前記第１走行モードよりも燃費向上を重視する走行モードである、請求項１に記載の車両。
前記しきい値は、アンチロックブレーキシステムを用いた制動が可能である場合、前記アンチロックブレーキシステムを用いた制動が不可能である場合に比べて大きく設定される、請求項１または２に記載の車両。
前記車両は、前記一方の回転要素と前記駆動輪との間に設けられる、変速比を変更する変速機をさらに備え、
前記しきい値は、高速側の変速比である場合、低速側の変速比である場合に比べて大きく設定される、請求項１〜３のいずれかに記載の車両。