JP6435819B2

JP6435819B2 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP6435819B2
Application number: JP2014245048A
Authority: JP
Inventors: 明子西峯; 陽太水野; 壮平村田; 建正畑
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: JP2016107709A

Description

この発明は、エンジンおよびモータが出力する動力を、例えば遊星歯車装置などの歯車伝動機構を介して駆動軸へ伝達するように構成されたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、いわゆる２モータ式のハイブリッド車両が記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、動力分割装置として機能する遊星歯車機構を備えている。その遊星歯車機構のキャリアには、エンジンの出力軸が連結されている。サンギヤには、発電機能のある第１モータが連結されている。そして、リングギヤが出力要素となっていて、そのリングギヤには、減速機構を構成している歯車列を介して、デファレンシャル装置が連結されている。また、上記の歯車列には、第２モータが連結されている。したがって、第２モータが出力したトルクでハイブリッド車両を走行させることができる。すなわち、エンジンの運転を停止した状態でモータのみの出力トルクによってハイブリッド車両を走行させるＥＶ走行を行うことができる。さらに、この特許文献１に記載されたハイブリッド車両には、キャリアに連結されているエンジンの出力軸の回転を止めるワンウェイクラッチあるいはブレーキなどの制動手段が設けられている。制動手段を係合させてキャリアの回転を止めた状態では、プラネタリギヤユニットが減速機構として機能するように構成されている。したがって、第１モータが出力したトルクを増幅して遊星歯車機構のリングギヤから出力させることができる。

特開平８−２９５１４０号公報

上記の特許文献１に記載されたハイブリッド車両においては、エンジンの運転を停止した状態で制動手段を係合させて遊星歯車機構のキャリアの回転を止めることにより、第１モータおよび第２モータの両方の出力トルクによって効率よくかつ高出力でハイブリッド車両をＥＶ走行させることができる。ただし、この場合、遊星歯車機構においては、ピニオンギヤが高速で回転する状態になり、そのピニオンギヤの温度が上昇する。ピニオンギヤの温度が過度に上昇すると、焼き付きや異常な摩耗などが発生してしまい、その結果、装置の耐久性が低下してしまう。そのような耐久性の低下を防ぐために、第１モータおよび第２モータの両方の出力トルクによるＥＶ走行の際には、ピニオンギヤの温度を推定し、そのピニオンギヤの推定温度に応じてＥＶ走行の状態を制御する必要がある。例えば、ピニオンギヤの上限温度を予め設定しておき、その上限温度までピニオンギヤの推定温度が上昇した場合には、第１モータの運転状態を制限するなどしてピニオンギヤに掛かる負荷を低下させる必要がある。

しかしながら、上記のようなピニオンギヤの温度を正確に推定することは容易ではなく、その推定値は誤差を含み易くなっている。そのため、上記のようにピニオンギヤの推定温度に基づいてＥＶ走行の状態を制御したとしても、推定温度の誤差が大きい場合には、第１モータの運転を適切に制限することができず、その結果、上記のような耐久性の低下を防止することができないおそれがある。また反対に、第１モータの運転が過剰に制限されてしまい、その結果、第１モータおよび第２モータの両方の出力トルクによる高出力のＥＶ走行が可能な走行時間が過剰に削減されてしまうおそれがある。

この発明は上記のような技術的課題に着目して考え出されたものであり、耐久性を向上させるとともに、高出力のＥＶ走行が可能な走行時間あるいは走行領域を適切に確保してＥＶ走行性能を向上させることができる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、エンジンならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とし、サンギヤ、リングギヤ、および前記エンジンの出力トルクが伝達されるキャリアを回転要素とする遊星歯車機構と、前記キャリアの回転を選択的に止めるブレーキ機構とを備え、前記サンギヤおよび前記リングギヤのうち、いずれか一方のギヤに前記第１モータが連結され、いずれか他方のギヤに駆動軸側へ動力を伝達する出力部材が連結され、前記出力部材に前記第２モータが連結されたハイブリッド車両であって、少なくとも前記エンジンの出力トルクによって前記ハイブリッド車両を走行させるＨＶ走行モードと、前記第２モータの出力トルクによって前記ハイブリッド車両を走行させる第１ＥＶ走行モードと、前記ブレーキ機構により前記キャリアの回転を止めた状態で前記第１モータおよび前記第２モータの両方の出力トルクによって前記ハイブリッド車両を走行させる第２ＥＶ走行モードとのいずれかの走行モードを設定して走行するように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、前記各走行モードにおける走行の継続時間を求め、予め設定されている初期温度、前記第２ＥＶ走行モードでの走行時における前記遊星歯車機構の温度の昇温勾配、前記第１ＥＶ走行モードでの走行時における前記遊星歯車機構の温度の降温勾配、前記ＨＶ走行モードでの走行時における前記遊星歯車機構の温度の降温勾配、および、前記各走行モードにおける走行の継続時間に基づいて、前記遊星歯車機構の推定温度を求め、前記推定温度が所定の上限温度に達した場合に、前記第２ＥＶ走行モードにおける走行を制限するとともに、前記第２ＥＶ走行モードにおける走行を開始する際に前回の前記第２ＥＶ走行モードにおける走行が中断されてから所定時間以上経過している場合、または、前記第２ＥＶ走行モードにおける走行が中断されている間に前記推定温度が所定温度以下になった場合に、前記推定温度を前記初期温度にリセット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。

この発明では、第１モータの出力トルクを駆動輪側へ伝達する遊星歯車機構の温度が推定され、その推定温度が上限温度に達した場合には、第２ＥＶ走行モードでの走行が制限される。例えば、遊星歯車機構に掛かる負荷が低減するように第１モータの運転状態が制限される。第２ＥＶ走行モードでは、遊星歯車機構のキャリアの回転を止めて第１モータおよび第２モータの両方の出力トルクによってＥＶ走行する。その場合、遊星歯車機構においてはサンギヤとリングギヤとの間の差回転が大きくなることから、ピニオンギヤの回転数が増大し、その温度が上昇する。ピニオンギヤの温度が過度に上昇すると焼き付きを起こしてしまうおそれがある。それに対して、この発明によれば、上記のように、遊星歯車機構の推定温度が上限温度に達した場合には第２ＥＶ走行モードでの走行が制限されることにより、ピニオンギヤの温度上昇を抑制して焼き付きの発生を防止することができる。

さらに、この発明では、上記のような遊星歯車機構の推定温度に含まれる誤差の影響を削減するために、第２ＥＶ走行モードにおける走行を開始する際に前回の第２ＥＶ走行モードにおける走行が中断されてから所定時間以上経過していること、あるいは、第２ＥＶ走行モードにおける走行が中断されている間に遊星歯車機構の推定温度が所定温度以下になっていること、などの条件が成立する度に、推定温度が所定の初期温度にリセットされる。したがって、第２ＥＶ走行モードでの走行が開始する際には、その都度、推定温度の誤差を考慮した判断が行われ、必要に応じて推定温度が初期温度にリセットされる。この場合の初期温度は、実験やシミュレーションなどで予め設定しておくことができるものであり、推定温度を初期温度にリセットすることにより、推定温度をより実際の温度に近づけておくことができる。すなわち、推定温度に含まれる誤差をより小さくしておくことができる。そのため、走行モードが切り替わる度に誤差が累積されて更に誤差が増大してしまうことを回避できる。また、第２ＥＶ走行モードでの走行を開始する際には、誤差の影響を排除した推定温度で制御を実行することができる。したがって、この発明によれば、上記のような第２ＥＶ走行モードにおける走行の制限を適切に行うことができ、その結果、ピニオンギヤの焼き付きを適切に防止して、装置の耐久性を向上させることができる。また、第２ＥＶ走行モードにおける走行が過剰に制限されてしまうことを抑制することができる。その結果、第２ＥＶ走行モードで高出力のＥＶ走行が可能な走行時間あるいは走行距離を増やすことができ、ハイブリッド車両のＥＶ走行性能を向上させることができる。

この発明による制御の対象とすることのできるハイブリッド車両の一例を示す図である。この発明による制御を実行した場合の推定温度と実際の温度との比較および推定温度の挙動を説明するためのタイムチャートである。この発明による制御を実行した場合の推定温度と実際の温度との比較および推定温度の挙動を説明するためのタイムチャートである。この発明による制御を実行した場合の推定温度と実際の温度との比較および推定温度の挙動を説明するためのタイムチャートである。この発明による制御を実行した場合の推定温度と実際の温度との比較および推定温度の挙動を説明するためのタイムチャートである。この発明の制御装置で実行される制御の他の例を説明するためのフローチャートである。

この発明を、図を参照して具体的に説明する。先ず、図１に、この発明で制御対象とすることのできるハイブリッド車両の一例を示してある。図１に示す車両Ｖｅは、エンジン（ＥＮＧ）１、ならびに、第１モータ（ＭＧ１）２および第２モータ（ＭＧ２）３を駆動力源とするハイブリッド車両である。車両Ｖｅは、エンジン１が出力する動力を、動力分割装置４によって第１モータ２側と駆動軸５側とに分割して伝達するように構成されている。また、第１モータ２で発生した電力を第２モータ３に供給し、その第２モータ３が出力する動力を駆動軸５に付加することができるように構成されている。

エンジン１は、その出力の調整や起動ならびに停止の動作を電気的に制御するように構成されている。例えばガソリンエンジンであれば、スロットル開度、燃料の供給量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。

第１モータ２および第２モータ３は、いずれも、発電機能のあるモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。そして、第１モータ２および第２モータ３は、いずれも、インバータ（図示せず）を介してバッテリ（図示せず）に接続されており、回転数やトルク、あるいはモータとしての機能および発電機としての機能の切り替えなどが電気的に制御されるように構成されている。

動力分割装置４は、３つの回転要素を有する差動機構によって構成されている。具体的には、サンギヤ６、リングギヤ７、およびキャリア８を有する遊星歯車機構によって構成されている。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構が用いられている。

上記の動力分割装置４を構成する遊星歯車機構は、エンジン１の出力軸１ａと同一の回転軸線上に配置されている。そして、遊星歯車機構のサンギヤ６に第１モータ２が連結されている。なお、第１モータ２は、動力分割装置４に隣接してエンジン１とは反対側に配置されていて、その第１モータ２のロータ２ａに一体となって回転するロータ軸２ｂがサンギヤ６に連結されている。そのサンギヤ６に対して同心円上に、内歯歯車のリングギヤ７が配置されている。これらサンギヤ６とリングギヤ７とに噛み合っているピニオンギヤ９がキャリア８によって自転および公転できるように保持されている。そして、キャリア８には、この動力分割装置４の入力軸４ａが連結されていて、その入力軸４ａに、ワンウェイブレーキ１０を介して、エンジン１の出力軸１ａが連結されている。

ワンウェイブレーキ１０は、出力軸１ａもしくはキャリア８と、ハウジングなどの固定部材（図示せず）との間に設けられている。そして、出力軸１ａもしくはキャリア８に、エンジン１の回転方向と逆方向のトルクが作用した場合に係合してその回転を止めるように構成されている。このようなワンウェイブレーキ１０を使用することにより、トルクの作用方向に応じて出力軸１ａおよびキャリア８の回転を止めることができる。なお、このワンウェイブレーキ１０は、後述するように、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによって車両ＶｅをＥＶ走行させる場合に、エンジン１の出力軸１ａの回転を止めるエンジン軸固定手段として機能するものである。したがって、このワンウェイブレーキ１０に替えて、例えば、係合させることにより出力軸１ａの回転を止めるブレーキ機構を用いることもできる。

動力分割装置４を構成する遊星歯車機構のリングギヤ７の外周部分に、外歯歯車のドライブギヤ１１が一体に形成されている。また、動力分割装置４や第１モータ２などの回転軸線と平行に、カウンタシャフト１２が配置されている。このカウンタシャフト１２の一方（図１での右側）の端部に、上記のドライブギヤ１１と噛み合うカウンタドリブンギヤ１３が一体となって回転するように取り付けられている。カウンタシャフト１２の他方（図１での左側）の端部には、終減速機であるデファレンシャルギヤ１４のリングギヤ１５と噛み合うカウンタドライブギヤ１６が、カウンタシャフト１２に一体となって回転するように取り付けられている。したがって、動力分割装置４のリングギヤ７が、上記のドライブギヤ１１、カウンタシャフト１２、カウンタドリブンギヤ１３、およびカウンタドライブギヤ１６からなるギヤ列、ならびに、デファレンシャルギヤ１４を介して、駆動軸５に連結されている。

上記の動力分割装置４から駆動軸５に伝達されるトルクに、第２モータ３が出力するトルクを付加できるように構成されている。すなわち、上記のカウンタシャフト１２と平行に第２モータ３が配置されていて、そのロータ３ａに一体となって回転するロータ軸３ｂに連結されたリダクションギヤ１７が、上記のカウンタドリブンギヤ１３に噛み合っている。したがって、動力分割装置４のリングギヤ７には、上記のようなギヤ列あるいはリダクションギヤ１７を介して、駆動軸５および第２モータ３が連結されている。

上記のように、この車両Ｖｅは、エンジン１の出力軸１ａおよび第１モータ２のロータ軸２ｂが動力分割装置４を介して駆動軸５側のギヤ列およびデファレンシャルギヤ１４に連結されている。すなわち、エンジン１および第１モータ２の出力トルクが、遊星歯車機構によって構成された動力分割装置４を介して、駆動軸５側へ伝達されるように構成されている。また、上記のように、この車両Ｖｅは、ドライブギヤ１１、カウンタシャフト１２、カウンタドリブンギヤ１３、およびカウンタドライブギヤ１６からなるギヤ列を介して、動力分割装置４のリングギヤ７とデファレンシャルギヤ１４および駆動軸５との間で動力を伝達するように構成されている。そして、上記のギヤ列に、リダクションギヤ１７を介して、第２モータ３が連結されている。したがって、上記のドライブギヤ１１、カウンタシャフト１２、カウンタドリブンギヤ１３、およびカウンタドライブギヤ１６からなるギヤ列、ならびに、リダクションギヤが、この発明における出力部材に相当している。

さらに、この車両Ｖｅには、動力分割装置４における遊星歯車機構の冷却や潤滑のために、オイルポンプ１８、および、オイルポンプ１８を補助するオイルポンプ１９の２つのオイルポンプが設けられている。

オイルポンプ１８（以下、ＭＯＰ１８）は、オイル供給用および油圧制御用のポンプとして、従来、車両のエンジンや変速機に用いられている一般的な構成の機械式オイルポンプである。このＭＯＰ１８は、エンジン１が出力するトルクによって駆動されて油圧を発生するように構成されている。具体的には、ＭＯＰ１８のロータ（図示せず）がエンジン１の出力軸１ａと共に回転するように構成されている。したがって、エンジン１が燃焼運転されて出力軸１ａからトルクを出力する際には、ＭＯＰ１８も駆動されて油圧を発生する。

上記のように、ＭＯＰ１８は、エンジン１の出力軸１ａの回転が停止している場合には油圧を発生することができない。そのため、この車両Ｖｅには、エンジン１が停止している場合であっても、動力分割装置４の遊星歯車機構へのオイルの供給を維持するために、オイルポンプ１９が設けられている。

オイルポンプ１９（以下、ＥＯＰ１９）は、電気モータが出力するトルクによって駆動されて油圧を発生する電動オイルポンプである。したがって、このＥＯＰ１９には、ＥＯＰ１９を駆動するためのポンプ用モータ２０が備えられている。ポンプ用モータ２０は、エンジン１ならびに第１モータ２や第２モータ３などの車両Ｖｅの駆動力源とは別の電気モータであって、ＥＯＰ１９専用に設けられている。

上記のように、ＥＯＰ１９は、エンジン１以外の他の動力源によって駆動されて油圧を発生することにより、動力分割装置４の遊星歯車機構へオイルを供給するように構成されている。また、このＥＯＰ１９は、エンジン１が停止している場合にＭＯＰ１８の代わりに油圧を発生するためのポンプである。ＭＯＰ１８の代替となるポンプは、エンジン１以外の他の動力源によって駆動されて油圧を発生するものであればよいので、このＥＯＰ１９以外の構成のポンプを用いることもできる。例えば、ロータが駆動軸５と共に回転するように構成された機械式オイルポンプを用いることもできる。

後述するように、車両Ｖｅは、少なくともエンジン１の出力トルクによって走行するＨＶ走行モードと、第２モータ３の出力トルクによって走行する第１ＥＶ走行モードと、ワンウェイブレーキ１０が係合して動力分割装置４のキャリア８の回転が止められた状態で第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによって走行する第２ＥＶ走行モードとのいずれかの走行モードを設定して走行するように構成されている。そして、それら各走行モードにおける走行の継続時間を計測するためのタイマー２１が設けられている。タイマー２１によって各走行モードにおける走行の継続時間をそれぞれ計測することにより、各走行モードにおける走行が中断されてからの経過時間も求めることができる。なお、上記のようなタイマー２１の他に、例えば、オイルの温度を検出するための油温センサ２２や、車両Ｖｅの車速を検出する車速センサ２３などが設けられている。

そして、上記のようなエンジン１の運転制御、第１モータ２および第２モータ３の回転制御、ならびに、ポンプ用モータ２０の回転制御などを実行するための電子制御装置（ＥＣＵ）２４が設けられている。ＥＣＵ２４は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成されている。このＥＣＵ２４には、例えば、上記のタイマー２１、油温センサ２２、および車速センサ２３などの計測値あるいは検出値が入力されるように構成されている。そして、それら入力されたデータおよび予め記憶させられているデータ等を使用して演算を行い、その演算結果を基に制御指令信号を出力するように構成されている。

上記のように構成された車両Ｖｅは、駆動力源としてのエンジン１ならびに第１モータ２および第２モータ３を有効に利用して、エネルギ効率あるいは燃費が良好になるように制御される。具体的には、少なくともエンジン１の出力によって車両Ｖｅを走行させる「ＨＶ走行モード」と、エンジン１の運転を停止して第１モータ２および第２モータ３の少なくともいずれかのモータ・ジェネレータの出力によって車両Ｖｅを走行させる「ＥＶ走行モード」とが、車両Ｖｅの走行状態に応じて適宜に選択される。

上記の各走行モードのうち、特に「ＥＶ走行モード」は、第２モータ３の出力によって車両Ｖｅを走行させる「第１ＥＶ走行モード」と、第１モータ２および第２モータ３の両方のモータ・ジェネレータの出力により、高出力で車両Ｖｅを走行させる「第２ＥＶ走行モード」とに区分される。これら「第１ＥＶ走行モード」と「第２ＥＶ走行モード」とが、車両Ｖｅの走行状態に応じて適宜に選択される。

「第１ＥＶ走行モード」では、第２モータ３がモータとして正方向（エンジン１の出力軸１ａの回転方向）に回転してトルクを出力するように制御される。そして、その第２モータ３の出力トルクによって発生させた駆動力で車両Ｖｅが走行させられる。

「第２ＥＶ走行モード」では、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力によって車両Ｖｅが走行させられる。この「第２ＥＶ走行モード」では、第１モータ２がモータとして負方向（エンジン１の出力軸１ａの回転方向と逆方向）に回転してトルクを出力するように制御される。また、第２モータ３がモータとして正方向に回転してトルクを出力するように制御される。そして、それら第１モータ２の出力トルクおよび第２モータ３の出力トルクによって発生させた駆動力で車両Ｖｅが走行させられる。この場合、エンジン１の出力軸１ａには負方向のトルクが作用するため、ワンウェイブレーキ１０が係合する。したがって、エンジン１の出力軸１ａおよび動力分割装置４の遊星歯車機構におけるキャリア８の回転が止められて固定された状態で、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによって、高出力で、かつ効率良く車両Ｖｅを走行させることができる。

この車両Ｖｅでは、上記のような各走行モードが、車両Ｖｅの走行状態や要求駆動力などに応じて適宜切り替えられる。それら各走行モードのうち、特に、「第２ＥＶ走行モード」が設定された場合には、ワンウェイブレーキ１０が係合して出力軸１ａおよびキャリア８の回転が止められた状態で、第１モータ２と第２モータ３とが、それぞれ逆方向に回転させられる。すなわち、動力分割装置４の遊星歯車機構においては、キャリア８の回転が止められた状態で、サンギヤ６とリングギヤ７とがそれぞれ逆方向に回転する。そのため、キャリア８に支持されているピニオンギヤ９は、サンギヤ６の回りの公転が止められた状態で自転する。この場合の自転の回転数はサンギヤ６とリングギヤ７と差回転数によって決まるが、サンギヤ６とリングギヤ７とが互いに逆方向に回転していることから、ピニオンギヤ９は高速で自転することになる。このピニオンギヤ９の回転数が過度に上昇すると、ピニオンギヤ９やそれを支持しているピニオンピン（図示せず）で焼き付きが発生してしまう。

上記のようなピニオンギヤ９の焼き付きは、例えば、ピニオンギヤ９の温度の上限を設定しておき、ピニオンギヤ９の温度が上昇して上限に達した場合に、第１モータ２の運転を制限してピニオンギヤ９に掛かる負荷を低減させることによって防止することができる。しかしながら、ピニオンギヤ９の温度を正確に検出することは容易ではなく、また、温度を推定する場合は、その推定温度には不可避的に誤差が含まれてしまう。推定温度の誤差が大きいと、上記のようなピニオンギヤの焼き付きを適切に防止することができないおそれがある。あるいは、第１モータ２の運転を過剰に制限してしまい、第２ＥＶ走行モードでの高出力のＥＶ走行が可能な走行時間あるいは走行距離が削減されてしまうおそれがある。そこで、この車両Ｖｅの制御装置では、上記のような焼き付きの発生を適切に防止し、かつ、第２ＥＶ走行モードでの走行可能な領域を確保あるいは拡大するために、以下の例に示す制御を実行するように構成されている。

この車両Ｖｅの制御装置において実行される制御の一例を、図２のフローチャートに示してある。この図２のフローチャートで示す制御は、第１モータ２および第２モータ３の両駆動による走行、すなわち、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによって車両Ｖｅを走行させる「第２ＥＶ走行モード」での走行が終了していることもしくは実行されていないことが前提となっている。図２のフローチャートにおいて、先ず、第１モータ２および第２モータ３の両駆動要求があるか否か、すなわち、「第２ＥＶ走行モード」での走行の要求があるか否かが判断される（ステップＳ１）。第１モータ２および第２モータ３の両駆動要求がないことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。

これに対して、第１モータ２および第２モータ３の両駆動要求があったことにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、直前までの第２モータ３の単駆動による走行すなわち「第１ＥＶ走行モード」での走行の継続時間、もしくは、「ＨＶ走行モード」での走行の継続時間が、所定時間ｔ1よりも長いか否かが判断される。言い換えると、「第２ＥＶ走行モード」における走行が所定時間ｔ1以上中断されているか否かが判断される。

前回の「第２ＥＶ走行モード」での走行が終了してからの経過時間が所定時間ｔ1以下であること、すなわち、「第２ＥＶ走行モード」における走行が所定時間ｔ1以上中断されていないことにより、このステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、「第２ＥＶ走行モード」での走行を開始するのにあたり、前回の推定値（後述の推定温度Ｔe）を引き継いで、動力分割装置４における遊星歯車機構の温度推定が実施される。具体的には、遊星歯車機構のピニオンギヤ９の推定温度Ｔが、
Ｔ＝Ｔe−θ_S×ｔ_S−θ_H×ｔ_H
の計算式から算出され、その推定温度Ｔを初期値としてピニオンギヤ９の温度推定が実施される。ここで、Ｔeは前回の「第２ＥＶ走行モード」での走行が終了した時点におけるピニオンギヤ９の推定温度、θ_Sは「第１ＥＶ走行モード」での走行時の降温勾配、ｔ_Sは直前までの「第１ＥＶ走行モード」での走行の継続時間、θ_Hは「ＨＶ走行モード」での走行時の降温勾配、そして、ｔ_Hは直前までの「ＨＶ走行モード」での走行の継続時間である。上記のようにして遊星歯車機構の温度推定が開始されると、その後、このルーチンを一旦終了する。

一方、前回の「第２ＥＶ走行モード」での走行が終了してからの経過時間が所定時間ｔ1よりも長いこと、すなわち、「第２ＥＶ走行モード」における走行が所定時間ｔ1以上中断されていることにより、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、「第２ＥＶ走行モード」での走行を開始するのにあたり、前回の推定値をリセットして、動力分割装置４における遊星歯車機構の温度推定が実施される。具体的には、遊星歯車機構のピニオンギヤ９の推定温度Ｔが、所定の初期温度Ｔ0にリセットされ、その推定温度Ｔ（Ｔ0）を初期値としてピニオンギヤ９の温度推定が実施される。初期温度Ｔ0は、実験やシミュレーションの結果を基に予め設定されている。このように推定温度が初期温度Ｔ0にリセットされることにより、ピニオンギヤ９の実際の温度に対する推定温度の乖離を小さくすることができる。上記のようにして遊星歯車機構の温度推定が開始されると、その後、このルーチンを一旦終了する。

なお、上記のように推定温度Ｔを初期温度Ｔ0にリセットする制御は、推定温度Ｔを低下させる方向にリセットする場合と、推定温度Ｔを上昇させる方向にリセットする場合との２通りのパターンがある。図３のタイムチャートに、推定温度Ｔを低下させる方向にリセットする場合の例を示してある。時刻ｔ_Ａで両駆動要求、すなわち、「第２ＥＶ走行モード」での走行要求があると、直前までの「第２ＥＶ走行モード」での走行の中断時間ｔ_ａが、所定時間ｔ1よりも長いことから、推定温度がリセットされる。また、この場合は推定温度が初期温度Ｔ0よりも高いことから、推定温度が初期温度Ｔ0まで低下させられる。

この図３に示す例のように、推定温度Ｔを低下させる方向にリセットする場合は、「第２ＥＶ走行モード」での走行可能な時間を無駄に制限してしまうことを回避できる。すなわち、「第２ＥＶ走行モード」で高出力のＥＶ走行が可能な走行時間を増やすことができる。そのため、車両ＶｅのＥＶ走行性能を向上させることができる。なお、上記の初期温度Ｔ0をより低い値に設定することにより、上記のような「第２ＥＶ走行モード」での走行可能な時間が制限されてしまうことを抑制し、「第２ＥＶ走行モード」で高出力のＥＶ走行が可能な走行時間を積極的に増やすことができる。

図４のタイムチャートには、推定温度Ｔを上昇させる方向にリセットする場合の例を示してある。時刻ｔ_Ｂで両駆動要求、すなわち、「第２ＥＶ走行モード」での走行要求があると、直前までの「第２ＥＶ走行モード」での走行の中断時間ｔ_ｂが、所定時間ｔ1よりも長いことから、推定温度がリセットされる。また、この場合は推定温度が初期温度Ｔ0よりも低いことから、推定温度が初期温度Ｔ0まで上昇させられる。

この図４に示す例のように、推定温度Ｔを上昇させる方向にリセットする場合は、ピニオンギヤ９の焼き付きに対して安全側に温度を推定することになるので、ピニオンギヤ９の焼き付きの発生を確実に抑制することができる。なお、上記の初期温度Ｔ0をより高い値に設定することにより、上記のようなピニオンギヤ９の焼き付きに対する安全性を積極的に高めることができる。また、図５のタイムチャートに示すように、推定温度Ｔが初期温度Ｔ0を下回る場合は、推定温度Ｔを初期温度Ｔ0に保持して、温度の推定を中断するように制御してもよい。そうすることにより、制御を簡素化して制御処理の負荷を低減することができる。

この車両Ｖｅの制御装置において実行される制御の他の例を、図６のフローチャートに示してある。この図６のフローチャートで示す制御は、第１モータ２および第２モータ３の両駆動による走行、すなわち、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによって車両Ｖｅを走行させる「第２ＥＶ走行モード」での走行が終了された場合に開始される。図６のフローチャートにおいて、先ず、降温勾配に基づいて遊星歯車機構の温度推定が行われる（ステップＳ１１）。例えば、前述の図２のフローチャートにおけるステップＳ３の制御と同様に、各走行モードにおける降温勾配θ_S,θ_H、および、各走行モードにおける走行継続時間ｔ_S,ｔ_H等を用いて遊星歯車機構の温度推定が行われる。

続いて、ステップＳ１２では、上記のステップＳ１１で推定された遊星歯車機構の推定温度が初期温度Ｔ0よりも低いか否かが判断される。遊星歯車機構の推定温度が初期温度Ｔ0以上であることにより、このステップＳ１２で否定的に判断された場合は、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、第１モータ２および第２モータ３の両駆動要求があるか否か、すなわち、「第２ＥＶ走行モード」での走行の要求があるか否かが判断される第１モータ２および第２モータ３の両駆動要求がないことにより、このステップＳ１３で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。

これに対して、第１モータ２および第２モータ３の両駆動要求があったことにより、ステップＳ１３で肯定的に判断された場合には、ステップＳ１４へ進む。そして、ステップＳ１４では、「第２ＥＶ走行モード」での走行を開始するのにあたり、現在の推定温度を初期値として、動力分割装置４における遊星歯車機構の温度推定が実施される。すなわち、遊星歯車機構の温度推定が、推定温度をリセットすることなく、継続して実行される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

一方、遊星歯車機構の推定温度が初期温度Ｔ0よりも低いことにより、上記のステップＳ１２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、遊星歯車機構の推定温度が初期温度Ｔ0に設定される。すなわち、図５のタイムチャートに示すように、推定温度の値が初期温度Ｔ0で一定に保持される。したがって、これ以降は遊星歯車機構の温度推定は行われることがない。そのため、制御を簡素化して制御処理の負荷を低減することができる。

続いて、ステップＳ１６では、第１モータ２および第２モータ３の両駆動要求があるか否か、すなわち、「第２ＥＶ走行モード」での走行の要求があるか否かが判断される第１モータ２および第２モータ３の両駆動要求がないことにより、このステップＳ１６で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。

これに対して、第１モータ２および第２モータ３の両駆動要求があったことにより、ステップＳ１６で肯定的に判断された場合には、ステップＳ１７へ進む。そして、ステップＳ１７では、「第２ＥＶ走行モード」での走行を開始するのにあたり、上記のステップＳ１５で推定温度に設定された初期温度Ｔ0を初期値として、動力分割装置４における遊星歯車機構の温度推定が実施される。すなわち、遊星歯車機構の推定温度が初期温度Ｔ0にリセットされた状態で、遊星歯車機構の温度推定が実行される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

１…エンジン（ＥＮＧ）、２…第１モータ（ＭＧ１）、３…第２モータ（ＭＧ２）、４…動力分割装置（遊星歯車機構）、５…駆動軸、６…サンギヤ、７…リングギヤ、８…キャリア、９…ピニオンギヤ、１０…ワンウェイブレーキ、１４…デファレンシャルギヤ、１５…リングギヤ、１８…オイルポンプ（ＭＯＰ）、１９…オイルポンプ（ＥＯＰ）、２１…タイマー、２４…電子制御装置（ＥＣＵ）、Ｖｅ…ハイブリッド車両。

Claims

エンジンならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とし、サンギヤ、リングギヤ、および前記エンジンの出力トルクが伝達されるキャリアを回転要素とする遊星歯車機構と、前記キャリアの回転を選択的に止めるブレーキ機構とを備え、前記サンギヤおよび前記リングギヤのうち、いずれか一方のギヤに前記第１モータが連結され、いずれか他方のギヤに駆動軸側へ動力を伝達する出力部材が連結され、前記出力部材に前記第２モータが連結されたハイブリッド車両であって、少なくとも前記エンジンの出力トルクによって前記ハイブリッド車両を走行させるＨＶ走行モードと、前記第２モータの出力トルクによって前記ハイブリッド車両を走行させる第１ＥＶ走行モードと、前記ブレーキ機構により前記キャリアの回転を止めた状態で前記第１モータおよび前記第２モータの両方の出力トルクによって前記ハイブリッド車両を走行させる第２ＥＶ走行モードとのいずれかの走行モードを設定して走行するように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記各走行モードにおける走行の継続時間を求め、
予め設定されている初期温度、前記第２ＥＶ走行モードでの走行時における前記遊星歯車機構の温度の昇温勾配、前記第１ＥＶ走行モードでの走行時における前記遊星歯車機構の温度の降温勾配、前記ＨＶ走行モードでの走行時における前記遊星歯車機構の温度の降温勾配、および、前記各走行モードにおける走行の継続時間に基づいて、前記遊星歯車機構の推定温度を求め、
前記推定温度が所定の上限温度に達した場合に、前記第２ＥＶ走行モードにおける走行を制限するとともに、
前記第２ＥＶ走行モードにおける走行を開始する際に前回の前記第２ＥＶ走行モードにおける走行が中断されてから所定時間以上経過している場合、または、前記第２ＥＶ走行モードにおける走行が中断されている間に前記推定温度が所定温度以下になった場合に、前記推定温度を前記初期温度にリセットする
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。