JP6536595B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
車両としては、エンジンと、第1モータおよび第2モータと、サンギヤ、リングギヤ、ピニオンギヤおよびキャリアを有する遊星歯車機構とを備え、エンジンの出力トルクが遊星歯車機構のキャリアに伝達されるハイブリッド車両がある。
このようなハイブリッド車両にあっては、要求駆動力に応じて、少なくともエンジンの出力トルクによって車両を走行させるHV走行モードと、第2モータの出力トルクによって車両を走行させる単駆動EV走行モードと、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車両を走行させる両駆動EV走行モードと、のいずれかの走行モードを設定することが可能なものがある。
そして、両駆動EV走行モードが可能なハイブリッド車両において、ピニオン温度が上限温度よりも高いときには、両駆動EV走行モードを禁止することが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような技術を従来技術という。
特開2016−107709号公報
ところで、上記従来技術において、両駆動EV走行モードの禁止と許可とのハンチングを防止するために、ピニオン温度が上限温度よりも低い下限温度以下に低下したときに、両駆動EV走行モードを許可するようにすると、その間、両駆動EV走行モードでの走行が行えなくなるため、燃費悪化を招くという問題がある。
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、両駆動EV走行モードでの走行が可能なハイブリッド車両において、両駆動EV走行モードが禁止される期間を短くすることが可能な制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、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備えるとともに、ピニオンギヤおよびピニオンピンを備える遊星歯車機構と、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、一方のギヤに前記第1モータが連結され、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、要求駆動力に応じて、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単駆動EV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両駆動EV走行モードと、のいずれかの走行モードを設定するように構成されたハイブリッド車両に適用される制御装置を対象としている。
このようなハイブリッド車両の制御装置において、前記ピニオンギヤまたは前記ピニオンピンの温度であるピニオン温度が上限温度よりも高いときには、前記両駆動EV走行モードを禁止し、前記両駆動EV走行モードに替えて前記HV走行モードを設定する両駆動EV走行モード禁止部と、前記両駆動EV走行モード禁止部による前記両駆動EV走行モードの禁止状態において、前記ピニオン温度が前記上限温度よりも低い解除温度以下に低下したときには、前記両駆動EV走行モードの禁止を解除し、前記両駆動EV走行モードでの前記第1モータの出力を制限するモータ出力制限部と、前記モータ出力制限部による前記第1モータの出力制限状態において、前記ピニオン温度が前記解除温度よりも低い下限温度以下に低下したときには、前記第1モータの出力制限を解除するモータ出力制限解除部とを備えていることを特徴としている。
本発明によれば、両駆動EV走行モードでの走行中にピニオン温度が上限温度よりも高くなって両駆動EV走行モードが禁止された後、ピニオン温度が下限温度以下に低下するまでに、その下限温度よりも高い解除温度以下になったときに、両駆動EV走行モードの禁止を解除するので、両駆動EV走行モードが禁止される期間を短くすることができる。また、両駆動EV走行モード禁止を解除したときには、両駆動EV走行モードでの第1モータの出力の上限を制限するので、ピニオン温度が再び上限温度よりも高くなることを抑制することができる。
本発明において、両駆動EV走行モード禁止を解除したときに、第1モータの出力を制限する際に、ピニオン温度が高いほど第1モータの出力の上限を小さくするように構成すれば、ピニオン温度が再び上限温度よりも高くなることを、より効果的に抑制することができる。
本発明において、運転者の駆動力要求傾向を取得する駆動力要求傾向取得部と、その駆動力要求傾向取得部により取得された駆動力要求傾向に基づいて解除温度を設定する解除温度設定部とを設けておいてもよい。このような構成を採用すれば、両駆動EV走行モード禁止を解除したときに、第1モータの出力を制限する際に、運転者の駆動力要求を満足させつつ、ピニオン温度が再び上限温度よりも高くなることを抑制することができる。
本発明によれば、両駆動EV走行モードでの走行が可能なハイブリッド車両において、両駆動EV走行モードが禁止される期間を短くすることが可能になる。
本発明の制御装置を適用するハイブリッド車両の一例を示す概略構成図である。 ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。 駆動力マップの一例を示す図である。 ECUが実行するピニオン温度推定処理の一例を示すフローチャートである。 昇温マップMupの一例を示す図である。 降温マップMdw1の一例を示す図である。 降温マップMdw2の一例を示す図である。 ECUが実行するフラグ設定処理の一例を示すフローチャートである。 ECUが実行する解除温度設定処理の一例を示すフローチャートである。 MG1出力頻度分布の一例を示す図である。 両駆動継続時間の頻度分布の一例を示す図である。 ピニオン推定温度および出力上限ラインを示す図である。 出力上限ラインを示す図である。 ECUが実行する走行制御の一例を示すフローチャートである。 ピニオン推定温度の変化を示すタイミングチャートである。 ピニオン推定温度の変化を示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の制御装置を適用するハイブリッド車両の一例について図1を参照して説明する。
図1に示すハイブリッド車両HV(以下、車両HVともいう)は、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式の車両であって、エンジン(内燃機関)1ならびに第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2を駆動力源とする車両である。車両HVは、それらエンジン1ならびに第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2、ワンウェイクラッチ2、入力軸3、動力分割機構として機能する遊星歯車機構4、ギヤ機構5、デファレンシャル装置6、ドライブシャフト61、駆動輪(前輪)7、従動輪(後輪:図示せず)、機械式オイルポンプ(MOP)8、電動オイルポンプ(EOP)9、および、ECU(Electronic Control Unit)100などを備えている。
この例の車両HVにあっては、第1モータジェネレータMG1の回転軸と第2モータジェネレータMG2の回転軸とが異なる軸上に配置されている。
ECU100は、例えば、HV(ハイブリッド)ECU、エンジンECU、MG_ECU、バッテリECUなどによって構成されており、これらのECUが互いに通信可能に接続されている。なお、HVECU、エンジンECU、MG_ECU、バッテリECUなどは個別の構成であってもよい。
次に、エンジン1、モータジェネレータMG1,MG2、遊星歯車機構4、およびECU100などの各部について以下に説明する。
−エンジン−
エンジン1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、例えば、ガソリンエンジンにおいては、吸気通路に設けられたスロットルバルブのスロットル開度(吸気空気量)、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御できるように構成されている。エンジン1の運転状態はECU100によって制御される。ECU100は、上記した吸入空気量制御、燃料噴射量制御、および、点火時期制御などを含むエンジン1の各種制御を実行する。
エンジン1には、出力軸(クランクシャフト)1aの回転数を検出するエンジン回転数センサ101(図2参照)が配置されている。エンジン回転数センサ101の出力信号はECU100に入力される。エンジン1の出力軸1aはワンウェイクラッチ2を介して入力軸3に連結されている。
エンジン1には機械式オイルポンプ8が連結されている。機械式オイルポンプ8は、エンジン1によって駆動され、潤滑(冷却)のための油圧を発生する。また、本実施形態の車両HVは電動オイルポンプ9を備えている。この電動オイルポンプ9は、エンジン1が停止している場合に、潤滑(冷却)のための油圧を確保するために設けられている。
−ワンウェイクラッチ−
ワンウェイクラッチ2は、エンジン1の回転を規制する装置である。ワンウェイクラッチ2は、エンジン1の運転時における出力軸1aの回転方向を正方向とした場合、その出力軸1aの正方向の回転を許容し、負方向の回転(エンジン1の逆回転)を規制する。
ワンウェイクラッチ2は、後述するように、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2の両方の出力トルクによって車両HVを走行(両駆動EV走行モードでの走行)させる場合に、エンジン1の出力軸1a(遊星歯車機構4のキャリアCA4)の回転を止めるブレーキ機構として機能する。なお、ワンウェイクラッチ2は本発明の「ブレーキ機構」の一例である。
−モータジェネレータ−
第1モータジェネレータMG1は、入力軸3に対して相対回転自在に支持された永久磁石からなるロータMG1Rと、3相巻線が巻回されたステータMG1Sとを備えた交流同期発電機であって、発電機として機能するとともにモータ(走行用の駆動力を発生する駆動力源)としても機能する。また、第2モータジェネレータMG2も同様に、永久磁石からなるロータMG2Rと3相巻線が巻回されたステータMG2Sとを備えた交流同期発電機であって、モータ(走行用の駆動力を発生する駆動力源)として機能するとともに発電機としても機能する。
なお、第1モータジェネレータMG1は本発明の「第1モータ」の一例である。また、第2モータジェネレータMG2は本発明の「第2モータ」の一例である。
図2に示すように、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2はそれぞれインバータ120を介してバッテリ(蓄電装置)130に接続されている。インバータ120はECU100によって制御され、そのインバータ120の制御により各モータジェネレータMG1,MG2の回生または力行が設定される。その際の回生電力はインバータ120を介してバッテリ130に充電される。また、各モータジェネレータMG1,MG2の駆動用の電力はバッテリ130からインバータ120を介して供給される。
−遊星歯車機構−
図1に示すように、遊星歯車機構4は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤS4と、サンギヤS4に外接しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤP4と、ピニオンギヤP4と噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤR4と、ピニオンギヤP4を支持するとともに、このピニオンギヤP4の公転を通じて自転するキャリアCA4とを有する。ピニオンギヤP4は、キャリアCA4に保持されたピニオンピン(図示せず)に回転自在に支持されている。
キャリアCA4は入力軸3に一体回転可能に連結されている。サンギヤS4は、第1モータジェネレータMG1のロータMG1Rに一体回転可能に連結されている。リングギヤR4にはカウンタドライブギヤ41が一体回転可能に連結されている。カウンタドライブギヤ41は、ギヤ機構5のカウンタドリブンギヤ51、カウンタシャフト52、ファイナルギヤ53、およびデファレンシャル装置6を介してドライブシャフト61(駆動輪7)に連結されている。また、カウンタドライブギヤ41は、ギヤ機構5のリダクションギヤ54を介して第2モータジェネレータMG2のロータMG2Rに連結されている。
なお、リングギヤR4に連結されるカウンタドライブギヤ41が、本発明の「出力部材」の一例である。
−ECU−
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)およびバックアップRAMなどを備えている。
ROMには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPUは、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップ等に基づいて演算処理を実行する。また、RAMはCPUでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMはエンジン1の停止時などにおいて保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
図2に示すように、ECU100には、エンジン回転数センサ101、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ102、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ103、遊星歯車機構4を含むトランスアクスルの作動油(潤滑(冷却)用の作動油)の温度(油温)を検出する油温センサ104、車両HVの車速に応じた信号を出力する車速センサ105、MG1回転数センサ106、およびMG2回転数センサ107などの各種のセンサが接続されており、これらの各センサ(スイッチ類も含む)からの信号がECU100に入力される。
また、ECU100には、エンジン1のスロットルバルブを開閉駆動するスロットルモータ11、インジェクタ12、および点火プラグ13(イグナイタ)などが接続されている。
そして、ECU100は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン1のスロットルバルブの開度制御(吸入空気量制御(スロットルモータ11の駆動制御))、燃料噴射量制御(インジェクタ12の開閉制御)、点火時期制御(点火プラグ13の駆動制御)などを含むエンジン1の各種制御を実行する。
また、ECU100は、例えば、アクセル開度センサ103の出力信号から得られるアクセル開度および車速センサ105の出力信号から得られる車速に基づいて、マップ(または演算式)などを用いて要求駆動力を算出し、その要求駆動力が実現されるように、エンジン1が出力する出力トルク、第1モータジェネレータMG1が出力する出力トルク(以下、MG1トルクともいう)、第2モータジェネレータMG2が出力する出力トルクを制御する。さらに、ECU100は、後述する「ピニオン温度推定処理」、「フラグ設定処理」、「解除温度の設定処理」および「走行制御」などを実行する。
−走行モード−
本実施形態では、ハイブリッド走行モード(HV走行モード)またはEV走行モードを選択的に実行することが可能である。これらHV走行モードおよびEV走行モードはECU100によって実行される。
HV走行モードとは、少なくともエンジン1の出力トルクによって車両HVを走行させる走行モードである。HV走行モードでは、エンジン1の出力トルクに第2モータジェネレータMG2の出力トルクを加えて車両HVを走行させる場合もある。
HV走行モードでは、第1モータジェネレータMG1が反力トルクを出力してエンジン1の出力トルクに対する反力受けとして機能する。これにより、エンジン1の出力トルクが、遊星歯車機構4のリングギヤR4から出力され、カウンタドライブギヤ41、カウンタドリブンギヤ51、カウンタシャフト52、ファイナルギヤ53およびデファレンシャル装置6を介してドライブシャフト61(駆動輪7)に伝達される。
EV走行モードは、第1モータジェネレータMG1の出力トルク、第2モータジェネレータMG2の出力トルクによって車両HVを走行させる走行モードである。EV走行ではエンジン1を停止して走行することが可能である。
本実施形態では、EV走行の走行モードとして、第2モータジェネレータMG2の出力トルクによって車両HVを走行させる単駆動EV走行モードと、第2モータジェネレータMG2および第1モータジェネレータMG1の両方の出力トルクによって車両HVを走行させる両駆動EV走行モードとを有する。
単駆動EV走行モードでは、キャリアCA4およびエンジン1の回転速度(回転数)はゼロであり、第2モータジェネレータMG2の出力トルクのみによって要求駆動力が実現される。
両駆動EV走行モードでは、第1モータジェネレータMG1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モータジェネレータMG2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モータジェネレータMG1の出力トルクおよび第2モータジェネレータMG2の出力トルクによって車両HV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、ワンウェイクラッチ2が係合する。したがって、エンジン1の出力軸1aおよび遊星歯車機構4のキャリアCA4の回転が止められた状態(固定された状態)で、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2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HVを走行させることができる。
それらHV走行モード、単駆動EV走行モード、および両駆動EV走行モードの切り替えはマップを用いて行われる。具体的には、ECU100は、車速センサ105の出力から得られる車速および要求駆動力に基づいて図3に示す駆動力マップを参照して、HV走行モード、単駆動EV走行モード、および両駆動EV走行モードのいずれかの走行モードを選択的に設定する。例えば、運転動作点が図3の駆動力マップにおける単駆動EV走行モードの領域内である場合は単駆動EV走行モードが設定され、この状態から運転動作点が両駆動EV走行モードの領域内に移行した場合には両駆動EV走行モードに切り替る。
ここで、上記したHV走行モード、単駆動EV走行モード、および両駆動EV走行モードの各走行モードのうち、特に、両駆動EV走行モードが設定された場合には、ワンウェイクラッチ2が係合し、エンジン1の出力軸1aおよび遊星歯車機構4のキャリアCA4の回転が止められた状態で、第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2とが、それぞれ逆方向に回転させられる。すなわち、遊星歯車機構4においては、キャリアCA4の回転が止められた状態でサンギヤS4とリングギヤR4とがそれぞれ逆方向に回転する。そのため、キャリアCA4に支持されているピニオンギヤP4は、サンギヤS4回りの公転が止められた状態で自転する。このピニオンギヤP4の自転の回転数はサンギヤS4とリングギヤR4と差回転数によって決まるが、サンギヤS4とリングギヤR4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P4は高速で自転することになる。そして、ピニオンギヤP4の回転数が過度に上昇すると、ピニオンギヤP4またはピニオンピン(図示せず)の温度が過度に上昇する場合がある。以下、ピニオンギヤP4またはピニオンピン(図示せず)の温度をピニオン温度という。
このような点を考慮して、本実施形態では、ピニオン温度が後述する上限温度よりも高いときには両駆動EV走行モードを禁止する制御を実行する。その両駆動EV走行モードの禁止制御を含む走行制御の詳細については後述する。
−ピニオン温度推定処理−
次に、ピニオン温度の推定処理について図4のフローチャートを参照して説明する。この図4の処理ルーチンはECU100において所定周期ごとに繰り返して実行される。
図4の処理ルーチンが開始されると、まずはステップST101において、両駆動EV走行モードであるか否かを判定する。
具体的には、車速センサ105の出力から得られる車速および要求駆動力に基づいて図3の駆動力マップを参照して、両駆動EV走行モードの領域に入っている場合は両駆動EV走行モードであると判定(肯定判定(YES))し、両駆動EV走行モードの領域に入っていない場合は両駆動走行モードではないと判定(否定判定(NO))する。さらに、両駆動EV走行モードの領域に入っていても、後述するように、両駆動禁止フラグがONで、両駆動EV走行モードが禁止されている場合はHV走行モードに設定されるので、ステップST101の判定結果は否定判定(NO)となる。
ステップST101の判定結果が肯定判定(YES)である場合はステップST102に進む。このステップST102以降の処理については後述する。ステップST101の判定結果が否定判定(NO)である場合はステップST105に進む。
ステップST105では、HV走行モードであるか否かを判定する。この判定も車速センサ105の出力から得られる車速および要求駆動力に基づいて図3の駆動力マップを参照して行う。ステップST105の判定結果が肯定判定(YES)である場合はステップST106に進む。
ステップST106では、図6の降温マップMdw1とピニオン推定温度の現在値とを用いてピニオン推定温度Tを推定する。具体的には、ピニオン推定温度の現在値に、図6の降温マップMdw1の降温勾配[−b](単位時間当たりの降温量)から算出される降温量([−b]×1処理ルーチンの実行時間)を、1処理ルーチンごとに逐次積算してゆくことにより、HV走行モードにおいて下降するピニオン推定温度Tを推定する。
図6に示す降温マップMdw1は、油温およびエンジン回転数(機械式オイルポンプ8の回転数)をパラメータとして、降温勾配[−bij]を実験またはシミュレーション等によって求めたものをマップ化したものであって、ECU100のROM内に記憶されている。そして、この降温マップMdw1を用いて、油温センサ104の出力から得られる油温およびエンジン回転数センサ101の出力から得られるエンジン回転数に基づいて現在の降温勾配[−b]を得ることができる。
上記ステップST105の判定結果が否定判定(NO)である場合、つまり単駆動EV走行モードである場合はステップST107に進む。
ステップST107では、図7の降温マップMdw2とピニオン推定温度の現在値とを用いてピニオン推定温度Tを推定する。具体的には、ピニオン推定温度の現在値に、図7の降温マップMdw2の降温勾配[−c](単位時間当たりの降温量)から算出される降温量([−c]×1処理ルーチンの実行時間)を、1処理ルーチンごとに逐次積算してゆくことにより、単独EV走行モードにおいて下降するピニオン推定温度Tを推定する。
図7に示す降温マップMdw2は、油温およびEOP回転数(電動オイルポンプ9の回転数)をパラメータとして、降温勾配[−cij]を実験またはシミュレーション等によって求めたものをマップ化したものであって、ECU100のROM内に記憶されている。そして、この降温マップMdw2を用いて、油温センサ104の出力から得られる油温およびEOP回転数(指令値)に基づいて現在の降温勾配[−c]を得ることができる。
一方、上記ステップST101の判定結果が肯定判定(YES)である場合、つまり両駆動EV走行モードである場合にはステップST102に進む。
ステップST102では、基準値がピニオン推定温度の現在値よりも高いか否かを判定する。基準値については、HV走行モードおよび単独EV走行モードでの運転動作点において、ピニオン温度が最大となる温度を予め実験またはシミュレーション等によって取得しておき、その最大となる温度にマージンを加えたものを基準値とする。
ステップST102の判定結果が肯定判定(YES)である場合([基準値>現在値]である場合)は、ステップST103において現在値を基準値に設定した後にステップST104に進む。ステップST102の判定結果が否定判定(NO)である場合([基準値≦現在値]である場合)は、そのままの状態で(基準値を変更することなく)、ステップST104に進む。
ステップST104では、図5の昇温マップMupと基準値とを用いてピニオン推定温度Tを推定する。具体的には、ピニオン推定温度の現在値に、図5の昇温マップMupの昇温勾配a(単位時間当たりの昇温量)から算出される昇温量(a×1処理ルーチンの実行時間)を、1処理ルーチンごとに逐次積算してゆくことにより、両駆動EV走行モードにおいて上昇するピニオン推定温度Tを推定する。
図5に示す昇温マップMupは、MG1回転数(第1モータジェネレータMG1の回転数)およびMG1トルクをパラメータとして、昇温勾配aijを実験またはシミュレーション等によって求めたものをマップ化したものであって、ECU100のROM内に記憶されている。そして、この昇温マップMupを用いて、MG1回転数センサ106の出力から得られるMG1回転数およびMG1トルク(指令値)に基づいて現在の昇温勾配aを得ることができる。
なお、以上にようにして推定されるピニオン推定温度Tが、本発明の「ピニオン温度」の一例である。
−フラグ設定処理−
次に、両駆動EV走行モードを禁止する両駆動禁止フラグ、および第1モータジェネレータMG1の出力(以下、MG1出力ともいう)の上限を制限するMG1出力制限フラグの各フラグのON/OFFを設定する処理について、図8のフローチャートを参照して説明する。
図8の処理ルーチンはECU100において所定周期ごとに繰り返して実行される。なお、ECU100は、この処理ルーチンの実行中において、上記した図4の処理ルーチンで推定しているピニオン推定温度Tに基づいて処理を行う。
図8の処理ルーチンが開始されると、まずは、ステップST111において、ピニオン推定温度Tが上限温度よりも高いか否かを判定する。このステップST111の判定処理に用いる上限温度は、例えば、両駆動EV走行モードでの走行中においてピニオンギヤP4およびピニオンピンの耐久性等を確保できる温度の上限値(実験またはシミュレーションによって取得)に所定の安全率を見込んだ温度とする。
ステップST111の判定結果が肯定判定(YES)である場合(ピニオン推定温度Tが上限温度よりも高い場合)は、ステップST112において両駆動禁止フラグをONにする。さらに、ステップST113においてMG1出力制限フラグをONにする。その後にリターンする。なお、両駆動禁止フラグおよびMG1出力制限フラグの各フラグの初期値は「OFF」である。
ステップST111の判定結果が否定判定(NO)である場合(ピニオン推定温度Tが上限温度以下である場合)はステップST114に進む。ステップST114では、ピニオン推定温度Tが下限温度以下であるか否かを判定する。このステップST114の判定処理に用いる下限温度は、両駆動EV走行モードでの走行において、第1モータジェネレータMG1が100%の出力を出力することが可能になる温度であって、実験またはシミュレーション等によって取得した値を設定する。
ステップST114の判定結果が肯定判定(YES)である場合(ピニオン推定温度Tが下限温度以下である場合)は、ステップST115においてMG1出力制限フラグをOFFにする。その後にリターンする。
ステップST114の判定結果が否定判定(NO)である場合(ピニオン推定温度Tが下限温度よりも高い場合)はステップST116に進む。ステップST116では、ピニオン推定温度Tが解除温度T2以下であるか否かを判定する。このステップST116の判定処理に用いる解除温度T2については後述する。
ステップST116の判定結果が否定判定(NO)である場合([T>T2]である場合)はリターンする。ステップST116の判定結果が肯定判定(YES)である場合([T≦T2]である場合)はステップST117に進む。ステップST117では両駆動禁止フラグをOFFにする。その後にリターンする。
−解除温度の設定処理−
次に、両駆動EV走行モードの禁止(以下、両駆動禁止ともいう)を解除する解除温度を設定する処理について、図9のフローチャートを参照して説明する。この処理ルーチンはECU100において実行される。
図9の処理ルーチンは、両駆動EV走行モードでの走行中にピニオン推定温度Tが後述する上限温度に達した時点(両駆動EV走行モードの禁止が開始された時点)で開始される。なお、ECU100は、この処理ルーチンの実行中において、上記した図4の処理ルーチンで推定しているピニオン推定温度Tに基づいて各処理を実行する。
図9の処理ルーチンが開始されると、ステップST121において、必要MG1出力P1および両駆動必要継続時間Δtを算出する。その各算出処理について以下に説明する。
<必要MG1出力P1>
ECU100は、両駆動EV走行モードでの走行中において、第1モータジェネレータMG1を所定時間使用(例えば100時間使用)した場合の、第1モータジェネレータMG1の各出力(最大出力に対する比率[%]、以下、MG1出力[%]ともいう)ごとの頻度を学習・蓄積しており、その第1モータジェネレータMG1の出力頻度(以下、MG1出力頻度分布ともいう)から必要MG1出力P1[%]を算出する。具体的には、例えば、ある運転者によるMG1出力頻度分布が図10に示すような頻度分布であるとすると、この図10において、累積頻度[%]が、100[%]に対してマージンを見込んだ値(例えば、出力頻度のばらつき等を考慮して98%)となる第1モータジェネレータMG1の出力を、必要MG1出力P1[%]としている。
<両駆動必要継続時間Δt>
ECU100は、両駆動EV走行モードでの走行継続時間(以下、両駆動継続時間[sec]ともいう)ごとの頻度[%]を学習・蓄積しており、その両駆動継続時間の頻度分布から両駆動必要継続時間Δt[sec]を算出する。具体的には、例えば、ある運転者による両駆動継続時間の頻度分布が図11に示すような頻度分布であるとすると、この図11において、累積頻度[%]が、100[%]に対してマージンを見込んだ値(例えば、継続時間頻度のばらつき等を考慮して98%)となる両駆動継続時間を、両駆動必要継続時間Δt[sec]とする。
<解除温度T2>
次に、ステップST122において、必要MG1出力P1[%]および両駆動必要継続時間Δt[sec]に基づいて両駆動EV走行モードの禁止を解除する解除温度T2を設定する。その解除温度T2の設定方法について図12を参照して説明する。
図12は、ピニオン推定温度Tと出力上限ラインLim1,Lim2との関係を示す図である。ピニオン推定温度Tは上記した図4の処理ルーチンで推定される温度である。ピニオン推定温度Tは、このピニオン推定温度Tが上限温度に達してから下降する(図15参照)。このようなピニオン推定温度Tの下降は、ピニオン推定温度Tが上限温度に達してから両駆動EV走行モードが禁止され、HV走行モードに切り替えられることにより生じる。そして、ピニオン推定温度Tが上限温度よりも低くなると、そのピニオン推定温度Tの低下量に応じた分だけMG1出力[%]を大きくすることができる。
図12に示す出力上限ラインLim1(破線),Lim2(実線の曲線部)は、上記したピニオン推定温度Tの低下に応じてMG1出力[%]を大きくできることを考慮して、縦軸のパラメータをMG1出力[%]として、MG1出力[%]の上限を規定したものである。この出力上限ラインLim1(破線),Lim2(実線の曲線部)は、ピニオン推定温度Tが上限温度であるときのMG1出力制限値を0[%]とし、ピニオン推定温度Tが下限温度であるときのMG1出力制限値を100[%]としており、その0[%]から100[%]の間は、ピニオン推定温度Tの変化(下降)に応じてMG1出力[%]の制限値が高くなるように設定される。
そして、このようなピニオン推定温度Tおよび出力上限ラインLim1,Lim2を用いてt1を算出する。具体的には、上記ステップST121の処理にて算出した必要MG1出力P1[%]を用い、図12に示すように、出力上限ラインLim1(破線),Lim2(実線の曲線部)およびピニオン推定温度Tに基づいて、温度T1およびt1を求める。この温度T1は、ピニオン推定温度Tが当該温度T1にまで下降したときに、上記必要MG1出力[%]での第1モータジェネレータMG1の使用が可能となる温度である。
次に、以上のようにして求めたt1および上記ステップST121の処理にて算出した両駆動必要継続時間Δt[sec]から図12に示すt2(t1+Δt)を求め、そのt2とピニオン推定温度TとからT2を求める。そして、そのT2を解除温度T2とする。なお、t2でのMG1出力[%]の上限はP2である。
ここで、ピニオン推定温度(上限温度、下限温度、解除温度T2)と出力上限ラインLim1,Lim2との関係を判りやすくするために、横軸のパラメータをピニオン推定温度とし、縦軸のパラメータをMG1出力[%]とした出力上限ラインLim1,Lim2を図13に示す。この図13に示すように、出力上限ラインLim1(破線),Lim2(実線の曲線部)は、ピニオン推定温度Tが高いほどMG1出力[%]の上限が小さくなるように制限する出力制限ラインである。
なお、この図13および図12に示すように、解除温度T2は上限温度よりも低い温度であり、下限温度は解除温度T2よりも低い温度である。
以上のようにして、必要MG1出力P1[%]および両駆動必要継続時間Δt[sec]に基づいて両駆動禁止を解除する解除温度T2を設定することにより、両駆動禁止を解除した後において、必要MG1出力P1(例えば65%)を満足しながら、両駆動必要継続時間Δt(例えば6sec)の両駆動での走行(両駆動EV走行モードでの走行)を行っても、ピニオン温度が上限温度にまで上昇しないようにすることができる。
なお、上記必要MG1出力P1[%]および両駆動必要継続時間Δt[sec]が、本発明の「運転者の駆動力要求傾向」の一例である。
また、上記図9のステップST121およびステップST122がECU100によって実行されることにより、本発明の「駆動力要求傾向取得部」および「解除温度設定部」が実現される。
−走行制御−
次に、両駆動EV走行モードの禁止制御を含む走行制御について、図14のフローチャートおよび図15、図16のタイミングチャートを参照して説明する。
図14の制御ルーチンはECU100において所定周期ごとに繰り返して実行される。なお、ECU100は、この制御ルーチンの実行中において、上記した図4の処理ルーチンで推定しているピニオン推定温度T、および上記した図8の処理ルーチンで設定する各フラグのON/OFFに基づいて制御を行う。
図14の制御ルーチンが開始されると、まずは、ステップST201において、両駆動EV走行モードの要求(以下、両駆動要求ともいう)があるか否かを判定する。具体的には、車速センサ105の出力から得られる車速および要求駆動力に基づいて図3の駆動力マップを参照して、現在の運転動作点が両駆動EV走行モードの領域内に入っているか否かを判定し、その判定結果が否定判定(NO)である場合はリターンする。ステップST201の判定結果が肯定判定(YES)である場合はステップST202に進む。
ステップST202では、両駆動EV走行モードを禁止する両駆動禁止フラグがOFFであるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定(YES)である場合([両駆動禁止フラグ=OFF]の場合)はステップST203に進む。
ステップST203では、MG1出力[%]の上限を制限するMG1出力制限フラグがOFFであるか否かを判定する。その判定結果が否定判定(NO)である場合([MG1出力制限フラグ=ON]の場合)はステップST206に進む。ステップST206以降の処理については後述する。
ステップST203の判定結果が肯定判定(YES)である場合([MG1出力制限フラグ=OFF]の場合)、つまり、ステップST201の判定結果が肯定判定(YES)であり、ステップST202およびステップST203の判定結果がともに肯定判定(YES)である場合はステップST204に進む。ステップST204では、両駆動EV走行モードで車両HVを走行させる。
このようにして、両駆動EV走行モードで車両HVが走行されると、図15に示すように、両駆動要求があってからピニオン推定温度Tが上昇してゆく。なお、図15(図16)では両駆動EV走行モードを「両駆動」と記載している。
そして、両駆動EV走行モードでの走行により上昇するピニオン推定温度Tが上記した上限温度よりも高くなると、両駆動禁止フラグおよびMG1出力制限フラグがともにONとなる(図8の処理ルーチンのステップST111(YES)〜ステップST113の処理)。
両駆動禁止フラグがONになると、両駆動要求がある状態であっても(ステップST201の判定結果が肯定判定(YES)であっても)、両駆動EV走行モードを禁止する。そして、両駆動禁止フラグがONになると、ステップST202の判定結果が否定判定(NO)となってステップST205に進む。ステップST205では、HV走行モードで車両HVを走行させる。
ここで、ステップST201の判定結果が肯定判定(YES)であり、ステップST202の判定結果が否定判定(NO)である間は、HV走行モードでの走行が継続され、図15に示すように、ピニオン推定温度Tは下降してゆく。なお、図15(図16)ではHV走行モードを「HV」と記載している。
次に、HV走行モードでの走行により下降するピニオン推定温度Tが、上記した解除温度T2以下になると、両駆動禁止フラグがOFFとなる(図8の処理ルーチンのステップST116(YES)〜ステップST117の処理)。この時点(図15のtaの時点)で、図15に示すように両駆動禁止が解除され、両駆動EV走行モードでの走行になる。また、この時点では、MG1出力制限フラグはONであるので、ピニオン推定温度Tが解除温度T2以下となり(両駆動禁止フラグがOFFとなり)、ステップST202の判定結果が肯定判定(YES)になっても、ステップST203の判定結果は否定判定(NO)となるのでステップST206に進む。
そして、ピニオン推定温度Tが解除温度T2以下である状態のときには、ステップST206の判定結果が肯定判定(YES)であるので、ステップST207に進んで、MG1出力[%]の上限を図13に示す出力上限ラインLim2で制限する。このようにMG1出力[%]の上限を出力上限ラインLim2で制限することにより、ピニオン推定温度Tの上昇が抑えられる。
この後、ピニオン推定温度Tが上昇して、ピニオン推定温度Tが解除温度T2よりも高くなると、ステップST206の判定結果が否定判定(NO)となり、ステップST208に進む。ステップST208では、両駆動EV走行モード状態において、MG1出力[%]の上限を図13に示す出力上限ラインLim1で制限する。このようにMG1出力[%]の上限を出力上限ラインLim1で制限することにより、ピニオン推定温度Tの上昇が抑えられる(図15参照)。
そして、両駆動EV走行モード(MG1出力[%]の上限制限有)で走行している状態のときに、例えば、現在の運転動作点が単駆動EV走行モードの領域内に入って、単駆動EV走行モードの要求(単駆動要求)があったとき(図15のtb時点)には、単駆動EV走行モードでの走行に移行する。この時点で、ステップST201の判定結果が否定判定(NO)となる。ただし、MG1出力制限フラグはONのままである。そして、単駆動EV走行モードでの走行になると、図15に示すように、ピニオン推定温度Tは下降してゆく。このような単駆動EV走行モードでの走行の継続により、ピニオン推定温度Tが上記した下限温度以下になると、MG1出力制限フラグがOFFとなり(図8の処理ルーチンのステップST114(YES)〜ステップST115の処理)、MG1出力[%]の上限の制限が解除される。
ここで、図16に示すように、tb時点(単駆動要求があった時点)から単駆動EV走行モードでの走行に移行した後、現在の運転動作点が両駆動EV走行モードの領域内に入って両駆動要求があった場合には(図16のtc時点)、ステップST201の判定結果が肯定判定(YES)となる。この時点では、ピニオン推定温度Tは解除温度T2以下であり、両駆動禁止フラグはOFFである(図8の処理ルーチンのステップST116(YES)〜ステップST117の処理)。また、MG1出力制限フラグはONである。これにより、図16のtc時点から、両駆動EV走行モード(MG1出力[%]の上限制限有)での走行に移行する。また、図14の制御ルーチンにおいては、ステップST206以降の処理が実行される。
そして、図16のtc時点では、ピニオン推定温度Tは解除温度T2以下であるので、MG1出力[%]の上限が図13に示す出力上限ラインLim2で制限され(図14の制御ルーチンのステップST206(YES)〜ステップST207の処理)、両駆動EV走行モードでの走行中におけるピニオン推定温度Tの上昇が抑えられる。
その後、両駆動EV走行モードでの走行によるピニオン推定温度Tの温度上昇によってピニオン推定温度Tが解除温度T2よりも高くなった場合(図13の破線矢印参照)、この時点(図16のtd時点)から、MG1出力[%]の上限が図13に示す出力上限ラインLim1で制限され(図14の制御ルーチンのステップST206(NO)〜ステップST208の処理)、両駆動EV走行モードでの走行中におけるピニオン推定温度Tの上昇が抑えられる。
この後、両駆動EV走行モードでの走行によりピニオン推定温度Tが上限温度よりも高くなると、両駆動禁止フラグがONとなって両駆動EV走行モードが禁止され、HV走行モードでの走行に移行する。一方、図16のtd時点以降の両駆動EV走行モード(MG1出力[%]の上限制限有)での走行中に、現在の運転動作点が例えば単駆動EV走行モードの領域内に入って、単駆動EV走行モードの要求(単駆動要求)があった場合、単駆動EV走行モードでの走行に移行し、その単駆動EV走行モードでの走行の継続により、ピニオン推定温度Tが下限温度以下になると、MG1出力制限フラグがOFFとなってMG1出力[%]の上限の制限が解除される。
なお、図14のステップST201〜ステップST208、および上記した図8のステップST111〜ステップST117がECU100によって実行されることにより、本発明の「両駆動EV走行モード禁止部」「モータ出力制限部」、および「モータ出力制限解除部」が実現される。
<効果>
以上説明したように、本実施形態によれば、両駆動EV走行モードでの走行中にピニオン推定温度Tが上限温度よりも高くなって両駆動EV走行モードが禁止された後、ピニオン推定温度Tが下限温度以下に低下するまでに、その下限温度よりも高い解除温度T2以下になったときに、両駆動EV走行モードの禁止を解除するので、両駆動EV走行モードが禁止される期間を短くすることができる。これにより、上記従来技術と比較して燃費の向上をはかることができる。
また、両駆動EV走行モードの禁止を解除したときには、両駆動EV走行モードでの第1モータジェネレータMG1の出力の上限を制限するので、ピニオン推定温度Tが再び上限温度よりも高くなることを抑制することができる。しかも、第1モータジェネレータMG1の出力を制限する際に、ピニオン推定温度Tが高いほど第1モータジェネレータMG1の出力の上限が小さくなるように制限しているので、ピニオン推定温度Tが再び上限温度よりも高くなることを、より効果的に抑制することができる。
さらに、本実施形態では、運転者の駆動力要求傾向を示す、必要MG1出力P1[%]および両駆動必要継続時間Δt[sec]に基づいて両駆動禁止を解除する解除温度T2を設定しているので、運転者の駆動力要求を満足させつつ、ピニオン推定温度Tが再び上限温度よりも高くなることを抑制することが可能になる。
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、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。
例えば、以上の実施形態では、両駆動EV走行モードの禁止を解除する解除温度T2を、運転者の駆動力要求傾向を示す必要MG1出力P1[%]および両駆動必要継続時間Δt[sec]に基づいて設定しているが、本発明はこれに限られることなく、解除温度T2(例えば一定値)を予め実験またはシミュレーション等によって設定しておき、その解除温度T2を用いて走行制御を行うようにしてもよい。
以上の実施形態では、両駆動EV走行モードにおいてエンジン1の出力軸1aおよび遊星歯車機構4のキャリアCA4の回転をワンウェイクラッチ2にて止める構成としているが、本発明はこれに限られることなく、ワンウェイクラッチ2以外の他のブレーキ機構を用いて、エンジン1の出力軸1aおよび遊星歯車機構4のキャリアCA4の回転を選択的に止めるようにしてもよい。
本発明は、図1に示すハイブリッド車両に限られることなく、他の構成のハイブリッド車両にも適用可能である。例えば、第1モータジェネレータMG1の回転軸と第2モータジェネレータMG2の回転軸とが同一の軸上に配置されたハイブリッド車両にも本発明の制御装置を適用することができる。
以上の実施形態では、FF方式の車両(ハイブリッド車両)に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られることなく、FR(フロントエンジン・リアドライブ)方式の車両や、4輪駆動方式の車両にも適用できる。
本発明は、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車両を走行させる両駆動EV走行モードを設定することが可能なハイブリッド車両の制御に有効に利用することができる。
HV ハイブリッド車両(車両)
1 エンジン
1a 出力軸
11 スロットルモータ
12 インジェクタ
13 点火プラグ
2 ワンウェイクラッチ
3 入力軸
4 遊星歯車機構
41 カウンタドライブギヤ(出力部材)
S4 サンギヤ
P4 ピニオンギヤ
R4 リングギヤ
CA4 キャリア
8 機械式オイルポンプ(MOP)
9 電動オイルポンプ(EOP)
100 ECU
101 エンジン回転数センサ
104 油温センサ
105 車速センサ
106 MG1回転数センサ
MG1 第1モータジェネレータ(第1モータ)
MG2 第2モータジェネレータ(第2モータ)

Claims (3)

  1. 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備えるとともに、ピニオンギヤおよびピニオンピンを備える遊星歯車機構と、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、一方のギヤに前記第1モータが連結され、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、
    要求駆動力に応じて、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単駆動EV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両駆動EV走行モードと、のいずれかの走行モードを設定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、
    前記ピニオンギヤまたは前記ピニオンピンの温度であるピニオン温度が上限温度よりも高いときには、前記両駆動EV走行モードを禁止し、前記両駆動EV走行モードに替えて前記HV走行モードを設定する両駆動EV走行モード禁止部と、
    前記両駆動EV走行モード禁止部による前記両駆動EV走行モードの禁止状態において、前記ピニオン温度が前記上限温度よりも低い解除温度以下に低下したときには、前記両駆動EV走行モードの禁止を解除し、前記両駆動EV走行モードでの前記第1モータの出力を制限するモータ出力制限部と、
    前記モータ出力制限部による前記第1モータの出力制限状態において、前記ピニオン温度が前記解除温度よりも低い下限温度以下に低下したときには、前記第1モータの出力制限を解除するモータ出力制限解除部と、を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    前記モータ出力制限部は、前記ピニオン温度が高いほど前記第1モータの出力の上限を小さく設定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。
  3. 請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    運転者の駆動力要求傾向を取得する駆動力要求傾向取得部と、前記駆動力要求傾向取得部により取得された駆動力要求傾向に基づいて前記解除温度を設定する解除温度設定部とを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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