JP7393872B2 - 駆動システム - Google Patents

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    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24—Energy storage means
    • B60W2510/242—Energy storage means for electrical energy
    • B60W2510/244—Charge state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10—Longitudinal speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00—Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/52—Engine fuel consumption
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

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Description

本開示は、車両等の駆動系に搭載される駆動システムに関する。
従来、モータのみを駆動する電気走行モードと、エンジンを駆動するハイブリッド走行モードとを、燃料消費率に基づいて切り替えるようにしたハイブリッド車両の制御装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１４－２０５３８４号公報
ところで、このようなモータとエンジンとを搭載したハイブリッド車両の駆動システムでは、車両の走行状態によっては、エンジンの燃料消費率が悪化してしまうことが懸念される。したがって、エンジンの燃料消費量を低減できる駆動システムが望まれる。
本開示の一実施態様としての駆動システムは、車両を駆動する駆動システムであって、エンジン駆動力を発生するエンジンと、モータ駆動力を発生するモータジェネレータと、エンジン駆動力およびモータ駆動力のうちの少なくとも一方を出力する出力部と、動力伝達機構と、制御部とを備える。動力伝達機構は、エンジン駆動力およびモータ駆動力の双方を出力部へ伝達する第１の駆動モードと、エンジン駆動力およびモータ駆動力のうちエンジン駆動力のみを出力部へ伝達する第２の駆動モードとを選択可能に構成されている。制御部は、第１の駆動モードにおけるエンジンの第１の燃料消費率が第２の駆動モードにおけるエンジンの第２の燃料消費率よりも低いとき、または第１の燃料消費率が第２の燃料消費率よりも低くなると予測されるときに、第１の駆動モードを選択するように動力伝達機構を制御する。さらに、制御部は、車両の走行速度が第１の速度以下の場合には、第１の燃料消費率と第２の燃料消費率との大小関係に関わらず車両の走行速度のみに基づき第１の駆動モードを選択し、要求出力に対応する要求充放電量が、モータジェネレータに電力を供給するバッテリの放電量上限値と比べて所定値より大きい場合、第１の駆動モードを選択するように動力伝達機構を制御する。
本開示の一実施態様としての駆動システムでは、制御部が、第１の燃料消費率と第２の燃料消費率との比較に基づいて第１の駆動モードを選択するようにしているので、エンジンによる燃料消費量が低減される。
本開示の一実施形態としての駆動システムによれば、エンジンの燃料消費量を低減できる。
本開示の一実施の形態に係る車両駆動システムの概略構成例を表す模式図である。 図１に示した車両駆動システムにおける、第１の駆動モードの動力伝達経路を説明するための第１の概略図である。 図１に示した車両駆動システムにおける、第１の駆動モードの動力伝達経路を説明するための第２の概略図である。 第１の駆動モードにおけるクラッチの状態を示した表である。 図１に示した車両駆動システムにおける、第２の駆動モードの動力伝達経路を説明するための第１の概略図である。 図１に示した車両駆動システムにおける、第２の駆動モードの動力伝達経路を説明するための第２の概略図である。 第２の駆動モードにおけるクラッチの状態を示した表である。 図１に示した車両駆動システムにおける、第３の駆動モードの動力伝達経路を説明するための第１の概略図である。 図１に示した車両駆動システムにおける、第３の駆動モードの動力伝達経路を説明するための第２の概略図である。 第３の駆動モードにおけるクラッチの状態を示した表である。 図１に示した車両駆動システムにおける制御フローを説明するための流れ図の一例である。 図１に示した車両駆動システムにおけるドライバ要求出力と要求充放電量との関係を表すマップである。 図１に示した車両駆動システムにおけるバッテリ５の充電率（ＳＯＣ）と充放電量上限値との関係を表すマップである。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（燃料消費率に基づいてパワースプリット駆動モードとエンジン直結駆動モードとの切り替えが行われる動力伝達機構を有する車両駆動システムの例）
１．１ 車両駆動システムの概略構成
１．２ 車両駆動システムにおける駆動モード
１．３ 車両駆動システムにおける制御
１．４ 車両駆動システムの作用効果
２．変形例
＜１．実施の形態＞
［１．１ 車両駆動システム１００の概略構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る車両駆動システム１００における動力伝達系の概略構成例を、模式的に表したものである。車両駆動システム１００は、エンジン１とモータジェネレータ（ＭＧ）２とを備えたハイブリッド車両（以下、単に「車両」という。）に搭載され、その車両の駆動を行うものである。図１に示したように、車両駆動システム１００は、エンジン１と、ＭＧ２と、動力伝達機構３と、制御部４と、バッテリ５と、出力部６とを備えている。
（エンジン１）
エンジン１は、ガソリンなどの燃料を燃焼させることによりエンジン駆動力を発生する内燃機関である。エンジン１と動力伝達機構３との間には、エンジン１の駆動力によって回転するエンジン出力軸１１が設けられている。エンジン出力軸１１は、エンジン１と接続された第１の端部と、動力伝達機構３と接続された第２の端部とを有している。なお、エンジン１は、本開示の「エンジン」に対応する一具体例である。
（ＭＧ２）
ＭＧ２は、バッテリ５から供給される電力を用いることにより、車両の駆動を行うためのモータ駆動力を発生する駆動源である。また、ＭＧ２は、エンジン１からのエンジン駆動力を用いて駆動することにより、バッテリ５の充電を行うことができる発電機でもある。ＭＧ２には、ＭＧ２における回転子と一体となって回転する入出力軸２１と、その入出力軸２１に固定されたギヤ２２とが設けられている。ＭＧ２は、例えば三相交流タイプの交流同期モータである。但し、ＭＧ２は、交流同期モータに限定されるものではなく、交流誘導モータまたは直流モータであってもよい。なお、ＭＧ２は、本開示の「モータジェネレータ」に対応する一具体例である。
（動力伝達機構３）
動力伝達機構３は、第１の駆動モードとしてのパワースプリットモード（以下、ＰＳ駆動モードという。）と、第２の駆動モードとしてのエンジン直結駆動モードとを選択可能に構成されている。ＰＳ駆動モードでは、動力伝達機構３は、エンジン１において生成されるエンジン駆動力およびＭＧ２において生成されるモータ駆動力の双方を出力部６へ伝達するようになっている。エンジン直結駆動モードでは、動力伝達機構３は、エンジン駆動力およびモータ駆動力のうちエンジン駆動力のみを出力部６へ伝達するようになっている。なお、ＰＳ駆動モードおよびエンジン直結駆動モードについては、それぞれ後に詳述する。また、動力伝達機構３は、本開示の「動力伝達機構」に対応する一具体例である。
動力伝達機構３は、例えば、動力伝達部材３０、サンギヤ３１、ピニオンギヤ３２、リングギヤ３３、駆動軸３４、キャリア３５、ディスク３６、低速ギヤ３７、高速ギヤ３８、およびギヤ３９を有している。これらのうち、サンギヤ３１、ピニオンギヤ３２およびリングギヤ３３は、遊星歯車機構を構成している。駆動軸３４の第１の端部にはサンギヤ３１が固定され、駆動軸３４の第２の端部にはギヤ３９が固定され、サンギヤ３１とギヤ３９との間にはディスク３６が駆動軸３４に固定されている。また、キャリア３５は、ピニオンギヤ３２に接続されている。
動力伝達部材３０は、エンジン出力軸１１の第２の端部と接続されて、エンジン出力軸１１と一体となって回転するようになっている。また、動力伝達部材３０は、クラッチＣ０によりリングギヤ３３と締結することによって、動力伝達部材３０およびリングギヤ３３が一体となって回転するようになっている。
動力伝達機構３では、ディスク３６とキャリア３５とがクラッチＣ１により締結することによって、サンギヤ３１、ピニオンギヤ３２、リングギヤ３３、駆動軸３４およびキャリア３５が一体となって回転するようになっている。
また、動力伝達機構３では、低速ギヤ３７とキャリア３５とがクラッチＣ２により締結することによって、低速ギヤ３７およびキャリア３５が一体となって回転するようになっている。さらに、動力伝達機構３では、高速ギヤ３８とキャリア３５とがクラッチＣ３により締結することによって、高速ギヤ３８およびキャリア３５が一体となって回転するようになっている。なお、クラッチＣ２およびクラッチＣ３は、いずれか一方が選択的に締結可能となっている。すなわち、クラッチＣ２が締結されたときはクラッチＣ３が解放され、クラッチＣ３が締結されたときはクラッチＣ２が解放されるようになっている。低速ギヤ３７は、出力軸６１に固定されたギヤ６２（後出）と噛合している。したがって、低速ギヤ３７が回転することにより、ギヤ６２を介して出力軸６１が回転するようになっている。高速ギヤ３８は、出力軸６１に固定されたギヤ６３（後出）と噛合している。したがって、高速ギヤ３８が回転することにより、ギヤ６３を介して出力軸６１が回転するようになっている。
さらに、サンギヤ３１の第２の端部に固定されたギヤ３９は、ギヤ２２と噛合している。したがって、クラッチＣ０が締結されてクラッチＣ１が解放された場合、エンジン１からエンジン出力軸１１、リングギヤ３３、ピニオンギヤ３２、サンギヤ３１および駆動軸３４を介してギヤ３９に伝達されるエンジン駆動力は、ギヤ２２および入出力軸２１を介してＭＧ２へ入力されるようになっている。その場合、ＭＧ２は発電機となり、エンジン１からのエンジン駆動力を用いて駆動することにより、バッテリ５の充電を行うこととなる。
（制御部４）
車両駆動システム１００における制御部４は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）４０と、エンジンコントロールユニット（以下、単に「ＥＣＵ」という。）４１と、ハイブリッド車コントロールユニット（以下、単に「ＨＥＶ－ＥＣＵ」という。）４２と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）４３とをさらに備えている。
エンジン１は、燃料噴射装置、点火装置、およびスロットルバルブなどを備えており、その動作はＥＣＵ４１により制御される。ＥＣＵ４１には、エンジン出力軸１１の回転位置（エンジン回転数）を検出するクランク角センサ、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサ、およびエンジン１の冷却水の温度を検出する水温センサ等の各種センサが接続されている。
ＥＣＵ４１は、取得したこれらの各種情報、およびＨＥＶ－ＥＣＵ４２からの制御情報に基づいて、燃料噴射装置や点火装置およびスロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン１を制御する。また、ＥＣＵ４１は、ＣＡＮ４０を介して、アクセルペダル開度や、エンジン回転数、および冷却水温度などの各種情報を、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２へ送信するようになっている。
駆動力源であるエンジン１およびＭＧ２は、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２によって総合的に制御される。ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、例えば、演算を行うマイクロプロセッサと、そのマイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭと、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭと、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭと、入出力Ｉ／Ｆとを有する。
ＨＥＶ－ＥＣＵ４２には、例えば、外気の温度を検出する外気温センサや、車両の速度を検出する車速センサ、バッテリ５の充電率を検出する充電率センサなどを含む各種センサが接続されている。また、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、ＣＡＮ４０を介して、エンジン１を制御するＥＣＵ４１やビークルダイナミック・コントロールユニット（以下「ＶＤＣＵ」という）等と相互に通信可能に接続されている。ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、ＣＡＮ４０を介して、ＥＣＵ４１およびＶＤＣＵから、例えば、エンジン回転数、冷却水温度、およびアクセルペダル開度等の各種情報を受信する。
ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン１およびＭＧ２の駆動を総合的に制御する。ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、例えば、アクセルペダル開度（運転者の要求）、車速や車両の走行負荷などの車両の運転状態、バッテリ５の充電率（ＳＯＣ）などに基づいて、エンジン１の要求出力、および、ＭＧ２のトルク指令値を求めて出力する。
また、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、取得した上記各種情報に基づいて、エンジン１における単位時間あたりの燃料消費量、すなわち燃料消費率を算出し、または予測するようになっている。より具体的には、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、ＰＳ駆動モードにおけるエンジン１の燃料消費率ＦＣ１と、エンジン直結駆動モードにおけるエンジン１の燃料消費率ＦＣ２との比較を行うようになっている。そこで、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、例えばＰＳ駆動モードにおける燃料消費率ＦＣ１がエンジン直結駆動モードにおける燃料消費率ＦＣ２よりも低いとき、または燃料消費率ＦＣ１が燃料消費率ＦＣ２よりも低くなると予測されるときに、ＰＳ駆動モードを選択するように動力伝達機構３を制御するようになっている。
さらに、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、車両の走行速度が第１の速度以下、例えば２５ｋｍ／ｈ以下の場合には、燃料消費率ＦＣ１と燃料消費率ＦＣ２との大小関係に関わらずＰＳ駆動モードを選択するように動力伝達機構３を制御するようになっている。
また、ＥＣＵ４１は、上記したＨＥＶ－ＥＣＵ４２から出力されるエンジン１の要求出力に基づき、例えばエンジン１におけるスロットルバルブの開度を調節する。また、ＰＣＵ４３は、上記したＨＥＶ－ＥＣＵ４２から出力されるトルク指令値に基づき、後述のインバータ４３１を介して、ＭＧ２の駆動を行うようになっている。
ＰＣＵ４３は、例えばインバータ４３１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３２とを有している。インバータ４３１は、バッテリ５からの直流電力を三相交流の電力に変換してＭＧ２へ供給するものである。ＰＣＵ４３は、上述したように、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２から受信したトルク指令値に基づき、インバータ４３１を介して、ＭＧ２を駆動する。なお、インバータ４３１は、ＭＧ２において発電した交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリ５を充電する。また、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３２は、補機類や各ＥＣＵの電源として使用するために、バッテリ５の直流高電圧を１２Ｖまで降圧するものである。
（出力部６）
出力部６は、出力軸６１と、その出力軸６１に固定されて出力軸６１を回転中心として回転可能なギヤ６２およびギヤ６３を有し、動力伝達機構３を介して伝達されるエンジン駆動力およびモータ駆動力のうちの少なくとも一方（以下、単に駆動力という。）を出力するようになっている。具体的には、出力軸６１は、例えばフロントディファレンシャル６０と接続されており、動力伝達機構３を介して伝達される駆動力をフロントディファレンシャル６０に伝達するようになっている。フロントディファレンシャル６０は、出力軸６１により伝達される駆動力によって回転駆動する。なお、出力部６は、本発明の「出力部」に対応する一具体例である。
［１．２ 車両駆動システム１００における駆動モード］
次に、図２から図４を参照して、車両駆動システム１００において選択可能な駆動モードについて説明する。本実施の形態の車両駆動システム１００は、図２に示した第１の駆動モードとしてのＰＳ駆動モードと、第２の駆動モードとしてのエンジン直結駆動モードと、第３の駆動モードとしての電気駆動モードとを取り得るようになっている。図２Ａ，図２Ｂは、ＰＳ駆動モードの動力伝達経路を説明するための概略図であり、図２Ｃは、図２Ａ，図２ＢのＰＳ駆動モードにおけるクラッチＣ０～Ｃ３の状態を記載した表である。図３Ａ，図３Ｂは、エンジン直結駆動モードの動力伝達経路を説明するための概略図であり、図３Ｃは、図３Ａ，図３Ｂのエンジン直結駆動モードにおけるクラッチＣ０～Ｃ３の状態を記載した表である。図４Ａ，図４Ｂは、電気駆動モードの動力伝達経路を説明するための概略図であり、図４Ｃは、図４Ａ，図４Ｂの電気駆動モードにおけるクラッチＣ０～Ｃ３の状態を記載した表である。なお、図２Ａ、図３Ａおよび図４Ａでは、いずれも低速ギヤ３７を選択した場合の動力伝達経路を表し、図２Ｂ、図３Ｂおよび図４Ｂでは、いずれも高速ギヤ３８を選択した場合の動力伝達経路を表している。
図２Ａ～２Ｃに示したように、ＰＳ駆動モードでは、クラッチＣ０が締結状態となると共にクラッチＣ１が解放状態となり、エンジン１のエンジン駆動力がフロントディファレンシャル６０に伝達される。すなわち、エンジン出力軸１１を介して動力伝達部材３０へ入力されたエンジン駆動力が、リングギヤ３３と、ピニオンギヤ３２と、キャリア３５と、低速ギヤ３７または高速ギヤ３８と、ギヤ６２またはギヤ６３と、出力軸６１とを介してフロントディファレンシャル６０に伝達される。なお、ＰＳ駆動モードでは、低速ギヤ３７が選択される場合、クラッチＣ２が締結状態となると共にクラッチＣ３が解放状態となる。一方、高速ギヤ３８が選択される場合、クラッチＣ３が締結状態となると共にクラッチＣ２が解放状態となる。
また、ＰＳ駆動モードでは、ＭＧ２が負回転の場合、エンジン駆動力の一部がサンギヤ３１、駆動軸３４、ギヤ３９、ギヤ２２および入出力軸２１を介してＭＧ２へ入力されるようになっている。その場合、ＭＧ２は発電機として振る舞い、バッテリ５への充電がなされる。一方、ＭＧ２が正回転の場合、バッテリ５の電力によりＭＧ２が駆動される。その結果、ＭＧ２からのモータ駆動力が、入出力軸２１、ギヤ２２、ギヤ３９、駆動軸３４、およびサンギヤ３１を介してピニオンギヤ３２に伝達され、キャリア３５の回転をアシストすることとなる。
図３Ａ～３Ｃに示したように、エンジン直結駆動モードでは、クラッチＣ０が締結状態となると共にクラッチＣ１も締結状態となる。したがって、エンジン直結駆動モードでは、エンジン１のエンジン駆動力がフロントディファレンシャル６０のみに伝達される。なお、エンジン直結駆動モードにおいてもＰＳ駆動モードと同様、低速ギヤ３７が選択される場合、クラッチＣ２が締結状態となると共にクラッチＣ３が解放状態となる。一方、高速ギヤ３８が選択される場合、クラッチＣ３が締結状態となると共にクラッチＣ２が解放状態となる。
図４Ａ～４Ｃに示したように、電気駆動モードでは、クラッチＣ０が解放状態となると共にクラッチＣ１は締結状態となる。したがって、電気駆動モードでは、エンジン１のエンジン駆動力はフロントディファレンシャル６０やＭＧ２には伝達されず、バッテリ５の電力により駆動するＭＧ２からのモータ駆動力がフロントディファレンシャル６０へ伝達されるようになっている。具体的には、ＭＧ２により生成されたモータ駆動力は、入出力軸２１、ギヤ２２、ギヤ３９、駆動軸３４、ディスク３６、キャリア３５、低速ギヤ３７または高速ギヤ３８と、ギヤ６２またはギヤ６３と、出力軸６１とを介してフロントディファレンシャル６０に伝達される。なお、電気駆動モードにおいてもＰＳ駆動モードと同様、低速ギヤ３７が選択される場合、クラッチＣ２が締結状態となると共にクラッチＣ３が解放状態となる。一方、高速ギヤ３８が選択される場合、クラッチＣ３が締結状態となると共にクラッチＣ２が解放状態となる。
［１．３ 車両駆動システムにおける制御］
次に、図５を参照して、車両駆動システム１００における制御フローについて説明する。図５は、車両駆動システム１００における制御フローを説明するための流れ図の一例である。図５に示した一連の制御は、例えばＨＥＶ－ＥＣＵ４２を含む制御部４により実行される。
まず、車両駆動システム１００は、図４に示した電気駆動モードにて車両の走行を開始させる。次に、エンジン１を始動させたのち、キャリア３５の単位時間当たりの回転数とサンギヤ３１の単位時間当たりの回転数との比較を行う（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、キャリア３５の単位時間当たりの回転数とサンギヤ３１の単位時間当たりの回転数との差が一定値以下であるかどうかが判定される。キャリア３５の単位時間当たりの回転数とサンギヤ３１の単位時間当たりの回転数との差が一定値以下であるとき（ステップＳ１０１Ｙ）、ステップＳ１０２に進み、電気駆動モード（図４）からエンジン直結駆動モード（図３）に移行する。一方、キャリア３５の単位時間当たりの回転数とサンギヤ３１の単位時間当たりの回転数との差が一定値を超える場合（ステップＳ１０１Ｎ）、ＭＧ２の回転数を調整し、ステップＳ１０１に戻る（ステップＳ１０３）。
次に、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、ＰＳ駆動モードでの燃料消費率ＦＣ１とエンジン直結駆動モードでの燃料消費率ＦＣ２との比較を行う（ステップＳ１０４）。そこで、燃料消費率ＦＣ１が燃料消費率ＦＣ２よりも小さいとき（ステップＳ１０４Ｙ）、ステップＳ１０７に従い、エンジン直結駆動モード（図３）からＰＳ駆動モード（図２）へ移行する。一方、燃料消費率ＦＣ１が燃料消費率ＦＣ２と同等以上であるとき（ステップＳ１０４Ｎ）、ステップＳ１０５へ進む。
ステップＳ１０５では、車両駆動システム１００が駆動する車両の走行速度Ｖが２５ｋｍ／ｈ以下であるかどうか、を判定する。走行速度Ｖが２５ｋｍ／ｈ以下であるとき（ステップＳ１０５Ｙ）、ステップＳ１０７に従い、エンジン直結駆動モード（図３）からＰＳ駆動モード（図２）へ移行する。一方、走行速度Ｖが２５ｋｍ／ｈを超えるとき（ステップＳ１０５Ｎ）、ステップＳ１０６へ進む。
ステップＳ１０６では、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、ドライバの要求出力に対応する要求充放電量と、バッテリ５における放電量上限値との比較を行う。具体的には、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、要求充放電量が、バッテリ５の放電量上限値よりも第１の値以上大きいと判定されるとき、または要求充放電量が、バッテリ５の放電量上限値よりも第１の値以上大きくなると予測されるとき（ステップＳ１０６Ｙ）、ステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、エンジン直結駆動モードからＰＳ駆動モードへ切り替えるように動力伝達機構３を制御する。ステップＳ１０６における第１の値は、例えば５ｋＷである。
なお、ステップＳ１０６では、例えば図６に示したドライバ要求出力と要求充放電量との関係を表すマップをあらかじめ用意しておき、アクセル開度によって定まるドライバ要求出力から、そのドライバ要求出力に対応する要求充放電量を求める。
また、バッテリ５における放電量上限値は、例えば図７に示した、あらかじめ用意された、バッテリ５の充電率（ＳＯＣ）と充放電量上限値との関係を表すマップにより求めることができる。なお、バッテリ５における充放電量下限値についても、図７に併せて示したバッテリ５の充電率（ＳＯＣ）と充放電量下限値との関係を表すマップにより求めることができる。充放電量上限値および充放電量下限値は、いずれも、バッテリ５の充電率（ＳＯＣ）に比例して変動する。また、バッテリ５における充放電量上限値および充放電量下限値は、いずれも、バッテリ５の充電率（ＳＯＣ）を所定の範囲内に維持するために設けられている。ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、充電率センサからの情報に基づき、バッテリ５の充電率（ＳＯＣ）が比較的高い場合には、バッテリ５への充電を制限し、バッテリ５の充電率（ＳＯＣ）が比較的低い場合には、バッテリ５からの放電を制限するようになっている。なお、要求充電量が充電量上限値よりも十分に大きい場合はバッテリ５の充電率（ＳＯＣ）に余裕があり、バッテリ５への充電が制限される。その場合、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、エンジン直結駆動モードやＰＳ駆動モードから電気駆動モードへ切り替えるように動力伝達機構３を制御するとよい。
ステップＳ１０７においてエンジン直結駆動モードからＰＳ駆動モードへ切り替わったのち、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、ドライバの要求出力に対応する要求充放電量と、バッテリ５における放電量上限値との比較を行う。具体的には、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、要求充放電量が、バッテリ５の放電量上限値よりも第２の値以上小さいと判定されるとき、または要求充放電量が、バッテリ５の放電量上限値よりも第２の値以上小さくなると予測されるとき（ステップＳ１０８Ｙ）、ステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２は、ＰＳ駆動モードからエンジン直結駆動モードへ切り替えるように動力伝達機構３を制御する。ステップＳ１０８における第２の値は、例えば５ｋＷである。
ステップＳ１０９ののち、車両駆動システム１００における制御フローは終了する。また、ステップＳ１０６において、要求充放電量がバッテリ５の放電量上限値よりも第１の値以上大きい、と判定されないとき、または要求充放電量がバッテリ５の放電量上限値よりも第１の値以上大きくなると予測されないとき（ステップＳ１０６Ｎ）、車両駆動システム１００における制御フローはステップＳ１０６ののち、制御フローはそのまま終了する。さらに、ステップＳ１０８において、要求充放電量がバッテリ５の放電量上限値よりも第２の値以上小さいと判定されないとき、または要求充放電量が、バッテリ５の放電量上限値よりも第２の値以上小さくなると予測されないとき（ステップＳ１０８Ｎ）、車両駆動システム１００における制御フローはステップＳ１０８ののち、そのまま終了する。
［車両駆動システム１００の作用効果］
このように、本実施の形態の車両駆動システム１００およびそれを備えた車両によれば、制御部４が、燃料消費率ＦＣ１と燃料消費率ＦＣ２との比較に基づいてＰＳ駆動モードを選択するようにしているので、エンジン１による燃料消費量が低減される。すなわち、例えばエンジン直結駆動モードからＰＳ駆動モードへの移行要求があったとき、制御部４は、ＰＳ駆動モードへの移行時におけるエンジン１の動作点を予測し、その予測したエンジン１の動作点での燃料消費率ＦＣ１を算出する。そこで、ＰＳ駆動モードにおける燃料消費率ＦＣ１がエンジン直結駆動モードにおける燃料消費率ＦＣ２よりも低いとき、または燃料消費率ＦＣ１が燃料消費率ＦＣ２よりも低くなると予測されるときに、ＰＳ駆動モードを選択するように動力伝達機構３が制御される。したがって、車両駆動システム１００およびそれを備えた車両では、より燃料消費率の低い駆動モードでの駆動が実現され、燃費向上が期待できる。
一般に、ＰＳ駆動モードを有するトランスミッションを備えたハイブリッド車両では、エンジン駆動力を主たる駆動力として走行を行う。しかしながら、低車速でありながら高出力が要求される場合には、エンジン動作点が高トルク領域に移行するので、燃費効率の悪化が懸念される。そこで、ＰＳ駆動モードが選択される。ところがＰＳ駆動モードの動作点は出力軸の回転数に沿った自由度しか有さないので、車両の走行状態によっては、エンジン直結駆動モードの燃費よりもＰＳ駆動モードの燃費のほうが悪化してしまう可能性がある。その点、本実施の形態の車両駆動システム１００においては、燃料消費率ＦＣ１と燃料消費率ＦＣ２との比較に基づいてＰＳ駆動モードとエンジン直結駆動モードとの切り替えを行うようにしているので、エンジン１による燃料消費量が低減される。
また、本実施の形態では、エンジン直結駆動モードからＰＳ駆動モードへの移行を、要求充放電量がバッテリにおける放電量上限よりも第１の値以上大きいと判定されるとき、または要求充放電量がバッテリにおける放電量上限よりも第１の値以上大きくなると予測されるときに実行するようにした。さらに、ＰＳ駆動モードからエンジン直結駆動モードへの移行を、要求充放電量がバッテリにおける放電量上限よりも第２の値以上小さいと判定されるとき、または要求充放電量がバッテリにおける放電量上限よりも第２の値以上小さい予測されるときに実行するようにした。このため、エンジン直結駆動モードとＰＳ駆動モードとが切り替わるときのハンチングの発生を防ぐことができる。
また、本実施の形態では、車両の走行速度Ｖが第１の速度以下（例えば２５ｋｍ/ｈ以下）の場合には、燃料消費率ＦＣ１と燃料消費率ＦＣ２との大小関係に関わらずＰＳ駆動モードを選択するようにした。このため、エンジン１の単位時間あたりの回転数が車両の走行速度Ｖと連動する場合に、ドライバの要求出力に対するエンジン１で生成されるエンジン駆動力の不足を、ＭＧ２で生成されるモータ駆動力により補うことができる。その結果、ドライバの要求に応じた円滑な走行が可能となる。
＜２．変形例＞
以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態におけるＥＣＵ４１、ＨＥＶ－ＥＣＵ４２およびＰＣＵ４３などは各々個別のハードウェアで構成してもよいし、一体のハードウェアで構成するようにしてもよい。
また、上記実施の形態および変形例で説明した一連の処理は、ハードウェア（回路）で行われるようにしてもよいし、ソフトウェア（プログラム）で行われるようにしてもよい。ソフトウェアで行われるようにした場合、そのソフトウェアは、各機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム群で構成される。各プログラムは、例えば、上記コンピュータに予め組み込まれて用いられてもよいし、ネットワークや記録媒体から上記コンピュータにインストールして用いられてもよい。
また、本開示では、制御部は、第１の燃料消費率（ＦＣ１）が第２の燃料消費率（ＦＣ２）よりも低いことが所定時間に亘って継続して判定されたとき、または第１の燃料消費率（ＦＣ１）が第２の燃料消費率（ＦＣ２）よりも低くなることが所定時間に亘って継続して予測されるときに、第１の駆動モード（ＰＳ駆動モード）を選択するように動力伝達機構３を制御するようにしてもよい。そうした場合であっても、第１の駆動モードと第２の駆動モードとが切り替わるときのハンチングの発生を抑制できる。
また、例えば上記実施の形態では、ハイブリッド車両に搭載される車両駆動システムを例示して説明するようにしたが、本開示はこれに限定されるものではない。本技術は、例えば船舶や航空機などの、車両以外の乗り物に搭載されてその乗り物の回転体の駆動を行う回転体駆動システムや、建設機械や作業ロボットなどの移動を伴わない装置に搭載されてその装置における回転体の駆動を行う回転体駆動システムにも適用可能である。
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
１…エンジン、１１…エンジン出力軸、２…モータジェネレータ、２１…入出力軸、２２…ギヤ、３…動力伝達機構、３０…動力伝達部材、３１…サンギヤ、３２…ピニオンギヤ、３３…リングギヤ、３４…駆動軸、３５…キャリア、３６…ディスク、３７…低速ギヤ、３８…高速ギヤ、３９…ギヤ、４…制御部、４０…ＣＡＮ、４１…ＥＣＵ、４２…ＨＥＶ－ＥＣＵ、４３…ＰＣＵ、５…バッテリ、６…出力部、６０…フロントディファレンシャル、６１…出力軸、６２，６３…ギヤ、１００…車両駆動システム。

Claims (4)

  1. 車両を駆動する駆動システムであって、
    エンジン駆動力を発生するエンジンと、
    モータ駆動力を発生するモータジェネレータと、
    前記エンジン駆動力および前記モータ駆動力のうちの少なくとも一方を出力する出力部と、
    前記エンジン駆動力および前記モータ駆動力の双方を前記出力部へ伝達する第１の駆動モードと、前記エンジン駆動力および前記モータ駆動力のうち前記エンジン駆動力のみを前記出力部へ伝達する第２の駆動モードとを選択可能に構成された動力伝達機構と、
    前記第１の駆動モードにおける前記エンジンの第１の燃料消費率が前記第２の駆動モードにおける前記エンジンの第２の燃料消費率よりも低いとき、または前記第１の燃料消費率が前記第２の燃料消費率よりも低くなると予測されるときに、前記第１の駆動モードを選択するように前記動力伝達機構を制御する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、
    前記車両の走行速度が第１の速度以下の場合には、前記第１の燃料消費率と前記第２の燃料消費率との大小関係に関わらず前記車両の走行速度のみに基づき前記第１の駆動モードを選択し、要求出力に対応する要求充放電量が、前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリの放電量上限値と比べて所定値より大きい場合、前記第１の駆動モードを選択するように前記動力伝達機構を制御する
    駆動システム。
  2. エンジン駆動力を発生するエンジンと、
    モータ駆動力を発生するモータジェネレータと、
    前記エンジン駆動力および前記モータ駆動力のうちの少なくとも一方を出力する出力部と、
    前記エンジン駆動力および前記モータ駆動力の双方を前記出力部へ伝達する第１の駆動モードと、前記エンジン駆動力および前記モータ駆動力のうち前記エンジン駆動力のみを前記出力部へ伝達する第２の駆動モードとを選択可能に構成された動力伝達機構と、
    前記第１の駆動モードにおける前記エンジンの第１の燃料消費率が前記第２の駆動モードにおける前記エンジンの第２の燃料消費率よりも低いとき、または前記第１の燃料消費率が前記第２の燃料消費率よりも低くなると予測されるときに、前記第１の駆動モードを選択するように前記動力伝達機構を制御する制御部と、
    前記モータジェネレータを駆動する電力を供給するバッテリと
    を備え、
    前記制御部は、
    要求出力に対応する要求充放電量が、前記バッテリにおける放電量上限よりも第１の値以上大きいと判定されるとき、または要求出力に対応する要求充放電量が、前記バッテリにおける放電量上限よりも第１の値以上大きくなると予測されるときに、前記第２の駆動モードから前記第１の駆動モードへ切り替えるように前記動力伝達機構を制御する
    駆動システム。
  3. エンジン駆動力を発生するエンジンと、
    モータ駆動力を発生するモータジェネレータと、
    前記エンジン駆動力および前記モータ駆動力のうちの少なくとも一方を出力する出力部と、
    前記エンジン駆動力および前記モータ駆動力の双方を前記出力部へ伝達する第１の駆動モードと、前記エンジン駆動力および前記モータ駆動力のうち前記エンジン駆動力のみを前記出力部へ伝達する第２の駆動モードとを選択可能に構成された動力伝達機構と、
    前記第１の駆動モードにおける前記エンジンの第１の燃料消費率が前記第２の駆動モードにおける前記エンジンの第２の燃料消費率よりも低いとき、または前記第１の燃料消費率が前記第２の燃料消費率よりも低くなると予測されるときに、前記第１の駆動モードを選択するように前記動力伝達機構を制御する制御部と、
    前記モータジェネレータを駆動する電力を供給するバッテリと
    を備え、
    前記制御部は、
    要求出力に対応する要求充放電量が、前記バッテリにおける放電量上限よりも第２の値以上小さいと判定されるとき、または要求出力に対応する要求充放電量が、前記バッテリにおける放電量上限よりも第２の値以上小さい予測されるときに、前記第２の駆動モードを選択するように前記動力伝達機構を制御する
    駆動システム。
  4. 前記制御部は、
    前記第１の燃料消費率が前記第２の燃料消費率よりも低いことが所定時間に亘って継続して判定されたとき、または前記第１の燃料消費率が前記第２の燃料消費率よりも低くなることが所定時間に亘って継続して予測されるときに、前記第１の駆動モードを選択するように前記動力伝達機構を制御する
    請求項１記載の駆動システム。
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