(57)【要約】【課題】蓄電手段を保護しつつハイブリッド車両を望ましい走行態様に維持する。【解決手段】ハイブリッド車両（１０）の制御装置（１００）は、第１回転電機と、第２回転電機と、内燃機関（２００）と、第１回転要素（３０３）、第２回転要素（３０１）及び第３回転要素（３０６）を含む動力伝達機構（３００）と、ロック手段（４００）と、蓄電手段（１２）とを備え、無段変速モードと固定変速モードとの間で変速モードを切り替え可能に構成される。この制御装置は、変速モードを無段変速モードから固定変速モードへ切り替えるべき旨のロック要求が生じた場合に、第１回転要素の回転速度に基づいて蓄電手段が第１回転電機の発電作用により過充電状態に移行するか否かを判別する判別手段と、蓄電手段が過充電状態に移行すると判別された場合に固定変速モードへの変速モードの切り替えを禁止する禁止手段とを具備する。【選択図】図５
2010280353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電可能な第１回転電機と、
車軸に繋がる駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２回転電機と、
内燃機関と、
前記第１回転電機により回転速度の制御が可能な第１回転要素、前記駆動軸に連結される第２回転要素及び前記内燃機関に連結される第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を備えた動力伝達機構と、
前記第１回転要素の状態を回転不能なロック状態と回転可能な非ロック状態との間で切り替え可能なロック手段と、
前記第１及び第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段と
を備え、
前記内燃機関の回転速度と前記駆動軸の回転速度との比たる変速比が連続的に可変とされる、前記非ロック状態に対応する無段変速モードと、前記変速比が固定される前記ロック状態に対応する固定変速モードとの間で変速モードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両を制御する装置であって、
前記第１回転要素の回転速度を特定する回転速度特定手段と、
前記変速モードを前記無段変速モードから前記固定変速モードへ切り替えるべき旨のロック要求が生じた場合に、前記特定された回転速度に基づいて前記蓄電手段が前記第１回転電機の発電作用により過充電状態に移行するか否かを判別する判別手段と、
前記蓄電手段が前記過充電状態に移行すると判別された場合に前記固定変速モードへの前記変速モードの切り替えを禁止する禁止手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記蓄電手段の蓄電許容量を特定する蓄電許容量特定手段と、
前記変速モードとして前記無段変速モードが選択された状態において前記特定された蓄電許容量が所定値未満である場合に前記内燃機関の要求出力を維持しつつ前記変速モードが前記固定変速モードへ切り替わるように前記ロック手段を制御する制御手段と
を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの過充電を防止可能なハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、エンジン、第１及び第２電動機を備えるハイブリッド車両において、エンジントルクが、第１電動機が反力トルクを受け持つことができる切換判定値を超える高出力走行時に、動力分配機構が有段変速状態たるロック状態とされるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１によれば、ロック状態とする際に、エンジン回転速度を比較的高い状態から零に引き下げようとすると、これに伴って、第１電動機が発電状態となる。この際の発電量は、引き下げ時のエンジン回転加速度が大きい程に増加する。ところで、これら電動機に対する電量供給源であるバッテリ等の蓄電手段に蓄積できる電力には限界があり、当該蓄電手段の物理的、電気的又は化学的な劣化を回避するためには、当該蓄電手段の状態を考慮した発電制御が必要となる。ところが、特許文献１には、このような蓄電手段保護の観点に立った記述はなく、場合によっては蓄電手段が過充電状態になる可能性がある。即ち、上記特許文献１を含む従来の技術には、ハイブリッド車両に望ましい走行態様を付与するにあたって蓄電手段の保護が不十分であるという技術的な問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両において、蓄電手段を保護しつつハイブリッド車両を望ましい走行態様に可及的に維持し得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、発電可能な第１回転電機と、車軸に繋がる駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２回転電機と、内燃機関と、前記第１回転電機により回転速度の制御が可能な第１回転要素、前記駆動軸に連結される第２回転要素及び前記内燃機関に連結される第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を備えた動力伝達機構と、前記第１回転要素の状態を回転不能なロック状態と回転可能な非ロック状態との間で切り替え可能なロック手段と、前記第１及び第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段とを備え、前記内燃機関の回転速度と前記駆動軸の回転速度との比たる変速比が連続的に可変とされる、前記非ロック状態に対応する無段変速モードと、前記変速比が固定される前記ロック状態に対応する固定変速モードとの間で変速モードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両を制御する装置であって、前記第１回転要素の回転速度を特定する回転速度特定手段と、前記変速モードを前記無段変速モードから前記固定変速モードへ切り替えるべき旨のロック要求が生じた場合に、前記特定された回転速度に基づいて前記蓄電手段が前記第１回転電機の発電作用により過充電状態に移行するか否かを判別する判別手段と、前記蓄電手段が前記過充電状態に移行すると判別された場合に前記固定変速モードへの前記変速モードの切り替えを禁止する禁止手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、変速モードとして無段変速モードが選択されている状態においてロック要求（即ち、第１回転要素をロック状態とすべき旨の要求であり、固定変速モードへの変速モードの切り替え要求である）が生じた場合に、判別手段により、第１回転電機の発電作用により蓄電手段が過充電状態に移行するか否かが判別される。この際、判別手段は、特定手段により特定された第１回転要素の回転速度（第１回転要素が直接第１回転電機に連結されていれば第１回転電機の回転速度であり、第１回転要素とは別に第１回転電機に連結される回転要素が存在する場合であっても、両者間のギア比を考慮すれば第１回転電機の回転速度に落とし込むことができる。）に基づいて係る判別を実行する。
【０００８】
ここで「過充電状態」とは、蓄電手段の蓄電状態が、蓄電手段の物理的、電気的又は化学的な各種の劣化を防止すべく予め設定される許容限界として状態を、蓄電量過多の方向へ逸脱した状態を意味し、例えば蓄電手段の蓄電量（例えば、ＳＯＣ等の指標値として常時或いは一定又は不定の周期で把握される）又は単位時間当たりに流入する電力量（所謂充電量である）が、各々について設定された閾値を超えた状態等と等価として扱われ得る。蓄電手段の蓄電状態は適宜変化するが、蓄電容量が有限であることには変わりは無く、その時点で単位時間当たりに或いは総量として許容される発電量は、厳密な値であるにせよある程度の範囲であるにせよ正確に定まり得る。
【０００９】
一方、第１回転要素の回転速度は、第１回転要素が非ロック状態からロック状態へ移行するにあたっての第１回転電機における発電量に相関する。即ち、ロック状態における第１回転要素の回転速度は実質的にゼロであり、ロック要求発生時点での第１回転要素の回転速度が高回転側にある程、第１回転電機の発電量或いは発電速度は大きくなる。従って、判別手段は、例えば蓄電手段の蓄電状態と、第１回転要素の回転速度とを判断要素として、例えば第１回転要素がロック状態へ移行するにあたっての第１回転電機の発電量がこの許容される発電量を超えるか否かに基づいて、蓄電手段が過充電状態に移行するか否かを判別することができる。また、第１回転電機の発電作用により生じる発電量が、この種の蓄電状態を考慮するまでもなく明らかに上限を超える場合には、第１回転要素の回転速度のみによりこの種の判別を行うことも可能である。
【００１０】
判別手段により蓄電手段が過充電状態に移行すると判別された場合、禁止手段により固定変速モードへの変速モードの切り替えが禁止される。この際、禁止手段は、変速モードの切り替えを実行する実行主体たる制御装置としての役割を担っていてもよいし、この種の制御装置に対し固定変速モードへの切り替えを禁止する旨のコマンドを送信する手段等であってもよく、いずれにせよ、固定変速モードへの切り替えが禁止され、変速モードは無段変速モードに維持される。このように固定変速モードへの移行が禁止された結果、第１回転電機の発電作用により蓄電手段が過充電状態に陥る懸念は払拭され、蓄電手段を保護しつつハイブリッド車両に望ましい走行態様を付与することが可能となるのである。
【００１１】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、前記蓄電手段の蓄電許容量を特定する蓄電許容量特定手段と、前記変速モードとして前記無段変速モードが選択された状態において前記特定された蓄電許容量が所定値未満である場合に前記内燃機関の要求出力を維持しつつ前記変速モードが前記固定変速モードへ切り替わるように前記ロック手段を制御する制御手段とを更に具備する。
【００１２】
この態様によれば、蓄電許容量特定手段により特定された蓄電手段の蓄電許容量が所定値未満である場合に、内燃機関の要求出力を維持しつつ変速モードが固定変速モードへ切り替えられる。従って、ハイブリッド車両の動力性能を低下させることなく、一方でアクセルオフ操作がなされた場合等に、蓄電手段の蓄電状態とは無関係に内燃機関の回転速度をドライバに違和感を与えない然るべき回転速度まで低下させることが可能となる。即ち、蓄電手段を保護しつつ、ドライバビリティの低下を防止することが可能となり、ハイブリッド車両に望ましい走行態様を好適に付与することが可能となるのである。
【００１３】
ここで、「蓄電許容量」とは、好適には、所謂充電制限値Ｗｉｎ等に相当する単位時間当たりに許容される蓄電量、或いは蓄電可能な残量（例えば、満充電に相当する蓄電量から現時点での蓄電量を差し引いた値）等を含む各種の制限値を意味し、係る蓄電許容量について設定される所定値とは、望ましくは、第１回転要素をロックするにあたっての第１回転電機の発電量或いは発電速度よりも大きい値に設定される。即ち、より具体的には、上述した禁止手段に係る変速モードの切り替え禁止措置が発効する以前に、蓄電手段に対する電力の供給に何らかの制限が加えられた段階で、変速モードが固定変速モードへ切り替えられるのである。但し、この所定値が、常時発電量相当値よりも大きくある必要はなく、本態様に係るドライバビリティの低下防止に係る固定変速モードへの切り替え時において既に発電量が所定値を超えていれば、上記禁止手段の作用により固定変速モードへの切り替えは禁止される。従って、所定値の如何にかかわらず蓄電手段は好適に保護される。
【００１４】
尚、補足すると、ロック手段が例えば湿式多板ブレーキ装置のような、係合要素の回転同期を要しない摩擦係合式の係合装置である場合、そもそも第１回転要素をロックするに際した発電作用は、反力トルクの一部が係合要素相互間に作用する係合トルクに移譲されることによって低下する。従って、第１回転要素をロックするにあたっての発電作用が蓄電手段を過充電状態に陥らせる可能性は低く、蓄電手段の蓄電状態を考慮することなく望ましい変速モードを選択できる機会を増加させることが可能である。
【００１５】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表すブロック図である。
【図２】図１のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表す構成図である。
【図３】図２のハイブリッド駆動装置の各部の動作状態を説明する動作共線図である。
【図４】走行モードの選択に際し参照される走行モード選択マップを表す模式図である。
【図５】本発明に係る制御手段による第１過充電防止制御処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る制御手段による第２過充電防止制御処理を示すフローチャートである。
【図７】図４の走行モードに対応してエンジンの動作点の選択に際し参照されるエンジン動作点変更マップを示す模式図である。
【図８】図６の第２過充電防止制御処理におけるハイブリッド駆動装置の各部の動作変移を表す動作共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１８】
＜実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表すブロック図である。
【００１９】
図１において、ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ１００、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、車速センサ１３、アクセル開度センサ１４及びＳＯＣセンサ１５、ＭＧ１回転速度センサ１６、並びにハイブリッド駆動装置１０００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【００２０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する第１及び第２過充電防止制御処理を実行可能に構成されている。
【００２１】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「回転速度特定手段」、「判別手段」、「禁止手段」、「蓄電許容量特定手段」及び「制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等の各種コンピュータシステムとして構成されていてもよい。
【００２２】
ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能に構成されたインバータを含み、バッテリ１２と各モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００２３】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な「蓄電手段」の一例である。
【００２４】
車速センサ１３は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖを検出することが可能に構成されている。車速センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００２５】
アクセル開度センサ１４は、ハイブリッド車両１０のアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出する可能に構成されている。アクセル開度センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００２６】
ＳＯＣセンサ１５は、バッテリ１２の蓄電残量ＳＯＣを検出可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ１５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された蓄電残量ＳＯＣは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。ＥＣＵ１００は、この検出された蓄電残量ＳＯＣ及び不図示の温度センサにより検出されるバッテリ１２の温度たるバッテリ温度Ｔｂａｔｔ等に基づいて、単位時間当たりの充電量制限値たる充電制限値Ｗｉｎ（即ち、本発明に係る「蓄電許容量」の一例である）を算出可能に構成されている。尚、充電制限値Ｗｉｎは、基準値Ｗｉｎｂａｓｅが設定されており、ＥＣＵ１００は、その時点のハイブリッド車両１０の走行条件（上記Ｔｂａｔｔを含む）に応じて適宜この充電制限値Ｗｉｎを補正している。例えば、ＥＣＵ１００は、蓄電残量ＳＯＣと、予め制御上の理由から設定される上限値ＳＯＣｍａｘ（尚、満充電に相当するＳＯＣ未満の値であり、例えば満充電に相当するＳＯＣを１００として例えば８０〜９０の値である）との偏差が所定値未満となった場合等に、バッテリ１２の過充電を防止する観点から充電制限値Ｗｉｎを減少側に補正し制限するように構成されている。尚、ここに例示するバッテリ１２の蓄電量の管理プロセスは、ハイブリッド車両１０の採り得るものの一例に過ぎず、上限値ＳＯＣｍａｘの設定や充電制限値Ｗｉｎの補正に係る実践上の態様は、公知の各種態様を適用可能である。
【００２７】
ＭＧ１回転速度センサ１６は、本発明に係る「回転速度検出手段」の一例であり、後述するモータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｖｍ１を検出可能に構成されたセンサである。ＭＧ１回転速度センサ１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＭＧ１回転速度Ｖｍ１は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００２８】
ハイブリッド駆動装置１０００は、ハイブリッド車両１０のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置１０００の構成を概念的に表す構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００２９】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０００は、エンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、ブレーキ機構４００及び減速機構５００を備える。
【００３０】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成されている。尚、本発明における「内燃機関」とは、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る、燃料の燃焼により動力を生成可能な機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明の内燃機関は、各種の態様を採り得る。
【００３１】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１回転電機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２回転電機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有していてもよいし、他の構成を有していてもよい。
【００３２】
動力分割機構３００は、中心部に設けられた、本発明に係る「第１回転要素」の一例たるサンギア３０３と、サンギア３０３の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「第２回転要素」の一例たるリングギア３０１と、サンギア３０３とリングギア３０１との間に配置されてサンギア３０３の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア３０５と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「第３回転要素」の一例たるプラネタリキャリア３０６とを備えた、本発明に係る「動力伝達機構」の一例たる動力伝達装置である。
【００３３】
ここで、サンギア３０３は、サンギア軸３０４を介してモータジェネレータＭＧ１のロータに結合されており、その回転速度は先に述べたＭＧ１回転速度Ｖｍ１と等価である。また、リングギア３０１は、駆動軸３０２及び減速機構５００を介してモータジェネレータＭＧ２のロータに結合されており、その回転速度はモータジェネレータＭＧ２の回転速度たるＭＧ２回転速度Ｖｍ２（尚、Ｖｍ１と同様に、レゾルバ等の回転センサにより検出される）と等価である。更に、プラネタリキャリア３０６は、エンジン２００のクランクシャフト２０５に結合されており、その回転速度はエンジン２００の機関回転速度Ｎｅと等価である。
【００３４】
一方、駆動軸３０２は、ハイブリッド車両の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬと、デファレンシャル等の各種減速ギアを含む減速装置としての減速機構５００を介して連結される。
【００３５】
モータジェネレータＭＧ２から駆動軸３０２に出力されるモータトルクは、減速機構５００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、同様に各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、減速機構５００及び駆動軸３０２を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。即ち、モータジェネレータＭＧ２の回転速度は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖと一義的な関係にある。
【００３６】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００が発する動力を、プラネタリキャリア３０６とピニオンギア３０５とによってサンギア３０３及びリングギア３０１に所定の比率（即ち、各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。
【００３７】
尚、本発明に係る動力伝達機構は、回転電機に直接的又は間接的に連結され、回転電機による回転速度の調整が可能な第１回転要素、駆動軸に連結される第２回転要素及び内燃機関に連結される第３回転要素を含む、相互に差動作用をなし得る複数の回転要素を備えており、係る差動作用により各回転要素の状態（端的には、回転可能であるか否か及び他の回転要素又は固定要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じて、上記動力要素と駆動軸との間の各種動力伝達（端的にはトルクの伝達である）を行う機構である。
【００３８】
動力伝達機構に備わる複数の回転要素のうち、第１、第２及び第３回転要素は、常時或いは選択的に、これらのうち二要素の回転速度が定まれば自ずと残余の一回転要素の回転速度が定まる回転二自由度の差動機構（尚、この差動機構に含まれる回転要素は必ずしもこれら三要素に限定されない）を構築する。従って、回転電機は、内燃機関のトルクに対応する反力トルクを負担する反力要素として機能し得るものであり、内燃機関の回転速度制御機構としても機能し得るものである。
【００３９】
ブレーキ機構４００は、一方のブレーキ板がサンギア軸３０４に連結され、他方のブレーキ板が物理的に固定された構成を有する、本発明に係る「ロック手段」の一例たるブレーキ装置である。ブレーキ機構４００は、油圧駆動装置と接続されており、当該油圧駆動装置からの油圧の供給によりサンギア軸３０４側のブレーキ板が固定側のブレーキ板に押圧され、サンギア３０３の状態（一義的に、モータジェネレータＭＧ１の状態）を、回転不能のロック状態と回転可能な非ロック状態との間で選択的に切り替え可能に構成されている。尚、ブレーキ機構４００の油圧駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が上位に制御される構成となっている。
【００４０】
本発明に係るロック手段は、第１回転要素の状態を、例えば物理的、機械的、電気的又は磁気的な各種係合力により所定の固定要素に回転不能に固定された回転不能なロック状態と、少なくともこのロック状態に係る係合力の影響を受けない状態としての回転可能な非ロック状態との間で切り替え可能な、例えば湿式多板ブレーキ装置若しくはクラッチ装置、電磁ドグクラッチ装置又は電磁カムロック式クラッチ装置等の各種態様を採り得るものである。
【００４１】
減速機構５００は、予め設定された減速比に従って駆動軸３０２の回転速度を減速可能なギア機構を含み、またドライブシャフトＳＦＬ及びＳＦＲ相互間の回転速度差を吸収するデファレンシャル等の最終減速機を含むギア装置である。尚、減速機構５００は、予め設定された減速比に従って駆動軸３０２の回転速度を減速するに過ぎないが、ハイブリッド車両１０は、この種の減速装置とは別に、例えば、複数のクラッチ機構やブレーキ機構を構成要素とする複数の変速段を備えた有段変速装置を備えていてもよい。
【００４２】
＜実施形態の動作＞
＜変速モードの詳細＞
本発明に係るハイブリッド車両において、ブレーキ機構４００により実現される第１回転要素（ここでは、サンギア３０４）に係るロック状態及び非ロック状態は、夫々が、相互に異なる変速モードとしての、固定変速モード及び無段変速モードに対応する構成となっている。
【００４３】
無段変速モードは、上述の回転二自由度の差動機構において、回転電機を内燃機関の回転速度制御機構として機能させる（即ち、第１回転要素は、非ロック状態でなければならない）ことにより、内燃機関の回転速度と駆動軸の回転速度との比たる変速比を理論的に、実質的に或いは予め規定された物理的、機械的、機構的又は電気的な制約の範囲内で、連続的に（実践上連続的であるのと同等に段階的な態様を含む）変化させることが可能な変速モードである。この場合、好適な一形態として、内燃機関の動作点（例えば、機関回転速度とトルクとにより規定される内燃機関の一運転条件を規定する点）が、例えば、理論的に、実質的に又は何らかの制約の範囲で自由に選択され、例えば、燃料消費率が理論的に、実質的に又は何らかの制約の範囲で最小となる、或いはハイブリッド車両のシステム効率（例えば、動力伝達機構の伝達効率と内燃機関の熱効率等に基づいて算出される総合的な効率である）が理論的に、実質的に又は何らかの制約の範囲で最大となる、最適燃費動作点等に制御される。動力伝達機構は、一又は複数の遊星歯車機構等のギア機構を好適な一形態として採り得るものであって、複数の遊星歯車機構を含む場合には、各遊星歯車機構を構成する回転要素の一部が複数の遊星歯車機構相互間で適宜共有され得る。
【００４４】
固定変速モードは、同様に回転二自由度の差動機構において、第１回転要素を回転不能なロック状態に維持することによって実現される、上記変速比が一義に規定される変速モードである。即ち、第１回転要素がロック状態にある場合、この第１回転要素の回転速度（即ち、ゼロ）と、車速と一義的な回転状態を示す第２回転要素の回転速度とによって、残余の第３回転要素の回転速度は一義に規定されるのである。この際、第１回転要素が回転電機に直接連結される構成であれば、回転電機はゼロ回転となり、所謂ＭＧ１ロックと称される状態が実現され、第１回転要素が、相互に差動関係にある他の回転要素を介して回転電機に連結される構成であれば、回転電機の回転速度はこれらのギア比に応じて定まる一の値に固定される。後者においては、好適には、内燃機関の回転速度が駆動軸の回転速度未満となる、所謂Ｏ／Ｄロックと称される状態が実現され得る。いずれにせよ、固定変速モードは、動力循環と称される、動力要素及び動力伝達機構を含むハイブリッド駆動装置全体のシステム効率を低下させ得る非効率な電気パスの発生を回避することを目的として好適には選択される。
【００４５】
本実施形態に係るハイブリッド車両１０では、サンギア３０３の状態（一義的に、モータジェネレータＭＧ１の状態）に応じて無段変速モード及び固定変速モードの二種類の走行モードを選択することが可能である。ここで、図３を参照し、ハイブリッド車両１０の走行モードについて説明する。ここに、図３は、ハイブリッド駆動装置１０００の各部の動作状態を説明する動作共線図である。
【００４６】
図３（ａ）において、縦軸に回転速度が表され、横軸には、左から順にモータジェネレータＭＧ１、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２が表されている。ここで、動力分割機構３００は遊星歯車機構により構成されており、サンギア３０３（即ち、実質的にモータジェネレータＭＧ１）、プラネタリキャリア３０６（即ち、実質的にエンジン２００）及びリングギア３０１（即ち、実質的にモータジェネレータＭＧ２）のうち二要素の回転速度が定まれば、残余の一要素の回転速度が必然的に決定される。即ち、共線図上において各要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置１０００の一動作状態について、一の直線（動作共線）によって表すことができる。
【００４７】
例えば、図３（ａ）において、モータジェネレータＭＧ２の動作点を図示白丸ｍ１とし、エンジン２００の反力トルクを負担するモータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ３であるとすれば、エンジン２００の動作点は必然的に図示白丸ｍ２となる。ここで、車速Ｖ（即ち、ＭＧ２回転速度Ｖｍ２と一義的である）を一定とすれば、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を制御して、モータジェネレータＭＧ１の動作点を図示白丸ｍ４或いは白丸ｍ５に変化させた場合、エンジン２００の動作点は、夫々図示白丸ｍ６或いは白丸ｍ７に変化する。
【００４８】
このように、モータジェネレータＭＧ１が非ロック状態にあれば、モータジェネレータＭＧ１を回転速度制御装置として利用し、エンジン２００を所望の動作点で動作させることが可能となる。エンジン２００の機関回転速度ＮＥをある程度の範囲で自由に選択可能であれば、機関回転速度ＮＥと駆動軸３０２との比たる変速比を、少なくともある程度の範囲で自由に設定することが可能となり、動力分割機構３００を一種のＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：無段変速装置）として機能させることができる。このように変速比を自由に選択可能な走行モードが、無段変速モードである。無段変速モードでは、エンジン２００の動作点は、基本的に、エンジン要求出力（ハイブリッド車両１０の要求出力とは異なり得る）毎にエンジン２００の燃料消費率が最小となる最適燃費動作点に制御される。
【００４９】
ここで、無段変速モードが選択されている場合、モータジェネレータＭＧ２の回転速度が高いものの機関回転速度ＮＥが低くて済むような運転条件においては、モータジェネレータＭＧ１の動作点を、例えば図示白丸ｍ５の如き負回転側に設定する必要が生じ得る。この場合、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２００の反力トルクとして負トルクを出力しており、負回転負トルクの状態となって力行状態となる。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクは、ハイブリッド車両１０の駆動トルクとして駆動軸３０２に伝達される。
【００５０】
一方、このようにモータジェネレータＭＧ１のトルクが駆動トルクとして伝達されてしまうと、駆動軸３０２のトルクは、各ドライブシャフトに供給すべき要求駆動力に対応する要求トルクに対し過剰となる。このため、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸３０２に出力される余剰なトルクを吸収するため、負トルク状態となる。この場合、モータジェネレータＭＧ２は、正回転負トルクの状態となって発電状態となる。
【００５１】
このような状態においては、モータジェネレータＭＧ２で発電した電力により、モータジェネレータＭＧ１を力行駆動し、余剰なトルクをモータジェネレータＭＧ２で再び回生する、といった、所謂、動力循環と称される無駄な電気パスが生じることとなる。動力循環が生じた状態では、ハイブリッド駆動装置１０００における動力の伝達効率ηｔが低下してハイブリッド駆動装置１０００のシステム効率ηｓｙｓ（例えば、エンジン２００の熱効率ηｅ×伝達効率ηｔ等として定義される）が低下し、エンジン２００における燃料消費量が増加してしまう。
【００５２】
そこで、このような動力循環が生じ得る運転領域においては、ブレーキ機構４００によりサンギア３０３が先に述べたロック状態に制御される。その様子が図３（ｂ）に示される。サンギア３０３がロック状態となると、必然的にモータジェネレータＭＧ１もまたロック状態となり、モータジェネレータＭＧ１の回転速度はゼロとなる（図示白丸ｍ８参照）。このため、エンジン２００の機関回転速度は、車速Ｖと一義的なモータジェネレータＭＧ２の回転速度とこのモータジェネレータＭＧ１の回転速度とにより一義的に決定され（即ち、変速比が一定となる）、動作点は図示白丸ｍ９となる。
【００５３】
このようにモータジェネレータＭＧ１がロック状態にある場合に対応する走行モードが、固定変速モードである。固定変速モードでは、本来モータジェネレータＭＧ１が負担すべきエンジン２００の反力トルクをブレーキ機構４００の物理的な制動力により代替させることができる。即ち、モータジェネレータＭＧ１を発電状態にも力行状態にも制御する必要はなくなり、モータジェネレータＭＧ１は停止させられる。従って、基本的にモータジェネレータＭＧ２も停止（電気的に停止）状態に制御され、空転状態となる。結局、固定変速モードでは、ハイブリッド駆動装置１０００の出力トルク（駆動軸３０２に供給されるトルク）は、エンジントルクのうち、動力分割機構３００により駆動軸３０２側に分割された、直達トルクのみとなる。
【００５４】
このように、固定変速モードでは、エンジン２００からの直達トルクのみがハイブリッド車両１０の駆動トルク（尚、駆動トルクは、各ドライブシャフトに加わる駆動力と一義的である）となり、ハイブリッド駆動装置１０００は、機械的な動力伝達を行うのみとなって、伝達効率ηｔが上昇する。
【００５５】
ハイブリッド車両１０において、走行モードは、基本的に、車速Ｖ及び要求駆動力に基づいて切り替えられる。ここで、要求駆動力とは、各ドライブシャフトに供給すべき駆動力の要求値である。この要求駆動力は、車速センサ１４により検出される車速Ｖ及びアクセル開度センサ１３により検出されるアクセル開度Ｔａをパラメータとする要求駆動力マップを用い、取得される。ＥＣＵ１００は、走行モードを切り替える際に、車速Ｖ及び要求駆動力に基づいて、後述する走行モード選択マップを用い、切り替えるべき走行モードを選択する。
【００５６】
ここで、図４を参照し、走行モード選択マップの詳細について説明する。ここに、図４は、走行モード選択マップの模式図である。
【００５７】
図４において、走行モード選択マップは、縦軸に要求駆動力が表され、横軸に車速Ｖが表されてなる二次元マップである。走行モード選択マップ上では、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を非ロック状態とし上述した無段変速モードを選択すべき領域がＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）領域として、またモータジェネレータＭＧ１をロック状態とし上述した固定変速モードを選択すべき領域がモータジェネレータＭＧ１ロック領域として夫々規定されている。即ち、車速Ｖ及び要求駆動力は、走行モードを選択するための、ハイブリッド車両１０の運転条件であって、車速Ｖ及び要求駆動力間における対応関係により、ハイブリッド車両１０の動作点が表される。
【００５８】
ここで、ＣＶＴ領域は、主として、エンジン２００の直達トルクにモータジェネレータＭＧ２のモータトルクＴｍを加えても、駆動軸３０２に対しハイブリッド車両１０の要求出力を満たす駆動トルクを供給し得ない領域として規定されている領域である。車速Ｖ及び要求駆動力により規定されるハイブリッド車両の一運転条件がＣＶＴ領域に該当する場合、ＥＣＵ１００は、走行モードとして無条件に無段変速モードを選択する。
【００５９】
他方、ＭＧ１ロック領域は、エンジン２００の直達トルクのみでハイブリッド車両１０の要求出力を満たし得る領域であり、且つ伝達効率ηｔの低下を防止することにより、無段変速モードよりもシステム効率ηｓｙｓを向上させ得る領域として定められている。本実施形態では、車速Ｖ及び要求駆動力により規定されるハイブリッド車両の一運転条件がＭＧ１ロック領域に該当する場合、ＥＣＵ１００は、走行モードとして無条件に固定変速モードを選択する。
【００６０】
＜第１過充電防止制御処理＞
本実施形態では、ＥＣＵ１００は、第１過充電防止制御処理の実行により、バッテリ１２の物理的、電気的又は化学的な保護と上述した変速モードの選択とを好適に協調させることが可能となっている。
【００６１】
次に、図５を参照し、第１過充電防止制御処理の詳細について説明する。ここに、図５は、第１過充電防止制御処理のフローチャートである。尚、第１過充電防止制御処理を実行する際に、ハイブリッド車両１０は、走行モードとして、無段変速モードを設定しているものとする。
【００６２】
図５において、ＥＣＵ１００は、先ず、車速センサ１３により検出される車速Ｖ、及び要求駆動力マップを用い取得された要求駆動力により規定されるハイブリッド車両１０の運転条件が、図４に例示した走行モード選択マップ上における、ＭＧ１ロック領域に該当するか否かを判別する（ステップＳ５１）。運転条件がＭＧ１ロック領域に該当しないと判別された場合（ステップＳ５１：ＮＯ）、次の処理はステップＳ５１に戻される。
【００６３】
一方、運転条件がＭＧ１ロック領域に該当すると判別された場合（ステップＳ５１:ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＭＧ１回転速度センサ１６により検出されるＭＧ１回転速度Ｖｍ１から、ＭＧ１回転速度差を算出する（ステップＳ５２）。ここで、「ＭＧ１回転速度差」とは、ＭＧ１ロック後のＭＧ１回転速度Ｖｍ１と現時点のＭＧ１回転速度Ｖｍ１との偏差であり、ＭＧ１ロック後にＭＧ１回転速度Ｖｍ１はゼロとなるため、本実施形態においてはＭＧ１回転速度Ｖｍ１に等しい。続いて、算出されたＭＧ１回転速度差に基づいて、モータジェネレータＭＧ１がロック状態となる過程における発電作用に伴う、単位時間当たりの発電量たる予測発電量Ｗ１を算出する。
【００６４】
ＥＣＵ１００は、算出された予測発電量Ｗ１が、先に述べた充電制限値Ｗｉｎを超えるか否かを判別する（ステップＳ５３）。予測発電量Ｗ１が充電制限値Ｗｉｎを超えると判別された場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、仮にモータジェネレータＭＧ１がロック状態に切り替えられた場合にバッテリ１２が過充電状態となると推定される。このため、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１をロック状態に切り替えるのを禁止する（ステップＳ５４）。
【００６５】
一方、予測発電量Ｗ１が充電制限値Ｗｉｎ以下であると判別された場合（ステップＳ５３:ＮＯ）、バッテリ１２が過充電状態とはならないと推定されるため、ＥＣＵ１００は、ブレーキ機構４００を制御して、モータジェネレータＭＧ１をロック状態に切り替える（ステップＳ５５）。ステップＳ５４又はステップＳ５５が実行されると、処理はステップＳ５１に戻され、一連の処理が繰り返される。
【００６６】
本実施形態の第１過充電防止制御処理によれば、バッテリ１２が過充電状態となり兼ねないと推定される場合に、非ロック状態にあるモータジェネレータＭＧ１のロック状態への切り替えを禁止する。これにより、モータジェネレータＭＧ１による発電が行われないので、バッテリ１２が過充電状態に陥ることがない。一方、バッテリ１２が過充電状態とならないと推定される場合には、非ロック状態にあるモータジェネレータＭＧ１がロック状態に切り替えられる。従って、ハイブリッド車両１０に望ましい走行態様を付与しつつバッテリ１２を好適に保護することが可能となる。
【００６７】
＜第２過充電防止制御処理＞
本実施形態では、ＥＣＵ１００は、第２過充電防止制御処理の実行により、バッテリ１２の物理的、電気的又は化学的な保護とハイブリッド車両１０のドライバビリティとを好適に協調させることが可能となっている。
【００６８】
ここで、図６を参照し、第２過充電防止制御処理の詳細について説明する。ここに、図６は、第２過充電防止制御処理のフローチャートである。
【００６９】
図６において、ＥＣＵ１００は、先ず、車速センサ１３により検出される車速Ｖ、及び要求駆動力マップを用い取得された要求駆動力により規定されるハイブリッド車両１０の運転条件が、図４に例示した走行モード選択マップ上における、ＣＶＴ領域に該当するか否かを判別する（ステップＳ６１）。運転条件がＣＶＴ領域に該当しないと判別された場合（ステップＳ６１：ＮＯ）、次の処理はステップＳ６１に戻される。
【００７０】
一方、運転条件がＣＶＴ領域に該当すると判別された場合（ステップＳ６１:ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、先に述べた充電制限値Ｗｉｎが基準値Ｗｉｎｂａｓｅに対し減少側に補正され、バッテリ１２への充電が制限された状態にあるか否かを判別する（ステップＳ６２）。充電制限値Ｗｉｎが制限された状態にない場合（ステップＳ６２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ６１に戻す。一方、充電制限値Ｗｉｎが制限された状態にある場合（ステップＳ６２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１過充電防止制御処理と同様にして予測発電量Ｗ１が充電制限値Ｗｉｎを超えるか否かを判別する（ステップＳ５２及びステップＳ５３）。
【００７１】
ここで、予測発電量Ｗ１が充電制限値Ｗｉｎを超えない場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、エンジン要求出力を維持しつつ変速モードを固定変速モードへ切り替える（ステップＳ６３）。
【００７２】
ここで、図７を参照し、エンジン２００の動作点について説明する。ここに図７は、エンジン動作点マップの模式図である。
【００７３】
図７において、エンジン動作点マップは、縦軸に機関回転速度Ｖｅが表され、横軸に機関トルクＴｅが表されてなる二次元マップである。エンジン動作点マップ上には、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、無段変速モードでの走行時に選択されるべき、燃費効率を最適とするエンジン２００の運転ラインを表すＣＶＴラインが規定されている。無段変速モードにおいて、エンジン２００の動作点は、このＣＶＴライン上で選択される。
【００７４】
ここで、図示破線で示す等パワーラインを設定すると、ＣＶＴライン上の動作点Ｂと同一の出力を固定変速モードにおいて出力するための動作点は、図示動作点Ａとなる。即ち、図６のステップＳ６３において、エンジン要求出力を満たしつつ固定変速モードを実現するにあたっては、エンジントルクＴｅがエンジン最大トルクＴｅｍａｘに制御される。
【００７５】
補足すると、ハイブリッド車両１０においては、ＭＧ１の体格の増大を防ぐため、ＭＧ１が負担することができる反力トルクの限界値は、エンジントルクＴｅの最大値に相当するトルク値よりも小さく設定されている。従って、エンジン２００の機関回転速度Ｎｅが十分に高くなる高速領域では、固定変速モードを選択した方がより大きい駆動力を駆動軸に伝達することができる。即ち、上記第１過充電防止制御処理で述べたＭＧ１ロック領域とは、図７においてハッチング領域として示されるＭＧ１ロック高パワー領域も含まれる。このようにＭＧ１高パワー領域がＭＧ１ロック領域に含まれるため、固定変速モードへ変速モードを切り替えるにあたって、予測発電量Ｗ１が充電制限値Ｗｉｎを超える事態が生じ得るのである。
【００７６】
図６に戻り、固定変速モードが選択されると、ＥＣＵ１００は、充電制限値Ｗｉｎの制限が解除されたか否かを判別する（ステップＳ６４）。充電制限値Ｗｉｎの制限が解除されていなければ（ステップＳ６４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、固定変速モードによる走行を維持し、充電制限値Ｗｉｎの制限が解除された場合には（ステップＳ６４：ＹＥＳ）、変速モードを無段変速モードに復帰させる（ステップＳ６５）。ステップＳ６５が実行されると、処理はステップＳ６１に戻され、一連の処理が繰り返される。
【００７７】
ここで、図８を参照し、第２過充電防止制御処理の効果について説明する。ここに、図８は、第２過充電防止制御処理における、ハイブリッド駆動装置１０００の各部の動作変移を説明する動作共線図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７８】
図８（ａ）には、アクセルペダルのオフ操作の前後での、モータジェネレータＭＧ１、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２の動作変移が示される。
【００７９】
図８（ａ）において、図示実線Ｌ１は、変速モードが無段変速モードに設定され、モータジェネレータＭＧ１が非ロック状態にあり、且つエンジン２００の動作点が動作点Ｂに対応し、アクセルペダルがオフ操作される以前の動作状態を示す。また、図示破線Ｌ２は、変速モードが固定変速モードに設定され、モータジェネレータＭＧ１がロック状態にあり、且つエンジン２００の動作点が動作点Ａに対応する、アクセルペダルがオフ操作される以前の動作状態を示す。
【００８０】
一方、図示実線Ｌ３は、アクセルオフ操作後に対応しており、走行モードが無段変速モードに再設定され、モータジェネレータＭＧ１が非ロック状態にあり、且つエンジン２００の動作点がＣＶＴライン上の一動作点に対応する、上述した図示破線Ｌ２の動作状態より後の動作状態を示す。
【００８１】
アクセルオフ操作がなされるに際しては、エンジン２００の回転速度を迅速にゼロ或いはアイドル回転領域まで引き下げないと、ドライバビリティを損ねるが、充電制限値Ｗｉｎが制限された状態では、ＣＶＴモードに従ってエンジン２００の回転速度を低下させる際に生じるＭＧ１の発電作用により、バッテリ１２が過充電状態に陥る可能性がある。一方、第２過充電防止制御処理に示した如く、このようなアクセルオフ操作が生じる以前に、充電制限値Ｗｉｎが制限された時点で、固定変速モードを選択すると、アクセルオフ操作時にエンジン２００の回転速度を低下させるに際してＭＧ１は力行領域で稼動することになるため発電作用が生じない。このように予め固定変速モードを選択しておくことによって、アクセルオフ操作時にエンジン２００の回転速度をバッテリ１２を過充電状態とすることなく好適に引き下げることが可能となる。即ち、バッテリ１２の過充電を防止しつつドライバビリティを好適に担保することが可能となるのである。
【００８２】
また、このような効果は、図８（ｂ）に示す、アクセルペダルがパーシャルオフ操作された場合にも同様に得られることは言うまでもない。
【００８３】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８４】
１０…ハイブリッド車両、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１３…車速センサ、１４…アクセル開度センサ、１６…ＭＧ１回転速度センサ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…動力分割機構、４００…ブレーキ機構、１０００…ハイブリッド駆動装置。
【図１】
2010280353.tif 000003
【図２】
2010280353.tif 000004
【図３】
2010280353.tif 000005
【図４】
2010280353.tif 000006
【図５】
2010280353.tif 000007
【図６】
2010280353.tif 000008
【図７】
2010280353.tif 000009
【図８】
2010280353.tif 000010