(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両において発電機の回転を停止又は抑制する際に、車両振動を低減する。【解決手段】ハイブリッド車両（１０）の制御装置は、駆動軸の回転速度を特定可能な回転速度特定手段（１３）と、発電機に連結される第１回転要素（３０４）の回転速度が、第１回転要素がロック状態に切り替わるべき回転速度帯に入るか否かを判別する第１判別手段（１００）と、第１回転要素の回転速度が回転速度帯に入ると判別された場合に、第１回転要素がロック状態に切り替わるようにロック手段（４００）を制御する制御手段（１００）と、第１回転要素がロック状態に切り替わった後に特定された回転速度に基づいて回転速度帯を変更する変更手段（１００）とを備える。【選択図】図４
2010247747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、駆動輪に連結された駆動軸との間で動力の入出力が夫々可能な発電機及び電動機と、前記発電機に連結される第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る動力分割機構と、前記第１回転要素を、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を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記駆動軸の回転速度を特定可能な回転速度特定手段と、
前記第１回転要素の回転速度が、前記第１回転要素が前記ロック状態に切り替わるべき回転速度の帯域として設定されている回転速度帯に入るか否かを判別する第１判別手段と、
前記第１回転要素の回転速度が前記回転速度帯に入ると判別された場合に、前記第１回転要素が前記ロック状態に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、
前記第１回転要素が前記ロック状態に切り替わった後に前記特定された回転速度に基づいて前記回転速度帯を変更する変更手段と
を備え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】
前記発電機の温度を特定する温度特定手段と、
前記特定された温度が所定温度を超えるか否かを判別する第２判別手段と
を更に備え、
前記変更手段は、前記特定された温度が前記所定温度を超えると判別された場合に、前記回転速度帯を広げる側に変更する
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、動力源として内燃機関及び電動発電機を備える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、発電機のロータとの相対回転数が予め定められた範囲内になった時に、係合部材を係合させることで発電機の回転を停止すると共に、走行感覚を維持するために発電機における回転停止に伴うトルク変動に応じて電気モータのモータ出力トルクを補正する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置によれば、発電機における係合前後の回転数差が少なくなり、係合部材を係合させた時の衝撃を抑制することが可能とされている。
【０００３】
また、発電駆動部の温度が設定温度より高い場合に、発電機ブレーキを係合させると共に発電機のシャットダウンを行うことにより、発電駆動部の温度上昇を抑制し、発電駆動部を保護する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、特許文献１及び２に開示される、発電機の回転を停止可能である装置に関連して、電気自動車において、モータの回転速度が所定値よりも小さく、且つモータのトルク指令値がスイッチング素子の温度に対するトルク制限値より大きい場合に、該トルク制限値を所定の値低減する装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この装置によれば、トルク制限値の低減により、モータの位相が変化し、登り坂においてロック状態に陥ったモータが該ロック状態から脱出することが可能とされている。
【０００５】
更に、発電機モータにおける固定が解除された後に、推定エンジントルク及び発電機モータトルクに基づいて算出された補正値によって、推定エンジントルクを補正する装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。この置によれば、推定エンジントルクの補正により、エンジントルク及び発電機モータトルクが大きく変化するのを防止し、エンジンの使用環境が固定解除後の発電機モータに加わることによる、ショックが発生するのを十分に抑制することが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１５６３８９号公報
【特許文献２】特開２００２−２７１９１１号公報
【特許文献３】特開平１１−２１５６８７号公報
【特許文献４】特開２００２−１９５０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された装置によれば、係合時の衝撃を抑制すべく発電機の回転数差を少なくすることにより、係合に要する時間が長期化してしまう。すると、電気モータに対して供給される電力が増大し、該増大分バッテリ電力を余計に消費し兼ねないという技術的問題点がある。
【０００８】
このような問題に対し、特許文献４に開示された装置は、発電機における固定解除時、即ち、非係合時のショック抑制を前提としており、係合時の衝撃抑制に係る上記問題を解決することに及ばない。また、特許文献２及び３に開示された装置によれば、発電機ブレーキを係合させる又はモータをロック状態とする時、即ち、係合のタイミング或いは時期について言及しているだけであり、係合時の衝撃抑制に係る上記問題を解決することに及ばない。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、ハイブリッド車両において発電機の回転を停止又は抑制する際に、車両振動を低減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】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関と、駆動輪に連結された駆動軸との間で動力の入出力が夫々可能な発電機及び電動機と、前記発電機に連結される第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る動力分割機構と、前記第１回転要素を、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を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、前記駆動軸の回転速度を特定可能な回転速度特定手段と、前記第１回転要素の回転速度が、前記第１回転要素が前記ロック状態に切り替わるべき回転速度の帯域として設定されている回転速度帯に入るか否かを判別する第１判別手段と、前記第１回転要素の回転速度が前記回転速度帯に入ると判別された場合に、前記第１回転要素が前記ロック状態に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、前記第１回転要素が前記ロック状態に切り替わった後に前記特定された回転速度に基づいて前記回転速度帯を変更する変更手段とを備える。
【００１１】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、内燃機関、発電機及び電動機等を備えたハイブリッド車両の走行中或いは停車中に、以下のように動作する。尚、ハイブリッド車両の「発電機」及び「電動機」は、複数の「電動発電機」（即ち、複数のモータジェネレータ）として一体に備えられてもよいし、別々に備えられてもよい。
【００１２】
即ち先ず、ハイブリッド車両の走行中或いは停車中、常時又は定期若しくは不定期に、第１判別手段により、サンギア等の第１回転要素の回転速度が、予め設定されている又は先に変更若しくは設定変更された回転速度帯に入るか否かが判別される。ここで「回転速度帯」は、第１回転要素がブレーキ機構等のロック手段によりロック状態に切り替わるべき回転速度の帯域を示す。回転速度帯の帯域幅として、適当な幅を持たせることで、ここでの判別が安定的に行われる。
【００１３】
具体的には、第１回転要素の回転速度がこの回転速度帯に入る場合に、例えば、非ロック状態の場合と比べて、内燃機関の熱効率及び動力分割機構の伝達効率により規定されるシステム効率が高くなり得る。尚、第１回転要素に係る「回転速度」は、第１回転要素の実際の回転速度の他に、第１回転要素又は発電機のロータと、ロック手段の係合部材との相対回転速度や、第１回転要素又は発電機のロータと、第２又は第３回転要素との相対回転速度であってもよい。
【００１４】
第１判別手段により第１回転要素の回転速度が回転速度帯に入ると判別された場合に、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御手段により、ロック手段が制御され、第１回転要素がロック状態に切り替わる。
【００１５】
すると、車速センサ等の回転速度特定手段により、所定の期間に亘って駆動軸の回転速度が特定される。ここに駆動軸の回転速度に係る「特定」は、駆動軸の回転速度を検出、算出又は推定等により一義的に決定することを示す。また、この「特定」の主旨を拡大すれば、例えば回転速度特定手段又は変更手段により、複数回特定した又は特定された駆動軸の回転速度の特定値から、第１回転要素のロック状態への切り替えに伴い変化する駆動軸の回転速度の軌跡、即ち、駆動軸の回転速度の変化率、回転加速度等の変化量を検出、算出又は推定等により一義的に決定することを示す。
【００１６】
尚、このような回転速度の特定は、第１判別手段による判別と無関係に常時行われていており、第１判別手段による判別の結果に応じて適宜参照されてもよい。
【００１７】
上述した、複数回の特定が行われる「所定の期間」は、ロック状態への切り替えが終了した直後から所定時間が経過するまでの期間であって、駆動軸の回転速度の軌跡が特定可能である期間を示す。尚、第１回転要素がロック状態に切り替わる前には、例えば制御手段により、発電機の回転速度が零となる又は零に近づくように発電機のトルクが制御される。
【００１８】
この所定期間に渡る駆動軸の回転速度が特定された後に、例えば、特定された回転速度から駆動軸の回転速度の変化量が特定されると、変更手段により、駆動軸の回転速度の変化量に応じて、回転速度帯が変更される。言い換えれば、先に設定されていた回転速度帯が、設定しなおされる、或いは設定変更される。
【００１９】
ここに回転速度帯に係る「変更」とは、回転速度帯を広げる側に又は狭める側に調整する若しくは切り替えることを示す。具体的には、例えば、駆動軸の回転速度の変化量が所定の変化量閾値より小さい場合に、回転速度帯が広がるように回転速度帯を広げる側に変更し、第１回転要素をロック状態に切り替わり易くする。即ち、この場合に、駆動軸に生じた振動は比較的小さいと判断され、例えば振動抑制よりもシステム効率の向上を優先すべく、ロック状態への切り替えに要する時間が短縮されると共に、ロック状態へ切り替わる機会が増大される。他方、該変化量が所定の変化量閾値より大きい場合に、回転速度帯が狭まるように回転速度帯を狭める側に変更し、第１回転要素をロック状態に切り替わり難くする（言い換えれば、非ロック状態に切り替わり易くする）。即ち、この場合に、駆動軸に生じた振動は比較的大きいと判断され、例えばシステム効率の向上よりも振動抑制を優先すべく、非ロック状態へ切り替わる機会が増大される。この後、第１判別手段による判別の際に、変更された回転速度帯が第１回転要素をロック状態に切り替える場合の判別の基準となる。なお、このように駆動軸の回転速度の変化量に応じて回転速度帯を広げる又は狭めることに加えて、回転速度帯を高速側若しくは低速側にシフトさせることも可能である。
【００２０】
上述したように、回転速度帯を、ロック状態切り替え後における駆動軸の回転速度の変化量に応じて変更する。これにより、変化量が大きく、車両に生じる振動が大きければ、振動抑制が優先されるように、第１回転要素を非ロック状態に切り替え易くする。他方、変化量が小さく、車両に生じる振動が小さければ、システム効率の向上が優先されるように、第１回転要素をロック状態に切り替え易くする。即ち、第１回転要素をロック状態とする機会を最大限確保すること、及び車両振動を抑制することの２つの効果を両立することが可能である。従って、ハイブリッド車両において発電機の回転を停止又は抑制する際に、車両振動を好適に低減することが可能である。
【００２１】
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、前記発電機の温度を特定する温度特定手段と、前記特定された温度が所定温度を超えるか否かを判別する第２判別手段とを更に備え、前記変更手段は、前記特定された温度が前記所定温度を超えると判別された場合に、前記回転速度帯を広げる側に変更する。
【００２２】
この態様によれば、例えば第１回転要素を非ロック状態からロック状態に切り替える旨が要求された場合に、温度センサ等の温度特定手段により、発電機におけるインバータ等の温度が特定され、第２判別手段により、特定された温度が所定温度を超えるか否かが判別される。ここに発電機に係る「所定温度」は、第１回転要素がロック状態に切り替わる前に発電機のトルク制御が行われることにより発電機の温度が上昇することを考慮して、発電機の特性を保障する温度の上限値より若干低い温度を示す。即ち、この所定温度は、発電機の高温化を懸念しつつも、システム効率を向上すべく第１回転要素がロック状態とされる時間の延長を担保可能か否かの閾値である。
【００２３】
尚、このような温度の特定は、第１回転要素を切り替える旨の要求と無関係に常時行われていており、第１回転要素を切り替える旨の要求に応じて適宜参照されてもよい。
【００２４】
発電機の温度がこの所定温度を超えると判別された場合に、変更手段により、回転速度帯が広がる側に変更され、第１回転要素がロック状態に切り替わり易くなる。即ち、この場合に、上述した駆動軸の回転速度の変化量に応じた変更を行う場合より、ロック状態への切り替えに要する時間がより短縮され、ロック状態へ切り替わる機会がより増大する。この後、第１判別手段により、第１回転要素の回転速度が更新された回転速度帯に入るか否かの判別が行われ、該回転速度が更新された回転速度帯に入る場合に、制御手段により、第１回転要素がロック状態に切り替わる。
【００２５】
上述したように、発電機の温度が所定温度を超えた場合に、回転速度帯を広がる側に変更する。これにより、第１回転要素をロック状態とする機会を延長すること、及び発電機の高温化を抑制することの２つの効果を両立することが可能である。
【００２６】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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】本発明の実施形態に係るＭＧ１ロック制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
＜実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の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。
【００２９】
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、ＭＧ１回転速度センサ１５、ＭＧ１温度センサ１６及びＳＯＣセンサ１７、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。
【００３０】
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ＭＧ１ロック制御処理を実行可能に構成されている。
【００３１】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「回転速度特定手段」、「温度特定手段」「第１判別手段」、「第２判別手段」「制御手段」及び「変更手段」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。
【００３２】
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及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータ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との間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ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。
【００３３】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータ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。
【００３４】
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たセンサである。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。
【００３５】
アクセル開度センサ１４は、ハイブリッド車両１０の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出することが可能に構成されたセンサである。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。
【００３６】
ＭＧ１回転速度センサ１５は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を検出することが可能に構成されたセンサである。ＭＧ１回転速度センサ１５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたモータジェネレータＭＧ１の回転速度は、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。
【００３７】
ＭＧ１温度センサ１６は、モータジェネレータＭＧ１におけるインバータ素子の温度を検出可能に構成されたセンサである。ＭＧ１温度センサ１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたインバータ素子の温度は、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。
【００３８】
ＳＯＣセンサ１７は、バッテリ１２の蓄電残量たるＳＯＣを検出可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された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、本発明に係る内燃機関の構成は、各種の態様を有してよい。
【００４２】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「発電機」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「電動機」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。
【００４３】
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とを備えた動力伝達装置である。
【００４４】
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（符合は省略）に結合されており、その回転速度はモータジェネレータＭＧ１の回転速度（以下、適宜「ＭＧ１回転速度」と称する）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（以下、適宜「ＭＧ２回転速度」と称する）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。
【００４５】
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。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。
【００４６】
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（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。
【００４７】
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。
【００４８】
尚、本発明に係る「動力分割機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構３００のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力分割機構は、複数の遊星歯車機構を備え、一の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素が、他の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素の各々と適宜連結され、一体の差動機構を構成していてもよい。また、ロック手段に係る実施形態上の構成も、動力分割機構の構成に応じて適宜変化し得るものである。
【００４９】
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。
【００５０】
＜実施形態の動作＞
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。尚、同図において、図２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。
【００５１】
図３（ａ）において、縦軸は回転速度を表しており、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。
【００５２】
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、モータジェネレータＭＧ２の回転速度と一義的である）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。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。
【００５３】
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。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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。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。
【００５６】
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。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。
【００５７】
ハイブリッド車両１０において、走行モードは、ＥＣＵ１００により、基本的に車速Ｖ及び要求駆動力Ｆｔに基づいて切り替えられる。要求駆動力Ｆｔ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り、車速センサ１４により検出される車速Ｖと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とをパラメータとする要求駆動力マップより取得される。ＥＣＵ１００は、この要求駆動力マップより取得された要求駆動力Ｆｔと、車速Ｖとに基づいて、予めこれらと選択すべき走行モードとが対応付けられてなる走行モード選択マップを参照し、選択すべき走行モードを決定する。
【００５８】
走行モード選択マップは、縦軸及び横軸に夫々要求駆動力Ｆｔ及び車速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Ｆｔは、走行モードを決定するための、ハイブリッド車両１０の運転条件である。
【００５９】
ＣＶＴ領域は、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Ｆｔ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。
【００６０】
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Ｆｔ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、走行モードとして固定変速モードを選択可能であるＭＧ１ロック制御処理を実行する。
【００６１】
ＥＣＵ１００は、ＭＧ１ロック制御処理の実行により、モータジェネレータＭＧ１がロック状態に切り替わる際に車両に生じる振動を抑制することを可能としている。また、該振動抑制を行いつつも、システム効率ηｓｙｓを向上させるべく、モータジェネレータＭＧ１のロック状態への切り替えに要する時間を短縮して、該切り替えの機会を増大することを可能としている。このような２つの効果を両立すべく、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１のロック状態への切り替え後における、モータジェネレータＭＧ２の回転速度の変化量に応じて、モータジェネレータＭＧ１をロック状態に切り替えるか否かの判別値である、モータジェネレータＭＧ１の回転速度帯を変更する。
【００６２】
＜ＭＧ１ロック制御処理＞
ここで、図４を参照し、ＭＧ１ロック制御処理の詳細について説明する。ここに、図４は、ＭＧ１ロック制御処理のフローチャートである。
【００６３】
図４において、ＥＣＵ１００は、車速センサ１３により検出される車速Ｖと、アクセル開度センサ１４により検出されるアクセル開度Ｔａに基づいて取得された要求駆動力Ｆｔとにより規定されるハイブリッド車両１０の一運転条件が、上述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）。この判別の結果、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）、ＥＣＵ１０は、次に再度ステップＳ５１の処理を実行する。
【００６４】
一方、ステップＳ５１の判別の結果、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、モータジェネレータＭＧ１におけるインバータ素子の温度が第１温度閾値Ｔｆより大きいか否かを判別する（ステップＳ５２）。ここに「第１温度閾値Ｔｆ」は、本発明に係る「所定温度」の一例として、モータジェネレータＭＧ１が取り得る適正温度の上限値に達しないものの、該上限値に迫る温度を示す。この判別の結果、インバータ素子の温度が第１温度閾値Ｔｆより小さいと判別された場合（ステップＳ５２：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、次にステップＳ５４の処理を実行する。
【００６５】
一方、ステップＳ５２の判別の結果、インバータ素子の温度が第１温度閾値Ｔｆより大きい場合（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、後述する式（１）に示す通り、最新の切り替え回転速度αに所定値Λを加算して、切り替え回転速度αを更新する（ステップＳ５３）。ここに「切り替え回転速度α」は、本発明に係る「回転速度帯」の一例として、ロック機構４００がモータジェネレータＭＧ１のロック状態への切り替えを行うべきモータジェネレータＭＧ１の回転速度の帯域を示す。即ち、ステップＳ５３の処理による切り替え回転速度αの更新により、切り替え回転速度αに対応する回転速度帯を広げる。続いて、ＥＣＵ１０は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が「０」となる（即ち、モータジェネレータＭＧ１の回転が停止する）ようにモータジェネレータＭＧ１を制御する（ステップＳ５４）。続いて、インバータ素子の温度が第２温度閾値Ｔｍａｘより小さいか否かを判定する（ステップＳ５５）。ここに「第２温度閾値Ｔｍａx」は、上述した第１温度閾値Ｔｆを超え、モータジェネレータＭＧ１自体若しくはハイブリッド車両１０各部の故障、破損又は劣化の要因となり兼ねない、モータジェネレータＭＧ１が取り得る温度を示す。この判別の結果、インバータ素子の温度が第２温度閾値Ｔｍａｘ以上と判別された場合（ステップＳ５５：ＮＯ）、運転条件に関わらず、走行モードを無段変速モードに切り替えて（ステップＳ５６）、一連のＭＧ１ロック制御処理を終了する。
【００６６】
α  ＝  α  ＋  Λ          （１）
【００６７】
一方、ステップＳ５５の判別の結果、インバータ素子の温度が第２温度閾値Ｔｍａｘより小さいと判別された場合（ステップＳ５５：ＹＥＳ）、モータジェネレータＭＧ１の回転速度の絶対値が切り替え回転速度αより小さい、言い換えれば、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が切り替え回転速度αに対応する回転速度帯に入るか否かを判別する（ステップＳ５７）。この判別の結果、絶対値が切り替え回転速度α以上、言い換えれば、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が切り替え回転速度αの帯域に入らないと判別された場合（ステップＳ５７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、次に再度ステップＳ５４の処理を実行する。
【００６８】
一方、ステップＳ５７の判別の結果、絶対値が切り替え回転速度αより小さい、言い換えれば、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が切り替え回転速度αの帯域に入ると判別された場合（ステップＳ５７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ロック機構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Ｓ５８）。この後、ＥＣＵ１００は、車速センサ１３により検出される車速Ｖに基づいて、モータジェネレータＭＧ２の回転速度の変化量を取得し、該変化量（即ち、図４において「ＭＧ２回転変動」と記載される）が所定値βより大きいか否かを判別する（ステップＳ５９）。この判別の結果、変化量が所定値β以下であると判別された場合（ステップＳ５９：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、後述する式（２）に示す通り、最新の切り替え回転速度αに所定値γを加算して、切り替え回転速度αを更新する（ステップＳ６０）。即ち、切り替え回転速度αに対応する回転速度帯を広げて、一連のＭＧ１ロック制御処理を終了する。尚、ＥＣＵ１００は、切り替え回転速度αの上限値を予め設定しており、ステップＳ６０の処理にて、切り替え回転速度αが上限値を上回らないように切り替え回転速度αを調整可能である。
【００６９】
α  ＝  α  ＋  γ          （２）
【００７０】
一方、ステップＳ５９の判別の結果、変化量が所定値βより大きいと判別された場合（ステップＳ５９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、後述する式（３）に示す通り、最新の切り替え回転速度αから所定値γを減算して、切り替え回転速度αを更新する（ステップＳ６１）。即ち、切り替え回転速度αに対応する回転速度帯を狭めて、一連のＭＧ１ロック制御処理を終了する。尚、ＥＣＵ１００は、切り替え回転速度αの下限値を予め設定しており、ステップＳ６１の処理にて、切り替え回転速度αが下限値を下回らないように切り替え回転速度αを調整可能である。
【００７１】
α  ＝  α  −  γ          （３）
【００７２】
本実施形態に係るＭＧ１ロック制御処理によれば、切り替え回転速度αを、ロック状態切り替え後におけるモータジェネレータＭＧ２の回転速度の変化量に応じて変更する。これにより、変化量が大きく、ハイブリッド車両１０に生じる振動が大きいと判別されれば、振動抑制が優先されるように、切り替え回転速度αの帯域を狭めてモータジェネレータＭＧ１を非ロック状態に切り替え易くする。他方、変化量が小さく、ハイブリッド車両１０に生じる振動が小さいと判別されれば、システム効率の向上が優先されるように、切り替え回転速度αの帯域を広げてモータジェネレータＭＧ１をロック状態に切り替え易くする。即ち、モータジェネレータＭＧ１をロック状態とする機会を最大限確保すること、及び車両振動を抑制することの２つの効果を両立することが可能である。
【００７３】
また、モータジェネレータＭＧ１におけるインバータ素子の温度が第１温度閾値Ｔｆを超えた場合に、回転速度αの領域を広げてモータジェネレータＭＧ１をロック状態に切り替え易くする。これにより、モータジェネレータＭＧ１をロック状態とする機会を延長すること、及びモータジェネレータＭＧ１の高温化を抑制することの２つの効果を両立することが可能である。
【００７４】
更に、モータジェネレータＭＧ１におけるインバータ素子の温度が第２温度閾値Ｍａｘ以上となった場合に、モータジェネレータＭＧ１のロック状態への切り替えを中止し、モータジェネレータＭＧ１を非ロック状態に切り替える無段変速モードへの切り替えを行う。これにより、モータジェネレータＭＧ１の温度上昇を抑制してモータジェネレータＭＧ１若しくはモータジェネレータＭＧ１に係るハイブリッド車両１０各部の故障、破損又は劣化を防止することが可能である。
【００７５】
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】
【００７６】
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、１５…ＭＧ１回転速度センサ、１６…ＭＧ１温度センサ、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】
2010247747.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010247747.tif 000005
【図４】
2010247747.tif 000006