(57)【要約】  車両（１）は、車輪（８０）に連結されるモータジェネレータ（３０）と、交流電力を発電するためのジェネレータ（２０）と、ジェネレータの動力源であるエンジン（１０）と、エンジンのクランク軸（１６）に連結されるサンギヤ（５０）と、ブレーキ（４８）が係合状態となることにより回転が制限され、ブレーキが解放状態になることにより回転の制限が解除されるキャリア（５４）と、モータジェネレータに連結されるリングギヤ（５６）とを含む動力伝達装置（４０）と、直流電源であるバッテリ（７０）と、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに出力するためのインバータ（６０）と、ジェネレータにおいて発電された交流電力を直流電力に整流してバッテリおよびインバータのうちの少なくともいずれか一方に出力するための整流装置（６２）とを含む。
2013018206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪（８０）に連結される駆動用電動機（３０）と、
交流電力を発電するための発電機（２０）と、
前記発電機の動力源である内燃機関（１０）と、
前記内燃機関の出力軸（１６）に連結される第１サンギヤ（５０）と、摩擦係合要素（４８）が係合状態となることにより回転が制限され、前記摩擦係合要素が解放状態になることにより回転の制限が解除される第１キャリア（５４）と、前記駆動用電動機に連結される第１リングギヤ（５６）とを含む第１遊星歯車機構（４０）と、
直流電源である蓄電装置（７０）と、
前記蓄電装置から供給される直流電力を前記交流電力に変換して前記駆動用電動機に出力するためのインバータ（６０）と、
前記発電機において発電された前記交流電力を前記直流電力に整流して前記蓄電装置および前記インバータのうちの少なくともいずれか一方に出力するための整流装置（６２）とを含む、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記整流装置は、ダイオード（Ｄ１−Ｄ６）を用いた整流回路を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記ハイブリッド車両（１）は、前記発電機を用いた発電が要求されている場合に、前記摩擦係合要素が前記係合状態になるように前記摩擦係合要素の係合力を制御するとともに、前記内燃機関を始動させるための制御部（２００）をさらに含む、請求項２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記制御部は、前記蓄電装置の残容量がしきい値よりも小さい場合を前記発電機を用いた発電が要求されている場合として、前記摩擦係合要素が前記係合状態になるように前記摩擦係合要素の前記係合力を制御するとともに、前記内燃機関を始動させる、請求項３に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記制御部（２００）は、前記内燃機関（１０）の始動完了後に、前記摩擦係合要素（４８）が前記解放状態になるように前記摩擦係合要素（４８）の前記係合力を制御する、請求項３に記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記ハイブリッド車両（１）は、前記駆動用電動機の回転軸（３２）に直結する第２サンギヤ（２５０）と、回転が制限された状態の第２キャリア（２５４）と、前記第１リングギヤ（５６）に直結する第２リングギヤ（２５６）とを含む第２遊星歯車機構（４２）をさらに含む、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の構成と制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動用電動機と、発電機と、発電機の動力源となるエンジンとを搭載した車両が特開平１１−３４１６０７号公報（特許文献１）に開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４１６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した公報に開示された車両には、駆動用電動機と発電機に加えて、エンジンを始動させるためのスタータを搭載する必要がある。そのため、車両の生産コストおよび重量が増加するという問題がある。【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動用電動機と、発電機と、発電機の動力源となるエンジンとを搭載した車両において、スタータを用いることなくエンジンの始動が可能なハイブリッド車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のある局面に係るハイブリッド車両は、車輪に連結される駆動用電動機と、交流電力を発電するための発電機と、発電機の動力源である内燃機関と、内燃機関の出力軸に連結される第１サンギヤと、摩擦係合要素が係合状態となることにより回転が制限され、摩擦係合要素が解放状態になることにより回転の制限が解除される第１キャリアと、駆動用電動機に連結される第１リングギヤとを含む第１遊星歯車機構と、直流電源である蓄電装置と、蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用電動機に出力するためのインバータと、発電機において発電された交流電力を直流電力に整流して蓄電装置およびインバータのうちの少なくともいずれか一方に出力するための整流装置とを含む。【０００７】
好ましくは、整流装置は、ダイオードを用いた整流回路を含む。
さらに好ましくは、ハイブリッド車両は、発電機を用いた発電が要求されている場合に、摩擦係合要素が係合状態になるように摩擦係合要素の係合力を制御するとともに、内燃機関を始動させるための制御部をさらに含む。【０００８】
さらに好ましくは、制御部は、蓄電装置の残容量がしきい値よりも小さい場合を発電機を用いた発電が要求されている場合として、摩擦係合要素が係合状態になるように摩擦係合要素の係合力を制御するとともに、内燃機関を始動させる。【０００９】
さらに好ましくは、制御部は、内燃機関の始動完了後に、摩擦係合要素が解放状態になるように摩擦係合要素の係合力を制御する。【００１０】
さらに好ましくは、ハイブリッド車両は、駆動用電動機の回転軸に直結する第２サンギヤと、回転が制限された状態の第２キャリアと、第１リングギヤに直結する第２リングギヤとを含む第２遊星歯車機構をさらに含む。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によると、たとえば、車両の走行中に摩擦係合要素を係合状態にすることによって内燃機関の出力軸を回転させて内燃機関を始動させることができる。そのため、駆動用電動機および発電機の他に内燃機関を始動させるためのスタータを別途搭載する必要がない。さらに、発電機をスタータとして機能させる必要がないため、発電機をモータとして機能させる回路を別途設ける必要もない。そのため、車両の生産コストおよび重量の増加を抑制することができる。したがって、駆動用電動機と、発電機と、発電機の動力源となるエンジンとを搭載した車両において、スタータを用いることなくエンジンの始動が可能なハイブリッド車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る車両の全体ブロック図である。
【図２】整流回路の構成の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵの機能ブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図５】本実施の形態に係る車両に搭載された動力伝達装置の動作を示す共線図である。
【図６】本実施の形態に係る車両に搭載されたバッテリのＳＯＣの変化を示すタイミングチャートである。
【図７】他の構成に係る車両の全体ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返されない。
【００１４】
図１を参照して、本実施の形態に係る車両１の全体ブロック図が説明される。車両１は、トランスミッション８と、エンジン１０と、インバータ６０と、整流装置６２と、バッテリ７０と、駆動輪８０と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２００とを含む。トランスミッション８は、ダンパ機構１２と、ジェネレータ２０と、モータジェネレータ（以下、ＭＧと記載する）３０と、動力伝達装置４０と、減速機５８とを含む。
【００１５】
この車両１は、ＭＧ３０から出力される駆動力によって走行する。ＭＧ３０は、駆動用電動機であって、たとえば、三相交流回転電機である。ＭＧ３０は、インバータ６０によって駆動される。ＭＧ３０は、バッテリ７０に蓄えられた電力およびジェネレータ２０により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪８０に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、ＭＧ３０は、回生制動によって発電された電力を用いてインバータ６０を経由してバッテリ７０を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。
【００１６】
インバータ６０は、バッテリ７０に蓄えられた直流電力をＭＧ３０を駆動するための交流電力に変換してＭＧ３０に出力する。これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力を用いてＭＧ３０が駆動される。また、インバータ６０は、ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換してバッテリ７０に供給する。これにより、ＭＧ３０により発電された電力を用いてバッテリ７０が充電される。インバータ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ２に基づいて制御される。
【００１７】
なお、インバータ６０に加えてコンバータを含むものであってもよい。コンバータは、インバータ６０とバッテリ７０との間に設けてもよい。このようにすると、コンバータを用いてバッテリ７０の直流電力の電圧を昇圧してインバータ６０に供給したり、インバータ６０から出力された直流電力の電圧を降圧してバッテリ７０に供給したりすることができる。
【００１８】
バッテリ７０は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ７０としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ７０は、上述したようにＭＧ３０により発電された電力を用いて充電される他、外部電源（図示せず）から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ７０は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。
【００１９】
動力伝達装置４０は、ＭＧ３０から出力される駆動力を減速機５８に伝達する。動力伝達装置４０は、ＭＧ３０の回転軸、ジェネレータ２０の回転軸、および、摩擦係合要素であるブレーキ４８の三要素の各々を機械的に連結する。
【００２０】
具体的には、動力伝達装置４０は、サンギヤ５０と、ピニオンギヤ５２と、キャリア５４と、リングギヤ５６とを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤ５２は、サンギヤ５０およびリングギヤ５６の各々と噛み合う。キャリア５４は、ピニオンギヤ５２を自転可能に支持するとともに、トランスミッション８に設けられるブレーキ４８に連結される。
【００２１】
サンギヤ５０は、エンジン１０の出力軸であるクランク軸１６に連結されたジェネレータ２０の回転軸２２に連結される。リングギヤ５６は、ＭＧ３０の回転軸３２に連結される。また、リングギヤ５６とＭＧ３０の回転軸３２との間には、減速機５８が連結される。減速機５８には駆動輪８０が連結される。
【００２２】
減速機５８は、ＭＧ３０から動力伝達装置４０を経由して伝達される動力を駆動輪８０に伝達する。減速機５８は、ＭＧ３０の回転軸３２の回転速度を減速して駆動輪８０に伝達する。また、減速機５８は、駆動輪８０が受けた路面からの反力を動力伝達装置４０を経由してＭＧ３０に伝達する。減速機５８は、たとえば、駆動輪８０のドライブシャフトに連結された第１ギヤと、リングギヤ５６に設けられた第２ギヤとを含む。第１ギヤと第２ギヤとは直接噛み合うようにしてもよいし、第１ギヤと第２ギヤとに噛み合う第３のギヤあるいはギヤ群を介在させてもよい。
【００２３】
ブレーキ４８は、アクチュエータ４６の作動によって解放状態と係合状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り換えられる。アクチュエータ４６は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ３に基づいて作動する。
【００２４】
アクチュエータ４６は、油圧を用いてブレーキ４８を係合状態と解放状態とのうちのいずれか一方から他方に切り換えるための油圧アクチュエータであってもよい。この場合、アクチュエータ４６は、ブレーキ４８に油圧を供給するための油圧回路と油圧を発生させるためのポンプとを含む。油圧回路は、ブレーキ４８の油圧を調整するための電磁弁を含む。あるいは、アクチュエータ４６は、電動でブレーキ４８を係合状態と解放状態とのうちのいずれか一方から他方に切り換えるための電動アクチュエータであってもよい。
【００２５】
ＥＣＵ２００は、エンジン１０を始動させない場合には、ブレーキ４８が解放状態となるようにアクチュエータ４６を制御する。また、ＥＣＵ２００は、エンジン１０を始動させる場合には、エンジン１０の始動が完了するまでの間、ブレーキ４８が係合状態となるようにアクチュエータ４６を制御する。ＥＣＵ２００は、エンジン１０の始動が完了した後には、ブレーキ４８が再び解放状態となるようにアクチュエータ４６を制御する。
【００２６】
ブレーキ４８が解放状態になる場合には、リングギヤ５６とサンギヤ５０との間で駆動力は伝達されない。一方、ブレーキ４８が係合状態になる場合には、キャリア５４の回転が制限される。そのため、リングギヤ５６とサンギヤ５０との間で駆動力の伝達が行われる。たとえば、ＭＧ３０の駆動力は、リングギヤ５６とサンギヤ５０とを経由して、ジェネレータ２０の回転軸２２およびエンジン１０のクランク軸１６に伝達される。
【００２７】
エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、複数の気筒１０２を含む。なお、気筒１０２は、複数に限定されるものではなく１つであってもよい。エンジン１０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ１に基づいて、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットルバルブの開度等が制御される。
【００２８】
エンジン１０のクランク軸は、ダンパ機構１２を介在させてジェネレータ２０の回転軸に連結される。そのため、エンジン１０が発生する動力は、ジェネレータ２０に伝達される。ダンパ機構１２は、エンジンのクランク軸とジェネレータ２０の回転軸との間での動力伝達時のトルク変動を吸収する。
【００２９】
ジェネレータ２０は、たとえば、三相交流回転電機である。ジェネレータ２０は、エンジン１０の動力を用いて交流電力を発電する。ジェネレータ２０は、発電した交流電力を整流装置６２に出力する。
【００３０】
整流装置６２は、ジェネレータ２０で発電された交流電力を直流電力に整流する。整流装置６２は、たとえば、図２に示すように、複数のダイオードＤ１−Ｄ６を用いた三相のブリッジ回路である。
【００３１】
図２に示すように、ジェネレータ２０から位相がそれぞれ１２０度異なる入力電圧がＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧として整流装置６２に入力される。整流装置６２は、ダイオード整流回路６４と、平滑コンデンサ６６とを含む。
【００３２】
ダイオード整流回路６４は、三相ブリッジ接続された６個のダイオードＤ１−Ｄ６を含む。ダイオード整流回路６４は、第１出力端子６８と第２出力端子６９との間に直列に接続された一対のダイオードＤ１，Ｄ２と、一対のダイオードＤ３，Ｄ４と、一対のダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。
【００３３】
ダイオードＤ１のアノードおよびダイオードＤ２のカソードがジェネレータ２０のＵ相電圧の出力端子に接続される。ダイオードＤ３のアノードおよびダイオードＤ４のカソードがジェネレータ２０のＶ相電圧の出力端子に接続される。ダイオードＤ５のアノードおよびダイオードＤ６のカソードがジェネレータ２０のＷ相電圧の出力端子に接続される。
【００３４】
ダイオードＤ１，Ｄ３およびＤ５のカソードが第１出力端子６８に接続される。ダイオードＤ２，Ｄ４およびＤ６のアノードが第２出力端子６９に接続される。平滑コンデンサ６６の一方端は、第１出力端子６８に接続される。平滑コンデンサ６６の他方端は、第２出力端子６９に接続される。
【００３５】
整流装置６２と、バッテリ７０と、インバータ６０とは互いに並列になるように接続される。整流装置６２において整流された直流電力は、バッテリ７０およびインバータ６０のうちの少なくともいずれか一方に供給される。
【００３６】
ＥＣＵ２００には、エンジン回転速度センサ１１と、レゾルバ１３と、車輪速センサ１４と、電池温度センサ１５６と、電流センサ１５８と、電圧センサ１６０とが接続される。
【００３７】
エンジン回転速度センサ１１は、エンジン１０のクランク軸１６に対向した位置に設けられる。エンジン回転速度センサ１１は、エンジン１０のクランク軸１６の回転速度（以下、エンジン回転速度と記載する）Ｎｅを検出する。エンジン回転速度センサ１１は、検出されたエンジン回転速度Ｎｅを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００３８】
レゾルバ１３は、ＭＧ３０に設けられる。レゾルバ１３は、ＭＧ３０の回転速度Ｎｍを検出する。レゾルバ１３は、検出された回転速度Ｎｍを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００３９】
車輪速センサ１４は、駆動輪８０の回転速度Ｎｗを検出する。車輪速センサ１４は、検出された回転速度Ｎｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した回転速度Ｎｗに基づいて車速Ｖを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、回転速度Ｎｗに代えてＭＧ３０の回転速度Ｎｍに基づいて車速Ｖを算出するようにしてもよい。
【００４０】
電池温度センサ１５６は、バッテリ７０の電池温度ＴＢを検出する。電池温度センサ１５６は、検出した電池温度ＴＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信してもよい。
【００４１】
電流センサ１５８は、バッテリ７０の電流ＩＢを検出する。電流センサ１５８は、検出した電流ＩＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００４２】
電圧センサ１６０は、バッテリ７０の電圧ＶＢを検出する。電圧センサ１６０は、検出した電圧ＶＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００４３】
ＥＣＵ２００は、エンジン１０を制御するための制御信号Ｓ１を生成し、その生成した制御信号Ｓ１をエンジン１０へ出力する。また、ＥＣＵ２００は、インバータ６０を制御するための制御信号Ｓ２を生成し、その生成した制御信号Ｓ２をインバータ６０へ出力する。さらに、ＥＣＵ２００は、アクチュエータ４６を制御するための制御信号Ｓ３を生成し、その生成した制御信号Ｓ３をアクチュエータ４６に出力する。
【００４４】
ＥＣＵ２００は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に対応する要求駆動力を算出する。ＥＣＵ２００は、算出された要求駆動力に応じて、ＭＧ３０に対するトルク指令値を算出する。ＥＣＵ２００は、算出されたトルク指令値をＭＧ３０において実現するようにインバータ６０を制御する。
【００４５】
また、ＥＣＵ２００は、車両１の減速時には、駆動輪８０の回転に従動するＭＧ３０がジェネレータとして機能して回生制動が行なわれる。回生制動によって回収した交流電力は、インバータ６０を用いて直流電力に変換されてバッテリ７０に蓄えられる。
【００４６】
ＥＣＵ２００は、バッテリ７０の電流ＩＢと、電圧ＶＢと、電池温度ＴＢとに基づいてバッテリ７０の残容量を示すＳＯＣ（State  of  Charge）を推定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、電流ＩＢと、電圧ＶＢと、電池温度ＴＢとに基づいてＯＣＶ（Open  Circuit  Voltage）を推定し、推定されたＯＣＶと所定のマップとに基づいてバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。あるいは、ＥＣＵ２００は、たとえば、バッテリ７０の充電電流と放電電流とを積算することによってバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。
【００４７】
ＥＣＵ２００は、ジェネレータ２０を用いた発電が要求される場合に、ジェネレータ２０の動力源であるエンジン１０を始動させて、ジェネレータ２０を用いた発電を開始する。ジェネレータ２０を用いた発電が要求される場合には、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも低下した場合が含まれる。
【００４８】
すなわち、ＥＣＵ２００は、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも低下した場合には、エンジン１０を始動させる。エンジン１０の始動によってジェネレータ２０は、交流電力を発電する。整流装置６２は、ジェネレータ２０によって発電された交流電力を直流電力に整流する。整流装置６２によって整流された電力は、インバータ６０およびバッテリ７０のうちの少なくともいずれか一方に供給される。
【００４９】
上述した構成を有する車両１に搭載されたＥＣＵ２００は、エンジン１０を始動させる場合には、動力伝達装置４０のブレーキ４８が解放状態から係合状態に切り換わるようにアクチュエータ４６を制御する。ＥＣＵ２００は、エンジン１０の始動が完了するまでブレーキ４８が係合状態を維持するようにアクチュエータ４６を制御する。さらに、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の始動が完了した場合には、ブレーキ４８が係合状態から解放状態に切り換わるようにアクチュエータ４６を制御する。
【００５０】
図３に、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、要求判定部２０２と、係合制御部２０４と、回転数判定部２０６と、始動制御部２０８と、完了判定部２１０と、解放制御部２１２とを含む。
【００５１】
要求判定部２０２は、車両１の状態に基づいて発電が要求されているか否かを判定する。要求判定部２０２は、たとえば、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも低下している場合に発電が要求されていると判定する。要求判定部２０２は、電池温度ＴＢと所定のマップとに基づいてしきい値ＳＯＣ（０）を決定してもよい。
【００５２】
なお、本実施の形態において、要求判定部２０２は、バッテリ７０のＳＯＣに基づいて発電が要求されているか否かを判定したが、特にバッテリ７０のＳＯＣに限定して判定されるものではない。要求判定部２０２は、たとえば、充電完了後の車両１の走行距離がしきい値を超える場合に発電が要求されていると判定してもよい。あるいは、要求判定部２０２は、充電完了後の車両１の走行時間がしきい値を超える場合に発電が要求されていると判定してもよい。
【００５３】
また、要求判定部２０２は、たとえば、発電が要求されていると判定された場合に要求判定フラグをオン状態にしてもよい。
【００５４】
係合制御部２０４は、要求判定部２０２によって発電が要求されていると判定された場合に、ブレーキ４８が解放状態から係合状態に切り換わるようにアクチュエータ４６を制御する。係合制御部２０４は、所定の増加量で係合力を増加させてブレーキ４８が係合状態になるようにアクチュエータ４６を制御する。
【００５５】
所定の増加量の大きさは、発電が要求されていると判定されてから所定時間以内にブレーキ４８が係合状態になるように決定される第１増加量であってもよいし、トランスミッション８にショックの発生を抑制する増加量の範囲の上限値（第２増加量）であってもよいし、第１増加量および第２増加量のうちのいずれか小さい方を選択して決定してもよい。
【００５６】
なお、係合制御部２０４は、たとえば、要求判定フラグがオン状態である場合に、ブレーキ４８が解放状態から係合状態に切り換わるようにアクチュエータ４６を制御してもよい。
【００５７】
回転数判定部２０６は、エンジン回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（０）以上であるか否かを判定する。しきい値Ｎｅ（０）は、エンジン１０の初爆可能な回転数である。しきい値Ｎｅ（０）は、所定値であってもよい。あるいは、しきい値Ｎｅ（０）は、外気温、路面の勾配あるいは車両１の走行位置等の車両１の走行状態に応じて設定される回転数であってもよい。なお、回転数判定部２０６は、たとえば、エンジン回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（０）以上であると判定された場合に、回転数判定フラグをオン状態にしてもよい。
【００５８】
始動制御部２０８は、要求判定部２０２によって発電が要求されていると判定された場合であって、かつ、回転数判定部２０６によってエンジン回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（０）以上であると判定された場合に、エンジン１０の始動制御を実行する。始動制御は、たとえば、スロットルバルブの開度制御と、燃料噴射制御と、点火制御とを含む。スロットルバルブの開度制御は、所定の開度になるようにエンジン１０のスロットルバルブの開度を調整する制御である。燃料噴射制御は、エンジン１０のクランク軸の回転角に基づいてエンジン１０の吸気通路または気筒に燃料を噴射する制御である。点火制御は、エンジン１０のクランク軸の回転角に基づいて点火プラグを用いて点火する制御である。
【００５９】
なお、始動制御部２０８は、たとえば、要求判定フラグおよび回転数判定フラグのいずれもがオン状態である場合に、エンジン１０の始動制御を実行してもよい。
【００６０】
完了判定部２１０は、エンジン１０の始動が完了したか否かを判定する。完了判定部２１０は、たとえば、エンジン回転数がしきい値Ｎｅ（１）以上であると判定された場合に、エンジン１０の始動が完了したと判定する。しきい値Ｎｅ（１）は、しきい値Ｎｅ（０）以上の値である。なお、完了判定部２１０は、たとえば、エンジン１０の始動が完了したと判定した場合に完了判定フラグをオン状態にしてもよい。また、完了判定部２１０は、エンジン１０の始動制御を実行してから所定時間が経過した後にエンジン１０の始動が完了したか否かを判定してもよい。所定時間は、エンジン１０の始動制御に必要な時間である。
【００６１】
解放制御部２１２は、完了判定部２１０によってエンジン１０の始動が完了したと判定された場合に、ブレーキ４８が係合状態から解放状態に切り換わるようにアクチュエータ４６を制御する。解放制御部２１２は、所定の減少量で係合力を減少させてブレーキ４８が解放状態になるようにアクチュエータ４６を制御する。
【００６２】
所定の減少量の大きさは、始動が完了したと判定されてから所定時間以内にブレーキ４８が解放状態になるように決定される第１減少量であってもよいし、トランスミッション８にショックの発生を抑制する減少量の範囲の上限値（第２減少量）であってもよいし、第１減少量および第２減少量のうちのいずれか大きさの小さい方を選択して決定してもよい。
【００６３】
なお、解放制御部２１２は、たとえば、完了判定フラグがオン状態である場合に、ブレーキ４８が係合状態から解放状態に切り換わるようにアクチュエータ４６を制御してもよい。
【００６４】
本実施の形態において、要求判定部２０２と、係合制御部２０４と、回転数判定部２０６と、始動制御部２０８と、完了判定部２１０と、解放制御部２１２とは、いずれもＥＣＵ２００のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
【００６５】
図４を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００６６】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ２００は、発電の要求があるか否かを判定する。発電の要求がある場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。
【００６７】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、ブレーキ４８が係合状態になるようにアクチュエータ４６を制御する。Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、エンジン回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（０）以上であるか否かを判定する。エンジン回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（０）以上である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０４に戻される。
【００６８】
Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の始動制御を実行する。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の始動が完了しているか否かを判定する。エンジン１０の始動が完了している場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１０８に戻される。
【００６９】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、ブレーキ４８が解放状態になるようにアクチュエータ４６を制御する。
【００７０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の動作について図５および図６を参照して説明する。
【００７１】
図５は、動力伝達装置４０のサンギヤ５０の回転数Ｎｓ、キャリア５４の回転数Ｎｃおよびリングギヤ５６の回転数Ｎｒの関係を示した共線図である。図５に示すように、リングギヤ５６の回転数Ｎｒとキャリア５４の回転数Ｎｃと、サンギヤ５０の回転数Ｎｓとは直線で結ばれる関係となる。さらに、図６は、バッテリ７０のＳＯＣの変化を示すタイミングチャートである。
【００７２】
図６に示すように、時間Ｔ（０）になるまでの期間において、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも大きい場合には、発電が要求されていないため（Ｓ１００にてＮＯ）、エンジン１０は停止した状態が維持される。そのため、図５の実線に示すように、エンジン１０のクランク軸１６に連結されたサンギヤ５０の回転数Ｎｓはゼロとなる。
【００７３】
車両１が走行している場合には、ＭＧ３０の回転軸３２に連結されるリングギヤ５６の回転数Ｎｒは、車両１の速度Ｖに対応した回転数Ｎｒ（０）となる。ブレーキ４８は、解放状態であるため、動力伝達装置４０のキャリア５４の回転は、制限されない。そのため、キャリア５４の回転数Ｎｃは、リングギヤ５６の回転数ＮｒがＮｒ（０）であって、かつ、サンギヤ５０の回転数Ｎｓがゼロであることからギヤ比等によって定まる回転数Ｎｃ（０）となる。
【００７４】
図６に戻って、時間Ｔ（０）にて、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）以下になる場合には、発電が要求されていると判定されるため（Ｓ１００にてＹＥＳ）、ブレーキ４８が解放状態から係合状態に切り換わるようにアクチュエータ４６が制御される（Ｓ１０２）。
【００７５】
アクチュエータ４６の制御によって、ブレーキ４８が係合力が増加すると、ブレーキ４８によって動力伝達装置４０のキャリア５４の回転が制限される。ブレーキ４８が係合状態になる場合には、図５の破線に示すように、動力伝達装置４０のキャリア５４の回転数Ｎｃがゼロになる。キャリア５４の回転が停止した場合には、キャリア５４が反力要素となって、サンギヤ５０とリングギヤ５６との間で駆動力が伝達される。そのため、ＭＧ３０の動力あるいは減速機５８を経由した路面から受けた反力は、エンジン１０のクランク軸１６に伝達される。そのため、サンギヤ５０の回転数Ｎｓが上昇を開始する。
【００７６】
図５の破線に示すように、サンギヤ５０の回転数Ｎｓ（すなわち、エンジン回転速度Ｎｅ）がしきい値Ｎｅ（０）以上であるため（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、エンジン１０の始動制御が実行される（Ｓ１０６）。
【００７７】
スロットルバルブの開度制御と燃料噴射制御と点火制御とがエンジン１０の始動制御として実行された後に、エンジン回転数Ｎｅがしきい値Ｎｅ（１）以上である場合にはエンジン１０の始動が完了したと判定される（Ｓ１０８にてＹＥＳ）。そのため、ブレーキ４８が係合状態から解放状態に切り換わるようにアクチュエータ４６が制御される（Ｓ１１０）。
【００７８】
ブレーキ４８が係合状態から解放状態に切り換わることによって、キャリア５４の回転の制限が解除される。そのため、キャリア５４が反力要素として機能しなくなるため、リングギヤ５６とサンギヤ５０との間で動力の伝達は行われない。
【００７９】
エンジン１０が始動した場合には、ジェネレータ２０において発電された交流電力は、整流装置６２によって直流電力に整流されて、バッテリ７０あるいはインバータ６０に供給される。そのため、車両１の走行状態に応じて整流装置６２からの直流電力でバッテリ７０が充電されたり、整流装置６２からの直流電力がインバータ６０に供給されたりする。そのため、バッテリ７０における電力の入出力量が減少する。その結果、図６に示すように時間Ｔ（０）よりも後においては、バッテリ７０のＳＯＣの減少量の大きさは、時間Ｔ（０）よりも前のＳＯＣの減少量の大きさと比較して小さくなる。そのため、エンジン１０が作動している間は、バッテリ７０の電力とジェネレータ２０によって発電された電力とによって、車両１は走行を継続する。
【００８０】
なお、エンジン１０の始動によってジェネレータ２０によって発電された電力を用いて車両１の走行を継続することができる。その結果、図６の破線に示すようにジェネレータ２０を用いた発電を行わない場合にＳＯＣ（１）まで低下する時間が時間Ｔ（１）であるのに対して、エンジン１０を始動させることによってＳＯＣ（１）まで低下する時間は、時間Ｔ（１）よりも後の時間Ｔ（２）である。
【００８１】
以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、車両の走行中にブレーキ４８を係合状態にすることによってエンジン１０のクランク軸１６を回転させてエンジン１０を始動させることができる。そのため、ＭＧ３０およびジェネレータ２０の他にスタータを搭載する必要がない。さらに、ジェネレータ２０をスタータとして機能させる必要がないため、ジェネレータ２０とバッテリ７０との間にインバータを設ける必要がない。その結果、車両１の生産コストおよび重量の増加を抑制することができる。したがって、駆動用電動機と、発電機と、発電機の動力源となるエンジンとを搭載した車両において、スタータを用いることなくエンジンの始動が可能なハイブリッド車両を提供することができる。
【００８２】
さらに、本実施の形態において、動力伝達装置４０は、１組の遊星歯車機構を含むものとして説明したが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、動力伝達装置４０は、図７に示すように２組の遊星歯車機構を含むものであってもよい。
【００８３】
図７に示す車両１の動力伝達装置４０は、第１遊星歯車機構４１と、第２遊星歯車機構４２とを含む。第１遊星歯車機構４１は、第１サンギヤ５０と、第１ピニオンギヤ５２と、第１キャリア５４と、第１リングギヤ５６とを含む。第１遊星歯車機構４１の第１サンギヤ、第１ピニオンギヤ５２、第１キャリア５４および第１リングギヤ５６は、図１を用いて説明したサンギヤ５０、ピニオンギヤ５２、キャリア５４およびリングギヤ５６とそれぞれ同様の構成であり、同じ参照符号が付されている。そのため、その詳細な説明は繰り返されない。
【００８４】
第２遊星歯車機構４２は、第２サンギヤ２５０と、第２ピニオンギヤ２５２と、第２キャリア２５４と、第２リングギヤ２５６とを含む。第２ピニオンギヤ２５２は、第２サンギヤ２５０および第２リングギヤ２５６の各々と噛み合う。第２キャリア２５４は、第２ピニオンギヤ２５２を自転可能に支持するととに、トランスミッション８に固定される。
【００８５】
第２サンギヤ２５０は、ＭＧ３０の回転軸３２に連結される。第２リングギヤ２５６は、第１遊星歯車機構４１の第１リングギヤ５６に連結される。
【００８６】
図７に示す車両１においては、ＭＧ３０の回転軸３２の回転が第２遊星歯車機構４２において減速して第１遊星歯車機構４１あるいは減速機５８に伝達される点が図１に示す車両１の動作と異なる。図７に示す車両１のそれ以外の動作については、図１に示す車両１と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返されない。
【００８７】
したがって、図７に示す車両１においても、図１に示す車両１と同様の作用効果を奏する。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１  車両、８  トランスミッション、１０  エンジン、１１  エンジン回転速度センサ、１２  ダンパ機構、１３  レゾルバ、１４  車輪速センサ、１６  クランク軸、２０  ジェネレータ、２２，３２  回転軸、４０  動力伝達装置、４１，４２  遊星歯車機構、、４６  アクチュエータ、４８  ブレーキ、５０，２５０  サンギヤ、５２，２５２  ピニオンギヤ、５４，２５４  キャリア、５６，２５６  リングギヤ、５８  減速機、６０  インバータ、６２  整流装置、７０  バッテリ、８０  駆動輪、１０２  気筒、１５６  電池温度センサ、１５８  電流センサ、１６０  電圧センサ、２００  ＥＣＵ、２０２  要求判定部、２０４  係合制御部、２０６  回転数判定部、２０８  始動制御部、２１０  完了判定部、２１２  解放制御部。
【図１】
2013018206.tif 000003
【図２】
2013018206.tif 000004
【図３】
2013018206.tif 000005
【図４】
2013018206.tif 000006
【図５】
2013018206.tif 000007
【図６】
2013018206.tif 000008
【図７】
2013018206.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月4日(2013.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に連結される駆動用電動機と、
交流電力を発電するための発電機と、
前記発電機の動力源である内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に連結される第１サンギヤと、摩擦係合要素が係合状態となることにより回転が制限され、前記摩擦係合要素が解放状態になることにより回転の制限が解除される第１キャリアと、前記駆動用電動機に連結される第１リングギヤとを含む第１遊星歯車機構と、
直流電源である蓄電装置と、
前記蓄電装置から供給される直流電力を前記交流電力に変換して前記駆動用電動機に出力するためのインバータと、
前記発電機において発電された前記交流電力を前記直流電力に整流して前記蓄電装置および前記インバータのうちの少なくともいずれか一方に出力するための整流装置と、
前記発電機を用いた発電が要求されている場合に、走行中に前記摩擦係合要素が前記係合状態になるように前記摩擦係合要素の係合力を制御することによって前記内燃機関の出力軸を回転させて前記内燃機関を始動させるための制御部とを含む、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記整流装置は、ダイオードを用いた整流回路を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記制御部は、前記蓄電装置の残容量がしきい値よりも小さい場合を前記発電機を用いた発電が要求されている場合として、前記摩擦係合要素が前記係合状態になるように前記摩擦係合要素の前記係合力を制御するとともに、前記内燃機関を始動させる、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記制御部は、前記内燃機関の始動完了後に、前記摩擦係合要素が前記解放状態になるように前記摩擦係合要素の前記係合力を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記ハイブリッド車両は、前記駆動用電動機の回転軸に直結する第２サンギヤと、回転が制限された状態の第２キャリアと、前記第１リングギヤに直結する第２リングギヤとを含む第２遊星歯車機構をさらに含む、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【国際調査報告】
2013018206.tif 000010
2013018206.tif 000011
2013018206.tif 000012
2013018206.tif 000013
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