(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
第１モータ・ジェネレータと、
駆動力を車両の駆動輪から出力させるための出力軸と、
前記出力軸に対して動力を伝達できる第２モータ・ジェネレータと、
相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素に前記エンジンが、前記第２回転要素に前記第１モータ・ジェネレータがそれぞれ連結された動力分割機構と、
前記動力分割機構の前記第３回転要素と前記出力軸とが連結された係合状態と、前記第３回転要素と前記出力軸とが切り離された解放状態との間で動作するクラッチと、
前記動力分割機構の前記第３回転要素を回転不能な状態に固定する係合状態とその固定を解放する解放状態との間で動作するブレーキと、
前記エンジンが停止した状態で、前記クラッチが前記解放状態に、前記ブレーキが前記係合状態にそれぞれ操作されたＥＶモードと、前記エンジンが運転した状態で、前記クラッチが前記係合状態に、前記ブレーキが前記解放状態にそれぞれ操作されたシリーズパラレルハイブリッドモードとの間で走行モードが切り替えられるように、前記クラッチ及び前記ブレーキをそれぞれ操作する走行モード切替手段と、
を備え、
前記走行モード切替手段は、
前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える場合において、
前記出力軸の回転速度が低いときには、前記ブレーキを前記係合状態から前記解放状態に操作し、次に、前記第３回転要素の回転速度が前記出力軸の回転速度に近づくように前記第１モータ・ジェネレータの回転速度を制御し、次に、前記クラッチを前記解放状態から前記係合状態へ操作し、前記クラッチに対する当該操作と同時に又は当該操作の前に、前記エンジンを始動させることによって、前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える一方、
前記出力軸の回転速度が高いときには、前記エンジンを始動させ、次に、前記ブレーキを前記係合状態から前記解放状態に操作し、次に、前記第３回転要素の回転速度が前記出力軸の回転速度に近づくように前記エンジンの回転速度を制御し、その後、前記クラッチを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える、
ことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータへ供給可能な電力を蓄えるバッテリを更に備え、
前記走行モード切替手段は、前記ＥＶモードの実施中に、前記バッテリの蓄電率が前記ＥＶモードの続行が可能な範囲内でも、要求駆動力が前記ＥＶモードの続行によって実現できる駆動力の限界値を超えるおそれがある場合には、前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータへ供給可能な電力を蓄えるバッテリを更に備え、
前記走行モード切替手段は、前記バッテリの蓄電率が前記ＥＶモードの続行が可能な範囲内で、かつ要求駆動力が前記ＥＶモードの続行によって実現できる駆動力の限界値を下回っている場合には、前記エンジンの停止を継続しつつ、前記ブレーキを前記係合状態から前記解放状態に、前記クラッチを前記解放状態から係合状態にそれぞれ操作する切り替え準備制御を実施する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記走行モード切替手段は、前記切り替え準備制御を実施した後に、前記バッテリの蓄電率が前記ＥＶモードの続行が不可能な範囲内になった場合に、前記エンジンを始動することによって、前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える、請求項３に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記走行モード切替手段は、前記ブレーキを前記係合状態から前記解放状態に操作し、次に、前記第３回転要素の回転速度が前記出力軸の回転速度に近づくように前記第１モータ・ジェネレータの回転速度を制御し、その後、前記クラッチを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記切り替え準備制御を実施する、請求項３又は４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、走行用動力源としてエンジンと電動機とが設けられたハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
遊星歯車機構のキャリアにエンジンが、サンギアに第１モータ・ジェネレータが、リングギアに出力軸がそれぞれ連結されるとともに、出力軸に第２モータ・ジェネレータが連結されたハイブリッド車両であって、遊星歯車機構と第２モータ・ジェネレータとの間に介在して出力軸の動力伝達を断続させるクラッチと、出力軸に連結されるリングギアの固定とその解放とを切り替え可能なブレーキとが設けられたものが知られている（特許文献１）。このハイブリッド車両は、エンジンの動力の全てを第１モータ・ジェネレータで電力に変換して第２モータ・ジェネレータを駆動するシリーズハイブリッドモードと、そのシリーズハイブリッドモードの場合と同じ状態にクラッチ及びブレーキをそれぞれ操作した状態でエンジンを停止させ、バッテリの電力を用いて第２モータ・ジェネレータを駆動するＥＶモードと、エンジンの動力を遊星歯車機構にて２つに分割し、一方の動力を第１モータ・ジェネレータで電力に変換して第２モータ・ジェネレータを駆動するとともに、他方の動力を出力軸に伝達するシリーズパラレルハイブリッドモードとの間でモードを切り替えることが可能である。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５６９９７号公報
【特許文献２】特開２０００−２０９７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のハイブリッド車両は、シリーズハイブリッドモード又はＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える場合、クラッチを解放状態から係合状態に操作して出力軸とリングギアとを結合する。このため、その切り替え時に車両を前進させる方向である正方向のトルクがリングギアに発生していないと、クラッチを解放状態から係合状態に操作したことによって車両に負の加速度（減速度）が生じるおそれがある。車両に減速度が生じるとドライバが加速の途切れやショックを感じる可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、減速度の発生を抑制しつつ短時間で走行モードを切り替えることができるハイブリッド車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、駆動力を車両の駆動輪から出力させるための出力軸と、前記出力軸に対して動力を伝達できる第２モータ・ジェネレータと、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素に前記エンジンが、前記第２回転要素に前記第１モータ・ジェネレータがそれぞれ連結された動力分割機構と、前記動力分割機構の前記第３回転要素と前記出力軸とが連結された係合状態と、前記第３回転要素と前記出力軸とが切り離された解放状態との間で動作するクラッチと、前記動力分割機構の前記第３回転要素を回転不能な状態に固定する係合状態とその固定を解放する解放状態との間で動作するブレーキと、前記エンジンが停止した状態で、前記クラッチが前記解放状態に、前記ブレーキが前記係合状態にそれぞれ操作されたＥＶモードと、前記エンジンが運転した状態で、前記クラッチが前記係合状態に、前記ブレーキが前記解放状態にそれぞれ操作されたシリーズパラレルハイブリッドモードとの間で走行モードが切り替えられるように、前記クラッチ及び前記ブレーキをそれぞれ操作する走行モード切替手段と、を備え、前記走行モード切替手段は、前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える場合において、前記出力軸の回転速度が低いときには、前記ブレーキを前記係合状態から前記解放状態に操作し、次に、前記第３回転要素の回転速度が前記出力軸の回転速度に近づくように前記第１モータ・ジェネレータの回転速度を制御し、次に、前記クラッチを前記解放状態から前記係合状態へ操作し、前記クラッチに対する当該操作と同時に又は当該操作の前に、前記エンジンを始動させることによって、前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える一方、前記出力軸の回転速度が高いときには、前記エンジンを始動させ、次に、前記ブレーキを前記係合状態から前記解放状態に操作し、次に、前記第３回転要素の回転速度が前記出力軸の回転速度に近づくように前記エンジンの回転速度を制御し、その後、前記クラッチを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替えるものである（請求項１）。
【０００７】
このハイブリッド車両は、ＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ走行モードを切り替える際に、出力軸の回転速度が低いと高い場合との間でクラッチ、ブレーキ及びエンジンのそれぞれに対する操作手順及び内容が異なる。出力軸の回転速度が低い場合は第１モータ・ジェネレータを操作して第３回転要素の回転速度が出力軸の回転速度に近づくように制御する。この同期制御はエンジンが停止した状態で行われるので、エンジンを始動させるための時間が不要である。また、第３回転要素の回転速度を出力軸の回転速度へ近づける同期制御を行う際に、第３回転要素の回転速度の上昇幅が小さいので同期制御が完了までの時間は短くて済む。したがって、第３回転要素の回転速度を出力軸の回転速度に近づけてからクラッチを解放状態から係合状態へ操作するまでの時間を短縮できる。また、同期制御が完了した時点で第３回転要素には正方向のトルクが生じるので、クラッチを解放状態から係合状態へ操作した際には出力軸に正方向のトルクが伝達される。そのため、車両に減速度が生じない。
【０００８】
一方、出力軸の回転速度が高い場合はエンジンを始動し、そのエンジンを操作することによって第３回転要素の回転速度が出力軸の回転速度に近づくように制御する。出力軸の回転速度が高い場合は第３回転要素の回転速度の上昇幅が大きい。そのため、エンジンの出力トルクを利用することによって、第１モータ・ジェネレータを操作して第３回転要素の回転速度を制御する場合に比べて速やかに同期制御を完了できる。したがって、第３回転要素の回転速度を出力軸の回転速度に近づけてからクラッチを解放状態から係合状態へ操作するまでの時間を短縮できる。また、この場合も同期制御が完了した時点で第３回転要素には正方向のトルクが生じるので、クラッチを解放状態から係合状態へ操作した際には出力軸に正方向のトルクが伝達される。そのため、車両に減速度が生じない。
【０００９】
このように、本発明のハイブリッド車両は、出力軸の回転速度の高低に応じて走行モードの切り替え時の操作手順及び内容を変えている。そのため、操作手順及び内容が出力軸の回転速度に拘らずに不変である場合に比べて、走行モードの切り替え完了までの時間を短縮できる。そして、いずれの操作手順でも同期制御の完了時に第３回転要素に正方向のトルクが生じているため、車両に減速度が発生することを抑制できる。したがって、本発明のハイブリッド車両は、減速度の発生を抑制しつつ短時間で走行モードを切り替えることができる。
【００１０】
本発明のハイブリッド車両の一態様において、前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータへ供給可能な電力を蓄えるバッテリを更に備え、前記走行モード切替手段は、前記ＥＶモードの実施中に、前記バッテリの蓄電率が前記ＥＶモードの続行が可能な範囲内でも、要求駆動力が前記ＥＶモードの続行によって実現できる駆動力の限界値を超えるおそれがある場合には、前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替えてもよい（請求項２）。この態様によれば、ＥＶモードの実施中に要求駆動力が増加した場合などに、ＥＶモードからシリーズパラレルハイブリットモードへの走行モードの切り替えが間に合わずに要求駆動力に相当する駆動力を出力できずに加速が途切れる事態を回避できる。
【００１１】
本発明のハイブリッド車両の一態様において、前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータへ供給可能な電力を蓄えるバッテリを更に備え、前記走行モード切替手段は、前記ＥＶモードの実施中に、前記バッテリの蓄電率が前記ＥＶモードの続行が可能な範囲内で、かつ要求駆動力が前記ＥＶモードの続行によって実現できる駆動力の限界値を下回っている場合には、前記エンジンの停止を継続しつつ、前記ブレーキを前記係合状態から前記解放状態に、前記クラッチを前記解放状態から係合状態にそれぞれ操作する切り替え準備制御を実施してもよい（請求項３）。この態様によれば、バッテリの充電状態が要求駆動力を確保できる状況であっても、切り替え準備制御を実施することにより、バッテリの蓄電率の低下や要求駆動力の増加に対応して速やかにＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替えることができる。
【００１２】
この態様において、前記走行モード切替手段は、前記切り替え準備制御を実施した後に、前記バッテリの蓄電率が前記ＥＶモードの続行が不可能な範囲内になった場合に、前記エンジンを始動することによって、前記ＥＶモードから前記シリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替えてもよい（請求項４）。この場合は、バッテリの蓄電率がＥＶモードの続行が不可能となる範囲内に変化しても、切り替え準備制御が既に実施されているので、ＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ速やかに切り替えることができる。
【００１３】
切り替え準備制御の操作手順及び内容は任意である。例えば、前記走行モード切替手段は、前記ブレーキを前記係合状態から前記解放状態に操作し、次に、前記第３回転要素の回転速度が前記出力軸の回転速度に近づくように前記第１モータ・ジェネレータの回転速度を制御し、その後、前記クラッチを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記切り替え準備制御を実施してもよい（請求項５）。
【００１４】
なお、特に断らない限り、本発明における「連結」は、ある要素から他の要素へ動力伝達が可能となる状態を意味する。従って、ある要素と他の要素とが「連結」された状態には、ある要素と他の要素とが直接的かつ機械的に結合されて別の要素が介在しない状態のみならず、ある要素と他の要素との間に単数又は複数の別の要素が介在する状態も含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明のハイブリッド車両によれば、出力軸の回転速度の高低に応じて走行モードの切り替え時の操作手順及び内容を変えているため、操作手順及び内容が出力軸の回転速度に拘らずに不変である場合に比べて、走行モードの切り替え完了までの時間を短縮できる。そして、いずれの操作手順でも同期制御の完了時に第３回転要素に正方向のトルクが生じているため、車両に減速度が発生することを抑制できる。したがって、減速度の発生を抑制しつつ短時間で走行モードを切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示した図。
【図２】図１のハイブリッド車両の走行モードと各要素の操作状態とが対応付けられた図。
【図３】シリーズパラレルハイブリッドモードの動力伝達経路を示した説明図。
【図４】シリーズハイブリッドモードの動力伝達経路を示した説明図。
【図５】ＥＶモードの動力伝達経路を示した説明図。
【図６】制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図７Ａ】図６のステップＳ１０３〜ステップＳ１０５の一連の処理が実施される状態を示した共線図。
【図７Ｂ】図７Ａの状態からブレーキが解放状態に操作され、第１モータ・ジェネレータが操作された場合の共線図。
【図７Ｃ】図７Ｂの状態からクラッチが係合状態に操作された場合の共線図。
【図８Ａ】図６のステップＳ１１０〜ステップＳ１１３の一連の処理が実施される状態を示した共線図。
【図８Ｂ】図８Ａの状態から第１モータ・ジェネレータが操作された場合の共線図。
【図８Ｃ】図８Ｂの状態からブレーキが解放状態に操作され、第１モータ・ジェネレータが操作された場合の共線図。
【図８Ｄ】図８Ｃの状態からクラッチが係合状態に操作された場合の共線図。
【図９Ａ】図６のステップＳ１１４〜ステップＳ１１８の一連の処理が実施される状態を示した共線図。
【図９Ｂ】図９Ａの状態から第１モータ・ジェネレータが操作され、エンジンが始動された場合の共線図。
【図９Ｃ】図９Ｂの状態からエンジンが操作された場合を示した共線図。
【図９Ｄ】図９Ｃの状態からクラッチが係合状態に操作された場合の共線図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示したハイブリッド車両１は内燃機関（以下、エンジンという。）２と、第１モータ・ジェネレータ３と、駆動力を駆動輪Ｄｗから出力させるための出力軸４と、出力軸４に対して動力を伝達できる第２モータ・ジェネレータ５と、エンジン２の動力を分割する動力分割機構６とを備えている。
【００１８】
内燃機関２は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸７を介して動力分割機構６に伝達される。入力軸７と内燃機関２との間には不図示のダンパが介在しており、そのダンパにより内燃機関２のトルク変動が吸収される。なお、入力軸７の端部にはオイルポンプ８が連結されている。オイルポンプ８は動力分割機構６を介して内燃機関２又は第１モータ・ジェネレータ３にて駆動される。オイルポンプ８の駆動により各部にオイルが圧送される。
【００１９】
第１モータ・ジェネレータ３と第２モータ・ジェネレータ５とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第１モータ・ジェネレータ３は、ケース１０に固定されたステータ１２と、そのステータ１２の内周側に同軸に配置されたロータ１３とを備えている。第２モータ・ジェネレータ５も同様に、ケース１０に固定されたステータ１４と、そのステータ１４の内周側に同軸に配置されたロータ１５とを備えている。第１モータ・ジェネレータ３と第２モータ・ジェネレータ５とはバッテリ１６や不図示のインバータ等の電気機器を介して電気的に接続されている。
【００２０】
出力軸４と第２モータ・ジェネレータ５との間にはギア列１７が介在する。第２モータ・ジェネレータ５の動力はギア列１７を介して出力軸４に伝達される。ギア列１７には第２モータ・ジェネレータ５のロータ１５と一体回転するロータ軸１５ａに固定されたドライブギア１８と、そのドライブギア１８と噛み合いかつ出力軸４に固定されたドリブンギア１９とが含まれる。出力軸４に伝達された動力は出力軸４に固定された出力ギア２０から出力される。出力ギア２０はハイブリッド車両１に搭載されたディファレンシャル機構２１のリングギア２２と噛み合っている。リングギア２２を介して伝達された動力はディファレンシャル機構２１によって左右の駆動輪Ｄｗに分配される。
【００２１】
動力分割機構６は相互に差動回転可能な３つの回転要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構６は外歯歯車であるサンギアＳｕと、そのサンギアＳｕに対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉと、これらのギアＳｕ、Ｒｉに噛み合うピニオンＰｉを自転かつ公転自在に保持するキャリアＣａとを備えている。本形態では、内燃機関２が入力軸７を介してキャリアＣａに、第１モータ・ジェネレータ３がサンギアＳｕにそれぞれ連結されている。従って、キャリアＣａは本発明に係る第１回転要素に、サンギアＳｕは本発明に係る第２回転要素にそれぞれ相当し、残りの回転要素であるリングギアＲｉは本発明に係る第３回転要素に相当する。
【００２２】
動力分割機構６と出力軸４との間にはギア列２７が介在する。動力分割機構６から出力された動力はギア列２７を介して出力軸４に伝達される。ギア列２７には動力分割機構６のリングギアＲｉと一体回転可能なドライブギア２８と、そのドライブギア２８に噛み合い出力軸４に固定されたドリブンギア２９とが含まれる。
【００２３】
ハイブリッド車両１は、走行モードを切り替えるため、ブレーキ３０とクラッチ３１とを更に備えている。ブレーキ３０は周知の多板式ブレーキと同じ構成を持つ。ブレーキ３０が係合状態に操作されると、リングギアＲｉが回転不能にロックされる。一方、ブレーキ３０が解放状態に操作されるとリングギアＲｉは自由に回転可能となる。クラッチ３１は周知の多板式クラッチとして構成されている。クラッチ３１はリングギアＲｉとドライブギア２８との間の動力伝達経路に配置されている。クラッチ３１が係合状態に操作されると、リングギアＲｉはギア列２７を介在させた状態で出力軸４と連結された状態となる。一方、クラッチ３１が解放状態に操作されると、上記動力伝達経路が切り離されるため、動力分割機構６から出力軸４への動力伝達が遮断される。
【００２４】
図２に示すように、ハイブリッド車両１は、走行モード毎にエンジン２、ブレーキ３０及びクラッチ３１の各作動状態が対応付けられている。図中の「ＯＮ」はエンジン２の運転状態を意味するとともに、ブレーキ３０又はクラッチ３１の係合状態を意味する。また、図中の「ＯＦＦ」はエンジン２の停止状態を意味するとともに、ブレーキ３０又はクラッチ３１の解放状態を意味する。
【００２５】
シリーズパラレルハイブリッドモードは、エンジン２が運転状態で、ブレーキ３０が解放状態に操作され、かつクラッチ３１が係合状態に操作されることによって実施される。そのため、図３に示すように、動力分割機構６のリングギアＲｉの拘束が解除され、かつリングギアＲｉと出力軸４との間の動力伝達が確保される。したがって、図３の矢印線で示すように、エンジン２の動力は動力分割機構６にて二つに分割され、一方の動力が第１モータ・ジェネレータ３に、他方の動力が出力軸４にそれぞれ伝達される。第１モータ・ジェネレータ３に伝達された動力は電力ＥＰに変換され、その電力ＥＰはバッテリ１６を介して第２モータ・ジェネレータ５に供給される。電力ＥＰのうち余剰電力はバッテリ１６に蓄えられる。第２モータ・ジェネレータ５の動力は出力軸４に伝達される。出力軸４に伝達されたこれらの動力はディファレンシャル機構２１を介して左右の駆動輪Ｄｗから出力される。
【００２６】
シリーズハイブリッドモードは、エンジン２が運転状態で、ブレーキ３０が係合状態に操作され、かつクラッチ３１が解放状態に操作されることにより実施される。そのため、図４に示すように、動力分割機構６のリングギアＲｉが回転不能に固定され、かつリングギアＲｉと出力軸４との間の動力伝達が遮断される。したがって、図４の矢印線で示すように、エンジン２の動力は全て第１モータ・ジェネレータ３で電力ＥＰに変換される。その電力ＥＰはバッテリ１６を介して第２モータ・ジェネレータ５に供給される。電力ＥＰのうち余剰電力はバッテリ１６に蓄えられる。第２モータ・ジェネレータ５の動力は出力軸４及びディファレンシャル機構２１を介して左右の駆動輪Ｄｗから出力される。
【００２７】
図４に示したシリーズハイブリッドモードの状態で、エンジン２が停止すると走行モードは図５のＥＶモードに移行する。ＥＶモードは、バッテリ１６に蓄えられた電力ＥＰ′を使用して第２モータ・ジェネレータ５を駆動する。図５の矢印線で示すように、第２モータ・ジェネレータ５の動力は出力軸４及びディファレンシャル機構２１を介して左右の駆動輪Ｄｗから出力される。
【００２８】
図１に示したように、ハイブリッド車両１には、その走行状態やバッテリ１６の充電状態に応じて走行モードを切り替えるためにブレーキ３０及びクラッチ３１を操作する電子制御装置（ＥＣＵ）４０が設けられている。ＥＣＵ４０はコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ４０は、ブレーキ３０及びクラッチ３１の操作の他に、内燃機関２、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ５の動作制御も行う。例えば、ＥＣＵ４０は運転者による不図示のアクセルペダルの踏み込み量から要求駆動力を算出し、その要求駆動力に相当する駆動力が駆動輪Ｄｗから出力されるように走行モードに合わせて内燃機関２、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ５の動作を制御する。ＥＣＵ４０が行う制御は多岐に亘るが、ここでは各種の制御のうち本発明に関連する制御に説明を限定する。
【００２９】
ＥＣＵ４０には、ハイブリッド車両１の運転状態を取得するため各種のセンサからの信号が入力される。本発明に関連するセンサとしては、エンジン２の回転速度に応じた信号を出力するクランク角センサ４５、出力軸４の回転速度に応じた信号を出力する第１レゾルバ４６、リングギアＲｉの回転速度に応じた信号を出力する第２レゾルバ４７、及びバッテリ１６の充電状態に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ４８がＥＣＵ４０に電気的に接続されている。
【００３０】
本形態は走行モードがＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードに切り替わる過程でＥＣＵ４０が行う制御に特徴がある。図６の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に保持されており、ＥＣＵ４０は同プログラムを適時に読み出してＥＶモードの実施時に所定間隔で繰り返し実行する。
【００３１】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ４０はバッテリ１６の蓄電率と相関するＳＯＣレベルＬｓｏｃが第１閾値Ｌｔ１よりも小さいか否かを判定する。第１閾値Ｌｔ１は、ＥＶモードの続行が可能であるが、要求駆動力の大きさによってシリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える必要が生じる蓄電率の限界値としての意義がある。すなわち、ＳＯＣレベルＬｓｏｃが第１閾値Ｌｔ１よりも大きい場合は、ある程度要求駆動力が増加してもＥＶモードを続行できる程度にバッテリ１６が充電されている状態に相当する。一方、ＳＯＣレベルＬｓｏｃが第１閾値Ｌｔ１よりも小さい場合は、ＥＶモードを続行できるが、要求駆動力の増加によってＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替えが必要となる程度にバッテリ１６が充電されている状態に相当する。ＳＯＣレベルＬｓｏｃが第１閾値Ｌｔ１よりも小さい場合はステップＳ１０２に進み、そうでない場合はステップＳ１０８に進む。
【００３２】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ４０は要求駆動力Ｔｄが閾値Ｔｔよりも小さいか否かを判定する。閾値Ｔｔは、ＳＯＣレベルＬｓｏｃが第１閾値Ｌｔ１よりも小さい状態でＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替えが必要となる要求駆動力の限界値に相当する。換言すれば、閾値Ｔｔは、要求駆動力ＴｄがＥＶモードの続行によって実現できる駆動力の限界値を意味する。したがって、要求駆動力Ｔｄが閾値Ｔｔを下回っていればＥＶモードの続行が可能である。すなわち、バッテリ１６に余裕がある限りＥＶモードを続行する。要求駆動力Ｔｄが閾値Ｔｔよりも小さい場合はステップＳ１０３に進み、そうでない場合はステップＳ１１０に進む。
【００３３】
ステップＳ１０３〜ステップＳ１０５の一連の処理は切り替え準備制御に相当する（図７Ａ〜図７Ｃ参照）。この切り替え準備制御は、バッテリ１６の蓄電率の低下や要求駆動力の上昇に速やかに対応するために行われる。この制御を実行することにより、エンジン２を始動することで直ちにＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替えることができる。なお、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ〜図８Ｄ及び図９Ａ〜図９Ｄにおいて、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ３を、「ＥＮＧ」はエンジン２を、「Ｏｕｔ」は出力軸４を、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ３をそれぞれ意味する。
【００３４】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ４０はブレーキ３０を係合状態から解放状態に操作する（図７Ａ参照）。次に、ステップＳ１０４において、ＥＣＵ４０は第１モータ・ジェネレータ３の回転速度を負方向に上昇させる（図７Ｂ参照）。その上昇過程においては、エンジン２の回転速度は慣性によって０付近に維持される。したがって、第１モータ・ジェネレータ３の回転速度を負方向に上昇させることでリングギアＲｉの回転速度は正方向に上昇する。これにより、リングギアＲｉの回転速度は出力軸４の回転速度に近づけられる。すなわち、ＥＣＵ４０はステップＳ１０３において第１モータ・ジェネレータ３の操作による同期制御を行う。具体的には、ＥＣＵ４０は、出力軸４の回転速度を第１レゾルバ４６の信号を参照して特定し、その回転速度を目標値とし、その目標値と第２レゾルバ４７の信号から特定したリングギアＲｉの回転速度との偏差が小さくなるようにフィードバック制御を行う。次に、ステップＳ１０５において、ＥＣＵ４０はクラッチ３１を解放状態から係合状態に操作する（図７Ｃ参照）。これにより、リングギアＲｉと出力軸４との間の動力伝達が可能となる。
【００３５】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ４０はＳＯＣレベルＬｓｏｃが第２閾値２Ｌｔ２よりも小さいか否かを判定する。第２閾値Ｌｔ２は第１閾値Ｌｔ１よりも小さい値であり、ＥＶモードの続行が不可能となる蓄電率の限界値としての意義がある。すなわち、ＳＯＣレベルＬｓｏｃが第２閾値Ｌｔ２よりも小さい場合は、直ちにエンジン２を始動して走行モードをシリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替える必要がある。そこで、ステップＳ１０７においては、第１モータ・ジェネレータ３を操作してエンジン２を始動する。この場合は、切り替え準備制御が既に実施されているので、エンジン２を始動するだけで走行モードをＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ速やかに切り替えることができる。
【００３６】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ４０はＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへの切替要求が有るか否かを判定する。この切替要求は、要求駆動力がＥＶモードの続行によって実現できる駆動力の限界値を超えるおそれがある場合に発生する。なお、この切替要求を発生させるか否かを判断する際に、要求駆動力の大きさとともに車速（出力軸４の回転速度）の大きさを考慮に入れることもできる。この切替要求が発生しなければバッテリ１６の蓄電率が十分であるから、ＥＶモードを続行すべく以下の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。一方、切替要求が有る場合はステップＳ１０９に進む。ＥＣＵ４０がステップＳ１０９以降の処理を実施することで、走行モードがＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードに切り替えられる。すなわち、ステップＳ１０１の判定処理でＥＶモードの続行が可能であると判定された場合であっても、要求駆動力がＥＶモードの続行によって実現できる駆動力の限界値を超えるおそれがあるために切替要求が生じた場合は、走行モードがＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードに切り替えられる。したがって、要求駆動力が増加した場合などに、ＥＶモードからシリーズパラレルハイブリットモードへの走行モードの切り替えが間に合わずに要求駆動力に相当する駆動力を出力できずに加速が途切れる事態を回避できる。
【００３７】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ４０は出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが閾値Ｎｔよりも大きいか否かを判定する。出力軸４の回転速度ＮｏｕｔはＥＣＵ４０が第１レゾルバ４６の信号を参照することにより取得される。閾値Ｎｔは適宜に設定される。出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが閾値Ｎｔよりも小さい場合はステップＳ１１０〜ステップＳ１１３の一連の処理によって、出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが閾値Ｎｔよりも大きい場合はステップＳ１１４〜ステップＳ１１８の一連の処理によって、走行モードがＥＶモードからシリーズハイブリッドモードへそれぞれ切り替えられる。
【００３８】
ステップＳ１１０〜ステップＳ１１３の一連の処理による各部の速度変化は図８Ａ〜図８Ｄに図示されている。図８Ａに示されているように、この一連の処理を実施する場合は、出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが閾値Ｎｔよりも低い状態となっている。ステップＳ１１０において、ＥＣＵ４０はブレーキ３０を係合状態に維持しつつ、エンジン２の回転速度が始動回転速度Ｎｓに達する程度まで第１モータ・ジェネレータ３の回転速度を正方向に上昇させる（図８Ｂ参照）。次に、ステップＳ１１１において、ＥＣＵ４０はブレーキ３０を係合状態から解放状態に操作し、ステップＳ１１２において、第１モータ・ジェネレータ３を回転速度が低下するように操作して、リングギアＲｉの回転速度を出力軸４の回転速度に近づける同期制御を実施する（図８Ｃ参照）。次に、ステップＳ１１３において、ＥＣＵ４０は走行モード移行処理を行う（図８Ｄ参照）。この走行モード移行処理は、クラッチ３１を解放状態から係合状態に操作するとともに、その操作と同時に又はその操作の前にエンジン２を始動させるものである。図８Ｂ〜図８Ｄに示されたように、ステップＳ１１３の走行モード移行処理を行う段階で、予めエンジン２の回転速度が始動回転速度Ｎｓ程度に引き上げられている。したがって、エンジン２への燃料の供給と点火とを行うことによりエンジン２を直ちに始動することができる。これにより、ハイブリッド車両１は、その走行モードがＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替えられる。
【００３９】
ステップＳ１１０〜ステップＳ１１３の一連の処理によれば、第１モータ・ジェネレータ３による同期制御がエンジン停止状態で行われるのでエンジン２を始動させるための時間が不要である。また、これらの一連の処理は出力軸４の回転速度が閾値Ｎｔよりも小さい場合に実施される。そのため、リングギアＲｉの回転速度を出力軸４の回転速度へ近づける同期制御を行う際にリングギアＲｉの回転速度の上昇幅が小さく同期制御の完了までの時間が短くて済む。したがって、リングギアＲｉの回転速度を出力軸４の回転速度に近づけてからクラッチ３１を解放状態から係合状態へ操作するまでの時間を短縮できる。また、図８Ｄから明らかなように、この同期制御が完了した時点でリングギアＲｉには正方向のトルクが生じるので、クラッチ３１を解放状態から係合状態へ操作した際には出力軸４に正方向のトルクが伝達される。そのため、ハイブリッド車両１に減速度が生じない。
【００４０】
ステップＳ１１４〜ステップＳ１１８の一連の処理による各部の速度変化は図９Ａ〜図９Ｄに図示されている。図９Ａに示されているように、これらの一連の処理を実施する場合は、出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが閾値Ｎｔよりも高い状態となっている。ステップＳ１１４において、ＥＣＵ４０はブレーキ３０を係合状態に維持しつつ第１モータ・ジェネレータ３の回転速度を上昇させることによって、エンジン２の回転速度が始動回転速度Ｎｓとなるようにエンジン２をクランキングし、ステップＳ１１５においてエンジン２に対して燃料の供給と点火とを実施してエンジン２を始動させる（図９Ｂ参照）。次に、ステップＳ１１６において、ＥＣＵ４０はブレーキ３０を係合状態から解放状態に操作し、次のステップＳ１１７においてエンジン２を操作してリングギアＲｉの回転速度を出力軸４の回転速度に近づける同期制御を行う（図９Ｃ参照）。次に、ステップＳ１１８において、ＥＣＵ４０はクラッチ３１を解放状態から係合状態に操作する（図９Ｄ参照）。これにより、ハイブリッド車両１は、その走行モードがＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ切り替えられる。
【００４１】
ステップＳ１１４〜ステップＳ１１８の一連の処理によれば、出力軸４の回転速度が閾値Ｎｔよりも高い状態で実施されるので、図９Ａ〜図９Ｄと図７Ａ〜Ｃとを比較すれば明らかなように同期制御が完了するまでのリングギアＲｉの回転速度の上昇幅が大きい。そのため、図９Ｂの状態から第１モータ・ジェネレータ３を操作してリングギアＲｉの回転速度を上昇させる場合に比べて、エンジン２の出力トルクを利用することで速やかに同期制御を完了できる。したがって、リングギアＲｉの回転速度を出力軸４の回転速度に近づけてからクラッチ３１を解放状態から係合状態へ操作するまでの時間を短縮できる。また、この場合も、図９Ｃから明らかなように同期制御が完了した時点でリングギアＲｉには正方向のトルクが生じるので、クラッチ３１を解放状態から係合状態へ操作した際には出力軸４に正方向のトルクが伝達される。そのため、ハイブリッド車両１に減速度が生じない。
【００４２】
このように、本形態は、ＥＶモードからシリーズパラレルハイブリッドモードへ走行モードを切り替える場合において、出力軸４の回転速度が高い場合と低い場合との間で、ブレーキ３０、クラッチ３１及びエンジン２の操作手順及び内容が異なる。そのため、これらの操作手順及び内容が出力軸４の回転速度に拘らずに不変である場合に比べて、走行モードの切り替え完了までの時間を短縮できる。そして、いずれの操作手順でも同期制御の完了時にリングギアＲｉに正方向のトルクが生じているため、ハイブリッド車両１に減速度が発生することを抑制できる。したがって、ハイブリッド車両１は、減速度の発生を抑制しつつ短時間で走行モードを切り替えることができる。図６の制御ルーチンをＥＣＵ４０が実施することによりＥＣＵ４０は本発明に係る走行モード切替手段として機能する。
【００４３】
本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では本発明に係る動力分割機構としてシングルピニオン型の遊星歯車機構を用いたが、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を本発明に係る動力分割機構として使用することも可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ハイブリッド車両
２  エンジン
３  第１モータ・ジェネレータ
４  出力軸
５  第２モータ・ジェネレータ
３０  ブレーキ
３１  クラッチ
４０  ＥＣＵ（走行モード切替手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
0005783105.tif 000008
【図７Ｂ】
0005783105.tif 000009
【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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