(57)【要約】【課題】低速時のハイブリッド車両に大きな駆動力が求められる場合に、適切な運転条件を実現する【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、第１電動機（ＳＧ）、第２電動機（ＭＧ）及び内燃機関（２００）を含む動力要素と、駆動軸と、動力伝達機構（３００）と、クラッチ（Ｃｓ）とを備えたハイブリッド車両（１）を制御する。ハイブリッド車両の制御装置は、動力伝達モードを、クラッチを切り離す第１モード、クラッチを係合する第２モード、クラッチを滑り係合する第３モードに切替え可能な切替手段（１４０）と、車速が第１閾値より低いか否かを判定する第１判定手段（１１０）と、要求トルクが第２閾値より大きいか否かを判定する第２判定手段（１２０）と、車速が第１閾値より低く且つ要求トルクが第２閾値より大きい場合に、動力伝達モードを第３モードに切替える制御手段（１３０）とを備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電動機、第２電動機及び内燃機関を含む動力要素と、
前記動力要素からの動力を車軸に伝達する駆動軸と、
前記動力要素及び前記駆動軸間において動力を伝達する動力伝達機構と、
前記内燃機関及び前記第１電動機と前記動力伝達機構との間に設けられたクラッチと
を備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、
前記ハイブリッド車両の動力伝達モードを、前記クラッチを切り離し前記第２電動機の動力を駆動軸に出力する第１モード、前記クラッチを係合し前記内燃機関及び前記第２電動機の動力を夫々駆動軸に出力する第２モード、並びに前記クラッチを滑り係合し前記内燃機関の動力の一部及び前記第２電動機の動力を夫々駆動軸に出力する第３モードに切替え可能な切替手段と、
前記ハイブリッド車両の車速が第１閾値より低いか否かを判定する第１判定手段と、
前記駆動軸に出力されるべき動力が第２閾値より大きいか否かを判定する第２判定手段と、
前記ハイブリッド車両の車速が第１閾値より低く、且つ前記駆動軸に出力されるべき動力が第２閾値より大きい場合に、前記ハイブリッド車両の動力伝達モードを前記第３モードに切替えるように前記切替手段を制御する制御手段と
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】
前記第２モードにおける最大駆動力と、前記第３モードにおける最大駆動力とは互いに等しくなるように設定されていることを特徴とする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、動力伝達機構の動作を制御することにより多様な動力伝達態様を実現可能に構成され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の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のハイブリッド車両では、エンジンから出力された動力を全て電動機の駆動電力に変換して駆動軸に出力するシリーズモードと、エンジンから出力された動力を機械的な動力のまま駆動軸に出力すると共に残余を電力に変換して駆動軸へと出力するパラレルモードとが、運転状況等に応じて自動的に切替えられる。動力伝達モードは、例えばエンジンと動力伝達機構との間に設けられたクラッチの係合制御によって切替えられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
動力伝達モードの切替制御において、シリーズモードからパラレルモードへと切替える場合、各モードの駆動力の違いに起因して、車両にショックが生じてしまう場合がある。このようなショックは、ドライバビリティ低下の原因となるおそれがあるため、シリーズモードからパラレルモードへの切替時において、クラッチを滑り係合させるという技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９０４９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリーズモードからパラレルモードへの切替は、例えばハイブリッド車両に比較的大きな駆動力が求められる場合に行われる。しかしながら、上述した特許文献２に係る技術では、モード切替時において一時的にクラッチの滑り係合が実現されるだけなので、パラレルモードへの切替後にも大きな駆動力が求められる場合には、エンジンの回転数が自律回転数より小さくなってしまうおそれがある。即ち、エンジンストップしてしまうおそれがある。また、シリーズモードのままで大きな駆動力を出力しようとすると、電動機のトルクが大幅に増大してしまう。このように、特許文献２に係る技術には、ハイブリッド車両に大きな駆動力が求められる場合（特に、低車速時）において、適切な運転条件を実現することが困難であるという技術的問題点がある。
【０００６】
本発明は、例えば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大きな駆動力が求められる場合に、適切な運転条件を実現可能な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】
【０００７】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は上記課題を解決するために、第１電動機、第２電動機及び内燃機関を含む動力要素と、前記動力要素からの動力を車軸に伝達する駆動軸と、前記動力要素及び前記駆動軸間において動力を伝達する動力伝達機構と、前記内燃機関及び前記第１電動機と前記動力伝達機構との間に設けられたクラッチとを備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、前記ハイブリッド車両の動力伝達モードを、前記クラッチを切り離し前記第２電動機の動力を駆動軸に出力する第１モード、前記クラッチを係合し前記内燃機関及び前記第２電動機の動力を夫々駆動軸に出力する第２モード、並びに前記クラッチを滑り係合し前記内燃機関の動力の一部及び前記第２電動機の動力を夫々駆動軸に出力する第３モードに切替え可能な切替手段と、前記ハイブリッド車両の車速が第１閾値より低いか否かを判定する第１判定手段と、前記駆動軸に出力されるべき動力が第２閾値より大きいか否かを判定する第２判定手段と、前記ハイブリッド車両の車速が第１閾値より低く、且つ前記駆動軸に出力されるべき動力が第２閾値より大きい場合に、前記ハイブリッド車両の動力伝達モードを前記第３モードに切替えるように前記切替手段を制御する制御手段とを備える。
【０００８】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力（言い換えれば、トルク）を供給可能な動力要素として、例えば夫々モータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る第１及び第２電動機、並びに燃料種別、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を問わない各種の態様を採り得る内燃機関を少なくとも備えた車両である。
【０００９】
本発明に係るハイブリッド車両には、上述した各動力要素及び駆動軸間で動力を伝達する動力伝達機構が備えられている。動力伝達機構は、例えば複数のドライブギヤ及びドリブンギヤ等を備える変速機として構成される。このような変速機によれば、例えば各ギヤの係合状態を制御することにより、適切な動力伝達モードを実現することができる。
【００１０】
本発明に係るハイブリッド車両には更に、内燃機関及び第１電動機と動力伝達機構との間に設けられたクラッチを備えている。クラッチは、その係合部が互いに係合することによって内燃機関から動力伝達機構への動力伝達を実現し、切り離されることによって内燃機関から動力伝達機構への動力伝達を遮断する。また、本発明に係るクラッチは特に、滑り係合が可能とされている。滑り係合時には、クラッチの係合部が完全には係合されず、滑るような状態で係合される。このため、内燃機関から出力された動力は、部分的に動力伝達機構に伝達されることになる。
【００１１】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このようなハイブリッド車両を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。
【００１２】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、上述したクラッチの係合を制御することで動力伝達機構の状態を変化させ、動力伝達モードを切替える切替手段を備えている。切替手段は、クラッチを切り離し第２電動機の動力を駆動軸に出力する第１モード、クラッチを係合し内燃機関及び第２電動機の動力を夫々駆動軸に出力する第２モード、並びにクラッチを滑り係合し内燃機関の動力の一部及び第２電動機の動力を夫々駆動軸に出力する第３モードに動力伝達モードを切替え可能である。即ち、クラッチが切り離されているか、係合されているか、或いは滑り係合されているかによって動力伝達モードが切替わる。以下では、第１から第３モードの各モードについて、より具体的に説明する。
【００１３】
第１モードによれば、クラッチが切り離されているため、内燃機関から出力される動力が動力伝達機構へ伝達されない。このため動力伝達機構には、クラッチでは切り離されない第２電動機からの動力のみが伝達される。但し、クラッチが切り離されたとしても、内燃機関から出力された動力を第１電動機に伝達することは可能である。よって、内燃機関から出力された動力を、第１電動機において電力として回生することができる。第１電動機の回生によって得られる電力は、第２電動機の動力として利用される。このように、第１モードは、内燃機関から供給される動力を、電力に変換してから間接的に駆動軸に出力する動力伝達モード（所謂、シリーズモード）といえる。
【００１４】
第２モードによれば、クラッチが係合されているため、内燃機関から出力された動力が動力伝達機構へ伝達される。このため動力伝達機構には、内燃機関からの動力及び第２電動機からの動力が伝達される。尚、内燃機関から出力された動力の一部は、第１電動機において回生され、第２電動機の動力として利用される。このように、第２モードは、内燃機関から供給される動力を、動力伝達機構を介して駆動軸に直接出力すると共に、第２電動機の動力に換えて間接的に駆動軸へと出力する動力伝達モード（所謂、パラレルモード）といえる。尚、第２電動機を切り離し、内燃機関からの動力のみを動力伝達機構へと伝達させることも可能である。
【００１５】
第３モードによれば、クラッチが滑り係合されているため、内燃機関から出力された動力が部分的に動力伝達機構へ伝達される。また、内燃機関から出力された動力の一部は、第１電動機において回生され、第２電動機の動力として利用される。よって、第３モードは、上述した第２モードと同様に、内燃機関から供給される動力を、動力伝達機構を介して駆動軸に直接出力すると共に、第２電動機の動力に換えて間接的に駆動軸へと出力する動力伝達モードである。但し、第３モードは、クラッチが滑り係合されている（即ち、内燃機関の出力軸の回転数と動力伝達機構の入力軸の回転数が互いに同じとはならない）ため、クラッチを通常通り係合させる第２モードと比べると、内燃機関の回転数を上昇させることができる。また、クラッチを係合させない第１モードと比べても、内燃機関の動力が部分的に動力伝達機構に伝達される分、第２電動機から出力される動力を低減できる。
【００１６】
尚、切替手段は、第１モードから第３モードに加えて、他の動力伝達モードへの切替えを可能に構成されてもよい。他の動力伝達モードとしては、例えば内燃機関を停止させて電動機のみで駆動するモード（所謂、ＥＶモード）等が挙げられる。
【００１７】
ここで本発明のハイブリッド車両の制御装置は特に、ハイブリッド車両の走行時において、車両の車速が第１閾値より低いか否かが、第１判定手段によって判定される。また、駆動軸に出力されるべき動力（以下、適宜「要求トルク」と称する）が第２閾値より大きいか否かが、第２判定手段によって判定される。尚、ここでの「第１閾値」及び「第２閾値」とは、車速及び要求トルクの各々に対して設定される閾値であり、第１モード又は第２モードによって適切な動力伝達が行えるか否かを判定するために用いられる。第１閾値及び第２閾値は、予め理論的、実験的又は経験的に求められ、第１判定手段及び第２判定手段が有するメモリ等に夫々格納されている。
【００１８】
本発明のハイブリッド車両の制御装置では、上述した判定において、ハイブリッド車両の車速が第１閾値より低く、且つ要求トルクが第２閾値より大きいという結果が出た場合に、制御手段によって、ハイブリッド車両の動力伝達モードを第３モードに切替えるように切替手段が制御される。即ち、低車速時に大きい駆動力が求められた際には、動力伝達モードが第３モードに切替えられる。
【００１９】
第３モードは、上述したように、第２モードと比べて内燃機関の回転数を上昇させることができる。このため、低車速時に大きな駆動力が要求されたとしても、内燃機関の回転数が自律回転数を下回る程に低下してしまうことを防止できる。よって、内燃機関の予期せぬ停止を防止できる。また、クラッチを介して伝達される動力も小さくなるので、クラッチの耐熱性及び耐久性を向上させることができる。更には、第１モードと比べて、第２電動機から出力される動力を低減できるため、第２電動機の負担を軽減できる。
【００２０】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、クラッチを滑り係合させる第３モードを有しているため、低車速で走行するハイブリッド車両に大きな駆動力が求められる場合に、適切な運転条件を実現することが可能である。
【００２１】
本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記第２モードにおける最大駆動力と、前記第３モードにおける最大駆動力とは互いに等しくなるように設定されている。
【００２２】
この態様によれば、第２モードにおける最大駆動力と、第３モードにおける最大駆動力とが互いに等しいため、第２モード及び第３モード間での動力伝達モード切替時における、ハイブリッド車両の運転者の違和感を低減させることができる。即ち、切替前及び切替後の各モードの最大駆動力の違いによって、ドライバビリティが低下してしまうことを防止できる。尚、本態様における「等しい」とは、第２モードにおける最大駆動力と、第３モードにおける最大駆動力とが完全に同じ値である場合だけでなく、上述したドライビリティの低下を防止できるまでに、互いの値が近い場合を含んでいる。言い換えれば、第２モードにおける最大駆動力と、第３モードにおける最大駆動力とが同じ値でなくとも、互いの値を近づけることによって、上述した効果は相応に得られる。
【００２３】
尚、各モードの最大駆動力は、典型的には、動力要素や動力伝達機構の構成等に応じて決まるが、例えば各部位の動作を制御して駆動力の出力を制限して最大駆動力を調整することが可能である。
【００２４】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を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】
【００２５】
【図１】ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図（その１）である。
【図３】エンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【図４】ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図（その２）である。
【図５】ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図６】ハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】ハイブリッド車両の制御装置によって実現される動力伝達モードを示すマトリクス図である。
【図８】高ＳＯＣ時に実現される動力伝達モードと、車速及び駆動力との関係を示すグラフである。
【図９】低ＳＯＣ時に実現される動力伝達モードと、車速及び駆動力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００２７】
先ず、本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２８】
図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４及びＥＣＵ１００を備えて構成されている。
【００２９】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１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、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制を実行可能に構成されている。ＥＣＵ１００の具体的な構成については後述する。
【００３０】
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スタータジェネレータＳＧ及びモータジェネレータＭＧに供給する。また、スタータジェネレータＳＧ及びモータジェネレータＭＧ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な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、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、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電力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。
【００３１】
バッテリ１２は、スタータジェネレータＳＧ及びモータジェネレータＭＧ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充電可能な蓄電手段である。
【００３２】
アクセル開度センサ１３は、ハイブリッド車両１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を検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３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。
【００３３】
車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４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。
【００３４】
ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１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１０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の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３５】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、主にエンジン２００、変速機３００、スタータジェネレータＳＧ（以下、適宜「ＳＧ」と略称する）、モータジェネレータＭＧ（以下、適宜「ＭＧ」と略称する）及びクラッチＣｓを備えて構成されている。
【００３６】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。図３は、エンジン２００の一断面構成を例示する模式図である。
【００３７】
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、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。また、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図３においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
【００３８】
図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００３９】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。
【００４０】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。
【００４１】
燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００４２】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００４３】
排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。
【００４４】
排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。
【００４５】
図２に戻り、スタータジェネレータＳＧは、本発明に係る「第１電動機」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ＭＧは、本発明に係る「第２電動機」の一例たる電動発電機であり、スタータジェネレータＳＧ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、スタータジェネレータＳＧ及びモータジェネレータＭＧ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するが、他の構成を有していてもよい。
【００４６】
変速機３００は、本発明の「動力伝達機構」の一例であり、入力軸２０と、該入力軸２０に平行に延びる出力軸３０と、これら入力軸２０及び出力軸３０に設けられた複数のギヤ及びシンクロナイザ機構を含んで構成されている。
【００４７】
入力軸２０は、クラッチＣｓを介して、エンジン２００及びスタータジェネレータＳＧと接続されている。このため、エンジン２００及びスタータジェネレータＳＧから出力される動力は、入力軸２０を介して変速機３００に入力される。
【００４８】
出力軸３０は、ドライブギヤ３５を介して、減速機構５０と接続されている。このため、変速機から出力される動力は、ドライブギヤ３５及び減速機構５０を介して、ハイブリッド車両１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（図１参照）に出力される。
【００４９】
第１ドライブギヤ２１、第２ドライブギヤ２２及び第３ドライブギヤ２３は、夫々入力軸２０と一体的に回転するように設けられている。第１ドライブギヤ２１と対をなす第１ドリブンギヤ３１、第２ドライブギヤ２２と対をなす第２ドリブンギヤ３２、及び第３ドライブギヤ２３と対をなす第３ドリブンギヤ３３は。夫々出力軸３０に対して相対的に回転するように設けられている。また出力軸３０には第４ドライブギヤ２４が設けられており、第４ドリブンギヤ３４を介してモータジェネレータＭＧと接続されている。
【００５０】
ここで特に、図２におけるＭＧは、第４ドライブギヤ２４及び第４ドリブンギヤ３４から見て、変速機３００とは逆側に設けられているが、図４のように変速機３００と同じ側に設けられてもよい。即ち、ＭＧと変速機３００とが互いに並列に設けられてもよい。ＭＧ及び変速機３００を並列配置することで、車両搭載性を向上させることができる。尚、ＭＧ及び変速機３００を並列配置する場合には、入力ギヤを大きく、出力ギヤを小さくすることで、ハイギヤ化を図ることが望ましい。
【００５１】
再び図２に戻り、第１シンクロナイザ機構Ｓ１及び第２シンクロナイザ機構Ｓ２は、例えば噛み合い式のドグクラッチとして構成され、夫々出力軸３０に設けられている。第１シンクロナイザ機構Ｓ１は、スリーブの位置を切替えることによって、第１ドリブンギヤ３１及び出力軸３０が一体的に回転する第１係合状態と、第２ドリブンギヤ３２及び出力軸３０が一体的に回転する第２係合状態と、第１ドリブンギヤ３１、第２ドリブンギヤ３２及び出力軸３０が夫々別々に回転する解放状態とを切り替え可能である。第２シンクロナイザ機構Ｓ２は、スリーブの位置を切替えることによって、第３ドリブンギヤ３３及び出力軸３０が一体的に回転する第３係合状態と、第４ドライブ２４及び出力軸３０が一体的に回転する第４係合状態と、第３ドリブンギヤ３３、第４ドライブギヤ２４及び出力軸３０が夫々別々に回転する解放状態とを切り替え可能である。尚、図２では、解放状態の第１シンクロナイザ機構Ｓ１及び第２シンクロナイザ機構Ｓ２が示されている。
【００５２】
クラッチＣｓは、本発明の「クラッチ」の一例であり、例えば噛合い式のドグクラッチとして構成される。クラッチＣｓが係合されると、エンジン２００及びＳＧから出力された動力が、変速機３００の入力軸２０に伝達される。一方、クラッチＣｓが係合されない場合、エンジン２００及びＳＧから出力された動力は、変速機３００の入力軸２０に伝達されない。また、クラッチＣｓは滑り係合が可能であり、エンジン２００及びＳＧから出力された動力を、部分的に変速機３００の入力軸２０に伝達することができる。
【００５３】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置であるＥＣＵ１００の具体的な構成について、図５を参照して説明する。ここに図５は、ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【００５４】
図５において、ＥＣＵ１００は、車速判定部１１０、駆動力判定部１２０、切替制御部１３０及び切替部１４０を備えて構成されている。
【００５５】
車速判定部１１０は、本発明の「第１判定手段」の一例であり、車速センサ１４（図１参照）において検出されたハイブリッド車両１の車速Ｖが、所定の閾値より低いか否かを判定する。車速判定部１１０における判定結果は、後述する切替制御部１３０に出力される。
【００５６】
駆動力判定部１２０は、本発明の「第２判定手段」の一例であり、アクセル開度センサ１３等において検出されたアクセル開度Ｔａ等から求められた要求トルク（以下、単に「駆動力」と称する場合がある）が、所定の閾値より大きいか否かを判定する。駆動力判定部１２０における判定結果は、後述する切替制御部１３０に出力される。
【００５７】
切替制御部１３０は、本発明の「制御手段」の一例であり、車速判定部１１０及び駆動力判定部１２０における判定結果に基づいて、ハイブリッド車両１の動力伝達モードを決定する。尚、動力伝達モードの決定には、車速判定部１１０及び駆動力判定部１２０における判定結果以外にも、ハイブリッド車両１における各種パラメータを利用しても構わない。切替制御部１３０は、決定した動力伝達モードを実現するように切替部１４０を制御する。
【００５８】
切替部１４０は、本発明の「切替手段」の一例であり、ハイブリッド駆動装置１０の各部位を制御することで、ハイブリッド車両１の動力伝達モードを切替える。切替部１４０の制御によって実現可能な各動力伝達モードについては、後に詳述する。
【００５９】
尚、ＥＣＵ１００は、上述した車速判定部１１０、駆動力判定部１２０、切替制御部１３０及び切替部１４０を含んで構成された一体の電子制御ユニットであり、上記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、本発明に係る上記手段の物理的、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各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００６０】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について、図６を参照して説明する。ここに図６は、ハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００６１】
図６において、本実施形態に係るハイブリッド車両は、発進直後等の比較的車速が低い時点では、ハイブリッド車両１の動力伝達モードがシリーズＨＶモード（或いは、ＥＶモード）となるように制御されている。シリーズＨＶモードでは、クラッチＣｓが切り離されているため、エンジン２００から出力される動力が変速機３００へ伝達されない。このため変速機３００には、クラッチＣｓでは切り離されないＭＧからの動力のみが伝達される。但し、クラッチが切り離されたとしても、エンジン２００から出力された動力をＳＧに伝達することは可能である。よって、エンジン２００から出力された動力を、ＳＧにおいて電力として回生し、ＭＧの動力として利用することができる。
【００６２】
本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、ハイブリッド車両の走行が開始されると、先ずＳＯＣの値が所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ０１）。この判定は、例えばＥＣＵ１００に設けられるＳＯＣ判定部（図示せず）等において行われるものであり、所定の閾値は、ＳＯＣの量に応じた適切な動力伝達モードの切替を行うために、予め設定されている。
【００６３】
ここで、ＳＯＣが所定値より大きいと判定されると（ステップＳ０１：ＹＥＳ）、駆動力判定部１２０において、出力すべき駆動力が閾値Ａより大きいか否かが判定される（ステップＳ０２）。尚、ここでの閾値Ａは、本発明の「第２閾値」の一例であり、予め設定され、駆動力判定部１２０が有するメモリ等に記憶されている。
【００６４】
駆動力が閾値Ａより大きくないと判定されると（ステップＳ０２：ＮＯ）、シリーズＨＶモードでの走行が続けられる。一方で、駆動力が閾値Ａより大きいと判定されると（ステップＳ０２：ＹＥＳ）、車速判定部１１０において、ハイブリッド車両１の車速が閾値Ｂより低いか否かが判定される（ステップＳ０３）。尚、ここでの閾値Ｂは、本発明の「第１閾値」の一例であり、予め設定され、車速判定部１１０が有するメモリ等に記憶されている。
【００６５】
車速が閾値Ｂより低くないと判定されると（ステップＳ０３：ＮＯ）、車速判定部１１０において、ハイブリッド車両１の車速が閾値Ｃより高いか否かが判定される（ステップＳ０８）。尚、ここでの閾値Ｃは、ハイブリッド車両１の動力伝達モードを決定するために用いられる閾値であり、予め設定され、車速判定部１１０が有するメモリ等に記憶されている。
【００６６】
ここで、車速が閾値Ｃより高くないと判定されると（ステップＳ０８：ＮＯ）、切替制御部１３０において、ハイブリッド車両１の動力伝達モードがパラレルＨＶモードに決定される（ステップＳ０９）。この場合、切替部１４０によって、先ず変速段数が選択される（ステップＳ１０）。即ち、第１シンクロナイザ機構Ｓ１及び第２シンクロナイザ機構Ｓ２が制御され、第１ドリブンギヤ３１、第２ドリブンギヤ３２及び第３ドリブンギヤ３３の係合状態が決定される。続いて切替部１４０は、クラッチＣｓを係合させる（ステップＳ１１）。これによって、エンジン２００の動力が変速機３００に伝達されるようになる。また、ＭＧ及びＳＧは、夫々動力を出力して、エンジン２００のトルクアシストをするように制御される（ステップＳ１２）。尚、ＳＧは、エンジン２００の動力を利用して回生を行っても構わない。このようなパラレルＨＶモードによれば、車速が中程度（即ち、閾値Ｂ以上かつ閾値Ｃ以下）の場合に、極めて効率的な運転を実現できる。
【００６７】
一方、車速が閾値Ｃより高いと判定されると（ステップＳ０８：ＹＥＳ）、切替制御部１３０において、ハイブリッド車両１の動力伝達モードがパラレルＨＶ＋ＭＧフリーモードに決定される（ステップＳ１３）。この場合、切替部１４０によって、先ずＭＧの切り離しが行われる（ステップＳ１４）。即ち、第２シンクロナイザ機構Ｓ２が制御され、第４ドライブギヤ２４が解放される。続いて切替部１４０は、クラッチＣｓを係合させる（ステップＳ１５）。これによって、エンジン２００の動力が変速機３００に伝達され、エンジン直結駆動が実現される。またＳＧは、動力を出力してエンジン２００のトルクアシストをするように制御されてもよいし、エンジン２００の動力を利用して回生を行うように制御されてもよい（ステップＳ１６）。このようなパラレルＨＶ＋ＭＧフリーモードによれば、車速が高速である場合（即ち、閾値Ｃを超える場合）に、極めて効率的な運転を実現できる。
【００６８】
ステップＳ０３に戻り、車速が閾値Ｂより低いと判定されると（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、切替制御部１３０において、ハイブリッド車両１の動力伝達モードがシリーズＨＶ＋Ｃｓスリップモードに決定される（ステップＳ０４）。この場合、切替部１４０によって、先ずクラッチＣｓが滑り係合するよう制御される（ステップＳ０５）。クラッチＣｓが滑り係合されることにより、エンジン２００から出力された動力が部分的に変速機３００へ伝達される。尚、クラッチＣｓが滑り係合されている場合はエンジン２００の出力軸の回転数と変速機３００の入力軸の回転数が互いに同じとはならないため、クラッチＣｓを通常通り係合させるパラレルＨＶモードと比べると、エンジン２００の回転数を上昇させることができる（ステップＳ０６）。また、スタータジェネレータＳＧは、エンジン２００から出力された動力の一部（即ち、クラッチＣｓを介して変速機３００に伝達されなかった分の動力）を利用して回生を行うように制御され、モータジェネレータＭＧは、ＳＧの回生によって得られた電力を用いて、エンジン２００のトルクアシストを行うように制御される（ステップＳ０７）。このようなシリーズＨＶ＋Ｃｓスリップモードによれば、パラレルＨＶモードと比べて、エンジン２００の回転数を上昇させることができるため、低車速時に大きな駆動力が要求されたとしても、エンジン２００の回転数が自律回転数を下回る程に低下してしまうことを防止できる。よって、予期せぬエンジンストップを防止できる。また、クラッチＣｓを介して伝達される動力も小さくなるので、クラッチＣｓの耐熱性及び耐久性を向上させることができる。更には、エンジン２００の動力が部分的に変速機３００伝達されるため、シリーズＨＶモードと比べて、ＭＧの負担を軽減できる。
【００６９】
ちなみに、ステップＳ０１において、ＳＯＣが所定値以下であると判定されると（ステップＳ０１：ＮＯ）、駆動力及び車速が所定範囲であるか否かが判定される（ステップＳ２０）。具体的には、ステップＳ０２及びステップＳ０３と同様の処理が行われる。但し、ここでの閾値は、閾値Ａ及び閾値Ｂと異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００７０】
駆動力及び車速が所定範囲であると判定されると（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、動力伝達モードがシリーズＨＶ＋Ｃｓスリップモードに決定される。他方で、駆動力及び車速が所定範囲でないと判定されると（ステップＳ２０：ＮＯ）、処理は終了する。但し、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による制御が終了する訳ではなく、駆動力や車速に応じた動力伝達モードの切替制御が行われてもよい（具体的には、後述の図９参照）。
【００７１】
以上のように切替えられる各動力伝達モードは、図７から図９に示すようにまとめることができる。ここに図７は、ハイブリッド車両の制御装置によって実現される動力伝達モードを示すマトリクス図である。また図８は、高ＳＯＣ時に実現される動力伝達モードと、車速及び駆動力との関係を示すグラフであり、図９は、低ＳＯＣ時に実現される動力伝達モードと、車速及び駆動力との関係を示すグラフである。
【００７２】
図７において、エンジン２００に対応する丸印はエンジン２００が動作している状態を示し、バツ印はエンジン２００が停止している状態を示している。クラッチＣｓに対応する丸印はクラッチＣｓが係合されている状態を示し、三角印はクラッチＣｓが滑り係合されている状態を示し、バツ印はクラッチＣｓが係合されていない状態を示している。シンクロナイザ機構Ｓ１に対応する“１”は第１係合状態を示し、“２”は第２係合状態を示し、バツ印は解放状態を示しいている。シンクロナイザ機構Ｓ２に対応する“３”は第３係合状態を示し、“Ｍ”はモータジェネレータＭＧが接続された状態を示し、バツ印は解放状態を示しいている。
【００７３】
図８において、高ＳＯＣ時には、車速が低く且つ駆動力が低い場合にＥＶモードが選択される。そして、車速が低く且つ駆動力が高い場合には、シリーズＨＶ＋Ｃｓスリップモードが選択される。また、車速が中程度の場合はパラレルＨＶモードが選択され、車速が高速の場合にはパラレルＨＶ＋ＭＧフリーモードが選択される。
【００７４】
尚、図中のＥＶモード及びシリーズＨＶ＋Ｃｓスリップモードを分ける境界線が、上述した閾値Ｂに対応している。また、図を見ても分かるように、シリーズＨＶ＋Ｃｓスリップモードにおける最大駆動力と、パラレルＨＶモードにおける最大駆動力とは互いに等しくされている。このようにすれば、モード切替時に生じる違和感を低減させることができる。
【００７５】
図９において、低ＳＯＣ時には、車速が低く且つ駆動力が低い場合に、ＥＶモード又はシリーズＨＶモードが選択される。そして、車速が低く且つ駆動力が高い場合には、シリーズＨＶ＋Ｃｓスリップモードが選択される。また、車速が中程度の場合はパラレルＨＶモードが選択され、車速が高速の場合にはパラレルＨＶ＋ＭＧフリーモードが選択される。
【００７６】
尚、図８で示す高ＳＯＣ時のＨＶ最大駆動力と、図９出示す低ＳＯＣ時のＨＶ最大駆動力とは、互いに等しくなるように設定される。このようにすれば、ＳＯＣの量によって最大駆動力に差が生じてしまうことがないため、運転者に生じる違和感を低減させることができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、クラッチを滑り係合させる動力伝達モード（即ち、シリーズＨＶ＋Ｃｓスリップモード）を有しているため、低車速で走行するハイブリッド車両１に大きな駆動力が求められる場合に、適切な運転条件を実現することが可能である。
【００７８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許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】
【００７９】
１…ハイブリッド車両、１０…ハイブリッド駆動装置、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１３…アクセル開度センサ、１４…車速センサ、２０…入力軸、３０…出力軸、１００…ＥＣＵ、１１０…車速判定部、１２０…駆動力判定部、１３０…切替制御部、１４０…切替部、２００…エンジン、３００…変速機、ＳＧ…スタータジェネレータ、ＭＧ…モータジェネレータ、ＭＧ…モータジェネレータ、Ｓ１，Ｓ２…シンクロナイザ機構、Ｃｓ…クラッチ
【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７】
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【図８】
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【図９】
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