(57)【要約】【課題】動力伝達モードを切替可能なハイブリッド車両の運転効率を高める。【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、動力要素（２００、ＭＧ１、ＭＧ２）と、駆動軸（５００）と、動力伝達機構（３００）と、第１クラッチ（７１０）と、第２クラッチ（７２０）と、ブレーキ（７３０）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は、第１クラッチを切り離すと共に第２クラッチを係合する第１の動力伝達モード、及び第１クラッチを切り離すと共にブレーキで第２回転要素を固定する第２の動力伝達モードを相互に切替可能な切替手段（１４０）と、第１の動力伝達モード及び第２の動力伝達モードの動力損失を夫々推定する推定手段（１２０）と、動力損失が小さい方の動力伝達モードに切替えるように切替手段を制御する切替制御手段（１３０）とを備える。【選択図】図９
2012081793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関、並びに第１電動機及び第２電動機を含む動力要素と、
前記第２電動機に連結されており、車軸に動力を出力する駆動軸と、
前記第１電動機に連結された第１回転要素、前記駆動軸に連結された第２回転要素、及び前記内燃機関に連結された第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有する動力伝達機構と、
前記第２回転要素及び前記駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能な第１クラッチと、
前記第１回転要素、第２回転要素及び前記第３回転要素を互いに結合して一体回転させることが可能な第２クラッチと、
前記第２回転要素の固定及び解放が可能なブレーキと
を備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、
前記第１クラッチを切り離すと共に前記第２クラッチを係合し前記ブレーキから前記第２回転要素を解放する第１の動力伝達モード、及び前記第１クラッチを切り離すと共に前記第２クラッチを解放し前記ブレーキで前記第２回転要素を固定する第２の動力伝達モードを相互に切替可能な切替手段と、
前記第１の動力伝達モード及び前記第２の動力伝達モードへと動力伝達モードを切替えた場合の動力損失を夫々推定する推定手段と、
前記第１の動力伝達モード及び前記第２の動力伝達モードのうち、前記推定された動力損失が小さい方の動力伝達モードに切替えるように前記切替手段を制御する切替制御手段と
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【０００３】
上述した動力伝達モードの切替動作は、動力伝達機構として構成されるプラネタリギヤ等に、係合及び解放が可能なクラッチ等を設けることで実現される。例えば特許文献１では、プラネタリギヤを構成するキャリア及びリングギヤ間に設けられたクラッチを係合し、出力軸及びリングギヤ間のクラッチを解放することで、シリーズモードを実現しようとする技術が提案されている。また特許文献２では、リングギヤを固定し、出力軸及びリングギヤ間のクラッチを解放することで、同様にシリーズモードを実現しようとする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０７８１０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２３７３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したキャリア及びリングギヤ間のクラッチを係合して実現するシリーズモードと、リングギヤを固定して実現するシリーズモードとは、複数のクラッチを組み合わせることで両立させることが可能であり、相互に切替えて実現させることができる。しかしながら、上述した２種類のシリーズモードは、車両の走行状況に応じて動力損失に違いが生じる。よって、仮に２種類のシリーズモードを両立させることができたとしても、適切な条件下でのモード切替動作が行われなければ、運転効率の悪化を招いてしまうおそれがあるという技術的問題点を有している。
【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、動力伝達モードを切替可能なハイブリッド車両の運転効率を効果的に高めることが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、内燃機関、並びに第１電動機及び第２電動機を含む動力要素と、前記第２電動機に連結されており、車軸に動力を出力すると、前記第１電動機に連結された第１回転要素、前記駆動軸に連結された第２回転要素、及び前記内燃機関に連結された第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有する動力伝達機構と、前記第２回転要素及び前記駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能な第１クラッチと、前記第１回転要素、第２回転要素及び前記第３回転要素を互いに結合して一体回転させることが可能な第２クラッチと、前記第２回転要素の固定及び解放が可能なブレーキとを備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、前記第１クラッチを切り離すと共に前記第２クラッチを係合し前記ブレーキから前記第２回転要素を解放する第１の動力伝達モード、及び前記第１クラッチを切り離すと共に前記第２クラッチを解放し前記ブレーキで前記第２回転要素を固定する第２の動力伝達モードを相互に切替可能な切替手段と、前記第１の動力伝達モード及び前記第２の動力伝達モードへと動力伝達モードを切替えた場合の動力損失を夫々推定する推定手段と、前記第１の動力伝達モード及び前記第２の動力伝達モードのうち、前記推定された動力損失が小さい方の動力伝達モードに切替えるように前記切替手段を制御する切替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、駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として、例えば燃料種別、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、並びに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電動機及び第２電動機を少なくとも備えた車両である。上述した各動力要素のうち、内燃機関及び第１電動機は、複数の回転要素（好適には、ギヤである）を含む動力伝達機構を介して駆動軸に連結されている。
【０００９】
動力伝達機構は、第１電動機に連結される第１回転要素、駆動軸に連結された第２回転要素、及び内燃機関に連結された第３回転要素を含んでおり、各回転要素の状態（端的には、回転態様を規定する物理状態であり、回転可能であるか否か及び他の回転要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じて定まる各種の動力伝達モードに従って動力伝達を行う。動力伝達機構は、一又は複数の遊星歯車機構等のギヤ機構を好適な一形態として採り得、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。
【００１０】
本発明に係るハイブリッド車両には、上述した動力伝達機構及び駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能な第１クラッチが備えられている。第１クラッチは、例えばドグクラッチ等として構成され、回転可能とされた２つの係合部が互いに係合することによって動力伝達機構から駆動軸への動力伝達を実現し、切り離されることによって動力伝達機構から駆動軸への動力伝達を遮断する。
【００１１】
また本発明に係るハイブリッド車両には、動力伝達機構における第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素を互いに結合して一体回転させることが可能な第２クラッチが備えられている。第２クラッチは、例えばドグクラッチ等として構成され、回転可能とされた２つの係合部が互いに係合することによって第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素を互いに結合して一体的に回転させることが可能とされている。
【００１２】
尚、第２クラッチは、第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素の全てを互いに結合させるものである必要はなく、少なくとも２つの回転要素を結合すれば、各回転要素を一体的に回転させることができる。即ち、第２クラッチは、第１回転要素及び第２回転要素を互いに結合するものでもよいし、第２回転要素及び第３回転要素を互いに結合するものでもよいし、第３回転要素及び第１回転要素を互いに結合するものでもよい。
【００１３】
本発明に係るハイブリッド車両には更に、第２回転要素の固定及び解放が可能なブレーキが備えられている。ブレーキは、第２回転要素を固定及び解放することで、その回転動作を制御できる。即ち、ここでの「固定」及び「解放」とは、第２回転要素の回転動作（言い換えれば、動力を伝達するための動作）を対象とするものである。
【００１４】
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。
【００１５】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、上述した第１クラッチ、第２クラッチ及びブレーキのそれぞれ制御することで、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、第１クラッチを切り離すと共に第２クラッチを係合しブレーキから第２回転要素を解放する第１の動力伝達モードと、第１クラッチを切り離すと共に第２クラッチを解放しブレーキで第２回転要素を固定する第２の動力伝達モードとを相互に切替可能とされている。尚、切替手段は、典型的には第１の動力伝達モード及び第２の動力伝達モード以外の動力伝達モード（例えば、第１クラッチを係合する動力伝達モード）への切替も可能に構成される。
【００１６】
第１の動力伝達モードによれば、第２クラッチが係合されるため、動力伝達機構に含まれる第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素が夫々一体的に回転する。但し、第１クラッチが解放されているため内燃機関及び第１電動機から出力される動力は駆動軸には出力されず、駆動軸には、動力伝達機構を介さずに連結された第２電動機から動力が出力される。尚、第２電動機の動力としては、第１電動機の回生によって得られた電力を用いることができる。
【００１７】
第２の動力伝達モードによれば、ブレーキによって第２回転要素が固定され、その回転が制止された状態となる。但し、第１クラッチが解放されているため駆動軸は回転可能であり、駆動軸には、第１の動力伝達モードと同様に、第２電動機から動力を出力させることができる。
【００１８】
ここで本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は特に、上述した切替手段による動力伝達モードの切替が実行される前に、推定手段によって、動力伝達モードを第１の動力伝達モードに切替えた場合の動力損失及び第２の動力伝達モードに切替えた場合の動力損失が夫々推定される。尚、ここでの「動力損失」とは、動力要素の各々から出力される動力のうち、駆動軸に出力されるまでに損失されてしまう動力を意味している。
【００１９】
推定手段は、例えば第１電動機の回転数及び出力トルクから求められる動力損失（即ち、第１電動機の動力損失）や、第１クラッチ、第２クラッチ及びブレーキの係合状態から求められる動力損失（即ち、動力伝達機構における動力損失）を推定する。但し、具体的にどのようなパラメータを用いて動力損失を推定するかは適宜設定可能であり、例えば各動力要素の温度等に基づいて補正を行ってもよい。また、動力損失は、記憶されたマップ等を用いて推定されてもよいし、リアルタイムな演算処理によって推定されてもよい。
【００２０】
第１の動力伝達モード及び第２の動力伝達モードに切替えた場合の動力損失が推定されると、切替制御手段によって切替手段が制御され、第１の動力伝達モード及び第２の動力伝達モードのうち、動力損失の小さい動力伝達モードへの切替が行われる。即ち、第１の動力伝達モードへ切替えた際の動力損失の方が小さい値として推定されている場合は、ハイブリッド車両の動力伝達モードが第１の動力伝達モードへと切替えられる。一方、第２の動力伝達モードへ切替えた際の動力損失の方が小さい値として推定されている場合は、ハイブリッド車両の動力伝達モードが第２の動力伝達モードへと切替えられる。
【００２１】
各動力伝達モードにおける動力損失は、ハイブリッド車両の走行状況に応じて変化する。このため、第１の動力伝達モードの動力損失の方が小さい場面があれば、第２の動力伝達モードの動力損失の方が小さい場面もある。本発明では、実際に動力伝達モードの切替動作を行う前に、予め切替後の動力伝達モードの動力損失を推定しているため、ハイブリッド車両の走行状況に応じて適切な動力伝達モードを選択することができる。
【００２２】
以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両の運転効率を効果的に高めることが可能である。
【００２３】
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】
【００２４】
【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】ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図５】第１モードの動作点を示す共線図である。
【図６】第２モードの動作点を示す共線図である。
【図７】第３モードの動作点を示す共線図である。
【図８】第４モードの動作点を示す共線図である。
【図９】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１０】ＭＧ１の回転数及びトルクに関するマップである
【図１１】動力分割機構における動力損失を示す共線図（その１）である。
【図１２】動力分割機構における動力損失を示す共線図（その２）である。
【図１３】動力分割機構における動力損失を示す共線図（その３）である。
【図１４】動力分割機構における動力損失を示す共線図（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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における各種制御を実行可能に構成されている。
【００２９】
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。また、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。
【００３０】
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充電可能な蓄電手段である。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、動力分割機構３００、ＭＧ２リダクション機構３５０、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００、クラッチ７１０を備えて構成されている。
【００３５】
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。ここに、図３は、エンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「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ＭＧ２は、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するが、他の構成を有していてもよい。
【００４５】
エンジン２００及びＭＧ１と駆動軸との間に設けられる動力分割機構３００は、本発明の「動力伝達機構」の一例であり、プラネタリギヤとして構成されている。また、ＭＧ２と駆動軸５００との間に設けられるＭＧ２リダクション機構３５０も、同様にプラネタリギヤとして構成されている。
【００４６】
動力分割機構３００は、中心部に設けられた本発明の「第１回転要素」の一例たるサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた本発明の「第２回転要素」の一例たるリングギヤＲ１と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置されてサンギヤＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ１と、これら各ピニオンギヤの回転軸を軸支する本発明の「第３回転要素」の一例たるキャリアＣ１とを備えている。
【００４７】
ここで、サンギヤＳ１は、サンギヤ軸３１０を介してＭＧ１のロータＲＴ１に連結されており、その回転数はＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギヤＲ１は、第１クラッチ７１０、駆動軸５００及び減速機構６００を介してＭＧ２のロータＲＴ２に結合されており、その回転数はＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）と一義的な関係にある。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００の先に述べたクランクシャフト２０５に連結された入力軸４００と連結されており、その回転数は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置１０において、ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、ＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出されている。
【００４８】
一方、駆動軸５００は、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（即ち、これらドライブシャフトは、本発明に係る「車軸」の一例である）と、各種減速ギヤ及び差動ギヤを含む減速装置としての減速機構６００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸５００に供給されるモータトルクＴｍｇ２は、減速機構６００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、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、同様に減速機構６００及び駆動軸５００を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。従って、ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１の車速Ｖと一義的な関係にある。
【００４９】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００からクランクシャフト２０５を介して入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１とピニオンギヤＰ１とによってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率（各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率）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。
【００５０】
動力分割機構３００の動作を分かり易くするため、リングギヤＲ１の歯数に対するサンギヤＳ１の歯数としてのギヤ比ρを定義すると、エンジン２００からキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合に、サンギヤ軸３１０に現れるトルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸５００に現れるトルクＴｅｒ（即ち、エンジン２００からの直達トルク）は下記（２）式により夫々表される。
【００５１】
Ｔｅｓ＝−Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｒ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
本実施形態に係る動力分割機構３００は更に、リングギヤＲ１及び駆動軸５００間に、第１クラッチ７１０を備えており、その係合状態によって、リングギヤＲ１と駆動軸５００及びＭＧ２との連結を切り離し及び結合可能である。具体的には、第１クラッチ７１０が切り離された状態においては、エンジン２００やＭＧ１からリングギヤＲ１を介して出力される動力は、駆動軸５００及びＭＧ２には伝達されない。一方、第１クラッチ７１０が係合された状態においては、リングギヤＲ１を介して出力される動力が、駆動軸５００及びＭＧ２に伝達される。
【００５２】
また、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１間には、第２クラッチ７２０が備えられており、その係合状態によって、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１間の連結を切り離し及び結合可能である。具体的には、第２クラッチ７２０が切り離された状態においては、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１はそれぞれ別々に回転する。一方、第２クラッチ７２０が係合された状態においては、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１が一体的に回転する。このため、動力伝達機構３００における各回転要素が同一回転となる。尚、第２クラッチ７２０は、上述した構成に限られず、各回転要素のうち少なくとも２つの回転要素を連結させるようなものであればよい。具体的には、リングギヤＲ１及びキャリアＣ１間の連結を結合可能なものであってもよいし、サンギヤＳ１及びキャリアＣ１間の連結を結合可能なものであってもよい。各回転要素のうち２つを互いに連結させれば、各回転要素を一体的に回転させることができる。
【００５３】
加えて、リングギヤＲ１には、その回転動作を固定するためのブレーキ７３０が備えられている。ブレーキ７３０は、一方が固定要素に固定されており、他方がリングギヤＲ１と係合することで、リングギヤＲ１の回転動作を固定する。
【００５４】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一例であるＥＣＵ１００の具体的な構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【００５５】
図４において、ＥＣＵ１００は、要求駆動力判定部１１０、動力損失推定部１２０、動力伝達モード決定部１３０及び動力伝達モード切替部１４０を備えて構成されている。
【００５６】
要求駆動力判定部１１０は、入力される要求駆動力（即ち、駆動軸５００に出力すべきトルク）が所定の閾値より小さいか否かを判定する。尚、ここでの「所定の閾値」とは、ハイブリッド車両１の動力伝達モードを、シリーズモードとするか、或いはパラレルモードとするか決定するための閾値であり、予め決定され、要求駆動力判定部１１０のメモリ等に記憶されている。
【００５７】
動力損失推定部１２０は、本発明の「推定手段」の一例であり、入力されるＭＧ１の運転情報（例えば、回転数や出力トルクを示す情報）に基づいて、動力伝達モードをシリーズモード（具体的には、後述する第１モード及び第２モード）に切替えた場合の動力損失を推定する。動力損失の具体的な推定方法については、後に詳述する。
【００５８】
動力伝達モード決定部１３０は、本発明の「切替制御手段」の一例であり、動力損失推定部１２０において推定された動力損失に応じて、実現すべき動力伝達モードを決定する。具体的には、第１モード及び第２モードのうち動力損失の小さい方の動力伝達モードを、実現すべき動力伝達モードとして決定する。
【００５９】
動力伝達モード切替部１４０は、本発明の「切替手段」の一例であり、動力伝達モード決定部１３０において決定された動力伝達モードを実現すべく、動力分割機構３００を制御する。即ち、第１クラッチ７１０、第２クラッチ７２０及びブレーキ７３０の係合状態を夫々制御して、決定された動力伝達モードが実現されるように動力分割機構３００の状態を変化させる。
【００６０】
尚、ＥＣＵ１００は、上述した各手段を含んで構成された一体の電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、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。
【００６１】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両において実現可能な４つの動力伝達モードについて、図５から図８を参照して説明する。ここに図５は、第１モードの動作点を示す共線図であり、図６は、第２モードの動作点を示す共線図である。また図７は、第３モードの動作点を示す共線図であり、図８は、第４モードの動作点を示す共線図である。
【００６２】
図５において、第１モードでは、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０が切り離されていると共に、ブレーキ７３０によってリングギヤＲ１が固定されている。このため、リングギヤＲ１から駆動軸５００へは動力が出力されない。第１モードでは、エンジン２００から出力される動力がＭＧ１において回生され電力となり、回生によって得られた電力を動力とするＭＧ２から、駆動軸５００へと動力が出力される。第１モードは、本発明の「第２の動力伝達モード」の一例である。
【００６３】
図６において、第２モードでは、第１クラッチ７１０が切り離されているため、動力分割機構３００におけるリングギヤＲ１からは、駆動軸５００に対して動力が出力されない。このため、駆動軸５００にはＭＧ２から出力される動力が伝達される。また第２モードでは、第２クラッチ７２０が係合されており、ブレーキ７３０からリングギヤＲ１が解放されている。よって、動力分割機構３００の各回転要素（即ち、サンギヤＳ１、キャリアＣ１及びリングギヤＲ１）は一体的に回転する。第１モードは、本発明の「第１の動力伝達モード」の一例である。
【００６４】
図７において、第３モードでは、第１クラッチ７１０が結合されているため、動力分割機構３００のリングギヤＲ１からは、駆動軸５００に対して動力が出力される。このため、ハイブリッド車両１は、エンジン２００からの動力により走行することになる。第３モードでは、第２クラッチが解放されているため、動力分割機構３００の各回転要素は互いに異なる回転数となる。尚、第３モードでは、エンジン２００からの動力の一部をＭＧ１による回生に利用することが可能である。また、ＭＧ２から動力を出力して、エンジン２００からの動力をアシストするような駆動も可能となる。
【００６５】
図８において、第４モードでは、上述した第３モードと同様に第１クラッチ７１０が結合されているため、動力分割機構３００におけるリングギヤＲ１からは、駆動軸５００に対して動力が出力される。このため、ハイブリッド車両１は、エンジン２００からの動力により走行することになる。第４モードでは、第２クラッチが係合されているため、上述した第２モードと同様に動力分割機構３００の各回転要素は一体的に回転する。
【００６６】
以上のように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、車両の走行状況等に応じて動力伝達モードを適宜切替えることにより、効率の高い運転を実現できる。
【００６７】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による具体的な制御及びその効果について、図９を参照して説明する。ここに図９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。
【００６８】
図９において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず要求駆動力判定部１１０において、要求駆動力が所定の閾値より小さいか否かが判定される（ステップＳ０１）。ここで要求駆動力が閾値以上である場合（ステップＳ０１：ＮＯ）、ハイブリッド車両１の動力伝達モードが、比較的高い駆動力を要する場合に適したパラレルＨＶモード（即ち、第３モード又は第４モード）へと切替えられる（ステップＳ０２）。より具体的には、第１クラッチ７１０が係合される。
【００６９】
一方、要求駆動力が閾値以上である場合（ステップＳ０１：ＹＥＳ）、動力損失推定部１２０において、動力伝達モードを第１モードへ切替えた場合の動力損失及び第２モードへと切替えた場合の動力損失が夫々推定される（ステップＳ０３）。
【００７０】
続いて、動力伝達モード決定部１３０において、第１モードへ切替えた場合の動力損失と、第２モードへと切替えた場合の動力損失とが互いに比較され、いずれの動力伝達モードの動力損失が小さいかが判定される（ステップＳ０４）。
【００７１】
第１モードの動力損失の方が小さい場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、動力伝達モード切替部１４０によって、動力伝達モードが第１モードへと切替えられる（ステップＳ０５）。具体的には、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０が解放され、ブレーキ７３０によってリングギヤＲ１が固定される。一方で、第２モードの動力損失の方が小さい場合（ステップＳ０４：ＮＯ）、動力伝達モード切替部１４０によって、動力伝達モードが第２モードへと切替えられる（ステップＳ０６）。具体的には、第１クラッチ７１０及びブレーキ７３０が解放され、第２クラッチ７２０が係合される。従って、本実施形態では、車両の走行状況に応じて、より動力損失の小さいシリーズモードを選択的に実現できる。
【００７２】
以下では、より具体的な動力損失の推定方法について、図１０から図１４を参照して詳細に説明する。ここに、図１０は、ＭＧ１の回転数及びトルクに関するマップであり、図１１から図１２は夫々、動力分割機構における動力損失を示す共線図である。
【００７３】
図１０において、ＭＧ１における動力損失は、回転数及び出力トルクが大きくなるほど増大する傾向にある。ここで、図中に示される発電電力の比較的小さい動作点である点Ａ及び点Ａ’、並びに発電電力の比較的大きい点Ｂ及び点Ｂ’における動力分割機構３００のそれぞれの動作点を考える
図１１及び図１２において、点Ａは第１モードの動作点、点Ａ’は第２モードの動作点を夫々示しており、各動力要素及び駆動軸５００からは夫々図中の矢印で示す動力が出力される（矢印の長さが動力の大きさに対応している）。
【００７４】
図１３及び図１４において、点Ｂは第１モードの動作点、点Ｂ’は第２モードの動作点を夫々示しており、各動力要素及び駆動軸５００からは夫々図中の矢印で示す動力が出力される。
【００７５】
動力損失判定部１１０には、図１０に示すようなＭＧ１の動力損失に対して、図１１から図１４に示される動作点に基づいて導き出される動力損失（即ち、動力分割機構３００における動力損失）が加算されたマップが記憶される。また、動力損失はＭＧ１の温度によっても変化する場合があるため、検出した温度に応じた補正を行ってもよい。
【００７６】
図１０に戻り、点Ａ及び点Ａ’を比べると、点Ａ’の動力損失の方が点Ａの動力損失より小さいことが分かる。具体的には、点Ａ’の方が点Ａより動力損失の小さい領域に存在している（図中の実線で仕切られた領域を参照）。よって、比較的発電電力が小さい場合には、各動力要素の回転数が同じになる第２モードが実現される。
【００７７】
一方で、点Ｂ及び点Ｂ’を比べると、点Ｂの動力損失の方が点Ｂ’の動力損失より小さいことが分かる。具体的には、点Ｂの方が点Ｂ’より動力損失の小さい領域に存在している。よって、比較的発電電力が大きい場合には、リングギヤＲ１が固定される第１モードが実現される。
【００７８】
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、より動力損失の小さい動力伝達モードでの走行が可能となるため、ハイブリッド車両１の運転効率を効果的に高めることが可能である。
【００７９】
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】
【００８０】
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、１００…ＥＣＵ、１１０…要求駆動力判定部、１２０…動力損失推定部、１３０…動力伝達モード決定部、１４０…動力伝達モード切替部、２００…エンジン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、３１０…サンギヤ軸、３５０…ＭＧ２リダクション機構、Ｓ１…サンギヤ、Ｃ１…キャリア、Ｒ１…リングギヤ、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…入力軸、５００…駆動軸、６００…減速機構、７１０…第１クラッチ、７２０…第２クラッチ、７３０…ブレーキ
【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】
2012081793.tif 000011
【図１０】
2012081793.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2012081793.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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