(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、内燃機関（２００）及び電動機（ＭＧ１）を含む動力要素と、駆動軸（５００）と、動力伝達機構（３００）と、クラッチ（７１０）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、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段（１３）と、アクセル開度がゼロである場合にクラッチの解放制御を行うクラッチ制御手段（１３０）と、車速を検出する車速検出手段（１４）と、車速が所定の閾値以上で解放制御が行われる場合に、動力循環が発生しているか否かを判定する判定手段（１６０）と、動力循環が発生していると判定された場合に、電動機の回転数を、動力循環が発生しない回転数へと変化させる電動機制御手段（１７０）とを備える。【選択図】図１２
2012081791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び電動機を含む動力要素と、
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設けられた動力伝達機構と、
前記動力伝達機構及び前記駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能なクラッチと
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アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記検出されたアクセル開度がゼロである場合に、前記動力伝達機構及び前記駆動軸間の連結を切り離すように前記クラッチの解放制御を行うクラッチ制御手段と、
前記ハイブリッド車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記検出された車速が所定の閾値以上で前記解放制御が行われる場合に、前記内燃機関及び前記電動機間での動力循環が発生しているか否かを判定する判定手段と、
前記動力循環が発生していると判定された場合に、前記電動機の回転数を、前記動力循環が発生しない回転数へと変化させる電動機制御手段と
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】
前記電動機制御手段は、前記クラッチにおける前記動力伝達機構側の回転数がゼロよりも大きくなるように、前記電動機の回転数を変化させ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。
【請求項３】
前記電動機制御手段は、前記クラッチにおける前記動力伝達機構側の回転数が所定の回転数より大きくならないように、前記電動機の回転数を変化させることを特徴とする請求項１又は２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、複数の回転要素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。
【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、切り離し及び結合が可能なクラッチ等を設けることで実現される。クラッチは、例えば回転可能なドグクラッチとして構成され、出力軸及びリングギヤ間や、キャリア及びリングギヤ間を断接可能に設けられる（例えば、特許文献１参照）。このようなクラッチを備えるハイブリッド車両では、例えば車速が高く比較的低トルクである場合に、出力軸及びリングギヤ間の第１クラッチを解放すると共に、キャリア及びリングギヤ間の第２クラッチを係合してシリーズモードが実現される（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
尚、シリーズモードを実現可能なハイブリッド車両においては、アクセルペダルが踏まれていない場合に、エンジンを停止させ、電動機及びエンジン間のクラッチを切り離すことで、運転効率を向上させようとする技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。また、車速が高い場合には、エンジンを停止させないように制御することで、エミッションを向上させようとする技術が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０７８１０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２３７３９２号公報
【特許文献３】特開２００５−０１３３１９号公報
【特許文献４】特開平６−１４１４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に係る発明では、上述したように、所定の条件下においてシリーズモードを実現し、運転効率を高めようとしている。しかしながら特許文献２では、クラッチの係合制御については言及されているものの、その時のエンジンや電動機の動作点については考慮されていない。このため、仮にシリーズモードでの運転を実現したとしても、エンジンや電動機の動作点次第では、燃費やドライバビリティの悪化を招くおそれがある。即ち、上述した技術には、ハイブリッド車両の運転効率を必ずしも十分に向上させることができないという技術的問題点がある。
【０００７】
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】
【０００８】
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、内燃機関及び電動機を含む動力要素と、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設けられた動力伝達機構と、前記動力伝達機構及び前記駆動軸間の連結を切り離し及び結合可能なクラッチと、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アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記検出されたアクセル開度がゼロである場合に、前記動力伝達機構及び前記駆動軸間の連結を切り離すように前記クラッチの解放制御を行うクラッチ制御手段と、前記ハイブリッド車両の車速を検出する車速検出手段と、前記検出された車速が所定の閾値以上で前記解放制御が行われる場合に、前記内燃機関及び前記電動機間での動力循環が発生しているか否かを判定する判定手段と、前記動力循環が発生していると判定された場合に、前記電動機の回転数を、前記動力循環が発生しない回転数へと変化させる電動機制御手段とを備える。
【０００９】
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電動機を少なくとも備えた車両である。また、上述した各動力要素及び駆動軸間には、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、例えば複数の回転要素（好適には、ギヤである）を有するものとして構成される。
【００１０】
尚、動力伝達機構を構成する回転要素は、好適な一形態として、電動機に連結された第１回転要素と、駆動軸に連結された第２回転要素と、内燃機関に連結された第３回転要素とを含み、且つ相互に差動作用をなし得る構成とされてもよい。この場合、係る差動作用により、各回転要素の状態（端的には、回転可能であるか否か及び他の回転要素又は固定要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じた、上記動力要素と駆動軸との間のトルク伝達が可能となり得る。また、この場合、動力伝達機構は、遊星歯車機構等の各種差動ギヤ機構を一又は複数備え得る。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。
【００１１】
本発明に係るハイブリッド車両には更に、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クラッチが備えられている。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。尚、本発明に係るハイブリッド車両には、ここで述べたクラッチ以外のクラッチやブレーキ（即ち、各部位の回転動作を固定する部材）等が備えられてもよい。
【００１２】
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。
【００１３】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ずアクセル開度検出手段によって、ハイブリッド車両のアクセル開度が検出される。言い換えれば、ハイブリッド車両の運転者によって、どの程度アクセルペダルが踏み込まれているかが検出される。そして、検出されたアクセル開度がゼロである場合には、クラッチ制御手段によって、動力伝達機構及び駆動軸間の連結を切り離すようにクラッチの解放制御が行われる。即ち、クラッチが解放された状態となり、動力伝達機構から駆動軸への動力伝達が遮断される。尚、ここでの「アクセル開度がゼロ」とは、アクセル開度が完全にゼロである場合を意味する他、アクセル開度がゼロと言えるまでに小さい状態を含むものとする。
【００１４】
クラッチが解放された場合、各動力要素から出力された動力を、動力伝達機構を介して駆動軸へ伝達することができなくなる。このため、各動力要素からの動力は、駆動軸に対して動力伝達機構を介さずに連結された他の電動機等によって、駆動軸へと伝達される。具体的には、先ず内燃機関から出力された動力が動力伝達機構を介して電動機へと伝達される。電動機は回生機能によって内燃機関の動力を電力へと変換し、バッテリに充電する。バッテリに充電された電力は、他の電動機の動力として利用され、他の電動機から出力された動力が駆動軸へと出力される。このように、クラッチ解放時には、内燃機関から出力された動力が電力に変換されてから駆動軸に出力される。即ち、本発明のハイブリッド車両は、クラッチ解放時にシリーズモードとなる。シリーズモードでの運転は、動力伝達機構における引き摺り損失を抑制することができるため、アクセル解放時の運転効率を向上させることができる。
【００１５】
本発明では、上述したクラッチの解放制御を行う際には、車速検出手段によって、ハイブリッド車両の車速が検出されている。そして、車速が所定の閾値以上でクラッチの解放制御が行われる場合には、判定手段によって、内燃機関及び電動機間での動力循環が発生しているか否かが判定される。尚、ここでの「所定の閾値」とは、内燃機関の再始動時に消費されるエネルギ等に応じて設定される値であり、予め理論的又は実験的、経験的に求められ設定されている。また、ここでの「動力循環」とは、内燃機関に対して電動機が反力トルクを出力している状態を意味しており、より具体的には、例えば内燃機関から出力された動力が他の電動機によって回生され電力に変換され、その電力を用いて電動機が反力トルクを出力しているような状態を指している。
【００１６】
ここで本発明では特に、動力循環が発生していると判定された場合には、電動機制御手段によって、電動機の回転数が動力循環の発生しない回転数へと変化させられる。具体的には、電力を消費して動力を出力していた電動機が、内燃機関の動力を利用して回生を行う状態へと変化させられる。尚、クラッチが解放されれば、電動機はハイブリッド車両の走行状態から影響を受けなくなるため、上述した制御により電動機の回転数を変化させたとしても特に問題は起きない。このような電動機の回転数制御によれば、電動機における電力消費を抑制することができるため、ハイブリッド車両の運転効率を更に高めることができる。即ち、クラッチの解放によるシリーズモードの実現に加えて、動力循環の発生を防止することで、運転効率を極めて効果的に高めることができる。
【００１７】
尚、電動機の回転数制御は、クラッチの解放制御前に行われてもよいし、解放制御後に行われてもよい。但し、車速による電動機への影響を抑制したり、トルクショックのタイヤへの伝達を抑制することができるため、クラッチの解放制御後に行われる方が好ましい。
【００１８】
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。
【００１９】
本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記電動機制御手段は、前記クラッチにおける前記動力伝達機構側の回転数がゼロよりも大きくなるように、前記電動機の回転数を変化させる。
【００２０】
この態様によれば、電動機の回転数制御時に、クラッチにおける動力伝達機構側（即ち、駆動軸とは反対側）の回転数はゼロよりも大きくされる。即ち、動力伝達機構における駆動軸への動力出力部位（例えば、リングギヤ等）の回転数がゼロよりも大きくされる。
【００２１】
動力伝達機構に含まれる複数の回転要素は、各々その回転方向に、例えばバックラッシュ等のガタを有する構成となっている。このため、各回転要素の回転数がゼロを跨ぐように変化すると、その回転要素がガタの範囲で振動し、動力伝達機構における歯打ち音が生じる可能性がある。
【００２２】
しかるに本態様では、上述したように、クラッチにおける動力伝達機構側の回転数がゼロよりも大きくなるように制御されるため、動力伝達機構における歯打ち音の発生を抑制することができる。動力伝達機構における歯打ち音は、実践上無視し難い（端的には、ドライバに騒音として知覚され得る程度の）大きさで生じることがある。このような歯打ち音は、車両のドライバビリティを著しく低下させる要因となり得るため、本態様は実践上極めて有効である。尚、クラッチにおける動力伝達機構側の回転数をゼロよりも大きくするという制御は、クラッチ係合への差回転を小さくするという効果も有している。よって、解放後のクラッチの再係合を好適に行うことが可能となる。
【００２３】
本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記電動機制御手段は、前記クラッチにおける前記動力伝達機構側の回転数が所定の回転数より大きくならないように、前記電動機の回転数を変化させる。
【００２４】
この態様によれば、クラッチにおける動力伝達機構側の回転数が、所定の回転数より大きくならないように制限される。尚、ここでの「所定の回転数」とは、回転数が大きくなることに起因する内燃機関及び電動機間でのパワーロス等に応じて、理論的又は実験的、経験的に求められるものであり、予め設定されている。
【００２５】
クラッチにおける動力伝達機構側の回転数を所定の回転数内で抑えれば、その分、内燃機関から出力された動力が、クラッチにおける動力伝達機構側の回転に利用されてしまうことを抑制できる。言い換えれば、クラッチにおける動力伝達機構側の回転に要する動力を、他の部位の動力として利用できる。このため、内燃機関及び電動機間でのパワーロスを低減することができる。よって、例えば内燃機関から出力された動力を、効率的に電動機で回生させることが可能となる。従って、より高い運転効率を実現することが可能となる。
【００２６】
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】
【００２７】
【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】ハイブリッド駆動装置の変形例を示す概略構成図（その１）である。
【図５】ハイブリッド駆動装置の変形例を示す概略構成図（その２）である。
【図６】ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図７】ハイブリッド車両の制御装置によって実現される４つの動力伝達モードを示すマトリクス図である。
【図８】第１モードの構成を示す共線図である。
【図９】第２モードの構成を示す共線図である。
【図１０】第３モードの構成を示す共線図である。
【図１１】第４モードの構成を示す共線図である。
【図１２】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。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【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。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。
【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充電可能な蓄電手段である。
【００３４】
アクセル開度センサ１３は、本発明の「アクセル開度検出手段」の一例であり、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。
【００３５】
車速センサ１４は、本発明の「車速検出手段」の一例であり、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、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、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０を備えて構成されている。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
動力分割機構３００は、本発明の「動力伝達機構」の一例であり、中心部に設けられたサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた、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キャリアＣ１とを備えている。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、本発明の「クラッチ」の一例である第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。
【００５４】
また動力分割機構３００は、リングギヤＲ１及びキャリアＣ１間の連結を切り離し及び結合可能な第２クラッチ７２０を備えている。第２クラッチ７２０の係合時には、リングギヤＲ１及びキャリアＣ１が互いに連結されるため、動力分割機構３００が一体的に回転されることになる。即ち、第２クラッチ７２０は、動力分割機構３００の一体的な回転動作を許容するか否かを決定するための機構である。
【００５５】
上述した第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０は、例えば回転可能な噛合い式のドグクラッチとして構成されており、夫々独立して制御可能とされる。このようにすれば、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０の係合状態を夫々制御することにより、複数種類の動力伝達モードを実現できる。具体的な動力伝達モードの構成については、後に詳述する。
【００５６】
尚、上述したハイブリッド駆動装置１０は、図２に示した構成に限られず、異なる構成で実現することも可能である。以下では、ハイブリッド駆動装置１０の変形例について、図４及び図５を参照して説明する。ここに図４は、ハイブリッド駆動装置の変形例を示す概略構成図（その１）であり、図５は、ハイブリッド駆動装置の変形例を示す概略構成図（その２）である。
【００５７】
図４に示すように、動力分割機構３００は、第２クラッチ７２０に代えて、リングギヤＲ１の回転動作を固定及び解放可能なブレーキ７３０を備えていてもよい。ブレーキ７３０は、一の係合部がリングギヤＲ１側に設けられていると共に、他の係合部が固定要素に固定されている。よって、ブレーキ７３０の係合部が係合することにより、リングギヤＲ１の回転動作は固定され、切り離されることにより、リングギヤＲ１の回転動作が解放される。
【００５８】
ブレーキ７３０が備えられる構成では、第１クラッチ７１０及びブレーキ７３０は互いに一体的に構成される。このようにすれば、第１クラッチ７１０及びブレーキ７３０の係合状態を夫々連動するように制御することができる。具体的には、第１クラッチ７１０が係合した状態となる場合には、ブレーキ７３０は切り離された状態となる。一方、第１クラッチ７１０が切り離された状態となる場合には、ブレーキ７３０は係合された状態となる。
【００５９】
図５に示すように、動力分割機構３００は、第２クラッチ７２０を備えていなくともよい。この場合、動力分割機構３００における動力伝達モードの切替は、第１クラッチ７１０の係合及び切り離しによってのみ行われる。
【００６０】
このように、動力分割機構３００は目的に応じて様々な態様を採り得るが、以下では説明の便宜上、図２に示すハイブリッド駆動装置１０を例にとり説明を進めるものとする。
【００６１】
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６を参照して説明する。ここに図６は、ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【００６２】
図６において、ＥＣＵ１００は、エンジン状態判定部１１０、アクセル開度判定部１２０、クラッチ制御部１３０、車速判定部１４０、エンジン制御部１５０、動力循環判定部１６０及び電動機制御部１７０を備えて構成されている。
【００６３】
エンジン状態判定部１１０は、入力されるエンジン状態を示す情報に基づいて、エンジン２００の運転状態を判定する。具体的には、エンジン２００が運転されているか、或いは停止されているかを判定する。判定結果は、後述するクラッチ制御部１３０へと伝達される。
【００６４】
アクセル開度判定部１２０は、アクセル開度センサ１３（図１参照）において検出されたアクセル開度が０％であるか否かを判定する。判定結果は、後述するクラッチ制御部１３０へと伝達される。
【００６５】
クラッチ制御部１３０は、本発明の「クラッチ制御手段」の一例であり、エンジン２００が運転状態であり、且つ、アクセル開度が０％である場合に、第１クラッチ７１０の解放制御を行うか否かの判定制御を実施し、解放制御を行うと判定した場合に、第１クラッチ７１０を解放するように制御する。即ち、動力分割機構３００及び駆動軸５００間の連結を切り離す制御を行う。尚、クラッチ制御部は、第１クラッチ７１０の解放制御だけでなく、係合制御も行えるように構成されている。また、第１クラッチ７１０に加えて、第２クラッチ７２０の制御を行えるように構成してもよい。
【００６６】
車速判定部１４０は、車速センサ１４（図１参照）において検出された車速が、所定の閾値以上であるか否かを判定する。判定結果は、後述するエンジン制御部１５０へと伝達される。
【００６７】
エンジン制御部１５０は、クラッチ制御部１３０における制御状況や、車速判定部１４０における判定結果等に基づいて、エンジン２００の動作を制御する。エンジン制御部１５０は、例えばエンジン２００から出力されるべきトルク値や回転数を指示することで、エンジン２００を制御する。
【００６８】
動力循環判定部１６０は、本発明の「判定手段」の一例であり、入力される運転情報（例えば、エンジン２００、ＭＧ１及びＭＧ２における各種パラメータ等）に基づいて、エンジン２００及びＭＧ１間で動力循環が発生しているか否かを判定する。尚、動力循環が発生しているか否かは、クラッチ制御部１３０によって第１クラッチ７１０が解放される場合に行われれば済む。即ち、第１クラッチの係合状態が変化しない場合には、動力循環が発生しているか否かは判定されなくともよい。
【００６９】
電動機制御部１７０は、本発明の「電動機制御手段」の一例であり、動力循環判定部１６０での判定結果に基づいて、ＭＧ１の回転数を制御する。電動機制御部１７０による、ＭＧ１の具体的な制御動作については、後に詳述する。
【００７０】
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。
【００７１】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両における動力伝達モードについて、図７から図１１を参照して説明する。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４つの動力伝達モードを示すマトリクス図である。また図８は、第１モードの構成を示す共線図、図９は、第２モードの構成を示す共線図、図１０は、第３モードの構成を示す共線図、図１１は、第４モードの構成を示す共線図である。
【００７２】
図７及び図８において、第１モードでは、第１クラッチ７１０が切り離されている（即ち、ＯＦＦである）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、ハイブリッド車両１は、動力分割機構３００より下流側に位置するＭＧ２から出力された動力によって走行する。即ち、第１モードは、エンジン２００からの動力を利用せず、電力のみで走行するモードと呼べる。第１モードでは特に、第２クラッチ７２０も切り離されている（即ち、ＯＦＦである）ため、動力分割機構３００における引き摺り等によるエネルギ損失を防止できる。よって、極めて高いエネルギ効率を実現することが可能である。
【００７３】
図７及び図９において、第２モードでは、上述した第１モードと同様に第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、ハイブリッド車両１は、動力分割機構３００より下流側に位置するＭＧ２から出力された動力によって走行する。但し、第２モードでは、第２クラッチ７２０が結合されている（即ち、ＯＮである）ため、動力分割機構３００が一体的に回転する。このため、エンジン２００の動力をＭＧ１に伝達して回生させることができる。ＭＧ１において回生した電力は、ＭＧ２の動力として利用できる。このため第２モードでは、第１モードと比べて車両の走行距離を伸ばすことが可能である。
【００７４】
図７及び図１０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。尚、第２クラッチ７２０が結合されており、動力分割機構３００が一体的に回転できるため、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。第３モードでは、上述した第２モードでは効率向上効果を得にくい高速低負荷走行時の効率向上を図ることができる。更には、ＭＧ１及びＭＧ２に不具合が発生した場合の緊急退避走行（即ち、エンジン２００のみでの走行）も可能である。
【００７５】
図７及び図１１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。ここで第４モードでは特に、エンジン２００から出力された動力が目標とする動力より大きい場合には、その動力の残余がＭＧ１に伝達され回生される。一方で、エンジン２００から出力された動力が目標とする動力より小さい場合には、エンジン２００から出力された動力及びＭＧ１から出力された動力が駆動軸５００へと出力されると共に、残余動力がＭＧ２において回生される。第４モードによれば、車速によらず高効率を実現することができる。
【００７６】
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。
【００７７】
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１２を参照して説明する。ここに図１２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。尚、以下では、ハイブリッド車両１が、第１クラッチ７１０が係合された状態（即ち、第３モード又は第４モード）で走行している際に処理が開始されるものとして説明を進める。
【００７８】
図１２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、先ずハイブリッド車両１の運転状況を示す情報が取得される（ステップＳ０１）。具体的には、エンジン状態判定部１１０にエンジン２００の状態を示す情報が入力され、アクセル開度判定部１２０に検出されたアクセル開度を示す情報が入力され、車速判定部１４０に検出された車速を示す情報が入力され、動力循環判定部１６０に動力要素の運転状況を示す情報が入力される。尚、このような運転状況を示す情報の取得は、所定間隔で定期的に行われてもよいし、適宜必要な場合にだけ行われてもよい。
【００７９】
運転状況を示す情報が取得されると、エンジン状態判定部１１０において、エンジン２００が運転状態であるか否かが判定される（ステップＳ０２）。ここで、エンジン２００が運転していると判定されると（ステップＳ０２：ＹＥＳ）、ステップＳ０３以降の処理が行われる。一方で、エンジン２００が運転していないと判定されると（ステップＳ０２：ＮＯ）、処理は終了する。
【００８０】
エンジン２００が運転している場合には、アクセル開度判定部１２０において、アクセル開度が０％であるか否かが判定される（ステップＳ０３）。ここで、アクセル開度が０％である（即ち、アクセルペダルが踏み込まれていない）と判定されると（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、ステップＳ０４以降の処理が行われる。一方で、アクセル開度が０％でない（即ち、アクセルペダルが踏み込まれている）と判定されると（ステップＳ０３：ＮＯ）、処理は終了する。
【００８１】
エンジン２００が運転されており、且つ、アクセル開度が０％である場合には、クラッチ制御部１３０において第１クラッチ７１０を解放するか否かの判定が行われる（ステップＳ０４）。即ち、ハイブリッド車両１の動力伝達モードを、第３モード又は第４モードから第１モード又は第２モードへと切替えるか否かの判定を行う。
【００８２】
ここで、第１クラッチ７１０を解放すると判定された場合（ステップＳ０５：ＹＥＳ）、第１クラッチ７１０が解放され、動力分割機構３００及び駆動軸５００間の連結が切り離される（ステップＳ０６）。即ち、動力分割機構３００から駆動軸５００への動力伝達が遮断される。これにより、ハイブリッド車両１における動力伝達モードは、第１モード又は第２モードとされる。第１モード及び第２モードは、上述したように、動力分割機構３００における引き摺り等によるエネルギ損失を防止できる。よって、極めて高いエネルギ効率を実現することが可能である。
【００８３】
一方で、第１クラッチ７１０を解放しないと判定された場合（ステップＳ０５：ＮＯ）、第１クラッチ７１０は解放されずに処理が終了する。即ち、ハイブリッド車両１における動力伝達モードは、第３モード又は第４モードのままとされる。
【００８４】
第１クラッチ７１０が解放されると、車速判定部１４０において、検出された車速が所定の閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳ０７）。ここで、車速が所定の閾値以上である場合（ステップＳ０７：ＹＥＳ）、エンジン２００のアイドル動作が継続される（ステップＳ８）。
【００８５】
ハイブリッド車両１が高速で走行している場合、エンジン２００の始動に要するエネルギは、低速時と比べて大きくなる傾向にある。このため、車速が所定の閾値以上である場合には、エンジン２００を停止させない方が効率的な運転が行える。言い換えれば、所定の閾値は、エンジン２００の始動に要するエネルギに応じて設定される。また、高速走行時は、エンジン２００の始動判定の境界付近での走行状態となることが予想されるため、アクセルペダルの踏み込みなどにより、再度のエンジン始動要求が即座に発生する可能性がある。この場合、エンジン２００を停止させてしまうと、再始動時間分の応答遅れ等が発生しドライバビリティが悪化するおそれがある。よって、エンジン２００を停止させないことで、ドライバビリティの向上も実現できる。
【００８６】
一方で、車速が所定の閾値未満である場合（ステップＳ０７：ＮＯ）、エンジン２００への燃料の噴射が停止される（ステップＳ０９）。即ち、エンジン２００の運転が停止される。エンジン２００の停止後は、ハイブリッド車両の制御装置による通常制御（即ち、通常の動力伝達モードの切替制御）が行われる（ステップＳ１０）。
【００８７】
ハイブリッド車両１が低速で走行している場合、上述したような、高速走行時に発生する問題点は考慮せずに済む。よって、エンジン２００を停止させることで、燃料消費量を低減し、燃費を向上させることが可能である。
【００８８】
エンジン２００の動作が継続された場合には、動力循環判定部１６０において、エンジン２００及びＭＧ１間で動力循環が発生しているか否かが判定される（ステップＳ１１）。即ち、ＭＧ１がエンジン２００に対して反力トルクを出力しているような状態であるか否かが判定される。ここで、動力循環が発生していないと判定されると（ステップＳ１１：ＮＯ）、処理は終了する。一方で、動力循環が発生していると判定されると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、電動機制御部１７０によって、ＭＧ１の回転数が動力循環の発生しない回転数へと変化させられる（ステップＳ１２）。即ち、動力循環の発生が抑制される。
【００８９】
動力循環を抑制することで、エネルギのロスを低減させることができる。具体的には、エンジン２００から出力された動力を、ＭＧ１が部分的に打ち消してしまうことを防止できる。従って、第１クラッチ７１０が解放されることによって高められた運転効率を、更に高めることが可能である。
【００９０】
ＭＧ１の回転数が動力循環の発生しない回転数と変化されると、続いて、動力分割機構３００におけるリングギヤＲ１の回転数がゼロ近傍（具体的には、ゼロよりも大きいが所定の範囲内となる値）となるような、ＭＧ１の回転数が計算される（ステップＳ１３）。そして、ＭＧ１の回転数がステップＳ１３において算出された回転数へと変化させられる（ステップＳ１４）。
【００９１】
動力分割機構３００に含まれる複数の回転要素は、各々その回転方向に、例えばバックラッシュ等のガタを有する構成となっている。このため、各回転要素の回転数がゼロを跨ぐように変化すると、その回転要素がガタの範囲で振動し、動力分割機構３００における歯打ち音が生じる可能性がある。これに対し、上述した制御によれば、ＭＧ１の回転数が制御されることによってリングギヤＲ１の回転数がゼロより大きい値とされる。よって、動力分割機構３００における歯打ち音の発生を抑制することができる。尚、リングギヤＲ１の回転数をゼロより大きくすることにより、第１クラッチ７１０の係合への差回転を小さくすることもできる。よって、解放後の第１クラッチ７１０の再係合を好適に行うことができる。
【００９２】
更に、リングギヤＲ１の回転数を所定の回転数内で抑えれば、その分、エンジン２００から出力された動力が、リングギヤＲ１の回転に利用されてしまうことを抑制できる。言い換えれば、リングギヤＲ１の回転に要する動力を、他の部位の動力として利用できる。よって、エンジン２００及びＭＧ１間でのパワーロスを低減することができる。従って、例えばエンジン２００から出力された動力を、効率的にＭＧ１で回生させることが可能となる。
【００９３】
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、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。
【００９４】
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】
【００９５】
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…エンジン状態判定部、１２０…アクセル開度判定部、１３０…クラッチ制御部、１４０…車速判定部、１５０…エンジン制御部、１６０…動力循環判定部、１７０…電動機制御部、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、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】
2012081791.tif 000003
【図２】
2012081791.tif 000004
【図３】
2012081791.tif 000005
【図４】
2012081791.tif 000006
【図５】
2012081791.tif 000007
【図６】
2012081791.tif 000008
【図７】
2012081791.tif 000009
【図８】
2012081791.tif 000010
【図９】
2012081791.tif 000011
【図１０】
2012081791.tif 000012
【図１１】
2012081791.tif 000013
【図１２】
2012081791.tif 000014