(57)【要約】【課題】モータ走行モードからエンジン走行モードへの切り替える際に駆動力が低下することを可及的に抑制することができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】一つのモータの動力で走行している場合に、所定時間後の車速を予測して（ステップＳ７）、その予測された車速と現在の駆動力とに基づく運転状態が、エンジンの動力で走行する条件となる場合に、二つのモータの動力で走行することができるとしても、二つのモータの動力で走行するモードを設定せずに、現在駆動していないモータによりエンジンをモータリングさせて、エンジンの動力で走行するモードに移行させる（ステップＳ６）ように構成されている。【選択図】図１
2016055759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が走行するための駆動力を発生する駆動力源としてエンジンと少なくとも二つのモータとを有し、
前記エンジンの駆動力で走行する第１走行モードと、前記エンジンを停止させたまま前記二つ以上のモータの駆動力で走行する第２走行モードと、前記エンジンを停止させたまま前記第２走行モードで駆動されるモータの数より少ない数のモータの駆動力で走行する第３走行モードとのいずれかを設定し、
前記第２走行モードまたは前記第３走行モードから前記第１走行モードに切り替える際に、前記第２走行モードでは駆動力を出力しかつ前記第３走行モードでは駆動力を出力しない第１モータにより前記エンジンをモータリングする
ように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記第３走行モードが設定されている場合に、予め定められた所定時間後の車速を予測し、
前記予測された車速と現在の駆動力とに基づく前記所定時間後の運転状態が、前記第１走行モードのみで出力することができる運転状態になるかを判定し、
前記所定時間後の運転状態が第１走行モードのみで出力することができる運転状態になることが判定された場合に、現在の車速と現在の駆動力とに基づく運転状態が、前記第２走行モードで出力することができる運転状態になった際に、前記第２走行モードを設定せずに、前記第１走行モードを設定する
ように構成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。
【請求項２】
前記所定時間は、前記第２走行モードにより継続して駆動力を出力することができる期間に基づいて定めるように構成されてい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】
前記各モータに電力を供給する蓄電装置を備え、
前記第２走行モードにより継続して駆動力を出力することができる期間は、前記蓄電装置の出力電圧を一時的に増大させることができる期間に基づいて定めるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記蓄電装置の出力電圧を一時的に増大させることができる期間は、前記蓄電装置の充電残量または前記蓄電装置の温度に応じて定めるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置である。
【請求項５】
前記所定時間後の車速は、現在の駆動力と現在の車速と現在走行している路面の勾配とに基づいて予測するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記第３走行モードにより出力可能な駆動力の上限は、前記第３走行モードで駆動力を出力するモータの出力を最大まで増大させた際に駆動輪に伝達されるトルクから、前記エンジンをモータリングする際に駆動輪に作用するトルクを減じたトルクに基づいて設定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
前記第１走行モードは、前記第２走行モードおよび前記第３走行モードよりも大きな駆動力を出力することができ、かつ高車速まで駆動力を出力することができるように構成され、
前記第２走行モードは、前記第３走行モードよりも大きな駆動力を出力することができ、かつ高車速まで駆動力を出力することができるように構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項８】
前記エンジンが連結された第１回転要素を含む少なくとも三つの回転要素を有する差動機構と、
前記第１回転要素を停止させる固定手段と
を備え、
前記第２走行モードおよび前記第３走行モードで駆動力を出力するモータが、前記差動機構における前記第１回転要素以外の回転要素のうちのいずれかに連結されている
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項９】
前記第１モータは、前記第２走行モードおよび前記第３走行モードで駆動力を出力するモータが連結された前記回転要素以外の回転要素に連結されていることを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１０】
前記第１モータは、前記第１回転要素に連結されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１１】
前記差動機構は、前記第１回転要素と、前記第１モータが連結された第２回転要素と、前記第３モータが連結された第３回転要素とを有していることを特徴とする請求項８または９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】
この発明は、エンジンとモータもしくはモータ・ジェネレータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両を対象とする制御装置に関し、特に駆動状態の切替制御を行うように構成された制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１や特許文献２には、エンジンの回転数を制御するモータ・ジェネレータと、そのモータ・ジェネレータで発電した電力によって駆動されるモータとを備えたいわゆる２モータタイプのハイブリッド駆動装置が記載されている。その構成を簡単に説明すると、三つの回転要素を備えた差動機構からなる動力分割装置にエンジンとモータ・ジェネレータとが連結されている。また、それらの回転要素のうちの出力要素が、所定のギヤ列などを介して駆動輪に連結されている。さらに、出力要素には、モータが連結されている。そして、モータ・ジェネレータとモータとは電気的に接続されていて、モータ・ジェネレータが発電した場合には、その電力が、モータに給電されるように構成されている。
【０００３】
上述した動力分割装置における出力要素には駆動輪を回転させることに伴う負のトルクが掛かっている。その状態でエンジンを駆動するとともに、モータ・ジェネレータの回転数を制御すると、エンジンの回転数がモータ・ジェネレータの回転数に応じて変化する。すなわち、エンジンの回転数をモータ・ジェネレータによって燃費効率の良好な回転数に制御しつつ、エンジンの動力で走行することができる。その場合、モータ・ジェネレータによって発電された電力をモータに供給してモータを駆動させることにより、そのモータから出力された動力が駆動輪に伝達される。これがいわゆるエンジン走行モード（もしくはハイブリッドモード）である。
【０００４】
これに対して、特許文献１や特許文献２に記載された装置は、エンジンへの燃料の供給を停止してモータの動力のみで走行する、いわゆるモータ走行モードを設定することができる。そのモータ走行モードとしては、出力要素に連結されたモータのみの駆動力で走行するシングルモータ走行モードを選択することができる。さらに、上述した駆動装置は、固定手段によってエンジンの出力軸を固定できるので、動力分割装置を減速もしくは増速を行う変速機構として機能させることができる。すなわち、エンジンの出力軸を固定することに伴って動力分割装置の入力要素が固定されるので、モータ・ジェネレータをモータとして動作させれば、そのトルクが動力分割装置のギヤ比に応じて変化させられて出力要素から出力される。その場合、モータを同時に駆動することにより、モータ・ジェネレータとモータとが出力する駆動力が駆動輪に伝達される。したがって、モータ走行モードとして、上記シングルモータ走行モードに加えて、モータおよびモータ・ジェネレータの駆動力で走行するツインモータ走行モードを選択することができる。
【０００５】
また、上述したようにモータ・ジェネレータの回転数を制御すれば、エンジンの回転数を変化させることができるので、エンジンを始動させる際に、モータ・ジェネレータによりエンジンをモータリングすることができる。一方、上述したツインモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替えるために、モータ・ジェネレータによりエンジンをモータリングする場合には、モータ・ジェネレータの出力トルクが、駆動力として駆動輪に伝達されなくなる。また、エンジンをモータリングするためにモータ・ジェネレータから出力されたトルクの反力が駆動輪に作用するので、駆動力が低下する。したがって、ツインモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際に、急激に駆動力が低下することにより運転者に違和感を与える可能性がある。そのため、特許文献２に記載されたハイブリッド駆動装置は、ツインモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際に、モータの出力トルクを徐々に低下させた後に、モータ・ジェネレータによりエンジンをモータリングし始めるとともに、低下させられたモータの出力トルクを増大させるように構成されている。このように制御することにより、駆動力が急激に変化することを抑制することができるため、運転者に違和感を与えることを抑制することができる、と特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６５５９８号公報
【特許文献２】特開２０００−０２３３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ツインモータ走行モードは、シングルモータ走行モードよりも動力を出力するモータが多いので、出力することができる駆動力が大きい。また、通常、ツインモータ走行モードは、シングルモータ走行モードよりも高車速まで駆動力を出力することができる。したがって、シングルモータ走行モードが設定されて走行しているときに、要求駆動力が増大し、または車速が速くなると、ツインモータ走行モードに切り替える。さらに、エンジン走行モードは、ツインモータ走行モードよりも大きい駆動力を出力することができ、かつ高車速まで駆動力を出力することができる。したがって、ツインモータ走行モードが設定されて走行しているときに、要求駆動力が増大し、または車速が速くなると、エンジン走行モードに切り替える。
【０００８】
上述したように要求駆動力と車速とに応じて走行モードを選択する場合には、シングルモータ走行モードを設定している際に、要求駆動力や車速がエンジン走行モードを設定する程度まで徐々に変化すると、シングルモータ走行モードからツインモータ走行モードを経由してエンジン走行モードに切り替えられる。
【０００９】
一方、ツインモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際に、モータ・ジェネレータによりエンジンをモータリングするように構成されたハイブリッド駆動装置では、上述したようにエンジン始動時に、駆動力が低下する。そのため、シングルモータ走行モードからツインモータ走行モードを経由してエンジン走行モードに切り替える際に駆動力が低下することにより、運転者に違和感を与える可能性がある。
【００１０】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、モータ走行モードからエンジン走行モードへの切り替える際に駆動力が低下することを可及的に抑制することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、この発明は、車両が走行するための駆動力を発生する駆動力源としてエンジンと少なくとも二つのモータとを有し、前記エンジンの駆動力で走行する第１走行モードと、前記エンジンを停止させたまま前記二つ以上のモータの駆動力で走行する第２走行モードと、前記エンジンを停止させたまま前記第２走行モードで駆動されるモータの数より少ない数のモータの駆動力で走行する第３走行モードとのいずれかを設定し、前記第２走行モードまたは前記第３走行モードから前記第１走行モードに切り替える際に、前記第２走行モードでは駆動力を出力しかつ前記第３走行モードでは駆動力を出力しない第１モータにより前記エンジンをモータリングするように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、前記第３走行モードが設定されている場合に、予め定められた所定時間後の車速を予測し、前記予測された車速と現在の駆動力とに基づく前記所定時間後の運転状態が、前記第１走行モードのみで出力することができる運転状態になるかを判定し、前記所定時間後の運転状態が第１走行モードのみで出力することができる運転状態になることが判定された場合に、現在の車速と現在の駆動力とに基づく運転状態が、前記第２走行モードで出力することができる運転状態になった際に、前記第２走行モードを設定せずに、前記第１走行モードを設定するように構成されている。
【００１２】
この発明では、前記所定時間は、前記第２走行モードにより継続して駆動力を出力することができる期間に基づいて定めることができる。
【００１３】
この発明では、前記各モータに電力を供給する蓄電装置を備え、前記第２走行モードにより継続して駆動力を出力することができる期間は、前記蓄電装置の出力電圧を一時的に増大させることができる期間に基づいて定めることができる。
【００１４】
この発明では、前記蓄電装置の出力電圧を一時的に増大させることができる期間は、前記蓄電装置の充電残量または前記蓄電装置の温度に応じて定めることができる。
【００１５】
この発明では、前記所定時間後の車速は、現在の駆動力と現在の車速と現在走行している路面の勾配とに基づいて予測することができる。
【００１６】
この発明では、前記第３走行モードにより出力可能な駆動力の上限は、前記第３走行モードで駆動力を出力するモータの出力を最大まで増大させた際に駆動輪に伝達されるトルクから、前記エンジンをモータリングする際に駆動輪に作用するトルクを減じたトルクに基づいて設定することができる。
【００１７】
この発明では、前記第１走行モードが、前記第２走行モードおよび前記第３走行モードよりも大きな駆動力を出力することができ、かつ高車速まで駆動力を出力することができるように構成され、前記第２走行モードが、前記第３走行モードよりも大きな駆動力を出力することができ、かつ高車速まで駆動力を出力することができるように構成されていてもよい。
【００１８】
この発明では、前記エンジンが連結された第１回転要素を含む少なくとも三つの回転要素を有する差動機構と、前記第１回転要素を停止させる固定手段とを備え、前記第２走行モードおよび前記第３走行モードで駆動力を出力するモータが、前記差動機構における前記第１回転要素以外の回転要素のうちのいずれかに連結していてもよい。
【００１９】
この発明では、前記第１モータは、前記第２走行モードおよび前記第３走行モードで駆動力を出力するモータが連結された前記回転要素以外の回転要素に連結していてもよい。
【００２０】
この発明では、前記第１モータは、前記第１回転要素に連結していてもよい。
【００２１】
この発明では、前記差動機構は、前記第１回転要素と、前記第１モータが連結された第２回転要素と、前記第３モータが連結された第３回転要素とを有していてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、エンジンの駆動力で走行する第１走行モードと、二つ以上のモータの駆動力で走行する第２走行モードと、その第２走行モードよりも少ないモータの駆動力で走行する第３走行モードとを設定することができる。そして、第３走行モードが設定されている場合に、予め定められた所定時間後の車速を予測して、その予測された車速と現在の駆動力とに基づく運転状態が、第１走行モードでのみ出力可能な運転状態になる場合に、現在の車速と現在の駆動力とに基づく運転状態が、第２走行モードで出力可能な運転状態になった際に、その第２走行モードを設定せずに、直ちに、第１走行モードを設定する。そのように第１走行モードを設定する際には、第２走行モードでは駆動力を出力しかつ第３走行モードでは駆動力を出力しない第１モータによりエンジンをモータリングする。したがって、第２走行モードから第１走行モードへの切り替えが生じることを抑制することができる。その結果、運転状態の変化に基づいて走行モードを切り替えることに伴って、駆動力の低下が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明に係る制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両を模式的に示すスケルトン図である。
【図３】この発明に係る制御装置における制御系統を模式的に示すブロック図である。
【図４】各走行モードを選択するために用意されたマップ（線図）である。
【図５】エンジンと動力分割機構との間に変速部を設けた車両の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図６】差動機構における二つの回転要素のそれぞれにモータ・ジェネレータが連結された車両の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図７】図６に示す車両の各走行モード毎における各回転要素の運転状態を示す共線図、およびその際に係合させられる係合装置を示す係合表である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明で対象とすることができるハイブリッド車両の一例を図２に模式的に示している。ここに示すハイブリッド車両は、エンジン（ＥＮＧ）１と、二つのモータ・ジェネレータ２，３とを駆動力源として備えている。また、この車両は、エンジン１の駆動力で走行するエンジン走行モードと、そのエンジン１を停止させたまま二つのモータ・ジェネレータ２，３の駆動力で走行するツインモータ走行モードと、エンジン１を停止させたまま一方のモータ・ジェネレータ３（２）の駆動力で走行するシングルモータ走行モードとを適宜設定することができるように構成されている。
【００２５】
図２に示す車両は、エンジン１の出力軸４に、動力分割機構５が連結されている。この動力分割機構５は、従来知られている２モータタイプの車両に設けられたものと同様に構成されており、三つの回転要素を有する差動機構によって構成されている。ここに示す動力分割機構５は、出力軸４と相対回転可能に設けられた第１サンギヤ６と、その第１サンギヤ６と同心円上に配置された第１リングギヤ７と、第１サンギヤ６および第１リングギヤ７に噛み合う第１ピニオンギヤ８と、第１ピニオンギヤ８を自転および公転可能に保持する第１キャリヤ９とによって構成されたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。その第１キャリヤ９には、出力軸４が連結されており、第１サンギヤ６には、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が連結されており、第１リングギヤ７には、ドライブギヤ１０が連結されている。
【００２６】
なお、出力軸４の延長軸線上にオイルポンプ１１が配置されている。このオイルポンプ１１は、潤滑や制御のための油圧を発生するためのものであり、出力軸４がこのオイルポンプ１１に連結されていて、エンジン１によってオイルポンプ１１を駆動し、油圧を発生させるように構成されている。
【００２７】
上述した出力軸４と平行にカウンタシャフト１２が配置されており、上記ドライブギヤ１０に噛み合うカウンタドリブンギヤ１３が、カウンタシャフト１２の一方の端部に一体に連結されている。このカウンタドリブンギヤ１３は、ドライブギヤ１０よりも大径に形成されており、ドライブギヤ１０から伝達されたトルクを増幅させるように構成されている。また、カウンタシャフト１２の他方側の端部には、カウンタドライブギヤ１４が一体に連結され、そのカウンタドライブギヤ１４にデファレンシャルギヤユニット１５におけるリングギヤ１６が噛み合っている。そのデファレンシャルギヤユニット１５には、車幅方向に延びるドライブシャフト１７が連結されており、そのドライブシャフト１７の端部に駆動輪１８が連結されている。なお、図２では、作図上、デファレンシャルギヤユニット１５を右側にずらして示してある。
【００２８】
上述したように構成された車両は、エンジン１から動力分割機構５に伝達されたトルクを、第１リングギヤ７から出力させるために、第１サンギヤ６を反力要素として機能させるように構成されている。具体的には、第１サンギヤ６に作用するトルクに対抗したトルクを第１モータ・ジェネレータ２が出力する。その第１モータ・ジェネレータ２は、回転数や出力トルクを適宜変更することができるものであって、上記のように第１サンギヤ６を反力要素として機能させる際には、エンジン１の燃費が良好になるように第１モータ・ジェネレータ２の回転数を制御することが好ましい。
【００２９】
また、上述したように第１サンギヤ６を反力要素として機能させるように第１モータ・ジェネレータ２を制御する場合には、そのトルクの大きさは、エンジン１の出力トルクに応じて決まり、回転数または回転方向は、エンジン１の目標回転数に応じて決まる。そのため、エンジン１の動力で走行する際には、第１モータ・ジェネレータ２は、回生制御されたり力行制御されたりすることになる。具体的には、第１モータ・ジェネレータ２の回転数の絶対値を低下させるように、その第１モータ・ジェネレータ２がトルクを出力する場合には、エンジン１から出力された動力の一部が電力に変換される。それとは反対に、第１モータ・ジェネレータ２の回転数の絶対値を増大させるように、その第１モータ・ジェネレータ２がトルクを出力する場合には、エンジン１から出力された動力に、第１モータ・ジェネレータ２の動力を合算することになる。
【００３０】
上述したようにエンジン１の燃費が良好になるように第１モータ・ジェネレータ２を駆動させる際には、エンジン１から出力された動力を変化させて、動力分割機構５から出力することになる。そのため、図２に示す車両は、エンジン１から出力された動力が減少されて動力分割機構５から出力された場合に、その減少した動力分を、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３から出力するように構成されている。または、エンジン１から出力された動力が増大させられて動力分割機構５から出力された場合に、その増大した動力分、第２モータ・ジェネレータ３が回生するように構成されている。したがって、第１モータ・ジェネレータ２が回生制御された場合には、第１モータ・ジェネレータ２により発電された電力が、第２モータ・ジェネレータ３に給電されて、第２モータ・ジェネレータ３が駆動力を出力する。それとは反対に、第１モータ・ジェネレータ２を力行制御する場合には、第２モータ・ジェネレータ３が回生制御されて発電された電力を、第１モータ・ジェネレータ２に給電する。なお、各モータ・ジェネレータ２，３は、図示しないインバータなどのコントローラを介してバッテリやキャパシタなどの蓄電装置１９に電気的に接続されており、蓄電装置１９から電力が給電され、または発電した電力を蓄電装置１９に充電することもできるように構成されている。
【００３１】
上記第２モータ・ジェネレータ３は、その出力軸２０が、カウンタシャフト１２と平行になるように設けられている。その出力軸２０の端部には、カウンタドリブンギヤ１３に噛み合うリダクションギヤ２１が、一体に連結されている。このリダクションギヤ２１は、カウンタドリブンギヤ１３よりも小径に形成されている。したがって、第２モータ・ジェネレータ３から出力されたトルクを駆動輪１８に伝達する際には、そのトルクが増幅される。
【００３２】
上述したように各モータ・ジェネレータ２，３を制御する場合には、結局、エンジン１から出力された動力が駆動輪１８に伝達されて走行することになる。以下の説明では、そのような走行モードをエンジン走行モードと記し、このエンジン走行モードが、この発明を実施した場合における第１走行モードに相当する。一方、図２に示す車両は、要求駆動力が比較的小さい場合に、エンジン１を停止して走行することができるように構成されている。具体的には、エンジン１への燃料の供給を停止して、第２モータ・ジェネレータ３から動力を出力することにより走行することができるように構成されている。このように第２モータ・ジェネレータ３から出力された動力で走行するモードを、以下の説明では、シングルモータ走行モードと記し、このシングルモータ走行モードが、この発明を実施した場合における第３走行モードに相当する。
【００３３】
このシングルモータ走行モードは、第２モータ・ジェネレータ３から出力された動力のみで走行するため、出力可能な駆動力が小さい。そのため、要求される駆動力が比較的大きい加速時などに、エンジン１を停止させた状態であっても、その要求された駆動力を出力することができるように、第１モータ・ジェネレータ２と第２モータ・ジェネレータ３とから出力された動力を駆動輪１８に伝達することができるように構成されている。具体的には、第１モータ・ジェネレータ２から出力された動力を駆動輪１８に伝達することができるように、エンジン１の出力軸４を選択的に停止させることができる第１ブレーキＢ１が設けられている。この第１ブレーキＢ１は、油圧アクチュエータや電磁アクチュエータなどにより、図示しないケースと出力軸４とを係合することができるように構成され、噛み合い式の係合装置、または摩擦力によりトルクを伝達する係合装置によって構成することができる。
【００３４】
この第１ブレーキＢ１が係合すれば出力軸４が停止する。したがって、第１ブレーキＢ１を係合させた状態で第１モータ・ジェネレータ２からトルクを出力した際には、第１サンギヤ６が入力要素として機能し、第１キャリヤ９が反力要素として機能する。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２から出力されたトルクが駆動輪１８に伝達される。なお、車両を前進走行させるように第１モータ・ジェネレータ２からトルクを出力する場合には、エンジン１が逆回転するように出力軸４にトルクが伝達する。したがって、上記の第１ブレーキＢ１は、出力軸４が逆回転するトルクが作用した際に、ケースに係合するように構成された、ワンウェイクラッチと同様に構成していてもよい。以下の説明では、各モータ・ジェネレータ２，３から出力された動力により走行するモードを、ツインモータ走行モードと記す。なお、このツインモータ走行モードが、この発明を実施した場合における第２走行モードに相当し、上記第１ブレーキＢ１が、この発明を実施した場合における固定手段に相当する。
【００３５】
また、上述したようにシングルモータ走行モードやツインモータ走行モードでは、エンジン１が停止させられている。したがって、要求駆動力が増大した場合や蓄電装置１９の充電残量（ＳＯＣ）が予め定められた下限値まで低下した場合など種々の条件に応じて、エンジン走行モードに移行するように構成されている。このようにエンジン走行モードに移行する場合には、第１ブレーキＢ１を解放した状態で、第１モータ・ジェネレータ２によりエンジン１をモータリングする。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２は、スタータモータとして機能する。
【００３６】
上述したように走行モードに応じてエンジン１や、各モータ・ジェネレータ２，３のトルクあるいは回転数が制御され、また第１ブレーキＢ１の係合・解放が制御される。そのようにエンジン１や各モータ・ジェネレータ２，３あるいは第１ブレーキＢ１を制御する電子制御装置（以下の説明では、ＥＣＵと記す）２２が設けられている。そのＥＣＵ２２は、図２に示すハイブリッド車両のコントローラに相当し、その制御系統を図３に示している。ここに示すＥＣＵ２２は、走行のための全体的な制御を行うハイブリッド制御装置（以下、ＨＶ−ＥＣＵと記す）２３と、各モータ・ジェネレータ２，３を制御するためのモータ・ジェネレータ制御装置（以下、ＭＧ−ＥＣＵと記す）２４と、エンジン１を制御するためのエンジン制御装置（以下、ＥＮＧ−ＥＣＵと記す）２５とが設けられている。これらの各ＥＣＵ２３，２４，２５は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶させられているデータを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力データの例を挙げると、ＨＶ−ＥＣＵ２３には、車速、アクセル開度、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２の回転数、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３の回転数、前記第１リングギヤ７の回転数（出力軸回転数）、エンジン１の回転数、蓄電装置１９の充電残量（ＳＯＣ）などが入力されている。また、ＨＶ−ＥＣＵ２３から出力される指令信号の例を挙げると、第１モータ・ジェネレータ２のトルク指令値、第２モータ・ジェネレータ３のトルク指令値、エンジン１のトルク指令値、ならびに第１ブレーキＢ１の油圧指令値などが出力されている。
【００３７】
上記の第１モータ・ジェネレータ２のトルク指令値および第２モータ・ジェネレータ３のトルク指令値は、ＭＧ−ＥＣＵ２４に制御データとして入力されており、ＭＧ−ＥＣＵ２４はこれらのトルク指令値に基づいて演算を行って第１モータ・ジェネレータ２や第２モータ・ジェネレータ３の電流指令信号を出力するように構成されている。また、エンジントルク指令信号はＥＮＧ−ＥＣＵ２５に制御データとして入力されており、ＥＮＧ−ＥＣＵ２５はそのエンジントルク指令信号に基づいて演算を行って電子スロットルバルブ（図示せず）に対してスロットル開度信号を出力し、また点火時期を制御する点火信号を出力するように構成されている。
【００３８】
また、ＨＶ−ＥＣＵ２３には、要求駆動力と車速とに基づいた運転状態に応じて、各走行モードを選択するためのマップが記憶されている。図４は、走行モードを選択する際に用いられるマップを示しており、横軸は車速Ｖを示し、縦軸は要求駆動力Ｆを示している。要求駆動力Ｆは、従来知られているようにアクセル開度と車速とに基づいて定めることができる。図４に示す要求駆動力Ｆが比較的小さく、かつ車速Ｖが比較的低速の領域Ａは、シングルモータ走行モードが選択される領域である。また、エンジン１は、それぞれのモータ・ジェネレータ２，３から駆動力を出力した場合よりも大きな駆動力を出力することができ、かつ高車速まで駆動力を出力することができる。したがって、図４に示す領域Ｃは、エンジン走行モードのみで駆動力を出力することができる領域である。一方、領域Ａおよび領域Ｃに挟まれた領域Ｂは、ツインモータ走行モードにより所定時間継続して走行することができる領域であり、かつエンジン走行モードにより走行することもできる領域である。したがって、運転状態が領域Ｂになる場合には、以下に説明する制御に基づいてツインモータ走行モードとエンジン走行モードとのいずれか一方の走行モードが選択される。
【００３９】
なお、シングルモータ走行モード時に第１モータ・ジェネレータ２をスタータモータとして機能させた場合には、エンジン１をクランキングさせるトルクの反力が駆動輪１８に伝達される。そのように駆動輪１８に反力が伝達された場合に、駆動力が低下することを抑制するため、言い換えると、駆動力に作用する制動力を相殺するために、第２モータ・ジェネレータ３から出力されるトルクを増大させる。したがって、シングルモータ走行モードを行うことができる領域の上限（領域Ａと領域Ｂとの境界位置）は、第２モータ・ジェネレータ３の出力を最大まで増大させた際に駆動輪１８に伝達されるトルクから、エンジン１をモータリングする際に駆動輪１８に作用する反力トルクを減じた値に定められている。また、領域Ｂにおける上限（領域Ｂと領域Ｃとの境界位置）は、蓄電装置１９の特性または定格により定められた最大出力電圧まで増大させて各モータ・ジェネレータ２，３から動力を出力した際における駆動力である。
【００４０】
つぎに、上述した各走行モードを選択する制御の一例について説明する。この制御例は、加速時における運転状態が領域Ｂになった際に、その領域Ｂでの走行モードを選択するものである。図１は、その制御を説明するためのフローチャートである。なお、図１に示す制御は所定時間ごとに繰り返し実行されている。図１に示す制御では、まず、シングルモータ走行モードを設定して車両が前進走行しているか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、エンジン１への燃料の供給を停止して第２モータ・ジェネレータ３のみに電力を供給しているか否かによって、シングルモータ走行モードであるか否かを判断し、また、シフトレバーが「Ｄ」ポジションにあるか否かによって前進走行か否かを判断することができる。または、上記ＥＮＧ−ＥＣＵ２５から出力される信号に基づいてエンジン１が駆動させられているか否かを判断するとともに、駆動力を出力する信号がＭＧ−ＥＣＵ２４から第２モータ・ジェネレータ３のみに出力されているか否かによって判断することができる。
【００４１】
シングルモータ走行モードが設定されておらず、または後進走行していることによりステップＳ１で否定的に判断された場合には、そのままこの制御を一旦終了する。それとは反対に、シングルモータ走行モードで前進走行していることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、現在の車速Ｖと要求駆動力Ｆとを検出し（ステップＳ２）、ステップＳ２で検出された車速Ｖと要求駆動力Ｆとに基づいた現在の運転状態が、図３における領域Ａにあるか否かを判断する（ステップＳ３）。現在の運転状態が領域Ａにあり、ステップＳ３で肯定的に判断された場合には、シングルモータ走行モードを維持して（ステップＳ４）、この制御を一旦終了する。すなわち、要求駆動力Ｆを出力するように第２モータ・ジェネレータ３を制御して走行する。
【００４２】
一方、現在の運転状態が領域Ａになく、ステップＳ３で否定的に判断された場合には、ついで、その運転状態が領域Ｃにあるか否かを判断する（ステップＳ５）。現在の運転状態が領域ＣにあることによりステップＳ５で肯定的に判断された場合には、エンジン走行モードに切り替えて（ステップＳ６）、この制御を一旦終了する。具体的には、第１モータ・ジェネレータ２によりエンジン１をモータリングする。その際には、上述したようにエンジン１をモータリングさせることに伴う駆動力の低下を抑制するために、第２モータ・ジェネレータ３の出力を増大させる。そして、エンジン１の回転数が所定の回転数まで増大したら、エンジン１を始動させ、その後に、上記要求駆動力Ｆを出力するようにエンジン１の動力を制御する。なお、上述したようにエンジン１をモータリングする際に、第２モータ・ジェネレータ３の出力を増大させているので、シングルモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替える際には、駆動力が低下することがない。
【００４３】
現在の運転状態が領域Ｃになく、すなわち、現在の運転状態が領域ＢにあることによりステップＳ５で否定的に判断された場合には、現在の駆動力を継続して出力し続けた場合における所定時間後の車速Ｖa を予測する（ステップＳ７）。このステップＳ７は、ツインモータ走行モードで走行させることができる時間以内に、運転状態が領域Ｃとなるか否かを判断するために予測するものである。上述したようにツインモータ走行モードは、蓄電装置１９の出力を最大まで増大させて各モータ・ジェネレータ２，３から出力する走行モードであり、蓄電装置１９は、その定格により出力を最大まで増大させる時間に制限がある。したがって、ステップＳ７における所定時間は、ツインモータ走行モードにより継続して走行することができる期間、より具体的には、蓄電装置１９の出力を最大まで増大させることができる時間に基づいて定められている。なお、蓄電装置１９の温度や充電残量などの種々の条件に応じて、出力を最大まで増大させる時間は変化するため、その温度や充電残量などの他の条件に応じて上記所定時間を変化させてもよい。
【００４４】
また、ステップＳ７は、上述したように現在の駆動力を所定時間継続して出力し続けた場合における車速Ｖa を予測する。したがって、現在の車速Ｖと、現在の要求駆動力Ｆと、現在の走行路面の勾配θとに基づいて所定時間後における車速Ｖa を予測することができ、また、その際には、要求駆動力Ｆや走行路面の勾配θを一定として、所定時間後の車速Ｖa を予測する。なお、走行路面の勾配θは、加速度センサにより検出することができる。または、直前に実行された制御により検出された要求駆動力Ｆ(n-1)と、その際に検出された車速Ｖ(n-1）およびステップＳ２で検出された車速Ｖから加速度を求め、その加速度から勾配θを算出してもよく、あるいは、ナビゲーションシステムなどに基づいて検出してもよい。
【００４５】
ついで、ステップＳ７で予測された所定時間後の車速Ｖa と現在の要求駆動力Ｆとに基づいた所定時間後の運転状態が、領域Ｂにあるか否かを判断する（ステップＳ８）。この制御は、上述したように加速時における運転状態が領域Ｂになった際に、その領域Ｂでの走行モードを定めるものであり、したがって、所定時間後の運転状態が領域ＢになくステップＳ８で否定的に判断された場合には、所定時間後の運転状態が領域Ｃになることを意味する。したがって、ステップＳ８では、所定時間後の運転状態が、領域Ｃでないか否かを判断してもよい。
【００４６】
上述したように領域Ａと領域Ｃとの間に領域Ｂがあるため、通常、シングルモータ走行モードからエンジン走行モードへ移行する際には、ツインモータ走行モードが一旦設定される。しかしながら、ツインモータ走行モードを設定した状態からエンジン１を始動させると、第１モータ・ジェネレータ２の駆動力を「０」まで低下させるため、駆動力が低下してしまう。また、エンジン１をモータリングしている間は、そのモータリングするためのトルクの反力が駆動輪１８に伝達されるので、その駆動輪１８に伝達されるトルクにより駆動力が低下させられてしまう。
【００４７】
そのため、所定時間後の運転状態が領域Ｃになり、ステップＳ８で否定的に判断される場合には、ツインモータ走行モードを設定せず、言い換えると、ツインモータ走行モードに移行することを禁止して、直ちに、エンジン走行モードに切り替える（ステップＳ６）。すなわち、エンジン１を始動させるとともに、要求駆動力Ｆを出力するようにエンジン１から動力を出力する。なお、上述したようにエンジン１から要求駆動力Ｆを出力する場合には、各モータ・ジェネレータ２，３のうちのいずれか一方のモータ・ジェネレータ２（３）が回生制御され、他方のモータ・ジェネレータ３（２）が力行制御される。
【００４８】
それとは反対に、所定時間後の運転状態が領域Ｂであり、ステップＳ８で肯定的に判断された場合には、ツインモータ走行モードを上記所定時間行うことを許可する（ステップＳ９）。すなわち、第１ブレーキＢ１を係合させて出力軸４を停止させるとともに、第１モータ・ジェネレータ２から駆動力を出力し、更に、蓄電装置１９の出力を増大させて走行する。
【００４９】
ついで、上記所定時間が経過したか、または車速Ｖと要求駆動力Ｆに基づく運転状態（現在の運転状態）が領域Ｂ以外になったかを判断する（ステップＳ１０）。所定時間が経過しておらず、または車速Ｖと要求駆動力Ｆとに基づく運転状態が領域Ｂであり、ステップＳ１０で否定的に判断された場合には、それらの条件が成立するまでステップＳ１０を繰り返し実行する。
【００５０】
一方、所定時間が経過し、または車速Ｖと要求駆動力Ｆとに基づく運転状態が領域Ｂ以外になったことによりステップＳ１０で肯定的に判断された場合は、ツインモータ走行モードを行うことの許可を終了し（ステップＳ１１）、この制御を一旦終了する。なお、所定時間が経過してステップＳ１０で肯定的に判断される場合には、急激にツインモータ走行モードが終了することによる違和感を運転者に与えないために、駆動力を滑らかに低下させることが好ましい。
【００５１】
上述したようにシングルモータ走行モードを設定している状態で、運転状態が領域Ｂになった時に、所定時間後の運転状態を予測して、領域Ｂでの走行モードを選択することにより、ツインモータ走行モードを設定せずに、エンジン走行モードが設定される。したがって、ツインモータ走行モードを経由してエンジン走行モードへ移行させる事態が生じることを抑制することができる。その結果、走行モードを切り替える際に駆動力が低下することを抑制することができるので、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。また、ツインモータ走行モードを選択して走行することができる時間内に、運転状態が領域Ｃにならない場合に、ツインモータ走行モードを設定することにより、加速時など一時的に増大させられる駆動力を、エンジン１を始動させずに出力することができるので、燃費が低下することを抑制することができる。なお、通常の走行条件下では、加速が要求される時間は、上記制御における所定時間よりも短い。そのため、上記のように蓄電装置１９の出力を増大させることができる時間を超えて加速が要求されることが少なく、その結果、ツインモータ走行モードからエンジン走行モードへ切り替える事態が生じにくく、駆動力の低下が生じることを可及的に抑制することができる。
【００５２】
なお、図２に示す構成では、エンジン１の回転数を燃費が良好な回転数にするように第１モータ・ジェネレータ２を制御すると、高車速時に、その第１モータ・ジェネレータ２が力行制御される場合がある。そのように第１モータ・ジェネレータ２を力行制御する場合には、上述したように第２モータ・ジェネレータ３が回生制御されるため、いわゆる動力循環が生じる。そのような事態が生じることを抑制することができる車両の構成を図５に示している。なお、図５に示す例では、エンジン１と動力分割機構５との間に、増速段を設定することができる変速部２６を備えており、他の構成は、図２に示す例と同様である。したがって、図２と同様の構成については同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
図５に示す例では、エンジン１の出力軸４に、変速部２６が連結されている。この変速部２６は、シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。具体的には、エンジン１の出力軸４と相対回転可能に設けられた第２サンギヤ２７と、その第２サンギヤ２７と同心円上に配置され、かつ動力分割機構５における第１キャリヤ９に連結された第２リングギヤ２８と、第２サンギヤ２７および第２リングギヤ２８に噛み合う第２ピニオンギヤ２９と、その第２ピニオンギヤ２９を自転および公転可能に保持し、かつ出力軸４に連結された第２キャリヤ３０とによって、変速部２６が構成されている。更に、この変速部２６は、第２サンギヤ２７と第１キャリヤ９とを選択的に連結することができる第１クラッチＣ１と、第２サンギヤ２７を選択的に停止させることができる第２ブレーキＢ２とを備えている。
【００５４】
したがって、図５に示す変速部２６は、第１クラッチＣ１を係合させれば、変速比が「１」に設定され、第２ブレーキＢ２を係合させれば、変速比が「１」よりも小さい増速段に設定される。さらに、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２を係合させることにより、第２リングギヤ２８およびエンジン１が停止させられる。そのため、上述したエンジン走行モードを設定している際に、車速が比較的高車速になった場合には、第１クラッチＣ１を解放させるとともに、第２ブレーキＢ２を係合させることにより、動力分割機構５に入力される回転数を増大させることができる。そのように動力分割機構５に入力される回転数を増大させることにより、第１モータ・ジェネレータ２が力行制御されることを抑制することができる。
【００５５】
また、上述したように第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とを係合させれば、第２リングギヤ２８およびエンジン１を停止させることができる。すなわち、動力分割機構５における第１キャリヤ９を停止させることができる。そのため、ツインモータ走行モードでは、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２を係合させることにより第１モータ・ジェネレータ２から出力されたトルクを駆動輪１８に伝達することができる。言い換えると、第１モータ・ジェネレータ２が駆動力を出力する際における反力を変速部２６が受け持つことができ、図２における第１ブレーキＢ１と同様に機能することができる。
【００５６】
上述した図２および図５に示す車両は、エンジン１からトルクが伝達される第１キャリヤ９と、第１モータ・ジェネレータ２とトルク伝達可能に連結された第１サンギヤ６と、駆動輪１８にトルク伝達可能に連結された第１リングギヤ７とによって構成された動力分割機構５を備えているが、特に、このような構成に限定されない。図６は、この発明で対象とすることができる車両の他の構成を説明するためのスケルトン図である。図６に示す例では、エンジン１の出力軸４にダンパ３１を介して第２クラッチＣ２が連結され、その第２クラッチＣ２の出力軸３２に第１モータ・ジェネレータ２が連結されている。そして、その第１モータ・ジェネレータ２の出力軸３３に、第３クラッチＣ３を介してシングルピニオン型の遊星歯車機構３４が連結されている。具体的には、遊星歯車機構３４における第３リングギヤ３５に第３クラッチＣ３を介して第１モータ・ジェネレータ２の出力軸３３が連結され、第３サンギヤ３６に第２モータ・ジェネレータ３が連結され、第３キャリヤ３７に図示しないギヤトレーン部を介して駆動輪が連結されている。また、第３リングギヤ３５を選択的に停止させることができる第３ブレーキＢ３が更に設けられている。
【００５７】
この車両も、図２および図５に示す車両と同様に、エンジン走行モードと、シングルモータ走行モードと、ツインモータ走行モードとを設定することができ、また、第１モータ・ジェネレータ２によりエンジン１をモータリングすることができるように構成されている。図７は、各走行モードを設定している際、およびエンジン１をモータリングしている際における第３サンギヤ３６、第３リングギヤ３５、第３キャリヤ３７の運転状態を示す共線図、および各係合装置Ｃ２，Ｃ３、Ｂ３の係合状態を示す係合表である。なお、共線図における矢印は、回転要素に作用させるトルクの向きを示しており、係合表のうち「○」は係合状態を示し、「−」は解放状態を示している。
【００５８】
まず、シングルモータ走行モードを設定している際における各回転要素の運転状態について説明する。図７（ａ）は、その運転状態を説明するための図である。上述したように第３サンギヤ３６には、第２モータ・ジェネレータ３が連結されている。上述したようにシングルモータ走行モードは、その第２モータ・ジェネレータ３の動力によって走行するように構成されており、したがって、第３リングギヤ３５を反力要素として機能させるために第３ブレーキＢ３が設けられている。そのため、シングルモータ走行モード時には、第３ブレーキＢ３を係合させて第２モータ・ジェネレータ３から動力を出力することにより、第３キャリヤ３７からトルクが出力されて走行する。
【００５９】
一方、ツインモータ走行モードは、上述したように二つのモータ・ジェネレータ２，３から駆動輪にトルクを伝達する走行モードである。図６に示す例では、上述したように第１モータ・ジェネレータ２が第２クラッチＣ２を介して第３リングギヤ３５に連結されている。したがって、ツインモータ走行モードでは、第３クラッチＣ３を係合させ、かつ第３ブレーキＢ３を解放させる。その状態で、図７（ｂ）に示すように各モータ・ジェネレータ２，３からトルクを出力すれば、それらのモータ・ジェネレータ２，３から出力された動力が合算されて第３キャリヤ３７から動力が出力される。
【００６０】
さらに、エンジン走行モードでは、エンジン１から第３リングギヤ３５にトルクが伝達されるように、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３を係合させる。そして、図７（ｃ）に示すようにエンジン１から遊星歯車機構３４に伝達されたトルクを、駆動輪に向けて出力するために、第２モータ・ジェネレータ３が反力トルクを出力する。その際、エンジン１から遊星歯車機構３４に伝達されるトルクを低減させるように第１モータ・ジェネレータ２からトルクを出力してもよく、エンジン１から遊星歯車機構３４に伝達されるトルクを増大させるように第１モータ・ジェネレータ２からトルクを出力してもよい。なお、図７（ｃ）における破線は、エンジン１から遊星歯車機構３４に伝達されるトルクを低減させるように、第１モータ・ジェネレータ２が出力するトルクを示している。
【００６１】
また、図６に示す車両は、上述したように第３ブレーキＢ３を係合させることにより第２モータ・ジェネレータ３から出力された動力で走行することができる。さらに、第２クラッチＣ２を係合させることによりエンジン１と第１モータ・ジェネレータ２とをトルク伝達可能に係合することができる。したがって、図７（ｄ）に示すように第３ブレーキＢ３を係合させて第２モータ・ジェネレータ３から動力を出力して走行するとともに、第２クラッチＣ２を係合させた状態で、第１モータ・ジェネレータ２からトルクを出力してエンジン１をモータリングするように構成されている。
【００６２】
図６に示すように構成された車両であっても各走行モードを設定することができ、かつ第１モータ・ジェネレータ２によりエンジン１をモータリングすることができる。そのようにエンジン１をモータリングする際には、第３クラッチＣ３を解放しているので、エンジン１をモータリングすることによる反力が駆動輪に伝達されることがないが、エンジン１をモータリングする際には、第１モータ・ジェネレータ２から出力されたトルクを駆動輪に伝達することができない。そのため、ツインモータ走行モードでは、駆動力を出力していた第１モータ・ジェネレータ２が、エンジン１を始動させるために使用されるので、第１モータ・ジェネレータ２が出力していた動力分、エンジン１を始動させる際に駆動力が低下する。そのため、図１に示すように所定時間後の運転状態を予測して、その予測された運転状態に基づく走行モードが、エンジン走行モードになる場合には、ツインモータ走行モードに移行させずに、直ちに、エンジン１を始動してエンジン走行モードに移行させることが好ましい。
【符号の説明】
【００６３】
１…エンジン、  ２，３…モータ・ジェネレータ、  ５…動力分割機構、  ６，２７，３６…サンギヤ、  ７，１６，２８，３５…リングギヤ、  ８，２９…ピニオンギヤ、  ９，３０，３７…キャリヤ、  １８…駆動輪、  １９…蓄電装置、  ３４…遊星歯車機構、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…ブレーキ、  Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…クラッチ。
【図１】
2016055759.tif 000003
【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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