(57)【要約】【課題】差動機構からなる動力分割機構に連結された少なくとも二つのモータで走行する場合であっても動力分割機構の潤滑を十分に行う。【解決手段】少なくとも二つのモータと、前記モータとは異なる駆動力源と、前記モータおよび前記駆動力源が連結されかつ複数の回転要素を有する差動機構とを有し、前記差動機構から出力される駆動力で走行する車両の制御装置において、前記少なくとも二つのモータのいずれか一つ以上のモータが出力する駆動力で走行する場合に、全ての前記回転要素の回転数の絶対値が予め定めた所定回転数以上となるように前記モータを制御する（ステップＳ４）ように構成されていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つのモータと、前記モータとは異なる駆動力源と、前記モータおよび前記駆動力源が連結されかつ複数の回転要素を有する差動機構とを有し、前記差動機構から出力される駆動力で走行する車両の制御装置において、
前記少なくとも二つのモータのいずれか一つ以上のモータが出力する駆動力で走行する場合に、全ての前記回転要素の回転数の絶対値が予め定めた所定回転数以上となるように前記モータを制御するように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータもしくは発電機能のあるモータを含む複数の駆動力源を差動機構に連結し、その差動機構から走行のための駆動力を出力するように構成された車両を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
差動機構は、入力要素と、出力要素と、反力要素との少なくとも三つの回転要素を有し、入力要素と出力要素との回転数あるいはトルクの関係を、反力要素の回転数もしくはトルクによって制御することができる。この種の差動機構の一例が遊星歯車機構であり、車両の変速機などの伝動装置として用いられている。その一例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された装置は、エンジンと第１のモータ・ジェネレータと第２のモータ・ジェネレータとを遊星歯車機構からなる動力分割機構に連結し、主として、エンジンが出力した駆動力を第１のモータ・ジェネレータ側と出力要素側（第２のモータ・ジェネレータ側）とに分割するように構成された装置である。第１のモータ・ジェネレータの回転数を制御することによりエンジンの回転数を制御でき、その場合、第１のモータ・ジェネレータが発電機として機能するので、第１のモータ・ジェネレータで発電した電力を第２のモータ・ジェネレータに供給して第２のモータ・ジェネレータが駆動力を出力する。また、各モータ・ジェネレータは蓄電装置の電力によってモータとして駆動することも可能であり、その場合、エンジンの運転を停止するとともにエンジンに連結されている部材（例えば入力軸）の回転をブレーキによって止めるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９５１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された装置では、モータ・ジェネレータが出力する駆動力のみで走行する場合、エンジンが連結されている回転要素が固定され、第１のモータ・ジェネレータが連結された回転要素に駆動力が入力される。そして、その駆動力が動力分割機構のギヤ比に応じて増大もしくは減少されて、第２のモータ・ジェネレータが連結されている回転要素から出力される。さらに、第２のモータ・ジェネレータが出力する駆動力が付加され、これら各モータ・ジェネレータが出力する駆動力が合算されて走行のための駆動力となる。このような駆動状態では、エンジンが連結されている回転要素の回転を止めた状態で他の回転要素が回転する。そのため、エンジンの駆動力を動力分割機構に伝達する部材（例えば入力軸）から動力分割機構に潤滑油を供給するように構成されている場合には、各回転要素が相対回転しているもののその動力分割機構に対して潤滑油が十分に供給できなくなる。すなわち、上記の動力分割機構は、エンジンの駆動力を分割する機能だけでなく、エンジンを止めた状態でモータ・ジェネレータの駆動力を伝達する機能も果たすのにも拘わらず、モータ・ジェネレータの駆動力で走行する場合の潤滑を行うようにはなっておらず、この点での改善の余地があった。
【０００６】
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って、モータが連結されて多様な駆動状態に制御される動力分割機構の潤滑を十分に行う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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明は、少なくとも二つのモータと、前記モータとは異なる駆動力源と、前記モータおよび前記駆動力源が連結されかつ複数の回転要素を有する差動機構とを有し、前記差動機構から出力される駆動力で走行する車両の制御装置において、前記少なくとも二つのモータのいずれか一つ以上のモータが出力する駆動力で走行する場合に、全ての前記回転要素の回転数の絶対値が予め定めた所定回転数以上となるように前記モータを制御するように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明においては、モータの駆動力で走行する場合、前記他の駆動力源は駆動力を出力しないことになる。しかしながら、前記他の駆動力源が連結されている回転要素を含む全ての回転要素の回転数が正回転方向もしくは負回転方向に所定の回転数以上の速さで回転させられる。したがって、これらの回転要素に付着もしくは保持され、あるいはこれらの回転要素に連結されている回転部材に付着もしくは保持されている潤滑油が遠心力によって飛散する。その結果、モータの駆動力で走行する場合であっても動力分割機構に潤滑油が積極的に供給され、動力分割機構を十分に潤滑することができる。また、各モータが回転しているので、いずれかのモータが出力する駆動力を増大させる場合に、そのモータにおけるいずれかのコイルに過大な電流が流れたり、それに伴って過熱してしまうなどの事態を未然に防止もしくは抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明で対象とする車両の駆動系統の模式図である。
【図２】その動力分割機構をスケルトンで描いた模式図である。
【図３】各モードでの動力分割機構の動作状態を説明するための共線図である。
【図４】この発明の実施形態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５】この発明の実施形態で実行される制御の他の例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明を具体例に基づいて説明すると、図１はこの発明の実施形態で対象とする車両の駆動系統を模式的に示しており、ここに示す車両１は、駆動力源として少なくとも二つのモータ（もしくはモータ・ジェネレータ：ＭＧ）２，３と、これらのモータ２，３とは異なる他の駆動力源（例えばエンジン（ＥＮＧ）。以下、エンジンと記す）４を備えている。これらのモータ２，３およびエンジン４は差動機構からなる動力分割機構５に連結されている。そして、この動力分割機構５から駆動輪６に駆動力が出力されるように構成されている。
【００１１】
より具体的に示すと図２のとおりであって、ここに示す例では、動力分割機構５は遊星歯車機構によって構成されており、反力回転要素となっているサンギヤ５Ｓに第１モータ２が連結され、出力回転要素となっているリングギヤ５Ｒに第２モータ３が伝動機構７を介して連結されている。さらに、入力要素となっているキャリヤ５Ｃにエンジン４が連結されている。伝動機構７は、歯車式の減速機あるいは複数の変速比を設定できる変速機であってよく、伝動機構７における所定の出力部材（図示せず）から駆動輪６に駆動力を出力するようになっている。
【００１２】
動力分割機構５および第１モータ２ならびにエンジン４は同一の軸線上に並んで配置されており、エンジン４が出力した駆動力をキャリヤ５Ｃに伝達する入力軸８が前記軸線に沿って配置されている。その入力軸８の外周側にサンギヤ軸９が入力軸８と同心円上に配置され、そのサンギヤ軸９によって第１モータ２とサンギヤ５Ｓとが連結されている。したがって、入力軸８が最も内周側（回転中心側）に配置されており、その入力軸８に形成された油路（図示せず）を介して動力分割機構５に潤滑油を供給するように構成されている。例えば、入力軸８のうち動力分割機構５の内周側に位置する部分に開口する油孔（図示せず）が前記油路から分岐して形成され、その油路から流出した潤滑油が遠心力によって動力分割機構５に向けて飛散し、動力分割機構５を潤滑するように構成されている。
【００１３】
なお、図２に示す例では、第３モータ（もしくはモータ・ジェネレータ：ＭＧ）１０が設けられており、第３モータ１０は前記入力軸８に連結されている。したがって、エンジン４の運転が止まっている場合であっても入力軸８を第３モータ１０によって回転させることができるようになっている。
【００１４】
上記の第１ないし第３のモータ２，３，１０は、インバータおよび蓄電装置をを含む電源部１１に接続されている。その電源部１１を介して各モータ２，３，１０のトルクや発電電力などを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１２が設けられている。このＥＣＵ１２はマイクロコンピュータを主体にして構成され、車速やアクセル開度などの入力データと予め記憶しているデータなどを使用して演算を行い、その演算の結果を制御指令信号として各モータ２，３，１０に出力するように構成されている。
【００１５】
上記の車両１は、エンジン４と第１および第２のモータ２，３を使用したハイブリッドモード（ＨＶモード）と、エンジン４を運転せずに少なくとも二つのモータ２，３（１０）の駆動力のみで走行する電気自動車モード（ＥＶモード）とが可能である。それぞれの駆動状態を動力分割機構５を構成している遊星歯車機構についての共線図で説明すると以下のとおりである。図３その共線図を示しており、「ＨＶ」の符号を付した線がＨＶモードでの動作状態を示し、「ＥＶ」の符号を付した線がＥＶモードでの動作状態を示している。なお、「ＥＶ」の符号を付した線のうち、実線は第３モータ１０によって入力軸８に正方向（エンジン４が出力するトルクの方向）のトルクを加えて回転させている状態を示し、破線は入力軸８の回転を止めている状態を示している。
【００１６】
ＨＶモードでは、エンジン４が出力したトルクがキャリヤ５Ｃに正方向のトルクとして作用し、その状態で第１モータ２によって負方向（エンジン４が出力するトルクの方向とは反対の方向）のトルクを作用させると、リングギヤ５Ｒのトルクは正方向のトルクとなる。第１モータ２は正回転しつつ負方向のトルクを発生するので、第１モータ２は発電機として機能し、その電力が第２モータ３に供給され、第２モータ３が正方向のトルクを出力する。すなわち、エンジン４が出力した駆動力の一部は、動力分割機構５を介して伝動機構７ならびに駆動輪に伝達され、また他の駆動力は第１モータ２によって一旦電力に変換された後に第２モータ３によって駆動力に再変換されて、動力分割機構５から駆動輪６に向けて伝達される駆動力に加えられる。
【００１７】
一方、ＥＶモードでは、第１モータ２が電源部１１の電力によってモータとして機能し、負方向に回転して負トルクを発生し、かつ第２モータ３が電源部１１の電力によってモータとして機能し、正方向に回転して正トルクを発生する。その場合、エンジン４が運転されていないことによる抵抗力と第３モータ１０の負トルクとによって入力軸８およびこれに連結されているキャリヤ５Ｃの回転を止めておく（図３に破線で示す状態）ことにより、第１モータ２の駆動力によって出力回転要素であるリングギヤ５Ｒが正方向に回転させられる。この駆動力に、第２モータ３が出力する駆動力が加えられて車両１が前進走行する。これとは異なり、ＥＶモードでは、第３モータ１０が正トルクを出力して入力軸８およびこれが連結されているキャリヤ５Ｃを正方向に回転させることができる。その状態を図３に「ＥＶ」の符号を付した実線で示してある。
【００１８】
ＨＶモードでは、エンジン４が出力する駆動力を使用して走行するから、ＥＶモードに比較して大きい駆動力で走行することができる。したがって、ＨＶモードとＥＶモードとの選択は、アクセル開度などの駆動要求量や車速に基づいて行うことができる。例えば、アクセル開度と車速とを変数としてＥＶモード領域とＨＶモード領域とをマップなどの形式で予め定めておき、検出されたアクセル開度および車速とそのマップとに基づいて、ＥＶモードあるいはＨＶモードを選択すればよい。
【００１９】
この発明の実施形態における制御装置は、ＥＶモードにおいて、動力分割機構５の各回転要素が回転するようにモータ２，３，１０を制御する。図４はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、ＥＶモードでの力行状態か否かが判断される（ステップＳ１）。すなわち、少なくとも二つのモータ２，３がモータとして機能し、それぞれが走行のための駆動力を出力する状態か否かが判断される。これは、前述したアクセル開度および車速に基づいて判断することができる。
【００２０】
ステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ１で肯定的に判断された場合には、各モータ２，３，１０が、駆動要求量を充足する駆動力を出力するように制御される（ステップＳ２）。ついで、動力分割機構５の各回転要素（サンギヤ５Ｓ、リングギヤ５Ｒ、キャリヤ５Ｃ）の回転数の絶対値が、予め定めた第１基準値Ｎ１以上か否かが判断される（ステップＳ３）。この判断は、各モータ２，３，１０の回転数に基づいて行うことができる。
【００２１】
このステップＳ３で肯定的に判断された場合には、リターンする。これに対してステップＳ３で否定的に判断された場合には、動力分割機構５の各回転要素の回転数の絶対値が第１基準値Ｎ１以上になるように各モータ２，３，１０の回転数が制御され（ステップＳ４）、その後、リターンする。その制御は、いずれかのモータの回転数をフィードバック制御し、他のモータを例えばトルク制御して行ってもよい。このようにすれば、前記他のモータの出力トルクが過大になることを回避もしくは抑制することができる。また、回転数制御するモータは、エンジン４に連結されていないモータである第１モータ２とすることが好ましい。第１モータ２は、ＨＶモードにおいてはエンジン回転数の制御のために回転数制御されるから、第１モータ２についての制御を、ＥＶモードおよびＨＶモードのいずれにおいても回転数制御に統一できる。そのため、制御の繁雑さを回避もしくは抑制することができる。また、ＨＶモードおよびＥＶモードのいずれにおいても第１モータ２を回転数制御することにより、トルクのフィードバック制御精度を低減でき、それに伴ってインバータ内の電流計などの仕様を簡素化することができる。
【００２２】
この発明の実施形態における制御装置によれば、エンジン４を運転しないＥＶモードにおいても動力分割機構５における全ての回転要素が所定の回転数Ｎ１以上の回転数で正方向もしくは負方向に回転する。そのため、それらの回転要素に付着もしくは保持され、あるいはこれらの回転要素に連結されている回転部材に付着もしくは保持されている潤滑油が遠心力によって飛散する。その結果、ＥＶモードにおいても動力分割機構５に潤滑油が積極的に供給され、動力分割機構５を十分に潤滑することができる。
【００２３】
上述した図４に示す制御における第１基準値Ｎ１は、ＥＶモードにおける各回転要素の下限回転数を規定しており、したがって各モータ２，３，１０の回転数を上記のステップＳ４で制御する場合、第１基準値Ｎ１を目標回転数とし、あるいは第１基準値Ｎ１に所定の補正値を加えた回転数を目標回転数として制御してもよい。しかしながら、三つの回転要素の回転数は互いに異なっているから、一律に目標回転数を定めて制御を行うことに替えて、上限回転数を予め設定して制御を行ってもよい。その例を図５にフローチャートで示してある。
【００２４】
図５において、先ず、ＥＶモードでの力行状態か否かが判断される（ステップＳ１１）。このステップＳ１１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、各モータ２，３，１０が、駆動要求量を充足する駆動力を出力するように制御される（ステップＳ１２）。これらステップＳ１１およびステップＳ１２は、前述した図４に示すステップＳ１およびステップＳ２と同様の制御である。
【００２５】
ついで、動力分割機構５の出力要素以外の各回転要素（図２に示す例では、サンギヤ５Ｓおよびキャリヤ５Ｃ）の回転数の絶対値が、予め定めた第２基準値Ｎ２以下か否かが判断される（ステップＳ１３）。第２基準値Ｎ２は前述した第１基準値Ｎ１より大きい値（Ｎ２＞Ｎ１）であり、潤滑油を遠心力で飛散させ、必要十分に潤滑を行うことのできる上限回転数として予め実験などに基づいて定めた値である。
【００２６】
このステップＳ１３で肯定的に判断された場合には、リターンする。これに対してステップＳ１３で否定的に判断された場合には、動力分割機構５の出力要素以外の前記各回転要素の回転数の絶対値が第２基準値Ｎ２以下になるように各モータ２，３，１０の回転数が制御され（ステップＳ１４）、その後、リターンする。このステップＳ１４での制御においても、いずれかのモータの回転数をフィードバック制御し、他のモータを例えばトルク制御することが好ましいこと、また、回転数制御するモータは、エンジン４に連結されていないモータである第１モータ２とすることが好ましいことは、前述した図４に示す制御の場合と同様である。
【００２７】
図５に示す制御によれば、潤滑のためにいずれかの回転要素の回転数が過度に高回転数になることが回避もしくは抑制されるので、動力損失の増大や耐久性の低下を防止することができる。
【００２８】
なお、上述した図４および図５にそれぞれ示す制御は、動力分割機構５の各回転要素の回転数を所定の範囲内に収めるためにモータ２，３，１０の回転数を制御するものであるから、これらの制御を統合して行ってもよい。例えば図４に示す制御におけるステップＳ３で肯定的に判断された場合に、図５に示すステップＳ１３の判断を行うこととしてもよく、あるいは反対に図５に示す制御におけるステップＳ１３で肯定的に判断された場合に、図４に示すステップＳ３の判断を行うこととしてもよい。また、この発明で対象とする車両はハイブリッド車に限られないのであり、したがって動力分割機構はハイブリッド車に搭載されたものでなくてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１…車両、  ２，３，１０…モータ（モータ・ジェネレータ：ＭＧ）、  ４…エンジン、  ５…動力分割機構、  ６…駆動輪、  ５Ｓ…サンギヤ、  ５Ｒ…リングギヤ、  ７…伝動機構、  ５Ｃ…キャリヤ、  ８…入力軸、  ９…サンギヤ軸、  １１…電源部、  １２…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【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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