ハイブリッド車両の駆動制御装置
【課題】例えばＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際のエンジンの始動時にハイブリッド車両の走行能力が低下することを抑制する。
【解決手段】ハイブリッド車両の駆動制御装置は、ハイブリッド車両（１）の走行モードを、第２回転電機（ＭＧ２）のみから駆動軸（ＯＵＴ）に駆動力を出力する第１走行モード（ＥＶ走行）から内燃機関（２０）及び第２回転電機から駆動軸に駆動力を出力する第２走行モード（パラレルＨＶ走行）に切り替える際、内燃機関を始動させるために第１回転電機（ＭＧ１）の動力によって内燃機関の回転数を増大させるときに、クラッチ（ＣＲ）を滑らせる制御手段を備える。
【解決手段】ハイブリッド車両の駆動制御装置は、ハイブリッド車両（１）の走行モードを、第２回転電機（ＭＧ２）のみから駆動軸（ＯＵＴ）に駆動力を出力する第１走行モード（ＥＶ走行）から内燃機関（２０）及び第２回転電機から駆動軸に駆動力を出力する第２走行モード（パラレルＨＶ走行）に切り替える際、内燃機関を始動させるために第１回転電機（ＭＧ１）の動力によって内燃機関の回転数を増大させるときに、クラッチ（ＣＲ）を滑らせる制御手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）に加えて、電動機や発電機として機能する回転電機（モータジェネレータ）を備えるハイブリッド車両が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。 例えば特許文献１には、ＥＶ（electric vehicle）走行中のエンジンの始動時にその反力によって出力の回転速度（言い換えれば、駆動軸に出力される駆動力）が低下することを回避するために、エンジンを始動させる時に要求されるモータのトルク増のための電力を残してＥＶ走行を行う技術が開示されている。例えば特許文献２には、走行モードを、エンジンからの動力を発電機によって全て電力に変換するシリーズハイブリッド走行（以下、適宜「シリーズＨＶ走行」と称する）と、エンジンから出力された動力を２つに分配し、一部を機械的な動力のまま駆動軸に出力するパラレルハイブリッド走行（以下、適宜「パラレルＨＶ走行」と称する）とで切り替え可能なハイブリッド車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７８８５６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】
【０００４】
しかしながら、前述した特許文献１に開示された技術によれば、トルク増のための電力を残してＥＶ走行を行うので、ＥＶ走行の走行能力が低下してしまうおそれがあるという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば前述した問題点に鑑みなされたものであり、例えばＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際のエンジンの始動時にハイブリッド車両の走行能力が低下することを抑制可能なハイブリッド車両の駆動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】
【０００６】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関と、第１及び第２回転電機と、前記内燃機関に連結された第１回転要素、前記第１回転電機に連結された第２回転要素、及び前記第２回転電機と駆動軸とにクラッチを介して連結された第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分割機構とを備えたハイブリッド車両に搭載され、前記ハイブリッド車両の走行モードを、前記第２回転電機のみから前記駆動軸に駆動力を出力する第１走行モードから前記内燃機関及び前記第２回転電機から前記駆動軸に駆動力を出力する第２走行モードに切り替える際、前記内燃機関を始動させるために前記第１回転電機の動力によって前記内燃機関の回転数を増大させるときに、前記クラッチを滑らせる制御手段を備える。
【０００７】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動輪に連結される駆動軸に対して駆動力を出力可能な駆動力源として、内燃機関（エンジン）と、それぞれ例えばモータジェネレータ等で構成される第１及び第２回転電機とを備えている。更に、本発明に係るハイブリッド車両は、例えば遊星歯車機構で構成される動力分割機構を備え、例えばＥＶ走行等である第１走行モードと例えばパラレルＨＶ走行等である第２走行モードとの間で走行モードを切り替え可能に構成されている。第１走行モードは、内燃機関、第１及び第２回転電機のうち第２回転電機のみから駆動軸に駆動力を出力する走行モードである。第１走行モードでは、動力分割機構の第３回転要素（例えばリングキヤ）と駆動軸との間に設けられた例えば湿式多板クラッチ等であるクラッチが解放状態にされ、内燃機関が停止された状態で、駆動軸と例えば減速機構を介して連結された第２回転電機のみから駆動軸に駆動力が出力される。第２走行モードは、内燃機関、第１及び第２回転電機のうち内燃機関及び第２回転電機から駆動軸に駆動力を出力する走行モードである。第２走行モードでは、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸との間に設けられたクラッチが結合状態にされると共に内燃機関が動作することにより、内燃機関から出力される機械的な動力の少なくとも一部が動力分割機構及びクラッチを介して駆動軸に駆動力として出力され、且つ、第２回転電機からも駆動軸に駆動力が出力される。
【０００８】
尚、クラッチが結合状態になることで、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸とが連結され、クラッチが解放状態になることで、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸とが切り離される。
【０００９】
本発明では特に、制御手段は、走行モードを、例えばＥＶ走行等である第１走行モードから例えばパラレルＨＶ走行等である第２走行モードに切り替える際、内燃機関を始動させるために第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させるときに、クラッチを滑らせる。即ち、制御手段は、第１走行モードから第２走行モードに走行モードを切り替える場合において、第１回転電機の動力によって内燃機関のクランキングを行うときに、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸との間に設けられたクラッチを滑らせる。
【００１０】
よって、内燃機関を始動させるために、第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させたときに、内燃機関の慣性（例えばピストンの慣性）や内燃機関で発生する摩擦力（例えばピストン及びシリンダ間の摩擦力）によって駆動軸に出力される駆動力が低下してしまうことを抑制或いは防止できる。即ち、本発明では特に、第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させるときに、クラッチを滑らせるので、仮に例えばクラッチを結合状態にして、第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させる場合に発生し得る、内燃機関の慣性や内燃機関で発生する摩擦力に起因する駆動力の低下を抑制或いは防止できる。従って、走行モードを例えばＥＶ走行等の第１走行モードから例えばパラレルＨＶ走行等の第２走行モードに切り替える際の内燃機関の始動時にハイブリッド車両の走行能力が低下することを抑制或いは防止できる。
【００１１】
更に、例えば、内燃機関の始動時の駆動力の低下を補償するために第２回転電機からの駆動力を増大させる必要性を低減或いは無くすことができる。即ち、本発明によれば、前述したように、クラッチを滑らせることにより、内燃機関の慣性や内燃機関で発生する摩擦力に起因する駆動力の低下を抑制或いは防止できるので、第２回転電機の動力を増大させなくてもよい。従って、内燃機関の始動時に第２回転電機の動力を増大させる場合と比較して、内燃機関の始動時に必要となる電力を低減できるので、例えばＥＶ走行等の第１走行モードでのハイブリッド車両の走行能力の低下を抑制或いは防止できる。
【００１２】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばＥＶ走行等の第１走行モードから例えばパラレルＨＶ走行等の第２走行モードに走行モードを切り替える際のエンジンの始動時にハイブリッド車両の走行能力が低下することを抑制或いは防止できる。
【００１３】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記クラッチを滑らせながら前記第１回転電機の動力によって前記内燃機関の回転数を増大させて、前記内燃機関を始動させた後に、前記クラッチを結合状態にする。
【００１４】
この態様によれば、クラッチを滑らせながら第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させた後に、クラッチを結合状態にする。よって、駆動力を殆ど或いは実践上は全く低下させることなく、走行モードを第１走行モードから第２走行モードに確実に切り替えることができる。
【００１５】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の他の態様では、締結状態において、前記第２回転要素を固定可能なブレーキを更に備え、前記制御手段は、前記クラッチを解放状態かつ前記ブレーキを締結状態にすることで、前記走行モードを、前記内燃機関の動力を前記第１回転電機により全て電力に変換する第３走行モードにする。
【００１６】
この態様によれば、走行モードとして、例えばシリーズＨＶ走行等である第３走行モードを好適に実現できる。
【００１７】
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】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係るハイブリッド駆動装置の概略構成図である。
【図３】走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】走行モードがＥＶ走行である場合の動作状態の一例を示す共線図である。
【図５】走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。
【図６】走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の他の例を示す共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜第１実施形態＞
先ず、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置が適用された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。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す概略構成図である。
【００２２】
図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）１００、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及び車速センサ１４を備えている。
【００２３】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）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「制御手段」の一例として機能する。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。
【００２４】
ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１の車軸たる左車軸ＳＦＬ（左前輪ＦＬに対応）及び右車軸ＳＦＲ（右前輪ＦＲに対応）に駆動力としての駆動トルクを供給することによりハイブリッド車両１を駆動する駆動装置である。ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成については図２を参照して後述する。
【００２５】
ＰＣＵ１１は、不図示のインバータを含み、バッテリ１２と後述する各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いはバッテリ１２を介さない各モータジェネレータ相互間の電力の入出力を制御する制御ユニットである。具体的には、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各モータジェネレータに供給すると共に、各モータジェネレータ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。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。
【００２６】
バッテリ１２は、複数の単位電池セルを直列接続した構成を有し、各モータジェネレータ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電池ユニットである。
【００２７】
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を検出することが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。
【００２８】
車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出するセンサである。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。
【００２９】
次に、図２を参照して、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。
【００３０】
図２は、ハイブリッド駆動装置１０の概略構成図である。尚、図２において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００３１】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、エンジン２０、動力分割機構３０、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、入力軸４０、クラッチＣＲ、ブレーキＢＲ、減速機構６０及びオイルポンプ７０を備えている。
【００３２】
エンジン２０は、本発明に係る「内燃機関」の一例であり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能する。エンジン２０の出力動力たるエンジントルクＴｅは、不図示のクランク軸を介してハイブリッド駆動装置１０の入力軸４０に連結されている。
【００３３】
モータジェネレータＭＧ１は、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、本発明に係る「第１回転電機」の一例たる電動発電機である。
【００３４】
モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１よりも体格の大きい本発明に係る「第２回転電機」の一例たる電動発電機であり、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ている。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１及びエンジン２０と異なり、ハイブリッド車両１の駆動軸ＯＵＴに対し、その出力トルク（以下、適宜「ＭＧ２トルクＴｍｇ２」と称する）を作用させることが可能である。従って、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸ＯＵＴにトルクを付加してハイブリッド車両１の走行をアシストすることも、駆動軸ＯＵＴからのトルクの入力により電力回生を行うことも可能である。ＭＧ２トルクＴｍｇ２は、モータジェネレータＭＧ１の入出力トルク（以下、適宜「ＭＧ１トルクＴｍｇ１」と称する）と共に、ＰＣＵ１１を介してＥＣＵ１００により制御される。
【００３５】
尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、同期電動発電機として機能し、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ている。
【００３６】
動力分割機構３０は、本発明に係る「動力分割機構」の一例たる複合型遊星歯車機構である。動力分割機構３０は、中心部に設けられた、本発明に係る「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に係る「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Ｐ１の回転軸（ピニオンシャフト）を軸支する本発明に係る「第３回転要素」の一例たるキャリアＣ１とを備えている。また、ピニオンギヤＰ１と、ピニオンシャフトとの間には、図示しないピニオンニードルベアリングが設けられている。
【００３７】
ここで、サンギヤＳ１は、モータジェネレータＭＧ１のロータに、その回転軸を共有する形で連結されており、その回転数はモータジェネレータＭＧ１の回転数（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１」と称する）と等価である。リングギヤＲ１は、クラッチＣＲを介して減速機構６０に連結されている。また、リングギヤＲ１の回転数は、クラッチＣＲが結合状態の場合、駆動軸ＯＵＴの回転数（以下、適宜「出力回転数Ｎｏｕｔ」と称する）と等価である。更に、リングギヤＲ１は、ブレーキＢＲと接続する。そして、リングギヤＲ１は、ブレーキＢＲが締結状態の場合、その回転が制止されて固定される。キャリアＣ１は、エンジン２０のクランク軸に連結された入力軸４０と連結されており、その回転数は、エンジン２０の回転数（以下、適宜「エンジン回転数Ｎｅ」と称する）と等価である。
【００３８】
動力分割機構３０は、前述した構成の下で、エンジン２０から入力軸４０に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１によってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率、具体的には各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率で分配する。即ち、動力分割機構３０は、エンジン２０の動力を２系統に分割する。
【００３９】
減速機構６０は、モータジェネレータＭＧ２のロータと連結すると共に、クラッチＣＲを介してリングギヤＲ１と連結する。そして、減速機構６０は、駆動軸ＯＵＴの回転を、減速機構６０を構成する各ギヤのギヤ比に応じて定まる減速比に応じて減速された形でモータジェネレータＭＧ２に伝達する。よって、モータジェネレータＭＧ２の回転数（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）は、車速Ｖに応じて一義的に定まる。また、減速機構６０は、車軸と一義的な回転状態を呈する駆動軸ＯＵＴと、この駆動軸ＯＵＴに連結された減速ギヤと、デファレンシャルとを含んでいる。そして、各車軸の回転数は、減速機構６０により所定のギヤ比に従って減速された状態で駆動軸ＯＵＴに伝達される。
【００４０】
オイルポンプ７０は、ハイブリッド駆動装置１０の各部に潤滑油を供給する。オイルポンプ７０は、入力軸４０にて伝達された動力にて駆動される。
【００４１】
尚、本発明に係る「動力分割機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構３０のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力分割機構は、複数の遊星歯車機構が組み合わされた複合型遊星歯車機構であってもよい。
【００４２】
次に、ＥＣＵ１００が実行する、ハイブリッド車両１の走行モードを切り替えるモード切替制御について説明する。尚、以後では、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とを特に区別しない場合、これらを「モータジェネレータ」と総称する。
【００４３】
ＥＣＵ１００は、エンジン２０及びモータジェネレータに加えてブレーキＢＲ及びクラッチＣＲのそれぞれの状態を制御することで、ハイブリッド車両１の走行モードを「ＥＶ走行」、「パラレルＨＶ走行」及び「シリーズＨＶ走行」間で切り替えるモード切替制御を実行する。
【００４４】
ＥＶ走行は、本発明に係る「第１走行モード」の一例であり、エンジン２０が停止された状態で、モータジェネレータＭＧ２のみから駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力する走行モードである。ＥＶ走行では、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを解放状態とすると共にクラッチＣＲを解放状態とし、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ１を停止状態として、モータジェネレータＭＧ２のみから駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力させる。尚、このようにＥＶ走行では、クラッチＣＲが解放状態であり、駆動軸ＯＵＴは、動力分割機構３０と切り離されている。即ち、ＥＶ走行では、駆動軸ＯＵＴと動力分割機構３０との動力伝達が遮断されている。
【００４５】
パラレルＨＶ走行は、本発明に係る「第２走行モード」の一例であり、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ２から駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力する走行モードである。パラレルＨＶ走行では、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを解放状態とすると共にクラッチＣＲを結合状態とし、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ２から駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力させる。尚、このようにパラレルＨＶ走行では、クラッチＣＲが結合状態であり、駆動軸ＯＵＴは、動力分割機構３０を介してエンジン２０のクランク軸と連結されている。パラレルＨＶ走行では、エンジン２０からの動力は、動力分割機構３０によって２つに分割され、一方の動力は機械的な動力のまま駆動軸ＯＵＴに出力されると共に、残余の動力はモータジェネレータＭＧ１により電力に変換される。
【００４６】
シリーズＨＶ走行は、本発明に係る「第３走行モード」の一例であり、エンジン２０の動力をモータジェネレータＭＧ１により全て電力に変換する走行モードである。シリーズＨＶ走行では、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを締結状態とすると共にクラッチＣＲを解放状態とし、エンジン２０を動作させる。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２０の動力に基づいて発電する。
【００４７】
次に、モード切替制御のうち、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御について、図３から図６を参照して説明する。
【００４８】
図３は、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
図３において、ハイブリッド車両１の走行モードがＥＶ走行である場合、バッテリ１２のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）のレベルが所定の閾値よりも小さい、又は、要求駆動力が所定の閾値よりも大きいか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ１０）。尚、要求駆動力は、駆動軸ＯＵＴに出力されるべき駆動力（即ち、駆動トルク）であり、アクセル開度センサ１３によって検出されるアクセル開度Ｔａに応じてＥＣＵ１００によって設定される。
【００５０】
バッテリ１２のＳＯＣのレベルが所定の閾値よりも小さくない（即ち、バッテリ１２のＳＯＣのレベルが所定の閾値以上である）、且つ、要求駆動力が所定の閾値よりも大きくない（即ち、要求駆動力が所定の閾値以下である）と判定された場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ハイブリッド車両１の走行モードはＥＶ走行のまま維持され、その後、再びステップＳ１０に係る処理が行われる。
【００５１】
バッテリ１２のＳＯＣのレベルが所定の閾値よりも小さい、又は、要求駆動力が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、ハイブリッド車両１の走行モードはＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる（ステップＳ２０からステップＳ５０）。
【００５２】
即ち、この場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、先ず、モータジェネレータＭＧ１の回転により、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数がクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数に同期され、解放状態であったクラッチＣＲが係合状態にされる（ステップＳ２０）。即ち、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数が駆動軸ＯＵＴ側の回転数に殆ど或いは実践上同じになるようにモータジェネレータＭＧ１を回転させた後に、クラッチＣＲを解放状態から係合状態に切り替える。この際、エンジン２０は停止状態のまま維持される。
【００５３】
ここで、ステップＳ２０に係る処理について、図４及び図５を参照して詳細に説明する。
【００５４】
図４は、走行モードがＥＶ走行である場合の動作状態の一例を示す共線図である。尚、図４では、縦軸は回転数を表わし、横軸は、左から順に、サンギヤＳ１（一義的に、モータジェネレータＭＧ１）、キャリアＣ１（一義的に、エンジン２０）、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側（一義的に、リングギヤＲ１）、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側（一義的に、駆動軸ＯＵＴ）及びモータジェネレータＭＧ２を表わしている。この点に関しては、図５及び図６についても同様である。
【００５５】
図４において、前述したように、ＥＶ走行では、ブレーキＢＲが解放状態とされると共にクラッチＣＲが解放状態とされ、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ１が停止状態とされる。よって、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ１のいずれの回転数もゼロであり、リングキヤＲ１の回転数もゼロである。この際、モータジェネレータＭＧ２が回転し、ＭＧ２トルクＴｍｇ２が駆動トルクＴｏｕｔとして駆動軸ＯＵＴに作用することにより、駆動軸ＯＵＴ及びクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側がモータジェネレータＭＧ２の回転数に応じた回転数で回転する。
【００５６】
図５は、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。
【００５７】
図５において、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際には、先ず、前述したように、モータジェネレータＭＧ１の回転により、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数がクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数に同期される（ステップＳ２０）。この際、エンジン２０は停止状態のまま維持される。よって、エンジン２０の回転数はゼロのままである。このようにクラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数が駆動軸ＯＵＴ側の回転数に同期された後に、クラッチＣＲが係合状態にされる（ステップＳ２０）。
【００５８】
図３において、ステップＳ２０に係る処理が行われた後、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら、エンジン２０の回転数をモータジェネレータＭＧ１の回転により増大させる（ステップＳ３０）。即ち、クラッチＣＲが滑らされた状態で、モータジェネレータＭＧ１の回転によるエンジン２０のクランキングが行われる。
【００５９】
ここで、ステップＳ３０に係る処理について、図６を参照して詳細に説明する。
【００６０】
図６は、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の他の例を示す共線図である。
【００６１】
図６において、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら、エンジン２０の回転数をモータジェネレータＭＧ１の回転により増大させる（ステップＳ３０）。即ち、ＥＣＵ１００は、結合状態であったクラッチＣＲを滑り状態とした後、モータジェネレータＭＧ１の回転数を増大させる。これにより、エンジン２０の回転数は、モータジェネレータＭＧ１の回転数の増大に応じて増大する。
【００６２】
ここで、仮に、何らの対策も施さず、クラッチＣＲを結合状態にしたままで、エンジン２０の回転数をモータジェネレータＭＧ１の回転により増大させる場合には、エンジン２０の慣性（例えばピストンの慣性）やエンジン２０で発生する摩擦力（例えばピストン及びシリンダ間の摩擦力）によって駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力が低下してしまうおそれがある。即ち、エンジン２０の慣性やエンジン２０で発生する摩擦力に起因してリングギヤＲ１に発生する、駆動トルクＴｏｕｔとは逆向きのトルクＴｆｅが、結合状態とされたクラッチＣＲを介して、駆動軸ＯＵＴに出力されることにより、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力が低下してしまうおそれがある。
【００６３】
しかるに、本実施形態では特に、前述したように、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら、エンジン２０の回転数をモータジェネレータＭＧ１の回転により増大させる（ステップＳ３０）。よって、エンジン２０の慣性やエンジン２０で発生する摩擦力に起因してリングギヤＲ１に発生する、駆動トルクＴｏｕｔとは逆向きのトルクＴｆｅが、クラッチＣＲを介して、駆動軸ＯＵＴに出力されることを抑制或いは防止できる。従って、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力の低下を抑制或いは防止できる。尚、駆動軸ＯＵＴには、減速機構６０を介してＭＧ２トルクＴｍｇ２が駆動トルクＴｏｕｔとして出力される。
【００６４】
図３において、ステップＳ３０に係る処理が行われた後、ＥＣＵ１００は、エンジン２０を始動させる（ステップＳ４０）。即ち、クラッチＣＲが滑らされた状態で、モータジェネレータＭＧ１の回転によるエンジン２０のクランキングが行われた（ステップＳ３０）後には、ＥＣＵ１００は、エンジン２０の点火を行う、つまり、エンジン２０内の燃料に着火する。
【００６５】
次に、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを結合状態にする（ステップＳ５０）。即ち、ＥＣＵ１００は、エンジン２０を始動させた後に、滑らせていたクラッチＣＲを結合状態にする。これにより、ＭＧ２トルクＴｍｇ２が減速機構６０を介して駆動軸ＯＵＴに出力されるのに加えて、エンジン２０の出力トルクの少なくとも一部が動力分割機構３０及びクラッチＣＲを介して駆動軸ＯＵＴに駆動力として出力される。即ち、ハイブリッド車両１の走行モードのＥＶ走行からパラレルＨＶ走行への切り替えが完了する。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に走行モードを切り替える際のエンジン２０の始動時に駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力が低下することを抑制或いは防止できる。従って、ＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に走行モードを切り替える際のエンジン２０の始動時にハイブリッド車両１の走行能力が低下することを抑制或いは防止できる。
【００６７】
更に、本実施形態によれば、例えば、エンジン２０の始動時の駆動力の低下を補償するためにモータジェネレータＭＧ２からの駆動力を増大させる必要性を低減或いは無くすことができる。即ち、本実施形態によれば、前述したように、クラッチＣＲを滑らせることにより、エンジン２０の慣性やエンジン２０で発生する摩擦力に起因する駆動力の低下を抑制或いは防止できるので、モータジェネレータＭＧ２の動力を増大させなくてもよい。従って、エンジン２０の始動時にモータジェネレータＭＧ２の動力を増大させる場合と比較して、エンジン２０の始動時に必要となる電力を低減できるので、ＥＶ走行でのハイブリッド車両１の走行能力の低下を抑制或いは防止できる。
【００６８】
本発明は、前述した実施形態に限られるものではなく、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駆動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】
【００６９】
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…エンジン、３０…動力分割機構、６０…減速機構、１００…ＥＣＵ、ＢＲ…ブレーキ、ＣＲ…クラッチ、ＭＧ１、ＭＧ２…モータジェネレータ、ＯＵＴ…駆動軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）に加えて、電動機や発電機として機能する回転電機（モータジェネレータ）を備えるハイブリッド車両が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。 例えば特許文献１には、ＥＶ（electric vehicle）走行中のエンジンの始動時にその反力によって出力の回転速度（言い換えれば、駆動軸に出力される駆動力）が低下することを回避するために、エンジンを始動させる時に要求されるモータのトルク増のための電力を残してＥＶ走行を行う技術が開示されている。例えば特許文献２には、走行モードを、エンジンからの動力を発電機によって全て電力に変換するシリーズハイブリッド走行（以下、適宜「シリーズＨＶ走行」と称する）と、エンジンから出力された動力を２つに分配し、一部を機械的な動力のまま駆動軸に出力するパラレルハイブリッド走行（以下、適宜「パラレルＨＶ走行」と称する）とで切り替え可能なハイブリッド車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７８８５６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】
【０００４】
しかしながら、前述した特許文献１に開示された技術によれば、トルク増のための電力を残してＥＶ走行を行うので、ＥＶ走行の走行能力が低下してしまうおそれがあるという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば前述した問題点に鑑みなされたものであり、例えばＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際のエンジンの始動時にハイブリッド車両の走行能力が低下することを抑制可能なハイブリッド車両の駆動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】
【０００６】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関と、第１及び第２回転電機と、前記内燃機関に連結された第１回転要素、前記第１回転電機に連結された第２回転要素、及び前記第２回転電機と駆動軸とにクラッチを介して連結された第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分割機構とを備えたハイブリッド車両に搭載され、前記ハイブリッド車両の走行モードを、前記第２回転電機のみから前記駆動軸に駆動力を出力する第１走行モードから前記内燃機関及び前記第２回転電機から前記駆動軸に駆動力を出力する第２走行モードに切り替える際、前記内燃機関を始動させるために前記第１回転電機の動力によって前記内燃機関の回転数を増大させるときに、前記クラッチを滑らせる制御手段を備える。
【０００７】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動輪に連結される駆動軸に対して駆動力を出力可能な駆動力源として、内燃機関（エンジン）と、それぞれ例えばモータジェネレータ等で構成される第１及び第２回転電機とを備えている。更に、本発明に係るハイブリッド車両は、例えば遊星歯車機構で構成される動力分割機構を備え、例えばＥＶ走行等である第１走行モードと例えばパラレルＨＶ走行等である第２走行モードとの間で走行モードを切り替え可能に構成されている。第１走行モードは、内燃機関、第１及び第２回転電機のうち第２回転電機のみから駆動軸に駆動力を出力する走行モードである。第１走行モードでは、動力分割機構の第３回転要素（例えばリングキヤ）と駆動軸との間に設けられた例えば湿式多板クラッチ等であるクラッチが解放状態にされ、内燃機関が停止された状態で、駆動軸と例えば減速機構を介して連結された第２回転電機のみから駆動軸に駆動力が出力される。第２走行モードは、内燃機関、第１及び第２回転電機のうち内燃機関及び第２回転電機から駆動軸に駆動力を出力する走行モードである。第２走行モードでは、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸との間に設けられたクラッチが結合状態にされると共に内燃機関が動作することにより、内燃機関から出力される機械的な動力の少なくとも一部が動力分割機構及びクラッチを介して駆動軸に駆動力として出力され、且つ、第２回転電機からも駆動軸に駆動力が出力される。
【０００８】
尚、クラッチが結合状態になることで、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸とが連結され、クラッチが解放状態になることで、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸とが切り離される。
【０００９】
本発明では特に、制御手段は、走行モードを、例えばＥＶ走行等である第１走行モードから例えばパラレルＨＶ走行等である第２走行モードに切り替える際、内燃機関を始動させるために第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させるときに、クラッチを滑らせる。即ち、制御手段は、第１走行モードから第２走行モードに走行モードを切り替える場合において、第１回転電機の動力によって内燃機関のクランキングを行うときに、動力分割機構の第３回転要素と駆動軸との間に設けられたクラッチを滑らせる。
【００１０】
よって、内燃機関を始動させるために、第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させたときに、内燃機関の慣性（例えばピストンの慣性）や内燃機関で発生する摩擦力（例えばピストン及びシリンダ間の摩擦力）によって駆動軸に出力される駆動力が低下してしまうことを抑制或いは防止できる。即ち、本発明では特に、第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させるときに、クラッチを滑らせるので、仮に例えばクラッチを結合状態にして、第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させる場合に発生し得る、内燃機関の慣性や内燃機関で発生する摩擦力に起因する駆動力の低下を抑制或いは防止できる。従って、走行モードを例えばＥＶ走行等の第１走行モードから例えばパラレルＨＶ走行等の第２走行モードに切り替える際の内燃機関の始動時にハイブリッド車両の走行能力が低下することを抑制或いは防止できる。
【００１１】
更に、例えば、内燃機関の始動時の駆動力の低下を補償するために第２回転電機からの駆動力を増大させる必要性を低減或いは無くすことができる。即ち、本発明によれば、前述したように、クラッチを滑らせることにより、内燃機関の慣性や内燃機関で発生する摩擦力に起因する駆動力の低下を抑制或いは防止できるので、第２回転電機の動力を増大させなくてもよい。従って、内燃機関の始動時に第２回転電機の動力を増大させる場合と比較して、内燃機関の始動時に必要となる電力を低減できるので、例えばＥＶ走行等の第１走行モードでのハイブリッド車両の走行能力の低下を抑制或いは防止できる。
【００１２】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばＥＶ走行等の第１走行モードから例えばパラレルＨＶ走行等の第２走行モードに走行モードを切り替える際のエンジンの始動時にハイブリッド車両の走行能力が低下することを抑制或いは防止できる。
【００１３】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記クラッチを滑らせながら前記第１回転電機の動力によって前記内燃機関の回転数を増大させて、前記内燃機関を始動させた後に、前記クラッチを結合状態にする。
【００１４】
この態様によれば、クラッチを滑らせながら第１回転電機の動力によって内燃機関の回転数を増大させた後に、クラッチを結合状態にする。よって、駆動力を殆ど或いは実践上は全く低下させることなく、走行モードを第１走行モードから第２走行モードに確実に切り替えることができる。
【００１５】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の他の態様では、締結状態において、前記第２回転要素を固定可能なブレーキを更に備え、前記制御手段は、前記クラッチを解放状態かつ前記ブレーキを締結状態にすることで、前記走行モードを、前記内燃機関の動力を前記第１回転電機により全て電力に変換する第３走行モードにする。
【００１６】
この態様によれば、走行モードとして、例えばシリーズＨＶ走行等である第３走行モードを好適に実現できる。
【００１７】
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】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係るハイブリッド駆動装置の概略構成図である。
【図３】走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】走行モードがＥＶ走行である場合の動作状態の一例を示す共線図である。
【図５】走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。
【図６】走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の他の例を示す共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜第１実施形態＞
先ず、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置が適用された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。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す概略構成図である。
【００２２】
図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）１００、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及び車速センサ１４を備えている。
【００２３】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）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「制御手段」の一例として機能する。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。
【００２４】
ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１の車軸たる左車軸ＳＦＬ（左前輪ＦＬに対応）及び右車軸ＳＦＲ（右前輪ＦＲに対応）に駆動力としての駆動トルクを供給することによりハイブリッド車両１を駆動する駆動装置である。ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成については図２を参照して後述する。
【００２５】
ＰＣＵ１１は、不図示のインバータを含み、バッテリ１２と後述する各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いはバッテリ１２を介さない各モータジェネレータ相互間の電力の入出力を制御する制御ユニットである。具体的には、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各モータジェネレータに供給すると共に、各モータジェネレータ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。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。
【００２６】
バッテリ１２は、複数の単位電池セルを直列接続した構成を有し、各モータジェネレータ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電池ユニットである。
【００２７】
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を検出することが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。
【００２８】
車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出するセンサである。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。
【００２９】
次に、図２を参照して、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。
【００３０】
図２は、ハイブリッド駆動装置１０の概略構成図である。尚、図２において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００３１】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、エンジン２０、動力分割機構３０、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、入力軸４０、クラッチＣＲ、ブレーキＢＲ、減速機構６０及びオイルポンプ７０を備えている。
【００３２】
エンジン２０は、本発明に係る「内燃機関」の一例であり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能する。エンジン２０の出力動力たるエンジントルクＴｅは、不図示のクランク軸を介してハイブリッド駆動装置１０の入力軸４０に連結されている。
【００３３】
モータジェネレータＭＧ１は、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、本発明に係る「第１回転電機」の一例たる電動発電機である。
【００３４】
モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１よりも体格の大きい本発明に係る「第２回転電機」の一例たる電動発電機であり、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ている。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１及びエンジン２０と異なり、ハイブリッド車両１の駆動軸ＯＵＴに対し、その出力トルク（以下、適宜「ＭＧ２トルクＴｍｇ２」と称する）を作用させることが可能である。従って、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸ＯＵＴにトルクを付加してハイブリッド車両１の走行をアシストすることも、駆動軸ＯＵＴからのトルクの入力により電力回生を行うことも可能である。ＭＧ２トルクＴｍｇ２は、モータジェネレータＭＧ１の入出力トルク（以下、適宜「ＭＧ１トルクＴｍｇ１」と称する）と共に、ＰＣＵ１１を介してＥＣＵ１００により制御される。
【００３５】
尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、同期電動発電機として機能し、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ている。
【００３６】
動力分割機構３０は、本発明に係る「動力分割機構」の一例たる複合型遊星歯車機構である。動力分割機構３０は、中心部に設けられた、本発明に係る「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に係る「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Ｐ１の回転軸（ピニオンシャフト）を軸支する本発明に係る「第３回転要素」の一例たるキャリアＣ１とを備えている。また、ピニオンギヤＰ１と、ピニオンシャフトとの間には、図示しないピニオンニードルベアリングが設けられている。
【００３７】
ここで、サンギヤＳ１は、モータジェネレータＭＧ１のロータに、その回転軸を共有する形で連結されており、その回転数はモータジェネレータＭＧ１の回転数（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１」と称する）と等価である。リングギヤＲ１は、クラッチＣＲを介して減速機構６０に連結されている。また、リングギヤＲ１の回転数は、クラッチＣＲが結合状態の場合、駆動軸ＯＵＴの回転数（以下、適宜「出力回転数Ｎｏｕｔ」と称する）と等価である。更に、リングギヤＲ１は、ブレーキＢＲと接続する。そして、リングギヤＲ１は、ブレーキＢＲが締結状態の場合、その回転が制止されて固定される。キャリアＣ１は、エンジン２０のクランク軸に連結された入力軸４０と連結されており、その回転数は、エンジン２０の回転数（以下、適宜「エンジン回転数Ｎｅ」と称する）と等価である。
【００３８】
動力分割機構３０は、前述した構成の下で、エンジン２０から入力軸４０に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１によってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率、具体的には各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率で分配する。即ち、動力分割機構３０は、エンジン２０の動力を２系統に分割する。
【００３９】
減速機構６０は、モータジェネレータＭＧ２のロータと連結すると共に、クラッチＣＲを介してリングギヤＲ１と連結する。そして、減速機構６０は、駆動軸ＯＵＴの回転を、減速機構６０を構成する各ギヤのギヤ比に応じて定まる減速比に応じて減速された形でモータジェネレータＭＧ２に伝達する。よって、モータジェネレータＭＧ２の回転数（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）は、車速Ｖに応じて一義的に定まる。また、減速機構６０は、車軸と一義的な回転状態を呈する駆動軸ＯＵＴと、この駆動軸ＯＵＴに連結された減速ギヤと、デファレンシャルとを含んでいる。そして、各車軸の回転数は、減速機構６０により所定のギヤ比に従って減速された状態で駆動軸ＯＵＴに伝達される。
【００４０】
オイルポンプ７０は、ハイブリッド駆動装置１０の各部に潤滑油を供給する。オイルポンプ７０は、入力軸４０にて伝達された動力にて駆動される。
【００４１】
尚、本発明に係る「動力分割機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構３０のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力分割機構は、複数の遊星歯車機構が組み合わされた複合型遊星歯車機構であってもよい。
【００４２】
次に、ＥＣＵ１００が実行する、ハイブリッド車両１の走行モードを切り替えるモード切替制御について説明する。尚、以後では、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とを特に区別しない場合、これらを「モータジェネレータ」と総称する。
【００４３】
ＥＣＵ１００は、エンジン２０及びモータジェネレータに加えてブレーキＢＲ及びクラッチＣＲのそれぞれの状態を制御することで、ハイブリッド車両１の走行モードを「ＥＶ走行」、「パラレルＨＶ走行」及び「シリーズＨＶ走行」間で切り替えるモード切替制御を実行する。
【００４４】
ＥＶ走行は、本発明に係る「第１走行モード」の一例であり、エンジン２０が停止された状態で、モータジェネレータＭＧ２のみから駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力する走行モードである。ＥＶ走行では、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを解放状態とすると共にクラッチＣＲを解放状態とし、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ１を停止状態として、モータジェネレータＭＧ２のみから駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力させる。尚、このようにＥＶ走行では、クラッチＣＲが解放状態であり、駆動軸ＯＵＴは、動力分割機構３０と切り離されている。即ち、ＥＶ走行では、駆動軸ＯＵＴと動力分割機構３０との動力伝達が遮断されている。
【００４５】
パラレルＨＶ走行は、本発明に係る「第２走行モード」の一例であり、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ２から駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力する走行モードである。パラレルＨＶ走行では、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを解放状態とすると共にクラッチＣＲを結合状態とし、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ２から駆動軸ＯＵＴに駆動力を出力させる。尚、このようにパラレルＨＶ走行では、クラッチＣＲが結合状態であり、駆動軸ＯＵＴは、動力分割機構３０を介してエンジン２０のクランク軸と連結されている。パラレルＨＶ走行では、エンジン２０からの動力は、動力分割機構３０によって２つに分割され、一方の動力は機械的な動力のまま駆動軸ＯＵＴに出力されると共に、残余の動力はモータジェネレータＭＧ１により電力に変換される。
【００４６】
シリーズＨＶ走行は、本発明に係る「第３走行モード」の一例であり、エンジン２０の動力をモータジェネレータＭＧ１により全て電力に変換する走行モードである。シリーズＨＶ走行では、ＥＣＵ１００は、ブレーキＢＲを締結状態とすると共にクラッチＣＲを解放状態とし、エンジン２０を動作させる。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２０の動力に基づいて発電する。
【００４７】
次に、モード切替制御のうち、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御について、図３から図６を参照して説明する。
【００４８】
図３は、走行モードをＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替える際の制御の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
図３において、ハイブリッド車両１の走行モードがＥＶ走行である場合、バッテリ１２のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）のレベルが所定の閾値よりも小さい、又は、要求駆動力が所定の閾値よりも大きいか否かがＥＣＵ１００によって判定される（ステップＳ１０）。尚、要求駆動力は、駆動軸ＯＵＴに出力されるべき駆動力（即ち、駆動トルク）であり、アクセル開度センサ１３によって検出されるアクセル開度Ｔａに応じてＥＣＵ１００によって設定される。
【００５０】
バッテリ１２のＳＯＣのレベルが所定の閾値よりも小さくない（即ち、バッテリ１２のＳＯＣのレベルが所定の閾値以上である）、且つ、要求駆動力が所定の閾値よりも大きくない（即ち、要求駆動力が所定の閾値以下である）と判定された場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ハイブリッド車両１の走行モードはＥＶ走行のまま維持され、その後、再びステップＳ１０に係る処理が行われる。
【００５１】
バッテリ１２のＳＯＣのレベルが所定の閾値よりも小さい、又は、要求駆動力が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、ハイブリッド車両１の走行モードはＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる（ステップＳ２０からステップＳ５０）。
【００５２】
即ち、この場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、先ず、モータジェネレータＭＧ１の回転により、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数がクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数に同期され、解放状態であったクラッチＣＲが係合状態にされる（ステップＳ２０）。即ち、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数が駆動軸ＯＵＴ側の回転数に殆ど或いは実践上同じになるようにモータジェネレータＭＧ１を回転させた後に、クラッチＣＲを解放状態から係合状態に切り替える。この際、エンジン２０は停止状態のまま維持される。
【００５３】
ここで、ステップＳ２０に係る処理について、図４及び図５を参照して詳細に説明する。
【００５４】
図４は、走行モードがＥＶ走行である場合の動作状態の一例を示す共線図である。尚、図４では、縦軸は回転数を表わし、横軸は、左から順に、サンギヤＳ１（一義的に、モータジェネレータＭＧ１）、キャリアＣ１（一義的に、エンジン２０）、クラッチＣＲのリングギヤＲ１側（一義的に、リングギヤＲ１）、クラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側（一義的に、駆動軸ＯＵＴ）及びモータジェネレータＭＧ２を表わしている。この点に関しては、図５及び図６についても同様である。
【００５５】
図４において、前述したように、ＥＶ走行では、ブレーキＢＲが解放状態とされると共にクラッチＣＲが解放状態とされ、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ１が停止状態とされる。よって、エンジン２０及びモータジェネレータＭＧ１のいずれの回転数もゼロであり、リングキヤＲ１の回転数もゼロである。この際、モータジェネレータＭＧ２が回転し、ＭＧ２トルクＴｍｇ２が駆動トルクＴｏｕｔとして駆動軸ＯＵＴに作用することにより、駆動軸ＯＵＴ及びクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側がモータジェネレータＭＧ２の回転数に応じた回転数で回転する。
【００５６】
図５は、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の一例を示す共線図である。
【００５７】
図５において、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際には、先ず、前述したように、モータジェネレータＭＧ１の回転により、クラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数がクラッチＣＲの駆動軸ＯＵＴ側の回転数に同期される（ステップＳ２０）。この際、エンジン２０は停止状態のまま維持される。よって、エンジン２０の回転数はゼロのままである。このようにクラッチＣＲのリングキヤＲ１側の回転数が駆動軸ＯＵＴ側の回転数に同期された後に、クラッチＣＲが係合状態にされる（ステップＳ２０）。
【００５８】
図３において、ステップＳ２０に係る処理が行われた後、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら、エンジン２０の回転数をモータジェネレータＭＧ１の回転により増大させる（ステップＳ３０）。即ち、クラッチＣＲが滑らされた状態で、モータジェネレータＭＧ１の回転によるエンジン２０のクランキングが行われる。
【００５９】
ここで、ステップＳ３０に係る処理について、図６を参照して詳細に説明する。
【００６０】
図６は、走行モードがＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に切り替えられる際の動作状態の他の例を示す共線図である。
【００６１】
図６において、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら、エンジン２０の回転数をモータジェネレータＭＧ１の回転により増大させる（ステップＳ３０）。即ち、ＥＣＵ１００は、結合状態であったクラッチＣＲを滑り状態とした後、モータジェネレータＭＧ１の回転数を増大させる。これにより、エンジン２０の回転数は、モータジェネレータＭＧ１の回転数の増大に応じて増大する。
【００６２】
ここで、仮に、何らの対策も施さず、クラッチＣＲを結合状態にしたままで、エンジン２０の回転数をモータジェネレータＭＧ１の回転により増大させる場合には、エンジン２０の慣性（例えばピストンの慣性）やエンジン２０で発生する摩擦力（例えばピストン及びシリンダ間の摩擦力）によって駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力が低下してしまうおそれがある。即ち、エンジン２０の慣性やエンジン２０で発生する摩擦力に起因してリングギヤＲ１に発生する、駆動トルクＴｏｕｔとは逆向きのトルクＴｆｅが、結合状態とされたクラッチＣＲを介して、駆動軸ＯＵＴに出力されることにより、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力が低下してしまうおそれがある。
【００６３】
しかるに、本実施形態では特に、前述したように、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを滑らせながら、エンジン２０の回転数をモータジェネレータＭＧ１の回転により増大させる（ステップＳ３０）。よって、エンジン２０の慣性やエンジン２０で発生する摩擦力に起因してリングギヤＲ１に発生する、駆動トルクＴｏｕｔとは逆向きのトルクＴｆｅが、クラッチＣＲを介して、駆動軸ＯＵＴに出力されることを抑制或いは防止できる。従って、駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力の低下を抑制或いは防止できる。尚、駆動軸ＯＵＴには、減速機構６０を介してＭＧ２トルクＴｍｇ２が駆動トルクＴｏｕｔとして出力される。
【００６４】
図３において、ステップＳ３０に係る処理が行われた後、ＥＣＵ１００は、エンジン２０を始動させる（ステップＳ４０）。即ち、クラッチＣＲが滑らされた状態で、モータジェネレータＭＧ１の回転によるエンジン２０のクランキングが行われた（ステップＳ３０）後には、ＥＣＵ１００は、エンジン２０の点火を行う、つまり、エンジン２０内の燃料に着火する。
【００６５】
次に、ＥＣＵ１００は、クラッチＣＲを結合状態にする（ステップＳ５０）。即ち、ＥＣＵ１００は、エンジン２０を始動させた後に、滑らせていたクラッチＣＲを結合状態にする。これにより、ＭＧ２トルクＴｍｇ２が減速機構６０を介して駆動軸ＯＵＴに出力されるのに加えて、エンジン２０の出力トルクの少なくとも一部が動力分割機構３０及びクラッチＣＲを介して駆動軸ＯＵＴに駆動力として出力される。即ち、ハイブリッド車両１の走行モードのＥＶ走行からパラレルＨＶ走行への切り替えが完了する。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に走行モードを切り替える際のエンジン２０の始動時に駆動軸ＯＵＴに出力される駆動力が低下することを抑制或いは防止できる。従って、ＥＶ走行からパラレルＨＶ走行に走行モードを切り替える際のエンジン２０の始動時にハイブリッド車両１の走行能力が低下することを抑制或いは防止できる。
【００６７】
更に、本実施形態によれば、例えば、エンジン２０の始動時の駆動力の低下を補償するためにモータジェネレータＭＧ２からの駆動力を増大させる必要性を低減或いは無くすことができる。即ち、本実施形態によれば、前述したように、クラッチＣＲを滑らせることにより、エンジン２０の慣性やエンジン２０で発生する摩擦力に起因する駆動力の低下を抑制或いは防止できるので、モータジェネレータＭＧ２の動力を増大させなくてもよい。従って、エンジン２０の始動時にモータジェネレータＭＧ２の動力を増大させる場合と比較して、エンジン２０の始動時に必要となる電力を低減できるので、ＥＶ走行でのハイブリッド車両１の走行能力の低下を抑制或いは防止できる。
【００６８】
本発明は、前述した実施形態に限られるものではなく、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駆動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】
【００６９】
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…エンジン、３０…動力分割機構、６０…減速機構、１００…ＥＣＵ、ＢＲ…ブレーキ、ＣＲ…クラッチ、ＭＧ１、ＭＧ２…モータジェネレータ、ＯＵＴ…駆動軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
第１及び第２回転電機と、
前記内燃機関に連結された第１回転要素、前記第１回転電機に連結された第２回転要素、及び前記第２回転電機と駆動軸とにクラッチを介して連結された第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分割機構と
を備えたハイブリッド車両に搭載され、
前記ハイブリッド車両の走行モードを、前記第２回転電機のみから前記駆動軸に駆動力を出力する第１走行モードから前記内燃機関及び前記第２回転電機から前記駆動軸に駆動力を出力する第２走行モードに切り替える際、前記内燃機関を始動させるために前記第１回転電機の動力によって前記内燃機関の回転数を増大させるときに、前記クラッチを滑らせる制御手段を備える
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記クラッチを滑らせながら前記第１回転電機の動力によって前記内燃機関の回転数を増大させて、前記内燃機関を始動させた後に、前記クラッチを結合状態にする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項３】
締結状態において、前記第２回転要素を固定可能なブレーキを更に備え、
前記制御手段は、前記クラッチを解放状態かつ前記ブレーキを締結状態にすることで、前記走行モードを、前記内燃機関の動力を前記第１回転電機により全て電力に変換する第３走行モードにする
請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項１】
内燃機関と、
第１及び第２回転電機と、
前記内燃機関に連結された第１回転要素、前記第１回転電機に連結された第２回転要素、及び前記第２回転電機と駆動軸とにクラッチを介して連結された第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分割機構と
を備えたハイブリッド車両に搭載され、
前記ハイブリッド車両の走行モードを、前記第２回転電機のみから前記駆動軸に駆動力を出力する第１走行モードから前記内燃機関及び前記第２回転電機から前記駆動軸に駆動力を出力する第２走行モードに切り替える際、前記内燃機関を始動させるために前記第１回転電機の動力によって前記内燃機関の回転数を増大させるときに、前記クラッチを滑らせる制御手段を備える
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記クラッチを滑らせながら前記第１回転電機の動力によって前記内燃機関の回転数を増大させて、前記内燃機関を始動させた後に、前記クラッチを結合状態にする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項３】
締結状態において、前記第２回転要素を固定可能なブレーキを更に備え、
前記制御手段は、前記クラッチを解放状態かつ前記ブレーキを締結状態にすることで、前記走行モードを、前記内燃機関の動力を前記第１回転電機により全て電力に変換する第３走行モードにする
請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−７１６９４（Ｐ２０１２−７１６９４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１８２８２（Ｐ２０１０−２１８２８２）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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