JP3933117B2 - ハイブリッド車の駆動制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の駆動力源を有するハイブリッド車の駆動制御装置に関するものである。

従来、複数種類の駆動力源、例えばエンジンと第１のモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車において、エンジンの動力を第２のモータ・ジェネレータおよび車輪に分配する動力分配装置を設けることが知られている。この動力分配装置では、差動回転可能な第１の回転要素ないし第３の回転要素を有し、エンジンが第１の回転要素に連結され、第２の回転要素が第１のモータ・ジェネレータに連結され、第３の回転要素が車輪に連結されている。

このようなハイブリッド車においては、エンジンの動力が動力分配装置に伝達された場合に、その反力トルクを第２のモータ・ジェネレータで生成するとともに、第２のモータ・ジェネレータの回転数を制御することにより、エンジン回転数を無段階に制御して、燃費の向上および排出ガスの低減を図ることが可能である。このように、エンジンの動力を動力分配装置を経由して第１のモータ・ジェネレータおよび車輪に分配するように構成されたハイブリッド車の一例が、特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載されたハイブリッド車においては、エンジンの出力軸が第１の差動歯車機構に連結されている。この第１の差動歯車機構は、遊星歯車機構により構成されており、太陽歯車および内歯歯車と、太陽歯車および内歯歯車に噛合する遊星歯車を回転自在に支持する板状腕体とを有している。そして、板状腕体とエンジンの出力軸とが連結され、太陽歯車と第１の回転電機および油圧ポンプとが連結され、内歯歯車にはアイドラ歯車が噛合している。さらに、アイドラ歯車には、第２の回転電機の回転軸に設けた平歯車が噛合されている。この平歯車には、第２の差動歯車機構を介在させて、左右の駆動輪が連結されている。

この特許文献１に記載されたハイブリッド車においては、エンジンの回転数とトルクとを最高効率点近くに一定に保った状態で、第１の回転電機の回転数を変更すると、内歯歯車の回転数が連続的に変えられるとともに、第２の回転電機により、駆動輪に伝達されるトルクが増減されるとされている。このような制御により、車両速度および路面負荷とは無関係に、エンジンを常に高効率点近くで定常運転することができるとされている。なお、エネルギー収支からは、エンジンの出力の一部を、第１の回転電機を発電機として使用して回収し、その電力が第２の回転電気に還元される。さらに、第１の回転電機の回転軸には油圧ポンプが連結されており、油圧ポンプの負荷量が増減される。
特開平９−１６３６７８号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されているハイブリッド車においては、エンジンの動力の一部が油圧ポンプを駆動することに消費され、その消費された動力を車輪に伝達することができなかった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、第１の駆動力源の反力トルクを受け持ち、かつ、第１のモータ・ジェネレータとは別の反力トルク生成装置を有し、反力トルク生成装置で反力トルクを生成する場合に生じるエネルギを車輪に伝達することの可能なハイブリッド車の駆動制御装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、第１の駆動力源の動力を車輪に伝達する動力分配装置と、この動力分配装置に連結され、前記第１の駆動力源の動力が前記動力分配装置を経由して車輪に伝達される場合の反力トルクを生成する第１のモータ・ジェネレータおよび反力トルク生成装置と、前記車輪に動力を伝達する第２の駆動力源とを有するハイブリッド車の駆動制御装置において、前記反力トルク生成装置で前記反力トルクを生成する場合に得られる運動エネルギを、電気エネルギに変換することなく前記車輪に伝達する機能を備えた動力補助装置を有していることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第１の駆動力源はエンジンであり、前記動力補助装置は、前記動力分配装置に伝達されるエンジンの動力により駆動されて空気を輸送し、かつ、その空気を前記エンジンの吸気系統に供給するスーパーチャージャを有していることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記動力分配装置から前記反力トルク生成装置に至る動力伝達経路に、前記第１の駆動力源から前記反力トルク生成装置に伝達されるトルクの容量を制御するトルク容量制御装置が設けられていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項２の構成に加えて、前記動力分配装置から前記反力トルク生成装置に至る動力伝達経路に設けられ、かつ、前記第１の駆動力源から前記反力トルク生成装置に伝達されるトルクの容量を制御するトルク容量制御装置と、前記第１のモータ・ジェネレータで生成可能な反力トルクが所定値以下である場合は、前記トルク容量制御装置のトルク容量を所定値以上に制御するコントローラとを有していることを特徴とするものである。
さらに、請求項５の発明は、請求項４の構成に加えて、前記コントローラは、前記第１のモータ・ジェネレータで生成可能な反力トルクが所定値以下である場合に、前記エンジンおよび前記スーパーチャージャでエネルギが再循環する領域であるか否かを判断し、前記エネルギが再循環する領域ではないと判断された場合は、前記トルク容量制御装置のトルク容量を所定値以上とする一方、前記エネルギが再循環する領域であると判断された場合は、前記トルク容量制御装置のトルク容量を所定値以下とする制御をおこなうことを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、第１のモータ・ジェネレータとは別に、反力トルクを生成する反力トルク生成装置が設けられており、この反力トルク生成装置は、反力トルクを生成する場合の運動エネルギを電気エネルギに変換することなく、車輪に伝達することが可能である。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得ることができる他に、エンジンの動力が動力分配装置を経由してスーパーチャージャに伝達されて、スーパーチャージャが駆動され、かつ、スーパーチャージャにより輸送された空気がエンジンの吸気系統に供給される。したがって、スーパーチャージャの駆動により消費された運動エネルギが、エンジンのトルクに変換されて車輪に伝達される。

請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得ることができる他に、第１の駆動力源のトルクが低い場合は、第１の駆動力源から反力トルク生成装置に伝達されるトルクの容量を低下させることにより、第１の駆動力源の動力損失の増加を抑制することができる。

請求項４の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得ることができる他に、第１のモータ・ジェネレータで生成可能な反力トルクが所定値以下である場合は、第１の駆動力源からスーパーチャージャに伝達されるトルクの容量を所定値以上に制御する。したがって、第１のモータ・ジェネレータで受け持つ反力トルクの増加が抑制され、第１のモータ・ジェネレータの回転数の上昇を抑制できる。
請求項５の発明によれば、請求項４の発明と同様の効果を得ることができる他に、第１のモータ・ジェネレータで生成可能な反力トルクが所定値以下である場合に、前記エンジンおよび前記スーパーチャージャでエネルギが再循環する領域であるか否かを判断し、前記エネルギが再循環する領域ではないと判断された場合は、前記トルク容量制御装置のトルク容量を所定値以上とする一方、前記エネルギが再循環する領域であると判断された場合は、前記トルク容量制御装置のトルク容量を所定値以下とする制御をおこなうことができる。

つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。以下に示す各実施例では、Ｆ・Ｒ（フロントエンジン・リヤドライブ；エンジン前置き後輪駆動）形式のハイブリッド車（以下、「車両」と略記する）を対象として説明する。

図１は、参考例に相当する車両Ｖｅの概略構成図であり、車両Ｖｅはエンジンを有している。エンジン１は燃料を燃焼させて、その熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。前記エンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。このエンジン１のクランクシャフト２には、トルクリミッタ３、ダンパ機構４を経由してインプットシャフト５が連結されている。ここで、クランクシャフト２およびインプットシャフト５の回転軸線（図示せず）は車両の左右方向（幅方向）に配置されている。

さらに、インプットシャフト５と同軸上に動力分配装置６が設けられている。この動力分配装置６は、シングルピニオン形式の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、動力分配装置６は、サンギヤ７と、サンギヤ７と同心状に配置されたリングギヤ８と、サンギヤ７およびリングギヤ８に噛合するピニオンギヤ９を保持したキャリヤ１０とを有している。このキャリヤ１０とインプットシャフト５とが一体回転するように連結されている。このように、動力分配装置６は、相互に差動回転可能な３つの回転要素として、サンギヤ７、リングギヤ８、キャリヤ１０を有している。

また、インプットシャフト５と同軸上に、第１のモータ・ジェネレータ１１、第２のモータ・ジェネレータ１２、第３のモータ・ジェネレータ１３が配置されている。この第１のモータ・ジェネレータ１１および第２のモータ・ジェネレータ１２および第３のモータ・ジェネレータ１３は、共に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能（電動機としての機能）と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能（発電機としての機能）とを兼備している。各モータ・ジェネレータが電動機として駆動する場合の出力トルクが正のトルクであり、各モータ・ジェネレータが発電機として起動する場合の回生トルクが負のトルクである。

ここで、インプットシャフト５の回転軸線方向において、第１のモータ・ジェネレータ１１と第２のモータ・ジェネレータ１２と第３のモータ・ジェネレータ１３と動力分配装置６との位置関係を説明すると、第１のモータ・ジェネレータ１１と動力分配装置６との間に第３のモータ・ジェネレータ１３が位置し、第２のモータ・ジェネレータ１２と第３のモータ・ジェネレータ１３との間に動力分配装置６が位置している。

前記第１のモータ・ジェネレータ１１は、ステータ１４およびロータ１５を有しており、ロータ１５とサンギヤ７とが一体回転するように連結されている。一方、第２のモータ・ジェネレータ１２は、ステータ１６およびロータ１７を有しており、ロータ１７とリングギヤ８とが一体回転するように連結されている。さらに、第３のモータ・ジェネレータ１３は、ステータ１８およびロータ１９を有しており、ロータ１９とサンギヤ７とが一体回転するように連結されている。そして、第１のモータ・ジェネレータ１１および第２のモータ・ジェネレータ１２および第３のモータ・ジェネレータ１３との間で電力の授受をおこなう蓄電装置２０が設けられている。蓄電装置２０は充電および放電をおこなうことの可能な二次電池であり、蓄電装置２０としては、バッテリまたはキャパシタなどを用いることが可能である。

一方、動力分配装置６のリングギヤ８には、伝動装置２１を介してデファレンシャル２２が連結されている。伝動装置２１としては、歯車伝動装置、巻き掛け伝動装置などを用いることが可能である。デファレンシャル２２の入力側には伝動装置２１が連結され、デファレンシャル２２の出力側にはドライブシャフト２３を介して車輪２４が連結されている。

さらに、車両Ｖｅの全体を制御する電子制御装置２５が設けられている。この電子制御装置２５は、演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ）および入力インタフェースなどを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置２５には、エンジン１の冷却水温度、エンジン１の吸入空気量、加速要求（アクセル開度）、制動要求、シフトポジジョン、車速、蓄電装置２０の充電量、第１のモータ・ジェネレータ１１の温度、エンジン１の故障・異常などを検知する信号が入力される。これに対して、電子制御装置２５からは、エンジン１を制御する信号、第１のモータ・ジェネレータ１１および第２のモータ・ジェネレータ１２および第３のモータ・ジェネレータ１３を制御する信号などが出力される。

電子制御装置２５により検知されるシフトポジションとしては、例えば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジションがある。ここで、Ｄポジションは、車両Ｖｅを前進させる向きの駆動力が必要である場合に選択されるポジションである。これに対して、Ｒポジションは、車両Ｖｅを後退させる向きの駆動力が必要である場合に選択されるポジションである。さらに、ＮポジションおよびＰポジションは、車両Ｖｅを停車させる場合に選択されるポジションである。

図１に示す車両Ｖｅにおいては、例えば、Ｄポジションが選択されている場合に、電子制御装置２５に入力される信号および電子制御装置２５に記憶されているデータに基づいて、エンジン走行モード、電気自動車（ＥＶ）モード、ハイブリッドモードのいずれかの駆動モードを選択的に切換可能である。エンジン走行モードが選択された場合は、エンジン１が駆動され、第２のモータ・ジェネレータ１２への電力の供給が停止される。

エンジン１が自律回転している場合、エンジントルクは、インプットシャフト５を経由して動力分配装置６のキャリヤ１０に伝達される。ここで、サンギヤ７が反力要素となり、エンジン１から動力分配装置６に入力されたトルクが、リングギヤ８から出力される。具体的には、第１のモータ・ジェネレータ１１および第３のモータ・ジェネレータ１３のうちの少なくとも一方を発電機として起動させることにより、動力分配装置６に入力されるエンジントルクの反力トルクを生成する。第１のモータ・ジェネレータ１１または第３のモータ・ジェネレータ１３のうち、少なくとも一方で発電された電力は、蓄電装置２０に充電される。

この参考例では、主として第１のモータ・ジェネレータ１１で反力トルクを生成する。これに対して、エンジントルクが増加して、第１のモータ・ジェネレータ１１で生成する反力トルクでは、エンジントルクに対応する目標反力トルクを得られない場合がある。その理由は、第１のモータ・ジェネレータ１１で生成可能な反力トルクの最大値は定格により制限があるからである。ここで、定格とは、第１のモータ・ジェネレータ１１で保証された使用限度であり、具体的には、定格出力、定格電圧、定格回転数、定格周波数など意味する。

このような場合は、第３のモータ・ジェネレータ１３により、目標反力トルクと第１のモータ・ジェネレータ１１の反力トルクとの差に相当する反力トルクを補う制御が実行される。さらに、第１のモータ・ジェネレータ１１または第３のモータ・ジェネレータ１３のうち、発電機として起動されないモータ・ジェネレータは、電動機としても駆動せずに空転するか、または完全に停止する。上記のようにして、リングギヤ８から出力されるトルクは、伝動装置２１およびデファレンシャル２２およびドライブシャフト２３を経由して車輪２４に伝達されて駆動力が発生する。

上記のように、動力分配装置６のサンギヤ７を反力要素として機能させる構成となっているため、サンギヤ７の回転数を制御することにより、動力分配装置６の差動機能により、エンジン回転数とリングギヤ８の回転数との比である変速比を無段階に（連続的に）制御することが可能である。すなわち、動力分配装置６は無段変速機としての機能を有している。このようにして、エンジン１の運転状態を、最適燃費曲線に沿ったものとなるように制御することが可能である。この最適燃費曲線は、トルクおよび回転数をパラメータとするデータとして、電子制御装置２５に記憶されている。そして、最適燃費曲線に基づいて目標エンジン回転数が求められ、目標エンジン回転数に応じて、サンギヤ７で確保するべき反力トルク、すなわち目標反力トルクが算出される。

これに対して、電気自動車モードが選択された場合は、蓄電装置２０から第２のモータ・ジェネレータ１２に電力が供給されて、第２のモータ・ジェネレータ１２が電動機として駆動される。この第２のモータ・ジェネレータ１２のトルクは、動力分配装置６のリングギヤ８、伝動装置２１、デファレンシャル２２を経由して車輪２４に伝達される。この電気自動車モードが選択された場合は、エンジン１には燃料が供給されない。

さらに、ハイブリッドモードが選択された場合は、エンジン１が駆動され、かつ、第２のモータ・ジェネレータ１２が電動機として駆動され、エンジン１および第２のモータ・ジェネレータ１２の両方のトルクが車輪２４に伝達される。なお、車両Ｖｅが惰力走行する場合は、車両Ｖｅの運動エネルギに対応するトルクが、デファレンシャル２２、伝動装置２１を経由して動力分配装置６に伝達される。そして、第１のモータ・ジェネレータ１１または第２のモータ・ジェネレータ１２または第３のモータ・ジェネレータ１３のうち少なくとも１つのモータ・ジェネレータを発電機として起動させ、発生した電力を蓄電装置２０に充電することが可能である。

なお、Ｒポジションが選択された場合は、エンジン１は停止され、かつ、第２のモータ・ジェネレータ１２が、Ｄポジションの場合とは逆方向に回転されて、第２のモータ・ジェネレータ１２のトルクが車輪２４に伝達される。

図２は、動力分配装置６に連結されている回転要素の状態を示す共線図である。図２において、「Ｓ」はサンギヤ７および第１のモータ・ジェネレータ１１の回転数であり、「Ｃ」はキャリヤ１０の回転数およびエンジン回転数であり、「Ｒ」はリングギヤ８および第２のモータ・ジェネレータ１２の回転数である。「正」は正回転を意味し、「逆」は逆回転を意味する。正回転は、基本的にはエンジン１の回転方向を基準としている。この図２は、Ｄポジションが選択された場合における共線図の一例であり、サンギヤ７およびリングギヤ８およびキャリヤ１０が共に正方向に回転する場合を示してある。「Ｔｇ」は第１のモータ・ジェネレータ１１により生成される反力トルクであり、「Ｔａ」は第３のモータ・ジェネレータ１３により生成される反力トルクである。また、「Ｔｅ」はキャリヤ１０に伝達されるエンジントルクであり、「Ｔｅｐ」はキャリヤ１０からリングギヤ８に伝達されるエンジントルクであり、「Ｔｍ」は第２のモータ・ジェネレータ１２からリングギヤ８に伝達されるトルクである。

なお、各トルクを示す矢印の長さは、トルクの大きさを意味する。すなわち、矢印が長いほど、高トルクであることを意味する。例えば、エンジントルクＴｅよりも、反力トルクＴｇまたは反力トルクＴａの方が低トルクである。また、図２の共線図では、キャリヤ１０の回転数よりもリングギヤ８の回転数の方が低回転数となる状態、いわゆる減速状態が示されているが、キャリヤ１０の回転数よりもリングギヤ８の回転数の方が高回転数となる状態、いわゆる増速状態に制御することも可能である。さらに、キャリヤ１０およびリングギヤ８を正方向に回転させ、サンギヤ７を逆方向に回転させることも可能である。

以上のように、この参考例においては、エンジントルクを動力分配装置６に伝達する場合に反力トルクを生成するために、第１のモータ・ジェネレータ１１とは別に、第３のモータ・ジェネレータ１３が設けられている。言い換えれば、反力トルクを生成するためのモータ・ジェネレータを２分割した構成となっている。したがって、加速要求の増加により、動力分配装置６に伝達されるエンジントルクが増加する場合、あるいは、同じ動力伝達装置を有する車両に対して、車両の仕様に応じて最大トルクの異なるエンジンが選択的に搭載される場合のように、目標反力トルクが増加する条件であれば、目標トルクの増加分を、第３のモータ・ジェネレータ１３で生成することができる。したがって、第１のモータ・ジェネレータ１１の定格を変更（大きくまたは増加）せずに済み、第１のモータ・ジェネレータ１１に関わるコストの上昇を抑制することが可能である。

また、この参考例においては、第３のモータ・ジェネレータ１３で反力を生成する場合に、第３のモータ・ジェネレータ１３で発電された電力を、蓄電装置２０を経由させて、または蓄電装置２０を経由させることなく、第２のモータ・ジェネレータ１２に供給することも可能である。つまり、エンジン１の動力の一部が第３のモータ・ジェネレータ１３によって消費されて動力損失が生じるが、その損失動力に対応する電気エネルギを第２のモータ・ジェネレータ１２に供給して、第２のモータ・ジェネレータ１２から出力される動力を車輪２４に伝達することができる。

つぎに、この発明の実施例を図３に基づいて説明する。この実施例においては、エンジントルクに対応する反力トルクを、スーパーチャージャにより生成する。なお、実施例の構成において、参考例の構成と同じ構成については、参考例の構成と同じ符号を付して、その構成の説明を省略する。

エンジン１の吸気管２６の途中にはスーパーチャージャ２７が設けられている。このスーパーチャージャ２７は、吸気管２６内の空気を圧縮するコンプレッサ（図示せず）と、コンプレッサに連結されたシャフト２８とを有している。また、動力分配装置６とシャフト２８とを動力伝達可能に連結する伝動装置２９が設けられているとともに、シャフト２８と伝動装置２９との間におけるトルク容量を制御するクラッチ３０が設けられている。伝動装置２９としては、歯車伝動装置、巻き掛け伝動装置などを用いることが可能である。また、クラッチ３０としては、電磁式クラッチ、摩擦式クラッチなどを用いることが可能である。なお、クラッチ３０のトルク容量は、電子制御装置２５により制御される。

この実施例においても、エンジントルクに対応する目標反力トルクを算出し、基本的には、第１のモータ・ジェネレータ１１を発電機として起動させて目標反力トルクを生成する。そして、第１のモータ・ジェネレータ１１で生成される反力トルクが、目標反力トルク未満である場合は、クラッチ３０のトルク容量を所定値以上に制御（係合）する。すると、エンジントルクの一部が伝動装置２９を経由してスーパーチャージャ２７に伝達され、スーパーチャージャ２７の駆動負荷により、反力トルクを生成することができる。このようにして、目標反力トルクと、第１のモータ・ジェネレータ１１で生成される反力トルクとの差を、スーパーチャージャ２７の駆動負荷により生成される反力トルクで補うことが可能である。

この実施例で実行される制御例を、図４のフローチャートに基づいて説明する。この実施例においては、電子制御装置２５において、各種の信号が読み込まれ（ステップＳ１）、車両Ｖｅにおける駆動力要求が所定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ２）。ここで、駆動力要求は、車速、アクセル開度などに基づいて判断され、駆動力要求に対応する総合トルクは、エンジン１および第２のモータ・ジェネレータ１２で分担される。このステップＳ２で肯定的に判断されるということは、エンジントルクが所定値以上に高められて、サンギヤ７で保持するべき目標反力トルクが所定値以上となることを意味する。

そこで、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、第１のモータ・ジェネレータ１１の回転数が所定値以上になるか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３で肯定的に判断されるということは、第１のモータ・ジェネレータ１１で生成可能な反力トルクが、目標反力トルク未満であることを意味する。そこで、ステップＳ３で肯定的に判断された場合は、エネルギが再循環する領域であるか否かが判断される（ステップＳ４）。このステップＳ４では、クラッチ３０のトルク容量を所定値以上に高めた場合を想定し、
（ａ）エンジントルクの増加にともない目標反力トルクが増加する。
（ｂ）目標反力トルクの一部をスーパーチャージャ２７の駆動負荷により確保するため、エンジントルクの一部をスーパーチャージャ２７に伝達する。
（ｃ）スーパーチャージャ２７の駆動により、エンジン１の燃焼室に供給される空気量が増加して、エンジントルクが一層高められ、前記（ａ）に戻る。
というように、（ａ）ないし（ｃ）の制御が繰り返されることによる「エネルギの再循」が生じるか否かを判断する。

そして、前記ステップＳ４で否定的に判断された場合は、ステップＳ５に進み、クラッチ３０のトルク容量を所定値以上に高める（係合する）。その結果、エンジントルクの一部が伝動装置２９を経由してスーパーチャージャ２７に伝達され、スーパーチャージャ２７の駆動負荷により、目標反力トルクの一部が生成される。また、スーパーチャージャ２７の駆動により、吸気管２６を経由してエンジン１の燃焼室に供給される空気量が増加する。したがって、燃料の燃焼時における平均有効圧力が高められ、エンジン回転数が変化することなく、エンジントルクが高められる。

ステップＳ５についで、反力トルクＴｇと反力トルクＴａとを加算した値に基づいて、トルクＴｅｐと増加トルクＴｅａｐとを加算した値を算出する（ステップＳ６）。ここで、「反力トルクＴｇ」は、第１のモータ・ジェネレータ１１により生成される反力トルクであり、「反力トルクＴａ」は、スーパーチャージャ２７の駆動負荷により生成される反力トルクであり、「トルクＴｅｐ」は、スーパーチャージャ２７が駆動される前の時点で、エンジン１からリングギヤ８に伝達されるトルクであり、「増加トルクＴｅａｐ」は、エンジン１からリングギヤ８に伝達されるトルクのうち、スーパーチャージャ２７の駆動により増加する分のトルクである。なお、反力トルクＴｇ、反力トルクＴａからトルクＴｅｐを推定する方法としては、マップを用いる方法が挙げられる。

上記のステップＳ６についで、第２のモータ・ジェネレータ１２からリングギヤ８に伝達するべき目標トルクＴｍを演算し（ステップＳ７）、ステップＳ１にリターンする。ここでは、ステップＳ２で算出された駆動力要求に対応する総合トルクから、エンジン１で負担するトルクを差し引いて、目標トルクＴｍを求められる。

一方、前記ステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ８に進み、クラッチ３０のトルク容量を所定値以下に制御する（解放する）。このステップＳ８についで、反力トルクＴｇに基づいて、トルクＴｅｐを演算する（ステップＳ９）。このステップＳ９についで、第２のモータ・ジェネレータ１２からリングギヤ８に伝達するべき目標トルクＴｍを演算し（ステップＳ１０）、ステップＳ１にリターンする。ステップＳ１０の処理は、ステップＳ７の処理と同じである。このように、ステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ８に進むことにより、エネルギの再循環を回避することが可能である。

さらに、前記ステップＳ３で否定的に判断されるということは、第１のモータ・ジェネレータ１１で生成される反力トルクにより、第１のモータ・ジェネレータ１１の回転数を、目標回転数に維持できることを意味している。そこで、ステップＳ３で否定的に判断された場合は、ステップＳ８に進む。また、ステップＳ２で否定的に判断された場合は、エンジントルクが増加する可能性は少なく、サンギヤ７で確保するべき目標反力トルクが所定値以上にならないことを意味する。したがって、ステップＳ２否定的に判断された場合も、ステップＳ８に進む。このように、サンギヤ７の反力トルクを増加する必要がない場合は、ステップＳ８の制御を実行することにより、エンジントルクの一部がスーパーチャージャ２７の駆動に消費されることを回避できる。したがって、エンジン１の動力損失の増加を抑制することができる。

ここで、実施例において、動力分配装置６に連結されている回転要素の状態を図５の共線図に示す。図５の共線図において、図２の共線図と同じ回転要素および物理量については、図２の共線図と同じ符号を付してある。また、キャリヤ１０に伝達される増加トルクＴｅａは、エンジン１からキャリヤ１０に伝達されるトルクのうち、スーパーチャージャ２７の駆動により増加する分のトルクである。そして、増加トルクＴｅａよりも反力トルクＴａの方が低トルクである。

なお、実施例において、参考例と同じ構成部分については、参考例と同様の作用効果を得ることができる。また、実施例においては、エンジントルクの一部をスーパーチャージャ２７に伝達して反力トルクを生成するとともに、そのスーパーチャージャ２７の駆動によりエンジントルクを高め、高めたエンジントルクを車輪２４に伝達することができる。言い換えれば、スーパーチャージャ２７の駆動により消費されたエネルギが、吸気管２６内を流れる空気の運動エネルギ、燃料の燃焼による熱エネルギ、クランクシャフトの回転による運動エネルギに順次変換されて、その運動エネルギが車輪２４に伝達されて、車両Ｖｅの駆動力に還元される。

さらに、実施例においては、駆動力要求の増加に基づくエンジントルクの増加に対応して、クラッチ３０を係合させ、エンジントルクの一部をスーパーチャージャ２７の駆動で消費させることが可能である。したがって、第１のモータ・ジェネレータ１１の回転数が所定値以上に高まること、または、エンジン回転数が急激に低下してエンジンが停止すること（エンジンストール）を回避できる。

また、ステップＳ２またはステップＳ３で否定的に判断された場合、またはステップＳ４で肯定的に判断された場合に、ステップＳ８の処理とは異なる制御を実行することも可能である。例えば、クラッチ３０を解放し、かつ、第１のモータ・ジェネレータ１１を発電機として駆動させ、発電された電力を第２のモータ・ジェネレータ１２に伝達することにより、第２のモータ・ジェネレータ１２により車両Ｖｅの駆動力を高める場合におけるエネルギ変換効率と、クラッチ３０を係合させて、スーパーチャージャ２７を駆動させ、エンジン１の吸気管２６に供給される空気量を増加することにより、エンジン出力を高めて、車両Ｖｅの駆動力を高める場合におけるエネルギ変換効率とを比較し、いずれか高い方のエネルギ変換効率を実現するように、クラッチ３０の係合または解放を選択する制御を実行することも可能である。

なお、この実施例において、第１のモータ・ジェネレータ１１の実回転数を目標回転数に近づけるフィードバック制御をおこなう場合、そのフィードバック制御の内容を、クラッチ３０を係合する場合と、クラッチ３０を解放する場合とで異ならせることが可能である。例えば、クラッチ３０を係合する場合は、第１のモータ・ジェネレータ１１の実回転数が目標回転数よりも高くなるオーバーシュート現象を防止するために、第１のモータ・ジェネレータ１１の回転数を上昇させるためのフィードバックゲインを切り換えることが可能である。さらに、この実施例においては、サンギヤ７が逆回転する場合は、クラッチ３０を解放させる。その理由は、スーパーチャージャ２７は、シャフト２８が逆回転した場合に、空気を圧縮する機能を発揮しない構造となっているからである。さらに、この実施例において、エンジン１の故障、異常が検知された場合は、クラッチ３０を解放させる。その理由は、エンジン負荷が上昇することを抑制するためである。なお、この実施例においては、スーパーチャージャ２７の駆動に消費されるトルクが、エンジントルクの増加に応じて増加する（比例する）ため、第１のモータ・ジェネレータ１１の定格の大型化を一層抑制できる。

また、この実施例において、前述したステップＳ３の処理に代えて、「第１のモータ・ジェネレータ１１の発電量の制限があるか否か。」を判断する別のステップを実行することも可能である。第１のモータ・ジェネレータ１１の発電量が制限される場合としては、蓄電装置２０の充電量が所定値以上であり、蓄電装置２０への充電がおこなえない場合、または、第１のモータ・ジェネレータ１１が過熱しており、第１のモータ・ジェネレータ１１を発電機として起動することができない場合などが挙げられる。そして、別のステップで肯定的に判断された場合はステップ８に進み、クラッチ３０を解放することにより、「エンジントルクが増加して、第１のモータ・ジェネレータ１１で負担するべき反力トルクが増加すること」を防止し、「第１のモータ・ジェネレータ１１の回転数が所定値以上となること」を回避できる。なお、別のステップで否定的に判断された場合は、ステップＳ４に進むルーチンとなる。

ここで、実施例の構成と各請求項の構成との対応関係を説明すれば、エンジン１が、この発明の第１の駆動力源に相当し、第２のモータ・ジェネレータ１２が、この発明の第２の駆動力源に相当し、伝動装置２１、デファレンシャル２２、ドライブシャフト２３が、この発明の動力伝達装置に相当し、スーパーチャージャ２７が、この発明の反力トルク生成装置および動力補助装置に相当し、クラッチ３０が、この発明のトルク容量制御装置に相当し、電子制御装置２５が、この発明のコントローラに相当する。

つぎに、他の実施例を図６に基づいて説明する。図６において、図１に示された構成と同じ構成については、図１と同じ符号を付してある。この実施例においては、動力分配装置６のサンギヤ７に、伝動装置３１を介して流体伝動装置３２が連結されている。流体伝動装置３２は、入力部材（図示せず）と出力部材（図示せず）との間で流体の運動エネルギにより動力伝達をおこなう装置である。

流体伝動装置３２としては、トルク増幅機能を有するトルクコンバータ、または、トルク増幅機能のないフルードカップリングのいずれを用いてもよい。さらに、入力部材と出力部材との間で摩擦力により動力伝達をおこなうことの可能なロックアップクラッチ（図示せず）が設けられていてもよい。この流体伝動装置３２の入力部材は伝動装置３１に連結され、流体伝動装置の出力部材には、変速機３３を介して伝動装置２１が連結されている。変速機３３としては、有段変速機または無段変速機のいずれを用いてもよい。有段変速機としては歯車変速機構を有するものを採用できる。無段変速機としては、ベルト式無段変速機、トロイダル式無段変速機などを用いることが可能である。なお、変速機３３の変速比は電子制御装置２５により制御される。さらにロックアップクラッチが設けられている場合は、ロックアップクラッチのトルク容量が電子制御装置２５により制御される。

この図６の実施例において、参考例と同じ構成部分については、参考例と同様の作用および機能が生じる。また、図６の実施例において、エンジントルクが動力分配装置６に伝達されると、そのトルクの一部がサンギヤ７、伝動装置３１を経由して流体伝動装置３２および変速機３３に伝達される。ここで、流体伝動装置３２の駆動負荷（流体の粘性抵抗）、変速機３３の駆動負荷（有段変速機であれば歯車の噛み合い抵抗、ベルト式無段変速機であれば、ベルトとプーリとの摩擦抵抗、トロイダル式無段変速機であればコーンとディスクとの接触抵抗）などに応じて、サンギヤ７で反力トルクが生成される。したがって、参考例と同様に第１のモータ・ジェネレータ１１の定格の大型化を抑制できる。

また、この図６の実施例においては、伝動装置３１を経由して流体伝動装置３２および変速機３３に伝達されたトルクが、伝動装置２１を経由して車輪２４に伝達される。したがって、サンギヤ７の反力トルクを増加するために、流体伝動装置３２および変速機３３の駆動により消費されたエンジン１の運動エネルギの一部を、車両Ｖｅの駆動力に還元することが可能である。さらに、図６の実施例においては、伝動装置３１から伝動装置２１に至る動力伝達経路に、流体伝動装置３２が設けられているため、伝動装置３１の回転部材の回転速度と、伝動装置２１の回転部材の回転速度との差を、流体伝動装置３２により吸収することが可能である。また、伝動装置３１から伝動装置２１に至る動力伝達経路に、変速機３３が設けられているため、伝動装置３１の回転部材の回転速度と、伝動装置２１の回転部材の回転速度との差を、変速機３３の変速比を制御して吸収することが可能である。

また、流体伝動装置３２としてトルクコンバータを用いた場合は、ロックアップクラッチを解放することにより、変速機３３を経由して車輪２４に伝達されるトルクを増幅することが可能である。さらに、ロックアップクラッチが設けられている場合は、ロックアップクラッチを係合することにより、動力伝達効率の低下を抑制できる。

なお、サンギヤ７から流体伝動装置３２に至る動力伝達経路にクラッチ（図示せず）を設けることも可能である。そして、エンジントルクが低い場合などのように、サンギヤ７で受け持つ反力トルクを、第１のモータ・ジェネレータ１１で負担できる場合は、クラッチを解放させることにより、エンジン１の動力損失の増加を抑制することが可能である。なお、この図６の実施例において、エンジン１の故障・異常が検知された場合は、クラッチを解放する。その理由は、エンジン負荷が上昇することを抑制するためである。このように、図６の実施例においては、伝動装置３１に伝達された運動エネルギが、電気エネルギに変換されることなく、車輪２４に伝達される。

ここで、図６の実施例の構成と、各請求項との対応関係を説明すれば、伝動装置３１、流体伝動装置３２、変速機３３が、この発明の反力トルク生成装置および動力補助装置に相当する。

（その他の実施例）
前述の実施例に代えて、サンギヤ７の回転を抑制するブレーキ（図示せず）を設けることも可能である。ブレーキとしては、摩擦式ブレーキ、電磁式ブレーキなどを用いることが可能である。また、ブレーキの制動力は、電子制御装置２５により制御する構成とする。そして、ブレーキの制動力を制御することにより、エンジントルクの変化に応じて、サンギヤ７で受け持つ反力トルクを制御することが可能である。すなわち、ブレーキの摩擦力、電磁力により反力トルクが生成される。このような構成を採用した場合も、参考例と同様にして、第１のモータ・ジェネレータ１１の定格が大型化することを抑制できる。また、このような構成を採用した場合は、エンジン１の運動エネルギがブレーキで熱エネルギなどに変化するため、エネルギを車輪や蓄電装置に伝達する装置を設けずに済む。したがって、車両の構造が簡単になる。さらに、エンジン１の故障や異常が検知された場合は、ブレーキを解放してエンジン負荷の増加を防ぐ。

さらにまた、参考例において、第３のモータ・ジェネレータ１３に代えて、サンギヤ７に発電専用のジェネレータ（図示せず）を連結することも可能である。そして、このジェネレータで発電された電力により、電動式のスーパーチャージャ（図示せず）を駆動する構成とする。このスーパーチャージャは、図３の実施例で述べたスーパーチャージャと基本的な構成は同じであるが、エンジントルクでジェネレータが駆動されるのではなく、ジェネレータで発電された電力により駆動される。

このように、ジェネレータを設けた場合は、エンジントルクがジェネレータに伝達されて、ジェネレータの駆動負荷に応じた反力トルクが生成される。したがって、第１のモータ・ジェネレータの定格が大型化することを抑制できる。なお、この場合もジェネレータとサンギヤとの間の動力伝達経路にクラッチを設けておき、エンジントルクが低い場合はクラッチを解放することにより、エンジンの動力損失の低下を抑制することができる。さらに、エンジンの故障や異常が検知された場合は、クラッチを解放してエンジン負荷の増大を防ぐ。このようにジェネレータを設ける場合は、ジェネレータが、この発明の反力トルク生成装置に相当する。なお、前述した各実施例は、クランクシャフトおよびインプットシャフトの回転軸線が、車両の前後方向に配置されている車両、たとえば、ＦＲ車（エンジン前置き後輪駆動車）にも適用可能である。さらに、各実施例における動力分配装置６として、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構を用いることも可能である。

参考例に相当するハイブリッド車のパワートレーンおよび制御系統を示す概念図である。 図１に示すハイブリッド車における回転要素の状態を示す共線図である。 この発明の実施例に相当するハイブリッド車のパワートレーンおよび制御系統を示す概念図である。 図３に示すハイブリッド車で実行可能な制御例を示すフローチャートである。 図３に示すハイブリッド車における回転要素の状態を示す共線図である。 この発明の他の実施例に相当するハイブリッド車のパワートレーンおよび制御系統を示す概念図である。

符号の説明

１…エンジン、 ６…動力分配装置、 １１…第１のモータ・ジェネレータ、 １２…第２のモータ・ジェネレータ、 １３…第３のモータ・ジェネレータ、 ２０…蓄電装置、 ２１…伝動装置、 ２２…デファレンシャル、 ２３…ドライブシャフト、 ２４…車輪、 ２５…電子制御装置、 ２７…スーパーチャージャ、 ３０…クラッチ、 ３２…流体伝動装置、 ３３…変速機、 Ｖｅ…車両。

Claims (5)

1. 第１の駆動力源の動力を車輪に伝達する動力分配装置と、この動力分配装置に連結され、前記第１の駆動力源の動力が前記動力分配装置を経由して車輪に伝達される場合の反力トルクを生成する第１のモータ・ジェネレータおよび反力トルク生成装置と、前記車輪に動力を伝達する第２の駆動力源とを有するハイブリッド車の駆動制御装置において、
   前記反力トルク生成装置で前記反力トルクを生成する場合に得られる運動エネルギを、電気エネルギに変換することなく前記車輪に伝達する機能を備えた動力補助装置を有していることを特徴とするハイブリッド車の駆動制御装置。
2. 前記第１の駆動力源はエンジンであり、前記動力補助装置は、前記動力分配装置に伝達されるエンジンの動力により駆動されて空気を輸送し、かつ、その空気を前記エンジンの吸気系統に供給するスーパーチャージャを有し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の駆動制御装置。
3. 前記動力分配装置から前記反力トルク生成装置に至る動力伝達経路に、前記第１の駆動力源から前記反力トルク生成装置に伝達されるトルクの容量を制御するトルク容量制御装置が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車の駆動制御装置。
4. 前記動力分配装置から前記反力トルク生成装置に至る動力伝達経路に設けられ、かつ、前記第１の駆動力源から前記反力トルク生成装置に伝達されるトルクの容量を制御するトルク容量制御装置と、
   前記第１のモータ・ジェネレータで生成可能な反力トルクが所定値以下である場合は、前記トルク容量制御装置のトルク容量を所定値以上に制御するコントローラと
   を有し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の駆動制御装置。
5. 前記コントローラは、前記第１のモータ・ジェネレータで生成可能な反力トルクが所定値以下である場合に、前記エンジンおよび前記スーパーチャージャでエネルギが再循環する領域であるか否かを判断し、前記エネルギが再循環する領域ではないと判断された場合は、前記トルク容量制御装置のトルク容量を所定値以上とする一方、前記エネルギが再循環する領域であると判断された場合は、前記トルク容量制御装置のトルク容量を所定値以下とする制御をおこなうことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車の駆動制御装置。

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