JP4274282B1 - 車両用駆動装置の制御装置およびプラグインハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの出力軸の回転と連動して作動するオイルポンプを備え、走行モードとしてＥＶ走行を備えるハイブリッド車両において、ＥＶ走行中に適切なタイミングでエンジンを始動することによって、ノイズ・バイブレーションを抑制する頻度を増やし、併せて、ＥＶ走行による連続走行距離をできるだけ確保しつつオイルポンプを作動させる。
【解決手段】ハイブリッド制御用コントローラは、車速に応じて設定された車速影響値、この車速影響値の積算値の第１閾値、この第１閾値より低い第２閾値、およびエンジン始動基準車速を記憶しており、ＥＶ走行中において（ＳＴ１：ＹＥＳ）、車速影響値を時々刻々積算する（ＳＴ２）。積算値が第１閾値以上となった場合（ＳＴ７：ＹＥＳ）、および、積算値が第２閾値以上となり（ＳＴ３：ＹＥＳ）且つ車速がエンジン始動基準車速以下となった場合に（ＳＴ４：ＹＥＳ）、エンジンを始動する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置の制御装置およびこれを備えたプラグインハイブリッド車両に関する。特に、エンジンの出力軸によって駆動されるオイルポンプを備えたハイブリッド車両に搭載される車両用駆動装置の制御装置およびこれを備えたプラグインハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両が備える駆動装置は、例えば特許文献１，２に開示されているように、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンと、モータもしくはモータ・ジェネレータなどの電動機とが一般的である。これらエンジンと電動機との組合せの形態は多様であり、電動機の使用台数も一台に限らず、複数台使用するものがある。

特許文献１，２には、電動機を２台使用したハイブリッド車両が開示されている。これらのハイブリッド車両は、エンジン、第１モータ・ジェネレータおよび第２モータ・ジェネレータを、遊星歯車機構からなる動力分割機構を介して相互に連結している。遊星歯車機構のリングギヤの動力は、動力伝達機構を介して駆動輪に伝達される。これにより、エンジンおよび第２モータ・ジェネレータの一方又は双方の動力が駆動輪に出力できるようになっている。

この種のハイブリッド車両では、各種条件に基づいて、エンジンおよびモータ・ジェネレータの駆動および停止を制御することで、エンジンのみを駆動して走行する走行モードであるエンジン走行、エンジンを駆動しない状態でモータ・ジェネレータのみを駆動して走行する走行モードであるＥＶ走行、エンジンおよびモータ・ジェネレータを共に駆動して走行する走行モードであるエンジン・モータ走行での走行が可能である。これらのモードの切替は、自動的に又は運転者の手動操作により行うことが可能である。

ＥＶ走行からエンジン・モータ走行へ切り替る際には、エンジン始動制御装置によって停止しているエンジンの始動が行われる。その際、エンジン始動制御装置は、エンジンに結合された第１モータ・ジェネレータを力行して、クランキングを実行する。エンジンが所定の回転数に達すると、燃料の噴射および点火を行ってエンジンの運転を開始する。

ハイブリッド車両では、走行中にエンジンの始動・停止が繰返し実行される。したがって、快適な乗り心地を確保するために、エンジンを円滑に始動することが要求される。円滑なエンジンの始動を実現するために、クランキングにより自立運転時の回転数付近までエンジン回転数を上昇させた後、燃料の噴射および点火が行われる。このとき、エンジンのトルク変動、特にエンジンの初爆によるトルク変動が捩り振動としてクランクシャフトを介して遊星歯車機構からなる動力分割機構などの各種の動力伝達機構に伝達される。かかる振動を吸収すべく、クランクシャフトとインプットシャフトとの間に振動を吸収するダンパが設けられている。更に、ダンパによって吸収できず、動力分割機構に伝達する振動を吸収するために、エンジンから駆動輪までの動力伝達経路に動力伝達可能とされた電動機（例えば特許文献１、２に開示されているハイブリッド車両では、第２モータ・ジェネレータがこの電動機に相当する。）のトルク制御が行われて動力分割機構に達した振動が吸収されるようになっている。すなわち、エンジン制御装置および電動機制御装置を通じてエンジンおよび電動機の駆動を制御するハイブリッド制御用コントローラは、上記電動機の回転位置情報、エンジン回転数情報、予めプログラミングされた各部の捩り剛性、慣性モーメント、ヒス値等から最適な補正トルク値を算出し、上記電動機のトルクを増減補正する制御を行う。これにより、エンジンの初爆等によって動力分割機構に達した振動が比較的大きな振動であっても低減される。その結果、動力分割機構から下流側のディファレンシャル、ドライブシャフト、ボディ等に伝達される振動も低減され運転者の乗り心地の向上が図られる。

ところで、ハイブリッド車両においては、エンジンの出力軸の回転によってオイルポンプを作動させ、このオイルポンプから動力分割機構などへ潤滑油を供給するオイル潤滑機構を備えるものが多い。この種のオイル潤滑機構は、ＥＶ走行中には、エンジンとともにオイルポンプも停止することから、動力分割機構への潤滑油の供給が停止する。このような状態が長時間続くと、動力分割機構内が潤滑不十分により焼損するおそれがある。

このため、特許文献２に開示されているハイブリッド車両においては、ＥＶ走行時に第１モータ・ジェネレータの回転トルクを所定のタイミングでオイルポンプを作動させるための回転軸に伝達し、これによりオイルポンプを一定時間作動させて動力分割機構などへ潤滑油を供給するように構成されている。かかる構成により、ハイブリッド車両がＥＶ走行時であっても、動力分割機構への潤滑油の供給が適切なタイミングで必要な時間行われ、オイルポンプの作動停止時に潤滑油の供給が停止される部位の焼損が防止される。
特開２０００−２３８５５５号公報 特許第３７２２１０２号公報

ところで、ＥＶ走行中に強制的にエンジンを始動して一定時間オイルポンプを作動させれば、オイルポンプによって潤滑油が供給される部位の焼損やエンジンの引き摺り抵抗の問題は解消される。しかし、車両が高速域でのＥＶ走行中にエンジンを始動すると、エンジンから伝達されるトルク変動（捩り振動）をエンジンから駆動輪までの動力伝達経路に動力伝達可能とされた電動機のトルク制御によって吸収することが困難となる。なぜなら、高速域での走行中は、電動機の回転数が高く、電動機のトルクの増減補正が最適タイミングから遅延し易くなり、上記振動を十分に吸収できなくなるからである。これにより、動力分割機構から下流側のディファレンシャル、ドライブシャフト、ボディ等に伝達される振動を低減できず、乗り心地が悪化する。

また、電動機のトルクの増減補正が最適タイミングから遅延することによって、電動機とエンジンとの回転同期にずれが発生し、動力分割機構内のギヤ要素間で歯打ち音が発生する可能性もある。

本発明は、かかる問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的とするところはエンジンの出力軸の回転と連動して作動するオイルポンプを備え、走行モードとしてＥＶ走行を備えるハイブリッド車両において、ＥＶ走行中に適切なタイミングでエンジンを始動することによって、エンジンのトルク変動に起因するノイズ・バイブレーションを抑制する頻度を増やし、併せて、ＥＶ走行による連続走行距離をできるだけ確保しつつオイルポンプによる潤滑油供給部位の焼損を防止することを可能とした車両用駆動装置の制御装置およびこれを備えたプラグインハイブリッド車両を提供することにある。

上述の課題を解決するための手段として、本発明の車両用駆動装置の制御装置は、以下のように構成されている。すなわち、本発明の車両用駆動装置の制御装置は、電動機の動力を駆動輪に伝達するための動力伝達装置と、この動力伝達装置に連結されたエンジンとを備え、前記エンジンを駆動しない状態で前記電動機のみによる走行を行う走行モードであるＥＶ走行が可能とされた車両用駆動装置の制御装置において、車速に応じて設定された車速影響値、この車速影響値の積算値の第１閾値、前記車速影響値の積算値の閾値であって前記第１閾値より低い第２閾値、およびエンジン始動基準車速を記憶する記憶手段と、車両の走行モードがＥＶ走行であるとき、車速に応じた前記車速影響値を時々刻々積算する積算手段と、ＥＶ走行中に前記エンジンの始動の要否を判断するエンジン始動判断手段と、前記エンジン始動判断手段が要と判断した場合に前記エンジンの始動を行うエンジン始動手段と、車速を検出する車速検出手段と、を備えている。そして、前記エンジン始動判断手段は、前記積算手段が積算した積算値が前記第１閾値以上となった場合、および、前記積算手段が積算した積算値が前記第２閾値以上となり且つ前記車速検出手段が検出する車速が前記エンジン始動基準車速以下となった場合に、前記エンジンの始動を要と判断し、これら以外の場合に、前記エンジンの始動を否と判断する、ことを特徴としている。

また、前記積算手段による前記車両の車速に対応する車速影響値の時々刻々の積算は、前記車両の車速に対応する車速影響値の一定時間間隔での積算であってもよい。ここで、車速は、一定時間毎の瞬間車速、一定時間毎の平均車速のいずれであってもよい。

エンジンの出力軸と連動して作動するオイルポンプを備えるハイブリッド車両に上記車両用駆動装置の制御装置を搭載すれば、ＥＶ走行中に車速影響値の積算値が第１閾値以上になるとエンジン始動判断手段およびエンジン始動手段によって、停止しているエンジンが始動され、オイルポンプによる潤滑油の供給が行われる。したがって、オイルポンプによって潤滑油が供給される部位の無潤滑許容量を考慮して車速に応じた車速影響値と第１閾値とを設定することで、ＥＶ走行での連続走行距離をできるだけ確保しつつ、当該部位の焼損を防止することができる。また、エンジンを始動させることによりオイルポンプを作動させるので、従来例に係るハイブリッド車両で生じ得るエンジンの引き摺り抵抗によるエネルギーロスも発生しない。

また、ＥＶ走行中に車速影響値の積算値が第２閾値以上となり且つ車速がエンジン始動基準車速以下となる場合も、エンジン始動判断手段およびエンジン始動手段によって、停止しているエンジンが始動され、オイルポンプによる潤滑油の供給が行われる。したがって、エンジン始動基準車速をある程度低く設定することで、エンジンの始動時の電動機の回転数が低く抑えられる。例えば、エンジンのトルク変動を電動機側において吸収する制御を行うハイブリッド車両に上記車両用駆動装置の制御装置を搭載すれば、ＥＶ走行中でのエンジンの始動時の電動機の回転数が低いため、上記制御の応答遅れが発生し難く、エンジンの初爆による比較的大きなトルク変動も十分に吸収され易い。また、上記応答遅れが発生し難いことから、電動機とエンジンとの回転同期にもずれが生じ難くなり、動力分割機構などの動力伝達装置内のギヤ要素間で歯打ち音が発生する可能性も少なくなる。

また、本発明の車両用駆動装置の制御装置は、上記構成において、前記車速影響値は、低速側より高速側が高く設定されているものであることが望ましい。一般的な歯車要素、ギヤ要素等は、車速が高いほど、つまり回転数が高いほど潤滑油の無給油許容時間が短くなる。このため、本発明によれば、より適切なタイミングでオイルポンプを作動させることができる。

本発明のプラグインハイブリッド車両は、上記何れかの車両用駆動装置の制御装置を備えるハイブリッド車両であって、家庭用電源から電力供給を受けて、前記電動機用バッテリーを充電するための充電装置を備えたものである。

このプラグインハイブリッド車両は、適宜家庭用電源から電力供給を受けることによりＥＶ走行だけで連続走行することができるため、運転者が積極的にＥＶ走行を選択する場合は、上記車両用駆動装置の制御装置による作用効果を得られる機会が増す。

エンジンの出力軸の回転と連動して作動するオイルポンプを備え、走行モードとしてＥＶ走行を備えるハイブリッド車両に、本発明を適用することによって、適切なタイミングでエンジンを始動してエンジンのトルク変動に起因するノイズ・バイブレーションを抑制する頻度を増やし、併せて、ＥＶ走行による連続走行距離をできるだけ確保しつつオイルポンプによる潤滑油供給部位の焼損を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態に係る車両用駆動装置の制御装置およびこれを備えるプラグインハイブリッド車両について図面を参照して説明する。本発明の実施の形態では、２つのモータ・ジェネレータ（電動機）を備え、且つＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車として構成されたプラグインハイブリッド車両を例に挙げて説明する。本発明の実施の形態に係る車両用駆動装置の制御装置は、主に、後述するＥＣＵ３１、モータコントローラ３２、ハイブリッド制御用コントローラ３３等で構成される。なお、プラグインハイブリッド車両は、モータ・ジェネレータ用バッテリーを充電するための充電装置を搭載して、家庭用電源からも充電可能な機能を備えたハイブリッド車両である。以下では、プラグインハイブリッド車両を単にハイブリッド車両という。

図１は、ハイブリッド車両のトランスアクスル１等の動力系統の概略を示したスケルトン図を含むものであり、図２は、図１のトランスアクスル１の構成を詳細に示す横断面図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両のトランスアクスル１は、主に発電機として機能するモータ・ジェネレータＭＧ１（以下「ジェネレータＭＧ１」ともいう。）と、主に電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２（以下「モータＭＧ２」ともいう。）と、動力分割機構４と、リダクション機構５と、ディファレンシャルＴ４とを含んで構成されている。トランスアクスル１には、エンジン２がクランクシャフト２ａ（エンジン２の出力軸）等を介して連結されており、このトランスアクスル１は、モータＭＧ２およびエンジン２の動力を駆動輪２に伝達するための動力伝達装置として機能する。

動力分割機構４の遊星歯車機構は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ１０と、サンギヤ１０に外接しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１と噛合するように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ１２と、ピニオンギヤ１１を軸止するとともにピニオンギヤ１１の公転を通じて自転するプラネタリーキャリア１３とを備えている。この動力分割機構４は、エンジン２およびモータＭＧ２の少なくとも一方から出力される動力を、カウンタードライブギアＴ１、カウンタードリブンギアＴ２、ファイナルリングギアＴ３およびデファレンシャルＴ４を介して駆動輪３に伝達する。

リダクション機構５の遊星歯車機構は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ１０Ａと、キャリヤＣ（トランスアクスルケース）に軸支されサンギヤ１０Ａに外接しながら自転する外歯歯車のピニオンギヤ１１Ａと、ピニオンギヤ１１Ａと噛合するように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ１２Ａとを備えている。なお、動力分割機構４のリングギヤ１２、リダクション機構５のリングギヤ１２ＡおよびカウンタードライブギヤＴ１は一体となっている。このリダクション機構５は、エンジン２およびモータＭＧ２の少なくとも一方から出力される動力を適宜の減速比で減速し、減速された動力は、カウンタードライブギヤＴ１、カウンタードリブンギヤＴ２およびファイナルリングギヤＴ３およびデファレンシャルＴ４を介して駆動輪３に伝達する。

デファレンシャルＴ４は、ツーピニオンタイプであり、ファイナルリングギアＴ３から入力される動力を必要に応じて左右の車輪３，３に分配して伝達するものである。

エンジン２を駆動することによって発生した回転トルクは、クランク軸２ａおよびコイルスプリング式トランスアクスルダンパ１４を介してインプットシャフト１６に伝達される。インプットシャフト１６の軸線上には中空軸１７を介してオイルポンプ２０が配設されており、インプットシャフト１６の回転トルクの供給を受けてオイルポンプ２０が作動するように構成されている。オイルポンプ２０としては、トロコイド式ポンプ、ギヤ式ポンプなどを用いることができる。オイルパン２１には潤滑油が充填されており、オイルポンプ２０によって吸引された潤滑油は動力分割機構４などの各部の動力系統（動力伝達装置）に搬送されて、各歯車要素および各軸の回転部分および摺動部分を循環し、各部を冷却するとともに、摩擦抵抗を低減し、腐食防止、気密保持の役割を果たす。

例えば図２およびその部分拡大図である図２−１の例に示されるトランスアクスル１では、オイルポンプ２０を作動させるために回転される中空軸１７（オイルポンプ２０を作動させるための回転軸）がインプットシャフト１６にスプライン嵌合されてインプットシャフト１６と一体に回転するようになっている。エンジン２のクランクシャフト２ａとともに、インプットシャフト１６および中空軸１７が回転されることで、オイルポンプ２０が作動する。作動したオイルポンプ２０は、オイルパン２１の潤滑油を吸引して、中空軸１７内およびインプットシャフト１６に形成された中空部１６ａおよび吐出口１６ｂを経由して、動力分割機構４などの各部の動力系統に搬送される。

なお、動力分割機構４およびリダクション機構５の各歯車要素の接続構成については、プラネタリーキャリア１３はインプットシャフト１６に、サンギヤ１０は後述のロータＭＧ１Ｒに、サンギヤ１０Ａは後述のロータＭＧ２Ｒにそれぞれ一体に連結された構成となっている。

ジェネレータＭＧ１はインプットシャフト１６に対して回転自在に軸支された永久磁石から成るロータＭＧ１Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ１Ｓとを備えた交流同期発電機であり、モータＭＧ１およびジェネレータＭＧ２用バッテリ７（以下単に「バッテリー７）という。）の充電やモータＭＧ２駆動用の電力を供給するとともに、発電量を制御することでロータＭＧ１Ｒの回転数を変化させ、トランスアクスル１の無段変速機機能を実現している。同様に、モータＭＧ２は中空軸１７に対して回転自在に軸支された永久磁石から成るロータＭＧ２Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ２Ｓとを備えた交流同期発電機であり、当該３相巻線に３相交流電流を供給することで、モータ内に回転磁界を発生させ、所定の回転トルクを出力する。モータＭＧ２はエンジン２の補助動力源として、円滑な発進、加速をアシストする他、回生ブレーキ作動時には、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、バッテリ７を充電する。バッテリ７は必要な定格電圧を備えるように個々のバッテリモジュールを適宜直列接続した構造を備えるようになっていてもよい。

バッテリー７には、家庭用電源プラグ１８を備える充電回路（充電装置）１９が接続されている。充電回路１９は、家庭用電源プラグ１８を介して家庭用電源から電力供給を受けてバッテリー７を充電する。

以上に説明した動力系統を制御するシステムコントローラとして、図示しないクランクポジションセンサ、カムポジションセンサ、スロットルポジションセンサなどの各種センサ出力からエンジン２の燃料噴射制御、点火時期制御、可変バルブタイミング制御などを行うエンジン用電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１と、車速センサ（車速検出手段）３５と、この車速センサ３５、図示しないアクセル開度センサおよびシフトポジションセンサなどの出力から必要なエンジン２の出力並びにモータＭＧ２およびジェネレータＭＧ１のトルクを求め、ＥＣＵ３１および後述するモータコントローラ３２に要求値を出力し、動力系統の制御を行うハイブリッド制御用コントローラ３３と、同コントローラ３３からの駆動要求値に従い、インバータ６を介してジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２を制御するモータコントローラ３２が用意されている。

ところで、エンジン２は高出力で航続距離が長く、ある程度の負荷が荷重された状態ではエンジン効率は良好であるが、低速走行などの低負荷の状態ではエンジン効率が悪い。一方、モータＭＧ２は低速トルクが大きく、発進又は低速走行を多用する市街地走行に適しているが、航続距離が短い。ハイブリッド車両では、このような特性を利用して、走行状況に応じてエンジン２とモータＭＧ２とを巧みに使い分けることで、それぞれの長所を活かしつつ、短所を補うことにより、滑らかでレスポンスのよい動力性能の実現と燃費向上を図っている。

例えば、発進時又は低速走行時では、エンジン２を停止する一方、バッテリ７からの電源供給を受けてモータＭＧ２のみを駆動して走行する（本明細書において「ＥＶ走行」ともいう。）。このため、ハイブリッド制御用コントローラ３３はバッテリ７に備えられたリレー３４を作動し、インバータ６へ直流高電圧電源を供給する。インバータ６にはモータＭＧ２用とジェネレータＭＧ１用のそれぞれ６個のパワートランジスタで構成される３相ブリッジ回路が備えられており、直流電流と３相交流電流の変換を行う。パワートランジスタの制御はモータコントローラ３２によって行われ、インバータ６から同コントローラ３２に対して出力電流値などの電流制御に必要な情報が送信されている。インバータ６はモータＭＧ２の出力トルクおよび回転数を所望の値に調整するために必要な三相交流電流の振幅及び周波数を調整し、モータＭＧ２に供給する。

なお、ＥＶ走行は、ハイブリッド制御用コントローラ３３によって発進時又は低速走行時に自動的に設定されるが、ハイブリッド制御用コントローラ３３は運転者の所定手動操作を受けてハイブリッド車両の走行状態にかかわらず、強制的にＥＶ走行に設定することも可能である。

通常走行時においては、エンジン２を駆動することでエンジン２の出力の一部を駆動輪３に伝達するとともに、残りの一部を発電に利用し、ジェネレータＭＧ１で得られた電力でモータＭＧ２を駆動して走行する（本明細書において「通常ＨＶ走行」ともいう。）。通常ＨＶ走行では、燃料消費率のよい高トルク域でエンジン２が作動するように動力分割機構４における動力配分を調整し、エンジン２の出力をアシストする。ハイブリッド制御用コントローラ３３は、アクセルペダルの踏み込み量と車速から必要なエンジン出力を算出し、最適燃費線上からエンジン回転数を算出する。さらに、電子スロットルの開度制御を行うとともに、動力分割機構４の共線特性からジェネレータＭＧ１の回転数を求め、エンジン回転数を制御する。これと同時に、駆動輪３の必要な駆動力からモータＭＧ２が分担すべきトルクを算出し、モータコントローラ３２に必要な要求値を出力する。

全開加速走行や登坂走行などの高負荷走行時には、上述した通常走行時の駆動方法に加えて、バッテリ７からの電源供給を受けてモータＭＧ２を駆動し、モータＭＧ２の出力トルクを増大させてエンジン２の出力をアシストする（本明細書において「高負荷ＨＶ走行」ともいう。）。モータＭＧ２に供給される三相交流電流の電流値を調整することでモータＭＧ２の出力トルクを調整できる。

通常ＨＶ走行中又は高負荷ＨＶ走行中には、エンジン２が作動した状態で車両が走行しているため、オイルポンプ２０はエンジン２の出力によって作動する。一方、ＥＶ走行中には、エンジン２が停止した状態で車両が走行しているため、この間はエンジン２の出力を利用してオイルポンプ２０を作動することができなくなる。オイルポンプ２０が停止して、動力分割機構４などの動力系統への潤滑油の無供給状態が一定期間継続すると、軸受、ギヤ等の焼け付き、摩耗が生じるため、本実施形態では、エンジン２を強制的に始動させる制御が行われる。

図１に示すように、ハイブリッド制御用コントローラ３３のメモリには、車両の走行モードに対応してフラグがセットされるレジスタ４１が設けられており、車両の走行モードがＥＶ走行に遷移すると、ハイブリッド制御用コントローラ３３のＣＰＵは、レジスタ４１に「１」のフラグをセットし、車両の走行モードがＥＶ走行以外の走行モード（通常ＨＶ走行、高負荷ＨＶ走行等）に遷移すると、レジスタ４１に「０」のフラグをセットする。また、ハイブリッド制御用コントローラ３３のメモリには、第１マップ４２および第２マップ４３が格納されている。さらに、動力分割機構４には油温センサ４４が設置されており、ハイブリッド制御用コントローラ３３は動力分割機構４内の油温を検出できるように構成されている。

第１マップ４２は、図３に示すように、車速に応じて車速影響値を設定したものである。車速影響値は低速側より高速側が高くなるように設定されている。ハイブリッド制御用コントローラ３３は、車両の走行モードがＥＶ走行であるとき、車両の車速に対応する車速影響値を時々刻々積算する。本実施の形態では、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、一定時間（１分）間隔で、平均車速を算出し、第１マップ４２においてこの平均車速に対応付けて設定された車速影響値を順次積算する。

第２マップ４３には、図４に示すように、ＥＶ連続走行限界ライン４３ａ、エンジン始動待機ライン４３ｂおよびエンジン始動基準車速ライン４３ｃが設定されている。ＥＶ連続走行限界ライン４３ａは、上記車速影響値の積算値の閾値（第１閾値）となるものであり、オイルポンプ２０が作動しない状態で走行できる車速影響値の積算値であり、実験やシミュレーション等で予め求めた値である。このＥＶ連続走行限界ライン４３ａは、オイルポンプ２０の停止によって潤滑油が送給されない部位（動力分割機構４等の歯車要素１０、１１等）が焼損しないで安全に走行できるように、上記求めた値より多少の余裕をもたせたものであることが望ましい。エンジン始動待機ライン４３ｂは上記車速影響値の積算値の閾値（第２閾値）となるものであって、第１閾値より低く設定されるものである。例えば第１閾値の５０％〜９０％の範囲で設定される。エンジン始動基準車速ライン４３ｃは、上記車速影響値の積算値が第２閾値以上となった後にエンジン２の始動の要否を判断するための基準とされる車速である。このエンジン始動基準車速ライン４３ｃは、ハイブリッド車両がＥＶ走行中にエンジンを始動した時においてエンジンから動力分割機構４に伝達されるトルク変動がモータＭＧ２のトルク制御によって十分に吸収することが可能な車速であることが望ましい。つまり、上記モータＭＧ２のトルク制御がさほど応答遅れを生じない程度の車速であることが望ましい。

図５は、車両の走行モードがＥＶ走行であるときに、ハイブリッド制御用コントローラ３３等がエンジン２を始動してオイルポンプ２０を作動させる際の処理手順を記述したフローチャートである。

ステップＳＴ１において、ハイブリッド制御用コントローラ３３はレジスタ４１にセットされているフラグを監視し、車両の走行モードがＥＶ走行に遷移したか否かをチェックする。

ハイブリッド車両では、車両の走行状況（車速、アクセル開度、ブレーキ、シフトポジション等）を基に、予め定められたエンジン停止条件が満たされている場合に自動的にエンジンを停止するようシステム設計されているため、上記エンジン停止条件が満たされた場合に、レジスタ４１に「１」がセットされる。エンジン停止条件として、例えば、（１）発進してから車速が所定速度に達していない、（２）一定期間継続して車速が所定速度以下になった、（３）車速及びブレーキ操作情報から車両が減速若しくは制動状態にある、（４）ドライバの手動操作によって車両の走行モードとしてＥＶ走行が選択された、などの条件を設定することができる。

エンジン２が運転している状態でエンジン停止条件が成立すると、ハイブリッド制御用コントローラ３３はＥＣＵ３１にエンジン停止要求信号を出力し、エンジン２を停止させる。ハイブリッド制御用コントローラ３３は、レジスタ４１に「１」がセットされていることを検出すると（ステップＳＴ１；ＹＥＳ）、車速センサ３５の出力より得られる車速に基づいて第１マップ４２に設定された、車速影響値を時々刻々積算する（ステップＳＴ２）。本実施の形態では、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、１分間隔で平均車速を算出するとともに、当該平均車速に対応する車速影響値を第１マップ４２に基づいて算出し、算出した車速影響値を順次積算する。なお、積算する時間の間隔は上記に限定されない。また、平均車速の代わりに所定時間間隔毎に瞬間車速を検出し、順次瞬間車速に対応する車速影響値を第１マップ４２から得て積算するようにしてもよい。

ステップＳＴ３において、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、積算している車速影響値が第２マップ４３において設定されているエンジン始動待機ライン４３ｂ（第２閾値）以上になっているか否かを判断する。

ステップＳＴ３での判断結果が肯定判断である場合、ステップＳＴ４において、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、車速がエンジン始動基準車速ライン４３ｃ以下であるか否かを判断する。一方、ステップＳＴ３での判断結果が否定判断である場合、このルーチンを一旦抜ける。

ステップＳＴ４での判断結果が肯定判断である場合、ステップＳＴ５において、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、油温計４４の出力信号から動力分割機構４内の油温を測定し、処理手順をステップＳＴ６に進める。

ステップＳＴ６において、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、ＥＣＵ３１を通じてエンジン２を始動し、ＳＴ５において測定した動力分割機構４内の油温に応じて運転時間を設定し、設定時間だけエンジン２を運転する。つまり、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、前記ＳＴ３で肯定判断をし且つ前記ＳＴ４でも肯定判断をすることで、エンジンの始動の要否を要と判断して、エンジン２の始動を行う。このエンジン２の始動は、車速がエンジン始動基準車速ライン４３ｃより低速状態のときに行われる。故に、モータＭＧ２の回転数も比較的低速回転であり、エンジンの始動時におけるエンジン２から伝達されるトルク変動（捩り振動）、特にエンジン２の初爆による比較的大きなトルク変動はモータＭＧ２のトルク制御によって十分に吸収することが可能となり、ひいては、動力分割機構４、リダクション機構５等の歯車要素の歯打ち音が抑制される。なお、モータＭＧ２の上記トルク制御は周知・慣用技術であるので、その説明は省略する。

エンジン２の運転中は、クランクシャフト２ａの回転動力が、コイルスプリング式トランスアクスルダンパ１４、インプットシャフト１６、中空軸１７等を介してオイルポンプ２０を作動させ、オイルポンプ２０によって動力分割機構４内等のオイル潤滑が行われる。エンジン２の設定運転時間は、潤滑に必要とされる時間である。例えば、ハイブリッド制御用コントローラ３３には、オイルポンプ２０を作動させるためのポンプ作動回転数およびポンプ作動時間に関する情報を動力分割機構４内の油温に対応付けて予めテーブル情報としてメモリに格納しており、同コントローラ３３は、上記油温に応じてエンジン２の運転時間および回転数を設定する。

一方、ＳＴ４での判断結果が否定判断である場合、ステップＳＴ７において、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、積算している車速影響値が第２マップ４３において設定されているＥＶ連続走行限界ライン４３ａ以上であるか否かを判断する。

ステップＳＴ７での判断結果が肯定判断である場合、処理手順はステップＳＴ５へ移行される。つまり、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、前記ＳＴ７で肯定判断することで、エンジンの始動の要否を要と判断して、エンジン２の始動を行う。一方、ステップＳＴ７での判断結果が否定判断である場合、このルーチンを一旦抜ける。

ステップＳＴ６でエンジンを始動した後、ステップＳＴ８において、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、積算している車速影響値をクリアして０値に戻し、このルーチンを一旦抜ける。なお、エンジン２が始動されると、レジスタ４１に「０」のフラグがセットされるため、エンジン２の運転中は、ステップＳＴ１で否定判断され、ステップＳＴ２以降の手順は実行されない。一方、上記設定時間が経過し、エンジン２の運転が停止され再び車両の走行モードがＥＶ走行になったときは、レジスタ４１に「１」のフラグがセットされるため、ステップＳＴ２以降の手順が実行される。

以上説明したハイブリッド車両によれば、動力分割機構４へ潤滑油を供給しない状態でしばらく車両を走行させ、積算された車速影響値がＥＶ連続走行限界ライン４３ａ以上となるか、又は、積算された車速影響値がエンジン始動待機ライン４３ｂ以上となり且つ車速がエンジン始動基準車速ライン４３ｃ以下になった場合に、エンジン２を始動してエンジンに連動するオイルポンプ２０を作動させて、動力分割機構４に潤滑油を供給する。これにより、動力分割機構４内の焼き付きを防止することができる。また、エンジン２の運転によってオイルポンプ２０を作動させるので、エンジンの引き摺り抵抗による動力のロスが発生しない。

以上に説明した、車両用駆動装置の制御装置を搭載したハイブリッド車両がＥＶ走行で走行し、その間に上記処理手順を実行する場合の具体例を以下に２つ挙げる。

まず最初の例を図６に基づいて説明する。図６は、横軸が走行時間、縦軸が平均車速又は車速影響値の積算値となっている。この例では、ハイブリッド車両は、停車状態からＥＶ走行に遷移して走行を開始している。走行モードがＥＶ走行に遷移すると、レジスタ４１に「１」がセットされるため、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、レジスタ４１に「１」がセットされていることを検出し（ステップＳＴ１：ＹＥＳ）、車速に応じた車速影響値を時々刻々積算する（ステップＳＴ２）。

まず、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、車速影響値の積算開始から１分経過時に１分間の平均車速を算出する。ここでは、平均車速は１０ｋｍ／ｈであり、この平均車速に対応する車速影響値を第１マップ４２に基づいて算出する。第１マップ４２では平均車速１０ｋｍ／ｈに対応付けて車速影響値として１が設定されているので、ここでは、算出した車速影響値は１となり、初期値０にこの１を加算する積算処理が行われる。

以降積算開始時から１２分経過するまで、図６の例では、１分毎の平均時速および車速影響値が順に、［２０ｋｍ／ｈ、２］、［１０ｋｍ／ｈ、１］、［４０ｋｍ／ｈ、３］、［５０ｋｍ／ｈ、３］、［６０ｋｍ／ｈ、５］、［６０ｋｍ／ｈ、５］、［６０ｋｍ／ｈ、５］、［６０ｋｍ／ｈ、５］、［７０ｋｍ／ｈ、５］、［１００ｋｍ／ｈ、６］、［１００ｋｍ／ｈ、６］、［１００ｋｍ／ｈ、６］となり、車速影響値の積算値は４８となる。この間、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３の処理が繰返し実行される。ここで［］内左の数値は平均車速を示し、［］内右の数値は車速に対応付けて第１マップ４２に設定されている車速影響値を示す。以下同様。

更に、１分経過し、積算開始時から１３分経過時点においては、車速影響値の積算値は５４となり、第２マップ４３に設定されたエンジン始動待機ライン４３ｂである５０以上となる（ステップＳＴ３：ＹＥＳ）。

その後、１分毎の平均時速および車速影響値が順に、［８０ｋｍ／ｈ、５］、［７０ｋｍ／ｈ、５］、［６０ｋｍ／ｈ、５］となり、車速影響値の積算開始時から１６分経過時点において、車速影響値の積算値は６９となる。この間、車速がエンジン始動基準車速ライン４３ｃである４０ｋｍ／ｈ以下となることがなく、且つ、車速影響値の積算値がＥＶ連続走行限界ライン４３ａである８０以上とならないことから、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４およびステップＳＴ７の処理が繰返し実行される。

更に、１分経過し、車速影響値の積算開始時から１７分経過時点において、車速がエンジン始動基準車速ライン４３ｃ以下である４０ｋｍ／ｈとなり（ステップＳＴ４：ＹＥＳ）、油温計測が行われた後（ステップＳＴ５）、エンジン２が始動され（ステップＳＴ６）、車速影響値の積算値がクリアされる（ステップＳＴ８）。エンジン２は設定時間運転され、これにより、エンジン２に連動するオイルポンプ２０が作動して、動力分割機構４内等のオイル潤滑が行われる。

なお、エンジン２の運転中は、レジスタ４１には、「０」のフラグが設定されるため、ステップＳＴ１において否定判断され、ステップＳＴ２の走行カウントは行われない。その後、エンジン２が停止することによって再び走行モードがＥＶ走行になると、レジスタ４１には、「１」のフラグが設定されるため、ステップＳＴ１において肯定判断され、再びステップＳＴ２以降の処理手順が実行される。

次の例を図７に基づいて説明する。図７も同様に、横軸が走行時間、縦軸が平均車速又は車速影響値の積算値となっている。この例でも、ハイブリッド車両は、停車状態からＥＶ走行に遷移して走行を開始する。走行モードがＥＶ走行に遷移すると、レジスタ４１に「１」がセットされるため、ハイブリッド制御用コントローラ３３は、レジスタ４１に「１」がセットされていることを検出し（ステップＳＴ１：ＹＥＳ）、車速に応じた車速影響値を時々刻々積算する（ステップＳＴ２）。車速影響値の積算開始時から１６分経過時点までは、図６に基づいて説明した例と同様であるので、ここでの説明は省略する。

車速影響値の積算開始時から１６分経過時点以降、１分毎の平均時速および車速影響値が順に、［７０ｋｍ／ｈ、５］、［７０ｋｍ／ｈ、５］になると、車速影響値の積算開始時から１８分経過時点において、車速影響値の積算値は７９となる。この間、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４およびステップＳＴ７：ＮＯの処理が繰返し実行される。

更に、１分経過し、車速影響値の積算開始時から１９分経過時点において、車速影響値の積算値は８４となり、第２マップ４３に設定されたＥＶ走行限界ライン４３ａである８０以上となり（ステップＳＴ７：ＹＥＳ）、油温計測が行われた後（ステップＳＴ５）、エンジン２が始動され（ステップＳＴ６）、車速影響値の積算値がクリアされる（ステップＳＴ８）。エンジン２は設定時間運転され、既述したとおりのオイル潤滑が行われる。なお、既述したように、エンジン２の運転中は、レジスタ４１には、「０」のフラグが設定されるため、ステップＳＴ１において否定判断され、ステップＳＴ２の走行カウントは行われない。その後、エンジン２が停止することによって再び走行モードがＥＶ走行になると、レジスタ４１には、「１」のフラグが設定されるため、ステップＳＴ１において肯定判断され、再びステップＳＴ２以降の処理手順が実行される。

以上では、２つの電動機を有するハイブリッド車両を例に挙げて説明したが、本発明は、電動機を１つだけ有するハイブリッド車両にも適用可能である。例えば、エンジン−１つの電動機−変速機が順に直列に連結され、エンジンと電動機との間の連結がクラッチを介して断続可能であって、オイルポンプがクラッチに対してエンジン側の回転に連動するような構成を有するハイブリッド車両にも本発明を適用して実施することができる。このタイプのハイブリッド車両では、クラッチを解放することにより、走行モードをＥＶ走行とすることができ、クラッチを係合するなどしてエンジンを始動することによりオイルポンプによる潤滑油の供給を行うことができる。

そして、このタイプのハイブリッド車両でも高速でＥＶ走行中にエンジンを始動すると、エンジンから伝達されるトルク変動（捩り振動）を電動機のトルク制御によって吸収することが困難である。しかし、本発明を適用すれば、積算された車速影響値がＥＶ連続走行限界ライン以上となるか、又は、積算された車速影響値がエンジン始動待機ライン以上となり且つ車速がエンジン始動基準車速ライン以下になった場合に、エンジンが始動されエンジンに連動するオイルポンプが作動するため、エンジン始動時にエンジンから伝達されるトルク変動を電動機のトルク制御によって吸収することが容易となる。また、所定部位の焼き付きの防止も図られる。

本発明は、エンジンの出力軸の回転動力によって作動されるオイルポンプを備えたハイブリッド車両に搭載されるエンジンおよび電動機の制御装置に適用可能である。

本発明の実施の形態に係るプラグインハイブリッド車両のトランスアクスル１の動力系統等の概略を示した図である。 図１のトランスアクスルの構成を詳細に示す横断面図である。 図２の部分拡大図である。 第１マップの一例を示した図である。 第２マップの一例を示した図である。 車両の走行モードがＥＶ走行であるときに、ハイブリッド制御用コントローラがエンジンを始動してオイルポンプを作動させる際の処理手順を記述したフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るプラグインハイブリッド車両の車速および車速影響値の積算値の履歴の一例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るプラグインハイブリッド車両の車速および車速影響値の積算値の履歴の一例を示した図である。

符号の説明

ＭＧ１ ジェネレータ（電動機）
ＭＧ２ モータ（電動機）
１ トランスアクスル（動力伝達装置）
２ エンジン
１８ 家庭用電源プラグ
１９ 充電回路（充電装置）
３３ ハイブリッド制御用コントローラ
３５ 車速センサ
４２ 第１マップ（車速影響値）
４３ 第２マップ
４３ａ 第１閾値
４３ｂ 第２閾値
４３ｃ エンジン始動基準車速

Claims (4)

1. 電動機の動力を駆動輪に伝達するための動力伝達装置と、この動力伝達装置に連結されたエンジンとを備え、前記エンジンを駆動しない状態で前記電動機のみによる走行を行う走行モードであるＥＶ走行が可能とされた車両用駆動装置の制御装置において、
   車速に応じて設定された車速影響値、この車速影響値の積算値の第１閾値、前記車速影響値の積算値の閾値であって前記第１閾値より低い第２閾値、およびエンジン始動基準車速を記憶する記憶手段と、
   車両の走行モードがＥＶ走行であるとき、前記車両の車速に対応する車速影響値を時々刻々積算する積算手段と、
   ＥＶ走行中に前記エンジンの始動の要否を判断するエンジン始動判断手段と、
   前記エンジン始動判断手段が要と判断した場合に前記エンジンの始動を行うエンジン始動手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   を備え、
   前記エンジン始動判断手段は、前記積算手段が積算した積算値が前記第１閾値以上となった場合、および、前記積算手段が積算した積算値が前記第２閾値以上となり且つ前記車速検出手段が検出する車速が前記エンジン始動基準車速以下となった場合に、前記エンジンの始動を要と判断し、これら以外の場合に、前記エンジンの始動を否と判断する、ことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用駆動装置の制御装置において、
   前記積算手段による前記車両の車速に対応する車速影響値の時々刻々の積算は、前記車両の車速に対応する車速影響値の一定時間間隔での積算であることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用駆動装置の制御装置において、
   前記車速影響値は、低速側より高速側が高く設定されていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用駆動装置の制御装置を備えるハイブリッド車両であって、
   家庭用電源から電力供給を受けて、前記電動機用バッテリーを充電するための充電装置を備えたことを特徴とするプラグインハイブリッド車両。

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