JP5880227B2

JP5880227B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP5880227B2
Application number: JP2012086159A
Authority: JP
Inventors: 前田　英治; 英治前田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: JP2013216133A

Description

本発明は、走行用動力源としてエンジンと電動機とが設けられたハイブリッド車両に関する。

遊星歯車機構のキャリアにエンジンが、サンギアに第１モータ・ジェネレータが、リングギアに出力軸がそれぞれ連結されるとともに、出力軸に第２モータ・ジェネレータが連結されたハイブリッド車両であって、遊星歯車機構と第２モータ・ジェネレータとの間に介在して出力軸の動力伝達を断続させるクラッチと、出力軸に連結されるリングギアの固定とその解放とを切り替え可能なブレーキとが設けられたものが知られている（特許文献１）。また、回生制動時にバッテリに受け入れられない余剰エネルギで発電機及びエンジンを強制回転させ、その後、回生要求が無くなった時点で発電機を作動させて発電機の回転エネルギを電力に変換し、その電力をバッテリに供給するハイブリッド車両が知られている（特許文献２）。

特開２０１１−１５６９９７号公報特許第３１６４９５１号公報

ハイブリッド車両の回生制動で得られる回生エネルギは一定ではない。そのため、特許文献２のハイブリッド車両のように、余剰エネルギの処理モードが発電機とエンジンとを強制回転させるだけであると、余剰エネルギが少なければ回転エネルギへの変換時の損失が大きくなったり、余剰エネルギが大きければ回転エネルギへ全て変換できなくなったりするため回生制動時の回生効率が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、回生制動時の回生効率の低下を抑制できるハイブリッド車両を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、駆動力を車両の駆動輪から出力させるための出力軸と、前記出力軸に対して動力を伝達できる第２モータ・ジェネレータと、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素に前記エンジンが、前記第２回転要素に前記第１モータ・ジェネレータがそれぞれ連結された動力分割機構と、前記動力分割機構の前記第３回転要素と前記出力軸とが連結された係合状態と、前記第３回転要素と前記出力軸とが切り離された解放状態との間で動作するクラッチと、前記動力分割機構の前記第３回転要素を回転不能な状態に固定する係合状態とその固定を解放する解放状態との間で動作するブレーキと、前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータへ供給可能な電力を蓄えるバッテリと、前記クラッチ及び前記ブレーキをそれぞれ操作することにより走行モードを切り替える走行モード切替手段と、前記走行モード切替手段にて前記クラッチが前記係合状態に前記ブレーキが前記解放状態にそれぞれ操作された状態で、前記エンジンの燃焼を停止させた回生制動時に前記第２モータ・ジェネレータの発電により発生する回生電力が前記バッテリへ入力できる電力の許容限度を超える場合、前記回生制動時に発生し、前記回生電力に変換可能な回生エネルギを所定要素の回転エネルギに又は熱に変換する複数の処理モードを実施する回生制御手段と、を備え、前記出力軸の回転速度の回転域を、低回転域、中回転域及び高回転域に分けた場合において、前記回生制御手段は、前記出力軸の回転速度が前記低回転域にある場合、前記クラッチ及び前記ブレーキのそれぞれの操作状態を維持することによって、前記第１モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させて、前記回生エネルギを前記第１モータ・ジェネレータの回転エネルギに変換する第１の処理モードを実施し、かつ、前記出力軸の回転速度が前記中回転域にある場合、前記クラッチを前記係合状態から前記解放状態に操作して前記第２モータ・ジェネレータの発電により発生した前記回生電力を前記第１モータ・ジェネレータに供給することにより前記第１モータ・ジェネレータを駆動してから、前記ブレーキを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記第１モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、前記エンジンを燃焼させずに回転させて、前記回生エネルギを前記第１モータ・ジェネレータ及び前記エンジンの回転エネルギに変換する第２の処理モードを実施するものである（請求項１）。

回生制動時に発生する回生電力及び回生エネルギは出力軸の回転速度に相関し、その回転速度が高いほどこれらは大きくなる。第１の処理モードは第１モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させて回生エネルギを回転エネルギに変換し、第２の処理モードは第１モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、エンジンを燃焼させずに回転させて回生エネルギを回転エネルギに変換する。したがって、第１の処理モードよりも第２の処理モードのほうが回生エネルギを回転エネルギに変換する処理能力が高い。この発明によれば、出力軸の回転速度が低回転域にある場合に第１の処理モードが、出力軸の回転速度が中回転域にある場合に第２の処理モードがそれぞれ実施される。したがって、回生エネルギの大きさに適した処理モードにて回生エネルギが回転エネルギや熱に変換されるので回生エネルギの取りこぼしが減る。換言すれば、回生効率の低下を抑制することができる。

本発明の一態様においては、車両の運動エネルギを作動時に摩擦熱に変換する機械式ブレーキを更に備え、前記回生制御手段は、前記出力軸の回転速度が前記高回転域にある場合、前記クラッチを前記係合状態から前記解放状態に操作して前記第２モータ・ジェネレータの発電により発生した前記回生電力を前記第１モータ・ジェネレータに供給することにより前記第１モータ・ジェネレータを駆動してから、前記ブレーキを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記第１モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、前記エンジンを燃焼させずに回転させて、前記回生エネルギを前記第１モータ・ジェネレータ及び前記エンジンの回転エネルギに変換し、かつ前記機械式ブレーキを作動させる第３の処理モードを実施してもよい（請求項２）。この態様によれば、第３の処理モードによって第１モータ・ジェネレータ及びエンジンを回転させるとともに機械式ブレーキを作動させるので、第３の処理モードの処理能力が他の処理モードよりも高い。出力軸の回転速度が高回転域にある場合、回生制動時に発生する回生エネルギが低回転域又は中回転域よりも大きくなるが、出力軸の回転速度が高回転域にある場合に処理能力が最も高い第３の処理モードが実施される。したがって、第１の処理モード及び第２の処理モードの二つの処理モードを出力軸の回転速度に応じて使い分ける場合に比べて無駄なく回生エネルギを処理できる。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両によれば、出力軸の回転速度が低回転域にある場合に第１の処理モードが、出力軸の回転速度が中回転域にある場合に第２の処理モードがそれぞれ実施されるため、回生エネルギの大きさに適した処理モードにて回生エネルギが回転エネルギや熱に変換される。これにより、回生効率の低下を抑制することができる。

本発明の一形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示した図。図１のハイブリッド車両の走行モードと各要素の操作状態とが対応付けられた図。シリーズパラレルハイブリッドモードの動力伝達経路を示した説明図。シリーズハイブリッドモードの動力伝達経路を示した説明図。ＥＶモードの動力伝達経路を示した説明図。制御ルーチンの一例を示したフローチャート。第１の処理モードを示した共線図。第２の処理モードを示した共線図。第３の処理モードを示した共線図。

図１に示したハイブリッド車両１は内燃機関（以下、エンジンという。）２と、第１モータ・ジェネレータ３と、駆動力を駆動輪Ｄｗから出力させるための出力軸４と、出力軸４に対して動力を伝達できる第２モータ・ジェネレータ５と、エンジン２の動力を分割する動力分割機構６とを備えている。

エンジン２は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸７を介して動力分割機構６に伝達される。入力軸７と内燃機関２との間には不図示のダンパが介在しており、そのダンパによりエンジン２のトルク変動が吸収される。なお、入力軸７の端部にはオイルポンプ８が連結されている。オイルポンプ８は動力分割機構６を介してエンジン２又は第１モータ・ジェネレータ３にて駆動される。オイルポンプ８の駆動により各部にオイルが圧送される。

第１モータ・ジェネレータ３と第２モータ・ジェネレータ５とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第１モータ・ジェネレータ３は、ケース１０に固定されたステータ１２と、そのステータ１２の内周側に同軸に配置されたロータ１３とを備えている。第２モータ・ジェネレータ５も同様に、ケース１０に固定されたステータ１４と、そのステータ１４の内周側に同軸に配置されたロータ１５とを備えている。第１モータ・ジェネレータ３と第２モータ・ジェネレータ５とはバッテリ１６や不図示のインバータ等の電気機器を介して電気的に接続されている。

出力軸４と第２モータ・ジェネレータ５との間にはギア列１７が介在する。第２モータ・ジェネレータ５の動力はギア列１７を介して出力軸４に伝達される。ギア列１７には第２モータ・ジェネレータ５のロータ１５と一体回転するロータ軸１５ａに固定されたドライブギア１８と、そのドライブギア１８と噛み合いかつ出力軸４に固定されたドリブンギア１９とが含まれる。出力軸４に伝達された動力は出力軸４に固定された出力ギア２０から出力される。出力ギア２０はハイブリッド車両１に搭載されたディファレンシャル機構２１のリングギア２２と噛み合っている。リングギア２２を介して伝達された動力はディファレンシャル機構２１によって左右の駆動輪Ｄｗに分配される。各駆動輪Ｄｗ及び図示しない左右の各車輪には機械式ブレーキＢｋが設けられている。機械式ブレーキＢｋは周知のディスク式ブレーキとして構成されている。各機械式ブレーキＢｋのキャリパーは不図示のブレーキペダルと接続された油圧回路２５に接続されている。油圧回路２５にはアクチュエータ２６が設けられており、そのアクチュエータ２６を操作することでブレーキペダルによらず各機械式ブレーキＢｋを作動できる。

動力分割機構６は相互に差動回転可能な３つの回転要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構６は外歯歯車であるサンギアＳｕと、そのサンギアＳｕに対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉと、これらのギアＳｕ、Ｒｉに噛み合うピニオンＰｉを自転かつ公転自在に保持するキャリアＣａとを備えている。本形態では、エンジン２が入力軸７を介してキャリアＣａに、第１モータ・ジェネレータ３がサンギアＳｕにそれぞれ連結されている。従って、キャリアＣａは本発明に係る第１回転要素に、サンギアＳｕは本発明に係る第２回転要素にそれぞれ相当し、残りの回転要素であるリングギアＲｉは本発明に係る第３回転要素に相当する。

動力分割機構６と出力軸４との間にはギア列２７が介在する。動力分割機構６から出力された動力はギア列２７を介して出力軸４に伝達される。ギア列２７には動力分割機構６のリングギアＲｉと一体回転可能なドライブギア２８と、そのドライブギア２８に噛み合い出力軸４に固定されたドリブンギア２９とが含まれる。

ハイブリッド車両１は、走行モードを切り替えるため、ブレーキ３０とクラッチ３１とを更に備えている。ブレーキ３０は周知の多板式ブレーキと同じ構成を持つ。ブレーキ３０が係合状態に操作されると、リングギアＲｉが回転不能にロックされる。一方、ブレーキ３０が解放状態に操作されるとリングギアＲｉは自由に回転可能となる。クラッチ３１は周知の多板式クラッチとして構成されている。クラッチ３１はリングギアＲｉとドライブギア２８との間の動力伝達経路に配置されている。クラッチ３１が係合状態に操作されると、リングギアＲｉはギア列２７を介在させた状態で出力軸４と連結された状態となる。一方、クラッチ３１が解放状態に操作されると、上記動力伝達経路が切り離されるため、動力分割機構６から出力軸４への動力伝達が遮断される。

図２に示すように、ハイブリッド車両１は、走行モード毎にエンジン２、ブレーキ３０及びクラッチ３１の各作動状態が対応付けられている。図中の「ＯＮ」はエンジン２の運転状態を意味するとともに、ブレーキ３０又はクラッチ３１の係合状態を意味する。また、図中の「ＯＦＦ」はエンジン２の停止状態を意味するとともに、ブレーキ３０又はクラッチ３１の解放状態を意味する。

シリーズパラレルハイブリッドモードは、エンジン２が運転状態で、ブレーキ３０が解放状態に操作され、かつクラッチ３１が係合状態に操作されることによって実施される。そのため、図３に示すように、動力分割機構６のリングギアＲｉの拘束が解除され、かつリングギアＲｉと出力軸４との間の動力伝達が確保される。したがって、図３の矢印線で示すように、エンジン２の動力は動力分割機構６にて二つに分割され、一方の動力が第１モータ・ジェネレータ３に、他方の動力が出力軸４にそれぞれ伝達される。第１モータ・ジェネレータ３に伝達された動力は電力ＥＰに変換され、その電力ＥＰはバッテリ１６を介して第２モータ・ジェネレータ５に供給される。電力ＥＰのうち余剰電力はバッテリ１６に蓄えられる。第２モータ・ジェネレータ５の動力は出力軸４に伝達される。出力軸４に伝達されたこれらの動力はディファレンシャル機構２１を介して左右の駆動輪Ｄｗから出力される。

シリーズハイブリッドモードは、エンジン２が運転状態で、ブレーキ３０が係合状態に操作され、かつクラッチ３１が解放状態に操作されることにより実施される。そのため、図４に示すように、動力分割機構６のリングギアＲｉが回転不能に固定され、かつリングギアＲｉと出力軸４との間の動力伝達が遮断される。したがって、図４の矢印線で示すように、エンジン２の動力は全て第１モータ・ジェネレータ３で電力ＥＰに変換される。その電力ＥＰはバッテリ１６を介して第２モータ・ジェネレータ５に供給される。電力ＥＰのうち余剰電力はバッテリ１６に蓄えられる。第２モータ・ジェネレータ５の動力は出力軸４及びディファレンシャル機構２１を介して左右の駆動輪Ｄｗから出力される。

図４に示したシリーズハイブリッドモードの状態で、エンジン２が停止すると走行モードは図５のＥＶモードに移行する。ＥＶモードは、バッテリ１６に蓄えられた電力ＥＰ′を使用して第２モータ・ジェネレータ５を駆動する。図５の矢印線で示すように、第２モータ・ジェネレータ５の動力は出力軸４及びディファレンシャル機構２１を介して左右の駆動輪Ｄｗから出力される。

図１に示したように、ハイブリッド車両１には、その走行状態やバッテリ１６の充電状態に応じて走行モードを切り替えるためにブレーキ３０及びクラッチ３１を操作する電子制御装置（ＥＣＵ）４０が設けられている。ＥＣＵ４０はコンピュータとして構成されており、本発明に係る走行モード切替手段として機能する。ＥＣＵ４０は、ブレーキ３０及びクラッチ３１の操作の他に、エンジン２、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ５の動作制御も行う。例えば、ＥＣＵ４０は運転者による不図示のアクセルペダルの踏み込み量から要求駆動力を算出し、その要求駆動力に相当する駆動力が駆動輪Ｄｗから出力されるように走行モードに合わせてエンジン２、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ５の動作を制御する。ＥＣＵ４０が行う制御は多岐に亘るが、ここでは各種の制御のうち本発明に関連する制御に説明を限定する。

ＥＣＵ４０には、ハイブリッド車両１の運転状態を取得するため各種のセンサからの信号が入力される。本発明に関連するセンサとしては、エンジン２の回転速度に応じた信号を出力するクランク角センサ４５、出力軸４の回転速度に応じた信号を出力する第１レゾルバ４６、リングギアＲｉの回転速度に応じた信号を出力する第２レゾルバ４７、及びバッテリ１６の充電状態に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ４８がＥＣＵ４０に電気的に接続されている。

本形態は、上述したシリーズパラレルハイブリッドモードの実施時においてハイブリッド車両１の減速時に行われる回生制動に特徴がある。周知のように、回生制動は車両減速時に発生する回生エネルギを利用して発電し、又は回生エネルギを各種要素の回転エネルギに変換することにより車両を制動するものである。図６に示した制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に保持されており、適時に読み出されて所定周期で繰り返し実行される。図６の制御ルーチンをＥＣＵ４０が実行することにより、ＥＣＵ４０は本発明に係る回生制御手段として機能する。

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ４０はエンジン２の回転速度Ｎｅが０と見なし得る所定範囲Ｎｅｒ以下であるか否かを判定する。所定範囲Ｎｅｒは誤差を考慮して適宜に設定されている。回転速度ＮｅはＥＣＵ４０がクランク角センサ４５の信号を参照することによって特定される。回転速度Ｎｅが所定範囲Ｎｅｒ以下の場合はステップＳ１０２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ４０は回生電力Ｗｒを演算し、その回生電力Ｗｒがバッテリ１６へ入力できる電力の許容限度Ｗａを超えるか否かを判定する。回生電力Ｗｒはハイブリッド車両１の車速及び減速度、又はブレーキの踏み込み量に基づいて演算される。回生電力Ｗｒが許容限度Ｗａ以下であれば、余剰電力を生じずにバッテリ１６に充電できるので以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。回生電力Ｗｒが許容範囲Ｗａを超えている場合は、その回生エネルギをバッテリ１６への充電で吸収できず余剰電力が生じるため、ステップＳ１０３以降の処理を実施する。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ４０は出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが第１閾値Ｎ１よりも小さいか否かを判定する。第１閾値Ｎ１は、出力軸４の回転を第１モータ・ジェネレータ３に伝達した場合に第１モータ・ジェネレータ３が過回転する限界としての意義がある。したがって、出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが第１閾値Ｎ１よりも小さければ第１モータ・ジェネレータ３は過回転せず、回転速度Ｎｏｕｔが第１閾値Ｎ１以上となれば第１モータ・ジェネレータ３は過回転に至る（図８の二点鎖線参照）。回転速度ＮｏｕｔはＥＣＵ４０が第１レゾルバ４６の信号を参照することによって特定される。出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが第１閾値Ｎ１よりも小さい場合はステップＳ１０４に進み、そうでない場合はステップＳ１０５に進む。第１閾値Ｎ１よりも小さい回転域が本発明に係る低回転域に相当する。

図７に示すように、出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが第１閾値Ｎ１よりも小さい場合は第１モータ・ジェネレータ３の回転速度が負方向の限界回転速度Ｎｍを下回る。そこで、ステップＳ１０４において、ＥＣＵ４０は、ブレーキ３０を解放状態に、クラッチ３１を係合状態にそれぞれ維持した状態で、第１モータ・ジェネレータ３を電力供給せずに回転させ、回生エネルギを第１モータ・ジェネレータ３の回転エネルギに変換する。この処理が第１の処理モードに相当する。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ４０は出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが第２閾値Ｎ２よりも小さいか否かを判定する。第２閾値Ｎ２は第１閾値Ｎ１よりも大きい。第２閾値Ｎ２は回生エネルギをエンジン２及び第１モータ・ジェネレータ３の各回転エネルギに変換しても、回生エネルギの全てを変換できずに余剰エネルギが生じる回転速度の限界としての意義がある。したがって、出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが第２閾値Ｎ２よりも小さい場合は回生エネルギの全部をエンジン２及び第１モータ・ジェネレータ３の各回転エネルギに変換できる。一方、出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが第２閾値Ｎ２以上の場合は、回生エネルギをエンジン２及び第１モータ・ジェネレータ３の各回転エネルギに変換しきれずに、余剰エネルギが生じる。出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが第２閾値Ｎ２よりも小さい場合はステップＳ１０６に進み、そうでない場合はステップＳ１０９に進む。第１閾値Ｎ１以上で、かつ第２閾値Ｎ２よりも小さい回転域が本発明に係る中回転域に相当する。また、第２閾値Ｎ２以上の回転域が本発明に係る高回転域に相当する。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ４０はクラッチ３１を係合状態から解放状態へ操作する。ＥＣＵ４０は、図８に示したように、第２モータ・ジェネレータ５に発電させ、その発電した電力ＥＰを第１モータ・ジェネレータ３に供給し、リングギアＲｉの回転速度が０に近づくように第１モータ・ジェネレータ３を駆動する。リングギアＲｉの回転速度はＥＣＵ４０が第２レゾルバ４７の信号を参照することによって特定される。

ステップＳ１０７において、ＥＣＵ４０はリングギアＲｉの回転速度が０に近づけられた状態でブレーキ３０を解放状態から係合状態へ操作する。ステップＳ１０８において、ＥＣＵ４０は、図８にも示したように、回生エネルギをエンジン２及び第１モータ・ジェネレータ３の各回転エネルギに変換する。ステップＳ１０６〜ステップＳ１０８の一連の処理は第２の処理モードに相当する。第２の処理モードは第１モータ・ジェネレータ３を電力供給せずに回転させるとともに、エンジン２を燃焼させずに回転させて回生エネルギを回転エネルギに変換する。したがって、第１の処理モードよりも第２の処理モードのほうが回生エネルギを回転エネルギに変換する処理能力が高い。

ステップＳ１０９において、ＥＣＵ４０はクラッチ３１を係合状態から解放状態へ操作する。ＥＣＵ４０は、図９に示したように、第２モータ・ジェネレータ５に発電させ、その発電した電力ＥＰを第１モータ・ジェネレータ３に供給し、リングギアＲｉの回転速度が０に近づくように第１モータ・ジェネレータ３を駆動する。

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ４０はリングギアＲｉの回転速度が０に近づけられた状態でブレーキ３０を解放状態から係合状態へ操作する。ステップＳ１１１において、ＥＣＵ４０は、図９にも示したように、回生エネルギをエンジン２及び第１モータ・ジェネレータ３の各回転エネルギに変換するとともに、残りの回生エネルギを機械式ブレーキＢｋ（図１）の作動によって熱に変換する。なお、この場合の第１モータ・ジェネレータ３の回転速度は正方向の限界回転速度Ｎｍ未満に制限される。ステップＳ１０９〜ステップＳ１１１の一連の処理は第３の処理モードに相当する。第３の処理モードは、第１モータ・ジェネレータ３及びエンジン２を回転させるとともに機械式ブレーキＢｋを作動させるので、第３の処理モードの処理能力は他の処理モードよりも高い。

本形態のハイブリッド車両１によれば、出力軸４の回転速度が高いほど、回生エネルギの処理能力が高い処理モードが実施される。すなわち、出力軸４の回転速度Ｎｏｕｔが第１閾値Ｎ１よりも小さい場合は第１の処理モード（ステップＳ１０４）が実施され、回転速度Ｎｏｕｔが第１閾値Ｎ１以上でかつ第２閾値Ｎ２よりも小さい場合は第１の処理モードよりも処理能力が高い第２の処理モード（ステップＳ１０６〜ステップＳ１０８）が実施され、かつ回転速度Ｎｏｕｔが第２閾値Ｎ２以上の場合は第２の処理モードよりも処理能力が高い第３の処理モード（ステップＳ１０９〜ステップＳ１１１）が実施される。そのため、回生エネルギの大きさに適した処理モードにて回生エネルギが回転エネルギや熱に変換されるので回生エネルギの取りこぼしが減る。換言すれば、回生効率の低下を抑制することができる。

本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では本発明に係る動力分割機構としてシングルピニオン型の遊星歯車機構を用いたが、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を本発明に係る動力分割機構として使用することも可能である。また、上記形態は、回生エネルギを処理する３つの処理モードのなかから出力軸の回転速度に応じて一の処理モードを選択するものであるが、用意する処理モードの数は３つに限らず、２つ処理モードや３つよりも多くの処理モードを用意して出力軸の回転速度に応じて一の処理モードを選択する形態で本発明を実施することも可能である。

１ハイブリッド車両
２エンジン
３第１モータ・ジェネレータ
５第２モータ・ジェネレータ
１６バッテリ
３０ブレーキ
３１クラッチ
４０ＥＣＵ（走行モード切替手段、回生制御手段）

Claims

エンジンと、
第１モータ・ジェネレータと、
駆動力を車両の駆動輪から出力させるための出力軸と、
前記出力軸に対して動力を伝達できる第２モータ・ジェネレータと、
相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素に前記エンジンが、前記第２回転要素に前記第１モータ・ジェネレータがそれぞれ連結された動力分割機構と、
前記動力分割機構の前記第３回転要素と前記出力軸とが連結された係合状態と、前記第３回転要素と前記出力軸とが切り離された解放状態との間で動作するクラッチと、
前記動力分割機構の前記第３回転要素を回転不能な状態に固定する係合状態とその固定を解放する解放状態との間で動作するブレーキと、
前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータへ供給可能な電力を蓄えるバッテリと、
前記クラッチ及び前記ブレーキをそれぞれ操作することにより走行モードを切り替える走行モード切替手段と、
前記走行モード切替手段にて前記クラッチが前記係合状態に前記ブレーキが前記解放状態にそれぞれ操作された状態で、前記エンジンの燃焼を停止させた回生制動時に前記第２モータ・ジェネレータの発電により発生する回生電力が前記バッテリへ入力できる電力の許容限度を超える場合、前記回生制動時に発生し、前記回生電力に変換可能な回生エネルギを所定要素の回転エネルギに又は熱に変換する複数の処理モードを実施する回生制御手段と、
を備え、
前記出力軸の回転速度の回転域を、低回転域、中回転域及び高回転域に分けた場合において、
前記回生制御手段は、
前記出力軸の回転速度が前記低回転域にある場合、前記クラッチ及び前記ブレーキのそれぞれの操作状態を維持することによって、前記第１モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させて、前記回生エネルギを前記第１モータ・ジェネレータの回転エネルギに変換する第１の処理モードを実施し、かつ、
前記出力軸の回転速度が前記中回転域にある場合、前記クラッチを前記係合状態から前記解放状態に操作して前記第２モータ・ジェネレータの発電により発生した前記回生電力を前記第１モータ・ジェネレータに供給することにより前記第１モータ・ジェネレータを駆動してから、前記ブレーキを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記第１モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、前記エンジンを燃焼させずに回転させて、前記回生エネルギを前記第１モータ・ジェネレータ及び前記エンジンの回転エネルギに変換する第２の処理モードを実施する、
ことを特徴とするハイブリッド車両。
車両の運動エネルギを作動時に摩擦熱に変換する機械式ブレーキを更に備え、
前記回生制御手段は、前記出力軸の回転速度が前記高回転域にある場合、前記クラッチを前記係合状態から前記解放状態に操作して前記第２モータ・ジェネレータの発電により発生した前記回生電力を前記第１モータ・ジェネレータに供給することにより前記第１モータ・ジェネレータを駆動してから、前記ブレーキを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記第１モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、前記エンジンを燃焼させずに回転させて、前記回生エネルギを前記第１モータ・ジェネレータ及び前記エンジンの回転エネルギに変換し、かつ前記機械式ブレーキを作動させる第３の処理モードを実施する、
請求項１に記載のハイブリッド車両。