JPWO2012104961A1 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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Abstract

この発明は、エンジンの出力軸を固定する機構が大型化したり壊れたりすることを確実に防止すると共に、ＥＶモードの駆動力を効果的に大きくすることにより、プラグインＨＥＶ化などにも対応できるようなハイブリッド車両を提供することを目的とする。この発明は、エンジンと２つのモータジェネレータとから発生する動力を、動力伝達機構を介して、駆動軸に出力するとともに、エンジンの出力軸を固定する機構を備えたハイブリッド車両において、前記エンジンを停止し、前記エンジンの出力軸が固定され、前記２つのモータジェネレータから発生する動力のみで走行する時、前記エンジンの出力軸を固定する機構に作用するトルクが上限値を超えないように前記２つのモータジェネレータから発生するトルクを制限する制御手段を備えることを特徴とする。

Description

この発明は複数の動力源を備え、それらの動力を差動歯車機構からなる動力伝達機構により合成して駆動軸に入出力するハイブリッド車両に係り、特に、ＥＶモードで２つのモータジェネレータの動力を合計して駆動軸に出力できる構造の動力入出力装置に関する。
従来、エンジンと２つのモータジェネレータ（以下、ＭＧ１、ＭＧ２と記す）を有し、ＭＧ１を主に発電用、ＭＧ２を主に駆動用として使うハイブリッド車両が既に普及している。
その中で、特許第３６１２８７３号、特開２００７−２３７８８５号に開示されるように、エンジンの出力軸が出力方向にしか回転しないように固定する機構として、エンジンの出力軸にその逆転を防止するワンウェイクラッチ（以下、ＯＷＣと記す）を備え、エンジン停止状態のＥＶ（モータ駆動）モードで、ＭＧ２に加えてＭＧ１も駆動用として使うことができるハイブリッド車両が提案されている。
例えば、前記特許第３６１２８７３号のハイブリッド車両では、ＥＶモードでＭＧ２が高温になった場合に、ＯＷＣ反力を介してＭＧ１も駆動用として使うことより、ＭＧ２の温度上昇を抑制できると共に、ＭＧ２単独の場合よりも大きな駆動力を得ることができるようになっている。
特許第３６１２８７３号公報 特開２００７−２３７８８５号公報
しかしながら、上記特許第３６１２８７３号、特開２００７−２３７８８５号の従来例においては、ＭＧ２に加えてＭＧ１を駆動用として使うのは主に低車速域（例えば、特許第３６１２８７３号の実施例では３０ｋｍ／ｈ未満）であり、高車速域（例えば、特許第３６１２８７３号の実施例では３０ｋｍ／ｈ以上）ではＭＧ２に加えてエンジンを駆動用として使うようになっている。即ち、従来例では、高車速域ではＥＶ走行はしない仕様となっている。
確かに、高車速域ではエンジンを駆動用として加えた方が大きな駆動力を得やすい。しかし、プラグインＨＥＶ（ハイブリッド電動車両）化などでＥＶモード領域を広くしたい場合には、高車速域でもエンジンを停止させたままでＭＧ１を駆動用として加えたい状況が生じてくる。上記従来例では、そのことは想定していない。
また、ＭＧ１とＭＧ２の両方の最大トルクに耐えられるようにＯＷＣを設計すると、ＯＷＣは著しく大型化してしまうので、実際の開発では、ＯＷＣの許容トルク（設計諸元）とＭＧ１の目標トルク（制御演算）とＭＧ２の目標トルク（制御演算）との最適なバランスを取ることが重要になってくる。しかし、上記従来例では、そのことには言及していない。
この発明は、上記の問題点を解決すべくなされたものであり、ＯＷＣの許容トルクとＭＧ１の目標トルクとＭＧ２の目標トルクとの関係式を明確にすることにより、ＯＷＣが大型化したり壊れたりすることを確実に防止すると共に、ＥＶモードの駆動力を効果的に大きくすることにより、プラグインＨＥＶ化などにも対応できるようなハイブリッド車両を提供することを目的とする。
この発明は、エンジンと２つのモータジェネレータとから発生する動力を、動力伝達機構を介して、駆動軸に出力するとともに、エンジンの出力軸を固定する機構を備えたハイブリッド車両において、前記エンジンを停止し、前記エンジンの出力軸が固定され、前記２つのモータジェネレータから発生する動力のみで走行する時、前記エンジンの出力軸を固定する機構に作用するトルクが上限値を超えないように前記２つのモータジェネレータから発生するトルクを制限する制御手段を備えることを特徴とする。
この発明は、エンジンを停止し、エンジンの出力軸が固定され、２つのモータジェネレータから発生する動力のみで走行する時、エンジンの出力軸を固定する機構に作用するトルクが上限値を超えないように２つのモータジェネレータから発生するトルクを制限することで、エンジンの出力軸を固定する機構の大型化を避けつつ、エンジンを停止して２つのモータジェネレータから発生する動力のみで走行する場合に、エンジンの出力軸を固定する機構を保護することができる。
図１はハイブリッド車両のシステム構成図である。（実施例） 図２はモータジェネレータによる前進状態の共線図である。（実施例） 図３は実施の形態Ａによる車速とエンジンの出力軸・ワンウェイクラッチ・２つのモータジェネレータの各トルクとの関係を示す図である。（実施例） 図４は実施の形態Ｂによる車速とエンジンの出力軸・ワンウェイクラッチ・２つのモータジェネレータの各トルクとの関係を示す図である。（実施例） 図５は第１の実施の形態による車速とエンジンの出力軸・ワンウェイクラッチ・２つのモータジェネレータの各トルクとの関係を示す図である。（実施例） 図６は第２の実施の形態による車速とエンジンの出力軸・ワンウェイクラッチ・２つのモータジェネレータの各トルクとの関係を示す図である。（実施例） 図７はトルク制御のフローチャートである。（実施例）
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
図１〜図７は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１はハイブリッド車両である。ハイブリッド車両１は、駆動系として、燃料の燃焼により駆動力を発生させるエンジン２の出力軸３と、電気により駆動力を発生するとともに駆動により電気エネルギを発生する第１のモータジェネレータ４及び第２のモータジェネレータ５と、ハイブリッド車両１の駆動輪６に接続される駆動軸７と、出力軸３、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５、及び駆動軸７にそれぞれ連結された動力伝達機構としての差動歯車機構８と、を備えている。
前記エンジン２は、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）に対応して吸入する空気量を調整するスロットルバルブ等の空気量調整手段９と、吸入する空気量に対応する燃料を供給する燃料噴射弁等の燃料供給手段１０と、燃料に着火する点火装置等の着火手段１１とを備えている。エンジン２は、空気量調整手段９と燃料供給手段１０と着火手段１１とにより燃料の燃焼状態を制御され、燃料の燃焼により駆動力を発生する。
前記第１のモータジェネレータ４は、第１モータロータ軸１２と第１モータロータ１３と第１モータステータ１４とを備えている。前記第２のモータジェネレータ５は、第２モータロータ軸１５と第２モータロータ１６と第２モータステータ１７とを備えている。第１モータジェネレータ４の第１モータステータ１４は、第１インバータ１８に接続されている。第２モータジェネレータ５の第２モータステータ１７は、第２インバータ１９に接続されている。
第１インバータ１８と第２インバータ１９との電源端子は、バッテリ２０に接続されている。バッテリ２０は、第１モータジェネレータ４および第２モータジェネレータ５との間で電力のやり取りが可能な蓄電手段である。第１モータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５とは、それぞれ第１インバータ１８と第２インバータ１９とによりバッテリ２０から供給される電気量を制御され、供給される電気により駆動力を発生するとともに、回生時の駆動輪６による駆動で電気エネルギを発生し、発生した電気エネルギをバッテリ２０に充電する。
前記差動歯車機構８は、第１遊星歯車機構２１と第２遊星歯車機構２２とを備えている。第１遊星歯車機構２１は、第１サンギア２３と、この第１サンギア２３に噛み合う第１プラネタリギア２４を支持する第１プラネタリキャリア２５と、第１プラネタリギア２４に噛み合う第１リングギア２６とを備えている。前記第２遊星歯車機構２２は、第２サンギア２７と、この第２サンギア２７に噛み合う第２プラネタリギア２８を支持する第２プラネタリキャリア２９と、第２プラネタリギア２８に噛み合う第２リングギア３０とを備えている。
差動歯車機構８は、第１遊星歯車機構２１と第２遊星歯車機構２２との各回転要素の回転中心線を同一軸上に配置し、エンジン２と第１遊星歯車機構２１との間に第１のモータジェネレータ４を配置し、第２遊星歯車機構２２のエンジン２から離れる側に第２のモータジェネレータ５を配置している。
第１遊星歯車機構２１の第１サンギア２３には、第１モータジェネレータ４の第１モータロータ軸１２を接続している。第１遊星歯車機構２１の第１プラネタリキャリア２５と第２遊星歯車機構２２の第２サンギア２７とは、結合してエンジン２の出力軸３にワンウェィクラッチ３１を介して接続している。第１遊星歯車機構２１の第１リングギア２６と第２遊星歯車機構２２の第２プラネタリキャリア２９とは、結合して出力部３２に連結している。出力部３２は、歯車やチェーン等の出力伝達機構３３を介して前記駆動軸７に接続している。第２遊星歯車機構２２の第２リングギア３０には、第２モータジェネレータ５の第２モータロータ軸１５を接続している。
前記ワンウェイクラッチ３１は、エンジン２の出力軸３が出力方向にしか回転しないように固定する機構であり、エンジン２の出力軸３が逆転することを防止する。第１モータジェネレータ４の駆動パワーは、ワンウェイクラッチ３１の反力を介して出力部３２の駆動パワーとして伝達される。
ハイブリッド車両１は、エンジン２と第１モータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５とが発生する動力を、第１遊星歯車機構２１と第２遊星歯車機構２２とを介して駆動軸７に出力し、駆動輪６を駆動する。また、ハイブリッド車両１は、駆動輪６からの駆動力を、第１遊星歯車機構２１と第２遊星歯車機構２２とを介して第１モータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５とに伝達し、電気エネルギを発生してバッテリ２０を充電する。
前記差動歯車機構８は、４つの回転要素３４〜３７を設定している。第１回転要素３４は、第１遊星歯車機構２１の第１サンギア２３からなる。第２回転要素３５は、第１遊星歯車機構２１の第１プラネタリキャリア２５と第２遊星歯車機構２２の第２サンギア２７とを結合したものからなる。第３回転要素３６は、第１遊星歯車機構２１の第１リングギア２６と第２遊星歯車機構２２の第２プラネタリキャリア２９とを結合したものからなる。第４回転要素３７は、第２遊星歯車機構２２の第２リングギア３０からなる。
差動歯車機構８は、図２に示すように、４つの回転要素３４〜３７の回転速度を直線で表すことができる共線図上において、４つの回転要素３４〜３７を一端（図２の左側）から他端（図２の右側）に向かって順番に、第１回転要素３４、第２回転要素３５、第３回転要素３６、第４回転要素３７として設定している。
第１回転要素３４には、第１のモータジェネレータ４の第１モータロータ軸１２を接続している。第２回転要素３５には、エンジン２の出力軸３をワンウェイクラッチ３１を介して接続している。第３回転要素３６には、出力部３２を設けるとともにこの出力部３２に出力伝達機構３３を介して駆動軸７を接続している。第４回転要素３７には、第２のモータジェネレータ５の第２モータロータ軸１５を接続している。
これにより、差動歯車機構８は、出力軸３、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５、及び駆動軸７にそれぞれ連結された４つの回転要素３４〜３７を有し、エンジン２の出力軸３、第１のモータジェネレータ４、第２のモータジェネレータ５、及び駆動軸７との間で動力の授受を行う。
前記ハイブリッド車両１は、空気量調整手段９、燃料供給手段１０、着火手段１１、第１インバータ１８、第２インバータ１９を、制御手段３８に接続している。制御手段３８には、アクセル開度検出手段３９と、車両速度検出手段４０と、エンジン回転速度検出手段４１と、バッテリ充電状態検出手段４２とを接続している。制御手段３８は、エンジン制御手段４３と、モータ制御手段４４とを備えている。
エンジン制御手段４３は、アクセル開度検出手段３９と車両速度検出手段４０とエンジン回転速度検出手段４１との検出信号に基づいて決定される、運転効率が良い動作点（エンジン回転速度とエンジントルク）で、エンジン２が動作するように、空気量調整手段９と燃料供給手段１０と着火手段１１との駆動状態を制御する。また、モータ制御手段４４は、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の発生するトルクが、バッテリ充電状態検出手段４２の検出するバッテリ２０の充電状態（ＳＯＣ）を考慮して決定される目標トルクとなるように、第１インバータ１８と第２インバータ１９との駆動状態を制御する。
制御手段３８は、車両モードとして少なくともエンジン２の動力で走行するエンジン作動モードや第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の動力で走行するＥＶ（モータ駆動）モードを備え、各モードに応じてエンジン２と第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５との動作を制御する。
前記ハイブリッド車両１は、エンジン２と２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５とから発生する動力を、動力伝達機構である差動歯車機構８の第１遊星歯車機構２１と第２遊星歯車機構２２とを介して、駆動軸７に出力するとともに、エンジン２の出力軸３を固定する機構としてワンウェイクラッチ３１を備えている。
このハイブリッド車両１の制御手段３８は、エンジン２を停止し、エンジン２の出力軸３がワンウェイクラッチ３１で固定され、２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５から発生する動力のみで走行する時、エンジン２の出力軸３を固定するワンウェイクラッチ３１に作用するトルクが上限値を超えないように２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５から発生するトルクを制限する。
制御手段３８は、２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５のうち、１つのモータジェネレータのみで要求されるトルクを発生できる場合には、一方のモータジェネレータ（例えば、第２のモータジェネレータ５）から要求されるトルクを発生して他方のモータジェネレータ（例えば、第１のモータジェネレータ４）から発生するトルクを０とする。
また、制御手段３８は、１つのモータジェネレータのみでは要求されるトルクを発生できない場合には、一方のモータジェネレータ（例えば、第２のモータジェネレータ５）から発生可能な最大トルクを発生して他方のモータジェネレータ（例えば、第１のモータジェネレータ４）から不足分のトルクを発生するように制御する。
図２は、この発明の各実施の形態に共通の共線図である。前述のように、４つの回転要素３４〜３７を有し、各要素間の距離の比は、１／ｋ１：１：ｋ２、で表される。
図２の記載において、ＭＧ１は第１モータジェネレータ４、ＭＧ２は第２モータジェネレータ５、ＰＧ１は第１遊星歯車機構２１、ＰＧ２は第２遊星歯車機構２２、ＯＷＣはワンウェイクラッチ３１、ＯＵＴは出力部３２を示している。また、図２の記載において、Ｔｍｇ１は第１モータジェネレータ４の発生するトルク、Ｔｍｇ２は第２モータジェネレータ５の発生するトルク、Ｔｏｗｃはワンウェイクラッチ３１に作用するトルク、Ｔｏｕｔは出力部３２から出力されるトルクである。
ここで、各記号の定義は以下のとおりである。
ｋ１：ＰＧ１遊星ギア比（第１サンギア歯数／第１リングギア歯数）
ｋ２：ＰＧ２遊星ギア比（第２サンギア歯数／第２リングギア歯数）
この発明は、ハイブリッド車両１のＥＶモードに関するものであるため、エンジン２の出力軸３の角速度ωは常にゼロとなる。
その場合、他の３つの回転要素の角速度ωは以下のように表される。
ＯＵＴ角速度： ωｏｕｔ＝ＶＳ／Ｒｔ＊Ｇｆ
ＭＧ１角速度： ωｍｇ１＝−ωｏｕｔ×（１／ｋ１）
ＭＧ２角速度： ωｍｇ２＝ωｏｕｔ×（１＋ｋ２）
ここで、各記号の定義は以下のとおりである。
ＶＳ：車両速度
Ｒｔ：タイヤ半径
Ｇｆ：最終減速比
次に、この発明の実施の形態の作用を説明する前に、２つの典型的な形態について説明する。
１つ目（以下、実施の形態Ａと呼ぶ）は、ＥＶモードで第２モータジェネレータ５のみのトルクを全て使う場合、
２つ目（以下、実施の形態Ｂと呼ぶ）は、ＥＶモードで第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の両方のトルクを全て使う場合、
である。
この発明のハイブリッド車両１は、これら２つの典型的な形態の中間に位置することになり、ＥＶモードで第２モータジェネレータ５のトルクを全て使い、第１モータジェネレータ４のトルクを適切に制御しながら使うことを特徴とする。
なお、以降に図３〜図６の図面として示すグラフは全て、下記の諸元を仮定して計算している。
ＭＧ１最大パワー：Ｐｍｇ１ｍａｘ＝２０ｋＷ
ＭＧ２最大パワー：Ｐｍｇ２ｍａｘ＝４０ｋＷ
ＭＧ１最大トルク：Ｔｍｇ１ｍａｘ＝７０Ｎｍ
ＭＧ２最大トルク：Ｔｍｇ２ｍａｘ＝２５０Ｎｍ
ｋ１＝０．４
ｋ２＝０．４
Ｒｔ＝０．３ｍ
Ｇｆ＝３．０
また、トルクの符号は、共線図上で上向きの矢印を正と定義している。ただし、出力部３２のトルクは例外で、下向きの矢印が駆動側で、これを正値としている。例えば、ＥＶモード走行では、第１モータジェネレータ４は逆回転となるが、駆動側のトルクを負値としている。
図３は、前記実施の形態Ａの車両速度と各トルクの関係を示すグラフである。
これは、ＥＶモードで第２モータジェネレータ５のみのトルクを全て使う場合であり、４つの回転要素３４〜３７の最大トルク曲線は以下のように表わされる。
ＭＧ１トルク：Ｔｍｇ１＝０
ＭＧ２トルク：Ｔｍｇ２＝ｍｉｎ（Ｐｍｇ２ｍａｘ／ωｍｇ２，Ｔｍｇ２ｍａｘ）
ＯＷＣトルク：Ｔｏｗｃ＝Ｔｍｇ２×ｋ２
ＯＵＴトルク：Ｔｏｕｔ＝Ｔｍｇ１＋Ｔｍｇ２＋Ｔｏｗｃ
図３の出力部３２のトルク：Ｔｏｕｔに注目すると、車両速度約４０ｋｍ／ｈまでは３５０Ｎｍで一定、それ以上の車両速度では４０ｋＷ（第２モータジェネレータ５：最大パワー）の双曲線に沿っている。
このことは、車両速度約４０ｋｍ／ｈまでは最大登坂角１５度以上が確保され（車両諸元として、総重量：１３００ｋｇ、走行抵抗：１００Ｎを仮定）、それ以上の車両速度では４０ｋＷでのＥＶモード走行が可能であることを意味している。
従ってこの場合、低車速域では既に充分な駆動力を持っているが、プラグインＨＥＶ化を想定すると、中〜高車速域でもっと駆動力が欲しいところである。
また、ワンウェイクラッチ３１に作用するトルク：Ｔｏｗｃは最大で１００Ｎｍであり、現実的な範囲である。
図４は、前記実施の形態Ｂの車両速度と各トルクの関係を示すグラフである。
これは、ＥＶモードで第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の両方のトルクを全て使う場合であり、４つの回転要素３４〜３７の最大トルク曲線は以下のように表わされる。
ＭＧ１トルク：Ｔｍｇ１＝ｍａｘ（Ｐｍｇ１ｍａｘ／ωｍｇ１，−Ｔｍｇ１ｍａｘ）
ＭＧ２トルク：Ｔｍｇ２＝ｍｉｎ（Ｐｍｇ２ｍａｘ／ωｍｇ２，Ｔｍｇ２ｍａｘ）
ＯＷＣトルク：ＴｏｗｃＦ＝−Ｔｍｇ１×（１＋１／ｋ１）＋Ｔｍｇ２×ｋ２
ＯＵＴトルク：Ｔｏｕｔ＝Ｔｍｇ１＋Ｔｍｇ２＋ＴｏｗｃＦ
図４の出力部３２のトルク：Ｔｏｕｔに注目すると、車両速度約４０ｋｍ／ｈまでは５２５Ｎｍで一定、それ以上の車両速度では６０ｋＷ（第１モータジェネレータ４：最大パワー＋第２モータジェネレータ５：最大パワー）の双曲線に沿っている。
このことは、車両速度約４０ｋｍ／ｈまでは最大登坂角２３度以上が確保され、それ以上の車両速度では６０ｋＷでのＥＶモード走行が可能であることを意味している。
従ってこの場合、中〜高車速域の駆動力は魅力的であるが、低車速域ではもはや過剰な駆動力と言える。
また、ワンウェイクラッチ３１に作用するトルク：ＴｏｗｃＦは最大で３４５Ｎｍであり、これに耐えるように設計すると、著しい大型化と、それに伴う引き摺りロスの増加が懸念される。
次に、この発明の実施の形態を説明する。
図５は、第１の実施の形態の車両速度と各トルクの関係を示すグラフである。
これは、ＥＶモードで第２モータジェネレータ５のトルクを全て使い、ワンウェイクラッチ３１に作用するトルク：Ｔｏｗｃが前記実施の形態Ａの最大値（１００Ｎｍ）を超えないように、第１モータジェネレータ４を適切に制御しながら使う場合であり、４つの回転要素３４〜３７の最大トルク曲線は以下のように表わされる。
ＭＧ２トルク：Ｔｍｇ２＝ｍｉｎ（Ｐｍｇ２ｍａｘ／ωｍｇ２，Ｔｍｇ２ｍａｘ）
ＯＷＣトルク：Ｔｏｗｃ＝ｍｉｎ（上記ＴｏｗｃＦ，１００Ｎｍ）
ＭＧ１トルク：Ｔｍｇ１＝（Ｔｍｇ２×ｋ２−Ｔｏｗｃ）／（１＋１／ｋ１）
ＯＵＴトルク：Ｔｏｕｔ＝Ｔｍｇ１＋Ｔｍｇ２＋Ｔｏｗｃ
図５の出力部３２のトルク：Ｔｏｕｔに注目すると、車両速度約４０ｋｍ／ｈまでは前記実施の形態Ａと同様に３５０Ｎｍで一定、車両速度約１４０ｋｍ／ｈ以上では前記実施の形態Ｂと同様に６０ｋＷの双曲線に沿い、その間の車両速度では４０ｋＷから６０ｋＷに除々に増加している。
このことは、車両速度約４０ｋｍ／ｈまでは最大登坂角１５度以上が確保され、車両速度約４０〜１４０ｋｍ／ｈでは４０〜６０ｋＷでのＥＶモード走行が、車両速度約１４０ｋｍ／ｈ以上では６０ｋＷでのＥＶモード走行が可能であることを意味している。
従ってこの場合、前記実施の形態Ａに対してワンウェイクラッチ３１の設計諸元を変えることなく、低車速域では充分な駆動力を、中〜高車速域ではプラグインＨＥＶ化にも充分に対応できる駆動力を得られるようになる。
また、上記計算式を用いれば、与えられたワンウェイクラッチ３１の許容トルクに対する出力部３２の最大トルク曲線、即ち目標駆動力の上限曲線を予め設定することができるようになり、より確実な制御ができるようになる。
図６は、第２の実施の形態の車両速度と各トルクの関係を示すグラフである。
これは、ＥＶモードで第２モータジェネレータ５のトルクを全て使い、ワンウェイクラッチ３１に作用するトルク：Ｔｏｗｃが、前記実施の形態Ａの最大値（１００Ｎｍ）以上で、前記実施の形態Ｂの最大値（３４５Ｎｍ）以下の任意の設計値を超えないように、第１モータジェネレータ４を適切に制御しながら使う場合であり、４つの回転要素３４〜３７の最大トルク曲線は以下のように表わされる。
ＭＧ２トルク：Ｔｍｇ２＝ｍｉｎ（Ｐｍｇ２ｍａｘ／ωｍｇ２，Ｔｍｇ２ｍａｘ）
ＯＷＣトルク：Ｔｏｗｃ＝ｍｉｎ（上記ＴｏｗｃＦ，Ｔｏｗｃｍａｘ）
ＭＧ１トルク：Ｔｍｇ１＝（Ｔｍｇ２×ｋ２−Ｔｏｗｃ）／（１十１／ｋ１）
ＯＵＴトルク：Ｔｏｕｔ＝Ｔｍｇ１＋Ｔｍｇ２＋Ｔｏｗｃ
（図６では、ワンウェイクラッチ３１の許容トルク：Ｔｏｗｃｍａｘ＝１５０Ｎｍとしている。）
図６の出力部３２のトルク：Ｔｏｕｔに注目すると、車両速度約４０ｋｍ／ｈまでは３８５Ｎｍで一定、車速約９５ｋｍ／ｈ以上では６０ｋＷの双曲線に沿い、その間の車両速度では約４４ｋＷから６０ｋＷに除々に増加している。
このことは、車両速度約４０ｋｍ／ｈまでは最大登坂角１７度以上が確保され、車両速度約４０〜９５ｋｍ／ｈでは４４〜６０ｋＷでのＥＶモード走行が、車両速度約９５ｋｍ／ｈ以上では６０ｋＷでのＥＶ走行が可能であることを意味している。
従ってこの場合、第１の実施の形態に対してワンウェイクラッチ３１の許容トルクを少しだけ大きく設計することにより、低車速域では更に充分な駆動力を、中〜高車速域でも更に充分な駆動力を得られるようになる。
また、上記計算式を用いれば、与えられた車両諸元に対する最適なワンウェイクラッチ３１の許容トルクを設定できるようになり、そのワンウェイクラッチ３１の許容トルクに対する出力部３２の最大トルク曲線、即ち目標駆動力の上限曲線を予め設定することができるようになり、より確実な制御ができるようになる。
なお、上記第１、第２のいずれの実施の形態も、第２モータジェネレータ５のトルクを全て使う場合を説明してきたが、第２モータジェネレータ５のトルクを制限し、その分だけ第１モータジェネレータ４のトルクを補うことで、目標駆動力を達成しても良い。
その場合、第２モータジェネレータ５のトルク減少分：Ｔｍｇ２↓と、第１モータジェネレータ４のトルク増加分：Ｔｍｇ１↑の関係は、以下のように表される。
Ｔｍｇ１↑／Ｔｍｇ２↓＝−（１＋ｋ２）／ｋ１
（負の符号は、前述のように第１モータジェネレータ４の逆回転の駆動側のトルクを負値と定義しているため。）
例えば、第２モータジェネレータ５の発生するトルクＴｍｇ２を１０Ｎｍ減少させたい場合は、第１モータジェネレータ４の発生するトルクＴｍｇ１を１０Ｎｍ×（１＋０．４）／０．４＝３５Ｎｍ増加させれば良い。
図７は、トルク制御のフローチャートである。
図７において、制御手段３８は、制御がスタートすると（１００）、車両モードがＥＶモード（エンジン２を停止し、エンジン２の出力軸３がワンウェイクラッチ３１で固定され、２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５から発生する動力のみで走行するモード）であるかを判断する（１０１）。この判断（１０１）がＹＥＳの場合は、ステップ１０２に移行する。この判断（１０１）がＮＯの場合は、ステップ１０６に移行し、リターンする。
ステップ１０２においては、要求トルクがワンウェイクラッチ３１に作用するトルクの上限値を超えているかを判断する。この判断（１０２）がＹＥＳの場合は、要求トルクを制限し（１０３）、ステップ１０４に移行する。この判断（１０２）がＮＯの場合は、ステップ１０４に移行する。
ステップ１０４においては、要求トルクが第２モータジェネレータ５で発生可能なトルクを越えているかを判断する。この判断（１０４）がＹＥＳの場合は、第２モータジェネレータ５から発生可能な最大トルクを発生し、第１モータジェネレータ４から不足分のトルクを発生し（１０５）、リターンする（１０６）。この判断（１０４）がＮＯの場合は、第２モータジェネレータ５から要求トルクを発生し、第１モータジェネレータ４から発生するトルクを０とし（１０７）、リターンする（１０６）。
このように、この発明のハイブリッド車両１は、制御手段３８によって、エンジン２を停止し、エンジン２の出力軸３が固定され、２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５から発生する動力のみで走行するＥＶモードの時には、エンジン２の出力軸３を固定するワンウェイクラッチ３１に作用するトルクが上限値を超えないように２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ２から発生するトルクを制限することで、エンジン２の出力軸３を固定するワンウェイクラッチ３１の大型化を避けつつ、エンジン２を停止して２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５から発生する動力のみで走行する場合に、エンジン２の出力軸３を固定するワンウェイクラッチ３１を保護することができる。
前記制御手段３８は、２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５のうち、１つのモータジェネレータのみで要求されるトルクを発生できる場合には、一方のモータジェネレータ（例えば、第２のモータジェネレータ５）から要求されるトルクを発生して他方のモータジェネレータ（例えば、第１のモータジェネレータ４）から発生するトルクを０とする。また、制御手段３８は、１つのモータジェネレータのみでは要求されるトルクを発生できない場合には、一方のモータジェネレータ（例えば、第２のモータジェネレータ５）から発生可能な最大トルクを発生して他方のモータジェネレータ（例えば、第１のモータジェネレータ４）から不足分のトルクを発生するように制御する。
これにより、ハイブリッド車両１は、エンジン２の出力軸３を固定するワンウェイクラッチ３１に作用するトルクを最少とすることができる。また、ハイブリッド車両１は、エンジン２の出力軸３を固定するワンウェイクラッチ３１の許容トルクが同じであるならば、２つの第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５から発生させるトルクの和を大きくすることができる。
また、ハイブリッド車両１は、エンジン２の出力軸３を固定する機構として、エンジン２の出力軸３に接続されたワンウェイクラッチ３１を備えており、エンジン２の出力軸３を容易に固定することができる。なお、エンジン２の出力軸３を固定する機構は、ワンウェイクラッチ３１に限らず、ブレーキ機構とすることもできる。
この発明は、エンジンの出力軸を固定する機構の大型化を避けつつ、エンジンを停止して２つのモータジェネレータから発生する動力のみで走行する場合に、エンジンの出力軸を固定する機構を保護することができるものであり、ハイブリッド車両の動力伝達系に適用することができる。
１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ 出力軸
４ 第１のモータジェネレータ
５ 第２のモータジェネレータ
７ 駆動軸
８ 差動歯車機構
１８ 第１インバータ
１９ 第２インバータ
２０ バッテリ
２１ 第１遊星歯車機構
２２ 第２遊星歯車機構
３１ ワンウェイクラッチ
３２ 出力部
３８ 制御手段
３９ アクセル開度検出手段
４０ 車両速度検出手段
４１ エンジン回転速度検出手段
４２ バッテリ充電状態検出手段
４３ エンジン制御手段
４４ モータ制御手段

Claims (3)

  1. エンジンと２つのモータジェネレータとから発生する動力を、動力伝達機構を介して、駆動軸に出力するとともに、エンジンの出力軸を固定する機構を備えたハイブリッド車両において、前記エンジンを停止し、前記エンジンの出力軸が固定され、前記２つのモータジェネレータから発生する動力のみで走行する時、前記エンジンの出力軸を固定する機構に作用するトルクが上限値を超えないように前記２つのモータジェネレータから発生するトルクを制限す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。
  2. 前記制御手段は、１つのモータジェネレータのみで要求されるトルクを発生できる場合には、一方のモータジェネレータから要求されるトルクを発生して他方のモータジェネレータから発生するトルクを０とし、１つのモータジェネレータのみでは要求されるトルクを発生できない場合には、一方のモータジェネレータから発生可能な最大トルクを発生して他方のモータジェネレータから不足分のトルクを発生するように制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. 前記エンジンの出力軸を固定する機構は、エンジンの出力軸に接続されたワンウェイクラッチであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両。
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