JPWO2014125585A1 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
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    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
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    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
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Abstract

制御装置（３０）は、動力分割機構（６）の状態を、エンジン（３）と第１モータ・ジェネレータ（４）との差回転を許容する差動状態と、第１モータ・ジェネレータ（４）の回転を阻止する非差動状態との間で切り替えるモータロック機構（２５）を備えたハイブリッド車両（１）に適用される。制御装置（３０）は、動力分割機構（６）が差動状態の差動モード又は非差動状態の非差動モードの実施中に所定の条件が成立した場合にエンジン（３）の燃焼を停止してＥＶモードへ切り替える。非差動モードの実施中は差動モードの実施中に比べて前記条件が厳格に設定されている。

Description

本発明は、エンジンとモータ・ジェネレータと走行用動力源として備えたハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。
ハイブリッド車両に適用される制御装置として、エンジン走行中にアクセル開度が所定値以下になった場合にエンジンをクラッチにて切り離し、モータ・ジェネレータを駆動源とするＥＶモードに切り替えるものが知られている（特許文献１）。また、エンジン及びモータ・ジェネレータが連結された差動機構と、その差動機構をエンジンとモータ・ジェネレータとの差回転を許容する差動状態とエンジンとモータ・ジェネレータとの差回転を阻止する非差動状態とを切り替えるロック機構とを備えたハイブリッド車両に適用され、差動機構を差動状態としてエンジン走行を行う差動モードと、差動機構を非差動状態にしてエンジン走行を行う非差動モードとを実施する制御装置が知られている（特許文献２）。
特開２０１０−２２１８５３号公報 特開２００７−２４６０５４号公報
特許文献２の制御装置は、差動モードの状態でエンジンの燃焼を停止すればＥＶモードに移行できるが、非差動モードからＥＶモードへ移行するにはロック機構によって差動機構を非差動状態から非差動状態へ切り替えてからエンジンの燃焼を停止させる必要がある。そのため、特許文献２の制御装置は、差動モードと非差動モードとを区別せずに特許文献１の制御装置のようにアクセル開度に基づいて一律にＥＶモードに切り替えると、ロック機構の操作頻度が増加してロック機構の耐久性に影響を与えるおそれがある。
そこで、本発明は、ロック機構の耐久性の低下を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明の制御装置は、エンジンと、モータ・ジェネレータと、前記エンジンと前記モータ・ジェネレータとが連結された差動機構と、前記差動機構の状態を、前記エンジンと前記モータ・ジェネレータとの差回転を許容する差動状態と、前記エンジンと前記モータ・ジェネレータとの差回転を阻止する非差動状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備え、前記差動機構の状態が前記差動状態で前記エンジンの燃焼が停止したＥＶモードと、前記差動機構の状態が前記差動状態で前記エンジンの回転が継続する差動モードと、前記差動機構の状態が前記非差動状態で前記エンジンの回転が継続する非差動モードとを実施可能なハイブリッド車両に適用され、前記差動モード又は前記非差動モードの実施中に所定の条件が成立した場合に前記エンジンの燃焼を停止して前記ＥＶモードへ切り替える制御装置であって、前記非差動モードの実施中は前記差動モードの実施中に比べて前記所定の条件が厳格に設定されているものである。
差動モードはエンジンとモータ・ジェネレータとの差回転が許容された状態にある。そのため、エンジンの燃焼を停止するだけでエンジン回転数が０に向かって低下するとともにモータ・ジェネレータが空転し、差動モードからＥＶモードに切り替えられる。一方、非差動モードはエンジンとモータ・ジェネレータとの差回転が阻止されているので、差動機構が非差動状態のままエンジンの燃焼を停止してもエンジン回転数を０にすることができない。したがって、非差動モードからＥＶモードへ切り替える場合はエンジンの燃焼を停止する前に差動機構を非差動状態から差動状態へ切り替えるロック機構の操作が必要となる。車両走行中にＥＶモードに移行してエンジン回転数が０になると、燃焼が停止したエンジンを回転させるエネルギーが不要となるのでシステム効率が向上する。しかし、システム効率の向上を重視し、差動モード及び非差動モードのそれぞれの場合に同じ条件でＥＶモードに切り替えるとロック機構の操作頻度が増加してロック機構の耐久性が低下するおそれがある。この制御装置によれば、差動モード又は非差動モードからＥＶモードに切り替えるための条件が非差動モードの実施中は差動モードの実施中に比べて厳格に設定されている。そのため、差動モードからＥＶモードへの切り替えに比べて非差動モードからＥＶモードへの切り替えが実現し難くなる。したがって、差動モード及び非差動モードで同じ条件が設定されている場合と比べて非差動モードからＥＶモードへの切り替え頻度が低下する。つまり、２つのモードで同じ条件が設定されている場合と比べてロック機構の操作頻度が低下する。したがって、ロック機構の耐久性の低下を抑制しつつシステム効率の向上を図ることができる。
本発明の制御装置の一態様において、前記エンジンは、複数の気筒を有し、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を休止し残りの気筒を稼働する部分気筒運転と前記複数の気筒の全ての気筒を稼働する全気筒運転とを実行可能であり、前記非差動モードには、前記エンジンが前記全気筒運転を実施する全気筒非差動モードと、前記エンジンが前記部分気筒運転を実施する部分気筒非差動モードとが含まれ、前記部分気筒非差動モードの実施中は前記全気筒非差動モードの実施中に比べて前記所定の条件が厳格に設定されてもよい。
部分気筒運転は全気筒運転に比べてエンジンのフリクショントルクが小さい。そのため、部分気筒非差動モードを維持する場合は全気筒非差動モードを維持する場合に比べて損失が少ない。したがって、システム効率の悪化を抑えながら、部分気筒非差動モードからＥＶモードへの切り替え頻度を全気筒非差動モードからＥＶモードへの切り替え頻度よりも低下させることができる。この態様によれば、部分気筒非差動モードの実施中はロック機構の操作頻度が全気筒非差動モードの実施中よりも低下するためロック機構の耐久性の低下を更に抑制できる。一方、全気筒非差動モードの実施中は部分気筒非差動モードの実施中よりもＥＶモードへ切り替えられ易くなりシステム効率が向上する。
本発明の制御装置の一態様において、前記差動モード又は前記非差動モードの実施中に前記所定の条件が成立し、かつ前記車両が惰性走行の場合に前記エンジンの燃焼を停止して前記ＥＶモードへ切り替えてもよい。この態様によれば惰性走行時のシステム効率が向上する。
本発明の一形態の制御装置が適用された車両の全体構成を示した図。 第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 非差動モードの場合における第１の形態の制御結果の一例を示したタイムチャート。 第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 部分気筒非差動モードの場合における第２の形態の制御結果の一例を示したタイムチャート。 第３の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 部分気筒非差動モードの場合における第３の形態の制御結果の一例を示したタイムチャート。 第４の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 部分気筒非差動モードの場合における第４の形態の制御結果の一例を示したタイムチャート。
（第１の形態）
図１に示すように、車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、エンジン３と、２つのモータ・ジェネレータ４、５とを走行用の動力源として備えている。エンジン３は４つの気筒１０を備えた直列４気筒型の内燃機関として構成されている。エンジン３は、４つの気筒１０の全てを稼働する全気筒運転の他に、４つの気筒１０のうちの２つを休止し、残りの２つを稼働する部分気筒運転を実施できる。部分気筒運転を実施するエンジンン３は、低排気量エンジンにダウンサイジングされたことに相当するので、全気筒運転を実施する場合よりも低出力の出力特性を有する。
エンジン３と第１モータ・ジェネレータ４とは差動機構としての動力分割機構６に連結されている。第１モータ・ジェネレータ４はステータ４ａとロータ４ｂとを有する。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６にて分配されたエンジン３の動力を受けて発電する発電機として機能するとともに、交流電力にて駆動される電動機としても機能する。同様に、第２モータ・ジェネレータ５はステータ５ａとロータ５ｂとを有し、電動機及び発電機としてそれぞれ機能する。第１モータ・ジェネレータ４は本発明に係るモータ・ジェネレータに相当する。各モータ・ジェネレータ４、５はモータ用制御装置１５を介してバッテリ１６に接続される。モータ用制御装置１５は各モータ・ジェネレータ４、５が発電した電力を直流変換してバッテリ１６に蓄電するとともにバッテリ１６の電力を交流変換して各モータ・ジェネレータ４、５に供給する。
動力分割機構６は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、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転及び公転可能に保持するプラネタリキャリアＣとを有している。エンジン３が出力するエンジントルクは動力分割機構６のプラネタリキャリアＣに伝達される。第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂは動力分割機構６のサンギアＳに連結されている。動力分割機構６からリングギアＲを介して出力されたトルクは出力ギア列２０に伝達される。出力ギア列２０は駆動輪１８にトルクを伝達するための出力部として機能する。出力ギア列２０は動力分割機構６のリングギアＲと一体回転する出力ドライブギア２１と、出力ドライブギア２１に噛み合う出力ドリブンギア２２とを含む。出力ドリブンギア２２には、第２モータ・ジェネレータ５がギア２３を介して連結されている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ５はギア２３を介して出力ギア列２０に連結されている。ギア２３は第２モータ・ジェネレータ５のロータ５ｂと一体回転する。出力ドリブンギア２２から出力されたトルクは差動装置２４を介して左右の駆動輪１８に分配される。
動力分割機構６には、ロック機構としてのモータロック機構２５が設けられている。モータロック機構２５は、動力分割機構６の状態を、エンジン３と第１モータ・ジェネレータ４との差回転を許容してエンジン３のトルクを第１モータ・ジェネレータ４と出力ギア列２０とに分配する差動状態と、エンジン３と第１モータ・ジェネレータ４との差回転を阻止してエンジン３のトルクの分配を停止する非差動状態との間で切り替えることができる。モータロック機構２５は湿式多板タイプのブレーキ機構として構成されている。なお、モータロック機構２５は噛み合い式のブレーキ機構として構成されてもよい。モータロック機構２５は第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂの回転を阻止する係合状態と、ロータ４ｂの回転を許容する解放状態との間で切り替えられる。モータロック機構２５の係合状態と解放状態との切り替えは不図示の油圧アクチュエータにて実施される。モータロック機構２５が係合状態に操作されると第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂの回転が阻止される。これにより、動力分割機構６のサンギアＳの回転も阻止される。このため、エンジン３と第１モータ・ジェネレータ４との差回転が阻止される。つまり、モータロック機構２５が係合状態に操作されることにより、エンジン２のトルクが第１モータ・ジェネレータ４へ分配されることが停止されて動力分割機構６が非差動状態となる。
車両１の各部の制御はコンピュータとして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０はエンジン３、各モータ・ジェネレータ４、５及びモータロック機構２５等に対して各種の制御を行う。以下、本発明に関連してＥＣＵ３０が行う主要な制御について説明する。ＥＣＵ３０には、車両１の各種情報が入力される。例えば、ＥＣＵ３０には、各モータ・ジェネレータ４、５の回転数及びトルクがモータ用制御装置１５を介して入力される。また、ＥＣＵ３０には、アクセルペダル３１の踏み込み量に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３２の出力信号と、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３３の出力信号と、バッテリ１６の蓄電率に対応する信号を出力するＳＯＣセンサ３４の出力信号とがそれぞれ入力される。
ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３２の出力信号と車速センサ３３の出力信号とを参照して運転者が要求する要求駆動力を計算し、その要求駆動力に対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、エンジン３の熱効率が低下する低負荷領域ではエンジン３の燃焼を停止するＥＶモードが選択される。低負荷領域でＥＶモードが選択された場合は第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクによって車両１が駆動される。また、ＥＶモードはアクセルペダル３１が離された状態で車両１が減速しながら惰性で走行する惰性走行時にも選択される。その場合には第２モータ・ジェネレータ５にて回生制御が実施され、その回生制御による抵抗によって車両１は減速する。惰性走行の場合は、動力分割機構６が差動状態であることが前提となるが、第２モータ・ジェネレータ５による回生制御を行うとともに、エンジン回転数が０の状態で第１モータ・ジェネレータ４の発電を停止して空転させる。これにより、燃焼が停止したエンジン３を回転させるエネルギーが不要となりシステム効率が向上する。
一方、ＥＶモードでは駆動力が不足する場合やバッテリ１６の蓄電率が低下した場合には、エンジン３とともに第２モータ・ジェネレータ５を走行用駆動源とするハイブリッドモードが選択される。ハイブリッドモードが選択された場合、ＥＣＵ３０は動力分割機構６を差動状態とする差動モードと、動力分割機構６の状態を非差動状態とする非差動モードとを状況に応じて切り替える。差動モードから非差動モードへの切り替えは、例えば、第１モータ・ジェネレータ４が許容限度を超えて高温になった場合や、差動モードを行うと第１モータ・ジェネレータ４の回転が負回転となるいわゆる動力循環を回避すべき場合などロック許可条件が成立した場合に実施される。なお、エンジン３の回転が継続している限り、差動モード及び非差動モードにはエンジン３がトルクを出力している状態のみならず惰性走行時にエンジン３のフューエルカットが実施されてエンジン３が空転している状態も含まれる。さらに、差動モードにはエンジン３が部分気筒運転を実施する部分気筒差動モードと、エンジン３が全気筒運転を実施する全気筒差動モードとが含まれる。同様に、非差動モードにはエンジン３が部分気筒運転を実施する部分気筒非差動モードと、エンジン３が全気筒運転を実施する全気筒非差動モードとが含まれる。
本形態は差動モード又は非差動モードからＥＶモードへ切り替える際にＥＣＵ３０が実施する制御に特徴がある。本形態の制御においては、バッテリ１６の蓄電率が所定の閾値よりも大きくなった場合にＥＣＵ３０が差動モード又は非差動モードからＥＶモードへ切り替える。図２の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
ステップＳ１１において、ＥＣＵ３０は現在の走行モードが非差動モードか否かを判定する。非差動モードの場合はステップＳ１２に進み、ＥＶモードへの移行可否を判定する蓄電率の閾値Ｗｔｈの値をα１に設定する。一方、非差動モードでない場合、すなわち差動モードの場合はステップＳ１３に進み、閾値Ｗｔｈの値をβ１（α１＞β１）に設定する。すなわち、非差動モードの場合は差動モードの場合に比べて閾値Ｗｔｈの値が大きな値に設定される。
ステップＳ１４において、ＥＣＵ３０は蓄電率ＷをＳＯＣセンサ３４の出力信号に基づいて取得する。ステップＳ１５において、ＥＣＵ３０は取得した蓄電率Ｗが閾値Ｗｔｈよりも大きいか否かを判定する。蓄電率Ｗが閾値Ｗｔｈよりも大きい場合はステップＳ１６に進む。一方、蓄電率Ｗが閾値Ｗｔｈ以下の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。これにより、走行モードが差動モード又は非差動モードに維持される。
ステップＳ１６において、ＥＣＵ３０は非差動モードか否かを判定する。非差動モードの場合は、ステップＳ１７に進み、モータロック機構２５を係合状態から解放状態に操作して非差動モードから差動モードに切り替える。一方、差動モードの場合はモータロック機構２５の操作が不要であるのでステップＳ１７をスキップしてステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８において、ＥＣＵ３０はエンジン回転停止指令を出力してエンジン３の燃焼を停止させる。これにより、走行モードはＥＶモードに切り替えられ、エンジン回転数が０に向かって低下するとともに第１モータ・ジェネレータ４が空転する。
図２の制御ルーチンによれば、非差動モードの場合は差動モードの場合に比べて閾値Ｗｔｈの値が大きな値に設定される。このため、図３に示したように、非差動モードの場合には、蓄電率Ｗがβ１を超えた時刻ｔ０においてエンジン回転停止指令が出力されず、非差動モードが続行される。そして、蓄電率Ｗがβ１よりも大きなα１を超えた時刻ｔ１においてモータロック機構２５が係合状態から解放状態に操作されるとともにエンジン回転停止指令が出力される。その後、エンジン回転数が０に向かって低下する。そして、時刻ｔ２でエンジン回転数が０となる。
バッテリ１６の蓄電率Ｗがβ１を超える機会よりもα１を超える機会の方が少ない。したがって、本形態において、ＥＶモードへ切り替えるための条件は差動モードの実施中に比べて非差動モードの実施中の方が厳格に設定されている。そのため、差動モードからＥＶモードへの切り替えに比べて非差動モードからＥＶモードへの切り替えが実現し難くなる。したがって、差動モード及び非差動モードで同じ条件が設定されている場合と比べて非差動モードからＥＶモードへの切り替え頻度が低下する。つまり、２つのモードで同じ条件が設定されている場合と比べてモータロック機構２５の操作頻度が低下する。したがって、モータロック機構２５の耐久性の低下を抑制しつつシステム効率の向上を図ることができる。
（第２の形態）
次に、図４及び図５を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。第２の形態の制御は、ＥＶモードへ切り替えるための条件として設定されるパラメータが第１の形態の制御と異なるとともに、部分気筒非差動モードと全気筒非差動モードとの間で閾値を変更することに特徴がある。第２の形態のその他の構成等は第１の形態と同じであるので説明を省略する。本形態においては、アクセル開度の増加率の最大値がＥＶモードへ切り替えるための条件として設定される。本形態はアクセル開度の増加率の最大値が閾値未満の場合にＥＶモードへ切り替える。換言すれば、本形態はアクセル開度の増加率の最大値が閾値以上の場合には差動モード又は非差動モードが維持される。
図４の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ２１において、ＥＣＵ３０は現在の走行モードが非差動モードか否かを判定する。非差動モードの場合はステップＳ２２に進む。非差動モードでない場合、すなわち差動モードの場合はステップＳ２５に進む。ステップＳ２２において、ＥＣＵ３０はエンジン３が部分気筒運転で運転されているか否か、すなわち部分気筒非差動モードか否かを判定する。部分気筒非差動モードの場合はステップＳ２３に進む。部分気筒非差動モードでない場合、すなわち全気筒非差動モードの場合はステップＳ２４に進む。
ステップＳ２３において、ＥＣＵ３０はアクセル開度の増加率の最大値ｄＡｍａｘの閾値ｄＡｍａｘｔｈの値をα２に設定する。ステップＳ２４において、ＥＣＵ３０は閾値ｄＡｍａｘｔｈの値をβ２に設定する。ステップＳ２５において、ＥＣＵ３０は閾値ｄＡｍａｘｔｈの値をγ２に設定する。α２、β２、及びγ２には、α２＜β２＜γ２の関係が成立している。すなわち、差動モードの場合は閾値ｄＡｍａｘｔｈの値が非差動モードの場合よりも大きく設定される。さらに、非差動モードの場合には、閾値ｄＡｍａｘｔｈの値が部分気筒非差動モードと全気筒非差動モードとの間で異なる。部分気筒非差動モードの実施中は全気筒非差動モードの実施中よりも閾値ｄＡｍａｘｔｈの値が小さい。
ステップＳ２６において、ＥＣＵ３０はＴｘ時間前におけるアクセル開度の増加率の最大値ｄＡｍａｘを計算する。この計算は、ＥＣＵ３０がアクセル開度センサ３２に基づいてアクセル開度とその増加率とをそれぞれ計算して逐次記憶し、その記憶した値のなかからＴｘ時間前の時点での最大値を特定することによって実施される。
ステップＳ２７において、ＥＣＵ３０はアクセル開度の増加率の最大値ｄＡｍａｘが閾値ｄＡｍａｘｔｈ未満であるか否かを判定する。最大値ｄＡｍａｘが閾値ｄＡｍａｘｔｈ未満である場合はステップＳ２８に進む。最大値ｄＡｍａｘが閾値ｄＡｍａｘｔｈ以上の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。これにより、走行モードが差動モード又は非差動モードに維持される。
ステップＳ２８において、ＥＣＵ３０は非差動モードか否かを判定する。非差動モードの場合は、ステップＳ２９に進み、モータロック機構２５を係合状態から解放状態に操作して非差動モードから差動モードに切り替える。一方、差動モードの場合はモータロック機構２５の操作が不要であるのでステップＳ２９をスキップしてステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０において、ＥＣＵ３０はエンジン回転停止指令を出力してエンジン３の燃焼を停止させる。これにより、走行モードはＥＶモードに切り替えられ、エンジン回転数が０に向かって低下するとともに第１モータ・ジェネレータ４が空転する。
図４の制御ルーチンによれば、非差動モードの場合は差動モードの場合に比べて閾値ｄＡｍａｘｔｈの値が大きな値に設定される。アクセル開度の増加率の最大値ｄＡｍａｘがγ２未満になる機会よりもα２又はβ２未満になる機会の方が少ない。したがって、ＥＶモードへ切り替えるための条件は差動モードの実施中に比べて非差動モードの実施中の方が厳格に設定されている。これにより、第２の形態は第１の形態と同様に、モータロック機構２５の耐久性の低下を抑制しつつシステム効率の向上を図ることができる。
部分気筒運転は全気筒運転に比べてエンジン３のフリクショントルクが小さい。そのため、部分気筒非差動モードを維持する場合は全気筒非差動モードを維持する場合に比べて損失が少ない。したがって、システム効率の悪化を抑えながら、部分気筒非差動モードからＥＶモードへの切り替え頻度を全気筒非差動モードからＥＶモードへの切り替え頻度よりも低下させることができる。図５の例では、部分気筒非差動モードの場合、時刻ｔ１の以前でアクセル開度の増加率の最大値ｄＡｍａｘがα２以上であったため、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの判定期間ＴｘはＥＶモードに移行せずに部分気筒非差動モードに維持されている。時刻ｔ２において、時刻ｔ２からＴｘ時間前の最大値ｄＡｍａｘがα２を超えたため、モータロック機構２５が係合状態から解放状態に操作されるとともにエンジン回転停止指令が出力される。その後、エンジン回転数が０に向かって低下する。そして、時刻ｔ３でエンジン回転数が０となる。
第２の形態によれば、部分気筒非差動モードの実施中はモータロック機構２５の操作頻度が全気筒非差動モードの実施中よりも低下するためモータロック機構２５の耐久性の低下を更に抑制できる。一方、全気筒非差動モードの実施中は部分気筒非差動モードの実施中よりもＥＶモードへ切り替えられ易くなりシステム効率が向上する。
（第３の形態）
次に、図６及び図７を参照しながら本発明の第３の形態を説明する。第３の形態の制御は、ＥＶモードへ切り替えるための条件として設定されるパラメータを除き第２の形態と同一である。本形態においては、アクセル開度の所定時間ΔＴでの増加量ΔＡがＥＶモードへ切り替えるための条件として設定される。本形態はアクセル開度の増加量ΔＡが閾値未満の場合にＥＶモードへ切り替える。換言すれば、本形態はアクセル開度の増加量Δが閾値以上の場合には差動モード又は非差動モードが維持される。
図６の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ３１において、ＥＣＵ３０は現在の走行モードが非差動モードか否かを判定する。非差動モードの場合はステップＳ３２に進む。非差動モードでない場合すなわち差動モードの場合はステップＳ３５に進む。ステップＳ３２において、ＥＣＵ３０はエンジン３が部分気筒運転で運転されているか否か、すなわち部分気筒非差動モードか否かを判定する。部分気筒非差動モードの場合はステップＳ３３に進む。部分気筒非差動モードでない場合、すなわち全気筒非差動モードの場合はステップＳ３４に進む。
ステップＳ３３において、ＥＣＵ３０はアクセル開度の所定時間ΔＴでの増加量ΔＡの閾値ΔＡｔｈの値をα３に設定する。ステップＳ３４において、ＥＣＵ３０は閾値ΔＡｔｈの値をβ３に設定する。ステップＳ３５において、ＥＣＵ３０は閾値ΔＡｔｈの値をγ３に設定する。α３、β３、及びγ３には、α３＜β３＜γ３の関係が成立している。すなわち、差動モードの場合は閾値ΔＡｔｈの値が非差動モードの場合よりも大きく設定される。さらに、非差動モードの場合には、閾値ΔＡｔｈの値が部分気筒非差動モードと全気筒非差動モードとの間で異なる。部分気筒非差動モードの実施中は全気筒非差動モードの実施中よりも閾値ΔＡｔｈの値が小さい。
ステップＳ３６において、ＥＣＵ３０はＴｘ時間前におけるアクセル開度の増加量ΔＡを計算する。この計算は、ＥＣＵ３０がアクセル開度センサ３２に基づいてアクセル開度を逐次記憶し、その記憶したデータに基づいてＴｘ＋ΔＴ時間前のアクセル開度と、Ｔｘ時間前のアクセル開度との差分を求めることにより実施される。
ステップＳ３７において、ＥＣＵ３０はアクセル開度の増加量ΔＡが閾値ΔＡｔｈ未満であるか否かを判定する。増加量ΔＡが閾値ΔＡｔｈ未満である場合はステップＳ３８に進む。増加量ΔＡが閾値ΔＡｔｈ以上の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。これにより、走行モードが差動モード又は非差動モードに維持される。
ステップＳ３８において、ＥＣＵ３０は非差動モードか否かを判定する。非差動モードの場合は、ステップＳ３９に進み、モータロック機構２５を係合状態から解放状態に操作して非差動モードから差動モードに切り替える。一方、差動モードの場合はモータロック機構２５の操作が不要であるのでステップＳ３９をスキップしてステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０において、ＥＣＵ３０はエンジン回転停止指令を出力してエンジン３の燃焼を停止させる。これにより、走行モードはＥＶモードに切り替えられ、エンジン回転数が０に向かって低下するとともに第１モータ・ジェネレータ４が空転する。
図６の制御ルーチンによれば、非差動モードの場合は差動モードの場合に比べて閾値ΔＡｔｈの値が大きな値に設定される。アクセル開度の増加量ΔＡがγ３未満になる機会よりもα３又はβ３未満になる機会の方が少ない。したがって、ＥＶモードへ切り替えるための条件は差動モードの実施中に比べて非差動モードの実施中の方が厳格に設定されている。これにより、第３の形態は第１の形態と同様に、モータロック機構２５の耐久性の低下を抑制しつつシステム効率の向上を図ることができる。
図７の例では、部分気筒非差動モードの場合、時刻ｔ１の以前において所定時間ΔＴでの増加量ΔＡがα３以上であったため、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの判定期間ＴｘはＥＶモードに移行せずに部分気筒非差動モードに維持されている。時刻ｔ２において、時刻ｔ２からＴｘ時間前の増加量ΔＡがα３を超えたため、モータロック機構２５が係合状態から解放状態に操作されるとともにエンジン回転停止指令が出力される。その後、エンジン回転数が０に向かって低下する。そして、時刻ｔ３でエンジン回転数が０となる。
第３の形態によれば、第２の形態と同様に、部分気筒非差動モードの実施中はモータロック機構２５の操作頻度が全気筒非差動モードの実施中よりも低下するためモータロック機構２５の耐久性の低下を更に抑制できる。一方、全気筒非差動モードの実施中は部分気筒非差動モードの実施中よりもＥＶモードへ切り替えられ易くなりシステム効率が向上する。
（第４の形態）
次に、図８及び図９を参照しながら本発明の第４の形態を説明する。第４の形態の制御は、ＥＶモードへ切り替えるための条件として設定されるパラメータを除き第２又は第３の形態と同一である。本形態においては、車両１が走行する路面の下り勾配の絶対値ｇｒａｄがＥＶモードへ切り替えるための条件として設定される。本形態は下り勾配の絶対値ｇｒａｄが閾値未満の場合にＥＶモードへ切り替える。換言すれば、本形態は下り勾配の絶対値ｇｒａｄが閾値以上の場合には差動モード又は非差動モードが維持される。
図８の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ４１において、ＥＣＵ３０は現在の走行モードが非差動モードか否かを判定する。非差動モードの場合はステップＳ４２に進む。非差動モードでない場合すなわち差動モードの場合はステップＳ４５に進む。ステップＳ４２において、ＥＣＵ３０はエンジン３が部分気筒運転で運転されているか否か、すなわち部分気筒非差動モードか否かを判定する。部分気筒非差動モードの場合はステップＳ４３に進む。部分気筒非差動モードでない場合、すなわち全気筒非差動モードの場合はステップＳ４４に進む。
ステップＳ４３において、ＥＣＵ３０は下り勾配の絶対値ｇｒａｄの閾値ｇｒａｄｔｈの値をα４に設定する。ステップＳ４４において、ＥＣＵ３０は閾値ｇｒａｄｔｈの値をβ４に設定する。ステップＳ４５において、ＥＣＵ３０は閾値ｇｒａｄｔｈの値をγ４に設定する。α４、β４、及びγ４には、α４＜β４＜γ４の関係が成立している。すなわち、差動モードの場合は閾値ｇｒａｄｔｈの値が非差動モードの場合よりも大きく設定される。さらに、非差動モードの場合には、閾値ｇｒａｄｔｈの値が部分気筒非差動モードと全気筒非差動モードとの間で異なる。部分気筒非差動モードの実施中は全気筒非差動モードの実施中よりも閾値ｇｒａｄｔｈの値が小さい。
ステップＳ４６において、ＥＣＵ３０は車両１が走行する路面が下り勾配であるか否かを判定する。路面の勾配は不図示の勾配センサの信号に基づいてＥＣＵ３０にて取得される。ステップＳ４７において、ＥＣＵ３０は勾配センサの信号に基づいて下り勾配の絶対値ｇｒａｄを取得する。ステップＳ４８において、ＥＣＵ３０は下り勾配の絶対値ｇｒａｄが閾値ｇｒａｄｔｈ未満であるか否かを判定する。下り勾配の絶対値ｇｒａｄが閾値ｇｒａｄｔｈ未満である場合はステップＳ４９に進む。下り勾配の絶対値ｇｒａｄが閾値ｇｒａｄｔｈ以上の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。これにより、走行モードが差動モード又は非差動モードに維持される。
ステップＳ４９において、ＥＣＵ３０は非差動モードか否かを判定する。非差動モードの場合は、ステップＳ５０に進み、モータロック機構２５を係合状態から解放状態に操作して非差動モードから差動モードに切り替える。一方、差動モードの場合はモータロック機構２５の操作が不要であるのでステップＳ５０をスキップしてステップＳ５１に進む。
ステップＳ５１において、ＥＣＵ３０はエンジン回転停止指令を出力してエンジン３の燃焼を停止させる。これにより、走行モードはＥＶモードに切り替えられ、エンジン回転数が０に向かって低下するとともに第１モータ・ジェネレータ４が空転する。
図８の制御ルーチンによれば、非差動モードの場合は差動モードの場合に比べて閾値ｇｒａｄｔｈの値が大きな値に設定される。下り勾配の絶対値ｇｒａｄがγ４未満になる機会よりもα４又はβ４未満になる機会の方が少ない。したがって、ＥＶモードへ切り替えるための条件は差動モードの実施中に比べて非差動モードの実施中の方が厳格に設定されている。これにより、第４の形態は第１の形態と同様に、モータロック機構２５の耐久性の低下を抑制しつつシステム効率の向上を図ることができる。
図９の例では、部分気筒非差動モードの場合には下り勾配の絶対値ｇｒａｄがβ４未満となった時刻ｔ０においてエンジン回転停止指令が出力されず、部分気筒非差動モードが続行される。そして、下り勾配の絶対値ｇｒａｄがβ４よりも小さなα４未満となった時刻ｔ１においてモータロック機構２５が係合状態から解放状態に操作されるとともにエンジン回転停止指令が出力される。その後、エンジン回転数が０に向かって低下する。そして、時刻ｔ２でエンジン回転数が０となる。
第４の形態によれば、第２又は第３の形態と同様に、部分気筒非差動モードの実施中はモータロック機構２５の操作頻度が全気筒非差動モードの実施中よりも低下するためモータロック機構２５の耐久性の低下を更に抑制できる。一方、全気筒非差動モードの実施中は部分気筒非差動モードの実施中よりもＥＶモードへ切り替えられ易くなりシステム効率が向上する。
本発明は上記各形態に限定されず、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。上記各形態は２つのモータ・ジェネレータを備え、一方のモータ・ジェネレータとエンジンとが差動機構に連結されたタイプのハイブリッド車両に本発明を適用したものであるが、一つのモータ・ジェネレータとエンジンとが差動機構に連結されるハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。また、エンジンは気筒休止エンジンに限らない。したがって、各気筒が運転される通常のエンジンを含むハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。
差動機構を差動状態から非差動状態へ切り替えるロック機構としては、モータ・ジェネレータ自体の回転を阻止するものに限らない。例えば、差動機構からモータ・ジェネレータまでの動力伝達経路をクラッチで切り離すとともに、差動機構側の要素を固定する形態でロック機構を実施し、そのロック機構によって差動機構を差動状態から非差動状態へ切り替えることも可能である。
上記各形態では、一つのパラメータの閾値の値を差動モードと非差動モードとの間で相違させることにより、非差動モードの実施中にＥＶモードへ切り替えるための条件を差動モードの実施中の当該条件に比べて厳格に設定している。しかしながら、閾値の値を相違させることは一例にすぎない。例えば、一つのパラメータの閾値の値を差動モードと非差動モードとで共通とし、かつ非差動モードの場合は他のパラメータによる条件を加重することにより、非差動モードの実施中にＥＶモードへ切り替えるための条件を差動モードの実施中の当該条件に比べて厳格に設定することも可能である。要するに、非差動モードの実施中は差動モードの実施中に比べてＥＶモードへ移行し難くなるように条件を設定すればよい。なお、上述した第１から第４の形態のうち、少なくとも２つの形態を組み合わせることによって本発明を実施することもできる。
第２から第４の各形態は、アクセルペダルが離された惰性走行時やアクセルペダルの踏み込み量が所定値以下の減速時に実施することが適しているが、これらの形態は必ずしも惰性走行時や減速時を前提とするものではない。したがって、エンジンや第２モータ・ジェネレータがトルクを出力する定常走行時や加速時にこれらの形態を実施することも可能である。
本発明の制御装置は、エンジンと、モータ・ジェネレータと、前記エンジンと前記モータ・ジェネレータとが連結された差動機構と、駆動輪にトルクを伝達するための出力部と、前記差動機構の状態を、前記エンジンのトルクを前記モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配可能な差動状態と、前記エンジンのトルクを前記モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配することを停止可能な非差動状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備え、前記差動機構の状態が前記差動状態で前記エンジンの燃焼が停止したＥＶモードと、前記差動機構の状態が前記差動状態で前記エンジンの回転が継続する差動モードと、前記差動機構の状態が前記非差動状態で前記エンジンの回転が継続する非差動モードとを実施可能なハイブリッド車両に適用され、前記差動モード又は前記非差動モードの実施中に所定の条件が成立した場合に前記エンジンの燃焼を停止して前記ＥＶモードへ切り替える制御装置であって、前記非差動モードの実施中は前記差動モードの実施中に比べて前記ＥＶモードへ移行し難くなるように前記所定の条件が設定されているものである。
差動モードはエンジンとモータ・ジェネレータとの差回転が許容された状態にある。そのため、エンジンの燃焼を停止するだけでエンジン回転数が０に向かって低下するとともにモータ・ジェネレータが空転し、差動モードからＥＶモードに切り替えられる。一方、非差動モードはエンジンとモータ・ジェネレータとの差回転が阻止されているので、差動機構が非差動状態のままエンジンの燃焼を停止してもエンジン回転数を０にすることができない。したがって、非差動モードからＥＶモードへ切り替える場合はエンジンの燃焼を停止する前に差動機構を非差動状態から差動状態へ切り替えるロック機構の操作が必要となる。車両走行中にＥＶモードに移行してエンジン回転数が０になると、燃焼が停止したエンジンを回転させるエネルギーが不要となるのでシステム効率が向上する。しかし、システム効率の向上を重視し、差動モード及び非差動モードのそれぞれの場合に同じ条件でＥＶモードに切り替えるとロック機構の操作頻度が増加してロック機構の耐久性が低下するおそれがある。この制御装置によれば、差動モード又は非差動モードからＥＶモードに切り替えるための条件が非差動モードの実施中は差動モードの実施中に比べて厳格に、すなわちＥＶモードへ移行し難くなるように設定されている。そのため、差動モードからＥＶモードへの切り替えに比べて非差動モードからＥＶモードへの切り替えが実現し難くなる。したがって、差動モード及び非差動モードで同じ条件が設定されている場合と比べて非差動モードからＥＶモードへの切り替え頻度が低下する。つまり、２つのモードで同じ条件が設定されている場合と比べてロック機構の操作頻度が低下する。したがって、ロック機構の耐久性の低下を抑制しつつシステム効率の向上を図ることができる。
本発明の制御装置の一態様において、前記エンジンは、複数の気筒を有し、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を休止し残りの気筒を稼働する部分気筒運転と前記複数の気筒の全ての気筒を稼働する全気筒運転とを実行可能であり、前記非差動モードには、前記エンジンが前記全気筒運転を実施する全気筒非差動モードと、前記エンジンが前記部分気筒運転を実施する部分気筒非差動モードとが含まれ、前記部分気筒非差動モードの実施中は前記全気筒非差動モードの実施中に比べて前記ＥＶモードへ移行し難くなるように前記所定の条件が設定されてもよい。

Claims (3)

  1. エンジンと、
    モータ・ジェネレータと、
    前記エンジンと前記モータ・ジェネレータとが連結された差動機構と、
    前記差動機構の状態を、前記エンジンと前記モータ・ジェネレータとの差回転を許容する差動状態と、前記エンジンと前記モータ・ジェネレータとの差回転を阻止する非差動状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備え、
    前記差動機構の状態が前記差動状態で前記エンジンの燃焼が停止したＥＶモードと、前記差動機構の状態が前記差動状態で前記エンジンの回転が継続する差動モードと、前記差動機構の状態が前記非差動状態で前記エンジンの回転が継続する非差動モードとを実施可能なハイブリッド車両に適用され、
    前記差動モード又は前記非差動モードの実施中に所定の条件が成立した場合に前記エンジンの燃焼を停止して前記ＥＶモードへ切り替える制御装置であって、
    前記非差動モードの実施中は前記差動モードの実施中に比べて前記所定の条件が厳格に設定されているハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記エンジンは、複数の気筒を有し、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を休止し残りの気筒を稼働する部分気筒運転と前記複数の気筒の全ての気筒を稼働する全気筒運転とを実行可能であり、
    前記非差動モードには、前記エンジンが前記全気筒運転を実施する全気筒非差動モードと、前記エンジンが前記部分気筒運転を実施する部分気筒非差動モードとが含まれ、
    前記部分気筒非差動モードの実施中は前記全気筒非差動モードの実施中に比べて前記所定の条件が厳格に設定されている請求項１の制御装置。
  3. 前記差動モード又は前記非差動モードの実施中に前記所定の条件が成立し、かつ前記車両が惰性走行の場合に前記エンジンの燃焼を停止して前記ＥＶモードへ切り替える請求項１又は２の制御装置。
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