WO2015008395A1 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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WO2015008395A1
WO2015008395A1 PCT/JP2013/071072 JP2013071072W WO2015008395A1 WO 2015008395 A1 WO2015008395 A1 WO 2015008395A1 JP 2013071072 W JP2013071072 W JP 2013071072W WO 2015008395 A1 WO2015008395 A1 WO 2015008395A1
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motor
engine
generator
vehicle
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PCT/JP2013/071072
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田端　淳
金田　俊樹
達也 今村
佐藤　功
椎葉　一之
松原　亨
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y10S903/93—Conjoint control of different elements

Definitions

  • the present invention relates to a control device for controlling traveling of a hybrid vehicle including an engine and a motor having a power generation function as a driving force source for traveling.
  • Hybrid vehicles are vehicles equipped with an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) such as a gasoline engine or a diesel engine as a driving power source, and a motor having a power generation function. And it is a vehicle which can improve a fuel consumption and can aim at reduction of exhaust gas by utilizing each characteristic which an engine and a motor have.
  • an engine such as a gasoline engine or a diesel engine as a driving power source
  • a motor having a power generation function.
  • An example of an invention relating to such a hybrid vehicle is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2008-265598.
  • the hybrid vehicle described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-265598 includes a power split mechanism including an engine, a first motor, a second motor, and a planetary gear mechanism having three rotating elements. Furthermore, the clutch which fixes the output shaft of an engine so that rotation is impossible is provided.
  • the first motor is connected to the output shaft of the engine via a power split mechanism.
  • the second motor is connected to the drive wheel.
  • Each operation of the engine, the first motor, the second motor, and the clutch is configured to be controlled according to the required driving force of the vehicle.
  • the motor travels by driving both the first motor and the second motor in a state where the power split mechanism functions as a speed reduction mechanism or a speed increase mechanism by engaging the clutch and fixing the output shaft of the engine. Is possible.
  • the hybrid vehicle described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-265598 is a so-called “engine running mode” in which the vehicle is driven by the output of the engine, and the so-called “single” in which the vehicle is driven only by the output of the second motor.
  • the vehicle travel mode is switched from the “engine travel mode” based on the output of the engine to the “twin motor travel mode” based on the outputs of both the first motor and the second motor, the engine stops.
  • the clutch is engaged to shift to the “twin motor travel mode”.
  • the drive torque obtained by the second motor alone is smaller than the drive torque obtained in the “engine running mode”. Therefore, when switching from the “engine traveling mode” to the “twin motor traveling mode” as described above, the driving torque of the vehicle temporarily decreases. If the amount of decrease in the drive torque is large, a drop in the drive torque unintended by the driver may occur during traveling, which may cause a shock or a sense of discomfort to the driver.
  • the present invention has been made paying attention to the technical problem described above, and in a hybrid vehicle using an engine and a plurality of motors as a driving force source, the vehicle is driven by the outputs of the plurality of motors from the state where the vehicle is driven by the outputs of the engine.
  • An object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that can smoothly execute switching to a state to be performed.
  • the present invention includes an engine and a plurality of motors as a driving force source that outputs torque for running a vehicle, and a first running mode in which the vehicle is driven by the output of the engine; Depending on the required driving force for the vehicle, either a second traveling mode in which the vehicle is driven by the outputs of the plurality of motors or a third traveling mode in which the vehicle is driven by the output of any one of the motors.
  • the setting means in the present invention includes means for lowering the selectability as the output is larger.
  • the setting means in the present invention includes means for prohibiting selection and setting of the second traveling mode when the output is larger than a predetermined value.
  • the setting means in the present invention includes means for not selecting the second traveling mode when the output is larger than a predetermined value.
  • the detection means in the present invention can include means for detecting the engine speed of the engine.
  • the setting means in the present invention is configured such that the engine speed is greater than a predetermined speed. Means for prohibiting the selection and setting of the second travel mode when the value is larger.
  • the detection means in the present invention can include means for detecting the engine speed of the engine.
  • the setting means in the present invention is configured such that the engine speed is greater than a predetermined speed. Is included, means for not selecting the second traveling mode is included.
  • the required driving force in the present invention includes a required amount of driving force determined based on the accelerator opening and the vehicle speed.
  • a first rotating element connected to the engine and a second rotating element connected to a first motor of the plurality of motors as a reaction element when the first rotating element rotates.
  • a rotating element, and a third rotating element that rotates at a rotation speed determined based on the rotation speeds of the first rotating element and the second rotating element and that is connected to a second motor and a drive shaft of the plurality of motors.
  • a power splitting mechanism that splits or combines power transmitted between the driving force source and the driving shaft, and a state in which the first rotating element cannot be selectively rotated.
  • a hybrid vehicle including a brake mechanism that is fixed to the vehicle can be controlled.
  • the second traveling mode for traveling by the output of the motor and the third traveling mode for traveling by the output of any one motor are appropriately selected and set. Therefore, it is possible to appropriately generate the driving force required for the vehicle and improve fuel efficiency and energy efficiency.
  • the selectability of 2nd driving mode ie, the ease of selection of 2nd driving mode, is changed.
  • the output of the driving force source is an output of the engine or an output obtained by combining the output of the engine and the output of the motor. Therefore, when the vehicle is traveling in the first traveling mode, the traveling mode can be switched to the second traveling mode in an appropriate state. Therefore, it is possible to smoothly switch the traveling mode during traveling, and to improve the operability and comfort of the vehicle.
  • the possibility of selecting the second traveling mode is set lower. That is, the larger the output of the driving force source, the more difficult the second traveling mode is selected.
  • the region for selecting the second traveling mode increases as the output of the driving force source increases.
  • the map is changed to be narrower. Therefore, for example, when the output of the engine is large and switching to the second traveling mode in that state may cause a shock or uncomfortable feeling to the driver, switching to the second traveling mode is suppressed. The Therefore, it is possible to prevent or suppress the driver from being shocked or discomforted when the driving mode is switched.
  • the possibility of selecting the second traveling mode is set to zero. That is, it is prohibited to select and set the second travel mode.
  • control is performed so that the second travel mode is not selected.
  • the driving mode switching control is performed using a map in which an area for selecting each driving mode is determined according to the required driving amount, the map is changed to one in which the area for selecting the second driving mode is deleted. The Therefore, for example, if the engine output is large and switching to the second traveling mode in that state may cause the driver to feel shock or discomfort, switching to the second traveling mode is performed. I will not. Therefore, it is possible to avoid giving the driver a shock or uncomfortable feeling at the time of switching the traveling mode.
  • the selectability of the second traveling mode is set to zero. That is, it is prohibited to select and set the second travel mode.
  • control is performed so that the second travel mode is not selected.
  • the driving mode switching control is performed using a map in which an area for selecting each driving mode is determined according to the required driving amount, the map is changed to one in which the area for selecting the second driving mode is deleted. The Therefore, for example, if the engine speed is high, that is, the output of the engine is large, and switching to the second traveling mode is performed in this state, there is a possibility that the driver may be shocked or discomforted. Switching to driving mode is not performed. Therefore, it can be easily avoided that the driver is shocked or discomforted when the driving mode is switched.
  • the required driving force is obtained based on the accelerator opening and the vehicle speed. Then, the traveling mode of the vehicle is set according to the required driving force. For example, a driving point determined by the accelerator and the vehicle speed is obtained as a required driving force in a map that defines a region for selecting a travel mode with respect to the accelerator opening and the vehicle speed. Therefore, it is possible to appropriately execute the control for selecting and switching the traveling mode while reflecting the driver's request, the actual traveling state, and the like.
  • FIG. 2 is a collinear diagram for a power split mechanism in the power train shown in FIG. 1, showing a state where the engine is running.
  • FIG. 2 is a collinear diagram of a power split mechanism in the power train shown in FIG. 1, showing a state where the vehicle is running with the power of a motor / generator.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram schematically showing a power train in which a brake in the power train shown in FIG. 1 is replaced with a one-way clutch.
  • FIG. 4 is a skeleton diagram schematically showing an example of a power train of a hybrid vehicle that can be a subject of the present invention, in which a transmission unit is provided between an engine and a power split mechanism.
  • FIG. 9 is a skeleton diagram schematically showing another power train of a hybrid vehicle that can be a subject of the present invention, in which the position of the partition wall shown in FIG. 8 is changed.
  • FIG. 10 is a chart collectively showing operating states of clutches and brakes and motors / generators in each driving state of the power train shown in FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 10 is a collinear diagram of a power split mechanism and a transmission unit in the power train shown in FIGS. 8 and 9, showing a state where the engine is running.
  • FIG. 10 is a collinear diagram of a power split mechanism and a transmission unit in the power train shown in FIGS. 8 and 9, showing a state where the motor / generator is running. It is a flowchart for demonstrating an example of the control performed with the control apparatus which concerns on this invention.
  • FIG. 2 is a map (diagram) applied to reduce the possibility of switching to “twin motor travel mode” to 0 (prohibit switching), excluding the twin motor travel region from the map shown in FIG. It is.
  • FIG. 6 is a time chart showing changes in engine speed, rotation speed and torque of each motor / generator when control for switching from “engine running mode” to “twin motor running mode” is performed.
  • FIG. 3 is a map (diagram) applied to change the selectability of “twin motor travel mode”, in which the range of the twin motor travel region in the map shown in FIG. 2 is changed (narrowed).
  • the present invention relates to a control device for controlling a hybrid vehicle including an engine and a motor as driving force sources.
  • the hybrid vehicle may be a so-called hybrid vehicle having at least two motors, a motor that controls the rotational speed and torque of the engine and a motor that generates driving force.
  • the engine in the present invention may be an internal combustion engine using a fuel other than gasoline, such as a diesel engine or a gas engine.
  • the motor is preferably a motor having a power generation function (that is, a motor / generator).
  • the motor that acts on the control of the engine is constituted by the motor / generator, and the other motors are motors not having the power generation function. May be.
  • the hybrid vehicle or the control device thereof targeted by the present invention is configured to be able to select a travel mode in which the vehicle travels with the power output from the engine and a travel mode in which the motor is driven with battery power. Yes.
  • the driving mode in which the vehicle travels with the power output by the engine a part of the power is transmitted to the drive wheels, and the motor / generator is driven by the other part of the power to generate power.
  • a mode for driving and driving, a mode for generating power by driving a generator with an engine, and a mode for driving by driving the motor with the electric power may be set.
  • the mode in which power is supplied from the battery to the motor is set to a mode in which the vehicle runs with one of the motors, a mode in which the two motors (or motor generators) are driven together, and the like. It may be configured.
  • FIG. 1 shows an example of a power train of a hybrid vehicle Ve in which an engine (ENG) 1 and two motor generators of a first motor generator (MG1) 2 and a second motor generator (MG2) 3 are arranged in series. Is shown schematically.
  • the output shaft of the engine 1 and the rotor of the first motor / generator (MG1) 2 are connected via a first clutch C01.
  • the rotor of the first motor / generator 2 and the rotor of the second motor / generator (MG2) 3 are connected via a second clutch C02.
  • the rotor of the second motor / generator 3 is connected to the drive shaft 4.
  • the engine 1 is configured such that its fuel supply amount, ignition timing or throttle opening, and valve opening / closing timing are electrically controlled.
  • the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 are both connected to the battery via an inverter, and the number of rotations and torque, or the function as a motor and the function as a generator are switched. Is configured to be electrically controlled.
  • the first clutch C01 and the second clutch C01 are configured such that their engagement and disengagement or increase / decrease in transmission torque capacity is electrically controlled.
  • the electronic system performs the operation control of the engine 1 as described above, the operation control of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3, and the engagement / release control of the first clutch C01 and the second clutch C02.
  • a control device (ECU) 5 is provided.
  • the power performance and driving characteristics of the engine 1, the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 constituting the driving force source of the hybrid vehicle Ve are different from each other.
  • the engine 1 can be operated in a wide operation range from a low torque and low rotation speed range to a high torque and high rotation speed range. Further, the energy efficiency is good in a region where the torque and the rotational speed are high to some extent.
  • the first motor / generator 2 that performs control for adjusting the rotation speed of the engine 1, the crank angle when the engine 1 is stopped, and the output of the driving force outputs a large torque at a low rotation speed. have.
  • the second motor / generator 3 that outputs torque to the drive shaft 4 can operate at a higher rotational speed than the first motor / generator 2 and has a characteristic that the maximum torque is smaller than that of the first motor / generator 2. ing. Therefore, the vehicle Ve that is the subject of the present invention effectively uses the engine 1, the first motor / generator 2, and the second motor / generator 3 that constitute the driving force source, and has energy efficiency or fuel efficiency. It is controlled to be good.
  • the control includes an “engine traveling mode” in which the vehicle travels by the output of the engine 1 and a “twin motor traveling mode” in which the two motors / generators of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 function as motors. And a “single motor travel mode” that travels by the output of one of the motor generators (specifically, the second motor generator 3) is selected and set according to the travel state of the vehicle Ve. It is.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a driving region of the vehicle Ve with the vehicle speed as the horizontal axis and the accelerator opening as the vertical axis.
  • An area indicated by reference numeral I is an area for executing “engine driving mode” (engine driving area)
  • an area indicated by reference numeral II is a driving area for executing “twin motor driving mode” (twin motor driving area)
  • the region shown is a region (single motor travel region) in which the “single motor travel mode” is executed.
  • the required driving force is the same as that required when an engine or motor / generator is controlled in a normal hybrid vehicle, and is determined in advance according to the accelerator opening and the vehicle speed, for example.
  • This required driving force is mainly a factor that determines the power performance or power characteristics of the vehicle Ve, and can be determined by design for each vehicle type or for each vehicle type.
  • the required driving force is represented as an operating point for selecting each travel region on the map shown in FIG.
  • the “engine running mode” is executed when the accelerator opening, that is, the required driving force is larger than a certain level or when the vehicle speed is a high vehicle speed that is a certain level.
  • the engine 1 is operated according to the required driving force, and the first clutch C01 and the second clutch C02 are both engaged, and the torque output by the engine 1 is the first motor. It is transmitted to the drive shaft 4 via the generator 2 and the second motor / generator 3.
  • the torque and rotation speed of the engine 1 are controlled by, for example, the first motor / generator 2. If electric power is generated by the first motor / generator 2, the second motor / generator 3 is driven by the electric power. Therefore, the control in this case can be said to be hybrid drive control.
  • the operation region becomes the single motor traveling region III, and as a result, the operation of the engine 1 is stopped and at least the second clutch C02. Is released.
  • electric power is supplied from the battery to the second motor / generator 3 to cause the second motor / generator 3 to function as a motor, so that the vehicle Ve travels based on the output of the second motor / generator 3.
  • the rotation angle of the crankshaft of the engine 1 is controlled by the first motor / generator 2 so that the crank angle becomes an angle suitable for starting.
  • the driving region of the vehicle Ve is the twin motor traveling region II.
  • the operation of the engine 1 is stopped, the first clutch C01 is released, and the second clutch C02 is engaged.
  • power is supplied from the battery to the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 so that both the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 function as a motor. Be controlled. Therefore, in the “single motor travel mode” or the “twin motor travel mode”, for example, the battery has a sufficient amount of charge (SOC: State Of Charge), and the second motor / generator 3 can output torque. This is executed when a condition such as that the engine 1 is in a state where the engine 1 can be stopped is satisfied.
  • SOC State Of Charge
  • the vehicle Ve When the vehicle Ve is traveling, for example, an accelerator operation is performed according to a road environment such as a road gradient or a road surface condition, a travel environment such as a change in traffic volume or a regulation speed, and the vehicle speed changes. Therefore, the required driving force for the vehicle Ve is changed, and the driving mode indicating the required driving force is changed on the map of FIG.
  • the operation range of the vehicle Ve changes from the engine travel region I to the single motor travel region III through the twin motor travel region II as indicated by an arrow a in FIG. .
  • the driving region of the vehicle Ve changes from the engine traveling region I to the single motor traveling region III through the twin motor traveling region II.
  • the control for switching the driving mode in accordance with the change in the driving range is executed by the electronic control unit 5 described above.
  • FIG. 3 is a skeleton diagram showing another example of the power train in the hybrid vehicle Ve that can be the subject of the present invention.
  • the power output from the engine 1 is divided into the first motor / generator 2 side and the drive shaft 4 side, and the electric power generated by the first motor / generator 2 is supplied to the second motor / generator 3.
  • the so-called two-motor hybrid vehicle Ve is configured to apply the driving force of the second motor / generator 3 to the driving shaft 4.
  • the power split mechanism 6 used in the hybrid vehicle Ve shown here is constituted by a differential mechanism having three rotating elements. More specifically, a planetary gear mechanism having a sun gear as a first rotation element, a carrier as a second rotation element, and a ring gear as a third rotation element among the three rotation elements. In the example shown in FIG. 3, a single pinion type planetary gear mechanism is used.
  • the planetary gear mechanism constituting the power split mechanism 6 is arranged on the same axis as the engine 1, and the first motor / generator 2 is connected to the sun gear 7.
  • the first motor / generator 2 is disposed adjacent to the power split mechanism 6 on the side opposite to the engine 1, and the rotor 2 a is connected to the sun gear 7.
  • a ring gear 8 is arranged concentrically with the sun gear 7.
  • a pinion gear meshing with the sun gear 7 and the ring gear 8 is held by a carrier 9 so as to be able to rotate and revolve, and the carrier 9 is connected to the output shaft 1 a of the engine 1.
  • the drive gear 10 is connected to the ring gear 8.
  • the drive gear 10 is disposed between the engine 1 and the power split mechanism 6.
  • the carrier 9 of the planetary gear mechanism is an input element in the power split mechanism 6, and the brake Bcr for selectively fixing the carrier 9 in a non-rotatable state is the drive gear 10 described above.
  • the brake Bcr functions as a brake mechanism that stops the rotation of the engine 1.
  • the brake Bcr is constituted by, for example, a friction brake that is engaged by hydraulic pressure.
  • An oil pump (OP) 11 is disposed on the extended axis of the output shaft 1a.
  • the oil pump 11 is for generating hydraulic pressure for lubrication and control. Specifically, the rotary shaft 11a of the oil pump 11 and the output shaft 1a are connected, and the oil pump 11 is driven by the engine 1 to generate hydraulic pressure.
  • the counter shaft 12 is arranged in parallel with the rotation center axis of the power split mechanism 6 and the first motor / generator 2 described above.
  • a counter driven gear 13 meshing with the drive gear 10 is attached to the counter shaft 12 so as to rotate integrally.
  • the counter driven gear 13 is constituted by a gear having a smaller diameter than the drive gear 10. Therefore, when torque is transmitted from the power split mechanism 6 toward the countershaft 12, a deceleration action (torque amplification action) is generated.
  • the torque output from the second motor / generator 3 can be added to the torque transmitted from the power split mechanism 6 to the drive shaft 4. That is, the second motor / generator 3 is arranged in parallel with the counter shaft 12, and the reduction gear 14 connected to the rotor 3 a is engaged with the counter driven gear 13.
  • the reduction gear 14 is constituted by a gear having a smaller diameter than the counter driven gear 13. Therefore, the torque output from the second motor / generator 3 is amplified and transmitted to the counter driven gear 13 or the counter shaft 12.
  • the counter shaft 12 is provided with a counter drive gear 15 so as to rotate integrally therewith, and the counter drive gear 15 meshes with a ring gear 17 of a differential gear 16 which is a final reduction gear.
  • a differential gear 16 which is a final reduction gear.
  • the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 are each connected to a battery via a controller such as an inverter (not shown). .
  • the current is controlled so as to function as a motor or a generator.
  • the engine 1 is configured such that its throttle opening and ignition timing are controlled, and is further configured to control automatic stop, start and restart.
  • Operation control of the engine 1 as described above, operation control of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3, engagement / release of the first clutch C01 and the second clutch C02, and the first clutch C1 and the second clutch Control such as engagement / release of the two clutch C2 is executed by the electronic control unit 5.
  • a control system for this purpose is shown in a block diagram in FIG.
  • the electronic control unit 5 includes a hybrid control unit (HV-ECU) 18 that performs overall control for traveling, a motor generator for controlling the first motor generator 2 and the second motor generator 3.
  • a control device (MG-ECU) 19 and an engine control device (E / G-ECU) 20 for controlling the engine 1 are provided.
  • Each of these control devices 18, 19, and 20 is configured mainly with a microcomputer, performs an operation using input data and data stored in advance, and outputs the operation result as a control command signal. Is configured to output as
  • Examples of input data input to the electronic control unit 5 include, for example, vehicle speed, accelerator opening, rotation speed of the first motor / generator 2, rotation speed of the second motor / generator 3, rotation speed of the ring gear 8 ( The output shaft speed), the engine speed, the battery SOC, and the like are input to the hybrid drive device 18.
  • Examples of command signals output from the electronic control unit 5 include, for example, a torque command value for the first motor / generator 2, a torque command value for the second motor / generator 3, a torque command value for the engine 1, and
  • the hydraulic pressure command value of the brake Bcr is output from the hybrid drive device 18.
  • a command signal PC1 and a hydraulic pressure command signal PB1 for the brake B1 are output.
  • the torque command value of the first motor / generator 2 and the torque command value of the second motor / generator 3 are input to the motor / generator control device 19 as control data.
  • the motor / generator control device 19 is configured to perform calculations based on these torque command values and to output current command signals of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3.
  • the engine torque command signal is input to the engine control device 20 as control data.
  • the engine control device 20 is configured to perform calculation based on the engine torque command signal and output a throttle opening signal for an electronic throttle valve (not shown), an ignition signal for controlling the ignition timing, and the like. ing.
  • FIG. 5 is a collinear diagram for the planetary gear mechanism constituting the power split mechanism 6 described above, and shows the state of torque in the “engine running mode”.
  • the engine 1 In the “engine running mode”, the engine 1 is controlled to output power that satisfies the required driving force. In that case, the rotational speed of the engine 1 is controlled so as to improve the fuel efficiency.
  • the torque of the engine 1 acts on the carrier 9, and the torque corresponding to the running resistance acts on the ring gear 8.
  • the torque of the first motor / generator 2 is applied to the sun gear 7 in the negative direction (the direction opposite to the direction of the engine torque)
  • a positive torque is generated in the ring gear 8 as an output element.
  • the negative torque generated by the first motor / generator 2 causes the first motor / generator 2 to function as a generator when the first motor / generator 2 is rotating forward (rotating in the same direction as the engine 1). Caused by. Therefore, electric power is generated in the first motor / generator 2 and the electric power is supplied to the second motor / generator 3 so that the second motor / generator 3 operates as a motor.
  • the torque output by the second motor / generator 3 is added to the torque from the engine 1 and transmitted to the drive shaft 4.
  • the power output from the engine 1 is divided into the first motor / generator 2 side and the drive gear 10 side in the power split mechanism 6.
  • the power divided on the drive gear 10 side is transmitted to the differential gear 16 via the counter shaft 12.
  • the motive power transmitted to the first motor / generator 2 side is once converted into electric power, and then reversely converted into mechanical power by the second motor / generator 3, via the counter driven gear 13, the counter shaft 12 and the like. It is transmitted to the differential gear 16.
  • FIG. 6 shows a state of torque in a mode in which the vehicle travels by at least one of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3.
  • the second motor / generator 3 is driven in the forward rotation direction.
  • the torque output by the second motor / generator 3 is transmitted to the drive shaft 4 via the countershaft 12, and the vehicle Ve travels forward.
  • the brake Bcr is engaged to stop the rotation of the engine 1 in order to avoid power loss due to the rotation of the engine 1.
  • the first motor / generator 2 connected to the sun gear 7 rotates in the reverse direction. Therefore, when the first motor / generator 2 functions as a generator during deceleration, a braking force can be generated while regenerating energy.
  • the first gear motor 2 is supplied with electric power from the battery and rotated in the reverse direction, whereby torque in the forward rotation direction is generated in the ring gear 8.
  • the torque of the first motor / generator 2 is added to the torque of the second motor / generator 3 and transmitted to the drive shaft 4. Therefore, the vehicle Ve is caused to travel forward with power output from both the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3. That is, the “twin motor traveling mode” is set.
  • FIG. 7 shows an example of another power train obtained by changing a part of the power train shown in FIG.
  • the configuration shown in FIG. 7 is an example in which the aforementioned brake Bcr is replaced with a one-way clutch F1.
  • the one-way clutch F1 is provided between the output shaft 1a or the carrier 9 and a fixed portion 21 such as a housing. And when the torque of a reverse rotation direction acts on the output shaft 1a or the carrier 9, it is comprised so that it may engage and may stop the rotation.
  • a one-way clutch F1 By using such a one-way clutch F1, the rotation of the output shaft 1a or the carrier 9 can be stopped in accordance with the direction of torque application. Therefore, when performing so-called EV traveling that travels using the power of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3, it is not necessary to perform special control on an engagement mechanism such as a brake.
  • the configuration shown in FIG. 8 is an example in which a transmission unit 22 is added between the engine 1 and the power split mechanism 6.
  • the transmission 22 shown in FIG. 8 is configured to be switched between a direct connection stage and an acceleration stage, that is, an overdrive (O / D) stage.
  • the transmission unit 22 includes a single pinion type planetary gear mechanism.
  • the output shaft 1a of the engine 1 is connected to the carrier 23, and the ring gear 24 rotates integrally with the carrier 9 of the power split mechanism 6 described above.
  • a clutch C1 is provided between the sun gear 25 and the carrier 23 to connect the sun gear 25 and the carrier 23 and to release the connection.
  • a brake B1 is provided for fixing the sun gear 25 in a non-rotatable state and releasing the fixing.
  • the clutch C1 and the brake B1 can be configured by a friction engagement mechanism that is engaged by, for example, hydraulic pressure.
  • a path can be provided inside the partition wall portion 26. Therefore, the structure as a whole of a power transmission device can be simplified.
  • the partition wall portion 26 may be provided between the single pinion type planetary gear mechanism and the clutch C1 and the brake B1. With such a configuration, the degree of modification from the existing hybrid power transmission device is small, and a device with good assemblability can be obtained.
  • the above transmission 22 connects the sun gear 25 and the carrier 23 of the planetary gear mechanism by engaging the clutch C1.
  • the entire planetary gear mechanism rotates as a unit, and a so-called direct connection state in which no speed increasing action and speed reducing action are generated is obtained. Therefore, by engaging the brake B1 in addition to the clutch C1, the entire transmission unit 22 is fixed integrally, and the rotation of the carrier 9 and the engine 1 in the power split mechanism 6 is stopped.
  • the sun gear 25 in the transmission unit 22 becomes a fixed element, and the carrier 23 becomes an input element. Therefore, the ring gear 24 that is an output element rotates at a higher rotational speed than the carrier 23 and in the same direction as the carrier 23.
  • the transmission unit 22 functions as a speed increasing mechanism. In other words, an O / D stage is set. Further, in the configuration shown in FIG. 8 or FIG. 9, the transmission unit 22 is provided on the front stage side of the power split mechanism 6, but the configuration on the downstream side (drive shaft 4 side) from the power split mechanism 6 is described above. Since the configuration is the same as that shown in FIG. 3, a motor travel mode such as “twin motor travel mode” or “single motor travel mode” can be set.
  • FIG. 10 collectively shows the engagement and disengagement states of the clutch C1 and the brake B1 in each of the travel modes and the reverse travel state, and the operation states of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3. is there.
  • “EV” indicates a motor travel mode.
  • the clutch C1 and the brake B1 are released, the second motor / generator 3 is operated as a motor (M), and the first motor / generator 2 functions as a generator (G). Be made.
  • the first motor / generator 2 may idle.
  • the power source brake action (emblem action) is generated in the “single motor travel mode”
  • both the clutch C1 and the brake B1 are engaged, and the carrier 9 in the power split mechanism 6 cannot rotate. Fixed to.
  • both the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 are caused to function as motors. Then, in order to output the torque of the first motor / generator 2 from the drive gear 10 to the counter driven gear 13, both the clutch C1 and the brake B1 are engaged, and the carrier 9 of the power split mechanism 6 rotates. Fixed in impossible state. Therefore, the power split mechanism 6 functions as a speed reducer, and the torque of the first motor / generator 2 is amplified and output from the drive gear 10 to the counter driven gear 13. This state is shown in a collinear diagram in FIG.
  • HV in FIG. 10 indicates a hybrid drive state in which the engine 1 is driven.
  • the transmission unit 22 In a state where the vehicle Ve is traveling at a light load and a medium to high vehicle speed, the transmission unit 22 is set to the O / D stage (High). That is, the clutch C1 is released and the brake B1 is engaged.
  • This state is shown in an alignment chart in FIG.
  • the first motor / generator 2 controls the engine speed to a speed with good fuel efficiency.
  • the electric power generated by causing the first motor / generator 2 to function as a generator is supplied to the second motor / generator 3.
  • the second motor / generator 3 operates as a motor and outputs drive torque.
  • the transmission unit 22 is controlled to the direct connection (Low) state. That is, the clutch C1 is engaged and the brake B1 is released, so that the entire transmission unit 22 rotates integrally.
  • the first motor / generator 2 is operated as a generator
  • the second motor / generator 3 is operated as a motor.
  • the transmission 22 is controlled to be in a direct connection (Low) state.
  • the first motor / generator 2 is operated as a generator
  • the second motor / generator 3 is operated as a motor.
  • the rotation direction of the drive shaft 4 in this case is controlled in the reverse travel direction by controlling the rotation direction and the rotation speed of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3.
  • the hybrid vehicle control device is configured to execute the control shown in the flowchart of FIG. 13 below with the hybrid vehicle Ve configured as described above as a control target.
  • the routine shown in the flowchart of FIG. 13 is repeatedly executed every predetermined short time. This routine is based on the premise that the vehicle Ve is running using the output of the engine 1, that is, the vehicle Ve is running in the “engine running mode”.
  • step S1 it is determined whether or not the engine 1 has been warmed up. This stops the operation of the engine 1 and switches to the “single motor traveling mode” by the second motor / generator 3 or the “twin motor traveling mode” by the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3. This is a control for determining whether or not this is possible. For example, it is possible to determine whether or not the engine 1 is sufficiently warmed up based on the coolant temperature of the engine 1 or the oil temperature of the lubricating oil.
  • step S1 Simultaneously with the control of step S1 or before and after the control of step S1, it is determined whether or not the SOC of the battery is greater than or equal to a predetermined value, so that “single motor travel mode” or “twin motor travel mode” Control may be added to determine whether or not switching to "" is possible.
  • step S1 If the engine 1 has not yet been warmed up and the determination is negative in step S1, the process proceeds to step S2. Then, the traveling state of the vehicle Ve by the output of the engine 1, that is, the “engine traveling mode” is continued. Thereafter, this routine is once terminated.
  • step S1 determines whether or not there is a return of the accelerator opening, that is, whether or not there is an accelerator operation that decreases the accelerator opening.
  • step S4 This is control for determining whether or not the output of the engine 1 is required for traveling based on whether or not the driver requests acceleration.
  • the accelerator opening is returned, it can be determined that there is no request for acceleration from the driver, and it is not necessary to increase the output of the engine 1 for traveling.
  • step S4 If there is a positive determination in step S4 due to the return of the accelerator opening, the process proceeds to step S5. Then, in the map for determining the travel mode of the vehicle Ve from the current vehicle speed and the required driving force, a twin motor travel region II for executing the “twin motor travel mode” is set. Therefore, the map in which the twin motor travel region II is set, that is, as shown in FIG. 2 described above, the engine travel region I for executing the “engine travel mode” and the twin motor travel region for executing the “twin motor travel mode”. Based on the map in which the three travel mode areas of II and the single motor travel area III to execute the “single motor travel mode” are set, travel mode determination and switching control are executed.
  • step S6 it is determined whether or not the engine speed Ne detected in step S3 is lower than a predetermined speed Ne1.
  • the predetermined rotational speed Ne1 is a value set in advance to determine the limit of the amount of decrease in the drive torque that can be allowed when the “engine traveling mode” is switched to the “twin motor traveling mode”. Specifically, as long as the switching from the “engine traveling mode” to the “twin motor traveling mode” is performed in a state where the engine rotational speed Ne is lower than the predetermined rotational speed Ne1, the drive torque generated at the time of switching is reduced. However, the value of the predetermined rotational speed Ne1 is set so that the driver does not feel a shock or discomfort.
  • the predetermined rotational speed Ne1 is obtained by, for example, a prior traveling experiment or simulation.
  • step S6 If the engine rotational speed Ne is lower than the predetermined rotational speed Ne1, if an affirmative determination is made in step S6, the process proceeds to step S5 described above, and the same control is executed. In other words, in this case, even if the drive torque decreases when switching from the “engine travel mode” to the “twin motor travel mode” as described above, the amount of torque decrease is small. It is judged that there is no shock or incongruity. Therefore, as usual, the state is set to allow the switching from the “engine traveling mode” to the “twin motor traveling mode” via the motor traveling state by the output of the second motor / generator 3 alone. Thereafter, this routine is once terminated.
  • step S6 the process proceeds to step S7.
  • setting of the twin motor travel region II that executes the “twin motor travel mode” is prohibited.
  • the possibility of switching to the “twin motor travel mode” is set to 0, and control is performed so that the “twin motor travel mode” is not selected.
  • the control is performed so that the “twin motor travel mode” is not selected, that is, the travel mode is not switched from the “engine travel mode” to the “twin motor travel mode”. Therefore, at the time of switching from the “engine traveling mode” to the “twin motor traveling mode” as described above, the driving torque due to the motor traveling state inevitably once by the output of the second motor / generator 3 alone is unavoidable. Depression can be avoided. As a result, it is possible to prevent a situation in which the driver is given a shock or an uncomfortable feeling due to such a temporary decrease in driving torque. Then, after the map is set as described above, this routine is once ended.
  • An example of changes in the number of rotations, torque, and the like is shown in the time chart of FIG.
  • the travel mode can be switched from the “engine travel mode” to the “twin motor travel mode” or the “single motor travel mode”. become.
  • the determination of switching the traveling mode of the vehicle Ve from the “engine traveling mode” to the “twin motor traveling mode” is performed. 1 is stopped (time T2).
  • the first motor / generator 2 executes the rotational speed control for setting the engine rotational speed Ne to zero.
  • the second motor / generator 3 outputs drive torque. In this case, the first motor / generator 2 is rotated in the direction opposite to the rotation of the engine 1, but no torque is output.
  • the accelerator operation for increasing the accelerator opening is started at time T4, and when the accelerator opening becomes equal to or larger than the predetermined opening ⁇ 1 at time T5, the traveling mode of the vehicle Ve is switched to the “twin motor traveling mode”. Specifically, the brake Bcr is engaged, and the output shaft 1a of the engine 1 is fixed in a non-rotatable state.
  • the rotation speeds of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 are respectively determined according to the required driving force F for the vehicle Ve, the accelerator opening, or the vehicle speed V. The rotation speed is controlled to a predetermined value.
  • the traveling mode switching control is executed such that the higher the engine speed Ne of the vehicle Ve traveling in the “engine traveling mode”, the lower the possibility of selecting the “twin motor traveling mode”. be able to.
  • the twin motor travel that executes the “twin motor travel mode” As the control for changing the selectability of the “twin motor travel mode” as described above, for example, as shown in FIG. 16, in the map for determining each travel mode, the twin motor travel that executes the “twin motor travel mode”.
  • the range (area) of the region II is changed according to the magnitude of the engine speed Ne.
  • the possibility of selecting the “twin motor travel mode” can be expressed as the area of the twin motor travel region II. Therefore, the possibility of selecting the “twin motor travel mode” can be changed by changing the area of the twin motor travel region II. For example, the possibility of selecting the “twin motor travel mode” can be reduced by setting the area of the twin motor travel region II narrow.
  • FIG. 16 an example in which the area of the twin motor travel region II for executing the “twin motor travel mode” is relatively narrowed by the relatively high engine speed Ne, that is, the “twin motor travel mode” is illustrated. An example in which the selectability is relatively low is shown.
  • the engine speed Ne of the engine 1 is detected as the output of the driving force source of the vehicle Ve in the “engine running mode”, and the output of the driving force source is determined based on the magnitude of the engine speed Ne.
  • the output of the driving force source in the “engine running mode” includes the output of the first motor / generator 2 or the second motor / generator 3 together with the output of the engine 1. May be.
  • the driving mode switching control may be executed such that the greater the output of the driving force source obtained from the engine speed Ne and the output of the battery, the lower the possibility of selecting the “twin motor traveling mode”. it can.
  • the possibility of selecting the “twin motor travel mode”, that is, “the twin motor travel mode”, according to the magnitude of the torque output from the driving force source of the vehicle Ve is changed.
  • the greater the output of the driving force source the lower the possibility of selecting the “twin motor travel mode”. That is, the larger the output of the driving force source, the more difficult the “twin motor travel mode” is selected.
  • the map for determining each travel mode the map is changed so that the operation region for executing the “twin motor travel mode” is narrowed.
  • the traveling mode can be switched smoothly during traveling, and the operability and comfort of the vehicle Ve can be improved.
  • the functional means for executing step S3 corresponds to the “detection means” in the present invention.
  • the functional means for executing steps S5, S6, and S7 corresponds to the “setting means” in the present invention.
  • the so-called two-motor type including the engine 1, the first motor / generator 2, the second motor / generator 3, and the driving force source as the hybrid vehicle to be controlled in the present invention.
  • the configuration of this hybrid vehicle has been described as an example. However, for example, a hybrid vehicle including an engine and a plurality of three or more motor generators may be used. Moreover, what is called a plug-in hybrid vehicle which can charge a battery directly from an external power supply may be sufficient.

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Abstract

　車両を走行させるためのトルクを出力する駆動力源としてエンジンおよび複数のモータを備え、前記エンジンの出力によって前記車両を走行させる第１走行モードと、複数の前記モータの出力によって前記車両を走行させる第２走行モードと、いずれか１つの前記モータの出力によって前記車両を走行させる第３走行モードとのいずれかを前記車両に対する要求駆動力に応じて選択して設定するハイブリッド車両の制御装置において、前記駆動力源の出力の大きさを求める検出手段（ステップＳ３）と前記出力の大きさに応じて、前記第２走行モードの選択可能性を変更する設定手段（ステップＳ５～Ｓ７）とを設けた。

Description

ハイブリッド車両の制御装置
　この発明は、走行のための駆動力源としてエンジンおよび発電機能のあるモータを備えているハイブリッド車両の走行を制御する制御装置に関するものである。
　ハイブリッド車両は、駆動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関（以下、エンジン）、および発電機能のあるモータを搭載した車両である。そして、エンジンとモータとが持つそれぞれの特性を生かすことにより、燃費を向上させることができ、また排気ガスの低減を図ることができる車両である。そのようなハイブリッド車両に関する発明の一例が特開２００８－２６５５９８号公報に記載されている。
　この特開２００８－２６５５９８号公報に記載されたハイブリッド車両は、エンジン、第１モータ、第２モータ、および、３つの回転要素を有する遊星歯車機構から構成される動力分割機構を備えている。さらに、エンジンの出力軸を回転不可能に固定するクラッチを備えている。第１モータは動力分割機構を介してエンジンの出力軸に連結されている。第２モータは駆動輪に連結されている。それらエンジン、第１モータ、第２モータ、およびクラッチの各動作は、車両の要求駆動力に応じて、それぞれ制御されるように構成されている。そして、クラッチを係合してエンジンの出力軸を固定することにより、動力分割機構を減速機構もしくは増速機構として機能させた状態で、第１モータおよび第２モータの両方を駆動させたモータ走行が可能な構成となっている。
　上記のように、特開２００８－２６５５９８号公報に記載されているハイブリッド車両は、エンジンの出力により車両を走行させるいわゆる「エンジン走行モード」、第２モータの出力のみで車両を走行させるいわゆる「シングルモータ走行モード」、および、クラッチを係合することによりエンジンの回転数を０に固定して、第１モータおよび第２モータの両方の出力によって車両を走行させるいわゆる「ツインモータ走行モード」の３つの走行モードを選択することが可能な構成となっている。したがって、要求駆動力や走行状態に応じて３つの走行モードを適宜選択して車両を走行させることにより、エンジンおよびモータを有効に利用することができ、車両の燃費を向上させることができる。
　その一方で、車両の走行モードが、エンジンの出力による「エンジン走行モード」から第１モータおよび第２モータの両方の出力による「ツインモータ走行モード」へ切り替えられる場合には、エンジンの回転が停止させられることにより、一旦、第２モータ単独の出力によるモータ走行の状態になった後に、クラッチを係合して「ツインモータ走行モード」に移行することになる。通常、「エンジン走行モード」の際に得られる駆動トルクに対して、第２モータ単独で得られる駆動トルクは小さくなる。そのため、上記のような「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えの際には、一時的に車両の駆動トルクが低下することになる。そのような駆動トルクの低下量が大きいと、走行中に運転者が意図しない駆動トルクの落ち込みが発生し、それが運転者にとってショックや違和感となってしまう可能性があった。
　この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、エンジンおよび複数のモータを駆動力源とするハイブリッド車両において、エンジンの出力によって走行している状態から複数のモータの出力によって走行する状態への切り替えをスムーズに実行することが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ものである。
　上記の目的を達成するために、この発明は、車両を走行させるためのトルクを出力する駆動力源としてエンジンおよび複数のモータを備え、前記エンジンの出力によって前記車両を走行させる第１走行モードと、複数の前記モータの出力によって前記車両を走行させる第２走行モードと、いずれか１つの前記モータの出力によって前記車両を走行させる第３走行モードとのいずれかを前記車両に対する要求駆動力に応じて選択して設定するハイブリッド車両の制御装置において、前記駆動力源の出力の大きさを求める検出手段と、前記出力の大きさに応じて、前記第２走行モードの選択可能性を変更する設定手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
　また、この発明における前記設定手段は、前記出力が大きいほど前記選択可能性を低くする手段を含んでいる。
　また、この発明における前記設定手段は、前記出力が予め定めた所定値よりも大きい場合に、前記第２走行モードを選択して設定することを禁止する手段を含んでいる。
　また、この発明における前記設定手段は、前記出力が予め定めた所定値よりも大きい場合に、前記第２走行モードを選択しない手段を含んでいる。
　また、この発明における前記検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数を検出する手段を含むことができ、その場合に、この発明における前記設定手段は、前記エンジン回転数が予め定めた所定回転数よりも大きい場合に、前記第２走行モードを選択して設定することを禁止する手段を含んでいる。
　また、この発明における前記検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数を検出する手段を含むことができ、その場合に、この発明における前記設定手段は、前記エンジン回転数が予め定めた所定回転数よりも大きい場合に、前記第２走行モードを選択しない手段を含んでいる。
　また、この発明における前記要求駆動力は、アクセル開度と車速とに基づいて求められる駆動力の要求量を含んでいる。
　そして、この発明は、前記エンジンが連結された第１回転要素と、前記第１回転要素が回転する際に反力要素となるとともに複数の前記モータのうちの第１モータが連結された第２回転要素と、前記第１回転要素および前記第２回転要素の回転速度に基づいて決まる回転速度で回転するとともに複数の前記モータのうちの第２モータおよび駆動軸が連結された第３回転要素とを有する差動歯車装置から構成され、前記駆動力源と前記駆動軸との間で動力を分割もしくは合成して伝達する動力分割機構と、前記第１回転要素を選択的に回転不可能な状態に固定するブレーキ機構とを備えているハイブリッド車両を制御の対象にすることができる。
　この発明では、エンジンおよび少なくとも２基以上のモータを駆動力源として搭載したハイブリッド車両を走行させる際に、車両に対する要求駆動量に応じて、エンジンの出力によって走行する第１走行モード、複数のモータの出力によって走行する第２走行モード、および、いずれか１基のモータの出力によって走行する第３走行モードが適宜選択されて設定される。そのため、車両に要求される駆動力を適切に発生させるとともに、燃費やエネルギ効率を向上させることができる。そして、特にこの発明によれば、駆動力源が出力しているトルクの大きさに応じて、第２走行モードの選択可能性、すなわち第２走行モードの選択し易さが変更される。なお、駆動力源の出力とは、エンジンの出力であり、あるいは、エンジンの出力とモータの出力とを合わせた出力のことである。したがって、車両が第１走行モードで走行している際に、第２走行モードへの走行モードの切り替えを適切な状態で行うことができる。そのため、走行中における走行モードの切り替えをスムーズに行うことができ、車両の操作性や快適性を向上させることができる。
　また、この発明によれば、駆動力源の出力が大きいほど第２走行モードの選択可能性が低く設定される。すなわち、駆動力源の出力が大きいほど第２走行モードが選択され難くされる。例えば、要求駆動量に応じて各走行モードを選択する領域を定めたマップを用いて走行モードの切り替え制御を行う場合には、駆動力源の出力が大きいほど第２走行モードを選択する領域が狭くなるようにマップが変更される。したがって、例えばエンジンの出力が大きく、その状態で第２走行モードへの切り替えが行われると運転者にショックや違和感を与えてしまう可能性がある場合に、第２走行モードへの切り替えが抑制される。そのため、走行モードの切り替えの際に運転者にショックや違和感を与えてしまうことを防止もしくは抑制することができる。
　また、この発明によれば、駆動力源の出力が、閾値として予め設定して所定値よりも大きい場合には、第２走行モードの選択可能性が０に設定される。すなわち、第２走行モードを選択して設定することが禁止される。もしくは、第２走行モードを選択しないように制御される。例えば、要求駆動量に応じて各走行モードを選択する領域を定めたマップを用いて走行モードの切り替え制御を行う場合には、第２走行モードを選択する領域を削除したものにマップが変更される。したがって、例えばエンジンの出力が大きく、その状態で第２走行モードへの切り替えが行われると運転者にショックや違和感を与えてしまう可能性がある場合には、第２走行モードへの切り替えは行われない。そのため、走行モードの切り替えの際に運転者にショックや違和感を与えてしまうことを回避することができる。
　また、この発明によれば、エンジン回転数が、閾値として予め設定して所定回転数よりも高い場合には、第２走行モードの選択可能性が０に設定される。すなわち、第２走行モードを選択して設定することが禁止される。もしくは、第２走行モードを選択しないように制御される。例えば、要求駆動量に応じて各走行モードを選択する領域を定めたマップを用いて走行モードの切り替え制御を行う場合には、第２走行モードを選択する領域を削除したものにマップが変更される。したがって、例えばエンジン回転数が高く、すなわちエンジンの出力が大きく、その状態で第２走行モードへの切り替えが行われると運転者にショックや違和感を与えてしまう可能性がある場合には、第２走行モードへの切り替えは行われない。そのため、走行モードの切り替えの際に運転者にショックや違和感を与えてしまうことを容易に回避することができる。
　また、この発明によれば、アクセル開度と車速とに基づいて要求駆動力が求められる。そして、その要求駆動力に応じて、車両の走行モードが設定される。例えば、アクセル開度および車速に関して走行モードを選択する領域を定めたマップにおいて、アクセルと車速とによって決まる運転点が要求駆動力として求められる。そのため、走行モードの選択および切り替えのための制御を、運転者の要求や実際の走行状態等を反映させて適切に実行することができる。
この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンを模式的に示すブロック図である。 エンジン走行領域、ツインモータ走行領域、およびシングルモータ走行領域を示すマップ（線図）である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンの他の例を模式的に示すスケルトン図である。 この発明に係る制御装置における制御系統を模式的に示すブロック図である。 図１に示すパワートレーンにおける動力分割機構についての共線図であって、エンジンで走行している状態を示す図である。 図１に示すパワートレーンにおける動力分割機構についての共線図であって、モータ・ジェネレータの動力で走行している状態を示す図である。 図１に示すパワートレーンにおけるブレーキを一方向クラッチに置き換えたパワートレーンを模式的に示すスケルトン図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンであって、エンジンと動力分割機構との間に変速部を設けたパワートレーンの一例を模式的に示すスケルトン図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンであって、図８に示す隔壁部の位置を変更した他のパワートレーンを模式的に示すスケルトン図である。 図８および図９に示すパワートレーンの各駆動状態におけるクラッチおよびブレーキならびに各モータ・ジェネレータの動作状態をまとめて示す図表である。 図８および図９に示すパワートレーンにおける動力分割機構および変速部についての共線図であって、エンジンで走行している状態を示す図である。 図８および図９に示すパワートレーンにおける動力分割機構および変速部についての共線図であって、モータ・ジェネレータで走行している状態を示す図である。 この発明に係る制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 「ツインモータ走行モード」への切り替えの可能性を０にする（切り替えを禁止する）ために適用されるマップ（線図）であって、図２に示すマップからツインモータ走行領域を除いたマップである。 「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」に切り替える制御を行った場合のエンジン回転数や各モータ・ジェネレータの回転数およびトルクなどの変化を示すタイムチャートである。 「ツインモータ走行モード」の選択可能性を変更するために適用されるマップ（線図）であって、図２に示すマップにおけるツインモータ走行領域の範囲を変更した（狭めた）マップである。
　次に、この発明を、図を参照して具体的に説明する。この発明はエンジンおよびモータを駆動力源として備えたハイブリッド車両を制御対象とする制御装置に関する発明である。特に、そのハイブリッド車両は、エンジンの回転数やトルクを制御するモータと、駆動力を発生するモータとの少なくとも２つのモータを有するいわゆるハイブリッド車両であってよい。
　上記のエンジンとしては、ガソリンエンジンが最も一般的であるが、この発明におけるエンジンは、ディーゼルエンジンやガスエンジンなど、ガソリン以外の燃料を使用する内燃機関であってよい。また、モータは、発電機能あるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ）であることが好ましいが、エンジンの制御に作用するモータをモータ・ジェネレータによって構成し、他のモータは発電機能を備えていないモータであってもよい。
　さらに、この発明で対象とするハイブリッド車両もしくはその制御装置は、エンジンが出力する動力で走行する走行モードと、バッテリの電力でモータを駆動して走行する走行モードとを選択できるように構成されている。エンジンが出力する動力で走行する走行モードは、その動力の一部を駆動輪に伝達し、かつその動力の他の一部でモータ・ジェネレータを駆動して発電し、その電力で他のモータを駆動して走行するモードや、エンジンで発電機を駆動して発電し、その電力でモータを駆動して走行するモードなどを設定するように構成されていてよい。また、バッテリからモータに電力を供給して走行するモードは、いずれか１つのモータで走行するモードや、２つのモータ（もしくはモータ・ジェネレータ）を共に駆動して走行するモードなどを設定するように構成されていてよい。
　図１に、エンジン（ＥＮＧ）１と、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２および第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３の２つのモータ・ジェネレータとを直列に配列したハイブリッド車両Ｖｅのパワートレーンの一例を模式的に示してある。図１において、エンジン１の出力軸と第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２のロータとが、第１クラッチＣ01を介して連結されている。その第１モータ・ジェネレータ２のロータと第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３のロータとが、第２クラッチＣ02を介して連結されている。そして、第２モータ・ジェネレータ３のロータが駆動軸４に連結されている。
　なお、特には図示していないが、エンジン１は、その燃料供給量や点火時期あるいはスロットル開度、さらにはバルブの開閉タイミングなどが電気的に制御されるように構成されている。また、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３は、いずれも、インバータを介してバッテリに接続されており、回転数やトルク、あるいはモータとしての機能および発電機としての機能の切り替えなどが電気的に制御されるように構成されている。さらに、第１クラッチＣ01および第２クラッチＣ01は、その係合や開放あるいは伝達トルク容量の増減が電気的に制御されるように構成されている。
　そして、上記のようなエンジン１の運転制御、第１モータ・ジェネレータ２ならびに第２モータ・ジェネレータ３の運転制御、および、第１クラッチＣ01ならびに第２クラッチＣ02の係合・開放制御などを行う電子制御装置（ＥＣＵ）５が設けられている。
　ハイブリッド車両Ｖｅの駆動力源を構成している上記のエンジン１および第１モータ・ジェネレータ２ならびに第２モータ・ジェネレータ３の動力性能や駆動特性は互いに異なっている。例えば、エンジン１は、低トルクかつ低回転数の領域から高トルクかつ高回転数の領域までの広い運転領域で運転できる。また、エネルギ効率はトルクおよび回転数がある程度高い領域で良好になる。これに対して、エンジン１の回転数やエンジン１を停止させる際のクランク角度などを調整する制御および駆動力の出力を行う第１モータ・ジェネレータ２は、低回転数で大きいトルクを出力する特性を有している。そして、駆動軸４にトルクを出力する第２モータ・ジェネレータ３は、第１モータ・ジェネレータ２よりも高回転数で運転でき、かつ最大トルクが第１モータ・ジェネレータ２よりも小さい特性を有している。そこで、この発明で対象とする車両Ｖｅは、駆動力源を構成している上記のエンジン１や第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３を有効に利用して、エネルギ効率あるいは燃費が良好になるように制御される。
　その制御は、エンジン１の出力によって走行する「エンジン走行モード」と、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の２つのモータ・ジェネレータをモータとして機能させて走行する「ツインモータ走行モード」と、いずれか１つのモータ・ジェネレータ（具体的には第２モータ・ジェネレータ３）の出力によって走行する「シングルモータ走行モード」とを、車両Ｖｅの走行状態に応じて選択して設定する制御である。
　上記のような各走行モードが設定される運転領域を図２に模式的に示してある。図２は、車速を横軸、アクセル開度を縦軸として車両Ｖｅの運転領域を示す図である。符号Ｉで示す領域が「エンジン走行モード」を実行する領域（エンジン走行領域）、符号IIで示す領域が「ツインモータ走行モード」を実行する走行領域（ツインモータ走行領域）、そして、符号III で示す領域が「シングルモータ走行モード」を実行する領域（シングルモータ走行領域）である。そして、それら各走行モードが、車両Ｖｅに対する要求駆動力に応じて選択されて設定されるようになっている。ここで、要求駆動力は、通常のハイブリッド車でエンジンやモータ・ジェネレータを制御する際に求められているものと同様であり、例えば、アクセル開度と車速とに応じて予め定められている。この要求駆動力は、主として、車両Ｖｅの動力性能もしくは動力特性を決める要因になるものであり、車種ごと、もしくは車格ごとに設計上、定めることができる。そして、この要求駆動力は、図２に示すマップ上で、各走行領域を選択するための運転点として表される。
　したがって、ここで説明している車両Ｖｅでは、アクセル開度すなわち要求駆動力がある程度以上に大きい場合、あるいは車速がある程度以上の高車速の場合に、「エンジン走行モード」が実行される。この「エンジン走行モード」では、エンジン１が要求駆動力に応じて運転されるとともに、第１クラッチＣ01および第２クラッチＣ02がいずれも係合させられ、エンジン１が出力したトルクが第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３を介して駆動軸４に伝達される。その場合、エンジン１のトルクや回転数が、例えば第１モータ・ジェネレータ２によって制御される。また、第１モータ・ジェネレータ２で電力が発生すれば、その電力で第２モータ・ジェネレータ３が駆動される。したがってこの場合の制御は、ハイブリッド駆動制御と言い得る。
　これに対して、アクセル開度が小さいことにより要求駆動力が小さい場合には、運転領域はシングルモータ走行領域III になり、その結果、エンジン１の運転が停止されるとともに、少なくとも第２クラッチＣ02が開放させられる。その状態で第２モータ・ジェネレータ３にバッテリから電力を供給して第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させることにより、車両Ｖｅは第２モータ・ジェネレータ３の出力によって走行する。なお、エンジン１の再始動に備えて、クランク角度が始動に適した角度になるように、エンジン１のクランク軸の回転角度が第１モータ・ジェネレータ２によって制御される。
　また、要求駆動力が、上記のエンジン走行領域Ｉとシングルモータ走行領域III との間にある場合には、車両Ｖｅの運転領域はツインモータ走行領域IIになる。その結果、エンジン１の運転が停止させられるとともに、第１クラッチＣ01が開放させられ、かつ第２クラッチＣ02が係合させられる。その状態で、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３にバッテリから電力を供給し、これら第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３が、いずれも、モータとして機能するように制御される。したがって、「シングルモータ走行モード」もしくは「ツインモータ走行モード」は、例えば、バッテリに充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）が十分にあること、第２モータ・ジェネレータ３がトルクを出力できる状態になっていること、および、エンジン１を停止してもよい状態になっていることなどの条件が成立している場合に実行される。
　そして、車両Ｖｅが走行している場合、例えば、道路勾配あるいは路面状態などの道路状況や、交通量あるいは規制速度の変化などの走行環境に応じてアクセル操作が行われ、また車速が変化する。そのため、車両Ｖｅに対する要求駆動力が変化し、その要求駆動力を示す運転点が図２のマップ上で変化することによって走行モードが切り替えられる。例えば、アクセル開度が減少させられた場合には、図２に矢印ａで示すように、車両Ｖｅの運転領域はエンジン走行領域Ｉからツインモータ走行領域IIを経てシングルモータ走行領域III に変化する。また、図２に矢印ｂで示すように、車速が低下した場合にも、車両Ｖｅの運転領域はエンジン走行領域Ｉからツインモータ走行領域IIを経てシングルモータ走行領域III に変化する。これらの運転領域の変化に伴う走行モードの切り替えのための制御は、前述した電子制御装置５によって実行される。
　この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両Ｖｅにおけるパワートレーンの他の例を図３にスケルトン図で示してある。ここに示す例は、エンジン１が出力した動力を第１モータ・ジェネレータ２側と駆動軸４側とに分割し、かつ第１モータ・ジェネレータ２で発生した電力を第２モータ・ジェネレータ３に供給して第２モータ・ジェネレータ３の駆動力を駆動軸４に加えるように構成された、いわゆる２モータ式のハイブリッド車両Ｖｅである。ここに示すハイブリッド車両Ｖｅで用いられている動力分割機構６は、３つの回転要素を有する差動機構によって構成されている。より具体的には、３つの回転要素のうちの第１回転要素としてサンギヤ、第２回転要素としてキャリヤ、そして、第３回転要素としてリングギヤを有する遊星歯車機構によって構成されている。図３に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構が用いられている。
　上記の動力分割機構６を構成する遊星歯車機構は、エンジン１と同一の軸線上に配置され、サンギヤ７に第１モータ・ジェネレータ２が連結されている。なお、第１モータ・ジェネレータ２は、動力分割機構６に隣接してエンジン１とは反対側に配置されていて、そのロータ２ａがサンギヤ７に連結されている。このサンギヤ７に対して同心円上にリングギヤ８が配置されている。そして、これらサンギヤ７とリングギヤ８とに噛み合っているピニオンギヤがキャリヤ９によって自転および公転できるように保持され、そのキャリヤ９がエンジン１の出力軸１ａに連結されている。さらに、リングギヤ８にドライブギヤ１０が連結されている。このドライブギヤ１０は、エンジン１と動力分割機構６との間に配置されている。
　上記のように、遊星歯車機構のキャリヤ９が動力分割機構６における入力要素となっていて、そのキャリヤ９を選択的に回転不可能な状態に固定するためのブレーキＢcrが、上記のドライブギヤ１０とエンジン１との間に配置されている。キャリヤ９にはエンジン１の出力軸１ａが連結されているから、ブレーキＢcrは、エンジン１の回転を止めるブレーキ機構として機能するようになっている。そして、このブレーキＢcrは、例えば油圧によって係合する摩擦ブレーキによって構成されている。
　なお、出力軸１ａの延長軸線上にオイルポンプ（ＯＰ）１１が配置されている。このオイルポンプ１１は、潤滑や制御のための油圧を発生するためのものである。具体的には、オイルポンプ１１の回転軸１１ａと出力軸１ａと連結されていて、エンジン１によってオイルポンプ１１を駆動し、油圧を発生させるように構成されている。
　上記の動力分割機構６や第１モータ・ジェネレータ２などの回転中心軸線と平行に、カウンタシャフト１２が配置されている。そして、上記のドライブギヤ１０に噛み合っているカウンタドリブンギヤ１３が、このカウンタシャフト１２に一体となって回転するように取り付けられている。このカウンタドリブンギヤ１３は、ドライブギヤ１０よりも小径のギヤによって構成されている。したがって、動力分割機構６からカウンタシャフト１２に向けてトルクを伝達する場合に減速作用（トルクの増幅作用）が生じるようになっている。
　さらに、上記の動力分割機構６から駆動軸４に伝達されるトルクに、第２モータ・ジェネレータ３が出力するトルクを付加できるように構成されている。すなわち、上記のカウンタシャフト１２と平行に第２モータ・ジェネレータ３が配置されていて、そのロータ３ａに連結されたリダクションギヤ１４が、上記のカウンタドリブンギヤ１３に噛み合っている。そのリダクションギヤ１４は、カウンタドリブンギヤ１３より小径のギヤによって構成されている。したがって、第２モータ・ジェネレータ３が出力するトルクを増幅してカウンタドリブンギヤ１３もしくはカウンタシャフト１２に伝達するように構成されている。
　そして、カウンタシャフト１２には、カウンタドライブギヤ１５が一体となって回転するように設けられていて、そのカウンタドライブギヤ１５が、終減速機であるデファレンシャルギヤ１６のリングギヤ１７に噛み合っている。図３では作図の都合上、デファレンシャルギヤ１６の位置を図３での右側にずらして記載してある。
　なお、図３に示すパワートレーンを備えた車両Ｖｅであっても、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３は、それぞれ、図示しないインバータなどのコントローラを介してバッテリに接続されている。そして、これら第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３は、いずれも、モータもしくは発電機として機能するように電流が制御される。また、エンジン１は、そのスロットル開度や点火時期が制御されるように構成されていて、さらには自動停止、および、始動ならびに再始動の制御が行われるように構成されている。
　上記のようなエンジン１の運転制御、第１モータ・ジェネレータ２ならびに第２モータ・ジェネレータ３の運転制御、第１クラッチＣ01ならびに第２クラッチＣ02の係合・開放、および、第１クラッチＣ１ならびに第２クラッチＣ２の係合・開放などの制御は、電子制御装置５によって実行される。そのための制御系統を図４にブロック図で示してある。
　この発明における電子制御装置５は、走行のための全体的な制御を行うハイブリッド制御装置（ＨＶ－ＥＣＵ）１８、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３を制御するためのモータ・ジェネレータ制御装置（ＭＧ－ＥＣＵ）１９、および、エンジン１を制御するためのエンジン制御装置（Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ）２０が設けられている。これらの各制御装置１８，１９，２０は、それぞれ、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶させられているデータを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。
　電子制御装置５に入力される入力データの例を挙げると、例えば、車速、アクセル開度、第１モータ・ジェネレータ２の回転数、第２モータ・ジェネレータ３の回転数、リングギヤ８の回転数（出力軸回転数）、エンジン１の回転数、バッテリのＳＯＣなどが、ハイブリッド駆動装置１８に入力されるようになっている。また、電子制御装置５から出力される指令信号の例を挙げると、例えば、第１モータ・ジェネレータ２のトルク指令値、第２モータ・ジェネレータ３のトルク指令値、エンジン１のトルク指令値、および、ブレーキＢcrの油圧指令値などが、ハイブリッド駆動装置１８から出力されるようになっている。なお、前述の図１に示すパワートレーンを制御の対象とする場合には、第１クラッチＣ01の油圧指令信号ＰＣ01 、第２クラッチＣ02の油圧指令信号ＰＣ02 、後述する変速部２２におけるクラッチＣ１の油圧指令信号ＰＣ１ やブレーキＢ１の油圧指令信号ＰＢ１が出力されるようになっている。
　また、上記の第１モータ・ジェネレータ２のトルク指令値および第２モータ・ジェネレータ３のトルク指令値は、モータ・ジェネレータ制御装置１９に制御データとして入力されるようになっている。そして、モータ・ジェネレータ制御装置１９は、これらのトルク指令値に基づいて演算を行い、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の電流指令信号を出力するように構成されている。また、エンジントルク指令信号は、エンジン制御装置２０に制御データとして入力されるようになっている。そして、エンジン制御装置２０は、そのエンジントルク指令信号に基づいて演算を行い、電子スロットルバルブ（図示せず）に対するスロットル開度信号、および点火時期を制御する点火信号などを出力するように構成されている。
　図３に示す構成のパワートレーンを備えた車両Ｖｅであっても、前述した「エンジン走行モード」、「ツインモータ走行モード」、および「シングルモータ走行モード」を設定することができる。これらの各走行モードにおけるトルクや回転数の状態を、図５および図６を参照して説明する。
　図５は、前述した動力分割機構６を構成している遊星歯車機構についての共線図であり、「エンジン走行モード」におけるトルクの状態を示している。「エンジン走行モード」では、要求駆動力を満たすパワーをエンジン１が出力するように制御される。その場合、燃費が良好になるようにエンジン１の回転数が制御される。図５において、キャリヤ９にエンジン１のトルクが作用し、リングギヤ８に走行抵抗に相当するトルクが作用している。この状態でサンギヤ７に第１モータ・ジェネレータ２のトルクを負方向（エンジントルクの作用方向とは反対の方向）に作用させると、出力要素であるリングギヤ８に正方向のトルクが生じる。第１モータ・ジェネレータ２による負方向のトルクは、第１モータ・ジェネレータ２が正回転（エンジン１と同じ方向の回転）している状態では、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることにより生じる。したがって、第１モータ・ジェネレータ２で電力が生じ、その電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されて第２モータ・ジェネレータ３がモータとして動作する。そして、その第２モータ・ジェネレータ３が出力するトルクが、エンジン１からのトルクに合算されて駆動軸４に伝達される。
　このように「エンジン走行モード」では、エンジン１が出力した動力が、動力分割機構６において第１モータ・ジェネレータ２側とドライブギヤ１０側とに分割される。ドライブギヤ１０側に分割された動力は、カウンタシャフト１２を介してデファレンシャルギヤ１６に伝達される。一方、第１モータ・ジェネレータ２側に伝達された動力は、一旦電力に変換された後に第２モータ・ジェネレータ３で機械的な動力に逆変換され、カウンタドリブンギヤ１３やカウンタシャフト１２等を介してデファレンシャルギヤ１６に伝達される。
　図６は、第１モータ・ジェネレータ２もしくは第２モータ・ジェネレータ３の少なくともいずれか一方によって走行するモードでのトルクの状態を示している。「シングルモータ走行モード」では、第２モータ・ジェネレータ３が正回転方向に駆動される。そして、その第２モータ・ジェネレータ３が出力するトルクが、カウンタシャフト１２を介して駆動軸４に伝達されて、車両Ｖｅが前進走行する。その場合、エンジン１を連れ回すことによる動力損失を回避するために、ブレーキＢcrを係合させてエンジン１の回転を止める。それに伴い、サンギヤ７に連結されている第１モータ・ジェネレータ２が逆回転する。そのため、減速時に、この第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させれば、エネルギを回生しつつ制動力を発生させることができる。
　また、上記の「シングルモータ走行モード」の状態で、第１モータ・ジェネレータ２にバッテリから電力を供給して逆回転させることにより、リングギヤ８に正回転方向のトルクが生じる。その結果、この第１モータ・ジェネレータ２のトルクが第２モータ・ジェネレータ３のトルクに合算されて駆動軸４に伝達される。したがって、車両Ｖｅは、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の両方が出力する動力で前進走行させられる。すなわち、「ツインモータ走行モード」になる。
　なお、ここで、前述の図３に示すパワートレーンの一部を変更した他のパワートレーンの例を図７示す。この図７に示す構成は、前述したブレーキＢcrを一方向クラッチＦ１に置き換えた例である。この一方向クラッチＦ１は、出力軸１ａもしくはキャリヤ９と、ハウジングなどの固定部２１との間に設けられている。そして、出力軸１ａもしくはキャリヤ９に逆回転方向のトルクが作用した場合に係合してその回転を止めるように構成されている。このような一方向クラッチＦ１を使用することにより、トルク作用方向に応じて出力軸１ａもしくはキャリヤ９の回転を止めることができる。そのため、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の動力で走行するいわゆるＥＶ走行を行う場合に、ブレーキなどの係合機構についての特別な制御を行う必要がなくなる。
　図８に示す構成は、エンジン１と動力分割機構６との間に変速部２２を追加した例である。この図８に示す変速部２２は、直結段と増速段すなわちオーバードライブ（Ｏ／Ｄ）段とに切り替えられるように構成されている。この変速部２２は、シングルピニオン形の遊星歯車機構を備えており、そのキャリヤ２３にエンジン１の出力軸１ａが連結され、リングギヤ２４が前述した動力分割機構６のキャリヤ９に一体となって回転するように連結されている。そして、サンギヤ２５とキャリヤ２３との間に、これらサンギヤ２５とキャリヤ２３とを連結し、またその連結を解除するクラッチＣ１が設けられている。また、サンギヤ２５を回転不可能な状態に固定し、またその固定を解除するブレーキＢ１が設けられている。これらのクラッチＣ１およびブレーキＢ１は、例えば油圧によって係合する摩擦係合機構によって構成することができる。その場合、これらのクラッチＣ１およびブレーキＢ１をハウジングの一部を構成している隔壁部２６に隣接させて配置することにより、クラッチＣ１およびブレーキＢ１に対して圧油を供給および排出するための油路を隔壁部２６の内部に設けることができる。そのため、動力伝達装置の全体としての構成を簡素化することができる。なお、その隔壁部２６は、例えば図９に示すように、シングルピニオン形遊星歯車機構とクラッチＣ１およびブレーキＢ１との間に設けられていてもよい。このような構成であれば、既存のハイブリッド式動力伝達装置からの改造の程度が小さく、また組立性の良好な装置とすることができる。
　上記の変速部２２は、クラッチＣ１を係合させることにより、遊星歯車機構のサンギヤ２５とキャリヤ２３とが連結される。その結果、遊星歯車機構の全体が一体となって回転し、増速作用および減速作用の生じないいわゆる直結状態となる。したがって、クラッチＣ１に加えてブレーキＢ１を係合させることにより、変速部２２の全体が一体となって固定され、動力分割機構６におけるキャリヤ９およびエンジン１の回転が止められる。これに対して、ブレーキＢ１のみを係合させることにより、変速部２２におけるサンギヤ２５が固定要素となり、またキャリヤ２３が入力要素となる。そのため、出力要素であるリングギヤ２４が、キャリヤ２３よりも高回転数で、かつキャリヤ２３と同方向に回転する。すなわち、変速部２２が増速機構として機能する。言い換えれば、Ｏ／Ｄ段が設定される。また、図８もしくは図９に示す構成では、動力分割機構６の前段側に変速部２２が設けられているものの、動力分割機構６より下流側（駆動軸４側）の構成は、前述の図３に示す構成と同様であるから、「ツインモータ走行モード」もしくは「シングルモータ走行モード」などのモータ走行モードを設定することができる。
　これらの各走行モードや後進状態でのクラッチＣ１およびブレーキＢ１の係合および開放の状態、および、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の動作の状態を図１０にまとめて示してある。各動作状態について簡単に説明すると、図１０で「ＥＶ」はモータ走行モードを示している。いわゆる「シングルモータ走行モード」ではクラッチＣ１およびブレーキＢ１が開放させられるとともに、第２モータ・ジェネレータ３がモータ（Ｍ）として動作させられ、かつ第１モータ・ジェネレータ２が発電機（Ｇ）として機能させられる。なお、第１モータ・ジェネレータ２は空転させてもよい。この「シングルモータ走行モード」で動力源ブレーキ作用（エンブレ作用）を生じさせる場合には、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の両方が係合させられて、動力分割機構６におけるキャリヤ９が回転不可能な状態に固定される。
　また、モータ走行モードのうち「ツインモータ走行モード」では、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３が、いずれも、モータとして機能させられる。そして、第１モータ・ジェネレータ２のトルクがドライブギヤ１０からカウンタドリブンギヤ１３に出力されるようにするために、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が共に係合させられて、動力分割機構６のキャリヤ９が回転不可能な状態に固定される。そのため、動力分割機構６が減速機として機能し、第１モータ・ジェネレータ２のトルクが増幅されてドライブギヤ１０からカウンタドリブンギヤ１３に出力される。その状態を図１１に共線図で示してある。
　一方、図１０で「ＨＶ」はエンジン１を駆動しているハイブリッド駆動状態を示している。車両Ｖｅが軽負荷かつ中高車速で走行している状態では、変速部２２がＯ／Ｄ段（High）に設定される。すなわち、クラッチＣ１が開放させられ、ブレーキＢ１が係合させられる。この状態を図１２に共線図で示してある。この状態では、前述したように、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数が燃費の良好な回転数に制御される。その場合、第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能させられることにより生じた電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給される。その結果、第２モータ・ジェネレータ３がモータとして動作し、駆動トルクを出力する。また、低車速でアクセル開度が大きくなるなど、大きい駆動力が要求されている場合には、変速部２２は直結（Low）状態に制御される。すなわち、クラッチＣ１が係合させられ、かつブレーキＢ１が開放させられて、変速部２２の全体が一体となって回転する状態になる。なお、第１モータ・ジェネレータ２が発電機として動作させられ、かつ第２モータ・ジェネレータ３がモータとして動作させられることに変わりはない。
　さらに、エンジン１を駆動して後進走行する場合は、変速部２２は直結（Low）状態に制御される。そして、また第１モータ・ジェネレータ２が発電機として動作させられ、かつ第２モータ・ジェネレータ３がモータとして動作させられる。この場合の駆動軸４の回転方向は、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の回転方向や回転数を制御することにより、後進走行方向に制御される。　
　この発明におけるハイブリッド車両の制御装置では、上記のように構成されたハイブリッド車両Ｖｅを制御対象にして、以下の図１３のフローチャートに示す制御を実行するように構成されている。この図１３のフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。また、このルーチンは、車両Ｖｅが、エンジン１の出力を利用して車両Ｖｅが走行している状態、すなわち「エンジン走行モード」で車両Ｖｅが走行している状態を制御の前提としている。
　図１３において、先ず、エンジン１の暖機が完了しているか否かが判断される（ステップＳ１）。これは、エンジン１の運転を停止して、第２モータ・ジェネレータ３による「シングルモータ走行モード」、もしくは第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３による「ツインモータ走行モード」への切り替えが可能か否かを判断するための制御である。例えば、エンジン１の冷却水の水温あるいは潤滑油の油温に基づいて、エンジン１の暖機が十分であるか否かを判断することができる。
　なお、このステップＳ１の制御と同時に、もしくはステップＳ１の制御と前後して、バッテリのＳＯＣが所定値以上であるか否かを判断することにより、「シングルモータ走行モード」もしくは「ツインモータ走行モード」への切り替えが可能か否かを判断する制御を追加してもよい。
　未だエンジン１の暖機が完了していないことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、ステップＳ２へ進む。そして、エンジン１の出力による車両Ｖｅの走行状態、すなわち、「エンジン走行モード」が継続される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
　これに対して、エンジン１の暖機が完了していることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３へ進む。そして、現在のエンジン１の回転数Ｎｅが検出される。続いて、アクセル開度の戻りがあったか否か、すなわち、アクセル開度が減少するアクセル操作があったか否かが判断される（ステップＳ４）。これは、運転者による加速要求の有無により、走行のためにエンジン１の出力が必要とされるか否かを判断するための制御である。アクセル開度の戻りがあった場合には、運転者の加速要求がなく、走行のためにエンジン１の出力の増大は必要ではないと判断できる。
　アクセル開度の戻りがあったことにより、このステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ５へ進む。そして、現在の車速および要求駆動力から車両Ｖｅの走行モードを決めるマップにおいて、「ツインモータ走行モード」を実行するツインモータ走行領域IIが設定される。したがって、そのツインモータ走行領域IIが設定されたマップ、すなわち前述の図２に示すように、「エンジン走行モード」を実行するエンジン走行領域Ｉ、「ツインモータ走行モード」を実行するツインモータ走行領域II、および「シングルモータ走行モード」を実行するシングルモータ走行領域III の３つの走行モードの領域が設定されたマップに基づいて、走行モードの決定および切り替えの制御が実行されることになる。すなわち、前述したような、エンジン１の回転が停止させられることによる第２モータ・ジェネレータ３単独の出力によるモータ走行の状態を経由した「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えを許容する状態に設定される。そして、上記のようにマップが設定された後、このルーチンを一旦終了する。
　これに対して、アクセル開度の戻りがなかったことにより、ステップＳ４で否定的に判断された場合には、ステップＳ６へ進む。そして、ステップＳ３で検出したエンジン回転数Ｎｅが、所定回転数Ｎe1よりも低いか否かが判断される。この所定回転数Ｎe1は、「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」へ切り替わる際に、許容し得る駆動トルクの低下量の限度を決めるために予め設定された値である。具体的には、「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えが、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎe1よりも低い状態で行われる限り、その切り替えの際に生じる駆動トルクの低下が運転者に対してショックや違和感にならないように、所定回転数Ｎe1の値が設定されている。この所定回転数Ｎe1は、例えば、事前の走行実験やシミュレーションなどによって求められる。
　エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎe1よりも低いことにより、このステップＳ６で肯定的に判断された場合は、前述のステップＳ５へ進み、同様の制御が実行される。すなわち、この場合は、上記のように「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えの際に駆動トルクが低下しても、そのトルクの低下量が少ないため、運転者に対してショックや違和感にはならないと判断される。そのため、通常通り、第２モータ・ジェネレータ３単独の出力によるモータ走行の状態を経由した「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えを許容する状態に設定される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
　一方、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎe1以上であることにより、ステップＳ６で否定的に判断された場合には、ステップＳ７へ進む。そして、現在の車速および要求駆動力から車両Ｖｅの走行モードを決めるマップにおいて、「ツインモータ走行モード」を実行するツインモータ走行領域IIの設定が禁止される。言い換えると、「ツインモータ走行モード」への切り替えの可能性が０に設定されて、「ツインモータ走行モード」を選択しないように制御される。具体的には、図１４に示すような、ツインモータ走行領域IIの設定が禁止されたマップ、すなわち、前述の図２に示すマップからツインモータ走行領域IIを除いたマップに基づいて、走行モードの決定および切り替えの制御が実行されることになる。したがって、この場合は、「ツインモータ走行モード」を選択しないように、すなわち、「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への走行モードの切り替えを行わないように制御される。そのため、前述したような「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えの際に、不可避的に一旦第２モータ・ジェネレータ３単独の出力によるモータ走行の状態になることによる駆動トルクの落ち込みを回避することができる。その結果、そのような駆動トルクの一時的な低下に起因するショックや違和感を運転者に与えてしまう事態を防止することができる。そして、上記のようにマップが設定された後、このルーチンを一旦終了する。
　前述の図３に示した構成の車両Ｖｅを制御対象にして、上記のような図１３のフローチャートに示す制御を実行した場合の、エンジン回転数および第１モータ・ジェネレータ２ならびに第２モータ・ジェネレータ３の回転数やトルクなどの変化の一例を、図１５のタイムチャートに示してある。車両Ｖｅが「エンジン走行モード」で走行している場合に、時刻Ｔ１でエンジン１の冷却水の温度（エンジン水温）が所定温度temp1以上になるまでは、「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」もしくは「シングルモータ走行モード」へ走行モードが切り替えられることはない。前述したように、エンジン水温が低い間はエンジン１の暖機が優先されるためである。
　エンジン水温が所定温度temp1を上回った時刻Ｔ１以降は、エンジン１の暖機運転が完了したと判断される。そして、ここでは現在のエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎe1よりも低いことにより、「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」もしくは「シングルモータ走行モード」への走行モードの切り替えが可能な状態になる。その状態で、例えばアクセル開度が戻されて、要求駆動力Ｆが低下したことにより、車両Ｖｅの走行モードを「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」へ切り替える判断が行われると、エンジン１の燃焼運転が停止させられる（時刻Ｔ２）。エンジン１の運転停止に伴い、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数Ｎｅを０にする回転数制御が実行される。エンジン回転数Ｎｅが０になった時刻Ｔ３以降、第２モータ・ジェネレータ３で駆動トルクを出力する。この場合、第１モータ・ジェネレータ２はエンジン１の回転と逆方向に回転させられるが、トルクは出力していない。
　その後、時刻Ｔ４でアクセル開度を増大させるアクセル操作が開始され、そのアクセル開度が時刻Ｔ５で所定開度θ１以上になると、車両Ｖｅの走行モードが「ツインモータ走行モード」へ切り替えられる。具体的には、ブレーキＢcrが係合させられて、エンジン１の出力軸１ａが回転不可能な状態に固定される。アクセル開度の増大が終了した時刻Ｔ６以降は、車両Ｖｅに対する要求駆動力Ｆもしくはアクセル開度や車速Ｖに応じて、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の回転数が、それぞれ、所定の回転数に制御される。
　上記のように、車両Ｖｅが「エンジン走行モード」で走行している際に、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎe1よりも低い場合は、前述したように「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替え時に生じる駆動トルクの低下を無視できる。そのため、上記のように第２モータ・ジェネレータ３単独の出力によるモータ走行の状態を経由した「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えが実行される。
　一方、車両Ｖｅが「エンジン走行モード」で走行している際に、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎe1よりも高い場合には、「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替え時に生じる駆動トルクの低下が無視できなくなる。すなわち、その場合に第２モータ・ジェネレータ３単独の出力によるモータ走行の状態を経由した「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えが実行されると、その切り替えの際の駆動トルクの落ち込みによって運転者にショックや違和感を与えてしまう可能性がある。したがって、この発明では、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎe1よりも高い場合には、「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えが禁止される。もしくは、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎe1よりも高い場合には、「ツインモータ走行モード」を選択しないように制御される。
　なお、上記の具体例では、「エンジン走行モード」における車両Ｖｅの駆動力源の出力として、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅを検出し、そのエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎe1よりも高い場合に、「エンジン走行モード」から「ツインモータ走行モード」への切り替えを禁止する、もしくは、「ツインモータ走行モード」を選択しないようにした制御例を示している。これに対して、この発明における制御装置では、駆動力源の出力の大きさに応じて、例えばエンジン回転数Ｎｅの大きさに応じて、「ツインモータ走行モード」の選択可能性（選択のし易さ）を変更するように制御することもできる。具体的には、「エンジン走行モード」で走行中の車両Ｖｅのエンジン回転数Ｎｅが高いほど、「ツインモータ走行モード」の選択可能性が低くなるようにして、走行モードの切り替え制御を実行することができる。
　上記のような「ツインモータ走行モード」の選択可能性を変更する制御としては、例えば、図１６に示すように、各走行モードを決めるマップにおいて、「ツインモータ走行モード」を実行するツインモータ走行領域IIの範囲（面積）が、エンジン回転数Ｎｅの大きさに応じて変更される。ここで、「ツインモータ走行モード」の選択可能性は、ツインモータ走行領域IIの面積として表すことができる。したがって、ツインモータ走行領域IIの面積を変更することにより、「ツインモータ走行モード」の選択可能性を変更することができる。例えば、ツインモータ走行領域IIの面積を狭く設定することにより、「ツインモータ走行モード」の選択可能性を低くすることができる。反対に、ツインモータ走行領域IIの面積を広く設定することにより、「ツインモータ走行モード」の選択可能性を高くすることができる。この図１６では、エンジン回転数Ｎｅが相対的に高いことにより、「ツインモータ走行モード」を実行するツインモータ走行領域IIの面積を相対的に狭めた例、すなわち、「ツインモータ走行モード」の選択可能性を相対的に低くした例を示している。
　また、上記の具体例では、「エンジン走行モード」における車両Ｖｅの駆動力源の出力として、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅを検出し、そのエンジン回転数Ｎｅの大きさにより駆動力源の出力の大きさを推定している例を示しているが、「エンジン走行モード」における駆動力源の出力は、エンジン１の出力と共に、第１モータ・ジェネレータ２もしくは第２モータ・ジェネレータ３の出力も含まれる場合がある。したがって、エンジン回転数Ｎｅと共に、例えば第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３に電力を供給するバッテリの出力を検出し、それらを総合した値から駆動力源の出力を求め、その駆動力源の出力に応じて、「ツインモータ走行モード」の選択可能性を変更するように制御することもできる。例えば、エンジン回転数Ｎｅとバッテリの出力とから求めた駆動力源の出力が、閾値として予め定めた所定値よりも大きい場合に、「ツインモータ走行モード」の選択可能性を０に設定して制御することもできる。すなわち、「ツインモータ走行モード」への切り替えを禁止する、もしくは、「ツインモータ走行モード」を選択しないように制御することもできる。あるいは、エンジン回転数Ｎｅとバッテリの出力とから求めた駆動力源の出力が大きいほど、「ツインモータ走行モード」の選択可能性が低くなるようにして、走行モードの切り替え制御を実行することもできる。
　以上のように、この発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、車両Ｖｅの駆動力源が出力しているトルクの大きさに応じて、「ツインモータ走行モード」の選択可能性、すなわち「ツインモータ走行モード」の選択し易さが変更される。例えば、駆動力源の出力が大きいほど「ツインモータ走行モード」の選択可能性が低く設定される。すなわち、駆動力源の出力が大きいほど「ツインモータ走行モード」が選択され難くされる。具体的には、各走行モードを決めるマップにおいて、「ツインモータ走行モード」を実行する運転領域が狭くなるようにマップが変更される。あるいは、駆動力源の出力が所定値よりも大きい場合に、「ツインモータ走行モード」を選択して設定することが禁止される、もしくは、「ツインモータ走行モード」を選択しないように制御される。具体的には、各走行モードを決めるマップにおいて、「ツインモータ走行モード」を実行する運転領域が削除される。したがって、例えば、車両Ｖｅが「エンジン走行モード」で走行している際に、エンジン１の出力が大きく、その状態で「ツインモータ走行モード」への切り替えが行われると運転者にショックや違和感を与えてしまう可能性がある場合に、「ツインモータ走行モード」への切り替えが抑制される、もしくは、「ツインモータ走行モード」への切り替えを行わないように制御される。そのため、走行モードの切り替えの際に運転者にショックや違和感を与えてしまうことを回避もしくは抑制することができる。その結果、走行中における走行モードの切り替えをスムーズに行うことができ、車両Ｖｅの操作性や快適性を向上させることができる。
　ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、ステップＳ３を実行する機能的手段が、この発明における「検出手段」に相当する。そして、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７を実行する機能的手段が、この発明における「設定手段」に相当する。
　なお、上述した具体例では、この発明で制御の対象とするハイブリッド車両として、エンジン１と、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３と駆動力源としてを備えた、いわゆる２モータタイプのハイブリッド車両の構成を例に挙げて説明したが、例えば、エンジンおよび３基以上の複数のモータ・ジェネレータを備えたハイブリッド車両であってもよい。また、外部電源から直接バッテリを充電することが可能ないわゆるプラグイン・ハイブリッド車両であってもよい。

Claims (8)

  1. 　車両を走行させるためのトルクを出力する駆動力源としてエンジンおよび複数のモータを備え、前記エンジンの出力によって前記車両を走行させる第１走行モードと、複数の前記モータの出力によって前記車両を走行させる第２走行モードと、いずれか１つの前記モータの出力によって前記車両を走行させる第３走行モードとのいずれかを前記車両に対する要求駆動力に応じて選択して設定するハイブリッド車両の制御装置において、
    　前記駆動力源の出力の大きさを求める検出手段と、
    　前記出力の大きさに応じて、前記第２走行モードの選択可能性を変更する設定手段と
    を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 　前記設定手段は、前記出力が大きいほど前記選択可能性を低くする手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  3. 　前記設定手段は、前記出力が予め定めた所定値よりも大きい場合に、前記第２走行モードを選択して設定することを禁止する手段を含む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両の制御装置。
  4. 　前記設定手段は、前記出力が予め定めた所定値よりも大きい場合に、前記第２走行モードを選択しない手段を含む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両の制御装置。
  5. 　前記検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数を検出する手段を含み、
    　前記設定手段は、前記エンジン回転数が予め定めた所定回転数よりも大きい場合に、前記第２走行モードを選択して設定することを禁止する手段を含むことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  6. 　前記検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数を検出する手段を含み、
    　前記設定手段は、前記エンジン回転数が予め定めた所定回転数よりも大きい場合に、前記第２走行モードを選択しない手段を含むことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  7. 　前記要求駆動力は、アクセル開度と車速とに基づいて求められる駆動力の要求量を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
  8. 　前記ハイブリッド車両は、
    　前記エンジンが連結された第１回転要素と、前記第１回転要素が回転する際に反力要素となるとともに複数の前記モータのうちの第１モータが連結された第２回転要素と、前記第１回転要素および前記第２回転要素の回転速度に基づいて決まる回転速度で回転するとともに複数の前記モータのうちの第２モータおよび駆動軸が連結された第３回転要素とを有する差動歯車装置から構成され、前記駆動力源と前記駆動軸との間で動力を分割もしくは合成して伝達する動力分割機構と、
    　前記第１回転要素を選択的に回転不可能な状態に固定するブレーキ機構と
    を備えていることを請求項１から７のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
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