JP6485384B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関および発電機能を有する電動機を動力源として備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、詳しくは内燃機関から出力された駆動力を走行のための駆動力と発電機能のための駆動力とに分割する駆動力分割機構を備えるハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

従来、走行用の駆動力を出力可能なエンジンおよび走行用の駆動力を出力可能なモータ・ジェネレータを備え、これらエンジンおよびモータ・ジェネレータのうち少なくとも一つを走行駆動力源として走行可能であり、そして例えばモータ・ジェネレータを走行駆動力源として走行する低車速時の場合に動力伝達系で異音が発生するときにエンジンを駆動するハイブリッド車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）

ハイブリッド車両は、内燃機関または電動機から駆動輪に駆動力を伝達する駆動伝達系に存在するギヤ列の噛合部にガタ（バックラッシュ）が生じている。このため、エンジン回転数が所定回転数（例えばアイドル回転数付近など）にてエンジントルク変動の周波数が駆動系の噛合い周波数と共振して駆動系で歯打ちが生じるおそれがある。この場合、歯打ちの発生に伴って騒音や振動が生じて車両のＮＶ（Noise and Vibration）特性が低下する。

そのため、特許文献１に記載の発明では、歯打ち音が発生する可能性のある運転状態になると、エンジンの制御として、車速が所定範囲にある場合に、バッテリへの充電量の目標値を高く設定する。これにより、エンジンに対する要求パワーを上昇させて歯打ち音の発生を防止しながら、エンジンを効率の高い運転領域で運転させることでその駆動力によって第１モータを発電させてバッテリへの充電量の増大を図るようにしている。

特開２０１３−１３２９４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、歯打ち音を低減して車両のＮＶ特性を良好にさせるためにエンジンの出力を増大させることになるため、燃費悪化に繋がるおそれがある。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、燃費悪化を防止または抑制しながら車両のＮＶ特性を良好に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、この本発明は、駆動力を出力する内燃機関と、発電機能を有する第１モータと、前記内燃機関が出力した駆動力が入力される第１入力要素と、前記第１モータに連結されている第１反力要素と、第１出力要素とによって、前記内燃機関が出力した駆動力を走行のための駆動力と前記発電機能のための駆動力とに分割する作用を行う第１遊星歯車機構と、前記第１出力要素に連結された第２入力要素と、出力部材に連結されている第２出力要素と、第２反力要素とによって差動作用を行う第２遊星歯車機構と、前記第１入力要素と前記第１反力要素とのいずれか一方と前記第２反力要素とを選択的に連結する第１係合機構と、前記第２遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの前記要素を選択的に連結して前記第２遊星歯車機構を一体化させる第２係合機構または前記第２反力要素の回転を規定する固定機構と、前記出力部材に連結されており前記第１モータによって発電された電力で駆動される第２モータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関の回転数の変化に対応して前記第１モータの回転数が変化し、前記内燃機関の回転数の変化量に対する前記第１モータの回転数の変化量が相対的に小さい第１走行モードと、前記内燃機関の回転数の変化量に対する前記第１モータの回転数の変化量が相対的に大きい第２走行モードとを含む複数の走行モードを、前記第１係合機構および前記第２係合機構または前記固定機構の係合および解放の状態に応じて設定できるように構成され、前記内燃機関、前記第１モータ、前記第２モータ、前記第１係合機構、および前記第２係合機構または前記固定機構を制御することで、前記複数の走行モードのうちのいずれか一つの走行モードを設定可能な制御部を備え、前記制御部は、前記内燃機関が駆動中の場合で、かつ前記内燃機関の回転数が予め決められた閾値以下のときに、前記第２走行モードを設定するように構成されていることを特徴とするものである。

この本発明においては、内燃機関が運転中の場合で、かつ内燃機関の回転数が予め決められた閾値以下のときに、エンジン回転数の変化に対して第１モータの回転数の変化が相対的に大きい第２走行モードを選択するため、駆動系のギヤ列の噛合い周波数を変化させることができる。これにより、エンジントルク変動の周波数との共振を防止または抑制して車両のＮＶ特性の向上を図り、かつ燃費悪化を防止または抑制することができる。

この発明に適用されるハイブリッド車両の一例を示すブロック図である。 図１で説明した駆動装置の一例を示すスケルトン図である。 ＨＶ走行モードでのパーキング状態の駆動装置を示す共線図である。 車両のＮＶ特性を向上させる制御の手順を示すフローチャートである。 エンジン回転数とＮＶ特性との関係を示す図である。 ＮＶ特性を向上させる制御の手順の他の例を示すフローチャートである。 この発明の他の実施例を示すスケルトン図である。 この発明の別の実施例を示すスケルトン図である。 第２遊星歯車機構をダブルピニオン型遊星歯車機構で構成した実施例を示すスケルトン図である。 第２遊星歯車機構をダブルピニオン型遊星歯車機構で構成した他の実施例を示すスケルトン図である。 第２クラッチ機構の代わりにブレーキ機構を使用した他の実施例を示すスケルトン図である。 ブレーキ機構を使用した別の実施例を示すスケルトン図である。 ブレーキ機構を使用したさらに別の実施例を示すスケルトン図である。

以下、図面を用いて実施例を説明する。図１は、この発明に適用されるハイブリッド車両（以下、「車両」と称す）に使用される駆動装置１０の一例をブロック図で概念的に示す。図１に示すように、駆動装置１０は、エンジン１１、第１モータ（ＭＧ（Motor Generator）１）１２、第２モータ（ＭＧ２）１３、第１遊星歯車機構（ＰＬ（planet）１）１４、第２遊星歯車機構（ＰＬ２）１５、出力部材（ＯＵＴ）１６、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ＰＣＵ(Power Control Unit)１９、油圧コントローラ２０およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１を備える。なお、車両としては、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両でもよい。エンジン１１は、内燃機関の一例である。内燃機関としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により駆動力を出力するものを含む。第１モータ１２は、発電機能のあるモータ・ジェネレータにより構成される。駆動装置１０は、第１モータ１２が発電した電力を使用して第２モータ１３を駆動し、第２モータ１３が出力する駆動力を走行のための駆動力に加えるように構成される。第２モータ１３は、発電機能のあるモータ・ジェネレータにより構成される。

第１遊星歯車機構１４は、エンジン１１から出力された駆動力が入力される第１入力要素２２、第１モータ１２に連結されている第１反力要素２３および第１出力要素２４により差動作用を行う。第２遊星歯車機構１５は、第１出力要素２４に連結された第２入力要素２６、出力部材１６に連結された第２出力要素２７および第２反力要素２８により差動作用を行う。第１クラッチ機構ＣＬ１は、第１入力要素２２と第２反力要素２８とを選択的に連結する。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２入力要素２６、第２反力要素２８および第２出力要素２７のうちのいずれか２つの要素を選択的に連結する。第１クラッチ機構ＣＬ１は第１係合機構の一例であり、第２クラッチ機構ＣＬ２は第２係合機構の一例である。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、例えば湿式多板クラッチなどの摩擦式のクラッチ機構であってよく、あるいはドグクラッチなどの噛合い式のクラッチ機構であってよい。第１クラッチ機構ＣＬ１は、例えば油圧によって制御されて係合あるいは解放する。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第１クラッチ機構ＣＬ１の構成と同じまたは同様になっている。油圧コントローラ２０は、ＥＣＵ２１から出力された指令値に応じて第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２に対する油圧の供給を個別に制御する。

ＰＣＵ１９は、電源部３０、バッテリ３１およびＭＧ＿ＥＣＵ３２を備える。電源部３０およびバッテリ３１は、第１モータ１２および第２モータ１３に接続されている。ＰＣＵ１９は、第１モータ１２および第２モータ１３を駆動する電力を供給するとともに、第１モータ１２および第２モータ１３により発電された電力を蓄電する制御を実施する。ＥＣＵ２１は、エンジン１１の運転を制御するエンジン＿ＥＣＵ３３を接続しており、エンジン＿ＥＣＵ３３、ＰＣＵ１９および油圧コントローラ２０を統括的に制御する。ＥＣＵ２１は、エンジン１１、第１モータ１２、第２モータ１３、第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２を制御することで複数の走行モードのうちのいずれか一つのモードを設定する。ＥＣＵ２１、ＰＣＵ１９、油圧コントローラ２０、およびエンジン＿ＥＣＵ３３は、制御部の一例である。

複数の走行モードは、例えばハイブリッド（ＨＶ）走行モードを含む。ＨＶ走行モードは、第１モータ１２が発電機として機能させられ、第１モータ１２で発電した電力を第２モータ１３に供給して第２モータ１３がモータとして動作させられる。この場合にＥＣＵ２１は、例えば走行状態および電源部３０のバッテリ３１の状態などに基づいてエンジン１１が間欠運転されるようエンジン＿ＥＣＵ３３を制御する。エンジン１１の間欠運転は、例えばバッテリ３１の充電が不要なときにエンジン１１を停止させる運転を含む。

ＥＣＵ２１には、例えば駆動軸の回転速度を検出する車速センサ３４が送出する車速情報、シフトレバーに備えられたポジションスイッチ３５が送出するポジション情報がそれぞれ入力される。またＥＣＵ２１には、アクセルペダルに備えられたアクセル開度センサ３６が送出するアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度の情報、およびブレーキペダルに備えられたストロークセンサ３７が送出するブレーキペダルの踏み込み量の情報が入力される。さらにＥＣＵ２１には、外気温センサ３８が送出する外気温の情報、エンジン１１の電子スロットルバルブ（図示なし）に備えられたスロットル開度センサ３９が送出するスロットル開度情報がそれぞれ入力される。さらにまたＥＣＵ２１には、エンジン１１に備えられたエンジン回転数センサ４０が送出するエンジンの回転数の情報が入力される。また、ＥＣＵ２１は、エンジン１１の運転が停止される時間を計時するカウンタ４１を備える。カウンタ４１で計時したエンジン１１の停止時間は記憶部４２に更新して記憶される。エンジン＿ＥＣＵ３３は、エンジン１１の運転状態を検出する各種センサから信号を入力することにより燃料噴射制御、点火制御、および吸入空気量調節制御などを制御する。

図２は、図１で説明した駆動装置１０を搭載した車両４３の一例を示すスケルトン図であり、フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）あるいはリヤエンジン・リヤドライブ車（ＲＲ車）に適するように構成されている。図２に示すように、第１遊星歯車機構１４は、エンジン１１が出力した駆動力を第１モータ１２側と出力部材１６側とに分割する駆動力分割機構を構成する。第１遊星歯車機構１４は、三つの回転要素によって差動作用を行う機構であればよい。同図に示す例では、第１遊星歯車機構１４はシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成される。第１遊星歯車機構１４は、外歯歯車である第１サンギヤＳ１、第１サンギヤＳ１に対して同心円上に配置された内歯歯車である第１リングギヤＲ１、および第１キャリヤＣ１を回転要素として備えている。第１キャリヤＣ１は、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１との間に配置されて第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１に噛み合っている第１ピニオンギヤＰ１を保持している。エンジン１１が出力した駆動力は、第１キャリヤＣ１に入力されるように構成されており、第１キャリヤＣ１は第１入力要素の一例である。第１サンギヤＳ１は、第１モータ１２のロータ１２ａに連結されており、第１反力要素の一例である。第１リングギヤＲ１は、第２キャリヤＣ２に連結されており、第１出力要素の一例である。

第２遊星歯車機構１５は変速部を構成しており、シングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されている。第２遊星歯車機構１５は、外歯車である第２サンギヤＳ２、第２サンギヤＳ２に対して同心円上に配置された内歯歯車である第２リングギヤＲ２、および第２キャリヤＣ２を回転要素として備え、これら三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構である。第２キャリヤＣ２は、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２との間に配置されて、第２サンギヤＳ２および第２リングギヤＲ２に噛み合っている第２ピニオンギヤＰ２を保持している。第２キャリヤＣ２は、第１リングギヤＲ１に連結されており、第２入力要素の一例である。また、第２リングギヤＲ２は、出力部材１６に連結されており、第２出力要素の一例である。そして、第２サンギヤＳ２は第２反力要素の一例である。

第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５とが複合遊星歯車機構を構成するように第１クラッチ機構ＣＬ１が設けられている。第１クラッチ機構ＣＬ１は、第１遊星歯車機構１４の第１入力要素と第２遊星歯車機構１５の第２反力要素とを選択的に連結するためのものであって、第２サンギヤＳ２を第１キャリヤＣ１に連結する。第１クラッチ機構ＣＬ１が係合した場合には、第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とが連結されてこれらが入力要素となる。また、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させた場合には、第１サンギヤＳ１が反力要素となり、さらに第２遊星歯車機構１５における第２リングギヤＲ２が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。

第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構１５の全体を一体化させるためのものである。この第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構１５における第２サンギヤＳ２と第１キャリヤＣ１もしくは第２リングギヤＲ２、あるいは第１キャリヤＣ１と第２リングギヤＲ２とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものである。この例では、第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構１５における第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とを連結するように構成されている。

駆動装置１０は、エンジン１１や第１遊星歯車機構１４あるいは第２遊星歯車機構１５の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト５１が配置されている。出力部材１６に噛み合っているドリブンギヤ５２は、カウンタシャフト５１に取り付けられている。また、カウンタシャフト５１には、ドライブギヤ５３が取り付けられており、ドライブギヤ５３は、終減速機であるデファレンシャルギヤ５４におけるリングギヤ５５に噛み合っている。さらに、ドリブンギヤ５２には、第２モータ１３におけるロータ５６に取り付けられたドライブギヤ５７が噛み合っている。したがって、出力部材１６から出力された駆動力もしくはトルクに、第２モータ１３が出力した駆動力もしくはトルクを、ドリブンギヤ５２の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された駆動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤ５４から左右のドライブシャフト５８および駆動輪５９に伝達するように構成されている。

ＥＣＵ２１が設定可能な走行モードは、エンジン１１および第２モータ１３が出力した駆動力で走行することが可能なＨＶ走行モードを含む。ＨＶ走行モードは、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２が解放することで設定されるハイモードと、第１クラッチ機構ＣＬ１が解放し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２が係合されることで設定されるローモードとを含む。

ハイモードでは、第１クラッチ機構ＣＬ１によって、第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とが連結されることにより、第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５とによって複合遊星歯車機構が形成される。エンジン１１の駆動力は、第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とに伝達される。第１遊星歯車機構１４においては、第１キャリヤＣ１に伝達された駆動力が第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに分割して伝達される。第１サンギヤＳ１に伝達された駆動力によって第１モータ１２が駆動され、第１モータ１２が発電機として機能し発電する。その発電に伴う負トルク（エンジン１１の回転方向とは反対の方向に作用するトルク）が第１サンギヤＳ１に作用する。また、第１リングギヤＲ１から第２キャリヤＣ２に駆動力が伝達され、その駆動力と第２サンギヤＳ２に伝達される駆動力とに応じた駆動力が第２リングギヤＲ２に伝達される。第２リングギヤＲ２からドリブンギヤ５２およびカウンタシャフト５１ならびにドライブギヤ５３を経由してデファレンシャルギヤ５４に駆動力が伝達される。

一方、第１モータ１２で発電された電力によって第２モータ１３がモータとして機能し、その駆動力がドライブギヤ５７を介してドリブンギヤ５２に伝達される。すなわち、一旦電力に変換された駆動力が、第２モータ１３によって機械的な駆動力に再変換され、出力部材１６から出力される駆動力に加えられる。

図３は、駆動装置１０がパーキング状態の場合でのエンジン１１、第１モータ１２および第２モータ１３の回転数の関係を示す共線図である。図３にて、点線で表される直線Ｈｉがハイモードのときの回転数を表し、実線で示される直線Ｌｏがローモードのときの回転数を表す。共線図は、複合遊星歯車機構における各回転要素を示す直線Ｈｉ，Ｌｏを変速比（ギヤ比）の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線Ｈｉ，Ｌｏに交差する基線６１からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示している。

ハイモードの場合には、第１クラッチ機構ＣＬ１によって連結されている第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とが入力要素を形成し、エンジン１１が出力した駆動力が第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とに伝達される。また、第１サンギヤＳ１には第１モータ１２が発電機として機能することによる負トルクが加えられ、第１サンギヤＳ１が反力要素となる。同図に直線（点線）Ｈｉで表されているように、ハイモードの場合には、例えば駐車ブレーキの操作に基づいて出力部材１６に連結されている第２リングギヤＲ２の回転数がゼロになる。このとき、第１モータ１２のロータ１２ａに接続された第１サンギヤＳ１の回転数は、第１キャリヤＣ１や第２サンギヤＳ２の回転数（あるいはエンジン回転数Ｎｅ）より高回転になる。

ローモードでは、第１クラッチ機構ＣＬ１を解放し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を係合させることで設定される。第２クラッチ機構ＣＬ２が係合する場合には、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とが連結されて、第２遊星歯車機構１５の回転要素の全てが一体となって回転する。例えば駐車ブレーキの操作がなされて第２リングギヤＲ２の回転がゼロの状態になると、第１リングギヤＲ１の回転もゼロの状態になる。ハイモードでの各回転要素の回転数を示す直線（点線）Ｈｉは、エンジン１１の回転数の変化Ｅ１によって縦軸６０と基線６１との交点６２を中心として回転する変化、例えば符号Ｈｉ’で示す点線への変化となる。このため、エンジン回転数Ｎｅの変化Ｅ１に対して第１モータ１２の回転数の変化は、ハイモードの場合に同図に符号で示すＮ１となる。ローモードでの各回転要素の回転数を示す直線（実線）Ｌｏは、エンジン１１の回転数の変化Ｅ１によって縦軸６３と基線６１との交点６４を中心として回転する変化、例えば符号Ｌｏ’で示す細い実線への変化となる。このため、エンジン回転数Ｎｅの変化Ｅ１に対して第１モータ１２の回転数の変化は、ローモードの場合に同図に符号で示すＮ２（Ｎ１より変化が大きい値）となる。

なお、図３に示した共線図は、縦軸６５と縦軸６６との間隔を「１」とした場合に縦軸６６と縦軸６３との間隔は、第１遊星歯車機構１４におけるギヤ比（第１リングギヤＲ１の歯数と第１サンギヤＳ１の歯数との比）「ρ1」となるように設定されている。また縦軸６６と縦軸６３との間隔を「１」とした場合に縦軸６３と縦軸６０との間隔は、第２遊星歯車機構１５のギヤ比（第２リングギヤＲ２の歯数と第２サンギヤＳ２の歯数との比）「ρ２」となるように設定されている。

駆動装置１０は、縦軸６５と縦軸６６との間隔を「１」とした場合に、ハイモードが設定されたときには縦軸６６と縦軸６０との間隔に相当する複合遊星歯車機構（第２遊星歯車機構１５）のギヤ比が「（ρ1＋ρ1×ρ2）」となり、ローモードが設定されたときには縦軸６６と縦軸６３との間隔に相当する複合遊星歯車機構のギヤ比が「ρ１」となる。つまり、エンジン１１から第１モータ１２へ駆動力を分割する複合遊星歯車機構のギヤ比を「１」として、ハイモードが設定された場合のエンジン１１から出力部材１６に伝達される駆動力を「Ｆ２」とし、また、ローモードが設定された場合のエンジン１１から出力部材１６に伝達される駆動力を「Ｆ１」とすると、「Ｆ１＝ρ１、Ｆ２＝ρ２＋ρ１×ρ２」となり、互いの駆動力分割比の大きさは「Ｆ１＜Ｆ２」の関係になる。なお、ローモードは第２走行モードの一例であり、ハイモードは第１走行モードの一例である。

図４は、ＥＣＵ２１が車両４３のＮＶ特性を向上させる制御を実施する手順を示すフローチャートである。ステップＳ１にてＥＣＵ２１は、エンジン１１が間欠運転中か否か、つまりエンジン１１を停止しているか否かを判断する。否定（Ｎ側）の場合つまりエンジン１１が運転している場合にはステップＳ２に移行し、肯定（Ｙ側）の場合にはリターンに移行する。ステップＳ２にてＥＣＵ２１は、外気温センサ３８から得られる外気温の情報が予め決められた閾値Ａ未満か否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合つまり外気温が閾値Ａ未満の場合にはステップＳ３に移行し、否定（Ｎ側）の場合にはステップＳ８に移行する。ステップＳ３にてＥＣＵ２１は、記憶部４２に記憶されている直前のエンジン１１の停止時間が予め決められた閾値Ｂを超えているか否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合つまり直前のエンジン１１の停止時間が閾値Ｂを超えている場合にはステップＳ４に移行し、否定（Ｎ側）の場合にはステップＳ８に移行する。

ステップＳ４にてＥＣＵ２１は、エンジン１１が始動してから現時点までの時間が予め決められた閾値Ｃを超えているか否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合つまりエンジン１１が始動してから現時点までの時間が超えている場合にはステップＳ５に移行し、否定（Ｎ側）の場合にはステップＳ８に移行する。ステップＳ５にてＥＣＵ２１は、ポジションスイッチ３５から得られる情報を参照してパーキングポジションか否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合つまりパーキングポジションの場合にはステップＳ７に移行し、否定（Ｎ側）の場合にはステップＳ６に移行する。ステップＳ６にてＥＣＵ２１は、車速センサ３４から得られる車速の情報を参照して車速がゼロか否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合、つまり車両４３が停止中の場合にはステップＳ７に移行し、否定（Ｎ側）の場合にはリターンに移行する。なお、車両４３が停止中の場合は、パーキングポジションの解除操作を実施したときを含む。

ステップＳ７にてＥＣＵ２１は、エンジン回転数Ｎｅが歯打ち音の生じ易い回転域に含まれるかを判断するための閾値Ｎｅｔｈを、予め決められた第１閾値からこれよりも大きい第２閾値に変更する制御を実施した後にステップＳ８に移行する。つまり、ステップＳ７にてＥＣＵ２１は、外気温が閾値Ａ未満となる第１条件（ステップＳ２の条件）、直前のエンジン１１の停止時間が閾値Ｂを超える第２条件（ステップＳ３の条件）およびエンジン１１が始動してから現時点までの時間が閾値Ｃを超える第３条件（ステップＳ４の条件）が成立する場合で、かつ車両４３が停止中である第４条件（ステップＳ５の条件）のときにＥＣＵ２１は、閾値Ｎｅｔｈを増加させる制御を実施する。第１条件から第３条件は、エンジン１１の燃焼状態を判断する条件となっている。また、歯打ち音は、パーキングレンジを解除するときなど駆動装置１０を構成するギヤ例の噛合部に生じるガタが大きくなるときに発生し易い。そのため第４条件を加えている。ＥＣＵ２１は、歯打ち音が生じ易い運転状態のときに閾値Ｎｅｔｈを増加させる制御を実施する。なお、エンジン１１の燃焼状態が悪化し易い条件としては、第１条件〜第４条件のうちのいずれか一つの条件としてよい。

ステップＳ８にてＥＣＵ２１は、エンジン回転数センサ４０から得られるエンジン回転数Ｎｅの情報を参照し、エンジン回転数Ｎｅが第１閾値未満か否か、または第２閾値未満か否かを判断する。つまり、エンジン回転数Ｎｅが歯打ち音の生じ易い特定の回転域に含まれるか否かを判断する。ここで第１閾値を使用する条件は、第１条件（ステップＳ２の条件）〜第３条件（ステップＳ４の条件）のうちの少なくとも一つの条件が成立しない場合、つまりエンジン１１が良好な燃焼状態であると判断された場合となっている。肯定（Ｙ側）の場合つまりエンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈ未満の場合にはステップＳ９に移行し、否定（Ｎ側）の場合にはリターンに移行する。ステップＳ９にてＥＣＵ２１は、ハイモードか、つまりエンジン１１から第１モータ１２側に分割される駆動力に対して出力部材１６側に分割される駆動力分割比が相対的に大きい走行モードか否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合つまりハイモードの場合にはステップＳ１０に移行し、否定（Ｎ側）の場合つまりローモードの場合にはリターンに移行する。ステップＳ１０にてＥＣＵ２１は、ローモードに切り替える制御、つまりエンジン１１から第１モータ１２側に分割される駆動力に対して出力部材１６側に分割される駆動力分割比が相対的に小さい走行モードに切り替える制御を実施する。

図５は、エンジン回転数ＮｅとＮＶ（Noise and Vibration）特性との関係を示す図である。図５では、縦軸がＮＶ特性、例えば歯打ち音による騒音（ｄＢ）を、横軸がエンジン回転数Ｎｅをそれぞれ示す。駆動装置１０がＨＶ走行モードにて、例えば車両４３が停止中の場合に、エンジン１１の回転数が特定の回転域６７に含まれるとき、例えばアイドル回転数付近のときに、駆動装置１０を構成するギヤ列の噛合部で歯打ち音が生じてＮＶ特性を悪化させる。つまりエンジン１１が出力する駆動トルク変動の周波数が駆動装置１０を構成するギヤ列の噛合い周波数に重なって互いが共振すると歯打ち音が大きくなって騒音となる。図５に示すように、ハイモードのときのＮＶ特性を示す実線Ｈｉのピーク値が特定の回転域６７に含まれていることが分かる。このときの閾値Ｎｅｔｈは、例えば同図に示す第１閾値Ｋ１となっており、エンジン回転数Ｎｅが第１閾値Ｋ１以上の場合には、ローモードに変更されないため、歯打ち音が解消なれないおそれがある。しかし、図４で説明したようにエンジン１１の燃焼状態が悪化する条件が成立し、かつ車両４３が停止中の場合には、第１閾値Ｋ１から第２閾値Ｋ２に閾値Ｎｅｔｈが変更される。閾値Ｎｅｔｈが第２閾値Ｋ２に変更されることで、エンジン回転数Ｎｅが第２閾値Ｋ２未満となるため、駆動装置１０のＨＶ走行モードがローモードに切り替えられる。駆動装置１０は、ローモードに切り替わると、図３で説明したように第１モータ１２の回転がハイモードのときの回転に対して大きく変化する。これにより、駆動装置１０のイナーシャ（慣性モーメント）が変化し、この変化に伴って駆動トルク変動の周波数が変化することで駆動トルク変動の周波数が駆動装置１０の噛合い周波数からずれる。つまり、図５に記載された点線Ｌｏに示されているように、ローモードでのＮＶ特性のピーク値が特定の回転域６７からずれるため、車両４３のＮＶ特性を良好なものにすることができる。

上記実施例では、例えばＨＶ走行モードの場合で車両４３が停止中のときに所定の条件（例えば第１条件〜第３条件）が成立する都度、閾値Ｎｅｔｈを増加させる制御を実施する。このように必要なときにのみローモードに変更されるので、例えば第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２の切替えに伴う消費エネルギの低減を図ることができる。また、この実施例では、エンジン１１が運転中にＥＣＵ２１がポジションスイッチを参照し、パーキングポジション以外、あるいはパーキングポジションの解除操作を実施した場合に、ＨＶ走行モードでのローモードを発進時まで維持する。これにより、エンジン１１を切り離す従来のものとは異なり、例えば第２モータ１３の力行を制御して発進するときにエンジントルクを駆動輪５９に速やかに伝達することができ、発進時の応答性が向上する。

また、上記実施例では、エンジン１１の燃焼状態が悪化しているか否かを判断する条件を、図４で説明した第１条件（ステップＳ２）〜第３条件（ステップＳ４）としている。しかし、この発明ではこれに限らず、第１条件〜第３条件の代わりに、例えば図６に示すように、多気筒エンジンの複数気筒のうち任意の気筒を休止させる減筒運転を実施しているか否かを判断する条件を用いてよい。

図６は、車両４３のＮＶ特性を向上させる制御の他の例の手順を示すフローチャートである。この例では、エンジン１１の運転を停止している場合に、ステップＳ１１にてＥＣＵ２１は、エンジン１１が減筒運転を実施しているか否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合つまり減筒運転を実施している場合にはステップＳ５に移行し、否定（Ｎ側）の場合にはステップＳ６に移行する。つまり、エンジン１１が減筒運転を実施し、かつ車両４３が停止中の場合にＥＣＵ２１は、閾値Ｎｅｔｈを予め決められた第１閾値から第２閾値に変更する制御を実施する。そして、ステップＳ８にてＥＣＵ２１は、エンジン回転数Ｎｅが第１閾値未満か否か、または第２閾値未満か否かを判断する。エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈ未満の場合にＥＣＵ２１は、現時点の設定がハイモードの場合にはローモードに走行モードを切替える。なお、図６では、図４に示すフローチャートと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付してここでの詳しい説明を省略する。

この発明の実施例における駆動装置１０は、図２で説明したように、第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣ２とを連結するとともに第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とを選択的に連結し、また第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とを選択的に連結することにより駆動力分割率を変更するように構成されている。そのようないわゆる複合化は、図２に示す構成以外の構成であっても行うことができる。図７はこの発明の他の実施例を示すスケルトン図である。図７に示すように、駆動装置７０は、第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５との連結状態、および第１クラッチ機構ＣＬ１と第２クラッチ機構ＣＬ２の配置を変更した例である。

図７に示すように、駆動力分割機構を構成する第１遊星歯車機構１４は、第１モータ１２に接続された第１サンギヤ（第１反力要素）Ｓ１、エンジン１１に接続された第１キャリヤ（第１入力要素）Ｃ１および第２遊星歯車機構１５に接続された第１リングギヤ（第１出力要素）Ｒ１を含む。第１リングギヤＲ１は、第２遊星歯車機構１５における第２サンギヤＳ２に連結される。第１クラッチ機構ＣＬ１は、第１キャリヤＣ１と第２リングギヤＲ２とを選択的に連結する。第２サンギヤＳ２は第２入力要素に相当する。出力部材１６は、第２キャリヤＣ２に連結されており、第２キャリヤＣ２が第２出力要素に相当する。さらに、第２遊星歯車機構１５における第２リングギヤＲ２が第２反力要素に相当する。また、第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構１５における第２サンギヤＳ２と第２キャリヤＣ２とを選択的に連結する。駆動装置７０は、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合され、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２が解放されることによりＨＶ走行モードのローモードを設定する。また、第２クラッチ機構ＣＬ２が係合され、かつ第１クラッチ機構ＣＬ１が解放されることによりＨＶ走行モードのハイモードを設定する。すなわち、ローモードおよびハイモードを設定するための第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２の係合および解放の状態が、図２に示した例とは反対になる。なお、図７では、図２で説明した構成と同じまたは同様な部材には同じ符号を付してここでは詳しい説明を省略する。

図８は、図７で説明した駆動装置７０の変形例を示す。図８に示すように、駆動装置７２は、第２キャリヤＣ２が第１キャリヤＣ１に連結されて、第２キャリヤＣ２が第２入力要素に相当する。また、第２リングギヤＲ２に出力部材１６が連結されて、第２リングギヤＲ２が第２出力要素に相当する。第１クラッチ機構ＣＬ１は、第２サンギヤＳ２と第１リングギヤＲ１とを選択的に連結する。第２クラッチ機構ＣＬ２は第２キャリヤＣ２と第２サンギヤＳ２とを選択的に連結する。なお、第２サンギヤＳ２が第２反力要素に相当している。また、ＨＶ走行モードのローモードおよびハイモードの設定をするための第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２の係合および解放の状態は、図２で説明した状態と同じである。なお、図８では、図２で説明した構成と同じまたは同様な部材には同じ符号を付してここでは詳しい説明を省略する。

この発明においては、シングルピニオン型の遊星歯車機構に替えてダブルピニオン型の遊星歯車機構を使用して駆動装置を構成してもよい。その例を以下に説明する。図９に示した駆動装置７３は、第２遊星歯車機構１５ａをダブルピニオン型の遊星歯車機構で構成している。第２遊星歯車機構１５ａは、第２サンギヤＳ２ａに噛み合っている第１のピニオンギヤＰ２ａと、その第１のピニオンギヤＰ２ａおよび第２リングギヤＲ２ａに噛み合っている第２のピニオンギヤＰ２ｂとを第２キャリヤＣ２ａによって保持した遊星歯車機構である。したがって、図９に示す駆動装置７３では、第２リングギヤＲ２ａが第１リングギヤＲ１に連結されて、第２リングギヤＲ２ａが第２入力要素に相当する。また、第２キャリヤＣ２ａに出力部材１６が連結されて、第２キャリヤＣ２ａが第２出力要素に相当する。さらに、第１クラッチ機構ＣＬ１は、第２サンギヤＳ２ａと第１キャリヤＣ１とを選択的に連結する。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２キャリヤＣ２ａと第２サンギヤＳ２ａとを選択的に連結する。なお、第２サンギヤＳ２ａが第２反力要素に相当する。また、図９では、図２で説明した構成と同じまたは同様な部材には同じ符号を付してここでは詳しい説明を省略する。さらに、ローモードおよびハイモードの設定をするための第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２の係合および解放の状態は前述した図２で説明した状態と同じである。

図１０に示す駆動装置７４は、図９で説明した駆動装置７３と比べて、ダブルピニオン型の第２遊星歯車機構１５ａにおける第２サンギヤＳ２ａを出力要素としている。また、第１クラッチ機構ＣＬ１を介して第２キャリヤＣ２ａが第１キャリヤＣ１に連結されるように構成されている。したがって、駆動装置７４の出力部材は、第２サンギヤＳ２ａに一体化されている出力軸１６ａとなっている。また、図１０では、省略してある第２モータ１３は、出力軸１６ａに対してトルクを加えるように構成されている。この駆動装置７４であっても、第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２の係合状態を制御することで、図９で説明した駆動装置と同様に動作させてＨＶ走行モードでのハイモードおよびローモードを設定することができる。

図１１は、図２で説明した駆動装置７５の一例をスケルトン図としてより具体的に示す。図１１に示すように、駆動装置７５は、図２で説明した駆動装置１０における第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５との連結状態、および第１クラッチ機構ＣＬ１の配置を変更し、そして第１ブレーキ機構ＢＫ１を追加した例である。第１ブレーキ機構ＢＫ１は、第１クラッチ機構ＣＬ１と同様の摩擦係合式のクラッチ装置とすることができるが、これに限らず、噛合い式等のクラッチ機構をブレーキ機構として用いられてもよい。なお、図１１では、図２で説明した部材と同じまたは同様な部材には同じ符号を付与してここでは詳しい説明を省略する。第１ブレーキ機構ＢＫ１は固定機構の一例である。

図１１に示すように、第１クラッチ機構ＣＬ１は、第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とを選択的に連結する。第１ブレーキ機構ＢＫ１は、第２サンギヤＳ２を固定部材７６に選択的に固定する。第２キャリヤＣ２は第１サンギヤＳ１に連結されている。第２リングギヤＲ２は出力軸１６ａに連結されている。駆動装置７５は、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合され、かつ第１ブレーキ機構ＢＫ１が解放されることでＨＶ走行モードのハイモードを設定する。また、駆動装置７５は、第１クラッチ機構ＣＬ１が解放され、かつ第１ブレーキ機構ＢＫ１が固定されることでＨＶ走行モードのローモードを設定する。

図１２は、図２で説明した駆動装置１０の一例をスケルトン図としてより具体的に示す。図１２に示すように、駆動装置７７は、図１１で説明した駆動装置７５における第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５との連結状態および第１クラッチ機構ＣＬ１ならびに第１ブレーキ機構ＢＫ１の配置を変更した例である。なお、図１２では、図２で説明した部材と同じまたは同様な部材には同じ符号を付与してここでは詳しい説明を省略する。図１２に示すように、第１クラッチ機構ＣＬ１は、第１キャリヤＣ１と第２リングギヤＲ２とを選択的に連結する。第１ブレーキ機構ＢＫ１は、第２リングギヤＲ２を固定部材７６に選択的に固定する。第１サンギヤＳ１は、第２サンギヤＳ２に連結されている。出力軸１６ａは、第２キャリヤＣ２に連結されている。駆動装置７７は、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合され、かつ第１ブレーキ機構ＢＫ１が解放されることでＨＶ走行モードのローモードを設定する。また、駆動装置７７は、第１クラッチ機構ＣＬ１が解放され、かつ第１ブレーキ機構ＢＫ１が固定されることでＨＶ走行モードのハイモードを設定する。

図１３は、図２で説明した駆動装置１０の一例をスケルトン図としてより具体的に示す。図１３に示すように、駆動装置７８は、図２で説明した実施例における第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５との連結状態および第１クラッチ機構ＣＬ１ならびに第１ブレーキ機構ＢＫ１の配置を変更した例である。なお、図１３では、図２で説明した部材と同じまたは同様な部材には同じ符号を付与してここでは詳しい説明を省略する。

図１３に示すように、第１クラッチ機構ＣＬ１は、第１入力要素となる第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣ２とを選択的に連結する。第１ブレーキ機構ＢＫ１は、第２キャリヤＣ２を固定部材７６に選択的に固定する。第１出力要素となる第１キャリヤＣ１は、第２サンギヤＳ２に連結されている。したがって、第２遊星歯車機構１５では、第２サンギヤＳ２が第２入力要素に相当する。出力部材１６は、第２遊星歯車機構１５における第２リングギヤＲ２に連結されており、第２リングギヤＲ２が第２出力要素に相当する。さらに、第２遊星歯車機構１５における第２キャリヤＣ２が第２反力要素に相当する。駆動装置７８は、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合され、かつ第１ブレーキ機構ＢＫ１が解放されることでＨＶ走行モードの前進のハイモードを設定する。駆動装置７８は、第１ブレーキ機構ＢＫ１が係合され、かつ第１クラッチ機構ＣＬ１が解放されることでＨＶ走行モードの後退のローモードを設定する。

この発明は、上述した各実施例に限定されないのであって、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。例えば、第１遊星歯車機構１４をシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成した場合、第１モータ１２を第１サンギヤＳ１に連結する替わりに第１リングギヤＲ１に連結して第１リングギヤＲ１を第１入力要素とし、併せて第１リングギヤＲ１に替えて第１サンギヤＳ１を第２遊星歯車機構１５における第２入力要素に連結してその第１サンギヤＳ１を第１出力要素とすることができる。また、この発明の実施例では、第２クラッチ機構ＣＬ２は、要は、係合することにより第２遊星歯車機構１５を一体化する機構であればよく、したがってサンギヤとキャリヤとリングギヤとのいずれか二つの回転要素もしくはそれら三つの回転要素を連結するように構成されたクラッチ機構であってもよい。

また、上記各実施例の駆動装置では、例えば、エンジン１１の出力軸に連結された入力軸（それぞれ図示せず）が第１遊星歯車機構１４を構成する回転要素のうちのいずれか一つに連結されているが、この発明では、例えば出力軸に連結された回転要素と入力軸とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介して出力軸と入力軸とを連結してもよい。さらに、その出力軸と入力軸との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してもよい。さらにまた、上記各実施例では、ＨＶ走行モードを構成するモードとしてハイモードおよびローモードとして説明しているが、この発明では二つの走行モードに限らず、例えばハイモードおよびローモードを含む３つ以上の走行モードを設定可能としてよい。

１１…エンジン、 １２…第１モータ、 １３…第２モータ、 １４…第１遊星歯車機構、 １５，１５ａ…第２遊星歯車機構、 １６…出力部材、 ２１…ＥＣＵ、 ＣＬ１…第１クラッチ機構、 ＣＬ２…第２クラッチ機構、 ＢＫ１…第１ブレーキ機構。

Claims (1)

1. 駆動力を出力する内燃機関と、
   発電機能を有する第１モータと、
   前記内燃機関が出力した駆動力が入力される第１入力要素と、前記第１モータに連結されている第１反力要素と、第１出力要素とによって、前記内燃機関が出力した駆動力を走行のための駆動力と前記発電機能のための駆動力とに分割する作用を行う第１遊星歯車機構と、
   前記第１出力要素に連結された第２入力要素と、出力部材に連結されている第２出力要素と、第２反力要素とによって差動作用を行う第２遊星歯車機構と、
   前記第１入力要素と前記第１反力要素とのいずれか一方と前記第２反力要素とを選択的に連結する第１係合機構と、
   前記第２遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの前記要素を選択的に連結して前記第２遊星歯車機構を一体化させる第２係合機構または前記第２反力要素の回転を規定する固定機構と、
   前記出力部材に連結されており前記第１モータによって発電された電力で駆動される第２モータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関の回転数の変化に対応して前記第１モータの回転数が変化し、前記内燃機関の回転数の変化量に対する前記第１モータの回転数の変化量が相対的に小さい第１走行モードと、前記内燃機関の回転数の変化量に対する前記第１モータの回転数の変化量が相対的に大きい第２走行モードとを含む複数の走行モードを、前記第１係合機構および前記第２係合機構または前記固定機構の係合および解放の状態に応じて設定できるように構成され、
   前記内燃機関、前記第１モータ、前記第２モータ、前記第１係合機構、および前記第２係合機構または前記固定機構を制御することで、前記複数の走行モードのうちのいずれか一つの走行モードを設定可能な制御部を備え、
   前記制御部は、前記内燃機関が駆動中の場合で、かつ前記内燃機関の回転数が予め決められた閾値以下のときに、前記第２走行モードを設定するように構成されていることを特徴とするものであるハイブリッド車両の制御装置。

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