JP2017088069A - ハイブリッド車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前後進の切り換え時に、係合装置の係合状態あるいは駆動装置の制御状態が切り換わることによって生じるショックを抑制あるいは回避することのできるＨＶ車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】シリーズモードとシリーズパラレルモードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能なハイブリッド車両の制御装置において、前進走行と後進走行とに走行方向を切り換えるシフト装置と、前記走行モードを設定するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記シフト装置によって前記走行方向を切り換える操作が行われた場合に、前記走行方向の切り換え後の走行モードを、前記走行方向の切り換え前に設定されていた走行モードに設定する。【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンと回転電機とを動力源として備えた駆動力制御装置に関し、特に、エンジンに加えて二つの回転電機を備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１に記載された駆動装置では、エンジンが出力した動力の一部を第１ＭＧ（モータ・ジェネレータ）によって電力に変換し、その電力によって第２ＭＧを駆動して走行のための駆動力を出力することによって走行するシリーズパラレルモードや、第１ＭＧと第２ＭＧとの少なくとも一方を駆動力源として走行する電気走行モード（ＥＶ走行モード）など、走行モードを切り換えて走行することができる。特許文献１で開示された駆動装置によると、後進走行時は、エンジンおよび第１ＭＧが停止された状態において、第２ＭＧを逆回転させて走行するＥＶ走行モードを設定している。

また、特許文献２には、係合装置の係合あるいは解放によってシリーズハイブリッドとパラレルハイブリッドとの機能を切り換えることができるように構成された動力出力装置が開示されている。特許文献２の動力出力装置によると、後進走行時は、シリーズハイブリッドを設定するように構成されている。

特開２０１２−０７１６９９号公報 特開２０００−２０９７０６号公報

車両において、例えば駐車するときなど、前進走行が可能な状態から後進走行が可能な状態に切り換えられる場合がある。このとき、特許文献１および特許文献２の装置では、後進走行時に特定の走行モードを選択するため、前進走行から後進走行に切り換える際に、モータやエンジンなどの駆動装置における制御状態や、クラッチなどの係合装置における係合状態の切り換えが必要になる場合がある。そのため、走行方向を前進走行から後進走行に切り換える際に、この制御状態や係合状態の切り換えによって車両にショックが生じるおそれがあった。

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って、前進走行あるいは後進走行に切り換えるときに、係合装置の係合状態あるいは駆動装置の制御状態が切り換わることによって生じるショックを抑制あるいは回避することのできるハイブリッド車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記の目的を達成するために、エンジンと、発電機能のある第１回転電機と、前記エンジンからトルクが伝達される入力要素および前記第１回転電機からトルクが伝達される反力要素ならびに出力要素の少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構と、前記出力要素からトルクが伝達される出力部材と、前記エンジンから前記第１回転電機へのトルクの伝達と遮断とを行う第１係合装置と、前記第１係合装置とは異なる係合装置であってかつ前記エンジンから前記動力分割機構を介して前記出力部材に到るトルクの伝達を可能にする第２係合装置と、前記第１回転電機で発電した電力によって駆動されて走行のための駆動トルクを出力する第２回転電機とを備え、前記第１係合装置を係合させるとともに前記エンジンによって前記第１回転電機を駆動し、かつ前記第１回転電機が発電した電力で前記第２回転電機を駆動して走行するシリーズモードと、前記第２係合装置を係合させるとともに前記エンジンが出力する駆動力の一部と前記第２回転電機が出力する駆動力とによって走行するシリーズパラレルモードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能なハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前進走行と後進走行とに走行方向を切り換えるシフト装置と、前記走行モードを設定するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記シフト装置によって前記走行方向を切り換える操作が行われた場合に、前記走行方向の切り換え後の走行モードを、前記走行方向の切り換え前に設定されていた走行モードに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。

この発明においては、前記コントローラは、前記シフト装置によって前記走行方向を切り換える操作が行われかつ前記走行方向の切り換え前の走行モードが前記シリーズモードの場合に、前記第１係合装置の係合を維持したまま前記走行方向の切り換え後の走行モードを前記シリーズモードに設定するように構成されていてよい。

この発明においては、前記コントローラは、前記シフト装置によって前記走行方向を切り換える操作が行われかつ前記走行方向の切り換え前の走行モードが前記シリーズパラレルモードの場合に、少なくとも前記第２係合装置の係合を維持したまま前記走行方向の切り換え後の走行モードを前記シリーズパラレルモードに設定するように構成されていてよい。

この発明においては、前記第１回転電機が出力する駆動力と前記第２回転電機が出力する駆動力とのうち少なくとも前記第２回転電機が出力する駆動力で走行する電気走行モードを更に設定できるように構成され、前記コントローラは、前記シフト装置によって前記走行方向を切り換える操作が行われかつ前記走行方向の切り換え前の走行モードが前記電気走行モードの場合には、前記走行方向の切り換え後の走行モードを前記電気走行モードもしくは前記シリーズモードのいずれか一方の走行モードに設定するように構成されていてよい。

この発明によれば、前進走行あるいは後進走行のいずれか一方の走行方向で設定されていた走行モードと、前進走行あるいは後進走行のいずれか他方に切り換えられたときに設定する走行モードとを同じ走行モードにしている。そのため、特定の予め定めた走行モードによって後進走行する場合と比較して、走行方向の切り換えに伴って、エンジンなどの駆動力源の始動あるいは停止の切り換えおよび係合装置の係合あるいは解放の切り換えが行われる頻度を低減することができる。したがって、駆動力源の制御状態および係合装置の係合状態を切り換えることによって車両にショックが生じることを抑制あるいは回避することができる。

また、切り換え前に設定されていた走行モードがＥＶモードであった場合には、切り換え後の走行モードをＥＶモードもしくはシリーズモードを選択するように構成されている。このとき、ＥＶモードからシリーズモードに切り換えられるときにエンジンが始動するが、エンジンの駆動力を駆動輪に直接付加させることがないので、ショックが生じることを抑制することができる。

後進走行時に実行される駆動力制御装置の制御を説明するためのフローチャートである。 この発明における一実施形態を説明するためのスケルトン図である。 制御系統を模式的に示すブロック図である。 各走行モードを設定するための各クラッチおよびブレーキの係合および解放の状態をまとめて示す図表である。 各走行モードでの動作状態を説明するための図であって、ＥＶモードもしくはシリーズモードが選択されていたときの動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。 各走行モードでの動作状態を説明するための図であって、シリーズパラレルモードが選択されていたときの動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。 シリーズモードとシリーズパラレルモードとの駆動領域を車速と出力軸トルクとで示す線図である。 前進走行から後進走行に切り換えられるときに、前進走行でＥＶモードにおけるＭＧ１切り離しモードが選択されていたときの挙動を説明するためのタイムチャートである。 前進走行から後進走行に切り換えられるときに、前進走行でシリーズモードが選択されていたときの挙動を説明するためのタイムチャートである。 前進走行から後進走行に切り換えられるときに、前進走行でシリーズパラレルモードが選択されていたときの挙動を説明するためのタイムチャートである。 この発明に係る他の実施形態を示すスケルトン図である。 図１１に示す駆動装置に関し、各走行モードでの動作状態を説明するための図であって、動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。

図２は、実施形態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に適するように構成した例である。なお、図２は各構成部材の連結関係を示し、特に説明していない限り、各構成部材の相対位置を示すものではない。ここに示す例は、複軸式でかつこの発明における回転電機に相当する二つのモータを備えたハイブリッド駆動装置である。複軸式とは、駆動力の伝達に関与する複数の回転軸が互いに平行な複数の軸線上に配置されている形式である。二つのモータは、内燃機関（以下、エンジンと記す）と共に駆動力源となっており、永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータである。

図２に示すエンジン（ＥＮＧ）１は、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンであって、出力軸（クランクシャフト）２と同一軸線上に、動力分割機構３および発電機能のある第１モータ（ＭＧ１）４が、ここに挙げた順に配置されている。動力分割機構３は、入力要素と、反力要素と、出力要素との三つの回転要素によって差動作用を行う機構であって、図２に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、動力分割機構３は、反力要素に相当するサンギヤ５と、サンギヤ５に対して同心円上に配置されかつ出力要素に相当するリングギヤ６と、これらサンギヤ５およびリングギヤ６に噛み合っているプラネタリピニオンを自転可能かつ公転可能に保持し入力要素に相当するキャリヤ７を有している。なお、この実施形態ではシングルピニオン型の遊星歯車を用いた動力分割機構によって構成しているが、この構成に限らず、ダブルピニオン型の遊星歯車など、少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行うことができる動力分割機構であればよい。

エンジン１の出力軸２に連結された入力軸８が、この動力分割機構３の回転中心軸線に沿って配置されている。これら入力軸８とキャリヤ７とを選択的に連結する入力クラッチＣ０が設けられている。入力クラッチＣ０は、この発明の実施形態における第２係合装置に相当し、係合することでエンジン１のトルクを後述する駆動輪２３に伝達することができる。また、入力軸８およびエンジン１の出力軸２の回転を選択的に止めるためのブレーキＢ０が設けられている。

動力分割機構３を挟んでエンジン１とは反対側に第１モータ４が配置されており、第１モータ４の第１ロータ９と一体の第１ロータ軸１０がサンギヤ５に連結されている。第１ロータ軸１０は、中空軸であって、第１ロータ軸１０の内部にその回転中心軸線に沿って中間軸１１が挿入されている。中間軸１１と第１ロータ軸１０とは相対回転できるように構成されている。また、中間軸１１は前述した入力軸８に連結され、入力軸８と一体となって回転する。さらに、中間軸１１と第１ロータ軸１０とを選択的に連結するシリーズクラッチＣＳが設けられている。このシリーズクラッチＣＳは、この発明の実施形態における第１係合装置に相当し、図２に示すように、エンジン１から第１ロータ９に対するトルクの伝達と遮断とを行うことができる。

動力分割機構３におけるリングギヤ６に、この実施形態における出力部材の一例である出力ギヤ１２が連結され、これらリングギヤ６と出力ギヤ１２とは一体となって回転する。したがって、前述した入力クラッチＣ０が係合し、かつ第１モータ４が反力トルクを発生している状態では、エンジン１の出力トルクが動力分割機構３を介して出力ギヤ１２に伝達される。このようなエンジン１から動力分割機構３を介して出力ギヤ１２に到るトルクの伝達を、上記の入力クラッチＣ０によって行い、またそのトルク伝達を入力クラッチＣ０によって遮断するようになっている。

エンジン１の出力軸２やこれと一体となって回転する入力軸８および中間軸１１などに対して平行にカウンタ軸１３が配置されている。カウンタ軸１３にはドリブンギヤ１４と第１ドライブギヤ１５とが設けられており、ドリブンギヤ１４が上記の出力ギヤ１２に噛み合っている。

さらに、カウンタ軸１３と平行に、発電機能のある第２モータ（ＭＧ２）１６が配置されている。第２モータ１６における第２ロータ１７と一体となっている第２ロータ軸１８には第２ドライブギヤ１９が設けられており、第２ドライブギヤ１９は上記のドリブンギヤ１４に噛み合っている。第２モータ１６は、前述した第１モータ４と同様に、例えば永久磁石式の同期電動機であって、電力が供給されることによりトルクを出力し、出力ギヤ１２から出力されたトルクに第２モータ１６の出力トルクを加えるように構成されている。

前記カウンタ軸１３や第２モータ１６と平行に終減速機であるデファレンシャルギヤ２０が設けられている。このデファレンシャルギヤ２０のリングギヤ２１が、カウンタ軸１３上の第１ドライブギヤ１５に噛み合っている。そして、第２モータ１６などから出力された駆動トルクがデファレンシャルギヤ２０からドライブシャフト２２を介して左右の駆動輪２３に伝達される。

また、第１モータ４および第２モータ１６は、図示しないバッテリやキャパシタなどからなる蓄電装置やインバータを含む電源部にそれぞれ電気的に接続されている。そして、第１モータ４および第２モータ１６は、図示しない電源部によって制御されて、それぞれモータとして動作し、あるいは発電機として動作し、さらには第１モータ４で発電した電力で第２モータ１６をモータとして動作させるように構成されている。

上述した駆動装置は、複数の走行モードを設定することができる。その走行モードは、大きく分けて電気走行（ＥＶ＝Electric Vehicle）モードとハイブリッド（ＨＶ）モードとであり、ＨＶモードにはシリーズモードとシリーズパラレルモードとがある。これらの走行モードの選択や各走行モードでの駆動力の制御などを行うためのハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）１００が設けられている。図３はそのＨＶ−ＥＣＵ１００を中心とした制御信号系統を示すブロック図である。ＨＶ−ＥＣＵ１００は、この発明におけるコントローラに相当し、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、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。その入力されるデータの例を挙げると、車速、アクセル開度（もしくは駆動要求量）、第１モータ４の回転数、第２モータ１６の回転数、出力軸回転数（前記出力ギヤ１２もしくはカウンタ軸１３の回転数）、蓄電装置の充電残量（ＳＯＣ：State Of Charge）、エンジン水温センサ（ＥＮＧ水温センサ）、シフトポジションセンサなどである。シフトポジションセンサは、シフト装置２４の操作によって切り換えられるシフトポジションの検出を行っている。また、制御指令信号の例を挙げると、第１モータ４のトルク指令信号、第２モータ１６のトルク指令信号、エンジン１のトルク指令信号、シリーズクラッチＣＳの油圧指令信号ＰｂＣＳ、入力クラッチＣ０の油圧指令信号ＰｂＣ０、ブレーキＢ０の油圧指令信号ＰｂＢ０などである。なお、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０の油圧は、それぞれの油圧指令信号ＰｂＣＳ，ＰｂＣ０，ＰｂＢ０によって図示しないソレノイドバルブの電流を制御することにより行われる。これは、従来知られている車両用自動変速機における油圧の制御と同様である。

さらに、モータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）１０１およびエンジン用電子制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）１０２が設けられている。これらの電子制御装置１０１，１０２は、上記のＨＶ−ＥＣＵ１００と同様に、マイクロコンピュータを主体に構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、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。ＭＧ−ＥＣＵ１０１は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から伝送される第１モータ４および第２モータ１６のトルク指令信号に基づいて演算を行い、第１モータ４の電流および第２モータ１６の電流を制御する信号を出力する。また、ＥＮＧ−ＥＣＵ１０２は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から伝送されるエンジントルク指令信号に基づいて演算を行い、エンジン１に付設されている図示しない電子スロットルバルブの開度信号やエンジン１の点火信号を出力するように構成されている。

図４は、各走行モードを設定するためのクラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０の係合および解放の状態をまとめて示す係合作動表である。なお、図４で「〇」印は係合していることを示し、空欄は解放していることを示す。ＥＶモードは、蓄電装置の電力で走行するモードであって、第１モータ４が出力する駆動力と第２モータ１６が出力する駆動力とのうち少なくとも第２モータ１６が出力する駆動力で走行するように構成され、第２モータ１６のみを駆動する単駆動モードと、二つのモータ４，１６を駆動する両駆動モードとがある。さらに、単駆動モードでは、第１モータ４を回転させないＭＧ１切り離しモードと、第１モータ４を連れ回すＭＧ１引き摺りモードとが可能である。

ＭＧ１切り離しモードは、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放状態にし、シリーズクラッチＣＳを係合あるいは解放を適宜決定することによって設定することができる。また、第２モータ１６が蓄電装置の電力で駆動される。したがって、第２モータ１６による駆動トルクがカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達される。その場合、ドリブンギヤ１４が回転することにより出力ギヤ１２が回転するが、キャリヤ７が自由に回転することができるために、エンジン１や第１モータ４は停止状態を維持することができる。このとき第１モータ４は、回転数に変化が生じてしまう場合、ＨＶ−ＥＣＵ１００によって回転数を０にするように制御される、あるいはｄ軸ロックによって回転数を０に維持するように制御される。

これに対して、後者のＭＧ１引き摺りモードは、入力クラッチＣ０のみを係合させ、その状態で第２モータ１６を蓄電装置の電力で駆動する。この場合、動力分割機構３のキャリヤ７が入力軸８に連結され、その回転が止められるから、サンギヤ５およびこれに連結されている第１ロータ軸１０ならびに第１ロータ９が第２モータ１６とは反対方向（負方向）に回転する。なお、減速時に第２モータ１６において回生エネルギーによる発電ができないときに、入力クラッチＣ０を係合することによってエンジンブレーキを併用することができる。具体的には、入力クラッチＣ０を係合することによってエンジン１が駆動輪２３と連結され、その状態で第１モータ４によってエンジン１の回転数を上げることによってエンジンブレーキを作用させることができる。

このＭＧ１引き摺りモードの動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図として、前進走行時の共線図を図５の（ａ）に示し、後進走行時の共線図を図５（ｂ）に示してある。なお、図５において、各クラッチＣ０，ＣＳやブレーキＢ０について付記してある「ＯＦＦ」は解放していることを示し、「ＯＮ」は係合していることを示している。また、太い矢印はトルクの方向を示している。

両駆動モードは、第１モータ４および第２モータ１６を蓄電装置の電力でモータとして駆動し、これらのモータ４，１６が出力するトルクで走行するモードである。この両駆動モードは、入力クラッチＣ０とブレーキＢ０とを係合して設定される。動力分割機構３では、キャリヤ７が固定されるから、第１モータ４がモータとして動作して負方向に回転すると、リングギヤ６およびこれと一体の出力ギヤ１２が前進走行する方向（正方向）に回転する。こうして第１モータ４の出力したトルクが出力ギヤ１２からカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達される。また、第２モータ１６がモータとして動作して正方向に回転すると、その出力トルクがカウンタ軸１３上で、前記出力ギヤ１２から伝達されたトルクに加算され、こうして合算されたトルクがデファレンシャルギヤ２０に伝達される。なお、ＥＶモードでは、前進の際の動作状態と後進の際の動作状態はそれぞれ同じであり、単駆動である場合は、後進走行時には第２モータ１６を負方向に回転させ、両駆動である場合は、さらに第１モータ４を正方向に回転させる。図５（ｂ）は、ＭＧ１引き摺りモードで後進走行しているときの共線図である。

ＨＶモードのうちのシリーズモードは、シリーズクラッチＣＳのみを係合させることにより設定される。シリーズモードにおける動作状態を図５の（ｃ）に、動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図で示してある。エンジン１の出力トルクはシリーズクラッチＣＳを介して第１モータ４に伝達され、第１モータ４が発電機として機能する。その場合、動力分割機構３におけるキャリヤ７が自由に回転する状態になっているので、出力ギヤ１２にはエンジン１のトルクが伝達されない。第１モータ４で発生した電力は第２モータ１６に供給されて第２モータ１６がモータとして動作し、その出力トルクがカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達され、その結果、第２モータ１６による駆動トルクで車両が走行する。図５の（ｃ）は前進時の状態を示してあり、リングギヤ６が車速に応じた回転数で正方向に回転し、これに対してサンギヤ５はエンジン１と同じ回転数になるので、キャリヤ７はリングギヤ６の回転数およびサンギヤ５の回転数ならびに遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤ５の歯数とリングギヤ６の歯数との比）に応じた回転数で空転する。なお、第２モータ１６は正方向および負方向のいずれにも回転することができるから、第２モータ１６の回転方向に応じて、車両は前進し、あるいは後進する。すなわち、図５（ｄ）に示すように、エンジン１の回転数は前進走行時と比較して小さくし、第２モータ１６はモータとして動作して負方向に回転させることによって、車両が後進走行することができる。

ＨＶモードのうちのシリーズパラレルモードは、エンジン１の出力トルクとモータ４，１６の出力トルクとによって走行するモードであり、前進時には、エンジン１の回転数と出力軸回転数（例えば出力ギヤ１２の回転数）との比を無段階に変化させることのできる無段状態と、動力分割機構３の全体を一体化させる固定段状態とを設定することが可能である。

無段状態は入力クラッチＣ０のみを係合させて設定され、エンジン１が駆動力を出力する。その動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構の共線図として図６の（ａ）に示してある。エンジン１の出力トルクは入力クラッチＣ０を介して動力分割機構３のキャリヤ７に伝達され、キャリヤ７が正方向に回転する。その状態で、第１モータ４を発電機として動作させることによりサンギヤ５に負方向のトルクを加える。こうすることによりリングギヤ６およびこれと一体の出力ギヤ１２に正方向のトルクが伝達される。一方、第１モータ４によって発電された電力は、第２モータ１６に供給されて第２モータ１６がモータとして機能し、その出力トルクが前記出力ギヤ１２から伝達されるトルクにカウンタ軸１３を介して加えられる。したがって、エンジン１が出力する動力の一部が、動力分割機構３を介して出力ギヤ１２からデファレンシャルギヤ２０に向けて出力され、かつエンジン１が出力する動力の他の部分が一旦電力に変換された後、第２モータ１６から駆動トルクとしてデファレンシャルギヤ２０に向けて出力される。そして、第１モータ４の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数が変化する。したがって、エンジン１の回転数を例えば燃費が最適になる回転数に制御することができる。なお、シリーズパラレルモードで後進走行する場合、入力クラッチＣ０のみを係合させた状態で、エンジン１を駆動し、かつ第１モータ４を発電機として機能させて正方向に回転させる。また、第２モータ１６はモータとして機能させ、負方向に回転させ、その出力トルクによって後進走行するため、図６（ｂ）に示す共線図で表される。

固定段状態は、入力クラッチＣ０およびシリーズクラッチＣＳを係合させることによって設定される。その動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構の共線図として図６の（ｃ）に示してある。これら二つのクラッチＣ０，ＣＳを係合させることにより動力分割機構３におけるキャリヤ７とサンギヤ５とが連結されるので、動力分割機構３はその全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１が出力したトルクは、動力分割機構３によって増減されることなく出力ギヤ１２に伝達される。その場合、第１モータ４は動力分割機構３を介してエンジン１に連結された状態になるので、蓄電装置の電力で第１モータ４をモータとして動作させることにより、第１モータ４の出力トルクを駆動トルクとして、エンジン１の出力トルクに加えることができる。また同様に、蓄電装置の電力で第２モータ１６をモータとして動作させることにより、第２モータ１６の出力トルクを駆動トルクとして、エンジン１の出力トルクに加えることができる。

上述したＥＶモードおよびシリーズモードは、各モータ４，１６の出力トルクで走行し、もしくは第２モータ１６の出力トルクで走行するモードであるから、最大駆動トルクはモータ４，１６の特性に応じて制限される。例えばシリーズモードで出力できる最大駆動トルクは、図７に示すように、第２モータ１６の特性に応じたものとなり、車速がある程度増大した後は、車速の増大に従って低下する。したがって、シリーズモードとシリーズパラレルモードとの切り換え制御を行うためには、図７に示すように、車速と出力軸トルク（もしくは要求トルク）とによって各モードの領域を定めたマップを用意しておき、実際の走行状態が属しているモードを設定することとすればよい。図７に示すマップにおいて、シリーズパラレルモードの属する領域は、シリーズモードが属する領域も包含している。言い換えれば、シリーズモードが設定可能な領域はシリーズパラレルモードが設定可能な領域でもある。そのため、シリーズモードが設定可能な領域では、燃費を重視して走行する場合にはシリーズモードを設定し、動力性能を重視する場合にはシリーズパラレルモードを設定するように構成されている。動力性能を重視する場合の一例として、例えば、運転者によってスポーツモードが選択された場合、つまりエンジン１の回転数が比較的高く維持され、減速時にはエンジンブレーキを発生させるような場合などが挙げられる。

図１には、この発明における駆動力制御装置が搭載された車両において、シフト装置２４によって前進走行から後進走行に切り換えられたときに実行される制御のフローチャートを示している。なお、以下の説明では、前進走行から後進走行に切り換えられたときの制御を説明するが、以下で説明する制御は、他のシフトポジション（例えばニュートラルポジション）から後進走行あるいは前進走行に切り換えられたときに実行してもよい。

図１に示すように、シフトポジションが前進走行するためのＤ（Drive）ポジションから後進走行するためのＲ（Reverse）ポジションに切り換えられたか否かが判断される（ステップＳ１）。シフトポジションがＤポジションのままであった（ステップＳ１でＮＯ）場合、特段の制御を実行することなくリターンする。シフトポジションがＲポジションに切り換えられていた（ステップＳ１でＹＥＳ）場合、後進走行が選択される直前の走行モードがＥＶモードであるか否かの判定に移行する（ステップＳ２）。

直前の走行モードがＥＶモードであった（ステップＳ２でＹＥＳ）場合、第２モータ１６を逆回転（エンジン１の正規の回転方向とは逆方向の回転）させる（ステップＳ３）。このとき、エンジン１を始動する必要があるか判定される（ステップＳ４）。エンジン１の始動条件を満たしていない（ステップＳ４でＮＯ）場合には、ＥＶモードで後進走行を実行する。エンジン１の所定の条件を満たしていた（ステップＳ４でＹＥＳ）場合には、エンジン１を始動し（ステップＳ５）、シリーズモードによって後進走行を実行する。

所定の条件とは、例えば、ＨＶ−ＥＣＵ１００によって蓄電装置の充電残量（ＳＯＣ）を検出し、その充電残量と予めＨＶ−ＥＣＵ１００に記憶されている第１所定値とを比較して、充電残量が第１所定値より小さい場合には、エンジン１を始動してシリーズモードによって後進走行を実行するように構成されていてよい。また、エンジン１を冷却する冷却水の温度をエンジン水温センサによって検出し、その冷却水の温度が予め定められた第２所定値より小さい場合には、エンジン１を始動してシリーズモードによって後進走行を実行するように構成されていてよい。なお、上述した条件は、少なくとも一方を条件として備えてよく、また、いずれの条件も判断の基準とし、それらの条件を同時に検出して総合的に判断する、あるいは一方の条件を先に検出して判断し、その結果に応じて他方の条件を検出して判断するような構成にしてよい。エンジン１を始動させることにより、第１モータ１６において発電させることができ、蓄電装置における充電残量が不足することを抑制することができる。エンジン１の始動条件を満たしていない（ステップＳ４でＮＯ）場合、ＥＶモードによって後進走行を実行する。

上述したステップＳ２において、直前に選択されていた走行モードがＥＶモードではなかった（ステップＳ２でＮＯ）場合、シリーズモードであるか否かが判断される（ステップＳ６）。シリーズモードであった（ステップＳ６でＹＥＳ）場合、エンジン１によって第１モータ４を発電させている状態、つまりシリーズクラッチＣＳを係合させている状態を維持して（ステップＳ７）、第２モータ１６をそれまでとは逆回転させることによって後進走行を実行する（ステップＳ９）。

また、直前に設定されていた走行モードがシリーズモードではなかった（ステップＳ６でＮＯ）場合、設定されている走行モードはシリーズパラレルモードである。直前に設定されていた走行モードがシリーズパラレルモードであった場合、入力クラッチＣ０を係合させた状態で、かつエンジン１が出力している状態を維持し（ステップＳ８）、第２モータ１６を逆回転させることによって後進走行を実行する（ステップＳ９）。すなわち、直前の走行モードがシリーズモード、あるいはシリーズパラレルモードであった場合には、それぞれの走行モードを維持して後進走行を実行することとしているため、各クラッチＣ０，ＣＳの係合状態とエンジン１および各モータ４，１６の駆動状態とを維持する、つまり変更することがない。

次に、上述した制御を実行したときの挙動を図８ないし図１０に示すタイムチャートを用いて説明する。図８に示すタイムチャートは、シフト装置２４によってシフトポジションが切り換えられる前の走行モードがＥＶモードにおけるＭＧ１切り離しモードであったときに、上述した制御が実行された場合における各クラッチＣＳ，Ｃ０の油圧などの変化を表している。シフトポジションが切り換えられる直前は、アクセル操作がない状態であり、シフトポジションがＤポジションであるため、図８に示すように、第２モータ１６からはトルクが出力されている。また、ＭＧ１切り離しモードであるため各クラッチＣ０，ＣＳは解放されていて、運転者の操作によりブレーキが作動しているため、車両は停車している（ｔ０時点）。

シフトポジションがＤポジションから駆動力を駆動輪に伝達しないＮ（Neutral）ポジションに切り換えられると、第２モータ１６がＯＦＦ制御されることで出力されていたトルクが停止する（ｔ１時点）。Ｎポジションに切り換えられると、エンジン１と第１モータ４とが停止した状態、および各クラッチＣ０，ＣＳが解放された状態は維持されている。そして、ＮポジションからＲポジションに切り換えられると、第２モータ１６が負方向、つまり後進走行する方向にトルクを出力する。そして運転者の操作によりブレーキが解放されると、車両が第２モータ１６のトルクによって後進走行を開始する（ｔ２時点）。このとき、エンジン１および第１モータ４は停止させた状態のＥＶモード、つまり単駆動で後進走行が実行されている。すなわち、シフトポジションが変更される直前の走行モードと変更後の走行モードとが同じ走行モードであるため、図８に示すように、エンジン１と第１モータ４が停止した状態および各クラッチＣ０，ＣＳが解放された状態を維持することになる。

図１で示したように、直前の走行モードがＥＶモードであった場合には、走行モードはＥＶモードもしくはシリーズモードを選択するように構成されている。そのため、切り換え前の走行モードでＥＶモードにおけるいずれのモードが設定されていても、切り換え後の走行モードがＥＶモードもしくはシリーズモードであれば、駆動輪２３にエンジン１からの直達トルク（電力に変換することなく機械的に伝達されるトルク）を新たに付加させることがないので、ショックが生じることを抑制することができる。このとき、図８で示したように、直前の走行モードがＥＶモードにおけるＭＧ１切り離しモードからシリーズモードへ切り換える場合には、各クラッチＣ０，ＣＳにおいて係合あるいは解放が生じないため、各クラッチＣ０，ＣＳの係合状態の切り換えによるショックも抑制することができる。

図９に示すタイムチャートは、シフトポジションを切り換える前の走行モードがシリーズモードであったときに、上述した制御が実行された場合における各クラッチＣＳ，Ｃ０の油圧などの変化を表している。図９に示すタイムチャートは、後進走行に切り換えられる前の走行モードがシリーズモードであるため、シフトポジションがＤポジションであるときには、シリーズクラッチＣＳが係合している。すなわち、エンジン１の出力によって第１モータ４が発電していて、その発電によって生じた電力によって第２モータ１６がトルクを出力している状態である。また、直前の走行モードがＥＶモードであるときと同様に、第２モータ１６からトルクが出力されているが、運転者の操作によりブレーキが作動しているため、車両は停止している（ｔ０時点）。シフトポジションがＤポジションからＮポジションに切り換えられると、第２モータ１６がＯＦＦ制御されることで出力されていたトルクが停止され、車両が停止する。このとき、エンジン１および第１モータ４の駆動状態および各クラッチＣ０，ＣＳの係合状態は維持されている。このように駆動状態および係合状態が維持されているため、アイドル状態のエンジン１の出力によって第１モータ４が発電している状態も維持される（ｔ１時点）。

ついで、シフトポジションがＮポジションからＲポジションに切り換えられると、第２モータ１６において負方向、つまり後進走行する方向にトルクが出力され、車両が後進走行を開始する。このとき、エンジン１および第１モータ４は、エンジン１の出力によって第１モータ４が発電している状態を維持している。すなわち、走行モードとしてはシリーズモードを維持した状態で後進走行が実行されている（ｔ２時点）。なお、このシリーズモードによる後進走行は、直前の走行モードがＥＶモードにおけるＭＧ１切り離しモードであった場合でも上述した所定の条件を満たすことによりシリーズモードによる後進走行が実行される。

このように、前進走行時にシリーズモードが設定されていた場合、後進走行時にはシリーズモードを設定している。そのため、シフトポジションが変更されても各クラッチＣ０，ＣＳにおける係合あるいは解放の状態およびエンジン１における始動あるいは停止の状態が切り換わらない。すなわち、特定の走行モードによって後進走行する場合と比較して、走行方向を切り換えるときに、エンジン１の始動あるいは停止の切り換えおよび各クラッチＣ０，ＣＳの係合あるいは解放の切り換えが行われる頻度を低減することができるため、ショックが生じることを抑制あるいは回避することができる。

図１０に示すタイムチャートは、シフトポジションを切り換える前の走行モードがシリーズパラレルモードであったときに、上述した制御が実行された場合における各クラッチＣＳ，Ｃ０の油圧などの変化を表している。シリーズパラレルモードが設定されている状態で停止する場合の例として、登坂時や急発進時など、比較的大きいトルクを出力して走行している状態から急停止して後進走行に切り換えられたときや、上述したスポーツモードが選択されている状態で停止したときなどがある。直前の走行モードがシリーズパラレルモードであるため、入力クラッチＣ０は係合していて、エンジン１の出力トルクは、駆動トルクと第１モータ４における発電とに用いられている。また、エンジン１および第２モータ１６によってトルクが出力されているが、運転者のブレーキ操作により車両は停止している（ｔ０時点）。

シフトポジションがＤポジションからＮポジションに切り換えられると、第２モータ１６がＯＦＦ制御されることでトルクが出力されなくなる。このとき、各クラッチＣ０，ＣＳの係合あるいは解放の状態とエンジン１および第１モータ４の駆動状態とは維持されている。すなわち、アイドル状態のエンジン１の出力によって第１モータ４が発電している状態である（ｔ１時点）。

そして、シフトポジションがＮポジションからＲポジションに切り換えられると、第１モータ４の負方向へのトルクが小さくされる。このとき、エンジン１が一定の出力トルクで維持され、かつ第１モータ４の負方向へのトルクが小さくなることにより、第１モータ４における正方向への回転数が上昇する。また、第２モータ１６において負方向、つまり後進走行する方向にトルクが出力される。具体的には、第２モータ１６による負方向へのトルクによって、エンジン１の動力の一部によって生じた正方向へのトルクを打ち消すとともに、後進走行が実行されている。そのため、各クラッチＣ０，ＣＳの係合あるいは解放の状態は維持されるとともに、この第２モータ１６の出力トルクによって後進走行が実行される（ｔ２時点）。なお、シフトポジションがＤポジションからＮポジションを介してＲポジションに切り換えられていることに限らず、シフトポジションがＤポジションからＮポジションを介さずにＲポジションに切り換えるように構成されていてもよい。このような場合には、ＨＶ−ＥＣＵ１００において、制御上、上述したＮポジションが選択された状態を介してＲポジションが選択された状態へ遷移するように構成すればよい。

このように、前進走行時にシリーズパラレルモードが設定されていた場合、後進走行時にはシリーズパラレルモードを設定している。そのため、シフトポジションが変更されても各クラッチＣ０，ＣＳにおける係合あるいは解放の状態およびエンジン１における始動あるいは停止の状態が切り換わらない。すなわち、特定の走行モードによって後進走行する場合と比較して、走行方向を切り換えるときに、エンジン１の始動あるいは停止の切り換えおよび各クラッチＣ０，ＣＳの係合あるいは解放の切り換えが行われる頻度を低減することができるため、ショックが生じることを抑制あるいは回避することができる。

つぎに、この発明における制御装置の対象とすることができる他の車両の構成について説明する。他の車両の構成における入力クラッチＣ０は、エンジン１から動力分割機構３を介して出力ギヤ１２にトルクを伝達する経路をトルク伝達可能な状態にし、またそのトルク伝達を遮断するように構成されていればよく、またシリーズクラッチＣＳはエンジン１の出力トルクを第１モータ４に伝達し、その伝達を遮断するように構成されていればよい。したがって、この発明の実施形態では、入力クラッチＣ０は図１１に示すように、動力分割機構３のリングギヤ６と出力ギヤ１２との間に設けられていて、またシリーズクラッチＣＳはキャリヤ７と第１ロータ軸１０との間に設けられている。図１１に示す他の構成は、前述した図２に示す構成と同様であるから、図１１に図２と同様の符号を付してその説明を省略する。

図１１に示す構成の駆動装置であっても、前述した図４に示すように、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０を係合もしくは解放することにより、ＥＶモードやＨＶモードを設定することができる。第２モータ１６によって走行するＥＶモードでは、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０を解放する。その結果、出力ギヤ１２と動力分割機構３におけるリングギヤ６との連結が解除されるので、動力分割機構３を構成しているサンギヤ５およびリングギヤ６ならびにキャリヤ７は停止している。これに対して、入力クラッチＣ０を係合させれば、リングギヤ６が出力ギヤ１２と共に回転し、またキャリヤ７がエンジン１と共に停止しているので、サンギヤ５およびこれに連結されている第１モータ４が負方向に回転する。すなわち、第１モータ４を連れ回すＭＧ１引き摺りモードになる。この動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図として図１２（ａ）に示してある。さらに、その状態でブレーキＢ０を係合させて入力軸８およびキャリヤ７を固定すれば、第１モータ４がトルクを出力することに対する反力トルクをキャリヤ７で受け持つことができるので、第１モータ４を負方向に回転させ、かつ第２モータ１６を正方向に回転させて、これら二つのモータ４，１６のトルクで走行する両駆動モードとなる。なお、ＭＧ１引き摺りモードにおける後進走行時の共線図は、上述したように、各クラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じであり、図１２（ｂ）に示す共線図によって表すことができる。

シリーズモードは、シリーズクラッチＣＳを係合させてエンジン１によって第１モータ４を駆動し、その第１モータ４で発電した電力によって第２モータ１６を駆動して走行するモードである。したがって、図１１に示す構成では、シリーズクラッチＣＳによってサンギヤ５とキャリヤ７とが連結されることにより動力分割機構３の全体が一体となって回転する。その結果、第１モータ４がエンジン１によって駆動されて発電する。しかしながら、入力クラッチＣ０が解放していてリングギヤ６と出力ギヤ１２とが連結されていないので、エンジン１の出力トルクは出力ギヤ１２に伝達されることはない。図１２の（ｃ）はその状態を共線図で示しており、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびにキャリヤ７は同一回転数になっている。なお、シリーズモードによる後進走行時は、エンジン１および第１モータ４の動作は同様であり、第２モータ１６のみ負方向に回転することによって後進する。

シリーズパラレルモードでの前進時における無段状態は、エンジン１の回転数を第１モータ４によって制御し、その結果、第１モータ４で発生した電力を第２モータ１６に供給して第２モータ１６が駆動トルクを出力する。その動作状態を図１２の（ｄ）に共線図で示してある。これは、前述した図６の（ａ）に示す共線図と各クラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じである。また、後進走行時には、図１２（ｅ）に示すように、入力クラッチＣ０のみを係合させた状態で、エンジン１を駆動し、かつ第１モータ４を発電機として機能させて正方向に回転させる。また、第２モータ１６はモータとして機能させ、負方向に回転させ、その出力トルクによって後進走行する。これは、前述した図６の（ｂ）に示す共線図と各クラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じである。

シリーズパラレルモードでの前進時の固定段状態は各クラッチＣ０，ＣＳを係合させることにより設定され、したがって動力分割機構３の全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１に加えて各モータ４，１６をモータとして駆動させてトルクを出力させることにより、エンジン１および各モータ４，１６のトルクで走行するいわゆる両駆動状態となる。その動作状態を図１２の（ｆ）に共線図で示してある。これは、前述した図６の（ｃ）に示す共線図とクラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じである。

以上、添付図面を参照しながらこの発明の好適な例について説明したが、この発明は上述した構成に限定されない。すなわち、上述した構成は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、この発明を限定するものではない。また、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、シフト装置２４によって走行方向が切り換えられたときに、ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）１００によって、前進走行あるいは後進走行のいずれか一方の走行方向で設定されていた走行モードと、前進走行あるいは後進走行のいずれか他方に切り換えられたときに設定する走行モードとを同じ走行モードに設定するように構成されていればよい。

１…エンジン、 ２…出力軸、 ３…動力分割機構、 ４…第１モータ（ＭＧ１）、 ５…サンギヤ、 ６…リングギヤ、 ７…キャリヤ、 ９…第１ロータ １２…出力ギヤ、 １６…第２モータ（ＭＧ２）、 ２３…駆動輪、 ２４…シフト装置、１００…ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）、 ＣＳ…シリーズクラッチ、 Ｃ０…入力クラッチ。

Claims (4)

1. エンジンと、発電機能のある第１回転電機と、前記エンジンからトルクが伝達される入力要素および前記第１回転電機からトルクが伝達される反力要素ならびに出力要素の少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構と、前記出力要素からトルクが伝達される出力部材と、前記エンジンから前記第１回転電機のロータに対するトルクの伝達と遮断とを行う第１係合装置と、前記第１係合装置とは異なる係合装置であってかつ前記エンジンから前記動力分割機構を介して前記出力部材に到るトルクの伝達を可能にする第２係合装置と、前記第１回転電機で発電した電力によって駆動されて走行のための駆動トルクを出力する第２回転電機とを備え、前記第１係合装置を係合させるとともに前記エンジンによって前記第１回転電機を駆動し、かつ前記第１回転電機が発電した電力で前記第２回転電機を駆動して走行するシリーズモードと、前記第２係合装置を係合させるとともに前記エンジンが出力する駆動力の一部と前記第２回転電機が出力する駆動力とによって走行するシリーズパラレルモードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能なハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前進走行と後進走行とに走行方向を切り換えるシフト装置と、
   前記走行モードを設定するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記シフト装置によって前記走行方向を切り換える操作が行われた場合に、前記走行方向の切り換え後の走行モードを、前記走行方向の切り換え前に設定されていた走行モードに設定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
2. 前記コントローラは、前記シフト装置によって前記走行方向を切り換える操作が行われかつ前記走行方向の切り換え前の走行モードが前記シリーズモードの場合に、前記第１係合装置の係合を維持したまま前記走行方向の切り換え後の走行モードを前記シリーズモードに設定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。
3. 前記コントローラは、前記シフト装置によって前記走行方向を切り換える操作が行われかつ前記走行方向の切り換え前の走行モードが前記シリーズパラレルモードの場合に、少なくとも前記第２係合装置の係合を維持したまま前記走行方向の切り換え後の走行モードを前記シリーズパラレルモードに設定するように構成されていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。
4. 前記第１回転電機が出力する駆動力と前記第２回転電機が出力する駆動力とのうち少なくとも前記第２回転電機が出力する駆動力で走行する電気走行モードを更に設定できるように構成され、
   前記コントローラは、前記シフト装置によって前記走行方向を切り換える操作が行われかつ前記走行方向の切り換え前の走行モードが前記電気走行モードの場合には、前記走行方向の切り換え後の走行モードを前記電気走行モードもしくは前記シリーズモードのいずれか一方の走行モードに設定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。

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