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JP2015131513A - 車両制御装置 - Google Patents

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JP2015131513A
JP2015131513A JP2014002597A JP2014002597A JP2015131513A JP 2015131513 A JP2015131513 A JP 2015131513A JP 2014002597 A JP2014002597 A JP 2014002597A JP 2014002597 A JP2014002597 A JP 2014002597A JP 2015131513 A JP2015131513 A JP 2015131513A
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Tomohito Ono
智仁 大野
隆人 遠藤
Takahito Endo
隆人 遠藤
雄二 岩瀬
Yuji Iwase
雄二 岩瀬
舟橋 眞
Makoto Funahashi
眞 舟橋
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】加速応答性の低下を抑制することができる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジン2と、回転機MG2と、エンジンと駆動輪との動力の伝達経路11と、伝達経路に接続された第一係合要素32と、回転機に接続された第二係合要素33とを有し、第一係合要素と第二係合要素とを任意に係合あるいは解放させるクラッチCL1と、走行中にクラッチを解放し、かつ第二係合要素の回転数が第一係合要素の回転数よりも低い状態で回転機を回転させて待機するアイドリングモードと、アイドリングモードを実行する制御部40と、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、車両制御装置に関する。
従来、クラッチを備えた車両がある。例えば、特許文献1には、ドッグ歯にスリーブ又はポールを噛み合わせ可能な機械的連結・解除手段を設けた自動車用駆動装置の連結機構の技術が開示されている。特許文献1には、第2M/G58と伝達歯車12aとの間に、機械的連結・解除手段を配置した構成が開示されている。
特開2013−96555号公報
例えば、上記特許文献1のように、回転機を切り離し可能なクラッチを備える車両では、走行中にクラッチを解放状態として回転機の回転を停止させておくことも可能である。一方で、加速時に回転機を車両の動力源として用いる場合、回転機の回転数を上昇させてクラッチの回転数を同期させる必要がある。回転機の回転数を上昇させるために要する時間が長くなると、加速応答性が低下する可能性がある。
本発明の目的は、加速応答性の低下を抑制することができる車両制御装置を提供することである。
本発明の車両制御装置は、エンジンと、回転機と、前記エンジンと駆動輪との動力の伝達経路と、前記伝達経路に接続された第一係合要素と、前記回転機に接続された第二係合要素とを有し、前記第一係合要素と前記第二係合要素とを任意に係合あるいは解放させるクラッチと、走行中に前記クラッチを解放し、かつ前記第二係合要素の回転数が前記第一係合要素の回転数よりも低い状態で前記回転機を回転させて待機するアイドリングモードと、前記アイドリングモードを実行する制御部と、を備えることを特徴とする。
上記車両制御装置において、前記制御部は、前記アイドリングモードにおいて、前記第一係合要素の回転数に応じて前記回転機の回転数を制御することが好ましい。
上記車両制御装置において、前記制御部は、前記第一係合要素の回転数が、所定の回転数よりも低い回転数である場合、前記回転機を停止することが好ましい。
上記車両制御装置において、前記制御部は、前記アイドリングモードにおいて前記回転機を制御し、前記第一係合要素の回転数と前記第二係合要素の回転数との差回転数を所定の回転数とすることが好ましい。
上記車両制御装置において、前記制御部は、前記第一係合要素の回転数が、前記所定の回転数よりも低い回転数である場合、前記回転機を停止することが好ましい。
上記車両制御装置において、更に、前記クラッチと並列に配置され、かつ前記アイドリングモードにおいて解放するワンウェイクラッチを備えることが好ましい。
本発明に係る車両制御装置は、エンジンと、回転機と、エンジンと駆動輪との動力の伝達経路と、伝達経路に接続された第一係合要素と、回転機に接続された第二係合要素とを有し、第一係合要素と第二係合要素とを任意に係合あるいは解放させるクラッチと、走行中にクラッチを解放し、かつ第二係合要素の回転数が第一係合要素の回転数よりも低い状態で回転機を回転させて待機するアイドリングモードと、アイドリングモードを実行する制御部と、を備える。本発明に係る車両制御装置によれば、加速応答性の低下を抑制することができるという効果を奏する。
図1は、実施形態に係る車両制御装置の移行判断を示すフローチャートである。 図2は、実施形態に係る車両制御装置の復帰判断を示すフローチャートである。 図3は、実施形態に係る車両の概略構成図である。 図4は、実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図5は、実施形態に係る車両制御装置のブロック図である。 図6は、実施形態に係る走行状態の一例を示す共線図である。 図7は、実施形態に係る他の走行状態を示す共線図である。 図8は、実施形態に係る更に他の走行状態を示す共線図である。 図9は、実施形態の作動係合表を示す図である。 図10は、休止モードの回転状態を説明する図である。 図11は、目標回転数の説明図である。 図12は、実施形態の制御に係るタイムチャートである。 図13は、実施形態の第1変形例に係る車両のスケルトン図である。 図14は、実施形態の第2変形例に係る車両のスケルトン図である。 図15は、実施形態の第3変形例に係る車両の概略構成図である。 図16は、実施形態の第3変形例に係る車両のスケルトン図である。 図17は、実施形態の第3変形例に係る車両の他の構成を示す図である。 図18は、実施形態の第4変形例に係る車両のスケルトン図である。 図19は、実施形態の第5変形例に係るアイドリングモードの説明図である。
以下に、本発明の実施形態に係る車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態]
図1から図12を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図1は、本発明の実施形態に係る車両制御装置の移行判断を示すフローチャート、図2は、実施形態に係る車両制御装置の復帰判断を示すフローチャート、図3は、実施形態に係る車両の概略構成図、図4は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図5は、実施形態に係る車両制御装置のブロック図、図6は、実施形態に係る走行状態の一例を示す共線図、図7は、実施形態に係る他の走行状態を示す共線図、図8は、実施形態に係るさらに他の走行状態を示す共線図、図9は、実施形態の作動係合表を示す図、図10は、休止モードの回転状態を説明する図、図11は、目標回転数の説明図、図12は、実施形態の制御に係るタイムチャートである。
図3に示すように、実施形態に係る車両1は、エンジン2と、第一回転機MG1と、第二回転機MG2と、バッテリ4と、遊星歯車機構10と、伝達経路11と、第一クラッチCL1と、第二クラッチCL2と、制御部40と、出力軸20とを含んで構成されている。車両1は、動力源としてエンジン2と2つの回転機MG1,MG2とを有するハイブリッド車両である。車両1は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド(PHV)車両であってもよい。
また、本実施形態の車両制御装置100は、車両1のうち、エンジン2と、第二回転機MG2と、伝達経路11と、第一クラッチCL1と、第二クラッチCL2と、制御部40とを含んで構成されている。
エンジン2は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸2aの回転に変換して出力する。遊星歯車機構10は、エンジン2の出力する動力を出力軸20側と第一回転機MG1側とに分割する動力分割プラネタリとしての機能を有している。第一回転機MG1および第二回転機MG2は、それぞれモータ(電動機)としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転機MG1および第二回転機MG2は、インバータを介してバッテリ4と接続されている。回転機MG1,MG2によって発電された電力は、バッテリ4に蓄電可能である。第一回転機MG1および第二回転機MG2としては、例えば、三相交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。
第一クラッチCL1は、伝達経路11と第二回転機MG2との間に介在し、係合状態あるいは解放状態に任意に切り替え可能なクラッチ装置である。ここで、伝達経路11は、エンジン2と駆動輪25との動力の伝達経路である。第二クラッチCL2は、第一クラッチCL1と並列に配置されたワンウェイクラッチである。第二クラッチCL2としては、例えば、スプラグ式のワンウェイクラッチを用いることができる。
第二回転機MG2は、第一クラッチCL1および第二クラッチCL2の少なくともいずれか一方を介して、伝達経路11との間で動力を伝達する。エンジン2および第二回転機MG2から伝達経路11に出力された動力は、出力軸20を介して駆動輪25に伝達される。
本実施形態の車両制御装置100は、第二回転機MG2の回転を停止させて車両1を前進走行させる休止モードを有する。休止モードでは、第一クラッチCL1は解放状態とされる。第一クラッチCL1が解放されて第二回転機MG2が伝達経路11から切り離されることにより、伝達経路11の回転によって第二回転機MG2が連れ回されることが抑制され、第二回転機MG2の引き摺り損や機械損が低減される。また、第二回転機MG2において発生する損失が低減されることで、その損失分だけエンジン2の出力を低減させることができる。よって、本実施形態の車両制御装置100は、休止モードを実行することで、車両1の損失低減や燃費向上を図ることができる。
図4を参照して、車両1の具体的な構成の一例について説明する。図4に示すように、エンジン2の出力軸2aは、遊星歯車機構10のキャリアC1に接続されている。遊星歯車機構10は、シングルピニオン式のプラネタリギヤ機構である。遊星歯車機構10は、サンギヤS1、ピニオンギヤP1、リングギヤR1およびキャリアC1を含んで構成されている。遊星歯車機構10は、軸方向においてエンジン2と第一回転機MG1との間に配置されている。また、遊星歯車機構10および第一回転機MG1は、エンジン2と同軸上に配置されている。エンジン2の軸方向は、例えば、車幅方向と一致している。
第一回転機MG1は、回転自在に支持されたロータRt1と、車体側に固定されたステータSt1とを有する。サンギヤS1は、第一回転機MG1のロータRt1と連結されており、ロータRt1と一体回転する。リングギヤR1の外周に設けられた出力ギヤ26は、ドリブンギヤ21と噛み合っている。ドリブンギヤ21は、出力軸20に接続されたギヤである。出力軸20は、エンジン2の出力軸2aおよび後述する回転軸Shと平行な軸である。出力軸20には、ドライブピニオンギヤ22が接続されている。ドライブピニオンギヤ22は、ファイナルギヤ23と噛み合っている。ファイナルギヤ23は、駆動軸24を介して駆動輪25と接続されている。なお、ファイナルギヤ23と駆動軸24との間にデファレンシャルギヤが設けられていてもよい。
ドリブンギヤ21には、更に、減速ギヤ31が噛み合っている。減速ギヤ31は、回転軸Shに接続されている。第二回転機MG2は、回転軸Shと同軸上に配置されている。第二回転機MG2は、回転自在に支持されたロータRt2と、車体側に固定されたステータSt2とを有する。第一クラッチCL1および第二クラッチCL2は、それぞれ回転軸Shと第二回転機MG2のロータRt2との間に介在している。
本実施形態の第一クラッチCL1は、噛み合い式のドグクラッチである。第一クラッチCL1は、第一ドグ歯32と、第二ドグ歯33と、スリーブ34と、アクチュエータ35とを含んで構成されている。第一ドグ歯32は、回転軸Shに接続されたドグ歯であり、第一係合要素に対応している。第二ドグ歯33は、第二回転機MG2のロータRt2に接続されたドグ歯であり、第二係合要素に対応している。第一ドグ歯32および第二ドグ歯33は、例えば、それぞれ軸方向に直線状に延在する歯である。スリーブ34は、軸方向に移動自在に支持されている。スリーブ34は、第一ドグ歯32および第二ドグ歯33と対応するドグ歯を有している。
アクチュエータ35は、スリーブ34を軸方向に移動させることで第一クラッチCL1を係合あるいは解放させる。本実施形態の第一クラッチCL1は、ノーマリーオープンタイプのクラッチであり、アクチュエータ35が駆動力を発生させていないときに解放状態となる。アクチュエータ35は、例えば、電磁力によってスリーブ34を軸方向の一方(係合方向)に向けて駆動する。一方、スリーブ34は、スプリング等の付勢部材によって、アクチュエータ35による駆動力の向きとは反対方向(解放方向)に向けて付勢されている。従って、スリーブ34は、アクチュエータ35が駆動力を発生させていないときには、付勢部材の付勢力によって解放状態に維持される。
アクチュエータ35は、発生させる駆動力により、付勢力に抗してスリーブ34を係合方向に移動させ、スリーブ34を第一ドグ歯32および第二ドグ歯33の両方と噛み合わせる。これにより、第一ドグ歯32と第二ドグ歯33とがスリーブ34を介して係合し、第一クラッチCL1が係合状態となる。第一クラッチCL1が係合すると、スリーブ34を介して回転軸ShとロータRt2とが一体回転可能に連結される。つまり、第一クラッチCL1は、アクチュエータ35によってスリーブ34を移動させることにより、第一ドグ歯32と第二ドグ歯33とを任意に係合あるいは解放させることができる。
本実施形態では、第二回転機MG2の両方向の回転方向のうち、車両1の前進走行時の回転軸Shの回転方向と同方向を「正回転方向」と称し、正回転方向と逆の回転方向を「負回転方向」あるいは逆回転方向と称する。また、第二回転機MG2のトルクのうち、第二回転機MG2の回転方向と同方向のトルクを「正トルク」と称し、第二回転機MG2の回転方向と逆方向のトルクを「負トルク」あるいは逆トルクと称する。つまり、正トルクは、第二回転機MG2の回転数の絶対値を増加させる方向のトルクである。一方、負トルクは、第二回転機MG2の回転数の絶対値を低減させる方向、言い換えると第二回転機MG2の回転を制動する方向のトルクである。
第二クラッチCL2は、第二回転機MG2から回転軸Shへの正回転方向のトルクを伝達可能であり、負回転方向のトルクは遮断する。一方、第二クラッチCL2は、回転軸Shから第二回転機MG2への負回転方向のトルクを伝達可能であり、正回転方向のトルクを遮断する。
エンジン2の出力軸2aには、オイルポンプ3が接続されている。オイルポンプ3は、エンジン2の回転によってオイルを吐出する。オイルポンプ3は、第一回転機MG1および第二回転機MG2を含む動力伝達部にオイルを供給する。オイルポンプ3によって供給されるオイルは、第一回転機MG1および第二回転機MG2を潤滑・冷却する。また、オイルポンプ3は、遊星歯車機構10を含む被潤滑部にオイルを供給するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る車両1では、遊星歯車機構10のサンギヤS1に第一回転機MG1が接続され、キャリアC1にエンジン2が接続されている。また、リングギヤR1は、駆動輪25および第二回転機MG2と接続されている。遊星歯車機構10は、エンジン2の出力を駆動輪25と第一回転機MG1とに分割する動力分割機構として機能する。また、エンジン2の回転は、遊星歯車機構10によって増速されてリングギヤR1に伝達可能となっている。
図5に示すように、制御部40は、HV_ECU50と、MG_ECU60と、エンジンECU70とを含んで構成されている。制御部40は、車両1の走行制御を行う機能を有している。各ECU50,60,70は、例えば、コンピュータを有する電子制御ユニットである。HV_ECU50は、車両1全体を統合制御する機能を有している。MG_ECU60およびエンジンECU70は、HV_ECU50と電気的に接続されている。
MG_ECU60は、第一回転機MG1および第二回転機MG2を制御することができる。MG_ECU60は、例えば、第一回転機MG1に対して供給する電流値を調節し、第一回転機MG1の出力トルクを制御すること、および第二回転機MG2に対して供給する電流値を調節し、第二回転機MG2の出力トルクを制御することができる。
エンジンECU70は、例えば、エンジン2の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン2の点火制御を行うこと、エンジン2に対する燃料の噴射制御等を行うことができる。
HV_ECU50には、車速センサ、アクセル開度センサ、MG1回転数センサ、MG2回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、HV_ECU50は、車速、アクセル開度、第一回転機MG1の回転数、第二回転機MG2の回転数、出力軸20の回転数、バッテリ状態SOC等を取得することができる。
HV_ECU50は、駆動力算出部50a、モード判定部50bおよび遮断モード指示部50cを含んで構成されている。駆動力算出部50aは、HV_ECU50が取得する情報に基づいて、車両1に対する要求駆動力を算出する。駆動力算出部50aは、要求駆動力に代えて、要求パワー、要求トルク等を算出することも可能である。HV_ECU50は、駆動力算出部50aが算出した要求値に基づいて、第一回転機MG1の出力トルク(以下、「MG1トルク」とも記載する。)、第二回転機MG2の出力トルク(以下、「MG2トルク」とも記載する。)およびエンジン2の出力トルク(以下、「エンジントルク」とも記載する。)を決定する。HV_ECU50は、MG1トルクの指令値およびMG2トルクの指令値をMG_ECU60に対して出力する。また、HV_ECU50は、エンジントルクの指令値をエンジンECU70に対して出力する。
ここで、車両1の走行状態について図を参照して説明する。図6乃至図8に示す共線図において、S1軸はサンギヤS1および第一回転機MG1の回転数を示す軸、C1軸はキャリアC1およびエンジン2の回転数を示す軸、R1軸はリングギヤR1の回転数を示す軸である。また、OUT軸は、出力軸20の回転数を示す軸である。Sh軸は、回転軸Shの回転数を示す軸、Rt2軸は第二回転機MG2のロータRt2の回転数を示す軸である。以下の説明では、回転軸Shの回転数を「シャフト回転数Ns」と称し、ロータRt2の回転数をMG2回転数Nm2と称する。また、出力軸20の回転数を出力軸回転数Noutと称する。
図6および図7には、第一クラッチCL1が解放した状態が示されており、図8には第一クラッチCL1が係合した状態が示されている。
本実施形態の車両1では、図4に示すように、リングギヤR1の外径がドリブンギヤ21の外径よりも大きい。これにより、リングギヤR1の回転は、増速されて出力軸20に伝達される。また、減速ギヤ31の外径は、ドリブンギヤ21の外径よりも小さい。従って、回転軸Shのシャフト回転数Nsは、減速されて出力軸20に伝達される。つまり、減速ギヤ31は、MG2回転数Nm2を減速して出力軸20に伝達することができるギヤである。
第二クラッチCL2は、車両1の前進走行時にMG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsよりも低回転(第二回転機MG2が負回転している場合を含む)であると、図6に示すように解放状態となる。一方、第二クラッチCL2は、MG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsと同期すると、図7に示すように係合状態となり、第二回転機MG2から回転軸Shに動力を伝達する。つまり、車両1を前進走行させる場合、MG2トルクTm2を正トルクとしてMG2回転数Nm2を上昇させると、第二クラッチCL2が係合する。これにより、MG2トルクが第二クラッチCL2を介して回転軸Shに伝達される。
前進走行中にシャフト回転数NsよりもMG2回転数Nm2が低回転となると、第二クラッチCL2が解放状態となる。つまり、第二回転機MG2を力行させて第二回転機MG2を動力源として前進走行している状態から、第二回転機MG2の回転数を低下させると、第二クラッチCL2が係合状態から解放状態に切り替わる。従って、第一クラッチCL1が解放状態である場合、第二回転機MG2の回転数を低下させることにより、第二クラッチCL2を解放状態とすることができる。第二クラッチCL2が解放状態となることにより、第二回転機MG2が伝達経路11から切り離される。よって、第二回転機MG2の回転を停止させて車両1を走行させることも可能である。
図8に示すように、第一クラッチCL1が係合状態であると、第二回転機MG2と回転軸Shとの間で、何れの回転方向のトルクも伝達される。従って、第一クラッチCL1を係合状態として前進走行する場合、第二回転機MG2の出力する正トルクによって車両1を加速させること、および第二回転機MG2に負トルクを発生させて車両1を制動することや回生を行うことが可能である。
制御部40は、例えば、図9に示すように第一クラッチCL1の解放あるいは係合を制御する。図9には、第二回転機MG2の回転方向の正負と、トルクの正負と、係合状態となるクラッチとの組合せが示されている。第二回転機MG2が正回転しており、MG2トルクが正トルクである場合、すなわち第二回転機MG2を駆動源として前進走行する場合や、MG2トルクによってエンジン2を始動する場合、第一クラッチCL1は解放状態とされる。これにより、第二回転機MG2から伝達経路11に動力を伝達する場合には第二クラッチCL2が係合する。
また、第二回転機MG2が正回転しており、かつMG2トルクが負トルクである場合、すなわち前進走行時に第二回転機MG2によって制動方向のトルクを出力させる場合、第一クラッチCL1が係合される。これにより、第二回転機MG2が出力する制動トルクが第一クラッチCL1を介して伝達経路11に伝達され、第二回転機MG2による回生発電等がなされる。
第二回転機MG2が負回転しており、かつMG2トルクが正トルクである場合、すなわち第二回転機MG2を駆動源として後進走行する場合、第一クラッチCL1が係合される。これにより、第二回転機MG2による負回転方向のトルクが第一クラッチCL1を介して伝達経路11に伝達され、MG2トルクによって車両1を後進駆動することができる。
第二回転機MG2が負回転しており、かつMG2トルクが負トルクである場合、例えば後進時に第二回転機MG2によって制動方向のトルクを出力させる場合、第一クラッチCL1が係合される。この回転方向とトルク方向の組合せでは、原理上は第二クラッチCL2が係合することになる。このため、第一クラッチCL1を解放状態としておくことも考えられる。しかしながら、この回転方向とトルクの組合せとなる場合としては、後進時に制動操作がなされる場面が典型的であり、発生頻度が少ない。また、後進時にはブレーキのオンオフが頻繁に切り替わることがある。ブレーキのオンオフが切り替わる毎に第一クラッチCL1の解放と係合を繰り返すことになると、制御が煩雑になるなど、好ましくない。そこで、本実施形態では、上記のように第二回転機MG2が負回転する場合、第一クラッチCL1が係合状態に維持される。
(HV走行モード)
HV_ECU50のモード判定部50bは、算出された要求駆動力や車速等に基づいて、HV走行モードあるいはEV走行モードを選択する。HV走行モードは、少なくともエンジン2を動力源として車両1を走行させる走行モードである。HV走行モードにおいて、第一回転機MG1は、エンジントルクに対する反力受けとして機能することができる。第一回転機MG1は、例えば、図6に示すように、エンジントルクTeに対する反力トルクTm1を発生させて、エンジン2の動力をリングギヤR1から出力させる。リングギヤR1から出力されるエンジン2の動力は、出力軸20から駆動輪25に向けて伝達される。
HV走行モードにおいて、第一クラッチCL1は、例えば、解放状態とされる。第一クラッチCL1は、ノーマリーオープンタイプであるため、解放状態では電力を消費しない。従って、第一クラッチCL1を解放状態としてHV走行モードを実行することで、電力消費量を低減することができる。
HV走行モードでは、エンジン2に加えて、第二回転機MG2を動力源として車両1を走行させることもできる。HV_ECU50は、前進時に第二回転機MG2を動力源とする場合、第二回転機MG2を正回転させ、正トルクを出力させる。MG2回転数Nm2が上昇してシャフト回転数Nsに同期すると、第二クラッチCL2が係合する。これにより、第二回転機MG2の動力は、第二クラッチCL2および回転軸Shを介して出力軸20に伝達される。
また、HV_ECU50は、HV走行モードにおいて第二回転機MG2に回生を行わせることができる。HV_ECU50は、第二回転機MG2に回生発電を行わせる場合、第一クラッチCL1を係合状態とする。第二クラッチCL2が既に係合している場合、MG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsと同期していることから、そのまま第一クラッチCL1の係合動作を開始することが可能である。HV_ECU50は、第一クラッチCL1が係合すると、第二回転機MG2によって負トルク(回転方向と逆方向のトルク)を発生させ、第二回転機MG2により発電を行わせる。
(EV走行モード)
EV走行モードは、第二回転機MG2を動力源として車両1を走行させる走行モードである。EV走行モードで車両1を前進走行させる場合、第一クラッチCL1は、例えば、解放状態とされる。HV_ECU50は、第二回転機MG2に正回転方向のトルクを出力させ、正回転させる。これにより、第二クラッチCL2が係合し、第二回転機MG2によって出力される正トルクが車両1を前進駆動する。HV_ECU50は、EV走行モードにおいて、第一回転機MG1を力行も回生も行わないフリーの状態とする。これにより、EV走行モードでは、エンジン2が回転を停止し、第一回転機MG1が空転する。
HV_ECU50は、EV走行モードにおいて第二回転機MG2に回生を行わせることができる。HV_ECU50は、第二回転機MG2に回生発電を行わせる場合、第一クラッチCL1を係合状態とする。HV_ECU50は、第一クラッチCL1が係合すると、第二回転機MG2によって負トルク(回転方向と逆方向のトルク)を発生させ、第二回転機MG2により発電を行わせる。
本実施形態の車両制御装置100は、更に、休止モードと、アイドリングモードと、復帰モードを有する。休止モードおよびアイドリングモードは、それぞれ第一クラッチCL1を解放し、かつ伝達経路11と第二回転機MG2との動力の伝達を遮断して車両1を走行させる走行モードである。本実施形態では、休止モードおよびアイドリングモードを「MG遮断モード」と総称する。復帰モードは、MG遮断モードから復帰する過程の走行モードである。
(休止モード)
休止モードは、第一クラッチCL1を解放状態とし、かつ第二回転機MG2を停止してエンジン2を動力源として走行する走行モードである。休止モードは、HV走行モードの一形態と考えることもできる。図10において、破線で示す回転要素は、休止モードで回転を停止する。すなわち、第二回転機MG2のロータRt2および第二ドグ歯33は、休止モードで回転を停止する。一方、回転軸Shおよび第一ドグ歯32は、休止モードであっても走行中は回転し続ける。
休止モードにより、第二回転機MG2が停止されることで、第二回転機MG2の引き摺り損失や機械損、電気損等が低減される。ここで、休止モードにおける第二回転機MG2の停止状態には、MG2回転数Nm2が0である状態や、MG2回転数Nm2がMG2回転数センサの検出限界以下の低回転数(例えば、数十rpm)で回転している状態等も含まれる。
ところで、回転軸Shおよび第一ドグ歯32は、駆動輪25の回転と連動して回転する回転要素である。本実施形態の車両1では、第一ドグ歯32は、変速機構等を介さずに駆動輪25に接続されており、駆動輪25と第一ドグ歯32とのギヤ比は変動しない。従って、回転軸Shおよび第一ドグ歯32は、車速に比例した回転数で回転することになる。その結果、休止モードにおいて車速が高速であるほど、第一ドグ歯32と、停止している第二ドグ歯33との回転数の差が大きな値となる。
休止モードから、第二回転機MG2を動力源とする走行モードに復帰するためには、MG2回転数Nm2をシャフト回転数Nsまで上昇させ、第一ドグ歯32の回転数と第二ドグ歯33の回転数とを同期させる必要がある。MG2回転数Nm2の上昇に要する時間は、休止モードにおけるシャフト回転数NsとMG2回転数Nm2との差回転数が大きな値であるほど長くなる。休止モードからの復帰に要する時間が長すぎると、ドライバの加速要求に対する応答性が低下してしまい、ドライバビリティの低下を招く可能性がある。これに対して、本実施形態の車両制御装置100は、アイドリングモードを備えている。車両制御装置100は、以下に説明するようにアイドリングモードにより応答性の低下を抑制することができる。
(アイドリングモード)
アイドリングモードは、走行中に第一クラッチCL1を解放し、かつ第二ドグ歯33の回転数が第一ドグ歯32の回転数よりも低い状態で第二回転機MG2を回転させて待機する走行モードである。本実施形態では、例えば、図11を参照して説明するようにMG2回転数Nm2が制御される。
図11において、横軸は車速、縦軸は回転数を示す。本実施形態では、第一ドグ歯32の回転数と第二ドグ歯33の回転数との差回転数ΔNが所定の回転数N1となるように、MG2回転数Nm2が制御される。なお、本実施形態では、第一ドグ歯32の回転数はシャフト回転数Nsと等しく、第二ドグ歯33の回転数はMG2回転数Nm2と等しい。従って、制御内容の説明においては、第一ドグ歯32の回転数を示す値としてシャフト回転数Nsを用い、第二ドグ歯33の回転数を示す値としてMG2回転数Nm2を用いる。
図11には、シャフト回転数Nsと、シャフト回転数Nsに応じたMG2回転数Nm2の目標値が示されている。シャフト回転数Nsは破線で示されており、MG2回転数Nm2の目標値は実線で示されている。図11に示すように、アイドリングモードにおいて、制御部40は、シャフト回転数Nsに応じてMG2回転数Nm2を制御する。具体的には、MG2回転数Nm2の目標値は、シャフト回転数Nsよりも低回転で、かつシャフト回転数Nsとの差回転数ΔNが所望の値となるように定められている。本実施形態では、差回転数ΔNの目標値として、所定の回転数N1が予め定められている。制御部40は、図11のマップに基づいて、アイドリングモードにおいて第二回転機MG2を制御し、シャフト回転数NsとMG2回転数Nm2との差回転数ΔNを所定の回転数N1とする。所定の回転数N1は、例えば、車速によらず一定の値である。アイドリングモードでは、MG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsよりも低回転となるため、第二クラッチCL2は解放する。
所定車速V0は、シャフト回転数Nsの値が所定の回転数N1となる車速の値である。従って、アイドリングモードは、車速が所定車速V0よりも大きい場合に実行される。一方、所定車速V0以下の車速の領域では、休止モードが実行され、第二回転機MG2の回転が停止される。つまり、制御部40は、シャフト回転数Nsが、所定の回転数N1よりも低い回転数である場合、第二回転機MG2を停止する。
本実施形態の所定の回転数N1は、MG2回転数Nm2を所定の回転数N1だけ上昇させるときに要する時間に基づいて定められている。MG2回転数Nm2をシャフト回転数Nsまで上昇させるために要する時間に応じて、ドライバによる加速操作がなされてからMG2トルクTm2が駆動輪25に伝達されるまでの応答時間が決まる。所定の回転数N1は、適切な加速応答性を確保できるように、予め実験結果等に基づいて定められる。
(復帰モード)
復帰モードは、休止モードあるいはアイドリングモードから復帰するモードである。復帰モードは、MG2回転数Nm2を上昇させてシャフト回転数Nsに同期させ、第二回転機MG2から伝達経路11に動力を伝達可能な状態とするモードである。MG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsに同期すると、第二クラッチCL2が係合する。これにより、第二回転機MG2を動力源とする走行モードが実行可能となる。例えば、エンジン2および第二回転機MG2を動力源とするHV走行モードが実行可能である。なお、MG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsと同期した状態で、第一クラッチCL1が係合されてもよい。第一クラッチCL1が係合されることで、第二回転機MG2に回生を行わせることも可能となる。
ここで、アイドリングモードと復帰モードでの第二回転機MG2に係る制御の違いについて説明する。復帰モードは、MG2回転数Nm2をシャフト回転数Nsに同期させるようにMG2回転数Nm2が制御される。つまり、復帰モードでは、MG2回転数Nm2をシャフト回転数Nsまで上昇させ続ける制御がなされる。これに対して、アイドリングモードにおけるMG2回転数Nm2の目標値は、常にシャフト回転数Nsよりも低い回転数である。つまり、アイドリングモードでは、MG2回転数Nm2が目標回転数となると、MG2回転数Nm2の上昇が終了する点で復帰モードと異なる。
また、復帰モードでは、回転数を同期させるまでの所要時間は短いことが好ましい。従って、復帰モードでのMG2回転数Nm2の上昇速度は、比較的大きなものとなる。一方、アイドリングモードでは、MG2回転数Nm2を大きな上昇速度で変化させる場面は少ない。例えば、アイドリングモードにおいてMG2回転数Nm2を上昇させる場面としては、車速の増加に伴ってMG2回転数Nm2の目標値が増加した場合が考えられる。この場合、MG2回転数Nm2の上昇速度は、車速の上昇に対応した比較的緩やかなものとなる。特に、本実施形態では、後述するように、アイドリングモードが許可されるのは要求駆動力が比較的小さな場合である。このため、車速が急速に上昇する可能性は小さい。
制御部40のモード判定部50bは、走行中にMG遮断モードを実行するか否かを決定する。モード判定部50bは、例えば、車速と駆動力とに基づいてMG遮断モードを実行するか否かを決定する。MG遮断モードを実行する場面としては、例えば、低負荷の運転領域が挙げられる。低負荷の運転領域、例えばエンジン2の出力トルクによって車両1に対する要求駆動力を出力可能な運転領域では、第二回転機MG2を伝達経路11から切り離しておくことが有利であると考えられる。
また、例えば、高車速かつ低負荷の運転領域においてMG遮断モードが実行されてもよい。高車速の車速領域では、エンジン2の回転数が比較的高回転であり、エンジン2を効率の良い動作点で動作させることが可能である。また、高車速の車速領域では、第二回転機MG2で発生する引き摺り損失や機械損が大きなものとなりやすい。言い換えると、MG遮断モードによって第二回転機MG2を伝達経路11から切り離すことにより得られるメリットが大きいと考えられる。
モード判定部50bは、MG遮断モードを実行する場合、休止モードあるいはアイドリングモードの何れのモードに移行するかを判定する。本実施形態のモード判定部50bは、車速に基づいて、休止モードあるいはアイドリングモードの何れを実行するかを判定する。上記のように、本実施形態では、シャフト回転数Nsは車速に比例する。従って、現在の車速に基づいて、休止モードを実行した場合のシャフト回転数NsとMG2回転数Nm2との差回転数ΔNを推測することができる。モード判定部50bは、推測した差回転数ΔNが所定の回転数N1以上である場合、アイドリングモードを選択する。一方、モード判定部50bは、推測した差回転数ΔNが所定の回転数N1よりも低い回転数である場合、休止モードを選択する。従って、制御部40は、第一ドグ歯32の回転数が、所定の回転数N1よりも低い回転数である場合、第二回転機MG2を停止することになる。
遮断モード指示部50cは、モード判定部50bによって選択されたMG遮断モードの実行、およびMG遮断モードからの復帰を指示する。言い換えると、遮断モード指示部50cは、モード判定部50bによって選択されたMG遮断モードおよび復帰モードに従って、MG_ECU60およびエンジンECU70を介してエンジン2および各回転機MG1,MG2を制御する。
図1、図2および図12を参照して、本実施形態の制御について説明する。図1に示す制御フローは、例えば、車両1の走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。また、図2に示す制御フローは、例えば、MG遮断モードが開始された後に、所定の間隔で繰り返し実行される。図12に示すタイムチャートにおいて、横軸は時間、(a)は車速V、(b)は回転数、(c)はバッテリ4の充電状態SOC、(d)はドグ係合フラグである。(b)の欄には、実線でMG2回転数Nm2、破線でシャフト回転数Nsが示されている。充電状態SOCには、HV走行モードにおいて目標とする目標値αが定められている。制御部40は、充電状態SOCと目標値αとの乖離を縮小するように、車両1を制御する。ドグ係合フラグは、第一クラッチCL1に係る係合フラグである。ドグ係合フラグがONである場合、第一クラッチCL1が係合される。一方、ドグ係合フラグがOFFである場合、第一クラッチCL1が解放される。
図1のステップST1では、HV_ECU50により、エンジン2が動作中であるか否かが判定される。ステップST1の判定の結果、エンジン2が動作中であると判定された場合(ステップST1−Y)にはステップST2に進み、そうでない場合(ステップST1−N)には本制御フローは終了する。
ステップST2では、HV_ECU50のモード判定部50bにより、MG2切り離し状態への移行判断がOKであるか否かが判定される。ステップST2では、MG遮断モードへの移行を許可するか否かが判定される。モード判定部50bは、例えば、車速Vと駆動力算出部50aによって算出された要求駆動力に基づいてステップS2の判定を行う。モード判定部50bは、MG遮断モードの実行を許可する条件が成立している場合、ステップST2で肯定判定する。本実施形態では、各車速において、MG遮断モードの実行を許可する上限の駆動力が定められている。モード判定部50bは、要求駆動力が、当該上限の駆動力以下である場合、MG遮断モードの実行を許可する。ステップST2の判定の結果、MG2切り離し状態への移行判断がOKであると判定された場合(ステップST2−Y)にはステップST3に進み、そうでない場合(ステップST2−N)には本制御フローは終了する。
ステップST3では、遮断モード指示部50cにより、MG2切り離しクラッチの解放が実施される。遮断モード指示部50cは、第一クラッチCL1に対して解放指示を出力する。第一クラッチCL1は、解放指示に応じてアクチュエータ35を制御し、第一ドグ歯32と第二ドグ歯33との係合を解除する。なお、既に第一クラッチCL1が解放していた場合、第一クラッチCL1の解放状態が維持される。HV_ECU50は、第一クラッチCL1を解放すると、ドグ係合フラグをOFFとする。ステップST3が実行されると、ステップST4に進む。
ステップST4では、モード判定部50bにより、クラッチ両側の差回転が閾値以上であるか否かが判定される。ステップST4では、シャフト回転数NsとMG2回転数Nm2との差回転数ΔNが所定の回転数N1以上であるか否かが判定される。モード判定部50bは、例えば、現在の車速に基づいて、回転軸Shと駆動輪25との間のギヤ比に基づいて、現在のシャフト回転数Nsを算出する。なお、モード判定部50bは、車速とシャフト回転数Nsとの対応関係を示すマップを記憶しておくようにしてもよい。モード判定部50bは、算出されたシャフト回転数NsとMG2回転数Nm2との差回転数ΔNを算出する。算出された差回転数ΔNが、所定の回転数N1以上である場合、ステップST4で肯定判定がなされる。ステップST4の判定の結果、クラッチ両側の差回転が閾値以上であると判定された場合(ステップST4−Y)にはステップST5に進み、そうでない場合(ステップST4−N)にはステップST6に進む。
ステップST5では、モード判定部50bにより、アイドリングモードへの移行が選択される。モード判定部50bは、遮断モード指示部50cに対して、アイドリングモードの実行を指示する。遮断モード指示部50cは、アイドリングモードへの移行指示に応じて、第二回転機MG2の目標回転数を決定する。目標回転数は、例えば、図11を参照して説明したように、車速Vに基づいて決定される。目標回転数は、MG_ECU60に出力される。MG_ECU60は、MG2回転数Nm2を目標回転数とするように、第二回転機MG2を制御する。ステップST5が実行されると、本制御フローは終了する。
ステップST6では、モード判定部50bにより、休止モードへの移行が選択される。モード判定部50bは、遮断モード指示部50cに対して、休止モードの実行を指示する。遮断モード指示部50cは、休止モードへの移行指示に応じて、MG_ECU60に対して第二回転機MG2の回転停止を指示する。MG_ECU60は、第二回転機MG2の回転を停止するように、例えば第二回転機MG2の目標回転数を0として、第二回転機MG2を制御する。ステップST6が実行されると、本制御フローは終了する。
MG遮断モードが開始された後は、図2のフローチャートに従って、MG遮断モードを継続するか否か、MG遮断モードを継続する場合に休止モードあるいはアイドリングモードの何れを実行するか等の判定がなされる。
図2のステップST11では、モード判定部50bにより、MG2切り離しクラッチの解放状態であるか否かが判定される。モード判定部50bは、第一クラッチCL1が解放状態である場合、ステップST11で肯定判定を行う。第一クラッチCL1が解放状態であるか否かの判定は、例えば、シャフト回転数NsとMG2回転数Nm2との差回転数ΔNの値に基づいて行うことができるが、これに代えて、ドグ係合フラグの値に基づいて判定することも可能である。ステップST11の判定の結果、MG2切り離しクラッチの解放状態であると判定された場合(ステップST11−Y)にはステップST12に進み、そうでない場合(ステップST11−N)には本制御フローは終了する。
ステップST12では、モード判定部50bにより、MG2切り離しクラッチの解放状態を継続するか否かが判定される。モード判定部50bは、MG遮断モードの実行を許可する条件が成立している場合、ステップST12で肯定判定を行う。ステップST12の判定の結果、MG2切り離しクラッチの解放状態を継続すると判定された場合(ステップST12−Y)にはステップST13に進み、そうでない場合(ステップST12−N)にはステップST17に進む。
ステップST13では、モード判定部50bにより、クラッチ両側の差回転が閾値以上であるか否かが判定される。モード判定部50bは、例えば、ステップST4と同様にして差回転数ΔNを算出する。差回転数ΔNの値が所定の回転数N1以上である場合、ステップST13で肯定判定がなされる。ステップST13の判定の結果、クラッチ両側の差回転が閾値以上であると判定された場合(ステップST13−Y)にはステップST14に進み、そうでない場合(ステップST13−N)にはステップST18に進む。
ステップST14では、モード判定部50bにより、MG2休止モードの実行中であるか否かが判定される。休止モードの実行中である場合、ステップST14で肯定判定がなされる。ステップST14の判定の結果、MG2休止モードの実行中であると判定された場合(ステップST14−Y)にはステップST15に進み、そうでない場合(ステップST14−N)にはステップST16に進む。
ステップST15では、モード判定部50bにより、MG2アイドリングモードへの移行判断がなされる。モード判定部50bは、遮断モード指示部50cに対して、アイドリングモードの実行を指令する。遮断モード指示部50cは、アイドリングモードの実行指令に従って、MG_ECU60に対して第二回転機MG2を目標回転数で回転させる指令を行う。このときの目標回転数は、例えば、図11を参照して説明したように決定される。ステップST15が実行されると、本制御フローは終了する。
ステップST16では、モード判定部50bにより、MG2休止モードの継続判断がなされる。モード判定部50bは、遮断モード指示部50cに対して、休止モードの実行を指示する。ステップST16が実行されると、本制御フローは終了する。
ステップST18では、モード判定部50bにより、MG2アイドリングモードの実行中であるか否かが判定される。アイドリングモードの実行中である場合、ステップST18で肯定判定がなされる。ステップST18の判定の結果、MG2アイドリングモードの実行中であると判定された場合(ステップST18−Y)にはステップST19に進み、そうでない場合(ステップST18−N)にはステップST20に進む。
ステップST19では、モード判定部50bにより、MG2休止モードへの移行判断がなされる。モード判定部50bは、遮断モード指示部50cに対して、休止モードの実行を指令する。遮断モード指示部50cは、休止モードの実行指令に従って、MG_ECU60に対して第二回転機MG2の回転を停止させる指令を行う。ステップST19が実行されると、本制御フローは終了する。
ステップST20では、モード判定部50bにより、MG2アイドリングモードの継続判断がなされる。モード判定部50bは、遮断モード指示部50cに対してアイドリングモードの実行を指示する。ステップST20が実行されると、本制御フローは終了する。
ステップST12で否定判定がなされてステップST17に進むと、ステップST17では、モード判定部50bにより、THSモードへの移行判断がなされる。モード判定部50bは、遮断モード指示部50cに対して、MG遮断モードからTHSモードへの復帰を指令する。遮断モード指示部50cは、復帰指令に応じて、復帰モードを実行する。遮断モード指示部50cは、MG_ECU60に対して、MG2回転数Nm2をシャフト回転数Nsまで上昇させることを指令する。MG_ECU60の制御によってMG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsまで上昇すると、第二クラッチCL2が係合し、第二回転機MG2から伝達経路11への正回転方向の動力伝達が可能となる。遮断モード指示部50cは、MG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsと同期すると、MG遮断モードからの復帰が完了したと判定する。
なお、復帰において、第一クラッチCL1が係合されてもよい。MG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsに同期すると、遮断モード指示部50cは第一クラッチCL1に対して係合を指示する。第一クラッチCL1は、係合指示に応じて、スリーブ34を駆動して第一ドグ歯32と第二ドグ歯33とを係合する。遮断モード指示部50cは、第一クラッチCL1が係合すると、ドグ係合フラグをONとし、MG遮断モードからの復帰が完了したと判定する。
HV_ECU50は、MG遮断モードからの復帰が完了すると、THSモード、すなわちエンジン2と第二回転機MG2を動力源とするHV走行モードを開始する。HV_ECU50は、駆動力算出部50aによって算出された要求駆動力に基づいて、エンジントルクの指令値および各回転機MG1,MG2のトルクの指令値を決定し、各指令値をMG_ECU60およびエンジンECU70に対して出力する。ステップST17が実行されると、本制御フローは終了する。
図12を参照して、図1および図2の制御フローに従って制御される車両1の動作について説明する。時刻t1に、図1のステップST2で肯定判定がなされ、MG遮断モードが開始される。この時点でドグ係合フラグはOFFであり、第一クラッチCL1は解放している。遮断モード指示部50cは、例えば、第二回転機MG2に回生を行わせてMG2回転数Nm2を低下させる。時刻t1からt2の期間では、比較的車速が高く、シャフト回転数Nsが高回転である。従って、MG2回転数Nm2が0まで低下する前にステップST4で肯定判定がなされてアイドリングモードに移行する。
時刻t2の前にMG遮断モードからの復帰判断(図2のステップST12−N)がなされる。このときの復帰判断は、例えば、ドライバの制動操作や、車両1の減速要求によるものである。車両1の減速要求としては、例えば、降坂路を検出した場合や、先行車との車間距離が短くなった場合など、走行環境に基づくものが挙げられる。遮断モード指示部50cは、復帰判断に応じて、MG2回転数Nm2の上昇を指示する。時刻t2にMG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsと同期すると、第一クラッチCL1が係合されて、ドグ係合フラグはONに切り替わる。HV_ECU50は、第二回転機MG2に回生を行わせて、制動力を発生させる。
時刻t3に減速から加速に切り替わると、HV_ECU50は第一クラッチCL1を解放する。これにより、第一クラッチCL1における電力消費が抑制される。HV_ECU50は、時刻t4に再び減速状態となると、第一クラッチCL1を係合して第二回転機MG2に回生発電を行わせる。
時刻t5にMG遮断モードへの移行判断がなされる。時刻t5からt6までの間の車速は低車速であり、シャフト回転数Nsも低回転数である。よって、休止モードに移行して第二回転機MG2の回転が停止される。同様にして時刻t7からt8の間、および時刻111からt12までの間の期間では、休止モードが実行される。一方、時刻t9からt10の間は高車速であるため、アイドリングモードが実行される。
以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置100は、アイドリングモードを備えている。制御部40は、シャフト回転数NsとMG2回転数Nm2との差回転数ΔNに応じて、アイドリングモードと休止モードとを切り替える。このように、本実施形態に係る車両制御装置100によれば、加速要求に備えて第二回転機MG2を回転させたまま待機させておくことができる。よって、車両制御装置100は、加速応答性の低下を抑制できるという効果を奏することができる。
休止モードから復帰する際の加速応答性を確保するために、第二回転機MG2に供給する電流値や電圧値をアップする対策も考えられる。しかしながら、この対策を行った場合、第二回転機MG2の消費エネルギーが増加するなど、燃費効果が目減りしたりすることがある。本実施形態によれば、休止モードのみを有する場合と比較して、MG遮断モードを実行可能な運転領域(例えば、車速域)を拡大させることができる。本実施形態によれば、MG遮断モードを実行することによる引き摺り損失の低減と、加速応答性の向上とを両立させることができる。
[実施形態の第1変形例]
実施形態の第1変形例について説明する。上記実施形態の車両制御装置100を適用可能な車両1は、上記実施形態で例示したものには限定されない。例えば、第1変形例の車両1に対しても車両制御装置100を適用可能である。図13は、実施形態の第1変形例に係る車両のスケルトン図である。
図13に示すように、第1変形例の車両1は、エンジン2と、1つの回転機MGと、トランスアクスル6を備えている。回転機MGは、エンジン2の出力軸2aと同軸上に配置されている。回転機MGは、回転自在に支持されたロータRtと、車体側に固定されたステータStを有する。第一クラッチCL1は、出力軸2aと回転機MGとの間に介在している。第一ドグ歯32は、出力軸2aと接続されている。第二ドグ歯33は、回転機MGのロータRtに接続されている。第一クラッチCL1は、上記実施形態の第一クラッチCL1と同様に、スリーブ34およびアクチュエータ35によって、第一ドグ歯32と第二ドグ歯33とを任意に係合あるいは解放させる。第二クラッチCL2は、第一クラッチCL1と並列に配置されている。出力軸2aにおけるエンジン2側と反対側には、トランスアクスル6が接続されている。トランスアクスル6は、例えば、有段式あるいは無段式の機械的な変速機構である。つまり、出力軸2aの回転は、変速して駆動軸24に出力される。
本変形例の車両1は、上記実施形態の車両制御装置100(図3,5)と同様の車両制御装置100を搭載している。本変形例に係る車両1においても、車両制御装置100の制御部40は、走行中に第一クラッチCL1を解放し、かつ第二ドグ歯33の回転数が第一ドグ歯32の回転数よりも低い状態で回転機MGを回転させて待機するアイドリングモードを実行する。また、制御部40は、上記実施形態と同様に休止モードや復帰モードを実行する。
ここで、本変形例の車両1では、第一ドグ歯32と駆動輪25との間に、変速機構が介在している。従って、変速比に応じて、第一ドグ歯32と駆動輪25とのギヤ比が変動することになる。従って、モード判定部50bは、第一ドグ歯32の回転数と第二ドグ歯33の回転数との差回転数ΔNを算出する場合、トランスアクスル6の変速比に従って第一ドグ歯32の回転数を算出するようにすればよい。また、本変形例では、第一ドグ歯32の回転数に応じて、回転機MGの回転数の目標値が定められることが好ましい。すなわち、第一ドグ歯32の回転数と回転機MGの回転数との差回転数ΔNが所定の回転数N1となるように、回転機MGの回転数の目標値が定められることが好ましい。
[実施形態の第2変形例]
実施形態の第2変形例について説明する。図14は、実施形態の第2変形例に係る車両のスケルトン図である。上記実施形態のトランスアクスル(図4)は、エンジン2の出力軸2aと第二回転機MG2の回転軸Shとが異なる軸上にある複軸式であった。第2変形例のトランスアクスルは、エンジン2と第二回転機MG2とが同軸上にある単軸式である点で上記実施形態と異なる。
図14に示すように、エンジン2と同軸上には、エンジン2に近い側から順に、第一回転機MG1、遊星歯車機構10、第二遊星歯車機構30、第二回転機MG2、オイルポンプ3が配置されている。遊星歯車機構10は、上記実施形態の遊星歯車機構10と同様のシングルピニオン式のプラネタリギヤ機構である。遊星歯車機構10は、サンギヤS1、ピニオンギヤP1、リングギヤR1およびキャリアC1を有する。サンギヤS1は、第一回転機MG1のロータRt1と接続されている。キャリアC1は、エンジン2の出力軸2aと接続されている。
本変形例の第二遊星歯車機構30は、シングルピニオン式のプラネタリギヤ機構であり、第二サンギヤS2、第二ピニオンギヤP2、第二リングギヤR2および第二キャリアC2を含んで構成されている。第二サンギヤS2は、回転軸Shと接続されており、回転軸Shと一体回転する。第二キャリアC2は、車体側に固定されており、回転不能である。第二リングギヤR2は、リングギヤR1と接続されており、リングギヤR1と一体回転する。リングギヤR1と第二リングギヤR2の外周には、共通の出力ギヤ26が設けられている。出力ギヤ26は、ドリブンギヤ21と噛み合っている。ドリブンギヤ21から駆動輪25までの構成は、上記実施形態の車両1の構成と同様とすることができる。
回転軸Shと第二回転機MG2のロータRt2との間には、第一クラッチCL1および第二クラッチCL2が介在している。第二クラッチCL2は、第一クラッチCL1と並列に設けられている。第一クラッチCL1および第二クラッチCL2の構成は、上記実施形態と同様とすることができる。例えば、第一ドグ歯32は、回転軸Shに接続されており、第二ドグ歯33はロータRt2に接続されている。本変形例の車両1では、第二回転機MG2の正回転の方向は、車両1の前進走行時における出力ギヤ26の回転方向と反対方向である。本変形例の車両1は、上記実施形態の車両制御装置100(図3,5)と同様の車両制御装置100を搭載している。本変形例の車両1においても、車両制御装置100は、上記実施形態と同様の制御を実行し、同様の効果を奏することができる。
[実施形態の第3変形例]
実施形態の第3変形例について説明する。図15は、実施形態の第3変形例に係る車両の概略構成図、図16は、実施形態の第3変形例に係る車両のスケルトン図である。本変形例において、上記実施形態と異なる点は、パラレルハイブリッドとシリーズハイブリッドの切り替えが可能な点である。
図15に示すように、伝達経路11には、第三クラッチCL3が設けられている。第三クラッチCL3は、エンジン2および第一回転機MG1側と、駆動輪25および第二回転機MG2側とを断接する。第三クラッチCL3は、例えば、摩擦係合式のクラッチや、噛み合い式のクラッチなど、係合状態と解放状態を任意に切り替えることができるものである。第三クラッチCL3は、制御部40によって制御される。
第三クラッチCL3が係合している場合、エンジン2および第一回転機MG1側と駆動輪25および第二回転機MG2側とが接続されている。従って、上記実施形態の車両1と同様に、エンジン2のトルクおよび第二回転機MG2のトルクをそれぞれ車両1の動力源とするパラレルハイブリッド走行が可能である。一方、第三クラッチCL3が解放している場合、エンジン2および第一回転機MG1側と駆動輪25および第二回転機MG2側との動力の伝達が遮断される。この場合、エンジン2のトルクは、第一回転機MG1を回転駆動して第一回転機MG1によって発電を行わせることに使用される。第一回転機MG1によって発電された電力は、第二回転機MG2によって動力に変換され、車両1を駆動する。すなわち、第三クラッチCL3が解放している場合、シリーズハイブリッド走行が可能である。
本変形例の車両1は、上記各実施形態の車両制御装置100(図3,5)と同様の車両制御装置100を搭載している。本変形例では、車両制御装置100は、第三クラッチCL3を制御する機能を更に有する。本変形例の車両1においても、車両制御装置100は、上記実施形態と同様の制御を実行し、同様の効果を奏することができる。制御部40は、例えば、第三クラッチCL3が係合しているか否かによらず、MG遮断モードを実行することができる。あるいは、本変形例の車両1では、第三クラッチCL3が係合している場合に限りMG遮断モードが許可されるようにしてもよい。
第3変形例に係る車両1の具体的な構成の一例が図16に示されている。第三クラッチCL3は、遊星歯車機構10と出力ギヤ26との間に配置されている。具体的には、第三クラッチCL3は、キャリアC1と出力ギヤ26および第二リングギヤR2との間に介在している。遊星歯車機構10のサンギヤS1は第一回転機MG1のロータRt1に接続されている。キャリアC1は、エンジン2の出力軸2aおよび第三クラッチCL3に接続されている。リングギヤR1は、車体側に固定されており、回転不能である。その他の構成については、実施形態の第2変形例に係る車両1(図14)の構成と同様とすることができる。
図17は、実施形態の第3変形例に係る車両の他の構成を示す図である。図17に示す車両1は、複軸式の軸配置を有し、エンジン2と、出力軸20と、第二回転機MG2とがそれぞれ別軸上に配置されている。第三クラッチCL3は、エンジン2の出力軸2aと出力ギヤ26とを断接する。第三クラッチCL3よりもエンジン2側には、遊星歯車機構10および第一回転機MG1等が接続されている。第三クラッチCL3よりも駆動輪25側には、出力軸20、回転軸Sh、第二回転機MG2、第一クラッチCL1および第二クラッチCL2等が接続されている。遊星歯車機構10のサンギヤS1には、第一回転機MG1のロータRt1が接続されている。キャリアC1は、出力軸2aおよび第三クラッチCL3に接続されている。リングギヤR1は、車体側に固定されており、回転不能である。従って、図17に示す車両1では、エンジン2の回転は遊星歯車機構10によって増速されて第一回転機MG1に伝達される。
出力ギヤ26は、軸方向におけるエンジン2と遊星歯車機構10との間に配置されている。出力ギヤ26は、エンジン2と同軸上に回転自在に支持されている。第三クラッチCL3は、出力軸2aおよびキャリアC1に接続された係合要素と、出力ギヤ26に接続された係合要素とを有する。出力ギヤ26よりも駆動輪25側の構成は、上記実施形態の車両1の構成と同様とすることができる。
図17に示す車両においても、第三クラッチCL3が係合していると、パラレルハイブリッド走行が可能である。また、第三クラッチCL3が解放していると、シリーズハイブリッド走行が可能である。
[実施形態の第4変形例]
実施形態の第4変形例について説明する。上記実施形態および各変形例において、第二クラッチCL2が省略されてもよい。図18は、実施形態の第4変形例に係る車両のスケルトン図である。図18に示す車両1は、上記実施形態に係る車両1(図4)において、第二クラッチCL2を省略したものである。
本変形例に係る車両1について、上記実施形態の車両1と異なる点は、例えば、次のような点である。
(1)第二回転機MG2を動力源として車両1を走行させる場合、第一クラッチCL1を係合する必要がある。
(2)第一クラッチCL1が解放していると、MG2回転数Nm2をシャフト回転数Nsよりも低い回転数とすることができるだけでなく、シャフト回転数Nsよりも高い回転数とすることも可能である。
(3)休止モードやアイドリングモードから復帰する場合、単にMG2回転数Nm2をシャフト回転数Nsに同期させるだけでなく、第一クラッチCL1を係合する必要がある。
制御部40は、第二回転機MG2のトルクによって車両1を加速させる場合や、第二回転機MG2に回生発電を行わせる場合、第一クラッチCL1を係合状態とする。第一クラッチCL1が係合することにより、第二回転機が発生させる何れの回転方向のトルクも伝達経路11に伝達可能となる。制御部40は、MG遮断モードを実行する場合を除いて、第一クラッチCL1を係合状態に維持するようにしてもよい。
本変形例の車両1にも上記実施形態の車両制御装置100と同様の車両制御装置100を搭載可能である。車両制御装置100は、車両1の走行状態等に応じて、アイドリングモードや休止モードを含むMG遮断モードを実行する。MG遮断モードの実行を許可する条件は、車両1の構成に応じて適宜定められる。
本変形例に係る車両1の復帰モードの動作について説明する。本変形例に係る車両1は、第二クラッチCL2を備えていないことから、MG遮断モードから復帰する場合、第一クラッチCL1を係合する動作が必要である。例えば、図2に示す制御フローのステップST12で否定判定がなされると、ステップST17で復帰モードが実行される。制御部40は、復帰モードにおいて、第二回転機MG2を制御してMG2回転数Nm2を上昇させる。制御部40は、MG2回転数Nm2とシャフト回転数Nsとの差回転数ΔNが所定値以下となると、第一クラッチCL1を係合させる。第一クラッチCL1が係合すると、HV走行モードへの移行(MG遮断モードからの復帰)が完了する。
[実施形態の第5変形例]
実施形態の第5変形例について説明する。図19は、実施形態の第5変形例に係るアイドリングモードの説明図である。上記実施形態では、シャフト回転数NsとMG2回転数Nm2との差回転数ΔNが所定の回転数N1に維持されるように、MG2回転数Nm2が制御された。図19に一点鎖線で示す基準回転数Nofは、上記実施形態におけるMG2回転数Nm2の目標値、言い換えると、シャフト回転数Nsとの差回転数ΔNが所定の回転数N1である回転数である。シャフト回転数Nsと基準回転数Nofとは平行であり、同じ車速に関して、シャフト回転数Nsの値は、基準回転数Nofの値よりも所定の回転数N1だけ大きい。
本変形例では、MG2回転数Nm2と基準回転数Nofとの差分ΔNm(=Nm2−Nof)が最大値ΔNmax以下となるように、MG2回転数Nm2が制御される。MG2回転数Nm2の指令値は、基準回転数Nof以上の値とされる。これにより、シャフト回転数NsとMG2回転数Nm2との差回転数ΔNが所定の回転数N1以下となる。よって、アイドリングモードから復帰モードを経由してHV走行モード等に移行するときの応答性の低下が抑制される。
本変形例では、例えば、図19に示すように、車速の増加に応じてMG2回転数Nm2が段階的に上昇する。制御部40は、MG2回転数Nm2と基準回転数Nofとの差分ΔNmが以下の式(1)を満たす場合、MG2回転数Nm2を維持する。
0≦ΔNm≦ΔNmax…(1)
一方、制御部40は、差分ΔNmが上記式(1)を満たさない場合、MG2回転数Nm2を変化させる。例えば、制御部40は、差分ΔNmが0未満となった場合、MG2回転数Nm2を最大値ΔNmaxだけ上昇させる。従って、車速の増加によってMG2回転数Nm2が基準回転数Nofを下回った場合、矢印Y1で示すようにMG2回転数Nm2の指令値が増加される。また、制御部40は、差分ΔNmが最大値ΔNmaxを上回った場合、MG2回転数Nm2を最大値ΔNmaxだけ低下させる。従って、車速の減少によって差分ΔNmが最大値ΔNmaxを超えた場合、矢印Y2で示すようにMG2回転数Nm2の指令値がその車速における基準回転数Nofの値まで下げられる。このようにMG2回転数Nm2を段階的に変化させた場合、MG2回転数Nm2を頻繁に変動させることによる損失を抑制することができる。
なお、MG2回転数Nm2の決め方は、上記実施形態や本変形例に例示したものには限定されない。例えば、条件に応じて、所定の回転数N1が可変に設定されてもよい。例えば、MG2回転数Nm2に応じて、第二回転機MG2の出力可能な最大トルクが異なる場合がある。こうした場合、第二回転機MG2の出力特性に基づき、復帰モードにおけるMG2回転数Nm2の上昇に要する時間が一定となるように、所定の回転数N1が定められてもよい。一例として、高回転域では低回転域よりも出力可能な最大のMG2トルクTm2の値が小さくなる特性を有する第二回転機MG2の場合、高車速域の所定の回転数N1の値が、低車速域の所定の回転数N1の値よりも小さくされてもよい。
また、所定の回転数N1は、要求される加速性能に応じて可変とされてもよい。例えば、要求される加速性能がドライバによって設定可能な車両1がある。一例として、ノーマルモードと、ノーマルモードよりも燃費向上を優先するエコノミーモードとを有する車両の場合、エコノミーモードでの所定の回転数N1の値は、ノーマルモードでの所定の回転数N1の値よりも大きくされてもよい。
[実施形態の第6変形例]
実施形態の第6変形例について説明する。第一クラッチCL1は、例示した噛み合い式のクラッチに限定されるものではなく、摩擦式のクラッチ等であってもよい。第一クラッチCL1は、例えば、湿式や乾式の多板クラッチ等であってもよい。第二クラッチCL2は、スプラグ式のワンウェイクラッチに限定されるものではなく、他の方式のワンウェイクラッチであってもよい。すなわち、第二クラッチCL2は、一方の係合要素から他方の係合要素への一方向のトルクを伝達し、他方向のトルクの伝達を遮断する機能を有するものであればよい。
また、MG遮断モードを許可あるいは禁止する条件は、車速や駆動力に基づくものには限定されない。他の条件に基づいて、MG遮断モードの実行可否が決定されるようにしてもよい。
上記の実施形態および各変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
1 車両
2 エンジン
10 遊星歯車機構
11 伝達経路
25 駆動輪
32 第一ドグ歯(第一係合要素)
33 第二ドグ歯(第二係合要素)
40 制御部
50 HV_ECU
50a 駆動力算出部
50b モード判定部
50c 遮断モード指示部
60 MG_ECU
70 エンジンECU
100 車両制御装置
CL1 第一クラッチ(クラッチ)
CL2 第二クラッチ
MG1 第一回転機
MG2 第二回転機(回転機)
N1 所定の回転数
Nm2 MG2回転数
Ns シャフト回転数
ΔN 差回転数

Claims (6)

  1. エンジンと、
    回転機と、
    前記エンジンと駆動輪との動力の伝達経路と、
    前記伝達経路に接続された第一係合要素と、前記回転機に接続された第二係合要素とを有し、前記第一係合要素と前記第二係合要素とを任意に係合あるいは解放させるクラッチと、
    走行中に前記クラッチを解放し、かつ前記第二係合要素の回転数が前記第一係合要素の回転数よりも低い状態で前記回転機を回転させて待機するアイドリングモードと、
    前記アイドリングモードを実行する制御部と、
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記制御部は、前記アイドリングモードにおいて、前記第一係合要素の回転数に応じて前記回転機の回転数を制御する
    請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記制御部は、前記第一係合要素の回転数が、所定の回転数よりも低い回転数である場合、前記回転機を停止する
    請求項2に記載の車両制御装置。
  4. 前記制御部は、前記アイドリングモードにおいて前記回転機を制御し、前記第一係合要素の回転数と前記第二係合要素の回転数との差回転数を所定の回転数とする
    請求項1に記載の車両制御装置。
  5. 前記制御部は、前記第一係合要素の回転数が、前記所定の回転数よりも低い回転数である場合、前記回転機を停止する
    請求項4に記載の車両制御装置。
  6. 更に、前記クラッチと並列に配置され、かつ前記アイドリングモードにおいて解放するワンウェイクラッチを備える
    請求項1から5のいずれか1項に記載の車両制御装置。
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