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JP2015131512A - 車両制御装置 - Google Patents

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Publication number
JP2015131512A
JP2015131512A JP2014002596A JP2014002596A JP2015131512A JP 2015131512 A JP2015131512 A JP 2015131512A JP 2014002596 A JP2014002596 A JP 2014002596A JP 2014002596 A JP2014002596 A JP 2014002596A JP 2015131512 A JP2015131512 A JP 2015131512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vehicle
clutch
oil temperature
rotating machine
predetermined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014002596A
Other languages
English (en)
Inventor
智仁 大野
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
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2014002596A priority Critical patent/JP2015131512A/ja
Priority to CN201580004077.9A priority patent/CN105899391A/zh
Priority to PCT/IB2015/000004 priority patent/WO2015104627A1/en
Priority to US15/110,178 priority patent/US20160332618A1/en
Priority to DE112015000375.4T priority patent/DE112015000375T5/de
Priority to KR1020167018082A priority patent/KR20160096148A/ko
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    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60W30/18Propelling the vehicle
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    • B60W30/194Mitigating problems related to power-up or power-down of the driveline, e.g. start-up of a cold engine related to low temperature conditions, e.g. high viscosity of hydraulic fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/08Electric propulsion units
    • B60W2510/087Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W2510/10Change speed gearings
    • B60W2510/107Temperature
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    • B60W2510/1075Change speed gearings fluid pressure, e.g. oil pressure
    • B60W2510/1085Change speed gearings fluid pressure, e.g. oil pressure pressure of working fluid
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    • B60W2710/021Clutch engagement state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92Hybrid vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/18Propelling the vehicle
    • B60Y2300/182Selecting between different operative modes, e.g. comfort and performance modes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/18Propelling the vehicle
    • B60Y2300/188Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
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    • B60Y2400/302Temperature sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
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    • B60Y2400/427One-way clutches
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    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2079Transmissions using gears with orbital motion using freewheel type mechanisms, e.g. freewheel clutches
    • F16H2200/2082Transmissions using gears with orbital motion using freewheel type mechanisms, e.g. freewheel clutches one freewheel mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/04Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0467Elements of gearings to be lubricated, cooled or heated
    • F16H57/0476Electric machines and gearing, i.e. joint lubrication or cooling or heating thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H59/00Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/68Inputs being a function of gearing status
    • F16H59/72Inputs being a function of gearing status dependent on oil characteristics, e.g. temperature, viscosity
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

【課題】低油温による損失を低減することができる車両の車両制御装置を提供すること。
【解決手段】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回転機との間に介在し、係合状態あるいは開放状態に任意に切り替え可能な第一クラッチと、第一クラッチ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と、回転機を含む動力伝達部に供給されるオイルの油温を検出する油温検出手段と、制御部と、回転機の回転を停止させて車両を走行させる所定走行モードとを備え、制御部は、油温が低い場合、油温が高い場合よりも所定走行モードを許可する運転領域A1を制限する。
【選択図】図9

Description

本発明は、車両制御装置に関する。
従来、ワンウェイクラッチを備えた車両がある。例えば、特許文献1には、ワンウェイクラッチと、該ワンウェイクラッチと並列に、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・解除手段と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、ワンウェイクラッチと、機械的連結・解除手段とを配置した構成が開示されている。特許文献1では、後進時に機械的連結・解除手段が係合される。
特開2013−96555号公報
特許文献1の構成では、機械的連結・解除手段を開放した場合、第2M/G58を停止させることが可能な場合がある。第2M/G58のような回転機の動作を制御することについて、従来十分な検討がなされていない。
例えば、動力の伝達経路と回転機との間に、任意に係合あるいは開放できるクラッチと、ワンウェイクラッチとを並列に設けた場合、クラッチを開放した状態では、回転機を停止させておくことができる。回転機を停止させることにより、摩擦損失等の損失低減を図ることが可能である。しかしながら、冷間始動直後のような油温が低温の状況では、回転機を停止させておくことでかえって損失が大きくなることがある。回転機を停止させた場合、回転機の発熱による油温の上昇がない分、油温の上昇が遅れてしまう。その結果として、低油温に起因する損失が回転機を動作させることによる損失を上回ることがある。車両の損失を低減できることが望まれている。
本発明の目的は、低油温による車両の損失を低減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回転機との間に介在し、係合状態あるいは開放状態に任意に切り替え可能な第一クラッチと、前記第一クラッチ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と、前記回転機を含む動力伝達部に供給されるオイルの油温を検出する油温検出手段と、制御部と、前記回転機の回転を停止させて車両を走行させる所定走行モードとを備え、前記制御部は、前記油温が低い場合、前記油温が高い場合よりも前記所定走行モードを許可する運転領域を制限す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、前記油温が所定温度以下である場合、前記所定走行モードを禁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、前記油温が所定温度以下である場合、前記回転機を動力源として前記車両を走行させることが好ましい。
上記車両制御装置において、前記所定温度よりも高い前記油温の温度範囲において、前記油温が高くなるに従い前記所定走行モードを許可する運転領域が広くなることが好ましい。
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回転機との間に介在し、係合状態あるいは開放状態に任意に切り替え可能な第一クラッチと、第一クラッチ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と、回転機を含む動力伝達部に供給されるオイルの油温を検出する油温検出手段と、制御部と、回転機の回転を停止させて車両を走行させる所定走行モードとを備え、制御部は、油温が低い場合、油温が高い場合よりも所定走行モードを許可する運転領域を制限する。本発明に係る車両制御装置によれば、低油温による車両の損失を低減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動作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の概略構成図である。 図3は、実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図4は、実施形態に係る車両制御装置のブロック図である。 図5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6は、実施形態に係る他の走行状態を示す共線図である。 図7は、実施形態に係るさらに他の走行状態を示す共線図である。 図8は、実施形態の作動係合表を示す図である。 図9は、油温と許可範囲との関係を示す図である。 図10は、車速と許可範囲との関係を示す図である。 図11は、実施形態の第1変形例に係る許可領域のマップを示す図である。 図12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13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。
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10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動作を示すフローチャート、図2は、実施形態に係る車両の概略構成図、図3は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図4は、実施形態に係る車両制御装置のブロック図、図5は、実施形態に係る走行状態の一例を示す共線図、図6は、実施形態に係る他の走行状態を示す共線図、図7は、実施形態に係るさらに他の走行状態を示す共線図、図8は、実施形態の作動係合表を示す図、図9は、油温と許可範囲との関係を示す図、図10は、車速と許可範囲との関係を示す図である。
図2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、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、第一クラッチCL1と、第二クラッチCL2と、油温センサ5(図3参照)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、係合状態あるいは開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。本実施形態の伝達経路11は、遊星歯車機構10と駆動輪25との間で動力を伝達する伝達経路である。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を前進走行させる所定走行モードを有する。所定走行モードでは、第一クラッチCL1は開放状態とされる。第一クラッチCL1が開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、所定走行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3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3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、例えば、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を係合あるいは開放させる。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開放状態となる。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(開放方向)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開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、第一クラッチCL1が係合状態となり、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。
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の正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の正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の正回転数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の正回転数を低減させる方向、言い換えると第二回転機MG2の正回転を制動する方向かつ負回転を加速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への正回転方向の正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への負回転方向の負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。
車両1は、第二回転機MG2を含む動力伝達部に供給されるオイルの油温を検出する油温センサ(油温検出手段)5を有する。本実施形態の油温センサ5は、オイルポンプ3に送られるオイルの油温を検出する。なお、油温を検出する箇所は、オイルポンプ3には限定されない。油温センサ5は、例えば、オイルパンの油温を検出するものであってもよい。
図4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。また、HV_ECU50は、油温センサ5と接続されており、油温センサ5の検出結果を示す情報を取得する。
HV_ECU50は、駆動力算出部50a、モード判定部50bおよび条件設定部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5乃至図7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5および図6には、第一クラッチCL1が開放した状態が示されており、図7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3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5に示すように開放状態となる。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6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Tm2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が開放状態となる。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が係合状態から開放状態に切り替わる。従って、第一クラッチCL1が開放状態である場合、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を開放状態とすることができる。第二クラッチCL2が開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7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8に示すように第一クラッチCL1の開放あるいは係合を制御する。図8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は開放状態とされる。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トルクが負トルクである場合、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トルクが正トルクである場合、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を開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の開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が継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5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、開放状態とされる。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、開放状態では電力を消費しない。従って、第一クラッチCL1を開放状態として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、開放状態とされる。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。
(所定走行モード)
本実施形態の車両制御装置100は、所定走行モードを有する。所定走行モードは、第一クラッチCL1を開放状態とし、かつ第二回転機MG2を伝達経路11から遮断してエンジン2を動力源として走行する走行モードである。所定走行モードは、HV走行モードの一形態と考えることもできる。本実施形態では、所定走行モードにおいて、第二クラッチCL2も開放状態となる。所定走行モードでは、第二回転機MG2が発生させるトルクは、車両1を駆動するトルクとしても制動するトルクとしても用いられない。つまり、所定走行モードの第二回転機MG2は、車両1の駆動力源としても制動力源としても働かない休止状態にある。従って、所定走行モードは、第二回転機MG2を休止させる休止モードともいえる。また、所定走行モードの第二回転機MG2は、第二回転機MG2を動力源とするHV走行モード等への移行に備えて待機する待機状態にある。従って、所定走行モードは、第二回転機MG2を待機させる待機モードともいえる。
本実施形態では、所定走行モードにおいて、第二回転機MG2の回転を停止させて車両1を走行させる。所定走行モードにより、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、所定走行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。
所定走行モードでは、以下に説明するように電気損を低減することも可能である。例えば、第二回転機MG2のロータRt2がクラッチCL1,CL2を介さずに回転軸Shに直結されている構成の車両がある。こうした車両では、第二回転機MG2を回転させておくメリットが無い場合であっても、第二回転機MG2が連れ回されてしまう。第二回転機MG2を車両1の走行駆動源として用いる必要も第二回転機MG2による回生や制動を行う必要も無い走行状態において、第二回転機MG2が伝達経路11に接続されたままであると、第二回転機MG2が連れ回されてしまう。この場合に、第二回転機MG2を回転させておくと、第二回転機MG2が勝手に発電を行ってしまうことがある。意図しない発電によるバッテリ4への充電を抑制しようとする場合、インバータで昇圧を行って第二回転機MG2の起電力と釣り合わせるようにすればバッテリ4への充電を抑えることが可能である。しかしながら、この方法では昇圧等による電気損を招いてしまうという問題がある。
これに対して、本実施形態の車両制御装置100は、所定走行モードを有する。所定走行モードでは、伝達経路11から第二回転機MG2が切り離されている。これにより、第二回転機MG2が意図しない発電を行うことが未然に抑制され、電気損の発生が抑制される。
本実施形態では、制御部40のモード判定部50bは、運転領域に基づいて、所定走行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所定走行モードを実行するか否かを決定する。所定走行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所定走行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、所定走行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。
制御部40は、例えば、図10に示す許可領域B3において所定走行モードを許可する。図10において、横軸は車速、縦軸は車両1に要求される駆動力あるいは車両1の目標駆動力である。許可領域B3は、車速と、所定走行モードを実行可能な駆動力の範囲との関係を示している。最大駆動力線Fmaxは、エンジン2および第二回転機MG2を動力源として走行するTHS走行において出力可能な最大の駆動力を示すラインである。許可領域B3は、正の駆動力(前進側の駆動力)の範囲に定められている。各車速において、許可領域B3は、最大駆動力線Fmax以下の駆動力領域のうちで低負荷側の領域である。許可領域B3よりも高負荷側の領域では、所定走行モードが禁止される。また、負の駆動力の領域、すなわち減速側の領域では、所定走行モードが禁止される。
ここで、常に同じ許可領域B3に基づいて所定走行モードを実行することが好ましくない場合がある。例えば、冷間始動直後などの、トランスアクスル(動力伝達部)内の油温が低い場合である。油温が低温であると、オイルの粘性が高く、油温が適温である場合よりも回転抵抗等による損失が大きくなる。従って、早期に油温を適温まで上昇させることが望ましい。また、ハイブリッド車両では、油温に応じて走行モードの実行可否が決定される場合がある。一例として、油温が低い場合、EV走行モードの実行が許可されないことがある。本実施形態の車両1では、油温が低温である場合、EV走行モードが禁止され、HV走行モードが実行される。
EV走行モードが禁止されてしまうと、本来であればEV走行モードの方がHV走行モードよりも燃費等の観点から有利な運転領域であっても、HV走行モードが選択されてしまう。従って、EV走行モードを選択できる温度まで油温を早期に上昇させることが望ましい。油温を上昇させる手段として、第二回転機MG2で発生する熱や、攪拌による熱によりオイルを加熱する方法がある。つまり、HV走行モードにおいて、所定走行モードを選択して第二回転機MG2を休止させるよりも第二回転機MG2を積極的に動作させて第二回転機MG2の発熱量を大きくすることが油温上昇の点で有利であると考えられる。
本実施形態の制御部40は、以下に図9および図10を参照して説明するように、油温に応じて所定走行モードを許可する運転領域を変化させる。具体的には、制御部40は、油温が低い場合、油温が高い場合よりも所定走行モードを許可する運転領域を制限する。これにより、以下に説明するように、所定走行モードを許可する運転領域を変化させない場合よりも油温の早期上昇を図ることが可能となる。図9において、横軸はトランスアクスル内の油温、縦軸は駆動力を示す。トランスアクスル内の油温は、油温センサ5によって検出される。図9に示す許可領域A1は、所定走行モードを許可する駆動力の範囲である。許可領域A1は、油温と、所定走行モードを許可する駆動力の範囲との対応関係を示している。許可領域A1の上限値や許可領域A1の駆動力範囲は、油温に応じて変化する。
油温が所定温度T1以下の低温の温度領域Rn1では、所定走行モードが禁止される。言い換えると、所定温度T1以下の低温の温度領域Rn1では、許可領域A1が存在しない。これにより、低温の温度領域Rn1では新たに所定走行モードへ移行することが禁止される。また、低温の温度領域Rn1では既に所定走行モードを実行中である場合、所定走行モードが終了される。油温が所定温度T1よりも大きく、第二の所定温度T2以下である中間の温度領域Rn2では、油温の増加に従って許可領域A1が拡大する。具体的には、油温が所定温度T1から第二の所定温度T2に向けて上昇するに従い、許可領域A1の上限の値が大きくなる。油温が第二の所定温度T2よりも大きい高温の温度領域Rn3では、許可領域A1が一律となる。すなわち、高温の温度領域Rn3では、許可領域A1の上限が油温によらず一定である。
本実施形態の車両制御装置100は、図9に示すように、油温が所定温度T1よりも低温である場合、所定走行モードを禁止する。所定走行モードが禁止されることにより、本実施形態の車両1では、第二回転機MG2を動力源としたHV走行モードが実行される。これにより、第二回転機MG2の発熱によってオイルを加熱し、油温を早期に上昇させることができる。その結果、オイルの粘性に起因する損失を低減することや、EV走行モードを早期に開始できるようにすることが可能となる。本実施形態の車両制御装置100によれば、所定走行モードを禁止してHV走行モードで車両1を走行させることにより、暖機終了後の運転状態に早く到達させ、燃費の向上を図ることができる。
なお、HV_ECU50は、油温が所定温度T1以下である場合、第一クラッチCL1の係合を維持するようにしてもよい。第一クラッチCL1が係合されている場合、第二回転機MG2を力行して車両1を前進駆動あるいは後進駆動している場合だけでなく、第二回転機MG2に回生を行わせる場合にも、第二回転機MG2の発熱によってオイルを加熱することができる。また、第二回転機MG2に力行も回生も行わせない場合であっても、第二回転機MG2が連れ回されて回転する。第二回転機MG2が回転していることで、オイルを循環させて、トランスアクスル内の油温を均質化することができる。これにより、例えば、第二回転機MG2の近傍に低温のオイルが残留したままとなることが抑制されるという利点がある。
また、本実施形態では、図9に示すように、所定温度T1よりも高い油温の温度範囲(中間の温度領域Rn2)において、油温が高くなるに従い所定走行モードを許可する運転領域(許可領域A1)が広くなる。具体的には、図9に示すマップの中間の温度領域Rn2において、油温が高くなるに従い許可領域A1の上限が高負荷方向に変化する。言い換えると、油温が低い場合、油温が高い場合よりも所定走行モードを許可する運転領域の上限が低負荷側の値となることで、所定走行モードを許可する運転領域が制限されている。また、油温が高くなるに従い、許可領域A1の駆動力範囲が広くなる。言い換えると、油温が低い場合、油温が高い場合よりも所定走行モードを許可する運転領域の駆動力範囲が狭くされることで、所定走行モードを許可する運転領域が制限されている。
油温が上昇するに従って、オイルの粘性は低下し、粘性に起因する損失は小さくなる。本実施形態では、油温の上昇に応じて所定走行モードが許可される運転領域を制限する度合が小さくなる。つまり、油温が上昇すると、所定走行モードを許可するか否かの判断基準が緩和される。これにより、所定走行モードを実行することによる損失低減と、油温上昇による損失低減とを両立させることができる。
図9に示す許可領域A1のマップは、車速毎に定められている。つまり、本実施形態では、車速、油温および駆動力の3つのパラメータに基づいて、所定走行モードを許可することが可能な領域を示す3次元マップが定められている。その3次元マップのある車速の値における断面が図9に示すマップであり、ある油温の値における断面が図10に示すマップとなる。
条件設定部50cは、現在の油温に基づいて、車速と、所定走行モードを許可することが可能な駆動力の範囲との関係を示すマップ(図10に示すマップ)、すなわち現在の油温で有効なマップを設定する。言い換えると、条件設定部50cは、現在の油温において所定走行モードを実行可能な運転領域の条件を設定するものである。条件設定部50cは、油温が低温である場合、油温が高温である場合よりも所定走行モードを許可する運転領域を制限する。また、条件設定部50cは、油温が低くなるほど、所定走行モードを許可する運転領域を制限する度合を高くする。条件設定部50cは、油温が所定温度T1以下であると、所定走行モードを許可する運転領域を制限する度合を最も高くして、所定走行モードを禁止する。なお、本実施形態の所定温度T1は、車速にかかわらず一定の値であるが、これに限定されるものではなく、所定温度T1は車速に応じて変化してもよい。また、本実施形態の第二の所定温度T2は、車速にかかわらず一定の値であるが、これに代えて、車速に応じて変化してもよい。
図10に示すマップには、比較用として、油温が第二の所定温度T2よりも高温であるときの許可領域B3と、油温が所定温度T1よりも大きく、かつ第二の所定温度T2以下であるときの許可領域B1が示されている。図10に示すように、油温が高温である場合(図9に示す高温の温度領域Rn3にある場合)の許可領域B3は、比較的低温である場合(図9に示す中間の温度領域Rn2にある場合)の許可領域B1よりも低車速の運転領域や高負荷の運転領域を含む。油温が高温である場合の許可領域B3は、比較的低温である場合の許可領域B1を内部に含む運転領域であり、比較的低温である場合の許可領域B1よりも広い運転領域である。
許可領域B1の上限の駆動力は、油温に応じて変化する。許可領域B1の上限は、油温が低下するに従って低負荷側に移動し、油温が上昇するに従って高負荷側に移動する。つまり、油温が低下するに従って許可領域B1が低負荷側に向けて縮小し、油温が上昇するに従って許可領域B1が高負荷側に拡大する。
図1を参照して、本実施形態の車両制御装置100の動作について説明する。図1に示す制御フローは、車両1の走行中に実行されるものであり、例えば、所定の間隔で繰り返し実行される。
ステップST1では、HV_ECU50により、車両情報が収集される。HV_ECU50は、車速、アクセル開度、MG1回転数、MG2回転数Nm2、出力軸回転数Nout、バッテリ4の充電状態SOC、油温等を取得する。HV_ECU50は、減速ギヤ31とドリブンギヤ21とのギヤ比と、取得した出力軸回転数Noutとに基づいて、回転軸Shの回転数であるシャフト回転数Nsを算出する。ステップST1が実行されると、ステップST2に進む。
ステップST2では、HV_ECU50により、油温が閾値以下であるか否かが判定される。HV_ECU50は、ステップST1で取得した油温が、所定温度T1以下であるか否かを判定する。所定温度T1は、例えば、トランスアクスル(TA)用のオイルに関する油温と粘度との関係に基づいて定められている。一例として、所定温度T1は、オイルの粘度が所定の粘度以上となる上限温度である。HV_ECU50は、油温が所定温度T1以下である場合、ステップST2で肯定判定を行う。ステップST2の判定の結果、油温が閾値以下であると判定された場合(ステップST2−Y)場合にはステップ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、HV_ECU50により、MG2休止モード中であるか否かが判定される。HV_ECU50は、車両1において所定走行モードの実行中である場合、ステップST3で肯定判定を行う。ステップST3の判定の結果、MG2休止モード中であると判定された場合(ステップST3−Y)にはステップST4に進み、そうでない場合(ステップST3−N)にはステップST5に進む。
ステップST4では、HV_ECU50により、THSモードへの復帰が実行される。HV_ECU50のモード判定部50bは、ステップST2で肯定判定がなされると、HV走行モード、具体的には、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(THSモード)を選択する。
HV_ECU50は、THSモードを実行すべく、車両1に対する要求駆動力に基づいて、エンジントルクの指令値およびMG2トルクの指令値をそれぞれ決定する。HV_ECU50は、決定したMG2トルクの指令値をMG_ECU60に対して出力し、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。MG_ECU60は、MG2トルクの指令値に応じて第二回転機MG2に対して供給する電流あるいは第二回転機MG2によって発電させる発電量を制御する。また、エンジンECU70は、エンジントルクの指令値に応じてエンジン2のスロットル開度や燃料の噴射制御、点火制御等を実行する。
なお、HV_ECU50は、車両1に対する要求駆動力が小さな値である場合、エンジン2に要求駆動力を超える動力を出力させると共に、第二回転機MG2に回生を行わせるようにしてもよい。例えば、エンジン2を最適燃費線上の動作点で運転させようとするとエンジントルクが車両1に対する要求トルクを上回る場合、余剰となるトルクを第二回転機MG2に吸収させるようにしてもよい。言い換えると、油温が低温である場合、第二回転機MG2は要求駆動力に応じて力行あるいは回生を適宜実行して要求駆動力を実現しつつオイルを加熱するようにすることが好ましい。ステップST4が実行されると、ステップST5に進む。
ステップST5では、モード判定部50bにより、MG2休止モードの禁止指示がなされる。モード判定部50bは、新たに所定走行モードへ移行することを禁止する。モード判定部50bは、例えば、所定走行モード禁止フラグをONとする。所定走行モード禁止フラグは、所定走行モードの実行禁止を示すフラグである。モード判定部50bは、本制御フローとは別に、所定走行モードを実行するか否かを決定する所定走行モード実行判定フローを有している。所定走行モード禁止フラグがONとされている場合、所定走行モード実行判定フローにおいて、所定走行モードの実行や開始が禁止される。例えば、車速や要求駆動力にかかわらず、所定走行モードが禁止される。
一方、モード判定部50bは、所定走行モード禁止フラグがOFFである場合、例えば、図9および図10に示すマップに基づいて、所定走行モードの開始判断や所定走行モードの終了判断を行う。ステップST5においてMG2休止モードの禁止指示がなされると、本制御フローは終了する。
以上説明したように、本実施形態の車両制御装置100によれば、油温が低温である場合に早期に油温を上昇させて損失の低下や燃費の向上を図ることができる。
[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。図11は、実施形態の第1変形例に係る許可領域のマップを示す図である。上記実施形態では、油温が中間の温度領域Rn2にある場合に、許可領域B1の上限の駆動力が変化したが、これに加えて、許可領域B1が車速方向に変化してもよい。
図11に示す許可領域B2は、図9に示す許可領域B1よりも油温が高温である場合の許可領域である。許可領域B2の上限の値は、許可領域B1の上限の値よりも大きな値である。また、許可領域B2は、許可領域B1よりも低車速側まで設けられている。言い換えると、同じ駆動力の値に関して、許可領域B2の下限車速は、許可領域B1の下限車速よりも低い。本変形例によれば、油温が中間の温度領域Rn2にある場合の許可領域を、油温の変化に応じて適宜拡大あるいは縮小することができる。
[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12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12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。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2,4)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13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。本変形例に係る車両1は、遊星歯車機構10と出力ギヤ26との間に配置された第三クラッチCL3を有する。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。第三クラッチCL3は、例えば、摩擦係合式の多板クラッチであり、係合状態と開放状態とに任意に切り替え可能である。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、上記実施形態の第2変形例に係る車両1の構成と同様とすることができる。
この車両1では、第三クラッチCL3を開放することにより、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側とが遮断された遮断状態とすることができる。遮断状態では、エンジン2の動力を第一回転機MG1によって電力に変換して第二回転機MG2に供給し、第二回転機MG2を動力源として車両1を走行させるシリーズハイブリッド走行が可能である。一方、第三クラッチCL3が係合すると、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側とが接続される接続状態となる。接続状態では、上記実施形態や上記第2変形例と同様にパラレルハイブリッド走行が可能である。
本変形例の車両1は、上記実施形態の車両制御装置100(図2,4)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。本変形例の車両1では、例えば、パラレルハイブリッド走行による走行中に所定走行モードが実行される。
[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変形例では、所定走行モードにおいて、第二回転機MG2の回転が停止されたが、所定走行モードにおける第二回転機MG2の作動状態は、これに限定されるものではない。例えば、所定走行モードにおいて、第二回転機MG2は、シャフト回転数Nsよりも低い回転数で正方向に回転していてもよい。MG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsよりも低回転とされることで、MG2回転数Nm2がシャフト回転数Nsと同回転数である場合よりも、引き摺り損失等の損失が低減される。なお、所定走行モードにおいて第二回転機MG2を回転させておく場合、第二回転機MG2を適宜力行あるいは回生させてもよい。
車両1の構成は、上記実施形態や上記各変形例で例示したものには限定されない。例えば、第二回転機MG2は、例示した以外の箇所に配置されてもよい。遊星歯車機構10の互いに異なる回転要素にエンジン2、第一回転機MG1および駆動輪25がそれぞれ接続されている構成の場合、第二回転機MG2は、遊星歯車機構10と駆動輪25との間の動力伝達経路に対してクラッチCL1,CL2を介して接続されていることが好ましい。
車両1は、第一回転機MG1および第二回転機MG2の2つの回転機を搭載することに代えて、1つの回転機(例えば、第二回転機MG2)のみを搭載するものであってもよい。この場合には、その1つの回転機と、伝達経路11との間に第一クラッチCL1および第二クラッチCL2を配置するようにすればよい。第一クラッチCL1は、ドグ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。また、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。
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
5 油温センサ(油温検出手段)
10 遊星歯車機構
11 伝達経路
20 出力軸
25 駆動輪
31 減速ギヤ
40 制御部
50 HV_ECU
100 車両制御装置
CL1 第一クラッチ
CL2 第二クラッチ
MG1 第一回転機
MG2 第二回転機(回転機)
T1 所定温度

Claims (4)

  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回転機との間に介在し、係合状態あるいは開放状態に任意に切り替え可能な第一クラッチと、
    前記第一クラッチ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と、
    前記回転機を含む動力伝達部に供給されるオイルの油温を検出する油温検出手段と、
    制御部と、
    前記回転機の回転を停止させて車両を走行させる所定走行モードとを備え、
    前記制御部は、前記油温が低い場合、前記油温が高い場合よりも前記所定走行モードを許可する運転領域を制限する
    ことを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記制御部は、前記油温が所定温度以下である場合、前記所定走行モードを禁止する
    請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記制御部は、前記油温が所定温度以下である場合、前記回転機を動力源として前記車両を走行させる
    請求項2に記載の車両制御装置。
  4. 前記所定温度よりも高い前記油温の温度範囲において、前記油温が高くなるに従い前記所定走行モードを許可する運転領域が広くなる
    請求項2または3に記載の車両制御装置。
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