JP5245560B2 - 車両の駆動制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと電動機とを動力源として使用する車両の駆動制御装置及び制御方法に関し、車両の駆動制御の技術分野に属する。

近年、エンジンと電動機とを動力源として使用するハイブリッド車と呼ばれる自動車が実用化されている。例えば、特許文献１に記載されたハイブリッド車は、エンジンの出力軸とクラッチの入力軸とが連結され、該クラッチの出力軸と電動機の出力軸とが変速機を介して車輪に連結されている。これにより、クラッチ締結時は、エンジンと電動機の両方が変速機を介して車輪に動力を供給し、クラッチ解放時は、電動機のみが変速機を介して車輪に動力を供給するようになっている。また、このハイブリッド車には、前記電動機以外に第２の電動機が搭載されており、この第２の電動機の出力軸はエンジンの出力軸に連結されている。

このような複数の電動機は、バッテリから電力の供給を受けて動力を発生する動力源として機能する（力行運転を実行する）とともに、減速時等に車輪側から駆動されて電力を発生する発電機として機能する（回生運転を実行する）ように構成されている。そして、発生した電力は、バッテリに蓄電される、または、特許文献１に記載されたハイブリッド車のように、別の電動機に供給して該電動機を動力源として機能させるために使用される。

特開２０００−２３３１２号公報

ところが特許文献１に記載されたハイブリッド車は、変速機の入力側に全ての動力源が配置されているため、始動時等において変速機が冷機状態にある場合、内部の潤滑油の粘性抵抗が大きくて、該変速機を介する車輪への動力伝達効率が低くなる。すなわち、変速機が暖機されるまで車輪への動力伝達効率が低いままであり、これは、動力を効率よく車輪に伝達するために、言い換えるとエネルギ効率を高くするためにエンジンと電動機とを動力源として使用するハイブリッド車の利点を損なっている。したがって、冷機状態の変速機を早期に暖機する対策を講じる必要がある。

そこで、本発明は、エンジンと複数の電動機とを備えた車両において、該エンジンと複数の電動機の駆動状態を制御することにより、始動時等に冷機状態の変速機を早期に暖機できる車両の駆動制御装置及び制御方法を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンジンと、エンジンの動力を車輪に伝達する変速機と、エンジンの出力軸と変速機の入力軸との間に配置されて、変速機を介して車輪に動力を供給する動力源または変速機を介して車輪側から駆動されて発電する発電機として機能する第１電動機と、変速機の出力軸より車輪側の動力伝達経路に連結されるように配置されて、車輪に動力を供給する動力源または車輪側から駆動されて発電する発電機として機能する第２電動機とを有する車両の駆動制御装置であって、
前記変速機の冷機状態を検出する冷機状態検出手段と、
前記第１および第２電動機を発電機または動力源として機能させる電動機制御手段と、
前記冷機状態検出手段が前記変速機の冷機状態を検出したときに、前記電動機制御手段を介して前記第１電動機を発電機として機能させ、かつ前記第２電動機を動力源として機能させて、前記第１電動機が発電した電力によって前記第２電動機を作動させることにより、該第２電動機の動力を車輪側に伝達しつつ、該第２電動機の動力の一部を前記変速機を介して前記第１電動機に伝達して該第１電動機を発電機として駆動する動力循環状態を形成する動力循環手段とを有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両の駆動制御装置において、
前記動力循環手段は、前記動力循環状態を形成する第１走行モードが実行される走行状態に比べて高速側の走行状態のときに、前記第１電動機を動力源として機能させて、該第１電動機の動力を変速機を介して車輪側に伝達しつつ、該第１電動機の動力の一部を前記第２電動機に伝達して該第２電動機を発電機として駆動する第２走行モードを実行することを特徴とする。

一方、請求項５に記載の発明は、エンジンと、エンジンの動力を車輪に伝達する変速機と、エンジンの出力軸と変速機の入力軸との間に配置されて、変速機を介して車輪に動力を供給する動力源または変速機を介して車輪側から駆動されて発電する発電機として機能する第１電動機と、変速機の出力軸より車輪側の動力伝達経路に連結されるように配置されて、車輪に動力を供給する動力源または車輪側から駆動されて発電する発電機として機能する第２電動機とを有する車両の駆動制御方法であって、
前記変速機が冷機状態にあるときに、前記第１電動機を発電機として機能させ、かつ前記第２電動機を動力源として機能させて、前記第１電動機が発電した電力によって前記第２電動機を作動させることにより、該第２電動機の動力を車輪側に伝達しつつ、該第２電動機の動力の一部を前記変速機を介して前記第１電動機に伝達して該第１電動機を発電機として駆動する動力循環状態を形成することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、変速機が冷機状態にあるとき、第１電動機が発電機として機能し、かつ第２電動機が動力源として機能し、前記第１電動機が発電した電力によって前記第２電動機を作動することにより、前記第２電動機が変速機を介して前記第１電動機を駆動する動力循環状態を形成する。このとき、前記第１電動機が回転抵抗の役割をするので変速機が高負荷状態になり、第２電動機が発生して該変速機に伝達された動力の一部が該変速機内において熱に変わる。この熱により変速機が早期に暖機される。その結果、変速機を介する車両のエネルギ効率が早期に通常の高い状態に回復する。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記動力循環手段は、第２電動機の動力を車輪側に伝達しつつ、該第２電動機の動力の一部を前記変速機を介して前記第１電動機に伝達して該第１電動機を発電機として機能させる第１走行モード、または前記第１電動機の動力を変速機を介して車輪側に伝達しつつ、該第１電動機の動力の一部を前記第２電動機に伝達して該第２電動機を発電機として機能させる第２走行モードを実行する。第２走行モードは、第１走行モードが実行される走行状態に比べて高速側の走行状態のときに実行される。すなわち車速が高速になると、第１走行モードから第２走行モードに切り換わる、言い換えると第２電動機が動力源から発電機に機能切り替えされる。

したがって、走行状態が低速であるときはエンジンを使用せず第２電動機のみを使用して走行し、そこから走行状態が高速になると第２電動機を動力源として使用せずエンジンのみを使用して走行する車両の場合、第１および第２走行モードが実行される条件である走行状態を、モータのみで走行する条件である走行状態とエンジンのみで走行する条件である走行状態との間に設定すれば、暖機のためだけに第２電動機を余分に機能切り替えする必要がなくなる。

一方、請求項３に記載の発明によれば、変速機が冷機状態にあるとき、第１電動機が発電機として機能し、かつ第２電動機が動力源として機能し、前記第１電動機が発電した電力によって前記第２電動機を作動することにより、前記第２電動機が変速機を介して前記第１電動機を駆動する動力循環状態を形成する。このとき、前記第１電動機が回転抵抗の役割をするので変速機が高負荷状態になり、第２電動機が発生して該変速機に伝達された動力の一部が該変速機内において熱に変わる。この熱により変速機が早期に暖機される。その結果、変速機を介する車両のエネルギ効率が早期に通常の高い状態に回復する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両の駆動制御装置を含み、本発明に係る駆動制御方法が実施される、エンジンと複数の電動機とを動力源として使用する車両の駆動系統を概略的に示している。図において白抜き太線は動力線を示し、実線は電力線を、点線は信号線を示している。

図１に示すように、駆動系統は、動力源として、エンジン１０、ジェネレータ１２、およびモータ１４と、これらの動力源から動力が伝達され、その伝達された動力を車輪（図示せず）に伝達するデフ１６とを有する。

また、駆動系統には、エンジン１０（およびジェネレータ１２）とデフ１６との間には、トランスミッション１８と、動力を伝達するまたは遮断するエンジンクラッチ２０とが配置されている。一方、モータ１４とデフ１６との間には、減速機２２と、動力を伝達するまたは遮断するモータクラッチ２４とが配置されている。

さらに、ジェネレータ１２とモータ１４に電力を供給する、またはこれらにより充電されるバッテリ２６が配置されている。ジェネレータ１２とバッテリ２６の間にはインバータ２８が、モータ１４とバッテリ２６との間にはインバータ３０とが配置されており、これらのインバータ２８、３０は共通のＤＣリンク３２を介してバッテリ２６に接続されている。

さらに、駆動系統の各構成要素を制御するコントローラ３４が車両に搭載されている。

ジェネレータ１２は、動力源または発電機として機能できる、いわゆる電動機（請求の範囲に記載の「第１電動機」に対応。）であり、その出入力軸がエンジン１０の出力軸に連結されている。そのエンジン１０の出力軸は、トランスミッション１８の入力軸に連結されている。また、トランスミッション１８の出力軸は、エンジンクラッチ２０の入力軸に連結されており、該入力軸と断接する該クラッチ２０の出力軸はデフ１６に連結されている。したがって、ジェネレータ１２は、トランスミッション１８、エンジンクラッチ２０、デフ１６を介して車輪に動力を伝達する動力源として機能することができ、また車輪側から、デフ１６、エンジンクラッチ２０、トランスミッション１８を介して駆動されて発電する発電機として機能することができる。

モータ１４も、ジェネレータ１２と同様に、動力源または発電機として機能できる、いわゆる電動機（請求の範囲に記載の「第２電動機」に対応。）であり、その出入力軸が減速機２２の入力軸に連結されている。減速機２２の出力軸はモータクラッチ２４の入力軸に連結されており、該入力軸と断接するクラッチ２４の出力軸はデフ１６に連結されている。したがって、モータ１４は、減速機２２、モータクラッチ２４、デフ１６を介して車輪に動力を伝達する動力源として機能することができ、また車輪側から、デフ１６、モータクラッチ２４、減速機２２を介して駆動されて発電する発電機として機能することができる。

トランスミッション１８は、トルクコンバータ付きのトランスミッションであって、エンジン１０および／またはジェネレータ１２から伝達された動力を、コントローラ３４が要求する変速段に対応する動力に変換して車輪に伝達する。

エンジンクラッチ２０は、コントローラ３４の制御により、トランスミッション１８からの動力をデフ１６に伝達する、または遮断する。

なお、図においては、トランスミッション１８とエンジンクラッチ２０は、別の装置であるが、例えば、エンジンクラッチ２０の入力軸である回転要素をトランスミッション１８内の回転要素（例えばプラネタリギヤの１つの回転要素）とし、この回転要素と断接する出力軸である回転要素をトランスミッション１８の変速機構が組み込まれる変速機ケース内に配置することにより、トランスミッション１８とエンジンクラッチ２０とを１つの装置としてもよい。

減速機２２は、モータ１４の回転数を減速してモータクラッチ２４の入力軸に伝達する。

モータクラッチ２４は、コントローラ３４の制御により、減速機２２からの動力をデフ１６に伝達する、または遮断する。

インバータ２８は、ジェネレータ１２が動力源として機能する場合、ＤＣリンク３２を介してバッテリ２６またはインバータ３０から供給される直流電力を交流電力に変換してジェネレータ１２に供給する。また、ジェネレータ１２が発電機として機能する場合、ジェネレータ１２が発生した交流電力を直流電力に変換してバッテリ２６またはインバータ３０に供給する。

また、インバータ２８は、コントローラ３４に、ジェネレータ１２を発電機から動力源に、またその逆に機能切り替えする手段として制御される。さらに、コントローラ３４に制御され、ジェネレータ１２が発電機として機能するときはその発電力を調節する、または動力源として機能するときはその動力を調節する役割をする。さらにまた、ジェネレータ１２を発電機または動力源として使用しないときは、ＤＣリンク３２とジェネレータ１２とを遮断し、モータ１４を非稼動状態にする。

インバータ３０は、モータ１４が動力源として機能する場合、ＤＣリンク３２を介してバッテリ２６またはインバータ２８から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ１４に供給する。また、モータ１４が発電機として機能する場合、モータ１４が発生した交流電力を直流電力に変換してバッテリ２６またはインバータ２８に供給する。

また、インバータ３０は、コントローラ３４に、モータ１４を発電機から動力源に、またその逆に機能切り替えする手段として制御される。さらに、コントローラ３４に制御され、モータ１４が発電機として機能するときはその発電力を調節する、または動力源として機能するときはその動力の調節する役割をする。さらにまた、モータ１４を発電機または動力源として使用しないときは、ＤＣリンク３２とモータ１４とを遮断し、モータ１４を非稼動状態にする。

ＤＣリンク３２は、２つのインバータ２８、３０とバッテリ２６との接続に共通して使用されるリンクであって、そのためにインバータ２８と３０が直接接続され、ジェネレータ１２またはモータ１４の一方が発電機として機能し、かつ他方が動力源として機能している場合、該一方が発電した電力を該他方に供給し、それにより該他方を作動させることができる。

コントローラ３４は、車両の走行状態に対応してエンジン１０、トランスミッション１８、エンジンクラッチ２０、モータクラッチ２４、インバータ２８、３０を制御するように構成されている。走行状態に対応するために、コントローラ３４には、車速センサ５０、アクセル開度センサ５２、トランスミッション１８の温度を検出するＴＭ温度検出センサ５４、エンジン回転数センサ５６、およびモータ１４の回転数を検出するモータ回転数センサ５８それぞれから検出信号が入力される。コントローラ３４は、その信号に基づいて制御を実行する。

コントローラ３４は、具体的には、図２に示すように、車速Ｖとアクセル開度Ａｏｐに基づいて（車速センサ５０とアクセル開度センサ５２とからの信号に基づいて）、車両に種々の走行を実行させる。図２は、車速とアクセル開度で定義される走行状態のマップであって、複数の走行方法（走行モード）が実行される領域が定義されている。

図２に示すように、コントローラ３４は、車速Ｖが低速であってアクセル開度Ａｏｐが小さい、すなわち低速低負荷走行領域では、モータ１４のみで走行するモータ走行モードを実行する。この場合、コントローラ３４は、図３（Ａ）に示すように、モータ１４をインバータ３０を介して動力源として機能させ、エンジンクラッチ２０を遮断状態に、モータクラッチ２４を接続状態に制御する。これにより、白ぬき矢印に示すように、モータ１４が発生した動力がモータクラッチ２４、デフ１６を介して車輪に伝達され、車両が走行する。

走行状態がモータ走行モード実行領域より高速側または高負荷側の領域の走行状態になると、図２に示すように、コントローラ３４は、エンジン１０のみで走行するエンジン走行モードを実行する。この場合、コントローラ３４は、図３（Ｂ）に示すように、エンジンクラッチ２０を接続状態に、モータクラッチ２４を遮断状態に制御する。これにより、エンジン１０が発生した動力が、トランスミッション１８、エンジンクラッチ２０、デフ１６を介して車輪に伝達され、車両が走行する。

走行状態がエンジン走行モード実行領域より高負荷側の領域の走行状態になると、図２に示すように、コントローラ３４は、エンジン１０と、ジェネレータ１２またはモータ１４の少なくとも１つを用いた、いわゆる電動機がエンジン１０による走行をアシストするアシスト走行モードを実行する。具体的には、モータ１４が動力源として機能することが可能な限界車速Ｖｍｏｆｆより低速側の領域内において、低負荷側の領域では、エンジン１０とモータ１４とを使用して走行するモータアシスト走行モードを実行する。これより高負荷領域では、これにジェネレータ１２が加わった、エンジン１０、ジェネレータ１２、およびモータ１４を使用したアシスト走行モードを実行する。一方、限界車速Ｖｍｏｆｆより高速側の領域では、モータ１４を動力源として使用することができないので、エンジン１０とジェネレータ１２とを使用したアシスト走行モードを実行する。

なお、上述した、図２に示すモータアシスト走行モード実行領域は、エンジン１０とモータ１４とを使用する領域であるが、エンジン１０とジェネレータ１２とを使用するジェネレータアシスト走行モード実行領域であってもよい。

アシスト走行モードの場合、図３（Ｃ）に示すように、コントローラ３４は、ジェネレータ１２またはモータ１４の少なくとも１つを動力源として機能させ（図においては両方）、エンジンクラッチ２０を接続状態に制御し、モータ１４を動力源として使用する場合はモータクラッチ２４も接続状態に制御する。これにより、エンジン１０、ジェネレータ１２またはモータ１４の少なくとも１つが発生した動力が、デフ１６を介して車輪に伝達され、車両が走行する。

また、コントローラ３４は、図３（Ｄ）に示すように、減速時（アクセル開度がゼロのとき）、バッテリ２６を充電するために、ジェネレータ１２とモータ１４を発電機として機能させ、エンジンクラッチ２０を接続状態に、モータクラッチ２４も接続状態に制御する。これにより、車輪側から伝達された動力によってジェネレータ１２やモータ１４が駆動されて発電し、その発電電力がバッテリ２６に供給される。

ここまで説明してきたコントローラ１０が実行する、走行状態に応じてモータ走行モード、エンジン走行モード、或いはアシスト走行モードを実行する制御は、トランスミッション１８が冷機状態でないとき、具体的に言えば、トランスミッション１８内の潤滑油の粘度が十分低く、トランスミッション１８の動力伝達効率が通常どおりに高い場合の制御である。ここからは、本発明に係る、トランスミッション１８が冷機状態にあるときの、すなわち、トランスミッション１８内の潤滑油の粘度が高く、そのためにトランスミッション１８の動力伝達効率が通常より低い場合のコントローラ３４が実行する制御を説明する。

コントローラ３４は、トランスミッション１８の温度を検出するＴＭ温度センサ５４からの検出信号に基づいて、トランスミッション１８が冷機状態であることを検出するように構成されている。例えば、冷機状態を示す温度に対応する信号がＴＭ温度センサ５４から入力されると、コントローラ３４は、トランスミッション１８が冷機状態であると検出する。

トランスミッション１８が冷機状態にあるとき、コントローラ３４は、図４に示す冷機状態用の走行モードマップを用いた制御を実行する。

図４に示すように、コントローラ３４は、車速Ｖが低速であってアクセル開度Ａｏｐが小さい、すなわち低速低負荷走行領域で、冷機状態のトランスミッション１８を暖機するための動力循環走行モードを実行するように構成されている。

動力循環走行モードは、図５に示すように、コントローラ３４が、ジェネレータ１２またはモータ１４のいずれか一方を発電機と機能させ、かつ他方を動力源と機能させ、エンジンクラッチ２０とモータクラッチ２４の両方を接続状態に制御し、該一方が発電した電力によって該他方を作動させることにより、該他方がトランスミッション１８を介して該一方を駆動する、ジェネレータ１２、トランスミッション１８、モータ１４を動力循環状態にする走行モードである。

図５（Ａ）は、ジェネレータ１２を発電機として機能させ、モータ１４を動力源として機能させることにより、モータ１４、トランスミッション１８、ジェネレータ１２、モータ１４・・・と順に動力（白抜き矢印）が循環する第１動力循環走行モードの走行状態を示している。ただし、厳密には、ジェネレータ１２からモータ１４への循環は、動力ではなく、相応の電力である。

一方、図５（Ｂ）は、ジェネレータ１２を動力源として機能させ、モータ１４を発電機として機能させることにより、ジェネレータ１２、トランスミッション１８、モータ１４、ジェネレータ１２・・・と順に動力が循環する第２動力循環走行モードの走行状態を示している。

このように図５に示す動力循環走行モードを実行している状態では、発電機として機能している一方（図５（Ａ）の場合はジェネレータ１２、図５（Ｂ）はモータ１４）が回転抵抗の役割をするのでトランスミッション１８が高負荷状態になり、他方（図５（Ａ）の場合はモータ１４、図５（Ｂ）はジェネレータ１２）が発生して該トランスミッション１８に伝達された動力の一部が該トランスミッション１８）内において熱に変わる。この熱により冷機状態のトランスミッション１８が早期に（動力循環走行モードを実行しない場合に比べて）暖機される。その結果、トランスミッション１８を介する車両のエネルギ効率が早期に通常の高い状態に回復する。

この動力循環状態走行モードが、図４に示すように、車速Ｖが低速であってアクセル開度Ａｏｐが小さい、すなわち低速低負荷走行領域において実行される理由は、トランスミッション１８の冷機状態が検出されるタイミングを考慮したためである。すなわち、走行中に非冷機状態であったトランスミッション１８が冷機状態になる可能性が低く、冷機状態は、停止中の車両が走行を開始したすぐ後の、低速低負荷走行時に検出される可能性が高いことを考慮したものである。例えば、寒期に長時間駐車していたときは、トランスミッションは冷機状態の可能性が高く、それが走行を開始したすぐ後に検出される。

また、別の観点から言えば、低速低負荷走行以外の走行、例えば高速走行、高負荷走行においては、トランスミッション１８は、低速低負荷走行に比べて、大きな動力を伝達しており、そのためトランスミッション２８から発生する熱も大量である。したがって、低速低負荷走行以外では、わざわざ動力循環走行モードを実行しなくても早期に暖機できる。すなわち、トランスミッション２８が伝達する動力が小さい、発生する熱が少量である低速低負荷走行時のみにおいて、該トランスミッション１８が冷機状態にあるときは、その暖機のために動力循環走行モードを実行するようにしている。

さらに、図４に示すように、第２動力循環走行モードが実行される走行状態の領域は、第１動力循環走行モードの領域に比べて高速側に定義されている。厳密に言えば、停止中の車両が開始した一般的な走行（例えば、徐々にアクセルペダルの踏込み量を増加して加速していく走行）において、その走行モードがモータ走行モード、第１動力循環走行モード、第２動力循環走行モード、エンジン走行モードと順に変化するように、これらの領域が配置されている。

この理由を、図４に示す白抜き矢印のように、モータ走行モード、第一動力循環走行モード、第二動力循環走行モード、エンジン走行モードと順に変化するときのコントローラ３４の制御を、図６に示すタイムチャートを参照しながら説明した後に述べる。

図６に示すタイムチャートは、トランスミッション１８が冷機状態の停止中の車両が走行を開始した後の、エンジン１０の出力、バッテリ２６の出力、ジェネレータ１２の出力、モータ１４の出力、トランスミッション１８の伝達動力、エンジンクラッチ２０のＯＮ−ＯＦＦ状態、モータクラッチ２４のＯＮ−ＯＦＦ状態、および車速それぞれの変化を示している。

図６に示すように、車両の停止中、コントローラ３４は、エンジンクラッチ２０をＯＦＦ状態（遮断状態）に制御し、モータクラッチ２４をＯＮ状態（接続状態）に制御している。

この状態で、運転者が発進要求すると（例えばアクセルペダルを踏むと）、コントローラ３４は、インバータ３０を介してバッテリ２６の電力によりモータ１４を動力源として作動させる。そして、作動したモータ１４の出力（動力）を一定の出力値で維持する（図において、出力は、駆動側が動力で、発電側が発電力を示す。）。このモータ１４の出力により、車両が走行し始める（車速が上がり始める）。

その後、すぐに、コントローラ３４は、インバータ２８を介してバッテリ２６の電力によりジェネレータ１２を動力源として作動させる。これにより、エンジン１０をクランキングする（始動する。）。そして、エンジン１０が出力し始める。

エンジン１０の始動が完了すると、コントローラ３４は、ジェネレータ１２を発電機に機能切り替えし、そのジェネレータ１２はエンジン１０に駆動されて一定の電力を発電し始める。この電力によりモータ１４が作動する（その結果、バッテリ２６の出力がゼロになる）。

なお、この運転者が発進要求をしてモータ走行するまでは、トランスミッション１８が冷機状態でないときと同じである。

車速がモータ走行モード実行領域から第１動力循環走行モード実行領域に変わると、コントローラ３４は、トランスミッション１８を暖機するために、エンジンクラッチ２０をＯＮ状態に制御し、モータ１４の出力（動力）を増大し、そのモータ１４を作動させるためにジェネレータ１２の出力（発電力）を増大する。それにより、図５（Ａ）に示すように、モータ１４が発生した動力の一部である、トランスミッション１８を介してジェネレータ１２に伝達する循環動力Ｐｃｉｒが発生する（このとき、トランスミッション１８は逆駆動状態である。）。その後、コントローラ３４は、モータ１４の出力とジェネレータ１２の出力を所定の一定値で維持し、循環動力（トランスミッション１８の逆伝達動力）Ｐｃｉｒを所定の一定値に維持する。この間、循環動力Ｐｃｉｒによりトランスミッション１８が暖機され、車両は、モータ１４が発生した動力から循環動力Ｐｃｉｒを除いた動力Ｐｏｕｔがデフ１６を介して車輪に伝達されることにより走行する。なお、エンジン１０の出力は、ジェネレータ１２の駆動に使用されている。

続いて、車速が第１動力循環走行モード実行領域から第２動力循環走行モード実行領域に変わると、コントローラ３４は、ジェネレータ１２をインバータ２８を介して発電機から動力源として機能切り替えし始めるとともに、モータ１４をインバータ３０を介して動力源から発電機に機能切り替えし始める。そして、機能切り替えが完了すると、すなわちジェネレータ１２の出力が動力となってモータ１４の出力が電力になる第二動力循環走行状態になると、それらの出力を増大する。それにより、図５（Ｂ）に示すように、エンジン１０とジェネレータ１２が発生した動力の一部である、トランスミッション１８を介してモータ１４に伝達する循環動力Ｐｃｉｒが発生する（このとき、トランスミッション１８は正駆動状態である。）。その後、コントローラ３４は、モータ１４の出力とジェネレータ１２の出力を所定の一定値で維持し、循環動力（トランスミッション１８の正伝達動力の一部）Ｐｃｉｒを所定の一定値に維持する。この間、循環動力Ｐｃｉｒによりトランスミッション１８が暖機され、車両は、エンジン１０とジェネレータ１２が発生した動力から循環動力Ｐｃｉｒを除いた動力Ｐｏｕｔがデフ１６を介して車輪に伝達されることにより走行する。

さらに、車速が第２動力循環走行モード実行領域からエンジン走行モード実行領域に変わると、コントローラ３４は、インバータ２８、３０を介してジェネレータ１２、モータ１４とＤＣリンク３２とを遮断することにより、これらを非稼動状態にする。これにより、ジェネレータ１２とモータ１４は、発電機としてまたは動力源として機能せず、その出力はゼロに向かって変化する。これらの出力がゼロになると、コントローラ３４は、モータクラッチ２４をＯＦＦ状態（遮断状態）に制御し、エンジン走行モードを実行し始める。

まとめると、第２動力循環走行モード実行領域を、第１動力循環走行モード実行領域に比べて高速側に定義することにより、モータ１４は車速が高速になると動力源から発電機に機能切り替えされる。

したがって、第１および第２動力循環走行モードが実行される領域を、図４に示すように、モータ走行モード実行領域とエンジン走行モード実行領域の間に設定すれば、暖機のためだけにモータ１４を余分に機能切り替えする必要がなくなる。具体的にいうと、モータ走行モード、第１動力循環走行モード、第２動力循環走行モード、エンジン走行モードと順に遷移する過程において、モータ１４の機能切り替えが、図４に示すように、動力源として機能している状態から非稼動状態に切り替えるだけで済む。

もし、これとは逆に、第２動力循環走行モード実行領域が第１動力循環走行モード実行領域に比べて低速側である場合、すなわち、モータ走行モード、第２動力循環走行モード、第１動力循環走行モード、エンジン走行モードと遷移する場合、モータ１４は、モータ走行モードから第２動力循環走行モードに変わる際に動力源から発電機に機能切り替えし、次に第２動力循環走行モードから第１動力循環走行モードに変わる際に発電機から動力源に機能切り替えし、最後に第１動力循環走行モードからエンジン走行モードに変わる際に動力源として機能している状態から非稼動状態にすることになる。

また、図４に示すように、モータ１４が動力源として機能しているモータ走行モード実行領域と第１動力循環走行モード実行領域とが隣接しているので、モータ走行モードから第１動力循環走行モードに変わるときに、モータ１４を動力源として機能させたままにすることができる。

ここからは、上述したことを実行する、すなわち、トランスミッション１８が冷機状態であるか否かを検出し、冷機状態が検出されたときは、動力循環走行モードを実行するコントローラ３４の制御の流れを、図７に示すフローを参照しながら説明する。

まず、コントローラ３４は、ステップＳ１００において、ＴＭ温度センサ５４、車速センサ５０、およびアクセル開度センサ５２からの信号を読込む。

次に、ステップＳ１１０において、コントローラ３４は、ＴＭ温度センサ５４から読み込んだ信号が示すトランスミッション１８の温度Ｔｔｍが所定値以上か否か、すなわちトランスミッション１８が通常状態かそれとも冷機状態かを判定する。温度Ｔｔｍが所定値以上、すなわちトランスミッション１８が通常状態であるときはステップＳ１２０に進む。そうでなく、トランスミッション１８が冷機状態にあるときはステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１２０において、コントローラ３４は、図２に示すような、通常時用の走行モードマップを、記憶装置（図示せず）から読込む。そして、続くステップＳ１４０において、ステップＳ１００で読込んだ車速Ｖ、アクセル開度ＡｏｐとステップＳ１２０で読込んだ通常時用走行モードマップとに基づいて、走行モードを決定する。例えばエンジン走行モードに決定する。

走行モードを決定すると、コントローラ３４は、ステップＳ１５０において、その走行モードを実行する。決定された走行モードがエンジン走行である場合、図３（Ｂ）に示すエンジン走行状態になるように、エンジン１０などの制御対象を制御する。そして、リターンに進み、スタートに戻る。

一方、ステップＳ１１０でトランスミッション温度Ｔｔｍが所定値以上でない、すなわちトランスミッション１８が冷機状態であると判定すると、コントローラ３４は、ステップＳ１３０において、図４に示すような、冷機時用の走行モードマップを、記憶装置（図示せず）から読込む。そして、続くステップＳ１６０において、ステップＳ１００で読込んだ車速Ｖ、アクセル開度ＡｏｐとステップＳ１３０で読込んだ冷機時用走行モードマップとに基づいて、走行モードを決定する。

走行モードを決定すると、コントローラ３４は、決定した走行モードが動力循環走行モードであるか否かを判定する。動力循環走行モードの場合、ステップＳ１８０に進む。そうでない場合、既に説明したステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１８０において、コントローラ３４は、決定した動力循環走行モードが第１動力循環走行モードであるか否かを判定する。第１動力循環走行モードである場合、ステップＳ２００に進み、第１動力循環走行モードを実行し、そして、リターンに進み、スタートに戻る。一方、そうでなく、第２動力循環走行モードである場合、ステップＳ３００に進み、第２動力循環走行モードを実行し、そして、リターンに進み、スタートに戻る。

次に、第１動力循環走行モードの実行内容の詳細を説明するために、その制御の流れを示す図８のフローを説明する。

まず、第１動力循環走行モードの実行は、ステップＳ２００−１において、コントローラ３４が、トランスミッション１８のトルクコンバータのロックアップクラッチを締結状態にすることにより開始される。これは、第１動力循環走行モード時、すなわちトランスミッション１８が逆駆動状態であるときはロックアップクラッチを締結状態にしないと、動力がモータ１４側からジェネレータ１２側に伝達されないからである。

また、ステップＳ２００−２において、コントローラ３４は、図５（Ａ）にも示すように、エンジンクラッチ２０とモータクラッチ２４とをＯＮ状態（接続状態）に制御する。

次に、ステップＳ２００−３において、コントローラ３４は、トランスミッション１８の温度Ｔｔｍと、その温度のトランスミッション１８の暖機に必要な循環動力Ｐｃｉｒとの関係を示した、予め作成されて記憶装置（図示せず）に記憶されている、図９に示すような、ＴＭ温度Ｔｔｍ−循環動力Ｐｃｉｒマップを読込む。図９に示すように、ＴＭ温度が低くなればなるほど、必要な循環動力Ｐｃｉｒは大きくなるように、すなわち暖機に必要な熱量が大量になるようにマップは設定されている。

続いて、ステップＳ２００−４において、コントローラ３４は、図７のステップＳ１００で読込んだトランスミッション温度Ｔｔｍと、ステップＳ２００−２で読込んだＴＭ温度Ｔｔｍ−循環動力Ｐｃｉｒマップに基づいて、循環動力Ｐｃｉｒを算出する。

ステップＳ２００−５において、コントローラ３４は、ステップＳ２００−３で算出した循環動力Ｐｃｉｒの値に基づいて、すなわち算出した循環動力Ｐｃｉｒの発生に必要な、エンジン１０のトルクＴＱｅ、ジェネレータ１２のトルクＴＱｇ、モータ１４のトルクＴＱｍを算出する。

エンジン１０のトルクＴＱｅ、ジェネレータ１２のトルクＴＱｇ、モータ１４のトルクＴＱｍの算出方法について、図５（Ａ）を用いて説明する。

図５（Ａ）に示すように、動力の釣り合いから、モータ１４の出力Ｐｍ、エンジン１０の出力Ｐｅ、ジェネレータ１２の出力Ｐｇは、数１に示す３つの式で表現される。

（数１）
Ｐｍ＝Ｐｏｕｔ＋Ｐｃｉｒ＋ＰＬｍｒ
Ｐｅ＝Ｐｇ−Ｐｃｉｒ＋ＰＬｔｍ
Ｐｇ＝Ｐｍ／（ηｍ×ηｇ）

数１の式において、Ｐｏｕｔはデフ１６から車輪に伝達される動力であり、すなわち車速とアクセル開度に対応しており、車速センサ５０とアクセル開度センサ５２からの信号に基づいて算出される。ＰＬｍｒは、減速機２２のロスパワーを示しており、モータ１４の回転数（モータ回転数センサ５８からの信号）に基づいて算出される。ＰＬｔｍは、トランスミッション１８のロスパワーを示しており、入力軸の回転数、すなわちエンジン１０の回転数（エンジン回転数センサ５６からの信号）に基づいて算出される。ηｍはモータ効率、ηｇはジェネレータ効率を示している。

したがって、算出した循環動力Ｐｃｉｒを数１の式に代入すれば、３つの値、モータ出力Ｐｍ、エンジン出力Ｐｅ、ジェネレータ出力Ｐｇは算出される。そして、モータ回転数センサ５６からの信号に基づいて、モータ出力Ｐｍをモータ回転速度で割算すれば、モータ１４のトルクＴＱｍが算出される。同様に、エンジン回転数センサ５６に基づいて、エンジン出力Ｐｅとジェネレータ出力Ｐｇをエンジン回転速度で割算すれば、エンジン１０のトルクＴＱｅとジェネレータ１２のトルクＴＱｇが算出される。

このようにして、循環動力Ｐｃｉｒの発生に必要な、エンジン１０のトルクＴＱｅ、ジェネレータ１２のトルクＴＱｇ、モータ１４のトルクＴＱｍが算出される。

算出したエンジン１０のトルクＴＱｅ、ジェネレータ１２のトルクＴＱｇ、モータ１４のトルクＴＱｍの値になるように、コントローラ３４は、ステップＳ２００−６において、エンジン１０、ジェネレータ１２、およびモータ１４を制御する。これにより、温度Ｔｔｍで冷機状態のトランスミッション１８が循環動力Ｐｃｉｒにより暖機される。そして、終了する。

次に、第２動力循環走行モードの実行内容の詳細を説明するために、その制御の流れを示す図１０のフローを説明する。

まず、第２動力循環走行モードの実行は、ステップＳ３００−１において、コントローラ３４が、トランスミッション１８のトルクコンバータのロックアップクラッチを解除状態にすることにより開始される。これは、トランスミッション１８を正駆動状態であるときにロックアップクラッチを解除状態にすると、トルクコンバータによる動力損失も期待できる、すなわちトランスミッション１８のロスパワーが大きくなり、暖機がより促進されるからである。

また、ステップＳ３００−２において、コントローラ３４は、図５（Ｂ）にも示すように、エンジンクラッチ２０とモータクラッチ２４とをＯＮ状態（接続状態）に制御する。

次に、ステップＳ３００−３において、コントローラ３４は、図８のステップＳ２００−３と同様に、ＴＭ温度Ｔｔｍ−循環動力Ｐｃｉｒマップを読込む。

続いて、ステップＳ２００−４において、コントローラ３４は、図７のステップＳ１００で読込んだトランスミッション温度Ｔｔｍと、ステップＳ３００−２で読込んだＴＭ温度Ｔｔｍ−循環動力Ｐｃｉｒマップに基づいて、循環動力Ｐｃｉｒを算出する。

ステップＳ３００−５において、コントローラ３４は、ステップＳ３００−３で算出した循環動力Ｐｃｉｒの値に基づいて、すなわち算出した循環動力Ｐｃｉｒの発生に必要な、エンジン１０のトルクＴＱｅ、ジェネレータ１２のトルクＴＱｇ、モータ１４のトルクＴＱｍを算出する。

エンジン１０のトルクＴＱｅ、ジェネレータ１２のトルクＴＱｇ、モータ１４のトルクＴＱｍの算出方法について、図５（Ｂ）を用いて説明する。

図５（Ｂ）に示すように、動力の釣り合いから、モータ１４の出力Ｐｍ、エンジン１０の出力Ｐｅ、ジェネレータ１２の出力Ｐｇは、数２に示す３つの式で表現される。

（数２）
Ｐｍ＝Ｐｃｉｒ＋ＰＬｍｒ
Ｐｅ＝Ｐｇ−Ｐｍ×ηｍ×ηｇ
Ｐｇ＝Ｐｏｕｔ＋Ｐｃｉｒ＋ＰＬｔｍ

したがって、算出した循環動力Ｐｃｉｒを数２の式に代入すれば、３つの値、モータ出力Ｐｍ、エンジン出力Ｐｅ、ジェネレータ出力Ｐｇは算出される。そして、モータ回転数センサ５６からの信号に基づいて、モータ出力Ｐｍをモータ回転速度で割算すれば、モータ１４のトルクＴＱｍが算出される。同様に、エンジン回転数センサ５６に基づいて、エンジン出力Ｐｅとジェネレータ出力Ｐｇをエンジン回転速度で割算すれば、エンジン１０のトルクＴＱｅとジェネレータ１２のトルクＴＱｇが算出される。

このようにして、循環動力Ｐｃｉｒの発生に必要な、エンジン１０のトルクＴＱｅ、ジェネレータ１２のトルクＴＱｇ、モータ１４のトルクＴＱｍが算出される。

算出したエンジン１０のトルクＴＱｅ、ジェネレータ１２のトルクＴＱｇ、モータ１４のトルクＴＱｍの値になるように、コントローラ３４は、ステップＳ３００−６において、エンジン１０、ジェネレータ１２、およびモータ１４を制御する。これにより、温度Ｔｔｍで冷機状態のトランスミッション１８が循環動力Ｐｃｉｒにより暖機される。そして、終了する。

以上、一実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、上述の実施形態の場合、冷機状態のトランスミッションを暖機する動力循環走行モードを実行する走行状態の領域は、図４に示すように、低速低負荷走行領域だけであるが、トランスミッションが冷機状態であれば、そのときの走行状態にかかわらず動力循環走行を実行ししてもよい。

また、図６に示すように、上述の実施形態の場合、モータは第２動力循環走行モードからエンジン走行モードに変わる際に、発電機状態から非稼動状態にされているが、そのときにバッテリの残量が少量であれば非稼動状態にせず、そのまま維持してエンジン走行モード中にモータによるバッテリの充電を実行してもよい。この場合、第２動力循環走行モードからエンジン走行モードに変わる際、モータを発電機として機能させたままになる。

最後に、上述の実施形態の場合、トランスミッションを暖機するために循環動力を発生させる動力循環走行モードは第１と第２とに２つに分かれているが、これは、上述したように、動力循環走行モードをモータ走行モードとエンジン走行モードとの間に実施するためであって、すなわち実施にあたりモータの機能切り替えを余分にしないようにするためで、必ず、ジェネレータを発電機とし、モータを動力源とする第１動力循環走行モードと、ジェネレータを動力源とし、モータを発電機とする第２動力循環走行モードとに分けなければならないわけでない。

以上のように、本発明に係る車両の駆動制御装置及び制御方法は、エンジンと複数の電動機とを備えた車両において、該エンジンと複数の電動機の駆動状態を制御することにより、始動時等に冷機状態の変速機を早期に暖機できる。したがって、エンジンと複数の電動機とを備えた車両の製造産業の分野において好適に利用される可能性がある。

本発明の実施形態に係る車両の駆動制御装置を含む、車両の駆動系統を概略的に示す図である。 通常時の走行モードマップを示す図である。 各走行モードの走行状態を示す図である。 トランスミッション冷機状態時の走行モードマップを示す図である。 動力循環走行モードの走行状態を示す図である。 図５の白抜き矢印で示す、モータ走行、第１動力循環走行、第２動力循環走行と順に走行所状態がかわるときのタイムチャートである。 トランスミッションの状態で走行モードを決定する制御のフローを示す図である。 第１動力循環走行モードの制御のフローである。 冷機状態のトランスミッションの温度と、暖機に必要な循環動力と関係を示すマップの図である。 第２動力循環走行モードの制御のフローである。

符号の説明

１０ エンジン
１２ 第１電動機（ジェネレータ）
１４ 第２電動機（モータ）
１８ 変速機

Claims (3)

1. エンジンと、エンジンの動力を車輪に伝達する変速機と、エンジンの出力軸と変速機の入力軸との間に配置されて、変速機を介して車輪に動力を供給する動力源または変速機を介して車輪側から駆動されて発電する発電機として機能する第１電動機と、変速機の出力軸より車輪側の動力伝達経路に連結されるように配置されて、車輪に動力を供給する動力源または車輪側から駆動されて発電する発電機として機能する第２電動機とを有する車両の駆動制御装置であって、
   前記変速機の冷機状態を検出する冷機状態検出手段と、
   前記第１および第２電動機を発電機または動力源として機能させる電動機制御手段と、
   前記冷機状態検出手段が前記変速機の冷機状態を検出したときに、前記電動機制御手段を介して前記第１電動機を発電機として機能させ、かつ前記第２電動機を動力源として機能させて、前記第１電動機が発電した電力によって前記第２電動機を作動させることにより、該第２電動機の動力を車輪側に伝達しつつ、該第２電動機の動力の一部を前記変速機を介して前記第１電動機に伝達して該第１電動機を発電機として駆動する動力循環状態を形成する動力循環手段とを有することを特徴とする車両の駆動制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の駆動制御装置において、
   前記動力循環手段は、前記動力循環状態を形成する第１走行モードが実行される走行状態に比べて高速側の走行状態のときに、前記第１電動機を動力源として機能させて、該第１電動機の動力を変速機を介して車輪側に伝達しつつ、該第１電動機の動力の一部を前記第２電動機に伝達して該第２電動機を発電機として駆動する第２走行モードを実行することを特徴とする車両の駆動源制御装置。
3. エンジンと、エンジンの動力を車輪に伝達する変速機と、エンジンの出力軸と変速機の入力軸との間に配置されて、変速機を介して車輪に動力を供給する動力源または変速機を介して車輪側から駆動されて発電する発電機として機能する第１電動機と、変速機の出力軸より車輪側の動力伝達経路に連結されるように配置されて、車輪に動力を供給する動力源または車輪側から駆動されて発電する発電機として機能する第２電動機とを有する車両の駆動制御方法であって、
   前記変速機が冷機状態にあるときに、
   前記第１電動機を発電機として機能させ、かつ前記第２電動機を動力源として機能させて、前記第１電動機が発電した電力によって前記第２電動機を作動させることにより、該第２電動機の動力を車輪側に伝達しつつ、該第２電動機の動力の一部を前記変速機を介して前記第１電動機に伝達して該第１電動機を発電機として駆動する動力循環状態を形成することを特徴とする車両の駆動制御方法。

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