JP2005130564A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両をモータ駆動の状態とエンジン駆動の状態との間で相互に切り換える際の切換ショックの発生を防止する。
【解決手段】 このハイブリッド車両は、エンジンと駆動モータとの一方または双方によって駆動され、エンジンは発電モータによって始動されかつエンジンにより発電して電力をバッテリに供給する。エンジン動力伝達経路にはエンジン動力を駆動輪に伝達する締結状態と伝達を遮断する開放状態とに切り換えるカップリングが設けられ、駆動モータ駆動の状態のもとでカップリングを締結してエンジンのトルクを伝達する際に、発電モータの回転数を駆動モータの回転数に基づいて制御し、カップリングの入力側軸の回転数と出力側軸の回転軸の回転数が同期した後にカップリングを締結し、カップリングが締結された後に、車両の要求トルクに応じて駆動モータとエンジンのトルクを制御する。
【選択図】 図７

Description

本発明は動力源としてエンジンと駆動モータとを併用したハイブリッド車両の制御装置に関する。

車両の動力源としてガソリンエンジンなどの内燃機関と電動モータとを併用したハイブリッド車両には、シリーズ・パラレル式がある。このタイプのハイブリッド車両は、エンジンと駆動モータに加えて発電機を備えており、車両の駆動は走行状態に応じてエンジンによる駆動と駆動モータによる駆動とエンジンおよびモータの両方による駆動とのいずれかに切り換えられ、駆動モータによる走行時にエンジンによって発電機を駆動することができる。このハイブリッド車両は、駆動モータのみにより車両を駆動するモータ駆動モードと、エンジンにより車両を駆動するかエンジンに加えて駆動モータにより車両を駆動するエンジン駆動モードとに切り換えることができ、たとえば、駆動トルクが要求される発進時には駆動モータにより車両を駆動し、車速が上昇するとエンジンによって車両を駆動し、登坂時などの高負荷走行時には駆動モータとエンジンとにより車両を駆動することができる（特許文献１参照）。エンジン駆動モードのもとで、エンジンと駆動モータの両方により車両を駆動した走行はパラレル走行とも言われる。
特開２０００−２８９４７２号公報

このタイプのハイブリッド車両の多くは、モータのみの走行からモータとエンジンの両方による走行に切り換えるようにしており、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）が少なくなるまではモータ駆動を行うようにしている。その背景として、発進時などの低車速で高トルクが必要なときにモータ駆動させるようにしており、通常の走行時、例えば３０km／h以上の車速になると、エンジンとモータの両方によるパラレル走行に切り換えられている。パラレル走行のもとでは、車両の負荷と車速等に応じてエンジン回転数も大きく変化することになるので、できる限りエンジンを効率の良い範囲で運転させるには、できる限りパラレル走行が行われる運転領域を少なくすることが望ましい。

このタイプのハイブリッド車両は、モータトルクを駆動輪に伝達するモータ動力伝達経路と、エンジントルクを駆動輪に伝達するエンジン動力伝達経路とを有し、エンジン動力伝達経路にはこの経路を動力伝達状態と遮断状態とに切り換えるクラッチつまり噛合い装置が設けられており、モータ駆動モードによる走行からエンジン駆動モードによる走行に切り換える際にはクラッチを締結してエンジントルクを駆動輪に伝達するようにしている。

エンジン動力伝達経路に設けられるクラッチとして湿式多板クラッチを用いると、クラッチディスクが係合する際にディスクが滑りながら係合することになるので、切換ショックを小さくすることができる。しかしながら、湿式多板クラッチの係合と開放の動作は油圧プランジャにより行う必要があるので、車両には油圧ポンプを搭載する必要があるが、ハイブリッド車両においては油圧ポンプを搭載しない方が好ましい。電気信号により作動する機械式クラッチつまりカップリングを使用してエンジン動力伝達経路の連結と遮断とを行う場合には、切換時のショックが大きくなり、スムーズな切換を行うことができないという問題点がある。特に、車速が比較的高い状態のもとでモータのみによる駆動と、エンジンによる駆動との切換を行うようにすると、駆動モータの回転が高い領域で切換が行われるので、カップリングの入力側と出力側の回転差を高い精度で一致させる必要がある。

本発明の目的は、車両をモータ駆動の状態からエンジン駆動の状態に切り換える際の切換ショックの発生を防止することにある。

本発明の他の目的は、車両をエンジン駆動の状態からモータ駆動の状態に切り換える際の切換ショックの発生を防止することにある。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジン動力伝達経路を介して駆動輪を駆動するエンジンと、モータ動力伝達経路を介して前記駆動輪を駆動する駆動モータと、前記エンジン動力伝達経路に設けられ、前記エンジンを始動しかつ前記エンジンにより発電する発電モータと、前記エンジン動力伝達経路に設けられ、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する締結状態と伝達を遮断する開放状態とに切り換えるカップリングとを有するハイブリッド車両であって、前記駆動モータから前記駆動輪に動力が伝達されている状態のもとで前記カップリングを締結して前記エンジンのトルクを前記駆動輪に伝達する際に、前記発電モータの回転数を前記駆動モータの回転数に基づいて制御し、前記カップリングの入力側軸の回転数と出力側軸の回転軸の回転数が同期した後に前記カップリングを締結し、前記カップリングが締結された後に、車両の要求トルクに応じて前記駆動モータと前記エンジンのトルクを制御することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記カップリングを締結する際には、前記入力側軸の回転数を前記出力側軸の回転数に同期させる同期フェーズと、同期したか否かを判定する同期判定フェーズと、前記カップリングを締結作動する締結フェーズと、締結完了後にエンジントルクとモータトルクとを変化させる締結側トルク協調フェーズとを有し、各々の前記フェーズを経過時間または発電モータの回転数に応じて推移させることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記カップリングを締結する際に、前記発電モータの目標回転数を制御開始時の回転数に基づいて時間関数により制御することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記カップリングを締結する際に、前記発電モータの回転数と目標回転数との誤差が所定の範囲内となっている状態が所定時間継続したときに締結完了を判定することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記カップリングが締結された後には、エンジントルクを増加させる一方、モータトルクを減少させることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記カップリングの締結が完了するまでは前記発電モータを回転数制御し、締結が完了した後には前記発電モータをゼロトルク制御することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジン動力伝達経路を介して駆動輪を駆動するエンジンと、モータ動力伝達経路を介して前記駆動輪を駆動する駆動モータと、前記エンジン動力伝達経路に設けられ、前記エンジンを始動しかつ前記エンジンにより発電する発電モータと、前記エンジン動力伝達経路に設けられ、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する締結状態と伝達を遮断する開放状態とに切り換えるカップリングとを有するハイブリッド車両であって、前記エンジンから前記駆動輪に動力が伝達されている状態のもとで前記カップリングを開放して前記エンジントルクの前記駆動輪への伝達を遮断する際に、車両の要求トルクに応じて前記駆動モータと前記エンジンのトルクを制御した後に前記カップリングを開放し、前記カップリングの開放が完了した後に、前記発電モータの回転数を前記駆動モータの回転数に応じて制御して前記入力側軸と前記出力側軸の回転数を相違させることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記カップリングを開放する際には、エンジントルクを低下させる開放側トルク協調フェーズと、前記カップリングを開放する開放フェーズと、前記入力側軸と前記出力側軸の回転数を相違させる同期終了フェーズとを有し、各々の前記フェーズを経過時間または前記発電モータの回転数に応じて推移させることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記カップリングの開放後の前記発電モータの回転数を同期終了時の目標回転数と時間関数により制御することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記カップリングを開放する際には、エンジントルクを減少させる一方、モータトルクを増加させることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記カップリングを開放する際に、前記カップリングの開放動作が開始されるまでは前記発電モータをゼロトルク制御し、開始された後には前記発電モータを回転数制御することを特徴とする。

本発明にあっては、車両が駆動モータによって駆動されるモータ駆動モードと、エンジンによって駆動されるエンジン駆動モードとの切換が行われるときに、それぞれのモードでの駆動力の段差がなく、切換ショックを発生させることなく連続的に円滑に切り換えることができる。両方のモード間での切換が行われるときには、回転数差を抑えることができるので、切換ショックを発生させることなく円滑に切り換えることができるとともに、カップリングとして、たとえば二方向クラッチなどの機械的カップリングを使用することができ、ハイブリッド車両の構造を簡単かつ小型化することができる。

本発明にあっては、駆動モータや発電モータの負荷変動に関係なくカップリングを締結させることができるので、常にカップリングへの衝撃が小さくなり、カップリングの耐久性が向上する。発電モータによる発電状態に関係なくカップリングを締結させることができるので、回転数を同期させる間でもバッテリへの充電が可能となる。回転数を同期させる時間を長くさせることができるので、回転同期中に急激な車速の変化があった場合には、カップリングを係合する前にモータ駆動とエンジン駆動との相互間の移行を中止させることにより、カップリングの締結と開放の作動頻度が減少し、カップリングの耐久性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１はハイブリッド車両の動力伝達装置を示す概略図である。この動力伝達装置は車両の動力源としてエンジン１１と駆動モータ１２とを有し、前輪駆動用の車両に用いられている。駆動輪としての前輪に連結される車軸１３は図示しない差動歯車機構に装着されており、この差動歯車機構に設けられた終減速大歯車１４には、前輪駆動軸１５に設けられた終減速小歯車１６が噛み合っている。前輪駆動軸１５に設けられた減速用の被駆動歯車１７には、駆動モータ１２の主軸に取り付けられた駆動歯車１８が噛合っており、駆動モータ１２の主軸から前輪駆動軸１５まではモータ動力伝達経路を構成している。

エンジン１１のクランク軸１９には発電モータ２１が取り付けられており、この発電モータ２１はクランク軸１９に固定されるロータを有している。このロータに連結されたロータ出力軸２２と同心状となったエンジン動力伝達軸２３には、前輪駆動軸１５に設けられた減速用の被駆動歯車２４に噛み合う駆動歯車２５が設けられており、クランク軸１９から前輪駆動軸１５まではエンジン動力伝達経路を構成している。ロータ出力軸２２とエンジン動力伝達軸２３の間には、エンジン動力を駆動輪に伝達する締結状態と伝達を遮断する開放状態とに切り換えるためのカップリング２６が設けられている。このカップリング２６としては、機械式クラッチである二方向クラッチが使用されており、電磁石によりロータ出力軸２２とエンジン動力伝達軸２３とを締結状態と、開放状態とに切り換える。

発電モータ２１はエンジンにより駆動されてバッテリに電力を充電する機能に加えてスタータモータとしての機能を有しており、エンジン始動時には発電モータ２１によりクランク軸１９を回転させる。また、駆動モータ１２に発電機としての機能を持たせることにより、駆動モータ１２は制動時に回生エネルギーにより発電して電力をバッテリに充電することができる。なお、図１に示す動力伝達装置は、前輪駆動用の車両に用いられているが、後輪も駆動輪とする四輪駆動用の車両にこの動力伝達装置を適用する場合には、駆動モータ１２の主軸または前輪駆動軸１５を動力分配装置を介して後輪駆動軸に連結することになる。また、エンジン動力伝達経路には、駆動歯車２５と被駆動歯車２４とからなる歯車列のみが設けられているが、エンジン動力伝達経路に複数段の変速歯車列を設けることにより、変速機をエンジン動力伝達経路に設けるようにしても良い。

上述した動力伝達装置が搭載されたハイブリッド車両は、エンジン１１と駆動モータ１２に加えて発電モータ２１を有し、車両の駆動は走行状態に応じてエンジン１１と駆動モータ１２のいずれか一方による駆動と、両方による駆動とのいずれかに切り換えられる。たとえば、駆動トルクが要求される発進時には駆動モータ１２を用いて車両を駆動し、車速が上昇するとエンジン１１によって車両を駆動し、登坂時などの高負荷時には駆動モータ１２とエンジン１１とによって車両を駆動することができる。

駆動モータ１２のみの動力を駆動輪に伝達している状態のもとでカップリング２６を締結させるとエンジン動力が駆動輪に伝達され、このときに駆動モータ１２を駆動させるとエンジン動力とモータ動力とが駆動輪に伝達される。一方、エンジン１１の動力を駆動輪に伝達している状態のもとでカップリング２６を開放させると、エンジン動力の伝達が遮断されて駆動モータ１２の動力を駆動輪に伝達することができる。したがって、このような動力伝達装置を有する車両の走行モードとしては、駆動モータ１２のみを駆動源とするモータ駆動モードと、エンジン１１を駆動源とするエンジン駆動モードとがある。エンジン１１と駆動モータ１２の両方を駆動源とするときもエンジン駆動モードとし、両方の動力が伝達されることから、パラレル走行モードと言うこともできる。

図２（Ａ），（Ｂ）はカップリング２６の一例を示す断面図であり、このカップリング２６は入力側軸としてのロータ出力軸２２にスプライン結合されるケース体により形成された外輪３１と、この外輪３１の円筒部内に配置され、出力側軸としてのエンジン動力伝達軸２３にスプライン結合される内輪３２とを有している。外輪３１には内輪３２を覆うように円筒形状の保持器３３が組み込まれ、この保持器３３には複数のローラ３４が配置されている。外輪３１の円筒部の内周面が円筒形状となっているのに対して、内輪３２の外周面は多角形となって外周面には複数のカム面が形成されており、外輪３１の内周面と内輪３２の外周面との間の間隔は円周方向の位置によって変化し、最も大きい間隔はローラ３４の外径よりも大きくなるように設定されている。外輪３１には摩擦フランジ３５が固定され、この摩擦フランジ３５に対向するように保持器３３にはアーマチュア３６が固定されている。摩擦フランジ３５に対向するように、図示しない車体側のギヤケースには電磁コイル３７が固定されている。

内輪３２と保持器３３との間には、それぞれのローラ３４を内輪３２のそれぞれの平坦面の円周方向中央部に位置させる方向に保持器３３にばね力を加えるスイッチばね３８が設けられている。これにより、電磁コイル３７に通電しないときには、スイッチばね３８によって、図２（Ｂ）に示されるように、ローラ３４は円周方向中央部となって内輪３２と外輪３１の内周面との両方に同時には接触しない位置関係に保持される。したがって、電磁コイル３７の非通電時には、外輪３１はローラ３４を介して内輪３２に締結されることなく内輪３２に対して正逆両方向に回転自在となる。

一方、電磁コイル３７に通電すると、アーマチュア３６が摩擦フランジ３５に吸引されるため、外輪３１と保持器３３は一体となって回転する。外輪３１とともに保持器３３が回転移動すると、ローラ３４が内輪３２の外周面つまりカム面と外輪３１の内周面との間で締結され、外輪３１は内輪３２とともに正逆いずれの回転方向にも一体に回転することになる。したがって、電磁コイル３７の通電時には動力伝達が可能な締結状態に切り換えられる一方、電磁コイル３７の非通電時には動力伝達が遮断される開放状態に切り換えられることになる。

図３は図１に示す動力伝達装置を有するハイブリッド車両の制御回路を示すブロック図であり、制御部４１には発電モータ２１の回転数を検出する発電モータ回転数センサ４２，駆動モータ１２の回転数を検出する駆動モータ回転数センサ４３，および運転者により踏み込まれたアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ４４その他のセンサから検出信号が入力される。この制御部４１からはエンジン１１，駆動モータ１２，発電モータ２１、およびカップリング２６の電磁コイル３７に制御信号が送られる。なお、制御部４１には、制御信号を演算するマイクロプロセッサ、制御プログラム、演算式、およびマップデータなどを格納するＲＯＭ、および一時的にデータを格納するＲＡＭなどが設けられている。

図４は車両の走行状態に応じて制御部４１により演算されるカップリング２６の締結要求信号Ｆｄと、これに基づいて演算されるクラッチ制御信号Ｆｃとによるカップリング２６の作動制御状態を示すタイムチャートである。図４に示すように、車両の走行状態に応じて、モータ駆動モードで走行状態のもとでエンジン駆動モードに切り換えると状態であると判定されたときには、各制御段階ないし制御ステップ、つまり各フェーズＡ〜Ｄを経てエンジン直結フェーズＥに切り換えられる。一方、エンジン直結フェーズＥで走行状態のもとでモータ駆動モードに切り換えられる状態であると判定されたときには、フェーズＦ〜Ｈを経てモータ駆動モードに切り換えられる。モータ駆動モードとエンジン駆動モードとの相互切換は、車両の要求トルクと車速の少なくともいずれか一方が所定値以上あるいは所定値以下となったか否かで判定される。要求トルクはアクセル開度とエンジン回転数とによって判定され、車速は駆動モータ１２の主軸回転数を検出してこれを演算することにより判定される。ただし、各モード間の切換条件は、他の走行状態を示すファクターにより判定するようにしても良い。

図７はモータ駆動モードからエンジン駆動モードに切り換えるときにおける動力伝達装置の状態変化を示すタイムチャートであり、図８はエンジン駆動モードからモータ駆動モードに切り換えるときにおける動力伝達装置の状態変化を示すタイムチャートである。図７に示すように、カップリング２６を締結させる状態であると判定されて、締結要求フラグＦｄが成立、つまり締結要求信号が出力されると、カップリング２６の内輪３２と外輪３１の回転数を同期させるための同期フェーズＡ、回転数の同期を判定する同期判定フェーズＢ、電磁コイル３７に通電してカップリング２６を締結させる締結フェーズＣ、およびカップリング２６の締結状態のもとでエンジントルクと駆動モータトルクとを協調させ締結を完了させるための締結側トルク協調フェーズＤを経てエンジン直結フェーズＥとなってエンジン走行モードへの切換が終了する。モータ駆動モードからエンジン駆動モードには、車速が８０km／hを超えると切り換えられるように設定されている。この車速は任意に設定することができ、エンジン駆動モードからモータ駆動モードに切り換える車速も同様の車速としても良く、モードの切換方向によってヒステリシスを持たせるようにしても良い。

同期フェーズＡにおいては、カップリング２６を締結させる状態であると判定されると、そのときの発電モータ２１の回転数つまりエンジン回転数と同一回転数であるカップリング２６の入力側軸の回転数と、車速や駆動モータ１２の回転数によって一義的に求められる締結後の発電モータ回転数とに求められる目標回転数に基づいて発電モータ２１の回転数が制御される。同期判定フェーズＢにおいては、カップリング２６の入力側軸の回転数つまり発電モータ２１の回転数と、出力側軸つまりエンジン動力伝達軸２３との回転差が所定の誤差の範囲となっている状態が所定の時間経過したか否かによって同期したか否かが判定される。締結フェーズＣにおいては、カップリング２６を締結させるために電磁コイル３７に電力が供給され、カップリング２６の動作時間を考慮して所定のディレイ時間が設定されている。締結側トルク協調フェーズＤにおいては、エンジントルクが増加される一方、モータトルクが減少されて、切換ショックのない円滑な締結動作が行われる。これにより、カップリング２６は直結フェーズＥに設定され、モータ駆動モードからエンジン駆動モードに対する切換が完了する。

図７に示すように、モータ駆動モードから締結フェーズＣが終了するまでは、発電モータ２１は回転数制御され、締結側トルク協調フェーズＤに切り換えられると発電モータ２１はゼロトルク制御に切り換えられ、直結フェーズＥにおいてもゼロトルク制御が行われる。

一方、図８に示すように、エンジン走行モードのもとでカップリング２６を開放してモータ駆動モードに切り換える条件が成立して締結要求フラグＦｄがオフされると、エンジントルクと駆動モータトルクとを協調させて締結を開始させるための開放側トルク協調フェーズＦ、電磁コイル３７への通電を中止してカップリング２６を開放状態にさせる開放フェーズＧ、カップリング２６の内輪と外輪の回転数に差を持たせるための同期終了フェーズＨを経てモータ駆動モードに切り換えられる。

開放側トルク協調フェーズＦにおいては、エンジントルクを減少させる一方、モータトルクを増加させ、開放フェーズＧにおいては、カップリング２６の締結を解除するためにコイル３７への電力供給で停止され、カップリング２６の動作時間を考慮して所定のディレイ時間が設定されている。同期終了フェーズＨにおいては、カップリング２６の入力側軸と出力側軸との回転に差が設けられ、機械式クラッチであるカップリング２６の要素が噛み合っていても、確実に締結を解除することができる。

図８に示すように、直結フェーズＥから開放側トルク協調フェーズＦが終了するまでは、発電モータ２１はゼロトルク制御され、開放フェーズＧに切り換えられると、発電モータ２１は回転数制御に切り換えられ、モータ駆動モードでは回転数制御が行われる。

図９は上述した動力伝達装置におけるカップリング２６の制御アルゴリズムを示すメインフローチャートであり、図１０は上述した各フェーズへの移行制御アルゴリズムを示すフローチャートである。カップリング２６を締結状態としてエンジン駆動モードに切り換える状態であることが判定されると、締結要求信号に基づいて締結要求フラグＦｄが成立し、これが図９のステップＳ１で判定されると、締結制御フラグＦｃがステップＳ２で成立し、ステップＳ３では同期フェーズフラグＦ１が成立し、ステップＳ４ではタイマーがリセットされる。一方、ステップＳ１でカップリング２６を締結状態とする走行状態ではなく、モータ駆動モードに切り換える状態であると判定されると、制御ルーチンは戻されて、発電モータ２１のそのときの回転数Ｎgeが読み込まれて、発電モータ２１の回転数は締結条件成立前の発電回転数Ｎgbに設定される。

図１０に示す各ステップＳ１０〜Ｓ１８において、上述したそれぞれのフェーズに移行する条件となっていることが判定されたときには、符号Ａ〜Ｈで示す各サブルーチンが実行される。

（同期フェーズＡ）
図１１〜図１８は図１０において符号Ａ〜Ｈで示す各サブルーチンを示すフローチャートであり、図１０に示すステップＳ１０，Ｓ１１により同期フェーズＡに移行することが判定されると、図１１に示すステップＳ２１においてタイマーＴがインクリメントされ、ステップＳ２２では同期フェーズ処理が実行される。このステップＳ２２では発電モータ２１の目標回転数Ｎgtを算出し、その回転数を発電モータ２１に指示する。

発電モータ２１のロータはエンジン１１のクランク軸１９に直結されているので、発電モータ２１の目標回転数Ｎgtはエンジン１１により制御されることになり、目標回転数Ｎgtはカップリング２６の締結前と締結後の回転数の差に基づいて以下の式により算出される。

目標回転数Ｎgt＝（Ｎgb−Ｎga）×Ｋs＋Ｎga
Ｎga＝Ｎm×（Ｒｅ／Ｒｍ）
ただし、Ｎgbはカップリング２６の締結前の発電モータ２１の回転数であり、Ｎgaはカップリング締結後の発電モータ２１の回転数であり、Ｋsは回転数同期係数であり、Ｎmは駆動モータ１２の回転数であり、Ｒｅはエンジン動力伝達経路における２つの歯車２４，２５からなる歯車列の減速比であり、Ｒｍはモータ動力伝達経路における２つの歯車１７，１８からなる歯車列の減速比である。

この同期フェーズ処理により、図７に示すように、カップリング締結前の回転数Ｎgbが破線で示す駆動モータ１２の回転数に２つの歯車列の減速比を積算した値つまりエンジン動力伝達軸２３の回転数に一致するように、発電モータ２１の回転数が制御されることになる。なお、エンジン動力伝達軸２３の回転数はカップリング２６の内輪３２の回転数と一致している。

図５（Ａ）は回転数同期係数Ｋsを示す特性線図であり、この係数Ｋsはタイマーによってカウントされる同期フェーズＡの進行時間に伴って図示するように変化する。

ステップＳ２３においては、同期フェーズＡがなされているときに、カップリング締結要求が解除されたか否か、つまり締結要求フラグＦdが不成立となったか否かを判定する。このステップＳ２３で締結要求が解除されたと判定された場合には、ステップＳ２４で同期フェーズフラグＦ1を不成立とし、ステップＳ２５でタイマーＴをリセットし、ステップＳ２６で同期終了フェーズフラグＦ8を成立させる。

一方、ステップＳ２３において締結要求フラグＦdが成立したままであると判定された場合には、ステップＳ２７において、予め設定された同期フェーズ時間Ｔ1が経過したか否かが判定される。このステップＳ２７で時間Ｔ1が経過していないと判定されればルーチンは戻され、時間Ｔ1が経過していると判定されれば、同期フェーズフラグＦ1を不成立とし、タイマーＴをリセットし、同期判定フェーズフラグＦ2を成立させる（ステップＳ２８〜Ｓ３０）。これにより、図１２に示す同期判定フェーズＢに移行する。

（同期判定フェーズＢ）
図１２に示すように、ステップＳ３１ではタイマーＴがインクリメントされ、ステップＳ３２において同期判定フェーズ処理が実行される。この処理においては発電モータ２１の回転数が制御され、発電モータ２１の目標回転数Ｎgtが以下の式により算出されて、発電モータ２１に指示信号が送られる。エンジン指示トルクＴＱetは、同期フェーズＡと同様にする。

目標回転数Ｎgt＝Ｎm×（Ｒｅ／Ｒｍ）
この式において、Ｎmは駆動モータ１２の回転数であり、Ｒｅはエンジン動力伝達経路における歯車列の減速比であり、Ｒｍはモータ動力伝達経路における歯車列の減速比である。この同期判定フェーズ処理のステップＳ３２では、目標回転数Ｎgtと発電モータ２１の実際の回転数Ｎgeとの回転数誤差ΔＮが求められる（ΔＮ＝│Ｎgt−Ｎge│）。

同期判定フェーズ処理がなされているときに締結要求フラグＦdが不成立となった場合には、同期判定フェーズフラグＦ2を不成立とし、タイマーＴをリセットし、同期終了フェーズフラグＦ8を成立させる（ステップＳ３４〜Ｓ３６）。一方、ステップＳ３３において締結要求フラグＦdが成立したままであると判定された場合には、ステップＳ３７において回転数誤差ΔＮが誤差の最大値ΔＮａよりも大きいか否かを判定する。このステップＳ３７において回転数誤差ΔＮが最大値ΔＮａよりも大きいと判定されたときには、ステップＳ３８が実行されて回転誤差フラグＦsが不成立とされ、最大値ΔＮａよりも小さいと判定されたときには回転誤差フラグＦsがステップＳ３９で立てられる。

ステップＳ４０においては回転誤差フラグＦsが不成立から成立に切り換えられたか否かを判定し、切り換えられたと判定されたときには同期タイマーＴｓをステップＳ４１でリセットしてステップＳ４２でタイマーをインクリメントする。ステップＳ４３では同期タイマーＴｓが同期判定時間Ｔ２を継続したか否かを判定し、継続したと判定されたときには、回転誤差フラグＦｓを不成立とし、同期判定フェーズフラグＦ2を不成立とし、タイマーＴをリセットし、締結フェーズフラグＦ3を成立させる（ステップＳ４４〜Ｓ４７）。

（締結フェーズＣ）
ステップＳ４７で締結フェーズフラグＦ3が成立すると、締結信号が出力されステップＳ５１でタイマーＴをインクリメントし、ステップＳ５２において締結フェーズ処理が実行される。この処理においては発電モータ２１の回転数が制御され、発電モータの目標回転数Ｎgtが以下の式により算出されて、発電モータ２１に指示信号が送られる。エンジン指示トルクＴＱetは、同期フェーズＡと同様にする。

目標回転数Ｎgt＝Ｎm×（Ｒｅ／Ｒｍ）
ただし、Ｎmは駆動モータ１２の回転数であり、Ｒｅはエンジン動力伝達経路における歯車列の減速比であり、Ｒｍはモータ動力伝達経路における歯車列の減速比である。

ステップＳ５３ではカップリング２６の外輪３１と内輪３２の回転が同期状態となったか否かを判定する。この判定はタイマーＴが予め設定された締結フェーズ時間Ｔ3と等しくなったか否かで行われ、締結フェーズ時間Ｔ3が経過したら、締結フェーズフラグＦ3を不成立とし、タイマーＴをリセットし、締結側トルク協調フェーズフラグＦ4を成立させる（ステップＳ５４〜Ｓ５６）。締結側トルク協調フラグＦ4が不成立となった場合には発電モータ２１はゼロトルク制御とする。

（締結側トルク協調フェーズＤ）
締結側トルク協調フェーズＤが実行されると、ステップＳ６１ではタイマーＴをインクリメントし、ステップＳ６２の締結側トルク協調フェーズ処理が実行される。この処理においては、駆動モータ１２の主軸上の車両要求トルクＴＱｂに基づいて、以下の式によりエンジン指示トルクＴＱetを算出する。

エンジン指示トルクＴＱet＝ＴＱｂ×（Ｒｍ／Ｒｅ）×Ｋon
ただし、Ｋonは締結側トルク協調係数であり、この係数Ｋonはタイマーによってカウントされる締結側締結フェーズ処理の進行に伴って、図５（Ｂ）に示されるように変化する。また、エンジン指示トルクＴＱetは、ＴＱe≦ＴＱet≦ＴＱeaの範囲に設定される。ただし、ＴＱeはトルク協調エンジントルク初期値であり、ＴＱeaはエンジントルクの最大値であり、この値はエンジン回転毎に設定される。

エンジン指示トルクＴＱetとエンジン回転数に基づいてスロットル開度値が算出され、スロットル開度が電子的に制御されてエンジントルクが調整される。エンジン指示トルクＴＱetの算出は、駆動モータ１２による発電を考慮して以下の式により求めるようにしても良い。

エンジン指示トルクＴＱet＝ＴＱｂ×（Ｒｍ／Ｒｅ）×Ｋon＋ＴＱg
ただし、ＴＱgは締結中のクランク軸上での発電トルクである。

次いで、車両要求トルクＴＱｂとエンジン指示トルクＴＱetに基づいて、以下の式により駆動モータ指示トルクＴＱｍを算出し、駆動モータ１２に指示信号を出力する。

駆動モータ指示トルクＴＱｍ＝ＴＱｂ−（ＴＱet×Ｒｅ／Ｒｍ）
ステップＳ６３において、タイマーＴが予め設定された締結側協調フェーズ時間Ｔ4と等しくなったと判定されたときには、締結側フェーズフラグＦ4を不成立とし、タイマーＴをリセットし、エンジン締結フェーズフラグＦ5を成立させる。

（エンジン直結フェーズＥ）
エンジン直結フェーズＥが成立すると、図１５に示すステップＳ７１においてタイマーＴをインクリメントし、ステップＳ７２のエンジン直結フェーズが実行され、このときには発電モータ２１はゼロトルク制御とする。このエンジン直結フェーズ処理においては、駆動モータ軸上の車両要求トルクＴＱｂに基づいて、エンジン指示トルクＴＱetと駆動モータ指示トルクＴＱｍとを以下の式により算出する。以下の式では、ＴＱeiはエンジントルクの最小値を示し、ＴＱeaはエンジントルクの最大値を示す。
[1]（ＴＱｂ×Ｒｍ／Ｒｅ）＜ＴＱeiの場合には、
エンジン指示トルクＴＱet＝ＴＱei
駆動モータ指示トルクＴＱｍ＝ＴＱｂ−（ＴＱet×Ｒｅ／Ｒｍ）とする。
[2] ＴＱei≦（ＴＱｂ×Ｒｍ／Ｒｅ）≦ＴＱeaの場合には、
エンジン指示トルクＴＱet＝ＴＱｂ×Ｒｍ／Ｒｅ
駆動モータ指示トルクＴＱｍ＝０とする。
[3]（ＴＱｂ×Ｒｍ／Ｒｅ）＞ＴＱeiの場合には、
エンジン指示トルクＴＱet＝ＴＱea
駆動モータ指示トルクＴＱｍ＝ＴＱｂ−（ＴＱet×Ｒｅ／Ｒｍ）とする。

このエンジントルクの最小値ＴＱeaは、エンジン回転数毎に設定される。

エンジン指示トルクＴＱetの算出は、締結中の駆動モータ１２による発電を考慮して以下の式により算出するようにしても良い。

エンジン指示トルクＴＱet＝ＴＱｂ×Ｒｍ／Ｒｅ＋ＴＱet
エンジン直結フェーズ処理Ｅが実行されることにより、モータ駆動モードからエンジン駆動モードへの切換が完了し、車両はエンジン１１により駆動されることになる。このときに駆動モータ１２の動力をも車両に伝達するようにしても良い。エンジン駆動モードは、ステップＳ７３において締結要求が解除されるまで、つまりこのステップＳ７３でYESと判定されるまで継続される。

エンジン直結状態で車両走行中に走行状態に応じて、締結要求が解除されたと判定されると、エンジン直結フェーズフラグＦ5を不成立とし、タイマーＴをリセットし、開放側トルク協調フェーズフラグＦ6を成立させる（ステップＳ７４〜Ｓ７６）。これにより、エンジン駆動モードからモータ駆動モードへの切換が開始される。

（開放側トルク協調フェーズＦ）
開放側トルク協調フェーズＦの制御が実行されると、図１６のステップＳ８１では、所定の制御終期毎にタイマーＴがインクリメントされ、ステップＳ８２の開放側トルク協調フェーズ処理が実行される。この処理においては、駆動モータ１２の主軸上の車両要求トルクＴＱｂに基づいて、以下の式によりエンジン指示トルクＴＱetを算出する。

エンジン指示トルクＴＱet＝ＴＱｂ×（Ｒｍ／Ｒｅ）×Ｋoff
ただし、Ｋoffは開放側トルク協調係数であり、この係数Ｋoffはタイマーによってカウントされるトルク協調フェーズＦの進行に伴って図６（Ａ）に示されるように変化する。また、エンジン指示トルクＴＱetは、ＴＱｅ≦ＴＱet≦ＴＱeaの範囲に設定される。ただし、ＴＱｅはトルク協調エンジントルク初期値であり、ＴＱeaはエンジントルクの最大値であり、この値はエンジン回転毎に設定される。

次いで、車両要求トルクＴＱｂとエンジン指示トルクＴＱetに基づいて、以下の式により駆動モータ指示トルクＴＱｍを算出し、駆動モータ１２に指示信号を出力する。

駆動モータ指示トルクＴＱｍ＝ＴＱｂ−（ＴＱet×Ｒｅ／Ｒｍ）
ステップＳ８３において、タイマーＴが予め設定された開放側協調フェーズ時間Ｔ6と等しくなったと判定されたときには、開放側トルクフェーズフラグＦ6を不成立とし、タイマーＴをリセットし、カップリング２６を開放させるための開放フェーズフラグＦ7を成立させる（ステップＳ８４〜Ｓ８６）。

（開放フェーズＧ）
図１６のステップＳ８６で開放フェーズフラグＦ7が成立すると、図１７に示すステップＳ９１において所定の制御周期毎にタイマーＴをインクリメントし、開放側フェーズ処理がステップＳ９２において実行される。この処理においては、発電モータ２１を回転数制御し、発電モータ２１の目標回転数Ｎgtが以下の式により算出されて発電モータ２１に指示信号が送られる。

目標回転数Ｎgt＝Ｎm×（Ｒｅ／Ｒｍ）
このときの、エンジン指示トルクＴＱetは、同期フェーズＡと同様にする。ステップＳ９３において、タイマーＴが予め設定された開放フェーズ時間Ｔ7と等しくなったと判定されたときには、開放フェーズフラグＦ7を不成立とし、タイマーＴをリセットし、同期終了フェーズフラグＦ8を成立させる（ステップＳ９４〜Ｓ９６）。

（同期終了フェーズＨ）
図１７のステップＳ９６において同期終了フェーズフラグＦ8が成立すると、発電モータ２１の回転数Ｎgeが読み取られて、この値をカップリング２６の開放時の発電回転数Ｎgrとし、図１８に示すステップＳ１０１においてタイマーＴがインクリメントされ、ステップＳ１０２の同期終了フェーズ処理が実行される。この同期終了フェーズ処理においては、発電モータ２１の目標回転数Ｎgtを以下の式により算出し、発電モータ２１に指示する。

目標回転数Ｎgt＝（Ｎgr−Ｎgc）×Ｋe＋Ｎgc
ただし、Ｎgcは復帰回転数であり、Ｋeは回転数同期終了係数であり、復帰回転数Ｎgcは、図６（Ｂ）に示すように、カップリング開放時の発電回転数Ｎgrの関数として算出され、回転数同期終了係数Ｋeは図６（Ｃ）に示すように、同期終了フェーズの進行時間に伴って時間の関数として算出される。

ステップＳ１０３において、タイマーＴが予め設定された同期終了フェーズ時間Ｔ8と等しくなったと判定されたときには、同期終了フェーズフラグＦ8を不成立とし、タイマーＴをリセットし、締結制御フラグＦcを成立させる（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、カップリング２６としては、図示するタイプに限られることなく、電磁石によって回転を伝達する状態と伝達を遮断する状態とに切り換えるものであれば、図示するカップリングに限られることはない。

ハイブリッド車両の動力伝達装置を示す概略図である。 （Ａ）はカップリングの一例を示す断面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図１に示す動力伝達装置を有するハイブリッド車両の制御回路を示すブロック図である。 カップリングの締結および開放動作時の制御状態を示すタイムチャートである。 （Ａ）は回転数同期係数を示す特性線図であり、（Ｂ）は締結側トルク協調係数を示す特性線図である。 （Ａ）は開放側トルク協調係数を示す特性線図であり、（Ｂ）は復帰回転数を示す特性線図であり、（Ｃ）は回転数同期終了係数を示す特性線図である。 モータ駆動モードからエンジン駆動モードに切り換わるときにおける動力伝達装置の状態変化を示すタイムチャートである。 エンジン駆動モードからモータ駆動モードに切り換わるときにおける動力伝達装置の状態変化を示すタイムチャートである。 動力伝達装置におけるカップリングの制御アルゴリズムを示すメインフローチャートである。 図９に示された各フェーズへの移行制御アルゴリズムを示すフローチャートである。 同期フェーズを示すフローチャートである。 同期判定フェーズを示すフローチャートである。 締結フェーズを示すフローチャートである。 締結側トルク協調フェーズを示すフローチャートである。 エンジン直結フェーズを示すフローチャートである。 開放側トルク協調フェーズを示すフローチャートである。 開放フェーズを示すフローチャートである。 同期終了フェーズを示すフローチャートである。

符号の説明

１１ エンジン
１２ 駆動モータ
１９ クランク軸
２１ 発電モータ
２２ ロータ出力軸（カップリングの入力側軸）
２３ エンジン動力伝達軸（カップリングの出力軸）
２６ カップリング
４１ 制御部

Claims (11)

1. エンジン動力伝達経路を介して駆動輪を駆動するエンジンと、
   モータ動力伝達経路を介して前記駆動輪を駆動する駆動モータと、
   前記エンジン動力伝達経路に設けられ、前記エンジンを始動しかつ前記エンジンにより発電する発電モータと、
   前記エンジン動力伝達経路に設けられ、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する締結状態と伝達を遮断する開放状態とに切り換えるカップリングとを有するハイブリッド車両であって、
   前記駆動モータから前記駆動輪に動力が伝達されている状態のもとで前記カップリングを締結して前記エンジンのトルクを前記駆動輪に伝達する際に、前記発電モータの回転数を前記駆動モータの回転数に基づいて制御し、
   前記カップリングの入力側軸の回転数と出力側軸の回転軸の回転数が同期した後に前記カップリングを締結し、
   前記カップリングが締結された後に、車両の要求トルクに応じて前記駆動モータと前記エンジンのトルクを制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記カップリングを締結する際には、前記入力側軸の回転数を前記出力側軸の回転数に同期させる同期フェーズと、同期したか否かを判定する同期判定フェーズと、前記カップリングを締結作動する締結フェーズと、締結完了後にエンジントルクとモータトルクとを変化させる締結側トルク協調フェーズとを有し、各々の前記フェーズを経過時間または発電モータの回転数に応じて推移させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記カップリングを締結する際に、前記発電モータの目標回転数を制御開始時の回転数に基づいて時間関数により制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記カップリングを締結する際に、前記発電モータの回転数と目標回転数との誤差が所定の範囲内となっている状態が所定時間継続したときに締結完了を判定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記カップリングが締結された後には、エンジントルクを増加させる一方、モータトルクを減少させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
6. 請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記カップリングの締結が完了するまでは前記発電モータを回転数制御し、締結が完了した後には前記発電モータをゼロトルク制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
7. エンジン動力伝達経路を介して駆動輪を駆動するエンジンと、
   モータ動力伝達経路を介して前記駆動輪を駆動する駆動モータと、
   前記エンジン動力伝達経路に設けられ、前記エンジンを始動しかつ前記エンジンにより発電する発電モータと、
   前記エンジン動力伝達経路に設けられ、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する締結状態と伝達を遮断する開放状態とに切り換えるカップリングとを有するハイブリッド車両であって、
   前記エンジンから前記駆動輪に動力が伝達されている状態のもとで前記カップリングを開放して前記エンジントルクの前記駆動輪への伝達を遮断する際に、車両の要求トルクに応じて前記駆動モータと前記エンジンのトルクを制御した後に前記カップリングを開放し、
   前記カップリングの開放が完了した後に、前記発電モータの回転数を前記駆動モータの回転数に応じて制御して前記入力側軸と前記出力側軸の回転数を相違させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
8. 請求項７記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記カップリングを開放する際には、エンジントルクを低下させる開放側トルク協調フェーズと、前記カップリングを開放する開放フェーズと、前記入力側軸と前記出力側軸の回転数を相違させる同期終了フェーズとを有し、各々の前記フェーズを経過時間または前記発電モータの回転数に応じて推移させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
9. 請求項７記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記カップリングの開放後の前記発電モータの回転数を同期終了時の目標回転数と時間関数により制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
10. 請求項７記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記カップリングを開放する際には、エンジントルクを減少させる一方、モータトルクを増加させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
11. 請求項７記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記カップリングを開放する際に、前記カップリングの開放動作が開始されるまでは前記発電モータをゼロトルク制御し、開始された後には前記発電モータを回転数制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
    
    
    

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