JP2008195207A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造直後であっても乗員に与えられる振動やショックを抑制可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】製造直後のダンパ機構における摩擦材が所定の磨耗状態に達していない状態では、初期モードに設定される一方、摩擦材の磨耗状態が安定化した後には、通常モードに設定される。初期モードでは、通常モードに比較してエンジンの始動頻度がより高くなるように制御動作が実行される。エンジンの始動時および停止時に生じる比較的大きなトルク変動によって、摩擦材に対する摺動量の累積値を短時間の間で大きくでき、ダンパ機構のヒステリシス量を安定値まで早急に増大させることができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、エンジンおよび電動機を有するハイブリッド車両の駆動装置に関し、より特定的には、エンジンの出力側にダンパ機構が配置された構成に関する。

近年、エンジンおよび電動機（モータ）を動力源とするハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両では、走行状況に応じて、エンジンを停止させて電動機からの駆動力のみによって走行したり、電動機によって車両の運動エネルギを回生したりすることで、高い燃料消費効率を実現できる。

このようなハイブリッド車両では、走行中でもエンジンが始動および停止されるため、エンジンの始動および停止によって生じるトルク変動を減衰させて、乗員に振動やショックを与えないようにする目的で、エンジンの出力側にダンパ機構が配置される場合がある。

このダンパ機構を伝達するトルクは、エンジンの作動状態やエンジンおよび電動機の出力に応じて、その伝達方向および伝達量が大きく変動する。そこで、特開２００５−０４２７０１号公報（特許文献１）には、ダンパ機構（特許文献１では、トルクリミッタに相当）の耐久性を向上させることのできるハイブリッド駆動装置の制御装置が開示されている。このハイブリッド駆動装置の制御装置によれば、ダンパ機構に所定値以上のトルクが連続して入力された場合には、エンジンの出力トルクを低減するように制御される。

また、特開２００６−０２９３６３号公報（特許文献２）には、歯車装置の歯打ち音を生じることなく、エンジンからトルクと伝達すると共に、エンジンをショックなく始動、停止することのできるハイブリッド型車両用動力伝達装置が開示されている。このハイブリッド型車両用動力伝達装置によれば、エンジン側からトルク伝達する正方向捩れにおいては少なくとも小ヒステリシストルクを生じ、エンジン側にトルク伝達する負方向捩れにおいては少なくとも大ヒステリシストルクを生じるダンパ機構を備える。
特開２００５−０４２７０１号公報 特開２００６−０２９３６３号公報

このようなダンパ機構は、エンジンからのトルク伝達経路に摩擦材を介挿し、この摩擦材で生じる摩擦力によって伝達トルクの許容量およびトルク変動の減衰量を調整している。そのため、ダンパ機構におけるトルクの伝達特性は、摩擦材の磨耗状態に応じて変化することになる。

一般的に、ダンパ機構に用いられる摩擦材は、車両が寿命となるまでの間、安定した磨耗状態を維持できるように設計される。一方、車両の製造直後、すなわちダンパ機構の「慣らし期間中」には、摩擦材の磨耗状態は過渡状態となっているため、ダンパ機構がトルク変動を十分に減衰させることができないことがある。

摩擦材の磨耗状態を安定化するためには、摩擦材を所定の程度まで摺動（慣らし動作）させる必要がある。ここで、製造時に、慣らし動作に相当するような摩擦材の摺動工程を追加することは、コスト性や生産性の面から実質的に不可能であり、ユーザの使用によって慣らし動作をせざるを得ない。そのため、車両の製造直後から慣らし期間が完了するまでの間において、乗員に与えられる振動やショックが相対的に大きくなり得るという問題があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、製造直後であっても乗員に与えられる振動やショックを抑制可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することである。

この発明のある局面に従うハイブリッド車両の駆動装置によれば、車輪に連結された動力伝達部材と、動力伝達部材に並列に連結されたエンジンおよび電動機と、エンジンと動力伝達部材との間に配置され、摩擦材で発生する摩擦力によってトルクを伝達するダンパ機構と、ダンパ機構における摩擦材の磨耗状態を判定する判定手段と、ハイブリッド車両の走行状況に応じて、エンジンの始動および停止を制御するとともに、エンジンおよび電動機の出力を制御する制御手段とを備える。そして、判定手段は、摩擦材が所定の磨耗状態に達するまで制御手段を第１制御モードに設定するとともに、摩擦材が所定の磨耗状態に達した後には制御手段を第２制御モードに設定し、制御手段は、第１制御モードに設定されると、第２制御モードに比較して、エンジンの始動頻度が高くなるように制御動作を実行する。

この発明によれば、製造直後のダンパ機構における摩擦材が所定の磨耗状態に達していない状態では、第１制御モードに設定されて、エンジンおよび電動機の出力が制御される。これに対して、ダンパ機構における摩擦材の磨耗状態が安定化した後には、第２制御モードに設定されて、エンジンおよび電動機の出力が制御される。この第１制御モードにおいては、第２制御モードに比較して、エンジンの始動頻度が高くなるように制御動作が実行されるので、エンジンの始動によって生じる大きなトルク変動によって、ダンパ機構の摩擦材の磨耗状態を早期に安定化させることができる。

これにより、製造直後であっても乗員に与えられる振動やショックを抑制することができる。

好ましくは、制御手段は、第１制御モードの設定時において、エンジンの始動条件の成立範囲を第２制御モードに比較して拡大する。

好ましくは、制御手段は、第１制御モードの設定時において、ハイブリッド車両が加速中および減速中のうち少なくとも一方であるときに、エンジンを始動または停止する。

好ましくは、判定手段は、ハイブリッド車両が走行した積算走行距離を算出する第１積算手段と、第１積算手段によって算出された積算走行距離に基づいて、摩擦材の磨耗状態を積算走行距離に対応付けて予め規定した磨耗状態特性を参照することで、摩擦材の磨耗状態を取得する第１磨耗状態取得手段とをさらに含む。

好ましくは、判定手段は、エンジンの始動回数を積算して積算始動回数を算出する第２積算手段と、第２積算手段によって算出された積算始動回数に基づいて、摩擦材の磨耗状態を積算始動回数に対応付けて予め規定した磨耗状態特性を参照することで、摩擦材の磨耗状態を取得する第２磨耗状態取得手段とを含む。

好ましくは、この局面に従うハイブリッド車両の駆動装置は、記エンジンと連結され、エンジンの出力の少なくとも一部を受けて発電可能な発電機をさらに備え、発電機は、エンジンの始動時において電動機として作動し、エンジンをクランキングする。

この発明によれば、製造直後であっても乗員に与えられる振動やショックを抑制可能なハイブリッド車両の駆動装置を実現できる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下において同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の一実施例である、ＦＦ（フロントエンジン−フロントドライブ：エンジン前置き前輪駆動）形式のハイブリッド車両１の駆動装置（パワートレイン）およびその制御系統を示す概念図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン２および車輪３を有しており、インプットシャフト４、アウトプットシャフト５、ディファレンシャルギヤ６などにより、エンジン２と車輪３との間の動力伝達経路が構成されている。

エンジン２としては、内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジンまたは水素エンジンなどを用いることができる。エンジンのクランクシャフト７には、フライホイール８が形成されている。

一方、インプットシャフト４の外周にはスリーブ９がスプライン嵌合されており、フライホイール８とスリーブ９との間の動力伝達経路には、ダンパ機構１０が配置されている。

ダンパ機構１０は、エンジン２から車輪３へのトルク伝達経路に介挿された摩擦材を有し、この摩擦材で生じる摩擦力によって、エンジン２からのトルク伝達（直流成分）を実現する。さらに、この摩擦材で生じる摩擦力（トルク）はヒステリシス特性を有し、このヒステリシス特性によって、エンジン２で生じるトルク変動（交流成分）が減衰される。また、減衰されるトルク変動の大きさは、ヒステリシス特性の大きさに応じて定まる。

また、インプットシャフト４の外側には、第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）１１および第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）１２が設けられている。第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。

また、第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２に電力を供給する蓄電装置（ＢＡＴ）５６が設けられている。この蓄電装置５６としては、バッテリまたはキャパシタを用いることができる。

さらに、インプットシャフト４、アウトプットシャフト５、ディファレンシャルギヤ６、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２などの部品を収納するケーシング１３が設けられている。第１のモータジェネレータ１１は、ケーシング１３に固定（図示しない）されたステータ１４と、回転自在なロータ１５とを有している。

インプットシャフト４の外側であって、第１のモータジェネレータ１１と第２のモータジェネレータ１２との間には、動力分配機構１６が設けられている。この動力分配機構１６は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構により構成されている。

すなわち、動力分配機構１６は、サンギヤ１７と、サンギヤ１７と同心状に配置されたリングギヤ１８と、サンギヤ１７およびリングギヤ１８に噛合するピニオンギヤ１９を保持したキャリア２０とを有している。そして、サンギヤ１７とロータ１５とが一体回転するように連結され、キャリア２０とインプットシャフト４とが一体回転されるように連結されている。

リングギヤ１８は、環状部材２１の内周側に形成されている。この環状部材２１の外周には、ギヤ２２およびパーキングギヤ２３が形成されているとともに、環状部材２１の内周には、リングギヤ１８とは異なるリングギヤ２４が形成されている。さらに、ケーシング１３内には、パーキングギヤ２３と係合可能であり、かつパーキングギヤ２３から離脱可能なパーキングボール２５が設けられている。

さらに、インプットシャフト４の外側には、プラネタリギヤ２６が設けられている。プラネタリギヤ２６は、サンギヤ２７と、リングギヤ２４と、サンギヤ２７およびリングギヤ２４に噛合されたピニオンギヤ２８を保持するキャリア２９とを有している。

第２のモータジェネレータ１２は、ケーシング１３に固定（図示しない）されたステータ３０と、回転自在なロータ３１とを有している。そして、サンギヤ２７とロータ３１とが一体回転するように連結されている。このように車輪３に連結された動力伝達部材である環状部材２１に対して、エンジン２と第２のモータジェネレータ１２とが相互に並列に配置されている。

また、キャリア２９がケーシング１３に固定されている。具体的には、キャリア２９とケーシング１３との連結部３９により、キャリア２９が回り止めされている。この連結部３９は、半径方向に突出した凸部（図示せず）と、この凸部が配置される凹部（図示せず）とを有する。

インプットシャフト４とアウトプットシャフト５とは相互に平行に配置されており、アウトプットシャフト５には、ドリブンギヤ３２およびファイナルドライブピニオンギヤ３３が形成されている。そして、ギヤ２２とドリブンギヤ３２とが噛合されている。

さらに、ディファレンシャルギヤ６は、アウトプットシャフト５の回転軸線（図示せず）と平行な回転軸線を中心として回転可能なデフケース３４と、デフケース３４の外周に形成されたリングギヤ３５と、デフケース３４により保持されたピニオンギヤ（図示せず）と、ピニオンギヤに嵌合されたサイドギヤ（図示せず）とを有している。リングギヤ３５とファイナルドライブピニオンギヤ３３とが嵌合されている。

さらに、サイドギヤにはドライブシャフト３６が連結され、ドライブシャフト３６に車輪３が連結されている。また、ドライブシャフト３６に近接して、車輪３の回転数を検出する車速センサ３７が設けられている。

次に、ハイブリッド車両１の制御系統について説明する。まず、電子制御装置（ＥＣＵ）５０が設けられており、この電子制御装置５０は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）、記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）、および入出力インターフェイスを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置５０には、車速センサ３７の信号、蓄電装置５６の充電量センサの信号、エンジン回転数センサの信号、加速要求センサの信号、制動要求センサの信号、シフトポジションセンサの信号などが入力される。図１には、これらの信号の一部として、車速センサ３７からの車速ＳＰ、エンジン回転数センサからのエンジン回転数ＮＥ、蓄電装置５６の充電量センサからの充電状態値ＳＯＣが例示されている。

これに対して、電子制御装置５０からは、エンジン２を制御する信号、第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２を制御する信号などが出力される。図１には、これらの信号の一部として、第１のモータジェネレータ１１のトルク目標値Ｔｒ１、第２のモータジェネレータ１２のトルク目標値Ｔｒ２、エンジン２のエンジン回転数目標値Ｎｒｅｆが例示されている。

蓄電装置５６から供給された直流電力を、第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２の駆動電力に変換するための電力変換器を含むＰＣＵ（Power Control Unit）５５によって、トルク目標値Ｔｒ１，Ｔｒ２を実現するような交流電力が第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２に供給される。

ここで、図１に示す構成とこの発明の構成との対応関係を説明すれば、環状部材２１が、この発明の「動力伝達部材」に相当し、第２のモータジェネレータ１２がこの発明の「電動機」に相当し、第１のモータジェネレータ１１がこの発明の「発電機」に相当する。

このように構成されたハイブリッド車両１においては、電子制御装置５０に入力される信号および電子制御装置５０に格納されているデータに基づいて、エンジン２、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２が制御される。

たとえば、エンジン２を始動する場合は、第１のモータジェネレータ１１を電動機として作動させる。すると、動力分配機構１６のリングギヤ１８が反力要素となり、第１のモータジェネレータ１１のトルクは、キャリア２０、インプットシャフト４を経由してエンジン２に伝達されて、エンジン２がクランキングされる。

このようにして、エンジン２をクランキングするとともに、燃料の燃焼が行なわれて、エンジン２が自律回転可能となる。エンジン２が自律回転すると、エンジン２のトルクがインプットシャフト４、キャリア２０、リングギヤ１８を経由してギヤ２２に伝達される。ギヤ２２のトルクは、アウトプットシャフト５、ディファレンシャルギヤ６を経由して車輪３に伝達されて駆動力が発生する。

また、エンジン２の出力を用いて第１のモータジェネレータ１１で発電を行ない、発生した電力で蓄電装置５６を充電することもできる。さらに、第２のモータジェネレータ１２を電動機として駆動させ、そのトルクを、サンギヤ２７、リングギヤ２４、ギヤ２２を経由させて車輪３へ伝達することも可能である。第２のモータジェネレータ１２のトルクをリングギヤ２４へ伝達する場合、第２のモータジェネレータ１２の回転方向と、リングギヤ２４の回転方向とは逆となる。

このように、図１に示すハイブリッド車両１は、エンジン２および第２のモータジェネレータ１２の少なくとも一方を駆動力源として用い、そのトルクを車輪３に伝達して走行することが可能である。

さらに、ハイブリッド車両の惰力走行時には、ハイブリッド車両１の運動エネルギをディファレンシャルギヤ６、アウトプットシャフト５、ギヤ２２を経由させて第２のモータジェネレータ１２に伝達するとともに、第２のモータジェネレータ１２を発電機として機能させ、発生した電力で蓄電装置５６を充電することも可能である。

ところで、エンジン２は、燃料の燃焼による熱エネルギを回転運動に変換するものであるために、トルク変動が不可避的に生じる。特に、エンジン２の始動時や停止時においては、エンジントルクはステップ的に変動する。また、エンジン回転数が所定回転数以下である場合は燃焼が不安定であり、エンジントルクの変動幅が大きくなる。さらに、エンジン２の高負荷時、たとえばエンジントルクを車輪３に伝達し、かつエンジントルクにより第１のモータジェネレータ１１で発電を行なうときは、エンジントルクを高めるために燃料の供給量を増加するため、エンジントルクの変動幅が大きくなる。このようなエンジン２で生じるトルク変動は、乗員に対して振動やショックとなるので、ダンパ機構１０によって減衰される。

図２は、この発明の実施の形態１に従うダンパ機構１０の概略の断面構造図である。
図２を参照して、ダンパ機構１０は、動力分配機構１６の要素であるキャリア２０（図示せず）に連結されたインプットシャフト４の外周にスプライン嵌合されているスリーブ９と、スリーブ９の外周側に配置され、フライホイール８に連結されたプレート部６０とを含む。プレート部６０は、スリーブ９からインプットシャフト４の軸方向にそれぞれ所定距離だけ離れた両側にそれぞれ壁部を形成する。そして、スリーブ９とそれぞれの壁部との間には、インプットシャフト４の軸を中心とする同心円形状の摩擦材７０が介挿されるとともに、スリーブ９と一方の壁部との間には、押付け部材である皿バネ６２がさらに介挿される。

この皿バネ６２は、インプットシャフト４の軸方向に圧縮力を発生する。この圧縮力を受けて、摩擦材７０は、スリーブ９との接触面およびプレート部６０との接触面において、インプットシャフト４の回転軸方向に摩擦力を発生する。この摩擦力によって、エンジン２の出力トルクがインプットシャフト４を介して車輪３へ伝達される。

本実施の形態に従う駆動装置の製造直後には、摩擦材７０とスリーブ９またはプレート部６０との間の接触面は比較的粗く、エンジン２で生じたトルク変動は、そのままインプットシャフト４へ伝達される。すなわち、ダンパ機構１０の有するヒステリシストルクの絶対値は小さい。ここで、ダンパ機構１０をトルクが伝達することで、摩擦材７０とスリーブ９またはプレート部６０との間の接触面には、回転軸方向に回転トルクが加わる。この回転トルクによって、接触面は摺動されて滑らかになる。その結果、ダンパ機構１０の有するヒステリシストルクの絶対値は大きくなり、伝達されるトルクの周波数特性は緩やかになる。すなわち、摩擦材７０との間の接触面では、より多くのトルク変動（交流成分）が減衰されるようになる。

図３は、エンジン２で生じるトルク変動が車室内に振動として伝達される割合を示した図である。

図３を参照して、エンジン２で生じるトルク変動が車室内に振動として伝達される割合であるエンジン振動伝達率がエンジン回転数ＮＥに対応付けて示される。図３に示すエンジン振動伝達率が高いほど、乗員に与えられる振動やショックは大きくなる。

製造直後では、アイドル回転数より低い領域においてエンジン振動伝達率が高いため、エンジン２の始動に伴うクランキングなどによって、乗員に与えられる振動やショックは相対的に大きくなる。

これに対して、ハイブリッド車両１の使用経過によって、エンジン振動伝達率の回転数特性は緩やかになり、アイドル回転数より低い領域において、エンジン振動伝達率は製造直後に比較して小さくなる。これにより、乗員に与えられる振動やショックは抑制されることになる。

このようなエンジン振動伝達率の変化は、ダンパ機構１０で発生するトルクのヒステリシス量の変化に起因するものである。

図４は、ダンパ機構１０で発生するトルクのヒステリシス量の変化を示した図である。
図４を参照して、ダンパ機構１０で発生するトルクのヒステリシス量がハイブリッド車両１の積算走行距離に対応付けて示される。図４に示すヒステリシス量が所定の安定値ＳＴに到達するまでは、乗員に与えられる振動やショックは相対的に大きい。このヒステリシス量が所定の安定値ＳＴに到達するまでの期間が「慣らし期間中」に相当する。

図４の従来例に示すように、一般的には、ハイブリッド車両１の積算走行距離の増加に伴ってヒステリシス量は増加するが、本実施の形態では、ヒステリシス量をより早期に安定値ＳＴまで増加させるために、エンジン２の始動頻度をより高く設定した制御モードである「初期モード」を実行する。

図５は、この発明の実施の形態に従う制御ロジックを概念的に示した図である。図５（ａ）は、通常モードにおけるエンジン２の作動状況を示し、図５（ｂ）は、初期モードにおけるエンジン２の作動状況を示す。

図５（ａ）を参照して、通常モードでは、走行状況に応じて、エンジン２が間欠的に作動される。走行状況としては、運転者からの加速要求や制動要求、発電要求（蓄電装置５６からの充電要求）などが含まれる。

これに対して、初期モードでは、図５（ｂ）に示すように、通常モードに比較してエンジン２の始動頻度がより高くなるように制御が実行される。なお、付随的に、エンジン２の停止頻度も高くなる。これは、エンジン２の始動時および停止時には、エンジン２からダンパ機構１０に与えられるトルク変動が比較的大きいため、ダンパ機構１０の摩擦材７０（図２）に対する摺動量をより大きく得ることができるからである。すなわち、エンジン２の始動頻度（および停止頻度）を高めることで、摩擦材７０に対する摺動量の累積値を大きくでき、ダンパ機構１０のヒステリシス量を短時間に安定値ＳＴまで増大させることができる。

なお、ダンパ機構１０のヒステリシス量が安定値ＳＴまで到達した後には、初期モードから通常モードに切替えられて、摩擦材７０における過剰な磨耗が防止される。すなわち、本実施の形態に従うハイブリッド車両１の駆動装置では、摩擦材７０の磨耗状態が逐次的に判定され、この判定結果に基づいて、摩擦材７０が所定の磨耗状態に達するまでは、「初期モード」に従って制御動作が実行されるとともに、摩擦材７０が所定の磨耗状態に達した後には、「通常モード」に従って制御動作が実行される。このような制御動作は、以下に述べるような制御構造によって実現される。

図６は、この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両１の駆動装置における制御動作を実現するための制御構造を示す図である。この制御構造は、たとえば、電子制御装置５０によって実行されるサブルーチンとしてプログラムされ、代表的にハイブリッド車両１のＩＧＯＮ（イグニッションオン状態）時に実行される。具体的には、電子制御装置５０では、磨耗状態判定部１００および出力制御部２００がプログラムにより実現される。

磨耗状態判定部１００は、ダンパ機構１０における摩擦材７０の磨耗状態を判定し、その判定結果に基づいて、出力制御部２００における制御モードを設定する。これに対して、出力制御部２００は、磨耗状態判定部１００によって設定される制御モードに従って、エンジン２の始動および停止を制御するとともに、エンジン２、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２の出力を制御する。

図７は、この発明の実施の形態に従う磨耗状態判定部１００の制御構造を示すブロック図である。

図７を参照して、磨耗状態判定部１００は、代表的に、ハイブリッド車両１の積算走行距離およびエンジン２の積算始動回数に基づいて、ダンパ機構１０の摩擦材７０の磨耗状態を判定する。これは、ダンパ機構１０の摩擦材７０は、ハイブリッド車両１の走行距離およびエンジン２の始動回数にそれぞれ大きく依存すると考えられるからである。

具体的には、磨耗状態判定部１００は、積算部１０２，１１４と、ヒステリシス特性格納部１０４，１１６と、エンジン始動判定部１１２と、加算部１２０と、比較部１２２とを含む。

積算部１０２およびヒステリシス特性格納部１０４は、ハイブリッド車両１の積算走行距離に基づいて、摩擦材７０の磨耗状態を代表的に示す、ダンパ機構１０の製造直後におけるヒステリシス量を基準としたヒステリシス増加量を出力する。

積算部１０２は、車速ＳＰを時間的に積分することで、ハイブリッド車両１が走行した積算走行距離を算出する。ヒステリシス特性格納部１０４は、ヒステリシス増加量を積算走行距離に対応付けて予め規定したヒステリシス増加特性を格納しており、積算部１０２から出力される積算走行距離に基づいて、このヒステリシス増加特性を参照し、対応するヒステリシス増加量を出力する。

エンジン始動判定部１１２、積算部１１４、ヒステリシス特性格納部１１６は、エンジン２の積算始動回数に基づいて、摩擦材７０の磨耗状態を代表的に示す、ダンパ機構１０の製造直後におけるヒステリシス量を基準としたヒステリシス増加量を出力する。

エンジン始動判定部１１２は、エンジン回転数ＮＥの変化、代表的には回転数「０」からアイドル回転数までの増加を検出し、エンジン２の始動を判定する。積算部１１４は、エンジン始動判定部１１２によってエンジン２が始動したと判定された回数を積算し、積算始動回数を算出する。ヒステリシス特性格納部１１６は、ヒステリシス増加量を積算始動回数に対応付けて予め規定したヒステリシス増加特性を格納しており、積算部１１４から出力される積算始動回数に基づいて、このヒステリシス増加特性を参照し、対応するヒステリシス増加量を出力する。

そして、加算部１２０がヒステリシス特性格納部１０４およびヒステリシス特性格納部１１６から出力されるヒステリシス増加量を合算し、摩擦材７０の総合的な磨耗状態を示す指標として比較部１２２へ出力する。さらに、比較部１２２が加算部１２０で合算されたヒステリシス増加量をしきい値ＴＨと比較し、合算されたヒステリシス増加量がしきい値ＴＨに達していなければ、初期モードを指示するモード選択信号ＭＤを活性化する。一方、合算されたヒステリシス増加量がしきい値ＴＨに達した後には、モード選択信号ＭＤを非活性化する。このモード選択信号ＭＤは、後述する出力制御部２００に与えられて、制御モードの設定に用いられる。

すなわち、比較部１２２は、摩擦材７０が所定の磨耗状態に達するまで出力制御部２００を初期モードに設定するとともに、摩擦材７０が所定の磨耗状態に達した後には出力制御部２００を通常モードに設定する。

なお、上述した磨耗状態判定部１００の構成に代えて、ハイブリッド車両１の積算走行距離およびエンジン２の積算始動回数のいずれか一方に基づいて、摩擦材７０の磨耗状態を判定してもよく、さらに、ダンパ機構１０への入力トルクと出力トルクとの相関関係に基づいて、摩擦材７０の磨耗状態を判定してもよい。

図８は、この発明の実施の形態に従う出力制御部２００の制御構造を示すブロック図である。図８を参照して、出力制御部２００は、充電要求特性格納部２０２，２１２と、選択部２１４と、配分部２１６と、走行状況判定部２１８とを含む。

出力制御部２００は、磨耗状態判定部１００から出力されるモード選択信号ＭＤによって設定される初期モードまたは通常モードに従って、制御動作を実行する。

通常モードに比較して、初期モードにおけるエンジン２の始動頻度を高くする構成を実現するための一例として、出力制御部２００は、初期モードにおけるエンジン２の始動条件を通常モードに比較して拡大する。すなわち、出力制御部２００は、エンジン２を始動させる条件を緩和して、エンジン２の始動をより高頻度で実行する。これにより、ダンパ機構１０における摩擦材７０の磨耗状態を早期に安定化できる。このような制御動作は、充電要求特性格納部２０２，２１２、選択部２１４および配分部２１６によって実現される。

また、出力制御部２００は、乗員が官能的に振動やショックを感じにくい期間、具体的には、ハイブリッド車両１の加速中または減速中にエンジン２を始動または停止する。これにより、乗員にエンジン２の始動および停止に伴う振動やショックを与えることなく、ダンパ機構１０における摩擦材７０の磨耗状態を早期に安定化できる。このような制御動作は、走行状況判定部２１８および配分部２１６によって実現される。

配分部２１６は、走行状況に応じた各種信号（運転者からの加速要求や制動要求）に基づいて、ハイブリッド車両１の走行に必要な駆動力（トルク）を算出し、当該算出したトルクをエンジン２および第２のモータジェネレータ１２にそれぞれ分配する。このトルク分配は、エンジン２における燃料消費効率が最適化されるように実行される。そして、この分配されたトルクに基づいて、エンジン回転数目標値ＮｒｅｆおよびＭＧ２トルク目標値Ｔｒ２が決定される。

ここで、配分部２１６は、蓄電装置５６に対する充電要求である充電要求電力Ｐｃｈｇが与えられていると、この充電要求電力Ｐｃｈｇを発電するために必要なトルクを、上述の走行に必要なトルクに加算した上で、エンジン２および第２のモータジェネレータ１２にそれぞれ分配する。同時に、第１のモータジェネレータ１１には、充電要求電力Ｐｃｈｇに応じた電力の発電を実現するためのＭＧ１トルク目標値Ｔｒ１が決定される。

ところで、第１のモータジェネレータ１１で発電が行われる場合には、エンジン２は必然的に作動状態となる。そのため、本実施の形態では、エンジン２の始動条件の成立範囲を変更するための一例として、設定される制御モードに応じて充電要求電力Ｐｃｈｇが変更される。

充電要求特性格納部２０２および２１２は、それぞれ通常モードおよび初期モードにおける充電要求電力Ｐｃｈｇを蓄電装置５６の充電状態値ＳＯＣに対応付けて格納しており、各時点の充電状態値ＳＯＣに応じた充電要求電力Ｐｃｈｇを逐次出力する。そして、選択部２１４が、磨耗状態判定部１００からのモード選択信号ＭＤに応答して、充電要求特性格納部２０２および２１２のいずれか一方からの充電要求電力Ｐｃｈｇを選択し、配分部２１６へ出力する。

図９は、充電要求特性格納部２０２および２１２に格納される充電要求電力特性を模式的に示す図である。

図９を参照して、充電要求特性格納部２０２および２１２には、それぞれ蓄電装置５６の充電状態値ＳＯＣに対応付けて充電要求電力Ｐｃｈｇが規定されている。たとえば、通常モードにおいて用いられる充電要求特性格納部２０２には、充電状態値ＳＯＣが状態値Ｓ１以下になると充電要求を発生するように充電要求特性が規定されている。一方、初期モードにおいて用いられる充電要求特性格納部２１２には、充電状態値ＳＯＣが状態値Ｓ１より大きい状態値Ｓ２以下になると充電要求を発生するように充電要求特性が規定されている。

すなわち、充電要求特性格納部２１２には、充電要求特性格納部２０２に比較してより高い充電状態値ＳＯＣから充電要求が発せられる、充電要求特性が格納される。これにより、エンジン２の始動条件の成立範囲が通常モードに比較して拡大することになる。

図１０は、充電要求電力の変更に伴う充電状態値ＳＯＣの時間的変化を模式的に示す図である。図１０（ａ）は、通常モードにおける充電状態値ＳＯＣの時間的変化を示し、図１０（ｂ）は、初期モードにおける充電状態値ＳＯＣの時間的変化を示す。

図１０（ａ）を参照して、配分部２１６（図８）は、蓄電装置５６の充電状態値ＳＯＣが状態値Ｓ１から状態値Ｓ３との間に維持されるように、エンジン２、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２の出力を制御する。ここで、状態値Ｓ１は、図９に示すように、充電要求特性格納部２０２から充電要求の出力が開始される状態値Ｓ１に対応する。すなわち、蓄電装置５６の充電状態値ＳＯＣが状態値Ｓ１以下になると、充電要求が発せられて、エンジン２が必然的に始動する。一方、状態値Ｓ３は、蓄電装置５６に対して充電制限がされる領域を示し、蓄電装置５６の充電状態値ＳＯＣが状態値Ｓ３以上になると、第１のモータジェネレータ１１による発電が制限もしくは禁止される。その結果、エンジン２も停止されることが多い。

一方、図１０（ｂ）を参照して、初期モードに設定されると、充電要求の出力開始位置が状態値Ｓ１から状態値Ｓ２に変更される。その結果、蓄電装置５６の充電状態値ＳＯＣが状態値Ｓ２（＞状態値Ｓ１）以下になった時点で充電要求が発せられて、エンジン２が必然的に始動する。

このように、初期モードにおけるエンジン２の始動条件を通常モードに比較して拡大することで、エンジン２の始動頻度を高めることができる。

再度、図８を参照して、走行状況判定部２１８は、乗員が官能的に振動やショックを感じにくい加速中または減速中に、エンジン２の始動要求または停止要求を配分部２１６へ出力する。

図１１は、走行状況判定部２１８によるエンジン始動／停止要求の発生処理を示す模式図である。

図８および図１１を参照して、走行状況判定部２１８は、車速ＳＰに基づいて、ハイブリッド車両１の走行状況（たとえば、停車中、加速中、定常走行中、減速中のいずれか）を判定する。

具体的には、走行状況判定部２１８は、車速ＳＰが略ゼロであれば、ハイブリッド車両１が停車中であると判断し、車速ＳＰが略ゼロではなく、かつ車速ＳＰの時間的変化の絶対値が所定値以下であれば、ハイブリッド車両１が定常走行中であると判断する。また、走行状況判定部２１８は、車速ＳＰの時間的変化が正の所定値以上であれば、ハイブリッド車両１が加速中であると判断し、車速ＳＰの時間的変化が負の所定値以下であれば、ハイブリッド車両１が減速中であると判断する。

そして、走行状況判定部２１８は、ハイブリッド車両１が加速中および減速中のいずれかであれば、配分部２１６に対してエンジン始動／停止要求を出力する。走行状況判定部２１８からのエンジン始動／停止要求に応答して、配分部２１６は、エンジン２が作動中であればエンジン２を停止し、エンジン２が停止中であればエンジン２を始動する。

これは、ハイブリッド車両１の停車中および定常走行中に比較して、加速中および減速中には、乗員がエンジン２の始動および停止に伴う振動やショックを官能的に感じにくいため、これらの期間に高い頻度でエンジン２を始動および停止することで、乗員に対する快適性を損なうことなく、ダンパ機構１０におけるトルクのヒステリシス量を早期に安定化できるためである。

なお、加速中および減速中には、それぞれ運転者からの加速要求および制動要求も与えられている場合が多いと想定されるため、これらの走行要求を満たすため、加速中にはエンジン２の停止のみを実行し、減速中にはエンジン２の始動のみを実行するようにしてもよい。

なお、図８には、（１）初期モードにおけるエンジン２の始動条件を通常モードに比較して拡大する構成、および（２）ハイブリッド車両１の加速中または減速中にエンジン２を始動または停止する構成、のいずれをも含む出力制御部２００を代表的に示したが、（１）および（２）のいずれか一方の構成のみを含む出力制御部を採用してもよい。

ここで、図７および図８に示す制御構造を示すブロック図とこの発明の構成との対応関係を説明すれば、磨耗状態判定部１００がこの発明の「判定手段」に相当し、出力制御部２００がこの発明の「制御手段」に相当する。また、初期モードがこの発明の「第１制御モード」に相当し、通常モードがこの発明の「第２制御モード」に相当する。さらに、積算部１０２がこの発明の「第１積算手段」に相当し、ヒステリシス特性格納部１０４がこの発明の「第１磨耗状態取得手段」に相当し、積算部１１４がこの発明の「第２積算手段」に相当し、ヒステリシス特性格納部１１６がこの発明の「第２磨耗状態取得手段」に相当する。

この発明の実施の形態によれば、製造直後のダンパ機構１０における摩擦材７０が所定の磨耗状態に達していない状態では、初期モードに設定されて、エンジン２および第２のモータジェネレータ１２の出力（トルク）が制御される。これに対して、ダンパ機構１０における摩擦材７０の磨耗状態が安定化した後には、通常モードに設定されて、エンジン２および第２のモータジェネレータ１２の出力（トルク）が制御される。この初期モードにおいては、通常モードに比較して、エンジン２の始動頻度が高くなるように制御動作が実行されるので、エンジン２の始動によって生じる大きなトルク変動によって、ダンパ機構１０の摩擦材の磨耗状態を早期に安定化させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の一実施例であるハイブリッド車両の駆動装置およびその制御系統を示す概念図である。 この発明の実施の形態１に従うダンパ機構の概略の断面構造図である。 エンジンで生じるトルク変動が車室内に振動として伝達される割合を示した図である。 ダンパ機構で発生するトルクのヒステリシス量の変化を示した図である。 この発明の実施の形態に従う制御ロジックを概念的に示した図である。 この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両の駆動装置における制御動作を実現するための制御構造を示す図である。 この発明の実施の形態に従う磨耗状態判定部の制御構造を示すブロック図である。 この発明の実施の形態に従う出力制御部の制御構造を示すブロック図である。 充電要求特性格納部に格納される充電要求電力特性を模式的に示す図である。 充電要求電力の変更に伴う充電状態値の時間的変化を模式的に示す図である。 走行状況判定部によるエンジン始動／停止要求の発生処理を示す模式図である。

符号の説明

１ ハイブリッド車両、２ エンジン、３ 車輪、４ インプットシャフト、５ アウトプットシャフト、６ ディファレンシャルギヤ、７ クランクシャフト、８ フライホイール、９ スリーブ、１０ ダンパ機構、１１ 第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）、１２ 第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）、１３ ケーシング、１４，３０ ステータ、１５，３１ ロータ、１６ 動力分配機構、１７，２７ サンギヤ、１８，２４，３５ リングギヤ、１９，２８ ピニオンギヤ、２０，２９ キャリア、２１ 環状部材、２２ ギヤ、２３，２５ パーキングギヤ、２６ プラネタリギヤ、３２ ドリブンギヤ、３３ ファイナルドライブピニオンギヤ、３４ デフケース、３６ ドライブシャフト、３７ 車速センサ、３９ 連結部、５０ 電子制御装置（ＥＣＵ）、５６ 蓄電装置（ＢＡＴ）、６０ プレート部、６２ 皿バネ、７０ 摩擦材、１００ 磨耗状態判定部、１０２，１１４ 積算部、１０４，１１６ ヒステリシス特性格納部、１１２ エンジン始動判定部、１２０ 加算部、１２２ 比較部、２００ 出力制御部、２０２，２１２ 充電要求特性格納部、２１４ 選択部、２１６ 配分部、２１８ 走行状況判定部。

Claims (6)

1. ハイブリッド車両の駆動装置であって、
   車輪に連結された動力伝達部材と、
   前記動力伝達部材に並列に連結されたエンジンおよび電動機と、
   前記エンジンと動力伝達部材との間に配置され、摩擦材で発生する摩擦力によってトルクを伝達するダンパ機構と、
   前記ダンパ機構における前記摩擦材の磨耗状態を判定する判定手段と、
   前記ハイブリッド車両の走行状況に応じて、前記エンジンの始動および停止を制御するとともに、前記エンジンおよび前記電動機の出力を制御する制御手段とを備え、
   前記判定手段は、前記摩擦材が所定の磨耗状態に達するまで前記制御手段を第１制御モードに設定するとともに、前記摩擦材が所定の磨耗状態に達した後には前記制御手段を第２制御モードに設定し、
   前記制御手段は、前記第１制御モードに設定されると、前記第２制御モードに比較して、前記エンジンの始動頻度が高くなるように制御動作を実行する、ハイブリッド車両の駆動装置。
2. 前記制御手段は、前記第１制御モードの設定時において、前記エンジンの始動条件の成立範囲を前記第２制御モードに比較して拡大する、請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
3. 前記制御手段は、前記第１制御モードの設定時において、前記ハイブリッド車両が加速中および減速中のうち少なくとも一方であるときに、前記エンジンを始動または停止する、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
4. 前記判定手段は、
   前記ハイブリッド車両が走行した積算走行距離を算出する第１積算手段と、
   前記第１積算手段によって算出された前記積算走行距離に基づいて、前記摩擦材の磨耗状態を積算走行距離に対応付けて予め規定した磨耗状態特性を参照することで、前記摩擦材の磨耗状態を取得する第１磨耗状態取得手段とをさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
5. 前記判定手段は、
   前記エンジンの始動回数を積算して積算始動回数を算出する第２積算手段と、
   前記第２積算手段によって算出された前記積算始動回数に基づいて、前記摩擦材の磨耗状態を積算始動回数に対応付けて予め規定した磨耗状態特性を参照することで、前記摩擦材の磨耗状態を取得する第２磨耗状態取得手段とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
6. 前記エンジンと連結され、前記エンジンの出力の少なくとも一部を受けて発電可能な発電機をさらに備え、
   前記発電機は、前記エンジンの始動時において電動機として作動し、前記エンジンをクランキングする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。

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