JP2009096284A

JP2009096284A - 車両の駆動制御装置

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Publication number: JP2009096284A
Application number: JP2007268816A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Fukumura; 光正福村; Shoichi Sasaki; 正一佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-10-16
Also published as: WO2009051113A1; JP4329856B2; DE112008003049B4; CN101795915B; DE112008003049T5; US20100174431A1; CN101795915A; US8577527B2

Abstract

【課題】固定変速比モードで走行中に、エンジントルクを精度良く推定可能な車両の駆動制御装置を提供する。
【解決手段】車両の駆動制御装置は、内燃機関のトルクにより回転する回転要素と当該回転要素に噛み合う固定要素とを有する噛合機構と、回転要素にトルクを付与するトルク付与手段と、噛合機構を噛み合わせることで内燃機関のトルクの反力を受け持つ第１の伝達制御手段と、を有する。トルク推定制御手段は、第１の伝達制御手段による制御の実行中に、トルク付与手段から回転要素に対して付与させるトルクの制御を行って、回転要素と固定要素との回転方向の位相変化を検出し、この位相変化及びトルク付与手段のトルクに基づいて内燃機関のトルクを推定する。これにより、回転要素と固定要素とが噛み合っている状態で、内燃機関のトルクを精度良く推定することが可能となる。
【選択図】図９

Description

本発明は、ハイブリッド車両に好適な駆動制御装置に関する。

内燃機関に加えて、電動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機又はモータジェネレータで補う。

上記のようなハイブリッド車両において、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替えて運転することが可能なように構成された変速機構の例が特許文献１に記載されている。具体的には、２つの遊星歯車機構を組み合わせて４つの回転要素を有する動力分配機構が構成され、４つの回転要素がそれぞれエンジン、第１のモータジェネレータ、出力軸及びブレーキに接続される。ブレーキを解放した状態では、第１のモータジェネレータの回転数を連続的に変化させることにより、エンジンの回転数が連続的に変化し、無段変速モードでの運転が実行される。一方、ブレーキを固定した状態では、上記の回転要素の１つの回転が阻止されることにより変速比が固定となり、固定変速比モードでの運転が実行される。また、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替える変速機構は、従来の湿式多板クラッチではなく、回転要素の歯と固定要素の歯とを噛合させる噛合機構を用いたものが知られている。

なお、特許文献２には、ハイブリッド車両において、電動機（第１のモータジェネレータ）のトルクにおける反力に基づいてエンジントルクを算出する技術が記載されている。

特開２００４−３４５５２７号公報ＷＯ００／３９４４４号公報

上記した特許文献１に記載された技術では、回転要素の歯と固定要素の歯とが噛み合っている状態で、つまり固定変速比モードに設定されている状態で、エンジントルクを適切に推定することができない場合があった。これは、固定変速比モードで走行している際には、エンジンの反力トルクを第１のモータジェネレータではなく噛合機構で機械的に支持しているため（この場合には第１のモータジェネレータはほとんど出力していない）、第１のモータジェネレータのトルクを利用してエンジントルクを推定するのが困難となるからである。なお、上記の特許文献２にも、固定変速比モードで走行している際に、エンジントルクを精度良く推定する方法については記載されていない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、固定変速比モードで走行中に、エンジントルクを精度良く推定可能な車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、車両の駆動制御装置は、複数の歯を有し、内燃機関のトルクにより回転する回転要素と、複数の歯を有し、前記回転要素と噛み合う固定要素とを有する噛合機構と、前記回転要素にトルクを付与するトルク付与手段と、前記噛合機構を噛み合わせることで前記内燃機関のトルクの反力を当該噛合機構で受け持たせつつ、前記内燃機関のトルクを前記車輪に伝達させるように制御を行う第１の伝達制御手段と、前記内燃機関のトルクを推定するための制御を行うトルク推定制御手段と、を備え、前記トルク推定制御手段は、前記第１の伝達制御手段による制御の実行中に、前記トルク付与手段から前記回転要素に対して付与させるトルクの制御を行うトルク付与制御手段と、前記トルク付与制御手段による制御の実行中に、前記回転要素と前記固定要素との回転方向の位相変化を検出する位相変化検出手段と、前記第１の伝達制御手段による制御の実行中に、前記位相変化検出手段が検出した位相変化、及び前記トルク付与制御手段の制御によって前記トルク付与手段から付与されたトルクに基づいて、前記内燃機関のトルクを推定するトルク推定手段と、を備える。

上記の車両の駆動制御装置は、エンジン及びモータジェネレータを駆動源として有するハイブリッド車両などに搭載される。具体的には、車両の駆動制御装置は、内燃機関のトルクにより回転する回転要素と当該回転要素に噛み合う固定要素とを有する噛合機構と、回転要素にトルクを付与するトルク付与手段と、噛合機構を噛み合わせることで内燃機関のトルクの反力を受け持たせつつ、内燃機関のトルクを車輪に伝達させるように制御を行う第１の伝達制御手段と、を有する。更に、トルク推定制御手段は、第１の伝達制御手段による制御の実行中に、トルク付与手段から回転要素に対して付与させるトルクの制御を行って、回転要素と固定要素との回転方向の位相変化を検出し、この位相変化及びトルク付与手段のトルクに基づいて、内燃機関のトルクを推定する。上記の車両の駆動制御装置によれば、回転要素と固定要素とが噛み合っている状態で、内燃機関のトルクを精度良く推定することが可能となる。

上記の車両の駆動制御装置の一態様では、前記トルク付与制御手段は、前記回転要素の歯と前記固定要素の歯とのバックラッシよりも小さい範囲で位相が変化するように、前記トルク付与手段から前記回転要素に対して付与させるトルクの制御を行う。これにより、内燃機関のトルクの推定時におけるショックの発生を抑制することができる。

上記の車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記トルク推定制御手段は、前記内燃機関における動作点の変化が所定以上となった際に、前記トルクを推定するための制御を行う。これにより、内燃機関のトルクを推定するための制御の実行頻度を低減することができ、当該制御の実行に起因する燃費低下などを抑制することが可能となる。

上記の車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記噛合機構における噛み合いを解放して前記内燃機関のトルクの反力を前記トルク付与手段で受け持たせつつ、前記内燃機関のトルクを前記車輪に伝達させるように制御を行う第２の伝達制御手段と、前記第１の伝達制御手段による制御から前記第２の伝達制御手段による制御に切り替えるために前記トルク付与手段より付与すべきトルクの絶対値が、前記トルク推定制御手段の制御時に前記トルク付与手段より付与されているトルクの絶対値よりも大きくなった場合に、前記第１の伝達制御手段による制御から前記第２の伝達制御手段による制御へと切り替える切り替え手段と、を備える。これにより、内燃機関のトルクを推定するための制御の実行時において、第１の伝達制御手段による制御から第２の伝達制御手段による制御への切り替えを速やかに行うことが可能となる。

上記の車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記トルク付与制御手段は、前記トルク付与手段が現在付与しているトルクと、前記回転要素と前記固定要素との位相を変化させるために前記トルク付与手段より付与すべき目標トルクとの関係に基づいて、前記トルク付与手段より付与させるトルクの変化速度を制御する。これにより、トルクの推定時における出力軸の変動などの発生を抑制することができると共に、トルクを推定するのに要する時間を短縮することができる。

上記の車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記トルク付与制御手段による制御中に、前記トルク付与手段が付与しているトルクが補償されるようなトルクを発生させる手段を更に備える。これにより、トルクの推定時における出力軸の変動などの発生を効果的に抑制することができる。

好適な例では、前記トルク付与手段としてモータジェネレータを用いることができる。

本発明における車両の駆動制御装置は、内燃機関のトルクにより回転する回転要素と当該回転要素に噛み合う固定要素とを有する噛合機構と、回転要素にトルクを付与するトルク付与手段と、噛合機構を噛み合わせることで内燃機関のトルクの反力を受け持たせつつ、内燃機関のトルクを車輪に伝達させるように制御を行う第１の伝達制御手段と、を有し、第１の伝達制御手段による制御の実行中に、トルク付与手段から回転要素に対して付与させるトルクの制御を行って、回転要素と固定要素との回転方向の位相変化を検出し、この位相変化及びトルク付与手段のトルクに基づいて、内燃機関のトルクを推定する。これにより、回転要素と固定要素とが噛み合っている状態で、内燃機関のトルクを精度良く推定することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、回転数制御機構に相当する第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の出力軸３には、駆動トルク又はブレーキ力のアシストを行うための副動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。第２のモータジェネレータＭＧ２と出力軸３とはＭＧ２変速部６を介して接続されている。さらに、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ（図２参照）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。なお、第１のモータジェネレータＭＧ１は、トルク付与手段に相当する。

エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１の回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。無段変速モードは、後述する動力分配機構２０の差動作用により実現される。

第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。

図２は、図１に示す第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、並びに動力分配機構２０の構成を示す。

動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸３とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる４つの回転要素のうち、第１の回転要素にエンジン１が連結され、第２の回転要素に第１のモータジェネレータＭＧ１が連結され、第３の回転要素に出力軸３が連結される。第４の回転要素はブレーキ部７により固定可能となっている。ブレーキ部７は、固定要素を備えて構成され、ブレーキ操作部５により制御される。例えば、ブレーキ部７は、ドグクラッチなどで構成される。ブレーキ部７が第４の回転要素を固定していない状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ブレーキ部７が第４の回転要素を固定している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン回転数が出力回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速比モードが実現される。なお、第４の回転要素およびブレーキ部７は、噛合機構に相当する。

本実施形態では、図２に示すように、動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１の遊星歯車機構はリングギア２１、キャリア２２、サンギア２３を備える。第２の遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、リングギア２５、キャリア２６、サンギア２７を備える。

エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリア２２に連結され、そのキャリア２２は第２の遊星歯車機構のリングギア２５に連結されている。これらが第１の回転要素を構成する。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は第１の遊星歯車機構のサンギア２３に連結され、これらが第２の回転要素を構成している。

第１の遊星歯車機構のリングギア２１と第２の遊星歯車機構のキャリア２６は相互に連結されているとともに出力軸３に連結されている。これらが第３の回転要素を構成している。また、第２の遊星歯車機構のサンギア２７は回転軸２９に連結されており、回転軸２９とともに第４の回転要素を構成している。回転軸２９はブレーキ部７により固定可能となっている。

電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。

インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。

ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。

インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４は制御信号Ｓ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３の状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。

また、ブレーキ部７には、第４の回転要素（回転軸２９など）と固定要素（ブレーキ部７）との位相変化を検出可能な回転センサ４０が設けられている。回転センサ４０は、検出した位相変化に対応する検出信号Ｓ４０をＥＣＵ４に供給する。

ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓ１〜Ｓ３を送受信することにより、それらを制御する。また、ＥＣＵ４はブレーキ操作部５に対してブレーキ操作指示信号Ｓ５を供給する。ブレーキ操作部５は、ブレーキ操作指示信号Ｓ５に基づいて、ブレーキ部７を操作し、第４の回転要素である回転軸２９の固定／解放を制御する。なお、詳細は後述するが、ＥＣＵ４は、本発明におけるトルク推定制御手段、第１の伝達制御手段、第２の伝達制御手段、及び切り替え手段に相当する。

［エンジントルク推定制御］
次に、本実施形態におけるエンジントルク推定制御について説明する。本実施形態では、回転要素の歯と固定要素の歯とが噛み合っている状態で、つまり固定変速比モードで走行中に、エンジントルクを推定するための制御を行う。なお、エンジントルク推定制御は、上記したＥＣＵ４によって実行される。

ここで、図３を参照して、固定変速比モードにおいてエンジントルクを推定する際の問題点について説明する。図３は、動力分配機構２０の固定変速比モードにおける共線図を示している。固定変速比モードでは、図３中の黒丸で示すように、噛合機構（第４の回転要素及び固定要素）が噛み合うことでブレーキ部７が固定される。このように固定変速比モードに設定されている場合には、エンジントルクを適切に推定することが困難となる。この理由は以下の通りである。無段変速モードでは、図３中の矢印Ａ１で示すように、エンジントルクの反力が第１のモータジェネレータＭＧ１によって支持されることとなる（なお、図３は固定変速比モードにおける共線図を示しているが、説明の便宜上、この図を用いて無段変速モードの説明を行っている）。そのため、第１のモータジェネレータＭＧ１におけるトルクに基づいてエンジントルクを精度良く求めることができる。つまり、無段変速モードでは、第１のモータジェネレータＭＧ１をエンジントルクを推定するためのセンサとして利用することができる。

しかしながら、固定変速比モードでは、図３中の矢印Ａ２で示すように、エンジントルクの反力がブレーキ部７において機械的に支持されることとなるため、第１のモータジェネレータＭＧ１におけるトルクに基づいてエンジントルクを求めることが困難となる。つまり、この場合には第１のモータジェネレータＭＧ１はほとんど出力していないため、上記した無段変速モードのように第１のモータジェネレータＭＧ１をセンサとして利用することができなくなり、エンジントルクを精度良く推定することが困難となる。このようにエンジントルクを精度良く推定できないと、固定変速比モードと無段変速モードとの変速を行う際などにおいて、変速に伴う変速ショックや電力収支の崩れなどが発生し得る。

したがって、本実施形態では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードで走行中に、エンジントルクを精度良く推定するための制御を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、固定変速比モードで走行中に、第１のモータジェネレータＭＧ１から第４の回転要素に対してトルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも呼ぶ。）を付与させ、この際に生じる第４の回転要素と固定要素との位相変化に基づいてエンジントルクを推定する。詳しくは、ＥＣＵ４は、位相変化を監視しながらＭＧ１トルクをスイープさせた場合において、第４の回転要素の歯と固定要素の歯とのバックラッシよりも小さい範囲で位相が変化した際におけるＭＧ１トルクに基づいて、エンジントルクを推定する。

図４は、本実施形態によるエンジントルク推定制御の基本概念を説明するための図である。図４では、第４の回転要素における歯の一部と、固定要素（ブレーキ部７）の歯の一部とを示している。この場合、第４の回転要素の歯は固定要素の歯に噛み合っている、つまり固定変速比モードに設定されている。固定変速比モードにおいては、基本的には、第４の回転要素と固定要素との間には図４中の矢印Ｂ１で示すようなトルクが働き、エンジントルクの反力がブレーキ部７において機械的に支持されることとなる。本実施形態では、ＥＣＵ４は、このような固定変速比モードで走行中にエンジントルクを推定するために、矢印Ｂ１と逆方向の矢印Ｂ２で示すようなＭＧ１トルクが第４の回転要素に付与されるように、第１のモータジェネレータＭＧ１に対して制御を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクが徐々に変化するように、第１のモータジェネレータＭＧ１に対する制御を行う。詳しくは、矢印Ｂ１の方向を正の方向とし、矢印Ｂ２の方向を負の方向とすると、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクが徐々に減少するように（言い換えると矢印Ｂ１と逆方向に働くトルクが徐々に増加するように）、第１のモータジェネレータＭＧ１に対する制御を行う。

これにより、矢印Ｂ１で示すような第４の回転要素と固定要素との間に働くトルクが徐々に減少していく。そして、ＭＧ１トルクがエンジントルクの反力相当になった際に、噛合機構における支持トルクが概ね「０」になる。この後、第４の回転要素が固定要素に対して移動する、つまり第４の回転要素と固定要素との位相が変化する。具体的には、第４の回転要素の歯と固定要素の歯とのバックラッシＢ３（言い換えると「ガタ」）分に相当する値まで、第４の回転要素と固定要素との位相が変化する。

本実施形態では、ＥＣＵ４は、このように位相が変化した際に付与しているＭＧ１トルクに基づいて、エンジントルクを推定する。こうするのは、第４の回転要素と固定要素との位相変化が生じた際には、付与しているＭＧ１トルクがエンジントルクの反力相当となるため、当該ＭＧ１トルクからエンジントルクを精度良く推定することができるからである。このようにエンジントルクの推定を行うことにより、固定変速比モードでの走行中に、精度良くエンジントルクを推定することができ、変速に伴う変速ショックや電力収支の崩れなどを効果的に抑制することが可能となる。

次に、図５乃至図８を参照して、本実施形態によるエンジントルク推定制御について具体的に説明する。

図５を用いて、エンジントルク推定制御時においてＭＧ１トルクを変化させる速度（以下、「スイープ速度」と呼ぶ。）について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、付与しているＭＧ１トルクと、エンジンパワー指令値などに基づいて予測される予想ＭＧ１トルク（目標トルク）との関係に基づいて、ＭＧ１トルクのスイープ速度を設定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクが予想ＭＧ１トルクからある程度離れている際は、ＭＧ１トルクを比較的速く変化させる。つまり、ＭＧ１トルクを予想ＭＧ１トルク付近まで、速やかに変化させる。こうするのは、エンジントルクを推定するのに要する時間を短縮するためである。

一方、ＭＧ１トルクが予想ＭＧ１トルクの近傍にある場合には、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクを比較的遅く変化させる。つまり、ＭＧ１トルクを変化させることによってＭＧ１トルクが予想ＭＧ１トルクの近傍の値になった場合には、ＭＧ１トルクのスイープ速度を減少させる。こうするのは、第４の回転要素と固定要素との位相変化を検出してＭＧ１トルクの付与を停止した際に、この位相変化がバックラッシ分よりも大きくならないようにするためである。即ち、第４の回転要素の歯が固定要素の歯の逆サイド側に衝突する前に止められるようにするためである。このようにスイープ速度を減少させることにより、エンジントルク推定制御時に出力軸変動の発生を抑制することが可能となる。

具体的に図５を用いて説明する。図５は、ＭＧ１トルクにおけるスイープ速度の一例を示している。図５は、横軸に予想ＭＧ１トルクに対する割合（％）を示し、縦軸にスイープ速度（絶対値を示すものとする）を示している。この場合、ＥＣＵ４は、予想ＭＧ１トルクに対する現在のＭＧ１トルクの割合が８０（％）未満である場合には、スイープ速度Ｖ１にてＭＧ１トルクを変化させる。これに対して、予想ＭＧ１トルクに対する現在のＭＧ１トルクの割合が８０（％）以上である場合には、ＥＣＵ４は、スイープ速度Ｖ１よりも遅いスイープ速度Ｖ２にてＭＧ１トルクを変化させる。

なお、スイープ速度Ｖ２は、第４の回転要素と固定要素との位相変化を検出してＭＧ１トルクの付与を停止した際に、第４の回転要素の歯が固定要素の歯の逆サイド側に衝突する前に止められるだけの応答性などに基づいて設定される。また、上記のようにスイープ速度を２段階に設定することに限定はされない。３段階以上の段階に分けたスイープ速度を用いても良いし、段階に分けずに連続的に変化させたスイープ速度を用いても良い。

図６に、本実施形態によるエンジントルク推定制御のタイムチャートを示す。図６の上にＭＧ１トルクの変化を示し、図６の下に第４の回転要素と固定要素との位相変化を示す。なお、位相変化は、回転センサ４０から出力される検出信号Ｓ４０に相当するものである。

時刻ｔ１１において、エンジントルク推定制御が開始される。つまり、第４の回転要素と固定要素との間に働くトルクと逆方向のＭＧ１トルクが、第４の回転要素に対して付与される。具体的には、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間、符号Ｃ１で示すように、ＭＧ１トルクが徐々に減少される。この場合には、前述したようなスイープ速度Ｖ１にてＭＧ１トルクが付与される。そして、時刻ｔ１２以降、符号Ｃ２で示すように、ＭＧ１トルクが徐々に減少される。この場合には、前述したような、スイープ速度Ｖ１よりも遅いスイープ速度Ｖ２にてＭＧ１トルクが付与される。

この後、時刻ｔ１３において、符号Ｃ３で示すように、第４の回転要素と固定要素との位相変化が生じる。これは、噛合機構における支持トルクが概ね「０」になったことを意味する。言い換えると、時刻ｔ１３におけるＭＧ１トルクＴｒ１が、エンジントルクの反力と概ね釣り合ったことを意味する。よって、このＭＧ１トルクＴｒ１に基づいてエンジントルクを精度良く推定することが可能となる。なお、上記のようにして適切に設定されたスイープ速度Ｖ２にてＭＧ１トルクを変化させているため、位相変化はバックラッシ分よりも小さくなる。

このような位相変化が生じている際（具体的には時刻ｔ１３から時刻ｔ４までの間）、ＭＧ１トルクＴｒ１が維持される。そして、時刻ｔ１４において、ＭＧ１トルクを増加させる制御が行われる。つまり、付与しているＭＧ１トルクが「０」になるように制御が行われる。そして、時刻ｔ１５においてＭＧ１トルクが概ね「０」になり、この時点で、エンジントルク推定制御が終了する。

なお、上記のようにエンジントルク推定制御時にＭＧ１トルクをスイープしている際に、ＭＧ１トルクが補償されるように第２のモータジェネレータＭＧ２よりトルク（以下、「ＭＧ２トルク」と呼ぶ。）を付与することが好適である。こうするのは、固定変速比モードにおいてＭＧ１トルクをスイープすると、ギヤ比の関係で出力軸３に伝達されるトルクが変化して、出力軸変動（出力軸ショック）が発生する場合があるからである。したがって、このように出力軸３に伝達されるトルクの変化分をＭＧ２トルクで補償することにより、エンジントルク推定制御中における出力軸変動の発生を効果的に防止することが可能となる。

次に、図７を用いて、エンジントルク推定制御の実行条件について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、エンジン１における動作点の変化が所定以上となった際に、つまり前回のエンジントルクの推定時から動作点が大きく変化した際に、エンジントルク推定制御を実行する。こうするのは、動作点が大きく変化した場合には、以前に推定したエンジントルクの値の信頼度が低下する傾向にあるため、エンジントルク推定制御を実行することが望ましいが、動作点が大きく変化していない場合には、以前に推定したエンジントルクを用いることができ、エンジントルク推定制御を実行する必要がないと言えるからである。加えて、動作点が大きく変化していない場合には、エンジントルク推定制御の実行に起因する、第１のモータジェネレータＭＧ１の使用エネルギー増大による燃費低下を抑制することが望ましいと言えるからである。なお、エンジントルク推定制御の実行は、エンジンパワーの指令の変動が小さい場合（即ち走行条件が安定している場合）に行うことが好適である。

具体的に図７を用いて説明する。図７は、横軸にエンジン回転偏差を示し、縦軸に空気負荷率偏差を示している。なお、空気負荷率偏差は、エンジントルクの変化と相関のある指標である。この例においては、ＥＣＵ４は、図７に示すようなエンジン回転偏差と空気負荷率偏差とで表されたマップを用いて、エンジントルク推定制御の実行を判断する。つまり、エンジン回転偏差と空気負荷率偏差とで規定されたエンジン１の動作点に基づいて、エンジントルク推定制御の実行を判断する。詳しくは、ＥＣＵ４は、エンジン１の動作点がハッチング領域にある場合には、エンジントルク推定制御を実行せずに、エンジン１の動作点が図７中のハッチング領域にない場合には、エンジントルク推定制御を実行する。

次に、図８を用いて、エンジントルク推定制御中における固定変速比モードから無段変速モードへの変速制御について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定制御中においてＭＧ１トルクをスイープしている最中でも、無段変速モードへの変速要求が出された場合には、固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるための変速制御を同時に実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、無段変速モードに変速するために必要なＭＧ１トルク（以下、「変速要求ＭＧ１トルク」と呼ぶ。）を求めて、この変速要求ＭＧ１トルクとエンジントルク推定制御中におけるＭＧ１トルク（以下、「変速要求ＭＧ１トルク」と区別するために「エンジントルク推定ＭＧ１トルク」と呼ぶ。）との関係に基づいて、第１のモータジェネレータＭＧ１への指令値を決定して変速制御を行う。

より具体的には、ＥＣＵ４は、変速要求ＭＧ１トルクの絶対値がエンジントルク推定ＭＧ１トルクの絶対値以下である場合には、変速要求ＭＧ１トルクを指令値に反映しない。つまり、変速要求ＭＧ１トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１から付与させず、エンジントルク推定ＭＧ１トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１から付与させる。即ち、エンジントルク推定制御を継続する。これに対して、変速要求ＭＧ１トルクの絶対値がエンジントルク推定ＭＧ１トルクの絶対値よりも大きくなった際に、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定制御を終了して、変速要求ＭＧ１トルクを指令値に反映する。つまり、第１のモータジェネレータＭＧ１より付与するトルクを、エンジントルク推定ＭＧ１トルクから変速要求ＭＧ１トルクにすり替える。このように変速制御を行うことにより、エンジントルク推定制御中において、固定変速比モードから無段変速モードへ速やかに変速を行うことが可能となる。言い換えると、変速もたつきを防止することができる。

具体的に図８を用いて説明する。図８は、エンジントルク推定制御中に変速制御を行った場合におけるＭＧ１トルクの時間変化を示している。まず、時刻ｔ２１において、エンジントルク推定制御が開始される。具体的には、時刻ｔ２１から、符号Ｄ１で示すように、第１のモータジェネレータＭＧ１よりＭＧ１トルク（エンジントルク推定ＭＧ１トルク）が付与される。この後、時刻ｔ２２において、固定変速比モードから無段変速モードへの変速要求が出される。そして、時刻ｔ２２より、符号Ｄ２で示すように、無段変速モードに変速するために必要な変速要求ＭＧ１トルクが算出される。但し、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの間は、変速要求ＭＧ１トルクの絶対値がエンジントルク推定ＭＧ１トルクの絶対値以下であるため、変速要求ＭＧ１トルクは指令値に反映されない。言い換えると、エンジントルク推定ＭＧ１トルクが指令値として用いられる。

この後、時刻ｔ２３において、変速要求ＭＧ１トルクの絶対値がエンジントルク推定ＭＧ１トルクの絶対値よりも大きくなる。したがって、この際に、エンジントルク推定制御が終了され、変速要求ＭＧ１トルクが指令値に反映される。つまり、符号Ｄ３に示すように、第１のモータジェネレータＭＧ１より付与するトルクが、エンジントルク推定ＭＧ１トルクから変速要求ＭＧ１トルクにすり替えられる。この後、時刻ｔ２４において、変速要求ＭＧ１トルクが所望のトルクとなるため、固定変速比モードから無段変速モードへ切り替えられる。なお、固定変速比モードから無段変速モードへの切り替えは、基本的には、噛合機構（第４の回転要素及び固定要素）における噛み合いを解放することによって行われる。

［エンジントルク推定制御処理］
次に、図９を参照して、本実施形態に係るエンジントルク推定制御処理について説明する。図９は、エンジントルク推定制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４によって繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ４は、運転状態情報を取得する。具体的には、ＥＣＵ４は、各回転要素の回転数、トルク、ブレーキ部７、クラッチなど係合要素の状態、ドライバのアクセル、ブレーキ、シフト操作、バッテリやモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、インバータ３１などの状態を運転状態情報として取得する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードで走行中か否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０１で取得した運転状態情報に基づいて、固定変速比モードで走行中か否かを判定する。例えば、ＥＣＵ４は、図３に示したような回転数関係が成立するか否かに基づいて判定を行う。固定変速比モードで走行中である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。一方、固定変速比モードで走行中でない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、つまり無段変速モードで走行中である場合、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、前回のエンジントルクの推定時から動作点が大きく変化しており、エンジンパワーの指令の変動が小さいといった条件を、エンジントルク推定制御の実行条件として用いて判定を行う。例えば、ＥＣＵ４は、図７に示したようなマップを用いて判定を行う。エンジントルク推定制御の実行条件が成立する場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、つまり動作点が大きく変化し且つエンジンパワーの指令の変動が小さい場合、処理はステップＳ１０４に進む。一方、エンジントルク推定制御の実行条件が成立しない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定ＭＧ１トルクをスイープさせる速度（スイープ速度）を算出する。具体的には、ＥＣＵ４は、現在のエンジントルク推定ＭＧ１トルクと予想ＭＧ１トルク（目標トルク）との関係に基づいて、スイープ速度を求める。例えば、ＥＣＵ４は、予想ＭＧ１トルクに対する現在のエンジントルク推定ＭＧ１トルクの割合に基づいて、スイープ速度Ｖ１及びスイープ速度Ｖ２のいずれかを決定する（図５参照）。そして、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ４は、エンジントルクを推定するための制御を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、第４の回転要素と固定要素との位相変化（例えば回転センサ４０より取得する）を監視しながら、エンジントルク推定ＭＧ１トルクをスイープさせる。そして、ＥＣＵ４は、第４の回転要素の歯と固定要素の歯とのバックラッシよりも小さい範囲で位相が変化した際におけるエンジントルク推定ＭＧ１トルクに基づいて、エンジントルクを推定する。更に、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定ＭＧ１トルクをスイープしている際に出力軸変動の発生を防止するために、エンジントルク推定ＭＧ１トルクが補償されるように第２のモータジェネレータＭＧ２よりＭＧ２トルクを付与する制御を行う。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ４は、無段変速モードへの変速要求がないか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ４は、車速や駆動力などを用いて変速要求を監視する。無段変速モードへの変速要求がない場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、処理は当該フローを抜け、無段変速モードへの変速要求がある場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７以降の処理では、無段変速モードへの変速要求があるため、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへ変速するための処理を行う。まず、ステップＳ１０７では、ＥＣＵ４は、無段変速モードに変速するために必要な変速要求ＭＧ１トルクを算出する。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジントルクの反力と釣り合うような変速要求ＭＧ１トルクを求める。この場合において、現状の動作点で信頼性の高いエンジントルクの推定結果が存在する場合には、ＥＣＵ４は、そのエンジントルクを用いて変速要求ＭＧ１トルクを求める。これにより、変速時間を短縮することができる。一方、現状の動作点で信頼性の高いエンジントルクの推定結果が存在しない場合には、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクをスイープして、変速要求ＭＧ１トルクを探索する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０７で得られた変速要求ＭＧ１トルクの絶対値がエンジントルク推定ＭＧ１トルクの絶対値よりも大きいか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへ切り替えても良い状況であるか否かを判定している。変速要求ＭＧ１トルクの絶対値がエンジントルク推定ＭＧ１トルクの絶対値よりも大きい場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０９に進む。この場合には、エンジントルク推定制御を終了して（ステップＳ１０９）、変速要求ＭＧ１トルクを指令値に反映する。つまり、第１のモータジェネレータＭＧ１より付与するトルクを、エンジントルク推定ＭＧ１トルクから変速要求ＭＧ１トルクにすり替える。そして、処理は当該フローを抜ける。

一方、変速要求ＭＧ１トルクの絶対値がエンジントルク推定ＭＧ１トルクの絶対値以下である場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、変速要求ＭＧ１トルクを指令値に反映しない。つまり、変速要求ＭＧ１トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１から付与させずに、エンジントルク推定ＭＧ１トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１から付与させる。

以上説明したエンジントルク推定制御処理によれば、固定変速比モードでの走行中に、精度良くエンジントルクを推定することができる。よって、変速に伴う変速ショックや電力収支の崩れなどを効果的に抑制することが可能となる。

なお、上記では、回転センサ４０によって位相変化を検出する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、回転センサ４０を用いずに、第１のモータジェネレータＭＧ１における位相（レゾルバより取得される）及び第２のモータジェネレータＭＧ２における位相（レゾルバより取得される）に基づき、ギヤ比より、このような位相変化を求めることができる。

実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す。モータジェネレータ及び動力伝達機構の構成を示す。動力分配機構の固定変速比モードにおける共線図を示す。エンジントルク推定制御の基本概念を説明するための図を示す。ＭＧ１トルクにおけるスイープ速度の一例を示す。エンジントルク推定制御のタイムチャートを示す。エンジントルク推定制御の実行条件を表したマップを示す。エンジントルク推定制御中に変速制御を行った場合におけるＭＧ１トルクの時間変化を示す。エンジントルク推定制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１エンジン
３出力軸
４ＥＣＵ
７ブレーキ部
３１インバータ
３２、３４コンバータ
３３ＨＶバッテリ
２０動力分配機構
ＭＧ１第１のモータジェネレータ
ＭＧ２第２のモータジェネレータ

Claims

複数の歯を有し、内燃機関のトルクにより回転する回転要素と、複数の歯を有し、前記回転要素と噛み合う固定要素とを有する噛合機構と、
前記回転要素にトルクを付与するトルク付与手段と、
前記噛合機構を噛み合わせることで前記内燃機関のトルクの反力を当該噛合機構で受け持たせつつ、前記内燃機関のトルクを前記車輪に伝達させるように制御を行う第１の伝達制御手段と、
前記内燃機関のトルクを推定するための制御を行うトルク推定制御手段と、を備え、
前記トルク推定制御手段は、
前記第１の伝達制御手段による制御の実行中に、前記トルク付与手段から前記回転要素に対して付与させるトルクの制御を行うトルク付与制御手段と、
前記トルク付与制御手段による制御の実行中に、前記回転要素と前記固定要素との回転方向の位相変化を検出する位相変化検出手段と、
前記第１の伝達制御手段による制御の実行中に、前記位相変化検出手段が検出した位相変化、及び前記トルク付与制御手段の制御によって前記トルク付与手段から付与されたトルクに基づいて、前記内燃機関のトルクを推定するトルク推定手段と、を備えることを特徴とする車両の駆動制御装置。
前記トルク付与制御手段は、前記回転要素の歯と前記固定要素の歯とのバックラッシよりも小さい範囲で位相が変化するように、前記トルク付与手段から前記回転要素に対して付与させるトルクの制御を行う請求項１に記載の車両の駆動制御装置。
前記トルク推定制御手段は、前記内燃機関における動作点の変化が所定以上となった際に、前記トルクを推定するための制御を行う請求項１又は２に記載の車両の駆動制御装置。
前記噛合機構における噛み合いを解放して前記内燃機関のトルクの反力を前記トルク付与手段で受け持たせつつ、前記内燃機関のトルクを前記車輪に伝達させるように制御を行う第２の伝達制御手段と、
前記第１の伝達制御手段による制御から前記第２の伝達制御手段による制御に切り替えるために前記トルク付与手段より付与すべきトルクの絶対値が、前記トルク推定制御手段の制御時に前記トルク付与手段より付与されているトルクの絶対値よりも大きくなった場合に、前記第１の伝達制御手段による制御から前記第２の伝達制御手段による制御へと切り替える切り替え手段と、を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
前記トルク付与制御手段は、前記トルク付与手段が現在付与しているトルクと、前記回転要素と前記固定要素との位相を変化させるために前記トルク付与手段より付与すべき目標トルクとの関係に基づいて、前記トルク付与手段より付与させるトルクの変化速度を制御する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
前記トルク付与制御手段による制御中に、前記トルク付与手段が付与しているトルクが補償されるようなトルクを発生させる手段を更に備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
前記トルク付与手段は、モータジェネレータである請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。