JP2009191954A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噛み合いクラッチの係合時間を短縮することが可能な車両の制御装置を提供する。
【解決手段】車両の制御装置は、第１の係合部材と、第２の係合部材と、電動機と、アクチュエータと、予測手段と、係合指令手段と、を有する。予測手段は、指令信号からアクチュエータが始動するまでの遅れ時間と、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材との速度偏差とから、遅れ時間後の第１の係合部材と第２の係合部材との角度偏差の予測値を算出する。係合指令手段は、予測手段により算出した前記角度偏差の予測値に基づきアクチュエータに係合指令を出す。このようにすることで、係合判定時での角度偏差と、実際のアクチュエータの作動時の角度偏差とのずれを考慮した上で係合判定を実行できるため、正確な係合処理を実現できるとともに、係合時間の短縮化を実現することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の動力伝達装置などに用いられる車両の制御装置に関する。

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。

このようなハイブリッド車両の一例として、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ハイブリッド車両がある。この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、ドグ歯を有する噛み合いクラッチ（ドグクラッチ）を利用した回転位相同期変速制御によるものが知られている。

例えば、特許文献１には第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向の位相を一致させた上で係合を行うドグクラッチの制御方法が記載されている。

特開２００６−０８３９１９号公報

ところで、特許文献１において、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との係合は、アクチュエータにより第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させることによって実現する。一方、アクチュエータに電流指令を与えてから実際に動き出すまでには遅れ時間が生じる。しかしながら、特許文献１に記載のドグクラッチの制御方法は、上述の遅れ時間が考慮されていない。また、軸線方向の移動量に基づき位相差を算出しているため、係合処理に時間がかかるおそれがある。

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、噛み合いクラッチの係合時間を短縮することが可能な車両の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、円周方向に凹部および凸部を交互に配置して構成される歯を有する第１の係合部材と、円周方向に凹部および凸部を交互に配置して構成される歯を有し、かつ、前記第１の係合部材と同軸上に配置された第２の係合部材と、前記第１の係合部材を回転させる電動機と、前記第１の係合部材または前記第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させることにより、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯とを係合・解放させるアクチュエータとを有する車両の制御装置において、指令信号から前記アクチュエータが始動するまでの遅れ時間と、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材との速度偏差とから、前記遅れ時間後の第１の係合部材と第２の係合部材との角度偏差の予測値を算出する予測手段と、前記予測手段により算出した前記角度偏差に基づき前記アクチュエータに係合指令を出す係合指令手段と、を備える。

上記の車両の制御装置は、第１の係合部材と、第２の係合部材と、電動機と、アクチュエータと、を有するハイブリッド車両に好適に適用される。第１の係合部材は、例えばドグクラッチにおける回転部であり、第２の係合部材は、例えばドグクラッチにおける固定部であり、電動機は、例えば第１のモータジェネレータである。アクチュエータは、第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させることにより、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯とを係合・解放させる。車両の制御装置は、予測手段と、係合指令手段とを有する。予測手段及び係合指令手段は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって実現される。予測手段は、指令信号からアクチュエータが始動するまでの遅れ時間と、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材との速度偏差とから、遅れ時間後の第１の係合部材と第２の係合部材との角度偏差の予測値を算出する。係合指令手段は、予測手段により算出した前記角度偏差の予測値に基づきアクチュエータに係合指令を出す。このようにすることで、係合判定時での角度偏差と、実際のアクチュエータの作動時の角度偏差とのずれを考慮した上で係合判定を実行できるため、正確な係合処理を実現できるとともに、係合時間の短縮化を実現することができる。

上記の車両の制御装置の一態様は、前記予測手段は、前記遅れ時間後の前記速度偏差の予測値をさらに算出し、前記係合指令手段は、前記予測手段が算出した前記速度偏差と前記角度偏差とに基づき前記アクチュエータに係合指令を出すことを特徴とする。この態様では、係合判定時での速度偏差と、実際のアクチュエータの作動時の速度偏差とのずれを考慮した上で係合判定を実行する。これにより、正確な係合処理を実現できるとともに、係合時間の短縮化を実現することができる。

上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記係合指令手段は、前記第１の係合部材の任意の歯の位置と、前記歯の近傍に位置する前記第２の係合部材の溝の位置とに基づき、前記角度偏差を算出することを特徴とする。

従来では、目標とする位相角度は１つに設定し、それをドグ判定に用いていた。しかし、実際には、ドグ歯は周期性を有し、各ドグ歯の大きさや間隔は等しい。従って、この態様では、目標とする位相角度を１つに限定せず、係合判定時での最も近い噛み合わせ可能な位置を目標の位相角度とし、角度偏差を算出する。これにより、外乱等によりトルク制御が乱れた場合であっても、遅延を生じることなく係合を行うことができる。なお、第１の係合部材の任意の歯の位置と、歯の近傍に位置する第２の係合部材の溝の位置とに基づき、前記角度偏差を算出することは、第２の係合部材の任意の歯の位置と、歯の近傍に位置する第１の係合部材の溝の位置とに基づき、前記角度偏差を算出することに等しい。即ち、本発明は、第１の係合部材の歯の位置と溝の位置とのどちらを基準に角度偏差を計算するかに依存しない。

上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記係合指令手段は、前記速度偏差が第１の閾値以下で、かつ、前記第１の係合部材の任意の歯と前記歯の両側に位置する前記第２の係合部材の２つの溝との角度偏差である第１の角度偏差と第２の角度偏差の少なくとも１つの絶対値が第２の閾値以下の場合に、前記アクチュエータに係合指令を出すことを特徴とする。この態様では、速度偏差、第１の角度偏差、及び第２の角度偏差に基づき係合判定を行う。第１の角度偏差または第２の角度偏差のいずれか一方は、係合判定時での最も近い噛み合わせ可能な位置との角度偏差を表すため、これらを用いることで最も近い噛み合わせ可能な位置との係合判定を適切に実行することができる。また、第２の係合部材の任意の歯と、歯の両側に位置する第１の係合部材の２つの溝との角度偏差を第１の角度偏差及び第２の角度偏差としても同一の値が得られる。即ち、本発明は、第１の係合部材の歯の位置と溝の位置とのどちらを基準に角度偏差を計算するかに依存しない。

上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記係合指令手段は、前記速度偏差が第３の閾値以下になった場合に実行されることを特徴とする。第３の閾値は、第１の閾値よりも大きい値とする。これにより、速度偏差が第３の閾値以上の場合には、第１の角度偏差、第２の角度偏差等の算出処理を省くことができるため、処理が簡易迅速化される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施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制御装置の概略構成を示す。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、ＭＧ２変速部６を介して連結されている。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、バッテリー、インバータ、又は適宜のコントローラ（図示せず）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。

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、発電に伴う反力トルクが作用する。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。図２において、実線は連結されていることを示し、波線矢印は信号の流れを示している。

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、第４の回転要素にドグクラッチ５が接続される。ドグクラッチ５を解放した状態では、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、ドグクラッチ５を係合して第４の回転要素を固定すると、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。

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ヤ２１、キャリア２２、サンギヤ２３を備え、第２の遊星歯車機構はリングギヤ２５、キャリア２６、サンギヤ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ヤ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ヤ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ヤ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ヤ２７は第４の回転要素に対応し、ドグクラッチ５を介してブレーキ部７に連結している。

ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイスなどを有し、各種センサからの検出信号に基づいて、エンジン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、の駆動制御を行う。本実施形態では、例えば、ＥＣＵ５０は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、の夫々に設けられた図示しない回転数センサからの検出信号に基づいて、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、の夫々の回転数を検出する。ＥＣＵ５０は、これらの回転数に基づいて、第１のモータジェネレータＭＧ１の駆動制御を行うとともに、後述するアクチュエータの駆動制御も行う。ＥＣＵ５０は、後述する係合判定処理において、予測手段及び係合指令手段として機能する。

図３にドグクラッチ５の構成例を模式的に示す。この例では、ドグクラッチ５は固定部５３ａと、回転部５３ｂとを備えて構成される。回転部５３ｂは、アクチュエータ６０に連結されている。固定部５３ａ及び回転部５３ｂは、それぞれ複数のドグ歯５５を備えている。回転部５３ｂは図２に示す第２の遊星歯車機構のサンギヤ２７に連結されており、第４の回転要素であるサンギヤ２７の回転に従って回転する。固定部５３ａはブレーキ部７に固定されている。図中の矢印１２２のように、回転部５３ｂは軸方向に移動（ストローク）可能に構成されており、回転部５３ｂを、アクチュエータ６０を用いて矢印１２２方向に移動させることにより、固定部５３ａに係合し、クラッチをオン状態とする。また、アクチュエータ６０を矢印１２２と逆方向に移動させることにより、回転部５３ｂと固定部５３ａの係合を解放し、クラッチをオフ状態とする。

[係合判定方法]
次に、ドグクラッチ５の回転部５３ｂと固定部５３ａとの係合方法について述べる。通常、回転部５３ｂと固定部５３ａとの係合を行う場合、固定部５３ａの回転速度は０であるため、回転部５３ｂの回転速度の目標値は０である。したがって、従来の係合処理は、回転部５３ｂの回転速度と固定部５３ａの回転速度との差（以後、「速度偏差」と呼ぶ。）、即ち回転部５３ｂの回転速度を、所定の十分小さい値（以後、「第１の閾値」と呼ぶ。）にした上で、回転部５３ｂのドグ歯５５と固定部５３ａのドグ歯５５とを所定の噛み合わせ位置（以後、「目標噛み合わせ位置」と呼ぶ。）になるようにＥＣＵ５０は回転部５３ｂのトルクを制御していた。即ち、この場合、係合するドグ歯５５の噛み合わせは１通りしか存在しない。以後、目標噛み合わせ位置から外れた角度の度合を「角度偏差」と呼ぶ。

しかし、上述の係合処理の場合、エンジンガタや摩擦力変化、エンジン爆発振動等の外乱により、回転部５３ｂの制御が乱れた場合、速度偏差が第１の閾値以下になっても、角度偏差が目標値より大きい場合がある。この場合、ＥＣＵ５０は係合を実行することができず、係合処理に遅延が生じることになる。

図４に、本実施形態に係るドグ歯５５の係合方法の一例を示す。なお、図４に示すドグ歯の係合方法では、説明の便宜上、回転部５３ｂのドグ歯５５ｘを基準に説明する。しかしながら、本発明は回転部５３ｂのドグ歯５５ｘの選択方法には依存しない。また、回転部５３ｂは、回転速度が０値の近傍にある、即ち速度偏差が第１の閾値以下にあるものの、外乱の影響により、固定部５３ａとの目標噛み合わせ位置（不図示）から離れている、即ち角度偏差が大きいとする。言い換えると、係合判定の要素である速度偏差及び角度偏差のうち、速度偏差については係合条件を満たし、角度偏差については係合条件を満たしていないとする。

この場合、回転部５３ｂのトルクは、ドグ歯５５ｘが目標噛み合わせ位置に移動するようにＥＣＵ５０によって制御されている。しかし、通常、回転部５３ｂ及び固定部５３ａのドグ歯及びドグ歯間の溝の配置には周期性がある。即ち、ドグ歯の間隔（以後、「ピッチ」と呼ぶ。）及び溝の間隔は回転部５３ｂ、固定部５３ａ内で全て等しい。

したがって、ＥＣＵ５０は、速度偏差が第１の閾値以下になった時点で、ドグ歯５５ｘが最も近傍に位置する噛み合わせ場所との角度差を算出し、それを係合条件で用いる角度偏差として係合処理の可否を判断する。この場合、ＥＣＵ５０は、ドグ歯５５ｘと目標噛み合わせ位置（不図示）との角度偏差は係合判定に用いない。これにより、係合時間を短縮することができる。

即ち、図４において、ドグ歯５５ｘが、固定部５３ａのドグ歯５５ｙと５５ｚ間の噛み合わせ位置Θｒｅｆ２との角度偏差ｄ２または固定部５３ａのドグ歯５５ｚと５５ｖ間の噛み合わせ位置Θｒｅｆ１との角度偏差ｄ１が十分小さい場合に、係合条件が成立したとみなし、係合を実行する。ここで、Θｒｅｆ１及びΘｒｅｆ２は、固定部５３ａを中心とした角度を表す。なお、角度の基準位置（０度に相当する位置）は任意に設定され、本発明は角度の基準位置の選定には依らない。即ち、速度偏差が第１の閾値以下になった時点で最も近いドグ歯同士について係合判定を行い、かつ係合条件である角度偏差は２つの角度偏差ｄ１、ｄ２を用いて係合判定を行う。以後、ｄ１、ｄ２を「第１の角度偏差」、「第２の角度偏差」と呼ぶ。

図５に、回転部のドグ歯５５ｘが有する位相角度の時間推移のグラフの一例を示す。図５において、グラフ縦軸の角度はドグ歯５５ｘの角度を表す。図５ではグラフが説明の便宜上、直線となっているが必ずしも本発明が適用可能な状況はこれに限らない。図５中の黒点７０ａ乃至７０ｄは、固定部５３ａのドグ歯間に位置する溝、即ち回転部５３ｂのドグ歯との噛み合わせ位置を表し、ΘＴｒｅｆは、ドグ歯５５ｘの目標噛み合わせ位置で、かつ黒点７０ｄに相当する溝の位置を表す。

図５に示すように、回転部５３ｂは回転運動を行うため、時間経過とともにドグ歯５５ｘの角度が変動する。ＥＣＵ５０は、ドグ歯５５ｘがΘＴｒｅｆに位置するようにトルクを制御する。しかし、図５に示す現在時刻において、外乱等の影響により、目標噛み合わせ位置ΘＴｒｅｆとドグ歯５５ｘとの角度偏差が大きいまま回転速度が第１の閾値以下となる場合がある。その場合、ＥＣＵ５０は、目標噛み合わせ位置ΘＴｒｅｆとドグ歯５５ｘの位置Θとの角度偏差を係合判定の条件とはせず、位置Θと最も近い黒点７０ａに対応する噛み合わせ位置及び黒点７０ｂに対応する噛み合わせ位置との角度偏差である第１の角度偏差及び第２の角度偏差ｄ１、ｄ２を係合判定の条件とする。なお、固定部５３ａは固定しているため、角度偏差ｄ１、ｄ２の計測は、例えば回転部５３ｂの回転位置により算出可能である。

そして、第１の角度偏差ｄ１または第２の角度偏差ｄ２が所定の値（以後、「第２の閾値」と呼ぶ。）以下である場合には、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ６０により回転部５３ｂと固定部５３ａとの係合を実行する。これにより、外乱が発生した場合においても、係合時間を短縮することができる。

なお、上述した係合判定は、回転部５３ｂが逆回転の場合でも実行可能である。この場合、回転部５３ｂの回転方向に関わらず、回転速度の絶対値が第１の閾値以下になった場合は、ドグ歯５５ｘと近傍に位置する２つの固定部５３ａの溝との角度偏差ｄ１、ｄ２のいずれかの値が第２の閾値以下になるかＥＣＵ５０が監視を行う。

[速度偏差及び角度偏差の予測方法]
上述の係合判定方法を用いることで、係合時間の短縮化を図ることが可能である。しかし、アクチュエータ６０は、通常、ＥＣＵ５０から移動の指令を受けてから実際に移動するまで所定時間（例えば３０ミリ秒）かかる。したがって、実際にアクチュエータ６０が移動する際の回転速度及び角度偏差の予測値を用いて上述の係合判定方法を実行することで、より正確に係合の制御を行うことが可能となる。

以下本実施形態に係る速度偏差及び角度偏差の予測値の算出方法について述べる。ここで、アクチュエータ６０が電流指令を受けてから始動するのに要する時間（以後、「遅れ時間」と呼ぶ。）をＴ秒とし、現在時刻での回転部５３ｂの回転速度をω０とすると、遅れ時間Ｔ秒後の回転速度ωｔは、
ωｔ＝ω０＋（ｄω／ｄｔ）×Ｔ （１）
と、算出される。ここで、ｄω／ｄｔは回転部５３ｂの角加速度を表す。なお、ω０やｄω／ｄｔの値は、例えばＥＣＵ５０が制御するトルクにより推定することができる。または、ｄω／ｄｔの値は、予め定数を設定してもよい。

したがって、Ｔ秒後の速度偏差Δωｔについても、固定部５３ａの回転速度が０であることより、ωｔと絶対値が同一値となる。即ち、
｜Δωｔ｜＝｜ωｔ｜ （２）
が成立する。

また、現在時刻からＴ秒後までの平均回転速度ωａは、例えば
ωａ＝（ω０＋ωｔ）／２ （３）
と、近似的に設定できる。従って、現在時刻での角度偏差と遅れ時間Ｔ秒後の角度偏差とのズレを表すΔΘは、
ΔΘ＝ωａ×Ｔ×（３６０／２π） （４）
と、求められる。なお、式（４）では、角度の単位を孤度法から度数法に変換している。以上により、ｄ１、ｄ２に対応する、アクチュエータの遅れ時間を考慮した第１の角度偏差及び第２の角度偏差の予測値ｄ１ｔ、ｄ２ｔは、溝の間隔（ピッチ）をｐ（＝ｄ１＋ｄ２）とすると、
ｄ１ｔ＝ｄ１＋ΔΘ （５）
ｄ２ｔ＝ｄ２−ΔΘ＝ｐ−ｄ１−ΔΘ （６）
と、求められる。ここで、ΔΘは回転部５３ｂの回転方向によって、符号が切り替わる。しかし、ΔΘの符号が切り替わっても、式（５）と式（６）で求まるｄ１ｔ、ｄ２ｔの値が入れ替わるだけである。したがって、ｄ１ｔ、ｄ２ｔの値が第２の閾値以下であるか判定することにより、回転方向に依らず係合判定を行うことができる。

以上により、予測後の回転速度ωｔや第１の角度偏差及び第２の角度偏差ｄ１ｔ、ｄ２ｔを用いることで、より正確に係合の制御を行うことが可能となる。

[処理フロー]
次に、ＥＣＵ５０が行う係合判定処理の流れを示すフローチャートを図６及び図７に示す。フローチャートの処理において、ステップＳ９及びステップＳ１０が本発明の予測手段による処理に相当し、ステップＳ１１乃至Ｓ１７が係合指令手段による処理に相当する。なお、図６及び図７に示すフローチャートはＥＣＵ５０によって繰り返し実行される。また、フローチャート中の「位相フラグ」は、本発明に係る係合判定を開始するか否かを判別するためのフラグであり、「係合フラグ」は、アクチュエータの作動指令を行うか判別するためのフラグを表す。

まず、ＥＣＵ５０は、ドグクラッチの係合要求があるか判定する（ステップＳ１）。そして、係合要求がない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は位相フラグ及び係合フラグをＯＦＦに設定し、フローチャートの処理を終了する（ステップＳ２）。

一方、係合要求があった場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は位相フラグの値について確認する（ステップＳ３）。そして、後述するステップＳ８において位相フラグをＯＮにした場合には、図７に示す処理Ａへ進む（ステップＳ３；Ｎｏ）。一方、ステップＳ８をまだ実行しておらず位相フラグがＯＦＦである場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、回転部５３ｂにおける現在の回転速度と目標の回転速度との速度偏差Δωを計算する（ステップＳ４）。本実施形態においては、上述の目標回転速度は０であるので、速度偏差Δωの絶対値と回転部５３ｂの回転速度の絶対値とは等しい。

そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ４で求めた速度偏差Δωに基づき、出力すべきＭＧ１トルクＴｇの値を算出し（ステップＳ５）、第１のモータジェネレータＭＧ１にトルクＴｇを出力させる（ステップＳ６）。

次に、ＥＣＵ５０は、速度偏差Δωの絶対値が所定の閾値Ｋ１（以後、「第３の閾値」と呼ぶ。）よりも小さいか判定する（ステップＳ７）。第３の閾値Ｋ１は、第１の閾値よりも大きい値に設定される。そして、速度偏差Δωの絶対値が第３の閾値Ｋ１よりも大きい場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、ＥＣＵ５０はフローチャートの処理を終了し、再びステップＳ１へ処理を戻す。これにより、速度偏差Δωが第３の閾値Ｋ１以上の場合に、不要な係合判定の処理を省くことができる。

一方、速度偏差Δωの絶対値が第３の閾値Ｋ１よりも小さい場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は位相フラグをＯＮに設定し（ステップＳ８）、フローチャートの処理を終了する。その後、フローチャートの処理を開始したときに、ステップＳ３において、位相フラグがＯＮであることにより、処理Ａへ進む。

処理Ａでは、ＥＣＵ５０は、本発明に係る係合判定方法を実行する（ステップＳ９乃至ステップＳ１５）。まず、ＥＣＵ５０は、速度偏差Δω及び角度偏差ΔΘＴｒｅｆ、ｄ１、ｄ２を計算する（ステップＳ９）。ΔΘＴｒｅｆは、目標噛み合わせ位置と、現在の回転部５３ｂの位置との角度偏差を表す。角度偏差ΔΘＴｒｅｆは、後述するステップＳ１１のトルクの計算において用いられる。ここで、ＥＣＵ５０は、角度偏差ΔΘＴｒｅｆとは別に、第１の角度偏差及び第２の角度偏差ｄ１、ｄ２を計算する。トルク制御で用いる角度偏差ΔΘＴｒｅｆとは別に、第１角度偏差及び第２の角度偏差を係合判定に用いることで、ＥＣＵ５０は迅速な係合処理を実現することが可能となる。

次に、ＥＣＵ５０は、速度偏差の予測値Δωｔ及び第１の角度偏差及び第２の角度偏差の予測値ｄ１ｔ、ｄ２ｔを算出する（ステップＳ１０）。予測値の計算は、例えば式（１）乃至式（６）を用いることで算出することができる。これにより、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ６０の始動に要する時間、即ち遅れ時間を考慮した、より的確な係合判定を実行することができる。

そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ９で求めた速度偏差Δω及び角度偏差ΔΘＴｒｅｆに基づき、出力すべきＭＧ１トルクＴｇの値を算出し（ステップＳ１１）、第１のモータジェネレータＭＧ１にトルクＴｇを出力させる（ステップＳ１２）。

次に、ＥＣＵ５０は、速度偏差の予測値Δωｔが第１の閾値Ｋ２以下であるか判定する（ステップＳ１３）。そして、速度偏差の予測値Δωｔが第１の閾値Ｋ２以下である場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、次に第１の角度偏差及び第２の角度偏差の予測値ｄ１ｔ、ｄ２ｔの絶対値のいずれか１つが第２の閾値Ｋ３以下であるか判定する（ステップＳ１４）。

一方、速度偏差の予測値Δωｔが第１の閾値Ｋ２以上である場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、係合条件を満たさないと判断し、係合フラグをＯＮに設定せず、フローチャートの処理を終了する。

そして、第１の角度偏差及び第２の角度偏差の予測値ｄ１ｔ、ｄ２ｔの絶対値のいずれか１つが第２の閾値Ｋ３以下である場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は係合フラグをＯＦＦからＯＮに変更する（ステップＳ１５）。これにより、ＥＣＵ５０の指令に従い、アクチュエータ６０が作動し、係合処理が行われる（ステップＳ１６；Ｙｅｓ、ステップＳ１７、ステップＳ１８）。これにより、角度偏差ΔΘＴｒｅｆのみを角度偏差の係合条件に用いるのに比べ、第１の角度偏差及び第２の角度偏差の２つの値を用いて判定することにより、係合条件が成立する確率が２倍になり、係合処理の迅速化を達成することができる。

一方、角度偏差ｄ１ｔの絶対値及びｄ２ｔの絶対値がいずれも第２の閾値Ｋ３以上である場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、速度偏差において係合条件を満たすものの、角度偏差は係合条件を満たさない。したがって、ＥＣＵ５０は係合処理を行わず（ステップＳ１６；Ｎｏ）、フローチャートの処理を終了する。そして再びフローチャートを開始し、角度偏差ｄ１ｔ、ｄ２ｔの絶対値が第２の閾値Ｋ３以下になるか監視する。

本実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 モータジェネレータ及び動力分割機構の構成を示す図である。 ドグクラッチの構造を示す図である。 ドグクラッチの固定部及び回転部の一部を拡大した図である。 回転部のドグ歯が有する位相角度の、時間に対する変化を示すグラフである。 本実施形態に係る係合処理を示すフローチャートである。 本実施形態に係る係合処理を示すフローチャートである。

符号の説明

ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ
１ エンジン
３ 出力軸
５ ドグクラッチ
７ ブレーキ部
２０ 動力分配機構
５５ ドグ歯

Claims (5)

1. 円周方向に凹部および凸部を交互に配置して構成される歯を有する第１の係合部材と、円周方向に凹部および凸部を交互に配置して構成される歯を有し、かつ、前記第１の係合部材と同軸上に配置された第２の係合部材と、前記第１の係合部材を回転させる電動機と、前記第１の係合部材または前記第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させることにより、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯とを係合・解放させるアクチュエータとを有する車両の制御装置において、
   指令信号から前記アクチュエータが始動するまでの遅れ時間と、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材との速度偏差とから、前記遅れ時間後の第１の係合部材と第２の係合部材との角度偏差の予測値を算出する予測手段と、
   前記予測手段により算出した前記角度偏差に基づき前記アクチュエータに係合指令を出す係合指令手段と、を備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記予測手段は、前記遅れ時間後の前記速度偏差の予測値をさらに算出し、
   前記係合指令手段は、前記予測手段が算出した前記速度偏差と前記角度偏差とに基づき前記アクチュエータに係合指令を出す請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記係合指令手段は、前記第１の係合部材の任意の歯の位置と、前記歯の近傍に位置する前記第２の係合部材の溝の位置とに基づき、前記角度偏差を算出する請求項１または２に記載の車両の制御装置。
4. 前記係合指令手段は、前記速度偏差が第１の閾値以下で、かつ、前記第１の係合部材の任意の歯と前記歯の両側に位置する前記第２の係合部材の２つの溝との角度偏差である第１の角度偏差と第２の角度偏差の少なくとも１つの絶対値が第２の閾値以下の場合に、前記アクチュエータに係合指令を出す請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
5. 前記係合指令手段は、前記速度偏差が第３の閾値以下になった場合に実行される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。

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