JP2015205549A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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雄二 岩瀬
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清太郎 信安
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Abstract

【課題】一つのモータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行するモードから、二つのモータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行するモードへの切り替えを迅速に行うことができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】係合装置を解放しかつエンジンを停止させた状態で第２モータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行する第１走行モードから、係合装置を係合するとともに、固定機によりエンジンの出力軸を停止させた状態で第１モータおよび第２モータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行する第２走行モードに切り替える際に、係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数との差を低減するように第１モータの回転数を制御するモータ制御（ステップＳ３）と、係合装置の伝達トルク容量を増大させる係合制御（ステップＳ５）とを並列に実行するように構成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンと、少なくとも二つ以上の複数のモータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、いずれか一つのモータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行するモードと、少なくとも二つのモータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行するモードとを切り替えることができるように構成されたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
特許文献１には、エンジンに連結された第１回転要素と、第１モータに連結された第２回転要素と、駆動輪に連結された第３回転要素とを有する差動機構、および駆動輪にトルク伝達可能に連結された第２モータを備えたハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両は、第２回転要素を反力要素として機能させるように第１モータを制御することにより、エンジンから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行させるモードと、第２モータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行させるモードとを切り替えることができる。また、要求駆動力が比較的大きい場合であっても、エンジンを停止させた状態で走行させることができるように構成されている。具体的には、第１モータおよび第２モータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行させることができるように、差動機構の入力軸にワンウェイクラッチや制御ブレーキなどを設けている。すなわち、第１回転要素を反力要素として機能させるとともに、第２回転要素を入力要素として機能させることができるように構成されている。なお、エンジンを停止させずに、二つのモータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行させることができるように、エンジンを切り離すクラッチが、上記差動機構の入力軸と、エンジンの出力軸との間に設けられている。
特開平０８−２９５１４０号公報
特許文献１に記載されたハイブリッド車両のように、エンジンの出力軸と差動機構の入力軸との間にクラッチを設け、かつ差動機構の入力軸を固定するワンウェイクラッチなどの固定機構を設けた構成では、駆動輪から過剰に大きなトルクが入力された際に、そのトルクが固定機構に作用することになるから、固定機構の耐久性が低下する可能性がある。そのように固定機構に大きなトルクが入力されることを抑制するためのトルクリミッターを、差動機構の入力軸と第１回転要素との間に設けることが考えられるが、装置が大型化する可能性がある。
そこで、エンジンを差動機構から切り離すクラッチを、固定機構のトルクリミッターとして機能させるように差動機構の入力軸と第１回転要素との間に配置する構成が有効である。その場合、第２モータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行するモードから、二つのモータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行するモードに移行するためには、クラッチを係合させることになる。この切替制御においてクラッチにおける差回転数がほぼ「０」になるように回転数の同期を行い、かつ係合させた後に、第１モータからトルクを出力して走行モードを切り替えることになると、走行モードを切り替えるための時間が長くなり、加速応答性などが低下する可能性がある。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、一つのモータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行するモードから、二つのモータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行するモードへの切り替えを迅速に行うことができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンと少なくとも二つ以上の複数のモータとを駆動力源として備え、前記エンジンにトルク伝達可能に連結された第１回転要素と、前記複数のモータのうちの第１モータにトルク伝達可能に連結された第２回転要素と、駆動輪にトルク伝達可能に連結されるとともに、前記複数のモータのうちの第２モータにトルク伝達可能に連結された第３回転要素とを有する差動機構と、伝達トルク容量を制御することができるとともに、解放することにより前記各回転要素のうちいずれか一つの回転要素へのトルクの伝達を選択的に遮断することができる係合装置と、動力伝達経路における前記係合装置よりも前記エンジン側に配置されかつ固定部に係合させることにより前記エンジンの出力軸を停止させる固定機構とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記係合装置を解放しかつ前記エンジンを停止させた状態で前記第２モータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行する第１走行モードから、前記係合装置を係合させかつ前記固定機構により前記出力軸を停止させた状態で前記第１モータおよび前記第２モータから出力されたトルクを前記駆動輪に伝達して走行する第２走行モードに切り替える際に、前記係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数との差を低減させるように前記第１モータの回転数を変化させるモータ制御と、前記係合装置の伝達トルク容量を増大させる係合制御とを並行して実行するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記固定機構は、前記出力軸に作用させる制動トルクを制御することができるように構成され、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える際に、前記係合制御を実行する以前に、前記固定機構により前記出力軸に作用させる制動トルクを増大させる制動制御を実行するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記係合制御は、前記エンジンを回転させる際に要するトルクよりも小さくなるように前記係合装置の伝達トルク容量を制御するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数との差が小さくなるにつれて、前記係合装置の伝達トルク容量を増大させかつ前記２モータの出力トルクを低下させるように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。
この発明によれば、エンジンと二つのモータとが連結された差動機構と、差動機構におけるいずれか一つの回転要素へのトルクの伝達を選択的に遮断することができる係合装置と、動力伝達経路における係合装置よりもエンジン側に配置されかつエンジンの出力軸を停止させる固定機構とを備えている。また、係合装置を解放しかつエンジンの出力軸を停止させた状態で第２モータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行する第１走行モードから、係合装置を係合させかつ固定機構によりエンジンの出力軸を停止させた状態で各モータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行する第２走行モードに移行する際に、係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数との差を低減させるように第１モータの回転数を変化させるモータ制御と、係合装置の伝達トルク容量を増大させる係合制御とを並行して実行する。そのため、係合装置が同期することを待たずに、係合装置を係合させ始めることができるので、第１走行モードから第２走行モードへの切替を迅速に行うことができる。その結果、加速応答性を向上させることができる。
また、固定機構が、エンジンの出力軸に作用させる制動トルクを制御することができるように構成されている場合には、第１走行モードから第２走行モードに切り替える際であってかつ係合制御を実行する以前に、出力軸に作用させる制動トルクを増大させる制動制御を実行することにより、係合装置がトルクを伝達することに起因してエンジンが回転させられることを抑制することができる。その結果、上記走行モードの切り替えの際に、エンジンが連れ回されることによる動力損失を低減することができるので、電力消費量を低減することができる。
さらに、第１走行モードから第２走行モードに切り替える際における係合装置の伝達トルク容量を、エンジンを回転させる際に要するトルクよりも小さくすることにより、係合装置がトルクを伝達し始めることを要因としてエンジンが回転させられることを抑制することができる。その結果、上記走行モードの切り替えの際に、エンジンが連れ回されることによる動力損失を低減することができるので、走行モードの切り替え時における電力消費量を低減することができる。
またさらに、係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数との差が小さくなるにつれて、係合装置の伝達トルク容量を増大させかつ第２モータの出力トルクを低下させることにより、係合装置が係合することによるショックの発生を抑制することができる。
この発明に係る制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示す制御を実行した際における第１モータ・ジェネレータの運転状態、クラッチおよびブレーキの伝達トルク容量、クラッチの差回転数のそれぞれの変化を示すタイムチャートである。 この発明で対象とすることのできる車両の第１の構成例を示すスケルトン図である。 この発明で対象とすることのできる車両の第２の構成例を示すスケルトン図である。 この発明で対象とすることのできる車両の第３の構成例を示すスケルトン図である。 この発明で対象とすることのできる車両の第４の構成例を示すスケルトン図である。
この発明の対象とするハイブリッド車両は、エンジンと少なくとも二つ以上の複数のモータとを駆動力源として備えている。そのように構成されたハイブリッド車両の一例を図３に示している。図３に示す車両は、エンジン（ＥＮＧ）１の出力軸２にクラッチＫ0 を介して動力分割機構３が連結されている。この動力分割機構３は、従来知られているツーモータタイプのハイブリッド駆動装置における動力分割機構と同様に構成されており、三つの回転要素を有する差動機構である。図３に示す例では、動力分割機構３は、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。この動力分割機構３は、エンジン１から出力された動力のうちの一部を電力に変換するとともに、エンジン１から出力された動力のうちの他の一部を駆動輪４に伝達するように構成されている。具体的には、第１モータ（ＭＧ１）５に連結されたサンギヤ６と、サンギヤ６に噛み合う複数のピニオンギヤ７と、それら複数のピニオンギヤ７を時点および公転可能に保持するとともにエンジン１にトルク伝達可能に連結されたキャリヤ８と、各ピニオンギヤ７に噛み合いかつサンギヤ６と同心円上に配置されたリングギヤ９とにより構成されており、そのリングギヤ９が図示しないデファレンシャルギヤなどの他のギヤトレーン部を介して駆動輪４にトルク伝達可能に連結されている。
上述したように構成された動力分割機構３は、エンジン１から出力されたトルクが動力分割機構３に入力された際に、サンギヤ６に伝達されるトルクに対抗して第１モータ５からトルクを出力することにより、サンギヤ６が反力要素として機能する。したがって、エンジン１から出力されたトルクが駆動輪４に伝達される。また、第１モータ５は、従来知られている同期電動機などの発電機能を有するモータであって、第１モータ５が出力するトルクの向きとは反対方向に回転させられることにより発電する。以下の説明では、第１モータ５を、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）５と記す。したがって、上記のようにサンギヤ６を反力要素として機能させるように第１モータ・ジェネレータ５からトルクを出力している際に、エンジン１から伝達されたトルクにより、第１モータ・ジェネレータ５が出力したトルクの向きとは反対方向に回転させられると、エンジン１から伝達された動力の一部が電力に変換させられる。そのため、上記のように電力に変換させられた分の動力が低下させられた状態で、エンジン１から出力された動力が駆動輪４に伝達させられる。
また、図３に示す車両は、エンジン１の出力軸２の延長線上に第２モータ１０が設けられている。図３に示す第２モータ１０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成された減速機１１を介して、上記リングギヤ９に連結されている。この減速機１１は、サンギヤ１２と、そのサンギヤ１２に噛み合う複数のピニオンギヤ１３を自転可能に保持するキャリヤ１４と、サンギヤ１２と同心円上に配置されたリングギヤ１５とにより構成された三要素の差動機構である。そして、サンギヤ１２には、第２モータ１０が連結され、リングギヤ１５には、上記動力分割機構３におけるリングギヤ９が一体に回転するように連結され、キャリヤ１４には、ハウジングなどの固定部１６が連結されている。したがって、第２モータ１０から出力されたトルクは反転させられかつこの遊星歯車機構のギヤ比に応じて変速させられてリングギヤ１５から出力される。
この第２モータ１０は、第１モータ・ジェネレータ５と同様に、同期電動機などの発電機能を有するモータである。以下の説明では、第２モータ１０を、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）１０と記す。この第２モータ・ジェネレータ１０は、エンジン１から駆動輪４に伝達するトルクを増減させるように構成されている。より具体的には、第１モータ・ジェネレータ５が上記のように反力を作用させることにより発電した場合には、その発電された電力、またはその電力に加えて図示しない蓄電装置の電力が第２モータ・ジェネレータ１０に供給されて駆動させられ、それとは反対に、第１モータ・ジェネレータ５が反力を作用させる際に発電しない場合、すなわち第１モータ・ジェネレータ５が動力を加算した場合には、その加算された動力を回生して電力に変換するように構成されている。なお、制動時には、第２モータ・ジェネレータ１０を発電機として機能させることにより、駆動輪４に制動力を作用させることができる。
このように構成された車両は、上述したようにエンジン１から出力された動力を駆動輪４に伝達して走行する以外に、エンジン１を停止させた状態で第２モータ・ジェネレータ１０から駆動輪４にトルクを伝達して走行することができる。このように第２モータ・ジェネレータ１０から駆動輪４にトルクを伝達して走行することを、以下の説明では、シングルＥＶ走行と記す。シングルＥＶ走行時には、第２モータ・ジェネレータ５から出力されたトルクは、駆動輪４に伝達されるとともに、リングギヤ１５を介して動力分割機構３に伝達される。エンジン１の慣性トルクが第１モータ・ジェネレータ５の慣性トルクよりも大きいので、そのように第２モータ・ジェネレータ５から動力分割機構３にトルクが伝達されると、エンジン１の回転が停止した状態を維持しつつ、第１モータ・ジェネレータ５が空転させられる。すなわち、第２モータ・ジェネレータ１０から動力分割機構３にトルクが伝達された際には、エンジン１が反力として機能して、第１モータ・ジェネレータ５が回転させられる。したがって、第１モータ・ジェネレータ５が空転することによる動力損失が生じる可能性がある。そのため、図３に示す例では、エンジン１の慣性トルクが反力として機能することを抑制して第１モータ・ジェネレータ５が空転することを抑制するために、キャリヤ８と一体化されたインプットシャフト１７と出力軸２とのトルクの伝達を遮断することができるクラッチＫ0 が設けられている。なお、このクラッチＫ0 がこの発明における係合装置に相当する。
このクラッチＫ0 は、ダイヤフラムスプリングの弾性力により摩擦板を係合させ、そのダイヤフラムスプリングの弾性力が低下する方向にアクチュエータから動力を作用させるように構成された、従来知られている乾式の摩擦クラッチや、油圧アクチュエータや電磁アクチュエータなどの制御量に応じて摩擦係合するように構成された、従来知られている湿式の摩擦クラッチなどにより構成することができる。なお、このクラッチＫ0 は、伝達トルク容量を制御することができるものであればよく、したがって、摩擦力によりトルクを伝達するように構成されたクラッチに限られない。
一方、シングルＥＶ走行は、第２モータ・ジェネレータ１０の動力のみで走行することになるから、大きな駆動力を出力することができない。そのため、図３に示す例では、第２モータ・ジェネレータ１０の動力のみでは出力することができない駆動力が要求された場合に、二つのモータ・ジェネレータ５，１０から出力されたトルクを駆動輪４に伝達することができるように構成されている。具体的には、エンジン１の出力軸２に、その出力軸２の回転を停止させることができるブレーキＢＫが設けられている。このブレーキＢＫは、この発明における固定機構に相当するものであって、固定部１６に係合させることにより制動トルクを出力軸２に作用させるように構成されている。図３に示すブレーキＢＫは、摩擦係合することにより出力軸２に制動トルクを作用させるように構成されている。なお、図３に示す例では、摩擦係合することにより出力軸２の回転を停止させる制動トルクを作用させるように構成された摩擦係合装置を設けているが、ワンウェイクラッチやドグクラッチなどの他のブレーキ機構であってもよい。
このようにブレーキＢＫを設けることにより、エンジン１の出力軸２が回転することを抑制することができる。すなわち、キャリヤ８を反力要素として機能させることができる。そのため、ブレーキＢＫを係合させた状態で、第１モータ・ジェネレータ５からトルクを出力することにより、第１モータ・ジェネレータ５から出力されたトルクを駆動輪４に伝達することができる。したがって、第１モータ・ジェネレータ５と第２モータ・ジェネレータ１０とから出力されたトルクを駆動輪４に伝達することができるので、上記シングルＥＶ走行よりも大きな駆動力を出力することができる。以下の説明では、二つのモータ・ジェネレータ５，１０から駆動輪４にトルクを伝達して走行することを、ツインＥＶ走行と記す。
また、図３に示すように出力軸２の回転を停止させるようにブレーキＢＫを設けるとともに、そのエンジン１の出力軸２とインプットシャフト１７との間にクラッチＫ0 を設けることより、ブレーキＢＫを係合させて出力軸２を固定している状態で駆動輪４から大きなトルクが作用した場合には、クラッチＫ0 をスリップさせることができる。すなわち、クラッチＫ0 を、ブレーキＢＫのトルクリミッターとして機能させることができる。そのため、ブレーキＢＫに過剰なトルクが伝達されることを抑制することができるので、剛性を向上させるためなどによりブレーキＢＫが大型化することを抑制することができるとともに、ブレーキＢＫの耐久性が低下することを抑制することができる。
図３に示す例では、上述したエンジン１、各モータ・ジェネレータ５，１０、クラッチＫ0 、ブレーキＢＫを制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）１９が設けられている。この電子制御装置１９は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや指令信号に基づいて演算を行って、その演算結果を制御信号としてエンジン１、各モータ・ジェネレータ５，１０、クラッチＫ0 、ブレーキＢＫに出力して各種の制御を行うように構成されている。
この発明に係る制御装置は、要求駆動力が増大するなどしてシングルＥＶ走行からツインＥＶ走行に迅速に移行させることができるように構成されている。その制御の一例を図１に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図１に示す制御フローは、所定時間毎に繰り返し実行される。図１に示す制御例では、まず、シングルＥＶ走行時であるか否かが判断される（ステップＳ１）。このステップＳ１は、クラッチＫ0 を解放させる信号が出力された状態で走行しているか否かに基づいて判断することができる。または、図示しないアクセルペダルの開度などに基づく要求駆動力などにより判断することができる。
シングルＥＶ走行でなくステップＳ１で否定的に判断された場合、すなわちツインＥＶ走行している場合やエンジン１から駆動輪４にトルクを伝達して走行している場合には、そのままリターンする。それとは反対に、シングルＥＶ走行時であってステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ツインＥＶ走行に移行するか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２は、図示しないアクセルペダルの開度が増大するなどして要求駆動力が、シングルＥＶ走行では出力することができない駆動力まで増加したか否かによって判断することができる。
ツインＥＶ走行に移行しない場合には、ステップＳ２で否定的に判断されて、そのままリターンする。それとは反対にツインＥＶ走行に移行することによりステップＳ２で肯定的に判断された場合には、クラッチＫ0 およびブレーキＢＫを係合させるための制御が実行される。具体的には、まず、出力軸２とインプットシャフト１７との回転数の差を低下させるように、第１モータ・ジェネレータ５の回転数を変化させ始める（ステップＳ３）。上述したようにシングルＥＶ走行時には、エンジン１を停止させるとともにクラッチＫ0 を解放しているので、出力軸２および第１モータ・ジェネレータの回転数は「０」である。したがって、図３に示す構成では、第１モータ・ジェネレータ５を、負側に回転させ始める。すなわち、エンジン１からトルクを出力して走行する際にエンジン１が回転する方向とは反対方向に第１モータ・ジェネレータ５を回転させ始める。ついで、ブレーキＢＫの伝達トルク容量を増大させ始めてから（ステップＳ４）、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させ始める（ステップＳ５）。
上記のステップＳ３ないしステップＳ５の順序は特に限定されず、また同時に実行されてもよいが、第１モータ・ジェネレータ５の回転数を変化させている制御と、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させる制御とが並行して実行されている期間がある。一方、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させる以前に、ブレーキＢＫの伝達トルク容量を増大させることにより、エンジン１が回転させられることを抑制することができるので、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させ始める以前に、ブレーキＢＫの伝達トルク容量を増大させ始めることが好ましい。また、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させる以前に、第１モータ・ジェネレータ５の回転数を変化させることにより、クラッチＫ0 が係合し始めた時点における第１モータ・ジェネレータ５の慣性トルクを小さくすることができる。言い換えると、クラッチＫ0 が係合し始めることによりエンジン１が回転させるように作用するトルクを小さくすることができ、エンジン１が回転することを抑制することができる。そのため、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させ始める以前に、第１モータ・ジェネレータ５の回転数を変化させ始めることが好ましい。したがって、図１に示す順序で第１モータ・ジェネレータ５、ブレーキＢＫ、クラッチＫ0 を制御することが好ましい。
そして、上記ステップＳ５の後に、クラッチＫ0 が完全に係合したか否かを判断する（ステップＳ６）。このステップＳ６は、インプットシャフト１７と出力軸２との回転数が一致したか否か、またはクラッチＫ0 を係合させるためのアクチュエータに入力される信号が、クラッチＫ0 を完全に係合させる際にそのアクチュエータに入力される信号になっているか否かなどに応じて判断することができる。クラッチＫ0 が未だ完全に係合しておらずステップＳ６で否定的に判断された場合は、クラッチＫ0 が完全に係合するまで繰り返しステップＳ６を実行する。それとは反対にクラッチＫ0 が完全に係合していることによりステップＳ６で肯定的に判断された場合には、ブレーキＢＫの係合が完了したか否かを判断する（ステップＳ７）。このステップＳ７は、ブレーキＢＫを係合させるためのアクチュエータに入力される信号が、ブレーキＢＫを完全に係合させる際にそのアクチュエータに入力される信号になっているか否かなどに応じて判断することができる。または、第１モータ・ジェネレータ５から微小なトルクを出力して出力軸２が回転するか否かを判断してもよい。
つぎに、図１に示す制御を実行した際における第１モータ・ジェネレータ５の運転状態、クラッチＫ0 およびブレーキＢＫの伝達トルク容量、出力軸２とインプットシャフト１７との回転数の差のそれぞれの変化を、図２に示すタイムチャートを参照して説明する。図２に示す例では、ｔ０時点では、シングルＥＶ走行により走行している。したがって、第１モータ・ジェネレータ５は、停止しているとともにトルクが出力されていない。また、上述したようにシングルＥＶ走行では、クラッチＫ0 およびブレーキＢＫが解放させられているので、図２に示す例では、クラッチＫ0 およびブレーキＢＫの伝達トルク容量が「０」になり、かつ出力軸２とインプットシャフト１７との回転数の差が比較的大きい。
そして、図１におけるステップＳ２がｔ１時点で肯定的に判断されると、すなわち、シングルＥＶ走行からツインＥＶ走行へ移行することが判断されると、第１モータ・ジェネレータ５が回転させられ始めるとともに、クラッチＫ0 およびブレーキＢＫが係合させられ始める。このようにクラッチＫ0 を係合させる際には、エンジン１が回転させられないようにすることが好ましく、具体的には、エンジン１のフリクショントルクや慣性トルクにブレーキＢＫの制動トルクを加算した値よりもクラッチＫ0 の伝達トルク容量を小さくする。なお、図２に示す例では、第１モータ・ジェネレータ５を回転させ始めると同時に、クラッチＫ0 およびブレーキＢＫの伝達トルク容量を増大させ始めている。
また、図２に示す例では、クラッチＫ0 が係合することによりショックが生じることを抑制するために、出力軸２とインプットシャフト１７との回転数の差が小さくなるにつれて、第１モータ・ジェネレータ５の出力トルクを低下させつつ、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させている。
そして、出力軸２とインプットシャフト１７との回転数が一致すると（ｔ２時点）、クラッチＫ0 が滑ることなくトルクを伝達していることとなるので、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を最大値まで増大させる。なお、図２に示す例では、第１モータ・ジェネレータ５の出力トルクが一定に保たれている。ついで、ブレーキＢＫを係合させることができたことを確認するための所定時間が経過した後に、ブレーキＢＫの係合が完了したことが判断される（ｔ３時点）。なお、このｔ２時点からｔ３時点までの間に、駆動力が変化しないように、第１モータ・ジェネレータ５の出力トルクを増大させるとともに、第２モータ・ジェネレータ１０の出力トルクを低下させるなどにより、出力軸２が回転しないことを確認することで、ブレーキＢＫが係合したことを判断することができる。そして、ブレーキＢＫが係合したことが判断されたら、ツインＥＶ走行することができるので、要求駆動力に応じて第１モータ・ジェネレータ５の出力トルクを増大させる。
図１および図２に示すように、出力軸２とインプットシャフト１７との回転数の差を低下させつつ、クラッチＫ0 を係合させることにより、クラッチＫ0 が同期することを待たずにクラッチＫ0 を係合させ始めることができるので、シングルＥＶ走行からツインＥＶ走行への切り替えを迅速に行うことができる。その結果、駆動力の応答性を向上させることができる。また、そのようにクラッチＫ0 を係合させる際におけるクラッチＫ0 の伝達トルク容量を、エンジン１のフリクショントルクや慣性トルクあるいはブレーキＢＫの制動トルクなどよりも小さくすること、すなわち、エンジン１を回転させる際に要するトルクよりも小さくすることにより、エンジン１が回転させられることを抑制することができる。その結果、エンジン１を連れ回すことによる動力損失を低減することができるので、シングルＥＶ走行からツインＥＶ走行へ移行する際における電力消費量を低減することができる。特に、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させる以前に、ブレーキＢＫの伝達トルク容量を増大させ始めることにより、エンジン１が連れ回されにくくなるので、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を迅速に増大させることができる。その結果、シングルＥＶ走行からツインＥＶ走行への切り替えを迅速に行うことができる。
また、上述したようにエンジン１が連れ回されることを抑制することにより、エンジン１の停止位置が変化してしまうことを抑制することができる。すなわち、エンジン１の停止時におけるクランク角が変化することを抑制することができる。その結果、エンジン１を始動して走行させるためにエンジン１をクランキングさせる際に、エンジン１のトルク変動が増大するなどによるショックや異音が生じることを抑制することができる。さらに、出力軸２とインプットシャフト１７との回転数の差が小さくなるにつれて、第１モータ・ジェネレータ５の出力トルクを低下させつつ、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させることにより、クラッチＫ0 の係合時にショックが生じることを抑制することができる。
なお、この発明で対象とする車両は、図３に示す構成に限定されず、図４ないし図６に示すように構成されたものであってもよい。以下、図４ないし図６に示す車両の構成を簡単に説明する。なお、図３と同様の構成には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図４に示す例では、第１モータ・ジェネレータ５が、インプットシャフト１７の延長線上に配置されている。また、上記の動力分割機構３や第１モータ・ジェネレータ５などの回転中心軸線と平行にカウンタシャフト２０が配置されており、上記のリングギヤ９には、外歯歯車の出力ギヤ２１が形成され、その出力ギヤ２１に噛み合っているカウンタドリブンギヤ２２がこのカウンタシャフト２０と一体に回転するように取り付けられている。
さらに、上記の動力分割機構３からドライブシャフト２３に伝達されるトルクに、第２モータ・ジェネレータ１０のトルクを負荷するように構成されている。すなわち、上記のカウンタシャフト２０と平行に第２モータ・ジェネレータ１１が配置されており、そのロータに連結されたリダクションギヤ２４が上記のカウンタドリブンギヤ２２に噛み合っている。そのリダクションギヤ２４はカウンタドリブンギヤ２２より小径であり、したがって第２モータ・ジェネレータ１１のトルクを増幅してカウンタドリブンギヤ２２もしくはカウンタシャフト２０に伝達するように構成されている。
カウンタシャフト２０には、更に、カウンタドライブギヤ２５が一体に回転するように設けられており、このカウンタドライブギヤ２５が終減速機であるデファレンシャルギヤ２６におけるリングギヤ２７に噛み合っている。
また、この発明における係合装置は、解放することによりエンジン１と駆動輪４とのトルクの伝達を遮断することができればよい。したがって、動力分割機構３におけるいずれか一つの回転要素へのトルクの伝達を遮断することができればよい。そのため、図５に示すように第１モータ・ジェネレータ５とサンギヤ６との間にクラッチＫ0 設けてもよく、図６に示すようにリングギヤ９と出力ギヤ２１との間にクラッチＫ0 を設けてもよい。なお、図５および図６に示すようにエンジン１と動力分割機構３との間にクラッチＫ0 を設けない場合には、エンジン１の出力軸２とインプットシャフト１７とは同一の部材であってもよい。
さらに、エンジン１がキャリヤ８に連結され、かつ第１モータ・ジェネレータ５がサンギヤ６に連結された構成に限らず、エンジン１がサンギヤ６に連結され、かつ第１モータ・ジェネレータ５がキャリヤ８に連結された構成であってもよい。そのように構成されている場合には、シングルＥＶ走行からツインＥＶ走行に移行する際には、第１モータ・ジェネレータ５の出力トルクは、図３に示す車両とは反対方向にリングギヤ９に作用するので、シングルＥＶ走行からツインＥＶ走行に切り替える際には、図２に示す回転方向とは反対方向に第１モータ・ジェネレータ５を回転させればよい。そして、上述した各構成では、二つのモータ・ジェネレータ５，１０を備えた例を挙げて説明しているが、例えば、動力分割機構３と駆動輪４との間に、第２モータ・ジェネレータ１０以外の他のモータを更に設けていてもよい。
１…エンジン（ＥＮＧ）、 ３…動力分割機構、 ４…駆動輪、 ５，１０…モータ・ジェネレータ、 ６，１２…サンギヤ、 ７，１３…ピニオンギヤ、 ８，１４…キャリヤ、 ９，１５…リングギヤ、 １１…減速機、 １６…固定部、 １９…電子制御装置、 Ｋ0 …クラッチ、 ＢＫ…ブレーキ。

Claims (4)

  1. エンジンと少なくとも二つ以上の複数のモータとを駆動力源として備え、前記エンジンにトルク伝達可能に連結された第１回転要素と、前記複数のモータのうちの第１モータにトルク伝達可能に連結された第２回転要素と、駆動輪にトルク伝達可能に連結されるとともに、前記複数のモータのうちの第２モータにトルク伝達可能に連結された第３回転要素とを有する差動機構と、伝達トルク容量を制御することができるとともに、解放することにより前記各回転要素のうちいずれか一つの回転要素へのトルクの伝達を選択的に遮断することができる係合装置と、動力伝達経路における前記係合装置よりも前記エンジン側に配置されかつ固定部に係合させることにより前記エンジンの出力軸を停止させる固定機構とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
    前記係合装置を解放しかつ前記エンジンを停止させた状態で前記第２モータから出力されたトルクを駆動輪に伝達して走行する第１走行モードから、前記係合装置を係合させかつ前記固定機構により前記出力軸を停止させた状態で前記第１モータおよび前記第２モータから出力されたトルクを前記駆動輪に伝達して走行する第２走行モードに切り替える際に、前記係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数との差を低減させるように前記第１モータの回転数を変化させるモータ制御と、前記係合装置の伝達トルク容量を増大させる係合制御とを並行して実行するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記固定機構は、前記出力軸に作用させる制動トルクを制御することができるように構成され、
    前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える際に、前記係合制御を実行する以前に、前記固定機構により前記出力軸に作用させる制動トルクを増大させる制動制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  3. 前記係合制御は、前記エンジンを回転させる際に要するトルクよりも小さくなるように前記係合装置の伝達トルク容量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  4. 前記係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数との差が小さくなるにつれて、前記係合装置の伝達トルク容量を増大させかつ前記２モータの出力トルクを低下させるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
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