JP2020050064A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直結モードを介したローモードとハイモードとの切り替えを行う場合におけるショックを抑制することと、切り替え時間を短縮することとを両立する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】HV-HiモードとHV-Loモードとを直結モードを介して切り替える場合に、直結モードから切り替える際に解放される解放側クラッチ機構が負担するトルクを直結モードが設定されているときに低減させるために接触する、切り替え後の走行モードを設定するために係合される係合側クラッチ機構の噛み合い歯の接触面が、直結モードを設定するために係合側クラッチ機構を係合した時点で接触するように、係合側クラッチ機構の差回転数を制御して（ステップＳ４）、係合側クラッチ機構を係合させる（ステップＳ５）ように構成されている。【選択図】図５

Description

この発明は、エンジンと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するものである。

特許文献１には、エンジンが連結された第１キャリヤと、モータが連結された第１サンギヤと、第１リングギヤとにより構成された第１差動機構と、第１リングギヤと一体に回転する第２キャリヤと、第２サンギヤと、出力部材である第２リングギヤとにより構成された第２差動機構とを備え、第１キャリヤと第２サンギヤとを選択的に係合できる第１クラッチ機構と、第２サンギヤと第２リングギヤとを選択的に係合できる第２クラッチ機構と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１クラッチ機構を係合することによりハイモードを設定し、第２クラッチ機構を係合することによりローモードを設定し、第１クラッチ機構および第２クラッチ機構を係合することにより直結モードを設定することができるように構成されている。

特開２０１７−００７４３７号公報

特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、例えば、ハイモードからローモードに切り替える場合には、第１クラッチ機構を係合させたまま、第２クラッチ機構を係合させることにより直結モードを一時的に設定し、その後、第１クラッチ機構を解放してローモードに切り替えることが考えられる。上記のクラッチ機構が噛み合い式のクラッチ機構により構成されている場合には、第１モータのトルクを制御することにより、第１クラッチ機構の噛み合い面に作用する摩擦力を低下させ、第１クラッチ機構を解放できる。言い換えると、第２クラッチ機構に作用するトルクを増大させる。一方、直結モードを設定している際に、第２クラッチ機構を構成する噛み合い歯が接触する方向が、第１クラッチ機構の負担するトルクを低下させるために接触する方向と反対になっていると、第１クラッチ機構を解放させるように第１モータのトルクを制御すると、第２クラッチ機構の噛み合い歯のバックラッシュが詰まる。

したがって、第１クラッチ機構に作用するトルクを低下させるために第１モータのトルクを迅速に変化させると、第２クラッチ機構の噛み合い方向が切り替わった時点で、駆動輪に伝達されるトルクが一時的に変化し、ショックが生じる可能性がある。それとは反対に、駆動輪に伝達されるトルクの一時的な変化を抑制するために、第１モータのトルクを緩やかに変化させると変速時間が長くなる可能性がある。すなわち、直結モードを介してハイモードからローモードに切り替える際に、ショックを抑制することと、変速時間を短縮することとを両立するために、未だ技術的な改善の余地がある。なお、直結モードを介してローモードからハイモードに切り替える場合にも同様に、ショックを抑制することと、変速時間を短縮することとを両立するために、未だ技術的な改善の余地がある。

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って、直結モードを介したローモードとハイモードとの切り替えを行う場合におけるショックを抑制することと、切り替え時間を短縮することとを両立する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、この発明は、エンジンが連結された第１回転要素と、モータが連結された第２回転要素と、駆動輪が連結された第３回転要素との少なくとも三つの回転要素を含む複数の回転要素を有する動力分割機構と、前記複数の回転要素のうちの一対の回転要素を選択的に連結する噛み合い式の第１係合機構と、前記複数の回転要素のうちの他の一対の回転要素を選択的に連結する噛み合い式の第２係合機構とを備え、前記第１係合機構を係合状態としかつ前記第２係合機構を解放状態とした第１走行モードと、前記第１係合機構を解放状態としかつ前記第２係合機構を係合状態とした第２走行モードと、第１係合機構および第２係合機構を係合状態とした直結モードとの少なくとも三つの走行モードを選択的に設定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おいて、前記第１走行モードと前記第２走行モードとのうちの一方の走行モードが設定されている場合に、前記第１係合機構と前記第２係合機構とのうちの前記一方の走行モードで係合状態となる一方の係合機構は、それぞれ噛み合い歯を有する第１回転部材と第２回転部材とを備え、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのそれぞれの噛み合い歯は、前記直結モードを設定した状態で前記第１係合機構と前記第２係合機構とのうちの他方の係合機構に作用するトルクを低減させるために接触する接触面を有し、前記走行モードを切り替えるコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１走行モードと前記第２走行モードとのうちの他方の走行モードから前記一方の走行モードに切り替える場合に、前記他方の係合機構の係合状態を維持したまま、前記一方の係合機構を係合させて前記直結モードを設定した後に、前記他方の係合機構を解放して前記一方の走行モードに切り替えるように構成され、前記他方の係合機構の係合状態を維持したまま、前記一方の係合機構を係合させて前記直結モードを設定する際に、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのそれぞれの噛み合い歯における前記接触面が接触するように、前記第１回転部材の回転数と前記第２回転部材との回転数差を制御して、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを係合させるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明においては、直結モードを介して他方の走行モードから一方の走行モードに切り替える場合に、直結モードを設定した状態での他方の係合機構が負担するトルクを低下させるために接触する噛み合い歯同士の接触面を、他方の走行モードから直結モードに切り替える時点で接触させるように第１回転部材と第２回転部材との回転数を制御して係合させる。その結果、直結モードを設定してから直ちに一方の走行モードに切り替え、または他方の係合機構が負担するトルクを低減させ始めることができるため、直結モードを設定してから一方の走行モードに切り替えるまでの時間を短縮することができるとともに、各回転部材に形成された噛み合い歯の噛み合い方向が反転することによるショックを抑制することができる。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の一例を説明するためのスケルトン図である。 HV-Hiモードが設定されている際における各噛み合い歯の噛み合い状態を説明するための模式図である。 直結モードが設定されている際における各噛み合い歯の噛み合い状態を説明するための模式図である。 第２クラッチ機構が負担するトルクを低減する際における各噛み合い歯の噛み合い状態を説明するための模式図である。 この発明の実施形態における制御装置の制御例を説明するためのフローチャートである。 HV-Hiモードから直結モードを介してHV-Loモードに切り替える際における各キャリヤの回転数および第２クラッチ機構が負担するトルクの変化を説明するためのタイムチャートである。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の一例を図１を参照して説明する。図１に示すハイブリッド車両１は、エンジン２と二つのモータ３，４とを駆動力源として備えたいわゆる２モータタイプの駆動装置５を備えている。第１モータ３は、この発明の実施形態における「モータ」に相当するものであり、発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ１）によって構成されている。この第１モータ３によって、エンジン２の回転数を制御するとともに、第１モータ３で発電された電力を第２モータ４に供給し、その第２モータ４が出力する駆動トルクを走行のための駆動トルクに加えることができるように構成されている。なお、第２モータ４は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ２）によって構成することができる。

エンジン２には、動力分割機構６が連結されている。この動力分割機構６は、エンジン２から出力されたトルクを第１モータ３側と出力側とに分割する機能を有する分割部７と、そのトルクの分割率を変更する機能を有する変速部８とにより構成されている。

分割部７は、三つの回転要素によって差動作用を行う構成であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。図１に示す分割部７は、サンギヤ９と、サンギヤ９に対して同心円上に配置された、内歯歯車であるリングギヤ１０と、これらサンギヤ９とリングギヤ１０との間に配置されてサンギヤ９とリングギヤ１０とに噛み合っているピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１を自転および公転可能に保持するキャリヤ１２とにより構成されている。そのサンギヤ９が主に反力要素として機能し、リングギヤ１０が主に出力要素として機能し、キャリヤ１２が主に入力要素として機能する。上記キャリヤ１２が、この発明の実施形態における「第１回転要素」に相当し、サンギヤ９が、この発明の実施形態における「第２回転要素」に相当する。

エンジン２が出力した動力が前記キャリヤ１２に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン２の出力軸１３に、動力分割機構６の入力軸１４が連結され、その入力軸１４がキャリヤ１２に連結されている。なお、キャリヤ１２と入力軸１４とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介してキャリヤ１２と入力軸１４とを連結してもよい。また、その出力軸１３と入力軸１４との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してもよい。

サンギヤ９に第１モータ３が連結されている。図１に示す例では、分割部７および第１モータ３は、エンジン２の回転中心軸線と同一の軸線上に配置され、第１モータ３は分割部７を挟んでエンジン２とは反対側に配置されている。この分割部７とエンジン２との間で、これら分割部７およびエンジン２と同一の軸線上に、その軸線の方向に並んで変速部８が配置されている。

変速部８は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されており、サンギヤ１５と、サンギヤ１５に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１６と、これらサンギヤ１５とリングギヤ１６との間に配置されてこれらサンギヤ１５およびリングギヤ１６に噛み合っているピニオンギヤ１７と、ピニオンギヤ１７を自転および公転可能に保持しているキャリヤ１８とを有し、サンギヤ１５、リングギヤ１６、およびキャリヤ１８の三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構である。この変速部８におけるサンギヤ１５に分割部７におけるリングギヤ１０が連結されている。また、変速部８におけるリングギヤ１６に、出力ギヤ１９が連結されている。上記リングギヤ１６が、この発明の実施形態における「第３回転要素」に相当し、上記分割部７および変速部８を構成する各回転要素が、この発明の実施形態における「複数の回転要素」に相当する。

上記の分割部７と変速部８とが複合遊星歯車機構を構成するように噛み合い式の第１クラッチ機構CL1が設けられている。第１クラッチ機構CL1は、一対の回転要素を選択的に連結するように構成されており、図１に示す例では、変速部８におけるキャリヤ１８を、分割部７におけるキャリヤ１２に選択的に連結するように構成されている。この第１クラッチ機構CL1を係合させることにより分割部７におけるキャリヤ１２と変速部８におけるキャリヤ１８とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部７におけるサンギヤ９が反力要素となり、さらに変速部８におけるリングギヤ１６が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。

さらに、変速部８の全体を一体化させるための噛み合い式の第２クラッチ機構CL2が設けられている。この第２クラッチ機構CL2は、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６もしくはサンギヤ１５とを、あるいはサンギヤ１５とリングギヤ１６とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものである。すなわち、第２クラッチ機構CL2は、第１クラッチ機構CL1により連結される一対の回転要素とは異なる他の一対の回転要素を連結するものであり、図１に示す例では、第２クラッチ機構CL2は、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６とを連結するように構成されている。

そして、第１クラッチ機構CL1および第２クラッチ機構CL2は、エンジン２および分割部７ならびに変速部８と同一の軸線上に配置され、かつ変速部８を挟んで分割部７とは反対側に配置されている。なお、各クラッチ機構CL1，CL2同士は、図１に示すように、半径方向で内周側と外周側とに並んだ状態に配置されていてもよく、あるいは軸線方向に並んで配置されていてもよい。

上記のエンジン２や分割部７あるいは変速部８の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト２０が配置されている。前記出力ギヤ１９に噛み合っているドリブンギヤ２１がこのカウンタシャフト２０に取り付けられている。また、カウンタシャフト２０にはドライブギヤ２２が取り付けられており、このドライブギヤ２２が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット２３におけるリングギヤ２４に噛み合っている。さらに、前記ドリブンギヤ２１には、第２モータ４におけるロータシャフト２５に取り付けられたドライブギヤ２６が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ１９から出力された動力もしくはトルクに、第２モータ４が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ２１の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤユニット２３から左右のドライブシャフト２７に出力し、その動力やトルクが前輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達されるように構成されている。

図１に示す例では、第１モータ３から出力された駆動トルクを、前輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達することができるように、出力軸１３または入力軸１４を選択的に固定できるように構成された、摩擦式あるいは噛み合い式のブレーキ機構B1が設けられている。すなわち、ブレーキ機構B1を係合して出力軸１３または入力軸１４を固定することにより、分割部７におけるキャリヤ１２や、変速部８におけるキャリヤ１８を反力要素として機能させ、分割部７におけるサンギヤ９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、ブレーキ機構B1は、第１モータ３が駆動トルクを出力した場合に、反力トルクを発生させることができればよく、出力軸１３または入力軸１４を完全に固定する構成に限らず、要求される反力トルクを出力軸１３または入力軸１４に作用させることができればよい。または、出力軸１３や入力軸１４が、エンジン２の駆動時に回転する方向とは逆方向に回転することを禁止するワンウェイクラッチをブレーキ機構B1として設けてもよい。

上記のエンジン２、各クラッチ機構CL1，CL2、およびブレーキ機構B1を制御するための電子制御装置（ECU）２９が設けられている。このECU２９は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであり、マイクロコンピュータを主体にして構成され、ハイブリッド車両１に搭載された種々のセンサからデータが入力され、その入力されたデータと、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、エンジン２、各クラッチ機構CL1，CL2、およびブレーキ機構B1に指令信号を出力するように構成されている。そのECU２９に入力される信号は、例えば、車速、アクセル開度、第１モータ(MG1)３の回転数、第２モータ(MG2)４の回転数、エンジン２の出力軸１３の回転数（エンジン回転数）、変速部８におけるリングギヤ１６またはカウンタシャフト２０の回転数である出力回転数、各クラッチ機構CL1，CL2やブレーキ機構B1に設けられたピストンのストローク量、図示しない蓄電装置の温度、各モータ３，４を制御するためのインバータなどの電力制御装置の温度、第１モータ３の温度、第２モータ４の温度、分割部７や変速部８などを潤滑するオイル（ＡＴＦ）の温度、蓄電装置の充電残量（以下、ＳＯＣと記す）などである。

上記のECU２９は、要求される駆動力や車速、あるいはＳＯＣなどの種々の条件に応じてエンジン２から駆動トルクを出力して走行するＨＶ走行モードと、エンジン２から駆動トルクを出力することなく、第１モータ３や第２モータ４から駆動トルクを出力して走行するＥＶ走行モードとを選択的に設定する。さらに、ＨＶ走行モードは、第１モータ３を低回転数で回転させた場合（「０」回転を含む）に、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数よりもエンジン２（または入力軸１４）の回転数が高回転数となるHV-Loモードと、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数よりもエンジン２（または入力軸１４）の回転数が低回転数となるHV-Hiモードと、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数とエンジン２（または入力軸１４）の回転数が同一である直結モードとを選択的に設定する。

なお、ＥＶ走行モードは、第１モータ３から出力されたトルクの増幅率が比較的大きいEV-Loモードと、第１モータ３から出力されたトルクの増幅率が比較的小さいEV-Hiモードと、第２モータ４のみから駆動トルクを出力するシングルモードとを設定することができる。上記のEV-Loモードは、第１クラッチ機構CL1およびブレーキ機構B1を係合することにより設定され、EV-Hiモードは、第２クラッチ機構CL2およびブレーキ機構B1を係合することにより設定され、シングルモードは、各クラッチ機構CL1，CL2およびブレーキ機構B1を解放することにより設定される。

上記のHV-Loモードは、第１クラッチ機構CL1のみを係合することにより設定される走行モードであり、エンジン２から出力されたトルクを前輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達するために、第１モータ３から反力トルクを発生させる。その場合、第１モータ３が発電機として機能するときには、第１モータ３により発電された電力が、第２モータ４に供給されて、エンジン２から動力分割機構６を介して伝達されたトルクに、ドリブンギヤ２１の部分で第２モータ４から出力されたトルクが加算される。

また、HV-Hiモードは、第２クラッチ機構CL2のみを係合することにより設定される走行モードであり、HV-Loモードと同様に、エンジン２から出力されたトルクを前輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達するために、第１モータ３から反力トルクを発生させる。その場合、第１モータ３が発電機として機能するときには、第１モータ３により発電された電力が、第２モータ４に供給されて、エンジン２から動力分割機構６を介して伝達されたトルクに、ドリブンギヤ２１の部分で第２モータ４から出力されたトルクが加算される。

さらに、直結モードは、第１クラッチ機構CL1および第２クラッチ機構CL2を係合することにより設定される走行モードであり、動力分割機構６を構成する各回転要素が一体に回転する。すなわち、HV-LoモードやHV-Hiモードと異なり、第１モータ３から反力トルクを発生させることなく、エンジン２から前輪２８Ｒ，２８Ｌにトルクが伝達される。なお、直結モードでは、第１モータ３から駆動トルクを出力することにより、動力分割機構６を介して伝達されるトルクを増大させることができ、または第１モータ３から回生トルクを出力することにより、動力分割機構６を介して伝達されるトルクを低減させることができる。

この発明の実施形態における第１係合機構および第２係合機構の機能を説明するための模式図を図２に示している。図２に示す例では、入力軸１４やキャリヤ１２と一体となって回転するように構成された第１回転部材３０と、キャリヤ１８と一体となって回転するように構成された第２回転部材３１とにより第１クラッチ機構CL1が構成されており、第２回転部材３１と、リングギヤ１６や出力ギヤ１９と一体となって回転するように構成された第３回転部材３２とにより第２クラッチ機構CL2が構成されている。

第１回転部材３０における第２回転部材３１に対向した面には、第１回転部材３０の回転方向（図における左右方向）に所定の間隔を空けて複数の噛み合い歯（以下、第１噛み合い歯と記す）３０ａが形成されている。同様に、第２回転部材３１における第１回転部材３０に対向した面には、第１噛み合い歯３０ａに噛み合うように、第２回転部材３１の回転方向に所定の間隔を空けて複数の噛み合い歯（以下、第２噛み合い歯と記す）３１ａが形成されている。さらに、第３回転部材３２における第２回転部材３１に対向した面には、第３回転部材３２の回転方向（図における左右方向）に所定の間隔を空けて複数の噛み合い歯３２ａが形成されている。同様に、第２回転部材３１における第３回転部材３２に対向した面には、第３回転部材３２に形成された複数の噛み合い歯３２ａに噛み合うように、第２回転部材３１の回転方向に所定の間隔を空けて複数の噛み合い歯３１ｂが形成されている。

図２に示す例では、上述したように構成された第２クラッチ機構CL2が、係合状態となっており、第１クラッチ機構CL1が解放状態となっている。すなわち、HV-Hiモードを設定した状態を示している。この状態からHV-Loモードを設定する場合には、第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとを噛み合わせて、第１クラッチ機構CL1を係合させ、その後、第２回転部材３１に形成された噛み合い歯３１ｂと、第３回転部材３２に形成された噛み合い歯３２ａとの噛み合いを解消して第２クラッチ機構CL2を解放させる場合がある。

その第１クラッチ機構CL1を係合させた時点における噛み合い状態の一例を図３に示している。図３に示す例では、各回転部材３０，３１，３２が右側に向けて回転しているとすると、第１噛み合い歯３０ａが、第２噛み合い歯３１ａに押圧されるように噛み合っている。一方、第１噛み合い歯３０ａを第２噛み合い歯３１ａに差し込むように構成されているため、第１噛み合い歯３０ａの歯幅は、第２噛み合い歯３１ａ同士の隙間よりも狭く形成されており、その結果、図３に示す例では、第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとには、いわゆるバックラッシュがある。すなわち、図３に示す例では、第１クラッチ機構CL1は係合しているものの、実質的に、第２クラッチ機構CL2が伝達するためのトルクを負担している。

一方、第２クラッチ機構CL2を解放させる場合には、第２回転部材３１に形成された噛み合い歯３１ｂと第３回転部材３２に形成された噛み合い歯３２ａとの接触面に作用する摩擦力を低減するために、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクを低下させる必要がある。すなわち、第１クラッチ機構CL1によってトルクを負担する必要がある。そのため、図４に示すように第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとの接触方向を変更する。すなわち、第１回転部材３０が第２回転部材３１を押圧するように第１回転部材３０の回転数を増大させるように第１回転部材３０にトルクを伝達する。これは、第１モータ３のトルクを変更することにより第１回転部材３０に伝達されるトルクを変更できる。なお、図４に示すように第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとが接触した場合の接触面が、この発明の実施形態における「接触面」に相当する。

上記のように第１噛み合い歯３０ａのうち、第２噛み合い歯３１ａと接触する面を変更する場合には、その切り替えを迅速に行うと図４に示すように噛み合い方向が変化した時点で駆動輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達されるトルクが一時的に変化してショックが生じる可能性があり、そのようなショックを抑制するために接触する面の変更を緩やかに行うと、走行モードの切り替えを迅速に行うことができない。そのため、この発明の実施形態における制御装置は、直結モードを一時的に設定した時点での第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとの接触状態が、走行モードの切り替え後の接触状態と同一となるように、回転数制御を行うように構成されている。

その制御の一例を説明するためのフローチャートを図５に示している。図５に示す例では、まず、変速指示があるか否かを判断する（ステップＳ１）。ここでの変速指示とは、HV-LoモードからHV-Hiモード、またはHV-HiモードからHV-Loモードへの切り替え要求を意味しており、車速と要求駆動力とをパラメータとした変速マップを用意しておき、車速センサで検出された車速や、アクセル開度などに基づいて判断することができる。なお、以下の説明では、便宜上、HV-HiモードからHV-Loモードへの切り替え要求があるものとして説明するが、HV-LoモードからHV-Hiモードへの切り替え要求がある場合も同様に制御することができる。

変速指示がないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合は、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、変速指示があることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合は、駆動トルクが所定トルク以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、直結モードを設定した後に、第１クラッチ機構CL1が負担するトルクを迅速に増大させた場合に、運転者が違和感を抱く程度のショックが生じ、または、そのようなショックを抑制するように第１クラッチ機構CL1が負担するトルクを次第に増大させた場合にHV-Loモードへの切り替え時間が許容時間よりも長くなってしまう程度のトルクの大きさに定められている。

駆動トルクが所定トルク以上であ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、直結モードを設定する際におけるキャリヤ１２の回転数が、キャリヤ１８の回転数よりも高回転数となるように第１回転数制御を実行する（ステップＳ３）。このステップＳ３は、第１モータ３の回転数を制御することにより実行可能であり、第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとが噛み合い可能な範囲で、キャリヤ１２の回転数を制御する。

ついで、キャリヤ１２とキャリヤ１８との回転数差ΔＮが所定値以内であるか否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４におけるキャリヤ１２の回転数は、車速センサで検出された車速と第１モータ３の回転数などに基づいて求めることができ、またキャリヤ１８の回転数は車速に基づいて求めることができる。なお、所定値は、上述したように各噛み合い歯３０ａ，３１ａが噛み合うことができる回転数差に定められている。

各キャリヤ１２，１８の回転数差ΔＮが所定値以内でないことによりステップＳ４で否定的に判断された場合は、その回転数差ΔＮが所定値以内になるまでステップＳ４を繰り返し実行する。それとは反対に、各キャリヤ１２，１８の回転数差ΔＮが所定値以内であることによりステップＳ４で肯定的に判断された場合は、第１クラッチ機構CL1を係合させ始めるとともに、その係合が完了したか否かを判断する（ステップＳ５）。第１クラッチ機構CL1の係合が完了したか否かは、例えば、第１噛み合い歯３０ａのストローク量を検出するセンサを設け、そのセンサの検出値に基づいて判断することや、第１回転部材３０と第２回転部材３１とが相対回転するように第１モータ３からトルクを出力して、回転数の変動があるか否かを検出することにより判断することができる。

第１クラッチ機構CL1の係合が完了していないことによりステップＳ５で否定的に判断された場合は、第１クラッチ機構CL1の係合が完了するまでステップＳ５を繰り返し実行する。それとは反対に、第１クラッチ機構CL1の係合が完了していることによりステップＳ５で肯定的に判断された場合は、第２クラッチ機構CL2を解放するための制御を実行する（ステップＳ６）。具体的には、ステップＳ６では、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクを低減させる。これは、例えば、第１モータ３の回転数が増大する方向に第１モータ３からトルクを出力するなどにより、第１クラッチ機構CL1が負担するトルクを増大させればよい。

ついで、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクの推定値が所定トルク以下であるか否かを判断する（ステップＳ７）。このステップＳ７における第２クラッチ機構CL2が負担するトルクの推定値は、例えば、第１モータ３の出力トルク、エンジン２の出力トルク、走行抵抗などに基づいて判断することができる。なお、ステップＳ７における所定トルクは、第２クラッチ機構CL2を解放する際の摩擦力が、第２クラッチ機構CL2の耐久性を低下させる程度の大きさでないことや、または第２クラッチ機構CL2を解放するためのアクチュエータやバネなどの最大荷重よりもその摩擦力が小さいことなどに基づいて定めることができる。

第２クラッチ機構CL2が負担するトルクの推定値が所定トルク以下でないことによりステップＳ７で否定的に判断された場合は、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクの推定値が所定トルク以下となるまでステップＳ７を繰り返し実行する。それとは反対に、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクの推定値が所定トルク以下であることによりステップＳ７で肯定的に判断された場合は、第２クラッチ機構CL2を解放させ始めるとともに、その解放が完了したか否かを判断する（ステップＳ８）。第２クラッチ機構CL2の解放が完了したか否かは、ステップＳ５と同様に、例えば、第１噛み合い歯３０ａのストローク量を検出するセンサの検出値に基づいて判断することや、第１回転部材３０と第２回転部材３１とが相対回転するように第１モータ３からトルクを出力して、回転数の変動があるか否かを検出することにより判断することができる。

そして、第２クラッチ機構CL2の解放が完了していないことによりステップＳ８で否定的に判断された場合は、第２クラッチ機構CL2の解放が完了するまでステップＳ８を繰り返し実行し、それとは反対に、第２クラッチ機構CL2の解放が完了していることによりステップＳ８で肯定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。

一方、駆動トルクが所定トルク未満であることによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、直結モードを設定する際におけるキャリヤ１２の回転数と、キャリヤ１８の回転数との差ΔＮが所定値以下となるように第２回転数制御を実行する（ステップＳ９）。このステップＳ９は、ステップＳ３と同様に、第１モータ３の回転数を制御することにより実行可能であり、第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとが噛み合い可能な範囲で、キャリヤ１２の回転数を制御する。なお、ステップＳ９では、キャリヤ１２の回転数がキャリヤ１８の回転数以下であってもよい。

キャリヤ１２とキャリヤ１８との回転数差ΔＮが所定値以内であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０は、ステップＳ４と同様に判断することができ、また所定値は、上述したように各噛み合い歯３０ａ，３１ａが噛み合うことができる回転数差である。各キャリヤ１２，１８の回転数差ΔＮが所定値以内でないことによりステップＳ１０で否定的に判断された場合は、その回転数差ΔＮが所定値以内になるまでステップＳ１０を繰り返し実行する。それとは反対に、各キャリヤ１２，１８の回転数差ΔＮが所定値以内であることによりステップＳ１０で肯定的に判断された場合は、ステップＳ５と同様に、第１クラッチ機構CL1を係合させ始めるとともに、その係合が完了したか否かを判断する（ステップＳ１１）。第１クラッチ機構CL1の係合が完了していないことによりステップＳ１１で否定的に判断された場合は、第１クラッチ機構CL1の係合が完了するまでステップＳ１０を繰り返し実行する。それとは反対に、第１クラッチ機構CL1の係合が完了していることによりステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、第２クラッチ機構CL2を解放するための制御を実行する（ステップＳ１２）。具体的には、ステップＳ１２では、第１クラッチ機構CL1が負担するトルクが、所定値未満の場合には、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクを緩やかに減少させ、第１クラッチ機構CL1が負担するトルクが所定値以上になった時点で、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクを急激に減少させるように構成されている。

したがって、ステップＳ１２についで、まず、第１クラッチ機構CL1が負担するトルクが所定値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３における所定値は、第１クラッチ機構CL1が負担するトルクを増大させることに伴って第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとの噛み合い方向が反転する可能性があるトルクに定められており、必ずしも「０」である必要はない。

第１クラッチ機構CL1が負担するトルクが所定値以上であることによりステップＳ１３で否定的に判断された場合は、第１クラッチ機構CL1が負担するトルクが急激に増大したとしても、各噛み合い歯３０ａ，３１ａの噛み合い方向が反転することがなくショックが生じないため、ステップ７に移行する。すなわち、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクを急激に減少させて、第２クラッチ機構CL2を解放させる。

それとは反対に第１クラッチ機構CL1が負担するトルクが所定値未満であることによりステップＳ１３で肯定的に判断された場合は、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクの減少速度を所定減少速度に定めて（ステップＳ１４）、ステップＳ１３にリターンする。言い換えると、各噛み合い歯３０ａ，３１ａの噛み合い方向が反転する速度を緩やかにする。この所定減少速度は、各噛み合い歯３０ａ，３１ａの噛み合い方向が反転した際に生じる駆動力の変化が、運転者がショックと感じない程度の大きさとなるように予め実験などにより求めた速度である。

そして、ステップＳ１５およびステップＳ１４を繰り返し実行することにより、第１クラッチ機構CL1が負担するトルクが次第に増大して所定値以上になることにより、ステップＳ１４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ７に移行する。すなわち、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクを急激に減少させて、第２クラッチ機構CL2を解放させる。

HV-Hiモードから直結モードを介してHV-Loモードに切り替える際における各キャリヤ１２，１８の回転数および第２クラッチ機構CL2が負担するトルクの変化を説明するためのタイムチャートを図６に示してある。なお、キャリヤ１２の回転数の変化を実線で示し、キャリヤ１８の回転数の変化を破線で示している。

図６に示す例では、ｔ１時点でアクセルペダルが踏み込まれることにより要求駆動力が増大している。そして、ｔ２時点でその要求駆動力に基づいた走行モードが、HV-Loモードとなることにより変速要求がされる。すなわち、図５におけるステップＳ１で肯定的に判断される。また、ここに示す例では、駆動トルクは所定トルク以上であるものとして示しており、したがって、図５におけるステップＳ２でも同様に肯定的に判断されている。

そのため、まず、第１クラッチ機構CL1を係合させるために、ｔ２時点からキャリヤ１２の回転数が次第に増大させられている。なお、図６に示す例では、加速走行していることに伴ってキャリヤ１８の回転数が次第に増加している。そして、ｔ３時点でキャリヤ１２の回転数がキャリヤ１８の回転数よりも高回転数になるとともに、その回転数差ΔＮは所定値以下となっている。したがって、図５におけるステップＳ４で肯定的に判断されることにより係合指示が出力され、図６に示す例では、係合指示とほぼ同時に第１クラッチ機構CL1が係合している。上述したようにキャリヤ１２の回転数はキャリヤ１８の回転数よりも高回転数の状態で第１クラッチ機構CL1を係合させているため、第１クラッチ機構CL1が係合すると同時に第１クラッチ機構CL1が負担するトルクが増加し、それに伴って第２クラッチ機構CL2が負担するトルクが低下している。そして、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクがほぼ「０」になると同時に第２クラッチ機構CL2を解放することによりHV-Loモードが設定され、その結果、ｔ４時点で変速要求がオフに切り替えられている。

上述したようにHV-Hiモードから直結モードを介してHV-Loモードに切り替える場合に、直結モードを設定した状態での第２クラッチ機構CL2が負担するトルクを低下させるために接触する第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとのそれぞれの接触面を、HV-Hiモードから直結モードに切り替える時点で接触させるように第１回転部材３０と第２回転部材３１との回転数を制御する。その結果、直結モードを設定してから直ちにHV-Loモードに切り替え、または第２クラッチ機構CL2が負担するトルクを低減させ始めることができるため、直結モードを設定してからHV-Loモードに切り替えるまでの時間を短縮することができるとともに、第１噛み合い歯３０ａと第２噛み合い歯３１ａとの噛み合い方向が反転することによるショックを抑制することができる。

なお、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、図１に示す構成に限らず、少なくとも二つのクラッチ機構を備え、双方のクラッチ機構を係合した走行モードと、一方を解放した走行モードとを設定することができる車両であればよい。したがって、図１におけるブレーキ機構B1を備えていなくてもよい。また、噛み合い式の係合機構は、係合側または解放側に荷重を作用させるアクチュエータと、そのアクチュエータの荷重に対抗した方向の荷重を常時発生させる反力部材とを備えた、いわゆるノーマルオープン型のクラッチ機構や、ノーマルクローズ型のクラッチ機構であってもよく、もしくは係合側と解放側とのそれぞれの荷重を発生させるアクチュエータを備え、アクチュエータに信号を入力していない場合に、その信号が入力されなくなる直前の状態（係合状態や解放状態）を維持するように構成されたノーマルステイ型のクラッチ機構であってもよい。

なおまた、上述した制御例では、駆動トルクが所定トルク以上の場合に、直結モードを設定した時点での噛み合い方向が、第２クラッチ機構CL2が負担するトルクを低減する際に噛み合う方向と同一方向となるように構成されているが、駆動トルクの大小に限らずに、直結モードを介した走行モードの切り替えの要求がある場合に、一律にステップＳ３以降の制御を実行するように構成してもよい。

１…ハイブリッド車両、 ２…エンジン、 ３，４…モータ、 ５…駆動装置、 ６…動力分割機構、 ７…分割部、 ８…変速部、 ９，１５…サンギヤ、 １０，１６，２４…リングギヤ、 １２，１８…キャリヤ、 １３…出力軸、 １４…入力軸、 ２０…カウンタシャフト、 ２７…ドライブシャフト、 ２８Ｒ，２８Ｌ…前輪、 ２９…ECU（電子制御装置）、 CL1，CL2…クラッチ機構、 ３０，３１，３２…回転部材、 ３０ａ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ…噛み合い歯。

Claims (1)

1. エンジンが連結された第１回転要素と、モータが連結された第２回転要素と、駆動輪が連結された第３回転要素との少なくとも三つの回転要素を含む複数の回転要素を有する動力分割機構と、前記複数の回転要素のうちの一対の回転要素を選択的に連結する噛み合い式の第１係合機構と、前記複数の回転要素のうちの他の一対の回転要素を選択的に連結する噛み合い式の第２係合機構とを備え、
   前記第１係合機構を係合状態としかつ前記第２係合機構を解放状態とした第１走行モードと、前記第１係合機構を解放状態としかつ前記第２係合機構を係合状態とした第２走行モードと、第１係合機構および第２係合機構を係合状態とした直結モードとの少なくとも三つの走行モードを選択的に設定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おいて、
   前記第１走行モードと前記第２走行モードとのうちの一方の走行モードが設定されている場合に、前記第１係合機構と前記第２係合機構とのうちの前記一方の走行モードで係合状態となる一方の係合機構は、それぞれ噛み合い歯を有する第１回転部材と第２回転部材とを備え、
   前記第１回転部材と前記第２回転部材とのそれぞれの噛み合い歯は、前記直結モードを設定した状態で前記第１係合機構と前記第２係合機構とのうちの他方の係合機構に作用するトルクを低減させるために接触する接触面を有し、
   前記走行モードを切り替えるコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１走行モードと前記第２走行モードとのうちの他方の走行モードから前記一方の走行モードに切り替える場合に、前記他方の係合機構の係合状態を維持したまま、前記一方の係合機構を係合させて前記直結モードを設定した後に、前記他方の係合機構を解放して前記一方の走行モードに切り替えるように構成され、
   前記他方の係合機構の係合状態を維持したまま、前記一方の係合機構を係合させて前記直結モードを設定する際に、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのそれぞれの噛み合い歯における前記接触面が接触するように、前記第１回転部材の回転数と前記第２回転部材との回転数差を制御して、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを係合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。

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