JP2020075553A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】差動機構の回転要素の差回転数を目標回転数に迅速に制御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】エンジンと、モータと、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、出力部材が連結された第３回転要素とを含む複数の回転要素を有する差動作用のある動力分割機構と、複数の回転要素のうちのいずれか一つの回転要素と複数の回転要素のうちの他の回転要素との間に設けられた軸受とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、第１回転要素と第３回転要素との回転数の大小関係が反転する場合に、第１回転要素と第３回転要素との回転数の大小関係が反転しない場合と比較して、エンジンの出力トルクとモータの出力トルクとの少なくともいずれか一方の変化量を軸受による引き摺りトルクを考慮して大きくする（ステップＳ６）。【選択図】図２

Description

この発明は、エンジンと、差動作用のある動力分割機構と、差動機構の回転数差を変更可能なモータとを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、エンジンと、エンジンのトルクを駆動輪とモータとに分割可能な差動作用を有する動力分割機構と、動力分割機構の一つの回転要素を固定部に選択的に連結することにより、各回転要素が差動回転することを制限するブレーキ機構とを備えたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。この制御装置は、ブレーキ機構を解放した無段変速モードでは、エンジン回転数が目標回転数に追従するようにモータの回転数を制御し、またその無段変速モードからブレーキ機構を係合した固定段モードに切り替える場合には、ブレーキ機構の構成部材のうちの動力分割機構に連結された回転部材を停止させるように、モータの回転数を制御するように構成されている。なお、上記のブレーキ機構が噛み合い式のブレーキ機構である場合には、更に、モータの回転角を検出するレゾルバの信号に基づいて、各回転部材に形成された噛み合い歯の位相差を制御するように構成されている。

特開２００９−１５４６２２号公報

特許文献１に記載された制御装置は、無段変速モードを設定することにより、エンジン回転数を出力回転数よりも高回転数に制御し、またはエンジン回転数を出力回転数よりも低回転数に制御し、あるいはエンジン回転数と出力回転数とを同等の回転数に制御することができる。一方、動力分割機構を小型化するためなどにより、動力分割機構を構成する各回転要素同士が接近して設けられており、また所定の回転要素と他の回転要素とが軸受を介して支持されている場合がある。そのような場合には、所定の回転要素と他の回転要素との回転数差が小さくなるように軸受の引き摺りトルクが生じる。したがって、例えば、エンジン回転数が出力回転数よりも高回転数となることにより所定の回転要素に軸受を介して引き摺りトルクが作用し、かつエンジン回転数が出力回転数よりも僅かに高回転数に維持するように制御する場合には、エンジン回転数と出力回転数との差回転数を大きくする場合と同様にモータトルクを制御すると、引き摺りトルクによってエンジン回転数が出力回転数以上とならない可能性がある。または、エンジン回転数が出力回転数よりも高回転数となるまでに時間を要する可能性がある。すなわち、差動機構の所定の回転要素と他の回転要素との回転数の大小関係が反転し、その差回転数が比較的小さい値に設定される場合に、その差回転数を目標回転数に迅速に制御するために改善の余地があった。

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、差動機構の回転要素の差回転数を目標回転数に迅速に制御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、エンジンと、モータと、前記エンジンが連結された第１回転要素と、前記モータが連結された第２回転要素と、出力部材が連結された第３回転要素とを含む複数の回転要素を有する差動作用のある動力分割機構と、前記複数の回転要素のうちのいずれか一つの回転要素と前記複数の回転要素のうちの他の回転要素との間に設けられた軸受とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記第１回転要素と前記第３回転要素の回転数との差が所定値以下となるように前記エンジンの出力トルクと前記モータの出力トルクとの少なくともいずれか一方を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１回転要素と前記第３回転要素との回転数の大小関係が反転する場合に、前記第１回転要素と前記第３回転要素との回転数の大小関係が反転しない場合と比較して、前記エンジンの出力トルクと前記モータの出力トルクとの少なくともいずれか一方の変化量を前記軸受による引き摺りトルクを考慮して大きくすることを特徴とするものである。

この発明においては、動力分割機構における第１回転要素と第３回転要素との回転数の大小関係が反転する場合に、第１回転要素と第３回転要素との回転数の大小関係が反転しない場合と比較して、エンジンの出力トルクとモータの出力トルクとの少なくともいずれか一方の変化量を軸受による引き摺りトルクを考慮して大きくする。そのため、第１回転要素と第３回転要素との実際の差回転数がほぼ「０」となった状態から、引き摺りトルクの影響によってその実際の差回転数の変化量が低下することを抑制できる。言い換えると、実際の差回転数と差回転数の目標値との差を迅速に低減することができる。

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。 この発明の実施形態におけ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２に示すフローチャートを実行した場合における実差回転数、および第１モータのトルクの変化を説明するためのタイムチャートである。 噛み合い式のクラッチ機構を係合させる際に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４に示すフローチャートを実行した場合における実差回転数、第１モータのトルク、およびシフトフォークのストローク量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車両の一例を図１を参照して説明する。図１に示す車両は、いわゆるハイブリッド車両１であって、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、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。

上記のキャリヤ１２は、軸線方向におけるサンギヤ９およびピニオンギヤ１１の両側に設けられた環状のキャリヤプレート１２ａと、回転方向に所定の間隔を空けて両側のキャリヤプレート１２ａを連結するように設けられ、かつピニオンギヤ１１を貫通するピニオンシャフト１２ｂとにより構成されている。なお、ピニオンギヤ１１は上述したように自転可能に保持されているため、ピニオンギヤ１１は図示しない軸受を介してピニオンシャフト１２ｂに嵌合している。

また、上述したサンギヤ９、リングギヤ１０、およびピニオンギヤ１１は、はすば歯車によって構成されている。そのため、分割部７がトルクを伝達する場合には、その伝達するトルクの方向に応じた向きに、それぞれのギヤ９，１０，１１にスラスト荷重が作用する。そのようにそれぞれのギヤ９，１０，１１にスラスト荷重が作用した場合における他の部材との摺動抵抗を低減するための軸受が設けられている。図１に示す例では、サンギヤ９とキャリヤプレート１２ａとが相対回転することによる摺動抵抗を低減するための軸受（スラストベアリング）Ｂ１が、キャリヤプレート１２ａとサンギヤ９との間に設けられている。

上述した分割部７は、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がエンジン２側のキャリヤプレート１２ａに連結されている。なお、キャリヤプレート１２ａ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プレート１２ａと入力軸１４とを連結してもよく、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。

また、上記のサンギヤ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。より具体的には、分割部７を挟んでエンジン２とは反対側に配置されたキャリヤプレート１２ａの内周側を貫通するように第１モータ３の出力軸３ａが設けられており、その先端にサンギヤ９が連結されている。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におけるキャリヤ１８も、分割部７におけるキャリヤ１２と同様に、軸線方向におけるサンギヤ１５およびピニオンギヤ１７の両側に設けられた環状のキャリヤプレート１８ａと、回転方向に所定の間隔を空けて両側のキャリヤプレート１８ａを連結するように設けられ、かつピニオンギヤ１７を貫通するピニオンシャフト１８ｂとにより構成されている。なお、ピニオンギヤ１７は上述したように自転可能に保持されているため、ピニオンギヤ１７は図示しない軸受を介してピニオンシャフト１８ｂに嵌合している。

また、分割部７のリングギヤ１０における変速部８側の端部には、環状の伝達プレート１０ａが連結されており、その伝達プレート１０ａの内周側に、キャリヤプレート１８ａの内周部分を貫通する伝達軸１０ｂが設けられている。この伝達軸１０ｂが、変速部８におけるサンギヤ１５に連結されている。そして、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。

上述したサンギヤ１５、リングギヤ１６、およびピニオンギヤ１７は、はすば歯車によって構成されている。そのため、変速部８がトルクを伝達する場合には、その伝達するトルクの方向に応じた向きに、それぞれのギヤ１５，１６，１７にスラスト荷重が作用する。そのようにそれぞれのギヤ１５，１６，１７にスラスト荷重が作用した場合における他の部材との摺動抵抗を低減するための軸受が設けられている。図１には、サンギヤ１５とキャリヤプレート１８ａとが相対回転することによる摺動抵抗を低減するための軸受（スラストベアリング）Ｂ２が、キャリヤプレート１８ａとサンギヤ１５との間に設けられている。また、分割部７のリングギヤ１０に連結された伝達プレート１０ａが分割部７におけるキャリヤプレート１２ａと、変速部８におけるキャリヤプレート１８ａとの間に配置されることになるとともに、図１に示す例では、分割部７のキャリヤプレート１２ａに隣接している。そして、伝達プレート１０ａとキャリヤプレート１２ａとは相対回転するため、伝達プレート１０ａとキャリヤプレート１２ａとの間に軸受（スラストベアリング）Ｂ３が設けられている。

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。具体的には、エンジン２側のキャリヤプレート１８ａから軸線方向に円筒軸１８ｃが延出して連結され、そのキャリヤプレート１８ａと軸線方向で隣接して入力軸１４からフランジ部１４ａが形成されている。上記の円筒軸１８ｃとフランジ部１４ａとにはそれぞれドグ歯が形成されており、それらのドグ歯を図示しないスリーブなどを介して連結するように第１クラッチ機構CL1が設けられている。したがって、キャリヤプレート１８ａとフランジ部１４ａとが相対回転可能に配置されることにより、図１に示す例では、キャリヤプレート１８ａとフランジ部１４ａとの間に軸受（スラストベアリング）Ｂ４が設けられている。

上記の第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。

具体的には、リングギヤ１６は、円筒軸１８ｃを囲うようにエンジン２側に延出して形成されており、円筒軸１８ｃの外周側に位置する部分の内面にドグ歯が形成されている。また、円筒軸１８ｃの外周面にドグ歯が形成されている。そして、それらのドグ歯を図示しないスリーブなどを介して連結するように第２クラッチ機構CL2が設けられている。

なお、図１に示す例では、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が、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に伝達するために、出力軸１３または入力軸１４を選択的に固定できる摩擦式あるいは噛み合い式のブレーキ機構BKが設けられている。すなわち、ブレーキ機構BK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BK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BKとして設けてもよい。

上記のエンジン２、各モータ３，４、各クラッチ機構CL1，CL2、およびブレーキ機構BK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、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、各モータ３，４、各クラッチ機構CL1，CL2、およびブレーキ機構BK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に設けられたスリーブやシフトフォークなどのストローク量、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。

上述したハイブリッド車両１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（リングギヤ１６）とに分割して走行するＨＶ走行モードを設定することができる。このＨＶ走行モードは、いわゆる無段変速モードであって、エンジン回転数を目標回転数に適宜制御することができる。例えば、アクセル開度や車速などに基づいてエンジン２に要求される動力を求め、求められた動力を出力した場合にエンジン２の熱効率が良好となるエンジン回転数を求め、そのエンジン回転数となるように第１モータ３の回転数を制御する。そのように第１モータ３を制御した場合に第１モータ３で回生された電力を第２モータ４に供給して、ドリブンギヤ２１の部分で第２モータ４のトルクを加算する。

さらに、上述したハイブリッド車両１は、エンジン２から出力されたトルクのうち出力側に伝達されるトルクの割合が相対的に大きいローモードと、その割合が相対的に小さいハイモードとを設定することができるように構成されている。具体的には、第１クラッチ機構CL1を係合し、かつ第２クラッチ機構CL2を解放することにより、ローモードが設定され、第１クラッチ機構CL1を解放し、かつ第２クラッチ機構CL2を係合することにより、ハイモードが設定される。

またさらに、エンジン２のトルクをそのまま出力側に伝達する固定段モードを設定することができる。この固定段モードは、第１クラッチ機構CL1と第２クラッチ機構CL2とを係合することにより設定される。

上述したローモードやハイモードから固定段モードに切り替える場合には、まず、エンジン回転数、第１モータ３の回転数、出力部材（リングギヤ１６）の回転数がほぼ同一回転数となるように制御し、その後に、解放されているクラッチ機構CL1（CL2)を係合する。

そのように解放されているクラッチ機構CL1（CL2)を係合する場合に、解放されているクラッチ機構CL1（CL2)のドグ歯の位相が一致していると、ドグ歯同士が接触して、クラッチ機構CL1（CL2)を係合させることができない。そのため、上述したハイブリッド車両１では、第１クラッチ機構CL1を係合させる場合であれば、キャリヤ１２とキャリヤ１８とを相対回転させた状態で第１クラッチ機構CL1を係合させ、また第２クラッチ機構CL2を係合させる場合であれば、リングギヤ１６とキャリヤ１８とを相対回転させた状態で第２クラッチ機構CL2を係合させるように構成されている。

また、ドグ歯の形状や、固定段モードを設定した時点におけるドグ歯の接触面を定めるためなどにより一方側の回転部材と他方側の回転部材の回転数の大小関係を定める場合がある。具体的には、第１クラッチ機構CL1を係合させる場合に、キャリヤ１２の回転数をキャリヤ１８の回転数よりも高回転数の状態に維持して第１クラッチ機構CL1を係合させ、第２クラッチ機構CL2を係合させる場合に、キャリヤ１８の回転数をリングギヤ１６の回転数よりも低回転数の状態に維持して第２クラッチ機構CL2を係合させることがある。

一方、上述した動力分割機構６は、入力要素と反力要素と出力要素とのトルクのバランスによってエンジン回転数や第１モータ３の回転数などの各回転要素の回転数が変化する。言い換えると、エンジン２または第１モータ３のトルクを変更することにより、各回転要素の回転数を変更することができる。具体的には、エンジントルクに対して現在の回転数を維持するために要する反力トルクよりも第１モータ３の反力トルクが小さい場合には、エンジン回転数が増大し、また第１モータ３の回転数が増大する。それとは反対に、エンジントルクに対して現在の回転数を維持するために要する反力トルクよりも第１モータ３の反力トルクが大きい場合には、エンジン回転数が減少し、また第１モータ３の回転数が減少する。なお、リングギヤ１６の回転数は車速に応じた回転数となる。

したがって、上述したようにクラッチ機構を係合する要求がある場合には、クラッチ機構に連結された各回転要素の回転数の差が、そのクラッチ機構を係合することが可能な差となるようにエンジントルクや第１モータ３のトルクを制御する。より具体的には、クラッチ機構に連結された各回転要素の回転数の差をフィードバック制御して、第１モータ３やエンジン２のトルクを制御する。なお、ローモードやハイモードを設定している状態でエンジン回転数を制御する場合も同様に第１モータ３のトルクを制御すればよい。

上述したように第１モータ３やエンジン２のトルクを制御してエンジン回転数を変更した場合には、エンジン回転数（またはキャリヤ１２の回転数）と出力回転数（リングギヤ１６の回転数）との差を低減させる際に作用する引き摺りトルクと、エンジン回転数と出力回転数との差を増大させる際に作用する引き摺りトルクとの大きさが異なる。これは、動力分割機構６に設けられた各軸受の引き摺りトルク（または摩擦トルク）が、各回転要素の差動回転に抗する方向に作用するためである。したがって、エンジン回転数と出力回転数との差が比較的小さくなる回転数にエンジン回転数を制御する場合には、入力要素と反力要素と出力要素とのトルクのバランスに対する引き摺りトルクの影響度が大きいため、エンジン回転数が出力回転数と一致した時点でエンジン回転数の変化が停滞し、またはエンジン回転数を変化させるまでの時間が長くなる可能性がある。

そのため、この発明の実施形態における制御装置は、エンジン回転数と出力回転数との差が比較的小さくなるエンジン２の目標回転数に、エンジン回転数と出力回転数との大小関係が反転するように変化させる場合に、エンジン回転数を迅速に目標回転数まで変化させることができるように構成されている。その制御の一例を説明するためのフローチャートを図２に示してある。

図２に示す制御例では、まず、エンジン２の回転数と出力部材の回転数との差の目標値である目標差回転数ΔＮtargetが「０」を超えて変化したか否か、言い換えると、エンジン２の目標回転数と出力回転数との大小関係が反転したか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、エンジン２の目標回転数が、出力回転数よりも低回転数である状態から高回転数に変化し、またはエンジン２の目標回転数が、出力回転数よりも高回転数である状態から低回転数に変化したか否かを判断する。そのエンジン２の目標回転数は、ローモードやハイモードを設定して走行している場合であれば、例えば、アクセル開度と車速とからエンジン２の要求パワーを求め、その要求パワーと最適燃費線とからエンジン２の目標回転数を求めることができる。また、クラッチ機構を係合させる場合には、クラッチ機構を係合させるために要求される差回転数を求め、その差回転数と出力回転数と動力分割機構６のギヤ比とからエンジン２の目標回転数を求めることができる。

目標差回転数ΔＮtargetが「０」を超えて変化したことによりステップＳ１で肯定的に判断された場合は、履歴を更新する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、要は、ステップＳ１で肯定的に判断されたことをECU２９に記憶させるためのステップである。

目標差回転数ΔＮtargetが「０」を超えて変化していないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合、またはステップＳ２についで、履歴があり、かつ実際のエンジン回転数と出力回転数との差（以下、実差回転数と記す）ΔＮactualが第１所定値α以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。ステップＳ３における実際のエンジン回転数は、センサによって検出された回転数であってもよく、車速と第１モータ３の回転数と動力分割機構６のギヤ比とから求めてもよい。このステップＳ３は、実際のエンジン回転数が出力回転数を超えて変化したか否かを判断するためのステップであり、したがって、第１所定値αは、「０」よりも大きく、かつ実際のエンジン回転数が出力回転数を超えたと判断し得る程度の大きさに定められている。

目標差回転数ΔＮtargetが「０」を超えて変化したことを示す履歴がなく、あるいは実差回転数ΔＮactualが第１所定値αよりも大きいことによりステップＳ３で否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。それとは反対に、目標差回転数ΔＮtargetが「０」を超えて変化したことを示す履歴があり、かつ実差回転数ΔＮactualが第１所定値α以下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、目標差回転数ΔＮtargetが第２所定値βよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５）。このステップＳ５は、後述するように第１モータ３やエンジン２のトルクを変化させた場合に、実差回転数ΔＮactualが、目標差回転数ΔＮtargetをオーバーシュートしないようにするためのステップであり、したがって、第２所定値βは、第１所定値α以上の値に定められている。なお、第２所定値βは、第１所定値αと同一の値に定めていてもよい。

目標差回転数ΔＮtargetが第２所定値β以下であることによりステップＳ５で否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。それとは反対に、目標差回転数ΔＮtargetが第２所定値βよりも大きいことによりステップＳ５で肯定的に判断された場合は、目標差回転数ΔＮtargetとなるようにエンジン回転数を制御した場合における動力分割機構６で生じる引き摺りトルクを算出する（ステップＳ６）。このステップＳ６は、目標差回転数ΔＮtargetとなるようにエンジン回転数を制御した場合における各軸受Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の摩擦係数と、スラスト力などの応力とに基づいて算出することができる。

ついで、ステップＳ６で算出された引き摺りトルクを、目標差回転数ΔＮtargetとなるエンジン回転数に制御するための第１モータ３のトルクやエンジン２のトルクに加算し（ステップＳ７）、履歴をクリアして（ステップＳ８）、このルーチンを一旦終了する。

上述した制御例を実行した場合における実差回転数ΔＮactual、および第１モータ３のトルクの変化を説明するためのタイムチャートを図３に示してある。なお、図３における破線は、目標差回転数ΔＮtargetの変化を示し、比較例として、図２に示す制御例を実行しない場合における実差回転数ΔＮactualおよび第１モータ３のトルクの変化を一点鎖線で示している。

図３に示す例では、ｔ１時点で、エンジン回転数と出力回転数との差を「０」を超えて変化させる要求があり、そのため、ｔ１時点から目標差回転数ΔＮtargetが変化し始めている。また、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御により第１モータ３のトルクが制御されていることにより、目標差回転数ΔＮtargetと実差回転数ΔＮactualとの偏差が大きくなるｔ２時点で第１モータ３のトルクが変化し始め、それに伴って実差回転数ΔＮactualが目標差回転数ΔＮtargetに追従するように変化し始めている。

そして、ｔ３時点で、実差回転数ΔＮactualが「０」を超えて変化したことにより、第１モータ３のトルクがステップ的に増大させられている。この第１モータ３のトルクのステップ的な変化量が、動力分割機構６に設けられた各軸受Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の引き摺りトルクに相当している。なお、図３に示す例では、ｔ３時点で、目標差回転数ΔＮtargetが第２所定値β以上となっているものとして示し、またｔ３時点で、引き摺りトルクによって実差回転数ΔＮactualの変化量が低下している。その結果、ｔ３時点から一時遅れたｔ４時点で、実差回転数ΔＮactualが再度、目標差回転数ΔＮtargetに追従するように変化し始めている。

一方、図２に示す制御例を実行しない場合には、ｔ３時点で、第１モータ３のトルクが不足することにより、実差回転数ΔＮactualの変化が停滞する。そのため、ＰＩＤ制御における積分項（Ｉ項）の値が次第に大きくなることにより、第１モータ３のトルクが次第に大きくなり、ｔ４時点よりも遅れたｔ５時点で、実差回転数ΔＮactualが再度、目標差回転数ΔＮtargetに追従するように変化し始めている。

上述したように実差回転数ΔＮactualがほぼ「０」を超えて変化する場合に、第１モータ３のトルクやエンジン２のトルクを、実差回転数ΔＮactualが目標差回転数ΔＮtargetに追従するように引き摺りトルク分、変更することにより、実差回転数ΔＮactualがほぼ「０」となった状態から、引き摺りトルクの影響によって実差回転数ΔＮactualの変化量が低下することを抑制できる。言い換えると、実差回転数ΔＮactualと目標差回転数ΔＮtargetとの差、またはエンジン回転数と目標回転数との差を迅速に低減することができる。また、目標差回転数ΔＮtargetが第２所定値β以上の場合に、第１モータ３のトルクやエンジン２のトルクを引き摺りトルク分、変化させることとすることにより、実差回転数ΔＮactualが目標差回転数ΔＮtargetをオーバーシュートし、またはオーバーシュートを要因としてハンチングが生じることを抑制できるため、上記と同様に実差回転数ΔＮactualと目標差回転数ΔＮtargetとの差、またはエンジン回転数と目標回転数との差を迅速に低減することができる。さらに、実差回転数ΔＮactualが「０」を超えた時点で第１モータ３のトルクやエンジン２のトルクを変更することにより、例えば、実差回転数ΔＮactualが目標差回転数ΔＮtargetよりも大きいにも関わらず、実差回転数ΔＮactualが大きくなるように第１モータ３のトルクやエンジン２のトルクが変更されることなどを抑制することができる。

また、この発明の実施形態における制御装置は、噛み合い式のクラッチ機構を係合させる際に、噛み合い歯同士の対向する面が接触した場合も図２に示す例と同様に制御することができる。その制御の一例を説明するためのフローチャートを図４に示してある。

図４に示す例では、まず、クラッチ機構を係合させる要求があるか否かを判断する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０は、例えば、要求駆動力と車速とに基づいて走行モードを設定するように構成されている場合には、その要求駆動力や車速の変化に基づいて走行モードを切り替える要求があるか否かを判断すればよい。

クラッチ機構を係合する要求が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、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、クラッチ機構を係合する要求が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、クラッチ機構を係合させるための回転数制御を実行し、回転同調が完了したか否か、すなわちクラッチ機構を構成する二つの回転部材の差回転数ΔＮが、クラッチ機構を係合させることができる程度の差回転数である第３所定値γ以下となったか否かを判断する（ステップＳ１１）。この回転数制御は、図２に示す制御例によって実行可能である。

回転同調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、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、回転同調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、係合処理を行う（ステップＳ１２）。具体的には、クラッチ機構の係合と解放とを切り替えるためのアクチュエータに、係合信号を出力する。ついで、噛み合い歯同士の先端が接触して係合不能な頂面停止をしているか否かを判断する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３は、シフトフォークのストローク量が所定値以上であるか否かなどに基づいて判断することができる。

頂面停止していないことによりステップＳ１３で否定的に判断された場合、すなわちクラッチ機構の係合が完了している場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、頂面停止していることによりステップＳ１３で肯定的に判断された場合には、頂面停止を解消するためにクラッチ機構を構成する一方の回転部材のトルクを増大させる必要がある。そのため、図４に示す例では、ステップＳ１３で肯定的に判断された場合は、歯面間の摩擦トルクを算出し（ステップＳ１４）、その摩擦トルクを、第１モータ３やエンジン２のトルクに加算して（ステップＳ１５）、このルーチンを一旦終了する。なお、ステップＳ１４における摩擦トルクは、アクチュエータの押圧力と、歯面間の摩擦係数とに基づいて算出することができる。

図４に示す制御例を実行した場合におけるクラッチ機構を構成する二つの回転部材の実際の回転数差（以下、実差回転数と記す）ΔＮactual、第１モータ３のトルク、およびシフトフォークのストローク量の変化を説明するためのタイムチャートを図５に示してある。なお、図５における破線は、二つの回転部材の目標差回転数ΔＮtargetの変化を示し、比較例として、図４に示す制御例を実行しない場合における実差回転数ΔＮactualおよび第１モータ３のトルクの変化を一点鎖線で示している。

図５に示す例では、ｔ１１時点で、クラッチ機構を係合する要求があり、そのため、クラッチ機構の回転数差を低減するために、ｔ１１時点から目標差回転数ΔＮtargetが変化し始めている。また、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御により第１モータ３のトルクが制御されていることにより、目標差回転数ΔＮtargetと実差回転数ΔＮactualとの偏差が大きくなるｔ１２時点で第１モータ３のトルクが変化し始め、それに伴って実差回転数ΔＮactualが目標差回転数ΔＮtargetに追従するように変化し始めている。

そして、ｔ１３時点で、実差回転数ΔＮactualが、クラッチ機構を係合可能な許容差回転数以下となることにより、クラッチ機構を係合させる信号を出力され、それに伴って、シフトフォークのストローク量が増大し始めている。ついで、ｔ１４時点で、頂面停止したことにより、シフトフォークのストローク量の変化が停止している。なお、図５に示す例では、目標差回転数ΔＮtargetは、「０」を超えて変化するように構成されている。これは、目標差回転数ΔＮtargetを「０」とすると、頂面停止した場合に、その頂面停止を解消するためのトルクが負荷されなくなることを抑制するためである。

上記のように頂面停止すると図４におけるステップＳ１３で肯定的に判断されることにより、摩擦トルク分、第１モータ３のトルクがステップ的に増大させられている。その結果、ｔ１５時点で、実差回転数ΔＮactualが大きくなることにより、すなわち頂面停止が解消されることにより、シフトフォークのストローク量が、再度、増大し始めて、ｔ１６時点でクラッチ機構の係合が完了する。

一方、図４に示す制御例を実行しない場合には、ｔ１４時点で頂面停止すると、ＰＩＤ制御における積分項（Ｉ項）の値が次第に大きくなることにより、第１モータ３のトルクが次第に大きくなり、ｔ１５時点よりも遅れたｔ１７時点で、頂面停止が解消されることにより、シフトフォークのストローク量が、再度、増大し始めて、ｔ１８時点でクラッチ機構の係合が完了する。

上述したように頂面停止した場合も、図２に示す制御例のように、第１モータ３やエンジン２のトルクをステップ的に増大させることにより、頂面停止を迅速に解消すること、すなわち、クラッチ機構の実差回転数ΔＮactualを目標回転数ΔＮtargetに追従させることができる。その結果、クラッチ機構を迅速に係合させることができる。

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、例えば、エンジン２が連結された回転要素と、第１モータ３が連結された回転要素と、出力部材が連結された回転要素との三つの回転要素のみ備えたハイブリッド車両であってもよい。

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、 Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…軸受。

Claims (1)

1. エンジンと、モータと、前記エンジンが連結された第１回転要素と、前記モータが連結された第２回転要素と、出力部材が連結された第３回転要素とを含む複数の回転要素を有する差動作用のある動力分割機構と、前記複数の回転要素のうちのいずれか一つの回転要素と前記複数の回転要素のうちの他の回転要素との間に設けられた軸受とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記第１回転要素と前記第３回転要素の回転数との差が所定値以下となるように前記エンジンの出力トルクと前記モータの出力トルクとの少なくともいずれか一方を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１回転要素と前記第３回転要素との回転数の大小関係が反転する場合に、前記第１回転要素と前記第３回転要素との回転数の大小関係が反転しない場合と比較して、前記エンジンの出力トルクと前記モータの出力トルクとの少なくともいずれか一方の変化量を前記軸受による引き摺りトルクを考慮して大きくする
   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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