JP4127294B2 - ハイブリッド駆動装置の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の走行のための動力源として二種類の動力源を備えているハイブリッド駆動装置に関し、特に第１の動力源から動力の伝達される出力部材に、変速機を介して第２の動力源が連結されているハイブリッド駆動装置を対象とする制御装置に関するものである。

この種のハイブリッド駆動装置の一例が、特許文献１記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド駆動装置では、エンジンと第１モータ・ジェネレータとが、シングルピニオン型遊星歯車機構からなる合成分配機構を介して相互に連結されるとともに、その合成分配機構に出力部材がトルク伝達可能に連結され、さらにその出力部材に変速機構を介して第２モータ・ジェネレータが連結されている。

したがって特許文献１に記載されたハイブリッド駆動装置では、エンジンの出力トルクと第１モータ・ジェネレータのトルクとを、シングルピニオン型遊星歯車機構のギヤ比に応じて合成したトルクが出力軸に現れるとともに、第１モータ・ジェネレータによってエンジンの回転数を制御できるので、エンジンを最適燃費で運転でき、車両の燃費を向上させることができる。また、エンジンを最適燃費で運転している状態で第１モータ・ジェネレータによって発電（すなわちエネルギー回生）をおこない、その電力で第２モータ・ジェネレータを駆動することにより、出力軸にトルクを付加でき、したがって燃費を悪化させることなく必要十分な駆動力を得ることができる。さらに、変速機で設定される変速比を“１”より大きくすることにより、第２モータ・ジェネレータの出力するトルクを増大させて出力軸に伝達でき、かつその変速比を小さくした場合（例えば変速機を高速段に設定した場合）には、第２モータ・ジェネレータの回転数を低下させることができるので、第２モータ・ジェネレータを小型化あるいは低出力型のものとすることができる。

また従来、エンジンの出力側に低速段と直結段とに変速できる変速機を連結し、その変速機の出力部材から駆動輪にトルクを伝達する一方、その出力部材にモータのトルクを伝達するように構成したハイブリッド装置であって、その変速機を低速段に変速した後にモータによってエンジンを始動するように構成した装置が、特許文献２に記載されている。

さらに従来、エンジンと第１モータ・ジェネレータとを遊星歯車機構からなる合成分配機構に連結するとともに、その合成分配機構に出力部材を連結し、さらにその出力部材に第２モータ・ジェネレータを直接連結した構成のハイブリッド装置において、第１モータ・ジェネレータの動力でエンジンを始動する際に、第２モータ・ジェネレータのトルクを出力部材に付加することにより、エンジンの始動を好適におこなうように構成した装置が、特許文献３に記載されている。

特開２００２−２２５５７８号公報 特開平８−２１６７００号公報 特許第３１２９２０４号公報

上述した特許文献１に記載されているいわゆる機械分配式のハイブリッド駆動装置においては、第２のモータ・ジェネレータを変速機を介して出力軸に連結しているので、その変速機での変速の際の出力軸トルクの変動を、内燃機関および第１モータ・ジェネレータを含むいわゆる主動力源の出力で補償することができ、また反対に主動力源によるトルクの過不足を第２モータ・ジェネレータによって補うことができる。しかしながら、いわゆる主動力源からの出力トルクが内燃機関の始動や内燃機関の回転数を制御する第１モータ・ジェネレータの制御内容の変化などによって変化し、また第２モータ・ジェネレータから出力軸に伝達されるトルクが変速機による変速の実行によって変化するにも関わらず、従来では、これらのトルクの変動要因が重畳することや、その場合の制御について従来では考慮されていない。そのため、走行中における出力軸トルクの変動が生じたり、それに伴ってドライバビリティが悪化し、あるいはエンジンの始動や主動力源のトルク制御を所期どおりに実行できないなどの可能性があった。

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り、第１の動力源および第２の動力源でのトルク変動要因に好適に対処して出力軸トルクの変動を防止することのできるハイブリッド駆動装置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、内燃機関および第１のモータ・ジェネレータがこれら内燃機関と第１のモータ・ジェネレータとの間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構に連結されてなる第１の動力源と、その第１の動力源が出力したトルクをデファレンシャルを介して駆動輪に伝達する出力部材と、その出力部材に変速機を介して連結された第２の動力源とを備えたハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記遊星歯車機構によるトルクの合成もしくは分配の状態が変化することに伴う前記内燃機関の回転数の変化量が予め定めた所定量より大きいか否かを判断する判断手段と、前記内燃機関の回転数の変化量が前記所定量以下であることが前記判断手段で判断された場合に前記変速機での変速を許可する許可手段と、前記許可手段で変速が許可されていることに伴う前記変速機での変速を判定する変速判定手段と、前記変速機による変速中であることが前記変速判定手段で判定された場合に前記第１の動力源の停止を制限する停止制御制限手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。

さらに、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記判断手段によって、前記内燃機関の回転数の変化量が前記所定量より大きいことが前記判断手段で判断され、かつ前記変速判定手段で前記変速機での変速が判定された場合に前記変速機による変速を制限する変速制限手段とを更に備えていることを特徴とする制御装置である。
そして、この発明における第２の動力源は、請求項３に記載されているように、他のモータ・ジェネレータによって構成することができる。

したがってこの発明では、請求項２の構成に加えて、前記トルクの合成もしくは分配の状態が急速に変化する状態のときに前記第２の動力源の出力を制御する出力制御手段を更に備えていることができる。

請求項１の発明によれば、遊星歯車機構によるトルクの合成もしくは分配の状態の変化に伴う前記内燃機関の回転数の変化量が所定値以下であって内燃機関の回転数が安定している場合に、変速機での変速が許可され、それに伴って出力部材のトルクの変動要因となる変速機での変速が実行されている場合には、出力部材にトルクを与える第１の動力源の停止が制限されるので、出力部材のトルク変動の要因が重畳的に生じることが回避され、その結果、出力部材のトルクすなわち出力軸トルクの変動を防止もしくは抑制することができる。

さらに、請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果を得られることに加えて、内燃機関の出力トルクがモータ・ジェネレータと出力部材とに分配され、あるいは内燃機関のトルクとモータ・ジェネレータのトルクとが合成されて出力部材に伝達される機構でのトルクの合成もしくは分配の状態の急変時に、変速機での変速が制限されるので、第１の動力源からの出力トルクの変動を第２の動力源のトルクで補完もしくは吸収でき、その結果、いわゆる出力軸トルクを安定させることができると同時に、出力部材のトルクを維持して前記機構でのトルクの合成・分配状態の急変を確実なものとすることができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置について説明すると、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、一例として車両に搭載されるものであって、図３に示すように、主動力源（すなわち第１の動力源）１のトルクが出力部材２に伝達され、その出力部材２からデファレンシャル３を介して駆動輪４にトルクが伝達される。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギーを回収する回生制御の可能なアシスト動力源（すなわち第２の動力源）５が設けられており、このアシスト動力源５が変速機６を介して出力部材２に連結されている。したがってアシスト動力源５と出力部材２との間で伝達するトルクを変速機６で設定する変速比に応じて増減するようになっている。

上記の変速機６は、設定する変速比が“１”以上となるように構成することができ、このように構成することにより、アシスト動力源５でトルクを出力する力行時に、アシスト動力源５で出力したトルクを増大させて出力部材２に伝達できるので、アシスト動力源５を低容量もしくは小型のものとすることができる。しかしながら、アシスト動力源５の運転効率を良好な状態に維持することが好ましいので、例えば車速に応じて出力部材２の回転数が増大した場合には、変速比を低下させてアシスト動力源５の回転数を低下させる。また、出力部材２の回転数が低下した場合には、変速比を増大させることがある。

上記のハイブリッド駆動装置を更に具体的に説明すると、主動力源１は図４に示すように、内燃機関（以下、エンジンと記す）１０と、モータ・ジェネレータ（以下、仮に第１モータ・ジェネレータもしくはＭＧ１と記す）１１と、これらエンジン１０と第１モータ・ジェネレータ１１との間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構１２とを主体として構成されている。そのエンジン１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）１３によっておこなうように構成されている。

また、第１モータ・ジェネレータ１１は、一例として同期電動機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成され、インバータ１４を介してバッテリーなどの蓄電装置１５に接続されている。そして、そのインバータ１４を制御することにより、第１モータ・ジェネレータ１１の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御をおこなうために、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ１−ＥＣＵ）１６が設けられている。

さらに、遊星歯車機構１２は、外歯歯車であるサンギヤ１７と、そのサンギヤ１７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１８と、これらサンギヤ１７とリングギヤ１８とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１９とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン１０の出力軸がダンパー２０を介して第１の回転要素であるキャリヤ１９に連結されている。言い換えれば、キャリヤ１９が入力要素となっている。

これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１７に第１モータ・ジェネレータ１１が連結されている。したがってサンギヤ１７がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ１８が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ１８が出力部材（すなわち出力軸）２に連結されている。

一方、変速機６は、図４に示す例では、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわちそれぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）２１と第２サンギヤ（Ｓ２）２２とが設けられており、その第１サンギヤ２１にショートピニオン２３が噛合するとともに、そのショートピニオン２３がこれより軸長の長いロングピニオン２４に噛合し、そのロングピニオン２４が前記各サンギヤ２１，２２と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）２５に噛合している。なお、各ピニオン２３，２４は、キャリヤ（Ｃ）２６によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ２２がロングピニオン２４に噛合している。したがって第１サンギヤ２１とリングギヤ２５とは、各ピニオン２３，２４と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ２２とリングギヤ２５とは、ロングピニオン２４と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。

そして、第１サンギヤ２１を選択的に固定する第１ブレーキＢ１と、リングギヤ２５を選択的に固定する第２ブレーキＢ２とが設けられている。これらのブレーキＢ１，Ｂ２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ１，Ｂ２は、油圧や電磁力などによる係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ２２に前述したアシスト動力源５が連結され、またキャリヤ２６が前記出力軸２に連結されている。

したがって、上記の変速機６は、第２サンギヤ２２がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ２６が出力要素となっており、第１ブレーキＢ１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定され、第１ブレーキＢ１に替えて第２ブレーキＢ２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定されるように構成されている。この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。その制御をおこなうためのマイクロコンピュータを主体とした電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）２７が設けられている。

なお、図４に示す例では、アシスト動力源５として、トルクを出力する力行およびエネルギーを回収する回生の可能なモータ・ジェネレータ（以下仮に、第２モータ・ジェネレータもしくはＭＧ２と記す）が採用されている。この第２モータ・ジェネレータ５は、インバータ２８を介してバッテリー２９に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ２−ＥＣＵ）３０によってそのインバータ２８を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、そのバッテリー２９および電子制御装置３０は、前述した第１モータ・ジェネレータ１１についてのインバータ１４およびバッテリー（蓄電装置）１５と統合することもできる。

上述したトルク合成分配機構としてのシングルピニオン型遊星歯車機構１２についての共線図を示せば、図５の（Ａ）のとおりであり、キャリヤ（Ｃ）１９に入力されるエンジン１０の出力するトルクに対して、第１モータ・ジェネレータ１１による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）１７に入力すると、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）１８には、エンジン１０から入力されたトルクより大きいトルクが現れる。その場合、第１モータ・ジェネレータ１１は、発電機として機能する。また、リングギヤ１８の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータ・ジェネレータ１１の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１０の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１０の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータ・ジェネレータ１１を制御することによっておこなうことができる。

さらに、図５の（Ａ）に一点鎖線で示すように、走行中にエンジン１０を停止させていれば、第１モータ・ジェネレータ１１が逆回転しており、その状態から第１モータ・ジェネレータ１１を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ１９に連結されているエンジン１０にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、したがって第１モータ・ジェネレータ１１によってエンジン１０を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸２にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータ・ジェネレータ５の出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１０の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。

また、変速機６を構成しているラビニョ型遊星歯車機構についての共線図を示せば、図５の（Ｂ）のとおりである。すなわち第２ブレーキＢ２によってリングギヤ２５を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータ・ジェネレータ５の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸２に付加される。これに対して第１ブレーキＢ１によって第１サンギヤ２１を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータ・ジェネレータ５の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸２に付加される。

なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸２に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキＢ１，Ｂ２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸２に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ５の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。

上述したハイブリッド駆動装置は、主動力源１とアシスト動力源５との二つの動力源を備えているので、これらを有効に利用して低燃費で排ガス量の少ない運転がおこなわれる。またエンジン１０を駆動する場合であっても、第１モータ・ジェネレータ１１によって最適燃費となるようにエンジン１０の回転数が制御される。さらに、コースト時には車両の有する慣性エネルギーが電力として回生される。そして、第２モータ・ジェネレータ５を駆動してトルクアシストする場合、車速が遅い状態では変速機６を低速段Ｌに設定して出力軸２に付加するトルクを大きくし、車速が増大した状態では、変速機６を高速段Ｈに設定して第２モータ・ジェネレータ５の回転数を相対的に低下させて損失を低減し、効率の良いトルクアシストが実行される。

上述したハイブリッド駆動装置についてのこのような基本的な制御の例を図６にフローチャートで示してある。図６に示す例では、先ず、シフト位置の検出がおこなわれる（ステップＳ１）。このシフト位置とは、車両を停止状態に維持するパーキングＰ、後進走行させるリバースＲ、ニュートラル状態とするニュートラルＮ、前進走行するためのドライブＤ、出力軸２の回転数に対してエンジン回転数を相対的に大きく維持して駆動トルクを大きくし、あるいはコースト時に制動力を増大させるエンジンブレーキＳなどのシフト装置（図示せず）で選択されている各状態であり、ステップＳ１ではリバースＲ、ドライブＤ、エンジンブレーキＳの各シフト位置を検出する。

ついで、要求駆動力が決定される（ステップＳ２）。例えば、シフト位置やアクセル開度さらには車速などの車両の走行状態に関する情報ならびに駆動力マップなどの予め記憶している情報に基づいて要求駆動力が決定される。

さらに、走行モードが決定される（ステップＳ３）。この走行モードとは、第２モータ・ジェネレータ５を動力源とした走行形態（以下、ＥＶ走行と記す。）、エンジン１０を主たる動力源とした走行形態（以下、エンジン走行と記す。）を意味している。この走行モードは、要求駆動力に加えて、前述したバッテリー１５，２９の充電量（すなわち充電残量）ＳＯＣやバッテリー１５，２９や各モータ・ジェネレータ５，１１などの各部の温度、さらにはハイブリッド駆動装置全体としてフェイルなどの動作状態を考慮して決定（すなわち選択）される。なおここで、エンジン１０を始動する制御が実行されている状態はＥＶ走行に含まれないとし、また、エンジン１０を停止させる制御が実行されている状態はＥＶ走行に含まれるものとしている。

さらに、上記のステップＳ２で決定された要求駆動力に基づいて変速段が決定される（ステップＳ４）。すなわち前述した変速機６で設定すべき変速段が低速段Ｌあるいは高速段Ｈに決定される。後述するように変速が制限される場合があるので、変速が制限された状態での変速段の決定も含む。

その変速機６で設定すべき変速段への変速中か否かが判断される（ステップＳ５）。この判断は、変速を実行すべきか否かの判断であり、ステップＳ４で決定された変速段が、その時点に設定されている変速段とは異なっている場合に、ステップＳ４で肯定的に判断される。

ステップＳ５で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４で決定された変速段を設定するための変速を実行するように油圧が制御される（ステップＳ６）。この油圧は、前述した各ブレーキＢ１，Ｂ２の油圧であり、例えば係合側のブレーキについては、係合直前の状態にするために油圧を一次的に増大させるファーストフィルの後に所定の低い油圧に維持する低圧待機の制御をおこない、これに対して解放側のブレーキについては、所定油圧までステップダウンさせた後、第２モータ・ジェネレータ５の回転数に応じて次第に解放させるように油圧を低下させる制御をおこなう。

各ブレーキＢ１，Ｂ２の係合圧をこのように制御することにより第２モータ・ジェネレータ５と出力軸２との間で伝達されるトルクが制限されるので、パワーオン状態では、出力トルクが低下する。そのトルクの低下量は、変速機６におけるブレーキＢ１，Ｂ２のトルク容量に応じたものとなるので、ブレーキトルクが推定される（ステップＳ７）。これは、各ブレーキＢ１，Ｂ２の油圧指令値に基づいて推定することができる。

推定されたブレーキトルクが出力トルクの低下量に対応しているので、出力トルクの低下を補うための主動力源１によるトルク補償制御量（ＭＧ１目標回転数）が求められる（ステップＳ８）。図４に示すハイブリッド駆動装置では、主動力源１がエンジン１０と第１モータ・ジェネレータ１１ならびに遊星歯車機構１２によって構成されているので、第１モータ・ジェネレータ１１のトルクを制御することにより、変速時のトルク補償をおこなうことができ、したがってステップＳ８では第１モータ・ジェネレータ１１の補償制御量が求められる。

前述したように変速機６での変速は、各ブレーキＢ１，Ｂ２の係合・解放状態を変化させることにより実行され、その過程では出力軸トルクが低下することがあるので、その出力軸トルクの低下を第２モータ・ジェネレータ５で補償するために第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを一時的に増大させる。そこで、第１モータ・ジェネレータ１１の補正制御量の算出と併せて、第２モータ・ジェネレータ５のトルク補正量が求められる（ステップＳ９）。

ついで、上記のようにして求められた各制御量もしくは補正量が出力される。すなわち上記のステップＳ６で求められたブレーキ油圧を制御するための指令信号が出力され（ステップＳ１０）、ステップＳ８で求められたＭＧ１目標回転数を設定する指令信号が出力され（ステップＳ１１）、ステップＳ９で求められた第２モータ・ジェネレータ５のトルクを設定する指令信号が出力される（ステップＳ１２）。

一方、変速中ではないことによりステップＳ５で否定的に判断された場合には、定常走行時（非変速時）のブレーキ油圧が算出される（ステップＳ１３）。そのブレーキ油圧は、第２モータ・ジェネレータ５と出力軸２との間で伝達するトルクに対応したトルク容量を設定するための油圧であり、したがって第２モータ・ジェネレータ５と出力軸２との間で伝達することが要求されているトルクに基づいて算出することができる。

また、定常走行時の第２モータ・ジェネレータ５のトルクが算出される（ステップＳ１４）。定常走行時には、エンジン１０は燃費が良好になるように制御され、その状態での要求駆動力に対する主動力源１の出力の過不足分を第２モータ・ジェネレータ５で補うから、第２モータ・ジェネレータ５のトルクは、エンジン１０および第１モータ・ジェネレータ１１によって出力されるトルクと要求されているトルクとに基づいて算出することができる。なお、この第２モータ・ジェネレータ５の制御には、第１モータ・ジェネレータ１１を電動機として動作させてエンジン１０を始動する際に出力軸２に作用するトルクに相当する反力トルクを第２モータ・ジェネレータ５で補償する制御も含まれる。

前述したようにエンジン１０の回転数は、第１モータ・ジェネレータ１１によって制御することができ、定常走行状態では、最適燃費となるようにエンジン１０を運転するので、第１モータ・ジェネレータ１１の回転数として、エンジン１０の燃費が最適となる回転数が目標として算出される（ステップＳ１５）。なお、この制御には、エンジン１０を始動するために第１モータ・ジェネレータ１１を電動機として機能させるための制御が含まれる。

その後、前述したステップＳ１０ないしステップＳ１２に進み、ステップＳ１３で求められたブレーキ油圧を設定するための指令信号、ステップＳ１４で求められた第２モータ・ジェネレータ５のトルクを設定するための指令信号、ステップＳ１５で算出された第１モータ・ジェネレータ１１の回転数を設定するための指令信号が、それぞれ出力される。

上述したように、図３あるいは図４に示すハイブリッド駆動装置では、車速や要求駆動力などの走行状態に応じて走行モードが選択され、また変速段が選択される。したがって第１モータ・ジェネレータ１１を電動機として機能させてエンジン１０が始動されたり、あるいはエンジン１０を停止して第２モータ・ジェネレータ５の動力で走行したり、さらに第２モータ・ジェネレータ５による駆動トルクを確保し、もしくは第２モータ・ジェネレータ５の回転数を低下させるために変速機６での変速が生じる。これら主動力源１側での制御および変速機６での制御は、いずれも出力軸２のトルクの変動要因となり、あるいは他方の制御を補完することがある。そこで、この発明に係る制御装置は、これら主動力源１側の制御および変速機６での制御を以下のようにして実行する。

図１はその制御例を説明するためのフローチャートであって、先ず、ＥＶ走行中か否かが判断される（ステップＳ２１）。前述した図６に示すステップＳ３で走行モードが決定されるので、その決定された走行モードがＥＶ走行か否かを判断することになる。なお、エンジン１０の始動制御中の状態はＥＶ走行に含まれず、エンジン１０の停止制御中の状態はＥＶ走行に含まれる。

このステップＳ２１で否定的に判断された場合には、エンジン１０の始動制御中か否かが判断される（ステップＳ２２）。前述した図４に示すハイブリッド駆動装置においては、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ１１と出力軸２との三者が、シングルピニオン型の遊星歯車機構を主体とするトルクの合成分配機構に連結され、図５の（Ａ）の共線図で示す関係になっているので、第１モータ・ジェネレータ１１を電動機として機能させれば、すなわちバッテリー１５から電力を出力して第１モータ・ジェネレータ１１を正回転させれば、出力軸２が前進走行時の正回転方向とは反対の逆回転方向にトルクを受けつつ、エンジン１０の回転数が引き上げられる。すなわちエンジン１０がモータリング（もしくはクランキング）されてエンジン１０が始動される。このようなエンジン１０の始動制御は、例えば第１モータ・ジェネレータ１１を発電機として機能させて充電の必要が生じた場合や要求駆動力が増大してエンジン１０からトルクを出力する必要が生じた場合など、前述したステップＳ３で決定される走行モードが変更された場合に生じる。

エンジン１０の始動制御が実行されていることによりステップＳ２２で肯定的に判断された場合には、変速機６での変速を実行するべき判断が有ったか否か、すなわち走行状態に基づく変速判断が成立しているか否かが判断される（ステップＳ２３）。これは、前述した図１におけるステップＳ４で決定された変速段が、その時点に設定されている変速段とは異なることにより変速の判断が成立する。

このステップＳ２３で肯定的に判断された場合には、変速を中止する（ステップＳ２４）。すなわち変速判断をキャンセルして変速を実行しないこととする。また所定の条件が成立するまで変速機６での変速を実行しないようにするために、変速禁止フラグをオンにして変速を禁止する（ステップＳ２５）。その結果、第２モータ・ジェネレータ５と出力軸２との間のトルクの伝達状態が従前のままに維持される。なお、ステップＳ２３で否定的に判断された場合には、エンジン１０の始動制御中での変速機６による変速をおこなわないようにするために、ステップＳ２５に進んで、変速を禁止する。

前述したようにエンジン１０の始動は、第１モータ・ジェネレータ１１を電動機として機能させてエンジン１０をモータリング（クランキング）することによりおこなわれるが、その場合、出力軸２に対してこれを逆回転させる方向にトルクが作用する。これに対して、第２モータ・ジェネレータ５から出力軸２にトルクを伝達する変速機６の動作状態あるいは伝達トルク容量が従前のままに維持されるので、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを制御することにより、出力軸２のトルクを所期どおりに制御できる。すなわち、出力軸トルクの変動要因が重畳して生じることが回避される。

したがって、エンジン１０の始動に伴う反力トルクを第２モータ・ジェネレータ５によって出力軸２に付加することができ、その結果、エンジン１０を支障なく始動することができる。また走行中であっても、エンジン１０の始動に伴う負トルクを第２モータ・ジェネレータ５が補うように第２モータ・ジェネレータ５を制御することにより、駆動トルクの低下やそれに伴うドライバビリティの悪化を防止することができる。

一方、エンジン１０の始動制御中でないことによりステップＳ２２で否定的に判断された場合には、出力軸２に主動力源１側から掛かるトルクが変動する他の要因として、前述したシングルピニオン型の遊星歯車機構を主体として構成されているトルクの合成分配機構（動力分配部）でのトルクの合成もしくは分配状態が急速に変化しているか否か（急変速中か否か）が判断される（ステップＳ２６）。これは、一例としてエンジン回転数Ｎe の変化量ΔＮe が所定値より大きいか否かを判断することによりおこなうことができる。

このステップＳ２６で肯定的に判断された場合には、主動力源１から出力軸２に出力されるトルクが変化する不安定な状態になっているので、上述したエンジン１０の始動制御中の場合と同様に、ステップＳ２３に進んで、変速機６での変速を制限する。したがってこの場合も、出力軸トルクの変動要因が重畳して生じることが回避され、その結果、出力軸２のトルクを第２モータ・ジェネレータ５を制御することにより維持し、トルク合成分配機構での急変速を円滑に実行できると同時に、ドライバビリティの悪化を防止できる。

これに対してステップＳ２６で否定的に判断された場合には、トルク合成分配機構での急変速が生じておらず、主動力源１側のトルクの変動が特に生じていないので、変速が許可され、変速禁止フラグがオフにされる（ステップＳ２７）。そして、変速機６での変速制御中か否かが判断される（ステップＳ２８）。この判断は、前述した図１でのステップＳ５での判断と同様にしておこなうことができる。

変速制御中であることによりステップＳ２８で肯定的に判断された場合には、エンジン１０の停止が禁止される（ステップＳ２９）。出力軸トルクの変動要因が重畳的に生じることを回避するためである。したがって出力軸トルクの変動やそれに起因するドライバビリティの悪化などが防止される。

これとは反対にステップＳ２８で否定的に判断された場合には、エンジン１０の停止が許可される（ステップＳ３０）。出力軸トルクの変動要因が重畳的に生じることがないからである。

さらにまた、ＥＶ走行中であることによりステップＳ２１で肯定的に判断された場合には、変速が禁止され、変速禁止フラグがオンとされる（ステップＳ３１）。ＥＶ走行は、第２モータ・ジェネレータ５を電動機として機能させてその出力トルクを変速機６を介して出力軸２に伝達する走行の形態であるから、変速機６によるトルクの伝達状態を維持して出力軸トルクの変動を抑制し、ひいてはドライバビリティや乗り心地を維持するために、変速機６での変速を禁止することとしたのである。

上述した制御をおこなった場合のタイムチャートを図２に示してある。変速機６を低速段Ｌに設定している走行中の所定時点ｔ1 にエンジン１０を始動する判定が成立すると、エンジン１０がモータリング（クランキング）されて回転数Ｎe が次第に増大し始める。その後のｔ2 時点に低速段Ｌから高速段Ｈへの変速判断が成立すると、変速判断値がＬowからＨighに変化する。その場合、エンジン１０の始動制御が実行されていることにより、変速禁止フラグがオン（禁止）となっており、そのため変速出力値はＬowのままに維持される。なお、エンジン停止許可フラグはオフ（許可）となっている。

エンジン回転数Ｎe が次第に増大してエンジン１０の完爆の判定（始動完了の判定）が成立すると（ｔ3 時点）、変速禁止フラグがオフ（許可）に切り替わり、その結果、変速出力値がＬowからＨighに切り替わって変速が実行される。エンジン１０の始動制御が既に終了しているからである。

変速機６での変速が実行されることによりエンジン停止許可フラグがオン（禁止）とされる。そして、変速機６での変速が完了して変速終了の判定が成立すると（ｔ4 時点）、エンジン停止許可フラグがオフ（許可）とされ、所定のエンジン停止条件が成立した場合には、エンジン１０が停止することが可能になる。

以上述べたように、この発明に係る制御装置によれば、主動力源１側のトルクが変動するなどの不安定状態においては、変速機６での変速が制限されるので、出力軸トルクの変動要因が重畳的に生じることが回避され、その結果、出力軸トルクの変動やそれに起因するドライバビリティあるいは乗り心地などの悪化を防止もしくは抑制することができる。特に出力軸２からの反力を使用してエンジン１０を始動する場合、第２モータ・ジェネレータ５から変速機６を介して出力軸２に伝達されるトルクが変動もしくは低下することが制限されるので、エンジン１０を確実もしくは円滑に始動することができる。これは、第１モータ・ジェネレータ１１を制御してエンジン１０の出力状態を急速に変化させる場合も同様であり、したがってトルク合成分配機構での急変速を伴うエンジン１０の出力状態の変化を確実もしくは円滑におこなうことができる。さらに、変速機６での変速時には第２モータ・ジェネレータ５側の機構が出力軸トルクの変動要因となるので、その場合にはエンジン１０の停止を禁止して主動力源１側でのトルクの変動を制限するので、出力軸トルクの変動を抑制してドライバビリティあるいは乗り心地などの悪化を防止もしくは抑制することができる。

さらに、エンジン１０の始動時には、第２モータ・ジェネレータ５の出力するトルクを増大することにより、エンジン１０の始動に要するトルクを補完し、出力軸トルクの低下を抑制するので、駆動トルクの落ち込みやそれに伴う違和感などを防止もしくは抑制することができる。これは、変速機６での変速の場合も同様であって、変速機６での変速の際に第２モータ・ジェネレータ５から出力軸２に伝達できるトルクが低下するが、これを補うように第１モータ・ジェネレータ１１を制御して主動力源１からのトルクを増大させることにより、変速時の駆動トルクの落ち込みやそれに伴う違和感などを防止もしくは抑制することができる。

ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述した図１に示すステップＳ２６の機能的手段がこの発明の判断手段に相当する。一方、ステップＳ２４あるいはステップＳ２５の機能的手段が、この発明の変速制限手段に相当する。また、図１に示すステップＳ２９の機能的手段が、この発明の停止制御制限手段に相当する。

なお、この発明は上述した各具体例に限定されない。この発明における変速機は、高低の二段に変速できる構成以外に更に多段に変速できる変速機や無段変速機などであってもよい。

この発明の制御装置による制御例を説明するための概略的なフローチャートである。 図１に示す制御を実行した場合のタイムチャートを示す図である。 この発明で対象とするハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すブロック図である。 そのハイブリッド駆動装置を更に具体的に示すスケルトン図である。 図４に示す各遊星歯車機構についての共線図である。 そのハイブリッド駆動装置を対象としたこの発明の制御装置による全体的な制御例を説明するための概略的なフローチャートである。

符号の説明

１…主動力源、 ２…出力部材（出力軸）、 ５…アシスト動力源（第２モータ・ジェネレータ）、 ６…変速機、 １０…内燃機関（エンジン）、 １１…第１モータ・ジェネレータ、 １２…遊星歯車機構。

Claims (3)

1. 内燃機関および第１のモータ・ジェネレータがこれら内燃機関と第１のモータ・ジェネレータとの間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構に連結されてなる第１の動力源と、その第１の動力源が出力したトルクをデファレンシャルを介して駆動輪に伝達する出力部材と、その出力部材に変速機を介して連結された第２の動力源とを備えたハイブリッド駆動装置の制御装置において、
   前記遊星歯車機構によるトルクの合成もしくは分配の状態が変化することに伴う前記内燃機関の回転数の変化量が予め定めた所定量より大きいか否かを判断する判断手段と、
   前記内燃機関の回転数の変化量が前記所定量以下であることが前記判断手段で判断された場合に前記変速機での変速を許可する許可手段と、
   前記許可手段で変速が許可されていることに伴う前記変速機での変速を判定する変速判定手段と、
   前記変速機による変速中であることが前記変速判定手段で判定された場合に前記第１の動力源の停止を制限する停止制御制限手段と
   を備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置。
2. 前記判断手段によって、前記内燃機関の回転数の変化量が前記所定量より大きいことが前記判断手段で判断され、かつ前記変速判定手段で前記変速機での変速が判定された場合に前記変速機による変速を制限する変速制限手段と
   を更に備え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駆動装置の制御装置。
3. 前記第２の動力源は、モータの機能と発電機の機能とを有する他のモータ・ジェネレータを含む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駆動装置の制御装置。

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