JP5659959B2

JP5659959B2 - ハイブリッド車の制御装置

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Publication number: JP5659959B2
Application number: JP2011128900A
Authority: JP
Inventors: 弘章江渕; 駒田　英明; 英明駒田; 弘達北畠; 洋人橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2031-06-09
Also published as: JP2012255489A

Description

この発明は、電磁力によって係合もしくは解放させられるクラッチやブレーキなどの係合装置を制御する装置に関し、特にトルクを伝達している係合状態からトルクの伝達を遮断する解放状態に切り替える際の制御を行う装置に関するものである。

トルクの伝達や遮断を行うクラッチやブレーキは、例えば車両用の変速機において変速を行い、もしくは動力の伝達状態を適宜に変更するための機器として多用されており、その一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された車両の駆動装置は、エンジンとモータ・ジェネレータとを動力源として備えたハイブリッド駆動装置であり、特にエンジンが出力した動力を遊星歯車機構を主体として構成された動力分割装置によって、出力側と第１のモータ・ジェネレータ側とに分割し、出力側の動力は出力軸に伝達する一方、第１のモータ・ジェネレータ側に伝達された動力によってその第１のモータ・ジェネレータを駆動して発電し、その電力を出力軸に連結された第２のモータ・ジェネレータに供給し、その第２のモータ・ジェネレータがモータとして機能してその出力トルクを出力軸に伝達するように構成されている。この種のハイブリッド駆動装置では、高負荷時には第１のモータ・ジェネレータが発電機として機能し、かつ第２のモータ・ジェネレータがモータとして機能するが、低負荷で高速走行する場合、第１のモータ・ジェネレータによってエンジンの回転数を制御するとすれば、第１のモータ・ジェネレータをモータとして機能させてエンジンとは反対の方向に回転させ、かつ第２のモータ・ジェネレータを発電機として機能させて動力を回収し、その結果得られた電力を第１のモータ・ジェネレータに供給することになる。このような低負荷高速走行時の駆動状態では、いわゆる動力の循環が生じてエネルギ効率が低下する可能性があり、そのため、第１のモータ・ジェネレータをモータとして機能させて得られる反力をブレーキによって受け持たせる固定変速モードを設定可能に構成している。すなわち、特許文献１に記載された装置では、シングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とを組み合わせて構成された動力分割装置における所定の回転要素をブレーキ部に連結し、固定変速モードではそのブレーキ部を係合させて前記所定の回転要素の回転を止めるように構成されている。

また、特許文献２には、いわゆる２モータ式のハイブリッド駆動装置における第１のモータ・ジェネレータを固定するブレーキを設けた装置が記載されており、特にそのブレーキは、カムロック式のロック機構といわゆる電磁クラッチとによって構成されている。そして、特許文献２に記載された装置では、クラッチ板を電磁力によって吸引してクラッチ板がストロークを開始した後も、回転同期フィードバック制御を継続し、その場合、クラッチ板がストロークし始めた後は、フィードバック制御における積分項を固定することとしている。

特開２００９−２３４３２５号公報特開２０１０−２６９６６８号公報

クラッチやブレーキなどの係合装置は、停止状態で切り替えられるだけでなく、動作状態（回転状態）で切り替えられることがあり、例えば車両の自動変速機に用いられた場合、変速比や走行モードを切り替える場合に、解放状態から係合状態に、あるいはその反対に係合状態から解放状態に切り替えられ、さらに上述したハイブリッド駆動装置においては、固定変速モードと無段変速モードとの間の切替の際に、解放状態から係合状態に、あるいはその反対に係合状態から解放状態に切り替えられる。このような動作状態で切り替えた場合、トルクや回転数が急激に変化するとショックが生じる。これを回避もしくは抑制するためには、係合や解放のタイミングを正確に検出もしくは推定し、その切替に応じた制御を適切に実行することが好ましい。

上記の特許文献１に記載された装置では、クラッチの反力がほぼゼロになってから第１モータ・ジェネレータを目標回転数に制御しているが、クラッチの反力は車両の加減速の状態あるいは駆動輪から入力されるトルクの変動などによって変化し、そのためこれがほぼゼロになる時点を正確に検出もしくは判定することが困難であり、これが要因となって第１のモータ・ジェネレータの制御のタイミングあるいは制御量が不適切になってショックが生じたり、ドライバビリティが悪化するなどの可能性がある。

なお、特許文献２に記載された装置は、カムロック式のロック機構を併用したクラッチを対象とするものであり、この種の装置では、バックラッシなどによるガタがあるので、そのガタが詰まるなどのことを利用してトルク調整の完了を判定し、動作開始点とすることが可能である。しかしながら、そのような判定には、ガタが生じることが前提となるので、ガタのない機構においては採用することができない。

この発明は上述した事情を背景としてなされたものであって、電磁係合装置の解放タイミングを容易かつ正確に検出もしくは判定でき、ひいては迅速な解放制御を可能にする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、発電機能を有する電動機と、複数の回転要素として、前記電動機に連結された第１回転要素、前記エンジンに連結された第２回転要素、駆動輪へ向けてトルクを出力する出力要素となる第３回転要素を有し各回転要素が差動作用を行う動力分割機構と、前記第１回転要素と一体回転する回転側の係合要素と、固定側の係合要素とを有し、電磁力に応じた摩擦力で前記係合要素同士を係合もしくは解放することにより前記動力分割機構の第１回転要素を選択的に固定する電磁係合装置とを備え、前記電磁係合装置を係合して前記第１回転要素を固定する固定変速モードと、前記電磁係合装置を解放して前記第１回転要素を回転可能にし、かつアクセル開度および車速に基づいて算出された要求パワーに応じてエンジンの動作点を算出するとともに当該動作点のエンジン回転数となるように前記電動機によって前記エンジンを制御する無段変速モードとを切替可能に構成されたハイブリッド車の制御装置において、前記電磁係合装置の解放条件が成立した場合に、前記電磁係合装置を係合したまま前記無段変速モードにおける算出方法によって前記エンジンの動作点を算出し、当該算出された動作点に応じた前記電動機の目標回転数を算出する目標回転数設定手段と、前記解放条件が成立した場合に、前記電磁係合装置を係合したまま前記電動機の実際の回転数と前記目標回転数との偏差に基づく当該電動機の回転数のフィードバック制御を開始するフィードバック制御手段と、前記フィードバック制御を開始後、当該フィードバック制御に応じて前記電動機の指示トルク値を負の方向へ増大させて前記第１回転要素および前記回転側の係合要素に作用するトルクを増大させ、かつ前記電磁力を低減させて前記電磁係合装置のトルク容量を低下させる解放制御手段と、前記電動機の指示トルク値の絶対値が第１閾値に到達した場合には前記電磁係合装置が解放したと判定する解放判定手段とを備え、前記第１閾値は、前記電磁係合装置を解放後に前記第１回転要素に作用する必要がある反力トルクの大きさに基づいて予め定められ、前記フィードバック制御手段は、積分動作を行うフィードバック制御を実行し、かつ前記解放判定手段により前記電磁係合装置が解放したと判定されるまでは前記積分動作を中止する手段を含む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、前記解放判定手段は、前記偏差の絶対値が予め定めた第２閾値以下になった場合に前記判定制御を開始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、前記電動機の温度が予め定めた基準温度以上の場合に前記指示トルク値を低下させるトルク低下手段を更に備えていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置である。

請求項１の発明によれば、電磁係合装置の解放条件が成立した場合、解放後におけるエンジンの動作点に応じて電動機の目標回転数が設定され、その目標回転数に向けて電動機の回転数がフィードバック制御される。これは、電動機がトルクを出力することにより行われ、その電動機に対する指示トルク値の絶対値が増大し、その結果、指示トルク値の絶対値が第１閾値に到達したことによって電磁係合装置が解放したと判定する。したがって、電磁係合装置の伝達トルクを検出することなく電磁係合装置を解放することもしくはその解放のタイミングを容易かつ正確に判定することができる。

特に請求項１に係る発明によれば、回転数フィードバック制御を行うにあたり、電磁係合装置が未だ係合していて電動機が停止し第１回転要素を固定している場合には、定常偏差を解消するための積分動作（積分項）が中止されるので、電磁係合装置の係合要素同士を相対回転させるような過度なトルクが生じることを防止もしくは抑制でき、また、電磁係合装置が解放したと判定された後は、目標回転数に向けた積分動作を含む回転数フィードバック制御を実行することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、上述した効果と同様の効果に加えて、電磁係合装置の解放条件が成立した後、電動機の実際の回転数と目標回転数との偏差の絶対値が第１閾値よりも大きい場合には解放判定手段による判定制御が開始されていないので、その時点で外乱により指示トルク値の低下が生じても解放判定で誤判定することを抑制できる。

そして、請求項３に係る発明によれば、フィードバック制御中に電動機の温度が高くなった場合、電動機が出力するべきトルクすなわち指示トルク値を低下させるので、電動機の耐久性を向上させることができる。

この発明の一例における制御装置によって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に示す制御を行った場合の回転数や指示トルク値などの変化の一例を示すタイムチャートである。この発明で対象とする電磁係合装置の一例であるブレーキを模式的に示す断面図である。この発明で対象とする電磁係合装置の一例であるクラッチを模式的に示す断面図である。そのブレーキを用いたハイブリッド駆動装置の一例を示す模式図である。その動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。そのブレーキを用いたハイブリッド駆動装置の他の例を示す模式図である。ＦＦ車用のハイブリッド駆動装置の一例を示す模式図である。

この発明は、電磁力（電磁吸引力）に応じた摩擦力を発生し、その摩擦力に基づいた伝達トルク容量となる係合装置を制御する装置であり、回転部材を固定箇所に連結するブレーキや回転部材同士を連結するクラッチがその例であり、図３にはブレーキ１の例を示してある。ここに示す例は、回転軸２をミッションケーシング３に選択的に連結してその回転軸２に制動力を付与するように構成されており、その回転軸２は軸受４を介してミッションケーシング３によって回転自在に支持されており、その回転軸２の外周側に、電磁コイル５を備えたヨーク６が配置され、そのヨーク６はミッションケーシング３に固定されている。このヨーク６に対向してブレーキハブ７が配置され、このブレーキハブ７は回転軸２にスプライン嵌合させられるとともに、スナップリング８によって固定されている。またブレーキハブ７は磁性材料によって構成されており、さらにヨーク６の内径程度の外径のボス部９を備えており、そのボス部９にブレーキディスク１０がスプライン嵌合されている。

一方、ヨーク６の外周側で、ミッションケーシング３と一体の部分にスプラインが形成され、ここに、前記ブレーキディスク１０を挟むように交互に配置されたブレーキプレート１１がスプライン嵌合させられている。これらブレーキディスク１０およびブレーキプレート１１は透磁性のある材料によって構成されている。さらに、上記のブレーキハブ７とヨーク６との間には、スラスト軸受１２を挟んでリターンスプリング１３が配置されている。ブレーキハブ７はそのリターンスプリング１３によってヨーク６から離れる方向に押されており、その弾性力が電磁コイル５およびヨーク６による電磁吸引力より大きければ、リターンスプリング１３がブレーキハブ７を押し戻して、前記ブレーキディスク１０およびブレーキプレート１１同士の間の摩擦力を低下させるようになっている。すなわち、リターンスプリング１３によってブレーキ１を解放するように構成されている。

また、図４は、電磁係合装置をクラッチ２０として構成した例を示しており、第１回転軸２１と第２回転軸２２とを選択的に連結するように構成されている。第１回転軸２１は、軸受２３を介してミッションケーシング２４によって回転自在に支持されている。この第１回転軸２１には、クラッチハブ２５がスプライン嵌合させられ、かつスナップリング２６によって固定されている。第２回転軸２２は、第１回転軸２１の外周側に回転自在に配置され、その端部には、上記のクラッチハブ２５の外周側を覆う円筒状のクラッチドラム２７が一体化されている。そして、前記クラッチハブ２５にクラッチディスク２８がスプライン嵌合されるとともに、スナップリング２９で抜け止めされ、そのクラッチディスク２８と対向させて配置されたクラッチプレート３０がクラッチドラム２７の内周部にスプライン嵌合させられている。

これらクラッチディスク２８およびクラッチプレート３０に対して軸線方向に並んで、電磁コイル３１を備えたヨーク３２が配置され、このヨーク３２はミッションケーシング２４に取り付けられている。そして、上記のクラッチハブ２５とヨーク３２との間に、スラスト軸受３４を挟んでリターンスプリング３５が配置されている。クラッチハブ２５はそのリターンスプリング３５によってヨーク３２から離れる方向に押されており、その弾性力が電磁コイル３１およびヨーク３２による電磁吸引力より大きければ、リターンスプリング３５がクラッチハブ２５を押し戻して、前記クラッチディスク２８とクラッチプレート３０との間の摩擦力を低下させるようになっている。すなわち、リターンスプリング３５によってクラッチ２０を解放するように構成されている。

上記のブレーキ１を用いたギヤトレーンの一例を図５に模式的に示してある。ここに示す例は、いわゆる２モータタイプのハイブリッド駆動装置であって、エンジン（Ｅ／Ｇ）４０が出力した動力を動力分割機構４１によって出力軸４２側と第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）４３側とに分割するように構成されている。そのエンジン４０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、そのクランクシャフトなどの出力要素が動力分割機構４１に連結されている。動力分割機構４１は、図５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おり、サンギヤ４４とリングギヤ４５とが同心円上に配置され、これらサンギヤ４４およびリングギヤ４５に噛み合っているピニオンギヤがキャリヤ４６によって自転かつ公転できるように保持されている。エンジン４０はそのキャリヤ４６に連結され、したがってキャリヤ４６が入力要素となっている。また、サンギヤ４４には第１モータ・ジェネレータ４３が連結され、したがってサンギヤ４４が反力要素となっている。さらにリングギヤ４５が出力軸４２に連結され、したがってリングギヤ４５が出力要素となっている。

また、出力軸４２には第２モータ・ジェネレータ４７が変速部４８を介して連結されている。この変速部４８は、第２モータ・ジェネレータ４７のトルクを増大もしくは減少させて出力軸４２に伝達する変速機構によって構成されており、その変速比は所定の一つの値に固定されていてもよく、あるいは複数の変速比に切り替えられるように構成されていてもよい。

上記の各モータ・ジェネレータ４３，４７は、例えば永久磁石式の同期電動機によって構成され、コイルに通電することによりモータとして機能してトルクを出力し、またロータが外力によって強制的に回転させられることにより発電機として機能し、電力を発生するように構成されている。これらの各モータ・ジェネレータ４３，４７は、図示しないインバータを介してバッテリなどの蓄電装置に電気的に接続され、また一方のモータ・ジェネレータ４３（４７）で発電した電力を他方のモータ・ジェネレータ４７（４３）に供給できるように構成されている。そして、インバータにはマイクロプロセッサーを主体にして構成された電子制御装置（図示せず）が接続され、この電子制御装置によって、各モータ・ジェネレータ４３，４７の回転数やトルク、発電量などを制御するように構成されている。なお、上記のエンジン４０は、吸入空気量や燃料供給量、点火時期などが電気的に制御され、それに伴ってトルクや回転数が電気的に制御されるように構成されている。

上記の動力分割機構４１を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構についての共線図を図６に示してある。エンジン４０が出力した動力を出力軸４２側と第１モータ・ジェネレータ４３側とに分割するいわゆる通常のハイブリッドモードでは、図６に実線で示すように、第１モータ・ジェネレータ４３が発電機として機能させられ、発電に伴うトルクがサンギヤ４４にいわゆる反力トルクとして作用する。それに伴って、出力要素であるリングギヤ４５には、エンジントルクを増幅したトルクが生じる。また、第１モータ・ジェネレータ４３で得られた電力は、第２モータ・ジェネレータ４７に供給されて第２モータ・ジェネレータ４７がモータとして機能し、その出力トルクが変速部４８を介して出力軸４２に伝達される。すなわち、エンジン４０が出力した動力の一部は、動力分割機構４１を介して出力軸４２に伝達され、かつ他の動力が一旦電力に変換された後、再度、機械的な動力に変換されて出力軸４２に伝達される。

エンジン負荷が次第に小さくなると、サンギヤ４４すなわち第１モータ・ジェネレータ４３の回転数を低下させる。これは、エンジン４０の回転数を燃費の良い回転数に制御することによる。そして、ついにはサンギヤ４４の回転数を「０」にする走行状態になり、その場合には、第１モータ・ジェネレータ４３によって反力トルクを生じさせる替わりに、ブレーキ１を係合させてブレーキ１によりサンギヤ４４を固定する反力トルクを発生させる。この状態を図６に一点鎖線で示してある。こうすることにより第１モータ・ジェネレータ４３のトルクを制御する必要がなくなり、エネルギ損失を抑制することができる。

上記のハイブリッド駆動装置を搭載した車両の車速が更に増大し、かつエンジン負荷が相対的に小さい場合、エンジン４０のオーバーレブを防止するなどのために、第１モータ・ジェネレータ４３をモータとして機能させてサンギヤ４４をエンジン４０とは反対方向に回転させる。この状態を図６に破線で示してある。この場合、第２モータ・ジェネレータ４７を発電機として機能させてエネルギ回生を行い、その電力が第１モータ・ジェネレータ４３に供給される。

上述した駆動の形態のうち、第１モータ・ジェネレータ４３を発電機もしくはモータとして機能させる形態では、第１モータ・ジェネレータ４３の回転数に応じてエンジン回転数が連続的に変化するので、実質的な変速比を無段階に変化させることができる。したがってこのような駆動の形態を無段変速モードと称することができる。これに対してブレーキ１によってサンギヤ４４を固定している状態では、第１モータ・ジェネレータ４３によってはエンジン回転数を変化させることができないので、その駆動の形態を固定変速モードと称することができる。

このような固定変速モードから無段変速モードに切り替える場合、ブレーキ１で受け持っていた反力トルクを第１モータ・ジェネレータ４３によって受け持たせてブレーキ１を解放することになる。この具体例に係る制御装置は、そのような場合のブレーキ１の解放制御を以下に説明するように実行する。図１はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、ブレーキ１を解放する判断が成立した場合に、所定の短時間毎に繰り返し実行される。その解放判断は、例えば車速やエンジン回転数あるいは蓄電装置の充電容量、アクセル開度などの駆動要求量などに基づいて行うことができる。

係合状態のブレーキ１を解放させる判断が上記のようにして成立した場合、先ず、解放後の動作点が算出される（ステップＳ１）。この動作点は、その時点で要求されているエンジンパワーを最適燃費で出力する運転がその一例であり、アクセル開度などの駆動要求量および車速ならびにそのエンジンについて予め用意されている最適燃費線（あるいはマップ）などに基づいて求めることができる。

上記の図６を参照して説明したように、エンジン回転数と第１モータ・ジェネレータ４３の回転数の関係や、これらのトルクの関係は、動力分割機構４１を構成している遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤ４４の歯数とリングギヤ４５の歯数との比）によって規定された関係となるから、ステップＳ１で求められた動作点に応じて第１モータ・ジェネレータ４３の目標回転数が定まる。ステップＳ２ではこのように求まる回転数の制御目標値が設定される。その目標値と実際の回転数との偏差に基づく回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御が実行される（ステップＳ３）。この回転数フィードバック制御は、通常のフィードバック制御と同様に、比例動作（Ｐ動作）および積分動作（Ｉ動作）を含み、あるいはこれに微分動作（Ｄ動作）を加えて第１モータ・ジェネレータ４３の回転数あるいはトルクを制御するものであるが、この発明においては、ブレーキ１の解放制御中すなわちブレーキ１の解放の判定が成立するまでの間は、積分動作が中止される。積分動作は、定常偏差を解消し、もしくは制御量に対するその影響を減じるためのものであるが、ここで説明しているブレーキ１の解放制御の場合、ブレーキ１が係合している間は第１モータ・ジェネレータ４３の回転が停止して定常偏差が生じ、積分動作を継続すると積分項の値が過度に大きくなる可能性があるからである。

ついで、係合要素の解放指示すなわちブレーキ１を解放する指示が開始される（ステップＳ４）。図３に示す構成のブレーキ１にあっては、その電磁コイル５に流す電流を次第に減少させる。その電流値に応じた制動トルクがサンギヤ４４に作用しているトルクより大きい間は、第１モータ・ジェネレータ４３およびこれが連結されているサンギヤ４４は回転せずに停止しているが、制動トルクがサンギヤ４４に作用しているトルクを下回ると、ブレーキ１に滑りが生じて第１モータ・ジェネレータ４３およびサンギヤ４４が次第に回転し始める。そこで、ステップＳ５では、前述した目標回転数と実際の回転数（計測回転数）との差の絶対値が予め定めた閾値より小さくなったか否かが判断される。なお、実際の回転数は、第１モータ・ジェネレータ４３に付設されているレゾルバー（図示せず）によって検出することができ、また適宜、回転数センサを設けて実際の回転数を検出することとしてもよい。また、このステップＳ５は、ブレーキ１が解放状態に近づいてことを判定するためのものであり、したがって前記閾値は、設計上、適宜に設定した値であってよい。

上記の回転数差の絶対値が閾値以上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には、ステップＳ４の制御すなわち解放指示を継続する。これとは反対に回転数偏差の絶対値が前記閾値を下回ってステップＳ５で肯定的に判断された場合には、サンギヤ４４に第１モータ・ジェネレータ４３から加えるトルクの指示値（フィードバック計算後の値）が予め定めた閾値（基準値）以下か否か、すなわち閾値を超えたか否かが判断される（ステップＳ６）。このトルクは、ブレーキ１によってサンギヤ４４に作用させていたトルクに替わるものであるから負のトルクであり、したがってステップＳ６では、指示トルクの絶対値が基準値以上になったか否か、言い換えれば、指示トルク値が負の方向に基準値以上に増大したか否かを判断することになる。また、基準値は、ブレーキ１が実質的に解放したこと、もしくは解放状態に極めて近い状態になったことを判定するための判断基準であり、ブレーキ１の解放に続く適宜な制御を実行してもショックなどの不都合が生じないなどのことに基づいて、実験やシミュレーションなどによって予め決めることができる。

指示トルクが基準値を超えていることによりステップＳ６で否定的に判断された場合には、ステップＳ５に戻るなどのことにより従前の制御状態を継続する。これとは反対にステップＳ６で肯定的に判断された場合には解放事前判定を成立させる（ステップＳ７）。この解放事前判定は、指示トルク値とブレーキ１の解放後の必要トルクとの間に上記の基準値（閾値）に相当する差が存在する、との意味で「事前」の解放判定としているのであり、したがって上記の基準値が、ブレーキ１の解放に続く制御に支障が生じない程度に小さい値であれば、解放判定として取り扱うことができる。

図１に示す制御例では、解放の事前判定を行った後に、一定の時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ８）。この一定時間は、指示トルク値と解放後の必要トルクとの間の上記の基準値に相当する差がなくなるのに要する時間として予め設定したものであり、指示トルク値の低下勾配が設計上予め設定されており、また上記の基準値が設計上定められた値であるから、これらの値から上記の一定時間を定めることができる。解放事前判定が成立した時点からの経過時間がこの一定時間に達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には、ステップＳ７に戻るなど、従前の制御状態を継続する。これとは反対に上記の一定時間が経過してステップＳ８で肯定的に判断された場合には、ブレーキ１が完全に解放したことになり、その場合は積分項の計算を再開する（ステップＳ９）。すなわち積分動作を復帰させる。

上記の制御を行った場合の回転数やトルクなどの変化の一例を図２に示してある。ブレーキ１が係合している状態では、計測された係合要素相対回転数は「０」である。ここで係合要素相対回転数とは、ブレーキ１における固定側の部材と可動側の部材との相対回転数である。また、目標回転数が求められる以前の状態では、回転数フィードバック制御が開始されていないので、係合要素指示トルク値すなわち前記サンギヤ４４を回転させる第１モータ・ジェネレータ４３の指示トルク値は「０」である。さらに、係合要素トルク容量すなわちブレーキ１のトルク容量は、負のトルクを受け持つ容量であることにより所定の負の値となっている。

この状態で前述した固定変速モードから無段変速モードに切り替える判断が成立するなどによりブレーキ１を解放する判断が成立すると、回転数フィードバック制御（Ｆ／Ｂ）が開始される（ｔ1 時点）。これと同時に、目標回転数と実際の回転数との偏差をなくするように指示トルク値が出力される。図２に示す例では、予め定めた低下幅で指示トルク値が低下させられる。言い換えれば、指示トルク値が負の方向に増大させられ、その値に維持される。その直後のｔ2 時点にブレーキ１を解放させるための係合要素解放指示が実行される。具体的には、ブレーキ１を係合させている電磁コイル５の電流値が低下させられる。その低下の制御は、ブレーキ１のトルク容量が次第に低下するように、目標値に対する一次遅れ制御もしくはなまし制御を伴って実行される。したがって、そのトルク容量は、図２に示すように、所定の負の値から「０」に向けて滑らかに増大する。すなわち、トルク容量の絶対値が次第に低下する。

サンギヤ４４にはこれを目標回転数とするようにトルクが作用しているので、そのサンギヤ４４に連結されているブレーキ１にも同様にトルクが作用しており、したがってそのトルク容量が低下して、ブレーキ１に作用しているトルク以下になるとブレーキ１に滑りが生じる（ｔ3 時点）。すなわち、係合要素相対回転数が次第に増大し、目標値に近づく。これと同時に指示トルク値が更に減少させられる。すなわち、負の方向に増大させられる。このように、指示トルク値が低下することにより、ｔ4 時点に目標回転数と実際の回転数との偏差の絶対値が閾値を下回るようになり、その結果、そのｔ4 時点以降に指示トルク値についての判定が開始される。

指示トルク値は、設計上定めた傾向もしくは勾配で低下させられ、その値が前述した基準値に達すると（ｔ5 時点）、解放事前判定が成立する。そのｔ5 時点から一定時間が経過したｔ6 時点にブレーキ１が解放状態になり、この時点から積分動作が再開される。

したがって、上記の制御を実行するように構成されたこの具体例に係る制御装置によれば、目標回転数を設定するとともにその目標回転数となるように回転数フィードバック制御を行い、その過程における指示トルク値に基づいてブレーキ１などの係合装置の解放を判定するので、トルクセンサなどの検出器を用いたトルク調整を行うことなく、容易かつ正確に係合装置の解放を判定することができる。また、この具体例に係る制御装置では、目標値に向けて実回転数を変化させる回転数フィードバック制御を利用して係合装置の解放の判定を行うので、迅速な制御が可能である。したがって、係合装置の解放を伴う変速制御や駆動力制御の制御応答性を向上させることができる。

特に、回転数偏差が予め定めた値以下に低下した後に指示トルク値に基づく解放判定を行うように構成した場合には、解放判定が、外乱などによる指示トルク値の変動や低下の影響を受けにくく、誤判定を防止もしくは抑制することができる。さらに、回転数フィードバック制御を実行し、かつ解放判定が成立する以前では、フィードバック制御における積分動作（積分項の計算）を中止するので、定常偏差を解消もしくは低下させるための制御量が発生したり増大したすることがなく、そのため指示トルク値が増大して係合装置に係るトルクが大きくなったり、摩擦面の耐久性が低下したりすることがなく、また指示トルク値と係合装置におけるトルク容量との相関性を取ることができ、ひいては解放判定制御の精度が向上する。そして、解放後の目標回転数に向けた回転数フィードバック制御を行っている過程の指示トルク値に基づいて解放判定を行うから、解放判定を迅速に行うことができることに加えて、解放後の回転数制御にそのまま移行することになり、変速や駆動力の制御のために係合装置を解放する場合には、変速応答性や駆動力制御応答性を向上させることができる。

なお、上記の具体例で説明したように、ブレーキ１を係合させてサンギヤ４４を固定している状態で、そのサンギヤ４４に連結されている第１モータ・ジェネレータ４３がトルクを出力し、回転数フィードバック制御を行う。そのために、第１モータ・ジェネレータ４３など回転数フィードバック制御に使用する駆動装置の負荷が大きくなる場合があるので、この発明では、その駆動装置の温度を計測もしくは演算により推定するなどのことにより検出し、その検出温度が予め定めた基準温度を超えた場合には、駆動装置に対する指示トルク値を低下させるように構成する。このようにすれば、駆動装置の耐久性の低下を防止もしくは抑制することができる。

ここで、この発明と上述した具体例との関係を簡単に説明すると、上述したステップＳ３の制御を実行する機能的手段が、この発明におけるフィードバック制御手段に相当し、ステップＳ６およびステップＳ７の制御を実行する機能的手段が、この発明における解放判定手段に相当する。また、駆動装置の温度に基づいて指示トルク値を低下させる制御を実行する機能的手段が、この発明におけるトルク低下手段に相当する。

一方、この発明で対象とする電磁係合装置をハイブリッド駆動装置にブレーキとして用いる場合、そのハイブリッド駆動装置は上述した図５に示す構成ものに限られない。例えば図７に示すように構成されたハイブリッド駆動装置に用いることができる。この図７に示す例は、動力分割機構４１を、１組のシングルピニオン型遊星歯車機構と１組のダブルピニオン型遊星歯車機構とからなるいわゆる複合型遊星歯車機構によって構成した例であり、エンジン４０が連結されているシングルピニオン型遊星歯車機構におけるキャリヤ４６がダブルピニオン型遊星歯車機構におけるリングギヤ５１に連結され、出力軸４２に連結されているシングルピニオン型遊星歯車機構におけるリングギヤ４５が、ダブルピニオン型遊星歯車機構におけるキャリヤ５２に連結されている。そして、このダブルピニオン型遊星歯車機構におけるサンギヤ５３が、ブレーキ１に連結されている。他の構成は、図６に示す構成と同様であり、図７に図６と同様の参照符号を付してある。

このように構成されたハイブリッド駆動装置においても、ブレーキ１を係合させることにより、第１モータ・ジェネレータ４３が受け持つトルクを、ブレーキ１に受け持たせて第１モータ・ジェネレータ４３への通電や第１モータ・ジェネレータ４３による発電を停止させることができる。

また、図８に示す例は、図６に示すハイブリッド駆動装置の構成要素の配列を、前置きエンジン前輪駆動車（ＦＦ車）に適するように替えた例であり、したがって図８に図６と同様の参照符号を付して説明を省略する。なお、図８に示す例では、変速部４８はキャリヤを固定したシングルピニオン型遊星歯車機構５５によって構成されている。また、出力軸４２に替えてカウンタギヤ対５６が設けられ、このカウンタギヤ対５６を介してフロントデファレンシャル５７に動力を出力するように構成されている。

さらに、この発明は上述した各具体例に限定されないのであって、ブレーキ以外にクラッチとして用いられる電磁係合装置を対象とした解放制御装置に適用することができ、またハイブリッド駆動や車両の変速機における係合装置以外の係合装置として使用される電磁係合装置を対象とする解放制御装置に適用することができる。

１…ブレーキ、２…回転軸、５…電磁コイル、６…ヨーク、７…ブレーキハブ、２０…クラッチ、３１…電磁コイル、３２…ヨーク、４０…エンジン、４１…動力分割機構、４３…第１モータ・ジェネレータ、４７…第２モータ・ジェネレータ。

Claims

エンジンと、
発電機能を有する電動機と、
複数の回転要素として、前記電動機に連結された第１回転要素、前記エンジンに連結された第２回転要素、駆動輪へ向けてトルクを出力する出力要素となる第３回転要素を有し各回転要素が差動作用を行う動力分割機構と、
前記第１回転要素と一体回転する回転側の係合要素と、固定側の係合要素とを有し、電磁力に応じた摩擦力で前記係合要素同士を係合もしくは解放することにより前記動力分割機構の第１回転要素を選択的に固定する電磁係合装置とを備え、
前記電磁係合装置を係合して前記第１回転要素を固定する固定変速モードと、前記電磁係合装置を解放して前記第１回転要素を回転可能にし、かつアクセル開度および車速に基づいて算出された要求パワーに応じてエンジンの動作点を算出するとともに当該動作点のエンジン回転数となるように前記電動機によって前記エンジンを制御する無段変速モードとを切替可能に構成されたハイブリッド車の制御装置において、
前記電磁係合装置の解放条件が成立した場合に、前記電磁係合装置を係合したまま前記無段変速モードにおける算出方法によって前記エンジンの動作点を算出し、当該算出された動作点に応じた前記電動機の目標回転数を算出する目標回転数設定手段と、
前記解放条件が成立した場合に、前記電磁係合装置を係合したまま前記電動機の実際の回転数と前記目標回転数との偏差に基づく当該電動機の回転数のフィードバック制御を開始するフィードバック制御手段と、
前記フィードバック制御を開始後、当該フィードバック制御に応じて前記電動機の指示トルク値を負の方向へ増大させて前記第１回転要素および前記回転側の係合要素に作用するトルクを増大させ、かつ前記電磁力を低減させて前記電磁係合装置のトルク容量を低下させる解放制御手段と、
前記電動機の指示トルク値の絶対値が第１閾値に到達した場合には前記電磁係合装置が解放したと判定する解放判定手段とを備え、
前記第１閾値は、前記電磁係合装置を解放後に前記第１回転要素に作用する必要がある反力トルクの大きさに基づいて予め定められ、
前記フィードバック制御手段は、積分動作を行うフィードバック制御を実行し、かつ前記解放判定手段により前記電磁係合装置が解放したと判定されるまでは前記積分動作を中止する手段を含む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の制御装置。
前記解放判定手段は、前記偏差の絶対値が予め定めた第２閾値以下になった場合に前記判定制御を開始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の制御装置。
前記電動機の温度が予め定めた基準温度以上の場合に前記指示トルク値を低下させるトルク低下手段を更に備え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の制御装置。