JP6146273B2 - 動力伝達装置の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、動力源で発生させた動力を伝達する動力伝達装置の制御装置に関し、特にエンジンが出力したトルクを電動機側と出力側とに分配する差動装置を備えている動力伝達装置における動力の伝達状態を制御する装置に関するものである。

この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その構成について簡単に説明すると、変速機と、その変速比を低速側と高速側とに切り替える切替機構と、変速機から出力されたトルクを第１電動機と出力部材とに分配する動力分配機構とを備えている。その動力分配機構と出力部材との間に第２電動機が設けられている。そして、第１電動機で発電した電力が第２電動機に供給され、第２電動機から出力されたトルクが出力部材に付加されるように構成されている。上記の変速機は、ダブ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。そのリングギヤにエンジンが連結されており、これが入力要素になっている。キャリヤが上記の動力分配機構に対してトルクを出力する出力要素となっている。サンギヤは切替機構を介してリングギヤに連結され、あるいは、ケーシングに固定されるようになっている。切替機構を介してリングギヤとサンギヤとを連結すると、変速機を構成している遊星歯車機構の全体が一体化されるため、エンジンのトルクがそのまま出力される直結状態となる。これが低速側の変速比を設定した状態となっている。切替機構を介してサンギヤをケーシングに固定すると、差動作用が生じてリングギヤの回転数に対してキャリヤの回転数が増大する。これが高速側の変速比を設定した状態となっている。また、上記の動力分配機構は、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おり、そのサンギヤに第１電動機が連結され、キャリヤに前記変速機のキャリヤが連結され、リングギヤに出力部材が連結されている。

特開２０１１−２５５８８９号公報

上記の動力分配機構を構成している差動機構においては、いずれかの回転要素の回転数を制御することにより他のいずれかの回転要素およびこれに連結されている部材の回転数を制御することができる。すなわち各回転要素の回転数が相互に関連している。したがって、例えば出力部材である駆動輪に連結されているリングギヤの回転数がタイヤスリップなどが原因で急激に変化すると、他の回転要素、例えば慣性モーメントが小さい前記第１電動機が連結されているサンギヤの回転数が急激に変化し、特に差動機構のギヤ比に応じて増大させられた回転数の変化が生じる。上述した特許文献１に記載されている構成では、サンギヤに連結されている第１電動機の回転数が上限回転数を超えてしまう可能性がある。

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、出力部材の回転数が急低下した場合に、動力伝達装置が過剰に高回転数になることを抑制することができ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、この発明は、エンジンが出力したトルクを電動機と出力部材とに分配する差動機構と、前記エンジンと前記差動機構との間に配置された変速機とを備えている動力伝達装置の制御装置において、前記出力部材の回転数の変化速度が予め定めた第１閾値以上の場合に、前記変速機の変速比を増大させる手段を備え、前記変速機は、その変速比を変更するために選択的に係合させられる少なくとも２つの係合機構を備えており、前記手段は、前記電動機の回転数の変化速度が予め定めた第２閾値以上の場合であってかつ前記電動機の回転数が予め定めた第３閾値以上の場合に、２つの前記係合機構を締結に向けて係合制御することにより前記変速機の出力要素の回転数を低下させる手段を含むことを特徴とするものである。

この発明によれば、出力部材の回転数の変化速度が予め定めた第１閾値以上の場合に、変速機の変速比が増大させられ、これにより、変速機の出力要素の回転数が低下させられる。つまり差動機構における入力要素の回転数が低下させられる。そのため、出力部材の回転数の変化速度が予め定めた第１閾値以上の場合に、電動機が過剰に高回転数になることを抑制することができる。

またこの発明によれば、電動機の回転数の変化速度が予め定めた第２閾値以上の場合であってかつ電動機の回転数が予め定めた第３閾値以上の場合に、変速機の２つの係合機構が締結に向けて係合制御される。これにより、変速機の全体が一体化される。また、変速機をロックするように、その回転数が低下させられる。その結果、差動機構における入力要素の回転数を更に低下させることができる。そのため、出力部材の回転数の変化速度が予め定めた第１閾値以上であり、かつ、電動機の回転数の変化速度が予め定めた第２閾値以上であり、さらに、電動機の回転数が予め定めた第３閾値以上の場合に、電動機が過剰に高回転数になること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。 アクセル開度と、リングギヤの回転数の変化速度についての閾値Ａとの関係を定めたマップの一例を示す模式図である。 アクセル開度と、第１モータ・ジェネレータの回転数の変化速度についての閾値Ｂとの関係を定めたマップの一例を示す模式図である。 図１に示すパワートレーンにおける動力分割機構および変速部についての共線図であって、変速部をダウンシフトさせた場合における動作状態を示す図である。 図１に示すパワートレーンにおける動力分割機構および変速部についての共線図であって、変速部をタイアップに向けて制御している場合における動作状態を示す図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンを模式的に示すスケルトン図である。 この発明に係る制御装置における制御系統を模式的に示すブロック図である。 図６に示すパワートレーンの各駆動状態におけるクラッチおよびブレーキならびに各モータ・ジェネレータの動作状態をまとめて示す図表である。

つぎにこの発明を具体的に説明する。図６に、エンジン（ＥＮＧ）１と、二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）２，３とを駆動力源として備えたハイブリッド車におけるパワートレーンの一例を模式的に示している。ここに示す例では、エンジン１が出力したトルクを、駆動輪４に対してトルクを出力する動力伝達機構５に対して伝達し、またその動力伝達を解除するように構成されている。

動力伝達機構５は、少なくとも高低二段に変速できる変速部６と、エンジン１から変速部６を介して伝達されたトルクを第１モータ・ジェネレータ２側と出力側とに分割する動力分割機構７とを備えている。変速部６は、歯車式変速機やローラ式変速機あるいはベルト式変速機などの適宜の形式の変速機を採用することができ、図６に示す例では、シングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されている。そのシングルピニオン型遊星歯車機構は従来知られているものと同様に、サンギヤ８と、そのサンギヤ８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９と、これらサンギヤ８およびリングギヤ９に噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転可能に保持しているキャリヤ１０とを回転要素として備えている。そのキャリヤ１０がエンジン１の出力軸１１に連結されて入力部材となっている。また、サンギヤ８が反力部材とされ、リングギヤ９が出力部材とされている。

さらに、サンギヤ８とキャリヤ１０とを連結し、またその連結を解くクラッチＣ０と、サンギヤ８をケーシングなどの所定の固定部１２に連結して固定し、またその固定を解除するブレーキＢ０が設けられている。これらのクラッチＣ０およびブレーキＢ０は、この発明における係合機構に相当し、油圧式あるいは電磁式の摩擦機構もしくは噛み合い機構を採用することができる。図６に示す例では、油圧式摩擦機構が採用されており、クラッチＣ０が係合することによりサンギヤ８とキャリヤ１０とが一体となって回転するように連結され、その結果、変速部６の全体が一体となって回転する。これに対して、ブレーキＢ０が係合すると、サンギヤ８が固定され、その状態でキャリヤ１０が回転するためにリングギヤ９がキャリヤ１０に対して増速されて回転する。すなわち、変速部６は、クラッチＣ０が係合することによりいわゆる直結段（低速段）となり、ブレーキＢ０が係合することにより、変速比が直結段より小さい高速段となるように構成されている。さらに、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の両方を解放すると、サンギヤ８が自由に回転できる状態になる。そのため、エンジン１からキャリヤ１０に駆動力が伝達されるとしても、サンギヤ８からのいわゆるトルク抜けが生じて、エンジン１のトルクが動力伝達機構５に伝達されなくなる。したがって、クラッチＣ０およびブレーキＢ０は、エンジン１を動力伝達機構５に対して連結し、またその連結を解くように機能する。

また、動力分割機構７は、三つの回転要素を有する差動機構によって構成されており、図６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。その遊星歯車機構はエンジン１と同一の軸線上に配置され、サンギヤ１３に第１モータ・ジェネレータ２が連結されている。なお、第１モータ・ジェネレータ２は、動力分割機構７に隣接して、エンジン１とは反対側に配置され、そのロータがサンギヤ１３に連結されている。このサンギヤ１３に対して同心円上にリングギヤ１４が配置され、これらサンギヤ１３とリングギヤ１４とに噛み合っているピニオンギヤがキャリヤ１５によって自転および公転できるように保持され、そのキャリヤ１５が前述した変速部６の出力部材であるリングギヤ９に連結されている。そして、リングギヤ１４にドライブギヤ１６が連結されている。このドライブギヤ１６は、変速部６と動力分割機構７との間に配置されている。

上記の動力分割機構７や第１モータ・ジェネレータ２などの回転中心軸線と平行にカウンタシャフト１７が配置されており、上記のドライブギヤ１６に噛み合っているカウンタドリブンギヤ１８がこのカウンタシャフト１７に一体となって回転するように取り付けられている。このカウンタドリブンギヤ１８はドライブギヤ１６より大径のギヤであり、したがって動力分割機構７からカウンタシャフト１７に向けてトルクを伝達する場合に減速作用すなわちトルクの増幅作用が生じる。

さらに、上記の動力分割機構７から駆動輪４に伝達されるトルクに、第２モータ・ジェネレータ３のトルクを加え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１７と平行に第２モータ・ジェネレータ３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１９が上記のカウンタドリブンギヤ１８に噛み合っている。そのリダクションギヤ１９はカウンタドリブンギヤ１８より小径であり、したがって第２モータ・ジェネレータ３のトルクを増幅してカウンタドリブンギヤ１８もしくはカウンタシャフト１７に伝達するように構成されている。

カウンタシャフト１７には、更に、カウンタドライブギヤ２０が一体となって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２０が終減速機であるデファレンシャルギヤ２１におけるリングギヤ２２に噛み合っている。図６では作図の都合上、デファレンシャルギヤ２１の位置を図６での右側にずらして記載してある。

なお、図６に示すパワートレーンを備えた車両であっても、各モータ・ジェネレータ２，３は、図示しないインバータなどのコントローラを介して蓄電池などの蓄電装置に接続されている。そして、これらのモータ・ジェネレータ２，３はモータとして機能し、また発電機として機能するように電流が制御される。また、エンジン１は、そのスロットル開度や点火時期が制御され、さらには自動停止ならびに再始動の制御が行われる。

これらの制御は、電子制御装置によって実行され、そのための制御系統を図７にブロック図で示してある。走行のための全体的な制御を行うハイブリッド制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）２３と、各モータ・ジェネレータ２，３を制御するためのモータ・ジェネレータ制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）２４と、エンジン１を制御するためのエンジン制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）２５とが設けられている。これらの各制御装置２３，２４，２５は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶させられているデータを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力データの例を挙げると、ハイブリッド制御装置２３には、車速、アクセル開度、第１モータ・ジェネレータ２の回転数、第２モータ・ジェネレータ３の回転数、リングギヤ１４の回転数（出力軸回転数）、エンジン１の回転数、蓄電装置の充電容量（ＳＯＣ）、オイル（ＡＴＦ）の温度などがハイブリッド制御装置２３に入力されている。また、ハイブリッド制御装置２３から出力される指令信号の例を挙げると、第１モータ・ジェネレータ２のトルク指令値、第２モータ・ジェネレータ３のトルク指令値、エンジン１のトルク指令値、ならびにクラッチＣ０の油圧指令信号ＰＣ０やブレーキＢ０の油圧指令信号ＰＢ０、電動オイルポンプ（図示せず）に対する信号などがハイブリッド制御装置２３から出力されている。

第１モータ・ジェネレータ２のトルク指令値および第２モータ・ジェネレータ３のトルク指令値は、モータ・ジェネレータ制御装置２４に制御データとして入力されており、モータ・ジェネレータ制御装置２４はこれらのトルク指令値に基づいて演算を行って第１モータ・ジェネレータ２や第２モータ・ジェネレータ３の電流指令信号を出力するように構成されている。また、エンジントルク指令信号はエンジン制御装置２５に制御データとして入力されており、エンジン制御装置２５はそのエンジントルク指令信号に基づいて演算を行って電子スロットルバルブ（図示せず）に対してスロットル開度信号を出力し、また点火時期を制御する点火信号を出力するように構成されている。

上記構成のハイブリッド車は、複数の駆動形態を採ることができる。それらの駆動形態について説明すると、先ず大きく分けて、ハイブリッド（ＨＶ）モードとモータ走行（ＥＶ）モードとに分けることができる。ＨＶモードは、主として、エンジン１を駆動してその動力を第１モータ・ジェネレータ２側と出力側とに分割し、かつ第１モータ・ジェネレータ２で電力に変換された動力を第２モータ・ジェネレータ３で機械的な動力に再変換して駆動輪４に向けて出力する駆動形態である。これに対してＥＶモードは、エンジン１の運転を止めていずれかのモータ・ジェネレータ２，３の動力で走行する駆動形態である。

先ず、ＨＶモードについて説明すると、ＨＶモードでは、エンジン１を動力伝達機構５に連結することになるから、前述したクラッチＣ０もしくはブレーキＢ０が係合させられる。その状態を図８の「ＨＶ」の欄に記載してある。すなわち、前述した変速部６が低速段（Ｌｏ）もしくは高速段（Ｈｉ）に設定され、第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能し、かつ第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能する。なお、後進時には、ブレーキＢ０が係合させられ、変速部６は高速段に設定される。そして、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させ、かつ第２モータ・ジェネレータ３を逆回転させるとともにモータとして機能させる。

先ず、ブレーキＢ０が係合させられた場合について説明する。ブレーキＢ０が係合させられると、上述したように、サンギヤ８が固定されて高速段が設定される。その高速段では、変速部６の出力要素であるリングギヤ９がエンジン１よりも高速で回転する。動力分割機構７においては、入力要素であるキャリヤ１５とリングギヤ９とが同速度で回転する。その状態で第１モータ・ジェネレータ２を例えば発電機として機能させてキャリヤ１５に作用するトルクとは反対の方向のトルクをサンギヤ１３に作用させると、出力要素であるリングギヤ１４およびこれと一体のドライブギヤ１６には、第１モータ・ジェネレータ２のトルクを、動力分割機構７を構成している遊星歯車機構のギヤ比に応じて増大させたトルクが現れ、これがカウンタシャフト１７に伝達される。また、第１モータ・ジェネレータ２によって発電された電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されて第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能し、そのトルクがカウンタシャフト１７に伝達される。なお、第１モータ・ジェネレータ２の回転数がゼロの状態では、エンジン１の出力した動力が、全て機械的手段によって駆動輪４にまで伝達され、その途中で電力に変換されることがない。したがってこのような運転状態では動力の伝達効率が良好になる。なお、このような動力の伝達が生じる運転状態をメカニカルポイントと称することがある。

次に、ブレーキＢ０に替えてクラッチＣ０が係合させられた場合について説明する。クラッチＣ０が係合させられると、上述したように、サンギヤ８とキャリヤ１０とが連結されて低速段が設定される。この場合、リングギヤ９はエンジン１と同速度で回転する。動力分割機構７においては、入力要素であるキャリヤ１５とリングギヤ９とが同速度で回転する。なお、その状態で第１モータ・ジェネレータ２の回転数がゼロになると、エンジン１の出力した動力が、全て機械的手段によって駆動輪４にまで伝達され、その途中で電力に変換されることがない。つまり上述した構成のパワートレーンでは、動力の伝達効率が良好となるメカニカルポイントが高速段と、低速段とでそれぞれ生じる。

つぎにＥＶモードについて説明すると、ＥＶモードは第２モータ・ジェネレータ３のトルクで走行し、あるいは第１および第２のモータ・ジェネレータ２，３のトルクで走行する駆動形態であるから、エンジン１を動力伝達機構５に対して連結してもよく、あるいは切り離してもよい。なお、「連結」とはエンジン１と動力伝達機構５との間でトルクを伝達できる状態であり、「切り離し」とはエンジン１と動力伝達機構５との間でのトルクの伝達を遮断した状態である。したがって、ＥＶモードでは、前述したクラッチＣ０とブレーキＢ０とを解放した駆動形態、およびそのクラッチＣ０とブレーキＢ０との少なくともいずれか一方を係合させた駆動形態のいずれかを設定することができる。

先ず、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の両方を解放したＥＶモードについて説明する。クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放すると、変速部６におけるサンギヤ８が自由に回転して反力が生じないから、第１モータ・ジェネレータ２を駆動したとしてもそのトルクはリングギヤ１４やこれと一体のドライブギヤ１６に現れない。すなわちサンギヤ８からのいわゆるトルク抜けが生じてしまう。したがって、クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放したＥＶモードでは、第２モータ・ジェネレータ３を駆動してそのトルクで走行する。これが図８に「１」と記載してある走行モードである。なお、この場合、第１モータ・ジェネレータ２は空転させていてもよく、所定の回転数に例えば回転数が「０」に制御されていてもよい。その場合、例えばコギングトルクを利用してもよく、あるいは第１モータ・ジェネレータ２に電流を供給してその回転を止めるように制御（ｄ軸ロック制御）を行ってもよい。なお、この走行モードでの前進走行中に制動力を生じさせる場合には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０のいずれか一方を係合させるとともに、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させる。その場合、上記の走行モードでは動力伝達機構５からエンジン１が切り離された状態であるため、エンジン１が連れ回されることがない。すなわちポンピングロスが生じないため、その分、第１モータ・ジェネレータ２で回生することができるトルクが増大し、その結果、ワンモータでの走行モード時における回生効率を向上させることができる。

次に、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の少なくともいずれか一方を係合させたＥＶモードについて説明する。そのクラッチＣ０およびブレーキＢ０の係合および解放の状態としては、両方を係合させた状態、クラッチＣ０のみを係合させた状態、ならびにブレーキＢ０のみを係合させた状態がある。先ず、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の両方を係合させた駆動形態について説明すると、これは図８に「両駆動」と記載してある走行モードである。このモードでは、第１および第２のモータ・ジェネレータ２，３がモータとして機能させられる。また、変速部６のサンギヤ８とキャリヤ１０とが連結されるので、変速部６の全体が一体化され、さらにサンギヤ８がブレーキＢ０によって固定されるから、変速部６の全体が固定される。したがってエンジン１の回転は止められている。

また、動力分割機構７では、そのキャリヤ１５が変速部６のリングギヤ９と共に固定される。その状態で第１モータ・ジェネレータ２を前進走行時のリングギヤ１４の回転方向とは反対方向に回転させると、動力分割機構７を構成している遊星歯車機構がそのギヤ比に応じた変速機として機能し、第１モータ・ジェネレータ２のトルクがその変速比に応じて増減されかつトルクの作用方向が反転されてリングギヤ１４に現れる。このトルクと、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクとがカウンタシャフト１７に伝達され、駆動輪４に向けて出力される。このような動作状態は後進時においても同じであり、各モータ・ジェネレータ２，３の回転方向が、後進時には前進時の回転方向に対して反転させられる。このように「両駆動」と記載してある状態では、エンジン１と動力伝達機構５との間でトルクを伝達することができる。

なお、要求されている駆動力が小さく、第２モータ・ジェネレータ３のみによって、要求されている駆動力を充足することができる場合には、第１モータ・ジェネレータ２を積極的には制御せずに、いわゆる連れ回り状態としてもよい。

つぎにブレーキＢ０のみを係合させた駆動形態について説明すると、この駆動形態では、第２モータ・ジェネレータ３のみのトルクで走行するいわゆるワンモータモードであり、第１モータ・ジェネレータ２は動力伝達機構５におけるサンギヤ１３の回転数が「０」になるように制御され、その状態でリングギヤ１４が第２モータ・ジェネレータ３のトルクでいわゆる正回転させられるから、キャリヤ１５がリングギヤ１４より低速で正回転する。このキャリヤ１５と一体回転するように連結されている変速部６におけるリングギヤ９が正回転し、これに対して変速部６のサンギヤ８がブレーキＢ０によって固定されているから、キャリヤ１０およびこれに連結されているエンジン１がリングギヤ９より低速で正回転する。すなわち、変速部６は高速段に設定されていて、エンジン１が連れ回りする。一方、ブレーキＢ０に替えてクラッチＣ０を係合させると、変速部６と前述したように低速段（直結段）となり、変速部６の全体が一体となって回転する。したがって、この駆動形態であってもエンジン１が連れ回りする。これらの駆動力形態が図８に「２」と記載してある走行モードである。

上述したようにエンジン１の運転を停止したＥＶモードでツゥモータモードとワンモータモードとを選択することができ、またエンジン１と動力伝達機構５との間のトルク伝達を可能にした状態と、これら両者の間のトルク伝達を遮断した状態とを選択することができる。これらのモードや係合機構の係合状態は、要求駆動力を充足し、かつエネルギ効率すなわち燃費や電費が可及的に良好になるように選択される。例えば、アクセル開度が大きいなどのことにより要求駆動力が大きい場合には、ツゥモータモードが選択される。これに対して要求駆動力が小さい場合には、ワンモータモードが選択される。そのワンモータモードの場合、いわゆるエンジンブレーキを効かせる必要があると判断された場合には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０のいずれか一方を係合させる駆動形態が選択され、また動力損失を可及的に低減する要求がある場合には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の両方を解放してエンジン１と動力伝達機構５との間のトルク伝達を遮断した駆動形態が選択される。

上述した構成の動力伝達機構５では、例えばタイヤスリップや急減速などによって駆動輪４の回転数すなわちリングギヤ１４の回転数が急激に変化すると、サンギヤ１３およびこれに連結された第１モータ・ジェネレータ２の回転数が急激に変化し、その回転数が過回転になる可能性がある。そこで、この発明に係る制御装置は、以下に示す制御を行うように構成されている。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、ここに示すルーチンは、走行時に、ハイブリッド制御装置２３によって所定の短時間ごとに繰り返し実行される。図１に示す制御例では、先ず、例えばアクセル開度が読み込まれる（ステップＳ１）。これは、エンジン１に対する負荷を推定するためであり、したがって、アクセル開度と車速とに基づく要求駆動力、および、その要求駆動力に基づく要求エンジンパワー、あるいは、エンジントルク指令値、もしくは電子スロットルバルブのスロットル開度信号などを読み込んでもよい。

ステップＳ１での制御に続けてもしくは平行して、単位時間当たりのリングギヤ１４の回転数の変化量すなわち変化速度についての閾値Ａ、および、単位時間当たりの第１モータ・ジェネレータ２の回転数の変化量すなわち変化速度についての閾値Ｂがそれぞれ設定される（ステップＳ２）。これらの閾値Ａ，Ｂは、第１モータ・ジェネレータ２が過回転になる事態を回避するために、後述する変速部６のダウンシフトの判断や、変速部６のタイアップの判断に使用されるものであり、例えば図２および図３の各マップに示すように、アクセル開度や要求駆動力が大きいほど小さい値に設定される。そのため、この発明に係る制御装置では、アクセル開度が大きいほど、つまりエンジン１や動力分割機構７のキャリヤ１５が高回転数であるほど、変速部６についての後述する制御が実行されやすくなっている。なお、これらのマップは、実験やシミュレーション等の結果を基に予め用意しておくことができる。また、上述した閾値Ａが、この発明における予め定めた第１閾値に相当し、上述した閾値Ｂが、この発明における予め定めた第２閾値に相当している。

また、単位時間当たりのリングギヤ１４の回転数の低下量すなわち低下速度、および、単位時間当たりの第１モータ・ジェネレータ２の回転数の増加量すなわち増加速度が算出される（ステップＳ３）。リングギヤ１４の回転数は、例えば、車速あるいは車輪速センサの検出値などに基づいて算出することができる。また、動力伝達機構５の出力軸であるカウンタシャフト１７の回転数を検出し、これに基づいて算出することもできる。さらに、そのカウンタシャフト１７の回転数を、リングギヤ１４の回転数に替えて使用することもできる。第１モータ・ジェネレータ２の回転数は、例えば、第１モータ・ジェネレータ２の回転数センサの検出値から算出することができる。そして、上記のようにして算出されたリングギヤ１４や第１モータ・ジェネレータ２の各回転数の単位時間当たりの変化量すなわち変化速度が算出される。なお、リングギヤ１４の回転数が低下している場合における上記の各変化速度は正の値としている。

ついで、上記のリングギヤ１４の回転数の低下速度が、上述したステップＳ２で算出した閾値Ａよりも大きいか否かが判断されるとともに、高速段で走行中であるか否かが判断される（ステップＳ４）。上記の低下速度が閾値Ａよりも大きく、かつ、高速段で走行中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、変速部６のサンギヤ１３およびこれに連結された第１モータ・ジェネレータ２が過回転になる可能性がある。そのため、この場合は、変速部６のダウンシフト指令が出力される（ステップＳ５）。具体的には、ブレーキＢ０を解放してクラッチＣ０を係合させるように、クラッチＣ０の油圧指令信号ＰＣ０やブレーキＢ０の油圧指令信号ＰＢ０などがハイブリッド駆動装置２４から出力される。そして変速部６の変速段が高速段から低速段にダウンシフトされる。つまり、オーバードライブ状態から直結状態にすることにより変速部６のリングギヤ９の回転数を低下させ、これにより動力分割機構７のキャリヤ１５の回転数を低下させる。

これを共線図で示すと図４の通りである。ブレーキＢ０が係合させられてサンギヤ１３が固定されている場合は、図４に実線で示すように高速段が設定され、リングギヤ９がエンジン１よりも高速で回転している。また、動力分割機構７のキャリヤ１５はリングギヤ９と同速度で回転している。この状態でつまり高速段が設定されて走行している場合に、例えば急制動を行うと、図４に細い破線で示すように、動力分割機構７のリングギヤ１４の回転数が急低下し、これに対して第１モータ・ジェネレータ２の回転数が急上昇する。その場合、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が、その回転数の閾値α以上になる可能性がある。なお、この閾値αについては後述する。そこで、リングギヤ１４の回転数の低下速度が閾値Ａよりも大きい場合に変速部６をダウンシフトすると、その出力要素であるリングギヤ９の回転数が低下する。また動力分割機構７のキャリヤ１５はリングギヤ９に連結されているため、ダウンシフトに伴って回転数が低下させられる。その結果、図４に太い破線で示すように、リングギヤ１４の回転数の急低下に伴って第１モータ・ジェネレータ２の回転数が急上昇しても、その回転数を閾値αよりも小さくすることができる。

これとは反対に、リングギヤ１４の回転数の低下速度が閾値Ａと同じか、それよりも小さく、かつ、低速段で走行中であることによりステップＳ４で否定的に判断された場合は、ステップＳ５の制御を行わずにステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、第１モータ・ジェネレータ２の回転数の増加速度が、上述したステップＳ２で算出した閾値Ｂよりも大きく、かつ、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が閾値αよりも大きいか否かが判断される。この閾値αは、第１モータ・ジェネレータ２を安全に駆動させるための回転数であって、例えば、設計上、定められる第１モータ・ジェネレータ２の最高回転数から所定のマージンすなわち予め定めた回転数を減じて算出することができる。また、実験やシミュレーション等の結果を基に予め求めることもできる。上記の増加速度が閾値Ｂよりも大きくかつ第１モータ・ジェネレータ２の回転数が閾値αよりも大きいことによりステップＳ６で肯定的に判断された場合は、変速部６をタイアップ状態にする指令信号が出力される（ステップＳ７）。具体的には、ブレーキＢ０に対する油圧指令信号ＰＢ０がハイブリッド駆動装置２４から出力され、ブレーキＢ０が係合あるいはスリップさせられる。この油圧指令信号ＰＢ０は、例えば、第１モータ・ジェネレータ２の回転数と、第１モータ・ジェネレータ２の最高回転数あるいは閾値αとの偏差に基づいてフィードバック制御される。そのフィードバック制御は、ＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御のいずれであってもよい。また、フィードフォワード制御によって上記の油圧指令信号ＰＢ０を設定してもよい。つまり、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を閾値α以下にするために設定すべき油圧指令値ＰＢ０を予め実験やシミュレーションなどによって求め、その予め求められた油圧指令値ＰＢ０が設定される。その油圧指令値ＰＢ０は、例えば、上述したステップＳ６やステップＳ７の制御を実行する時点でのブレーキＢ０のトルク容量と、上記の時点での第１モータ・ジェネレータ２の回転数と閾値αとの偏差とに基づいて求めることができる。上述した閾値αが、この発明における予め定めた第３閾値に相当している。

これを共線図で示すと図５の通りである。ステップＳ５の制御を実行することにより、クラッチＣ０が係合させられているため、変速部６では図５に実線で示すように低速段が設定されている。そのためエンジン１とリングギヤ９と動力分割機構７のキャリヤ１５とが同速度で回転している。このような状態であってもリングギヤ１４の回転数の低下に伴って第１モータ・ジェネレータ２の回転数が閾値αよりも高回転数になった場合を図５に太い破線で示してある。これが上述したステップＳ６で肯定的に判断される状態である。そして、例えばブレーキＢ０に供給する油圧を徐々に増大させるとブレーキＢ０が解放状態からスリップさせられ、これにより変速部６のサンギヤ８に反力が生じる。そのサンギヤ８の反力によって変速部６の回転数が低下させられる。これが図５に細い破線で示す状態である。つまり、直結状態の変速部６をタイアップに向けて制御することによりその回転数を低下させて動力分割機構７のキャリヤ１５の回転数を低下させる。その結果、図５に細い破線で示すように、リングギヤ１４の回転数の急低下に伴って第１モータ・ジェネレータ２の回転数が急上昇しても、その回転数を閾値αよりも小さくすることができる。

これとは反対に、第１モータ・ジェネレータ２の回転数の増加速度が、閾値Ｂと同じかそれよりも小さく、かつ、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が閾値αと同じかそれよりも小さいことによりステップＳ６で否定的に判断された場合は、ステップＳ６の制御を行わずにリターンする。この場合は、リングギヤ１４の回転数の急低下に伴って第１モータ・ジェネレータ２の回転数が急上昇するとしても、その回転数が閾値αよりも高回転数にならない。したがって、ブレーキＢ０の解放状態が維持される。

このように、この発明に係る制御装置では、駆動輪４すなわちリングギヤ１４の回転数が急低下する場合、リングギヤ１４の回転数の低下速度に応じて変速部６をダウンシフトするので、第１モータ・ジェネレータ２の過回転を抑制することができる。また、変速部６をダウンシフトしても、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が高回転数になる可能性がある場合には、変速部６をタイアップさせるようにクラッチＣ０が係合させられ、その状態でブレーキＢ０がスリップさせられる。つまり変速部６が一体化されるとともにサンギヤ８に反力を生じさせ、その反力によって変速部６の回転数が低下させられる。そのため、上述した事態をより効果的に回避することができる。また、先ずダウンシフトをおこなうように構成されているため、過度にタイアップを行うことを抑制することができる。さらに、この発明に係る制御装置では、各閾値Ａ，Ｂはアクセル開度が大きいほど小さい値に設定されるため、リングギヤ１４および第１モータ・ジェネレータ２についての各変化速度が小さい状態で上述したダウンシフトやタイアップが実行される。つまり第１モータ・ジェネレータ２が過剰に高回転数になることを早期に回避することができる。

ここで、上述した制御例とこの発明との関係を簡単に説明すると、ステップＳ４およびステップＳ５を実行する機能的手段が、この発明における「前記出力部材の回転数の変化速度が予め定めた第１閾値以上の場合に、前記変速機の変速比を増大させる手段」に相当し、ステップＳ７を実行する機能的手段が、この発明における「前記電動機の回転数の変化速度が予め定めた第２閾値以上の場合であってかつ前記電動機の回転数が予め定めた第３閾値以上の場合に、２つの前記係合機構を締結に向けて係合制御することにより前記変速機の出力要素の回転数を低下させる手段」に相当している。

また、リングギヤ１４の回転数が急低下する場合の例を挙げると、路面摩擦係数の低い路面すなわち低μ路をアクセルオンの状態で走行していて駆動輪４がスリップし、そのスリップしている状態で路面摩擦係数の高い路面すなわち高μ路を走行することになった場合が挙げられる。また、低μ路をアクセルオンの状態で走行していて駆動輪４がスリップし、その状態で車輪に取り付けられた制動装置を急激に作動させた場合や、高μ路を走行中に制動装置を急激に作動させた場合などが挙げられる。それらの場合、変速部６は高速段に設定されていてよい。またアクセルオンの状態で制動装置を作動させてもよく、また、アクセルオフにした後に制動装置を作動させてもよい。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２，３…モータ・ジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）、 ４…駆動輪、 ５…動力伝達機構、 ６…変速部、 ７…動力分割機構、 ２４…ハイブリッド制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）。

Claims (1)

1. エンジンが出力したトルクを電動機と出力部材とに分配する差動機構と、前記エンジンと前記差動機構との間に配置された変速機とを備えている動力伝達装置の制御装置において、
   前記出力部材の回転数の変化速度が予め定めた第１閾値以上の場合に、前記変速機の変速比を増大させる手段を備え、
   前記変速機は、その変速比を変更するために選択的に係合させられる少なくとも２つの係合機構を備えており、
   前記手段は、前記電動機の回転数の変化速度が予め定めた第２閾値以上の場合であってかつ前記電動機の回転数が予め定めた第３閾値以上の場合に、２つの前記係合機構を締結に向けて係合制御することにより前記変速機の出力要素の回転数を低下させる手段を含む
   ことを特徴とする動力伝達装置の制御装置。

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