JP6176011B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンと駆動輪とのトルクの伝達を選択的に遮断することができ、かつそのトルクの伝達トルク容量を制御することができる係合装置を備えた車両の制御装置に関するものである。

モータもしくはモータ・ジェネレータ（以下、これらをまとめてモータと記すことがある）をエンジンと共に動力源として備えたハイブリッド車両では、停車時にエンジンを止める（アイドルストップする）ことができ、また減速時にモータによってエネルギ回生することができ、さらにはエンジンをエネルギ効率の良好な運転点で運転することができるなどの各種の利点がある。特にモータによって走行する時間を長くすることにより、車両の全体としての燃費の向上効果が増大する。モータ走行の場合にはエンジンを停止して燃料を消費しないからである。その場合、エンジンを連れ回すことによる動力損失を低減するために、走行のための駆動力を出力するモータもしくはその駆動力を車輪に伝達する動力伝達系統からエンジンを切り離すことが好ましい。このようなエンジンの切り離しのためのクラッチを備えれば、モータ走行する場合にエンジンを停止し、あるいは駆動させておくなどの動作態様を選択できる。このようなエンジンを切り離すためのクラッチを備えたハイブリッド車両が特許文献１に記載されている。

その構成を簡単に説明すると、遊星歯車機構のような３つの回転要素を備えた差動機構における第１の回転要素に発電機が連結されるとともに、第２の回転要素が出力要素とされ、さらに第３の回転要素が制動手段に連結されている。そして、その第３の回転要素にクラッチを介してエンジンが連結されている。したがってこの特許文献１に記載された構成では、第３の回転要素をエンジンもしくは制動手段によって固定することにより差動機構が減速機もしくは増速機として機能するから、その第１の回転要素に連結された発電機をモータとして機能させてそのトルクを出力要素に伝達することができる。すなわち、発電機とモータとから出力される動力で走行することが可能になる。そして、制動手段として、第３の回転要素にこれを逆回転させる方向にトルクが作用した場合に係合して第３の回転要素を固定する一方向クラッチを採用すれば、モータ走行時にエンジンによらずに一方向クラッチによって第３の回転要素を固定でき、またクラッチをその第３の回転要素から切り離すことができるから、エンジンを駆動し続け、もしくは停止させることができる。また、エンジンの出力トルクを駆動力として伝達して走行するエンジン走行時には、第１の回転要素に連結された発電機の回転数を制御することにより、第３の回転要素にクラッチを介して連結されたエンジンの回転数を制御することができる。すなわち、差動機構を無段変速機として機能させることができる。

上記のようにモータ走行時にクラッチを解放するように構成されたハイブリッド車両は、エンジンをクランキングさせるためやエンジンの出力トルクを駆動力として出力するために車両が走行している間にクラッチを係合させる場合がある。そのように車両が走行している間にクラッチを係合させる際には、クラッチの入力側の回転数と出力側の回転数とに差が生じている場合がある。クラッチの入力側の回転数と出力側の回転数とに差が生じているときに、クラッチを急激に係合させると駆動力が変化してショックが生じる可能性がある。そのようにクラッチの入力側の回転数と出力側の回転数とに差が生じている場合に、クラッチの係合圧を徐々に変化させながら係合させること、すなわちクラッチをスリップさせながら係合させることにより、駆動力の急激な変化を抑制もしくは防止することができる。一方、クラッチをスリップさせながら係合させるとクラッチが発熱して耐久性が低下する可能性がある。

そのため、特許文献２に記載された制御装置では、クラッチの発熱量を予測して、その予測された発熱量が予め定められた熱量以上のときには、強制的にクラッチのスリップを抑制するように構成されている。具体的には、クラッチに要求される伝達トルク容量と、クラッチの入力側の回転数および出力側の回転数の差とからクラッチの発熱量を算出する。そして、その算出された発熱量の積算値が、予め定められた熱量以上の場合には、クラッチの係合圧を増大させてスリップを抑制するように構成されている。

また、特許文献３には、エンジンの出力軸に第１クラッチを介してモータが連結され、さらにそのモータの出力軸に第２クラッチを介して駆動輪が連結されたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。このハイブリッド車両は、第１クラッチを係合しかつ第２クラッチをスリップさせて走行するエンジン使用スリップ走行モード、および第１クラッチを解放しかつ第２クラッチをスリップさせて走行するモータスリップ走行モード、ならびに第１クラッチ解放しかつ第２クラッチを係合して走行する電気自動車走行モードなどを設定することができるように構成されている。そして、第２クラッチの温度が過剰に上昇して耐久性が低下することを抑制もしくは防止するために、エンジン使用スリップ走行モードが設定されているときに、第２クラッチの温度が予め定められた温度以上になると、エンジン使用スリップ走行モードよりも第２クラッチのスリップ量を少なくすることができるモータスリップ走行モードや電気自動車走行モードに切り替えるように構成されている。

特開平０８−２９５１４０号公報 特開２０１０−１９０２５４号公報 特開２００９−１３２１９６号公報

ところで、クラッチの伝達トルク容量を制御するアクチュエータは、クラッチに要求される伝達トルク容量に応じてクラッチを押圧する推力を制御するように構成されている。そのため、クラッチが経時劣化しまたは摩耗するなどしている場合には、摩擦面の摩擦係数が変化してクラッチの係合特性が低下してクラッチの制御性が悪化する可能性がある。また、弾性部材の弾性力とアクチュエータの出力圧とに応じてクラッチの伝達トルク容量を制御するように構成されたクラッチの場合には、摩擦面が摩耗していると弾性部材の変位量が変化して弾性力が変化することにより、クラッチの伝達トルク容量の制御性が低下してしまう可能性がある。すなわち、クラッチが経時劣化しまたは摩耗した場合には、クラッチの係合特性が低下するので、その結果、クラッチの制御性が悪化し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、係合装置の係合特性が低下することによりその係合装置の制御性が悪化することを抑制もしくは防止することができる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、請求項１の発明は、内燃機関と駆動輪との伝達トルク容量を制御することができる係合装置を備え、前記係合装置を解放することにより前記内燃機関と前記駆動輪とのトルクの伝達を遮断して走行する第１走行モードと、前記係合装置を係合して前記内燃機関と前記駆動輪とのトルクの伝達を可能にして走行する第２走行モードとを選択的に切り替えることができる車両の制御装置において、前記係合装置の係合特性の低下を推定する推定手段と、前記推定手段により前記係合装置の係合特性が低下していると推定された場合に、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える際に、前記係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数を同期させた後に前記係合装置を係合させる係合手段とを備え、前記係合装置の出力軸に連結された第１回転要素と、電動機に連結された第２回転要素と、前記駆動輪に連結された第３回転要素とを有する差動機構を備え、前記係合手段は、前記電動機の回転数を制御して、前記係合装置の出力側の回転数を入力側の回転数に同期させる手段を含み、要求される駆動力または車速が予め定めた所定値よりも小さい場合に前記第１走行モードを選択し、前記要求される駆動力または車速が前記所定値よりも大きい場合に前記第２走行モードを選択するように構成され、前記推定手段により前記係合装置の係合特性が低下していると推定された場合に、前記所定値を小さい値に変更する手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、内燃機関と駆動輪との伝達トルク容量を制御することができる係合装置を備え、前記係合装置を解放することにより前記内燃機関と前記駆動輪とのトルクの伝達を遮断して走行する第１走行モードと、前記係合装置を係合して前記内燃機関と前記駆動輪とのトルクの伝達を可能にして走行する第２走行モードとを選択的に切り替えることができる車両の制御装置において、要求される駆動力または車速が予め定めた所定値よりも小さい場合に前記第１走行モードを選択し、前記要求される駆動力または車速が前記所定値よりも大きい場合に前記第２走行モードを選択するように構成され、前記係合装置の係合特性の低下を推定する推定手段と、前記推定手段により前記係合装置の係合特性が低下していると推定された場合に、前記所定値を小さい値に変更する手段とを備えている
ことを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記係合装置の出力軸に連結された第１回転要素と、電動機に連結された第２回転要素と、前記駆動輪に連結された第３回転要素とを有する差動機構を備え、前記第２走行モードは、前記内燃機関の動力で走行するハイブリッド走行モードを含み、前記第１走行モードから前記ハイブリッド走行モードに切り替える際に、前記係合装置を係合するとともに、前記電動機から前記内燃機関にトルクを伝達して前記内燃機関を始動する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４の発明は、請求項１の発明において、前記係合手段は、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替え、かつ前記内燃機関を始動させる場合に、前記係合装置の入力側の回転数と前記出力側の回転数とを同期させた後に前記係合装置を係合させた後に、前記内燃機関を始動させる内燃機関始動手段を含むことを特徴とする車両の制御装置である。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか一項の発明において、前記係合装置は、第１回転部材を第２回転部材に押圧してトルクを伝達する摩擦クラッチを含み、前記第１回転部材の軸線方向の位置を検出する位置検出手段と、前記係合装置が係合し始めた時点でのトルクまたは回転数が変化する第３回転部材の運転状態を検出する回転部材検出手段とを備え、前記推定手段は、前記回転部材検出手段により前記第３回転部材の運転状態が変化したことを検出した時点で、前記位置検出手段により検出された前記第１回転部材の位置に基づいて前記係合装置の摩耗量を算出し、その算出された摩耗量が予め定められた第１閾値以上の場合に前記係合装置の係合特性が低下していると推定する手段を含むことを特徴とする車両の制御装置である。

請求項６の発明は、請求項１ないし４のいずれか一項の発明において、前記推定手段は、前記係合装置を使用した期間が予め定められた第２閾値以上の場合に前記係合装置の係合特性が低下していると推定する手段を含むことを特徴とする車両の制御装置である。

請求項７の発明は、請求項１ないし４のいずれか一項の発明において、前記推定手段は、前記係合装置を係合または解放させた回数が予め定めた第３閾値以上の場合に前記係合装置の係合特性が低下していると推定する手段を含むことを特徴とする車両の制御装置である。

請求項８の発明は、請求項１ないし４のいずれか一項の発明において、前記推定手段は、前記車両が走行した距離が予め定めた第４閾値以上の場合に、前記係合装置の係合特性が低下していると推定する手段を含むことを特徴とする車両の制御装置である。

この発明によれば、係合装置の係合特性の低下を推定し、係合装置の係合特性が低下していると推定された場合には、係合装置を解放して内燃機関と駆動輪とのトルクの伝達を遮断して走行する第１走行モードから、係合装置を係合して内燃機関と駆動輪とのトルクの伝達を可能にして走行する第２走行モードに切り替える際に、係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数とを同期させた後に係合装置を係合させるように構成されている。したがって、係合装置の係合特性が低下しているときに、係合装置をスリップさせることを抑制もしくは防止することにより、係合装置の係合特性が低下することに伴って係合装置の制御性が悪化することを抑制もしくは防止することができる。

また、係合装置の出力軸に連結された第１回転要素と、電動機に連結された第２回転要素と、駆動輪に連結された第３回転要素とを有する差動機構を備えている場合には、電動機の回転数を制御して係合装置の出力側の回転数を制御することにより係合装置を同期させることができる。さらに、要求される駆動力または車速が小さい場合に第１走行モードが選択され、要求駆動力または車速が大きい場合に第２走行モードを選択するように構成されている場合に、係合装置の係合特性が低下していると推定されたときに第１走行モードと第２走行モードとを選択する所定値を小さくすることにより、係合装置を係合させるために電動機の回転数を変化させる量を小さくすることができる。そして、係合装置を係合させた後に要求駆動力に応じて定められる内燃機関の回転数まで第１回転要素の回転数を増大させるときに電動機の回転数が変化する量を小さくすることができる。その結果、第１走行モードから第２走行モードに切り替える際に加速応答性が低下することを抑制もしくは防止することができる。

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。 クラッチの係合特性の低下を推定する制御の一例を説明するためのフローチャートである。 運転者や整備者などにスリップ制御を制限した旨を伝達する制御の一例を説明するためのフローチャートである。 この発明で対象とすることのできる車両の一例を示すスケルトン図である。 クラッチの構成の一例を説明するための断面図である。 各走行モードとクラッチの係合および解放の状態をまとめて記す図表である。 各走行モードを選択する領域を説明するための図である。 各走行モードでの動作状態を説明するための共線図である。

この発明で対象とする車両は、係合することにより内燃機関と駆動輪とのトルクの伝達を可能にし、また解放することにより内燃機関と駆動輪とのトルクの伝達を遮断することができるように構成された係合装置を備えたものである。そのように構成された車両の一例を図４に模式的に示している。図４に示す車両は、内燃機関（以下、エンジン１と記す。）と二つのモータ・ジェネレータ２，３とを動力源として備えたハイブリッド車両である。図４に示す車両は、エンジン１による走行およびエンジン１とモータ２（３）とによる走行に加えて、モータ２（３）のみを使用した走行やモータ２（３）でエネルギ回生を行う走行などを行うことができ、さらにまたモータ２（３）での走行中にエンジン１を停止させ、またエンジン１を再始動するなどの駆動形態を採ることができるように構成されている。モータ２（３）を駆動力源として走行するいわゆるＥＶ走行では、エンジン１を連れ回すことによる動力損失を抑制することが好ましく、またいずれかのモータ３（２）で走行するＥＶ走行の場合にエンジン１だけでなく、動力を出力しないモータ２（３）を連れ回すことによる動力損失を低減することが好ましい。このような要請により、駆動輪４に対して動力を伝達する動力伝達系統からエンジン１を切り離すクラッチＫ0 が設けられている。

その図４に示す車両は、エンジン（ＥＮＧ）１が出力した動力の一部を機械的手段によって駆動輪４に伝達する一方、エンジン１が出力した動力の他の一部を電力に一旦変換した後、機械的な動力に逆変換して駆動輪４に伝達するように構成されている。エンジン１が出力した動力をこのように分割するための動力分割機構５が設けられている。この動力分割機構５は、従来知られているツーモータタイプのハイブリッド駆動装置における動力分割機構と同様の構成であって、図４に示す例では、３つの回転要素によって差動作用を生じさせる差動機構によって構成され、例えば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。シングルピニオン型遊星歯車機構は、サンギヤ６と、そのサンギヤ６に対して同心円上に配置されたリングギヤ７と、これらサンギヤ６およびリングギヤ７に噛み合っているピニオンギヤ８を自転および公転できるように保持しているキャリヤ９とによって構成されている。なお、動力分割機構５がこの発明における差動機構に相当し、サンギヤ６がこの発明における第１回転要素に相当し、キャリヤ９がこの発明における第２回転要素に相当し、リングギヤがこの発明における第３回転要素に相当する。

このキャリヤ９が入力要素となっていて、入力軸１０がキャリヤ９に連結されている。また、入力軸１０とエンジン１の出力軸（クランクシャフト）１１との間にクラッチＫ0 が設けられている。上記クラッチＫ0 は、エンジン１を動力分割機構５などの動力伝達系統１２に対して連結し、あるいは動力伝達系統１２から切り離すためのものであり、伝達トルク容量が完全解放状態である「０」の状態からスリップのない完全係合状態までの間で連続的に変化する摩擦クラッチＫ0 によって構成されている。この摩擦クラッチＫ0 がこの発明における係合装置に相当する。その摩擦クラッチＫ0 の一例を図５に示している。なお、図５に示す摩擦クラッチＫ0 は、従来知られた乾式クラッチと同様に構成されたものである。

そのクラッチＫ0 の構成について簡単に説明すると、図５に示すクラッチＫ0 は、出力軸１１にボルト１３によって一体化されたフライホイール１４と、そのフライホイール１４に対向して配置された環状のプレッシャープレート１５とによって、入力軸１０にトーショナルダンパ１６を介して連結されたクラッチディスク１７を挟み付けることによりトルクを伝達するように構成されている。すなわち、プレッシャープレート１５とフライホイール１４とによりクラッチディスク１７を挟み付ける挟圧力に応じて伝達トルク容量が制御されるように構成されている。なお、プレッシャープレート１５は、フライホイール１４に図示しないリベットによって一体化されたクラッチカバー１８によって覆われている。また、プレッシャープレート１５は、クラッチカバー１８と一体に回転しかつ軸線方向に移動することができるように、ストラッププレート１９によりクラッチカバー１８に連結されている。また、クラッチディスク１７の両面には、それぞれ摩擦材２０，２１が連結されている。

そして、図２に示すクラッチＫ0 は、ダイアフラムスプリング２２の弾性力によりプレッシャープレート１５がクラッチディスク１７側に押圧されるように構成され、また、そのダイアフラムスプリング２２の弾性力を減少させる荷重を、ダイアフラムスプリング２２の内周部分に作用させるように油圧アクチュエータ２３が設けられている。したがって、油圧アクチュエータ２３によりダイアフラムスプリング２２を押圧する荷重が増大するに連れて、クラッチディスク１７を挟み付ける挟圧力が減少する。すなわち、油圧アクチュエータ２３の油圧に応じてクラッチＫ0 の伝達トルク容量が変化するように構成されている。また、クラッチＫ0 がトルクを伝達し始めたときのプレッシャープレート１５の位置を検出するために、プレッシャープレート１５の軸線方向の位置を検出するセンサ２４が設けられている。なお、プレッシャープレート１５がこの発明における第１回転部材に相当し、クラッチディスク１７がこの発明における第２回転部材に相当する。

なお、この発明における係合装置は、図５に示すクラッチＫ0 に限定されず、従来知られている乾式もしくは湿式のいずれであってもよく、また単板式あるいは多板式のいずれであってもよい。さらに、係合および解放の状態に切り替えるアクチュエータは、油圧式アクチュエータや電磁式アクチュエータなどであってよい。

そして、クラッチＫ0 を介して動力分割機構５に入力されたトルクの反力を、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が出力するように構成されている。具体的には、サンギヤ６に第１モータ・ジェネレータ２が連結され、動力分割機構５に入力されたトルクによって第１モータ・ジェネレータ２が回転させられるトルクの方向に対抗して第１モータ・ジェネレータ２のトルクを出力するように構成されている。なお、この第１モータ・ジェネレータ２は、発電機能のあるモータであって、永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。さらに、リングギヤ７が出力要素となっていて、このリングギヤ７に出力部材である出力ギヤ２５が一体化され、この出力ギヤ２５から駆動輪４に対して駆動力を出力するように構成されている。なお、出力ギヤ２５から駆動輪４に駆動力を伝達するための機構は、デファレンシャルギヤやドライブシャフトを備えており、従来の車両と同様であるからその詳細は省略する。

上記のエンジン１および動力分割機構５ならびに第１モータ・ジェネレータ２は同一軸線上に配列されており、その軸線の延長上に第２のモータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３が配置されている。この第２モータ・ジェネレータ３は、走行のための駆動力を発生し、またエネルギ回生を行うためのものであり、上記の第１モータ・ジェネレータ２と同様に永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。この第２モータ・ジェネレータ３と前記出力ギヤ２５とは、減速機構２６を介して連結されている。この減速機構２６は、図４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２７に第２モータ・ジェネレータ３が連結されるとともに、キャリヤ２８がハウジングなどの固定部２９に連結されて固定されており、さらにリングギヤ３０が出力ギヤ２５に一体化されている。

上記の各モータ・ジェネレータ２，３は、蓄電装置およびインバータなどを含むコントローラ３１に電気的に接続されている。そのコントローラ３１を制御するモータ・ジェネレータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）３２が設けられている。この電子制御装置３２はマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや記憶しているデータあるいは指令信号などに基づいて演算を行い、その演算の結果を制御指令信号としてコントローラ３１に出力するように構成されている。そして、各モータ・ジェネレータ２，３は、コントローラ３１からの制御信号によりモータあるいは発電機として機能し、またそれぞれの場合のトルクが制御されるように構成されている。

また、前述したエンジン１は、その出力および起動・停止が電気的に制御されるように構成されている。例えばガソリンエンジンであれば、スロットル開度や燃料の供給量、燃料の供給の停止、点火の実行および停止、点火時期などが電気的に制御されるように構成されている。その制御を行うためのエンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）３３が設けられている。この電子制御装置３３は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや指令信号に基づいて演算を行って、その演算結果を制御信号としてエンジン１に出力し、上記の各種の制御を行うように構成されている。

上記のエンジン１および各モータ・ジェネレータ２，３ならびにクラッチＫ0 、動力分割機構５などは駆動力源３４を構成しており、この駆動力源３４を制御するハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）３５が設けられている。この電子制御装置３５は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、上記のモータ・ジェネレータ用電子制御装置３２やエンジン用電子制御装置３３に指令信号を出力して、以下に説明する各種の制御を実行するように構成されている。

図４に示す車両は、エンジン１の動力で走行するハイブリッド（ＨＶ）モードと、電力で走行する電気車両（ＥＶ）モードとを設定することができ、さらにそのＥＶモードとしては、エンジン１を動力伝達系統１２から切り離した切り離しＥＶモードと、エンジン１を動力伝達系統１２に連結した通常モードとを設定することができる。これらの各モードを設定する際の前記クラッチＫ0 の係合および解放の状態を図６にまとめて示してある。すなわち、切り離しＥＶモードでは、クラッチＫ0 は解放させられ、これに対して通常ＥＶモードおよびＨＶモードでは、クラッチＫ0 は係合させられる。これらの走行モードは、アクセル開度などの要求駆動力や車速、蓄電装置の充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）などの車両の走行状態に応じて選択される。具体的には、要求駆動力や車速などに応じて、ＨＶモードと通常ＥＶモードあるいは切り離しＥＶモードとが設定される。すなわち、要求駆動力が比較的大きい場合には、主にエンジン１から駆動力を出力するようにＨＶモードが設定され、要求駆動力が比較的小さい場合には、エンジン１から駆動力を出力せずに、第２モータ・ジェネレータ３から駆動力を出力する通常ＥＶモードまたは切り離しＥＶモードが設定される。また、車速が比較的大きい場合には、主にエンジン１から駆動力を出力するようにＨＶモードが設定され、車速が比較的小さい場合には、エンジン１から駆動力を出力せずに、第２モータ・ジェネレータ３から駆動力を出力する通常ＥＶモードまたは切り離しＥＶモードが設定される。なお、切り離しＥＶモードがこの発明における第１走行モードに相当し、ＨＶモードまたは通常ＥＶモードがこの発明における第２走行モードに相当する。

図７には、要求駆動力と車速とに応じて設定されるモードの領域を示している。図７に示す実線が囲われた領域では、通常ＥＶモードまたは切り離しＥＶモードが設定され、それ以外の領域では、ＨＶモードが設定される。なお、通常ＥＶモードと切り離しＥＶモードとは、要求駆動力や車速以外の種々の条件に応じてモードが切り替えられるように構成されている。例えば、自動停止しているエンジン１を再始動する可能性が高い場合などに通常ＥＶモードが設定され、第２モータ・ジェネレータ３のみから駆動力を出力して走行しているときに、第１モータ・ジェネレータ２の連れ回りによる動力損失を抑制する必要がある場合などに切り離しＥＶモードが設定される。

ここで各走行モードにおけるハイブリッド駆動装置の動作状態を簡単に説明すると、図８は、上記の動力分割機構５についての共線図であり、この共線図は、サンギヤ６およびキャリヤ９ならびにリングギヤ７を縦線で示し、それらの間隔を動力分割機構５を構成している遊星歯車機構のギヤ比に対応する間隔とし、さらにそれぞれの縦線の上下方向を回転方向、その上下方向での位置を回転数としたものである。図８で「切り離し」と記載してある線は、切り離しＥＶモードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させてその動力で走行し、エンジン１はクラッチＫ0 が解放させられて動力伝達系統１２から切り離されて停止しており、また第１モータ・ジェネレータ２も停止している。したがって、サンギヤ６の回転が止まっており、これに対してリングギヤ７が出力ギヤ２５と共に正回転して、キャリヤ９はリングギヤ７の回転数に対して遊星歯車機構のギヤ比に応じて減速させられた回転数で正回転する。

また、図８で「通常」と記載してある線は、通常ＥＶモードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ３の動力で走行し、かつエンジン１は停止させられるから、キャリヤ９が固定されている状態で、リングギヤ７が正回転し、かつサンギヤ６が逆回転する。この場合は、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることもできる。さらに、図８で「ＨＶ」と記載してある線は、ＨＶモードでの走行状態を示しており、クラッチＫ0 が係合させられた状態でエンジン１が駆動力を出力しているからキャリヤ９にはこれを正回転させる方向にトルクが作用している。この状態で、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることにより、サンギヤ６には逆回転方向のトルクが作用する。その結果、リングギヤ７にはこれを正回転させる方向のトルクが現れる。またこの場合、第１モータ・ジェネレータ２で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、その駆動力が出力ギヤ２５に伝達される。したがって、ＨＶモードでは、エンジン１が出力した動力の一部が動力分割機構５を介して出力ギヤ２５に伝達されるとともに、残余の動力が第１モータ・ジェネレータ２によって電力に変換されて第２モータ・ジェネレータ３に伝達された後、第２モータ・ジェネレータ３から機械的な動力に再変換させられて出力ギヤ２５に伝達される。なお、いずれの走行モードにおいても、減速時など積極的に駆動力を出力する必要がない場合には、いずれかのモータ・ジェネレータ２，３が発電機として機能させられてエネルギ回生が行われる。

上述したように図４に示す車両では、切り離しＥＶモードが設定されて走行しているときに蓄電装置のＳＯＣが低下した場合や要求駆動力が増大した場合には、エンジン１を始動してその動力をクラッチＫ0 を介して駆動力伝達系統１２に伝達することになる。また、エンジン１を始動する可能性が高い場合など種々の条件に応じて切り離しＥＶモードから通常ＥＶモードに切り替わる場合もクラッチＫ0 を係合することとなる。このようにクラッチＫ0 を係合させる際に、クラッチＫ0 の入力側の回転数と出力側の回転数とが相違しているときには、クラッチＫ0 を係合することにより駆動力が急激に変化することを抑制もしくは防止するために、クラッチＫ0 をスリップさせながら係合させることが好ましく、油圧アクチュエータ２３の出力圧とクラッチＫ0 の伝達トルク容量との相関関係に基づく係合特性が特に低下していない場合、すなわち実際のクラッチＫ0 の伝達トルク容量が、油圧アクチュエータ２３の出力圧に基づいて求められるクラッチＫ0 の伝達トルク容量に対して特に小さくなっていない場合には、通常、クラッチＫ0 をスリップさせながら係合させる。

一方、クラッチＫ0 の摩擦面（摩擦材２０，２１）が摩耗した場合には、クラッチＫ0 の摩擦係数が変化し、またはクラッチＫ0 が係合し始める位置が変化する。その結果、クラッチの係合特性が低下する可能性がある。そのため、クラッチＫ0 の係合特性が低下している場合には、クラッチＫ0 の係合圧を制御するアクチュエータ２３の信号に応じた伝達トルク容量と、実際の伝達トルク容量とが乖離してしまい制御性が悪化してしまう可能性がある。そのため、この発明に係る制御装置は、クラッチＫ0 の係合特性が低下していることを推定して、クラッチＫ0 の係合特性が低下していると推定された場合には、クラッチＫ0 の入力側の回転数と出力側の回転数とを同期させて係合させるように構成されている。

図１はこの発明に係る制御装置の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図１に示す例は、通常ＥＶモードや切り離しＥＶモードで走行し、かつエンジン１が停止させられているときに、ＨＶモードに切り替える際の制御例を示している。また、このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。まず、エンジン１を始動させる要求があるか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、要求駆動力や車速が増大するなどにより、通常ＥＶモードや切り離しＥＶモードからＨＶモードに移行するか否か、またはＳＯＣが下限値まで低下したか否かなどにより判断することができる。

要求駆動力や車速に応じて定められる走行モードが、通常ＥＶモードや切り離しＥＶモードである場合あるいはＳＯＣが充分である場合などエンジン１を始動させる要求がなく、ステップＳ１で否定的に判断された場合は、エンジン１を始動させる要求があるまでステップＳ１を繰り返し実行する。それとは反対に、要求駆動力や車速が増大するなどにより通常ＥＶモードや切り離しＥＶモードからＨＶモードに移行する場合、あるいはＳＯＣが下限値まで低下した場合などエンジン１を始動させる要求がありステップＳ１で肯定的に判断された場合は、クラッチＫ0 が解放状態であるか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２は、切り離しＥＶモードであるか否かによって判断することができ、またはハイブリッド用電子制御装置３５から油圧アクチュエータ２３に出力される信号に応じて判断することができる。

クラッチＫ0 が係合状態であり、ステップＳ２で否定的に判断された場合は、通常にエンジン１を始動して（ステップＳ３）、リターンする。具体的には、図示しないスタータモータや第１モータ・ジェネレータ２によりエンジン１をクランキングさせる。そして、エンジン１の回転数が所定の回転数まで増大したらエンジン１を点火して始動させる。なお、第１モータ・ジェネレータ２によりエンジン１をクランキングさせる場合には、駆動力が低下する可能性がある。そのため、エンジン１の回転数を増大させることにより駆動力が低下することを抑制もしくは防止するために、エンジン１の回転数を増加させるために要するトルク分を、第２モータ・ジェネレータ３から出力することが好ましい。

それとは反対にクラッチＫ0 が解放状態であって、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ついで、クラッチＫ0 の使用期間（積算値）が予め定められた閾値α以上か否かが判断される（ステップＳ４）。このステップＳ４は、クラッチＫ0 の係合特性が低下していることを推定するためである。したがって、予め実験やシミュレーションなどによりクラッチＫ0 の使用期間とクラッチＫ0 の係合特性との相関関係を定め、クラッチＫ0 の係合特性が低下してクラッチＫ0 の制御性が悪化する可能性がある使用期間を上記閾値αと定めることができる。なお、ステップＳ４では、クラッチＫ0 の係合特性が低下していることを推定することができればよく、したがって、車両が走行した距離（積算値）が予め定めた閾値以上か否か、クラッチＫ0 の係合および解放の回数（積算値）が予め定めた閾値以上か否かを判断してもよい。または、クラッチＫ0 が係合し始める位置からクラッチＫ0 の摩耗量を予測して、クラッチＫ0 の係合特性が低下しているか否かを判断してもよい。また、図１に示すフローチャートとは別にクラッチＫ0 の係合特性が低下しているか否かを予測する制御を実行してもよい。

ここで、クラッチＫ0 が係合し始める位置からクラッチＫ0 の係合特性が低下しているか否かを推定する制御例を図２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、クラッチＫ0 がトルクを伝達し始めるスタンバイ点を検出する（ステップＳ２１）。具体的には、クラッチＫ0 が係合すると入力軸１０の回転数や第１モータ・ジェネレータ２の回転数あるいはそのトルクが変化する。したがって、クラッチＫ0 を係合させるように油圧アクチュエータ２３を制御して、入力軸１０や第１モータ・ジェネレータ２の回転数あるいは第１モータ・ジェネレータ２の出力トルクが変化した時点でのプレッシャープレート１５の位置をセンサ２４によって検出する。これら入力軸１０や第１モータ・ジェネレータ２の回転数あるいは第１モータ・ジェネレータ２の出力トルクの変化は、入力軸１０あるいは第１モータ・ジェネレータ２の出力軸の回転数をセンサによって検出し、または第１モータ・ジェネレータ２へコントローラ３１から出力される電流を検出して判断することができる。このようにセンサ２４によりプレッシャープレート１５の位置を検出することで、クラッチＫ0 のスタンバイ点を検出することができる。なお、センサ２４がこの発明における位置検出手段に相当し、上記各回転数あるいはトルクを検出する手段がこの発明における回転部材検出手段に相当し、入力軸１０や第１モータ・ジェネレータ２がこの発明における第３回転部材に相当する。

ついで、センサ２４によって検出されたクラッチＫ0 のスタンバイ点からクラッチＫ0 の摩耗量を算出する（ステップＳ２２）。すなわち、クラッチＫ0 が摩耗していない場合におけるスタンバイ点とステップＳ２１で検出されたスタンバイ点との差からクラッチＫ0 の摩耗量を算出する。そして、ステップＳ２２で算出された摩耗量が予め定められた閾値β以上か否かを判断する（ステップＳ２３）。この閾値βは、摩耗材２０，２１の端面とその摩耗材２０，２１をクラッチディスク１７に連結する図示しないリベットとの差である摩耗代に応じて定めるなど、種々の条件により定めることができる。

クラッチＫ0 の摩耗量が比較的少なくステップＳ２３で否定的に判断された場合は、クラッチの摩耗量が閾値β以上となるまで繰り返しステップＳ２３を判断する。それとは反対に、クラッチＫ0 の摩耗量が比較的多くステップＳ２３で肯定的に判断された場合は、クラッチＫ0 をスリップさせて係合させるスリップ制御を制限して（ステップＳ２４）、リターンする。これは、クラッチＫ0 をスリップさせて係合させると、油圧アクチュエータ２３の信号に基づいたクラッチＫ0 の伝達トルク容量と実際のクラッチＫ0 の伝達トルク容量とが乖離する可能性があり、またはリベットとプレッシャープレート１５あるいはフライホイール１４とが接触してしまう可能性があるためである。なお、上記ステップＳ４あるいはステップＳ２３がこの発明における推定手段に相当する。

クラッチＫ0 の使用期間が予め定められた閾値α以上であってステップＳ４で肯定的に判断された場合や、図２に示すステップＳ２４でスリップ制御を制限された場合は、クラッチＫ0 の係合特性が低下している可能性が高く、クラッチＫ0 の制御性が悪化してしまう可能性が高いので、クラッチＫ0 の入力側の回転数と出力側の回転数とを同期させた後に、クラッチＫ0 を係合させて、エンジン１を始動させる（ステップＳ５）。具体的には、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を制御して、キャリヤ９の回転数を「０」まで低下させ、その後に、クラッチＫ0 を係合させる。なお、その際には、クラッチＫ0 を完全係合させる。すなわち、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を最大にする。そして、クラッチＫ0 を係合させた後に、第１モータ・ジェネレータ２の出力トルクあるいは図示しないスタータモータの出力トルクによりエンジン１をクランキングさせるとともに、エンジン１を点火させる。なお、このようにエンジン１を始動させる制御を、図１では直列始動と示しており、この発明における内燃機関始動手段に相当する。そして、エンジン１が始動したらリターンする。

一方、クラッチＫ0 の使用期間が予め定められた閾値α未満であってステップＳ４で否定的に判断された場合は、クラッチＫ0 をスリップさせながら係合させつつ、エンジン１を始動させることができるか否かが判断される（ステップＳ６）。このステップＳ６は、クラッチＫ0 をスリップさせることによりクラッチＫ0 の耐久性が低下してしまうか否かなど種々の条件によって判断することができ、その一例として、クラッチＫ0 の温度が所定の温度以上であるか否かによって判断することができる。そして、クラッチＫ0 の温度が所定の温度以上である場合などクラッチＫ0 をスリップさせながら係合させることができずステップＳ６で否定的に判断された場合は、ステップＳ５に移行してエンジン１を直列始動させる。

それとは反対に、クラッチＫ0 をスリップさせながら係合させることができ、ステップＳ６で肯定的に判断された場合は、クラッチＫ0 をスリップさせながら係合させつつ、エンジン１を始動させて（ステップＳ７）、リターンする。具体的には、クラッチＫ0 の係合圧を徐々に増大させつつ、そのクラッチＫ0 を介して伝達させるトルクや図示しないスタータモータの出力トルクによりエンジン１をクランキングさせて始動させる。このようにクラッチＫ0 の係合圧を徐々に増大させて係合させつつ、エンジン１を始動させることによりエンジン１の出力トルクを迅速に駆動輪４に伝達することができる。なお、図１には、クラッチＫ0 をスリップさせながら係合させつつ、エンジン１を始動させる制御を、協調始動と示している。

上述したようにクラッチＫ0 の係合特性が低下していると推定される場合に、クラッチＫ0 を同期させて係合させる。そのため、高車速時には、第１モータ・ジェネレータ２を図８に示す下側に回転させてキャリヤ９の回転数を「０」まで低下させると、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を大きく変化させることになりクラッチＫ0 を係合させるまでの時間が長くなる可能性がある。また、そのように第１モータ・ジェネレータ２の回転数を変化させると、それに伴ってピニオンギヤ８の回転数が過剰に増大するため、ピニオンギヤ８の耐久性が低下する可能性がある。また、エンジン１の運転点が最適燃費線に沿うように制御するには、第１モータ・ジェネレータ２が図８に示す上側に回転し、要求駆動力が比較的大きい場合には、その回転数は比較的大きくなる。そのため、クラッチＫ0 を同期させて係合させるために、一旦、第１モータ・ジェネレータ２を図８に示す下側に回転させた後に、図８に示す上側に回転させることとなり、その間は、エンジン１のトルクが駆動輪４に伝達されなくなる。そのため、要求駆動力が比較的大きい場合には、エンジン１の出力トルクが駆動輪４に伝達されるまでの時間が長くなり、加速応答性が低下する可能性がある。

そのため、この発明に係る車両の制御装置では、要求駆動力や車速に応じて切り離しＥＶモードが選択される領域を図７に破線で示すように小さくするように構成されている。具体的には、クラッチＫ0 を同期させて切り離しＥＶモードからＨＶモードに切り替える際の加速応答性を考慮して、要求駆動力に応じた切り離しＥＶモードとＨＶモードとの境界位置を変更する。同様に、クラッチＫ0 を同期させて切り離しＥＶモードからＨＶモードに切り替える際に、クラッチＫ0 を係合させるまでの時間やピニオンギヤ８の耐久性を考慮して、車速に応じた切り離しＥＶモードとＨＶモードとの境界位置を変更する。

また、上記のようにクラッチＫ0 をスリップさせずに同期させて係合させると、燃費や電気消費率が悪化する可能性がある。そのため、クラッチＫ0 の係合特性が低下している可能性があり、クラッチＫ0 のスリップ制御を制限する場合には、運転者や整備者などにその旨を伝えるように構成されている。図３は、運転者や整備者などにクラッチＫ0 のスリップ制御を制限したことを伝えるための制御の一例を示す。なお、図３に示すフローチャートは、上記図１や図２とは別に実行されていてもよい。図３に示す制御例では、まず、クラッチＫ0 の使用期間が閾値α以上か否かを判断する（ステップＳ３１）。このステップＳ３１は、図１に示すステップＳ４や図２に示すステップＳ２３と同様に判断することができる。そして、ステップＳ３１で否定的に判断された場合は、繰り返しステップＳ３１を判断し続ける。

それとは反対にステップＳ３１で肯定的に判断された場合は、図２に示すステップＳ２４と同様にクラッチＫ0 のスリップ制御を制限し（ステップＳ３２）、ついで、クラッチＫ0 の使用期間が閾値α以上であることを運転者や整備者などに伝えて（ステップＳ３３）、リターンする。なお、ステップＳ３３により運転者や整備者などにクラッチＫ0 の使用期間が閾値α以上であることを伝える手段としては、車内に警告灯など点灯してもよく、音声などによって伝えてもよい。

上述したようにクラッチＫ0 の係合特性が低下していると推定される場合に、クラッチＫ0 の入力側の回転部材と出力側の回転部材との回転数を同期させて係合させることにより、クラッチＫ0 の係合特性が低下していることによるクラッチＫ0 の制御性が悪化してしまうことを抑制もしくは防止することができる。また、摩擦材２０，２１をクラッチディスク１７に連結するリベットなどが、クラッチＫ0 が摩耗することによりフライホイール１４やプレッシャープレート１５と接触することを抑制もしくは防止することができる。その結果、リベットとフライホイール１４やプレッシャープレート１５とが接触することによる異音の発生や、そのリベットやフライホイール１４あるいはプレッシャープレート１５の耐久性が低下してしまうことを抑制もしくは防止することができる。さらに、切り離しＥＶモードが選択される領域を小さくすることにより、加速応答性が低下することを抑制もしくは防止することができ、またピニオンギヤ８の耐久性が低下することを抑制もしくは防止することができる。そして、上記のようにクラッチＫ0 を同期させて係合させることにより、クラッチＫ0 が更に摩耗するなどして係合特性が低下してしまうことを抑制もしくは防止するとともに、クラッチＫ0 の耐久性が低下してしまうことを抑制もしくは防止することができる。

なお、上述した例では、切り離しＥＶモードからＨＶモードに移行するためにエンジン１を始動する際の制御例を示したが、切り離しＥＶモードから通常ＥＶモードに移行する際にも同様に制御することができる。具体的には、切り離しＥＶモードから通常ＥＶモードに切り替える際に、クラッチＫ0 の使用期間や摩耗量を判断して、クラッチＫ0 の使用期間または摩耗量が閾値α（β）以上になっている場合に、クラッチＫ0 を同期させて係合させればよい。

また、この発明で対象とする車両は、図４に示すものに限らず、例えば、エンジンの出力軸にクラッチを介してモータ・ジェネレータを備え、そのモータ・ジェネレータの出力軸に他のクラッチを介して駆動輪が連結されたものであってもよく、または、クラッチの出力側にモータ・ジェネレータを設けずに、無段変速機などを備えたものであってもよい。さらに、クラッチの入力側の回転数と出力側の回転数とを同期させる際に、第１モータ・ジェネレータの回転数を制御するものに限らず、エンジンのスロットル開度や点火時期を制御して同期させてもよい。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２，３…モータ・ジェネレータ、 ４…駆動輪、 ５…動力分割機構、 ６，２７…サンギヤ、 ７，３０…リングギヤ、 ９，２８…キャリヤ、 １４…フライホイール、 １５…プレッシャープレート、 １７…クラッチディスク、 ２４…センサ、 Ｋ0 …クラッチ。

Claims (8)

1. 内燃機関と駆動輪との伝達トルク容量を制御することができる係合装置を備え、前記係合装置を解放することにより前記内燃機関と前記駆動輪とのトルクの伝達を遮断して走行する第１走行モードと、前記係合装置を係合して前記内燃機関と前記駆動輪とのトルクの伝達を可能にして走行する第２走行モードとを選択的に切り替えることができる車両の制御装置において、
   前記係合装置の係合特性の低下を推定する推定手段と、
   前記推定手段により前記係合装置の係合特性が低下していると推定された場合に、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える際に、前記係合装置の入力側の回転数と出力側の回転数を同期させた後に前記係合装置を係合させる係合手段とを備え、
   前記係合装置の出力軸に連結された第１回転要素と、電動機に連結された第２回転要素と、前記駆動輪に連結された第３回転要素とを有する差動機構を備え、
   前記係合手段は、前記電動機の回転数を制御して、前記係合装置の出力側の回転数を入力側の回転数に同期させる手段を含み、
   要求される駆動力または車速が予め定めた所定値よりも小さい場合に前記第１走行モードを選択し、前記要求される駆動力または車速が前記所定値よりも大きい場合に前記第２走行モードを選択するように構成され、
   前記推定手段により前記係合装置の係合特性が低下していると推定された場合に、前記所定値を小さい値に変更する手段を備えている
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 内燃機関と駆動輪との伝達トルク容量を制御することができる係合装置を備え、前記係合装置を解放することにより前記内燃機関と前記駆動輪とのトルクの伝達を遮断して走行する第１走行モードと、前記係合装置を係合して前記内燃機関と前記駆動輪とのトルクの伝達を可能にして走行する第２走行モードとを選択的に切り替えることができる車両の制御装置において、
   要求される駆動力または車速が予め定めた所定値よりも小さい場合に前記第１走行モードを選択し、前記要求される駆動力または車速が前記所定値よりも大きい場合に前記第２走行モードを選択するように構成され、
   前記係合装置の係合特性の低下を推定する推定手段と、
   前記推定手段により前記係合装置の係合特性が低下していると推定された場合に、前記所定値を小さい値に変更する手段とを備えている
   ことを特徴とする車両の制御装置。
3. 前記係合装置の出力軸に連結された第１回転要素と、電動機に連結された第２回転要素と、前記駆動輪に連結された第３回転要素とを有する差動機構を備え、
   前記第２走行モードは、前記内燃機関の動力で走行するハイブリッド走行モードを含み、
   前記第１走行モードから前記ハイブリッド走行モードに切り替える際に、前記係合装置を係合するとともに、前記電動機から前記内燃機関にトルクを伝達して前記内燃機関を始動するように構成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記係合手段は、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替え、かつ前記内燃機関を始動させる場合に、前記係合装置の入力側の回転数と前記出力側の回転数とを同期させた後に前記係合装置を係合させた後に、前記内燃機関を始動させる内燃機関始動手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
5. 前記係合装置は、第１回転部材を第２回転部材に押圧してトルクを伝達する摩擦クラッチを含み、
   前記第１回転部材の軸線方向の位置を検出する位置検出手段と、
   前記係合装置が係合し始めた時点でのトルクまたは回転数が変化する第３回転部材の運転状態を検出する回転部材検出手段とを備え、
   前記推定手段は、前記回転部材検出手段により前記第３回転部材の運転状態が変化したことを検出した時点で、前記位置検出手段により検出された前記第１回転部材の位置に基づいて前記係合装置の摩耗量を算出し、その算出された摩耗量が予め定められた第１閾値以上の場合に前記係合装置の係合特性が低下していると推定する手段を含む
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
6. 前記推定手段は、前記係合装置を使用した期間が予め定められた第２閾値以上の場合に前記係合装置の係合特性が低下していると推定する手段を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
7. 前記推定手段は、前記係合装置を係合または解放させた回数が予め定めた第３閾値以上の場合に前記係合装置の係合特性が低下していると推定する手段を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
8. 前記推定手段は、前記車両が走行した距離が予め定めた第４閾値以上の場合に、前記係合装置の係合特性が低下していると推定する手段を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。

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