JP6264796B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンを停止した状態で走行でき、そのエンジンを走行中にモータリング（クランキング）して再始動することのできる車両を対象とした制御装置に関するものである。

車両の燃費を向上させるために、駆動力および制動力のいずれをも必要としない走行状態では、エンジンに対する燃料の供給を停止するだけでなく、エンジンを動力伝達系統から切り離すことが行われるようになってきている。このようなエンジンの停止および切り離しの制御が可能な車両の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された車両は、エンジンの回転数を第１のモータによって制御する一方、その第１のモータで発生した電力を第２のモータに供給して、第２のモータが出力する動力をエンジンから伝達される動力に加えて出力軸に出力するように構成されたハイブリッド車である。そのエンジンは、クラッチを介してオーバードライブ機構に連結されるように構成されている。オーバードライブ機構は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されており、そのサンギヤが固定されているとともに、キャリヤにエンジンの出力軸がロークラッチを介して連結され、またリングギヤにエンジンの出力軸がハイクラッチを介して連結されている。

また、オーバードライブ機構のキャリヤは、動力分割機構を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤに連結され、この動力分割機構のサンギヤに第１のモータ・ジェネレータが連結されている。さらに、動力分割機構におけるリングギヤが出力要素となっていてこのリングギヤに第２のモータ・ジェネレータが出力側変速機を介して連結されている。

したがって、特許文献１に記載されたハイブリッド車においては、ロークラッチもしくはハイクラッチを係合させることにより、エンジンが動力分割機構のキャリヤに連結され、その状態で第１のモータ・ジェネレータによってサンギヤの回転数を変化させると、エンジンの回転数が、車速に応じたリングギヤの回転数と第１のモータ・ジェネレータによるサンギヤの回転数とに応じた回転数に設定される。すなわち、第１のモータ・ジェネレータによってエンジンの回転数が制御される。その場合、第１のモータ・ジェネレータが発電機として機能する場合があり、その電力は第２のモータ・ジェネレータに供給されて第２のモータ・ジェネレータが走行のための駆動力を発生する。

上記のオーバードライブ機構は、ロークラッチを係合させることによりそのキャリヤに伝達されたエンジンのトルクをそのキャリヤから動力分割機構に出力する。したがって、この状態がいわゆる直結状態もしくは低速段となる。これに対して、ハイクラッチを係合させることによりリングギヤが入力要素、サンギヤが固定要素、キャリヤが出力要素となるので、いわゆるオーバードライブ状態もしくは高速段が設定される。すなわち、オーバードライブ機構が増速機構として機能する。そして、これらのロークラッチおよびハイクラッチを共に解放状態とすると、エンジンはオーバードライブ機構あるいはそれ以降の動力伝達系統から切り離される。その場合であっても、第２のモータ・ジェネレータは駆動輪に動力を伝達する前記動力分割機構のリングギヤに連結されているから、第２のモータ・ジェネレータに電力を供給してこれをモータとして機能させることにより、第２のモータ・ジェネレータの動力で走行することができる。このような走行の形態がいわゆるＥＶ走行モードである。

特許第５１４１８０２号公報

上記のハイブリッド車においては、ＥＶ走行モードのようにエンジンによる駆動力あるいは制動力を必要としない場合に、各クラッチを解放してエンジンを動力伝達系統から切り離すことにより、エンジンを連れ回すことによる動力損失を回避して、燃費（燃料消費率）や電費（電力消費率）を向上させることができる。このようないわゆる切り離し制御はハイブリッド車に限らず、エンジンを動力伝達系統から切り離すことのできる車両においても実行することができ、その場合においても燃費を向上させることができる。

エンジンを動力伝達系統から切り離すいわゆる切り離し制御は、車両の走行中においても実行することができるから、切り離し制御によって停止させているエンジンを、走行中に再始動する事態も生じる。走行中におけるエンジンの始動の際に係合機構やモータ・ジェネレータあるいはモータを所期通りに制御できない場合があり、このような場合、エンジンの回転数が増大した後に係合機構が完全係合してショックが生じたり、あるいは反対に係合機構における回転数の同期が成立しない状態で係合機構が係合してしまってショックが生じる可能性がある。

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って、動力伝達系統との間のトルク伝達が遮断されて停止していたエンジンを走行中に再始動することに伴うショックを可及的に防止もしくは抑制することの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、エンジンと、エンジンが出力した駆動力を駆動輪に向けて出力する動力伝達機構と、前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を可能にしまたそのトルク伝達を遮断する係合機構と、前記動力伝達機構に連結されかつ走行のための駆動力を出力するトルク発生回転機とを有し、前記エンジンの運転を止めかつ前記係合機構を解放して前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を遮断した状態で前記トルク発生回転機が出力する駆動力で走行する第１モードと、前記エンジンの運転を止めかつ前記係合機構を係合して前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を可能にした状態で前記トルク発生回転機が出力する駆動力で走行する第２モードとを選択することができる車両の制御装置において、前記係合機構の制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定が前記エンジンの運転を止めた走行中に成立した場合に、前記第２モードを選択して運転を停止している前記エンジンが連れ回りするように前記係合機構を係合させた状態で前記トルク発生回転機の駆動力で走行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。

この発明では、エンジンと、エンジンが出力した駆動力を駆動輪に向けて出力する動力伝達機構と、前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を可能にしまたそのトルク伝達を遮断する係合機構と、前記動力伝達機構に連結されかつ走行のための駆動力を出力するトルク発生回転機とを有し、前記エンジンの運転を止めかつ前記係合機構を解放して前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を遮断した状態で前記トルク発生回転機が出力する駆動力で走行する第１モードと、前記エンジンの運転を止めかつ前記係合機構を係合して前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を可能にした状態で前記トルク発生回転機が出力する駆動力で走行する第２モードとを選択することができる車両の制御装置において、前記トルク発生回転機の制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定が前記エンジンの運転を止めた走行中に成立した場合に、前記第２モードを選択して運転を停止している前記エンジンが連れ回りするように前記係合機構を係合させた状態で前記トルク発生回転機の駆動力で走行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。

前記係合機構の制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定が前記エンジンの運転を止めた走行中に成立した場合の発明における前記係合機構は、油圧によって係合もしくは解放させられるように構成することができ、その場合、前記制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定は、前記係合機構を動作させるオイルの温度が予め定めた基準温度以下の場合に成立するように構成されていてよい。

前記トルク発生回転機の制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定が前記エンジンの運転を止めた走行中に成立した場合における発明では、前記トルク発生回転機は、蓄電装置から給電されて回転しかつ温度によって出力が制限されるモータを含むことができ、その場合には、前記制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定は、前記蓄電装置の充電残量が予め定めた基準量以下の場合、もしくは前記モータの温度が予め定めた上限温度以上の場合に成立するように構成されていてよい。

この発明では、前記係合機構は、第１係合機構と第２係合機構との少なくとも二つの係合機構を含み、前記動力伝達機構は、出力部材と前記エンジンの動力が入力される入力部材とを有するとともに前記第１係合機構および第２係合機構の係合状態に応じて所定の変速状態が設定される変速部と、前記出力部材が連結された入力要素と反力要素と前記駆動輪に向けて駆動力を出力する出力要素との少なくとも三つの回転要素で差動作用を行う差動部とを有し、前記トルク発生回転機は、前記反力要素に連結された第１モータと、前記出力要素に連結された第２モータとを含み、前記第２モードでは、前記第１係合機構と第２係合機構との少なくともいずれか一方を係合させ、前記エンジンを始動するためのモータリングを前記第１モータによって行うように構成されていてよい。
また、前記変速部は、前記第１係合機構と前記第２係合機構とのいずれか一方を係合させることにより変速比の小さい高速段が設定され、かつ前記第１係合機構と前記第２係合機構とのいずれか他方を係合させることにより前記高速段より変速比が大きい低速段が設定されるように構成することができ、その場合には、前記第２モードを設定する際の車速が予め定めた基準車速より高車速の場合に前記変速部を前記高速段に設定するように構成されていてよい。

この発明で対象とする車両は、トルク発生回転機が動力伝達機構に連結されているので、エンジンの運転を止めた状態でトルク発生回転機を動作させることにより、そのトルク発生回転機を駆動力源として車両を走行させることができる。その場合、係合機構を解放することによりエンジンと動力伝達機構との間のトルク伝達を遮断することができ、あるいは係合機構を係合させてエンジンと動力伝達機構との間のトルク伝達を可能な状態にし、エンジンを連れ回すことができる。したがって前記係合機構を解放して走行する第１モードでは、動力損失を抑制することができる。その第１モードで走行している際にエンジンを始動する場合、係合機構を係合させて動力伝達機構側からエンジンにトルクを伝達してエンジンをモータリングすることになる。そこで、エンジンの運転を止めてトルク発生回転機の駆動力で走行している場合、係合機構を動作させるオイルの油温が低くてその制御応答性が低下しており、あるいはトルク発生回転機を構成しているモータに給電する電力が低下しているなど、係合機構もしくはトルク発生回転機の制御応答性が予め定めた所定の範囲を外れていれば、係合機構によってエンジンと動力伝達機構との間のトルク伝達を可能な状態にする第２モードが選択されて設定される。したがって、エンジンを始動するべくエンジンをモータリングする場合、エンジンと動力伝達機構との間のトルク伝達が既に可能な状態になっているので、トルク発生回転機の出力トルクを維持しつつエンジンに対する燃料の供給を開始すればよく、あるいは燃料の供給と併せてトルク発生回転機の出力トルクを増大させればよい。すなわち、係合機構の係合制御とトルク発生回転機の出力トルクの制御とを協調させる必要がないので、いずれか一方の制御応答性が所期の応答性から外れているとしても、駆動力の急激な変化やそれに起因するショックなどを防止もしくは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。 第２モードで走行している状態で油温の上昇により第１モードに切り替えた場合のエンジン回転数や各モータ・ジェネレータの回転数などの変化を模式的に示すタイムチャートである。 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３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。 図３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、エンジンで走行している状態を示す図である。 図３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、ワンモータモードのうち第１モードでの動作状態を示す図である。 図３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、ツゥモータモードでの動作状態を示す図である。 図３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、ワンモータモードのうちクラッチおよびブレーキを係合させた第２モードでの動作状態を示す図である。 図３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、ワンモータモードのうちブレーキを係合させた第２モードでの動作状態を示す図である。 図３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、ワンモータモードのうちクラッチを係合させた第２モードでの動作状態を示す図である。

この発明は、エンジンに加えて、トルク発生回転機を駆動力源として備えた車両を対象とする制御装置である。そのエンジンは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの従来知られている内燃機関である。また、この発明におけるトルク発生回転機は、エネルギが供給されて回転することによりトルクを発生する動力装置であり、モータやモータ・ジェネレータ（以下、モータとモータ・ジェネレータとをまとめてモータと記すことがある。）などによって構成することができ、また回生したエネルギで回転するフライホイールなどであってもよい。したがって、この発明で対象とする車両の一例は、エンジンの回転数やトルクを制御するモータと、駆動力を発生するモータとの少なくとも二つのモータを有するいわゆるハイブリッド車である。

さらに、この発明で対象とする車両もしくは制御装置は、エンジンが出力する動力で走行する走行モードと、蓄電装置の電力でモータを駆動して走行する走行モードとを選択できるように構成されている。エンジンが出力する動力で走行する走行モードは、その動力の一部を駆動輪に伝達し、かつその動力の他の一部でモータ・ジェネレータを駆動して発電し、その電力で他のモータを駆動して走行するモードや、エンジンで発電機を駆動して発電し、その電力でモータを駆動して走行するモードなどを設定するように構成されていてよい。また、蓄電装置からモータに電力を供給して走行するモードは、いずれか一つのモータで走行するモードや、二つのモータ（もしくはモータ・ジェネレータ）を共に駆動して走行するモードなどである。

図３には、エンジン（ＥＮＧ）１とこの発明におけるトルク発生回転機に相当する二つのモータ・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が出力した駆動力を、駆動輪４に対して駆動力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動力を第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３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３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から、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の駆動力が動力伝達機構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、より具体的には遊星歯車機構によって構成されている。図３に示す例ではシングルピニオン型の遊星歯車機構が用いられており、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１８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１９がこのカウンタシャフト１８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１９はドライブギヤ１６より小径のギヤであり、したがって動力分割機構７からカウンタシャフト１８に向けてトルクを伝達する場合に減速作用（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１８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２０が上記のカウンタドリブンギヤ１９に噛み合っている。そのリダクションギヤ２０はカウンタドリブンギヤ１９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１９もしくはカウンタシャフト１８に伝達するように構成されている。このような構成であれば、リダクションギヤ２０とカウンタドリブンギヤ１９とによる減速比を大きく取ることができ、また前置きエンジン前輪駆動車（ＦＦ車）に対する搭載性を向上させることができる。

カウンタシャフト１８には、更に、カウンタドライブギヤ２１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２１が終減速機であるデファレンシャルギヤ２２におけるリングギヤ２３に噛み合っている。図３では作図の都合上、デファレンシャル２２の位置を図３での右側にずらして記載してある。

なお、図３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４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）２４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）２５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）２６とが設けられている。これらの各制御装置２４，２５，２６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２４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、前記リングギヤ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、バッテリの温度、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２の温度、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３の温度などがハイブリッド制御装置２４に入力されている。また、ハイブリッド制御装置２４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、ならびに前記クラッチ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制御装置２４から出力されている。

上記の第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２５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２５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２６に制御データとして入力されており、エンジン制御装置２６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。

上記のハイブリッド車は、駆動力源としてエンジン１および二つのモータ・ジェネレータ２，３を備えており、しかもそれらの連結関係を変更できるから、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５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（ロー）もしくは高速段（ハイ）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。

これを共線図で示すと図６のとおりであり、変速部６のキャリヤ１０にエンジン１のトルクが伝達されてキャリヤ１０がエンジン１と同じ回転数で回転する。その場合、ブレーキＢ０が係合させられてサンギヤ８が固定されていれば、図６に実線で示す高速段になって出力部材であるリングギヤ９がエンジン１よりも高速で回転する。なお、ブレーキＢ０に替えてクラッチＣ０が係合させられていた場合には、図６に破線で示すように低速段になって出力部材であるリングギヤ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が前記リングギヤ９と一体となって回転する。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（サンギヤ１３の歯数とリングギヤ１４の歯数との比）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１８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１８に伝達される。なお、後進時には、変速部６は低速段に設定される。

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の駆動力で走行し、あるいは第１および第２のモータ・ジェネレータ２，３の駆動力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、前述した変速部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を駆動してその動力で走行する。これが図５に「ワンモータ」と記載してあるモードである。なお、前進走行中に制動力（エンジンブレーキ力）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。

このエンジン１を切り離したワンモータモードでの駆動状態を図７に共線図で示してある。前進走行する場合、第２モータ・ジェネレータ３がいわゆる正回転するから、前述したリダクションギヤ２０およびカウンタドリブンギヤ１９ならびにドライブギヤ１６を介して第２モータ・ジェネレータ３に連結されているリングギヤ１４が正回転する。動力分割機構７では、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が「０」に制御されてサンギヤ１３が停止しているので、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と変速部６におけるリングギヤ９とが一体化されているから、そのリングギヤ９がいわゆる正回転する。これに対して変速部６におけるキャリヤ１０はエンジン１が停止していることにより回転数が「０」になっている。したがって、サンギヤ８がリングギヤ９とは反対方向に回転する。このような駆動形態がこの発明における第１モードに相当する。

ＥＶモードでクラッチ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駆動形態がこの発明における第２モードに相当し、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５に「ツゥモータ」と記載してある状態であり、また図８に共線図で示してある駆動形態である。すなわち、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。このツゥモータモードでは、変速部６を構成している遊星歯車機構における二つの回転要素すなわちサンギヤ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１８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。このようにツゥモータモードでは、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。その状態を図９に共線図で示してある。

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、この場合の動作の状態を図１０に共線図で示してある。ここに示す例は、第２モータ・ジェネレータ３のみの駆動力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。

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。その状態を図１１に共線図で示してある。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。

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（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。

この発明に係る制御装置は、ワンモータモードでの係合機構の係合および解放の選択を、エンジン１の始動性を条件に加えて行うように構成されている。その制御例を図１を参照して説明する。図１は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って、ここに示すルーチンは、例えば前述したハイブリッド制御装置２４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、ＥＶモードが設定されている状態で、先ず、エンジン１の始動に関与する各モータ・ジェネレータ２，３およびクラッチＣ０やブレーキＢ０などの係合機構の制御応答性について判断もしくは推定される。例えば、バッテリ出力が制限されているか否かが判断される（ステップＳ１）。各モータ・ジェネレータ２，３の電源であるバッテリの出力は、バッテリの温度が高い場合、充電残量（ＳＯＣ）が低下している場合、あるいはモータ・ジェネレータ２，３自体の温度が高い場合、その他の何らかの異常が検出されている場合などに制限される。ステップ１ではこのような出力制限条件が成立しているか否かが判断される。したがって、ステップＳ１では、直接、バッテリ温度やモータ・ジェネレータ２，３の温度が予め定めた上限温度以上か否か、あるいは充電残量が予め定めた基準量以下か否かを判断することとしてもよい。

バッテリの出力制限が行われ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には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０を制御するオイル（ＡＴＦ）の温度が予め定めた閾値（基準温度）を超えているか否かが判断される（ステップＳ２）。オイルは温度が低いほど粘度が高くなり、前述した係合機構などの油圧機器の制御応答性が低下する。したがって、ステップＳ２における閾値は、オイルの粘度が制御応答性の低下要因となる程度の低い温度であり、実験などによって予め定めておくことができる。なお、これらステップＳ１およびステップＳ２の判断は、いずれを先に行ってもよく、あるいは同時に行ってもよい。

オイルの温度が十分高いことによりステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ＥＶモードで走行している状態でエンジン１をモータリングして再始動する制御の応答性に問題がないことになる。したがって、この場合は、前述した第１モードが選択されて設定され（ステップＳ３）、リターンする。すなわち、クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放させた状態で、第２モータ・ジェネレータ３のみの駆動力で走行する駆動形態が採用される。この第１モードでは、エンジン１が動力伝達機構５から実質的に切り離されていてエンジン１を連れ回すことがないので、動力損失を抑制し、燃費もしくは電費を向上させることができる。また、エンジン１を再始動する場合、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、また各モータ・ジェネレータ２，３のトルクを制御することになるが、オイルの温度やバッテリの状態など、制御応答性を低下させる要因が特にはないので、所期どおりにエンジン１の始動制御を行って、ショックを生じさせることなく、もしくは悪化させることなく、エンジン１を始動することができる。

これに対して、制御応答性に問題がある場合、すなわち上記のステップＳ１で肯定的に判断された場合やステップＳ２で否定的に判断された場合には、ＥＶモードのうち前述した第２モードが選択されて設定される（ステップＳ４）。すなわち、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が係合させられてエンジン１と動力伝達機構５との間でのトルク伝達が可能な状態になり、その状態で第２モータ・ジェネレータ３が出力する駆動力、もしくは各モータ・ジェネレータ２，３が出力する駆動力で車両が走行する。したがって、この第２モードで走行中にエンジン１を再始動する場合、エンジン１は既に動力伝達機構５に実質的に連結されているので、例えば第１モータ・ジェネレータ２のトルクをエンジン１のモータリングに必要なトルクに制御するとともに、駆動トルクが大きく変化しないように第２モータ・ジェネレータ３のトルクを制御すればよい。すなわち、油圧の制御とモータトルク制御とを協調して実行する必要がないので、いずれか一方の制御の応答性が何らかの異常によって、想定してある応答性の範囲を外れているとしても、駆動トルクが急激に変化したり、またショックが生じたりすることを防止もしくは抑制することができる。

なお、第２モードはクラッチＣ０を係合させて設定することができ、またブレーキＢ０を係合させて設定することもできる。この発明に係る制御装置では、第２モードで係合させる係合機構を車速に基づいて選択するように構成されている。すなわち、上記のステップＳ４で第２モードを設定することの判断が成立した場合、車速が予め定めた基準車速（閾値）より速いか否かが判断される（ステップＳ５）。その基準車速はエンジン１の再始動が完了した際にエンジン回転数が過度に高回転数になるか否かを判断するための車速であり、実験などによって予め定めておくことができる。

車速が基準車速を超えていることによりステップＳ５で肯定的に判断された場合には、変速部６を高速段（ハイ）に設定することが選択され（ステップＳ６）、その後、リターンする。したがってこの場合、前述したブレーキＢ０が係合させられる。これに対して、車速が基準車速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には、変速部６を低速段（ロー）に設定することが選択され（ステップＳ７）、その後、リターンする。したがってこの場合、前述したクラッチＣ０が係合させられる。このように、この発明に係る制御装置では、ＥＶモードで走行中にエンジン１を再始動する場合、変速部６の変速比を車速に応じて設定するので、エンジン１の始動が完了した際にエンジン１の回転数が過剰に高回転数になったり、それに伴って動力損失が増大することを回避することができる。

なお、ＥＶモードのうち各モータ・ジェネレータ２，３を駆動するツゥモータモードで走行している際にアクセルペダルが踏み込まれ、あるいは充電残量が低下するなどのことによってエンジン１を再始動する場合がある。ツゥモータモードでは前述したようにクラッチＣ０およびブレーキＢ０の両方が係合していてエンジン１の回転が止められているので、エンジン１を再始動するにあたっては、先ず、ブレーキＢ０を解放しかつクラッチＣ０は係合させたままに状態に維持し、その状態で第１モータ・ジェネレータ２の回転数を徐々に増大してエンジン１をモータリングする。この場合もいわゆる第２モードで走行中のエンジン始動になり、ブレーキＢ０の解放制御を伴うものの、その制御はブレーキＢ０からの油圧の排出のみであるから、油温が低いなどの応答性を阻害する要因があっても、エンジン１の再始動に伴ってショックが悪化するなどの事態を回避でき、あるいはショックを抑制することができる。

図２はこの発明に係る制御装置で制御を行った場合のエンジン回転数や各モータ・ジェネレータ２，３の回転数およびトルク、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の油圧などの変化を示すタイムチャートである。この図２に示す例は、アクセル操作およびブレーキ操作を行っていない状態で車両が降坂路を走行している状態の例を示している。油温が低いことにより前述した第２モードが選択されて設定されており、また車速が基準車速以下であることにより変速部６はクラッチＣ０が係合して低速段に設定されており、さらに第２モータ・ジェネレータ３が発電機として機能してエネルギ回生を行い、また第１モータ・ジェネレータ２はエンジン１の運転が停止されてその回転数が「０」になっていることにより、トルクは「０」でいわゆる逆回転している。

車両が降坂路を走行しているために車速が次第に増加し、前述した基準車速を超えると（ｔ1 時点）、変速部６を低速段（ロー）から高速段（ハイ）に切り替える判断が成立する。そのため、クラッチＣ０を解放するべくその油圧が予め定めた勾配で低下させられ、またブレーキＢ０の油圧が予め定めた勾配で次第に増大させられる。クラッチＣ０が解放し、かつブレーキＢ０が係合して高速段が設定された状態で、エンジン１を始動する判断が成立すると（ｔ2 時点）、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン１をモータリングするために、第１モータ・ジェネレータ２のトルクが増大させられる。その場合、駆動輪４での駆動トルクの変動を防止もしくは抑制するために、第２モータ・ジェネレータ３によってトルク補償が行われる。図２に示す例では、第２モータ・ジェネレータ３による回生トルクが低下させられる。この場合、エンジン１と動力伝達機構５との間でトルク伝達できる状態が既に成立しているので、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の油圧制御と各モータ・ジェネレータ２，３の電気的な制御とを協調して実行することがなく、たとえ油温が低くて油圧制御応答性に問題があるとしても、エンジン１の始動に伴ってショックが悪化するなどの事態は生じない。

第１モータ・ジェネレータ２の回転数が「０」になると（ｔ3 時点）、その状態を維持するように第１モータ・ジェネレータ２のトルクが制御される。この状態でも車速が増大し続けているので、エンジン回転数は車速の増大に応じて増大する。第１モータ・ジェネレータ２のトルクは、その回転数を「０」に維持するトルクに低下させられ、またそれに応じて第２モータ・ジェネレータ３の回生トルクが増大させられる。

その過程で、オイルの温度（ＡＴＦ温度）が前述した上限温度（閾値）を超えると（ｔ4 時点）、エンジン１を再始動する制御に関連する制御の応答性を低下させる要因が解消されたことになるので、ＥＶモードでの駆動形態が第１モードに変更される。オイルの温度（ＡＴＦ温度）が前述した上限温度（閾値）を超えれば、前述した図１に示すフローチャートにおけるステップＳ２で肯定的に判断されるので、既に設定されている第２モードから第１モードに切り替えられる。第１モードは前述したように、エンジン１と動力伝達機構５もしくは差動機構である動力分割機構７との間のトルクの伝達を遮断し、かつその状態で第２モータ・ジェネレータ３が走行のための駆動力を出力し、また回生トルクを受け持つ駆動形態である。したがって、既に解放させられているクラッチＣ０をその解放状態に維持して、係合していたブレーキＢ０を解放させる。具体的には、ブレーキＢ０の油圧を予め定めた所定の勾配で低下させる。

ブレーキＢ０が解放されると（ｔ5時点）、第１モードが設定される。こうして設定される第１モードでは、変速部６におけるサンギヤ８が自由に回転することができてそのサンギヤ８からいわゆるトルク抜けが生じるので、その変速部６におけるリングギヤ９と一体の動力分割機構７におけるキャリヤ１５も自由に回転することができる。すなわち、動力分割機構７の動作状態は特定の１つの動作状態に定まらず、任意の動作状態になる。したがって、第１モータ・ジェネレータ２およびエンジン１は、駆動輪４に対するトルクの伝達の点では、駆動輪４に対して連結されていない状態になる。言い換えれば、エンジン１および各モータ・ジェネレータ２，３のうちで第２モータ・ジェネレータ３のみが駆動輪４に連結された状態になり、第２モータ・ジェネレータ３による回生エネルギ量が多くなる。このように、油温やバッテリの充電残量などの制御応答性に関係する条件が想定されている所定の範囲内にあって制御応答性が損なわれる懸念がなく、またエネルギ回生量を可及的に増大させることができるから、エンジン１を再始動する際にショックが悪化することを抑制でき、また燃費あるいは電費を向上させることができる。

なお、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、この発明における車両は、エンジンと動力伝達機構との間に係合機構を設け、その係合機構によってエンジンと動力伝達機構との間のトルク伝達を可能にし、またそのトルク伝達を遮断するように構成されていてもよい。

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、 ８…サンギヤ、 ９…リングギヤ、 １０…キャリヤ、 １１…出力軸、 Ｃ０…クラッチ、 １２…固定部、 Ｂ０…ブレーキ、 １３…サンギヤ、 １４…リングギヤ、 １５…キャリヤ、 １６…ドライブギヤ、 １８…カウンタシャフト、 １９…カウンタドリブンギヤ、 ２０…リダクションギヤ、 ２１…カウンタドライブギヤ、 ２２…デファレンシャルギヤ、 ２３…リングギヤ、 ２４…ハイブリッド制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）、 ２５…モータ・ジェネレータ制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）、 ２６…エンジン制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）。

Claims (6)

1. エンジンと、エンジンが出力した駆動力を駆動輪に向けて出力する動力伝達機構と、前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を可能にしまたそのトルク伝達を遮断する係合機構と、前記動力伝達機構に連結されかつ走行のための駆動力を出力するトルク発生回転機とを有し、前記エンジンの運転を止めかつ前記係合機構を解放して前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を遮断した状態で前記トルク発生回転機が出力する駆動力で走行する第１モードと、前記エンジンの運転を止めかつ前記係合機構を係合して前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を可能にした状態で前記トルク発生回転機が出力する駆動力で走行する第２モードとを選択することができる車両の制御装置において、
   前記係合機構の制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定が前記エンジンの運転を止めた走行中に成立した場合に、前記第２モードを選択して運転を停止している前記エンジンが連れ回りするように前記係合機構を係合させた状態で前記トルク発生回転機の駆動力で走行するように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。
2. エンジンと、エンジンが出力した駆動力を駆動輪に向けて出力する動力伝達機構と、前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を可能にしまたそのトルク伝達を遮断する係合機構と、前記動力伝達機構に連結されかつ走行のための駆動力を出力するトルク発生回転機とを有し、前記エンジンの運転を止めかつ前記係合機構を解放して前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を遮断した状態で前記トルク発生回転機が出力する駆動力で走行する第１モードと、前記エンジンの運転を止めかつ前記係合機構を係合して前記エンジンと前記動力伝達機構との間のトルク伝達を可能にした状態で前記トルク発生回転機が出力する駆動力で走行する第２モードとを選択することができる車両の制御装置において、
   前記トルク発生回転機の制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定が前記エンジンの運転を止めた走行中に成立した場合に、前記第２モードを選択して運転を停止している前記エンジンが連れ回りするように前記係合機構を係合させた状態で前記トルク発生回転機の駆動力で走行するように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。
3. 前記係合機構は、油圧によって係合もしくは解放させられるように構成され、
   前記制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定は、前記係合機構を動作させるオイルの温度が予め定めた基準温度以下の場合に成立するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
4. 前記トルク発生回転機は、蓄電装置から給電されて回転しかつ温度によって出力が制限されるモータを含み、
   前記制御応答性が予め定めた範囲を外れることの推定は、前記蓄電装置の充電残量が予め定めた基準量以下の場合、もしくは前記モータの温度が予め定めた上限温度以上の場合に成立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。
5. 前記係合機構は、第１係合機構と第２係合機構との少なくとも二つの係合機構を含み、
   前記動力伝達機構は、出力部材と前記エンジンの動力が入力される入力部材とを有するとともに前記第１係合機構および前記第２係合機構の係合状態に応じて所定の変速状態が設定される変速部と、前記出力部材が連結された入力要素と反力要素と前記駆動輪に向けて駆動力を出力する出力要素との少なくとも三つの回転要素で差動作用を行う差動部とを有し、
   前記トルク発生回転機は、前記反力要素に連結された第１モータと、前記出力要素に連結された第２モータとを含み、
   前記第２モードでは、前記第１係合機構と前記第２係合機構との少なくともいずれか一方を係合させ、前記エンジンを始動するためのモータリングを前記第１モータによって行うように構成されている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. 前記変速部は、前記第１係合機構と前記第２係合機構とのいずれか一方を係合させることにより変速比の小さい高速段が設定され、かつ前記第１係合機構と前記第２係合機構とのいずれか他方を係合させることにより前記高速段より変速比が大きい低速段が設定されるように構成され、
   前記第２モードを設定する際の車速が予め定めた基準車速より高車速の場合に前記変速部を前記高速段に設定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両の制御装置。

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