JP7110997B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

複数の回転要素の係合、解放を行うことにより動力の伝達状態を変化させるクラッチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１８－１０３６９０号公報

クラッチの動作には時間的な遅れを伴うことがある。すなわち、クラッチを動作させるアクチュエータに対して解放を指示した後に、実際にクラッチが解放状態になるまでには時間を要する。同様に、アクチュエータに対して係合を指示した後に、実際にクラッチが係合状態になるまでには時間を要する。例えば、係合指示、解放指示、係合指示が短期間に実行された場合には、１回目の係合指示によってクラッチが係合方向に動作しているときに解放指示が行われる。この解放指示が行われた直後ではクラッチは係合状態であるが、アクチュエータはクラッチを解放方向に動作させている。このときに、２回目の係合指示が実行されると、クラッチの位置や回転要素同士の回転差はまだ係合状態にあるため、クラッチの位置や回転要素同士の回転差に基づいて係合が行われたか否か判断すると、２回目の係合指示による係合が行われたと判断される虞がある。しかし、アクチュエータは、解放方向にクラッチを動作させているため、その後に、解放状態になってしまう。クラッチが係合状態であると一旦判断された後では、クラッチが解放状態になったとしても、再度クラッチを係合する制御が実施されない場合もある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クラッチをより確実に係合させることにある。

本発明の態様の一つは、エンジンと、モータと、複数の回転要素を互いに連結する係合状態またはその連結を解く解放状態に切り替えることにより前記エンジン及び前記モータと出力部材との連結及び解放を行うクラッチ機構とを備えた車両を制御する車両の制御装置において、前記クラッチ機構に対して前記解放状態から前記係合状態に切り替える指示をし、その後に、前記係合状態から前記解放状態に切り替える指示をした後に、再度、前記解放状態から前記係合状態に切り替える指示をする場合には、前記係合状態から前記解放状態に切り替える指示をした後であって前記複数の回転要素の回転速度の差が所定の係合可能範囲内になった時点から所定期間が経過した後に、前記解放状態から前記係合状態に切り替える指示をする制御部を備える、車両の制御装置である。

本発明によれば、クラッチをより確実に係合させることができる。

実施形態におけるハイブリッド車両に使用される駆動装置の一例を概念的に示した図である。 図１に示す駆動装置をより具体化した図である。 図２に示す駆動装置に設定される走行モードの一例を示した図である。 図３に示したENG_LOモードの動作状態を示す共線図である。 図３に示すENG_HIモードの動作状態を示す共線図である。 図３に示すENG直結モードの動作状態を示す共線図である。 バッテリの容量をある程度維持した状態で走行するＣＳ走行での領域図を示している。 バッテリの容量を消費しながら走行するＣＤ走行での領域図を示している。 実施形態に係る課題を説明するためのタイムチャートである。 実施形態に係る係合処理を実施したときのタイムチャートである。 オーバーシュート量ｄｎと、ｔ１及びｔ２との関係を示した図である。 実施形態に係る係合処理のフローを示したフローチャートである。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施形態＞
図１は、本実施形態におけるハイブリッド車両（以下、「車両」と称す）に使用される駆動装置１０の一例を概念的に示した図である。図２は、図１に示す駆動装置１０をより具体化した図である。図１に示すように、駆動装置１０は、エンジン（ENG(Engine)）１
１、第１モータ（ＭＧ(Motor Generator)１）１２、第２モータ（ＭＧ２）１３、第１遊
星歯車機構（ＰＬ(planetary gear set)１）１４、第２遊星歯車機構（ＰＬ２）１５、出力部材（ＯＵＴ）１６、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ブレーキ機構ＢＫ、ＣＬ＿ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１、ＨＶ＿ＥＣＵ２２、ＥＮＧ＿
ＥＣＵ２３、ＭＧ＿ＥＣＵ２４を備える。

第１モータ１２は、ジェネレータ能のあるモータ（モータ・ジェネレータ）により構成される。駆動装置１０は、第１モータ１２が発電した電力を使用して第２モータ１３を駆動し、第２モータ１３が出力する駆動力を走行用の駆動力として使用する走行モードを構成可能である。第２モータ１３は、ジェネレータ能のあるモータ（モータ・ジェネレータ）により構成される。

第１遊星歯車機構１４は、エンジン１１が出力したトルクが入力される第１回転要素２５、第１モータ１２に連結されている第２回転要素２６、および第３回転要素２７により差動作用を行う。第２遊星歯車機構１５は、出力部材１６に連結されている第４回転要素２８、第３回転要素２７に連結された第５回転要素２９、および第６回転要素３０により差動作用を行う。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、第２遊星歯車機構１５の全体を一体化させるものであり、第４回転要素２８と第６回転要素３０もしくは第５回転要素２９、あるいは第６回転要素３０と第５回転要素２９とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結する構成であってよい。図１に示す実施形態では、第１クラッチ機構ＣＬ１は、第４回転要素２８と第６回転要素３０とを選択的に連結する。

第２クラッチ機構ＣＬ２は、第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５との回転要素同士を選択的に連結してこれら二つの遊星歯車機構１４，１５が、いわゆる４要素の複合遊星歯車機構１７を構成するように設けられており、第６回転要素３０を第１回転要素
２５もしくは第２回転要素２６に選択的に連結する構成であってよい。図１に示す実施形態では、第２クラッチ機構ＣＬ２は、第６回転要素３０と第１回転要素２５とを選択的に連結する。

ブレーキ機構ＢＫは、第１回転要素２５と固定部材３３との間に設けられ、第１回転要素２５と固定部材３３とを選択的に連結する。なお、ブレーキ機構ＢＫを省略してもよい。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、例えば駆動トルクが入力される入力側摩擦板と駆動トルクを出力する出力側摩擦板とを有し、油圧により入力側摩擦板と出力側摩擦板とを接触させる摩擦式クラッチ機構であってもよい。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第１クラッチ機構ＣＬ１と同じまたは同様な機構のものでよい。ブレーキ機構ＢＫは、油圧により駆動トルクが伝達されて回転する摩擦板と所定の固定板とを接触させる摩擦式のブレーキ機構であってよい。ＣＬ＿ＥＣＵ２１は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２から出力された指令値に応じて第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２およびブレーキ機構ＢＫに供給する油圧を個別に制御してそれぞれの伝達トルク容量を連続的に変化させる。

なお、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２およびブレーキ機構ＢＫを含む係合機構としては、ドグクラッチなどの噛み合い式クラッチ機構であってもよい。

ＨＶ＿ＥＣＵ２２には、車速センサ３４、アクセル開度センサ３５、ＭＧ１回転数センサ３６、ＭＧ２回転数センサ３７、出力軸回転数センサ３８、ＬＯ／Ｃセンサ３１、ＨＩ／Ｃセンサ３２がそれぞれ接続されている。つまりＨＶ＿ＥＣＵ２２には、アクセルペダルの踏み込み量に相当するアクセル開度、車両の速度、第１モータ１２の出力回転数、第２モータ１３の出力回転数、出力部材１６の回転数などの情報が入力される。ＬＯ／Ｃセンサ３１は、第２クラッチ機構ＣＬ２の入力側摩擦板または出力側摩擦板の位置を検出する。ＨＩ／Ｃセンサ３２は、第１クラッチ機構ＣＬ１の入力側摩擦板または出力側摩擦板の位置を検出する。ＬＯ／Ｃセンサ３１及びＨＩ／Ｃセンサ３２の検出値は、クラッチ機構が係合方向に動作することにより大きくなる。ＨＶ＿ＥＣＵ２２は、上記の各センサの情報に基づいてエンジン１１、第１モータ１２および第２モータ１３などを制御するために、ＣＬ＿ＥＣＵ２１、ＥＮＧ＿ＥＣＵ２３およびＭＧ＿ＥＣＵ２４に制御信号を出力する。ＥＮＧ＿ＥＣＵ２３は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２が送出する制御信号に基づいて、エンジン１１の運転を制御する。ＭＧ＿ＥＣＵ２４は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２が送出する制御信号に基づいて第１モータ１２及び第２モータ１３を制御する。

なお、ＭＧ＿ＥＣＵ２４はＰＣＵを介して、第１モータ１２及び第２モータ１３を制御してもよい。ＰＣＵは、バッテリと第１モータ１２および第２モータ１３との間で電力変換を行なうコンバータおよびインバータを備える。つまりＰＣＵは、駆動する電力を第１モータ１２および第２モータ１３に供給するとともに、第１モータ１２および第２モータ１３により発電された電力をバッテリに蓄電する制御を実施する。ＥＮＧ＿ＥＣＵ２３は、エンジン１１の運転を制御する。

図２に示すように本実施形態に係る駆動装置１０は、エンジン１１、第１モータ１２、第２モータ１３、第１遊星歯車機構(PL1)１４、第２遊星歯車機構(PL2)１５、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ブレーキ機構ＢＫ、デファレンシャルギヤ４７および駆動輪５３などを備え、第１遊星歯車機構１４および第２遊星歯車機構１５の入力軸４２と第２モータ１３のロータ４９とが異なる軸上に配置されている。なお、図２に示す駆動装置１０は、フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）あるいはリヤエンジン・リヤドライブ車（ＲＲ車）などのように、エンジン１１を車幅方向に向けて配置する、いわゆるエンジン横置きタイプの車両に適するように構成した例である。具体的には
、エンジン１１に対して車幅方向の一方側に第１モータ１２を配置し、かつ第１モータ１２とエンジン１１との間に第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２を配置している。

図２に示すように第１遊星歯車機構１４は、シングルピニオン型遊星歯車機構であり、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣ１および第１リングギヤＲ１との三つの回転要素により差動作用を行う。第１サンギヤＳ１は、外歯歯車となっている。第１リングギヤＲ１は、第１サンギヤＳ１に対して同心円上に配置された内歯歯車となっている。第１キャリヤＣ１は、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに噛み合う第１ピニオンギヤＰ１を保持して回転する。

エンジン１１が出力した駆動力は、第１キャリヤＣ１に入力される。具体的には、エンジン１１の出力軸４１に連結された入力軸４２が第１キャリヤＣ１に連結されている。なお、第１キャリヤＣ１と入力軸４２とを直接に連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介して第１キャリヤＣ１と入力軸４２とを連結してよい。また、出力軸４１と入力軸４２との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してよい。第１サンギヤＳ１は、第１モータ１２のロータ４３に連結されている。第１遊星歯車機構１４は、エンジン１１の出力軸４１と同一の軸線Ｃｎｔ上に配置されている。なお、図２における第１キャリヤＣ１は図１における第１回転要素２５の一例であり、図２における第１サンギヤＳ１は図１における第２回転要素２６の一例であり、さらに図２における第１リングギヤＲ１は図１における第３回転要素２７の一例である。

第２遊星歯車機構１５は、シングルピニオン型遊星歯車機構により構成されており、第２サンギヤＳ２、第２キャリヤＣ２および第２リングギヤＲ２との三つの回転要素により差動作用を行う。第２リングギヤＲ２は、第２サンギヤＳ２に対して同心円上に配置された内歯歯車となっており、出力部材１６に連結されている。第２サンギヤＳ２は、外歯歯車となっており、第１リングギヤＲ１に連結されている。第２キャリヤＣ２は、第２サンギヤＳ２および第２リングギヤＲ２に噛み合っている第２ピニオンギヤＰ２を保持して回転する。なお、図２における第２リングギヤＲ２は図１における第４回転要素２８の一例であり、図２における第２サンギヤＳ２は図１における第５回転要素２９の一例であり、さらに図２における第２キャリヤＣ２は図１における第６回転要素３０の一例である。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、第２キャリヤＣ２と第２リングギヤＲ２とを連結する係合状態とその係合状態を解く解放状態とを切り替える。第２遊星歯車機構１５は、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させることにより差動が規制される。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２キャリヤＣ２と第１キャリヤＣ１とを連結する係合状態とその係合状態を解く解放状態との間で切り替え可能である。第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５とは、第２クラッチ機構ＣＬ２を係合させることにより動力分割比を可変とする切替機構として機能する。ブレーキ機構ＢＫは、入力軸４２（あるいは第１キャリヤＣ１）と所定の固定部材３３とを連結する係合状態とその係合を解く解放状態との間で切り替え可能である。ブレーキ機構ＢＫは、エンジン１１の出力軸４１の逆回転を阻止する一方向クラッチ（OWC
）を含む。

駆動装置１０には、軸線Ｃｎｔと平行にカウンタシャフト４４が配置されている。カウンタシャフト４４は、出力部材１６に噛み合っているドリブンギヤ４５に取り付けられている。また、カウンタシャフト４４には、ドライブギヤ４６が取り付けられており、このドライブギヤ４６が終減速機であるデファレンシャルギヤ４７におけるリングギヤ４８に噛み合っている。さらに、ドリブンギヤ４５には、第２モータ１３におけるロータ４９に取り付けられたドライブギヤ５０が噛み合っている。したがって、第２モータ１３が出力した駆動トルクが出力部材１６から出力された駆動トルクにドリブンギヤ４５の部分で加
えられる。このようにして合成された駆動トルクは、デファレンシャルギヤ４７から左右のドライブシャフト５１を介して駆動輪５３に伝達される。

図３は、図２に示す駆動装置１０に設定される走行モードの一例を示した図である。図３に示すように、駆動装置１０は、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２およびブレーキ機構ＢＫの状態を変えることで、ENG_LO、ENG_HI、ENG直結、EV_LO、EV_HI
の少なくとも５つの走行モードによって走行可能である。上記走行モードの各々は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２によって第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ブレーキ機構ＢＫ、エンジン１１、第１モータ１２および第２モータ１３を制御することにより設定される。図３に示す第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２およびブレーキ機構ＢＫの欄において、バツ印「×」は解放を、丸印「○」は係合または固定することを表す。また、第１モータ１２および第２モータ１３の欄において、「Ｇ」は主にジェネレータ動作を示し、「Ｍ」は主にモータ動作を示す。なお、図３では、回生時の動作については省略している。

ENG_LOモード及びENG_HIモードは、エンジン１１が出力した駆動力と第２モータ１３が出力した駆動力とを合算した駆動力により車両を走行させる走行モードである。したがって、ENG_LOモード及びENG_HIモードでは、第２モータ１３がモータ動作し、第１モータ１２がジェネレータ動作する。すなわち、ENG_LOモード及びENG_HIモードでは、エンジン１１が出力した駆動力を使用して駆動される第１モータ１２がジェネレータとして発電を行い、かつ発電された電力を使用して第２モータ１３がモータとして力行し、第２モータ１３が正回転（車両が前進する方向に回転）して正トルクを出力する。車両は、エンジン１１が出力した駆動力と第２モータ１３が出力した駆動力とを合算した駆動力により走行する。なお、ENG_LOモード及びENG_HIモードにおける回生時には、第２モータ１３がジェネレータとして動作し、第１モータ１２がモータとして動作する。

ENG_LOモードは、第２クラッチ機構ＣＬ２を係合し、かつ第１クラッチ機構ＣＬ１およびブレーキ機構ＢＫを解放することで設定される。ENG_HIモードは、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２及びＢＫ機構を解放することで設定される。ENG_LOモードにおける変速比は、ENG_HIモードにおける変速比よりも大きい。そのため、ENG_LOモードにおける車両の最大駆動力は、ENG_HIモードにおける車両の最大駆動力よりも大きい。大きな駆動力が要求される場合や、大きな駆動力が要求されると予測される場合には、ENG_LOモードが選択される。一方、ENG_LOモードにおける最大車速は、ENG_HIモードにおける最大車速よりも低くなる。そのため、車速の上昇に伴ってENG_LOモードからENG_HIモードへの切り替えが行われる。

ENG直結モードは、固定された変速段に設定するモードであり、第１クラッチ機構ＣＬ
１および第２クラッチ機構ＣＬ２をそれぞれ係合し、かつブレーキ機構ＢＫを解放することで設定される。

EV_LOモード及びEV_HIモードは、いわゆる電気自動車として走行するモードであり、両駆動モードは、第１モータ１２と第２モータ１３との両方から出力される駆動力を使用して走行する。なお、図３では省略しているが、第２モータ１３から出力される駆動力のみで走行するモードも存在する。

EV_LOモードは、例えば車両の運転状態が低車速かつ要求駆動力が大きい高負荷のモータ走行域の際に設定される両駆動モードであり、第２クラッチ機構ＣＬ２およびブレーキ機構ＢＫを係合し、かつ第１クラッチ機構ＣＬ１を解放することで設定される。

EV_HIモードは、第１クラッチ機構ＣＬ１およびブレーキ機構ＢＫを係合し、かつ第２
クラッチ機構ＣＬ２を解放することで設定される。EV_HIモードは、例えば車両の運転状
態が高車速かつ要求駆動力が小さい低負荷のモータ走行域の際に設定される両駆動モードである。

図４は、図３に示したENG_LOモードの動作状態を示す共線図である。なお、図４を含めて以下で説明する共線図は、複合遊星歯車機構１７における各回転要素を示す縦軸をギヤ比に対応した間隔をあけて互いに平行に引き、これらの縦軸に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数を示す図である。共線図において、符号Ｓ１、Ｃ１、Ｒ１は、それぞれ第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣ１、第１リングギヤＲ１を示し、また符号Ｓ２、Ｃ２、Ｒ２は、それぞれ第２サンギヤＳ２、第２キャリヤＣ２、第２リングギヤＲ２を示す。

図４に示す共線図は、第１遊星歯車機構１４を構成する第１軸１４Ａ、第２軸１４Ｂおよび第３軸１４Ｃと、第２遊星歯車機構１５を構成する第４軸１５Ａ、第５軸１５Ｂおよび第６軸１５Ｃとを有し、第１軸１４Ａと第６軸１５Ｃとが重なり、かつ第３軸１４Ｃと第５軸１５Ｂとが重なる。共線図の縦軸は、同図における左側から第２軸１４Ｂ、第４軸１５Ａ、第１軸１４Ａ、および第３軸１４Ｃまたは第５軸１５Ｂの順に並んでいる。つまり、第６軸１５Ｃが第１軸１４Ａと第２軸１４Ｂとの間に配置される共線図となる。なお、第６軸１５Ｃが第１軸１４Ａと第２軸１４Ｂとの間に配置されることは、以下で説明する実施形態を含めて、第６軸１５Ｃが第１軸１４Ａまたは第２軸１４Ｂに重なる位置に並ぶことを含む。

図４に示す実施形態では、第１軸１４Ａは、エンジン１１の出力軸４１が連結された第１キャリヤＣ１を示す。第２軸１４Ｂは、第１モータ１２のロータ４３が連結された第１サンギヤＳ１を示す。第３軸１４Ｃは第１リングギヤＲ１を示す。第４軸１５Ａは、出力部材１６が連結された第２リングギヤＲ２を示す。第５軸１５Ｂは、第１リングギヤＲ１が連結された第２サンギヤＳ２を示す。第６軸１５Ｃは第２キャリヤＣ２を示す。

図４に示す駆動装置１０が設定されるENG_LOモードは、少なくともエンジン(ENG)１１
が出力した駆動力と第２モータ(MG2)１３が出力した駆動力とを合算した駆動力を使用し
て走行する走行モードであり、例えば車両の運転状態が低車速および要求駆動力が大きい高負荷の状態の場合に設定される。第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５との間では、第１リングギヤＲ１と第２サンギヤＳ２とが接続されていることに加えて、第２クラッチ機構ＣＬ２が係合することにより第１キャリヤＣ１と第２キャリヤＣ２とが連結された状態になる。これにより、ENG_LOモードは、第１遊星歯車機構１４を構成する３つの回転要素の回転数を表すラインと第２遊星歯車機構１５を構成する３つの回転要素の回転数を表すラインとが重なる共線図となる。

エンジン１１が出力する駆動力は、第１遊星歯車機構１４により第１モータ(MG1)１２
側と第２遊星歯車機構１５の出力部材(OUT)１６側とに分割される。第１遊星歯車機構１
４の第１サンギヤＳ１は、反力要素となる。車両に対する走行抵抗は、同図に下向きの力（矢印）５５で示すように作用する。これに対抗する駆動トルクは、第２モータ(MG2)１
３が出力する上向きの正トルク（矢印）５６とエンジン１１が出力する上向きの正トルク（矢印）５８とを合算したトルクとなる。第１モータ１２にかかる上向きの正トルク（矢印）５７は、反力トルクを発生していることを表す。図４に示す例では、第１モータ１２の回転数を低下させるように第１モータ１２からトルクを出力しているため、第１モータ１２がジェネレータとして機能する。つまり、エンジン１１から出力された動力の一部が第１モータ１２により電力に変換される。その変換された電力は、第２モータ１３に供給されて、第２モータ１３から駆動トルクを出力する。

図４に示すENG_LOモードでは、出力要素である第２リングギヤＲ２が第１キャリヤＣ１の回転数（あるいはエンジン１１の回転数）より低回転数になる。したがって、ENG_LOモードは、入力回転数と出力回転数との比である変速比として見た場合、「１」より大きな変速比となって、いわゆるアンダードライブ(U/D)状態となる。

図５は、図３に示すENG_HIモードの動作状態を示す共線図である。図５に示すようにENG_HIモードは、例えば車両の運転状態が高車速および要求駆動力が小さい低負荷の状態の場合に設定されるモードであり、第２クラッチ機構ＣＬ２およびブレーキ機構ＢＫを解放し、かつ第１クラッチ機構ＣＬ１を係合することで設定される。第２遊星歯車機構１５は、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合することにより、第２リングギヤＲ２と第２キャリヤＣ２との二つの回転要素が連結されるため、全体が一体となって回転する。第１遊星歯車機構１４は、第２モータ１３が出力した駆動力が伝達されることで第２リングギヤＲ２が正方向に回転されており、第１リングギヤＲ１が第２サンギヤＳ２と一体的に回転して入力要素となり、第１サンギヤＳ１が第１モータ１２のジェネレータとして機能することによる負トルク５７が加えられ、第１サンギヤＳ１が反力要素となる。なお、図５に示す符号５５は、図４に示した符号と同じまたは同様に走行負荷を表す下向きの力、符号５６は第２モータ１３が出力する上向きの正トルク、符号５８はエンジン１１が出力する上向きの正トルク、符号５７は第１モータ１２が出力する下向きの反力トルクを表す。つまり、第１モータ１２は、エンジン１１が出力する駆動トルクに対する反力トルクを出力し、これにより、駆動装置１０は、エンジン１１が出力する駆動トルクを出力部材１６に伝達している。

図５に示す状態では、第２リングギヤＲ２（あるいは出力部材１６）の回転数が第１キャリヤＣ１の回転数（あるいはエンジン回転数）より高回転になる。したがって、ENG_HIモードは、入力回転数と出力回転数との比である変速比として見た場合、「１」より小さい変速比となって、いわゆるオーバードライブ(O/D)状態となる。

図６は、図３に示すENG直結モードの動作状態を示す共線図である。図６に示すように
第１クラッチ機構ＣＬ１が係合することにより第２遊星歯車機構１５を構成する各回転要素２８～３０の全体が一体となって回転する。また、第２クラッチ機構ＣＬ２が係合することにより第１キャリヤＣ１が第２キャリヤＣ２に連結される。エンジン１１が出力した駆動力は、第１遊星歯車機構１４により第１モータ１２側と第２遊星歯車機構１５の出力部材１６側とに分割される。例えば第１モータ１２は、エンジン１１が出力した駆動力を使用してジェネレータとして機能する。第１モータ１２で発電された電力を使用して第２モータ１３が走行用の駆動力を出力する。したがって、ENG直結モードでは、第２モータ
１３が出力した駆動トルクをドリブンギヤ４５の部分で、エンジン１１が出力した駆動トルクに加えて走行可能となる。このENG直結モードでは、複合遊星歯車機構１７を、例え
ば変速比を「１」に固定した変速部として機能させる。このため、エンジン１１の回転数と出力部材１６の回転数とが常に同じになる。

図３に示すEV_LO及びモードEV_HIモードの動作状態を示す共線図については図示及び説明を省略する。

図７は、バッテリの容量をある程度維持した状態で走行するＣＳ（Charge Sustain）走行での領域図を示している。なお、以下では、ENG_LOモード、ENG_HIモード、ENG直結モ
ードを併せて、ＨＶ走行モードともいい、EV_LOモード、EV_HIモードを併せて、ＥＶ走行モードともいう。図７に示す横軸は車速、縦軸はアクセル開度を示す。アクセル開度は、例えば要求トルク（要求駆動力）や目標トルク（目標駆動力）に相当する。図７に示した領域図は、バッテリの容量を比較的少なく設定した場合（所謂ハイブリッド車両の場合）に用いられる。また、バッテリの容量を比較的多く設定した場合（所謂レンジエクステン
デッド車両、プラグインハイブリッド車両等の場合）であっても、バッテリの残容量（ＳＯＣ）を維持する走行モードでは、図７に示した領域図が用いられる。斜線部（ハッチングを施した部分）はエンジン１１を停止して第１モータ１２及び第２モータ１３によって車両を駆動する領域（ＥＶ走行モードで走行する領域）である。一方、斜線部以外では、エンジン１１が作動している領域である。

図７に示すように走行領域は、ENG_LOモードで走行するローモード走行領域と、ENG_HIモードで走行するハイモード走行領域と、ENG直結モードで走行する直結走行領域とを有
する。ローモード走行領域からハイモード走行領域に切り替わるとき、及び、ハイモード走行領域からローモード走行領域に切り替わるときには、ENG直結モードで走行する直結
モード走行領域を介して切り替わる。ローモード走行領域と直結モード走行領域との切り替え、直結モード走行領域とハイモード走行領域との切り替えは、ハンチング防止のため、ヒステリシスを有した切替線で判断される。なお、図７に示すＬ１は、直結モード走行領域からローモード走行領域への切替線を示し、Ｌ２は、ハイモード走行領域から直結モード走行領域への切替線を示し、Ｌ３は、ローモード走行領域から直結モード走行領域への切替線を示し、Ｌ４は、直結モード走行領域からハイモード走行領域への切替線を示している。図７において、Ｓ１は、図３に示したENG直結モードに設定したときの車速の下
限値を示しており、Ｓ２は、図３に示したEV_LOモードに設定したときの車速の上限値を
示しており、Ｓ３は、図３に示したEV_HIモードに設定したときの車速の上限値を示して
いる。ＨＶ＿ＥＣＵ２２は、車速センサ３４から得られる情報に基づいて車速を検出し、またアクセル開度センサ３５から得られる情報に基づいてアクセル開度を検出する。

なお、ＥＶ走行モードにおいてEV_LOモードとEV_HIモードとを切り替える場合には、直結モード走行領域を介さずに切り替えが行われる。このときには、第１モータ１２の切り離しを介して切り替えが行われる。前進での車両発進時は、ENG_LOモードで発進する。車両発進後、車速の上昇と共に変速比が１に近付く。変速比が１付近になるとENG直結モー
ドに移行する。このときには、予め定めた車速以上でENG直結モードに移行する。ENG直結モードでの走行時には第１モータ１２及び第２モータ１３を介した動力伝達がないため、機械エネルギと電気エネルギの変化に伴う損失がなくなる。そのため、燃費向上や発熱の回避に有利であるので、トーング等の高負荷時や高車速時は、積極的にENG直結モードに
移行させる。

図８は、バッテリの容量を消費しながら走行するＣＤ(Charge Depleting)走行での領域図を示している。バッテリの容量を比較的少なく設定した場合（所謂ハイブリッド車両の場合）には、この領域図は用いない。バッテリの容量を比較的多く設定した場合（所謂レンジエクステンデッド車両、プラグインハイブリッド車両等の場合）には、バッテリのＳＯＣを消費するモードでこの領域図が用いられる。図８に示す横軸は車速、縦軸はアクセル開度を示す。斜線部（ハッチングを施した部分）はエンジン１１を停止して第１モータ１２単独で車両を駆動する領域（単駆動ＥＶモード走行領域）である。網掛け部は、エンジン１１を停止して第１モータ１２及び第２モータ１３で車両を駆動する領域（両駆動ＥＶモード走行領域）である。その他の領域は、エンジン１１が作動している領域である。

図８に示すＬ５は、直結モード走行領域からローモード走行領域への切替線、及び、ハイモード走行領域から直結モード走行領域への切替線を示している。また、Ｌ６は、ローモード走行領域から直結モード走行領域への切替線、及び、直結モード走行領域からハイモード走行領域への切替線を示している。図８における、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、図７と同じ意味で用いている。

図８において、負荷が低い領域では、第１モータ１２単独で車両を駆動する。負荷が高い領域では、第１モータ１２及び第２モータ１３の両法で車両を駆動する。その際、電費
向上や各モータ及びインバータの温度低下を目的に第１モータ１２及び第２モータ１３の駆動力の分担割合が決められる。搭載されるバッテリの最大出力や各モータの出力が小さい場合は、図８に示すように、高負荷時にエンジン１１を駆動源とした状態に移行させてもよい。図８において、車速が上昇すると、各モータや各ピニオンギヤの回転数が増加するため、EV_LOモードにおいて車速がＳ２を超えないように、また、EV_HIモードにおいて車速がＳ３を超えないように走行モードを切り替える。

図９は、本実施形態に係る課題を説明するためのタイムチャートである。「係合装置回転差」は、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２によって、係合または解放される部材間の回転速度の差を示している。この係合装置回転差が下限から上限の範囲（係合可能範囲）において、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２が係合可能となる。「係合指示」は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２がＣＬ＿ＥＣＵ２１に対して、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の係合または解放を指示するための信号を示している。「ＯＮ」は係合を意味し、「ＯＦＦ」は解放を意味する。「係合装置位置」は、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の入力側摩擦板または出力側摩擦板の位置を示している。この係合装置位置は、ＬＯ／Ｃセンサ３１またはＨＩ／Ｃセンサ３２により検出される。係合装置位置が閾値以上であれば、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２が係合状態にあり、係合装置位置が閾値未満であれば、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２が解放状態にある。「係合判定」は、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２が係合状態にあるのか否かをＨＶ＿ＥＣＵ２２が判定した結果を示しており、「ＯＦＦ」の場合には解放状態と判定されたことを意味し、「ＯＮ」の場合には係合状態と判定されたことを意味する。ＨＶ＿ＥＣＵ２２は、（１）係合装置回転差が係合可能範囲内、（２）係合指示がＯＮ、（３）係合装置位置が閾値以上の３つ全ての条件が満たされている場合に、係合状態であると判定する。

Ｔ１は、係合装置回転差が上限よりも大きな値から上限以下に減少する時期である。Ｔ２は、係合装置回転差が上限以下の値から上限よりも大きな値に増加する時期である。Ｔ２において、係合装置回転差が上限よりも大きな値になることで、係合指示がＯＦＦになる。Ｔ３は、係合装置回転差が上限よりも大きな値から上限以下に減少する時期である。

ここで、ＨＶ＿ＥＣＵ２２は、係合装置回転差が係合可能範囲内であり、係合指示がＯＮであり、係合装置位置が閾値以上の場合であれば、係合装置（第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２）が係合状態であると判定する場合には、図９のＴ３において係合状態であると判定される。しかし、Ｔ３以降の係合装置位置を見ればわかるように、Ｔ３以降に解放状態となる。これは、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の応答遅れによるものである。すなわち、Ｔ１において係合装置回転差が係合可能範囲内となり係合指示がＯＮになると、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２が係合状態に向かうように動作するが、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２が係合状態になるまでには時間を要する。そして、Ｔ２において係合装置回転差が係合可能範囲外になると、係合指示がＯＦＦになるが、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の動作はすぐには変わらす、解放状態に向かって動作するまでには時間を要する。したがって、解放状態になるまでにはさらに時間を要する。そうすると、Ｔ２からＴ３までの期間において、係合指示がＯＦＦであるにもかかわらず、係合装置位置が係合状態になる期間が存在する。そして、Ｔ３直後では、係合装置回転差が係合可能範囲内であり、係合指示がＯＮであり、係合装置位置が閾値以上であるため、ＨＶ＿ＥＣＵ２２は、係合状態であると判定する。このように、係合状態であると判定したＨＶ＿ＥＣＵ２２は、係合に係る制御を終了させる。

しかし、実際にはＴ３以降に第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２が
解放状態になってしまう。したがって、上記のような制御では、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の係合が失敗する虞がある。そこで本実施形態では、Ｔ３において係合指示を行わず、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の応答遅れを考慮した時期に係合指示を行う。

図１０は、本実施形態に係る係合処理を実施したときのタイムチャートである。Ｔ１は、係合装置回転差が上限よりも大きな値から上限以下に減少する時期である。Ｔ２は、係合装置回転差が上限以下の値から上限よりも大きな値に増加する時期である。Ｔ３は、係合装置回転差が上限よりも大きな値から上限以下に減少する時期である。Ｔ４は、係合指示がＯＮになる時期である。Ｔ５は、係合装置位置が閾値未満から閾値以上に増加する時期である。Ｔ６は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２が係合判定を実施する時期である。

図１０に示すように、Ｔ４において係合指示がＯＮになることで、Ｔ３及びＴ４においては、係合状態であると判定されなくなる。なお、係合判定を実施する時期はＴ５であってもよいが、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の応答遅れを考慮してＴ６に実施してもよい。Ｔ３からＴ４までの期間ｔ１、及び、Ｔ５からＴ６までの期間ｔ２は、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の応答遅れを考慮して予め実験またはシミュレーション等により求めておく。この場合、「係合装置回転差」の「上限」からのオーバーシュート量ｄｎに基づいて、ｔ１及びｔ２を決定してもよい。すなわち、オーバーシュート量ｄｎが大きいほど、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の応答遅れが大きくなるという関連性があるため、オーバーシュート量ｄｎが大きいほど、ｔ１及びｔ２を長くしてもよい。

図１１は、オーバーシュート量ｄｎと、ｔ１及びｔ２との関係を示した図である。オーバーシュート量ｄｎと、ｔ１及びｔ２との関係は、単調増加であれば図１１の形態に限定されない。

図１２は、本実施形態に係る係合処理のフローを示したフローチャートである。本ルーチンはＨＶ＿ＥＣＵ２２により所定の時間毎に実行される。ステップＳ１０１では、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２が再係合される状態であるか否か判定される。本ステップＳ１０１では、係合指示がＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦの順に変化した後であるか否か判定している。すなわち、図１０におけるＴ２以降の時期であるか否か判定している。ステップＳ１０１で肯定判定された場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定された場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０２では、係合装置回転差が係合可能範囲内、且つ、係合装置位置が閾値以上であるか否か判定される。すなわち、本ステップＳ１０２では、図１０におけるＴ３で示した時期であるか否か判定される。ステップＳ１０２で肯定判定された場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０２の処理を再度実行する。ステップＳ１０３では、図１１に基づいてｔ１が演算される。そして、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で肯定判定されてからの経過時間（第１経過時間）がｔ１以上であるか否か判定される。すなわち、本ステップＳ１０４では、図１０におけるＴ４で示した時期であるか否か判定される。ステップＳ１０４で肯定判定された場合にはステップＳ１０５へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０４の処理を再度実行する。そして、ステップＳ１０５では、係合指示が行われる。すなわち、図１０における係合指示がＯＮになる。

次に、ステップＳ１０６では、係合装置回転差が係合可能範囲内、且つ、係合装置位置が閾値以上であるか否か判定される。すなわち、本ステップＳ１０６では、図１０におけるＴ５で示した時期であるか否か判定される。ステップＳ１０６で肯定判定された場合に
はステップＳ１０７へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０６の処理を再度実行する。ステップＳ１０７では、図１１に基づいてｔ２が演算される。そして、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で肯定判定されてからの経過時間（第２経過時間）がｔ２以上であるか否か判定される。すなわち、本ステップＳ１０８では、図１０におけるＴ６で示した時期であるか否か判定される。ステップＳ１０８で肯定判定された場合にはステップＳ１０９へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０８の処理を再度実行する。そして、ステップＳ１０９では、係合判定が行われる。すなわち、係合装置回転差が係合可能範囲内であり、係合指示がＯＮであり、係合装置位置が閾値以上である場合に、ＨＶ＿ＥＣＵ２２は、係合状態であると判定する。なお、ＨＶ＿ＥＣＵ２２は、係合状態であると判定するまで、係合判定を繰り返し実行する。本実施形態では、ステップＳ１０６以降の処理を他の処理に変えることができる。

以上説明したように本実施形態によれば、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２の応答遅れに応じて係合指示を行う時期を遅らせるため、係合判定時に誤判定が生じることを抑制できる。したがって、ＨＶ＿ＥＣＵ２２が別の制御シーケンスに移行することを抑制できるため、第１クラッチ機構ＣＬ１または第２クラッチ機構ＣＬ２をより確実に係合させることができる。なお、本実施形態においては車両の前進時について説明したが、後進時においても同様に考えることができる。

１０ 駆動装置
１１ エンジン
１２ 第１モータ
１３ 第２モータ
１４ 遊星歯車機構
１５ 遊星歯車機構
１６ 出力部材
１７ 複合遊星歯車機構
ＣＬ１ 第１クラッチ機構
ＣＬ２ 第２クラッチ機構

Claims (1)

1. エンジンと、モータと、複数の回転要素を互いに連結する係合状態またはその連結を解く解放状態に切り替えることにより前記エンジン及び前記モータと出力部材との連結及び解放を行うクラッチ機構とを備えた車両を制御する車両の制御装置において、
   前記クラッチ機構に対して前記解放状態から前記係合状態に切り替える指示をし、その後に、前記係合状態から前記解放状態に切り替える指示をした後に、再度、前記解放状態から前記係合状態に切り替える指示をする場合には、前記係合状態から前記解放状態に切り替える指示をした後であって前記複数の回転要素の回転速度の差が所定の係合可能範囲内になった時点から所定期間が経過した後に、前記解放状態から前記係合状態に切り替える指示をする制御部を備え、
   前記制御部は、前記係合状態から前記解放状態に切り替える指示をした後の前記複数の回転要素の回転速度の差が、前記所定の係合可能範囲の上限から大きいほど、前記所定期間を長くする、
   車両の制御装置。

Images