KR101727850B1

KR101727850B1 - 하이브리드 차량용 구동 장치

Info

Publication number: KR101727850B1
Application number: KR1020157031206A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 오시우미
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2017-04-17
Also published as: KR20150136612A; US9663094B2; BR112015027604A2; BR112015027604B1; JP5950036B2; JPWO2014178117A1; US20160082941A1; DE112013007013T5; CN105163992A; CN105163992B; WO2014178117A1

Abstract

차동 기구와, 차동 기구에 접속된 제1 회전기 및 제2 회전기와, 클러치를 통해 차동 기구의 소정 회전 요소와 접속된 기관을 구비하고, 클러치를 개방한 상태로부터 기관을 시동하는 경우, 소정 회전 요소의 회전수(Nc)가 목표 회전수(Nctgt)로 될 때까지의 동안, 제1 회전기 및 클러치의 토크 제어를 실행하고, 토크 제어에 있어서, 제1 회전기 및 클러치 각각에 대한 토크 지령값(Tg, Tclt)은, 한쪽에 대한 토크 지령값(Tclt)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)와 다른 쪽에 대한 토크 지령값(Tg)의 차분 토크가 소정 범위 내이다.

Description

하이브리드 차량용 구동 장치 {HYBRID VEHICLE DRIVE DEVICE}

본 발명은 하이브리드 차량용 구동 장치에 관한 것이다.

종래, 클러치를 결합하여 기관을 시동하는 기술이 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 마찰 결합 장치(CL)가 해방 상태로 되어 있는 상태로부터 내연 기관(E)을 시동할 때에, 제1 회전 전기 기기(MG1)의 회전 속도를 시동 목표값(Ni)에 일치시키기 위한 회전 속도 제어를 행하는 회전 속도 제어부와, 회전 속도 제어의 실행을 조건으로, 비동기 상태에서 마찰 결합 장치(CL)를 결합시키는 비동기 결합 제어를 실행하고, 마찰 결합 장치(CL)를 직결 결합 상태로 하는 결합 제어부와, 직결 결합 상태로 된 것을 조건으로, 내연 기관(E)에 대해 시동을 지령하는 시동 지령부를 구비하고, 회전 속도 제어부는, 직결 결합 상태로 된 때의 내연 기관(E)의 회전 속도인 직결 시 회전 속도가, 당해 내연 기관(E)을 시동 가능한 회전 속도의 범위인 시동 가능 회전 속도 범위(R) 내로 설정되는 시동 회전 속도(Nf)로 되도록, 시동 목표값(Ni)을 설정하는 차량용 구동 장치의 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2012-201255호 공보

기관을 시동할 때의 전력 소비가 과대해지는 것을 억제할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 회전기의 회전 속도 제어를 행하는 경우, 클러치의 마찰 계수의 편차 등의 영향으로, 상정 이상으로 회전기의 소비 전력이 커질 가능성이 있다.

본 발명의 목적은, 기관을 시동할 때의 전력 소비가 과대해지는 것을 억제할 수 있는 하이브리드 차량용 구동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 하이브리드 차량용 구동 장치는, 차동 기구와, 상기 차동 기구에 접속된 제1 회전기 및 제2 회전기와, 클러치를 통해 상기 차동 기구의 소정 회전 요소와 접속된 기관을 구비하고, 상기 클러치를 개방한 상태로부터 상기 기관을 시동하는 경우, 상기 소정 회전 요소의 회전수가 목표 회전수로 될 때까지의 동안, 상기 제1 회전기 및 상기 클러치의 토크 제어를 실행하고, 상기 토크 제어에 있어서, 상기 제1 회전기 및 상기 클러치 각각에 대한 토크 지령값은, 한쪽에 대한 토크 지령값과 다른 쪽에 대한 토크 지령값이 대응하여 변화되고, 또한 상기 다른 쪽에 대한 토크 지령값은, 상기 한쪽에 대한 토크 지령값과 균형을 이루는 토크와의 차분 토크가 소정 범위 내인 것을 특징으로 한다.

상기 하이브리드 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 토크 제어에 있어서의 상기 차분 토크는, 상기 클러치를 완전 결합할 때의 상기 소정 회전 요소의 목표 회전수와, 상기 토크 제어를 개시할 때의 상기 소정 회전 요소의 회전수의 대소 관계에 기초하여, 상기 차분 토크는, 상기 소정 회전 요소의 회전수를 상기 목표 회전수에 근접시키는 측의 값인 것이 바람직하다.

상기 하이브리드 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 토크 제어에 있어서, 상기 기관의 회전수가 공진대를 통과할 때까지의 상기 토크 지령값의 크기는, 상기 공진대를 통과한 후의 상기 토크 지령값의 크기보다도 크고, 상기 토크 제어를 개시할 때의 상기 소정 회전 요소의 회전수가, 상기 목표 회전수에 대해 저회전인 경우, 상기 기관의 회전수가 상기 공진대를 통과한 후에 상기 차분 토크를 설정하고, 상기 토크 제어를 개시할 때의 상기 소정 회전 요소의 회전수가, 상기 목표 회전수에 대해 고회전인 경우, 상기 기관의 회전수가 상기 공진대를 통과하기 전부터 상기 차분 토크를 설정하는 것이 바람직하다.

상기 하이브리드 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 클러치를 결합하는 것에 의한 출력 토크의 변동을 억제하는 토크를 상기 제2 회전기에 의해 출력하고, 상기 클러치가 완전 결합되기 전에는, 상기 클러치에 대한 토크 지령값에 기초하여 상기 억제하는 토크를 결정하고, 상기 클러치가 완전 결합된 후에는, 상기 제1 회전기에 대한 토크 지령값에 기초하여 상기 억제하는 토크를 결정하는 것이 바람직하다.

상기 하이브리드 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 제1 회전기에 대한 토크 지령값을, 상기 클러치에 대한 토크 지령값과 균형을 이루는 토크에 대해 증감함으로써 상기 차분 토크를 설정하고, 상기 소정 회전 요소의 회전수가 상기 목표 회전수로 되면, 상기 제1 회전기에 대한 토크 지령값을 상기 클러치에 대한 토크 지령값과 균형을 이루는 토크로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치는, 클러치를 개방한 상태로부터 기관을 시동하는 경우, 소정 회전 요소의 회전수가 목표 회전수로 될 때까지의 동안, 제1 회전기 및 클러치의 토크 제어를 실행하고, 토크 제어에 있어서, 제1 회전기 및 클러치 각각에 대한 토크 지령값은, 한쪽에 대한 토크 지령값과 균형을 이루는 토크와 다른 쪽에 대한 토크 지령값의 차분 토크가 소정 범위 내이다. 본 발명에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치에 의하면, 기관을 시동할 때의 전력 소비가 과대해지는 것을 억제할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 차량의 스켈톤도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 EV 주행 모드에 관한 공선도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 제어에 관한 흐름도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 제1 제어에 관한 흐름도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 제2 제어에 관한 흐름도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 제어에 관한 타임차트이다.
도 7은 제1 실시 형태의 제어에 관한 다른 타임차트이다.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 차량의 스켈톤도이다.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 작동 결합표를 나타내는 도면이다.
도 10은 제2 실시 형태의 제1 주행 모드에 관한 공선도이다.
도 11은 제2 실시 형태의 제2 주행 모드에 관한 공선도이다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기하는 실시 형태에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것 또는 실질적으로 동일한 것이 포함된다.

[제1 실시 형태]

도 1 내지 도 7을 참조하여, 제1 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태는, 하이브리드 차량용 구동 장치에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 차량의 스켈톤도, 도 2는 제1 실시 형태의 EV 주행 모드에 관한 공선도, 도 3은 제1 실시 형태의 제어에 관한 흐름도, 도 4는 제1 실시 형태의 제1 제어에 관한 흐름도, 도 5는 제1 실시 형태의 제2 제어에 관한 흐름도, 도 6은 제1 실시 형태의 제어에 관한 타임차트, 도 7은 제1 실시 형태의 제어에 관한 다른 타임차트이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 차량(100)은 엔진(1), 제1 회전기(MG1), 제2 회전기(MG2)를 갖는 하이브리드 차량이다. 차량(100)은 외부 전원에 의해 충전 가능한 플러그인 하이브리드(PHV) 차량이어도 된다. 본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)는, 제1 유성 기어 기구(10)와, 제1 회전기(MG1)와, 제2 회전기(MG2)와, 엔진(1)과, 제1 클러치(CL1)를 포함하여 구성되어 있다. 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)는, ECU(50)를 더 포함하여 구성되어도 된다. 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)는, FF(전치 엔진 전륜 구동) 차량 또는 RR(후치 엔진 후륜 구동) 차량 등에 적용 가능하다. 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)는, 예를 들어 축방향이 차폭 방향으로 되도록 차량(100)에 탑재된다.

기관의 일례인 엔진(1)은 연료의 연소 에너지를 출력축(1a)의 회전 운동으로 변환하여 출력한다. 출력축(1a)은 제1 클러치(CL1)를 통해 입력축(2)과 접속되어 있다. 제1 클러치(CL1)는, 마찰 결합식의 클러치 장치이며, 예를 들어 습식의 다판형의 것이다. 제1 클러치(CL1)는, 토크 용량(클러치 토크)을 제어 가능한 것이다. 본 실시 형태의 제1 클러치(CL1)는, 공급되는 유압에 의해 클러치 토크를 제어 가능하다.

입력축(2)은 동력 전달부의 입력축이며, 출력축(1a)과 동축상이며, 또한 출력축(1a)의 연장선상에 배치되어 있다. 입력축(2)은 제1 유성 기어 기구(10)의 제1 캐리어(14)와 접속되어 있다. 본 실시 형태의 제1 캐리어(14)는 소정 회전 요소에 대응하고 있다.

차동 기구의 일례인 제1 유성 기어 기구(10)는 싱글 피니언식이며, 제1 선 기어(11), 제1 피니언 기어(12), 제1 링 기어(13) 및 제1 캐리어(14)를 갖는다. 제1 링 기어(13)는 제1 선 기어(11)와 동축상이며 또한 제1 선 기어(11)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 제1 피니언 기어(12)는 제1 선 기어(11)와 제1 링 기어(13) 사이에 배치되어 있고, 제1 선 기어(11) 및 제1 링 기어(13)와 각각 맞물려 있다. 제1 피니언 기어(12)는 제1 캐리어(14)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 제1 캐리어(14)는 입력축(2)과 연결되어 있고, 입력축(2)과 일체 회전한다. 따라서, 제1 피니언 기어(12)는 입력축(2)과 함께 입력축(2)의 중심 축선 주위로 회전(공전) 가능하고, 또한 제1 캐리어(14)에 의해 지지되어 제1 피니언 기어(12)의 중심 축선 주위로 회전(자전) 가능하다.

제1 선 기어(11)는 제1 회전기(MG1)의 회전축(33)과 접속되어 있고, 제1 회전기(MG1)의 로터와 일체 회전한다. 제1 회전기(MG1)는, 제1 유성 기어 기구(10)에 대해 엔진(1)측에 배치되어 있다.

제2 유성 기어 기구(20)는 제1 유성 기어 기구(10)와 동축상이며, 또한 엔진(1)측과 반대측에 배치되어 있다. 제2 유성 기어 기구(20)는 제1 유성 기어 기구(10)에 인접하여 배치되어 있고, 제1 유성 기어 기구(10)와 함께 복합 플래니터리를 구성하고 있다. 제2 유성 기어 기구(20)는 제2 회전기(MG2)의 회전을 감속하여 출력하는 감속 플래니터리로서의 기능을 갖는다. 제2 유성 기어 기구(20)는 싱글 피니언식이며, 제2 선 기어(21), 제2 피니언 기어(22), 제2 링 기어(23) 및 제2 캐리어(24)를 갖는다.

제2 링 기어(23)는 제2 선 기어(21)와 동축상이며 또한 제2 선 기어(21)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 제2 피니언 기어(22)는 제2 선 기어(21)와 제2 링 기어(23) 사이에 배치되어 있고, 제2 선 기어(21) 및 제2 링 기어(23)와 각각 맞물려 있다. 제2 피니언 기어(22)는 제2 캐리어(24)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 제2 캐리어(24)는 차체측에 회전 불가능하게 고정되어 있다. 제2 피니언 기어(22)는 제2 캐리어(24)에 의해 지지되어 제2 피니언 기어(22)의 중심 축선 주위로 회전(자전) 가능하다.

제2 선 기어(21)는 제2 회전기(MG2)의 회전축(34)과 접속되어 있고, 제2 회전기(MG2)의 로터와 일체 회전한다. 제2 링 기어(23)는 제1 링 기어(13)와 접속되어 있고, 제1 링 기어(13)와 일체 회전한다. 제1 링 기어(13) 및 제2 링 기어(23)의 외주면에는, 카운터 드라이브 기어(25)가 설치되어 있다. 카운터 드라이브 기어(25)는, 제1 유성 기어 기구(10) 및 제2 유성 기어 기구(20)의 출력축에 설치된 출력 기어이다. 카운터 드라이브 기어(25)는, 카운터 드리븐 기어(26)와 맞물려 있다. 카운터 드리븐 기어(26)는, 카운터 샤프트(27)를 통해 드라이브 피니언 기어(28)와 접속되어 있다. 드라이브 피니언 기어(28)는 차동 장치(30)의 디퍼렌셜 링 기어(29)와 맞물려 있다. 차동 장치(30)는 좌우의 구동축(31)을 통해 구동륜(32)과 접속되어 있다.

제1 회전기(MG1) 및 제2 회전기(MG2)는, 각각 모터(전동기)로서의 기능과, 발전기로서의 기능을 구비하고 있다. 제1 회전기(MG1) 및 제2 회전기(MG2)는, 인버터를 통해 배터리와 접속되어 있다. 제1 회전기(MG1) 및 제2 회전기(MG2)는, 배터리로부터 공급되는 전력을 기계적인 동력으로 변환하여 출력할 수 있음과 함께, 입력되는 동력에 의해 구동되어 기계적인 동력을 전력으로 변환할 수 있다. 회전기(MG1, MG2)에 의해 발전된 전력은, 배터리에 축전 가능하다. 제1 회전기(MG1) 및 제2 회전기(MG2)로서는, 예를 들어 교류 동기형의 모터 제너레이터를 사용할 수 있다.

입력축(2)에 있어서의 엔진(1)측과 반대측의 단부에는, 오일 펌프(OP)가 배치되어 있다. 오일 펌프(OP)는, 입력축(2)의 회전에 의해 구동되어 윤활유를 차량(100)의 각 부에 공급한다.

ECU(50)는, 컴퓨터를 갖는 전자 제어 유닛이다. ECU(50)는, 엔진(1), 제1 회전기(MG1) 및 제2 회전기(MG2)와 전기적으로 접속되어 있고, 엔진(1), 제1 회전기(MG1) 및 제2 회전기(MG2)를 각각 제어할 수 있다. ECU(50)는, 엔진(1)의 분사 제어, 점화 제어, 흡기 제어 등의 각종 제어를 실행할 수 있다. 또한, ECU(50)는, 제1 회전기(MG1)의 출력 토크(이하, 「MG1 토크」라고 칭함)를 제어할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 회전기(MG1)에 대한 토크 지령값[이하, 「MG1 토크 지령값(Tg)」이라고 칭함]에 따라, 제1 회전기(MG1)에 대한 입출력 전류(발전량을 포함함)가 조절되고, MG1 토크가 제어된다. 또한, ECU(50)는, 제2 회전기(MG2)의 출력 토크(이하, 「MG2 토크」라고 칭함)를 제어할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 제2 회전기(MG2)에 대한 토크 지령값(이하, 「MG2 토크 지령값」이라고 칭함)에 따라, 제2 회전기(MG2)에 대한 입출력 전류(발전량을 포함함)가 조절되고, MG2 토크가 제어된다.

ECU(50)는, 제1 클러치(CL1)를 제어할 수 있다. 본 실시 형태에서는, ECU(50)는, 제1 클러치(CL1)에 대한 공급 유압(결합 유압)을 조절하는 유압 제어 장치에 대해 클러치 토크의 지령값[이하, 「클러치 토크 지령값(Tclt)」이라고 칭함]을 출력한다. 유압 제어 장치는, 클러치 토크 지령값(Tclt)에 따른 유압을 제1 클러치(CL1)에 대해 공급하고, 실제의 클러치 토크가 클러치 토크 지령값(Tclt)으로 되도록 공급 유압의 피드백 제어를 행한다.

차량(100)은 EV 주행 모드 또는 HV 주행 모드를 선택적으로 실행할 수 있다. EV 주행 모드는, 제2 회전기(MG2)를 동력원으로서 주행하는 주행 모드이다. 도 2의 공선도에 있어서, S1축은 제1 선 기어(11) 및 제1 회전기(MG1)의 회전수(이하, 「MG1 회전수」라고 칭함)를 나타내고, C1축은 제1 캐리어(14) 및 엔진(1)의 회전수를 나타내고, R1축은, 제1 링 기어(13)의 회전수를 나타낸다. C1축에 있어서, 사각 표시는 엔진 회전수(Ne)를 나타내고, 동그라미 표시는 제1 캐리어(14)의 회전수[이하, 간단히 「캐리어 회전수(Nc)」라고 칭함]를 나타낸다.

또한, 도 2에 있어서, S2축은 제2 회전기(MG2)의 회전수(이하, 「MG2 회전수」라고 칭함)를 나타내고, C2축은 제2 캐리어(24)의 회전수를 나타내고, R2축은 제2 링 기어(23)의 회전수를 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 제1 링 기어(13)와 제2 링 기어(23)가 연결되어 있기 때문에, 양자의 회전수는 일치하고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, EV 주행 시에는, 제1 클러치(CL1)가 개방된다. EV 주행 시에는, 엔진(1)은 정지되고, 캐리어 회전수(Nc)가 차속에 따른 회전수로 된다. 제2 회전기(MG2)는, 부토크를 출력하여 부회전함으로써, 제2 링 기어(23)로부터 정토크를 출력시켜 차량(100)에 전진 방향의 구동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 정회전이란, 차량(100)의 전진 시에 있어서의 각 링 기어(13, 23)의 회전 방향으로 한다. 제2 캐리어(24)는 회전이 규제되어 있기 때문에, MG2 토크에 대한 반력 수용부로서 기능하고, 제2 링 기어(23)에 MG2 토크를 전달한다.

본 실시 형태에서는, EV 주행 시에 제1 회전기(MG1)의 회전이 정지된다. 제1 회전기(MG1)는, 예를 들어 코깅 토크에 의해 회전을 정지한 상태로 유지된다. 또한, EV 주행 시에 제1 회전기(MG1)가 저회전(예를 들어, 100rpm 이하)으로 회전하고 있어도 된다. 제1 회전기(MG1)가 정지 또는 저회전의 회전 상태로 됨으로써, 제1 회전기(MG1)의 드래그 손실 등이 저감된다.

HV 주행 모드는, 엔진(1)을 동력원으로 하여 주행하는 주행 모드이다. HV 주행 모드에 있어서, 또한 제2 회전기(MG2)가 동력원으로 되어도 된다. HV 주행 모드에서는, 제1 클러치(CL1)가 결합된다. HV 주행 모드에서는, 제1 회전기(MG1)가 엔진 토크에 대한 반력 수용부로서 기능한다. 제1 회전기(MG1)는, MG1 토크를 출력하여 엔진 토크에 대한 반력 수용부로서 기능하고, 제1 링 기어(13)로부터 엔진 토크를 출력시킨다. 제1 유성 기어 기구(10)는 엔진 토크를 제1 회전기(MG1)측과 출력측으로 분배하는 동력 분할 기구로서 기능할 수 있다.

EV 주행 모드로부터 HV 주행 모드로 이행하는 경우 등, 제1 클러치(CL1)를 개방한 상태로부터 엔진(1)을 시동하는 경우, 제1 클러치(CL1)가 결합되고, MG1 토크에 의해 엔진(1)의 크랭킹이 행해진다. 제1 클러치(CL1)가 결합됨으로써, 제1 클러치(CL1)를 통해 제1 회전기(MG1) 등으로부터 엔진(1)으로 토크가 전달되고, 엔진 회전수(Ne)가 상승한다. ECU(50)는, 엔진 회전수(Ne)가 소정의 분사 허가 회전수까지 상승하면, 파이어링을 실행하여 엔진(1)을 자립 운전으로 이행시킨다.

여기서, 제1 클러치(CL1)를 결합하여 MG1 토크를 출력시켜 엔진 회전수(Ne)를 상승시킬 때에, 제1 회전기(MG1)에 있어서 회전수 피드백 제어를 행하는 것이 생각된다. 회전수 피드백 제어를 행하는 경우, 목표 MG1 회전수와 실제의 MG1 회전수의 편차에 따라 MG1 토크 지령값(Tg)이 변동되어 버린다. 이로 인해, 예를 들어 제1 클러치(CL1)의 마찰 계수의 편차 등에 의해 MG1 토크 지령값(Tg)이 커지고, 사용 전력이 상한을 초과해 버릴 가능성이 있다. 예를 들어, 회전수 피드백 제어중에 상정 이상으로 제1 클러치(CL1)의 결합력이 증가하면, 캐리어 회전수(Nc)(또는 MG1 회전수)가 저하되고, 그것을 억제하기 위해 MG1 토크 지령값(Tg)이 증가하여 제1 회전기(MG1)의 소비 전력이 허용값을 초과해 버릴 가능성이 있다.

본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)는, 제1 클러치(CL1)를 개방한 상태로부터 엔진(1)을 시동하는 경우, 이하에 도 6, 도 7 등을 참조하여 설명하는 바와 같이, 적어도 캐리어 회전수(Nc)가 목표 결합 회전수(Nctgt)(목표 회전수)로 될 때까지의 동안, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어를 실행한다. 상기 토크 제어에 있어서, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1) 각각에 대한 토크 지령값(Tg, Tclt)은, 한쪽의 토크 지령값과 다른 쪽의 토크 지령값이 대응하여 변화되고, 또한 다른 쪽에 대한 토크 지령값은, 한쪽의 토크 지령값과 균형을 이루는 토크와의 차분 토크가 소정 범위 내이다. 또한, 목표 결합 회전수(Nctgt)는, 엔진 시동 시에 제1 클러치(CL1)를 완전 결합할 때의 제1 캐리어(14)의 목표 회전수이다.

본 실시 형태의 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어는, 미리 정해진 값을 토크 지령값으로서 출력하는 제어이며, 회전수 피드백 제어와는 다르다. 본 실시 형태의 토크 제어는, 캐리어 회전수(Nc)나 MG1 회전수에 따라 토크 지령값이 변화되는 것과는 다르고, 예를 들어 미리 정해진 패턴으로 토크 지령값이 출력된다. 따라서, 본 실시 형태의 토크 제어에 의하면, 회전수 피드백 제어와 같이 엔진(1)의 시동 중에 사용 전력이 상한을 초과해 버리는 것을 미연에 억제할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)는, 엔진(1)을 시동할 때의 전력 소비가 과대해지는 것을 억제할 수 있다.

이하에, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 실시 형태의 제어에 대해 설명한다. 도 6에 나타내는 타임차트는, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가 목표 결합 회전수(Nctgt) 미만인 경우의 제어의 흐름을 나타내고 있고, 도 7에 나타내는 타임차트는, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가 목표 결합 회전수(Nctgt)보다도 큰 경우의 제어의 흐름을 나타내고 있다. 각 타임차트에는, MG1 토크 지령값(Tg), 클러치 토크 지령값(Tclt), 반력 캔슬 토크 지령값(Tep), 캐리어 회전수(Nc) 및 엔진 회전수(Ne)가 각각 나타내어져 있다. 반력 캔슬 토크는, 제1 클러치(CL1)를 결합하는 것에 의한 구동축(31)에 대한 출력 토크의 변동을 억제하는 토크이다. ECU(50)는, 제2 회전기(MG2)에 의해 반력 캔슬 토크를 출력시킴으로써, 제1 클러치(CL1)를 결합함으로써 발생하는 반력을 캔슬한다.

도 3에 나타내는 제어 플로우는, 시스템 작동 중에 실행되는 것이며, 예를 들어 소정의 간격으로 반복 실행된다.

먼저, 스텝 S101에서는, ECU(50)에 의해, 엔진(1)의 시동 요구가 있는지의 여부가 판정된다. 예를 들어, 하기 식 (1)이 성립하는 경우에 엔진(1)의 시동 요구가 이루어진다.

[식 (1)]

여기서, Preq; 차량(100)에 대한 요구 파워, Pbmax; 배터리의 출력 가능한 상한의 전력, Pst; 엔진(1)을 시동할 때에 필요한 전력이다.

스텝 S101의 판정 결과, 엔진(1)의 시동 요구가 있다고 판정된 경우(스텝 S101-Y)에는 스텝 S102로 진행되고, 그렇지 않은 경우(스텝 S101-N)에는 본 제어 플로우는 종료된다. 도 6 및 도 7에서는, 각각 시각 t0에 엔진(1)의 시동 요구가 있다고 판정된다.

스텝 S102에서는, ECU(50)에 의해, 공진대 통과 판정이 성립되었는지의 여부가 판정된다. ECU(50)는, 예를 들어 엔진 회전수(Ne)가 소정 회전수(예를 들어, 300rpm)를 초과하고 있는 경우에 스텝 S102에서 긍정 판정을 행한다. 소정 회전수는, 예를 들어 엔진(1)의 댐퍼의 공진 주파수에 기초하여 정해진다. 크랭킹 시의 댐퍼 공진 주파수 상당의 회전수 이상까지 조기에 엔진 회전수(Ne)를 끌어올림으로써 시동 시의 진동을 억제할 수 있다. 스텝 S102의 판정 결과, 공진대 통과 판정이 성립되었다고 판정된 경우(스텝 S102-Y)에는 스텝 S103으로 진행되고, 그렇지 않은 경우(스텝 S102-N)에는 스텝 S105로 진행된다. 도 6에서는 시각 t2에, 도 7에서는 시각 t12에 각각 공진대 통과 판정이 성립된다.

스텝 S103에서는, ECU(50)에 의해, 목표 회전수 도달 판정이 성립되었는지의 여부가 판정된다. ECU(50)는, 캐리어 회전수(Nc)가 목표 결합 회전수(Nctgt)에 동기하였는지의 여부에 기초하여 스텝 S103의 판정을 행한다. ECU(50)는, 예를 들어 캐리어 회전수(Nc)와 목표 결합 회전수(Nctgt)의 편차 절댓값이 소정 값(예를 들어, 50rpm) 이하인 경우에 스텝 S103에서 긍정 판정을 행한다. 스텝 S103의 판정 결과, 목표 회전수 도달 판정이 성립되었다고 판정된 경우(스텝 S103-Y)에는 스텝 S104로 진행되고, 그렇지 않은 경우(스텝 S103-N)에는 스텝 S106으로 진행된다. 도 6에서는 시각 t4에, 도 7에서는 시각 t14에, 각각 목표 회전수 도달 판정이 성립된다.

스텝 S104에서는, ECU(50)에 의해, 클러치 결합 판정이 성립되었는지의 여부가 판정된다. ECU(50)는, 예를 들어 캐리어 회전수(Nc)와 엔진 회전수(Ne)의 편차 절댓값이 소정 값(예를 들어, 50rpm) 이하인 경우에 스텝 S104에서 긍정 판정을 행한다. 스텝 S104의 판정 결과, 클러치 결합 판정이 성립되었다고 판정된 경우(스텝 S104-Y)에는 스텝 S108로 진행되고, 그렇지 않은 경우(스텝 S104-N)에는 스텝 S107로 진행된다. 도 6에서는 시각 t6에, 도 7에서는 시각 t16에, 각각 클러치 결합 판정이 성립된다.

스텝 S105에서는, ECU(50)에 의해, 제1 제어(Ph.1 제어)가 실행된다. 도 4를 참조하여, 제1 제어에 대해 설명한다. 제1 제어는, 엔진 시동 요구가 이루어지고 나서 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과할 때까지의 사이에 실행되는 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어이다.

먼저, 스텝 S201에서는, ECU(50)에 의해, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가, 목표 결합 회전수(Nctgt)보다도 큰지의 여부가 판정된다. 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)는, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어를 개시할 때의 캐리어 회전수(Nc)이다. 본 실시 형태의 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)는, 엔진(1)의 시동 요구가 이루어졌을 때의 제1 캐리어(14)의 회전수이며, 예를 들어 스텝 S101에서 긍정 판정이 이루어졌을 때에 취득된 제1 캐리어(14)의 회전수이다. 스텝 S201의 판정 결과, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가 목표 결합 회전수(Nctgt)보다도 크다고 판정된 경우(스텝 S201-Y)에는 스텝 S202로 진행되고, 그렇지 않은 경우(스텝 S201-N)에는 스텝 S203으로 진행된다. 도 6에서는, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가, 목표 결합 회전수(Nctgt)보다도 저회전이다. 따라서, 스텝 S201에서 부정 판정이 이루어진다. 한편, 도 7에서는, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가, 목표 결합 회전수(Nctgt)보다도 고회전이다. 따라서, 스텝 S201에서 긍정 판정이 이루어진다.

스텝 S202에서는, ECU(50)에 의해, 부가 토크(Tgnctgt)에 소정의 값이 대입된다. 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 클러치 토크 지령값(Tclt)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)(도 6, 도 7 참조)에 대해 부가 토크(Tgnctgt)가 가산되어 MG1 토크 지령값(Tg)이 산출된다. 본 실시 형태에서는, 스텝 S202에서 설정되는 부가 토크(Tgnctgt)의 값은, 부의 값이며, 예를 들어 -5[Nm]이다. 스텝 S202에서 설정되는 부가 토크(Tgnctgt)의 값은, 정부 중, 캐리어 회전수(Nc)를 목표 결합 회전수(Nctgt)에 근접시키는 측의 값이다. 스텝 S202가 실행되면, 스텝 S204로 진행된다.

스텝 S203에서는, ECU(50)에 의해, 부가 토크(Tgnctgt)에 소정의 값이 대입된다. 본 실시 형태에서는, 스텝 S203에서 설정되는 부가 토크(Tgnctgt)의 값은, 0이다. 즉, MG1 토크 지령값(Tg)은, 클러치 토크 지령값(Tclt)과 균형을 이룬다. 이와 같이, 제1 제어에서는, MG1 토크 지령값(Tg)을 저감시키는 측의 부가 토크(Tgnctgt)는 허용되지만, MG1 토크 지령값(Tg)을 증대시키는 측의 부가 토크(Tgnctgt)는 허용되지 않는다. 따라서, 제1 회전기(MG1)의 소비 전력이 증가하는 것을 억제하고, 엔진 시동 시의 전력 피크의 증가를 억제할 수 있다. 스텝 S203이 실행되면, 스텝 S204로 진행된다.

스텝 S204에서는, ECU(50)에 의해, 클러치 토크 지령값(Tclt), MG1 토크 지령값(Tg) 및 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)이 결정된다. 클러치 토크 지령값(Tclt)은, 예를 들어 미리 정해진 공진대 통과 중의 지령값으로 된다. 본 실시 형태의 공진대 통과 중의 지령값은, MG1 토크 지령값(Tg)의 허용되는 최댓값에 기초하여 정해져 있다. MG1 토크 지령값(Tg)의 최댓값은, 예를 들어 엔진 시동용으로서 배터리로부터 제1 회전기(MG1)에 대해 공급 가능한 최대 전력에 기초하는 것이다. 본 실시 형태에서는, 공진대 통과 중의 클러치 토크 지령값(Tclt)이 150[Nm]으로 된다. 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 과도 상태의 클러치 토크 지령값(Tclt)은, 공진대 통과 중의 지령값을 향해, 서서히 증가해 간다. 도 6에서는, 시각 t1에, 도 7에서는 시각 t11에 클러치 토크 지령값(Tclt)이 공진대 통과 중의 원하는 클러치 토크(여기서는, 150[Nm])까지 증가하고, 그 후는 클러치 토크 지령값(Tclt)이 일정하게 유지된다.

MG1 토크 지령값(Tg)은, 클러치 토크 지령값(Tclt)과 부가 토크(Tgnctgt)에 기초하여, 하기 식 (2)에 의해 산출된다.

[식 (2)]

여기서, ρ: 유성 기어 기구(10)의 기어비이다.

도 7의 경우, 스텝 S201에서 긍정 판정이 이루어져 스텝 S202로 진행되기 때문에, 부가 토크(Tgnctgt)는 부의 값으로 된다. 따라서, 상기 식 (2)에 의해 산출되는 MG1 토크 지령값(Tg)은, 클러치 토크와 균형을 이루는 토크[이하, 간단히 「균형을 이루는 토크(Tgeq)」라고 칭함]에 대해 작은 토크로 된다. 도 7에 일점쇄선으로 나타내는, 균형을 이루는 토크(Tgeq)는, 상기 식 (2)의 우변 제1항의 토크이다. 제1 클러치(CL1)가 결합됨으로써, 클러치 토크에 따라 제1 유성 기어 기구(10)를 통해 제1 회전기(MG1)와 엔진(1)이 토크를 전달할 수 있다. 균형을 이루는 토크(Tgeq)는, 기어비 ρ에 기초하여 클러치 토크 지령값(Tclt)을 제1 선 기어(11) 상의 토크로 환산한 값이다. 도 7의 경우에는, MG1 토크 지령값(Tg)이, 균형을 이루는 토크(Tgeq)에 부의 부가 토크(Tgnctgt)를 더한 값으로 된다. 따라서, 시각 t11로부터 캐리어 회전수(Nc)가 목표 결합 회전수(Nctgt)를 향해 저하되기 시작한다.

도 6의 경우, 스텝 S201에서 부정 판정이 이루어져 스텝 S203으로 진행되기 때문에, 부가 토크(Tgnctgt)는 0이다. 따라서, 상기 식 (2)에 의해 산출되는 MG1 토크 지령값(Tg)은, 균형을 이루는 토크(Tgeq)와 일치한다. ECU(50)는, 엔진 시동 요구가 이루어지면, 상기 식 (2)에서 결정한 값까지, MG1 토크 지령값(Tg)을 증가시킨다. MG1 토크 지령값(Tg)은, 클러치 토크 지령값(Tclt)과 대응하여 증가한다.

또한, ECU(50)는, 하기 식 (3)에 의해 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)을 산출한다.

[식 (3)]

ECU(50)는, 결정한 클러치 토크 지령값(Tclt)을 제1 클러치(CL1)에, MG1 토크 지령값(Tg)을 제1 회전기(MG1)에 대해 각각 출력한다. 또한, ECU(50)는, 차량(100)에 대한 요구 구동력으로부터 결정되는 MG2 토크에 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)에 따른 증분을 더한 값을 제2 회전기(MG2)에 대한 토크 지령값으로서 출력한다. 스텝 S204가 실행되면, 도 4에 나타내는 제1 제어의 제어 플로우는 종료된다. ECU(50)는, 제1 제어의 제어 플로우가 종료되면, 도 3에 나타내는 제어 플로우를 종료한다.

스텝 S106에서는, ECU(50)에 의해, 제2 제어(Ph.2 제어)가 실행된다. 도 5를 참조하여, 제2 제어에 대해 설명한다. 제2 제어는, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과한 후, 캐리어 회전수(Nc)가 목표 결합 회전수(Nctgt)로 될 때까지의 동안에 실행되는 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어이다.

먼저, 스텝 S301에서는, ECU(50)에 의해, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가 목표 결합 회전수(Nctgt)보다도 큰지의 여부가 판정된다. 스텝 S301의 판정 결과, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가 목표 결합 회전수(Nctgt)보다도 크다고 판정된 경우(스텝 S301-Y)에는 스텝 S302로 진행되고, 그렇지 않은 경우(스텝 S301-N)에는 스텝 S303으로 진행된다.

스텝 S302에서는, ECU(50)에 의해, 부가 토크(Tgnctgt)에 소정의 값이 대입된다. 본 실시 형태에서는, 스텝 S302에서 설정되는 부가 토크(Tgnctgt)의 값은, 부의 값이며, 예를 들어 -3[Nm]이다. 스텝 S302에서 설정되는 부가 토크(Tgnctgt)의 값은, 정부 중, 캐리어 회전수(Nc)를 목표 결합 회전수(Nctgt)에 근접시키는 측의 값이다. 도 7의 경우, 스텝 S301에서 긍정 판정이 이루어져 스텝 S302로 진행되고, 부가 토크(Tgnctgt)가 부의 값으로 설정된다. 스텝 S302가 실행되면, 스텝 S304로 진행된다.

스텝 S303에서는, ECU(50)에 의해, 부가 토크(Tgnctgt)에 소정의 값이 대입된다. 본 실시 형태에서는, 스텝 S303에서 설정되는 부가 토크의 값은, 정의 값이며, 예를 들어 5[Nm]이다. 스텝 S303에서 설정되는 부가 토크(Tgnctgt)의 값은, 정부 중, 캐리어 회전수(Nc)를 목표 결합 회전수(Nctgt)에 근접시키는 측의 값이다. 이와 같이, 제2 제어에서는, MG1 토크 지령값(Tg)을 저감시키는 측의 부가 토크(Tgnctgt) 및 MG1 토크 지령값(Tg)을 증대시키는 측의 부가 토크(Tgnctgt)의 양쪽이 허용된다. 도 6의 경우, 스텝 S301에서 부정 판정이 이루어져 스텝 S303으로 진행되고, 부가 토크(Tgnctgt)가 정의 값으로 설정된다. 스텝 S303이 실행되면, 스텝 S304로 진행된다.

스텝 S304에서는, ECU(50)에 의해, 클러치 토크 지령값(Tclt), MG1 토크 지령값(Tg) 및 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)이 결정된다. 제2 제어에 있어서의 클러치 토크 지령값(Tclt)의 크기는, 제1 제어에 있어서의 클러치 토크 지령값(Tclt)의 크기보다도 작다. 이것은, 엔진 회전수(Ne)가 이미 공진대를 통과하고 있기 때문이다. 본 실시 형태에서는, 제2 제어의 클러치 토크 지령값(Tclt)은, 예를 들어 10[Nm]으로 된다. MG1 토크 지령값(Tg)은, 클러치 토크 지령값(Tclt)과 부가 토크(Tgnctgt)에 기초하여, 상기 식 (2)에 의해 산출된다.

ECU(50)는, 결정한 클러치 토크 지령값(Tclt)을 제1 클러치(CL1)에, MG1 토크 지령값(Tg)을 제1 회전기(MG1)에 대해 각각 출력한다. 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 클러치 토크 지령값(Tclt)은, 원하는 값(여기서는, 10[Nm])을 향해 서서히 감소한다. 도 6에서는 시각 t3에, 도 7에서는 시각 t13에, 클러치 토크 지령값(Tclt)이 원하는 바에 도달한다. 또한, MG1 토크 지령값(Tg)은, 클러치 토크 지령값(Tclt)의 감소에 대응하여 감소한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 제어에 있어서의 MG1 토크 지령값(Tg)은, 균형을 이루는 토크(Tgeq)에 대해 부가 토크(Tgnctgt)의 분만큼 큰 토크로 된다. 따라서, 캐리어 회전수(Nc)는, 시각 t3으로부터 목표 결합 회전수(Nctgt)를 향해 상승한다.

또한, ECU(50)는, 차량(100)에 대한 요구 구동력으로부터 결정되는 MG2 토크에 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)분의 보정값을 더한 값을 제2 회전기(MG2)에 대한 토크 지령값으로서 출력한다. 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)은, 예를 들어 상기 식 (3)에 의해 산출된다. 스텝 S304가 실행되면, 도 5에 나타내는 제2 제어의 제어 플로우는 종료된다. ECU(50)는, 제2 제어의 제어 플로우가 종료되면, 도 3에 나타내는 제어 플로우를 종료한다.

도 3의 스텝 S107에서는, ECU(50)에 의해, 제3 제어(Ph.3 제어)가 실행된다. 제3 제어는, 캐리어 회전수(Nc)가 목표 결합 회전수(Nctgt)로 되고 나서 제1 클러치(CL1)가 완전 결합될 때까지의 동안에 실행되는 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어이다.

제3 제어에 있어서의 클러치 토크 지령값(Tclt)은, 예를 들어 제2 제어에 있어서의 클러치 토크 지령값(Tclt)과 동일한 값으로 된다. 제3 제어에서는, MG1 토크 지령값(Tg)은, 클러치 토크 지령값(Tclt)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)에 일치한다. ECU(50)는, 제3 제어의 실행 중에 엔진 회전수(Ne)가 소정의 분사 허가 회전수까지 상승하면, 파이어링을 실행하여 엔진 시동을 완료시킨다. 도 6에서는 시각 t5에, 도 7에서는, 시각 t15에 초폭하여 엔진 회전수(Ne)가 크게 상승한다. 제3 제어에 있어서의 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)은, 클러치 토크 지령값(Tclt)에 기초하여 결정된다. 스텝 S107이 실행되면, 본 제어 플로우는 종료된다. 엔진 회전수(Ne)가 목표 결합 회전수(Nctgt)까지 상승하여 클러치 결합 판정이 성립되면(스텝 S104-Y), 제3 제어가 종료되고, 스텝 S108로 진행된다.

스텝 S108에서는, ECU(50)에 의해, 제1 클러치(CL1)의 결합 판정 완료 후의 제어가 실행된다. ECU(50)는, 클러치 토크 지령값(Tclt)을 스위프로 상승시킨다. ECU(50)는, 클러치 토크 지령값(Tclt)을 증가시키고, MG1 토크 지령값(Tg)을 회전수 피드백(FB) 제어의 지령값으로 전환한다. 또한, ECU(50)는, 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)을 그때까지의 클러치 토크 지령값(Tclt)에 기초하는 값으로부터 MG1 토크 지령값(Tg)에 기초하는 값으로 변경한다.

클러치 토크 지령값(Tclt)은, 제1 제어에 있어서의 클러치 토크 지령값(Tclt)보다도 큰 값으로 된다. 본 실시 형태에서는, 스텝 S108에 있어서의 클러치 토크 지령값(Tclt)이, 예를 들어 200[Nm]으로 된다. MG1 토크 지령값(Tg)은, 회전수 FB 제어에 의해 결정된다. ECU(50)는, 목표 MG1 회전수와 실제의 MG1 회전수의 편차를 축소하도록, 예를 들어 PID 제어에 의한 피드백 제어를 행하고, MG1 토크 지령값(Tg)을 결정한다. 또한, 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)은, MG1 토크 지령값(Tg)에 기초하여, 하기 식 (4)에 의해 산출된다.

[식 (4)]

ECU(50)는, 결정한 클러치 토크 지령값(Tclt)을 제1 클러치(CL1)에, MG1 토크 지령값(Tg)을 제1 회전기(MG1)에 대해 각각 출력한다. 또한, ECU(50)는, 차량(100)에 대한 요구 구동력으로부터 결정되는 MG2 토크에 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)에 의해 보정한 값을 제2 회전기(MG2)에 대한 토크 지령값으로서 출력한다. 스텝 S108이 실행되면, 도 3의 제어 플로우는 종료된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)에 의하면, 제1 클러치(CL1)를 개방한 상태로부터 엔진(1)을 시동할 때에, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어를 실행한다. 이에 의해, MG1 토크 지령값(Tg)이 제1 클러치(CL1)의 마찰 계수의 편차 등에 영향받는 것을 억제할 수 있다. 또한, 토크 제어(제1 제어, 제2 제어)에 있어서, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1) 각각에 대한 토크 지령값(Tg, Tclt)은, 한쪽의 토크 지령값과 다른 쪽의 토크 지령값이 대응하여 변화된다. 즉, 한쪽의 토크 지령값이 증가하는 경우에는 다른 쪽의 토크 지령값도 증가하고, 한쪽의 토크 지령값이 감소하는 경우에는 다른 쪽의 토크 지령값도 감소한다. 또한, 한쪽의 토크 지령값이 일정한 경우에는 다른 쪽의 토크 지령값도 일정하다. 따라서, 엔진(1)에 전달되는 크랭킹 토크를 원하는 토크로 적절히 제어하는 것이 가능하다.

또한, 한쪽에 대한 토크 지령값과 균형을 이루는 토크와 다른 쪽에 대한 토크 지령값의 차분 토크가 소정 범위 내이다. 본 실시 형태에서는, MG1 토크 지령값(Tg)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)와의 차분 토크가, 미리 정해진 부가 토크(Tgnctgt)의 범위 내이다. 본 실시 형태에서는, MG1 토크 지령값(Tg)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)의 차를 확대시키고, 또는 MG1 토크 지령값(Tg)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)의 차를 축소시키는 과도기(예를 들어, 도 6의 기간 P1이나 기간 P2)를 제외하고, MG1 토크 지령값(Tg)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)의 차분이 일정하다. 이에 의해, MG1 토크와 클러치 토크가 균형을 이루도록 하면서, 캐리어 회전수(Nc)를 목표 결합 회전수(Nctgt)를 향해 수렴시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)에서는, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)에 대한 토크 제어에 있어서의 균형을 이루는 토크(Tgeq)와 MG1 토크 지령값(Tg)의 차분 토크는, 목표 결합 회전수(Nctgt)와, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)의 대소 관계에 기초하고 있다.

상기 차분 토크는, 캐리어 회전수(Nc)를 목표 결합 회전수(Nctgt)에 근접시키는 측의 값이다. 예를 들어, ECU(50)는, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가 목표 결합 회전수(Nctgt)보다도 고회전인 경우에 부가 토크(Tgnctgt)를 부의 값으로 한다. 이에 의해, MG1 토크 지령값(Tg)은, 균형을 이루는 토크(Tgeq)에 대해 캐리어 회전수(Nc)를 저하시키는 측의 값으로 되고, 캐리어 회전수(Nc)를 목표 결합 회전수(Nctgt)를 향해 변화시킬 수 있다.

또한, ECU(50)는, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가 목표 결합 회전수(Nctgt) 미만인 경우에 부가 토크(Tgnctgt)를 정의 값으로 한다. 이에 의해, MG1 토크 지령값(Tg)은, 균형을 이루는 토크(Tgeq)에 대해 캐리어 회전수(Nc)를 상승시키는 측의 값으로 되고, 캐리어 회전수(Nc)를 목표 결합 회전수(Nctgt)를 향해 변화시킬 수 있다.

또한, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어에 있어서, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과할 때까지(제1 제어)의 토크 지령값(Tg, Tclt)의 크기는, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과한 후(제2 제어)의 토크 지령값(Tg, Tclt)의 크기보다도 각각 크다. 이에 의해, 제1 제어에 있어서 엔진 회전수(Ne)를 빠르게 공진대보다도 고회전까지 상승시킬 수 있다.

여기서, 제1 제어에서는 MG1 토크 지령값(Tg)이 큰 값으로 되기 때문에, 부가 토크(Tgnctgt)에 의해 더욱 MG1 토크 지령값(Tg)을 증가시켜 버리는 것은, 전력 소비의 증대를 초래하여 바람직하지 않다. 또한, 큰 MG1 토크를 요구하는 것은, 제1 회전기(MG1)의 체격의 확대로 이어지기 때문에, 바람직하지 않다. 본 실시 형태에서는, ECU(50)는, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가, 목표 결합 회전수(Nctgt)에 대해 저회전인 경우, 제1 제어에서는 MG1 토크 지령값(Tg)을 증가시키는 부가 토크(Tgnctgt)를 허용하지 않고, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과한 후에 차분 토크를 설정한다. 즉, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가, 목표 결합 회전수(Nctgt)에 대해 저회전인 경우, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과한 후에 정의 부가 토크(Tgnctgt)를 허용하여, 균형을 이루는 토크(Tgeq)와 MG1 토크 지령값(Tg)에 차분 토크를 설정한다. 따라서, 본 실시 형태의 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)에 의하면, 엔진 시동 시의 전력 피크의 증가를 미연에 억제할 수 있다.

한편, ECU(50)는, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가 목표 결합 회전수(Nctgt)에 대해 고회전인 경우, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과하기 전부터 차분 토크를 설정한다. 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)가 목표 결합 회전수(Nctgt)에 대해 고회전인 경우, 부가 토크(Tgnctgt)는 부의 값으로 되고, MG1 토크 지령값(Tg)은, 균형을 이루는 토크(Tgeq)보다도 작은 토크로 된다. 이 경우에는, ECU(50)는, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과하기 전, 즉 엔진 회전수(Ne)가 공진대보다도 고회전으로 되기 전부터 부가 토크(Tgnctgt)를 허용하여, 균형을 이루는 토크(Tgeq)와 MG1 토크 지령값(Tg)에 차분 토크를 설정한다. 따라서, 캐리어 회전수(Nc)를 목표 결합 회전수(Nctgt)를 향해 빠른 타이밍에서 변화시키기 시작할 수 있다.

또한, ECU(50)는, 제1 클러치(CL1)가 완전 결합되기 전에는, 클러치 토크 지령값(Tclt)에 기초하여 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)을 결정한다. 따라서, MG1 회전수의 변화가 발생한 경우나 MG1 토크에 대해 클러치 토크의 응답 지연이 있었던 경우에, MG1 토크 지령값(Tg)에 기초하여 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)을 결정하는 경우보다도, 적절한 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)을 보다 높은 정밀도로 추정하고, 결정할 수 있다.

ECU(50)는, 제1 클러치(CL1)가 완전 결합된 후에는, MG1 토크 지령값(Tg)에 기초하여 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)을 결정한다. 이에 의해, 제1 클러치(CL1)의 완전 결합 후에 MG1 토크의 변화에 따라 적절히 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)을 결정할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치(1-1)에 의하면, 구동축(31)에 출력되는 토크의 변동이 억제된다.

또한, 본 실시 형태의 ECU(50)는, MG1 토크 지령값(Tg)을, 균형을 이루는 토크(Tgeq)에 대해 증감함으로써, 균형을 이루는 토크(Tgeq)와 MG1 토크 지령값(Tg)에 차분 토크를 설정한다. 또한, ECU(50)는, 캐리어 회전수(Nc)가 목표 결합 회전수(Nctgt)로 되면, 차분 토크를 없애고, MG1 토크 지령값(Tg)을 균형을 이루는 토크(Tgeq)로 한다. 클러치 토크에 대해 응답성이 높은 MG1 토크 쪽을 증감시킴으로써, 토크 제어의 응답성을 높일 수 있다. 예를 들어, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어 실행 중에 부가 토크(Tgnctgt)를 변화시키는 경우에 응답성의 면에서 유리하다.

[제2 실시 형태]

도 8 내지 도 10을 참조하여, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 제2 실시 형태에 대해서는, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다. 도 8은 제2 실시 형태에 관한 차량의 스켈톤도, 도 9는 제2 실시 형태에 관한 작동 결합표를 나타내는 도면, 도 10은 제2 실시 형태의 제1 주행 모드에 관한 공선도, 도 11은 제2 실시 형태의 제2 주행 모드에 관한 공선도이다.

도 8에 도시하는 차량(100)은 동력원으로서 엔진(1), 제1 회전기(MG1) 및 제2 회전기(MG2)를 갖는 하이브리드(HV) 차량이다. 차량(100)은 외부 전원에 의해 충전 가능한 플러그인 하이브리드(PHV) 차량이어도 된다. 차량(100)은 상기 동력원 외에, 유성 기어 기구(40), 제1 클러치(CL1), 제2 클러치(CL2) 및 브레이크(BK1)를 포함하여 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량용 구동 장치(2-1)는, 제1 회전기(MG1), 제2 회전기(MG2), 엔진(1), 유성 기어 기구(40) 및 제1 클러치(CL1)를 포함하여 구성되어 있다. 차량용 구동 장치(2-1)는, 또한 ECU(60)를 포함하여 구성되어도 된다.

제1 회전기(MG1)의 회전축(36)은 제1 클러치(CL1), 댐퍼(1c) 및 플라이휠(1b)을 통해 엔진(1)의 출력축(1a)과 접속되어 있다. 유성 기어 기구(40)는 싱글 피니언식이며, 선 기어(41), 피니언 기어(42), 링 기어(43) 및 캐리어(44)를 갖는다.

선 기어(41)에는, 제2 회전기(MG2)의 회전축(37)이 접속되어 있다. 캐리어(44)에는, 출력 기어(45)가 접속되어 있다. 출력 기어(45)는 차동 장치(30)의 디퍼렌셜 링 기어(29)와 맞물려 있다. 차동 장치(30)는 좌우의 구동축(31)을 통해 구동륜(32)에 접속되어 있다. 링 기어(43)에는, 제2 클러치(CL2)를 통해 제1 회전기(MG1)가 접속되어 있다. 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)는, 예를 들어 마찰 결합식의 것으로 할 수 있다. 링 기어(43)는 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)를 통해 엔진(1)과 접속된 소정 회전 요소이다.

브레이크(BK1)는, 결합됨으로써 링 기어(43)의 회전을 규제하는 것이다. 본 실시 형태의 브레이크(BK1)는, 예를 들어 마찰 결합식의 브레이크 장치이다. 결합 상태의 브레이크(BK1)는, 링 기어(43)와 차체측을 접속하고, 링 기어(43)의 회전을 규제한다.

ECU(60)는, 엔진(1), 제1 회전기(MG1), 제2 회전기(MG2), 제1 클러치(CL1), 제2 클러치(CL2) 및 브레이크(BK1)를 제어한다. 하이브리드 차량용 구동 장치(2-1)는, HV 주행 모드와 EV 주행 모드를 갖는다.

HV 주행 모드에서는, 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)가 결합되고, 브레이크(BK1)가 개방된다. 이에 의해, 엔진(1)과 제1 회전기(MG1)와 링 기어(43)가 연결된다.

EV 주행 모드는, 제1 주행 모드와 제2 주행 모드를 포함한다. 제1 주행 모드는, 제2 회전기(MG2)를 동력원으로 하여 주행하는 주행 모드이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 주행 모드에서는, 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)가 개방되고, 브레이크(BK1)가 결합된다. 도 10에 도시하는 공선도에 있어서, S축은 선 기어(41) 및 제2 회전기(MG2)의 회전수를 나타내고, C축은 캐리어(44)의 회전수를 나타내고, R축은 링 기어(43)의 회전수를 나타낸다. 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)가 개방됨으로써, 엔진(1) 및 제1 회전기(MG1)는, 링 기어(43)로부터 분리된다. 브레이크(BK1)가 결합됨으로써, 링 기어(43)의 회전이 규제된다. 따라서, 링 기어(43)는 MG2 토크에 대한 반력 수용부로서 기능하고, MG2 토크를 캐리어(44)로부터 출력시킬 수 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 주행 모드에서는, 제2 클러치(CL2)가 결합되고, 제1 클러치(CL1) 및 브레이크(BK1)가 개방된다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 클러치(CL1)가 개방됨으로써, 엔진(1)은 제1 회전기(MG1)로부터 분리된다. 또한, 제2 클러치(CL2)가 결합됨으로써 제1 회전기(MG1)가 링 기어(43)와 접속된다. 또한, 브레이크(BK1)가 개방됨으로써 링 기어(43)의 회전이 허용된다. 따라서, 제1 회전기(MG1) 및 제2 회전기(MG2)의 토크가 각각 캐리어(44)로부터 출력된다.

ECU(60)는, 제1 클러치(CL1)를 개방한 상태로부터 엔진(1)을 시동하는 경우, 링 기어(43)의 회전수가 목표 회전수로 될 때까지의 동안, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어를 실행한다. 예를 들어, 도 10에 도시하는 제1 주행 모드로부터 엔진(1)을 시동하는 경우, 토크 제어를 개시할 때의 링 기어(43)의 회전수는 0회전이다. ECU(60)는, 브레이크(BK1)를 개방하고, 제2 클러치(CL2)를 결합하여, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어를 실행한다. ECU(60)는, 예를 들어 적어도 링 기어(43)의 회전수가 목표 회전수로 상승할 때까지의 동안, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)의 토크 제어를 실행한다.

ECU(60)는, 토크 제어에 있어서, MG1 토크 지령값(Tg)과 클러치 토크 지령값(Tclt)을 대응하여 변화시키고, 또한 MG1 토크 지령값(Tg)은, 클러치 토크 지령값(Tclt)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)와의 차분 토크를 소정 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또한, MG1 토크 지령값(Tg)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)와의 차분 토크는, 링 기어(43)의 회전수를 목표 회전수에 근접시키는 측의 값인 것이 바람직하다. 또한, ECU(60)는, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과하기 전의 토크 지령값(Tg, Tclt)의 크기를, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과한 후의 토크 지령값(Tg, Tclt)의 크기보다도 크게 하는 것이 바람직하다.

토크 제어를 개시할 때의 링 기어(43)의 회전수는 0회전이며, 목표 회전수에 대해 저회전이다. 따라서, ECU(60)는, 엔진 회전수(Ne)가 공진대를 통과한 후에 MG1 토크 지령값(Tg)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)에 차분 토크[부가 토크(Tgnctgt)]를 설정한다. 또한, 본 실시 형태의 하이브리드 차량용 구동 장치(2-1)에서는, 제1 회전기(MG1)와 제1 클러치(CL1)가 동축상에 있기 때문에, 균형을 이루는 토크(Tgeq)는 클러치 토크 지령값(Tclt)과 일치한다. 즉, MG1 토크 지령값(Tg)은, 하기 식 (5)에 의해 산출할 수 있다.

[식 (5)]

ECU(60)는, 상기 식 (5)에 나타내는 바와 같이, 클러치 토크 지령값(Tclt)과 균형을 이루는 토크에 대해 MG1 토크 지령값(Tg)을 증감함으로써, 차분 토크를 설정한다. 또한, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 링 기어(43)의 회전수가 목표 회전수로 되면, 부가 토크(Tgnctgt)를 0으로 하고, MG1 토크 지령값(Tg)을 클러치 토크 지령값(Tclt)과 균형을 이루는 토크로 하는 것이 바람직하다.

또한, ECU(60)는, 제2 회전기(MG2)에 반력 캔슬 토크를 출력시켜, 출력축인 캐리어(44)로부터의 출력 토크의 변동을 억제한다. ECU(60)는, 제1 클러치(CL1)가 완전 결합되기 전에는, 제1 클러치(CL1)에 대한 토크 지령값에 기초하여 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)을 결정하고, 제1 클러치(CL1)가 완전 결합된 후에는, 제1 회전기(MG1)에 대한 토크 지령값에 기초하여 반력 캔슬 토크 지령값(Tep)을 결정하는 것이 바람직하다.

또한, 또 다른 차량에 상기 제1 실시 형태나 본 실시 형태의 제어가 적용되어도 된다. 예를 들어, 엔진과 1개의 회전기를 탑재하고, 구동륜 및 회전기와 엔진을 클러치에 의해 체결 및 개방하는 차량에 대해 상기 제1 실시 형태나 본 실시 형태의 제어가 적용되어도 된다.

[상기 각 실시 형태의 제1 변형예]

상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 목표 결합 회전수(Nctgt)는, 1개의 회전수이어도, 일정한 회전수의 범위이어도 된다. 또한, 목표 결합 회전수(Nctgt)는, 차속 등의 조건에 따라 변화되어도 된다. 예를 들어, 차속이 높은 경우의 목표 결합 회전수(Nctgt)는, 차속이 낮은 경우의 목표 결합 회전수(Nctgt)보다도 고회전이어도 된다. 차속이 높은 경우에는, 요구 파워가 높아지기 쉽다. 이와 같은 경우에 목표 결합 회전수(Nctgt)를 높게 함으로써, 요구에 대한 파워의 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 비교적 요구 파워가 낮은 저차속의 경우에 목표 결합 회전수(Nctgt)를 낮게 함으로써, 제1 클러치(CL1)가 완전 결합되는 타이밍을 빠르게 할 수 있다.

[상기 각 실시 형태의 제2 변형예]

상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 클러치 토크 지령값(Tclt)과 균형을 이루는 토크(Tgeq)에 대해 MG1 토크 지령값(Tg)을 증감함으로써 차분 토크를 설정하였지만, 이 대신에, MG1 토크 지령값(Tg)과 균형을 이루는 토크에 대해 부가 토크(Tgnctgt)를 가산하여 클러치 토크 지령값(Tclt)을 증감함으로써, 차분 토크를 설정하도록 해도 된다. 이 경우, 캐리어 회전수(Nc)나 링 기어(43)의 회전수가 목표 회전수로 되면, 부가 토크(Tgnctgt)를 0으로 하여 클러치 토크 지령값(Tclt)을 MG1 토크 지령값(Tg)과 균형을 이루는 토크로 하도록 하면 된다.

[상기 각 실시 형태의 제3 변형예]

부가 토크(Tgnctgt)는, 가변으로 되어도 된다. 예를 들어, 조건에 따라 부가 토크(Tgnctgt)의 값으로서 상이한 값을 채용하고, 채용한 부가 토크(Tgnctgt)의 값은 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)에 대한 토크 제어의 동안에는 변화시키지 않도록 해도 된다. 또는, 부가 토크(Tgnctgt)의 값은, 제1 회전기(MG1) 및 제1 클러치(CL1)에 대한 토크 제어의 동안에 변화되어도 된다.

[상기 각 실시 형태의 제4 변형예]

상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 토크 제어에 있어서, MG1 토크 지령값(Tg)의 산출 시에 부가 토크(Tgnctgt)가 가산되었지만, 부가 토크(Tgnctgt)가 가산되지 않은 경우가 있어도 된다. 예를 들어, 시동 요구 시 캐리어 회전수(Ncini)와 목표 결합 회전수(Nctgt)가 동등한(차회전수가 소정 미만인) 경우에, 부가 토크(Tgnctgt)를 가산하지 않고 MG1 토크 지령값(Tg)이 산출되도록 해도 된다. 상기 제2 변형예와 같이 클러치 토크 지령값(Tclt)의 산출 시에 부가 토크(Tgnctgt)를 가산하는 경우에 대해서도 마찬가지로, 부가 토크(Tgnctgt)가 가산되지 않은 경우가 설정되어도 된다.

상기한 각 실시 형태 및 변형예에 개시된 내용은, 적절히 조합하여 실행될 수 있다.

1-1, 2-1 : 하이브리드 차량용 구동 장치
1 : 엔진
10 : 제1 유성 기어 기구(차동 기구)
14 : 제1 캐리어(소정 회전 요소)
32 : 구동륜
40 : 유성 기어 기구(차동 기구)
43 : 링 기어(소정 회전 요소)
50, 60 : ECU
CL1 : 제1 클러치(클러치)
Nc : 캐리어 회전수
Ne : 엔진 회전수
Ncini : 시동 요구 시 캐리어 회전수
Nctgt : 목표 결합 회전수(목표 회전수)
Tclt : 클러치 토크 지령값
Tep : 반력 캔슬 토크 지령값
Tg : MG1 토크 지령값
Tgeq : 균형을 이루는 토크
Tgnctgt : 부가 토크

Claims

하이브리드 차량(100)용 구동 장치로서,
상기 하이브리드 차량은,
차동 기구(10),
상기 차동 기구에 접속된 제1 회전기(MG1),
상기 차동 기구에 접속된 제2 회전기(MG2), 및
클러치(CL1)를 통해 상기 차동 기구의 소정 회전 요소(14, 43)와 접속된 기관(1)을 포함하고,
상기 구동 장치는 전자 제어 유닛(50, 60)을 포함하고,
상기 전자 제어 유닛은,
(i) 상기 클러치를 개방한 상태로부터 상기 기관을 시동하는 경우, 상기 소정 회전 요소의 회전수가 목표 회전수로 될 때까지의 동안, 상기 제1 회전기 및 상기 클러치에 의한 토크 제어를 실행하고,
(ii) 상기 토크 제어에 있어서, 상기 제1 회전기 및 상기 클러치 중 한쪽에 대한 지령값인 제1 토크 지령값에 균형을 이루는 토크와 상기 제1 회전기 및 상기 클러치 중 다른 쪽에 대한 지령값인 제2 토크 지령값의 차이인 차분 토크가 소정 범위 내의 값이 되게 하도록 상기 제1 회전기 및 상기 클러치 각각에 대한 토크 지령값을 제어하는, 하이브리드 차량용 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 토크 제어에 있어서의 상기 차분 토크는, 상기 클러치를 완전 결합할 때의 상기 소정 회전 요소의 목표 회전수와, 상기 토크 제어를 개시할 때의 상기 소정 회전 요소의 회전수의 대소 관계에 기초하여,
상기 차분 토크는, 상기 소정 회전 요소의 회전수를 상기 목표 회전수에 근접시키는 측의 값인, 하이브리드 차량용 구동 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 토크 제어에 있어서, 상기 기관의 회전수가 공진대를 통과할 때까지의 상기 토크 지령값의 크기는, 상기 공진대를 통과한 후의 상기 토크 지령값의 크기보다도 크고,
상기 전자 제어 유닛은
(i) 상기 토크 제어를 개시할 때의 상기 소정 회전 요소의 회전수가, 상기 목표 회전수에 대해 저회전인 경우, 상기 기관의 회전수가 상기 공진대를 통과한 후에 상기 차분 토크를 설정하고,
(ii) 상기 토크 제어를 개시할 때의 상기 소정 회전 요소의 회전수가, 상기 목표 회전수에 대해 고회전인 경우, 상기 기관의 회전수가 상기 공진대를 통과하기 전부터 상기 차분 토크를 설정하도록 구성되는, 하이브리드 차량용 구동 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하이브리드 차량은 상기 클러치를 결합하는 것에 의한 출력 토크의 변동을 억제하는 토크를 상기 제2 회전기에 의해 출력하도록 구성되고,
상기 전자 제어 유닛은
(i) 상기 클러치가 완전 결합되기 전에는, 상기 클러치에 대한 토크 지령값에 기초하여 상기 억제하는 토크를 결정하고,
(ii) 상기 클러치가 완전 결합된 후에는, 상기 제1 회전기에 대한 토크 지령값에 기초하여 상기 억제하는 토크를 결정하도록 구성되는, 하이브리드 차량용 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은
(i) 상기 제1 회전기에 대한 토크 지령값을, 상기 클러치에 대한 토크 지령값과 균형을 이루는 토크에 대해 증감함으로써 상기 차분 토크를 설정하고,
(ii) 상기 소정 회전 요소의 회전수가 상기 목표 회전수로 되면, 상기 제1 회전기에 대한 토크 지령값을 상기 클러치에 대한 토크 지령값과 균형을 이루는 토크로 하도록 구성된, 하이브리드 차량용 구동 장치.