KR20150122065A - 하이브리드 차량의 제어 장치 - Google Patents

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KR20150122065A
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engaging
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겐지 이타가키
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서 래틀링에 기인하는 진동 및 소음을 억제한다.
엔진, 회전 전기 및 구동축이 각각 연결되는 회전요소를 포함하는 차동 기구와, 한 쌍의 계합 요소가 계합하여 이루어지는 계합 상태에 있어서 회전 전기의 회전이 제한된 고정 변속비 모드를 실현하는 계합 기구를 구비한 하이브리드 차량을 제어하는 하이브리드 차량의 제어 장치는, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 계합 기구의 계합 요소에 작용하는 토크의 방향이 반전되는지의 여부를 판정하는 판정 수단과, 고정 변속비 모드에서 회전 전기를 셧다운 상태로 함과 함께, 상기 토크의 방향이 반전된다고 판정된 경우에, 상기 셧다운 제어를 일시적으로 해제하고, 상기 한 쌍의 계합 요소 상호간에 형성되는 백래시를 제거하기 위한 백래시 제거 토크가 공급되도록 상기 회전 전기를 제어하는 제어 수단을 구비한다.

Description

하이브리드 차량의 제어 장치{HYBRID VEHICLE CONTROL APPARATUS}
본 발명은 하이브리드 차량의 제어 장치의 기술분야에 관한 것이다.
차동 기구에 엔진과 회전 전기(電機)를 연결하고, 엔진 토크에 대항하는 반력 토크를 회전 전기에 부담시켜 엔진 동작점을 제어하는, 소위 CVT(Continuously Variable Transmission) 모드를 구비한 하이브리드 차량이 공지되어 있다. 또한, 이 종류의 하이브리드 차량에 있어서, 한 쌍의 계합(engaging) 요소를 구비한 계합 기구에 의해 차동 기구의 하나의 회전요소를 회전 불가능한 상태로 하고, 상기 반력 토크를 당해 계합 기구에 부담시킴으로써 변속비를 고정하는, 소위 고정 변속비 모드를 구비한 구성도 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
또한, 두 개의 전동기에 의한 역행 토크 또는 회생 토크를 구동륜에 전달할 때에, 제 1 전동기(MG1)에서 토크를 출력한 후에, 제 2 전동기(MG2)에서 토크를 출력함으로써, 백래시 제거(elimination of backlash)에 따른 드라이버빌리티의 저하를 억제하는 것도 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
또한, 백래시에 관련되는 것으로서는, 요구 구동력이 부(負)에서 정(正)으로 변화한 경우에, 제 1 구동력 발생원(엔진)의 토크를 증대 변화시키는 제 1 변화 타이밍과, 제 2 모터 제너레이터(MG2)의 토크를 증대 변화시키는 제 2 변화 타이밍을 상이하게 함으로써, 래틀링 쇼크(rattling shock)를 억제하는 장치도 제안되어 있다(특허문헌 3 참조).
또한, 엔진 구동계가 구동륜에 의해 구동되는 피구동 상태라고 판단된 경우에, 제 2 모터 제너레이터(MG2)가 구동 제어되고, 제 2 모터 제너레이터(MG2)로부터 구동륜까지의 모터 구동계의 구동측의 백래시 제거가 행하여지는 것도 제안되어 있다(특허문헌 4 참조).
또한, 전동기의 토크가 0을 경계로 하여 정토크와 부토크의 사이에서 전환되는 경우에 단위시간에 있어서의 전동기의 토크의 변동량을 소정값 이하로 제어하는 것도 제안되어 있다(특허문헌 5 참조).
일본국 공개특허 특개2010-137802호 공보 일본국 공개특허 특개2013-169852호 공보 일본국 공개특허 특개2008-189206호 공보 일본국 공개특허 특개2007-159360호 공보 일본국 공개특허 특개2004-254434호 공보
고정 변속비 모드에서의 주행시(이하, 적절히 「고정 변속비 주행시」라고 표현함)에 엔진 브레이크가 요구되는 경우가 있다. 이 경우, 엔진은 연료 컷트 상태로 되고, 엔진은 구동륜으로부터의 구동력에 의해 피구동 상태가 된다. 따라서, 고정되는 회전요소에 대응하는 계합 요소에는, 한 쌍의 계합 요소를 서로 계합하게 하는 계합 토크(engagement torque)로서, 엔진의 프릭션 토크가 작용한다.
여기에서, 이 종류의 계합 기구로서는, 예를 들면 도그 클러치와 같은 동력 전달 효율이 우수한 치합식 계합 기구가 적합하게 이용된다. 치합식 계합 기구는, 한 쌍의 계합 요소에 형성된 치합 부재끼리가 치합함으로써 계합이 성립한다. 또한, 치합식 계합 기구에 있어서는, 한 쌍의 계합 요소끼리의 계합 및 해방을 상대적으로 용이하게 할 목적으로, 계합 요소의 치합 부재 상호간에 백래시가 형성된다. 고정 변속비 주행시에 있어서의 엔진 브레이크 주행시(이하, 적절히 「고정 변속비 엔진 브레이크 주행시」라고 표현함)에 있어서, 이 백래시는 상술한 계합 토크에 의해 백래시 제거된다.
그런데, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 이 계합 토크의 방향이 반전되는 경우가 있다. 계합 토크의 방향이 반전되면, 계합 요소에 형성된 치합 부재끼리가 충돌하는 소위 래틀링이 발생하여, 래틀링 쇼크라고 불리는 진동이나 래틀링음이라고 불리는 소음이 드라이버빌리티를 저하시키는 요인이 된다.
여기에서 특히, 하이브리드 차량에 있어서는, 전력 소비를 절감할 목적으로, 고정 변속비 주행시에 회전 전기를 셧다운 상태로 하는 제어가 널리 채용되고 있다. 셧다운 상태란, 인버터의 스위칭 구동을 비롯한 통전 일체가 정지한 상태를 의미한다. 따라서, 고정 변속비 주행시에 있어서, 회전 전기에는 관성 상당의 회전 저항이 생길 뿐으로, 회전 전기는 상기 래틀링에 기인하는 진동 및 소음을 억제하는 수단으로서 기능하지 않는다.
상기 선행기술문헌에는, 이와 같은 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서의 래틀링이 고려되어 있지 않고, 또한 그 존재가 시사조차 되어 있지 않다. 즉, 종래의 기술에는, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 래틀링에 기인하는 진동 및 소음의 발생이 회피되기 어렵다는 기술적 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 기술적 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 래틀링에 기인하는 진동 및 소음을 억제 가능한 하이브리드 차량의 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관련되는 하이브리드 차량의 제어 장치는 엔진과, 회전 전기와, 구동륜에 연결되는 구동축과, 상기 엔진, 상기 회전 전기 및 상기 구동축이 각각 연결되는 회전요소를 포함하는, 서로 차동 작용을 행하는 복수의 회전요소를 구비한 차동 기구와, 일방(一方)이 상기 복수의 회전요소 중 하나의 회전요소에 연결되고 타방(他方)이 고정 요소에 연결된 치합식의 한 쌍의 계합 요소를 구비하며, 당해 한 쌍의 계합 요소가 계합하여 이루어지는 계합 상태에 있어서, 상기 회전 전기의 회전이 제한된 고정 변속비 모드를 실현하는 계합 기구를 구비한 하이브리드 차량을 제어하는, 하이브리드 차량의 제어 장치로서, 상기 고정 변속비 모드에서 상기 엔진의 연료 컷트를 수반하는 엔진 브레이크 주행이 행하여지는 경우에 있어서, 상기 일방의 계합 요소에 작용하는 토크의 방향이 반전되는지의 여부를 판정하는 판정 수단과, 상기 고정 변속비 모드에서 상기 회전 전기를 셧다운 상태로 하는 셧다운 제어를 실행함과 함께, 상기 토크의 방향이 반전된다고 판정된 경우에, 상기 셧다운 제어를 일시적으로 해제하고, 상기 한 쌍의 계합 요소 상호간에 형성되는 백래시를 제거하기 위한 백래시 제거 토크가 공급되도록 상기 회전 전기를 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다(청구항 1).
본 발명에 관련되는 계합 기구는, 치합식의 한 쌍의 계합 요소를 구비하고, 일방의 계합 요소가 차동 기구의 하나의 회전요소에, 타방의 계합 요소가, 예를 들면 트랜스미션 케이스 등의 고정 요소에 각각 연결된다. 또한, 이 하나의 회전요소는, 엔진에 연결된 회전요소 및 구동축에 연결된 회전요소를 제외한 잔여의 회전요소 중 하나이다. 계합 기구는, 한 쌍의 계합 요소가 계합하여 이루어지는 계합 상태에 있어서, 상기 하나의 회전요소를 회전 불가능하게 고정함으로써, 회전 전기의 회전을 제한할 수 있다.
이때, 하나의 회전요소가 회전 전기에 연결된 회전요소인 경우에는, 회전 전기가 회전 불가능이 되어, 회전 제한의 일례가 실현된다. 또한, 예를 들면 차동 기구가 복수의 차동 기구의 조합에 의해 구성되는 경우 등에 있어서는, 상기 하나의 회전요소를, 회전 전기, 엔진 및 구동축에 연결된 회전요소 이외의 회전요소로 할 수도 있다. 이 경우, 회전 전기는, 차동 기구가 가지는 차동 작용에 의해, 차동 기구의 회전요소 상호간의 기어비에 의해 정해지는 하나의 회전수로 회전이 고정되어, 회전 제한의 다른 일례가 실현된다. 어느 쪽이든, 계합 기구가 계합 상태에 있는 경우, 하이브리드 차량의 변속 모드는 엔진 회전수와 구동축 회전수의 비인 변속비가 고정된 고정 변속비 모드가 된다.
본 발명에 관련되는 하이브리드 차량의 제어 장치에 의하면, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 판정 수단에 의해, 하나의 회전요소에 연결된 일방의 계합 요소에 작용하는 토크(이하, 적절히 「계합 토크」라고 함)의 방향이 반전되는지의 여부가 판정된다. 계합 토크의 방향이 반전되는지의 여부는 엔진의 운전 조건에 지배적으로 영향을 받는다. 따라서, 판정 수단이 판정 동작을 행함에 있어서 참조하는 판정 기준은, 미리 실험적으로 경험적으로 또는 이론적으로 정해둘 수 있다.
여기에서, 본 발명에 관련되는 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서, 제어 수단은, 계합 토크의 방향이 반전된다는 판정이 이루어진 경우에, 셧다운 제어를 일시적으로 해제하고, 회전 전기를 셧다운 상태로부터 복귀시키는 구성으로 되어 있다. 또한, 제어 수단은, 셧다운 상태로부터 복귀한 회전 전기로부터 백래시 제거 토크를 공급시키는 구성으로 되어 있다. 백래시 제거 토크는, 한 쌍의 계합 요소 상호간에 형성되는 백래시를 제거하기 위한 정 또는 부의 토크이다. 백래시 제거 토크가 공급되고 있는 동안에는, 일방의 계합 요소가 타방의 계합 요소(고정 요소)에 눌려 백래시가 제거되기 때문에, 래틀링에 기인하는 진동 및 소음이 발생하는 일이 없다.
따라서, 본 발명에 관련되는 하이브리드 차량의 제어 장치에 의하면, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 래틀링에 기인하는 진동 및 소음을 적합하게 억제할 수 있다.
또한, 「일시적으로」라고 한 바와 같이, 본 발명에 관련되는 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서, 셧다운 제어의 해제는, 적어도 해제 시점에 있어서는 항구적인 것이 아니다. 즉, 셧다운 제어의 해제 후에, 추가로 연료 컷트로부터의 복귀 및 CVT 모드로의 전환이 순차적으로 요구되어 셧다운 제어의 해제가 결과적으로 계속될 수 있는 경우는 있다고 해도, 셧다운 제어는, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 기본적으로 그 계속이 지향되고 있다.
따라서, 본 발명에 관련되는 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서는, 래틀링에 기인하는 진동 및 소음의 억제가 셧다운 제어에 의한 전량(電量) 소비 절감 효과에 주는 영향이 가급적 작게 끝난다. 즉, 전력 소비를 절감하면서 진동 및 소음을 억제한다는 실천상 유익한 효과를 가지는 것이다.
본 발명에 관련되는 하이브리드 차량의 제어 장치의 일양태에서는, 상기 판정 수단은, 상기 엔진에 소정 이상의 토크 맥동이 발생하는 경우에 상기 토크의 방향이 반전된다고 판정해도 된다(청구항 2).
엔진은, 압축 행정(行程)에서 압축된 가스가 팽창 행정에 있어서 팽창할 때에 정토크를 발생시킨다. 즉, 엔진 토크는 피스톤의 왕복 운동의 과정에 있어서 주기적으로 맥동한다. 이 맥동의 주기는, 예를 들어 직렬 4기통 엔진의 경우, 크랭크각 180°주기가 된다. 이 엔진 토크의 맥동의 특성은 연료 컷트 중에 있어서도 변하는 일이 없다.
따라서, 이 엔진 토크의 맥동의 과정에서 주기적으로 발생하는 정토크가, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서 기본적으로 계합 토크로서 작용하는 엔진의 프릭션 토크(부토크)를 초과하는 경우, 계합 토크의 방향은 일시적으로 반전된다.
이 양태에 의하면, 예를 들어, 미리 실험적으로 경험적으로 또는 이론적으로, 엔진에 소정 이상의 토크 맥동이 발생하는 조건을 확정시켜 두는 것 등에 의해, 계합 토크의 방향이 반전되는지의 여부를 비교적 양호한 정밀도로 판정할 수 있다.
또한, 이 양태에서는, 상기 엔진에 소정 이상의 토크 맥동이 발생하는 경우란, 상기 엔진의 회전수가 소정의 회전 영역에 해당하는 경우, 실린더의 공기량이 소정량 이상인 경우 및 윤활유의 온도가 소정값 이상인 경우 중 적어도 하나여도 된다(청구항 3).
예를 들면, 엔진 회전수가 공진 영역에 해당하는 경우, 토크 맥동은 상대적으로 커진다. 또한, 실린더의 흡입 공기량이 많은 경우에는, 팽창 행정에 있어서의 정토크가 커지기 때문에 토크 맥동은 상대적으로 커진다. 또한, 윤활유가 고온인 경우, 프릭션이 감소하기 때문에 토크 맥동은 상대적으로 현재화(顯在化)되기 쉽다. 따라서, 이러한 각종 참조값을 사전에 정해진 판단 기준값과 비교함으로써, 소정 이상의 토크 맥동이 발생하는지의 여부를 비교적 고정밀도로 판정할 수 있다.
본 발명에 관련되는 하이브리드 차량의 제어 장치의 다른 양태에서는, 상기 백래시 제거 토크는 상기 엔진의 프릭션 토크가 작용하는 방향으로 공급되어도 된다(청구항 4).
이 양태에 의하면, 백래시 제거 토크가 프릭션 토크의 작용 방향으로 공급된다. 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서 일방의 계합 요소에 작용하는 계합 토크는, 시간 평균으로 보면 엔진의 프릭션 토크이고, 한 쌍의 계합 요소 상호간에 형성되는 백래시는, 기본적으로는 당해 프릭션 토크의 작용 방향(즉, 부토크 방향)으로 제거되어 있다.
따라서, 백래시 제거 토크에 의해 백래시를 제거할 때에 필요한 토크는, 프릭션 토크에 대항하는 정토크 방향보다, 프릭션 토크와 동일한 부토크 방향으로 공급하는 편이 작게 끝난다. 즉, 이 양태에 의하면 효율적으로 백래시 제거를 행할 수 있다.
본 발명에 관련되는 하이브리드 차량의 제어 장치의 다른 양태에서는, 상기 판정 수단은, 액셀 온 조작이 행하여진 경우에 상기 토크의 방향이 반전된다고 판정해도 된다(청구항 5).
액셀 온 조작이 행하여지면, 엔진 브레이크 주행은 중단되고, 고정 변속비 모드에 있어서의 통상의 엔진 구동 주행이 개시된다. 이 경우, 구동륜으로부터의 구동력에 의해 수동 회전하고 있었던 엔진은, 연료 컷트로부터의 복귀 후에 자발적인 엔진 토크에 의해 능동 회전하여, 구동륜을 구동한다. 그 결과, 계합 토크의 방향이 반전된다.
이 양태에 의하면, 액셀 온 조작이 행하여진 경우에 토크 방향이 반전한다는 판정이 이루어지고, 백래시 제거 토크가 공급된다. 따라서, 액셀 온 조작에 따른 래틀링에 기인하는 진동 및 소음을 억제할 수 있다.
또한, 액셀 온 조작이 행하여진 경우, 엔진의 연료 컷트는 해제되나, 백래시 제거 토크에 의한 백래시 제거는, 적어도 연료 컷트 해제 후의 엔진 토크가 일방의 계합 요소에 작용하기 이전에 완료하도록 공급된다. 따라서, 연료 컷트의 해제는 바람직하게는 백래시 제거 완료 후에 행하여진다. 또한, 액셀 온 조작시의 백래시 제거 토크는, 연료 컷트 해제 후에 생기는 엔진 토크의 작용 방향, 즉, 정토크 방향으로 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 액셀 온 조작이 행하여져, 엔진이 연료 컷트로부터 복귀했다고 해도, 고정 변속비 주행이 계속되는 운전 영역이면, 변속 모드는 CVT 모드로 이행하지 않는다. 따라서, 엔진 토크가 백래시 제거 토크에 상당하는 값까지 상승했다고 판단되는 타이밍에 있어서, 셧다운 제어는 재개될 수 있다. 즉, 이 양태에 있어서도, 셧다운 제어의 일시적인 해제에 대해서는 답습된다.
본 발명의 이와 같은 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시형태로부터 분명해진다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 하이브리드 차량의 구성을 개념적으로 나타내어 이루어지는 개략 구성도이다.
도 2는, 하이브리드 구동 장치의 구성을 개념적으로 나타내어 이루어지는 개략 구성도이다.
도 3은, 고정 변속비 모드를 설명하는 동작 공선도(共線圖)이다.
도 4는, 고정 변속비 모드에 있어서의 도그 클러치 기구의 모식적인 평면도이다.
도 5는, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서의 계합 토크 반전의 개념도이다.
도 6은, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어의 플로우 차트이다.
도 7은, 제 2 실시형태에 관련되는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어의 플로우 차트이다.
도 8은, 변형례에 관련되는 동력 분할 기구의 개략 구성도이다.
도 9는, 도 8의 동력 분할 기구에 있어서의 고정 변속비 모드를 설명하는 동작 공선도이다.
<발명의 실시형태>
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 각종 실시형태에 대하여 설명한다.
<제 1 실시형태>
<실시형태의 구성>
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 하이브리드 차량(1)의 구성에 대하여 설명한다. 이때, 도 1은 하이브리드 차량(1)의 구성을 개념적으로 나타내어 이루어지는 개략 구성도이다.
도 1에 있어서, 하이브리드 차량(1)은 ECU(100), PCU(Power Control Unit)(11), 배터리(12), 차속 센서(13), 액셀 개도 센서(14), 에어 플로우 센서(15) 및 온도 센서(16) 및 하이브리드 구동 장치(10)를 구비한 본 발명에 관련되는 「하이브리드 차량」의 일례이다.
ECU(100)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM 등을 구비하고, 하이브리드 차량(1)의 각 부의 동작이 제어 가능하게 구성된 전자 제어 유닛이며, 본 발명에 관련되는 「하이브리드 차량의 제어 장치」의 일례이다. ECU(100)는, ROM에 저장된 제어 프로그램에 따라, 후술하는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어를 비롯한 각종 제어가 실행 가능하게 구성되어 있다.
ECU(100)는 클러치 제어부(110)와 동력 제어부(120)를 구비한다. 클러치 제어부(110)는 후술하는 도그 클러치 기구(500)의 동작 상태를 제어하는 장치이다. 또한, 동력 제어부(120)는 후술하는 엔진(200), 모터 제너레이터(MG1) 및 모터 제너레이터(MG2)의 동작 상태를 제어하는 장치이다. 이러한 제어부는, 각각이 미리 설정된 제어 프로그램에 따라 동작하고, 도시하지 않은 다른 제어와도 아울러 적절히 서로 협조하면서 하이브리드 차량(1)의 동작 상태를 제어한다. 또한, 후술하는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어에 있어서는, 동력 제어부(120)가 적절히 클러치 제어부(110)와 협조하여 제어를 수행한다. 단, 이와 같은 ECU(100)의 구성은 일례이다.
PCU(11)는, 배터리(12)로부터 취출한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 후술하는 모터 제너레이터(MG1) 및 모터 제너레이터(MG2)에 공급함과 함께, 모터 제너레이터(MG1) 및 모터 제너레이터(MG2)에 의해 발전된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(12)에 공급 가능하게 구성된, 승압 컨버터, MG1용 인버터 및 MG2용 인버터 등(모두 공지의 구성이므로 도시 생략)을 포함하고, 배터리(12)와 각 모터 제너레이터 사이의 전력의 입출력을, 또는 각 모터 제너레이터 상호간의 전력의 입출력을 제어 가능하게 구성된 제어 유닛이다. PCU(11)는 ECU(100)와 전기적으로 접속되어 있고, ECU(100)에 의해 그 동작이 제어되는 구성으로 되어 있다.
배터리(12)는, 모터 제너레이터(MG1) 및 모터 제너레이터(MG2)를 역행하기 위한 전력에 관련되는 전력 공급원으로서 기능하는 충전 가능한 축전 수단이다. 배터리(12)는, 예를 들어, 출력 전압(수V)의 단위 이차 전지 셀이 몇백 개 단위로 직렬로 접속된 구성을 가지고 있다.
차속 센서(13)는, 하이브리드 차량(1)의 차속(V)이 검출 가능하게 구성된 센서이다. 차속 센서(13)는 ECU(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 검출된 차속(V)은 ECU(100)에 적절히 참조된다.
액셀 개도 센서(14)는, 하이브리드 차량(1)의 도시하지 않은 액셀 페달의 조작량인 액셀 개도(Ta)가 검출 가능하게 구성된 센서이다. 액셀 개도 센서(14)는 ECU(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 검출된 액셀 개도(Ta)는 ECU(100)에 적절히 참조된다.
에어 플로우 센서(15)는, 후술하는 엔진(200)의 흡입 공기량(Ga)이 검출 가능하게 구성된 센서이다. 에어 플로우 센서(15)는 ECU(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 검출된 흡입 공기량(Ga)은 ECU(100)에 의해 적절히 참조되는 구성으로 되어 있다.
온도 센서(16)는, 후술하는 엔진(200)의 윤활유의 온도인 윤활유온(Toil)이 검출 가능하게 구성된 센서이다. 온도 센서(16)는 ECU(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 검출된 윤활유온(Toil)은 ECU(100)에 의해 적절히 참조되는 구성으로 되어 있다.
또한, 여기에 예시한 센서는, 하이브리드 차량(1)이 구비하는 센서군 중의 일부에 불과하다.
하이브리드 구동 장치(10)는 하이브리드 차량(1)의 파워 트레인이다. 하이브리드 구동 장치(10)는, 후술하는 엔진(200), 모터 제너레이터(MG1 및 MG2)로부터 공급되는 동력을, 구동륜(DW)에 연결된 차축(VS)에 전달 가능하게 구성된다.
여기에서, 도 2를 참조하여 하이브리드 구동 장치(10)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 이때, 도 2는 하이브리드 구동 장치(10)의 구성을 개념적으로 나타내어 이루어지는 개략 구성도이다. 또한, 동(同) 도면에 있어서, 도 1과 중복되는 개소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 적절히 생략하는 것으로 한다.
도 2에 있어서, 하이브리드 구동 장치(10)는 엔진(200), 동력 분할 기구(300), 모터 제너레이터(MG1), 모터 제너레이터(MG2), 감속 기구(400) 및 도그 클러치 기구(500)를 구비한다.
엔진(200)은, 본 발명에 관련되는 「엔진」의 일례인 가솔린 엔진이며, 하이브리드 차량(1)의 일동력원으로서 기능하도록 구성되어 있다. 엔진(200)은 연료 분사용 인젝터(도시 생략)를 구비하고 있고, 후술하는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서는, 이 인젝터를 통한 연료 분사가 정지되는, 공지의 연료 컷트 제어가 행하여진다.
또한, 본 발명에 있어서의 「엔진」이란, 연료의 연소에 따른 열 에너지를 운동 에너지로 변화하여 취출 가능한 기관을 포괄하는 개념이다. 이러한 개념을 충족시키는 한, 본 발명에 관련되는 엔진의 구성은 공지, 비공지의 구별 없이 각종 양태를 가져도 된다. 또한, 도시 생략의 크랭크 축을 통한 엔진(200)의 출력 동력인 엔진 토크(Te)는, 하이브리드 구동 장치(10)의 입력축(IS)에 입력된다.
도 2로 되돌아가서, 모터 제너레이터(MG1)는, 본 발명에 관련되는 「회전 전기」의 일례인 전동 발전기이며, 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하는 역행 기능과 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 회생 기능을 구비한 구성으로 되어 있다.
모터 제너레이터(MG2)는 전동 발전기이며, 모터 제너레이터(MG1)와 마찬가지로, 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하는 역행 기능과 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 회생 기능을 구비한 구성으로 되어 있다. 모터 제너레이터(MG1 및 MG2)는, 예를 들면 동기 전동 발전기로서 구성되고, 예를 들면 외주면에 복수개의 영구 자석을 가지는 로터와, 회전 자계를 형성하는 3상 코일이 권회된 스테이터를 구비하는 구성으로 되어 있다. 단, 이들은 다른 구성을 가지고 있어도 된다.
동력 분할 기구(300)는, 중심부에 설치된 선기어(S1)와, 선기어(S1)의 외주에 동심원 형상으로 설치된 링기어(R1)와, 선기어(S1)와 링기어(R1)의 사이에 배치되어 선기어(S1)의 외주를 자전하면서 공전하는 복수의 피니언 기어(P1)와, 이러한 각 피니언 기어의 회전축을 축지(軸支)하는 플래니터리 캐리어(C1)를 구비한, 본 발명에 관련되는 「차동 기구」의 일례인 유성 기어 기구이다. 선기어(S1), 링기어(R1) 및 플래니터리 캐리어(C1)의 각 회전요소는, 각각 동력 분할 기구(300)의 차동 요소로서 기능한다.
선기어(S1)는 선기어축(SS)를 통해 모터 제너레이터(MG1)에 연결되어 있고, 그 회전수는 모터 제너레이터(MG1)의 회전수인 MG1 회전수(Ng)와 등가이다. 또한, MG1 회전수(Ng)는, 도 1 및 도 2에 있어서 도시 생략의 리졸버(회전 센서)에 의해 검출되는 모터 제너레이터(MG1)의 회전각을 시간 처리함으로써 산출된다.
링기어(R1)는, 구동축(DS) 및 디퍼렌셜 기어 등의 각종 감속 기어를 포함하는 감속 기구(400)를 통해 차축(VS)에 연결되어 있다. 이 때문에, 링기어(R1)의 회전수 및 구동축(DS)의 회전수인 구동축 회전수(Nds)는, 차속(V)에 대해 일의적인 값을 채용한다. 또한, 구동축(DS)에는 모터 제너레이터(MG2)도 연결되어 있기 때문에, 구동축 회전수(Nds)는 모터 제너레이터(MG2)의 회전수인 MG2 회전수(Nm)와도 등가이다. 필연적으로, MG2 회전수(Nm)도 차속(V)에 대해 일의적인 값을 채용한다. 또한, MG2 회전수(Nm)는, 도 1 및 도 2에 있어서 도시 생략의 리졸버(회전 센서)에 의해 검출되는 모터 제너레이터(MG2)의 회전각을 시간 처리함으로써 산출된다.
또한, 여기에서는 모터 제너레이터(MG2)가 구동축(DS)에 직결된 구성으로 되어 있으나, 구동축(DS)과 모터 제너레이터(MG2)의 사이에는, 적절히 변속 장치나 감속장치가 개장(介裝)되어 있어도 된다.
플래니터리 캐리어(C1)는 상술한 입력축(IS)에 연결되어 있다. 따라서, 플래니터리 캐리어(C1)의 회전수는, 엔진(200)의 회전수인 엔진 회전수(Ne)와 등가이다.
동력 분할 기구(300)는, 이러한 구성하에서, 엔진 토크(Te)를 플래니터리 캐리어(C1)와 피니언 기어(P1)를 통해 선기어(S1) 및 링기어(R1)에 소정의 비율(각 기어 상호간의 기어비에 따른 비율)로 분배하는 구성으로 되어 있다.
이때, 동력 분할 기구(300)의 동작을 알기 쉽게 하기 위해, 링기어(R1)의 톱니수에 대한 선기어(S1)의 톱니수로서의 기어비(ρ)를 정의하면, 엔진(200)으로부터 플래니터리 캐리어(C1)에 대해 엔진 토크(Te)를 작용시킨 경우에 선기어(S1)에 작용하는 선기어축 토크(Tes)는 하기 (1)식에 의해, 또한 구동축(DS)에 나타나는 엔진 직달(直達) 토크(Tep)는 하기 (2)식에 의해 각각 나타낼 수 있다.
Tes=Te×ρ／(1＋ρ)…(1)
Tep=Te×1／(1＋ρ)…(2)
도그 클러치 기구(500)는 복수의 계합 요소를 구비하고, 이러한 복수의 계합 요소가 서로 계합 또는 해방 가능하게 구성된, 본 발명에 관련되는 「계합 기구」의 일례인 회전 치합식 클러치 장치이다.
도그 클러치 기구(500)는, 한 쌍의 계합 요소로서, 예를 들면 섀시나 트랜스미션 케이스 등의 고정 요소에 대해 상대 회전 불가능하게 고정된, 본 발명에 관련되는 「타방의 계합 요소」의 일례로서의 고리 형상의 슬리브(SL)와, 선기어축(SS)에 고정되어 선기어축(SS)과 일체로 회전하는, 본 발명에 관련되는 「일방의 계합 요소」의 일례로서의 허브(HB)를 구비한다. 슬리브(SL)와 허브(HB)는 서로 동축 배치되어 있다. 또한, 슬리브(SL)의 내주면에는 등간격으로 직사각형 형상의 도그 톱니(510)가 형성되어 있고, 허브(HB)의 외주면에는 등간격으로 직사각형 형상의 도그 톱니(520)가 형성되어 있다.
슬리브(SL)는, ECU(100)의 클러치 제어부(110)에 의해 구동 제어되는 도시 생략의 액추에이터에 의해, 축선 방향으로 소정량 스트로크할 수 있다. 슬리브(SL)의 스트로크량(Ssl)이 소정의 계합 스트로크량에 도달하면, 슬리브(SL)에 형성된 도그 톱니(510)와 허브(HB)에 형성된 도그 톱니(520)는 서로 치합하여, 도그 클러치 기구(500)는 계합 상태가 된다. 계합 상태에서는, 허브(HB)가 슬리브(SL)를 통해 고정 요소에 고정되기 때문에, 선기어축(SS)은 회전 불가능하게 로크(lock)된다. 필연적으로, 모터 제너레이터(MG1)는 회전 불가능한 로크 상태가 된다. 즉, 본 발명에 관련되는 「회전이 제한되는」 상태의 일례가 실현된다.
한편, 당해 스트로크량(Ssl)이 계합 스트로크량에 부족한 상태에서는, 이들 도그 톱니는 서로 해방되어, 도그 클러치 기구(500)는 해방 상태가 된다. 해방 상태에서는, 허브(HB)가 슬리브(SL)를 통해 고정 요소에 고정되는 일이 없기 때문에, 선기어축(SS)은 회전 가능해지고, 필연적으로, 모터 제너레이터(MG1)도 회전 가능해진다.
또한, 도그 클러치 기구(500)는, 본 발명에 관련되는 「치합식의 한 쌍의 계합 요소」로서 상기 슬리브(SL) 및 허브(HB)를 구비한, 본 발명에 관련되는 「계합 기구」의 일례이다. 단, 본 발명에 관련되는 계합 기구는, 한 쌍의 계합 요소끼리가 치합하는 것에 의해 계합하는 계합 기구를 넓게 포함하는 취지이다.
<실시형태의 동작>
<CVT 모드의 개요>
하이브리드 차량(1)은, 엔진 회전수(Ne)와, 구동축(DS)의 회전수인 구동축 회전수(Nds)(즉, 차속(V)과 일의적인 관계를 가짐)의 비인 변속비를 규정하는 변속 모드로서, CVT(Continuously Variable Transmission:무단 변속) 모드와 고정 변속비 모드를 가진다. 전자는 도그 클러치 기구(500)가 해방 상태에 있는 경우의 변속 모드이고, 후자는 도그 클러치 기구(500)가 계합 상태에 있는 경우(즉, 모터 제너레이터(MG1)가 로크된 경우)의 변속 모드이다.
동력 분할 기구(300)는, 서로 차동 관계에 있는 3개의 회전요소에 의해 구축된 회전 2자유도의 차동 기구이고, 이러한 3 요소 중 2 요소의 회전수가 정해진 경우에 잔여의 하나의 회전요소의 회전수가 필연적으로 정해지는 구성으로 되어 있다. 반대로 말하면, 차속(V)과 일의적인 관계를 가지는 구동축(DS)측의 동작점(모터 제너레이터(MG2)의 동작점) 이외의 동작점, 즉, 엔진(200) 및 모터 제너레이터(MG1)의 동작점의 조합에는 높은 자유도가 있다.
한편, 엔진(200)이 엔진 토크(Te)를 출력한 경우에, 구동축(DS)에 상술한 구동축 직달 토크(Tep)를 공급하기 위해서는, 상술한 선기어축 토크(Tes)와 절대값이 동일하면서도 부호가 반전된 반력 토크(이 경우, 엔진 토크는 정토크이므로 부토크임)를 보상할 필요가 있다. CVT 모드에 있어서는, 이 반력 토크가 모터 제너레이터(MG1)에 의해 보상된다. 즉, CVT 모드에 있어서는, 모터 제너레이터(MG1)에 대하여, 반력 토크가 되는 MG1 토크(Tg) 및 MG1 회전수(Ng)의 제어에 의해, 엔진(200)의 동작점(엔진 토크(Te)와 엔진 회전수(Ne)의 조합)이 연속적으로 가변으로 제어된다.
<고정 변속비 모드의 상세>
여기에서, 도 3을 참조하여 고정 변속비 모드에 대하여 설명한다. 이때, 도 3은, 고정 변속비 모드에 있어서의 하이브리드 구동 장치(10)의 동작 공선도이다. 또한, 동 도면에 있어서, 도 2와 중복되는 개소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 적절히 생략하는 것으로 한다.
도 3에 있어서, 동작 공선도는, 모터 제너레이터(MG1)(일의적으로 선기어(S1)), 엔진(200)(일의적으로 플래니터리 캐리어(C1)) 및 모터 제너레이터(MG2)(일의적으로 링기어(R1) 및 구동축(DS))의 3요소에 대하여, 그 회전수(세로축) 및 토크의 관계를 나타낸 도면이다. 또한, 도 3을 설명함에 있어서는, 이 동작 공선도 상의 점을 편의적으로 「동작점」으로 표현하는 것으로 한다.
도 3(a)에는, 고정 변속비 모드에 있어서의 통상 주행시(이하, 적절히 「고정 변속비 통상 주행시」라고 표현함)의 동작 공선도가 나타내어진다. 도 3(a)에 있어서, 도그 클러치 기구(500)가, 치합식 계합 요소로서의 슬리브(SL) 및 허브(HB)가 서로 계합하여 이루어지는 계합 상태가 되어, 모터 제너레이터(MG1)가 회전 불가능하게 로크되면, 모터 제너레이터(MG1)의 동작점은, MG1 회전수(Ng)=0에 상당하는 도시의 동작점 g0에 고정된다.
한편, 모터 제너레이터(MG2)의 동작점 m은 그 시점의 차속(V)에 의해 일의적으로 정해지기 때문에, 동력 분할 기구(300)의 차동 작용에 의해, 잔여의 엔진(200)의 동작점은 일의적으로 정해져, 도시의 동작점 e0이 된다. 이와 같이, 고정 변속비 모드에서는 변속비는 일정해진다.
고정 변속비 모드에서는, 차속(V)에 대한 엔진 회전수(Ne)의 자유도가 상실되는 반면, 엔진(200)으로부터 엔진 토크(Te)가 공급되었을 때에 선기어축(SS)에 나타나는 선기어축 토크(Tes)에 대한 반력 토크를, 도그 클러치 기구(500)에 의해 부담할 수 있다. 도 3(a)에는, 도그 클러치 기구(500)의 클러치 토크(Tclt)(Tclt<0)가 선기어축 토크(Tes)와 조화를 이룬 상태가 나타내어진다.
또한, 도그 클러치 기구(500)는 계합 대상을 고정 요소에 고정하는 기구이기 때문에, 자발적으로 토크를 공급하는 경우는 없고, 엄밀하게는 선기어축 토크(Tes)를 받아서 반력을 주고 있는 것에 불과하다. 단, 본 실시형태에서는 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 반력 토크로서의 클러치 토크(Tclt)가 정의되어 있다.
이와 같이, 고정 변속비 모드에서는, 구동축(DS)에 대해 구동축 직달 토크(Tep)를 공급함에 있어서, 모터 제너레이터(MG1)의 구동이 불필요하다. 따라서, 고정 변속비 통상 주행시에 있어서, 모터 제너레이터(MG1)는, MG1 토크(Tg)=0의 상태로 MG1용 인버터의 3상 각 상에 대응하는 스위칭 소자의 스위칭 구동을 정지시킨(단적으로는 통전이 정지된) 셧다운 상태로 제어된다. 이 제어를 이후 적절히 「셧다운 제어」라고 표현한다. 셧다운 제어가 실행되면, 모터 제너레이터(MG1) 및 인버터를 포함하는 전력 변환계의 전기적 손실이 감소하기 때문에, 하이브리드 차량(1)의 에너지 효율이 향상된다.
한편, 도 3(b)에는, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시의 동작 공선도가 나타내어진다. 고정 변속비 엔진 브레이크 주행이란, 고정 변속비 모드에 있어서의 엔진 브레이크 주행을 의미한다. 고정 변속비 엔진 브레이크 주행은, 예를 들면 고정 변속비 통상 주행시에 있어서 액셀 오프 조작이 행하여지는 등 타성 감속이 요구된 경우에 행하여진다. 고정 변속비 엔진 브레이크 주행은, 엔진(200)을 연료 컷트 상태로 하고, 엔진(200)의 회전 저항을 이용한 엔진 브레이크 토크(Teb)를 구동축(DS)에 공급함으로써 실현된다.
엔진 브레이크 토크(Teb)는, 구동축 직달 토크(Tep)를 나타내는 상기 (2)식에 있어서, 엔진 토크(Te) 대신에 엔진 프릭션 토크(Tefr)(Tefr<0)를 대입하여 얻어지는 부토크이다. 엔진 프릭션 토크(Tefr)는, 연료 컷트 상태에 있어서의 엔진(200)의 회전 저항(또는, 회전 관성이라고 표현해도 됨)에 상당하는 토크이며, 엔진 회전수(Ne)가 높을수록 커진다.
여기에서, 동력 분할 기구(300)의 구성상, 선기어축 토크(Tes)에 대항하는 반력 토크를 부담하지 않는 한 구동축 직달 토크(Tep)는 구동축(DS)에 작용하지 않는다. 이것은 엔진 브레이크 주행에 있어서도 동일하다. 따라서, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서는, 도그 클러치 기구(500)가, 선기어축 토크(Tes)를 나타내는 상기 (1)식에 있어서, 엔진 토크(Te) 대신에 엔진 프릭션 토크(Tefr)를 대입하여 얻어지는 선기어축 브레이크 토크(Tefrs)(즉, 부토크)에 대한 반력 토크(즉, 이 경우 정토크)로서 상기 클러치 토크(Tclt)를 부담한다. 고정 변속비 엔진 브레이크 주행은 이와 같이 하여 행하여진다.
여기에서, 도 4를 참조하여 고정 변속비 주행시에 있어서의 도그 클러치 기구(500)의 동작 상태에 대하여 설명한다. 이때, 도 4는, 고정 변속비 모드에 있어서의 도그 클러치 기구(500)의 모식적인 평면도이다. 또한, 동 도면에 있어서, 도 2와 중복되는 개소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 적절히 생략하는 것으로 한다.
도 4에 있어서, 도 4(a)에는, 슬리브(SL)와 허브(HB)가 계합한 직후의 상태가 나타내어져 있다. 양자의 계합 직후에 있어서는, 슬리브(SL)측의 치합 요소인 도그 톱니(510)(도면에서는 각 도그 톱니를 식별하기 위해 A, B…의 식별자가 부여되어 있음)와 허브(HB)측의 치합 요소인 도그 톱니(520)(도면에서는 각 도그 톱니를 식별하기 위해 A, B…의 식별자가 부여되어 있음)의 사이에, 양자의 계합성을 높이기 위해 설계 단계에서 주어진 물리적 간극으로서의 백래시(gt)가 잔존하고 있다. 백래시(gt)는, 하나의 회전요소로서의 선기어(S1)에 연결된 허브(HB)를 기준으로 하여, 정토크측의 백래시(gtpd)와 부토크측의 백래시(gtnd)로 분류된다.
도 4(b)에는, 고정 변속비 통상 주행시의 상태가 나타내어진다. 고정 변속비 통상 주행시에 있어서는, 상술한 바와 같이 엔진 토크(Te)에 대응하여 선기어축(SS)에 나타나는 선기어축 토크(Tes)가 회전요소(선기어(S1))측의 계합 요소인 허브(HB)에 전달된다. 이 선기어축 토크(Tes)에 의해 허브(HB)가 도시의 정토크 방향으로 회전하면, 허브(HB)측의 치합 부재인 도그 톱니(520A, B, …)는, 각각 슬리브(SL)측의 치합 부재인 도그 톱니(510A, B, …)와 접촉하여, 정토크측의 백래시(gtpd)가 소멸한다. 즉, 정토크 방향으로 백래시 제거가 행하여진다. 백래시 제거가 완료되면, 도그 클러치 기구(500)에 의한 반력 토크의 부담이 개시되고, 구동축 직달 토크(Tep)에 의한, 앞에서 기술한 고정 변속비 통상 주행이 실현된다.
도 4(c)에는, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시의 상태가 나타내어진다. 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서는, 상술한 바와 같이 엔진 프릭션 토크(Tefr)에 대응하여 선기어축(SS)에 나타나는 선기어축 브레이크 토크(Tefrs)가 회전요소(선기어(S1))측의 계합 요소인 허브(HB)에 전달된다. 이 선기어축 브레이크 토크(Tefrs)에 의해 허브(HB)가 도시의 부토크 방향으로 회전하면, 허브(HB)측의 치합 부재인 도그 톱니(520A, B, …)는, 각각 슬리브(SL)측의 치합 부재인 도그 톱니(510B, C, …)와 접촉하여, 부토크측의 백래시(gtnd)가 소멸한다. 즉, 부토크 방향으로 백래시 제거가 행하여진다. 백래시 제거가 완료되면, 도그 클러치 기구(500)에 의한 반력 토크의 부담이 개시되고, 엔진 브레이크 토크(Teb)에 의한, 앞에서 기술한 고정 변속비 엔진 브레이크 주행이 실현된다.
<고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어의 개요>
그런데, 엔진(200)이 자발적으로 정토크를 출력하여 구동륜을 구동하는 고정 변속비 통상 주행시와 달리, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서의 엔진(200)은, 연료 컷트 상태에 있어서의 엔진 프릭션 토크(Tefr)에 대응하는 선기어축 브레이크 토크(Tefrs)를 계합 토크로서 허브(HB)에 공급하고 있는 것에 불과하다. 이 때문에, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서는, 계합 토크는 반드시 안정되지는 않는다.
연료 컷트 상태에 있어서의 엔진(200)에서는, 압축 행정에서 압축된 흡입 공기가 팽창 행정에서 팽창하는 과정에 있어서 정의 엔진 토크(Te)가 발생한다. 즉, 엔진 토크(Te)는 일종의 맥동 토크이다. 직렬 4기통 엔진의 경우, 이 맥동의 주기는 크랭크각 180°이다. 실제의 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서는, 이 엔진 토크(Te)의 맥동이 프릭션 토크(Tefr)와 간섭한다. 따라서, 엔진 토크(Te)와 프릭션 토크(Tefr)의 대소관계에 따라서는, 허브(HB)에 작용하는 계합 토크의 방향이 일시적으로 반전된다.
여기에서, 도 5를 참조하여 계합 토크의 방향의 반전에 대하여 설명한다. 이때, 도 5는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서의 계합 토크 반전의 개념도이다. 또한, 동 도면에 있어서, 도 4와 중복되는 개소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 적절히 생략하는 것으로 한다.
도 5에 있어서, 도 5(a)는 하나의 토크 반전 상태 A를 나타내고, 도 5(b)는 다른 토크 반전 상태 B를 나타내고 있다.
도 5(a)에 있어서, 토크 맥동에 있어서의 엔진 토크(Te)의 절대값이 선기어축 브레이크 토크(Tefr)의 절대값과 길항(拮抗)하거나, 또는 선기어축 브레이크 토크(Tefr)보다 약간 커지면, 허브(HB)는 정토크 방향으로 서서히 이동하여, 정부(正負) 어느 방향으로도 백래시가 제거되어 있지 않은 토크 프리의 상태가 된다. 이 상태가 반전 상태 A이다. 반전 상태 A에 있어서는, 정의 엔진 토크(Te)가 발생하는 시간 영역 이외에는 선기어축 브레이크 토크(Tefr)가 엔진 토크(Te)를 초과하기 때문에, 도 5(a)의 상태와 도 4(c)의 상태가 반복된다. 즉, 부토크 방향으로의 백래시 제거가 주기적으로 발생하여, 래틀링에 의한 진동 및 소음이 드라이버빌리티를 악화시키는 요인이 된다.
도 5(b)에 있어서, 토크 맥동에 있어서의 엔진 토크(Te)의 절대값이 선기어축 브레이크 토크(Tefr)의 절대값보다 명백히 큰 경우, 허브(HB)는 정토크 방향으로 이동하여 정토크 방향의 백래시(gtpd)를 소멸시킨다. 즉, 정토크 방향으로 백래시 제거가 행하여진다. 이 상태가 반전 상태 B이다. 반전 상태 B에 있어서도, 정의 엔진 토크(Te)가 발생하는 시간 영역 이외에는 선기어축 브레이크 토크(Tefr)가 엔진 토크(Te)를 초과하기 때문에, 도 5(b)의 상태와 도 4(c)의 상태가 반복된다. 즉, 이 경우, 정토크 방향으로의 백래시 제거와 부토크 방향으로의 백래시 제거가 주기적으로 발생하여, 래틀링에 의한 진동 및 소음이 드라이버빌리티를 악화시키는 요인이 된다.
이와 같은 래틀링에 의한 진동 및 소음을 방지하기 위해, 하이브리드 차량(1)에서는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어가 행하여진다. 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어에 있어서는, 모터 제너레이터(MG1)로부터 백래시 제거 토크(Tggt)를 출력시켜, 강제적으로 부토크 방향의 백래시 제거가 행하여진다. 그 상태가 도 5(c)에 예시된다.
<고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어의 상세>
다음에, 도 6을 참조하여 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어의 상세에 대하여 설명한다. 이때, 도 6은 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어의 플로우 차트이다. 또한, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어는, 상술한 바와 같이, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 동력 제어부(120)가 클러치 제어부(110)와 협조하여 실행하는 구성으로 되어 있다.
도 6에 있어서, 먼저, 백래시 제거 조건이 성립하는지의 여부가 판정된다(단계 S110). 백래시 제거 조건이란, 엔진(200)의 토크 맥동이, 상술한 계합 토크의 방향이 반전된다고 예상될 정도로 커지는 조건이다.
본 실시형태에 있어서, 백래시 제거 조건은 하기 조건(A) 내지 (C)의 3종류이다. 단, 이것은 일례에 불과하다.
조건(A):엔진 회전수(Ne)가 Nell≤Ne≤Neul을 만족시킨다
조건(B):실린더의 흡입 공기량(Gacyl)이 Gacyl≥Gacylth를 만족시킨다
조건(C):윤활유온(Toil)이 Toil≥Toilth를 만족시킨다
조건(A)에 있어서, Nell은 하한 회전수이고 Neul은 상한 회전수이다. 하한 회전수(Nell)와 상한 회전수(Neul) 사이인 회전수 영역은, 미리 실험적으로 엔진 토크(Te)의 맥동이, 다른 회전수 영역에 비해 커진다고 판명되어 있는 회전수 영역이다. 이 회전수 영역에 있어서는, 엔진(200)의 진동 및 소음이 증폭된다. 또한, 이 종류의 회전수 영역은 엔진마다 고유의 값이다.
조건(B)에 있어서, Gacyl은 엔진(200)의 각 실린더에 흡입되는 흡입 공기량이다. 실린더의 흡입 공기량(Gacyl)은, 에어 플로우 센서(15)로부터 얻어진 흡입 공기량(Ga), 엔진(200)의 스로틀 개도, 엔진 회전수(Ne), 흡기관 부압 등의 수치로부터 공지의 방법에 의해 산출된다. 실린더에 흡입되는 공기(또는, 공기와 연료의 혼합기체)가 상대적으로 많은 경우, 팽창 행정에서 생기는 정토크도 상대적으로 커진다. 따라서, 엔진(200)의 토크 맥동의 규모도 상대적으로 커진다. 실린더의 흡입 공기량(Gacyl)과의 비교에 제공되는 판정 기준값(Gacylth)은, 미리 실험적으로, 엔진(200)에 상기 계합 토크의 반전이 생길 수 있을 정도의 큰 토크 맥동이 생길 가능성이 있는 값으로 정해져 있다.
조건(C)에 있어서, 윤활유온(Toil)은 엔진(200)의 윤활유의 온도이다. 윤활유는 저온일수록 점성이 높아지기 때문에, 엔진(200)의 프릭션 토크는 윤활유가 저온일수록 커진다. 프릭션 토크가 커지면, 상대적으로 엔진 토크(Te)의 맥동의 영향은 현재화되기 어려워진다. 즉, 상기 계합 토크의 반전은, 윤활유온(Toil)이 높을수록 생기기 쉽다. 윤활유온(Toil)과의 비교에 제공되는 판정 기준값(Toilth)은, 미리 실험적으로, 엔진(200)에 상기 계합 토크의 반전이 생길 수 있을 정도의 큰 토크 맥동이 생길 가능성이 있는 값으로 정해져 있다.
단계 S110에 있어서 백래시 제거 조건이 성립하지 않는 경우(단계 S110:NO), 허브(HB)에 작용하는 계합 토크의 방향이 반전되지 않는 것으로 판정되어, 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어가 계속된다(단계 S140).
한편, 상기 조건(A) 내지 (C) 중 적어도 하나가 성립하여, 백래시 제거 조건이 성립한 경우(단계 S110:YES), 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어가 해제된다(단계 S120).
셧다운 제어가 해제되면, 모터 제너레이터(MG1)로부터 상술한 백래시 제거 토크(Tggt)가 공급된다(단계 S130). 이 백래시 제거 토크(Tggt)는 선기어축(SS)을 통해 허브(HB)에 부여된다.
여기에서, 백래시 제거 토크(Tggt)는, 도 5(c)에 있어서 설명한 바와 같이, 엔진 토크(Te)의 맥동의 영향을 캔슬하여 부토크 방향의 백래시 제거 상태를 계속시키기 위한 비교적 작은 토크이다. 백래시 제거 토크(Tggt)의 값은, 미리 실험적으로, 백래시 제거 토크(Tggt)에 의해 래틀링 쇼크나 래틀링음이 생기는 일이 없도록 결정되어 있다.
또한, 백래시 제거 토크(Tggt)는, 미리 실험적으로 경험적으로 또는 이론적으로, 다양한 조건하에서 확실하게 계합 토크의 반전을 방지 가능한 고정값으로 되어 있어도 된다. 또는, 백래시 제거 토크(Tggt)는 상기 각종 조건에 따라 2치적으로, 단계적으로 또는 연속적으로 변화하는 값이어도 된다.
또는, 엔진 프릭션 토크(Tefr)는 엔진 회전수(Ne)가 고회전일수록 커지기 때문에, 토크 맥동의 영향은 엔진 회전수(Ne)가 높을수록 작아진다. 백래시 제거 토크(Tggt)는, 이 점을 고려하여 엔진 회전수(Ne)가 높을수록 작은 값으로 설정되어도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련되는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어에 의하면, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 허브(HB)에 작용하는 계합 토크가 반전될지도 모르는 경우(반드시 실제로 반전이 발생할 필요는 없다)에 있어서, 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어가 일시적으로 해제된다. 그리고, 모터 제너레이터(MG1)로부터 백래시 제거 토크(Tggt)가 공급된다. 이 때문에, 허브(HB)에 작용하는 계합 토크가 반전되고, 허브(HB)측의 도그 톱니(520)와 슬리브(SL)측의 도그 톱니(510)가 단속적(斷續的)으로 충돌하여 래틀링 쇼크나 래틀링음이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 백래시 제거 토크(Tggt)가 엔진 프릭션 토크(Tefr)의 작용 방향인 부토크 방향으로 공급된다. 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서의 계합 토크는, 평균적으로는 엔진 프릭션 토크(Tefr)의 작용 방향인 부토크 방향으로 작용하고 있다. 따라서, 백래시 제거 토크(Tggt)를 부토크 방향으로 공유함으로써, 정토크 방향으로 백래시 제거 토크(Tggt)를 공급하는 경우에 비해 전력 소비를 절감할 수 있다.
또한, 도 6에 있어서, 백래시 제거 토크(Tggt)의 공급 후, 처리는 단계 S110으로 되돌려진다. 따라서, 엔진(200)의 운전 조건이 변화하여, 상기 조건(A) 내지 (C)가 모두 성립하지 않게 된 경우에는, 단계 S110이 「NO」측으로 분기하여 단계 S140에 의해 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어가 재개된다. 즉, 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어는 수요에 따라 일시적으로 중단된다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서, 가급적 모터 제너레이터(MG1)를 셧다운 상태로 유지하면서, 래틀링에 의한 진동 및 소음을 방지할 수 있다.
<제 2 실시형태>
허브(HB)에 작용하는 계합 토크가 반전되는 조건은, 제 1 실시형태에서 설명한 엔진 토크(Te)의 맥동에 관련되는 것 이외에도 있다. 제 2 실시형태에서는, 이와 같은 다른 조건에 의한 토크 반전에 대응하는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어에 대하여 설명한다. 도 7은, 제 2 실시형태에 관련되는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어의 플로우 차트이다.
도 7에 있어서, 액셀 온 조작이 행하여졌는지의 여부가 판정된다(단계 S210). 액셀 온 조작이 행하여지지 않는 경우에는(단계 S210:NO), 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어는 종료된다.
액셀 온 조작은 엔진 브레이크 주행의 해제 요구이다. 따라서, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 액셀 온 조작이 행하여진 경우(단계 S210:YES), 고정 변속비 엔진 브레이크 주행을 고정 변속비 통상 주행으로 전환하기 때문에, 먼저 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어가 해제된다(단계 S220). 또한, 액셀 온 조작에 따른 엔진 브레이크 주행의 종료는, 필연적으로, 허브(HB)에 작용하는 계합 토크의 반전을 의미한다. 즉, 단계 S210은, 계합 토크가 반전되는지의 여부를 판정하는 양태의 일례에 상당한다.
셧다운 제어가 해제되면, 고정 변속비 모드를 계속시킬지의 여부가 판정된다(단계 S230). 고정 변속비 모드는, 차속(V), 구동륜의 요구 구동력(Ft) 등의 값이, 미리 설정된 고정 변속비 모드 선택 영역에 해당하는 경우에 실행된다. 이러한 수치가 다른 주행 모드 선택 영역(예를 들어, CVT 모드의 선택 영역)에 해당하는 경우에는, 고정 변속비 모드는 다른 주행 모드로 전환된다. 또한, 이 종류의 주행 모드의 전환 처리에 관해서는, 공지의 각종 양태가 적용 가능하다. 고정 변속비 모드를 계속시키지 않는 경우(단계 S230:NO), 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어는 종료된다.
고정 변속비 모드를 계속시키는 경우(단계 S230=YES), 모터 제너레이터(MG1)로부터 백래시 제거 토크(Tggt)가 공급된다(단계 S240).
여기에서, 제 2 실시형태에 관련되는 백래시 제거 토크(Tggt)는, 제 1 실시형태와 달리 정토크 방향으로 공급된다. 이것은, 액셀 온 조작이 행하여진 시점에서 허브(HB)에 작용하는 계합 토크의 방향이 반전됨이 판명되는 점에서, 고정 변속비 통상 주행시에 대응하는 계합 토크의 방향(즉, 정토크 방향)으로 백래시를 제거할(즉, 백래시(gtpd)를 소멸시킬) 필요가 있기 때문이다.
또한, 엔진 프릭션 토크(Tefr)의 크기는 엔진 회전수(Ne)에 따라 변화하기 때문에, 백래시 제거 토크(Tggt)의 크기는, 엔진 회전수(Ne)에 의거하여 선기어축 브레이크 토크(Tefrs)보다 소정량 큰 토크가 되도록 결정된다. 예를 들면, 미리 실험적으로 경험적으로 또는 이론적으로 얻어진, 엔진 회전수(Ne)와 엔진 프릭션 토크(Tefr)의 관계에 의거하여 그 시점의 엔진 프릭션 토크(Tefr)가 산출되고, 전술한 (1)식에 의거하여 선기어축 브레이크 토크(Tefrs)가 산출된다. 백래시 제거 토크(Tggt)는, 절대값이, 이 선기어축 브레이크 토크(Tefrs)의 절대값＋α(α는 적합값)가 되도록 결정된다. 예를 들면, 적합값(α)은, 정토크 방향으로 백래시(gtrd)가 제거될 때의 진동 및 소음이 현재화되지 않도록 정해진다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서 조건(C)로서 규정한 바와 같이, 윤활유온(Toil)은 엔진 프릭션 토크(Tefr)와 관계된다. 따라서, 백래시 제거 토크(Tggt)는, 엔진 프릭션 토크(Tefr)에 따라 구해지는 기준값을 윤활유온(Toil)에 따라 적절히 보정함으로써 산출되어도 된다. 또는, 엔진 회전수(Ne)와 윤활유온(Toil)의 쌍방을 파라미터로 하여 백래시 제거 토크(Tggt)를 맵화해 두고, 해당하는 수치를 선택하는 구성으로 되어도 된다.
백래시 제거 토크(Tggt)의 공급이 개시되면, 백래시 제거가 완료되었는지의 여부가 판정된다(단계 S250).
백래시 제거가 완료되었는지의 여부는 MG1 회전수(Ng)에 의거하여 판정된다. 즉, 백래시 제거가 완료되면 허브(HB)가 슬리브(SL)와 계합하기 때문에, 허브(HB)의 회전이 정지한다. 따라서, 허브(HB)의 회전수와 등가인 MG1 회전수가 0이 되었는지의 여부에 의거하여 백래시 제거가 완료되었는지의 여부를 판정할 수 있다. 또한, 이때, 모터 제너레이터(MG1)의 회전각을 검출하는 리졸버의 수치의 변화가 정지하였는지의 여부가 참조되어도 된다. 또한, 미리 백래시 제거 토크(Tggt)의 크기와 백래시 제거에 요하는 시간의 관계가 실험적으로 얻어져 있는 경우에는, 백래시 제거에 요하는 시간이 경과한 것으로써 백래시 제거가 완료되었다는 판정이 이루어져도 된다. 백래시 제거가 완료되지 않은 동안에는(단계 S250:NO), 백래시 제거 토크(Tggt)의 공급이 계속된다.
백래시 제거가 완료되면(단계 S250:YES), 엔진(200)의 연료 컷트가 해제되고, 엔진 출력(Pe)이 요구 출력값에 따라 제어된다(단계 S260). 그 결과, 엔진 토크(Te)가 증가한다.
이어서, 엔진 출력(Pe)이 소정값 이상인지의 여부가 판정된다(단계 S270).
여기에서, 엔진 출력(Pe)의 소정값에 대하여 설명한다.
일시적인 셧다운 제어의 해제를 거쳐 재차 모터 제너레이터(MG1)를 셧다운함에 있어서는, 허브(HB)에 작용하는, 정방향의 백래시(gtpd)를 제거하기 위한 계합 토크를, MG1 토크(Tg)(단계 S240 이후의 제어의 흐름으로 보면 백래시 제거 토크(Tggt))로부터 선기어축 토크(Tes)로 전환할 필요가 있다.
이때, 선기어축 토크(Tes)가 MG1 토크(Tg)보다 작으면, 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 직후에 허브(HB)의 계합 토크가 부토크 방향으로 변동하여, 경우에 따라서는 진동 및 소음이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어는, 선기어축 토크(Tes)가 MG1 토크(Tg) 이상으로 상승한 시점에서 재개되는 것이 바람직하다.
한편, 선기어축 토크(Tes)가 MG1 토크(Tg)보다 크면, 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어 재개 직후에 허브(HB)는 정토크 방향으로 눌릴 뿐, 진동 및 소음의 관점에서는 문제가 없다. 그러나, 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어가 일시적으로 해제되어 있는 기간은, 배터리(12)의 전력 소비가 발생하고 있는 시간이다. 따라서, 전력 소비 절감의 관점에서는, 가급적 신속하게 셧다운 제어가 재개되는 것이 바람직하다.
이상으로부터, 엔진 출력(Pe)의 소정값은 선기어축 토크(Tes)가 MG1 토크(Tg)에 대략 일치하는 값으로 설정된다. 선기어축 토크(Tes)의 요구값이 정해지면, 엔진 토크(Te)의 요구값이 정해지므로, 엔진 토크(Te)의 요구값과 엔진 회전수(Ne)로부터 엔진 출력(Pe)의 소정값을 결정할 수 있다.
단, 토크 제어 정밀도가 높은 모터 제너레이터(MG1)와 달리 엔진(200)의 토크 제어 정밀도는 일반적으로 낮다. 특히, 연료 컷트로부터의 복귀 직후에 있어서는, 엔진 토크(Te)는 상대적으로 불안정하다. 따라서, 엔진 토크(Te)의 목표값이 정해졌다고 해도, 엔진 토크(Te)가 당해 목표값에 도달하였는지의 여부를 정확하게 검출하는 것이 항상 용이한 것은 아니다.
그래서, 이 종류의 실천적 관점으로부터, 단계 S270에 관련되는 판정 처리는, 예를 들면 하기 중 어느 것의 대체적 판정 처리에 의해 치환되어도 된다.
즉, 제 1 대체적 판정 처리는 연료 컷트 해제로부터의 경과 시간에 의거하여 행하여진다. 구체적으로는, 당해 경과 시간이 소정 시간 이상이 된 시점에서, 엔진 출력(Pe)이 소정값에 도달했다는 판정이 성립한다. 백래시 제거만을 목적으로 하여 출력되는 MG1 토크(Tg)는 원래 절대값으로서 큰 값이 아니다. 따라서, 연료 컷트 해제로부터의 경과 시간에 의거하여, 엔진 토크(Te)가 요구값에 도달하였는지의 여부의 판정을 행할 수 있다. 이때, 미리 실험적으로 경험적으로 또는 이론적으로, 이 종류의 경과 시간을 정의해 두면, 보다 정확한 판정이 가능해진다.
제 2 대체적 판정 처리는 연료 컷트 해제 후의 엔진 요구 출력(Pen)에 의거하여 행하여진다. 구체적으로는, 당해 엔진 요구 출력(Pen)이 소정값 이상이 된 시점에서, 엔진 출력(Pe)이 소정값에 도달했다는 판정이 성립한다. 이 경우의 소정값이란, 예를 들어, 선기어축 토크(Tes)의 요구값에 대응하는 엔진 출력의 요구값에 대해 안전측의 마진을 덧붙인 값으로 설정되어도 된다. 엔진 출력(Pe)은 엔진 요구 출력(Pen)에 의거하여 제어되기 때문에, 엔진 요구 출력(Pen)에 의거하여 그 시점의 엔진 출력(Pe)을 예견하는 것은, 적어도 백래시 제거 토크(Tggt)의 토크 범위에 있어서는 곤란하지 않다.
엔진 출력(Pe)이 소정값 미만인 경우(단계 S270:NO), 처리는 단계 S260으로 되돌려진다. 엔진 출력(Pe)이 소정값 이상으로 상승한 경우(단계 S270:YES), 셧다운 제어에 의해 모터 제너레이터(MG1)가 재차 셧다운 상태로 제어된다(단계 S280). 모터 제너레이터(MG1)가 셧다운 상태로 되돌아가면, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어가 종료된다.
이상 설명한 바와 같이, 제 2 실시형태에 관련되는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어에 의하면, 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시에 있어서 액셀 온 조작이 행하여져, 고정 변속비 통상 주행으로의 전환이 행하여지는 경우에 있어서, 래틀링에 의한 진동 및 소음을 억제할 수 있다.
또한, 제 2 실시형태에 있어서도 모터 제너레이터(MG1)의 셧다운 제어가 일시적으로 해제되는 점에서 변함은 없고, 고정 변속비 모드에 있어서의 전력 소비 절감 효과를 담보하면서, 진동 및 소음을 억제할 수 있다.
<변형례>
상기 각종 실시형태에 있어서는, 도그 클러치 기구(500)에 의해 모터 제너레이터(MG1)가 회전 불가능하게 고정되는 구성으로 하였다. 그러나, 본 발명에 관련되는 계합 기구와 차동 기구의 관계에 관련되는 실천적 양태는 이와 같은 구성에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 관련되는 차동 기구로서의 동력 분할 기구의 구성을, 상기 동력 분할 기구(300)로부터 변경함으로써, 도그 클러치 기구(500)의 로크 대상을 변경할 수 있다. 여기에서, 이와 같은 동력 분할 기구(301)의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 도 8을 참조하여 동력 분할 기구(301)의 구성에 대하여 설명한다. 이때, 도 8은 동력 분할 기구(301)의 개략 구성도이다. 또한, 동 도면에 있어서, 도 2와 중복되는 개소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 적절히 생략하는 것으로 한다.
도 8에 있어서, 동력 분할 기구(301)는 2세트의 차동 기구를 구비하고, 일방의 차동 기구(편의적으로 제 1 차동 기구라고 함)가, 제 1 실시형태에 관련되는 싱글 피니언 기어형 유성 기어 기구로서의 동력 분할 기구(300)와 동등한 구성을 가지고 있다. 즉, 입력축(IS)에 플래니터리 캐리어(C1)가, 선기어축(SS)에 선기어(S1)가, 구동축(DS)에 링기어(R1)가 각각 연결되어 있다.
한편, 타방의 차동 기구(편의적으로 제 2 차동 기구라고 함)는, 서로 차동 작용을 나타내는 선기어(S2), 캐리어(C2) 및 링기어(R2)와, 축선 방향으로 자전하고 또한 캐리어(C2)의 자전에 의해 공전하도록 각각 캐리어(C2)에 유지된, 선기어(S2)에 치합하는 피니언 기어(P21) 및 링기어(R2)에 치합하는 피니언 기어(P22)를 구비한다. 즉, 이 타방의 차동 기구는, 소위 더블 피니언 기어형 유성 기어 기구로서 구성된다.
제 1 및 제 2 차동 기구는, 제 1 차동 기구의 캐리어(C1)에 제 2 차동 기구의 링기어(R2)가, 제 1 차동 기구의 링기어(R1)에 제 2 차동 기구의 캐리어(C2)가 각각 연결됨으로써 서로 연결되어 있고, 동력 분할 기구(301)는 전체로서 소위 라비뇨형 유성 기어 기구로 되어 있다. 동력 분할 기구(301)는, 선기어(S1)와, 캐리어(C1) 및 링기어(R2)과, 링기어(R1) 및 캐리어(C2)와, 선기어(S2)의 합계 4개의 회전요소를 구비한다.
여기에서, 변형례에 있어서는, 제 2 차동 기구의 선기어(S2)가 도그 클러치 기구(500)에 연결되는 구성으로 되어 있다. 즉, 도그 클러치 기구(500)가 계합 상태에 있는 경우, 제 2 차동 기구의 선기어(S2)가 회전 불가능하게 고정된다.
여기에서, 선기어(S2)가 회전 불가능하게 고정된 상태에 있어서는, 모터 제너레이터(MG1)의 회전은 제한되어, MG1 회전수(Ng)는 실질적으로 하나의 값에 고정된다. 이것에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다. 이때, 도 9는 동력 분할 기구(301)에 있어서 선기어(S2)가 로크된 상태에 대응하는 동작 공선도이다. 또한, 동 도면에 있어서, 도 3과 중복되는 개소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 적절히 생략하는 것으로 한다.
도 9에 있어서, 왼쪽에서부터 차례로 모터 제너레이터(MG1), 선기어(S2), 엔진(200) 및 모터 제너레이터(MG2)(일의적으로 구동축(DS))가 나타내어진다. 또한, 도 9에는, 도그 클러치 기구(500)에 의해 선기어(S2)가 로크된 상태에 있어서의 동작 공선이 나타내어져 있다.
모터 제너레이터(MG2)의 동작점이 도시의 동작점 m인 경우에 도그 클러치 기구(500)에 의해 선기어(S2)가 로크되면, 선기어(S2)의 동작점은, 제로 회전에 대응하는 동작점 S20에 고정된다. 필연적으로 엔진(200)의 동작점은 도시의 동작점 e0'에 고정된다.
한편, 이 상태에서는, 동력 분할 기구(301)의 잔여의 차동 요소인 선기어(S1)의 동작점도, 도시의 동작점 gfix에 고정된다. 즉, 모터 제너레이터(MG1)는, 도그 클러치 기구(500)에 의해 직접적으로 로크되지 않으나, 그 회전수는 실질적으로 고정된다. 이 상태는, 본 발명에 관련되는 「회전이 제한된」 상태의 다른 일례이다.
당해 변형례에 있어서도, 선기어축 토크(Tes)의 반력 토크가 도그 클러치 기구(500)를 통해 부담되기 때문에, 상기 각종 실시형태와 마찬가지로 고정 변속비 모드가 실현된다. 필연적으로, 선기어(S2)와 선기어(S1)의 기어비를 고려함으로써(즉, MG1 토크(Tg)를 공급한 경우에 선기어(S2)에 작용하는 토크가 기어비에 따라 변화함), 상기 각종 실시형태에 관련되는 고정 변속비 엔진 브레이크 주행시 백래시 제거 제어와 동일한 제어를 적용할 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 청구범위 및 명세서 전체로부터 이해할 수 있는 발명의 요지 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하고, 그와 같은 변경을 수반하는 하이브리드 차량의 제어 장치도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
1 : 하이브리드 차량
10 : 하이브리드 구동 장치
100 : ECU
110 : 클러치 제어부
120 : 동력 제어부
200 : 엔진
300 : 동력 분할 기구
MG1 : 모터 제너레이터
MG2 : 모터 제너레이터
500 : 도그 클러치 기구

Claims (5)

  1. 엔진과,
    회전 전기와,
    구동륜에 연결되는 구동축과,
    상기 엔진, 상기 회전 전기 및 상기 구동축이 각각 연결되는 회전요소를 포함하는, 서로 차동 작용을 행하는 복수의 회전요소를 구비한 차동 기구와,
    일방이 상기 복수의 회전요소 중 하나의 회전요소에 연결되고 타방이 고정 요소에 연결된 치합식의 한 쌍의 계합 요소를 구비하며, 당해 한 쌍의 계합 요소가 계합하여 이루어지는 계합 상태에 있어서, 상기 회전 전기의 회전이 제한된 고정 변속비 모드를 실현하는 계합 기구를 구비한 하이브리드 차량을 제어하는, 하이브리드 차량의 제어 장치로서,
    상기 고정 변속비 모드에서 상기 엔진의 연료 컷트를 수반하는 엔진 브레이크 주행이 행하여지는 경우에 있어서, 상기 일방의 계합 요소에 작용하는 토크의 방향이 반전되는지의 여부를 판정하는 판정 수단과,
    상기 고정 변속비 모드에서 상기 회전 전기를 셧다운 상태로 하는 셧다운 제어를 실행함과 함께, 상기 토크의 방향이 반전된다고 판정된 경우에, 상기 셧다운 제어를 일시적으로 해제하고, 상기 한 쌍의 계합 요소 상호간에 형성되는 백래시를 제거하기 위한 백래시 제거 토크가 공급되도록 상기 회전 전기를 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 판정 수단은, 상기 엔진에 소정 이상의 토크 맥동이 발생하는 경우에 상기 토크의 방향이 반전된다고 판정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 엔진에 소정 이상의 토크 맥동이 발생하는 경우란, 상기 엔진의 회전수가 소정의 회전 영역에 해당하는 경우, 실린더의 공기량이 소정량 이상인 경우 및 윤활유의 온도가 소정값 이상인 경우 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 백래시 제거 토크는, 상기 엔진의 프릭션 토크가 작용하는 방향으로 공급되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 판정 수단은, 액셀 온 조작이 행하여진 경우에 상기 토크의 방향이 반전된다고 판정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
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