WO2010125648A1

WO2010125648A1 - 車両の制御装置

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Publication number: WO2010125648A1
Application number: PCT/JP2009/058373
Authority: WO
Inventors: 智一稲川; 眞舟橋; 祐一関
Original assignee: トヨタ自動車株式会社; アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-11-04

Abstract

　オイルポンプやコンプレッサなどの補機の駆動状態を適切に制御して、エネルギ効率を向上させることができる車両の制御装置を提供する。　車両の駆動力を発生させる主動力源１と、その主動力源１とは独立して運転可能な副動力源２とを備え、入力要素４ｒと出力要素４ｃと反力要素４ｓとの３つの回転要素を有する遊星歯車機構４を介して主動力源１および副動力源２に対しトルク伝達可能に連結された補機３の回転状態を制御する車両の制御装置において、入力要素４ｒと主動力源１とが連結され、出力要素４ｃと補機３とが連結され、反力要素４ｓと副動力源２とが連結されるとともに、少なくともいずれか２つの回転要素間の差動を抑制するもしくはその差動をなくす差動抑制手段５を設けた。

Description

車両の制御装置

　この発明は、車両の駆動力源と、その駆動力源とは別の他の動力源との２つの動力源によって駆動可能な補機の運転状態を制御する車両の制御装置に関するものである。

　ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどを車両の駆動力源として使用する場合、通常はそのエンジンの出力側には変速機が設けられる。とりわけ、車両の走行状態に基づいて変速状態を自動制御する自動変速機が広く普及している。この自動変速機には、変速比が段階的に変化する有段式の自動変速機や、変速比が無段階に（すなわち連続的に）変化する無段変速機が含まれるが、これらいずれの自動変速機であっても変速比の制御のために油圧が広く使用されている。

　例えば、有段式の自動変速機であれば、エンジンの出力を変速機に伝達するための入力クラッチや、変速段を設定するための摩擦クラッチあるいは摩擦ブレーキが、油圧アクチュエータや油圧サーボ機構などの油圧機器によって係合および解放されるように構成されている。また、無段変速機、特にベルト式無段変速機であれば、ベルトが巻き掛けられるプーリの溝幅を変化させる変速機構を油圧によって動作させるように構成されている。そして、そのような自動変速機を制御する際に使用する油圧を発生させるためのオイルポンプが設けられている。このオイルポンプは、通常はエンジンの出力によって駆動するように構成されるのが一般的である。

　一方、近年では地球資源の有効利用や環境保全などの観点から、車両の燃費を向上させかつ排出ガスを低減するための技術として、車両が一時停止した場合にエンジンの自動停止およびエンジンの自動再始動を行ういわゆるエコラン（あるいはアイドリングストップ）制御に関する技術が普及している。このエコラン制御は、例えば車速が０になった状態でアクセルペダルやクラッチペダルあるいはブレーキの操作状態等に基づいて、車両が直ちには発進しないことが判断された場合にエンジンを自動停止し、その後、発進のための所定の操作が検出された場合にエンジンを自動的に再始動する制御である。したがって、車両の停止中におけるエンジンのアイドリング時間が減少するので、燃料の消費量および排気ガスの排出量を低減することができる。

　ただし、エンジンは車両の全体としての動力源でもあるので、エコラン制御によってエンジンを停止すると車両の動力が失われることになる。したがって、例えば上記のように油圧を利用して変速制御を行う自動変速機では、エンジンの停止に伴って変速機におけるオイルポンプも運転を停止することから、変速制御のための油圧も同時に失われてしまう。また、車両のエアコン用のコンプレッサなどのエンジンの動力によって駆動される補機についても、同様に運転が停止し、その機能が停止してしまう。そこで従来では、エコラン制御を成り立たせるために、上記のようなオイルポンプやコンプレッサなどのエンジンの動力によって駆動される補機を、例えば電動機などのエンジン以外の他の動力源によっても駆動可能なように構成している。

　そのような構成の一例が特開２００１－２８９３１５号公報に記載されている。この特開２００１－２８９３１５号公報に記載された自動車用自動変速装置は、エンジンのクランク軸の回転を変速して駆動輪に伝達する自動変速機に作動油を供給するオイルポンプと、動力合成分配機構としての遊星歯車機構とを備え、遊星歯車機構のサンギヤとエンジンとが連結され、リングギヤと電動モータとが連結され、それらサンギヤとリングギヤとに噛み合うピニオンギヤが設けられたキャリアとオイルポンプとが連結されていて、オイルポンプがエンジンの動力と電動モータの動力とによって駆動されるように構成されている。また、電動モータとして非通電時にモータ主軸の回転をロックするブレーキ付きモータを用いることにより、あるいはモータ主軸の逆転を防止するワンウェイクラッチを設けることにより、エンジンのみでオイルポンプを駆動することが可能になっている。

　なお、特開２００２－８９６７７号公報には、上記の特開２００１－２８９３１５号公報におけるエンジンと電動モータとの動力合成分配機構としての遊星歯車機構に関連して、動力源からトルク伝達される駆動軸と、トルク出力する出力軸との間に設けられた遊星歯車と、その遊星歯車の回転要素であるリングギヤ、キャリア、サンギヤのいずれかと、駆動軸および出力軸のいずれかとの間に、そのうちの２つのクラッチを係合させることにより駆動軸と出力軸との間で動力伝達可能な状態を形成するように設けられた第１ないし第３の３つのクラッチと、各クラッチの係合・解放を切り替える切り替え手段とを備えた動力伝達装置に関する発明が記載されている。この特開２００２－８９６７７号公報に記載された動力伝達装置では、エンジン始動時に、駆動軸とキャリアとの間に設けられた第１クラッチおよびサンギヤと出力軸・リングギヤとの間に設けられた第２クラッチを解放し、かつ駆動軸とサンギヤとの間に設けられた第３クラッチを係合するとともに、第２クラッチと第３クラッチとの間の回転部材と一体回転する電動発電機を電動機として作動させることによりエンジンを始動するように構成されている。また、減速時に、第１クラッチおよび第３クラッチを解放し、かつ第２クラッチを係合するとともに、電動発電機を発電機として作動させてエネルギの回生を行うように構成されている。

　上記の特開２００１－２８９３１５号公報に記載されている装置では、オイルポンプが遊星歯車機構を介してエンジンと電動モータとにそれぞれトルク伝達可能に連結されているので、エンジンの回転数を一定とした場合、電動モータの回転数を制御することにより、オイルポンプの回転数を増減させて調整することができる。そして、電動モータのモータ主軸の回転をブレーキでロックすること、もしくはモータ主軸の逆転をワンウェイクラッチで規制することにより、オイルポンプをエンジンのみの動力によって駆動することができる。そのため、例えば低温時にオイルの粘性が大きくなっている場合に、オイルポンプをエンジンの動力だけで駆動することにより、電動モータの負担をなくすことができるので、電動モータの大型化を抑制することができる。

　しかしながら、ブレーキやワンウェイクラッチによってモータ主軸すなわちリングギヤの回転数が０の状態で固定されると、図９の（ａ）の共線図（速度線図）で示すように、オイルポンプすなわちキャリアの回転数に対して、エンジンすなわちサンギヤの回転数が高くなる。したがって、例えばエンジンとオイルポンプとが直結された従来の構成と比べて、オイルポンプを所定の回転数で駆動するためのエンジンの回転数が高くなり、その分、エンジンの燃費を悪化させる要因となってしまう。また、モータ主軸すなわちリングギヤが逆転方向に回転できないことから、キャリアすなわちオイルポンプの回転数を十分に下げることができなくなる。言い換えると、オイルポンプの回転数制御の制御範囲が限定されてしまう。そのため、例えば図９の（ｂ）の共線図で示すように、オイルポンプを駆動する際に必要な回転数に対して実際の回転数が超過した状態になり、その分、オイルポンプで過剰にオイルを汲み上げることになって油圧損失が増大してしまう可能性がある。

　この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、例えばオイルポンプやコンプレッサなどの補機の駆動状態を適切に制御して、エネルギ効率を向上させることができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

　上記の目的を達成するために、この発明は、車両の駆動力を発生させる主動力源と、その主動力源とは独立して運転可能な副動力源とを備え、入力要素と出力要素と反力要素との３つの回転要素を有する遊星歯車機構を介して前記主動力源および前記副動力源に対しトルク伝達可能に連結された補機の回転状態を制御する車両の制御装置において、前記入力要素と前記主動力源とが連結され、前記出力要素と前記補機とが連結され、前記反力要素と前記副動力源とが連結されるとともに、少なくともいずれか２つの前記回転要素間の差動を抑制するもしくは該差動をなくす差動抑制手段を備えていることを特徴とする車両の制御装置である。

　また、この発明は、上記の発明において、前記補機が、オイルポンプを含み、前記オイルポンプが駆動されて油圧を発生させる際に吸入されるオイルの温度を検出する油温検出手段を更に備え、前記差動抑制手段が、前記油温検出手段により検出した前記温度が閾値として予め定めた所定温度よりも低い場合に、前記差動を抑制するもしくは前記差動をなくす手段を含むことを特徴とする車両の制御装置である。

　そして、この発明は、上記の発明において、前記補機に要求される仕事量を算出する要求仕事量算出手段と、前記要求仕事量算出手段により算出した前記仕事量を達成するべく前記補機を駆動する際に必要となるエネルギ量として、前記差動抑制手段により前記差動を抑制した場合に必要となる解放時必要エネルギおよび前記差動をなくした場合に必要となる直結時必要エネルギをそれぞれ算出する必要エネルギ算出手段とを更に備え、前記差動抑制手段が、前記直結時必要エネルギが前記解放時必要エネルギよりも少ない場合に、前記差動をなくす手段を含むことを特徴とする車両の制御装置である。

　この発明によれば、主動力源の出力トルクのみで補機を駆動する場合、遊星歯車機構のいずれか２つの回転要素間の差動を抑制すること、もしくはその差動をなくすことができる。言い換えると、主動力源の回転数と補機の回転数との差を減少させること、もしくは主動力源と補機との間を直結状態にすることができる。したがって、主動力源の出力トルクのみで補機を駆動する場合に、補機との回転数差を低減し、もしくは補機と同じ回転数で主動力源を運転することができる。すなわち、主動力源の回転数を可及的に低く抑えることができ、その結果、主動力源を運転する際の消費エネルギ量を低減することができる。

　また、この発明によれば、オイルの粘性が高くなりオイルポンプを駆動する際の負荷が大きくなる低温時に、遊星歯車機構のいずれか２つの回転要素間の差動を抑制すること、もしくはその差動をなくすことにより、主動力源の回転数と補機の回転数との差を減少させる、もしくは主動力源と補機との間を直結状態にすることができる。そのため、低温時に、オイルポンプを駆動する際の副動力源に対する負荷の増加を抑制することができ、その結果、副動力源の大型化を回避もしくは抑制することができる。

　そして、この発明によれば、要求する仕事をさせるために補機を駆動する場合に、遊星歯車機構の各回転要素間の差動の抑制状態に応じて、すなわち、各回転要素間の差動を抑制しない解放状態と各回転要素間の差動をなくす直結状態とに応じて、その状態で補機を駆動するのに必要なエネルギ量が求められる。そして、必要なエネルギ量がより少ない方が選択されて、遊星歯車機構の各回転要素間の差動の抑制状態が設定される。そのため、補機を駆動するためのエネルギ消費量を低減することができる。

この発明で制御の対象とする構成であって、特にこの発明における差動抑制手段の構成を説明するための模式図である。この発明で制御の対象とする構成であって、特にこの発明における差動抑制手段の他の構成を説明するための模式図である。この発明で制御の対象とする構成であって、特にこの発明における差動抑制手段の他の構成を説明するための模式図である。図３に示すこの発明における差動抑制手段の詳細な構成を説明するための模式図である。この発明で制御の対象とする構成であって、特にこの発明における差動抑制手段の他の構成を説明するための模式図である。この発明で制御の対象とする構成であって、特にこの発明における差動抑制手段の他の構成を説明するための模式図である。この発明の車両の制御装置における制御例を説明するためのフローチャートである。この発明の車両の制御装置における他の制御例を説明するためのフローチャートである。動力合成分配機構としての遊星歯車機構の各回転要素の回転状態を示した共線図（速度線図）である。

　つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。この発明で対象としている車両は、車両の駆動力を発生させるための主動力源と、その主動力源の出力によって駆動される補機とを備えている。さらに、主動力源とは別に、すなわち主動力源に独立して運転可能な副動力源を備えていて、前記の補機が、主動力源と共に副動力源の出力によっても駆動可能なように構成されている。

　ここで、この発明における補機とは、例えば主動力源の出力側に連結される自動変速機（図示せず）のオイルポンプや、あるいは車両のエアコン用のコンプレッサなどの、主動力源および副動力源の両方により駆動可能な車載機器に相当するものである。すなわち、この発明における補機は、通常は主動力源のみの出力によって、もしくは主動力源と副動力源とを併せた出力によって駆動されるとともに、主動力源の運転が停止した場合には、副動力源のみの出力によっても駆動することが可能である。したがって、車両が一時停止した場合にエンジンを自動停止させるエコランの実行時に、副動力源の出力によってオイルポンプやコンプレッサを適宜に駆動することができる。

　このように、この発明における補機は、主動力源と副動力源との両方により駆動可能にするために、それら主動力源と副動力源との動力を合成もしくは分配するための機構を介して、それら主動力源と副動力源とに連結されている。具体的には、図１に示すように、主動力源１および副動力源２に対して、この発明における補機３が、遊星歯車機構４を介して動力伝達可能に連結されている。

　主動力源１は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいはＬＰＧエンジンなどの内燃機関が一般的であるが、これに限らず電動機や、内燃機関と電動機とを組み合わせたハイブリッド型の動力源であってもよい。ここでは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関１を用いた例を説明する。なお、以下の説明では、主動力源１としての内燃機関１をエンジン（ＥＮＧ）１と記している。

　副動力源２は、エンジン１に独立して運転・制御可能な動力源であって、例えば電動機、好ましくは、モータとしての機能と発電機としての機構とを兼ね備えた電動機（モータ・ジェネレータ）が用いられる。ここでは、副動力源２としての電動機（モータ）２を用いた例を説明する。

　補機３は、前述したように、例えばオイルポンプやコンプレッサなどの車載機器であって、ここでは、自動変速機に内蔵されるオイルポンプ３の例を示している。そのオイルポンプ３のポンプ機構としては、例えば、歯車ポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプなどの回転ポンプや、あるいはピストンポンプなどの各種機構を採用することができる。

　遊星歯車機構４は、前述したように、オイルポンプ３をエンジン１とモータ２との両方の動力によって駆動させるためのいわゆる動力合成分配機構として設けられたものであって、その遊星歯車機構４の３つの回転要素に対して、エンジン１およびオイルポンプ３ならびにモータ２がそれぞれ連結されている。

　具体的には、遊星歯車機構４は、外歯歯車であるサンギヤ４ｓと、これと同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ４ｒと、これらのサンギヤ４ｓとリングギヤ４ｒとに噛み合っているピニオンギヤ４ｐを自転かつ公転自在に保持しているキャリア４ｃとを回転要素とするシングルピニオン型のプラネタリギヤである。

　この遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒに、エンジン１の出力軸１ａが動力伝達可能に連結され、遊星歯車機構４のキャリア４ｃに、オイルポンプ３のロータ軸（駆動軸）３ａが動力伝達可能に連結され、遊星歯車機構４のサンギヤ４ｓに、モータ２のロータ軸（入出力軸）２ａが動力伝達可能に連結されている。そのため、エンジン１の出力トルクが伝達されるリングギヤ４ｒを入力要素とすると、モータ２の回転状態を制御することによりエンジン１の出力トルクに対して負荷もしくは反力を作用させることが可能なサンギヤ４ｓが反力要素となり、それらリングギヤ４ｒとサンギヤ４ｓとの回転状態に応じたトルクが作用してオイルポンプ３を駆動させるキャリア４ｃが出力要素となっている。

　したがって、所定回転数のエンジン１の出力トルクに対して、モータ２の回転数を適宜に制御することにより、オイルポンプ３を所望する回転数（必要回転数）で駆動することができる。すなわち、この発明で対象としている構成では、前述の特開２００１－２８９３１５号公報に記載されている構成のようなワンウェイクラッチは設けられていないので、前述の図９の（ｂ）の共線図に一点鎖線で示した状態のように、モータ２を逆転方向（エンジン１の出力軸１ａの回転方向と反対の回転方向）にも回転させることができる。そのため、オイルポンプ３を適切な回転数で駆動させることができる。言い換えると、モータ２が逆転方向に回転できないためにオイルポンプ３の回転数を低下させることができずにオイルポンプ３が過剰に高い回転数で駆動されてしまうような事態を回避することができる。また、エンジン１の出力や車両の慣性力によって、モータ２を回生制御すること、すなわちモータ２を発電機として駆動して発電させることができる。そのため、過剰な油圧損失を低減し、またモータ２により回生を行うことができることから、車両のエネルギ効率を向上させることができる。

　そして、この発明で対象としている車両の構成においては、遊星歯車機構４の各回転要素間の差動を抑制するもしくは差動をなくすための差動抑制手段が設けられている。この図１で示す具体例では、この発明における差動抑制手段として、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動を抑制するもしくはその差動をなくす、言い換えると、リングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の回転数差を減少させるもしくは遊星歯車機構４の各回転要素を直結状態にするクラッチ５が設けられた例を示している。

　また、上記のエンジン１、モータ２、あるいはクラッチ５などを電気的に制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）６が設けられている。この電子制御装置６は、一例としてマイクロコンピュータを主体として構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータ等に基づいて所定のプログラムに従って演算を行い、エンジン１やモータ２の運転状態、あるいはクラッチ５などの差動抑制手段の動作状態を直接もしくは間接的に制御するように構成されている。また、この電子制御装置６に対しては、自動変速機内のオイルの温度を検出する油温センサ７や各回転部材の回転数を検出する回転数センサ（図示せず）あるいは車両の前後加速度を検出する加速度センサ（図示せず）などの検出信号が入力されるようになっている。

　上記のクラッチ５としては、以下の図２ないし図５（なお、図２，図３、および後述の図６ではエンジン１および電子制御装置６等の記載を省略している）に示すような各種構成の係合機構を採用することができる。例えば、図２に示すような湿式多板クラッチ５１により、クラッチ５すなわちこの発明における差動抑制手段を構成することができる。この図２に示す湿式多板クラッチ５１は、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間に設けられた摩擦クラッチ機構であって、通常はスプリング５１ｓの弾性力によってクラッチ部５１ｃは係合されていて、外部に設けられた所定の油圧制御装置（図示せず）から油路５１ｈを介して供給された油圧が作用することにより、クラッチ部５１ｃが解放する構成となっている。そして、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとクラッチ部５１ｃの一方の摩擦板（図示せず）とが動力伝達可能に連結され、遊星歯車機構４のキャリア４ｃとクラッチ部５１ｃの他方の摩擦板（図示せず）とが動力伝達可能に連結されている。

　したがって、クラッチ５すなわちこの発明における差動抑制手段として、この図２に示すような湿式多板クラッチ５１を設けた場合は、クラッチ部５１ｃに作用させる油圧を制御することにより、クラッチ５の係合・解放状態を制御することができる。すなわち、クラッチ部５１ｃに所定の油圧を付与することによって、クラッチ部５１ｃを解放させて、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動状態を、遊星歯車機構４の各回転要素のギヤ比に応じて決まる差動が最大の状態にすることができる。

　また、クラッチ５が湿式多板クラッチ５１であることから、クラッチ５の係合・解放状態を、完全係合状態および完全解放状態に加えて、クラッチ部５１ｃでの滑りを伴った半係合（滑り係合）状態に設定することもできる。すなわち、クラッチ部５１ｃに付与する油圧を調整することにより、クラッチ部５１ｃすなわちクラッチ５の伝達トルク容量を増減させることができる。したがって、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動状態を、差動が最大の状態から、その差動を抑制した状態、そして差動を完全になくした状態すなわち直結状態まで、適宜に設定することができる。

　図３は、クラッチ５すなわちこの発明における差動抑制手段を、いわゆる電磁式ツーウェイクラッチ５２により構成した例である。この図３に示す電磁式ツーウェイクラッチ５２は、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間に設けられたクラッチ機構であって、正逆の両方向に対して動力伝達可能な状態と動力伝達を遮断した空転状態とを設定可能なツーウェイクラッチ部５２ｃと、そのツーウェイクラッチ部５２ｃの可動部分を作動させて動力の伝達状態を変化させる電磁コイル部５２ｅとから構成されている。

　具体的には、ツーウェイクラッチ部５２ｃは、図４に示すように、外輪５２１と、その外輪５２１の内側に配置されるとともに外周部分にカム５２２が一体に形成された内輪５２３と、保持器５２４によりそれぞれ自転可能に保持されるとともに外輪５２１の内周面と内輪５２３の外周面すなわちカム５２２のカム面との間に円周方向で相対移動可能に配置された複数のローラ５２５と、内輪５２３すなわちカム５２２に対する保持器５２４の位相を所期の位置に維持させるスプリング５２６とから構成されている。すなわち、保持器５２４およびローラ５２５は、外輪５２１の内周面とカム５２２のカム面との間で、スプリング５２６によって空転可能な所期の状態で維持されている。そして、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒと内輪５２３すなわちカム５２２とが動力伝達可能に連結され、遊星歯車機構４のキャリア４ｃと外輪５２１とが動力伝達可能に連結されている。

　そして、保持器５２４およびローラ５２５は、電磁コイル部５２ｅに通電することにより発生する電磁力の作用によって、上記の空転可能に維持された所期の位置からカム５２２に対する位相が変化するようになっている。保持器５２４およびローラ５２５のカム５２２に対する位相が変化することにより、外輪５２１の内周面とカム５２２のカム面との間で、ローラ５２５が正転側もしくは逆転側に円周方向で相対移動し、その結果、ローラ５２５が外輪５２１の内周面とカム５２２のカム面との間の幅が狭くなっている部分に入り込んでくさび効果を発揮するようになっている。そのため、この図３，図４に示す電磁式ツーウェイクラッチ５２は、通常はスプリング５２６の弾性力によってツーウェイクラッチ部５２ｃは空転可能な状態すなわち解放状態になっていて、電磁コイル部５２ｅに通電することにより、ツーウェイクラッチ部５２ｃが動力伝達可能な状態すなわち係合状態になる構成となっている。

　したがって、クラッチ５すなわちこの発明における差動抑制手段として、この図３，図４に示すような電磁式ツーウェイクラッチ５２を設けた場合は、電磁コイル部５２ｅに通電する電流値を制御することにより、クラッチ５の係合・解放状態を制御することができる。すなわち、電磁コイル部５２ｅに所定の電流を通電することによって、ツーウェイクラッチ部５２ｃを係合させて、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動をなくすこと、言い換えると、遊星歯車機構４の各回転要素を直結状態にすることができる。

　図５は、クラッチ５すなわちこの発明における差動抑制手段を、いわゆるドグクラッチ５３により構成した例である。この図５に示すドグクラッチ５３は、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間に設けられたかみあいクラッチ機構であって、ピニオンギヤ４ｐとの噛み合い状態およびエンジン１の出力軸１ａとの動力伝達状態を維持したまま、リングギヤ４ｒを回転軸方向（図５での左右方向）への移動が可能なように構成した可動部材（スリーブ）５３ｒと、キャリア４Ｃを可動部材５３ｒと選択的に連結が可能なように構成した回転軸部５３ｃと、可動部材５３ｒの回転軸方向における移動を制御する作動機構（図示せず）とから構成されている。

　具体的には、可動部材５３ｒは、ピニオンギヤ４ｐとの噛み合い状態およびエンジン１の出力軸１ａとの動力伝達状態を維持しつつ回転軸方向の前後（図５での左右）に滑動可能に構成されているとともに、その可動部材５３ｒの回転軸部５３ｃ側（図５での右側）の端部の内周部分に、例えばスプラインが形成されている。そして、回転軸部５３ｃの可動部材５３ｒ側（図５での左側）の端部の外周部分に、前記の可動部材５３ｒの内周部分に形成されたスプライン（スプライン穴）に嵌合するスプライン（スプライン軸）が形成されている。

　したがって、クラッチ５すなわちこの発明における差動抑制手段として、この図５に示すようなドグクラッチ５３を設けた場合は、可動部材５３ｒの位置を制御することにより、クラッチ５を解放させた状態（図５の（ａ）で示す状態）と、クラッチ５を係合させた状態（図５の（ｂ）で示す状態）とに、選択的に切り替えて設定することができる。すなわち、可動部材５３ｒを回転軸部５３ｃ側に移動させることによって、可動部材５３ｒと回転軸部５３ｃとのスプラインを嵌合させて、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動をなくすこと、言い換えると、遊星歯車機構４の各回転要素を直結状態にすることができる。

　図６は、この発明における差動抑制手段を、上述したようなクラッチ機構以外の差動抑制機構８により構成した一例である。すなわち、この図６に示す差動抑制機構８は、主として、内部に高粘度のオイルを封入可能なように構成された遊星歯車機構４のギヤケース８ｃと、そのギヤケース８ｃの内部に対してオイルを供給・排出してギヤケース８ｃ内の油圧を制御するオイル給排機構８ａとから構成されている。

　具体的には、ギヤケース８ｃは、リングギヤ４ｒ、サンギヤ４ｓ、キャリア４ｃの遊星歯車機構４の各回転要素を収容するとともに、所定のシール機構８ｓを備えて内部の液密状態を保持することが可能なように構成されている。そして、オイル給排機構８ａは、例えばモータ２のロータ軸２ａを利用して、すなわちロータ軸２ａの内部に油路を形成することなどにより、外部に設けられた所定の油圧制御装置（図示せず）からギヤケース８ｃ内に対してオイルを供給・排出することが可能なように構成されている。

　したがって、この発明における差動抑制手段として、この図６に示すような差動抑制機構８を設けた場合は、ギヤケース８ｃ内の油圧を制御することにより、ギヤケース８ｃ内における遊星歯車機構４の各回転要素に対する回転抵抗を増減させて、各回転要素間の差動状態を変化させることができる。すなわち、ギヤケース８ｃ内の油圧を低下させることにより、遊星歯車機構４の各回転要素間が十分に差動する状態にして、反対に、ギヤケース８ｃ内の油圧を上昇させることにより、遊星歯車機構４の各回転要素間の差動を抑制した状態、もしくは差動をなくした状態すなわち遊星歯車機構４の各回転要素を直結した状態にすることができる。

　なお、この発明における差動抑制手段としては、上記に示した各クラッチ機構５（５１，５２，５３）やオイルの粘性を利用した差動抑制機構８以外であっても、形式や機構を問わず採用することができる。例えば、磁性粉体を用いたパウダクラッチや、磁気粘性流体を用いたクラッチなどを適用してこの発明における差動抑制手段を構成することができる。

　上記のように、遊星歯車機構４のいずれか２つの回転要素間（上述の具体例ではリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間）の差動を抑制するもしくはその差動をなくす差動抑制手段が設けられていることにより、オイルポンプ３などの補機を駆動する際のモータ２の負担を軽減するもしくはなくすことができる。仮に差動抑制手段を設けられていない状態でオイルポンプ３を駆動する場合、オイルポンプ３を駆動するのに必要なトルクをＴop、遊星歯車機構４の歯数比をρとすると、モータ２のトルクＴmgは、
　　Ｔmg＝Ｔop／（１＋１／ρ）
となり、そのトルクＴmgをモータ２で発生させる必要がある。それに対して、クラッチ５などの差動抑制手段を設け、遊星歯車機構４の２つの回転要素間の差動を抑制する、特にクラッチ５を係合してリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動をなくすことにより、エンジン１がトルクを出力すればモータ２でトルクを発生させなくともよいので、その分モータ２に対する負担が軽減し、その結果、モータ２の小型化を図ることができる。

　つぎに、上記のように構成された車両を対象とした制御例を説明する。図７は、自動変速機のオイルの粘度や車両の走行状況を考慮して差動抑制手段による遊星歯車機構４の回転要素間の差動抑制状態を制御する例を示しており、この図７に示すルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図７において、先ず、自動変速機内のオイルの温度が、規定値より低いか否かが判断される（ステップＳ１１）。この規定値は、オイルポンプ３を駆動する際に、油温に応じて変化するオイルの粘性の影響を考慮するための閾値として予め設定された所定の温度である。一般に、油温が低くなるとオイルの粘性が高くなるので、オイルポンプ３の駆動力源の負荷が増大し、オイルポンプ３の駆動力源に対する影響が大きくなる。したがって、ここでの規定値は、例えば、オイルポンプ３の駆動力源に対するオイルの粘性の影響が無視できる程度の最低の油温に設定される。

　油温が規定値よりも低いことにより、このステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１２へ進み、差動抑制手段により遊星歯車機構４のいずれか２つの回転要素間の差動が止められる。具体的には、クラッチ５が係合されて、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動が制止される。言い換えると、遊星歯車機構４の各回転要素が直結状態にされる。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

　上記のように、油温が低くなるのに伴ってオイルの粘性が高くなると、その分オイルポンプ３の駆動力源に対する負荷が大きくなる。そこで、油温が低いためにオイルの粘性が高くなっている場合には、クラッチ５を係合して遊星歯車機構４を直結状態にすることにより、オイルポンプ３をエンジン１の出力のみによって駆動することができる。したがって、相対的にエンジン１よりも出力が低いモータ２を、過大な負荷に対応させなくともよいので、モータ２の大型化もしくは大出力化を回避することができる。

　一方、油温が規定値以上であることにより、ステップＳ１１で否定的に判断された場合には、ステップＳ１３へ進み、車両が減速走行中でありかつフューエルカットが実行中であるか否かが判断される。車両が減速走行中でありかつフューエルカットが実行中である状態は、車両の慣性力によってエンジン１が駆動させられている状態であり、その状態においてはオイルポンプ３も車両の慣性力を利用して駆動させることにより、モータ２を力行制御させるためのエネルギ消費を抑えて燃費を向上させることができる。したがって、車両が減速走行中でありかつフューエルカットが実行中であることにより、このステップＳ１３で肯定的に判断された場合は、前述のステップＳ１２へ進み、同様に、クラッチ５が係合されて遊星歯車機構４の各回転要素が直結状態にされる。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

　これに対して、車両が減速走行中でないもしくはフューエルカットが実行されていないことにより、ステップＳ１３で否定的に判断された場合には、ステップＳ１４へ進み、エコラン制御の実行要求の有無が判断される。前述したように、エコラン制御とは、燃費向上および排ガス低減のため、車両の一時停止時にエンジン１の自動停止および自動再始動を行う制御であり、このエコラン制御の実行時には、再発進時に備えて自動変速機で発進用の変速段を設定するための油圧を維持しておく必要がある。そのため、エンジン１の停止時にモータ２を運転してその出力によりオイルポンプ３を駆動する必要がある。したがって、エコラン制御の実行要求があったことにより、このステップＳ１４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１５へ進み、差動抑制手段による遊星歯車機構４のいずれか２つの回転要素間の差動に対する抑制が解放される。具体的には、クラッチ５が解放されて、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動の抑制もしくは制止がなくされる。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

　上記のようにして、エンジン１の停止時にクラッチ５が解放されることにより、エンジン１のフリクショントルクを反力として、モータ２の出力によってオイルポンプ３を駆動することができる。したがって、エコラン制御にも対応することができる。

　そして、エコラン制御の実行要求がないことにより、ステップＳ１４で否定的に判断された場合は、以降の制御は実行されず、このルーチンを一旦終了する。

　図８は、この発明の制御装置による他の制御例であって、オイルポンプ３を駆動する際の消費エネルギを考慮して、すなわち、クラッチ５を係合してエンジン１の出力のみによりオイルポンプ３を駆動した場合の消費エネルギと、クラッチ５を解放してエンジン１の出力とモータ２の出力によりオイルポンプ３を駆動した場合の消費エネルギとを比較して、その消費エネルギが最小になるように差動抑制手段による遊星歯車機構４の回転要素間の差動抑制状態を制御する例を示している。前述の図７と同様に、この図８に示すルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図８において、先ず、オイルポンプ３の必要吐出量Ｑが算出される（ステップＳ２１）。これは、自動変速機で要求されるオイル量を供給するために必要となるオイルポンプ３の吐出量であり、車速や自動変速機に対する入力トルクあるいは変速段等の条件に基づいて算出される。例えば、それらの各条件に基づいて予め設定されたマップなどからオイルポンプ３の必要吐出量Ｑを求めることができる。

　ステップＳ２１で求められたオイルポンプ３の必要吐出量Ｑを吐出するのに必要となるオイルポンプ３の回転数Ｎopと駆動トルクＴopとが算出される（ステップＳ２２）。これは、上記のオイルポンプ３の必要吐出量Ｑやオイルポンプ３のポンプ効率あるいは油圧等の条件に基づいて算出される。オイルポンプ３のポンプ効率や駆動トルクＴopなどに関する情報は、例えば、電子制御装置６のメモリに予め記憶させておくことができる。

　続いて、オイルポンプ３を駆動する際に、差動抑制手段による遊星歯車機構４のいずれか２つの回転要素間の差動に対する抑制が解放された状態、具体的には、クラッチ５が解放されて、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動の抑制もしくは制止がなくされた状態でオイルポンプ３を駆動した場合に必要となる必要エネルギＥａ、言い換えると、クラッチ５が解放された状態でオイルポンプ３を駆動した場合の消費エネルギＥａが推定されて算出される（ステップＳ２３）。

　これは、先ず上記のステップＳ２２で求められたオイルポンプ３の必要回転数Ｎop、およびクラッチ５を解放した状態でのエンジン１の回転数Ｎengから、クラッチ５が解放された状態でのモータ２の回転数Ｎmgが求められる。また、上記のステップＳ２２で求められたオイルポンプ３の駆動トルクＴop、および遊星歯車機構４のギヤ比などから、エンジン１で出力することが必要となるエンジントルクＴengと、モータ２で出力することが必要となるモータトルクＴmgとが求められる。さらに、それらエンジントルクＴengおよびモータトルクＴmgから、エンジントルクＴengを出力する場合に必要となるエンジンエネルギＥengと、モータトルクＴmgを出力する場合に必要となるモータエネルギＥmgとが求められる。そして、クラッチ５が解放された状態でモータ２がエンジン１の出力もしくは車両の慣性力により駆動されて、すなわちモータ２が回生制御されて発電し、その電力をバッテリ等に蓄電する際に生じる損失をＬとすると、必要エネルギ（消費エネルギ）Ｅａは、
　　Ｅａ＝Ｅeng＋Ｅmg＋Ｌ
として算出することができる。

　また、オイルポンプ３を駆動する際に、差動抑制手段による遊星歯車機構４のいずれか２つの回転要素間の差動が止められた状態、具体的には、クラッチ５が係合されて、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動が制止された状態でオイルポンプ３を駆動した場合に必要となる必要エネルギＥｂ、言い換えると、クラッチ５が係合された状態でオイルポンプ３を駆動した場合の消費エネルギＥｂが推定されて算出される（ステップＳ２４）。

　この場合は、オイルポンプ３とエンジン１とは直結状態となり、オイルポンプ３はエンジン１と同じ回転数で、そしてそのエンジン１の出力のみによって駆動されることになるので、必要エネルギ（消費エネルギ）Ｅｂは、
　　Ｅｂ＝Ｅeng
として求めることができる。

　そして、上記のステップＳ２３で求められた必要エネルギＥａと、ステップＳ２４で求められた必要エネルギＥｂとが対比され、必要エネルギＥａが必要エネルギＥｂよりも小さいか否か、言い換えると、消費エネルギＥａが消費エネルギＥｂよりも少ないか否か、が判断される（ステップＳ２５）。

　必要エネルギＥａが必要エネルギＥｂよりも小さい、すなわち消費エネルギＥａが消費エネルギＥｂよりも少ないことにより、このステップＳ２５で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２６へ進み、クラッチ５が解放される。すなわち、差動抑制手段による遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動に対する抑制が解放される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

　これに対して、必要エネルギＥａが必要エネルギＥｂ以上である、すなわち消費エネルギＥｂが消費エネルギＥａよりも少ないことにより、ステップＳ２５で否定的に判断された場合には、ステップＳ２７へ進み、クラッチ５が係合される。すなわち、差動抑制手段により遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間の差動が制止される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

　ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、前述の図７に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１１を実行する機能的手段が、この発明における油温検出手段に相当し、ステップＳ１２，Ｓ１５を実行する機能的手段が、この発明における差動抑制手段に相当する。また、前述の図８に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２１を実行する機能的手段が、この発明における要求仕事量算出手段に相当し、ステップＳ２３，Ｓ２４を実行する機能的手段が、この発明における必要エネルギ算出手段に相当し、ステップＳ２６，Ｓ２７を実行する機能的手段が、この発明における差動抑制手段に相当する。

　以上のように、この発明の車両の制御装置によれば、車両の駆動力源であるエンジン１の出力トルクのみでオイルポンプ３やエアコン用コンプレッサなどの補機３を駆動する場合、遊星歯車機構４のいずれか２つの回転要素間の差動を抑制すること、もしくはその差動をなくすことができる。言い換えると、エンジン１の回転数と補機３の回転数との差を減少させること、もしくはエンジン１と補機３との間を直結状態にすることができる。したがって、エンジン１の出力トルクのみで補機３を駆動する場合に、補機３との回転数差を低減し、もしくは補機３と同じ回転数でエンジン１を運転することができる。すなわち、エンジン１の回転数を可及的に低く抑えることができ、その結果、エンジン１を運転する際の燃料消費量を低減することができる。

　また、この発明における補機３として自動変速機等に備えられたオイルポンプ３を対象とした場合、オイルの粘性が高くなりそのオイルポンプ３を駆動する際の負荷が大きくなる低温時に、遊星歯車機構４のいずれか２つの回転要素間の差動を抑制すること、もしくはその差動をなくすことにより、エンジン１の回転数とオイルポンプ３の回転数との差を減少させる、もしくはエンジン１とオイルポンプ３との間を直結状態にすることができる。そのため、低温時に、オイルポンプ３を駆動する際のモータ２に対する負荷の増加を抑制することができ、その結果、副動力源としてのモータ２の大型化を回避もしくは抑制することができる。

　そして、例えば油圧の発生や冷媒ガスの圧縮など、要求する仕事をさせるためにオイルポンプ３やエアコン用コンプレッサなどの補機３を駆動する場合に、遊星歯車機構４の各回転要素間の差動の抑制状態に応じて、すなわち、各回転要素間の差動を抑制しない解放状態と各回転要素間の差動をなくす直結状態とに応じて、具体的には、この発明における差動抑制手段としてのクラッチ５を解放した状態と、そのクラッチ５を係合した状態とのそれぞれの状態で補機３を駆動するのに必要なエネルギ量が求められる。そして、必要なエネルギ量がより少ない方の状態が選択されて、遊星歯車機構４の各回転要素間の差動の抑制状態、すなわちクラッチ５の係合・解放状態が設定される。そのため、より少ない消費エネルギで補機３を駆動することができ、ひいては車両のエネルギ効率を向上させることができる。

　なお、この発明は上述した具体例に限定されない。すなわち、上述した具体例では、遊星歯車機構４の少なくともいずれか２つの回転要素間の差動を抑制するもしくはその差動をなくす差動抑制手段として、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとキャリア４ｃとの間に、クラッチ５（５１，５２，５３）を設けた構成を例に挙げて説明しているが、例えば、遊星歯車機構４のリングギヤ４ｒとサンギヤ４ｓとの間、あるいはキャリア４ｃとサンギヤ４ｓとの間に、クラッチ５（５１，５２，５３）などのような差動抑制手段を設けた構成を対象にすることもできる。

　また、この発明における補機は、上記の具体例で示したようなオイルポンプ３や、エアコン用のコンプレッサに限定されるものではない。例えば、それらオイルポンプ３やコンプレッサ以外でも、通常時すなわちエンジン１の運転中は、そのエンジン１の出力によって駆動されるとともに、エンジン１以外の他の動力源の出力により駆動可能なように構成された車載装置・機器なども、この発明における補機に含まれる。

Claims

　車両の駆動力を発生させる主動力源と、その主動力源とは独立して運転可能な副動力源とを備え、入力要素と出力要素と反力要素との３つの回転要素を有する遊星歯車機構を介して前記主動力源および前記副動力源に対しトルク伝達可能に連結された補機の回転状態を制御する車両の制御装置において、
　前記入力要素と前記主動力源とが連結され、前記出力要素と前記補機とが連結され、前記反力要素と前記副動力源とが連結されるとともに、
　少なくともいずれか２つの前記回転要素間の差動を抑制するもしくは該差動をなくす差動抑制手段を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
　前記補機は、オイルポンプを含み、
　前記オイルポンプが駆動されて油圧を発生させる際に吸入されるオイルの温度を検出する油温検出手段を更に備え、
　前記差動抑制手段は、前記油温検出手段により検出した前記温度が閾値として予め定めた所定温度よりも低い場合に、前記差動を抑制するもしくは前記差動をなくす手段を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
　前記補機に要求される仕事量を算出する要求仕事量算出手段と、
　前記要求仕事量算出手段により算出した前記仕事量を達成するべく前記補機を駆動する際に必要となるエネルギ量として、前記差動抑制手段により前記差動を抑制した場合に必要となる解放時必要エネルギおよび前記差動をなくした場合に必要となる直結時必要エネルギをそれぞれ算出する必要エネルギ算出手段とを更に備え、
　前記差動抑制手段は、前記直結時必要エネルギが前記解放時必要エネルギよりも少ない場合に、前記差動をなくす手段を含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。