WO2020152944A1 - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

車両には、エンジン（２）と第一の回転電機（３）と第二の回転電機（４）とが搭載されており、エンジン（２）の動力及び第一の回転電機（３）の動力が互いに異なる動力伝達経路から個別に駆動輪に伝達されるとともにエンジン（２）の動力が第二の回転電機（４）にも伝達される。車両には、エンジン（２）の動力を駆動輪に伝達する動力伝達経路上に断接機構（２０）が設けられる。また、車両の制御装置（５）は、エンジン（２）の駆動中に断接機構（２０）の係合状態を開放させる際に、エンジン（２）のトルクを変動させつつ第二の回転電機（４）を発電運転させる協調制御を実施する。

Description

車両の制御装置

　本発明は、駆動源としてのエンジン及び第一の回転電機と、エンジンの動力で発電する第二の回転電機とが装備された車両の制御装置に関する。

　従来、エンジンと回転電機（モータ，ジェネレータ，モータジェネレータ）とを装備したハイブリッド車両において、走行モードを切り替えながら走行する車両が実用化されている。走行モードには、バッテリの充電電力を用いてモータのみで走行するＥＶモード、エンジンによってジェネレータを駆動し、発電しながらモータのみで走行するシリーズモード、エンジン主体で走行しつつ必要があればモータでアシストするパラレルモード等が含まれる。走行モードの切り替えは、エンジン及びモータと出力軸との間にそれぞれ介装されたクラッチ（断接機構）が制御されることで実施される（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３－４３５０３号公報

　しかしながら、動力伝達経路上に介装される断接機構の種類によっては、断接機構の係合状態を開放するときに発生する変速ショックの大きさや騒音が問題となることがある。これに対し、従来は、断接機構（例えばクラッチ）よりも動力伝達経路の上流側（クラッチ上流側）に位置するエンジンを制御して、クラッチ上流側のトルクを略０Ｎｍにし、ねじれを解消してからクラッチを開放させることでショック低減を図っていた。

　しかしながら、駆動状態のエンジンのトルクを略０Ｎｍに減少させるためには空気量を細かく制御しなければならず、反対に、従動状態のエンジンのトルクを略０Ｎｍに増大させるためには燃料量を増大させなければならない。このように、エンジン制御のみによってトルクを略０Ｎｍにする方法にも課題がある。したがって、クラッチ開放時のねじれを容易に解消し、変速ショックを低減できる装置の開発が望まれている。なお、このような課題はクラッチに限らず、他の断接機構によっても生じうる。

　本件の車両の制御装置は、このような課題に鑑み案出されたもので、断接機構の係合状態を開放するときのショックを容易かつ精度良く低減することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

　（１）ここで開示する制御装置は、エンジンと第一の回転電機と第二の回転電機とが搭載され、前記エンジンの動力及び前記第一の回転電機の動力を互いに異なる動力伝達経路から個別に駆動輪に伝達するとともに前記エンジンの動力を前記第二の回転電機にも伝達する車両に設けられる。前記車両には、前記エンジンの動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達経路上に断接機構が設けられる。また、前記制御装置は、前記エンジンの駆動中に前記断接機構の係合状態を開放させる際に、前記エンジンのトルクを変動させつつ前記第二の回転電機を発電運転させる協調制御を実施する。

　なお、前記第一の回転電機とは、回転する電機子又は界磁を有し、少なくとも電動機能を有する電動発電機（モータジェネレータ）又は電動機を意味する。また、前記第二の回転電機とは、回転する電機子又は界磁を有し、少なくとも発電機能を有する電動発電機（モータジェネレータ）又は発電機を意味する。また、前記断接機構としては、例えば、多板クラッチやドグクラッチ（噛み合いクラッチ）といったクラッチ機構，係合部材（スリーブ）を用いたシンクロ機構が挙げられる。

　（２）前記車両には、前記第二の回転電機で発電された電力を蓄えるバッテリが搭載されることが好ましい。この場合、前記制御装置は、前記協調制御において前記第二の回転電機に発生させる発電トルクを、前記バッテリの充電率に基づいて設定することが好ましい。なお、前記制御装置は、設定した前記発電トルクで相殺可能なトルク値となるよう前記エンジンを制御することが好ましい。

　（３）この場合、前記制御装置は、前記協調制御での前記発電トルクを、前記充電率に加えて前記車両に要求される駆動力に基づいて設定することがより好ましい。
　（４）前記制御装置は、前記協調制御の際に、変動させた前記エンジンのトルク及び前記第二の回転電機の発電トルクで相殺した前記エンジンのトルクを補うための補填トルクを、前記第一の回転電機に発生させることが好ましい。
　（５）前記制御装置は、アクセルペダルが踏み込まれることで前記断接機構の係合状態を開放させる際に、前記協調制御を実施することが好ましい。

　開示の車両の制御装置によれば、第二の回転電機の発電トルクによってエンジンのトルクが相殺されるため、断接機構の上流側のねじれを解消することができ、断接機構の係合状態を開放するときのショックを容易かつ精度良く低減することができる。

実施形態に係る制御装置を搭載した車両の内部構成を例示する上面図である。 図１の車両に搭載されるトランスアクスルを備えたパワートレインの模式的な側面図である。 図２のトランスアクスルを備えたパワートレインを示すスケルトン図である。 車速及び要求駆動力に応じた走行モードを設定したマップ例である。 エンジンの駆動中にクラッチを開放するときのタイミングチャート例である。 図１の制御装置で実施されるクラッチ開放時の協調制御のフローチャート例である。

　図面を参照して、実施形態としての車両の制御装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．全体構成］
　本実施形態の制御装置５は、図１に示す車両１０に適用され、この車両１０に搭載されるトランスアクスル１を制御する。この車両１０は、駆動源としてのエンジン２と走行用のモータ３（第一の回転電機）と発電用のジェネレータ４（第二の回転電機）とを装備したハイブリッド車両である。ジェネレータ４はエンジン２に連結され、モータ３の作動状態とは独立して作動可能である。また、車両１０にはＥＶモード，シリーズモード，パラレルモードの三種類の走行モードが用意される。これらの走行モードは、制御装置５によって、車両状態や走行状態，運転者の要求駆動力等に応じて択一的に選択され、その種類に応じてエンジン２，モータ３，ジェネレータ４が使い分けられる。

　図４は、車速及び要求駆動力（要求出力）に応じて走行モードを選択するときに用いられるマップの一例である。ＥＶモードは、エンジン２及びジェネレータ４を停止させたまま、駆動用のバッテリ６（図３参照）の充電電力を用いてモータ３のみで車両１０を駆動する走行モードである。ＥＶモードは、要求駆動力及び車速がいずれも低い場合やバッテリ６の充電レベルが高い場合に選択される。シリーズモードは、エンジン２でジェネレータ４を駆動して発電しつつ、その電力を利用してモータ３で車両１０を駆動する走行モードである。シリーズモードは、要求駆動力が高い場合やバッテリ６の充電レベルが低い場合に選択される。パラレルモードは、おもにエンジン２の動力で車両１０を駆動し、必要に応じてモータ３で車両１０の駆動をアシストする走行モードであり、車速が高い場合に選択される。

　パラレルモードでは基本的に、エンジン２を最も燃費の良い運転点（以下「最良運転点」と呼ぶ）で作動させる。エンジン２を最良運転点で作動させたときに得られるエンジントルク（以下「最良エンジントルク」と呼ぶ）は、エンジン回転速度に応じて変化する。エンジン回転速度と最良エンジントルクとの関係は、予めマップとして記憶しておくことが可能である。パラレルモードにおいて、要求駆動力（要求駆動トルク）が最良エンジントルクを上回る場合には、不足分のトルク（＝要求駆動トルク－最良エンジントルク）をモータ３で補う。反対に、パラレルモードにおいて、要求駆動力（要求駆動トルク）が最良エンジントルクを下回る場合には、余剰分のトルク（＝最良エンジントルク－要求駆動トルク）をジェネレータ４で回収（発電）する。

　図１に示すように、駆動輪８（本実施形態では前輪）には、トランスアクスル１を介してエンジン２及びモータ３が並列に接続され、エンジン２及びモータ３のそれぞれの動力が互いに異なる動力伝達経路から個別に伝達される。すなわち、エンジン２及びモータ３のそれぞれは、車両１０の出力軸１２（図２，図３参照）を駆動する。また、エンジン２には、トランスアクスル１を介してジェネレータ４及び駆動輪８が並列に接続され、エンジン２の動力が、駆動輪８に加えてジェネレータ４にも伝達される。

　トランスアクスル１は、デファレンシャルギヤ１８（差動装置、以下「デフ１８」と呼ぶ）を含むファイナルドライブ（終減速機）とトランスミッション（減速機）とを一体に形成した動力伝達装置であり、駆動源と被駆動装置との間の動力伝達を担う複数の機構を内蔵する。本実施形態のトランスアクスル１は、ハイロー切替（高速段，低速段の切替）が可能に構成されており、パラレルモードでの走行時において、制御装置５によって走行状態や要求駆動力等に応じてハイギヤ段とローギヤ段とが切り替えられる。

　エンジン２は、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関（ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン）である。このエンジン２は、クランクシャフト２ａの向きが車両１０の車幅方向に一致するように横向きに配置されたいわゆる横置きエンジンであり、トランスアクスル１の右側面に対して固定される。クランクシャフト２ａは、駆動輪８のドライブシャフト９に対して平行に配置される。エンジン２の作動状態は、制御装置５で制御されてもよいし、制御装置５とは別の電子制御装置（図示略）で制御されてもよい。

　本実施形態のモータ３及びジェネレータ４はいずれも、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた電動発電機（モータ・ジェネレータ）である。モータ３は、バッテリ６と電力の授受を行なう駆動源であり、おもに電動機として機能して車両１０を駆動し、回生時には発電機として機能する。なお、バッテリ６にはジェネレータ４で発電された電力や車両外部から供給された電力が蓄電される。

　ジェネレータ４は、エンジン２を始動させる際に電動機（スターター）として機能し、エンジン２の作動時にはエンジン動力で駆動されて発電する。モータ３及びジェネレータ４の各周囲（又は各内部）には、直流電流と交流電流とを変換するインバータ（図示略）が設けられる。モータ３及びジェネレータ４の各回転速度及び各作動状態（力行運転，回生・発電運転）は、インバータを制御することで制御される。

　図３に示すように、車両１０には、車両１０に搭載される各種装置を統合制御する制御装置５が設けられる。また、車両１０には、アクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４１と、車速を検出する車速センサ４２と、エンジン２の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ４３と、バッテリ６の入出力電流を検出する電流センサ４４と、バッテリ６の電圧を検出する電圧センサ４５とが設けられる。各センサ４１～４５で検出された情報は、制御装置５に伝達される。

　制御装置５は、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成された電子制御装置であり、車両１０に搭載される各種装置を統合制御する。本実施形態の制御装置５は、運転者の要求駆動力等に応じて走行モードを選択し、選択した走行モードに応じて各種機器（エンジン２，モータ３等）を制御するとともにトランスアクスル１内のクラッチ２０，３０の断接状態を制御する。この制御については後述する。

［２．トランスアクスル］
　図２は、本実施形態のパワートレイン７を左側から見た側面図である。パワートレイン７は、エンジン２，モータ３，ジェネレータ４，トランスアクスル１を含んで構成される。なお、図２ではエンジン２は省略している。図３は、本実施形態のパワートレイン７のスケルトン図である。図２及び図３に示すように、トランスアクスル１には、互いに平行に配列された六つの軸１１～１６が設けられる。以下、クランクシャフト２ａと同軸上に接続される回転軸を入力軸１１と呼ぶ。

　同様に、ドライブシャフト９，モータ３の回転軸３ａ，ジェネレータ４の回転軸４ａのそれぞれと同軸上に接続される回転軸を、出力軸１２，モータ軸１３，ジェネレータ軸１４と呼ぶ。また、入力軸１１と出力軸１２との間の動力伝達経路上に配置された回転軸を第一カウンタ軸１５と呼び、モータ軸１３と出力軸１２との間の動力伝達経路上に配置された回転軸を第二カウンタ軸１６と呼ぶ。六つの軸１１～１６はいずれも、両端部が図示しない軸受を介してケーシング１Ｃに軸支される。

　トランスアクスル１の内部には、三つの動力伝達経路が形成される。具体的には、図２中に二点鎖線で示すように、モータ３からモータ軸１３を介して出力軸１２に至る動力伝達経路（以下「第一経路５１」と呼ぶ）と、エンジン２から入力軸１１を介して出力軸１２に至る動力伝達経路（以下「第二経路５２」と呼ぶ）と、エンジン２から入力軸１１を介してジェネレータ軸１４に至る動力伝達経路（以下「第三経路５３」と呼ぶ）とが形成される。ここで、第一経路５１及び第二経路５２は駆動用の動力伝達経路であり、第三経路５３は発電用の動力伝達経路である。

　図３に示すように、第一経路５１（図２参照）は、モータ３からドライブシャフト９に繋がる駆動輪８への動力伝達に係る経路であり、モータ３の動力伝達を担うものである。第一経路５１上には、モータ３と同期して回転することで動力が伝達されるモータ軸１３及びモータ軸１３の動力が伝達される第二カウンタ軸１６が設けられ、第一経路５１の中途にはその動力伝達を断接する後述のドグクラッチ３０が介装される。

　第二経路５２（動力伝達経路，図２参照）上には、ジェネレータ４と同期して回転することで動力が伝達される入力軸１１及び入力軸１１の動力が伝達される第一カウンタ軸１５が設けられ、第二経路５２の中途にはその動力伝達の断接とハイロー切替とを実施する後述のドグクラッチ２０（噛み合いクラッチ，断接機構）が介装される。

　第三経路５３（図２参照）は、エンジン２からジェネレータ４への動力伝達に係る経路であり、ジェネレータ４が電動機として作動した場合の動力伝達及びエンジン２による発電時の動力伝達を担うものである。エンジン２とジェネレータ４とは、クラッチを介すことなく、互いに噛み合う固定ギヤ１１ａ及び固定ギヤ１４ａを介して直結されている。なお、「固定ギヤ」とは、軸と一体に設けられ、軸に対して同期回転する（相対回転不能な）歯車を意味する。これに対し、軸に対して相対回転可能に枢支された歯車を「遊転ギヤ」と呼ぶ。

　入力軸１１には、右側（エンジン２に近い側）から順に、固定ギヤ１１ａと、ロー側のドグクラッチ２０（以下、「ロー側ドグクラッチ２０Ｌ」と呼ぶ）と、遊転ギヤ１１Ｌと、固定ギヤ１１Ｈとが設けられる。また、第一カウンタ軸１５には、右側から順に、固定ギヤ１５ａと、固定ギヤ１５Ｌと、遊転ギヤ１５Ｈと、ハイ側のドグクラッチ２０（以下、「ハイ側ドグクラッチ２０Ｈ」と呼ぶ）とが設けられる。第一カウンタ軸１５の固定ギヤ１５ａは、出力軸１２に設けられたデフ１８のリングギヤ１８ａと常時噛合している。

　入力軸１１の遊転ギヤ１１Ｌは、隣接する固定ギヤ１１Ｈよりも歯数が少なく、第一カウンタ軸１５の固定ギヤ１５Ｌと常時噛合してローギヤ段を形成する。また、入力軸１１の固定ギヤ１１Ｈは第一カウンタ軸１５の遊転ギヤ１５Ｈと常時噛合してハイギヤ段を形成する。遊転ギヤ１１Ｌ，１５Ｈは、固定ギヤ１５Ｌ，１１Ｈと噛み合う各歯面部の側面に一体で設けられたドグギヤ１１ｄ，１５ｄを有する。各ドグギヤ１１ｄ，１５ｄの先端部（径方向外側の端部）には、図示しないドグ歯が設けられる。

　ハイ側ドグクラッチ２０Ｈ及びロー側ドグクラッチ２０Ｌはいずれも第二経路５２上に設けられた断接機構であり、エンジン２の動力の断接状態を制御するとともにハイギヤ段とローギヤ段とを切り替えるものである。すなわち、本実施形態では、断接機構としてドグクラッチ（噛み合いクラッチ）が採用される場合を例示する。本実施形態では、走行モードがパラレルモードである場合に、ハイ側ドグクラッチ２０Ｈ及びロー側ドグクラッチ２０Ｌの一方が係合されて他方が切断される。なお、どちらのクラッチ２０Ｈ，２０Ｌが係合するかは、例えば図４に示すように、車速と要求駆動力とに基づいて決定される。

　ロー側ドグクラッチ２０Ｌは、入力軸１１に固定されたハブ２１Ｌと環状のスリーブ２２Ｌとを有する。また、ハイ側ドグクラッチ２０Ｈは、第一カウンタ軸１５に固定されたハブ２１Ｈと環状のスリーブ２２Ｈとを有する。各スリーブ２２Ｌ，２２Ｈは、各ハブ２１Ｌ，２１Ｈに対して相対回転不能であって軸方向に摺動自在に結合されている。各スリーブ２２Ｌ，２２Ｈは、図示しないアクチュエータ（例えばサーボモータ）が制御装置５によって制御されることで軸方向にスライド移動する。各スリーブ２２Ｌ，２２Ｈの近傍には、その移動量（ストローク量）を検出するストロークセンサ（図示略）が設けられる。また、各スリーブ２２Ｌ，２２Ｈの径方向内側には、ドグギヤ１１ｄ，１５ｄの各ドグ歯と噛合するスプライン歯（図示略）が設けられる。

　スリーブ２２Ｌとドグギヤ１１ｄとが係合した状態では、エンジン２からの駆動力がロー側のギヤ対１１Ｌ，１５Ｌを通じて出力軸１２へと伝達される。反対に、スリーブ２２Ｌとドグギヤ１１ｄとが離隔している開放状態では遊転ギヤ１１Ｌが空転し、第二経路５２におけるロー側の動力伝達が遮断された状態となる。また、スリーブ２２Ｈとドグギヤ１５ｄとが係合した状態では、エンジン２からの駆動力がハイ側のギヤ対１１Ｈ，１５Ｈを通じて出力軸１２へと伝達される。反対に、スリーブ２２Ｈとドグギヤ１５ｄとが離隔している開放状態では遊転ギヤ１５Ｈが空転し、第二経路５２におけるハイ側の動力伝達が遮断された状態となる。

　第二カウンタ軸１６には、右側から順に、固定ギヤ１６ｂと、パーキングギヤ１９と、固定ギヤ１６ａとが設けられる。固定ギヤ１６ａは、デフ１８のリングギヤ１８ａと常時噛合している。パーキングギヤ１９は、パーキングロック装置を構成する要素であり、運転者によりＰレンジが選択されると、図示しないパーキングスプラグと係合して、第二カウンタ軸１６（すなわち出力軸１２）の回転を禁止する。固定ギヤ１６ｂは、モータ軸１３に設けられた遊転ギヤ１３Ｍよりも歯数が多く、この遊転ギヤ１３Ｍと常時噛合している。遊転ギヤ１３Ｍは、固定ギヤ１６ｂと噛み合う歯面部の左側に一体で設けられたドグギヤ１３ｄを有する。なお、このドグギヤ１３ｄの先端部には、ドグ歯が設けられる。

　ドグクラッチ３０は、モータ軸１３に固定されたハブ３１と、ハブ３１（モータ軸１３）に対して相対回転不能であって軸方向に摺動自在に結合された環状のスリーブ３２とを有する。スリーブ３２は、図示しないアクチュエータが制御装置５によって制御されることで軸方向にスライド移動するものであり、図示しないストロークセンサによってその移動量（ストローク量）が検出される。スリーブ３２の径方向内側には、ドグギヤ１３ｄの先端部のドグ歯と噛合するスプライン歯（いずれも図示略）が設けられる。

　本実施形態では、走行モードがＥＶモード又はシリーズモードである場合、又はパラレルモードであってモータアシストが必要な場合には、ドグクラッチ３０が係合される。すなわち、スリーブ３２とドグギヤ１３ｄとが噛合（係合）され、モータ３からの駆動力が出力軸１２へと伝達される。また、走行モードがパラレルモードであってモータ３によるアシストが不要な場合には、ドグクラッチ３０が切断される。すなわち、スリーブ３２とドグギヤ１３ｄとが離隔され、遊転ギヤ１３Ｍが空転し、第一経路５１の動力伝達が遮断された状態となる。なお、第一経路５１のドグクラッチ３０は必須ではなく、省略してもよい。

［３．制御構成］
　本実施形態の制御装置５は、エンジン２の駆動中に係合状態であるドグクラッチ２０を開放させる際に、変速ショックを低減するための制御を実施する。具体的には、駆動中のエンジン２のトルク（以下「駆動トルク」と呼ぶ）を変動させつつジェネレータ４を発電運転させる。以下、この制御を「協調制御」と呼ぶ。

　協調制御は、エンジン２の駆動中（駆動トルク＞０であるとき）に、第二経路５２上に設けられたドグクラッチ２０を「係合状態」から「開放状態」に変更するときに実施される制御である。本実施形態の制御装置５は、走行モードがパラレルモードに設定されており、かつ、アクセルペダルが踏み込まれることでドグクラッチ２０を開放させる際に、協調制御を実施する。なお、本実施形態のドグクラッチ２０にはハイロー切替機能が設けられているため、制御装置５は、ハイギヤ段のパラレルモードの設定中にアクセルペダルが踏み込まれることで、走行モード（ハイギヤ段のパラレルモード）をシリーズモード又はローギヤ段のパラレルモードに変更する。この変更時に協調制御が実施される。

　制御装置５は、協調制御では、エンジン２の駆動トルクを変動させるとともに、この駆動トルクと同等のトルクをジェネレータ４で発生させることで、ドグクラッチ２０よりも動力伝達経路（第二経路５２）の上流側（以下「クラッチ上流側」と呼ぶ）におけるねじれを解消する。すなわち、従来はエンジン２のみを制御することで解消していたねじれを、エンジン２に加えてジェネレータ４も制御することで解消する。制御装置５は、ねじれを解消したらドグクラッチ２０を開放する。

　本実施形態の制御装置５には、協調制御で用いられるパラメータ（要求駆動力やバッテリ６の充電状態等）を算出する算出部５Ａと、車速，要求駆動力，バッテリ６の充電状態等に基づいて走行モードを選択して設定するモード設定部５Ｂと、エンジン２を制御するエンジン制御部５Ｃと、上記の協調制御を実施する開放制御部５Ｄとが設けられる。これらの要素は、制御装置５で実行されるプログラムの一部の機能を示すものであり、ソフトウェアで実現されるものとする。ただし、各機能の一部又は全部をハードウェア（電子回路）で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。

　算出部５Ａは、運転者が車両１０に要求する駆動力（要求駆動力）と、バッテリ６の充電状態（充電率，SOC）と、バッテリ６が供給可能な電力（最大供給出力）とを算出する。要求駆動力はアクセル開度が大きいほど大きな値とされる。算出部５Ａは、例えばアクセル開度センサ４１で検出されたアクセル開度（APS）と車速センサ４２で検出された車速とに基づいて要求駆動力を算出する。なお、前後加速度や横加速度，ステアリング角度や車体の傾きといったパラメータを考慮して、より正確な要求駆動力を算出してもよい。算出部５Ａは、協調制御時に限らず、例えば車両１０の主電源が投入されている状態や車速が０でない状態で常に要求駆動力を算出する。

　バッテリ６の充電率は、現在の電池容量（満充電容量）[Ah]に対するその時点の充電容量[Ah]の百分率に相当する。算出部５Ａは、例えば、電流センサ４４で検出された充放電電流を積算して電池容量の増減変化を追跡することで充電率を算出してもよいし、電圧センサ４５で検出された開放電圧値に基づいて充電率を算出してもよい。バッテリ６の最大供給出力は、バッテリ６から負荷（モータ３）へ供給可能な電力の最大値であり、例えば電圧センサ４５で検出された電圧値に基づき算出される。

　モード設定部５Ｂは、例えば図４に示すマップに対し、現在の車速及び要求駆動力を適用することで走行モードを選択し、その走行モードを設定する。本実施形態のモード設定部５Ｂは、バッテリ６の充電率に応じて、図４に例示したマップの各領域を変更する。例えば、バッテリ６の充電率が低くなるにつれ、ＥＶモードよりもシリーズモードが選択されやすくなるよう、マップの領域が変更される。なお、モード設定部５Ｂがマップの領域を変更する代わりに、バッテリ６の充電率ごとに異なる領域が設定されたマップを複数記憶しておき、充電率に対応するマップを選択する構成としてもよい。

　エンジン制御部５Ｃは、モード設定部５Ｂで設定される走行モードに応じてエンジン２の作動状態を制御する。具体的には、ＥＶモードではエンジン２を停止状態とし、シリーズモードでは必要発電量を満たすようにエンジン２を作動させ、パラレルモードではエンジン２を最良運転点で作動させる。ただし、エンジン制御部５Ｃは、開放制御部５Ｄにより協調制御が実施される場合には、開放制御部５Ｄからの指示に従ってエンジン２を制御する。

　開放制御部５Ｄは、上記の協調制御を実施するか否かを判定するとともに、実施すると判定した場合には協調制御を行う。本実施形態の開放制御部５Ｄは、以下の二つの条件がいずれも成立する場合に「協調制御を実施する」と判定し、少なくとも一方の条件が不成立であれば「協調制御を実施しない」と判定する。
　　条件１：走行モードがハイギヤ段のパラレルモードに設定されている
　　条件２：アクセルペダルが踏み込まれることで走行モードがシリーズモード又はローギヤ段のパラレルモードに切り替わる

　例えば、エンジン２の動力で車両１０が走行しているとき（ハイギヤ段のパラレルモード中，図４の運転点Ａ）にアクセルペダルが踏み込まれると、要求駆動力が増大するため、図４に示すように、走行モードがハイギヤ段のパラレルモードからシリーズモード又はローギヤ段のパラレルモードへと切り替えられる。この場合、図５に示すように、ドグクラッチ２０（この場合、ハイ側ドグクラッチ２０Ｈ）は係合状態から開放状態へと切り替えられる。なお、図５には、パラレルモードからシリーズモードに切り替えられる場合を例示している。

　開放制御部５Ｄは、モード設定部５Ｂで設定される走行モードの情報を取得し、上記の条件１，２の成否を判定する。そして、協調制御を実施すると判定した場合には、ハイ側ドグクラッチ２０Ｈを開放させる際に、エンジン２の駆動トルクを変動させつつジェネレータ４を発電機として駆動（発電運転）させることで、クラッチ上流側のねじれを解消する。言い換えると、クラッチ上流側のねじれを解消してからハイ側ドグクラッチ２０Ｈを開放する。

　例えば、図５に示すように、エンジン駆動中にアクセルペダルが踏み込まれることで、走行モードがハイギヤ段のパラレルモードからシリーズモードへと切り替えられる場合を想定する。開放制御部５Ｄは、エンジン２の駆動中に係合状態であるハイ側ドグクラッチ２０Ｈを開放させる場合には、エンジン２の駆動トルク（ＥＮＧトルク）を変動させるとともに、駆動トルクをジェネレータ４の発電トルク（ＧＥＮトルク）で相殺するようにジェネレータ４を発電機として駆動させ、ねじれを解消する。

　すなわち、開放制御部５Ｄは、アクセルペダルが踏み込まれると（図５中の時刻t1）、クラッチ上流側に位置するエンジン２の駆動トルクを所定値Te（但しTe＞0）までランプ状に変動させるとともに発電トルクもランプ状に増加させる（図５中の時刻t1～t2）。そして、エンジン２の駆動トルク（所定値Te）と絶対値が等しく且つ符号が逆のトルク（図５中のTg）をジェネレータ４に発生させることでねじれ解消を図る（図５中の時刻t2）。開放制御部５Ｄは、ねじれが解消されたらスリーブ２２Ｈをドグギヤ１５ｄから離隔させる方向に移動させ、ハイ側ドグクラッチ２０Ｈを係合状態から開放状態に切り替える（図５中の時刻t2～t3）。これにより、変速ショックを抑制しつつ走行モードをパラレルモードからシリーズモードへ切り替える。

　なお、ハイ側ドグクラッチ２０Ｈの開放動作中（図５中の時刻t2～t3）は、エンジン２の駆動トルクもジェネレータ４の発電トルクもそれぞれ一定値Te，Tgに保持される。つまり、協調制御中は、エンジン２の駆動トルクを所定値Teに制御し、さらに、この所定値Teを相殺するトルクTgをジェネレータ４で発生させる。ジェネレータ４は、エンジン２に比べてトルクの微調整が容易なことから、エンジン２とジェネレータ４との双方を制御することで、確実にねじれ解消を図ることができる。

　上記のトルク値Te，Tgは任意に設定可能である。例えば、予め設定された固定値としてもよいし、車両１０の走行状態やエンジン２の運転状態等に応じて設定される可変値としてもよいし、協調制御の開始時点（例えば図５の時刻t1）での駆動トルクに所定の係数（固定値）を乗じて設定される可変値としてもよい。ここでは、開放制御部５Ｄがバッテリ６の充電率，最大供給出力，要求駆動力を用いてトルク値Te，Tgを設定する場合を例示する。なお、駆動トルクTeと発電トルクTgとは「Te＝－Tg」の関係が成り立つため、一方が決まれば他方は一意に決まる。

　本実施形態の開放制御部５Ｄは、協調制御においてジェネレータ４に発生させる発電トルクTgを、バッテリ６の充電率に基づいて設定する。開放制御部５Ｄは、バッテリ６の充電率が所定の閾値Sth以上である場合には、バッテリ６の電力を積極的に使用するように発電トルクTgを設定する。反対に、バッテリ６の充電率が閾値Sth未満である場合には、バッテリ６の電力の使用量を少なくするように発電トルクTgを設定する。なお、閾値Sthは予め設定されており、バッテリ６が満充電状態に近い充電率であるか否かを判定できる値（例えば80～90％）であることが好ましい。

　上述したように、パラレルモードでは、エンジン制御部５Ｃによってエンジン２が最良運転点で作動するよう制御される。そこで、本実施形態の開放制御部５Ｄは、充電率＜閾値Sthの場合には、エンジン２の駆動トルクを活用することでバッテリ６の電力使用量の低減を図る。具体的には、開放制御部５Ｄは、要求駆動力を最大供給出力と最良運転点でのエンジン出力との和で発生可能な場合には、駆動トルクTeを最良エンジントルクとし、駆動トルクTeを発電トルクTgで相殺してねじれを解消するとともに、発電した電力をモータ３に直接的に供給することでバッテリ６の充電率低下を抑制する。また、要求駆動力を最大供給出力と最良運転点でのエンジン出力との和で発生できない場合には、開放制御部５Ｄは、要求駆動力から最大供給出力を減じた値に対応するトルク値を駆動トルクTeに設定し、駆動トルクTeを発電トルクTgで相殺してねじれを解消するとともに、発電した電力をモータ３に直接的に供給することでバッテリ６の充電率低下を抑制する。

　一方、開放制御部５Ｄは、充電率≧閾値Sthの場合には、要求駆動力から最大供給出力を減じた値に対応するトルク値を駆動トルクTeに設定し、駆動トルクTeを発電トルクTgで相殺してねじれを解消することで余剰発電をなくし、バッテリ６の過充電を防止する。

　本実施形態の開放制御部５Ｄは、上記の協調制御において、変動させたエンジン２の駆動トルク及びジェネレータ４の発電トルクTgにより相殺したエンジン２の駆動トルクTeを補うための補填トルク（図５中のTm）をモータ３に発生させる。つまり、協調制御の開始時点（例えば図５の時刻t1）におけるエンジン２の駆動トルクからの変動（低下）分及びジェネレータ４による相殺分を、モータ３の補填トルクTmでアシストすることで、変速時における駆動トルクの抜け感を抑制する。このときのモータ３の電力源は、バッテリ６の電力又はジェネレータ４で発電された電力である。

［４．フローチャート］
　図６は、上述した協調制御の内容を説明するためのフローチャート例である。このフローチャートは、制御装置５において、車両１０の走行中に所定の演算周期で実施される。なお、制御装置５のモード設定部５Ｂによる走行モードの設定は、このフローチャートとは別に実行されるものとし、設定される走行モードの情報は開放制御部５Ｄに伝達されるものとする。また、エンジン制御部５Ｃによるエンジン制御もこのフローチャートとは別に実行される。

　ステップＳ１では、各センサ４１～４５で検出された情報とモード設定部５Ｂでの走行モードの設定情報とが伝達される。ステップＳ２では、パラレルモードであるか否かが判定され、パラレルモードであれば、アクセルペダルが踏み込まれて他の走行モードに変更されるか否かが判定される（ステップＳ３）。現在の走行モードがパラレルモードでない場合，アクセルペダルが踏み込まれていない場合，アクセルペダルが踏み込まれたとしても走行モードが変更されない場合には、このフローチャートをリターンする。

　ステップＳ３の条件が成立すると、ステップＳ４では要求駆動力が算出され、続くステップＳ５では充電率が算出される。ステップＳ６では、バッテリ６の最大供給出力が算出され、ステップＳ７では、充電率が上記の閾値Sth未満であるか否かが判定される。充電率＜閾値SthであればステップＳ８に進み、充電率≧閾値SthであればステップＳ１４に進む。ステップＳ８では、要求駆動力が閾値Tb未満であるか否かが判定され、要求駆動力＜閾値TbであればステップＳ９に進み、要求駆動力≧閾値TbであればステップＳ１４に進む。なお、閾値Tbは、上記の「最大供給出力と最良運転点でのエンジン出力との和」に対応する値であり、この和に基づいて演算される。

　ステップＳ９では、車速に応じた最良エンジントルクが取得され、その値が駆動トルクTeに設定される。さらに、駆動トルクTeと絶対値が等しい発電トルクTgが設定されるとともに（ステップＳ１０）、モータ３で補填すべき補填トルクTmが算出される（ステップＳ１１）。続くステップＳ１２では、エンジン２の駆動トルクがステップＳ９で設定された値Teまで徐々に減少され、併せてジェネレータ４が発電状態に制御されるとともにモータ３が力行状態に制御される（ステップＳ１３）。このとき、ジェネレータ４はステップＳ１０で設定された値Tgを発電するよう制御され、モータ３はステップＳ１１で算出された補填トルクTmを出力するよう制御される。

　そして、クラッチ上流側のねじれが解消したら（駆動トルクが所定値Teとなり、且つ、発電トルクが所定値Tgとなったら）、ステップＳ１９においてドグクラッチ２０が「係合状態」から「開放状態」に変更される。つまり、ステップＳ１９では、ドグクラッチ２０のスリーブ（例えばスリーブ２２Ｈ）がドグギヤ（例えばドグギヤ１５ｄ）から離隔する方向にスライド移動し始め、ドグクラッチ２０が開放状態とされる。

　一方、ステップＳ７又はステップＳ８からステップＳ１４に進んだ場合は、要求駆動力から最大供給出力を減じた値に対応するトルク値が駆動トルクTeに設定される。次いで、駆動トルクTeと絶対値が等しい発電トルクTgが設定されるとともに（ステップＳ１５）、モータ３で補填すべき補填トルクTmが算出される（ステップＳ１６）。

　続くステップＳ１７では、エンジン２の駆動トルクがステップＳ１４で設定された値Teまで徐々に減少され、併せてジェネレータ４が発電状態に制御されるとともにモータ３が力行状態に制御される（ステップＳ１８）。このとき、ジェネレータ４はステップＳ１５で設定された値Tgを発電するよう制御され、モータ３はステップＳ１６で算出された補填トルクTmを出力するよう制御される。そして、クラッチ上流側のねじれが解消したら、ステップＳ１９においてドグクラッチ２０が「係合状態」から「開放状態」に変更される。

［５．効果］
　（１）上述した制御装置５では、エンジン２の動力を駆動輪８に伝達する動力伝達経路５２上に設けられた断接機構（ここではドグクラッチ２０）を、エンジン２の駆動中に「係合状態」から「開放状態」に変更する際に、エンジン２の駆動トルクを変動させつつ第二の回転電機（本実施形態ではジェネレータ４）を発電運転させる協調制御が実施される。すなわち、発電トルクTgによって駆動トルクTeが相殺されるため、クラッチ上流側のねじれを解消することができ、クラッチ開放時のショックを容易かつ精度良く低減できる。

　なお、従来は、図５中に破線で示すように、ジェネレータのトルクは特に制御せず、駆動状態のエンジンのトルクが略０Ｎｍになるようエンジンの空気量を細かく制御していた。これに対し、上述した制御装置５では、エンジン２の駆動トルクをアバウトに制御し、ジェネレータ４によってトルクの微調整を行う。ジェネレータ４は、エンジン２と比べて容易かつ高精度に制御可能な回転電機であることから、上述した制御装置５によれば、クラッチ開放時のショックを容易かつ精度良く低減できる。

　（２）上記の協調制御では、ジェネレータ４に発電させる発電トルクTgをバッテリ６の充電率に基づいて設定する。具体的には、充電率が高い場合にはバッテリ６の電力を積極的に使用するよう発電トルクTgを設定し、反対に、充電率が低い場合にはエンジン２が最も効率よく運転できる最良運転点で運転させられるよう発電トルクTgを設定する。これにより、エンジン２とジェネレータ４とを適切に制御してクラッチ上流側のねじれを解消することができ、クラッチ開放時のショックを適切に低減できる。

　（３）さらに、上記の協調制御では、充電率に加えて要求駆動力に基づいて発電トルクTgを設定する。要求駆動力が大きい場合（高出力時）には、協調制御の開始時点（例えば図５の時刻t1）の駆動トルクも大きい。このため、要求駆動力をも考慮して協調制御での発電トルクTgを設定することで、エンジン２の駆動トルクの低減量を適切に決めることができ、エンジン２とジェネレータ４とを適切に制御してクラッチ上流側のねじれを解消することができる。これにより、クラッチ開放時のショックを適切に低減できる。

　（４）上述した制御装置５では、変動させたエンジン２の駆動トルク及びジェネレータ４の発電トルクで相殺したエンジン２の駆動トルクを補うための補填トルクTmをモータ３に発生させる。これにより、駆動トルクの抜け感をモータ３で担保することができるため、ドグクラッチ２０を用いてもショックの少ない変速を実現できる。

　（５）上述した協調制御は、エンジン２の駆動中にアクセルペダルが踏み込まれることでドグクラッチ２０を開放させる際、例えば、ハイギヤ段のパラレルモードからシリーズモード又はローギヤ段のパラレルモードに切り替わる際に実施される。上述した制御装置５によれば、このような加速走行中にクラッチ開放時のショックを適切に低減できるため、ドライブフィーリングを向上させることができる。

［６．その他］
　上述した協調制御の内容は一例であって、上述したものに限られない。上述した実施形態では、協調制御時の発電トルクTg及び駆動トルクTeを充電率や要求駆動力等に基づいて設定しているが、この設定方法は特に限られない。また、エンジン２の駆動トルクをランプ状に変動させる代わりに、曲線的に変動させてもよい。なお、図５では駆動トルクの変動としてランプ状に低下している場合を例示しているが、変動は低下に限られない。

　上記実施形態では、エンジン２の駆動中にアクセルペダルが踏み込まれることで走行モードが切り替われるとき（ハイギヤ段のパラレルモードからシリーズモード又はローギヤ段のパラレルモードに変更されるとき）に、協調制御が実施される場合を例示したが、パラレルモードから他の走行モード（例えばＥＶモード）に変更される際に協調制御が実施されてもよい。すなわち、アクセルペダルの踏み込み時に限らず、走行モードの変更時に協調制御を実施してもよい。

　上述した制御装置５が制御するトランスアクスル１の構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、上述したトランスアクスル１では、ドグクラッチ２０が入力軸１１及び第一カウンタ軸１５のそれぞれに設けられているが、一方の軸１１，１５に一つのドグクラッチが設けられていてもよい。また、第二経路５２上に配置されるドグクラッチ（噛み合いクラッチ，断接機構）が、ハイロー切替機能を備えないものであってもよい。このような構成であっても、制御装置５が上述した協調制御を実施することで、上述した効果と同様の効果を得ることができる。

　なお、トランスアクスル１に対するエンジン２，モータ３，ジェネレータ４の相対位置は上述したものに限らない。これらの相対位置に応じて、トランスアクスル１内の六つの軸１１～１６の配置を設定すればよい。また、トランスアクスル１内の各軸に設けられるギヤの配置も一例であって、上述したものに限られない。

　また、上述した協調制御は、二つの回転電機（モータやモータジェネレータ等）及びエンジンを備えた車両であって、エンジンの動力及び第一の回転電機の動力を互いに異なる動力伝達経路から個別に駆動輪に伝達するとともに、エンジンの動力を第二の回転電機にも伝達する車両に対して適用可能であり、車両には、エンジンの動力を駆動輪に伝達する動力伝達経路上に断接機構が設けられていればよい。すなわち、上述したトランスアクスル１以外の変速装置を備えた車両に対して、上述した協調制御を適用してもよい。また、上記実施形態では、断接機構としてドグクラッチ（噛み合いクラッチ）が採用された場合を例示したが、断接機構はこれに限られない。例えば、断接機構として、係合部材（スリーブ）を用いたシンクロ機構を採用してもよい。

　なお、上述した実施形態では、車両１０の前側にエンジン２及びモータ３が搭載された二輪駆動のハイブリッド車両を例示したが、上記の協調制御は、車両の後側にリヤモータ（図示略）が搭載された四輪駆動のハイブリッド車両にも適用可能である。この場合、例えば、変動させたエンジン２の駆動トルク及びジェネレータ４の発電トルクで相殺したエンジン２の駆動トルクを補うための補填トルクを、リヤモータに発生させてもよい。また、車両１０に搭載される回転電機３，４は上記のモータ３，ジェネレータ４に限られない。第一の回転電機は、回転する電機子又は界磁を有し、少なくとも電動機能を有する電動発電機（モータジェネレータ）又は電動機であればよい。また、第二の回転電機は、回転する電機子又は界磁を有し、少なくとも発電機能を有する電動発電機（モータジェネレータ）又は発電機であればよい。

　１　トランスアクスル
　２　エンジン
　３　モータ（第一の回転電機）
　４　ジェネレータ（第二の回転電機）
　５　制御装置
　５Ａ　算出部
　５Ｂ　モード設定部
　５Ｃ　エンジン制御部
　５Ｄ　開放制御部
　６　バッテリ
　８　駆動輪
　９　ドライブシャフト
　１０　車両
　２０　ドグクラッチ（噛み合いクラッチ，断接機構）
　２０Ｈ　ハイ側ドグクラッチ（ハイ側の噛み合いクラッチ，断接機構）
　２０Ｌ　ロー側ドグクラッチ（ロー側の噛み合いクラッチ，断接機構）
　５２　第二経路（動力伝達経路）

Claims (5)

1. 　エンジンと第一の回転電機と第二の回転電機とが搭載され、前記エンジンの動力及び前記第一の回転電機の動力を互いに異なる動力伝達経路から個別に駆動輪に伝達するとともに前記エンジンの動力を前記第二の回転電機にも伝達する車両の制御装置において、
   　前記車両には、前記エンジンの動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達経路上に断接機構が設けられ、
   　前記制御装置は、前記エンジンの駆動中に前記断接機構の係合状態を開放させる際に、前記エンジンのトルクを変動させつつ前記第二の回転電機を発電運転させる協調制御を実施する
   ことを特徴とする、車両の制御装置。
2. 　前記車両には、前記第二の回転電機で発電された電力を蓄えるバッテリが搭載され、
   　前記制御装置は、前記協調制御において前記第二の回転電機に発生させる発電トルクを、前記バッテリの充電率に基づいて設定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両の制御装置。
3. 　前記制御装置は、前記協調制御での前記発電トルクを、前記充電率に加えて前記車両に要求される駆動力に基づいて設定する
   ことを特徴とする、請求項２記載の車両の制御装置。
4. 　前記制御装置は、前記協調制御の際に、変動させた前記エンジンのトルク及び前記第二の回転電機の発電トルクで相殺した前記エンジンのトルクを補うための補填トルクを、前記第一の回転電機に発生させる
   ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
5. 　前記制御装置は、アクセルペダルが踏み込まれることで前記断接機構の係合状態を開放させる際に、前記協調制御を実施する
   ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。

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