JP2015120473A - 動力伝達装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速比を設定するために選択的に係合させられるいずれかの係合要素にフェールが生じた場合であっても、エンジンをモータリングさせることができる動力伝達装置の制御装置を提供する。
【解決手段】共に係合させられてエンジンの出力軸を回転不能なロック状態とし更に共に解放させられてトルクを伝達できなくする少なくとも２つの係合要素を有する変速機がエンジンの出力側に連結される動力伝達装置の制御装置において、いずれか一方の係合要素を係合させかついずれか他方の係合要素を解放させる制御指令を出力してエンジンをモータリングする場合に、エンジン回転数が予め定めた回転数以下に留まることに基づいていずれか一方の係合要素を解放させかついずれか他方の係合要素を係合させる他の制御指令を出力してエンジンのモータリングを行うように構成されている（ステップＳ１ないしステップＳ９）。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力源で発生させた動力を伝達する動力伝達装置の制御装置に関し、特にエンジンの出力側に、変速比を変更するために選択的に係合させられる少なくとも２つの係合要素を有する変速機が連結された動力伝達装置における動力の伝達状態を制御する装置に関するものである。

この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その構成について簡単に説明すると、低速側の変速比と高速側の変速比とを設定できるように構成された変速機と、それらの変速比を切り替える切替機構と、変速機から出力されたトルクを第１電動機と出力部材とに分配する動力分配機構とを備えている。その出力部材にトルクを伝達する第２電動機が設けられている。そして、第１電動機で発電した電力が第２電動機に供給され、第２電動機から出力されたトルクが出力部材に付加されるように構成されている。上記の変速機は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を主体として構成されている。そのリングギヤにエンジンが連結されており、これが入力要素になっている。キャリヤが上記の動力分配機構に対してトルクを出力する出力要素になっている。サンギヤは切替機構を介してリングギヤに連結され、あるいは、ケーシングに固定されるようになっている。切替機構を介してリングギヤとサンギヤとを連結すると、変速機を構成している遊星歯車機構の全体が一体化されるため、エンジンのトルクがそのまま出力される直結状態となる。これが低速側の変速比を設定した状態となっている。切替機構を介してサンギヤをケーシングに固定すると、差動作用が生じてリングギヤの回転数に対してキャリヤの回転数が増大する。これが高速側の変速比を設定した状態となっている。また、切替機構はサンギヤをリングギヤやケーシングに連結しない中立位置を設定できるように構成されている。この中立位置では、サンギヤが自由に回転するため、いずれの変速比も設定されない。なお、上記の動力分配機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構を主体として構成されており、そのサンギヤに第１電動機が連結され、キャリヤに前記変速機のキャリヤが連結され、リングギヤに出力部材が連結されている。

特開２０１１−２５５８８９号公報

切替機構が中立位置に設定されている場合には、上述したように、変速機を構成しているダブルピニオン型の遊星歯車機構のサンギヤが自由に回転する。例えばエンジンから変速機のリングギヤに駆動力が伝達されるとしても、サンギヤが自由に回転して反力を生じない。つまり、サンギヤからのいわゆるトルク抜けが生じる。これは第１電動機を駆動した場合も同様であって、第１電動機の出力トルクが動力分配機構のキャリヤおよび変速機のキャリヤに現れない。そのため、上述した特許文献１に記載されている構成では、例えば第１電動機によってエンジンをモータリングする場合に、切替機構が中立位置で固着していると、前記エンジンのモータリングが困難になる可能性がある。

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、変速比を設定するために選択的に係合させられるいずれかの係合要素にフェールが生じた場合であっても、エンジンをモータリングさせることができる動力伝達装置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、変速比を変更するために選択的に係合させられかつ共に係合することによりエンジンの出力軸を回転不能なロック状態とし更に共に解放することによりトルクを伝達できなくする少なくとも２つの係合要素を有する変速機が前記エンジンの出力側に連結されている動力伝達装置の制御装置において、いずれか一方の係合要素を係合させかついずれか他方の係合要素を解放させる制御指令を出力して前記エンジンをモータリングする場合に、前記エンジンの回転数が予め定めた回転数以下に留まることに基づいて前記いずれか一方の係合要素を解放させかつ前記いずれか他方の係合要素を係合させる他の制御指令を出力して前記エンジンのモータリングを行うように構成されていることを特徴とするものである。

また、この発明では、前記制御指令に替えて前記他の制御指令を出力して前記エンジンをモータリングした場合であって前記エンジンの回転数が前記予め定めた回転数以下に留まる場合には、前記エンジンのモータリングを行わないように構成されていてよい。

さらに、この発明では、駆動輪に対してトルクを出力する出力部材と、その出力部材に対してトルクを出力する電動機と、前記エンジンが出力したトルクを前記電動機と前記出力部材とに分配する差動機構とを備え、前記変速機は、前記エンジンと前記差動機構との間に配置されており、前記電動機によって前記エンジンをモータリングするように構成されていてよい。

この発明によれば、いずれか一方の係合要素を係合させかついずれか他方の係合要素を解放させる制御指令を出力してエンジンをモータリングした場合であって、かつ、エンジンの回転数が予め定めた回転数以下に留まる場合には、いずれか一方の係合要素を解放させかついずれか他方の係合要素を係合させる他の制御指令が出力される。上述した制御指令を出力してもエンジン回転数が予め定めた回転数以下に留まる場合には、例えば、いずれか一方の係合要素を係合させることができないことにより、２つの係合要素がいずれも解放された状態となって変速機でトルクを伝達できない場合が挙げられる。また、いずれか他方の係合要素を解放できないことにより、２つの係合要素がいずれも係合された状態となって変速機が、エンジンの出力軸を回転不能なロック状態になる場合が挙げられる。これらの場合に、上述したように、他の制御指令が出力されて変速比が変更される。これにより例えば、変速機を介してエンジンに、当該エンジンを始動させるためのトルクを伝達する構成では、前記エンジンを始動させるためのモータリングをする際に、変速機がトルク抜けを生じる状態になっていたり、変速機がロック状態となったりして前記モータリングが困難になる事態を回避もしくは抑制することができる。

また、制御指令に替えて他の制御指令を出力しても、エンジンの回転数が予め定めた回転数以下に留まる場合には、２つの係合要素がいずれも解放あるいは係合された状態となっている可能性がある。つまり変速機がトルク抜けを生じる状態となっていたり、変速機がロック状態となっていたりする可能性がある。そのため、このような場合には、この発明では、エンジンのモータリングを行わない。その結果、モータリングに使用される分のエネルギを抑制できるとともに、前記モータリングに使用される分のエネルギを例えば車両の走行状態を維持するために使用することができる。

この発明における動力伝達装置は、エンジンと電動機とを、変速機および差動機構を介して動力伝達可能に連結した構成とすることができる。そして、上述した制御指令を出力している状態で電動機によってエンジンをモータリングしてもその回転数が予め定めた回転数以下に留まる場合には、前記制御指令に替えて他の制御指令が出力される。これにより変速機がトルク抜けを生じる状態となっていたり、変速機がロック状態となっていたりして前記モータリングが困難になる事態を回避もしくは抑制することができる。

この発明に係る制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 低速段が設定されたＥＶモードからＨＶモードに切り替える際に、図１に示す制御の一例を行った場合における動力分割機構および変速部についての共線図である。 高速段が設定されたＥＶモードからＨＶモードに切り替える際に、図１に示す制御の一例を行った場合における動力分割機構および変速部についての共線図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンを模式的に示すスケルトン図である。 この発明に係る制御装置における制御系統を模式的に示すブロック図である。 図４に示すパワートレーンの各駆動状態におけるクラッチおよびブレーキならびに各モータ・ジェネレータの動作状態をまとめて示す図表である。

つぎにこの発明を具体的に説明する。図４に、エンジン（ＥＮＧ）１と、二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）２，３とを駆動力源として備えたハイブリッド車におけるパワートレーンの一例を模式的に示している。ここに示す例では、エンジン１が出力したトルクを、駆動輪４に対してトルクを出力する動力伝達機構５に対して伝達し、またその動力伝達を解除するように構成されている。

動力伝達機構５は、少なくとも高低二段に変速できる変速部６と、エンジン１から変速部６を介して伝達されたトルクを第１モータ・ジェネレータ２側と出力側とに分割する動力分割機構７とを備えている。変速部６は、歯車式変速機やローラ式変速機あるいはベルト式変速機などの適宜の形式の変速機を採用することができ、図４に示す例では、シングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されている。そのシングルピニオン型遊星歯車機構は従来知られているものと同様に、サンギヤ８と、そのサンギヤ８に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ９と、これらサンギヤ８およびリングギヤ９に噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転可能に保持しているキャリヤ１０とを回転要素として備えている。そのキャリヤ１０がエンジン１の出力軸１１に連結されて入力部材となっている。また、サンギヤ８が反力部材とされ、リングギヤ９が出力部材とされている。

さらに、サンギヤ８とキャリヤ１０とを連結し、またその連結を解くクラッチＣ０と、サンギヤ８をケーシングなどの所定の固定部１２に連結して固定し、またその固定を解除するブレーキＢ０が設けられている。これらのクラッチＣ０およびブレーキＢ０は、この発明における係合機構に相当し、油圧式あるいは電磁式の摩擦機構もしくは噛み合い機構を採用することができる。図４に示す例では、油圧式摩擦機構が採用されており、クラッチＣ０が係合することによりサンギヤ８とキャリヤ１０とが一体となって回転するように連結され、その結果、変速部６の全体が一体となって回転する。これに対して、ブレーキＢ０が係合すると、サンギヤ８が固定され、その状態でキャリヤ１０が回転するためにリングギヤ９がキャリヤ１０に対して増速されて回転する。すなわち、変速部６は、クラッチＣ０が係合することによりいわゆる直結段（低速段）となり、ブレーキＢ０が係合することにより、変速比が直結段より小さい高速段となるように構成されている。さらに、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の両方を解放すると、サンギヤ８が自由に回転できる状態になる。そのため、エンジン１からキャリヤ１０に駆動力が伝達されるとしても、サンギヤ８からのいわゆるトルク抜けが生じて、エンジン１のトルクが動力伝達機構５に伝達されなくなる。したがって、クラッチＣ０およびブレーキＢ０は、エンジン１を動力伝達機構５に対して連結し、またその連結を解くように機能する。

また、動力分割機構７は、三つの回転要素を有する差動機構によって構成されており、図４に示す例ではシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。その遊星歯車機構はエンジン１と同一の軸線上に配置され、サンギヤ１３に第１モータ・ジェネレータ２が連結されている。なお、第１モータ・ジェネレータ２は、動力分割機構７に隣接して、エンジン１とは反対側に配置され、そのロータがサンギヤ１３に連結されている。このサンギヤ１３に対して同心円上にリングギヤ１４が配置され、これらサンギヤ１３とリングギヤ１４とに噛み合っているピニオンギヤがキャリヤ１５によって自転および公転できるように保持され、そのキャリヤ１５が前述した変速部６の出力部材であるリングギヤ９に連結されている。そして、リングギヤ１４にドライブギヤ１６が連結されている。このドライブギヤ１６は、変速部６と動力分割機構７との間に配置されている。

上記の動力分割機構７や第１モータ・ジェネレータ２などの回転中心軸線と平行にカウンタシャフト１７が配置されており、上記のドライブギヤ１６に噛み合っているカウンタドリブンギヤ１８がこのカウンタシャフト１７に一体となって回転するように取り付けられている。このカウンタドリブンギヤ１８はドライブギヤ１６より大径のギヤであり、したがって動力分割機構７からカウンタシャフト１７に向けてトルクを伝達する場合に減速作用すなわちトルクの増幅作用が生じる。

さらに、上記の動力分割機構７から駆動輪４に伝達されるトルクに、第２モータ・ジェネレータ３のトルクを加えるように構成されている。具体的には、上記のカウンタシャフト１７と平行に第２モータ・ジェネレータ３が配置されており、そのロータに連結されたリダクションギヤ１９が上記のカウンタドリブンギヤ１８に噛み合っている。そのリダクションギヤ１９はカウンタドリブンギヤ１８より小径であり、したがって第２モータ・ジェネレータ３のトルクを増幅してカウンタドリブンギヤ１８もしくはカウンタシャフト１７に伝達するように構成されている。

カウンタシャフト１７には、更に、カウンタドライブギヤ２０が一体となって回転するように設けられており、このカウンタドライブギヤ２０が終減速機であるデファレンシャルギヤ２１におけるリングギヤ２２に噛み合っている。図４では作図の都合上、デファレンシャルギヤ２１の位置を図４での右側にずらして記載してある。

なお、図４に示すパワートレーンを備えた車両であっても、各モータ・ジェネレータ２，３は、図示しないインバータなどのコントローラを介して蓄電装置に接続されている。そして、これらのモータ・ジェネレータ２，３はモータとして機能し、また発電機として機能するように電流が制御される。また、エンジン１は、そのスロットル開度や点火時期が制御され、さらには自動停止ならびに再始動の制御が行われる。

これらの制御は、電子制御装置によって実行され、そのための制御系統を図５にブロック図で示してある。走行のための全体的な制御を行うハイブリッド制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）２３と、各モータ・ジェネレータ２，３を制御するためのモータ・ジェネレータ制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）２４と、エンジン１を制御するためのエンジン制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）２５とが設けられている。これらの各制御装置２３，２４，２５は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶させられているデータを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力データの例を挙げると、ハイブリッド制御装置２３には、車速、アクセル開度、第１モータ・ジェネレータ２の回転数、第２モータ・ジェネレータ３の回転数、オイル（ＡＴＦ）の温度、蓄電装置の充電容量（ＳＯＣ：State Of Charge）、エンジン１の冷却水の温度、エンジン１の回転数などがハイブリッド駆動装置２４に入力されている。また、ハイブリッド駆動装置２４から出力される指令信号の例を挙げると、第１モータ・ジェネレータ２のトルク指令値、第２モータ・ジェネレータ３のトルク指令値、エンジン１のトルク指令値、ならびにクラッチＣ０の油圧指令信号ＰＣ０やブレーキＢ０の油圧指令信号ＰＢ０、電動オイルポンプ（図示せず）に対する信号などがハイブリッド駆動装置２４から出力されている。

第１モータ・ジェネレータ２のトルク指令値および第２モータ・ジェネレータ３のトルク指令値は、モータ・ジェネレータ制御装置２４に制御データとして入力されており、モータ・ジェネレータ制御装置２４はこれらのトルク指令値に基づいて演算を行って第１モータ・ジェネレータ２や第２モータ・ジェネレータ３の電流指令信号を出力するように構成されている。また、エンジントルク指令信号はエンジン制御装置２５に制御データとして入力されており、エンジン制御装置２５はそのエンジントルク指令信号に基づいて演算を行って電子スロットルバルブ（図示せず）に対してスロットル開度信号を出力し、また点火時期を制御する点火信号を出力するように構成されている。

上記構成のハイブリッド車は、複数の駆動形態を採ることができる。それらの駆動形態について説明すると、先ず大きく分けて、ハイブリッド（ＨＶ）モードとモータ走行（ＥＶ）モードとに分けることができる。ＨＶモードは、主として、エンジン１を駆動してその動力を第１モータ・ジェネレータ２側と出力側とに分割し、かつ第１モータ・ジェネレータ２で電力に変換された動力を第２モータ・ジェネレータ３で機械的な動力に再変換して駆動輪４に向けて出力する駆動形態である。これに対してＥＶモードは、エンジン１の運転を止めていずれかのモータ・ジェネレータ２，３の動力で走行する駆動形態である。

ＨＶモードについて説明すると、ＨＶモードでは、エンジン１を動力伝達機構５に連結することになるから、前述したクラッチＣ０もしくはブレーキＢ０が係合させられる。その状態を図６の「ＨＶ」の欄に記載してある。すなわち、前述した変速部６が低速段（Ｌｏ）もしくは高速段（Ｈｉ）に設定され、第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能し、かつ第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能する。なお、後進時には、ブレーキＢ０が係合させられ、変速部６は高速段に設定される。そして、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させ、かつ第２モータ・ジェネレータ３を逆回転させるとともにモータとして機能させる。

先ず、ブレーキＢ０が係合させられた場合について説明する。ブレーキＢ０が係合させられると、上述したように、サンギヤ８が固定されて高速段が設定される。その高速段では、変速部６の出力部材であるリングギヤ９がエンジン１よりも高速で回転する。動力分割機構７においては、入力要素であるキャリヤ１５とリングギヤ９とが同速度で回転する。その状態で第１モータ・ジェネレータ２を例えば発電機として機能させてキャリヤ１５に作用するトルクとは反対の方向のトルクをサンギヤ１３に作用させると、出力要素であるリングギヤ１４およびこれと一体のドライブギヤ１６には、第１モータ・ジェネレータ２のトルクを、動力分割機構７を構成している遊星歯車機構のギヤ比に応じて増大させたトルクが現れ、これがカウンタシャフト１７に伝達される。また、第１モータ・ジェネレータ２によって発電された電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されて第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能し、そのトルクがカウンタシャフト１７に伝達される。なお、第１モータ・ジェネレータ２の回転数がゼロの状態では、エンジン１の出力した動力が、全て機械的手段によって駆動輪４にまで伝達され、その途中で電力に変換されることがない。したがってこのような運転状態では動力の伝達効率が良好になる。なお、このような動力の伝達が生じる運転状態をメカニカルポイントと称することがある。

次に、ブレーキＢ０に替えてクラッチＣ０が係合させられた場合について説明する。クラッチＣ０が係合させられると、上述したように、サンギヤ８とキャリヤ１０とが連結されて低速段が設定される。この場合、リングギヤ９はエンジン１と同速度で回転する。動力分割機構７においては、入力要素であるキャリヤ１５とリングギヤ９とが同速度で回転する。なお、その状態で第１モータ・ジェネレータ２の回転数がゼロになると、エンジン１の出力した動力が、全て機械的手段によって駆動輪４にまで伝達され、その途中で電力に変換されることがない。つまり上述した構成のパワートレーンでは、動力の伝達効率が良好となるメカニカルポイントが高速段と、低速段とでそれぞれ生じる。

一方、ＥＶモードについて説明すると、ＥＶモードは第２モータ・ジェネレータ３のトルクで走行し、あるいは第１および第２のモータ・ジェネレータ２，３のトルクで走行する駆動形態であるから、エンジン１を動力伝達機構５に対して連結してもよく、あるいは切り離してもよい。なお、「連結」とはエンジン１と動力伝達機構５との間でトルクを伝達できる状態であり、「切り離し」とはエンジン１と動力伝達機構５との間でのトルクの伝達を遮断した状態である。したがって、ＥＶモードでは、前述したクラッチＣ０とブレーキＢ０とを解放した駆動形態、およびそのクラッチＣ０とブレーキＢ０との少なくともいずれか一方を係合させた駆動形態のいずれかを設定することができる。

先ず、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の両方を解放したＥＶモードについて説明する。クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放すると、変速部６におけるサンギヤ８が自由に回転してサンギヤ８に反力が生じないから、第１モータ・ジェネレータ２を駆動したとしてもそのトルクはリングギヤ１４やこれと一体のドライブギヤ１６に現れない。すなわちサンギヤ８からのいわゆるトルク抜けが生じてしまう。したがって、クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放したＥＶモードでは、第２モータ・ジェネレータ３を駆動してそのトルクで走行する。これが図６に「１」と記載してある走行モードである。なお、この場合、第１モータ・ジェネレータ２は空転させていてもよく、所定の回転数に例えば回転数が「０」に制御されていてもよい。その場合、例えばコギングトルクを利用してもよく、あるいは第１モータ・ジェネレータ２に電流を供給してその回転を止めるように制御（ｄ軸ロック制御）を行ってもよい。なお、この走行モードでの前進走行中に制動力を生じさせる場合には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０のいずれか一方を係合させるとともに、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させる。その場合、上記の走行モードでは動力伝達機構５からエンジン１が切り離された状態であるため、エンジン１が連れ回されることがない。すなわちポンピングロスが生じないため、その分、第１モータ・ジェネレータ２で回生することができるトルクが増大し、その結果、ワンモータでの走行モード時における回生効率を向上させることができる。

次に、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の少なくともいずれか一方を係合させたＥＶモードについて説明する。そのクラッチＣ０およびブレーキＢ０の係合および解放の状態としては、両方を係合させた状態、クラッチＣ０のみを係合させた状態、ならびにブレーキＢ０のみを係合させた状態がある。先ず、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の両方を係合させた駆動形態について説明すると、これは図６に「両駆動」と記載してある走行モードである。このモードでは、第１および第２のモータ・ジェネレータ２，３がモータとして機能させられる。また、変速部６のサンギヤ８とキャリヤ１０とが連結されるので、変速部６の全体が一体化され、さらにサンギヤ８がブレーキＢ０によって固定されるから、変速部６の全体が固定される。したがってエンジン１の回転は止められている。

また、動力分割機構７では、そのキャリヤ１５が変速部６のリングギヤ９と共に固定される。その状態で第１モータ・ジェネレータ２を前進走行時のリングギヤ１４の回転方向とは反対方向に回転させると、動力分割機構７を構成している遊星歯車機構がそのギヤ比に応じた変速機として機能し、第１モータ・ジェネレータ２のトルクがその変速比に応じて増減されかつトルクの作用方向が反転されてリングギヤ１４に現れる。このトルクと、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクとがカウンタシャフト１７に伝達され、駆動輪４に向けて出力される。このような動作状態は後進時においても同じであり、各モータ・ジェネレータ２，３の回転方向が、後進時には前進時の回転方向に対して反転させられる。

なお、要求されている駆動力が小さく、第２モータ・ジェネレータ３のみによって、要求されている駆動力を充足することができる場合には、第１モータ・ジェネレータ２を積極的には制御せずに、いわゆる連れ回り状態としてもよい。

つぎにブレーキＢ０のみを係合させた駆動形態について説明すると、この駆動形態は、第２モータ・ジェネレータ３のみのトルクで走行するいわゆるワンモータモードである。第１モータ・ジェネレータ２は動力伝達機構５におけるサンギヤ１３の回転数が「０」になるように制御され、その状態でリングギヤ１４が第２モータ・ジェネレータ３のトルクでいわゆる正回転させられる。そのため、キャリヤ１５がリングギヤ１４より低速で正回転する。このキャリヤ１５と一体回転するように連結されている変速部６におけるリングギヤ９が正回転し、これに対して変速部６のサンギヤ８がブレーキＢ０によって固定されているから、キャリヤ１０およびこれに連結されているエンジン１がリングギヤ９より低速で正回転する。すなわち、変速部６は高速段に設定されていて、エンジン１が連れ回りする。一方、ブレーキＢ０に替えてクラッチＣ０を係合させると、変速部６が前述したように低速段（直結段）となり、変速部６の全体が一体となって回転する。したがって、この駆動形態であってもエンジン１が連れ回りする。これらの駆動力形態が図６に「２」と記載してある走行モードである。

上述したようにエンジン１の運転を停止したＥＶモードでツゥモータモードとワンモータモードとを選択することができ、またエンジン１と動力伝達機構５との間のトルク伝達を可能にした状態と、これら両者の間のトルク伝達を遮断した状態とを選択することができる。これらのモードや係合機構の係合状態は、要求駆動力を充足し、かつエネルギ効率すなわち燃費や電費が可及的に良好になるように選択される。例えば、アクセル開度が大きいなどのことにより要求駆動力が大きい場合には、ツゥモータモードが選択される。これに対して要求駆動力が小さい場合には、ワンモータモードが選択される。そのワンモータモードの場合、いわゆるエンジンブレーキを効かせる必要があると判断された場合には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０のいずれか一方を係合させる駆動形態が選択され、また動力損失を可及的に低減する要求がある場合には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０の両方を解放してエンジン１と動力伝達機構５との間のトルク伝達を遮断した駆動形態が選択される。

ＥＶモードとＨＶモードとの切り替えは、一例として、アクセル開度などの駆動要求量や車速、蓄電装置のＳＯＣなどに応じて行われる。例えば、ＥＶモードでの走行中に、要求駆動力や車速などが増大したり、蓄電装置のＳＯＣが低下したりした場合には、ＨＶモードに切り替えられる。具体的には、クラッチＣ０とブレーキＢ０とのいずれか一方が係合させられてエンジン１と動力伝達機構５とがトルク伝達可能に連結される。また、その状態で、エンジン１が始動させられる。そのエンジン１を始動するためのモータリングは、上記構成のハイブリッド車両では、第１モータ・ジェネレータ２によって行うことができる。上記のモータリングとは、エンジン１が自立回転するまで外力によって強制的に回転させることであり、クランキングと称されることもある。ここに示す例では、その外力として第１モータ・ジェネレータ２が出力するトルクを使用する。また、上記構成のハイブリッド車両では、ＥＶモードでの走行中にエンジン１を再始動する場合、変速部６の変速比を車速に応じて設定するように構成されている。そのため、エンジン１の始動が完了した際にすなわちＨＶモードに切り替わった際に、エンジン１の回転数が過剰に高回転数になったり、それに伴って動力損失が増大することを回避できるようになっている。

この発明に係る制御装置は、ＥＶモードでの走行中にＨＶモードに切り替える場合に、クラッチＣ０およびブレーキＢ０を係合および解放させる制御を以下に説明するように実行する。図１は、その制御の一例を説明するためのフローチャートであって、このルーチンは、例えば上述したハイブリッド制御装置２４によって所定の短時間ごとに繰り返し実行される。

図１に示す制御例では、先ず、変速部６での変速比を低速側の変速比にする制御指令が出力され、かつ、ＥＶモードで走行しているか否かが判断される（ステップＳ１）。変速部６の変速比は、例えば、上述したクラッチＣ０の油圧指令信号ＰＣ０やブレーキＢ０の油圧指令信号ＰＢ０などに基づいて推定することができる。つまり、クラッチＣ０を係合させる油圧指令信号ＰＣ０が出力されかつブレーキＢ０を解放させる油圧指令信号ＰＢ０が出力されている場合には、変速部６で低速段が設定されていると推定できる。また、ＥＶモードは、例えば、要求駆動力が特には大きくないこと、蓄電装置のＳＯＣが十分に大きいことなどの条件が成立する場合に設定される。したがって、ＥＶモードで走行しているか否かの判断は、ＥＶモードを設定するための上記の条件が成立しているか否かを判断することとしてもよい。あるいは、エンジン１に対する要求パワーすなわちエンジントルク指令値、もしくは電子スロットルバルブのスロットル開度信号などを読み込んで、ＥＶモードで走行しているか否かの判断を行ってもよい。

変速部６が低速段に設定されていなかったり、ＥＶモーで走行していなかったりしてステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対して、変速部６が低速段に設定されかつＥＶモードで走行中であることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ＨＶモードに切り替える要求があるか否かが判断される（ステップＳ２）。この判断は、例えば、駆動力が要求駆動力に対して不足していること、補機の使用により電気エネルギの消費量が増大していること、蓄電装置のＳＯＣが低下していることなどに基づいて行うことができる。すなわちこの判断は、エンジン１を再始動するための条件が成立したか否かにより行うことができる。あるいはエンジン１を再始動するためのモータリングの実行指令が発せられたことによっても行うことができる。ＨＶモードに切り替える要求がないことによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。

これに対して、エンジン１を再始動してＨＶモードに切り替える要求があることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合には、エンジン１を始動するためのトルクが第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３から出力される（ステップＳ３）。この場合に、上記構成のハイブリッド車両では、主として第１モータ・ジェネレータ２の出力トルクによってエンジン１がモータリングされる。また第１モータ・ジェネレータ２の出力トルクによって駆動トルクが変化する場合には、第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクを変更することによって上記の駆動トルクを変化させる分の第１モータ・ジェネレータ２の出力トルクが相殺される。これらの第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクは、エンジン１の排気量や暖機の状態、あるいは車速、エンジン１の始動に要する時間などに応じて実験やシミュレーションなどによって予め定めておくことができる。また、上記の出力トルクは車両の運動方程式に基づいて求めることもできる。

ステップＳ３での制御に続けてもしくはこれと並行して、エンジン１が始動したか否かが判断される（ステップＳ４）。ガソリンエンジンの場合には、例えば、エンジン回転数が着火許可回転数以上に上昇させられた状態でエンジン１に対する燃料の供給が再開され、また点火プラグに通電されて混合気に点火される。その結果、エンジン１では燃料の燃焼が始まり、それに伴ってエンジン１が自立回転し始める。すなわちエンジン１が始動する。このステップＳ４では、例えば、目標とする回転数を予め定めておいて、ステップＳ３に示すモータリングを開始してから予め定めた時間が経過した時点あるいは現時点でのエンジン回転数が前記目標回転数以下に留まっている場合に、エンジン１が始動しなかったと判定することができる。上記の目標回転数は上述した着火許可回転数やエンジン１が自立して回転できる回転数であるアイドル回転数などであってよい。エンジン回転数が上記の目標回転数よりも高い場合には、エンジン１が始動されているとしてステップＳ４で肯定的に判断される。その場合、ＨＶモードに移行し（ステップＳ５）、その後、リターンする。

これに対して、エンジン回転数が上記の目標回転数以下に留まっている場合にはエンジン１が始動していないとしてステップＳ４で否定的に判断される。その場合には、ここに示す例では、ブレーキＢ０が係合した状態で固着していると判定されるとともに、エンジン１をモータリングするための第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクがゼロにされる（ステップＳ６）。例えば、クラッチＣ０が正常に動作して係合しており、かつ、ブレーキＢ０が係合した状態で固着している場合には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に係合した状態となる。この状態では、変速部６のサンギヤ８とキャリヤ１０とが連結されるので、変速部６の全体が一体化される。さらにサンギヤ８がブレーキＢ０によって固定されるため、変速部６の全体が固定される。すなわち変速部６がロック状態あるいはタイアップした状態となっている。そのためエンジン１の回転は止められており、あるいは抑制されている。その結果、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクによってエンジン１をモータリングすることが困難な状態となっている。

上述したステップＳ６での制御に続けてもしくはこれと並行して、クラッチＣ０を解放させる油圧指令信号ＰＣ０が出力される（ステップＳ７）。上述したように、ブレーキＢ０が係合した状態で固着しているため、クラッチＣ０を解放させることにより、高速段を設定する。クラッチＣ０が解放されれば、上述したロック状態が解消され、エンジン１と動力伝達機構５とがトルク伝達可能に連結された状態になる。

上述したステップＳ７での制御に続けてもしくはこれと並行して、エンジン１を始動するためのトルクが第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３から出力される（ステップＳ８）。これは、上述したステップＳ３での制御と同様の制御である。このステップＳ８での制御に続けてもしくはこれと並行して、エンジン１が始動したか否かが判断される（ステップＳ９）。これは、上述したように、ステップＳ４での制御と同様の制御である。

エンジン回転数が上述した目標回転数よりも高い場合には、エンジン１が始動しているとしてステップＳ９で肯定的に判断される。その場合には、ＨＶモードに移行し、かつ、上述したステップＳ６でブレーキＢ０が係合した状態で固着していると判定されているため、低速段を設定した状態での走行が禁止される（ステップＳ１０）。その後、リターンする。

これに対して、エンジン回転数が上記の目標回転数以下に留まっている場合にはエンジン１が始動していないとしてステップＳ９で否定的に判断される。この場合には、クラッチＣ０が係合した状態で固着していると判定されるとともに、エンジン１を始動するための第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクがゼロにされる（ステップＳ１１）。このステップＳ１１では、変速部６がロック状態になっていると判定され、その判定結果が以後の制御および走行の際に利用される。

ステップＳ１１での制御に続けて、上述した変速部６についての判定結果に基づいてＨＶモードでの走行が禁止され、かつ、ＥＶモードでの走行を継続する判定がされ、さらに、電動オイルポンプの吐出圧が低下させられる（ステップＳ１２）。変速部６がロック状態となっているため、クラッチＣ０およびブレーキＢ０に対する油圧の供給を停止あるいは抑制する。これにより、クラッチＣ０およびブレーキＢ０に供給する油圧を生じさせる分の電動オイルポンプでのエネルギ消費を抑制する。これにより蓄電装置から出力される電気エネルギを低減させる。その後、図１に示すルーチンを一旦終了する。

図２は、上述した制御例を行った場合における変速部６および動力分割機構７についての共線図である。先ず、低速段を設定するための油圧制御指令ＰＣ０，ＰＢ０がクラッチＣ０およびブレーキＢ０に出力される。クラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に正常に動作している場合には、図２に細い破線で示すように、クラッチＣ０が係合させられ、かつブレーキＢ０が解放させられて低速段が設定される。この場合には、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によりエンジン１を始動するべくモータリングすることができる。また、ブレーキＢ０が係合した状態で固着している場合に低速段を設定しようとすると、クラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に係合した状態となる。この場合、図２に実線で示すように、変速部６がロック状態となる。つまり、動力分割機構７のキャリヤ１５は固定された状態となり、その回転数が「０」になる。そのため、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によってエンジンをモータリングすることが困難になる可能性がある。

このような場合に、上述したように、低速段に替えて高速段を設定する。クラッチＣ０が正常に動作しており、ブレーキＢ０が係合した状態で固着している場合には、図２に太い破線で示すように、クラッチＣ０を解放させることにより高速段を設定することができる。そのため、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によりエンジン１を始動するべくモータリングすることができる。これに対して、高速段を設定してもエンジン１を始動することができない場合には、上述したように、クラッチＣ０が係合した状態で固着していると判定される。つまり、変速部６がロック状態になっていると判定される。この場合には、上述したように、ＨＶモードへの移行が禁止され、かつ、ＥＶモードでの走行が継続される。これに加えて、電動オイルポンプの駆動が停止もしくは抑制される。

なお、クラッチＣ０やブレーキＢ０が解放された状態で固着している場合について簡単に説明する。低速段を設定するための油圧制御指令ＰＣ０，ＰＢ０が出力される。例えば、クラッチＣ０が解放された状態で固着しており、かつ、ブレーキＢ０が正常に動作している場合には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に解放された状態となる。この場合には、変速部６におけるサンギヤ８が自由に回転してサンギヤ８に反力が生じない。この状態では、上述したように、エンジン１と動力伝達機構５とが切り離されている。そのため、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクによってエンジン１をモータリングすることが困難になっている。このような場合に、低速段に替えて高速段を設定する。ブレーキＢ０が正常に動作している場合には高速段を設定することができる。そのため、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によりエンジン１を始動するべくモータリングすることができる。これに対して、高速段を設定してもエンジン１を始動することができない場合には、ブレーキＢ０が解放した状態で固着していると判定することができる。つまりクラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に解放された状態となっており、エンジン１が動力伝達機構５から切り離されている。この場合には、ＨＶモードへの移行が禁止され、かつ、ＥＶモードでの走行が継続される。これに加えて、電動オイルポンプの駆動が停止もしくは抑制される。

次いで、高速段を設定したＥＶモードでの走行中に、エンジン１を始動してＨＶモードに移行する場合について説明する。図３は、その制御を行った場合における変速部６および動力分割機構７についての共線図である。先ず、高速段を設定するための油圧制御指令ＰＣ０，ＰＢ０がクラッチＣ０およびブレーキＢ０に出力される。クラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に正常に動作している場合には、図３に細い破線で示すように、クラッチＣ０が解放されかつブレーキＢ０が係合させられて高速段が設定される。この場合、リングギヤ９はエンジン１よりも高速で回転し、動力分割機構７のキャリヤ１５はそのリングギヤ９と同速度で回転する。この状態では、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によりエンジン１を始動するべくモータリングすることができる。またクラッチＣ０が係合した状態で固着している場合に高速段を設定しようとすると、クラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に係合した状態となる。この場合、図３に実線で示すように、変速部６がロック状態になる。そのため、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によってエンジン１をモータリングすることが困難になる可能性がある。

このような場合に、高速段に替えて低速段を設定する。ブレーキＢ０が正常に動作しており、クラッチＣ０が係合した状態で固着している場合には、図３に太い破線で示すように、ブレーキＢ０を解放させることにより低速段を設定することができる。この場合、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によりエンジン１を始動するべく、モータリングすることができる。これに対して、低速段を設定してもエンジン１を始動することができない場合には、ブレーキＢ０が係合した状態で固着していると判定することができる。つまり、変速部６がロック状態になっていると判定される。この場合には、ＨＶモードへの移行が禁止され、かつ、ＥＶモードでの走行が継続される。これに加えて、電動オイルポンプの駆動が停止もしくは抑制される。

なお、クラッチＣ０やブレーキＢ０が解放された状態で固着している場合について簡単に説明する。上述したように、高速段を設定するための油圧制御指令ＰＣ０，ＰＢ０が出力される。クラッチＣ０が正常に動作しており、かつ、ブレーキＢ０が解放された状態で固着している場合には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に解放された状態となる。すなわち、エンジン１と動力伝達機構５とが切り離された状態となり、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクによってエンジン１をモータリングすることが困難になっている。そこで、高速段に替えて低速段を設定する。クラッチＣ０が正常に動作している場合には低速段を設定することができる。そのため、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によりエンジン１を始動するべくモータリングすることができる。これに対して、低速段を設定してもエンジン１を始動することができない場合には、クラッチＣ０が解放した状態で固着していると判定することができる。つまりクラッチＣ０およびブレーキＢ０が共に解放された状態となっており、エンジン１が動力伝達機構５から切り離されていると判定される。この場合には、ＨＶモードへの移行が禁止され、かつ、ＥＶモードでの走行が継続される。これに加えて、電動オイルポンプの駆動が停止もしくは抑制される。

このように、この発明に係る制御装置では、変速部６で低速段を設定した状態でＥＶモードからＨＶモードに移行できない場合には、低速段に替えて高速段が設定される。具体的には、クラッチＣ０を係合させかつブレーキＢ０を解放させる油圧制御指令が、クラッチＣ０を解放させかつブレーキＢ０を係合させる他の油圧制御指令に変更される。これによりエンジン１と動力伝達装置５とをトルク伝達可能に連結することができる。そして、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によりエンジン１を始動するべくモータリングが行われ、ＥＶモードからＨＶモードへの移行が行われる。

上記のようにしてＨＶモードに移行できることにより、この発明に係る制御装置によれば、例えば、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させて蓄電装置の充電を行うことができる。これにより低速段を設定した状態でＨＶモードに移行できないことにより、ＥＶモードでの走行を余儀なくされ、その結果、蓄電装置のＳＯＣが低下して車両が走行不能となる事態を可能な限り回避することができる。また例えば蓄電装置のＳＯＣが低下してその耐久性が悪化することを抑制できる。そして、低速段から高速段に変更してもエネルギ１を始動することができず、ＨＶモードに移行できない場合には、ＨＶモードでの走行が禁止される。また例えばクラッチＣ０やブレーキＢ０に油圧を供給する電動オイルポンプの駆動が停止され、あるいは、その出力が低下させられる。その結果、電気エネルギの消費が抑制され、これによりＥＶモードで可及的に長く走行できるようにされる。

上述したこの発明に係る制御装置は、スタータモータによってエンジン１をモータリングするように構成された車両にも適用することができる。例えば、動力伝達装置５におけるいずれかの一方の係合要素を係合させかついずれか他の係合要素を解放させる油圧制御指令を出力する。その場合に、いずれかの一方の係合要素もしくはいずれか他方の係合要素にフェールが生じていることにより、動力伝達装置５がロック状態になると、エンジン１の出力軸が回転不能になったり、あるいは前記出力軸における慣性質量が増大したりする。そのため、エンジン１を始動させるためのモータリングをする際におけるスタータモータの負荷が増大してしまう。このような場合に、前記いずれかの係合要素を解放させかついずれか他の係合要素を係合させる他の油圧制御指令を出力する。これにより、動力伝達装置５における変速比を変更して上述したロック状態を解除させる。上記のロック状態を解除することによりエンジンの出力軸が回転可能な状態となり、あるいは出力軸の慣性質量を低減できる。そのため、前記モータリングを行う場合におけるスタータモータの負荷を低減することができる。その結果、エンジン１を始動させるためのモータリングを行うことができる。これによりＨＶモードでの車両の走行を確保することができる。また、蓄電装置のＳＯＣが低下して車両が走行不能となる事態を抑制することができる。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２，３…モータ・ジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）、 ４…駆動輪、 ５…動力伝達機構、 ６…変速部、 ７…動力分割機構、 ２４…ハイブリッド制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）。

Claims (3)

1. 変速比を変更するために選択的に係合させられかつ共に係合することによりエンジンの出力軸を回転不能なロック状態とし更に共に解放することによりトルクを伝達できなくする少なくとも２つの係合要素を有する変速機が前記エンジンの出力側に連結されている動力伝達装置の制御装置において、
   いずれか一方の係合要素を係合させかついずれか他方の係合要素を解放させる制御指令を出力して前記エンジンをモータリングする場合に、前記エンジンの回転数が予め定めた回転数以下に留まることに基づいて前記いずれか一方の係合要素を解放させかつ前記いずれか他方の係合要素を係合させる他の制御指令を出力して前記エンジンのモータリングを行うように構成されていることを特徴とする動力伝達装置の制御装置。
2. 前記制御指令に替えて前記他の制御指令を出力して前記エンジンをモータリングした場合であって前記エンジンの回転数が前記予め定めた回転数以下に留まる場合には、前記エンジンのモータリングを行わないように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置の制御装置。
3. 駆動輪に対してトルクを出力する出力部材と、その出力部材に対してトルクを出力する電動機と、前記エンジンが出力したトルクを前記電動機と前記出力部材とに分配する差動機構とを備え、
   前記変速機は、前記エンジンと前記差動機構との間に配置されており、
   前記電動機によって前記エンジンをモータリングするように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の動力伝達装置の制御装置。

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