(57)【要約】【課題】発電機のロックを維持するためのエネルギーの供給を減少させることが可能なロック機構を用いたハイブリッド車両に好適な制御装置を提供する。【解決手段】上記の車両の制御装置は、動力分配機構と、動力分配機構に連結された駆動力源と、動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材、第１部材及び第２部材のそれぞれの対向面に形成された溝部に保持された介在部材、回転要素が解放された解放状態から回転要素がロックされた係合状態への移行時に、固定された摩擦部に第２部材を引き寄せて接触させるアクチュエータを有するロック機構と、を備えるハイブリッド車両に適用される。車両の制御装置は、解放状態から係合状態への移行時において、回転要素の回転数の大きさが所定値以内となったときに、第１部材と第２部材との間に回転数差を一定時間生じさせる。【選択図】図７
2010215079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力分配機構と、
前記動力分配機構に連結された複数の駆動力源と、
前記動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された介在部材、前記回転要素が解放された解放状態から前記回転要素がロックされた係合状態への移行時に、前記第２部材における前記第１部材に対向する側とは反対側に離れて固定された摩擦部に対し前記第２部材を引き寄せて接触させるアクチュエータを有するロック機構と、を備える車両に適用される車両の制御装置であって、
前記解放状態から前記係合状態への移行時において、前記回転要素の回転数の大きさが所定値以内となったときに、前記アクチュエータを制御して、前記第１部材と前記第２部材との間に回転数差を一定時間生じさせてから前記係合状態へ移行する制御手段を有することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記複数の駆動力源のうち、少なくとも１つはモータジェネレータであり、
前記制御手段は、前記モータジェネレータの出力トルクの減少量に応じて、前記第２部材が前記摩擦部と接触することにより発生する制動トルクと前記モータジェネレータの出力トルクとの合計が一定となるように前記アクチュエータを制御する請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、電磁石により発生する磁力によって、前記第２部材を前記摩擦部に引き寄せ、
前記制御手段は、前記モータジェネレータの出力トルクの減少量に応じて、前記電磁石に供給されるコイル電流量を増加させる請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１部材と前記第２部材との間の位相の捩れを検出し、当該捩れを解消するように前記モータジェネレータの回転数を制御する請求項２又は３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記車両はハイブリッド車両であり、前記ロック機構を解放して前記モータジェネレータを制御することで無段変速する無段変速モードと前記ロック機構を係合することにより固定変速する固定変速モードと、を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記第１部材は、前記モータジェネレータのロータと一体回転可能に構成されている請求項５に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に好適な制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）に加えて、電動機や発電機として機能するモータジェネレータを備えるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキの過不足をモータジェネレータで補う。
【０００３】
このようなハイブリッド車両の一例として、特許文献１には、エンジンと発電機とが遊星歯車機構の各回転要素に連結されるとともに、発電機のロータには湿式多板ブレーキが接続され、当該湿式多板ブレーキを利用して発電機をロックするものが記載されている。また、特許文献２にも本発明と関連のある技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８３３４８号公報
【特許文献２】特開２００６−３８１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のハイブリッド車両では、発電機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることにより、発電機を用いた電気的な無段変速を実現する無段変速モードと発電機を用いない固定変速を実現する固定変速モードとを選択的に実行できる。しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、発電機のロックを解除しても湿式多板ブレーキの多板間に介在するオイルのせん断力により引き摺りトルクが発生する。また、発電機のロックを維持するためにブレーキの各板が相互に押し付けられた状態を維持するエネルギーを供給し続ける必要がある。従って、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、こうしたロック機構の存在により損失が大きくなるという問題がある。そこで、湿式多板クラッチと比較して、発電機のロックを維持するためのエネルギーの供給を減少させることが可能な所謂カム機構などをロック機構として用いることが考えられる。
【０００６】
本発明は、発電機のロックを維持するためのエネルギーの供給を減少させることが可能なロック機構を用いた車両に好適な制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、動力分配機構と、前記動力分配機構に連結された複数の駆動力源と、前記動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された介在部材、前記回転要素が解放された解放状態から前記回転要素がロックされた係合状態への移行時に、前記第２部材における前記第１部材に対向する側とは反対側に離れて固定された摩擦部に対し前記第２部材を引き寄せて接触させるアクチュエータを有するロック機構と、を備える車両に適用される車両の制御装置は、前記解放状態から前記係合状態への移行時において、前記回転要素の回転数の大きさが所定値以内となったときに、前記アクチュエータを制御して、前記第１部材と前記第２部材との間に回転数差を一定時間生じさせてから前記係合状態へ移行する制御手段を有する。
【０００８】
上記の車両の制御装置は、動力分配機構と、動力分配機構に連結された複数の駆動力源と、動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材、第１部材及び第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された介在部材、回転要素が解放された解放状態から回転要素がロックされた係合状態への移行時に、第２部材における第１部材に対抗する側とは反対側に離れて固定された摩擦部に対し第２部材を引き寄せて接触させるアクチュエータを有するロック機構と、を備える車両に適用される。このロック機構を用いることにより、アクチュエータによって一旦解放状態から係合状態へ移行させれば、その移行後に回転部材に生じるトルクを利用することによりアクチュエータの動力を低減して係合状態を維持することができる。従って、係合状態を維持するためのエネルギーの供給を減少させることができ、ロック機構の搭載に伴う損失を低減することができる。車両の制御装置は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、具体的には、制御手段として機能する。制御手段は、解放状態から係合状態への移行時において、回転要素の回転数の大きさが所定値以内となったときに、アクチュエータを制御して、第１部材と第２部材との間に回転数差を一定時間生じさせてから係合状態へ移行する。これにより、変速モードの切り換え制御時間を短縮することができるとともに、変速モードの切り換え制御時間が短縮された分、変速モードが固定変速モードに設定される時間が延長されることになるので、燃費を向上させることができる。
【０００９】
上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記複数の駆動力源のうち、少なくとも１つはモータジェネレータであり、前記制御手段は、前記モータジェネレータの出力トルクの減少量に応じて、前記第２部材が前記摩擦部と接触することにより発生する制動トルクと前記モータジェネレータの出力トルクとの合計が一定となるように前記アクチュエータを制御する。これにより、ロック機構を係合状態にする際におけるショックを低減することができる。
【００１０】
上記の車両の制御装置の好適な実施例では、前記アクチュエータは、電磁石により発生する磁力によって、前記第２部材を前記摩擦部に引き寄せ、前記制御手段は、前記モータジェネレータの出力トルクの減少量に応じて、前記電磁石に供給されるコイル電流量を増加させる。これにより、バッテリからの電流の持ち出し量を減少させることができ、燃費を向上させることができる。
【００１１】
上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第１部材と前記第２部材との間の位相の捩れを検出し、当該捩れを解消するように前記モータジェネレータの回転数を制御する。このようにすることで、捩れを解消する際におけるショックの発生を防止することができる。
【００１２】
上記の車両の制御装置の好適な実施例では、前記車両はハイブリッド車両であり、前記ロック機構を解放して前記モータジェネレータを制御することで無段変速する無段変速モードと前記ロック機構を係合することにより固定変速する固定変速モードとを有する。
【００１３】
上記の車両の制御装置の好適な実施例は、前記第１部材は、前記モータジェネレータのロータと一体回転可能に構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
動力分配機構と、前記動力分配機構に連結された複数の駆動力源と、前記動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された介在部材、前記回転要素が解放された解放状態から前記回転要素がロックされた係合状態への移行時に、前記第２部材における前記第１部材に対向する面とは反対側に離れて固定された摩擦部に対し前記第２部材を引き寄せて接触させるアクチュエータを有するロック機構と、を備える車両に適用される車両の制御装置は、前記解放状態から前記係合状態への移行時において、前記回転要素の回転数の大きさが所定値以内となったときに、前記アクチュエータを制御して、前記第１部材と前記第２部材との間に回転数差を一定時間生じさせてから前記係合状態へ移行する制御手段を有する。これにより、変速モードの切り換え制御時間を短縮することができるとともに、変速モードの切り換え制御時間が短縮された分、変速モードが固定変速モードに設定される時間が延長されることになるので、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】ロック機構の詳細を示す断面図である。
【図３】ロック機構におけるクラッチ板を軸線方向から見た状態を示す図である。
【図４】ロック機構におけるクラッチ板を半径方向から見た状態を示している。
【図５】無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示す図である。
【図６】車速及びアクセル開度で規定されたマップを示す図である。
【図７】本実施形態に係るハイブリッド車両の制御処理を示すタイムチャートである。
【図８】ロック機構におけるクラッチ板を半径方向から見た状態を示している。
【図９】ロック機構におけるクラッチ板を軸線方向から見た状態を示す図である。
【図１０】第１のモータジェネレータの出力トルクとコイル電流との関係を示すグラフである。
【図１１】本実施形態に係るハイブリッド車両の制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１７】
［装置構成］
図１は本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示している。周知のようにハイブリッド車両は、内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、モータジェネレータを他の走行用の駆動力源として備えた車両である。本実施形態に係るハイブリッド車両は、駆動輪と内燃機関とが車両前部に位置するＦＦレイアウトの車両として構成されている。
【００１８】
ハイブリッド車両は、内燃機関（エンジン）３と、第１のモータジェネレータＭＧ１と、エンジン３及び第１のモータジェネレータＭＧ１がそれぞれ連結された動力分配機構５と、駆動輪１０に動力を出力するための出力部材としての出力ギヤ６とを備えている。また、ハイブリッド車両には減速機構７を介して出力ギヤ６に連結された第２のモータジェネレータＭＧ２が設けられている。出力ギヤ６の動力は差動装置１１を介して左右の駆動輪１０に伝達される。
【００１９】
エンジン３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸１５を介して動力分配機構５に伝達される。入力軸１５とエンジン３との間にはダンパ１６が介在しており、エンジン３のトルク変動はダンパ１６にて吸収される。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは同様の構成を持っていて、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ている。第１のモータジェネレータＭＧ１は、固定部材であるケース１７に固定されたステータ４ａと、そのステータ４ａの内周側に同軸に配置されたロータ４ｂとを備えている。第２のモータジェネレータＭＧ２も同様に、ケース１７に固定されたステータ８ａと、そのステータ８ａの内周側に同軸に配置されたロータ８ｂとを備えている。
【００２０】
動力分配機構５は、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギヤＳ１と、そのサンギヤＳ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギヤＲ１と、これらのギヤＳ１、Ｒ１に噛み合うピニオンＰ１を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ１とを備えている。この形態では、入力軸１５がキャリアＣ１に、第１のモータジェネレータＭＧ１が回転部材としての連結部材２１を介してサンギヤＳ１に、出力ギヤ６がリングギヤＲ１にそれぞれ連結されている。連結部材２１は中空状に構成され、かつ入力軸１５が挿入されており、連結部材２１の外周には第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが固定されている。
【００２１】
図１に示すように、減速機構７は、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転を減速して出力ギヤ６に伝達するための機構であり、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。減速機構７は外歯歯車であるサンギヤＳ２と、そのサンギヤＳ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギヤＲ２と、これらのギヤＳ２、Ｒ２に噛み合うピニオンＰ２を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ２とを備えている。この形態では、サンギヤＳ２が第２のモータジェネレータＭＧ２に、リングギヤＲ２が出力ギヤ６にそれぞれ連結されており、キャリアＣ２はケース１７に固定されている。これにより、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転が減速されて出力ギヤ６に伝達されるとともに、第２のモータジェネレータＭＧ２の動力が増幅されて出力ギヤ６に伝達される。
【００２２】
ハイブリッド車両には、第１のモータジェネレータＭＧ１をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることにより、変速モードを変更するためのロック機構５０が設けられている。このロック機構５０により、第１のモータジェネレータＭＧ１を用いた電気的な無段変速を実現する無段変速モードと第１のモータジェネレータＭＧ１を使用しない固定変速段を実現する固定変速モードとを選択的に実行できる。ロック機構５０は、連結部材２１とケース１７との間に介在して連結部材２１をケース１７に対して固定できる係合機構５１と、係合機構５１を動作させるソレノイド型のアクチュエータ５２とを備えている。ロック機構５０の詳細は後述する。
【００２３】
電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。
【００２４】
インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧されてインバータ３１へ供給され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。
【００２５】
ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。
【００２６】
インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４０により制御されている。ＥＣＵ４０は、制御信号Ｓｉｇ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４０に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３のバッテリ残存容量を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４０に供給される。
【００２７】
ＥＣＵ４０は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を送受信することにより、それらを制御し、ロック機構５０に制御信号Ｓｉｇ５を送信することにより、ロック機構５０を制御する。例えば、ＥＣＵ４０は、図示しない車速センサからの検出信号に基づいて検出された車速とスロットル開度とに基づいて、ロック機構５０を制御する。
【００２８】
次に、ロック機構５０について図２〜４を用いて説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、ロック機構５０の詳細を示した図であり、図２（ａ）は解放状態を、図２（ｂ）は係合状態をそれぞれ示している。ロック機構５０は、いわゆるカム機構であり、係合機構５１と、係合機構５１を動作させるアクチュエータ５２とを備えている。係合機構５１には連結部材２１が接続されており、連結部材２１を介して第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクが入力される。アクチュエータ５２は係合機構５１とケース１７との間に介在しており、ケース１７に対して固定されている。アクチュエータ５２は、ＥＣＵ４０によって制御される。
【００２９】
係合機構５１には、連結部材２１に固定された第１部材としての第１クラッチ板５５と、この第１クラッチ板５５と同軸に配置された第２部材としての第２クラッチ板５６と、これらのクラッチ板５５、５６の間に介在する球状の介在部材５７とが設けられている。各クラッチ板５５、５６は円板状に構成されていて、各クラッチ板５５、５６の対向面には介在部材５７を保持する溝部としてのＶ字溝５８、５９が形成されている。
【００３０】
図３は第１クラッチ板５５を軸線方向から見た状態を示しており、図４（ａ）、（ｂ）は各クラッチ板５５、５６を半径方向から見た状態を示している。図４（ａ）はロック機構５０が解放状態になっている場合を、図４（ｂ）はロック機構５０が係合状態になっている場合をそれぞれ示している。図３から明らかなように、第１クラッチ板５５に設けられたＶ字溝５８は、周方向に等間隔に６個並べられている。第２クラッチ板５６に形成された他方のＶ字溝５９も同様に周方向に等間隔に６個並べられている。各Ｖ字溝５８、５９は、第１クラッチ板５５の中心線を含む断面で切断した場合には断面半円形をなしている（図２（ａ）、（ｂ）参照）。また、図３に示すように、第１クラッチ板５５の軸線方向から見ると、各Ｖ字溝５８、５９は、第１クラッチ板５５の中心寄りの内側縁部と中心から離れた外側縁部とが同心の円弧をなすように湾曲している。更に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１クラッチ板５５の半径方向から見ると、各Ｖ字溝５８、５９はＶ字状に形成されていて、回転方向（図の上又は下方向）に関して深さが徐々に浅くなっている。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、ロック機構５０が解放状態の場合、係合機構５１の第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間には所定の隙間（ギャップ）Ｇが形成されている。ギャップＧは、例えばギャップセンサなどにより計測される。
【００３２】
第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間には、アクチュエータ５２から離れる方向に第２クラッチ板５６を付勢するリターンスプリング６０が設けられている。リターンスプリング６０は、例えば皿バネであり、固定部材たるアクチュエータ５２、及び、回転部材たる第２クラッチ板５６のどちらか一方に取り付けられたベアリング（不図示）を介して設けられている。そのため、解放状態においては、第２クラッチ板５６が第１クラッチ板５５に接近する方向に押し付けられた状態で、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６とが供回りする。
【００３３】
アクチュエータ５２には第２クラッチ板５６と接触し得る摩擦部６１と、摩擦部６１に組み込まれた電磁石６２とが設けられている。摩擦部６１は、ケース１７に対して静止している。つまり、摩擦部６１は、第２クラッチ板５６における第１クラッチ板５５に対向する側とは反対側にギャップＧだけ離れて固定されている。第２クラッチ板５６は磁性金属で構成されているため、図２（ａ）、図４（ａ）の状態でアクチュエータ５２の電磁石６２のコイルにコイル電流を流すと磁場が発生し、それによる磁力により、第２クラッチ板５６はリターンスプリング６０の弾性力に抗してアクチュエータ５２側に引き寄せられる。そして、電磁石６２の磁力により第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触すると、第２クラッチ板５６と摩擦部６１との間に摩擦力が生じるため第２クラッチ板５６が摩擦部６１に対して停止する。つまり、図２（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、第１のモータジェネレータＭＧ１をロックする係合状態へ移行する。これにより無段変速モードから固定変速モードへと変速モードが切り換えられる。
【００３４】
第１クラッチ板５５に正トルクが生じている場合、図４（ｂ）に示すように、介在部材５７がＶ字溝５８、５９内の浅い位置に移動して、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力が発生する。そのため、係合状態に移行した後に第１クラッチ板５５に（連結部材２１に）正トルクが作用している限りにおいてその押し付け力は維持される。従って、電磁石６２の磁力によって、一旦第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触した場合には、その後電磁石６２への電力供給を減少させても第２クラッチ板５６と摩擦部６１との摩擦力が失われることがないから係合状態を維持することが可能になる。つまり、アクチュエータ５２の動力を減少させても係合状態を維持できるロック状態を実現できる。
【００３５】
図２（ｂ）の係合状態おいて連結部材２１に正トルクと反対方向の負トルクが作用すると第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力が失われるため、ロックが解除されて図２（ａ）、図４（ａ）の解放状態へ移行する。これにより固定変速モードから無段変速モードへと変速モードが切り換えられる。解放状態へ移行した後には、リターンスプリング６０の弾性力によってアクチュエータ５２の動力なしに解放状態が維持される。解放状態においては、正回転方向及び負回転方向のそれぞれへの連結部材２１の回転が許容される。
【００３６】
［変速モードの切り替え］
ここで、図５を参照して、無段変速モード及び固定変速モードにおけるハイブリッド車両の動作状態について説明する。図５は、無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示している。図５（ａ）、（ｂ）において、上下方向は回転数に対応しており、上方向が正回転に対応し、下方向が負回転に対応する。また、図５（ａ）、（ｂ）において、上方向に向かうトルクは正トルクに対応し、下方向に向かうトルクは負トルクに対応する。
【００３７】
図５（ａ）における直線Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃは無段変速モードにおける共線図の一例を示している。無段変速モードの場合には、エンジン３のエンジントルクＴＫＥに対応する反力トルクが、第１のモータジェネレータＭＧ１よりトルクＴＫ１として出力される。なお、ここで、図５（ａ）より分かるように、エンジントルクＴＫＥは正トルクとなっており、トルクＴＫ１は負トルクとなっている。また、トルクＴＫ２は、第２のモータジェネレータＭＧ２より出力されるトルクを示している。無段変速モードでは、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を増減変化させることにより、エンジン３のエンジン回転数を連続的に制御することが可能である。出力ギヤ６の回転数がＮ１であるとした場合において、例えば、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を白丸ｍ１、ｍ２、ｍ３と順次変化させた場合には、エンジン３のエンジン回転数は、白丸Ｎｅ１（＞Ｎ１）、Ｎｅ２（＝Ｎ１）、Ｎｅ３（＜Ｎ１）と順次変化する。つまり、エンジン３のエンジン回転数は、出力ギヤ６の回転数よりも高い値、等しい値及び低い値に順次変化する。このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１は発電し、インバータ３１を介して、第２のモータジェネレータＭＧ２に電力を供給する。つまり、無段変速モードでは、エンジン３からの出力は、動力分配機構５を介して出力ギヤ６に直接伝達されるルートと、第１のモータジェネレータＭＧ１から、減速機構７を介して出力ギヤ６に連結された第２のモータジェネレータＭＧ２へ電気的に伝達されるルートと、の２つのルートで出力ギヤ６へ伝達される。
【００３８】
図５（ｂ）における直線Ａ２は固定変速モードにおける共線図の一例を示している。固定変速モードの場合には、ロック機構５０が第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ａを固定するとともにサンギヤＳ１を固定している状態となるため、動力分配機構５により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン３のエンジン回転数Ｎｅ４が出力ギヤ６の回転数Ｎ１より小さくなる状態）に固定される。このとき、ロック機構５０が、エンジン３のエンジントルクに対応する反力トルクを受け持つこととなる。第１のモータジェネレータＭＧ１は発電機及び電動機のいずれとしても機能しないため、第１のモータジェネレータＭＧ１から第２のモータジェネレータＭＧ２へは電力が供給されない。従って、固定変速モードでは、エンジン３からの出力は、動力分配機構５を介して出力ギヤ６に直接伝達されるルートでのみ、出力ギヤ６へ伝達される。
【００３９】
［制御処理］
本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法について説明する。
【００４０】
図６は、車速及びアクセル開度で規定されたマップ上における車両の動作点（車両動作点）の移動の様子を示す図であり、横軸が車速を示し、縦軸がスロットル開度を示している。車両動作点は白丸で示されている。
【００４１】
図６に示すマップ上には、固定変速モード領域Ａｒｓと無段変速モード領域Ａｒｃとが設定されている。
【００４２】
ＥＣＵ４０は、図６に示した、車速及びスロットル開度と変速モードとの関係を示すマップ（変速モード判定マップ）をメモリなどに保持している。ＥＣＵ４０は、変速モード判定マップを基に、無段変速モード領域Ａｒｃ又は固定変速モード領域Ａｒｓのいずれの領域に車両動作点が位置しているか否かを判定する。ＥＣＵ４は、固定変速モード領域Ａｒｓに車両動作点が位置すると判定した場合には、変速モードを固定変速モードに切り換える。一方、ＥＣＵ４０は、無段変速モード領域Ａｒｃに車両動作点が位置すると判定した場合には、変速モードを無段変速モードに切り換える。なお、変速モード判定マップは、車速及びスロットル開度で規定されるとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、車速及び駆動力で規定されるとしても良い。
【００４３】
例えば、矢印Ｗに示すように、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから固定変速モード領域Ａｒｓへと移動する場合、ＥＣＵ４０は、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り換える制御を行う。無段変速モードから固定変速モードへと変速モードの切り換えを行う一般的な制御処理では、ＥＣＵ４０は、ロック機構５０の係合要素の回転数同期制御を完了してからロック機構５０の係合制御を行う。具体的には、ＥＣＵ４０は、第１クラッチ板５５の回転数、即ち、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を「０」にしてから、ロック機構５０を係合状態にする係合制御を行う。このときのロック機構５０の係合制御としては、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に引き付けて固定し、第２クラッチ板５６が摩擦部６１に固定された状態で第１クラッチ板５５を回転させることで、介在部材５７をＶ字溝５８、５９内の浅い位置に移動させ、ロック機構５０を係合状態にする。しかしながら、回転数同期制御を完了してから、このような一連のロック機構５０の係合制御を行うと時間がかかる。
【００４４】
そこで、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法では、ＥＣＵ４０は、回転数同期制御を行う際において、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数の大きさが所定値以下となったときに、第２クラッチ板５６をアクチュエータ５２側に引き寄せ始め、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間に回転数差を一定時間生じさせることとする。以下、図７、図８、図９を用いて説明する。
【００４５】
図７は、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り替える際の本実施形態に係るハイブリッド車両の制御処理を示すタイムチャートである。図７において、「ＭＧ１回転数」は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を示し、「ＭＧ１トルク」は、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクを示している。「コイル電流」は、アクチュエータ５２における電磁石６２のコイルに供給されるコイル電流量を示し、「ストローク」は、第２のクラッチ板５６とアクチュエータ５２との間のギャップＧの大きさを示している。また、図７において、上方向は正回転又は正トルクに対応し、下方向は負回転又は負トルクに対応する。
【００４６】
図８は、クラッチ板５５、５６を半径方向から見た状態を示している。図８において、細線矢印は第１クラッチ板５５の回転する方向を示し、太線矢印は、磁力によるトルクを示している。なお、太線矢印の長さは当該トルクの大きさに対応する。
【００４７】
図７に示す例では、変速モードが無段変速モードとなっている場合において、第１のモータジェネレータＭＧ１は、図５の直線Ａ１ｃに示したような負回転状態にあるとする。  時刻ｔ０において、ＥＣＵ４０は、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り替える制御処理を開始する。まず、時刻ｔ０より、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクの大きさを徐々に低下させ、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数の大きさを徐々に低下させて「０」に近づける。このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１と連結部材２１で連結された第１クラッチ板５５の回転数の大きさも徐々に低下する。この段階では、図８（ａ）に示すように、アクチュエータ５２より第２クラッチ板５６に磁力が作用しておらず、リターンスプリング６０により第２クラッチ板５６が第１クラッチ板５５に接近する方向で押し付けられている。そのため、第２クラッチ板５６は第１クラッチ板５５とほぼ同じ回転数で回転する。
【００４８】
時刻ｔ１において、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数の大きさが所定値以内になると、ＥＣＵ４０は、アクチュエータ５２を制御して電磁石６２のコイルに通電を開始する。そのため、第２クラッチ板５６は、電磁石６２に発生した磁力により、リターンスプリング６０の弾性力に抗してアクチュエータ５２側に引き寄せられ、時刻ｔ２において、アクチュエータ５２に接触する。時刻ｔ１からｔ２では、図８（ｂ）に示すように、第２クラッチ板５６と介在部材５７との間に隙間が発生するなどして、第１クラッチ板５５から第２クラッチ板５６へ介在部材５７を介してトルクが伝達され難くなり、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間に回転数差が生じる。具体的には、第１クラッチ板５５の回転数と比較して第２クラッチ板５６の回転数は低くなる。
【００４９】
時刻ｔ２において、第２クラッチ板５６はアクチュエータ５２に接触する。ＥＣＵ４０は、ギャップセンサなどを用いて、第２クラッチ板５６がアクチュエータ５２に接触したことを検出する。なお、ここで、ギャップセンサを用いる代わりに、例えば、ＥＣＵ４０は、アクチュエータ５２を制御して電磁石６２のコイルに通電を開始してからの時間経過を基に、第２クラッチ板５６がアクチュエータ５２に接触したことを推定するとしても良い。これにより、ギャップセンサを用いる必要がなくなり、構成要素を減らすことができる。
【００５０】
ＥＣＵ４０は、第２クラッチ板５６がアクチュエータ５２に接触したことを検出すると、電磁石６２に通電しているコイル電流量を減少させる。なぜならば、第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間が離れているときと比較して、このときは、第２クラッチ板５６と電磁石６２との間の距離が近くなっているからである。より詳しく言うと、このときは、第２クラッチ板とアクチュエータ５２との間の距離が近い分、コイル電流量を減少させても、第２クラッチ板をアクチュエータ５２に接触させるのに十分な磁力を保持することができるからである。例えば、ＥＣＵ４０は、リターンスプリング６０の弾性力に抗して、第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間の接触を保持することが可能な最低限の磁力になるまで、コイル電流量を低減する。このようにすることで、ＨＶバッテリ３３からの電流の持ち出し量を減少させることができ、燃費を向上させることができる。なお、この段階では、第２クラッチ板５６は摩擦部６１に接触はしているものの固定されてはいない。つまり、第１クラッチ板５５の回転数よりも低い回転数で第２クラッチ板５６は回転している。従って、この段階では、ロック機構５０は係合状態にならない。
【００５１】
このように、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間に回転数差を生じさせる半係合制御を行うことにより、第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触した直後に固定される場合と比較して、第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触する際におけるショックの発生を防止することができるともに、当該摩擦部６１での発熱を抑制することができる。
【００５２】
第２クラッチ板５６が摩擦部６１と接触することにより、第２クラッチ板５６の回転数の大きさは徐々に減少する。時刻ｔ３において、一旦、第２クラッチ板５６は停止し、第１クラッチ板５５も停止する。即ち、図７に示すように、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数は「０」になる。
【００５３】
図９は、第１クラッチ板５５を軸線方向から見た状態を示している。図９において、第２クラッチ板５６のＶ字溝５９の一つを破線で示している。先に述べたように、時刻ｔ１から時刻ｔ３において、クラッチ板５５、５６は共に負回転方向に回転し、第２クラッチ板５６は第１クラッチ板５５よりも低い回転数で回転していた。従って、介在部材５７は、徐々に移動して、時刻ｔ３では、図８（ｃ）、図９（ａ）に示すように、Ｖ字溝５８の正回転方向の端部で、かつ、Ｖ字溝５９の負回転方向の端部となる位置ｐｌ１にくることとなる。
【００５４】
ここで、介在部材５７が位置ｐｌ１にある状態でロック機構５０を係合状態にするよりも、図９（ｂ）に示すように、Ｖ字溝５８の負回転方向の端部で、かつ、Ｖ字溝５９の正回転方向の端部となる位置ｐｌ２に介在部材５７がある状態でロック機構５０を係合状態にするのが好ましい。なぜならば、ロック機構５０が係合状態にされた後、再び、解放状態にされるのは、アクセルが急に踏まれたとき、即ち、エンジントルクが急激に上昇し、第１のモータジェネレータＭＧ１より負トルクが急激に出力されるときであり、そのときに、ロック機構５０が解放状態にされやすくなるのが好ましいからである。
【００５５】
そこで、ＥＣＵ４０は、位置ｐｌ２に介在部材５７があるときの第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間の位置関係を基準として、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間の位相の捩れを検出し、検出された位相の捩れを基に、当該捩れを解消するように第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することとする。
【００５６】
時刻ｔ３において、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、位置ｐｌ１にある介在部材５７を位置ｐｌ２へ移動させるには、点Ａｐの移動に示すように、第２クラッチ板５６に対して第１クラッチ板５５が角度ｐ０だけ正回転方向に進むように、第１のモータジェネレータＭＧ１を回転させる必要がある。この角度ｐ０が、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間の位相の捩れに対応する。ここで、角度Ｐｏは、Ｖ字溝５８の円周方向の距離により決まる角度である。ＥＣＵ４０は、当該捩れが解消されるまで、第１のモータジェネレータＭＧ１を正回転させる。
【００５７】
具体的には、ＥＣＵ４０は、レゾルバなどを用いて第１のモータジェネレータＭＧ１の回転角、即ち、第１クラッチ板５５の回転角を検出して、どれだけ捩れが解消されたかを確認しつつ、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御する。このようにすることで、捩れを解消する際におけるショックの発生を防止することができる。時刻ｔ４において、図８（ｄ）、図９（ｂ）に示すように、介在部材５７は、Ｖ字溝５８の負回転方向の端部で、かつ、Ｖ字溝５９の正回転方向の端部となる位置ｐｌ２に移動する。
【００５８】
以上に述べたことから分かるように、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間に回転数差を設けることにより、時刻ｔ３において、介在部材５７が位置ｐｌ１にくることが予想できる。つまり、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間に回転数差を設けることにより、ＥＣＵ４０は、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間の位相の捩れの大きさを予め把握することが可能となり、制御性を向上させることが可能となる。
【００５９】
時刻ｔ４からｔ５にかけて、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を「０」に制御するのに合わせて、アクチュエータ５２を制御して、第２クラッチ板５６に対する制動トルクを増加させる。これにより、時刻ｔ５において、図８（ｅ）に示すように、Ｖ字溝５８、５９内における浅い位置に介在部材５７は移動して、ロック機構５０は係合状態となる。図８（ｅ）において破線矢印は制動トルクを示している。
【００６０】
図１０は、第１のモータジェネレータの出力トルクとコイル電流量との関係を示すグラフである。
【００６１】
具体的には、時刻ｔ４からｔ５にかけて、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクと第２のクラッチ板５６に対する制動トルクとの和が一定になるように、第１のモータジェネレータの出力トルクの減少量に応じて、第２クラッチ板５６に対する制動トルクを増加させる。例えば、図１０に示すように、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータの出力トルクの減少量に応じて、コイル電流量を増加させる。このようにすることで、第１のモータジェネレータＭＧ１が受け持っていたエンジントルクに対応する反力トルクをロック機構５０に徐々に受け持たせることができ、ロック機構５０を係合状態にする際におけるショックを低減することができる。また、第１のモータジェネレータの出力トルクの減少量に応じて、コイル電流量を増加させることにより、ＨＶバッテリ３３からの電流の持ち出し量を減少させることができ、燃費を向上させることができる。
【００６２】
次に、上述のハイブリッド車両の制御処理について図１１を用いて説明する。図１１は、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り替える際の本実施形態に係るハイブリッド車両の制御処理を示すフローチャートである。
【００６３】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ４０は、変速モードが無段変速モードとなっている状態で、スロットル開度及び車速を基に、変速モード判定マップにおいて車両動作点が固定変速モード領域に位置しているか否かを判定する。ＥＣＵ４０は、固定変速モード領域に位置していると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２の処理へ進み、固定変速モード領域に位置していない、即ち、無段変速モード領域に位置していると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、本制御処理を終了する。
【００６４】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ４０は、回転数同期制御を開始する。具体的には、まず、ステップＳ１０３において、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数の大きさを減少させて「０」に近づける同期制御を開始する。
【００６５】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ４０は、第１モータジェネレータＭＧ１の回転数の大きさが所定値以内となっているか否かについて判定する。ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数の大きさが所定値以内になっていないと判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理を繰り返す。ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数の大きさが所定値以内になっていると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５の処理へ進む。
【００６６】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ４０は、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間に回転数差を設ける半係合制御を開始する。具体的には、まず、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ４０は、アクチュエータ５２を制御して電磁石６２のコイルに通電を開始し、続くステップＳ１０７において、コイル電流量を増加させる。その後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０８の処理へ進む。
【００６７】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ４０は、例えばギャップセンサからの信号を基に、ギャップＧに変化があったか否かを判定する。ＥＣＵ４０は、ギャップＧに変化がないと判定した場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０７の処理へ戻り、コイル電流量を増加させる。ＥＣＵ４０は、ギャップＧに変化があったと判定した場合には（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９の処理へ進む。これにより、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間に回転数差が生じ、第１クラッチ板５５の回転数と比較して第２クラッチ板５６の回転数は低くなる。
【００６８】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ４０は、ギャップＧがゼロになったか否かを判定する。言い換えると、ＥＣＵ４０は、第２クラッチ板５６がアクチュエータ５２に接触したか否かを判定する。ＥＣＵ４０は、ギャップＧがゼロになっていない、即ち、第２クラッチ板５６がアクチュエータ５２に接触していないと判定した場合には（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０７の処理へ戻り、コイル電流量を増加させる。一方、ＥＣＵ４０は、ギャップＧがゼロになった、即ち、第２クラッチ板５６がアクチュエータ５２に接触したと判定した場合には（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０の処理へ進む。
【００６９】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ４０は、電磁石６２に通電しているコイル電流量を低減する。このようにすることで、ＨＶバッテリ３３からの電流の持ち出し量を減少させることができ、燃費を向上させることができる。この後、第２クラッチ板５６は、摩擦部６１と接触することにより、その回転数の大きさが徐々に減少する。この後、一旦、クラッチ板５５、５６が停止すると、ステップＳ１１１において、ＥＣＵ４０は、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間の位相の捩れを解消する制御を行う。この後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１２の処理へ進む。
【００７０】
ステップＳ１１２において、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクに応じて、コイル電流量を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、第１モータジェネレータＭＧ１の出力トルクの減少量に応じて、コイル電流量を増加させ、アクチュエータ５２の磁力を増加させることにより第２クラッチ板５６に対する制動トルクを増加させる。これにより、ロック機構５０を係合状態にする際におけるショックを低減することができるとともに、ＨＶバッテリ３３からの電流の持ち出し量を減少させることができ、燃費を向上させることができる。この後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１３の処理へ進む。
【００７１】
ステップＳ１１３において、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数が「０」になったか否かを判定する。ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数が「０」になっていないと判定した場合には（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、このステップＳ１１２の判定処理を繰り返す。一方、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数が「０」になったと判定した場合には（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、ロック機構５０は係合状態になったとして、本制御処理を終了する。
【００７２】
以上に述べたように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御処理では、ＥＣＵ４０は、ロック機構５０の解放状態から係合状態への移行時において、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数の大きさが所定値以下となったときに、アクチュエータ５２を制御して、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間に回転数差を生じさせる半係合制御を行ってから、ロック機構５０を係合状態にする。このようにすることで、回転数同期制御を完了してからロック機構５０の係合制御を行う場合と比較して、変速モードの切り換え制御時間を短縮することができる。また、これによれば、変速モードの切り替え制御時間が短縮された分、変速モードが固定変速モードに設定される時間が長くなるので、燃費を向上させることができる。
【００７３】
なお、本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、介在部材５７は、ボール状のものには限定されず、代わりにローラ状のものを用いても良い。
【００７４】
また、上述の各実施形態では、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータにロック機構５０が連結されたハイブリッド車両に本発明が適用されるとしている。しかしながら、本発明の適用可能なハイブリッド車両としてはこれに限られるものではなく、動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素が上述のロック機構の第１クラッチ板と連結されたハイブリッド車両にも本発明を適用可能である。例えば、各実施形態に係るハイブリッド車両の動力分配機構５を示す共線図は、第１のモータジェネレータＭＧ１、エンジン３、出力ギヤ６の３つの点を結ぶ直線となるが、本発明は、このような共線図の性質を有するハイブリッド車両に適用されるのには限られない。例えば、上述の動力分配機構５に加えて、動力分配機構５と連結された新たな動力分配機構が設けられ、当該新たな動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素に上述のロック機構が連結されており、当該一つの回転要素のブレーキとして当該ロック機構を機能させるハイブリッド車両にも本発明を適用可能である。言い換えると、第１のモータジェネレータＭＧ１、エンジン３、出力ギヤ６の３つの点に加えて、ロック機構が係合されると回転数が０となる点が新たに追加された共線図の性質を有するハイブリッド車両にも本発明を適用可能である。この場合においても、当該回転要素の回転数の大きさが所定値以内となったときに、アクチュエータを制御して、第１クラッチ板と第２クラッチ板との間に回転数差を一定時間生じさせてから係合状態へ移行することにより、変速モードの切り換え制御時間を短縮することができる。
【００７５】
さらには、本発明を適用可能な車両としてはハイブリッド車両に限られるものではなく、動力分配機構に連結された複数のモータジェネレータを駆動力源として備えた電気自動車にも本発明を適用可能なのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７６】
３  内燃機関
４  第１のモータジェネレータ
５  動力分配機構
５０  ロック機構
５１  係合機構
５２  アクチュエータ
５５  第１クラッチ板
５６  第２クラッチ板
５７  介在部材
５８、５８  Ｖ字溝（溝部）
６０  リターンスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010215079.tif 000010
【図９】
2010215079.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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