(57)【要約】【課題】動力源から噛合式係合機構に入力されるトルクの大きさに基づいてアクチュエータへの印加電流を変化させること。【解決手段】エンジンに連結されたキャリヤとモータに連結されたサンギヤと駆動軸へトルクを出力するリングギヤとを有する動力分割機構と、サンギヤと一体回転する回転係合要素と回転不能に固定された固定係合要素とを有しかつサンギヤを選択的に回転不能に固定する噛合式の係合機構とを備える車両を制御する車両制御装置において、係合状態の係合機構がエンジンから出力されるトルクの反力を受け持つ場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、エンジンから回転係合要素に入力される入力トルクが増大するとアクチュエータへ印加する保持電流を小さくさせる（ステップＳ４，Ｓ５）ことを特徴とする。【選択図】図５
2016215834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源としてエンジンおよびモータを備えるとともに、
少なくとも前記エンジンと前記モータと駆動軸とにそれぞれ連結された三つの回転要素を含む複数の回転要素が互いに差動作用をなす差動機構と、
前記複数の回転要素のうちいずれか一つと一体回転する回転係合要素と、回転不能に固定された固定係合要素とを有し、かつその係合要素同士を係合もしくは解放することにより前記回転係合要素と一体回転する前記回転要素を選択的に回転不能に固定する噛合式の係合機構とを備える車両を制御する車両制御装置において、
係合状態の前記係合機構が前記動力源から出力されるトルクの反力を受け持つ場合、前記動力源から前記回転係合要素に入力される入力トルクが増大すると、前記係合機構を係合状態に保つために前記係合機構のアクチュエータへ印加する保持電流を、当該入力トルクの増大前よりも小さくさせる電流制御手段を備えていることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記電流制御手段は、前記入力トルクが減少すると、前記保持電流を当該入力トルクの減少前よりも大きくさせることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。 
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記回転係合要素の回転中心軸線方向に往復動する可動部材へ係合方向の推力を付与し、かつ前記保持電流の大きさに応じて前記推力の大きさを変化させるように構成され、
前記入力トルクの大きさに基づいて前記回転係合要素と前記可動部材との噛合部で当該可動部材に作用する軸線方向で係合方向の摩擦力を推定する摩擦力推定手段をさらに備え、
前記電流制御手段は、前記摩擦力が増大すると、前記保持電流を当該摩擦力の増大前よりも小さくさせる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記電流制御手段は、前記摩擦力が減少すると、前記保持電流を当該摩擦力の減少前よりも大きくさせることを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記電流制御手段は、弾性体から前記可動部材に作用する軸線方向で解放方向の弾性力から前記摩擦力を引いた差を求め、かつ前記推力がその差となるように前記保持電流を変化させることを特徴とする請求項３または４に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載された係合機構を制御する装置が種々開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、噛合式の係合機構を制御する制御装置が記載されている。その係合機構は電磁式アクチュエータによって一対の噛合部材が係合もしくは解放させられるものである。その制御装置は、噛合部材同士が噛合う係合状態を保持させるために電磁式アクチュエータへ印加する保持電流を一定値に制御するように構成されている。
【０００４】
また、特許文献２には、摩擦式の係合機構を制御する制御装置が記載されている。その係合機構は油圧式アクチュエータによって一対の摩擦部材が係合もしくは解放させられる。その制御装置は、摩擦部材同士が摩擦係合する係合状態を保持させる際、摩擦部材に入力されるトルクの大きさに応じて油圧式アクチュエータの油圧を変化させて係合力を制御するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２７８４９号公報
【特許文献２】特許第４１２８９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、噛合式の係合機構を係合状態に保持する電流値が一定であるため、必要以上に大きな電流をアクチュエータへ印加している場合がある。そのため、係合機構を係合中に余分な電力を消費して燃費を悪化させる虞がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の構成では、噛合式のような機械的構造によって係合要素の回転を規制できないので、動力源から摩擦式の係合機構に入力されるトルクが大きくなると回転方向に作用する摩擦力を増大させるために軸線方向の推力を大きくしなければならない。つまり、推力を増大させるために油圧回路で消費する電力が増大して、燃費を悪化させる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、噛合式の係合機構を係合状態に保持させる際にアクチュエータへの印加電流を、動力源から係合機構に作用するトルクの大きさに応じて可変させることができる車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、動力源としてエンジンおよびモータを備えるとともに、少なくとも前記エンジンと前記モータと駆動軸とにそれぞれ連結された三つの回転要素を含む複数の回転要素が互いに差動作用をなす差動機構と、前記複数の回転要素のうちいずれか一つと一体回転する回転係合要素と、回転不能に固定された固定係合要素とを有し、かつその係合要素同士を係合もしくは解放することにより前記回転係合要素と一体回転する前記回転要素を選択的に回転不能に固定する噛合式の係合機構とを備える車両を制御する車両制御装置において、係合状態の前記係合機構が前記動力源から出力されるトルクの反力を受け持つ場合、前記動力源から前記回転係合要素に入力される入力トルクが増大すると、前記係合機構を係合状態に保つために前記係合機構のアクチュエータへ印加する保持電流を、当該入力トルクの増大前よりも小さくさせる電流制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
上記発明に係る車両制御装置では、動力源から係合機構に入力されるトルクの大きさに応じてアクチュエータへ印加する電流の大きさを変化させているので、係合保持に必要な分の電流をアクチュエータへ印加することができる。これにより、係合機構を係合保持させるためには余分な電力消費を抑制でき、燃費を向上させることができる。
【００１１】
本発明は、上記発明において、前記電流制御手段は、前記入力トルクが減少すると、前記保持電流を当該入力トルクの減少前よりも大きくさせることが好ましい。
【００１２】
上記発明に係る車両制御装置では、係合保持に必要な分の電流をアクチュエータへ印加できるとともに、入力トルクが減少する場合であっても係合機構が誤って解放することを抑制できる。
【００１３】
本発明は、上記発明において、前記アクチュエータは、前記回転係合要素の回転中心軸線方向に往復動する可動部材へ係合方向の推力を付与し、かつ前記保持電流の大きさに応じて前記推力の大きさを変化させるように構成され、前記入力トルクの大きさに基づいて前記回転係合要素と前記可動部材との噛合部で当該可動部材に作用する軸線方向で係合方向の摩擦力を推定する摩擦力推定手段をさらに備え、前記電流制御手段は、前記摩擦力が増大すると、前記保持電流を当該摩擦力の増大前よりも小さくさせることが好ましい。
【００１４】
上記発明に係る車両制御装置では、噛合部で生じる摩擦力を推定し、その摩擦力の大きさに応じてアクチュエータへ印加する電流の大きさを変化させている。これにより、係合保持に必要な電流量を、摩擦力に基づいて正確に推定できる。したがって、余分な電力消費を抑制できる。
【００１５】
本発明は、上記発明において、前記電流制御手段は、前記摩擦力が減少すると、前記保持電流を当該摩擦力の減少前よりも大きくさせることが好ましい。
【００１６】
上記発明に係る車両制御装置では、係合保持に必要な分の電流をアクチュエータへ印加できるとともに、係合方向の摩擦力が減少する場合であっても係合機構が誤って解放することを抑制できる。
【００１７】
本発明は、上記発明において、前記電流制御手段は、弾性体から前記可動部材に作用する軸線方向で解放方向の弾性力から前記摩擦力を引いた差を求め、かつ前記推力がその差となるように前記保持電流を変化させることが好ましい。
【００１８】
上記発明に係る車両制御装置では、噛合部で可動部材に作用する弾性力から摩擦力を引いた差を求め、推力がその差となるようにアクチュエータへの印加電流を変化させているので、係合保持に必要十分な電流量を正確に推定できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る車両制御装置では、動力源から係合中の係合機構に入力されるトルクの大きさに応じてアクチュエータへの印加電流を変化させているので、係合保持に必要十分な電流をアクチュエータへ印加することができる。これにより、係合機構を係合保持させるために余分な電力消費を抑制できるため、燃費を向上させることができる。さらに、係合機構が誤って解放することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態で対象とする車両を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】図２は、本実施形態の車両制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図３】図３は、ドグクラッチを係合させて固定段走行中の動力分割機構における各回転要素の状態を示す共線図である。
【図４】図４は、噛合部に作用する力を説明するための模式図である。
【図５】図５は、係合保持制御フローの一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、係合保持制御フローの他の例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、他の車両例を示すスケルトン図である。
【図８】図８は、図７に示す車両でドグクラッチを係合させて走行中の動力分割機構および変速部の各回転要素の状態を示す共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における車両制御装置について具体的に説明する。
【００２２】
図１〜図５を参照して、本実施形態の車両制御装置について説明する。
【００２３】
［１．車両］
図１は、本実施形態で対象とする車両を模式的に示すスケルトン図である。車両Ｖｅは、エンジン（ＥＮＧ）１と二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）２，３とが動力源として機能するように構成されている。具体的には、車両Ｖｅは、エンジン１が出力した動力を第１モータ・ジェネレータ２側と駆動軸４側とに分割し、かつ第１モータ・ジェネレータ２で発生した電力を第２モータ・ジェネレータ３に供給して第２モータ・ジェネレータ３からの動力を駆動軸４に加えるように構成されたツーモータ式ハイブリッド車両である。駆動軸４には駆動輪５が一体回転するように連結されている。エンジン１から駆動輪５に至るトルク伝達経路中に、動力分割機構６が設けられている。
【００２４】
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの周知の内燃機関である。各モータ・ジェネレータ２，３は、永久磁石式の同期電動機などの周知のモータである。つまり、各モータ・ジェネレータ２，３は、電力が供給されて動力を出力するモータ機能と、機械的な外力によって強制的に回転させられて発電する発電機能とを有する。
【００２５】
動力分割機構６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いる。図１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動力分割機構６が構成されている。動力分割機構６は、三つの回転要素として、サンギヤ６Ｓと、サンギヤ６Ｓに対して同心円上に配置されたリングギヤ６Ｒと、これらサンギヤ６Ｓとリングギヤ６Ｒとに噛み合っているピニオンギヤ６Ｐを自転可能かつ公転可能に保持しているキャリヤ６Ｃとを備えている。
【００２６】
動力分割機構６は、エンジン１と同一の軸線上に配置され、動力分割機構６が有するサンギヤ６Ｓに第１モータ・ジェネレータ２が連結されている。第１モータ・ジェネレータ２は、動力分割機構６に隣接して、軸線方向でエンジン１とは反対側に配置されている。第１モータ・ジェネレータ２のロータ２ａには、ロータ軸２ｂを介してサンギヤ６Ｓが連結されている。ロータ２ａとロータ軸２ｂとが一体化されているため、ロータ２ａとロータ軸２ｂとサンギヤ６Ｓとは一体回転する。また、キャリヤ６Ｃにはエンジン１が連結されている。エンジン１の出力軸７とキャリヤ６Ｃとが一体回転する。そして、リングギヤ６Ｒにはドライブギヤ（出力ギヤ）８が連結されている。ドライブギヤ８とリングギヤ６Ｒとが一体回転する。リングギヤ６Ｒは、動力分割機構６の出力要素であって、駆動軸４へ向けて動力を出力する。
【００２７】
動力分割機構６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９が配置されている。ドライブギヤ８に噛み合っているカウンタドリブンギヤ１０が、カウンタシャフト９に一体回転するように取り付けられている。カウンタドリブンギヤ１０はドライブギヤ８よりも小径のギヤである。したがって、動力分割機構６からカウンタシャフト９に向けてトルクを伝達する場合に減速作用（トルクの増幅作用）が生じる。
【００２８】
また、車両Ｖｅでは、動力分割機構６から駆動軸４に伝達されるトルクに、第２モータ・ジェネレータ３のトルクを付加するように構成されている。第２モータ・ジェネレータ３は、カウンタシャフト９と平行に配置されている。第２モータ・ジェネレータ３のロータ３ａには、ロータ軸３ｂを介してリダクションギヤ１１が連結されている。そのロータ３ａとロータ軸３ｂが一体化されているため、ロータ３ａとロータ軸３ｂとリダクションギヤ１１とが一体回転する。リダクションギヤ１１はカウンタドリブンギヤ１０と噛み合っている。また、リダクションギヤ１１はカウンタドリブンギヤ１０よりも小径のギヤである。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シャフト９もしくはカウンタドリブンギヤ１０に伝達する。
【００２９】
カウンタシャフト９には、カウンタドライブギヤ１２が一体回転するように取り付けられている。カウンタドライブギヤ１２は、デファレンシャルギヤ１３のリングギヤ１３ａと噛み合っている。エンジン１と各モータ・ジェネレータ２，３とはいずれも、カウンタシャフト９およびデファレンシャルギヤ１３を介して駆動軸４に連結されている。
【００３０】
さらに、車両Ｖｅには、一対の係合要素を有する噛合式の係合機構として、ドグクラッチＤが設けられている。ドグクラッチＤは、第１モータ・ジェネレータ２のロータ軸２ｂを回転不能に固定する係合状態と、そのロータ軸２ｂを回転可能にする解放状態とを選択に切り替える。ドグクラッチＤは、噛合式の一対の係合要素２１，２２と、軸線方向に移動可能なスリーブ２３とを有する。ドグクラッチＤでは、スリーブ２３の内周面に形成されたスプライン歯と、各係合要素２１，２２の外周面に形成されたスプライン歯（ドグ歯）とを噛み合わせて、ロータ軸２ｂを回転不能に固定する。ロータ軸２ｂはサンギヤ６Ｓと一体回転するため、ドグクラッチＤは、係合要素同士２１，２２を係合もしくは解放することによって、動力分割機構６の回転要素のうちサンギヤ６Ｓを選択的に固定する機構である。
【００３１】
具体的には、一方の係合要素（以下「回転係合要素」という）２１は、回転可能な係合要素であって、ロータ軸２ｂにスプライン嵌合しているハブとして形成されている。ロータ軸２ｂと回転係合要素２１とは一体回転する。他方の係合要素（以下「固定係合要素」という）２２は、回転不能に固定された係合要素であって、ハウジングなどの固定部に固定（支持）されている固定部材１４と一体化されている。固定部材１４は、ロータ軸２ｂと同一軸線上に配置された中空軸である。固定部材１４の一方端側のボス部が固定部に連結され、かつその他方端側のボス部が固定係合要素２２を形成する。
【００３２】
また、ドグクラッチＤは、スリーブ２３を軸線方向に往復動させるアクチュエータ５４（図２に示す）を備えている。アクチュエータ５４は、スリーブ２３に軸線方向で係合方向の推力を付与するように構成されている。そのアクチュエータ５４は、例えば電磁式アクチュエータや油圧式アクチュエータなどであってよい。さらに、スリーブ２３は、リターンスプリングなどの弾性体（図示せず）から軸線方向で解放方向の弾性力を受けている。アクチュエータ５４からスリーブ２３に付与される推力は、解放方向の弾性力に抗する方向（係合方向）に作用する。そのため、スリーブ２３は、アクチュエータ５４から付与された推力が弾性力よりも大きい場合にはその弾性力に抗して係合方向に移動し、その推力が弾性力よりも小さい場合にはその弾性力によって解放方向に移動する。
【００３３】
［２．車両制御装置］
図２は、本実施形態における車両制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態の車両制御装置１００は、車両Ｖｅを制御する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）であって、パワートレーンを制御するハイブリッド用のＥＣＵ（以下「ＨＶ−ＥＣＵ」という）３１と、モータ・ジェネレータ用のＥＣＵ（以下「ＭＧ−ＥＣＵ」という）３２と、エンジン用のＥＣＵ（以下「ＥＮＧ−ＥＣＵ」という）３３とを備えている。
【００３４】
各ＥＣＵ３１，３２，３３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、その演算結果を指令信号として出力するように構成されている。ＨＶ−ＥＣＵ３１は、ＭＧ−ＥＣＵ３２とＥＮＧ−ＥＣＵ３３のそれぞれに信号の送受信可能に接続されている。また、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２はインバータ５１を介してバッテリ５２および第２モータ・ジェネレータ３に電気的に接続されている。さらに、バッテリ５２は駆動回路５３を介してドグクラッチＤのアクチュエータ５４に電気的に接続されている。
【００３５】
ＨＶ−ＥＣＵ３１には、ストロークセンサ４１と、電流センサ４２と、トルクセンサ４３とから出力された信号が入力される。ストロークセンサ４１は、スリーブ２３のストローク量を検出し、ストローク信号を出力する。スリーブ２３をアクチュエータ５４の可動部材とすると、アクチュエータ５４のストローク量をストロークセンサ４１によって検出していることになる。電流センサ４２は、アクチュエータ５４を制御するために通電される電流を検出し、その電流信号を出力する。トルクセンサ４３は、動力源から出力されるトルクを検出し、そのトルク信号を出力する。ＨＶ−ＥＣＵ３１は各センサ４１，４２，４３から入力された信号に基づいて各種の演算および制御を実行する。
【００３６】
ＨＶ−ＥＣＵ３１は、駆動回路５３へ指令信号を出力し、アクチュエータ５４へ印加する電流量を制御する。ＨＶ−ＥＣＵ３１によって印加電流の大きさを制御することで、アクチュエータ５４で発生させる推力の大きさを制御する。つまり、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、ドグクラッチＤの動作および状態を制御するクラッチＥＣＵとして機能する。例えば、電磁式のドグクラッチＤの場合、アクチュエータ５４に設けられた励磁コイルが励磁されることによってスリーブ２３に付与される推力（軸線方向の力）が生じる。そのため、駆動回路５３の駆動電流の大きさを変化させることによってスリーブ２３の推力を変化させることが可能である。その際、電力供給源となるバッテリ５２から駆動回路５３を介してアクチュエータ５４へ実際に印加させる電流量を電流センサ４２によって検出し、その電流センサ４２からの電流信号がＨＶ−ＥＣＵ３１に入力される。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、ドグクラッチＤが係合したことを、スリーブ２３のストローク量を検出するストロークセンサ４１からの信号に基づいて判定する。
【００３７】
ＭＧ−ＥＣＵ３２は、ＨＶ−ＥＣＵ３１から入力された信号などに基づき各種の演算を行う。ＭＧ−ＥＣＵ３２は、モータ指令信号（電流指令値）をインバータ５１に出力し、各モータ・ジェネレータ２，３のモータトルクを制御する。各モータ・ジェネレータ２，３はインバータ５１を介してバッテリ５２と接続されているため、インバータ５１の通電電流をＭＧ−ＥＣＵ３２で制御することによって、各モータ・ジェネレータ２，３はモータあるいは発電機として機能する。
【００３８】
ＥＮＧ−ＥＣＵ３３は、ＨＶ−ＥＣＵ３１から入力された信号などに基づき各種の演算を行う。ＥＮＧ−ＥＣＵ３３は、エンジン指令信号を出力し、エンジン１の出力や始動や停止を電気的に制御する。例えば、エンジン１では、ＥＮＧ−ＥＣＵ３３によってスロットル開度、燃料の供給量、燃料の供給の停止、点火の実行および停止、点火時期などが電気的に制御される。
【００３９】
この車両制御装置１００では、エンジン１の動力で走行するＨＶモードや、エンジン１を停止させてモータの動力で走行するＥＶモードなどの複数の走行モードを設定可能である。車両制御装置１００は走行モードの切替制御を実行するように構成されている。なお、ＨＶモードでは、エンジン１が出力したトルク（エンジントルク）によって駆動輪５で駆動トルクが発生すればよく、モータが出力したトルク（モータトルク）によってアシストされているか否かは問わない。
【００４０】
車両Ｖｅでは、車両制御装置１００のクラッチ制御によってドグクラッチＤが係合状態と解放状態とに切り替えられる。これにより、動力分割機構６は、固定段（増速段）と、非固定段（無段）とに設定可能な変速部として機能する。まず、ドグクラッチＤが係合させると、動力分割機構６は固定段に設定される。具体的には、ドグクラッチＤが係合状態では、ロータ軸２ｂおよびサンギヤ６Ｓが回転不能に固定されるため、動力分割機構６においてサンギヤ６Ｓが回転数零の反力要素となる。これにより、係合中のドグクラッチＤでエンジン１の反力を受け持つことになり、動力分割機構６を増速機として機能させる。その状態を図３に共線図で示してある。
【００４１】
図３は、固定段走行中の車両状態を示す共線図である。図３に示す共線図は、動力分割機構６の状態を示し、各縦線は各回転要素の回転状態を表す。なお、図３には、サンギヤ６Ｓを「Ｓ」、キャリヤ６Ｃを「Ｃ」、リングギヤ６Ｒを「Ｒ」で示す。図３に示す走行状態は、エンジン１が出力したトルク（エンジントルク）Ｔｅによって走行するＨＶモード、かつドグクラッチＤを係合させて動力分割機構６を固定段に設定する固定段走行モードである。図３に示す固定段走行モードでは、ドグクラッチＤによってサンギヤ６Ｓ（反力要素）が回転不能に固定されているため、キャリヤ６Ｃ（入力要素）に対するリングギヤ６Ｒ（出力要素）の回転数比は動力分割機構６のギヤ比に固定される。その固定段で走行中の車両Ｖｅは、出力要素のリングギヤ６Ｒに連結された駆動輪４（ＯＵＴ）の回転数が、入力要素のキャリヤ６Ｃに連結されたエンジン１の回転数よりも高回転となるオーバードライブ状態となる。その際、反力要素のサンギヤ６ＳがドグクラッチＤによって固定されているので、係合中のドグクラッチＤがエンジントルクＴｅの反力を受け持つ。したがって、エンジントルクＴｅが固定段に設定された動力分割機構６を介して駆動軸４に伝達し、駆動輪５で駆動トルクＴｏｕｔを生じる。
【００４２】
そして、図３に示す走行状態からクラッチ解放制御を実行すると、動力分割機構６は固定段（増速段）から非固定段（無段）に切り替えられる。つまり、ドグクラッチＤを解放させると、動力分割機構６は非固定段（無段）に設定される。例えば、運転者がブレーキペダルを踏み込み車両Ｖｅを減速させる場合など所定の解放条件が成立すると、車両制御装置１００は、クラッチ解放制御を実行し、固定段から非固定段への切り替え制御を実行する。その非固定段走行中は、サンギヤ６Ｓは回転可能であるため、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数が制御される。ＨＶ−ＥＣＵ３１が第１モータ・ジェネレータ２のトルクを制御することによってエンジン回転数を変化させる。したがって、キャリヤ６Ｃ（入力要素）に対するリングギヤ６Ｒ（出力要素）の回転数比を連続的に変化させることが可能である。その際、第１モータ・ジェネレータ２からトルク（反力トルク）を出力することによって、第１モータ・ジェネレータ２がエンジントルクＴｅの反力を受け持つことになる。第１モータ・ジェネレータ２でエンジントルクＴｅの反力を受け持つ場合（非固定段走行中）、反力トルクを出力するために電力を消費する。一方、ドグクラッチＤでエンジントルクＴｅの反力を受け持つ場合（固定段走行中）、機械的構造によって反力を受け持つので、反力トルクを出力するための電力消費は生じない。なお、ドグクラッチＤが係合状態では、車両制御装置１００の制御によって第１モータ・ジェネレータ２をシャットダウンしてもよい。
【００４３】
車両制御装置１００では、係合状態と解放状態との切替過渡期にスリーブ２３を移動させるクラッチ制御に加え、係合要素同士２１，２２の噛合状態を保持させる係合保持制御を実行する。スリーブ２３は弾性体から解放方向の弾性力を常時受けているため、車両制御装置１００は係合保持制御を実行し、アクチュエータ５４からスリーブ２３へ係合方向の推力を付与することによってドグクラッチＤの係合状態を保持させる。
【００４４】
図４は、噛合部２０においてスリーブ２３に作用する力を説明するための説明図である。図４に示すように、ドグクラッチＤが係合中、回転係合要素２１と固定係合要素２２とスリーブ２３とからなる噛合部２０では、解放方向の弾性力Ｆ１と係合方向の推力Ｆ２の他に、車両Ｖｅの走行状態に応じて軸線方向の摩擦力Ｆμが生じる。図４に示す摩擦力Ｆμは、回転係合要素２１とスリーブ２３との歯面間で生じ、かつスリーブ２３に軸線方向で係合方向に作用する。
【００４５】
仮に、スリーブ２３に作用する係合方向の摩擦力Ｆμを無視しても、弾性力Ｆ１よりも大きい推力Ｆ２をスリーブ２３に付与すればドグクラッチＤを係合状態に保持できる。しかし、その推力Ｆ２は摩擦力Ｆμ分を余計に作用させていることになり、余分な電流をアクチュエータ５４へ印加させていることになる。その分、燃費を悪化させてしまう。そこで、車両制御装置１００では、噛合部２０の摩擦力Ｆμを考慮し、車両Ｖｅの走行状態に応じてアクチュエータ５４へ印加する保持電流値を変化させる係合保持制御を実行する。その制御例を図５に示す。
【００４６】
［３．係合保持制御］
図５は、係合保持制御フローを示すフローチャートである。車両制御装置１００は、車両Ｖｅが固定段走行中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。固定段走行中とは、ドグクラッチＤを係合し動力分割機構６が固定段に設定された走行中のことである。車両制御装置１００は、ステップＳ１において、ドグクラッチＤが係合状態でエンジントルクＴｅの反力を受け持つ状態であるか否かを判定する。例えば、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、ストロークセンサ４１から入力されたストローク信号に基づいて、ドグクラッチＤが係合状態であることを判定する。車両制御装置１００は、固定段走行中でないことによりステップＳ１で否定的に判断した場合、ステップＳ１を繰り返す。
【００４７】
車両制御装置１００は、固定段走行中であることによりステップＳ１で肯定的に判断した場合、エンジン１から回転係合要素２１に入力されるトルク（以下「入力トルク」という）Ｔを推定する（ステップＳ２）。例えば、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、エンジントルクＴｅと、エンジン１から回転係合要素２１に至るトルク伝達経路のギヤ比（例えばキャリヤ６Ｃとサンギヤ６Ｓとのギヤ比）などに基づいて、入力トルクＴを推定（算出）する。なお、エンジントルクＴｅは、車両制御装置１００によって周知の演算方法で算出された推定値を用いてもよく、あるいはトルクセンサ４３によって検出した検出値を用いてもよい。
【００４８】
車両制御装置１００は、噛合部２０においてスリーブ２３に作用する軸線方向の摩擦力Ｆμを推定する（ステップＳ３）。車両制御装置１００は、噛合部２０で発生する摩擦力Ｆμを下記（１）式を用いて算出する。
Ｆμ＝（Ｔ／ｒ）・ｃｏｓθｐ・μ・ｃｏｓθ  ・・・（１）式
【００４９】
上記（１）式において、Ｔは回転係合要素２１に作用する入力トルク、θｐは回転係合要素２１とスリーブ２３との圧力角、μは歯面摩擦係数、ｒはピッチ円半径、θは歯面角度である。図４に示すように、噛合部２０の摩擦力Ｆμは、固定された回転係合要素２１に動力源（例えばＨＶモードではエンジン１）からの入力トルクＴが作用することによって生じる。つまり、摩擦力Ｆμは入力トルクＴの大きさに応じて変化する。例えば、入力トルクＴが大きいほど摩擦力Ｆμは大きくなり、反対に入力トルクＴが小さいほど摩擦力Ｆμは小さくなる。すなわち、ドグクラッチＤが係合中にエンジントルクＴｅが増大すると摩擦力Ｆμは増大し、反対にエンジントルクＴｅが減少すると摩擦力Ｆμは減少する。
【００５０】
また、図４に示す例は、歯面角度θが零に形成された噛合部２０である。スリーブ２３は、回転方向に回転係合要素２１からの入力トルクＴを受けながら、解放方向に弾性体から弾性力Ｆ１を受けている。仮に、アクチュエータ５４が非作動の場合、スリーブ２３は弾性力Ｆ１によって解放方向に移動するため、そのスリーブ２３には回転係合要素２１との接触面（歯面）で係合方向の摩擦力Ｆμが作用する。
【００５１】
車両制御装置１００は、ステップＳ３で算出した摩擦力Ｆμを用いて、ドグクラッチＤを係合保持させるためにアクチュエータ５４で必要な電流（保持電流）を推定する（ステップＳ４）。ＨＶ−ＥＣＵ３１は、解放方向の弾性力Ｆ１から係合方向の摩擦力Ｆμを引いて求まる差が、係合保持に必要な推力Ｆ２であると推定する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、推定された推力Ｆ２を発生させるために、アクチュエータ５４へ印加する必要がある電流の大きさを推定（算出）する。また、車両制御装置１００は、ステップＳ４で推定した必要電流（推定値）を目標値に設定して係合保持制御を実行する。
【００５２】
例えば、入力トルクＴが小さい場合には係合方向の摩擦力Ｆμは小さくなるので、ステップＳ４で推定される必要電流は大きい値となる。一方、入力トルクＴが大きい場合には係合方向の摩擦力Ｆμが大きくなるので、ステップＳ４で推定される必要電流は小さい値になる。加速時など、エンジントルクＴｅが大きくなる場合、定速走行時よりも大きな入力トルクＴが回転係合要素２１に作用する。すなわち、噛合部２０で生じる摩擦力Ｆμは、定速走行時よりも加速時のほうが大きくなる。さらに、摩擦力Ｆμが弾性力Ｆ１よりも大きい場合には、アクチュエータ５４からスリーブ２３へ推力Ｆ２を付与しなくても、ドグクラッチＤを係合保持することが可能である。したがって、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、例えばステップＳ３で算出した摩擦力Ｆμが予め設定された所定閾値よりも大きい場合には、ステップＳ４において必要電流は零であると推定することができる。要は、車両制御装置１００は、アクチュエータ５４への印加電流を入力トルクＴの大きさに基づいて増減させるだけはなく、その印加電流を零に制御することが可能である。
【００５３】
車両制御装置１００は、目標印加電流となるように指令信号を駆動回路５３へ出力し、その駆動回路５３からアクチュエータ５４へ目標印加電流に応じた電流を出力させる（ステップＳ５）。ステップＳ５を実行後に、この制御ルーチンを終了する。このステップＳ５の制御によって、入力トルクＴが大きい場合にはアクチュエータ５４へ印加する保持電流は小さくなり、かつ入力トルクＴが小さい場合にはアクチュエータ５４へ印加する保持電流が大きくなる。つまり、車両制御装置１００は、ドグクラッチＤが係合中に図５に示す制御を繰り返すことによって、入力トルクＴが増大するとアクチュエータ５４へ印加する電流量（保持電流）を入力トルクＴの増大前よりも小さくさせ、かつ入力トルクＴが減少すると保持電流を入力トルクＴの減少前よりも大きくさせるように構成されている。すなわち、車両制御装置１００は、ドグクラッチＤが係合中、摩擦力Ｆμが増大するとアクチュエータ５４へ印加する保持電流を摩擦力Ｆμの増大前よりも小さくさせ、かつ摩擦力Ｆμが減少すると保持電流を摩擦力Ｆμの減少前よりも大きくさせるように構成されている。このように、車両制御装置１００によってアクチュエータ５４への印加電流が目標印加電流となるように制御されることで、摩擦力Ｆμを考慮した係合保持に必要な推力Ｆ２をスリーブ２３に付与させることが可能になる。これにより、単に弾性力Ｆ１よりも大きな印加電流をアクチュエータ５４へ出力した場合よりも少ない電流量によってドグクラッチＤを係合保持させることができる。なお、入力トルクＴが増大すると保持電流を当該入力トルクＴが増大する前の保持電流よりも小さくさせ、その後は保持電流を小さくさせたままに制御する構成であってもよい。あるいは、摩擦力Ｆμが増大すると保持電流を当該摩擦力Ｆμが増大する前の保持電流よりも小さくさせ、その後は保持電流を小さくさせたままに制御する構成であってもよい。また、車両制御装置１００において、ステップＳ３の処理を実行する機能的手段が本発明の摩擦力推定手段に相当し、ステップＳ４，Ｓ５の処理を実行する機能的手段が本発明の電流制御手段に相当する。
【００５４】
以上説明した通り、本実施形態の車両制御装置によれば、ドグクラッチに入力されるトルクの大きさに応じてアクチュエータへの印加電流を可変させることができる。これにより、余分な電力消費を抑制でき、かつ従来よりも少ない印加電流であってもドグクラッチを係合保持できる。したがって、燃費を向上させることができるとともに、係合機構が誤って解放することを抑制できる。
【００５５】
なお、この発明に係る車両制御装置は、上述した実施形態に限定されず、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００５６】
例えば、本発明で対象とする噛合式の係合機構は、ドグクラッチに限定されず、シンクロメッシュやワンウエイクラッチなどであってもよい。
【００５７】
また、上述した実施形態では、図５のステップＳ４で推定した電流を、必要電流として出力させる構成であったが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ４の変形例として、上述した推定値に一定値を加算した値を必要電流とし、その算出値（必要電流）を目標印加電流に設定してもよい。エンジン１や駆動輪５からの外乱等によりドグクラッチＤに解放方向の振動が発生する場合、スリーブ２３が解放方向に移動し誤解放（意図しない解放）する可能性がある。しかしながら、この変形例の目標印加電流によれば、振動入力下でもスリーブ２３が抜けない推力を付加するための電流を足し合わせているため、ドグクラッチＤの誤解放を抑制でき、燃費を向上させることができる。
【００５８】
さらに、本発明では、噛合式係合機構の誤解放を検知した場合にアクチュエータへの印加電流を増大させるように構成されてよい。その構成例を図６に示す。図６は、ドグクラッチＤが誤解放した場合の電流制御フローを示すフローチャートである。なお、図６のステップＳ１１〜Ｓ１５は、図５のＳ１〜Ｓ５と同様の処理構成であるため、説明を省略する。図６に示すように、車両制御装置１００は、ストロークセンサ４１からの入力信号に基づいてドグクラッチＤが誤解放したか否かを判定する（ステップＳ１６）。例えば、アクチュエータ５４への印加電流を係合保持に必要な目標値（例えば一定値）に制御しているのも拘らず、ストロークセンサ４１からスリーブ２３が解放方向に変位したことを検出した場合には意図しない解放すなわち誤解放と判定することができる。
【００５９】
車両制御装置１００は、ドグクラッチＤの誤解放を検知しないことによりステップＳ１６で否定的に判断した場合、この制御ルーチンを終了する。一方、車両制御装置１００は、ドグクラッチＤの誤解放を検知したことによりステップＳ１６で肯定的に判断した場合、アクチュエータ５４への印加電流を増大させる（ステップＳ１７）。例えば、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ１４で設定された目標印加電流に所定値を加算して目標値を変化させる。ＨＶ−ＥＣＵ３１は、その増大させた目標値（目標印加電流）となるに駆動回路５３へ指令信号を出力し、ステップＳ１７による目標印加電流となるようにアクチュエータ５４への通電量を制御する。
【００６０】
また、本発明の制御装置が対象とする車両は、図１に示すパワートレーンに限定されない。例えば、上述した車両Ｖｅの変形例として、第１モータ・ジェネレータ２のロータ軸２ｂとドグクラッチＤの回転係合要素２１とが相対回転可能に構成されたパワートレーンであってもよい。つまり、本発明の車両制御装置は、ドグクラッチＤを係合させてもロータ軸２ｂの回転が規制されないように構成された車両を対象とすることができる。その変形例を図７に示す。
【００６１】
図７は、車両Ｖｅの変形例として、第１モータ・ジェネレータ２が差動機構からなる変速部１５を介してドグクラッチＤに連結されているパワートレーン例を示すスケルトン図である。なお、この変形例の説明では、上述した実施形態と同様の構成についてはその参照符号を引用しその説明を省略する。
【００６２】
変速部１５は、三つの回転要素としてサンギヤ１５Ｓとリングギヤ１５Ｒとキャリヤ１５Ｃとを有するダブルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。そのキャリヤ１５Ｃは、第１ピニオンギヤ１５Ｐ１および第２ピニオンギヤ１５Ｐ２を自転可能かつ公転可能に保持している。第１ピニオンギヤ１５Ｐ１は、サンギヤ１５Ｓに噛み合っている。第２ピニオンギヤ１５Ｐ２は、第１ピニオンギヤ１５Ｐ１およびにリングギヤ１５Ｒに噛み合っている。
【００６３】
その変速部１５は、エンジン１と同一の軸線上でドグクラッチＤと第１モータ・ジェネレータ２との間に配置されている。第１モータ・ジェネレータ２は、軸線方向で動力分割機構６と変速部１５との間に配置され、そのロータ軸２ｂが動力分割機構６のサンギヤ６Ｓおよび変速部１５のサンギヤ１５Ｓと一体回転するように連結されている。ドグクラッチＤの回転係合要素２１は、変速部１５を介して第１モータ・ジェネレータ２に連結されている。また、キャリヤ１５Ｃには、エンジン１の出力軸７および動力分割機構６のキャリヤ６Ｃが一体回転するように連結されている。そして、リングギヤ１５Ｒには、ドグクラッチＤの回転係合要素２１が一体回転可能に連結されている。したがって、ドグクラッチＤが係合することによって、変速部１５のリングギヤ１５Ｒが回転不能に固定される。その状態を図８に共線図で示す。
【００６４】
図８は、固定段走行中の車両状態を示す共線図である。なお、図８では、動力分割機構６の各回転要素を、サンギヤ６Ｓを「Ｓ１」、キャリヤ６Ｃを「Ｃ１」、リングギヤ６Ｒを「Ｒ１」と示す。また、変速部１５の各回転要素について、サンギヤ１５Ｓを「Ｓ２」、リングギヤ１５Ｒを「Ｒ２」、キャリヤ１５Ｃを「Ｃ２」と示す。
【００６５】
図８に示すＨＶモードは、ドグクラッチＤを係合し変速部１５を固定段に設定した走行モードである。ドグクラッチＤによってリングギヤ１５Ｒが固定されているため、エンジン１の反力をドグクラッチＤで受けている。図８に示す固定段は、図２に示す固定段と同様に増速段であるが、その図２の変速比より小さな変速比である。つまり、図８に示す固定段のほうが、図２に示す固定段よりも増速作用を生じることなる。要するに、本発明の車両制御装置は、少なくともエンジン１と第１モータ・ジェネレータ２と駆動軸４とにそれぞれ連結された回転要素を含む複数の回転要素が差動作用をなす差動機構を対象とすることができる。その場合に、ドグクラッチＤによってその差動機構が有する複数の回転要素のうちいずれか一つが選択的に回転不能に固定される。
【００６６】
また、本発明で対象とするアクチュエータは、電流によってストローク量を制御可能なものであればよい。電磁式アクチュエータのように励磁コイルに電流が印加されたことによって生じる磁界内に磁性体のスリーブ２３が位置することでスリーブ２３に推力が付与させる構成に限定されず、アクチュエータ５４を動作させるために電流を制御するものであれば油圧式であってもよい。油圧式アクチュエータの場合、油圧室の油圧によってスリーブ２３に推力を付与する構成であるが、その油圧を制御する油圧回路中にはソレノイド弁が設けられている。つまり、油圧式アクチュエータであってもソレノイド弁に通電する電流量を変化させることによって流量や油圧を変化させるので、油圧室の油圧を変化させてスリーブ２３へ付与される推力を変化させることが可能である。この場合、図５のステップＳ４において、弾性力Ｆ１と摩擦力Ｆμとの差から必要油圧Ｐを推定し、その必要油圧Ｐを発生させることができる印加電流を推定する。そして、図５のステップＳ５において、その印加電流をアクチュエータ５４に印加することによって油圧回路の油圧を可変させることができ、スリーブ２３の推力を変化させることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  エンジン（ＥＮＧ）
２  第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）
３  第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）
４  駆動軸
６  動力分割機構
２０  噛合部
２１  回転係合要素
２２  固定係合要素
２３  スリーブ
１００  車両制御装置
Ｄ  ドグクラッチ（噛合式係合機構）
Ｖｅ  車両
【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】
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