(57)【要約】【課題】回転同期制御を行う際に電動機の出力トルクが不足することを抑制できるハイブリッド車の制御装置を提供する。【解決手段】本発明の制御装置は、動力伝達経路の状態をクラッチＣ１又はクラッチＣ２を利用して切り替える車両１に適用され、動力伝達経路の状態を切り替える前にクラッチＣ１、Ｃ２で連結される要素の回転速度を第１モータ・ジェネレータ７又は第２モータ・ジェネレータ８を操作することにより一致させる回転同期制御を実行する。この回転同期制御の際に第１モータ・ジェネレータ７又は第２モータ・ジェネレータ８の出力トルクが不足するおそれがある場合には内燃機関３の出力トルクを低下させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と電動機とが走行用の動力源として搭載され、前記内燃機関から駆動輪に至る動力伝達経路に動力分配機構が設けられ、前記内燃機関の出力トルクが前記動力分配機構に伝達された場合にその反力を前記電動機が受けるように構成され、かつ前記電動機にて回転速度が調整され得る回転要素を係合手段を介して他要素に断続することにより前記動力伝達経路の状態を切り替え可能なハイブリッド車に適用されるハイブリッド車の制御装置において、
前記係合手段の操作により前記回転要素と前記他要素とが連結される前に、前記電動機の操作によって前記回転要素の回転速度を調整して前記回転要素及び前記他要素の回転速度を一致させる回転同期制御を行う回転同期制御手段と、前記回転同期制御が行われる過程で前記電動機の出力トルクが不足するおそれがある場合に前記内燃機関の出力トルクが低下するように前記内燃機関を制御する内燃機関制御手段と、を備えることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項２】
前記回転同期制御が行われる過程で、その完了までに要する要求時間と前記電動機から前記回転要素までの慣性モーメントとを考慮して前記電動機が出力すべき要求トルクを予測する要求トルク予測手段を更に備え、
前記内燃機関制御手段は、前記要求トルク予測手段が予測した要求トルクが所定の制限値を超えている場合に、前記電動機の出力トルクが不足するおそれがある場合と判断して前記内燃機関の出力トルクが低下するように前記内燃機関を制御する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関制御手段は、前記内燃機関のスロットル開度及び点火時期の少なくとも一方を変化させることにより、前記内燃機関の出力トルクが低下するように前記内燃機関を制御する請求項１又は２に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電動機とが走行用の動力源として搭載され、内燃機関から駆動輪に至る動力伝達経路の状態を切り替えできるハイブリッド車に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達経路の状態を切り替えるハイブリッド車の場合、クラッチやブレーキ等の係合手段を利用することが一般的である。係合手段を利用して動力伝達経路内に設けられた回転要素を他の回転要素や固定要素に連結するには、その連結に伴う衝撃を緩和すべく連結開始前に一方の回転要素の回転速度を相手方要素の回転速度に一致させる回転同期制御が行われる。また、係合手段として噛み合い式クラッチを採用した場合などには、クラッチが噛み合うことができる位置に制約があるので、このような回転同期制御において各回転要素の回転位置を噛み合い可能な位置に一致させることがある。
【０００３】
例えば、このような同期制御を行う制御装置として、電動機にて回転速度が調整され得る回転要素と相手方回転要素との回転速度及び回転位置をそれぞれ一致させるため、電動機をフィードフォワード制御し、そのフィードフォワード制御中に回転要素相互の位置誤差と速度誤差とをそれぞれ演算し、それらの比がフィードバック制御可能な所定範囲内に収まっているときに電動機の最大トルクを推定し、その最大トルクが許容範囲内の場合に、フィードフォワード制御からフィードバック制御に切り替えるものが知られている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７８２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の制御装置は、互いの回転速度を一致させた後に回転位置の一致のために電動機を再加速する無駄を省くことができる。しかしながら、回転同期制御を行うにあたって電動機の出力トルクが不足することを考慮しておらず、意図した回転同期制御を行うことができないおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、回転同期制御を行う際に電動機の出力トルクが不足することを抑制できるハイブリッド車の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】
【０００７】
本発明のハイブリッド車の制御装置は、内燃機関と電動機とが走行用の動力源として搭載され、前記内燃機関から駆動輪に至る動力伝達経路に動力分配機構が設けられ、前記内燃機関の出力トルクが前記動力分配機構に伝達された場合にその反力を前記電動機が受けるように構成され、かつ前記電動機にて回転速度が調整され得る回転要素を係合手段を介して他要素に断続することにより前記動力伝達経路の状態を切り替え可能なハイブリッド車に適用されるハイブリッド車の制御装置において、前記係合手段の操作により前記回転要素と前記他要素とが連結される前に、前記電動機の操作によって前記回転要素の回転速度を調整して前記回転要素及び前記他要素の回転速度を一致させる回転同期制御を行う回転同期制御手段と、前記回転同期制御が行われる過程で前記電動機の出力トルクが不足するおそれがある場合に前記内燃機関の出力トルクが低下するように前記内燃機関を制御する内燃機関制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
この制御装置によれば、回転同期制御が行われる過程で電動機の出力トルクが不足するおそれがある場合に内燃機関の出力トルクが低下される。電動機は内燃機関の出力トルクの反力を受けるため、内燃機関の出力トルクの低下により回転同期制御のために電動機が出力すべきトルクを低減できる。これにより、回転同期制御を行う際に電動機の出力トルクが不足することを抑制できる。このため、電動機の出力トルクが不足したままの状態で回転同期制御が継続される場合と比較してより速やかに回転同期制御を完了できる。
【０００９】
本発明の制御装置の一態様において、前記回転同期制御が行われる過程で、その完了までに要する要求時間と前記電動機から前記回転要素までの慣性モーメントとを考慮して前記電動機が出力すべき要求トルクを予測する要求トルク予測手段を更に備え、前記内燃機関制御手段は、前記要求トルク予測手段が予測した要求トルクが所定の制限値を超えている場合に、前記電動機の出力トルクが不足するおそれがある場合と判断して前記内燃機関の出力トルクが低下するように前記内燃機関を制御してもよい（請求項２）。一般に、所定操作に対する内燃機関の出力トルクの応答は電動機の出力トルクの応答に比較して遅い。この態様によれば、回転同期制御が行われる過程で電動機が出力すべき要求トルクを予測し、その要求トルクが制限値を超えている時点で出力トルクの不足が判断されて内燃機関の出力トルクが低下される。即ち、電動機の出力トルクの不足判断が早期に行われて内燃機関が操作されるから内燃機関の応答遅れを補償することができる。
【００１０】
内燃機関の出力トルクを低下させる操作は適宜のものでよいが、例えば、前記内燃機関制御手段は、前記内燃機関のスロットル開度及び点火時期の少なくとも一方を変化させることにより、前記内燃機関の出力トルクが低下するように前記内燃機関を制御することができる（請求項３）。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、回転同期制御が行われる過程で電動機の出力トルクが不足するおそれがある場合に内燃機関の出力トルクが低下されることにより、回転同期制御のために電動機が出力すべきトルクを低減できる。これにより、回転同期制御を行う際に電動機の出力トルクが不足することを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る制御装置が適用された車両の概略を示している。この図に示すように、車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。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・ジェネレータ等の電動機を他の走行用の駆動力源として備えた車両であり、内燃機関をできるだけ効率の良い状態で運転する一方で、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を他の駆動力源にて補い、かつ車両減速時等にエネルギの回生を行うことにより、内燃機関のエミッション悪化の防止と燃費性能の向上とを実現できるように構成されている。車両１にはその走行のために駆動装置２Ａが設けられている。
【００１３】
駆動装置２Ａは、内燃機関３から出力されたトルクを伝達する伝達軸４と、その伝達軸４と同一軸線上に配置されて駆動輪１３に差動装置５を介してトルクを出力する出力軸６とを有しており、伝達軸４から出力軸６までの動力伝達経路には第１モータ・ジェネレータ７、第２モータ・ジェネレータ８及び動力分配機構９がそれぞれ配置されている。内燃機関３は火花点火型の多気筒内燃機関として構成されている。内燃機関３のトルクは不図示のクランク軸を介して伝達軸４に出力される。第１モータ・ジェネレータ７は電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。第１モータ・ジェネレータ７には不図示のインバータを介して不図示のバッテリが電気的に接続されていて、そのインバータを制御することにより第１モータ・ジェネレータ７の出力トルク又は回生トルクが適宜設定される。第１モータ・ジェネレータ７は伝達軸４及び出力軸６と同一軸線上に位置する外側中間軸１１と一体回転するロータ７ａと、そのロータ７ａの外周側に位置するステータ７ｂとを有している。ステータ７ｂはケーシング１０に対して回転不能に固定されている。第２モータ・ジェネレータ８も第１モータ・ジェネレータ７と同様の構成を有している。即ち、第２モータ・ジェネレータ８は、伝達軸４及び出力軸６と同軸上に回転可能に設けられたロータ８ａと、ロータ８ａの外周側に位置するようにしてケーシング１０に回転不能に固定されたステータ８ｂとを有している。また、第２モータ・ジェネレータ８は不図示のインバータを介して不図示のバッテリが電気的に接続されている。
【００１４】
動力分配機構９は相互に差動回転可能な３つの回転要素を持つダブルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分配機構９は、これらの３つの回転要素として、伝達軸４及び出力軸６と同一軸線上に位置する内側中間軸１２と同軸上に設けられた外歯歯車であるサンギアＳａと、そのサンギアＳａに対して同軸上に配置された内歯歯車であるリングギアＲａと、サンギアＳａに噛み合う第１ピニオン１５及びリングギアに噛み合う第２ピニオン１６を相互に噛み合わせた状態で、これらのピニオン１５、１６を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣａとを有している。サンギアＳａにはクラッチＣｅｖを介在させた状態で第１モータ・ジェネレータ７のロータ７ａが連結されていて、第１モータ・ジェネレータ７の出力トルクが伝達される。リングギアＲａには伝達軸４が連結されていて、内燃機関３の出力トルクが伝達される。キャリアＣａには減速機構１８を介在させた状態で第２モータ・ジェネレータ８が連結されていて、第２モータ・ジェネレータ８の出力トルクが伝達される。これにより、動力分配機構９に内燃機関３の出力トルクが伝達された場合に、その反力を第１モータ・ジェネレータ７又は第２モータ・ジェネレータ８が受けることになる。
【００１５】
第１モータ・ジェネレータ７とサンギアＳａとの間に介在するクラッチＣｅｖはこれらの間のトルク伝達を断続させることにより後述の走行モードを切り替える。クラッチＣｅｖは噛み合い式クラッチとして構成されているが、摩擦式クラッチとして構成してもよい。第２モータ・ジェネレータ８とキャリアＣａとの間に介在する減速機構１８は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１８は、第２モータ・ジェネレータ８のロータ８ａに連結される外歯歯車であるサンギアＳｂと、そのサンギアＳｂと同軸上に配置され、動力分割機構９のキャリアＣａと一体回転する内歯歯車であるリングギアＲｂと、これらのギアＳｂ、Ｒｂのそれぞれに噛み合うピニオン２０を自転かつ公転自在に保持できるキャリアＣｂとを有している。キャリアＣｂはケーシング１０に回転不能に固定されている。これにより、第２モータ・ジェネレータ８の回転速度は減速機構１８の減速比に従って減速されるとともに、第２モータ・ジェネレータ８の出力トルクはその減速比に従って増幅される。なお、リングギアＲｂ（キャリアＣａ）の回転はブレーキＢにて選択的に制動され、これにより、第２モータ・ジェネレータ８がロックできるようになっている。
【００１６】
出力軸６へのトルクの伝達は出力機構２５を介して行われる。出力機構２５はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成された減速部２６と、その減速部２６に対して第１モータ・ジェネレータ７及び第２モータ・ジェネレータ８のそれぞれから出力されたトルクを断続させるための切替部２７とを備えている。減速部２６は出力軸６と同軸上に配置された外歯歯車であるサンギアＳｃと、そのサンギアＳｃと同軸上に配置された内歯歯車であるリングギアＲｃと、これらのギアＳｃ、Ｒｃのそれぞれに噛み合うピニオン３０を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｃとを有している。サンギアＳｃはケーシング１０に対して回転不能に固定されている。リングギアＲｃは切替部２７に一体回転可能に連結されている。キャリアＣｃは出力軸６と一体回転可能に連結されている。
【００１７】
切替部２７は内側中間軸１２とリングギアＲｃとをトルク伝達可能に連結する係合状態と、内側中間軸１２とリングギアＲｃとのトルク伝達を開放する開放状態とを切り替える第１クラッチＣ１と、外側中間軸１１とリングギアＲｃとをトルク伝達可能に連結する係合状態と、外側中間軸１１とリングギアＲｃとのトルク伝達を開放する開放状態とを切り替える第２クラッチＣ２とを備えている。これらの係合手段としてのクラッチＣ１、Ｃ２は噛み合い式クラッチとして構成されているが、摩擦式クラッチとして構成してもよい。
【００１８】
上述した第１モータ・ジェネレータ７、第２モータ・ジェネレータ８、クラッチＣｅｖ、ブレーキＢ、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２のそれぞれの動作は制御装置４０にて制御される。制御装置４０はマイクロコンピュータを主体にして構成されたものであって、車速等の車両１の各種運転パラメータや予め保持している各種データを参照して車両１の各部に対して種々の制御を実行する。駆動装置２Ａは制御装置４０からの指令を受けて各種の走行モード及び変速モードを設定することができる。
【００１９】
図２は駆動装置２Ａが設定可能な走行モード及び変速モードを示した作動状態図であり、各種走行モード及び変速モードに対応するクラッチＣｅｖ、ブレーキＢ、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２のそれぞれの作動状態を示している。この図において、「ＥＮＧ走行モード」は内燃機関３が出力するトルクを利用した車両１の走行モードを示し、「ＥＶ走行モード」は内燃機関３からトルクが出力されない状態で、かつ第１モータ・ジェネレータ７及び第２モータ・ジェネレータ８が出力するトルクを利用した車両１の走行モードを示している。また、図２の「ＯＮ」は各クラッチＣｅｖ、Ｃ１、Ｃ２及びブレーキＢの係合状態を、「ＯＦＦ」はこれらの開放状態をそれぞれ示している。
【００２０】
更に、これらの走行モードのそれぞれにおいて複数の変速モードが設定されている。ＥＮＧ走行モードにおいて、「１速ＣＶＴモード」は動力分配機構９のキャリアＣａと一体回転する内側中間軸１２から出力機構２５にトルクが入力され、かつ第１モータ・ジェネレータ７によって内燃機関３の回転速度を制御する変速モードであり、トータルの変速比が無段階に変化する。「固定変速比モード」は、内燃機関３、第１モータ・ジェネレータ７及び第２モータ・ジェネレータ８の相互の回転速度比が一定に保持される変速モードである。つまり固定変速比モードでは動力分配機構９の各回転要素が同一速度で回転する。「２速ＣＶＴモード」は動力分配機構９のサンギアＳａと一体回転する外側中間軸１１から出力機構２５にトルクが入力され、かつ第２モータ・ジェネレータ８によって内燃機関３の回転速度を制御する変速モードであり、トータルの変速比が無段階に変化する。また、「ロックモード」は、動力分配機構９のキャリアＣａを固定して第２モータ・ジェネレータ８をロックし、かつサンギアＳａから出力されたトルクに第１モータ・ジェネレータ７のトルクを加減してそのトルクを出力機構２５に入力する変速モードである。
【００２１】
一方、ＥＶ走行モードにおいて、「１速モード」は第２モータ・ジェネレータ８を減速機構１８を介して出力機構２５に連結して、その第２モータ・ジェネレータ８によって走行する変速モードであり、「２速モード」は第１モータ・ジェネレータ７を出力機構２５に連結して、その第１モータ・ジェネレータ７によって走行する変速モードである。「固定変速比モード」は、第１モータ・ジェネレータ７及び第２モータ・ジェネレータ８の回転速度比が一定に保持されて動力分割機構９の各回転要素が同一速度で回転する変速モードである。この場合、内燃機関３は第１モータ・ジェネレータ７及び第２モータ・ジェネレータ８にて連れ回されるモータリング状態となる。
【００２２】
これらの走行モード及び変速モードは、車両１の走行状態や内燃機関３の運転状態に見あった適切なモードが選ばれるように制御装置４０にて切り替えられる。なお、走行モードや変速モードを選択するために実行する制御としては公知の方法が利用されており、本発明の要旨と関連性が低いので詳細な説明は省略する。
【００２３】
走行モード及び変速モードの切り替えは、図２から明らかなように動力伝達経路の状態の切り替えを伴う。その切り替えを原因とした衝撃を緩和するため、制御装置４０は各クラッチＣｅｖ、Ｃ１、Ｃ２等の係合手段を操作して走行モードや変速モードを切り替える前に、係合手段にて連結される一対の回転要素の回転速度を一致させる回転同期制御を実行する。ここで、本形態に係る回転同期制御の概要を図３〜図５を参照しながら説明する。なお、これらの図において、「ＥＮＧ」は内燃機関３を、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ７を、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ８を、「ＯＵＴ」は出力軸６を、「Ｓｏ」は外側中間軸１１を、「Ｓｉ」は内側中間軸１２を、それぞれ示している。また、本形態では、内燃機関３が負荷運転状態の場合、つまりＥＮＧ走行モードにおける回転同期制御に特徴がある。内燃機関３がモータリング状態のＥＶ走行モードにおける回転同期制御は公知の方法を採用するためその詳細な説明を省略する。
【００２４】
図３は１速ＣＶＴモードの共線図を、図４は２速ＣＶＴモードの共線図を、図５は固定変速比モードの共線図をそれぞれ示している。本形態の駆動装置２Ａは、図３の１速ＣＶＴモードから図４の２速ＣＶＴモードへ、又はこれとは反対に２速ＣＶＴモードから１速ＣＶＴモードへ変速モードを切り替える場合に図５の固定変速比モードを経由する。
【００２５】
まず、本形態に係る回転同期制御を、図３の１速ＣＶＴモードから図４の２速ＣＶＴモードへ切り替える場合を例示して説明する。１速ＣＶＴモードは第１クラッチＣ１が係合状態に、第２クラッチＣ２が開放状態にそれぞれ設定されている。この１速ＣＶＴモードから２速ＣＶＴモードへ切り替えるためには第２クラッチＣ２を開放状態から係合状態へ切り替えて固定変速比モードとし、更に第１クラッチＣ１を係合状態から開放状態へ切り替えることが必要である（図２も参照）。そこで、制御装置４０は、第２クラッチＣ２を開放状態から係合状態へ切り替える前に、第２クラッチＣ２にて連結される出力機構２５のリングギアＲｃと、第１モータ・ジェネレータ７と一体回転する外側中間軸１１との互いの回転速度を一致させる回転同期制御を行う。このとき、制御装置４０は第１モータ・ジェネレータ７の操作によって外側中間軸１１の回転速度を調整して外側中間軸１１及びリングギアＲｃの回転速度を一致させる。
【００２６】
図３の状態から外側中間軸１１（サンギアＳａ）の回転速度とリングギアＲｃ（キャリアＣａ）との回転速度とを一致させるには、第１モータ・ジェネレータ７の回転速度を破線で示した目標回転速度まで低下させる必要がある。そのためには、サンギアＳａに作用するトルクＴｇを、リングギアＲａに作用するトルクＴｅに抗して、その大きさを増加させる必要がある。即ち、回転同期制御の実現のために第１モータ・ジェネレータ７の出力トルクの大きさを増加させる必要がある。図３から明らかなように、第１モータ・ジェネレータ７が回転同期制御に要する出力トルクは、第１モータ・ジェネレータ７が内燃機関３側から受ける反力の大きさが減少すれば、つまりリングギアＲａに作用するトルクＴｅの大きさが減少すれば小さくて済むことになる。そこで、本形態の制御装置４０は、回転同期制御の実行時に第１モータ・ジェネレータ７の出力トルクが不足するおそれがある場合、内燃機関３の出力トルクが低下するように内燃機関３を制御する。
【００２７】
回転同期制御の実現に必要となる第１モータ・ジェネレータ７のトルク（要求トルク）は以下のようにして求めることができる。
【００２８】
駆動装置２Ａの１速ＣＶＴモードから固定変速比モードへの切り替えに関連する運動方程式は以下の式１に、その切り替えに関連する各回転要素の回転速度の関係式は以下の式２にそれぞれ示される。
【００２９】
Ｔｅ−Ｉｅ×ｄωｅ／ｄｔ＝−（１＋ρ）／ρ×（Ｔｇ−Ｉｇ×ｄωｇ／ｄｔ）    …１
【００３０】
ωｅ＝ρ／（１＋ρ）×ωｇ＋１／（１＋ρ）×ωｍ                            …２
【００３１】
ここで、ωｇは第１モータ・ジェネレータ７の回転速度を、ωｅは内燃機関３の回転速度を、ωｍは第２モータ・ジェネレータ８の回転速度をそれぞれ示し、ρはプラネタリギア比を、Ｉｅは内燃機関３からリングギアＲａまでの慣性モーメントを、Ｉｇは第１モータ・ジェネレータ７から外側出力軸１１までの慣性モーメントをそれぞれ示している（図３参照）。
【００３２】
車両１の車速が一定であると仮定するとｄωｍ／ｄｔ＝０が成り立つので、式２の両辺を微分して、ｄωｍ／ｄｔ＝０を代入すると、式３が得られる。
【００３３】
ｄω／ｄｔ＝ρ（１＋ρ）×ｄωｇ／ｄｔ                                      …３
【００３４】
この式３を式１に代入すると式４が得られる。
【００３５】
Ｔｅ−Ｉｅ×ρ／（１＋ρ）×ｄωｇ／ｄｔ＝
−（１＋ρ）／ρ×（Ｔｇ−Ｉｇ×ｄωｇ／ｄｔ）        …４
【００３６】
ここで、Ｉｇ′＝（ρ／（１＋ρ））２×Ｉｅ＋Ｉｇとして式４を整理すると、式５が得られる。
【００３７】
Ｉｇ′×ｄωｇ／ｄｔ＝Ｔｇ＋ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ                            …５
【００３８】
変速開始時点、即ち回転同期制御の開始時点におけるｄωｇ／ｄｔをΔωｍｇ０とし、同時点におけるＴｇをＴｍｇ０として、式５を書き改めると式６が得られる。
【００３９】
Ｉｇ′×Δωｍｇ０＝Ｔｍｇ０＋ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ                          …６
【００４０】
回転同期制御の開始時点における同制御の完了までに要する時間（要求時間）をＴｓｈｉｆｔ、目標回転速度に対する回転速度の偏差をωｍｇｄｉｆｆとすると、回転同期制御に必要な回転速度の変化率（ｄωｇ／ｄｔに相当）は、ωｍｇｄｉｆｆ／Ｔｓｈｉｆｔとなる。この変化率を実現するために必要な第１モータ・ジェネレータ７の要求トルクをＴｍｇ０′として、式５を書き改めると式７が得られる。
【００４１】
Ｉｇ′×ωｍｇｄｉｆｆ／Ｔｓｈｉｆｔ＝Ｔｍｇ０′＋ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ      …７
【００４２】
式７の両辺から式６の両辺を減じて得た式を、要求トルクＴｍｇ０′について解くと式８が得られる。
【００４３】
Ｔｍｇ０′＝Ｔｍｇ０＋Ｉｇ′×（ωｍｇｄｉｆｆ／Ｔｓｈｉｆｔ−Δωｍｇ０）  …８
【００４４】
このように求められた要求トルクＴｍｇ０′が制限値である下限トルクＴｍｇｍｉｎよりも負側に大きい場合、つまり要求トルクＴｍｇ０′が第１モータ・ジェネレータ７の仕様に応じて決定される下限トルクＴｍｇｍｉｎを超えている場合には出力トルクが不足するおそれがある。そこで、制御装置４０は出力トルクが低下するように内燃機関３を制御する。そして、第１モータ・ジェネレータ７を操作対象とする回転同期制御の完了後に第２クラッチＣ２を開放状態から係合状態へ切り替えて固定変速比モードとする。この説明から明らかなように、１速ＣＶＴモードから２速ＣＶＴモードへ切り替えるために制御装置４０が１速ＣＶＴモードから固定変速比モードへ切り替える場合、第１モータ・ジェネレータ７が本発明に係る電動機に、外側中間軸１１が本発明に係る回転要素に、出力機構２５のリングギアＲｃが本発明に係る他要素にそれぞれ相当することになる。
【００４５】
なお、図４の２速ＣＶＴモードから図３の１速ＣＶＴモードへ切り替える場合は、第１クラッチＣ１を開放状態から係合状態へ切り替えて固定変速比モードとし、更に第２クラッチＣ２を係合状態から開放状態へ切り替える。この切り替えを行う前には、第２モータ・ジェネレータ８を操作して内側中間軸１２の回転速度を目標回転速度に一致させる回転同期制御が制御装置４０にて行われる。この場合にも、上述と同様に、第２モータ・ジェネレータ８の出力トルクが不足するおそれがあるときに、制御装置４０は出力トルクが低下するように内燃機関３を制御し、回転同期制御の完了後に第１クラッチＣ１を開放状態から係合状態へ切り替える。従って、２速ＣＶＴモードから１速ＣＶＴモードへ切り替えるために制御装置４０が２速ＣＶＴモードから固定変速比モードへ切り替える場合、第２モータ・ジェネレータ８が本発明に係る電動機に、内側中間軸１２が本発明に係る回転要素に、出力機構２５のリングギアＲｃが本発明に係る他要素にそれぞれ相当することになる。
【００４６】
以上に説明した制御を実現するため、制御装置４０は例えば図６及び図７に示す制御ルーチンを実行する。図６は回転同期制御を実行するための同期実行制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図７は回転同期制御の実行中に内燃機関３の出力トルクを低下させる出力トルク低下制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。これらの制御ルーチンのプログラムは制御装置４０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００４７】
（同期実行制御）
図６に示すように、制御装置４０はステップＳ１において変速比モードの切替要求があるか否かを判定する。この切替要求の有無は、図６と並行して制御装置４０にて実行されるモード切替制御の制御ルーチン（不図示）の処理結果に基づいて判断される。切替要求がある場合はステップＳ２に進み、そうでない場合はステップＳ５に進む。
【００４８】
ステップＳ２では、回転同期制御の実行の有無を管理する実行フラグをセットしてステップＳ３に進む。この実行フラグは制御装置４０が内蔵する記憶装置の所定領域に割り当てられた変数である。その変数の値を１にすることをセット、０にすることをクリアという。
【００４９】
ステップＳ３では後述する図７のルーチンで算出された要求トルクを読み込み、その要求トルクが実現されるように、第１モータ・ジェネレータ７又は第２モータ・ジェネレータ８を操作して回転同期制御を実行する。
【００５０】
次のステップＳ４では回転同期制御の完了を判定し、未了の場合はステップＳ３に戻り、完了した場合はステップＳ５で実行フラグをクリアして今回のルーチンを終える。
【００５１】
（出力トルク低下制御）
制御装置４０は図６の同期実行制御と並行して図７の出力トルク低下制御を行っている。図７に示すように、制御装置４０は、まずステップＳ１１にて回転同期制御が実行中であるか否かを上述の実行フラグを参照して判定する。回転同期制御が実行中の場合はステップＳ１２に進み、そうでない場合はステップＳ２１に進む。
【００５２】
ステップＳ１２では、回転同期制御で操作対象となるモータ・ジェネレータを特定し、そのモータ・ジェネレータの現在の回転速度ωｍｇを回転センサ４１（図１）の出力信号に基づいて取得する。次に、ステップＳ１３で、不図示のアクセルペダルの操作量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ４２（図１）の出力信号に基づいてアクセル開度ＡＣＣを取得する。次に、ステップＳ１４で、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ４３（図１）の出力信号に基づいて車速Ｖを取得する。
【００５３】
ステップＳ１５では、回転同期制御の完了までに要する要求時間Ｔｓｈｉｆｔを算出する。要求時間Ｔｓｈｉｆｔの算出は、例えば、アクセル開度ＡＣＣ及び車速Ｖを変数として要求時間Ｔｓｈｉｆｔを与えるマップＭａｐ（ＡＣＣ，Ｖ）を予め制御装置４０に記憶させておき、制御装置４０がステップＳ１３及びステップＳ１４で取得したアクセル開度ＡＣＣ及び車速Ｖに対応する要求時間ＴｓｈｉｆｔをマップＭａｐ（ＡＣＣ，Ｖ）から検索することにより実現できる。なお、回転同期制御の実行時間を短縮する要請がある場合、例えばキックダウンの要求を反映するキックダウンスイッチ（不図示）がオンになっている場合、このマップＭａｐに基づいて取得した要求時間Ｔｓｈｉｆｔを短縮するようにしてもよい。
【００５４】
ステップＳ１６では、目標回転速度ωｍｇｔａｇに対する回転速度ωｍｇの偏差ωｍｇｄｉｆｆを算出する。即ち、制御装置４０は、式９で示される処理を実行する。
【００５５】
ωｍｇｄｉｆｆ←ωｍｇｔａｇ−ωｍｇ                                        …９
【００５６】
目標回転速度ωｍｇｔａｇとしては、操作対象が第１モータ・ジェネレータ７のときには、外側中間軸１１及びリングギアＲｃの回転速度を一致させるために必要な第１モータ・ジェネレータ７の回転速度であり、他方、操作対象が第２モータ・ジェネレータ８のときには、内側中間軸１２及びリングギアＲｃの回転速度を一致させるために必要な第２モータ・ジェネレータ８の回転速度である。目標回転速度ωｍｇｔａｇは、リングギアＲｃの現在の回転速度を取得し、その回転速度に基づいてモータ・ジェネレータの回転速度に換算することによって演算される。リングギアＲｃの回転速度はリングギアＲｃの回転速度に応じた信号を出力する回転センサ４４（図１）の出力信号に基づいて取得される。
【００５７】
ステップＳ１７では、単位制御時間Ｔｓｔｅｐ当たりの回転速度ωｍｇの変化率Δωｍｇ０を前回の演算時に記憶した回転速度ωｍｇｏｌｄ（ステップＳ２１参照）に基づいて算出する。即ち、制御装置４０は式１０で示される処理を実行する。
【００５８】
Δωｍｇ０←（ωｍｇ−ωｍｇｏｌｄ）／Ｔｓｔｅｐ                          …１０
【００５９】
次に、ステップＳ１８では、回転同期制御を実行しその完了までに必要な要求トルクＴｍｇｒｑを算出する。この要求トルクＴｍｇｒｑは、上述した式８に基づいた式１１の処理を実行することにより算出される。つまり、これにより回転同期制御が行われる過程で操作対象となるモータ・ジェネレータが出力すべき要求トルクが予測されることになる。
【００６０】
Ｔｍｇｒｑ←Ｔｍｇ０＋Ｉｍｇ×（ωｍｇｄｉｆｆ／Ｔｓｈｉｆｔ−Δωｍｇ０）…１１
【００６１】
ここで、Ｉｍｇは操作対象のモータ・ジェネレータから回転速度が調整される回転要素までの慣性モーメントである。即ち、操作対象が第１モータ・ジェネレータ７のときには、第１モータ・ジェネレータ７から外側中間軸１１までに含まれる各要素の慣性モーメントの合計であり、他方、操作対象が第２モータ・ジェネレータ８のときには、第２モータ・ジェネレータ８から内側中間軸１２までに含まれる各要素の慣性モーメントの合計である。
【００６２】
次に、ステップＳ１９では、要求トルクＴｍｇｒｑが操作対象のモータ・ジェネレータの制限値である下限トルクＴｍｇｍｉｎよりも負側に大きい場合、即ち、要求トルクＴｍｇｒｑが下限トルクＴｍｇｍｉｎを超えているか否かを判定することにより、回転同期制御の際に操作対象となるモータ・ジェネレータの出力トルクが不足するおそれがあるか否かを判定する。要求トルクＴｍｇｒｑが下限トルクＴｍｇｍｉｎを超えている場合は、出力トルクが不足するおそれがあるので、ステップＳ２０に進んで内燃機関３の出力トルクを低下させる。この出力トルクを低下させるため、制御装置４０は内燃機関３のスロットル開度の絞り側への操作及び点火時期の遅角側への操作の少なくとも一方の操作を実施する。一方、要求トルクＴｍｇｒｑが下限トルクＴｍｇｍｉｎを超えていない場合は、出力トルクが不足するおそれがないので、ステップＳ２０をスキップしてステップＳ２１へ処理を進める。
【００６３】
ステップＳ２１では、ステップＳ１２で取得した回転速度ωｍｇを前回値である回転速度ωｍｇｏｌｄとして記憶する。続くステップＳ２２では、ステップＳ１８で算出した要求トルクＴｍｇｒｑを前回値である要求トルクＴｍｇ０として記憶する。そして、今回のルーチンを終了する。
【００６４】
以上の各制御ルーチンを実行することにより、回転同期制御が行われる過程で操作対象であるモータ・ジェネレータの出力トルクが不足するおそれがある場合に内燃機関３の出力トルクが低下される。内燃機関３の出力トルクの低下により回転同期制御のためにモータ・ジェネレータが出力すべきトルクを低減できるから、出力トルクの不足を抑制できる。これにより、出力トルクが不足したままの状態で回転同期制御が継続される場合と比較してより速やかに回転同期制御を完了できる。しかも、図７に示すように、回転同期制御が行われる過程でモータ・ジェネレータが出力すべき要求トルクＴｍｇｒｑを予測し（ステップＳ１８）、その要求トルクＴｍｇｒｑが下限トルクＴｍｇｍｉｎを超えている時点で出力トルクの不足が判断されて（ステップＳ１９）、内燃機関３の出力トルクが低下される（ステップＳ２０）。このように、出力トルクの不足判断が早期に行われて内燃機関３が操作されるから内燃機関３の応答遅れを補償することができる。
【００６５】
以上の形態において、制御装置４０は、図６の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る回転同期制御手段として、図７の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る内燃機関制御手段として、それぞれ機能する。更に、制御装置４０は、図７のステップＳ１８を実行することにより本発明に係る要求トルク予測手段として機能する。
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図８及び図９を参照しながら説明する。なお、これらの図において第１の形態と同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。図８は第２の形態に係る制御装置が適用された車両の概略を示している。本形態に係る車両１には第１の形態と構成が相違する駆動装置２Ｂが搭載されている。
【００６６】
駆動装置２Ｂは内燃機関３から出力されたトルクを伝達する伝達軸５４と、その伝達軸５４と同一軸線上に配置されて駆動輪１３に差動装置５を介してトルクを出力する出力軸５６とを有しており、伝達軸５４から出力軸５６までの動力伝達経路には第１モータ・ジェネレータ５７、第２モータ・ジェネレータ５８及び動力分配機構５９がそれぞれ配置されている。第１モータ・ジェネレータ５７は電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。第１モータ・ジェネレータ５７には不図示のインバータを介して不図示のバッテリが電気的に接続されていて、そのインバータを制御することにより第１モータ・ジェネレータ５７の出力トルク又は回生トルクが適宜設定される。第１モータ・ジェネレータ５７は伝達軸５４及び出力軸５６と同一軸線の回りを回転可能に設けられたロータ５７ａと、そのロータ５７ａの外周側に位置するステータ５７ｂとを有している。ステータ５７ｂはケーシング６０に対して回転不能に固定されている。第２モータ・ジェネレータ５８も第１モータ・ジェネレータ５７と同様の構成を有している。即ち、第２モータ・ジェネレータ５８は、伝達軸５４及び出力軸５６と同軸上に回転可能に設けられたロータ５８ａと、ロータ５８ａの外周側に位置するようにしてケーシング６０に回転不能に固定されたステータ５８ｂとを有している。また、第２モータ・ジェネレータ５８は不図示のインバータを介して不図示のバッテリが電気的に接続されている。
【００６７】
動力分配機構５９は相互に差動回転可能な３つの回転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。動力分配機構５９は、これらの３つの回転要素として、伝達軸５４及び出力軸６と同軸上に設けられた外歯歯車であるサンギアＳｄと、そのサンギアＳｄに対して同軸上に配置された内歯歯車であるリングギアＲｄと、これらのギアＳｄ、Ｒｄに噛み合うピニオン６５を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｄとを有している。サンギアＳｄには第１モータ・ジェネレータ５７のロータ５７ａが連結されていて、第１モータ・ジェネレータ５７の出力トルクが伝達される。リングギアＲｄには出力軸５６が連結されている。キャリアＣｄには伝達軸５４が連結されていて、内燃機関３の出力トルクが伝達される。これにより、動力分配機構５９に内燃機関３の出力トルクが伝達された場合に、その反力を第１モータ・ジェネレータ５７が受けることになる。
【００６８】
第２モータ・ジェネレータ５８は、そのロータ５８ａが変速機構６６を介して出力軸５６に連結されている。変速機構６６はダブルピニオン型の遊星歯車機構６７とシングルピニオン型の遊星歯車機構６８とが組み合わされることにより構成されている。遊星歯車機構６７は出力軸５６と同軸上に設けられた外歯歯車であるサンギアＳｅと、そのサンギアＳｅに対して同軸上に配置された内歯歯車であるリングギアＲｅと、サンギアＳｅに噛み合う第１ピニオン７１及びリングギアＲｅに噛み合う第２ピニオン７２を相互に噛み合わせた状態で自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｅとを有している。一方、遊星歯車機構６８は回転要素の一つとして出力軸５６と同軸上に設けられた外歯歯車であるサンギアＳｆを有しており、残りの要素は遊星歯車機構６７のリングギアＲｅ及びキャリアＣｅが共用されている。即ち、第２ピニオン７２はサンギアＳｆとリングギアＲｅとのそれぞれに噛み合うようになっており、キャリアＣｅはその第２ピニオン７２を自転かつ公転自在に保持する。変速機構６６のサンギアＳｆは第２モータ・ジェネレータ５８のロータ５８ａに、キャリアＣｅは出力軸５６にそれぞれ連結されている。変速機構６６は第２モータ・ジェネレータ５８から出力軸５６に至る変速比を変更するため、サンギアＳｅを選択的に固定できる第１ブレーキＢ１と、リングギアＲｅを選択的に固定できる第２ブレーキＢ２とを更に備えている。変速機構６６はこれらのブレーキＢ１、Ｂ２の各操作状態を切り替えることにより、複数種類の変速段を実現できるように構成されている。
【００６９】
動力分配機構５９と出力軸５６との間にはギア固定機構７５が介在している。ギア固定機構７５はダブルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、出力軸５６と同軸上に設けられた外歯歯車であるサンギアＳｇと、そのサンギアＳｇと同軸上に設けられた内歯歯車であるリングギアＲｇと、サンギアＳｇに噛み合う第１ピニオン７７及びリングギアＲｇに噛み合う第２ピニオン７８を相互に噛み合わせた状態で自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｇとを有している。ギア固定機構７５はサンギアＳｇを選択的に固定するため、サンギアＳｇとケーシング６０との間に介在するクラッチＣｆｉを更に備えている。クラッチＣｆｉは、噛み合い式クラッチとして構成されていて、サンギアＳｇに一体に設けられたハブ８０と、そのハブ８０の外周に設けられた歯列と噛み合うことが可能な歯列を内周に持ち、かつケーシング６０に対して軸線方向に移動可能な状態でスプライン結合されたスリーブ８１とを備えている。クラッチＣｆｉは、ハブ８０とスリーブ８１とが噛み合う係合状態と、ハブ８０からスリーブ８１が離れる開放状態とを切り替えることができる。スリーブ８１の移動は不図示のアクチュエータにて行われ、クラッチＣｆｉはそのアクチュエータを介して制御装置４０にて操作される。駆動装置２ＢはクラッチＣｆｉを係合状態に切り替えることによりギア固定モードを設定でき、クラッチ７９を開放状態に切り替えることによりギア非固定モードを設定できる。
【００７０】
ギア固定モードへの切り替えは図８に示された動力伝達経路の状態の切り替えを伴う。その切り替えを原因とした衝撃を緩和するため、制御装置４０は係合手段としてのクラッチＣｆｉを操作してギア固定モードへ切り替える前に、クラッチＣｆｉにて連結される一対の要素の回転速度を一致させる回転同期制御を実行する。この形態では、ギア固定機構７５のサンギアＳｇをケーシング６０に対して停止させる回転同期制御、即ちサンギアＳｇの回転速度を０にする回転同期制御が行われる。サンギアＳｇの回転速度は制御装置４０が第１モータ・ジェネレータ５７を操作することにより調整される。
【００７１】
ここで、本形態に係る回転同期制御の概要を図９を参照しながら説明する。なお、これらの図において、「ＥＮＧ」は内燃機関３を、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ５７を、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ５８を、「ＯＵＴ」は出力軸５６をそれぞれ示している。制御装置４０はギア固定モードへ切り替える前に、第１モータ・ジェネレータ５７の操作によってギア固定機構７５のサンギアＳｇの回転速度を０に調整してサンギアＳｇ及びケーシング６０の回転速度を０に一致させる回転同期制御を行う。
【００７２】
図９は内燃機関３の負荷運転中でギア非固定モードに設定された駆動装置２Ｂの共線図を示している。図９の状態からサンギアＳｇの回転速度を０にするには、第１モータ・ジェネレータ５７の回転速度を破線で示す目標回転速度まで上昇させる必要がある。そのためには、図１５から明らかなように、サンギアＳｄに作用するトルクＴｇをキャリアＣｄに作用するトルクＴｅに抗して、その大きさを増加させる必要がある。即ち、回転同期制御の実現のために第１モータ・ジェネレータ５７の出力トルクの大きさを増加させる必要がある。第１モータ・ジェネレータ５７が回転同期制御に要する出力トルクは、第１モータ・ジェネレータ５７が内燃機関３側から受ける反力の大きさが減少すれば、即ちキャリアＣｄに作用するトルクＴｅの大きさが減少すれば小さくて済むことになる。そこで、本形態の制御装置４０は、第１の形態と同様に、第１モータ・ジェネレータ５７の出力トルクが不足するおそれがある場合、内燃機関３の出力トルクが低下するように内燃機関３を制御する。以上の説明から明らかなように、本形態に係る駆動装置２Ｂがギア非固定モードからギア固定モードへ切り替える場合、第１モータ・ジェネレータ５７が本発明に係る電動機に、サンギアＳｇが本発明に係る回転要素に、ケーシング６０が本発明に係る他要素にそれぞれ相当することになる。
【００７３】
第１モータ・ジェネレータ５７の出力トルクの不足判断や内燃機関３に対する本形態の制御内容は、制御装置４０が操作する制御対象が相違することを除いて第１の形態と同一である。即ち、本形態において制御装置４０は図６及び図７と略同様の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る回転同期制御手段、内燃機関制御手段及び要求トルク予測手段としてそれぞれ機能することができ、これにより第１の形態と略同等の効果を得ることができる。
【００７４】
本発明は以上の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。上述した動力分配機構等の差動機構は一例にすぎず、これらを機構学上等価な別形態に変更することも可能である。また、動力分配機構の各回転要素に対する接続関係も別形態に変更することも可能である。更に、動力分配機構等の差動機構を遊星歯車機構で構成することは一例にすぎず、例えばこれらを歯車ではない摩擦車（ローラ）を回転要素として持つ遊星ローラ機構に置き換えて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一形態に係る制御装置が適用された車両の概略を示した図。
【図２】図１に示した駆動装置が設定可能な走行モード及び変速モードを示した作動状態図。
【図３】１速ＣＶＴモードの共線図を示した図。
【図４】２速ＣＶＴモードの共線図を示した図。
【図５】固定変速比モードの共線図を示した図。
【図６】同期実行制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図７】出力トルク低下制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図８】第２の形態に係る制御装置が適用された車両の概略を示した図。
【図９】負荷運転中でギア非固定モードに設定された駆動装置の共線図を示した図。
【符号の説明】
【００７６】
１  車両（ハイブリッド車）
３  内燃機関
７  第１モータ・ジェネレータ（電動機）
８  第２モータ・ジェネレータ（電動機）
９  動力分配機構
１１  外側中間軸（回転要素）
１２  内側中間軸（回転要素）
１３  駆動輪
４０  制御装置（回転同期制御手段、内燃機関制御手段、要求トルク予測手段）
５７  第１モータ・ジェネレータ（電動機）
５９  動力分配機構
６０  ケーシング（他要素）
Ｃ１  クラッチ（係合手段）
Ｃ２  クラッチ（係合手段）
Ｃｆｉ  クラッチ（係合手段）
Ｒｃ  リングギア（他要素）
Ｓｇ  サンギア（回転要素）
【図１】
2009126487.tif 000003
【図２】
2009126487.tif 000004
【図３】
2009126487.tif 000005
【図４】
2009126487.tif 000006
【図５】
2009126487.tif 000007
【図６】
2009126487.tif 000008
【図７】
2009126487.tif 000009
【図８】
2009126487.tif 000010
【図９】
2009126487.tif 000011