(57)【要約】【課題】噛み合いクラッチの係合時間の迅速化及び係合時のショックの発生を防止することが可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】車両の制御装置は、第１の係合部材と、第２の係合部材と、原動機と、アクチュエータと、推測手段と、目標位相決定手段と、を有する。推測手段は、原動機から第１の係合部材までのギアトレーンのバックラッシの詰まり状態であるガタ状態を推測する。目標位相決定手段は、推測手段により推測したガタ状態に基づき、係合時の目標位相を変更する。以上のようにすることで、ガタ状態を考慮した上で目標位相を決定でき、外乱等に対しても耐久性のある係合を実行することが可能となり、ショックの発生を防止することも可能となる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が円周方向に複数の歯及び溝を交互に形成してなり、同軸上に配置されて相互に係合する第１及び第２の係合部材と、
前記第１の係合部材との間に介在する回転要素を回転させることにより、前記第１の係合部材を回転させる原動機と、
前記第１の係合部材または前記第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させることにより、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯とを係合・解放させるアクチュエータと、
前記原動機と前記第１の係合部材との間における前記回転要素の回転方向の詰まり状態であるガタ状態を推測する推測手段と、
前記推測手段により推測したガタ状態に基づき、前記第１及び第２の係合部材の係合時における前記１の係合部材の目標位相を決定する目標位相決定手段と、を備えることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記推測手段は、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材との相対トルクに基づき前記ガタ状態を推測する請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記推測手段は、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材との相対回転数に基づき前記ガタ状態を推測する請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記ガタ状態は、ガタの詰まり方向とガタ量からなり、
前記目標位相決定手段は、前記第２の係合部材の所定の歯の中央位置が前記第１の係合部材の溝の中央に位置するように基本目標位相を決定し、前記基本目標位相を前記ガタの詰まり方向へ前記ガタ量の１／２ずらすことにより前記目標位相を決定する請求項１乃至３のいずれか一項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、車両の動力伝達装置などに用いられる車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に加えて、原動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。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力の過不足を原動機又は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、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替えて運転することが可能なように構成されたハイブリッド車両がある。この無段変速モードと固定変速比モードとを切り替える変速機構は、ドグ歯を有する噛み合いクラッチ（ドグクラッチ）を利用した回転位相同期変速制御によるものが知られている。
【０００４】
なお、特許文献１には、ジョークラッチを連結位置へ継続的に押し付けながら、トルク逆転を繰り返すことで連結を促す変速装置が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２６１２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ドグクラッチのドグ歯にはチャンファが設けられており、外乱等により係合時の位相の同期に誤差が生じた場合でも、相対するドグ歯をハードウェア的に滑らせるようにして係合可能なように構成されている。しかしながら、原動機からドグクラッチまでのギアトレーンのバックラッシ分（ガタ）の詰まり状態によっては、アクチュエータで係合をするように噛み合わせてもドグ歯の抵抗が大きく係合が実行できない場合があり、結果として係合時間が長くなる可能性がある。また、ドグ歯に抵抗がある状態でアクチュエータを作動させてドグクラッチを噛み合わせることにより、大きな衝撃（ショック）が発生する可能性がある。しかしながら特許文献１に記載のクラッチ制御方法には、ドグ歯の詰まり状態について何ら考慮されていない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、噛み合いクラッチの係合時間の迅速化及び係合時のショックの発生を防止することが可能な車両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】
【０００８】
本発明の１つの観点では、各々が円周方向に複数の歯及び溝を交互に形成してなり、同軸上に配置されて相互に係合する第１及び第２の係合部材と、前記第１の係合部材との間に介在する回転要素を回転させることにより、前記第１の係合部材を回転させる原動機と、前記第１の係合部材または前記第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させることにより、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯とを係合・解放させるアクチュエータと、前記原動機と前記第１の係合部材との間における前記回転要素の回転方向の詰まり状態であるガタ状態を推測する推測手段と、前記推測手段により推測したガタ状態に基づき、前記第１及び第２の係合部材の係合時における前記１の係合部材の目標位相を決定する目標位相決定手段と、を備える。
【０００９】
上記の車両の制御装置は、第１の係合部材と、第２の係合部材と、原動機と、アクチュエータと、を有するハイブリッド車両に好適に適用される。第１の係合部材は、例えばドグクラッチにおける同期部であり、第２の係合部材は、例えばドグクラッチにおける被同期部であり、原動機は、例えば第１のモータジェネレータである。アクチュエータは、第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させることにより、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯とを係合・解放させる。車両の制御装置は、推測手段と、目標位相決定手段とを有する。推測手段及び目標位相決定手段は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって実現される。推測手段は、原動機から第１の係合部材までのギアトレーンのバックラッシの詰まり状態であるガタ状態を推測する。目標位相決定手段は、推測手段により推測したガタ状態に基づき、係合時の目標位相を決定する。ここで目標位相は、第１の係合部材と第２の係合部材との相対位相の目標値である。以上のようにすることで、ガタ状態を考慮した上で目標位相を決定でき、外乱等に対しても耐久性のある係合を実行することが可能となり、迅速に係合を実行できるとともに、ショックの発生を防止することも可能となる。
【００１０】
上記の車両の制御装置の一態様は、前記推測手段は、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材との相対トルクに基づき前記ガタ状態を推測する。この態様では、第１の係合部材と第２の係合部材との相対トルクを用いることでガタの詰まり方向を推測する。係合時において、車両の制御装置は、第１の係合部材は第２の係合部材の回転数に合わせるように第１の係合部材のトルクを制御する。したがって、第１の係合部材のトルクが第２の係合部材のトルクより大きければ第１の係合部材のトルクを減少させるようにトルク制御が行われ、第１の係合部材のトルクが第２の係合部材のトルクより小さければ第１の係合部材のトルクを増大させるようにトルク制御が行われる。これによりガタの詰まり方向を推測することができる。また、正転と逆転とを切り替える際に生じる遅れ部分であるガタ量は、予め測定した値を保持することで利用することができる。これにより推測手段は、ガタ状態を推測することが可能となる。
【００１１】
上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記推測手段は、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材との相対回転数に基づき前記ガタ状態を推測する。この態様では、第１の係合部材と第２の係合部材との相対回転数に基づきガタの詰まり方向を推測する。係合時において、車両の制御装置は、相対回転数を０にするように制御する。したがって、第１の係合部材が第２の係合部材よりも回転数が大きければ第１の係合部材のトルクは減少するように制御され、第１の係合部材が第２の係合部材よりも回転数が小さければ第１の係合部材のトルクは増大するように制御される。これにより、推測手段は、ガタ状態を推測することが可能となる。
【００１２】
上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記ガタ状態は、ガタの詰まり方向とガタ量からなり、前記目標位相決定手段は、前記第２の係合部材の所定の歯の中央位置が前記第１の係合部材の溝の中央に位置するように基本目標位相を決定し、前記基本目標位相を前記ガタの詰まり方向へ前記ガタ量の１／２ずらすことにより前記目標位相を決定する。この態様では、目標位相の基準となる基本目標位相として、第１の係合部材の溝の中央位置が第２の係合部材の歯の中央位置になるように決定する。なお、このことは第１の係合部材の所定の歯の中央位置が第２の係合部材の溝の中央に位置するように基本目標位相を決定することにも等しい。そして、目標位相決定手段は、上述の基本目標位相と、予め測定したガタ量と、推測手段において推測したガタの詰まり方向と、から目標位相を決定する。具体的には目標位相を、基本目標位相に対しガタの詰まり方向へガタ量の１／２ずらす。即ち、目標位相を、ガタを考慮した場合の係合可能な範囲の中間地点に設定することになる。これにより、外乱等によりどちらの方向に対して位相制御に誤差が生じた場合でも、ショックの発生を防ぎ、かつ確実に係合をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１４】
[装置構成]
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の制御装置の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、回転数制御機構に相当する第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の出力軸３には、駆動トルク又はブレーキ力のアシストを行うための副動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が、ＭＧ２変速部６を介して連結されている。さらに、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。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、バッテリー、インバータ、又は適宜のコントローラ（図示せず）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。
【００１５】
エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴う反力トルクが作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１の回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。無段変速モードは、後述する動力分配機構２０の差動作用により実現される。
【００１６】
第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
【００１７】
図２は、図１に示す第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、並びに動力分配機構２０の構成を示す。図２において、実線は連結されていることを示し、波線矢印は信号の流れを示している。
【００１８】
動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸３とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる４つの回転要素のうち、第１の回転要素にエンジン１が連結され、第２の回転要素に第１のモータジェネレータＭＧ１が連結され、第３の回転要素に出力軸３が連結され、第４の回転要素にドグクラッチ５が接続される。ドグクラッチ５を解放した状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ドグクラッチ５を係合して第４の回転要素を固定すると、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン回転数が出力回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速比モードが実現される。
【００１９】
本実施形態では、図２に示すように、動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１の遊星歯車機構はリングギヤ２１、キャリア２２、サンギヤ２３を備え、第２の遊星歯車機構はリングギヤ２５、キャリア２６、サンギヤ２７を備える。
【００２０】
エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリア２２に連結され、そのキャリア２２は第２の遊星歯車機構のリングギヤ２５に連結されている。これらが第１の回転要素を構成する。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は第１の遊星歯車機構のサンギヤ２３に連結され、これらが第２の回転要素を構成している。
【００２１】
第１の遊星歯車機構のリングギヤ２１と第２の遊星歯車機構のキャリア２６は相互に連結されているとともに出力軸３に連結されている。これらが第３の回転要素を構成している。また、第２の遊星歯車機構のサンギヤ２７は第４の回転要素に対応し、ドグクラッチ５を介してブレーキ部７に連結している。
【００２２】
図３にドグクラッチ５の構成例を模式的に示す。この例では、ドグクラッチ５は被同期部５３ａと、同期部５３ｂとを備えて構成される。同期部５３ｂは、アクチュエータ６０に連結されている。ドグクラッチ５はドグ歯５５を有し、被同期部５３ａ及び同期部５３ｂは、それぞれ複数のドグ歯５５ａ、５５ｂを備えている。同期部５３ｂは図２に示す第２の遊星歯車機構のサンギヤ２７に連結されており、第４の回転要素であるサンギヤ２７の回転に従って回転する。被同期部５３ａはブレーキ部７に固定されている。図中の矢印１２２のように、同期部５３ｂは軸方向に移動（ストローク）可能に構成されており、同期部５３ｂを、アクチュエータ６０を用いて矢印１２２方向に移動させることにより、被同期部５３ａに係合し、クラッチをオン状態とする。また、アクチュエータ６０を矢印１２２と逆方向に移動させることにより、同期部５３ｂと被同期部５３ａの係合を解放し、クラッチをオフ状態とする。
【００２３】
図２に戻り、第１のモータジェネレータＭＧ１には、ロータ１１の回転数（正確には「角速度」であるが、以下では単に「回転数」と称す。）を検出するレゾルバ１２が設けられている。第２のモータジェネレータＭＧ２のロータ４１はＭＧ２辺側部６を介して出力軸と連結されており、ロータ４１の回転数を検出するレゾルバ４２が設けられている。また、図３に示すように、ドグクラッチ５には、同期部５３ｂ側の軸の回転数（以後、単に「回転数」と呼ぶ。）及び位相を検出するレゾルバ３２が設けられている。
【００２４】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイスなどを有し、各種センサからの検出信号に基づいて、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、及びアクチュエータ６０の駆動制御を行う。本実施形態では、例えば、ＥＣＵ５０は、レゾルバ１２が検出した第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数検出信号を受信し、レゾルバ４２が検出した第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数検出信号を受信する。さらに、ＥＣＵ５０は、レゾルバ３２が検出した同期部５３ｂの回転数及び位相に関する信号を受信する。そして、ＥＣＵ５０は、これらの検出信号に基づき、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２の駆動制御を行うとともに、アクチュエータの駆動制御を行うことでドグクラッチ５のオン／オフを制御する。また、ＥＣＵ５０は、後述する係合処理において、推測手段及び目標位相決定手段として機能する。
【００２５】
[ドグクラッチの係合方法]
次に、ドグクラッチ５の同期部５３ｂと被同期部５３ａとの係合方法について述べる。なお、上記の構成においては、ドグクラッチ５を構成する被同期部５３ａの回転数は実際には０（固定）である。しかし、本発明は、固定段モードを経由して変速が行われるマルチモード型ハイブリッド車両のように、被同期部５３ａ及び同期部５３ｂの両方が回転しているドグクラッチを有する車両にも適用可能である。したがって、以下の説明では、被同期部５３ａの回転数が０であると限定しない。
【００２６】
通常、ドグクラッチ５の係合は、同期部５３ｂと被同期部５３ａとの回転数を一致させ、さらに同期部５３ｂと被同期部５３ａとが所定の噛み合わせ位置（以後、「目標位相」と呼ぶ。）になるように調整する。しかし、ハイブリッド車両のドグクラッチ５の係合において、外乱等の影響により、目標位相に正確に制御するのは困難な場合が多い。これに対し、位相の制御が外乱等により誤差が生じた場合でも係合可能なようにドグ歯５５は先端が三角形状に尖ったチャンファを備える。これにより、外乱により位相の制御に誤差が生じ、同期部５３ｂと被同期部５３ａとのドグ歯５５同士が接触する場合でも、アクチュエータ６０で押し込むことにより、各ドグ歯５５ａ及び５５ｂを相互に滑り込ませるようにして係合させる（以下、「ハードウェア的な係合」とも表現する。）ことができる。
【００２７】
一方、同期部５３ｂの側においては、トルクを発生させる原動機（実施形態では第１のモータジェネレータＭＧ１）との間に配置されたギアやスプラインはそれぞれ所定量のバックラッシを有する。したがって、同期部５３ｂの側では、原動機がある方向へ回転駆動して上述のバックラッシが全て詰まってからでなければその方向へ回転しないという遅れ要素（遊び要素）を有する。以後、上述の遅れ要素を「ガタ」と呼び、上述の遅れ要素の量（幅）を「ガタ量」と呼ぶ。
【００２８】
そして、上述のようにチャンファの形状を利用して、ハードウェア的に係合を行う場合、ドグ歯５５がガタの詰まっている方向（以後、「ガタの詰まり方向」と呼ぶ。）とは逆方向にずれる場合には、ドグ歯５５の位置を移動させる抵抗が少ない。しかし、ドグ歯５５がガタの詰まり方向にずれる場合には、ドグ歯５５ｂを移動させる抵抗が大きく、係合が完了できない場合がある。
【００２９】
図４（ａ）、（ｂ）に、係合時におけるドグクラッチの一部の状態を表す図を模式的に示す。図４（ａ）では、外乱等により、位相の調整に誤差が生じ、ドグ歯５５ａとドグ歯５５ｂとが矢印が示す幅Ｘだけ重複部分を有している。そして、図４（ａ）において、同期部５３ｂは回転方向の関係により図中右方向へガタが詰まっている。この状態で、図４（ｂ）に示すように、アクチュエータを作動させ、同期部５３ｂを被同期部５３ａの方向にストロークさせた場合、係合するためにドグ歯５５ｂをガタが詰まっている方向へ押し込もうとする力、即ち矢印で図示する力８０が発生する。しかし、その方向はすでにガタが詰まっている結果、遊び要素がなく、抵抗が大きい。したがって、結果として図４（ｂ）の状態で停止してしまい、係合が完了できない場合がある。この場合、再度係合を実行する等により係合の遅延化を招く。また、仮に係合ができたとしても、抵抗が大きいことにより、係合時にショックが発生し、ドライバビリティの低下につながる。
【００３０】
図５に、ガタが詰まっている方向及びガタ量（以後、これら両方を含めて「ガタ状態」と呼ぶ。）を考慮しない場合（以後、「比較例」と呼ぶ。）の係合可能な範囲を示す。図５において、「Ａ」が示す範囲は、ドグ歯５５ａの中央位置をドグ歯５５ｂ間の溝（以後、単に「溝」と呼ぶ。）の中央位置に合わせた場合の、ドグ歯５５ａの幅と溝の幅との差を表す。なお、以後において、ドグ歯５５ａの中央位置をドグ歯５５ｂ間の溝に合わせて係合を行う場合について説明するが、ドグ歯５５ｂの中央位置をドグ歯５５ａ間の溝に合わせて係合を行うように位相制御を行っても同一の制御となるため、後者の場合の説明は省略する。
【００３１】
比較例においては、どちらの方向にガタが詰まっているか把握できていないため、確実に係合可能な範囲、即ち、外乱等による誤差を確実に許容できるドグ歯５５ａの中央位置９０の範囲は、位置９０ｘから位置９０ｙの間となる。即ち、この場合は、ドグ歯５５ａ、５５ｂのチャンファによる係合を計算することができず、ドグ歯５５ａの係合可能な範囲が溝の幅のみに限定される。よって、比較例では、係合を行う際、溝の中央がドグ歯５５ａの中央位置９０、即ち位置９０ｘと位置９０ｙとの中間に位置するように係合を行う必要がある。
【００３２】
これに対し、本実施形態における係合方法は、ガタ状態を推測し、それを考慮した上で位相の制御を行う。これにより、より確実に係合を実行することができ、ショックの発生を防ぐことができる。以下、本実施形態における係合方法について説明する。まず、ガタの詰まり方向を推測する方法について述べる。同期部５３ｂから原動機間のガタの詰まり状態は、同期部５３ｂと被同期部５３ａとを同期させる際に、同期部５３ｂと被同期部５３ａとの相対トルク方向をモニタすることにより推測することができる。具体的には、同期部５３ｂのトルクをＴｄ、ドグクラッチ５の平衡時、即ち同期部５３ｂと被同期部５３ａとの回転数が一致したとき、言い換えるとドグクラッチが係合しているときのトルク（以後、「平衡トルク」と呼ぶ。）をＴｈとすると、「Ｔｄ＞Ｔｈの時、ガタは正転側に詰まっており、Ｔｄ＜Ｔｈの時、ガタは逆転側に詰まっている。」と判定することができる。以後、このガタの詰まり方向の推測方法を「第１のガタ状態推測方法」と呼ぶ。
【００３３】
ここで、同期部５３ｂのトルクＴｄの算出方法の一例について示す。図６は、ドグクラッチ５の平衡時における動力分配機構２０の共線図を示している。図６において、「Ｓ」が示す縦軸はサンギヤの回転数、「ｄ」が示す縦軸はドグクラッチ５の同期部５３ｂの回転数、「Ｃ」が示す縦軸はキャリアの回転数、「Ｒ」が示す縦軸はリングギヤの回転数をそれぞれ表し、動力分配機構２０の構成により決まるギア比をそれぞれ「ρ」、「ρａ」として示している。図６において、ドグクラッチ５が係合中であるため、被同期部５３ａに対する同期部５３ｂの相対回転数（以後、単に「相対回転数」と呼ぶ。）は０ｒｐｍ付近の値となっている。そして、図６に示す共線図の関係を利用することにより、Ｔｓを第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクとすると、
Ｔｄ＝（（（１＋ρ）×ρａ）／ρ）×Ｔｓ  式（１）
となる。したがって、式（１）により、第１のモータジェネレータのトルクＴｓと、動力分配機構２０のギア比ρ、ρａから、同期部５３ｂのトルクＴｄを算出することができる。
【００３４】
また、ガタ量、即ち、チャンファを利用して係合を行う際に遊び要素として確実にドグ歯５５が変位可能な範囲については、予め実験等により測定しておき、ＥＣＵ５０はその値を保持しておく。
【００３５】
そして、ガタの詰まり方向推測後は、ガタの詰まり方向、ガタ量、及び後述する基本目標位相に基づき、目標位相を決定する。ここで、「基本目標位相」とは、ガタ状態を考慮しない場合の目標位相を表す。即ち、基本目標位相は、所定のドグ歯５５ａの中央位置が同期部５３ｂの溝の中央に位置するような相対的な位置（位相）をいう。ここで、基本目標位相からガタの詰まり方向及びガタ量に基づき目標位相を決定する方法について、図７を用いて説明する。図７は、ガタ状態を考慮した場合の係合可能な範囲を示す概念図の一例である。図７では、ガタが図中において右側に詰まっていることが第１のガタ状態推測方法により判明している。図７の「Ｂ」が示す範囲は、ガタ量を示す。この場合、ドグ歯５５ｂは、ガタが緩む方向、即ちガタが詰まっている右側とは逆の左側へは、ガタ量だけ確実に変位可能である。言い換えると、ガタ量「Ｂ」までは、ドグ歯５５ａとドグ歯５５ｂとが重複して位置してもチャンファを利用することによりハードウェア的に係合が可能である。したがって、図７において係合可能なドグ歯５５ａの中心位置の範囲は、右側境界線は９０ｙ、左側境界線は９１ｘが示す位置となる。即ち、図５の比較例に比べ、左側境界線が９０ｘから９１ｘへガタ量だけ変位している。
【００３６】
そして、ＥＣＵ５０は、係合時のドグ歯５５ａの中心位置９０を、右側境界線９０ｙと左側境界線９１ｘの中間線９１になるように位相の制御を行う。即ち、同期部５３ｂの目標位相を、溝の中心位置よりもガタ量Ｂの半分だけガタの詰まり方向にずらす。これにより、外乱等により左右どちらの方向に位相制御が乱れた場合であっても、係合可能な確率を最大限に増やすことができ、係合のロバスト性を向上するとともに、係合時のショックを軽減することができる。
【００３７】
図８に、時間経過に伴うガタ状態、相対回転数、被同期部５３ａに対する同期部５３ｂの相対位相（以後、単に「相対位相」と呼ぶ。）、及びアクチュエータの状態の変化を示すグラフの一例を示す。図８は、横軸が時間、縦軸がガタ状態、相対回転数、相対位相、アクチュエータ指令の状態をそれぞれ表す。期間Ａにおいては、係合を実行するため、相対回転数の絶対値を減少させるようにＥＣＵ５０は原動機のトルク制御を行う。期間Ａにおいて、ＥＣＵ５０は逆転方向の相対回転数を減少させるように同期部５３ｂのトルクＴｄを調整するため、同期部５３ｂのトルクＴｄは平衡トルクＴｈよりも大きい。したがって、ガタ状態は、第１のガタ状態推測方法により正転側に詰まっている。
【００３８】
次に期間Ｂにおいては、正転方向の相対回転数が大きくなっている。したがって、ＥＣＵ５０は、フィードバック制御により、正転方向の相対回転数を減少させるため、同期部５３ｂのトルクＴｄを、平衡トルクＴｈよりも大きくするように制御を行う。したがって、ガタ状態は、第１のガタ状態推測方法により逆転側に詰まる。
【００３９】
期間Ｃにおいて、ＥＣＵ５０は、相対回転数の絶対値が所定よりも小さくなったと判定すると、次に相対位相の絶対値を減少させるように制御を行う。ここで、ガタは逆転方向に詰まっているため、ＥＣＵ５０は、フィードバック制御の目標位相をガタ量Ｂの半分だけ逆転方向にずらす。このようにガタ量Ｂを考慮することで、ＥＣＵ５０は、確実性が高くかつ衝撃の少ない係合の制御が可能となる。そして、時刻ｔ３において、ＥＣＵ５０は、相対位相が目標値になったと判断すると、アクチュエータを作動させるように指令する。これにより係合が実行されることになる。
【００４０】
[処理フロー]
次に、フローチャートを用いて実施形態に係る処理の手順について説明する。図９は、係合指令後から係合完了までにＥＣＵ５０が行う処理手順を表すフローチャートである。フローチャートにおいて、ステップＳ２が推測手段による処理に該当し、ステップＳ３が目標位相決定手段による処理に該当する。
【００４１】
まず、ＥＣＵ５０は、ドグクラッチ５が回転数同期条件に到達したか判定を行う（ステップＳ１）。具体的には、相対回転数が所定値以下になったか監視を行う。そして、回転数同期条件に到達していない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、相対回転数が所定値以下になるまで、同期部５３ａのトルクを制御する。
【００４２】
次に、回転数同期条件に到達した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、ガタ状態の推測を行う（ステップＳ２）。具体的には、第１のガタ状態推測方法などを用いることにより、ガタの詰まり方向を推測する。これにより、抵抗が少なく、確実に係合可能な相対位相の範囲をＥＣＵ５０は把握することができる。
【００４３】
そして、ガタ状態の推測後、ＥＣＵ５０は、推測したガタ状態に基づき目標位相を決定する（ステップＳ３）。具体的には、ＥＣＵ５０は、まずドグ歯５５ａの中心位置９０が、対向するドグ歯５５ｂの溝の中央に位置するように基本目標位相を決定し、さらにこの基本目標位相をガタの詰まり方向へガタ量Ｂの半分だけずらすことにより目標位相を決定する。これにより、外乱等に対しても頑強に係合を実行することができ、結果として係合の迅速化及び係合時のショックの発生を防止することができる。
【００４４】
次に、ＥＣＵ５０は、目標位相に到達したか監視を行う（ステップＳ４）。そして、目標位相に到達していない場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、ガタ状態の推測を行い、ガタ状態に変化があれば再び目標位相を決定する（ステップＳ２、ステップＳ３）。これにより、ガタ状態が途中で変化した場合であってもガタ状態を反映した目標位相を適切に定めることができる。
【００４５】
そして、ＥＣＵ５０は、目標位相に到達したことを確認後（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、アクチュエータ６０を作動させる（ステップＳ５）。これにより係合が開始される。
【００４６】
[変形例１]
上述の実施形態において、第１のガタ状態推測方法は、同期部５３ｂと被同期部５３ａとの相対トルク方向を比較することによりガタの詰まり方向を推測していた。しかし、被同期部５３ａと同期部５３ｂとの相対回転数を監視することによってもガタの詰まり方向を推測することが可能である。以後、この推測方法を、「第２のガタ状態推測方法」と呼ぶ。
【００４７】
具体的には、被同期部５３ａに対する同期部５３ｂの相対回転数が正の値、即ち正転方向である場合、ＥＣＵ５０は、被同期部５３ａの回転数を減少させる方向、即ち逆転方向にトルクを発生させることになる。したがって、この場合、ガタの詰まり方向は、逆転方向に詰まることがわかる。同様に、相対回転数が負の値、即ち逆転方向である場合、ＥＣＵ５０は正転方向に同期部５３ｂのトルクを発生させるため、ガタの詰まり方向は、正転方向となる。よって、ＥＣＵ５０は、被同期部５３ａと同期部５３ｂとの相対回転数を検出しモニタすることにより、ガタ状態を把握することが可能となる。なお、被同期部５３ａや同期部５３ｂの回転数は、レゾルバなどの回転数センサにより検出可能である。
【００４８】
[変形例２]
上述の実施形態において、ＥＣＵ５０は、ガタをドグクラッチ５の同期部５３ｂのみについて考慮していたが、被同期部５３ａ及び同期部５３ｂの両方のガタについて考慮して位相制御を行ってもよい。これにより、より係合時のロバスト性を向上させることができ、かつ係合時のショックの発生を防止することができる。
【００４９】
この場合、被同期部５３ａのガタ状態の推測は、同期部５３ｂと同様にすることができる。即ち、上述の第１のガタ状態推測方法または第２のガタ状態推測方法を用いることにより、被同期部５３ａのガタ状態を推測することができる。そして、同期部５３ｂの目標位相は、被同期部５３ａ及び同期部５３ｂのガタの詰まり方向、及び予め計測等して得られたそれぞれのガタ量を考慮して決定する。具体的には、ガタの詰まり方向にガタ量だけ確実に係合可能な範囲が拡大するため、被同期部５３ａ及び同期部５３ｂのガタ量だけ確実に係合可能な範囲を拡大後、その中間位置にドグ歯５５ｂの中央が位置するようにする。言い換えると、ドグ歯５５ａの中央位置を、溝の中央位置よりも被同期部５３ｂのガタの詰まり方向に被同期部５３ｂのガタ量の半分だけずらし、さらに同期部５３ａのガタの詰まり方向に同期部５３ａのガタ量の半分だけ目標位相をずらすようにＥＣＵ５０は目標位相を制御する。これにより、外乱等により位相制御に誤差が生じた場合でも、係合の確実性を向上させることができ、ショックの発生によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【図２】モータジェネレータ及び動力分割機構の構成を示す図である。
【図３】ドグクラッチの構造を示す図である。
【図４】ドグクラッチの被同期部及び同期部の一部を拡大した図である。
【図５】比較例に係るドグクラッチの係合可能な範囲を示す概念図である。
【図６】動力分配機構の共線図を示す図である。
【図７】実施形態に係るドグクラッチの係合可能な範囲を示す概念図である。
【図８】時間経過に伴うガタ状態、相対回転数、相対位相、及びアクチュエータの状態の変化を示すグラフである。
【図９】実施形態に係る処理手順を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
ＭＧ１、ＭＧ２  モータジェネレータ
１  エンジン
３  出力軸
５  ドグクラッチ
７  ブレーキ部
２０  動力分配機構
５３ａ  被同期部
５３ｂ  同期部
５５  ドグ歯
６０  アクチュエータ
１２、３２、４２  レゾルバ
【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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【図９】
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