JP2006027491A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発電機１４の回転数の過度な上昇を防ぎ、発電機１４の小型化・軽量化を図る。
【解決手段】
遊星歯車機構１６のサンギヤ１６ａに発電機１４、キャリア１６ｄにエンジン１０をそれぞれ接続し、リングギヤ１６ｂと駆動輪２０との動力伝達経路に走行用モータ１２を設ける。エンジン１０を停止した車両停車状態から発進する際には、走行用モータ１２によるモータ走行により車両を速やかに発進するとともに、発電機１４によりエンジン回転数をロックアップ目標回転数へ向けて制御して、ロックアップクラッチ２８を締結し、主としてエンジン１０により走行するエンジン走行へ切り換える。勾配検出センサ４０により検出される路面の勾配が大きく走行負荷が高い場合には、ロックアップ目標回転数を小さくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両駆動源としてエンジンと走行モータを併用するハイブリッド車両の駆動制御装置に関する。

特許文献１には、車両推進源としてエンジンと走行用モータとを併用し、主としてモータにより駆動輪を駆動するモータ走行と、主としてエンジンにより駆動輪を駆動するエンジン走行と、を実現するハイブリッド車両が開示されている。
特開２００１−１１２１１８号公報

歯車により連係される３つの回転要素を備えた遊星歯車機構を用い、その第１回転要素に発電機、第２回転要素にエンジンをそれぞれ接続するとともに、第３回転要素と駆動輪との動力伝達経路に走行用モータ及び変速機を設け、かつ、第２回転要素と第３回転要素との締結・開放を切り換えるロックアップクラッチを備えたハイブリッド車両では、発電機の回転数を制御することで、エンジン回転数を燃費効率の良い回転数に高精度に制御することが可能となる。

このようなハイブリッド車両では、ロックアップクラッチを開放した状態で主として走行用モータにより駆動輪を駆動するモータ走行と、ロックアップクラッチを締結した状態で主としてエンジンにより駆動輪を駆動するエンジン走行と、を行うことができる。例えば、車両停車中のエンジンを停止した状態（いわゆるアイドルストップ）から車両を発進する際には、先ずクラッチを開放した状態でのモータ走行により車両を速やかに発進させた後に、、このモータ走行からエンジン走行へ切り換えられる。この走行切換時には、発電機によりエンジンを駆動してエンジンを始動するととともに発電機による力行・回生動作を制御することによりエンジン回転数を所望のロックアップ目標回転数へ向けて制御して、走行モータの駆動により第３回転要素の回転数がロックアップ目標回転数に達した時点で、ロックアップクラッチを締結すれば、クラッチの締結によるトルクショックを伴うことなく走行モードを切り換えることが可能である。

しかしながら、路面（路面上の車両）の勾配によって、発進時の走行負荷が変化するので、加速時の車速の変化の度合い、つまり走行用モータや駆動輪に接続する第３回転要素の回転数の変化の度合いが異なるものとなる。特に、走行用モータが比較的小型のものでは、その傾向が大きく表われる。例えば、路面の勾配が大きい急な登り坂では、発進時の走行負荷が大きく、車速及び第３回転要素の回転数の立ち上がりが緩やかとなるので、エンジン回転数の立ち上がりに比して第３回転要素の回転数の立ち上がりが大きく遅れ、このため、両者の回転数差が大きくなって、遊星歯車機構により連係された発電機の回転数が過度に高くなり、発電機に要求される出力や定格（体格）が大きなものとなる。このため、発電機の大型化や重量増加を招くおそれがある。

更に言えば、このような発進時の走行負荷（勾配）の大きい状況では、第３回転要素の回転数がロックアップ目標回転数に至るまでの時間が長くなって、ロックアップクラッチを締結するまでの時間が長くなってしまい、加速応答性が低下するとともに、発電機や走行用モータによるエネルギー損失が増し、燃費の低下を招いてしまう。ロックアップクラッチを締結するまでの時間を短縮化するために、発電機や走行用モータの定格（体格）を大きくすると、装置の大型化や重量の増加を招き、好ましくない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、２自由度３要素の差動歯車装置を備え、この差動歯車装置の各要素の回転数の関係を示す共線図上、両側の要素にそれぞれ発電機と走行用モータとを接続し、内側の要素にエンジンを接続し、走行用モータが接続されている要素を駆動輪に繋がる動力伝達経路へ連結し、かつ、各要素を一体化した状態と２自由度を保って回転可能な状態とに切り換えるロックアップクラッチを有するハイブリッド車両の駆動制御装置において、車両停車中のエンジンを停止した状態で発進する際、上記ロックアップクラッチを開放した状態で、主として上記走行用モータにより駆動輪を駆動するモータ走行を行うモータ走行手段と、上記モータ走行からエンジン走行への走行切換時に、上記発電機によりエンジン回転数を所定のロックアップ目標回転数へ向けて制御して、上記ロックアップクラッチを締結する走行切換手段と、を有し、車両発進時の走行負荷に応じて、この走行負荷が大きいほど上記ロックアップ目標回転数を小さくすることを特徴としている。

車両停車中のエンジンを停止した状態（いわゆるアイドルストップ中）から発進する際、好ましくは、先ずモータ走行により車両を速やかに発進させてから、このモータ走行からエンジン走行へ切り換えられる。このような走行切換時には、発電機によりエンジン回転数をロックアップ目標回転数に制御・維持し、走行用モータによる車速の上昇に応じて走行用モータに接続する差動歯車装置の要素の回転数がロックアップ目標回転数まで上昇した時点で、ロックアップクラッチを締結すれば良い。但し、走行用モータのトルクには限界があるので、路面の勾配等に起因する走行負荷に応じて車速及び上記走行用モータに接続する要素の回転数の変化の度合い、つまり加速応答性は異なるものとなる。このため、例えば急な登り坂のように勾配が大きく走行負荷の大きい状況では、上記走行用モータに接続する要素のロックアップ目標回転数へ向けた回転数の上昇が緩やかなものとなって、エンジン回転数との偏差が大きくなり、差動歯車装置により連係された発電機の回転数が過度に高くなって、発電機に要求される出力・体格（定格）が大きなものとなるため、発電機の大型化や重量増加を招くおそれがある。本発明では、路面の勾配等に起因する走行負荷に応じて、この走行負荷が大きいほどロックアップ目標回転数を小さくしているので、このような発電機の回転数の過度な上昇を有効に低減・回避することができ、発電機の小型化・軽量化を図ることができる。

図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置を示す概略構成図である。この装置は、車両推進源としてエンジン１０及び走行用モータ１２を備えるとともに、発電機１４、差動歯車装置としての遊星歯車機構１６、無段変速機１８、及び一対の駆動輪２０を連繋する車輪軸２２等を有している。

エンジン１０は、周知のように、ガソリンや軽油を燃焼することにより駆動力を生じるものである。走行用モータ１２及び発電機１４は、共に、インバータ２６を介してバッテリ２４に接続され、力行運転及び回生運転の双方が可能な三相交流型のモータ・ジェネレータである。バッテリ２４は、走行用モータ１２や発電機１４に電力を供給したり、走行用モータ１２や発電機１４で発電・回生した電力を充電する。例えば、主として走行用モータ１２により駆動輪２０を駆動するモータ走行時には、バッテリ２４の直流電気エネルギーをインバータ２６で三相交流に変換し、その交流電気エネルギーを走行用モータ１２で機械エネルギーに変換して、車輪軸２２へ伝達する。回生・制動時には、エンジン１０や駆動輪２０側から伝達される機械エネルギーをモータ１２で三相交流エネルギーに変換し、更にインバータ２６で直流に変換して、バッテリ２４へ充電する。

２自由度３要素の差動歯車装置としての遊星歯車機構１６は、発電機１４に接続する第１回転要素としてのサンギヤ１６ａと、駆動輪２０側に接続する第３回転要素としてのリングギヤ１６ｂと、同心円状に配置されたサンギヤ１６ａの外周とリングギヤ１６ｂの内周に噛合う複数のピニオンギヤ１６ｃと、複数のピニオンギヤ１６ｃを回転自在に支持するとともに、エンジン１０に接続する第２回転要素としてのキャリア１６ｄと、を有し、かつ、上記のリングギヤ１６ｂとキャリア１６ｄとを機械的に固定可能なロックアップ式のクラッチ２８を備えている。

無段変速機１８は、変速比を最大（最ロー）から最小（最ハイ）の範囲で連続的に変更可能なベルト式又はトロイダル式の自動変速機であり、リングギヤ１６ｂと駆動輪２０との間の動力伝達経路に設けられている。但し、無段変速機に代えて周知の有段変速機を用いても良い。

走行用モータ１２は、リングギヤ１６ｂと無段変速機１８の間の動力伝達経路に設けられ、この実施例では無段変速機１８の入力軸に直列に接続されている。つまり、走行用モータ１２が接続されている歯車要素であるリングギヤ１６ｂを、駆動輪２０に繋がる動力伝達経路へ連結している。走行用モータ１２や発電機１４は、回転を増大させようと動作するとき、つまり正回転時に正トルクを出力するときや、負回転時に負トルクを出力するときには、モータとして機能し、インバータ２６を介してバッテリ２４から電力を消費する。また、走行用モータ１２や発電機１４は、回転を減少させようと動作するとき、つまり正回転時に負トルクを出力するときや、負回転時に正トルクを出力するときには、発電機として機能し、インバータ２６を介してバッテリ２４に充電する。

車両を走行させるために必要な駆動力は、主としてエンジン１０とモータ１２が出力する。典型的には、エンジン効率が良くないアイドル域や低速域や中高速低負荷域では、モータ１２のみを車両推進源とするモータ走行を行い、エンジン効率の良い運転域ではエンジン１０を主たる車両推進源とするエンジン走行を行い、エンジン１０の出力のみでは車両の要求駆動力が得られないような場合には、バッテリ２４からモータ１２へ電力を供給してモータ１２を力行運転し、このモータトルクをエンジントルクに上乗せ（アシスト）する。このモータ１２は、車両減速時に回生運転を行なうことにより減速エネルギーを回収し、インバータ２６を介してバッテリ２４に充電したり、エンジン走行中に発電機として動作させることもできる。

次に、遊星歯車機構１６の動作について説明する。リングギヤ１６ｂの歯数をＺｒ、サンギヤ１６ａの歯数をＺｓ、リングギヤ１６ｂとサンギヤ１６ａのギヤ比をλとすると、λ＝Ｚｓ／Ｚｒの関係となる。リングギヤ１６ｂの回転数をＮｒ、サンギヤ１６ａの回転数をＮｓ、キャリア１６ｄの回転数をＮｃとすると、これらの回転数とギヤ比λの関係は、次式（１）となる。

Ｎｒ＋λＮｓ＝（１＋λ）Ｎｃ…（１）
図２及び図３は、遊星歯車機構１６の各要素の回転数の関係を示す共線図である。この共線図上で、両側の要素であるサンギヤ１６ａとリングギヤ１６ｂには、それぞれ発電機１４と走行用モータ１２とが接続され、内側の要素であるキャリア１６ｄにエンジン１０が接続されている。無段変速機１８の入力回転数に相当するリングギヤ回転数Ｎｒは、車速と無段変速機１８の変速比に応じて変化し、例えば高速走行時のように無段変速機１８の変速比が最小に維持されている状況では、車速に応じて変動する。従って、図２の共線図に示すように、サンギヤ１６ａの回転数（発電機１４の回転数）を調整・制御することにより、キャリア１６ｄの回転数、すなわちエンジン回転数を高精度に変更・制御することができる。遊星歯車機構１６の２つのギヤを固定すると、Ｎｒ＝Ｎｓ＝Ｎｃとなり、ギヤ比１で動作する。従って、ロックアップクラッチ２８によりリングギヤ１６ｂとキャリア１６ｄとを締結すると、遊星歯車機構１６を構成する３つの回転要素１６ａ，１６ｂ，１６ｄが一体的に回転する。

再び図１を参照して、このハイブリッド車両は、周知のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備え、様々な機能をプログラムとして記憶・実行する制御装置３０〜３６を備えている。すなわち、このハイブリッド車両は、燃料噴射制御や点火時期制御のようなエンジン制御を行うエンジン制御装置３１と、インバータ２６を介して走行用モータ１２の回転数やトルクを制御するモータ制御装置３２と、インバータ２６を介して発電機１４の回転数やトルクを制御する発電機制御装置３３と、バッテリ２４の充電状態を検出するバッテリ制御装置３４と、車両走行状況に応じてロックアップクラッチ２８の締結・開放を切換制御するクラッチ制御装置３５と、無段変速機１８を変速制御する変速機制御装置３６と、を備えている。これらの制御装置３１〜３６は、車両の動作を統括的に制御する車両制御装置３０と電気的に接続されている。この車両制御装置３０は、アクセル開度センサ３７、車速センサ３８、回転センサ３９及び勾配検出センサ４０のような各種センサから検出される車両運転状態に基づいて、後述する図４〜図９に示すような制御ルーチンを実行する。勾配検出センサ４０は、周知のように、路面及びこの路面上の車両の勾配あるいは勾配率を検出するものである。

図４〜９は、本実施例に係る制御の流れを示すフローチャートである。図４を参照して、Ｓ（ステップ）１では、アクセル開度センサ３７で検出されるアクセル開度を読み込む。Ｓ２では、車速センサ３８で検出される車速を読み込む。Ｓ３では、バッテリ制御装置３４で検出されるバッテリ充電状態（ＳＯＣ）を読み込む。Ｓ４では車両目標出力Ｐｒｅｑを計算する。具体的には、先ずアクセル開度と車速に基づいて、車両走行に必要な車両要求駆動出力を求める。この車両要求駆動出力は、典型的には、アクセル開度と車速とをパラメータとして予め用意したマップから検索する。また、ＳＯＣからバッテリの要求発電出力を求める。この要求発電出力は、例えば、予めＳＯＣ毎に設定された数値を使用する。これら車両要求駆動出力と要求発電出力の和に、補機等の消費電力やパワートレイン損失分を加味して、車両目標出力Ｐｒｅｑを求める。

Ｓ５では、このＰｒｅｑと、モータ走行許可出力Ｐｍａｂｌｅと、を比較する。モータ走行許可出力Ｐｍａｂｌｅは、モータ１２自体の定格特性及びバッテリ２４の充電状態（ＳＯＣ）等に基づいて車両制御装置３０により算出される。ＰｒｅｑがＰｍａｂｌｅよりも大きい場合にはエンジン走行モード（図６）へ移行し、少なくともＰｒｅｑがＰｍａｂｌｅ以下であることを含む所定のモータ走行条件の時にはモータ走行モード（図５）へ移行する。

なお、減速時にも基本的にモータ走行となる。但し、発電機１４の最大回転数や最大出力に応じて、モータ走行可能車速を制限しても良い。

図５を参照して、モータ走行モードについて説明する。Ｓ６ではロックアップクラッチ２８がＯＮすなわち締結されているかを判定する。締結状態であれば、Ｓ７へ進み、ロックアップクラッチ２８を開放する。Ｓ８では、周知の回転センサ等により検出又は推定されるモータ１２の回転数と、車両駆動出力とに基づいて、モータ１２の目標トルクを算出する。Ｓ９ではこの目標トルクをモータ制御装置３２へ指令する。Ｓ１０では、モータ１２が効率の良い回転数で動作するように、上記の目標トルク及び車速に応じて無段変速機１８の目標（入力）回転数を設定し、これを変速機制御装置３６へ指令する。この指令を受けて無段変速機１８が変速制御される。このモータ走行中、発電機１４が無負荷状態であれば（トルク制御や回転数制御が行われていなければ）、図３の（Ａ）に示すように、エンジン１０のフリクションによりキャリア１６ｄの回転数が０（ゼロ）に維持され、サンギヤ１６ａがリングギヤ１６ｂに対して逆回転する。

図６を参照して、エンジン走行モードについて説明する。Ｓ１１では、回転センサ３９により検出されるエンジン１０の実回転数ｒＮｅを読み込む。Ｓ１２では、車両要求出力Ｐｒｅｑと、予め設定・記憶されたエンジンの最良燃費線を示す制御マップ（図示省略）とに基づいて、目標エンジン回転数ｔＮｅを算出する。すなわち、アクセル開度等に基づいて設定されるエンジン目標トルクを、上記マップの最良燃費線上にマッピングして、目標回転数ｔＮｅを設定する。Ｓ１３では、エンジンが始動しているか、つまり燃料を点火することによりエンジンが出力を発生する状態であるかを判断する。始動していなければエンジン始動モード（図７参照）へ移行する。始動していればＳ１４へ進み、無段変速機１８の目標入力回転数として目標回転数ｔＮｅを変速機制御装置３６へ指令する。Ｓ１５では、指令を受けて変速機制御装置３６が目標入力回転数へ向けて無段変速機１８の変速制御を開始する。

例えば車速が低い状況では、無段変速機１８の変速比を制御することにより、ロックアップクラッチ２８が締結されていても、無段変速機１８の入力回転数、すなわちリングギヤ回転数Ｎｒを目標エンジン回転数ｔＮｅに維持することができる。しかしながら、車速が高い場合等では、ロックアップクラッチ２８が締結されていると、無段変速機１８の変速比を最小に設定しても、リングギヤ回転数Ｎｒを目標エンジン回転数ｔＮｅまで下げることができない。そこで本実施例では、目標エンジン回転数ｔＮｅとリングギヤ回転数Ｎｒとの比較に基づいて、ロックアップクラッチ２８の締結−開放を切り換えている。詳しくは、Ｓ１６では、リングギヤ回転数Ｎｒと目標エンジン回転数ｔＮｅとを比較する。リングギヤ回転数Ｎｒは、周知の回転センサ等を用いて直接的に検出しても良く、あるいは走行用モータ１２の回転数を代用しても良く、あるいは車速と無段変速機１８の変速状態とに基づいて演算・推定しても良い。すなわち、Ｓ１５において、リングギヤ回転数Ｎｒが目標エンジン回転数ｔＮｅへ近づくように、無段変速機１８を変速制御した上で、Ｓ１６へ進みリングギヤ回転数Ｎｒが目標エンジン回転数ｔＮｅ以上であるかを比較している。従って、Ｓ１６の判定は、無段変速機１８の変速比が最小のときのリングギヤ回転数Ｎｒ、すなわちリングギヤ回転数Ｎｒの下限値が、目標エンジン回転数ｔＮｅ以上であるかを判定していると言い換えることができる。

ｔＮｅがＮｒ以上である場合、すなわちロックアップクラッチ２８を締結したままでも無段変速機１８を変速制御することによりリングギヤ回転数Ｎｒを目標エンジン回転数ｔＮｅに維持することができる運転条件のときには、ロックアップクラッチ２８を締結する遊星固定モード（図８）へ移行し、ｔＮｅがＮｒよりも低い場合、すなわちロックアップクラッチ２８を締結したままでは無段変速機１８を変速制御してもリングギヤ回転数Ｎｒを目標エンジン回転数ｔＮｅまで下げることができない運転条件のときには、ロックアップクラッチ２８を開放する遊星差動モード（図９）へ移行する。

図７を参照して、上記のエンジン始動モードについて説明する。例えば、アイドル運転域や極低負荷域からの加速時に、モータ走行モードからエンジン始動モードへ移行する。モータ走行中には、エンジンフリクションを軽減するためにロックアップクラッチ２８が開放されているため、発電機１４が無負荷状態であれば、エンジンフリクションによりエンジン回転数はほぼ０（ゼロ）に維持されている。従って、上記の式（１）及び図３の（Ａ）から明らかなように、発電機１４は負回転（リングギヤ１６ｂに対して逆回転）となる。この発電機の実回転数は、例えばリングギヤ回転数Ｎｒとエンジン回転数ｒＮｅから求めることができる。エンジン１０を点火・始動するためには、エンジン回転数をエンジン始動可能回転数Ｎｅｓｔａｒｔ（例えば６００回転）まで上げる必要がある。このエンジン始動可能回転数Ｎｅｓｔａｒｔに対応する発電機の目標回転数を演算し、この目標回転数と上記発電機の実回転数との差に基づいて、発電機の目標トルクを演算し、この目標トルクを発電機制御装置３３へ指令する（Ｓ１７）。これにより発電機が正回転方向に増速制御され、エンジン回転数がＮｅｓｔａｒｔへ向けて上昇していく。このようにエンジン回転数がＮｅｓｔａｒｔへ向けて上昇していく過程では、典型的には、発電機の目標トルクが常に正トルクで、発電機は負回転から正回転へ移行するため、負回転しているときには発電していることになってバッテリへ電力を充電し、正回転しているときにはバッテリから電力を消費することになる。Ｓ１８では、実エンジン回転数ｒＮｅとＮｅｓｔａｒｔとを比較する。ｒＮｅがＮｅｓｔａｒｔに達すると、エンジンの始動（燃料供給及び火花点火）を開始する（Ｓ１９）。典型的なエンジン始動モードの共線図を図３の（Ｂ’）→（Ｂ）に示す。

図８を参照して、上記の遊星固定モードについて説明する。Ｓ２０では、ロックアップクラッチ２８が締結状態（ＯＮ）であるか開放状態（ＯＦＦ）であるかを判定する。クラッチ２８がＯＮであれば、車両要求出力とエンジン実回転数ｒＮｅとによりエンジン目標トルクｔＴｅを計算し（Ｓ２４）、この目標トルクｔＴｅをエンジン制御装置３１へ指令する（Ｓ２５）。このようにクラッチが締結されている場合、エンジン１０の出力は直接的に発電機１４と駆動輪２０側とに伝達される。エンジン目標トルクｔＴｅがエンジン最大トルクＴｅｍａｘよりも大きい場合、可能であれば不足分（ｔＴｅ−Ｔｅｍａｘ）のトルクをモータ１２によりアシストする。また、ｔＴｅが目標駆動出力ｔＴｄよりも大きい場合、余剰分（ｔＴｄ−ｔＴｅ）のトルクを発電機１４とモータ１２の一方もしくは両方で回生する。

Ｓ２０でクラッチが開放状態であると判定されればＳ２１Ａへ進む。このＳ２１Ａでは、勾配検出センサ４０により検出される勾配に基づいて、図１０に示す設定マップを参照し、ロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを算出・設定する（ロックアップ目標回転数設定手段）。つまり、路面の勾配に応じてロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを変化させており、具体的には図１０に示すように勾配が大きくなる（つまり、登り坂が急になる）ほどロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを高くしている。Ｓ２１Ｂでは、上記のロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐに基づいて、実エンジン回転数ｒＮｅがロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐとなるように、発電機１４の目標トルク（又は目標回転数）を演算する。Ｓ２１Ｃでは、この目標トルク（又は目標回転数）を発電機制御装置３３へ指令する。これにより目標トルク（又は目標回転数）へ向けて発電機１４の動作が制御される。

続くＳ２２では、実エンジン回転数ｒＮｅとリングギヤ回転数Ｎｒとが等しいか、あるいは両者の偏差が所定値未満となったかを判定する。例えばアイドルや低速域からの加速中にモータ走行からエンジン走行へ切り換えられるような場合には、上記のＳ２１Ａ〜Ｓ２１Ｃの処理により発電機１４によってエンジン回転数がロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐに速やかに上昇し、このようにエンジン回転数がロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐの近傍に保持されている状態で、モータ１２の駆動による車速の上昇に伴ってリングギヤ回転数Ｎｒがロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐまで上昇した時点で、ｒＮｅとＮｒとがほぼ等しくなる。

Ｓ２２において、ｒＮｅとＮｒとがほぼ等しくなり、ロックアップクラッチ２８を円滑に締結できると判断されると、Ｓ２３へ進み、ロックアップクラッチ２８を締結する。クラッチ締結後には、上述したように、車両要求出力とエンジン実回転数ｒＮｅとによりエンジン目標トルクｔＴｅを計算し（Ｓ２４）、この目標トルクｔＴｅをエンジン制御装置３１へ指令する（Ｓ２５）。ロックアップクラッチ２８の締結後には、リングギヤ回転数Ｎｒが目標エンジン回転数ｔＮｅへ近づくように無段変速機１８が変速制御される。この遊星固定モードの典型的な共線図を図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。

図９を参照して、上記の遊星差動モードについて説明する。まず、ロックアップクラッチ２８の状態を検出し、クラッチ２８が締結されていればＳ２６からＳ２７へ進み、クラッチ２８を速やかに開放する。Ｓ２８では、目標エンジン回転数ｔＮｅとリングギヤ回転数Ｎｒとの差に基づいて発電機の目標回転数（又は目標トルク）を算出し、この目標回転数（又は目標トルク）を発電機制御装置３３へ指令して、発電機を回転数制御（又はトルク制御）する。あるいは、ｔＮｅとｒＮｅより発電機の目標トルクを計算し、この目標トルクを発電機制御装置３３に指令する。この遊星差動モードにおいては、ｔＮｅがｒＮｅより小さいので、発電機の目標トルクは負トルクとなり、発電機１４は減速制御され、バッテリ２４が充電されることになる。従って、仮にバッテリ２４のＳＯＣが低くても、本ルーチンの実行が可能である。Ｓ２９では車両要求出力とｒＮｅよりエンジンの目標トルクを計算し、この目標トルクをエンジン制御装置に指令する（Ｓ３０）。この遊星差動モードの典型的な共線図を図３（Ｃ）→（Ｂ）に示す。

図１１は、エンジン１０を停止している状態での車両停車中、つまり信号待ち等でのアイドルストップ状態から車両を発進する際のタイムチャートである。このようなアイドルストップからの発進時には、先ずロックアップクラッチ２８を開放したモータ走行モードにより車両を速やかに発進させつつ、発電機によりエンジン１０を始動してロックアップクラッチ２８を締結し、このモータ走行モードからエンジン走行モードへ移行する。なお、図１１中、（Ａ）が勾配が小さい（例えば、勾配率が０％）、（Ｂ）及び（Ｃ）が勾配が大きい（例えば、勾配率が３０％）のときに対応している。

先ず、ロックアップクラッチ２８が締結される時期Ｔｕｐに至るまでのモータ走行では、モータ１２により駆動輪２０が駆動されて車速及び変速機入力回転数、すなわち第３歯車要素であるリングギヤの回転数Ｎｒが徐々に上昇していく一方、発電機１４によりエンジン１０を始動してエンジン回転数をロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐへ向けて制御する。一般的な定格のモータ１２を使用した場合、通常、エンジン回転数の上昇に比してモータ１２によるリングギヤ回転数Ｎｒの上昇が遅れるため、エンジン回転数が速やかにロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐに到達し、このロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐに維持されている状態で、変速機入力回転数Ｎｒがロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐに到達した時点で、ロックアップクラッチ２８が締結されることとなる。

変速機入力回転数Ｎｒの上昇度合いは路面の勾配のような走行負荷に応じて変動する。具体的には、路面の勾配すなわち走行負荷が大きいほど、変速機入力回転数Ｎｒの上昇が緩やかなものとなる。従って、仮に図１０（Ｂ）に示すように、ロックアップ目標回転数を勾配の低い時（Ａ）と同じ値Ｎｅｕｐ１としていると、エンジン回転数と変速機入力回転数との偏差ΔＮが大きくなり、発電機１４の回転数（サンギヤ回転数）Ｎｓが過度に高くなってしまう。一般的に発電機１４は回転数が高くなると出力・トルクが大きく低下する傾向にあるために、発電機１４の回転数が高くなると、発電機１４に要求される定格が大きくなり、大型化や重量増加を招いてしまう。また、ロックアップクラッチ２８を締結する時期Ｔｕｐが遅くなってしまうので、発電機１４やモータ１２のエネルギー損失が大きくなるとともに、加速応答性が低下する。

これに対して本実施例では、図１０（Ｃ）に示すように、勾配が大きくなるほど、つまり走行負荷が大きくなるほど、ロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐ２を低く（小さく）している。従って、エンジン回転数と変速機入力回転数との偏差ΔＮが低く抑制され、発電機１４の回転数Ｎｓの過度な上昇が抑制される。よって、発電機１４の出力・定格を低く抑制することが可能で、発電機１４の小型化・軽量化が可能である。また、ロックアップクラッチ２８を締結する時期Ｔｕｐが早くなり、エネルギー損失が抑制されるとともに、加速性能が向上する。

なお、例えば図１０（Ａ）に示すように勾配が小さい状況で、図１０（Ｃ）に示すように勾配が大きい時と同じようにロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐ２を低く設定すると、エンジン回転数がロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐに安定して維持される前にリングギヤ回転数Ｎｒがロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐに到達するおそれがあり、良好にロックアップクラッチ２８を締結することができないおそれがある。本実施例では、勾配に応じてロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを設定しているために、ロックアップクラッチ２８の締結を円滑かつ迅速に行いつつ、発電機１４の過度な上昇を抑制することができるのである。

より好ましくは、発電機１４のコイル温度やバッテリの充電状態（ＳＯＣ）によってバッテリ２４への入力電力が制限されることがあるので、コイル温度やＳＯＣが高いほどロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを低くする。これにより、ロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを更に適正化して、さらなる発電機１４の小型化・軽量化を図ることができる。

以上の説明より把握し得る本発明の技術思想について以下に列記する。但し、本発明は、参照符号を付した図示実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。

（１）２自由度３要素の差動歯車装置１６を備え、
この差動歯車装置の各要素１６ａ，１６ｂ，１６ｄの回転数の関係を示す共線図上、両側の要素１６ａ，１６ｂにそれぞれ発電機１４と走行用モータ１２とを接続し、内側の要素１６ｄにエンジン１０を接続し、走行用モータ１２が接続されている要素１６ｂを駆動輪２０に繋がる動力伝達経路へ連結し、
かつ、各要素を一体化した状態と２自由度を保って回転可能な状態とに切り換えるロックアップクラッチ２８を有する。

車両停車中のエンジン１０を停止した状態で発進する際、上記ロックアップクラッチ２８を開放した状態で、主として上記走行用モータ１２により駆動輪２０を駆動するモータ走行を行うモータ走行手段と、
上記モータ走行からエンジン走行への走行切換時に、上記発電機１４によりエンジン回転数を所定のロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐへ向けて制御して、上記ロックアップクラッチ２８を締結する走行切換手段と、を有し、
車両発進時の走行負荷に応じて、この走行負荷が大きいほど上記ロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを小さくする。

（２）より好ましくは図１０に示すように、上記勾配が大きくなるほど上記ロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを小さくする。

（３）更に好ましくは、発電機１４のコイル温度及びバッテリ２４の蓄電量の少なくとも一方が高くなるほど、上記ロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを小さくする。

（４）より具体的には図１１に示すように、車両発進加速中に上記モータ走行からエンジン走行へ切り換える時に、上記発電機１４によりエンジン１０を始動してエンジン回転数ｒＮｅをロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐに維持し、上記走行用モータ１２によってこの走行用モータに接続する要素の回転数Ｎｒが上記ロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐに達した時点で、上記ロックアップクラッチ２８を締結する。

（５）典型的には、上記差動歯車装置が遊星歯車機構１６であり、上記３つの要素がサンギヤ１６ａ、プラネタリギヤ１６ｃを支持するキャリア１８ｄ及びリングギヤ１６ｂである。

この場合、図１１に示すように、クラッチ締結Ｔｕｐ前のモータ走行中に、エンジン回転数とリングギヤ回転数との偏差ΔＮが大きくなるに従って、遊星歯車機構１６で連係されている発電機１４の回転数が高くなる（図２，３参照）。本発明によれば、路面の勾配に応じてロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを変化させることにより、上記の偏差ΔＮを抑制して、発電機１４の過度な回転数の上昇を抑制することができる。

（６）第１回転要素１６ａと第２回転要素１６ｄと第３回転要素１６ｂとを備える差動歯車装置１６と、
上記第１回転要素１６ａに接続する発電機１４と、
上記第２回転要素１６ｄに接続するエンジン１０と、
上記第３回転要素１６ｂと駆動輪２０との動力伝達経路に設けられる走行用モータ１２と、
上記第２回転要素１６ｄと第３回転要素１６ｂとの締結・開放を切り換えるロックアップクラッチ２８と、
上記ロックアップクラッチ２８を開放した状態で、主として上記走行用モータ１２により駆動輪を駆動するモータ走行を行うモータ走行手段（図５）と、
上記ロックアップクラッチ２８を締結した状態で、主としてエンジン１０により駆動輪を駆動するエンジン走行を行うエンジン走行手段（図８）と、
ロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐを設定するロックアップ目標回転数設定手段（図８のＳ２１Ａ）と、
上記モータ走行からエンジン走行への走行切換時に、上記発電機１４によりエンジン回転数ｒＮｅを上記ロックアップ目標回転数Ｎｅｕｐへ向けて制御して、上記ロックアップクラッチ２８を締結する走行切換手段（図８のＳ２１Ｂ，Ｓ２１Ｃ及びＳ２２）と、
路面の勾配を検出する勾配検出手段（勾配検出センサ４０）と、を有し、
上記ロックアップ目標回転数設定手段が、上記路面の勾配に応じてロックアップ目標回転数を変化させる（図１０参照）。

本発明の一実施例に係る車両のトルク制御装置を示す概略構成図。 本実施例に係る遊星歯車機構の共線図。 同じく本実施例に係る遊星歯車機構の共線図。 本実施例の制御の流れを示すフローチャートの一部。 モータ走行モードの処理内容を示す上記フローチャートの一部。 エンジン走行モードの処理内容を示す上記フローチャートの一部。 エンジン始動モードの処理内容を示す上記フローチャートの一部。 遊星固定モードの処理内容を示す上記フローチャートの一部。 遊星差動モードの処理内容を示す上記フローチャートの一部。 ロックアップ目標回転数の設定マップの一例。 モータ走行からエンジン走行へ切り換える車両加速時のタイムチャート。

符号の説明

１０…エンジン
１２…走行用モータ
１４…発電機
１６…遊星歯車機構（差動歯車装置）
１６ａ…サンギヤ（第１回転要素）
１６ｂ…リングギヤ（第３回転要素）
１６ｄ…キャリア（第２回転要素）
１８…無段変速機
２０…駆動輪
２４…バッテリ
２８…ロックアップクラッチ
４０…勾配検出センサ（勾配検出手段）

Claims (5)

1. ２自由度３要素の差動歯車装置を備え、
   この差動歯車装置の各要素の回転数の関係を示す共線図上、両側の要素にそれぞれ発電機と走行用モータとを接続し、内側の要素にエンジンを接続し、走行用モータが接続されている要素を駆動輪に繋がる動力伝達経路へ連結し、
   かつ、各要素を一体化した状態と２自由度を保って回転可能な状態とに切り換えるロックアップクラッチを有するハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   車両停車中のエンジンを停止した状態で発進する際、上記ロックアップクラッチを開放した状態で、主として上記走行用モータにより駆動輪を駆動するモータ走行を行うモータ走行手段と、
   上記モータ走行からエンジン走行への走行切換時に、上記発電機によりエンジン回転数を所定のロックアップ目標回転数へ向けて制御して、上記ロックアップクラッチを締結する走行切換手段と、を有し、
   車両発進時の走行負荷に応じて、この走行負荷が大きいほど上記ロックアップ目標回転数を小さくすることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
2. 路面の勾配を検出する勾配検出手段を有し、
   上記勾配が大きくなるほど上記ロックアップ目標回転数を小さくすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
3. 上記発電機のコイル温度及びバッテリの蓄電量の少なくとも一方が高くなるほど、上記ロックアップ目標回転数を小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
4. 上記走行切換手段は、車両発進加速中に上記モータ走行からエンジン走行へ切り換える時に、上記発電機によりエンジンを始動してエンジン回転数をロックアップ目標回転数に維持し、上記走行用モータにより、この走行用モータに接続する差動歯車装置の要素の回転数が上記ロックアップ目標回転数に達した時点で、上記ロックアップクラッチを締結することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
5. 上記差動歯車装置が遊星歯車機構であり、上記３要素がサンギヤ、プラネタリギヤを支持するキャリア、及びリングギヤであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。