JP2021109551A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反力トルクを出力するモータへの通電を停止した状態で駆動力源の回転数が低下した場合に、その駆動力源の回転数が低下することを要因として車両が振動することを抑制できる車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】エンジントルクを出力部材に伝達するための反力トルクを出力する第１モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、エンジンの回転数が低下する場合に、第１モータ、または出力部材に連結された第２モータへの電力の供給を再開して（ステップＳ４）、第１モータの回転数の変動に基づくイナーシャトルクを減殺するための減殺トルクを第１モータから出力し、またはエンジンの回転数の変動に伴って生じる出力部材の振動を減衰するための減殺トルクを第２モータから出力する（ステップＳ６、ステップＳ７）。【選択図】図６

Description

この発明は、駆動力源と、モータと、出力部材とを差動回転できるように連結する差動機構を備えた車両の駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１には、エンジンが連結された第１回転要素と、モータが連結された第２回転要素と、第３回転要素とによって差動作用を行う第１遊星歯車機構と、第３回転要素に連結された第４回転要素と、出力部材に連結された第５回転要素と、第６回転要素とによって差動作用を行う第２遊星歯車機構と、第１回転要素と第２回転要素とのいずれか一方の回転要素と第６回転要素とを連結する第１クラッチ機構と、第２遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの回転要素を連結する第２クラッチ機構とを備えたハイブリッド車両が記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、第１クラッチ機構を係合し、かつ第２クラッチ機構を解放したローモードと、第１クラッチ機構を解放し、かつ第２クラッチ機構を係合したハイモードとを設定することができるように構成されている。これらの各モードは、モータによって反力トルクを出力することにより、エンジンから出力されたトルクが出力部材に伝達される。

特開２０１７−７４３７号公報

特許文献１に記載された車両は、ローモードやハイモードを設定している状態で、エンジントルクを出力部材に伝達するためには、上述したようにモータにより反力トルクを出力する。言い換えると、モータへの通電を遮断するなどによってモータから反力トルクを出力しないことにより、エンジンと出力部材との間のトルクの伝達を遮断できる。

一方、上述したローモードやハイモードは、第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構を介してエンジンとモータとが差動回転可能に連結されているため、エンジン回転数が変動することに伴ってモータ回転数が変動する。したがって、モータへの通電を遮断した状態でエンジンへの燃料の供給を停止するなどした場合には、エンジン回転数がフリクショントルクやポンピングロスなどの抵抗力によって低下し、それに伴ってモータ回転数が変化する。そのようにモータ回転数が変化する場合には、モータ回転数の変化率に応じたイナーシャトルクが生じ、このイナーシャトルクは、エンジン回転数を維持するように作用する。すなわち、反力トルクとして作用する。エンジン回転数が低下する際には、フリクショントルクなどの抵抗力が変動（脈動）するため、その抵抗力が起振力となってエンジンの出力軸が振動する。そのため、エンジン回転数が低下する際に、モータのイナーシャトルクが反力トルクとして機能することにより、上記抵抗力が出力部材に伝達され、その結果、車両が振動する可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、反力トルクを出力するモータへの通電を停止した状態で駆動力源の回転数が低下した場合に、その駆動力源の回転数が低下することを要因として車両が振動することを抑制できる車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源と第１モータと出力部材とによって差動作用を行い、前記第１モータから反力トルクを出力することにより、前記駆動力源の駆動トルクを前記出力部材に伝達するように構成された差動機構を有する車両の駆動力制御装置において、前記駆動力源と前記第１モータとのトルクを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、前記駆動力源の回転数が低下する場合に、前記第１モータへの電力の供給を再開して前記第１モータを起動させ、前記駆動力源の回転数の低下に応じた前記第１モータの回転数の変動に基づくイナーシャトルクを減殺するための減殺トルクを前記第１モータから出力することを特徴とするものである。

また、この発明は、駆動力源と第１モータと出力部材とによって差動作用を行い、前記第１モータから反力トルクを出力することにより、前記駆動力源の駆動トルクを前記出力部材に伝達するように構成された差動機構と、前記出力部材に連結された駆動輪、または前記駆動輪とは異なる他の駆動輪にトルクを伝達する第２モータとを備えた車両の駆動力制御装置において、前記駆動力源、前記第１モータ、および前記第２モータのトルクを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１モータおよび前記第２モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、前記駆動力源の回転数が低下する場合に、前記第２モータへの電力の供給を再開して前記第２モータを起動させ、前記駆動力源の回転数の変動に伴って生じる前記出力部材の振動を減衰するための減殺トルクを前記第２モータから出力することを特徴とするものである。

また、この発明では、前記差動機構は、前記駆動力源の駆動トルクに対する前記出力部材に伝達されるトルクの比であるトルクの分割率が、予め定められた所定率である第１モードと、前記分割率が前記所定率よりも小さい第２モードとを設定可能に構成され、前記減殺トルクは、前記第１モードが設定されている場合に、前記第２モードが設定されている場合よりも大きくしてよい。

また、この発明では、前記コントローラは、前記駆動力源の回転数が高回転数であるほど、前記減殺トルクを大きくしてよい。

また、この発明では、前記非駆動レンジは、前記駆動力源から前記出力部材への駆動トルクの伝達を遮断するニュートラルレンジと、前記駆動力源から前記出力部材への駆動トルクの伝達を遮断するとともに、前記出力部材の回転を制限するパーキングロックを実行するパーキングレンジとの少なくともいずれか一方を含んでよい。

また、この発明では、前記出力部材とトルク伝達可能に連結されたパーキングギヤと、前記パーキングギヤに係合することにより前記出力部材の回転を制限するパーキングポールとを更に備え、前記非駆動レンジは、前記パーキングレンジであり、前記コントローラは、前記パーキングギヤと前記パーキングポールとが、前記パーキングギヤの回転方向における所定方向で接触するように、前記減殺トルクを制御してよい。

また、この発明では、前記駆動力源は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることにより駆動トルクを発生させるエンジンを含み、前記エンジンに燃料を供給することを停止することにより、前記エンジンの回転数が低下するように構成されていてよい。

また、この発明では、前記駆動力源は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることにより駆動トルクを発生させるエンジンを含み、前記混合気を着火するための点火装置を更に備え、前記点火装置による前記混合気の着火を停止することにより前記エンジンの回転数が低下するように構成されていてよい。

この発明によれば、差動機構に連結され、駆動力源の駆動トルクを出力部材に伝達するための反力トルクを出力する第１モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、駆動力源の回転数が低下する場合には、第１モータ、または出力部材にトルクを伝達する第２モータへの電力の供給が再開される。そして、駆動力源の回転数の低下に応じた第１モータの回転数の変動に基づくイナーシャトルクを減殺するように第１モータから減殺トルクが出力され、または、駆動力源の回転数の変動に伴って生じる出力部材の振動を減衰するように第２モータから減殺トルクが出力される。したがって、駆動力源の回転数の低下時におけるフリクショントルクやポンピングロスなどの抵抗力が起振力となってエンジンの出力軸が振動した場合であっても、第１モータのイナーシャトルクを減殺することにより、上記抵抗力が出力部材に伝達されることを抑制でき、または出力部材に伝達された抵抗力を第２モータから出力する減殺トルクにより減殺することができる。その結果、駆動輪に脈動した抵抗力が伝達されることを抑制できるため、車両が振動することを抑制でき、運転者が違和感を抱くことを抑制できる。

この発明の実施形態における車両の一例を説明するためのスケルトン図である。 電子制御装置（ＥＣＵ）の構成を説明するためのブロック図である。 HV-Hiモードでの動作状態を説明するための共線図である。 HV-Loモードでの動作状態を説明するための共線図である。 直結モードでの動作状態を説明するための共線図である。 この発明の実施形態における車両の駆動力制御装置の制御例を説明するためのフローチャートである。 出力部材に伝達される起振力を減殺するように第２モータから減殺トルクを出力する例を説明するためのタイムチャートである。

この発明の実施形態における車両Ｖｅの一例を図１を参照して説明する。図１に示す車両Ｖｅは、エンジン（ＥＮＧ）１と、二つのモータ２，３とを有するハイブリッド駆動装置（以下、単に駆動装置と記す）４を備えている。この駆動装置４は、前輪（駆動輪）５Ｒ，５Ｌを駆動するように構成されている。エンジン１は、従来知られたガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどであって、供給される燃料と空気との混合気を燃焼することにより駆動トルクを出力し、また、その混合気の燃焼を停止すること、すなわち、燃料の供給を停止することにより、フリクショントルクやポンピングロスなどに応じた制動トルクを出力することができるように構成されている。このエンジン１が、この発明の実施形態における「駆動力源」に相当する。

第１モータ２は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ１）によって構成され、エンジン１の回転数を第１モータ２によって制御するとともに、第１モータ２で発電した電力により第２モータ３を駆動し、その第２モータ３が出力するトルクを走行のための駆動トルクに加えることができるように構成されている。この第２モータ３は、発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ２）によって構成することができる。なお、第１モータ２および第２モータ３は、例えば、ロータに永久磁石を取り付けた、永久磁石式の同期モータなどの交流モータによって構成することができる。

エンジン１には、この発明の実施形態における「差動機構」に相当する動力分割機構６が連結されている。この動力分割機構６は、エンジン１が出力したトルクを第１モータ２側と出力側とに分割するものであって、そのようにトルクを分割する機能を主とする分割部７と、そのトルクの分割率を変更する機能を主とする変速部８とにより構成されている。

分割部７は、三つの回転要素によって差動作用を行う構成であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構（第１差動機構）によって構成されている。図１に示す分割部７は、サンギヤ９と、サンギヤ９に対して同心円上に配置された、内歯歯車であるリングギヤ１０と、これらサンギヤ９とリングギヤ１０との間に配置されてサンギヤ９とリングギヤ１０とに噛み合っているピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１を自転および公転可能に保持するキャリヤ１２とを有している。

エンジン１が出力したトルクが前記キャリヤ１２に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン１の出力軸１３に、動力分割機構６の入力軸１４が連結され、その入力軸１４がキャリヤ１２に連結されている。また、サンギヤ９に第１モータ２が連結されている。なお、キャリヤ１２と入力軸１４とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構（図示せず）を介してキャリヤ１２と入力軸１４とを連結してもよい。また、その出力軸１３と入力軸１４との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構（図示せず）を配置してもよい。さらに、第１モータ２とサンギヤ９とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構（図示せず）を介して第１モータ２とサンギヤ９とを連結してもよい。

変速部８は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、変速部８は、上記の分割部７と同様に、サンギヤ１５と、サンギヤ１５に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１６と、これらサンギヤ１５とリングギヤ１６との間に配置されてこれらサンギヤ１５およびリングギヤ１６に噛み合っているピニオンギヤ１７と、ピニオンギヤ１７を自転および公転可能に保持しているキャリヤ１８とを有している。したがって、変速部８は、サンギヤ１５、リングギヤ１６、およびキャリヤ１８の三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構（第２差動機構）となっている。この変速部８におけるサンギヤ１５に分割部７におけるリングギヤ１０が連結されている。また、変速部８におけるリングギヤ１６に、出力ギヤ１９が連結されている。この出力ギヤ１９またはリングギヤ１６が、この発明の実施形態における「出力部材」に相当する。

上記の分割部７と変速部８とが複合遊星歯車機構を構成するように第１クラッチ機構（第１係合機構）ＣＬ１が設けられている。第１クラッチ機構ＣＬ１は、変速部８におけるキャリヤ１８を、分割部７におけるキャリヤ１２および入力軸１４に選択的に連結するためのものであって、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。この第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させることにより分割部７におけるキャリヤ１２と変速部８におけるキャリヤ１８とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部７におけるサンギヤ９が反力要素となり、さらに変速部８におけるリングギヤ１６が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。

さらに、変速部８の全体を一体化させるための第２クラッチ機構（第２係合機構）ＣＬ２が設けられている。この第２クラッチ機構ＣＬ２は、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６もしくはサンギヤ１５、あるいはサンギヤ１５とリングギヤ１６とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものであって、第１クラッチ機構ＣＬ１と同様に、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。図１に示す例では、第２クラッチ機構ＣＬ２は、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６とを連結するように構成されている。この第２クラッチ機構ＣＬ２を係合させることにより変速部８を構成する各回転要素が一体となって回転する。したがって、分割部７におけるキャリヤ１２が入力要素となり、また分割部７におけるサンギヤ９が反力要素となり、さらに変速部８におけるリングギヤ１６が出力要素となる。

上述した第１クラッチ機構ＣＬ１と第２クラッチ機構ＣＬ２との少なくともいずれか一方を係合することにより、動力分割機構６を介してエンジン１と出力ギヤ１９とがトルク伝達可能に連結される。その出力ギヤ１９から前輪５Ｒ，５Ｌにギヤトレーン部を介してトルクが伝達される。図１に示す例では、上記のエンジン１や分割部７あるいは変速部８の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト２０が配置されている。前記出力ギヤ１９に噛み合っているドリブンギヤ２１がこのカウンタシャフト２０に取り付けられている。また、カウンタシャフト２０にはドライブギヤ２２が取り付けられており、このドライブギヤ２２が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット２３におけるリングギヤ２４に噛み合っている。

さらに、図１に示す例では、ドリブンギヤ２１の回転を禁止する、すなわち、前輪５Ｒ，５Ｌの回転を禁止するパーキングロック機構Ｐが設けられている。このパーキングロック機構Ｐは、従来知られているパーキングロック機構と同様に、パーキングギヤと、そのパーキングギヤに係合することによりパーキングギヤの回転を停止させ、すなわち、上記変速部８のリングギヤ１６と駆動輪５Ｒ，５Ｌとの間のトルクの伝達経路内に設けられた回転部材の回転を停止させるように構成されている。ここに示す例では、ドリブンギヤ２１をパーキングギヤとして機能させて、図示しないパーキングポールを係合させることにより、ドリブンギヤ２１の回転を制限するように構成されている。このドリブンギヤ２１が、この発明の実施形態における「回転部材」に相当する。

さらに、前記ドリブンギヤ２１には、第２モータ３におけるロータシャフト３ａに取り付けられたドライブギヤ２５が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ１９から出力された動力もしくはトルクに、第２モータ３が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ２１の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤユニット２３から左右のドライブシャフト２６に出力し、その動力やトルクが前輪５Ｒ，５Ｌに伝達されるように構成されている。なお、第２モータ３は、例えば、ドライブギヤ２２にトルク伝達可能に連結するなど、出力ギヤ１９と駆動輪５Ｒ，５Ｌとの間のトルクの伝達経路内に設けられたいずれかの回転部材にトルク伝達可能に連結してよい。

さらに、図１に示す例では、第１モータ２から出力された駆動トルクを、前輪５Ｒ，５Ｌに伝達することができるように、出力軸１３または入力軸１４を固定可能に構成された、ワンウェイクラッチＦを備えている。そのワンウェイクラッチＦは、出力軸１３や入力軸１４が、エンジン１の駆動時に回転する方向とは逆方向に回転することを禁止するように構成されている。

したがって、第１モータ２が駆動トルクを出力してワンウェイクラッチＦが係合状態となることにより、第１モータ２の駆動トルクに対する反力トルクをワンウェイクラッチＦが受け持ち、その結果、第１モータ２からリングギヤ１６に第１モータ２の駆動トルクが伝達される。すなわち、ワンウェイクラッチＦにより出力軸１３または入力軸１４を固定することで、分割部７におけるキャリヤ１２や、変速部８におけるキャリヤ１８を反力要素として機能させ、分割部７におけるサンギヤ９を入力要素として機能させることができるように構成されている。

なお、ワンウェイクラッチＦは、第１モータ２が駆動トルクを出力した場合に、反力トルクを発生させるためのものであり、したがって、摩擦式のブレーキ機構によって出力軸１３または入力軸１４の回転を規制するトルクを発生させてもよい。その場合、出力軸１３または入力軸１４を完全に固定する構成に限らず、相対回転を許容しつつ、要求される反力トルクを出力軸１３または入力軸１４に作用させるように構成してもよい。

上記のエンジン１、各モータ２，３、および各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）２７が設けられている。このＥＣＵ２７は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであり、マイクロコンピュータを主体にして構成されている。図２は、ＥＣＵ２７の構成の一例を説明するためのブロック図である。図２に示す例では、ＨＶ−ＥＣＵ２８、ＭＧ−ＥＣＵ２９、エンジンＥＣＵ３０、およびクラッチＥＣＵ３１によりＥＣＵ２７が構成されている。

ＨＶ−ＥＣＵ２８は、車両Ｖｅに搭載された種々のセンサからデータが入力され、その入力されたデータと、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、ＭＧ−ＥＣＵ２９、エンジンＥＣＵ３０、およびクラッチＥＣＵ３１に指令信号を出力するように構成されている。ＨＶ−ＥＣＵ２８に入力されるデータの一例を図２に示してあり、車速、アクセル開度、第１モータ(ＭＧ１)２の回転数、第２モータ(ＭＧ２)３の回転数、エンジン１の出力軸１３の回転数（エンジン回転数）、変速部８におけるリングギヤ１６またはカウンタシャフト２０の回転数である出力回転数、第１クラッチ機構ＣＬ１を構成するピストンなどの可動部材のストローク量、第２クラッチ機構ＣＬ２を構成するピストンなどの可動部材のストローク量、第１モータ２の温度、第２モータ３の温度、図示しない蓄電装置の充電残量（ＳＯＣ）、蓄電装置の温度、ギヤトレーン部などを潤滑するためのオイル（ＡＴＦ)の温度などのデータが、ＨＶ−ＥＣＵ２８に入力される。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ２８に入力されたデータなどに基づいて第１モータ２の出力トルク、および第２モータ３の出力トルクを求めて、それらの求められたデータを指令信号としてＭＧ−ＥＣＵ２９に出力する。同様に、ＨＶ−ＥＣＵ２８に入力されたデータなどに基づいてエンジン１の出力トルクを求めて、その求められたデータを指令信号としてエンジンＥＣＵ３０に出力する。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ２８に入力されたデータなどに基づいて第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２を係合させるか解放させるかを判断して、その判断された係合状態または解放状態の指令信号をクラッチＥＣＵ３１に出力する。なお、第１クラッチ機構ＣＬ１や第２クラッチ機構ＣＬ２が摩擦式のクラッチ機構である場合には、係合状態と解放状態との情報に加えて、伝達するべきトルク容量の情報がＨＶ−ＥＣＵ２８からクラッチＥＣＵ３１に出力される。

ＭＧ−ＥＣＵ２９は、上記のようにＨＶ−ＥＣＵ２８から入力されたデータに基づいて各モータ２，３に通電するべき電流値を求めて、各モータ２，３に指令信号を出力する。各モータ２，３は、交流モータであるから、上記の指令信号は、インバータで生成するべき電流の周波数や、コンバータで昇圧するべき電圧値などが含まれる。

エンジンＥＣＵ３０は、上記のようにＨＶ−ＥＣＵ２８から入力されたデータに基づいて電子スロットルバルブの開度を定めるための電流、点火装置で混合気を着火するための電流、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブの開度を定めるための電流、吸気バルブや排気バルブの開度を定めるための電流値などを求め、それぞれのバルブや装置に指令信号を出力する。すなわち、エンジンＥＣＵ３０は、エンジントルクを制御するための指示信号を、エンジン１の出力トルクを制御する各装置に出力する。

クラッチＥＣＵ３１は、上記のようにＨＶ−ＥＣＵ２８から入力された各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合状態と解放状態との信号に基づいて、それらの係合状態と解放状態とを成立させるための図示しないアクチュエータの制御量を求め、その制御量となるようにアクチュエータに指令信号を出力する。なお、ＥＣＵ２７は、全ての制御を統合して行う単一のものに限らず、エンジン１、各モータ２，３、および各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２毎にそれぞれ設けられていてもよい。

上記の駆動装置４は、エンジン１から駆動トルクを出力して走行するＨＶ走行モードと、エンジン１から駆動トルクを出力することなく、第１モータ２や第２モータ３から駆動トルクを出力して走行するＥＶ走行モードとを設定することが可能である。さらに、ＨＶ走行モードは、エンジン１から所定のトルクを出力した場合に、変速部８のリングギヤ１６（または出力ギヤ１９）に伝達されるトルクが相対的に大きいHV-Loモードと、そのトルクが相対的に小さいHV-Hiモードと、エンジン１のトルクを変化させずにそのまま変速部８のリングギヤ１６に伝達する直結モード（固定段モード）とを設定することができる。

またさらに、ＥＶ走行モードは、第１モータ２および第２モータ３から駆動トルクを出力するデュアルモードと、第１モータ２から駆動トルクを出力せずに第２モータ３のみから駆動トルクを出力するシングルモード（切り離しモード）とを設定することが可能である。更にデュアルモードは、第１モータ２から出力されたトルクの増幅率が比較的大きいEV-Loモードと、第１モータ２から出力されたトルクの増幅率がEV-Loモードより小さいEV-Hiモードとを設定することが可能である。なお、シングルモードでは、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合した状態で第２モータ３のみから駆動トルクを出力して走行することや、第２クラッチ機構ＣＬ２を係合した状態で第２モータ３のみから駆動トルクを出力して走行すること、あるいは各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を解放した状態で第２モータ３のみから駆動トルクを出力して走行することが可能である。

それらの各走行モードは、エンジン１、各モータ２，３、および各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を制御することにより設定される。これらの走行モードと、各走行モードにおける、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ワンウェイクラッチＦの係合および解放の状態、第１モータ２および第２モータ３の運転状態、エンジン１からの駆動トルクの出力の有無の一例を以下の表に示してある。表中における「●」のシンボルは係合している状態を示し、「−」のシンボルは解放している状態を示し、「Ｇ」のシンボルは主にジェネレータとして運転することを意味し、「Ｍ」のシンボルは主にモータとして運転することを意味し、空欄はモータおよびジェネレータとして機能していない、または第１モータ２や第２モータ３が駆動のために関与していない状態を意味し、「ON」はエンジン１から駆動トルクを出力している状態を示し、「OFF」はエンジン１から駆動トルクを出力していない状態を示している。

図３ないし図５には、HV-Hiモード、HV-Loモード、直結モードを設定した場合における動力分割機構６の各回転要素の回転数、およびエンジン１、各モータ２，３のトルクの向きを説明するための共線図を示してある。共線図は、動力分割機構６における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示す図であり、それぞれの回転要素を示す直線にトルクの向きを矢印で示すとともに、その大きさを矢印の長さで示している。

図３に示すようにHV-Hiモードでは、エンジン１から駆動トルクを出力し、第２クラッチ機構ＣＬ２を係合するとともに、第１モータ２から反力トルクを出力する。また、図４に示すようにHV-Loモードでは、エンジン１から駆動トルクを出力し、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合するとともに、第１モータ２から反力トルクを出力する。

エンジン回転数および第１モータ２の回転数を維持可能な第１モータ２の反力トルクの大きさ、およびエンジン１からリングギヤ１６に伝達されるトルクの大きさは、HV-Hiモードを設定した場合とHV-Loモードを設定した場合とで異なる。具体的には、エンジン１の出力トルクをＴeとすると、HV-Loモードを設定した場合に第１モータ２に要求される反力トルクの大きさは、（ρ１・ρ２／（１ーρ１・ρ２））Ｔeとなり、リングギヤ１６に伝達されるトルクの大きさは、（１／（１ーρ１・ρ２））Ｔeとなる。また、HV-Hiモードを設定した場合に第１モータ２に要求される反力トルクの大きさは、（ρ１／（１＋ρ１））Ｔeとなり、リングギヤ１６に伝達されるトルクの大きさは、（１／（１＋ρ１））Ｔeとなる。すなわち、HV-Loモードを設定した場合と、HV-Loモードを設定した場合とでは、エンジン１の駆動トルクに対するリングギヤ１６（または前輪５Ｒ，５Ｌ）に伝達されるトルクの比であるトルクの分割率が異なり、上記のHV-Loモードを設定した場合にリングギヤ１６に伝達されるトルクの分割率（１／（１ーρ１・ρ２））が、この発明の実施形態における「所定率」に相当し、HV-Loモードが、この発明の実施形態における第１モードに相当し、HV-Hiモードが、この発明の実施形態における第２モードに相当する。ここで、「ρ１」は分割部７のギヤ比（リングギヤ１０の歯数とサンギヤ９の歯数との比率）であり、「ρ２」は変速部８のギヤ比（リングギヤ１６の歯数とサンギヤ１５の歯数との比率）である。なお、ρ１およびρ２は、「１」よりも小さい値である。

そして、上記の反力トルクよりも大きなトルクを第１モータ２から出力すると、その増加分のトルクがエンジン回転数を低下させるように作用し、それとは反対に上記の反力トルクよりも小さなトルクを第１モータ２から出力すると、エンジントルクの一部が、エンジン回転数を増大させるように作用する。すなわち、第１モータ２のトルクを制御することによりエンジン回転数を制御することができる。言い換えると、エンジン回転数が目標回転数となるように第１モータ２のトルクが制御される。なお、エンジン回転数は、例えば、エンジン１の燃費が良好となる回転数に制御され、あるいは第１モータ２の駆動効率などを考慮した駆動装置４全体としての効率（消費エネルギー量を前輪５Ｒ，５Ｌのエネルギー量で除算した値）が最も良好となる回転数に制御される。

上記のように第１モータ２から反力トルクを出力することにより、第１モータ２が発電機として機能する場合には、エンジン１の動力の一部が第１モータ２により電気エネルギーに変換される。そして、エンジン１の動力から第１モータ２により電気エネルギーに変換された動力分を除いた動力が変速部８におけるリングギヤ１６に伝達される。なお、第１モータ２により変換された電力は、第２モータ３を駆動するために第２モータ３に供給してもよく、蓄電装置の充電残量を増加させるために蓄電装置に供給してもよい。

直結モードでは、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が係合されることにより、図５に示すように動力分割機構６における各回転要素が同一回転数で回転する。言い換えると、エンジン１と第１モータ２と出力部材（出力ギヤ１９）とが差動回転することを制限する。したがって、エンジン１の動力の全てが動力分割機構６から出力される。そのため、エンジン１の動力の一部が、第１モータ２や第２モータ３により電気エネルギーに変換されることがなく、電気エネルギーに変換する際に生じるジュール損などを要因とした損失を抑制でき、動力の伝達効率を向上させることができる。

上述したようにHV-LoモードやHV-Hiモードは、第１モータ２が反力トルクを出力することによりエンジントルクが出力ギヤ１９に伝達される。したがって、エンジン１から駆動輪５Ｒ，５Ｌへの駆動トルクの伝達を遮断するニュートラルレンジ（Nレンジ）や、その駆動トルクの伝達を遮断するとともに、パーキングロック機構Ｐによりドリブンギヤ２１と図示しないパーキングポールとを係合させるパーキングロックを実行するパーキングレンジ（Pレンジ）などの非駆動レンジが設定された場合には、第１モータ２への通電を停止する。具体的に例を挙げて説明すると、第１モータ２と図示しない蓄電装置との間に、第１モータ２に通電する電流値やその周波数を制御するためのIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）が設けられている場合には、そのトランジスタを制御するための入力信号を停止する。このように第１モータ２への通電を停止すること、すなわち、第１モータ２をシャットダウンすることにより、エンジン１から駆動トルクを出力したとしても、第１モータ２から反力トルクが出力されないため、エンジン１の駆動トルクが駆動輪５Ｒ，５Ｌに伝達されることを抑制できる。なお、非駆動レンジでは、第１モータ２に加えて第２モータ３もシャットダウンされる。

一方、非駆動レンジが選択された状態、すなわち、第１モータ２をシャットダウンした状態で、アクセルペダルが踏み込まれた場合には、第１モータ２によるエンジン回転数の制御を行うことができないため、エンジン１への燃料供給量の増加に伴ってエンジン回転数が増加する。また、非駆動レンジが選択され、かつエンジン１が回転している状態で、イグニッションがオフされると、エンジン回転数は、エンジン１のフリクショントルクやポンピングロスなどにより低下し、ひいては、エンジン１の回転が停止する。

上述したようにHV-LoモードやHV-Hiモードは、エンジン回転数と第１モータ２の回転数とが連動して変化するため、第１モータ２をシャットダウンした状態であっても、エンジン回転数の変化に伴って第１モータ２の回転数が変化する。したがって、第１モータ２の回転数の変化率に応じたイナーシャトルクが生じる。また、エンジン回転数が低下する際には、ポンピングロスなどの抵抗力が変動（脈動）し、その抵抗力が起振力となってエンジン１の出力軸１３が振動する。そのため、エンジン回転数が低下している過渡期における抵抗力（トルクの脈動）に対して、第１モータ２のイナーシャトルクが反力として作用することになり、その脈動した抵抗力が出力部材に伝達され、車両Ｖｅが振動する可能性がある。

上記のようにエンジン回転数が変化する過程で振動が生じるため、車両Ｖｅが走行しているときに非駆動レンジが設定された状態でエンジン回転数が低下した場合であっても同様の振動が生じ、また、エンジン回転数が増加している過程であっても同様の振動が生じる。しかしながら、起振力の大きさが比較的小さいため、エンジン回転数の変化を要因とした振動が走行中に発生する場合や、運転者がアクセル操作してエンジン回転数が増加している間に発生する場合には、運転者が体感しにくく、または違和感を抱きにくい。それに対して、停車中であり、かつ運転者がアクセル操作していないときに、エンジン回転数が低下して上記のような振動が生じると、運転者が違和感を抱く可能性がある。

そのため、この発明の実施形態における車両の駆動力制御装置は、停車中でかつエンジン回転数が低下している過渡期に、上記のような振動が生じることを抑制するように構成されている。その制御の一例を説明するためのフローチャートを図６に示してある。図６に示す例では、まず、非駆動レンジが選択されているか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、第１モータ２および第２モータ３がシャットダウンしているか否かを判断するためのものであって、運転者によるシフトレバーやスイッチの操作に基づいて判断することができる。なお、運転者の操作によらずに、他の制御などに基づいて非駆動レンジが選択された場合には、その信号を読み込むことによって判断してもよい。

駆動レンジ（DレンジやRレンジ）が選択されていることによりステップＳ２で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、非駆動レンジが選択されていることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合は、エンジン回転数Ｎeが、予め定められた所定回転数α以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、エンジン回転数を低下することにより、車両Ｖｅが振動するか否かを判断するためのステップである。したがって、ステップＳ２における所定回転数αは、「０」であってもよい。

エンジン回転数Ｎeが所定回転数α未満であることによりステップＳ２で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、エンジン回転数Ｎeが所定回転数α以上であることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合は、イグニッション（ＩＧ）がオフであるか否かを判断する（ステップＳ３）。このステップＳ３は、イグニッションスイッチが操作されてイグニッションがオフに切り替えられているか否かや、点火装置に通電されているか否かなどに基づいて判断することができる。

イグニッションがオンであることによりステップＳ３で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、イグニッションがオフであることによりステップＳ３で肯定的に判断された場合は、第１モータ２のイナーシャトルクを減殺するためや、出力部材に伝達された脈動した抵抗力を低減（減殺）するために、シャットダウンされている第１モータ２や第２モータ３への電力の供給を再開して前記第１モータ２や第２モータ３を起動する（ステップＳ４）。すなわち、第１モータ２や第２モータ３からトルクを出力できるようにする。

上述したように第１モータ２や第２モータ３を起動することにより、第１モータ２や第２モータ３からトルクを出力することができる。したがって、第１モータ２からイナーシャトルクを減殺（または相殺）するトルクを出力することにより、エンジン回転数の低下時に生じる抵抗力が出力部材に伝達されることを抑制できる。または、出力部材に伝達された抵抗力を起振力として生じる出力部材の振動を減衰するように第２モータ３から減殺トルクを出力することにより、エンジン１から駆動輪５Ｒ，５Ｌに脈動した抵抗力が伝達されることを抑制できる。そのため、車両Ｖｅが振動することを抑制できる。

この第１モータ２のイナーシャトルクは、第１モータ２の回転数の変化率と、第１モータ２とともに回転数が変化する部材のトータルの慣性モーメントとを乗算することにより求めることができる。また、HV-LoモードやHV-Hiモードを設定している場合におけるエンジン１の回転数の変化量に対する第１モータ２の回転数の変化量は、動力分割機構６の構造から求めることができ、イグニッションがオフされた場合のエンジン回転数の変化率は、フリクショントルクやポンピングロスに基づいて求めることができる。一方、エンジン回転数の変化率は、HV-Loモードを設定している場合と、HV-Hiモードを設定している場合とで同一であるものの、第１モータ２の回転数の変化率が異なることにより、第１モータ２のイナーシャトルクが異なる。そのため、第１モータ２から出力する減殺トルクを定めるために、ステップＳ４についで、設定されている走行モードを判別する。

また、出力部材に伝達された抵抗力は、エンジン１で発生する抵抗力と動力分割機構６のトルクの分割率とを乗算することにより求めることができる。このエンジン１で発生する抵抗力の大きさは、フリクショントルクやポンピングロスに応じた大きさであり、予め求めることができる。したがって、HV-Loモードを設定した場合の方が、HV-Hiモードを設定した場合よりも、出力部材には、大きな抵抗力が伝達される。そのため、第２モータ３から出力する減殺トルクを定めるために、ステップＳ４についで、設定されている走行モードを判別する。

具体的には、ステップＳ４に続いて、HV-Loモードが設定されているか否かを判断し（ステップＳ５）、HV-LoモードであることによりステップＳ５で肯定的に判断された場合は、HV-Loモード用の減殺トルクを出力し（ステップＳ６）、それとは反対に、HV-HiモードであることによりステップＳ５で否定的に判断された場合は、HV-Hiモード用の減殺トルクを出力して（ステップＳ７）、このルーチンを一旦終了する。ステップＳ６やステップＳ７では、上述したように求められる第１モータ２のイナーシャトルクに対抗する減殺トルクと、出力部材に伝達される脈動した抵抗力を低減（減殺）する減殺トルクとのいずれか一方を出力すればよい。なお、HV-Hiモードを設定した場合の第１モータ２の回転方向と、HV-Loモードを設定した場合の第１モータ２の回転方向とは反対方向であり、それに対して、エンジン回転数の低下に伴って、第１モータの回転数は低下する。そのため、HV-Hiモードを設定した場合における第１モータ２のイナーシャトルクの向きと、HV-Loモードを設定した場合における第１モータ２のイナーシャトルクの向きとは反対方向となる。すなわち、イナーシャトルクを減殺するための減殺トルクの向きは、HV-Hiモードが設定されている場合とHV-Loモードが設定されている場合とで反対方向となる。

図７は、出力部材に伝達される抵抗力を低減するように第２モータ３から減殺トルクを出力する例を説明するためのタイムチャートである。図７に示す例は、Nレンジが選択された状態でアクセル操作され、その後に、イグニッションがオフされた場合の例を示している。したがって、ｔ０時点では、未だアクセル操作されていなく、エンジン１は、アイドル回転数で自立回転している。また、Nレンジであることにより、第２モータ３はシャットダウンされていて、トルクを出力していない。

ｔ１時点でアクセルペダルが踏み込まれると、それに伴ってエンジン回転数が増加している。その場合、エンジン回転数の変化に応じて第１モータ２の回転数が変化して、第１モータ２がイナーシャトルクを発生する。したがって、出力部材には、駆動輪を正転させる方向の正トルク側の振幅が大きい振動が生じる。上述した制御例では、エンジン回転数が低下する際に伝達される脈動した抵抗力を減殺するように構成されているため、ここでは、第２モータ３は、シャットダウンした状態が継続されている。なお、エンジン回転数が増加することによる振動を減衰するために、第２モータ３を起動させて減殺トルクを出力してもよい。

ｔ２時点で、イグニッションがオフされると、上述した制御例におけるステップＳ３で肯定的に判断されるため、第２モータ３が起動され、減殺トルクを出力する。上述したようにHV-Hiモードを設定した場合に出力部材に伝達される抵抗力の大きさは、HV-Loモードを設定した場合に出力部材に伝達される抵抗力の大きさよりも小さい。そのため、図７に実線で示すようにHV-Hiモードを設定している場合の減殺トルクは、図７に破線で示すHV-Loモードを設定している場合の減殺トルクよりも小さく設定される。なお、図７では、便宜上、半周期の振動を減衰するように第２モータ３から減殺トルクを出力している状態を示している。

なお、エンジン１の回転数が低下することによる抵抗力の大きさは、エンジン回転数が高回転数であるほど大きくなる。言い換えると、エンジン１の回転数が低下している過程でのエンジン１の出力軸１３に発生する振動の振幅は、エンジン回転数が高回転数であるほど大きくなる。したがって、上記の減殺トルクは、エンジン回転数に応じて制御することが好ましい。すなわち、エンジン回転数が高回転数であるほど、減殺トルクを大きく設定することが好ましい。

また、パーキングレンジを設定している場合には、出力部材に伝達された脈動した抵抗力を起振力とした出力部材の振動によって、ドリブンギヤ２１とパーキングポールとが、接触と離隔とを繰り返し、異音が発生する可能性がある。そのため、パーキングレンジが設定されている場合には、出力部材に伝達される抵抗力の大きさが意図した大きさと異なった場合であっても、ドリブンギヤ２１の回転方向における所定方向で、ドリブンギヤ２１とパーキングポールとが接触した状態を維持できるように、第２モータ３から出力する減殺トルクを制御することが好ましい。

上述したように各モータ２，３がシャットダウンした状態で、エンジン回転数を低下させる場合に、第１モータ２のイナーシャトルクを減殺し、または出力部材に伝達される脈動した抵抗力を低減するように減殺トルクを出力することにより、エンジン回転数の低下時に生じる抵抗力が駆動輪に伝達されることを抑制できる。その結果、車両Ｖｅが振動することを抑制でき、運転者が違和感を抱くことを抑制できる。また、設定されている走行モードに応じて減殺トルクの大きさを定めることにより、減殺トルクを過不足なく出力することができる。

なお、この発明の実施形態における駆動力源は、第１モータがシャットダウンされて反力トルクを出力しない場合であっても、アクセル操作などに応じて駆動することができるものであればよく、したがって、エンジンに限らず、第１モータとは異なる電気回路で制御されるように構成されるなどにより第１モータがシャットダウンされた場合であっても駆動可能なモータを駆動力源として備えていてもよい。また、この発明の実施形態における車両は、上述した動力分割機構を備えたものに限らず、駆動力源と、第１モータと、出力部材とが差動回転するように連結された差動機構を備えたものであればよい。したがって、例えば、シングルピニオン型の遊星歯車機構のそれぞれの回転要素に、駆動力源と、第１モータと、出力部材とを連結した構成であってもよく、あるいは複数の遊星歯車機構によって構成され、かつ駆動力源と、第１モータと、出力部材とに加え、他のモータが差動回転するように連結された四要素の複合遊星歯車機構であってもよい。

また、第２モータ３は、エンジン１の抵抗力が伝達される出力部材に減殺トルクを出力できるように構成されたものに限らず、例えば、エンジンからトルクが伝達される駆動輪とは異なる他の駆動輪に連結していてもよい。このように第２モータ３を他の駆動輪に連結した場合であっても、その駆動輪に減殺トルクを出力することにより、車両が前後方向に振動することを抑制できる。

１ エンジン
２，３ モータ
５Ｒ，５Ｌ 前輪（駆動輪）
６ 動力分割機構
７ 分割部
８ 変速部
１９ 出力ギヤ
２１ ドリブンギヤ
２７ 電子制御装置（ＥＣＵ）
ＣＬ１，ＣＬ２ クラッチ機構
Ｐ パーキングロック機構
Ｖｅ 車両

Claims (8)

1. 駆動力源と第１モータと出力部材とによって差動作用を行い、前記第１モータから反力トルクを出力することにより、前記駆動力源の駆動トルクを前記出力部材に伝達するように構成された差動機構を有する車両の駆動力制御装置において、
   前記駆動力源と前記第１モータとのトルクを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、前記駆動力源の回転数が低下する場合に、前記第１モータへの電力の供給を再開して前記第１モータを起動させ、
   前記駆動力源の回転数の低下に応じた前記第１モータの回転数の変動に基づくイナーシャトルクを減殺するための減殺トルクを前記第１モータから出力する
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 駆動力源と第１モータと出力部材とによって差動作用を行い、前記第１モータから反力トルクを出力することにより、前記駆動力源の駆動トルクを前記出力部材に伝達するように構成された差動機構と、前記出力部材に連結された駆動輪、または前記駆動輪とは異なる他の駆動輪にトルクを伝達する第２モータとを備えた車両の駆動力制御装置において、
   前記駆動力源、前記第１モータ、および前記第２モータのトルクを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１モータおよび前記第２モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、前記駆動力源の回転数が低下する場合に、前記第２モータへの電力の供給を再開して前記第２モータを起動させ、
   前記駆動力源の回転数の変動に伴って生じる前記出力部材の振動を減衰するための減殺トルクを前記第２モータから出力する
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記差動機構は、前記駆動力源の駆動トルクに対する前記出力部材に伝達されるトルクの比であるトルクの分割率が、予め定められた所定率である第１モードと、前記分割率が前記所定率よりも小さい第２モードとを設定可能に構成され、
   前記減殺トルクは、前記第１モードが設定されている場合に、前記第２モードが設定されている場合よりも大きくする
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記駆動力源の回転数が高回転数であるほど、前記減殺トルクを大きくする
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記非駆動レンジは、前記駆動力源から前記出力部材への駆動トルクの伝達を遮断するニュートラルレンジと、前記駆動力源から前記出力部材への駆動トルクの伝達を遮断するとともに、前記出力部材の回転を制限するパーキングロックを実行するパーキングレンジとの少なくともいずれか一方を含む
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
6. 請求項５に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記出力部材とトルク伝達可能に連結されたパーキングギヤと、前記パーキングギヤに係合することにより前記出力部材の回転を制限するパーキングポールとを更に備え、
   前記非駆動レンジは、前記パーキングレンジであり、
   前記コントローラは、
   前記パーキングギヤと前記パーキングポールとが、前記パーキングギヤの回転方向における所定方向で接触するように、前記減殺トルクを制御する
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記駆動力源は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることにより駆動トルクを発生させるエンジンを含み、
   前記エンジンに燃料を供給することを停止することにより、前記エンジンの回転数が低下するように構成されている
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
8. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記駆動力源は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることにより駆動トルクを発生させるエンジンを含み、
   前記混合気を着火するための点火装置を更に備え、
   前記点火装置による前記混合気の着火を停止することにより前記エンジンの回転数が低下するように構成されている
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。

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