JP6319209B2

JP6319209B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP6319209B2
Application number: JP2015132770A
Authority: JP
Inventors: 憲治板垣; 曲田　尚史; 尚史曲田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2035-07-01
Also published as: US20170001628A1; CN106335491A; CN106335491B; US9809217B2; JP2017013643A

Description

本発明は、エンジンとモータ・ジェネレータとが駆動源として設けられたハイブリッド車両の制御装置に関する。

ハイブリッド車両として、第１モータ・ジェネレータＭＧ１のロータ軸とハイブリッドトランスアクスルのケースＣとの間にドグクラッチＤＣ３とワンウエイクラッチＯＣ３とが設けられ、ドグクラッチＤＣ３の一方の係合部材がワンウエイクラッチＯＣ３に接続され、かつドグクラッチＤＣ３の他方の係合部材がケースＣに固定されたものが知られている（特許文献１）。このハイブリッド車両は、高速走行時においてドグクラッチＤＣ３を係合状態に制御することにより、ワンウエイクラッチＯＣ３によって第１モータ・ジェネレータＭＧ１の正回転が阻止される一方で、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の負回転が許容される状態となる。これにより、高速段（Ｈｉ）のパラレルモードであるＨｉギアロックモードが実現されるので高速走行時のエネルギー効率を向上できる。

ところで、２つの部材間のトルク伝達を所定の一方向の回転時のみ許容するロックモードと、２つの部材間のトルク伝達を両方向の回転時で遮断するフリーモードとを選択可能なセレクタブルワンウエイクラッチが公知である（例えば特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３が存在する。

特許第５１２０６５０号公報特開２０１１−１６９３４４号公報特開２００４−３４５５２７号公報

上述したセレクタブルワンウエイクラッチはこうした機能を持つので、上記特許文献１のハイブリッド車両のドグクラッチＤ３及びワンウエイクラッチＯＣ３を単一装置のセレクタブルワンウエイクラッチに置換できる。詳しくはセレクタブルワンウエイクラッチの２つの部材の一方を固定部材としてケースＣに固定するとともに、２つの部材の他方を回転部材として第１モータ・ジェネレータＭＧ１のロータ軸に接続することで特許文献１の駆動装置と同様に機能させることができる。

上記の置換が行われたハイブリッド車両は、エンジンが出力するエンジントルクの反力トルクをセレクタブルワンウエイクラッチの回転部材が受け止める。そのため、セレクタブルワンウエイクラッチがロックモードの場合には、回転部材の正回転が阻止された状態で回転部材に正方向のトルクが作用した状態が続く。

ところが、このハイブリッド車両が、波状路のように周期的に凹凸が続く路面を走行すると、駆動輪の回転速度の上昇と降下とが繰り返されながら駆動輪からの入力によって出力部のトルクが周期的に変化する。このような周期的変化により、車輪速度の減速時には出力部のトルクがエンジン回転数を下げる方向に作用してエンジン回転数が低下する。次に車輪速度が加速に転じると、出力部のトルクがエンジン回転数を上げる方向に作用するがエンジンの慣性によって直ちにエンジン回転数は上昇しない。そのため、セレクタブルワンウエイクラッチの回転部材のトルクが抜けて、セレクタブルワンウエイクラッチの係合が一旦解放されて負回転し、その後エンジン回転数が上昇した際に一旦解放されていた係合が再係合する場合がある。これにより、再係合時のエンジントルク次第では通常よりも高い回転速度で再係合してセレクタブルワンウエイクラッチの部品が劣化する可能性がある。さらに、一旦解放された係合が再係合せずに本来許容されない正回転方向に回転部材が回転する現象であるラチェッティングの発生により摩耗や異音が発生する可能性がある。

そこで、本発明は、走行路面から駆動輪への入力によって出力部のトルクが周期的に変化する走行状態にある場合にセレクタブルワンウエイクラッチの部品の劣化やラチェッティングの発生による摩耗や異音の発生を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、モータ・ジェネレータと、駆動輪にトルクを出力するための出力部と、互いに差動回転可能な複数の回転要素を有し、前記複数の回転要素のいずれか一つに前記エンジンが、前記複数の回転要素の残りのいずれか一つに前記モータ・ジェネレータが、前記複数の回転要素の残りの他の一つに前記出力部がそれぞれ連結された差動機構と、前記エンジンのエンジントルクの反力トルクを受けることが可能でかつ前記差動機構に設けられた回転部材を有し、前記反力トルクを受けた状態で前記回転部材の正回転を阻止する一方で前記正回転と反対方向の前記回転部材の負回転を許容するロックモードと、前記反力トルクを受けた状態で前記回転部材の前記正回転及び前記負回転のそれぞれを許容するフリーモードとを切り替え可能なセレクタブルワンウエイクラッチと、を備えるハイブリッド車両に適用され、前記ハイブリッド車両の走行状態が、走行路面から前記駆動輪への入力によって前記出力部のトルクの変化が基準を超えることが所定期間内に複数回発生する特定走行状態であるか否かを、前記出力部の回転速度の変化に基づいて判定する走行状態判定手段を備え、前記走行状態判定手段は、前記出力部の現在の回転速度と現在の平均回転速度の記憶値との差分を算出し、その差分の絶対値が閾値以上になることを前記所定期間内で複数回検出した場合に、前記基準を超えることが前記所定期間内に複数回発生したものとして、前記ハイブリッド車両の走行状態が特定走行状態であると判定し、前記閾値及び前記所定期間は、前記セレクタブルワンウエイクラッチの一時的な解放と再係合とが発生し得る条件に基づいて設定されており、かつ、前記ハイブリッド車両の走行状態が、前記特定走行状態である場合、前記セレクタブルワンウエイクラッチが前記ロックモードのときは前記フリーモードに切り替えるとともに、前記セレクタブルワンウエイクラッチが前記フリーモードのときは前記フリーモードに維持するものである（請求項１）。

この制御装置によれば、車両の走行状態が出力部のトルクの変化が基準を超えることが所定期間内に複数回発生する特定走行状態である場合にセレクタブルワンウエイクラッチがロックモードのときはフリーモードに切り替えられ、かつフリーモードのときはフリーモードに維持される。したがって、セレクタブルワンウエイクラッチがロックモードでありながら特定走行状態が続く事態を回避できる。これにより、特定走行状態で起こり得る再係合の発生による部品の劣化や、ラチェッティングの発生による摩耗や異音の発生を抑制できる。出力部のトルクの変化は出力部の回転速度の変化として把握できる。そのため、出力部のトルクを検出する手段を有していなくても、出力部の回転速度の変化に基づいて出力部のトルクの変化を把握できる。これにより、車両の走行状態が特定走行状態か否かを判定できる。そして、特定走行状態か否かの判定に用いる閾値と所定期間とがセレクタブルワンウエイクラッチの一時的な解放と再係合とが発生し得る条件に基づいて設定されることにより、出力部のトルクの変化が基準を超えたことが所定期間内に複数回発生する特定走行状態か否かを正確に判別することができる。

差動機構の構成はエンジン、モータ・ジェネレータ及び出力部のそれぞれが連結される複数の回転要素を有している限り特に制限はない。例えば、前記差動機構は、前記複数の回転要素として４つの回転要素が設けられ、前記４つの回転要素の第１回転要素に前記モータ・ジェネレータが、前記４つの回転要素の第２回転要素に前記セレクタブルワンウエイクラッチの前記回転部材が、前記４つの回転要素の第３回転要素に前記エンジンが、前記４つの回転要素の第４回転要素に前記出力部が、それぞれ連結されており、前記４つの回転要素を速度線図上に配置したときに、前記第１回転要素、前記第２回転要素、前記第３回転要素、及び前記第４回転要素の順番に並ぶように構成されてもよい（請求項２）。

また、前記差動機構は、前記複数の回転要素として３つの回転要素が設けられ、前記３つの回転要素の第１回転要素に前記モータ・ジェネレータと前記セレクタブルワンウエイクラッチの前記回転部材とが、前記３つの回転要素の第２回転要素に前記エンジンが、前記３つの回転要素の第３回転要素に前記出力部が、それぞれ連結されており、前記３つの回転要素を速度線図上に配置したときに、前記第１回転要素、前記第２回転要素、及び前記第３回転要素の順番に並ぶように構成されてもよい（請求項３）。

上記いずれの態様も、エンジンが連結される回転要素と、セレクタブルワンウエイクラッチの回転部材が連結される回転要素とが速度線図上で隣り合う関係になる。したがって、エンジンがエンジントルクを出力し、かつセレクタブルワンウエイクラッチがロックモードの場合に、セレクタブルワンウエイクラッチの回転部材はエンジントルクの反力トルクを受けることになる。そして、出力部が連結される回転要素とエンジンが連結される回転要素とは、セレクタブルワンウエイクラッチの回転部材が連結される回転要素の反対側で隣り合う関係にある。そのため、セレクタブルワンウエイクラッチがロックモードに操作されて回転部材の正回転が阻止されることにより、エンジン回転数に対する出力部の変速比は固定状態となる。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、車両の走行状態が出力部のトルクの変化が基準を超えた大きさで所定期間内に複数回発生する特定走行状態である場合にセレクタブルワンウエイクラッチがロックモードのときはフリーモードに切り替えられ、かつフリーモードのときはフリーモードに維持されるので、セレクタブルワンウエイクラッチがロックモードでありながら特定走行状態が続く事態を回避できる。これにより、ロックモードのセレクタブルワンウエイクラッチの係合が一旦解放されてから再係合することによる部品の劣化やラチェッティングの発生による摩耗や異音の発生を抑制できる。

第１の形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の構成を模式的に示した図。図１のハイブリッド車両に設けられたセレクタブルワンウエイクラッチを示した図。セレクタブルワンウエイクラッチの構成要素を模式的に示した図。保持プレートの一部を示した図。図２のV-V線に関するロックモード時の断面図。図２のV-V線に関するフリーモード時の断面図。第１の形態に係る動力分割機構の速度線図を示した図。特定走行状態の場合における車両の各部の状態変化の推移が、速度線図によって示された図。第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。図９の制御ルーチンのサブルーチンの一例を示したフローチャート。第２の形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の構成を模式的に示した図。第２の形態に係る動力分割機構の速度線図を示した図。

（第１の形態）
図１に示すように、車両１Ａは本発明の第１の形態に係るハイブリッド駆動装置が適用されたハイブリッド車両として構成されている。車両１Ａは、エンジンとしての火花点火型の内燃機関２と、差動機構としての動力分割機構５と、２つのモータ・ジェネレータ７、８とを備えている。動力分割機構５、各モータ・ジェネレータ７、８及び各種の動力伝達要素はケース１０に収容されている。

動力分割機構５はシングルピニオン型の２つの遊星歯車機構３、４が組み合わされて構成されている。第１遊星歯車機構３のサンギアＳ１と第２遊星歯車機構４のサンギアＳ２とは一体回転可能に連結され、第１遊星歯車機構３のキャリアＣ１と第２遊星歯車機構４のリングギアＲ２とは一体回転可能に連結されている。これにより、動力分割機構５には互いに差動回転する４つの回転要素が形成される。内燃機関２のクランク軸２ａはキャリアＣ１に連結される。第１モータ・ジェネレータ７はサンギアＳ２に連結され、第２モータ・ジェネレータ８はリングギアＲ１に連結される。リングギアＲ１には駆動輪Ｄｗにトルクを出力するための不図示のギア列等を含む出力部１１が連結されている。

第１の形態において、サンギアＳ２（サンギアＳ１）は本発明に係る第１回転要素に、キャリアＣ２は本発明に係る第２回転要素に、キャリアＣ１（リングギアＲ２）は本発明に係る第３回転要素に、リングギアＲ１は本発明に係る第４回転要素に、それぞれ相当する。図７の速度線図から明らかなように、これら４つの回転要素を速度線図上に配置すると、第１回転要素であるサンギアＳ２（サンギアＳ１）、第２回転要素であるキャリアＣ２、第３回転要素であるキャリアＣ１（リングギアＲ２）、及び第４回転要素であるリングギアＲ１の順番に並ぶ。

車両１Ａには、セレクタブルワンウエイクラッチ（以下、クラッチという。）１２が設けられている。クラッチ１２は動力分割機構５のキャリアＣ２とケース１０との間に介在するブレーキとして機能する。図２に示すように、クラッチ１２は、キャリアＣ２の回転方向が正回転方向Ｒａの場合にキャリアＣ２からケース１０へのトルク伝達を許容してキャリアＣ２を固定する状態と回転方向が反対の負回転方向Ｒｂの場合にそのトルク伝達を遮断してキャリアＣ２を解放する状態とが切り替わるロックモードと、キャリアＣ２の回転方向が正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの方向においてもキャリアＣ２からケース１０へのトルク伝達を遮断してキャリアＣ２を解放する状態に維持するフリーモードとの間で動作モードを選択できる。

図２及び図３に示すように、クラッチ１２は、ケース１０に固定された固定軸１５に軸線Ａｘの回りに回転不能な状態で設けられた保持プレート２０と、軸線Ａｘの回りにキャリアＣ２と一体回転可能な状態でキャリアＣ２に設けられた回転部材としての回転プレート２１と、保持プレート２０と回転プレート２１との間に配置されて軸線Ａｘの回りに回転可能に設けられたセレクタプレート２２とを備えている。

図２、図４及び図５に示されているように、保持プレート２０には、回転プレート２１と対向する側に開口し周方向に並ぶ複数の保持室２５が形成されている。各保持室２５には回転プレート２１と噛み合う爪部材２６が一つずつ設けられている。各爪部材２６は、その基端部２６ａが保持プレート２０の半径方向に延びる軸線Ａｘ１の回りに回転可能に支軸Ｐを介して保持プレート２０に取り付けられ、かつ回転プレート２１側に向かう突出方向にばね２７にて付勢されている。これにより、各爪部材２６は保持プレート２０側に後退して保持室２５に収納されて突出が制限された状態と、保持プレート２０から回転プレート２１に向かって突出する状態との間で動作できる。つまり、各爪部材２６は突出可能な状態で保持プレート２０に設けられる。

図２及び図５に示されているように、回転プレート２１には、保持プレート２０と対向する側に開口し周方向に並ぶ複数の凹部３０が形成されている。各凹部３０は突出した爪部材２６が噛み合う際に爪部材２６の先端部２６ｂが突き当たる壁部３０ａを有している。図示を省略したが、凹部３０の個数は爪部材２６の個数よりも多く、かつ各凹部３０の位相と各爪部材２６の位相とが互いに異なっている（図５参照）。したがって、突出した複数の爪部材２６の一部が、複数の凹部３０の一部と噛み合うことになる。

セレクタプレート２２には、周方向に並びかつ突出した爪部材２６の一部分が通過可能な複数の貫通孔３１が各爪部材２６と同位相で形成されている。セレクタプレート２２の回転位置は、爪部材２６がセレクタプレート２２の貫通孔３１を通過して回転プレート２１の凹部３０に噛み合うことが可能な図５のロック位置と、爪部材２６の先端部２６ｂがセレクタプレート２２の貫通孔３１が形成されていない非形成部位２２ａに突き当たることによって爪部材２６の突出が制限される図６の解放位置との間で切り替えることができる。これにより、クラッチ１２は上述したロックモードとフリーモードとが選択的に実施される。

図２に示したように、セレクタプレート２２には半径方向に延びる作動用アーム２９が設けられていて、その作動用アーム２９を駆動装置４０にて駆動することにより、セレクタプレート２２の回転位置が切り替えられる。駆動装置４０は、アクチュエータ４１と、アクチュエータ４１の動作をセレクタプレート２２の作動用アーム２９に伝達する伝達機構４２とを備えている。アクチュエータ４１は、ケース１０に固定されたメインボディ４３と、メインボディ４３に対して進退可能でかつ作動用アーム２９にリンク結合された駆動ロッド４４とを含んでいる。伝達機構４２は、ケース１０に固定され、アクチュエータ４１の駆動ロッド４４をガイドするガイド部材４５と、駆動ロッド４４に固定されたスプリングシート４６と、ガイド部材４５とスプリングシート４６との間に圧縮状態で装着されたリターンばね４７とを含む。

図２に実線で示された状態は、駆動装置４０のアクチュエータ３１が作動することによって駆動ロッド４４がリターンばね４７の弾性力に抗してメインボディ４３から突出してセレクタプレート２２がロック位置に切り替えられた状態である。この状態のクラッチ１２は上述したロックモードとなる。一方、図２の実線で示された状態から駆動装置４０のアクチュエータ４１が非作動に切り替えられると、リターンばね４７の弾性力によって駆動ロッド４４がメインボディ４３側に後退して作動用アーム２９が２点鎖線で示した位置に移動してセレクタプレート２２が解放位置に切り替えられる。これによりクラッチ１２はフリーモードとなる。

図５のロックモードの場合、回転プレート２１の回転方向が正回転方向Ｒａの時には爪部材２６の先端部２６ｂが凹部３０の壁部３０ａに突き当たる。したがって、爪部材２６が回転プレート２１の凹部３０に噛み合って保持プレート２０と回転プレート２１とが結合されてこれらのトルク伝達が可能となりキャリアＣ２はケース１０に対して固定される。一方、回転プレート２１の回転方向が負回転方向Ｒｂの時には爪部材２６が負回転方向Ｒｂに向かって傾斜しているので、爪部材２６が回転プレート２１の凹部３０に干渉しても爪部材２６が保持プレート２０側に押し戻されるにすぎない。そのため、爪部材２６が凹部３０に噛み合わない。したがって、クラッチ１２がロックモードの場合、回転プレート２１の回転方向が正回転方向Ｒｂの時には保持プレート２０と回転プレート２１との間のトルク伝達は遮断されて回転プレート２１は解放される。

一方、図６のフリーモードの場合には、セレクタプレート２２によって各爪部材２６の突出が制限されて爪部材２６が保持プレート２０側に収納したままの状態となり回転プレート２１の凹部３０に達しない。したがって、回転プレート２１は正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの回転方向であっても回転プレート２１から保持プレート２０へのトルク伝達が遮断されて回転プレート２１は解放される。図６のフリーモードの状態は、上述したリターンばね３７の弾性力によって維持される。

車両１Ａはクラッチ１２の動作モードをロックモードとフリーモードとの間で切り替えることによって固定変速モードと無段変速モードとの間で駆動モードを切り替える。固定変速モード時にはクラッチ１２がロックモードに制御され、かつ第１モータ・ジェネレータ７が電動機及び発電機としての機能が停止され空転可能なシャットダウン状態に制御される。一方、無段変速モード時にはクラッチ１２がフリーモードに制御され、かつ内燃機関２が高効率の動作点で運転されるように第１モータ・ジェネレータ７のモータトルク及びモータ回転数が制御される。

図７の実線で示したように、クラッチ１２がロックモードの場合、内燃機関２の反力トルクを受ける回転プレート２１は正回転方向Ｒａの回転が阻止されるので、内燃機関２から正方向のエンジントルクが出力されている限り回転プレート２１に正回転方向Ｒａのトルクが働いた状態で回転速度が０となる。そのため、図７から明らかなように、内燃機関２のエンジン回転数に対する出力部１１の変速比は動力分割機構５のギア比にて一意に決定されてその変速比は固定状態となる。一方、図７の破線で示したように、クラッチ１２がフリーモードの場合、回転プレート２１は正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの回転方向でも解放されているので、第１モータ・ジェネレータ７のモータトルク及びモータ回転数を制御することによりエンジン回転数に対する出力部１１の変速比を無段階に変更できる。

図１に示すように、車両１Ａの駆動モードの切り替えは車両１Ａの各部を制御するコンピュータとして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）５０がクラッチ１２を制御することにより実施される。ＥＣＵ５０には車両１Ａの制御に利用する各種センサの出力信号が入力される。例えば、ＥＣＵ５０には、内燃機関２のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ５１、車両１Ａの車速に応じた信号を出力する車速センサ５２、及び不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５３等の出力信号が入力される。

ＥＣＵ５０は車速センサ５２及びアクセル開度センサ５３の各出力信号を参照して車両１Ａに対する現在の要求パワーを計算し、現在の要求パワーに適した運転モードに切り替えながら車両１Ａを制御する。例えば、ＥＣＵ５０は内燃機関２の熱効率が悪化する低速域では内燃機関２の運転を停止して第１モータ・ジェネレータ７や第２モータ・ジェネレータ８を駆動源とする電気自動車モードに切り替える。また、ＥＣＵ５０は要求パワーをエンジンパワーだけで賄うと熱効率が低下する条件などには内燃機関２及び第２モータ・ジェネレータ８を駆動源とするハイブリッドモードに切り替える。

ハイブリッドモード時に固定変速モード又は無段変速モードのいずれを選択するかは車両１Ａの走行状態、内燃機関２の運転状態、第１モータ・ジェネレータ７の温度、不図示のバッテリの蓄電率等の諸条件に応じて予め設定されている。例えば、ＥＣＵ５０は固定変速モードの実施中に固定変速モードを継続するよりも無段変速モードに切り替えたほうが、車両１Ａのシステム効率の改善が見込まれる等の所定条件を満たす場合にクラッチ１２をフリーモードからロックモードに切り替える。これにより車両１Ａの駆動モードは固定変速モードから無段変速モードに切り替えられる。

上述したように、クラッチ１２がロックモードの場合、エンジントルクの反力トルクを回転プレート２１が受け止めている。そのため、クラッチ１２がロックモードの場合には、正回転方向Ｒａの回転が阻止された状態で正方向のトルクが作用した状態が続く。すなわち、クラッチ１２の爪部材２６と凹部３０とが噛み合う係合が維持される。ところが、車両１Ａが、例えば波状路のように周期的に凹凸が続く路面を走行すると、駆動輪Ｄｗの車輪速度の上昇と降下とが繰り返されながら駆動輪Ｄｗからの入力によって出力部１１のトルクが周期的に変化する。これにより、以下のような現象が生じる場合がある。

図８は車両１Ａが波状路等の特定走行状態の場合における各部の状態変化の推移を示している。なお、図８は後述の制御を実施していない場合を例示している。状態（１）は、クラッチ１２がロックモードの場合でエンジントルクの反力トルクを回転プレート２１が受け止めた通常と同じ状態を示している。その後、状態（２）において、駆動輪Ｄｗから入力された強制力Ｔａによって出力部１１の回転速度が一時的に減速する。その強制力Ｔａによってエンジン回転数も一時的に減速し、負回転方向Ｒｂに空転していたシャットダウン状態の第１モータ・ジェネレータ７のモータ回転数も一時的に減速する。換言すれば、状態（２）においては、クラッチ１２の回転プレート２１を支点としてエンジン回転数が一時的に低下する。なお出力部１１の回転速度は駆動輪Ｄｗの車輪速度と同様に考えてよい。

状態（３）においては、状態（２）で一時的に減速した出力部１１が反対方向の強制力Ｔｂの入力によって加速に転じて状態（１）の回転速度に復帰する。その強制力Ｔｂの入力によって内燃機関２にエンジン回転数を上げる方向のトルクが働いても、内燃機関２の慣性によってエンジン回転数は直ちに上昇しない。そのため、クラッチ１２の回転プレート２１のトルクが抜けて、回転プレート２１は負回転方向Ｒｂに回転する。つまり、状態（３）においては、内燃機関２を支点として回転プレート２１の負回転方向Ｒｂの回転速度が上昇する。負回転方向Ｒｂはクラッチ１２の爪部材２６と回転プレート２１の凹部３０との噛み合いが外れる方向であるので、爪部材２６と凹部３０との係合が一旦解放される。

出力部１１の回転速度の上昇に遅れて、エンジン回転数が上昇して状態（１）の回転速度に復帰すると、状態（４）のように、一旦解放されていたクラッチ１２の係合が再係合する。この再係合時のエンジントルク次第では通常よりも高い回転速度で再係合してクラッチ１２の部品が劣化する可能性がある。また、各部の条件によっては、爪部材２６が凹部３０に噛み合うことができないまま本来許容されない正回転方向Ｒａに回転プレート２１が回転するラチェッティングが発生する場合もある。ラチェッティングは爪部材２６と回転プレート２１との間に強い摩擦力が発生するためこれらの摩耗や爪部材２６と回転プレート２１との接触等に伴う異音が発生する。

そこで、クラッチ１２がロックモードでありながら特定走行状態が続く事態を回避して図８に示した現象を抑制するため、ＥＣＵ５０は車両１Ａの走行状態が波状路を走行する状態等の特定走行状態の場合に、クラッチ１２がロックモードのときはフリーモードに切り替え、かつフリーモードのときはフリーモードに維持する。

ＥＣＵ５０は例えば図９の制御ルーチンを実行することにより上記制御を実現する。図９の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ５０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。図９のステップＳ１において、ＥＣＵ５０は特定走行状態か否かを判定する走行状態検出処理を実施する。

図１０に示すように、ステップＳ１１において、ＥＣＵ５０は出力部１１の回転速度Ｒｓを車速センサ５２の出力信号に基づいて取得し、取得した回転速度Ｒｓを逐次記憶する。ステップＳ１２において、ＥＣＵ５０は、所定時間前、例えば５秒前から現在までの出力部１１の回転速度Ｒｓの平均値を算出し、その平均値を現在の平均回転速度の記憶値Ｒｓｍとして記憶する。この記憶値ＲｓｍはステップＳ１２の実行毎に逐次更新される。ステップＳ１３において、ＥＣＵ５０は現在の平均回転速度の記憶値Ｒｓｍと回転速度Ｒｓの現在値Ｒｓｐとの差分の絶対値Δｒｓａを算出する。ステップＳ１４において、ＥＣＵ５０はステップＳ１３で算出した絶対値Δｒｓａが所定の閾値Ｔｈ以上になるか否かを判定する。これにより、出力部１１の回転速度の変化が基準を超えたここと、ひいては出力部１１のトルクの変化が基準を超えたことが判定される。絶対値Δｒｓａが閾値Ｔｈ以上の場合はステップＳ１５に進み、そうでない場合はステップＳ１５をスキップしてステップＳ１６に進む。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ５０は絶対値Δｒｓａが閾値Ｔｈ以上となった回数を管理するための変数Ｎの値をＮ＋１に更新する。ステップＳ１６において、ＥＣＵ５０は特定走行状態か否かの基準期間となる所定期間Ｔ（例えば３秒）を経過したか否かを判定する。所定期間Ｔを経過した場合は、ステップＳ１７に進む。所定期間Ｔを経過していない場合、ＥＣＵ５０はステップＳ１１に処理を戻して、所定期間Ｔが経過するまでステップＳ１１からステップＳ１５までの処理を繰り返す。

ステップＳ１７において、ＥＣＵ５０は絶対値Δｒｓａが閾値Ｔｈ以上となった回数が複数回数である基準回数Ｎｓ（例えば２回）以上か否かを判定する。すなわち、変数Ｎの値が基準回数Ｎｓ以上か否かを判定する。これにより、出力部１１のトルク変化が基準を超えたことが所定期間Ｔ内に複数回発生することが判定される。変数Ｎの値が基準回数Ｎｓ以上の場合はステップＳ１８に進み、そうでない場合はステップＳ１９に進む。

ステップＳ１８において、ＥＣＵ５０は走行状態を管理するための管理フラグＦに、特定走行状態であることを意味する「１」を代入する。一方、ステップＳ１９において、ＥＣＵ５０は管理フラグＦに、特定走行状態ではないことを意味する「０」を代入する。そして、ステップＳ２０において、ＥＣＵ５０は変数Ｎの値をクリアして図９のメインルーチンに戻る。

図９のステップＳ２において、ＥＣＵ５０は管理フラグＦの値を参照して走行状態が特定走行状態か否かを判定する。特定走行状態の場合はステップＳ３に進む。特定走行状態でない場合はステップＳ４に進む。

ステップＳ３において、ＥＣＵ５０はクラッチ１２のロックモードへの切り替えを禁止するためのロックモード禁止要求を設定する。このロックモード禁止要求が設定された場合、クラッチ１２の現在の動作モードがフリーモードのときは、フリーモードに維持される。つまり、ロックモード禁止要求が設定された場合は、ロックモードへ切り替えるための条件を満たしても、ロックモード禁止要求が解除されるまではフリーモードからロックモードへの切り替えが禁止される。また、ロックモード禁止要求が設定された時点でクラッチ１２の動作モードの状態がロックモードのときはロックモードからフリーモードに切り替えられる。したがって、ロックモード禁止要求が設定されてからロックモード禁止要求が解除されるまではクラッチ１２はフリーモードに維持される。

ステップＳ４において、ＥＣＵ５０はロックモード禁止要求を解除する。このように図９の制御ルーチンはステップＳ３でロックモード禁止要求が設定された場合、特定走行状態でないと判定された時点で、ステップＳ４でロックモード禁止要求が直ちに解除される。しかしながら、ロックモード禁止要求が設定されてから所定時間は設定を解除せずに、その所定時間経過後に特定走行状態でないと判定された時点でロックモード禁止要求を解除することもできる。

第１の形態によれば、特定走行状態の場合にクラッチ１２がロックモードのときはフリーモードに切り替えられ、かつフリーモードのときはフリーモードに維持される。したがって、クラッチ１２がロックモードでありながら特定走行状態が続く事態を回避できる。これにより、特定走行状態で起こり得る再係合の発生による部品の劣化やラチェッティングの発生による摩耗や異音の発生を抑制できる。

図１０の処理において、特定走行状態か否かの判定に用いる閾値Ｔｈと所定期間Ｔとは、上述したクラッチ１２の一時的な解放と再係合とが発生し得る条件に基づいて適宜に設定される。この条件は実機を用いた試験またはシミュレーションなどにより車両の特性に応じて特定することができる。これにより、出力部１１のトルクの変化が基準を超えることが所定期間内に複数回発生する特定走行状態か否かを正確に判別できる。

ＥＣＵ５０は図９のステップＳ１で定義された図１０の処理を実行することにより、本発明に係る走行状態判定手段として機能する。

（第２の形態）
次に、図１１及び図１２を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。図１１には第２の形態に係るハイブリッド駆動装置が適用された車両１Ｂの概要が示されている。車両１Ｂは、動力分割機構６０の構成、動力分割機構６０から駆動輪Ｄｗまでの構成、及びクラッチ１２の搭載箇所が第１の形態の車両１Ａと異なっている。車両１Ｂのその他の構成は車両１Ａと同じであるから、車両１Ａと共通の構成には同一の参照符号を図１１に付して説明を省略する。

動力分割機構６０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おり、外歯歯車のサンギアＳと、内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転かつ公転可能に保持するキャリアＣとを有している。サンギアＳ、リングギアＲ、及びキャリアＣが互いに差動回転可能な３つの回転要素として機能する。サンギアＳには第１モータ・ジェネレータ７及び後述するクラッチ１２の回転プレート２１が連結され、キャリアＣには内燃機関２が連結され、リングギアＲには駆動輪Ｄｗにトルクを出力するための不図示のギア列等を含む出力部６１が連結される。第２の形態においては、サンギアＳは本発明に係る第１回転要素に、キャリアＣは本発明に係る第２回転要素に、リングギアＲは本発明に係る第３回転要素に、それぞれ相当する。図１０の速度線図から明らかなように、これら３つの回転要素を速度線図上に配置すると、第１回転要素であるサンギアＳ、第２回転要素であるキャリアＣ、及び第３回転要素であるリングギアＲの順番に並ぶ。

第２の形態の場合、車両１Ｂに設けられたクラッチ１２はサンギアＳとケース１０との間に介在するブレーキとして機能し、クラッチ１２の回転プレート２１はサンギアＳに設けられている。クラッチ１２は、第１の形態と同様に、サンギアＳの回転方向が正回転方向Ｒａの場合にサンギアＳからケース１０へのトルク伝達を許容してサンギアＳを固定する状態と回転方向が反対の負回転方向Ｒｂの場合にそのトルク伝達を遮断してサンギアＳを解放する状態とが切り替わるロックモードと、サンギアＳの回転方向が正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの方向においてもサンギアＳからケース１０へのトルク伝達を遮断してサンギアＳを解放する状態に維持するフリーモードとの間で動作モードを選択できる。

車両１Ｂは、クラッチ１２の動作モードをロックモードとフリーモードとの間で切り替えることによって、モータロックモードとモータフリーモードとの間で駆動モードを切り替える。これらの駆動モードの切り替えは第１の形態と同様にＥＣＵ５０にて実施される。モータロックモード時にはクラッチ１２がロックモードに制御され、かつ第１モータ・ジェネレータ７が電動機及び発電機としての機能が停止され空転可能なシャットダウン状態に制御される。これにより、第１モータ・ジェネレータ７の過熱等を回避できるとともに、システム効率が悪化する動力循環を回避可能となる。一方、モータフリーモード時にはクラッチ１２がフリーモードに制御され、かつ内燃機関２が高効率の動作点で運転されるように第１モータ・ジェネレータ７のモータトルク及びモータ回転数が制御される。

図１２の実線で示したように、クラッチ１２がロックモードの場合、内燃機関２の反力トルクを受ける回転プレート２１は正回転方向Ｒａの回転が阻止されるので、内燃機関２から正方向のエンジントルクが出力されている限り回転プレート２１に正回転方向Ｒａのトルクが働いた状態で回転速度が０となる。そのため、エンジン回転数に対する出力部６１の変速比は動力分割機構６０のギア比にて一意に決定されてその変速比は固定状態となる。一方、図１０の破線で示したように、クラッチ１２がフリーモードの場合、回転プレート２１は正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの回転方向でも解放されているので、第１モータ・ジェネレータ７のモータトルク及びモータ回転数を制御することによりエンジン回転数に対する出力部１１の変速比を無段階に変更できる。

第２の形態においても、モータロックモード中に車両１Ｂの走行状態が特定走行状態の場合には第１の形態と同様の問題が生じる。そのため、ＥＣＵ５０は特定走行状態の場合に、クラッチ１２がロックモードのときはフリーモードに切り替えるとともに、クラッチ１２がフリーモードのときはクラッチ１２をフリーモードに維持する。第２の形態でＥＣＵ５０が実施する制御ルーチンは第１の形態の図９及び図１０の制御ルーチンと同じでよい。

第２の形態によれば、第１の形態と同様に、特定走行状態の場合にクラッチ１２がロックモードのときはフリーモードに切り替えられ、かつフリーモードのときはフリーモードに維持されるので、クラッチ１２がロックモードでありながら特定走行状態が続く事態を回避できる。これにより、特定走行状態で起こり得る再係合の発生による部品の劣化やラチェッティングの発生による摩耗や異音の発生を抑制できる。

１Ａ、１Ｂ車両
２内燃機関（エンジン）
５、６０動力分割機構（差動機構）
７第１モータ・ジェネレータ（モータ・ジェネレータ）
１１、６１出力部
１２クラッチ
２１回転プレート（回転部材）
５０ＥＣＵ（制御装置）

Claims

エンジンと、
モータ・ジェネレータと、
駆動輪にトルクを出力するための出力部と、
互いに差動回転可能な複数の回転要素を有し、前記複数の回転要素のいずれか一つに前記エンジンが、前記複数の回転要素の残りのいずれか一つに前記モータ・ジェネレータが、前記複数の回転要素の残りの他の一つに前記出力部がそれぞれ連結された差動機構と、
前記エンジンのエンジントルクの反力トルクを受けることが可能でかつ前記差動機構に設けられた回転部材を有し、前記反力トルクを受けた状態で前記回転部材の正回転を阻止する一方で前記正回転と反対方向の前記回転部材の負回転を許容するロックモードと、前記反力トルクを受けた状態で前記回転部材の前記正回転及び前記負回転のそれぞれを許容するフリーモードとを切り替え可能なセレクタブルワンウエイクラッチと、
を備えるハイブリッド車両に適用され、
前記ハイブリッド車両の走行状態が、走行路面から前記駆動輪への入力によって前記出力部のトルクの変化が基準を超えることが所定期間内に複数回発生する特定走行状態であるか否かを、前記出力部の回転速度の変化に基づいて判定する走行状態判定手段を備え、
前記走行状態判定手段は、前記出力部の現在の回転速度と現在の平均回転速度の記憶値との差分を算出し、その差分の絶対値が閾値以上になることを前記所定期間内で複数回検出した場合に、前記基準を超えることが前記所定期間内に複数回発生したものとして、前記ハイブリッド車両の走行状態が特定走行状態であると判定し、
前記閾値及び前記所定期間は、前記セレクタブルワンウエイクラッチの一時的な解放と再係合とが発生し得る条件に基づいて設定されており、かつ、
前記ハイブリッド車両の走行状態が、前記特定走行状態である場合、前記セレクタブルワンウエイクラッチが前記ロックモードのときは前記フリーモードに切り替えるとともに、前記セレクタブルワンウエイクラッチが前記フリーモードのときは前記フリーモードに維持する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記差動機構は、前記複数の回転要素として４つの回転要素が設けられ、前記４つの回転要素の第１回転要素に前記モータ・ジェネレータが、前記４つの回転要素の第２回転要素に前記セレクタブルワンウエイクラッチの前記回転部材が、前記４つの回転要素の第３回転要素に前記エンジンが、前記４つの回転要素の第４回転要素に前記出力部が、それぞれ連結されており、前記４つの回転要素を速度線図上に配置したときに、前記第１回転要素、前記第２回転要素、前記第３回転要素、及び前記第４回転要素の順番に並ぶように構成されている、請求項１に記載の制御装置。
前記差動機構は、前記複数の回転要素として３つの回転要素が設けられ、前記３つの回転要素の第１回転要素に前記モータ・ジェネレータと前記セレクタブルワンウエイクラッチの前記回転部材とが、前記３つの回転要素の第２回転要素に前記エンジンが、前記３つの回転要素の第３回転要素に前記出力部が、それぞれ連結されており、前記３つの回転要素を速度線図上に配置したときに、前記第１回転要素、前記第２回転要素、及び前記第３回転要素の順番に並ぶように構成されている、請求項１又は２に記載の制御装置。