JP6350750B2 - ハイブリッド車両の発電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、停車中の発電要求に基づき、内燃機関からの駆動力を受けて電動機によりアイドル発電するハイブリッド車両の発電制御装置に関する。

従来から、動力源として電動機と内燃機関を備えたハイブリッド車両において、停車中に電動機及び内燃機関と駆動輪とを接続するクラッチを切断し、内燃機関でモータを駆動してアイドル発電する発電制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−１６１９３９号公報

特許文献１記載の装置の如く、アイドル発電中に電動機及び内燃機関と駆動輪とを接続するクラッチを切断しておけば、内燃機関で発生する駆動力によって車両が動き出すのを防ぐことができる。

しかしながら、当該クラッチを締結・解放する動力（アクチュエータ等）に異常が発生し、アイドル発電中に当該クラッチを締結させる指令が出てしまうと、車両が突然動き出してしまう虞がある。この点について、特許文献１の装置は何ら防止策がとられておらず、改良の余地を残していた。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、アイドル発電中、解放している係合クラッチの意図しない締結を防止するハイブリッド車両の発電制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を実現するため、本発明のハイブリッド車両は、動力源として電動機と内燃機関を備え、動力源から駆動輪までの駆動系に複数の変速段を実現する変速機が搭載される。
変速機は、変速段を切り替える変速要素として、解放位置からのストロークにより噛み合い締結する係合クラッチを有する。
このハイブリッド車両において、発電要求に基づき、内燃機関からの駆動力を受けて電動機により発電する発電コントローラを設ける。
発電コントローラは、停車中に電動機によりアイドル発電するとき、解放している係合クラッチの差回転数が、ストロークによっても締結しない差回転閾値以上になる回転数域で内燃機関を運転する。

よって、停車中に電動機によりアイドル発電するとき、解放している係合クラッチの差回転数が、ストロークによっても締結しない差回転閾値以上になる回転数域で内燃機関が運転される。
即ち、アイドル発電中、解放している係合クラッチの差回転数が、ストロークによっても締結しない差回転閾値以上に保たれる。
この結果、アイドル発電中、解放している係合クラッチの意図しない締結を防止することができる。

実施例の発電制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系及び制御系を示す全体システム図である。 実施例の発電制御装置が適用されたハイブリッド車両に搭載された多段歯車変速機の変速制御系の構成を示す制御系構成図である。 実施例の発電制御装置が適用されたハイブリッド車両に搭載された多段歯車変速機において３つの係合クラッチの切り替え位置による変速パターンを示す変速パターン図である。 アイドル発電制御中の多段歯車変速機におけるエンジントルクの流れを示すトルクフロー図である。 実施例の変速機コントロールユニットで実行されるアイドル発電制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例の多段歯車変速機が有する係合クラッチのうち、内燃機関と駆動輪を連結する係合クラッチの構成を示す模式図である。 図６に示す係合クラッチの部分拡大図である。 実施例の多段歯車変速機が有する係合クラッチのうち、電動機と駆動輪を連結する係合クラッチの構成を示す部分拡大図である。

以下、本発明のハイブリッド車両の発電制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例の発電制御装置は、駆動系構成要素として、１つのエンジンと、２つのモータジェネレータと、３つの係合クラッチを有する多段歯車変速機と、を備えたハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）に適用したものである。以下、実施例におけるハイブリッド車両の発電制御装置の構成を、「全体システム構成」、「変速制御系構成」、「変速パターン構成」、「アイドル発電制御処理構成」、「係合クラッチ構成」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１は、実施例の発電制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系及び制御系を示す。以下、図１に基づき、全体システム構成を説明する。

ハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、内燃機関ICEと、第１モータジェネレータMG1（電動機）と、第２モータジェネレータMG2と、３つの係合クラッチC1,C2,C3を有する多段歯車変速機１と、を備えている。なお、「ICE」は「Internal-Combustion Engine」の略称である。

前記内燃機関ICEは、例えば、クランク軸方向を車幅方向として車両のフロントルームに配置したガソリンエンジンやディーゼルエンジン等である。この内燃機関ICEは、多段歯車変速機１の変速機ケース１０に連結されると共に、内燃機関出力軸が、多段歯車変速機１の第１軸１１に接続される。なお、内燃機関ICEは、基本的に、第２モータジェネレータMG2をスタータモータとしてMG2始動する。但し、極低温時などのように強電バッテリ３を用いたMG2始動が確保できない場合に備えてスタータモータ２を残している。

前記第１モータジェネレータMG1及び第２モータジェネレータMG2は、いずれも強電バッテリ３を共通の電源とする三相交流の永久磁石型同期モータである。第１モータジェネレータMG1のステータは、第１モータジェネレータMG1のケースに固定され、そのケースが多段歯車変速機１の変速機ケース１０に固定される。そして、第１モータジェネレータMG1のロータに一体の第１モータ軸が、多段歯車変速機１の第２軸１２に接続される。第２モータジェネレータMG2のステータは、第２モータジェネレータMG2のケースに固定され、そのケースが多段歯車変速機１の変速機ケース１０に固定される。そして、第２モータジェネレータMG2のロータに一体の第２モータ軸が、多段歯車変速機１の第６軸１６に接続される。第１モータジェネレータMG1のステータコイルには、力行時に直流を三相交流に変換し、回生時に三相交流を直流に変換する第１インバータ４が、第１ACハーネス５を介して接続される。第２モータジェネレータMG2のステータコイルには、力行時に直流を三相交流に変換し、回生時に三相交流を直流に変換する第２インバータ６が、第２ACハーネス７を介して接続される。強電バッテリ３と第１インバータ４及び第２インバータ６は、ジャンクションボックス９を介してDCハーネス８により接続される。

前記多段歯車変速機１は、変速比が異なる複数の歯車対を有する常時噛み合い式変速機であり、変速機ケース１０内に互いに平行に配置され、歯車が設けられる６つの歯車軸１１〜１６と、歯車対を選択する３つの係合クラッチC1,C2,C3と、を備える。歯車軸としては、第１軸１１と、第２軸１２と、第３軸１３と、第４軸１４と、第５軸１５と、第６軸１６が設けられる。係合クラッチとしては、第１係合クラッチC1（アイドル発電用係合クラッチ）と、第２係合クラッチC2及び第３係合クラッチC3（係合クラッチ）が設けられる。なお、変速機ケース１０には、ケース内の軸受け部分や歯車の噛み合い部分に潤滑オイルを供給する電動オイルポンプ２０が付設される。

前記第１軸１１は、内燃機関ICEが連結される軸であり、第１軸１１には、図１の右側から順に、第１歯車101、第２歯車102、第３歯車103が配置される。第１歯車101は、第１軸１１に対して一体（一体化固定を含む）に設けられる。第２歯車102と第３歯車103は、軸方向に突出するボス部が第１軸１１の外周に挿入される遊転歯車であり、第２係合クラッチC2を介し第１軸１１に対して駆動連結可能に設けられる。

前記第２軸１２は、第１モータジェネレータMG1が連結され、第１軸１１の外側位置に軸心を一致させて同軸配置された円筒軸であり、第２軸１２には、図１の右側から順に、第４歯車104、第５歯車105が配置される。第４歯車104と第５歯車105は、第２軸１２に対して一体（一体化固定を含む）に設けられる。

前記第３軸１３は、多段歯車変速機１の出力側に配置された軸であり、第３軸１３には、図１の右側から順に、第６歯車106、第７歯車107、第８歯車108、第９歯車109、第１０歯車110が配置される。第６歯車106と第７歯車107と第８歯車108は、第３軸１３に対して一体（一体化固定を含む）に設けられる。第９歯車109と第１０歯車110は、軸方向に突出するボス部が第３軸１３の外周に挿入される遊転歯車であり、第３係合クラッチC3を介し第３軸１３に対して駆動連結可能に設けられる。そして、第６歯車106は第１軸１１の第２歯車102に噛み合い、第７歯車107はデファレンシャル歯車１７の第１６歯車116と噛み合い、第８歯車108は第１軸１１の第３歯車103に噛み合う。第９歯車109は第２軸１２の第４歯車104に噛み合い、第１０歯車110は第２軸１２の第５歯車105に噛み合う。

前記第４軸１４は、変速機ケース１０に両端が支持された軸であり、第４軸１４には、図１の右側から順に、第１１歯車111、第１２歯車112、第１３歯車113が配置される。第１１歯車111は、第４軸１４に対して一体（一体化固定を含む）に設けられる。第１２歯車112と第１３歯車113は、軸方向に突出するボス部が第４軸１４の外周に挿入される遊転歯車であり、第１係合クラッチC1を介し第４軸１４に対して駆動連結可能に設けられる。そして、第１１歯車111は第１軸１１の第１歯車101に噛み合い、第１２歯車112は第１軸１１の第２歯車102と噛み合い、第１３歯車113は第２軸１２の第４歯車104と噛み合う。

前記第５軸１５は、変速機ケース１０に両端が支持された軸であり、第４軸１４の第１１歯車111と噛み合う第１４歯車114が一体（一体化固定を含む）に設けられる。

前記第６軸１６は、第２モータジェネレータMG2が連結される軸であり、第５軸１５の第１４歯車114と噛み合う第１５歯車115が一体（一体化固定を含む）に設けられる。

前記第２モータジェネレータMG2と内燃機関ICEは、互いに噛み合う第１５歯車115、第１４歯車114、第１１歯車111、第１歯車101により構成されるギヤ列により機械的に連結されている。このギヤ列は、第２モータジェネレータMG2による内燃機関ICEのMG2始動時、MG2回転数を減速する減速ギヤ列となり、内燃機関ICEの駆動で第２モータジェネレータMG2を発電するMG2発電時、機関回転数を増速する増速ギヤ列となる。

前記第１係合クラッチC1は、第４軸１４のうち、第１２歯車112と第１３歯車113の間に介装され、同期機構を持たないことで、回転同期状態での噛み合いストロークにより締結されるドグクラッチである。第１係合クラッチC1が左側締結位置（Left）のとき、第４軸１４と第１３歯車113を駆動連結する。第１係合クラッチC1が中立位置（Ｎ）のとき、第４軸１４と第１２歯車112を解放すると共に、第４軸１４と第１３歯車113を解放する。第１係合クラッチC1が右側締結位置（Right）のとき、第４軸１４と第１２歯車112を駆動連結する。

前記第２係合クラッチC2は、第１軸１１のうち、第２歯車102と第３歯車103の間に介装され、同期機構を持たないことで、回転同期状態での噛み合いストロークにより締結されるドグクラッチである。第２係合クラッチC2が左側締結位置（Left）のとき、第１軸１１と第３歯車103を駆動連結する。第２係合クラッチC2が中立位置（Ｎ）のとき、第１軸１１と第２歯車102を解放すると共に、第１軸１１と第３歯車103を解放する。第２係合クラッチC2が右側締結位置（Right）のとき、第１軸１１と第２歯車102を駆動連結する。

前記第３係合クラッチC3は、第３軸１３のうち、第９歯車109と第１０歯車110の間に介装され、同期機構を持たないことで、回転同期状態での噛み合いストロークにより締結されるドグクラッチである。第３係合クラッチC3が左側締結位置（Left）のとき、第３軸１３と第１０歯車110を駆動連結する。第３係合クラッチC3が中立位置（Ｎ）のとき、第３軸１３と第９歯車109を解放すると共に、第３軸１３と第１０歯車110を解放する。第３係合クラッチC3が右側締結位置（Right）のとき、第３軸１３と第９歯車109を駆動連結する。そして、多段歯車変速機１の第３軸１３に一体（一体化固定を含む）に設けられた第７歯車107に噛み合う第１６歯車116は、デファレンシャル歯車１７及び左右のドライブ軸１８を介して左右の駆動輪１９に接続されている。

ハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、ハイブリッドコントロールモジュール２１と、モータコントロールユニット２２と、変速機コントロールユニット２３と、エンジンコントロールユニット２４と、を備えている。

前記ハイブリッドコントロールモジュール２１（略称：「HCM」）は、車両全体の消費エネルギーを適切に管理する機能を担う統合制御手段である。このハイブリッドコントロールモジュール２１は、他のコントロールユニット（モータコントロールユニット２２、変速機コントロールユニット２３、エンジンコントロールユニット２４など）とCAN通信線２５により双方向情報交換可能に接続されている。なお、CAN通信線２５の「CAN」とは、「Controller Area Network」の略称である。

前記モータコントロールユニット２２（略称：「MCU」）は、第１インバータ４と第２インバータ６に対する制御指令により第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の力行制御や回生制御などを行う。第１モータジェネレータMG1及び第２モータジェネレータMG2に対する制御モードとしては、「トルク制御」と「回転数FB制御」がある。「トルク制御」は、目標駆動力に対して分担する目標モータトルクが決まると、実モータトルクを目標モータトルクに追従させる制御を行う。「回転数FB制御」は、走行中に係合クラッチC1,C2,C3の何れかを噛み合い締結する変速要求があると、クラッチ入出力回転数を回転同期させる目標モータ回転数を決め、実モータ回転数を目標モータ回転数に収束させるようにFBトルクを出力する制御を行う。

前記変速機コントロールユニット２３（略称：「TMCU」）は、所定の入力情報に基づいて電動アクチュエータ３１，３２，３３（図２参照）へ電流指令を出力することにより、多段歯車変速機１の変速パターンを切り替える変速制御を行う。この変速制御では、係合クラッチC1,C2,C3を選択的に噛み合い締結/解放させ、複数対の歯車対から動力伝達に関与する歯車対を選択する。ここで、解放されている係合クラッチC1,C2,C3の何れかを締結する変速要求時には、クラッチ入出力の差回転数を抑えて噛み合い締結を確保するために、第１モータジェネレータMG1又は第２モータジェネレータMG2の回転数FB制御（回転同期制御）を併用する。

前記エンジンコントロールユニット２４（略称：「ECU」）は、所定の入力情報に基づいてモータコントロールユニット２２や点火プラグや燃料噴射アクチュエータなどへ制御指令を出力することにより、内燃機関ICEの始動制御や内燃機関ICEの停止制御や燃料カット制御などを行う。

［変速制御系構成］
実施例の多段歯車変速機１は、変速要素として、噛み合い締結による係合クラッチC1,C2,C3（ドグクラッチ）を採用することにより引き摺りを低減することで効率化を図った点を特徴とする。そして、係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを噛み合い締結させる変速要求があると、クラッチ入出力の差回転数を、第１モータジェネレータMG1（係合クラッチC3の締結時）又は第２モータジェネレータMG2（係合クラッチC1,C2の締結時）により回転同期させ、同期判定回転数範囲内になると噛み合いストロークを開始することで変速を実現している。又、締結されている係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを解放させる変速要求があると、解放クラッチのクラッチ伝達トルクを低下させ、解放トルク判定値以下になると解放ストロークを開始することで実現している。以下、図２に基づき、多段歯車変速機１の変速制御系構成を説明する。

変速制御系は、図２に示すように、係合クラッチとして、第１係合クラッチC1と第２係合クラッチC2と第３係合クラッチC3を備えている。アクチュエータとして、第１電動アクチュエータ３１と第２電動アクチュエータ３２と第３電動アクチュエータ３３を備えている。そして、アクチュエータ動作をクラッチ係合/解放動作に変換する機構として、第１係合クラッチ動作機構４１と第２係合クラッチ動作機構４２と第３係合クラッチ動作機構４３を備えている。さらに、第１電動アクチュエータ３１と第２電動アクチュエータ３２と第３電動アクチュエータ３３の制御手段として、変速機コントロールユニット２３を備えている。

前記第１係合クラッチC1と第２係合クラッチC2と第３係合クラッチC3は、ニュートラル位置（Ｎ：解放位置）と、左側締結位置（Left：左側クラッチ噛み合い締結位置）と、右側締結位置（Right：右側クラッチ噛み合い締結位置）と、を切り替えるドグクラッチである。各係合クラッチC1,C2,C3は何れも同じ構成であり、カップリングスリーブ５１，５２，５３と、左側ドグクラッチリング５４，５５，５６と、右側ドグクラッチリング５７，５８，５９と、を備える。カップリングスリーブ５１，５２，５３は、第４軸１４，第１軸１１，第３軸１３に固定された図外のハブを介してスプライン結合により軸方向にストローク可能に設けられたもので、両側に平らな頂面によるドグ歯５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂを有する。さらに、カップリングスリーブ５１，５２，５３の周方向中央部にフォーク溝５１ｃ，５２ｃ，５３ｃを有する。左側ドグクラッチリング５４，５５，５６は、各係合クラッチC1,C2,C3の左側遊転歯車である各歯車113,103,110のボス部に固定され、ドグ歯５１ａ，５２ａ，５３ａに対向する平らな頂面によるドグ歯５４ａ，５５ａ，５６ａを有する。右側ドグクラッチリング５７，５８，５９は、各係合クラッチC1,C2,C3の右側遊転歯車である各歯車112,102,109のボス部に固定され、ドグ歯５１ｂ，５２ｂ，５３ｂに対向する平らな頂面によるドグ歯５７ｂ，５８ｂ，５９ｂを有する。

前記第１係合クラッチ動作機構４１と第２係合クラッチ動作機構４２と第３係合クラッチ動作機構４３は、電動アクチュエータ３１，３２，３３の回動動作を、カップリングスリーブ５１，５２，５３の軸方向ストローク動作に変換する機構である。各係合クラッチ動作機構４１，４２，４３は何れも同じ構成であり、回動リンク６１，６２，６３と、シフトロッド６４，６５，６６と、シフトフォーク６７，６８，６９と、を備える。回動リンク６１，６２，６３は、一端が電動アクチュエータ３１，３２，３３のアクチュエータ軸に設けられ、他端がシフトロッド６４，６５，６６に相対変位可能に連結される。シフトロッド６４，６５，６６は、ロッド分割位置にスプリング６４ａ，６５ａ，６６ａが介装され、ロッド伝達力の大きさと方向に応じて伸縮可能とされている。シフトフォーク６７，６８，６９は、一端がシフトロッド６４，６５，６６に固定され、他端がカップリングスリーブ５１，５２，５３のフォーク溝５１ｃ，５２ｃ，５３ｃに配置される。

前記変速機コントロールユニット２３は、車速センサ７１、アクセル開度センサ７２、変速機出力軸回転数センサ７３、エンジン回転数センサ７４、MG1回転数センサ７５、MG2回転数センサ７６、インヒビタースイッチ７７、などからのセンサ信号やスイッチ信号を入力する。なお、変速機出力軸回転数センサ７３は、第３軸１３の軸端部に設けられ、第３軸１３の軸回転数を検出する。そして、カップリングスリーブ５１，５２，５３の位置によって決まる係合クラッチC1,C2,C3の噛み合い締結と解放を制御する位置サーボ制御部（例えば、PID制御による位置サーボ系）を備えている。この位置サーボ制御部は、第１スリーブ位置センサ８１、第２スリーブ位置センサ８２、第３スリーブ位置センサ８３からのセンサ信号を入力する。そして、各スリーブ位置センサ８１，８２，８３のセンサ値を読み込み、カップリングスリーブ５１，５２，５３の位置が噛み合いストロークによる締結位置又は解放位置になるように、電動アクチュエータ３１，３２，３３に電流を与える。即ち、カップリングスリーブ５１，５２，５３に溶接されたドグ歯と遊転歯車に溶接されたドグ歯との双方が噛合した噛み合い位置にある締結状態にすることで、遊転歯車を第４軸１４，第１軸１１，第３軸１３に駆動連結する。一方、カップリングスリーブ５１，５２，５３が、軸線方向へ変位することでカップリングスリーブ５１，５２，５３に溶接されたドグ歯と遊転歯車に溶接されたドグ歯が非噛み合い位置にある解放状態にすることで、遊転歯車を第４軸１４，第１軸１１，第３軸１３から切り離す。

［変速パターン構成］
実施例の多段歯車変速機１は、流体継手などの回転差吸収要素を持たないことで動力伝達損失を低減すると共に、内燃機関ICEをモータアシストすることでICE変速段を減らし、コンパクト化（EV変速段:1-2速、ICE変速段:1-4速）を図った点を特徴とする。以下、図３に基づき、多段歯車変速機１の代表的な変速パターン構成を説明する。

係合クラッチC1,C2,C3を有する多段歯車変速機１により得ることが可能な変速パターンを図３に示す。なお、図３中の「Lock」は、変速パターンとして成立しないインターロックパターンを表し、「EV-」は、第１モータジェネレータMG1が駆動輪１９に駆動連結されていない状態を表し、「ICE-」は、内燃機関ICEが駆動輪１９に駆動連結されていない状態を表す。そして、変速制御では、図３に示す変速パターンの全てを用いる必要は無く、これらの変速パターンから必要に応じて選択しても勿論良い。以下、各変速パターンについて説明する。

第２係合クラッチC2が「Ｎ」位置で、第３係合クラッチC3が「Ｎ」位置のとき、第１係合クラッチC1の位置により次の変速パターンとなる。第１係合クラッチC1が「Left」位置であれば「EV- ICEgen」、第１係合クラッチC1が「Ｎ」位置であれば「Neutral」、第１係合クラッチC1が「Right」位置であれば「EV- ICE3rd」である。
ここで、「EV- ICEgen」の変速パターンは、停車中、内燃機関ICEにより第１モータジェネレータMG1で発電するMG1アイドル発電時、又は、MG1発電にMG2発電を加えたダブルアイドル発電時に選択されるパターンである。「Neutral」の変速パターンは、停車中、内燃機関ICEにより第２モータジェネレータMG2で発電するMG2アイドル発電時に選択されるパターンである。

図４は、上記したMG1アイドル発電時（「EV- ICEgen」の変速パターン時）の多段歯車変速機１における内燃機関ICEのICEトルクの流れを示した図である。

図４に示すように、「EV- ICEgen」の変速パターンでは、ICEトルクは、内燃機関ICEから第１軸１１→第１歯車101→第１１歯車111→第４軸１４→第１３歯車113→第４歯車104→第２軸１２→第１モータジェネレータMG1へと流れる。

第２係合クラッチC2が「Ｎ」位置で、第３係合クラッチC3が「Left」位置のとき、第１係合クラッチC1の位置により次の変速パターンとなる。第１係合クラッチC1が「Left」位置であれば「EV1st ICE1st」、第１係合クラッチC1が「Ｎ」位置であれば「EV1st ICE-」、第１係合クラッチC1が「Right」位置であれば「EV1st ICE3rd」である。
ここで、「EV1st ICE-」の変速パターンは、内燃機関ICEを停止して第１モータジェネレータMG1で走行する「EVモード」のパターン、又は、内燃機関ICEにより第２モータジェネレータMG2で発電しながら、第１モータジェネレータMG1で１速EV走行を行う「シリーズHEVモード」のパターンである。
例えば、「EV1st ICE-」による「シリーズHEVモード」を選択しての走行中、駆動力不足による減速に基づいて第１係合クラッチC1を「Ｎ」位置から「Left」位置に切り替える。この場合、駆動力が確保される「EV1st ICE1st」の変速パターンによる「パラレルHEVモード（１速）」の走行に移行する。

このように、第１、第２、第３係合クラッチC1,C2,C3の位置に応じて図３に示す変速段を確立することができる。なお、各変速パターンの内容は、本願発明の要旨と直接関連しないため、これ以上の詳細な説明は省略する。

［アイドル発電制御処理構成］
図５は、実施例の変速機コントロールユニット２３（発進コントローラ）で実行されるアイドル発電制御処理の流れを示す。以下、アイドル発電制御処理構成の一例をあらわす図５の各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、車両が停止しているか否かを判断する。アイドル発電制御は車両が停車中に実行されることから、YES（車両停止中）の場合はステップＳ２へ進み、NO（車両走行中）の場合は以下のステップをスキップしてプログラムを終了する。

ステップＳ２では、アイドル発電要求があるか否かを判断する。アイドル発電要求の有無は、運転者によって操作可能なスイッチ（図示せず）からの信号や、強電バッテリ３のバッテリ残量SOC（State of Charge）等に基づいて判断される。

ステップＳ２の判断がNO（例えば、SOCが閾値以上）の場合はアイドル発電制御を実行する必要がないため、以下の処理をスキップしてプログラムを終了する。他方、ステップＳ２の判断がYES（アイドル発電要求あり）の場合はステップＳ３に進み、アイドル発電時の変速パターン（EV- ICEgen）を確立する。
即ち、第１係合クラッチC1を「Left」位置に、第２係合クラッチC2を「Ｎ」位置に、第３係合クラッチC3を「Ｎ」位置に、それぞれ切り替える。

次いでステップＳ４に進み、内燃機関ICEを始動し、その回転数を上昇させ、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、内燃機関ICEと駆動輪１９とを連結する第２係合クラッチC2の入出力差回転数が閾値（差回転閾値）以上か否かを判断する。差回転閾値は、第２電動アクチュエータ３２を駆動して第２係合クラッチC2をストロークさせても、第２係合クラッチC2を締結できないと判断できる値に設定される。
即ち、噛み合い式係合クラッチにおいては、入出力差回転数が大きいと、ドグ歯（噛み合い歯）同士を近づけてもドグ歯を噛み合わせる（クラッチを締結させる）ことができない。
この実施例では、噛み合い式係合クラッチのかかる特性を利用し、内燃機関ICEの回転数を上昇させ、よって内燃機関ICEと連結する要素を回転させることにより、第２係合クラッチC2の入出力差回転数を閾値以上にまで増加させることとしている。
なお、差回転閾値は、具体的には噛合するドグ歯の形状（ピッチ幅、バックラッシュの大きさ等）や、係合クラッチC2,C3を駆動する電動アクチュエータ３２，３３のストローク速度等に基づいて実験により求められる。

ステップＳ４からＳ５の処理は、ステップＳ５の判断がYES（C2入出力差回転≧差回転閾値）となるまで繰り返し実行される。

ステップＳ５の判断がYESとなると、次いでステップＳ６に進み、第１モータジェネレータMG1と駆動輪１９を連結する第３係合クラッチC3の入出力差回転数が閾値（差回転閾値）以上か否かを判断する。閾値は、第３電動アクチュエータ３３を駆動して第３係合クラッチC3をストロークさせても、第３係合クラッチC3を締結できないと判断できる値に設定される。

ステップＳ４からＳ６の処理も、ステップＳ６の判断がYES（C3入出力差回転≧差回転閾値）となるまで繰り返し実行される。

ステップＳ６の判断がYESとなると、次いでステップＳ７に進み、アイドル発電を開始し、ステップＳ８においてアイドル発電終了と判断されるまでアイドル発電を継続する。
なお、この実施例にあっては、運転者からの要求がなくなったとき、強電バッテリ３のバッテリ残量SOCが十分に多いと判断されたとき、又は運転者によって走行レンジ（D,R）が選択されたとき、アイドル発電を終了し、プログラムを終了する。

［係合クラッチ構成］
図６は実施例に係る第２係合クラッチC2のドグ歯５２ａ，５２ｂ，５５ａ，５８ｂを示す模式図、図７はその部分拡大図である。また、図８は第３係合クラッチC3のドグ歯５３ａ，５３ｂ、５６ａを拡大して示す部分拡大図である。
なお、図中の矢印は、第２、第３係合クラッチC2,C3の各カップリングスリーブ５２，５３の回転方向を示す。第２係合クラッチC2は内燃機関ICEによって回転されるため、常に一方向にのみ回転する。一方、第３係合クラッチC3は第１モータジェネレータMG1によって回転され、前進時と後進時において回転方向が逆転する。

図６、図７は実施例の第２係合クラッチC2が「Left」位置に切り替えられる場合を示す。図７に良く示すように、第２係合クラッチC2（カップリングスリーブ５２）の噛み合い締結開始時（噛み合い開始域）には、ドグ歯５２ａの先端と、ドグ歯５２ａに対向するドグ歯５５ａの先端とが衝突する。具体的には、ドグ歯５２ａ先端の両隅部５２ａ１，５２ａ２のうちカップリングスリーブ５２の回転方向側にある隅部５２ａ１と、対向するドグ歯５５ａ先端の両隅部５５ａ１，５５ａ２のうちカップリングスリーブ５２の回転方向と反対側にある隅部５５ａ２とが、第２係合クラッチC2の噛み合い締結時に衝突する。

ここで、この実施例においては、ドグ歯５２ａ，５５ａの隅部５２ａ１，５５ａ２の衝突による生じる衝突力を、第２係合クラッチC2を支持する第１軸１１の軸方向の力に変換するように構成する。
具体的には、隅部５２ａ１，５５ａ２の形状を円弧面とすることにより、上記した衝突力を、ドグ歯５２ａ，５５ａが互いに離間する軸方向の力に変換するように構成した。

なお、第２係合クラッチC2が「Right」位置に切り替えられる場合に互いに衝突する、ドグ歯５２ｂ及びドグ歯５８ｂにおいても同様に構成されることは言うまでもない。

一方、第３係合クラッチC3の場合、前進時と後進時とで回転方向が逆転する。即ち、前進時と後進時とで、対向するドグ歯５３ａ，５６ａの衝突部が異なる。そこで、第３係合クラッチC3にあっては、ドグ歯５３ａ，５６ａ先端の両隅部５３ａ１，５３ａ２及び５６ａ１，５６ａ２の形状を円弧面とする。

なお、第３係合クラッチC3が「Right」位置に切り替えられる場合に互いに衝突する、ドグ歯５３ｂ及びドグ歯５９ｂにおいても同様に構成されることは言うまでもない。
また、ドグ歯形状の加工のし易さなどに応じて、第３係合クラッチC3同様、第２係合クラッチC2の両隅部５２ａ１，５２ａ２及び５５ａ１，５５ａ２の形状を円弧面としても良い。

次に、作用を説明する。
実施例のハイブリッド車両の発電制御装置における作用を、「発電制御処理作用」、「発電制御の特徴作用」、「係合クラッチ作用」に分けて説明する。

［発電制御処理作用］
以下、図５に示すフローチャートに基づき、アイドル発電時の発電制御処理作用を説明する。

停車中に第１モータジェネレータMG1による発電要求があると、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進む。ステップＳ３では、第１係合クラッチC1を「Left」位置に切り替えることにより内燃機関ICEと第１モータジェネレータMG1とを連結する。また、アイドル発電中に、内燃機関ICEによって車両が動き出すことを防ぐため、内燃機関ICEと駆動輪１９とを連結する第２、第３係合クラッチC2,C3を解放する。

次いで、第２、第３係合クラッチC2,C3の各入出力差回転数が差回転閾値以上になるまで内燃機関ICEの回転数を上昇させる（ステップＳ４〜Ｓ６）。
この結果、第２、第３係合クラッチC2,C3を締結・解放位置にストロークさせる第２、第３電動アクチュエータ３２，３３の異常により、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結位置に向かってストロークした場合であっても、第２、第３係合クラッチC2,C3が締結するのを防ぐことができる。

第２、第３係合クラッチC2,C3の各入出力差回転数が閾値以上になると、ステップＳ７に進みアイドル発電を開始し、ステップＳ８でアイドル発電の要求がなくなったと判断されるまでアイドル発電制御を実行する。即ち、実施例では第２、第３係合クラッチC2,C3の各入出力回転数が閾値以上であると判断される場合に限りアイドル発電制御を実行する。
これにより、第２、第３電動アクチュエータ３２，３３に異常が発生した場合であっても、アイドル発電制御の実行中に内燃機関ICEと駆動輪１９とを連結する第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結するのを防ぐことができる。したがって、アイドル発電制御の実行中に車両が意図せず動き出すのを防止することができる。

［発電制御の特徴作用］
以上のように、実施例では、停車中に第１モータジェネレータMG1によりアイドル発電するとき、第２、第３係合クラッチC2,C3の入出力差回転数が、当該係合クラッチC2,C3が締結しない差回転閾値以上となるように内燃機関ICEを運転する構成とした。
即ち、アイドル発電制御を実行するときは、車両の動き出しを避けるため、第２、第３係合クラッチC2,C3を解放して駆動輪１９と動力源（内燃機関ICE）とを非連結状態にしておく必要がある。しかし、第２、第３係合クラッチC2,C3を駆動する第２、第３電動アクチュエータ３２，３３に異常が発生すると、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結してしまう虞がある。
これに対し、この実施例においては、アイドル発電制御を実行するとき、第２、第３係合クラッチC2,C3の入出力差回転数が差回転閾値以上となるように内燃機関ICEを運転することで、第２、第３電動アクチュエータ３２，３３に異常が発生した場合であっても、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結するのを防ぐことができる。
従って、アイドル発電制御の実行中に車両が意図せず動き出すのを防止することができる。

実施例では、第２、第３係合クラッチC2,C3の入出力差回転数が差回転閾値以上であると判断したとき、第１モータジェネレータMG1によりアイドル発電を開始する構成とした。
即ち、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結されることのない状態に至ったことを判断した後にアイドル発電を開始するようにした。
従って、アイドル発電制御実行中に第２、第３電動アクチュエータ３２，３３の異常が発生した場合であっても、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結するのを防ぐことができる。よって、アイドル発電制御の実行中に車両が意図せず動き出すのを防止することができる。

実施例では、停車中にアイドル発電要求があると、第１から第３係合クラッチC1,C2,C3のうち、内燃機関ICEと第１モータジェネレータMG1とを連結する第１係合クラッチC1を締結し、内燃機関ICE及び第１モータジェネレータMG1と駆動輪１９とを連結する第２、第３係合クラッチC2,C3を解放した後、内燃機関ICEを始動する構成とした。
即ち、内燃機関ICEの回転により第１モータジェネレータMG1でアイドル発電をするべく、第１係合クラッチC1を締結して内燃機関ICEと第１モータジェネレータMG1とを連結する。また、動力源（内燃機関ICE及び第１モータジェネレータMG1）と駆動輪１９とを連結する第２、第３係合クラッチC2,C3を解放することにより、アイドル発電のために内燃機関ICEを始動させても車両が動き出すことのないように構成した。
従って、アイドル発電制御の開始時に意図せず車両が動き出すことを防ぐことができる。

［係合クラッチ作用］
実施例では、第２、第３係合クラッチC2,C3は、対向して配置された一対のドグ歯（例えば、５２ａと５５ａ）により構成され、第２、第３係合クラッチC2,C3が解放中であって一対のドグ歯（例えば、５２ａと５５ａ）の間に内燃機関ICEの運転により差回転数があるとき、噛み合い開始域での歯衝突力を、ドグ歯（例えば、５２ａと５５ａ）が互いに離間する軸方向の力に変換するドグ歯形状を有する構成とした。
即ち、一対のドグ歯が差回転数をもって噛み合い締結する場合、噛み合い締結を開始する領域（噛み合い開始域）において、ドグ歯の先端が互いに衝突して歯衝突力が発生する。実施例では、この歯衝突力を係合クラッチC2,C3の回転方向から軸方向（正確には、ドグ歯が互いに離間する軸方向）に変換できるようにドグ歯の形状を構成した。
これにより、係合クラッチC2,C3のドグ歯を噛み合わせることがより困難になる。従って、係合クラッチC2,C3が意図せず締結されるのを効果的に防ぐことができる。
また、第２、第３係合クラッチC2,C3の締結が困難になることから、上記した差回転閾値の値をより小さな値に設定することが可能となる。

実施例では、第２、第３係合クラッチC2,C3は、ドグ歯の先端部（隅部。例えば５２ａ１，５２ａ２）の少なくとも一方に円弧面を形成したドグ歯形状を有する構成とした。
これにより、第２、第３係合クラッチC2,C3の噛み合い開始域において、対向するドグ歯先端の歯衝突力を、ドグ歯が互いに離間する軸方向に変換することができる。
従って、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結されることを一層効果的に防止することができる。

次に、効果を説明する。
実施例のハイブリッド車両の発電制御装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。

(1)動力源として電動機（第１モータジェネレータMG1）と内燃機関ICEを備え、動力源から駆動輪１９までの駆動系に複数の変速段を実現する変速機（多段歯車変速機１）が搭載され、
前記変速機（多段歯車変速機１）は、変速段を切り替える変速要素として、解放位置からのストロークにより噛み合い締結する係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）を有するハイブリッド車両において、
発電要求に基づき、前記内燃機関ICEからの駆動力を前記電動機に伝達し、前記電動機（第１モータジェネレータMG1）により発電する発電コントローラ（変速機コントロールユニット２３）を設け、
前記係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）は、前記動力源（第１モータジェネレータMG1、内燃機関ICE）と前記駆動輪１９とを連結するクラッチであって、
前記発電コントローラ（変速機コントロールユニット２３）は、停車中に前記電動機（第１モータジェネレータMG1）によりアイドル発電するとき、前記係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）の入出力差回転数が、前記係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）が締結しない差回転閾値以上となるように前記内燃機関ICEを運転する（図５のＳ４〜Ｓ６）。
このため、第２、第３電動アクチュエータ３２，３３に異常が発生した場合であっても、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結するのを防ぐことができる。
従って、アイドル発電制御の実行中に車両が意図せず動き出すのを防止することができる。

(2)前記発電コントローラ（変速機コントロールユニット２３）は、前記係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）の入出力差回転数が前記差回転閾値以上であると判断したとき、前記電動機（第１モータジェネレータMG1）により前記アイドル発電を開始する（図５のＳ４〜Ｓ７）。
このため、(1)の効果に加え、アイドル発電制御実行中に第２、第３電動アクチュエータ３２，３３の異常が発生した場合であっても、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結するのを防ぐことができる。よって、アイドル発電制御の実行中に車両が意図せず動き出すのを防止することができる。

(3)前記変速機（多段歯車変速機１）は、解放位置からのストロークにより噛み合い締結して前記内燃機関ICEと前記電動機（第１モータジェネレータMG1）とを連結するアイドル発電用係合クラッチ（第１係合クラッチC1）を有し、
前記発電コントローラ（変速機コントロールユニット２３）は、停車中にアイドル発電要求があると、前記アイドル発電用係合クラッチ（第１係合クラッチC1）を締結し、前記係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）を解放した後、前記内燃機関ICEを始動する（図５のＳ３〜Ｓ４）。
即ち、(2)の効果に加え、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結されることのない状態に至ったと判断された場合に限りアイドル発電を実行する。
従って、アイドル発電制御実行中に第２、第３電動アクチュエータ３２，３３の異常が発生した場合であっても、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結するのを防ぐことができる。よって、アイドル発電制御の実行中に車両が意図せず動き出すのを防止することができる。

(4)前記係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）は、クラッチ部を対向して配置された一対のドグ歯（例えば、ドグ歯５２ａ，５５ａ）により構成し、前記係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）が解放中であって前記一対のドグ歯の間に前記内燃機関ICEの運転により差回転数があるとき、噛み合い開始域での歯衝突力を、前記一対のドグ歯が互いに離間する軸方向の力に変換するドグ歯形状を有する（図６〜図８）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、係合クラッチC2,C3のドグ歯が噛み合わせることがより困難になる。従って、係合クラッチC2,C3が意図せず締結されるのをより効果的に防ぐことができる。
また、第２、第３係合クラッチC2,C3の締結が困難になることから、上記した差回転閾値の値をより小さな値に設定することが可能となる。
ことができる。

(5)動力源として電動機（第１モータジェネレータMG1）と内燃機関ICEを備え、動力源から駆動輪までの駆動系に複数の変速段を実現する変速機（多段歯車変速機１）が搭載され、
前記変速機（多段歯車変速機１）は、変速段を切り替える変速要素として、解放位置からのストロークにより噛み合い締結する係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）を有するハイブリッド車両において、
停車中のアイドル発電要求に基づき、前記動力源と前記駆動輪を連結する前記係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）を解放し、前記内燃機関からの駆動力を受けて前記電動機（第１モータジェネレータMG1）によりアイドル発電する発電コントローラ（変速機コントロールユニット２３）を設け、
前記係合クラッチは、クラッチ部を対向して配置された一対のドグ歯により構成し、前記係合クラッチ（第２、第３係合クラッチC2,C3）が解放中であって前記内燃機関ICEの運転により前記一対のドグ歯の間に差回転数があるとき、噛み合い開始域での歯衝突力を、前記一対のドグ歯が互いに離間する軸方向の力に変換するドグ歯形状を有する（図６〜図８）。
このため、係合クラッチC2,C3が意図せず締結されるのを効果的に防ぐことができる。
また、第２、第３係合クラッチC2,C3の締結が困難になることから、上記した差回転閾値の値をより小さな値に設定することが可能となる。

(6) 前記係合クラッチは、ドグ歯の先端部（隅部。５２ａ１，５５ａ２，５３ａ１，５３ａ２，５６ａ１，５６ａ２等）の少なくとも一方に円弧面を形成したドグ歯形状を有する（図６〜図８）。
このため、第２、第３係合クラッチC2,C3が意図せず締結されることを一層効果的に防止することができる。

以上、本発明の電動車両の発電制御装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加などは許容される。

実施例では、第２係合クラッチC2の差回転閾値と第３係合クラッチC3の差回転閾値としていずれも同一の値を用いる例を示した。しかし、差回転閾値は対応するドグクラッチの形状や電動アクチュエータのストローク速度等に応じて異なるものとしても良い。

実施例では、ドグ歯の先端部（隅部）の形状を円弧面とする例を示した。しかし、一対のドグ歯同士の歯衝突力を、ドグ歯が互いに離間する軸方向の力に変換できる形状であれば良く、例えば、面取り形状としても良い。
なお、互いに衝突するドグ歯（例えば５２ｂ及び５８ｂ、５３ｂ及び５９ｂ）の円弧面の半径は、同一でも良く、また、互いに異なる半径としても良い。

実施例では、本発明の発電制御装置を、駆動系構成要素として、１つのエンジンと、２つのモータジェネレータと、３つの係合クラッチを有する多段歯車変速機と、を備えたハイブリッド車両に適用する例を示した。しかし、本発明の発電制御装置は、車両に対しても適用することができる。

実施例では、EV変速段としてEV1-2速、ICE変速段としてICE1-4速からなる多段歯車変速機１を適用する例を示した。しかし、本発明の発電制御装置は、アイドル発電制御が実行できる構成であれば、どのような多段歯車変速機に対しても適用することができる。

Claims (4)

1. 動力源として電動機と内燃機関を備え、動力源から駆動輪までの駆動系に複数の変速段を実現する変速機が搭載され、
   前記変速機は、変速段を切り替える変速要素として、解放位置からのストロークにより噛み合い締結する係合クラッチを有するハイブリッド車両において、
   発電要求に基づき、前記内燃機関からの駆動力を前記電動機に伝達し、前記電動機により発電する発電コントローラを設け、
   前記係合クラッチは、前記動力源と前記駆動輪とを連結するクラッチであって、
   前記発電コントローラは、停車中に前記電動機によりアイドル発電するとき、前記係合クラッチの入出力差回転数が、前記係合クラッチが締結しない差回転閾値以上となるように前記内燃機関を運転する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の発電制御装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車両の発電制御装置において、
   前記発電コントローラは、前記係合クラッチの入出力差回転数が前記差回転閾値以上であると判断したとき、前記電動機により前記アイドル発電を開始する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の発電制御装置。
3. 請求項２に記載されたハイブリッド車両の発電制御装置において、
   前記変速機は、解放位置からのストロークにより噛み合い締結して前記内燃機関と前記電動機とを連結するアイドル発電用係合クラッチを有し、
   前記発電コントローラは、停車中にアイドル発電要求があると、前記アイドル発電用係合クラッチを締結し、前記係合クラッチを解放した後、前記内燃機関を始動する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の発電制御装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の発電制御装置において、
   前記係合クラッチは、クラッチ部を対向して配置された一対のドグ歯により構成し、前記係合クラッチが解放中であって前記一対のドグ歯の間に前記内燃機関の運転により差回転数があるとき、噛み合い開始域での歯衝突力を、前記一対のドグ歯が互いに離間する軸方向の力に変換するドグ歯形状を有する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の発電制御装置。

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