JP2015020590A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両で駆動力源を構成しているモータのトルクを伝達するクラッチの伝達トルク容量を精度よく推定する。
【解決手段】走行のための駆動力源が、モータリングされて始動されるエンジンと、トルクを制御可能なモータと、そのモータに連結されかつ制御量の変化に応じて伝達トルク容量が連続的に変化するクラッチとを有しているハイブリッド車両の制御装置において、前記モータが出力するトルクを、前記制御量を変化させてスリップ状態となっている前記クラッチによって伝達している際に、前記モータが出力しているトルクと、前記制御量を変化させることに伴う前記モータおよび前記クラッチの回転数の変化率とに基づいて前記クラッチのトルクを推定（ステップＳ２，Ｓ３）するように構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンとモータもしくはモータ・ジェネレータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両を対象とする制御装置に関し、特にエンジンを駆動力の伝達系統から切り離すことができるように構成されたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

モータもしくはモータ・ジェネレータ（以下、これらをまとめてモータと記すことがある）をエンジンと共に動力源として備えたハイブリッド車両では、停車時にエンジンを止める（アイドルストップする）ことができ、また減速時にモータによってエネルギ回生することができ、さらにはエンジンをエネルギ効率の良好な運転点で運転することができるなどの各種の利点がある。特にモータによって走行する時間を長くすることにより、車両の全体としての燃費の向上効果が増大する。モータ走行の場合にはエンジンを停止して燃料を消費しないからである。その場合、エンジンを連れ回すことによる動力損失を低減するために、走行のための駆動力を出力するモータもしくはその駆動力を車輪に伝達する動力伝達系統からエンジンを切り離すことが好ましい。このようなエンジンの切り離しのためのクラッチを備えれば、モータ走行する場合にエンジンを停止し、あるいは駆動させておくなどの動作態様を選択できる。このようなエンジンを切り離すためのクラッチを備えたハイブリッド車両が特許文献１に記載されている。

その構成を簡単に説明すると、遊星歯車機構のような３つの回転要素を備えた差動機構における第１の回転要素に発電機が連結されるとともに、第２の回転要素が出力要素とされ、さらに第３の回転要素が制動手段に連結されている。そして、その第３の回転要素にクラッチを介してエンジンが連結されている。また、第２の回転要素にモータが連結されている。したがってこの特許文献１に記載された構成では、第３の回転要素をエンジンもしくは制動手段によって固定することにより差動機構が減速機もしくは増速機として機能するから、その第１の回転要素に連結された発電機をモータとして機能させてそのトルクを出力要素に伝達することができる。すなわち、発電機とモータとから出力される動力で走行することが可能になる。そして、制動手段として、第３の回転要素にこれを逆回転させる方向にトルクが作用した場合に係合して第３の回転要素を固定する一方向クラッチを採用すれば、モータ走行時にエンジンによらずに一方向クラッチによって第３の回転要素を固定でき、またクラッチをその第３の回転要素から切り離すことができるから、エンジンを駆動し続け、もしくは停止させることができる。

また、特許文献２には、駆動力を発生するモータと、そのモータにクラッチを介して連結されたエンジンとを有するハイブリッド車両が記載されている。この特許文献２に記載された車両では、クラッチが所定のスリップ状態となるようにモータ回転数および目標クラッチトルクを設定し、目標とするスリップ状態に達してから、目標クラッチトルクとモータトルクとの差分に基づいて目標クラッチトルクを補正している。より具体的には、モータの回転数をエンジンの始動用の回転数に設定し、またクラッチの目標トルクを所定のスリップ状態となるトルクに設定する。この状態でモータ回転数とエンジン回転数との偏差が所定値以下になるように目標クラッチトルクを補正する。そして、このような制御の過程で記憶したモータトルクと、制御の開始前に設定されているトルクとのずれを記憶し、次回以降の制御でそのずれを設定値に加算して設定値を補正している。

さらに、特許文献３には、エンジン回転数と第１モータ・ジェネレータとを差動機構を介して連結するとともに、その差動機構の出力要素に連結された出力軸と第２モータ・ジェネレータとを、二段に変速可能な変速機構を介して連結し、第１モータ・ジェネレータを発電機として機能させてエンジンの回転数を燃費の良好な回転数に制御し、それに伴って発生した電力を第２モータ・ジェネレータに供給してこれをモータとして機能させるように構成されたハイブリッド駆動装置の制御装置が記載されている。そして、この特許文献３に記載された制御装置は、変速機構に設けられている摩擦係合装置のトルク容量と係合制御量との関係を、第２モータ・ジェネレータの回転数を所定値に維持するためのトルクと、クラッチの油圧とに基づいて学習するように構成されている。

そして、特許文献４には、差動機構からなる動力分割機構を介してエンジンとモータとを連結し、その動力分割機構の出力要素を固定するブレーキと、モータを変速機の入力軸に連結する第１クラッチと、前記出力要素を変速機の入力軸に連結する第２クラッチとを備えたハイブリッド駆動装置が記載されている。この特許文献４に記載された装置では、第２クラッチの油圧を次第に増大させている過程における変速機の入力トルクを、モータトルクと第２クラッチの伝達トルク容量とに基づいて推定している。

特開平０８−２９５１４０号公報 特開２０１０−２１５０９７号公報 特開２００５−２７３７６１号公報 特開２００１−１１２１１８号公報

特許文献１に記載されているようにエンジンとモータとの間にクラッチを設ければ、多様な動作状態を設定することが可能になる。しかしながら、クラッチを挟んだ両側でのトルクや回転数が異なっていれば、そのクラッチを係合もしくは解放させる際に、クラッチのトルクが必ずしも意図したトルクとならず、そのためにトルク変動やそれに起因するショックが生じ、あるいはＮＶ特性（騒音および振動の特性）が悪化する可能性がある。

これに対して特許文献２に記載された装置では、目標クラッチトルクを補正しているので、クラッチを係合もしくは解放させる際のトルク変動を抑制することが可能になる。しかしながら、特許文献２に記載された構成は、モータ回転数を所定のスリップ状態を設定する回転数に維持して目標クラッチトルクの補正を行う構成であり、これに対して例えば車両が走行している状態でクラッチを係合もしくは解放する場合にはモータの回転数が変化するから、そのような回転数変化に伴うトルクが考慮されないことになる。そのためクラッチトルクの制御に誤差が生じ、これが要因となってショックや違和感が生じ、あるいはＮＶ特性が悪化する可能性がある。特許文献３に記載されている装置は、特許文献２に記載されている装置と同様に、回転数を維持した状態でモータトルクとクラッチの制御量との関係を学習しているので、特許文献２に記載されている装置における課題と同様の課題がある。

そして、特許文献４に記載された装置は、摩擦係合装置を有する動力分割機構から変速機に対して入力されるトルクを推定するように構成された装置であり、そのトルクの推定をモータトルクとクラッチのトルク容量とに基づいて行っている。しかしながら、そのクラッチのトルク容量を検出し、もしくは推定できなければ、結局は入力トルクを正確に推定することができない。

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り、ハイブリッド車両における駆動力源に含まれるモータとエンジンとを連結し、またその連結を解除するクラッチのトルクを正確に推定してエンジンを始動する際のショックや違和感を回避もしくは抑制することのできる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、走行のための駆動力源が、モータリングされて始動されるエンジンと、トルクを制御可能なモータと、そのモータに連結されかつ制御量の変化に応じて伝達トルク容量が連続的に変化するクラッチとを有しているハイブリッド車両の制御装置において、前記モータが出力するトルクを、前記制御量を変化させてスリップ状態となっている前記クラッチによって伝達している際に、前記モータが出力しているトルクと、前記制御量を変化させることに伴う前記モータおよび前記クラッチの回転数の変化率に基づいて前記クラッチのトルクを推定するように構成されていることを特徴とするものである。

また、この発明は、走行のための駆動力源がモータリングされて始動されるエンジンとトルクを制御可能なモータとを備えるとともに、これらのエンジンとモータとが、制御量の変化に応じて伝達トルク容量が連続的に変化するクラッチを介して連結されているハイブリッド車両の制御装置において、前記モータからスリップ状態の前記クラッチを介して前記エンジンにトルクを伝達して前記エンジンの回転数を引き上げるようにモータリングしている際に、前記モータが出力しているトルクと、前記エンジン回転数を引き上げることに伴う前記モータおよび前記クラッチの回転数の変化率に基づいて前記クラッチのトルクを推定するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明で対象とする前記ハイブリッド車両は、少なくとも３つの回転要素によって差動作用を行う差動機構を備え、前記モータは発電機能のある第１モータを含むとともにその第１モータが前記３つの回転要素のうちの第１の回転要素に連結され、かつ前記エンジンが前記３つの回転要素のうちの第２の回転要素に連結され、さらに前記３つの回転要素のうちの第３の回転要素が車輪に対して駆動力を出力する出力要素とされ、その出力要素に第２モータが連結されている車両であってよい。

この発明で、クラッチトルクの推定は、前記車輪を制動して前記出力要素の回転を止めている状態で前記エンジンを始動するように前記第１モータによって前記エンジンをモータリングする際に行うこととしてもよい。

さらに、この発明は、上記の差動機構および第２モータを備えた構成では、前記クラッチトルクの推定を行っている場合の前記第２モータの出力を、前記ハイブリッド車両に対する要求出力を満たす出力とするように構成されていてよい。

この発明によれば、クラッチをスリップさせてその係合状態を変化させている過程でクラッチトルクが推定され、特にその過程におけるモータトルクと、モータおよびクラッチの回転数の変化速度とに基づいてクラッチトルクが推定される。したがってその推定値は、回転数が変化することによる慣性トルクを考慮したトルクとなるので、クラッチトルクの推定精度が高くなる。その結果、例えばエンジンを前記モータによってモータリングして始動する過程で、クラッチトルクがばらついたり、それに伴って駆動トルクが変化してショックが生じ、あるいはＮＶ特性が悪化するなどの事態を回避もしくは抑制することができる。特に前記モータによってモータリングしているエンジン始動時は出力が比較的小さく、エンジントルクの脈動などの外乱の影響が小さい状態でクラッチトルクを推定することになので、クラッチトルクの推定精度を向上させることができる。また、モータの駆動力で走行するにあたり、モータとエンジンとの間のクラッチを解放する場合、クラッチを所期通りに解放でき、そのため駆動トルクを想定以上に変動させたり、それに伴ってショックやＮＶ特性を悪化させ、さらには電力を不必要に消費することを回避もしくは抑制することができる。

特に、車輪を制動してハイブリッド車両を停止させている状態で、上記のクラッチトルクの推定を行うように構成すれば、その推定のための反力トルクが出力要素に作用するとしても、制動が行われていることにより駆動トルクが変化したり、それに伴ってショックが生じるなどの事態を抑制もしくは回避することができる。

この発明に係る制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 第１モータ・ジェネレータによってエンジンをモータリングしている状態を示す共線図である。 クラッチの操作量とトルクとの関係を定めたマップの一例を示す模式図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のギヤトレーンの一例を示すスケルトン図である。 各走行モードとクラッチの係合および解放の状態をまとめて記す図表である。 各走行モードでの動作状態を説明するための共線図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンの他の例を示すブロック図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンの更に他の例を示すブロック図である。

この発明はエンジンとモータもしくはモータ・ジェネレータ（以下、モータとモータ・ジェネレータとをまとめてモータと記すことがある。）とを駆動力源として備えたハイブリッド車両を制御する装置である。この種の車両では、エンジンによる走行およびエンジンとモータとによる走行に加えて、モータのみを使用した走行やモータでエネルギ回生を行う走行などを行うことができ、さらにまたモータでの走行中にエンジンを停止させ、またエンジンを再始動するなどの駆動形態を採ることが可能である。モータを駆動力源として走行するいわゆるＥＶ走行では、エンジンを連れ回すことによる動力損失を抑制することが好ましく、また複数のモータを備えかつそのいずれかのモータで走行するＥＶ走行の場合にエンジンだけでなく、動力を出力しないモータを連れ回すことによる動力損失を低減することが好ましい。このような要請により、駆動輪に対して動力を伝達する動力伝達系統からエンジンを切り離すクラッチを設ける場合があり、この発明はこの種のクラッチを備えたハイブリッド車両を対象とする制御装置に適用される。

図４には、上記のクラッチを備えたハイブリッド車両におけるギヤトレーンの一例を模式的に示してある。ここに示す例は、エンジン（ＥＮＧ）１が出力した動力の一部を機械的手段によって駆動輪２に伝達する一方、エンジン１が出力した動力の他の一部を電力に一旦変換した後、機械的な動力に逆変換して駆動輪２に伝達するように構成された例である。エンジン１が出力した動力をこのように分割するための動力分割機構３が設けられている。この動力分割機構３は、従来知られているツーモータタイプのハイブリッド駆動装置における動力分割機構と同様の構成であって、図４に示す例では、３つの回転要素によって差動作用を生じさせる差動機構によって構成され、例えば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。シングルピニオン型遊星歯車機構は、サンギヤ４と、そのサンギヤ４に対して同心円上に配置されたリングギヤ５と、これらサンギヤ４およびリングギヤ５に噛み合っているピニオンギヤを自転および公転できるように保持しているキャリヤ６とによって構成されている。

このキャリヤ６が入力要素となっていて、入力軸７がキャリヤ６に連結されている。また、入力軸７とエンジン１の出力軸（クランクシャフト）８との間にクラッチＫ0 が設けられている。クラッチＫ0 は、エンジン１を動力分割機構３などの動力伝達系統９に対して連結し、あるいは動力伝達系統９から切り離すためのものであり、伝達トルク容量が完全解放状態である「０」の状態からスリップのない完全係合状態までの間で連続的に変化する摩擦クラッチによって構成されている。その摩擦クラッチは、従来知られている乾式もしくは湿式のいずれであってもよく、また単板式あるいは多板式のいずれであってもよい。さらに、係合および解放の状態に切り替えるアクチュエータは、油圧式アクチュエータや電磁式アクチュエータなどであってよい。例えば従来の車両に採用されている乾式単板クラッチであれば、アクチュエータを非動作状態とすることにより、ダイヤフラムスプリングなどのいわゆるリターン機構によって係合状態が維持される。したがって、クラッチＫ0 の伝達トルク容量は、クラッチＫ0 を係合させ、あるいは解放させるためのアクチュエータの動作量に応じて変化し、両者の間には相関関係が成立している。より具体的には、アクチュエータの油圧あるいは電流値もしくはストローク量と、伝達トルク容量とはほぼ比例関係にあり、したがって伝達トルク容量はアクチュエータのストローク量や油圧などの動作量に対する値として予め定め、マップなどの形式で用意しておくことができる。なお、摩擦係数が経時的に変化すれば、伝達トルク容量と上記の動作量との関係は変化する。

また、サンギヤ４が反力要素となっていて、このサンギヤ４に第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ１）１０が連結されている。この第１モータ・ジェネレータ１０は、要は、発電機能のあるモータであって、永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。さらに、リングギヤ５が出力要素となっていて、このリングギヤ５に出力部材である出力ギヤ１１が一体化され、この出力ギヤ１１から駆動輪２に対して駆動力を出力するように構成されている。なお、出力ギヤ１１から駆動輪２に駆動力を伝達するための機構は、デファレンシャルギヤやドライブシャフトを備えており、従来の車両と同様であるからその詳細は省略する。

上記のエンジン１および動力分割機構３ならびに第１モータ・ジェネレータ１０は同一軸線上に配列されており、その軸線の延長上に第２のモータ・ジェネレータ１２が配置されている。この第２モータ・ジェネレータ１２は、走行のための駆動力を発生し、またエネルギ回生を行うためのものであり、上記の第１モータ・ジェネレータ１０と同様に永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。この第２モータ・ジェネレータ１２と前記出力ギヤ１１とは、減速機構１３を介して連結されている。この減速機構１３は、図４に示す例では、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おり、サンギヤ１４に第２モータ・ジェネレータ１２が連結されるとともに、キャリヤ１５がハウジングなどの固定部１６に連結されて固定されており、さらにリングギヤ１７が出力ギヤ１１に一体化されている。

上記の各モータ・ジェネレータ１０，１２は、蓄電装置およびインバータなどを含むコントローラ１８に電気的に接続されている。そのコントローラ１８を制御するモータ・ジェネレータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）１９が設けられている。この電子制御装置１９はマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや記憶しているデータあるいは指令信号などに基づいて演算を行い、その演算の結果を制御指令信号としてコントローラ１８に出力するように構成されている。そして、各モータ・ジェネレータ１０，１２は、コントローラ１８からの制御信号によりモータあるいは発電機として機能し、またそれぞれの場合のトルクが制御されるように構成されている。

また、前述したエンジン１は、その出力および起動・停止が電気的に制御されるように構成されている。例えばガソリンエンジンであれば、スロットル開度や燃料の供給量、燃料の供給の停止、点火の実行および停止、点火時期などが電気的に制御されるように構成されている。その制御を行うためのエンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）２０が設けられている。この電子制御装置２０は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや指令信号に基づいて演算を行って、その演算結果を制御信号としてエンジン１に出力し、上記の各種の制御を行うように構成されている。

上記のエンジン１および各モータ・ジェネレータ１０，１２ならびにクラッチＫ0 、動力分割機構３などは駆動力源２１を構成しており、この駆動力源２１を制御するハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）２２が設けられている。この電子制御装置２２は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、上記のモータ・ジェネレータ用電子制御装置１９やエンジン用電子制御装置２０に指令信号を出力して、以下に説明する各種の制御を実行するように構成されている。

図４に示すハイブリッド駆動装置では、エンジン１の動力で走行するハイブリッド（ＨＶ）モードと、電力で走行する電気車両（ＥＶ）モードとを設定することができ、さらにそのＥＶモードとしては、エンジン１を動力伝達系統９から切り離した切り離しＥＶモードと、エンジン１を動力伝達系統９に連結した通常ＥＶモードとを設定することができる。これらの各モードを設定する際の前記クラッチＫ0 の係合および解放の状態を図５にまとめて示してある。すなわち、切り離しＥＶモードでは、クラッチＫ0 は解放させられ、これに対して通常ＥＶモードおよびＨＶモードでは、クラッチＫ0 は係合させられる。これらの走行モードは、アクセル開度などの駆動要求量や車速、蓄電装置の充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）などの車両の走行状態に応じて選択される。例えば車両がある程度の速い速度で走行し、かつアクセル開度がその車速を維持するべくある程度大きくなっている場合には、ＨＶモードが設定される。これに対して、ＳＯＣが十分に大きく、かつアクセル開度が比較的小さい場合、あるいは自動停止しているエンジン１を再始動する可能性が高い走行状態の場合などには、通常ＥＶモードが設定される。さらに、例えば運転者のマニュアル操作でＥＶモードが選択され、あるいは電力のみで走行可能であり、かつ第１モータ・ジェネレータ１０を連れ回すことによる動力損失を抑制する必要がある場合などにおいては、切り離しＥＶモードが選択される。

ここで各走行モードにおけるハイブリッド駆動装置の動作状態を簡単に説明すると、図６は、上記の動力分割機構３についての共線図であり、この共線図は、サンギヤ４およびキャリヤ６ならびにリングギヤ５を縦線で示し、それらの間隔を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構のギヤ比に対応する間隔とし、さらにそれぞれの縦線の上下方向を回転方向、その上下方向での位置を回転数としたものである。図６で「切り離し」と記載してある線は、切り離しＥＶモードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ１２をモータとして機能させてその動力で走行し、エンジン１はクラッチＫ0 が解放させられて動力伝達系統９から切り離されて停止しており、また第１モータ・ジェネレータ１０も停止している。したがって、サンギヤ４の回転が止まっており、これに対してリングギヤ５が出力ギヤ１１と共に正回転して、キャリヤ６はリングギヤ５の回転数に対して遊星歯車機構のギヤ比に応じて減速させられた回転数で正回転する。

また、図６で「通常」と記載してある線は、通常ＥＶモードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ１２の動力で走行し、かつエンジン１は停止させられるから、キャリヤ６が固定されている状態で、リングギヤ５が正回転し、かつサンギヤ４が逆回転する。この場合は、第１モータ・ジェネレータ１０を発電機として機能させることもできる。さらに、図６で「ＨＶ」と記載してある線は、ＨＶモードでの走行状態を示しており、クラッチＫ0 が係合させられた状態でエンジン１が駆動力を出力しているからキャリヤ６にはこれを正回転させる方向にトルクが作用している。この状態で、第１モータ・ジェネレータ１０を発電機として機能させることにより、サンギヤ４には逆回転方向のトルクが作用する。その結果、リングギヤ５にはこれを正回転させる方向のトルクが現れる。またこの場合、第１モータ・ジェネレータ１０で発電された電力が第２モータ・ジェネレータ１２に供給されて第２モータ・ジェネレータ１２がモータとして機能し、その駆動力が出力ギヤ１１に伝達される。したがって、ＨＶモードでは、エンジン１が出力した動力の一部が動力分割機構３を介して出力ギヤ１１に伝達されるとともに、残余の動力が第１モータ・ジェネレータ１０によって電力に変換されて第２モータ・ジェネレータ１２に伝達された後、第２モータ・ジェネレータ１２から機械的な動力に再変換させられて出力ギヤ１１に伝達される。なお、いずれの走行モードにおいても、減速時など積極的に駆動力を出力する必要がない場合には、いずれかのモータ・ジェネレータ１０，１２が発電機として機能させられてエネルギ回生が行われる。

上述したように、この発明で対象とするハイブリッド車両では、クラッチＫ0 を解放して電力で走行することが可能であり、また蓄電装置のＳＯＣが低下した場合や要求駆動力が増大した場合には、エンジン１を始動してその動力をクラッチＫ0 を介して駆動力伝達系統９に伝達することになる。このような走行モードの切り替えに伴ってクラッチＫ0 を解放し、また係合させることになり、そのクラッチＫ0 の係合および解放の際にトルクが変化する。そのトルクの変化は、クラッチＫ0 の伝達トルク容量の変化に大きく影響され、そこでこの発明に係る制御装置は、クラッチＫ0 の伝達トルク容量（クラッチトルクと称することがある）を推定し、その推定結果を利用してクラッチＫ0 の係合制御あるいは解放制御を実行するように構成されている。これは、クラッチＫ0 を介して伝達されるトルクが滑らかに変化するように制御してショックや違和感などを回避もしくは抑制するためである。

図１はこの発明に係る制御装置で実行されるクラッチトルクの推定制御の一例を説明するためのフローチャートであって、このルーチンは、ハイブリッド車両のメインスイッチがオンになっている場合に繰り返し実行され、あるいは所定の条件が成立するごとに実行される。その所定の条件は、必要に応じて適宜に決めればよく、例えばメインスイッチがオンになったこと、あるいは所定の走行距離に達したこと、予め設定した一定時間が経過したこと、制動操作されて駆動輪２の回転が止まって車両が停止していることなどであってよい。

図１において、先ず、クラッチＫ0 の係合操作もしくは解放操作が実行されているか否かが判断される（ステップＳ１）。クラッチＫ0 を解放状態から係合状態に切り替える判断もしくはその反対に係合状態から解放状態に切り替える判断が成立していないなどのことにより、クラッチＫ0 の切り替え操作が実行されない場合には、ステップＳ１で否定的に判断され、この場合は特に制御を行うことなく、図１のルーチンを一旦終了する。すなわちリターンする。これとは反対にクラッチＫ0 を係合させ、あるいは解放させる判断が成立してその切り替え操作が開始されている場合には、ステップＳ１で肯定的に判断される。なお、ステップＳ１の判断は、前述したハイブリッド用電子制御装置２２がクラッチＫ0 に対して出力している制御指令信号に基づいて行うことができる。

ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、クラッチトルクが第１モータ・ジェネレータ１０のトルクおよび回転数の変化などに基づいて算出（推定）される（ステップＳ２）。ハイブリッド車両のメインスイッチがオンの状態でクラッチＫ0 を係合させ、あるいは解放させるのは、主として、エンジン１を始動するため、あるいはエンジン１を停止させるためであり、したがってエンジン１の回転数が目標とする回転数になるように第１モータ・ジェネレータ１０が制御される。その一例としてエンジン１を始動する場合について説明すると、図２は前述した図６と同様の共線図であって、エンジン１を停止するとともにクラッチＫ0 を解放してそのエンジン１を動力伝達系統９から切り離し、その状態で第２モータ・ジェネレータ１２の動力で走行している際に第１モータ・ジェネレータ１０によってエンジン１をモータリング（クランキング）する例を示している。

クラッチＫ0 が解放している状態では、第１モータ・ジェネレータ１０には特にはトルクが掛からないので、第１モータ・ジェネレータ１０は例えばコギングトルクによって停止しているが、クラッチＫ0 が伝達トルク容量を持ち始めると、第１モータ・ジェネレータ１０にはこれを逆回転させる方向のトルクが作用する。この状態で第１モータ・ジェネレータ１０が正回転方向のトルクを出力すると、クラッチＫ0 のスリップを伴って第１モータ・ジェネレータ１０の回転数が所定量ΔＮmg1 、変化する。また、エンジン１にはクラッチＫ0 の伝達トルク容量に応じたトルクが作用し、そのトルクによってモータリングされ、その回転数が引き上げられる。その場合のクラッチＫ0 の操作量に対応するトルク（クラッチトルク）Ｔclutchは、下記の式で示される。
Ｔclutch＝Ｔmg1×Ｇmg1−Ｉmg1×ΔＮmg1×Ｇmg1−Ｉclutch×ΔＮclutch
ここで、Ｔmg1 は第１モータ・ジェネレータ１０のトルクであって、電流値から求めることができる。Ｉmg1 は第１モータ・ジェネレータ１０の慣性モーメントであって、予め求めておくことができる。ΔＮmg1 は第１モータ・ジェネレータ１０の回転数変化率（角加速度）であって、例えば第１モータ・ジェネレータ１０に内蔵されているレゾルバ（図示せず）で検出された回転数に基づいて求めることができる。Ｇmg1 は第１モータ・ジェネレータ１０とクラッチＫ0 との間のギヤ比である。ＩclutchはクラッチＫ0 の慣性モーメントであってクラッチＫ0 における第１モータ・ジェネレータ１０側の部材やこれと一体に回転する入力軸７およびキャリヤ６などを含む慣性モーメント、ΔＮclutchはクラッチＫ0 の回転数変化率（角加速度）であってクラッチＫ0 における第１モータ・ジェネレータ１０側の部材やこれと一体に回転する入力軸７およびキャリヤ６などを含む回転数変化率である。

クラッチＫ0 を予め定めた所定の操作量で係合操作もしくは解放操作すると、第１モータ・ジェネレータ１０やクラッチＫ0 における第１モータ・ジェネレータ１０側の部材の回転数が変化し、それぞれの慣性モーメントおよび回転数変化率に応じたトルクが消費される。そして、第１モータ・ジェネレータ１０の出力トルクから上記の回転数変化に消費されたトルクを減じたトルクが、所定の操作量で係合操作もしくは解放操作されたクラッチＫ0 の伝達トルク容量と釣り合う。したがって上記の式で表されるトルクがクラッチＫ0 の伝達トルク容量に相当することになる。

こうして求められたクラッチトルクＴclutchによって、操作量に対応させてトルクを定めたマップが補正され（ステップＳ３）、その後、リターンする。そのマップは例えば図３に示すように、横軸に操作ストローク量もしくはアクチュエータの油圧などの制御量（操作量）を採り、縦軸にクラッチトルクを採った線図で表すことができる。図３に示す例は、マニュアルトランスミッションが搭載されている車両に用いられている乾式クラッチと同様の構造のクラッチについてのマップであり、操作量が「０」もしくは所定量以下の状態ではいわゆる完全係合していて、摩擦係数および摩擦材の半径ならびにリターンスプリングによる押圧力に応じたクラッチトルクを維持する。操作量がある程度増大すると、リターンスプリングによる押圧力が減殺されることによりクラッチトルクが次第に低下してスリップを伴ってトルクを伝達する半クラッチ状態となる。そして、ついにはいわゆる完全解放状態になってトルクを伝達しなくなる。摩擦クラッチの伝達トルク容量は、摩擦材の摩擦係数やその半径、摩擦面の数、押圧力（摩擦面の接触圧力）などによって決まるから、その摩擦クラッチのマップは、予め定めることができる。上記のステップＳ３ではこのようにして予め用意されているマップを補正する。図３には例えば摩擦係数が低下したことに伴って補正された場合の例を破線で示してある。

こうして補正されたマップは、摩擦係数やリターンスプリングの弾性力、係合・解放操作する機構の摩耗などに起因する誤差などの経時変化を取り込んで、操作量に対するクラッチトルクの変化を是正したものとなる。特に、クラッチＫ0 の操作量と伝達トルク容量との関係を定めたマップなどのデータを補正する上記のクラッチトルクＴclutchは、所定の操作量での操作の際の上記の回転数変化に消費されるトルクを含むものであるから、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を直接検出したものではないとしても、実際の伝達トルク容量に近い精度の高いトルクである。すなわち、この発明に係る上記の制御によれば、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を精度よく推定することができる。したがって、前述した図４に示すギヤトレーンを有するハイブリッド車両においてエンジン１を始動するべくクラッチＫ0 を係合させる場合、あるいはエンジン１を動力伝達系統９から切り離すべくクラッチＫ0 を解放させる場合に、上記のように補正したマップに基づいてクラッチＫ0 を制御すれば、トルクの急激な変化を抑制してショックや違和感を防止もしくは抑制することができる。また、反対にトルクの不足やそれに起因するクラッチＫ0 の過度なスリップなどを抑制することができる。

なお、前述したステップＳ１で否定的に判断された場合、すなわちクラッチＫ0 の係合もしくは解放の操作が行われていない場合、あるいは行われない場合には、特に制御を行うことなく、図１のルーチンを一旦終了する。すなわちリターンする。

ところで、図２に示す共線図から知られるように、第２モータ・ジェネレータ１２の動力で走行している状態で、エンジン１を第１モータ・ジェネレータ１０によってモータリングするとすれば、出力要素であるリングギヤ５あるいはこれと一体の出力ギヤ１１には、駆動力を減じる方向のトルクが作用する。このトルクに打ち勝つように第２モータ・ジェネレータ１２の出力トルクを増大させることにより、ハイブリッド車両の駆動トルクが変化することを抑制することができる。また一方、ハイブリッド車両は、蓄電装置の充電容量（ＳＯＣ)が予め定めた基準容量以下になると、エンジン１によって例えば第１モータ・ジェネレータ１０を駆動して発電し、蓄電装置の充電を行う。このような発電および充電は、ハイブリッド車両の走行のための駆動力に影響しないように行うことが好ましく、そのために駆動輪２が制動（ブレーキング）されてハイブリッド車両が停止している状態で、発電のためにエンジン１が始動させられる場合がある。このような操作を「Ｐチャージ」と称することがあり、その場合には、エンジン１の始動に伴う反力トルクが出力ギヤ１１に掛かるとしても、車両は制動されているのでショックや振動が生じることは殆どない。この発明によるクラッチトルクの推定やその結果に基づくマップなどのデータの補正は、このようないわゆるＰチャージでエンジン１を始動する際に実行することが好ましい。クラッチトルクの推定に伴う他の制御を少なくすることができるからである。

なお、この発明は上述した具体例に限られず、ハイブリッド車両におけるモータのトルクを伝達するクラッチの伝達トルク容量を推定し、またその推定結果に基づいてそのクラッチについての操作量とトルクとの関係を補正する装置に適用することができる。例えば図７に示すように、エンジン（ＥＮＧ）１００とモータ・ジェネレータ１０１とをクラッチＫ10によって連結し、そのモータ・ジェネレータ（ＭＧ）１０１の出力側に変速機（Ｔ／Ｍ）１０２を連結したパワートレーンを有するハイブリッド車両を対象とし、そのクラッチＫ10を係合させ、あるいは解放させる際のモータ・ジェネレータ１０１のトルクやその回転数の変化率などに基づいてクラッチトルクを推定するように構成されていてもよい。あるいは図８に示すように、エンジン（ＥＮＧ）１１０の出力側に第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ）１１１が連結されるとともに、その第１モータ・ジェネレータ１１１にクラッチＫ20を介して第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ）１１２が連結され、その第２モータ・ジェネレータ１１２の出力側に変速機（Ｔ／Ｍ）１１３が連結されたハイブリッド車両を対象とし、そのクラッチＫ20を係合させ、あるいは解放させる際のモータ・ジェネレータ１１１（もしくは１１２）のトルクやその回転数の変化率などに基づいてクラッチトルクを推定するように構成されていてもよい。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２…駆動輪、 ３…動力分割機構、 Ｋ0 …クラッチ、 ９…動力伝達系統、 １０…第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ１）、 １１…出力ギヤ、 １２…第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）、 １８…コントローラ、 １９…モータ・ジェネレータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）、 ２０…エンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）、 ２１…駆動力源、 ２２…ハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）、 １００…エンジン（ＥＮＧ）、 １０１…モータ・ジェネレータ、 Ｋ10…クラッチ、 １０２…変速機（Ｔ／Ｍ）、 １１０…エンジン（ＥＮＧ）、 １１１…第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ）、 Ｋ20…クラッチ、 １１２…第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ）、 １１３…変速機（Ｔ／Ｍ）。

Claims (5)

1. 走行のための駆動力源が、モータリングされて始動されるエンジンと、トルクを制御可能なモータと、そのモータに連結されかつ制御量の変化に応じて伝達トルク容量が連続的に変化するクラッチとを有しているハイブリッド車両の制御装置において、
   前記モータが出力するトルクを、前記制御量を変化させてスリップ状態となっている前記クラッチによって伝達している際に、前記モータが出力しているトルクと、前記制御量を変化させることに伴う前記モータおよび前記クラッチの回転数の変化率とに基づいて前記クラッチのトルクを推定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 走行のための駆動力源が、モータリングされて始動されるエンジンと、トルクを制御可能なモータとを備えるとともに、これらのエンジンとモータとが、制御量の変化に応じて伝達トルク容量が連続的に変化するクラッチを介して連結されているハイブリッド車両の制御装置において、
   前記モータからスリップ状態の前記クラッチを介して前記エンジンにトルクを伝達して前記エンジンの回転数を引き上げるようにモータリングしている際に、前記モータが出力しているトルクと、前記エンジン回転数を引き上げることに伴う前記モータおよび前記クラッチの回転数の変化率とに基づいて前記クラッチのトルクを推定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記ハイブリッド車両は、少なくとも３つの回転要素によって差動作用を行う差動機構を備え、
   前記モータは発電機能のある第１モータを含むとともにその第１モータが前記３つの回転要素のうちの第１の回転要素に連結され、かつ前記エンジンが前記３つの回転要素のうちの第２の回転要素に連結され、さらに前記３つの回転要素のうちの第３の回転要素が車輪に対して駆動力を出力する出力要素とされ、
   その出力要素に第２モータが連結されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記車輪を制動して前記出力要素の回転を止めている状態で前記エンジンを始動するように前記第１モータによって前記エンジンをモータリングする際に前記第１クラッチのトルクを推定するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記クラッチトルクの推定を行っている場合の前記第２モータの出力を、前記ハイブリッド車両に対する要求出力を満たす出力するように構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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