ハイブリッド車のシフト制御装置
【課題】エンジンの始動とパーキングロックの解除とが重畳した場合のショックを防止する。
【解決手段】エンジンが出力したトルクを駆動輪に対して出力する出力部材と、パーキングポジションが選択された場合にその出力部材の回転を止めるパーキング機構と、駆動輪に対する伝動機構にトルクを与える電動機とを有し、出力部材のロックを解除するのに先立って、伝動機構に蓄積している捩りトルクによりパーキング機構に作用しているトルクを低減するように電動機の出力トルクを増大補正するトルク補正手段（ステップＳ３）と、電動機の出力トルクが増大補正されている間に出力部材の回転を止めるロックを外すロック解除手段（ステップＳ４）と、出力部材のロックが外された後に電動機の出力トルクの増大補正量を次第に減少させて増大補正前のトルクに戻すトルク補正復帰手段（ステップＳ５）とを備えている。
【解決手段】エンジンが出力したトルクを駆動輪に対して出力する出力部材と、パーキングポジションが選択された場合にその出力部材の回転を止めるパーキング機構と、駆動輪に対する伝動機構にトルクを与える電動機とを有し、出力部材のロックを解除するのに先立って、伝動機構に蓄積している捩りトルクによりパーキング機構に作用しているトルクを低減するように電動機の出力トルクを増大補正するトルク補正手段（ステップＳ３）と、電動機の出力トルクが増大補正されている間に出力部材の回転を止めるロックを外すロック解除手段（ステップＳ４）と、出力部材のロックが外された後に電動機の出力トルクの増大補正量を次第に減少させて増大補正前のトルクに戻すトルク補正復帰手段（ステップＳ５）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動力源として電動機を備えているハイブリッド車に関し、特に車両を停止状態に維持するパーキングポジションから他のポジションにシフトする際の制御を行うシフト制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気的に、あるいは油圧により変速比を制御できる変速機構を搭載した車両では、停車状態や前進走行状態あるいは後進走行状態などをシフト装置によって選択するように構成されている。この種のシフト装置には、シフトレバーやスイッチなどによって選択される複数のポジションが設けられ、運転者がそれらのポジションを選択することにより、車両を適宜の駆動状態もしくは走行状態に設定するようになっている。特に車両を停止状態に維持するパーキングポジションが選択された場合には、変速機構の出力軸を強制的に固定し、駆動輪の回転を止めるように構成されており、そのための機構としてパーキング機構が、従来、知られている。
【０００３】
パーキング機構は、変速機構における出力軸の回転を止めるように構成されており、その一例として、出力軸もしくはこれと一体の部材にパーキングギヤが取り付けられ、そのパーキングギヤにロックポールを係合させることにより、パーキングギヤおよびこれと一体の出力軸を固定するように構成された機構が知られている。したがって、パーキングギヤと駆動輪との間には、プロペラシャフトや軸継手あるいは終減速機などの伝動部材が介在することになる。そのため、例えばパーキングギヤによって出力軸の回転を止めた状態で、車両の慣性力などによって駆動輪にトルクが作用した場合には、伝動部材に捩れが生じ、その状態で車両が停止状態に維持される。すなわち、車両は捩りトルクを蓄えた状態になる。その結果、再度車両を走行させるためにパーキングポジションからドライブポジションなどの他のポジションにシフトした場合、パーキングギヤの固定が外れことにより、蓄積されている捩りトルクによって伝動部材や変速機構でのギヤの回転が生じ、それに伴っていわゆるガタ打ち音やショックが生じることがある。
【０００４】
そこで従来、パーキングロックを解除する際にパーキングギヤとパーキングポールとの係合荷重を低減することを目的とした発明が特許文献１によって提案されている。その特許文献１に記載された発明では、パーキングギヤと駆動輪との間にモータを設け、パーキング解除の際に先ず、駆動輪の回転を阻止するように駆動輪を拘束し、その状態でパーキングギヤと駆動輪との間に捩りを生じさせるようにモータを駆動することによりパーキングギヤとパーキングポールとの係合荷重を低減し、さらに駆動輪の拘束を緩めてモータから駆動輪までの間の捩りを低減し、もってパーキングギヤとパーキングポールとの係合荷重を低減するようしている。
【０００５】
また、特許文献２には、パーキング機構をパーキングギヤに噛み合わせて車両を停止状態に設定する場合、ハイブリッド装置におけるモータ・ジェネレータによってパーキングギヤを所定角度回転させることにより、パーキングギヤの噛み合いを確実に行うように構成された装置が記載されている。
【０００６】
なお、特許文献３には、ハイブリッド車において、エンジンの始動制御中もしくは停止制御中にパーキングポジションからニュートラルポジションに変更された場合、エンジンの始動もしくは停止の制御が終了するまで、有段変速部の入力軸の回転数をモータ・ジェネレータによって所定の回転速度に維持するように構成された装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５１３１３号公報
【特許文献２】特開２００６−８１２６４号公報
【特許文献３】特開２００９−１４９１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された発明は、パーキングギヤとパーキングポールとの間に作用している捩りトルクもしくはその一部をモータに受け持たせ、その状態で駆動輪の拘束を緩めて出力軸などの伝動機構に蓄えられている捩りトルクを低減するように構成されており、したがってパーキングギヤと駆動輪との間にモータを追加して設置する必要があり、部品点数の増大や構成の複雑化などの課題が生じる。また、エンジンを始動することに伴う反力がパーキングギヤに作用する構成のハイブリッド車などにおいては、特許文献１に記載された制御を実行すると、その反力を考慮したトルク制御となっていないので、ショックが生じる可能性がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載された発明は、パーキングギヤをロックする際にモータ・ジェネレータを制御するように構成された発明であり、したがってロックを解除する際のショックやガタ打ち音などを解消するために特に機能するものではない。さらに、特許文献３に記載された装置は、パーキングポジションからニュートラルポジションへのシフトが、エンジンの始動性あるいは停止性に影響しないように、有段変速部の入力軸の回転数をモータ・ジェネレータによって制御する装置であり、したがってパーキングギヤのロックを外すことによるトルクの変化あるいはそれとに伴うショックやガタ打ち音を低減もしくは防止することが困難である。
【００１０】
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、駆動力源として電動機を備えたハイブリッド車においてパーキングロックを外す際のショックやガタ打ち音などを新たな構成部材を追加することなく防止もしくは低減できる装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、上記の目的を達成するために、エンジンと、そのエンジンを始動する際に反力が作用するとともに前記エンジンが出力したトルクを駆動輪に対して出力する出力部材と、パーキングポジションが選択された場合にその出力部材の回転を止めるパーキング機構と、そのパーキング機構と前記駆動輪との間の伝動機構にトルクを与える電動機とを有し、前記パーキング機構によって前記出力部材の回転を止めている状態で前記エンジンを始動する場合に、エンジンの始動に伴う反力に対抗するトルクを前記電動機によって出力させるように構成されたハイブリッド車のシフト制御装置において、前記パーキングポジションから他のシフトポジションに切り替えられたことに伴って前記パーキング機構による前記出力部材のロックを解除するのに先立って、前記伝動機構に蓄積している捩りトルクにより前記パーキング機構に作用しているトルクを低減するように前記電動機の出力トルクを増大補正するトルク補正手段と、そのトルク補正手段によって前記電動機の出力トルクが増大補正されている間に前記パーキング機構による前記出力部材の回転を止めるロックを外すロック解除手段と、そのロック解除手段によって前記出力部材のロックが外された後に前記電動機の出力トルクの増大補正量を次第に減少させるトルク補正復帰手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記トルク補正手段は、前記パーキングポジションが選択されている状態における前記捩りトルクの推定値に等しいトルクを前記電動機の出力トルクの増大補正量とする手段を含むことを特徴とするハイブリッド車のシフト制御装置である。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記エンジンの始動中に、前記トルク補正手段による前記電動機の出力トルクの増大補正を行うことができない場合には、前記エンジンの始動が完了した後に前記パーキング機構による前記駆動輪のロックを解除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のシフト制御装置である。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記エンジンが連結されている入力要素と、前記出力部材とされている出力要素と、発電用電動機が連結されている反力要素との三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構を更に備えていることを特徴とするハイブリッド車のシフト制御装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１または請求項２の発明によれば、エンジンを始動する場合、出力部材に作用する反力に対抗するトルクが電動機によって出力部材に加えられ、またパーキング機構に作用している捩りトルクを低減する方向のトルクが出力部材に加えられる。したがって、パーキング機構による出力部材のロックを解除しても、捩りトルクに起因するトルクが出力部材に大きく作用することがなく、特に請求項２の発明によれば、捩りトルクは電動機によって受け持たれ、出力部材に作用することはないので、ショックやガタ打ち音を防止もしくは低減することができる。また当然、その場合、エンジンの始動に伴う反力が電動機によって受け持たれるので、エンジンの始動に支障を来すことがない。さらに、パーキング機構による出力部材のロックが解除された後は、電動機の増大補正分のトルクが徐々に低減されるので、出力部材に係るトルクが急激に変化することが回避され、この点でもショックやガタ打ち音を防止もしくは抑制することができる。
【００１６】
また、請求項３の発明によれば、上述した電動機の出力トルクの増大補正を行うことができない場合には、エンジンの始動が完了した後にパーキング機構による出力部材のロックを解除するので、エンジン始動に伴う反力と捩りトルクとが重畳して作用している状態でロックを解除することを回避でき、その結果、エンジンの始動性が損なわれることがないうえに、パーキングロック解除に伴うショックやガタ打ち音の悪化を回避できる。
【００１７】
そして、請求項４の発明によれば、いわゆるツーモータハイブリッド車におけるエンジンの始動性とパーキングロック解除の際のショックやガタ打ち音の回避とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の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。
【図２】第２モータ・ジェネレータの回転変化量と捩りトルクとの関係を定めたマップの一例を示す図である。
【図３】図１に示す制御を実行した場合の各モータ・ジェネレータのトルクおよびエンジン回転数の変化を概略的に示すタイムチャートである。
【図４】パーキングギヤを解除する前に第２モータ・ジェネレータによってガタ詰めを行う制御例を説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明で対象とするハイブリッド車の駆動系統の一例を示す模式図である。
【図６】その動力分配機構を構成する遊星歯車機構についての共線図であって、エンジンの始動時の状態を示す共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
つぎに、この発明を更に具体的に説明する。この発明で対象とするハイブリッド車は、エンジンと電動機とを搭載しており、そのエンジンは要は燃料を燃焼して機械的な動力を出力する熱機関であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいはガスを燃料としたガスエンジンなどがその例である。また、電動機は、電力が供給されて走行のためのトルクを出力するものであり、この発明では特にエンジンを始動する際に反力を受けるように配置されている。すなわち、エンジンが出力したトルクを駆動輪に対して出力する出力部材にその電動機が連結されている。
【００２０】
図５はその一例を模式的に示しており、ここに示す例は、いわゆるツーモータ式のハイブリッド装置を搭載した車両の例である。図５において、エンジン１の出力軸２がクラッチ３を介して動力分配機構４に連結されている。動力分配機構４は、三つの回転要素によって差動作用を行うように構成されたいわゆる差動機構であり、それらの三つの回転要素は、歯車やローラである。図５に示す例では、遊星歯車機構によって動力分配機構４が構成されており、したがって動力分配機構４は、外歯歯車であるサンギヤ５と、そのサンギヤ５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６と、これらサンギヤ５およびリングギヤ６の間に配置されてこれらサンギヤ５とリングギヤ６とに噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転できるように支持しているキャリヤ７とを回転要素として備えている。
【００２１】
前述したエンジン１の出力軸２はクラッチ３を介してキャリヤ７に連結されており、またサンギヤ５には第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）８が連結されている。この第１モータ・ジェネレータ８は、一例として永久磁石式の交流同期電動機であってこの発明における発電用電動機に相当し、インバータ９を介して蓄電装置１０に接続されている。そして、この第１モータ・ジェネレータ８は、蓄電装置１０から電力が供給されることによりモータとして機能し、また強制的に回転させられることにより発電を行って蓄電装置１０に充電するように構成されている。
【００２２】
なお、第１モータ・ジェネレータ８のロータ軸は中空軸であって、その内部をキャリヤ軸１１が回転自在に貫通している。このキャリヤ軸１１の一方の端部は前述したキャリヤ７に連結され、またロータ軸から突出している他方の端部は、機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）１２に連結されている。
【００２３】
さらに、出力部材であるリングギヤ６には、パーキングギヤ１３が一体化されて設けられている。そのパーキングギヤ１３は、図示しないシフト装置によってパーキングポジションが選択された場合にリングギヤ６を固定するためのものであって、パーキング機構の一部を構成している。そのパーキング機構は、従来知られているものと同様の構成であってよく、例えば運転者によるスイッチ操作によってパーキングポジションが選択された場合に、リンク機構あるいはアクチュエータ（それぞれ図示せず）が動作してパーキングロックポール１４がパーキングギヤ１３に噛み合うように構成されている。
【００２４】
前述したクラッチ３の出力側の部材と前記キャリヤ７とを連結しているキャリヤ軸１１には、出力軸１５が回転自在に嵌合させられており、この出力軸１５は上記のリングギヤ６に連結されて一体化されている。その出力軸１５にカウンタギヤ１６が取り付けられており、そのカウンタギヤ１６にカウンタドリブンギヤ１７が噛み合っている。このカウンタドリブンギヤ１７は、前記キャリヤ軸１１と平行でかつ回転自在に配置されたカウンタ軸１８に取り付けられており、そのカウンタ軸１８には出力ギヤ１９が更に取り付けられ、その出力ギヤ１９は、デフリングギヤ２０に噛み合っている。このデフリングギヤ２０は、終減速機であるデファレンシャルギヤ２１のデフケースに一体化されたギヤであり、したがってこのデファレンシャルギヤ２１から左右の駆動輪２２に駆動トルクを伝達するように構成されている。
【００２５】
さらに、上述したパーキングギヤ１３と駆動輪２２との間の伝動機構に対してトルクを付与する第２モータ・ジェネレータ２３が設けられている。この第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）２３はこの発明における電動機に相当し、前述した第１モータ・ジェネレータ８と同様に、一例として永久磁石式の交流同期電動機によって構成され、インバータ２４を介して前記蓄電装置１０に接続されている。そして、この第２モータ・ジェネレータ２３は、前述したカウンタドリブンギヤ１７に噛み合っている駆動ギヤ２５に連結されており、したがって第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを駆動ギヤ２５およびカウンタドリブンギヤ１７ならびに出力ギヤ１９を介してデファレンシャルギヤ２１に伝達し、ここから左右の駆動輪２２にトルクを伝達するようになっている。なお、出力ギヤ１９に対してデフリングギヤ２０が大径であるから、第２モータ・ジェネレータ２３からデファレンシャルギヤ２１に到る歯車機構は減速機構を構成している。
【００２６】
そして、上記のクラッチ３の係合・解放の制御、パーキング機構によるロックおよびその解除の制御、各インバータ９，２４の制御などを行うための電子制御装置（ＥＣＵ）２６が設けられている。この電子制御装置２６は、マクロコンピュータを主体として構成され、車速やアクセル開度、ブレーキ操作信号、シフトポジション信号などの入力された各種の信号に基づいて、クラッチ３やパーキング機構、各インバータ９，２４などに制御指令信号を出力するように構成されている。
【００２７】
ここで、上記のハイブリッド装置の作用を簡単に説明すると、エンジン１によって前記キャリヤ７にいわゆる正トルクが伝達されると、リングギヤ６には車両の走行抵抗などによる負荷が掛かっているので、サンギヤ５にはいわゆる正方向のトルクが作用する。そのサンギヤ５におけるいわゆる正トルクに対抗するように第１モータ・ジェネレータ８によって反力トルクを生じさせると、すなわち第１モータ・ジェネレータ８を発電機として機能させてサンギヤ５の回転数を減じる方向のトルクを生じさせると、出力部材であるリングギヤ６にはこれを正回転させる方向のトルクが現れる。そのトルクが前述したカウンタギヤ１６からデファレンシャルギヤ２１を介して左右の駆動輪２２に伝達される。その場合、動力分配機構４を構成している各回転要素の回転数は、遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）に応じて決まる回転数となるから、第１モータ・ジェネレータ８の回転数を適宜に制御することにより、エンジン１の回転数を最も効率のよい回転数、すなわち燃費が最適となる回転数に制御することができる。
【００２８】
一方、第１モータ・ジェネレータ８で発電した電力は、第２モータ・ジェネレータ２３に供給されて第２モータ・ジェネレータ２３がモータとして機能し、駆動輪２２に対してトルクを付与する。すなわち、エンジン１が出力した動力の一部が、一旦電力に変換された後、第２モータ・ジェネレータ２３を介して駆動トルクに再変換されて駆動輪２２に伝達される。また、車両を後進走行させる場合、クラッチ３を解放した状態で、第２モータ・ジェネレータ２３を前進走行時とは反対方向にモータとして動作させることにより、駆動輪２２にはいわゆる逆回転方向の駆動トルクが伝達される。したがって、車両は第２モータ・ジェネレータ２３によって後進走行する。
【００２９】
さらに、エンジン１を始動させるためのモータリング（クランキング）は、第１モータ・ジェネレータ８を駆動して行われる。すなわち、エンジン１の始動は、パーキングポジションが選択されている場合に行うことができるように構成されており、したがって、リングギヤ６がパーキング機構によって固定されている状態で、サンギヤ５が第１モータ・ジェネレータ８によっていわゆる正回転させられる。その状態を動力分配機構４を構成している遊星歯車機構についての共線図で図６に示してある。
【００３０】
図６に示す共線図は、シングルピニオン型の遊星歯車機構についての共線図であり、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびにキャリヤ７を示す三本の直線が互いに平行に描かれ、サンギヤ５を示す線とリングギヤ６を示す線との間にキャリヤ７を示す線が配置され、そのサンギヤ５を示す線とキャリヤ７を示す線との間隔を「１」とし、キャリヤ７を示す線とリングギヤ６を示す線との間隔が遊星歯車機構のギヤ比に一致する間隔とされている。そして、それらの線と直交する基線より上側の長さが正回転方向の回転数を示し、下側の長さが負回転方向の回転数を示している。したがって、基線は回転数が「０」であることを示す線となっている。エンジン１を始動する場合、リングギヤ６は固定されていて回転数が「０」であり、その状態で第１モータ・ジェネレータ８によってサンギヤ５を正回転させると、サンギヤ５を示す線における基線より上側の所定回転数の点と、リングギヤ６を示す線と基線との交点とを結ぶ直線が遊星歯車機構の動作状態を示すことになり、したがってキャリヤ７およびこれに連結されているエンジン１の回転数と、上記の直線とキャリヤ７を示す線との交点で表される回転数となる。このように、エンジン１を始動する場合、リングギヤ６を固定してサンギヤ５に第１モータ・ジェネレータ８から正トルクを与えると、キャリヤ７およびこれに連結されているエンジン１が正回転させられ、その状態でエンジン１に燃料を供給するとともに点火すれば、エンジン１を自立回転させることができる。
【００３１】
ところで、上述したエンジン１を始動する操作とパーキング機構による駆動輪２２の固定（ロック）を外すシフト操作とは互いに独立した操作であるから、同時並行的に実行することが可能である。例えばエンジン１の始動制御中にパーキングポジションからニュートラルポジションなどの他のシフトポジションに切り替えられることがある。そのような場合、リングギヤ６にはエンジン１の始動に伴う反力に対抗するように第２モータ・ジェネレータ８から伝達されるトルクに加えて、パーキング機構から駆動輪２２に到るまでの伝動部材に蓄積されている捩りトルクとが作用するので、その捩りトルクを解放することに伴うトルクの変化が生じ、これがショックやガタ打ち音などの振動・騒音の原因となることがある。この発明に係るシフト制御装置は、そのようなエンジン１の始動制御中のパーキングロックの解除を滑らかに生じさせるように構成されている。そのための制御の一例を図１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
この図１に示すルーチンは前述したパーキング機構によって出力部材であるリングギヤ６（駆動輪２２）の回転を止め、かつエンジン１を停止している状態で実行されるように構成されており、先ず、エンジン（Ｅ／Ｇ）１の始動制御を行っているか否かが判断される（ステップＳ１）。この判断は、エンジン１をスタートするためのスイッチ（図示せず）がオンになっているか否か、あるいはエンジン１を始動するための要求信号が生じているか否かを判断することにより行うことができる。あるいは第１モータ・ジェネレータ８がエンジン１をクランキングするようにモータとして動作し、トルクを出力しているか否かを判断することにより行うことができる。
【００３３】
エンジン１の始動中ではないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合に、特に制御を行うことなくリターンする。あるいはエンジン１の始動完了の後にパーキング機構のロック解除を行う通常の制御が実行される。これとは反対にエンジン１の始動中であることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、パーキング（Ｐ）ギヤの解除要求があるか否かが判断される（ステップＳ２）。図５に示す構成のハイブリッド車では、図示しないパーキング解除スイッチを操作することにより、あるいはシフトレバーをパーキングポジション以外のシフトポジションにシフトすることによりパーキングギヤ解除要求が成立し、その要求信号が出力されるように構成されている。したがってステップＳ２の判断は、その要求信号が出力されているか否かを検出することにより行うことができる。パーキングギヤの解除要求がないことによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンし、あるいは通常制御を実行する。
【００３４】
これに対してパーキングギヤの解除要求があることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合には、この発明における電動機に相当する第２モータ・ジェネレータ２３のトルク補正制御が実行される（ステップＳ３）。前述したように、エンジン１の始動は、第１モータ・ジェネレータ８をモータとして動作させてエンジン１をクランキングすることにより行われ、したがって図６を参照して説明したようにリングギヤ６にはこれを負方向に回転させるトルクが作用するので、これに対抗するトルクを第２モータ・ジェネレータ２３によって出力させる。また、エンジン１の始動中にパーキングロックを解除する場合には、パーキングギヤ１３に作用していた捩りトルクの全てあるいはその一部を第２モータ・ジェネレータ２３で受け持つように第２モータ・ジェネレータ２３のトルクを増大させる。この捩りトルクに基づく第２モータ・ジェネレータ２３のトルクの増大が、上記のステップＳ３でのトルク補正である。
【００３５】
したがって、このトルク補正制御では、捩りトルクが求められる。その捩りトルクは、駆動輪２２に対してトルクを伝達していることによりそのトルクの伝達経路に捩りが生じている状態でパーキングギヤ１３がロックされ、かつ車両が停止させられた場合や、パーキングギヤ１３がロックされた後に車両の慣性力によってトルクの伝達経路に捩りトルクが作用し、その状態で車両が停止した場合に生じる。そのため、捩りトルクに応じた捩りがパーキング機構から駆動輪２２までの間の伝動機構もしくは伝動部材に生じているから、その伝動機構もしくは伝動部材に連結されている第２モータ・ジェネレータ２３の回転角度に基づいて捩りトルクを求めることができる。例えば、前回のパーキングギヤ１３の係合時点あるいは係合要求時点の第２モータ・ジェネレータ２３の回転角度と、今回のパーキングギヤ１３のロック解除要求の時点での第２モータ・ジェネレータ２３の回転角度との差を第２モータ・ジェネレータ２３の回転変化量とし、伝動機構もしくは伝動部材の捩り弾性係数および機構上定まる所定の定数と前記回転変化量とを掛け合わせることにより捩りトルクを求めることができる。あるいは第２モータ・ジェネレータ２３の回転変化量と捩りトルクとの関係を予めマップとして用意しておき、そのマップに基づいて捩りトルクを求めることができる。そのようなマップの一例を図２に示してある。図２に示す例は、第２モータ・ジェネレータ２３の回転変化量と捩りトルクとが比例する例である。
【００３６】
第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを上述したように増大補正すると、エンジン１の始動に伴う反力と伝動機構もしくは伝動部材に生じている捩りトルクとを第２モータ・ジェネレータ２３が受け持つことになり、パーキングギヤ１３に掛かるトルク（パーキングギヤ１３とパーキングロックポール１４との係合力）が減じられる。その状態でパーキングギヤ１３のロックが解除される（ステップＳ４）。具体的には、パーキングロックポール１４からパーキングギヤ１３から外れる方向に回転もしくは移動させられる。その場合、捩りトルクは第２モータ・ジェネレータ２３によって受け持たれているから、パーキングギヤ１３のロックを外すことに伴うトルクの変化は皆無もしくは僅かであり、したがって大きいショックやガタ打ち音（あるいはギヤの歯打ち音）が生じることはない。
【００３７】
ついで増大補正した第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを、補正前のトルクに戻す補正復帰制御が実行され（ステップＳ５）、リターンする。その補正復帰制御は、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを徐々に低減させる制御であり、その低下勾配は、駆動輪２２での駆動トルクの変化がショックとして体感されない程度の勾配、またガタ打ち音（あるいはギヤの歯打ち音）が違和感とならない程度の勾配であり、これは実験あるいはシミュレーションなどによって予め設定しておくことができる。また、その低下傾向は、一律に低下する以外に、時間の経過に応じて低下勾配が変化するものであってもよい。
【００３８】
上述したエンジン１の始動中にパーキングロックを解除する制御が実行された場合のトルクの変化およびエンジン回転数の変化を図３にタイムチャートで示してある。エンジン１が停止し、かつパーキング機構によって車両が停止状態に維持されている状態での所定時点ｔ1 にエンジン１の始動要求があると、第１モータ・ジェネレータ８はモータとして機能していわゆる正方向のトルクを出力するように制御され、また第２モータ・ジェネレータ２３は第１モータ・ジェネレータ８がエンジン１の回転数を引き上げることに伴う反力に対抗する正トルクを出力するように制御される。これらのモータ・ジェネレータ８，２３が出力するべきトルクは、予め定めたトルクである。各モータ・ジェネレータ８，２３が上記のように正トルクを出力することによりエンジン１が正回転させられ、その回転数が次第に増大する。
【００３９】
エンジン１の回転数が増大する過程のｔ2 時点にパーキングギヤ１３の解除要求があると、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクが増大補正される。その増大補正量は前述したように、伝動機構もしくは伝動部材に生じている捩りトルクに応じた量あるいはその捩りトルクに基づいて求められる量である。第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクがこのように増大補正された後、パーキングギヤ１３のロックが解除される（ｔ3 時点）。ついで、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクが増大補正前のトルクに向けて徐々に低下させられる。こうしてパーキングギヤ１３の解除が行われた後、エンジン１がいわゆる完爆の状態に到る（ｔ4 時点）。すなわち、エンジン１の始動とパーキングロックの解除とが完了する。その結果、第１モータ・ジェネレータ８は、発電機として機能するように制御されて、エンジン１の回転数をアイドリング回転数などのその時点の出力要求に基づく回転数に制御する。また、第２モータ・ジェネレータ２３は第１モータ・ジェネレータ８から電力を受けてモータとして機能する。
【００４０】
なお、上記の具体例は、エンジン１の完爆より以前に第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクの増大補正を行う例であるが、捩りトルクが完全に解放されるタイミングがエンジン１の完爆後になる場合には、エンジン１の完爆後に第２モータ・ジェネレータ２３に要求されるトルクに対して上述した例と同様の増大補正を行うこととしてもよい。
【００４１】
また、この発明に係る制御では、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを増大補正することになるので、そのためには蓄電装置１０から電力を出力する必要があるが、蓄電装置１０からの放電には制限があるから、蓄電装置１０に充電容量（ＳＯＣ）によって第２モータ・ジェネレータ２３のトルク増大補正を行うことができない場合がある。そのような場合には、エンジン１の始動制御中にパーキングギヤ１３の解除要求があったとしても、パーキングギヤ１３の解除をエンジン１の完爆の後にまで遅延させる。このような遅延制御を行う手段を設けたシフト制御装置が、請求項３に係る発明の一例である。
【００４２】
ところでパーキングロックの解除に伴うショックやガタ打ち音は、伝動機構あるいは伝動部材における部品同士の間のクリアランス（ガタ）が詰まることが要因となる場合がある。したがって、パーキングギヤ１３のロックを解除するのに先立っていわゆるガタ詰めを行うことによりショックやガタ打ち音を防止もしくは低減することができる。そのような制御を第２モータ・ジェネレータ２３を利用して行う例を図４にフローチャートで示してある。
【００４３】
図４に示す制御例は、エンジン１が停止し、かつパーキングギヤ１３がロックされて車両が停止している状態で実行されるように構成されており、先ず、パーキング（Ｐ）ギヤの解除要求があるか否かが判断される（ステップＳ１１）。これは、前述した図１に示す制御例におけるステップＳ２と同様の判断ステップである。このステップＳ１１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これとは反対にパーキングギヤ１３の解除要求があることによりステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、パーキング機構から駆動輪２２に到る伝動機構もしくは伝動部材に生じている捩りトルクが推定される（ステップＳ１２）。その推定は、前述したように図２に示すマップなどを使用して、第２モータ・ジェネレータ２３の回転変化量に基づいて行うことができ、あるいは予め定めた値に基づいて行うことができる。
【００４４】
ついで、第２モータ・ジェネレータ２３のトルクおよび回転方向が制御される（ステップＳ１３）。前述した図５に示すように構成されたハイブリッド車では、第２モータ・ジェネレータ２３はその出力軸に取り付けられた駆動ギヤ２５およびこれに噛み合っているカウンタドリブンギヤ１７などを介して駆動輪２２あるいは前記リングギヤ６に連結されているから、捩りトルクを解放することにより第２モータ・ジェネレータ２３に対してトルクが作用するようになる。そこで、パーキングギヤ１３のロックを解除するのに先立って、第２モータ・ジェネレータ２３をモータとして動作させて駆動ギヤ２５からカウンタドリブンギヤ１７に対してトルクを付与することによりガタ詰めを行う。したがってそのトルクの方向は、捩りトルクを解放した場合に歯当たりが生じる方向でのガタが詰まる方向のトルクである。また、そのトルクの大きさは、捩りトルクの大きさに応じたものとする。すなわち、パーキングギヤ１３を解除して捩りトルクを解放した場合にその捩りトルクによって第２モータ・ジェネレータ２３が容易に回転したのでは、トルクの変化が急激になってショックの要因となるから、第２モータ・ジェネレータ２３によって捩りトルクをある程度受け持つように、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを捩りトルクに応じたトルクに設定する。こうしてステップＳ１３で第２モータ・ジェネレータ２３のトルクを設定した後、パーキングギヤ１３のロックが解除される（ステップＳ１４）。
【００４５】
したがって図４に示す制御を実行すれば、パーキングギヤ１３のロックを解除した場合、伝動機構もしくは伝動部材に生じていた捩りトルクが、パーキングギヤ１３に代わって第２モータ・ジェネレータ２３によって受け持たれ、その際に既にガタが詰まっているので、大きいガタ打ち音（歯打ち音）が生じることがなく、また大きいショックが生じることもない。
【００４６】
ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、前述したステップＳ３を実行する機能的手段が、この発明におけるトルク補正手段に相当し、またステップＳ４を実行する機能的手段が、この発明のロック解除手段に相当し、さらにステップＳ５を実行する機能的手段が、この発明におけるトルク補正復帰手段に相当する。
【符号の説明】
【００４７】
１…エンジン、 ４…動力分配機構、 ５…サンギヤ、 ６…リングギヤ、 ７…キャリヤ、 ８…第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）、 １０…蓄電装置、 １３…パーキングギヤ、 １４…パーキングロックポール、 １５…出力軸、 １６…カウンタギヤ、 １７…カウンタドリブンギヤ、 １８…カウンタ軸、 １９…出力ギヤ、 ２０…デフリングギヤ、 ２１…デファレンシャルギヤ、 ２２…駆動輪、 ２３…第２モータ・ジェネレータ、 ２６…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動力源として電動機を備えているハイブリッド車に関し、特に車両を停止状態に維持するパーキングポジションから他のポジションにシフトする際の制御を行うシフト制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気的に、あるいは油圧により変速比を制御できる変速機構を搭載した車両では、停車状態や前進走行状態あるいは後進走行状態などをシフト装置によって選択するように構成されている。この種のシフト装置には、シフトレバーやスイッチなどによって選択される複数のポジションが設けられ、運転者がそれらのポジションを選択することにより、車両を適宜の駆動状態もしくは走行状態に設定するようになっている。特に車両を停止状態に維持するパーキングポジションが選択された場合には、変速機構の出力軸を強制的に固定し、駆動輪の回転を止めるように構成されており、そのための機構としてパーキング機構が、従来、知られている。
【０００３】
パーキング機構は、変速機構における出力軸の回転を止めるように構成されており、その一例として、出力軸もしくはこれと一体の部材にパーキングギヤが取り付けられ、そのパーキングギヤにロックポールを係合させることにより、パーキングギヤおよびこれと一体の出力軸を固定するように構成された機構が知られている。したがって、パーキングギヤと駆動輪との間には、プロペラシャフトや軸継手あるいは終減速機などの伝動部材が介在することになる。そのため、例えばパーキングギヤによって出力軸の回転を止めた状態で、車両の慣性力などによって駆動輪にトルクが作用した場合には、伝動部材に捩れが生じ、その状態で車両が停止状態に維持される。すなわち、車両は捩りトルクを蓄えた状態になる。その結果、再度車両を走行させるためにパーキングポジションからドライブポジションなどの他のポジションにシフトした場合、パーキングギヤの固定が外れことにより、蓄積されている捩りトルクによって伝動部材や変速機構でのギヤの回転が生じ、それに伴っていわゆるガタ打ち音やショックが生じることがある。
【０００４】
そこで従来、パーキングロックを解除する際にパーキングギヤとパーキングポールとの係合荷重を低減することを目的とした発明が特許文献１によって提案されている。その特許文献１に記載された発明では、パーキングギヤと駆動輪との間にモータを設け、パーキング解除の際に先ず、駆動輪の回転を阻止するように駆動輪を拘束し、その状態でパーキングギヤと駆動輪との間に捩りを生じさせるようにモータを駆動することによりパーキングギヤとパーキングポールとの係合荷重を低減し、さらに駆動輪の拘束を緩めてモータから駆動輪までの間の捩りを低減し、もってパーキングギヤとパーキングポールとの係合荷重を低減するようしている。
【０００５】
また、特許文献２には、パーキング機構をパーキングギヤに噛み合わせて車両を停止状態に設定する場合、ハイブリッド装置におけるモータ・ジェネレータによってパーキングギヤを所定角度回転させることにより、パーキングギヤの噛み合いを確実に行うように構成された装置が記載されている。
【０００６】
なお、特許文献３には、ハイブリッド車において、エンジンの始動制御中もしくは停止制御中にパーキングポジションからニュートラルポジションに変更された場合、エンジンの始動もしくは停止の制御が終了するまで、有段変速部の入力軸の回転数をモータ・ジェネレータによって所定の回転速度に維持するように構成された装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５１３１３号公報
【特許文献２】特開２００６−８１２６４号公報
【特許文献３】特開２００９−１４９１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された発明は、パーキングギヤとパーキングポールとの間に作用している捩りトルクもしくはその一部をモータに受け持たせ、その状態で駆動輪の拘束を緩めて出力軸などの伝動機構に蓄えられている捩りトルクを低減するように構成されており、したがってパーキングギヤと駆動輪との間にモータを追加して設置する必要があり、部品点数の増大や構成の複雑化などの課題が生じる。また、エンジンを始動することに伴う反力がパーキングギヤに作用する構成のハイブリッド車などにおいては、特許文献１に記載された制御を実行すると、その反力を考慮したトルク制御となっていないので、ショックが生じる可能性がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載された発明は、パーキングギヤをロックする際にモータ・ジェネレータを制御するように構成された発明であり、したがってロックを解除する際のショックやガタ打ち音などを解消するために特に機能するものではない。さらに、特許文献３に記載された装置は、パーキングポジションからニュートラルポジションへのシフトが、エンジンの始動性あるいは停止性に影響しないように、有段変速部の入力軸の回転数をモータ・ジェネレータによって制御する装置であり、したがってパーキングギヤのロックを外すことによるトルクの変化あるいはそれとに伴うショックやガタ打ち音を低減もしくは防止することが困難である。
【００１０】
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、駆動力源として電動機を備えたハイブリッド車においてパーキングロックを外す際のショックやガタ打ち音などを新たな構成部材を追加することなく防止もしくは低減できる装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、上記の目的を達成するために、エンジンと、そのエンジンを始動する際に反力が作用するとともに前記エンジンが出力したトルクを駆動輪に対して出力する出力部材と、パーキングポジションが選択された場合にその出力部材の回転を止めるパーキング機構と、そのパーキング機構と前記駆動輪との間の伝動機構にトルクを与える電動機とを有し、前記パーキング機構によって前記出力部材の回転を止めている状態で前記エンジンを始動する場合に、エンジンの始動に伴う反力に対抗するトルクを前記電動機によって出力させるように構成されたハイブリッド車のシフト制御装置において、前記パーキングポジションから他のシフトポジションに切り替えられたことに伴って前記パーキング機構による前記出力部材のロックを解除するのに先立って、前記伝動機構に蓄積している捩りトルクにより前記パーキング機構に作用しているトルクを低減するように前記電動機の出力トルクを増大補正するトルク補正手段と、そのトルク補正手段によって前記電動機の出力トルクが増大補正されている間に前記パーキング機構による前記出力部材の回転を止めるロックを外すロック解除手段と、そのロック解除手段によって前記出力部材のロックが外された後に前記電動機の出力トルクの増大補正量を次第に減少させるトルク補正復帰手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記トルク補正手段は、前記パーキングポジションが選択されている状態における前記捩りトルクの推定値に等しいトルクを前記電動機の出力トルクの増大補正量とする手段を含むことを特徴とするハイブリッド車のシフト制御装置である。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記エンジンの始動中に、前記トルク補正手段による前記電動機の出力トルクの増大補正を行うことができない場合には、前記エンジンの始動が完了した後に前記パーキング機構による前記駆動輪のロックを解除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のシフト制御装置である。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記エンジンが連結されている入力要素と、前記出力部材とされている出力要素と、発電用電動機が連結されている反力要素との三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構を更に備えていることを特徴とするハイブリッド車のシフト制御装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１または請求項２の発明によれば、エンジンを始動する場合、出力部材に作用する反力に対抗するトルクが電動機によって出力部材に加えられ、またパーキング機構に作用している捩りトルクを低減する方向のトルクが出力部材に加えられる。したがって、パーキング機構による出力部材のロックを解除しても、捩りトルクに起因するトルクが出力部材に大きく作用することがなく、特に請求項２の発明によれば、捩りトルクは電動機によって受け持たれ、出力部材に作用することはないので、ショックやガタ打ち音を防止もしくは低減することができる。また当然、その場合、エンジンの始動に伴う反力が電動機によって受け持たれるので、エンジンの始動に支障を来すことがない。さらに、パーキング機構による出力部材のロックが解除された後は、電動機の増大補正分のトルクが徐々に低減されるので、出力部材に係るトルクが急激に変化することが回避され、この点でもショックやガタ打ち音を防止もしくは抑制することができる。
【００１６】
また、請求項３の発明によれば、上述した電動機の出力トルクの増大補正を行うことができない場合には、エンジンの始動が完了した後にパーキング機構による出力部材のロックを解除するので、エンジン始動に伴う反力と捩りトルクとが重畳して作用している状態でロックを解除することを回避でき、その結果、エンジンの始動性が損なわれることがないうえに、パーキングロック解除に伴うショックやガタ打ち音の悪化を回避できる。
【００１７】
そして、請求項４の発明によれば、いわゆるツーモータハイブリッド車におけるエンジンの始動性とパーキングロック解除の際のショックやガタ打ち音の回避とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の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。
【図２】第２モータ・ジェネレータの回転変化量と捩りトルクとの関係を定めたマップの一例を示す図である。
【図３】図１に示す制御を実行した場合の各モータ・ジェネレータのトルクおよびエンジン回転数の変化を概略的に示すタイムチャートである。
【図４】パーキングギヤを解除する前に第２モータ・ジェネレータによってガタ詰めを行う制御例を説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明で対象とするハイブリッド車の駆動系統の一例を示す模式図である。
【図６】その動力分配機構を構成する遊星歯車機構についての共線図であって、エンジンの始動時の状態を示す共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
つぎに、この発明を更に具体的に説明する。この発明で対象とするハイブリッド車は、エンジンと電動機とを搭載しており、そのエンジンは要は燃料を燃焼して機械的な動力を出力する熱機関であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいはガスを燃料としたガスエンジンなどがその例である。また、電動機は、電力が供給されて走行のためのトルクを出力するものであり、この発明では特にエンジンを始動する際に反力を受けるように配置されている。すなわち、エンジンが出力したトルクを駆動輪に対して出力する出力部材にその電動機が連結されている。
【００２０】
図５はその一例を模式的に示しており、ここに示す例は、いわゆるツーモータ式のハイブリッド装置を搭載した車両の例である。図５において、エンジン１の出力軸２がクラッチ３を介して動力分配機構４に連結されている。動力分配機構４は、三つの回転要素によって差動作用を行うように構成されたいわゆる差動機構であり、それらの三つの回転要素は、歯車やローラである。図５に示す例では、遊星歯車機構によって動力分配機構４が構成されており、したがって動力分配機構４は、外歯歯車であるサンギヤ５と、そのサンギヤ５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６と、これらサンギヤ５およびリングギヤ６の間に配置されてこれらサンギヤ５とリングギヤ６とに噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転できるように支持しているキャリヤ７とを回転要素として備えている。
【００２１】
前述したエンジン１の出力軸２はクラッチ３を介してキャリヤ７に連結されており、またサンギヤ５には第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）８が連結されている。この第１モータ・ジェネレータ８は、一例として永久磁石式の交流同期電動機であってこの発明における発電用電動機に相当し、インバータ９を介して蓄電装置１０に接続されている。そして、この第１モータ・ジェネレータ８は、蓄電装置１０から電力が供給されることによりモータとして機能し、また強制的に回転させられることにより発電を行って蓄電装置１０に充電するように構成されている。
【００２２】
なお、第１モータ・ジェネレータ８のロータ軸は中空軸であって、その内部をキャリヤ軸１１が回転自在に貫通している。このキャリヤ軸１１の一方の端部は前述したキャリヤ７に連結され、またロータ軸から突出している他方の端部は、機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）１２に連結されている。
【００２３】
さらに、出力部材であるリングギヤ６には、パーキングギヤ１３が一体化されて設けられている。そのパーキングギヤ１３は、図示しないシフト装置によってパーキングポジションが選択された場合にリングギヤ６を固定するためのものであって、パーキング機構の一部を構成している。そのパーキング機構は、従来知られているものと同様の構成であってよく、例えば運転者によるスイッチ操作によってパーキングポジションが選択された場合に、リンク機構あるいはアクチュエータ（それぞれ図示せず）が動作してパーキングロックポール１４がパーキングギヤ１３に噛み合うように構成されている。
【００２４】
前述したクラッチ３の出力側の部材と前記キャリヤ７とを連結しているキャリヤ軸１１には、出力軸１５が回転自在に嵌合させられており、この出力軸１５は上記のリングギヤ６に連結されて一体化されている。その出力軸１５にカウンタギヤ１６が取り付けられており、そのカウンタギヤ１６にカウンタドリブンギヤ１７が噛み合っている。このカウンタドリブンギヤ１７は、前記キャリヤ軸１１と平行でかつ回転自在に配置されたカウンタ軸１８に取り付けられており、そのカウンタ軸１８には出力ギヤ１９が更に取り付けられ、その出力ギヤ１９は、デフリングギヤ２０に噛み合っている。このデフリングギヤ２０は、終減速機であるデファレンシャルギヤ２１のデフケースに一体化されたギヤであり、したがってこのデファレンシャルギヤ２１から左右の駆動輪２２に駆動トルクを伝達するように構成されている。
【００２５】
さらに、上述したパーキングギヤ１３と駆動輪２２との間の伝動機構に対してトルクを付与する第２モータ・ジェネレータ２３が設けられている。この第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）２３はこの発明における電動機に相当し、前述した第１モータ・ジェネレータ８と同様に、一例として永久磁石式の交流同期電動機によって構成され、インバータ２４を介して前記蓄電装置１０に接続されている。そして、この第２モータ・ジェネレータ２３は、前述したカウンタドリブンギヤ１７に噛み合っている駆動ギヤ２５に連結されており、したがって第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを駆動ギヤ２５およびカウンタドリブンギヤ１７ならびに出力ギヤ１９を介してデファレンシャルギヤ２１に伝達し、ここから左右の駆動輪２２にトルクを伝達するようになっている。なお、出力ギヤ１９に対してデフリングギヤ２０が大径であるから、第２モータ・ジェネレータ２３からデファレンシャルギヤ２１に到る歯車機構は減速機構を構成している。
【００２６】
そして、上記のクラッチ３の係合・解放の制御、パーキング機構によるロックおよびその解除の制御、各インバータ９，２４の制御などを行うための電子制御装置（ＥＣＵ）２６が設けられている。この電子制御装置２６は、マクロコンピュータを主体として構成され、車速やアクセル開度、ブレーキ操作信号、シフトポジション信号などの入力された各種の信号に基づいて、クラッチ３やパーキング機構、各インバータ９，２４などに制御指令信号を出力するように構成されている。
【００２７】
ここで、上記のハイブリッド装置の作用を簡単に説明すると、エンジン１によって前記キャリヤ７にいわゆる正トルクが伝達されると、リングギヤ６には車両の走行抵抗などによる負荷が掛かっているので、サンギヤ５にはいわゆる正方向のトルクが作用する。そのサンギヤ５におけるいわゆる正トルクに対抗するように第１モータ・ジェネレータ８によって反力トルクを生じさせると、すなわち第１モータ・ジェネレータ８を発電機として機能させてサンギヤ５の回転数を減じる方向のトルクを生じさせると、出力部材であるリングギヤ６にはこれを正回転させる方向のトルクが現れる。そのトルクが前述したカウンタギヤ１６からデファレンシャルギヤ２１を介して左右の駆動輪２２に伝達される。その場合、動力分配機構４を構成している各回転要素の回転数は、遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）に応じて決まる回転数となるから、第１モータ・ジェネレータ８の回転数を適宜に制御することにより、エンジン１の回転数を最も効率のよい回転数、すなわち燃費が最適となる回転数に制御することができる。
【００２８】
一方、第１モータ・ジェネレータ８で発電した電力は、第２モータ・ジェネレータ２３に供給されて第２モータ・ジェネレータ２３がモータとして機能し、駆動輪２２に対してトルクを付与する。すなわち、エンジン１が出力した動力の一部が、一旦電力に変換された後、第２モータ・ジェネレータ２３を介して駆動トルクに再変換されて駆動輪２２に伝達される。また、車両を後進走行させる場合、クラッチ３を解放した状態で、第２モータ・ジェネレータ２３を前進走行時とは反対方向にモータとして動作させることにより、駆動輪２２にはいわゆる逆回転方向の駆動トルクが伝達される。したがって、車両は第２モータ・ジェネレータ２３によって後進走行する。
【００２９】
さらに、エンジン１を始動させるためのモータリング（クランキング）は、第１モータ・ジェネレータ８を駆動して行われる。すなわち、エンジン１の始動は、パーキングポジションが選択されている場合に行うことができるように構成されており、したがって、リングギヤ６がパーキング機構によって固定されている状態で、サンギヤ５が第１モータ・ジェネレータ８によっていわゆる正回転させられる。その状態を動力分配機構４を構成している遊星歯車機構についての共線図で図６に示してある。
【００３０】
図６に示す共線図は、シングルピニオン型の遊星歯車機構についての共線図であり、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびにキャリヤ７を示す三本の直線が互いに平行に描かれ、サンギヤ５を示す線とリングギヤ６を示す線との間にキャリヤ７を示す線が配置され、そのサンギヤ５を示す線とキャリヤ７を示す線との間隔を「１」とし、キャリヤ７を示す線とリングギヤ６を示す線との間隔が遊星歯車機構のギヤ比に一致する間隔とされている。そして、それらの線と直交する基線より上側の長さが正回転方向の回転数を示し、下側の長さが負回転方向の回転数を示している。したがって、基線は回転数が「０」であることを示す線となっている。エンジン１を始動する場合、リングギヤ６は固定されていて回転数が「０」であり、その状態で第１モータ・ジェネレータ８によってサンギヤ５を正回転させると、サンギヤ５を示す線における基線より上側の所定回転数の点と、リングギヤ６を示す線と基線との交点とを結ぶ直線が遊星歯車機構の動作状態を示すことになり、したがってキャリヤ７およびこれに連結されているエンジン１の回転数と、上記の直線とキャリヤ７を示す線との交点で表される回転数となる。このように、エンジン１を始動する場合、リングギヤ６を固定してサンギヤ５に第１モータ・ジェネレータ８から正トルクを与えると、キャリヤ７およびこれに連結されているエンジン１が正回転させられ、その状態でエンジン１に燃料を供給するとともに点火すれば、エンジン１を自立回転させることができる。
【００３１】
ところで、上述したエンジン１を始動する操作とパーキング機構による駆動輪２２の固定（ロック）を外すシフト操作とは互いに独立した操作であるから、同時並行的に実行することが可能である。例えばエンジン１の始動制御中にパーキングポジションからニュートラルポジションなどの他のシフトポジションに切り替えられることがある。そのような場合、リングギヤ６にはエンジン１の始動に伴う反力に対抗するように第２モータ・ジェネレータ８から伝達されるトルクに加えて、パーキング機構から駆動輪２２に到るまでの伝動部材に蓄積されている捩りトルクとが作用するので、その捩りトルクを解放することに伴うトルクの変化が生じ、これがショックやガタ打ち音などの振動・騒音の原因となることがある。この発明に係るシフト制御装置は、そのようなエンジン１の始動制御中のパーキングロックの解除を滑らかに生じさせるように構成されている。そのための制御の一例を図１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
この図１に示すルーチンは前述したパーキング機構によって出力部材であるリングギヤ６（駆動輪２２）の回転を止め、かつエンジン１を停止している状態で実行されるように構成されており、先ず、エンジン（Ｅ／Ｇ）１の始動制御を行っているか否かが判断される（ステップＳ１）。この判断は、エンジン１をスタートするためのスイッチ（図示せず）がオンになっているか否か、あるいはエンジン１を始動するための要求信号が生じているか否かを判断することにより行うことができる。あるいは第１モータ・ジェネレータ８がエンジン１をクランキングするようにモータとして動作し、トルクを出力しているか否かを判断することにより行うことができる。
【００３３】
エンジン１の始動中ではないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合に、特に制御を行うことなくリターンする。あるいはエンジン１の始動完了の後にパーキング機構のロック解除を行う通常の制御が実行される。これとは反対にエンジン１の始動中であることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、パーキング（Ｐ）ギヤの解除要求があるか否かが判断される（ステップＳ２）。図５に示す構成のハイブリッド車では、図示しないパーキング解除スイッチを操作することにより、あるいはシフトレバーをパーキングポジション以外のシフトポジションにシフトすることによりパーキングギヤ解除要求が成立し、その要求信号が出力されるように構成されている。したがってステップＳ２の判断は、その要求信号が出力されているか否かを検出することにより行うことができる。パーキングギヤの解除要求がないことによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンし、あるいは通常制御を実行する。
【００３４】
これに対してパーキングギヤの解除要求があることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合には、この発明における電動機に相当する第２モータ・ジェネレータ２３のトルク補正制御が実行される（ステップＳ３）。前述したように、エンジン１の始動は、第１モータ・ジェネレータ８をモータとして動作させてエンジン１をクランキングすることにより行われ、したがって図６を参照して説明したようにリングギヤ６にはこれを負方向に回転させるトルクが作用するので、これに対抗するトルクを第２モータ・ジェネレータ２３によって出力させる。また、エンジン１の始動中にパーキングロックを解除する場合には、パーキングギヤ１３に作用していた捩りトルクの全てあるいはその一部を第２モータ・ジェネレータ２３で受け持つように第２モータ・ジェネレータ２３のトルクを増大させる。この捩りトルクに基づく第２モータ・ジェネレータ２３のトルクの増大が、上記のステップＳ３でのトルク補正である。
【００３５】
したがって、このトルク補正制御では、捩りトルクが求められる。その捩りトルクは、駆動輪２２に対してトルクを伝達していることによりそのトルクの伝達経路に捩りが生じている状態でパーキングギヤ１３がロックされ、かつ車両が停止させられた場合や、パーキングギヤ１３がロックされた後に車両の慣性力によってトルクの伝達経路に捩りトルクが作用し、その状態で車両が停止した場合に生じる。そのため、捩りトルクに応じた捩りがパーキング機構から駆動輪２２までの間の伝動機構もしくは伝動部材に生じているから、その伝動機構もしくは伝動部材に連結されている第２モータ・ジェネレータ２３の回転角度に基づいて捩りトルクを求めることができる。例えば、前回のパーキングギヤ１３の係合時点あるいは係合要求時点の第２モータ・ジェネレータ２３の回転角度と、今回のパーキングギヤ１３のロック解除要求の時点での第２モータ・ジェネレータ２３の回転角度との差を第２モータ・ジェネレータ２３の回転変化量とし、伝動機構もしくは伝動部材の捩り弾性係数および機構上定まる所定の定数と前記回転変化量とを掛け合わせることにより捩りトルクを求めることができる。あるいは第２モータ・ジェネレータ２３の回転変化量と捩りトルクとの関係を予めマップとして用意しておき、そのマップに基づいて捩りトルクを求めることができる。そのようなマップの一例を図２に示してある。図２に示す例は、第２モータ・ジェネレータ２３の回転変化量と捩りトルクとが比例する例である。
【００３６】
第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを上述したように増大補正すると、エンジン１の始動に伴う反力と伝動機構もしくは伝動部材に生じている捩りトルクとを第２モータ・ジェネレータ２３が受け持つことになり、パーキングギヤ１３に掛かるトルク（パーキングギヤ１３とパーキングロックポール１４との係合力）が減じられる。その状態でパーキングギヤ１３のロックが解除される（ステップＳ４）。具体的には、パーキングロックポール１４からパーキングギヤ１３から外れる方向に回転もしくは移動させられる。その場合、捩りトルクは第２モータ・ジェネレータ２３によって受け持たれているから、パーキングギヤ１３のロックを外すことに伴うトルクの変化は皆無もしくは僅かであり、したがって大きいショックやガタ打ち音（あるいはギヤの歯打ち音）が生じることはない。
【００３７】
ついで増大補正した第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを、補正前のトルクに戻す補正復帰制御が実行され（ステップＳ５）、リターンする。その補正復帰制御は、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを徐々に低減させる制御であり、その低下勾配は、駆動輪２２での駆動トルクの変化がショックとして体感されない程度の勾配、またガタ打ち音（あるいはギヤの歯打ち音）が違和感とならない程度の勾配であり、これは実験あるいはシミュレーションなどによって予め設定しておくことができる。また、その低下傾向は、一律に低下する以外に、時間の経過に応じて低下勾配が変化するものであってもよい。
【００３８】
上述したエンジン１の始動中にパーキングロックを解除する制御が実行された場合のトルクの変化およびエンジン回転数の変化を図３にタイムチャートで示してある。エンジン１が停止し、かつパーキング機構によって車両が停止状態に維持されている状態での所定時点ｔ1 にエンジン１の始動要求があると、第１モータ・ジェネレータ８はモータとして機能していわゆる正方向のトルクを出力するように制御され、また第２モータ・ジェネレータ２３は第１モータ・ジェネレータ８がエンジン１の回転数を引き上げることに伴う反力に対抗する正トルクを出力するように制御される。これらのモータ・ジェネレータ８，２３が出力するべきトルクは、予め定めたトルクである。各モータ・ジェネレータ８，２３が上記のように正トルクを出力することによりエンジン１が正回転させられ、その回転数が次第に増大する。
【００３９】
エンジン１の回転数が増大する過程のｔ2 時点にパーキングギヤ１３の解除要求があると、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクが増大補正される。その増大補正量は前述したように、伝動機構もしくは伝動部材に生じている捩りトルクに応じた量あるいはその捩りトルクに基づいて求められる量である。第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクがこのように増大補正された後、パーキングギヤ１３のロックが解除される（ｔ3 時点）。ついで、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクが増大補正前のトルクに向けて徐々に低下させられる。こうしてパーキングギヤ１３の解除が行われた後、エンジン１がいわゆる完爆の状態に到る（ｔ4 時点）。すなわち、エンジン１の始動とパーキングロックの解除とが完了する。その結果、第１モータ・ジェネレータ８は、発電機として機能するように制御されて、エンジン１の回転数をアイドリング回転数などのその時点の出力要求に基づく回転数に制御する。また、第２モータ・ジェネレータ２３は第１モータ・ジェネレータ８から電力を受けてモータとして機能する。
【００４０】
なお、上記の具体例は、エンジン１の完爆より以前に第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクの増大補正を行う例であるが、捩りトルクが完全に解放されるタイミングがエンジン１の完爆後になる場合には、エンジン１の完爆後に第２モータ・ジェネレータ２３に要求されるトルクに対して上述した例と同様の増大補正を行うこととしてもよい。
【００４１】
また、この発明に係る制御では、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを増大補正することになるので、そのためには蓄電装置１０から電力を出力する必要があるが、蓄電装置１０からの放電には制限があるから、蓄電装置１０に充電容量（ＳＯＣ）によって第２モータ・ジェネレータ２３のトルク増大補正を行うことができない場合がある。そのような場合には、エンジン１の始動制御中にパーキングギヤ１３の解除要求があったとしても、パーキングギヤ１３の解除をエンジン１の完爆の後にまで遅延させる。このような遅延制御を行う手段を設けたシフト制御装置が、請求項３に係る発明の一例である。
【００４２】
ところでパーキングロックの解除に伴うショックやガタ打ち音は、伝動機構あるいは伝動部材における部品同士の間のクリアランス（ガタ）が詰まることが要因となる場合がある。したがって、パーキングギヤ１３のロックを解除するのに先立っていわゆるガタ詰めを行うことによりショックやガタ打ち音を防止もしくは低減することができる。そのような制御を第２モータ・ジェネレータ２３を利用して行う例を図４にフローチャートで示してある。
【００４３】
図４に示す制御例は、エンジン１が停止し、かつパーキングギヤ１３がロックされて車両が停止している状態で実行されるように構成されており、先ず、パーキング（Ｐ）ギヤの解除要求があるか否かが判断される（ステップＳ１１）。これは、前述した図１に示す制御例におけるステップＳ２と同様の判断ステップである。このステップＳ１１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これとは反対にパーキングギヤ１３の解除要求があることによりステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、パーキング機構から駆動輪２２に到る伝動機構もしくは伝動部材に生じている捩りトルクが推定される（ステップＳ１２）。その推定は、前述したように図２に示すマップなどを使用して、第２モータ・ジェネレータ２３の回転変化量に基づいて行うことができ、あるいは予め定めた値に基づいて行うことができる。
【００４４】
ついで、第２モータ・ジェネレータ２３のトルクおよび回転方向が制御される（ステップＳ１３）。前述した図５に示すように構成されたハイブリッド車では、第２モータ・ジェネレータ２３はその出力軸に取り付けられた駆動ギヤ２５およびこれに噛み合っているカウンタドリブンギヤ１７などを介して駆動輪２２あるいは前記リングギヤ６に連結されているから、捩りトルクを解放することにより第２モータ・ジェネレータ２３に対してトルクが作用するようになる。そこで、パーキングギヤ１３のロックを解除するのに先立って、第２モータ・ジェネレータ２３をモータとして動作させて駆動ギヤ２５からカウンタドリブンギヤ１７に対してトルクを付与することによりガタ詰めを行う。したがってそのトルクの方向は、捩りトルクを解放した場合に歯当たりが生じる方向でのガタが詰まる方向のトルクである。また、そのトルクの大きさは、捩りトルクの大きさに応じたものとする。すなわち、パーキングギヤ１３を解除して捩りトルクを解放した場合にその捩りトルクによって第２モータ・ジェネレータ２３が容易に回転したのでは、トルクの変化が急激になってショックの要因となるから、第２モータ・ジェネレータ２３によって捩りトルクをある程度受け持つように、第２モータ・ジェネレータ２３の出力トルクを捩りトルクに応じたトルクに設定する。こうしてステップＳ１３で第２モータ・ジェネレータ２３のトルクを設定した後、パーキングギヤ１３のロックが解除される（ステップＳ１４）。
【００４５】
したがって図４に示す制御を実行すれば、パーキングギヤ１３のロックを解除した場合、伝動機構もしくは伝動部材に生じていた捩りトルクが、パーキングギヤ１３に代わって第２モータ・ジェネレータ２３によって受け持たれ、その際に既にガタが詰まっているので、大きいガタ打ち音（歯打ち音）が生じることがなく、また大きいショックが生じることもない。
【００４６】
ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、前述したステップＳ３を実行する機能的手段が、この発明におけるトルク補正手段に相当し、またステップＳ４を実行する機能的手段が、この発明のロック解除手段に相当し、さらにステップＳ５を実行する機能的手段が、この発明におけるトルク補正復帰手段に相当する。
【符号の説明】
【００４７】
１…エンジン、 ４…動力分配機構、 ５…サンギヤ、 ６…リングギヤ、 ７…キャリヤ、 ８…第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）、 １０…蓄電装置、 １３…パーキングギヤ、 １４…パーキングロックポール、 １５…出力軸、 １６…カウンタギヤ、 １７…カウンタドリブンギヤ、 １８…カウンタ軸、 １９…出力ギヤ、 ２０…デフリングギヤ、 ２１…デファレンシャルギヤ、 ２２…駆動輪、 ２３…第２モータ・ジェネレータ、 ２６…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、そのエンジンを始動する際に反力が作用するとともに前記エンジンが出力したトルクを駆動輪に対して出力する出力部材と、パーキングポジションが選択された場合にその出力部材の回転を止めるパーキング機構と、そのパーキング機構と前記駆動輪との間の伝動機構にトルクを与える電動機とを有し、前記パーキング機構によって前記出力部材の回転を止めている状態で前記エンジンを始動する場合に、エンジンの始動に伴う反力に対抗するトルクを前記電動機によって出力させるように構成されたハイブリッド車のシフト制御装置において、
前記パーキングポジションから他のシフトポジションに切り替えられたことに伴って前記パーキング機構による前記出力部材のロックを解除するのに先立って、前記伝動機構に蓄積している捩りトルクにより前記パーキング機構に作用しているトルクを低減するように前記電動機の出力トルクを増大補正するトルク補正手段と、
そのトルク補正手段によって前記電動機の出力トルクが増大補正されている間に前記パーキング機構による前記出力部材の回転を止めるロックを外すロック解除手段と、
そのロック解除手段によって前記出力部材のロックが外された後に前記電動機の出力トルクの増大補正量を次第に減少させるトルク補正復帰手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車のシフト制御装置。
【請求項２】
前記トルク補正手段は、前記パーキングポジションが選択されている状態における前記捩りトルクの推定値に等しいトルクを前記電動機の出力トルクの増大補正量とする手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車のシフト制御装置。
【請求項３】
前記エンジンの始動中に、前記トルク補正手段による前記電動機の出力トルクの増大補正を行うことができない場合には、前記エンジンの始動が完了した後に前記パーキング機構による前記駆動輪のロックを解除するように構成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のシフト制御装置。
【請求項４】
前記エンジンが連結されている入力要素と、前記出力部材とされている出力要素と、発電用電動機が連結されている反力要素との三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド車のシフト制御装置。
【請求項１】
エンジンと、そのエンジンを始動する際に反力が作用するとともに前記エンジンが出力したトルクを駆動輪に対して出力する出力部材と、パーキングポジションが選択された場合にその出力部材の回転を止めるパーキング機構と、そのパーキング機構と前記駆動輪との間の伝動機構にトルクを与える電動機とを有し、前記パーキング機構によって前記出力部材の回転を止めている状態で前記エンジンを始動する場合に、エンジンの始動に伴う反力に対抗するトルクを前記電動機によって出力させるように構成されたハイブリッド車のシフト制御装置において、
前記パーキングポジションから他のシフトポジションに切り替えられたことに伴って前記パーキング機構による前記出力部材のロックを解除するのに先立って、前記伝動機構に蓄積している捩りトルクにより前記パーキング機構に作用しているトルクを低減するように前記電動機の出力トルクを増大補正するトルク補正手段と、
そのトルク補正手段によって前記電動機の出力トルクが増大補正されている間に前記パーキング機構による前記出力部材の回転を止めるロックを外すロック解除手段と、
そのロック解除手段によって前記出力部材のロックが外された後に前記電動機の出力トルクの増大補正量を次第に減少させるトルク補正復帰手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車のシフト制御装置。
【請求項２】
前記トルク補正手段は、前記パーキングポジションが選択されている状態における前記捩りトルクの推定値に等しいトルクを前記電動機の出力トルクの増大補正量とする手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車のシフト制御装置。
【請求項３】
前記エンジンの始動中に、前記トルク補正手段による前記電動機の出力トルクの増大補正を行うことができない場合には、前記エンジンの始動が完了した後に前記パーキング機構による前記駆動輪のロックを解除するように構成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のシフト制御装置。
【請求項４】
前記エンジンが連結されている入力要素と、前記出力部材とされている出力要素と、発電用電動機が連結されている反力要素との三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド車のシフト制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−９８７０６（Ｐ２０１１−９８７０６Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５６５５８（Ｐ２００９−２５６５５８）
【出願日】平成２１年１１月９日（２００９．１１．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月９日（２００９．１１．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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