車両の駆動制御装置
【課題】ストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放を適切に検出することが可能な車両の駆動制御装置を提供する。
【解決手段】車両の駆動制御装置は、係合要素と被係合要素とのドグ歯における噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつトルクを伝達する伝達手段と、係合要素にトルクを付与するトルク付与手段と、噛合機構を解放させる方向に力を付与する力付与手段と、ドグ歯にかかる接触摩擦力が力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように目標トルクを設定して制御を行うトルク付与制御手段と、係合要素と被係合要素との位相変化が所定値以上となった際に、噛合機構が解放されたと判定する解放判定手段とを備える。これにより、ストロークセンサなどを用いずに、噛合機構の解放を適切に検出することが可能となる。
【解決手段】車両の駆動制御装置は、係合要素と被係合要素とのドグ歯における噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつトルクを伝達する伝達手段と、係合要素にトルクを付与するトルク付与手段と、噛合機構を解放させる方向に力を付与する力付与手段と、ドグ歯にかかる接触摩擦力が力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように目標トルクを設定して制御を行うトルク付与制御手段と、係合要素と被係合要素との位相変化が所定値以上となった際に、噛合機構が解放されたと判定する解放判定手段とを備える。これにより、ストロークセンサなどを用いずに、噛合機構の解放を適切に検出することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に好適な駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に加えて、電動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機又はモータジェネレータで補う。
【０００３】
また、上記のようなハイブリッド車両において、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替えて運転することが可能なように構成された変速機構が知られている。具体的には、２つの遊星歯車機構を組み合わせて４つの回転要素を有する動力分配機構が構成され、４つの回転要素がそれぞれエンジン、第１のモータジェネレータ、出力軸及びブレーキに接続される。ブレーキを解放した状態では、第１のモータジェネレータの回転数を連続的に変化させることにより、エンジンの回転数が連続的に変化し、無段変速モードでの運転が実行される。一方、ブレーキを固定した状態では、上記の回転要素の１つの回転が阻止されることにより変速比が固定となり、固定変速比モードでの運転が実行される。また、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替える変速機構は、従来の湿式多板クラッチではなく、回転要素の歯と固定要素の歯とを噛合させるドグクラッチを用いたものが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、モータジェネレータを用いてドグクラッチの位相を調整する機構が記載されている。また、特許文献２にも、本発明に関連のある技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３８１３６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４５５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１及び２には、固定要素などの軸方向位置を検出可能なストロークセンサを用いずに、ドグクラッチにおける解放を適切に検出する方法については記載されていない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放を適切に検出することが可能な車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点では、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素を備える噛合機構と、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯との噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつ、車輪にトルクを伝達する伝達手段と、を具備する車両の駆動制御装置は、前記係合要素にトルクを付与するトルク付与手段と、前記噛合機構を解放させる方向に力を付与する力付与手段と、前記噛合機構を解放させる際に、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とにおける接触摩擦力が前記力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ前記噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように、前記トルク付与手段より付与させる目標トルクを設定し、当該目標トルクに基づいて前記トルク付与手段に対する制御を行うトルク付与制御手段と、前記トルク付与制御手段による制御の実行時において、前記係合要素と前記被係合要素との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、前記噛合機構が解放されたと判定する解放判定手段と、を備える。
【０００９】
上記の車両の駆動制御装置は、エンジン及びモータジェネレータを駆動源として有するハイブリッド車両などに搭載される。具体的には、車両の駆動制御装置においては、噛合機構は、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素を備え、伝達手段は、回転側ドグ歯同士の噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつ、車輪にトルクを伝達し、トルク付与手段は、係合要素にトルクを付与し、力付与手段は、噛合機構を解放させる方向に力を付与する。また、トルク付与制御手段は、噛合機構を解放させるために、係合要素の回転側ドグ歯と被係合要素の回転側ドグ歯とにおける接触摩擦力が力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように、目標トルクを設定してトルク付与手段に対する制御を行う。つまり、解放時に噛合機構に働くトルクが０にならないように、目標トルクを設定する。そして、解放判定手段は、係合要素と被係合要素との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、噛合機構が解放されたと判定する。
【００１０】
上記の車両の駆動制御装置によれば、解放時において、係合要素と被係合要素との位相変化を適切に発生させることができるため、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、噛合機構の解放を適切に検出することが可能となる。そのため、ストロークセンサ追加によるセンサコストを削減することができると共に、変速時間を短縮することができる。
【００１１】
上記の車両の駆動制御装置の一態様では、前記トルク付与制御手段は、前記内燃機関における動作点の変化が所定以上である場合には、前記トルク付与手段より付与されるトルクが、前記内燃機関における動作点の変化が所定未満である場合よりも緩やかに前記目標トルクに近付くように、前記トルクを変化させるスイープ速度を設定する。
【００１２】
この態様によれば、現状の動作点において精度の高い制御値（トルクを制御するための値など）が存在しなくても、噛合機構を適切に解放させることができると共に、噛合機構の解放を適切に検出することができる。
【００１３】
上記の車両の駆動制御装置において好適には、前記トルク付与制御手段は、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とのバックラッシを一旦詰めてから、前記トルク付与手段より付与されるトルクが前記目標トルクに向かうように、前記トルク付与手段に対する制御を行う。つまり、トルク付与制御手段は、噛合機構に働くトルクが０となるようなトルクを一旦超えるトルクを付与した後に、トルク付与手段より付与されるトルクが目標トルクに向かうように制御を行うことができる。
【００１４】
上記の車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記トルク付与制御手段は、前記噛合機構の解放後において加速するか減速するかに基づいて、前記目標トルクを設定する。
【００１５】
この態様では、噛合機構の解放後において加速するか減速するかに基づいて、具体的には解放後におけるモータジェネレータなどの回転方向を考慮に入れて、目標トルクを設定する。これにより、噛合機構の解放後において、加速する向き又は減速する向きに、モータジェネレータなどを適切に回転させることができる。よって、変速時間を短縮することができると共に、変速ショックを低減させることができる。
【００１６】
上記の車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記トルク付与制御手段による制御の実行開始から所定時間経過後において、前記係合要素と前記被係合要素との回転方向の位相変化が前記所定値未満である場合に、前記噛合機構の解放が失敗したと判定する解放失敗判定手段と、前記解放失敗判定手段が解放が失敗したと判定した場合に、前記失敗の原因に基づいた制御を実行する制御手段と、を備える。これにより、噛合機構の解放が失敗した場合にも、解放の失敗原因に対応する制御を適切に実行することができる。
【００１７】
好適な例では、前記解放判定手段における判定に用いられる前記所定値は、少なくとも、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とのバックラッシよりも大きい値に設定される。
【００１８】
また、好適な例では、前記トルク付与制御手段は、ハイブリッド車両において固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために、前記噛合機構が解放されるように前記トルク付与手段に対する制御を行う。
【発明の効果】
【００１９】
本発明における車両の駆動制御装置は、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素を備える噛合機構と、係合要素の回転側ドグ歯と被係合要素の回転側ドグ歯との噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつ、車輪にトルクを伝達する伝達手段と、を具備し、係合要素にトルクを付与するトルク付与手段と、噛合機構を解放させる方向に力を付与する力付与手段と、噛合機構を解放させる際に、係合要素の回転側ドグ歯と被係合要素の回転側ドグ歯とにおける接触摩擦力が力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように、トルク付与手段より付与させる目標トルクを設定して制御を行うトルク付与制御手段と、トルク付与制御手段による制御の実行時において、係合要素と被係合要素との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、噛合機構が解放されたと判定する解放判定手段と、を備える。これにより、ストロークセンサなどを用いずに、噛合機構の解放を適切に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２１】
［装置構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、回転数制御機構に相当する第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の出力軸３には、駆動トルク又はブレーキ力のアシストを行うための副動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。第２のモータジェネレータＭＧ２と出力軸３とはＭＧ２変速部６を介して接続されている。さらに、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ（図２参照）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。なお、第１のモータジェネレータＭＧ１は、トルク付与手段に相当する。
【００２２】
エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１の回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。無段変速モードは、後述する動力分配機構２０の差動作用により実現される。
【００２３】
第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
【００２４】
図２は、図１に示す第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、並びに動力分配機構２０の構成を示す。
【００２５】
動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸３とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる４つの回転要素のうち、第１の回転要素にエンジン１が連結され、第２の回転要素に第１のモータジェネレータＭＧ１が連結され、第３の回転要素に出力軸３が連結される。第４の回転要素はドグブレーキ部７により固定可能となっている。ドグブレーキ部７は、複数のドグ歯を有する係合要素（不図示）、及び複数のドグ歯を有する被係合要素（不図示）を有しており、ブレーキ操作部５により制御される。つまり、ドグブレーキ部７は、噛合機構として機能する。詳しくは、ドグブレーキ部７においては、係合要素は複数の回転側ドグ歯を有する回転要素に相当し、被係合要素は複数の固定側ドグ歯を有する固定要素に相当する。以下では、係合要素のことを「回転要素」と表記し、被係合要素のことを「固定要素」と表記する。
【００２６】
ドグブレーキ部７が第４の回転要素を固定していない状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ドグブレーキ部７が第４の回転要素を固定している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン回転数が出力回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速比モードが実現される。
【００２７】
本実施形態では、図２に示すように、動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１の遊星歯車機構はリングギア２１、キャリア２２、サンギア２３を備える。第２の遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、リングギア２５、キャリア２６、サンギア２７を備える。
【００２８】
エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリア２２に連結され、そのキャリア２２は第２の遊星歯車機構のリングギア２５に連結されている。これらが第１の回転要素を構成する。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は第１の遊星歯車機構のサンギア２３に連結され、これらが第２の回転要素を構成している。
【００２９】
第１の遊星歯車機構のリングギア２１と第２の遊星歯車機構のキャリア２６は相互に連結されているとともに出力軸３に連結されている。これらが第３の回転要素を構成している。また、第２の遊星歯車機構のサンギア２７は回転軸２９に連結されており、回転軸２９とともに第４の回転要素を構成している。回転軸２９はドグブレーキ部７により固定可能となっている。
【００３０】
電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。
【００３１】
インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。
【００３２】
ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。
【００３３】
インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４は制御信号Ｓ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３の状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。
【００３４】
また、ドグブレーキ部７には、回転側ドグ歯を有する回転要素と固定側ドグ歯を有する固定要素との位相変化を検出可能な回転センサ４０が設けられている。回転センサ４０は、検出した位相変化に対応する検出信号Ｓ４０をＥＣＵ４に供給する。
【００３５】
ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓ１〜Ｓ３を送受信することにより、それらを制御する。また、ＥＣＵ４はブレーキ操作部５に対してブレーキ操作指示信号Ｓ５を供給する。ブレーキ操作部５は、ブレーキ操作指示信号Ｓ５に基づいて、ドグブレーキ部７における固定（係合）／解放を制御する。なお、詳細は後述するが、ＥＣＵ４は、本発明におけるトルク付与制御手段、解放判定手段、解放失敗判定手段、及び制御手段に相当する。
【００３６】
図３に、動力分配機構２０の固定変速比モードにおける共線図を示す。固定変速比モードでは、図３中の黒丸で示すように、回転側ドグ歯と固定側ドグ歯とが噛み合うことによってドグブレーキ部７が固定される。無段変速モードでは、矢印９０で示すように、エンジントルクの反力が第１のモータジェネレータＭＧ１によって支持される（なお、図３は固定変速比モードにおける共線図を示しているが、説明の便宜上、この図を用いて無段変速モードの説明を行っている）。これに対して、固定変速比モードでは、矢印９１で示すように、エンジントルクの反力がドグブレーキ部７において機械的に支持される。
【００３７】
図４は、ドグブレーキ部７の構成例を模式的に表している。この例では、ドグブレーキ部７は、回転要素７１と固定要素７２とを備えて構成される。回転要素７１は、複数の回転側ドグ歯７１ａを備え、図２に示す第２の遊星歯車機構のサンギア２７に連結されており、矢印Ａ３で示すように、第４の回転要素であるサンギア２７の回転に従って回転する。具体的には、回転要素７１には、エンジン１のトルク及び第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクに基づいたトルク（以下、「ドグ部トルク」と呼ぶ。）が付与される。このドグ部トルクは、直接、若しくは間接的に変速時の固定要素７２におけるストロークに対する抵抗力となる。一方、固定要素７２は、複数の固定側ドグ歯７２ａを備え、回転不能に構成されていると共に、矢印Ａ５で示すように、軸方向に移動（ストローク）可能に構成されている。具体的には、固定要素７２は、図示しないアクチュエータなどによって矢印Ａ５方向に移動される。このように固定要素７２を移動させることにより、回転要素７１と固定要素７２とが係合する（噛み合う）。この場合には、無段変速モードから固定変速比モードに変速されることとなる。
【００３８】
また、固定要素７２は、矢印Ａ２のように、力付与手段として機能するバネなどによって力（以下、「バネ力」と呼ぶ。）が付与される。この場合、符号Ａ１で示すような回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの間に働く接触摩擦力（前述したドグ部トルクに依存する力）が、固定要素７２に対して付与されるバネ力よりも小さくなった場合に、固定要素７２が矢印Ａ２の方向に移動する。これにより、回転要素７１と固定要素７２との係合が解放する。このような場合には、固定変速比モードから無段変速モードに変速されることとなる。例えば、エンジン１のトルクと第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクとがギアを介して釣り合った場合、つまりドグ部トルクが０となった場合、回転要素７１と固定要素７２との係合が解放する。この場合には、接触摩擦力が最小となるため、バネ力により、短時間で係合が解放する。なお、以下では、ドグブレーキ部７を、単に「ドグ部」とも呼ぶ。
【００３９】
［ドグ解放判定方法］
次に、ドグブレーキ部７における解放（以下、「ドグ解放」とも呼ぶ。）を判定する方法について説明する。本実施形態では、固定変速比モードから無段変速モードへ変速させる際に、ドグ部トルクを変化させるように制御を行い、このような制御時における回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化に基づいて、ドグ解放を判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、第１のモータジェネレータＭＧ１より付与させるべき目標トルクを設定して制御を行うことにより、ドグ解放を判定する。詳しくは、ＥＣＵ４は、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの間に働く接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、且つドグ部トルクが０から離れた所定値となるように、第１のモータジェネレータＭＧ１の目標トルクを設定して、ドグ解放を判定する。
【００４０】
上記のようなドグ解放判定方法を行う理由は、以下の通りである。基本的には、固定要素７２などの軸方向位置を検出可能なストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放を検出するためには、回転要素７１と固定要素７２との位相変化を検出することが必要であると言える。このような場合において、ドグ部トルクが０となりドグ解放が行われた場合には、回転要素７１が回転しないため位相変化が発生しないので、位相変化を検出することができずに、ドグ解放を適切に検出することが困難になるものと考えられる。したがって、本実施形態では、ドグ部における接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、且つドグ部トルクが０から離れた所定値となるように（即ち、ドグ解放時においてドグ部トルクが０にならないように）、第１のモータジェネレータＭＧ１の目標トルクを設定して制御を行うことによって、ドグ解放を判定する。これにより、ドグ解放時において、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化を適切に発生させることができる。したがって、本実施形態によれば、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放（即ち、固定変速比モードから無段変速モードへの変速完了）を適切に検出することが可能となる。
【００４１】
次に、図５乃至図１２を参照して、本実施形態においてＥＣＵ４が行う制御について具体的に説明する。
【００４２】
まず、固定変速比モードから無段変速モードへ変速する際に設定する変速パラメータを決定する方法について説明する。本実施形態では、当該変速を行う際に、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも呼ぶ。）やエンジントルクなどを制御するためのパラメータを、変速パラメータとして決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定精度に基づいて変速トルク指令方法を決定して、当該変速トルク指令方法に応じて変速パラメータを設定する。
【００４３】
ここで、エンジントルク推定精度に基づいて変速トルク指令方法を決定する手順について説明する。本実施形態では、エンジントルク推定精度に基づいて、固定変速比モードから無段変速モードへ変速する際においてドグ部トルクを制御する方法（変速トルク指令方法）を決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジン１における動作点の変化に基づいて、詳しくは高精度なトルク推定を行った時点からの動作点の変化に基づいて、ドグ解放を行う際の、ＭＧ１トルクやエンジンントルクに対する指令方法を切り替える。なお、高精度なトルク推定方法としては、例えば、回転要素７１と固定要素７２との位相変化を監視しながらＭＧ１トルクをスイープさせた場合において、回転側ドグ歯７１ａとの固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシ（言い換えると「ガタ」）よりも小さい範囲で位相が変化した際におけるＭＧ１トルクに基づいてエンジントルクを推定する方法がある。
【００４４】
図５は、変速トルク指令方法を具体的に説明するための図である。図５は、横軸にエンジン回転偏差を示し、縦軸に空気負荷率偏差を示している。なお、空気負荷率偏差は、エンジントルクの変化と相関のある指標である。図５においては、右上方向に向かうほど、エンジン１における動作点の変化が大きくなり、エンジントルク推定精度が低くなる。領域Ｒ１は動作点の変化が所定未満である領域に相当し、領域Ｒ２、Ｒ３は動作点の変化が所定以上である領域に相当する。具体的には、領域Ｒ３は領域Ｒ２よりもエンジントルク推定精度が低い領域に相当する。
【００４５】
動作点が領域Ｒ１に位置する場合には、精度の高いエンジントルク推定結果が存在するため、ＥＣＵ４は、前述したような高精度なトルク推定方法で推定されたエンジントルク及びＭＧ１トルクが出力されるように指令（以下、「直接指令」と呼ぶ。）を出して、固定変速比モードから無段変速モードへの変速を行う（即ちドグ解放を行う）。つまり、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクをスイープさせずに、上記の推定結果に基づいたエンジントルク及びＭＧ１トルクが出力されるように直接指令を出す。このような直接指令にて制御を行った場合には、変速時間を効果的に短縮することが可能となる。
【００４６】
動作点が領域Ｒ２に位置する場合には、エンジントルクの推定精度が比較的低いと考えられるため、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクをスイープさせるように指令（以下、「スイープ指令」と呼ぶ。）を出して、固定変速比モードから無段変速モードへの変速を行う（即ちドグ解放を行う）。つまり、ＥＣＵ４は、上記のような直接指令を出さずに、ＭＧ１トルクが緩やかに目標トルクに近付くようにスイープ指令を出す。更に、この場合には、ＥＣＵ４は、エンジン１の動作点に基づいて、ＭＧ１トルクのスイープを開始する際のＭＧ１トルクと目標トルクとの差（以下、「スイープ幅」と呼ぶ。）を決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、動作点の変化が大きいほど、大きな値を有するスイープ幅を決定する。このようなスイープ指令にて制御を行った場合には、ロバスト性を向上させることができると共に変速時間を短縮することができる。
【００４７】
動作点が領域Ｒ３に位置する場合には、エンジントルクの推定精度がかなり低いと考えられるため、ＥＣＵ４は、ドグ部のバックラッシにおける位相変化検出を利用して変速可能なＭＧ１トルクを探索する指令（以下、「位相検出トルク指令」と呼ぶ。）を出して、固定変速比モードから無段変速モードへの変速を行う（即ちドグ解放を行う）。具体的には、ＥＣＵ４は、バックラッシ分よりも小さい位相変化を検出するたびに、ＭＧ１トルクが反転されるように位相検出トルク指令を出す。このような位相検出トルク指令にて制御を行った場合には、エンジントルクの推定精度が低い場合にも、比較的短時間にて変速を完了させることができる。
【００４８】
なお、上記では、エンジン１の動作点の変化が所定以上である場合において、当該動作点が領域Ｒ３に位置する場合に、位相検出トルク指令を出す例を示したが、動作点が領域Ｒ３に位置する場合にも、スイープ指令を出しても良い。つまり、エンジン１の動作点の変化が所定以上である場合には、全て、スイープ指令を出しても良い。
【００４９】
次に、上記したスイープ指令について具体的に説明する。前述したように、ＥＣＵ４は、動作点が領域Ｒ２に位置する場合には、固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために（つまりドグ解放するために）、ＭＧ１トルクをスイープさせるようスイープ指令を出す。この場合、ＥＣＵ４は、まず、ＭＧ１トルクの指令方向を決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、スイープを開始する初期トルクと、スイープ時における傾き（スイープ速度）とを決定する。詳しくは、ＥＣＵ４は、上述のように決定されたスイープ幅に基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。更に、ＥＣＵ４は、ドグ解放後の回転方向を考慮に入れて、つまりドグ解放後において加速するか減速するかに基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。具体的には、目標トルクにてドグ解放された際のドグ部における位相変化が、その後のドグ部の回転数の目標値に向かう方向になるように、初期トルク及び傾きを決定する。このように決定された初期トルク及び傾きを用いることにより、ドグ解放後において、加速する向き又は減速する向きに、第１のモータジェネレータＭＧ１を適切に回転させることができる。よって、変速時間の短縮や、変速ショックの低減や、燃費向上を実現することが可能となる。
【００５０】
更に、ＥＣＵ４は、ドグ解放させるためのＭＧ１トルクの目標トルクを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ドグ部における接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、且つドグ部トルクが０から離れた所定値となるように（即ち、ドグ解放時においてドグ部トルクが０にならないように）、ＭＧ１トルクの目標トルクを設定する。つまり、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクが０になる際のＭＧ１トルクから外れたトルクを、目標トルクとして設定する。このように目標トルクを設定して変速を行うことにより、ドグ解放時において、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化を適切に発生させることができる。よって、本実施形態によれば、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放（つまり、固定変速比モードから無段変速モードへの変速完了）を短時間で適切に検出することが可能となる。そのため、ストロークセンサ追加によるセンサコストを削減することができると共に、変速時間を短縮することができる。なお、このような目標トルクの設定は、スイープ指令を出す場合だけでなく、直接指令を出す場合にも行われる。
【００５１】
図６は、スイープ指令について具体的に説明するための図である。図６（ａ）は、無段変速モード及び固定変速比モードにおける共線図の一例を示している。直線Ｃ１、Ｃ３は無段変速モードにおける共線図を示しており、直線Ｃ２は固定変速比モードにおける共線図を示している。固定変速比モードから無段変速モードへ変速して加速する場合には、例えば矢印Ｃ４で示すように、直線Ｃ２で示す状態から直線Ｃ３で示す状態へ変化する。これに対して、固定変速比モードから無段変速モードへ変速して減速する場合には、例えば矢印Ｃ５で示すように、直線Ｃ２で示す状態から直線Ｃ１で示す状態へ変化する。
【００５２】
図６（ｂ）は、スイープ指令を行った場合におけるタイムチャートの一例を示している。図６（ｂ）は、横軸に時間を示しており、縦軸にＭＧ１トルクを示している。また、実線Ｅ１は、図６（ａ）中の矢印Ｃ４で示すように、変速して加速する場合のグラフを示している。一点鎖線Ｅ２は、図６（ａ）中の矢印Ｃ５で示すように、変速して減速する場合のグラフを示している。なお、図６（ｂ）における上方向を、第１のモータジェネレータＭＧ１における正回転方向と定義し、図６（ｂ）における下方向を、第１のモータジェネレータＭＧ１における負回転方向と定義する。
【００５３】
前述したように、ＥＣＵ４は、変速要求があった場合に、まず、ＭＧ１トルクをスイープさせる際の初期トルクと傾き（スイープ速度）とを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、スイープ幅やドグ解放後に加速するか減速するかなどに基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。例えば、ＥＣＵ４は、変速して加速する場合には初期トルクＴｒ１１及び傾きＥ３を決定し、変速して減速する場合には初期トルクＴｒ２１及び傾きＥ６を決定する。なお、加速する場合にはスイープ幅Ｅ４であり、減速する場合にはスイープ幅Ｅ７である。次に、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクの目標トルクを設定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクが０になる際のＭＧ１トルクＴｒ０から外れたトルクを、目標トルクとして設定する。例えば、ＥＣＵ４は、変速して加速する場合には目標トルクＴｒ１２を決定し、変速して減速する場合には目標トルクＴｒ２２を決定する。この場合、目標トルクＴｒ１２はＭＧ１トルクＴｒ０よりも大きいトルク（正回転方向に位置するトルク）であり、目標トルクＴｒ２２はＭＧ１トルクＴｒ０よりも小さいトルク（負回転方向に位置するトルク）である。なお、ＭＧ１トルクＴｒ０からの初期値オフセット量は、目標トルクＴｒ１２、Ｔｒ２２やスイープ幅Ｅ４、Ｅ７などから算出される。
【００５４】
上記のように決定された初期トルク、傾き、及び目標トルクを用いた場合の制御結果について説明する。まず、変速して加速する場合を説明する（図６（ｂ）中の実線Ｅ１参照）。この場合、時刻ｔ１１において、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始され、初期トルクＴｒ１１及び傾きＥ３でＭＧ１トルクのスイープが行われる。つまり、初期トルクＴｒ１１から、傾きＥ３にてＭＧ１トルクが徐々に減少される。その後、時刻ｔ１２で、ＭＧ１トルクが概ね目標トルクＴｒ１２に達する。この際に、ドグ部に働く接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、ドグ解放が行われ、変速が完了する。そして、時刻ｔ１２以降、符号Ｅ５で示すように、ＭＧ１トルクが増加していく。つまり、第１のモータジェネレータＭＧ１は、正回転方向に回転していく。これにより、変速後における加速を適切に実行することが可能となる。
【００５５】
一方、変速して減速する場合を説明すると（図６（ｂ）中の一点鎖線Ｅ２参照）、時刻ｔ１１において、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始され、初期トルクＴｒ２１及び傾きＥ６でＭＧ１トルクのスイープが行われる。具体的には、ドグ部トルクが０相当のＭＧ１トルクＴｒ０を跨いでから、つまり回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシを一旦詰めてから、スイープが行われる。この場合には、初期トルクＴｒ２１から、傾きＥ６にてＭＧ１トルクが徐々に増加される。その後、時刻ｔ１２で、ＭＧ１トルクが概ね目標トルクＴｒ２２に達する。この際に、ドグ部に働く接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、ドグ解放が行われ、変速が完了する。そして、時刻ｔ１２以降、符号Ｅ８で示すように、ＭＧ１トルクが減少していく。つまり、第１のモータジェネレータＭＧ１は、負回転方向に回転していく。これにより、変速後における減速を適切に実行することが可能となる。
【００５６】
なお、上記では、スイープ時にＭＧ１トルクＴｒ０を跨がずにＭＧ１トルクを目標トルクへ到達させる例を示したが、スイープ時にＭＧ１トルクＴｒ０を跨いでＭＧ１トルクを目標トルクへ到達させても良い。例えば、変速して増加する場合に、一点鎖線Ｅ２で示すようにスイープ前にＭＧ１トルクＴｒ０を跨ぎ、尚且つスイープ時にもＭＧ１トルクＴｒ０を跨いでから、ＭＧ１トルクを目標トルクへ到達させても良い。
【００５７】
次に、上記した位相検出トルク指令について具体的に説明する。前述したように、動作点が領域Ｒ３に位置する場合には、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために（つまりドグ解放するために）、ドグ部のバックラッシにおける位相変化検出を利用して変速可能なＭＧ１トルクを探索する位相検出トルク指令を出す。具体的には、ＥＣＵ４は、バックラッシ分よりも小さい位相変化を検出するたびに、ＭＧ１トルクを反転させる位相検出トルク指令を出す。このようにして、位相変化に基づいてＭＧ１トルクを反転させることを繰り返し行うことにより、固定要素７２に付与されるバネ力によって、ドグ解放が行われることとなる。したがって、エンジントルクの推定精度がかなり低い場合にも、比較的短時間にて（例えば、上記のようなスイープ指令にて制御を行う場合よりも短時間にて）、変速を完了させることが可能となる。
【００５８】
図７は、位相検出トルク指令について具体的に説明するための図である。図７（ａ）は、位相検出トルク指令時に発生するドグ部の位相変化について説明するための図である。図７（ａ）では、回転要素７１における回転側ドグ歯７１ａの一部と、固定要素７２における固定側ドグ歯７２ａの一部とを示している。この場合、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとは噛み合っている、つまり固定変速比モードに設定されている。固定変速比モードにおいては、基本的には、回転要素７１と固定要素７２との間には図中の矢印Ｂ１で示すようなトルクが働き、エンジントルクの反力がドグ部において機械的に支持されることとなる。ドグ部がこのような状態にある場合において、矢印Ｂ１と逆方向の矢印Ｂ２で示すようなＭＧ１トルクを回転要素７１に付与すると、矢印Ｂ１で示すようなトルクが減少していく傾向にある。このようにして回転要素７１にＭＧ１トルクを付与していくと、回転要素７１が固定要素７２に対して移動する、つまり回転要素７１と固定要素７２との位相が変化する。具体的には、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシＢ３分に相当する値まで、回転要素７１と固定要素７２との位相が変化する。
【００５９】
本実施形態では、ＥＣＵ４は、このようなバックラッシ分よりも小さい位相変化を検出するたびに、ＭＧ１トルクを反転させる位相検出トルク指令を出す。つまり、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクの向きが変化する際にドグ部のバックラッシに相当する位相変化が発生することを検出して、ＭＧ１トルクを操作する指令を出す。更に、ＥＣＵ４は、このようにＫＧ１トルクを反転させる際において、ＭＧ１トルクの変化速度も徐々に低下させる。以上のようにＭＧ１トルクを制御することにより、固定要素７２に付与されるバネ力によって、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの噛み合いが徐々に解放されていき、ドグ解放が行われることとなる。
【００６０】
図７（ｂ）は、位相検出トルク指令を行った場合におけるタイムチャートの一例を示している。図７（ｂ）の上にはＭＧ１トルクの時間変化を示し、図７（ｂ）の下には位相変化を示している。この場合、時刻ｔ２１において、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始され、位相検出トルク指令が出される。この後、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の間、バックラッシ分よりも小さい位相変化を検出するたびにＭＧ１トルクを反転させる制御が行われると共に、ＭＧ１トルクの変化速度が徐々に低下される。これにより、時刻ｔ２２において、ドグ解放が行われ、変速が完了することとなる。
【００６１】
次に、ドグ解放を判定する方法について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、上記したようなＭＧ１トルクに対する制御時において、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、ドグ解放されたと判定する。例えば、判定に用いる所定値は、少なくとも回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシよりも大きい値に設定される。つまり、ＥＣＵ４は、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの位相変化が、係合状態において取り得る値の範囲を超えた場合に、ドグ解放されたと判定する。これにより、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放を適切に検出することが可能となる。
【００６２】
図８は、ドグ解放を判定する方法を具体的に説明するための図である。図８（ａ）には、回転要素７１における回転側ドグ歯７１ａの一部と、固定要素７２における固定側ドグ歯７２ａの一部とを示している。また、直線Ｆ３は、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの現在位相を表しており、直線Ｆ１、Ｆ２は、ドグ解放を判定する際に用いる位相の閾値（以下、「解放判断位相閾値」と呼ぶ。）の一例を表している。このような解放判断位相閾値は、符号Ｆ４で示すバックラッシに基づいて設定され（バックラッシに相当する位相に対して所定値を加算／減算して得られた位相などに設定され）、正回転方向側と負回転方向側の両方に設定される。
【００６３】
図８（ｂ）は、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの位相における時間変化を示している。この場合、時刻ｔ３１で、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始される。この後、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２の間、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの位相は、解放判断位相閾値Ｇ１と解放判断位相閾値Ｇ２との間で変化する。そして、時刻ｔ３２において、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの位相が、解放判断位相閾値Ｇ１以上となる。この際に、ＥＣＵ４は、ドグ解放されたと判定する、つまり固定変速比モードから無段変速モードへの変速が完了したと判定する。
【００６４】
次に、ドグ解放の失敗判定方法、及びドグ解放の失敗時におけるフェール制御方法について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御の実行開始から所定時間経過後において、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化が所定値未満である場合にドグ解放が失敗したと判定する（言い換えると変速が失敗したと判定する）。そして、ＥＣＵ４は、位相変化情報やＭＧ１トルクの情報などに基づいてドグ解放の失敗原因を決定し、当該失敗原因に応じたフェール制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、フェール制御として、トルク増減による変速継続や、変速再試行や、変速中止や、退避走行などを実行する。
【００６５】
図９は、ドグ解放の失敗原因とフェール制御とを対応付けて表した表を示している。図９に示すように、ＭＧ１トルクが小さかったことが原因でドグ解放が失敗した場合には、ＥＣＵ４は、変速が継続されるように対応する。具体的には、ＥＣＵ４は、フェール制御として、ＭＧ１トルクの目標トルクを上乗せして変速を継続する。次に、ＭＧ１トルクが大きかったことが原因でドグ解放が失敗した場合には、ＥＣＵ４は、変速が継続されるように対応する。具体的には、ＥＣＵ４は、フェール制御として、ＭＧ１トルクの目標トルクを減少させて変速を継続する。次に、変速パワーが不足していたことが原因でドグ解放が失敗した場合には、ＥＣＵ４は、変速を中止して、退避走行を実行する。つまり、ＥＣＵ４は、フェール制御として、固定変速比モードへ戻して、退避走行を継続する。次に、退避走行中であったことが原因でドグ解放が失敗した場合には、ＥＣＵ４は、フェール制御として、当該退避走行中に再度変速を試行する。以上のようにフェール制御を行うことにより、変速失敗時にも、継続走行や退避走行を適切に実行することが可能となる。
【００６６】
図１０は、ＭＧ１トルクが小さかったことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す図である。図１０の上にはＭＧ１トルクの時間変化を示し、図１０の下には位相変化を示している。この場合、時刻ｔ４１で、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始される。この後、時刻ｔ４２から時刻ｔ４３までの時間（失敗判定時間）、ドグ解放の失敗判定が行われる。この場合には、ＭＧ１トルクが目標トルクＴｒ３に達しているにもかかわらず、バックラッシ分よりも小さい位相変化しか発生していないため、ドグ解放が失敗したと判定され、ＭＧ１トルクが小さかったことが失敗原因であると判定される。したがって、時刻ｔ４３より、フェール制御が実行される。具体的には、ＭＧ１トルクにおける目標トルクを上乗せして変速が継続される。これにより、時刻ｔ４４において、ドグ解放が行われ、変速が完了する。
【００６７】
図１１は、ＭＧ１トルクが大きかったことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す図である。図１１の上にはＭＧ１トルクの時間変化を示し、図１１の下には位相変化を示している。この場合、時刻ｔ５１で、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始される。この後、時刻ｔ５２から時刻ｔ５３までの時間（失敗判定時間）、ドグ解放の失敗判定が行われる。この場合には、ＭＧ１トルクが目標トルクＴｒ４に達しているにもかかわらず、位相変化が発生していないため、ドグ解放が失敗したと判定され、ＭＧ１トルクが大きかったことが失敗原因であると判定される。したがって、時刻ｔ５３より、フェール制御が実行される。具体的には、ＭＧ１トルクにおける目標トルクを減少させて変速が継続される。これにより、時刻ｔ５４において、ドグ解放が行われ、変速が完了する。
【００６８】
図１２は、変速パワーが不足していたことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す図である。図１２の上にはＭＧ１トルクの時間変化を示し、図１２の下にはバッテリ電力の時間変化を示している。この場合、時刻ｔ６１で、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始される。この後、時刻ｔ６２から時刻ｔ６３までの時間（失敗判定時間）、ドグ解放の失敗判定が行われる。この場合には、バッテリ電力が電力制限値Ｈ１を超えているため、ドグ解放が失敗したと判定され、変速パワーが不足していたことが失敗原因であると判定される。したがって、時刻ｔ６３より、フェール制御が実行される。具体的には、変速が中止され（つまり固定変速比モードへ戻して）、退避走行が実行される。
【００６９】
［ドグ解放処理］
次に、図１３及び図１４を参照して、ドグ解放させるために、言い換えると固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために、ＥＣＵ４が具体的に行う処理（ドグ解放処理）について説明する。
【００７０】
図１３は、ドグ解放処理の全体処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４によって繰り返し実行される。
【００７１】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ４は、運転状態情報を取得する。具体的には、ＥＣＵ４は、各回転要素の回転数、トルク、ブレーキ部７、クラッチなど係合要素の状態、ドライバのアクセル、ブレーキ、シフト操作、バッテリやモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、インバータ３１などの状態を運転状態情報として取得する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。
【００７２】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへの変速中であるかを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０１で取得した運転状態情報に基づいて、固定変速比モードからの変速中であるか否かを判定する。固定変速比モードからの変速中である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０６に進み、固定変速比モードからの変速中でない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に進む。
【００７３】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ４は、車速や駆動力などに基づいて、固定変速比モードから無段変速モードへの変速要求があるか否かを判定する。変速要求がある場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進み、変速要求がない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
【００７４】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために用いる変速パラメータを設定する処理（変速パラメータ設定処理）を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定精度に基づいて変速トルク指令方法を決定して、当該変速トルク指令方法に応じた変速パラメータを設定する。そして、処理はステップＳ１０５に進む。なお、変速パラメータ設定処理の詳細は、後述する。
【００７５】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０４で設定された変速パラメータに従って、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御（変速制御）を実行する。具体的には、変速パラメータに従って、ＭＧ１トルクやエンジントルクに対する制御を行う。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００７６】
一方、ステップＳ１０６では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへの変速が完了したか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化が所定値以上となったか否かに基づいて、変速の完了を判定する（図８参照）。この場合、判定に用いる所定値は、少なくとも回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシよりも大きい値に設定される。位相変化が所定値以上となっている場合、ＥＣＵ４は、変速が完了していると判定する。この場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、処理は当該フローを抜ける。これに対して、位相変化が所定値未満である場合、ＥＣＵ４は、変速が完了していないと判定する。この場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０７に進む。
【００７７】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ４は、ドグ解放が失敗したか否かを判定する。１つの例では、ＥＣＵ４は、変速制御の実行開始から所定時間経過している場合に、ドグ解放が失敗したと判定する。こうするのは、変速制御の実行開始から所定時間経過しているにもかかわらず、位相変化が所定値未満（ステップＳ１０６の判定より）である場合には、ドグ解放が失敗したと考えることができるからである。他の例では、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクが目標トルクに達している場合に、ドグ解放が失敗したと判定する。こうするのは、ＭＧ１トルクが目標トルクに達しているにもかかわらず、位相変化が所定値未満（ステップＳ１０６の判定より）である場合には、ドグ解放が失敗したと考えることができるからである。ドグ解放が失敗した場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０８に進む。これに対して、ドグ解放が失敗していない場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、変速制御を継続する（ステップＳ１０５）。
【００７８】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ４は、ドグ解放の失敗原因を決定し、当該失敗原因に応じたフェール制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、位相変化情報やＭＧ１トルクの情報などに基づいてドグ解放の失敗原因を決定する。そして、ＥＣＵ４は、失敗原因に応じて、トルク増減による変速継続や、変速再試行や、変速中止や、退避走行などを実行する（図９参照）。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００７９】
次に、図１４は、図１３のステップＳ１０４で示した変速パラメータ設定処理を示すフローチャートである。この処理も、ＥＣＵ４によって実行される。
【００８０】
まず、ステップＳ４０１では、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定精度に基づいて変速トルク指令方法を決定する。つまり、ＥＣＵ４は、高精度なトルク推定を行った時点からの動作点の変化に基づいて、固定変速比モードから無段変速モードへ変速する際における、ＭＧ１トルクやエンジンントルクに対する指令方法を決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、動作点の変化に基づいて、直接指令、スイープ指令、及び位相検出トルク指令のいずれかを決定する（図５参照）。詳しくは、動作点の変化が所定未満である場合には（図５中の領域Ｒ１に位置する場合）、精度の高いエンジントルク推定結果が存在するため、ＥＣＵ４は、トルク推定結果に基づいたエンジントルク及びＭＧ１トルクが出力されるように直接指令を出す。また、動作点の変化が所定以上である場合には、エンジントルクの推定精度が低いと考えられるため、スイープ指令及び位相検出トルク指令のいずれかを出す。具体的には、動作点が図５中の領域Ｒ２に位置する場合には、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクをスイープさせるようにスイープ指令を出す。この場合、ＥＣＵ４は、エンジン１の動作点に基づいてスイープ幅も決定する。一方、動作点が図５中の領域Ｒ３に位置する場合には、エンジントルクの推定精度がかなり低いと考えられるため、ＥＣＵ４は、ドグ部のバックラッシにおける位相変化検出を利用して変速可能なＭＧ１トルクを探索する位相検出トルク指令を出す。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ４０２に進む。
【００８１】
ステップＳ４０２では、ＥＣＵ４は、スイープ指令を出すか否かを判定する。スイープ指令を出す場合（ステップＳ４０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０３に進み、スイープ指令を出さない場合（ステップＳ４０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ４０５に進む。
【００８２】
ステップＳ４０３では、ＥＣＵ４は、スイープ指令を出す際における、ＭＧ１トルクの指令方向を決定する。つまり、ＥＣＵ４は、スイープを開始する初期トルクと、スイープ時における傾き（スイープ速度）とを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ４０１で決定されたスイープ幅に基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。更に、ＥＣＵ４は、ドグ解放後の回転方向を考慮に入れて、つまりドグ解放後において加速するか減速するかに基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。詳しくは、目標トルクにてドグ解放された際のドグ部における位相変化が、その後のドグ部の回転数の目標値に向かう方向になるように、初期トルク及び傾きを決定する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ４０４に進む。
【００８３】
ステップＳ４０４では、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクの目標トルクを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ドグ部における接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、且つドグ部トルクが０から離れた所定値となるように（即ち、ドグ解放時においてドグ部トルクが０にならないように）、ＭＧ１トルクの目標トルクを設定する。つまり、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクが０になる際のＭＧ１トルクから外れたトルクを、目標トルクとして設定する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００８４】
一方、ステップＳ４０５では、ＥＣＵ４は、直接指令を出すか否かを判定する。直接指令を出す場合（ステップＳ４０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０４に進む。この場合には、前述したような手順にて、直接指令を出す際に用いる目標トルクを決定する（ステップＳ４０４）。これに対して、直接指令を出さない場合（ステップＳ４０５；Ｎｏ）、つまり位相検出トルク指令を出す場合、処理はステップＳ４０６に進む。
【００８５】
ステップＳ４０６では、ＥＣＵ４は、位相検出トルク指令を出す際におけるＭＧ１トルク（位相検出制御トルク）を決定する。つまり、ＥＣＵ４は、ドグ部のバックラッシにおける位相変化検出を利用して変速可能なＭＧ１トルクを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクの向きが変化する際にドグ部のバックラッシに相当する位相変化が発生することを検出して、ＭＧ１トルクが適切に操作されるように位相検出制御トルクを決定する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００８６】
以上説明したドグ解放処理及び変速パラメータ設定処理によれば、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放を短時間で適切に検出することが可能となる。
【００８７】
［変形例］
上記では、回転センサ４０によって位相変化を検出する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、回転センサ４０を用いずに、第１のモータジェネレータＭＧ１における位相（レゾルバより取得される）及び第２のモータジェネレータＭＧ２における位相（レゾルバより取得される）に基づき、ギア比より、このような位相変化を求めることができる。
【００８８】
また、本発明は、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の固定側ドグ歯を有する被係合要素からなる噛合機構（言い換えると、回転要素及び固定要素からなる噛合機構）に対する適用に限定はされない。本発明は、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素からなる噛合機構、即ち回転要素同士を噛み合わせるように構成された噛合機構に対しても適用することができる。言い換えると、本発明は、マルチモードにて変速を行う構成に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す。
【図２】モータジェネレータ及び動力伝達機構の構成を示す。
【図３】動力分配機構の固定変速比モードにおける共線図を示す。
【図４】ドグブレーキ部の模式図を示す。
【図５】変速トルク指令方法を説明するための図を示す。
【図６】スイープ指令を説明するための図を示す。
【図７】位相検出トルク指令を説明するための図を示す。
【図８】ドグ解放を判定する方法を説明するための図を示す。
【図９】ドグ解放の失敗原因とフェール制御とを対応付けた表を示す。
【図１０】ＭＧ１トルクが小さかったことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す。
【図１１】ＭＧ１トルクが大きかったことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す。
【図１２】変速パワーが不足していたことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す。
【図１３】ドグ解放処理の全体処理を示すフローチャートである。
【図１４】変速パラメータ設定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１ エンジン
３ 出力軸
４ ＥＣＵ
７ ドグブレーキ部
２０ 動力分配機構
３１ インバータ
３２、３４ コンバータ
３３ ＨＶバッテリ
ＭＧ１ 第１のモータジェネレータ
ＭＧ２ 第２のモータジェネレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に好適な駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に加えて、電動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機又はモータジェネレータで補う。
【０００３】
また、上記のようなハイブリッド車両において、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替えて運転することが可能なように構成された変速機構が知られている。具体的には、２つの遊星歯車機構を組み合わせて４つの回転要素を有する動力分配機構が構成され、４つの回転要素がそれぞれエンジン、第１のモータジェネレータ、出力軸及びブレーキに接続される。ブレーキを解放した状態では、第１のモータジェネレータの回転数を連続的に変化させることにより、エンジンの回転数が連続的に変化し、無段変速モードでの運転が実行される。一方、ブレーキを固定した状態では、上記の回転要素の１つの回転が阻止されることにより変速比が固定となり、固定変速比モードでの運転が実行される。また、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替える変速機構は、従来の湿式多板クラッチではなく、回転要素の歯と固定要素の歯とを噛合させるドグクラッチを用いたものが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、モータジェネレータを用いてドグクラッチの位相を調整する機構が記載されている。また、特許文献２にも、本発明に関連のある技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３８１３６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４５５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１及び２には、固定要素などの軸方向位置を検出可能なストロークセンサを用いずに、ドグクラッチにおける解放を適切に検出する方法については記載されていない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放を適切に検出することが可能な車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点では、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素を備える噛合機構と、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯との噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつ、車輪にトルクを伝達する伝達手段と、を具備する車両の駆動制御装置は、前記係合要素にトルクを付与するトルク付与手段と、前記噛合機構を解放させる方向に力を付与する力付与手段と、前記噛合機構を解放させる際に、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とにおける接触摩擦力が前記力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ前記噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように、前記トルク付与手段より付与させる目標トルクを設定し、当該目標トルクに基づいて前記トルク付与手段に対する制御を行うトルク付与制御手段と、前記トルク付与制御手段による制御の実行時において、前記係合要素と前記被係合要素との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、前記噛合機構が解放されたと判定する解放判定手段と、を備える。
【０００９】
上記の車両の駆動制御装置は、エンジン及びモータジェネレータを駆動源として有するハイブリッド車両などに搭載される。具体的には、車両の駆動制御装置においては、噛合機構は、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素を備え、伝達手段は、回転側ドグ歯同士の噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつ、車輪にトルクを伝達し、トルク付与手段は、係合要素にトルクを付与し、力付与手段は、噛合機構を解放させる方向に力を付与する。また、トルク付与制御手段は、噛合機構を解放させるために、係合要素の回転側ドグ歯と被係合要素の回転側ドグ歯とにおける接触摩擦力が力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように、目標トルクを設定してトルク付与手段に対する制御を行う。つまり、解放時に噛合機構に働くトルクが０にならないように、目標トルクを設定する。そして、解放判定手段は、係合要素と被係合要素との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、噛合機構が解放されたと判定する。
【００１０】
上記の車両の駆動制御装置によれば、解放時において、係合要素と被係合要素との位相変化を適切に発生させることができるため、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、噛合機構の解放を適切に検出することが可能となる。そのため、ストロークセンサ追加によるセンサコストを削減することができると共に、変速時間を短縮することができる。
【００１１】
上記の車両の駆動制御装置の一態様では、前記トルク付与制御手段は、前記内燃機関における動作点の変化が所定以上である場合には、前記トルク付与手段より付与されるトルクが、前記内燃機関における動作点の変化が所定未満である場合よりも緩やかに前記目標トルクに近付くように、前記トルクを変化させるスイープ速度を設定する。
【００１２】
この態様によれば、現状の動作点において精度の高い制御値（トルクを制御するための値など）が存在しなくても、噛合機構を適切に解放させることができると共に、噛合機構の解放を適切に検出することができる。
【００１３】
上記の車両の駆動制御装置において好適には、前記トルク付与制御手段は、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とのバックラッシを一旦詰めてから、前記トルク付与手段より付与されるトルクが前記目標トルクに向かうように、前記トルク付与手段に対する制御を行う。つまり、トルク付与制御手段は、噛合機構に働くトルクが０となるようなトルクを一旦超えるトルクを付与した後に、トルク付与手段より付与されるトルクが目標トルクに向かうように制御を行うことができる。
【００１４】
上記の車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記トルク付与制御手段は、前記噛合機構の解放後において加速するか減速するかに基づいて、前記目標トルクを設定する。
【００１５】
この態様では、噛合機構の解放後において加速するか減速するかに基づいて、具体的には解放後におけるモータジェネレータなどの回転方向を考慮に入れて、目標トルクを設定する。これにより、噛合機構の解放後において、加速する向き又は減速する向きに、モータジェネレータなどを適切に回転させることができる。よって、変速時間を短縮することができると共に、変速ショックを低減させることができる。
【００１６】
上記の車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記トルク付与制御手段による制御の実行開始から所定時間経過後において、前記係合要素と前記被係合要素との回転方向の位相変化が前記所定値未満である場合に、前記噛合機構の解放が失敗したと判定する解放失敗判定手段と、前記解放失敗判定手段が解放が失敗したと判定した場合に、前記失敗の原因に基づいた制御を実行する制御手段と、を備える。これにより、噛合機構の解放が失敗した場合にも、解放の失敗原因に対応する制御を適切に実行することができる。
【００１７】
好適な例では、前記解放判定手段における判定に用いられる前記所定値は、少なくとも、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とのバックラッシよりも大きい値に設定される。
【００１８】
また、好適な例では、前記トルク付与制御手段は、ハイブリッド車両において固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために、前記噛合機構が解放されるように前記トルク付与手段に対する制御を行う。
【発明の効果】
【００１９】
本発明における車両の駆動制御装置は、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素を備える噛合機構と、係合要素の回転側ドグ歯と被係合要素の回転側ドグ歯との噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつ、車輪にトルクを伝達する伝達手段と、を具備し、係合要素にトルクを付与するトルク付与手段と、噛合機構を解放させる方向に力を付与する力付与手段と、噛合機構を解放させる際に、係合要素の回転側ドグ歯と被係合要素の回転側ドグ歯とにおける接触摩擦力が力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように、トルク付与手段より付与させる目標トルクを設定して制御を行うトルク付与制御手段と、トルク付与制御手段による制御の実行時において、係合要素と被係合要素との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、噛合機構が解放されたと判定する解放判定手段と、を備える。これにより、ストロークセンサなどを用いずに、噛合機構の解放を適切に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２１】
［装置構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、回転数制御機構に相当する第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の出力軸３には、駆動トルク又はブレーキ力のアシストを行うための副動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。第２のモータジェネレータＭＧ２と出力軸３とはＭＧ２変速部６を介して接続されている。さらに、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ（図２参照）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。なお、第１のモータジェネレータＭＧ１は、トルク付与手段に相当する。
【００２２】
エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１の回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。無段変速モードは、後述する動力分配機構２０の差動作用により実現される。
【００２３】
第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
【００２４】
図２は、図１に示す第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、並びに動力分配機構２０の構成を示す。
【００２５】
動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸３とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる４つの回転要素のうち、第１の回転要素にエンジン１が連結され、第２の回転要素に第１のモータジェネレータＭＧ１が連結され、第３の回転要素に出力軸３が連結される。第４の回転要素はドグブレーキ部７により固定可能となっている。ドグブレーキ部７は、複数のドグ歯を有する係合要素（不図示）、及び複数のドグ歯を有する被係合要素（不図示）を有しており、ブレーキ操作部５により制御される。つまり、ドグブレーキ部７は、噛合機構として機能する。詳しくは、ドグブレーキ部７においては、係合要素は複数の回転側ドグ歯を有する回転要素に相当し、被係合要素は複数の固定側ドグ歯を有する固定要素に相当する。以下では、係合要素のことを「回転要素」と表記し、被係合要素のことを「固定要素」と表記する。
【００２６】
ドグブレーキ部７が第４の回転要素を固定していない状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ドグブレーキ部７が第４の回転要素を固定している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン回転数が出力回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速比モードが実現される。
【００２７】
本実施形態では、図２に示すように、動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１の遊星歯車機構はリングギア２１、キャリア２２、サンギア２３を備える。第２の遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、リングギア２５、キャリア２６、サンギア２７を備える。
【００２８】
エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリア２２に連結され、そのキャリア２２は第２の遊星歯車機構のリングギア２５に連結されている。これらが第１の回転要素を構成する。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は第１の遊星歯車機構のサンギア２３に連結され、これらが第２の回転要素を構成している。
【００２９】
第１の遊星歯車機構のリングギア２１と第２の遊星歯車機構のキャリア２６は相互に連結されているとともに出力軸３に連結されている。これらが第３の回転要素を構成している。また、第２の遊星歯車機構のサンギア２７は回転軸２９に連結されており、回転軸２９とともに第４の回転要素を構成している。回転軸２９はドグブレーキ部７により固定可能となっている。
【００３０】
電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。
【００３１】
インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。
【００３２】
ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。
【００３３】
インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４は制御信号Ｓ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３の状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。
【００３４】
また、ドグブレーキ部７には、回転側ドグ歯を有する回転要素と固定側ドグ歯を有する固定要素との位相変化を検出可能な回転センサ４０が設けられている。回転センサ４０は、検出した位相変化に対応する検出信号Ｓ４０をＥＣＵ４に供給する。
【００３５】
ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓ１〜Ｓ３を送受信することにより、それらを制御する。また、ＥＣＵ４はブレーキ操作部５に対してブレーキ操作指示信号Ｓ５を供給する。ブレーキ操作部５は、ブレーキ操作指示信号Ｓ５に基づいて、ドグブレーキ部７における固定（係合）／解放を制御する。なお、詳細は後述するが、ＥＣＵ４は、本発明におけるトルク付与制御手段、解放判定手段、解放失敗判定手段、及び制御手段に相当する。
【００３６】
図３に、動力分配機構２０の固定変速比モードにおける共線図を示す。固定変速比モードでは、図３中の黒丸で示すように、回転側ドグ歯と固定側ドグ歯とが噛み合うことによってドグブレーキ部７が固定される。無段変速モードでは、矢印９０で示すように、エンジントルクの反力が第１のモータジェネレータＭＧ１によって支持される（なお、図３は固定変速比モードにおける共線図を示しているが、説明の便宜上、この図を用いて無段変速モードの説明を行っている）。これに対して、固定変速比モードでは、矢印９１で示すように、エンジントルクの反力がドグブレーキ部７において機械的に支持される。
【００３７】
図４は、ドグブレーキ部７の構成例を模式的に表している。この例では、ドグブレーキ部７は、回転要素７１と固定要素７２とを備えて構成される。回転要素７１は、複数の回転側ドグ歯７１ａを備え、図２に示す第２の遊星歯車機構のサンギア２７に連結されており、矢印Ａ３で示すように、第４の回転要素であるサンギア２７の回転に従って回転する。具体的には、回転要素７１には、エンジン１のトルク及び第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクに基づいたトルク（以下、「ドグ部トルク」と呼ぶ。）が付与される。このドグ部トルクは、直接、若しくは間接的に変速時の固定要素７２におけるストロークに対する抵抗力となる。一方、固定要素７２は、複数の固定側ドグ歯７２ａを備え、回転不能に構成されていると共に、矢印Ａ５で示すように、軸方向に移動（ストローク）可能に構成されている。具体的には、固定要素７２は、図示しないアクチュエータなどによって矢印Ａ５方向に移動される。このように固定要素７２を移動させることにより、回転要素７１と固定要素７２とが係合する（噛み合う）。この場合には、無段変速モードから固定変速比モードに変速されることとなる。
【００３８】
また、固定要素７２は、矢印Ａ２のように、力付与手段として機能するバネなどによって力（以下、「バネ力」と呼ぶ。）が付与される。この場合、符号Ａ１で示すような回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの間に働く接触摩擦力（前述したドグ部トルクに依存する力）が、固定要素７２に対して付与されるバネ力よりも小さくなった場合に、固定要素７２が矢印Ａ２の方向に移動する。これにより、回転要素７１と固定要素７２との係合が解放する。このような場合には、固定変速比モードから無段変速モードに変速されることとなる。例えば、エンジン１のトルクと第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクとがギアを介して釣り合った場合、つまりドグ部トルクが０となった場合、回転要素７１と固定要素７２との係合が解放する。この場合には、接触摩擦力が最小となるため、バネ力により、短時間で係合が解放する。なお、以下では、ドグブレーキ部７を、単に「ドグ部」とも呼ぶ。
【００３９】
［ドグ解放判定方法］
次に、ドグブレーキ部７における解放（以下、「ドグ解放」とも呼ぶ。）を判定する方法について説明する。本実施形態では、固定変速比モードから無段変速モードへ変速させる際に、ドグ部トルクを変化させるように制御を行い、このような制御時における回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化に基づいて、ドグ解放を判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、第１のモータジェネレータＭＧ１より付与させるべき目標トルクを設定して制御を行うことにより、ドグ解放を判定する。詳しくは、ＥＣＵ４は、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの間に働く接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、且つドグ部トルクが０から離れた所定値となるように、第１のモータジェネレータＭＧ１の目標トルクを設定して、ドグ解放を判定する。
【００４０】
上記のようなドグ解放判定方法を行う理由は、以下の通りである。基本的には、固定要素７２などの軸方向位置を検出可能なストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放を検出するためには、回転要素７１と固定要素７２との位相変化を検出することが必要であると言える。このような場合において、ドグ部トルクが０となりドグ解放が行われた場合には、回転要素７１が回転しないため位相変化が発生しないので、位相変化を検出することができずに、ドグ解放を適切に検出することが困難になるものと考えられる。したがって、本実施形態では、ドグ部における接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、且つドグ部トルクが０から離れた所定値となるように（即ち、ドグ解放時においてドグ部トルクが０にならないように）、第１のモータジェネレータＭＧ１の目標トルクを設定して制御を行うことによって、ドグ解放を判定する。これにより、ドグ解放時において、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化を適切に発生させることができる。したがって、本実施形態によれば、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放（即ち、固定変速比モードから無段変速モードへの変速完了）を適切に検出することが可能となる。
【００４１】
次に、図５乃至図１２を参照して、本実施形態においてＥＣＵ４が行う制御について具体的に説明する。
【００４２】
まず、固定変速比モードから無段変速モードへ変速する際に設定する変速パラメータを決定する方法について説明する。本実施形態では、当該変速を行う際に、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも呼ぶ。）やエンジントルクなどを制御するためのパラメータを、変速パラメータとして決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定精度に基づいて変速トルク指令方法を決定して、当該変速トルク指令方法に応じて変速パラメータを設定する。
【００４３】
ここで、エンジントルク推定精度に基づいて変速トルク指令方法を決定する手順について説明する。本実施形態では、エンジントルク推定精度に基づいて、固定変速比モードから無段変速モードへ変速する際においてドグ部トルクを制御する方法（変速トルク指令方法）を決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジン１における動作点の変化に基づいて、詳しくは高精度なトルク推定を行った時点からの動作点の変化に基づいて、ドグ解放を行う際の、ＭＧ１トルクやエンジンントルクに対する指令方法を切り替える。なお、高精度なトルク推定方法としては、例えば、回転要素７１と固定要素７２との位相変化を監視しながらＭＧ１トルクをスイープさせた場合において、回転側ドグ歯７１ａとの固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシ（言い換えると「ガタ」）よりも小さい範囲で位相が変化した際におけるＭＧ１トルクに基づいてエンジントルクを推定する方法がある。
【００４４】
図５は、変速トルク指令方法を具体的に説明するための図である。図５は、横軸にエンジン回転偏差を示し、縦軸に空気負荷率偏差を示している。なお、空気負荷率偏差は、エンジントルクの変化と相関のある指標である。図５においては、右上方向に向かうほど、エンジン１における動作点の変化が大きくなり、エンジントルク推定精度が低くなる。領域Ｒ１は動作点の変化が所定未満である領域に相当し、領域Ｒ２、Ｒ３は動作点の変化が所定以上である領域に相当する。具体的には、領域Ｒ３は領域Ｒ２よりもエンジントルク推定精度が低い領域に相当する。
【００４５】
動作点が領域Ｒ１に位置する場合には、精度の高いエンジントルク推定結果が存在するため、ＥＣＵ４は、前述したような高精度なトルク推定方法で推定されたエンジントルク及びＭＧ１トルクが出力されるように指令（以下、「直接指令」と呼ぶ。）を出して、固定変速比モードから無段変速モードへの変速を行う（即ちドグ解放を行う）。つまり、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクをスイープさせずに、上記の推定結果に基づいたエンジントルク及びＭＧ１トルクが出力されるように直接指令を出す。このような直接指令にて制御を行った場合には、変速時間を効果的に短縮することが可能となる。
【００４６】
動作点が領域Ｒ２に位置する場合には、エンジントルクの推定精度が比較的低いと考えられるため、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクをスイープさせるように指令（以下、「スイープ指令」と呼ぶ。）を出して、固定変速比モードから無段変速モードへの変速を行う（即ちドグ解放を行う）。つまり、ＥＣＵ４は、上記のような直接指令を出さずに、ＭＧ１トルクが緩やかに目標トルクに近付くようにスイープ指令を出す。更に、この場合には、ＥＣＵ４は、エンジン１の動作点に基づいて、ＭＧ１トルクのスイープを開始する際のＭＧ１トルクと目標トルクとの差（以下、「スイープ幅」と呼ぶ。）を決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、動作点の変化が大きいほど、大きな値を有するスイープ幅を決定する。このようなスイープ指令にて制御を行った場合には、ロバスト性を向上させることができると共に変速時間を短縮することができる。
【００４７】
動作点が領域Ｒ３に位置する場合には、エンジントルクの推定精度がかなり低いと考えられるため、ＥＣＵ４は、ドグ部のバックラッシにおける位相変化検出を利用して変速可能なＭＧ１トルクを探索する指令（以下、「位相検出トルク指令」と呼ぶ。）を出して、固定変速比モードから無段変速モードへの変速を行う（即ちドグ解放を行う）。具体的には、ＥＣＵ４は、バックラッシ分よりも小さい位相変化を検出するたびに、ＭＧ１トルクが反転されるように位相検出トルク指令を出す。このような位相検出トルク指令にて制御を行った場合には、エンジントルクの推定精度が低い場合にも、比較的短時間にて変速を完了させることができる。
【００４８】
なお、上記では、エンジン１の動作点の変化が所定以上である場合において、当該動作点が領域Ｒ３に位置する場合に、位相検出トルク指令を出す例を示したが、動作点が領域Ｒ３に位置する場合にも、スイープ指令を出しても良い。つまり、エンジン１の動作点の変化が所定以上である場合には、全て、スイープ指令を出しても良い。
【００４９】
次に、上記したスイープ指令について具体的に説明する。前述したように、ＥＣＵ４は、動作点が領域Ｒ２に位置する場合には、固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために（つまりドグ解放するために）、ＭＧ１トルクをスイープさせるようスイープ指令を出す。この場合、ＥＣＵ４は、まず、ＭＧ１トルクの指令方向を決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、スイープを開始する初期トルクと、スイープ時における傾き（スイープ速度）とを決定する。詳しくは、ＥＣＵ４は、上述のように決定されたスイープ幅に基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。更に、ＥＣＵ４は、ドグ解放後の回転方向を考慮に入れて、つまりドグ解放後において加速するか減速するかに基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。具体的には、目標トルクにてドグ解放された際のドグ部における位相変化が、その後のドグ部の回転数の目標値に向かう方向になるように、初期トルク及び傾きを決定する。このように決定された初期トルク及び傾きを用いることにより、ドグ解放後において、加速する向き又は減速する向きに、第１のモータジェネレータＭＧ１を適切に回転させることができる。よって、変速時間の短縮や、変速ショックの低減や、燃費向上を実現することが可能となる。
【００５０】
更に、ＥＣＵ４は、ドグ解放させるためのＭＧ１トルクの目標トルクを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ドグ部における接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、且つドグ部トルクが０から離れた所定値となるように（即ち、ドグ解放時においてドグ部トルクが０にならないように）、ＭＧ１トルクの目標トルクを設定する。つまり、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクが０になる際のＭＧ１トルクから外れたトルクを、目標トルクとして設定する。このように目標トルクを設定して変速を行うことにより、ドグ解放時において、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化を適切に発生させることができる。よって、本実施形態によれば、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放（つまり、固定変速比モードから無段変速モードへの変速完了）を短時間で適切に検出することが可能となる。そのため、ストロークセンサ追加によるセンサコストを削減することができると共に、変速時間を短縮することができる。なお、このような目標トルクの設定は、スイープ指令を出す場合だけでなく、直接指令を出す場合にも行われる。
【００５１】
図６は、スイープ指令について具体的に説明するための図である。図６（ａ）は、無段変速モード及び固定変速比モードにおける共線図の一例を示している。直線Ｃ１、Ｃ３は無段変速モードにおける共線図を示しており、直線Ｃ２は固定変速比モードにおける共線図を示している。固定変速比モードから無段変速モードへ変速して加速する場合には、例えば矢印Ｃ４で示すように、直線Ｃ２で示す状態から直線Ｃ３で示す状態へ変化する。これに対して、固定変速比モードから無段変速モードへ変速して減速する場合には、例えば矢印Ｃ５で示すように、直線Ｃ２で示す状態から直線Ｃ１で示す状態へ変化する。
【００５２】
図６（ｂ）は、スイープ指令を行った場合におけるタイムチャートの一例を示している。図６（ｂ）は、横軸に時間を示しており、縦軸にＭＧ１トルクを示している。また、実線Ｅ１は、図６（ａ）中の矢印Ｃ４で示すように、変速して加速する場合のグラフを示している。一点鎖線Ｅ２は、図６（ａ）中の矢印Ｃ５で示すように、変速して減速する場合のグラフを示している。なお、図６（ｂ）における上方向を、第１のモータジェネレータＭＧ１における正回転方向と定義し、図６（ｂ）における下方向を、第１のモータジェネレータＭＧ１における負回転方向と定義する。
【００５３】
前述したように、ＥＣＵ４は、変速要求があった場合に、まず、ＭＧ１トルクをスイープさせる際の初期トルクと傾き（スイープ速度）とを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、スイープ幅やドグ解放後に加速するか減速するかなどに基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。例えば、ＥＣＵ４は、変速して加速する場合には初期トルクＴｒ１１及び傾きＥ３を決定し、変速して減速する場合には初期トルクＴｒ２１及び傾きＥ６を決定する。なお、加速する場合にはスイープ幅Ｅ４であり、減速する場合にはスイープ幅Ｅ７である。次に、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクの目標トルクを設定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクが０になる際のＭＧ１トルクＴｒ０から外れたトルクを、目標トルクとして設定する。例えば、ＥＣＵ４は、変速して加速する場合には目標トルクＴｒ１２を決定し、変速して減速する場合には目標トルクＴｒ２２を決定する。この場合、目標トルクＴｒ１２はＭＧ１トルクＴｒ０よりも大きいトルク（正回転方向に位置するトルク）であり、目標トルクＴｒ２２はＭＧ１トルクＴｒ０よりも小さいトルク（負回転方向に位置するトルク）である。なお、ＭＧ１トルクＴｒ０からの初期値オフセット量は、目標トルクＴｒ１２、Ｔｒ２２やスイープ幅Ｅ４、Ｅ７などから算出される。
【００５４】
上記のように決定された初期トルク、傾き、及び目標トルクを用いた場合の制御結果について説明する。まず、変速して加速する場合を説明する（図６（ｂ）中の実線Ｅ１参照）。この場合、時刻ｔ１１において、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始され、初期トルクＴｒ１１及び傾きＥ３でＭＧ１トルクのスイープが行われる。つまり、初期トルクＴｒ１１から、傾きＥ３にてＭＧ１トルクが徐々に減少される。その後、時刻ｔ１２で、ＭＧ１トルクが概ね目標トルクＴｒ１２に達する。この際に、ドグ部に働く接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、ドグ解放が行われ、変速が完了する。そして、時刻ｔ１２以降、符号Ｅ５で示すように、ＭＧ１トルクが増加していく。つまり、第１のモータジェネレータＭＧ１は、正回転方向に回転していく。これにより、変速後における加速を適切に実行することが可能となる。
【００５５】
一方、変速して減速する場合を説明すると（図６（ｂ）中の一点鎖線Ｅ２参照）、時刻ｔ１１において、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始され、初期トルクＴｒ２１及び傾きＥ６でＭＧ１トルクのスイープが行われる。具体的には、ドグ部トルクが０相当のＭＧ１トルクＴｒ０を跨いでから、つまり回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシを一旦詰めてから、スイープが行われる。この場合には、初期トルクＴｒ２１から、傾きＥ６にてＭＧ１トルクが徐々に増加される。その後、時刻ｔ１２で、ＭＧ１トルクが概ね目標トルクＴｒ２２に達する。この際に、ドグ部に働く接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、ドグ解放が行われ、変速が完了する。そして、時刻ｔ１２以降、符号Ｅ８で示すように、ＭＧ１トルクが減少していく。つまり、第１のモータジェネレータＭＧ１は、負回転方向に回転していく。これにより、変速後における減速を適切に実行することが可能となる。
【００５６】
なお、上記では、スイープ時にＭＧ１トルクＴｒ０を跨がずにＭＧ１トルクを目標トルクへ到達させる例を示したが、スイープ時にＭＧ１トルクＴｒ０を跨いでＭＧ１トルクを目標トルクへ到達させても良い。例えば、変速して増加する場合に、一点鎖線Ｅ２で示すようにスイープ前にＭＧ１トルクＴｒ０を跨ぎ、尚且つスイープ時にもＭＧ１トルクＴｒ０を跨いでから、ＭＧ１トルクを目標トルクへ到達させても良い。
【００５７】
次に、上記した位相検出トルク指令について具体的に説明する。前述したように、動作点が領域Ｒ３に位置する場合には、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために（つまりドグ解放するために）、ドグ部のバックラッシにおける位相変化検出を利用して変速可能なＭＧ１トルクを探索する位相検出トルク指令を出す。具体的には、ＥＣＵ４は、バックラッシ分よりも小さい位相変化を検出するたびに、ＭＧ１トルクを反転させる位相検出トルク指令を出す。このようにして、位相変化に基づいてＭＧ１トルクを反転させることを繰り返し行うことにより、固定要素７２に付与されるバネ力によって、ドグ解放が行われることとなる。したがって、エンジントルクの推定精度がかなり低い場合にも、比較的短時間にて（例えば、上記のようなスイープ指令にて制御を行う場合よりも短時間にて）、変速を完了させることが可能となる。
【００５８】
図７は、位相検出トルク指令について具体的に説明するための図である。図７（ａ）は、位相検出トルク指令時に発生するドグ部の位相変化について説明するための図である。図７（ａ）では、回転要素７１における回転側ドグ歯７１ａの一部と、固定要素７２における固定側ドグ歯７２ａの一部とを示している。この場合、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとは噛み合っている、つまり固定変速比モードに設定されている。固定変速比モードにおいては、基本的には、回転要素７１と固定要素７２との間には図中の矢印Ｂ１で示すようなトルクが働き、エンジントルクの反力がドグ部において機械的に支持されることとなる。ドグ部がこのような状態にある場合において、矢印Ｂ１と逆方向の矢印Ｂ２で示すようなＭＧ１トルクを回転要素７１に付与すると、矢印Ｂ１で示すようなトルクが減少していく傾向にある。このようにして回転要素７１にＭＧ１トルクを付与していくと、回転要素７１が固定要素７２に対して移動する、つまり回転要素７１と固定要素７２との位相が変化する。具体的には、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシＢ３分に相当する値まで、回転要素７１と固定要素７２との位相が変化する。
【００５９】
本実施形態では、ＥＣＵ４は、このようなバックラッシ分よりも小さい位相変化を検出するたびに、ＭＧ１トルクを反転させる位相検出トルク指令を出す。つまり、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクの向きが変化する際にドグ部のバックラッシに相当する位相変化が発生することを検出して、ＭＧ１トルクを操作する指令を出す。更に、ＥＣＵ４は、このようにＫＧ１トルクを反転させる際において、ＭＧ１トルクの変化速度も徐々に低下させる。以上のようにＭＧ１トルクを制御することにより、固定要素７２に付与されるバネ力によって、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの噛み合いが徐々に解放されていき、ドグ解放が行われることとなる。
【００６０】
図７（ｂ）は、位相検出トルク指令を行った場合におけるタイムチャートの一例を示している。図７（ｂ）の上にはＭＧ１トルクの時間変化を示し、図７（ｂ）の下には位相変化を示している。この場合、時刻ｔ２１において、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始され、位相検出トルク指令が出される。この後、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の間、バックラッシ分よりも小さい位相変化を検出するたびにＭＧ１トルクを反転させる制御が行われると共に、ＭＧ１トルクの変化速度が徐々に低下される。これにより、時刻ｔ２２において、ドグ解放が行われ、変速が完了することとなる。
【００６１】
次に、ドグ解放を判定する方法について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、上記したようなＭＧ１トルクに対する制御時において、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、ドグ解放されたと判定する。例えば、判定に用いる所定値は、少なくとも回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシよりも大きい値に設定される。つまり、ＥＣＵ４は、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの位相変化が、係合状態において取り得る値の範囲を超えた場合に、ドグ解放されたと判定する。これにより、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放を適切に検出することが可能となる。
【００６２】
図８は、ドグ解放を判定する方法を具体的に説明するための図である。図８（ａ）には、回転要素７１における回転側ドグ歯７１ａの一部と、固定要素７２における固定側ドグ歯７２ａの一部とを示している。また、直線Ｆ３は、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの現在位相を表しており、直線Ｆ１、Ｆ２は、ドグ解放を判定する際に用いる位相の閾値（以下、「解放判断位相閾値」と呼ぶ。）の一例を表している。このような解放判断位相閾値は、符号Ｆ４で示すバックラッシに基づいて設定され（バックラッシに相当する位相に対して所定値を加算／減算して得られた位相などに設定され）、正回転方向側と負回転方向側の両方に設定される。
【００６３】
図８（ｂ）は、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの位相における時間変化を示している。この場合、時刻ｔ３１で、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始される。この後、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２の間、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの位相は、解放判断位相閾値Ｇ１と解放判断位相閾値Ｇ２との間で変化する。そして、時刻ｔ３２において、回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとの位相が、解放判断位相閾値Ｇ１以上となる。この際に、ＥＣＵ４は、ドグ解放されたと判定する、つまり固定変速比モードから無段変速モードへの変速が完了したと判定する。
【００６４】
次に、ドグ解放の失敗判定方法、及びドグ解放の失敗時におけるフェール制御方法について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御の実行開始から所定時間経過後において、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化が所定値未満である場合にドグ解放が失敗したと判定する（言い換えると変速が失敗したと判定する）。そして、ＥＣＵ４は、位相変化情報やＭＧ１トルクの情報などに基づいてドグ解放の失敗原因を決定し、当該失敗原因に応じたフェール制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、フェール制御として、トルク増減による変速継続や、変速再試行や、変速中止や、退避走行などを実行する。
【００６５】
図９は、ドグ解放の失敗原因とフェール制御とを対応付けて表した表を示している。図９に示すように、ＭＧ１トルクが小さかったことが原因でドグ解放が失敗した場合には、ＥＣＵ４は、変速が継続されるように対応する。具体的には、ＥＣＵ４は、フェール制御として、ＭＧ１トルクの目標トルクを上乗せして変速を継続する。次に、ＭＧ１トルクが大きかったことが原因でドグ解放が失敗した場合には、ＥＣＵ４は、変速が継続されるように対応する。具体的には、ＥＣＵ４は、フェール制御として、ＭＧ１トルクの目標トルクを減少させて変速を継続する。次に、変速パワーが不足していたことが原因でドグ解放が失敗した場合には、ＥＣＵ４は、変速を中止して、退避走行を実行する。つまり、ＥＣＵ４は、フェール制御として、固定変速比モードへ戻して、退避走行を継続する。次に、退避走行中であったことが原因でドグ解放が失敗した場合には、ＥＣＵ４は、フェール制御として、当該退避走行中に再度変速を試行する。以上のようにフェール制御を行うことにより、変速失敗時にも、継続走行や退避走行を適切に実行することが可能となる。
【００６６】
図１０は、ＭＧ１トルクが小さかったことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す図である。図１０の上にはＭＧ１トルクの時間変化を示し、図１０の下には位相変化を示している。この場合、時刻ｔ４１で、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始される。この後、時刻ｔ４２から時刻ｔ４３までの時間（失敗判定時間）、ドグ解放の失敗判定が行われる。この場合には、ＭＧ１トルクが目標トルクＴｒ３に達しているにもかかわらず、バックラッシ分よりも小さい位相変化しか発生していないため、ドグ解放が失敗したと判定され、ＭＧ１トルクが小さかったことが失敗原因であると判定される。したがって、時刻ｔ４３より、フェール制御が実行される。具体的には、ＭＧ１トルクにおける目標トルクを上乗せして変速が継続される。これにより、時刻ｔ４４において、ドグ解放が行われ、変速が完了する。
【００６７】
図１１は、ＭＧ１トルクが大きかったことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す図である。図１１の上にはＭＧ１トルクの時間変化を示し、図１１の下には位相変化を示している。この場合、時刻ｔ５１で、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始される。この後、時刻ｔ５２から時刻ｔ５３までの時間（失敗判定時間）、ドグ解放の失敗判定が行われる。この場合には、ＭＧ１トルクが目標トルクＴｒ４に達しているにもかかわらず、位相変化が発生していないため、ドグ解放が失敗したと判定され、ＭＧ１トルクが大きかったことが失敗原因であると判定される。したがって、時刻ｔ５３より、フェール制御が実行される。具体的には、ＭＧ１トルクにおける目標トルクを減少させて変速が継続される。これにより、時刻ｔ５４において、ドグ解放が行われ、変速が完了する。
【００６８】
図１２は、変速パワーが不足していたことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す図である。図１２の上にはＭＧ１トルクの時間変化を示し、図１２の下にはバッテリ電力の時間変化を示している。この場合、時刻ｔ６１で、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御が開始される。この後、時刻ｔ６２から時刻ｔ６３までの時間（失敗判定時間）、ドグ解放の失敗判定が行われる。この場合には、バッテリ電力が電力制限値Ｈ１を超えているため、ドグ解放が失敗したと判定され、変速パワーが不足していたことが失敗原因であると判定される。したがって、時刻ｔ６３より、フェール制御が実行される。具体的には、変速が中止され（つまり固定変速比モードへ戻して）、退避走行が実行される。
【００６９】
［ドグ解放処理］
次に、図１３及び図１４を参照して、ドグ解放させるために、言い換えると固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために、ＥＣＵ４が具体的に行う処理（ドグ解放処理）について説明する。
【００７０】
図１３は、ドグ解放処理の全体処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４によって繰り返し実行される。
【００７１】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ４は、運転状態情報を取得する。具体的には、ＥＣＵ４は、各回転要素の回転数、トルク、ブレーキ部７、クラッチなど係合要素の状態、ドライバのアクセル、ブレーキ、シフト操作、バッテリやモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、インバータ３１などの状態を運転状態情報として取得する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。
【００７２】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへの変速中であるかを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０１で取得した運転状態情報に基づいて、固定変速比モードからの変速中であるか否かを判定する。固定変速比モードからの変速中である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０６に進み、固定変速比モードからの変速中でない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に進む。
【００７３】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ４は、車速や駆動力などに基づいて、固定変速比モードから無段変速モードへの変速要求があるか否かを判定する。変速要求がある場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進み、変速要求がない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
【００７４】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために用いる変速パラメータを設定する処理（変速パラメータ設定処理）を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定精度に基づいて変速トルク指令方法を決定して、当該変速トルク指令方法に応じた変速パラメータを設定する。そして、処理はステップＳ１０５に進む。なお、変速パラメータ設定処理の詳細は、後述する。
【００７５】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０４で設定された変速パラメータに従って、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行うための制御（変速制御）を実行する。具体的には、変速パラメータに従って、ＭＧ１トルクやエンジントルクに対する制御を行う。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００７６】
一方、ステップＳ１０６では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードから無段変速モードへの変速が完了したか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、回転要素７１と固定要素７２との回転方向の位相変化が所定値以上となったか否かに基づいて、変速の完了を判定する（図８参照）。この場合、判定に用いる所定値は、少なくとも回転側ドグ歯７１ａと固定側ドグ歯７２ａとのバックラッシよりも大きい値に設定される。位相変化が所定値以上となっている場合、ＥＣＵ４は、変速が完了していると判定する。この場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、処理は当該フローを抜ける。これに対して、位相変化が所定値未満である場合、ＥＣＵ４は、変速が完了していないと判定する。この場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０７に進む。
【００７７】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ４は、ドグ解放が失敗したか否かを判定する。１つの例では、ＥＣＵ４は、変速制御の実行開始から所定時間経過している場合に、ドグ解放が失敗したと判定する。こうするのは、変速制御の実行開始から所定時間経過しているにもかかわらず、位相変化が所定値未満（ステップＳ１０６の判定より）である場合には、ドグ解放が失敗したと考えることができるからである。他の例では、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクが目標トルクに達している場合に、ドグ解放が失敗したと判定する。こうするのは、ＭＧ１トルクが目標トルクに達しているにもかかわらず、位相変化が所定値未満（ステップＳ１０６の判定より）である場合には、ドグ解放が失敗したと考えることができるからである。ドグ解放が失敗した場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０８に進む。これに対して、ドグ解放が失敗していない場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、変速制御を継続する（ステップＳ１０５）。
【００７８】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ４は、ドグ解放の失敗原因を決定し、当該失敗原因に応じたフェール制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、位相変化情報やＭＧ１トルクの情報などに基づいてドグ解放の失敗原因を決定する。そして、ＥＣＵ４は、失敗原因に応じて、トルク増減による変速継続や、変速再試行や、変速中止や、退避走行などを実行する（図９参照）。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００７９】
次に、図１４は、図１３のステップＳ１０４で示した変速パラメータ設定処理を示すフローチャートである。この処理も、ＥＣＵ４によって実行される。
【００８０】
まず、ステップＳ４０１では、ＥＣＵ４は、エンジントルク推定精度に基づいて変速トルク指令方法を決定する。つまり、ＥＣＵ４は、高精度なトルク推定を行った時点からの動作点の変化に基づいて、固定変速比モードから無段変速モードへ変速する際における、ＭＧ１トルクやエンジンントルクに対する指令方法を決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、動作点の変化に基づいて、直接指令、スイープ指令、及び位相検出トルク指令のいずれかを決定する（図５参照）。詳しくは、動作点の変化が所定未満である場合には（図５中の領域Ｒ１に位置する場合）、精度の高いエンジントルク推定結果が存在するため、ＥＣＵ４は、トルク推定結果に基づいたエンジントルク及びＭＧ１トルクが出力されるように直接指令を出す。また、動作点の変化が所定以上である場合には、エンジントルクの推定精度が低いと考えられるため、スイープ指令及び位相検出トルク指令のいずれかを出す。具体的には、動作点が図５中の領域Ｒ２に位置する場合には、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクをスイープさせるようにスイープ指令を出す。この場合、ＥＣＵ４は、エンジン１の動作点に基づいてスイープ幅も決定する。一方、動作点が図５中の領域Ｒ３に位置する場合には、エンジントルクの推定精度がかなり低いと考えられるため、ＥＣＵ４は、ドグ部のバックラッシにおける位相変化検出を利用して変速可能なＭＧ１トルクを探索する位相検出トルク指令を出す。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ４０２に進む。
【００８１】
ステップＳ４０２では、ＥＣＵ４は、スイープ指令を出すか否かを判定する。スイープ指令を出す場合（ステップＳ４０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０３に進み、スイープ指令を出さない場合（ステップＳ４０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ４０５に進む。
【００８２】
ステップＳ４０３では、ＥＣＵ４は、スイープ指令を出す際における、ＭＧ１トルクの指令方向を決定する。つまり、ＥＣＵ４は、スイープを開始する初期トルクと、スイープ時における傾き（スイープ速度）とを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ４０１で決定されたスイープ幅に基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。更に、ＥＣＵ４は、ドグ解放後の回転方向を考慮に入れて、つまりドグ解放後において加速するか減速するかに基づいて、初期トルク及び傾きを決定する。詳しくは、目標トルクにてドグ解放された際のドグ部における位相変化が、その後のドグ部の回転数の目標値に向かう方向になるように、初期トルク及び傾きを決定する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ４０４に進む。
【００８３】
ステップＳ４０４では、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクの目標トルクを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ドグ部における接触摩擦力がバネ力よりも小さくなり、且つドグ部トルクが０から離れた所定値となるように（即ち、ドグ解放時においてドグ部トルクが０にならないように）、ＭＧ１トルクの目標トルクを設定する。つまり、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクが０になる際のＭＧ１トルクから外れたトルクを、目標トルクとして設定する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００８４】
一方、ステップＳ４０５では、ＥＣＵ４は、直接指令を出すか否かを判定する。直接指令を出す場合（ステップＳ４０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０４に進む。この場合には、前述したような手順にて、直接指令を出す際に用いる目標トルクを決定する（ステップＳ４０４）。これに対して、直接指令を出さない場合（ステップＳ４０５；Ｎｏ）、つまり位相検出トルク指令を出す場合、処理はステップＳ４０６に進む。
【００８５】
ステップＳ４０６では、ＥＣＵ４は、位相検出トルク指令を出す際におけるＭＧ１トルク（位相検出制御トルク）を決定する。つまり、ＥＣＵ４は、ドグ部のバックラッシにおける位相変化検出を利用して変速可能なＭＧ１トルクを決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ドグ部トルクの向きが変化する際にドグ部のバックラッシに相当する位相変化が発生することを検出して、ＭＧ１トルクが適切に操作されるように位相検出制御トルクを決定する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００８６】
以上説明したドグ解放処理及び変速パラメータ設定処理によれば、ストローク量を検出するストロークセンサなどを用いずに、ドグ解放を短時間で適切に検出することが可能となる。
【００８７】
［変形例］
上記では、回転センサ４０によって位相変化を検出する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、回転センサ４０を用いずに、第１のモータジェネレータＭＧ１における位相（レゾルバより取得される）及び第２のモータジェネレータＭＧ２における位相（レゾルバより取得される）に基づき、ギア比より、このような位相変化を求めることができる。
【００８８】
また、本発明は、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の固定側ドグ歯を有する被係合要素からなる噛合機構（言い換えると、回転要素及び固定要素からなる噛合機構）に対する適用に限定はされない。本発明は、複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素からなる噛合機構、即ち回転要素同士を噛み合わせるように構成された噛合機構に対しても適用することができる。言い換えると、本発明は、マルチモードにて変速を行う構成に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す。
【図２】モータジェネレータ及び動力伝達機構の構成を示す。
【図３】動力分配機構の固定変速比モードにおける共線図を示す。
【図４】ドグブレーキ部の模式図を示す。
【図５】変速トルク指令方法を説明するための図を示す。
【図６】スイープ指令を説明するための図を示す。
【図７】位相検出トルク指令を説明するための図を示す。
【図８】ドグ解放を判定する方法を説明するための図を示す。
【図９】ドグ解放の失敗原因とフェール制御とを対応付けた表を示す。
【図１０】ＭＧ１トルクが小さかったことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す。
【図１１】ＭＧ１トルクが大きかったことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す。
【図１２】変速パワーが不足していたことが失敗原因である場合に行われるフェール制御の一例を示す。
【図１３】ドグ解放処理の全体処理を示すフローチャートである。
【図１４】変速パラメータ設定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１ エンジン
３ 出力軸
４ ＥＣＵ
７ ドグブレーキ部
２０ 動力分配機構
３１ インバータ
３２、３４ コンバータ
３３ ＨＶバッテリ
ＭＧ１ 第１のモータジェネレータ
ＭＧ２ 第２のモータジェネレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素を備える噛合機構と、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯との噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつ、車輪にトルクを伝達する伝達手段と、を具備する車両の駆動制御装置であって、
前記係合要素にトルクを付与するトルク付与手段と、
前記噛合機構を解放させる方向に力を付与する力付与手段と、
前記噛合機構を解放させる際に、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とにおける接触摩擦力が前記力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ前記噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように、前記トルク付与手段より付与させる目標トルクを設定し、当該目標トルクに基づいて前記トルク付与手段に対する制御を行うトルク付与制御手段と、
前記トルク付与制御手段による制御の実行時において、前記係合要素と前記被係合要素との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、前記噛合機構が解放されたと判定する解放判定手段と、を備えることを特徴とする車両の駆動制御装置。
【請求項２】
前記トルク付与制御手段は、前記内燃機関における動作点の変化が所定以上である場合には、前記トルク付与手段より付与されるトルクが、前記内燃機関における動作点の変化が所定未満である場合よりも緩やかに前記目標トルクに近付くように、前記トルクを変化させるスイープ速度を設定する請求項１に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項３】
前記トルク付与制御手段は、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とのバックラッシを一旦詰めてから、前記トルク付与手段より付与されるトルクが前記目標トルクに向かうように、前記トルク付与手段に対する制御を行う請求項１又は２に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項４】
前記トルク付与制御手段は、前記噛合機構の解放後において加速するか減速するかに基づいて、前記目標トルクを設定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項５】
前記トルク付与制御手段による制御の実行開始から所定時間経過後において、前記係合要素と前記被係合要素との回転方向の位相変化が前記所定値未満である場合に、前記噛合機構の解放が失敗したと判定する解放失敗判定手段と、
前記解放失敗判定手段が解放が失敗したと判定した場合に、前記失敗の原因に基づいた制御を実行する制御手段と、を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項６】
前記解放判定手段における判定に用いられる前記所定値は、少なくとも、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とのバックラッシよりも大きい値に設定される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項７】
前記トルク付与制御手段は、ハイブリッド車両において固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために、前記噛合機構が解放されるように前記トルク付与手段に対する制御を行う請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項１】
複数の回転側ドグ歯を有する係合要素及び複数の回転側ドグ歯を有する被係合要素を備える噛合機構と、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯との噛み合いによって内燃機関のトルクの反力を受け持ちつつ、車輪にトルクを伝達する伝達手段と、を具備する車両の駆動制御装置であって、
前記係合要素にトルクを付与するトルク付与手段と、
前記噛合機構を解放させる方向に力を付与する力付与手段と、
前記噛合機構を解放させる際に、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とにおける接触摩擦力が前記力付与手段により付与される力よりも小さくなり、且つ前記噛合機構に働くトルクが０から離れた所定値となるように、前記トルク付与手段より付与させる目標トルクを設定し、当該目標トルクに基づいて前記トルク付与手段に対する制御を行うトルク付与制御手段と、
前記トルク付与制御手段による制御の実行時において、前記係合要素と前記被係合要素との回転方向の位相変化が所定値以上となった際に、前記噛合機構が解放されたと判定する解放判定手段と、を備えることを特徴とする車両の駆動制御装置。
【請求項２】
前記トルク付与制御手段は、前記内燃機関における動作点の変化が所定以上である場合には、前記トルク付与手段より付与されるトルクが、前記内燃機関における動作点の変化が所定未満である場合よりも緩やかに前記目標トルクに近付くように、前記トルクを変化させるスイープ速度を設定する請求項１に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項３】
前記トルク付与制御手段は、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とのバックラッシを一旦詰めてから、前記トルク付与手段より付与されるトルクが前記目標トルクに向かうように、前記トルク付与手段に対する制御を行う請求項１又は２に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項４】
前記トルク付与制御手段は、前記噛合機構の解放後において加速するか減速するかに基づいて、前記目標トルクを設定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項５】
前記トルク付与制御手段による制御の実行開始から所定時間経過後において、前記係合要素と前記被係合要素との回転方向の位相変化が前記所定値未満である場合に、前記噛合機構の解放が失敗したと判定する解放失敗判定手段と、
前記解放失敗判定手段が解放が失敗したと判定した場合に、前記失敗の原因に基づいた制御を実行する制御手段と、を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項６】
前記解放判定手段における判定に用いられる前記所定値は、少なくとも、前記係合要素の回転側ドグ歯と前記被係合要素の回転側ドグ歯とのバックラッシよりも大きい値に設定される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項７】
前記トルク付与制御手段は、ハイブリッド車両において固定変速比モードから無段変速モードへ変速させるために、前記噛合機構が解放されるように前記トルク付与手段に対する制御を行う請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両の駆動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１９０５９５（Ｐ２００９−１９０５９５Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３４０７９（Ｐ２００８−３４０７９）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【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２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【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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