JP5446730B2 - 動力伝達装置および動力伝達装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達装置および動力伝達装置の制御装置に関する。

動力伝達装置の一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、動力伝達装置においては、原動機としてのエンジン１のクランク軸を原動機かつ発電機としてのモータ２の回転軸に連結し、モータ２の回転軸を車両の駆動輪６に連結しており、エンジン１およびモータ２の少なくとも一方の駆動力により車両を駆動するとともに、車両減速時にモータ２を発電機として機能させることによりエネルギーを回生するようになっている。制御装置１１は車両減速時に、エンジン１の出力軸の駆動輪６に対する連結を選択的に切断するクラッチ７を切断するとともに、エンジンブレーキに相当する負荷を発生するようモータ２を制御するようになっている。クラッチ７は油圧式クラッチである。

特開平１１−１６４４０３号公報

特許文献１に記載の動力伝達装置において、回生制御中にクラッチ７を解放することで、回生エネルギーはクラッチ７を係合する場合と比べてエンジンフリクション分増大する。しかし、回生制御中にクラッチ７が解放されてエンジン１がアイドル状態に制御される場合には、エンジン１で燃料が消費されることになる。条件によっては増加した回生エネルギーよりアイドル状態で消費される燃料の熱エネルギーが大きくなり、クラッチ７を解放する効果を得られない場合があり、ひいては車両全体の燃費が低下するおそれがある。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、クラッチを備えた動力伝達装置において、回生制御中においてクラッチの係合、解放を適切に選択することで、車両全体の燃費を向上することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、車両に搭載されて燃料の燃焼によって駆動力を発生させるエンジンとエンジンの駆動力によって駆動される車両の駆動輪との間の駆動経路に設けられ、電気エネルギーによって駆動力を発生させて駆動輪を駆動可能であり、発電機として作動されて運動エネルギーを電気エネルギーに変換するモータと、駆動経路上であってエンジンとモータとの間に設けられ、解放時にエンジンとモータとの間の動力伝達を遮断し一方係合時に動力伝達が可能となるクラッチと、クラッチを係合または解放するように制御する制御装置と、を備え、制御装置は、回生制御を行うにあたって、クラッチを解放した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、クラッチを係合した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、算出された第１駆動エネルギーが算出された第２駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを解放するように制御し、一方、算出された第２駆動エネルギーが算出された第１駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを係合するように制御し、第２駆動エネルギーは、クラッチを係合した時のモータの回生トルクと、クラッチのモータ側回転体の回転速度と、エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーとから少なくとも算出されることである。
また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、車両に搭載されて燃料の燃焼によって駆動力を発生させるエンジンとエンジンの駆動力によって駆動される車両の駆動輪との間の駆動経路に設けられ、電気エネルギーによって駆動力を発生させて駆動輪を駆動可能であり、発電機として作動されて運動エネルギーを電気エネルギーに変換するモータと、駆動経路上であってエンジンとモータとの間に設けられ、解放時にエンジンとモータとの間の動力伝達を遮断し一方係合時に動力伝達が可能となるクラッチと、クラッチを係合または解放するように制御する制御装置と、を備え、制御装置は、回生制御を行うにあたって、クラッチを解放した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、クラッチを係合した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、算出された第１駆動エネルギーが算出された第２駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを解放するように制御し、一方、算出された第２駆動エネルギーが算出された第１駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを係合するように制御し、第２駆動エネルギーは、車両の質量と車両の減速度から算出される車両に作用する減速度による力と、車両の質量と車両の速度から少なくとも算出される車両に作用する走行抵抗と、車両の車輪の有効半径と、エンジンのフリクショントルクとから少なくとも算出される、クラッチを係合した時のモータの回生トルクと、車両の速度と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出されるクラッチのモータ側回転体の回転速度と、エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーと、から少なくとも算出されることである。

また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は請求項２において、第１駆動エネルギーは、クラッチを解放した時のモータの回生トルクと、クラッチのモータ側回転体の回転速度とから少なくとも算出されることである。

また請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は請求項２において、第１駆動エネルギーは、車両の質量と車両の減速度から算出される車両に作用する減速度による力と、車両の質量と車両の速度から少なくとも算出される車両に作用する走行抵抗と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出される、クラッチを解放した時のモータの回生トルクと、車両の速度と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出されるクラッチのモータ側回転体の回転速度と、から少なくとも算出されることである。

また請求項５に係る発明の構成上の特徴は、車両に搭載されて燃料の燃焼によって駆動力を発生させるエンジンとエンジンの駆動力によって駆動される車両の駆動輪との間の駆動経路に設けられ、電気エネルギーによって駆動力を発生させて駆動輪を駆動可能であり、発電機として作動されて運動エネルギーを電気エネルギーに変換するモータと、駆動経路上であってエンジンとモータとの間に設けられ、解放時にエンジンとモータとの間の動力伝達を遮断し一方係合時に動力伝達が可能となるクラッチと、クラッチを係合または解放するように制御する制御装置と、を備えた動力伝達装置に適用され、制御装置は、回生制御を行うにあたって、クラッチを解放した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、クラッチを係合した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、算出された第１駆動エネルギーが算出された第２駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを解放するように制御し、一方、算出された第２駆動エネルギーが算出された第１駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを係合するように制御し、第２駆動エネルギーは、クラッチを係合した時のモータの回生トルクと、クラッチのモータ側回転体の回転速度と、エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーとから少なくとも算出されることである。
また請求項６に係る発明の構成上の特徴は、車両に搭載されて燃料の燃焼によって駆動力を発生させるエンジンとエンジンの駆動力によって駆動される車両の駆動輪との間の駆動経路に設けられ、電気エネルギーによって駆動力を発生させて駆動輪を駆動可能であり、発電機として作動されて運動エネルギーを電気エネルギーに変換するモータと、駆動経路上であってエンジンとモータとの間に設けられ、解放時にエンジンとモータとの間の動力伝達を遮断し一方係合時に動力伝達が可能となるクラッチと、クラッチを係合または解放するように制御する制御装置と、を備えた動力伝達装置に適用され、制御装置は、回生制御を行うにあたって、クラッチを解放した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、クラッチを係合した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、算出された第１駆動エネルギーが算出された第２駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを解放するように制御し、一方、算出された第２駆動エネルギーが算出された第１駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを係合するように制御し、第２駆動エネルギーは、車両の質量と車両の減速度から算出される車両に作用する減速度による力と、車両の質量と車両の速度から少なくとも算出される車両に作用する走行抵抗と、車両の車輪の有効半径と、エンジンのフリクショントルクとから少なくとも算出される、クラッチを係合した時のモータの回生トルクと、車両の速度と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出されるクラッチのモータ側回転体の回転速度と、エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーと、から少なくとも算出されることである。

上記のように構成した請求項１（および請求項５）に係る発明においては、制御装置は、回生制御を行うにあたって、クラッチを解放した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、クラッチを係合した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、算出された第１駆動エネルギーが算出された第２駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを解放するように制御し、一方、算出された第２駆動エネルギーが算出された第１駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを係合するように制御する。これにより、回生制御中にできるだけ大きい駆動エネルギーを獲得できるように、クラッチの係合、解放を適切に選択することができ、ひいては車両全体の燃費を向上することができる。
さらに、第２駆動エネルギーは、クラッチを係合した時のモータの回生トルクと、クラッチのモータ側回転体の回転速度と、エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーとから少なくとも算出される。これにより、第２駆動エネルギーを正確かつ的確に算出することができる。
上記のように構成した請求項２（および請求項６）に係る発明においては、制御装置は、回生制御を行うにあたって、クラッチを解放した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、クラッチを係合した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、算出された第１駆動エネルギーが算出された第２駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを解放するように制御し、一方、算出された第２駆動エネルギーが算出された第１駆動エネルギーより大きい場合には、クラッチを係合するように制御する。これにより、回生制御中にできるだけ大きい駆動エネルギーを獲得できるように、クラッチの係合、解放を適切に選択することができ、ひいては車両全体の燃費を向上することができる。
さらに、第２駆動エネルギーは、車両の質量と車両の減速度から算出される車両に作用する減速度による力と、車両の質量と車両の速度から少なくとも算出される車両に作用する走行抵抗と、車両の車輪の有効半径と、エンジンのフリクショントルクとから少なくとも算出される、クラッチを係合した時のモータの回生トルクと、車両の速度と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出されるクラッチのモータ側回転体の回転速度と、エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーと、から少なくとも算出される。これにより、比較的低コストかつ容易に検出、演算できる車両の質量、減速度、速度、アイドル時における燃料量に基づいて第２駆動エネルギーを低コストかつ容易に算出することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項１又は請求項２において、第１駆動エネルギーは、クラッチを解放した時のモータの回生トルクと、クラッチのモータ側回転体の回転速度とから少なくとも算出される。これにより、第１エネルギーを正確かつ的確に算出することができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、請求項１又は請求項２において、第１駆動エネルギーは、車両の質量と車両の減速度から算出される車両に作用する減速度による力と、車両の質量と車両の速度から少なくとも算出される車両に作用する走行抵抗と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出される、クラッチを解放した時のモータの回生トルクと、車両の速度と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出されるクラッチのモータ側回転体の回転速度と、から少なくとも算出される。これにより、比較的低コストかつ容易に検出、演算できる車両の質量、減速度、速度に基づいて第１エネルギーを低コストかつ容易に算出することができる。

本発明による動力伝達装置（動力伝達装置の制御装置）を適用したハイブリッド車の一実施形態の概要を示す概要図である。 図１に示した制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。 図１に示した制御装置にて実行される制御プログラム（クラッチの係合、解放を切り替えるプログラム）のフローチャートである。 ブレーキオンされないでアクセルオフのみである場合であって、クラッチ解放とクラッチ係合におけるエネルギー収支を示す図である。 アクセルオフに加えてブレーキオンされた場合であって、クラッチ解放とクラッチ係合におけるエネルギー収支を示す図である。

以下、本発明による動力伝達装置（および動力伝達装置の制御装置）をハイブリッド車に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。図１はそのハイブリッド車の構成を示す概要図である。

ハイブリッド車は、図１に示すように、ハイブリッドシステムによって駆動輪例えば左右後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒを駆動させる車両である。ハイブリッドシステムは、エンジン１１およびモータ１２の２種類の動力源を組み合わせて使用するパワートレーンである。本実施形態の場合、エンジン１１およびモータ１２の双方で車輪を直接駆動する方式であるパラレルハイブリッドシステムである。

エンジン１１は、燃料の燃焼によって駆動力を発生させるものである。モータ１２は、エンジン１１とエンジン１１の駆動力によって駆動される駆動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒとの間の駆動経路Ｌに設けられている。モータ１２は、電気エネルギーによって駆動力を発生させて駆動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒを駆動可能であり、発電機として作動されて運動エネルギー（慣性による運動エネルギー）を電気エネルギーに変換して回収可能である（変換する）モータである。

駆動経路Ｌとは、エンジン１１から駆動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒまでの間の経路であって両者間で動力が伝達する経路である。エンジン１１の駆動力が駆動輪に伝達したり（加速時など）駆動輪の動力がエンジン１１に伝達したり（エンジンブレーキ発生時など）する。エンジン１１も駆動経路Ｌ内に含まれる場合がある。

エンジン１１のクランク軸（出力軸）はクラッチ１６を介してモータ１２の回転軸（入力軸）に連結されている。モータ１２の回転軸（出力軸）はトランスミッション１３、プロペラシャフト１４およびディファレンシャルギア１５を介してタイヤ（駆動輪；左右後輪）Ｗｒｌ，Ｗｒｒの車軸１５ａに連結されている。トランスミッション１３は、一般的な自動変速機である。なお、ハイブリッド車は従動輪（左右前輪）Ｗｆｌ，Ｗｆｒを備えている。

モータ１２は、車体に固定されたハウジング（例えばトランスミッション１３のハウジング）に固定されたステータ１２ｂと、ステータ１２ｂの径方向内側に同軸回転可能に配設されたロータ１２ａとを備えている。ステータ１２ｂには、ロータ１２ａを回転させる磁界を形成するための複数のコイルが巻回されている。ロータ１２ａには、複数の磁石が周方向に沿って設けられている。

クラッチ１６は、駆動経路Ｌ上であってエンジン１１とモータ１２との間に設けられ、係合時にエンジン１１とモータ１２との間の動力が伝達可能であり一方解放時に動力を遮断するクラッチである。具体的には、クラッチ１６は、エンジン１１のクランク軸とモータ１２の回転軸の間に介装されており、これらの間の連結を選択的に切断するものである。すなわち、クラッチ１６は、非作動（非制御）時は係合状態とされエンジン１１とモータ１２との間の動力伝達を可能とし、一方作動（制御）時は解放状態とされ動力伝達を遮断するノーマルクローズ型のクラッチである。非作動時とは、平常時のことであり、クラッチ１６に対して外部から何ら作用（作動）されていないことをいう。これに対して、作動時とは、クラッチ１６に対し例えば油圧が外部から作用（作動）されていることをいう。

ハイブリッド車においては、図１に示すように、エンジン１１はエンジンＥＣＵ３１に接続され、トランスミッション１３は自動変速機ＥＣＵ３２に接続され、クラッチ１６はクラッチＥＣＵ３３に接続されている。また、モータ１２はインバータ１８を介してバッテリ１９に接続され、インバータ１８はモータＥＣＵ３４に接続されている。エンジンＥＣＵ３１、自動変速機ＥＣＵ３２、クラッチＥＣＵ３３およびモータＥＣＵ３４は互いに通信可能に接続されるとともに、これらＥＣＵ３１〜３４はハイブリッドＥＣＵ３５とも互いに通信可能に接続されている。

エンジンＥＣＵ３１は、エンジン１１を制御するＥＣＵ（エレクトロニック コントロール ユニット：電子制御装置。以下同様。）であり、エンジン１１の回転数をエンジン１１に設けられた回転数センサ１１ｂから入力している。回転数センサ１１ｂはエンジン１１のクランク軸の回転数（すなわちエンジン回転数）を検出するものである。

自動変速機ＥＣＵ３２は、トランスミッション１３を制御するＥＣＵである。クラッチＥＣＵ３３は、クラッチ１６を制御するＥＣＵであり、例えば、クラッチ１６への油圧を給排することでクラッチ１６を選択的に係合・解放するものである。

モータ１２は、車両の加速時にはエンジン１１の出力を補助し駆動力を高めるものであり、一方車両の制動時には発電を行って回生制動力を駆動輪に発生させるものである。またモータ１２は、エンジン１１の出力により発電を行うものであり、エンジン始動時のスタータの機能としても使える。インバータ１８は、直流電源としてのバッテリ１９に電気的に接続されており、モータ１２から入力した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１９に供給したり、逆にバッテリ１９からの直流電圧を交流電圧に変換してモータ１２へ出力したりするものである。

モータＥＣＵ３４は、インバータ１８を介してモータ１２を前述した各駆動となるように制御するＥＣＵである。モータＥＣＵ３４は、モータ１２の回転数をモータ１２に設けられた回転数センサ１２ｃから入力している。回転数センサ１２ｃはモータ１２のロータ１２ａの回転数（すなわちモータ回転数）を検出するものである。なお、上述した各回転数とは、回転速度のことであり、単位時間当たりに回転体が回転する速さをいう。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、各ＥＣＵ３１〜３４を統合的に制御するＥＣＵである。例えば、ハイブリッドＥＣＵ３５は、車両発進時には、モータ１２でエンジン１１をスタートさせ、車両加速時には、エンジン１１の駆動力をモータ１２の駆動力でアシストさせ、高速クルージング時には、モータ１２のアシストなしでエンジン１１の駆動力のみで駆動させるようにエンジン１１、モータ１２、クラッチ１６などを制御することができる。また、モータ１２の駆動力のみで走行させるように制御することができる。また、ハイブリッドＥＣＵ３５は、減速時（制動時）には、モータ１２を発電させて回生制動力を駆動輪に発生させるように制御（回生制御）する。なお、ハイブリッドＥＣＵ３５が本願発明の制御装置である。また、クラッチＥＣＵ３３を本願発明の制御装置としてもよい。制御装置は、クラッチ１６を係合または解放するように制御するものである。

次に、上述したハイブリッド車の作動について図２、図３を参照して説明する。ハイブリッド車がすでに走行状態である場合について説明する。このとき、クラッチ１６は係合（締結）されている。よって、エンジン回転数とモータ回転数は一致している（同一である）。また、クラッチ動作要求は係合要求に設定されている。また、回生制御は行われていない。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、走行中のハイブリッド車の車速が第１速度（例えば４０ｋｍ／ｈ）以上であり、かつ、アクセルペダル３６がオフされた場合には、ステップ１０２，１０４において「ＹＥＳ」と判定し、回生制御を開始させる（ステップ１０６）ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ１０６において、回生制御指令をオンに設定してその旨をモータＥＣＵ３４に送信する。モータＥＣＵ３４は回生制御指令がオンである旨に基づいてインバータ１８を制御してモータ１２を発電機として機能させて回生制御を開始する。車両（ハイブリッド車）の運動エネルギーを電気エネルギーに変換回収するとともに、発生した回生トルクによる制動力が車両に付与される。

回生制御指令はモータ１２に対する制御指令であり、回生制御指令がオンのときはモータ１２を発電機として作動させ、オフのときはモータ１２を発電機として作動させない（電動機としても作動させない場合、電動機として作動させる場合を含む）。

一方、走行中のハイブリッド車の車速が第１速度未満であり、または、車速が第１速度以上であってもアクセルペダル３６がオフされない場合には、ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ１０２において「ＮＯ」判定を繰り返し、または１０４において「ＮＯ」判定を繰り返す。

ステップ１０２において、車速は、車速センサ、車輪速センサなどによって検出された検出値に基づいて導出される。ステップ１０４において、アクセルペダル３６のオンオフ状態は、アクセルペダル３６に付設されているアクセル開度センサ３６ａによって検出されるアクセル開度に基づいて判定される。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、上述した回生制御の開始と合わせてクラッチ１６の断接切替を実行する（ステップ１０８）。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ３５は、図３に示すフローチャートに沿ってクラッチ断接切替ルーチンを実行し、クラッチ１６を係合させる（クラッチ接）かあるいは解放させる（クラッチ断）かを判定し、その判定結果に応じてクラッチ１６を係合または解放に切り替える。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、回生制御を行うにあたって、クラッチ１６を解放した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーＥ１を算出するとともに、クラッチ１６を係合した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーＥ２をそれぞれ算出する。そして、ハイブリッドＥＣＵ３５は、算出された第１駆動エネルギーＥ１が算出された第２駆動エネルギーＥ２より大きい場合には、クラッチ１６を解放するように制御し、一方、算出された第２駆動エネルギーＥ２が算出された第１駆動エネルギーＥ１より大きい場合には、クラッチ１６を係合するように制御する。

ここで、駆動エネルギーの算出方法について説明する。駆動エネルギーは、回生制御中に得られるエネルギーであって、得た後に車両を駆動するために使用されるエネルギーである。駆動エネルギーは、モータ１２を発電機として使用して運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する回生エネルギー、回生制御中にエンジン１１に供給される燃料がカットされる場合においてそのとき使用しなくてすんだ燃料に相当する熱エネルギーなどから構成される。

回生エネルギーは、モータ１２にされた仕事であるから、モータ１２が外力モーメントによって仕事をされる場合には、回生エネルギーは下記数１で算出することができる。

（数１）
回生エネルギー＝外力モーメント×回転角

数１で得られる回生エネルギーはモータ１２で発電される電気エネルギーであるため、バッテリ１９に充電する際の充電効率とバッテリ１９の電気を利用する際の放電効率を数１で得られた回生エネルギーに乗算することで、車両を駆動するために使用されるエネルギー（駆動エネルギー）を算出することができる。すなわち、駆動エネルギーは、回生エネルギー、充電効率、放電効率から下記数２で算出することができる。

（数２）
駆動エネルギー＝回生エネルギー×充電効率×放電効率

また、回生制御中に使用しなくてすんだ燃料に相当する熱エネルギーは、燃料を供給してエンジン１１をアイドル状態に維持する、クラッチ１６を解放した場合と比較して、燃料の供給を停止してエンジン１１を燃料カットする、クラッチ１６を係合した場合に使用しない燃料に相当する熱エネルギーのことである。よって、クラッチ１６を係合した場合に使用しない燃料、すなわちアイドル状態の燃料は、以降使用できるエネルギー（駆動エネルギー）に変換することができる。その駆動エネルギーは、エンジン１１のエンジン効率を考慮して下記数３で算出することができる。

（数３）
駆動エネルギー＝アイドル時のエネルギー×エンジン効率

以上のことから、回生制御を行うにあたって、クラッチ１６を解放した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーＥ１［ｋＷｓ］は、回生エネルギーのみであるから、上記数１および数２から下記数４で示される。

外力モーメントはモータ１２にかかる回生トルクであるからである。回転角は、モータ１２の回転角であり、モータ１２が駆動輪側からの入力によって回転される回転数（インプット回転数（後述する）：自動変速機１３からの入力回転数）を使用して下記数５で示される。

（数５）
回転角＝インプット回転数×２π／６０

この数５を数４に代入すると、第１駆動エネルギーは下記数６で示される。

ここで、クラッチ解放時のモータ回生トルク［Ｎｍ］をＴｒ１で表し、インプット回転数［ｒｐｍ］をＲｓで表す。

一方、回生制御を行うにあたって、クラッチ１６を係合した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーＥ２［ｋＷｓ］は、回生エネルギーとアイドル時の燃料の熱エネルギーの和であるから、上記数１、数２および数３から下記数７で示される。

ここで、クラッチ係合時のモータ回生トルク［Ｎｍ］をＴｒ２で表し、アイドル時のエネルギー［ｋＷｓ］をＥ３で表す。

次に、クラッチ解放時のモータ回生トルクＴｒ１、クラッチ係合時のモータ回生トルクＴｒ２およびアイドル時のエネルギーＥ３の算出方法を説明する。
図４に示すように、車両が減速する際の全エネルギーは制動エネルギーと走行抵抗によるエネルギーの和で表される。ブレーキオンされないでアクセルオフのみである場合であってクラッチ１６が解放された場合には、車両に付与される制動力は液圧ブレーキ装置による液圧制動力は付与されないで回生制御による回生制動力のみ付与される。よって全エネルギーは走行抵抗によるエネルギーとクラッチ解放時の回生エネルギーの和となる。

一方、ブレーキオンされないでアクセルオフのみである場合であってクラッチ１６が係合された場合には、車両に付与される制動力は液圧ブレーキ装置による液圧制動力は付与されないで回生制御による回生制動力とエンジンフリクションによる制動力の合力が付与される。なお、この合力はクラッチ１６が解放された場合の回生制動力と等しい。よって全エネルギーは走行抵抗によるエネルギーとエンジンフリクションによるエネルギーとクラッチ係合時の回生エネルギーの和となる。

また、駆動エネルギーの観点から説明すると、クラッチ１６が解放された場合には、クラッチ解放時の回生エネルギーが駆動エネルギーである。一方、クラッチ１６が係合された場合には、クラッチ係合時の回生エネルギーと燃料カットで得するエネルギー（アイドル時のエネルギー）の和が駆動エネルギーである。

クラッチ解放時のモータ回生トルクＴｒ１の算出方法に説明を戻す。クラッチ解放時のモータ回生トルクＴｒ１は、前述したように車両には回生制動力のみ付与されるので、モータ１２に駆動輪側に入力されるトルクであるインプットトルクＴｒ３である。このインプットトルクＴｒ３は、車輪にかかるトルクすなわち駆動力×車輪の有効半径を総減速比（＝トランスミッション変速比ｉｔ×ファイナル比ｉｄ）で除算して算出される。すなわち、インプットトルクＴｒ３は下記数８で示される。

（数８）
インプットトルクＴｒ３＝駆動力×車輪の有効半径／（総減速比）

ここで、駆動力（制動力に相当する）は、図４で説明したように、車両に作用する減速度による力（全エネルギーに相当する）から走行抵抗を減じた値で表されるので、インプットトルクＴｒ３は下記数９で示される。

よって、クラッチ解放時のモータ回生トルクＴｒ１は下記数１０で示される。

なお、車輪の有効半径［ｍ］をｒで示す。

車両に作用する減速度による力は、車両の質量と減速度から下記数１１で示される。

（数１１）
車両に作用する減速度による力＝車両の質量×減速度

ここで、車両に作用する減速度による力［Ｎ］をＦで表し、車両の質量［ｋｇ］をＭで表し、減速度［ｍ／ｓ^２］をαで表す。

走行抵抗は、転がり抵抗と空気抵抗の和で表される。走行抵抗［Ｎ］をＲで表し、転がり抵抗［Ｎ］をＲｒで表し、空気抵抗［Ｎ］をＲａで表す。転がり抵抗Ｒｒは下記数１２で示され、空気抵抗Ｒａは下記数１３で示される。

（数１２）
転がり抵抗Ｒｒ＝転がり抵抗係数×車両質量Ｍ×重力加速度

ここで空気密度［ｋｇ／ｍ^３］をρで表し、前影投影面積［ｍ^２］をＡで表し、車速［ｋｍ／ｈ］をＶで表す。

クラッチ係合時のモータ回生トルクＴｒ２は、前述したように車両には回生制動力とエンジンフリクションによる制動力の合力が付与されるので、モータ１２に駆動輪側に入力されるトルクであるインプットトルクＴｒ３からエンジンフリクショントルクを減算した値である。よって、クラッチ係合時のモータ回生トルクＴｒ２は下記数１４で示される。

ここで、エンジンフリクショントルク［Ｎｍ］は、インプット回転数に関する値であり関数ｆ（インプット回転数）で示される。インプット回転数Ｒｓは、モータ１２が駆動輪側からの入力によって回転される回転数であるので、駆動輪の車輪速度を総減速比で除算した値である。よって、インプット回転数Ｒｓは下記数１５で示される。

アイドル時のエネルギーＥ３の算出方法を説明する。アイドル時のエネルギーＥ３［ｋＷｓ］は、アイドル時に供給される燃料を熱エネルギー換算すればよいので、下記数１６で示される。

（数１６）
アイドル時のエネルギーＥ３＝アイドル噴射量×燃料の発熱量／１０００

ここで、アイドル噴射量の単位は［ｇ／ｓ］であり、発熱量の単位は［Ｊ／ｇ］である。

ハイブリッドＥＣＵ３５が実行するクラッチ１６の断接切替処理について説明を戻す。ハイブリッドＥＣＵ３５は、車速が第２速度以下となるまで、図３に示すフローチャートを所定の制御サイクルで繰り返し実行する。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２０２において、モータ回転数をモータＥＣＵ３４から入力し、そのモータ回転数に基づいて車速を導出する。ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２０４において、モータ回転数をモータＥＣＵ３４から入力し、エンジン回転数およびエンジン１１に設けたスロットル開度センサ１１ｃが検出したスロットル開度をエンジンＥＣＵ３１から入力し、それらモータ回転数、エンジン回転数およびスロットル開度に基づいて車両質量を導出する。そして、ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２０６において、先に導出された車速に基づいて車両の減速度を導出する。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２０８において、上記数１１を使用して車両質量、減速度から車両に作用する減速度による力を導出する。ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２１０において、車両質量、車速から走行抵抗を導出する。具体的には、上記数１２を使用して車両質量から転がり抵抗Ｒｒを導出し、上記数１３を使用して車速から空気抵抗Ｒａを導出し、転がり抵抗Ｒｒと空気抵抗Ｒａを加算して走行抵抗を導出する。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２１２において、上記数９を使用して車両に作用する減速度による力、走行抵抗からインプットトルクＴｒ３を導出する。ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２１４において、上記数１５を使用して車速からインプット回転数Ｒｓを導出する。ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２１６において、上記関数ｆ（インプット回転数）を使用してインプット回転数からエンジンフリクショントルクを導出する。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２１８において、上記数１０を使用してインプットトルクからクラッチ解放時のモータ回生トルクＴｒ１を導出する。ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２２０において、上記数１４を使用してインプットトルク、エンジンフリクショントルクからクラッチ係合時のモータ回生トルクＴｒ２を導出する。ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２２２において、上記数１６を使用してアイドル噴射量（アイドル時の燃料噴射量）からアイドル時のエネルギーを導出する。アイドル噴射量はスロットル開度から演算すればよい。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２２４において、上記数６を使用してクラッチ解放時のモータ回生トルク、インプット回転数からクラッチ解放時の駆動エネルギーＥ１を導出する。ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ２２６において、上記数７を使用してクラッチ係合時のモータ回生トルク、インプット回転数、アイドル時のエネルギーからクラッチ係合時の駆動エネルギーＥ２を導出する。

そして、ハイブリッドＥＣＵ３５は、算出された第１駆動エネルギーＥ１が算出された第２駆動エネルギーＥ２より大きい場合には、クラッチ１６に対するクラッチ動作要求を解放要求に設定しその旨をクラッチＥＣＵ３３に送信する（ステップ２３０）。クラッチＥＣＵ３３はクラッチ動作要求が解放要求である旨に基づいてクラッチ１６を解放にする（ステップ２３０）。

一方、算出された第２駆動エネルギーＥ２が算出された第１駆動エネルギーＥ１より大きい場合には、クラッチ１６に対するクラッチ動作要求を係合要求に設定しその旨をクラッチＥＣＵ３３に送信する（ステップ２３２）。クラッチＥＣＵ３３はクラッチ動作要求が係合要求である旨に基づいてクラッチ１６を係合にする（ステップ２３２）。

そして、ハイブリッドＥＣＵ３５は、プログラムを図２のステップ１１０に進め、クラッチ動作要求が解放要求である場合には、エンジン１１をアイドル状態に維持する（ステップ１１２）。具体的には、アクセルオフされ、クラッチ１６が解放されると、燃料の供給が停止されてエンジン回転数は減少し、アイドル回転になると再びアイドル回転を維持する燃料が供給される。
一方、ハイブリッドＥＣＵ３５は、クラッチ動作要求が係合要求である場合には、エンジン１１への燃料供給を停止する（ステップ１１４）。具体的には、燃料の供給が停止される。

このように、クラッチ１６が解放されまたは係合されて車両が減速されているなかで、車速が第１速度より小さい（遅い）第２車速（例えば２０ｋｍ／ｈ）以下となると、ハイブリッドＥＣＵ３５は、ステップ１１６で「ＹＥＳ」と判定し、回生制御指令をオフに設定してその旨をモータＥＣＵ３４に送信する（ステップ１１８）。モータＥＣＵ３４は回生制御指令がオフである旨に基づいてインバータ１８を制御してモータ１２を発電機として機能させること（回生制御）を停止する（ステップ１１８）。回生トルクによる制動力が車両に付与されなくなる。

ハイブリッドＥＣＵ３５は、回生制御終了とともに、ステップ１２２において、クラッチ１６に対するクラッチ動作要求を係合要求に設定してその旨をクラッチＥＣＵ３３に送信する。クラッチＥＣＵ３３はクラッチ動作要求が係合要求である旨に基づいてクラッチ１６を係合にする。

上述した説明から明らかなように、本実施形態に係る動力伝達装置（または動力伝達装置の制御装置）の発明においては、制御装置（ハイブリッドＥＣＵ３５）は、回生制御を行うにあたって、クラッチ１６を解放した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーＥ１を算出する（ステップ２２４）とともに、クラッチ１６を係合した場合に得られる、車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーＥ２をそれぞれ算出し（ステップ２２６）、算出された第１駆動エネルギーＥ１が算出された第２駆動エネルギーＥ２より大きい場合には、クラッチ１６を解放するように制御し（ステップ２２８，２３０）、一方、算出された第２駆動エネルギーＥ２が算出された第１駆動エネルギーＥ１より大きい場合には、クラッチ１６を係合するように制御する（ステップ２２８，２３０）。これにより、回生制御中にできるだけ大きい駆動エネルギーを獲得できるように、クラッチ１６の係合、解放を適切に選択することができ、ひいては車両全体の燃費を向上することができる。

また、第１駆動エネルギーＥ１は、クラッチ１６を解放した時のモータ１２の回生トルクと、クラッチ１６のモータ側回転体の回転速度（インプット回転数）とから少なくとも算出される（数４）。これにより、第１エネルギーＥ１を正確かつ的確に算出することができる。

また、第１駆動エネルギーＥ１は、車両の質量と車両の減速度から算出される車両に作用する減速度による力と、車両の質量と車両の速度から少なくとも算出される車両に作用する走行抵抗と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出される、クラッチ１６を解放した時のモータの回生トルクと、車両の速度と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出されるクラッチ１６のモータ側回転体の回転速度と、から少なくとも算出される（数６、数１０）。これにより、比較的低コストかつ容易に検出、演算できる車両の質量、減速度、速度に基づいて第１エネルギーＥ１を低コストかつ容易に算出することができる。

また、第２駆動エネルギーＥ２は、クラッチ１６を係合した時のモータ１２の回生トルクと、クラッチ１６のモータ側回転体の回転速度と、エンジン１１のアイドル時における燃料の熱エネルギーとから少なくとも算出される（数７）。これにより、第２駆動エネルギーＥ２を正確かつ的確に算出することができる。

また、第２駆動エネルギーＥ２は、車両の質量と車両の減速度から算出される車両に作用する減速度による力と、車両の質量と車両の速度から少なくとも算出される車両に作用する走行抵抗と、車両の車輪の有効半径と、エンジン１１のフリクショントルクとから少なくとも算出される、クラッチ１６を係合した時のモータの回生トルクと、車両の速度と、車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出されるクラッチ１６のモータ側回転体の回転速度と、エンジン１１のアイドル時における燃料の熱エネルギーと、から少なくとも算出される（数７，８，１４）。これにより、比較的低コストかつ容易に検出、演算できる車両の質量、減速度、速度、アイドル時における燃料量に基づいて第２駆動エネルギーを低コストかつ容易に算出することができる。

なお、上述した実施形態においては、エネルギー収支についてアクセルオフのみされた場合を例に挙げて説明したが、アクセルオフに加えてブレーキオンされた場合にも本発明を適用できる。

具体的には、図５に示すように、クラッチ１６が解放された場合には、車両に付与される制動力は液圧ブレーキ装置による液圧制動力が付与されるとともに回生制御による回生制動力も付与される。よって全エネルギーは走行抵抗によるエネルギーと液圧制動力によるエネルギーとクラッチ解放時の回生エネルギーの和となる。

一方、クラッチ１６が係合された場合には、車両に付与される制動力は液圧制動力と回生制動力とエンジンフリクションによる制動力の合力が付与される。よって全エネルギーは走行抵抗によるエネルギーと液圧制動力によるエネルギーとエンジンフリクションによるエネルギーとクラッチ係合時の回生エネルギーの和となる。なお、液圧制動力とエンジンフリクションによる制動力の合力は、クラッチ１６が解放された場合の液圧制動力と等しい。

また、駆動エネルギーの観点から説明すると、クラッチ１６が解放された場合には、クラッチ解放時の回生エネルギーが駆動エネルギー（第１駆動エネルギー）である。一方、クラッチ１６が係合された場合には、クラッチ係合時の回生エネルギーと燃料カットで得するエネルギー（アイドル時のエネルギー）の和が駆動エネルギー（第２駆動エネルギー）である。

この場合、クラッチ解放時の回生エネルギーとクラッチ係合時の回生エネルギーは等しいため、クラッチ係合時のモータ回生トルクＴｒ２はクラッチ解放時のモータ回生トルクＴｒ１と等しくなる。

また、上述した実施形態においては、クラッチ１６はノーマルクローズ型のクラッチであるが、ノーマルオープン型のクラッチでもよい。

１１…エンジン、１１ａ…エンジン側回転体、１１ｂ…回転数センサ、１２…モータ、１２ａ…モータ側回転体（ロータ）、１２ｂ…ステータ、１２ｃ…回転数センサ、１３…トランスミッション、１４…プロペラシャフト、１５…ディファレンシャルギア、１６…クラッチ、１８…インバータ、１９…バッテリ、３１…エンジンＥＣＵ、３２…自動変速機ＥＣＵ、３３…クラッチＥＣＵ、３４…モータＥＣＵ、３５…ハイブリッドＥＣＵ（制御装置）、Ｗｒｌ，Ｗｒｒ…駆動輪。

Claims (6)

1. 車両に搭載されて燃料の燃焼によって駆動力を発生させるエンジンと前記エンジンの駆動力によって駆動される前記車両の駆動輪との間の駆動経路に設けられ、電気エネルギーによって駆動力を発生させて前記駆動輪を駆動可能であり、発電機として作動されて運動エネルギーを電気エネルギーに変換するモータと、
   前記駆動経路上であって前記エンジンと前記モータとの間に設けられ、解放時に前記エンジンと前記モータとの間の動力伝達を遮断し一方係合時に前記動力伝達が可能となるクラッチと、
   前記クラッチを係合または解放するように制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   回生制御を行うにあたって、前記クラッチを解放した場合に得られる、前記車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、前記クラッチを係合した場合に得られる、前記車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、
   算出された前記第１駆動エネルギーが算出された前記第２駆動エネルギーより大きい場合には、前記クラッチを解放するように制御し、一方、算出された前記第２駆動エネルギーが算出された前記第１駆動エネルギーより大きい場合には、前記クラッチを係合するように制御し、
   前記第２駆動エネルギーは、前記クラッチを係合した時の前記モータの回生トルクと、前記クラッチのモータ側回転体の回転速度と、前記エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーとから少なくとも算出されることを特徴とする動力伝達装置。
2. 車両に搭載されて燃料の燃焼によって駆動力を発生させるエンジンと前記エンジンの駆動力によって駆動される前記車両の駆動輪との間の駆動経路に設けられ、電気エネルギーによって駆動力を発生させて前記駆動輪を駆動可能であり、発電機として作動されて運動エネルギーを電気エネルギーに変換するモータと、
   前記駆動経路上であって前記エンジンと前記モータとの間に設けられ、解放時に前記エンジンと前記モータとの間の動力伝達を遮断し一方係合時に前記動力伝達が可能となるクラッチと、
   前記クラッチを係合または解放するように制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   回生制御を行うにあたって、前記クラッチを解放した場合に得られる、前記車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、前記クラッチを係合した場合に得られる、前記車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、
   算出された前記第１駆動エネルギーが算出された前記第２駆動エネルギーより大きい場合には、前記クラッチを解放するように制御し、一方、算出された前記第２駆動エネルギーが算出された前記第１駆動エネルギーより大きい場合には、前記クラッチを係合するように制御し、
   前記第２駆動エネルギーは、
   前記車両の質量と前記車両の減速度から算出される前記車両に作用する減速度による力と、前記車両の質量と前記車両の速度から少なくとも算出される前記車両に作用する走行抵抗と、前記車両の車輪の有効半径と、前記エンジンのフリクショントルクとから少なくとも算出される、前記クラッチを係合した時の前記モータの回生トルクと、
   前記車両の速度と、前記車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出される前記クラッチのモータ側回転体の回転速度と、
   前記エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーと、
   から少なくとも算出されることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１又は請求項２において、前記第１駆動エネルギーは、前記クラッチを解放した時の前記モータの回生トルクと、前記クラッチのモータ側回転体の回転速度とから少なくとも算出されることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１又は請求項２において、前記第１駆動エネルギーは、
   前記車両の質量と前記車両の減速度から算出される前記車両に作用する減速度による力と、前記車両の質量と前記車両の速度から少なくとも算出される前記車両に作用する走行抵抗と、前記車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出される、前記クラッチを解放した時の前記モータの回生トルクと、
   前記車両の速度と、前記車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出される前記クラッチのモータ側回転体の回転速度と、
   から少なくとも算出されることを特徴とする動力伝達装置。
5. 車両に搭載されて燃料の燃焼によって駆動力を発生させるエンジンと前記エンジンの駆動力によって駆動される前記車両の駆動輪との間の駆動経路に設けられ、電気エネルギーによって駆動力を発生させて前記駆動輪を駆動可能であり、発電機として作動されて運動エネルギーを電気エネルギーに変換するモータと、
   前記駆動経路上であって前記エンジンと前記モータとの間に設けられ、解放時に前記エンジンと前記モータとの間の動力伝達を遮断し一方係合時に前記動力伝達が可能となるクラッチと、
   前記クラッチを係合または解放するように制御する制御装置と、を備えた動力伝達装置に適用され、
   前記制御装置は、
   回生制御を行うにあたって、前記クラッチを解放した場合に得られる、前記車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、前記クラッチを係合した場合に得られる、前記車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、
   算出された前記第１駆動エネルギーが算出された前記第２駆動エネルギーより大きい場合には、前記クラッチを解放するように制御し、一方、算出された前記第２駆動エネルギーが算出された前記第１駆動エネルギーより大きい場合には、前記クラッチを係合するように制御し、
   前記第２駆動エネルギーは、前記クラッチを係合した時の前記モータの回生トルクと、前記クラッチのモータ側回転体の回転速度と、前記エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーとから少なくとも算出されることを特徴とする動力伝達装置の制御装置。
6. 車両に搭載されて燃料の燃焼によって駆動力を発生させるエンジンと前記エンジンの駆動力によって駆動される前記車両の駆動輪との間の駆動経路に設けられ、電気エネルギーによって駆動力を発生させて前記駆動輪を駆動可能であり、発電機として作動されて運動エネルギーを電気エネルギーに変換するモータと、
   前記駆動経路上であって前記エンジンと前記モータとの間に設けられ、解放時に前記エンジンと前記モータとの間の動力伝達を遮断し一方係合時に前記動力伝達が可能となるクラッチと、
   前記クラッチを係合または解放するように制御する制御装置と、を備えた動力伝達装置に適用され、
   前記制御装置は、
   回生制御を行うにあたって、前記クラッチを解放した場合に得られる、前記車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第１駆動エネルギーを算出するとともに、前記クラッチを係合した場合に得られる、前記車両を駆動するために使用される駆動エネルギーである第２駆動エネルギーをそれぞれ算出し、
   算出された前記第１駆動エネルギーが算出された前記第２駆動エネルギーより大きい場合には、前記クラッチを解放するように制御し、一方、算出された前記第２駆動エネルギーが算出された前記第１駆動エネルギーより大きい場合には、前記クラッチを係合するように制御し、
   前記第２駆動エネルギーは、
   前記車両の質量と前記車両の減速度から算出される前記車両に作用する減速度による力と、前記車両の質量と前記車両の速度から少なくとも算出される前記車両に作用する走行抵抗と、前記車両の車輪の有効半径と、前記エンジンのフリクショントルクとから少なくとも算出される、前記クラッチを係合した時の前記モータの回生トルクと、
   前記車両の速度と、前記車両の車輪の有効半径とから少なくとも算出される前記クラッチのモータ側回転体の回転速度と、
   前記エンジンのアイドル時における燃料の熱エネルギーと、
   から少なくとも算出されることを特徴とする動力伝達装置の制御装置。

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