JP2006054936A

JP2006054936A - ハイブリッド車両の駆動装置

Info

Publication number: JP2006054936A
Application number: JP2004233075A
Authority: JP
Inventors: Tetsukazu Inoue; 哲一井上
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-10
Also published as: JP4094591B2

Abstract

【課題】オーバーシュートや収束遅れを生じさせることなくジェネレータによってエンジン回転数を制御する。
【解決手段】ハイブリッド車両は、平行軸式の変速機を介して駆動輪に動力を伝達するエンジンと、このエンジンに直結される発電機とを備えており、エンジンと変速機との間にクラッチが組み込まれている。エンジン動力によって走行するエンジンモードにあっては、クラッチが締結されるとともに車両状態に応じて変速操作が行われ、モータ動力のみによって走行するシリーズモードにあっては、クラッチが開放されるとともにエンジンによって発電機が駆動される。発電時にエンジン回転数を所定範囲に収束させるため、発電機に出力されるモータトルク操作量ＭＶ_cの応答特性を高くする一方、変速時にエンジン回転数を同期させるため、発電機に出力されるモータトルク操作量ＭＶ_hの応答特性を低くする。
【選択図】図６

Description

本発明は変速機を備えるハイブリッド車両の駆動装置に関する。

近年、エンジンおよび電動モータを動力源として搭載するようにしたハイブリッド車両が開発されている。このようなハイブリッド車両は、発進時や低速時の動力源として低回転から高トルクを発生する電動モータを用いることにより、エンジンの運転領域を効率の良い領域に絞ることができるため、エンジン効率を向上させて低燃費を達成することができる。このハイブリッド車両の駆動方式としては、電動モータのみを用いて駆動輪を駆動するようにしたシリーズ方式、電動モータとエンジンとの双方を用いて駆動輪を駆動するようにしたパラレル方式、そしてシリーズ方式とパラレル方式とを組み合わせるようにしたシリーズ・パラレル方式が開発されている。

シリーズ・パラレル方式の車両にあっては、モータ動力を駆動輪に伝達するシリーズ走行モード、エンジン動力を駆動輪に伝達するエンジン走行モード、モータ動力とエンジン動力との双方を駆動輪に伝達するパラレル走行モードを備えており、これらの走行モードは走行状況に応じて適宜切り換えられる。エンジンと駆動輪との間にはクラッチ機構が組み込まれており、シリーズ走行モードで走行する際にはクラッチ機構が開放される一方、エンジン走行モードやパラレル走行モードで走行する際にはクラッチ機構が締結されるようになっている。また、エンジン走行モードやパラレル走行モードにおいて、走行性能や燃費性能を向上させるため、エンジン動力の伝達経路に平行軸式の変速機構を搭載するようにしたハイブリッド車両が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、シリーズ・パラレル方式の車両には、エンジンとクラッチ機構との間に発電機であるジェネレータが設けられており、クラッチ機構が開放されるシリーズ走行モードにあっては、車両状態に応じてエンジンがジェネレータを発電駆動することになる。このような発電時には、エンジン効率を向上させるため、ジェネレータのモータトルクを制御することにより、エンジン回転数を所定範囲内に収束させるようにしている。
特開２０００−２８９４７２号公報

ところで、平行軸式の変速機構を搭載するようにしたハイブリッド車両にあっては、前述した発電時に限られることなく、シンクロメッシュ機構によって変速歯車列を切り換える変速時にも、ジェネレータを用いてエンジン回転数を制御する必要がある。つまり、クラッチ機構を介してエンジンに接続される変速入力軸は、変速歯車列を切り換えることによって回転数が大きく変化するため、クラッチ機構を滑らかに再締結するには、変速後の入力軸回転数にエンジン回転数を同期させる必要がある。

しかしながら、エンジンが積極的に駆動される発電時と、一時的にエンジン出力が抑制される変速時とでは、出力されるエンジントルクが相違するため、エンジン回転数を制御する際に必要となるジェネレータのモータトルクも相違することになる。このため、発電時の制御方法によって変速時のジェネレータを制御しようとすると、モータトルクの変更量が過大となってエンジン回転数をオーバーシュートさせてしまう一方、変速時の制御方法によって発電時のジェネレータを制御しようとすると、モータトルクの変更量が過少となってエンジン回転数の収束を遅らせてしまうおそれがある。

本発明の目的は、エンジントルクが異なる発電時と変速時において、オーバーシュートや収束遅れを生じさせることなく、ジェネレータによりエンジン回転数を目標回転数に制御することにある。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、駆動輪および発電モータを駆動するエンジンと、前記駆動輪を駆動する駆動モータとを有し、前記エンジンと前記駆動モータとの少なくともいずれか一方を用いて前記駆動輪を駆動するハイブリッド車両の駆動装置であって、前記発電モータを介してエンジンに連結され、複数の駆動歯車を備える変速入力軸と、前記駆動輪と前記駆動モータとに連結され、前記駆動歯車に噛み合う複数の従動歯車を備える変速出力軸と、前記駆動歯車と前記従動歯車とにより形成される変速歯車列のいずれかを動力伝達状態に切り換える切換機構と、前記発電モータと前記変速入力軸との間に設けられ、締結状態と開放状態とに切り換えられるクラッチ機構と、前記クラッチ機構を開放した状態のもとで前記エンジンが前記発電モータを駆動する発電時に、前記発電モータに対して発電制御信号を出力し、エンジン回転数を所定範囲内に収束させる発電制御手段と、前記クラッチ機構を開放した状態のもとで前記変速歯車列を切り換える変速時に、前記発電モータに対して同期制御信号を出力し、エンジン回転数を入力軸回転数に同期させる同期制御手段とを有し、前記発電制御手段によって出力される発電制御信号の応答特性と、前記同期制御手段によって出力される同期制御信号の応答特性とを相違させることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、発電制御信号の応答特性が同期制御信号の応答特性よりも高いことを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、発電制御信号を設定する際のゲインが同期制御信号を設定する際のゲインよりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、発電制御信号の応答特性と同期制御信号の応答特性とを相違させるようにしたので、出力されるエンジントルクが異なる状況下であっても、エンジン回転数を適切に制御することができ、車両品質を向上させることが可能となる。つまり、エンジンが積極的に駆動される発電時と、一時的にエンジン出力が抑制される変速時とでは、エンジン回転数を同様に制御する場合であっても発電モータに要求されるモータトルクが相違するため、このモータトルクに合わせて応答特性を相違させることにより、目標回転数に対するエンジン回転数のオーバーシュートや収束遅れを解消することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である駆動装置１０を搭載したハイブリッド車両１１を示す概略図であり、図２は駆動装置１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１１には、複数の動力源を備える駆動装置１０が縦置きに搭載されており、駆動装置１０に組み込まれるフロントディファレンシャル機構１２から前輪(駆動輪)１３に駆動力が伝達される一方、駆動装置１０の後端部に連結されるプロペラシャフト１４から、これに連結されるリヤディファレンシャル機構１５を介して後輪(駆動輪)１６に駆動力が伝達される。つまり、図示する駆動装置１０は四輪駆動のハイブリッド車両１１に搭載される駆動装置となっている。

図２に示すように、駆動装置１０はエンジン２０と駆動モータ２１とを動力源として備えており、エンジン２０は駆動装置１０の車両前方側に組み付けられ、駆動モータ２１は駆動装置１０のほぼ中央部を形成するモータケース２２に組み込まれている。そして、エンジン２０とモータケース２２との間には、ジェネレータ２３を収容するジェネレータケース２４が設けられ、入力クラッチ２５、変速機２６およびフロントディファレンシャル機構１２を収容するギヤケース２７が設けられている。

ジェネレータケース２４に組み込まれる発電モータとしてのジェネレータ２３は、ロータ２３ａとステータ２３ｂとを備えており、ロータ２３ａはエンジン２０のクランク軸２０ａに連結されている。このように、エンジン２０に直結されるジェネレータ２３は、エンジン動力を用いて発電を行うだけでなく、スタータモータとしてエンジン２０を始動したり、走行状況に応じてエンジン回転数を制御したりすることが可能となっている。

また、ギヤケース２７に組み込まれるクラッチ機構としての入力クラッチ２５は、ジェネレータ２３のロータ軸３０に固定されるクラッチハブ２５ａと、変速機２６の変速入力軸３１に固定されるクラッチドラム２５ｂとを備えており、クラッチハブ２５ａとクラッチドラム２５ｂとの間には複数の摩擦プレート２５ｃが設けられている。この入力クラッチ２５は、摩擦プレート２５ｃを相互に押圧する電磁コイル２５ｄを備えており、電磁コイル２５ｄを励磁することによって、入力クラッチ２５は締結状態に切り換えられ、変速入力軸３１にエンジン動力が伝達される一方、電磁コイル２５ｄの励磁を解くことによって、入力クラッチ２５は開放状態に切り換えられ、変速入力軸３１に対するエンジン動力の伝達が遮断される。

入力クラッチ２５を介してエンジン動力が伝達される変速機２６は、変速入力軸３１に平行となる変速出力軸３２を有しており、変速入力軸３１には２つの駆動歯車３３ａ，３４ａが回転自在に設けられ、変速出力軸３２には駆動歯車３３ａ，３４ａに噛み合う２つの従動歯車３３ｂ，３４ｂが固定されている。また、相互に噛み合う駆動歯車３３ａ，３４ａと従動歯車３３ｂ，３４ｂとにより、低速側の変速歯車列３３と高速側の変速歯車列３４とが形成されており、変速入力軸３１には変速歯車列３３，３４のいずれかを動力伝達状態に切り換える切換機構３５が設けられている。

この切換機構３５はシンクロメッシュ機構となっており、変速入力軸３１に固定されるシンクロハブ３５ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３５ｂとを備えている。図示しないアクチュエータによって、シンクロスリーブ３５ｂを駆動歯車３３ａに噛み合う低速位置に作動させると、変速歯車列３３を介して変速されたエンジン動力が、変速入力軸３１から変速出力軸３２に伝達される一方、駆動歯車３４ａに噛み合う高速位置に作動させると、変速歯車列３４を介して変速されたエンジン動力が、変速入力軸３１から変速出力軸３２に伝達されることになる。なお、シンクロスリーブ３５ｂを駆動歯車３３ａ，３４ａの双方に噛み合うことのない中立位置に作動させると、変速出力軸３２に対するエンジン動力の伝達が遮断される。

また、変速出力軸３２に平行となる連結軸３６がギヤケース２７に回転自在に収容されており、連結軸３６には伝達歯車３７が固定される一方、変速出力軸３２には伝達歯車３７に常時噛み合う伝達歯車３８が固定されている。なお、変速出力軸３２と連結軸３６とは車幅方向にずれており、作図の便宜上、図２において連結軸３６と伝達歯車３７とは破線で示されている。そして、モータケース２２に組み込まれる駆動モータ２１は、ロータ２１ａとステータ２１ｂとを備えており、ロータ２１ａに固定されるモータ駆動軸３９は、ロータ２１ａの両端からそれぞれ突出するとともに、その一端は連結軸３６にスプライン結合されている。このように、変速出力軸３２とモータ駆動軸３９とは連結されており、変速出力軸３２にはエンジン動力だけでなく駆動モータ２１からのモータ動力が伝達されるようになっている。

エンジン動力やモータ動力が伝達される変速出力軸３２には、その先端にフロントディファレンシャル機構１２のリングギヤ４０に噛み合うピニオンギヤ４１が固定されており、変速出力軸３２に伝達されるエンジン動力やモータ動力は、フロントディファレンシャル機構１２を介して、左右の前輪１３に分配されることになる。

さらに、モータケース２２にはトランスファケース４２が取り付けられており、トランスファケース４２には後輪１６に対してモータ動力やエンジン動力を伝達するトランスファ機構４３が組み込まれている。トランスファ機構４３は、モータ駆動軸３９の他端にスプライン結合されるトランスファ入力軸４４と、これに平行に配置されるトランスファ出力軸４５とを備えており、トランスファ入力軸４４とトランスファ出力軸４５とは歯車列４６を介して連結されている。トランスファケース４２より突出するトランスファ出力軸４５の端部には、ジョイント４７がスプライン結合されており、図１に示すように、このジョイント４７には後輪１６に動力を伝達するプロペラシャフト１４が連結される。このようなトランスファ機構４３は、電子制御式のカップリング４８を備えており、カップリング４８を締結することによって、後輪１６に対してエンジン動力やモータ動力を伝達するようになっている。しかも、電磁コイル４８ａに通電される電流値に応じてカップリング４８の締結力を制御することができるため、車両の走行状況に応じて前後輪間のトルク分配比を１００：０〜５０：５０の範囲で設定することができる。

このような駆動装置１０は、モータ動力のみを駆動輪に伝達するシリーズ走行モード、エンジン動力のみを駆動輪に伝達するエンジン走行モード、モータ動力とエンジン動力との双方を駆動輪に伝達するパラレル走行モードを備えており、これらの走行モードは走行状況に応じて切り換えられる。ここで、図３は走行モード切換特性の一例を示す特性線図である。図３に示すように、車速、勾配、負荷などに応じて走行モードが設定されるようになっており、大きな駆動トルクが要求される低中速時にはシリーズ走行モードが設定され、高出力が要求される高車速時（たとえば、８０Ｋｍ／ｈ以上）にはエンジン走行モードが設定され、加速時や登坂時などの高負荷時にはパラレル走行モードが設定されるようになっている。

これら走行モードの切り換えは入力クラッチ２５を切換制御することによって実行される。つまり、入力クラッチ２５を締結状態に切り換えてエンジン２０と駆動輪とを連結すると、エンジン走行モードやパラレル走行モードによって車両を走行させることが可能となる一方、入力クラッチ２５を開放状態に切り換えてエンジン２０と駆動輪とを切り離すと、シリーズ走行モードによって車両を走行させることが可能となる。

図４はハイブリッド車両１１の電気系および制御系を示すブロック図である。図４に示すように、ハイブリッド車両１１は各種制御ユニット５０〜５２を備えており、これらの制御ユニット５０〜５２からハイブリッド車両１１の各駆動部に対して制御信号が出力されている。これらの制御ユニット５０〜５２は通信ケーブルを介して相互に接続されており、ハイブリッド車両１１には制御ユニット間で検出信号や制御信号を相互に通信するための通信ネットワーク５３が構築されている。なお、各制御ユニット５０〜５２には、制御信号を演算するＣＰＵが設けられるとともに、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭが設けられている。

図４に示すように、ハイブリッド車両１１には、ジェネレータ２３によって発電された電力を蓄えるとともに、駆動モータ２１に電力を供給する駆動用バッテリ５４が搭載されている。この駆動用バッテリ５４にはバッテリ制御ユニット５０が設けられており、バッテリ制御ユニット５０によって、駆動用バッテリ５４の電圧、電流、セル温度等が検出される。そして、電圧、電流、セル温度に基づいて、バッテリ制御ユニット５０は駆動用バッテリ５４の充電状態ＳＯＣ（state of charge）を算出するようになっている。なお、駆動用バッテリ５４に代えてキャパシタを搭載するようにしても良い。

また、駆動用バッテリ５４とジェネレータ２３との間には、ジェネレータ２３用のインバータ５５が設けられており、交流同期型モータのジェネレータ２３によって発電された交流電流は、インバータ５５を介して直流電流に変換された後に、駆動用バッテリ５４に充電されるようになっている。そして、ジェネレータ２３を用いてエンジン２０を始動したり、エンジン回転数を制御したりする際には、駆動用バッテリ５４からの直流電流が、インバータ５５を介して交流電流に変換された後に、ジェネレータ２３に供給されることになる。

同様に、駆動用バッテリ５４と駆動モータ２１との間には、駆動モータ用のインバータ５６が設けられており、駆動用バッテリ５４からの直流電流は、インバータ５６を介して交流電流に変換された後に、交流同期型モータの駆動モータ２１に供給されるようになっている。そして、回生ブレーキによって発電された交流電流、つまり車両の制動時に駆動モータ２１によって発電された交流電流は、インバータ５６を介して直流電流に変換された後に、駆動用バッテリ５４に充電されることになる。

また、ハイブリッド車両１１にはエンジン２０を駆動制御するエンジン制御ユニット５１が設けられており、エンジン制御ユニット５１には各種センサからエンジン回転数等の駆動情報が入力されている。さらに、エンジン制御ユニット５１には、アクセル開度、車速、シフトレンジ等の車両情報が、後述する駆動系制御ユニット５２から通信ネットワーク５３を介して入力されている。これらの各種情報に基づいて、エンジン制御ユニット５１は、スロットルバルブ、インジェクタ、イグナイタ等に対して制御信号を出力するようになっている。

さらに、駆動装置１０を駆動制御する駆動系制御ユニット５２には、アクセルペダルセンサ５７によって検出されるアクセル開度、車速センサ５８によって検出される車速、回転数センサ５９によって検出される入力軸回転数が入力されている。さらには、通信ネットワーク５３を介して、エンジン２０、駆動モータ２１およびジェネレータ２３の各駆動情報や、駆動用バッテリ５４の充電状態ＳＯＣ、電流、および電圧等が入力されている。そして、駆動系制御ユニット５２は、入力された各種情報に基づき、入力クラッチ２５、エンジン制御ユニット５１、インバータ５５，５６等に対して制御信号を出力するようになっている。

たとえば、シリーズ走行モードにおいて、充電状態ＳＯＣが所定の下限レベルを下回ると判定された場合には、駆動系制御ユニット５２により、エンジン制御ユニット５１を介してエンジン２０に制御信号が出力されるとともに、インバータ５５を介してジェネレータ２３に制御信号が出力され、ジェネレータ２３による発電が開始されるようになっている。また、駆動用バッテリ５４の充電に伴って、充電状態ＳＯＣが上限レベルを上回ると判定された場合には、エンジン２０やジェネレータ２３に対する制御信号の出力が停止され、ジェネレータ２３による発電が停止されるようになっている。

また、エンジン走行モードやパラレル走行モードにおいて、駆動系制御ユニット５２により、エンジン回転数が高回転域に達したと判定された場合や、アクセルペダルの踏み込みが解除されたと判定された場合などには、変速歯車列３４を動力伝達状態に切り換えるアップシフト操作が実行される。一方、エンジン回転数が低回転域まで低下したと判定された場合や、アクセルペダルが踏み込まれたと判定された場合などには、変速歯車列３３を動力伝達状態に切り換えるダウンシフト操作が実行されることになる。なお、切換機構３５によるシフト操作は入力クラッチ２５が開放された状態で行われ、シフト操作が完了した後には入力クラッチ２５が再締結されることになる。

これらの各制御ユニット５０〜５２によって制御されるハイブリッド車両１１の走行状況は、車室内に設けられる計器板つまりインストルメントパネル６０に表示され、運転者が走行状況を認識できるようになっている。前述した通信ネットワーク５３には、ボディ統合制御ユニット６１が接続されており、エンジン２０、駆動モータ２１、およびジェネレータ２３の駆動状態、そして駆動用バッテリ５４の充電状態ＳＯＣ等が、ボディ統合制御ユニット６１を介してインストルメントパネル６０に出力されている。

なお、ハイブリッド車両１１には、補機類などの電装品に電流を供給するため、駆動用バッテリ５４よりも低電圧の補機用バッテリ６２(たとえば、１２Ｖ)が搭載されている。この補機用バッテリ６２を充電するため、補機用バッテリ６２と駆動用バッテリ５４との間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３が設けられており、駆動用バッテリ５４用に発電された高電圧電流が、補機用バッテリ６２用の低電圧電流に変換されている。

続いて、駆動系制御ユニット５２により実行されるエンジン２０の回転数制御について説明する。エンジン回転数を制御する際には、エンジン制御ユニット５１からエンジン２０に対して制御信号が出力されるだけでなく、エンジン回転数の精度を高めるために駆動系制御ユニット５２からジェネレータ２３に対しても制御信号が出力されることになる。つまり、エンジン２０に直結するジェネレータ２３のモータ回転数を制御することにより、エンジン回転数を高精度に制御することが可能となっている。

このような回転数制御が要求される走行状況としては、エンジン２０によってジェネレータ２３が駆動される発電時や、変速歯車列３３，３４が切り換えられる変速時などがある。たとえば、エンジン２０が定常状態で駆動される発電時にあっては、エンジン回転数を所定範囲内に収束させることにより、エンジン効率を高めて消費燃料を抑制することが可能となる。また、シフト操作後に入力クラッチ２５が再締結される変速時にあっては、エンジン回転数を入力軸回転数に同期させることにより、入力クラッチ２５を滑らかに締結することが可能となる。

ジェネレータ２３による回転数制御を実行する際には、以下の手順を経て算出されるモータトルク操作量ＭＶ_nが、駆動系制御ユニット５２からインバータ５５を介してジェネレータ２３に出力されるようになっている。このモータトルク操作量ＭＶ_nを算出する際には、まずエンジン２０の目標回転数を設定するとともにエンジン２０の実回転数が検出され、次いで目標回転数に対する実回転数の偏差ｅ_nが算出される。なお、発電時における目標回転数とは、エンジン２０を高効率で駆動することのできる所定のエンジン回転数であり、変速時における目標回転数とは、回転数センサ５９により検出される変速入力軸３１の入力軸回転数である。

そして、以下の式(１)により、エンジン回転数の偏差ｅ_nに基づくモータトルク増減量ΔＭＶ_nが比例積分制御によって算出され、以下の式(２)により、モータトルク増減量ΔＭＶ_nに基づいてモータトルク操作量ＭＶ_nが算出される。このモータトルク操作量ＭＶ_nは所定周期毎に算出されており、エンジン回転数を目標回転数に徐々に収束させるようになっている。なお、Ｋｐは比例項のゲインであり、Ｋｉは積分項のゲインである。また、ｅ_n-1は前回に算出された偏差であり、ＭＶ_n-1は前回に算出されたモータトルク操作量である。
ΔＭＶ_n＝Ｋｐ(ｅ_n−ｅ_n-1)＋Ｋｉ・ｅ_n ・・・・(１)
ＭＶ_n＝ＭＶ_n-1＋ΔＭＶ_n ・・・・(２)

続いて、図５はゲインＫｐ，Ｋｉを設定する際の手順を示すフローチャートである。図５に示すように、ステップＳ１では、変速フラグが設定されているか否かが判定される。変速フラグが設定される変速時には、続くステップＳ２において、比例項のゲインＫｐとして変速用ゲインＫｐｃが設定され、積分項のゲインＫｉとして変速用ゲインＫｉｃが設定される。また、ステップＳ１において、変速フラグが設定されていないと判定された場合には、続くステップＳ３において、発電フラグが設定されているか否かが判定される。発電フラグが設定される発電時には、続くステップＳ４において、比例項のゲインＫｐとして変速用ゲインＫｐｃよりも大きな発電用ゲインＫｐｈが設定され（Ｋｐｈ＞Ｋｐｃ）、積分項のゲインＫｉとして変速用ゲインＫｉｃよりも大きな発電用ゲインＫｉｈが設定される（Ｋｉｈ＞Ｋｉｃ）。一方、ステップＳ３において、発電フラグが設定されていないと判定された場合には、再びステップＳ１において、変速フラグが設定されているか否かが判定されることになる。なお、これらのゲインＫｐｃ，Ｋｉｃ，Ｋｐｈ，Ｋｉｈは、シミュレーションや試験等に基づいて予め設定され、駆動系制御ユニット５２内に格納されている。

以下、エンジン回転数の偏差ｅ_nに対するモータトルク操作量ＭＶ_nの応答特性について説明する。ここで、図６は偏差ｅ_nとモータトルク操作量ＭＶ_nとの相関を示す線図である。前述したように、発電用ゲインＫｐｈ，Ｋｉｈと変速用ゲインＫｐｃ，Ｋｉｃとの大きさが異なるため、図６に示すように、目標回転数に対する実回転数の偏差ｅ_nが同じ値であったとしても、発電用ゲインＫｐｈ，Ｋｉｈに基づいて算出される発電時用のモータトルク操作量ＭＶ_hと、変速用ゲインＫｐｃ，Ｋｉｃに基づいて算出される変速時用のモータトルク操作量ＭＶ_cとの大きさが相違することになる。つまり、エンジン２０が積極的に駆動される発電時には、図６に実線で示すように、発電制御信号であるモータトルク操作量ＭＶ_hの応答特性が大きなエンジントルクに合わせて高く設定される一方、一時的にエンジン出力が抑制される変速時には、図６に破線で示すように、同期制御信号であるモータトルク操作量ＭＶ_cの応答特性が小さなエンジントルクに合わせて低く設定されることになる。

ここで、図７は目標回転数に対する実回転数の収束状態を示す線図である。たとえば、エンジン２０が積極的に駆動される発電時に、変速時のモータトルク操作量ＭＶ_cを適用した場合には、偏差ｅ_nに対するモータトルク操作量の応答特性が低すぎるために、破線で示すような収束遅れが発生することになる。また、一時的にエンジン出力が抑制される変速時に、発電時のモータトルク操作量ＭＶ_hを適用した場合には、偏差ｅ_nに対するモータトルク操作量の応答特性が高すぎるために、一点鎖線で示すようなオーバーシュートが発生することになる。つまり、偏差ｅ_nに対するモータトルク操作量の応答特性を、発電時または変速時の何れか一方に合わせて固定した場合には、他方の状況下においてエンジン回転数のオーバーシュートや収束遅れを生じさせてしまうことになる。

このように、発電制御信号の応答特性と同期制御信号の応答特性とを相違させるようにしたので、出力されるエンジントルクが異なる状況下であっても、エンジン回転数を適切に制御することができ、車両品質を向上させることが可能となる。つまり、エンジン２０が積極的に駆動される発電時と、一時的にエンジン出力が抑制される変速時とでは、エンジン回転数を同様に制御する場合であってもジェネレータ２３に要求されるモータトルクが相違するため、このモータトルクに合わせて応答特性を相違させることにより、目標回転数に対するエンジン回転数のオーバーシュートや収束遅れを解消することが可能となる。なお、発電時には、ジェネレータ２３のモータトルクを、所定の目標値（たとえば１１０Ｎ・ｍ）に制御することにより、エンジン回転数のオーバーシュートを解消することができ、変速時には、ジェネレータ２３のモータトルクを、所定の目標値（たとえば５０Ｎ・ｍ）に制御することにより、エンジン回転数の収束遅れを解消することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、前述の説明では、変速用ゲインＫｐｃ，Ｋｉｃと、発電用ゲインＫｐｈ，Ｋｉｈとを予め設定しておき、車両状態に応じてモータトルク操作量を算出する際のゲインを選択しているが、これに限られることはなく、変速用ゲインＫｐｃ，Ｋｉｃや発電用ゲインＫｐｈ，Ｋｉｈを各種パラメータに基づいて算出するようにしても良い。また、予め設定された基準ゲインを車両状態に応じて増減することにより、変速用ゲインＫｐｃ，Ｋｉｃや発電用ゲインＫｐｈ，Ｋｉｈを算出しても良い。

また、変速時や発電時に適用されるゲインは、１種類に限られることはなく、偏差ｅ_nの大きさに応じてゲインを増減させても良く、エンジン回転数の回転数領域毎にゲインを変更しても良い。さらに、モータトルク増減量ΔＭＶ_nは比例積分制御によって算出されているが、この比例積分制御に限られることはなく、比例制御等によってモータトルク増減量ΔＭＶ_nを算出しても良い。

なお、図示する駆動装置１０は、四輪駆動のハイブリッド車両１１に適用される駆動装置となっているが、これに限られることはなく、前輪駆動や後輪駆動のハイブリッド車両に適用される駆動装置であっても良い。また、縦置きの駆動装置１０に限られることはなく、横置きの駆動装置であっても良いことは言うまでもない。

本発明の一実施の形態である駆動装置を搭載したハイブリッド車両を示す概略図である。駆動装置を示すスケルトン図である。走行モード切換特性の一例を示す特性線図である。ハイブリッド車両の電気系および制御系を示すブロック図である。ゲインを設定する際の手順を示すフローチャートである。偏差とモータトルク操作量との相関を示す線図である。目標回転数に対する実回転数の収束状態を示す線図である。

符号の説明

１０駆動装置
１１ハイブリッド車両
１３前輪（駆動輪）
１６後輪（駆動輪）
２０エンジン
２１駆動モータ
２３ジェネレータ（発電モータ）
２５入力クラッチ（クラッチ機構）
３１変速入力軸
３２変速出力軸
３３，３４変速歯車列
３３ａ，３４ａ駆動歯車
３３ｂ，３４ｂ従動歯車
３５切換機構
５２駆動系制御ユニット（発電制御手段，同期制御手段）
Ｋｐ，Ｋｉゲイン
Ｋｐｈ，Ｋｉｈ発電用ゲイン（ゲイン）
Ｋｐｃ，Ｋｉｃ変速用ゲイン（ゲイン）
ＭＶ_h モータトルク操作量（発電制御信号）
ＭＶ_c モータトルク操作量（同期制御信号）

Claims

駆動輪および発電モータを駆動するエンジンと、前記駆動輪を駆動する駆動モータとを有し、前記エンジンと前記駆動モータとの少なくともいずれか一方を用いて前記駆動輪を駆動するハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記発電モータを介してエンジンに連結され、複数の駆動歯車を備える変速入力軸と、
前記駆動輪と前記駆動モータとに連結され、前記駆動歯車に噛み合う複数の従動歯車を備える変速出力軸と、
前記駆動歯車と前記従動歯車とにより形成される変速歯車列のいずれかを動力伝達状態に切り換える切換機構と、
前記発電モータと前記変速入力軸との間に設けられ、締結状態と開放状態とに切り換えられるクラッチ機構と、
前記クラッチ機構を開放した状態のもとで前記エンジンが前記発電モータを駆動する発電時に、前記発電モータに対して発電制御信号を出力し、エンジン回転数を所定範囲内に収束させる発電制御手段と、
前記クラッチ機構を開放した状態のもとで前記変速歯車列を切り換える変速時に、前記発電モータに対して同期制御信号を出力し、エンジン回転数を入力軸回転数に同期させる同期制御手段とを有し、
前記発電制御手段によって出力される発電制御信号の応答特性と、前記同期制御手段によって出力される同期制御信号の応答特性とを相違させることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置において、発電制御信号の応答特性は、同期制御信号の応答特性よりも高いことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項１または２記載のハイブリッド車両の駆動装置において、発電制御信号を設定する際のゲインは、同期制御信号を設定する際のゲインよりも大きいことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。