JP2008230522A - ハイブリッド車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents

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    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
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Abstract

【課題】電気式差動部と油圧式自動変速部とを備えたハイブリッド車両において、ハイブリッドシステムの立ち上がりを早めて車両の始動時間を短縮することができるハイブリッド車両用駆動装置の制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両のハイブリッドシステムの起動の際は、エンジン８を始動させることで機械式オイルポンプ４０を駆動させて作動油を所定の油圧まで昇圧させ、油圧制御回路７０にその所定の油圧を供給するＨＶシステム始動手段８６を備えるため、電気式オイルポンプ７６による供給に先立って、機械式オイルポンプ４０を駆動させて油圧制御回路７０に所定の油圧を供給することができる。このように、電気式オイルポンプ７６の立上げの遅れを機械式オイルポンプ４０で補うことで、ハイブリッドシステムの起動時間を短縮することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置の制御装置に関し、特に、ハイブリッド車両のシステム起動に関するものである。
エンジンと、差動機構の回転要素に動力伝達可能に連結された電動機の運転状態が制御されることにより前記エンジンに連結された入力軸の回転速度と出力軸の回転速度の差動状態が制御される電気式差動部とを、備えたハイブリッド車両用駆動装置の制御装置が知られている。例えば特許文献１のハイブリッド車両がそれである。特許文献１を始めとするのハイブリッド車両において、一般にエンジン効率が比較的低い領域では、エンジンを停止させて駆動用の電動機によって車両を走行させている。例えば、車両始動時など、エンジンを比較的低トルク或いは比較的低回転で作動させる領域では、エンジン効率が低下するため、エンジンを停止させて駆動用の電動機によって車両を走行させている。
ここで、エンジンを停止させて駆動用の電動機の動力によって車両を走行させるときでも、差動機構などの回転部材には潤滑油の供給が必要となる。そこで、特許文献１では、エンジンの回転によって駆動される機械式オイルポンプを備えており、潤滑油の供給が必要と判定されると、発電用の電動機によってエンジンを所定時間だけ回転させて機械式オイルポンプを駆動させることにより、潤滑油を適宜供給する技術が開示されている。
特開２００３−６３２５８号公報
ところで、近年のハイブリッド車両においては、前記電気式差動部に油圧式の自動変速部が連結されたものが考えられている。このような自動変速部を有するハイブリッド車両を始動させるためには、自動変速部の変速段を成立させるため、自動変速部の油圧によって作動する油圧式係合装置に好適な油圧を供給する必要がある。そこで、自動変速部を有するハイブリッド車両において、エンジンが停止された状態で駆動用の発電機によって車両を始動させるとき、特許文献１のように発電用の電動機によってエンジンを起動させることで機械式オイルポンプを駆動させて自動変速部の油圧式係合装置に好適な油圧を供給する方式が考えられる。しかし、このような方式では、エンジン効率の低い条件下でエンジンを駆動させることとなり、車両の燃費性が低下する可能性があった。そこで、前記機械式オイルポンプとは別に電気によって駆動される電気式オイルポンプを独立して設け、エンジン停止時はこの電気式オイルポンプを駆動させることで自動変速部の油圧式係合装置に油圧を供給する方法が考えられる。
このような２系統のオイルポンプを備えることで、エンジン効率の悪い領域において電気式オイルポンプを駆動させることで、エンジンを駆動させることが回避され、車両の燃費性の低下が抑制される。ところで、一般にハイブリッド車両では、車両を始動させる前にハイブリッドシステムを立ち上げる必要があり、このハイブリッドシステムの起動に時間を要する。例えば、ハイブリッドシステムは、駆動用の電動機などを駆動させるための高電圧系システムが設けられており、この高電圧系システムの立上には、回路保護のためのシステムチェック等を行うなど、所定の時間を有する。さらに、自動変速部を有する構成のハイブリッド車両の場合、ハイブリッドシステムの起動中にこの自動変速部の油圧制御回路に走行が可能となるような所定の油圧を供給する必要がある。この所定の油圧を電気式オイルポンプによって供給させる場合、電気式オイルポンプは、高電圧系システムが立ち上がった後にＤＣＤＣコンバータによって好適な電圧に降圧させた後に作動可能となるため、自動変速部の油圧制御回路への油圧の供給までには、さらに時間を有する。このように、自動変速部を有するハイブリッド車両においては、ハイブリッドシステム起動完了までに長い待ち時間を要し、この待ち時間によって車両操作者に違和感を与える可能性があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、電気式差動部と自動変速部とを備えたハイブリッド車両において、ハイブリッドシステムの立ち上がりを早めて車両の始動時間を短縮することができるハイブリッド車両用駆動装置の制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）エンジンと、差動機構の回転要素に動力伝達可能に連結された電動機の運転状態が制御されることにより前記エンジンに連結された入力軸の回転速度と出力軸の回転速度の差動状態が制御される電気式差動部と、その電気式差動部から駆動輪への動力伝達経路の一部を構成する油圧式自動変速部とを、備えたハイブリッド車両用駆動装置の制御装置であって、（ｂ）前記油圧式自動変速部の油圧制御回路に油圧を供給するために、前記エンジンによって駆動される機械式オイルポンプおよびその機械式オイルポンプと独立して設けられた電気式オイルポンプと、（ｃ）前記ハイブリッド車両のハイブリッドシステムの起動の際は、前記エンジンを始動させることで前記機械式オイルポンプを駆動させて作動油を所定の油圧まで昇圧させ、前記油圧制御回路にその所定の油圧を供給するＨＶシステム始動手段とを、備えることを特徴とする。
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置において、前記所定の油圧は、前記油圧式自動変速部に入力される入力トルクに対して、その油圧式自動変速部がその入力トルクを伝達できるトルク容量を得ることができる予め設定された所定の元圧に設定されていることを特徴とする。
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置において、前記エンジンの始動は、前記電動機を駆動させてそのエンジンの回転速度を点火可能な回転速度まで引き上げることを特徴とする。
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項３のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置において、前記ＨＶシステム始動手段は、前記電気式オイルポンプが始動可能となり、その電気式オイルポンプによって所定の油圧に昇圧された作動油が前記油圧制御回路に供給されると、前記機械式オイルポンプを停止させ、前記油圧制御回路への供給を前記電気式オイルポンプに切り換えることを特徴とする。
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至４のいずれかのハイブリッド車両用駆動装置の制御装置において、前記電気式差動部は、前記電動機の運転状態が制御されることにより、無段変速機構として作動することを特徴とする。
また、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれかのハイブリッド車両用駆動装置の制御装置において、前記油圧式自動変速部は、有段式の自動変速機であることを特徴とする。
請求項１にかかる発明のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、前記ハイブリッド車両のハイブリッドシステムの起動の際は、前記エンジンを始動させることで前記機械式オイルポンプを駆動させて作動油を所定の油圧まで昇圧させ、前記油圧制御回路にその所定の油圧を供給するＨＶシステム始動手段を備えるため、通常は前記電気式オイルポンプの立ち上がりを待った後、電気式オイルポンプによって前記油圧制御回路に所定の油圧を供給していたが、この電気式オイルポンプによる供給に先立って、機械式オイルポンプを駆動させて油圧制御回路に所定の油圧を供給することができる。このように、電気式オイルポンプの立上げの遅れを機械式オイルポンプで補うことで、ハイブリッドシステムの起動時間を短縮することができる。
また、請求項２にかかる発明のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、前記所定の油圧は、前記油圧式自動変速部に入力される入力トルクに対して、その油圧式自動変速部がその入力トルクを伝達できるトルク容量を得ることができる予め設定された所定の元圧に設定されているため、ハイブリッドシステムの起動が完了すると、直ぐに車両を発進させることができる。
また、請求項３にかかる発明のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、エンジンの始動は、前記電動機を駆動させてそのエンジンの回転速度を点火可能な回転速度まで引き上げるので、迅速にエンジンを始動させることができる。
また、請求項４にかかる発明のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、前記ＨＶシステム始動手段は、前記電気式オイルポンプが始動可能となり、その電気式オイルポンプによって所定の油圧に昇圧された作動油が前記油圧制御回路に供給されると、前記機械式オイルポンプを停止させ、前記油圧制御回路への供給を前記電気式オイルポンプに切り換えることで、オイルポンプを効率よく活用することができる。通常ハイブリッド車両は、車両の発進時などの低車速領域および低トルク領域においてはエンジン効率が低下する傾向にあるため、電動機の駆動力によって走行させて、エンジンを停止させる。これより、電気式オイルポンプによって油圧の供給が可能となると、機械式オイルポンプを停止、すなわちエンジンを停止することで、エンジンの駆動による燃費の低下を抑制することができる。
また、請求項５にかかる発明の車両用駆動装置の制御装置によれば、電気式差動部と変速部とで無段変速機が構成されるので、滑らかに駆動トルクを変化させることができる。なお、電気式差動部は、変速比を連続的に変化させて電気的な無段変速機として作動させる他に、変速比を段階的に変化させて有段変速機として作動させることもでき、車両用駆動装置の総合変速が段階的に変化させられて速やかに駆動トルクを得ることもできる。
また、請求項６にかかる発明の車両用駆動装置の制御装置によれば、たとえば電気的な無段変速機として機能させられる電気式差動部と有段式の油圧式自動変速部とで無段変速機が構成されるので、滑らかに駆動トルクを変化させることができるとともに、電気式差動部の変速比を一定となるように制御した状態においては電気式差動部と有段式の油圧式自動変速部とで有段変速機と同等の状態が構成され、ハイブリッド車両用駆動装置の総合変速が段階的に変化させられて速やかに駆動トルクを得ることもできる。
ここで、好適には、前記差動機構の回転要素は、前記入力軸およびエンジンに連結された第１要素と前記第１電動機に連結された第２要素と前記出力軸に連結された第３要素との３つの回転要素を有する遊星歯車装置であり、前記第１要素はその遊星歯車装置のキャリヤであり、前記第２要素はその遊星歯車装置のサンギヤであり、前記第３要素はその遊星歯車装置のリングギヤである。このようにすれば、前記差動機構の軸心方向寸法が小さくなる。また、差動機構が１つの遊星歯車装置によって簡単に構成される。
また、好適には、前記遊星歯車装置はシングルピニオン型の遊星歯車装置である。このようにすれば、前記差動機構の軸心方向寸法が小さくなる。また、差動機構が１つのシングルピニオン型遊星歯車装置によって簡単に構成される。
また、好適には、前記変速部の変速比（ギヤ比）と前記電気式差動部の変速比とに基づいて前記車両用駆動装置の総合変速比が形成されるものである。このようにすれば、変速部の変速比を利用することで駆動力が幅広く得られるようになる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両の駆動装置の一部を構成する変速機構１０を説明する骨子図である。図１において、変速機構１０は車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース１２（以下、ケース１２という）内において共通の軸心上に配設された入力回転部材としての入力軸１４と、この入力軸１４に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパー（振動減衰装置）などを介して間接に連結された無段変速部としての差動部１１と、その差動部１１と駆動輪３４（図７参照）との間の動力伝達経路で伝達部材（伝動軸）１８を介して直列に連結されている動力伝達部としての自動変速部２０と、この自動変速部２０に連結されている出力回転部材としての出力軸２２とを直列に備えている。この変速機構１０は、例えば車両において縦置きされるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型車両に好適に用いられるものであり、入力軸１４に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパーを介して直接的に連結された走行用の駆動力源として例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン８と一対の駆動輪３４との間に設けられて、エンジン８からの動力を動力伝達経路の一部を構成する差動歯車装置（終減速機）３２（図７参照）および一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪３４へ伝達する。なお、変速機構１０が本発明のハイブリッド車両用駆動装置に対応しており、差動部１１が本発明の電気式差動部に対応している。
また、変速機構１０内には、エンジン８の駆動によって連動して作動される機械式オイルポンプ４０が設けられており、この機械式オイルポンプ４０によって昇圧された油圧は、例えば自動変速部２０の変速段を成立させるための油圧式の係合装置の元圧として利用される。
このように、本実施例の変速機構１０においてはエンジン８と差動部１１とは直結されている。この直結にはトルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく連結されているということであり、例えば上記脈動吸収ダンパーなどを介する連結はこの直結に含まれる。なお、変速機構１０はその軸心に対して対称的に構成されているため、図１の骨子図においてはその下側が省略されている。以下の各実施例についても同様である。
差動部１１は、第１電動機Ｍ１と、入力軸１４に入力されたエンジン８の出力を機械的に分配する機械的機構であってエンジン８の出力を第１電動機Ｍ１および伝達部材１８に分配する差動機構としての動力分配機構１６と、伝達部材１８と一体的に回転するように作動的に連結されている第２電動機Ｍ２とを備えている。本実施例の第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２は発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、第１電動機Ｍ１は反力を発生させるためのジェネレータ（発電）機能を少なくとも備え、第２電動機Ｍ２は走行用の駆動力源として駆動力を出力するためのモータ（電動機）機能を少なくとも備える。
動力分配機構１６は、例えば「０．４１８」程度の所定のギヤ比ρ１を有するシングルピニオン型の第１遊星歯車装置２４を主体として構成されている。この第１遊星歯車装置２４は、第１サンギヤＳ１、第１遊星歯車Ｐ１、その第１遊星歯車Ｐ１を自転および公転可能に支持する第１キャリヤＣＡ１、第１遊星歯車Ｐ１を介して第１サンギヤＳ１と噛み合う第１リングギヤＲ１を回転要素（要素）として備えている。第１サンギヤＳ１の歯数をＺＳ１、第１リングギヤＲ１の歯数をＺＲ１とすると、上記ギヤ比ρ１はＺＳ１／ＺＲ１である。なお、動力分配機構１６が本発明の差動機構に対応している。
この動力分配機構１６においては、第１キャリヤＣＡ１は入力軸１４すなわちエンジン８に連結され、第１サンギヤＳ１は第１電動機Ｍ１に連結され、第１リングギヤＲ１は伝達部材１８に連結されている。このように構成された動力分配機構１６は、第１遊星歯車装置２４の３要素である第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣＡ１、第１リングギヤＲ１がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能なすなわち差動作用が働く差動状態とされることから、エンジン８の出力が第１電動機Ｍ１と伝達部材１８とに分配されるとともに、分配されたエンジン８の出力の一部で第１電動機Ｍ１から発生させられた電気エネルギで蓄電されたり第２電動機Ｍ２が回転駆動されるので、差動部１１（動力分配機構１６）は電気的な差動装置として機能させられて例えば差動部１１は所謂無段変速状態（電気的ＣＶＴ状態）とされて、エンジン８の所定回転に拘わらず伝達部材１８の回転が連続的に変化させられる。すなわち、差動部１１はその変速比γ０（入力軸１４の回転速度ＮＩＮ／伝達部材１８の回転速度Ｎ１８）が最小値γ０min から最大値γ０max まで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する。このように、動力分配機構１６（差動部１１）に動力伝達可能に連結された第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２、およびエンジン８の運転状態が制御されることにより、入力軸１４の回転速度と伝達部材１８の回転速度の差動状態が制御される無段変速機構として作動する。なお、本発明の伝達部材１８が本発明の差動機構の出力軸に対応している。
自動変速部２０は、差動部１１から駆動輪３４への動力伝達経路の一部を構成する有段式の自動変速機である。自動変速部２０は、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置２６、シングルピニオン型の第３遊星歯車装置２８、およびシングルピニオン型の第４遊星歯車装置３０を備え、有段式の自動変速機として機能する遊星歯車式の多段変速機である。第２遊星歯車装置２６は、第２サンギヤＳ２、第２遊星歯車Ｐ２、その第２遊星歯車Ｐ２を自転および公転可能に支持する第２キャリヤＣＡ２、第２遊星歯車Ｐ２を介して第２サンギヤＳ２と噛み合う第２リングギヤＲ２を備えており、例えば「０．５６２」程度の所定のギヤ比ρ２を有している。第３遊星歯車装置２８は、第３サンギヤＳ３、第３遊星歯車Ｐ３、その第３遊星歯車Ｐ３を自転および公転可能に支持する第３キャリヤＣＡ３、第３遊星歯車Ｐ３を介して第３サンギヤＳ３と噛み合う第３リングギヤＲ３を備えており、例えば「０．４２５」程度の所定のギヤ比ρ３を有している。第４遊星歯車装置３０は、第４サンギヤＳ４、第４遊星歯車Ｐ４、その第４遊星歯車Ｐ４を自転および公転可能に支持する第４キャリヤＣＡ４、第４遊星歯車Ｐ４を介して第４サンギヤＳ４と噛み合う第４リングギヤＲ４を備えており、例えば「０．４２１」程度の所定のギヤ比ρ４を有している。第２サンギヤＳ２の歯数をＺＳ２、第２リングギヤＲ２の歯数をＺＲ２、第３サンギヤＳ３の歯数をＺＳ３、第３リングギヤＲ３の歯数をＺＲ３、第４サンギヤＳ４の歯数をＺＳ４、第４リングギヤＲ４の歯数をＺＲ４とすると、上記ギヤ比ρ２はＺＳ２／ＺＲ２、上記ギヤ比ρ３はＺＳ３／ＺＲ３、上記ギヤ比ρ４はＺＳ４／ＺＲ４である。なお、自動変速部２０が本発明の油圧式自動変速部に対応している。
自動変速部２０では、第２サンギヤＳ２と第３サンギヤＳ３とが一体的に連結されて第２クラッチＣ２を介して伝達部材１８に選択的に連結されるとともに第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結され、第２キャリヤＣＡ２は第２ブレーキＢ２を介してケース１２に選択的に連結され、第４リングギヤＲ４は第３ブレーキＢ３を介してケース１２に選択的に連結され、第２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣＡ３と第４キャリヤＣＡ４とが一体的に連結されて出力軸２２に連結され、第３リングギヤＲ３と第４サンギヤＳ４とが一体的に連結されて第１クラッチＣ１を介して伝達部材１８に選択的に連結されている。
このように、自動変速部２０内と差動部１１（伝達部材１８）とは自動変速部２０の変速段を成立させるために用いられる第１クラッチＣ１または第２クラッチＣ２を介して選択的に連結されている。言い換えれば、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は、伝達部材１８と自動変速部２０との間の動力伝達経路すなわち差動部１１（伝達部材１８）から駆動輪３４への動力伝達経路を、その動力伝達経路の動力伝達を可能とする動力伝達可能状態と、その動力伝達経路の動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態とに選択的に切り換える係合装置として機能している。つまり、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとの一方が係合されることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、或いは第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が解放されることで上記動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされる。
また、この自動変速部２０は、解放側係合装置の解放と係合側係合装置の係合とによりクラッチツウクラッチ変速が実行されて各ギヤ段（変速段）が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速比γ（＝伝達部材１８の回転速度Ｎ１８／出力軸２２の回転速度ＮＯＵＴ）が各ギヤ段毎に得られる。例えば、図２の係合作動表に示されるように、第１クラッチＣ１および第３ブレーキＢ３の係合により変速比γ１が最大値例えば「３．３５７」程度である第１速ギヤ段が成立させられ、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２の係合により変速比γ２が第１速ギヤ段よりも小さい値例えば「２．１８０」程度である第２速ギヤ段が成立させられ、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１の係合により変速比γ３が第２速ギヤ段よりも小さい値例えば「１．４２４」程度である第３速ギヤ段が成立させられ、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合により変速比γ４が第３速ギヤ段よりも小さい値例えば「１．０００」程度である第４速ギヤ段が成立させられる。また、第２クラッチＣ２および第３ブレーキＢ３の係合により変速比γＲが第１速ギヤ段と第２速ギヤ段との間の値例えば「３．２０９」程度である後進ギヤ段（後進変速段）が成立させられる。また、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、および第３ブレーキＢ３の解放によりニュートラル「Ｎ」状態とされる。
前記第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、および第３ブレーキＢ３（以下、特に区別しない場合はクラッチＣ、ブレーキＢと表す）は、従来の車両用自動変速機においてよく用いられている係合要素としての油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本または２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介挿されている両側の部材を選択的に連結するためのものである。
以上のように構成された変速機構１０において、無段変速機として機能する差動部１１と自動変速部２０とで全体として無段変速機が構成される。また、差動部１１の変速比を一定となるように制御することにより、差動部１１と自動変速部２０とで有段変速機と同等の状態を構成することが可能とされる。
具体的には、差動部１１が無段変速機として機能し、且つ差動部１１に直列の自動変速部２０が有段変速機として機能することにより、自動変速部２０の少なくとも１つの変速段Ｍに対して自動変速部２０に入力される回転速度（以下、自動変速部２０の入力回転速度）すなわち伝達部材１８の回転速度（以下、伝達部材回転速度Ｎ１８）が無段的に変化させられてその変速段Ｍにおいて無段的な変速比幅が得られる。したがって、変速機構１０の総合変速比γＴ（＝入力軸１４の回転速度ＮＩＮ／出力軸２２の回転速度ＮＯＵＴ）が無段階に得られ、変速機構１０において無段変速機が構成される。この変速機構１０の総合変速比γＴは、差動部１１の変速比γ０と自動変速部２０の変速比γとに基づいて形成される変速機構１０全体としてのトータル変速比γＴである。
例えば、図２の係合作動表に示される自動変速部２０の第１速ギヤ段乃至第４速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対し伝達部材回転速度Ｎ１８が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって、変速機構１０全体としてのトータル変速比γＴが無段階に得られる。
また、差動部１１の変速比が一定となるように制御され、且つクラッチＣおよびブレーキＢが選択的に係合作動させられて第１速ギヤ段乃至第４速ギヤ段のいずれか或いは後進ギヤ段（後進変速段）が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速機構１０のトータル変速比γＴが各ギヤ段毎に得られる。したがって、変速機構１０において有段変速機と同等の状態が構成される。
例えば、差動部１１の変速比γ０が「１」に固定されるように制御されると、図２の係合作動表に示されるように自動変速部２０の第１速ギヤ段乃至第４速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対応する変速機構１０のトータル変速比γＴが各ギヤ段毎に得られる。また、自動変速部２０の第４速ギヤ段において差動部１１の変速比γ０が「１」より小さい値例えば０．７程度に固定されるように制御されると、第４速ギヤ段よりも小さい値例えば「０．７」程度であるトータル変速比γＴが得られる。
図３は、差動部１１と自動変速部２０とから構成される変速機構１０において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。この図３の共線図は、各遊星歯車装置２４、２６、２８、３０のギヤ比ρの関係を示す横軸と、相対的回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、横線Ｘ１が回転速度零を示し、横線Ｘ２が回転速度「１．０」すなわち入力軸１４に連結されたエンジン８の回転速度ＮＥを示し、横線ＸＧが伝達部材１８の回転速度を示している。
また、差動部１１を構成する動力分配機構１６の３つの要素に対応する３本の縦線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３は、左側から順に第２回転要素（第２要素）ＲＥ２に対応する第１サンギヤＳ１、第１回転要素（第１要素）ＲＥ１に対応する第１キャリヤＣＡ１、第３回転要素（第３要素）ＲＥ３に対応する第１リングギヤＲ１の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は第１遊星歯車装置２４のギヤ比ρ１に応じて定められている。さらに、自動変速部２０の５本の縦線Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８は、左から順に、第４回転要素（第４要素）ＲＥ４に対応し且つ相互に連結された第２サンギヤＳ２および第３サンギヤＳ３を、第５回転要素（第５要素）ＲＥ５に対応する第２キャリヤＣＡ２を、第６回転要素（第６要素）ＲＥ６に対応する第４リングギヤＲ４を、第７回転要素（第７要素）ＲＥ７に対応し且つ相互に連結された第２リングギヤＲ２、第３キャリヤＣＡ３、第４キャリヤＣＡ４を、第８回転要素（第８要素）ＲＥ８に対応し且つ相互に連結された第３リングギヤＲ３、第４サンギヤＳ４をそれぞれ表し、それらの間隔は第２、第３、第４遊星歯車装置２６、２８、３０のギヤ比ρ２、ρ３、ρ４に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリヤとの間が「１」に対応する間隔とされるとキャリヤとリングギヤとの間が遊星歯車装置のギヤ比ρに対応する間隔とされる。すなわち、差動部１１では縦線Ｙ１とＹ２との縦線間が「１」に対応する間隔に設定され、縦線Ｙ２とＹ３との間隔はギヤ比ρ１に対応する間隔に設定される。また、自動変速部２０では各第２、第３、第４遊星歯車装置２６、２８、３０毎にそのサンギヤとキャリヤとの間が「１」に対応する間隔に設定され、キャリヤとリングギヤとの間がρに対応する間隔に設定される。
上記図３の共線図を用いて表現すれば、本実施例の変速機構１０は、動力分配機構１６（差動部１１）において、第１遊星歯車装置２４の第１回転要素ＲＥ１（第１キャリヤＣＡ１）が入力軸１４すなわちエンジン８に連結され、第２回転要素ＲＥ２が第１電動機Ｍ１に連結され、第３回転要素（第１リングギヤＲ１）ＲＥ３が伝達部材１８および第２電動機Ｍ２に連結されて、入力軸１４の回転を伝達部材１８を介して自動変速部２０へ伝達する（入力させる）ように構成されている。このとき、Ｙ２とＸ２の交点を通る斜めの直線Ｌ０により第１サンギヤＳ１の回転速度と第１リングギヤＲ１の回転速度との関係が示される。
例えば、差動部１１においては、第１回転要素ＲＥ１乃至第３回転要素ＲＥ３が相互に相対回転可能とされる差動状態とされており、直線Ｌ０と縦線Ｙ３との交点で示される第１リングギヤＲ１の回転速度が車速Ｖに拘束されて略一定である場合には、エンジン回転速度ＮＥを制御することによって直線Ｌ０と縦線Ｙ２との交点で示される第１キャリヤＣＡ１の回転速度が上昇或いは下降させられると、直線Ｌ０と縦線Ｙ１との交点で示される第１サンギヤＳ１の回転速度すなわち第１電動機Ｍ１の回転速度が上昇或いは下降させられる。
また、差動部１１の変速比γ０が「１」に固定されるように第１電動機Ｍ１の回転速度を制御することによって第１サンギヤＳ１の回転がエンジン回転速度ＮＥと同じ回転とされると、直線Ｌ０は横線Ｘ２と一致させられ、エンジン回転速度ＮＥと同じ回転で第１リングギヤＲ１の回転速度すなわち伝達部材１８が回転させられる。或いは、差動部１１の変速比γ０が「１」より小さい値例えば０．７程度に固定されるように第１電動機Ｍ１の回転速度を制御することによって第１サンギヤＳ１の回転が零とされると、エンジン回転速度ＮＥよりも増速された回転で伝達部材回転速度Ｎ１８が回転させられる。
また、自動変速部２０において第４回転要素ＲＥ４は第２クラッチＣ２を介して伝達部材１８に選択的に連結されるとともに第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結され、第５回転要素ＲＥ５は第２ブレーキＢ２を介してケース１２に選択的に連結され、第６回転要素ＲＥ６は第３ブレーキＢ３を介してケース１２に選択的に連結され、第７回転要素ＲＥ７は出力軸２２に連結され、第８回転要素ＲＥ８は第１クラッチＣ１を介して伝達部材１８に選択的に連結されている。
自動変速部２０では、差動部１１において出力回転部材である伝達部材１８（第３回転要素ＲＥ３）の回転が第１クラッチＣ１が係合されることで第８回転要素ＲＥ８に入力されると、図３に示すように、第１クラッチＣ１と第３ブレーキＢ３とが係合させられることにより、第８回転要素ＲＥ８の回転速度を示す縦線Ｙ８と横線ＸＧとの交点と第６回転要素ＲＥ６の回転速度を示す縦線Ｙ６と横線Ｘ１との交点とを通る斜めの直線Ｌ１と、出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第１速（1st）の出力軸２２の回転速度が示される。同様に、第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とが係合させられることにより決まる斜めの直線Ｌ２と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第２速（2nd）の出力軸２２の回転速度が示され、第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１とが係合させられることにより決まる斜めの直線Ｌ３と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第３速（3rd）の出力軸２２の回転速度が示され、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とが係合させられることにより決まる水平な直線Ｌ４と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第４速（4th）の出力軸２２の回転速度が示される。
図４は、本実施例の変速機構１０を制御するための電子制御装置８０に入力される信号及びその電子制御装置８０から出力される信号を例示している。この電子制御装置８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン８、第１、第２電動機Ｍ１、Ｍ２に関するハイブリッド駆動制御、自動変速部２０の変速制御等の駆動制御を実行するものである。
電子制御装置８０には、図４に示すような各センサやスイッチなどから、エンジン水温ＴＥＭＰＷを表す信号、シフトレバー５２（図６参照）のシフトポジションＰＳＨや「Ｍ」ポジションにおける操作回数等を表す信号、エンジン８の回転速度であるエンジン回転速度ＮＥを表す信号、ギヤ比列設定値を表す信号、Ｍモード（手動変速走行モード）を指令する信号、エアコンの作動を表す信号、出力軸２２の回転速度（以下、出力軸回転速度）ＮＯＵＴに対応する車速Ｖを表す信号、自動変速部２０の作動油温ＴＯＩＬを表す信号、サイドブレーキ操作を表す信号、フットブレーキ操作を表す信号、触媒温度を表す信号、運転者の出力要求量に対応するアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａccを表す信号、カム角を表す信号、スノーモード設定を表す信号、車両の前後加速度Ｇを表す信号、オートクルーズ走行を表す信号、車両の重量（車重）を表す信号、各車輪の車輪速を表す信号、第１電動機Ｍ１の回転速度ＮＭ１（以下、第１電動機回転速度ＮＭ１という）を表す信号、第２電動機Ｍ２の回転速度ＮＭ２（以下、第２電動機回転速度ＮＭ２という）を表す信号、蓄電装置５６（図７参照）の充電容量（充電状態）ＳＯＣを表す信号などが、それぞれ供給される。
また、上記電子制御装置８０からは、エンジン出力を制御するエンジン出力制御装置５８（図７参照）への制御信号例えばエンジン８の吸気管６０に備えられた電子スロットル弁６２のスロットル弁開度θＴＨを操作するスロットルアクチュエータ６４への駆動信号や燃料噴射装置６６による吸気管６０或いはエンジン８の筒内への燃料供給量を制御する燃料供給量信号や点火装置６８によるエンジン８の点火時期を指令する点火信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、電動機Ｍ１およびＭ２の作動を指令する指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション（操作位置）表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するＡＢＳアクチュエータを作動させるためのＡＢＳ作動信号、Ｍモードが選択されていることを表示させるＭモード表示信号、差動部１１や自動変速部２０の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路７０（図５、図７参照）に含まれる電磁弁（リニアソレノイドバルブ）を作動させるバルブ指令信号、この油圧制御回路７０に設けられたレギュレータバルブ（調圧弁）によりライン油圧ＰＬを調圧するための信号、そのライン油圧ＰＬが調圧されるための元圧の油圧源である機械式オイルポンプ４０および電気式オイルポンプ７６を作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
図５は、油圧制御回路７０のうちクラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１〜Ｂ３の各油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＢ１、ＡＢ２、ＡＢ３の作動を制御するリニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ５に関する回路図である。
図５において、各油圧アクチュエータＡＣ１、ＡＣ２、ＡＢ１、ＡＢ２、ＡＢ３には、ライン油圧ＰＬがそれぞれリニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ５により電子制御装置８０からの指令信号に応じた係合圧ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３に調圧されてそれぞれ直接的に供給されるようになっている。このライン油圧ＰＬは、エンジン８により回転駆動される機械式オイルポンプ４０や機械式オイルポンプ４０と独立して設けられた電気式オイルポンプ７６から発生する油圧を元圧として例えばリリーフ型調圧弁（レギュレータバルブ）によって、アクセル開度或いはスロットル開度で表されるエンジン負荷等に応じた値に調圧されるようになっている。なお、機械式オイルポンプ４０および電気式オイルポンプ７６はそれぞれ独立して作動が可能となっており、互いに昇圧させた作動油を油圧制御回路７０に供給する。
リニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ５は、基本的には何れも同じ構成で、電子制御装置８０により独立に励磁、非励磁され、各油圧アクチュエータＡＣ１、ＡＣ２、ＡＢ１、ＡＢ２、ＡＢ３の油圧が独立に調圧制御されてクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１、Ｂ２の係合圧ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３が制御される。そして、自動変速部２０は、例えば図２の係合作動表に示すように予め定められた係合装置が係合されることによって各変速段が成立させられる。また、自動変速部２０の変速制御においては、例えば変速に関与するクラッチＣやブレーキＢの解放と係合とが同時に制御される所謂クラッチツウクラッチ変速が実行される。
図６は複数種類のシフトポジションＰＳＨを人為的操作により切り換える切換装置としてのシフト操作装置５０の一例を示す図である。このシフト操作装置５０は、例えば運転席の横に配設され、複数種類のシフトポジションＰＳＨを選択するために操作されるシフトレバー５２を備えている。
そのシフトレバー５２は、変速機構１０内つまり自動変速部２０内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ自動変速部２０の出力軸２２をロックするための駐車ポジション「Ｐ（パーキング）」、後進走行のための後進走行ポジション「Ｒ（リバース）」、変速機構１０内の動力伝達経路が遮断された中立状態とするための中立ポジション「Ｎ（ニュートラル）」、自動変速モードを成立させて差動部１１の無段的な変速比幅と自動変速部２０の第１速ギヤ段乃至第４速ギヤ段の範囲で自動変速制御される各ギヤ段とで得られる変速機構１０の変速可能なトータル変速比γＴの変化範囲内で自動変速制御を実行させる前進自動変速走行ポジション「Ｄ（ドライブ）」、または手動変速走行モード（手動モード）を成立させて自動変速部２０における高速側の変速段を制限する所謂変速レンジを設定するための前進手動変速走行ポジション「Ｍ（マニュアル）」へ手動操作されるように設けられている。
上記シフトレバー５２の各シフトポジションＰＳＨへの手動操作に連動して図２の係合作動表に示す後進ギヤ段「Ｒ」、ニュートラル「Ｎ」、前進ギヤ段「Ｄ」における各変速段等が成立するように、例えば油圧制御回路７０が電気的に切り換えられる。
上記「Ｐ」乃至「Ｍ」ポジションに示す各シフトポジションＰＳＨにおいて、「Ｐ」ポジションおよび「Ｎ」ポジションは、車両を走行させないときに選択される非走行ポジションであって、例えば図２の係合作動表に示されるように第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２のいずれもが解放されるような自動変速部２０内の動力伝達経路が遮断された車両を駆動不能とする第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２による動力伝達経路の動力伝達遮断状態へ切換えを選択するための非駆動ポジションである。また、「Ｒ」ポジション、「Ｄ」ポジションおよび「Ｍ」ポジションは、車両を走行させるときに選択される走行ポジションであって、例えば図２の係合作動表に示されるように第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方が係合されるような自動変速部２０内の動力伝達経路が連結された車両を駆動可能とする第１クラッチＣ１および／または第２クラッチＣ２による動力伝達経路の動力伝達可能状態への切換えを選択するための駆動ポジションでもある。
具体的には、シフトレバー５２が「Ｐ」ポジション或いは「Ｎ」ポジションから「Ｒ」ポジションへ手動操作されることで、第２クラッチＣ２が係合されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされ、シフトレバー５２が「Ｎ」ポジションから「Ｄ」ポジションへ手動操作されることで、少なくとも第１クラッチＣ１が係合されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされる。また、シフトレバー５２が「Ｒ」ポジションから「Ｐ」ポジション或いは「Ｎ」ポジションへ手動操作されることで、第２クラッチＣ２が解放されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされ、シフトレバー５２が「Ｄ」ポジションから「Ｎ」ポジションへ手動操作されることで、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が解放されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされる。
図７は、電子制御装置８０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図７において、有段変速制御手段８２は、図８に示すような車速Ｖと自動変速部２０の出力トルクＴＯＵＴとを変数として予め記憶されたアップシフト線（実線）およびダウンシフト線（一点鎖線）を有する関係（変速線図、変速マップ）から実際の車速Ｖおよび自動変速部２０の要求出力トルクＴＯＵＴで示される車両状態に基づいて、自動変速部２０の変速を実行すべきか否かを判断しすなわち自動変速部２０の変速すべき変速段を判断し、その判断した変速段が得られるように自動変速部２０の自動変速制御を実行する。
このとき、有段変速制御手段８２は、例えば図２に示す係合表に従って変速段が達成されるように、自動変速部２０の変速に関与する油圧式摩擦係合装置を係合および／または解放させる指令（変速出力指令、油圧指令）を、すなわち自動変速部２０の変速に関与する解放側係合装置を解放すると共に係合側係合装置を係合することによりクラッチツウクラッチ変速を実行させる指令を油圧制御回路７０へ出力する。油圧制御回路７０は、その指令に従って、例えば解放側係合装置を解放すると共に係合側係合装置を係合して自動変速部２０の変速が実行されるように、油圧制御回路７０内のリニアソレノイドバルブＳＬを作動させてその変速に関与する油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを作動させる。
ハイブリッド制御手段８４は、エンジン８を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン８と第２電動機Ｍ２との駆動力の配分や第１電動機Ｍ１の発電による反力を最適になるように変化させて差動部１１の電気的な無段変速機としての変速比γ０を制御する。例えば、そのときの走行車速Ｖにおいて、運転者の出力要求量としてのアクセル開度Ａccや車速Ｖから車両の目標（要求）出力を算出し、その車両の目標出力と充電要求値から必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第２電動機Ｍ２のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力を算出し、その目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度ＮＥとエンジントルクＴＥとなるようにエンジン８を制御するとともに第１電動機Ｍ１の発電量を制御する。
例えば、ハイブリッド制御手段８４は、その制御を動力性能や燃費向上などのために自動変速部２０の変速段を考慮して実行する。このようなハイブリッド制御では、エンジン８を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度ＮＥと車速Ｖおよび自動変速部２０の変速段で定まる伝達部材１８の回転速度とを整合させるために、差動部１１が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、ハイブリッド制御手段８４は、エンジン回転速度ＮＥとエンジン８の出力トルク（エンジントルク）ＴＥとで構成される二次元座標内において無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に求められて記憶された図９の破線に示すようなエンジン８の最適燃費率曲線（燃費マップ、関係）に沿ってエンジン８が作動させられるように、例えば目標出力（トータル目標出力、要求駆動力）を充足するために必要なエンジン出力を発生するためのエンジントルクＴＥとエンジン回転速度ＮＥとなるように、変速機構１０のトータル変速比γＴの目標値を定め、その目標値が得られるように自動変速部２０の変速段を考慮して差動部１１の変速比γ０を制御し、トータル変速比γＴをその変速可能な変化範囲内で制御する。
このとき、ハイブリッド制御手段８４は、第１電動機Ｍ１により発電された電気エネルギをインバータ５４を通して蓄電装置５６や第２電動機Ｍ２へ供給するので、エンジン８の動力の主要部は機械的に伝達部材１８へ伝達されるが、エンジン８の動力の一部は第１電動機Ｍ１の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ５４を通してその電気エネルギが第２電動機Ｍ２へ供給され、その第２電動機Ｍ２が駆動されて第２電動機Ｍ２から伝達部材１８へ伝達される。この電気エネルギの発生から第２電動機Ｍ２で消費されるまでに関連する機器により、エンジン８の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。
また、ハイブリッド制御手段８４は、車両の停止中又は走行中に拘わらず、差動部１１の電気的ＣＶＴ機能によって第１電動機回転速度ＮＭ１および／または第２電動機回転速度ＮＭ２を制御してエンジン回転速度ＮＥを略一定に維持したり任意の回転速度に回転制御させられる。言い換えれば、ハイブリッド制御手段８４は、エンジン回転速度ＮＥを略一定に維持したり任意の回転速度に制御しつつ第１電動機回転速度ＮＭ１および／または第２電動機回転速度ＮＭ２を任意の回転速度に回転制御することができる。
例えば、図３の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段８４は車両走行中にエンジン回転速度ＮＥを引き上げる場合には、車速Ｖ（駆動輪３４）に拘束される第２電動機回転速度ＮＭ２を略一定に維持しつつ第１電動機回転速度ＮＭ１の引き上げを実行する。また、ハイブリッド制御手段８４は自動変速部２０の変速中にエンジン回転速度ＮＥを略一定に維持する場合には、エンジン回転速度ＮＥを略一定に維持しつつ自動変速部２０の変速に伴う第２電動機回転速度ＮＭ２の変化とは反対方向に第１電動機回転速度ＮＭ１を変化させる。
また、ハイブリッド制御手段８４は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ６４により電子スロットル弁６２を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置６６による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置６８による点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせてエンジン出力制御装置５８に出力して、必要なエンジン出力を発生するようにエンジン８の出力制御を実行するエンジン出力制御手段を機能的に備えている。
例えば、ハイブリッド制御手段８４は、基本的には図示しない予め記憶された関係からアクセル開度Ａccに基づいてスロットルアクチュエータ６０を駆動し、アクセル開度Ａccが増加するほどスロットル弁開度θＴＨを増加させるようにスロットル制御を実行する。また、このエンジン出力制御装置５８は、ハイブリッド制御手段８４による指令に従って、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ６４により電子スロットル弁６２を開閉制御する他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置６６による燃料噴射を制御し、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置６８による点火時期を制御するなどしてエンジントルク制御を実行する。
また、ハイブリッド制御手段８４は、エンジン８の停止又はアイドル状態に拘わらず、差動部１１の電気的ＣＶＴ機能（差動作用）によってモータ走行させることができる。例えば、ハイブリッド制御手段８４は、一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクＴＯＵＴ域すなわち低エンジントルクＴＥ域、或いは車速Ｖの比較的低車速域すなわち低負荷域において、モータ走行を実行する。また、ハイブリッド制御手段８４は、このモータ走行時には、停止しているエンジン８の引き摺りを抑制して燃費を向上させるために、第１電動機回転速度ＮＭ１を負の回転速度で制御して例えば第１電動機Ｍ１を無負荷状態とすることにより空転させて、差動部１１の電気的ＣＶＴ機能（差動作用）により必要に応じてエンジン回転速度ＮＥを零乃至略零に維持する。
また、ハイブリッド制御手段８４は、エンジン走行領域であっても、上述した電気パスによる第１電動機Ｍ１からの電気エネルギおよび／または蓄電装置５６からの電気エネルギを第２電動機Ｍ２へ供給し、その第２電動機Ｍ２を駆動して駆動輪３４にトルクを付与することにより、エンジン８の動力を補助するための所謂トルクアシストが可能である。
また、ハイブリッド制御手段８４は、第１電動機Ｍ１を無負荷状態として自由回転すなわち空転させることにより、差動部１１がトルクの伝達を不能な状態すなわち差動部１１内の動力伝達経路が遮断された状態と同等の状態であって、且つ差動部１１からの出力が発生されない状態とすることが可能である。すなわち、ハイブリッド制御手段８４は、第１電動機Ｍ１を無負荷状態とすることにより差動部１１をその動力伝達経路が電気的に遮断される中立状態（ニュートラル状態）とすることが可能である。
また、ハイブリッド制御手段８４は、アクセルオフの惰性走行時（コースト走行時）やフットブレーキによる制動時などには、燃費を向上させるために車両の運動エネルギすなわち駆動輪３４からエンジン８側へ伝達される逆駆動力により第２電動機Ｍ２を回転駆動させて発電機として作動させ、その電気エネルギすなわち第２電動機発電電流をインバータ５４を介して蓄電装置５６へ充電する回生制御手段としての機能を有する。この回生制御は、蓄電装置５６の充電容量ＳＯＣやブレーキペダル操作量に応じた制動力を得るための油圧ブレーキによる制動力の制動力配分等に基づいて決定された回生量となるように制御される。
ＨＶシステム始動手段８６は、本発明の要部であり、車両の始動が可能となるハイブリッドシステムの起動を速やかに完了させるためのものである。なお、ハイブリッドシステム起動が完了された状態とは、自動変速部２０のクラッチＣやブレーキＢなどの油圧式摩擦係合装置に走行が可能となる程度の油圧が供給可能となり、車両が直ぐにでも走行可能な状態を意味する。また、車両の始動は、通常、第２電動機Ｍ２によって駆動され、エンジン８は停止された状態となる。以後、第２電動機Ｍ２による始動を前提として説明する。
一般に、ハイブリッドシステムを起動させるためのスタータスイッチＳＴが押入されると、高電圧回路のシステムチェック等が実行される。そして、このシステムチェックによって高電圧回路が正常と判定されて、はじめて高電圧系が作動可能となる。さらに、本実施例のような自動変速部２０を有するハイブリッド車両では、一般に、高圧電源をＤＣＤＣコンバータ７４を介して降圧させ、これを電源として電気式オイルポンプ７６を駆動させることで、自動変速部２０の油圧式摩擦係合装置に油圧制御回路７０を介して好適な油圧が供給される。このように、ハイブリッドシステム起動開始から完了までに上述のような工程を経るため、車両走行までには時間を要し、車両操作者には、この待ち時間のために違和感を与える可能性があった。ＨＶシステム始動手段８６は、この待ち時間を短縮することで、車両操作者に与える違和感を抑制する。
ＨＶシステム始動手段８６は、ＳＴスイッチ判定手段８８、高電圧回路立上判定手段９０、およびコンバータ立上判定手段９２の各種判定手段に基づいて実行される。
ＳＴスイッチ判定手段８８は、ハイブリッドシステムを起動させるためのスタータスイッチＳＴが押入されたか否か、すなわちハイブリッドシステムの起動要求が為されたか否かを判定するものである。具体的には、図示しないキーを車両のキースロットに挿入された状態でスタータスイッチＳＴ（パワースイッチ）が押入されたか否かを判定する。なお、このハイブリッドシステムの起動要求は、例えばブレーキペダルの踏み込みなど、他の条件を組み合わせてもよい。そして、スタータスイッチＳＴが押入されると、例えば車両操作者が確認可能なメータ内等に設けられている走行可能インジケータランプ７８（以後、ＲＥＡＤＹランプ７８と記載する）を点滅させる。なお、このＲＥＡＤＹランプ７８の点滅中はハイブリッドシステムの起動中を示し、ＲＥＡＤＹランプ７８が点灯すると、ハイブリッドシステムの起動完了を意味し、本発明では、このＲＥＡＤＹランプ７８の点滅時間を短縮化させる。
高電圧回路立上判定手段９０は、高電圧回路が立ち上げられたか否かを判定する。具体的には、例えばハイブリッドシステムの高電圧回路のシステムチェックや高電圧回路の電源の接続および遮断を行うリレーの切換などが実施されたか否かを判定する。ここで、高電圧回路が立ち上げられると、高電圧系の装置の作動が可能となるため、例えば第１電動機Ｍ１や第２電動機Ｍ２などが作動可能となる。
コンバータ立上判定手段９２は、ＤＣＤＣコンバータ７４の立上が完了したか否かを判定する。ＤＣＤＣコンバータ７４は、高圧系の高圧電源を例えば１２乃至４２Ｖ程度の電圧に降圧させて、車両のランプ、オーディオ、或いは本発明の要部でもある電気式オイルポンプ７６などを作動可能にする。コンバータ立上判定手段９２は、例えばＤＣＤＣコンバータ７４から出力される作動信号に基づいてＤＣＤＣＤコンバータ７４の立上完了を判定する。
ＨＶシステム始動手段８６は、ＲＥＡＤＹランプ７８の押入、すなわちハイブリッドシステムの起動要求から立上完了までを速やかに実行するように制御する。なお、ハイブリッドシステムの立上完了は、自動変速部２０の油圧式摩擦係合装置に走行可能なトルク容量を有するような油圧が供給可能な状態を意味する。
スタータスイッチＳＴの押入がＳＴスイッチ判定手段８８によって判定されると、ＨＶシステム始動手段８６は、ハイブリッド制御手段８４に高電圧回路の立上指令を出力する。そして、高電圧回路が立ち上がり高電圧回路立上判定手段９０によって高電圧系が作動可能と判定されると、ＨＶシステム始動手段８６は、停止状態のエンジン８を始動させることで、機械式オイルポンプ４０を駆動させる。エンジン８の始動は、第１電動機Ｍ１を駆動させることで、差動部１１の差動作用により、エンジン回転速度ＮＥをエンジン点火可能な回転速度まで引き上げた後、エンジン出力制御装置５８によってエンジン８を始動させる。ＨＶシステム始動手段８６は、このエンジン８を始動させることで、機械式オイルポンプ４０を駆動させて作動油を所定の油圧まで昇圧させ、油圧制御回路にその所定の油圧を供給する。
この所定の油圧は、例えば理論的或いは実験的に予め設定され、具体的には、車両発進時において自動変速部２０に入力される入力トルクに対して、自動変速部２０の油圧式摩擦係合装置がその入力トルクを伝達可能となるトルク容量を得ることができる予め設定された所定の油圧（元圧）に設定されている。例えば、アクセル開度Ａccなどから車両発進時に自動変速部２０に入力される入力トルクが算出されると、油圧式摩擦係合装置（具体的には第１速ギヤ段において、第１クラッチＣ１および第３ブレーキＢ３）がその入力トルクを伝達可能（許容可能）となる大きさの係合圧が決定される。この係合圧が油圧式摩擦係合装置に供給可能となるように、油圧制御回路７０に供給される元圧が決定され、作動油が機械式オイルポンプ４０によってその元圧にまで昇圧される。この元圧が、前記所定の油圧に対応するものであり、燃費を抑制するため油圧式摩擦係合装置に滑りが生じない範囲で最小限の油圧に設定されている。なお、機械式オイルポンプ４０による所定の油圧への昇圧は、必ずもエンジン８を始動させる必要はなく、エンジン８に燃料を供給せず（フューエルカット）、第１電動機Ｍ１の駆動力のみによってエンジン８を回転させて機械式オイルポンプ４０を駆動させてもよい。
また、ＨＶシステム始動手段８６は、高電圧回路の立上が完了すると、ＤＣＤＣコンバータ７４の立上を実行する。そして、コンバータ立上判定手段９２に基づいてＤＣＤＣコンバータ７４の立上完了が判定されると、ＤＣＤＣコンバータ７４の降圧された電源によって作動する電気式オイルポンプ７６が始動可能となる。この電気式オイルポンプ７６によって、作動油を前記機械式オイルポンプ４０による所定の油圧と同様の油圧に昇圧させ、油圧制御回路７０へ元圧として供給する。また、電気式オイルポンプ７６によって所定の油圧が油圧制御回路７０に供給されると、エンジン８を停止させることで機械式オイルポンプ４０を停止させて、油圧制御回路７０への供給を電気式オイルポンプ７６に切り換える。
ここで、ＨＶシステム制御手段８６は、作動油が機械式オイルポンプ４０によって前記所定の油圧に昇圧されて油圧制御回路７０に元圧として供給されると、車両の発進が可能、すなわちハイブリッドシステム立上完了と判定され、ＲＥＡＤＹランプ７８を点灯させる。なお、作動油の昇圧判定は、例えば油圧制御回路７０の元圧が供給される油路に設けられている図示しない圧力センサによって油圧を検出し、検出された作動油が所定の油圧以上であるか否かによって判定される。
このようにすることで、電気式オイルポンプ７６の始動による自動変速部２０の油圧式摩擦係合装置への所定油圧の供給を待つことなく、機械式オイルポンプ４０によって自動変速部２０の油圧式摩擦係合装置に所定油圧が供給され、車両の始動が可能となる。すなわち、従来の電気式オイルポンプ７６による油圧制御回路７０への供給に対して、先行して機械式オイルポンプ４０によって油圧制御回路７０へ油圧を供給する分だけ油圧制御回路７０の油圧の立ち上がりが早くなり、ハイブリッドシステムの起動時間が早くなる。
図１０は、電子制御装置８０の制御作動の要部すなわちハイブリッドシステムの起動を速やかに実行するための制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至は数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。
先ず、ＳＴスイッチ判定手段８８に対応するステップＳ１（以下、ステップを省略する）において、スタータスイッチＳＴが押入されたか否か、すなわちハイブリッドシステムの起動が要求されたか否かを判定する。Ｓ１が否定されると、本ルーチンは終了させられる。
一方、Ｓ１が肯定されると、ＲＥＡＤＹランプ７８が点滅させられると共に、高電圧回路立上判定手段９０に対応するＳ２において、高電圧回路の立ち上がりが完了したか否かが判定される。Ｓ２が否定されると、本ルーチンは終了させられる。
一方、Ｓ２が肯定されると、ＨＶシステム始動手段８６に対応するＳ３において、第１電動機Ｍ１を駆動させて停止状態のエンジン８を始動させる。これにより、機械式オイルポンプ４０が駆動されて、自動変速部２０の油圧制御回路７０に所定の油圧が供給される。そして、自動変速部２０の油圧制御回路７０に所定の油圧が供給されたと判定されると、ＲＥＡＤＹランプ７８が点灯させられる。このとき、車両の始動が可能となる。そして、コンバータ立上判定手段９２に対応するＳ４において、ＤＣＤＣコンバータ７４の立上が完了したか否かが判定される。Ｓ４が否定されると、本ルーチンが終了させられる。
一方、Ｓ４が肯定されると、ＨＶシステム始動手段８６に対応するＳ５において、電気式オイルポンプ７６を始動させて電気式オイルポンプ７６側から昇圧された油圧を油圧制御回路７０に供給し、本ルーチンが終了させられる。ここで、電気式オイルポンプ７６によって油圧制御回路７０への所定の油圧の供給が可能と判定されると、エンジン８を停止させて機械式オイルポンプ４０による所定油圧の供給を停止する。
上述のように、本実施例のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、ハイブリッド車両のハイブリッドシステムの起動の際は、エンジン８を始動させることで機械式オイルポンプ４０を駆動させて作動油を所定の油圧まで昇圧させ、油圧制御回路７０にその所定の油圧を供給するＨＶシステム始動手段８６を備えることで、通常は電気式オイルポンプ７６の立ち上がりを待った後、電気式オイルポンプ７６によって油圧制御回路７０に所定の油圧を供給していたが、この電気式オイルポンプ７６による供給に先立って、機械式オイルポンプ４０を駆動させて油圧制御回路７０に所定の油圧を供給することができる。このように、電気式オイルポンプ７６の立上げの遅れを機械式オイルポンプ４０で補うことで、ハイブリッドシステムの起動時間を短縮することができる。
また、前述の実施例のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、所定の油圧は、自動変速部２０に入力される入力トルクに対して、その自動変速部がその２０入力トルクを伝達できるトルク容量を有するような元圧に設定されているため、ハイブリッドシステムの起動が完了すると、直ぐに車両を発進させることができる。
また、前述の実施例のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、エンジン８の始動は、第１電動機Ｍ１を駆動させてそのエンジン８の回転速度ＮＥを点火可能な回転速度まで引き上げるので、迅速にエンジン８を始動させることができる。
また、前述の実施例のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、ＨＶシステム始動手段８６は、電気式オイルポンプ７６が始動可能となり、その電気式オイルポンプ７６によって所定の油圧に昇圧された作動油が油圧制御回路７０に供給されると、機械式オイルポンプ４０を停止させ、油圧制御回路７０への供給を電気式オイルポンプ７６に切り換えることで、オイルポンプを効率よく活用することができる。通常ハイブリッド車両においては、車両の発進時などの低車速領域および低トルク領域はエンジン効率が低下する傾向にあるため、第２電動機Ｍ２の駆動力によって走行させて、エンジン８を停止させる。これより、電気式オイルポンプ７６によって油圧の供給が可能となると、機械式オイルポンプ４０を停止、すなわちエンジン８を停止することで、エンジン８の駆動による燃費の低下を抑制することができる。
また、前述の実施例のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、差動部１１と自動変速部２０とで無段変速機が構成されるので、滑らかに駆動トルクを変化させることができる。なお、差動部１１は、変速比を連続的に変化させて電気的な無段変速機として作動させる他に、変速比を段階的に変化させて有段変速機として作動させることもでき、ハイブリッド車両用駆動装置の総合変速が段階的に変化させられて速やかに駆動トルクを得ることもできる。
また、前述の実施例のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置によれば、たとえば電気的な無段変速機として機能させられる差動部１１と有段式の自動変速部２０とで無段変速機が構成されるので、滑らかに駆動トルクを変化させることができるとともに、差動部１１の変速比を一定となるように制御した状態においては差動部１１と有段式の自動変速部２０とで有段変速機と同等の状態が構成され、ハイブリッド車両用駆動装置の総合変速が段階的に変化させられて速やかに駆動トルクを得ることもできる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、油圧式自動変速部として有段式の自動変速部２０が適用されているが、油圧式自動変速部は、例えばベルト式無段変速機など油圧によって作動する自動変速部であれば、他の変速機を適用しても構わない。
また、、前述の実施例では、第２電動機Ｍ２は、伝達部材１８に直接連結されているが、第２電動機Ｍ２の連結位置はそれに限定されず、差動部１１から駆動輪３４の間の動力伝達経路に直接的或いは変速機等を介して間接的に連結されていてもよい。
また、前述の実施例では、差動部１１はそのギヤ比γ０が最小値γ０minから最大値γ０maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能するものであったが、たとえば差動部１１の変速比γ０を連続的ではなく差動作用を利用して敢えて段階的に変化させるものであっても本発明は適用することができる。
また、前述の実施例において、差動部１１は、動力分配機構１６に設けられて差動作用を制限することにより少なくとも前進２段の有段変速機としても作動させられる差動制限装置を備えたものであってもよい。
また、前述の実施例の動力分配機構１６では、第１キャリヤＣＡ１がエンジン８に連結され、第１サンギヤＳ１が第１電動機Ｍ１に連結され、第１リングギヤＲ１が伝達部材１８に連結されていたが、それらの連結関係は、必ずしもそれに限定されるものではなく、エンジン８、第１電動機Ｍ１、伝達部材１８は、第１遊星歯車装置２４の３要素ＣＡ１、Ｓ１、Ｒ１のうちのいずれと連結されていても差し支えない。
また、前述の実施例では、エンジン８は入力軸１４と直結されていたが、たとえばギヤ、ベルト等を介して作動的に連結されておればよく、共通の軸心上に配置される必要もない。
また、前述の実施例では、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２は、入力軸１４に同心に配置されて第１電動機Ｍ１は第１サンギヤＳ１に連結され第２電動機Ｍ２は伝達部材１８に連結されていたが、必ずしもそのように配置される必要はなく、たとえばギヤ、ベルト、減速機等を介して作動的に第１電動機Ｍ１は第１サンギヤＳ１に連結され、第２電動機Ｍ２は伝達部材１８に連結されていてもよい。
また、前述の実施例では、自動変速部２０は伝達部材１８を介して差動部１１と直列に連結されていたが、入力軸１４と平行にカウンタ軸が設けられてそのカウンタ軸上に同心に自動変速部２０が配列されていてもよい。この場合には、差動部１１と自動変速部２０とは、たとえば伝達部材１８としてカウンタギヤ対、スプロケットおよびチェーンで構成される１組の伝達部材などを介して動力伝達可能に連結される。
また、前述の実施例の差動機構として動力分配機構１６は、たとえばエンジンによって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第１電動機Ｍ１および伝達部材１８（第２電動機Ｍ２）に作動的に連結された差動歯車装置であってもよい。
また、前述の実施例の動力分配機構１６は、１組の遊星歯車装置から構成されていたが２以上の遊星歯車装置から構成されて、非差動状態（定変速状態）では３段以上の変速機として機能するものであってもよい。また、その遊星歯車装置はシングルピニオン型に限られたものではなくダブルピニオン型の遊星歯車装置であってもよい。また、このような２以上の遊星歯車装置から構成された場合においても、これらの遊星歯車装置の各回転要素にエンジン８、第１および第２電動機Ｍ１、Ｍ２、伝達部材１８が動力伝達可能に連結され、さらに遊星歯車装置の各回転要素に接続されたクラッチＣおよびブレーキＢの制御により有段変速と無段変速とが切り換えられるような構成であっも構わない。
また、前述の実施例ではエンジン８と差動部１１とが直接連結されているが、必ずしも直接連結される必要はなく、エンジン８と差動部１１との間にクラッチを介して連結されていてもよい。
また、前述の実施例では、差動部１１と自動変速部２０とが直列接続されたような構成となっているが、特にこのような構成に限定されず、変速機構１０全体として電気式差動を行う機能と、変速機構１０全体として電気式差動による変速とは異なる原理で変速を行う機能と、を備えた構成であれば本発明は適用可能であり、機械的に独立している必要はない。また、これらの配設位置や配設順序も特に限定されず、自由に配設することができる。
また、前述の実施例のシフト操作装置５０は、複数種類のシフトポジションＰＳＨを選択するために操作されるシフトレバー５２を備えていたが、そのシフトレバー５２に替えて、たとえば押しボタン式のスイッチやスライド式スイッチ等の複数種類のシフトポジションＰＳＨを選択可能なスイッチ、或いは手動操作に因らず運転者の音声に反応して複数種類のシフトポジションＰＳＨを切り換えられる装置や足の操作により複数種類のシフトポジションＰＳＨが切り換えられる装置等であってもよい。また、シフトレバー５２が「Ｍ」ポジションに操作されることにより、変速レンジが設定されるものであったが、ギヤ段が設定されることすなわち各変速レンジの最高速ギヤ段がギヤ段として設定されてもよい。このばあい、自動変速部２０ではギヤ段が切り換えられて変速が実行される。たとえば、シフトレバー５２が「Ｍ」ポジションにおけるアップシフト位置「＋」またはダウンシフト位置「−」へ手動操作されると、自動変速部２０では第１速ギヤ段乃至第４速ギヤ段のいずれかがシフトレバー５２の操作に応じて設定される。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
本発明の一実施例であるハイブリッド車両の駆動装置の構成を説明する骨子図である。 図１の駆動装置の変速作動に用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせを説明する作動図表である。 図１の駆動装置における各ギヤ段の相対回転速度を説明する共線図である。 図１の駆動装置に設けられた電子制御装置の入出力信号を説明する図である。 油圧制御装置のうちクラッチＣおよびブレーキＢの各油圧アクチュエータの作動を制御するリニアソレノイドバルブに関する回路図である。 シフトレバーを備えた複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフト操作装置の一例である。 図４の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 駆動装置の変速制御において用いられる変速マップの一例と、エンジン走行とモータ走行とを切り換える駆動力源切換制御において用いられる駆動力源マップの一例を示す図であって、それぞれの関係を示す図でもある。 破線はエンジンの最適燃費率曲線であって燃費マップの一例である。 図４の電子制御装置の制御作動、すなわちハイブリッドシステムを速やかに起動させる制御作動を説明するフローチャートである。
符号の説明
８：エンジン １０：変速機構（ハイブリッド車両用駆動装置） １１：差動部（電気式差動部） １４：入力軸 １６：動力分配機構（差動機構） １８：伝達部材（差動機構の出力軸） ２０：自動変速部（油圧式自動変速部） ３４：駆動輪 ４０：機械式オイルポンプ ７０：油圧制御回路 ７６：電気式オイルポンプ Ｍ１：第１電動機（電動機） Ｍ２：第２電動機（電動機）

Claims (6)

  1. エンジンと、差動機構の回転要素に動力伝達可能に連結された電動機の運転状態が制御されることにより前記エンジンに連結された入力軸の回転速度と出力軸の回転速度の差動状態が制御される電気式差動部と、該電気式差動部から駆動輪への動力伝達経路の一部を構成する油圧式自動変速部とを、備えたハイブリッド車両用駆動装置の制御装置であって、
    前記油圧式自動変速部の油圧制御回路に油圧を供給するために、前記エンジンによって駆動される機械式オイルポンプおよび該機械式オイルポンプと独立して設けられた電気式オイルポンプと、
    前記ハイブリッド車両のハイブリッドシステムの起動の際は、前記エンジンを始動させることで前記機械式オイルポンプを駆動させて作動油を所定の油圧まで昇圧させ、前記油圧制御回路に該所定の油圧を供給するＨＶシステム始動手段と
    を、備えることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置の制御回路。
  2. 前記所定の油圧は、前記油圧式自動変速部に入力される入力トルクに対して、該油圧式自動変速部が該入力トルクを伝達できるトルク容量を得ることができる予め設定された所定の元圧に設定されていることを特徴とする請求項１のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置。
  3. 前記エンジンの始動は、前記電動機を駆動させて該エンジンの回転速度を点火可能な回転速度まで引き上げることを特徴とする請求項１または２のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置。
  4. 前記ＨＶシステム始動手段は、前記電気式オイルポンプが始動可能となり、該電気式オイルポンプによって所定の油圧に昇圧された作動油が前記油圧制御回路に供給されると、前記機械式オイルポンプを停止させ、前記油圧制御回路への供給を前記電気式オイルポンプに切り換えることを特徴とする請求項２または３のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置。
  5. 前記電気式差動部は、前記電動機の運転状態が制御されることにより、無段変速機構として作動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかのハイブリッド車両用駆動装置の制御装置。
  6. 前記油圧式自動変速部は、有段式の自動変速機であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかのハイブリッド車両用駆動装置の制御装置。
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