JP2011046332A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム機構を有するハイブリッド車両において、カム機構の係合時におけるショックの発生を抑えることが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】上記のハイブリッド車両は、モータジェネレータが連結された動力分配機構と、当該動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、第１部材に対向した状態で配置された第２部材、第１部材及び第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された介在部材を有するロック機構と、モータジェネレータを所定角度回転させることで第１部材を回転させ、介在部材を第１及び第２部材で挟み込むことより係合状態へと移行させる制御手段と、を備える。ここで、係合状態となる際において、モータジェネレータのロータにかかるコギングトルクがピーク値を超えないように、当該所定角度が設定されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、ハイブリッド車両に好適な駆動装置に関する。

内燃機関（エンジン）に加えて、電動機や発電機として機能するモータジェネレータを備えるハイブリッド車両が知られている。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の過不足をモータジェネレータで補う。

このようなハイブリッド車両の一例として、特許文献１には、ブレーキによって発電機のロータの回転を停止又は解放することにより、発電機を用いない固定変速を実現する固定変速モードと、発電機を用いた電気的な無段変速を実現する無段変速モードとを選択的に実行できるハイブリッド車両が記載されている。また、特許文献２にも本発明と関連のある技術が記載されている。

特開平９−１５６３８７号公報 特開２００９−３５０２８号公報

特許文献１に記載のハイブリッド車両では、発電機のロータの回転の停止又は解放を行うロック機構としてブレーキを用いているが、最近、発電機のロックを維持するエネルギーを減少させるため、ブレーキの代わりに所謂カム機構などをロック機構として用いることが考えられている。カム機構は、例えば、互いに同軸に配置された２つのクラッチ板と、これらのクラッチ板のそれぞれの対向面に形成された溝部に保持された球状の介在部材とを有している。カム機構では、２つのクラッチ板のうち、一方のクラッチ板を固定してから、発電機のロータを回転させて他方のクラッチ板を回転させ、各クラッチ板の対向面に設けられた溝部で介在部材を挟み込むことで、２つのクラッチ板を係合状態にする。これにより、発電機のロータがロックされる。しかしながら、カム機構において係合状態に移行する際には、発電機に発生するコギングトルクにより発電機のロータが急激に回転してショックが発生する恐れがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、カム機構を有するハイブリッド車両において、当該カム機構が係合状態となる際において、コギングトルクによるショックの発生を抑えることが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、前記動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された介在部材を有するロック機構と、前記第２部材を固定してから、前記モータジェネレータのロータを所定角度回転させることで前記第１部材を回転させて、前記介在部材を前記第１及び第２部材で挟み込むことより、前記回転要素が解放された解放状態から前記回転要素がロックされた係合状態へと移行させる制御手段を備えるハイブリッド車両の駆動装置は、前記係合状態となる際において、前記モータジェネレータの位相変化に応じて変化する、前記ロータにかかるコギングトルクがピーク値を超えないように、前記所定角度が設定されている。

上記のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと、モータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータが連結された動力分配機構と、当該動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材、第１部材及び第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された介在部材を有するロック機構と、第２部材を固定してから、モータジェネレータのロータを所定角度回転させることで第１部材を回転させて、介在部材を前記第１及び第２部材で挟み込むことより、回転要素が解放された解放状態から回転要素がロックされた係合状態へと移行させる制御手段と、を備える。制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。ここで、本発明のハイブリッド車両の駆動装置では、係合状態となる際において、前記モータジェネレータの位相変化に応じて変化する、前記ロータにかかるコギングトルクがピーク値を超えないように、当該所定角度が設定されている。このようにすることで、ロック機構が係合状態となる際に、モータジェネレータのロータが急激に回転するのを防ぐことができ、ショックが発生するのを抑えることができる。

上記のハイブリッド車両の駆動装置の好適な実施例では、前記所定角度は、前記コギングトルクの正負のピーク値間に対応する前記モータジェネレータの位相幅の半分よりも小さく設定されている。

上記のハイブリッド車両の駆動装置の他の一態様では、前記所定角度は、前記コギングトルクの安定点間の位相幅よりも大きく、かつ、前記安定点間の位相幅に対し前記コギングトルクの正負のピーク値間に対応する位相幅の半分を加えた値よりも小さく設定されている。これにより、溝部の傾斜面を緩やかにすることができ、ショックの発生をより効果的に抑えることができる。

上記のハイブリッド車両の駆動装置の好適な実施例では、前記回転要素は、前記モータジェネレータが連結される回転要素である。

上記のハイブリッド車両の駆動装置の好適な実施例では、前記回転要素は、前記モータジェネレータ及び前記エンジンが連結される回転要素とは異なる回転要素である。

エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、前記動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された介在部材を有するロック機構と、前記第２部材を固定してから、前記モータジェネレータのロータを所定角度回転させることで前記第１部材を回転させて、前記介在部材を前記第１及び第２部材で挟み込むことより、前記回転要素が解放された解放状態から前記回転要素がロックされた係合状態へと移行させる制御手段と、備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記係合状態となる際において、前記モータジェネレータの位相変化に応じて変化する、前記ロータにかかるコギングトルクがピーク値を超えないように、前記所定角度が設定されている。このようにすることで、ロック機構が係合状態となる際に、モータジェネレータのロータが急激に回転するのを防ぐことができ、ショックが発生するのを抑えることができる。

本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示す図である。 ロック機構の詳細を示す断面図である。 ロック機構におけるクラッチ板を軸線方向から見た状態を示す図である。 ロック機構におけるクラッチ板を半径方向から見た状態を示している。 無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示す図である。 第１のモータジェネレータの位相とコギングトルクとの関係を示すグラフである。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法を説明するための図である。 第２実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法を説明するための図である。

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。

［装置構成］
図１は各実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示している。周知のようにハイブリッド車両は、内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、モータジェネレータを他の走行用の駆動力源として備えた車両である。各実施形態に係るハイブリッド車両は、駆動輪と内燃機関とが車両前部に位置するＦＦレイアウトの車両として構成されている。

ハイブリッド車両は、内燃機関（エンジン）３と、第１のモータジェネレータＭＧ１と、エンジン３及び第１のモータジェネレータＭＧ１がそれぞれ連結された動力分配機構５と、駆動輪１０に動力を出力するための出力部材としての出力ギヤ６とを備えている。また、ハイブリッド車両には減速機構７を介して出力ギヤ６に連結された第２のモータジェネレータＭＧ２が設けられている。出力ギヤ６の動力は差動装置１１を介して左右の駆動輪１０に伝達される。

エンジン３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸１５を介して動力分配機構５に伝達される。入力軸１５とエンジン３との間にはダンパ１６が介在しており、エンジン３のトルク変動はダンパ１６にて吸収される。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とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第１のモータジェネレータＭＧ１は、固定部材であるケース１７に固定されたステータ４ａと、そのステータ４ａの内周側に同軸に配置されたロータ４ｂとを備えている。第２のモータジェネレータＭＧ２も同様に、ケース１７に固定されたステータ８ａと、そのステータ８ａの内周側に同軸に配置されたロータ８ｂとを備えている。

動力分配機構５は、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギヤＳ１と、そのサンギヤＳ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギヤＲ１と、これらのギヤＳ１、Ｒ１に噛み合うピニオンＰ１を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ１とを備えている。この形態では、入力軸１５がキャリアＣ１に、第１のモータジェネレータＭＧ１が回転部材としての連結部材２１を介してサンギヤＳ１に、出力ギヤ６がリングギヤＲ１にそれぞれ連結されている。連結部材２１は中空状に構成され、かつ入力軸１５が挿入されており、連結部材２１の外周には第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが固定されている。

図１に示すように、減速機構７は、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転を減速して出力ギヤ６に伝達するための機構であり、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。減速機構７は外歯歯車であるサンギヤＳ２と、そのサンギヤＳ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギヤＲ２と、これらのギヤＳ２、Ｒ２に噛み合うピニオンＰ２を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ２とを備えている。この形態では、サンギヤＳ２が第２のモータジェネレータＭＧ２に、リングギヤＲ２が出力ギヤ６にそれぞれ連結されており、キャリアＣ２はケース１７に固定されている。これにより、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転が減速されて出力ギヤ６に伝達されるとともに、第２のモータジェネレータＭＧ２の動力が増幅されて出力ギヤ６に伝達される。

ハイブリッド車両には、第１のモータジェネレータＭＧ１をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることにより変速モードを変更するロック機構５０が設けられている。このロック機構５０により、第１のモータジェネレータＭＧ１を用いた電気的な無段変速を実現する無段変速モードと第１のモータジェネレータＭＧ１を使用しない固定変速段を実現する固定変速モードとを選択的に実行できる。ロック機構５０は、連結部材２１とケース１７との間に介在して連結部材２１をケース１７に対して固定できる係合機構５１と、係合機構５１を動作させるソレノイド型のアクチュエータ５２とを備えている。ロック機構５０の詳細は後述する。

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。

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により昇圧されてインバータ３１へ供給され、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。

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。

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ＥＣＵ４０により制御されている。ＥＣＵ４０は、制御信号Ｓｉｇ４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Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４０に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３のバッテリ残存容量を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４０に供給される。

ＥＣＵ４０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Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を送受信することにより、それらを制御し、ロック機構５０に制御信号Ｓｉｇ５を送信することにより、ロック機構５０を制御する。例えば、ＥＣＵ４０は、図示しない車速センサからの検出信号に基づいて検出された車速とスロットル開度とに基づいて、ロック機構５０を制御する。

次に、ロック機構５０について図２〜４を用いて説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、ロック機構５０の詳細を示した図であり、図２（ａ）は解放状態を、図２（ｂ）は係合状態をそれぞれ示している。ロック機構５０は、いわゆるカム機構であり、係合機構５１と、係合機構５１を動作させるアクチュエータ５２とを備えている。係合機構５１には連結部材２１が接続されており、連結部材２１を介して第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクが入力される。アクチュエータ５２は係合機構５１とケース１７との間に介在しており、ケース１７に対して固定されている。アクチュエータ５２は、ＥＣＵ４０によって制御される。

係合機構５１には、連結部材２１に固定された第１部材としての第１クラッチ板５５と、この第１クラッチ板５５と同軸に配置された第２部材としての第２クラッチ板５６と、これらのクラッチ板５５、５６の間に介在する球状の介在部材５７とが設けられている。各クラッチ板５５、５６は円板状に構成されていて、各クラッチ板５５、５６の対向面には介在部材５７を保持する溝部としてのＶ字溝５８、５９が形成されている。

図３は第１クラッチ板５５を軸線方向から見た状態を示しており、図４（ａ）、（ｂ）は各クラッチ板５５、５６を半径方向から見た状態を示している。図４（ａ）はロック機構５０が解放状態になっている場合を、図４（ｂ）はロック機構５０が係合状態になっている場合をそれぞれ示している。図３から明らかなように、第１クラッチ板５５に設けられたＶ字溝５８は、周方向に等間隔に６個並べられている。第２クラッチ板５６に形成された他方のＶ字溝５９も同様に周方向に等間隔に６個並べられている。各Ｖ字溝５８、５９は、第１クラッチ板５５の中心線を含む断面で切断した場合には断面半円形をなしている（図２（ａ）、（ｂ）参照）。また、図３に示すように、第１クラッチ板５５の軸線方向から見ると、各Ｖ字溝５８、５９は、第１クラッチ板５５の中心寄りの内側縁部と中心から離れた外側縁部とが同心の円弧をなすように湾曲している。更に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１クラッチ板５５の半径方向から見ると、各Ｖ字溝５８、５９はＶ字状に形成されていて、回転方向（図の上又は下方向）に関して深さが徐々に浅くなっている。

図２（ａ）に示すように、ロック機構５０が解放状態の場合、係合機構５１の第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間には所定の隙間（ギャップ）Ｇが形成されている。ギャップＧは、例えばギャップセンサなどにより計測される。

第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間には、アクチュエータ５２から離れる方向に第２クラッチ板５６を付勢するリターンスプリング６０が設けられている。リターンスプリング６０は、例えば皿バネであり、固定部材たるアクチュエータ５２、及び、回転部材たる第２クラッチ板５６のどちらか一方に取り付けられたベアリング（不図示）を介して設けられている。そのため、解放状態においては、第２クラッチ板５６が第１クラッチ板５５に接近する方向に押し付けられた状態で、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６とが供回りする。

アクチュエータ５２には第２クラッチ板５６と接触し得る摩擦部６１と、摩擦部６１に組み込まれた電磁石６２とが設けられている。摩擦部６１は、ケース１７に対して静止している。つまり、摩擦部６１は、第２クラッチ板５６における第１クラッチ板５５に対向する側とは反対側にギャップＧだけ離れて固定されている。第２クラッチ板５６は磁性金属で構成されているため、図２（ａ）、図４（ａ）の状態でアクチュエータ５２の電磁石６２のコイルにコイル電流を流すと磁場が発生し、それによる磁力により、第２クラッチ板５６はリターンスプリング６０の弾性力に抗してアクチュエータ５２側に引き寄せられる。そして、電磁石６２の磁力により第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触すると、第２クラッチ板５６と摩擦部６１との間に摩擦力が生じるため第２クラッチ板５６が摩擦部６１に対して停止する。つまり、図２（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、第１のモータジェネレータＭＧ１をロックする係合状態へ移行する。これにより無段変速モードから固定変速モードへと変速モードが切り換えられる。

第１クラッチ板５５に正トルクが生じている場合、図４（ｂ）に示すように、介在部材５７がＶ字溝５８、５９内の浅い位置に移動して、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力が発生する。そのため、係合状態に移行した後に第１クラッチ板５５に（連結部材２１に）正トルクが作用している限りにおいてその押し付け力は維持される。従って、電磁石６２の磁力によって、一旦第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触した場合には、その後電磁石６２への電力供給を減少させても第２クラッチ板５６と摩擦部６１との摩擦力が失われることがないから係合状態を維持することが可能になる。つまり、アクチュエータ５２の動力を減少させても係合状態を維持できるロック状態を実現できる。

図２（ｂ）の係合状態おいて連結部材２１に正トルクと反対方向の負トルクが作用すると第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力が失われるため、ロックが解除されて図２（ａ）、図４（ａ）の解放状態へ移行する。これにより固定変速モードから無段変速モードへと変速モードが切り換えられる。解放状態へ移行した後には、リターンスプリング６０の弾性力によってアクチュエータ５２の動力なしに解放状態が維持される。解放状態においては、正方向及び負方向のそれぞれへの連結部材２１の回転が許容される。

［各変速モードにおける動作状態］
ここで、図５を参照して、無段変速モード及び固定変速モードにおけるハイブリッド車両の動作状態について説明する。図５は、無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示している。図５（ａ）、（ｂ）において、上下方向は回転数に対応しており、上方向が正方向の回転に対応し、下方向が負方向の回転に対応する。また、図５（ａ）、（ｂ）において、上方向に向かうトルクは正トルクに対応し、下方向に向かうトルクは負トルクに対応する。

図５（ａ）における直線Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃは無段変速モードにおける共線図の一例を示している。無段変速モードの場合には、エンジン３のエンジントルクＴＫＥに対応する反力トルク（以下、「エンジン反力トルク」と称する）が、第１のモータジェネレータＭＧ１よりトルクＴＫ１として出力される。なお、ここで、図５（ａ）より分かるように、エンジントルクＴＫＥは正トルクとなっており、トルクＴＫ１は負トルクとなっている。また、トルクＴＫ２は、第２のモータジェネレータＭＧ２より出力されるトルクを示している。無段変速モードでは、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を増減変化させることにより、エンジン３のエンジン回転数を連続的に制御することが可能である。出力ギヤ６の回転数がＮ１であるとした場合において、例えば、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を白丸ｍ１、ｍ２、ｍ３と順次変化させた場合には、エンジン３のエンジン回転数は、白丸Ｎｅ１（＞Ｎ１）、Ｎｅ２（＝Ｎ１）、Ｎｅ３（＜Ｎ１）と順次変化する。つまり、エンジン３のエンジン回転数は、出力ギヤ６の回転数よりも高い値、等しい値及び低い値に順次変化する。このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１は発電し、インバータ３１を介して、第２のモータジェネレータＭＧ２に電力を供給する。つまり、無段変速モードでは、エンジン３からの出力は、動力分配機構５を介して出力ギヤ６に直接伝達されるルートと、第１のモータジェネレータＭＧ１から、減速機構７を介して出力ギヤ６に連結された第２のモータジェネレータＭＧ２へ電気的に伝達されるルートと、の２つのルートで出力ギヤ６へ伝達される。

図５（ｂ）における直線Ａ２は固定変速モードにおける共線図の一例を示している。固定変速モードの場合には、ロック機構５０が第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ａを固定するとともにサンギヤＳ１を固定している状態となるため、動力分配機構５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３のエンジン回転数Ｎｅ４が出力ギヤ６の回転数Ｎ１より小さくなる状態）に固定される。このとき、ロック機構５０が、エンジン３のエンジントルクに対応する反力トルクを受け持つこととなる。第１のモータジェネレータＭＧ１は発電機及び電動機のいずれとしても機能しないため、第１のモータジェネレータＭＧ１から第２のモータジェネレータＭＧ２へは電力が供給されない。従って、固定変速モードでは、エンジン３からの出力は、動力分配機構５を介して出力ギヤ６に直接伝達されるルートでのみ、出力ギヤ６へ伝達される。

［第１実施形態］
第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法について説明する。

無段変速モードから固定変速モードへと変速モードの切り換えを行う際、ＥＣＵ４０は、ロック機構５０の係合要素の回転数同期制御を完了してからロック機構５０の係合制御を行う。具体的には、まず、ＥＣＵ４０は、回転数同期制御として、第１クラッチ板５５の回転数、即ち、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数（以下、単に「ＭＧ１回転数」と称することもある）を「０」またはおおよそ「０」にする（図５（ａ）、（ｂ）参照）。回転数同期制御が完了した状態では、ロック機構５０は、図２（ａ）、図４（ａ）に示した状態となっている。ＥＣＵ４０は、回転数同期制御が完了すると、ロック機構５０の係合制御として、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に引き付けて固定した後、第１クラッチ板５５を回転させる、具体的には、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを所定角度回転させる。これにより、図２（ｂ）、図４（ｂ）に示したように、介在部材５７はＶ字溝５８、５９内の浅い位置に移動し、ロック機構５０は係合状態になる。このようにして、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードが切り換えられる。以下では、ロック機構５０の係合制御の際に、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを回転させる所定角度を「係合回転角度」と称することとする。

ここで、ロック機構５０の係合制御について詳細に説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、第１のモータジェネレータＭＧ１の位相とその実トルクとの関係を示すグラフである。図６において、上方向に向かうトルクは正トルクに対応し、下方向に向かうトルクは負トルクに対応する（図７、８においても同じ）。

以下では、第１のモータジェネレータＭＧ１の実トルクを「ＭＧ１実トルク」と称することとする。第１のモータジェネレータＭＧ１について、停止した状態からロータ４ｂを回転させて位相を変化させると、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生するコギングトルクの影響により、図６（ａ）に示すように、ＭＧ１実トルクは変化する。図６（ａ）において、コギングトルクは一点鎖線矢印で示されている。一点鎖線矢印の長さがコギングトルクの大きさに対応し、一点鎖線矢印の向きがコギングトルクのかかる方向に対応する。点Ｕｐｐは、コギングトルクが正のピークとなるときのＭＧ１実トルクを示し、点Ｄｗｐは、コギングトルクが負のピークとなるときのＭＧ１実トルクを示している。

エンジン反力トルクと等しいトルクを第１のモータジェネレータＭＧ１より出力させるためには、第１のモータジェネレータＭＧ１の目標トルクを、コギングトルク分考慮したトルクに設定する必要がある。以下において、第１のモータジェネレータＭＧ１の目標トルクを「ＭＧ１目標トルク」と称することとする。なお、ここで、ロック機構５０の係合制御の間、エンジントルクが変化することによるエンジン反力トルクの変化に対しても、エンジン反力トルクと等しいトルクが第１のモータジェネレータＭＧ１より出力されるように、ＭＧ１目標トルクが設定されるのは言うまでもない。

回転数同期制御が完了してＭＧ１回転数が「０」になった状態、即ち、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂの回転が停止した状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の位相（以下、単に「ＭＧ１位相」と称する）は、コギングトルクの影響により、ＭＧ１目標トルクとエンジン反力トルクとが等しくなる、即ち、コギングトルクが「０」になる安定点Ｓｔｐに対応する位相θｓｔｐになる。

ここで、例えば、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを正方向に回転させてＭＧ１位相を正方向に増加させると、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには負のコギングトルクがかかる。そのため、エンジン反力トルクと等しいトルクを第１のモータジェネレータＭＧ１より出力させるためには、エンジン反力トルクの値からコギングトルク分だけ増加させた値に目標ＭＧ１トルクを設定する必要がある。

一方、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを負方向に回転させ、ＭＧ１位相を負方向に増加させると、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには正のコギングトルクがかかる。そのため、第１のモータジェネレータＭＧ１よりエンジン反力トルクを出力させる場合には、エンジン反力トルクの値からコギングトルク分だけ減少させた値に目標ＭＧ１トルクを設定する必要がある。

以上をまとめると、ＭＧ１位相がθｓｔｐより正方向に増加した場合には、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには負のコギングトルクがかかり、ＭＧ１位相がθｓｔｐより負方向に増加した場合には、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには正のコギングトルクがかかる。また、このように、安定点から回転する方向に対して妨げる方向にコギングトルクが発生するため、第１のモータジェネレータＭＧ１が停止した状態では、先に述べたように、ＭＧ１位相は、安定点Ｓｔｐに対応する位相θｓｔｐとなる。

ここで、ロック機構５０の係合制御のため、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを正方向に係合回転角度だけ回転させる、即ち、ＭＧ１位相を正方向に係合回転角度分増加させる場合を考えてみる。この場合、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには負のコギングトルクがかかる。そのため、目標ＭＧ１トルクは、図６（ｂ）に示すように、エンジン反力トルクの値からコギングトルク分だけ増加させた値に設定される。

図６（ｂ）に示すように、ＭＧ１位相を正方向に増加させた場合において、ＭＧ１位相が点Ｄｗｐに対応する位相θｄｗｐを超えるまでは、コギングトルクは増加し、ＭＧ１位相が点θｄｗｐを超えると、コギングトルクは減少する。そのため、ＭＧ１位相が点θｄｗｐを超えると、ＭＧ１実トルクが急激に増加して、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが急激に回転してしまい、ロック機構５０が係合状態となる際にショックが発生する恐れがある。これを防ぐためには、ＭＧ１目標トルクを位相の変化に応じてこまめに変化させるトルク制御が考えられるが、指示に対するトルク変化の遅れや個体のバラツキなどにより、このようなトルク制御を実際に行うのは難しい。また、ロック機構５０の強度を上げる方法も考えられるが、大型化や高コスト化の問題が発生する。

そこで、第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法では、ロック機構５０が係合状態となる際において、コギングトルクがピーク値を越えないように、ロック機構５０の係合制御における係合回転角度を設定することとする。以下、図７（ａ）、（ｂ）を用いて具体的に説明する。

図７（ａ）は、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが停止した状態におけるＭＧ１位相とＭＧ１目標トルクとの関係を示す図及びロック機構５０の図であり、図７（ｂ）は、ロック機構５０が係合状態となったときにおけるＭＧ１位相とＭＧ１目標トルクとの関係を示す図及びロック機構５０の図である。

図７（ａ）に示すように、回転数同期制御が完了して、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが停止した状態では、第１クラッチ板５５及び第２クラッチ板５６は停止した状態となっている。このとき、ＭＧ１位相は、コギングトルクの影響により安定点Ｓｔｐに対応する位相θｓｔｐとなっている。この状態から、ＥＣＵ４０は、第２クラッチ板５６を固定して、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを正方向に係合回転角度分だけ回転させることで、図７（ｂ）に示すように、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６との間に介在部材５７を挟みこんで、ロック機構５０を係合状態にする。

第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを正方向に係合回転角度分だけ回転させ、即ち、ＭＧ１位相を位相θｓｔｐより増加させ、ロック機構５０が係合状態となったときのＭＧ１位相をθｐとする。ここで、第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法では、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを回転させる係合回転角度ＡＬ（＝θｐ−θｓｔｐ）は、正負のコギングトルクのピーク値間に対応する位相幅Ｌの半分ＨＬよりも小さくなるように設定されている。より詳細には、係合回転角度ＡＬが、図７（ｂ）に示すように、隣接する正負のコギングトルクのピーク値間に対応する位相幅Ｌの半分ＨＬよりも小さくなるように、第１クラッチ板５５及び第２クラッチ板５６のそれぞれの溝部５８、５９の傾斜角が形成されている。そのため、図７（ｂ）に示すように、ロック機構５０が係合状態になったときのＭＧ１位相θｐは、負のコギングトルクがピーク値をとる点Ｄｗｐに対応する位相θｄｗｐを超えない。従って、ロック機構５０の係合制御の際に、コギングトルクが急激に減少することはなくなる。

上述したことから分かるように、第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法では、ロック機構５０の係合制御時における係合回転角度は、正負のコギングトルクのピーク値間に対応する位相幅Ｌの半分ＨＬよりも小さくなるように設定されている。このようにすることで、ロック機構５０が係合状態となる際に、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが急激に回転するのを防ぐことができ、ショックが発生するのを抑えることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法について説明する。第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法では、ロック機構５０の係合制御時における係合回転角度は、正負のピーク値間に対応する位相幅の半分よりも小さくなるように設定されているとしていたが、これに限られるものではない。このようにする代わりに、係合回転角度は、安定点間に対応する位相幅よりも大きく、かつ、安定点間に対応する位相幅＋正負のピーク値間に対応する位相幅の半分よりも小さく設定されるとしてもよい、即ち、上述の第１実施形態で設定された係合回転角度に対し、安定点間に対応する位相幅分だけ大きくした値に設定されるとしてもよい。以下、図８（ａ）、（ｂ）を用いて具体的に説明する。

図８（ａ）は、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが停止した状態における位相とトルクとの関係を示す図であり、図８（ｂ）は、ロック機構５０の係合制御中における位相とトルクとの関係を示す図であり、図８（ｃ）は、ロック機構５０が係合状態となったときにおける位相とトルクとの関係を示す図である。図８（ｄ）は、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが停止した状態からロック機構５０が係合状態となるときのロック機構５０の変化を示す図である。

図８（ａ）に示すように、回転数同期制御が完了して、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが停止した状態では、第１クラッチ板５５及び第２クラッチ板５６は停止した状態となっている。このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１の位相は、コギングトルクの影響により安定点Ｓｔｐに対応する位相θｓｔｐとなる。この状態から、ＥＣＵ４０は、係合制御として、第２クラッチ板５６を固定して、第１クラッチ板５５を正方向に回転、即ち、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを正方向に回転させる。第２実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法では、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを、安定点間に対応する位相幅ＰＬ分だけ少なくとも回転させる。そのため、図８（ｂ）に示すように、ＭＧ１位相は位相θｄｗｐを超える、即ち、コギングトルクは、一旦、負のピーク値を超えることになる。そして、図８（ｄ）に示すように、第１クラッチ板５５が回転してロック機構５０が係合状態となったときのＭＧ１位相θｐは、安定点Ｓｔｐに隣接する安定点Ｓｔｐ２に対応する位相θｓｔｐ２よりも大きく、かつ、位相θｓｔｐ２＋正負のピーク値間に対応する位相幅Ｌの半分ＨＬよりも小さくなっている。別の言い方をすると、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを回転させる係合回転角度ＡＬ２（＝θｐ−θｓｔｐ）は、安定点間の位相幅ＰＬよりも大きく、かつ、安定点間の位相幅ＰＬ＋正負のピーク値間に対応する位相幅Ｌの半分ＨＬよりも小さく設定されている。

つまり、第２実施形態に係る係合回転角度ＡＬ２は、第１実施形態に係る係合回転角度ＡＬに加えて、安定点間に対応する位相幅ＰＬ分だけ大きくした値に設定されているため、ＭＧ１位相が位相θｓｔｐ２を超えてからのロータ４ｂの回転する角度θｐ−θｓｔｐ２は、正負のコギングトルクのピーク値間に対応する位相幅Ｌの半分ＨＬよりも小さくなる。このため、ＭＧ位相θｐは、負のコギングトルクがピーク値をとる点Ｄｗｐ２に対応する位相θｄｗｐ２を超えない。

このようにしても、図８（ｃ）に示すように、ロック機構５０が係合状態となる際に、コギングトルクがピーク値を超えずに済むので、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが急激に回転するのを防ぐことができ、ロック機構５０が係合状態になる際にショックが発生するのを抑えることができる。また、第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法と比較して、第２実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法によれば、図８（ｄ）に示すように、安定点間に対応する位相幅ＰＬ分だけ溝部の傾斜面を緩やかにすることができ、ショックの発生をより効果的に抑えることができる。

なお、ここで、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを回転させる安定点間に対応する位相幅としては、隣接する安定点間に対応する位相幅に設定されることに限られるものではなく、代わりに、任意の安定点間に対応する位相幅に設定されるとしても良い。即ち、係合回転角度は、上述の位相幅ＰＬのｎ倍（ｎは整数）よりも大きく、かつ、位相幅ＰＬのｎ倍＋正負のピーク値間に対応する位相幅Ｌの半分ＨＬよりも小さく設定されるとしてもよい。

［変形例］
上述の各実施形態では、ロック機構５０の係合制御を行う際において、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを正方向に回転させるとしているが、これに限られるものではない。このようにする代わりに、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを負方向に回転させて、ロック機構５０の係合制御を行うとしても良い。この場合には、ロック機構５０が係合状態となる際にコギングトルクが正のピーク値を越えないように、即ち、図６（ａ）でいうと、ロック機構５０が係合状態となる際におけるＭＧ１位相が、コギングトルクの正のピークとなる点Ｕｐｐに対応する位相よりも大きくなるように係合回転角度が設定される。

なお、本発明は上記の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、本発明を適用することが可能なハイブリッド車両の機構としては、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータをロックすることにより固定変速モードを実現する機構を有するものには限られない。代わりに、例えば、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される動力分配機構において、第１のモータジェネレータ及びエンジンが連結される回転要素とは異なる回転要素をロック機構によりロックすることが可能に構成されたハイブリッド車両にも本発明を適用することができる。このようなハイブリッド車両の一例では、シングルプラネタリギヤたる第１の遊星歯車機構とダブルプラネタリギヤたる第２の遊星歯車機構とを組み合わせて動力分配機構が構成されている。エンジンの出力軸は第１の遊星歯車機構のキャリアに連結され、そのキャリアは第２の遊星歯車機構のリングギヤに連結されている。第１のモータジェネレータのロータは第１の遊星歯車機構のサンギヤに連結されている。第１の遊星歯車機構のリングギヤと第２の遊星歯車機構のキャリアは相互に連結されているとともに駆動軸に連結されている。ここで、第２の遊星歯車機構のサンギヤはロック機構により固定可能となっている。このようなハイブリッド車両に本発明を適用する場合においても、ロック機構の係合制御時における係合回転角度が、コギングトルクの正負のピーク値間に対応する位相幅の半分よりも小さくなるように設定されるとするか、又は、それに加えて、安定点間に対応する位相幅分だけ大きく設定されるとすれば、上述の各実施形態で述べたのと同様の効果を得ることができる。

また、上述の各機構に加えて、複数の変速段を有する固定変速装置を更に備える所謂マルチモードタイプのハイブリッド車両の機構であっても、本発明を適用することが可能であるのは言うまでもない。

３ 内燃機関
４ 第１のモータジェネレータ
５ 動力分配機構
５０ ロック機構
５１ 係合機構
５２ アクチュエータ
５５ 第１クラッチ板
５６ 第２クラッチ板
５７ 介在部材
５８、５８ Ｖ字溝（溝部）

Claims (5)

1. エンジンと、
   モータジェネレータと、
   前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、
   前記動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された介在部材を有するロック機構と、
   前記第２部材を固定してから、前記モータジェネレータのロータを所定角度回転させることで前記第１部材を回転させて、前記介在部材を前記第１及び第２部材で挟み込むことより、前記回転要素が解放された解放状態から前記回転要素がロックされた係合状態へと移行させる制御手段と、を備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記係合状態となる際において、前記モータジェネレータの位相変化に応じて変化する、前記ロータにかかるコギングトルクがピーク値を超えないように、前記所定角度が設定されていることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 前記所定角度は、前記コギングトルクの正負のピーク値間に対応する前記モータジェネレータの位相幅の半分よりも小さく設定されている請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
3. 前記所定角度は、前記コギングトルクの安定点間の位相幅よりも大きく、かつ、前記安定点間の位相幅に対し前記コギングトルクの正負のピーク値間に対応する位相幅の半分を加えた値よりも小さく設定されている請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
4. 前記回転要素は、前記モータジェネレータが連結される回転要素であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
5. 前記回転要素は、前記モータジェネレータ及び前記エンジンが連結される回転要素とは異なる回転要素であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。

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