JP2011057083A - ハイブリッド電気自動車の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン・電動機併用走行時において第２歯車機構を介したエンジンの駆動力伝達と並行して、第１歯車機構を介して電動機の駆動力を伝達する第２駆動状態のときに、次変速段へのプリセレクト要求に応じて電動機の駆動力を減少させたときのシステムトルクの急減を抑制できるハイブリッド電気自動車の変速制御装置を提供する。
【解決手段】第２駆動状態での走行中にシフトアップ側のプリセレクト要求があったとき、電動機２の駆動力を一旦０まで減少させて第１歯車機構の動力伝達を中止した上で、次変速段にプリセレクトする。このときの電動機２の駆動力の減少に対応してエンジン１側の駆動力を運転者の要求トルクまで増加させることにより、システムトルク（電動機＋エンジン）の急減を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明はハイブリッド電気自動車の変速制御装置に係り、詳しくは、動力伝達を行いながら次に予測される変速段に予め切り換えることにより、変速時においても連続的に動力伝達可能なデュアルクラッチ式変速機を備えたハイブリッド電気自動車の変速制御装置に関する。

車両に搭載される変速機として、平行に設けられた入力軸と出力軸との間に複数の変速段を構成したいわゆる平行軸式の変速機が知られている。平行軸式の変速機において変速段の切換を行う場合、同一の入力軸上で２つの変速段が同時に選択された状態とすることはできないため、その時点で選択されている変速段のギヤ抜き操作を行った後に、次の変速段のギヤ入れ操作を行う。

しかしながら、このような変速段の切換を行う際にはエンジンなどの動力源から変速装置への駆動力伝達が一時的に遮断されるため、運転者がアクセルペダルを踏んでいても駆動輪への連続的な駆動力伝達が行われず、運転フィーリングが悪化するという問題点があった。
そこで、このような問題点を解決するため、第１入力軸と出力軸との間に複数の変速段を構成する第１歯車機構を設けると共に、第２入力軸と出力軸との間に複数の変速段を構成する第２歯車機構を設け、第１クラッチを介して動力源からの駆動力を第１入力軸に伝達可能とする一方、第２クラッチを介して上記駆動力を第２入力軸に伝達可能とした、いわゆるデュアルクラッチ式変速機が開発されている。

このデュアルクラッチ式変速機では、例えば第１歯車機構の何れかの変速段が選択されて動力源からの駆動力が第１クラッチを介して第１入力軸に伝達されているときには、第２クラッチが切断されることによって、第２入力軸には動力源からの駆動力が伝達されないようになっている。このとき第２歯車機構において、次に予測される変速段に予め切り換え（以下、この操作をプリセレクトという）、変速段の切換指示があると第１クラッチを切断していきながら第２クラッチを接続していくことにより、駆動輪への動力伝達を連続的に行うようにして運転フィーリングを改善している。

このデュアルクラッチ式変速機は、エンジン及び電動機の駆動力を任意に駆動輪に伝達可能なパラレル型ハイブリッド電気自動車にも採用されている。例えば特許文献１に記載されたハイブリッド電気自動車では、環状をなす第１入力軸内に第２入力軸を嵌入させることで両入力軸を同軸上で相互に独立して回転可能とし、そのアウタ側の入力軸である第１入力軸に電動機の駆動力を伝達している。

このように構成したデュアルクラッチ式変速機においてエンジンと電動機とを併用して走行する場合、第１クラッチを接続した第１駆動状態では、エンジン及び電動機の駆動力を第１入力軸から第１歯車機構の変速段を介して出力軸に伝達している。また、第２クラッチを接続した第２駆動状態では、エンジンの駆動力を第２入力軸から第２歯車機構の変速段を介して出力軸に伝達すると共に、電動機の駆動力を第１入力軸から第１歯車機構の変速段を介して出力軸に伝達している。

第１駆動状態での次変速段への切換時には、第２歯車機構を次変速段にプリセレクトした後に第１クラッチの切断及び第２クラッチの接続により第２駆動状態へと切り換えている。また、第２駆動状態での次変速段への切換時には、第１歯車機構を次変速段にプリセレクトした後に第２クラッチの切断及び第１クラッチの接続により第１駆動状態へと切り換えている。

特開２００５−１８６９３１号公報

上記のようにハイブリッド電気自動車に備えられたデュアルクラッチ式変速機は、その構造上、電動機の駆動力をアウタ側の第１入力軸に伝達する構成を採用せざるを得ないことから、結果として第２クラッチを接続した第２駆動状態では、第２歯車機構を介したエンジンの駆動力伝達と並行して、第１歯車機構を介して電動機の駆動力を伝達している。

一般的な変速操作と同様に次変速段へのプリセレクトは、同期装置を利用したギヤ入れ操作やギヤ抜き操作により行われるが、これらのギヤ入れ操作やギヤ抜き操作のためには歯車機構の駆動力伝達を中断する必要がある。このため、特許文献１に記載された技術では、プリセレクトに際して第１歯車機構の駆動力の伝達を中断すべく、電動機の駆動力を一旦０まで減少させる対策が必要となる。

ところが、エンジン及び電動機の併用走行時には、運転者の要求トルクをエンジン側及び電動機側に配分してそれぞれの駆動力を制御している。よって、電動機の駆動力の瞬断は、エンジンと電動機との駆動力の総和であるシステムトルクの急減を引き起こし、駆動輪に伝達される駆動力が急減して運転者に違和感を与えるという問題が生じた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジン及び電動機の併用走行時において、第２歯車機構を介したエンジンの駆動力伝達と並行して、第１歯車機構を介して電動機の駆動力を伝達する第２駆動状態のときに、次変速段へのプリセレクト要求に応じて電動機の駆動力を減少させたときのシステムトルクの急減を抑制でき、もって、駆動輪に伝達される駆動力の急減に起因する運転者の違和感を未然に防止することができるハイブリッド電気自動車の変速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、請求項１の発明は、第１クラッチの接続時にエンジンからの駆動力が伝達され、電動機のロータが機械的に結合された第１入力軸と、第２クラッチの接続時にエンジンからの駆動力が伝達される第２入力軸と、車両の駆動輪に駆動力を伝達する出力軸と、第１の入力軸から伝達される駆動力を複数の変速段の何れかに変速して出力軸に伝達する第１歯車機構と、第２の入力軸から伝達される駆動力を複数の変速段の何れかに変速して出力軸に伝達する第２歯車機構と、運転者の要求トルクをエンジン側及び電動機側に配分した駆動力に基づきエンジン及び電動機をそれぞれ制御して車両を走行させるエンジン・電動機併用走行時において、第１クラッチを接続してエンジン及び電動機の駆動力を第１入力軸から第１歯車機構の何れかの変速段を介して出力軸に伝達する第１駆動状態と、第２クラッチを接続してエンジンの駆動力を第２入力軸から第２歯車機構の何れかの変速段を介して出力軸に伝達すると共に、電動機の駆動力を第１入力軸から第１歯車機構の何れかの変速段を介して出力軸に伝達する第２駆動状態とを交互に切換可能であり、第１駆動状態のときには、第２歯車機構を次に予測される変速段に予め切り換えるプリセレクトの実行後に、第１クラッチの切断及び第２クラッチの接続により第２駆動状態へと切り換え、第２駆動状態のときには、電動機の駆動力を一旦略０まで減少させて第１歯車機構を次に予測される変速段に予め切り換えるプリセレクトの実行後に、第２クラッチの切断及び第１クラッチの接続により第１駆動状態へと切り換えることにより、シフトアップ側またはシフトダウン側への変速を実行する変速制御手段とを備えたハイブリッド電気自動車の変速制御装置において、変速制御手段が、第２駆動状態でシフトアップ側へのプリセレクトの要求があったときには、電動機の駆動力の減少に対応してエンジンの駆動力を要求トルクまで増加させ、電動機の駆動力が略０まで減少した後に次変速段へのプリセレクトを開始し、プリセレクトの完了後に電動機の駆動力を増加させると共にエンジンの駆動力を減少させて要求トルクに基づく配分に復帰させるものである。

従って、第１駆動状態では、第１クラッチが接続されてエンジン及び電動機の駆動力が第１入力軸から第１歯車機構の何れかの変速段を介して出力軸に伝達され、第２駆動状態では、第２クラッチが接続されてエンジンの駆動力が第２入力軸から第２歯車機構の何れかの変速段を介して出力軸に伝達されると共に、電動機の駆動力が第１入力軸から第１歯車機構の何れかの変速段を介して出力軸に伝達される。何れの駆動状態でも、変速制御手段により運転者の要求トルクを配分した駆動力に基づきエンジン及び電動機が制御され、これによりエンジン・電動機併用走行が行われる。

第１駆動状態での次変速段への切換時には、第２歯車機構が次変速段にプリセレクトされた後にクラッチの断接により第２駆動状態へと切り換えられる。また、第２駆動状態での次変速段への切換時には電動機の駆動力が一旦略０まで減少されるため、第１歯車機構は駆動力を伝達しなくなって次変速段へのプリセレクトが可能となり、プリセレクト後にクラッチの断接により第１駆動状態へと切り換えられる。このように、第１駆動状態及び第２駆動状態を交互に切り換えながらシフトアップ側またはシフトダウン側への変速が実行される。

そして、第２駆動状態でシフトアップ側へのプリセレクトの要求があったときには、変速制御手段により電動機の駆動力の減少に対応してエンジンの駆動力が要求トルクまで増加し、電動機の駆動力が略０まで減少した後に次変速段へのプリセレクトが開始され、プリセレクトの完了後に電動機及びエンジンの駆動力は要求トルクに基づく配分に復帰する。
従って、電動機の駆動力の減少に対応してエンジンの駆動力が要求トルクまで増加することから、エンジンと電動機との駆動力の総和であるシステムトルクはプリセレクト中も要求トルクに維持され続け、システムトルクの急減が防止される。

請求項２の発明は、請求項１において、変速制御手段が、シフトアップ側へのプリセレクト要求時に、電動機の駆動力をランプ制御により緩やかに減少させると共に、電動機の駆動力の減少に対応してエンジンの駆動力をランプ制御により緩やかに増加させ、プリセレクトの完了後には、電動機の駆動力をランプ制御により緩やかに増加させると共に、電動機の増加に対応してエンジンの駆動力をランプ制御により緩やかに減少させるものである。
従って、何らかの要因により電動機側の駆動力の増減に対してエンジン側の駆動力の増減が完全に対応しない場合もあり得るが、それぞれの駆動力の増減をランプ制御により緩やかに行っているため、このような状況であってもシステムトルクの変動は最小限に抑制される。

請求項３の発明は、請求項１または２において、変速制御手段が、第２駆動状態でシフトアップ側へのプリセレクトの実行中において、プリセレクトすべき変速段とは別の変速段への切換条件が成立したときに、プリセレクトの完了まで別の変速段への切換開始を遅延させるものである。
従って、シフトアップ側へのプリセレクトの実行中には、別の変速段への切換条件が成立したとしてもプリセレクトが完了するまでは当該別の変速段への切換開始が遅延され、プリセレクトの完了後に当該別の変速段への切換が開始される。このため、当初の予測された変速段へのプリセレクトが中断されたまま、別の変速段で駆動力を伝達する状態、即ち、第１駆動状態でも第２駆動状態でもない想定外の駆動状態が未然に防止される。

以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド電気自動車の変速制御装置によれば、第２駆動状態でシフトアップ側へのプリセレクト要求があったときに、プリセレクトを可能とするための電動機の駆動力の減少に対応してエンジンの駆動力を要求トルクまで増加させるようにしたため、エンジンと電動機との駆動力の総和であるシステムトルク、即ち駆動輪に伝達される駆動力の急減を抑制でき、これによる運転者の違和感を未然に防止することができる。

請求項２の発明のハイブリッド電気自動車の変速制御装置によれば、請求項１に加えて、プリセレクト要求時とプリセレクト完了後の電動機及びエンジンの駆動力の増減をランプ制御により緩やかに行うため、何らかの要因により電動機側の駆動力の増減に対してエンジン側の駆動力の増減が完全に対応しない場合であっても、システムトルクの変動を最小限に抑制して運転者の違和感を防止することができる。

請求項３の発明のハイブリッド電気自動車の変速制御装置によれば、請求項１または２に加えて、プリセレクトの実行中に別の変速段への切換条件が成立したとしても、プリセレクト完了までは当該別の変速段への切換開始を遅延するようにしたため、当初の予測された変速段へのプリセレクトが中断されたまま、別の変速段で駆動力を伝達する想定外の駆動状態を未然に防止でき、もって常に正常に変速機を作動させることができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド電気自動車の変速制御装置を示す概略構成図である。 走行用動力源としてエンジン及び電動機を併用したときの第１駆動状態を示す概念図である。 走行用動力源としてエンジン及び電動機を併用したときの第２駆動状態を示す概念図である。 ＥＣＵが実行するシステムトルク補償ルーチンを示すフローチャートである。 第２駆動状態でのプリセレクト時のエンジンン及び電動機の制御状況を示すタイムチャートである。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド電気自動車の変速制御装置を示す概略構成図である。
全体として駆動装置は、走行用動力源であるエンジン１及び電動機２をクラッチユニット３を介して変速機４に接続して構成され、これらのエンジン１や電動機２からの駆動力をクラッチユニット３及び変速機４を経て左右の駆動輪５（後輪）に伝達することによりハイブリッド電気自動車を走行させるようになっている。以下の説明では、車両の前後に倣って図１の左方を前方とし、図１の右方を後方として表現する。

エンジン１の出力軸１ａは後方に突出して、同軸となるようにクラッチユニット３の入力側が連結されている。クラッチユニット３の出力側には変速機４の入力側が連結され、変速機４の出力側には差動装置６を介して左右の駆動輪５が連結されている。クラッチユニット３の周囲には環状をなすように電動機２が設けられ、図示はしないが、電動機２は内外２重に配設されたロータ及びステータにより構成されている。
ロータはクラッチユニット３の外周に固定され、ステータは変速機４のケーシングに固定され、ロータとステータとの間に磁界が発生すると、エンジン１と同方向の駆動トルク或いは逆方向の回生トルクが駆動力として変速機４に入力されるようになっている。

クラッチユニット３及び変速機４の詳細については後述するが、エンジン１及び電動機２からの駆動力がクラッチユニット３及び変速機４を介して駆動輪５側に伝達されることにより、変速機４の変速段に応じた駆動力により駆動輪５が駆動されて車両が走行する。また、駆動輪５側に伝達される駆動力は、クラッチユニット３の接続・切断状態に応じてエンジン１の駆動力のみ、或いは電動機２の駆動力のみ、或いはエンジン１及び電動機２の駆動力に切り換えられ、これにより走行用動力源としてエンジン１単独、電動機２単独、エンジン１及び電動機２を併用した３種の走行を可能としている。

一方、上記エンジン１及び電動機２の運転制御、クラッチユニット３の接続・切断制御、変速機４の変速切換制御などは、車両ＥＣＵ１１により統合制御される。このために車両ＥＣＵ１１には、エンジン１を制御するエンジンＥＣＵ１２や電動機２を制御するインバータＥＣＵ１３などの各種制御装置が接続されている。
エンジンＥＣＵ１２は、車両ＥＣＵ１１からの情報に基づきエンジン１のアイドル運転制御や図示しない排ガス浄化装置の再生制御など、エンジン１自体の運転に必要な各種制御を行うと共に、車両ＥＣＵ１１から指令される運転者の要求トルクを達成すべく、エンジン１の燃料噴射量や噴射時期などを制御する。

インバータＥＣＵ１３は、図示しない走行用バッテリに蓄えられた直流電力をインバータ１４により交流電力に変換し、車両ＥＣＵ１１からの上記運転者の要求トルクを達成すべく、変換した交流電力を電動機２に供給することにより電動機２をモータとして作動させて、車両を走行させるための駆動トルクを発生させる。また、車両減速に際して、駆動輪５側からの逆駆動により電動機２が回生トルクを発生させながら発電機として機能しているときには、インバータＥＣＵ１３は電動機２から出力される交流電力をインバータ１４により直流電力に変換して走行用バッテリに充電する。

車両ＥＣＵ１１は、これらエンジンＥＣＵ１２及びインバータＥＣＵ１３との間で相互に情報をやりとりしながら、エンジン１及び電動機２を適切に制御するようエンジンＥＣＵ１２及びインバータＥＣＵ１３に指令を出力すると共に、クラッチユニット３及び変速機４の制御を適宜実行する。
具体的には、車両ＥＣＵ１１は、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ１５や、車両の走行速度を検出する車速センサ１６及び電動機２（クラッチユニット３の出力側）の回転速度を検出する回転速度センサ１７の検出結果などに基づき、上記運転者の要求トルクを車両加速時や定常走行時には正の値として、減速時には負の値として算出する。そして、車両の運転状態やエンジン１及び電動機２の運転状態、或いは図示しないバッテリＥＣＵにより逐次算出される走行用バッテリの充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）などに基づき走行用動力源を選択して制御する。

例えば車両加速時において、走行用バッテリのＳＯＣが所定値以上で余裕が大であり、且つ運転者の要求トルクが所定値未満のときには、電動機２の駆動力のみで要求トルクを達成可能なため走行用動力源として電動機２を単独で用い、ＳＯＣが所定値未満で余裕がそれほどないとき、或いは要求トルクが所定値以上のときには、電動機２の駆動力だけでは不足と見なして走行用動力源としてエンジン１及び電動機２を併用し、ＳＯＣが極端に低下して正常な電動機２の作動が望めないときには、走行用駆動源としてエンジン１を単独で用いる。
また、車両減速時において、電動機２が発生する回生トルクのみで負側に設定された要求トルクを達成可能なときには、走行用動力源として電動機２を単独で用い、電動機２の回生トルクのみでは負側の要求トルクを達成不能なときには、走行用動力源としてエンジン１及び電動機２を併用する。

そして、このような走行用動力源の切換に際して、車両ＥＣＵ１１は、エンジン１単独や電動機２単独のときには、運転者の要求トルクから変速機４の変速段のギヤ比を考慮してエンジン１や電動機２が出力すべき駆動力を算出し、算出した駆動力をエンジンＥＣＵ１２やインバータＥＣＵ１３に指令する。また、エンジン１及び電動機２の併用時には、要求トルクをエンジン１側と電動機２側とに配分した上で、変速段４のギヤ比を考慮してそれぞれが出力すべき駆動力を算出してエンジンＥＣＵ１２及びインバータＥＣＵ１３に指令する。一方、これと並行して、決定した走行用動力源の駆動力を駆動輪５側に伝達させるべく、クラッチユニット３及び変速機４の制御を実行する。

次に、上記クラッチユニット３及び変速機４の構成を詳述する。
図１に示すように、クラッチユニット３はアウタクラッチ２１（第１クラッチ）及びインナクラッチ２２（第２クラッチ）からなり、クラッチユニット３の入力側が、アウタクラッチ２１及びインナクラッチ２２の入力側として共用されている。アウタクラッチ２１及びインナクラッチ２２は、内蔵した湿式多板クラッチ２１ａ，２２ａをクラッチアクチュエータ２３，２４により駆動操作されることにより相互に独立して接続・切断され、それぞれ接続に伴ってエンジン１からの駆動力がクラッチ出力側に伝達されるようになっている。

上記電動機２は、アウタクラッチ２１の出力側の外周に配設されている。このため、アウタクラッチ２１が電動機２の回転軸を兼用し、アウタクラッチ２１と共にロータがステータの内側で回転し、ロータとステータとの間に発生した磁界による駆動トルクや回生トルクがアウタクラッチ２１に入力されるようになっている。
アウタクラッチ２１の出力側には管状をなすアウタ入力軸２５（第１入力軸）が連結され、アウタ入力軸２５はベアリング２７により回転可能に支持されている。インナクラッチ２２の出力側にはインナ入力軸２６（第２入力軸）が連結され、このインナ入力軸２６はアウタ入力軸２５内に回転可能に嵌入されている。

結果としてアウタ入力軸２５及びインナ入力軸２６は、クラッチユニット３の軸線上で相互に独立して回転し得るようになっている。アウタ入力軸２５の後端にはアウタクラッチ側ドライブギヤ２８が固定され、インナ入力軸２６はアウタ入力軸２５内から後方に向けて延設されて、その後端にインナクラッチ側ドライブギヤ２９が固定されている。

変速機４内には、アウタ入力軸２５及びインナ入力軸２６に対して平行となるように管状をなすアウタカウンタ軸３１が配設され、アウタカウンタ軸３１内にはインナカウンタ軸３２が回転可能に嵌入されている。インナカウンタ軸３２はアウタカウンタ軸３１内から前方及び後方に向けて延設され、その前端及び後端がベアリング３３，３４により回転可能に支持されている。結果としてアウタカウンタ軸３１及びインナカウンタ軸３２は、同軸上で相互に独立して回転し得るようになっている。

アウタカウンタ軸３１の前端にはインナクラッチ側ドリブンギヤ３５が固定され、このインナクラッチ側ドリブンギヤ３５はインナ入力軸２６のインナクラッチ側ドライブギヤ２９と常時噛み合っている。従って、インナクラッチ２２の接続によりエンジン１からの駆動力がインナ入力軸２６側に伝達されたときには、インナクラッチ側ドライブギヤ２９及びインナクラッチ側ドリブンギヤ３５を介してアウタカウンタ軸３１が回転駆動される。

また、インナカウンタ軸３２の前部にはアウタクラッチ側ドリブンギヤ３６が固定され、このアウタクラッチ側ドリブンギヤ３６はアウタ入力軸２５のアウタドライブギヤ２８と常時噛み合っている。
従って、アウタクラッチ２１の接続によりエンジン１からの駆動力がアウタ入力軸２５に伝達されたとき、或いはエンジン１からの駆動力に加えて電動機２の駆動力がアウタ入力軸２５に伝達されたり、単独で電動機２からの駆動力がアウタ入力軸２５に伝達されたりしたときには、アウタクラッチ側ドライブギヤ２８及びアウタクラッチ側ドリブンギヤ３６を介してインナカウンタ軸３２が回転駆動される。

アウタ入力軸２５及びインナ入力軸２６の後方には同軸上に出力軸３８が配設され、出力軸３８の前端はインナ入力軸２２の後端に対して相対回転可能に支持され、出力軸３８の後端はベアリング３９により回転可能に支持されている。出力軸３８には第３速ドリブンギヤ４０が相対回転可能に配設され、この第３速ドリブンギヤ４０に対して常時噛み合うようにアウタカウンタ軸３１には第３速ドライブギヤ４１が固定されている。

出力軸３８上の第３速ドリブンギヤ４０の後方には第４速ドリブンギヤ４２が固定され、この第４速ドリブンギヤ４２に対して常時噛み合うようにインナカウンタ軸３２には第４速ドライブギヤ４３が相対回転可能に配設されている。
出力軸３８上の第４速ドリブンギヤ４２の後方にはリバースドリブンギヤ４４が相対回転可能に配設され、このリバースドリブンギヤ４４と対応するようにインナカウンタ軸３２にはリバースドライブギヤ４５が固定されている。図では、リバースドリブンギヤ４４とリバースドライブギヤ４５とが直接的に噛み合うように示されているが、実際には両ギヤ４４，４５はリバース中間ギヤ４６を介して常時噛み合っており、車両後退のために他のドリブンギヤとは逆方向にリバースドリブンギヤ４４を回転駆動するようになっている。

出力軸３８上のリバースドリブンギヤ４４の後方には第１・２速ドリブンギヤ４７が相対回転可能に配設され、この第１・２速ドリブンギヤ４７に対して常時噛み合うようにインナカウンタ軸３２には第１・２速ドライブギヤ４８が固定されている。
一方、インナクラッチ側ドライブギヤ２９と第３速ドリブンギヤ４０との間には、これらのギヤ２９，４０を出力軸３８に結合するために第１同期装置５１が設けられている。第１同期装置５１は、インナクラッチ側ドライブギヤ２９の後面に設けられた第５・６速クラッチギヤ５１ａ、第３速ドリブンギヤ４０の前面に設けられた第３速クラッチギヤ５１ｂ、及び出力軸３８と一体で回転しながら、中立位置から前後に移動して第５・６速クラッチギヤ５１ａまたは第３速クラッチギヤ５１ｂに選択的に係合し得る第１スリーブ５１ｃから構成されている。

第３速ドライブギヤ４１と第４速ドライブギヤ４３との間には、これらのギヤ４１，４３をインナカウンタ軸３２に結合するために第２同期装置５２が設けられている。第２同期装置５２は、第３速ドライブギヤ４１の後面に設けられた第１・６速リバースクラッチギヤ５２ａ、第４速ドライブギヤ４３の前面に設けられた第４速クラッチギヤ５２ｂ、及びインナカウンタ軸３２と一体で回転しながら、中立位置から前後に移動して第１・６速リバースクラッチギヤ５２ａまたは第４速クラッチギヤ５２ｂに選択的に係合し得る第２スリーブ５２ｃから構成されている。

リバースドリブンギヤ４４と第１・２速ドリブンギヤ４７との間には、これらのギヤ４４，４７を出力軸３８に結合するために第３同期装置５３が設けられている。第３同期装置５３は、リバースドリブンギヤ４４の後面に設けられたリバースクラッチギヤ５３ａ、第１・２速ドリブンギヤ４７の前面に設けられた第１・２速クラッチギヤ５３ｂ、及び出力軸３８と一体で回転しながら、中立位置から前後に移動してリバースクラッチギヤ５３ａまたは第１・２速クラッチギヤ５３ｂに選択的に係合し得る第３スリーブ５３ｃから構成されている。

以上の第１〜第３スリーブ５１ｃ〜５３ｃには変速アクチュエータ５４〜５６がそれぞれ連結され、これらの変速アクチュエータ５４〜５６の駆動操作に応じて各スリーブ５１ｃ〜５３ｃが中立位置、前方位置及び後方位置の間で切り換えられるようになっている。これらの第１〜第３スリーブ５１ｃ〜５３ｃの変速アクチュエータ５４〜５６、及び上記したアウタクラッチ２１及びインナクラッチ２２のクラッチアクチュエータ２３，２４は車両ＥＣＵ１１に接続され、車両ＥＣＵ１１からの指令に基づき各アクチュエータが駆動制御される。

次に、以上のように構成されたハイブリッド電気自動車の駆動装置の作動状況について説明する。
車両の走行中において、変速機４の変速段は図示しない制御マップに基づき設定される一方、運転者がリバースを選択したときには変速段としてリバースが設定され、設定された変速段を達成すべく、車両ＥＣＵ１１によりクラッチユニット３の接続・切断制御及び変速機４の変速切換制御が実行される。これらのクラッチユニット３及び変速機４の制御は、走行用動力源としてエンジン１を単独で用いているときには表１に従って行われる。

例えば、第２速は、アウタクラッチ２１、インナクラッチ２２及び、同期装置５１〜５３の各スリーブ５１ｃ〜５３ｃが表１に示した位置に切り換えられることにより達成される。
従って、エンジン１からの駆動力はアウタクラッチ２１を介してアウタ入力軸２５に伝達され、アウタクラッチ側ドライブギヤ２８及びアウタクラッチ側ドリブンギヤ３６を介してインナカウンタ軸３２に伝達される。その後に駆動力は第１・２速ドライブギヤ４８及び第１・２速ドリブンギヤ４７を介して第３同期装置５３の第１・２速クラッチギヤ５３ｂに伝達され、この第１・２速クラッチギヤ５３ｂから第３スリーブ５３ｃを介して出力軸３８に伝達される。

第３速は、アウタクラッチ２１、インナクラッチ２２及び、同期装置５１〜５３の各スリーブ５１ｃ〜５３ｃが表１に示した位置に切り換えられることにより達成される。
従って、エンジン１からの駆動力は第１速と同じくインナクラッチ２２、インナ入力軸２６、インナクラッチ側ドライブギヤ２９及びインナクラッチ側ドリブンギヤ３５を介してアウタカウンタ軸３１に伝達される。その後に駆動力はアウタカウンタ軸３１上の第３速ドライブギヤ４１及び第３速ドリブンギヤ４０を介して第１同期装置５１の第３速クラッチギヤ５１ｂに伝達され、第３速クラッチギヤ５１ｂから第１スリーブ５１ｃを介して出力軸３８に伝達される。

第４速は、アウタクラッチ２１、インナクラッチ２２及び、同期装置５１〜５３の各スリーブ５１ｃ〜５３ｃが表１に示した位置に切り換えられることにより達成される。
従って、エンジン１からの駆動力は第２速と同じくアウタクラッチ２１、アウタ入力軸２５、アウタクラッチ側ドライブギヤ２８及びアウタクラッチ側ドリブンギヤ３６を介してインナカウンタ軸３２に伝達される。その後に駆動力は第２同期装置５２の第２スリーブ５２ｃから第４速クラッチギヤ５２ｂを介して第４速ドライブギヤ４３に伝達され、第４速ドライブギヤ４３及び第４速ドリブンギヤ４２を介して出力軸３８に伝達される。

このようにして選択された変速段のギヤ比に応じて、エンジン１からの駆動力は減速、増速或いは逆転された後に駆動輪５側に伝達されて車両が走行する。車両ＥＣＵ１１では、選択された変速段のギヤ比に基づき運転者の要求トルクからエンジン１が出力すべき駆動力を算出し、算出した駆動力をエンジンＥＣＵ１２側に指令することにより要求トルクを達成させる。
ところで、本実施形態のハイブリッド電気自動車は第２速発進を前提として制御マップが設定されているため、車両の加速時や減速時には第２〜６速間で変速段がシフトアップ側或いはシフトダウン側に切り換えられる。

このときの変速では、インナクラッチ２２を接続した奇数変速段（第１速、第３速、第５速）の選択とアウタクラッチ２１を接続した偶数変速段（第２速、第４速、第６速）の選択とが交互に繰り返されるが、それぞれの変速段により駆動力が伝達されているとき、制御マップに基づき次に予測される変速段（隣接する高ギヤ側或いは低ギヤ側の変速段であり、以下、次変速段という）のギヤ列及び次変速段を選択するための同期装置は、クラッチ切断により駆動力を伝達していない状態にある。

このため、変速段を切り換えるときには、次変速段を選択するための同期装置のスリーブ５１ａ〜５３ａの切換を予め完了しておき（以下、この操作をプリセレクトという）、変速段の切換条件が成立した時点で、接続状態にある側のクラッチ２１，２２を切断しながら切断状態にある側のクラッチ２１，２２を接続することにより、駆動輪５側への動力伝達を連続して行っている。
例えば第３速から第４速への切換時には、それに先行して第４速へのプリセレクトが実行される。第３速の選択時には、インナクラッチ２２、インナ入力軸２６、インナクラッチ側ドライブギヤ２９及びインナクラッチ側ドリブンギヤ３５、アウタカウンタ軸３１、第３速ドライブギヤ４１、第３速ドリブンギヤ４０、第１同期装置５１、出力軸３８の順にエンジン１の駆動力が伝達されている。

しかし、アウタクラッチ２１が切断されているため、第４速を達成するアウタクラッチ側ドライブギヤ２８、アウタクラッチ側ドリブンギヤ３６、第４速ドライブギヤ４３及び第４速ドリブンギヤ４２からなるギヤ列は駆動力を伝達しておらず、必然的に第４変速段へのプリセレクトのために第２スリーブ５２ｃを中立位置から後方位置に切り換える必要がある第２同期装置５２は駆動力を伝達していないと共に、第２速時に第３スリーブ５３ｃが後方位置に切り換えられたままの第３同期装置５３も駆動力を伝達していない。
従って、第２スリーブ５２ｃを後方位置に切り換えるギヤ入れ操作、及び第３スリーブ５３ｃを中立位置に戻すギヤ抜き操作が可能となり、これにより第４速へのプリセレクトが完了する。

また、詳細は説明しないが、電動機２を単独で用いるときには、アウタクラッチ２１及びインナクラッチ２２を共に切断し、第１歯車機構Ｇ１の偶数変速段を選択する。エンジン１からの駆動力はアウタ入力軸２１にもインナ入力軸２２にも伝達されなくなり、電動機２の駆動力は第１歯車機構Ｇ１の何れかの変速段を介して駆動輪５側に伝達される。

一方、図２，３は走行用動力源としてエンジン１及び電動機２を併用したときの駆動状態を示す概念図であり、これらの図に基づきエンジン・電動機併用走行時の駆動状態を説明する。
なお、図１から明らかなように、偶数変速段を達成するギヤ列と奇数変速段を達成するギヤ列とは一部を兼用しているが、図２，３はエンジン及び電動機からの動力伝達経路の理解を容易にするために、双方のギヤ列を独立して表している。

具体的な偶数変速段を達成するギヤ列は、アウタクラッチ側ドライブギヤ２８、インナクラッチ側ドライブギヤ２９、インナクラッチ側ドリブンギヤ３５、アウタクラッチ側ドリブンギヤ３６、第４速ドリブンギヤ４２、第４速ドライブギヤ４３、第１・２速ドリブンギヤ４７及び第１・２速ドライブギヤ４８であり、これらのギヤ列により本発明の第１歯車機構Ｇ１が構成されている。

また、奇数変速段を達成するギヤ列は、インナクラッチ側ドライブギヤ２９、インナクラッチ側ドリブンギヤ３５、第３速ドライブギヤ４１、第３速ドリブンギヤ４０、第１・２速ドリブンギヤ４７及び第１・２速ドライブギヤ４８であり、これらのギヤ列により本発明の第２歯車機構Ｇ２が構成されている。
エンジン・電動機併用走行時には、選択されている変速段が奇数段であるか偶数段であるかに応じて変速機４の作動状態を異にしている。

まず、アウタクラッチ２１を接続して第１歯車機構Ｇ１の偶数変速段を選択したときには、エンジン１からの駆動力がアウタクラッチ２１を介して駆動輪５側に伝達されているため、電動機２を作動させることにより、図２に太線で示すように、エンジン１の駆動力に加えて電動機２の駆動力を駆動輪５側に伝達可能となる。以下、この駆動状態を第１駆動状態と称する。

また、インナクラッチ２２を接続して第２歯車機構Ｇ２の奇数変速段を選択したときには、インナクラッチ２２を介してエンジン１からの駆動力が駆動輪５側に伝達されるのに対し、その動力伝達経路上に位置しない電動機２の駆動力は駆動輪５側に伝達されない。しかし、奇数変速段の選択と並行して第１歯車機構Ｇ１の偶数変速段も選択することにより、電動機２の駆動力を駆動輪５側に伝達可能となる。

このときの駆動状態を図３に示すが、電動機２の駆動力は第１歯車機構Ｇ１の偶数変速段を介して出力軸３８に伝達され、出力軸３８で第２歯車機構Ｇ２の奇数変速段を介したエンジン１からの駆動力と合流して駆動輪５へと伝達される。以下、この駆動状態を第２駆動状態と称する。
電動機２側の偶数変速段については何れを選択してもよいが、本実施形態では、現在選択されているエンジン１側の奇数変速段と関連付けて、常に１段低ギヤ側の偶数変速段を選択している。

シフトアップ或いはシフトダウンでは、図２に示す第１駆動状態と図３に示す第２駆動状態とが交互に繰り返される。車両ＥＣＵ１１は、運転者からの要求トルクをエンジン１側と電動機２側とに配分し、それぞれが出力すべき駆動力をエンジンＥＣＵ１２及びインバータＥＣＵ１３に指令して要求トルクを達成させている。
ここで、奇数変速段の選択時には、エンジン１側の駆動力と電動機２側の駆動力とが異なるギヤ比で駆動輪５側に伝達されることから、選択している奇数変速段のギヤ比と偶数変速段のギヤ比とを考慮して要求トルクの配分を行う。

そして、このエンジン１及び電動機２の併用時においても、実際の変速段の切換に先行してプリセレクトが行われる。例えば図２に示す第１駆動状態で第２速の選択により車両が加速しているとき、制御マップに基づく第３速への切換条件の成立に先行してプリセレクト要求があると、まず、第２歯車機構Ｇ２で第３速へのプリセレクトが実行される。このときインナクラッチ２２は切断されているため、第３速へのプリセレクトを何ら支障なく実行できる。

その後に第３速への切換条件が成立すると、アウタクラッチ２１の切断及びインナクラッチ２２の接続により第３速への切換が完了する。この時点の第１歯車機構Ｇ１は第２速のまま、即ち、第２歯車機構Ｇ２の第３速より１段低ギヤ側であるため、そのまま電動機２の作動を継続することにより、図３に示す第２駆動状態となる。
さらに加速が継続されて第４速へのプリセレクト要求があると、まず、第１歯車機構Ｇ１で第４速へのプリセレクトが実行され、その後に第４速への切換条件が成立すると、インナクラッチ２２の切断及びアウタクラッチ２１の接続により第４速への切換が完了し、図２に示す第１駆動状態となる。

図３に示すように第２駆動状態ではアウタクラッチ２１は切断されているものの、電動機２の駆動力が第１歯車機構Ｇ１の第２速のギヤ列を介して伝達されているため、このままではプリセレクトを実行することができない。
具体的には、図１に基づき説明したように、第４速へのプリセレクト（変速）には、第２スリーブ５２ｃを後方位置に切り換えるギヤ入れ操作、及び第３スリーブ５３ｃを中立位置に戻すギヤ抜き操作を要するが、電動機２からの駆動力が第３同期装置５３を介して伝達されているためプリセレクト不能となる。

このため、［発明が解決しようとする課題］でも述べたように、一旦電動機２の駆動力を０まで減少させてプリセレクトを実行する必要が生じる。その結果、プリセレクトの完了により電動機２の作動が再開されるまでの間に発生する駆動力の瞬断により、エンジン１及び電動機２の駆動力の総和であるシステムトルクが急減して運転者に違和感を与える要因となってしまう。このようなシステムトルクの急減は、第２速から第４速へのプリセレクトのみならず、第４速から第６速へのプリセレクトでも発生する。

そこで、本実施形態では電動機２側の駆動力の瞬断に起因するシステムトルクの急減をエンジン１側の駆動力制御により補う対策を講じており、以下、当該対策のための車両ＥＣＵ１１の処理を説明する。
車両ＥＣＵ１１は、車両の走行中に図４に示すシステムトルク補償ルーチンを所定の制御インターバルで実行している。

まず、ステップＳ２でエンジン１及び電動機２を併用しているか否かを判定し、ステップＳ４で図３に示す奇数変速段を選択した第２駆動状態であるか否かを判定し、ステップＳ６でシフトアップ側のプリセレクトが要求されたか否かを判定する。何れかのステップＳでＮo（否定）の判定を下したときには、一旦ルーチンを終了する。
また、何れのステップＳでもＹes（肯定）の判定を下したとき、即ち、エンジン１及び電動機２を併用した奇数変速段での走行中においてシフトアップ側のプリセレクト要求があったときには、ステップＳ８に移行する。

ステップＳ８では、電動機２の駆動力を次第に減少させると共に、エンジン１の駆動力を次第に増加させる。これらの処理は、駆動力を所定の変化率で増減するランプ制御として実行されるが、適用される変化率は、電動機２の駆動力が０になるタイミングとエンジン１の駆動力が運転者の要求トルクに達するタイミングとが略一致するように、その時点の要求トルク及びエンジン１や電動機２の駆動力に基づき設定される。

車両ＥＣＵ１１は続くステップＳ１０で電動機２の駆動力が０になり、且つエンジン１の駆動力が要求トルクに達したか否かを判定し、判定のＮoの間はステップＳ８の処理を繰り返す。何れかの時点でステップＳ１０の判定がＹesになると、ステップＳ１２に移行してプリセレクト、例えば歯車機構Ｇ１側で第３速を選択しているときには、歯車機構Ｇ１側では第４速へのプリセレクト、歯車機構Ｇ１側で第５速を選択しているときには、歯車機構Ｇ１側では第６速へのプリセレクトを実行する。そして、続くステップＳ１４でプリセレクトを完了したか否かを判定し、判定がＹesになるとステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６では、ステップＳ８の処理により増減した電動機２及びエンジン１の駆動力を現時点での配分に復帰させるべく、電動機２の駆動力を増加させ、エンジン１の駆動力を減少させる方向にランプ制御を実行する。このときの変化率についても、電動機２及びエンジン１の駆動力が略一致するタイミングで増減以前の現時点での配分に復帰させるように設定される。続くステップＳ１８では電動機２及びエンジン１の駆動力が現時点での配分に復帰したか否かを判定し、何れかの時点で判定がＹesになると、ルーチンを終了する。

従って、その後に制御マップに基づき変速段の切換条件が成立すると、インナクラッチ２２の切断及びアウタクラッチ２１の接続が行われて変速段の切換が完了し、第１駆動状態に移行する。本実施形態では、上記ステップＳ８，１２，１６の処理を実行するときの車両ＥＣＵ１１が変速制御手段として機能する。
以上の車両ＥＣＵ１１の処理により、図３に示す第２駆動状態でシフトアップ側のプリセレクト要求があったときには、図５に示すタイムチャートに従ってプリセレクトの実行と共にエンジン１及び電動機２の駆動力が制御される。

まず、図３の第２駆動状態において電動機２及びエンジン１は要求トルクを配分した駆動力をそれぞれ出力しており、第２歯車機構Ｇ２を介して奇数変速段で走行中にシフトアップ側のプリセレクト要求があると、ステップＳ８の処理により電動機２の駆動力は所定の変化率で減少し、エンジン１の駆動力は所定の変化率で増加する。電動機２の駆動力が０になるのと略一致するタイミングでエンジン１の駆動力が要求トルクに達し、ステップＳ１２の処理により第４速或いは第６速へのプリセレクトが実行される。

この時点で第１歯車機構Ｇ１は電動機２の駆動力を伝達しなくなるため、同期装置５１〜５２のギヤ入れ及びギヤ抜きを何ら支障なく行ってプリセレクト可能となる。
プリセレクトが完了すると、ステップＳ１６の処理により電動機２の駆動力は所定の変化率で増加し、エンジン１の駆動力は所定の変化率で減少し、電動機２及びエンジン１の駆動力は略一致するタイミングで現時点での配分、即ち要求トルクに基づき設定された駆動力配分に復帰する。その後に制御マップに基づき第４速或いは第６速への切換条件が成立すると、インナクラッチ２２の切断及びアウタクラッチ２１の接続が行われて図２に示す第１駆動状態に移行する。

以上のように、電動機２の駆動力はプリセレクトを可能とするために一旦０まで減少するが、この期間中にはエンジン１の駆動力が運転者の要求トルクまで増加しており、しかも電動機２の駆動力が０に至る減少過程及び元の駆動力配分に復帰する増加過程においても、この電動機２の駆動力の増減と対応するようにエンジン１の駆動力が増減している。従って、エンジン１と電動機２との駆動力の総和であるシステムトルクはプリセレクト中も運転者の要求トルクに維持され続け、システムトルクの急減に起因する運転者の違和感を未然に防止することができる。

加えて、何らかの要因により電動機２側の駆動力の増減に対してエンジン１側の駆動力の増減が完全に対応しない場合もあり得るが、それぞれの駆動力の増減をランプ制御により緩やかに行っているため、このような状況であってもシステムトルクの変動を最小限に抑制でき、運転者の違和感を一層確実に防止することができる。

ところで、運転者のアクセル操作に応じて要求トルクは様々に変化し、その時々の要求トルクに応じてプリセレクトの実行後に実際の変速段の切換（クラッチの断接）が行われる。このため、運転者のアクセル操作によっては、図４のステップＳ６のプリセレクト要求に基づきステップＳ１２で次変速段へのプリセレクトを実行しているときに、プリセレクトすべき変速段とは別の変速段への切換条件が成立する場合も有り得る。

このとき、予測された次変速段へのプリセレクトを中断したまま、別の変速段への変速を実行すると、第１駆動状態でも第２駆動状態でもない想定外の駆動状態となり、正常に変速機を作動できない状況に陥ってしまう可能性もある。
そこで、本実施形態では、第２駆動状態でシフトアップ側へのプリセレクトの実行中に、プリセレクトすべき変速段とは別の変速段への切換条件が成立したときには、プリセレクトが完了するまで別の変速段への切換開始を遅延させる処理を車両ＥＣＵ１１により実行している。従って、上記想定外の駆動状態の発生を未然に防止でき、常に変速機４を正常に作動できるという利点も得られる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、前進６段の変速機として具体化したが、変速段の数はこれに限るものではなく、任意に変更可能である。
また、第１歯車機構Ｃ１や第２歯車機構Ｇ２に振り分けられる変速段や、各変速段の配列、並びに各変速段における変速段の切換機構など、変速機４の構成についても、上記実施形態のものに限定されるものではなく、ハイブリッド電気自動車に求められる運転性能や商品性などに応じて変更することが可能である。

また、上記実施形態では、クラッチユニット３の外周に電動機２を配設して、その駆動力をアウタクラッチ２１を介してアウタ入力軸２５に伝達したが、この構成に限るものではなく、例えば電動機２の出力軸をアウタ入力軸２５に対してギヤ結合することにより、電動機２の駆動力を直接的にアウタ入力軸２５に伝達するようにしてもよい。

１ エンジン
２ 電動機
５ 駆動輪
１１ 車両ＥＣＵ（変速制御手段）
２１ アウタクラッチ（第１クラッチ）
２２ インナクラッチ（第２クラッチ）
２５ アウタ入力軸（第１入力軸）
２６ インナ入力軸（第２入力軸）
３８ 出力軸
Ｇ１ 第１歯車機構
Ｇ２ 第２歯車機構

Claims (3)

1. 第１クラッチの接続時にエンジンからの駆動力が伝達され、電動機のロータが機械的に結合された第１入力軸と、
   第２クラッチの接続時に上記エンジンからの駆動力が伝達される第２入力軸と、
   車両の駆動輪に駆動力を伝達する出力軸と、
   上記第１の入力軸から伝達される駆動力を複数の変速段の何れかに変速して上記出力軸に伝達する第１歯車機構と、
   上記第２の入力軸から伝達される駆動力を複数の変速段の何れかに変速して上記出力軸に伝達する第２歯車機構と、
   運転者の要求トルクを上記エンジン側及び電動機側に配分した駆動力に基づき該エンジン及び電動機をそれぞれ制御して車両を走行させるエンジン・電動機併用走行時において、上記第１クラッチを接続して上記エンジン及び電動機の駆動力を上記第１入力軸から上記第１歯車機構の何れかの変速段を介して上記出力軸に伝達する第１駆動状態と、上記第２クラッチを接続して上記エンジンの駆動力を上記第２入力軸から上記第２歯車機構の何れかの変速段を介して上記出力軸に伝達すると共に、上記電動機の駆動力を上記第１入力軸から上記第１歯車機構の何れかの変速段を介して上記出力軸に伝達する第２駆動状態とを交互に切換可能であり、
   上記第１駆動状態のときには、上記第２歯車機構を次に予測される変速段に予め切り換えるプリセレクトの実行後に、上記第１クラッチの切断及び上記第２クラッチの接続により上記第２駆動状態へと切り換え、上記第２駆動状態のときには、上記電動機の駆動力を一旦略０まで減少させて上記第１歯車機構を次に予測される変速段に予め切り換えるプリセレクトの実行後に、上記第２クラッチの切断及び上記第１クラッチの接続により上記第１駆動状態へと切り換えることにより、シフトアップ側またはシフトダウン側への変速を実行する変速制御手段と
   を備えたハイブリッド電気自動車の変速制御装置において、
   上記変速制御手段は、上記第２駆動状態でシフトアップ側へのプリセレクトの要求があったときには、上記電動機の駆動力の減少に対応して上記エンジンの駆動力を上記要求トルクまで増加させ、該電動機の駆動力が略０まで減少した後に次変速段へのプリセレクトを開始し、該プリセレクトの完了後に上記電動機の駆動力を増加させると共に上記エンジンの駆動力を減少させて上記要求トルクに基づく配分に復帰させることを特徴とするハイブリッド電気自動車の変速制御装置。
2. 上記変速制御手段は、上記シフトアップ側へのプリセレクト要求時に、上記電動機の駆動力をランプ制御により緩やかに減少させると共に、該電動機の駆動力の減少に対応して上記エンジンの駆動力をランプ制御により緩やかに増加させ、プリセレクトの完了後には、上記電動機の駆動力をランプ制御により緩やかに増加させると共に、該電動機の増加に対応して上記エンジンの駆動力をランプ制御により緩やかに減少させることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド電気自動車の変速制御装置。
3. 上記変速制御手段は、上記第２駆動状態でシフトアップ側へのプリセレクトの実行中において、プリセレクトすべき変速段とは別の変速段への切換条件が成立したときに、該プリセレクトの完了まで上記別の変速段への切換開始を遅延させることを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド電気自動車の変速制御装置。

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