JP2014051146A - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関を始動時するときの反力による駆動力の変動を抑制するとともに、回転機の出力トルクの増大を抑制することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供する。
【解決手段】機関と、第一回転機と、機関および第一回転機が接続された差動部と、差動部と駆動輪とを接続する変速部と、変速部の出力要素に接続された第二回転機と、を備えたハイブリッド車両において、機関を始動するときに（Ｓ２０）変速部をハイギヤ、あるいはオーバードライブとする（Ｓ５０）。また、機関始動後に要求駆動力を出力可能な変速比の範囲で、機関を始動するときにハイギアとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

従来、機関と変速部とを備えたハイブリッド車両が公知である。例えば、特許文献１には、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、入力部材の駆動力を第一回転電機と出力部材に駆動連結される出力回転要素とに分配する動力分配装置と、を備えたハイブリッド駆動装置であって、出力回転要素の回転を、変更可能に備える複数の変速比のうちの一つで変速して出力部材に伝達する第一変速装置と、第二回転電機の回転を、変更可能に備える複数の変速比のうちの一つで変速して出力部材に伝達する第二変速装置と、を独立して動作可能に備えるハイブリッド駆動装置の技術が開示されている。

特開２０１０−２３５０７０号公報

ハイブリッド車両において、機関を始動するときの反力による駆動力の変動を抑制するように、回転機にトルクを出力させることが考えられる。しかしながら、機関始動時における回転機の出力トルクの増分が大きくなることは好ましくない。

本発明の目的は、機関始動時における回転機の出力トルクの増大を抑制することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供することである。

本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、第一回転機と、前記機関および前記第一回転機が接続された差動部と、前記差動部と駆動輪とを接続する変速部と、前記変速部の出力要素に接続された第二回転機と、を備え、前記機関を始動するときに前記変速部をハイギヤとすることを特徴とする。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記機関を始動するときに前記変速部をオーバドライブとすることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記機関の始動後に要求駆動力を出力可能な変速比の範囲で、前記機関を始動するときに前記変速部をハイギヤとすることが好ましい。

本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、第一回転機と、機関および第一回転機が接続された差動部と、差動部と駆動輪とを接続する変速部と、変速部の出力要素に接続された第二回転機と、を備え、機関を始動するときに変速部をハイギヤとする。本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置によれば、機関始動時における回転機の出力トルクの増大を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャートである。 図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図３は、実施形態に係る車両の入出力関係図である。 図４は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図である。 図５は、ＥＶモードに係る共線図である。 図６は、ＨＶローモードに係る共線図である。 図７は、ＨＶハイモードに係る共線図である。 図８は、実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。 図９は、実施形態の動作に係るタイムチャートである。 図１０は、実施形態の第１変形例におけるエンジン始動時の変速段選択に係るマップを示す図である。 図１１は、実施形態の第２変形例におけるＭＧ１回転数の制御例を示す図である。

以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図９を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図３は、実施形態に係る車両の入出力関係図、図４は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図、図５は、ＥＶモードに係る共線図、図６は、ＨＶローモードに係る共線図、図７は、ＨＶハイモードに係る共線図、図８は、実施形態のモード選択に係るマップを示す図、図９は、実施形態の動作に係るタイムチャートである。

本実施形態に係る車両１００は、図２に示すように、動力源としてエンジン１、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を有するハイブリッド（ＨＶ）車両である。車両１００は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド（ＰＨＶ）車両であってもよい。図２および図３に示すように、車両１００は、エンジン１、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０を含んで構成されている。

また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、エンジン１、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含んで構成されている。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、更に、各ＥＣＵ５０，６０，７０等の制御装置を含んで構成されてもよい。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＦＦ（前置きエンジン前輪駆動）車両あるいはＲＲ（後置きエンジン後輪駆動）車両等に適用可能である。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、例えば、軸方向が車幅方向となるように車両１００に搭載される。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１では、第一遊星歯車機構１０を含んで差動部が構成されている。また、第二遊星歯車機構２０、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含んで変速部４０が構成されている。クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１は、第二遊星歯車機構２０を変速させる切替装置である。

機関であるエンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸は、入力軸２と接続されている。入力軸２は、動力伝達装置の入力軸である。動力伝達装置は、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１、差動装置３０等を含んで構成されている。入力軸２は、エンジン１の出力軸と同軸上かつ出力軸の延長線上に配置されている。入力軸２は、第一遊星歯車機構１０の第一キャリア１４と接続されている。

本実施形態の第一遊星歯車機構１０は、エンジン１および第一回転機ＭＧ１が接続された差動部である。第一遊星歯車機構１０は、第二遊星歯車機構２０よりもエンジン１側に配置された入力側差動機構である。第一遊星歯車機構１０は、エンジン１の動力を第一回転機ＭＧ１側と出力側とに分配する動力分配機構としての機能を有している。第一遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式であり、第一サンギヤ１１、第一ピニオンギヤ１２、第一リングギヤ１３および第一キャリア１４を有する。

第一リングギヤ１３は、第一サンギヤ１１と同軸上であってかつ第一サンギヤ１１の径方向外側に配置されている。第一ピニオンギヤ１２は、第一サンギヤ１１と第一リングギヤ１３との間に配置されており、第一サンギヤ１１および第一リングギヤ１３とそれぞれ噛み合っている。第一ピニオンギヤ１２は、第一キャリア１４によって回転自在に支持されている。第一キャリア１４は、入力軸２と連結されており、入力軸２と一体回転する。従って、第一ピニオンギヤ１２は、入力軸２と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第一キャリア１４によって支持されて第一ピニオンギヤ１２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

第一サンギヤ１１には第一回転機ＭＧ１の回転軸３３が接続されている。第一回転機ＭＧ１の回転軸３３は、入力軸２と同軸上に配置されており、第一サンギヤ１１と一体回転する。第一リングギヤ１３は、第一遊星歯車機構１０の出力要素であり、エンジン１から第一遊星歯車機構１０に入力された回転を第二キャリア２４に出力することができる。

本実施形態の第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０と駆動輪３２とを接続する変速部４０の構成要素である。第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０よりも駆動輪３２側に配置された出力側差動機構である。第二遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式であり、第二サンギヤ２１、第二ピニオンギヤ２２、第二リングギヤ２３および第二キャリア２４を有する。第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０と同軸上に配置され、第一遊星歯車機構１０を挟んでエンジン１と互いに対向している。

第二リングギヤ２３は、第二サンギヤ２１と同軸上であってかつ第二サンギヤ２１の径方向外側に配置されている。第二ピニオンギヤ２２は、第二サンギヤ２１と第二リングギヤ２３との間に配置されており、第二サンギヤ２１および第二リングギヤ２３とそれぞれ噛み合っている。第二ピニオンギヤ２２は、第二キャリア２４によって回転自在に支持されている。第二キャリア２４は、第一リングギヤ１３と接続されており、第一リングギヤ１３と一体回転する。第二ピニオンギヤ２２は、第二キャリア２４と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第二キャリア２４によって支持されて第二ピニオンギヤ２２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

第二リングギヤ２３には、カウンタドライブギヤ２５が接続されている。カウンタドライブギヤ２５は、第二リングギヤ２３と一体回転する出力ギヤである。第二リングギヤ２３は、第一遊星歯車機構１０から入力された回転を駆動輪３２に出力する出力要素である。

クラッチＣＬ１は、第二サンギヤ２１と第二キャリア２４とを連結可能なクラッチ装置である。クラッチＣＬ１は、例えば、摩擦係合式のクラッチとすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等のクラッチ装置がクラッチＣＬ１として用いられてもよい。クラッチＣＬ１は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のクラッチＣＬ１は、第二サンギヤ２１と第二キャリア２４とを連結し、第二サンギヤ２１と第二キャリア２４とを一体回転させることができる。完全係合状態のクラッチＣＬ１は、第二遊星歯車機構２０の差動を規制する。一方、開放状態のクラッチＣＬ１は、第二サンギヤ２１と第二キャリア２４とを切り離し、第二サンギヤ２１と第二キャリア２４との相対回転を許容する。つまり、開放状態のクラッチＣＬ１は、第二遊星歯車機構２０の差動を許容する。なお、クラッチＣＬ１は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のクラッチＣＬ１は、第二遊星歯車機構２０の差動を許容する。

ブレーキＢＫ１は、第二サンギヤ２１の回転を規制することができるブレーキ装置である。ブレーキＢＫ１は、第二サンギヤ２１に接続された係合要素と、車体側、例えば動力伝達装置のケースと接続された係合要素とを有する。ブレーキＢＫ１は、クラッチＣＬ１と同様の摩擦係合式のクラッチ装置とすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等のクラッチ装置がブレーキＢＫ１として用いられてもよい。ブレーキＢＫ１は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のブレーキＢＫ１は、第二サンギヤ２１と車体側とを連結し、第二サンギヤ２１の回転を規制することができる。一方、開放状態のブレーキＢＫ１は、第二サンギヤ２１と車体側とを切り離し、第二サンギヤ２１の回転を許容する。なお、ブレーキＢＫ１は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のブレーキＢＫ１は、第二サンギヤ２１の回転を許容する。

カウンタドライブギヤ２５は、カウンタドリブンギヤ２６と噛み合っている。カウンタドリブンギヤ２６は、カウンタシャフト２７を介してドライブピニオンギヤ２８と接続されている。カウンタドリブンギヤ２６とドライブピニオンギヤ２８とは一体回転する。また、カウンタドリブンギヤ２６には、リダクションギヤ３５が噛み合っている。リダクションギヤ３５は、第二回転機ＭＧ２の回転軸３４に接続されている。つまり、第二回転機ＭＧ２の回転は、リダクションギヤ３５を介してカウンタドリブンギヤ２６に伝達される。リダクションギヤ３５は、カウンタドリブンギヤ２６よりも小径であり、第二回転機ＭＧ２の回転を減速してカウンタドリブンギヤ２６に伝達する。

ドライブピニオンギヤ２８は、差動装置３０のデフリングギヤ２９と噛み合っている。差動装置３０は、左右の駆動軸３１を介して駆動輪３２と接続されている。第二リングギヤ２３は、カウンタドライブギヤ２５、カウンタドリブンギヤ２６、ドライブピニオンギヤ２８、差動装置３０および駆動軸３１を介して駆動輪３２と接続されている。また、第二回転機ＭＧ２は、第二リングギヤ２３と駆動輪３２との動力伝達経路に対して接続されており、第二リングギヤ２３および駆動輪３２に対してそれぞれ動力を伝達可能である。

第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、それぞれモータ（電動機）としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、インバータを介してバッテリと接続されている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転機ＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。

本実施形態の車両１００では、エンジン１と同軸上に、エンジン１から近い側から順に、第一遊星歯車機構１０、カウンタドライブギヤ２５、第二遊星歯車機構２０、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１および第一回転機ＭＧ１が配置されている。また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は、入力軸２と、第二回転機ＭＧ２の回転軸３４とが異なる軸上に配置された複軸式とされている。

図３に示すように、車両１００は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０を有する。各ＥＣＵ５０，６０，７０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車両１００全体を統合制御する機能を有している。ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０と電気的に接続されている。

ＭＧ＿ＥＣＵ６０は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を制御することができる。ＭＧ＿ＥＣＵ６０は、例えば、第一回転機ＭＧ１に対して供給する電流値を調節し、第一回転機ＭＧ１の出力トルクを制御すること、および第二回転機ＭＧ２に対して供給する電流値を調節し、第二回転機ＭＧ２の出力トルクを制御することができる。

エンジン＿ＥＣＵ７０は、エンジン１を制御することができる。エンジン＿ＥＣＵ７０は、例えば、エンジン１の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン１の点火制御を行うこと、エンジン１に対する燃料の噴射制御等を行うことができる。エンジン＿ＥＣＵ７０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１の出力トルクを制御することができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０には、車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車速、アクセル開度、第一回転機ＭＧ１の回転数（以下、「ＭＧ１回転数」とも記載する。）、第二回転機ＭＧ２の回転数（以下、「ＭＧ２回転数」とも記載する。）、動力伝達装置の出力軸の回転数、バッテリ状態ＳＯＣ等を取得することができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、取得する情報に基づいて、車両１００に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、算出した要求値に基づいて、第一回転機ＭＧ１の出力トルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも記載する。）、第二回転機ＭＧ２の出力トルク（以下、「ＭＧ２トルク」とも記載する。）およびエンジン１の出力トルク（以下、「エンジントルク」とも記載する。）を決定する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＭＧ１トルクの指令値およびＭＧ２トルクの指令値をＭＧ＿ＥＣＵ６０に対して出力する。また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジントルクの指令値をエンジン＿ＥＣＵ７０に対して出力する。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１をそれぞれ制御する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１に対する供給油圧（ＰｂＣＬ１）の指令値およびブレーキＢＫ１に対する供給油圧（ＰｂＢＫ１）の指令値をそれぞれ出力する。図示しない油圧制御装置は、各供給油圧ＰｂＣＬ１，ＰｂＢＫ１の指令値に応じてクラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１に対する供給油圧を制御する。

車両１００では、ハイブリッド（ＨＶ）走行あるいはＥＶ走行を選択的に実行可能である。ＨＶ走行とは、エンジン１を動力源として車両１００を走行させる走行モードである。ＨＶ走行では、エンジン１に加えて、更に第二回転機ＭＧ２を動力源としてもよい。ＥＶ走行は、第二回転機ＭＧ２を動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行では、エンジン１を停止して走行することが可能である。

図４の係合表において、クラッチＣＬ１の欄およびブレーキＢＫ１の欄の丸印は、係合を示し、空欄は開放を示す。また、三角印は、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１のいずれかを係合し、他方を開放することを示す。単独モータＥＶモードは、例えば、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を共に開放して実行される。図５に示す共線図において、符号Ｓ１，Ｃ１，Ｒ１は、それぞれ第一サンギヤ１１、第一キャリア１４、第一リングギヤ１３を示し、符号Ｓ２，Ｃ２，Ｒ２は、それぞれ第二サンギヤ２１、第二キャリア２４、第二リングギヤ２３を示す。

ＥＶモードでは、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１が開放している。ブレーキＢＫ１が開放していることで、第二サンギヤ２１の回転が許容され、クラッチＣＬ１が開放していることで、第二遊星歯車機構２０は差動可能である。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＭＧ＿ＥＣＵ６０を介して第二回転機ＭＧ２に正トルクを出力させて車両１００に前進方向の駆動力を発生させる。第二リングギヤ２３は、駆動輪３２の回転と連動して正回転する。ここで、正回転とは、車両１００の前進時の第二リングギヤ２３の回転方向とする。

第一リングギヤ１３は、第二キャリア２４に連れ回り正回転する。エンジン１が停止していることにより、第一キャリア１４は回転を停止した状態となる。従って、第一サンギヤ１１および第一回転機ＭＧ１の回転軸３３は、負回転する。第二サンギヤ２１の回転数は低回転となる。ＥＶモードでは、第二遊星歯車機構２０がニュートラル（中立）の状態であり、第二キャリア２４と第二リングギヤ２３との間の動力の伝達が遮断される。第二遊星歯車機構２０は、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１の一方が係合していると、第一遊星歯車機構１０と駆動輪３２とを接続する接続状態となる。

ＥＶモードでの走行時に、バッテリの充電状態がフルとなり、回生エネルギーが取れない場合が発生し得る。この場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合することで、エンジン１を駆動輪３２と接続し、エンジンブレーキを駆動輪３２に作用させることができる。図４に三角印で示すように、ＥＶモードでクラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合すると、エンジン１を連れ回し状態とし、第一回転機ＭＧ１でエンジン回転数を上げてエンジンブレーキ状態とすることができる。

ＨＶ走行では、差動部としての第一遊星歯車機構１０は差動状態を基本とし、変速部４０の第二遊星歯車機構２０は、ロー／ハイの切り替えがなされる。ＨＶ走行では、第一回転機ＭＧ１は、反力トルクを発生させることでエンジントルクに対する反力受けとして機能し、第一リングギヤ１３からエンジントルクを出力させることができる。図６は、ロー状態のＨＶ走行モード（以下、「ＨＶローモード」とも記載する。）に係る共線図、図７は、ハイ状態のＨＶ走行モード（以下、「ＨＶハイモード」とも記載する。）に係る共線図である。

ＨＶローモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を係合し、ブレーキＢＫ１を開放する。クラッチＣＬ１が係合することにより、第二遊星歯車機構２０は差動が規制され、各回転要素２１，２３，２４が一体回転する。従って、第一遊星歯車機構１０の第一リングギヤ１３から出力される回転は増速も減速もされず、等速で第二キャリア２４から第二リングギヤ２３に伝達される。

一方、ＨＶハイモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を開放し、ブレーキＢＫ１を係合する。ブレーキＢＫ１が係合することにより、第二サンギヤ２１の回転が規制される。よって、第二遊星歯車機構２０は、第二キャリア２４に入力された回転が増速されて第二リングギヤ２３から出力されるオーバドライブ（ＯＤ）状態となる。このように、第二遊星歯車機構２０は、エンジン１側から入力される回転を増速して出力することができる。オーバドライブ時の第二遊星歯車機構２０の変速比は、例えば、０．７とすることができる。

このように、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１からなる切替装置は、第二遊星歯車機構２０の差動を規制する状態と、第二遊星歯車機構２０の差動を許容する状態とを切り替えて第二遊星歯車機構２０を変速させる。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第二遊星歯車機構２０、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含む変速部４０によってＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えが可能であり、車両１００の伝達効率を向上させることができる。また、差動部としての第一遊星歯車機構１０の後段に、変速部４０が直列に接続されている。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、高車速ではＨＶハイモードを選択し、中低車速ではＨＶローモードを選択する。図８は、本実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。図８において、横軸は車速、縦軸は要求駆動力を示す。図８に示すように、中低車速かつ要求駆動力が小さい低負荷の領域は、モータ走行域である。モータ走行域では、ＥＶ走行が選択される。

モータ走行域よりも高車速や高負荷の領域は、エンジン走行域である。エンジン走行域は、更に、直結（ロー）領域とＯＤ（ハイ）領域に分割されている。直結領域は、ＨＶローモードが選択されるエンジン走行域である。ＯＤ領域は、ＨＶハイモードが選択されるエンジン走行域である。ＯＤ領域は、高車速の領域であり、直結領域は、中低車速の領域である。直結領域は、ＯＤ領域よりも高負荷側に設定されている。高車速かつ低負荷時に変速部４０をオーバドライブとすることで、燃費の向上を図ることができる。

本実施形態では、ＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えによりエンジン１の回転を変速して出力することで、メカニカルポイントが２つとなり、燃費を向上させることができる。なお、メカニカルポイントは、遊星歯車機構１０，２０に入力される動力が電気パスを介さずに機械的な伝達によって全てカウンタドライブギヤ２５に伝達される高効率な動作点である。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第二遊星歯車機構２０がエンジン１側からの回転を増速して第二リングギヤ２３から出力することができる。従って、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第二遊星歯車機構２０を備えずに第一リングギヤ１３に対してカウンタドライブギヤ２５が接続されている場合のメカニカルポイントに対して、更にハイギヤ側にもう一つのメカニカルポイントを有する。つまり、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ハイギヤ側に２つのメカニカルポイントを有する。よって、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、高速走行時の伝達効率向上による燃費の向上を図ることができるハイブリッドシステムを実現できる。

（後進走行）
後進走行をする場合、エンジン走行中は、第一回転機ＭＧ１がジェネレータとして発電を行い、第二回転機ＭＧ２がモータとして力行し、負回転して負トルクを出力して走行する。バッテリの充電状態が十分であるときは、単独駆動ＥＶモードで第二回転機ＭＧ２が単独で逆回転してモータ走行するようにしてもよい。

（協調変速制御）
ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えを行う場合、第一遊星歯車機構１０と第二遊星歯車機構２０とを同時に変速させる協調変速制御を実行することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、協調変速制御において、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０の一方の変速比を増加させ、他方の変速比を減少させる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＨＶハイモードからＨＶローモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第一遊星歯車機構１０の変速比をハイギヤ側に変化させる。これにより、車両１００のエンジン１から駆動輪３２までの全体での変速比の不連続な変化を抑制または低減し、変速比の変化の度合いを低減することができる。エンジン１から駆動輪３２までの変速比の変化が抑制されることで、変速に伴うエンジン回転数の調節量を低減させ、あるいはエンジン回転数の調節を不要とすることができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、車両１００全体での変速比をロー側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０を協調して変速させる。

一方、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＨＶローモードからＨＶハイモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第一遊星歯車機構１０の変速比をローギヤ側に変化させる。これにより、車両１００全体での変速比の不連続な変化を抑制または低減し、変速比の変化の度合いを低減することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、車両１００全体での変速比をハイ側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０を協調して変速させる。

第一遊星歯車機構１０の変速比の調節は、例えば、第一回転機ＭＧ１の回転数の制御によって行われる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、入力軸２とカウンタドライブギヤ２５との間の変速比を無段階に変化させるように第一回転機ＭＧ１を制御する。これにより、遊星歯車機構１０，２０、第一回転機ＭＧ１、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含む全体、すなわち差動部と変速部４０を含む変速装置が電気的無段変速機として作動する。差動部と変速部４０を含む変速装置の変速比幅がワイドであるため、差動部から駆動輪３２までの変速比を比較的大きく取れる。また、ＨＶ走行モードの高車速走行時の動力循環が低減される。

（エンジン始動制御）
単独モータＥＶモードからエンジン１を始動する場合、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合し、第一回転機ＭＧ１によってエンジン回転数を上昇させて点火を行う。例えば、ブレーキＢＫ１を係合した場合、図５に示すように、第一リングギヤ１３が正回転し、第一サンギヤ１１が負回転する状態となる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ブレーキＢＫ１を係合する前に、第一回転機ＭＧ１の回転数制御によって、第二サンギヤ２１の回転数を０回転とする同期制御を実行してもよい。

エンジン始動時に、ブレーキＢＫ１に代えてクラッチＣＬ１を係合する場合には、第一回転機ＭＧ１の回転数制御によって、第二サンギヤ２１の回転数と第二キャリア２４の回転数とを同期させる同期制御を予め実行してもよい。

ＭＧ１トルクによってエンジン回転数を上昇させるときに、走行駆動力を低下させる方向の反力トルク（エンジン始動反力トルク）が発生する。反力トルクは、第一リングギヤ１３から第二キャリア２４を介して第二リングギヤ２３に伝達される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、この反力トルクをキャンセルする反力キャンセルトルクを第二回転機ＭＧ２に追加で出力させ、駆動力の変動を抑制することができる。

本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は、エンジン１を始動するときに変速部４０をハイギヤとする。これにより、第二回転機ＭＧ２が出力すべき反力キャンセルトルクを低減することができる。なお、変速部４０をハイギヤとすることには、変速部４０を最も高速側の変速段とすることや、要求駆動力および車速から決まる変速段よりも高速側の変速段とすることが含まれる。例えば、図８に示すような車速と要求駆動力とに基づいてエンジン走行域における変速段を選択するマップを有する場合に、エンジン始動時はマップから決定される変速段よりもハイギヤ側の変速段とするようにしてもよい。

変速部４０をハイギヤとしてエンジン１を始動した後は、ＨＶモードにおいて選択される変速段に変速することができる。例えば、車速と要求駆動力とに基づいて予めマップに定められた変速段に変速するようにしてもよい。このように、エンジン始動時は変速部４０をハイギヤとし、エンジン始動後に変速パターンに従った変速比に切換えることにより、第二回転機ＭＧ２の反力キャンセルトルクの低減と、ドライバの要求に沿った運転状態の実現とを両立することができる。

図１および図９を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の動作について説明する。図１に示す制御フローは、例えば、車両１００の走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。図９のタイムチャートにおいて、（ａ）はエンジン回転数、（ｂ）はＭＧ１トルク、（ｃ）はＭＧ１回転数、（ｄ）はＭＧ２トルク、（ｅ）はＭＧ２回転数、（ｆ）はクラッチＣＬ１に対する供給油圧（以下、「ＣＬ１油圧」とも記載する。）、（ｇ）はブレーキＢＫ１に対する供給油圧（以下、「ＢＫ１油圧」とも記載する。）、（ｈ）は車速を示す。

図１のステップＳ１０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、モータ走行中であるか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＥＶモードによる走行中であるか否かを判定する。その判定の結果、モータ走行中であると判定された場合（ステップＳ１０−Ｙ）にはステップＳ２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）にはステップＳ１００に進む。

ステップＳ２０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、エンジン始動要求がなされているか否かが判定される。車速や要求駆動力、バッテリの充電状態ＳＯＣ等の何らかの理由によりエンジン始動要求がなされている場合、ＨＶ＿ＥＣＵ５０はステップＳ２０で肯定判定を行う。ステップＳ２０の判定の結果、エンジン始動要求がなされていると判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ３０に進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）には本制御フローは終了し、モータ走行が継続される。図９では、時刻ｔ１にエンジン始動判断がなされてステップＳ２０で肯定判定がなされる。

ステップＳ３０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、要求駆動力が大であるか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、要求駆動力が予め定められた閾値よりも大であるか否かを判定する。ステップＳ３０の判定の結果、要求駆動力が大であると判定された場合（ステップＳ３０−Ｙ）にはステップＳ４０に進み、そうでない場合（ステップＳ３０−Ｎ）にはステップＳ５０に進む。図９では、要求駆動力が大ではないと判定されて、ステップＳ５０に進み、ブレーキＢＫ１が係合される。

ステップＳ４０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、クラッチＣＬ１が係合される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を係合させて変速部４０をローギヤとする。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ６０に進む。なお、ＥＶ走行中は変速部４０がニュートラルとされることから、時刻ｔ１より前はＣＬ１油圧、ＢＫ１油圧ともに０とされている。

ステップＳ５０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、ブレーキＢＫ１が係合される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ブレーキＢＫ１を係合させて変速部４０をハイギヤとする。図９では、時刻ｔ１にエンジン始動判断がなされたことにより、変速部４０のギヤ比が出力され、ブレーキＢＫ１の係合指令がなされ、ＢＫ１油圧が上昇する。ステップＳ５０が実行されると、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、第一回転機ＭＧ１による回転数上昇制御が実施される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＭＧ１回転数を正方向に変化させ、第一回転機ＭＧ１によってエンジン回転数を上昇させる。図９では、時刻ｔ２にＭＧ１回転数が上昇をし始めることにより、エンジン回転数が上昇している。ステップＳ６０が実行されると、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、ＭＧ２反力制御が実施される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１によってエンジン回転数を上昇させるときに発生する反力トルクに対して、第二回転機ＭＧ２によってその反力トルクを打ち消す反力キャンセルトルクを出力させる。図９では、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間にＭＧ１トルクによってエンジン回転数を上昇させることにより反力トルクが発生している。これに対して、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＭＧ２トルクを増加させて駆動力の変動を抑制する。ステップＳ７０が実行されると、ステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎ１よりも大であるか否かが判定される。所定値Ｎ１は、始動時にエンジン１の点火を開始する回転数として予め定められた回転数である。ステップＳ８０の判定の結果、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎ１よりも大であると判定された場合（ステップＳ８０−Ｙ）にはステップＳ９０に進み、そうでない場合（ステップＳ８０−Ｎ）にはステップＳ６０に移行する。

ステップＳ９０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、点火が実施される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン１に対する点火指令を出力し、エンジン１を始動させる。図９では、時刻ｔ３に点火が実施される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン１が第一回転機ＭＧ１によって回転させられる被駆動状態から、燃焼を開始して駆動状態となると、第一回転機ＭＧ１を反力受けとして機能させる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１に発電を行わせて負トルクを発生させる。これにより、エンジントルクは、第一リングギヤ１３から第二キャリア２４に出力される。ステップＳ９０が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ１００では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、エンジン走行（ＨＶモード）が継続される。ステップＳ１００が実行されると、本制御フローは終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１によれば、エンジン１を始動するとき（Ｓ２０−Ｙ）に変速部４０がハイギヤとされる（Ｓ５０）。これにより、エンジン始動による反力トルクを補償するためのＭＧ２トルクの増分が低減される。

第二回転機ＭＧ２に対するトルク要求が低減することで、例えば、モータ走行域を拡大することが可能となる。また、余裕分のＭＧ２トルクをエンジン始動時の制振制御量増大に使うことができる。

また、本実施形態では、エンジン１を始動するときに変速部４０がオーバドライブとされる。これにより、エンジン始動時におけるＭＧ２トルクの増分を効果的に低減することができる。

また、エンジン１の始動時に要求駆動力が大きい場合（Ｓ３０−Ｙ）には、変速部４０がローギヤとされる（Ｓ４０）。これにより、エンジン始動後の駆動力不足を抑制することができる。

なお、本実施形態では、第二遊星歯車機構２０を変速させる係合装置が、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１であったが、係合装置の個数および種類は、これには限定されない。また、クラッチＣＬ１は第二サンギヤ２１と第二キャリア２４とを連結するものには限定されず、第二遊星歯車機構２０の他の回転要素同士を連結するものであってもよい。ブレーキＢＫ１は、第二サンギヤ２１の回転を規制するものには限定されず、第二遊星歯車機構２０の他の回転要素の回転を規制するものであってもよい。

本実施形態では、機関がエンジン１である場合を例に説明したが、車両１００には、エンジン１に代えて他の機関が搭載されてもよい。

本実施形態の変速部４０は、ローギヤ（クラッチＣＬ１係合、ブレーキＢＫ１開放）とハイギヤ（ブレーキＢＫ１係合、クラッチＣＬ１開放）との２段変速を行うものであったが、これに代えて、変速部４０が３段変速以上の変速を行うものであってもよい。

また、本実施形態の変速部４０は、第一遊星歯車機構１０から入力される回転数を増速して出力要素から出力できるものであったが、これに代えて、変速部４０が入力される回転数を減速して出力可能なものであってもよい。一例として、第二リングギヤ２３と第一リングギヤ１３とを接続し、カウンタドライブギヤ２５と第二キャリア２４とを接続することにより、変速部４０をアンダードライブ式のものとすることができる。アンダードライブタイプの変速部４０は、第一遊星歯車機構１０から入力される回転数をそのままカウンタドライブギヤ２５に出力するハイギヤと、第一遊星歯車機構１０から入力される回転数を減速してカウンタドライブギヤ２５に出力するローギヤとに切り替え可能である。

アンダードライブタイプの変速部４０を備える場合、エンジン１を始動するとき（Ｓ２０−Ｙ）に、クラッチＣＬ１を係合して変速部４０をハイギヤとすればよい。また、エンジン１の始動時に要求駆動力が大きい場合（Ｓ３０−Ｙ）、ブレーキＢＫ１を係合して変速部４０をローギヤとすればよい。

本実施形態の変速部４０は、有段の変速部であったが、これに代えて、変速部４０が無段階に変速可能なものであってもよい。この場合、変速部４０をハイギヤとすることには、変速部４０を最も高速側の変速比とすることや、要求駆動力および車速から決まる変速比よりも高速側の変速比とすることが含まれる。

［実施形態の第１変形例］
実施形態の第１変形例について説明する。図１０は、実施形態の第１変形例におけるエンジン始動時の変速段選択に係るマップを示す図である。本変形例では、車速と要求駆動力とに基づいてエンジン始動時の変速段が選択される。この要求駆動力は、例えば、エンジン１を始動するときの要求駆動力や、エンジン１を始動する直前の要求駆動力である。

図１０に示す直結（ロー）領域では、ローギヤが選択され、エンジン始動時にクラッチＣＬ１が係合される。一方、ＯＤ（ハイ）領域では、ハイギヤが選択され、エンジン始動時にブレーキＢＫ１が係合される。ＯＤ領域の動作点では、ハイギヤでも要求駆動力を達成可能である。すなわち、エンジン始動後にハイギヤのままでエンジントルクとＭＧ２トルクとによって要求駆動力を達成することができる。また、ＯＤ領域の動作点では、第一回転機ＭＧ１によってエンジン１のクランキングを行う間に、エンジン始動反力トルクに対する反力キャンセルトルクを第二回転機ＭＧ２が出力したとしても、なおＭＧ２トルクによって要求駆動力を出力できることが望ましい。

ＯＤ領域の上限の駆動力は、エンジン始動後にハイギヤで出力可能な要求駆動力の上限値である。このようにＯＤ領域を定めることにより、極力オーバドライブの状態でエンジン１を始動することができ、第二回転機ＭＧ２の必要トルク（反力キャンセルトルク）を低減することができる。

このように、本変形例では、エンジン始動後に要求駆動力を出力可能な変速比の範囲で、エンジン１を始動するときに変速部４０がハイギヤとされる。よって、エンジン始動後の駆動力不足を抑制することができる。すなわち、エンジン始動時におけるＭＧ２トルクの増大を抑制することと、駆動力不足の抑制とを両立することが可能となる。

本変形例では、所定の車速以下の領域に直結領域が定められているが、所定の車速よりも高車速の領域には、直結領域は定められていない。すなわち、所定の車速よりも高車速の領域では、要求駆動力にかかわらずエンジン始動時に変速部４０がハイギヤとされてもよい。これにより、低車速側の領域では駆動力不足の抑制を優先し、高車速側の領域ではエンジン始動時の反力キャンセルトルクの低減を優先することができる。

なお、変速部４０が３段変速以上の変速を行うものである場合、エンジン始動後に要求駆動力を出力可能な変速比（変速段）の範囲で、エンジン始動時に変速部４０をハイギヤとするようにしてもよい。例えば、エンジン始動後に要求駆動力を出力可能な変速段のうちで最も高速側の変速段においてエンジン始動を行うようにしてもよい。

また、変速部４０が無段階に変速可能なものである場合、エンジン始動後に要求駆動力を出力可能な変速比の範囲で、エンジン始動時に変速部４０をハイギヤにするようにしてもよい。例えば、エンジン始動後に要求駆動力を出力可能な変速比の範囲で最も高速側の変速比においてエンジン始動を行うようにしてもよい。

［実施形態の第２変形例］
実施形態の第２変形例について説明する。図１１は、実施形態の第２変形例におけるＭＧ１回転数の制御例を示す図である。本変形例では、ブレーキＢＫ１の仕事量を低減するように、ＭＧ１回転数が制御される。

本変形例では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ブレーキＢＫ１を係合する前に、ブレーキＢＫ１の差回転数を低減する制御を行う。差回転数を低減させておくことにより、エンジン始動時にブレーキＢＫ１を係合するときのブレーキＢＫ１の仕事量の増加を抑制することができる。よって、ブレーキＢＫ１の耐久性を向上させることが可能となる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１によって第二サンギヤ２１の回転数を低減させることにより、ブレーキＢＫ１の差回転数を低減させる。例えば、図１１に示すように、車速に応じてＭＧ１回転数の目標値を定めるようにしてもよい。

図１１に示す例では、所定の車速Ｖ１以上の車速域において、車速の増加に従いブレーキＢＫ１の差回転数を低減するようにＭＧ１回転数の目標値が定められている。予め定められた上限車速以上では、ブレーキＢＫ１の差回転数を０とするようにＭＧ１回転数の目標値が定められている。なお、所定の車速Ｖ１以上において、車速に応じてＭＧ１回転数の目標値を変化させることに代えて、所定の車速Ｖ１以上ではブレーキＢＫ１の差回転数を０とするようにＭＧ１回転数が定められてもよい。所定の車速Ｖ１未満の車速域では、ＭＧ１回転数の目標値が一定とされてもよく、ブレーキＢＫ１の差回転数を一定値とするようにＭＧ１回転数の目標値が定められてもよい。

なお、ブレーキＢＫ１を係合する場合と同様にして、エンジン始動時にクラッチＣＬ１を係合する場合、クラッチＣＬ１を係合する前に、クラッチＣＬ１の差回転数を低減する制御を行うようにしてもよい。

以上説明したように、上記実施形態および変形例には、「内燃機関と、差動部、第一変速部と第一回転機と第二回転機とからなり、内燃機関始動時に、第一変速部をハイギヤに制御する動力伝達装置」が開示されている。この動力伝達装置によれば、内燃機関始動時の第二回転機の反力トルクを低く保つことができる。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１−１ ハイブリッド車両用駆動装置
１ エンジン
１０ 第一遊星歯車機構
２０ 第二遊星歯車機構
２３ 第二リングギヤ
３２ 駆動輪
４０ 変速部
１００ 車両
ＭＧ１ 第一回転機
ＭＧ２ 第二回転機

Claims (3)

1. 機関と、
   第一回転機と、
   前記機関および前記第一回転機が接続された差動部と、
   前記差動部と駆動輪とを接続する変速部と、
   前記変速部の出力要素に接続された第二回転機と、
   を備え、
   前記機関を始動するときに前記変速部をハイギヤとする
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記機関を始動するときに前記変速部をオーバドライブとする
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
3. 前記機関の始動後に要求駆動力を出力可能な変速比の範囲で、前記機関を始動するときに前記変速部をハイギヤとする
   請求項１または２に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

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