JP2015024793A - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＶ走行モードの駆動時において燃費を向上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】ハイブリッド車両用駆動装置は、エンジンと、係合装置としてのクラッチ及びブレーキを備えた変速部と、差動部としての第二遊星歯車機構と、回転機（第一回転機及び第二回転機）と、を備え、係合装置の係合状態によって、エンジンを停止し第一回転機または第二回転機を駆動源とする複数のＥＶ走行モードを実施可能である。ハイブリッド車両用駆動装置は、複数のＥＶ走行モードにおける、変速部で発生する損失、差動部で発生する損失、回転機で発生する損失の合計に基づいて、係合装置の係合状態を制御する（ステップＳ０２〜Ｓ１０）。
【選択図】図７

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

上記の技術分野に関連する従来技術として、例えば特許文献１には、内燃機関と、内燃機関と出力軸と連結されている変速部と、変速部の出力軸と接続されているモータジェネレータとを備えるハイブリッド駆動装置が開示されている。この駆動装置において、変速部は、変速切替要素により係合及び開放が制御される複数の係合装置を有する。係合装置が係合されることにより、変速部が複数の変速比のいずれかを形成して、内燃機関と変速部の出力部との動力伝達が行われる。

特許第５１４１８０２号公報

従来の変速部を備えるハイブリッド車両用駆動装置において、内燃機関を停止し、モータジェネレータを動力源とする複数種類のＥＶ走行モードが存在するが、現在の走行状態において損失の大きいＥＶ走行モードを選択すると燃費が悪化してしまう虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＥＶ走行モードにおいて燃費を向上できるハイブリッド車両用駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、係合装置を備えた変速部と、差動部と、回転機と、を備え、前記係合装置の係合状態によって、前記機関を停止し前記回転機を駆動源とする複数の電気走行モードを実施可能であるハイブリッド車両用駆動装置において、前記複数の電気走行モードにおける、前記変速部で発生する損失、前記差動部で発生する損失、及び、前記回転機で発生する損失の合計に基づいて、前記係合装置の係合状態を制御することを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、ＥＶモードの駆動時において燃費を向上できるという効果を奏する。

図１は、本発明の第一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置のスケルトン図である。 図２は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置が適用される車両の入出力関係図である。 図３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４は、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を両方開放した状態の単独モータＥＶモードに係る共線図である。 図５は、クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１を片方係合した状態の単独モータＥＶモードに係る共線図である。 図６は、両モータＥＶモードに係る共線図である。 図７は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置のＥＶ走行モード選択処理のフローチャートである。 図８は、変速部のピニオン差回転数と、変速部損失との対応関係を示すマップである。 図９は、変速部の係合クラッチ数と、油圧発生に伴う損失との対応関係を示すマップである。 図１０は、差動部のピニオン差回転数と、差動部損失との対応関係を示すマップである。 図１１は、ＭＧトルクとＭＧ損失との対応関係を示すマップである。 図１２は、ＭＧ回転数とＭＧ損失との対応関係を示すマップである。 図１３は、車速と要求トルクに対するＥＶ走行モード選択手法の一例を示す図である。 図１４は、第一変形例における両モータＥＶモードに係る共線図である。 図１５は、第一変形例における単独モータＥＶモードに係る共線図である。 図１６は、第二変形例における単独モータＥＶモードに係る共線図である。 図１７は、第二変形例における両モータＥＶモードに係る共線図である。

以下に、本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

［実施形態］
まず図１，２を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の構成について説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置のスケルトン図であり、図２は、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置が適用される車両の入出力関係図である。

本実施形態に係る車両１００は、動力源としてエンジン１、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を有するハイブリッド車両である。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車両であってもよい。図１及び図２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及びエンジン＿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、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、クラッチＣＬ１及びブレーキ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、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を含んで変速部が構成されている。また、第二遊星歯車機構２０を含んで差動部が構成されている。また、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を含んで第一遊星歯車機構１０を変速させる切替装置が構成されている。

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と接続され、エンジン１の回転を伝達する動力伝達機構に対応している。ここでは、動力伝達機構の一例として差動機構である第一遊星歯車機構１０が示されている。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の回転を変速して出力可能である。第一遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式であり、第一サンギア１１、第一ピニオンギア１２、第一リングギア１３及び第一キャリア１４を有する。

第一リングギア１３は、第一サンギア１１と同軸上であってかつ第一サンギア１１の径方向外側に配置されている。第一ピニオンギア１２は、第一サンギア１１と第一リングギア１３との間に配置されており、第一サンギア１１及び第一リングギア１３とそれぞれ噛み合っている。第一ピニオンギア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、第一ピニオンギア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ア１２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

クラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを連結可能なクラッチ装置（係合装置）である。クラッチＣＬ１は、例えば、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公知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、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを連結し、第一サンギア１１と第一キャリア１４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、第一遊星歯車機構１０の差動を規制する。一方、開放状態のクラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを切り離し、第一サンギア１１と第一キャリア１４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、第一遊星歯車機構１０の差動を許容する。なお、クラッチＣＬ１は、半係合状態（スリップ係合状態）に制御可能である。

ブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１の回転を規制することができるブレーキ装置（係合装置）である。ブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１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公知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、第一サンギア１１と車体側とを連結し、第一サンギア１１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、第一サンギア１１と車体側とを切り離し、第一サンギア１１の回転を許容する。なお、ブレーキＢＫ１は、半係合状態（スリップ係合状態）に制御可能である。

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とを接続する差動機構に対応している。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、第二サンギア２１、第二ピニオンギア２２、第二リングギア２３及び第二キャリア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。

第二リングギア２３は、第二サンギア２１と同軸上であってかつ第二サンギア２１の径方向外側に配置されている。第二ピニオンギア２２は、第二サンギア２１と第二リングギア２３との間に配置されており、第二サンギア２１及び第二リングギア２３とそれぞれ噛み合っている。第二ピニオンギア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、第一リングギア１３と接続されており、第一リングギア１３と一体回転する。第二ピニオンギア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ア２２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。第一リングギア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。

第二サンギア２１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、第二サンギア２１と一体回転する。第二リングギア２３には、カウンタドライブギア２５が接続されている。カウンタドライブギア２５は、第二リングギア２３と一体回転する出力ギアである。第二リングギア２３は、第一回転機ＭＧ１あるいは第一遊星歯車機構１０から入力された回転を駆動輪３２に出力することができる出力要素である。

カウンタドライブギア２５は、カウンタドリブンギア２６と噛み合っている。カウンタドリブンギア２６は、カウンタシャフト２７を介してドライブピニオンギア２８と接続されている。カウンタドリブンギア２６とドライブピニオンギア２８とは一体回転する。また、カウンタドリブンギア２６には、リダクションギア３５が噛み合っている。リダクションギア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、リダクションギア３５を介してカウンタドリブンギア２６に伝達される。リダクションギア３５は、カウンタドリブンギア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ア２６に伝達する。

ドライブピニオンギア２８は、差動装置３０のデフリングギア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。第二リングギア２３は、カウンタドライブギア２５、カウンタドリブンギア２６、ドライブピニオンギア２８、差動装置３０及び駆動軸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、第二リングギア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、第二リングギア２３及び駆動輪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及び第二回転機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及び第二回転機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及び第二回転機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及び第二回転機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、ブレーキＢＫ１、クラッチＣＬ１、第一遊星歯車機構１０、カウンタドライブギア２５、第二遊星歯車機構２０及び第一回転機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２に示すように、車両１００は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０及びエンジン＿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及びエンジン＿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及び第二回転機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、及び第二回転機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、ＡＴ油温センサ、バッテリ（ＳＯＣ）センサ、電池温度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、第二回転機ＭＧ２の回転数、動力伝達装置へ供給するオイルの温度、バッテリ状態（ＳＯＣ）、電池温度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。）及びエンジン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トルクの指令値及び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及びブレーキＢＫ１をそれぞれ制御する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＣＬ１）及びブレーキＢＫ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＢＫ１）をそれぞれ出力する。図示しない油圧制御装置は、各指令値ＰｂＣＬ１，ＰｂＢＫ１に応じてクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１に対する供給油圧を制御する。

次に図３〜１３を参照して、本発明の一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。まず、図３〜６を参照して、ハイブリッド車両用駆動装置１−１が実行可能な走行モードについて説明する。

図３は、本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。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、第一回転機ＭＧ１あるいは第二回転機ＭＧ２の少なくともいずれか一方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。本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＥＶ走行モードとして、第二回転機ＭＧ２を単独の動力源として車両１００を走行させる単独モータＥＶモード（単独駆動ＥＶモード）と、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を動力源として車両１００を走行させる両モータＥＶモード（両駆動ＥＶモード）を有する。

図３の作動係合表において、クラッチＣＬ１の欄及びブレーキ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、例えば図３にモード１として示すように、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を共に開放した状態（ニュートラル状態）で実行される。図４は、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を両方開放した状態の単独モータＥＶモードに係る共線図である。図４の共線図において、符号Ｓ１，Ｃ１，Ｒ１は、それぞれ第一サンギア１１、第一キャリア１４、第一リングギア１３を示し、符号Ｓ２，Ｃ２，Ｒ２は、それぞれ第二サンギア２１、第二キャリア２４、第二リングギア２３を示す。なお、この後に挙げる他の共線図の配置も図４と同様である。図４に示すように、単独モータＥＶモードにおいて、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１が両方開放しているときは、第一回転機ＭＧ１は０回転数にフィードバック制御するか、ＭＧ１トルクを０としてもコギングトルクを利用して回転数を０に維持できる時はＭＧ１トルクを加えない。また、第一回転機ＭＧ１のｄ軸ロックを使用してＭＧ１回転数を０としてもよい。

変速部の第一リングギア１３は第二キャリア２４に連れ回り正回転するが、変速部がニュートラル状態なのでエンジン１は連れ回されず、０回転で停止状態となる。よって回生量を大きく取ることができる。

また、単独モータＥＶモードにおいて、図３にモード２として示すように、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合状態としてもよい。図５は、クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１を片方係合した状態の単独モータＥＶモードに係る共線図である。

両モータＥＶモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を係合させる。図６は、両モータＥＶモードに係る共線図である。図６に示すように、このモードでは、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を係合させることによりエンジン回転数を０回転とする。

このように、本実施形態では、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を両方開放した状態の単独モータＥＶモード、クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１を片方係合した状態の単独モータＥＶモード、両モータＥＶモードの４種類のＥＶ走行モード（電気走行モード）を実施可能である。

ＨＶ走行では、変速部の第一遊星歯車機構１０はロー／ハイの切り替えが可能である。図３に示すように、クラッチＣＬ１が係合状態であり、ブレーキＢＫ１が開放状態である場合、変速部をローギアにしていると表し、一方、クラッチＣＬ１が開放状態であり、ブレーキＢＫ１が係合状態である場合、変速部をハイギアにしていると表す。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、高速ではハイを使用し、中低速ではローを使用する。よって、メカニカルポイントは２つとなり、高速側に増えるので高速燃費が向上する。変速部と差動部は直列に接続されており、変速部のロー／ハイ切り替え時には差動部も同時変速し、全体として電気的無段変速機として作動する。

後進時は、第一回転機ＭＧ１がジェネレータとして、第二回転機ＭＧ２がモータとして機能し、第二回転機ＭＧ２が逆回転して走行、バッテリが使える時は第二回転機ＭＧ２が単独で逆回転してモータ走行する。後進時はエンジン１からの直達トルクが第二回転機ＭＧ２の正転側に作用するので、ハイにしてこの影響を少なくしておくことが望ましい。また、第一キャリア１４及び第二キャリア２４を固定して第一回転機ＭＧ１と第二回転機ＭＧ２との両駆動とすることも可能である。

（ＥＶ走行モード選択）
次に、図７〜１３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ＥＶ走行モード選択処理について説明する。上述のように、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は４種類のＥＶ走行モードを実施可能であるが、各ＥＶ走行モードを実施した場合における、変速部で発生する損失、差動部で発生する損失、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２（回転機）で発生する損失の合計に基づいて、係合装置の状態と回転機トルクの組み合わせを決定する。すなわち、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は、各ＥＶ走行モードを実施した場合に発生しうる損失を考慮して、実施するＥＶ走行モードを選択することができ、ＥＶ走行モードでの駆動時の効率向上、及び回生時の効率向上を図れるよう構成されている。

図７は、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置のＥＶ走行モード選択処理のフローチャートである。図７のフローチャートに沿って、ＥＶ走行モード選択処理を説明する。図７に示すＥＶ走行モード選択処理は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により実行される。

ステップＳ０１では、車両１００がＥＶ走行中であるか否かが判断される。ステップＳ０１の判定の結果、ＥＶ走行中である場合にはステップＳ０２に移行し、そうでない場合には処理を終了する。

ステップＳ０２では、ハイブリッド車両用駆動装置１−１が実施可能である各ＥＶ走行モードの損失が算出される。例えば、図８〜１２に示すマップを持っておき、これらのマップを用いて、各構成要素ごとの損失を算出し、各損失の合計値を算出する。本実施形態では、具体的には、変速部で発生する損失、差動部で発生する損失、回転機（第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２）で発生する損失を算出する。

図８は、変速部のピニオン差回転数と、変速部損失との対応関係を示すマップである。図８の横軸は、変速部のピニオン差回転数（ｒｐｍ）を表し、縦軸は、変速部損失（Ｗ）を表す。変速部損失とは、例えば変速部内の差動によって生じる損失（プラネタリ損）やクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の摩擦材の引き摺り損を含む。図８には、変速部のピニオン差回転数に対する変速部損失の推移が実線で示されている。また、図８には、低温時における変速部損失の推移が点線で示されている。

図９は、変速部の係合クラッチ数と、油圧発生に伴う損失との対応関係を示すマップである。図９の横軸は、係合クラッチ数を表す。係合クラッチ数は、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１が両方係合状態である場合には２であり、クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１の一方が係合状態である場合には１であり、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１が両方開放状態である場合には０である。図９の縦軸は、油圧発生に伴う損失（Ｗ）を表す。油圧発生に伴う損失とは、例えば、係合装置に油圧供給するためのオイルポンプを回転させるために生じる損失や、油圧回路内での損失を含む。図９では、変速部の係合クラッチ数に対する、油圧発生に伴う損失が実線で示されている。

図１０は、差動部のピニオン差回転数と、差動部損失との対応関係を示すマップである。図１０の横軸は、差動部のピニオン差回転数（ｒｐｍ）を表し、縦軸は、差動部損失（Ｗ）を表す。差動部損失とは、差動部内の差回転により発生する損失やギアの噛み合い損失を含む。図１０では、差動部のピニオン差回転数に対する差動部損失の推移が実線で示されている。また、図１０には、低温時における差動部損失の推移が点線で示されている。

図１１は、ＭＧトルクとＭＧ損失との対応関係を示すマップである。図１１の横軸は、ＭＧトルクを表し、縦軸は、ＭＧ損失（Ｗ）を表す。図１１では、ＭＧトルクに対するＭＧ損失の推移が実線で示されている。図１２は、ＭＧ回転数とＭＧ損失との対応関係を示すマップである。図１２の横軸は、ＭＧ回転数を表し、縦軸は、ＭＧ損失（Ｗ）を表す。図１２では、ＭＧ回転数に対するＭＧ損失の推移が実線で示されている。ＭＧ損失とは、回転機でトルクを創出する際に発生する銅損や鉄損、電気―機械運動変換に伴う損失、電源装置から回転機までの電力変換に伴う損失を含む。なお、図１１，１２の「ＭＧ」とは、第一回転機ＭＧ１または第二回転機ＭＧ２を包含する表現である。

本ステップでは、現在の車両１００の走行状態で、各ＥＶ走行モードを選択実施した場合の、変速部及び差動部のピニオン差回転数（ｒｐｍ）、係合クラッチ数、ＭＧトルク、ＭＧ回転数に基づき、図８〜１２のマップを用いて、変速部損失（Ｗ）、油圧発生に伴う損失（Ｗ）、差動部損失（Ｗ）、ＭＧ損失（Ｗ）を算出し、これらの損失値を合計することで、各ＥＶ走行モードの損失を算出する。なお、図８〜１２に示すマップや損失要素は一例であって、他の損失要素やマップを用いてもよい。ステップＳ０２の処理が完了するとステップＳ０３に移行する。

図７に戻り、ステップＳ０３では、ＭＧ両駆動（または両回生）、すなわち両駆動ＥＶモードが実施可能か否かが判断される。例えば、第一回転機ＭＧ１の温度が高温でＭＧ１トルクを創出できない場合や、油温が高い場合は、両駆動が不可であると判断する。ステップＳ０３の判定の結果、両駆動が可能である場合にはステップＳ０４に移行し、そうでない場合にはステップＳ０６へ移行する。

ステップＳ０４では、ＭＧ両駆動が有利か否かが判断される。具体的には、ステップＳ０２の算出結果に基づき、両駆動ＥＶモードを選択した場合の方が他のＥＶ走行モードよりも損失が小さい場合は、ＭＧ両駆動が有利であると判断する。また、ドライバからの要求駆動トルクが大きい場合は、両駆動（両回生）の損失が小さくても、後々のエンジン始動を考慮し、両駆動が不利であると判断してもよい。また、回生要求トルクが大きく、車速が低い場合に第二回転機ＭＧ２のみでは電池充電許容分まで充電ができない場合（ＭＧ２最大回生トルク）、両駆動が有利と判断して、第一回転機ＭＧ１で充電を多くしてもよい。また、車速が低いとき、すなわちＭＧ２回転数が低いときに発生するので、低車速で回生トルクが要求されているときは両駆動と判定してもよい。ステップＳ０４の判定の結果、ＭＧ両駆動が有利である場合にはステップＳ０５に移行し、そうでない場合にはステップＳ０６に移行する。

ステップＳ０５では、ＭＧ両駆動（または両回生）、すなわち両駆動ＥＶモードにしたいので、変速部がロックされる。すなわち、変速部の切替装置であるクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の両方に油圧を供給して、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を両方共に係合する。この結果、ＥＶ走行モードとして両駆動ＥＶモードが選択実施される。ステップＳ０５の処理が完了するとステップＳ１１に移行する。

ステップＳ０６では、変速部をロー（Ｌｏ）ギアにする（クラッチＣＬ１を係合する）のが、ハイギアやニュートラルにすることより有利であるか否かが判定される。また、ドライバからの要求駆動トルクが大きい場合は、損失が大きくても、後々のエンジン始動を考慮し、ニュートラルより有利であると判断してもよい。ステップＳ０６の判定の結果、変速部をローギアにするのが有利である場合には、ステップＳ０７に移行し、そうでない場合にはステップＳ０８に移行する。

ステップＳ０７では、変速部がローギアにされる。すなわち、クラッチＣＬ１に油圧を供給してクラッチＣＬ１を係合状態にするように制御する。この結果、ＥＶ走行モードとして、クラッチＣＬ１を係合した状態の単独モータＥＶモードが選択実施される。ステップＳ０７の処理が完了するとステップＳ１１に移行する。

ステップＳ０８では、変速部をハイ（Ｈｉ）ギアにする（ブレーキＢＫ１を係合する）のが、ニュートラルにすることより有利であるか否かが判定される。また、ドライバからの要求駆動トルクが大きい場合は、損失が大きくても、後々のエンジン始動を考慮し、ニュートラルより有利であると判断してもよい。ステップＳ０８の判定の結果、変速部をハイギアにするのが有利である場合には、ステップＳ０９に移行し、そうでない場合にはステップＳ１０に移行する。

ステップＳ０９では、変速部がハイギアにされる。ブレーキＢＫ１に油圧を供給してブレーキＢＫ１を係合状態にするように変速部を制御する。この結果、ＥＶ走行モードとして、ブレーキＢＫ１を係合した状態の単独モータＥＶモードが選択実施される。ステップＳ０９の処理が完了するとステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１０では、変速部をニュートラル状態にするのが損失等の要件で有利と判断されたので、変速部がニュートラルにされる。すなわち、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を両方開放した状態となるように変速部を制御する。クラッチＣＬ１に油圧を供給しないために、電動オイルポンプ（図示せず）はＯＦＦもしくは、潤滑や冷却に必要な分を供給する程度で運転する。この結果、ＥＶ走行モードとして、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を両方開放した状態の単独モータＥＶモードが選択実施される。ステップＳ１０の処理が完了するとステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１では、ステップＳ０５，Ｓ０７，Ｓ０９，Ｓ１０のいずれかで選択されたＥＶ走行モードの変速部の状態に応じて、ＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクが算出され、制御される。ステップＳ１１の処理が完了すると本処理フローを終了する。

図１３は、車速と要求トルクに対するＥＶ走行モード選択手法の一例を示す図である。図１３の横軸は車速を表し、縦軸は要求トルクを表す。縦軸の正方向は、駆動側の要求トルクを表し、負方向は回生側の要求トルクを表す。図１３では、車速及び要求トルクという車両１００の走行状態パラメータに基づき、ＨＶ走行領域とＥＶ走行領域が区画されている。図１３の例では、車両の現在の走行状態（車速、要求トルク）がＥＶ走行領域にある場合に、基本的には上述したように図８〜１２のマップを用いて各ＥＶ走行モードの損失を算出し、この算出した損失に基づいて選択するＥＶ走行モードを決定する。但し、ドライバからの要求駆動トルクが大きい場合や、回生要求トルクが大きい場合、かつ、低速の場合には、損失に関わらず両駆動ＥＶモード（クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の両方係合）を選択する。また、ドライバからの要求駆動トルクが大きい場合、かつ、中高速の場合には、損失に関わらず単独モータＥＶモード（クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１の片側係合）を選択する。

次に、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の効果について説明する。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と、係合装置としてのクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を備えた変速部と、差動部としての第二遊星歯車機構２０と、回転機（第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２）と、を備え、係合装置の係合状態によって、エンジン１を停止し第一回転機ＭＧ１または第二回転機ＭＧ２を駆動源とする複数のＥＶ走行モードを実施可能である。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、複数のＥＶ走行モードにおける、変速部で発生する損失、差動部で発生する損失、及び、回転機で発生する損失の合計に基づいて、係合装置の係合状態を制御する。

この構成により、差動部で発生する損失や回転機で発生する損失だけでなく、変速部で発生する損失も考慮して、最も損失の少ないＥＶ走行モードを選択して実施することができるので、ＥＶ走行モードでの駆動時の効率向上、回生時の効率向上を図ることができ、ＥＶ走行モードにおいて燃費を向上できる。

［第一変形例］
次に、図１４，１５を参照して、上記実施形態の第一変形例を説明する。上記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と、差動部としての第二遊星歯車機構２０との間に、変速部としての第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を備える構成であったが、第一変形例は、エンジン１と差動部との間に、第一クラッチＣＬ１、第二クラッチＣＬ２、及びブレーキＢＫ１を有する切替え部を備える。図１４は、第一変形例における両モータＥＶモードに係る共線図であり、図１５は、第一変形例における単独モータＥＶモードに係る共線図である。

図１４，１５に示すように、第一変形例では、差動部としての第二遊星歯車機構２０の第一回転要素が第一回転機ＭＧ１及びエンジン１に接続され、第二回転要素がカウンタドライブギア２５（図では「ｏｕｔ」と表示）に接続され、第三回転要素が第二回転機ＭＧ２と接続されている。第一クラッチＣＬ１は、差動部の第一回転要素と第一回転機ＭＧ１との間の動力伝達を断接する。第二クラッチＣＬ２は、差動部の第一回転要素とエンジン１との間の動力伝達を断接する。ブレーキＢＫ１は、係合時に差動部の第一回転要素の回転を規制する。

第一変形例でも、上記実施形態と同様に、ＥＶ走行モードとして、第二回転機ＭＧ２を単独の動力源として車両１００を走行させる単独モータＥＶモード（単独駆動ＥＶモード）と、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を動力源として車両１００を走行させる両モータＥＶモード（両駆動ＥＶモード）を実施可能である。図１４に示すように、両モータＥＶモードは、第一クラッチＣＬ１を係合状態とし、ブレーキＢＫ１及び第二クラッチＣＬ２を開放状態として実行される。また、図１５に示すように、単独モータＥＶモードは、ブレーキＢＫ１を係合状態とし、第一クラッチＣＬ１及び第二クラッチＣＬ２を開放状態として実行される。

［第二変形例］
次に、図１６，１７を参照して、上記実施形態の第二変形例を説明する。第二変形例は、エンジン１と差動部との間にエンジン切り離し機構を備える。図１６は、第二変形例における単独モータＥＶモードに係る共線図であり、図１７は、第二変形例における両モータＥＶモードに係る共線図である。

図１６，１７に示すように、第二変形例において、差動部としての第二遊星歯車機構２０と、エンジン１、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、カウンタドライブギア２５（図では「ｏｕｔ」と表示）との接続関係は実施形態と同様である。エンジン１と差動部との間には、実施形態の変速部の代わりに、両者間の動力伝達を断接するクラッチＣＬが設けられ、このクラッチＣＬがエンジン切り離し機構として機能する。

第二変形例でも、上記実施形態と同様に、ＥＶ走行モードとして、単独モータＥＶモードと、両モータＥＶモードを実施可能である。図１６に示すように、単独モータＥＶモードは、クラッチＣＬを開放状態として実行される。また、図１７に示すように、両モータＥＶモードは、クラッチＣＬを係合状態として実行される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

なお、上記実施形態では、各ＥＶ走行モードの損失を算出して、この算出した損失に基づいて選択実施するＥＶ走行モードを決定する構成を例示したが、走行している車速に応じてＥＶ走行モードを選択する構成としてもよい。例えば、あらかじめ試験的に車速に応じた各ＥＶ走行モードの損失を比較しておき、車速に応じたモード選択マップを作成しておく手法でもよい。また、駆動時のパワー要求が大きくなりがちな高車速では、エンジン走行やＨＶ走行に切り替えやすいＥＶ走行モードを選択しておくことで、パワー要求に対する応答性を確保できるよう構成してもよい。

同様に、算出した損失の代わりに、要求される走行負荷に応じてＥＶ走行モードを選択する構成としてもよい。例えば、あらかじめ試験的に走行負荷（回生負荷）に応じた各ＥＶ走行モードの損失を比較しておき、その負荷に応じたモード選択マップを作成しておく手法でもよい。また、駆動時・回生時のトルク要求が大きい場合は、複数の回転機で駆動するモードを選択できるようにしても良いし、車速が高く駆動時のトルク要求が大きい場合は、高負荷要求に対する応答性を確保するためにエンジン走行やＨＶ走行に切り替えやすいＥＶ走行モードを選択しておいても良い。

また、それぞれのＥＶ走行モードの損失を比較する際はヒステリシスを設けてもよい。これにより、ＥＶ走行モードの選択がハンチングを抑制できる。

１−１ ハイブリッド車両用駆動装置
１ エンジン（機関）
１０ 第一遊星歯車機構（変速部）
２０ 第二遊星歯車機構（差動部）
ＣＬ１ クラッチ（変速部、係合装置）
ＢＫ１ ブレーキ（変速部、係合装置）
ＭＧ１ 第一回転機（回転機）
ＭＧ２ 第二回転機（回転機）

Claims (1)

1. 機関と、係合装置を備えた変速部と、差動部と、回転機と、を備え、
   前記係合装置の係合状態によって、前記機関を停止し前記回転機を駆動源とする複数の電気走行モードを実施可能であるハイブリッド車両用駆動装置において、
   前記複数の電気走行モードにおける、前記変速部で発生する損失、前記差動部で発生する損失、及び、前記回転機で発生する損失の合計に基づいて、前記係合装置の係合状態を制御する
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。

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