JP2016210358A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】係合装置を係合することで二輪駆動状態から四輪駆動状態へと切り替えることができる車両において、係合装置の係合制御時における応答性を向上させることができる車両用駆動装置を提供する。
【解決手段】車両用駆動装置は、エンジンによって駆動される主駆動輪と、第３回転機ＭＧ３によって駆動される従駆動輪と、第３回転機ＭＧ３を駆動させるインバータと、第３回転機ＭＧ３と従駆動輪とを選択的に係合または解放させる係合装置と、車両状態が解放領域外の場合に係合装置を係合させる制御手段と、を備え、制御手段が、インバータをシャットダウン状態にして第３回転機ＭＧ３を停止させるシャットダウン領域を解放領域内に設定し、車両状態がシャットダウン領域外の場合、係合要求前にインバータをシャットダウン状態から復帰させて第３回転機ＭＧ３を駆動させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用駆動装置に関する。

従来、エンジンで前輪を駆動させ、リアモータによって後輪を選択的に駆動させる４ＷＤ方式が知られている。例えば特許文献１では、リアモータと後輪との間に噛み合い式の係合装置（電磁クラッチ）を設け、四輪駆動状態から二輪駆動状態に移行する際に、リアモータを駆動するインバータのスイッチング動作を停止（シャットダウン）することで、当該リアモータの駆動を停止させるとともに、係合装置を係合状態から解放状態とする四輪駆動車の制御装置が提案されている。

特開２００８−２１３７６６号公報

ここで、四輪駆動状態から二輪駆動状態に移行後、再度四輪駆動状態へと移行する場合、インバータのスイッチング動作を再開してリアモータの駆動を再開させる必要がある。しかし、リアモータと後輪とを係合装置によって係合させる係合要求を待ってインバータをシャットダウン状態から復帰させた場合、当該係合要求後すぐにリアモータの駆動を再開させることができず、係合装置の係合制御時における応答性が悪化する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合装置を係合することで二輪駆動状態から四輪駆動状態へと切り替えることができる車両において、係合装置の係合制御時における応答性を向上させることができる車両用駆動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用駆動装置は、エンジンによって駆動される主駆動輪と、回転機によって駆動される従駆動輪と、前記回転機を駆動させる回転機駆動手段と、前記回転機と前記従駆動輪とを選択的に係合または解放させる噛み合い式の係合装置と、前記係合装置を解放状態とする解放領域を、車両の要求駆動力および車速を含む車両状態に基づいて設定し、前記車両状態が前記解放領域から外れた場合に、前記係合装置を係合させる制御手段と、を備える車両用駆動装置において、前記制御手段が、前記回転機駆動手段をシャットダウン状態とすることで前記回転機を停止させるシャットダウン領域を前記解放領域内に設定し、前記車両状態が前記シャットダウン領域から外れた場合、前記係合装置に対する係合要求前に、前記回転機駆動手段をシャットダウン状態から復帰させて前記回転機を駆動させることを特徴とする。

これにより、車両用駆動装置は、車両が二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際に、車両状態が予め定められたシャットダウン領域から外れた場合は、係合装置に対する係合要求がない場合であっても、回転機駆動手段をシャットダウン状態から復帰させて回転機を駆動させる。

本発明に係る車両用駆動装置によれば、従駆動輪を駆動する回転機を係合装置の係合要求前から駆動させておくことで、係合要求後すぐに回転機のトルクを出力することができるため、係合制御時における応答性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用駆動装置を備える車両のフロント部の構成を模式的に示すスケルトン図である。 図２は、本発明の実施形態に係る車両用駆動装置を備える車両のリア部の構成を模式的に示すスケルトン図である。 図３は、本発明の実施形態に係る車両用駆動装置を備える車両において、車両用駆動装置の制御系統の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施形態に係る車両用駆動装置による処理内容の一例を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施形態に係る車両用駆動装置において設定されるシャットダウン領域および解放領域を模式的に示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る車両用駆動装置による処理内容のその他の一例を示すフローチャートである。

本発明の実施形態に係る車両用駆動装置について、図１〜図６を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

車両用駆動装置は、例えばハイブリッド（ＨＶ）車両や、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド（ＰＨＶ）車両等の車両に搭載され、当該車両を駆動させるためのものである。また、車両用駆動装置が搭載される車両は、フロント部に設けられたエンジン等の動力源によって主駆動輪を駆動させ、必要に応じて、リア部に設けられたリアモータによって従駆動輪を駆動させる、いわゆる電気式４ＷＤ方式の車両である。

以下、車両用駆動装置が搭載される車両１について、フロント部の構成（図１）、リア部の構成（図２）、車両用駆動装置の制御系統の構成（図３）、の順に説明する。なお、以下では、図１および図２に示すように、主駆動輪が前輪（前輪駆動）の車両について一例として説明する。また、図１〜図３では、車両に含まれる構成の中で本発明に関係するものだけを抜き出して示しており、その他の構成は図示を省略している。

車両１のフロント部（以下、車両フロント部という）は、図１に示すように、エンジン１０と、出力軸２０と、カウンタドリブンギヤ２１と、カウンタシャフト２２と、カウンタドライブギヤ２３と、ディファレンシャルギヤ２４と、デフリングギヤ２４ａと、リダクションギヤ２５と、回転軸２６，２７と、駆動軸２８と、主駆動輪２９と、遊星歯車機構３０と、ＥＣＵ（Engine Control Unit：エンジンコントロールユニット）５０と、第１回転機ＭＧ１と、第２回転機ＭＧ２と、を備えている。

エンジン１０は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸２０の回転運動に変換して出力する。出力軸２０は、図１に示すように、遊星歯車機構３０のキャリア３４と接続されており、その回転運動を遊星歯車機構３０に伝達する。また、エンジン１０の出力トルク（以下、エンジントルクという）は、出力軸２０、カウンタドリブンギヤ２１、カウンタシャフト２２、カウンタドライブギヤ２３、デフリングギヤ２４ａ、ディファレンシャルギヤ２４および駆動軸２８を介して、主駆動輪２９にも伝達される。

遊星歯車機構３０は、エンジン１０の動力を第１回転機ＭＧ１側と駆動軸２８側とに分配する動力分配機構として機能する。遊星歯車機構３０はシングルピニオン式であり、図１に示すように、サンギヤ３１と、ピニオンギヤ３２およびリングギヤ３３からなる三つの回転要素と、キャリア３４と、を備えている。また、遊星歯車機構３０の上記三つの回転要素は、エンジン１０と第１回転機ＭＧ１と出力側の駆動軸２８とにそれぞれ連結されている。

ピニオンギヤ３２は、図１に示すように、キャリア３４によって回転自在に支持され、サンギヤ３１およびリングギヤ３３とそれぞれ噛み合っている。また、ピニオンギヤ３２は、出力軸２０とともに、当該出力軸２０の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ当該ピニオンギヤ３２の中心軸線周りに回転（自転）可能に構成されている。

サンギヤ３１は、図１に示すように、第１回転機ＭＧ１の回転軸２６と接続されている。この回転軸２６は、第１回転機ＭＧ１のロータ（符号省略）と連結されており、第１回転機ＭＧ１の出力トルクをサンギヤ３１に伝達する。また、回転軸２６は、サンギヤ３１から入力されるエンジントルクを第１回転機ＭＧ１のロータに伝達する。

リングギヤ３３は、図１に示すように、カウンタドリブンギヤ２１と接続されている。また、カウンタドリブンギヤ２１は、カウンタシャフト２２を介して、カウンタドライブギヤ２３と接続されている。また、カウンタドライブギヤ２３は、ディファレンシャルギヤ２４のデフリングギヤ２４ａと噛み合っている。そして、ディファレンシャルギヤ２４は、駆動軸２８を介して、左右の主駆動輪２９と接続されている。

カウンタドリブンギヤ２１は、図１に示すように、リダクションギヤ２５と噛み合っている。また、リダクションギヤ２５は、第２回転機ＭＧ２の回転軸２７と接続されている。この回転軸２７は、第２回転機ＭＧ２のロータ（符号省略）と連結されており、第２回転機ＭＧ２のロータと一体回転する。

第２回転機ＭＧ２の出力トルクは、リダクションギヤ２５からカウンタドリブンギヤ２１へと伝達される。そのため、エンジン１０側からカウンタドリブンギヤ２１を介して伝達されるエンジントルクと、第２回転機ＭＧ２からリダクションギヤ２５を介して伝達されるトルクとは、カウンタドリブンギヤ２１において合成され、カウンタドライブギヤ２３から出力される。なお、リダクションギヤ２５は、カウンタドリブンギヤ２１よりも小径であるため、第２回転機ＭＧ２の回転を減速してカウンタドリブンギヤ２１に出力する。また、主駆動輪２９は、エンジン１０または第２回転機ＭＧ２の少なくとも一方によって駆動可能に構成されている。

車両１のリア部（以下、車両リア部という）は、図２に示すように、係合装置４０と、ＥＣＵ５０と、カウンタドリブンギヤ６１と、カウンタシャフト６２と、カウンタドライブギヤ６３と、ディファレンシャルギヤ６４と、デフリングギヤ６４ａと、リダクションギヤ６５と、回転軸６６，６７と、駆動軸６８と、従駆動輪６９と、第３回転機（リアモータ）ＭＧ３と、を備えている。なお、車両用駆動装置は、図１および図２で示したエンジン１０、主駆動輪２９、係合装置４０、ＥＣＵ５０、従駆動輪６９および第３回転機ＭＧ３を少なくとも含んで構成される。

係合装置４０は、従駆動輪６９を選択的に駆動させる動力伝達遮断機構として機能する。係合装置４０は、具体的には噛み合い式の電磁クラッチ装置であり、図２に示すように、第１ドグ歯４１と、第２ドグ歯４２と、スリーブ４３と、アクチュエータ４４と、を備えている。

第１ドグ歯４１は、回転軸６６と接続されており、第２ドグ歯４２は、第３回転機ＭＧ３の回転軸６７と接続されている。回転軸６７は、第３回転機ＭＧ３のロータ（符号省略）と連結されており、係合装置４０の係合時に第３回転機ＭＧ３の出力トルクを従駆動輪６９側に伝達する。スリーブ４３は、回転軸６６，６７の軸方向に移動自在に支持され、第１ドグ歯４１および第２ドグ歯４２と対応するドグ歯を有している。

アクチュエータ４４は、駆動回路８０（図３参照）を介して電力源７０（同図参照）から供給される電力によって電磁力を発生させ、スリーブ４３に対して軸方向（係合方向）の駆動力を作用させる。ここで、スリーブ４３は、図示しないリターンスプリング等の付勢部材によって、解放方向、すなわち係合方向と反対方向の付勢力を受けている。従って、アクチュエータ４４は、当該付勢部材の付勢力よりも大きい駆動力を発生させることで、スリーブ４３を係合方向に移動させ、スリーブ４３を第１ドグ歯４１および第２ドグ歯４２の両方と噛み合わせる。これにより、第１ドグ歯４１と第２ドグ歯４２がスリーブ４３を介して係合し、係合装置４０が係合状態となる。そして、このような係合状態においては、回転軸６６，６７と第３回転機ＭＧ３のロータ（符号省略）とが一体回転可能に連結され、第３回転機ＭＧ３の出力トルクが従駆動輪６９側に伝達される。

一方、アクチュエータ４４に対する電力供給が停止されると、スリーブ４３は、付勢部材の付勢力によって解放方向に駆動される。これにより、第１ドグ歯４１と第２ドグ歯４２との噛み合いが解除され、係合装置４０が解放状態となる。そして、このような解放状態においては、第３回転機ＭＧ３の出力トルクが従駆動輪６９側に伝達されなくなる。なお、アクチュエータ４４としては、減速機を有さず等価質量の軽いソレノイド等を用いることが好ましい。

カウンタドリブンギヤ６１は、図２に示すように、カウンタシャフト６２を介して、カウンタドライブギヤ６３と接続されている。また、カウンタドライブギヤ６３は、ディファレンシャルギヤ６４のデフリングギヤ６４ａと噛み合っている。そして、ディファレンシャルギヤ６４は、駆動軸６８を介して、左右の従駆動輪６９と接続されている。

カウンタドリブンギヤ６１は、図２に示すように、リダクションギヤ６５と噛み合っている。また、リダクションギヤ６５は、回転軸６６，６７と接続されている。係合装置４０の係合時において、第３回転機ＭＧ３の出力トルクは、リダクションギヤ６５からカウンタドリブンギヤ６１へと伝達される。また、従駆動輪６９は、前記したように第３回転機ＭＧ３によって駆動可能に構成されている。

第１回転機ＭＧ１および第２回転機ＭＧ２は、それぞれモータ（電動機）および発電機としての機能を、第３回転機ＭＧ３は、モータとしての機能を備えている。また、第１回転機ＭＧ１、第２回転機ＭＧ２および第３回転機ＭＧ３は、インバータ９０（図３参照）を介して、バッテリ（同図参照）と接続されている。第１回転機ＭＧ１、第２回転機ＭＧ２および第３回転機ＭＧ３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。なお、インバータ（回転機駆動手段）９０は、複数のスイッチング素子によって構成され、スイッチング素子のオン／オフを切り換えることによって直流電流を交流電流に変換する。

ＥＣＵ（制御部、制御手段）５０は、コンピュータを有する電子制御ユニットであり、ＣＰＵ、記憶装置および入出力バッファ等を含み、後記する各種処理を実行する。ＥＣＵ５０は、図１および図２に示すように、エンジン１０、第１回転機ＭＧ１、第２回転機ＭＧ２、第３回転機ＭＧ３および係合装置４０のアクチュエータ４４と電気的に接続されており、これらを制御する。ＥＣＵ５０は、より具体的には図３に示すように、ＨＶ−ＥＣＵ５１と、ＭＧ−ＥＣＵ５２と、その他ＥＣＵ５３と、を備えている。

ＨＶ−ＥＣＵ５１は、各種センサからの出力信号に応じて車両１の各機器を制御する。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、具体的には図３に示すように、駆動回路８０にＰＷＭ指令を出力することで、アクチュエータ４４への通電量を制御する。また、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、第１回転機ＭＧ１、第２回転機ＭＧ２および第３回転機ＭＧ３の動作を制御するための制御指令をＭＧ−ＥＣＵ５２に出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、その他ＥＣＵ５３からの出力信号に応じて、その他ＥＣＵ５３を制御する。なお、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、同図に示すように駆動回路８０を介してアクチュエータ４４を制御しているが、図２では、ＨＶ−ＥＣＵ５１（ＥＣＵ５０）とアクチュエータ４４の間に配置された駆動回路８０の図示を省略している。

ＭＧ−ＥＣＵ５２は、ＨＶ−ＥＣＵ５１からの制御指令に基づいて、第１回転機ＭＧ１、第２回転機ＭＧ２および第３回転機ＭＧ３を駆動するインバータ９０を制御するための制御信号を生成し、図３に示すように、生成した制御信号をインバータ９０に出力する。なお、ＭＧ−ＥＣＵ５２は、同図に示すようにインバータ９０を介して第１回転機ＭＧ１、第２回転機ＭＧ２および第３回転機ＭＧ３を駆動しているが、図１および図２では、ＭＧ−ＥＣＵ５２（ＥＣＵ５０）と第１回転機ＭＧ１、第２回転機ＭＧ２および第３回転機ＭＧ３との間に配置されたインバータ９０の図示を省略している。

その他ＥＣＵ５３は、例えばＥＦＩ（Electronic Fuel Injection：電子制御燃料噴射装置）、ＥＣＢ（Electric Commanding Brake：電子制御ブレーキシステム）等であり、例えば図３に示すように、エンジン１０等と電気的に接続されており、これらを制御する。

ストロークセンサ４４ａは、係合装置４０のスリーブ４３の係合方向へのストローク量を検出し、当該ストローク量を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ５１に出力する。なお、係合方向へのストローク量とは、スリーブ４３の初期位置から軸方向の一方側（すなわち係合方向）へ向けての移動量のことである。駆動回路８０は、バッテリ等からなる電力源７０からの電力を利用して係合装置４０のアクチュエータ４４に通電する。

ここで、車両用駆動装置は、図２に示すように、第３回転機ＭＧ３と従駆動輪６９との間、すなわち第３回転機ＭＧ３の駆動力を従駆動輪６９に伝達する経路（回転軸６６，６７）上に係合装置４０を設け、ＥＣＵ５０（具体的にはＨＶ−ＥＣＵ５１）によってこの係合装置４０を係合制御または解放制御することで、従駆動輪６９を選択的に駆動させる。

そのため、例えば主駆動輪２９とともに従駆動輪６９を駆動させる四輪駆動状態から、従駆動輪６９を非駆動状態とし、主駆動輪２９だけを駆動させる二輪駆動状態に移行する場合は、係合装置４０を係合状態から解放状態にすることで第３回転機ＭＧ３からの駆動力を遮断し、当該駆動力が従駆動輪６９に伝達されないように制御する。一方、主駆動輪２９のみを駆動させる二輪駆動状態から、従駆動輪６９を駆動状態とし、主駆動輪２９とともに従駆動輪６９を駆動させる四輪駆動状態に移行する場合は、係合装置４０を解放状態から係合状態にすることで、第３回転機ＭＧ３からの駆動力が従駆動輪６９に伝達されるように制御する。

なお、係合装置４０を解放されて車両１が二輪駆動を行う状況としては、例えば車両１が高速・定常走行を行っている場合等、高車速・低負荷の状況が挙げられる。また、係合装置４０が係合されて車両１が四輪駆動を行う状況としては、例えば車両１を停止状態から発進させる場合、または車両１がスリップしている場合等、大きな駆動力が必要な状況が挙げられる。車両用駆動装置を備える車両１は、このような四輪駆動状態と二輪駆動状態とを、状況に応じて自動的に切り替えることができる。

ここで、四輪駆動状態から二輪駆動状態に移行後、再度四輪駆動状態へと移行する場合、前記したように係合装置４０に対する係合要求を待ってインバータ９０をシャットダウン状態から復帰させて第３回転機ＭＧ３を駆動させると、例えばＭＧ−ＥＣＵ５２とＨＶ−ＥＣＵ５１の通信遅れ等によって、係合要求後すぐに第３回転機ＭＧ３の駆動を再開させてトルクを出力することができず、係合装置４０の係合制御時における応答性が悪化する可能性がある。なお、前記した「シャットダウン状態」とは、第３回転機ＭＧ３を駆動させるインバータ９０が停止した状態であり、具体的には、インバータ９０内の全てのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチングをＯＦＦすることで、電気損失が低減されている状態を意味している。

上記のような問題に鑑み、本発明に係る車両用駆動装置のＥＣＵ５０（具体的にはＨＶ−ＥＣＵ５１）は、係合装置４０の係合要求前に、インバータ９０をシャットダウン状態から復帰させて第３回転機ＭＧ３を駆動させるシャットダウン状態復帰制御を行い、係合装置４０が係合される前に第３回転機ＭＧ３を駆動させる。以下、第３回転機ＭＧ３のシャットダウン状態復帰制御の詳細について説明する。

（シャットダウン状態復帰制御：第１実施形態）
車両用駆動装置によるシャットダウン状態復帰制御の第１実施形態について、図４および図５を参照しながら説明する。ここで、以下で説明する制御フローは、車両１のイグニッションスイッチ（図示省略）がオフ状態からオン状態に切り替えられたタイミングで開始となり、ステップＳ１の処理に進む。また、本制御フローは、車両１のイグニッションスイッチがオン状態である間、所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。

まず、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、モータ切り離し中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、「モータ切り離し中」とは、係合装置４０が解放状態であり、第３回転機ＭＧ３と従駆動輪６９とが切り離された状態（すなわち二輪駆動状態）のことを意味している。また、モータ切り離し中であるか否かは、例えばストロークセンサ４４ａの検出結果に基づいて判断することができる。なお、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、モータ切り離し中ではない（すなわち四輪駆動状態）と判定した場合（ステップＳ１でＮｏ）、ステップＳ１の冒頭に戻り処理を繰り返す。

ステップＳ１においてモータ切り離し中であると判定された場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、車両状態がシャットダウン領域外であるか否かを判定する（ステップＳ２）。本ステップにおいて、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、アクセルポジションセンサ（図示省略）によって検出されたアクセル開度（要求駆動力）と、車速センサ（図示省略）によって検出された車速とに対応する動作点（車両状態）が、図５に示すマップにおけるシャットダウン領域から外れているか否かを判定する。

ＨＶ−ＥＣＵ５１は、例えば車両状態を示す動作点の位置がＡ１，Ａ２である場合はシャットダウン領域外であると判定し、動作点の位置がＡ３である場合はシャットダウン領域外ではないと判定する。なお、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、シャットダウン領域外ではないと判定した場合（ステップＳ２でＮｏ）、ステップＳ１の冒頭に戻り処理を繰り返す。

ここで、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、図５に示すマップに基づいて係合装置４０の係合および解放、インバータ９０のシャットダウンおよび復帰（第３回転機ＭＧ３の停止および駆動）を行う。同図において白抜きの矩形で示したシャットダウン領域は、この車両１の走行状態（アクセル開度および車速）がこの領域内である場合、インバータ９０をシャットダウン状態にして第３回転機ＭＧ３を停止することを示している。また、同図においてシャットダウン領域の外側にハッチングで示した２ＷＤ走行領域は、車両１の走行状態がこの領域内である場合、係合装置４０を解放することを示している。

ＨＶ−ＥＣＵ５１は、図５に示すように、例えば車両状態（アクセル開度および車速）を示す動作点の位置がＡ２である場合、「係合装置４０：係合状態、第３回転機ＭＧ３：駆動状態」となるように制御する。また、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、車両状態を示す動作点の位置がＡ２からＡ１に変化した場合、「係合装置４０：解放状態、第３回転機ＭＧ３：駆動状態」となるように制御する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、車両状態を示す動作点の位置がＡ１からＡ３に変化した場合、「係合装置４０：解放状態、第３回転機ＭＧ３：停止状態」となるように制御する。

一方、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、図５に示すように、車両状態を示す動作点の位置がＡ３からＡ１に変化した場合、「係合装置４０：解放状態、第３回転機ＭＧ３：駆動状態」となるように制御する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、車両状態を示す動作点の位置がＡ１からＡ２に変化した場合、「係合装置４０：係合状態、第３回転機ＭＧ３：駆動状態」となるように制御する。以下、図４の説明を続ける。

ステップＳ２においてシャットダウン領域外であると判定された場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、インバータ９０を構成するスイッチング素子（図示省略）に通電することで、当該インバータ９０をシャットダウン状態から復帰させ、第３回転機ＭＧ３を駆動させる（ステップＳ３）。

次に、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、車両状態が解放領域外であるか否かを判定する（ステップＳ４）。本ステップにおいて、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、アクセルポジションセンサ（図示省略）によって検出されたアクセル開度（要求駆動力）と、車速センサ（図示省略）によって検出された車速とに対応する動作点（車両状態）が、図５に示すマップにおける解放領域から外れているか否かを判定する。ここで、「解放領域」とは、同図におけるシャットダウン領域および２ＷＤ走行領域を含む、シャットダウン領域よりも一回り大きな矩形の領域を示している。そのため、解放領域を外れるということは、２ＷＤ領域の外側に外れることと同じことを意味している。また、車両状態が解放領域外であるということは、係合装置４０に対する係合要求が発生していることを意味している。

ＨＶ−ＥＣＵ５１は、例えば車両状態を示す動作点の位置がＡ２である場合は解放領域外であると判定し、動作点の位置がＡ１，Ａ３である場合は解放領域外ではないと判定する。なお、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、解放領域外ではないと判定した場合（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ４の冒頭に戻り処理を繰り返す。

ステップＳ４において解放領域外であると判定された場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、係合装置４０を係合させる係合制御を行い、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行させる（ステップＳ５）。なお、図５に示すように、解放領域はシャットダウン領域よりも面積が大きいため、当該シャットダウン領域と比較して、許容されるアクセル開度と車速の幅が広い。従って、例えば車両状態を示す動作点がＡ３，Ａ１，Ａ２の順に変化することで、車両１が二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する場合、まずＡ１の地点で第３回転機ＭＧ３が停止状態から駆動状態となり、次にＡ２の地点で係合装置４０が係合されることになる。

このように、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、図５に示すように、係合装置４０を解放状態とする解放領域を、車両１の要求駆動力（アクセル開度）および車速を含む車両状態に基づいて設定し、車両状態が解放領域から外れた場合に、係合装置４０を係合させる。また、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、インバータ９０をシャットダウン状態とすることで第３回転機ＭＧ３を停止させるシャットダウン領域を解放領域内に設定し、車両状態がシャットダウン領域から外れた場合、係合装置４０に対する係合要求前に、インバータ９０をシャットダウン状態から復帰させて第３回転機ＭＧ３を駆動させる。

このように、車両用駆動装置は、車両１が二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際に、車両状態が予め定められたシャットダウン領域から外れた場合は、係合装置４０に対する係合要求がない場合であっても、インバータ９０をシャットダウン状態から復帰させて第３回転機ＭＧ３を駆動させる。従って、車両用駆動装置によれば、従駆動輪６９を駆動する第３回転機ＭＧ３を係合装置４０の係合要求前から駆動させておくことで、係合要求後すぐに第３回転機ＭＧ３のトルクを出力することができるため、係合制御時における応答性を向上させることができる。

なお、図５に示すマップは、車両１のアクセル開度および車速等の車両状態を考慮して実験により求められ、予め車両用駆動装置内に記憶されているものとする。また、車両状態としては、ＳＯＣ（State of Charge：バッテリの充電状態）も考慮することができ、ＳＯＣを考慮してマップを作成し、ＳＯＣを含めた車両状態に基づいて、前記したステップＳ２，Ｓ４の判定を行うこともできる。また、同図におけるシャットダウン領域、解放領域および２ＷＤ走行領域の位置や形状は一例であり、具体的な車両状態に応じて変化する。

（シャットダウン状態復帰制御：第２実施形態）
次に、車両用駆動装置によるシャットダウン状態復帰制御の第２実施形態について、図６を参照しながら説明する。本実施形態は、インバータ９０がシャットダウン状態から復帰して第３回転機ＭＧ３が駆動した後、当該第３回転機ＭＧ３の回転数の同期に時間がかかり、応答性悪化の原因となる場合があることに鑑み、シャットダウン状態復帰制御に回転数同期制御を追加したものである。

ここで、前記した「第３回転機ＭＧ３の回転数の同期」とは、具体的には、入力側である第３回転機ＭＧ３の回転軸６７（および第２ドグ歯４２）の回転数と、出力側である回転軸６６（および第１ドグ歯４１）の回転数とを同期させることを意味している。二輪駆動状態の車両１は、従駆動輪６９の回転に伴い回転軸６６も回転しているため、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行した場合、第３回転機ＭＧ３の回転軸６７の回転数を、回転軸６６と同期させることが応答性向上の観点からも好ましい。なお、以下で説明する図６のステップＳ１１〜Ｓ１３，１６，１７は、図４のステップＳ１〜Ｓ５と同様であるため、説明を省略する。

ＨＶ−ＥＣＵ５１は、第３回転機ＭＧ３を駆動するインバータ９０をシャットダウン状態から復帰させた（ステップＳ１３）後、第３回転機ＭＧ３の回転数の同期が必要か否かを判定する（ステップＳ１４）。第３回転機ＭＧ３の回転数の同期が必要か否かは、例えば前記した図５に示すようなマップ上に、実験的に求めた回転数同期領域を設定し、車両状態が当該回転数同期領域から外れたか否かによって判定する。なお、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、第３回転機ＭＧ３の回転数の同期が必要ではないと判定した場合（ステップＳ１４でＮｏ）、ステップＳ１４の冒頭に戻り処理を繰り返す。

ステップＳ４１４において第３回転機ＭＧ３の回転数の同期が必要であると判定された場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、第３回転機ＭＧ３の回転数を同期させる（ステップＳ１５）。なお、第３回転機ＭＧ３の回転数を同期させる場合、例えば車速センサ（図示省略）によって検出された従駆動輪６９の回転速度と、予め設定された変速比とから回転軸６６の回転数を求め、その回転数に第３回転機ＭＧ３の回転数を同期させることができる。あるいは、回転軸６６の回転数を直接検出するセンサを設け、そのセンサによって検出された回転数に第３回転機ＭＧ３の回転数を同期させてもよい。

これにより、車両用駆動装置は、車両１が二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際に、車両状態が予め定められた回転数同期領域から外れた場合は、係合装置４０に対する係合要求がない場合であっても、第３回転機ＭＧ３の回転数を同期させる。従って、車両用駆動装置によれば、従駆動輪６９を駆動する第３回転機ＭＧ３の回転数を係合装置４０の係合要求前から同期させておくことで、係合制御時における応答性をより向上させることができる。

以上、本発明に係る車両用駆動装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

例えば、車両用駆動装置は、ＨＶ車両やＰＨＶ車両に限らず、エンジン１０等の動力源と、従駆動輪６９を駆動させる第３回転機ＭＧ３のようなモータと、従駆動輪６９を選択的に駆動させる係合装置４０のような動力伝達遮断機構と、第３回転機ＭＧ３を駆動させるインバータ９０のような回転機駆動手段と、を備えるあらゆる車両に適用可能である。

また、車両用駆動装置は、図１および図２に示すように、車両フロント部に動力源（エンジン１０または第２回転機ＭＧ２）および主駆動輪２９が設けられ、車両リア部に第３回転機ＭＧ３、係合装置４０および従駆動輪６９が設けられていたが、これとは逆に、車両フロント部に第３回転機ＭＧ３、係合装置４０および従駆動輪６９が設けられ、車両リア部に動力源および主駆動輪２９が設けられた構成であっても構わない。このような構成であっても係合装置４０の係合制御時における応答性が悪化する可能性があるが、図４または図６と同様の処理を行うことで、当該運転性の悪化が防止される。

１ 車両
１０ エンジン（動力源）
２０ 出力軸
２１ カウンタドリブンギヤ
２２ カウンタシャフト
２３ カウンタドライブギヤ
２４ ディファレンシャルギヤ
２４ａ デフリングギヤ
２５ リダクションギヤ
２６，２７ 回転軸
２８ 駆動軸
２９ 主駆動輪
３０ 遊星歯車機構
３１ サンギヤ
３２ ピニオンギヤ
３３ リングギヤ
３４ キャリア
４０ 係合装置
４１ 第１ドグ歯
４２ 第２ドグ歯
４３ スリーブ
４４ アクチュエータ
４４ａ ストロークセンサ
５０ ＥＣＵ（制御部、制御手段）
５１ ＨＶ−ＥＣＵ
５２ ＭＧ−ＥＣＵ
５３ その他ＥＣＵ
６１ カウンタドリブンギヤ
６２ カウンタシャフト
６３ カウンタドライブギヤ
６４ ディファレンシャルギヤ
６４ａ デフリングギヤ
６５ リダクションギヤ
６６，６７ 回転軸
６８ 駆動軸
６９ 従駆動輪
７０ 電力源
８０ 駆動回路
９０ インバータ（回転機駆動手段）
ＭＧ１ 第１回転機
ＭＧ２ 第２回転機（動力源）
ＭＧ３ 第３回転機（リアモータ、回転機）

Claims (1)

1. エンジンによって駆動される主駆動輪と、回転機によって駆動される従駆動輪と、前記回転機を駆動させる回転機駆動手段と、前記回転機と前記従駆動輪とを選択的に係合または解放させる噛み合い式の係合装置と、前記係合装置を解放状態とする解放領域を、車両の要求駆動力および車速を含む車両状態に基づいて設定し、前記車両状態が前記解放領域から外れた場合に、前記係合装置を係合させる制御手段と、を備える車両用駆動装置において、
   前記制御手段は、前記回転機駆動手段をシャットダウン状態とすることで前記回転機を停止させるシャットダウン領域を前記解放領域内に設定し、前記車両状態が前記シャットダウン領域から外れた場合、前記係合装置に対する係合要求前に、前記回転機駆動手段をシャットダウン状態から復帰させて前記回転機を駆動させることを特徴とする車両用駆動装置。

Images