JP2017065505A - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

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JP2017065505A
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connection
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威士 東條
Seishi Tojo
威士 東條
翠 高宏
Takahiro Midori
高宏 翠
祥多 廣瀬
Shota Hirose
祥多 廣瀬
新也 原田
Shinya Harada
新也 原田
遠山 智之
Tomoyuki Toyama
智之 遠山
賢之 巨海
Masayuki Omi
賢之 巨海
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

【課題】モータジェネレータとエンジンを有するハイブリッド車両用駆動装置において、エンジンを出力軸に接続する際に、ハイブリッド車両用駆動装置の変速を行うギヤ等の部材に過大な力が作用しない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1は、第一入力軸111と、第二出力軸122と、第一ドライブギヤ131と、筒状部材115と、筒状部材115と第一ドライブギヤ131とを断接する第一接続機構191と、第一入力軸111の回転速度が筒状部材115の回転速度よりも速い場合に、第一入力軸111と筒状部材115とを接続するワンウエイクラッチ161と、エンジン2を第一ドライブギヤ131に接続させる際に、エンジン2の回転速度を第一モータジェネレータ11の回転速度よりも遅い回転速度に維持する制御部18と、を有する。【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。
従来から特許文献1に示されるように、2つのモータジェネレータとエンジンを備えたハイブリッド車両用駆動装置が提案されている。このハイブリッド車両用駆動装置は、エンジンと出力軸とを断接するための第一クラッチと、第一モータジェネレータと出力軸とを断接する第二クラッチとを有している。
特開2012−176730号公報
特許文献1に示されるハイブリッド車両用駆動装置では、エンジンが出力するエンジントルクを出力軸に伝達させる際に、切断状態にある第一クラッチを接続する。この際に、第一クラッチが接続する部材同士に回転速度差があり、エンジンの慣性力が、第一クラッチを介して、第一クラッチの接続により動力が伝達され、ハイブリッド車両用駆動装置の変速を行うギヤ等の部材に入力され、この部材に過大な力が作用し、最悪の場合には部材が破損する。
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、モータジェネレータとエンジンを有するハイブリッド車両用駆動装置において、エンジンを出力軸に接続する際に、ハイブリッド車両用駆動装置の変速を行うギヤ等の部材に過大な力が作用しないハイブリッド車両用駆動装置を提供する。
上記の課題を解決するため、請求項1に係るハイブリッド車両用駆動装置の発明は、第一モータジェネレータと、第二モータジェネレータと、エンジンが回転連結された入力軸と、駆動輪及び前記第二モータジェネレータが回転連結された出力軸と、前記出力軸に回転連結された回転部材と、前記第一モータジェネレータが接続された接続部材と、前記接続部材と前記回転部材とを断接する接続機構と、前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度よりも速い場合に、前記入力軸と前記接続部材とを接続し、前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度よりも遅い場合に、前記入力軸と前記接続部材とを切断するワンウエイクラッチと、前記接続機構によって前記接続部材と前記回転部材とを接続させた後に、前記ワンウエイクラッチによって前記エンジンを前記回転部材に接続させるエンジン接続制御の実行中において、前記第一モータジェネレータの回転速度を前記回転部材の回転速度に同期させる同期制御部と、前記エンジン接続制御の実行中において、前記同期制御部によって、前記第一モータジェネレータの回転速度を前記回転部材の回転速度に同期させている間に、前記エンジンの回転速度を前記第一モータジェネレータの回転速度よりも遅い回転速度に維持する第一エンジン制御部と、前記エンジン接続制御の実行中において、前記同期制御部によって、前記第一モータジェネレータの回転速度が前記回転部材の回転速度に同期された後に、前記接続機構によって、前記接続部材と前記回転部材とを接続する接続部と、前記エンジン接続制御の実行中において、前記接続部によって、前記接続部材と前記回転部材とが接続された後に、前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度に同期するように、前記エンジンを制御する第二エンジン制御部と、を有する。
このように、第一エンジン制御部によって、エンジンの回転速度は、第一モータジェネレータの回転速度よりも遅い回転速度に維持されている状態で、接続機構によって、接続部材と回転部材とが接続されて、第一モータジェネレータが回転部材に接続される。これにより、第一モータジェネレータが回転部材に接続される際に、エンジンの慣性力が接続機構や回転部材に入力されない。このため、ハイブリッド車両用駆動装置を構成する接続機構や回転部材よりも駆動輪側の部材に過大な力が作用することなく、ハイブリッド車両用駆動装置の変速を行うギヤ等の部材に過大な力が作用しない。
また、第二エンジン制御部によって、入力軸の回転速度が接続部材の回転速度に同期するように、エンジンが制御される。そして、入力軸の回転速度が接続部材の回転速度に同期すると、ワンウエイクラッチによって、入力軸と接続部材とが接続されて、エンジンが、ワンウエイクラッチ及び接続部材を介して回転部材に接続されて、出力軸に接続される。つまり、ワンウエイクラッチを介して入力軸と接続部材との回転速度差が無い状態で、入力軸と接続部材とが接続される。このため、エンジンを出力軸に接続する際に、エンジンの慣性力が接続部材に入力されないので、ハイブリッド車両用駆動装置を構成する部材に過大な力が作用することなく、ハイブリッド車両用駆動装置の変速を行うギヤ等の部材に過大な力が作用しない。
ハイブリッド車両用駆動装置が搭載された車両の説明図である。 ハイブリッド車両用駆動装置の係合表である。 エンジン接続制御のタイムチャートである。 エンジン接続制御フローチャートである。
(車両の説明)
図1に基づき、本発明の実施形態によるハイブリッド車両用駆動装置1が搭載された車両Vについて説明する。図1に示すように、車両Vは、ハイブリッド車両用駆動装置1、デファレンシャル19、ドライブシャフト20L、20R、及び駆動輪21L、21R、アクセルペダル51、及びアクセルセンサ52を有している。ハイブリッド車両用駆動装置1は、エンジン2、フライホイール3、自動変速機4、第一モータジェネレータ11、第二モータジェネレータ12、インバータ装置16、バッテリ17、制御部18、エンジン回転速度センサ171、第一モータ回転速度センサ172、及び出力軸回転速度センサ173を有している。
エンジン2は、ガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を使用し、エンジントルクTengを、その駆動軸2aに出力するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等である。フライホイール3は、駆動軸2aに連結されている。フライホイール3には、入力されたエンジントルクTengの変動を吸収するダンパー3aが設けられている。自動変速機4の構成については、後で詳細に説明する。
モータジェネレータ11、12は、ロータ11a、12aとステータ11b、12bとから構成されている。ロータ11a、12aは、ステータ11b、12bの内周側に回転可能に設けられている。バッテリ17は、電力を蓄電する二次電池であり、インバータ装置16を介して、モータジェネレータ11、12のステータ11b、12bに電力を供給する。
インバータ装置16は、制御部18からの指令に基づいて、バッテリ17から供給された電力の電圧を昇圧してモータジェネレータ11、12のステータ11b、12bに供給し、モータジェネレータ11、12を駆動する。また、インバータ装置16は、制御部18からの指令に基づいて、モータジェネレータ11、12において発電された電力の電圧を降圧して、バッテリ17に充電する。ブレーキペダル(不図示)が踏まれた場合には、制御部18は、インバータ装置16に指令を出力して、第一モータジェネレータ11及び第二モータジェネレータ12の少なくとも一方において発電をさせて、回生制動力を発生させる。
デファレンシャル19は、自動変速機4から出力されたトルクを、左右のドライブシャフト20L、20Rを介して、左右の駆動輪21L、21Rに伝達するとともに、左右の駆動輪21L、21Rの回転速度差を吸収する。
アクセルペダル51は、車両Vの運転席に揺動可能に設けられている。アクセルセンサ52は、アクセルペダル51の操作量であるアクセルストロークStaを検出し、その検出結果を制御部18に出力する。
制御部18は、アクセルセンサ52によって検出されたアクセルストロークStaに基づいて、運転者の要求トルクTrdを演算する。
(自動変速機)
以下に、自動変速機4について説明する。自動変速機4は、第一入力軸111、第二入力軸112、筒状部材115、第一出力軸121、第二出力軸122、第一ドライブギヤ131、第二ドライブギヤ132、第一ドリブンギヤ141、第二ドリブンギヤ142、オーバードライブドリブンギヤ149、第一出力ギヤ151、第二出力ギヤ152、ワンウエイクラッチ161、第一接続機構191、第二接続機構192、及び第三接続機構193を有している。
第一入力軸111は、駆動軸2aと同軸に、駆動軸2aと直列に設けられている。第一入力軸111は、フライホイール3を介してエンジン2の駆動軸2aに回転連結されている。筒状部材115(接続部材)は、円筒形状であり、第一入力軸111の外周側に、第一入力軸111と同軸に設けられている。第二入力軸112は、第一入力軸111と同軸に、第一入力軸111と直列に設けられている。第一出力軸121及び第二出力軸122は、第一入力軸111及び第二入力軸112と径方向に並列に設けられている。
第一モータジェネレータ11のロータ11aは、筒状部材115に回転連結されている。このような構成によってロータ11aは、筒状部材115の軸線回りに回転可能に設けられている。第一入力軸111と筒状部材115との間には、ワンウエイクラッチ161が設けられている。第一入力軸111の回転速度、つまり、エンジン2の回転速度が、筒状部材115の回転速度、つまり、ロータ11aの回転速度よりも速い場合に、ワンウエイクラッチ161はロック状態となり、第一入力軸111と筒状部材115(接続部材)とが接続され、エンジン2の駆動軸2aが第一モータジェネレータ11のロータ11aに回転連結される。一方で、第一入力軸111の回転速度が筒状部材115の回転速度よりも遅い場合には、ワンウエイクラッチ161はフリー状態となり、第一入力軸111と筒状部材115とが切断される。第一ドライブギヤ131(回転部材)は、筒状部材115の軸線回りに遊転可能(回転可能)に設けられている。
第二ドライブギヤ132及び第二モータジェネレータ12のロータ12aは、第二入力軸112に固定されている。第一出力ギヤ151は、第一出力軸121に固定され、デファレンシャル19のリングギヤ19aと噛み合っている。このような構成によって、第一出力軸121は、駆動輪21L、21Rに回転連結されている。第一ドリブンギヤ141は、第一出力軸121に遊転可能に設けられ、第二ドライブギヤ132と噛み合っている。このような構成によって、後述するように、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続されると、第二モータジェネレータ12が第一出力軸121に回転連結される。
オーバードライブドリブンギヤ149は、第二出力軸122に固定され、第一ドライブギヤ131と噛み合っている。このような構成によって、第一ドライブギヤ131(回転部材)は第二出力軸122に回転連結されている。
第二出力ギヤ152は、第二出力軸122に固定され、デファレンシャル19のリングギヤ19aと噛み合っている。このような構成によって、第二出力軸122は、駆動輪21L、21Rに回転連結されている。第二出力ギヤ152のギヤ径(ピッチ円直径、基準円直径)は、第一出力ギヤ151のギヤ径よりも大きくなっている。
第二ドリブンギヤ142は、第二出力軸122に遊転可能に設けられ、第二ドライブギヤ132と噛み合っている。このような構成によって、後述するように、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続されると、第二モータジェネレータ12が第二出力軸122に回転連結される。第二ドリブンギヤ142のギヤ径は、第一ドリブンギヤ141のギヤ径よりも小さくなっている。
第一接続機構191は、第一ドライブギヤ131を筒状部材115に接続する第一シフトポジションSP1、第一入力軸111を筒状部材115に接続する第二シフトポジションSP2、第一ドライブギヤ131及び第一入力軸111のいずれも筒状部材115に接続しない第一ニュートラルN1のいずれかに切り換えるドグクラッチである。言い換えると、第一接続機構191は、第一ドライブギヤ131又は第一入力軸111のいずれかと筒状部材115とを断接する。第一接続機構191は、第一ハブ191a、第一係合部材191b、第二係合部材191c、第一スリーブ191d、及び第一アクチュエータ191eから構成されている。
第一ハブ191aは、筒状部材115に固定されている。第一係合部材191bは、第一ドライブギヤ131に固定され、第一ハブ191aに隣接して設けられている。第二係合部材191cは、第一入力軸111に固定され、第一ハブ191aに隣接して設けられている。第一スリーブ191dは、第一ハブ191aとスプライン嵌合していて、第一係合部材191b及び第二係合部材191cのいずれかと選択的に係合し、第一係合部材191b及び第二係合部材191cの両方と係合しない。
第一アクチュエータ191eは、制御部18の指令に基づいて、第一スリーブ191dを、第一ニュートラルN1、第一シフトポジションSP1、及び第二シフトポジションSP2のいずれに移動させる。第一スリーブ191dが第一ニュートラルN1に位置している状態では、第一ハブ191aは、第一係合部材191b及び第二係合部材191cのいずれにも係合しておらず、第一モータジェネレータ11のロータ11a(筒状部材115)及び第一入力軸111は、第一ドライブギヤ131から切断されている。第一スリーブ191dが第一シフトポジションSP1に位置している状態では、第一ハブ191aは第一係合部材191bに係合し、第一ドライブギヤ131は筒状部材115に接続され、第一モータジェネレータ11のロータ11aが第一ドライブギヤ131に接続される。第一スリーブ191dが第二シフトポジションSP2に位置している状態では、第一ハブ191aは第二係合部材191cに係合し、第一入力軸111は筒状部材115に接続される。
第二接続機構192は、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続された第三シフトポジションSP3と、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121から切断された第二ニュートラルN2のいずれかに切り換えるドグクラッチである。言い換えると、第二接続機構192は、第一ドリブンギヤ141と第一出力軸121を断接する。
第二接続機構192は、第二ハブ192a、第三係合部材192b、第二スリーブ192d、及び第二アクチュエータ192eから構成されている。第二ハブ192aは、第一出力軸121に固定されている。第三係合部材192bは、第一ドリブンギヤ141に固定されている。第二ハブ192a、第三係合部材192b、第二スリーブ192d、及び第二アクチュエータ192eの構造及び機能は、それぞれ、第一ハブ191a、第一係合部材191b、第一スリーブ191d、及び第一アクチュエータ191eの構造及び機能と同様である。
第三接続機構193は、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続された第四シフトポジションSP4と、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122から切断された第三ニュートラルN3のいずれかに切り換えるドグクラッチである。言い換えると、第三接続機構193は、第二ドリブンギヤ142と第二出力軸122とを断接する。
第三接続機構193は、第三ハブ193a、第四係合部材194b、第三スリーブ193d、及び第三アクチュエータ193eから構成されている。第三ハブ193aは、第二出力軸122に固定されている。第四係合部材193bは、第二ドリブンギヤ142に固定されている。第三ハブ193a、第四係合部材193b、第三スリーブ193d、及び第三アクチュエータ193eの構造及び機能は、それぞれ、第一ハブ191a、第一係合部材191b、第一スリーブ191d、及び第一アクチュエータ191eの構造及び機能と同様である。
エンジン回転速度センサ171は、駆動軸2aの回転速度、つまり、エンジン2の回転速度(エンジン回転速度Neng)を検出する。第一モータ回転速度センサ172は、第一モータジェネレータ11の回転速度(第一モータ回転速度Nmg1)を検出する。出力軸回転速度センサ173は、第二出力軸122の回転速度(出力軸回転速度N0)を検出する。なお、出力軸回転速度センサ173は、第一出力軸121の回転速度を検出しても差し支え無い。センサ171〜173は、検出した信号を制御部18に出力する。制御部18は、出力軸回転速度センサ173によって検出された第一出力軸121の回転速度に基づいて、第一ドライブギヤ131の回転速度(第一ドライブギヤ回転速度Ng1)を演算する。
(ハイブリッド車両用駆動装置のモード)
次に、図2に示す係合表を用いて、ハイブリッド車両用駆動装置1のモードについて説明する。
[EV−Lモード]
EV−Lモードは、第二モータジェネレータ12の駆動力のみで車両Vが走行するモードである。制御部18は、自動変速機4においてEV−Lモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のEV−Lモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてEV−Lモードが形成されると、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続されて、第二モータジェネレータ12が駆動輪21L、21Rに回転連結される。すると、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第一出力軸121を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[EV−Hモード]
EV−Hモードは、第二モータジェネレータ12の駆動力のみで車両Vが走行するモードである。EV−Hモードでは、第二モータジェネレータ12と駆動輪21L、21Rとの間の減速比は、EV−Lモードの前記減速比よりも小さい。制御部18は、自動変速機4においてEV−Hモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のEV−Hモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてEV−Hモードが形成されると、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続されて、第二モータジェネレータ12が駆動輪21L、21Rに回転連結される。すると、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[EV−ODモード]
EV−ODモードは、第一モータジェネレータ11の駆動力で車両Vが走行するモードである。EV−ODモードでは、第一モータジェネレータ11と駆動輪21L、21Rとの間の減速比は、EV−Hモードにおける第二モータジェネレータ12と駆動輪21L、21Rとの間の減速比よりも小さい。制御部18は、自動変速機4においてEV−ODモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のEV−ODモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてEV−ODモードが形成されると、第一ドライブギヤ131が筒状部材115に接続され、第一モータジェネレータ11が駆動輪21L、21Rに回転連結される。すると、第一モータジェネレータ11から出力された第一モータトルクTmg1が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。なお、EV−LモードとEV−Hモードとの間で変速する間に、EV−ODモードを形成して、第一モータジェネレータ11から第一モータトルクTmg1を駆動輪21L、21Rを出力することにより、車両Vの減速を防止する。
[エンジン走行モード]
エンジン走行モードは、エンジン2の駆動力で車両Vが走行するモードである。制御部18は、自動変速機4においてエンジン走行モードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のエンジン走行モードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてエンジン走行モードが形成されると、第一ドライブギヤ131が筒状部材115に接続される。そして、エンジン2がエンジントルクTengを出力すると、ワンウエイクラッチ161がロック状態となり、第一入力軸111と筒状部材115とが接続され、エンジントルクTengが第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。この場合には、エンジン2の駆動力で第一モータジェネレータ11が駆動されて、第一モータジェネレータ11が発電して車両Vの補機類に電力を供給する。また、要求される駆動力が大きい場合には、エンジン走行モードにおいて、車両Vは、エンジン2と第一モータジェネレータ11の両方の駆動力で走行する。
[シリーズLモード]
シリーズLモードは、エンジン2で第一モータジェネレータ11を駆動して、第一モータジェネレータ11が発電し、第二モータジェネレータ12の駆動力で車両Vが走行するモードである。制御部18(シリーズ形成部)は、自動変速機4においてシリーズLモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のシリーズLモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてシリーズLモードが形成されると、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続され、第二モータジェネレータ12が駆動輪21L、21Rに回転連結される。エンジン2が駆動して、第一入力軸111が回転するので、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2によって第一モータジェネレータ11が駆動されて、第一モータジェネレータ11において発電される。第一モータジェネレータ11において発電された電力は、第二モータジェネレータ12の駆動に使用され、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第一出力軸121を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[シリーズHモード]
シリーズHモードは、エンジン2の駆動力で第一モータジェネレータ11を駆動して、第一モータジェネレータ11が発電し、第二モータジェネレータ12の駆動力で車両Vが走行するモードである。シリーズHモードでは、第二モータジェネレータ12と駆動輪21L、21Rとの間の減速比は、シリーズLモードの前記減速比よりも小さい。制御部18(シリーズ形成部)は、自動変速機4においてシリーズHモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のシリーズHモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてシリーズHモードが形成されると、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続され、第二モータジェネレータ12が駆動輪21L、21Rに回転連結される。エンジン2が駆動して、第一入力軸111が回転するので、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2によって第一モータジェネレータ11が駆動されて、第一モータジェネレータ11において発電される。第一モータジェネレータ11において発電された電力は、第二モータジェネレータ12の駆動に使用され、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[パラレルLモード]
パラレルLモードは、エンジン2及び第二モータジェネレータ12の駆動力で車両Vが走行するモードである。制御部18(パラレル形成部)は、自動変速機4においてパラレルLモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のパラレルLモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてパラレルLモードが形成されると、第一ドライブギヤ131が筒状部材115に接続され、第一モータジェネレータ11が駆動輪21L、21Rに回転連結される。また、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続される。エンジン2が駆動して、第一入力軸111が回転するので、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2から出力されたエンジントルクTengは、第一モータジェネレータ11及び駆動輪21L、21Rに伝達される。第一モータジェネレータ11において発電された電力は、第二モータジェネレータ12の駆動に使用される。第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第一出力軸121を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。また、場合によっては、第一モータジェネレータ11は電動機として作動し、第一モータジェネレータ11から出力された第一モータトルクTmg1が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[パラレルHモード]
パラレルHモードは、エンジン2及び第二モータジェネレータ12の駆動力で車両Vが走行するモードである。パラレルHモードでは、第二モータジェネレータ12と駆動輪21L、21Rとの間の減速比は、パラレルLモードの前記減速比よりも小さい。制御部18(パラレル形成部)は、自動変速機4においてパラレルHモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のパラレルHモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてパラレルHモードが形成されると、第一ドライブギヤ131が筒状部材115に接続され、第一モータジェネレータ11が駆動輪21L、21Rに回転連結される。また、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続される。エンジン2が駆動して、第一入力軸111が回転するので、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2から出力されたエンジントルクTengは、第一モータジェネレータ11及び駆動輪21L、21Rに伝達される。第一モータジェネレータ11において発電された電力は、第二モータジェネレータ12の駆動に使用され、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。また、場合によっては、第一モータジェネレータ11は電動機として作動し、第一モータジェネレータ11から出力された第一モータトルクTmg1が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[エンジン始動モード]
エンジン始動モードは、第一モータジェネレータ11でエンジン2を始動するモードである。制御部18は、自動変速機4においてエンジン始動モードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のエンジン始動モードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。つまり、制御部18は、第一接続機構191を第二シフトポジションSP2にする。なお、制御部18は、第二接続機構192及び第三接続機構193を車両Vの走行状態に応じたシフトポジションにする。自動変速機4においてエンジン始動モードが形成されると、第一モータジェネレータ11のロータ11aが第一入力軸111に接続される。第一モータジェネレータ11から出力された第一モータトルクTmg1は、エンジン2に伝達されて、エンジン2が始動する。
(エンジン接続制御の概要)
以下に図3に示すタイムチャートを用いて、エンジン接続制御の概要について説明する。本実施形態では、エンジン2を駆動輪21L、21Rに接続する場合、つまり、EV−Lモード、EV−Hモード、シリーズLモード、及びシリーズHモードのいずれかから、エンジン走行モード、パラレルLモード、及びパラレルHモードのいずれかに変更される場合には、以下に説明する「エンジン接続制御」が実行されて、エンジン2の駆動軸2aが第二出力軸122に接続される。
エンジン2が始動していない場合において、「エンジン接続制御」が開始されると、第一接続機構191によって第一入力軸111と筒状部材115とが接続されて、第一モータジェネレータ11のロータ11aとエンジン2の駆動軸2aとが接続される(図3のT1)。そして、第一モータジェネレータ11によってエンジン2が始動される(図3のT2)。
次に、第一モータ回転速度Nmg1が第一ドライブギヤ回転速度Ng1と同期するように、第一モータジェネレータ11が制御される(図3のT3〜T4)。この際に、エンジン回転速度Nengは、第一モータ回転速度Nmg1よりも遅い回転速度に維持される(図3のT3〜T4)。
次に、第一モータ回転速度Nmg1が第一ドライブギヤ回転速度Ng1と同期すると、第一接続機構191によって、第一ドライブギヤ131が筒状部材115に接続されて、第一モータジェネレータ11のロータ11aが第一ドライブギヤ131に接続される(図3のT4)。
次に、エンジン回転速度Nengが第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期するように、エンジン2が制御される(図3のT5〜T6)。そして、エンジン回転速度Nengが第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期すると、ワンウエイクラッチ161がロックして、第一入力軸111と筒状部材115とが接続されて、エンジン2の駆動軸2aが第一ドライブギヤ131に接続され、エンジン2の駆動軸2aが第二出力軸122に接続される。すると、エンジントルクTengが第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
このように、図3のT3〜T4に示すように、エンジン回転速度Nengが、第一モータ回転速度Nmg1よりも遅い回転速度に維持されている状態で、第一接続機構191によって、第一モータジェネレータ11のロータ11aが第一ドライブギヤ131に接続される。これにより、エンジン2の慣性力が第一接続機構191や第一ドライブギヤ131に入力されないので、第一接続機構191や、第一ドライブギヤ131、第一ドライブギヤ131よりも駆動輪21L、21R側の部材に過大な力が作用しない。
また、エンジン回転速度Nengが第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期すると、ワンウエイクラッチ161によって、第一入力軸111と筒状部材115とが接続されて、エンジン2の駆動軸2aが第一ドライブギヤ131に接続される。つまり、第一入力軸111と筒状部材115との回転速度差が無い状態で、第一入力軸111と筒状部材115とが接続される。このため、筒状部材115(接続部材)よりも駆動輪21L、21R側の部材である第一ハブ191a、第一スリーブ191d、第一係合部材191b、第一ドライブギヤ131、及びオーバードライブドリブンギヤ149にエンジン2の慣性力による力が入力されず、上記部材に過大な力が作用しない。
(エンジン接続制御)
以下に、図4に示すフローチャートを用いて、「エンジン接続制御」について説明する。
車両VのイグニッションがONとされると、プログラムはステップS11に進む。
ステップS11において、制御部18は、エンジン2の第二出力軸122への接続が必要であると判断した場合には(ステップS11:YES)、プログラムをステップS12に進める。一方で、制御部18は、エンジン2の第二出力軸122への接続が必要でないと判断した場合には(ステップS11:NO)、プログラムをステップS11の処理を繰り返す。なお、制御部18は、EV−Lモード、EV−Hモード、シリーズLモード、及びシリーズHモードのいずれかから、エンジン走行モード、パラレルLモード、及びパラレルHモードのいずれかにモードを変更する必要が有る判断した場合に、エンジン2の第二出力軸122への接続が必要であると判断する。
ステップS12において、制御部18(駆動力アシスト部)は、第二モータジェネレータ12が出力する第二モータトルクTmg2によって、ハイブリッド車両用駆動装置1が出力するトルクが要求トルクTrdとなるように、インバータ装置16に指令を出力する。これにより、第二モータジェネレータ12が出力する第二モータトルクTmg2によって、駆動輪21L、21Rが駆動(アシスト)される。
ステップS21において、制御部18は、ハイブリッド車両用駆動装置1のモードがEV−Lモード又はEV−Hモードであり、エンジン2が停止していると判断した場合には(ステップS21:YES)、プログラムをステップS31に進める。一方で、制御部18は、ハイブリッド車両用駆動装置1のモードが、シリーズLモード又はシリーズHモードであり、エンジン2が停止していないと判断した場合には(ステップS21:NO)、プログラムをステップS41に進める。
ステップS31において、制御部18は、第一接続機構191に指令を出力して、筒状部材115と第一入力軸111とを接続させて、第一モータジェネレータ11のロータ11aとエンジン2の駆動軸2aとを接続させる。
ステップS32において、制御部18は、インバータ装置16及びエンジン2に指令を出力して、第一モータジェネレータ11によってエンジン2の駆動軸2aを回転させて、エンジン2を始動させる。
ステップS33において、制御部18は、エンジン回転速度センサ171からの検出結果に基づいて、エンジン2の始動が完了したと判断した場合には(ステップS33:YES)、プログラムをステップS34に進める。一方で、制御部18は、エンジン2の始動が完了していないと判断した場合には(ステップS33:NO)、プログラムをステップS32に戻す。
ステップS34において、制御部18は、第一接続機構191に指令を出力して、筒状部材115と第一入力軸111とを切断させて、第一モータジェネレータ11のロータ11aとエンジン2の駆動軸2aとを切断させる(図3のT3)。
ステップS41において、制御部18(同期制御部)は、出力軸回転速度センサ173及び第一モータ回転速度センサ172からの検出結果に基づいて、第一モータ回転速度Nmg1が第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期するように、インバータ装置16に指令を出力して、第一モータジェネレータ11を制御する(図3のT3〜T4)。
ステップS42において、制御部18(第一エンジン制御部)は、エンジン回転速度センサ171及び第一モータ回転速度センサ172からの検出結果に基づいて、エンジン2に指令を出力して、エンジン回転速度Nengが第一モータ回転速度Nmg1よりも遅くなるようにエンジン2を制御する(図3のT3〜T4)。これにより、ワンウエイクラッチ161がフリー状態となる。
ステップS43において、制御部18は、出力軸回転速度センサ173及び第一モータ回転速度センサ172からの検出結果に基づいて、第一モータ回転速度Nmg1が第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期したと判断した場合には(ステップS43:YES)、プログラムをステップS44に進める。一方で、制御部18は、第一モータ回転速度Nmg1が第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期していないと判断した場合には(ステップS43:NO)、プログラムをステップS41に戻す。
ステップS44において、制御部18(接続部)は、第一接続機構191に指令を出力して、筒状部材115と第一ドライブギヤ131とを接続させて、第一モータジェネレータ11のロータ11aと第一ドライブギヤ131とを接続させる(図3のT4)。そして、制御部18は、インバータ装置16に指令を出力して、第一モータジェネレータ11の駆動を停止させる。
ステップS51において、制御部18(第二エンジン制御部)は、エンジン回転速度センサ171及び出力軸回転速度センサ173からの検出結果に基づいて、エンジン回転速度Nengが第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期するように、つまり、第一入力軸111の回転速度が筒状部材115(接続部材)の回転速度に同期するように、エンジン2を制御する(図3のT5〜T6)。
ステップS52において、制御部18は、エンジン回転速度センサ171及び出力軸回転速度センサ173からの検出結果に基づいて、エンジン回転速度Nengが第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期していると判断した場合には(ステップS52:YES、図3のT6)、プログラムをステップS61に進める。一方で、制御部18は、エンジン回転速度Nengが第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期していないと判断した場合には(ステップS52:NO)、プログラムをステップS51に戻す。なお、エンジン回転速度Nengが第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期すると、第一入力軸111の回転速度が筒状部材115(接続部材)の回転速度に同期し、ワンウエイクラッチ161がロックし、第一入力軸111と筒状部材115とが接続され、エンジン2の駆動軸2aが第二出力軸122に接続される。
ステップS61において、制御部18は、ハイブリッド車両用駆動装置1が出力するトルクが要求トルクTrdとなるように、上述したエンジン走行モード、パラレルLモード、及びパラレルHモードのいずれかにモードを変更し、エンジン2、第一モータジェネレータ11、及び第二モータジェネレータ12を制御する。図3に示す例では、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2による駆動輪21L、21Rの駆動(アシスト)が停止される。制御部18は、ステップS61が終了すると、プログラムをステップS11に戻す。
(本実施形態の効果)
以上の説明から明らかなように、制御部18(第一エンジン制御部)によって、エンジン回転速度Nengは、第一モータ回転速度Nmg1よりも遅い回転速度に維持されている状態で(図3のT3〜T4)、第一接続機構191によって、筒状部材115(接続部材)と第一ドライブギヤ131(回転部材)とが接続されて(図3のT4)、第一モータジェネレータ11のロータ11aが第一ドライブギヤ131(回転部材)に接続される。これにより、第一モータジェネレータ11が第一ドライブギヤ131(回転部材)に接続される際に、エンジン2の慣性力が第一接続機構191や第一ドライブギヤ131(回転部材)に入力されない。このため、第一接続機構191を構成する第一ハブ191a、第一係合部材191b及び第一スリーブ191dや、第一ドライブギヤ131(回転部材)よりも駆動輪21L、21R側の部材に過大な力が作用することなく、ハイブリッド車両用駆動装置1の変速を行うギヤ等の部材に過大な力が作用しない。
また、制御部18(第二エンジン制御部)によって、第一入力軸111の回転速度が筒状部材115(接続部材)の回転速度に同期するように、エンジン2が制御される。そして、第一入力軸111の回転速度が筒状部材115(接続部材)の回転速度に同期すると(図3のT6)、ワンウエイクラッチ161によって、第一入力軸111と筒状部材115(接続部材)とが接続されて、エンジン2の駆動軸2aが、ワンウエイクラッチ161、筒状部材115(接続部材)、及び第一接続機構191を介して第一ドライブギヤ131(回転部材)に接続されて、第二出力軸122に接続される。つまり、第一入力軸111と筒状部材115(接続部材)との回転速度差が無い状態で、ワンウエイクラッチ161を介して第一入力軸111と筒状部材115(接続部材)とが接続される。このため、エンジン2が第二出力軸122に接続される際に、エンジン2の慣性力が筒状部材115(接続部材)に入力されないので、筒状部材115(接続部材)よりも駆動輪21L、21R側の部材である第一ハブ191a、第一スリーブ191d、第一係合部材191b、第一ドライブギヤ131、及びオーバードライブドリブンギヤ149に過大な力が作用することなく、ハイブリッド車両用駆動装置1の変速を行うギヤ等の部材に過大な力が作用しない。
また、第一モータジェネレータ11は応答性が良いので、短時間で、第一モータ回転速度Nmg1を第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期させて、第一接続機構191によって、第一モータジェネレータ11のロータ11aを第一ドライブギヤ131に接続させることができる。また、第一モータジェネレータ11のロータ11aが第一ドライブギヤ131に接続された後に、第一入力軸111の回転速度が筒状部材115(接続部材)の回転速度に同期するように、エンジン2が制御されることにより、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2の駆動軸2aが第二出力軸122に接続される。これにより、クラッチの断接により、エンジン2の駆動軸2aが第二出力軸122に接続される構成と比較して、短時間で、エンジン2が第二出力軸122に接続される。これらの結果、短時間で、ハイブリッド車両用駆動装置1のモードの変更が完了し、運転者が違和感を覚えない。
「エンジン接続制御」の実行中において、制御部18(駆動力アシスト部)は、第二モータジェネレータ12によって駆動輪21L、21Rを駆動させる(図3のT1〜T6)。このため、「エンジン接続制御」の実行中において、車両Vの減速が抑制され、運転者が違和感を覚えない。
(別の実施形態)
以上の説明した実施形態では、第一接続機構191〜第三接続機構193は、ドグクラッチである。しかし、第一接続機構191〜第三接続機構193は、シンクロナイザー機構であっても差し支え無い。また、第二接続機構192と第三接続機構193は同一のアクチュエータで作動させることも可能である。
以上の説明した実施形態では、制御部18は、出力軸回転速度センサ173によって検出された出力軸回転速度Noに基づいて、第一ドライブギヤ回転速度Ng1を演算している。しかし、第一ドライブギヤ131の回転速度を検出するセンサによって第一ドライブギヤ回転速度Ng1を得る実施形態であっても差し支え無い。或いは、第一ドライブギヤ131と連動する部材の回転速度を検出するセンサからの検出結果に基づいて、制御部18が、第一ドライブギヤ回転速度Ng1を演算する実施形態であっても差し支え無い。
2…エンジン、11…第一モータジェネレータ、12…第二モータジェネレータ、18…制御部(同期制御部、第一エンジン制御部、接続部、第二エンジン制御部、駆動力アシスト部)、111…第一入力軸(入力軸)、115…筒状部材(接続部材)、122…第二出力軸(出力軸)、131…第一ドライブギヤ(回転部材)、161…ワンウエイクラッチ、191…第一接続機構(接続機構)

Claims (2)

  1. 第一モータジェネレータと、
    第二モータジェネレータと、
    エンジンが回転連結された入力軸と、
    駆動輪及び前記第二モータジェネレータが回転連結された出力軸と、
    前記出力軸に回転連結された回転部材と、
    前記第一モータジェネレータが接続された接続部材と、
    前記接続部材と前記回転部材とを断接する接続機構と、
    前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度よりも速い場合に、前記入力軸と前記接続部材とを接続し、前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度よりも遅い場合に、前記入力軸と前記接続部材とを切断するワンウエイクラッチと、
    前記接続機構によって前記接続部材と前記回転部材とを接続させた後に、前記ワンウエイクラッチによって前記エンジンを前記回転部材に接続させるエンジン接続制御の実行中において、前記第一モータジェネレータの回転速度を前記回転部材の回転速度に同期させる同期制御部と、
    前記エンジン接続制御の実行中において、前記同期制御部によって、前記第一モータジェネレータの回転速度を前記回転部材の回転速度に同期させている間に、前記エンジンの回転速度を前記第一モータジェネレータの回転速度よりも遅い回転速度に維持する第一エンジン制御部と、
    前記エンジン接続制御の実行中において、前記同期制御部によって、前記第一モータジェネレータの回転速度が前記回転部材の回転速度に同期された後に、前記接続機構によって、前記接続部材と前記回転部材とを接続する接続部と、
    前記エンジン接続制御の実行中において、前記接続部によって、前記接続部材と前記回転部材とが接続された後に、前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度に同期するように、前記エンジンを制御する第二エンジン制御部と、を有するハイブリッド車両用駆動装置。
  2. 前記エンジン接続制御の実行中において、前記第二モータジェネレータによって前記駆動輪を駆動させる駆動力アシスト部を有する請求項1に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
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