JP2021160451A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御パラメータの指令値に大きな変動があった場合にダウンシフトを実行することによる異常事態の発生を未然に防ぐことができるハイブリッド車両の駆動装置を提供すること。【解決手段】制御部４は、ダウンシフト指令と共に各種制御パラメータの指令値を出力し、その指令値に対する各種パラメータが目標挙動範囲内にあるか否かを判定し、各種パラメータが目標挙動範囲内にあるときにはダウンシフトを実行し、各種パラメータが目標挙動範囲内にない場合には挙動修正を実行し、挙動修正によって各種パラメータが目標挙動範囲内に復帰したか否かを判定し、各種パラメータが目標挙動範囲内に復帰した場合にはダウンシフトを実行し、復帰しない場合には挙動修正後の各種パラメータが目標挙動範囲に入るように該目標挙動範囲を広げてダウンシフトを実行する。【選択図】図９

Description

本発明は、１つのエンジンと２つのモータジェネレータを備えるハイブリッド車両の駆動装置に関する。

ハイブリッド車両の駆動装置として、主駆動源としてのエンジンから出力される動力を第１モータジェネレータと伝達部材とに分配する動力分割機構と、伝達部材に接続された第２モータジェネレータと、伝達部材と駆動輪との間に設けられた変速機構を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記駆動装置においては、変速機構がブレーキ機構やクラッチ機構などの一対の摩擦係合機構を有し、一方の摩擦係合機構の係合と開放を相互に切り替えることによって、変速機構を高速段または低速段に切り替えるようにしている。

ところで、例えば変速機構を高速段から低速段へと切り替えるダウンシフトに際しては、エンジントルクなどの制御パラメータの指令値が出力され、この指令値に基づいてエンジン回転数などのパラメータが目標値になるように制御される。

特開２０１２−２４０５５１号公報 国際公開第２０１９／１５９６０４号

しかしながら、外乱などの影響によって制御パラメータの指令値が所定の値から大きくズレたような状態でダウンシフトを実行すると、例えば、エンジン回転数が異常に上昇するという問題が発生する可能性がある。このような問題は、特に変速機構に含まれるクラッチ機構の段間比（変速段間の変速比の差）が広い場合に顕著に発生する。

そこで、本発明は、外乱などによって制御パラメータの指令値に大きな変動があった場合にダウンシフトを実行することによる異常事態の発生を未然に防ぐことができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、エンジン（１）と、前記エンジン（１）によって駆動される第１モータジェネレータ（２）と、前記エンジン（１）の動力を分割して前記第１モータジェネレータ（２）と回転体（１４）に伝達する動力分割機構（１０）と、選択的な係合及び開放が可能な第１係合機構（３０）と第２係合機構（４０）を備え、前記回転体（１４）の回転を選択的に変速して変速機出力軸（２７）から動力を出力する変速機構（７０）と、前記変速機出力軸（２７）から出力される動力を車軸（５７）に伝達する動力伝達経路（７１）と、前記動力伝達経路（７１）に接続されたモータ出力軸（３ａ）を有する第２モータジェネレータ（３）と、前記変速機出力軸（２７）と前記モータ出力軸（３ａ）との間に介装され、前記変速機出力軸（２７）に対する前記モータ出力軸（３ａ）の一方向に相対回転を許容し且つ他方向の相対回転を禁止するワンウェイクラッチ（５０）と、前記変速機構（７０）を制御する制御部（４）と、を備えたハイブリッド車両の駆動装置（１００）であって、前記制御部（４）は、ダウンシフト指令と共に各種制御パラメータの指令値を出力し、その指令値に対する各種パラメータが目標挙動範囲内にあるか否かを判定し、各種パラメータが目標挙動範囲内にあるときにはダウンシフトを実行し、各種パラメータが目標挙動範囲内にない場合には第１の挙動修正を実行し、前記第１の挙動修正によって各種パラメータが目標挙動範囲内に復帰したか否かを判定し、各種パラメータが目標挙動範囲内に復帰した場合にはダウンシフトを実行し、復帰しない場合には第２の挙動修正を実行し、該第２の挙動修正後の各種パラメータが目標挙動範囲に入るように該目標挙動範囲を広げてダウンシフトを実行することを特徴とする。

本発明によれば、ダウンシフト時に制御部から出力される制御パラメータの指令値に大きな変動があったために各種パラメータが目標挙動範囲から外れた場合には、第１の挙動修正を実行し、この第１の挙動修正によっても各種パラメータが目標挙動範囲内に入らない場合には、第２の挙動修正によって修正された各種パラメータが目標挙動範囲に入るように該目標挙動範囲を広げてダウンシフトを実行するようにしたため、ダウンシフト実行後における異常事態の発生を未然に防ぐことができる。

ここで、前記第１の挙動修正は、前記第１モータジェネレータ（２）の回転数制御によって前記変速機出力軸（２７）の駆動力を制御することによって実行され、コントローラ（４）は、前記変速機出力軸（２７）の駆動力が目標駆動力範囲にあるか否かを判定し、目標駆動力範囲にあるときにはダウンシフトを実行し、目標駆動力範囲にない場合には、前記第２の挙動修正によって目標駆動力を下げるようにしても良い。

また、前記第１の挙動修正は、前記第１モータジェネレータ（２）による回転数制御に加えて前記第２モータジェネレータ（３）による挙動修正を実行するようにしても良い。

そして、前記第２モータジェネレータ（３）による挙動修正を実行するときには、バッテリ（６）の出力制限を解除するようにしても良い。

さらに、前記第２の挙動修正によって、目標駆動力を下げてダウンシフトを実行する際には次回のダウンシフト時に出力される制御パラメータの指令値を補正するようにしても良い。

本発明によれば、外乱などによって制御パラメータの指令値に大きな変動があった場合にダウンシフトを実行することによる異常事態の発生を未然に防ぐことができるという効果が得られる。

本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の基本構成を示すスケルトン図である。 本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置を構成する要部の接続状態を示すブロック図である。 本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置によって実現可能な車両の走行モードにおけるブレーキ機構、クラッチ機構、ワンウェイクラッチ及びエンジンの動作状態を示す図である。 本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置のＨＶローモードにおけるトルク伝達経路を示すスケルトン図である。 本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置のＨＶハイモードにおけるトルク伝達経路を示すスケルトン図である。 （ａ）はＨＶハイモードにおける動作の一例を示す共線図、（ｂ）はＨＶローモードにおける動作の一例を示す共線図である。 ＨＶローモードとＨＶハイモードの変速マップを示す図である。 ダウンシフト時の各種制御パラメータの指令値と各種パラメータの時間変化を示すタイミングチャートである。 ダウンシフト実行前の処理手順を示すフローチャートである。 第１の挙動修正実行時の各種制御パラメータの指令値と各種制御パラメータの時間変化を示すタイミングチャートである。 第２の挙動修正実行時の各種制御パラメータの指令値と各種制御パラメータの時間変化を示すタイミングチャートである。 本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の別形態を示すスケルトン図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［ハイブリッド車両の駆動装置の基本構成］
図１は本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の基本構成を示すスケルトン図であり、本実施の形態に係るハイブリッド車両は、ＦＦ（エンジン前置き前輪駆動）車両であって、その駆動装置１００は、駆動源として１つのエンジン（ＥＮＧ）１と２つの第１及び第２モータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）２，３と、動力分割用の第１遊星ギヤ機構１０と、変速用の第２遊星ギヤ機構２０を備えている。

前記エンジン１は、スロットルバルブによって計量された吸入空気とインジェクタから噴射される燃料とが適当な割合で混合された混合気の燃焼によって発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換するものであって、該エンジン１の回転動力は、軸線ＣＬ１に沿って配置された出力軸１ａへと出力されて該出力軸１ａが所定の速度で回転駆動される。なお、エンジン１におけるスロットルバルブの開度（スロットル開度）、インジェクタによる燃料噴射量（噴射時期と噴射時間）、点火時期などは、制御部を構成するコントローラ（ＥＣＵ）４によって制御される。

また、前記第１及び第２モータジェネレータ２，３は、同軸上において軸方向に所定距離だけ離間した位置に配置されており、これらはケース７内に収容されている。ここで、これらの第１及び第２モータジェネレータ２，３は、エンジン１の出力軸１ａの軸線ＣＬ１を中心として回転可能なロータと、各ロータの周囲に固定された円筒状のステータをそれぞれ備えており、モータ（電動機）またはジェネレータ（発電機）として機能することができる。

すなわち、第１及び第２モータジェネレータ２，３は、バッテリ（ＢＡＴ）６から電力制御ユニット（ＰＣＵ）５を介して各ステータのコイルに電力が供給されると、各ロータの回転軸２ａ，３ａがそれぞれ回転駆動されるためにモータ（電動機）として機能する。

他方、第１及び第２モータジェネレータ２，３の回転軸２ａ，３ａが外力によってそれぞれ回転駆動されると、各ロータが回転して第１及び第２モータジェネレータ２，３がジェネレータ（発電機）として機能し、これらの第１及び第２モータジェネレータ２，３によって発電された電力は、電力制御ユニット５を介してバッテリ６に蓄電される。なお、ハイブリッド車両の通常走行時、例えば、低速走行時や加速走行時などにおいては、第１モータジェネレータ２は、主としてジェネレータ（発電機）として機能し、第２モータジェネレータ３は、主としてモータ（電動機）として機能する。また、電力制御ユニット５は、不図示のインバータを含んで構成されており、インバータがコントローラ４からの指令によって制御されることによって、第１及び第２モータジェネレータ２，３の出力トルクまたは回生トルクがそれぞれ制御される。

そして、ケース７内の第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３との間の軸方向空間には、第１遊星ギヤ機構１０と第２遊星ギヤ機構２０が軸方向に並列状態で配置されている。具体的には、第１モータジェネレータ２側に第１遊星ギヤ機構１０が配置され、第２モータジェネレータ３側に第２遊星ギヤ機構２０が配置されている。

ここで、第１遊星ギヤ機構１０は、軸線ＣＬ１を中心として回転可能な第１サンギヤ１１と該第１サンギヤ１１の周囲に回転可能に配置された第１リングギヤ１２と、第１サンギヤ１１と第１リングギヤ１２に噛合して自転しながら第１サンギヤ１１の周りを公転可能な複数（図１には１つのみ図示）の第１ピニオンギヤ（遊星ギヤ）１３と、第１ピニオンギヤ１３を回転（自転）可能に支持する第１キャリア１４を備えている。

また、第２遊星ギヤ機構２０も、第１遊星ギヤ機構１０と同様に、軸線ＣＬ１を中心として回転可能な第２サンギヤ２１と、該第２サンギヤ２１の周囲に回転可能に配置された第２リングギヤ２２と、第２サンギヤ２１と第２リングギヤ２２に噛合して自転しながら第２サンギヤ２１の周りを公転可能な複数（図１には１つのみ図示）の第２ピニオンギヤ（遊星ギヤ）２３と、第２ピニオンギヤ２３を回転（自転）可能に支持する第２キャリア２４を備えている。

ところで、エンジン１の出力軸１ａは、第１遊星ギヤ機構１０の第１キャリア１４に連結されており、エンジン１の駆動力は、出力軸１ａから第１キャリア１４を経て第１遊星ギヤ機構１０に入力される。なお、エンジン１の始動時には、第１モータジェネレータ２の駆動力が第１遊星ギヤ機構１０を経てエンジン１に入力され、該エンジン１がクランキングされる。

また、第１遊星ギヤ機構１０の第１キャリア１４は、ケース７の周壁内周面に設けられたワンウェイクラッチ１５に連結されている。ここで、ワンウェイクラッチ１５は、第１キャリア１４の正方向（エンジン１の出力軸１ａの回転方向）の回転を許容し、同第１キャリア１４の逆方向の回転を禁止する機能を果たすものである。このワンウェイクラッチ１５を設けることによって、第１キャリア１４を介してエンジン１に逆方向のトルクが作用することがなく、該エンジン１の逆転を防ぐことができる。

そして、第１遊星ギヤ機構１０の第１サンギヤ１１は、第１モータジェネレータ２のロータの回転軸２ａに連結されており、この第１サンギヤ１１と第１モータジェネレータ２のロータとは一体に回転する。また、第１遊星ギヤ機構１０の第１リングギヤ１２は、第２遊星ギヤ機構２０の第２キャリア２４に連結されており、これらの第１リングギヤ１２と第２キャリア２４とは一体に回転する。したがって、第１遊星ギヤ機構１０は、エンジン１から第１キャリア１４を経て入力される駆動力を第１サンギヤ１１を経て第１モータジェネレータ２に出力するとともに、第１リングギヤ１２を経て第２キャリア２４に出力することができる。つまり、第１遊星ギヤ機構１０は、エンジン１からの駆動力を第１モータジェネレータ２と第２遊星ギヤ機構２０とに分割して出力することができる。

ところで、第２遊星ギヤ機構２０の第２リングギヤ２２の径方向外側には、軸線ＣＬ１を中心とする円筒状の外側ドラム２５が設けられており、この外側ドラム２５には、第２遊星ギヤ機構２０の第２リングギヤ２２が連結されている。したがって、第２リングギヤ２２と外側ドラム２５とは一体に回転する。

また、外側ドラム２５の径方向外側には、ブレーキ機構（ＢＲ）３０が設けられている。このブレーキ機構３０は、湿式多板式ブレーキとして構成されており、リングプレート状の複数のブレーキプレート（図１には１つのみ図示）３１と同じくリングプレート状の複数のディスクプレート（図１には１つのみ図示）３２を軸方向に交互に配置して構成されている。ここで、各ブレーキプレート３１は、その外周端部がケース７の周壁内周面に軸方向に移動可能に係合している。また、各ディスクプレート３２は、その内周端部が外側ドラム２５の外周面に軸方向に移動可能に係合しており、外側ドラム２５と共に一体に回転する。なお、ケース７の周壁内周面のブレーキ機構３０の近傍には、外側ドラム２５の回転数を検出する非接触式の回転数センサ３５が設けられている。

そして、ブレーキ機構３０には、ブレーキプレート３１とディスクプレート３２とを離間させる方向（ブレーキＯＦＦ方向）に付勢する不図示のリターンスプリングと、このリターンスプリングの付勢力に抗してブレーキプレート３１とディスクプレート３２とを互いに係合する方向（ブレーキＯＮ方向）に押圧する不図示のピストンが設けられている。ここで、ピストンは、油圧制御装置８を介して供給されるオイルの圧力（油圧）によって駆動される。

ブレーキ機構３０において、ピストンに油圧が作用しない状態では、ブレーキプレート３１とディスクプレート３２とが互いに離間して当該ブレーキ機構３０は解除状態（ブレーキＯＦＦ状態）にあり、この状態においては第２リングギヤ２２の回転が許容される。

他方、ピストンに油圧が作用すると、ブレーキプレート３１とディスクプレート３２とが互いに係合してブレーキ機構３０は係合状態（ブレーキＯＮ状態）にあり、この状態では第２リングギヤ２２の回転が阻止される。

また、外側ドラム２５の径方向内側には、軸線ＣＬ１を中心とする円筒状の内側ドラム２６が外側ドラム２５に対向して設けられている。ここで、第２遊星ギヤ機構２０の第２サンギヤ２１は、軸線ＣＬ１に沿って延在する第２遊星ギヤ機構２０の出力軸２７に連結されるとともに、内側ドラム２６に連結されており、したがって、第２サンギヤ２１と出力軸２７及び内側ドラム２６は、一体に回転する。そして、外側ドラム２５と内側ドラム２６との間には、クラッチ機構（ＣＬ）４０が設けられている。

上記クラッチ機構４０は、湿式多板式クラッチとして構成されており、リングプレート状の複数のクラッチプレート（図１には１つのみ図示）４１と同じくリングプレート状の複数のディスクプレート（図１には１つのみ図示）４２を軸方向に交互に配置して構成されている。ここで、各クラッチプレート４１は、その外周端部が外側ドラム２５の内周面に軸方向に移動可能に係合しており、内側ドラム２６と共に一体に回転する。また、各ディスクプレート４２は、その内周端部が内側ドラム２６の外周面に軸方向に移動可能に係合しており、内側ドラム２６と共に一体に回転する。

そして、クラッチ機構４０には、クラッチプレート４１とディスクプレート４２とを離間させる方向（クラッチＯＦＦ方向）に付勢する不図示のリターンスプリングと、このリターンスプリングの付勢力に抗してクラッチプレート４１とディスクプレート４２とを互いに係合する方向（クラッチＯＮ方向）に押圧する不図示のピストンが設けられている。ここで、ピストンは、油圧制御装置８を介して供給されるオイルの圧力（油圧）によって駆動される。

クラッチ機構４０において、ピストンに油圧が作用しない状態では、クラッチプレート４１とディスクプレート４２とが互いに離間して当該クラッチ機構４０は解除状態（クラッチＯＦＦ状態）にあり、この状態においては第２リングギヤ２２に対する第２サンギヤ２１の相対回転が可能となる。このとき、ブレーキ機構３０が係合状態（ブレーキＯＮ状態）となって第２リングギヤ２２の回転が阻止されると、第２キャリア２４に対する出力軸２７の回転が増速される。この状態は、変速段が高速段（ハイ）に切り替わった状態に相当する。

他方、ピストンに油圧が作用すると、クラッチプレート４１とディスクプレート４２とが互いに係合してクラッチ機構４０は係合状態（クラッチＯＮ状態）になり、この状態では第２サンギヤ２１と第２リングギヤ２２とが一体に連結される。このとき、ブレーキ機構３０が解除状態（ブレーキＯＦＦ状態）となって第２リングギヤ２２の回転が許容されると、出力軸２７は、第２キャリア２４と共に一体となって該第２キャリア２４と同一速度で回転する。この状態は、変速段が低速段（ロー）に切り替わった状態に相当する。

ここで、第２遊星ギヤ機構２０とブレーキ機構３０及びクラッチ機構４０は、第２キャリア２４の回転をローとハイの２段階に変速して変速後の回転を出力軸２７から出力する変速機構を構成している。

また、出力軸２７と第２モータジェネレータ３の回転軸３ａとの間にはワンウェイクラッチ（ＯＷＹ）５０が介装されており、出力軸２７は、ワンウェイクラッチ５０を介して軸線ＣＬ１を中心とする出力ギヤ５１に連結されている。ここで、ワンウェイクラッチ５０は、出力軸２７に対する出力ギヤ５１の正方向の回転、すなわち、車両の前進方向に対応する相対回転を許容し、後進方向に対応する相対回転を禁止する。つまり、車両前進方向に対応する出力軸２７の回転速度が出力ギヤ５１の回転速度よりも速いときには、ワンウェイクラッチ５０がロックして出力軸２７と出力ギヤ５１とが一体に回転する。これに対して、車両前進方向に対応する出力ギヤ５１の回転速度が出力軸２７の回転速度よりも速いときには、ワンウェイクラッチ５０が開放（アンロック）され、出力ギヤ５１は、トルクの引き込みを生じることなく出力軸２７に対して自由に回転する。

そして、出力ギヤ５１には、第２モータジェネレータ３のロータの回転軸３ａが連結されており、出力ギヤ５１と第２モータジェネレータ３（回転軸３ａ）とは一体に回転する。ここで、出力軸２７と回転軸３ａとの間にはワンウェイクラッチ５０が介装されているため、出力軸２７に対する回転軸３ａの正方向の相対回転が許容される。すなわち、第２モータジェネレータ３の回転速度が出力軸２７の回転速度よりも速いときには、第２モータジェネレータ３は、出力軸２７（第２遊星ギヤ機構２０）のトルクを引き込むことなく効率よく回転することができる。ここで、ワンウェイクラッチ５０は、回転軸３ａの径方向内側に配置されているため、駆動装置１００の軸方向長さを抑えて該駆動装置１００の小型化を図ることができる。

ところで、第２モータジェネレータ３の径方向内側には、オイルポンプ（ＭＯＰ）６０が配置されており、このオイルポンプ６０は、エンジン１の出力軸１ａに連結されて該エンジン１によって回転駆動される。なお、エンジン１の停止時にオイルの供給が必要なときには、バッテリ６から電力の供給を受けて電動ポンプ（ＥＯＰ）６１が駆動され、該電動ポンプ６１から必要なオイルが供給される。

また、出力ギヤ５１には、軸線ＣＬ１に対して平行に配置されたカウンタ軸５２に取り付けられた大径ギヤ５３が噛合しており、この大径ギヤ５３を経てカウンタ軸５２にトルクが伝達される。そして、カウンタ軸５２に伝達されたトルクは、小径ギヤ５４を介して差動装置５５のリングギヤ５６に伝達され、差動装置５５によって分配されて左右の車軸５７へと伝達される。このため、左右の車軸５７に取り付けられた左右の前輪（図１には一方のみ図示）１０１が回転駆動されて車両が走行する。ここで、回転軸３ａ、出力ギヤ５１、大径ギヤ５３、小径ギヤ５４、差動装置５５などが出力軸２７から車軸５７へと至る動力伝達経路７１を構成している。

ところで、前記油圧制御装置８は、電気信号によって作動する不図示の電磁弁や電磁比例弁などの制御弁を備えており、これらの制御弁は、コントローラ４からの指令によって作動してブレーキ機構３０やクラッチ機構４０などへの圧油の流れを制御する。これによってブレーキ機構３０やクラッチ機構４０のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。

また、前記コントローラ（ＥＣＵ）４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の周辺回路などを備える演算処理装置を含んで構成されており、エンジン制御用ＥＣＵ４ａと、変速機構制御用ＥＣＵ４ｂと、モータジェネレータ制御用ＥＣＵ４ｃを備えている。

そして、コントローラ４には、外側ドラム２５の回転数を検出する回転数センサ３５と、車速を検出する車速センサ３６と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３７と、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ３８などからの信号が入力される。すると、コントローラ４は、入力信号に基づいて、予め定められた車速とアクセル開度などによって規定される駆動力特性を示す駆動力マップにしたがって走行モードを決定する。また、コントローラ４は、車両が走行モードに応じて走行するようにスロットルバルブ開度調整用アクチュエータと、燃料噴射用インジェクタと、電力制御ユニット５と、油圧制御装置８などに制御信号を出力し、エンジン１、第１及び第２モータジェネレータ２，３及びブレーキ機構３０とクラッチ機構４０の動作を制御する。

ここで、駆動装置１００を構成する要部の接続状態を図２に示す。

図２に示すように、エンジン（ＥＮＧ）１には動力分割用の第１遊星ギヤ機構１０が接続されており、第１遊星ギヤ機構１０には、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２と変速用の第２遊星ギヤ機構２０が接続されている。そして、第２遊星ギヤ機構２０には、ワンウェイクラッチ（ＯＷＹ）５０を介して第２モータジェネレータ（ＭＧ２）３が接続されており、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）３に駆動輪である前輪１０１が接続されている。

［車両の走行モード］
次に、駆動装置１００によって実現可能な車両の走行モードの例と、各走行モードに対応するブレーキ機構（ＢＲ）３０、クラッチ機構（ＣＬ）４０、ワンウェイクラッチ（ＯＷＹ）５０及びエンジン（ＥＮＧ）１の動作状態を図３に表形式にて示す。

図３には、代表的な走行モードとして、ＥＶモード、Ｗモータモード、シリーズモード及びＨＶモードが示されている。ここで、ＨＶモードは、ローモード（ＨＶローモード）とハイモード（ＨＶハイモード）とに分類される。なお、図３においては、ブレーキ機構（ＢＲ）３０のＯＮ（係合）、クラッチ機構（ＣＬ）４０のＯＮ（係合）、ワンウェイクラッチ（ＯＷＹ）５０のロック及びエンジン（ＥＮＧ）１の作動をそれぞれ○印で示し、ブレーキ機構（ＢＲ）３０のＯＦＦ（開放）、クラッチ機構（ＣＬ）４０のＯＦＦ（開放）、ワンウェイクラッチ（ＯＷＹ）５０のアンロック（開放）及びエンジン（ＥＮＧ）１の停止をそれぞれ×印で示している。

ここでは、各種走行モードのうち、ＨＶモードについてのみ説明する。

ＨＶモードは、エンジン１の駆動力と第２モータジェネレータ３の駆動力の双方によって車両が走行するモードであり、このＨＶモードには、さらにＨＶローモードとＨＶハイモードとがある。ここで、ＨＶローモードは、定速からの全開加速走行に対応するモードであり、ＨＶハイモードは、ＥＶ走行後の常用運転に対応するモードである。

（ＨＶローモード）
図３に示すように、ＨＶローモードにおいては、コントローラ４からの指令によってブレーキ機構３０がＯＦＦ且つクラッチ機構４０がＯＮされ、ＨＶハイモードにおいては、逆にブレーキ機構３０がＯＮ且つクラッチ機構４０がＯＦＦされるが、このとき、エンジン１が駆動されるとともに、ワンウェイクラッチ５０がロック状態（係合状態）にある。

ここで、ＨＶローモードにおけるトルク伝達経路を図４のスケルトン図において示す。

図４に示すように、ＨＶローモードにおいては、エンジン１から出力されるトルクの一部が第１サンギヤ１１を経て第１モータジェネレータ２へと伝達され、第１モータジェネレータ２によって発電がなされる。そして、この第１モータジェネレータ２によって発電された電力がバッテリ６に充電され、バッテリ６から第２モータジェネレータ３に駆動電力が供給される。

また、ＨＶローモードにおいては、エンジン１から出力されたトルクの残りは、第１リングギヤ１２、第２キャリア（第２サンギヤ２１及び第２リングギヤ２２と一体に回転する第２キャリア）２４を経て出力軸２７へと伝達されるが、このときの出力軸２７の回転数は、第２キャリア２４の回転数と等しい。そして、出力軸２７に伝達されてトルクは、ロック状態にあるワンウェイクラッチ５０を経て出力ギヤ５１へと伝達され、該出力ギヤ５１からカウンタ軸５２、小径ギヤ５４、リングギヤ５６及び差動機構５５を経て左右の車軸５７へと伝達され、該車軸５７と前輪１０１が回転駆動されて車両が走行する。したがって、このＨＶローモードにおいては、第１モータジェネレータ２による発電によってバッテリ６に十分な残量（ＳＯＣ）を保ちつつ、エンジン１と第２モータジェネレータ３からのトルクによって車両を高トルクで走行させることができる。

（ＨＶハイモード）
次に、ＨＶハイモードにおけるトルク伝達経路を図５のスケルトン図において示す。

図５に示すように、ＨＶハイモードにおいては、ＨＶローモードと同様に、エンジン１から出力されるトルクの一部がサンギヤ１１を経て第１モータジェネレータ２へと伝達される。また、エンジン１から出力されるトルクの残りは、第１リングギヤ１２、第２キャリア２４及び第２サンギヤ２１を経て出力軸２７へと伝達されるが、このときの出力軸２７の回転数は、第２キャリア２４の回転数よりも大きい。つまり、第２キャリア２４の回転が増速されて第２サンギヤ２１と出力軸２７に伝達される。

そして、出力軸２７へと伝達されたトルクは、ロック状態にあるワンウェイクラッチ５０を経て出力ギヤ５１へと伝達され、第２モータジェネレータ３から出力されるトルクと共に出力ギヤ５１からカウンタ軸５２、小径ギヤ５４、リングギヤ５６及び差動機構５５を経て左右の車軸５７へと伝達され、該車軸５７と前輪１０１が回転駆動されて車両が走行する。したがって、このＨＶハイモードにおいては、バッテリ６に十分な残量（ＳＯＣ）を保ちつつ、エンジン１と第２モータジェネレータ３からのトルクによって車両がＨＶローモードよりは低いもののＥＶモードよりは高いトルクで走行することができる。ここで、このＨＶハイモードにおいては、第２遊星ギヤ機構２０で増速されるため、車両は、ＨＶローモードよりもエンジン１の回転数を抑えて走行することができる。

ところで、ＨＶハイモードからＨＶローモードへの変速動作（ダウンシフト）とこれとは逆のＨＶローモードからＨＶハイモードへの変速動作（アップシフト）は、コントローラ４からの指令によって行われるが、本実施の形態に係る駆動装置１００は、ＨＶハイモードからＨＶローモードへの変速動作（ダウンシフト）に特徴を有しているため、以下、これについて説明する。

［ダウンシフト時の制御］
図６（ａ），（ｂ）にＨＶハイモードとＨＶローモードの共線図の一例をそれぞれ示すが、同図中、第１サンギヤ１１、第１キャリア１４、第１リングギヤ１２をそれぞれ「１Ｓ」、「１Ｃ」、「１Ｒ］で示し、第２サンギヤ２１、第２キャリア２４、第２リングギャ２２をそれぞれ「２Ｓ］、「２Ｃ」，「２Ｒ」で示している。また、車両が前進するときの第１リングギヤ２２と第２キャリア２４の回転方向を正方向と定義して「＋」で示すとともに、正方向に作用するトルクを上向きの矢印で示す。

図６（ａ)に示すように、ＨＶハイモードにおいては、コントローラ４からの指令によって油圧制御装置８がブレーキ機構３０とクラッチ機構４０を制御することによって、ブレーキ機構（ＢＲ）３０がＯＮ（係合）されるとともに、クラッチ機構（ＣＬ）４０がＯＦＦ（開放）される。この状態においては、エンジン１によって第１キャリア（１Ｃ）１４が正方向に回転し、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２が回転駆動されて発電するとともに、第１リングギヤ（１Ｒ）１２が正方向に回転する。このとき、第２リングギヤ（２Ｒ）２２の回転は、ブレーキ機構（ＢＲ）３０によって阻止されているため、第２サンギヤ（２Ｓ）２１が第２キャリア（２Ｃ）２４よりも高速で回転する。したがって、車両は、第２サンギヤ（２Ｓ）２１の回転トルクと第２モータジェネレータ（ＭＳ２）３のトルクによって走行する。

車速増加時の要求駆動力が増加すると、コントローラ４は、走行モードを例えばＨＶハイモードからＨＶローモードに切り替える（ダウンシフト）が、図６（ｂ）に示すように、ＨＶローモードにおいては、コントローラ４からの指令によって動作する油圧制御装置８によってブレーキ機構（ＢＲ）３０がＯＦＦ（開放）され、クラッチ機構（ＣＬ）４０がＯＮ（係合）される。この状態では、エンジン１によって第１キャリア（１Ｃ）１４が正方向に回転し、第２モータジェネレータ（ＭＧ１）２が回転駆動されて発電がなされるとともに、第１リングギヤ（１Ｒ）１２が正方向に回転する。このとき、第２キャリア（２Ｃ）２４と第２サンギヤ（２Ｓ）２１及び第２リングギヤ（２Ｒ）２２は一体化しているため、第２サンギヤ（２Ｓ）２１が第２キャリア（２Ｃ）２４と同速度で回転し、この第２サンギヤ（２Ｓ）２１の回転トルクと第２モータジェネレータ（ＭＧ２）３のトルクによって車両が走行する。

ここで、ＨＶローモードとＨＶハイモードの変速マップを図７に示すが、ＨＶローモードとＨＶハイモードの設定は、以下のように車速センサ３６（図１参照）によって検出される車速とアクセル開度センサ３７（図１参照）によって検出されるアクセル開度（ＡＰ）に基づいて以下のように設定される。

すなわち、５０ｋｍ／ｈ以下の車速域においては、アクセル開度（ＡＰ）が４／８を境としてこれよりも大きい領域では走行モードがＨＶローモードに設定され、小さい領域では走行モードがＨＶハイモードに設定される。また、車速が５０ｋｍ／ｈを超える領域においては、アクセル開度（ＡＰ）が５／８を境としてこれよりも大きい領域では走行モードがＨＶローモードに設定され、小さい領域では走行モードがＨＶハイモードに設定される。なお、図７に示す変速マップは一例であって、必ずしもこれに限定される訳ではない。

ここで、ダウンシフト時の制御パラメータの指令値と各種制御パラメータの時間変化を図８のタイミングチャートに示すが、これは制御パラメータの指定値に外乱の影響がなく、ダウンシフトが正常に行われたときの状態を示す。なお、制御パラメータとしては、エンジントルクと第１モータジェネレータ２のトルク（「ＭＧ１トルク」と表示）、ブレーキトルク（「ＢＲトルク」と表示）とクラッチトルク（「ＣＬトルク」と表示）が用いられていた。また、各種パラメータとしては、第２サンギヤ２１の回転数と第２リングギヤ２２の回転数、エンジン１の回転数（「Ｎe回転数」と表示）と第１モータジェネレータ２の回転数（「ＭＧ１回転数」と表示）及び駆動力絶対Ｇ（加減速度）が用いられていた。

而して、ＨＶハイモードからＨＶローモードへのダウンシフトに際しては、図８に示すように、エンジントルクとＭＧ１トルク及びＢＲトルクとＣＬトルクに対して図示のように時間変化する指令値がコントローラ４から出力される。具体的には、ＯＮ（締結）状態にあるブレーキ機構３０から油圧を時間ｔ１まで急激に抜いてＢＲトルクを急減させた後、ブレーキ機構３０に油圧を徐々に供給してＢＲトルクを緩やかに上昇させる。なお、このとき、ＣＬトルクは０を維持しており、エンジントルクは徐々に低下している。このような制御パラメータ（エンジントルク、ＭＧ１トルク、ＢＲトルク及びＣＬトルク）の指令値に対して、各種パラメータ（第２サンギヤ回転数、第２リングギヤ回転数、エンジン回転数Ｎe及びＭＧ１回転数）は、図示のように変化する。

すなわち、ＨＶハイモードにおいて回転が停止していた第２遊星ギヤ機構２０の第２リングギヤ２２が回転を開始してその回転数が徐々に上昇する。そして、この第２リングギヤ２２の回転数が第２サンギヤ２１の回転数に追いついた時点（時間ｔ２）においてクラッチ機構４０への油圧の供給を開始してＣＬトルクを一気に上げてクラッチ機構４０をＯＮ（締結）するとともに、ブレーキ機構３０への油圧の供給を停止してＢＲトルクを０とすることによって該ブレーキ機構３０をＯＦＦ（開放）する。この結果、時間ｔ２においてダウンシフトが完了し、車両は、ＨＶローモードで走行する。そして、ダウンシフトが完了する時間ｔ２までの間においては、エンジン回転数Ｎｅは緩やかに上昇し、第１モータジェネレータ２の回転数（ＭＧ１回転数）は、エンジン１とは逆方向に所定の速度で回転する。

また、車両の乗員が感じる減加速感（「駆動力絶対Ｇ」と表示）は、ブレーキ機構３０とクラッチ機構４０のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられてダウンシフトが完了する時間ｔ２付近で若干変動する。

ところで、以上は制御パラメータ（エンジントルク、ＭＧ１トルク、ＢＲトルク及びＣＬトルク）の指令値が外乱などの影響を受けることなく正常に出力された場合の例について説明したが、本発明は、これらの制御パラメータの指令値が外乱などの影響を受けて所期の値から大きく外れた場合においてダウンシフトを実行する前の処理に特徴を有している。以下、この処理手順を図９に示すフローチャートに基づいて説明する。

ダウンシフトに際してコントローラ４からダウンシフト指令が出力されると（ステップＳ１）、マップ制御によって変速処理がなされ、制御パラメータとしてエンジントルク、ＭＧ１トルク、ＢＲトルク及びＣＬトルクの指令値が求められる（ステップＳ２）。すると、求められた制御パラメータの指令値に対して各種制御パラメータ（第２サンギヤ２１の回転数、第２リングギヤ２２の回転数、エンジン回転数Ｎe、ＭＧ１回転数などが検出され（ステップＳ３）、これらが目標挙動範囲内にあるか否かが判定される（ステップＳ４）。この判定の結果、各種制御パラメータが目標挙動範囲内にある場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には、前述の要領でダウンシフトが実行される（ステップＳ５）。

他方、各種制御パラメータが目標挙動範囲内にない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）には、第１の挙動修正が実行される（ステップＳ６）。この第１の挙動修正は、第１モータジェネレータ２の回転数制御によって出力軸２７の駆動力を制御することによってなされる。そして、このような第１の挙動修正によって各種制御パラメータが目標挙動範囲内に復帰（リカバリ）可能であるか否か、具体的には、第１モータジェネレータ２の回転制御によって制御される出力軸２７の駆動力が目標駆動力の範囲内にあるか否かが判定される（ステップＳ７）。

ここで、図８に示す各区間、すなわち、ＨＶハイモード区間ａ、イナーシャ相ｂ、イナーシャ相ｃ、トルク相ｄ及びＨＶローモード区間ｅにおける各駆動トルクＴ_ＣＯは、それぞれ次式によって算出される。なお、以下の式において、Ｔ_ｉｎはインプットトルク、Ｔ_ｍｇ２はＭＧ２トルク、Ｔ_ｂはブレーキトルク、Ｔ_ｃはクラッチトルク、ｉ_Ｌはローメカレシオ、ｉ_Ｈはハイメカレシオ、ｉ_ｍｇ２はＭＧ２レシオである。また、ブレーキトルクＴ_ｂとクラッチトルクＴ_ｃは、油圧指令に対して予め実験的に算出された数値である。
１）ＨＶハイモード区間ａ：
Ｔ_ＣＯ＝Ｔ_ｉｎ・ｉ_Ｈ＋Ｃ
２）イナーシャ相ｂ：
Ｔ_ＣＯ＝Ｔ_ｂ・ｉ_Ｈ＋Ｔ_ｍｇ２・ｉ_ｍｇ２
３）イナーシャ相ｃ：
Ｔ_ＣＯ＝Ｔ_ｂ・ｉ_Ｈ＋Ｔ_ｍｇ２・ｉ_ｍｇ２
４）トルク相ｄ：
Ｔ_ＣＯ＝Ｔ_ｉｎ・ｉ_Ｌ＋Ｔ_ｂ・（ｉ_Ｌ−ｉ_Ｈ）
５）ＨＶローモード区間ｅ：
Ｔ_ＣＯ＝Ｔ_ｉｎ・ｉ_Ｌ＋Ｔ_ｍｇ２・ｉ_ｍｇ２

ここで、図９に戻ると、ステップＳ７での判定の結果、第２の挙動修正によって各種制御パラメータが目標挙動範囲に入る（各種制御パラメータが正常値にリカバリ可能である）場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、第２モータジェネレータ３による挙動修正が第１モータジェネレータ２による挙動修正に付加されるとともに、バッテリ６の出力制限が解除され（ステップＳ８）、ダウンシフトが実行される（ステップＳ５）。この場合、第２モータジェネレータ３は、バッテリ６からの電力の供給を受けて動作して第１モータジェネレータ２の駆動をアシストするため、バッテリ６の残量（ＳＯＣ）が少なくなっている場合であっても、該バッテリ６の出力制限を解除する。

他方、第１の挙動修正によっても各種制御パラメータが目標挙動範囲に入らない（各種制御パラメータが正常値にリカバリ不能である）場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、第２の挙動修正が実行される（ステップＳ９）。この第２の挙動修正においては、目標挙動範囲が広げられ、具体的には目標駆動力が下げられる。つまり、第１の挙動修正後の出力軸２７の駆動力が目標駆動力の範囲内に入るように該目標駆動力が下げられる。そして、この場合には、制御パラメータのうち目標エンジントルクと目標ブレーキトルク（ＢＲトルク）を次回のダウンシフト時から補正する値に設定する。このようにすることによって、次回のダウンシフト時から異常事態の発生を極力抑えることができる。

そして、その後に処理はステップＳ８へと進み、第２モータジェネレータ３による挙動修正が第１モータジェネレータ２による挙動修正に付加されるとともに、バッテリ６の出力制限が解除され、ダウンシフトが実行される（ステップＳ５）。

ここで、第１の挙動修正実行時と第２の挙動修正実行時の各種制御パラメータの指令値と各種制御パラメータの時間変化を図１０及び図１１にタイミングチャートで示す。なお、これらの図において点線で示す値は挙動修正実行前の値であり、実線で示す値は挙動修正実行後の値である。第１挙動修正によれば、駆動力が低下するものの、目標値を維持しているが（図１０参照）、第２の挙動修正においては、図１１に示すように、駆動力の低下が著しく、目標値を維持することができない。

以上のように、本発明においては、ダウンシフト時に制御部から出力される制御パラメータの指令値に大きな変動があったために各種制御パラメータが目標挙動範囲から外れた場合には、第１の挙動修正を実行し、この第１の挙動修正によっても各種制御パラメータが目標挙動範囲内に入らない場合には、第２の挙動修正によって修正された各種制御パラメータが目標挙動範囲に入るように該目標挙動範囲を広げてダウンシフトを実行するようにしたため、ダウンシフト実行後における異常事態の発生を未然に防ぐことができる。

ここで、本発明に係るハイブリッド車両の別形態を図１２に示す。

すなわち、図１２は本発明の別形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の構成を示すスケルトン図であり、本図においては、図１において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

図１２に示す駆動装置においては、図１に示すブレーキ機構３０とクラッチ機構４０に代えてノーマルクローズ型のブレーキ機構８０を用いており、このような駆動装置に対しても本発明を同様に適用することができる。

なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１ エンジン（ＥＮＧ）
２ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）
３ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）
３ａ 第２モータジェネレータの回転軸（モータ出力軸）
４ コントローラ（制御部）
５ 電力制御ユニット
６ バッテリ
８ 油圧制御装置
１０ 第１遊星ギヤ機構（動力分割機構）
１１ 第１サンギヤ
１２ 第１リングギヤ
１３ 第１ピニオンギヤ
１４ 第１キャリア（回転体）
２０ 第２遊星ギヤ機構
２１ 第２サンギヤ（回転要素）
２２ 第２リングギヤ（回転要素）
２３ 第２ピニオンギヤ
２４ 第２キャリア
２７ 出力軸
３０ ブレーキ機構（第１係合機構）
３６ 車速センサ（車速検出手段）
４０ クラッチ機構（第２係合機構）
５０ ワンウェイクラッチ（ＯＷＹ）
５７ 車軸
７０ 変速機構
７１ 動力伝達経路
１００ 駆動装置

Claims (5)

1. エンジンと、
   前記エンジンによって駆動される第１モータジェネレータと、
   前記エンジンの動力を分割して前記第１モータジェネレータと回転体に伝達する動力分割機構と、
   選択的な係合及び開放が可能な第１係合機構と第２係合機構を備え、前記回転体の回転を選択的に変速して変速機出力軸から動力を出力する変速機構と、
   前記変速機出力軸から出力される動力を車軸に伝達する動力伝達経路と、
   前記動力伝達経路に接続されたモータ出力軸を有する第２モータジェネレータと、
   前記変速機出力軸と前記モータ出力軸との間に介装され、前記変速機出力軸に対する前記モータ出力軸の一方向に相対回転を許容し且つ他方向の相対回転を禁止するワンウェイクラッチと、
   前記変速機構を制御する制御部と、
   を備えたハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記制御部は、
   ダウンシフト指令と共に各種制御パラメータの指令値を出力し、その指令値に対する各種パラメータが目標挙動範囲内にあるか否かを判定し、各種パラメータが目標挙動範囲内にあるときにはダウンシフトを実行し、各種パラメータが目標挙動範囲内にない場合には第１の挙動修正を実行し、
   前記第１の挙動修正によって各種パラメータが目標挙動範囲内に復帰したか否かを判定し、各種パラメータが目標挙動範囲内に復帰した場合にはダウンシフトを実行し、復帰しない場合には第２の挙動修正を実行し、該第２の挙動修正後の各種パラメータが目標挙動範囲に入るように該目標挙動範囲を広げてダウンシフトを実行することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 前記第１の挙動修正は、前記第１モータジェネレータの回転数制御によって前記変速機出力軸の駆動力を制御することによって実行され、
   コントローラは、前記変速機出力軸の駆動力が目標駆動力範囲にあるか否かを判定し、目標駆動力範囲にあるときにはダウンシフトを実行し、目標駆動力範囲にない場合には、前記第２の挙動修正によって目標駆動力を下げることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
3. 前記第１の挙動修正は、前記第１モータジェネレータによる回転数制御に加えて前記第２モータジェネレータによる挙動修正を実行することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
4. 前記第２モータジェネレータによる挙動修正を実行するときには、バッテリの出力制限を解除することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
5. 前記第２の挙動修正によって目標駆動力を下げてダウンシフトを実行する際には次回のダウンシフト時に出力される制御パラメータの指令値を補正することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のハイブリッド車両の駆動装置。

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