JP3744595B2 - 車両の動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の動力伝達装置に係り、特に、動力源から車輪への動力伝達を電気的に遮断する動力遮断手段を有する車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、(b) 電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行時の動力源として備えているハイブリッド車両が知られている。特開平７−６７２０８号公報に記載されている装置はその一例で、上記エンジンおよび電動モータから成る動力源と車輪との間には変速機が設けられている。また、(c) 上記エンジンに連結される第１回転要素、上記電動モータに連結される第２回転要素、および出力部材に連結される第３回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構を備えている、所謂ミックス型のハイブリッド車両が、例えば米国特許ＵＳＰ５２５８６５１号に記載されており、合成分配機構として遊星歯車装置が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなミックス型のハイブリッド車両においては、電動モータを無負荷状態として自由に回転できるようにすると、エンジンから出力部材、更には車輪への動力伝達が不能となるため、シフトレバー等のシフト操作手段がＮ（ニュートラル）レンジやＰ（パーキング）レンジなどの中立レンジへ移動操作された時に、それを電気的に検出して電動モータを無負荷状態とすることにより電気的にニュートラルを成立させることが可能である。しかし、フェールセーフのためのバックアップシステムを構築しようとすると、シフト操作手段が中立レンジへ操作されたことを表す電気信号に基づいて信号処理を行うコントローラや、コントローラからの指令信号に従って作動させられるアクチュエータなどが必要で、装置や制御が複雑になる可能性があった。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、電気的にニュートラルを成立させることが可能な動力伝達装置において、シフト操作手段が中立レンジへ操作された時に確実にニュートラルを成立させることができる簡単且つ安価な装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、(b) 電動モータおよび発電機の少なくとも一方の機能を有するモータジェネレータと、(c) 前記エンジンに連結される第１回転要素、前記モータジェネレータに連結される第２回転要素、および出力部材に連結される第３回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、(d) 前記モータジェネレータを無負荷状態として自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を電気的に遮断する第１動力遮断手段と、(e) シフト操作手段に作動的に連結され、そのシフト操作手段の中立レンジへの移動操作に連動して機械的に油圧回路を切り換えることにより、前記合成分配機構と直列に前記出力部材と車輪との間に配設された自動変速機のクラッチを解放してその出力部材から車輪への動力伝達を遮断する第２動力遮断手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の動力伝達装置においては、動力伝達を電気的に遮断する第１動力遮断手段とは別に動力伝達を機械的に遮断する第２動力遮断手段が設けられ、シフト操作手段が中立レンジへ操作された時には、少なくとも第２動力遮断手段によって動力伝達が遮断される。その場合に、第２動力遮断手段は、シフト操作手段の中立レンジへの移動操作に連動して機械的に油圧回路を切り換えることにより、すなわち外部動力を必要とすることなく、自動変速機のクラッチを解放して動力源から車輪への動力伝達を遮断するようになっているため、その動力伝達を確実に遮断できるとともに、電気的に遮断する第１動力遮断手段にバックアップシステムを構築する場合に比較して、アクチュエータや複雑な制御等が不要で装置が簡単且つ安価に構成される。
【０００８】
また、本発明は、エンジンが動力源に相当し、合成分配機構に接続されたモータジェネレータが第１動力遮断手段によって無負荷状態とされることにより、エンジンから出力部材、自動変速機、更に車輪への動力伝達が電気的に遮断されるとともに、モータジェネレータに回生制動トルクまたは逆回転トルクが加えられることにより、そのトルクに応じてエンジンから車輪へ動力伝達が行われる電気式トルコン方式のハイブリッド車両に関するものであり、シフト操作手段が中立レンジへ移動操作された時には、上記電気式トルコンとは別個にシフト操作手段の移動操作に連動して第２動力遮断手段によって機械的に自動変速機の動力伝達が遮断される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ここで、第２動力遮断手段は、例えばプッシュプルケーブルやリンク機構などの連動手段を介して機械的にシフト操作手段に連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路が切り換えられるように構成される。
【００１０】
シフト操作手段が中立レンジへ操作されると、上記第２動力遮断手段によって動力伝達が遮断されるため、第１動力伝達手段は必ずしも中立レンジで動力伝達を遮断するように構成される必要はない。
【００１１】
本発明は、電気式トルコン方式のハイブリッド車両に関するものであり、好適には(a) 前記エンジンと第１回転要素との間を接続、遮断する第１クラッチと、(b) 前記合成分配機構の２つの回転要素を連結してその合成分配機構を一体回転させる第２クラッチとを有して構成され、前記第１動力遮断手段は、第１クラッチを係合し、第２クラッチを解放し、モータジェネレータを無負荷状態とすることにより電気的にニュートラルを成立させるように構成される。なお、このようなハイブリッド車両は、第１クラッチを解放し、第２クラッチを係合し、モータジェネレータを動力源として走行するモータ走行モード、第１クラッチを係合し、第２クラッチを係合し、モータジェネレータを無負荷状態とし、エンジンを動力源として走行するエンジン走行モードなど、種々の運転モードで走行することが可能である。
【００１２】
前記合成分配機構は、遊星歯車装置や傘歯車式の差動装置など、作動的に連結されて相対回転させられる３つの回転要素を有して、機械的に力の合成、分配を行うことができるもので、遊星歯車装置が好適に用いられる。遊星歯車装置を用いた場合、リングギヤを前記第１回転要素とし、サンギヤを前記第２回転要素とし、キャリアを前記第３回転要素とすることが望ましい。
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例である動力伝達装置としてのハイブリッド駆動装置１０の骨子図である。
【００１４】
図１において、このハイブリッド駆動装置１０はＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両用のもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエンジン１２と、電気エネルギーによって作動する電動モータおよび発電機（ジェネレータ）として機能するモータジェネレータ１４と、シングルピニオン型の遊星歯車装置１６と、自動変速機１８とを車両の前後方向に沿って備えており、出力軸１９から図示しないプロペラシャフトや差動装置などを介して左右の駆動輪（後輪）へ駆動力を伝達する。
【００１５】
遊星歯車装置１６は機械的に力を合成分配する合成分配機構で、モータジェネレータ１４と共に電気式トルコン２４を構成しており、その第１回転要素に対応するリングギヤ１６ｒは第１クラッチＣＥ₁ を介してエンジン１２に連結され、その第２回転要素に対応するサンギヤ１６ｓはモータジェネレータ１４のロータ軸１４ｒに連結され、その第３回転要素に対応するキャリア１６ｃは自動変速機１８の入力軸２６に連結されている。また、サンギヤ１６ｓおよびキャリア１６ｃは第２クラッチＣＥ₂ によって連結されるようになっている。
【００１６】
なお、エンジン１２の出力は、回転変動やトルク変動を抑制するためのフライホイール２８およびスプリング、ゴム等の弾性部材によるダンパ装置３０を介して第１クラッチＣＥ₁ に伝達される。第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ は、何れも油圧アクチュエータによって係合、解放される摩擦式の多板クラッチである。
【００１７】
自動変速機１８は、前置式オーバードライブプラネタリギヤユニットから成る副変速機２０と、単純連結３プラネタリギヤトレインから成る前進４段、後進１段の主変速機２２とを組み合わせたものである。
【００１８】
具体的には、副変速機２０はシングルピニオン型の遊星歯車装置３２と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチＣ₀ 、ブレーキＢ₀ と、一方向クラッチＦ₀ とを備えて構成されている。
【００１９】
また、主変速機２２は、３組のシングルピニオン型の遊星歯車装置３４、３６、３８と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチＣ₁ , Ｃ₂ 、ブレーキＢ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ，Ｂ₄ と、一方向クラッチＦ₁ ，Ｆ₂ とを備えて構成されている。
【００２０】
自動変速機１８は、図２に示されるソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４の励磁、非励磁により油圧回路４０が切り換えられたり、図４に示されているように、シフトレバー４２にプッシュプルケーブル４３などの連動手段を介して連結されたマニュアルシフトバルブ４４により油圧回路４０が機械的に切り換えられることによって、クラッチＣ₀ ，Ｃ₁ ，Ｃ₂ 、ブレーキＢ₀ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ，Ｂ₄ がそれぞれ係合、解放制御され、図３に示されているようにニュートラル（Ｎ）と前進５段（１ｓｔ〜５ｔｈ）、後進１段（Ｒｅｖ）の各変速段が成立させられる。ニュートラル（Ｎ）は動力伝達の遮断状態である。
【００２１】
前進変速段の変速比は１ｓｔから５ｔｈとなるに従って段階的に小さくなり、４ｔｈの変速比ｉ₄ ＝１であり、５ｔｈの変速比ｉ₅ は、副変速機２０の遊星歯車装置３２のギヤ比をρ（＝サンギヤの歯数Ｚ_S ／リングギヤの歯数Ｚ_R ＜１）とすると１／（１＋ρ）となる。また、後進変速段Ｒｅｖの変速比ｉ_R は、遊星歯車装置３６、３８のギヤ比をそれぞれρ₂ 、ρ₃ とすると１−１／ρ₂ ・ρ₃ である。図３に各変速段の変速比の一例を示している。
【００２２】
なお、自動変速機１８や電気式トルコン２４は、中心線に対して略対称的に構成されており、図１では中心線の下半分が省略されている。また、図３のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッチの欄の「○」は係合、「●」はシフトレバー４２がエンジンブレーキレンジ、たとえば「３」、「２」、及び「Ｌ」レンジ等の低速レンジへ操作された場合に係合、そして、空欄は非係合を表している。
【００２３】
ここで、本発明の特徴となるマニュアルシフトバルブ４４の作動を具体的に説明する。マニュアルシフトバルブ４４には、油路４５を介して図示しないプライマリレギュレータバルブよりライン圧が加えられている。シフトレバー４２が、中立レンジとしてのＮレンジ或いはＰレンジへ操作されている場合には、スプール４６によって油路４５から油路４７及び油路４８への流路が塞がれるため、クラッチＣ₁ 、Ｃ₂ の何れにも油圧が供給されずに機械的にニュートラルが成立させられるのである。このマニュアルシフトバルブ４４は第２動力遮断手段に相当する。
【００２４】
一方、シフトレバー４２がＤレンジ或いはエンジンブレーキレンジへ操作されている場合には、スプール４６の動きに合わせて油路４７が導通されるため、クラッチＣ₁ （フォワードクラッチ）へ油圧が供給されて機械的に前進状態が成立させられ、また、シフトレバー４２がＲレンジへ操作されている場合には、スプール４６の動きに合わせて油路４８が導通されるため、クラッチＣ₂ （ダイレクトクラッチ）へ油圧が供給されて機械的に後進状態が成立させられるのである。
【００２５】
図５は、シフトレバー４２の操作位置を示している。図において、車両の前後方向の６つの操作位置と車両の左右方向の２つの操作位置との組み合わせにより、シフトレバー４２を８つの操作位置へ操作可能に支持する図示しない支持装置によってシフトレバー４２が支持されている。尚、図において、車両の前後方向の６つの操作位置がそれぞれ図４のＰレンジ〜Ｌレンジに対応している。
【００２６】
ハイブリッド駆動装置１０は、図２に示されるようにハイブリッド制御用コントローラ５０及び自動変速制御用コントローラ５２を備えている。これらのコントローラ５０、５２は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、それぞれ図２のようにアクセル操作量θ_AC等の各種の情報を読み込むと共に、予め設定されたプログラムに従って信号処理を行う。
【００２７】
前記エンジン１２は、ハイブリッド制御用コントローラ５０によってスロットル弁開度や燃料噴射量、点火時期などが制御されることにより、運転状態に応じて出力が制御される。
【００２８】
前記モータジェネレータ１４は、図６に示すようにＭ／Ｇ制御器（インバータ）５６を介してバッテリー等の蓄電装置５８に接続されており、ハイブリッド制御用コントローラ５０により、その蓄電装置５８から電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転駆動される回転駆動状態と、回生制動（モータジェネレータ１４自体の電気的な制動トルク）によりジェネレータとして機能して蓄電装置５８に電気エネルギーを充電する充電状態と、ロータ軸１４ｒが自由回転することを許容する無負荷状態とに切り換えられる。
【００２９】
また、前記第１クラッチＣＥ₁ 及び第２クラッチＣＥ₂ は、ハイブリッド制御用コントローラ５０により電磁弁等を介して油圧回路４０が切り換えられることにより、係合或いは解放状態が切り換えられる。
【００３０】
また、電圧変換制御装置６２は、例えばチョッパ回路であり、ハイブリッド制御用コントローラ５０の制御の下に、蓄電装置５８の放電出力をより低い電圧に変換して蓄電装置６４側に供給したり、或いは蓄電装置６４の放電出力をより高い電圧に変換して蓄電装置５８側に供給する。
【００３１】
また、電動モータ制御装置６６は、ハイブリッド制御用コントローラ５０の制御の下に電動モータ６８の出力を制御する。尚、電動モータ６８は、蓄電装置６４の放電出力により駆動されているから、補機７０はエンジン１２及びモータジェネレータ１４の状態如何に拘らず駆動できる。
【００３２】
前記自動変速機１８は、自動変速制御用コントローラ５２によって前記ソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４、リニアソレノイドバルブＳＬＵ、ＳＬＴ、ＳＬＮの励磁状態が制御され、油圧回路４０が切り換えられたり油圧制御が行われることにより、運転状態に応じて変速段が切り換えられる。
【００３３】
上記ハイブリッド制御用コントローラ５０は、例えば本願出願人が先に出願した特願平７−２９４１４８号に記載されているように、図７に示すフローチャートに従って図８に示す９つの運転モードの１つを選択し、その選択したモードでエンジン１２及び電気式トルコン２４を作動させる。
【００３４】
尚、ハイブリッド制御用コントローラ５０には、エンジントルクＴ_E やモータトルクＴ_M 、エンジン回転数Ｎ_E 、モータ回転数Ｎ_M 、車速Ｖ（自動変速機１８の出力軸回転数Ｎ_O に対応）、アクセル操作量θ_AC、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ 、蓄電装置６４の蓄電量ＳＯＣ₂ 、ブレーキのＯＮ、ＯＦＦ、シフトレバー４２の操作レンジ、始動スイッチ７２のＯＮ、ＯＦＦなどに関する情報が、種々の検出手段などから供給されるようになっている。
【００３５】
図７において、ステップＳ１ではエンジン始動要求があったか否かを、例えばエンジン１２を動力源として走行したり、エンジン１２によりモータジェネレータ１４を回転駆動して蓄電装置５８を充電したりするために、エンジン１２を始動すべき旨の指令があったか否かを判断する。
【００３６】
ここで、始動要求があればステップＳ２でモード９を選択する。モード９は、図８から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を係合（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、モータジェネレータ１４により遊星歯車装置１６を介してエンジン１２を回転駆動すると共に、燃料噴射などのエンジン始動制御を行ってエンジン１２を始動する。
【００３７】
このモード９は、車両停止時には前記自動変速機１８をニュートラルにして行われ、モード１のように第１クラッチＣＥ₁ を解放したモータジェネレータ１４のみを動力源とする走行時には、第１クラッチＣＥ₁ を係合すると共に走行に必要な要求出力以上の出力でモータジェネレータ１４を作動させ、その要求出力以上の余裕出力でエンジン１２を回転駆動することによって行われる。
【００３８】
また、車両走行時であっても、一時的に自動変速機１８をニュートラルにしてモード９を実行することも可能である。このようにモータジェネレータ１４によってエンジン１２が始動させられることにより、始動専用のスタータ（電動モータなど）が不要となり、部品点数が少なくなって装置が安価となる。
【００３９】
一方、ステップＳ１の判断が否定された場合、すなわちエンジン始動要求がない場合には、ステップＳ３を実行することにより、制動力の要求があるか否かを、例えばブレーキがＯＮか否か、シフトレバー４２の操作レンジがＬや２などのエンジンブレーキレンジ（低速変速段のみで変速制御を行うと共にエンジンブレーキや回生制動が作用するレンジ）で、且つアクセル操作量θ_ACが０か否か、或いは単にアクセル操作量θ_ACが０か否か、等によって判断する。
【００４０】
この判断が肯定された場合にはステップＳ４を実行する。ステップＳ４では、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が予め定められた最大蓄電量Ｂ以上か否かを判断し、ＳＯＣ₁ ≧ＢであればステップＳ５でモード８を選択し、ＳＯＣ₁ ＜ＢであればステップＳ６でモード６を選択する。最大蓄電量Ｂは、蓄電装置５８に電気エネルギーを充電することが許容される最大の蓄電量で、蓄電装置５８の充放電効率などに基づいて例えば８０％程度の値が設定される。
【００４１】
上記ステップＳ５で選択されるモード８は、図８に示されるように第１クラッチＣＥ₁ を係合（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、モータジェネレータ１４を無負荷状態とし、エンジン１２を停止状態すなわちスロットル弁を閉じると共に燃料噴射量を０とするものであり、これによりエンジン１２の引き擦り回転による制動力、すなわちエンジンブレーキが車両に作用させられ、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。また、モータジェネレータ１４は無負荷状態とされ、自由回転させられるため、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が過大となって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【００４２】
ステップＳ６で選択されるモード６は、図８から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を解放（ＯＦＦ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、エンジン１２を停止し、モータジェネレータ１４を充電状態とするもので、車両の運動エネルギーでモータジェネレータ１４が回転駆動されることにより、蓄電装置５８を充電するとともにその車両にエンジンブレーキのような回生制動力を作用させるため、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。
【００４３】
また、第１クラッチＣＥ₁ が開放されてエンジン１２が遮断されているため、そのエンジン１２の引き擦りによるエネルギー損失がないとともに、蓄電量ＳＯＣ₁ が最大蓄電量Ｂより少ない場合に実行されるため、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が過大となって充放電効率等の性能を損なうことがない。
【００４４】
一方、ステップＳ３の判断が否定された場合、すなわち制動力の要求がない場合にはステップＳ７を実行し、エンジン発進が要求されているか否かを、例えばモード３などエンジン１２を動力源とする走行中の車両停止時か否か、すなわち車速Ｖに対応する出力軸回転数Ｎ_O ＝０か否か等によって判断する。
【００４５】
この判断が肯定された場合には、ステップＳ８を実行する。ステップＳ８ではアクセルがＯＮか否か、すなわちアクセル操作量θ_ACが略零の所定値より大きいか否かを判断し、アクセルＯＮの場合にはステップＳ９でモード５を選択し、アクセルがＯＮでなければステップＳ１０でモード７を選択する。
【００４６】
上記ステップＳ９で選択されるモード５は、図８から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を係合（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を解放（ＯＦＦ）し、エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４の回生制動トルクを制御することにより、車両を発進させるものである。
【００４７】
具体的に説明すると、遊星歯車装置１６のギヤ比をρ_E とすると、エンジントルクＴ_E ：遊星歯車装置１６の出力トルク：モータトルクＴ_M ＝１：（１＋ρ_E ）：ρ_E となるため、例えばギヤ比ρ_E を一般的な値である０．５程度とすると、エンジントルクＴ_E の半分のトルクをモータジェネレータ１４が分担することにより、エンジントルクＴ_E の約１．５倍のトルクがキャリア１４ｃから出力される。
【００４８】
すなわち、モータジェネレータ１４のトルクの（１＋ρ_E ）／ρ_E 倍の高トルク発進を行うことができるのである。また、モータ電流を遮断してモータジェネレータ１４を無負荷状態とすれば、ロータ軸５６が逆回転させられるだけでキャリア１４ｃからの出力は０となり、車両停止状態となる。
【００４９】
すなわち、この場合の遊星歯車装置１６は発進クラッチおよびトルク増幅装置として機能するのであり、モータトルク（回生制動トルク）Ｔ_M を０から徐々に増大させて反力を大きくすることにより、エンジントルクＴ_E の（１＋ρ_E ）倍の出力トルクで車両を滑らかに発進させることができるのである。
【００５０】
ここで、本実施例では、エンジン１２の最大トルクの略ρ_E 倍のトルク容量のモータジェネレータ、すなわち必要なトルクを確保しつつできるだけ小型で小容量のモータジェネレータ１４が用いられており、装置が小型で且つ安価に構成される。
【００５１】
また、本実施例ではモータトルクＴ_M の増大に対応して、スロットル弁開度や燃料噴射量を増大させてエンジン１２の出力を大きくするようになっており、反力の増大に伴うエンジン回転数Ｎ_E の低下に起因するエンジンストール等を防止している。
【００５２】
ステップＳ１０で選択されるモード７は、図８から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を係合（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を解放（ＯＦＦ）し、エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を無負荷状態として電気的にニュートラルとするもので、モータジェネレータ１４のロータ軸１４ｒが逆方向へ自由回転させられることにより、自動変速機１８の入力軸２６に対する出力が零となる。これにより、モード３などエンジン１２を動力源とする走行中の車両停止時に一々エンジン１２を停止させる必要がないとともに、前記モード５のエンジン発進が実質的に可能となる。このモード７は前記第１動力遮断手段に相当する。
【００５３】
一方、ステップＳ７の判断が否定された場合、すなわちエンジン発進の要求がない場合にはステップＳ１１を実行し、要求出力Ｐｄが予め設定された第１判定値Ｐ１以下か否かを判断する。要求出力Ｐｄは、走行抵抗を含む車両の走行に必要な出力で、アクセル操作量θ_ACやその変化速度、車速Ｖ（出力軸回転数Ｎ_O ）、自動変速機１８の変速段などに基づいて、予め定められたデータマップや演算式などにより算出される。
【００５４】
また、第１判定値Ｐ１はエンジン１２のみを動力源として走行する中負荷領域とモータジェネレータ１４のみを動力源として走行する低負荷領域の境界値であり、エンジン１２による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように実験等によって定められている。
【００５５】
ステップＳ１１の判断が肯定された場合、すなわち要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１以下の場合には、ステップＳ１２で蓄電量ＳＯＣ₁ が予め設定された最低蓄電量Ａ以上か否かを判断し、ＳＯＣ₁ ≧ＡであればステップＳ１３でモード１を選択する。一方、ＳＯＣ₁ ＜ＡであればステップＳ１４でモード３を選択する。
【００５６】
最低蓄電量Ａはモータジェネレータ１４を動力源として走行する場合に蓄電装置５８から電気エネルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量であり、蓄電装置５８の充放電効率などに基づいて例えば７０％程度の値が設定される。
【００５７】
上記モード１は、前記図８から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を解放（ＯＦＦ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、エンジン１２を停止し、モータジェネレータ１４を要求出力Ｐｄで回転駆動させるもので、モータジェネレータ１４のみを動力源として車両を走行させる。
【００５８】
この場合も、第１クラッチＣＥ₁ が解放されてエンジン１２が遮断されるため、前記モード６と同様に引き擦り損失が少なく、自動変速機１８を適当に変速制御することにより効率の良いモータ駆動制御が可能である。
【００５９】
また、このモード１は、要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１以下の低負荷領域で且つ蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が最低蓄電量Ａ以上の場合に実行されるため、エンジン１２を動力源として走行する場合よりもエネルギー効率が優れていて燃費や排出ガスを低減できるとともに、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が最低蓄電量Ａより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【００６０】
ステップＳ１４で選択されるモード３は、図８から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ を共に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を回生制動により充電状態とするもので、エンジン１２の出力で車両を走行させながら、モータジェネレータ１４によって発生した電気エネルギーを蓄電装置５８に充電する。エンジン１２は、要求出力Ｐｄ以上の出力で運転させられ、その要求出力Ｐｄより大きい余裕動力分だけモータジェネレータ１４で消費されるように、そのモータジェネレータ１４の電流制御が行われる。
【００６１】
一方、前記ステップＳ１１の判断が否定された場合、すなわち要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１より大きい場合には、ステップＳ１５において、要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１より大きく第２判定値Ｐ２より小さいか否か、すなわちＰ１＜Ｐｄ＜Ｐ２か否かを判断する。
【００６２】
第２判定値Ｐ２は、エンジン１２のみを動力源として走行する中負荷領域とエンジン１２およびモータジェネレータ１４の両方を動力源として走行する高負荷領域の境界値であり、エンジン１２による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように実験等によって予め定められている。
【００６３】
そして、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２であればステップＳ１６でＳＯＣ₁ ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ₁ ≧Ａの場合にはステップＳ１７でモード２を選択し、ＳＯＣ₁ ＜Ａの場合には前記ステップＳ１４でモード３を選択する。
【００６４】
また、Ｐｄ≧Ｐ２であればステップＳ１８でＳＯＣ₁ ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ₁ ≧Ａの場合にはステップＳ１９でモード４を選択し、ＳＯＣ₁ ＜Ａの場合にはステップＳ１７でモード２を選択する。
【００６５】
上記モード２は、前記図８から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ を共に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を要求出力Ｐｄで運転し、モータジェネレータ１４を無負荷状態とするもので、エンジン１２のみを動力源として車両を走行させる。
【００６６】
また、モード４は、第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ を共に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を回転駆動するもので、エンジン１２およびモータジェネレータ１４の両方を動力源として車両を高出力走行させる。
【００６７】
このモード４は、要求出力Ｐｄが第２判定値Ｐ２以上の高負荷領域で実行されるが、エンジン１２およびモータジェネレータ１４を併用しているため、エンジン１２およびモータジェネレータ１４の何れか一方のみを動力源として走行する場合に比較してエネルギー効率が著しく損なわれることがなく、燃費や排出ガスを低減できる。また、蓄電量ＳＯＣ₁ が最低蓄電量Ａ以上の場合に実行されるため、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が最低蓄電量Ａより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【００６８】
上記モード１〜４の運転条件についてまとめると、蓄電量ＳＯＣ₁ ≧Ａであれば、Ｐｄ≦Ｐ１の低負荷領域ではステップＳ１３でモード１を選択してモータジェネレータ１４のみを動力源として走行し、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２の中負荷領域ではステップＳ１７でモード２を選択してエンジン１２のみを動力源として走行し、Ｐ２≦Ｐｄの高負荷領域ではステップＳ１９でモード４を選択してエンジン１２およびモータジェネレータ１４の両方を動力源として走行する。
【００６９】
また、ＳＯＣ₁ ＜Ａの場合には、要求出力Ｐｄが第２判定値Ｐ２より小さい中低負荷領域でステップＳ１４のモード３を実行することにより蓄電装置５８を充電するが、要求出力Ｐｄが第２判定値Ｐ２以上の高負荷領域ではステップＳ１７でモード２が選択され、充電を行うことなくエンジン１２により高出力走行が行われる。
【００７０】
ステップＳ１７のモード２は、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２の中負荷領域で且つＳＯＣ₁ ≧Ａの場合、或いはＰｄ≧Ｐ２の高負荷領域で且つＳＯＣ₁ ＜Ａの場合に実行されるが、中負荷領域では一般にモータジェネレータ１４よりもエンジン１２の方がエネルギー効率が優れているため、モータジェネレータ１４を動力源として走行する場合に比較して燃費や排出ガスを低減できる。
【００７１】
また、高負荷領域では、モータジェネレータ１４およびエンジン１２を併用して走行するモード４が望ましいが、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が最低蓄電量Ａより小さい場合には、上記モード２によるエンジン１２のみを動力源とする運転が行われることにより、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が最低蓄電量Ａよりも少なくなって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【００７２】
ここで、本実施例によれば、動力伝達を電気的に遮断する第１動力遮断手段に対応する電気式トルコン２４のモード７とは別に動力伝達を機械的に遮断する第２動力遮断手段に対応するマニュアルシフトバルブ４４が設けられ、シフトレバー４２がＮレンジへ操作された時には、少なくともマニュアルシフトバルブ４４によって自動変速機１８のクラッチＣ₁ 、Ｃ₂ が共に解放されることにより動力伝達が遮断される。その場合に、マニュアルシフトバルブ４４は、シフトレバー４２の中立レンジ（ＮおよびＰ）への移動操作に連動して、すなわち外部動力を必要とすることなくエンジン１２から車輪への動力伝達を遮断するようになっているため、その動力伝達を確実に遮断できるとともに、電気的に遮断する電気式トルコン２４のモード７にバックアップシステムを構築する場合に比較して、アクチュエータや複雑な制御等が不要で装置が簡単且つ安価に構成される。
【００７３】
一方、本実施例では、ＰまたはＮレンジの時にクラッチＣ₁ が解放されているため、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が不足している場合には、図９のフローチャートに従って停車時充電制御を行うことができる。図９において、ステップＳＡ１では、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が検出され、ステップＳＡ２では、蓄電装置６４の蓄電量ＳＯＣ₂ が検出される。
【００７４】
次に、ステップＳＡ３において、蓄電量ＳＯＣ₁ が所定値α以上であるか否かが判断される。所定値αは、例えば前記最低蓄電量Ａなどである。
【００７５】
このステップＳＡ３の判断が肯定された場合には、ステップＳＡ４において、蓄電量ＳＯＣ₂ が所定値β₁ より小さいか否かが判断される。所定値β₁ は、例えば前記蓄電装置５８における最低蓄電量Ａと同様に、電動モータ６８を駆動するために電気エネルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量で、蓄電装置６４の充放電効率などに基づいて設定される。
【００７６】
このステップＳＡ４の判断が肯定された場合には、ステップＳＡ５において、ハイブリッド制御用コントローラ５０の制御の下に電圧変換制御装置６２によって、蓄電装置５８の放電出力がより低い電圧に変換されて蓄電装置６４側に供給されることにより蓄電装置６４が充電される。
【００７７】
一方、上記ステップＳＡ４の判断が否定された場合には、蓄電装置６４は特に充電しなくとも必要に応じて電動モータ６８を駆動することが可能であるため、本ルーチンは終了させられる。
【００７８】
また、上記ステップＳＡ３の判断が否定された場合には、ステップＳＡ６において、エンジン車両のイグニッションスイッチに相当する始動スイッチ７２がＯＮとされているか否かが、ハイブリッド制御用コントローラ５０に供給される始動スイッチ信号に基づいて判断される。始動スイッチ７２のＯＮは、シフトレバー４２の操作やアクセル操作で車両が走行することを許容するもので、必ずしもエンジン１２の始動を意味するものではない。
【００７９】
このステップＳＡ６の判断が否定された場合は、本ルーチンは終了させられるが、この判断が肯定された場合には、ステップＳＡ７において、蓄電量ＳＯＣ₂ がβ₂ 以上であるか否かが判断される。所定値β₂ は、蓄電装置６４の放電出力がより高い電圧に変換されて蓄電装置５８側に供給されることによりモータジェネレータ１４を作動させることが可能となる蓄電装置６４の最低の蓄電量であり、予め実験等によって求められた値が設定されている。
【００８０】
このステップＳＡ７の判断が否定された場合は、本ルーチンは終了させられるが、この判断が肯定された場合には、ステップＳＡ８において、シフトレバー４２がＮレンジ或いはＰレンジへ操作されているか否かが、ハイブリッド制御用コントローラ５０にシフトポジションセンサから供給される信号に基づいて判断される。
【００８１】
このステップＳＡ８の判断が否定された場合は、本ルーチンは終了させられるが、この判断が肯定された場合は、ステップＳＡ９において、第１クラッチＣＥ₁ と第２クラッチＣＥ₂ とが係合状態（ＯＮ）とされて、エンジン１２とモータジェネレータ１４とが直結される。
【００８２】
次に、ステップＳＡ１０において、ハイブリッド制御用コントローラ５０の制御の下に電圧変換制御装置６２によって、蓄電装置６４の放電出力がより高い電圧に変換されて蓄電装置５８側に供給されることにより蓄電装置５８が充電される。
【００８３】
次に、ステップＳＡ１１において、蓄電装置５８の放電出力により駆動されるモータジェネレータ１４によってエンジン１２を回転駆動するとともに、燃料噴射などのエンジン始動制御が開始される。そして、ステップＳＡ１２において、エンジン１２が始動させられたか否かが、エンジン回転速度センサからハイブリッド制御用コントローラ５０に供給される信号に基づいて判断される。
【００８４】
このステップＳＡ１２の判断が否定された場合は、ステップＳＡ９〜ＳＡ１２が繰り返し実行されるが、この判断が肯定された場合は、ステップＳＡ１３において、蓄電装置６４から蓄電装置５８への充電が中止される。
【００８５】
次に、ステップＳＡ１４において、前記図８のモード３が設定されることにより、エンジン１２により駆動される発電機としてのモータジェネレータ１４によって蓄電装置５８が充電される。この場合に、シフトレバー４２はＰレンジまたはＮレンジで、自動変速機１８は機械的にニュートラルとされているため、車両が動き出す恐れはない。
【００８６】
上述のように本実施例によれば、モータジェネレータ１４を駆動するために用いられる蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が所定値αよりも小さい場合には、補機７０を駆動するために用いられる蓄電装置６４から蓄電装置５８に電気エネルギーが供給されることにより、外部電力を用いることなしにモータジェネレータ１４を用いてエンジン１２を始動することが可能となる。
【００８７】
また、モータジェネレータ１４を用いてエンジン１２が始動された後には、モード３が設定されることにより、エンジン１２により駆動されるモータジェネレータ１４によって蓄電装置５８が充電されるため、蓄電装置５８の充電不足が速やかに解消する。
【００８８】
また、本実施例によれば、補機７０を駆動するために用いられる蓄電装置６４の蓄電量ＳＯＣ₂ が所定値β₁ よりも小さく、蓄電装置６４の放電出力により補機７０を駆動することができない場合であっても、モータジェネレータ１４を駆動するために用いられる蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が所定値α以上である場合には、蓄電装置５８の放電出力がより低い電圧に変換されて蓄電装置６４に供給されることから、外部電力を用いることなしに補機７０を駆動することが可能となる。
【００８９】
なお、上記図９の代わりに図１０のフローチャートに従って停車時充電制御を行うこともできる。図１０において、ステップＳＢ１では、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が検出され、ステップＳＢ２では、蓄電装置６４の蓄電量ＳＯＣ₂ が検出される。
【００９０】
次に、ステップＳＢ３において、蓄電量ＳＯＣ₁ が所定値ｒ₁ よりも小さいか否かが判断される。所定値ｒ₁ は、前記所定値αに相当する。
【００９１】
このステップＳＢ３の判断が否定された場合は、本ルーチンは終了させられるが、この判断が肯定された場合には、ステップＳＢ４において、シフトレバー４２がＮレンジ或いはＰレンジに操作されているか否かが、ハイブリッド制御用コントローラ５０にシフトポジションセンサから供給される信号に基づいて判断される。
【００９２】
このステップＳＢ４の判断が否定された場合は、本ルーチンは終了させられるが、この判断が肯定された場合には、ステップＳＢ５において、第１クラッチＣＥ₁ 及び第２クラッチＣＥ₂ が係合状態（ＯＮ）とされることにより、エンジン１２とモータジェネレータ１４とが直結される。
【００９３】
次に、ステップＳＢ６において、ハイブリッド制御用コントローラ５０の制御の下に電圧変換制御装置６２によって、蓄電装置６４の放電出力がより高い電圧に変換されて蓄電装置５８側に供給されることにより蓄電装置５８が充電される。
【００９４】
次に、ステップＳＢ７において、蓄電装置５８の放電出力により駆動されるモータジェネレータ１４によってエンジン１２を回転駆動するとともに、燃料噴射などのエンジン始動制御が開始される。そして、ステップＳＢ８において、エンジン１２が始動させられたか否かが、ハイブリッド制御用コントローラ５０にエンジン回転速度センサから供給される信号に基づいて判断される。
【００９５】
このステップＳＢ８の判断が否定された場合は、ステップＳＢ４〜ＳＢ８が繰り返し実行されるが、この判断が肯定された場合は、ステップＳＢ９において、蓄電装置６４から蓄電装置５８への充電が中止される。
【００９６】
次に、ステップＳＢ１０において、前記図８のモード３が設定されることにより、エンジン１２により駆動される発電機としてのモータジェネレータ１４によって蓄電装置５８が充電される。
【００９７】
上述のように本実施例によれば、モータジェネレータ１４を駆動するために用いられる蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣ₁ が所定値ｒ₁ よりも小さい場合には、補機７０を駆動するために用いられる蓄電装置６４から蓄電装置５８に電気エネルギーが供給されることにより、外部電力を用いることなしにモータジェネレータ１４を用いてエンジン１２を始動することが可能となる。
【００９８】
また、モータジェネレータ１４を用いてエンジン１２が始動された後には、モード３が設定されることにより、エンジン１２により駆動されるモータジェネレータ１４によって蓄電装置５８が充電されるため、蓄電装置５８の充電不足が速やかに解消する。
【００９９】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【０１００】
例えば、前述の実施例においては、後進１段および前進５段の変速段を有する自動変速機１８が用いられていたが、図１１に示されるように、前記副変速機２０を省略して前記主変速機２２のみから成る自動変速機６０を採用し、図１２に示されるように前進４段および後進１段で変速制御を行うようにすることも可能である。
【０１０１】
本発明は、その主旨を逸脱しない範囲においてその他種々の態様に適用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である動力伝達装置としてのハイブリッド駆動装置の構成を説明する骨子図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動装置に備えられている制御系統を説明する図である。
【図３】図１の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【図４】第２動力遮断手段に対応するマニュアルシフトバルブ４４の構成を例示する図である。
【図５】図４のシフトレバーの操作位置を説明する図である。
【図６】図２のハイブリッド制御用コントローラと電気式トルコンとの接続関係を説明する図である。
【図７】図１のハイブリッド駆動装置の基本的な作動を説明するフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートにおける各モード１〜９の作動状態を説明する図である。
【図９】本発明が適用された他の実施例の制御作動を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明が適用された他の実施例の制御作動を説明するフローチャートである。
【図１１】図１とは異なるハイブリッド駆動装置の構成を説明する骨子図である。
【図１２】図１１の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【符号の説明】
１０：ハイブリッド駆動装置（動力伝達装置）
１２：エンジン（動力源）
１４：モータジェネレータ
１６：遊星歯車装置（合成分配機構）
１６ｒ：リングギヤ（第１回転要素）
１６ｓ：サンギヤ（第２回転要素）
１６ｃ：キャリア（第３回転要素）
１８：自動変速機
２６：入力軸（出力部材）
２４：電気式トルコン（第１動力遮断手段）
４０：油圧回路
４２：シフトレバー（シフト操作手段）
４４：マニュアルシフトバルブ（第２動力遮断手段）
Ｃ₁ 、Ｃ₂ ：クラッチ

Claims (1)

1. 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
   電動モータおよび発電機の少なくとも一方の機能を有するモータジェネレータと、
   前記エンジンに連結される第１回転要素、前記モータジェネレータに連結される第２回転要素、および出力部材に連結される第３回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、
   前記モータジェネレータを無負荷状態として自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を電気的に遮断する第１動力遮断手段と、
   シフト操作手段に作動的に連結され、該シフト操作手段の中立レンジへの移動操作に連動して機械的に油圧回路を切り換えることにより、前記合成分配機構と直列に前記出力部材と車輪との間に配設された自動変速機のクラッチを解放して該出力部材から車輪への動力伝達を遮断する第２動力遮断手段と
   を有することを特徴とする車両の動力伝達装置。

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