JP3963868B2 - ハイブリッド駆動装置の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の走行のための動力源として複数の動力源を備えているハイブリッド駆動装置に関し、特に第１の動力源から動力の伝達される出力部材に、変速機を介して第２の動力源が連結されているハイブリッド駆動装置を対象とする制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のハイブリッド駆動装置の一例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載されたハイブリッド駆動装置では、エンジンと第１モータ・ジェネレータとが、シングルピニオン型遊星歯車機構からなる合成分配機構を介して相互に連結されるとともに、その合成分配機構に出力部材がトルク伝達可能に連結され、さらにその出力部材に変速機構を介して第２モータ・ジェネレータが連結されている。
【０００３】
したがってこの特許文献１に記載されたハイブリッド駆動装置では、エンジンの出力トルクと第１モータ・ジェネレータのトルクとを、シングルピニオン型遊星歯車機構のギヤ比に応じて合成したトルクが出力軸に現れるとともに、第１モータ・ジェネレータによってエンジンの回転数を制御できるので、エンジンを最適燃費で運転でき、車両の燃費を向上させることができる。また、エンジンを最適燃費で運転している状態で第１モータ・ジェネレータによって発電（すなわちエネルギー回生）をおこない、その電力で第２モータ・ジェネレータを駆動することにより、出力軸にトルクを付加でき、したがって燃費を悪化させることなく必要十分な駆動力を得ることができる。さらに、変速機で設定される変速比を“１”より大きくすることにより、第２モータ・ジェネレータの出力するトルクを増大させて出力軸に伝達でき、かつその変速比を小さくした場合（例えば変速機を高速段に設定した場合）には、第２モータ・ジェネレータの回転数を低下させることができるので、第２モータ・ジェネレータを小型化あるいは低出力型のものとすることができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載されたハイブリッド駆動装置では、高速段に切り替えるときはローブレーキを解放し、ハイブレーキを結合する。低速段に切り替えるときはハイブレーキを解放しローブレーキを結合させる。このようにブレーキの接続を切り替えることにより、高速段と低速段の切替をおこなうことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２５５７８号公報（段落（００２１）〜（００３４）、図１）
【特許文献２】
特公昭４７−３１７７３号公報（第８ページ第１０行〜第３４行）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載された発明では、エンジンの始動はエンジンに合成分配機構を介して接続された第１モータ・ジェネレータを駆動することによりおこなわれるが、第１モータ・ジェネレータは出力軸にも接続されているため、エンジンを始動させている間は第２モータ・ジェネレータを駆動させ、第１モータジェネレータの出力トルクを相殺して、トルクが出力軸に現れないようにする必要がある。したがって、通常エンジン始動中は変速が禁止され、変速はエンジンが完全に始動してからおこなわれる。また、変速動作をおこなう前に変速機構のガタ詰め等の変速準備制御をおこなう必要があるので、変速指令出力時点から実際に変速動作が開始されるまでにタイムラグが生じる。そのため、エンジンが完全に始動してから変速準備制御をおこなった場合、車両運転開始時の駆動力の立ち上がりが遅くなるという問題があった。
【０００７】
また上記特許文献２に記載された方法では、ハイブレーキとローブレーキとの切替のタイミングにずれが生じた場合には変速ショックが発生するという問題があった。
【０００８】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、動力源が完全に始動する時点以前に変速準備動作をおこない、駆動力の立ち上がりの遅延を防止する制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、エンジンの稼動状態に応じて変速制御状態が切り替わるように構成したことを特徴とするものである。すなわち請求項１の発明は、主動力源の出力したトルクを駆動輪に伝達する出力部材に、トルクを出力する力行とエネルギーを回収する回生とが可能なアシスト動力源が、該アシスト動力源と前記出力部材との間で伝達するトルクを変速比に応じて増減する変速機構を介して連結されているハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記主動力源は、入力要素と出力要素と前記出力部材が連結された反力要素とを回転要素とした遊星歯車機構と、その入力要素に連結された内燃機関と、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータとを備え、前記主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて前記変速機構の変速制御状態を切り換える変速制御手段を有し、前記変速制御手段は、前記第１モータ・ジェネレータにより前記内燃機関のクランキングが行われる際に前記出力部材に現れるトルクをアシスト動力源により相殺している状態の時点で変速制御に先立つ変速準備制御を行う変速準備中制御手段と、クランキングの終了時点またはクランキングの後に変速制御を実行する変速準備後制御手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
【００１０】
したがって請求項１の発明では、主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて変速機構についての適正な変速制御状態が選択・実行される。すなわち、第１モータ・ジェネレータによって内燃機関をクランキングしている際にはアシスト動力源により、出力部材に現れるトルクを相殺しているので、駆動トルクの変化が防止もしくは抑制され、その状態では変速が実行されずに変速準備制御が実行されるだけであるから、アシスト動力源に不要なトルク変動が生じることが回避され、しかもクランキングの終了もしくはその後に変速が実行され、その際には変速準備中の制御が既に行われているから、変速の遅れが抑制もしくは回避されて駆動力の立ち上がりを迅速に行うことができる。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記変速制御手段による前記変速制御状態の切り換えが、前記主動力源の始動時に実行されることを特徴とする制御装置である。
【００１２】
したがって請求項２の発明では、主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて変速機構についての適正な変速制御状態が主動力源の始動時に選択・実行される。
【００１５】
さらに、請求項３の発明は、請求項２において、前記変速準備後制御は、前記主動力源の稼動状態が外力を受けずに動作を開始した時点で実行されることを特徴とする制御装置である。
【００１６】
したがって請求項３の発明では、主動力源が外力を受けずに動作を開始した時点で変速準備制御の後の制御がおこなわれる。
【００１７】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記変速制御手段は、前記アシスト動力源が主動力源の始動時に稼動している時には変速の禁止をおこなう変速禁止手段と、前記アシスト動力源が稼動していない時には変速の許可をおこなう変速許可手段とを更に有していることを特徴とする制御装置である。
【００１８】
したがって、請求項４の発明では、アシスト動力源の稼働状態に応じて変速の禁止と変速の許可がおこなわれる。そのため、不要なトルク変動が防止される。
【００１９】
さらに、請求項５の発明は、請求項４において、前記変速禁止手段による変速の禁止は、前記アシスト動力源が稼動している時に実行されることを特徴とする制御装置である。
【００２０】
したがって、請求項５の発明では、アシスト動力源の稼働状態に応じて変速の禁止と変速の許可とがアシスト動力源が稼動している状態でおこなわれる。そのため、不要なトルク変動が防止される。
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記変速機構は、第１サンギヤとリングギヤとの間でダブルピニオン型遊星歯車機構を構成するとともにそのリングギヤと第２サンギヤとの間でシングルピニオン型遊星歯車機構を構成するラビニョ型遊星歯車機構からなることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置である。
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記第１サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキと、前記リングギヤを選択的に固定する第２ブレーキとを更に備え、前記第２サンギヤに前記アシスト動力源が連結されるとともに、キャリヤが前記出力部材に連結されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置について説明すると、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、一例として車両に搭載されるものであって、図２に示すように、主動力源（すなわち第１の動力源）１のトルクが出力部材２に伝達され、その出力部材２からデファレンシャル３を介して駆動輪４にトルクが伝達される。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギーを回収する回生制御の可能なアシスト動力源（すなわち第２の動力源）５が設けられており、このアシスト動力源５が変速機６を介して出力部材２に連結されている。したがってアシスト動力源５と出力部材２との間で伝達するトルクを変速機６で設定する変速比に応じて増減するようになっている。
【００２２】
上記の変速機６は、設定する変速比が“１”以上となるように構成することができ、このように構成することにより、アシスト動力源５でトルクを出力する力行時に、アシスト動力源５で出力したトルクを増大させて出力部材２に伝達できるので、アシスト動力源５を低容量もしくは小型のものとすることができる。しかしながら、アシスト動力源５の運転効率を良好な状態に維持することが好ましいので、例えば車速に応じて出力部材２の回転数が増大した場合には、変速比を低下させてアシスト動力源５の回転数を低下させる。また、出力部材２の回転数が低下した場合には、変速比を増大させることがある。
【００２３】
上記のハイブリッド駆動装置を更に具体的に説明すると、主動力源１は図３に示すように、内燃機関（以下、エンジンと記す）１０と、モータ・ジェネレータ（以下、仮に第１モータ・ジェネレータもしくはＭＧ１と記す）１１と、これらエンジン１０と第１モータ・ジェネレータ１１との間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構１２とを主体として構成されている。そのエンジン１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）１３によっておこなうように構成されている。
【００２４】
また、第１モータ・ジェネレータ１１は、一例として同期電動機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成され、インバータ１４を介してバッテリーなどの蓄電装置１５に接続されている。そして、そのインバータ１４を制御することにより、第１モータ・ジェネレータ１１の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御をおこなうために、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ１−ＥＣＵ）１６が設けられている。なお、第１モータジェネレータ１１のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００２５】
さらに、遊星歯車機構１２は、外歯歯車であるサンギヤ１７と、そのサンギヤ１７に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１８と、これらサンギヤ１７とリングギヤ１８とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１９とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン１０の出力軸がダンパー２０を介して第１の回転要素であるキャリヤ１９に連結されている。言い換えれば、キャリヤ１９が入力要素となっている。
【００２６】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１７に第１モータ・ジェネレータ１１のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ１７がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ１８が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ１８が出力部材（すなわち出力軸）２に連結されている。
【００２７】
一方、変速機６は、図３に示す例では、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわちそれぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）２１と第２サンギヤ（Ｓ２）２２とが設けられており、その第１サンギヤ２１にショートピニオン２３が噛合するとともに、そのショートピニオン２３がこれより軸長の長いロングピニオン２４に噛合し、そのロングピニオン２４が前記各サンギヤ２１，２２と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）２５に噛合している。なお、各ピニオン２３，２４は、キャリヤ（Ｃ）２６によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ２２がロングピニオン２４に噛合している。したがって第１サンギヤ２１とリングギヤ２５とは、各ピニオン２３，２４と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ２２とリングギヤ２５とは、ロングピニオン２４と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００２８】
そして、第１サンギヤ２１を選択的に固定する第１ブレーキＢ１と、リングギヤ２５を選択的に固定する第２ブレーキＢ２とが設けられている。これらのブレーキＢ１，Ｂ２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ１，Ｂ２は、油圧や電磁力などによる係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ２２に前述したアシスト動力源５が連結され、またキャリヤ２６が前記出力軸２に連結されている。
【００２９】
したがって、上記の変速機６は、第２サンギヤ２２がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ２６が出力要素となっており、第１ブレーキＢ１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定され、第１ブレーキＢ１に替えて第２ブレーキＢ２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定されるように構成されている。この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。その制御をおこなうためのマイクロコンピュータを主体とした電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）２７が設けられている。
【００３０】
なお、図３に示す例では、アシスト動力源５として、トルクを出力する力行およびエネルギーを回収する回生の可能なモータ・ジェネレータ（以下仮に、第２モータ・ジェネレータもしくはＭＧ２と記す）が採用されている。この第２モータ・ジェネレータ５のロータ（図示せず）は第２サンギア２２に接続されている。さらにこの第２モータ・ジェネレータ５は、インバータ２８を介してバッテリー２９に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ２−ＥＣＵ）３０によってそのインバータ２８を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、そのバッテリー２９および電子制御装置３０は、前述した第１モータ・ジェネレータ１１についてのインバータ１４およびバッテリー（蓄電装置）１５と統合することもできる。なお、第２モータ・ジェネレータ５のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００３１】
上述したトルク合成分配機構としてのシングルピニオン型遊星歯車機構１２についての共線図を示せば、図４の（Ａ）のとおりであり、キャリヤ（Ｃ）１９に入力されるエンジン１０の出力するトルクに対して、第１モータ・ジェネレータ１１による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）１７に入力すると、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）１８には、エンジン１０から入力されたトルクより大きいトルクが現れる。その場合、第１モータ・ジェネレータ１１のロータがそのトルクによって回転し、第１モータ・ジェネレータ１１は発電機として機能する。また、リングギヤ１８の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータ・ジェネレータ１１の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１０の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１０の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータ・ジェネレータ１１を制御することによっておこなうことができる。
【００３２】
さらに、図４の（Ａ）に一点鎖線で示すように、走行中にエンジン１０を停止させていれば、第１モータ・ジェネレータ１１が逆回転しており、その状態から第１モータ・ジェネレータ１１を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ１９に連結されているエンジン１０にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、したがって第１モータ・ジェネレータ１１によってエンジン１０を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸２にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータ・ジェネレータ５の出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１０の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００３３】
また、変速機６を構成しているラビニョ型遊星歯車機構についての共線図を示せば、図４の（Ｂ）のとおりである。すなわち第２ブレーキＢ２によってリングギヤ２５を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータ・ジェネレータ５の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸２に付加される。これに対して第１ブレーキＢ１によって第１サンギヤ２１を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータ・ジェネレータ５の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸２に付加される。
【００３４】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸２に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキＢ１，Ｂ２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸２に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ５の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【００３５】
上述したハイブリッド駆動装置は、主動力源１とアシスト動力源５との二つの動力源を備えているので、これらを有効に利用して低燃費で排ガス量の少ない運転がおこなわれる。またエンジン１０を駆動する場合であっても、第１モータ・ジェネレータ１１によって最適燃費となるようにエンジン１０の回転数が制御される。さらに、コースト時には車両の有する慣性エネルギーが電力として回生される。そして、第２モータ・ジェネレータ５を駆動してトルクアシストする場合、車速が遅い状態では変速機６を低速段Ｌに設定して出力軸２に付加するトルクを大きくし、車速が増大した状態では、変速機６を高速段Ｈに設定して第２モータ・ジェネレータ５の回転数を相対的に低下させて損失を低減し、効率の良いトルクアシストが実行される。
【００３６】
第１モータ・ジェネレータ１１によりエンジンのクランキングがおこなわれている間は、第２モータ・ジェネレータ５により出力軸へのトルクの出力を相殺する必要があるため、第２モータ・ジェネレータ５の変速が禁止されている。したがって、エンジン１０の起動時に高速段Ｈに設定した状態で車両を発進させようとする場合のように、エンジン１０の起動時に変速をおこなう場合、クランキング終了後に変速指令を出力する必要があるため、車両運転開始時の駆動力の立ち上がりが遅れるという問題がある。そこで、この問題を回避するために以下のような制御がおこなわれる。
【００３７】
図１に制御のフローチャートの一例を示す。先ず現在の状態がＥＶ走行状態か否かが判断される（ステップＳ０１）。ＥＶ走行状態とは、第２モータ・ジェネレータ５によって車両が駆動されている状態である。この走行状態は、要求駆動力や、バッテリー１５，２９の充電残量や、ハイブリッド駆動装置の全体の動作状態などを考慮して自動的に選択される。なお、エンジン１０の起動時の制御がおこなわれている場合は、ＥＶ走行状態には含まれないものとし、エンジン１０の停止制御がおこなわれている場合には、ＥＶ走行状態に含まれるものとする。
【００３８】
ステップＳ０１で肯定的に判断されると、変速禁止フラグがオンとなり、変速が禁止される（ステップＳ０９）。これにより、第２モータ・ジェネレータ５によって機構が駆動されている場合は、変速が禁止され、駆動トルクの変動が抑えられる。
【００３９】
ステップＳ０１で否定的に判断された場合、すなわち、第２モータ・ジェネレータ５による駆動がおこなわれていない場合には、エンジン１０の起動制御がおこなわれているか否かが判断される（ステップＳ０２）。ステップＳ０２で否定的に判断された場合、すなわちエンジン１０による定常走行状態である場合には変速禁止フラグがオフとなり、変速が許可される（ステップＳ０７）。
【００４０】
ステップＳ０２で肯定的に判断された場合、すなわち、第２モータ・ジェネレータ５によって駆動がおこなわれておらず、またエンジン１０の起動制御中の場合、すなわち車両が走行していない状態のときに、変速指令が出力されたか否か、変速判断があったか否かが判断される（ステップＳ０３）。ステップＳ０３で否定的に判断された場合には、変速が禁止される（ステップ０９）。これは、エンジン起動制御が開始されているので、第１モータ・ジェネレータ１１によりエンジン１０のクランキングが開始されている。第１モータ・ジェネレータ１１は出力軸２にも接続されているため、出力軸２にも第１モータ・ジェネレータ１１で発生したトルクが現れてしまう。そのため、これを第２モータ・ジェネレータ５により相殺する必要がある。したがって、変速操作による第２モータ・ジェネレータ５の不要なトルク変動を避ける必要があるためである。
【００４１】
ステップＳ０３で肯定的に判断されると、現在変速制御が実行中であるか否かが判断される（ステップＳ０４）。ステップＳ０４で肯定的に判断されると、そのまま現在実行中の変速が継続しておこなわれる（ステップＳ０８）。ステップＳ０４で否定的に判断された場合、すなわちエンジン１０の起動制御中であり、未だ変速制御が実行されていない場合にはエンジン１０のクランキングが終了したか否かが判断される（ステップＳ０５）。なお、クランキングの定義は、第２モータ・ジェネレータ５によるトルクの相殺がおこなわれている間のことをいう。例えば、エンジン１０の起動振動を抑えるための第２モータ・ジェネレータ５による制振制御中も含まれる。
【００４２】
ステップＳ０５で肯定的に判断された場合、すなわち、第２モータ・ジェネレータ５によるトルクの相殺が必要なくなった場合には、変速制御が実行される（ステップＳ０８）。ステップＳ０５で否定的に判断された場合、すなわち、現在クランキング中である場合には、変速準備動作が開始される（ステップＳ０６）。変速準備動作とは、油圧で動作するブレーキＢ１，Ｂ２の切替時における、いわゆるガタ詰めなどをおこなう動作であり、実際の変速操作に先立っておこなわれる動作である。
【００４３】
ステップＳ０６、ステップＳ０８で処理が終了すると、変速フラグがオフにされ、変速が許可される（ステップＳ０７）。その後、クランキングが終了するまで待ち、次回以降のルーチン実行時に、変速が実行され、または、継続して変速が実行される。
【００４４】
変速動作に先立つ変速準備動作（ステップＳ０６）はステップＳ０５で否定的の場合、すなわちクランキングが終了していない状態で実行される。すなわち、クランキング動作と、変速準備動作は同時並行的におこなわれる。そのため、変速指令出力から変速が開始されるまでの時間を短縮し、駆動力の立ち上がりを迅速におこなうことができる。
【００４５】
また、主動力源１の稼動状態が、ＥＶ走行時点、エンジン起動時点、クランキング中、クランキング終了時点でそれぞれ変速禁止、変速許可、変速準備動作、変速制御実行となり、稼動状態に応じて変速制御の状態が変更される。したがって、各稼動状態に応じて、駆動力の立ち上げを適切におこなうことができる。
【００４６】
また、主動力源１がクランキング中のときは、クランキング中に出力軸２に現れるトルクを第２モータ・ジェネレータ５によって相殺する必要があるので、変速が禁止され、クランキング終了時点またはクランキングの後で変速が許可される。つまり、第２モータ・ジェネレータ５の稼動状態に応じて変速禁止または変速許可がおこなわれる。したがって不要なトルク変動を防止することができる。
【００４７】
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述した図１に示すステップＳ０６ないしステップＳ０９の各機能的手段が、変速制御手段に相当し、ステップＳ６の機能的手段が、変速準備中制御手段に相当し、ステップＳ０８の機能的手段が、変速準備後制御手段に相当する。また、ステップＳ０７の機能的手段が、変速許可手段に相当し、ステップＳ０９の機能的手段が、変速禁止手段に相当する。また、第２モータ・ジェネレータ５がこの発明のアシスト動力源に相当する。
【００４８】
なお、この発明は上述した各具体例に限定されない。この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、図３に示すように内燃機関のトルクと第１モータ・ジェネレータ（もしくは電動機）のトルクとを遊星歯車機構を主体とする合成分配機構を介して出力部材に伝達し、さらにその出力部材に第２モータ・ジェネレータ（もしくは電動機）のトルクを変速機を介して伝達するいわゆる機械分配式のハイブリッド駆動装置が好適であるが、これ以外の構成のものであってもよく、要は、第１の動力源からトルクが伝達される出力部材に第２の駆動源が変速機を介して連結されていればよい。また、この発明における変速機は、高低の二段に変速できる構成以外に更に多段に変速できる変速機や無段変速機などであってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて適正な変速制御状態が選択・実行されるので、運転開始時の駆動力の立ち上げを適切におこなうことができる。すなわち、第１モータ・ジェネレータによって内燃機関をクランキングしている際にはアシスト動力源により、出力部材に現れるトルクを相殺しているので、駆動トルクの変化が防止もしくは抑制され、その状態では変速が実行されずに変速準備制御が実行されるだけであるから、アシスト動力源に不要なトルク変動が生じることが回避され、しかもクランキングの終了もしくはその後に変速が実行され、その際には変速準備中の制御が既に行われているから、変速の遅れが抑制もしくは回避されて駆動力の立ち上がりを迅速に行うことができる。
【００５０】
さらに、請求項２の発明によれば、主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて適正な変速制御状態が主動力源の始動時に選択・実行されるので、運転開始時の駆動力の立ち上げを適切におこなうことができる。
【００５２】
さらに、請求項３の発明によれば、主動力源が外力を受けずに動作を開始した時点で変速準備制御の後の制御が開始される。そのため、応答性よく変速をおこなうことができる。
【００５３】
また、請求項４の発明によれば、アシスト動力源の稼働状態に応じて変速の禁止と変速の許可がおこなわれる。そのため、不要なトルク変動を防止でき、運転者に違和感を与えることなく運転をおこなうことができる。
【００５４】
さらに、請求項５の発明によれば、アシスト動力源の稼働状態に応じて変速の禁止と変速の許可とがアシスト動力源が稼動している状態でおこなわれる。そのため、不要なトルク変動を防止でき、運転者に違和感を与えることなく運転をおこなうことができる。
そして、請求項６および７の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかの発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の制御装置による制御例を説明するための概略的なフローチャートである。
【図２】 この発明で対象とするハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すブロック図である。
【図３】 そのハイブリッド駆動装置を更に具体的に示すスケルトン図である。
【図４】 図３に示す各遊星歯車機構についての共線図である。
【符号の説明】
１…主動力源、 ２…出力部材（出力軸）、 ５…アシスト動力源（第２モータ・ジェネレータ）、 ６…変速機、 １０…内燃機関（エンジン）、 １１…第１モータ・ジェネレータ、 １２…遊星歯車機構。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の走行のための動力源として複数の動力源を備えているハイブリッド駆動装置に関し、特に第１の動力源から動力の伝達される出力部材に、変速機を介して第２の動力源が連結されているハイブリッド駆動装置を対象とする制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のハイブリッド駆動装置の一例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載されたハイブリッド駆動装置では、エンジンと第１モータ・ジェネレータとが、シングルピニオン型遊星歯車機構からなる合成分配機構を介して相互に連結されるとともに、その合成分配機構に出力部材がトルク伝達可能に連結され、さらにその出力部材に変速機構を介して第２モータ・ジェネレータが連結されている。
【０００３】
したがってこの特許文献１に記載されたハイブリッド駆動装置では、エンジンの出力トルクと第１モータ・ジェネレータのトルクとを、シングルピニオン型遊星歯車機構のギヤ比に応じて合成したトルクが出力軸に現れるとともに、第１モータ・ジェネレータによってエンジンの回転数を制御できるので、エンジンを最適燃費で運転でき、車両の燃費を向上させることができる。また、エンジンを最適燃費で運転している状態で第１モータ・ジェネレータによって発電（すなわちエネルギー回生）をおこない、その電力で第２モータ・ジェネレータを駆動することにより、出力軸にトルクを付加でき、したがって燃費を悪化させることなく必要十分な駆動力を得ることができる。さらに、変速機で設定される変速比を“１”より大きくすることにより、第２モータ・ジェネレータの出力するトルクを増大させて出力軸に伝達でき、かつその変速比を小さくした場合（例えば変速機を高速段に設定した場合）には、第２モータ・ジェネレータの回転数を低下させることができるので、第２モータ・ジェネレータを小型化あるいは低出力型のものとすることができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載されたハイブリッド駆動装置では、高速段に切り替えるときはローブレーキを解放し、ハイブレーキを結合する。低速段に切り替えるときはハイブレーキを解放しローブレーキを結合させる。このようにブレーキの接続を切り替えることにより、高速段と低速段の切替をおこなうことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２５５７８号公報（段落（００２１）〜（００３４）、図１）
【特許文献２】
特公昭４７−３１７７３号公報（第８ページ第１０行〜第３４行）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載された発明では、エンジンの始動はエンジンに合成分配機構を介して接続された第１モータ・ジェネレータを駆動することによりおこなわれるが、第１モータ・ジェネレータは出力軸にも接続されているため、エンジンを始動させている間は第２モータ・ジェネレータを駆動させ、第１モータジェネレータの出力トルクを相殺して、トルクが出力軸に現れないようにする必要がある。したがって、通常エンジン始動中は変速が禁止され、変速はエンジンが完全に始動してからおこなわれる。また、変速動作をおこなう前に変速機構のガタ詰め等の変速準備制御をおこなう必要があるので、変速指令出力時点から実際に変速動作が開始されるまでにタイムラグが生じる。そのため、エンジンが完全に始動してから変速準備制御をおこなった場合、車両運転開始時の駆動力の立ち上がりが遅くなるという問題があった。
【０００７】
また上記特許文献２に記載された方法では、ハイブレーキとローブレーキとの切替のタイミングにずれが生じた場合には変速ショックが発生するという問題があった。
【０００８】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、動力源が完全に始動する時点以前に変速準備動作をおこない、駆動力の立ち上がりの遅延を防止する制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、エンジンの稼動状態に応じて変速制御状態が切り替わるように構成したことを特徴とするものである。すなわち請求項１の発明は、主動力源の出力したトルクを駆動輪に伝達する出力部材に、トルクを出力する力行とエネルギーを回収する回生とが可能なアシスト動力源が、該アシスト動力源と前記出力部材との間で伝達するトルクを変速比に応じて増減する変速機構を介して連結されているハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記主動力源は、入力要素と出力要素と前記出力部材が連結された反力要素とを回転要素とした遊星歯車機構と、その入力要素に連結された内燃機関と、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータとを備え、前記主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて前記変速機構の変速制御状態を切り換える変速制御手段を有し、前記変速制御手段は、前記第１モータ・ジェネレータにより前記内燃機関のクランキングが行われる際に前記出力部材に現れるトルクをアシスト動力源により相殺している状態の時点で変速制御に先立つ変速準備制御を行う変速準備中制御手段と、クランキングの終了時点またはクランキングの後に変速制御を実行する変速準備後制御手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
【００１０】
したがって請求項１の発明では、主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて変速機構についての適正な変速制御状態が選択・実行される。すなわち、第１モータ・ジェネレータによって内燃機関をクランキングしている際にはアシスト動力源により、出力部材に現れるトルクを相殺しているので、駆動トルクの変化が防止もしくは抑制され、その状態では変速が実行されずに変速準備制御が実行されるだけであるから、アシスト動力源に不要なトルク変動が生じることが回避され、しかもクランキングの終了もしくはその後に変速が実行され、その際には変速準備中の制御が既に行われているから、変速の遅れが抑制もしくは回避されて駆動力の立ち上がりを迅速に行うことができる。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記変速制御手段による前記変速制御状態の切り換えが、前記主動力源の始動時に実行されることを特徴とする制御装置である。
【００１２】
したがって請求項２の発明では、主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて変速機構についての適正な変速制御状態が主動力源の始動時に選択・実行される。
【００１５】
さらに、請求項３の発明は、請求項２において、前記変速準備後制御は、前記主動力源の稼動状態が外力を受けずに動作を開始した時点で実行されることを特徴とする制御装置である。
【００１６】
したがって請求項３の発明では、主動力源が外力を受けずに動作を開始した時点で変速準備制御の後の制御がおこなわれる。
【００１７】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記変速制御手段は、前記アシスト動力源が主動力源の始動時に稼動している時には変速の禁止をおこなう変速禁止手段と、前記アシスト動力源が稼動していない時には変速の許可をおこなう変速許可手段とを更に有していることを特徴とする制御装置である。
【００１８】
したがって、請求項４の発明では、アシスト動力源の稼働状態に応じて変速の禁止と変速の許可がおこなわれる。そのため、不要なトルク変動が防止される。
【００１９】
さらに、請求項５の発明は、請求項４において、前記変速禁止手段による変速の禁止は、前記アシスト動力源が稼動している時に実行されることを特徴とする制御装置である。
【００２０】
したがって、請求項５の発明では、アシスト動力源の稼働状態に応じて変速の禁止と変速の許可とがアシスト動力源が稼動している状態でおこなわれる。そのため、不要なトルク変動が防止される。
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記変速機構は、第１サンギヤとリングギヤとの間でダブルピニオン型遊星歯車機構を構成するとともにそのリングギヤと第２サンギヤとの間でシングルピニオン型遊星歯車機構を構成するラビニョ型遊星歯車機構からなることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置である。
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記第１サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキと、前記リングギヤを選択的に固定する第２ブレーキとを更に備え、前記第２サンギヤに前記アシスト動力源が連結されるとともに、キャリヤが前記出力部材に連結されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置について説明すると、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、一例として車両に搭載されるものであって、図２に示すように、主動力源（すなわち第１の動力源）１のトルクが出力部材２に伝達され、その出力部材２からデファレンシャル３を介して駆動輪４にトルクが伝達される。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギーを回収する回生制御の可能なアシスト動力源（すなわち第２の動力源）５が設けられており、このアシスト動力源５が変速機６を介して出力部材２に連結されている。したがってアシスト動力源５と出力部材２との間で伝達するトルクを変速機６で設定する変速比に応じて増減するようになっている。
【００２２】
上記の変速機６は、設定する変速比が“１”以上となるように構成することができ、このように構成することにより、アシスト動力源５でトルクを出力する力行時に、アシスト動力源５で出力したトルクを増大させて出力部材２に伝達できるので、アシスト動力源５を低容量もしくは小型のものとすることができる。しかしながら、アシスト動力源５の運転効率を良好な状態に維持することが好ましいので、例えば車速に応じて出力部材２の回転数が増大した場合には、変速比を低下させてアシスト動力源５の回転数を低下させる。また、出力部材２の回転数が低下した場合には、変速比を増大させることがある。
【００２３】
上記のハイブリッド駆動装置を更に具体的に説明すると、主動力源１は図３に示すように、内燃機関（以下、エンジンと記す）１０と、モータ・ジェネレータ（以下、仮に第１モータ・ジェネレータもしくはＭＧ１と記す）１１と、これらエンジン１０と第１モータ・ジェネレータ１１との間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構１２とを主体として構成されている。そのエンジン１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）１３によっておこなうように構成されている。
【００２４】
また、第１モータ・ジェネレータ１１は、一例として同期電動機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成され、インバータ１４を介してバッテリーなどの蓄電装置１５に接続されている。そして、そのインバータ１４を制御することにより、第１モータ・ジェネレータ１１の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御をおこなうために、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ１−ＥＣＵ）１６が設けられている。なお、第１モータジェネレータ１１のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００２５】
さらに、遊星歯車機構１２は、外歯歯車であるサンギヤ１７と、そのサンギヤ１７に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１８と、これらサンギヤ１７とリングギヤ１８とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１９とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン１０の出力軸がダンパー２０を介して第１の回転要素であるキャリヤ１９に連結されている。言い換えれば、キャリヤ１９が入力要素となっている。
【００２６】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１７に第１モータ・ジェネレータ１１のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ１７がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ１８が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ１８が出力部材（すなわち出力軸）２に連結されている。
【００２７】
一方、変速機６は、図３に示す例では、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわちそれぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）２１と第２サンギヤ（Ｓ２）２２とが設けられており、その第１サンギヤ２１にショートピニオン２３が噛合するとともに、そのショートピニオン２３がこれより軸長の長いロングピニオン２４に噛合し、そのロングピニオン２４が前記各サンギヤ２１，２２と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）２５に噛合している。なお、各ピニオン２３，２４は、キャリヤ（Ｃ）２６によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ２２がロングピニオン２４に噛合している。したがって第１サンギヤ２１とリングギヤ２５とは、各ピニオン２３，２４と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ２２とリングギヤ２５とは、ロングピニオン２４と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００２８】
そして、第１サンギヤ２１を選択的に固定する第１ブレーキＢ１と、リングギヤ２５を選択的に固定する第２ブレーキＢ２とが設けられている。これらのブレーキＢ１，Ｂ２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ１，Ｂ２は、油圧や電磁力などによる係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ２２に前述したアシスト動力源５が連結され、またキャリヤ２６が前記出力軸２に連結されている。
【００２９】
したがって、上記の変速機６は、第２サンギヤ２２がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ２６が出力要素となっており、第１ブレーキＢ１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定され、第１ブレーキＢ１に替えて第２ブレーキＢ２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定されるように構成されている。この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。その制御をおこなうためのマイクロコンピュータを主体とした電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）２７が設けられている。
【００３０】
なお、図３に示す例では、アシスト動力源５として、トルクを出力する力行およびエネルギーを回収する回生の可能なモータ・ジェネレータ（以下仮に、第２モータ・ジェネレータもしくはＭＧ２と記す）が採用されている。この第２モータ・ジェネレータ５のロータ（図示せず）は第２サンギア２２に接続されている。さらにこの第２モータ・ジェネレータ５は、インバータ２８を介してバッテリー２９に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ２−ＥＣＵ）３０によってそのインバータ２８を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、そのバッテリー２９および電子制御装置３０は、前述した第１モータ・ジェネレータ１１についてのインバータ１４およびバッテリー（蓄電装置）１５と統合することもできる。なお、第２モータ・ジェネレータ５のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００３１】
上述したトルク合成分配機構としてのシングルピニオン型遊星歯車機構１２についての共線図を示せば、図４の（Ａ）のとおりであり、キャリヤ（Ｃ）１９に入力されるエンジン１０の出力するトルクに対して、第１モータ・ジェネレータ１１による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）１７に入力すると、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）１８には、エンジン１０から入力されたトルクより大きいトルクが現れる。その場合、第１モータ・ジェネレータ１１のロータがそのトルクによって回転し、第１モータ・ジェネレータ１１は発電機として機能する。また、リングギヤ１８の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータ・ジェネレータ１１の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１０の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１０の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータ・ジェネレータ１１を制御することによっておこなうことができる。
【００３２】
さらに、図４の（Ａ）に一点鎖線で示すように、走行中にエンジン１０を停止させていれば、第１モータ・ジェネレータ１１が逆回転しており、その状態から第１モータ・ジェネレータ１１を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ１９に連結されているエンジン１０にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、したがって第１モータ・ジェネレータ１１によってエンジン１０を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸２にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータ・ジェネレータ５の出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１０の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００３３】
また、変速機６を構成しているラビニョ型遊星歯車機構についての共線図を示せば、図４の（Ｂ）のとおりである。すなわち第２ブレーキＢ２によってリングギヤ２５を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータ・ジェネレータ５の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸２に付加される。これに対して第１ブレーキＢ１によって第１サンギヤ２１を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータ・ジェネレータ５の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸２に付加される。
【００３４】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸２に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキＢ１，Ｂ２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸２に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ５の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【００３５】
上述したハイブリッド駆動装置は、主動力源１とアシスト動力源５との二つの動力源を備えているので、これらを有効に利用して低燃費で排ガス量の少ない運転がおこなわれる。またエンジン１０を駆動する場合であっても、第１モータ・ジェネレータ１１によって最適燃費となるようにエンジン１０の回転数が制御される。さらに、コースト時には車両の有する慣性エネルギーが電力として回生される。そして、第２モータ・ジェネレータ５を駆動してトルクアシストする場合、車速が遅い状態では変速機６を低速段Ｌに設定して出力軸２に付加するトルクを大きくし、車速が増大した状態では、変速機６を高速段Ｈに設定して第２モータ・ジェネレータ５の回転数を相対的に低下させて損失を低減し、効率の良いトルクアシストが実行される。
【００３６】
第１モータ・ジェネレータ１１によりエンジンのクランキングがおこなわれている間は、第２モータ・ジェネレータ５により出力軸へのトルクの出力を相殺する必要があるため、第２モータ・ジェネレータ５の変速が禁止されている。したがって、エンジン１０の起動時に高速段Ｈに設定した状態で車両を発進させようとする場合のように、エンジン１０の起動時に変速をおこなう場合、クランキング終了後に変速指令を出力する必要があるため、車両運転開始時の駆動力の立ち上がりが遅れるという問題がある。そこで、この問題を回避するために以下のような制御がおこなわれる。
【００３７】
図１に制御のフローチャートの一例を示す。先ず現在の状態がＥＶ走行状態か否かが判断される（ステップＳ０１）。ＥＶ走行状態とは、第２モータ・ジェネレータ５によって車両が駆動されている状態である。この走行状態は、要求駆動力や、バッテリー１５，２９の充電残量や、ハイブリッド駆動装置の全体の動作状態などを考慮して自動的に選択される。なお、エンジン１０の起動時の制御がおこなわれている場合は、ＥＶ走行状態には含まれないものとし、エンジン１０の停止制御がおこなわれている場合には、ＥＶ走行状態に含まれるものとする。
【００３８】
ステップＳ０１で肯定的に判断されると、変速禁止フラグがオンとなり、変速が禁止される（ステップＳ０９）。これにより、第２モータ・ジェネレータ５によって機構が駆動されている場合は、変速が禁止され、駆動トルクの変動が抑えられる。
【００３９】
ステップＳ０１で否定的に判断された場合、すなわち、第２モータ・ジェネレータ５による駆動がおこなわれていない場合には、エンジン１０の起動制御がおこなわれているか否かが判断される（ステップＳ０２）。ステップＳ０２で否定的に判断された場合、すなわちエンジン１０による定常走行状態である場合には変速禁止フラグがオフとなり、変速が許可される（ステップＳ０７）。
【００４０】
ステップＳ０２で肯定的に判断された場合、すなわち、第２モータ・ジェネレータ５によって駆動がおこなわれておらず、またエンジン１０の起動制御中の場合、すなわち車両が走行していない状態のときに、変速指令が出力されたか否か、変速判断があったか否かが判断される（ステップＳ０３）。ステップＳ０３で否定的に判断された場合には、変速が禁止される（ステップ０９）。これは、エンジン起動制御が開始されているので、第１モータ・ジェネレータ１１によりエンジン１０のクランキングが開始されている。第１モータ・ジェネレータ１１は出力軸２にも接続されているため、出力軸２にも第１モータ・ジェネレータ１１で発生したトルクが現れてしまう。そのため、これを第２モータ・ジェネレータ５により相殺する必要がある。したがって、変速操作による第２モータ・ジェネレータ５の不要なトルク変動を避ける必要があるためである。
【００４１】
ステップＳ０３で肯定的に判断されると、現在変速制御が実行中であるか否かが判断される（ステップＳ０４）。ステップＳ０４で肯定的に判断されると、そのまま現在実行中の変速が継続しておこなわれる（ステップＳ０８）。ステップＳ０４で否定的に判断された場合、すなわちエンジン１０の起動制御中であり、未だ変速制御が実行されていない場合にはエンジン１０のクランキングが終了したか否かが判断される（ステップＳ０５）。なお、クランキングの定義は、第２モータ・ジェネレータ５によるトルクの相殺がおこなわれている間のことをいう。例えば、エンジン１０の起動振動を抑えるための第２モータ・ジェネレータ５による制振制御中も含まれる。
【００４２】
ステップＳ０５で肯定的に判断された場合、すなわち、第２モータ・ジェネレータ５によるトルクの相殺が必要なくなった場合には、変速制御が実行される（ステップＳ０８）。ステップＳ０５で否定的に判断された場合、すなわち、現在クランキング中である場合には、変速準備動作が開始される（ステップＳ０６）。変速準備動作とは、油圧で動作するブレーキＢ１，Ｂ２の切替時における、いわゆるガタ詰めなどをおこなう動作であり、実際の変速操作に先立っておこなわれる動作である。
【００４３】
ステップＳ０６、ステップＳ０８で処理が終了すると、変速フラグがオフにされ、変速が許可される（ステップＳ０７）。その後、クランキングが終了するまで待ち、次回以降のルーチン実行時に、変速が実行され、または、継続して変速が実行される。
【００４４】
変速動作に先立つ変速準備動作（ステップＳ０６）はステップＳ０５で否定的の場合、すなわちクランキングが終了していない状態で実行される。すなわち、クランキング動作と、変速準備動作は同時並行的におこなわれる。そのため、変速指令出力から変速が開始されるまでの時間を短縮し、駆動力の立ち上がりを迅速におこなうことができる。
【００４５】
また、主動力源１の稼動状態が、ＥＶ走行時点、エンジン起動時点、クランキング中、クランキング終了時点でそれぞれ変速禁止、変速許可、変速準備動作、変速制御実行となり、稼動状態に応じて変速制御の状態が変更される。したがって、各稼動状態に応じて、駆動力の立ち上げを適切におこなうことができる。
【００４６】
また、主動力源１がクランキング中のときは、クランキング中に出力軸２に現れるトルクを第２モータ・ジェネレータ５によって相殺する必要があるので、変速が禁止され、クランキング終了時点またはクランキングの後で変速が許可される。つまり、第２モータ・ジェネレータ５の稼動状態に応じて変速禁止または変速許可がおこなわれる。したがって不要なトルク変動を防止することができる。
【００４７】
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述した図１に示すステップＳ０６ないしステップＳ０９の各機能的手段が、変速制御手段に相当し、ステップＳ６の機能的手段が、変速準備中制御手段に相当し、ステップＳ０８の機能的手段が、変速準備後制御手段に相当する。また、ステップＳ０７の機能的手段が、変速許可手段に相当し、ステップＳ０９の機能的手段が、変速禁止手段に相当する。また、第２モータ・ジェネレータ５がこの発明のアシスト動力源に相当する。
【００４８】
なお、この発明は上述した各具体例に限定されない。この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、図３に示すように内燃機関のトルクと第１モータ・ジェネレータ（もしくは電動機）のトルクとを遊星歯車機構を主体とする合成分配機構を介して出力部材に伝達し、さらにその出力部材に第２モータ・ジェネレータ（もしくは電動機）のトルクを変速機を介して伝達するいわゆる機械分配式のハイブリッド駆動装置が好適であるが、これ以外の構成のものであってもよく、要は、第１の動力源からトルクが伝達される出力部材に第２の駆動源が変速機を介して連結されていればよい。また、この発明における変速機は、高低の二段に変速できる構成以外に更に多段に変速できる変速機や無段変速機などであってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて適正な変速制御状態が選択・実行されるので、運転開始時の駆動力の立ち上げを適切におこなうことができる。すなわち、第１モータ・ジェネレータによって内燃機関をクランキングしている際にはアシスト動力源により、出力部材に現れるトルクを相殺しているので、駆動トルクの変化が防止もしくは抑制され、その状態では変速が実行されずに変速準備制御が実行されるだけであるから、アシスト動力源に不要なトルク変動が生じることが回避され、しかもクランキングの終了もしくはその後に変速が実行され、その際には変速準備中の制御が既に行われているから、変速の遅れが抑制もしくは回避されて駆動力の立ち上がりを迅速に行うことができる。
【００５０】
さらに、請求項２の発明によれば、主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて適正な変速制御状態が主動力源の始動時に選択・実行されるので、運転開始時の駆動力の立ち上げを適切におこなうことができる。
【００５２】
さらに、請求項３の発明によれば、主動力源が外力を受けずに動作を開始した時点で変速準備制御の後の制御が開始される。そのため、応答性よく変速をおこなうことができる。
【００５３】
また、請求項４の発明によれば、アシスト動力源の稼働状態に応じて変速の禁止と変速の許可がおこなわれる。そのため、不要なトルク変動を防止でき、運転者に違和感を与えることなく運転をおこなうことができる。
【００５４】
さらに、請求項５の発明によれば、アシスト動力源の稼働状態に応じて変速の禁止と変速の許可とがアシスト動力源が稼動している状態でおこなわれる。そのため、不要なトルク変動を防止でき、運転者に違和感を与えることなく運転をおこなうことができる。
そして、請求項６および７の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかの発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の制御装置による制御例を説明するための概略的なフローチャートである。
【図２】 この発明で対象とするハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すブロック図である。
【図３】 そのハイブリッド駆動装置を更に具体的に示すスケルトン図である。
【図４】 図３に示す各遊星歯車機構についての共線図である。
【符号の説明】
１…主動力源、 ２…出力部材（出力軸）、 ５…アシスト動力源（第２モータ・ジェネレータ）、 ６…変速機、 １０…内燃機関（エンジン）、 １１…第１モータ・ジェネレータ、 １２…遊星歯車機構。
Claims (7)
- 主動力源の出力したトルクを駆動輪に伝達する出力部材に、トルクを出力する力行とエネルギーを回収する回生とが可能なアシスト動力源が、該アシスト動力源と前記出力部材との間で伝達するトルクを変速比に応じて増減する変速機構を介して連結されているハイブリッド駆動装置の制御装置において、
前記主動力源は、入力要素と出力要素と前記出力部材が連結された反力要素とを回転要素とした遊星歯車機構と、その入力要素に連結された内燃機関と、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータとを備え、
前記主動力源の始動前から始動終了に到るまでの稼動状態に応じて前記変速機構の変速制御状態を切り換える変速制御手段を有し、
前記変速制御手段は、前記第１モータ・ジェネレータにより前記内燃機関のクランキングが行われる際に前記出力部材に現れるトルクをアシスト動力源により相殺している状態の時点で変速制御に先立つ変速準備制御を行う変速準備中制御手段と、クランキングの終了時点またはクランキングの後に変速制御を実行する変速準備後制御手段とを備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記変速制御手段による前記変速制御状態の切り換えが、前記主動力源の始動時に実行されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
- 前記変速準備後制御は、前記主動力源の稼動状態が外力を受けずに動作を開始した時点で実行されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
- 前記変速制御手段は、前記アシスト動力源が主動力源の始動時に稼動している時には変速の禁止をおこなう変速禁止手段と、
前記アシスト動力源が稼動していない時には変速の許可をおこなう変速許可手段とを更に有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記変速禁止手段による変速の禁止は、前記アシスト動力源が稼動している時に実行されることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
- 前記変速機構は、第１サンギヤとリングギヤとの間でダブルピニオン型遊星歯車機構を構成するとともにそのリングギヤと第２サンギヤとの間でシングルピニオン型遊星歯車機構を構成するラビニョ型遊星歯車機構からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
- 前記第１サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキと、前記リングギヤを選択的に固定する第２ブレーキとを更に備え、前記第２サンギヤに前記アシスト動力源が連結されるとともに、キャリヤが前記出力部材に連結されていることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
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