JP4063295B2

JP4063295B2 - ハイブリッド車用駆動装置の制御装置

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Publication number: JP4063295B2
Application number: JP2005312060A
Authority: JP
Inventors: 寛之柴田; 亨松原; 隆史太田; 英明駒田; 幸彦出塩
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: US20090236159A1; US8177004B2; WO2007049679A1; JP2007118722A

Description

この発明は、電動機と他の動力装置とを動力源として備えるとともにその動力源の動力を変速機を介して出力するように構成したハイブリッド車用の駆動装置に関するものである。

ハイブリッド車用駆動装置の一例として、内燃機関（エンジン）の動力を、遊星歯車機構によって出力部材とモータ・ジェネレータとに分配し、そのモータ・ジェネレータを反力部材として機能させ、その回転数に応じてエンジンの回転数を、燃費の良好な回転数に制御するように構成された装置が知られている。この種の装置では、モータ・ジェネレータによってエンジン回転数を制御できるとともに、出力トルクを制御できるので、その遊星歯車機構およびモータ・ジェネレータが、実質的に変速機として機能する。また、上記のモータ・ジェネレータは、エンジンが動力を出力している場合、発電機として機能して反力を生じさせるから、そのモータ・ジェネレータで得られた電力を、出力部材に連結されている電動機に供給し、その電動機が出力する動力を出力部材に付加するように構成されている。

しかしながら、上記の構成では、エンジンを燃費の良好な状態に運転しつつ大きい駆動力を得ようとすると、出力部材に動力を付加する前記電動機を大容量のものとする必要がある。そこで、特許文献１に記載された発明では、電動機の大型化を回避し、かつそれぞれの車速に応じた駆動力を得られるようにハイブリッド車用駆動装置を構成している。具体的には、特許文献１に記載された発明では、遊星歯車機構のキャリヤに内燃機関を連結するとともに、その遊星歯車機構のサンギヤに第一の電動発電機を連結し、さらにリングギヤを変速機の入力側の部材に連結している。さらに、その変速機の出力側の部材をプロペラ軸に連結し、そのプロペラ軸に第二の電動発電機を連結している。
特開２００３−１２７６８１号公報

特許文献１に記載されている駆動装置では、車速に応じて変速機の変速段領域を決めておき、走行状態が属している変速段領域に対応する変速段を変速機で設定し、その状態で第一の電動機によってエンジン回転数を燃費が最適な回転数に制御することになる。したがって前記第二の電動機を変速機より上流側に設け、その第二の電動機の動力で走行する場合であっても、変速機の変速段は主として車速に応じて設定される。そのため、いわゆるモータ走行の状態で車速が変化すると、それに応じて変速機でのアップシフトやダウンシフトが生じる。しかしながら、モータ走行は、エンジンとは異なり回転が滑らかであり、また騒音が少ないので、モータ走行時に変速機で変速が生じると、それに伴う駆動力の変化や騒音が相対的に目立つことになり、特にモータ走行をスイッチ操作で選択できるように構成されている場合には、運転者もしくは搭乗者が意図している走行状態とは異なる状態が体感され、違和感を運転者や搭乗者に違和感を与える可能性があった。

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、電動機の動力で走行する際の変速頻度やショックを低減することのできるハイブリッド車用駆動装置の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、電動機と、該電動機以外の他の動力装置と、前記電動機もしくは前記動力装置の動力を変速して出力する変速機とを備えたハイブリッド車用駆動装置の制御装置において、前記他の動力装置から動力を出力させる通常走行から前記電動機の動力で走行するモータ走行に切り替える際に、その時点の前記変速機の変速比を維持する変速比維持手段と、その後に出力変更要求があった際に前記変速機の変速比を前記最も低速側の変速比に切り替えて固定する変速比固定手段と、前記電動機の動力で走行する場合に前記変速機の変速を禁止する変速禁止手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。

請求項２の発明は、電動機と、該電動機以外の他の動力装置と、前記電動機もしくは前記動力装置の動力を変速して出力する変速機とを備えたハイブリッド車用駆動装置の制御装置において、前記他の動力装置から動力を出力させる通常走行から前記電動機の動力で走行するモータ走行に切り替える際に、その時点の前記変速機の変速比を維持する変速比維持手段と、その後に出力変更要求があった際に前記変速機の変速比を前記最も低速側の変速比に切り替えて固定する変速比固定手段と、前記電動機の動力で走行する場合に前記変速機の変速を規制する変速規制手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記変速禁止手段もしくは変速規制手段は、前記変速機の変速比を最も低速側の変速比に固定する手段を含むことを特徴とするハイブリッド車用駆動装置の制御装置である。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記変速機は、駆動状態で前記最も低速側の変速比を設定する際に係合する一方向係合機構と、該一方向係合機構に対して並列に配置された両方向係合機構とを備えていることを特徴とするハイブリッド車用駆動装置の制御装置である。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、複数のオイルポンプと、前記電動機で走行する場合に前記複数のオイルポンプを駆動するポンプ駆動手段とを更に備えていることを特徴とするハイブリッド車用駆動装置の制御装置である。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記複数のオイルポンプは、前記他の動力装置によって駆動される機械式オイルポンプと、電動オイルポンプとを含むとともに、前記ポンプ駆動手段は、前記電動機を駆動して前記他の動力装置および前記機械式オイルポンプを駆動するとともに、前記電動オイルポンプを駆動する手段を含むことを特徴とするハイブリッド車用駆動装置の制御装置である。

請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明において、入力回転要素と出力回転要素と反力回転要素とを有する差動歯車機構を更に備え、前記他の動力装置が前記入力回転要素に連結されるとともに、前記出力回転要素に前記変速機の入力部材と発電機能のある電動発電機とが連結され、さらに前記反力回転要素に前記電動機が連結されていることを特徴とするハイブリッド車用駆動装置の制御装置である。

請求項１の発明によれば、電動機の動力で走行する場合には変速機での変速が生じないので、駆動力や電動機の回転数の急激な変化、さらには変速ショックを防止もしくは抑制することができる。また、電動機の動力で走行するために最も低速側の変速比に切り替える場合、先ず、切り替え直前の変速比が維持され、その後に出力変更要求があった場合に、最も低速側の変速比に切り替えられる。したがって、出力の変更と併せて変速が実行されるので、出力の変更に伴う駆動力の変化に、変速に伴う駆動力の変化が紛れた状態となる。言い換えれば、駆動力の変化を運転者が認識している状態で変速による駆動力の変化が生じるので、違和感を防止することができるとともに、いわゆるビジーシフトを回避できる。

請求項２の発明によれば、電動機の動力で走行する場合には変速機での変速が規制されるので、駆動力や電動機の回転数の急激な変化、さらには変速ショックを防止もしくは抑制することができる。また、電動機の動力で走行するために最も低速側の変速比に切り替える場合、先ず、切り替え直前の変速比が維持され、その後に出力変更要求があった場合に、最も低速側の変速比に切り替えられる。したがって、出力の変更と併せて変速が実行されるので、出力の変更に伴う駆動力の変化に、変速に伴う駆動力の変化が紛れた状態となる。言い換えれば、駆動力の変化を運転者が認識している状態で変速による駆動力の変化が生じるので、違和感を防止することができるとともに、いわゆるビジーシフトを回避できる。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果に加えて、相対的に大きい駆動力を確保することができる。

請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果に加えて、車両が被駆動状態になっても、一方向係合機構と並列に設けられている両方向係合機構を係合させることにより最も低速側の変速比を維持できる。それに伴って動力源ブレーキ力を確保できるとともに、エネルギ回生量を増大させることができる。

請求項５の発明によれば、電動機の動力で走行する場合、電動機での発熱量が多くなるが、複数のオイルポンプが駆動されて充分な量の潤滑油を確保でき、またその潤滑油によって電動機の冷却を充分に行うことができる。

請求項６の発明によれば、通常のモータ走行時には、他の動力装置およびこれに連結されている機械式オイルポンプを駆動しないので、動力損失を低減でき、また例えば変速機の温度が高いなどの場合には、機械式オイルポンプをも駆動して油量を増大させることができるので、変速機や電動機の潤滑および冷却を充分に行うことができる。

請求項７の発明によれば、内燃機関などの前記他の動力装置の動力を差動歯車機構によって発電電動機と変速機とに分配し、かつその発電電動機で生じた電力によって電動機を駆動して変速機に動力を伝達する構成のハイブリッド駆動装置において、上述した請求項１ないし６の発明と同様の効果を得ることができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明の制御装置で対象とすることのできるハイブリッド車用駆動装置の一例を説明する。図５において、ハイブリッド車用駆動装置（以下、単に駆動装置ということがある。）１０は車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース１２（以下、ケース１２という）内において共通の軸心上に配設された入力回転部材としての入力軸１４と、この入力軸１４に直接にあるいは図示しない脈動吸収ダンパー（振動減衰装置）などを介して間接に連結された無段変速部１１と、その無段変速部１１と駆動輪（図示せず）との間の動力伝達経路で伝達部材（伝動軸）１８を介して直列に連結されている有段式の変速機として機能する有段変速部２０と、この有段変速部２０に連結されている出力回転部材としての出力軸２２とを直列に備えている。この駆動装置１０は、例えば車両において縦置きされるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型車両に好適に用いられるものであり、入力軸１４に直接にあるいは図示しない脈動吸収ダンパーを介して直接的に連結された走行用の駆動力源として例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン８と一対の駆動輪との間に設けられている。このエンジン８がこの発明の他の動力装置に相当している。なお、駆動装置１０はその軸心に対して対称的に構成されているため、図５のスケルトン図においてはその下側が省略されている。

無段変速部１１は、第１電動機ＭＧ１と、入力軸１４に入力されたエンジン８の出力を機械的に分配する機械的機構であって、エンジン８の出力を第１電動機ＭＧ１および伝達部材１８に分配する差動機構としての動力分配機構１６と、伝達部材１８と一体的に回転するように設けられている第２電動機ＭＧ２とを備えている。本実施例の第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２は発電機能をも有するいわゆるモータ・ジェネレータであるが、第１電動機ＭＧ１は反力を発生させるためのジェネレータ（発電）機能を少なくとも備え、第２電動機ＭＧ２は走行用の駆動力源として駆動力を出力するためのモータ（電動機）機能を少なくとも備える。この第２電動機ＭＧ２がこの発明の電動機に相当している。

動力分配機構１６は、例えば「０．４１８」程度の所定のギヤ比ρ１を有するシングルピニオン型の第１遊星歯車装置２４を備えている。この第１遊星歯車装置２４は、第１サンギヤＳ１、第１遊星歯車Ｐ１、その第１遊星歯車Ｐ１を自転および公転可能に支持する第１キャリヤＣＡ１、第１遊星歯車Ｐ１を介して第１サンギヤＳ１と噛み合う第１リングギヤＲ１を回転要素（要素）として備えている。第１サンギヤＳ１の歯数をＺＳ１、第１リングギヤＲ１の歯数をＺＲ１とすると、上記ギヤ比ρ１はＺＳ１／ＺＲ１である。

この動力分配機構１６においては、第１キャリヤＣＡ１は入力軸１４すなわちエンジン８に連結され、第１サンギヤＳ１は第１電動機ＭＧ１に連結され、第１リングギヤＲ１は伝達部材１８に連結されている。また、動力分配機構１６は第１遊星歯車装置２４の３要素である第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣＡ１、第１リングギヤＲ１がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用を生じるので、エンジン８の出力が第１電動機ＭＧ１と伝達部材１８とに分配されるとともに、分配されたエンジン８の出力の一部が第１電動機ＭＧ１によって電力に変化させられ、その電力が蓄電されたり、その電力で第２電動機ＭＧ２を回転駆動するので、無段変速部１１（動力分配機構１６）は電気的な差動装置として機能させられる。例えば無段変速部１１はいわゆる無段変速状態（電気的ＣＶＴ状態）とされて、エンジン８の所定回転に拘わらず伝達部材１８の回転が連続的に変化させられる。すなわち、動力分配機構１６が差動状態とされると無段変速部１１も差動状態とされ、無段変速部１１はその変速比Ｙ０（入力軸１４の回転速度／伝達部材１８の回転速度）が最小値Ｙ０ｍｉｎから最大値Ｙ０ｍａｘまで連続的に変化させられる電気的無段変速機構として機能する無段変速状態とされる。

有段変速部２０は、例えば「０．５３２」程度のギヤ比ρ２を有するシングルピニオン型の第２遊星歯車装置２６と、例えば「０．４１８」程度のギヤ比ρ３を有するシングルピニオン型の第３遊星歯車装置２８とを備えている。第２遊星歯車装置２６における第２サンギヤＳ２と第３遊星歯車装置２８の第３サンギヤＳ３とが一体的に連結されるとともに、これらのサンギヤＳ２，Ｓ３と前記伝達部材１８との間に第２クラッチＣ２が設けられている。また、これらのサンギヤＳ２，Ｓ３とケース１２との間に、各サンギヤＳ２，Ｓ３を一体として選択的に固定する第１ブレーキＢ１が設けられている。さらに、第２遊星歯車装置２６の第２キャリヤＣＡ２と第３遊星歯車装置２８の第３リングギヤＲ３とが一体的に連結され、これらの第２キャリヤＣＡ２およびリングギヤＲ３が出力軸２２に連結されている。一方、第２リングギヤＲ２を伝達部材１８に選択的に連結する第１クラッチＣ１が設けられている。また、第３遊星歯車装置１８の第３キャリヤＣＡ３をケース１２に選択的に連結して固定する手段とし、第２ブレーキＢ２と一方向クラッチＦ１とが設けられている。なお、この一方向クラッチＦ１は、第３キャリヤＣＡ３にこれを逆回転（エンジン８とは反対方向の回転）させる方向にトルクが作用した場合に係合して第３キャリヤＣＡ３を固定するようになっている。

前記第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２は従来の車両用自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本または２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介挿されている両側の部材を選択的に連結するためのものである。

これらの油圧式摩擦係合装置の制御および潤滑ならびに前記各電動機ＭＧ１，ＭＧ２の冷却のための油圧を発生させる二つのオイルポンプＯＰ１，ＯＰ２が設けられている。一方のオイルポンプＯＰ１は、機械式オイルポンプと称することのできるものであって、エンジン８に連結され、エンジン８の動力で駆動されるようになっている。また、他のオイルポンプＯＰ２は、電動オイルポンプと称することのできるものであって、モータ３０によって駆動されるようになっている。

以上のように構成された駆動装置１０では、例えば、図６の係合作動表に示されるように、前記第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、および一方向クラッチＦ１が選択的に係合作動させられることにより、第１速ギヤ段（第１変速段）ないし第４速ギヤ段（第４変速段）のいずれかあるいは後進ギヤ段（後進変速段）あるいはニュートラルが選択的に成立させられ、ほぼ等比的に変化する変速比Ｙ（＝入力軸回転速度ＮIN／出力軸回転速度ＮOUT）が各ギヤ段ごとに得られるようになっている。なお、図６で「〇」印は係合状態を示し、空欄は解放状態を示し、「（〇）」印はエンジンブレーキを効かせる際に係合状態とすることを示す。

上記の無段変速部１１は無段変速機として機能し、それに直列の有段変速部２０が有段変速機として機能することにより、有段変速部２０の第１速、第２速、第３速、第４速の各ギヤ段に対しその有段変速部２０に入力される回転速度すなわち伝達部材１８の回転速度が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって、無段変速部１１と有段変速部２０とで形成される変速比ＹＴ、すなわち無段変速部１１の変速比Ｙ０と有段変速部２０の変速比Ｙとに基づいて形成される駆動装置１０全体としての変速比ＹＴである総合変速比（以下、トータル変速比という）ＹＴが無段階に得られるようになる。

図７は、差動部あるいは第１変速部として機能する無段変速部１１と変速部（自動変速部）あるいは第２変速部として機能する有段変速部２０とから構成される駆動装置１０において、ギヤ段ごとに連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。この図７の共線図は、各遊星歯車装置２４，２６，２８のギヤ比ρの関係を示す横軸と、相対的回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、３本の横線のうちの下側の横線Ｘ１が回転速度零を示し、上側の横線Ｘ２が回転速度「１．０」すなわち入力軸１４に連結されたエンジン８の回転速度ＮＥを示し、横線ＸＧが伝達部材１８の回転速度を示している。

また、無段変速部１１を構成する動力分配機構１６の３つの要素に対応する３本の縦線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３は、左側から順に第２回転要素（第２要素）ＲＥ２に対応する第１サンギヤＳ１、第１回転要素（第１要素）ＲＥ１に対応する第１キャリヤＣＡ１、第３回転要素（第３要素）ＲＥ３に対応する第１リングギヤＲ１の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は第１遊星歯車装置２４のギヤ比ρ１に応じて定められている。さらに、有段変速部２０の４本の縦線Ｙ４，Ｙ５，Ｙ６，Ｙ７は、左から順に、第４回転要素（第４要素）ＲＥ４に対応し且つ相互に連結された第２サンギヤＳ２および第３サンギヤＳ３を、第５回転要素（第５要素）ＲＥ５に対応する第３キャリヤＣＡ３を、第６回転要素（第６要素）ＲＥ６に対応し且つ相互に連結された第２キャリヤＣＡ２および第３リングギヤＲ３を、第７回転要素（第７要素）ＲＥ７に対応する第２リングギヤＲ２をそれぞれ表している。それらの間隔は第２および第３の各遊星歯車装置２６，２８のギヤ比ρ２，ρ３に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリヤとの間が「１」に対応する間隔とされると、キャリヤとリングギヤとの間が遊星歯車装置のギヤ比ρに対応する間隔とされる。すなわち、無段変速部１１では縦線Ｙ１とＹ２との縦線間が「１」に対応する間隔に設定され、縦線Ｙ２とＹ３との間隔はギヤ比ρ１に対応する間隔に設定される。また、有段変速部２０では各第２および第３の遊星歯車装置２６，２８ごとにそのサンギヤとキャリヤとの間が「１」に対応する間隔に設定され、キャリヤとリングギヤとの間がギヤ比ρに対応する間隔に設定される。

上記図７の共線図を用いて表現すれば、本実施例の駆動装置１０は、動力分配機構１６（無段変速部１１）において、第１遊星歯車装置２４の第１回転要素ＲＥ１（第１キャリヤＣＡ１）が入力軸１４すなわちエンジン８に連結されるとともに、第２回転要素ＲＥ２が第１電動機ＭＧ１に連結され、さらに第３回転要素（第１リングギヤＲ１）ＲＥ３が伝達部材１８および第２電動機ＭＧ２に連結されて、入力軸１４から伝達部材１８を介して有段変速部２０へ動力を伝達する（入力させる）ように構成されている。このとき、Ｙ２とＸ２の交点を通る斜めの直線Ｌ０により第１サンギヤＳ１の回転速度と第１リングギヤＲ１の回転速度との関係が示される。

第１遊星歯車装置２４が差動作用を行うから、第１電動機ＭＧ１の発電による反力を制御することによって直線Ｌ０と縦線Ｙ１との交点で示される第１サンギヤＳ１の回転が上昇あるいは下降させられると、直線Ｌ０と縦線Ｙ３との交点で示される第１リングギヤＲ１の回転速度が下降あるいは上昇させられる。

また、有段変速部２０において第４回転要素ＲＥ４は第２クラッチＣ２を介して伝達部材１８に選択的に連結されるとともに第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結され、第５回転要素ＲＥ５は第２ブレーキＢ２を介してケース１２に選択的に連結され、第６回転要素ＲＥ６は第３ブレーキＢ３を介してケース１２に選択的に連結され、第７回転要素ＲＥ７は出力軸２２に連結され、第８回転要素ＲＥ８は第１クラッチＣ１を介して伝達部材１８に選択的に連結されている。

有段変速部２０では、図６に示すように、第１クラッチＣ１と一方向クラッチＦ１もしくは第２ブレーキＢ２とが係合させられることにより、第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７と横線Ｘ２との交点と第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５と横線Ｘ１との交点とを通る斜めの直線Ｌ１と、出力軸２２と連結された第６回転要素ＲＥ６の回転速度を示す縦線Ｙ６との交点で第１速の出力軸２２の回転速度が示される。同様に、第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１とが係合させられることにより決まる斜めの直線Ｌ２と出力軸２２と連結された第６回転要素ＲＥ６の回転速度を示す縦線Ｙ６との交点で第２速の出力軸２２の回転速度が示され、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とが係合させられることにより決まる水平な直線Ｌ３と出力軸２２と連結された第６回転要素ＲＥ６の回転速度を示す縦線Ｙ６との交点で第３速の出力軸２２の回転速度が示される。さらに、第１電動機ＭＧ１によって第１サンギヤＳ１を固定すると、無段変速部１１からの動力がエンジン回転速度ＮＥよりも高い回転速度で入力されることから、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２が係合させられることにより決まる水平な直線Ｌ４と出力軸２２と連結された第６回転要素ＲＥ６の回転速度を示す縦線Ｙ６との交点で第４速の出力軸２２の回転速度が示される。

上述したこの発明に係る駆動装置１０は、第１電動機ＭＧ１の回転数に応じて変速比が変化する無段変速部１１と、各クラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２の係合・解放の状態で動力の伝達部位すなわち伝達経路が変化して変速比が変化する有段変速部２０とを備えているので、トータル変速比が可及的に連続的に変化するように変速比が制御される。したがって、有段変速部２０での変速を実行する場合、その変速比の変化の方向とは反対の方向に無段変速部１１の変速比が変化するように、無段変速部１１（より具体的には第１電動機ＭＧ１の回転数）が制御される。

その場合、有段変速部２０での変速が、いずれかのクラッチＣ１，Ｃ２もしくはブレーキＢ１，Ｂ２に油圧を供給し、あるいは反対に油圧を排出して行われるのに対して、無段変速部１１での変速は第１電動機ＭＧ１の回転数を電気的に制御することにより行われるので、変速速度は、有段変速部２０よりも無段変速部１１で速くなる。そこで、有段変速部２０での変速が実行される場合、その変速の進行の度合いに応じて無段変速部１１の変速が進行させられる。

すなわち、無段変速部１１における第１遊星歯車装置２４のキャリヤＣＡ１にエンジン８の動力が入力され、その動力がサンギヤＳ１とリングギヤＲ１とに分配される。その状態で第１電動機ＭＧ１を発電機として機能させることにより、サンギヤＳ１に反力を生じさせると、そのサンギヤＳ１の回転数に応じてリングギヤＲ１が回転する。したがって、リングギヤＲ１の回転数を一定とした場合、第１電動機ＭＧ１によってエンジン８の回転数を制御できる。そのため、エンジン回転数が連続的に変化することにより無段変速部１１での実質的な変速比が連続的に変化する。

駆動状態では、このようにして第１電動機ＭＧ１で電力が発生し、その電力を第２電動機ＭＧ２に供給してこれをモータとして駆動させることにより伝動部材１８にトルクが負荷される。このような制御を可能にするために、各電動機ＭＧ１，ＭＧ２は、図示しないコントローラを介して蓄電装置４１に接続されている。この蓄電装置４１は、二次電池（バッテリ）やキャパシタなどから構成されている。なお、前記オイルポンプＯＰ２を駆動するモータ３０にこの蓄電装置４１から電力を供給するように構成することができ、あるいは図示しない他の蓄電装置を設けてモータ３０に電力を選択的に供給するようにしてもよい。

そして、その無段変速部１１での変速は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み角度などとして検出される要求出力やそれに基づくトータル変速比に応じた目標回転数を求め、その目標回転数を１次遅れで達成するように第１電動機ＭＧ１を制御することにより行われる。あるいはその目標回転数に達する過程の過渡目標回転数を定め、その過渡目標回転数を順次変化させて、最終的には前記目標回転数となるように第１電動機ＭＧ１を制御することにより行われる。このような変速比の制御は、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（ＥＣＵ）４０からの指令信号によって実行される。したがって、その電子制御装置４０には、車速やアクセル開度（要求出力）、シフトポジション、第１電動機ＭＧ１の回転数などの各種のデータが入力されるとともに、走行状態に対応させて変速比を設定した変速線図などのデータが予め記憶させられている。

上記の駆動装置１０は、いわゆるモータ走行（ＥＶ走行）できるように構成されている。ＥＶ走行は、エンジン８を停止していずれかの電動機ＭＧ１，ＭＧ２の動力で走行する走行モードであって、このＥＶ走行を選択するＥＶスイッチ４２が設けられ、上記の電子制御装置４０のその信号を入力するようになっている。エンジン８を駆動して走行するいわゆる通常走行モードと、ＥＶ走行モードとを比較すると、ＥＶ走行モードで得られる駆動力や走行継続時間が通常走行モードより少なく、また電動機ＭＧ１，ＭＧ２の熱負荷がＥＶ走行モードで大きくなる。そのため、この発明に係る制御装置は、以下に説明する制御を行うように構成されている。

図１はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、ＥＶ走行モードが選択されているか否か、すなわちＥＶスイッチ４２がオンか否かが判断される（ステップＳ１）。このステップＳ１で否定的に判断された場合には特に制御を行うことなくリターンする。これとは反対に肯定的に判断された場合には、有段変速部２０の変速段としてエンジンブレーキ（動力源ブレーキ）の効く第１速を設定する（ステップＳ２）。すなわち、図７に示すように、第１方向クラッチＦ１に並列に配置された第２ブレーキＢ２を係合させる。したがってこの第２ブレーキＢ２がこの発明の両方向係合機構に相当する。

ついで、有段変速部（ＡＴ部）２０の変速段を第１速に固定する（ステップＳ３）。車速が増大した場合、通常走行モードでは、駆動装置１０の全体としてのトータル変速比を高速側にアップシフトし、それに応じて有段変速部２０をアップシフトするが、ＥＶ走行モードが選択されている場合には、ステップＳ３で有段変速部２０のアップシフトを禁止し、もしくはアップシフトし難く規制して第１速に固定する。

また、ＥＶ走行モードであっても車速の増大に合わせてトータル変速比を高車速側にアップシフトするので、車速などの車両の走行状態に応じて無段変速部（電気ＣＶＴ部）１１での変速が実行される（ステップＳ４）。具体的には、ＥＶ走行モードでは、エンジン８を停止させるから、第１電動機ＭＧ１を逆回転させることにより、リングギヤＲ１およびこれに連結された伝動部材１８が正回転し、その状態で第２電動機ＭＧ２がモータとして機能することにより、伝動部材１８にトルクを与えれば、電動機ＭＧ１，ＭＧ２の動力で車両が走行する。したがって、車速が増大した場合、第１電動機ＭＧ１の回転数を低下（逆回転方向に増大）させることにより、リングギヤＲ１およびこれに連結されている伝動部材１８の回転数を増大させ、また反対に車速が低下した場合には、第１電動機ＭＧ１の回転数を増大（逆回転方向では低下）させることにより、リングギヤＲ１およびこれに連結されている伝動部材１８の回転数を低下させる。このような制御は、例えばＥＶ走行モード用の変速マップを予め用意し、検出された走行状態とその変速マップからトータル変速比を求め、そのトータル変速比を達成するように第１電動機ＭＧ１の回転数や第２電動機ＭＧ２のトルクを制御することにより実行できる。

したがって、図１に示すように制御することにより、ＥＶ走行モードでは有段変速部２０での変速が生じないので、変速比がステップ的に変化してショックが生じるなどのことを未然に防止することができる。また、有段変速部２０の第１速は、変速比が最も大きい低速側の変速段であるから、有段変速部２０に入力されたトルクを増幅して出力軸２２に出力でき、その結果、車両全体としての駆動力を確保することができる。

上述したＥＶ走行モードでは、各電動機ＭＧ１，ＭＧ２の熱負荷が、通常走行モードより増大する。一方、各電動機ＭＧ１，ＭＧ２の冷却と有段変速部２０の潤滑とには共通のオイルが使用されている。そこで、ＥＶ走行モードでの走行時には油温が高くなりやすいので、この発明の制御装置は、図２に示す制御を行うように構成されている。すなわち、ＥＶ走行モードが選択されている場合（図２のステップＳ１１でイエスの場合）、有段変速部２０の油温が予め定められている許可油温より高いか否かが判断される（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。

ステップＳ１２での許可油温は、主として、電動機ＭＧ１，ＭＧ２の温度を上限温度以下に維持することを考慮して予め設定された温度であり、検出された油温がこの許可油温を超えていることによりステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、第１電動機ＭＧ１を作動させる（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。

第１電動機ＭＧ１は無段変速部１１の変速制御のために作動させられるが、ステップＳ１３では、これに加えて油量の増大のために第１電動機ＭＧ１が作動させられる。すなわち、無段変速部１１を構成している第１遊星歯車装置２４は、エンジン８および第１電動機ＭＧ１ならび伝動部材１８の三者の間で差動作用を生じるから、第１電動機ＭＧ１の回転数によってエンジン８の回転数を制御できる。具体的には、第１電動機ＭＧ１の回転数を、ＥＶ走行モードで走行している際にエンジン８を停止させる回転数に対して増大（逆回転方向では低下）させることにより、エンジン回転数を引き上げる。すなわち、エンジン８をいわゆる連れ回しし、それに伴ってエンジン８に連結されている機械式オイルポンプＯＰ１を駆動する（ステップＳ１４）。

したがって、ＥＶ走行モードでは、電動オイルポンプＯＰ２をモータ３０によって駆動することにより、有段変速部２０に潤滑油を循環供給するが、その量が相対的に不足して油温が上昇すると、本来はエンジン８で駆動される機械式オイルポンプＯＰ１を第１電動機ＭＧ１で駆動して有段変速部２０に潤滑油を更に供給できる。そのため、有段変速部２０の潤滑油の量が充分に確保され、その潤滑油で電動機ＭＧ１，ＭＧ２を冷却し、その加熱を防止でき、ひいてはＥＶ走行モードを継続することが可能になる。

ＥＶ走行モードでは、蓄電装置４１の電力を使用して走行するから、ＥＶ走行モードを選択している場合には、エネルギ回生を可及的に多量に行って充電量を確保することが好ましい。そこで、この発明では、減速時などのエネルギ回生可能な状態を検出して以下の制御を実行するように構成することができる。

図３はその制御例を説明するためのフローチャートであって、先ず、ＥＶ走行モードが選択されているか否か、すなわちＥＶスイッチがＯＮか否かが判断される（ステップＳ２１）。このステップＳ２１で否定的に判断された場合には、有段変速部２０での変速時に、第１電動機ＭＧ１の回転数を固定し、それに伴うエンジン８の回転数の変化を許容する（ステップＳ２２）。ついで、蓄電装置４１が電力を受容できるか否か、すなわち充電されている電力量が充電を許容できる範囲内か否かが判断される（ステップＳ２３）。

このステップＳ２３で否定的に判断された場合には特に制御を行うことなくリターンし、これとは反対に肯定的に判断された場合には、エネルギ回生可能な走行状態か否かの回生判定が行われる（ステップＳ２４）。これは、例えば所定の車速以上で走行している状態でアクセルペダル（図示せず）が戻されるなど、要求出力がゼロになったことに基づいて判断することができる。

このステップＳ２４で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。したがって、例えば上述した図１に示す制御により、有段変速部２０の変速比が第１速に維持される。これに対してステップＳ２４で肯定的に判断された場合、すなわちエネルギ回生できる場合、有段変速部２０の第１速の固定制御を解除して有段変速部２０をアップシフトさせる（ステップＳ２５）。例えば第２速にアップシフトさせる。有段変速部２０をアップシフトさせると、その入力側の部材である前記伝動部材１８の回転数が低下するので、エンジンブレーキ力を維持するとともに、回生量を増大させるために第２電動機ＭＧ２の回生トルクを増大させる。こうして得られた電力は、その少なくとも一部が蓄電装置４１に供給されて充電される。

したがって、図３に示す制御によれば、電力を使用して走行するＥＶ走行モードにおいて、エネルギ回生を促進して電力を得ることができるので、ＥＶ走行の継続時間を長くすることができる。

ＥＶ走行モードで走行する場合に蓄電装置４１の充電量（ＳＯＣ）が低くければ、エンジン８を駆動して発電し、その電力を利用して走行するとともに充電を行うことになる。その場合、ＥＶ走行モードで有段変速部２０を第１速に固定することになるが、第１速へのダウンシフトの際のショックを防止もしくは抑制するために、この発明の制御装置は図４に示す制御を行うように構成されている。

図４に示す制御例はＥＶ走行モードとするべく有段変速部２０を第１速にダウンシフトするための制御例であり、先ず、蓄電装置４１の充電状態（ＳＯＣ）が予め定めた許容値より低いか否かが判断される（ステップＳ４１）。このステップＳ４１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンし、また反対に肯定的に判断された場合にはエンジン８を始動する（ステップＳ４２）。具体的には、第１電動機ＭＧ１によってエンジン８をモータリングし、あるいは図示しないスタータモータによってエンジン８をモータリングし、同時にエンジン８に燃料を供給する。

その後、要求出力が変化したか否かが判断される（ステップＳ４３）。これは、図示しないアクセルペダルが操作されたか否かによって判断することができる。このステップＳ４３で否定的に判断された場合、すなわち要求出力が変化しない場合には、有段変速部２０の変速比をその時点の現状の変速比に維持し（ステップＳ４４）、リターンする。これに対してステップＳ４３で肯定的に判断された場合には、有段変速部２０を第１速にダウンシフトして固定する（ステップＳ４５）。

したがって、図４に示す制御によれば、通常走行モードからＥＶ走行モードに切り替えただけでは有段変速部２０を第１速にする変速が生じず、要求駆動力が変化した際に第１速への変速が生じる。そのために、変速の生じるタイミングが、アクセル操作などに起因するタイミングとなり、これは通常走行モードと同様であるから、運転者に違和感を与えることが回避される。

ここで、この発明と上述した具体例との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ３の機能的手段が、この発明の変速禁止手段および変速規制手段に相当し、図２に示すステップＳ１３およびステップＳ１４の機能的手段が、この発明のポンプ駆動手段に相当し、さらに図４のステップＳ４４の機能的手段が、この発明の変速比維持手段に相当し、そして図４のステップＳ４５の機能的手段が、この発明の変速比固定手段に相当する。

なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、変速機は有段式および無段式のいずれであってもよい。また、変速を禁止もしくは規制する場合、最低速比に固定する以外に低速側の適宜の変速比に固定することとしてもよい。さらに、モータ走行は手動によるスイッチ操作で設定する以外に、適宜の他の制御システムからの信号で設定するように構成されていてもよい。

この発明の制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。この発明の制御装置で実行される制御の他の例を説明するためのフローチャートである。この発明の制御装置で実行される制御の更に他の例を説明するためのフローチャートである。この発明の制御装置で実行される制御のまた更に他の例を説明するためのフローチャートである。この発明で対象とすることのできるハイブリッド車用駆動装置の一例を示すスケルトン図である。その有段変速部で設定される変速段とそのための油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。図５に示す各変速部の動作状態を説明するための共線図である。

符号の説明

８…エンジン、１０…ハイブリッド車用駆動装置、１１…無段変速部、１６…動力分配機構（差動機構）、１８…伝達部材、２０…有段変速部、４０…電子制御装置（制御装置）、４１…蓄電装置、４２…ＥＶスイッチ、Ｂ２…第２ブレーキ、Ｆ１…一方向クラッチ、ＭＧ１…第１電動機、ＭＧ２…第２電動機、ＯＰ１，ＯＰ２…オイルポンプ。

Claims

電動機と、該電動機以外の他の動力装置と、前記電動機もしくは前記動力装置の動力を変速して出力する変速機とを備えたハイブリッド車用駆動装置の制御装置において、
前記他の動力装置から動力を出力させる通常走行から前記電動機の動力で走行するモータ走行に切り替える際に、その時点の前記変速機の変速比を維持する変速比維持手段と、
その後に出力変更要求があった際に前記変速機の変速比を前記最も低速側の変速比に切り替えて固定する変速比固定手段と、
前記電動機の動力で走行する場合に前記変速機の変速を禁止する変速禁止手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車用駆動装置の制御装置。
電動機と、該電動機以外の他の動力装置と、前記電動機もしくは前記動力装置の動力を変速して出力する変速機とを備えたハイブリッド車用駆動装置の制御装置において、
前記他の動力装置から動力を出力させる通常走行から前記電動機の動力で走行するモータ走行に切り替える際に、その時点の前記変速機の変速比を維持する変速比維持手段と、
その後に出力変更要求があった際に前記変速機の変速比を前記最も低速側の変速比に切り替えて固定する変速比固定手段と、
前記電動機の動力で走行する場合に前記変速機の変速を規制する変速規制手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車用駆動装置の制御装置。
前記変速禁止手段もしくは前記変速規制手段は、前記変速機の変速比を最も低速側の変速比に固定する手段を含む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用駆動装置の制御装置。
前記変速機は、駆動状態で前記最も低速側の変速比を設定する際に係合する一方向係合機構と、該一方向係合機構に対して並列に配置された両方向係合機構とを備えていることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車用駆動装置の制御装置。
複数のオイルポンプと、
前記電動機で走行する場合に前記複数のオイルポンプを駆動するポンプ駆動手段と
を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のハイブリッド車用駆動装置の制御装置。
前記複数のオイルポンプは、前記他の動力装置によって駆動される機械式オイルポンプと、電動オイルポンプとを含むとともに、
前記ポンプ駆動手段は、前記電動機を駆動して前記他の動力装置および前記機械式オイルポンプを駆動するとともに、前記電動オイルポンプを駆動する手段を含む
ことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車用駆動装置の制御装置。
入力回転要素と出力回転要素と反力回転要素とを有する差動歯車機構を更に備え、
前記他の動力装置が前記入力回転要素に連結されるとともに、前記出力回転要素に前記変速機の入力部材と発電機能のある電動発電機とが連結され、さらに前記反力回転要素に前記電動機が連結されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のハイブリッド車用駆動装置の制御装置。