JP5040461B2

JP5040461B2 - 動力伝達装置の制御装置

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Publication number: JP5040461B2
Application number: JP2007161771A
Authority: JP
Inventors: 幸彦出塩; 英明駒田; 隆史太田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-06-19
Also published as: JP2009001078A

Description

この発明は、内燃機関や電動機などの動力源が出力した動力を出力軸や出力ギヤなどの出力部材に伝達するための動力伝達装置を対象とした制御装置に関し、特に内燃機関と電動機とが差動機構に連結され、その差動機構から変速機構にトルクを出力するように構成された動力伝達装置を対象とする制御装置に関するものである。

従来、変速比もしくは変速段を設定するための複数対の変速ギヤ対を備え、隣接する変速比もしくは変速段を設定するための変速ギヤ対に対するエンジンからの動力の伝達経路を切り替えることにより、動力の伝達効率が良好で、かつ同期変速の可能な変速装置が知られている。その一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載された装置は、エンジンが出力した動力を選択的に伝達される二本の駆動軸を備えており、それらの駆動軸と出力軸との間に、クラッチによって選択的にトルク伝達可能とされる変速ギヤ対が設けられ、さらにその駆動軸同士の間に、電動機が連結された差動機構が設けられている。したがって、特許文献１に記載された装置では、一方の駆動軸および変速ギヤ対を介して出力軸に動力を伝達している状態で、電動機をモータもしくは発電機として動作させることにより、他方の駆動軸側の変速ギヤ対の回転数を出力軸の回転数に応じた回転数に同期させ、その状態でクラッチを切替動作させてトルクの伝達に関与する変速ギヤ対を変更し、これによって変速を達成する。また、特許文献１の発明では、変速の前後で駆動力が変化することを抑制するために、変速の開始にあたって、先ず、エンジン出力を低減し、そのエンジン出力が低減されている間にトルクを伝達するギヤを切換え、その後にエンジン出力を復帰させている。

上述した特許文献１に記載された装置では、エンジン出力が変速後の変速段での駆動力にほぼ等しくなるように低減されているので、変速ギヤ対を切り替えることに伴って駆動力が変化することを抑制することができる。しかしながら、変速の開始の際にエンジン出力を低減させるので、それに伴う駆動力の低下を避けられない。そのため、そのエンジン出力の低減による駆動トルクの低下がショックになる可能性がある。またエンジン出力の低減に続けて実行される電動機のトルク増大によって駆動トルクが増大するので、これがショックの要因となる可能性がある。

特開２００５−１４７９７号公報

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、変速ショックを低減することのできる動力伝達装置の制御装置を提供することを目的とし、特に加減速の要求に基づかない変速の場合であってもショックを抑制することのできる制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、内燃機関と電動機とが差動機構に連結されるとともに、その差動機構から出力されるトルクを出力部材に選択的に伝達する変速機構が設けられている動力伝達装置の制御装置において、前記変速機構での変速の際に前記電動機のトルクを変化させる電動機制御手段と、前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関制御手段と、前記変速中のトルク相もしくはイナーシャ相で前記電動機のトルクを予め定めた変化率で変化させた場合における前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記変化率を、該変化率とは異なる変化率に変化させる変化率制御手段とを備え、前記差動機構は、少なくとも三つの回転要素を有するとともに、いずれか二つの回転要素に前記内燃機関と電動機とが連結され、かつ他の回転要素と出力部材との間に選択的にトルク伝達可能な状態にされる第１の変速ギヤ対が設けられ、前記差動機構の全体を選択的に一体化させるロック機構が設けられ、さらに前記内燃機関と前記出力部材との間で選択的にトルク伝達可能とされる第２の変速ギヤ対が設けられ、前記電動機制御手段は、前記第１の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比と前記第２の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比との間での変速を行う場合に前記ロック機構を係合もしくは解放させるために前記電動機のトルクを変化させる手段を含むように構成されている。

また、この発明は、好ましくは、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大もしくは低下させる手段を含むように構成される。

さらに、この発明は、好ましくは、前記変速の開始時における前記出力部材のトルクを目標トルクとし、変速中における前記出力部材のトルクが前記目標トルクとなるように前記内燃機関の出力トルクを前記電動機のトルクの増減に応じて制御する手段を含むように構成される。

またさらに、この発明は、好ましくは、前記変化率制御手段は、前記変化率を、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より小さくする手段を含むように構成される。

そして、この発明は、好ましくは、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大させて変速時間を短縮させる手段を含むように構成される。

さらにまた、この発明は、好ましくは、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より低下させて変速ショックを抑制する手段を含むように構成される。

この発明によれば、変速の際に電動機のトルクが変化させられ、したがって電動機が正トルクもしくは負トルクを出力するが、出力部材のトルクが変化しないように、電動機のトルクの変化に応じて内燃機関の出力トルクが制御される。したがって、変速に伴って出力部材のトルクを低下させる制御が実行されないので、変速ショックを防止もしくは低減することができる。また、内燃機関の出力トルクが上限に達してしまってそれ以上には変化させられないなど、内燃機関の出力トルクを変更させることができない場合には、電動機のトルクの変化率が変更される。

つぎにこの発明を更に具体的に説明する。この発明に係る動力伝達装置は、車両に搭載されて使用されるものであって、基本的には、エンジンなどの内燃機関が出力した動力を、互いにギヤ比が異なる複数の変速ギヤ対から選択された変速ギヤ対を介して出力部材に伝達し、ここから動力を出力し、また必要に応じて電動機（発電機能を兼ね備えたモータ・ジェネレータを含む）によってトルクを補助し、あるいは走行のための動力を出力するように構成されている。その内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのがその典型的な例である。また、電動機は、モータとして機能した場合には、正のトルクを出力し、発電機として機能した場合には、回転を止める方向の負トルクを出力する。さらに、変速ギヤ対は互いに常時噛み合っている駆動ギヤと被駆動ギヤ（従動ギヤ）とからなるギヤ対であり、従来の車両用の手動変速機やツインクラッチ式変速機などで採用されているギヤ対と同様の構成であってよい。また、その変速ギヤ対の数は複数であればよく、その数が多いほど、設定可能な変速比（もしくは変速段）の数が多くなって、原動機の回転数や駆動トルクを細かく制御することが可能になる。図８には、四対の変速ギヤ対を設けた例を示してある。

この発明では、それらの変速ギヤ対を第１変速ギヤ対と第２変速ギヤ対とに分けてあり、内燃機関の動力をそれら第１変速ギヤ対と第２変速ギヤ対とに選択的に伝達するように構成されている。この発明に係る動力伝達装置は、その切り替えのための機構として差動機構を主体とした機構を備えている。より具体的には、その差動機構は、少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う機構であり、シングルピニオン型遊星歯車機構やダブルピニオン型遊星歯車機構がその典型的な例であるが、これらの遊星歯車機構以外の機構であってもよい。なお、回転要素とは、差動機構を構成する要素のうち、外部の何らかの部材に連結することの可能な要素である。

差動機構における三つの回転要素は、その機能で分ければ、入力要素、出力要素、反力（もしくは固定）要素であり、入力要素に前記内燃機関が連結される。出力要素には前述した変速ギヤ対における駆動側ギヤが連結される。そして、この発明における動力伝達装置では、反力要素に電動機が連結されている。なお、内燃機関はトルクを出力するだけでなく、エネルギが供給されない非動作状態ではフリクショントルクを発生し、また電動機は反転動作もしくは回生動作する場合に負のトルクを発生する。さらに動力伝達装置が車両に搭載されて車輪に連結されている場合には出力部材から差動機構に動力が入力されることもあるので、上記の入力要素および出力要素ならびに反力要素は、いずれかの回転要素が固定的にそのような要素になるのではなく、動力伝達装置の動作の状態によって入力要素が反力要素に切り替わったり、反力要素が出力要素に切り替わったりする。図８にはシングルピニオン型遊星歯車機構を主体に構成した差動機構を示してある。

そして、この発明に係る制御装置は、上記の動力伝達装置を対象とするものであって、前記変速機構での変速の際に前記電動機のトルクを変化させる電動機制御手段と、前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関制御手段と、前記変速中のトルク相もしくはイナーシャ相で前記電動機のトルクを予め定めた変化率で変化させ、かつ前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には前記変化率を、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合とは異ならせる変化率制御手段とを備えている。

この発明の好ましい実施の形態では、前記差動機構は、少なくとも三つの回転要素を有するとともに、いずれか二つの回転要素に前記内燃機関と電動機とが連結され、かつ他の回転要素と出力部材との間に選択的にトルク伝達可能な状態にされる第１の変速ギヤ対が設けられ、前記差動機構の全体を選択的に一体化させるロック機構が設けられ、さらに前記内燃機関と前記出力部材との間で選択的にトルク伝達可能とされる第２の変速ギヤ対が設けられ、前記電動機制御手段は、前記第１の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比と前記第２の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比との間での変速を行う場合に前記ロック機構を係合もしくは解放させるために前記電動機のトルクを変化させる手段を含み、前記内燃機関制御手段は、前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する手段を含んでいる。このような構成であれば、変速の際にロック機構を係合もしくは解放させるために電動機のトルクが変化させられるが、その電動機のトルクが変化しても、それに応じて内燃機関の出力トルクが制御されて出力部材のトルクが変化しないように維持されるので、変速ショックを防止もしくは低減することができる。

また、この発明の他の好ましい実施の形態では、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大もしくは低下させる手段を含んでいる。このような構成であれば、イナーシャ相で電動機のトルクのみを変化させる事態が生じてもその変化が適正化されて変速ショックが防止もしくは低減され、あるいは変速の進行が速くなって変速時間を短縮できる。

この発明の更に他の好ましい実施の形態では、前記変速の開始時における前記出力部材のトルクを目標トルクとし、変速中における前記出力部材のトルクが前記目標トルクとなるように前記内燃機関の出力とを前記電動機のトルクの増減に応じて制御する手段を含んでいる。このような構成であれば、変速開始時における出力部材のトルクを目標トルクとして内燃機関の出力トルクが、電動機のトルクの変化に合わせて制御されるので、変速開始から終了に到る間の出力部材のトルクの変化が抑制され、その結果、変速ショックを防止もしくは低減することができる。

またさらに、この発明の好ましい実施の形態では、前記変化率制御手段は、前記変化率を、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より小さくする手段を含んでいる。このような構成であれば、前記変化率が小さくされ、したがって、電動機のトルクのみを変化させる場合にはその変化が緩やかになるので、変速ショックを防止もしくは低減できる。

そして、この発明の他の好ましい実施の形態では、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大させて変速時間を短縮させる手段を含んでいる。このような構成であれば、変速時間を短縮することができる。

そしてまた、この発明の他の好ましい実施の形態では、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より低下させて変速ショックを抑制する手段を含んでいる。このような構成であれば、変速ショックを防止もしくは低減できる。

つぎに、図８に示す構成について説明すると、この発明における差動機構に相当するシングルピニオン型の遊星歯車機構１は、外歯歯車であるサンギヤＳｎと、そのサンギヤＳｎ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Ｒｇと、これらサンギヤＳｎとリングギヤＲｇとに噛み合った状態に配置され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Ｃｒとを備えている。

そのキャリヤＣｒにエンジン（Ｅｎｇ）２が連結されている。このエンジン２と遊星歯車機構１とは、同一軸線上に配置されていることが好ましいが、これらを互いに異なる軸線上に配置して、歯車機構やチェーンなどの伝動機構を介して両者を連結してもよい。また、サンギヤＳｎにこの発明の電動機に相当するモータ・ジェネレータ（ＭＧ）３が連結されている。このモータ・ジェネレータ３は、例えば永久磁石式の同期電動機であって、そのロータがサンギヤＳｎに連結され、ステータは図示しないケーシングなどの固定部に固定されている。さらにモータ・ジェネレータ３は全体として環状もしくは円筒状をなしており、その内周側に前記遊星歯車機構１が配置されている。すなわち、モータ・ジェネレータ３と遊星歯車機構１とは軸線方向でほぼ同じ位置に配置されており、両者が半径方向で少なくとも一部、重なっている（オーバーラップしている）。これは、モータ・ジェネレータ３の外径を相対的に大きくして高トルク化するとともに、エンジン２側に径の大きい部分を配置してスペースを有効に利用するためである。

そして、モータ・ジェネレータ３は、インバータなどのコントローラ４を介して二次電池などの蓄電装置５に接続されている。そのコントローラ４は、モータ・ジェネレータ３に対して供給する電流もしくは電圧などを変化させてモータ・ジェネレータ３の出力トルクや回転数を制御し、またモータ・ジェネレータ３が外力によって強制的に回転させられる場合の発電量や発電に要するトルクなどを制御するように構成されている。

モータ・ジェネレータ３を上記のように制御することにより、これが連結されているサンギヤＳｎの回転数を制御することができ、その回転数制御によってサンギヤＳｎの回転数をキャリヤＣｒやリングギヤＲｇの回転数と一致させれば、遊星歯車機構１は差動状態とならず、その全体が一体となって回転する。このような一体回転状態を電力を消費せずに設定するためのロック用係合機構が設けられている。このロック用係合機構は、遊星歯車機構１における少なくとも二つの回転要素を連結することにより、その全体を一体化するように構成された連結機構であり、噛み合いクラッチ（ドグクラッチ）や摩擦クラッチなどによって構成されている。

図８に示す例では、キャリヤＣｒとサンギヤＳｎとを選択的に連結するロック用係合機構（ロッククラッチ）ＳＬが設けられている。これは、一例として、スリーブをスプラインに噛み合わせることによりキャリヤＣｒとサンギヤＳｎとを連結するドグクラッチによって構成されている。その構成を簡単に説明すると、キャリヤＣｒをエンジン２に連結している入力軸６にハブ７が設けられており、そのハブ７の外周面に形成したスプラインにスリーブ８が軸線方向に移動でき、かつ回転方向に一体化された状態で嵌合している。そのスリーブ８が嵌合することのできるスプライン９が、サンギヤＳｎと一体の部材もしくはサンギヤＳｎとモータ・ジェネレータ３のロータとを連結している部材に形成されている。したがって、スリーブ８をサンギヤＳｎ側に移動させてそのスプライン９に嵌合させることにより、キャリヤＣｒとサンギヤＳｎとが少なくとも回転方向で連結されるようになっている。スリーブ８をその軸線方向に往復動させるためのアクチュエータ１０が設けられている。このアクチュエータ１０は、油圧式あるいは電動式のいずれでもよい。

上記の遊星歯車機構１を挟んでエンジン２とは反対側に第１駆動軸１１と第２駆動軸１２とが配置されている。第１駆動軸１１は、遊星歯車機構１の中心軸線と同一の軸線上に回転自在に配置されており、その一端部でキャリヤＣｒに連結されている。そのキャリヤＣｒには前述したようにエンジン２が連結されているから、結局、第１駆動軸１１はエンジン２にも連結されている。第２駆動軸１２は、第１駆動軸１１の外周側に嵌合し、かつ第１駆動軸１１と相対回転可能に配置されており、この第２駆動軸１２はその一端部で前記リングギヤＲｇに連結されている。

第１駆動軸１１は中空軸である第２駆動軸１２より長く、したがって第１駆動軸１１は第２駆動軸１２から突出している。これらの駆動軸１１，１２と平行に、この発明における出力部材に相当する出力軸１３が回転自在に配置されており、この出力軸１３と各駆動軸１１，１２との間に四対の変速ギヤ対１４，１５，１６，１７が設けられている。これらの各変速ギヤ対１４，１５，１６，１７は、それぞれ駆動ギヤ１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａとこれに常時噛み合っている被駆動ギヤ１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂとを備えており、それぞれの駆動ギヤ１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａと被駆動ギヤ１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂとの歯数の比すなわちギヤ比が互いに異なっている。すなわち、これらの変速ギヤ対１４，１５，１６，１７は、第１速ないし第４速の各変速比（変速段）を設定するためのものであって、ここに挙げてある順にギヤ比が小さく設定されている。

ギヤ比が最大の第１速用ギヤ対１４における駆動ギヤ１４ａと、ギヤ比としては第１速用ギヤ対１４に対して一つおいた第３速用ギヤ対１６における駆動ギヤ１６ａとが、第２駆動軸１２に取り付けられており、ギヤ比としては第１速ギヤ対１４に隣接する第２速用ギヤ対１５における駆動ギヤ１５ａと、最小のギヤ比である第４速用ギヤ対１７における駆動ギヤ１７ａとが、第１駆動軸１１の前記第２駆動軸１２から突出した部分に取り付けられている。すなわち、奇数段を設定するための変速ギヤ対１４，１６が一方の駆動軸１２と出力軸１３との間に配置され、偶数段を設定するための変速ギヤ対１５，１７が他方の駆動軸１１と出力軸１３との間に配置されている。

各変速ギヤ対１４，１５，１６，１７における被駆動ギヤ１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂは、出力軸１３に対して回転自在の状態で出力軸１３上に配列されている。したがって、被駆動ギヤ１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂの出力軸１３上での配列は、図８の右側から、第１速被駆動ギヤ１４ｂ、第３速被駆動ギヤ１６ｂ、第２速被駆動ギヤ１５ｂ、第４速被駆動ギヤ１７ｂの順である。

これらの変速ギヤ対１４，１５，１６，１７は、出力軸１３に対して選択的に連結されるように構成されており、そのためのクラッチ機構が設けられている。このクラッチ機構は、ドグクラッチや摩擦クラッチなどの適宜の構造のものでよいが、図８にはドグクラッチの例が示されている。また、そのドグクラッチは、第１速被駆動ギヤ１４ｂと第３速被駆動ギヤ１６ｂとの間、および第２速被駆動ギヤ１５ｂと第４速被駆動ギヤ１７ｂとの間の二箇所に設けられている。

第１速被駆動ギヤ１４ｂと第３速被駆動ギヤ１６ｂとを出力軸１３に対して選択的に連結する奇数段用クラッチＳ１は、遊星歯車機構１の全体を一体化するように遊星歯車機構１をロックする前記ロッククラッチＳＬと同様な構成であって、出力軸１３と一体のハブ１８に軸線方向に前後動自在にスプライン嵌合されているスリーブ１９と、そのハブ１８を挟んだ両側に位置しかつ第１速被駆動ギヤ１４ｂに一体のスプライン２０および第３速被駆動ギヤ１６ｂに一体のスプライン２１とを備えている。したがって、スリーブ１９が第１速被駆動ギヤ１４ｂ側に移動してそのスプライン２０に嵌合することにより、第１速被駆動ギヤ１４ｂがスリーブ１９およびハブ１８を介して出力軸１３に連結されるように構成されている。また、スリーブ１９が第３速被駆動ギヤ１６ｂ側に移動してそのスプライン２１に嵌合することにより、第３速被駆動ギヤ１６ｂがスリーブ１９およびハブ１８を介して出力軸１３に連結されるように構成されている。

第２速被駆動ギヤ１５ｂと第４速被駆動ギヤ１７ｂとを出力軸１３に対して選択的に連結する偶数段用クラッチＳ２も上記の奇数段用クラッチＳ１と同様に構成されている。すなわち、出力軸１３と一体のハブ２２に軸線方向に前後動自在にスプライン嵌合されているスリーブ２３と、そのハブ２２を挟んだ両側に位置しかつ第２速被駆動ギヤ１５ｂに一体のスプライン２４および第４速被駆動ギヤ１７ｂに一体のスプライン２５とを備えている。したがって、スリーブ２３が第２速被駆動ギヤ１５ｂ側に移動してそのスプライン２４に嵌合することにより、第２速被駆動ギヤ１５ｂがスリーブ２３およびハブ２２を介して出力軸１３に連結されるように構成されている。また、スリーブ２３が第４速被駆動ギヤ１７ｂ側に移動してそのスプライン２５に嵌合することにより、第４速被駆動ギヤ１７ｂがスリーブ２３およびハブ２２を介して出力軸１３に連結されるように構成されている。

そして、奇数段用のドグクラッチＳ１および偶数段用のドグクラッチＳ２における各スリーブ１９，２３を軸線方向に前後動させるアクチュエータ２６，２７が設けられている。これらのアクチュエータ２６，２７は、油圧式あるいは電動式のいずれでもよい。

上記の出力軸１３は、その遊星歯車機構１側の端部に設けられたカウンタギヤ２８を介して終減速機として機能するデファレンシャル２９に連結されている。このデファレンシャル２９は、カウンタギヤ２８に噛み合っているリングギヤ３０と一体のデフケースの内部にピニオンギヤを取り付け、そのピニオンギヤに噛み合っている一対のサイドギヤ（それぞれ図示せず）を設けた公知の構成の歯車機構であり、そのサイドギヤのそれぞれに車輪（図示せず）にトルクを伝達する左右の車軸３１が連結されている。したがって、図８に示す構成の動力伝達装置は、車両におけるトランスアクスルとして構成されている。

そして、前述したコントローラ４や各アクチュエータ１０，２６，２７に制御指令信号を出力して駆動モードの設定や変速などを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）３２が設けられている。この電子制御装置３２は、マイクロコンピュータを主体として構成され、アクセル開度などの駆動要求量や車速、エンジン回転数、設定されている変速比などの入力データと、変速線図（変速マップ）などの予め記憶しているデータとに基づいて演算を行い、その演算結果に基づく制御指令信号を出力するように構成されている。

上記の動力伝達装置は、変速段用のいずれかのクラッチＳ１，Ｓ２によって出力軸１３に対して第１駆動軸１１もしくは第２駆動軸１２をトルク伝達可能に連結し、またその駆動軸１１，１２のいずれかに対するエンジン２からのトルクの伝達を遊星歯車機構１によって切り替えることにより所定の変速段を設定する。また、そのいずれかのクラッチＳ１，Ｓ２を切り替え動作させて変速を行う場合に、遊星歯車機構１およびモータ・ジェネレータ３によって、ギヤの回転数を変速後の回転数に合わせる同期制御を行う。その動作を説明すると、図９はエンジン２を出力軸１３に対して機械的に直結して設定される変速比である変速段と、それらの変速段を設定するための各クラッチＳＬ，Ｓ１，Ｓ２の動作状態をまとめて示す図表であり、○を付した数字は、図８に記載してある丸付きの数字と対応しており、変速段用のクラッチＳ１，Ｓ２におけるスリーブ１９，２３の移動方向もしくは位置あるいは係合している変速ギヤ対の番号を示している。また図９における「×」印は解放状態であって連結もしくはロックを行っていないこと、「○」印は、ロッククラッチＳＬが係合状態であって遊星歯車機構１をロックしていることを示している。

図９に示すように、エンジン２の動力で走行する場合、第１速と第３速とのいわゆる奇数段では、ロッククラッチＳＬが係合状態とされて遊星歯車機構１の全体が一体化され、その遊星歯車機構１から第２駆動軸１２および第１速ギヤ対１４もしくは第３速ギヤ対１６を介して出力軸１３に動力が伝達される。すなわち、機械的直結段となる。これに対して第２速と第４速とのいわゆる偶数段では、ロッククラッチＳＬが解放状態とされ、エンジン２の動力は第１駆動軸１１から第２速ギヤ対１５もしくは第４速ギヤ対１７を介して出力軸１３に動力が伝達される。すなわち、エンジン直結段となる。

したがって隣接する変速比（変速段）同士の間での変速の場合には、ロッククラッチＳＬを係合させて遊星歯車機構１の全体を一体化させ、あるいは反対にロッククラッチＳＬを解放させて遊星歯車機構１をフリー状態とする必要があり、またそれに伴って変速後に互いに連結される回転部材同士の回転数を一致させる同期制御が実行される。これらの制御は、モータ・ジェネレータ３のトルクを増減させ、またそれに伴ってその回転数を変化させることにより行われる。その場合、モータ・ジェネレータ３が遊星歯車機構１を介して出力軸１３に連結されているので、モータ・ジェネレータ３のトルクの変化が駆動力の変化要因となる。そこでこの発明に係る制御装置は、変速に伴う駆動力もしくは駆動トルクの変化や変速ショックを防止するために、モータ・ジェネレータ３のトルクの増減に応じてエンジントルクを協調制御するように構成されている。その制御例を以下に説明する。

図１は、変速開始からイナーシャ相の開始までのいわゆる第１のトルク相での制御を説明するためのフローチャートであり、先ず、第１のトルク相（トルクＰｈ＃１）が開始されているか否かが判断される（ステップＳ０１）。これは、要は、変速が開始されたか否かの判断であり、例えば車速やアクセル開度あるいは駆動力要求量などの走行状態が、所定の変速段領域から他の変速段領域に変化したことの判断の成立に基づいて判定でき、また予め用意してある変速線図上での走行状態がその変速線を横切って変化したこと、あるいはそれに基づいて変速信号が出力されたことに基づいて判定することができる。このステップＳ０１で否定的に判断された場合には、変速が実行されないので、特に制御を行うことなく、図１に示すルーチンを一旦終了する。

これに対してステップＳ０１で肯定的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ３のトルク（ＭＧトルク）Ｔｓを徐々に変化させる。図１に示す例では、徐々に低下（スイープダウン）させる（ステップＳ０２）。具体的には、
Ｔｓ＝κ１・Δｔ
となるようにモータ・ジェネレータ３のトルクＴｓが制御される。ここで、κ１は単位時間当たりのトルクＴｓの低下率（スイープ率）であって、エンジン２のトルク制御応答性を考慮して、実験やシミュレーションなどによって予め定められており、好ましくはエンジン２のトルク制御応答性とほぼ同じ応答性となるように設定される。また、Δｔは時間幅であり、例えば図１に示すルーチンの実行サイクル時間である。なお、ここで、低下とは、エンジントルクとは反対の方向へのトルクの増大を意味し、正回転している場合には、その回転を止める方向のトルクを増大させ、またエンジン２とは反対方向に回転している場合には、いわゆる負の方向へのトルクを増大させることである。

上記のモータ・ジェネレータ３のトルクＴｓの低下に伴う出力軸１３のトルクの低下を防止するために、エンジン２の出力トルクＴｅが徐々に変化させられる。図１に示す例では、徐々に増大（スイープアップ）させられる（ステップＳ０３）。具体的には、
Ｔｅ＝Ｔｅ0＋Ｔｓ
となるようにエンジントルクＴｅが制御される。ここで、Ｔｅ0は変速開始時のエンジントルクである。なお、この式から知られるように、モータ・ジェネレータ３のトルクＴｓが負の値であれば、エンジントルクＴｅは小さくなるので、エンジントルクの増大とは、正の値もしくは負の値のモータ・ジェネレータ３のトルクＴｓを変速開始時のエンジントルクに加算することである。

ついで、上記のようにして求められたエンジントルクＴｅが制御可能なトルクであるか否かが判断される。例えばそのエンジントルクＴｅが補正限界内の最大値になっているか否かが判断される（ステップＳ０４）。エンジン２のスロットル開度が１００％未満であってエンジントルクＴｅを補正できる場合には、すなわちステップＳ０４で否定的に判断された場合には、エンジントルクＴｅを変更制御する。これは、例えば電子スロットルバルブのスロットル開度を電気的に制御し、あるいはディーゼルエンジンにおける燃料噴射量を制御することによる可能である。さらにトルク相（トルクＰｈ＃１）が終了したか否かが判断される（ステップＳ０５）。この判断は、モータ・ジェネレータ３のトルクあるいは電流値に基づいて行うことができる。例えば図８に示す構成では遊星歯車機構１がシングルピニオン型のものであってキャリヤＣｒにエンジン２のトルクが入力されているので、エンジン２からキャリヤＣｒにトルクを入力することによりサンギヤＳｎに作用するトルクは（Ｔｅ／（１＋ρ））となり、モータ・ジェネレータ３のトルクがこれに釣り合うことによりステップＳ０５の判断を行うことができる。そして、ステップＳ０５で否定的に判断された場合には、ステップＳ０２に戻って上記の制御を継続する。これとは反対にステップＳ０５で肯定的に判断された場合には、図１のルーチンを一旦終了する。

一方、エンジントルクＴｅが補正限界を超えていて制御できない場合、すなわちステップＳ０４で肯定的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ３のトルクの変化率（スイープ率）を変更する（ステップＳ０６）。すなわち、モータ・ジェネレータ３のトルクＴｓを
Ｔｓ＝κ２・Δｔ
とする。ここで、κ２は新たなスイープ率であり、実験やシミュレーションなどによって予め定めた値である。また、このスイープ率κ２は、変速の進行の状況や変速ショックの抑制要求の大きさなどによって異なる値とすることができる。例えば、変速ショックをより確実に低減する要求が強い場合には、スイープ率κ２は小さい値とし、変速時間を短縮したほうが良い状況の場合にはスイープ率κ２を大きい値にする。そして、エンジントルクの補正が禁止される（ステップＳ０７）。算出された上記のエンジントルクＴｅが補正限界を超えているからである。その後、ステップＳ０５に進んでトルク相の終了が判断される。

上記の第１のトルク相は、サンギヤＳｎの回転数が変化し始めるなど、回転部材の回転数が変速後の変速比での回転数に向けて変化するイナーシャ相の開始によって終了する。そのイナーシャ相（イナーシャＰｈ＃１）ではエンジントルクＴｅが図２に示すように制御される。先ず、イナーシャ相の開始が判断される（ステップＳ１１）。モータ・ジェネレータ３が連結されている遊星歯車機構１のサンギヤＳｎが回転し始めるトルクは、前述したように遊星歯車機構１におけるトルクの釣り合いによって求めることができ、またモータ・ジェネレータ３のトルクはその電流値などの制御量から知ることができるので、ステップＳ１１の判断は、モータ・ジェネレータ３の電流値などの制御量に基づいて行うことができる。なお、タイマーによってイナーシャ相の開始を判断することとしてもよい。

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このルーチンを一旦終了する。これとは反対にステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、目標トルクＴｘが設定される（ステップＳ１２）。変速の前後で駆動力を可及的に一定に維持するために、イナーシャ相開始時のエンジントルクＴｅ0が目標トルクＴｘとされる（Ｔｘ＝Ｔｅ0）。さらに、モータ・ジェネレータ３のトルクＴｓが、変速後の変速比（変速段）で釣り合うトルクＴｓ1に設定される（ステップＳ１３）。モータ・ジェネレータ３のトルクＴｓを変速後の変速比（変速段）で釣り合うトルクＴｓ1に変化させる制御に応じてエンジントルクＴｅを制御するために、エンジントルクＴｅが算出される（ステップＳ１４）。具体的には、
Ｔｅ＝（Ｔｘ＋Ｋ２・Ｔｓ）／Ｋ１
である。

この関係を更に説明すると、イナーシャ相では回転数の変化に起因する慣性トルクが生じるので、以下の関係式が成立する。
Ｉｅ・ｄωｅ／ｄｔ＝Ｔｅ−Ｔｘ
Ｉｓ・ｄωｓ／ｄｔ＝Ｔｓ＋ρ・Ｔｘ／（１＋ρ）
Ｉｒ・ｄωｒ／ｄｔ＝Ｔｒ＋Ｔｘ／（１＋ρ）
ここで、Ｉｅはエンジン２の慣性モーメント、ωｅはエンジン２の回転速度、Ｔｘは目標出力トルク、ＩｓはサンギヤＳｎおよびこれと一体に回転する部材の慣性モーメント、ωｓはサンギヤＳｎおよびこれと一体に回転する部材の回転速度、ρは前述した遊星歯車機構１におけるギヤ比（サンギヤの端数とリングギヤの端数との比）、ＩｒはリングギヤＲｇおよびこれと一体に回転する部材の慣性モーメント、ωｒはリングギヤＲｇの回転速度である。

上記のリングギヤＲｇについての慣性モーメントは大きく、これに対して一定車速で走行している状態での変速の際にはその回転数ωｒは実質上、変化しないのでその回転角加速度は「０」になる。この関係を代入して目標トルクＴｘについて解くと、
Ｔｘ＝Ｋ１・Ｔｅ−Ｋ２・Ｔｓ
となる。なお、
Ｋ１＝（１＋ρ）^２・Ｉｓ／｛ρ^２・Ｉｅ＋（１＋ρ）^２・Ｉｓ｝
Ｋ２＝ρ（１＋ρ）・Ｉｅ／｛ρ^２・Ｉｅ＋（１＋ρ）^２・Ｉｓ｝
である。

したがって、アクセルペダル（図示せず）の踏み増しやアクセルペダルを戻す減速操作などの加減速要求に変化がない状態での変速、すなわち「Ｔｅ＝０」の状態では目標トルクＴｘはモータ・ジェネレータ３のトルクＴｓの一次関数になる。そして、モータ・ジェネレータ３のトルクＴｓを前述したように変化させた場合に目標トルクＴｘを一定に維持するためのエンジントルクＴｅは、
Ｔｅ＝（Ｔｘ＋Ｋ２・Ｔｓ）／Ｋ１
となる。したがって、変速の前後で駆動トルクを一定に維持するためには、Ｔｘ＝Ｔｅ0であるから、前述したステップＳ１４での式が成り立つ。言い換えれば、エンジントルクを以上述べた関係を維持するように制御することにより、イナーシャ相での駆動トルクを一定に維持できる。

ついで、上記のようにして求められたエンジントルクＴｅが制御可能なトルクであるか否かが判断される（ステップＳ１５）。これは、前述した図１におけるステップＳ０４と同様の制御である。そのエンジントルクＴｅが補正限界内であってエンジントルクＴｅを補正できる場合には、すなわちステップＳ１５で否定的に判断され場合には、エンジントルクＴｅを変更制御し、かつイナーシャ相（イナーシャＰｈ＃１）が終了したか否かが判断される（ステップＳ１５）。遊星歯車機構１におけるトルクの釣り合いは演算して求められ、かつモータ・ジェネレータ３が出力するトルクはその電流値などの制御量で知ることができるので、前述した図１に示すステップＳ０５におけるトルク相の終了の判断と同様に、モータ・ジェネレータ３の電流値などの制御量に基づいてステップＳ１６の判断を行うことができる。

そして、ステップＳ１６で否定的に判断された場合には、ステップＳ１２に戻って上記の制御を継続する。これとは反対にステップＳ１６で肯定的に判断された場合には、図１のルーチンを一旦終了する。

一方、エンジントルクＴｅが補正限界を超えていて制御できない場合、すなわちステップＳ１５で肯定的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ３のトルクＴｓを前述したステップＳ１３で設定したトルクＴｓ1とは異なるトルクＴｓ2に設定する（ステップＳ１７）。すなわち、Ｔｓ＝Ｔｓ2に制御する。ここで、新たなトルクＴｓ2は、実験やシミュレーションなどによって予め定めた値である。また、このトルクＴｓ2は、変速の進行の状況や変速ショックの抑制要求の大きさなどによって異なる値とすることができる。例えば、変速ショックをより確実に低減する要求が強い場合には、トルクＴｓ2は小さい値（Ｔｓ2＜Ｔｓ1）とし、変速時間を短縮したほうが良い状況の場合にはトルクＴｓ2を大きい値（Ｔｓ2＞Ｔｓ1）にする。そして、エンジントルクの補正が禁止される（ステップＳ１８）。算出された上記のエンジントルクＴｅが補正限界を超えているからである。その後、ステップＳ０５に進んでトルク相の終了が判断される。

前述した図２に示すように、奇数段では、遊星歯車機構１がロックされてモータ・ジェネレータ３は正トルクおよび負トルクのいずれも出力せず、また偶数段では遊星歯車機構１はいわゆるフリー状態とされてモータ・ジェネレータ３は動作しないから、変速の終了に伴ってモータ・ジェネレータ３のトルクは、「０」に向けて低減される。それに伴う駆動力（駆動トルク）の低下を抑制するために、イナーシャ相終了後の第２のトルク相では、以下の制御が実行される。

図３において、先ず、第２のトルク相（トルクＰｈ＃２）が開始されたか否かが判断される（ステップＳ２１）。これは、前述したイナーシャ相の開始の判断と同様に、モータ・ジェネレータ３の電流値などの制御量に基づいて行うことができる。このステップＳ２１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このルーチンを一旦終了し、これとは反対に肯定的に判断された場合には、目標トルクＴｘが、第２のトルク相の開始時のエンジントルクＴｅ2に設定される（ステップＳ２２）。

前述したように、イナーシャ相でモータ・ジェネレータ３のトルクを低下させていた場合、すなわちエンジン２の回転方向とは反対方向のトルクを増大させていた場合には、そのトルクを「０」にするようにモータ・ジェネレータ３のトルクＴｓを徐々に増大（スイープアップ）させる（ステップＳ２３）。これは、モータ・ジェネレータ３のトルクの絶対値としては「０」に近づける制御である。すなわち、モータ・ジェネレータ３のトルクＴｓを
Ｔｓ＝κ３・Δｔ
とする。ここで、κ３は単位時間当たりのトルクＴｓの変化率（スイープ率）であって、エンジン２のトルク制御応答性を考慮して、実験やシミュレーションなどによって予め定められており、好ましくはエンジン２のトルク制御応答性とほぼ同じ応答性となるように設定される。

そのモータ・ジェネレータ３のトルクＴｓの変化に伴う駆動力の変化を可及的に抑制して、理論上「０」となるように制御するためのエンジントルクＴｅが算出される（ステップＳ２４）。そのエンジントルクＴｅを一般化した式で示せば、
Ｔｅ＝（Ｔｘ−Ｋ３・Ｔｓ）／Ｇｘ
である。なお、Ｇｘは変速後の変速比である。

この関係式について説明すると、遊星歯車機構１におけるトルクの釣り合い式は、
Ｉｅ・ｄωｅ／ｄｔ＝Ｔｅ−Ｔｘ
Ｉｓ・ｄωｓ／ｄｔ＝Ｔｓ＋ρ・Ｔｘ／（１＋ρ）
Ｉｒ・ｄωｒ／ｄｔ＝Ｔｒ＋Ｔｘ／（１＋ρ）
である。第１速から第２速へのアップシフトを考えると、第１速では遊星歯車機構１がロックされているから、各回転要素の回転角加速度は「０」であり、これを上記の式に代入して、リングギヤＲｇの慣性トルクについて解くと、
Ｉｒ・ｄωｒ／ｄｔ＝−Ｔｓ／ρ
となる。一方、第２速ギヤ対１５がトルク伝達可能な状態になっているので、出力軸１３には第２速ギヤ対１５を介してトルクが伝達され、そのトルクＴ2ndは、
Ｔ2nd＝Ｔｅ−Ｔｘ
である。

出力軸１３のトルクＴｏは、これらのトルクに各変速ギヤ対のギヤ比を掛けた値の合計となるから、
Ｔｏ＝−Ｔｓ・Ｇ１／ρ＋（Ｔｅ−Ｔｘ）Ｇ２
である。なお、Ｇ１は第１速ギヤ対１４のギヤ比、Ｇ２は第２速ギヤ対１５のギヤ比である。これを整理すると、
Ｔｏ＝Ｔｅ・Ｇ２＋Ｋ３・Ｔｓ
ここで、Ｋ３は、
Ｋ３＝｛（１＋ρ）Ｇ２−Ｇ１｝／ρ
である。したがって、このＫ３は、変速比のステップ幅に応じて正の値、あるいは負の値とを採る。

そして、第２のトルク相の開始時における出力軸１３のトルクＴｏを目標トルクＴｘとすれば、
Ｔｘ＝Ｔｅ・Ｇ２＋Ｋ３・Ｔｓ
となり、これをエンジントルクＴｅについて解けば、
Ｔｅ＝（Ｔｘ−Ｋ３・Ｔｓ）／Ｇ２
となる。そして、これを一般化すれば、上記のステップＳ２４の式になる。したがって、第２のトルク相でエンジン２をトルクＴｅが上記の関係を満たすように制御することにより、駆動力の変化を防止もしくは抑制でき、また変速ショックを防止できる。

そして、ステップＳ２４に続けて、上記の算出されたエンジントルクＴｅが制御可能もしくは補正可能なものか否かが判断される（ステップＳ２５）。これは、前述した図１のステップＳ０４や図２のステップＳ１５と同様の判断ステップである。したがって、このステップＳ２５で否定的に判断された場合には、エンジントルクＴｅを所期どおりに制御できるので、第２のトルク相が終了した否かが判断される（ステップＳ２６）。この判断は、第１のトルク相の終了やイナーシャ相の終了の判断と同様に、モータ・ジェネレータ３の電流値などの制御量に基づいて行うことができる。このステップＳ２６で否定的に判断された場合には、ステップＳ２２に戻り、反対に肯定的に判断された場合には、このルーチンを一旦終了する。

一方、エンジントルクＴｅが補正限界を超えていて制御できない場合、すなわちステップＳ２５で肯定的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ３のトルクの変化率（スイープ率）を変更する（ステップＳ２７）。すなわち、モータ・ジェネレータ３のトルクＴｓを
Ｔｓ＝κ４・Δｔ
とする。ここで、κ４は新たなスイープ率であり、実験やシミュレーションなどによって予め定めた値である。また、このスイープ率κ４は、変速の進行の状況や変速ショックの抑制要求の大きさなどによって異なる値とすることができる。例えば、変速ショックをより確実に低減する要求が強い場合には、スイープ率κ４は小さい値とし、変速時間を短縮したほうが良い状況の場合にはスイープ率κ４を大きい値にする。そして、エンジントルクの補正が禁止される（ステップＳ２８）。算出された上記のエンジントルクＴｅが補正限界を超えているからである。その後、ステップＳ２５に進んで第２のトルク相の終了が判断される。

なお、上記の説明では、第１速から第２速への変速の場合を例に採って説明したが、他の変速の場合にもそれぞれに応じたトルクの釣り合いが成立するので、上記の説明と同様にしてエンジントルクＴｅを制御し、駆動力もしくは駆動トルクの変動を「０」にすることができる。

上記の変速制御を行った場合の挙動の変化を、遊星歯車機構１の共線図に基づいて説明する。図４は第１速から第２速への変速の例を示しており、先ず、図４の（ａ）に示す第１速では、ロッククラッチＳＬが係合して遊星歯車機構１の全体が一体回転しており、そのトルクが第１速ギヤ対１４を介して出力軸１３に伝達され、さらにカウンタギヤ（Ｃｏ）２８を介してデファレンシャル２９に出力されている。エンジン２あるいはこれが連結されているキャリヤＣｒのトルクの向き、および出力軸１３のトルクの向きは、矢印で示してあるとおり、図４の上向きである。

変速が開始されると、モータ・ジェネレータ３のトルクＴｓがスイープダウンされるので、これが連結されているサンギヤＳｎには図４の下向きのトルクが作用する（図４の（ｂ））。そして、そのトルクＴｓがエンジントルクＴｅと釣り合って、ロッククラッチＳＬに替わって、遊星歯車機構１の全体を一体回転させることのできるトルクとなると、ロッククラッチＳＬが解放させられる。すなわち、遊星歯車機構１のロック（プラネタリロック）が解除される。この場合、モータ・ジェネレータ３は発電を行い、それに伴う負のトルクを生じることになるので、エンジントルクＴｅの一部が発電に消費される。そのため、このようなトルクの消費に基づく駆動トルクの低下を生じさせないようにエンジントルクＴｅが、モータ・ジェネレータ３のトルクの増減に応じて制御される。

これは、第１のトルク相に続くイナーシャ相においても同様であって、図４の（ｃ）に示すように、モータ・ジェネレータ３の逆回転方向へのトルクの増大に伴ってサンギヤＳｎの回転数が次第にゼロに近付き、その後、逆回転する。そうすると、出力要素となっているリングギヤＲｇの回転数を維持したまま、キャリヤＣｒおよびこれに連結されているエンジン２の回転数が低下する。そのキャリヤＣｒには第１駆動軸１１を介して第２速ギヤ対１５が連結されているので、第２速ギヤ対１５の回転数も低下し、ついには第２速被駆動ギヤ１５ｂの回転数が出力軸１３の回転数に一致する。すなわち、回転同期する。そして、偶数段用クラッチＳ２によって第２速被駆動ギヤ１５ｂが出力軸１３に連結され、第２速ギヤ対１５でトルク伝達可能な状態になる。

この状態でモータ・ジェネレータ３はそのトルクの絶対値がゼロになるように徐々に制御され（図４の（ｄ））、それに合わせてエンジントルクＴｅが上述したように制御される。すなわち、第２のトルク相での制御が実行される。モータ・ジェネレータ３のトルクが「０」になった時点に奇数段用クラッチＳ１が解放状態に制御され、第１速被駆動ギヤ１４ｂと出力軸１３との連結が解かれる。その結果、モータ・ジェネレータ３に対して積極的にはトルクが作用しないので、トルク損失によりモータ・ジェネレータ３の回転数が自然に低下し、ついには停止する（図４の（ｅ））。そして、エンジン２がキャリヤＣｒおよび第１駆動軸１１を介して第２速ギヤ対１５に連結され、エンジン２のトルクがこの経路を介して出力軸１３に伝達されるので、いわゆるエンジン直結段である第２速が設定される（図４の（ｆ））。

このようにモータ・ジェネレータ３は、回転同期のため、また変速後のトルクとなるように、そのトルクが制御されるが、そのモータ・ジェネレータ３のトルクの増減に応じて、駆動力もしくは駆動トルクが変化しないようにエンジントルクＴｅが制御される。その結果、変速の前後に亘って駆動力もしくは駆動トルクがほぼ一定に維持され、ショックのない変速が可能である。

図５は、第２速から第３速への変速の際の挙動を示しており、図５の（ａ）は前述した図４の（ｆ）と同様の状態を示している。すなわち、エンジン２のトルクがそのまま第２速ギヤ対１５に伝達され、その第２速ギヤ対１５で変速された動力が出力軸１３に伝達され、さらにカウンタギヤ２８を介してデファレンシャル２９に出力されている。この状態では、モータ・ジェネレータ３は、トルクを出力しておらず、また停止している。

第３速への変速の判断が成立すると、同期制御のために、モータ・ジェネレータ３のトルクが増大させられてその回転数が増大する。この場合、遊星歯車機構１はいわゆるフリー状態になっているので、モータ・ジェネレータ３のトルクが駆動トルクに特には影響しない。モータ・ジェネレータ３の回転数の増大に伴ってこれが連結されているサンギヤＳｎの回転数が増大すると、出力要素となってキャリヤＣｒの回転数が維持されたまま、リングギヤＲｇの回転数が低下する。このリングギヤＲｇには第２駆動軸１２を介して第３速ギヤ対１６が連結されているので、その被駆動ギヤ１６ｂの回転数が低下し、ついには出力軸１３の回転数と一致する。すなわち、回転同期する（図５の（ｂ））。この状態で、奇数段用クラッチＳ１によって第３速被駆動ギヤ１６ｂが出力軸１３に連結される。したがって、奇数段用クラッチＳ１が係合することによる回転数の変化や駆動トルクの変化は生じない。

こうしてモータ・ジェネレータ３のトルクを出力軸１３に伝達できる状態になってから第１のトルク相が開始され、そのトルクがエンジントルクＴｅと釣り合うように徐々に低下させられる（図５の（ｃ））。そして、これらのトルクが釣り合った状態で、偶数段用クラッチＳ２が解放させられ、第２速被駆動ギヤ１５ｂと出力軸１３との連結が解かれる。

その後にモータ・ジェネレータ３が発電機として機能してそのトルクが更に低下すると、出力要素であるリングギヤＲｇの回転数を維持したまま、サンギヤＳｎの回転数が低下するとともに、キャリヤＣｒおよびこれに連結されているエンジン２の回転数が低下する。そして、ついには、各回転要素の回転数が一致して遊星歯車機構１の全体が一体となって回転する（図５の（ｄ））。この過程でモータ・ジェネレータ３によるいわゆる負のトルクが駆動トルクを低下させる要因となるが、モータ・ジェネレータ３のトルクの変化に応じてエンジン２のトルクを前述したように変化させるので、駆動トルクが変化することはない。

遊星歯車機構１の全体が一体となって回転する状態になると、ロッククラッチＳＬが係合して遊星歯車機構１がロックされる。すなわち、機械的に一体化される。遊星歯車機構１を一体化させるトルクがロッククラッチＳＬによって受け持たれることによりモータ・ジェネレータ３はトルクを出力する必要がなくなり、したがってモータ・ジェネレータ３はオフ状態に制御されるとともに、エンジントルクＴｅがその分、復帰させられる。すなわち、低下させられる。これが第２のトルク相であり、図５の（ｅ）に示してある。こうして第３速が達成される（図５の（ｆ））。

さらに、図６は、第３速から第４速への変速の際の挙動を示しており、図６の（ａ）は前述した図５の（ｆ）と同様の状態を示している。すなわち、遊星歯車機構１がロックされてその全体が一体となって回転するので、エンジン２のトルクがそのまま第３速ギヤ対１６に伝達され、その第３速ギヤ対１６で変速された動力が出力軸１３に伝達され、さらにカウンタギヤ２８を介してデファレンシャル２９に出力されている。この状態では、モータ・ジェネレータ３は、トルクを出力しておらず、またサンギヤＳｎと共に回転している。

第４速への変速の判断が成立すると、ロッククラッチＳＬが受け持っていたトルクをモータ・ジェネレータ３で受け持つためにそのトルクが逆回転方向に増大させられる（図６の（ｂ））。すなわち、変速の開始と同時に第１のトルク相が開始され、その際のモータ・ジェネレータ３のトルクの低減に応じてエンジントルクＴｅが増大させられる。こうして、モータ・ジェネレータ３のトルクがエンジントルクＴｅと釣り合う状態になると、ロッククラッチＳＬにトルクが掛からなくなるので、ロッククラッチＳＬが解放させられる。すなわち、プラネタリロックが解除される。

この状態からモータ・ジェネレータ３の逆回転方向のトルクが更に増大すると、サンギヤＳｎの回転数が低下し、さらに逆回転方向に回転し始める。それに伴って、出力要素であるリングギヤＲｇの回転数を維持したまま、エンジン２およびこれが連結されているキャリヤＣｒの回転数が低下する。すなわち、イナーシャ相が開始する（図６の（ｃ））。その場合も、モータ・ジェネレータ３のトルクの低下に応じてエンジントルクＴｅが増大させられる。そのキャリヤＣｒには第１駆動軸１１を介して第４速ギヤ対１７が連結されているので、第４速ギヤ対１７の回転数も低下し、ついには第４速被駆動ギヤ１７ｂの回転数が出力軸１３の回転数に一致する。すなわち、回転同期する。そして、偶数段用クラッチＳ２によって第４速被駆動ギヤ１７ｂが出力軸１３に連結され、第４速ギヤ対１７でトルク伝達可能な状態になる。

この状態でモータ・ジェネレータ３はそのトルクの絶対値がゼロになるように徐々に制御され（図６の（ｄ））、それに合わせてエンジントルクＴｅが上述したように制御される。すなわち、第２のトルク相での制御が実行される。モータ・ジェネレータ３のトルクが「０」になった時点に奇数段用クラッチＳ１が解放状態に制御され、第３速被駆動ギヤ１６ｂと出力軸１３との連結が解かれる。その結果、モータ・ジェネレータ３に対して積極的にはトルクが作用しないので、トルク損失によりモータ・ジェネレータ３の回転数が自然に低下し、ついには停止する（図６の（ｅ））。そして、エンジン２がキャリヤＣｒおよび第１駆動軸１１を介して第４速ギヤ対１７に連結され、エンジン２のトルクがこの経路を介して出力軸１３に伝達されるので、いわゆるエンジン直結段である第４速が設定される（図６の（ｆ））。

このように第２速から第３速への変速の場合および第３速から第４速への変速の場合であっても、モータ・ジェネレータ３は、回転同期のため、また変速後のトルクとなるように、そのトルクが制御されるが、そのモータ・ジェネレータ３のトルクの増減に応じて、駆動力もしくは駆動トルクが変化しないようにエンジントルクＴｅが制御される。その結果、変速の前後に亘って駆動力もしくは駆動トルクがほぼ一定に維持され、ショックのない変速が可能である。

これを第１速から第２速への変速の場合を例に採ってタイムチャートで示せば、図７のとおりである。アクセル開度もしくは駆動力要求量を一定に維持して第１速が設定されている状態では、ロッククラッチＳＬが係合状態（ＯＮ）になっていて遊星歯車機構１の全体が一体化されている（ロックされている）。また、奇数段用クラッチＳ１によって第１速被駆動ギヤ１４ｂが出力軸１３に連結されている。さらに、偶数段用クラッチＳ２は解放状態になっている。したがって、エンジントルクＴｅおよび出力軸１３のトルクは一定になっており、また遊星歯車機構１にはトルクが特に作用していない。この状態で第２速への変速判断が成立する（ｔ１時点）と、モータ・ジェネレータ３のトルクが所定の変化率で低下させられ、それに合わせてエンジントルクＴｅが増大させられる。その結果、出力軸１３のトルクは一定の維持される。これに対して、エンジントルクＴｅの補正を行わない場合には、図７に破線で示すように、出力軸１３のトルクが低下する。

ロッククラッチＳＬで受け持っていたトルクをモータ・ジェネレータ３が受け持つようになると、ロッククラッチＳＬが解放させられ、第１のトルク相が終了する（ｔ２時点）。この状態からモータ・ジェネレータ３のトルクを更に低下させると、遊星歯車機構１のロックが解除されていることにより、キャリヤＣｒおよびこれに連結されているエンジン２の回転数と、サンギヤＳｎおよびこれに連結されているモータ・ジェネレータ３の回転数が低下する。その場合、出力要素となっているリングギヤＲｇの回転数は維持される。こうしてイナーシャ相が開始する。このイナーシャ相においても、回転数の変化に伴う慣性トルクおよびモータ・ジェネレータ３のトルクの低下に応じてエンジントルクＴｅが前述したように制御されるので、出力軸１３のトルクが一定に維持される。これに対して、エンジントルクＴｅについての前述した補正を行わない場合には、破線で示すように、出力軸１３のトルクが低下したままとなる。

キャリヤＣｒおよびこれに連結されているエンジン２の回転数が低下することにより、第２速被駆動ギヤ１５ｂの回転数が出力軸１３の回転数に同期すると、偶数段用クラッチＳ２によって第２速被駆動ギヤ１５ｂが出力軸１３に連結される（ｔ３時点）。こうしてイナーシャ相が終了する。

ついで、モータ・ジェネレータ３のトルクを次第に「０」にする第２のトルク相での制御を行う。この場合、モータ・ジェネレータ３の逆回転方向のトルクが次第に低下することに応じてエンジントルクＴｅが増大させられ、その結果、出力軸１３のトルクが一定に維持される。また、偶数段用クラッチＳ２に掛かるトルクが増大するとともに、奇数段用クラッチＳ１に掛かるトルクが次第に低下する。そして、モータ・ジェネレータ３のトルクが「０」になると、エンジン２が出力したトルクが第１駆動軸１１および第２速ギヤ対１５を介して出力軸１３に伝達されるようになるので、奇数段用クラッチＳ１が解放状態に制御され、第１速被駆動ギヤ１４ｂと出力軸１３との連結が解除される（ｔ４時点）。この第２のトルク相の過程では、エンジントルクＴｅが前述したようにモータ・ジェネレータ３のトルクの変化に応じて制御され、モータ・ジェネレータ３の逆回転方向のトルクが次第に小さくなることに伴ってエンジントルクＴｅが次第に増大させられるので、出力軸１３のトルクは一定に維持される。エンジントルクＴｅのこのような補正制御を行わない場合には、図７に破線で示すように、モータ・ジェネレータ３の逆回転方向のトルクの低下（正回転方向へのトルクの増大）に応じて出力軸１３のトルクが低下してしまう。

奇数段用クラッチＳ１が解放状態になると、リングギヤＲｇが自由に回転する状態になり、またモータ・ジェネレータ３はＯＦＦ状態に制御されるので、モータ・ジェネレータ３の逆回転、およびこれが連結されているサンギヤＳｎの回転数が、摩擦などの損失によって次第に低下し、ついには停止する（ｔ５時点）。その場合、キャリヤＣｒはエンジン２および出力軸１３に連結されていてその回転数が維持されているので、リングギヤＲｇの回転数がサンギヤＳｎの回転数の変化に応じて低下する。

この過程では、出力軸１３はエンジン２に第２速ギヤ対１５を介して直結された状態になっていて、遊星歯車機構１の内部での相互の回転数の変化が生じるのみであるから、出力軸１３のトルクは一定に維持される。これは、エンジントルクＴｅの補正制御を行わない場合であっても同様であり、前述したエンジントルクＴｅの補正制御を行わない場合には、図７に破線で示すように、出力軸１３のトルクは低下したままとなる。なお、図７は第１速から第２速への変速の場合を示しているが、エンジントルクＴｅの上述した補正制御により、出力軸１３のトルクが一定に維持されることは、第２速と第３速との間での変速などの他の変速の場合であっても同様である。

このように、この発明による制御を行えば、アクセル開度の変化などの駆動力要求量の変化がない状態での変速の際に、出力軸１３のトルクが変速の前後に亘ってほぼ一定に維持される。そのため、この発明によれば、駆動力（駆動トルク）の低下や急激な変化あるいはそれに伴うショックを防止もしくは抑制することができる。

なお、この発明で対象とする動力伝達装置は図８に示す構成のものに限定されないのであって、例えば差動機構は上述したシングルピニオン型遊星歯車機構１を主体とした構成以外に、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を主体にして構成することができる。また、各変速ギヤ対１４，１５，１６，１７は駆動軸１１，１２と出力軸１３との間で選択的にトルク伝達可能な状態になればよいのであり、したがってそれぞれの駆動ギヤ１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａを駆動軸１１，１２に対して相対回転自在に配置し、それらをクラッチ機構によって駆動軸１１，１２に選択的に連結するように構成してもよい。

その例を図１０に示してある。なお、図１０には前述した各アクチュエータおよびコントローラならび蓄電装置、電子制御装置は省略し、記載していないが、図８に示す動力伝達装置と同様に、これらの機構、装置が設けられている。すなわち、遊星歯車機構１としてダブルピニオン型のものが用いられている。ダブルピニオン型の遊星歯車機構１は、サンギヤＳｎとリングギヤＲｇとの間に、サンギヤＳｎに噛み合っているピニオンギヤと、そのピニオンギヤおよびリングギヤＲｇに噛み合っている他のピニオンギヤとを配置し、これらのピニオンギヤをキャリヤＣｒによって自転自在および公転自在に保持した遊星歯車機構である。なお、エンジン２がキャリヤＣｒに連結され、モータ・ジェネレータ３がサンギヤＳｎに連結され、第１駆動軸１１がキャリヤＣｒに連結され、第２駆動軸１２がリングギヤＲｇに連結されていることは、図８に示す構成と同様である。

また、図１０に示す構成では、第１速駆動ギヤ１４ａおよび第３速駆動ギヤ１６ａが第２駆動軸１２に対して回転自在になっており、これらの駆動ギヤ１４ａ，１６ａの間に奇数段用クラッチＳ１が配置されている。その奇数段用クラッチＳ１におけるハブ１８は、第２駆動軸１２に取り付けられている。また同様に、第２速駆動ギヤ１５ａと第４速駆動ギヤ１７ａとが第１駆動軸１１に対して回転自在になっており、これらの駆動ギヤ１５ａ，１７ａの間に偶数段用クラッチＳ２が配置されている。このような構成に伴い各被駆動ギヤ１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂは出力軸１３に一体となって回転するように取り付けられている。

さらに、この発明で対象とする動力伝達装置は、４速以上に多段化した構成のものや、出力軸を二本以上設けて多段化した構成のものであってもよく、要は、内燃機関と電動機とが連結された差動機構によって、トルクを出力する経路を複数に切り替え、かつその切り替えの際に回転数の同期制御を行うことができるものであればよい。

ここで上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ０２およびステップＳ０６、図２に示すステップＳ１３およびステップＳ１７、図３に示すステップＳ２３およびステップＳ２７の各機能的手段がこの発明の電動機制御手段もしくは変化率制御手段に相当し、また図１に示すステップＳ０３および図２に示すステップＳ１４ならびに図３に示すステップＳ２４の各機能的手段が、この発明の内燃機関制御手段に相当する。

この発明に係る制御装置による第１のトルク相での制御例を説明するためのフローチャートである。その第１のトルク相に続くイナーシャ相での制御例を説明するためのフローチャートである。そのイナーシャ相に続く第２のトルク相での制御例を説明するためのフローチャートである。第１速から第２速への変速の際の挙動の変化を示す共線図である。第２速から第３速への変速の際の挙動の変化を示す共線図である。第３速から第４速への変速の際の挙動の変化を示す共線図である。第１速から第２速への変速の際の回転数やトルクなどの変化を模式的に示すタイムチャートである。この発明で対象とする動力伝達装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。その各変速段を設定するためのクラッチの係合・解放の状態をまとめて示す図表である。この発明で対象とする動力伝達装置の他の例を模式的に示すスケルトン図である。

符号の説明

１…遊星歯車機構、２…エンジン、３…モータ・ジェネレータ、１１…第１駆動軸、１２…第２駆動軸、１３…出力軸、１４，１５，１６，１７…変速ギヤ対、３２…電子制御装置（ＥＣＵ）、Ｓｎ…サンギヤ、Ｒｇ…リングギヤ、Ｃｒ…キャリヤ、ＳＬ…ロッククラッチ、Ｓ１…奇数段用クラッチ、Ｓ２…偶数段用クラッチ。

Claims

内燃機関と電動機とが差動機構に連結されるとともに、その差動機構から出力されるトルクを出力部材に選択的に伝達する変速機構が設けられている動力伝達装置の制御装置において、
前記変速機構での変速の際に前記電動機のトルクを変化させる電動機制御手段と、
前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関制御手段と、
前記変速中のトルク相もしくはイナーシャ相で前記電動機のトルクを予め定めた変化率で変化させた場合における前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記変化率を、該変化率とは異なる変化率に変化させる変化率制御手段と
を備え、
前記差動機構は、少なくとも三つの回転要素を有するとともに、いずれか二つの回転要素に前記内燃機関と電動機とが連結され、かつ他の回転要素と出力部材との間に選択的にトルク伝達可能な状態にされる第１の変速ギヤ対が設けられ、
前記差動機構の全体を選択的に一体化させるロック機構が設けられ、
さらに前記内燃機関と前記出力部材との間で選択的にトルク伝達可能とされる第２の変速ギヤ対が設けられ、
前記電動機制御手段は、前記第１の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比と前記第２の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比との間での変速を行う場合に前記ロック機構を係合もしくは解放させるために前記電動機のトルクを変化させる手段を含む
ことを特徴とする動力伝達装置の制御装置。
前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大もしくは低下させる手段を含む
請求項１に記載の動力伝達装置の制御装置。
前記内燃機関制御手段は、前記変速の開始時における前記出力部材のトルクを目標トルクとし、変速中における前記出力部材のトルクが前記目標トルクとなるように前記内燃機関の出力トルクを前記電動機のトルクの増減に応じて制御する手段を含む請求項１または２に記載の動力伝達装置の制御装置。
前記変化率制御手段は、前記変化率を、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より小さくする手段を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の動力伝達装置の制御装置。
前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大させて変速時間を短縮させる手段を含む請求項２に記載の動力伝達装置の制御装置。
前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より低下させて変速ショックを抑制する手段を含む請求項２に記載の動力伝達装置の制御装置。