JP5055999B2 - ハイブリッド駆動装置の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の走行のための動力源として２種類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、内燃機関と、その内燃機関に連結された変速機構と、発電機としての機能を有する電動機とを備え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。

車両用のハイブリッド駆動装置は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関と、モータもしくはモータ・ジェネレータなどの電動機を動力装置として備えており、内燃機関を可及的に効率の良い状態で運転する一方、出力トルクやエンジンブレーキ力の過不足を電動機で補い、さらには減速時にエネルギの回生を行うことにより、内燃機関による排ガスを低減し、同時に燃費の向上を図るように構成された駆動装置である。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。

この特許文献１に記載されているハイブリッド車両の動力伝達装置は、エンジン、第１モータ・ジェネレータ、前後進切換機構、金属Ｖベルト式無段変速機構、発進クラッチ、第２モータ・ジェネレータなどから構成されている。具体的には、エンジンの出力軸と金属Ｖベルト式無段変速機構の変速機入力軸との間に、第１モータ・ジェネレータおよび前後進切換機構が配置されていて、金属Ｖベルト式無段変速機構の変速機出力軸に、発進クラッチを介して、第２モータ・ジェネレータが連結されている。さらに、発進クラッチ、および、ファイナルドライブギヤ、ファイナルドリブンギヤ、ディファレンシャル機構、アクスルシャフト等を介して車輪（駆動輪）が連結されている。

そして、このハイブリッド車両の動力伝達装置は、エンジンの駆動力を前後進切換機構および無段変速機構を介して変速するとともに、発進クラッチからファイナルドライブギヤおよびファイナルドリブンギヤ、ディファレンシャル機構、アクスルシャフト等を介して車輪に伝達して走行駆動を行うように構成されている。そして、発進時には第１モータ・ジェネレータにより駆動アシストを行うとともに、減速時には第１モータ・ジェネレータを発電機として作用させてエネルギー回生（バッテリの充電）を行うようになっている。

さらに、車両が停止している時や、車両が比較的高速で走行している状態においては、エンジンを一時的に停止させる制御が行われ、燃費の向上を図るようになっている。すなわち、車両走行中にエンジンを一時停止させるときには、第２モータ・ジェネレータの出力により車輪を駆動させて走行を継続する制御が行われる。このとき、前後進切換機構の前進クラッチおよび後進ブレーキが共に解放状態にされて、前後進切換機構よりもエンジン側における引き摺りトルクの発生を防止するようになっている。またこのとき、発進クラッチが無段変速機構を無負荷回転駆動させるに必要なだけのトルク伝達を行わせる弱い係合状態にされて、無負荷回転駆動する無段変速機構の変速比をその時点の運転状態に対応する値に設定する制御を行うように構成されている。

また、特許文献２には、エンジンおよび電動機の出力を無段変速機を介して駆動軸に伝達する構成の電気自動車に関する発明が記載されている。この特許文献２に記載されている電気自動車（パラレルハイブリッド型自動車）の動力系および駆動系は、エンジンがクラッチを介して電動機のロータに連結され、さらに電動機のロータが無段変速機の入力軸に連結されている。

そして、この特許文献２に記載されている電気自動車の動力系および駆動系の動力伝達装置は、エンジンおよび電動機の出力を無段変速機を介して駆動軸に伝達するとともに、制動時には、運転者の要求する制動トルクと駆動軸の回転数によって定まる発電機の運転条件のうち、発電効率の良い条件となるように無段変速機の変速比を制御するように構成されている。

特開２００１−２０８１７７号公報 特開平８−２５１７０８号公報

上記の各特許文献に記載されている発明のように、エンジンとモータ・ジェネレータと無段変速機とを備えたハイブリッド駆動装置においては、システム全体としての効率を向上させるために、車両の減速時や制動時における回生効率の低下を防止もしくは抑制することが重要となる。例えば、車両の減速時もしくは制動時に、駆動輪側から無段変速機およびエンジン側へ伝達されるトルクにより無段変速機やエンジンが駆動される場合、その場合に無段変速機あるいは前後進切換機構あるいはエンジンの内部で生じる引き摺りトルクなどによる動力の損失を低減する必要がある。

そこで、例えば特許文献１に記載されている発明のように、無段変速機の出力軸側にモータ・ジェネレータが連結された構成において、無段変速機の出力軸とモータ・ジェネレータとの間に発進クラッチが設けられていて、車両の減速時もしくは制動時に無段変速機の出力軸に連結されたモータ・ジェネレータで回生が行われる場合は、その発進クラッチを解放することで、エンジンの引き摺りトルクによる損失を低減することができる。これに対して、上記のような構成において発進クラッチを廃止して装置を簡素化した場合には、車両の減速時もしくは制動時に、すなわちモータ・ジェネレータによる回生時に、前後進切換機構における前進クラッチを解放することで、上記の場合と同様に、エンジンの引き摺りトルクによる損失を低減することができる。

しかしながら、この場合には、エンジンの引き摺りトルクによる損失を低減することはできるものの、駆動輪側から伝達されるトルクにより無段変速機が駆動される際の損失、あるいは前後進切換機構の前進クラッチでの引き摺りトルクによる損失の発生を防止することはできず、上記のような無段変速機の出力軸側にモータ・ジェネレータが連結された構成によるハイブリッド駆動装置のシステム全体としての効率を向上させるためには、未だ改良の余地があった。

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、車両の減速時や制動時における回生効率の低下を防止もしくは抑制することのできるハイブリッド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、内燃機関に変速機構の入力部材がそれら内燃機関と変速機構との間の動力伝達経路を接続・遮断する摩擦係合装置を介して連結されるとともに、前記変速機構の出力部材に発電機としての機能を有する電動機が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、前記電動機を発電機として駆動する回生制御が実行される場合に、前記摩擦係合装置を解放して前記動力伝達経路を遮断する摩擦係合装置制御手段と、前記変速機構での損失および前記摩擦係合装置での損失を求める損失算出手段と、前記損失算出手段により求められた前記変速機構での損失および前記摩擦係合装置での損失に基づいて、それら前記変速機構での損失と前記摩擦係合装置での損失とを合計した損失が少なくなるように前記変速機構の変速比を制御する変速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。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記変速制御手段が、前記変速機構での損失と前記摩擦係合装置での損失とを合計した損失が最小となるように前記変速比を制御する手段を含むことを特徴とする制御装置である。

そして、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記変速機構での損失が、前記出力部材に入力されるトルクにより前記変速機構が駆動される逆駆動時の損失であることを特徴とする制御装置である。

一方、請求項４の発明は、内燃機関に変速機構の入力部材がそれら内燃機関と変速機構との間の動力伝達経路を接続・遮断する摩擦係合装置を介して連結されるとともに、前記変速機構の出力部材に第１の駆動輪が連結された第１の駆動系統と、発電機としての機能を有する電動機に第２の駆動輪が連結された第２の駆動系統とを備えているハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記電動機を発電機として駆動する回生制御が実行される場合に、前記摩擦係合装置を解放して前記動力伝達経路を遮断する摩擦係合装置制御手段と、前記変速機構での損失および前記摩擦係合装置での損失を求める損失算出手段と、前記損失算出手段により求められた前記変速機構での損失および前記摩擦係合装置での損失に基づいて、それら前記変速機構での損失と前記摩擦係合装置での損失とを合計した損失が少なくなるように前記変速機構の変速比を制御する変速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。

また、請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記変速制御手段が、前記変速機構での損失と前記摩擦係合装置での損失とを合計した損失が最小となるように前記変速比を制御する手段を含むことを特徴とする制御装置である。

そして、請求項６の発明は、請求項３または４の発明において、前記変速機構での損失が、前記出力部材に入力されるトルクにより前記変速機構が駆動される逆駆動時の損失であることを特徴とする制御装置である。

したがって、請求項１の発明によれば、車両の減速時や制動時に、変速機構の出力側に連結された電動機が回生制御される場合、変速機構での損失と摩擦係合装置での損失とが求められ、それらの値に基づいて変速機構が変速制御される。例えば、変速機構の変速比が、変速機構での損失および摩擦係合装置での損失が低減する変速比に設定される。そのため、車両の減速時や制動時における回生効率の低下を防止もしくは抑制することができる。

また、請求項２の発明によれば、電動機が回生制御される場合に、変速機構での損失と摩擦係合装置での損失とが求められ、それらの損失を合計した値が最小となるように変速機構の変速比が設定される。そのため、車両の減速時や制動時における回生効率の低下を、可及的に防止もしくは抑制することができる。

そして、請求項３の発明によれば、電動機が回生制御される場合に、変速機構がその出力部材側から入力されるトルクによって駆動されるいわゆる逆駆動時の変速機構での損失が求められる。変速機構は、その入力部材側から入力されるトルクによって駆動されるいわゆる正駆動時と、上記の逆駆動時とでは、動力伝達効率（言い換えると動力損失）が異なる場合がある。そのため、電動機が回生制御される場合の変速機構での動力損失が、逆駆動時の損失として求められることで、変速機構での動力損失を精度良く求めることができる。

一方、請求項４の発明によれば、例えば、前輪に第１の駆動系統が配置され、後輪に第２の駆動系統が配置された四輪駆動車両の減速時や制動時に、第２の駆動輪に連結された電動機が回生制御される場合、変速機構での損失と摩擦係合装置での損失とが求められ、それらの値に基づいて変速機構が変速制御される。例えば、変速機構の変速比が、変速機構での損失および摩擦係合装置での損失が低減する変速比に設定される。そのため、車両の減速時や制動時における回生効率の低下を防止もしくは抑制することができる。

また、請求項５の発明によれば、第２の駆動系統の電動機が回生制御される場合に、第１の駆動系統の変速機構での損失と、第１の駆動系統の摩擦係合装置での損失とが求められ、それらの損失を合計した値が最小となるように変速機構の変速比が設定される。そのため、車両の減速時や制動時における回生効率の低下を、可及的に防止もしくは抑制することができる。

そして、請求項６の発明によれば、第２の駆動系統の電動機が回生制御される場合に、第１の駆動系統の変速機構がその出力部材から入力されるトルクによって駆動されるいわゆる逆駆動時の変速機構での損失が求められる。そのため、電動機が回生制御される場合の変速機構での損失を精度良く求めることができる。

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、一例として図２に示すように、車両Ｖｅ1に搭載されるものであって、主動力源としての内燃機関１のトルクが、摩擦係合装置２を介して変速機構３の入力部材３ｉに伝達され、変速機構３の出力部材３ｏからデファレンシャル４を介して駆動輪５に伝達される。したがって、内燃機関１と出力部材３ｏとの間で伝達トルクを変速機構３で設定する変速比に応じて増減するようになっている。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を回収する回生制御の可能な電動機６が、変速機構３の出力部材３ｏ側に設けられていて、その電動機６と駆動輪５との間で、出力部材３ｏおよびデファレンシャル４を介してトルクの伝達が行われるようになっている。

具体的に説明すると、内燃機関（以下、エンジンと記す）１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。

また、摩擦係合装置２は、この実施例では、係合・解放状態を制御することにより動力伝達経路を接続・遮断し、その間の伝達トルク容量を変更可能な、後述する前後進切換機構１５のフォワードクラッチ３１で、摩擦力によって係合力を生じるいわゆる係合装置であって、例えば、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置などを採用することができる。

また、変速機構３は、この実施例では、ベルト式無段変速機３であり、ベルトを巻掛けたプーリの溝幅を変更することにより、プーリの有効径すなわちベルトが巻き掛かっている半径を変更して変速比を無段階に設定することのできる変速機である。したがって駆動側（あるいは入力側）すなわち入力部材３ｉ側のプーリ、および従動側（あるいは出力側）すなわち出力部材３ｏ側のプーリを、固定シーブとその固定シーブに対して軸線方向に前後動する可動シーブとによって構成し、その可動シーブを例えば油圧などの外力で移動させることにより、各プーリの溝幅を変化させ、ベルトの巻き掛け半径を連続的に変更できるように構成されている。

また、電動機６は、いわゆるモータ・ジェネレータ６であり、一例として同期電動機であって、モータ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ている。そして、インバータ７を介してバッテリーなどの蓄電装置８に接続されていて、そのインバータ７を制御することにより、モータ・ジェネレータ６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。また、この実施例では、モータ・ジェネレータ６は、そのロータ６ａが、上記のベルト式無段変速機３の出力部材３ｏ側に、例えばベルト式無段変速機３の従動プーリの固定シーブに一体的に連結されている。

そして、上記のエンジン１の運転状態の制御、あるいは摩擦係合装置２すなわち前後進切換機構１５のフォワードクラッチ３１の係合・解放状態の制御、あるいはベルト式無段変速機３の変速制御、あるいはモータ・ジェネレータ６の回転制御などを行うコントローラとして電子制御装置（ＥＣＵ）９が設けられている。

この電子制御装置９には、例えば、車速センサの信号、加速要求検知センサ（例えばアクセルペダルの踏み込み量もしくは踏み込み力を検知するセンサ）の信号、制動要求検知センサ（例えばブレーキペダルの踏み込み量もしくは踏み込み力を検知するセンサ）の信号、エンジン回転数センサの信号、蓄電装置８の充電量（Ｓ.Ｏ.Ｃ.）を検知するセンサの信号、モータ・ジェネレータ６の回転数を検知するセンサの信号、シフトポジションセンサの信号、ベルト式無段変速機３の入力回転数および出力回転数を検知するセンサの信号、エンジン１および前後進切換機構１５およびベルト式無段変速機３の油温を検知するセンサの信号などが入力される。これに対して、電子制御装置９からは、例えば、エンジン１を制御する信号、インバータ７を介してモータ・ジェネレータ６を制御する信号、前後進切換機構１５のフォワードクラッチ３１を制御する信号などが出力される。

この実施例における上記のベルト式無段変速機３について、より具体的に説明する。図３は、上記のベルト式無段変速機３を適用したＦＦ車（フロントエンジンフロントドライブ；エンジン前置き前輪駆動車）のスケルトン図である。図３において、エンジン１のクランクシャフト１ａが車両Ｖｅ1の幅方向に配置されている。

エンジン１の出力側には、トランスアクスル１０が設けられている。このトランスアクスル１０は、エンジン１の後端側（図３での左側）に取り付けられたトランスアクスルハウジング１１と、トランスアクスルハウジング１１におけるエンジン１とは反対側（図３での左側）の開口端に取り付けられたトランスアクスルケース１２と、トランスアクスルケース１２におけるトランスアクスルハウジング１１とは反対側（図３での左側）の開口端に取り付けられたトランスアクスルリヤカバー１３とを有している。

トランスアクスルハウジング１１の内部には、トルクコンバータ１４が設けられており、トランスアクスルケース１２およびトランスアクスルリヤカバー１３の内部には、前後進切換機構１５およびベルト式無段変速機構３ａおよびデファレンシャル４が設けられている。

トルクコンバータ１４は、クランクシャフト１ａと同一の軸線を中心として回転可能なインプットシャフト１６が設けられており、インプットシャフト１６におけるエンジン１側（図３での右側）の端部にはタービンランナ１７が取り付けられている。一方、クランクシャフト１ａの後端にはドライブプレート１８を介してフロントカバー１９が連結されており、フロントカバー１９にはポンプインペラ２０が接続されている。これらタービンランナ１７とポンプインペラ２０とは互いに対向して配置され、タービンランナ１７およびポンプインペラ２０の内側にはステータ２１が設けられている。このステータ２１には、一方向クラッチ２２を介して中空軸２３が接続されている。中空軸２３はトランスアクスルケース１２側に回転が不可能な状態で固定されていて、その中空軸２３の内部に前記のインプットシャフト１６が配置されている。

インプットシャフト１６におけるフロントカバー１９側（図３での右側）の端部には、ダンパ機構２４を介してロックアップクラッチ２５が設けられている。上記のように構成されたフロントカバー１９およびポンプインペラ２０などにより形成されたケーシング（図示せず）内に、作動流体としてのオイルが供給されている。

上記構成により、エンジン１の動力（トルク）がクランクシャフト１ａからフロントカバー１９に伝達される。この時、ロックアップクラッチ２５が解放されている場合は、ポンプインペラ２０のトルクが流体によりタービンランナ１７に伝達され、ついでインプットシャフト１６に伝達される。なお、ポンプインペラ２０からタービンランナ１７に伝達されるトルクを、ステータ２１により増幅することもできる。一方、ロックアップクラッチ２５が係合されている場合は、フロントカバー１９のトルクが機械的にインプットシャフト１６に伝達される。

トルクコンバータ１４と前後進切換機構１５との間には、オイルポンプ２６が設けられている。このオイルポンプ２６のロータ２７と、前記ポンプインペラ２０とが円筒形状のハブ２８により接続されている。また、オイルポンプ２６のボデー２９は、トランスアクスルケース１２側に固定されている。この構成により、エンジン１の動力がポンプインペラ２０を介してロータ２７に伝達され、オイルポンプ２６を駆動することができる。

前後進切換機構１５は、インプットシャフト１６とベルト式無段変速機構３ａとの間の動力伝達経路に設けられている。この前後進切換機構１５は、エンジン１の回転方向が一方向に限られていることに伴って採用されている機構であって、入力されたトルクをそのまま出力する、もしくは反転して出力するように構成されている。具体的には、この前後進切換機構１５は、主に、ダブルピニオン形式の遊星歯車装置３０およびフォワードクラッチ３１ならびにリバースブレーキ３２により構成されている。

この前後進切換機構１５の構成の一例を説明すると、遊星歯車装置３０は、インプットシャフト１６のベルト式無段変速機構３ａ側（図３での左側）の端部に設けられたサンギヤ３３と、このサンギヤ３３の外周側に、サンギヤ３３と同心状に配置されたリングギヤ３４と、サンギヤ３３に噛み合わされたピニオンギヤ３５と、このピニオンギヤ３５およびリングギヤ３４に噛み合わされたピニオンギヤ３６と、ピニオンギヤ３５，３６を自転可能に保持し、かつ、ピニオンギヤ３５，３６を、サンギヤ３３の周囲で一体的に公転可能な状態で保持したキャリヤ３７とを有している。

そして、このキャリヤ３７と、後述するベルト式無段変速機構３ａの入力軸であるプライマリシャフト３８とが連結され、サンギヤ３３と、ダンパ機構２４に連結されたインプットシャフト１６とが連結されている。また、リングギヤ３４の回転・固定を制御するリバースブレーキ３２が、トランスアクスルケース１２に設けられている。さらに、サンギヤ３３と、キャリヤ３７との間の動力伝達経路を接続・遮断するフォワードクラッチ３１が設けられている。

この前後進切換機構１５においては、前進ポジションが選択された場合は、フォワードクラッチ３１が係合され、かつ、リバースブレーキ３２が解放されて、キャリヤ３７と、サンギヤ３３すなわちインプットシャフト１６とが一体回転する。キャリヤ３７とサンギヤ３３とが一体回転することによって、リングギヤ３４もそれらキャリヤ３７およびサンギヤ３３と一体回転する。すなわち、インプットシャフト１６とプライマリシャフト３８とが直結状態になる。そして、エンジン１のトルクが、後述するベルト式無段変速機構３ａのプライマリシャフト３８およびセカンダリシャフト３９などの回転部材を経由して駆動輪５に伝達され、車両Ｖｅ1が前進する。

これに対して、後進ポジションが選択された場合は、フォワードクラッチ３１が解放され、かつ、リバースブレーキ３２が係合されて、リングギヤ３４が固定される。すると、インプットシャフト１６の回転に伴ってサンギヤ３３が回転し、リングギヤ３４を反力要素としてキャリヤ３７がインプットシャフト１６の回転方向とは逆の方向に回転する。その結果、後述するプライマリシャフト３８およびセカンダリシャフト３９などの回転部材が、前進ポジションの場合とは逆方向に回転して車両Ｖｅ1が後進する。

ベルト式無段変速機構３ａは、プライマリシャフト３８およびセカンダリシャフト３９を有している。すなわち、ベルト式無段変速機構３ａは、インプットシャフト１６と同心状に配置されたプライマリシャフト３８と、プライマリシャフト３８と相互に平行に配置されたセカンダリシャフト３９とを有している。プライマリシャフト３８側にはプライマリプーリ（すなわち駆動プーリ）４０が設けられており、セカンダリシャフト３９側にはセカンダリプーリ（すなわち従動プーリ）４１が設けられている。

プライマリプーリ４０は、プライマリシャフト３８の外周に一体的に形成もしくは固定された固定シーブ４２と、プライマリシャフト３８の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ４３とを有している。また、これら固定シーブ４２と可動シーブ４３との対向面間に、すなわち固定シーブ４２のテーパ面４２ａと可動シーブ４３のテーパ面４３ａとの間に、Ｖ字形状の溝（ベルト巻き掛け溝）４４が形成されている。そして、可動シーブ４３をプライマリシャフト３８の軸線方向に動作させ、可動シーブ４３と固定シーブ４２とを接近・離隔させる油圧アクチュエータ４５が設けられている。

一方、セカンダリプーリ４１は、セカンダリシャフト３９の外周に一体的に形成もしくは固定された固定シーブ４６と、セカンダリシャフト３９の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ４７とを有している。また、これら固定シーブ４６と可動シーブ４７との対向面間に、すなわち固定シーブ４６のテーパ面４６ａと可動シーブ４７のテーパ面４７ａとの間に、Ｖ字形状の溝（ベルト巻き掛け溝）４８が形成されている。そして、可動シーブ４７をセカンダリシャフト３９の軸線方向に動作させ、可動シーブ４７と固定シーブ４６とを接近・離隔させる油圧アクチュエータ４９が設けられている。さらに、上記構成のプライマリプーリ４０のベルト巻き掛け溝４４およびセカンダリプーリ４１のベルト巻き掛け溝４８に対して、伝動ベルト５０が巻き掛けられている。

このように、ベルト式無段変速機構３ａは、互いに平行に配置されたプライマリプーリ（駆動プーリ）４０とセカンダリプーリ（従動プーリ）４１とのそれぞれが、固定シーブ３８，４６と、油圧アクチュエータ４４，４９によって軸線方向に前後動させられる可動シーブ４３，４７とによって構成されている。したがって各プーリ４０，４１のベルト巻き掛け溝４４，４８の幅が、可動シーブ４３，４７を軸線方向に移動させることにより変化し、それに伴って各プーリ４０，４１に巻掛けた伝動部材としての伝動ベルト５０の巻掛け半径（各プーリ４３，４７の有効径）が連続的に変化し、変速比が無段階に変化するようになっている。

なお、セカンダリプーリ４１における油圧アクチュエータ４９には、ベルト式無段変速機構３ａに入力されるトルクに応じた油圧（ライン圧もしくはその補正圧）が供給されている。したがって、セカンダリプーリ４１における各シーブ４６，４７が伝動ベルト５０を挟み付けることにより、伝動ベルト５０に張力が付与され、各プーリ４０，４１と伝動ベルト５０との挟圧力（接触圧力）が確保されるようになっている。言い換えれば、挟圧力に応じたトルク容量が設定される。これに対してプライマリプーリ４０における油圧アクチュエータ４５には、設定するべき変速比に応じた圧油が供給され、目標とする変速比に応じた溝幅（有効径）に設定するようになっている。

ベルト式無段変速機構３ａの入力部材であるプライマリプーリ４０が、前後進切換機構１５における出力要素であるキャリヤ３７に連結され、ベルト式無段変速機構３ａの出力部材であるセカンダリプーリ４１が、ギヤ対５１およびデファレンシャル４に連結され、さらにそのデファレンシャル４が駆動輪５に連結されている。

そして、この実施例におけるベルト式無段変速機構３ａは、セカンダリプーリ４１の固定シーブ４６に、モータ・ジェネレータ６が連結されている。そして、その連結部分は、固定シーブ４６にモータ・ジェネレータ６を連結してユニット化するにあたり、ベルト式無段変速機構３ａのプーリ軸方向（図３での左右方向）の形状・寸法をコンパクト化して、車両搭載性を向上することができるように、固定シーブ４６とモータ・ジェネレータ６とが、半径方向（図３での上下方向）にオーバーラップして配置されて連結されている。

具体的には、固定シーブ４６の背面４６ｂとモータ・ジェネレータ６のロータ６ａとが一体的に固定されている。すなわち、セカンダリプーリ４１の固定シーブ４６と、モータ・ジェネレータ６のロータ６ａとが一体化されている。そのため、ベルト式無段変速機構３ａのプーリ軸方向の形状・寸法をコンパクト化して、車両搭載性を向上することができる。また、セカンダリプーリ４１の固定シーブ４６およびモータ・ジェネレータ６のロータ６ａの構成を簡素化し、また部品点数を削減して、低コスト化を図ることができる。

このように構成されたベルト式無段変速機３によれば、入力回転数であるエンジン回転数を無段階に（言い換えれば、連続的に）制御できるので、これを搭載した車両の燃費を向上できる。例えば、アクセル開度などによって表される要求駆動量と車速とに基づいて目標駆動力が求められ、その目標駆動力を得るために必要な目標出力が目標駆動力と車速とに基づいて求められ、その目標出力を最適燃費で得るためのエンジン回転数が予め用意したマップに基づいて求められ、そして、そのエンジン回転数となるように変速比が制御される。

そのような燃費向上の利点を損なわないために、ベルト式無段変速機３における動力の伝達効率が良好な状態に制御される。具体的には、ベルト式無段変速機３のトルク容量すなわち挟圧力が、エンジントルクに基づいて決まる目標トルクを伝達でき、かつ伝動ベルト５０の滑りが生じない範囲で可及的に低い挟圧力になるよう制御される。例えば、加減速が比較的頻繁におこなわれたり、路面の凹凸もしくは起伏がある悪路を走行している場合などのいわゆる非定常走行状態では、挟圧力が、前記制御状態に比べ相対的に高い挟圧力になるように制御される。

これに対して平坦路をある程度以上の車速で定速走行しているなどの定常走行状態もしくはこれに準ずる準定常走行状態では、滑りを生じずに入力トルクを伝達できる最低の圧力すなわち限界挟圧力を検出するために、挟圧力が徐々に低下される。そしてその挟圧力が、検出された限界挟圧力に所定の安全率もしくは滑りに対する余裕伝達トルクを設定する圧力を加えた挟圧力に設定される。そして、このベルト式無段変速機３における挟圧力は、滑りを生じることなくトルクを伝達できる範囲で可及的に低い圧力であることが好ましい。

このように、この実施例におけるハイブリッド駆動装置の制御装置は、エンジン１を可及的に効率の良い状態で運転されるように制御し、一方で、エンジン１の出力トルクやエンジンブレーキ力の過不足を補うため、さらには車両Ｖｅ1の減速時や制動時にエネルギの回生を行うために、モータ・ジェネレータ６を回生制御することで、ハイブリッド駆動装置の動力伝達効率を向上させ、燃費の向上を図ることができるように構成されている。

ハイブリッド駆動装置の動力伝達効率を向上させるためには、特に、減速時や制動時に、モータ・ジェネレータ６が発電機として駆動される回生制御をできるだけ効率よく実行することが重要となる。そこでこの発明における制御装置は、車両Ｖｅ1の減速時や制動時に、モータ・ジェネレータ６での回生制御における回生効率の低下を防止もしくは抑制することができるように構成されている。その制御の具体例を以下に説明する。

図１は、この発明におけるハイブリッド駆動装置の制御例を説明するためのフローチャートであって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図１において、先ず、モータ・ジェネレータ６の回生制御が実行されるか否かが判断される（ステップＳ１）。

モータ・ジェネレータ６の回生制御が実行されないことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。これに対して、モータ・ジェネレータ６の回生制御が実行されることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進み、前後進切換機構１５のフォワードクラッチ３１を解放状態に制御する指令が出力される。

モータ・ジェネレータ６で回生制御が実行される場合、すなわち車両Ｖｅ1の減速時や制動時に、車両Ｖｅ1の慣性エネルギがモータ・ジェネレータ６で電気エネルギに変換される場合、駆動輪５とエンジン１との間が動力伝達可能な状態であると、駆動輪５からの制動トルク、あるいはモータ・ジェネレータ６の回生トルクが、エンジン１を逆転方向に駆動させるトルクとしてエンジン１へ伝達されてしまう。その結果、エンジン１においていわゆる引き摺りトルクによる損失が発生してしまう。そこで車両Ｖｅ1の減速時や制動時に、フォワードクラッチ３１を解放状態に制御することで、モータ・ジェネレータ６が回生制御される場合の、エンジン１での損失による回生効率の低下を防止もしくは抑制することができる。

ステップＳ２でフォワードクラッチ３１を解放状態に制御する指令が出力されると、フォワードクラッチ３１の解放が完了したか否か、すなわちフォワードクラッチ３１が完全に解放状態になったか否かが判断される（ステップＳ３）。未だフォワードクラッチ３１が完全に解放されていないことにより、このステップＳ３で否定的に判断された場合は、ステップＳ２へ戻り、以降の制御が同様に実行される。すなわち、フォワードクラッチ３１が完全に解放されるまで、ステップＳ２およびＳ３の制御が繰り返し実行される。

フォワードクラッチ３１が完全に解放状態になったことにより、ステップＳ３で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４へ進み、エンジン１を停止させる指令が出力され、続いて、回生制御の実行時に、モータ・ジェネレータ６への伝達トルクＴｍ、すなわちモータ・ジェネレータ６を発電機として駆動する際のトルクが算出される（ステップＳ５）。この伝達トルクＴｍは、例えば、モータ・ジェネレータ６の回転数、ブレーキペダルの踏み込み量もしくは踏み込み力、蓄電装置８の充電量（Ｓ.Ｏ.Ｃ.）などの検出値を基に算出される。

ステップＳ５で、回生制御時のモータ・ジェネレータ６への伝達トルクＴｍが算出されると、その伝達トルクＴｍおよび車速ならびにベルト式無段変速機３の油温などの検出値に基づいて、回生制御が実行される際のベルト式無段変速機３での逆駆動時の損失が算出される（ステップＳ６）。また、それと併行して、回生制御が実行される際のフォワードクラッチ３１での損失が算出される（ステップＳ７）。

ベルト式無段変速機３での逆駆動時の損失とは、ベルト式無段変速機３が出力部材３ｏ側から入力されるトルクによって入力部材３ｉが駆動される場合、すなわち、ベルト式無段変速機構３ａのセカンダリプーリ４１に入力されるトルクによってプライマリプーリ４０が駆動される場合に、ベルト式無段変速機構３ａ内部で生じる損失のことである。

一般に、ベルト式無段変速機において、駆動プーリ（プライマリプーリ）側から入力されるトルクによって従動プーリ（セカンダリプーリ）が駆動されるいわゆる正駆動と、従動プーリ（セカンダリプーリ）側から入力されるトルクによって駆動プーリ（プライマリプーリ）が駆動されるいわゆる逆駆動とでは、ベルト式無段変速機における推力比が異なることが知られている。したがって、上記のように回生制御の実行時、すなわちフォワードクラッチ３１が解放され、プライマリプーリ４０側からはトルクが入力されずセカンダリプーリ４１側からトルクが入力されるときのベルト式無段変速機３での損失を算出する場合に、逆駆動時の損失として求めることで、回生制御実行時におけるベルト式無段変速機３での損失を精度良く求めることができる。

また、フォワードクラッチ３１は、例えば湿式多板式のクラッチにより構成される場合、隣接するクラッチ板同士の間の摩擦、あるいはクラッチ板間のオイルの粘性抵抗などによって、完全解放状態にされた場合であっても不可避的に損失（いわゆる引き摺りトルクによる損失）が発生する。したがって、上記のように回生制御の実行時に、フォワードクラッチ３１が解放状態に制御される場合のフォワードクラッチ３１での損失を算出することで、回生制御の実行時に発生する損失の総和を精度良く求めることができる。

そして、上記のように、ステップＳ６およびＳ７で、回生制御実行時におけるベルト式無段変速機３での逆駆動時の損失、およびフォワードクラッチ３１での損失が算出されると、それらベルト式無段変速機３での逆駆動時の損失とフォワードクラッチ３１での損失とを合計した損失が最も少なくなるように、ベルト式無段変速機３の変速比すなわち回生制御時の最適変速比が算出される。そして、その最適変速比に基づいてベルト式無段変速機３の変速制御が実行される（ステップＳ８）。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

このように、上記の図１に示す制御を実行するよう構成したこの発明の制御装置によれば、車両Ｖｅ1の減速時や制動時に、ベルト式無段変速機３のセカンダリプーリ４１に連結されたモータ・ジェネレータ６が回生制御される場合、ベルト式無段変速機３での損失とフォワードクラッチ３１での損失とが求められ、それらの値に基づいてベルト式無段変速機３が変速制御される。具体的には、ベルト式無段変速機３での損失とフォワードクラッチ３１での損失とが求められ、それらの損失を合計した値が最小となるようにベルト式無段変速機３の変速比が設定される。そのため、車両Ｖｅ1の減速時や制動時に、ベルト式無段変速機３やフォワードクラッチ３１内部で生じる損失により、回生効率が低下してしまうことを、可及的に防止もしくは抑制することができる。

また、モータ・ジェネレータ６が回生制御される場合に算出されるベルト式無段変速機３での損失は、ベルト式無段変速機３が、セカンダリプーリ４１すなわち出力部材３ｏから入力されるトルクによってプライマリプーリ４０すなわち入力部材３ｉが駆動される、いわゆる逆駆動時のベルト式無段変速機３での損失が求められる。そのため、モータ・ジェネレータ６が回生制御される場合のベルト式無段変速機３での動力損失を、実際の状態に即した条件で精度良く求めることができる。

つぎに、この発明を用いることの可能なハイブリッド駆動装置の他の実施例を、図４に基づいて説明する。図４に示す構成において、上記の図２に示された構成と同じ構成については、図２と同じ符号を付してある。図４に示す車両Ｖｅ2においては、主動力源としてのエンジン１のトルクが、摩擦係合装置２を介して変速機構３の入力部材３ｉに伝達され、変速機構３の出力部材３ｏから第１の駆動輪としての前輪５ｆに伝達される。したがって、エンジン１と出力部材３ｏとの間で伝達トルクを変速機構３で設定する変速比に応じて増減するようになっている。

なお、上記の摩擦係合装置２は、前述の実施例と同様に、前後進切換機構１５のフォワードクラッチ３１であり、摩擦力によって係合力を生じるいわゆる係合装置であって、例えば、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置などを採用することができる。また、上記の変速機構３は、例えば有段式の自動変速機や無段変速機などを採用することができ、ここでは、前述の実施例と同様に、ベルト式無段変速機３が用いられた例について説明する。

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を回収する回生制御の可能なモータ・ジェネレータ６が、変速機構３ｒを介して第２の駆動輪としての後輪５ｒに連結されていて、したがって、そのモータ・ジェネレータ６と後輪５ｒとの間でトルクの伝達が行われるようになっている。すなわち、この車両Ｖｅ2は、エンジン１から前輪５ｆへ至る第１の駆動系統と、モータ・ジェネレータ６から後輪５ｒへ至る第２の駆動系統とを備え、エンジン１が出力するトルクにより前輪５ｆを駆動するとともに、モータ・ジェネレータ６が出力するトルクにより後輪５ｒを駆動することができる四輪駆動車両である。

なお、上記の第２の駆動系統における変速機構３ｒは、例えば有段式の自動変速機や無段変速機などを採用するこことができる。あるいは、変速機構３ｒを廃止し、モータ・ジェネレータ６と後輪５ｒとを、直接連結するように構成することも可能である。

そして、上記のエンジン１の運転状態の制御、あるいは摩擦係合装置２の係合・解放状態の制御、あるいは変速機構３，３ｒの変速制御、あるいはモータ・ジェネレータ６の回転制御などを行うコントローラとして電子制御装置（ＥＣＵ）９が設けられている。

この他の実施例におけるハイブリッド駆動装置の制御装置においても、前述の実施例と同様に、車両Ｖｅ2の減速時や制動時に、モータ・ジェネレータ６での回生制御における回生効率の低下を防止もしくは抑制することができるように構成されている。その制御内容は、前述の実施例におけるハイブリッド駆動装置の制御装置の場合と同様である。すなわち、この他の実施例における制御内容は、前述の図１のフローチャートで示す制御内容の説明において、車両Ｖｅ1を車両Ｖｅ2に読み替えることで説明ができるため、ここでは詳細な説明を省略する。

したがって、この他の実施例におけるハイブリッド駆動装置の制御装置によれば、前輪５ｆに第１の駆動系統が配置され、後輪５ｒに第２の駆動系統が配置された四輪駆動車両Ｖｅ2の減速時や制動時に、後輪５ｆに連結されたモータ・ジェネレータ６が回生制御される場合、ベルト式無段変速機３での損失とフォワードクラッチ３１での損失とが求められ、それらの値に基づいてベルト式無段変速機３が変速制御される。具体的には、ベルト式無段変速機３での損失とフォワードクラッチ３１での損失とが求められ、それらの損失を合計した値が最小となるようにベルト式無段変速機３の変速比が設定される。そのため、車両Ｖｅ2の減速時や制動時に、ベルト式無段変速機３やフォワードクラッチ３１内部で生じる損失により、回生効率が低下してしまうことを、可及的に防止もしくは抑制することができる。

また、モータ・ジェネレータ６が回生制御される場合に算出されるベルト式無段変速機３での損失は、ベルト式無段変速機３が、セカンダリプーリ４１すなわち出力部材３ｏから入力されるトルクによってプライマリプーリ４０すなわち入力部材３ｉが駆動される、いわゆる逆駆動時のベルト式無段変速機３での損失が求められる。そのため、モータ・ジェネレータ６が回生制御される場合のベルト式無段変速機３での動力損失を、実際の状態に即した条件で精度良く求めることができる。

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、前述したステップＳ１ないしＳ３の機能的手段が、この発明の摩擦係合装置制御手段に相当し、またステップＳ５ないしＳ７の機能的手段が、この発明の動力損失算出手段に相当し、さらにステップＳ８の機能的手段が、この発明の変速制御手段に相当する。

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、具体例では、入力部材に内燃機関が摩擦係合装置を介して連結されるとともに、出力部材に発電機能を有する電動機もしくは駆動輪が連結された変速機構として、ベルト式無段変速機が用いられた例を示しているが、例えば、有段式の自動変速機やトロイダル式の無段変速機などを採用することもできる。

この発明の制御装置による制御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。 そのハイブリッド駆動装置に用いられるベルト式無段変速機を具体的に示すスケルトン図である。 この発明で対象とするハイブリッド駆動装置の他の例を模式的に示すブロック図である。

符号の説明

１…内燃機関（エンジン）、 ２，３１…摩擦係合装置（フォワードクラッチ）、 ３…変速機構（ベルト式無段変速機）、 ３ｉ…入力部材、 ３ｏ…出力部材、 ５…駆動輪、 ５ｆ…第１の駆動輪（前輪）、 ５ｒ…第２の駆動輪（後輪）、 ６…電動機（モータ・ジェネレータ）、 ９…電子制御装置（ＥＣＵ）、 Ｖｅ1，Ｖｅ2…車両。

Claims (6)

1. 内燃機関に変速機構の入力部材がそれら内燃機関と変速機構との間の動力伝達経路を接続・遮断する摩擦係合装置を介して連結されるとともに、前記変速機構の出力部材に発電機としての機能を有する電動機が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、
   前記電動機を発電機として駆動する回生制御が実行される場合に、
   前記摩擦係合装置を解放して前記動力伝達経路を遮断する摩擦係合装置制御手段と、
   前記変速機構での損失および前記摩擦係合装置での損失を求める損失算出手段と、
   前記損失算出手段により求められた前記変速機構での損失および前記摩擦係合装置での損失に基づいて、それら前記変速機構での損失と前記摩擦係合装置での損失とを合計した損失が少なくなるように前記変速機構の変速比を制御する変速制御手段と
   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。
   
2. 前記変速制御手段は、前記変速機構での損失と前記摩擦係合装置での損失とを合計した損失が最小となるように前記変速比を制御する手段を含む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。
3. 前記変速機構での損失は、前記出力部材に入力されるトルクにより前記変速機構が駆動される逆駆動時の損失であ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駆動装置の制御装置。
4. 内燃機関に変速機構の入力部材がそれら内燃機関と変速機構との間の動力伝達経路を接続・遮断する摩擦係合装置を介して連結されるとともに、前記変速機構の出力部材に第１の駆動輪が連結された第１の駆動系統と、発電機としての機能を有する電動機に第２の駆動輪が連結された第２の駆動系統とを備えているハイブリッド駆動装置の制御装置において、
   前記電動機を発電機として駆動する回生制御が実行される場合に、
   前記摩擦係合装置を解放して前記動力伝達経路を遮断する摩擦係合装置制御手段と、
   前記変速機構での損失および前記摩擦係合装置での損失を求める損失算出手段と、
   前記損失算出手段により求められた前記変速機構での損失および前記摩擦係合装置での損失に基づいて、それら前記変速機構での損失と前記摩擦係合装置での損失とを合計した損失が少なくなるように前記変速機構の変速比を制御する変速制御手段と
   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。
   
5. 前記変速制御手段は、前記変速機構での損失と前記摩擦係合装置での損失とを合計した損失が最小となるように前記変速比を制御する手段を含む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。
6. 前記変速機構での損失は、前記出力部材に入力されるトルクにより前記変速機構が駆動される逆駆動時の損失であることを特徴とする請求項４または５に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。

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