以下に、本発明に係る車両用駆動装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る車両用駆動装置の模式的な概略構成図、図2は、本発明の実施形態1に係る車両用駆動装置のシフトレバーインターフェースの一例を示す概略図、図3は、本発明の実施形態1に係る車両用駆動装置のモータトルク制限値マップ、図4は、本発明の実施形態1に係る車両用駆動装置のEV走行時のモータトルク制御を説明するフローチャート、図5は、本発明の実施形態1に係る車両用駆動装置の回生走行時のモータトルク制御を説明するフローチャートである。
本実施形態の車両用駆動装置1は、図1に示すように、内燃機関としてのエンジン2とモータジェネレータ5とを組み合わせて、車輪6を回転駆動させるための走行用駆動源とする、いわゆるハイブリッド車両100に搭載され、走行用駆動源で発生した動力を車輪6に伝達するものである。このハイブリッド車両100は、エンジン2に加えてモータジェネレータ5を走行用駆動源として備えた車両であって、エンジン2を可及的に効率の良い状態で運転する一方、動力やエンジンブレーキ力の過不足を回転電機であるモータジェネレータ5で補い、さらには減速時にエネルギの回生をおこなうことにより、エンジン2による排気ガスを低減し、同時に燃費の向上を図るように構成された車両である。
そして、このハイブリッド車両100に適用された本実施形態の車両用駆動装置1は、ハイブリッド形式のものであって、エンジン2からの動力を変速機3のクラッチ31を介して駆動輪である車輪6に向けて伝達可能であると共に、モータジェネレータ5からの動力を変速機3のクラッチ31を介さずに駆動輪である車輪6に向けて伝達可能なものである。すなわち、車両用駆動装置1は、エンジン2が変速機3のクラッチ31を介して駆動輪である車輪6に連結される一方、モータジェネレータ5が変速機3のクラッチ31を介さずに駆動輪である車輪6に連結される。
具体的には、車両用駆動装置1は、内燃機関としてのエンジン2と、変速機3と、差動装置4と、モータジェネレータ5と、車輪6と、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)7とを備える。
エンジン2は、車輪6と連結され、駆動することで機関トルクとしてのエンジントルクを発生し、発生したエンジントルクを車輪6に作用させるものである。このエンジン2は、変速機3、差動装置4などを介して車輪6に連結されている。ここで、エンジントルクとは、エンジン2の機関出力軸であるクランク軸8に生じるトルクである。
エンジン2は、要は、燃料を燃焼して生じる熱エネルギをトルクなどの機械的エネルギの形で出力する熱機関であって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、LPGエンジンなどがその一例である。エンジン2は、例えば、ピストンがシリンダ内を往復運動するピストン往復動機関であるが、この形式に限らない。また、エンジン2は、燃焼室内に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴の内燃機関でも、吸気ポート内へ燃料を噴射するポート噴射の内燃機関でも、両者を併用する内燃機関でもよい。また、エンジン2は、過給機を備えていてもよい。
エンジン2は、発生した機械的動力を機関出力軸であるクランク軸8から出力する。クランク軸8は、後述する変速機3のクラッチ31の入力側に連結されている。エンジン2は、例えば、不図示の燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置などを備えており、これら装置は、ECU7に電気的にこの接続されこのECU7により制御される。ECU7は、エンジン2のクランク軸8から出力する機械的動力を調整することが可能となっている。すなわち、ECU7は、エンジン2の作動を制御してクランク軸8に生じるエンジントルクを制御することができる。
変速機3は、エンジン2の回転出力を変速して出力可能である。変速機3は、いわゆる手動式の有段変速機(MT:Manual Transmission)であり、エンジン2から出力される出力を複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して車輪6に向けて伝達可能なものである。変速機3は、クラッチ31と、変速機構32とを含んで構成される。
クラッチ31は、動力の伝達系において、エンジン2と車輪6との間に設けられる。クラッチ31は、エンジン2側の回転部材であるクランク軸8と車輪6側の回転部材である変速機入力軸33とを係合状態とすることでエンジントルクを車輪6へ伝達可能なものである。また、クラッチ31は、クラッチ操作に応じてクランク軸8と変速機入力軸33とを解放状態とすることでエンジントルクの車輪6への伝達を遮断可能なものである。
クラッチ31は、例えば、湿式多板クラッチや乾式単板クラッチ等の摩擦式ディスククラッチ装置で構成される。本実施形態のクラッチ31は、フライホイール31aと、クラッチディスク31bとを含んで構成される。フライホイール31aは、クランク軸8に取り付けられており、クラッチディスク31bは、変速機3の変速機構32への動力の入力軸である変速機入力軸33に取り付けられている。
クラッチ31は、フライホイール31aとクラッチディスク31bとを押し付ける押圧力を作用させることで、フライホイール31aとクラッチディスク31bとが(摩擦)係合する。クラッチ31は、フライホイール31aとクラッチディスク31bとを係合することで、クランク軸8と変速機入力軸33とを係合状態とし、エンジン2で発生したエンジントルクをエンジン2側のクランク軸8から車輪6側の変速機入力軸33へ伝達することができる。
つまり、変速機3は、このクラッチ31を係合状態とすることで、クランク軸8と変速機入力軸33とが一体に回転して、クランク軸8からの機械的動力を後述の変速機構32の変速段のうちいずれか1つにより変速して車輪6に向けて伝達することができる。
なおここで、クラッチ31の係合状態とは、クランク軸8と変速機入力軸33とが係合された状態である。また、後述のクラッチ31の解放状態とは、クランク軸8と変速機入力軸33との係合が解放された状態である。
クラッチ31は、フライホイール31aとクラッチディスク31bとを離間させることで、フライホイール31aとクラッチディスク31bとの(摩擦)係合を解放する。クラッチ31は、フライホイール31aとクラッチディスク31bとの係合を解放することで、クランク軸8と変速機入力軸33とを解放状態とし、エンジン2で発生したエンジントルクのクランク軸8から変速機入力軸33への伝達を遮断することができる。
ここで、このクラッチ31は、運転者によるクラッチ操作、ここでは運転者によるクラッチペダル9の踏み込み操作に応じて、係合状態と解放状態とを適宜切り替えることができる。クラッチペダル9は、運転者によるクラッチ操作が入力されるものであり、例えば、運転者によるブレーキ操作が入力されるブレーキペダル10や運転者によるアクセル操作が入力されるアクセルペダル11などと共にハイブリッド車両100に設けられている。
さらに具体的には、このクラッチ31は、運転者によるクラッチ操作の操作量、すなわち、クラッチペダル9の踏み込み量に応じて、半係合状態を介して係合状態と解放状態との間で切り替えることができる。
ここで、クラッチ31は、クラッチペダル9の踏み込み量に応じてフライホイール31aとクラッチディスク31bとに作用させる押圧力を調節することができる。クラッチ31は、例えば、クラッチペダル9の踏み込み量に応じて不図示の油圧アクチュエータが発生させる油圧押圧力を調節することで、フライホイール31aとクラッチディスク31bとに作用させる押圧力を調節する。
そして、クラッチ31は、クラッチペダル9の踏み込み量(クラッチ操作の操作量)に応じてフライホイール31aとクラッチディスク31bとに作用させる押圧力が調節されることで、フライホイール31aとクラッチディスク31bとの係合度合い、言い換えれば、クランク軸8と変速機入力軸33との係合度合いを調節することができる。
すなわち、クラッチ31は、クラッチペダル9の踏み込み量(クラッチ操作の操作量)に応じてクランク軸8と変速機入力軸33との係合が完全に解除された状態、及び完全に係合した状態を実現できる他、両者の中間の状態、いわゆる半クラッチ状態(半係合状態)を無段階に調整できる。つまり、クラッチ31は、クラッチペダル9の踏み込み量が変更されるに伴って、クラッチ31を介してエンジン2と車輪6とが完全に連結されている係合状態と、エンジン2と車輪6とが不完全に連結されている半係合状態と、エンジン2と車輪6との連結が完全に解除されている解放状態との何れか1つの状態に変更される。
これにより、クラッチ31は、クラッチペダル9の踏み込み量に応じて半クラッチ状態を無段階に調節して、このクラッチ31が伝達できるトルク容量を変化させることができ、すなわち、エンジン2から変速機3を介して車輪6へ伝達されるトルクを変化させることができる。
さらに具体的に言えば、クラッチ31は、クラッチペダル9の踏み込み量が所定量以上となることで、クランク軸8と変速機入力軸33とが解放状態となりエンジントルクの車輪6への伝達を遮断する。つまり、クラッチ31は、クラッチペダル9の踏み込み量が増加するに伴って、前述の完全係合状態から、半係合状態、そして解放状態の順に移行して、最終的には、エンジン2と車輪6との連結を完全に解除する。
このとき、エンジントルクの車輪6への伝達率(クラッチ31においてエンジン2側から入力されるエンジントルクに対する車輪6側へ出力されるエンジントルクの割合)は、クラッチペダル9の踏み込み量が微小量のうちは係合状態の100%を維持し(完全係合状態)、クラッチペダル9の踏み込み量がさらに大きくなると、クラッチペダル9の踏み込み量が増加するに伴って、係合状態の100%から減少してクラッチペダル9を完全に踏み込む手前で最終的には解放状態の0%まで変化する(完全解放状態)。クラッチペダル9の踏み込み量がさらに大きくなった場合には、クラッチペダル9が完全に踏み込まれるまで、エンジントルクの車輪6への伝達率は、0%に維持される。クラッチペダル9の踏み込み可能な範囲のうちその両端部分にはいわゆる遊びが設けられている。
変速機構32は、クラッチ31を介して入力されるエンジン2の出力を変速して出力可能である。変速機構32は、変速機入力軸33と、変速機出力軸34と、複数の変速段(ギア段)35a、35b、35c、35d、35e、35fとを含んで構成される。
変速機入力軸33は、上述したように変速機3の変速機構32への動力の入力軸であり、クラッチ31をなすクラッチディスク31bが設けられている。変速機出力軸34は、変速機3の変速機構32からの動力の出力軸である。この変速機出力軸34は、この変速機出力軸34と一体で回転可能な駆動ギア36が設けられており、この駆動ギア36は、差動装置4に係合されている。変速機構32は、クラッチディスク31bを介して変速機入力軸33で受けた機械的動力を複数の変速段35a、35b、35c、35d、35e、35fのうちいずれか1つにより変速して、変速機出力軸34から駆動ギア36を介して差動装置4に出力する。
本実施形態の変速機構32は、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成され、変速機入力軸33と変速機出力軸34とが互いに間隔を空けて平行に配置されている。変速機構32は、前進用に第1速ギア段35aから第5速ギア段35eまでの5つの変速段を有しており、後進用に1つの変速段、後進ギア段35fを有している。ここでは、第1速ギア段35a乃至第5速ギア段35eの減速比は、第1速ギア段35a、第2速ギア段35b、第3速ギア段35c、第4速ギア段35d、第5速ギア段35eの順に小さくなるよう設定されている。すなわち、前進用の変速段(ギア段)のうち、第1速ギア段35aが最も低速側の変速段となっている。
第1速ギア段35aは、第1速メインギア37aと、第1速カウンタギア38aとを有している。第1速メインギア37aは、変速機入力軸33に結合されており、この変速機入力軸33と一体となって回転可能である。第1速カウンタギア38aは、変速機出力軸34を中心に回転可能に設けられ、すなわち、変速機出力軸34に対して相対回転可能である。第1速ギア段35aは、この第1速メインギア37aと第1速カウンタギア38aとが互いに噛み合うように配置されている。第1速メインギア37aと第1速カウンタギア38aとは、第1速ギア段35a以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。
同様に、第2速ギア段35bは、第2速メインギア37bと、第2速カウンタギア38bとを有している。第3速ギア段35cは、第3速メインギア37cと、第3速カウンタギア38cとを有している。第4速ギア段35dは、第4速メインギア37dと、第4速カウンタギア38dとを有している。第5速ギア段35eは、第5速メインギア37eと、第5速カウンタギア38eとを有している。
第2速メインギア37b、第3速メインギア37c、第4速メインギア37d、第5速メインギア37eは、変速機入力軸33に結合されており、この変速機入力軸33と一体となって回転可能である。第2速カウンタギア38b、第3速カウンタギア38c、第4速カウンタギア38d、第5速カウンタギア38eは、変速機出力軸34を中心に回転可能に設けられ、すなわち、変速機出力軸34に対して相対回転可能である。
そして、第2速ギア段35bは、第2速メインギア37bと第2速カウンタギア38bとが互いに噛み合うように配置されている。第3速ギア段35cは、第3速メインギア37cと第3速カウンタギア38cとが互いに噛み合うように配置されている。第4速ギア段35dは、第4速メインギア37dと第4速カウンタギア38dとが互いに噛み合うように配置されている。第5速ギア段35eは、第5速メインギア37eと第5速カウンタギア38eとが互いに噛み合うように配置されている。また、第2速メインギア37bと第2速カウンタギア38bとは、第2速ギア段35b以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。第3速メインギア37cと第3速カウンタギア38cとは、第3速ギア段35c以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。第4速メインギア37dと第4速カウンタギア38dとは、第4速ギア段35d以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。第5速メインギア37eと第5速カウンタギア38eとは、第5速ギア段35e以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。
後進ギア段35fは、後進メインギア37fと、後進出力ギア38fと、後進中間ギア39fとを有している。後進メインギア37fは、変速機入力軸33に結合されており、この変速機入力軸33と一体となって回転可能である。後進出力ギア38fは、変速機出力軸34を中心に回転可能に設けられ、すなわち、変速機出力軸34に対して相対回転可能である。後進ギア段35fは、後進メインギア37fが後進中間ギア39fと噛み合い、さらにこの後進中間ギア39fが後進出力ギア38fと噛み合うように配置されている。後進メインギア37fと後進中間ギア39f、後進中間ギア39fと後進出力ギア38fとは、後進ギア段35f以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。
そして、この変速機3は、運転者による不図示のシフトレバーの操作に応じて変速機構32の複数の変速段(ギア段)35a、35b、35c、35d、35e、35fのうちの任意の変速段が選択される。すなわち、変速機構32は、シフトレバーの操作により選択された変速段に応じて、複数の変速段35a、35b、35c、35d、35e、35fのうちの選択された変速段の出力側のギアが不図示の機構により変速機出力軸34に結合(固定)されこの変速機出力軸34と一体で回転可能となることで、変速機入力軸33と変速機出力軸34とが選択されたギアによって回転を伝達可能になり、選択した変速段(ギア段)により所望の変速比に変速可能になる。
例えば、変速機構32は、運転者による不図示のシフトレバーの操作に応じて、第1速カウンタギア38aと変速機出力軸34とを係合させる、すなわち第1速ギア段35aを係合状態にすることで、変速機入力軸33で受けた機械的動力を第1速ギア段35aにより変速し、エンジン2の出力の回転速度(エンジン回転数)やトルク(エンジントルク)等を変化させて変速機出力軸34に伝達することができる。また、例えば、変速機構32は、運転者による不図示のシフトレバーの操作に応じて、後進出力ギア38fと変速機出力軸34とを係合させる、すなわち後進ギア段35fを係合状態にすることで、変速機入力軸33で受けた機械的動力を後進ギア段35fにより、回転方向を逆方向に変えると共に変速し、回転速度やトルク等を変化させて変速機出力軸34に伝達することができる。
上記のようにして変速機構32は、クラッチディスク31bを介して変速機入力軸33で受け、複数の変速段35a、35b、35c、35d、35e、35fのうちいずれか1つにより変速され変速機出力軸34に伝達された機械的動力を駆動ギア36から差動装置4に伝達する。
差動装置4は、変速機3と車輪6との間に配置されている。差動装置4は、変速機出力軸34の駆動ギア36から入力された機械的動力を一対の駆動軸61に分配し、各駆動軸61に結合されている駆動輪としての車輪6に伝達することで、車輪6の接地面にハイブリッド車両100を駆動する駆動力[N]を生じさせることができる。このとき、差動装置4は、一方の車輪6と他方の車輪6との間に回転数の差が生じた場合に、一方の車輪6と他方の車輪6とを独立して回転させることができる。
モータジェネレータ5は、車輪6と連結され、駆動することでモータトルクを発生し、発生したモータトルクを車輪6に作用させるものである。このモータジェネレータ5は、変速機3、差動装置4などを介して車輪6に連結されている。さらに言えば、モータジェネレータ5は、ハイブリッド車両100の動力の伝達系において、変速機3のクラッチ31より車輪6側でこの車輪6と連結され、車輪6に作用させるモータトルクを発生可能なものである。すなわち、モータジェネレータ5は、ハイブリッド車両100の動力の伝達系において、クラッチ31を含む変速機3の出力側、つまり車輪6側に設けられる。モータジェネレータ5は、変速機構32の変速機出力軸34に後述するEVギア段35gを介して連結されこの変速機出力軸34に動力を伝達可能に設けられている。ここでモータトルクとは、モータジェネレータ5のモータ出力軸であるロータ軸53に生じるトルクである。
具体的には、モータジェネレータ5は、固定子であるステータ51と回転子であるロータ52とを備えた、いわゆる回転電機である。モータジェネレータ5は、電力が供給されて回転することによりトルクなどの機械的エネルギを出力する以外に、外力によって強制的に回転させられて起電力を生じるように構成されたものであり、いわゆる永久磁石型交流同期電動機がその一例である。つまり、このモータジェネレータ5は、電気エネルギを機械的動力に変換して出力する電動機であると共に、機械的動力を電気エネルギに変換して回収する発電機でもある。すなわち、モータジェネレータ5は、電力の供給により駆動し電気エネルギを機械エネルギに変換して出力する電動機としての機能(力行機能)と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能(回生機能)とを兼ね備えている。
モータジェネレータ5のステータ51は、不図示のインバータから三相の交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するものである。モータジェネレータ5のロータ52は、ステータ51が形成する回転磁界に引き付けられて回転するものである。このロータ52は、モータジェネレータ5の出力軸であるロータ軸53と結合され、このロータ軸53と一体で回転可能に構成される。モータジェネレータ5は、このロータ軸53を介して機械的動力を入出力可能となっている。
また、モータジェネレータ5は、不図示のインバータを介し、充放電可能な二次電池である不図示のバッテリと接続されている。モータジェネレータ5は、例えばロータ軸53が機械的動力を受けて回転することで回生による発電が可能であり、この発電によって生じた電力は、バッテリに蓄えられる。このとき、モータジェネレータ5は、ロータ52に生じる回転抵抗により、ロータ52の回転を制動(回生制動)することができる。
さらに、モータジェネレータ5は、ロータ52の回転角位置を検出するロータ回転角度センサ(レゾルバ)16が設けられており、ロータ52の回転角位置に係る信号をECU7に出力している。
そして、モータジェネレータ5は、ロータ軸53にこのロータ軸53と一体で回転可能なEVメインギア37gが設けられている。
ここで、本実施形態の変速機3は、変速機構32が上述した変速段35a、35b、35c、35d、35e、35fとは別個にさらにEVギア段35gを含んで構成されている。
EVギア段35gは、モータジェネレータ5のロータ軸53に設けられた上述のEVメインギア37gと、EVカウンタギア38gとを有している。EVメインギア37gは、ロータ軸53に結合されており、このロータ軸53と一体となって回転可能である。EVカウンタギア38gは、変速機出力軸34を中心に回転可能に設けられ、すなわち、変速機出力軸34に対して相対回転可能である。EVギア段35gは、このEVメインギア37gとEVカウンタギア38gとが互いに噛み合うように配置されている。EVメインギア37gとEVカウンタギア38gとは、EVギア段35g以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。
そして、この変速機構32は、シフトレバーの操作によりEVギア段35gが選択されることで、EVカウンタギア38gが不図示の機構により変速機出力軸34に結合(固定)されこの変速機出力軸34と一体で回転可能となり、モータジェネレータ5のロータ軸53と変速機出力軸34とが選択されたEVギア段35gを介して相互に回転を伝達可能になる。つまり、モータジェネレータ5は、ロータ52、ロータ軸53がEVギア段35g、変速機出力軸34、差動装置4などを介して車輪6に連結される。変速機構32は、運転者による不図示のシフトレバーの操作に応じて、EVカウンタギア38gと変速機出力軸34とを係合させる、すなわちEVギア段35gを係合状態にすることで、このEVギア段35gを介して機械的動力をロータ軸53側から変速機出力軸34側へ、あるいは、変速機出力軸34側からロータ軸53側へ相互に伝達することができる。つまりこの場合、モータジェネレータ5のロータ52、ロータ軸53は、EVギア段35gを介して変速機構32の変速機出力軸34に結合され、ロータ軸53から出力される機械的動力、すなわち、モータトルクは、変速機構32の変速機出力軸34に伝達され、あるいは、変速機出力軸34から入力される機械的動力は、ロータ軸53に伝達される。
上記のように構成されるモータジェネレータ5は、変速機構32においてEVギア段35gが選択されている状態で、電動機として機能し、すなわち、インバータを介してバッテリから電力の供給を受けて駆動することでモータトルク(機械的動力)を発生しロータ軸53から出力する(力行機能)。つまり、モータジェネレータ5は、ロータ52、ロータ軸53にモータ出力トルクが生じる。このモータ出力トルクは、モータジェネレータ5のロータ52、ロータ軸53に生じる正のモータトルクであり、ハイブリッド車両100を走行させるための駆動モータトルクである。モータジェネレータ5は、ロータ軸53から出力されるこの正のモータトルクであるモータ出力トルクをEVギア段35g、変速機出力軸34、差動装置4などを介して単独あるいはエンジン2のエンジントルクと共に車輪6に作用させることができる。この結果、ハイブリッド車両100は、車輪6の路面との接地面に駆動力が生じ、これにより走行することができる。
これに対して、モータジェネレータ5は、変速機構32においてEVギア段35gが選択されている状態で、発電機として機能し、すなわち、車輪6から差動装置4、変速機出力軸34、EVギア段35gなどを介してロータ軸53、ロータ52が機械的動力を受けて回転することで回生により発電し、このロータ軸53、ロータ52に伝達された機械的動力を電力に変換する(回生機能)。そして、モータジェネレータ5は、変換した電力をインバータを介してバッテリに蓄える。
このとき、モータジェネレータ5は、ロータ52に生じる回転抵抗により、ロータ52、ロータ軸53にこの回転を制動するモータ回生トルクが生じる(回生制動)。このモータ回生トルクは、モータジェネレータ5のロータ52、ロータ軸53に生じる負のモータトルクであり、ハイブリッド車両100を制動するための制動モータトルクである。つまり、モータジェネレータ5は、ロータ52に生じる負のモータトルクであるモータ回生トルクにより、ロータ52及びこれに連結されるロータ軸53、変速機出力軸34、車輪6などの回転部材の回転を制動するができる。モータジェネレータ5は、この負のモータトルクであるモータ回生トルクをEVギア段35g、変速機出力軸34、差動装置4などを介して車輪6に作用させることができる。この結果、ハイブリッド車両100は、車輪6の路面との接地面に制動力(負の駆動力)が生じ、これにより制動することができる。すなわち、モータジェネレータ5は、回生制動時には、電力の回生により負のモータトルクであるモータ回生トルクを車輪6に作用させ、負の駆動力である制動力をハイブリッド車両100に付与する。
ECU7は、エンジン2やモータジェネレータ5などのハイブリッド車両100の各部やハイブリッド車両100に搭載される各種センサに電気的に接続されており、種々のセンサの検出信号などに基づいて、ハイブリッド車両100の各部の作動を制御可能なものである。ECU7は、不図示のコントロール・プロセッサ・ユニット(CPU)やリード・オンリ・メモリ(ROM)、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)などから構成されている。ECU7は、ROMがハイブリッド車両100の各部を制御するためのプログラムを記憶しており、CPUがこのプログラムを実行し、RAMがCPUによる演算結果等を一時的に記憶する。
ここでは、ECU7は、少なくともエンジン2及びモータジェネレータ5の駆動を制御する。
すなわち、ECU7は、種々のセンサが検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて、エンジン2における燃料噴射量(燃料噴射期間)、噴射時期、点火時期などを決定し、エンジン2の燃料噴射弁や点火プラグを駆動して燃料噴射及び点火を実行する。
また、ECU7は、モータジェネレータ5の電動機としての機能(力行機能)と発電機としての機能(回生機能)との切り替え制御やモータジェネレータ5においてロータ52、ロータ軸53に発生させるモータトルク(モータ出力トルク、モータ回生トルク)のトルク制御を実行する。ECU7は、例えば、モータジェネレータ5の力行時に不図示のバッテリからこのモータジェネレータ5に供給される電力量(電力供給量)を制御し、モータジェネレータ5が発生する正のモータトルクでありモータ出力トルクを制御する。また、ECU7は、例えば、モータジェネレータ5の回生時にモータジェネレータ5が発生する負のモータトルクであるモータ回生トルク、言い換えれば、発電量を制御し、モータジェネレータ5から不図示のバッテリに供給される電力量(充電量)を制御する。
なお、このハイブリッド車両100に適用される車両用駆動装置1のシフトレバー(不図示)のシフトポジションとしては、例えば、図2のシフトレバーインターフェースの概略図に示すように、ニュートラル(N)、リバース(R)、第1速(1)、第2速(2)、第3速(3)、第4速(4)、第5速(5)及びEV段(EV)がある。
ニュートラル(N)は、変速機3における変速機構32の変速機入力軸33と変速機出力軸34との間のギア段の係合がない状態のシフトポジションであり、変速機入力軸33と変速機出力軸34との連結を遮断する際に選択されるシフトポジションである。リバース(R)は、後進ギア段35fを係合状態とするシフトポジションであり、少なくともエンジン2によりハイブリッド車両100を後進させる際に選択されるシフトポジションである。
第1速(1)は第1速ギア段35aを係合状態とするシフトポジション、第2速(2)は第2速ギア段35bを係合状態とするシフトポジション、第3速(3)は第3速ギア段35cを係合状態とするシフトポジション、第4速(4)は第4速ギア段35dを係合状態とするシフトポジション、第5速(5)は第5速ギア段35eを係合状態とするシフトポジションであり、少なくともエンジン2によりハイブリッド車両100を前進させる際に選択されるシフトポジションである。
EV段(EV)は、EVギア段35gを係合状態とするシフトポジションであり、モータジェネレータ5によりハイブリッド車両100を走行(前進又は後進)させる際に選択されるシフトポジションである。
また、ハイブリッド車両100は、この車両用駆動装置1によって、走行用駆動源としてエンジン2とモータジェネレータ5とを併用又は選択使用することで、様々な車両走行(走行モード)を実現することができる。
車両用駆動装置1は、例えば、シフトレバー(不図示)のシフトポジションとして、リバース(R)、第1速(1)、第2速(2)、第3速(3)、第4速(4)、第5速(5)のいずれかが選択され、走行用駆動源であるエンジン2とモータジェネレータ5とのうちエンジン2のクランク軸8から出力される機械的動力(エンジントルク)のみを車輪6に伝達することで車輪6に駆動力を生じさせるハイブリッド車両100の走行である「エンジン走行」を実現することができる。
この場合、車両用駆動装置1は、エンジン2を作動させた状態(燃料を燃焼して生じる熱エネルギをトルクなどの機械的エネルギの形で出力する状態)とした上で、シフトレバー(不図示)により選択されたシフトポジションに応じて複数の変速段(ギア段)35a、35b、35c、35d、35e、35fのいずれかを係合状態とする。そして、車両用駆動装置1は、変速機3のクラッチ31が係合状態となることで、エンジン2のクランク軸8から出力される機械的動力(エンジントルク)を車輪6に伝達し、クラッチペダル9の踏み込み操作(クラッチ操作)に応じてクラッチ31が解放状態となることで、エンジン2のクランク軸8から出力される機械的動力(エンジントルク)の車輪6への伝達を遮断する。
また、車両用駆動装置1は、この状態、すなわちエンジン2を作動させた状態とし複数の変速段(ギア段)35a、35b、35c、35d、35e、35fのいずれかを係合状態とした上で、EVギア段35gを係合状態とし、例えば、運転者により車輪6に生じることが要求される要求駆動力や、モータジェネレータ5に供給する電力を貯蔵するバッテリの蓄電状態(SOC:state−of−charge)に応じてモータジェネレータ5を力行させるようにしてもよい。これにより、車両用駆動装置1は、エンジン2のクランク軸8から出力される機械的動力(エンジントルク)と、モータジェネレータ5のロータ軸53から出力される機械的動力(モータトルク)とを統合して車輪6に伝達することで車輪6に駆動力を生じさせるハイブリッド車両100の走行である「HV走行モード」を実現することができる。すなわち、車両用駆動装置1は、走行用駆動源としてエンジン2とモータジェネレータ5とを併用する「HV走行」を実現することができる。
さらに、車両用駆動装置1は、シフトレバー(不図示)のシフトポジションとして、EV段(EV)が選択され、走行用駆動源であるエンジン2とモータジェネレータ5とのうちモータジェネレータ5のロータ軸53から出力される機械的動力(モータトルク)のみを車輪6に伝達することで車輪6に駆動力を生じさせるハイブリッド車両100の走行である「EV走行」を実現することができる。
この場合、車両用駆動装置1は、エンジン2を停止させた状態(燃料を燃焼させずトルクなどの機械的エネルギを出力しない状態)とした上で、変速機3における変速機構32の変速機入力軸33と変速機出力軸34との間のギア段の係合がない状態とし、EVギア段35gを係合状態とする。そして、車両用駆動装置1は、例えば、運転者により車輪6に生じることが要求される要求駆動力や、モータジェネレータ5に供給する電力を貯蔵するバッテリの蓄電状態(SOC)に応じてモータジェネレータ5を力行させ、モータジェネレータ5のロータ軸53から出力される機械的動力(モータトルク)を車輪6に伝達する。
また、車両用駆動装置1は、EVギア段35gの係合状態において、車輪6から差動装置4、変速機出力軸34、EVギア段35gなどを介してロータ軸53、ロータ52に機械的動力が入力され、これにより、モータジェネレータ5が回生により発電し、これに伴ってモータジェネレータ5のロータ軸53に生じる機械的動力(負のモータトルク)を車輪6に伝達することで車輪6に制動力(負の駆動力)を生じさせるハイブリッド車両100の走行である「回生走行」を実現することができる。
ところで、この車両用駆動装置1は、上述したようにモータジェネレータ5がハイブリッド車両100の動力の伝達系において、変速機3のクラッチ31より車輪6側でこの車輪6と連結され、クラッチ31を含む変速機3の出力側に設けられている。
ここで、モータジェネレータが変速機のクラッチより車輪側でこの車輪と連結された従来の車両用駆動装置は、例えば、走行用駆動源のうちのエンジンを停止しモータジェネレータのみにより走行するEV走行時に、運転者がクラッチペダルを操作することでクラッチの係合度合いを変化させても、エンジンが停止状態でありエンジントルク自体が発生しておらず、また、変速機における変速機構の変速機入力軸と変速機出力軸との間のギア段の係合がない状態であることから、このままでは車輪に作用するトルクが変化しない。この場合、この従来の車両用走行装置では、EV走行時に運転者がクラッチペダルを操作しても車輪に作用するトルクが変化せず、運転者によるクラッチペダルの操作の影響がハイブリッド車両の挙動の変化として現れないことで、例えば、一般的なマニュアルトランスミッションとエンジンを備えた車両とは操作性が異なるなどにより、操作性が悪化するおそれがある。
例えば、一般的なマニュアルトランスミッションとエンジンを備えた車両では、発進時や変速時などに運転者がクラッチペダルを踏み込み、変速機構の変速段を所定の変速段に変更した後、クラッチペダルを緩めながらアクセルペダルを踏み込む場合、クラッチペダルの踏み込み量に応じてクラッチの係合度合いが変化することで、車両の駆動力をクラッチペダルの踏み込み量の変化に伴って変化させることができる。また例えば、一般的なマニュアルトランスミッションとエンジンを備えた車両では、渋滞時に変速機構の変速段を例えば第1速ギア段にしたまま、クラッチペダルの踏み込み量を変化させクラッチの係合度合いを変化させることで、車両の駆動力を変化させ、車両の車速を変化させることができる。また例えば、一般的なマニュアルトランスミッションとエンジンを備えた車両では、一旦停止時に、渋滞時に変速機構の変速段を例えば第1速ギア段にしたまま、クラッチペダルの踏み込み量を増加しクラッチを解放状態とすることで、車輪への動力の伝達が遮断され車両を停止させることができる。これに対し、上述したような従来のハイブリッド車両では、例えば、変速機構をEVギア段に設定しエンジンを停止しモータジェネレータのみにより走行するEV走行時において、クラッチの係合度合いが車両の駆動力に影響を及ぼさないため、クラッチペダルの踏み込み量の変化が車両の駆動力に反映されず、この結果、一般的なマニュアルトランスミッションとエンジンを備えた車両とは操作性が異なるおそれがある。
そこで、本実施形態の車両用駆動装置1は、クラッチ操作に応じてモータジェネレータ5を制御することで、例えば、EV走行時に運転者によるクラッチペダル9の操作に応じて車輪6に作用するトルクを変化させ、これにより、操作性の悪化を抑制している。
具体的には、本実施形態の車両用駆動装置1は、クラッチ操作を検出する手段としてクラッチストロークセンサ12を備え、制御手段としての上述のECU7がクラッチストロークセンサ12の検出結果に基づいてモータジェネレータ5を制御する。
クラッチストロークセンサ12は、クラッチ操作、すなわち、運転者によるクラッチペダル9の操作を検出するものである。具体的には、クラッチストロークセンサ12は、クラッチペダル9の近傍に設けられており、クラッチ操作の操作量として、クラッチペダル9の踏み込み量(クラッチペダルストローク)を検出する。クラッチストロークセンサ12は、ECU7に電気的に接続されており、検出したクラッチペダル9の踏み込み量をこのECU7に出力する。
なお、このクラッチストロークセンサ12が検出するクラッチペダル9の踏み込み量は、クラッチ31の係合度合いに相当した値であり、さらに言えば、クラッチ31におけるエンジントルクの伝達率に相当した値である。つまり、クラッチストロークセンサ12が検出するクラッチペダル9の踏み込み量が増加するほど、クラッチ31の係合度合いが低下し、すなわち、解放度合いが増加し、車両用駆動装置1を備えたハイブリッド車両100の運転状態がエンジン走行状態あるいはHV走行状態である場合にはクラッチ31におけるエンジントルクの伝達率が低下する。逆に、クラッチストロークセンサ12が検出するクラッチペダル9の踏み込み量が減少するほど、クラッチ31の係合度合いが増加し、すなわち、解放度合いが低下し、車両用駆動装置1を備えたハイブリッド車両100の運転状態がエンジン走行状態あるいはHV走行状態である場合にはクラッチ31におけるエンジントルクの伝達率が増加する。
また、このECU7は、クラッチストロークセンサ12の他にも、車両用駆動装置1の制御に必要な情報を取得する各種センサ、例えば、ブレーキセンサ13、アクセル開度センサ14、クランク角度センサ15、上述したロータ回転角度センサ(レゾルバ)16などが電気的に接続されている。ブレーキセンサ13は、ブレーキペダル10の踏み込み量を検出し、検出したブレーキペダル10の踏み込み量をこのECU7に出力するものである。アクセル開度センサ14は、アクセルペダル11の踏み込み量に応じたアクセル開度を検出し、検出したアクセル開度をこのECU7に出力するものである。クランク角度センサ15は、エンジン2のクランク角度を検出し、検出したエンジン2のクランク角度をこのECU7に出力するものである。ロータ回転角度センサ(レゾルバ)16は、ロータ52の回転角位置を検出し、検出したロータ52の回転角位置をこのECU7に出力するものである。
そして、本実施形態のECU7は、クラッチ操作に応じてモータジェネレータ5を制御しこのモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更可能である。本実施形態のECU7は、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量に応じてモータジェネレータ5を制御しこのモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更する。
具体的には、ECU7は、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量の増加に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクをこのモータトルクの絶対値が基準となる基準モータトルクの絶対値より小さくなるように変更する。本実施形態の基準モータトルクは、モータジェネレータ5に対して要求される要求モータトルクである。要求モータトルクは、例えば、運転者によるアクセルペダル11の踏み込み量、すなわちアクセル開度などに基づいてハイブリッド車両100に要求される要求駆動力を実現するためのモータトルクである。
ここでは、ECU7は、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量の増加に伴ってモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限する。ECU7は、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量に基づいてモータトルク制限値を算出し、このモータトルク制限値に基づいてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限する。そして、ECU7が算出するモータトルク制限値は、基本的には、クラッチペダル9の踏み込み量の増加に伴って絶対値が減少するように設定されている。このため、ECU7は、このモータトルク制限値に基づいてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限することで、クラッチペダル9の踏み込み量の増加に伴って、すなわち、クラッチ31の係合度合いの低下に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクをこのモータトルクの絶対値が要求モータトルクの絶対値より小さくなるように変更することができる。
この結果、ECU7は、クラッチペダル9の踏み込み量の増加に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクの絶対値が相対的に小さくなるようにモータジェネレータ5の駆動を制御することで、クラッチ31の係合度合いが低下するほど、車輪6に伝達されるモータトルクの絶対値を相対的に小さくすることができる。また、ECU7は、クラッチペダル9の踏み込み量の減少に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクの絶対値が相対的に大きくなるようにモータジェネレータ5の駆動を制御することで、クラッチ31の係合度合いが増加するほど、車輪6に伝達されるモータトルクの絶対値を相対的に大きくすることができる。
したがって、この車両用駆動装置1は、EVギア段35gを係合した状態で、ECU7がクラッチストロークセンサ12により検出したクラッチペダル9の踏み込み量に応じてモータジェネレータ5を制御しこのモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更し、クラッチペダル9の踏み込み量、言い換えれば、クラッチ31の係合度合いに応じてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを可変とすることで、例えば、EV走行時などに運転者によるクラッチペダル9の操作に応じて車輪6に作用するトルクを変化させることができ、操作性の悪化を抑制することができる。
つまり、車両用駆動装置1は、EVギア段35gを係合した状態で、ECU7がクラッチペダル9の踏み込み量、言い換えれば、クラッチ31の係合度合いに応じてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを可変とすることで、エンジン2が停止状態であり、あるいは、変速機3における変速機構32の変速機入力軸33と変速機出力軸34との間のギア段の係合がない状態であっても、車輪6に作用するトルクをクラッチペダル9の踏み込み量の変化に伴って、言い換えれば、クラッチ31の係合度合いの変化に伴って変化させることができる。すなわち、車両用駆動装置1は、エンジン2が停止状態であり、あるいは、変速機3における変速機構32の変速機入力軸33と変速機出力軸34との間のギア段の係合がない状態であっても、例えば、一般的なマニュアルトランスミッションとエンジンを備えた車両においてクラッチペダルの踏み込みによってエンジントルクの車輪への伝達が遮断され車輪に伝達されるエンジントルクが相対的に減少する作用と同様に、クラッチペダル9の踏み込みに伴って車輪6に伝達されるモータトルクの絶対値を相対的に減少させることができる。この結果、車両用駆動装置1は、エンジン2が停止状態であり、あるいは、変速機3における変速機構32の変速機入力軸33と変速機出力軸34との間のギア段の係合がない状態であっても、運転者によるクラッチペダル9の操作の影響をハイブリッド車両100に作用する駆動力の変化として反映させ、ハイブリッド車両100の挙動の変化として反映させることができ、例えば、一般的なマニュアルトランスミッションとエンジンを備えた車両やハイブリッド車両100のエンジン走行時と同様の操作性を確保することができ、操作性の悪化を抑制することができる。
ここで上述したように、車両用駆動装置1が備えるモータジェネレータ5が発生させるモータトルクには正のモータトルクであるモータ出力トルクと、負のモータトルクであるモータ回生トルクとが含まれる。モータ出力トルクは、車輪6に正の駆動力を作用させてハイブリッド車両100を走行させる際に、モータジェネレータ5がロータ軸53に発生させ車輪6に作用させる正のモータトルクである。モータ回生トルクは、車輪6に負の駆動力すなわち制動力を作用させてハイブリッド車両100を制動する際に、モータジェネレータ5がロータ軸53に発生させ車輪6に作用させる負のモータトルクである。
そして、ECU7は、エンジン2のエンジントルクとモータジェネレータ5のモータトルクとのうち少なくともモータトルクが車輪6に作用する運転状態である場合、すなわち、少なくともEVギア段35gが係合状態であるハイブリッド車両100のHV走行時、EV走行時に、モータジェネレータ5が発生させる正のモータトルクであるモータ出力トルクをクラッチペダル9の踏み込み操作に応じて変更する。また、ECU7は、モータジェネレータ5が電力の回生を行うことで回生制動を行う運転状態である場合、すなわち、ハイブリッド車両100の回生走行時に、モータジェネレータ5が発生させる負のモータトルクであるモータ回生トルクをクラッチペダル9の踏み込み操作に応じて変更する。
つまり、ECU7は、エンジン2のエンジントルクとモータジェネレータ5のモータトルクとのうち少なくともモータトルクが車輪6に作用する運転状態である場合、すなわち、少なくともEVギア段35gが係合状態であるハイブリッド車両100のHV走行時、EV走行時に、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量に基づいて正のモータトルクであるモータ出力トルクに対するモータトルク制限値(モータトルク上限値)を算出し、このモータトルク制限値に基づいてモータジェネレータ5が発生させるモータ出力トルクを制限する。また、ECU7は、モータジェネレータ5が電力の回生を行うことで回生制動を行う運転状態である場合、すなわち、ハイブリッド車両100の回生走行時に、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量に基づいて負のモータトルクであるモータ回生トルクに対するモータトルク制限値(モータトルク下限値)を算出し、このモータトルク制限値に基づいてモータジェネレータ5が発生させるモータ出力トルクを制限する。
本実施形態のECU7は、例えば、図3のモータトルク制限値マップm01に基づいてモータトルク制限値を求める。このモータトルク制限値マップm01は、横軸がクラッチペダル9の踏み込み量(クラッチペダルストローク)[mm]、縦軸がモータトルク制限値[N]を示す。モータトルク制限値マップm01は、クラッチペダル9の踏み込み量とモータトルク制限値との関係を記述したものである。このモータトルク制限値マップm01に示すモータトルク制限値には、図中実線で示すモータ出力トルクに対して設定されるモータ出力トルク制限値(正のモータトルク制限値)Aと、図中一点鎖線で示すモータ回生トルクに対して設定されるモータ回生トルク制限値(負のモータトルク制限値)Bとが含まれている。モータトルク制限値マップm01は、クラッチペダル9の踏み込み量とモータトルク制限値(モータ出力トルク制限値、モータ回生トルク制限値)との関係が予め設定され、ECU7の記憶部に格納されている。
この図3のモータトルク制限値マップm01では、モータ出力トルク制限値A、モータ回生トルク制限値Bは、ともにクラッチペダル9の踏み込み量の増加に伴って絶対値が減少するように設定されている。さらに詳しく言えば、モータ出力トルク制限値A、モータ回生トルク制限値Bは、ともにクラッチペダル9の踏み込み量0から踏み込み量l1までは一定の値に設定されている。そして、モータ出力トルク制限値A、モータ回生トルク制限値Bは、ともにクラッチペダル9の踏み込み量l1から踏み込み量l2(l2>l1)までは踏み込み量の増加に伴って絶対値が減少するように設定され、踏み込み量l2から踏み込み量l3(l3>l2)までは0に設定されている。ここで、クラッチペダル9の踏み込み量0から踏み込み量l3までの踏み込み量L1は、クラッチペダル9を完全に踏み込んだ際の総踏み込み量(全ストローク)に相当し、踏み込み量0から踏み込み量l1までの踏み込み量L2は、クラッチペダル9の踏み込み始めの遊びに対応する踏み込み量に相当し、踏み込み量l2から踏み込み量l3までの踏み込み量L3は、クラッチペダル9の踏み込み終わりのいわゆる切れ残り代(遊び)に対応する踏み込み量に相当する。
ECU7は、この図3のモータトルク制限値マップm01に基づいて、クラッチペダル9の踏み込み量からモータトルク制限値を求め、算出したモータトルク制限値に基づいて、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限する。つまり、ECU7は、エンジン2のエンジントルクとモータジェネレータ5のモータトルクとのうち少なくともモータトルクが車輪6に作用する運転状態である場合、すなわち、少なくともEVギア段35gが係合状態であるハイブリッド車両100のHV走行時、EV走行時に、図3のモータ出力トルク制限値Aに基づいて、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量からモータ出力トルク制限値を求め、算出したモータ出力トルク制限値に基づいて、モータジェネレータ5が発生させるモータ出力トルクを制限する。ECU7は、モータジェネレータ5が電力の回生を行うことで回生制動を行う運転状態である場合、すなわち、ハイブリッド車両100の回生走行時に、図3のモータ回生トルク制限値Bに基づいて、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量からモータ回生トルク制限値を求め、算出したモータ回生トルク制限値に基づいて、モータジェネレータ5が発生させるモータ回生トルクを制限する。
つまり、この車両用駆動装置1は、クラッチペダル9の踏み込み量が踏み込み量l1を超えて踏み込み量L2まで増加する間は、この踏み込み量の増加に伴ってモータジェネレータ5により発生され車輪6に作用されるモータトルク(モータ出力トルク、モータ回生トルク)の絶対値が徐々に制限されて減少し、クラッチペダル9の踏み込み量が踏み込み量l2以上になると、この車輪6に作用されるモータトルク(モータ出力トルク、モータ回生トルク)が0(ゼロ)に制限される。
なお、本実施形態では、ECU7は、モータトルク制限値マップm01を用いてモータトルク制限値を求めたが、本実施形態はこれに限定されない。ECU7は、例えば、モータトルク制限値マップm01に相当する数式に基づいてモータトルク制限値を求めてもよい。以下で説明する種々のマップについても同様である。
次に、図4のフローチャートを参照して、本実施形態に係る車両用駆動装置1のECU7によるモータトルク制御を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数msないし数十ms毎の制御周期で繰り返し実行される。またここでは、エンジン2のエンジントルクとモータジェネレータ5のモータトルクとのうちモータトルクのみが車輪6に作用する運転状態であり少なくともEVギア段35gが係合状態であるハイブリッド車両100のEV走行時のモータトルク制御について説明する。
まず、ECU7は、ハイブリッド車両100の要求駆動力を算出する(S100)。ECU7は、例えば、アクセル開度センサ14が検出する運転者によるアクセルペダル11の踏み込み量、すなわちアクセル開度などに基づいてハイブリッド車両100に要求される要求駆動力(ここでは正の要求駆動力)を算出する。
次に、ECU7は、S100で算出した要求駆動力に基づいて、この要求駆動力を実現可能な要求モータトルクMotor_outを算出する(S102)。ここで算出される要求モータトルクMotor_outは、正の要求モータトルク、すなわち、要求モータ出力トルクである。なお、ECU7は、ここで算出した要求モータトルクMotor_outの絶対値がモータジェネレータ5の定格出力、回転数、バッテリの蓄電状態(SOC)などから定まるガード値より大きい場合、このガード値に基づいて要求モータトルクMotor_outのガード補正を行う。
次に、ECU7は、クラッチ31が完全係合状態であるか否かを判定する(S104)。本実施形態のECU7は、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量に基づいて、クラッチ31が完全係合状態であるか否かを判定する。ECU7は、例えば、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量が予め設定される所定踏み込み量(例えば、図3の踏み込み量l1)以下である場合にクラッチ31が完全係合状態であると判定する。
ECU7は、クラッチ31が完全係合状態であると判定した場合(S104:Yes)、S102で算出した要求モータトルク(要求モータ出力トルク)Motor_outに基づいて、実際のモータトルク(モータ出力トルク)がこの要求モータトルクMotor_outとなるようにモータジェネレータ5の駆動を制御し、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。
ECU7は、クラッチ31が完全係合状態でないと判定した場合(S104:No)、クラッチ操作に応じたモータトルク制限値Motor_limitを算出する(S106)。ECU7は、例えば、図3のモータトルク制限値マップm01に基づいて、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量からモータトルク制限値を求める。ここで算出されるモータトルク制限値Motor_limitは、正のモータトルク制限値、すなわち、モータ出力トルク制限値である。
そして、ECU7は、S102で算出した要求モータトルク(要求モータ出力トルク)Motor_outと、S106で算出したモータトルク制限値(モータ出力トルク制限値)Motor_limitとを比較し、要求モータトルク(要求モータ出力トルク)Motor_outがモータトルク制限値(モータ出力トルク制限値)Motor_limit以下であるか否かを判定する(S108)。
ECU7は、要求モータトルク(要求モータ出力トルク)Motor_outがモータトルク制限値(モータ出力トルク制限値)Motor_limit以下であると判定した場合(S108:Yes)、S102で算出した要求モータトルク(要求モータ出力トルク)Motor_outに基づいて、実際のモータトルク(モータ出力トルク)がこの要求モータトルクMotor_outとなるようにモータジェネレータ5の駆動を制御し、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。
ECU7は、要求モータトルク(要求モータ出力トルク)Motor_outがモータトルク制限値(モータ出力トルク制限値)Motor_limitより大きいと判定した場合(S108:No)、要求モータトルク(要求モータ出力トルク)Motor_outをモータトルク制限値(モータ出力トルク制限値)Motor_limitで制限した値を補正要求モータトルク(補正要求モータ出力トルク)Motor_out’とし、すなわち、モータトルク制限値Motor_limitを要求モータトルクMotor_outの補正後の補正要求モータトルクMotor_out’として算出する(S110)。そして、ECU7は、この補正要求モータトルク(補正要求モータ出力トルク)Motor_out’に基づいて、実際のモータトルク(モータ出力トルク)がこの補正要求モータトルクMotor_out’となるようにモータジェネレータ5の駆動を制御し、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。
次に、図5のフローチャートを参照して、本実施形態に係る車両用駆動装置1のECU7によるモータトルク制御を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数msないし数十ms毎の制御周期で繰り返し実行される。またここでは、モータジェネレータ5が電力の回生を行うことで回生制動を行う運転状態である場合、すなわち、ハイブリッド車両100の回生走行時のモータトルク制御について説明する。この制御は、基本的には、ハイブリッド車両100の減速時に、ブレーキペダル10を介したブレーキ操作が行われておらず、運転者によるクラッチペダル9の踏み込み量の調節に応じて、モータジェネレータ5の回生制動によるハイブリッド車両100の減速度を調節する場合のモータトルク制御である。なお、上述の図4のフローチャートの説明と重複する説明はできる限り省略する。
まず、ECU7は、ハイブリッド車両100の要求制動力を算出する(S200)。ECU7は、例えば、ハイブリッド車両100の車速などに基づいて、一般的なエンジンブレーキ相当の制動力をハイブリッド車両100に要求される要求制動力(言い換えれば負の要求駆動力)として算出する。
次に、ECU7は、S200で算出した要求制動力に基づいて、この要求制動力を実現可能な要求モータトルクMotor_outを算出する(S202)。ここで算出される要求モータトルクMotor_outは、負の要求モータトルク、すなわち、要求モータ回生トルクである。なお、ECU7は、ガード値に基づいてここで算出した要求モータトルクMotor_outのガード補正を行う。
次に、ECU7は、クラッチ31が完全係合状態であるか否かを判定する(S204)。
ECU7は、クラッチ31が完全係合状態であると判定した場合(S204:Yes)、S202で算出した要求モータトルク(要求モータ回生トルク)Motor_outに基づいて、実際のモータトルク(モータ回生トルク)がこの要求モータトルクMotor_outとなるようにモータジェネレータ5の駆動を制御し、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。
ECU7は、クラッチ31が完全係合状態でないと判定した場合(S204:No)、クラッチ操作に応じたモータトルク制限値Motor_limitを算出する(S206)。ECU7は、例えば、図3のモータトルク制限値マップm01に基づいて、クラッチストロークセンサ12が検出したクラッチペダル9の踏み込み量からモータトルク制限値を求める。ここで算出されるモータトルク制限値Motor_limitは、負のモータトルク制限値、すなわち、モータ回生トルク制限値である。
そして、ECU7は、S202で算出した要求モータトルク(要求モータ回生トルク)Motor_outと、S206で算出したモータトルク制限値(モータ回生トルク制限値)Motor_limitとを比較し、要求モータトルク(要求モータ回生トルク)Motor_outがモータトルク制限値(モータ回生トルク制限値)Motor_limit以上であるか否かを判定する(S208)。
ECU7は、要求モータトルク(要求モータ回生トルク)Motor_outがモータトルク制限値(モータ回生トルク制限値)Motor_limit以上であると判定した場合(S208:Yes)、S202で算出した要求モータトルク(要求モータ回生トルク)Motor_outに基づいて、実際のモータトルク(モータ回生トルク)がこの要求モータトルクMotor_outとなるようにモータジェネレータ5の駆動を制御し、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。
ECU7は、要求モータトルク(要求モータ回生トルク)Motor_outがモータトルク制限値(モータ回生トルク制限値)Motor_limitより小さいと判定した場合(S208:No)、要求モータトルク(要求モータ回生トルク)Motor_outをモータトルク制限値(モータ回生トルク制限値)Motor_limitで制限した値を補正要求モータトルク(補正要求モータ回生トルク)Motor_out’とし、すなわち、モータトルク制限値Motor_limitを要求モータトルクMotor_outの補正後の補正要求モータトルクMotor_out’として算出する(S210)。そして、ECU7は、この補正要求モータトルク(補正要求モータ回生トルク)Motor_out’に基づいて、実際のモータトルク(モータ回生トルク)がこの補正要求モータトルクMotor_out’となるようにモータジェネレータ5の駆動を制御し、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。
以上で説明した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置1によれば、車輪6と連結されこの車輪6に作用させるエンジントルク(機関トルク)を発生可能なエンジン2と、エンジン2側のクランク軸8と車輪6側の変速機入力軸33とを係合状態とすることでエンジントルクを車輪6へ伝達可能であると共に、クラッチペダル9の踏み込み操作(クラッチ操作)に応じてエンジン2側のクランク軸8と車輪6側の変速機入力軸33とを解放状態とすることでエンジントルクの車輪6への伝達を遮断可能であるクラッチ31と、クラッチ31より車輪6側で車輪6と連結されこの車輪6に作用させるモータトルクを発生可能なモータジェネレータ5と、クラッチペダル9の踏み込み操作に応じてモータジェネレータ5を制御しこのモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更可能なECU7とを備える。
したがって、車両用駆動装置1は、ECU7がクラッチペダル9の踏み込みに応じてモータジェネレータ5を制御しこのモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更しこのモータトルクを可変とすることで、例えば、エンジン2が停止状態であり、あるいは、変速機3における変速機構32の変速機入力軸33と変速機出力軸34との間のギア段の係合がない状態であっても、運転者によるクラッチペダル9の操作に応じて車輪6に作用するトルクを変化させることができ、操作性の悪化を抑制することができる。
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置1によれば、ECU7は、クラッチペダル9の踏み込み量(クラッチ操作の操作量)の増加に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクをこのモータトルクの絶対値が要求モータトルク(基準となるモータトルク)の絶対値より小さくなるように変更する。したがって、車両用駆動装置1は、ECU7によりクラッチペダル9の踏み込み量の増加に伴ってモータジェネレータ5が発生させるモータトルクの絶対値が相対的に小さくなるようにモータジェネレータ5の駆動を制御することで、クラッチ31の係合度合いが低下するほど、車輪6に伝達されるモータトルクの絶対値を相対的に小さくすることができる。
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置1によれば、ECU7は、クラッチペダル9の踏み込み量(クラッチ操作の操作量)の増加に伴ってモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限する。したがって、車両用駆動装置1は、ECU7によりクラッチペダル9の踏み込み量の増加に伴ってモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限することで、クラッチペダル9の踏み込み量の増加に伴って、すなわち、クラッチ31の係合度合いの低下に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクをこのモータトルクの絶対値が小さくなるように変更することができる。
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置1によれば、ECU7は、エンジン2のエンジントルクとモータジェネレータ5のモータトルクとのうち少なくともモータトルクが車輪6に作用する運転状態である場合に、モータジェネレータ5が発生させる正のモータトルクであるモータ出力トルクをクラッチペダル9の踏み込み操作に応じて変更する。したがって、車両用駆動装置1は、エンジン2のエンジントルクとモータジェネレータ5のモータトルクとのうち少なくともモータトルクが車輪6に作用する運転状態である場合、すなわち、少なくともEVギア段35gが係合状態であるハイブリッド車両100のHV走行時、EV走行時に、クラッチペダル9の踏み込みに応じてモータジェネレータ5を制御しこのモータジェネレータ5が発生させるモータ出力トルクを変更することで、運転者によるクラッチペダル9の操作に応じて車輪6に作用するモータ出力トルクを変化させ、ハイブリッド車両100に作用する駆動力を変化させることができる。
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置1によれば、ECU7は、モータジェネレータ5が電力の回生を行うことで回生制動を行う運転状態である場合に、モータジェネレータ5が発生させる負のモータトルクであるモータ回生トルクをクラッチペダル9の踏み込み操作に応じて変更する。したがって、車両用駆動装置1は、モータジェネレータ5が電力の回生を行うことで回生制動を行う運転状態である場合、すなわち、ハイブリッド車両100の回生走行時に、クラッチペダル9の踏み込みに応じてモータジェネレータ5を制御しこのモータジェネレータ5が発生させるモータ回生トルクを変更することで、運転者によるクラッチペダル9の操作に応じて車輪6に作用するモータ回生トルクを変化させ、ハイブリッド車両100に作用する制動力を変化させることができる。
(実施形態2)
図6は、本発明の実施形態2に係る車両用駆動装置の模式的な概略構成図、図7は、本発明の実施形態2に係る車両用駆動装置のモータトルク制限値マップである。実施形態2に係る車両用駆動装置は、実施形態1に係る車両用駆動装置と略同様の構成であるがクラッチ操作を検出する手段が実施形態1に係る車両用駆動装置とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
本実施形態の車両用駆動装置201は、クラッチ操作を検出する手段として圧力センサ212を備え、制御手段としてのECU7がこの圧力センサ212の検出結果に基づいてモータジェネレータ5を制御する。
圧力センサ212は、クラッチ31の近傍に設けられており、クラッチ31にけるフライホイール31aとクラッチディスク31bとの係合面に作用する圧力であるクラッチ面圧力を検出するものである。言い換えれば、圧力センサ212は、クラッチ31においてフライホイール31aとクラッチディスク31bとに作用する押圧力をクラッチ面圧力として検出するものである。圧力センサ212は、ECU7に電気的に接続されており、検出したクラッチ31のクラッチ面圧力をこのECU7に出力する。
クラッチ31のフライホイール31aとクラッチディスク31bとに作用する押圧力であるクラッチ面圧力は、上述したように、不図示の油圧アクチュエータによりクラッチペダル9の踏み込み量に応じて調節される。したがって、圧力センサ212は、このクラッチ面圧力を検出することで、結果的に、クラッチ操作、すなわち、運転者によるクラッチペダル9の操作を検出することとなる。また言い換えれば、圧力センサ212は、クラッチ面圧力を検出することで、クラッチ31の係合度合いを検出するものである。
この圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力、クラッチペダル9の踏み込み量及びクラッチ31の係合度合いの関係は、クラッチペダル9の踏み込み量が増加するほど圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力(押圧力)が減少しクラッチ31の係合度合いが小さくなる一方、クラッチペダル9の踏み込み量が減少するほど圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力(押圧力)が増加しクラッチ31の係合度合いが大きくなる関係となっている。
そして、本実施形態のECU7は、クラッチペダル9の踏み込み操作(クラッチ操作)に応じたクラッチ31の係合・解放状態に応じて、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更可能である。具体的には、ECU7は、クラッチ31の係合・解放状態として、圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力に応じて、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更する。
ECU7は、圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力の減少に伴って、すなわち、クラッチ31の係合度合いの低下に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクをこのモータトルクの絶対値が基準となるモータトルクである要求モータトルクの絶対値より小さくなるように変更する。
ここでは、ECU7は、圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力の減少に伴って、すなわち、クラッチ31の係合度合いの低下に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限する。ECU7は、圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力に基づいてモータトルク制限値を算出し、このモータトルク制限値に基づいてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限する。そして、ECU7が算出するモータトルク制限値は、基本的には、圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力の減少に伴って、すなわち、クラッチ31の係合度合いの低下に伴って、絶対値が減少するように設定されている。このため、ECU7は、このモータトルク制限値に基づいてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限することで、圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力の減少に伴って、すなわち、クラッチ31の係合度合いの低下に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクをこのモータトルクの絶対値が要求モータトルクの絶対値より小さくなるように変更することができる。
本実施形態のECU7は、例えば、図7のモータトルク制限値マップm02に基づいてモータトルク制限値を求める。このモータトルク制限値マップm02は、横軸がクラッチ面圧力[Pa]、縦軸がモータトルク制限値[N]を示す。モータトルク制限値マップm02は、クラッチ面圧力とモータトルク制限値との関係を記述したものである。このモータトルク制限値マップm02に示すモータトルク制限値には、図中実線で示すモータ出力トルクに対して設定されるモータ出力トルク制限値(正のモータトルク制限値)A1、A2、A3と、図中一点鎖線で示すモータ回生トルクに対して設定されるモータ回生トルク制限値(負のモータトルク制限値)B1、B2、B3とが含まれている。モータトルク制限値マップm02は、クラッチ面圧力とモータトルク制限値(モータ出力トルク制限値、モータ回生トルク制限値)との関係が予め設定され、ECU7の記憶部に格納されている。
この図7のモータトルク制限値マップm02では、モータ出力トルク制限値A1、A2、A3、モータ回生トルク制限値B1、B2、B3は、ともにクラッチ面圧力の減少に伴って絶対値が減少するように設定されている。なお、この図7では、モータ出力トルク制限値としてモータ出力トルク制限値A1、A2、A3の3つ、モータ回生トルク制限値としてモータ回生トルク制限値B1、B2、B3の3つを例示している。ECU7は、車両用駆動装置201の仕様や車両用駆動装置201、ハイブリッド車両100の運転状態などに応じて、これらモータ出力トルク制限値A1、A2、A3及びモータ回生トルク制限値B1、B2、B3を適宜使用すればよい。
そして、ECU7は、この図7のモータトルク制限値マップm02に基づいて、クラッチ面圧力からモータトルク制限値を求め、算出したモータトルク制限値に基づいて、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限する。つまり、ECU7は、エンジン2のエンジントルクとモータジェネレータ5のモータトルクとのうち少なくともモータトルクが車輪6に作用する運転状態である場合、すなわち、少なくともEVギア段35gが係合状態であるハイブリッド車両100のHV走行時、EV走行時に、図7のモータ出力トルク制限値A1、A2、A3のいずれかに基づいて、圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力からモータ出力トルク制限値を求め、算出したモータ出力トルク制限値に基づいて、モータジェネレータ5が発生させるモータ出力トルクを制限する。ECU7は、モータジェネレータ5が電力の回生を行うことで回生制動を行う運転状態である場合、すなわち、ハイブリッド車両100の回生走行時に、図3のモータ回生トルク制限値B1、B2、B3のいずれかに基づいて、圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力からモータ回生トルク制限値を求め、算出したモータ回生トルク制限値に基づいて、モータジェネレータ5が発生させるモータ回生トルクを制限する。
つまり、この車両用駆動装置201は、圧力センサ212が検出するクラッチ面圧力が減少し0(ゼロ)になると、すなわち、クラッチ31の係合度合いが低下して0(ゼロ)になりクラッチ31が完全に解放された状態になると、車輪6に作用されるモータトルク(モータ出力トルク、モータ回生トルク)が0(ゼロ)に制限される。
以上で説明した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置201によれば、車両用駆動装置201は、ECU7がクラッチペダル9の踏み込みに応じてモータジェネレータ5を制御しこのモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更しこのモータトルクを可変とすることで、例えば、エンジン2が停止状態であり、あるいは、変速機3における変速機構32の変速機入力軸33と変速機出力軸34との間のギア段の係合がない状態であっても、運転者によるクラッチペダル9の操作に応じて車輪6に作用するトルクを変化させることができ、操作性の悪化を抑制することができる。
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置201によれば、ECU7は、クラッチペダル9の踏み込み(クラッチ操作)に応じたクラッチ31の係合・解放状態に応じて、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更可能である。したがって、車両用駆動装置201は、ECU7がクラッチ31の係合・解放状態に応じてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更することで、クラッチペダル9の踏み込みに応じてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを可変とすることができる。
なお、上述した実施形態1の車両用駆動装置1(図1参照)もクラッチペダル9の踏み込み量(クラッチ操作の操作量)に応じてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更することで、結果的に、クラッチ31の係合・解放状態に応じて、さらに言えば、クラッチ31の係合度合いに応じてモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを変更していることとなる。
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置201によれば、ECU7は、クラッチ31の係合度合いの低下に伴って、モータジェネレータ5が発生させるモータトルクをこのモータトルクの絶対値が要求モータトルク(基準となるモータトルク)の絶対値より小さくなるように変更する。したがって、車両用駆動装置201は、ECU7によりクラッチ31の係合度合いの低下に伴ってモータジェネレータ5が発生させるモータトルクの絶対値が相対的に小さくなるようにモータジェネレータ5の駆動を制御することで、クラッチ31の係合度合いが低下するほど車輪6に伝達されるモータトルクの絶対値を相対的に小さくすることができる。
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置201によれば、ECU7は、クラッチ31の係合度合いの低下に伴ってモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限する。したがって、車両用駆動装置201は、ECU7によりクラッチ31の係合度合いの低下に伴ってモータジェネレータ5が発生させるモータトルクを制限することで、クラッチ31の係合度合いの低下に伴ってモータジェネレータ5が発生させるモータトルクをこのモータトルクの絶対値が要求モータトルクの絶対値より小さくなるように変更することができる。
なお、上述した本発明の実施形態に係る車両用駆動装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。例えば、車両用駆動装置は、EV走行時や回生走行時以外の走行時にクラッチ操作に応じてモータジェネレータを制御し当該モータジェネレータが発生させるモータトルクを変更するようにしてもよい。
また、以上の説明では、モータジェネレータは、EVギア段35gを介して変速機出力軸34に連結され車輪6に連結されるものとして説明したが、これに限らず、クラッチ31より車輪6側で当該車輪6と連結され当該車輪6に作用させるモータトルクを発生可能な構成であればよい。モータジェネレータは、駆動輪としての各車輪6や各車輪6に対応した各駆動軸61にそれぞれ1つずつ直接的に連結されるような構成であってもよく、例えば、車輪6のホイール内に配置されるいわゆるインホイール形式のモータジェネレータであってもよい。