JP5298573B2 - 車両用動力伝達装置の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、差動機構の回転要素に動力伝達可能に連結された電動機の運転状態が制御されることにより駆動源が連結された入力軸回転速度と出力軸回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、その電気式差動部と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速部とを備える車両用動力伝達装置に係り、特に、変速部の変速制御の技術に関するものである。
差動機構の回転要素に動力伝達可能に連結された電動機の運転状態が制御されることにより駆動源が連結された入力軸回転速度と出力軸回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、その電気式差動部と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速部とを備える車両用動力伝達装置が知られている。例えば特許文献１の車両用駆動装置の制御装置がその一例である。このようなハイブリッド形式の駆動装置においては、電気的に変速比を変更することができるため、エンジンを最適な作動状態に維持することができ、燃費を向上させることができる。また、特許文献１では、電動機を好適に制御することにより、迅速にエンジンを始動させる技術が開示されている。
特開２００５−２６４７６２号公報 実開平１−１４４５５５号公報
ところで、上記のような車両用動力伝達装置において、変速部では、変速の種類に応じて、変速を実施するための動作開始から実際の変速開始までの時間が変速部の構造的な理由で変わるため、例えば電動機の運転範囲外での使用を回避するように変速の動作開始から実際の変速開始までの時間を一律に設定すると十分な動力性能が得られない場合があった。一方、動力性能を優先させるように変速の動作開始から実際の変速開始までの時間を一律に設定すると、電動機を運転範囲外で使用する可能性が生じ、制御性が悪化する可能性があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、電動機の運転状態が制御されることにより駆動源が連結された入力軸回転速度と出力軸回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、その電気式差動部と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速部とを備える車両用動力伝達装置の制御装置において、変速時の動力性能低下の抑制と制御性悪化とを抑制することができる車両用動力伝達装置の制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）差動機構の回転要素に動力伝達可能に連結された電動機の運転状態が制御されることにより駆動源が連結された入力軸回転速度と出力軸回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、その電気式差動部と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速部とを備える車両用動力伝達装置の制御装置において、（ｂ）前記変速部の変速を実施する動作開始の時期を判断するための、前記電動機の運転領域内で予め定められた動作開始線を、運転負荷、前記変速部の作動油温、その変速部の変速比、またはその変速部の変速前後の段間比に応じて変更する変速時期変更手段を備えることを特徴とする。
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１の車両用動力伝達装置の制御装置において、前記動作開始線は、前記電動機のトルクおよび／または回転速度で定義されることを特徴とする。
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１の車両用動力伝達装置の制御装置において、前記動作開始線は、前記電動機の出力で定義されることを特徴とする。
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置において、前記動作開始の時期は、運転負荷が大きいときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする。
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置において、前記動作開始の時期は、前記車両用動力伝達装置の作動油の油温が低いときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする。
また、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置において、前記動作開始の時期は、前記車両用動力伝達装置の作動油の油温が高いときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする。
また、請求項７にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置において、前記動作開始の時期は、前記変速部の変速比が大きいときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする。
また、請求項８にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置において、前記動作開始の時期は、前記変速部の変速前後の段間比が大きいときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする。
また、請求項９にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至８のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置において、前記変速部の変速比は、有段であることを特徴とする。
請求項１にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記変速部の変速を実施する動作開始の時期を判断するための、前記電動機の運転領域内で予め定められた動作開始線を、運転負荷、前記変速部の作動油温、変速部の変速比、または変速部の変速前後の段間比に応じて変更する変速時期変更手段を備えるため、変速時において好適な時期に変速動作が開始されることで、十分な動力性能を得ることができると共に、電動機の運転範囲外での使用を回避することで制御性の悪化を抑制することができる。
また、請求項２にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記動作開始線は、前記電動機のトルクおよび／または回転速度で定義されるため、容易に動作開始の時期を設定することができる。
また、請求項３にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記動作開始線は、前記電動機の出力で定義されるため、容易に動作開始の時期を設定することができる。
また、請求項４にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記動作開始の時期は、運転負荷が大きいときほど早くされるように前記動作開始線が設定されるため、長い時間をかけて変速させることができる。これにより、例えば出力トルクの変動を抑制することができる。
また、請求項５にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記動作開始の時期は、前記車両用動力伝達装置の作動油の油温が低いときほど早くされるように前記動作開始線が設定されるため、低油温によって油圧アクチュエータの応答性が低下するが、動作開始の時期を早くすることで、変速時間を確保することができ、応答性低下の影響を低減することができる。
また、請求項６にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記動作開始の時期は、前記車両用動力伝達装置の作動油の油温が高いときほど早くされるように前記動作開始線が設定されるため、油圧を制御するコントロールバルブ内の隙間から作動油が漏れ易くなって応答性が低下し易くなるが、変速開始時期を早くすることで、その影響を低減することができる。
また、請求項７にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記動作開始の時期は、前記変速部の変速比が大きいときほど早くされるように前記動作開始線が設定されるため、変速時間を確保することができる。これにより、時間をかけて変速させることができ、例えば出力トルクの変動を抑制することができる。
また、請求項８にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記動作開始の時期は、前記変速部の変速前後の段間比が大きいときほど早くされるように前記動作開始線が設定されるため、変速時間を確保することができる。これにより、例えば出力トルクの変動を抑制することができる。
また、請求項９にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記変速部の変速比は、有段であるため、変速が段階的に実施されるが、変速開始時期を好適に設定することで、最適な変速が可能となる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の制御装置が適用されるハイブリッド車両用動力伝達装置の一部を構成する変速機構１０を説明する骨子図である。図１において、変速機構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機能する入力軸１４と、この入力軸１４に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパー（振動減衰装置）を介して直接に連結された差動部１１と、その差動部１１と駆動輪３８（図６参照）との間の動力伝達経路で伝達部材（差動機構の出力軸）１８を介して直列に連結されている有段式の変速部として機能する自動変速部２０と、この自動変速部２０に連結されている出力回転部材として機能する出力軸２２とを直列に備えている。この変速機構１０は、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に直接に或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駆動力発生源であるエンジン８と一対の駆動輪３８（図６参照）との間に設けられて、エンジン８からの動力を動力伝達経路の一部を構成する差動歯車装置（終減速機）３６および一対の車軸等を順次介して左右の駆動輪３８へ伝達する。なお、本実施例のエンジン８が本発明の動力源に対応しており、変速機構１０が本発明の車両用動力伝達装置に対応しており、差動部１１が本発明の電気式差動部に対応している。また、本実施例の伝達部材１８は、差動部１１の出力軸と自動変速部２０の入力軸とを連結するものであるため、これら差動部１１の出力軸および自動変速部２０の入力軸としても機能するものである。
このように、本実施例の変速機構１０においてはエンジン８と差動部１１とは直結されている。この直結にはトルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく連結されているということであり、例えば上記脈動吸収ダンパーなどを介する連結はこの直結に含まれる。なお、変速機構１０はその軸心に対して対称的に構成されているため、図１の骨子図においてはその下側が省略されている。
第１電動機Ｍ１の運転状態が制御されることにより差動状態が制御されるという点で電気式差動部と言うことができる差動部１１は、第１電動機Ｍ１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Ｍ１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とを、備えている。また、伝達部材１８と一体的に回転するように第２電動機Ｍ２が接続されている。また、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２は発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、第１電動機Ｍ１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Ｍ２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。
本発明の差動機構に対応する動力分配機構１６は、例えば「０．４１８」程度の所定のギヤ比ρ０を有するシングルピニオン型の差動部遊星歯車装置２４（本発明の差動ギヤに対応）と、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０とを主体的に備えている。この差動部遊星歯車装置２４は、差動部サンギヤＳ０、差動部遊星歯車Ｐ０、その差動部遊星歯車Ｐ０を自転および公転可能に支持する差動部キャリヤＣＡ０、差動部遊星歯車Ｐ０を介して差動部サンギヤＳ０と噛み合う差動部リングギヤＲ０を回転要素（要素）として備えている。差動部サンギヤＳ０の歯数をＺＳ０、差動部リングギヤＲ０の歯数をＺＲ０とすると、上記ギヤ比ρ０はＺＳ０／ＺＲ０である。
この動力分配機構１６においては、差動部キャリヤＣＡ０は入力軸１４すなわちエンジン８に連結され、差動部サンギヤＳ０は第１電動機Ｍ１に連結され、差動部リングギヤＲ０は伝達部材１８に連結されている。また、切換ブレーキＢ０は差動部サンギヤＳ０とケース１２との間に設けられ、切換クラッチＣ０は差動部サンギヤＳ０と差動部キャリヤＣＡ０との間に設けられている。それら切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が解放されると、動力分配機構１６は差動部遊星歯車装置２４の３要素である差動部サンギヤＳ０、差動部キャリヤＣＡ０、差動部リングギヤＲ０がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能なすなわち差動作用が働く差動状態とされることから、エンジン８の出力が第１電動機Ｍ１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の出力の一部で第１電動機Ｍ１から発生させられた電気エネルギで蓄電されたり第２電動機Ｍ２が回転駆動されるので、差動部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て例えば差動部１１は所謂無段変速状態（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に動力伝達可能に連結された第１電動機Ｍ１の運転状態が制御されることによりエンジン８に連結された入力軸１４の回転速度と出力軸として機能する伝達部材１８の回転速度との差動状態が制御される。なお、伝達部材１８の回転速度Ｎ１８は、第２電動機Ｍ２近傍に設けられている回転方向をも検出可能なレゾルバ１９によって検出される。
この状態で、上記切換クラッチＣ０或いは切換ブレーキＢ０が係合させられると動力分配機構１６は前記差動作用をしないすなわち差動作用が制限される非差動状態とされる。具体的には、上記切換クラッチＣ０が係合させられて差動部サンギヤＳ０と差動部キャリヤＣＡ０とが一体的に係合させられると、動力分配機構１６は差動部遊星歯車装置２４の３要素である差動部サンギヤＳ０、差動部キャリヤＣＡ０、差動部リングギヤＲ０が共に回転すなわち一体回転させられるロック状態とされて前記差動作用が不能な非差動状態とされることから、差動部１１も非差動状態とされる。また、エンジン８の回転と伝達部材１８の回転速度とが一致する状態となるので、差動部１１（動力分配機構１６）は変速比γ０が「１」に固定された変速機として機能する定変速状態すなわち有段変速状態とされる。次いで、上記切換クラッチＣ０に替えて切換ブレーキＢ０が係合させられて差動部サンギヤＳ０がケース１２に連結させられると、動力分配機構１６は差動部サンギヤＳ０が非回転状態とさせられるロック状態とされて前記差動作用が不能な非差動状態とされることから、差動部１１も非差動状態とされる。また、差動部リングギヤＲ０は差動部キャリヤＣＡ０よりも増速回転されるので、動力分配機構１６は増速機構として機能するものであり、差動部１１（動力分配機構１６）は変速比γ０が「１」より小さい値例えば０．７程度に固定された増速変速機として機能する定変速状態すなわち有段変速状態とされる。
このように、本実施例では、上記切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０は、差動部１１（動力分配機構１６）の変速状態を差動状態すなわち非ロック状態と非差動状態すなわちロック状態とに、すなわち差動部１１（動力分配機構１６）を電気的な差動装置として作動可能な差動状態例えば変速比が連続的変化可能な無段変速機として作動する電気的な無段変速作動可能な無段変速状態と、電気的な無段変速作動しない変速状態例えば無段変速機として作動させず無段変速作動を非作動として変速比変化を一定にロックするロック状態すなわち１または２種類以上の変速比の単段または複数段の変速機として作動する電気的な無段変速作動をしないすなわち電気的な無段変速作動を制限する定変速状態（非差動状態）、換言すれば差動部１１の差動を制限して変速比が一定の１段または複数段の変速機として作動する定変速状態とに選択的に切換える差動状態切換装置（差動制限機構）として機能している。
差動部１１と駆動輪３８までの動力伝達経路の一部を構成する自動変速部２０は、シングルピニオン型の第１遊星歯車装置２６、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置２８、およびシングルピニオン型の第３遊星歯車装置３０を備えている。第１遊星歯車装置２６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を備えており、例えば「０．５６２」程度の所定のギヤ比ρ１を有している。第２遊星歯車装置２８は、第２サンギヤＳ２、第２遊星歯車Ｐ２、その第２遊星歯車Ｐ２を自転および公転可能に支持する第２キャリヤＣＡ２、第２遊星歯車Ｐ２を介して第２サンギヤＳ２と噛み合う第２リングギヤＲ２を備えており、例えば「０．４２５」程度の所定のギヤ比ρ２を有している。第３遊星歯車装置３０は、第３サンギヤＳ３、第３遊星歯車Ｐ３、その第３遊星歯車Ｐ３を自転および公転可能に支持する第３キャリヤＣＡ３、第３遊星歯車Ｐ３を介して第３サンギヤＳ３と噛み合う第３リングギヤＲ３を備えており、例えば「０．４２１」程度の所定のギヤ比ρ３を有している。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、第２サンギヤＳ２の歯数をＺＳ２、第２リングギヤＲ２の歯数をＺＲ２、第３サンギヤＳ３の歯数をＺＳ３、第３リングギヤＲ３の歯数をＺＲ３とすると、上記ギヤ比ρ１はＺＳ１／ＺＲ１、上記ギヤ比ρ２はＺＳ２／ＺＲ２、上記ギヤ比ρ３はＺＳ３／ＺＲ３である。なお、自動変速部２０が本発明の変速部に対応している。
自動変速部２０では、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とが一体的に連結されて第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１キャリヤＣＡ１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３リングギヤＲ３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１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣＡ２と第３キャリヤＣＡ３とが一体的に連結されて出力軸２２に連結され、第２リングギヤＲ２と第３サンギヤＳ３とが一体的に連結されて第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。
このように、自動変速部２０と伝達部材１８とは自動変速部２０の変速段を成立させるために用いられる第１クラッチＣ１または第２クラッチＣ２を介して選択的に連結されている。言い換えれば、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は、差動部の出力軸として機能する伝達部材１８と自動変速部２０との間すなわち差動部１１（伝達部材１８）と駆動輪３８との間の動力伝達経路を、その動力伝達経路の動力伝達を可能とする動力伝達可能状態と、その動力伝達経路の動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態とに選択的に切り換える係合装置として機能している。つまり、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方が係合されることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、或いは第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が解放されることで上記動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされる。
前記切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、切換ブレーキＢ０、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、および第３ブレーキＢ３は従来の車両用有段式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、それが介装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。
以上のように構成された変速機構１０では、例えば、図２の係合作動表に示されるように、前記切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、切換ブレーキＢ０、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、および第３ブレーキＢ３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）乃至第５速ギヤ段（第５変速段）のいずれか或いは後進ギヤ段（後進変速段）或いはニュートラルが選択的に成立させられ、略等比的に変化する変速比γ（＝入力軸回転速度ＮＩＮ／出力軸回転速度ＮＯＵＴ）が各ギヤ段毎に得られるようになっている。特に、本実施例では動力分配機構１６に切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が備えられており、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れかが係合作動させられることによって、差動部１１は前述した無段変速機として作動する無段変速状態に加え、変速比が一定の変速機として作動する定変速状態を構成することが可能とされている。したがって、変速機構１０では、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れかを係合作動させることで定変速状態とされた差動部１１と自動変速部２０とで有段変速機として作動する有段変速状態が構成され、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れも係合作動させないことで無段変速状態とされた差動部１１と自動変速部２０とで電気的な無段変速機として作動する無段変速状態が構成される。言い換えれば、変速機構１０は、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れかを係合作動させることで有段変速状態に切り換えられ、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れも係合作動させないことで無段変速状態に切り換えられる。また、差動部１１も有段変速状態と無段変速状態とに切り換え可能な変速機であると言える。なお、出力軸回転速度ＮＯＵＴは、出力軸２２に設けられている回転速度センサ２３によって検出される。この回転速度センサ２３は、出力軸２２の回転速度ＮＯＵＴを検出するとともに出力軸２２の回転方向をも検出可能となっており、車両の進行方向を検知することができる。
例えば、変速機構１０が有段変速機として機能する場合には、図２に示すように、切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第３ブレーキＢ３の係合により、変速比γ１が最大値例えば「３．３５７」程度である第１速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２の係合により、変速比γ２が第１速ギヤ段よりも小さい値例えば「２．１８０」程度である第２速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１の係合により、変速比γ３が第２速ギヤ段よりも小さい値例えば「１．４２４」程度である第３速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合により、変速比γ４が第３速ギヤ段よりも小さい値例えば「１．０００」程度である第４速ギヤ段が成立させられ、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、および切換ブレーキＢ０の係合により、変速比γ５が第４速ギヤ段よりも小さい値例えば「０．７０５」程度である第５速ギヤ段が成立させられる。また、第２クラッチＣ２および第３ブレーキＢ３の係合により、変速比γＲが第１速ギヤ段と第２速ギヤ段との間の値例えば「３．２０９」程度である後進ギヤ段が成立させられる。なお、ニュートラル「Ｎ」状態とする場合には、例えば全てのクラッチ及びブレーキＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が解放される。
しかし、変速機構１０が無段変速機として機能する場合には、図２に示される係合表の切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が共に解放される。これにより、差動部１１が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速部２０が有段変速機として機能することにより、自動変速部２０の第１速、第２速、第３速、第４速の各ギヤ段に対しその自動変速部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変速機構１０全体としてのトータル変速比（総合変速比）γＴが無段階に得られるようになる。
図３は、無段変速部として機能する差動部１１と有段変速部として機能する自動変速部２０とから構成される変速機構１０において、ギヤ段毎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３の共線図は、各遊星歯車装置２４、２６、２８、３０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、差動部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に対応する差動部サンギヤＳ０、第１回転要素（第１要素）ＲＥ１に対応する差動部キャリヤＣＡ０、第３回転要素（第３要素）ＲＥ３に対応する差動部リングギヤＲ０の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は差動部遊星歯車装置２４のギヤ比ρ０に応じて定められている。さらに、自動変速部２０の５本の縦線Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８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１サンギヤＳ１および第２サンギヤＳ２を、第５回転要素（第５要素）ＲＥ５に対応する第１キャリヤＣＡ１を、第６回転要素（第６要素）ＲＥ６に対応する第３リングギヤＲ３を、第７回転要素（第７要素）ＲＥ７に対応し且つ相互に連結された第１リングギヤＲ１、第２キャリヤＣＡ２、第３キャリヤＣＡ３を、第８回転要素（第８要素）ＲＥ８に対応し且つ相互に連結された第２リングギヤＲ２、第３サンギヤＳ３をそれぞれ表し、それらの間隔は第１、第２、第３遊星歯車装置２６、２８、３０のギヤ比ρ１、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、差動部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ρ０に対応する間隔に設定される。また、自動変速部２０では各第１、第２、第３遊星歯車装置２６、２８、３０毎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ρに対応する間隔に設定される。
上記図３の共線図を用いて表現すれば、本実施例の変速機構１０は、動力分配機構１６（差動部１１）において、差動部遊星歯車装置２４の第１回転要素ＲＥ１（差動部キャリヤＣＡ０）が入力軸１４すなわちエンジン８に連結されるとともに切換クラッチＣ０を介して第２回転要素（差動部サンギヤＳ０）ＲＥ２と選択的に連結され、第２回転要素ＲＥ２が第１電動機Ｍ１に連結されるとともに切換ブレーキＢ０を介してケース１２に選択的に連結され、第３回転要素（差動部リングギヤＲ０）ＲＥ３が伝達部材１８および第２電動機Ｍ２に連結されて、入力軸１４の回転を伝達部材１８を介して自動変速部（有段変速部）２０へ伝達する（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により差動部サンギヤＳ０の回転速度と差動部リングギヤＲ０の回転速度との関係が示される。
例えば、上記切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の解放により無段変速状態（差動状態）に切換えられたときは、第１電動機Ｍ１の回転速度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差動部サンギヤＳ０の回転が上昇或いは下降させられると、車速Ｖに拘束される差動部リングギヤＲ０の回転速度が略一定である場合には、直線Ｌ０と縦線Ｙ２との交点で示される差動部キャリヤＣＡ０の回転速度が上昇或いは下降させられる。また、切換クラッチＣ０の係合により差動部サンギヤＳ０と差動部キャリヤＣＡ０とが連結されると、動力分配機構１６は上記３回転要素が一体回転する非差動状態とされるので、直線Ｌ０は横線Ｘ２と一致させられ、エンジン回転速度ＮＥと同じ回転で伝達部材１８が回転させられる。或いは、切換ブレーキＢ０の係合によって差動部サンギヤＳ０の回転が停止させられると動力分配機構１６は増速機構として機能する非差動状態とされるので、直線Ｌ０は図３に示す状態となり、その直線Ｌ０と縦線Ｙ３との交点で示される差動部リングギヤＲ０すなわち伝達部材１８の回転速度は、エンジン回転速度ＮＥよりも増速された回転で自動変速部２０へ入力される。
また、自動変速部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。
自動変速部２０では、図３に示すように、第１クラッチＣ１と第３ブレーキＢ３とが係合させられることにより、第８回転要素ＲＥ８の回転速度を示す縦線Ｙ８と横線Ｘ２との交点と第６回転要素ＲＥ６の回転速度を示す縦線Ｙ６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７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７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２ブレーキＢ２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７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７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Ｌ３と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第３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Ｌ４と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第４速の出力軸２２の回転速度が示される。上記第１速乃至第４速では、切換クラッチＣ０が係合させられている結果、エンジン回転速度ＮＥと同じ回転速度で第８回転要素ＲＥ８に差動部１１すなわち動力分配機構１６からの動力が入力される。しかし、切換クラッチＣ０に替えて切換ブレーキＢ０が係合させられると、差動部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、および切換ブレーキＢ０が係合させられることにより決まる水平な直線Ｌ５と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第５速の出力軸２２の回転速度が示される。
図４は、本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置の一部を構成する変速機構１０を制御するための制御装置である電子制御装置４０に入力される信号及びその電子制御装置４０から出力される信号を例示している。この電子制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン８、第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２に関するハイブリッド駆動制御、自動変速部２０の変速制御等の駆動制御を実行するものである。
電子制御装置４０には、図４に示す各センサやスイッチなどから、エンジン水温ＴＥＭＰＷを示す信号、シフトポジションＳＰを表す信号、第１電動機Ｍ１の回転速度ＮＭ１を表す信号、第２電動機Ｍ２の回転速度ＮＭ２を表す信号、エンジン８の回転速度であるエンジン回転速度ＮＥを表す信号、ギヤ比列設定値を示す信号、Ｍモード（手動変速走行モード）を指令する信号、エアコンの作動を示すエアコン信号、出力軸２２の回転速度ＮＯＵＴに対応する車速Ｖ並びに回転方向を表す信号、自動変速部２０の作動油温を示す油温信号、サイドブレーキ操作を示す信号、フットブレーキ操作を示す信号、触媒温度を示す触媒温度信号、運転者の出力要求量に対応するアクセルペダルの操作量Ａccを示すアクセル開度信号、カム角信号、スノーモード設定を示すスノーモード設定信号、車両の前後加速度を示す加速度信号、オートクルーズ走行を示すオートクルーズ信号、車両の重量を示す車重信号、各車輪の車輪速を示す車輪速信号、エンジン８の空燃比Ａ／Ｆを示す信号、スロットル弁開度θＴＨを示す信号などが、それぞれ供給される。
また、上記電子制御装置４０からは、エンジン出力を制御するエンジン出力制御装置４３（図６参照）への制御信号例えばエンジン８の吸気管９５に備えられた電子スロットル弁９６の開度θＴＨを操作するスロットルアクチュエータ９７への駆動信号や燃料噴射装置９８によるエンジン８の各気筒内への燃料供給量を制御する燃料供給量信号や点火装置９９によるエンジン８の点火時期を指令する点火信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、電動機Ｍ１およびＭ２の作動を指令する指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション（操作位置）表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するＡＢＳアクチュエータを作動させるためのＡＢＳ作動信号、Ｍモードが選択されていることを表示させるＭモード表示信号、差動部１１や自動変速部２０の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路４２（図６参照）に含まれる電磁弁を作動させるバルブ指令信号、この油圧制御回路４２の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
図５は複数種類のシフトポジションＳＰを人為的操作により切り換える切換装置としてのシフト操作装置４８の一例を示す図である。このシフト操作装置４８は、例えば運転席の横に配設され、複数種類のシフトポジションＳＰを選択するために操作されるシフトレバー４９を備えている。
そのシフトレバー４９は、変速機構１０内つまり自動変速部２０内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ自動変速部２０の出力軸２２をロックするための駐車ポジション「Ｐ（パーキング）」、後進走行のための後進走行ポジション「Ｒ（リバース）」、変速機構１０内の動力伝達経路が遮断された中立状態とするための中立ポジション「Ｎ（ニュートラル）」、変速機構１０の変速可能なトータル変速比γＴの変化範囲内で自動変速制御を実行させる前進自動変速走行ポジション「Ｄ（ドライブ）」、または手動変速走行モード（手動モード）を成立させて上記自動変速制御における高速側の変速段を制限する所謂変速レンジを設定するための前進手動変速走行ポジション「Ｍ（マニュアル）」へ手動操作されるように設けられている。
上記シフトレバー４９の各シフトポジションＳＰへの手動操作に連動して図２の係合作動表に示す後進ギヤ段「Ｒ」、ニュートラル「Ｎ」、前進ギヤ段「Ｄ」における各変速段等が成立するように、例えば油圧制御回路４２が電気的に切り換えられる。
上記「Ｐ」乃至「Ｍ」ポジションに示す各シフトポジションＳＰにおいて、「Ｐ」ポジションおよび「Ｎ」ポジションは、車両を走行させないときに選択される非走行ポジションであって、例えば図２の係合作動表に示されるように第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２のいずれもが解放されるような自動変速部２０内の動力伝達経路が遮断された車両を駆動不能とする第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２による動力伝達経路の動力伝達遮断状態へ切換えを選択するための非駆動ポジションである。また、「Ｒ」ポジション、「Ｄ」ポジションおよび「Ｍ」ポジションは、車両を走行させるときに選択される走行ポジションであって、例えば図２の係合作動表に示されるように第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方が係合されるような自動変速部２０内の動力伝達経路が連結された車両を駆動可能とする第１クラッチＣ１および／または第２クラッチＣ２による動力伝達経路の動力伝達可能状態への切換えを選択するための駆動ポジションでもある。
具体的には、シフトレバー４９が「Ｐ」ポジション或いは「Ｎ」ポジションから「Ｒ」ポジションへ手動操作されることで、第２クラッチＣ２が係合されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされ、シフトレバー４９が運転者によって「Ｎ」ポジションから「Ｄ」ポジションへ手動操作されることで、少なくとも第１クラッチＣ１が非係合状態から係合状態へ切り換えられて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされる。また、シフトレバー４９が「Ｒ」ポジションから「Ｐ」ポジション或いは「Ｎ」ポジションへ手動操作されることで、第２クラッチＣ２が解放されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされ、シフトレバー４９が運転者によって「Ｄ」ポジションから「Ｎ」ポジションへ手動操作されることで、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合状態から非係合状態へ切り換えられて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされる。
図６は、電子制御装置４０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図６において、有段変速制御手段５４は、自動変速部２０の変速を行う変速制御手段として機能するものである。例えば、有段変速制御手段５４は、記憶手段５６に予め記憶された図７の実線および一点鎖線に示す関係（変速線図、変速マップ）から車速Ｖおよび自動変速部２０の要求出力トルクＴＯＵＴで示される車両状態に基づいて、自動変速部２０の変速を実行すべきか否かを判断し、すなわち自動変速部２０の変速すべき変速段を判断し、その判断した変速段が得られるように自動変速部２０の変速を実行する。このとき、有段変速制御手段５４は、例えば図２に示す係合表に従って変速段が達成されるように切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０を除いた油圧式摩擦係合装置を係合および／または解放させる指令（変速出力指令）を油圧制御回路４２へ出力する。
ハイブリッド制御手段５２は、変速機構１０の前記無段変速状態すなわち差動部１１の差動状態においてエンジン８を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン８と第２電動機Ｍ２との駆動力の配分や第１電動機Ｍ１の発電による反力を最適になるように変化させて差動部１１の電気的な無段変速機としての変速比γ０を制御する。例えば、そのときの走行車速において、運転者の出力要求量としてのアクセルペダル操作量Ａccや車速Ｖから車両の目標（要求）出力を算出し、車両の目標出力と充電要求値から必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第２電動機Ｍ２のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力を算出し、その目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度ＮＥとエンジントルクＴＥとなるようにエンジン８を制御するとともに第１電動機Ｍ１の発電量を制御する。
ハイブリッド制御手段５２は、その制御を動力性能や燃費向上などのために自動変速部２０の変速段を考慮して実行する。このようなハイブリッド制御では、エンジン８を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度ＮＥと車速Ｖおよび自動変速部２０の変速段で定まる伝達部材１８の回転速度とを整合させるために、差動部１１が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、ハイブリッド制御手段５２は例えばエンジン回転速度ＮＥとエンジン８の出力トルク（エンジントルク）ＴＥとをパラメータとする二次元座標内において無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に定められたエンジン８の最適燃費率曲線（燃費マップ、関係）を予め記憶しており、その最適燃費率曲線に沿ってエンジン８が作動させられるように、例えば目標出力（トータル目標出力、要求駆動力）を充足するために必要なエンジン出力を発生するためのエンジントルクＴＥとエンジン回転速度ＮＥとなるように変速機構１０のトータル変速比γＴの目標値を定め、その目標値が得られるように差動部１１の変速比γ０を制御し、トータル変速比γＴをその変速可能な変化範囲内例えば１３〜０．５の範囲内で制御する。
このとき、ハイブリッド制御手段５２は、第１電動機Ｍ１により発電された電気エネルギをインバータ５８を通して蓄電装置６０や第２電動機Ｍ２へ供給するので、エンジン８の動力の主要部は機械的に伝達部材１８へ伝達されるが、エンジン８の動力の一部は第１電動機Ｍ１の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ５８を通してその電気エネルギが第２電動機Ｍ２へ供給され、その第２電動機Ｍ２が駆動されて第２電動機Ｍ２から伝達部材１８へ伝達される。この電気エネルギの発生から第２電動機Ｍ２で消費されるまでに関連する機器により、エンジン８の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。
ハイブリッド制御手段５２は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ９７により電子スロットル弁９６を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置９８による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置９９による点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせてエンジン出力制御装置４３に出力して必要なエンジン出力を発生するようにエンジン８の出力制御を実行するエンジン出力制御手段を機能的に備えている。例えば、ハイブリッド制御手段５２は、基本的には図示しない予め記憶された関係からアクセル開度信号Ａccに基づいてスロットルアクチュエータ９７を駆動し、アクセル開度Ａccが増加するほどスロットル弁開度θＴＨを増加させるようにスロットル制御を実行する。
前記図７の実線Ａは、車両の発進／走行用（以下、走行用という）の駆動力源をエンジン８と電動機例えば第２電動機Ｍ２とで切り換えるための、言い換えればエンジン８を走行用の駆動力源として車両を発進／走行（以下、走行という）させる所謂エンジン走行と第２電動機Ｍ２を走行用の駆動力源として車両を走行させる所謂モータ走行とを切り換えるための、エンジン走行領域とモータ走行領域との境界線である。この図７に示すエンジン走行とモータ走行とを切り換えるための境界線（実線Ａ）を有する予め記憶された関係は、車速Ｖと駆動力関連値である出力トルクＴＯＵＴとをパラメータとする二次元座標で構成された駆動力源切換線図（駆動力源マップ）の一例である。この駆動力源切換線図は、例えば同じ図７中の実線および一点鎖線に示す変速線図（変速マップ）と共に記憶手段５６に予め記憶されている。
そして、ハイブリッド制御手段５２は、例えば図７の駆動力源切換線図から車速Ｖと要求出力トルクＴＯＵＴとで示される車両状態に基づいてモータ走行領域とエンジン走行領域との何れであるかを判断してモータ走行或いはエンジン走行を実行する。このように、ハイブリッド制御手段５２によるモータ走行は、図７から明らかなように一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクＴＯＵＴ時すなわち低エンジントルクＴＥ時、或いは車速Ｖの比較的低車速時すなわち低負荷域で実行される。
ハイブリッド制御手段５２は、このモータ走行時には、停止しているエンジン８の引き摺りを抑制して燃費を向上させるために、差動部１１の電気的ＣＶＴ機能（差動作用）によって、第１電動機の回転速度ＮＭ１を負の回転速度で制御例えば空転させて、差動部１１の差動作用によりエンジン回転速度ＮＥを零乃至略零に維持する。
また、ハイブリッド制御手段５２は、エンジン走行領域であっても、上述した電気パスによる第１電動機Ｍ１からの電気エネルギおよび／または蓄電装置６０からの電気エネルギを第２電動機Ｍ２へ供給し、その第２電動機Ｍ２を駆動してエンジン８の動力を補助するトルクアシストが可能である。よって、本実施例のエンジン走行には、エンジン走行＋モータ走行も含むものとする。
また、ハイブリッド制御手段５２は、車両の停止状態又は低車速状態に拘わらず、差動部１１の電気的ＣＶＴ機能によってエンジン８の運転状態を維持させることができる。例えば、車両停止時に蓄電装置６０の充電容量ＳＯＣが低下して第１電動機Ｍ１による発電が必要となった場合には、エンジン８の動力により第１電動機Ｍ１が発電させられてその第１電動機Ｍ１の回転速度が引き上げられ、車速Ｖで一意的に決められる第２電動機の回転速度ＮＭ２が車両停止状態により零（略零）となっても動力分配機構１６の差動作用によってエンジン回転速度ＮＥが自律回転可能な回転速度以上に維持される。
また、ハイブリッド制御手段５２は、車両の停止中又は走行中に拘わらず、差動部１１の電気的ＣＶＴ機能によって第１電動機Ｍ１の回転速度ＮＭ１および／または第２電動機Ｍ２の回転速度ＮＭ２を制御してエンジン回転速度ＮＥを任意の回転速度に維持させられる。例えば、図３の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段５２はエンジン回転速度ＮＥを引き上げる場合には、車速Ｖに拘束される第２電動機Ｍ２の回転速度ＮＭ２を略一定に維持しつつ第１電動機Ｍ１の回転速度ＮＭ１の引き上げを実行する。
増速側ギヤ段判定手段６２は、変速機構１０を有段変速状態とする際に切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０のいずれを係合させるかを判定するために、例えば車両状態に基づいて記憶手段５６に予め記憶された前記図７に示す変速線図に従って変速機構１０の変速されるべき変速段が増速側ギヤ段例えば第５速ギヤ段であるか否かを判定する。
切換制御手段５０は、車両状態に基づいて前記差動状態切換装置（切換クラッチＣ０、切換ブレーキＢ０）の係合／解放を切り換えることにより、前記無段変速状態と前記有段変速状態とを、すなわち前記差動状態と前記ロック状態とを選択的に切り換える。例えば、切換制御手段５０は、記憶手段５６に予め記憶された前記図７の破線および二点鎖線に示す関係（切換線図、切換マップ）から車速Ｖおよび要求出力トルクＴＯＵＴで示される車両状態に基づいて、変速機構１０（差動部１１）の変速状態を切り換えるべきか否かを判断して、すなわち変速機構１０を無段変速状態とする無段制御領域内であるか或いは変速機構１０を有段変速状態とする有段制御領域内であるかを判定することにより変速機構１０の切り換えるべき変速状態を判断して、変速機構１０を前記無段変速状態と前記有段変速状態とのいずれかに選択的に切り換える変速状態の切換えを実行する。
具体的には、切換制御手段５０は有段変速制御領域内であると判定した場合は、ハイブリッド制御手段５２に対してハイブリッド制御或いは無段変速制御を不許可すなわち禁止とする信号を出力するとともに、有段変速制御手段５４に対しては、予め設定された有段変速時の変速を許可する。このときの有段変速制御手段５４は、記憶手段５６に予め記憶された例えば図７に示す変速線図に従って自動変速部２０の自動変速を実行する。例えば記憶手段５６に予め記憶された図２は、このときの変速において選択される油圧式摩擦係合装置すなわちＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の作動の組み合わせを示している。すなわち、変速機構１０全体すなわち差動部１１および自動変速部２０が所謂有段式自動変速機として機能し、図２に示す係合表に従って変速段が達成される。
例えば、増速側ギヤ段判定手段６２により第５速ギヤ段が判定される場合には、変速機構１０全体として変速比が１．０より小さな増速側ギヤ段所謂オーバードライブギヤ段が得られるために切換制御手段５０は差動部１１が固定の変速比γ０例えば変速比γ０が０．７の副変速機として機能させられるように切換クラッチＣ０を解放させ且つ切換ブレーキＢ０を係合させる指令を油圧制御回路４２へ出力する。また、増速側ギヤ段判定手段６２により第５速ギヤ段でないと判定される場合には、変速機構１０全体として変速比が１．０以上の減速側ギヤ段が得られるために切換制御手段５０は差動部１１が固定の変速比γ０例えば変速比γ０が１の副変速機として機能させられるように切換クラッチＣ０を係合させ且つ切換ブレーキＢ０を解放させる指令を油圧制御回路４２へ出力する。このように、切換制御手段５０によって変速機構１０が有段変速状態に切り換えられるとともに、その有段変速状態における２種類の変速段のいずれかとなるように選択的に切り換えられて、差動部１１が副変速機として機能させられ、それに直列の自動変速部２０が有段変速機として機能することにより、変速機構１０全体が所謂有段式自動変速機として機能させられる。
しかし、切換制御手段５０は、変速機構１０を無段変速状態に切り換える無段変速制御領域内であると判定した場合は、変速機構１０全体として無段変速状態が得られるために差動部１１を無段変速状態として無段変速可能とするように切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０を解放させる指令を油圧制御回路４２へ出力する。同時に、ハイブリッド制御手段５２に対してハイブリッド制御を許可する信号を出力するとともに、有段変速制御手段５４には、予め設定された無段変速時の変速段に固定する信号を出力するか、或いは記憶手段５６に予め記憶された例えば図７に示す変速線図に従って自動変速部２０を自動変速することを許可する信号を出力する。この場合、有段変速制御手段５４により、図２の係合表内において切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の係合を除いた作動により自動変速が行われる。このように、切換制御手段５０により無段変速状態に切り換えられた差動部１１が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速部２０が有段変速機として機能することにより、適切な大きさの駆動力が得られると同時に、自動変速部２０の第１速、第２速、第３速、第４速の各ギヤ段に対しその自動変速部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変速機構１０全体として無段変速状態となりトータル変速比γＴが無段階に得られるようになる。
ここで前記図７について詳述すると、図７は自動変速部２０の変速判断の基となる記憶手段５６に予め記憶された関係（変速線図、変速マップ）であり、車速Ｖと駆動力関連値である要求出力トルクＴＯＵＴとをパラメータとする二次元座標で構成された変速線図の一例である。図７の実線はアップシフト線であり一点鎖線はダウンシフト線である。
また、図７の破線は切換制御手段５０による有段制御領域と無段制御領域との判定のための判定車速Ｖ１および判定出力トルクＴ１を示している。つまり、図７の破線はハイブリッド車両の高速走行を判定するための予め設定された高速走行判定値である判定車速Ｖ１の連なりである高車速判定線と、ハイブリッド車両の駆動力に関連する駆動力関連値例えば自動変速部２０の出力トルクＴＯＵＴが高出力となる高出力走行を判定するための予め設定された高出力走行判定値である判定出力トルクＴ１の連なりである高出力走行判定線とを示している。さらに、図７の破線に対して二点鎖線に示すように有段制御領域と無段制御領域との判定にヒステリシスが設けられている。つまり、この図７は判定車速Ｖ１および判定出力トルクＴ１を含む、車速Ｖと出力トルクＴＯＵＴとをパラメータとして切換制御手段５０により有段制御領域と無段制御領域とのいずれであるかを領域判定するための予め記憶された切換線図（切換マップ、関係）である。なお、この切換線図を含めて変速マップとして記憶手段５６に予め記憶されてもよい。また、この切換線図は判定車速Ｖ１および判定出力トルクＴ１の少なくとも１つを含むものであってもよいし、車速Ｖおよび出力トルクＴＯＵＴの何れかをパラメータとする予め記憶された切換線であってもよい。
上記変速線図、切換線図、或いは駆動力源切換線図等は、マップとしてではなく実際の車速Ｖと判定車速Ｖ１とを比較する判定式、出力トルクＴＯＵＴと判定出力トルクＴ１とを比較する判定式等として記憶されてもよい。この場合には、切換制御手段５０は、車両状態例えば実際の車速が判定車速Ｖ１を越えたときに変速機構１０を有段変速状態とする。また、切換制御手段５０は、車両状態例えば自動変速部２０の出力トルクＴＯＵＴが判定出力トルクＴ１を越えたときに変速機構１０を有段変速状態とする。
また、差動部１１を電気的な無段変速機として作動させるための電動機等の電気系の制御機器の故障や機能低下時、例えば第１電動機Ｍ１における電気エネルギの発生からその電気エネルギが機械的エネルギに変換されるまでの電気パスに関連する機器の機能低下すなわち第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２、インバータ５８、蓄電装置６０、それらを接続する伝送路などの故障（フェイル）や、故障とか低温による機能低下が発生したような車両状態となる場合には、無段制御領域であっても車両走行を確保するために切換制御手段５０は変速機構１０を優先的に有段変速状態としてもよい。
前記駆動力関連値とは、車両の駆動力に１対１に対応するパラメータであって、駆動輪３８での駆動トルク或いは駆動力のみならず、例えば自動変速部２０の出力トルクＴＯＵＴ、エンジントルクＴＥ、車両加速度や、例えばアクセル開度或いはスロットル弁開度θＴＨ（或いは吸入空気量、空燃比、燃料噴射量）とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて算出されるエンジントルクＴＥなどの実際値や、運転者のアクセルペダル操作量或いはスロットル開度等に基づいて算出される要求（目標）エンジントルクＴＥ、自動変速部２０の要求（目標）出力トルクＴＯＵＴ、要求駆動力等の推定値であってもよい。また、上記駆動トルクは出力トルクＴＯＵＴ等からデフ比、駆動輪３８の半径等を考慮して算出されてもよいし、例えばトルクセンサ等によって直接検出されてもよい。上記他の各トルク等も同様である。
また、例えば判定車速Ｖ１は、高速走行において変速機構１０が無段変速状態とされるとかえって燃費が悪化するのを抑制するように、その高速走行において変速機構１０が有段変速状態とされるように設定されている。また、判定トルクＴ１は、車両の高出力走行において第１電動機Ｍ１の反力トルクをエンジンの高出力域まで対応させないで第１電動機Ｍ１を小型化するために、例えば第１電動機Ｍ１からの電気エネルギの最大出力を小さくして配設可能とされた第１電動機Ｍ１の特性に応じて設定されている。
図７の関係に示されるように、出力トルクＴＯＵＴが予め設定された判定出力トルクＴ１以上の高トルク領域、或いは車速Ｖが予め設定された判定車速Ｖ１以上の高車速領域が有段制御領域として設定されているので、有段変速走行がエンジン８の比較的高トルクとなる高駆動トルク時、或いは車速の比較的高車速時において実行され、無段変速走行がエンジン８の比較的低トルクとなる低駆動トルク時、或いは車速の比較的低車速時すなわちエンジン８の常用出力域において実行されるようになっている。
これによって、例えば、車両の低中速走行および低中出力走行では、変速機構１０が無段変速状態とされて車両の燃費性能が確保されるが、実際の車速Ｖが前記判定車速Ｖ１を越えるような高速走行では変速機構１０が有段の変速機として作動する有段変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジン８の出力が駆動輪３８へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる場合に発生する動力と電気エネルギとの間の変換損失が抑制されて燃費が向上する。また、出力トルクＴＯＵＴなどの前記駆動力関連値が判定トルクＴ１を越えるような高出力走行では変速機構１０が有段の変速機として作動する有段変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジン８の出力が駆動輪３８へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる領域が車両の低中速走行および低中出力走行となって、第１電動機Ｍ１が発生すべき電気的エネルギ換言すれば第１電動機Ｍ１が伝える電気的エネルギの最大値を小さくできて第１電動機Ｍ１或いはそれを含む車両の駆動装置が一層小型化される。また、他の考え方として、この高出力走行においては燃費に対する要求より運転者の駆動力に対する要求が重視されるので、無段変速状態より有段変速状態（定変速状態）に切り換えられるのである。これによって、ユーザは、有段自動変速走行におけるアップシフトに伴うエンジン回転速度ＮＥの変化すなわち変速に伴うリズミカルなエンジン回転速度ＮＥの変化が楽しめる。
ところで、図７の変速線図に基づいて、自動変速部２０の変速を実行する判定が為されると、自動変速部２０の変速動作が開始される。ここで、自動変速部２０の変速動作開始から実際の変速開始までの時間は、自動変速部２０の構造的な理由で変速の種類に応じて変化する。なお、自動変速部２０の変速動作開始とは、変速において解放される解放側摩擦係合装置の係合油圧低下開始および係合される係合側摩擦係合装置の係合油圧上昇開始の時期が対応しており、実際の変速開始とは、変速時におけるトルク相またはイナーシャ相開始が対応している。ここで、自動変速部２０の変速動作開始の時期（タイミング）を一律に設定すると、第１電動機Ｍ１を運転範囲外で使用する可能性があり、制御性が悪化する可能性があった。一方、第１電動機Ｍ１の運転範囲外での使用を回避するように変速動作開始の時期を一律に設定すると、十分な動力性能が得られない可能性があった。
図８は、車両停止状態からアクセルペダルを踏み込んで加速し、自動変速部２０が例えば第１変速段から第２変速段へアップシフトされた状態を示すタイムチャートである。ｔ０時点においてアクセルペダルを踏み込むことで、（ａ）の実線で示すように車速Ｖが上昇し、（ｂ）、（ｃ）において破線で示す第２電動機Ｍ２の回転速度ＮＭ２が上昇する。また、エンジン回転速度ＮＥも所定の回転速度まで上昇し、エンジン回転速度ＮＥが略一定となると、（ｂ）、（ｃ）の一点鎖線で示すように、第１電動機Ｍ１の回転速度ＮＭ１が降下して正転状態から逆転方向まで変化される。ここで、（ｂ）が自動変速部２０の変速動作開始から実際の変速が開始するまでの時間が短い例であり、（ｃ）が変速動作開始から実際の変速が開始するまでの時間が長い例である。（ｃ）に示されるように、時間が長い場合、第１電動機Ｍ１の回転速度ＮＭ１の絶対値が大きくなって、第１電動機Ｍ１が運転範囲外になる可能性がある。そこで、本実施例では、自動変速部２０の変速動作開始から実際の変速開始までの間隔Ｌを変速の種類に応じて変更して好適な変速を実施する。以下、本制御について説明する。
図６に戻り、変速間隔変更手段７０は、自動変速部２０の変速の種類の応じて、自動変速部２０の変速を実施するための動作開始から実際の変速開始までの間隔Ｌを変更する。ここで、前記間隔Ｌは、第１電動機Ｍ１のトルクＴＭ１および回転速度ＮＭ１、或いは第１電動機Ｍ１の出力で定義される。図９は、前記間隔Ｌを第１電動機Ｍ１のトルクＴＭ１および回転速度ＮＭ１で定義した場合の一例である。図９の実線が第１電動機Ｍ１の運転領域の境界線であり、第１電動機Ｍ１の性能に応じて定格的に設定される。また、破線が自動変速部２０の変速を実施するための動作開始の境界線であり、一点鎖線が自動変速部２０の実際の変速開始の境界線となっている。このように、通常、変速制御の開始判断は、実際の変速開始までの時間を考慮して、時間の余裕をもって開始させる。この余裕が図９において間隔Ｌで示される。図９において、例えば間隔Ｌを回転速度で見ると、破線で示す変速を実施するための動作開始の回転速度と一点鎖線で示す実際の変速開始の回転速度との間の距離に対応している。変速間隔変更手段７０は、この間隔Ｌを変速の種類の応じて好適に変化する。具体的には、変速を実施するための動作開始の境界線および／または一点鎖線で示す実際の変速開始の境界線を適宜変化させることで、間隔Ｌを変更する。なお、破線で示す動作開始の境界線の絶対値を小さく設定すると、自動変速部２０の変速が速やかに実行される。また、一点鎖線で示す実際の変速開始の回転速度を実線で示す運転領域境界線に近づけると、十分な動力性能が得られる。例えば、第１電動機Ｍ１の回転速度ＮＭ１が負の領域において間隔Ｌを大きくする場合、破線で示す動作開始の境界線をさらに正の方向に移動させる、或いは、一点鎖線で示す実際の変速開始の境界線を実線の定格値を超えない範囲でさらに負の方向に移動させる。これにより、回転速度の間隔Ｌが大きくなる。なお、本実施例の第１電動機Ｍ１が、本発明の電動機に対応している。
前記間隔Ｌは、例えば運転負荷や自動変速部２０のギヤ段、あるいは自動変速部２０の作動油温ＴＯＩＬに応じて変更される。運転負荷判定手段７２は、例えば路面の勾配やアクセル開度Ａccなどに基づいて、エンジン８にかかる運転負荷を検出し、その運転負荷の大きさに応じて好適な間隔Ｌを判定する。なお、前記運転負荷に基づく間隔Ｌは、予め実験的に設定されており、記憶手段５６に記憶されている。変速間隔変更手段７０は、運転負荷判定手段７２の判定結果に基づいて、第１電動機Ｍ１の間隔Ｌを変更する。ここで、前記間隔Ｌは、図１０に示すように、運転負荷が大きいほど大きくされるように設定される。すなわち、運転負荷と間隔Ｌとは比例するように設定される。運転負荷が大きくなると、エンジン８の出力トルクも大きくなるので、変速の際に自動変速部２０の出力トルクが変動しやすくなる。そこで、運転負荷が大きいとき、間隔Ｌを大きくすることで余裕が生じ、時間をかけて自動変速部２０を変速させることができる。
ギヤ段判定手段７４は、自動変速部２０の変速されるギヤ段を検出し、そのギヤ段が低速ギヤ段であるか否かを判定する。さらに、ギヤ段判定手段７４は、自動変速部２０の変速前後の段間比を検出し、その段間比に応じて好適な間隔Ｌを判定する。なお、段間比とは、自動変速部２０の変速前後の変速比の比（変速比ステップ）であり、図２の係合作動表のステップに対応するものである。ここで、前記間隔Ｌは、図１０に示すように低速ギヤ段すなわち変速比が高くなるほど大きくなるように設定される。低速ギヤ段すなわち変速比が高くなると、加速度が大きく、時間の余裕が少なくなる。そこで、低速ギヤ段であるほど間隔Ｌを大きくすることで、自動変速部２０の変速に余裕を持たせることができる。また、前記間隔Ｌは、図１１に示すように、段間比が大きくなるほど大きくなるように設定される。段間比が大きくなると、自動変速部２０の出力トルクが変動しやすくなるが、間隔Ｌを大きくすることで、長い時間をかけて自動変速部２０を変速させて出力トルクの変動を抑制する。
作動油温判定手段７６は、自動変速部２０の作動油の作動油温ＴＯＩＬを検出し、その作動油温ＴＯＩＬに応じて好適な間隔Ｌを判定する。そして、変速間隔変更手段７０は、作動油温判定手段７６の判定結果に基づいて前記間隔Ｌを変更する。ここで、前記間隔Ｌは、図１２に示すように、自動変速部２０の作動油の作動油温ＴＯＩＬが低いときほど大きくされると共に、作動油温ＴＯＩＬが高いほど大きくされている。作動油温ＴＯＩＬが低い場合、粘度の増加に伴って、変速を実施する自動変速部２０の油圧アクチュエータの応答性が低下する。そこで間隔Ｌを大きくすることで、変速の時間が確保されて応答性低下の影響が抑制される。また、作動油温ＴＯＩＬが高い場合、自動変速部２０の係合油圧などを制御する油圧コントロールバルブの隙間から作動油が漏れ易くなるので、応答性が低下する。そこで、間隔Ｌを大きくすることで、変速の時間が確保されて応答性低下の影響が抑制される。
図１３は、電子制御装置４０の制御作動の要部すなわち変速時において、第１電動機Ｍ１の回転速度およびトルクによって定義される間隔Ｌを変更して変速する制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。
先ず、有段変速制御手段５４に対応するステップＳＡ１において、自動変速部２０が変速されるか否かが判定される。ＳＡ１が否定されると、本ルーチンは終了させられる。一方、ＳＡ１が肯定されると、運転負荷判定手段７２、ギヤ段判定手段７４、および作動油温判定手段７６に対応するＳＡ２において、前記運転負荷、ギヤ段（段間比）、および作動油温ＴＯＩＬに基づいて間隔Ｌを変更するか否かが判定される。ＳＡ２が否定されると、予め設定されている基準間隔に設定されＳＡ５においてその基準間隔に基づいて変速が実行される。ＳＡ２が肯定されると、変速間隔変更手段７０に対応するＳＡ３において、間隔Ｌが運転負荷、ギヤ段（段間比）、および作動油温ＴＯＩＬに基づいて最適な値に変更され、ＳＡ５において変速が実行される。なお、これら運転負荷、ギヤ段（段間比）、および作動油温ＴＯＩＬに基づく間隔Ｌの変化傾向は、予め記憶手段５６にそれぞれ記憶されており、これらのパラメータに基づいて総合的に間隔Ｌが設定される。
上述のように、本実施例によれば、自動変速部２０の変速を実施するための動作開始から実際の変速開始までの間隔Ｌを、変速の種類に応じて変更する変速間隔変更手段７０を備えるため、変速時において好適な間隔Ｌを設定することで、十分な動力性能を得ることができると共に、第１電動機Ｍ１の運転範囲外での使用を回避することで制御性の悪化を抑制することができる。
また、本実施例によれば、前記間隔Ｌは、第１電動機Ｍ１のトルクＴＭ１および回転速度ＮＭ１で定義されるため、容易に前記間隔Ｌを設定することができる。
また、本実施例によれば、前記間隔Ｌは、第１電動機Ｍ１の出力で定義されるため、容易に前記間隔Ｌを設定することができる。
また、本実施例によれば、前記間隔Ｌは、運転負荷が大きいほど大きくされるために余裕が生じ、長い時間をかけて自動変速部２０を変速させることができ、例えば出力トルクの変動を抑制することができる。
また、本実施例によれば、前記間隔Ｌは、自動変速部２０の作動油の油温が低いときほど大きくされるため、低油温によって油圧アクチュエータの応答性が低下するが、間隔Ｌを大きくすることで余裕が生じ、その影響を低減することができる。
また、本実施例によれば、前記間隔Ｌは、自動変速部２０の作動油の油温が高いほど大きくされるため、油圧を制御するコントロールバルブ内の隙間から作動油が漏れ易くなって応答性が低下し易くなるが、間隔Ｌを大きくすることで余裕が生じ、その影響を低減することができる。
また、本実施例によれば、前記間隔Ｌは、自動変速部２０の変速比が高くなるほど大きくされるため、変速比が高くなるほど加速度が大きくなって時間の余裕が少なくなるが、間隔Ｌを大きくすることで余裕を持たせることができる。また、低速段の変速ほど間隔Ｌを大きくして長い時間をかけて変速させることで、出力トルクの急変を抑制することができる。
また、本実施例によれば、前記間隔Ｌは、自動変速部２０の変速前後の段間比が大きいほど大きくされるため、出力トルクを急変させないように、時間をかけて変速することができる。
また、本実施例によれば、前記変速開始は、トルク相開始またはイナーシャ相開始であるため、変速がトルク相またはイナーシャ相になったとき、例えば第１電動機Ｍ１を運転範囲内で使用することができる。
また、本実施例によれば、自動変速部２０の変速比は有段であるため、変速が段階的に実施されるが、間隔Ｌを好適に設定することで最適な変速が可能となる。
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図１４は、本発明の他の実施例の電子制御装置４０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。本機能ブロック線図と図６の機能ブロック線図との相違する点は、図６の変速間隔変更手段７０が変速時期変更手段８０となっているのみであるため、以下、変速時期変更手段８０について説明する。
変速時期変更手段８０は、自動変速部２０の変速を実施するための動作開始の時期を、変速の種類に応じて変更する。なお、動作開始の時期は、図８の時間ｔ１に対応するので、以下、動作開始の時期ｔ１（動作開始時期ｔ１）とする。本実施例においても、前記動作開始の時期ｔ１は第１電動機Ｍ１のトルクＴＭ１および回転速度ＮＭ１、或いは出力で定義される。すなわち、図９の破線に示すように動作開始の時期ｔ１が定義され、変速時期変更手段８０は図９の破線に示す動作開始時期ｔ１を変更する。ここで、動作開始の時期ｔ１を早くするには、破線で示す動作開始の境界線を更に零回転速度側に移動させる。具体的には、正の回転速度側の境界線をさらに低回転速度側（零回転速度側）に移動させる、或いは負の回転速度側の境界線をさらに高回転速度側（零回転速度側）に移動させることで、動作開始の時期ｔ１が早くなる。
前記動作開始の時期ｔ１は、例えば運転負荷や自動変速部２０のギヤ段、或いは自動変速部２０の作動油温などに応じて変更される。運転負荷判定手段７２は、例えば、路面の勾配やアクセル開度Ａccなどに基づいて、エンジン８にかかる運転負荷を検出し、その運転負荷の大きさに応じて好適な動作開始の時期ｔ１を判定する。図１５は、運転負荷と第１電動機Ｍ１によって定義される自動変速部２０の変速動作開始の回転速度（絶対値）との関係を示している。図１５より、運転負荷が増加するに従って、動作開始回転速度が小さくなるように設定される。すなわち、運転負荷が大きくなるほど動作開始回転速度が小さくなるため、自動変速部２０の変速動作開始時期が早くなる。運転負荷が大きいとき、自動変速部２０の変速の際に出力トルクが変動しやすくなるが、自動変速部２０の動作開始時期ｔ１を早くすることで、時間の余裕をもって変速を開始することができる。
ギヤ段判定手段７４は、自動変速部２０の変速されるギヤ段を検出し、そのギヤ段に基づいて、好適な動作開始時期ｔ１を判定する。さらに、ギヤ段判定手段７４は、自動変速部２０の変速前後の段間比を検出し、その段間比に基づいて好適な動作開始時期ｔ１を判定する。ここで、図１５に示すように、変速されるギヤ段は、低速ギヤ段すなわち変速比が高くなるほど第１電動機Ｍ１の動作開始回転速度が小さくされている。言い換えれば、自動変速部２０の変速比が高くなるほど、自動変速部２０の変速動作開始時期ｔ１が早くされる。また、図１６に示すように自動変速部２０の変速前後の段間比が大きいほど第１電動機Ｍ１の動作開始回転速度が小さくされている。言い換えれば、自動変速部２０の段間比が大きいほど、自動変速部２０の変速動作開始時期ｔ１が早くされる。ここで、自動変速部２０の変速比が高くなる、或いは段間比が大きくなると、自動変速部２０の出力トルクが変動しやすくなるが、変速開始時期を早くすることで、時間をかけて変速させることができ、トルク変動が抑制される。
作動油温判定手段７６は、自動変速部２０の作動油の作動油温ＴＯＩＬを検出し、その作動油温ＴＯＩＬに応じて好適な動作開始時期ｔ１を判定する。図１７は、作動油温と自動変速部２０の変速動作が開始される第１電動機Ｍ１の回転速度との関係を示したものである。図１７に示すように、自動変速部２０の作動油の作動油温ＴＯＩＬが低いときほど動作開始回転速度が小さくなると共に、作動油温ＴＯＩＬが高いほど動作開始回転速度が小さくされている。言い換えれば、作動油温ＴＯＩＬが低いとき、並びに高いとき、自動変速部２０の変速動作開始の時期ｔ１が早くされる。作動油温ＴＯＩＬが低い場合、作動油の粘度の増加に伴って、自動変速部２０の油圧アクチュエータの応答性が低下する。そこで、動作開始時期ｔ１を早くすることで、変速の時間が確保されて応答性低下の影響が抑制される。また、作動油温ＴＯＩＬが高い場合、自動変速部２０の係合油圧などを制御する油圧コントロールバルブの隙間から作動油が漏れやすくなるので、応答性が低下する。そこで、動作開始時期ｔ１を早くすることで、変速の時間が確保されて応答性低下の影響が抑制される。
変速時期変更手段８０は、前記運転負荷判定手段７２、ギヤ段判定手段７４、および作動油温判定手段７６の判定結果に基づいて、最適な自動変速部２０の変速動作開始の時期ｔ１を設定する。なお、変速時期変更手段８０は、これらの判定結果を総合的に加味した動作開始時期ｔ１を設定する。例えば予め設定されている基準となる動作開始時期に対し、各判定結果に基づいて補正を実施するなどして動作開始時期ｔ１が設定される。
図１８は、電子制御装置４０の制御作動の要部すなわち変速時において、第１電動機Ｍ１の回転速度ＮＭ１およびトルクＴＭ１によって定義される自動変速部２０の変速動作開始の時期ｔ１を変更して変速を実施する制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。
先ず、有段変速制御手段５４に対応するＳＢ１において、自動変速部２０が変速されるか否かが判定される。ＳＢ１が否定されると、本ルーチンは終了させられる。一方、ＳＢ１が肯定されると、運転負荷判定手段７２、ギヤ段判定手段７４、および作動油温判定手段７６に対応するＳＢ２において、前記運転負荷、ギヤ段（段間比）、および作動油温ＴＯＩＬに基づいて自動変速部２０の変速動作開始時期ｔ１を変更するか否かが判定される。ＳＢ２が否定されると、ＳＢ５において、予め設定されている通常の動作開始時期が維持され、ＳＢ４においてその動作開始時期に基づいて変速が実行される。ＳＢ２が肯定されると、変速時期変更手段８０に対応するＳＢ３において、自動変速部２０の変速動作開始時期ｔ１が好適な時期ｔ１に設定され、ＳＢ４において、その動作開始時期ｔ１に基づいた変速が実行される。
上述のように、本実施例によれば、自動変速部２０の変速を実施するための動作開始の時期ｔ１を、変速の種類に応じて変更する変速時期変更手段８０を備えるため、変速時において好適な時期ｔ１に変速動作が開始されることで、十分な動力性能を得ることができると共に、電動機Ｍ１の運転範囲外での使用を回避することで制御性の悪化を抑制することができる。
また、本実施例によれば、動作開始の時期ｔ１は、第１電動機Ｍ１のトルクＴＭ１および回転速度ＮＭ１で定義されるため、容易に自動変速部２０の動作開始の時期ｔ１を設定することができる。
また、本実施例によれば、動作開始の時期ｔ１は、第１電動機Ｍ１の出力で定義されるため、容易に自動変速部２０の動作開始の時期ｔ１を設定することができる。
また、本実施例によれば、動作開始の時期ｔ１は、運転負荷が大きいほど早くされるため、長い時間をかけて変速させることができ、例えば出力トルクの変動を抑制することができる。
また、本実施例によれば、動作開始の時期ｔ１は、自動変速部２０の作動油の作動油温ＴＯＩＬが低いほど早くされるため、低油温によって油圧アクチュエータの応答性が低下するが、動作開始の時期ｔ１を早くすることで、変速時間を確保することができ、応答性低下の影響を低減することができる。
また、本実施例によれば、動作開始の時期ｔ１は、自動変速部２０の作動油の作動油温ＴＯＩＬが高いほど早くされるため、油圧を制御するコントロールバルブ内の隙間から作動油が漏れ易くなって応答性が低下し易くなるが、動作開始時期ｔ１を早くすることで、その影響を低減することができる。
また、本実施例によれば、動作開始の時期ｔ１は、自動変速部２０の変速比が高くなるほど早くされるため、変速時間を確保することができ、時間をかけて変速させることで、出力トルクの変動を抑制することができる。
また、本実施例によれば、動作開始の時期ｔ１は、自動変速部２０の変速前後の段間比が大きいほど早くされるため、変速時間を確保することができ、出力トルクの変動を抑制することができる。
また、本実施例によれば、自動変速部２０の変速比は、有段であるため、変速が段階的に実施されるが、動作開始時期ｔ１を好適に設定することで、最適な変速が可能となる。
図１９は、本発明の制御装置が適用される他の実施例である変速機構１００を説明する骨子図である。図１において、変速機構１００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）内において第１軸心ＲＣ１上に順次配設された、入力回転部材としての入力軸１４と、この入力軸１４に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパー（振動減衰装置）を介して直接に連結された差動部１１と、差動部１１の出力回転部材である伝達部材１８と、その伝達部材１８に連結され差動部１１と駆動輪３８との間の動力伝達経路の一部を構成し第１軸心ＲＣ１とそれに平行な第２軸心ＲＣ２との間を動力伝達可能に連結する無段変速部１０２と、変速機構１００の出力回転部材として第２軸心ＲＣ２上に配設され無段変速部１０２の出力側に連結されたカウンタ軸である出力軸２２とを備えている。この動力伝達装置１０は、ハイブリッド車両において横置きされるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に用いられるものであり、入力軸１４に直接に或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の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からの動力を無段変速部１０２の出力側に出力軸２２を介して連結されたデフドライブギヤ１０４と、それに噛み合うデフリングギヤ１０６を有する差動歯車装置（終減速機）３６と、一対の車軸３７等を順次介して左右の駆動輪３８へ伝達する。ここで、前記差動部１１は、前述した実施例と同様の構成であるため、その説明を省略する。また、本実施例の機能ブロック線図およびフローチャートも前述の実施例と同様であるため、その説明を省略する。以下、前述の実施例との相違点である無段変速部１０２について説明する。なお、本実施例の無段変速部１０２が、本発明の変速部に対応している。
無段変速部１０２は、その変速比γＣＶＴ（＝伝達部材１８の回転速度Ｎ１８／出力軸２２の回転速度ＮＯＵＴ）を機械的作用により連続的に変化させることができる無段の自動変速機として機能する所謂ベルト式ＣＶＴ変速装置であり、第１軸心ＲＣ１上に設けられ伝達部材１８に連結された入力側プーリ１０８と、第２軸心ＲＣ２上に入力側プーリ１０８と並列に設けられ出力軸２２に連結された出力側プーリ１１０と、上記一対のプーリ１０８、１１０の間に巻き付けられその一対のプーリ１０８、１１０間を摩擦力により動力伝達可能に連結するベルト１１２とを備えている。入力側プーリ１０８は、回転軸方向にスライド可能な円錐状の入力側スライドプーリ１１４とスライド不能に固定された円錐状の入力側フィックスプーリ１１６とから構成されており、入力側スライドプーリ１１４と入力側フィックスプーリ１１６が頂点を向けて相対向して組み合わされベルト１１２が接触するＶ字状の入力側プーリ溝１１８が形成されている。また出力側プーリ１１０も入力側プーリ１０８と同様の構造であり、出力側プーリ１１０は出力側スライドプーリ１２０と出力側フィックスプーリ１２２とから構成されており、両者の間にベルト１１２が接触するＶ字状の出力側プーリ溝１２４が形成されている。
無段変速部１０２では、入力側プーリ１０８および出力側プーリ１１０のそれぞれとベルト１１２との間で動力伝達のための摩擦力を得るためベルト１１２には張力が与えられており、入力側プーリ溝１１８と出力側プーリ溝１２４との何れでも各プーリ１１４、１１６、１２０、１２２の円錐面でベルト１１２と接触している。そのため、入力側プーリ１０８において入力側スライドプーリ１１４を入力側フィックスプーリ１１６側に近付けそれと同期して出力側プーリ１１０において出力側スライドプーリ１２０を出力側フィックスプーリ１２２側から離すほど、入力側プーリ１０８のベルト１１２との接触径（有効径）は大きくなり出力側プーリ１１０のベルト１１２との接触径（有効径）は小さくなって無段変速部１０２の変速比γＣＶＴは小さくなる。すなわち、油圧制御などによって入力側スライドプーリ１１４と出力側スライドプーリ１２０とが互いに同期してスライドされることにより無段変速部１０２の変速比γＣＶＴは連続的に変化する。
以上のように構成される変速機構１００においても、無段変速部１０２をマニュアルシフト等で有段化して使用することができる。このような場合、上記実施例と同様の課題が生じる。そこで、無段変速部１０２を有段化して使用する場合、変速間隔変更手段７０或いは変速時期変更手段８０を適用することで、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
図２０は、本発明のさらの他の実施例である変速機構１５０を説明する骨子図である。図２０では、図１９の変速機構１００に対し、ベルト式ＣＶＴ変速装置である無段変速部１０２がトロイダル式ＣＶＴ変速装置である無段変速部１５２に置き換わっている点が異なる。以下、その相違点について主に説明する。なお、本実施例の機能ブロック線図及びフローチャートも前述の実施例と同様であるので、その説明を省略する。なお、本実施例の無段変速部１５２が、本発明の変速部に対応している。
図２０の変速機構１５０は、ハイブリッド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る。そして、無段変速部１５２はその変速比γＣＶＴを機械的作用により連続的に変化させることができる無段の自動変速機として機能する所謂トロイダル式ＣＶＴ変速装置である。この無段変速部１５２は、伝達部材１８に連結されその回転軸上で相対向する２つの入力ディスク１５４ａ、１５４ｂ（以下、特に区別しない場合には「入力ディスク１５４」という）と、その２つ入力ディスク１５４ａ、１５４ｂの間において入力ディスク１５４ａ、１５４ｂのそれぞれに相対向して同軸上に設けられ出力軸２２に連結された２つの出力ディスク１５６ａ、１５６ｂ（以下、特に区別しない場合には「出力ディスク１５６」という）と、相対向するそれぞれの入力ディスク１５４ａ、１５４ｂと出力ディスク１５６ａ、１５６ｂとの間にその回転軸を対称軸として２つずつ合計４つ設けられたパワーローラ１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃ、１５８ｄ（以下、特に区別しない場合には「パワーローラ１５８」という）とを備えている。そして、相対向する入力ディスク１５４と出力ディスク１５６とは互いが近付く方向に押圧され、それらの対向面はその間に設けられ伝達部材１８の回転軸と交差する回転軸を有する２つのパワーローラ１５８の外周面と摩擦力を発生して接触し、その接触を維持しつつパワーローラ１５８の回転軸が揺動可能となるように入力ディスク１５４および出力ディスク１５６の相対向するパワーローラ１５８との接触面は円弧状断面を有している。このように構成された無段変速部１５２では、第１の動力伝達経路をなす一組の入力ディスク１５４ａ、パワーローラ１５８ａ、１５８ｂ、出力ディスク１５６ａと、第２の動力伝達経路をなす一組の入力ディスク１５４ｂ、パワーローラ１５８ｃ、１５８ｄ、出力ディスク１５６ｂとが機械的配置としては伝達部材１８の回転軸上に直列に、動力伝達経路としては並列に設けられており、伝達部材１８から入力された駆動トルクは無段変速部１５２内の並列な２つの動流伝達経路でそれぞれ入力ディスク１５４、パワーローラ１５８、出力ディスク１５６の順に伝達され出力ディスク１５６に連結された出力軸２２を経て駆動輪３８へ伝達される。
無段変速部１５２では、入力ディスク１５４と出力ディスク１５６とのそれぞれと外周面で摩擦接触するパワーローラ１５８の回転軸と伝達部材１８の回転軸とのなす角度θＰＲ（図２０参照）を４つのパワーローラ１５８で同時に同じ角度に変化させることによって、入力ディスク１５４におけるパワーローラ１５８との接触点の半径（有効径）と出力ディスク１５６におけるパワーローラ１５８との接触点の半径（有効径）との比が変化し無段変速部１５２の変速比γＣＶＴが連続的に変化する。具体的には、上記角度θＰＲが小さくされるほど、入力ディスク１５４における上記接触点の半径は大きくなり出力ディスク１５６における上記接触点の半径なって、無段変速部１５２の変速比γＣＶＴは小さくなる。
以上のように構成される変速機構１５０においても、無段変速部１５２をマニュアルシフト等で有段化して使用することができる。このような場合、上記実施例と同様の課題が生じる。そこで、無段変速部１５２を有段化して使用する場合、変速間隔変更手段７０或いは変速時期変更手段８０を適用することで、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、間隔Ｌおよび変速の動作開始時期ｔ１は、運転負荷判定手段７２、ギヤ段判定手段７４、および作動油温判定手段７６の判定結果に基づいて決定されるが、必ずしもこれら全てによって判定する必要はなく、例えば作動油温判定手段７６のみに基づいて間隔Ｌおよび動作開始時期ｔ１を設定するなど、これらのうちいずれかを選択的に適用するものであっても構わない。
また、前述の実施例では、第１電動機Ｍ１によって定義される動作開始の境界線および実際の変速開始の境界線は、それぞれトルク軸および回転速度軸に対して対称であったが、必ずしも対称にする必要はなく、非対称な境界線であっても構わない。同様に、間隔Ｌおよび動作開始の時期ｔ１を変更する際、動作開始の境界線および実際の変速開始の境界線を対称に変更する必要はなく、非対称に変更しても構わない。
また、前述の実施例では、間隔Ｌは第１電動機Ｍ１のトルクＴＭ１および回転速度ＮＭ１によって定義されているが、トルクＴＭ１および回転速度ＮＭ１の何れか一方で定義されていても構わない。
また、前述の実施例では、第２電動機Ｍ２は、伝達部材１８に直接連結されているが、第２電動機Ｍ２の連結位置はそれに限定されず、差動部１１から駆動輪３４の間の動力伝達経路に直接的或いは変速機等を介して間接的に連結されていてもよい。
また、前述の実施例では、差動部１１はそのギヤ比γ０が最小値γ０minから最大値γ０maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能するものであったが、たとえば差動部１１の変速比γ０を連続的ではなく差動作用を利用して敢えて段階的に変化させるものであっても構わない。
また、前述の実施例の動力分配機構１６では、差動部キャリヤＣＡ０がエンジン８に連結され、差動部サンギヤＳ０が第１電動機Ｍ１に連結され、差動部リングギヤＲ０が伝達部材１８に連結されていたが、それらの連結関係は、必ずしもそれに限定されるものではなく、エンジン８、第１電動機Ｍ１、伝達部材１８は、差動部遊星歯車装置２４の３要素ＣＡ０、Ｓ０、Ｒ０のうちのいずれと連結されていても差し支えない。
また、前述の実施例では、エンジン８は入力軸１４と直結されていたが、たとえばギヤ、ベルト等を介して作動的に連結されておればよく、共通の軸心上に配置される必要もない。
また、前述の実施例では、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２は、入力軸１４に同心に配置されて第１電動機Ｍ１は差動部サンギヤＳ０に連結され第２電動機Ｍ２は伝達部材１８に連結されていたが、必ずしもそのように配置される必要はなく、たとえばギヤ、ベルト、減速機等を介して作動的に第１電動機Ｍ１は第１サンギヤＳ１に連結され、第２電動機Ｍ２は伝達部材１８に連結されていてもよい。
また、前述の実施例では、第１クラッチＣ１や第２クラッチＣ２などの油圧式摩擦係合装置は、パウダー（磁紛）クラッチ、電磁クラッチ、噛合型のドグクラッチなどの磁紛式、電磁式、機械式係合装置から構成されていてもよい。たとえば電磁クラッチであるような場合には、油圧制御回路４２は油路を切り換える弁装置ではなく電磁クラッチへの電気的な指令信号回路を切り換えるスイッチング装置や電磁切換装置等により構成される。
また、前述の実施例では、自動変速部２０は伝達部材１８を介して差動部１１と直列に連結されていたが、入力軸１４と平行にカウンタ軸が設けられてそのカウンタ軸上に同心に自動変速部２０が配列されていてもよい。この場合には、差動部１１と自動変速部２０とは、たとえば伝達部材１８としてカウンタギヤ対、スプロケットおよびチェーンで構成される１組の伝達部材などを介して動力伝達可能に連結される。
また、前述の実施例の差動機構としての動力分配機構１６は、たとえばエンジンによって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第１電動機Ｍ１および伝達部材１８（第２電動機Ｍ２）に作動的に連結された差動歯車装置であってもよい。
また、前述の実施例の動力分配機構１６は、１組の遊星歯車装置から構成されていたが２以上の遊星歯車装置から構成されて、非差動状態（定変速状態）では３段以上の変速機として機能するものであってもよい。また、その遊星歯車装置はシングルピニオン型に限られたものではなくダブルピニオン型の遊星歯車装置であってもよい。また、このような２以上の遊星歯車装置から構成された場合においても、これらの遊星歯車装置の各回転要素にエンジン８、第１および第２電動機Ｍ１、Ｍ２、伝達部材１８が動力伝達可能に連結され、さらに遊星歯車装置の各回転要素に接続されたクラッチＣおよびブレーキＢの制御により有段変速と無段変速とが切り換えられるような構成であっても構わない。
また、前述の実施例ではエンジン８と差動部１１とが直接連結されているが、必ずしも直接連結される必要はなく、エンジン８と差動部１１との間にクラッチを介して連結されていてもよい。
また、前述の実施例では、差動部１１と自動変速部２０とが直列接続されたような構成となっているが、特にこのような構成に限定されず、変速機構１０全体として電気式差動を行う機能と、変速機構１０全体として電気式差動による変速とは異なる原理で変速を行う機能と、を備えた構成であれば本発明は適用可能であり、機械的に独立している必要はない。また、これらの配設位置や配設順序も特に限定されず、自由に配設することができる。また、変速機構において、電気式差動を行う機能と変速を行う機能とを有するものであれば、その構成が一部重複する、或いは全てが共通するものであっても、本発明を適用することができる。
また、前述の実施例では、自動変速部２０は４段の変速を可能とする有段変速機が適用されているが、自動変速部２０の変速段は４段に限定されず例えば５段変速など自由に変更することができる。また、自動変速部２０の構成は、特に本実施例に限定されるものではなく、自由に変更することができる。また、変速部は有段式の自動変速部２０、無段式の無段変速部１０２、１５２に限定されるものではなく、変速部の変速比を段階的に変更可能なものにおいて、自由に変更することができる。
また、前述の実施例では、切換クラッチＣ０は、差動部サンギヤＳ０と差動部キャリヤＣＡ０との間を選択的に連結するものであったが、切換クラッチＣ０はこれに限定されず、例えば差動部サンギヤＳ０と差動部リングギヤＲ０との間など、差動部サンギヤＳ０、差動部キャリヤＣＡ０、および差動部リングギヤＲ０のうちの少なくとも２回転要素が選択的に連結される構造であれば本発明を適用することができる。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
本発明の一実施例であるハイブリッド車両の動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。 図１の駆動装置の変速作動に用いられる油圧式摩擦係合要素の作動の組み合わせを説明する作動図表である。 図１の駆動装置における各ギヤ段の相対回転速度を説明する共線図である。 図１の駆動装置に設けられた電子制御装置の入出力信号を説明する図である。 シフトレバーを備えた複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフト操作装置の一例である。 図４の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 駆動装置の変速制御において用いられる変速マップの一例と、エンジン走行とモータ走行とを切り換える駆動力源切換制御において用いられる駆動力源マップの一例を示す図であって、それぞれの関係を示す図でもある。 自動変速部の変速動作開始判断から実際の変速が開始されるまでの時間が短い例と長い例を示すタイムチャートである。 間隔を第１電動機のトルクおよび回転速度で定義した場合の一例である。 運転負荷および変速段と間隔との関係を示す図である。 自動変速部の段間比と間隔との関係を示す図である。 作動油の油温と間隔との関係を示す図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち変速時において、第１電動機Ｍ１転速度およびトルクによって定義される間隔を変更して変速する制御作動を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施例の電子制御装置による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 運転負荷と第１電動機によって定義される自動変速部２０の変速動作開始の回転速度（絶対値）との関係を示す図である。 自動変速部の変速前後の段間比と第１電動機によって定義される自動変速部２０の変速動作開始の回転速度（絶対値）との関係を示す図である。 作動油温と自動変速部の変速動作が開始される第１電動機の回転速度との関係を示した図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち変速時において、第１電動機の回転速度およびトルクによって定義される自動変速部の変速動作開始の時期を変更して変速を実施する制御作動を説明するフローチャートである。 本発明の制御装置が適用される他の実施例である変速機構を説明する骨子図である。 本発明のさらの他の実施例である変速機構を説明する骨子図である。
符号の説明
８：エンジン（駆動源） １０：変速機構（車両用動力伝達装置） １１：差動部（電気式差動部） １４：入力軸 １６：動力分配機構（差動機構） １８：伝達部材（出力軸） ２０：自動変速部（変速部） ３８：駆動輪 ７０：変速間隔変更手段 ８０：変速時期変更手段 Ｍ１：第１電動機（電動機） Ｌ：間隔 ｔ１：動作開始時期

Claims (9)

  1. 差動機構の回転要素に動力伝達可能に連結された電動機の運転状態が制御されることにより駆動源が連結された入力軸回転速度と出力軸回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、該電気式差動部と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速部とを備える車両用動力伝達装置の制御装置であって、
    前記変速部の変速を実施する動作開始の時期を判断するための、前記電動機の運転領域内で予め定められた動作開始線を、運転負荷、前記変速部の作動油温、該変速部の変速比、または該変速部の変速前後の段間比に応じて変更する変速時期変更手段を備えることを特徴とする車両用動力伝達装置の制御装置。
  2. 前記動作開始線は、前記電動機のトルクおよび／または回転速度で定義されることを特徴とする請求項１の車両用動力伝達装置の制御装置。
  3. 前記動作開始線は、前記電動機の出力で定義されることを特徴とする請求項１の車両用動力伝達装置の制御装置。
  4. 前記動作開始の時期は、運転負荷が大きいときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置。
  5. 前記動作開始の時期は、前記車両用動力伝達装置の作動油の油温が低いときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置。
  6. 前記動作開始の時期は、前記車両用動力伝達装置の作動油の油温が高いときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置。
  7. 前記動作開始の時期は、前記変速部の変速比が大きいときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置。
  8. 前記動作開始の時期は、前記変速部の変速前後の段間比が大きいときほど早くされるように前記動作開始線が設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置。
  9. 前記変速部の変速比は、有段であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つの車両用動力伝達装置の制御装置。
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