JP5475154B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと電動機と蓄電器を備え、電動機又はエンジンの動力により走行可能なハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両の駆動制御装置として、エンジンからの動力と電動機からの動力とを選択的に駆動輪に伝達可能であると共に、電動機での回生運転を可能にするものがある。ここで、電動機からの動力に基づいて車両を走行させる場合には、蓄電器に一定量の蓄電量を確保するために車速を制限する制御を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１５３００６号公報

しかしながら、電動機からの駆動力によって車両を発進させた場合には、電動機からの動力に基づく走行（以下、「ＥＶ走行」という）から、エンジンからの動力に基づく走行（以下、「エンジン走行」という）に切り替える制御が必要となる。その際、ＥＶ走行を可能にする電動機と、エンジンを始動させるスタータとしての電動機とが異なる（別個に設けられている）ときは、両方の電動機を駆動させることにより、ＥＶ走行をしながらエンジンを始動させることが可能である。

しかしながら、ＥＶ走行を可能にする電動機と、エンジンを始動させるスタータとしての電動機とが同じ（共通の）電動機であるときは、この電動機をＥＶ走行とスタータとの両方について、同時に使用することができない。したがって、ＥＶ走行としての電動機の使用とスタータとしての電動機の使用とを切り替えるために、動力伝達経路を切り替える制御が行われる。

動力伝達経路の切り替えを電動機の出力が不足している場合に実行したときは、エンジン走行に切り替わる前にＥＶ走行が不能となる可能性がある。そのため、電動機の出力が不足している場合には、ＥＶ走行からエンジン走行への切り替え時間を短縮する必要がある。このような電動機の出力の不足は、例えば、電動機の温度が所定の範囲外の温度の場合に生じる。従って、電動機の温度が所定の範囲外にあるときには、電動機の温度が所定の範囲内になることが望まれる。

そこで、本発明は、電動機の温度が所定の範囲外にあるときにおいても、ドライバビリティを向上できるハイブリッド車両を提供することを目的とする。

本発明は、機関出力軸から機械的動力を出力する内燃機関と、発電して車両を制動可能な電動機と、前記機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を、当該電動機と係合する第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して駆動輪に向けて伝達可能な第１変速機構と、前記機関出力軸からの機械的動力を、第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して前記駆動輪に向けて伝達可能な第２変速機構と、前記第１変速機構と前記第２変速機構に設けられた変速ギヤの両方に噛合する従動ギヤと前記駆動輪に連結される出力ギヤとを有する出力軸と、前記機関出力軸と前記第１入力軸とを係合可能な第１クラッチと、前記機関出力軸と前記第２入力軸とを係合可能な第２クラッチと、前記第１変速機構には、前記内燃機関からの動力と前記電動機からの動力を合成可能であり、第１〜第３要素が互いに作動回転できるように構成された動力合成機構が連結されており、前記第２入力軸は、前記動力合成機構を介さずに動力を前記駆動輪に伝達可能であり、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチの係合状態及び解放状態と、前記第１変速機構及び前記第２変速機構における変速段の選択と、前記内燃機関及び前記電動機の作動を制御可能な制御手段とを備え、前記第１クラッチと前記第２クラッチをすべらせながら接続して前記駆動輪に伝達されるトルクを調整しながら走行可能であるハイブリッド車両であって、前記制御手段は、前記電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、前記第１変速機構をニュートラルにすることを特徴とする。

本発明によれば、電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、第１変速機構がニュートラルになることで、電動機の回転運動が駆動輪に影響を与えずに、回転運動を停止して電動機の温度を低下させることができる。また、電動機の回転運動が駆動輪に影響を与えないので、電動機を高速で回転させて電動機の温度を上昇させることもできる。これにより、電動機の温度を所定の範囲内にでき、ドライバビリティを向上できる。

本発明は、機関出力軸から機械的動力を出力する内燃機関と、発電して車両を制動可能な電動機と、前記機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を、当該電動機と係合する第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して駆動輪に向けて伝達可能な第１変速機構と、前記機関出力軸からの機械的動力を、第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して前記駆動輪に向けて伝達可能な第２変速機構と、前記第１変速機構と前記第２変速機構に設けられた変速ギヤの両方に噛合する従動ギヤと前記駆動輪に連結される出力ギヤとを有する出力軸と、前記機関出力軸と前記第１入力軸とを係合可能な第１クラッチと、前記機関出力軸と前記第２入力軸とを係合可能な第２クラッチと、前記第１変速機構には、前記内燃機関からの動力と前記電動機からの動力を合成可能であり、第１〜第３要素が互いに作動回転できるように構成された動力合成機構が連結されており、前記第２入力軸は、前記動力合成機構を介さずに動力を前記駆動輪に伝達可能であり、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチの係合状態及び解放状態と、前記第１変速機構及び前記第２変速機構における変速段の選択と、前記内燃機関及び前記電動機の作動を制御可能な制御手段とを備え、前記第１クラッチと前記第２クラッチをすべらせながら接続して前記駆動輪に伝達されるトルクを調整しながら走行可能であるハイブリッド車両であって、前記制御手段は、前記電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、前記電動機の回転数を抑制することを特徴とする。

本発明によれば、電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、電動機の回転数が抑制されるので電動機の温度を所定の範囲内にでき、ドライバビリティを向上できる。

本発明は、機関出力軸から機械的動力を出力する内燃機関と、発電して車両を制動可能な電動機と、前記機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を、当該電動機と係合する第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して駆動輪に向けて伝達可能な第１変速機構と、前記機関出力軸からの機械的動力を、第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して前記駆動輪に向けて伝達可能な第２変速機構と、前記第１変速機構と前記第２変速機構に設けられた変速ギヤの両方に噛合する従動ギヤと前記駆動輪に連結される出力ギヤとを有する出力軸と、前記機関出力軸と前記第１入力軸とを係合可能な第１クラッチと、前記機関出力軸と前記第２入力軸とを係合可能な第２クラッチと、前記第１変速機構には、前記内燃機関からの動力と前記電動機からの動力を合成可能であり、第１〜第３要素が互いに作動回転できるように構成された動力合成機構が連結されており、前記第２入力軸は、前記動力合成機構を介さずに動力を前記駆動輪に伝達可能であり、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチの係合状態及び解放状態と、前記第１変速機構及び前記第２変速機構における変速段の選択と、前記内燃機関及び前記電動機の作動を制御可能な制御手段とを備え、前記第１クラッチと前記第２クラッチをすべらせながら接続して前記駆動輪に伝達されるトルクを調整しながら走行可能であるハイブリッド車両であって、前記制御手段は、前記電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、前記第１変速機構によって選択される変速段を所定の変速段に固定することを特徴とする。

本発明によれば、電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、第１変速機構によって選択される変速段を変更する必要がないので、第１変速機に接続されている電動機の負荷を軽減でき、電動機の温度を所定の範囲内にでき、ドライバビリティを向上できる。

本発明において、前記温度が所定の範囲外のときとは、前記温度が所定値以上のときであることが望ましい。

本発明において、前記第２変速機構によって変速段を選択することが望ましい。温度が所定の範囲外のときには電動機の出力が減少するので、第２変速機構によって機械的動力を変速して走行することで、出力が減少した電動機を用いずに走行でき、ドライバビリティを向上できる。

本発明において、前記制御手段は、前記電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、前記第１変速機構における変速段の選択を禁止することもできる。

本発明において、前記電動機の駆動により生じる回生電力を充電可能なバッテリを有し、前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定量以下の場合に、前記バッテリの充電量を確保する制御を行うことが好ましい。これにより、バッテリの充電量が所定量以下の期間を短くでき、ドライバビリティを向上できる。

本発明において、前記電動機の駆動により生じる回生電力を充電可能なバッテリを有し、前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定の範囲外のときに、前記第２変速機構によって変速段を選択することもできる。バッテリの充電量が所定の範囲外のときには電動機の出力が減少するので、第２変速機構によって機械的動力を変速して走行することで、出力が減少した電動機を用いずに走行でき、ドライバビリティを向上できる。

本発明において、前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定の範囲外のときに、前記第１変速機構によって選択される変速段を固定の変速段にすることもできる。これにより、バッテリの充電量が所定の範囲外のとき、すなわち電動機の出力が減少している場合に、第１変速機構によって選択される変速段を変更する必要がないので、第１変速機に接続されている電動機の負荷を軽減でき、ドライバビリティを向上できる。

本発明において、前記制御手段は、前記第２変速機構を介して前記内燃機関から前記駆動輪へ動力を伝達可能とし、且つ前記第１変速機構を介して前記電動機と前記駆動輪との間の動力を伝達可能とすることもできる。

本発明の実施形態のハイブリッド車両の全体構成図。 電子制御ユニット（ＥＣＵ）と各センサとの関係を示すブロック図。 ＥＶ走行からエンジンによる走行に移行する際の制御処理を示すフローチャート。 ＥＶ走行からエンジンによる走行に移行する際の制御処理を示すフローチャート。 要求トルクが出力されているトルクよりも大きい場合の制御処理を示すフローチャート。 電動機への充電を停止する際の制御処理を示すフローチャート。 電動機による走行からエンジンによる走行に移行する際の制御処理を示すタイムチャート。

本発明の実施形態のハイブリッド車両について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態のハイブリッド車両は、動力伝達装置１を備えると共に、動力発生源としてエンジン２と、エンジン２を始動可能な電動機（モータ・ジェネレータ）３とを有する。エンジン２は、本発明における内燃機関に相当する。

動力伝達装置１は、エンジン２及び／又は電動機３の動力（動力）を被駆動部である駆動輪４に伝達して、駆動輪４を駆動可能に構成されている。また、動力伝達装置１は、エンジン２からの動力及び／又は駆動輪４からの動力を電動機３に伝達して、電動機３により回生動作可能に構成されている。また、動力伝達装置１は、エンジン２及び／又は電動機３の動力を、車両に搭載された補機５を駆動可能に構成されている。補機５は、例えば、エアーコンディショナーのコンプレッサ、ウォータポンプ、オイルポンプ等である。

エンジン２は、例えば、ガソリン、軽油、アルコール等の燃料を燃焼させることにより動力（トルク）を発生する内燃機関である。エンジン２は、発生した動力を動力伝達装置１に入力するための駆動力入力軸（本発明における機関出力軸）２ａを有する。このエンジン２は、通常の自動車のエンジンと同様に、図示しない吸気路に備えられたスロットル弁の開度を制御する（エンジン２の吸気量を制御する）ことによって、エンジン２よる動力が調整される。

電動機３は、本実施形態では３相のＤＣブラシレスモータである。電動機３は、ハウジング内に回転自在に支持された中空のロータ（回転体）３ａと、ステータ（固定子）３ｂとを有する。本実施形態のロータ３ａには、複数の永久磁石が備えられている。ステータ３ｂには、３相分のコイル３ｂａが装着されている。ステータ３ｂは、動力伝達装置１の外装ケース等、車体に対して静止した不動部に設けられたハウジングに固定されている。

コイル３ｂａは、インバータ回路を含む駆動回路であるパワー・ドライブ・ユニット（以下、「ＰＤＵ」という）６を介して直流電源としてのバッテリ（蓄電器、二次電池）７に電気的に接続されている。また、ＰＤＵ６は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）８に電気的に接続されている。

図２に示すように、ＥＣＵ８は、車両に備えられた各センサ等からの信号に基づいて、車両の各構成要素を統括的に制御する。ＥＣＵ８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１とメモリ４２とを有する。ＥＣＵ８は、例えばＣＰＵ４１がメモリ４２に記憶されたプログラムを実行することにより、動力伝達装置１、エンジン２、電動機３等を制御する。詳細については、後述する。

動力設定部９は、運転者の操作や走行状態であるアクセル開度と車速とに基づいて、駆動輪４に要求される動力を設定可能である。各種センサ１１については、後述する。冷却部１２は、ＥＣＵ８の制御により、電動機３を冷却可能に構成されている。この冷却部１２は、電動機３を冷却する冷却量（単位時間当り冷却量）を、ＥＣＵ８により制御可能に構成されている。冷却部１２としては、油冷装置、水冷装置、空冷装置等を採用することができる。

次に、本実施形態の動力伝達装置１の各構成要素について説明する。動力伝達装置１は、エンジン２の動力と電動機３の動力（トルク）を合成する動力合成機構１３を有する。動力合成機構１３としては、本実施形態では遊星歯車装置を採用する。動力合成機構１３については後述する。

エンジン２の駆動力入力軸２ａはエンジン２に接続されており、エンジン２内部の燃料の燃焼により生じる動力が駆動力入力軸２ａに伝達される。駆動力入力軸２ａは、第１クラッチＣ１により、第１主入力軸（本発明における第１入力軸）１４と断接可能になるよう構成されている。この第１主入力軸１４は、駆動力入力軸２ａに平行に配置され、エンジン２からの動力が第１クラッチＣ１を介して入力される。第１主入力軸１４は、エンジン２側から電動機３側に亘って延在している。また、本実施形態の第１主入力軸１４は、電動機３のロータ３ａに連結されている。

第１クラッチＣ１は、ＥＣＵ８の制御により、駆動力入力軸２ａと第１主入力軸１４とを断接可能に構成されている。第１クラッチＣ１により駆動力入力軸２ａと第１主入力軸１４とが接続されると、駆動力入力軸２ａと第１主入力軸１４との間で動力伝達が可能となる。また、第１クラッチＣ１により駆動力入力軸２ａと第１主入力軸１４との接続が切断されると、駆動力入力軸２ａと第１主入力軸１４との間で動力伝達が切断される。

第１主入力軸１４に対して、第１副入力軸１５が同軸心に配置されている。第２クラッチＣ２は、ＥＣＵ８の制御により、駆動力入力軸２ａと第１副入力軸１５との間を断接可能に構成されている。第２クラッチＣ２により駆動力入力軸２ａと第１副入力軸１５とが接続されると、駆動力入力軸２ａと第１副入力軸１５との間で動力伝達が可能となる。

また、第２クラッチＣ２により駆動力入力軸２ａと第１副入力軸１５との接続が切断されると、駆動力入力軸２ａと第１副入力軸１５との間で動力伝達が切断される。第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２は、第１主入力軸１４に軸心方向に隣接して配置されている。本実施形態の第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２は、湿式多板クラッチで構成されている。

なお、第１クラッチＣ１による駆動力入力軸２ａと第１主入力軸１４との接続についての制御と、第２クラッチＣ２による駆動力入力軸２ａと第１副入力軸１５との接続についての制御とが制御手段に該当する。

上述したように、動力伝達装置１では、第１クラッチＣ１が、駆動力入力軸２ａの回転を第１主入力軸１４に解除自在に伝達し、第２クラッチＣ２が駆動力入力軸２ａの回転を第１副入力軸１５に解除自在に伝達するように構成されている。

第１主入力軸１４に対して平行にリバース軸１６が配置されている。リバース軸１６には、リバースギヤ軸１７が回転自在に軸支されている。リバースギヤ軸１７にはギヤ１７ａが固定され、リバースギヤ軸１７とギヤ１７ａとが一体回転可能に構成されている。一方、第１主入力軸１４にはギヤ１４ａが固定され、第１主入力軸１４とギヤ１４ａとが一体回転可能に構成されている。

ギヤ１７ａとギヤ１４ａとは噛合しているため、第１主入力軸１４とリバースギヤ軸１７とは常時結合している。また、ギヤ列１８は、第１主入力軸１４上に固定されたギヤ１４ａとリバースギヤ軸１７に設けられたギヤ１７ａとが噛合して構成されている。

リバース軸１６に対して、ひいては、第１主入力軸１４に対して平行に中間軸１９が配置されている。中間軸１９とリバース軸１６とは、ギヤ列２０を介して常時接続されている。このギヤ列２０は、中間軸１９上に一体回転可能に固定されたギヤ１９ａとリバース軸１６上に一体回転可能に固定されたギヤ１６ａとが噛合して構成されている。

また、中間軸１９と第１副入力軸１５とは、ギヤ列２１を介して常時接続されている。このギヤ列２１は、中間軸１９上に一体回転可能に固定されたギヤ１９ａと第１副入力軸１５に一体回転可能に固定されたギヤ１５ａとが噛合して構成されている。

中間軸１９に対して、ひいては、第１主入力軸１４に対して平行に第２主入力軸（本発明における第２入力軸）２２が配置されている。第２主入力軸２２と中間軸１９とは、ギヤ列２３を介して常時接続されている。このギヤ列２３は、中間軸１９上に一体回転可能に固定されたギヤ１９ａと第２主入力軸２２上に一体回転可能に固定されたギヤ２２ａとが噛合して構成されている。したがって、第１副入力軸１５と第２主入力軸２２とは、常時接続されている。

第１主入力軸１４は、変速比の異なる複数の変速段のうち、変速比順位で奇数番目又は偶数番目の変速段（本実施形態では奇数番目の３速段及び５速段）の各ギヤ列の駆動ギヤを回転自在に軸支すると共に、電動機３に連結されている。

詳細には、第１主入力軸１４に対して、第２副入力軸２４が同軸心に配置されている。第２副入力軸２４は、第１副入力軸１５よりも電動機３側に配置されている。第１主入力軸１４と第２副入力軸２４とは、第１同期噛合機構Ｓ１（本実施形態ではシンクロメッシュ機構）を介して接続される。第１同期噛合機構Ｓ１は、第１主入力軸１４に設けられ、３速ギヤ２４ａと５速ギヤ２４ｂとを第１主入力軸１４に選択的に連結する。

第１同期噛合機構Ｓ１はシンクロクラッチ等の周知のものであり、シフトフォーク及び図示しないアクチュエータで、スリーブＳ１ａを第２副入力軸２４の軸方向に沿って移動させることにより、３速ギヤ２４ａと５速ギヤ２４ｂとを第１主入力軸１４に選択的に接続させる。スリーブＳ１ａが図示の中立位置から３速ギヤ２４ａ側に移動した場合、３速ギヤ２４ａと第１主入力軸１４とが接続される。一方、スリーブＳ１ａが図示の中立位置から５速ギヤ２４ｂ側に移動した場合、５速ギヤ２４ｂと第１主入力軸１４とが接続される。なお、本実施形態では、第２副入力軸２４の電動機３側に３速ギヤ２４ａが設けられると共に、第２副入力軸２４のエンジン２側に５速ギヤ２４ｂが設けられている。

第２主入力軸２２は、変速比の異なる複数の変速段のうち、変速比順位で偶数番目又は奇数番目の変速段（本実施形態では偶数番目の２速段及び４速段）の各ギヤ列の駆動ギヤを回転自在に軸支する。詳細には、第２主入力軸２２に対して、第３副入力軸２５が同軸心に配置されている。第２主入力軸２２と第３副入力軸２５とは、第２同期噛合機構Ｓ２（本実施形態ではシンクロメッシュ機構）を介して接続される。

第２同期噛合機構Ｓ２は、第２主入力軸２２に設けられ、２速ギヤ２５ａと４速ギヤ２５ｂとを第２主入力軸２２に選択的に連結するように構成されている。第２同期噛合機構Ｓ２は、シンクロクラッチ等の周知のものであり、シフトフォーク及び図示しないアクチュエータで、スリーブＳ２ａを第３副入力軸２５の軸方向に移動させることにより、２速ギヤ２５ａと４速ギヤ２５ｂとを第２主入力軸２２に選択的に連結させる。

スリーブＳ２ａが図示の中立位置から２速ギヤ２５ａ側に移動した場合、２速ギヤ２５ａと第２主入力軸２２とが連結される。一方、スリーブＳ２ａが図示の中立位置から４速ギヤ２５ｂ側に移動した場合、４速ギヤ２５ｂと第２主入力軸２２とが連結される。なお、本実施形態では、第３副入力軸２５の電動機３側に２速ギヤ２５ａが設けられると共に、第３副入力軸２５のエンジン２側に４速ギヤ２５ｂが設けられている。

第３副入力軸２５と出力軸２６とは、ギヤ列２７を介して結合されている。このギヤ列２７は、第３副入力軸２５上に一体回転可能に固定された２速ギヤ２５ａと出力軸２６に一体回転可能に固定されたギヤ２６ａとが噛合して構成されている。また、第３副入力軸２５と出力軸２６とは、ギヤ列２８を介して結合されている。このギヤ列２８は、第３副入力軸２５上に一体回転可能に固定された４速ギヤ２５ｂと、出力軸２６に一体回転可能に固定されたギヤ２６ｂとが噛合して構成されている。

出力軸２６と第２副入力軸２４とは、ギヤ列２９を介して結合されている。このギヤ列２９は、出力軸２６に固定されたギヤ２６ａと第２副入力軸２４上に固定されたギヤ２４ａとが噛合して構成されている。また、出力軸２６と第２副入力軸２４とは、ギヤ列３０を介して結合されている。このギヤ列３０は、出力軸２６に固定されたギヤ２６ｂと第２副入力軸２４上に固定されたギヤ２４ｂとが噛合して構成されている。なお、出力軸２６に固定される各ギヤ列のギヤ２６ａ，２６ｂを従動ギヤという。

また、出力軸２６には、ファイナルギヤ２６ｃが固定されている。出力軸２６の回転は、ファイナルギヤ２６ｃ、差動歯車ユニット３１及び車軸３２を介して駆動輪４に伝達するように構成されている。

本実施形態の動力合成機構１３は、電動機３の内側に設けられている。電動機３を構成するロータ３ａ、ステータ３ｂ、及びコイル３ｂａの一部又は全部は、第１主入力軸１４の軸線方向と直交する方向に沿って、動力合成機構１３と重なるように配置されている。

動力合成機構１３は、第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を互いに差動回転可能な差動装置により構成されている。動力合成機構１３を構成する差動装置は、本実施形態では、シングルピニオン型の遊星歯車装置であり、３つの回転要素として、サンギヤ１３ｓ（第１回転要素）と、リングギヤ１３ｒ（第２回転要素）と、このサンギヤ１３ｓとリングギヤ１３ｒとの間で、サンギヤ１３ｓとリングギヤ１３ｒに噛合された複数のプラネタリギヤ１３ｐを回転自在に支持するキャリア（第３回転要素）１３ｃとを同軸心に備えている。これらの３つの回転要素１３ｓ，１３ｒ、１３ｃは、互いの間で動力を伝達可能であると共に、それぞれの回転数（回転速度）の間の関係を一定の共線関係を保ちつつ回転する。

サンギヤ１３ｓは、第１主入力軸１４と連動して回転するように、第１主入力軸１４に一体回転可能に固定され、第１主入力軸１４に連結されている。また、サンギヤ１３ｓは、電動機３のロータ３ａと連動して回転するように、ロータ３ａに連結されている。これにより、サンギヤ１３ｓ、第１主入力軸１４、ロータ３ａは連動して回転する。

リングギヤ１３ｒは、第３同期噛合機構ＳＬにより、不動部であるハウジング３３に対して固定する状態と、非固定状態とを切換自在に構成されている。詳細には、第３同期噛合機構ＳＬのスリーブＳＬａを、リングギヤ１３ｒの回転軸方向に沿って移動させることにより、ハウジング３３とリングギヤ１３ｒとを固定した状態と、非固定状態とを切換自在となるように構成されている。また、キャリア１３ｃは、第２副入力軸２４と連動して回転するように、第２副入力軸２４の電動機３側の一端部に連結されている。

リバース軸１６に対して、補機５の入力軸５ａが平行に配置されている。リバース軸１６と、補機５の入力軸５ａとは、例えば、ベルト機構３４を介して結合されている。このベルト機構３４は、リバースギヤ軸１７上に固定されたギヤ１７ｂと、入力軸５ａ上に固定されたギヤ５ｂとがベルトを介して連結されて構成されている。補機５の入力軸５ａには、補機用クラッチ３５が介設されている。ギヤ５ｂと補機５の入力軸５ａとが補機用クラッチ３５を介して同軸心に連結されている。

補機用クラッチ３５は、ＥＣＵ８の制御の下で、ギヤ５ｂと補機５の入力軸５ａとの間を接続又は切断するように動作するクラッチである。この場合、補機用クラッチ３５を接続状態に動作させると、ギヤ５ｂと補機５の入力軸５ａとが互いに一体に回転するように、補機用クラッチ３５を介して結合される。また、補機用クラッチ３５を切断状態に動作させると、補機用クラッチ３５によるギヤ５ｂと補機５の入力軸５ａとの間の結合が解除される。この状態では、第１主入力軸１４と補機５の入力軸５ａへの動力伝達が切断される。

リバースギヤ軸１７上には、リバースギヤ軸１７上に一体回転可能に固定された後退ギヤ１７ｃが設けられている。また、リバース軸１６には、リバース軸１６との連結及び切断を切換可能な後退同期噛合機構ＳＲが設けられている。

次に、各変速段について説明する。上述したように、本実施形態の動力伝達装置１は、変速比の異なる複数の変速段の各ギヤ列を介して入力軸の回転速度を複数段に変速して出力軸２６に出力するように構成されている。また、動力伝達装置１では、変速段が大きいほど変速比が小さいように規定されている。

エンジン始動時、第１クラッチＣ１を接続状態にして、電動機３を駆動し、エンジン２を始動させる。即ち、電動機３はスタータとしての機能を兼ね備えている。

１速段は、第３同期噛合機構ＳＬにより、リングギヤ１３ｒとハウジング３３とを連結した状態（固定状態）とすることで確立される。エンジン２により走行する場合には、第２クラッチＣ２を切断状態（以降、ＯＦＦ状態という）、第１クラッチＣ１を接続状態（以降、ＯＮ状態という）にする。エンジン２から出力される動力が、サンギヤ１３ｓ、キャリア１３ｃ、第２副入力軸２４、ギヤ列２９、出力軸２６等を介して駆動輪４に伝達される。

エンジン２を駆動させると共に、電動機３を駆動させれば、１速段での電動機３によるアシスト走行（エンジン２の動力を電動機３で補助する走行）を行うこともできる。更に、第１クラッチＣ１をＯＦＦ状態とすれば、電動機３のみで走行するＥＶ走行を行うこともできる。また、減速回生運転中では、電動機３を制動することにより車両を減速状態として電動機３で発電させ、ＰＤＵ６を介してバッテリ７に充電させることができる。

２速段は、第３同期噛合機構ＳＬによりリングギヤ１３ｒとハウジング３３とを非固定状態とし、第２同期噛合機構Ｓ２を、第２主入力軸２２と２速ギヤ２５ａとを連結した状態とすることで確立される。エンジン２により走行する場合には、第２クラッチＣ２をＯＮ状態とする。

この２速段では、エンジン２から出力される動力が、第２クラッチＣ２、第１副入力軸１５、ギヤ列２１、中間軸１９、ギヤ列２３、第２主入力軸２２、ギヤ列２７、及び出力軸２６等を介して駆動輪４に伝達される。

第１クラッチＣ１をＯＮ状態とし、エンジン２を駆動させると共に電動機３を駆動させれば、２速段での電動機３によるアシスト走行を行うこともできる。更に、この状態でエンジン２による駆動を止めて、ＥＶ走行を行うこともできる。エンジン２による駆動を止める場合には、例えばエンジン２をフューエルカット状態や休筒状態としてもよい。又、２速段で減速回生運転を行うことができる。

第１クラッチＣ１をＯＦＦ状態とし、第２クラッチＣ２をＯＮ状態とし、エンジン２の駆動により２速段で走行中、ＥＣＵ８が車両の走行状態により３速段へアップシフトが予想されると判断した場合に、第１同期噛合機構Ｓ１により、第１主入力軸１４と３速ギヤ２４ａとを連結させた状態（プリシフト状態）とすることも可能である。これにより２速段から３速段へのアップシフトをスムーズに行うことができる。

３速段は、第１同期噛合機構Ｓ１を、第１主入力軸１４と３速ギヤ２４ａとを連結した状態とすることで確立される。エンジン２により走行する場合には、第１クラッチＣ１をＯＮ状態とする。この３速段では、エンジン２から出力される動力が、第１主入力軸１４、ギヤ列２９、及び出力軸２６等を介して駆動輪４に伝達される。

第１クラッチＣ１をＯＮ状態とし、エンジン２を駆動させると共に電動機３を駆動させれば、３速段での電動機３によるアシスト走行を行うこともできる。更に、第１クラッチＣ１をＯＦＦ状態とし、ＥＶ走行を行うこともできる。なお、ＥＶ走行時に、第１クラッチＣ１をＯＮ状態とし、エンジン２による駆動を止めて、ＥＶ走行を行うこともできる。又、３速段で減速回生運転を行うことができる。

３速段で走行中、ＥＣＵ８が車両の走行状態に基づいて、次に変速される変速段が２速段又は４速段であるかを予測することも可能である。ＥＣＵ８が、２速段へのダウンシフトを予測した場合には、第２同期噛合機構Ｓ２を、２速ギヤ２５ａと第２主入力軸２２とを連結する状態、又はこの状態に近づけたプリシフト状態とする。ＥＣＵ８が、４速段へのアップシフトを予測した場合には、第２同期噛合機構Ｓ２を、４速ギヤ２５ｂと第２主入力軸２２とを連結する状態、又はこの状態に近づけたプリシフト状態とする。これにより、３速段からのアップシフト及びダウンシフトをスムーズに行うことができる。

４速段は、第２同期噛合機構Ｓ２を、第２主入力軸２２と４速ギヤ２５ｂとを連結した状態とすることで確立される。エンジン２により走行する場合には、第２クラッチＣ２をＯＮ状態とする。この４速段では、エンジン２から出力される動力が、第１副入力軸１５、ギヤ列２１、中間軸１９、ギヤ列２３、第２主入力軸２２、ギヤ列２８、及び出力軸２６等を介して駆動輪４に伝達される。

第２クラッチＣ２をＯＮ状態とし、第１クラッチＣ１をＯＮ状態とし、エンジン２を駆動させると共に電動機３を駆動させれば、４速段での電動機３によるアシスト走行を行うこともできる。更に、この状態でエンジン２による駆動を止めて、ＥＶ走行を行うこともできる。

エンジン２の駆動により４速段で走行中、ＥＣＵ８が車両の走行状態に基づいて、次に、変速される変速段が３速段又は５速段であるかを予測することも可能である。ＥＣＵ８が、３速段へのダウンシフトを予測した場合には、第１同期噛合機構Ｓ１により、第１主入力軸１４と３速ギヤ２４ａとを連結させた状態、又は、この状態に近づけるプリシフト状態とする。ＥＣＵ８が、５速段へのアップシフトを予測した場合には、第１同期噛合機構Ｓ１により、第１主入力軸１４と５速ギヤ２４ｂとを連結させた状態、又は、この状態に近づけるプリシフト状態とする。これにより、４速段からのアップシフト及びダウンシフトをスムーズに行うことができる。

５速段は、第１同期噛合機構Ｓ１を、第１主入力軸１４と５速ギヤ２４ｂとを連結した状態とすることで確立される。エンジン２により走行する場合には、第１クラッチＣ１をＯＮ状態とする。この５速段では、エンジン２から出力される動力が、第１主入力軸１４、ギヤ列３０、及び出力軸２６等を介して駆動輪４に伝達される。

第１クラッチＣ１をＯＮ状態とし、エンジン２を駆動させると共に電動機３を駆動させれば、５速段での電動機３によるアシスト走行を行うこともできる。更に、第１クラッチＣ１をＯＦＦ状態とし、ＥＶ走行を行うこともできる。又、第１クラッチＣ１をＯＮ状態とし、エンジン２による駆動を止めて、ＥＶ走行を行うこともできる。又、５速段で減速回生運転を行うことができる。

５速段で走行中、ＥＣＵ８が車両の走行状態に基づいて、次に変速される変速段が４速段であると判断した場合に、ＥＣＵ８が、第２同期噛合機構Ｓ２を、４速ギヤ２５ｂと第２主入力軸２２とを連結する状態、又はこの状態に近づけたプリシフト状態とすることもできる。これにより、５速段から４速段へのダウンシフトをスムーズに行うことができる。

後進段は、後退同期噛合機構ＳＲを、リバース軸１６と後退ギヤ１７ｃとを連結させた状態とし、第２同期噛合機構Ｓ２を、例えば、例えば第２主入力軸２２と２速ギヤ２５ａとを連結した状態とすることで確立される。エンジン２により走行する場合には、第１クラッチＣ１をＯＮ状態とする。この後進段では、エンジン２から出力される動力が、第１主入力軸１４、ギヤ列１８、リバースギヤ１７ｃ、リバース軸１６、ギヤ列２０、中間軸１９、ギヤ列２３、第２主入力軸２２、ギヤ列２７、及び出力軸２６等を介して駆動輪４に伝達される。

なお、エンジン２を駆動させると共に電動機３を駆動させれば、後進段での電動機３によるアシスト走行を行うこともできる。更に、第１クラッチＣ１をＯＦＦ状態とすることで、ＥＶ走行を行うこともできる。後進段で減速回生運転を行うことができる。

次に、ＥＣＵ８の詳細について、図２に基づいて説明する。ＥＣＵ８の制御処理により実現される機能として、エンジン２の動作を図示しないスロットル弁用のアクチュエータ等エンジン制御用のアクチュエータを介して制御する機能、後述する各種クラッチや各種同期装置のスリーブの動作を図示しないアクチュエータ又は駆動回路を介して制御する機能、車速やエンジン２の回転数等から駆動輪４に要求される動力を設定する動力設定部９からの信号を受け、その要求動力や走行状態に応じて各構成要素を制御する機能等を制御する。

また、ＥＣＵ８は、ＰＤＵ６を介してコイル３ｂａに流れる電流を制御することによって、電動機３がロータ３ａから出力する動力（トルク）を調整する。この場合、ＰＤＵ６を制御することによって、電動機３は、バッテリ７から供給される電力でロータ３ａに力行トルクを発生する力行運転を行い、モータとして機能する。すなわち、ステータ３ｂに供給された電力が、ロータ３ａにより動力に変換されて出力される。

また、ＰＤＵ６を制御することで、電動機３は、ロータ３ａに与えられる回転エネルギによって発電して、バッテリ７を充電しつつ、ロータ３ａに回生トルクを発生する回生運転を行う。つまり、電動機３はジェネレータとしても機能する。すなわち、ロータ３ａに入力された動力が、ステータ３ｂで電力に変換される。

また、ＥＣＵ８は、各種センサ５０と接続されており、これにより接続されているギヤ群の情報、電動機から出力される動力の情報等の各種情報を得ることができる。各種センサには、エンジン回転数センサ５１、各スリーブ位置センサ５２、アクセル開度センサ５３、ストロークセンサ５４、車速センサ５５、温度センサ５６、電圧センサ５７、トルクセンサ５８が含まれる。

エンジン回転数センサ５１は、エンジン２の回転数を検出するセンサであり、実際には駆動力入力軸２ａの回転数を検出している。また、各スリーブ位置センサ５２は、後述するシフトフォークの位置を検出するセンサであり、各シフトフォークに対応して設けられている。したがって、後述する同期噛合機構Ｓ１、Ｓ２、ＳＬの位置は、各同期噛合機構に対応するシフトフォークの位置を検出することにより求めることができる。

また、アクセル開度センサ５３は、アクセル開度を検出するセンサである。また、各ストロークセンサ５４は、第１クラッチと第２クラッチとにそれぞれ対応して設けられている。第１クラッチＣ１に対応するストロークセンサ５４ａは、駆動力入力軸２ａと第１主入力軸１４との係合の可否を検出するセンサである。第２クラッチＣ２に対応するストロークセンサ５４ｂは、駆動力入力軸２ａと第１副入力軸１５との係合の可否を検出するセンサである。

また、車速センサ５５は、車速を検出するセンサである。また、温度センサ５６は、ＰＤＵ６及びロータ３ａの温度を測定するセンサである。また、電圧センサ５７は、バッテリ７の電圧を測定するセンサであり、バッテリ７の電圧から充電量を検出することが可能である。また、トルクセンサ５８は、エンジン２や電動機３からの動力を検出するセンサである。

次に、ＥＣＵ８の制御処理を、図３〜図７を参照してより詳細に説明する。図３、４はＥＣＵ８のエンジン始動時における全体的処理を示すフローチャート、図５は要求トルクが検出されたトルクから求められた所定のトルクと比較して大きい場合の処理を示すフローチャート、図６は回転体３ａの回転運動に対する動力伝達を解除する場合の処理を示すフローチャート、図７は図３、４のフローチャートの処理に関するタイミングチャートである。

まず、図３に基づいて、ＥＣＵ８の制御処理を説明する。本実施形態の車両は、走行開始時では、バッテリ７に蓄えられている電力に基づいて走行している（ＥＶ走行）。この、バッテリ７に蓄えられている電力に基づく走行が、電動走行手段に該当する。

このとき、電動機３（モータ）の出力が所定値Ｍｔ以下か否かが判断される（ステップＳ１１）。モータ出力は、トルクセンサ５８により検出される。また、所定値Ｍｔは、バッテリ７の充電量等に基づいて、実験的に求められる。

動力検出手段により検出された電動機３の動力が所定値Ｍｔよりも大きいときは、ステップＳ１１で「ＮＯ」と判断される。このときは、電動機３を駆動させるためのバッテリ７の充電量が十分にあると判断される。そのため、ＥＶ走行が継続して実行されて、このフローチャートに基づく制御が終了される。一方、電動機３の動力が所定値Ｍｔ以下のときは、ステップＳ１１で「ＹＥＳ」と判断される。

このときは、電動機３を駆動させるためのバッテリ７の充電量が少ないか、ＰＤＵ６の温度上昇のため、ＥＣＵ８は電動機３の出力が不十分であると判断する。このときは、ＥＣＵ８は、エンジン２からの動力により車両を走行させる制御へと移行する。なお、ＥＣＵ８がトルクセンサ５８に基づいて駆動力入力軸２ａの回転数を検出する手段を回転数検出手段とする。

次に、回転数検出手段により検出される駆動力入力軸２ａの回転数が所定値よりも大きいか否かが判断される（ステップＳ１２）。駆動力入力軸２ａの回転数が所定値Ｎｓよりも大きいときは、ステップＳ１２で「ＹＥＳ」と判断される。このときは、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとを第１クラッチＣ１を介して接続することにより、電動機３の動力を用いた駆動力入力軸２ａの回転が可能となる。そのため、この駆動力入力軸２ａの回転に基づいてエンジン２を始動させることが可能である。

したがって、通常のインテグレーテッド・モータ・アシスト（ＩＭＡ）に基づいてエンジン２が始動して、このフローチャートに基づく制御を終了する（ステップＳ１９）。なお、ＥＣＵ８がエンジン回転数センサ５１に基づいて駆動力入力軸２ａの回転数を検出する手段を回転数検出手段とする。

また、駆動力入力軸２ａの回転数が所定値Ｎｓ以下のときは、ステップＳ１２で「ＮＯ」と判断される。このときは、エンジン２の始動に用いるために駆動力入力軸２ａの回転速度を増加させる必要が生じ、必要なバッテリ７の容量が多くなる。そのため、車両の走行に電動機３からの動力を使用すると、エンジン２の始動に用いるために必要なバッテリ７の容量不足を生じる可能性がある。そのため、以下のステップによる制御で、エンジン２の始動に用いるために必要な電動機３の動力を確保する。

次に、ＥＣＵ８は、ロータ３ａへの通電を停止して、ロータ３ａの回転を停止する制御を実行する（ステップＳ１３）。これにより、電動機３から第１主入力軸１４への動力の伝達が解除されて、後述するステップＳ１４に示すリングギヤ１３ｒとハウジング３３との係合の解除が可能となる。

次に、ＥＣＵ８は、遊星歯車機構１３のリングギヤ１３ｒとハウジング３３との係合を解除する（ステップＳ１４）。具体的には、このステップＳ１４では、第３同期噛合機構ＳＬを移動させることにより、リングギヤ１３ｒとハウジング第３同期噛合機構ＳＬにより、リングギヤ１３ｒを不動部であるハウジング３３に対して非固定状態とする。これにより、キャリア１３ｃが空転し、電動機３と被駆動部である駆動輪４との接続が絶たれる。

次に、ＥＣＵ８は、第１クラッチＣ１を係合する制御を実行する（ステップＳ１５）。これにより、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとが係合されて、第１主入力軸１４からエンジン２へのトルク伝達が可能となる。第１クラッチＣ１が本発明における第１係合手段に該当する。

次に、ＥＣＵ８は、電動機３の動力を用いてエンジン２を始動すると共に、第２クラッチＣ２を半クラッチとして係合する制御を実行する（ステップＳ１６）。したがって、電動機３の動力を用いたエンジン２の始動は、電動機３をいわゆるスタータとして用いたものである。第２クラッチＣ２が本発明における第２係合手段に該当する。

また、ステップＳ１６においては、第１同期噛合機構Ｓ１がニュートラル位置にあるため、第１主入力軸１４と第２副入力軸２４との係合は解放されている。また、ステップＳ１６では、第２同期噛合機構Ｓ２が噛合されているため、第２主入力軸２２と第３副入力軸２５とは一体回転をするよう係合されている。そのため、エンジン２の始動時において、駆動力入力軸２ａのトルクは第２主入力軸２２を介して出力軸２６に伝達される。

以上のように、ステップＳ１５に示されている第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとの係合と、ステップＳ１６に示されている電動機３の動力を用いたエンジン２の始動とにより、内燃機関であるエンジン２の始動の際に電動機３からエンジン２への動力伝達が可能となる。

次に、ＥＣＵ８は、電動機３によるエンジン２の始動を終了する（ステップＳ１７）。これは、エンジン２が始動したため、電動機３がスタータとしての役割を終えたことによるものである。

次に、ＥＣＵ８は、第１クラッチＣ１の係合を解除する制御を実行する（ステップＳ１８）。この制御により、駆動力入力軸２ａと第１主入力軸１４との係合が解除される。このとき、第２主入力軸２２と第３副入力軸２５とは一体回転をするよう係合されているため、車両はエンジン２からの動力により、２段速若しくは４段速で走行する。

次に、ＥＣＵ８は、バッテリ７の充電量が所定値ＳＯＣｘ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１１０）。バッテリ７の充電量が所定値ＳＯＣｘ以上であるときは、ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」と判断される。このときは、ＥＣＵ８は、エンジン２からの動力に基づいて車両を走行させる制御を、リングギヤ１３ｒを不動部であるハウジング３３に対する非固定状態で実行する。

一方、バッテリ７の充電量が所定値ＳＯＣｘに達していないときは、ステップＳ１１０で「ＮＯ」と判断される。このときは、バッテリ７の充電量を確保するために、回生電力の発生効率を向上させるための制御が実行される。

次に、ＥＣＵ８は、リングギヤ１３ｒとハウジング３３とを係合することにより、リングギヤを固定する制御を実行する（ステップＳ１１１）。具体的には、このステップＳ１９では、第３同期噛合機構ＳＬを移動させることにより、リングギヤ１３ｒを不動部であるハウジング３３に対して固定状態とする。

このとき、第１同期噛合機構Ｓ１はニュートラル状態であり、第１主入力軸１４と第２副入力軸２４との係合は解除されている。また、第２同期噛合機構Ｓ２は、第２主入力軸２２と第３副入力軸２５とを係合している。

したがって、エンジン２からの動力は、第１主入力軸１４を経由せずに、第２主入力軸２２を経由して出力軸２６に伝達されるため、エンジン２による走行中に１段速へのギヤ段となるように第３同期噛合機構ＳＬを移動させることができる。この第３同期噛合機構ＳＬの移動が、プレシフトに該当する。

次に、図５を用いて、エンジン２からの動力若しくは電動機３からの動力もしくはエンジン２と電動機３との両方の動力を用いた走行時において、スロットル開度や車速等の走行状態から算出される要求トルクがトルクセンサ５８により検出されるトルクと比較して大きく、２速段での走行ではトルクが不足する場合の制御について、説明する。

ＥＣＵ８は、エンジン回転数やスロットル開度等の走行状態を検出することにより算出される要求トルクが、所定値Ｔｃ以上か否かを判断する（ステップＳ２１）。所定値Ｔｃは、変速比やスロットル開度等の走行状態に応じて変動する値であり、マップに基づいて定まる。この要求トルクが所定値Ｔｃよりも小さいときは、ステップＳ２１で「ＮＯ」と判断される。

このときは、ＥＣＵ８は、車両の走行状態から算出される要求トルクと検出されるトルクとを比較して要求トルクが足りていると判断する。そのため、変速段を下げることにより変速比を大きくして、出力トルクを増大させる制御は実行されず、この制御は終了する。

一方、この要求トルクが所定値Ｔｃ以上のときは、ステップＳ２１で「ＹＥＳ」と判断される。このときは、ＥＣＵ８は、車両の走行状態から算出される要求トルクと検出されるトルクとを比較して要求トルクが不足していると判断する。そのため、出力トルクを増大させるための制御として、以下の制御（ステップＳ２２、Ｓ２３）を実行する。

ＥＣＵ８は、２段速を構成しているギヤ列２７と第２主入力軸２２との係合を解除する制御が実行される（ステップＳ２２）。具体的には、第２主入力軸２２と第３副入力軸２５とを係合する第２同期噛合機構Ｓ２をニュートラルとする制御が実行される。したがって、この制御により、エンジン２から出力されるトルクは、第２主入力軸２２を経由して出力軸２６に伝達されることはない。

次に、ＥＣＵ８は、１段速を構成している第３同期噛合機構ＳＬを移動させて、リングギヤ１３ｒとハウジング３３とを係合させる制御を実行する（ステップＳ２３）。これにより、リングギヤ１３ｒは、第３同期噛合機構ＳＬにより、不動部であるハウジング３３に対して固定する状態となる。このとき、第１主入力軸１４に入力されているトルクは、キャリア１３ｃと接続されている第２副入力軸２４とギヤ列２９を介して出力軸２６に伝達される。

また、遊星歯車機構１３のリングギヤ１３ｒが固定され、サンギヤ１３ｓがトルクの入力側、ピニオンギヤ１３ｐがトルクの出力側を構成するため、第２副入力軸２４の回転速度は、第１主入力軸１４の回転速度よりも遅くなる。そのため、変速比は大きくなり、より大きなトルクを出力軸２６に伝達させることが可能となる。そして、１段速への変速が実行されることにより、この制御が終了する。

次に、図６を用いて、ＰＤＵ６の温度が高い場合の制御について説明する。本制御は、偶数段（２段速又は４段速）で走行している際において、ＰＤＵ６の温度が高い場合に、ロータ３ａの回転速度を減少させ、あるいは回転運動を停止させることにより、ＰＤＵ６の温度を下げる制御である。

まず、偶数段での走行時、すなわち第２主入力軸２２と第３副入力軸２５とが第２同期噛合機構Ｓ２によって係合されている時に、ＥＣＵ８はＰＤＵ６の温度が所定値Ｔｉ以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。ＰＤＵ６の温度が所定値Ｔｉよりも低いときは、ステップＳ３１において、「ＮＯ」と判断される。このときは、ＰＤＵ６の温度を下げるための特別な制御は実行されず、このフローチャートにもとづく制御が終了する。また、ＰＤＵ６の温度が所定値Ｔｉ以上であるときは、ＥＣＵ８は、ステップＳ３１において「ＹＥＳ」と判断して、次のステップＳ３２に移行する。

次に、ＥＣＵ８は、第１同期噛合機構Ｓ１がニュートラルの位置に移動する制御を実行する（ステップＳ３２）。これにより、第１主入力軸１４と第２副入力軸２４との係合の解除が実行される。このため、第１副入力軸１５からギヤ列２３、第２主入力軸２２、第３副入力軸２５、出力軸２６、第２副入力軸２４、第１主入力軸１４を介して、ロータ３ａに伝達される回転運動が解除される。したがって、ロータ３ａは、第１主入力軸１４の慣性による回転運動に基づいて回転運動をするため、ロータ３ａの回転速度が減少し、あるいは回転運動が停止する。

次に、図７に示したタイミングチャートを参照して、電動機３からの動力により車両を走行させる電動走行手段からエンジン２からの動力による車両を走行させる内燃機関走行手段への移行について説明する。

図７の一番上には、縦軸を電動機３から第１主入力軸１４に伝達されるトルクとし、横軸を時間として、電動機３から第１主入力軸１４に伝達されるトルクの推移が示されている。モータトルクのＯＮは電動機３からのトルクが第１主入力軸に伝達されている状態を示し、モータトルクのＯＦＦは電動機３からのトルクが第１主入力軸に伝達されていない状態を示している。

図７の上から２番目には、縦軸を第３同期噛合機構ＳＬによる係合の有無とし、横軸を時間として、リングギヤ１３ｒとハウジング３３との係合の推移が示されている。第３同期噛合機構ＳＬのＯＮは、リングギヤ１３ｒが第３同期噛合機構ＳＬによりハウジング３３に対して固定している状態を示す。第３同期噛合機構ＳＬのＯＦＦは、第３同期噛合機構ＳＬがニュートラルであるため、リングギヤ１３ｒがハウジング３３に対して非固定である状態を示す。

図７の上から３番目には、縦軸を第１クラッチＣ１による係合の有無とし、横軸を時間として、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとの係合の推移が示されている。第１クラッチＣ１のＯＮの場合には、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとが係合して一体回転可能となる状態を示す。また、第１クラッチＣ１のＯＦＦは、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとの係合が解放されている状態を示している。このため、第１クラッチＣ１のＯＦＦの場合には、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとは一体回転をすることなく各々回転運動をする。

図７の上から４番目には、縦軸をエンジン回転数とし、横軸を時間として、エンジン回転数の推移が示されている。

図７の一番下には、縦軸を第２クラッチＣ２による係合の有無とし、横軸を時間として、第１副入力軸１５と駆動力入力軸２ａとの係合の推移が示されている。第２クラッチＣ２のＯＦＦは、第２クラッチＣ２駆動力入力軸２ａから解放されている状態を示している。このため、第２クラッチＣ２のＯＦＦの場合には、第１副入力軸１５と駆動力入力軸２ａとは一体回転をすることなく各々回転運動をする。

また、第２クラッチＣ２がＯＮとＯＦＦの間にある場合は、第２クラッチＣ２が半クラッチである状態を示している。このため、第２クラッチＣ２がＯＮとＯＦＦの間にある場合は、第１副入力軸１５と駆動力入力軸２ａとは同期作用により連れ回り回転を行う。

図７の時刻ｔ０から時刻ｔ１は、電動機３からの動力により車両を走行させる電動走行手段に基づく走行時を示している。このときは、電動機３から第１主入力軸１４にトルクが伝達されており、モータトルクは「ＯＮ」で示される。また、時刻ｔ０から時刻ｔ１は１段速での走行を示しているため、第３同期噛合機構ＳＬによってリングギヤ１３ｒがハウジング３３に固着されている。

また、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２は共に係合されていないため、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２は「ＯＦＦ」で示される。また、時刻ｔ０から時刻ｔ１では、エンジン２は始動していないため、エンジン回転数Ｎｅは０となる。

次に、時刻ｔ１から時刻ｔ６では、電動走行手段に基づく１段速での走行から、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２との両方を連結させた状態で内燃機関走行手段へ移行する際の状態が示されている。時刻ｔ１では電動機３からのトルクが第１主入力軸１４に伝達されて「ＯＮ」とされているが、時刻ｔ２になるにしたがって電動機３から第１主入力軸１４に伝達されるトルクが減少し、時刻ｔ２で電動機３から第１主入力軸１４に伝達されるトルクが０となり「ＯＦＦ」とされる。

時刻ｔ２では、第３同期噛合機構ＳＬによってリングギヤ１３ｒがハウジング３３に固着されており、「ＯＮ」となっている。この第３同期噛合機構ＳＬは、時刻ｔ３になるにつれて、リングギヤ１３ｒがハウジング３３に対して非固着状態となるように移動し、リングギヤ１３ｒがハウジング３３に対して非固着状態を構成するときに「ＯＦＦ」となっている。

時刻ｔ３から時刻ｔ４では、第１クラッチＣ１が制御される。時刻ｔ３の時点では、１速段の状態から第３同期噛合機構ＳＬが抜かれた状態であり、第１主入力軸１４と第２主入力軸２２は１速段から５速段のいずれとも接続していない。時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、ＥＣＵ８は第１クラッチＣ１を移動させる制御を実行する。時刻ｔ４の時には、第１クラッチＣ１の移動により、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとが係合する。このとき、第１クラッチＣ１は「ＯＮ」として示される。

時刻ｔ４から時刻ｔ６では、第１主入力軸１４の回転により生じるトルクを駆動力入力軸２ａを介してエンジン２に伝達させて、エンジン２を始動させる制御が実行されている。時刻ｔ４では、エンジン２を始動させるための駆動力入力軸２ａを回転させるために、電動機３からのトルクが駆動力入力軸２ａに伝達されている。このトルクの伝達がモータトルクの「ＯＮ」として示されている。電動機３から駆動力入力軸２ａへのトルク伝達は、エンジン２の始動が完了する時刻ｔ６まで実行される。エンジン２の始動は、エンジン回転数Ｎｅが一定の値に達したときに完了する。

時刻ｔ４から時刻ｔ６においては、第１クラッチＣ１は「ＯＮ」であり、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとが一体回転可能に噛合されている。また、時刻ｔ４から時刻ｔ６においては、第２クラッチＣ２は「ＯＦＦ」から「ＯＮ」と「ＯＦＦ」との間に移行する。すなわち、時刻ｔ４においては、第２クラッチはニュートラル状態であるため、第１副入力軸１５と駆動力入力軸２ａとの同期はない。

また、時刻ｔ６においては、第１副入力軸１５と駆動力入力軸２ａとは第２クラッチＣ２により係合されているが、一体回転可能に噛合されていない。そのため、第１副入力軸１５と駆動力入力軸２ａとは回転速度の異なる連れ周り回転を可能とするように第２クラッチＣ２を介して係合されている。したがって、時刻ｔ４から時刻ｔ６では、エンジン２からのトルクは第２主入力軸２２を経由して出力軸２６に伝達される。そして、時刻ｔ６で、エンジン２を始動するための制御が終了する。

時刻ｔ６以降では、エンジン２の始動後、所定の変速段のもと走行するための制御が行われる。時刻ｔ６から時刻ｔ７では、第１クラッチＣ１を抜いてニュートラルとする制御が実行される。そして、時刻ｔ６では第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとが係合しているが、時刻の経過と共に第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとの係合が解除され、時刻ｔ７で第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとの係合が解除されて「ＯＦＦ」となる。

したがって、時刻ｔ７では、第１副入力軸１５と駆動力入力軸２ａとが第２クラッチＣ２を介して連れ周り回転可能に係合されていると共に、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとの係合が解除されており、リングギヤ１３ｒがハウジング３３に対して非固着状態を構成している。

第１クラッチＣ１の「ＯＦＦ」のタイミングに応じて、第３同期噛合機構ＳＬの係合が開始される。第３同期噛合機構ＳＬの係合は、時刻ｔ８になるにつれて、リングギヤ１３ｒがハウジング３３に対して固着状態となるように移動し、リングギヤ１３ｒがハウジング３３に対して固着状態を構成するときに「ＯＮ」となる。

時刻ｔ８から時刻ｔ９の間では、第１クラッチＣ１は「ＯＦＦ」から「ＯＮ」と「ＯＦＦ」との間に移行する。すなわち、時刻ｔ８においては、第１クラッチＣ１は解放されているため、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとの同期はない。また、時刻ｔ９においては、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとは第１クラッチＣ１により半クラッチとして係合されている。そのため、第１主入力軸１４と駆動力入力軸２ａとは連れ周り回転を可能とするように第１クラッチＣ１を介して係合されている。

なお、本実施の形態は、前進５段後進１段の変速を確保しているが、この変速段に限らず、複数の入力軸に変速用のギヤ列が設けられているものに変形することが可能である。

また、本実施の形態は、動力合成機構をシングルピニオン型の遊星歯車装置による機構として説明したが、ダブルピニオン型の遊星歯車装置であっても良い。

なお、特許文献１に記載されたハイブリッド車両の駆動制御装置において、電動機からの駆動力によって車両を発進させた場合には、電動機からの動力に基づく走行（以下、「ＥＶ走行」という）から、エンジンからの動力に基づく走行（以下、「エンジン走行」という）に切り替える制御が必要となる。その際、ＥＶ走行を可能にする電動機と、エンジンを始動させるスタータとしての電動機とが異なる（別個に設けられている）ときは、両方の電動機を駆動させることにより、ＥＶ走行をしながらエンジンを始動させることが可能である。

しかしながら、ＥＶ走行を可能にする電動機と、エンジンを始動させるスタータとしての電動機とが同じ（共通の）電動機であるときは、この電動機をＥＶ走行とスタータとの両方について、同時に使用することができない。したがって、ＥＶ走行としての電動機の使用とスタータとしての電動機の使用とを切り替えるために、動力伝達経路を切り替える制御が行われる。

動力伝達経路の切り替えを電動機の出力が不足している場合に実行したときは、エンジン走行に切り替わる前にＥＶ走行が不能となる可能性がある。そのため、電動機の出力が不足している場合には、ＥＶ走行からエンジン走行への切り替え時間を短縮する必要がある。

そこで、ＥＶ走行からエンジン走行への切り替え時間を短縮できるハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することが目的となる場合もある。

この目的を達する場合の第１の態様は、駆動源として内燃機関及び電動機とを有し、該電動機又は内燃機関から被駆動部への動力伝達及び該電動機と内燃機関との動力伝達を断続可能とする制御手段とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記電動機から前記被駆動部への動力を検出する動力検出手段とを有し、前記制御手段は、前記動力検出手段により検出された動力が所定の動力よりも小さく、かつ前記回転数検出手段により検出された回転数が所定の回転数よりも低いときに、前記電動機と前記被駆動部との接続を断つと共に、前記内燃機関の始動の際に前記電動機から内燃機関への動力伝達を可能とし、かつ前記内燃機関から前記被駆動部への動力伝達を可能とすることを特徴とする。

これによれば、内燃機関を停止した状態で車両を走行させる場合において、検出される電動機の動力が所定値以下のときは、電動機と被駆動部との接続が断たれ、これにより動力伝達が解除される。そして、この電動機の動力が内燃機関に伝達されて、内燃機関が始動する。このとき内燃機関の回転数が所定の回転数より低いと、電動機の動力伝達に基づくＥＶ走行から内燃機関の動力によるエンジン走行への切り替えがなされる前に電動機の動力が不足する可能性がある。

そこで、内燃機関から被駆動部への動力伝達に基づく走行を行いながら、電動機からの動力に基づいて内燃機関を始動させる。これにより、電動機からの動力によるＥＶ走行からエンジン走行への切り替え時間を短縮できると共に、電動機からの動力が不足している場合でもＥＶ走行からエンジン走行への切り替えを可能にしている。また、この切り替え時間を短縮することにより、所定の変速段による走行に早く移行することができ、ドライバビリティが向上する。

また、上記目的を達する場合の第２の態様は、駆動源として内燃機関及び電動機とを有し、該電動機又は内燃機関から被駆動部への動力伝達及び該電動機と内燃機関との動力伝達を断続可能とする制御手段とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記電動機から前記被駆動部に伝達される動力を検出する動力検出手段とを有し、前記制御手段は、前記動力検出手段により検出された動力が所定動力よりも小さく、かつ該回転数検出手段により検出された回転数が所定の回転数よりも高いときに、前記電動機から前記被駆動部への動力伝達を可能とし、かつ前記電動機の動力により前記内燃機関を始動させることを特徴とする。

この場合、内燃機関を停止した状態で車両を走行させる場合において、電動機から被駆動部に伝達される動力は所定値よりも小さいが、内燃機関の回転数は所定の回転数以上である。そのため、内燃機関による走行への切り替えをスムーズにすることができる。

また、上記目的を達する場合の第３の態様は、上記第１の態様において、前記電動機と前記内燃機関との動力伝達を断続可能とする第１係合手段と、前記内燃機関と前記被駆動部との動力伝達を断続可能とする第２係合手段とを備え、前記制御手段は、前記第１係合手段と前記第２係合手段の両方を接続することを特徴とする。

この場合、第１係合手段と第２係合手段との両方を接続するため、ＥＶ走行からエンジン走行への切り替えの際に、内燃機関から被駆動軸に動力を伝達させることができる。そのため、この切り替え時間を短縮することが可能となり、所定の変速段による走行に早く移行することができ、ドライバビリティが向上する。

また、上記目的を達する場合の第４の態様は、上記第１〜第３の態様において、前記電動機の駆動により生じる回生電力を充電可能なバッテリを有し、前記制御手段は、前記バッテリの充電量が前記内燃機関の始動している状態で所定量以下の場合に、前記内燃機関の回転数と前記被駆動部の回転数の比を最大にすることが望ましい。

この場合、電動機による走行から内燃機関による走行への切り替え時に、バッテリの充電量が少ないときには、内燃機関の回転数と被駆動部の回転数の比を最大とすることにより、回生電力の発生効率を向上させることができる。そのため、バッテリの充電効率が向上する。

また、上記目的を達する場合の第５の態様は、上記第１〜第４の態様において、前記制御手段は、前記動力検出手段により検出される動力が車両の状態から推定される動力よりも小さいときは、前記内燃機関の回転数と前記被駆動部の回転数の比を最大とすることが望ましい。

この場合、エンジン走行の際に検出された動力が車両の状態から推定される動力よりも小さいときは、内燃機関から被駆動部に伝達されている動力が不足していると考えられる。そのため、内燃機関から被駆動部に伝達される動力を増大させるために、電動機の回転数と被駆動部の回転数の比を最大とする制御を実行する。これにより、被駆動部に出力される動力を増大させて、必要な動力を得ることができる。

また、上記目的を達する場合の第６の態様は、上記第１〜第５の態様において、前記電動機を駆動するインバータを有し、前記インバータの温度が所定の温度以上のときに前記電動機と前記被駆動部との接続を絶つことが望ましい。

この場合、電動機と被駆動部との接続を切断することにより、被駆動部から電動機への動力伝達がなされなくなる。そのため、インバータの温度が所定の温度以上のときには電動機への動力の伝達を絶つため、インバータへの負荷が減少する。

１…動力伝達装置、２…エンジン（内燃機関）、２ａ…駆動力入力軸（入力軸）、３…電動機（モータ）、３ａ…ロータ（回転体）、３ｂ…ステータ（固定子）、３ｂａ…コイル、４…駆動輪（被駆動部）、５…補機、６…ＰＤＵ、７…バッテリ、８…ＥＣＵ（制御手段、回転数検出手段、動力検出手段）、９…動力設定部、１０…各種センサ、１２…冷却部、１３…動力合成機構、１３ｃ…キャリア（第３回転要素）、１３ｐ…プラネタリギヤ、１３ｒ…リングギヤ（第２回転要素）、１３ｓ…サンギヤ（第１回転要素）、１４…第１主入力軸、１４ａ、１６ａ、１７ａ、１９ａ、２６ａ、２６ｂ…ギヤ、１５…第１副入力軸、１６…リバース軸、１７…リバースギヤ軸、１８、２０、２１、２３、２７、２８、２９、３０…ギヤ列、１９…中間軸、２２…第２主入力軸、２４…第２副入力軸、２４ａ…３速ギヤ、２４ｂ…５速ギヤ、２５…第３副入力軸、２５ａ…２速ギヤ、２５ｂ…４速ギヤ、２６…出力軸、２６ｃ…ファイナルギヤ、３１…差動歯車ユニット、３２…車軸、３３…ハウジング、３４…ベルト機構、３５…補機用クラッチ、４１…ＣＰＵ、４２…メモリ、５１…エンジン回転数センサ、５２…各スリーブ位置センサ、５３…アクセル開度センサ、５４…ストロークセンサ、５５…車速センサ、５６…温度センサ、５７…電圧センサ、５８…トルクセンサ、Ｃ１…第１クラッチ、Ｃ２…第２クラッチ、Ｓ１…第１同期噛合機構、Ｓ２…第２同期噛合機構、ＳＬ…第３同期噛合機構、Ｓ１ａ、Ｓ２ａ…スリーブ。

Claims (10)

1. 機関出力軸から機械的動力を出力する内燃機関と、
   発電して車両を制動可能な電動機と、
   前記機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を、当該電動機と係合する第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して駆動輪に向けて伝達可能な第１変速機構と、
   前記機関出力軸からの機械的動力を、第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して前記駆動輪に向けて伝達可能な第２変速機構と、
   前記第１変速機構と前記第２変速機構に設けられた変速ギヤの両方に噛合する従動ギヤと前記駆動輪に連結される出力ギヤとを有する出力軸と、
   前記機関出力軸と前記第１入力軸とを係合可能な第１クラッチと、
   前記機関出力軸と前記第２入力軸とを係合可能な第２クラッチと、
   前記第１変速機構には、前記内燃機関からの動力と前記電動機からの動力を合成可能であり、第１〜第３回転要素が互いに作動回転できるように構成された動力合成機構が連結されており、
   前記第２入力軸は、前記動力合成機構を介さずに動力を前記駆動輪に伝達可能であり、
   前記第１クラッチ及び前記第２クラッチの係合状態及び解放状態と、前記第１変速機構及び前記第２変速機構における変速段の選択と、前記内燃機関及び前記電動機の作動を制御可能な制御手段とを備え、
   前記第１クラッチと前記第２クラッチを半クラッチで接続して前記駆動輪に伝達されるトルクを調整しながら走行可能であるハイブリッド車両であって、
   前記制御手段は、前記電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、前記第１変速機構をニュートラルにすることを特徴とするハイブリッド車両。
2. 機関出力軸から機械的動力を出力する内燃機関と、
   発電して車両を制動可能な電動機と、
   前記機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を、当該電動機と係合する第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して駆動輪に向けて伝達可能な第１変速機構と、
   前記機関出力軸からの機械的動力を、第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して前記駆動輪に向けて伝達可能な第２変速機構と、
   前記第１変速機構と前記第２変速機構に設けられた変速ギヤの両方に噛合する従動ギヤと前記駆動輪に連結される出力ギヤとを有する出力軸と、
   前記機関出力軸と前記第１入力軸とを係合可能な第１クラッチと、
   前記機関出力軸と前記第２入力軸とを係合可能な第２クラッチと、
   前記第１変速機構には、前記内燃機関からの動力と前記電動機からの動力を合成可能であり、第１〜第３回転要素が互いに作動回転できるように構成された動力合成機構が連結されており、
   前記第２入力軸は、前記動力合成機構を介さずに動力を前記駆動輪に伝達可能であり、
   前記第１クラッチ及び前記第２クラッチの係合状態及び解放状態と、前記第１変速機構及び前記第２変速機構における変速段の選択と、前記内燃機関及び前記電動機の作動を制御可能な制御手段とを備え、
   前記第１クラッチと前記第２クラッチを半クラッチで接続して前記駆動輪に伝達されるトルクを調整しながら走行可能であるハイブリッド車両であって、
   前記制御手段は、前記電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、前記電動機の回転数を抑制することを特徴とするハイブリッド車両。
3. 機関出力軸から機械的動力を出力する内燃機関と、
   発電して車両を制動可能な電動機と、
   前記機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を、当該電動機と係合する第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して駆動輪に向けて伝達可能な第１変速機構と、
   前記機関出力軸からの機械的動力を、第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して前記駆動輪に向けて伝達可能な第２変速機構と、
   前記第１変速機構と前記第２変速機構に設けられた変速ギヤの両方に噛合する従動ギヤと前記駆動輪に連結される出力ギヤとを有する出力軸と、
   前記機関出力軸と前記第１入力軸とを係合可能な第１クラッチと、
   前記機関出力軸と前記第２入力軸とを係合可能な第２クラッチと、
   前記第１変速機構には、前記内燃機関からの動力と前記電動機からの動力を合成可能であり、第１〜第３回転要素が互いに作動回転できるように構成された動力合成機構が連結されており、
   前記第２入力軸は、前記動力合成機構を介さずに動力を前記駆動輪に伝達可能であり、
   前記第１クラッチ及び前記第２クラッチの係合状態及び解放状態と、前記第１変速機構及び前記第２変速機構における変速段の選択と、前記内燃機関及び前記電動機の作動を制御可能な制御手段とを備え、
   前記第１クラッチと前記第２クラッチを半クラッチで接続して前記駆動輪に伝達されるトルクを調整しながら走行可能であるハイブリッド車両であって、
   前記制御手段は、前記電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、前記第１変速機構によって選択される変速段を所定の変速段に固定することを特徴とするハイブリッド車両。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両において、前記温度が所定の範囲外のときとは、前記温度が所定値以上のときであることを特徴とするハイブリッド車両。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両において、前記第２変速機構によって変速段を選択することを特徴とするハイブリッド車両。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記電動機の温度が所定の範囲外にあるときに、前記第１変速機構における変速段の選択を禁止することを特徴とするハイブリッド車両。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両において、前記電動機の駆動により生じる回生電力を充電可能なバッテリを有し、前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定量以下の場合に、前記バッテリの充電量を確保する制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両において、前記電動機の駆動により生じる回生電力を充電可能なバッテリを有し、前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定の範囲外のときに、前記第２変速機構によって変速段を選択することを特徴とするハイブリッド車両。
9. 請求項８に記載のハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定の範囲外のときに、前記第１変速機構によって選択される変速段を固定の変速段にすることを特徴とするハイブリッド車両。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記第２変速機構を介して前記内燃機関から前記駆動輪へ動力を伝達可能とし、且つ前記第１変速機構を介して前記電動機と前記駆動輪との間の動力を伝達可能とすることを特徴とするハイブリッド車両。

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