JP5502546B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載され、無段変速部と有段変速部とを備える動力伝達装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、モータＭＧ１及びＭＧ２から駆動軸に出力されるトルクの総和がゼロから要求トルクＴｒ＊までの範囲内となる条件と、モータＭＧ１及びＭＧ２から入出力される電力の総和がバッテリの耐久性確保や保護のために許可された最大充電電力であるＷｉｎ制限や、バッテリの耐久性確保や保護のために許可された最大放電電力であるＷｏｕｔ制限の範囲内となる条件と、モータＭＧ２のトルクが負の値の許容最大変化量ΔＴから前回のトルク指令Ｔｍ２＊に許容最大変化量ΔＴを加えた値までの範囲内となる条件とを満たす範囲内でトルク制限Ｔｍｌｍｉｎ、Ｔｍｌｍａｘを設定してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に、バッテリの入出力制限Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸に出力するようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する装置が提案されている（特許文献１参照）。

或いは、負荷の放電要求に応じて、バッテリの放電電力制限を一時的に緩和する際に、放電許容電力値が、下限電圧及び最大放電可能電流の乗算に従って予測される、一時的に放電制限を緩和してもバッテリ電圧が下限電圧より低下しない最大放電可能電力に対応して設定される装置が提案されている（特許文献２参照）。

或いは、自動変速部の変速中に、第１電動機の出力及び第２電動機の出力の合計が蓄電装置の予め定められた入出力許容範囲内で、第１電動機の回転を抑制するために、イナーシャキャンセルトルクを発生させて、第１電動機の回転速度を予め定められた回転速度範囲内に収める装置が提案されている（特許文献３参照）。

或いは、第１回転要素が第１電動機に、第２回転要素が伝動軸を介して第２電動機に、第３回転要素がエンジンに連結された差動装置と、該伝動軸に伝達された回転の変速を行う変速機とを備えた装置であって、該変速機の変速に伴ってイナーシャによる回転速度の変動を補償するイナーシャ補償トルクを算出し、該算出されたイナーシャ補償トルクに従って、第１電動機の目標となるトルクを修正する装置が提案されている（特許文献４参照）。

特開２００９−２４８６００号公報 特開２００７−３０６７７１号公報 特開２００９−２２７０９７号公報 特開２００７−１１８６９６号公報

上述の背景技術のような装置では、典型的には、電力収支のバランスをとるように電動機が制御される。しかしながら、変速機の変速等に起因して電力収支のバランスが崩れる可能性がある。すると、蓄電装置（バッテリ）の電力超過が生じ、蓄電装置の耐久性が低下する可能性があるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、蓄電装置の耐久性の低下を抑制することができる動力伝達装置を提案することを課題とする。

本発明の第１の動力伝達装置は、上記課題を解決するために、差動機構を有し、前記差動機構の第１回転要素が第１電動機に連結され、前記差動機構の第２回転要素が内燃機関に連結され、前記差動機構の第３回転要素が第２電動機に連結され、前記第１電動機により前記差動機構の差動状態が制御される電動式差動部と、前記電動式差動部に連結された有段変速部と、前記第１電動機及び前記第２電動機に対し電力を供給可能、且つ前記第１電動機及び前記第２電動機の回生電力により充電可能な蓄電装置と、前記第１電動機及び前記第２電動機と前記蓄電装置との間に介在し、前記第１電動機及び前記第２電動機と前記蓄電装置との間の電力授受を行うと共に、電圧を調整可能な電圧調整手段と、前記電力授受が制限されている際に、前記有段変速部の変速が実行されることに起因して、前記変速中に前記電力授受が前記電力授受に係る制限を超えるときに、前記電圧を変更するように前記電圧調整手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電力授受が制限されている際に、前記変速が実行されることに起因して、前記変速中に前記電力授受が前記制限を超えることを条件に、前記第１電動機及び前記第２電動機の少なくとも一方の出力勾配を変更すると共に、前記変更された出力勾配に応じて、前記電圧を変更するように前記電圧調整手段を制御する。

本発明の第１の動力伝達装置によれば、電動式差動部は、差動機構を有し、該差動機構の第１回転要素（例えば、サンギヤ）が第１電動機に連結され、該差動機構の第２回転要素（例えば、プラネタリキャリア）が内燃機関に連結され、該差動機構の第３回転要素（例えば、リングギヤ）が第２電動機に連結されている。そして、第１電動機により、差動機構の差動状態が制御される。

例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池等である蓄電装置は、第１電動機及び第２電動機に対し電力を供給可能、且つ第１電動機及び第２電動機の回生電力により充電可能である。

例えばインバータ等である電圧調整手段は、第１電動機及び第２電動機と蓄電装置との間に介在し、第１電動機及び第２電動機と蓄電装置との間の電力授受を行うと共に、電圧を調整可能である。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、電力授受が制限されている際に、有段変速部の変速が実行されることに起因して、変速中に電力授受が該電力授受に係る制限を超えることを条件に、電圧を変更するように電圧調整手段を制御する。

「電力授受が制限されている際」とは、例えば、蓄電装置の放電制限時又は充電制限時等を意味する。「電力授受に係る制限」とは、例えば、蓄電装置の放電制限時であれば、放電制限の上限値を意味し、蓄電装置の充電制限時であれば、充電制限の上限値を意味する。「電力授受が、該電力授受に係る制限を超える」とは、例えば、蓄電装置の放電制限時であれば、蓄電装置から出力される電力が放電制限の上限値を超えることを意味し、蓄電装置の充電制限時であれば、蓄電装置に入力される電力が充電制限の上限値を超えることを意味する。

本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、一般に、蓄電装置の電力収支のバランスがとれるように、第１電動機及び第２電動機が夫々制御される。しかしながら、有段変速部の変速に起因して、例えば第２電動機の回転数が比較的早く変化すると、電力収支のバランスが崩れる可能性がある。更に、例えば第２電動機の目標トルク等に起因する昇圧制御又は降圧制御と、有段変速部の変速とが同時期に実施されると、電力収支のバランスがより大きく崩れる可能性がある。すると、蓄電装置から出力される電力が放電制限の上限値を超えたり、蓄電装置に入力される電力が充電制限の上限値を超えたりする可能性がある。この結果、蓄電装置の電圧が所定値以下又は所定値以上となり、蓄電装置の耐久性が低下する可能性がある。

しかるに本発明では、制御手段により、電力授受が制限されている際に、有段変速部の変速が実行されることに起因して、変速中に電力授受が該電力授受に係る制限を超えることを条件に、電圧を変更するように電圧調整手段が制御される。具体的には例えば、制御手段により、昇圧制御又は降圧制御と有段変速部の変速とが同時期に実施されないように、有段変速部の変速よりも前に電圧を変更するように電圧調整手段が制御される。或いは、制御手段により、蓄電装置の電圧が急激に変化しないように、電圧を段階的に変更するように電圧調整手段が制御される。

このため、有段変速部の変速に起因して生じる電圧の変動を抑制することができる。この結果、蓄電装置の電圧が所定値以下又は所定値以上となることを抑制でき、蓄電装置の耐久性の低下を抑制することができる。

本発明の第１の動力伝達装置の一態様では、前記制御手段は、前記蓄電装置の電圧に応じて、前記電圧を変更するように前記電圧調整手段を制御する。

この態様によれば、電圧を適切に昇圧又は降圧することができるので、第１電動機及び第２電動機各々が目標トルクを出力することができる。

本発明の第１の動力伝達装置の他の態様では、前記制御手段は、前記電力授受が制限されている際に、前記変速が実行されることに起因して、前記変速中に前記電力授受が前記制限を超えるときに、前記第１電動機及び前記第２電動機の少なくとも一方の出力勾配を変更すると共に、前記変更された出力勾配に応じて、前記電圧を変更するように前記電圧調整手段を制御する。

この態様によれば、第１電動機及び第２電動機の少なくとも一方の出力が急激に変動することを抑制することができる。加えて、第１電動機及び第２電動機の少なくとも一方の出力変動に起因する電力収支の変動と、電圧調整手段による電圧の変更に起因する電力収支の変動とのタイミングをずらすことができる。

この態様では、先ず、第１電動機及び第２電動機の少なくとも一方の出力勾配を変更することによって電力収支のバランスの維持が図られる。そして、第１電動機及び第２電動機の少なくとも一方の出力勾配を変更しても電力収支のバランスを維持することが困難である場合は、電圧調整手段により電圧を変更することによって電力収支のバランスの維持が図られる。

従って、「変更された出力勾配に応じて、電圧を変更するように電圧調整手段を制御する」とは、例えば、出力勾配の変更によって電力収支のバランスを維持することができる場合は、電圧を変更しないように電圧調整手段が制御され、他方、出力勾配の変更によって電力収支のバランスを維持することが困難な場合は、電力収支のバランスを維持するために電圧を変更するように電圧調整手段が制御されることを意味する。

尚、「出力勾配を変更する」とは、第１電動機及び第２電動機の少なくとも一方の目標（指令）トルクの変化割合を変更することを意味する。具体的には例えば、目標トルクの変動の時定数を変更したり、蓄電装置の電力制限量や電力収支余裕量、車両の負荷等に応じて目標トルクの変化割合を変更したりすればよい。

或いは、本発明の第１の動力伝達装置の他の態様では、前記制御手段は、前記電力授受が制限されている際に、前記変速が実行されることに起因して、前記変速中に前記電力授受が前記制限を超えることを条件に、前記電圧を前記変速前に変更するように前記電圧調整手段を制御する。

この態様によれば、有段変速部の変速前に、電圧調整手段により電圧が変更されるので、有段変速部の変速に起因する第１電動機及び第２電動機各々の回転数変化と、電圧調整手段による電圧の変更とのタイミングをずらすことができる。この結果、電力収支のバランスの急激な変化を抑制することができ、蓄電装置の耐久性の低下を抑制することができる。

本発明の第２の動力伝達装置は、上記課題を解決するために、差動機構を有し、前記差動機構の第１回転要素が第１電動機に連結され、前記差動機構の第２回転要素が内燃機関に連結され、前記差動機構の第３回転要素が第２電動機に連結され、前記第１電動機により前記差動機構の差動状態が制御される電動式差動部と、前記電動式差動部に連結された有段変速部と、前記第１電動機及び前記第２電動機に対し電力を供給可能、且つ前記第１電動機及び前記第２電動機の回生電力により充電可能な蓄電装置と、前記第１電動機及び前記第２電動機と前記蓄電装置との間に介在し、前記第１電動機及び前記第２電動機と前記蓄電装置との間の電力授受を行うと共に、電圧を調整可能な電圧調整手段と、前記電力授受が制限されている際に、前記有段変速部の変速が実行されることに起因して、前記変速中に前記電力授受が前記電力授受に係る制限を超えることを条件に、前記電圧を前記変速前に変更するように前記電圧調整手段を制御する制御手段とを備える。

本発明の第２の動力伝達装置によれば、上述した本発明の第１の動力伝達装置と同様に、蓄電装置の耐久性の低下を抑制することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係る動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。 第１実施形態に係る動力伝達装置の有段変速部が作動される場合における変速作動と、それに用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。 第１実施形態に係る動力伝達装置が作動される場合における各ギヤ段の相対的回転速度を説明する共線図である。 第１実施形態に係る動力伝達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。 車速と出力トルクとをパラメータとする同じ二次元座標に構成された、有段変速部の変速状態の切換判定に用いられる予め記憶された切換線図の一例と、エンジン走行とモータ走行との切換判定に用いられる境界線を有する予め記憶された駆動力源切換線図とを例示する図である。 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。 第１実施形態に係る電子制御装置による変速制御動作の要部を説明するフローチャートである。 図７のフローチャートに示す変速制御動作を説明するタイムチャートである。 第１実施形態の変形例に係る変速制御動作を説明するタイムチャートである。 第２実施形態に係る電子制御装置による変速制御動作の要部を説明するフローチャートである。 バッテリ電力制限値とレート処理時定数との関係を定めるマップの一例である。 図１０のフローチャートに示す変速制御動作を説明するタイムチャートである。

以下、本発明に係る動力伝達装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
本発明に係る動力伝達装置の第１実施形態を、図１乃至図８を参照して説明する。

（動力伝達装置の構成）
先ず、本実施形態に係る動力伝達装置の構成を、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。尚、動力伝達装置は、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。

図１において、動力伝達装置１は、該動力伝達装置１が搭載されるハイブリッド車両の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１４（以降、適宜“ケース１４”と称する）内において共通の軸心上に配設され、主動力源であるエンジン（ＥＮＧ）１０に直接的に、或いは図示しない脈動吸収ダンパ（即ち、振動減衰装置）等を介して間接的に、連結された入力回転部材としての入力軸１０１と、該入力軸１０１に連結された無段変速部２１と、該無段変速部２１及び駆動輪（図示せず）間の動力伝達経路において、無段変速部２１に伝達部材（即ち、伝動軸）１０２を介して直列に連結されている有段変速部２２と、該有段変速部２２の出力を後段へ伝達する出力回転部材としての出力軸１０３とを備えて構成されている。即ち、動力伝達装置１は、直列に設けられた無段変速部２１及び有段変速部２２を備えて構成されている。

動力伝達装置１は、その軸方向寸法が比較的大きいため、例えば車両長手方向に縦置きされるＦＲ（Ｆｒｏｎｔ−ｅｎｇｉｎｅ Ｒｅａｒ−ｄｒｉｖｅ）型車両に好適に用いられる。動力伝達装置１は、エンジン１０から一対の駆動輪に至る動力伝達経路に設けられ、エンジン１０から出力された動力を、該動力伝達経路の一部を構成する差動歯車装置（即ち、終減速機）（図示せず）及び一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪へ伝達する。

エンジン１０は、車両の走行用の主動力源であり、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によって構成される。図１に示すように、動力伝達装置１において、エンジン１０は、無段変速部２１と直結されている。ここで、「直結」とは、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ことを意味し、例えば、上述した脈動吸収ダンパ等を介する連結は「直結」に含まれる。

無段変速部２１は、遊星歯車機構２４、第１電動機Ｍ１及び第２電動機Ｍ２を備えて構成されている。遊星歯車機構２４は、サンギヤＳ０と、ピニオンギヤと、該ピニオンギヤを自転及び公転可能に支持するキャリアＣＡ０と、リングギヤＲ０とを備えて構成されている。

第１電動機Ｍ１は、その回転子が遊星歯車機構２４のサンギヤＳ０と一体的に回転するように設けられている。第２電動機Ｍ２は、その回転子が遊星歯車機構２４のリングギヤＲ０と一体的に回転するように設けられている。第１電動機Ｍ１及び第２電動機Ｍ２各々の固定子は、ケース１４に夫々接続されている。尚、第２電動機Ｍ２は、伝達部材１０２から駆動輪までの間の動力伝達経路を構成する何れの部分に設けられてもよい。

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）機能を少なくとも有する電動機であり、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）機能を少なくとも有する電動機である。第１電動機Ｍ１及び第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ことが望ましい。

無段変速部２１において、キャリアＣＡ０は入力軸１０１、即ちエンジン１０に連結され、サンギヤＳ０は第１電動機Ｍ１に連結され、リングギヤＲ０は伝達部材１０２に連結されている。無段変速部２１では、サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０及びリングギヤＲ０各々が相互に相対回転可能である。このため、エンジン１０の回転数にかかわらず、伝達部材１０２の回転数が連続的に変化する、即ち、無段変速状態となる。

尚、第１電動機Ｍ１及び第２電動機Ｍ２は、インバータ１１を介して、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池等である蓄電装置１２に電気的に接続されている。蓄電装置１２は、第１電動機Ｍ１及び第２電動機Ｍ２に対し電力を供給可能、且つ第１電動機Ｍ１及び第２電動機Ｍ２の回生電力により充電可能である。

尚、本実施形態に係る「エンジン１０」、「インバータ１１」、「無段変速部２１」、「サンギヤＳ０」、「キャリアＣＡ０」及び「リングギヤＲ０」は、夫々、本発明に係る「内燃機関」、「電圧調整手段」、「電動式差動部」、「第１回転要素」、「第２回転要素」及び「第３回転要素」の一例である。

有段変速部２２は、遊星歯車機構２５、２６及び２７を備えて構成されている。遊星歯車機構２５は、サンギヤＳ１と、ピニオンギヤと、該ピニオンギヤを自転及び公転可能に支持するキャリアＣＡ１と、リングギヤＲ１とを備えて構成されている。遊星歯車機構２６は、サンギヤＳ２と、ピニオンギヤと、該ピニオンギヤを自転及び公転可能に支持するキャリアＣＡ２と、リングギヤＲ２とを備えて構成されている。遊星歯車機構２７は、サンギヤＳ３と、ピニオンギヤと、該ピニオンギヤを自転及び公転可能に支持するキャリアＣＡ３と、リングギヤＲ３とを備えて構成されている。

有段変速部２２において、相互に一体的に連結されているサンギヤＳ１及びＳ２は、第１クラッチＣ１を介して伝達部材１０２に選択的に連結されると共に、第１ブレーキＢ１を介してケース１４に選択的に連結される。キャリアＣＡ１は、第２ブレーキＢ２を介してケース１４に選択的に連結される。相互に一体的に連結されているリングギヤＲ１並びにキャリアＣＡ２及びＣＡ３は、出力軸１０３に連結されている。相互に一体的に連結されているリングギヤＲ２及びサンギヤＳ３は、第２クラッチＣ２を介して伝達部材１０２に選択的に連結される。リングギヤＲ３は、第３ブレーキＢ３を介してケース１４に選択的に連結される。

第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２及び第３ブレーキＢ３は、公知の車両用変速機においてよく用いられる係合要素である油圧式摩擦係合装置であって、第１ブレーキＢ１を除いて、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係合装置であるが、第１ブレーキＢ１は回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本又は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により構成され、それらが介挿されている両側の部材を選択的に連結するものである。

以上のように構成された有段変速部２２では、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、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２及び第３ブレーキＢ３が選択的に係合作動されることにより、第１速ギヤ比（即ち、第１変速段）乃至第４変速ギヤ比（即ち、第４変速段）のいずれか、後進ギヤ段（即ち、後進変速段）、或いはニュートラルが選択的に成立され、所定の変速比（即ち、入力軸回転速度／出力軸回転速度）がギヤ段毎に得られるようになっている。

図２に示すように、第１クラッチＣ１及び第３ブレーキＢ３の係合により、変速比が、例えば「３．３５７」である第１変速ギヤ段が成立される。第１クラッチＣ１及び第２ブレーキＢ２の係合により、変速比が、例えば「２．１８０」である第２変速ギヤ段が成立される。第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１の係合により、変速比が、例えば「１．４２４」である第３変速ギヤ段が成立される。第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２の係合により、変速比が、例えば「１．０００」である第４変速ギヤ段が成立される。第１クラッチＣ１及び第３ブレーキＢ３の係合により、変速比が、例えば「３．２０９」であるモータ走行用後進ギヤ段が成立される。第２クラッチＣ２及び第３ブレーキＢ３の係合により、変速比が、例えば「３．２０９」であるエンジン走行用後進ギヤ段が成立される。尚、ニュートラル（Ｎ）状態とする場合には、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２及び第３ブレーキＢ３のいずれも係合されない。

図２において、互いに隣接する各変速段の変速比は、有段変速に理想的とされている等比的に変化させられており、各ギヤ段の変速間の変化割合（即ち、変速比ステップ）がほぼ一定とされている。即ち、第１変速ギヤ段と第２変速ギヤ段との間の変速比ステップは１．５４であり、第２変速ギヤ段と第３変速ギヤ段との間の変速比ステップは１．５３であり、第３変速ギヤ段と第４変速ギヤ段との間の変速比ステップは１．４２である。そして、全体のギヤ幅（即ち、第１変速ギヤ段と第４変速ギヤ段との間の変速比ステップ）は、３．３６と比較的大きな値に設定されている。

図３は、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わすことができる共線図を示している。図３の共線図は、横軸方向において各遊星歯車機構２４、２５、２６及び２７のギヤ比の相対関係を示し、縦軸方向において相対的回転速度を示している。

図３において、２本の横線Ｘ１及びＸ２のうち、横線Ｘ１が回転速度ゼロを示し、横線Ｘ２が回転速度「１．０」即ち、伝達部材１０２の回転速度を示している。他方、８本の縦線は、左側から順に、サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０、リングギヤＲ０、互いに連結されたサンギヤＳ１及びＳ２、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ３、互いに連結されたリングギヤＲ１、キャリアＣＡ２及びＣＡ３、並びに、互いに連結されたサンギヤＳ３及びリングギヤＲ２各々の相対回転速度比を示すものである。

縦線間の間隔は遊星歯車機構２４、２５、２６及び２７のギヤ比に応じて夫々定められている。即ち、図３に示すように、遊星歯車機構２４、２５、２６及び２７毎に、そのサンギヤとキャリアとの間が１．０００とされると、キャリアとリングギヤとの間がρに対応するものとなる。

図３において、遊星歯車機構２４のキャリアＣＡ０が入力軸１０１に連結され、サンギヤＳ０が第１電動機Ｍ１に連結され、リングギヤＲ０が第２電動機Ｍ２に連結されると共に伝達部材１０２に連結される。相互に一体的に連結されている遊星歯車機構２５のサンギヤＳ１及び遊星歯車機構２６のサンギヤＳ２は、第２クラッチＣ２を介して伝達部材１０２に選択的に連結されると共に、第１ブレーキＢ１を介してケース１４に選択的に連結される。遊星歯車機構２５のキャリアＣＡ１は、第２ブレーキＢ２を介してケース１４に選択的に連結される。遊星歯車機構２７のリングギヤＲ３は、第３ブレーキＢ３を介してケース１４に選択的に連結される。相互に一体的に連結されている遊星歯車機構２５のリングギヤＲ１、遊星歯車機構２６のキャリアＣＡ２及び遊星歯車機構２７のキャリアＣＡ３は、出力軸１０３に連結される。相互に一体的に連結されている遊星歯車機構２６のリングギヤＲ２及び遊星歯車機構２７のサンギヤＳ３は、第１クラッチＣ１を介して伝達部材１０２に選択的に連結される。

図４は、本実施形態に係る動力伝達装置１を制御するための制御装置である電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０に入力される信号及びその電子制御装置３０から出力される信号を例示している。電子制御装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及び入出力インターフェース等からな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１０、第１電動機Ｍ１及び第２電動機Ｍ２に関するハイブリッド駆動制御、有段変速部２２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３０には、図４に示す各センサやスイッチから、エンジン水温を示す信号、Ｐｂ１油圧を示す信号、Ｐｂ２油圧を示す信号、Ｐｃ２油圧を示す信号、第１電動機Ｍ１の回転数を示す信号、第２電動機Ｍ２の回転数を示す信号、エンジン回転数を示す信号、トーイングスイッチの状態を示す信号、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信号、出力軸１０３の回転速度に対応する車速信号、有段変速部２２の作動油温を示す信号、ＥＣＴ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を指令する信号、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、触媒温度を示す信号、アクセルペダルの操作量を示すアクセル開度信号、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）スイッチの状態を示す信号、スノーモード設定を示す信号、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信号、パワーモードスイッチの状態を示す信号、シフトポジションを示す信号、等が夫々供給される。

他方、電子制御装置３０からは、スロットル弁の開度を操作するスロットルアクチュエータへの駆動信号、過給圧を調整するための信号、電動エアコンを作動させるための信号、エンジン１０の点火時期を指令する点火信号、第１電動機Ｍ１の作動を指令する信号、第２電動機Ｍ２の作動を指令する信号、第１蓄電装置を制御する信号、第２蓄電装置を制御する信号、ギヤ比インジケータを作動させるための信号、スノーモードであることを表示させるための信号、有段変速部２２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に含まれる電磁弁を作動させる指令信号、制動時の車輪のスリップを防止するＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）アクチュエータを作動させるための信号、Ｍモードが選択されていることを表示させる信号、油圧制御回路の油圧源である電動油圧ポンプを作動させる信号、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、等が夫々出力される。

電子制御装置３０は、無段変速部２１及び有段変速部２２の自動変速制御を実行する。ここで、有段変速部２２の自動変速制御は、例えば電子制御装置３０に予め記憶された、図５に示すような、変速線図から車速及び要求出力トルクで示される車両状態に基づいて実行される。この際、電子制御装置３０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、変速に関与する係合装置等を係合及び／又は解放させる指令を出力する。

図５は、車速と出力トルクとをパラメータとする二次元座標に構成された、有段変速部の変速状態の切換判定に用いられる予め記憶された切換線図の一例と、エンジン走行とモータ走行との切換判定に用いられる境界線を有する予め記憶された駆動力源切換線図とを例示する図である。図５において、実線はアップシフト線を示しており、破線はダウンシフト線を示している。

図５における実線Ｅは、ハイブリッド車両の発進・走行用（以下、適宜“走行用”と称する）の駆動力源をエンジン１０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１０を走行用の駆動力源としてハイブリッド車両を発進・走行（以下、適宜“走行”と称する）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ハイブリッド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（図５における斜線部分）との境界線である。

電子制御装置３０は、例えば図５に示すような、駆動力源切換線図から、車速と要求出力トルク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定してモータ走行又はエンジン走行を実行する。モータ走行は、図５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して低いとされる比較的低出力トルク域、即ち、低エンジントルク域、或いは、車速の比較的低車速域、即ち、低負荷域で実行される。従って、通常は、モータ発進がエンジン発進に優先して実行されるが、例えば車両発進時に、図５におけるモータ走行領域を超える要求出力トルク、即ち要求エンジントルクとされる程大きくアクセルペダルが踏み込まれるような車両状態では、エンジン発進も通常実行されるものである。

図６は、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を示す図である。シフト切換装置は、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を選択するために操作されるシフトレバー４８を備えている。該シフトレバー４８は、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２の何れの係合装置も係合されないような動力伝達装置１（有段変速部２２）内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態、即ち中立状態とし、且つ有段変速部２２の出力軸１０３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）」、動力伝達装置１内の動力伝達経路が遮断された中立状態とする中立ポジション「Ｎ（ニュートラル）」、前進自動変速走行ポジション「Ｄ（ドライブ）」、又は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構成されている。

（変速制御）
次に、以上のように構成された動力伝達装置１が搭載されるハイブリッド車両の、主に走行中に、電子制御装３０が実行する変速制御処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。

図７において、先ず、電子制御装置３０は、蓄電装置１２の電力量が制限されているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、電子制御装置３０は、蓄電装置１２の充電電力が制限されているＷｉｎ制限状態であるか否か、及び蓄電装置１２の放電電力が制限されているＷｏｕｔ制限状態であるか否かを判定する。

蓄電装置１２の電力量が制限されていないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、リターンされ処理を停止して待機状態となる。即ち、所定の周期によって一義的に決定される次の処理開始時期に到達するまで、ステップＳ１０１の処理の実行を停止して待機状態となる。

他方、蓄電装置１２の電力量が制限されていると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、電子制御装置３０は、特定変速が発生するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、「特定変速」とは、有段変速部２２の変速に伴って、第１電動機Ｍ１と第２電動機Ｍ２との電力授受のバランスがずれ、且つ、電力を蓄電装置１２に出し入れできない状態が生じる変速を意味する。

特定変速が発生しないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、リターンされ処理を停止して待機状態となる。他方、特定変速が発生すると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、電子制御装置３０は、昇圧切換制御が有段変速部２２の変速中に同時に発生するか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

昇圧切換制御が有段変速部２２の変速中に同時に発生すると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、電子制御装置３０は、有段変速部２２の変速前に（例えば、変速判定と同時に）昇圧切換制御を実施する（即ち、電圧を上昇させるようにインバータ１１を制御する）（ステップＳ１０４）。

尚、昇圧切換制御の影響がイナーシャ相に及ぶ場合、変速判定から変速の信号出力までの時間を遅延し、変速の実行、即ちイナーシャ相の発生を時間的に遅らせてもよい。或いは、昇圧切換制御を変速判定よりも前に実施してもよい。

他方、昇圧切換制御が有段変速部２２の変速中に同時に発生しないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、電子制御装置３０は、有段変速部２２の変速を実施する（ステップＳ１０５）。

尚、本実施形態に係る「電子制御装置３０」は、本発明に係る「制御手段」の一例である。本実施形態では、ハイブリッド車両の各種電子制御用の電子制御装置３０の一部を動力伝達装置１の一部として用いている。

次に、上述した変速制御処理が実行された際の電力収支等の時間変化を、図８のタイムチャートを参照して説明する。図８は、図７のフローチャートに示す変速制御動作を説明するタイムチャートであって、Ｗｏｕｔ制限状態、且つハイブリッド車両の運転者がアクセル操作を行ったことに起因して、有段変速部２２がダウンシフトする際のタイムチャートの一例である。

図８における、時刻ｔ１に電子制御装置３０により蓄電装置１２の電力量が制限されているか否かの判定がされ、時刻ｔ２に運転者によりアクセルペダルが操作され、時刻ｔ３に電子制御装置３０により変速判定がされ、時刻ｔ４に有段変速部２２の変速が開始され、時刻ｔ５に有段変速部２２の変速が終了するものとする。

図８における時刻ｔ２に、運転者がアクセルペダルを踏下する（或いは、アクセルペダルの踏下量を増加する）ことにより、アクセル開度が増加する。その後、アクセルペダルが踏下されたことに対応して、エンジン１０の回転数が増加する。

また、有段変速部２２のダウンシフトに起因して、該有段変速部２２の入力軸（即ち、伝達部材１０２）に接続されている第２電動機Ｍ２の回転数（即ち、ＭＧ２回転数）が上昇する。更に、有段変速部２２の油圧が所定の油圧制御に則り、変速要求時（ここでは、時刻ｔ３）から変更され、有段変速部２２の変速を進行させる。尚、図８の変速部油圧における「Ｐｂ１」及び「Ｐｂ３」は、夫々、「解放圧」及び「係合圧」を示している。

ここで、第２電動機Ｍ２のトルク（即ち、ＭＧ２トルク）は、第２電動機Ｍ２の回転数の変化から生じる自身のイナーシャトルクによる駆動力発生までのもたつきを低減するため、高トルクに設定される。この際、蓄電装置１２の電力収支（即ち、バッテリ電力収支）は放電側に変化する。

このような場合、通常は、第２電動機Ｍ２が高トルクを出力するタイミングで、電圧を昇圧するようにインバータ１１が制御される。すると、昇圧開始の際に電力が消費されるため、蓄電装置１２の電力収支は放電側に変化する。仮に、有段変速部２２の変速中に、第２電動機Ｍ２の回転数の変化に起因する放電と、インバータ１１による昇圧に起因する放電とが重なると、例えば図８において破線で示すように、蓄電装置１２の電力収支が大きく変化してしまう。このため、蓄電装置１２の耐久性が低下するおそれがある。

しかるに本実施形態では、電子制御装置３０により、有段変速部２２の変速前である変速判定と同時に（即ち、時刻ｔ３に）電圧を昇圧するようにインバータ１１が制御される（インバータ昇圧電圧における実線参照）。このため、インバータ１１による昇圧に起因する放電と、第２電動機Ｍ２の回転数やトルクの変化に起因する放電とが重なることを回避することができる。このため、蓄電装置１２の耐久性の低下を抑制することができる。

尚、図８におけるインバータ昇圧電圧は、第１電動機Ｍ１の負荷率、及び第２電動機Ｍ２の負荷率の大きいほうの負荷率から算出される。そして、インバータ昇圧電圧の値が第１電動機Ｍ１及び第２電動機Ｍ２各々の電圧の値となる。

尚、インバータ１１による電圧の昇圧を、有段変速部２２の変速前に実施することに代えて、有段変速部２２の変速後に実施してもよい。

ところで、蓄電装置１２の電力量が制限されていない場合は、仮に蓄電装置１２の電力収支がアンバランスになったとしても、蓄電装置１２で該アンバランスを吸収することができるので、第２電動機Ｍ２の回転数の変化に起因する放電と、インバータ１１による昇圧に起因する放電とが重なってもよい、即ち、有段変速部２２の変速と昇圧制御とを同時に実施してもよい。

また、蓄電装置１２の電力量が制限されている場合であっても、蓄電装置１２の電力収支がアンバランスにならないのであれば、有段変速部２２の変速と昇圧制御とを同時に実施してもよい。

＜変形例＞
次に、本実施形態の変形例に係る変速制御処理について、図９のタイムチャートを参照して説明する。図９は、図８と同趣旨の、本実施形態の変形例に係る変速制御動作を説明するタイムチャートであって、Ｗｏｕｔ制限状態、且つハイブリッド車両の運転者がアクセル操作を行ったことに起因して、有段変速部２２がダウンシフトする際のタイムチャートの一例である。

図９における、時刻ｔ１に電子制御装置３０により蓄電装置１２の電力量が制限されているか否かの判定がされ、時刻ｔ２に運転者によりアクセルペダルが操作され、時刻ｔ３に電子制御装置３０により変速判定がされ、時刻ｔ４に有段変速部２２の変速が開始され、時刻ｔ５に有段変速部２２の変速が終了するものとする。

本変形例では、図７に示したステップＳ１０４において、「電子制御装置３０が、有段変速部２２の変速前に昇圧切換制御を実施する」ことに代えて、「電子制御装置３０が、有段変速部２２の変速中に段階的に昇圧切換制御を実施する」。

具体的には、図９に示すように、第２電動機Ｍ２の負荷率に制限をかけ、該制限を段階的に解除することによって（ＭＧ２負荷率における実線参照）、電圧が急激に上昇することを防止している（インバータ昇圧電圧における実線参照）。

第２電動機Ｍ２の負荷率の制限を段階的に解除することにより、昇圧開始時の電力消費を抑制することができるので、蓄電装置１２の電力収支が大きく変化することを抑制することができる。このため、蓄電装置１２の耐久性の低下を抑制することができる。

本変形例に係る変速制御処理は、例えば、有段変速部２２の変速要求時には、第２電動機Ｍ２の回転数やトルクから算出された負荷率に基づいて、昇圧制御の必要はないと判定されたが、有段変速部２２の変速過度よる第２電動機Ｍ２の回転数やトルクの変化、アクセル開度や勾配の変化に起因して、昇圧制御が必要となった場合であっても、蓄電装置１２の耐久性の低下を抑制することができ、実用上非常に有利である。

尚、第２電動機Ｍ２の負荷率の制限は、例えば、有段変速部２２の変速及び昇圧制御により、蓄電装置１２の電力収支がアンバランスにならないような値として設定すればよい。

＜第２実施形態＞
本発明の動力伝達装置に係る第２実施形態を、図１０乃至図１２を参照して説明する。第２実施形態では、電子制御装置３０が実行する変速制御処理が異なる以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１０乃至図１２を参照して説明する。

（変速制御）
図１０において、先ず、電子制御装置３０は、蓄電装置１２の電力量が制限されているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。蓄電装置１２の電力量が制限されていないと判定された場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、リターンされ処理を停止して待機状態となる。

他方、蓄電装置１２の電力量が制限されていると判定された場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、電子制御装置３０は、特定変速が発生するか否かを判定する（ステップＳ２０２）。特定変速が発生しないと判定された場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、リターンされ処理を停止して待機状態となる。

他方、特定変速が発生すると判定された場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、電子制御装置３０は、有段変速部２２の変速に起因して、第１電動機Ｍ１及び第２電動機Ｍ２の少なくとも一方の指令トルクが急変するか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

指令トルクが急変すると判定された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、電子制御装置３０は、指令トルクが急変すると判定された電動機に係る指令トルクに対して、レート処理を実施し、該レート処理を施された指令トルクを出力する（ステップＳ２０４）。

ここで、レート処理に係るレート値は、例えば図１１に示すような、蓄電装置１２の電力制限値（バッテリ電力制限値）とレート処理時定数とをパラメータとするマップから決定される。具体的には例えば、蓄電装置１２の電力制限時には、大きな時定数とし、指令トルクの急変を抑制することにより、電力収支がアンバランスになることを抑制する。また、車両負荷変化量が大きい場合には、電力収支のアンバランスが大きくなるため、時定数を上げる。他方、電力収支に余裕がある場合には時定数を下げる。

尚、図１１は、バッテリ電力制限値とレート処理時定数との関係を定めるマップの一例である。

他方、指令トルクが急変しないと判定された場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、電子制御装置３０は、指令トルクをそのまま出力する（ステップＳ２０５）。尚、指令トルクが急変しないと判定された場合であっても、蓄電装置１２の電力収支のバランスをとるために、レート処理を実施してもよい。

次に、上述した変速制御処理が実行された際の電力収支等の時間変化を、図１２のタイムチャートを参照して説明する。図１２は、図１０のフローチャートに示す変速制御動作を説明するタイムチャートであって、Ｗｏｕｔ制限状態、且つ有段変速部２２がアップシフトする際のタイムチャートの一例である。

図１２における、時刻ｔ１に電子制御装置３０により蓄電装置１２の電力量が制限されているか否かの判定がされ、時刻ｔ２に電子制御装置３０により変速判定がされ、時刻ｔ３に有段変速部２２の変速が開始され、時刻ｔ４に有段変速部２２の変速が終了するものとする。

ここでは、第１電動機Ｍ１のイナーシャキャンセル制御を用いて、有段変速部２２のアップシフトを実施しているため、有段変速部２２の変速開始（即ち、イナーシャ相開始）と同時に、第１電動機Ｍ１の慣性をキャンセルするイナーシャキャンセルトルクが指令される（ＭＧ１指令トルクにおける破線参照）。

本実施形態では、電子制御装置３０により第１電動機Ｍ１の指令トルクが急変すると判定された場合、蓄電装置１２の電力量の制限に応じて、第１電動機Ｍ１の指令トルクにレート処理が施される、即ち、第１電動機Ｍ１の出力勾配が変更される（ＭＧ１指令トルクにおける実線参照）。

このため、第１電動機Ｍ１の出力急変に起因して電力収支のバランスが崩れることを抑制することができる。尚、指令トルクにレート処理を施しても電力収支のバランスが崩れると予測された場合は、電子制御装置３０により、指令トルクに応じて電圧を変更するようにインバータ１１が制御されるので、電力収支のバランスが崩れることを抑制することができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う動力伝達装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…動力伝達装置、１０…エンジン、１２…蓄電装置、２１…無段変速部、２２…有段変速部、２４、２５、２６、２７…遊星歯車機構、３０…電子制御装置、Ｍ１…第１電動機、Ｍ２…第２電動機

Claims (3)

1. 差動機構を有し、前記差動機構の第１回転要素が第１電動機に連結され、前記差動機構の第２回転要素が内燃機関に連結され、前記差動機構の第３回転要素が第２電動機に連結され、前記第１電動機により前記差動機構の差動状態が制御される電動式差動部と、
   前記電動式差動部に連結された有段変速部と、
   前記第１電動機及び前記第２電動機に対し電力を供給可能、且つ前記第１電動機及び前記第２電動機の回生電力により充電可能な蓄電装置と、
   前記第１電動機及び前記第２電動機と前記蓄電装置との間に介在し、前記第１電動機及び前記第２電動機と前記蓄電装置との間の電力授受を行うと共に、電圧を調整可能な電圧調整手段と、
   前記電力授受が制限されている際に、前記有段変速部の変速が実行されることに起因して、前記変速中に前記電力授受が前記電力授受に係る制限を超えるときに、前記電圧を変更するように前記電圧調整手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記電力授受が制限されている際に、前記変速が実行されることに起因して、前記変速中に前記電力授受が前記制限を超えることを条件に、前記第１電動機及び前記第２電動機の少なくとも一方の出力勾配を変更すると共に、前記変更された出力勾配に応じて、前記電圧を変更するように前記電圧調整手段を制御する
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記制御手段は、前記蓄電装置の電圧に応じて、前記電圧を変更するように前記電圧調整手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 差動機構を有し、前記差動機構の第１回転要素が第１電動機に連結され、前記差動機構
   の第２回転要素が内燃機関に連結され、前記差動機構の第３回転要素が第２電動機に連結され、前記第１電動機により前記差動機構の差動状態が制御される電動式差動部と、
   前記電動式差動部に連結された有段変速部と、
   前記第１電動機及び前記第２電動機に対し電力を供給可能、且つ前記第１電動機及び前記第２電動機の回生電力により充電可能な蓄電装置と、
   前記第１電動機及び前記第２電動機と前記蓄電装置との間に介在し、前記第１電動機及び前記第２電動機と前記蓄電装置との間の電力授受を行うと共に、電圧を調整可能な電圧調整手段と、
   前記電力授受が制限されている際に、前記有段変速部の変速が実行されることに起因して、前記変速中に前記電力授受が前記電力授受に係る制限を超えるときに、前記電圧を前記変速前に変更するように前記電圧調整手段を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする動力伝達装置。

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