JP5740494B2 - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

従来、ハイブリッド車両は、電動機及び／又は内燃機関を動力源として駆動することによって走行し、電動機の動力のみによって走行するＥＶ走行モード、内燃機関の動力のみによって走行するエンジン走行モード等、種々の走行モードで走行可能である。

特許文献１の車両用駆動装置２００では、図１８に示すように、クラッチＣ１，Ｃ２に連結されて動力源２０１の出力トルクが入力される入力軸２０３，２０４と、その出力トルクを出力部材２１２に出力する出力軸２０５，２０６と、入力軸２０３，２０４と出力軸２０５，２０６との間に配置された伝動機構を選択的に動力伝達状態に設定する切換機構Ｓ１〜Ｓ４とを備え、クラッチＣ１，Ｃ２および切換機構Ｓ１〜Ｓ４の係合・解放状態を制御して複数の変速段を設定する複数クラッチ式変速機が設けられ、一方の出力軸２０６と電動機２１７とが、動力伝達可能に連結されている。

このような複数クラッチ式変速機による自動変速は、例えば、第１速から第２速へアップシフトする際、第１入力軸２０３から第２速歯車対２０９を介して第１出力軸２０５に動力を伝達する第２切換機構Ｓ２を予めシフト動作（プレシフト）させておき、第１速で係合していた第２クラッチＣ２を開放し、第１クラッチＣ１を係合することで、第２速を設定している。

特開２００９−１５４６１０号公報

ところで、ハイブリッド車両用駆動装置においては、変速の際のトルク抜けを極力小さくしてショックを最小限に抑制することが望まれるが、特許文献１の車両用駆動装置２００では、これについて具体的な記載はない。特に、二つの入力軸のうち、電動機の動力が、一方の入力軸に設けられた変速ギヤ機構を介してのみ出力軸に伝達されるような構成のハイブリッド車両においては、電動機が設けられた一方の入力軸と、電動機が設けられていない他方の入力軸との間で、各イナーシャトルクが電動機の重量分異なり、このイナーシャトルクの違いによる変速ショックを抑制することが望まれる。また、電動機が設けられていない他方の入力軸に設けられた変速ギヤ機構を用いてプレシフトする場合には、電動機による回転数合わせができないため、このタイミングにおいても変速ショックを抑制することが望まれる。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、変速時やプレシフト時におけるトルク抜けを極力最小限に抑えることができ、良好なドライバビリティを与えることができるハイブリッド車両用駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
内燃機関（例えば、後述の実施形態のエンジン６）と、
電動機（例えば、後述の実施形態のモータ７）と、
前記電動機に電力を供給する蓄電装置（例えば、後述の実施形態のバッテリ３）と、
前記電動機に接続されるとともに第１断接手段（例えば、後述の実施形態の第１クラッチ４１）を介して選択的に前記内燃機関に接続される第１入力軸（例えば、後述の実施形態の第１主軸１１）と、第２断接手段（例えば、後述の実施形態の第２クラッチ４２）を介して選択的に前記内燃機関に接続される第２入力軸（例えば、後述の実施形態の第２中間軸１６）と、被駆動部に動力を出力する出力軸（例えば、後述の実施形態のカウンタ軸１４）と、前記第１入力軸と出力軸間で複数の第１変速段を構成可能な第１変速ギヤ機構（例えば、後述の実施形態の遊星歯車機構３０、第３速用ギヤ対２３、第５速用ギヤ対２５）と、前記第２入力軸と出力軸間で複数の第２変速段を構成可能な第２変速ギヤ機構（例えば、後述の実施形態の第２速用ギヤ対２２、第４速用ギヤ対２４）と、前記複数の第１変速段のいずれかを選択するように前記第１変速ギヤ機構を切り換える第１同期装置（例えば、後述の実施形態のロック機構６１、第１変速用シフター５１）と、前記複数の第２変速段のいずれかを選択するように前記第２変速ギヤ機構を切り換える第２同期装置（例えば、後述の実施形態の第２変速用シフター５２）と、を備える変速機構（例えば、後述の実施形態の変速機２０）と、を備えたハイブリッド車両用駆動装置であって、
スロットル全開状態において前記電動機がアシストしながら、前記第１変速段から前記第２変速段にアップシフトする際、前記第１断接手段の締結を開放した後、そのイナーシャ相中に前記第２断接手段の締結容量を増やしながら、前記第１変速段から２段以上上の、前記複数の第１変速段に含まれる別の変速段にプレシフトを行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記蓄電装置が極低温状態にある場合、前記所定の第２変速段からダウンシフトする際、前記第１断接手段を滑り係合させ、前記電動機の回転数を前記内燃機関の回転数に合わせた後、前記第１断接手段を開放した状態で、前記第１同期装置によって１段下の前記第１変速段にインギヤし、その後、前記第１断接手段を締結することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加えて、
前記所定の第２変速段を選択して走行している際、前記第１同期装置によって前記第１変速段にプレシフトが行われている場合、前記第２断接手段の接続によって前記内燃機関に伝達される動力は、前記電動機の回生によって吸収可能であることを特徴とする。

請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置によれば、ギヤ入れ替えの際のトルク抜けをクラッチの締結容量によって補うことができ、変速ショックを抑えることができる。

請求項２に記載のハイブリッド車両用駆動装置によれば、蓄電装置が極低温状態にある場合であっても、変速ショックを少なく効率的な変速を行うことができる。

また、請求項３に記載のハイブリッド車両用駆動装置によれば、所定の第２変速段を選択して走行している際、第１同期装置によって、所定の第２変速段より下の第１変速段にプレシフトが行われていることで、電動機のアシストによって良好なドライバビリティを与えることができ、また、より効率的な回生を行うことができる。

本発明のハイブリッド車両用駆動装置の一例を示す断面図である。 図１のハイブリッド車両用駆動装置の概略構成図である。 図１のハイブリッド車両用駆動装置の制御装置の概略構成図である。 制御マップの説明図である。 変速マップを示す図である。 変速マップを一部拡大して示す図である。 シフト線のオフセットを説明するための図である。 目標ギヤ段設定を説明するためのブロック図である。 ３速段にプレシフトが行われている第４速走行からダウンシフトする際の状態変化を示すタイミングチャートである。 ５速段にプレシフトが行われている第４速走行からダウンシフトする際の状態変化を示すタイミングチャートである。 （ａ）は、モータアシスト時のダウンシフトタイミングを踏み込み判定時点とした場合を説明するための図であり、（ｂ）は、モータアシスト時のダウンシフトタイミングを要求駆動力に対してアシストできなくなった時点とした場合を説明するための図である。 ３速段にプレシフトが行われている第４速走行から第５速走行にアップシフトする際の状態変化を示すタイミングチャートである。 バッテリ低温状態の第２速走行から第１速走行へダウンシフトする際の状態変化を示すタイミングチャートである。 ５速段にプレシフトが行われている第３速走行からダウンシフトする際の状態変化を示すタイミングチャートである。 第５速走行から第３速走行へキックダウンする際の状態変化を示すタイミングチャートである。 ハイブリッド車両用駆動装置の走行性能線図である。 ＷＯＴアシスト走行で第１速走行から第２速走行にアップシフトする際に、モータ７のアシストを１速段から３速段に切り替える場合の状態変化を示すタイミングチャートである。 特許文献１の車両用駆動装置の概略図である。

以下、本発明の制御装置を搭載可能なハイブリッド車両用駆動装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１（以下、車両用駆動装置と呼ぶ。）は、図１及び図２に示すように、車両（図示せず）の駆動軸９，９を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷ（被駆動部）を駆動するためのものであり、駆動源である内燃機関（以下「エンジン」という）６と、電動機（以下「モータ」という）７と、動力を駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達するための変速機２０と、を備えている。

エンジン６は、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンであり、このエンジン６のクランク軸６ａには、変速機２０の第１クラッチ４１（第１断接手段）と第２クラッチ４２（第２断接手段）が設けられている。

モータ７は、３相ブラシレスＤＣモータであり３ｎ個の電機子７１ａで構成されたステータ７１と、このステータ７１に対向するように配置されたロータ７２とを有している。各電機子７１ａは、鉄芯７１ｂと、この鉄芯７１ｂに巻き回されたコイル７１ｃで構成されており、不図示のケーシングに固定され、回転軸を中心に周方向にほぼ等間隔で並んでいる。３ｎ個のコイル７１ｃは、ｎ組のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相コイルを構成している。

ロータ７２は、鉄芯７２ａと、回転軸を中心にほぼ等間隔で並んだｎ個の永久磁石７２ｂを有しており、隣り合う各２つの永久磁石７２ｂの極性は、互いに異なっている。鉄芯７２ａを固定する固定部７２ｃは、軟磁性体（例えば鉄）で構成された中空円筒状を有し、後述する遊星歯車機構３０のリングギヤ３５の外周側に配置され、遊星歯車機構３０のサンギヤ３２に連結されている。これにより、ロータ７２は、遊星歯車機構３０のサンギヤ３２と一体に回転するように構成されている。

遊星歯車機構３０は、サンギヤ３２と、このサンギヤ３２と同軸上に配置され、かつ、このサンギヤ３２の周囲を取り囲むように配置されたリングギヤ３５と、サンギヤ３２とリングギヤ３５に噛合されたプラネタリギヤ３４と、このプラネタリギヤ３４を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリア３６とを有している。このようにして、サンギヤ３２とリングギヤ３５とキャリア３６が、相互に差動回転自在に構成されている。

リングギヤ３５には、同期機構（シンクロナイザー機構）を有しリングギヤ３５の回転を停止（ロック）可能に構成されたロック機構６１（第１同期装置）が設けられている。なお、ロック機構６１としてブレーキ、スリーブによる摩擦係合装置を用いてもよい。

変速機２０は、前述した第１クラッチ４１と第２クラッチ４２と、遊星歯車機構３０と、後述する複数の変速ギヤ群を備えた、いわゆるツインクラッチ式変速機である。

より具体的に、変速機２０は、エンジン６のクランク軸６ａと同軸（回転軸線Ａ１）上に配置された第１主軸１１（第１の入力軸）と、第２主軸１２と、連結軸１３と、回転軸線Ａ１と平行に配置された回転軸線Ｂ１を中心として回転自在なカウンタ軸１４（出力軸）と、回転軸線Ａ１と平行に配置された回転軸線Ｃ１を中心として回転自在な第１中間軸１５と、回転軸線Ａ１と平行に配置された回転軸線Ｄ１を中心として回転自在な第２中間軸１６（第２の入力軸）と、回転軸線Ａ１と平行に配置された回転軸線Ｅ１を中心として回転自在なリバース軸１７を備えている。

第１主軸１１には、エンジン６側に第１クラッチ４１が設けられ、エンジン６側とは反対側に遊星歯車機構３０のサンギヤ３２とモータ７のロータ７２が取り付けられている。従って、第１主軸１１は、第１クラッチ４１によって選択的にエンジン６のクランク軸６ａと連結されるとともにモータ７と直結され、エンジン６及び/又はモータ７の動力がサンギヤ３２に伝達されるように構成されている。

第２主軸１２は、第１主軸１１より短く中空に構成されており、第１主軸１１のエンジン６側の周囲を覆うように相対回転自在に配置されている。また、第２主軸１２には、エンジン６側に第２クラッチ４２が設けられ、エンジン６側とは反対側にアイドル駆動ギヤ２７ａが一体に取り付けられている。従って、第２主軸１２は、第２クラッチ４２によって選択的にエンジン６のクランク軸６ａと連結され、エンジン６の動力がアイドル駆動ギヤ２７ａへ伝達されるように構成されている。

連結軸１３は、第１主軸１１より短く中空に構成されており、第１主軸１１のエンジン６側とは反対側の周囲を覆うように相対回転自在に配置されている。また、連結軸１３には、エンジン６側に第３速用駆動ギヤ２３ａが一体に取り付けられ、エンジン６側とは反対側に遊星歯車機構３０のキャリア３６が一体に取り付けられている。従って、プラネタリギヤ３４の公転により連結軸１３に取り付けられたキャリア３６と第３速用駆動ギヤ２３ａが一体に回転するように構成されている。

さらに、第１主軸１１には、連結軸１３に取り付けられた第３速用駆動ギヤ２３ａと第２主軸１２に取り付けられたアイドル駆動ギヤ２７ａとの間に、第１主軸１１と相対回転自在に第５速用駆動ギヤ２５ａが設けられるとともに第１主軸１１と一体に回転するリバース従動ギヤ２８ｂが取り付けられている。さらに第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａとの間には、第１主軸１１と第３速用駆動ギヤ２３ａ又は第５速用駆動ギヤ２５ａとを連結又は開放する第１変速用シフター５１が設けられている。そして、第１変速用シフター５１が第３速用接続位置でインギヤするときには、第１主軸１１と第３速用駆動ギヤ２３ａが連結して一体に回転し、第５速用接続位置でインギヤするときには、第１主軸１１と第５速用駆動ギヤ２５ａが一体に回転し、第１変速用シフター５１がニュートラル位置にあるときには、第１主軸１１は第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａに対し相対回転する。なお、第１主軸１１と第３速用駆動ギヤ２３ａが一体に回転するとき、第１主軸１１に取り付けられたサンギヤ３２と第３速用駆動ギヤ２３ａに連結軸１３で連結されたキャリア３６が一体に回転するとともに、リングギヤ３５も一体に回転し、遊星歯車機構３０が一体となる。この遊星歯車機構３０が一体となって回転するとき、後述する第３速走行がなされる。また、第１変速用シフター５１がニュートラル位置にあって前述のロック機構６１が第１速用接続位置で接続されると、リングギヤ３５がロックされ、サンギヤ３２の回転が減速されてキャリア３６に伝達される。これにより後述する第１速走行がなされる。

第１中間軸１５には、第２主軸１２に取り付けられたアイドル駆動ギヤ２７ａと噛合する第１アイドル従動ギヤ２７ｂが一体に取り付けられている。

第２中間軸１６には、第１中間軸１５に取り付けられた第１アイドル従動ギヤ２７ｂと噛合する第２アイドル従動ギヤ２７ｃが一体に取り付けられている。第２アイドル従動ギヤ２７ｃは、前述したアイドル駆動ギヤ２７ａと第１アイドル従動ギヤ２７ｂとともに第１アイドルギヤ列２７Ａを構成している。また、第２中間軸１６には、第１主軸１１周りに設けられた第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａと対応する位置にそれぞれ第２中間軸１６と相対回転可能な第２速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａとが設けられている。さらに第２中間軸１６には、第２速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａとの間に、第２中間軸１６と第２速用駆動ギヤ２２ａ又は第４速用駆動ギヤ２４ａとを連結又は開放する第２変速用シフター５２が設けられている。そして、第２変速用シフター５２が第２速用接続位置でインギヤするときには、第２中間軸１６と第２速用駆動ギヤ２２ａとが一体に回転し、第２変速用シフター５２が第４速用接続位置でインギヤするときには、第２中間軸１６と第４速用駆動ギヤ２４ａとが一体に回転し、第２変速用シフター５２がニュートラル位置にあるときには、第２中間軸１６は第２速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａに対し相対回転する。

カウンタ軸１４には、エンジン６側とは反対側から順に第１共用従動ギヤ２３ｂと、第２共用従動ギヤ２４ｂと、パーキングギヤ２１と、ファイナルギヤ２６ａとが一体に取り付けられている。
ここで、第１共用従動ギヤ２３ｂは、連結軸１３に取り付けられた第３速用駆動ギヤ２３ａと噛合して第３速用駆動ギヤ２３ａと共に第３速用ギヤ対２３を構成し、第２中間軸１６に設けられた第２速用駆動ギヤ２２ａと噛合して第２速用駆動ギヤ２２ａと共に第２速用ギヤ対２２を構成する。
第２共用従動ギヤ２４ｂは、第１主軸１１に設けられた第５速用駆動ギヤ２５ａと噛合して第５速用駆動ギヤ２５ａと共に第５速用ギヤ対２５を構成し、第２中間軸１６に設けられた第４速用駆動ギヤ２４ａと噛合して第４速用駆動ギヤ２４ａと共に第４速用ギヤ対２４を構成する。
ファイナルギヤ２６ａは差動ギヤ機構８と噛合して、差動ギヤ機構８は、駆動軸９，９を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結されている。従って、カウンタ軸１４に伝達された動力はファイナルギヤ２６ａから差動ギヤ機構８、駆動軸９，９、駆動輪ＤＷ，ＤＷへと出力される。

リバース軸１７には、第１中間軸１５に取り付けられた第１アイドル従動ギヤ２７ｂと噛合する第３アイドル従動ギヤ２７ｄが一体に取り付けられている。第３アイドル従動ギヤ２７ｄは、前述したアイドル駆動ギヤ２７ａと第１アイドル従動ギヤ２７ｂとともに第２アイドルギヤ列２７Ｂを構成している。また、リバース軸１７には、第１主軸１１に取り付けられた後進用従動ギヤ２８ｂと噛合する後進用駆動ギヤ２８ａがリバース軸１７と相対回転自在に設けられている。後進用駆動ギヤ２８ａは、後進用従動ギヤ２８ｂとともに後進用ギヤ列２８を構成している。さらに後進用駆動ギヤ２８ａのエンジン６側とは反対側にリバース軸１７と後進用駆動ギヤ２８ａとを連結又は開放する後進用シフター５３が設けられている。そして、後進用シフター５３が後進用接続位置でインギヤするときには、リバース軸１７と後進用駆動ギヤ２８ａとが一体に回転し、後進用シフター５３がニュートラル位置にあるときには、リバース軸１７と後進用駆動ギヤ２８ａとが相対回転する。

なお、第１変速用シフター５１、第２変速用シフター５２、後進用シフター５３は、接続する軸とギヤの回転数を一致させる同期機構（シンクロナイザー機構）を有するクラッチ機構を用いている。

このように構成された変速機２０は、２つの変速軸の一方の変速軸である第１主軸１１上に第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａからなる奇数段ギヤ群（第１ギヤ群）が設けられ、２つの変速軸の他方の変速軸である第２中間軸１６上に第２速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａからなる偶数段ギヤ群（第２ギヤ群）が設けられる。

以上の構成により、本実施形態の車両用駆動装置１は、以下の第１〜第５の伝達経路を有している。
（１）第１伝達経路は、エンジン６のクランク軸６ａが、第１主軸１１、遊星歯車機構３０、連結軸１３、第３速用ギヤ対２３（第３速用駆動ギヤ２３ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構８、駆動軸９，９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結される伝達経路である。ここで、遊星歯車機構３０の減速比は、第１伝達経路を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されるエンジントルクが第１速相当となるように設定されている。即ち、遊星歯車機構３０の減速比と第３速用ギヤ対２３の減速比をかけ合わせた減速比が第１速相当となるように設定されている。

（２）第２伝達経路は、エンジン６のクランク軸６ａが、第２主軸１２、第１アイドルギヤ列２７Ａ（アイドル駆動ギヤ２７ａ、第１アイドル従動ギヤ２７ｂ、第２アイドル従動ギヤ２７ｃ）、第２中間軸１６、第２速用ギヤ対２２（第２速用駆動ギヤ２２ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）又は第４速用ギヤ対２４（第４速用駆動ギヤ２４ａ、第２共用従動ギヤ２４ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構８、駆動軸９，９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結される伝達経路である。

（３）第３伝達経路は、エンジン６のクランク軸６ａが、第１主軸１１、第３速用ギヤ対２３（第３速用駆動ギヤ２３ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）又は第５速用ギヤ対２５（第５速用駆動ギヤ２５ａ、第２共用従動ギヤ２４ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構８、駆動軸９，９を介して、遊星歯車機構３０を介さずに、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結される伝達経路である。

（４）第４伝達経路は、モータ７が、遊星歯車機構３０又は第３速用ギヤ対２３（第３速用駆動ギヤ２３ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）又は第５速用ギヤ対２５（第５速用駆動ギヤ２５ａ、第２共用従動ギヤ２４ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構８、駆動軸９，９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結される伝達経路である。

（５）第５伝達経路は、エンジン６のクランク軸６ａが、第２主軸１２、第２アイドルギヤ列２７Ｂ（アイドル駆動ギヤ２７ａ、第１アイドル従動ギヤ２７ｂ、第３アイドル従動ギヤ２７ｄ）、リバース軸１７、後進用ギヤ列２８（後進用駆動ギヤ２８ａ、後進用従動ギヤ２８ｂ）、遊星歯車機構３０、連結軸１３、第３速用ギヤ対２３（第３速用駆動ギヤ２３ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構８、駆動軸９，９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結される伝達経路である。

このように構成された車両用駆動装置１は、ロック機構６１、第１及び第２クラッチ４１、４２の断接を制御するとともに第１変速用シフター５１、第２変速用シフター５２および後進用シフター５３の接続位置を制御することにより、エンジン６で第１〜第５速走行および後進走行を行うことができる。

第１速走行は、第１クラッチ４１を締結しロック機構６１を接続することで第１伝達経路を介して駆動力が駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。第２速走行は、第２クラッチ４２を締結して第２変速用シフター５２を第２速用接続位置でインギヤすることで第２伝達経路を介して駆動力が駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達され、第３速走行は、第１クラッチ４１を締結して第１変速用シフター５１を第３速用接続位置でインギヤすることで第３伝達経路を介して駆動力が駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。

また、第４速走行は、第２クラッチ４２を締結して第２変速用シフター５２を第４速用接続位置でインギヤすることで第２伝達経路を介して駆動力が駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達され、第５速走行は、第１クラッチ４１を締結して第１変速用シフター５１を第５速用接続位置でインギヤすることで第３伝達経路を介して駆動力が駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。さらに、第２クラッチ４２を締結して後進用シフター５３を接続することで、第５伝達経路を介して後進走行がなされる。

また、エンジン走行中にロック機構６１を接続したり、第１及び第２変速用シフター５１、５２をインギヤしてプレシフトすることでモータ７でアシストしたり回生したり、さらにアイドリング中であってもエンジン６をモータ７で始動したり、バッテリ３を充電することもできる。さらに、第１及び第２クラッチ４１、４２を切断してモータ７でＥＶ走行を行うこともできる。ＥＶ走行の走行モードとしては、第１及び第２クラッチ４１、４２を切断して、ロック機構６１を接続することで第４伝達経路を介して走行する第１速ＥＶモードと、第１変速用シフター５１を第３速用接続位置でインギヤすることで第４伝達経路を介して走行する第３速ＥＶモードと、第１変速用シフター５１を第５速用接続位置でインギヤすることで第４伝達経路を介して走行する第５速ＥＶモードとが存在する。

図３に示すように、モータ７は、その動作を制御するパワードライブユニット（以下、ＰＤＵという。）２に接続されており、また、ＰＤＵ２は、モータ７へ電力を供給、また、モータ７からの電力を充電するバッテリに接続されている。即ち、モータ７は、バッテリ３からＰＤＵ２を介して供給された電力によって駆動され、また、減速走行時における駆動輪ＤＷ，ＤＷの回転やエンジン６の動力により回生発電を行って、バッテリ３の充電（エネルギー回収）を行うことが可能である。

また、ＰＤＵ２は、車両全体の各種制御を行うための制御装置５に接続されている。制御装置５には、車両が接地する路面の勾配を検知する勾配センサ５５、車両の車速を検出する車速センサ５６、アクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検知するアクセルペダルセンサ５７、ブレーキペダルの操作量（踏み込み量）を検知するブレーキペダルセンサ５８、及び車両の外気圧を検知する外気圧センサ５９が接続されている。

さらに、制御装置５は、要求駆動力決定手段８１、バッテリ状態検出手段８２、変速段決定手段８３を含み、上述したセンサ５５〜５９などによって、加速要求、制動要求、エンジン回転数、モータ回転数、モータ温度、第１、第２主軸１１、１２の回転数、カウンタ軸１４等の回転数、車速、シフトポジション、ＳＯＣ（State of Charge）などが入力される一方、エンジン６を制御する信号、モータ７を制御する信号、バッテリ３における発電状態・充電状態・放電状態などを示す信号、第１、第２変速シフター５１、５２、後進用シフター５３を制御する信号、ロック機構６１の接続（ロック）と開放（ニュートラル）を制御する信号などが出力される。

この制御装置５は、バッテリ３のＳＯＣに応じて各種制御の実施可否を判断する図４に示すような制御マップＭａｐを有しており、基本的にはこの制御マップＭａｐに基づいて、ＥＮＧ始動、アイドルストップ、減速回生、ＥＮＧ切離し、ＥＶ走行、エアコン用コンプレッサ駆動の可否が判断される。なお、図４中、○は実施可能、×は禁止、△は条件付実施可能となっている。

この制御マップＭａｐでは、ＳＯＣを少ない方から多い方にＣゾーン、Ｂゾーン、Ａゾーン、Ｄゾーンの４つに分類するとともに、さらにＡゾーンをＳＯＣの少ない方から多い方にＡ−Ｌゾーン、Ａ−Ｍゾーン、Ａ−Ｈゾーンの３つに分類し、トータルで６つのゾーンに区分けしている。そして、最大充電量に近いＤゾーンでは、減速回生やＥＮＧ切離しを条件付で許容し、ＢゾーンとＣゾーンではＥＶ走行やアイドルストップを禁止し、Ａ−Ｍゾーンを目標充電量として制御している。

要求駆動力決定手段８１は、車速センサ５６が検知した車速Ｖ、アクセルペダルセンサ５７が検知したアクセルペダルの操作量、及びブレーキペダルセンサ５８が検知したブレーキペダルの操作量に応じて、カウンタ軸１４から出力することが必要な要求駆動力を取得する。要求駆動力決定手段８１は、ＥＣＵ５内の図示しないＲＯＭ等に格納された図５の変速マップＭを用いて、要求駆動力を取得する。

これにより、制御装置５は、図４の制御マップ及び図５の変速マップＭに基づいて、車両の走行状態（ＥＮＧ走行、ＥＶ走行、ＨＥＶ走行）及び変速機２０の変速段を制御する。

変速マップＭは、燃費の観点からエンジン走行中はモータ７によるアシストを行わず回生のみを行い、回生により溜まったエネルギーによりＥＶ走行をできるだけ行うように設定されている。このため、エンジン６は、スロットルバルブの全開状態（ＷＯＴ：Ｗｉｄｅ Ｏｐｅｎ Ｔｈｒｏｔｔｌｅ）、また、取りうる最低ギヤ段以外ではＢＳＦＣボトムトルク以上のトルクを出力せず、また、モータ７は、取りうる最低ギヤ段、若しくは、１段下のギヤ段にプレシフトがあるときのみアシストを許可する。

変速マップＭは、変速段毎に、アップシフト線及びダウンシフト線を有する。また、図６に示すように、変速マップＭは、各アップシフト線及びダウンシフト線を横切る直前に次の変速段にプレシフトするための、各アップシフト線及びダウンシフト線に倣ったプレシフト線をそれぞれ有する。アップシフト線とダウンシフト線との間にはヒステリシスを持たせており、変速状態が頻繁に遷移してしまうシフトハンチングを抑制している。

また、図７に示すように、アップシフト線、ダウンシフト線及びプレシフト線は、モータ７にアシスト可能トルクがあり、１段下にプレシフトされているアシスト可能状態にあるときには、高トルク側にオフセットする。

さらに、アップシフト線、ダウンシフト線及びプレシフト線は、エンジン６の出力上限トルクに応じて、高トルク側または低トルク側にオフセットする。例えば、高地走行によって、外気圧センサ５９から外気圧の低下が検出され、エンジン出力上限トルクが下がった場合には、アップシフト線、ダウンシフト線及びプレシフト線を低トルク側にオフセットすることで、低速段で長くエンジン６を使用することができ、所望のトルクを得ることができる。従って、図７中の表に示すように、各シフト線の位置に応じて、領域ａ，ｂで選択されるギヤ段が変更される。
なお、アクセルペダルが全開状態又はスロットルバルブ全開状態では、エンジン６は最高出力で運転される。

そして、図５に変速マップＭから車速とアクセル開度に基づいてギヤ段を検索し、また、図８に示すように、車速とギヤ段を平坦アップ線マップに入力して各ギヤ段でのアップシフト線出力トルクを検索する。なお、入力する車速の値は、実車速に対して急ブレーキや、エンジン冷却水またクラッチ作動油の温度に応じてオフセットされる。そして、得られた各ギヤ段でのアップシフト線トルクにギヤ効率を積算し、さらに、エンジン６のトルク変化率を積算する。さらに、アシスト可能トルクを加算し、ギヤ段ごとに得られたトルク値と目標出力トルクとを比較して、目標ギヤ段を選択する。
なお、変速マップは、図８に示すように、路面が軽登坂である場合には、別のアップシフト線マップを用いて、各ギヤ段でのアップシフト線出力トルクを検索する。また、ダウンシフトする場合も同様の手順で行われる。

ここで、本実施形態では、バッテリの出力制限やモータの作動制限がない通常走行において、偶数段（第２変速段）を選択して走行している際、１段下の奇数段（第１変速段）にプレシフトが行われている。

具体的に、図６に示すように、第１速走行から第２速走行へアップシフトする際には、第２変速用シフター５２を第２速用接続位置でインギヤすることでプレシフトを行い、その後、第２クラッチ４２を締結すると共に第１クラッチ４１を開放して、エンジン６の駆動力が第２伝達経路を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されるが、ロック機構６１の第１速用接続位置での接続状態を維持する。

また、第３速走行から第２速走行へダウンシフトする際には、第２変速用シフター５２を第２速用接続位置でインギヤすることでプレシフトを行い、その後、第２クラッチ４２を締結すると共に第１クラッチ４１を開放して、エンジン６の駆動力が第２伝達経路を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。その際、第１変速用シフター５１を第３速用接続位置からニュートラル位置へ開放すると共に、ロック機構６１を第１速用接続位置に接続する。

これにより、第２速を選択して走行している間、１速段にプレシフトが行われており、第２速走行においても、モータ７のアシスト及び回生を行うことができる。また、１段下の奇数段にプレシフトした状態で回生を行うことで、１段上の奇数段にプレシフトした状態で回生を行う場合に比べて、より効率的な回生が可能となる。

なお、第２速走行（偶数段）から第３速走行（奇数段）へのアップシフトは、第１変速用シフター５１を第３速用接続位置でインギヤすることでプレシフトを行い、その後、第１クラッチ４１を締結すると共に第２クラッチ４２を開放して、エンジン６の駆動力が第３伝達経路を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。そして、第２変速用シフター５２を第２速用接続位置からニュートラル位置へ開放する。また、第２速走行（偶数段）から第１速走行(奇数段)へのダウンシフトは、ロック機構６１を第１速用接続位置に接続することでプレシフトを行い、その後、第１クラッチ４１を締結すると共に第２クラッチ４２を開放して、エンジン６の駆動力が第３伝達経路を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。そして、第２変速用シフター５２を第２速用接続位置からニュートラル位置へ開放する。

また、図９に示すように、１段下の奇数段（３速段）にプレシフトが行われている偶数段（第４速）走行時に、運転者の要求駆動力がエンジン６のＢＳＦＣボトムトルク出力を超えた場合、奇数段のギヤの入れ替えがなく、モータ７によるアシストで対応することができる。また、アクセルペダルのさらなる踏み込みによってダウンシフト（キックダウン）した場合には、モータ７のアシストによってイナーシャ相の引き込みを打ち消すことができ、駆動力抜けを抑制することができる。一方、図１０に示すように、１段上の奇数段（５速段）にプレシフトが行われている偶数段（第４速）走行時にダウンシフトする場合は、１段下の奇数段へギヤを入れ替えるため、その間にモータ７によるアシストは行われず、入れ替えの間駆動力抜けが大きい。なお、図９以降のタイミングチャートにおいて、符号ＡＰは、アクセルペダルの開度、Ｎｅはエンジン６の回転数、Ｎｍはモータ７の回転数、Ｃ４１は第１クラッチ４１の状態、Ｃ４２は第２クラッチ４２の状態、Ｔｅはエンジン６のトルク、Ｔｍはモータ７のアシスト又は回生トルク、Ｔｄｓはカウンタ軸からの出力をそれぞれ示す。

また、図１１（ｂ）に示すように、モータ７によるアシストが可能な場合には、通常のキックダウン線（以下、ＫＤ線という）、即ち、エンジンの駆動限界に対して、アシスト限界分をオフセットしたＫＤ線が設定される。この場合、モータ７のアシストによりＳＯＣが低下してくると、それに伴ってＫＤ線も下降することから、アクセルペダルの踏み込みが一定であるにも関わらず、運転者の要求駆動力を満たすことができなくなった段階で、キックダウンしていた。

このため、本実施形態では、図１１（ａ）に示すように、ＳＯＣが減ってアシスト量が徐々に下がっていき、要求駆動力との偏差（図１１（ａ）の網掛部分）がでて要求駆動力を満たすことができなくなった場合でもキックダウンさせずに、運転者のアクセルペダルの踏み込みをトリガーとしてキックダウンをさせるようにしている。これにより、運転者が要求するタイミングに合わせて運転者に違和感を与えることなくキックダウンを行うことができる。

図１２は、３速段にプレシフトが行われており、モータ７が回生動作している第４速走行から第５速走行にアップシフトする際の状態変化を示すタイミングチャートである。この場合、変速機２０における伝達経路を、第４速用ギヤ対２４を介した第２伝達経路から第５速用ギヤ対２５を介した第３伝達経路に切り替える前に、制御装置５は、モータ７の回生トルクＴｍが０［Ｎｍ］となるようモータ７を制御し、ＢＳＦＣ（Ｂｒａｋｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｆｕｅｌ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）ボトム運転中のエンジン６のトルクＴｅを下げ、駆動力合せをする。なお、ＢＳＦＣボトム運転とは、消費燃料量が最小となる一定の回転数での定点運転である。そして、モータ７の第１変速用シフター５１の接続位置を第３速用接続位置から第５速用接続位置に切り替える。

次に、制御装置５は、第２クラッチ４２の締結状態を開放していくトルク相開始と同時に、第１クラッチ４１の締結度合を上げる。そして、第１クラッチ４１のクラッチトルクに基づいて、駆動力合わせを規定割合まで行う。その後、第１クラッチ４１が係合し始め、エンジン回転数が低下するイナーシャ相では、入出力回転数比ＧＲａｔｉｏに基づいて残りの割合を合わせて変速中に駆動力合わせを完了する。そして、第１クラッチ４１が完全に締結されて、第５速走行に切り替わる。

なお、入出力回転数比ＧＲａｔｉｏとは、第１主軸１１とカウンタ軸１４の回転数比を所定のテーブル（図示せず）にてテーブル換算した値である。このため、ＧＲａｔｉｏはクラッチが完全に係合していれば各変速段のギヤ比を基準にした一定の範囲内に収束すると共に変速時においてはその進行度に応じて逐次変化することから、変速の進行度を示す指標とすることができる。

また、モータ７が過回転（所定の回転数より高い回転数）、モータ７が高温状態（第１の所定温度より高温）、又はバッテリ３が極低温状態（第２の所定温度より低温）の場合で、偶数段を選択して走行している際には、モータ７の異常昇温防止、また、バッテリ３の出力が低下してモータ７の出力も低下してしまうことから、現在の偶数段より高い奇数段にプレシフトを行う。ただし、この場合には、モータ７のアシストはエンジン６の駆動力範囲内とする。

図１３に示すように、バッテリ３が極低温状態にあって、１段上の３速段にプレシフトが行われている第２速走行においては、第２速から第１速にダウンシフトする際、第１変速用シフター５１を第３速用接続位置からニュートラル位置に開放した後、第２クラッチ４２を開放すると共に、第１クラッチ４１を半クラッチ状態に滑り係合し、モータ７の回転数をエンジン６の回転数に合わせて、各回転数が落ちないように制御する。その後、第１クラッチ４１を開放した状態で、ロック機構６１を第１速用接続位置にインギヤし、第１クラッチ４１を締結する。これにより、ダウンシフト時にロック機構６１を第１速用接続位置にインギヤする時のショックを抑制することができる。

さらに、図１４は、第４速走行において１段上の５速段がプレシフトされた状態からアクセル開度の増加によって１段下の３速段にダウンシフトするときの状態変化を示すタイミングチャートである。ダウンシフト線は、スロットル全開状態を除いてＢＳＦＣボトムトルク線に設定されているとした場合、アクセルペダルの踏み込みによりモータ７の回生量が徐々に減少していき、ダウンシフト線に到達したときには回生量が０Ｎｍとなる。この時点で、第１クラッチ４１を滑らせながら係合するとともに、第２クラッチ４２の接続を部分的に解除し、第１変速用シフター５１を第５速用接続位置から第３速用接続位置に変速段の入れ替えを行う。エンジン６はＢＳＦＣボトムトルク線に沿った出力を維持し、第１クラッチ４１が完全に締結して、イナーシャ相の終了時点から余剰トルクをモータ７の回生によって徐々に吸収する。

また、図１５に示すように、第５速を選択して走行している際、アクセル開度が急増により第３速にキックダウンする場合には、第１クラッチ４１を開放し始めるとともに、第２クラッチ４２を締結し始め、イナーシャ相でエンジン６の回転数が増加している間に、第２クラッチ４２の締結を滑り係合状態として一旦４速段に切り替え、また、第１クラッチ４１を滑り係合状態から開放した後に、第１変速用シフター５１を第５速用接続位置から第３速用接続位置に切り替える。その後、第２クラッチ４２の締結を開放すると共に、第１クラッチ４１を締結することで、第３速にダウンシフトしている。なお、イナーシャ相の長さは、ダウンシフトによる目標段が１段下の４速段か、２段下の３速段であるかどうかで決定される。

また、図１６は、ハイブリッド車両用駆動装置１の走行性能線図を示している。細破線Ａで示す３本の線はそれぞれ、第１速ＥＶ走行モード、第３速ＥＶ走行モード、第５速ＥＶ走行モードにおいて、本来モータ７が出力可能な最大駆動力であり、細破線Ｂで示す３本の線はそれぞれ、第１速ＥＶ走行モード、第３速ＥＶ走行モード、第５速ＥＶ走行モードで走行時に、モータ７により走行駆動力として出力される駆動力の制限値を示している。すなわち、第１速ＥＶ走行モードで走行する際にモータ７により出力可能な駆動力は、本来モータ７が出力可能な最大駆動力（細線Ａの１ｓｔで示す）ではなく、エンジン６を始動させるのに使用される駆動力を除くことにより制限された駆動力制限値（細破線Ｂの１ｓｔで示す）である。また、太線Ｃで示される５本の線は、第１速〜第５速でエンジン走行する際の、車速とエンジン６のクランク軸の回転数との関係を示す。太破線Ｄで示される５本の線は、第１速〜第５速で走行する際の、エンジン６により出力可能な最大駆動力を示す。太一点鎖線Ｅで示される５本の線は、第１速〜第５速でエンジン６とモータ７との両方の駆動力により走行する際に、エンジン６とモータ７により出力可能な最大駆動力の合計を示す。

ここで、本実施形態では、モータ７でアシストしながらエンジン６をＷＯＴ状態で運転して走行中（以後、ＷＯＴアシスト走行という。）にアップシフトする際、ギヤ入れ替え時にモータ７のアシストが途切れることで発生する、図１６のＸＶＩ部分に示すようなトルク抜けをクラッチの締結容量で補っている。

例えば、図１７は、ＷＯＴアシスト走行で第１速走行から第２速走行にアップシフトする際に、モータ７のアシストを１速段から３速段に切り替える場合の状態変化を示すタイミングチャートである。この場合、第１クラッチ４１と第２クラッチ４２の掴み替えによりトルク分担が切り替わり、第１クラッチ４１の締結が開放されたトルク相終了後、イナーシャ相中にロック機構６１を第１速用接続位置から開放し、第１変速用シフター５１を第３速用接続位置でインギヤしてギヤ入れ替えする際、第２クラッチ４２の締結容量をモータ７のアシストトルク分増加する。これにより、ギヤ入れ替え時のトルク抜けを補うことができ、変速ショックを抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１によれば、スロットル全開状態においてモータ７がアシストしながら、第１速走行から第２速走行にアップシフトする際、第１クラッチ４１の締結を開放した後、そのイナーシャ相中に第２クラッチ４２の締結容量を増やしながら、１速段から３速段にプレシフトを行うので、ギヤ入れ替えの際のトルク抜けを第２クラッチ４２の締結容量によって補うことができ、変速ショックを抑えることができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、車両用駆動装置１は、ツインクラッチ式変速機のモータ７が接続された入力軸である第１主軸１１に奇数段ギヤを配置し、モータ７が接続されていない入力軸である第２中間軸１６に偶数段ギヤを配置したが、これに限定されず、モータ７が接続された入力軸である第１主軸１１に偶数段ギヤを配置し、モータ７が接続されていない入力軸である第２中間軸１６に奇数段ギヤを配置してもよい。

また、奇数段の変速段として第１速用駆動ギヤとしての遊星歯車機構３０と、第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａに加えて、第７、９・・速用駆動ギヤを、偶数段の変速段として第２速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａに加えて、第６、８・・速用駆動ギヤを設けてもよい。

また、カウンタ軸１４に取り付けられる従動ギヤを第２速用駆動ギヤ２２ａと第３速用駆動ギヤ２３ａと共同して噛合する第１共用従動ギヤ２３ｂと、第４速用駆動ギヤ２４ａと第５速用駆動ギヤ２５ａと共同して噛合する第２共用従動ギヤ２４ｂとしたが、これに限らず、それぞれのギヤと噛合する従動ギヤを複数設けてもよい。また、第１速用駆動ギヤとして遊星歯車機構３０を例示したが、これに限らず第３速用駆動ギヤ２３ａなどと同様に第１速用駆動ギヤを設けてもよい。

１ ハイブリッド車両用駆動装置
２ 制御装置
３ バッテリ（蓄電手段）
６ エンジン（内燃機関）
７ モータ（電動機）
１１ 第１主軸（第１の入力軸）
１４ カウンタ軸（出力軸）
１６ 第２中間軸（第２の入力軸）
２０ 変速機
２２ 第２速用ギヤ対
２３ 第３速用ギヤ対
２４ 第４速用ギヤ対
２５ 第５速用ギヤ対
３０ 遊星歯車機構
４１ 第１クラッチ（第１断接手段）
４２ 第２クラッチ（第２断接手段）
５１ 第１変速用シフター（第１同期装置）
５２ 第２変速用シフター（第２同期装置）
６１ ロック機構（第１同期装置）

Claims (3)

1. 内燃機関と、
   電動機と、
   前記電動機に電力を供給する蓄電装置と、
   前記電動機に接続されるとともに第１断接手段を介して選択的に前記内燃機関に接続される第１入力軸と、第２断接手段を介して選択的に前記内燃機関に接続される第２入力軸と、被駆動部に動力を出力する出力軸と、前記第１入力軸と出力軸間で複数の第１変速段を構成可能な第１変速ギヤ機構と、前記第２入力軸と出力軸間で複数の第２変速段を構成可能な第２変速ギヤ機構と、前記複数の第１変速段のいずれかを選択するように前記第１変速ギヤ機構を切り換える第１同期装置と、前記複数の第２変速段のいずれかを選択するように前記第２変速ギヤ機構を切り換える第２同期装置と、を備える変速機構と、を備えたハイブリッド車両用駆動装置であって、
   スロットル全開状態において、前記第１変速段から前記第２変速段にアップシフトする際、前記第１断接手段の締結を開放した後、そのイナーシャ相中に前記第２断接手段の締結容量を増やしながら、前記第１変速段から２段以上上の、前記複数の第１変速段に含まれる別の変速段にプレシフトを行うことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記蓄電装置が極低温状態にある場合、前記所定の第２変速段からダウンシフトする際、前記第１断接手段を滑り係合させ、前記電動機の回転数を前記内燃機関の回転数に合わせた後、前記第１断接手段を開放した状態で、前記第１同期装置によって１段下の前記第１変速段にインギヤし、その後、前記第１断接手段を締結することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
3. 前記所定の第２変速段を選択して走行している際、前記第１同期装置によって前記第１変速段にプレシフトが行われている場合、前記第２断接手段の接続によって前記内燃機関に伝達される動力は、前記電動機の回生によって吸収可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

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