JP6052093B2 - ハイブリッド車両の動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、機関と回転機を動力源として用いるハイブリッド車両の動力伝達装置に関する。

従来、この種のハイブリッドシステムとしては、機関と２つの回転機と動力分配機構（遊星歯車機構）とを備えたものが知られている。このハイブリッドシステムにおいては、動力分配機構の夫々の回転要素に、機関の回転軸と第１回転機の回転軸と第２回転機の回転軸及び駆動輪とが連結される。例えば、下記の特許文献１に開示されたハイブリッドシステムでは、機関と動力分配機構との間に、変速装置として動作可能な遊星歯車機構を配置している。その変速装置は、機関の回転軸に連結される回転要素と、動力分配機構の回転要素（第１回転機の回転軸と第２回転機の回転軸及び駆動輪とに連結される回転要素以外のもの）に連結される回転要素と、を備える。更に、この特許文献１のハイブリッドシステムには、変速装置を差動回転可能な状態と差動回転不能な状態とに切り替えて、この変速装置の変速比を変化させる係合装置（切替機構）が設けられている。尚、下記の特許文献２に開示されたハイブリッドシステムには、機関の出力軸の回転を停止させるロック機構が設けられている。

特開２００８−１２０２３４号公報 特許第４０３３１０９号公報

ところで、機関の動力を利用した走行中には、所望の目的（例えば模擬変速制御や加減速時のショック低減）を達成するために、この機関の出力制御を行い、その軸トルク（正味トルク）を低減させることがある。しかしながら、触媒温度が高いなど、機関が所定の運転状態の場合には、機関の図示トルクの低減量に制限があり、機関の軸トルクを要求値まで低減させることができない可能性がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、運転状態に拘わらず機関の軸トルクを要求値まで低減させることが可能なハイブリッド車両の動力伝達装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、相互間での係合又は解放が可能な第１係合部材及び第２係合部材を有する係合装置と、機関の回転軸に連結された変速回転要素と、前記係合装置の第１及び第２の係合部材の内の一方に連結された変速回転要素と、を含む差動回転可能な複数の変速回転要素を有する変速装置と、前記変速装置における前記機関と前記係合装置とが連結されていない変速回転要素に連結された差動回転要素と、第１回転機の回転軸に連結された差動回転要素と、第２回転機の回転軸及び駆動輪に連結された差動回転要素と、を含む差動回転可能な複数の差動回転要素を有する差動装置と、を備えたハイブリッド車両の動力伝達装置において、前記機関の点火時期を遅角させる点火遅角制御、前記機関が備える電子制御のスロットル装置を制御する電子スロットル制御、または、前記第１回転機の反力トルクを低減させる反力トルク低減制御を行うことで、前記機関の軸トルクを低減させる第１の軸トルク低減制御と、前記第１の軸トルクの低減制御で前記軸トルクを要求軸トルクまで低減させることができない場合に、前記第１の軸トルク低減制御と、前記第１係合部材と前記第２係合部材との間でスリップが生じるように該第１係合部材と該第２係合部材とを係合させて半係合状態にするスリップ制御と、を併用して、前記機関の軸トルクを要求軸トルクまで低減させる第２の軸トルク低減制御と、を行う制御装置を備えることを特徴としている。

本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置は、係合装置をスリップ制御させることで、変速装置内部でトルク損失が発生するので、機関の軸トルクを低減させることができる。

図１は、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置の構成を示すスケルトン図である。 図２は、実施例の入出力関係図である。 図３は、実施例のハイブリッド車両の動力伝達装置の作動係合表を示す図である。 図４は、単独モータＥＶモードに係る共線図である。 図５は、両モータＥＶモードに係る共線図である。 図６は、ＨＶハイモードに係る共線図である。 図７は、触媒温度と点火遅角可能量との関係を示す図である。 図８は、実施例における軸トルク低減制御の動作を説明するフローチャートである。 図９は、実施例における軸トルク低減制御の動作を説明するタイムチャートである。 図１０は、係合装置のスリップ制御の実行前後を示すＨＶハイモードの共線図である。 図１１は、係合装置のスリップ制御の実行前後を示すＨＶローモードの共線図である。 図１２は、スロットル制御による軸トルクの低減量と係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量との関係を示す図である。 図１３は、第１回転機の反力トルクの低減制御による軸トルクの低減量と係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量との関係を示す図である。 図１４は、エンジン回転数と係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量との関係を示す図である。 図１５は、変速装置の油温と係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量との関係を示す図である。

以下に、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例］
本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置の実施例を図１から図１５に基づいて説明する。

図１の符号１は、本実施例のハイブリッドシステムを示す。また、図１の符号１００は、このハイブリッドシステム１が搭載されたハイブリッド車両を示す。

ハイブリッドシステム１は、エンジンＥＮＧと第１回転機ＭＧ１と第２回転機ＭＧ２とを動力源として備える。

エンジンＥＮＧは、エンジン回転軸１１に機械的な動力（出力トルク）を発生させる内燃機関や外燃機関等の機関である。このエンジンＥＮＧは、その動作が図２に示す電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」という。）９１によって制御される。尚、そのエンジンＥＣＵ９１は、エンジンＥＮＧの図示トルクを要求図示トルク（要求エンジントルク）に基づいて制御する場合もあれば、エンジンＥＮＧの軸トルク（正味トルク）を要求軸トルク（要求エンジントルク）に基づいて制御する場合もある。

第１回転機ＭＧ１は、力行駆動時の電動機（モータ）としての機能と、回生駆動時の発電機（ジェネレータ）としての機能と、を有し、回転軸（以下、「ＭＧ１回転軸」という。）１２に出力トルク（以下、「ＭＧ１トルク」という。）を発生させる電動発電機（モータジェネレータ）である。第２回転機ＭＧ２についても、これと同じであり、回転軸（以下、「ＭＧ２回転軸」という。）１３に出力トルク（以下、「ＭＧ２トルク」という。）を発生させる。これら第１及び第２の回転機ＭＧ１，ＭＧ２は、その動作が図２に示す電子制御装置（以下、「ＭＧＥＣＵ」という。）９２によって制御される。

更に、このハイブリッドシステム１には、その各動力源の相互間における動力伝達、そして、夫々の動力源と駆動輪Ｗとの間での動力伝達を行うことが可能な動力伝達装置が設けられている。その動力伝達装置は、直列接続された変速装置２０と差動装置３０とを備える。この例示のハイブリッドシステム１は、エンジン回転軸１１とＭＧ１回転軸１２とを同心に配置し、かつ、これらに対して間隔を空けて平行にＭＧ２回転軸１３を配置した複軸式のものである。このハイブリッドシステム１は、エンジンＥＮＧ側に変速装置２０が配置され、第１回転機ＭＧ１側に差動装置３０が配置されている。

変速装置２０は、エンジンＥＮＧとの間の動力伝達を担う第１動力伝達要素と、差動装置３０との間の動力伝達を担う第２動力伝達要素と、を有する。この変速装置２０は、その内の一方の動力伝達要素に入力された回転を変速して他方の動力伝達要素に伝えることができる。

ここで例示する変速装置２０は、遊星機構を備えたものである。この例示の遊星機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、差動回転が可能な複数の回転要素（以下、「変速回転要素」という。）としてのサンギヤＳ１とリングギヤＲ１と複数のピニオンギヤＰ１とキャリアＣ１とを有する。この変速装置２０においては、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１とキャリアＣ１の内の何れか１つがエンジンＥＮＧに接続され、その残りの内の１つが差動装置３０に接続される。この例示では、エンジン回転軸１１とキャリアＣ１とを回転軸２１を介して一体回転し得るよう連結させる。従って、ここでは、キャリアＣ１又は当該キャリアＣ１の回転軸２１が上述した第１動力伝達要素となる。また、この例示では、リングギヤＲ１に差動装置３０を連結する。そのリングギヤＲ１は、上述した第２動力伝達要素であり、差動装置３０の各差動回転要素の内の１つ（ここでは後述するようにキャリアＣ２）に対して一体回転できるように連結する。

ハイブリッドシステム１には、変速装置２０を動作させる変速制御装置４０が設けられている。その変速制御装置４０は、変速装置２０の変速比又は変速段を変更するためのものであると共に、その動力伝達が可能な状態と後述するニュートラル状態との間の切り替えを行うためのものでもある。具体的に、この変速制御装置４０は、変速装置２０における所定の変速回転要素の回転状態や停止状態を調整する２つの係合装置を備える。この例示では、クラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１とが係合装置として設けられている。

クラッチＣＬ１は、サンギヤＳ１とキャリアＣ１との間の断接状態を調整する油圧駆動又は電動のクラッチ装置である。このクラッチＣＬ１は、サンギヤＳ１と一体になって回転する第１係合部材と、キャリアＣ１と一体になって回転する第２係合部材と、を有する。このクラッチＣＬ１は、後述するＨＶＥＣＵ９０の制御によって解放状態、半係合状態又は完全係合状態となる摩擦係合式のものである。解放状態では、第１係合部材と第２係合部材との間の連結が切り離され、サンギヤＳ１とキャリアＣ１とが相対回転できるので、変速装置２０における遊星歯車機構の差動回転が許容されている。半係合状態では、第１係合部材と第２係合部材とを滑らせながら、これらを一体回転させない範囲内でサンギヤＳ１とキャリアＣ１の相対回転が許容されている。完全係合状態では、第１係合部材と第２係合部材とが一体化し、サンギヤＳ１とキャリアＣ１とが相対回転できないので、変速装置２０における遊星歯車機構の差動回転が禁止されている。

ブレーキＢＫ１は、サンギヤＳ１の回転を規制する油圧駆動又は電動のブレーキ装置である。このブレーキＢＫ１は、サンギヤＳ１と一体になって回転する第１係合部材と、車体側（例えば動力伝達装置のケース等）に固定した第２係合部材と、を有する。このブレーキＢＫ１は、ＨＶＥＣＵ９０の制御によって解放状態、半係合状態又は完全係合状態となる摩擦係合式のものである。解放状態では、第１係合部材と第２係合部材との間の連結が切り離され、サンギヤＳ１の回転が許容されている。半係合状態では、第１係合部材と第２係合部材とを滑らせながら、これらを一体回転させない範囲内でサンギヤＳ１の回転が許容されている。完全係合状態では、第１係合部材と第２係合部材とが一体化し、サンギヤＳ１の回転が禁止されている。

変速装置２０は、クラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１とが共に解放状態にあるときに、入出力間（第１動力伝達要素と第２動力伝達要素との間）での動力伝達が不能なニュートラル状態となる。このニュートラル状態では、エンジンＥＮＧと差動装置３０との間の動力伝達が遮断されている。

一方、この変速装置２０においては、クラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１の内の何れか一方を係合させた場合、入出力間での動力伝達が可能な状態になり、エンジンＥＮＧと差動装置３０との間で動力を伝達することができる。

例えば、クラッチＣＬ１を解放させ、かつ、ブレーキＢＫ１を完全係合させた場合、変速装置２０においては、サンギヤＳ１が固定された状態（回転停止状態）で差動回転を行い、キャリアＣ１に入力されたエンジンＥＮＧの回転を増速させてリングギヤＲ１から出力させる。つまり、この場合の変速装置２０は、変速比が１よりも小さいオーバドライブ（ＯＤ）状態となる。これに対して、クラッチＣＬ１を完全係合させ、かつ、ブレーキＢＫ１を解放させた場合、変速装置２０においては、全ての変速回転要素が一体になって回転する差動回転の禁止状態になり、入出力間（キャリアＣ１とリングギヤＲ１との間）が直結状態になるので、キャリアＣ１に入力されたエンジンＥＮＧの回転を等速でリングギヤＲ１から出力させる。つまり、この場合の変速装置２０は、変速比が１になる。このように、この変速装置２０は、クラッチＣＬ１の解放とブレーキＢＫ１の完全係合によって高速側の変速段（高速段）となり、クラッチＣＬ１の完全係合とブレーキＢＫ１の解放によって低速側の変速段（低速段）となる。このハイブリッドシステム１では、このように変速装置２０の変速比が１以下なので、必ずしも第１回転機ＭＧ１の高トルク化を図る必要がない。

差動装置３０は、遊星機構を備える。この例示の遊星機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、差動回転が可能な複数の回転要素（以下、「差動回転要素」という。）としてのサンギヤＳ２とリングギヤＲ２と複数のピニオンギヤＰ２とキャリアＣ２とを有する。この差動装置３０においては、連結対象との間の動力伝達要素ともいえるサンギヤＳ２とリングギヤＲ２とキャリアＣ２の内の何れか１つが変速装置２０を介してエンジンＥＮＧに接続され、その残りの内の１つが第１回転機ＭＧ１に接続され、最後の１つが第２回転機ＭＧ２と駆動輪Ｗとに接続される。この例示では、変速装置２０のリングギヤＲ１をキャリアＣ２に連結する。サンギヤＳ２には、ＭＧ１回転軸１２を一体回転できるように連結する。リングギヤＲ２には、第２回転機ＭＧ２と駆動輪Ｗを連結する。

そのリングギヤＲ２と第２回転機ＭＧ２及び駆動輪Ｗとの間には、リングギヤＲ２と同心の一体回転可能なカウンタドライブギヤ５１と、このカウンタドライブギヤ５１と噛み合うカウンタドリブンギヤ５２と、このカウンタドリブンギヤ５２と噛み合うリダクションギヤ５３と、が配置されている。そのリダクションギヤ５３は、ＭＧ２回転軸１３の軸上に固定されている。

ここで、この例示のハイブリッド車両１００は、ＦＦ（Front engine Front drive）車、ＲＲ（Rear engine Rear drive）車又はＦＦ車若しくはＲＲ車ベースの四輪駆動車であると仮定する。このため、カウンタドリブンギヤ５２の回転軸（カウンタシャフト５４）の軸上には、ドライブピニオンギヤ５５が固定される。そのドライブピニオンギヤ５５は、差動装置５６のデフリングギヤ５７と噛み合い状態にある。差動装置５６は、左右の駆動軸５８を介して駆動輪Ｗに連結されている。つまり、そのカウンタシャフト５４は、このハイブリッドシステム１における駆動輪Ｗ側への出力軸（以下、「システム出力軸」という。）となる。例えば、このハイブリッドシステム１は、そのドライブピニオンギヤ５５とデフリングギヤ５７（つまり差動装置５６）を第２回転機ＭＧ２とリダクションギヤ５３との間に配置することで、コンパクト化を図ることができる。

この動力伝達装置においては、変速装置２０の変速比と差動装置３０の変速比とから全体の変速比（言うなればハイブリッドシステム１のシステム変速比）が決まる。このシステム変速比とは、この動力伝達装置においての入出力間の回転数比のことであり、この動力伝達装置の出力側回転数（差動装置３０のリングギヤＲ２の回転数）に対する入力側回転数（変速装置２０のキャリアＣ１の回転数）の比（減速比）を表したものである。従って、この動力伝達装置では、差動装置３０だけで変速機としての機能を構成するよりも変速比の幅が広くなる。

このハイブリッドシステム１には、図２に示すように、エンジンＥＣＵ９１とＭＧＥＣＵ９２とを統括制御すると共にシステムの統合制御を行う統合ＥＣＵ（以下、「ＨＶＥＣＵ」という。）９０が設けられており、これらのＥＣＵによって本システムの制御装置が構成される。

ＨＶＥＣＵ９０には、車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等の各種センサが接続されている。このＨＶＥＣＵ９０は、その各種センサによって、車速、アクセル開度、第１回転機ＭＧ１の回転数（ＭＧ１回転数）、第２回転機ＭＧ２の回転数（ＭＧ２回転数）、動力伝達装置の出力軸（例えば差動装置３０のリングギヤＲ２の回転軸）の回転数、二次電池のＳＯＣ（State of Charge）等を取得する。

ＨＶＥＣＵ９０は、取得した情報に基づいて、ハイブリッド車両１００の要求車両駆動力、要求パワー、要求トルク等を算出し、これに基づき、要求エンジントルク、要求ＭＧ１トルク及び要求ＭＧ２トルクを算出して、エンジンＥＣＵ９１とＭＧＥＣＵ９２に出力制御の指令を送る。

また、このＨＶＥＣＵ９０は、クラッチＣＬ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＣＬ１）とブレーキＢＫ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＢＫ１）を油圧調整装置（図示略）に出力する。油圧調整装置は、その指令値に応じてクラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１を係合動作又は解放動作させる。

このハイブリッドシステム１においては、電気自動車（ＥＶ）走行モードとハイブリッド（ＨＶ）走行モードとが設定されている。ＥＶ走行モードとは、第１及び第２の回転機ＭＧ１，ＭＧ２の内の少なくとも１つの動力で走行させる走行モードのことである。ＨＶ走行モードとは、エンジンＥＮＧの動力のみでの走行、又は、エンジンＥＮＧの動力に加えて第２回転機ＭＧ２の動力も使った走行を行う走行モードのことである。

図３には、その走行モード毎のハイブリッドシステム１の作動係合表を示している。その作動係合表のクラッチＣＬ１の欄とブレーキＢＫ１の欄において、丸印は完全係合状態を表し、空欄は解放状態を表している。また、三角印は、クラッチＣＬ１が完全係合状態であればブレーキＢＫ１が解放状態となり、クラッチＣＬ１が解放状態であればブレーキＢＫ１が完全係合状態となることを表している。この作動係合表の第１回転機ＭＧ１の欄と第２回転機ＭＧ２の欄において、「Ｇ」は発電機としての作動状態が主となることを表し、「Ｍ」は電動機としての作動状態が主となることを表している。

［ＥＶ走行モード］
ＥＶ走行モードは、第２回転機ＭＧ２のみを動力源とする単独モータＥＶモードと、第１及び第２の回転機ＭＧ１，ＭＧ２の双方を動力源とする両モータＥＶモードと、に分けられる。単独モータＥＶモードは、低負荷運転時に選択され、両モータＥＶモードは、それよりも高負荷運転時に選択される。

［単独モータＥＶモード］
二次電池が充電可能な場合には、必ずしもエンジンブレーキによる電力消費を必要としない。このため、この場合の単独モータＥＶモードでは、クラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１を共に解放させ、変速装置２０をニュートラル状態にする。前進させる場合、ＨＶＥＣＵ９０は、第２回転機ＭＧ２に正回転で要求車両駆動力に応じた正のＭＧ２トルクを出力させる。正回転とは、前進時におけるＭＧ２回転軸１３や差動装置３０のリングギヤＲ２の回転方向のことである。図４には、この前進時の共線図を示している。一方、後進させる場合には、第２回転機ＭＧ２に負回転で要求車両駆動力に応じた負のＭＧ２トルクを出力させる。

このＥＶ走行時には、変速装置２０のリングギヤＲ１が連れ回されるが、変速装置２０がニュートラル状態なので、エンジンＥＮＧが０回転のまま連れ回されない。このため、このＥＶ走行時には、第１回転機ＭＧ１の回生量を大きく取ることができる。更に、ここでは、エンジンＥＮＧを停止させた状態で走行でき、エンジンＥＮＧの引き摺り損失が発生しないので、燃費（電費）を向上させることができる。

ここで、この単独モータＥＶモードでは、差動装置３０の差動回転に伴う第１回転機ＭＧ１の引き摺り損失を低減させることが望ましい。具体的に、ＨＶＥＣＵ９０は、第１回転機ＭＧ１に僅かなトルクを掛けて発電させ、このＭＧ１回転数を０回転にフィードバック制御することで、第１回転機ＭＧ１の引き摺り損失を低減させることができる。また、第１回転機ＭＧ１にトルクを掛けずとも当該第１回転機ＭＧ１を０回転に維持できるときは、第１回転機ＭＧ１にトルクを加えずに当該第１回転機ＭＧ１の引き摺り損失の低減を図ればよい。また、第１回転機ＭＧ１の引き摺り損失を低減する為には、この第１回転機ＭＧ１のコギングトルク又はｄ軸ロックを利用して、第１回転機ＭＧ１を０回転にしてもよい。ｄ軸ロックとは、回転子を固定するような磁界を発生させる電流をインバータから第１回転機ＭＧ１に供給することで、この第１回転機ＭＧ１を０回転に制御することをいう。

また、二次電池の充電が禁止される場合には、その二次電池を放電させるべく、エンジンブレーキを併用した単独モータＥＶモードで走行すればよい。この場合には、図３に示すように、クラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１の内の何れか一方だけを係合させることで、エンジンＥＮＧを連れ回し状態にし、エンジンブレーキを発生させる。その際、ＨＶＥＣＵ９０は、第１回転機ＭＧ１の制御によりエンジン回転数を上昇させる。

［両モータＥＶモード］
両モータＥＶモードにおいて、ＨＶＥＣＵ９０は、クラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１を共に完全係合させ、変速装置２０の全ての変速回転要素を停止させる。これにより、ハイブリッドシステム１においては、エンジンＥＮＧの回転数が０になり、また、差動装置３０のキャリアＣ２が０回転にロックされる。図５には、このときの共線図を示している。

ＨＶＥＣＵ９０は、要求車両駆動力に応じたＭＧ１トルクとＭＧ２トルクとを出力させる。その際、キャリアＣ２は、その回転が禁止されているので、ＭＧ１トルクに対する反力を取ることができる。従って、前進時には、第１回転機ＭＧ１に負回転で負のＭＧ１トルクを出力させることで、正回転のトルクをリングギヤＲ２から出力させることができる。一方、後進時には、第１回転機ＭＧ１に正回転で正のＭＧ１トルクを出力させることで、負回転のトルクをリングギヤＲ２から出力させることができる。

［ＨＶ走行モード］
ＨＶ走行モードにおいては、第１回転機ＭＧ１で反力を取りながらエンジンＥＮＧの出力トルクのみ又はエンジンＥＮＧの出力トルクとＭＧ２トルクとで走行する。その際にシステム出力軸（カウンタシャフト５４）に伝達されるエンジンＥＮＧからのトルクは、いわゆるエンジン直達トルクといわれるものである。そのエンジン直達トルクは、電気パスを介することなくエンジンＥＮＧから機械的に伝達され、最終的に駆動輪Ｗへと伝えられる。このＨＶ走行モードは、変速装置２０が高速段のときの走行モード（以下、「ＨＶハイモード」という。）と、変速装置２０が低速段のときの走行モード（以下、「ＨＶローモード」という。）と、に分けられる。図６には、ＨＶハイモードにおける共線図を例示している。

ＨＶＥＣＵ９０は、クラッチＣＬ１の解放とブレーキＢＫ１の完全係合によって、ＨＶハイモードに制御する。一方、ＨＶＥＣＵ９０は、クラッチＣＬ１の完全係合とブレーキＢＫ１の解放によって、ＨＶローモードに制御する。

後進時には、ＨＶローモードを使う。後進時には、第１回転機ＭＧ１を発電機、第２回転機ＭＧ２を電動機として動作させ、この第２回転機ＭＧ２を前進時とは逆向きに回転させる。

ＨＶＥＣＵ９０は、そのＨＶハイモードとＨＶローモードの切り替えを行う際に、変速装置２０と差動装置３０とを同時に変速させる協調変速制御を実行する。このハイブリッドシステム１においては、変速装置２０と差動装置３０と第１回転機ＭＧ１とクラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１とでシステム全体における変速システムが構成される。このため、これらの構成は、第１回転機ＭＧ１の回転を電気的に制御することで、システム変速比が連続的に変化させられる電気的無段変速機として動作させることができる。回生させる場合には、主に第２回転機ＭＧ２を利用する。

ＨＶ走行を行う際には、高車速走行時に動力循環の低減が可能なＨＶハイモードを選択させ、これよりも低い中低車速で走行しているときにＨＶローモードを選択させる。このハイブリッドシステム１では、１よりもハイギヤ側にシステム変速比が２つのメカニカルポイント（システム変速比γ１≠システム変速比γ２）を有するので、ＨＶ走行モードにおいてハイギヤで動作しているときの伝達効率を向上させることができ、高車速走行時の燃費を向上させることができる。

ＨＶＥＣＵ９０は、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへと切り替えるときに、停止中のエンジンＥＮＧを始動させる。現在のＥＶ走行が単独モータＥＶモード（エンジンブレーキ不要）の場合、ＨＶＥＣＵ９０は、ニュートラル状態の変速装置２０を切り替え後のＨＶ走行モード（ＨＶハイモード又はＨＶローモード）に応じた目標変速段へと変速させる。また、現在のＥＶ走行がエンジンブレーキ併用時の単独モータＥＶモードの場合、ＨＶＥＣＵ９０は、変速装置２０における現在の変速段（高速段又は低速段）と切り替え後のＨＶ走行モードに応じた目標変速段とが異なる場合、その目標変速段へと変速装置２０を変速させる。また、現在のＥＶ走行が両モータＥＶモードの場合、ＨＶＥＣＵ９０は、直結状態の変速装置２０を切り替え後のＨＶ走行モードに応じた目標変速段へと変速させる。そのエンジンＥＮＧの始動に際しては、第１回転機ＭＧ１でエンジンＥＮＧの回転数を上昇させて点火する。その際、第２回転機ＭＧ２には、第１回転機ＭＧ１が受ける反力に対してのキャンセルトルクを加えたＭＧ２トルクを出力させる。

ところで、ＨＶ走行中には、加減速時のショックを低減させるなど、所望の目的を達成するために、エンジンＥＮＧの軸トルクを要求軸トルクまで低減させることがある。その際には、例えば、エンジンＥＮＧの出力制御を行い、要求軸トルクに対応させた要求図示トルクへとエンジンＥＮＧの図示トルクを低減させる。しかしながら、エンジンＥＮＧにおいては、所定の運転状態のとき（例えば、エンジンＥＮＧの触媒温度が所定温度よりも高温のとき、エンジンＥＮＧの失火限界が近いときなど）に、図示トルクの低減量が制限され、軸トルクを要求軸トルクまで低減させることができない場合もある。図７には、触媒温度とエンジンＥＮＧにおける実施可能な点火遅角量（点火遅角可能量）との関係について例示している。エンジンＥＮＧの図示トルクは、点火遅角制御を行うことで低減させることができる。但し、点火遅角制御は、その実施に伴い触媒温度を上昇させる。このため、触媒温度が所定温度よりも高温のときには、触媒の保護の観点から、点火遅角量を制限することが望ましい。従って、エンジンＥＮＧにおいては、図７に示すように、触媒温度が所定温度よりも高い場合、高温になるほど点火遅角可能量を小さくしている。

また、このハイブリッドシステム１では、回生運転中の第１回転機ＭＧ１の反力トルクを低減させることで、エンジンＥＮＧの軸トルクを低減させることができる。しかしながら、例えば二次電池の充電を要する運転状態の場合には、第１回転機ＭＧ１の反力トルクを要求値まで低減させると、二次電池への充電量が低下してしまうので、その反力トルクの低減量が足りず、エンジンＥＮＧの軸トルクの要求低減量を確保できない可能性がある。

以下においては、そのエンジンＥＮＧの出力制御による軸トルク低減制御や、第１回転機ＭＧ１の反力トルクの低減制御による軸トルク低減制御のことを、通常の軸トルク低減制御という。

そこで、この動力伝達装置においては、ＨＶ走行中であり、通常の軸トルク低減制御でエンジンＥＮＧの軸トルクを要求軸トルクまで低減させることができない場合、係合装置（クラッチＣＬ１又はブレーキＢＫ１）をスリップ制御させる。つまり、この動力伝達装置においては、その場合、係合装置のスリップ制御によって変速装置２０でトルク損失を発生させ、これによりエンジンＥＮＧの軸トルクを低減させる。そのスリップ制御は、解放状態になっている係合装置を制御対象とし、解放状態から半係合状態に制御することで行う。

ＨＶＥＣＵ９０には、ＨＶ走行中に通常の軸トルク低減制御でエンジンＥＮＧの軸トルクを要求軸トルクまで低減させることができない場合、解放状態の係合装置をスリップ制御させることで、エンジンＥＮＧの軸トルクを現在の大きさから要求軸トルクまで低減させる。つまり、ＨＶＥＣＵ９０には、係合装置のスリップ制御だけでエンジンＥＮＧの軸トルクを現在の大きさから要求軸トルクまで低減させてもよい。

しかしながら、例えば、エンジンＥＮＧの軸トルクの要求低減量が大きい場合には、係合装置のスリップ制御だけで、エンジンＥＮＧの軸トルクを要求軸トルクまで低減させることができるとは限らない。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、ＨＶ走行中に通常の軸トルク低減制御でエンジンＥＮＧの軸トルクを要求軸トルクまで低減させることができない場合、通常の軸トルク低減制御と係合装置のスリップ制御による軸トルク低減制御とを併用させることが望ましい。これにより、この動力伝達装置においては、その要求軸トルクに向けた軸トルク低減制御が安定したものとなる。

以下に、エンジンＥＮＧの軸トルク低減制御を実施する際の演算処理動作について、図８のフローチャートと図９のタイムチャートに基づき説明する。ここでは、通常の軸トルク低減制御と係合装置のスリップ制御による軸トルク低減制御とを併用する場合について例に挙げる。図９は、上図が係合装置のスリップ制御を実施しない場合について示したものであり、下図が係合装置のスリップ制御を実施する場合について示したものである。

ＨＶＥＣＵ９０は、ＨＶ走行モードでの走行中であるのか否かを判定する（ステップＳＴ１）。ＨＶＥＣＵ９０は、ＨＶ走行モードで走行していなければ、この演算処理を一旦終わらせる。

図９に示すようにＨＶ走行モードでの走行中である場合、ＨＶＥＣＵ９０は、エンジンＥＮＧの軸トルクの低減要求が為されているのか否かを判定する（ステップＳＴ２）。ＨＶＥＣＵ９０は、軸トルクの低減要求が為されていなければ、その軸トルクの低減要求フラグを降ろしたまま、この演算処理を一旦終わらせる。

軸トルクの低減要求が為されている場合、ＨＶＥＣＵ９０は、図９に示すように軸トルクの低減要求フラグを立てて、エンジンＥＮＧの軸トルクの要求低減量を計算する（ステップＳＴ３）。その要求低減量は、現在のエンジンＥＮＧの実際の軸トルクと上記の所望の目的に応じたエンジンＥＮＧの要求軸トルクとに基づいて決まる。

また、ＨＶＥＣＵ９０は、エンジンＥＮＧの軸トルクの低減可能量を計算する（ステップＳＴ４）。その低減可能量とは、通常の軸トルク低減制御の実施によって低減させることのできる軸トルクの低減量の上限値に相当する。例えば、エンジンＥＮＧが失火限界に近い場合には、失火限界に近くない場合と比べて、軸トルクの低減可能量が小さくなる。

ＨＶＥＣＵ９０は、その低減可能量が要求低減量以上であるのか否か、つまり通常の軸トルク低減制御で軸トルクの要求低減量を確保できるのか否かを判定する（ステップＳＴ５）。

ＨＶＥＣＵ９０は、低減可能量が要求低減量以上であると判定した場合、通常の軸トルク低減制御で軸トルクの要求低減量を確保することができるので、通常の軸トルク低減制御を実行する（ステップＳＴ６）。その際、このＨＶＥＣＵ９０は、要求低減量に応じた通常の軸トルク低減制御を実行するので、エンジンＥＮＧの軸トルクを要求軸トルクまで低減させることができる。

一方、ＨＶＥＣＵ９０は、図９に示すように低減可能量が要求低減量よりも小さいと判定した場合、通常の軸トルク低減制御だけでは軸トルクの要求低減量を確保することができないが、その低減可能量の分だけ又は当該低減可能量よりも小さい低減量で通常の軸トルク低減制御を実行する（ステップＳＴ７）。

ＨＶＥＣＵ９０は、ステップＳＴ７における通常の軸トルク低減制御による軸トルクの低減量と軸トルクの要求低減量との差を求めることで、その要求低減量に対する軸トルクの低減不足量を計算する（ステップＳＴ８）。その軸トルクの低減不足量は、図９の下図に示す係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量となる。つまり、ここでは、その低減不足量を係合装置のスリップ制御で補填させる。

ＨＶＥＣＵ９０は、その低減不足量に応じた係合装置のスリップ制御を実行する（ステップＳＴ８）。その際、ＨＶＥＣＵ９０は、ＨＶハイモードでＨＶ走行を行っているのであれば、解放状態のクラッチＣＬ１を半係合状態にするスリップ制御を実行する。このときのクラッチＣＬ１の要求クラッチトルク容量は、低減不足量の分だけ軸トルクを低減させることのできる大きさに決める。このため、エンジンＥＮＧの軸トルクは、要求軸トルクまで低減する。図１０は、このＨＶハイモードにおける共線図であり、一点鎖線でスリップ制御の実行前の状態を示し、かつ、実線でスリップ制御の実行後の状態を示している。この共線図に依れば、クラッチＣＬ１のスリップ制御に伴いエンジンＥＮＧの軸トルクが引き下げられていることが判る。これに対して、ＨＶローモードでＨＶ走行を行っている場合、ＨＶＥＣＵ９０は、解放状態のブレーキＢＫ１を半係合状態にするスリップ制御を実行する。このときのブレーキＢＫ１の要求ブレーキトルク容量は、低減不足量の分だけ軸トルクを低減させることのできる大きさに決める。このため、エンジンＥＮＧの軸トルクは、要求軸トルクまで低減する。図１１は、このＨＶローモードにおける共線図であり、一点鎖線でスリップ制御の実行前の状態を示し、かつ、実線でスリップ制御の実行後の状態を示している。この共線図に依れば、ブレーキＢＫ１のスリップ制御に伴い、サンギヤ軸（Ｓ１軸）のトルクが引き下げられ、これに連動してサンギヤＳ１と直結状態のエンジンＥＮＧの軸トルクも引き下げられていることが判る。

以上示したように、本実施例の動力伝達装置では、図９の上図に示すようにＨＶ走行中に通常の軸トルク低減制御でエンジンＥＮＧの軸トルクを要求軸トルクまで低減させることができない場合、解放状態の係合装置（クラッチＣＬ１又はブレーキＢＫ１）をスリップ制御させ、変速装置２０の内部でトルク損失を発生させることによって、エンジンＥＮＧの軸トルクを低減させることができる。よって、この動力伝達装置においては、そのような場合でも、図９の下図に示すように、エンジンＥＮＧの実際の軸トルクを要求軸トルクにまで低減させることができる。

この本実施例の軸トルク低減制御の具体例について以下に説明する。

併用される通常の軸トルク低減制御として点火遅角制御が行われる場合について説明する。この場合、ＨＶＥＣＵ９０は、エンジンＥＮＧの触媒温度に応じて、点火遅角制御による軸トルクの低減量と係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量との分担比を変更する。例えば、図７に示す点火遅角可能量に変化の生じる触媒温度の範囲（触媒温度が所定温度よりも高温）の場合、ＨＶＥＣＵ９０は、触媒温度が高くなるほど、点火遅角制御による軸トルクの低減量を減らし、かつ、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を増やす。これにより、この動力伝達装置では、触媒温度が高温のときに触媒への負荷を減らすことができるので、触媒の劣化を抑えることができる。

また、点火遅角制御が併用される場合には、この点火遅角制御の実施に伴いエンジンＥＮＧが失火限界に近づいてしまう。そして、失火限界が近い場合には、点火遅角制御を実施できなくなり、失火限界が近くない場合と比較して、軸トルクの低減量が不足してしまう。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、エンジンＥＮＧが失火限界に近いのか否かに応じて、要求低減量に対する点火遅角制御による軸トルクの低減量と係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量との分担比を変更する。例えば、失火限界が近い場合、ＨＶＥＣＵ９０には、点火遅角制御による軸トルクの低減量を減少させ、かつ、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を増加させる。これにより、この動力伝達装置では、エンジンＥＮＧが失火限界に近づいており、点火遅角制御による軸トルクの低減量を多く取れないときでも、軸トルクの要求低減量を確保することができる。

次に、エンジンＥＮＧが電子制御のスロットル装置（図示略）を備えており、併用される通常の軸トルク低減制御としてスロットル装置の制御（以下、「スロットル制御」という。）が行われる場合について説明する。エンジンＥＮＧは、そのスロットル装置のスロットル開度を小さくすることで、図示トルクを低減させ、軸トルクを低減させることができる。しかしながら、そのスロットル開度が所定開度よりも小さく、このスロットル開度が全閉状態に近い場合には、スロットル制御による軸トルクの低減量が当該スロットル制御用の要求低減量に対して不足してしまう。このため、ＨＶＥＣＵ９０は、スロットル開度が所定開度よりも小さい場合（例えば図１２のＡ領域の場合）、スロットル制御による軸トルクの低減量の不足分を補うべく、スロットル開度が所定開度以上の開弁状態にある場合（例えば図１２のＢ領域及びＣ領域の場合）と比較して、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を増加させる。これにより、この動力伝達装置では、スロットル開度が全閉又はそれに近い状態であり、スロットル制御による軸トルクの低減が難しくなっている場合でも、係合装置のスリップ制御だけで又は当該スリップ制御とスロットル制御とで軸トルクの要求低減量を確保することができる。

また、スロットル制御で当該スロットル制御用の要求低減量を確保できたとしても、エンジンＥＮＧは、スロットルの応答性によって、軸トルクを応答性良く低減させることが難しくなる場合がある。そのスロットルの応答性は、そのときのスロットル開度、スロットル開度の変化量、エンジン回転数に応じて変化する。例えば、スロットルは、スロットル開度が小さいほど、スロットル開度の変化量が小さいほど、エンジン回転数が低いほど、応答性が低下する。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、スロットルの応答性に応じて、スロットル制御による軸トルクの低減量と係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量との分担比を変更させる。例えば、ＨＶＥＣＵ９０には、スロットルの応答性が低下しているほど、スロットル制御による軸トルクの低減量を減少させ、かつ、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を増加させる。これにより、この動力伝達装置では、軸トルクを応答性良く低減させることができる。ここで、具体的には、その分担比をエンジンＥＮＧにおける出力トルクの遅れ時間（時定数）などで変化させることができる。

次に、併用される通常の軸トルク低減制御として第１回転機ＭＧ１の反力トルクの低減制御が行われる場合について説明する。この場合、第１回転機ＭＧ１は、発電機として動作している。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、二次電池のＳＯＣが小さいほど、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を減少させ、第１回転機ＭＧ１の反力トルクの低減制御による軸トルクの低減量を増加させる。図１３には、その分担比の一例を示している。これにより、この動力伝達装置では、軸トルクの要求低減量を確保しつつ、二次電池のＳＯＣが小さいほど、この二次電池への充電量を増やすことができる。更に、二次電池が満充電又は満充電に近い状態で、第１回転機ＭＧ１が反力トルクを発生しにくい場合でも、この動力伝達装置では、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量が多くなるので、軸トルクの要求低減量を確保することができる。また、この場合には、二次電池の負荷を軽減することもできる。

また、この反力トルクの低減制御が併用される場合、ＨＶＥＣＵ９０には、第１回転機ＭＧ１の負荷率が高ければ、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を増加させる。これにより、この動力伝達装置では、第１回転機ＭＧ１の負荷率が高く、この第１回転機ＭＧ１が反力トルクを発生しにくい場合でも、軸トルクの要求低減量を確保することができる。

ここで、エンジン回転数が高い場合には、低回転の場合と比較して、スリップ状態による係合装置の負荷が高くなる。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、エンジン回転数が高い場合、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を減少させる又は当該スリップ制御による軸トルク低減制御を禁止させ、通常の軸トルク低減制御による軸トルクの低減量を増加させる。図１４には、その一例を示している。この例では、エンジン回転数が所定回転数よりも高回転の場合に、エンジン回転数が高くなるほど、これよりも低回転の場合と比較して、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を減少させている。これにより、この動力伝達装置では、例えば摩擦材の焼き付き等の発生が抑制されるので、係合装置の耐久性の低下を抑えることができる。

また、変速装置２０の変速動作の直後は、係合装置（例えば摩擦材）の温度が変速前よりも上昇している。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、変速装置２０の変速を終えてから一定時間（例えば係合装置の温度が変速前と同程度の温度に低下する時間）が経過するまで、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を減少させる又は当該スリップ制御による軸トルク低減制御を禁止させ、通常の軸トルク低減制御による軸トルクの低減量を増加させる。これにより、この動力伝達装置では、例えば摩擦材の焼き付き等の発生が抑制されるので、係合装置の耐久性の低下を抑えることができる。

また、係合装置は、変速装置２０の変速動作の直後に拘わらず、その温度が上昇している場合もある。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、係合装置の温度が所定温度よりも高温の場合、この係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を減少させる又は当該スリップ制御による軸トルク低減制御を禁止させ、通常の軸トルク低減制御による軸トルクの低減量を増加させる。これにより、この動力伝達装置では、例えば摩擦材の焼き付き等の発生が抑制されるので、係合装置の耐久性の低下を抑えることができる。

ＨＶＥＣＵ９０は、その係合装置の温度に替えて、変速装置２０の温度（例えば動力伝達装置内の油温）を利用しても同様の効果を得ることができる。この場合、ＨＶＥＣＵ９０には、変速装置２０の温度（油温）が第１所定温度よりも高温の場合、第１所定温度以下の場合と比べて、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を減少させる又は当該スリップ制御による軸トルク低減制御を禁止させ、通常の軸トルク低減制御による軸トルクの低減量を増加させる。また、変速装置２０の温度（油温）が低温のときには、その油の粘度が低いので、係合装置の制御性が低下している可能性がある。その油が係合装置の作動油としても使われるからである。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、変速装置２０の温度（油温）が第２所定温度よりも低温の場合にも、第２所定温度以上の場合と比べて、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を減少させる又は当該スリップ制御による軸トルク低減制御を禁止させ、通常の軸トルク低減制御による軸トルクの低減量を増加させる。これにより、この動力伝達装置では、係合装置の制御性の低下に伴う軸トルクの低減量のばらつきを抑えることができる。図１５には、その一例を示している。尚、この例では、変速装置２０の温度（油温）が第１所定温度よりも高くなるほど、係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を減少させている。

また、この動力伝達装置においては、係合装置の制御に関しての学習制御を実施することもできる。しかしながら、その学習制御中は、係合装置の制御性が低下している。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、その学習制御中に、係合装置のスリップ制御による軸トルク低減制御を禁止させ、通常の軸トルク低減制御による軸トルクの低減量を増加させる。これにより、この動力伝達装置では、その学習制御の精度を確保しつつ、係合装置の制御性の低下に伴う軸トルクの低減量のばらつきを抑えることができる。

また、ＨＶＥＣＵ９０は、例えば、運転者のアクセル操作等の情報に基づいて、エンジンＥＮＧの軸トルクの低減要求が為されることを予測することができる。このため、ＨＶＥＣＵ９０は、その予測ができた場合、スリップ制御の対象となる係合装置への供給油圧を予め高めておく、つまり、その係合装置に予圧を掛けておくことが望ましい。その予圧は、係合装置を解放状態のまま保つことができる供給油圧範囲内の最大値とする。このように、この動力伝達装置においては、その係合装置をスリップ制御の待機状態に制御しているので、指令と共に応答性良く係合装置をスリップ制御させることができる。

また、ＨＶＥＣＵ９０には、そのような待機状態に係合装置を制御できている場合、この係合装置のスリップ制御による軸トルクの低減量を可能な限り大きくさせる。よって、この場合には、通常の軸トルク低減制御による軸トルクの低減量を低減可能量よりも小さくする。これにより、この場合には、軸トルクを応答性良く低減させると共に、点火遅角に伴う排気ガス中の有害成分の増加を抑えることができる。一方、待機状態に係合装置を制御できていない場合、ＨＶＥＣＵ９０には、点火遅角制御（通常の軸トルク低減制御）による軸トルクの低減量を可能な限り大きくさせる。つまり、この場合には、応答性の良い軸トルクの低減を優先させる。

１ ハイブリッドシステム
１１ エンジン回転軸
１２ ＭＧ１回転軸
１３ ＭＧ２回転軸
２０ 変速装置
３０ 差動装置
４０ 変速制御装置
１００ ハイブリッド車両
９０ ＨＶＥＣＵ（統合ＥＣＵ）
９１ エンジンＥＣＵ
９２ ＭＧＥＣＵ
ＢＫ１ ブレーキ
ＣＬ１ クラッチ
Ｃ１，Ｃ２ キャリア
ＥＮＧ エンジン（機関）
ＭＧ１ 第１回転機
ＭＧ２ 第２回転機
Ｐ１、Ｐ２ ピニオンギヤ
Ｒ１，Ｒ２ リングギヤ
Ｓ１，Ｓ２ サンギヤ

Claims (1)

1. 相互間での係合又は解放が可能な第１係合部材及び第２係合部材を有する係合装置と、
   機関の回転軸に連結された変速回転要素と、前記係合装置の第１及び第２の係合部材の内の一方に連結された変速回転要素と、を含む差動回転可能な複数の変速回転要素を有する変速装置と、
   前記変速装置における前記機関と前記係合装置とが連結されていない変速回転要素に連結された差動回転要素と、第１回転機の回転軸に連結された差動回転要素と、第２回転機の回転軸及び駆動輪に連結された差動回転要素と、を含む差動回転可能な複数の差動回転要素を有する差動装置と、
   を備えたハイブリッド車両の動力伝達装置において、
   前記機関の点火時期を遅角させる点火遅角制御、前記機関が備える電子制御のスロットル装置を制御する電子スロットル制御、または、前記第１回転機の反力トルクを低減させる反力トルク低減制御を行うことで、前記機関の軸トルクを低減させる第１の軸トルク低減制御と、
   前記第１の軸トルクの低減制御で前記軸トルクを要求軸トルクまで低減させることができない場合に、前記第１の軸トルク低減制御と、前記第１係合部材と前記第２係合部材との間でスリップが生じるように該第１係合部材と該第２係合部材とを係合させて半係合状態にするスリップ制御と、を併用して、前記機関の軸トルクを要求軸トルクまで低減させる第２の軸トルク低減制御と、
   を行う制御装置を備えることを特徴としたハイブリッド車両の動力伝達装置。

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