JP6594391B2 - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源としての内燃機関と自動変速機を備える車両用駆動装置の制御装置に関する。

従来、車両に搭載される自動変速機として、変速比の異なる複数の変速段を形成可能な有段式の自動変速機が知られている。この種の自動変速機として、特許文献１、２に示す自動変速機がある。特許文献１に記載の自動変速機は、２個の遊星歯車機構と５個のクラッチやブレーキなどの係合機構とを備え、前進６段および後進１段の変速段の設定が可能な自動変速機である。また、特許文献２に記載の自動変速機は、４個の遊星歯車機構と７個のクラッチやブレーキなどの係合機構を備え、前進１０段および後進１段の変速段の設定が可能な自動変速機である。

ところで、上記のような有段式の自動変速機では、ある変速段間の段間比（ステップ比）が他の変速段間の段間比よりも大きいと、当該変速段間での変速動作の際、駆動力の落差が大きいことで変速後の加速力が過度に低下するおそれがある。また、変速前後のショック（振動や騒音）が大きくなることも懸念される。さらに、変速動作の十分な応答性を確保できないおそれもある。

特開２０００−１６１４５０号公報 特開２０１５−２３００３６号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、有段式の自動変速機を備える車両用駆動装置において、自動変速機の変速段間の段間比が大きい場合であっても、変速後の車両の加速力の過度の低下を防止でき、また変速前後の車両の振動や騒音を小さく抑えることができ、変速動作の応答性を確保することが可能な車両用駆動装置の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかる車両用駆動装置の制御装置は、車両の駆動源としてのエンジン（ＥＮＧ）と、電動機（ＭＧ）と遊星歯車機構（ＰＭ）とクラッチ（ＣＭ）とを備え、エンジン（ＥＮＧ）の駆動力が入力するトルク調整機構部（ＴＣ）と、トルク調整機構部（ＴＣ）から出力された駆動力の回転を入力して駆動輪（Ｗ）側へ出力する自動変速機であって、変速比の異なる複数の変速段を形成可能な有段式の自動変速機（ＴＭ）と、エンジン（ＥＮＧ）、トルク調整機構部（ＴＣ）、自動変速機（ＴＭ）を制御する制御装置（１０４）と、を備え、遊星歯車機構（ＰＭ）の第一要素（Ｓｍ）は、電動機（ＭＧ）の回転軸（５０）に繋がれており、第二要素（Ｃｍ）は自動変速機（ＴＭ）の入力軸（２０）に繋がれており、第三要素（Ｒｍ）はエンジン（ＥＮＧ）の出力軸（１０）に繋がれており、クラッチ（ＣＭ）は、第一要素（Ｓｍ）と第三要素（Ｒｍ）との間を断接可能に連結しており、自動変速機（ＴＭ）は、所定変速段（２ｎｄ）とその上段側の次段変速段（３ｒｄ）との間の段間比が他の変速段間の段間比よりも大きな値であり、制御装置（１０４）は、自動変速機（ＴＭ）の変速段が所定変速段（２ｎｄ）のときはクラッチ（ＣＭ）を締結し、自動変速機（ＴＭ）の変速段が所定変速段（２ｎｄ）から上段側の次段変速段（３ｒｄ）への変速過程でクラッチ（ＣＭ）を解放し、同時に電動機（ＭＧ）を駆動してその回転数を第二要素（Ｃｍ）の回転数よりも相対的に下げるように制御する制御（トルク調整制御）を行うことを特徴とする。

本発明にかかる車両用駆動装置の制御装置によれば、有段式の自動変速機の構成上、ある変速段間の段間比が他の変速段間の段間比よりも広いことなどで各変速段間の段間比の設定が最適ではない場合であっても、当該段間比の広い変速段間の変速時に上記のトルク調整制御を行うことで、当該変速段間の段間比の適正化を図ることができる。

これにより、自動変速機による所定変速段から上段側の次段変速段への変速（アップシフト変速）時の車両の加速感を改善することができる。また、自動変速機による変速中のショック（振動及び騒音）を少なく抑えることができ、変速に伴い生じる車両の乗り心地などの違和感を効果的に改善することができる。また、自動変速機による変速後のエンジン回転数の最適化を図ることができるので、車両の走行時の動作音や加速の違和感を改善することができる。

また、本発明にかかる上記の車両用駆動装置の制御装置では、制御装置（１０４）は、所定変速段から次段変速段への変速過程におけるイナーシャ相で、クラッチ（ＣＭ）の締結量を減少させる制御を行うようにしてもよい。

この構成によれば、変速過程のイナーシャ相でクラッチの締結量を減少させる制御を行うことで、次段変速段への変速動作に伴う振動や騒音の発生を効果的に抑制することができ、スムーズな変速動作を実現できる。また、変速動作に伴うエンジン回転数の変動を適切に制御することも可能となる。

また、本発明にかかる上記の車両用駆動装置の制御装置では、制御装置（１０４）は、イナーシャ相以降に電動機（ＭＧ）で動力を発生し、遊星歯車機構（ＰＭ）の第三要素（Ｒｍ）に繋がれたエンジン（ＥＮＧ）の出力軸（１０）の回転数を調節する制御を行うようにしてもよい。

この構成によれば、イナーシャ相以降に電動機（ＭＧ）で動力を発生し、遊星歯車機構（ＰＭ）の第三要素（Ｒｍ）に繋がれたエンジン（ＥＮＧ）の出力軸（１０）の回転数を調節する制御を行うことで、変速過程におけるイナーシャ相以降でのエンジントルクの低減量を少なく抑えることができる。したがって、トルク調整制御を行わない場合と比較してエンジントルクをより大きな値とすることができる。

また、本発明にかかる上記の車両用駆動装置の制御装置では、制御装置（１０４）は、イナーシャ相以降での電動機（ＭＧ）による動力の発生量をクラッチ（ＣＭ）の締結量に応じて決定するようにしてもよい。

この構成によれば、クラッチの締結量と電動機による動力の発生量とを協調させる制御を行うことで、比較的に簡単な制御で自動変速機の入力軸に入力する回転数の制御を適切に行うことが可能となる。

また、本発明にかかる上記の車両用駆動装置の制御装置では、電動機（ＭＧ）は、動力の発生及び回生発電が可能なモータジェネレータであり、電動機（ＭＧ）との間で電力の授受が可能な蓄電装置（１０１）を備え、制御装置（１０４）は、所定変速段から次段変速段への変速を開始する前に、電動機（ＭＧ）による回生発電で蓄電装置（１０１）の蓄電を行うようにしてもよい。

この構成によれば、所定変速段から次段変速段への変速を開始する前に、電動機による回生発電で蓄電装置の蓄電を行うことで、蓄電装置の蓄電量（残容量）を確保したうえで上記のトルク調整制御を行うことができる。したがって、トルク調整制御の実施中や実施後に蓄電装置の蓄電量（残容量）が不足することを防止できる。

なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる車両用駆動装置の制御装置によれば、有段式の自動変速機を備える車両用駆動装置において、自動変速機の変速段間の段間比の最適化を図ることができるので、変速後の車両の加速力の過度の低下を防止でき、また変速前後の車両の振動や騒音を小さく抑えることができ、変速動作の良好な応答性を確保することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両用駆動装置の制御装置を備える車両の内部構成を示すブロック図である。 車両用駆動装置のトルク調整機構部及び自動変速機のスケルトン図である。 自動変速機の遊星歯車機構の共線図である。 自動変速機の各変速段における係合機構の状態を示す一覧表である。 自動変速機の各変速段の段間比とレシオカバレッジを示す表である。 トルク調整制御を行う場合の第２速段と第３速段でのトルク調整機構部の遊星歯車機構と自動変速機の共線図である。 第２速段から第３変速への変速過程における各値の変化を示すタイミングチャートである。 第２速段から第３変速への変速過程におけるイナーシャ相での仕事量収支を示すグラフである。 トルク調整制御を行う場合と行わない場合の第３速段におけるトルク調整機構部の遊星歯車機構と自動変速機の共線図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両１の内部構成を示すブロック図である。なお、図１中の二重線は電力配線を示し、点線は制御信号又は検出信号を示す。本実施形態の車両１は、駆動源としてのエンジン（内燃機関）ＥＮＧと電気モータ（電動機：モータジェネレータ）ＭＧとを備えるハイブリッド車両（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）である。

図１に示す車両用駆動装置１００は、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエンジンＥＮＧと、自動変速機ＴＭと、エンジンＥＮＧと自動変速機ＴＭとの間に設けたトルク調整機構部ＴＣとを備えており、エンジンＥＮＧで発生した駆動力がトルク調整機構部ＴＣを介して自動変速機ＴＭに伝達され、自動変速機ＴＭの出力ギヤ（出力部）３０から差動装置ＤＦを介して左右の駆動輪Ｗへ伝達される。トルク調整機構部ＴＣは、いわゆる電気トルコンであって、バッテリ（蓄電装置）１０１との間での電力の授受により動力の発生及び回生発電が可能な電動モータ（モータジェネレータ）ＭＧと、シングルピニオン型の遊星歯車機構ＰＭと、クラッチＣＭとを備える。

図２は、車両用駆動装置１００が備えるトルク調整機構部ＴＣ及び自動変速機ＴＭのスケルトン図である。トルク調整機構部ＴＣの遊星歯車機構ＰＭは、機械的に力を合成分配する合成分配機構である。遊星歯車機構ＰＭのリングギヤＲｍは、動力伝達の有無及び伝達量を制御することが可能な摩擦式のクラッチであるメインクラッチＣ０及び回転変動やトルク変動を抑制するためのダンパ装置４０を介してエンジンＥＮＧの出力軸１０に繋がっており、サンギヤＳｍは、電気モータＭＧの回転軸５０（ロータ４２）に繋がっており、キャリアＣｍは、自動変速機ＴＭの入力軸２０に繋がっている。また、サンギヤＳｍとリングギヤＲｍとの間には、それらを係脱自在に連結するクラッチＣＭが設けられている。クラッチＣＭは、油圧アクチュエータによって係合、解放される摩擦式のクラッチであってよい。したがって、エンジンＥＮＧの出力は、ダンパ装置４０及びメインクラッチＣ０を介して遊星歯車機構ＰＭのリングギヤＲｍに伝達される。

また、車両１は、電気モータＭＧとの間で電力の授受が可能なバッテリ（蓄電器）１０１を備えると共に、バッテリ１０１と電気モータＭＧとの間に接続されたＶＣＵ（Voltage Control Unit）１０２及びインバータ（ＩＮＶ）１０３を備える。また、ＶＣＵ１０２及びインバータ１０３を制御するとともに、エンジンＥＮＧ、メインクラッチＣ０、トルク調整機構部ＴＣ（電気モータＭＧ及びクラッチＣＭ）、自動変速機ＴＭなどを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：制御装置）１０４を備える。ＥＣＵ１０４によって、エンジンＥＮＧ又は電気モータＭＧの動力による車両１の走行制御を行うことができる。

バッテリ１０１は、直列又は並列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。ＶＣＵ１０２は、バッテリ１０１の出力電圧を直流のまま昇圧する。また、ＶＣＵ１０２は、電気モータＭＧの回生動作時に電気モータＭＧが発電して直流に変換された電力を降圧する。ＶＣＵ１０２によって降圧された電力はバッテリ１０１に充電される。インバータ１０３は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電気モータＭＧに供給する。また、インバータ１０３は、電気モータＭＧの回生動作時に電気モータＭＧが発電した交流電圧を直流電圧に変換する。

ＥＣＵ１０４には、車両１の走行制御を行うための情報として、車両１に搭載された各種センサからの信号が入力されるようになっている。すなわち、ＥＣＵ１０４には、車速を検出する車速センサＳ１からの信号、車両１の運転者が操作する図示しないアクセルペダルのアクセル開度ＡＰを検出するアクセル開度センサＳ２からの信号、運転者のシフト操作によるシフトポジションで選択される車両１の走行用レンジを検出するシフトポジションセンサＳ３からの信号、運転者が操作する図示しないフットブレーキ（制動機構）の作動の有無を検出するブレーキセンサＳ４からの信号、バッテリ１０１の残容量（ＳＯＣ）を検出する残容量センサＳ５からのバッテリ１０１の残容量に関する信号などがそれぞれ入力されるようになっている。上記の走行用レンジは、例えば通常の車両に搭載された一般的な変速機と同様の走行用レンジであって、車両１の発進及び前進走行が可能なＤレンジ（走行用レンジ）のほか、停車用のＰレンジやＮレンジ（非走行用レンジ）、後進用のＲレンジ（走行用レンジ）などを含めることができる。なお、ここでいう車両１の発進及び前進走行が可能な走行用レンジには、上記のＤレンジのほか、１レンジや２レンジなどの走行用レンジがある場合は、それらの走行用レンジも含まれる。また、ＥＣＵ１０４には、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサＳ６の検出信号、車両１の傾きを検知する傾斜角センサＳ７からの傾斜角の情報に関する信号、車両１の加減速度を検出する加減速度センサＳ８からの加減速度の情報に関する信号なども入力される。

ＥＣＵ１０４は、上記の各センサから入力された各種入力信号をもとに車両１の現在の運転状態（走行状態）を判断し、当該運転状態に対応する要求駆動力（目標駆動力）を算出する。ＥＣＵ１０４は、この要求駆動力を実現するように駆動装置１００の出力制御を行う。また、ＥＣＵ１０４は、エンジンＥＧの駆動制御、自動変速機ＴＭの変速制御、ＶＣＵ１０２及びインバータ１０３の制御による電気モータＭＧの駆動制御、クラッチＣＭの係合制御などを行う。

次に、自動変速機ＴＭの詳細構成について説明する。図２に示すように、自動変速機ＴＭでは、筐体Ｋ内に第１〜第３の３つの遊星歯車機構Ｐ１〜Ｐ３が入力軸２０と同心に配置されている。第１遊星歯車機構Ｐ１は、サンギヤＳａと、リングギヤＲａと、サンギヤＳａとリングギヤＲａとに噛合するピニオンＰａを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣａとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。

図３は、第１〜第３の３つの遊星歯車機構Ｐ１〜Ｐ３の共線図（速度線図）である。本明細書において、共線図は、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの要素の相対回転速度の比を直線（速度線）で表すことができる図と定義する。共線図において、３つの要素は、ギヤ比（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）に対応する間隔で並ぶ。

図３の右側に示す第１遊星歯車機構Ｐ１の共線図を参照して、第１遊星歯車機構Ｐ１の３つの要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａを、共線図の並び順に左側から夫々第１要素、第２要素及び第３要素とすると、第１要素はサンギヤＳａ、第２要素はキャリアＣａ、第３要素はリングギヤＲａになる。

ここで、サンギヤＳａとキャリアＣａ間の間隔とキャリアＣａとリングギヤＲａ間の間隔との比は、第１遊星歯車機構Ｐ１のギヤ比をｈとして、ｈ：１に設定される。なお、共線図において、下の横線と上の横線は夫々回転速度が「０」と「１」（入力軸２０と同じ回転速度）であることを示している。

第２遊星歯車機構Ｐ２も、サンギヤＳｂと、リングギヤＲｂと、サンギヤＳｂ及びリングギヤＲｂに噛合するピニオンＰｂを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣｂとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。

図３の中央に示す第２遊星歯車機構Ｐ２の共線図を参照して、第２遊星歯車機構Ｐ２の３つの要素Ｓｂ，Ｃｂ，Ｒｂを、共線図の並び順に左側から夫々第４要素、第５要素及び第６要素とすると、第４要素はサンギヤＳｂ、第５要素はキャリアＣｂ、第６要素はリングギヤＲｂになる。サンギヤＳｂとキャリアＣｂ間の間隔とキャリアＣｂとリングギヤＲｂ間の間隔との比は、第２遊星歯車機構Ｐ２のギヤ比をｊとして、ｊ：１に設定される。

第３遊星歯車機構Ｐ３も、サンギヤＳｃと、リングギヤＲｃと、サンギヤＳｃ及びリングギヤＲｃに噛合するピニオンＰｃを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣｃとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。

図３の左側に示す第３遊星歯車機構Ｐ３の共線図を参照して、第３遊星歯車機構Ｐ３の３つの要素Ｓｃ，Ｃｃ，Ｒｃを、共線図の並び順に左側から夫々第７要素、第８要素及び第９要素とすると、第７要素はサンギヤＳｃ、第８要素はキャリアＣｃ、第９要素はリングギヤＲｃになる。サンギヤＳｃとキャリアＣｃ間の間隔とキャリアＣｃとリングギヤＲｃ間の間隔との比は、第３遊星歯車機構Ｐ３のギヤ比をｋとして、ｋ：１に設定される。

図２に示すように、第３遊星歯車機構Ｐ３のサンギヤＳｃは、入力軸２０に連結されている。また、第２遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤＲｂは、出力ギヤ３０に連結されている。

また、第１遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａと第２遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣｂとが連結されて、第１連結体Ｍ１（Ｃａ−Ｃｂ）が構成されている。また、第１遊星歯車機構Ｐ１のリングギヤＲａと第３遊星歯車機構Ｐ３のキャリアＣｃとが連結されて、第２連結体Ｍ２（Ｒａ−Ｃｃ）が構成されている。また、第２遊星歯車機構Ｐ２のサンギヤＳｂと第３遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤＲｃとが連結されて、第３連結体Ｍ３（Ｓｂ−Ｒｃ）が構成されている。また、この自動変速機ＴＭには、第３遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤＲｃと、第２ブレーキＢ２と、第２クラッチＣ２とを一体に連結する第４連結体（第４連結部材）Ｍ４が設けられている。

また、本実施形態の自動変速機ＴＭは、切替機構Ｆ１と、第１クラッチＣ１と、第２クラッチＣ２と、第１ブレーキＢ１と、第２ブレーキＢ２とからなる５つの係合機構を備える。切替機構Ｆ１は、２ウェイクラッチであり、第１連結体Ｍ１の正転（入力軸２０の回転方向と同一方向への回転）を許容し逆転を阻止する逆転阻止状態と、第１連結体Ｍ１を筐体Ｋに固定して回転を阻止する固定状態とに切換自在に構成されている。

第１クラッチＣ１は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第１遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａと入力軸２０とを連結する連結状態と、この連結を断つ解放状態とに切換自在に構成されている。また、第２クラッチＣ２は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第３遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤＲｃと入力軸２０とを連結する連結状態と、この連結を断つ解放状態とに切換自在に構成されている。

第１ブレーキＢ１は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第１遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳａを筐体Ｋに固定する固定状態と、この固定を解除する解放状態とに切換自在に構成されている。また、第２ブレーキＢ２は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第３遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤＲｃ（第３連結体Ｍ３）を筐体Ｋに固定する固定状態と、この固定を解除する解放状態とに切換自在に構成されている。

切替機構Ｆ１、第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２及び第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２は、トランスミッション・コントロール・ユニットからなる制御部ＥＣＵ（図示せず）により、車両１の走行速度等の車両情報に基づいて、状態が切り換えられる。

入力軸２０の軸線上には、エンジンＥＮＧ及びトルク調整機構部ＴＣ側から、第１クラッチＣ１、第１遊星歯車機構Ｐ１、第２遊星歯車機構Ｐ２、第３遊星歯車機構Ｐ３、第２クラッチＣ２の順番で配置されている。

そして、第２ブレーキＢ２が第３遊星歯車機構Ｐ３の径方向外方に配置され、切替機構Ｆ１は第１遊星歯車機構Ｐ１の径方向外方に配置され、第１ブレーキＢ１は第１クラッチＣ１の径方向外方に配置されている。このように、切替機構Ｆ１および２つのブレーキＢ１、Ｂ２を遊星歯車機構、またはクラッチの径方向外方に配置することにより、これらを遊星歯車機構及びクラッチと共に入力軸２０の軸線上に並べて配置した場合に比べて、自動変速機ＴＭの軸長の短縮化を図ることができる。なお、第２ブレーキＢ２を第２クラッチＣ２の径方向外方に配置してもよい。

次に、図３及び図４を参照して、本実施形態の自動変速機ＴＭの各変速段を確立させる場合を説明する。図４は、各変速段における切替機構Ｆ１、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の状態を表示した係合表であり、第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２の「○」印は連結状態、空欄は解放状態を示している。また、第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２の「○」印は固定状態、空欄は解放状態を示している。また、切替機構Ｆ１の列の「○」印は固定状態、無印は逆転阻止状態を示している。

１速段（Ｌｏｗ）を確立させる場合には、切替機構Ｆ１を固定状態とし、第１ブレーキＢ１を固定状態とする。切替機構Ｆ１を固定状態とすることで、第１連結体Ｍ１の回転が阻止され、第１遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａ及び第２遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣｂの回転速度が「０」になる。また、第１ブレーキＢ１を固定状態とすることで、第１遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳａの回転速度が「０」になる。

これにより、第１遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳａ，キャリアＣａ，リングギヤＲａが相対回転不能なロック状態となる。また、第２遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣｂを含む第１連結体Ｍ１の回転速度も「０」になり、第３遊星歯車機構Ｐ３のキャリアＣｃを含む第２連結体Ｍ２の回転速度も「０」になる。そして、出力ギヤ３０が連結された第３遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤＲｃの回転速度が図３に示す「Ｌｏｗ」となり、１速段が確立される。

２速段（２ｎｄ）を確立させる場合には、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２を固定状態とする。第１ブレーキＢ１を固定状態とすることで、第１遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳａの回転速度が「０」になる。また、第２ブレーキＢ２を固定状態とすることで、第２遊星歯車機構Ｐ２のサンギヤＳｂの回転速度も「０」になる。これにより、出力ギヤ３０が連結された第２遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤＲｂの回転速度が図３に示す「２ｎｄ」となり、２速段が確立される。

３速段（３ｒｄ）を確立させる場合には、第２クラッチＣ２を連結状態とし、第１ブレーキＢ１を固定状態とする。第１ブレーキＢ１を固定状態とすることで、第１遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳａの回転速度が「０」になる。また、第２クラッチＣ２を連結状態とすることで、第２遊星歯車機構Ｐ２のサンギヤＳｂの回転速度が、入力軸２０の回転速度と同一速度の「１」となる。そして、キャリアＣｂの回転速度は、ｊ／（ｊ＋１）となる。そして、出力ギヤ３０が連結されたリングギヤＲｂの回転速度が図３に示す「３ｒｄ」となり、３速段が確立される。

４速段（４ｔｈ）を確立させる場合には、第１クラッチＣ１を連結状態とし、第１ブレーキＢ１を固定状態とする。第１クラッチＣ１を連結状態とすることで、第１遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａの回転速度が、入力軸２０の回転速度と同一速度の「１」となる。また、第１連結体Ｍ１の連結によって第２遊星歯車機構Ｐ２のキャリアＣｂの回転速度も「１」となる。また、第１ブレーキＢ１を固定状態とすることで、第１遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤＳａの回転速度が「０」になる。そして、第１遊星歯車機構Ｐ１のリングギヤＲａ（第２連結体Ｍ２）の回転速度が（ｈ＋１）／ｈとなる。そして、第３遊星歯車機構Ｐ３のキャリアＣｃ及び第３連結体Ｍ３の回転速度が（ｈ＋１）（ｋ＋１）／ｈ・ｋとなり、出力ギヤ３０が連結された第２遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤＲｂの回転速度が図３に示す「４ｔｈ」となり、４速段が確立される。

５速段（５ｔｈ）を確立させる場合には、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を連結状態とする。第１クラッチＣ１を連結状態とすることで、第１遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａの回転速度が、入力軸２０の回転速度と同一速度の「１」となる。また、第２クラッチＣ２を連結状態とすることで、第２遊星歯車機構Ｐ２のサンギヤＳｂの回転速度が、入力軸２０の回転速度と同一速度の「１」となる。これにより、第１遊星歯車機構Ｐ１は、キャリアＣａとサンギヤＳａとが同一速度の「１」となり、各要素が相対回転不能なロック状態となる。また、第２遊星歯車機構Ｐ２も、キャリアＣｂとサンギヤＳｂとが同一速度の「１」となり、各要素が相対回転不能なロック状態となる。また、第３遊星歯車機構Ｐ３も、サンギヤＳｃとリングギヤＲｃとが同一速度の「１」となり、各要素が相対回転不能なロック状態となる。これにより、出力ギヤ３０が連結された第２遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤＲｂの回転速度が図３に示す「５ｔｈ」（＝「１」）となり、５速段が確立される。

６速段（６ｔｈ）を確立させる場合には、第１クラッチＣ１を連結状態とし、第２ブレーキＢ２を固定状態とする。第１クラッチＣ１を連結状態とすることで、第１遊星歯車機構Ｐ１のキャリアＣａの回転速度が、入力軸２０の回転速度と同一速度の「１」となる。また、第２ブレーキＢ２を固定状態とすることで、第２遊星歯車機構Ｐ２のサンギヤＳｂ及び第３遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤＲｃの回転速度が「０」になる。そして、出力ギヤ３０が連結された第２遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤＲｂの回転速度が図３に示す「６ｔｈ」となり、６速段が確立される。

後進段（Ｒｖｓ）を確立させる場合には、切替機構Ｆ１を固定状態とし、第２クラッチＣ２を連結状態とする。第２クラッチＣ２を連結状態とすることで、第３遊星歯車機構Ｐ３も、サンギヤＳｃとリングギヤＲｃとが同一速度の「１」となり、各要素が相対回転不能なロック状態となる。また、切替機構Ｆ１を固定状態とすることで、第１連結体Ｍ１の回転が阻止されて回転速度が「０」になる。そして、出力ギヤ３０が連結された第２遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤＲｂの回転速度が図３に示す逆転の「Ｒｖｓ」となり、後進段が確立される。

本実施形態の自動変速機ＴＭでは、３つの遊星歯車機構と、一つの切替機構Ｆ１と、二つのクラッチＣ１、Ｃ２と、二つのブレーキＢ１、Ｂ２とを備えた構成の自動変速機において、遊星歯車機構及び切替機構やクラッチやブレーキなどの構成要素として必要最小限の構成要素を備えたコンパクトな自動変速機を構成することができる。

図５は、自動変速機ＴＭの各変速段の段間比とレシオカバレッジを示す表である。同図に示すように、上記構成の自動変速機ＴＭは、第２速段（２ｎｄ）と第３速段（３ｒｄ）との間の段間比が他の変速段間の段間比と比べて大きな値となっている。そのため、仮にトルク調整機構部ＴＣを設けておらず、変速制御を行う機構が自動変速機ＴＭ単体の構成であるすると、第２速段から第３速段への変速の際に駆動力の落差が大きいことで変速後の車両の加速力が過度に低下するおそれがある。また、変速前後のショック（振動や騒音）が大きくなることも懸念される。さらに、変速動作における迅速な応答性を確保できないおそれもある。そこで、本実施形態の車両用駆動装置１００の制御装置では、自動変速機ＴＭによる第２速段から第３速段への変速過程において、下記で説明するトルク調整機構部ＴＣの制御（トルク調整制御）を行うことで、第２速段と第３速段との間の段間比が大きいことによる上記の問題を解消するようにしている。

すなわち、本実施形態の車両用駆動装置１００の制御装置では、自動変速機ＴＭの変速段が第２速段のときはトルク調整機構部ＴＣのクラッチＣＭを締結した状態とする。そして、第２速段から第３速段への変速段の切り替え（アップシフト切り替え）の変速過程でクラッチＣＭを解放し、同時に電気モータＭＧを駆動し、その回転数を遊星歯車機構ＰＭのキャリアＣｍの回転数よりも相対的に低い回転数まで下げる制御（以下、この制御を「トルク調整制御」という。）を行う。以下、このトルク調整制御について詳細に説明する。

図６は、上記トルク調整制御を行う場合の第２速段と第３速段でのトルク調整機構部ＴＣの遊星歯車機構ＰＭと自動変速機ＴＭの共線図である。トルク調整制御では、既述のように、自動変速機ＴＭの変速段が第２速段のときはトルク調整機構部ＴＣのクラッチＣＭを締結（完全締結）した状態とする。これにより、遊星歯車機構ＰＭのサンギヤＳｍとリングギヤＲｍとキャリアＣｍとが互いに固定され、これらが一体に回転する状態となる。したがって、自動変速機ＴＭの変速段が第２速段のときには、図６（ａ）に示すように、エンジンＥＮＧの出力軸１０に繋がるリングギヤＲｍと自動変速機ＴＭの入力軸２０に繋がるキャリアＣｍとが同一の回転数で回転する。したがて、エンジンＥＮＧの出力軸１０の回転がそのまま自動変速機ＴＭの入力軸２０に伝達される。

そして、第２速段から第３速段への変速段の切り替え（アップシフト切り替え）の変速過程でクラッチＣＭを解放し、同時に電気モータＭＧを駆動して動力を発生させ、その回転数を遊星歯車機構ＰＭのキャリアＣｍの回転数より相対的に低い回転数に下げる制御を行う。これにより、遊星歯車機構ＰＭのリングギヤＲｍの回転数はキャリアＣｍ及びサンギヤＳｍの回転数よりも相対的に大きな回転数となり、サンギヤＳｍの回転数はキャリアＣｍ及びリングギヤＲｍの回転数よりも相対的に小さな回転数となる。したがって、自動変速機ＴＭの変速段が第３速段のときには、図６（ｂ）に示すように、エンジンＥＮＧの出力軸１０に繋がれたリングギヤＲｍの回転数がキャリアＣｍの回転数よりも大きく、電気モータＭＧの回転軸（ロータ）５０に繋がれたサンギヤＳｍの回転数がキャリアＣｍの回転数よりも小さくなる。

図７は、第２速段から第３変速への変速過程におけるエンジン回転数Ｎｅ、前段（２速段）のクラッチトルクＴＡ、次段（３速段）のクラッチトルクＴＢ、エンジントルクＴＥ、電気モータＭＧのモータ回転数ＮＴ、電気モータＭＧのモータトルクＴＴ、クラッチＣＭのクラッチトルクＴＤそれぞれの経過時間に対する変化を示すタイミングチャートであり、同図（ａ）は、トルク調整制御を行わない場合、同図（ｂ）は、クラッチＣＭを半解放状態としてトルク調整制御を行う場合、同図（ｃ）は、クラッチＣＭを完全解放状態としてトルク調整制御を行う場合を示す図である。

トルク調整制御を行わない場合には、同図（ａ）に示すように、第２速段から第３速段への変速過程においてクラッチＣＭを締結したままの状態とする。また、電気モータＭＧは駆動せず、モータトルクＴＴはゼロの状態となっている。したがって、エンジンＥＮＧの出力軸１０の回転がそのまま自動変速機ＴＭに入力する。一方、トルク調整制御を行う場合（クラッチＣＭを半解放状態として行う場合、及びクラッチＣＭを完全解放状態として行う場合）には、同図（ｂ），（ｃ）に示すように、第２速段から第３速段への変速過程のイナーシャ相以降でクラッチＣＭを半解放状態又は完全解放状態とすると共に、電気モータＭＧを駆動（力行）する。これにより、遊星歯車機構ＰＭのリングギヤＲｍに繋がれたエンジンＥＮＧの出力軸１０の回転数を制御する。具体的には、エンジンＥＮＧの出力軸１０の回転数をトルク調整制御を行わない場合と比較してより高い回転数となるように制御する。したがって、同図（ｂ）、（ｃ）のトルク調整制御を行う場合には、同図（ａ）に示すトルク調整制御を行わない場合と比較して、イナーシャ相でのエンジントルクの低減量を少なく抑えることができる。なお、トルク調整制御を行う場合には、変速前（変速過程のイナーシャ相となる前）に電気モータＭＧによる回生発電を行うことでバッテリ１０１の蓄電量（残容量：ＳＯＣ）を回復させておくようにする。これにより、バッテリ１０１の蓄電量を確保したうえでトルク調整制御を行うことができる。したがって、トルク調整制御の実施中や実施後にバッテリ１０１の蓄電量が不足することを防止できる。

そして、イナーシャ相以降での電気モータＭＧが発生する動力（仕事量）の制御は、クラッチＣＭの締結量の制御と協調させる。以下、この電気モータＭＧで発生する動力の制御について説明する。図８は、車両用駆動装置１００における自動変速機ＴＭの変速過程のイナーシャ相での仕事量の収支を示すグラフである。同図のグラフでは、トルク調整制御を行わない場合（クラッチＣＭは締結状態）と、クラッチＣＭを半解放状態としてトルク調整制御を行う場合と、クラッチＣＭを完全解放状態としてトルク調整制御を行う場合それぞれのエンジン仕事量Ｗ１、エンジンイナーシャエネルギー量Ｗ２、モータイナーシャエネルギー量Ｗ３、自動変速機ＴＭ内のクラッチ（第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２）の損失量Ｗ４、クラッチＣＭの損失量α、電気モータＭＧのモータ仕事量βの分布を示している。

変速過程におけるイナーシャ相以降での電気モータＭＧの制御では、クラッチＣＭの油圧と回転数とから、電気モータＭＧのトルクを決定する。この電気モータＭＧのトルクを決定する際、クラッチＣＭの油圧と回転数とからクラッチＣＭの損失を推定し、図８の関係を目標として作成された制御マップ（図示せず）が予め準備されている。この制御マップを用いて、クラッチＣＭの損失量αを予測し、電気モータＭＧの仕事量βを目標とするモータトルクを決定する。そして、決定したモータトルクに基づいて電気モータＭＧの回転数をフィードバックし、モータトルクの制御を行う。すなわち、クラッチＣＭを半解放状態としてトルク調整制御を行う場合とトルクとクラッチＣＭを完全解放状態としてトルク調整制御を行う場合とにおいてクラッチＣＭの損失量αと電気モータＭＧの仕事量βを協調させる制御を行う。

図９は、第３速段（３ｒｄ）におけるトルク調整機構部ＴＣの遊星歯車機構ＰＭと自動変速機ＴＭの共線図で、同図（ａ）は、トルク調整制御を行う場合、同図（ｂ）は、トルク調整制御を行わない場合を示している。ここでは、トルク調整制御を行う場合と行わない場合のエンジンＥＮＧの回転数（出力軸１０の回転数）をいずれも１とし、トルク調整制御での電気モータＭＧの回転数を１／１２とした場合の各要素の回転数を示している。同図に示すように、トルク調整制御を行わない場合には、自動変速機ＴＭの出力ギヤ（出力部）３０の回転数は０．６２５となるのに対して、トルク調整制御を行う場合には、自動変速機ＴＭの出力ギヤ３０の回転数は０．４００となる。このように、エンジンＥＮＧの出力軸１０の回転数を一定とする場合には、トルク調整制御を行うことで、行わない場合と比較して、第３速段の出力回転数（車両１の駆動輪Ｗへ出力される出力回転数）をより低い値とすることができる。

以上説明したように、本実施形態の車両用駆動装置の制御装置では、自動変速機ＴＭの変速段が第２速段のときはトルク調整機構部ＴＣのクラッチＣＭを締結し、自動変速機ＴＭの変速段が第２速段から第３速段へのアップシフト変速過程でクラッチＣＭを解放し、同時に電気モータＭＧを駆動してその回転軸５０の回転数を遊星歯車機構ＰＭのキャリアＣｍの回転数よりも相対的に下げるように制御するトルク調整制御を行う。すなわち、このトルク調整制御は、有段式の自動変速機ＴＭの変速動作中に当該自動変速機ＴＭのクラッチやブレーキ（第１、第２クラッチＣ１，Ｃ２、第１、第２ブレーキＢ１，Ｂ２等）の繋ぎ変えの動作と、トルク調整機構部ＴＣを構成するクラッチＣＭ及び遊星歯車機構ＰＭの動作と、電気モータＭＧの協調制御とを行い、目的の変速動作を行う手法である。

そして、上記のトルク調整制御を行うことで、第２速段と第３速段との間の段間比をより小さな値に抑えることができるので、他の変速段間の段間比に近付けることができる効果がある。これにより、自動変速機ＴＭによる第２速段から第３速段への変速（アップシフト変速）時の車両１の加速感を改善することができる。また、自動変速機ＴＭによる変速中のショック（振動及び騒音）を少なく抑えることができ、変速に伴い生じる車両１の乗り心地などの違和感を効果的に改善することができる。また、自動変速機ＴＭによる変速後のエンジンＥＮＧの回転数の最適化を図ることができるので、車両１の走行時の動作音や加速の違和感を改善することができる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ 車両
１０ （エンジン）出力軸
２０ 入力軸（入力部）
３０ 出力ギヤ（出力部）
４０ ダンパ装置
４２ ロータ
５０ （電気モータ）回転軸
１００ 車両用駆動装置
１０１ バッテリ（蓄電装置）
１０３ インバータ
ＴＭ 自動変速機
Ｋ 筐体
Ｆ１ 切替機構
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
Ｂ１ 第１ブレーキ
Ｂ２ 第２ブレーキ
Ｍ１ 第１連結体（第１連結部材）
Ｍ２ 第２連結体（第２連結部材）
Ｍ３ 第３連結体（第３連結部材）
Ｍ４ 第４連結体（第４連結部材）
Ｐ１ 第１遊星歯車機構
Ｓａ サンギヤ（第１要素）
Ｃａ キャリア（第２要素）
Ｒａ リングギヤ（第３要素）
Ｐａ ピニオン（ギヤ）
Ｐ２ 第２遊星歯車機構
Ｓｂ サンギヤ（第４要素）
Ｃｂ キャリア（第５要素）
Ｒｂ リングギヤ（第６要素）
Ｐｂ ピニオン（ギヤ）
Ｐ３ 第３遊星歯車機構
Ｓｃ サンギヤ（第７要素）
Ｃｃ キャリア（第８要素）
Ｒｃ リングギヤ（第９要素）
Ｐｃ ピニオン（ギヤ）
ＤＦ 差動装置
ＥＮＧ エンジン（駆動源）
Ｃ０ メインクラッチ
ＴＣ トルク調整機構部（電気トルコン）
ＭＧ 電気モータ（モータジェネレータ）
ＰＭ 遊星歯車機構
Ｓｍ サンギヤ
Ｃｍ キャリア
Ｒｍ リングギヤ
ＣＭ クラッチ
Ｗ 駆動輪

Claims (2)

1. 車両の駆動源としてのエンジンと、
   電動機と遊星歯車機構とクラッチとを備え、前記エンジンの駆動力の回転が入力するトルク調整機構部と、
   前記トルク調整機構部から出力された駆動力の回転を入力して駆動輪側へ出力する自動変速機であって、変速比の異なる複数の変速段を形成可能な有段式の自動変速機と、
   前記エンジン、前記トルク調整機構部、前記自動変速機を制御する制御装置と、を備え、
   前記遊星歯車機構の第一要素は、前記電動機の回転軸に繋がれており、第二要素は前記自動変速機の入力軸に繋がれており、第三要素は前記エンジンの出力軸に繋がれており、
   前記クラッチは、前記第一要素と前記第三要素との間を断接可能に連結しており、
   前記自動変速機は、所定変速段とその上段側の次段変速段との間の段間比が他の変速段間の段間比よりも大きな値であり、
   前記制御装置は、
   前記自動変速機の変速段が前記所定変速段のときは前記クラッチを締結し、
   前記自動変速機の変速段が前記所定変速段から前記次段変速段への変速過程におけるイナーシャ相で前記クラッチの締結量を減少させる制御を行うことで前記クラッチを半解放状態又は完全開放状態とし、前記イナーシャ相以降に前記電動機で動力を発生し、前記遊星歯車機構の前記第三要素に繋がれた前記エンジンの出力軸の回転数を調節する制御を行うことで、前記電動機の回転数を前記第二要素の回転数よりも相対的に下げる制御を行い、
   当該制御において、前記クラッチの油圧と回転数とから前記クラッチの損失量を推定し、前記クラッチの損失量に基づいて前記電動機の仕事量を決定することで、前記電動機の仕事量を前記クラッチの損失量と協調させる
   ことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
2. 前記電動機は、動力の発生及び回生発電が可能なモータジェネレータであり、
   前記電動機との間で電力の授受が可能な蓄電装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記所定変速段から前記次段変速段への変速を開始する前に、前記電動機による回生発電で前記蓄電装置の蓄電を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置の制御装置。