JP2015025524A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】係合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供する。【解決手段】機関と、機関と駆動輪とを接続する変速部と、差動部と、第一回転機と、第二回転機と、を備え、機関の回転数が共振帯にあるとき（Ｓ１０−Ｙ）に変速部の係合装置のトルク容量を低減し（Ｓ３０）、機関の回転数が当該共振帯に滞留する時間が所定時間以上（Ｓ４０−Ｙ、Ｓ１００−Ｙ））の場合、変速部の係合装置の分担トルクが小さくなるギア段に変速部を変速する（Ｓ５０、Ｓ１１０）。【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達装置に関する。

従来、ハイブリッド車両がある。例えば、特許文献１には、車両を、モータからの動力のみにより電気走行させたり、クラッチを経て入力されるエンジン動力、およびモータからの動力によりハイブリッド走行させるハイブリッド変速機を搭載した車両において、電気走行中にクラッチを締結させてエンジンを始動させるに際し、クラッチの締結進行によりエンジン回転数が始動可能回転数になった時にエンジン始動指令を発し、このエンジン始動指令時以後、クラッチの締結力をエンジン始動指令時のクラッチ締結力に保持して該クラッチの締結進行を抑制するハイブリッド変速機搭載車のエンジン始動方法の技術が開示されている。

特許第３９１２３６８号公報

ここで、エンジンの始動時等にクラッチをスリップさせると、クラッチの熱吸収量が大きくなるという問題がある。熱吸収量が大きくなると、クラッチの耐久性に影響する可能性がある。クラッチの耐久性の低下を抑制できることが望まれている。

本発明の目的は、係合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供することである。

本発明の動力伝達装置は、機関と、前記機関と駆動輪とを接続する変速部と、差動部と、第一回転機と、第二回転機と、を備え、前記機関の回転数が共振帯にあるときに前記変速部の係合装置のトルク容量を低減し、前記機関の回転数が当該共振帯に滞留する時間が所定時間以上の場合、前記変速部の係合装置の分担トルクが小さくなるギア段に前記変速部を変速することを特徴とする。

本発明に係る動力伝達装置は、機関の回転数が共振帯にあるときに変速部の係合装置のトルク容量を低減し、機関の回転数が当該共振帯に滞留する時間が所定時間以上の場合、変速部の係合装置の分担トルクが小さくなるギア段に変速部を変速する。本発明に係る動力伝達装置によれば、係合装置の熱吸収量を低減させ、係合装置の耐久性の低下を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態の制御に係るフローチャートである。 図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図３は、実施形態に係る車両の入出力関係図である。 図４は、実施形態に係る車両の作動係合表を示す図である。 図５は、単独モータＥＶモードに係る共線図である。 図６は、両モータＥＶモードに係る共線図である。 図７は、ＨＶ走行モードに係る共線図である。 図８は、実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。 図９は、係合装置の容量低減量を示す図である。 図１０は、ＨＶハイモードの分担トルクの説明図である。 図１１は、ＨＶローモードの分担トルクの説明図である。 図１２は、実施形態の制御に係るタイムチャートである。 図１３は、実施形態の制御に係る他のタイムチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る動力伝達装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図１３を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、動力伝達装置に関する。図１は、本発明の実施形態の制御に係るフローチャート、図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図３は、実施形態に係る車両の入出力関係図、図４は、実施形態に係る車両の作動係合表を示す図、図５は、単独モータＥＶモードに係る共線図、図６は、両モータＥＶモードに係る共線図、図７は、ＨＶ走行モードに係る共線図、図８は、実施形態のモード選択に係るマップを示す図、図９は、係合装置の容量低減量を示す図、図１０は、ＨＶハイモードの分担トルクの説明図、図１１は、ＨＶローモードの分担トルクの説明図、図１２は、実施形態の制御に係るタイムチャート、図１３は、実施形態の制御に係る他のタイムチャートである。

本実施形態に係る車両１００は、図２に示すように、動力源としてエンジン１、第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２を有するハイブリッド（ＨＶ）車両である。車両１００は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド（ＰＨＶ）車両であってもよい。図２および図３に示すように、車両１００は、エンジン１、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０を含んで構成されている。

また、本実施形態に係る動力伝達装置１−１は、エンジン１、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含んで構成されている。動力伝達装置１−１は、更に、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０を含んで構成されてもよい。

本実施形態に係る動力伝達装置１−１では、第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含んで変速部が構成されている。変速部は、エンジン１と駆動輪３２とを接続する。クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１は、変速部の係合装置である。本明細書では、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１をまとめて示す場合や、クラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１を特に区別せずに示す場合等に、「係合装置」と称する。また、本実施形態では、第二遊星歯車機構２０が差動部として機能する。また、第二遊星歯車機構２０および第一回転機ＭＧ１を含んで電気式差動部が構成されている。また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０は、制御部として機能する。

機関の一例であるエンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸は、入力軸２と接続されている。入力軸２は、動力伝達機構の入力軸である。動力伝達機構は、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１、差動装置３０等を含んで構成されている。入力軸２は、エンジン１の出力軸と同軸上かつ出力軸の延長線上に配置されている。入力軸２は、第一遊星歯車機構１０の第一キャリア１４と接続されている。

本実施形態の第一遊星歯車機構１０は、エンジン１の回転を変速して出力可能である。第一遊星歯車機構１０は、エンジン１と第二遊星歯車機構２０とを接続する。第一遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式であり、第一サンギア１１、第一ピニオンギア１２、第一リングギア１３および第一キャリア１４を有する。

第一リングギア１３は、第一サンギア１１と同軸上であってかつ第一サンギア１１の径方向外側に配置されている。第一ピニオンギア１２は、第一サンギア１１と第一リングギア１３との間に配置されており、第一サンギア１１および第一リングギア１３とそれぞれ噛み合っている。第一ピニオンギア１２は、第一キャリア１４によって回転自在に支持されている。第一キャリア１４は、入力軸２と連結されており、入力軸２と一体回転する。従って、第一ピニオンギア１２は、入力軸２と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第一キャリア１４によって支持されて第一ピニオンギア１２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

クラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを連結可能なクラッチ装置である。本実施形態のクラッチＣＬ１は、摩擦係合式のクラッチ装置である。クラッチＣＬ１は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のクラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを連結し、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを一体回転させることができる。完全係合状態のクラッチＣＬ１は、第一遊星歯車機構１０の差動を規制する。一方、開放状態のクラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを切り離し、第一サンギア１１と第一キャリア１４との相対回転を許容する。つまり、開放状態のクラッチＣＬ１は、第一遊星歯車機構１０の差動を許容する。なお、クラッチＣＬ１は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のクラッチＣＬ１は、第一遊星歯車機構１０の差動を許容する。

ブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１の回転を規制することができるブレーキ装置である。ブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１に接続された係合要素と、車体側、例えば動力伝達機構のケースと接続された係合要素とを有する。ブレーキＢＫ１は、クラッチＣＬ１と同様の摩擦係合式のクラッチ装置とすることができる。ブレーキＢＫ１は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１と車体側とを連結し、第一サンギア１１の回転を規制することができる。一方、開放状態のブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１と車体側とを切り離し、第一サンギア１１の回転を許容する。なお、ブレーキＢＫ１は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１の回転を許容する。

本実施形態の第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０と駆動輪３２とを接続している。第二遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式であり、第二サンギア２１、第二ピニオンギア２２、第二リングギア２３および第二キャリア２４を有する。第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０と同軸上に配置され、第一遊星歯車機構１０を挟んでエンジン１と互いに対向している。

第二リングギア２３は、第二サンギア２１と同軸上であってかつ第二サンギア２１の径方向外側に配置されている。第二ピニオンギア２２は、第二サンギア２１と第二リングギア２３との間に配置されており、第二サンギア２１および第二リングギア２３とそれぞれ噛み合っている。第二ピニオンギア２２は、第二キャリア２４によって回転自在に支持されている。第二キャリア２４は、第一リングギア１３と接続されており、第一リングギア１３と一体回転する。第二ピニオンギア２２は、第二キャリア２４と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第二キャリア２４によって支持されて第二ピニオンギア２２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

第二サンギア２１には第一回転機ＭＧ１の回転軸３３が接続されている。第一回転機ＭＧ１の回転軸３３は、入力軸２と同軸上に配置されており、第二サンギア２１と一体回転する。第二リングギア２３には、カウンタドライブギア２５が接続されている。

カウンタドライブギア２５は、カウンタドリブンギア２６と噛み合っている。カウンタドリブンギア２６は、カウンタシャフト２７を介してドライブピニオンギア２８と接続されている。また、カウンタドリブンギア２６には、リダクションギア３５が噛み合っている。リダクションギア３５は、第二回転機ＭＧ２の回転軸３４に接続されている。リダクションギア３５は、カウンタドリブンギア２６よりも小径である。

ドライブピニオンギア２８は、差動装置３０のデフリングギア２９と噛み合っている。差動装置３０は、左右の駆動軸３１を介して駆動輪３２と接続されている。第二回転機ＭＧ２は、第二リングギア２３と駆動輪３２との動力伝達経路に対して接続されている。

第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、それぞれモータ（電動機）としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、インバータを介してバッテリ３と接続されている。回転機ＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力は、バッテリ３に蓄電可能である。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２としては、例えば、三相交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。

図２に示す各ＥＣＵ５０，６０，７０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車両１００全体を統合制御する機能を有している。ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジンＥＣＵ７０は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０と電気的に接続されている。

ＭＧ＿ＥＣＵ６０は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を制御することができる。ＭＧ＿ＥＣＵ６０は、例えば、第一回転機ＭＧ１に対して供給する電流値を調節し、第一回転機ＭＧ１の出力トルクを制御すること、および第二回転機ＭＧ２に対して供給する電流値を調節し、第二回転機ＭＧ２の出力トルクを制御することができる。

エンジンＥＣＵ７０は、例えば、エンジン１の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン１の点火制御を行うこと、エンジン１に対する燃料の噴射制御等を行うことができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０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、エンジン水温センサ、電池温度センサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車速、アクセル開度、第一回転機ＭＧ１の回転数、第二回転機ＭＧ２の回転数、動力伝達機構の出力軸の回転数、バッテリ状態ＳＯＣ、エンジン水温、バッテリ温度等を取得することができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、取得する情報に基づいて、車両１００に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、算出した要求値に基づいて、第一回転機ＭＧ１の出力トルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも記載する。）、第二回転機ＭＧ２の出力トルク（以下、「ＭＧ２トルク」とも記載する。）およびエンジン１の出力トルク（以下、「エンジントルク」とも記載する。）を決定する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＭＧ１トルクの指令値およびＭＧ２トルクの指令値をＭＧ＿ＥＣＵ６０に対して出力する。また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジントルクの指令値をエンジンＥＣＵ７０に対して出力する。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１をそれぞれ制御する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＣＬ１）およびブレーキＢＫ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＢＫ１）をそれぞれ出力する。図示しない油圧制御装置は、各指令値ＰｂＣＬ１，ＰｂＢＫ１に応じてクラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１に対する供給油圧を制御する。

車両１００では、ハイブリッド（ＨＶ）走行あるいはＥＶ走行を選択的に実行可能である。ＨＶ走行とは、エンジン１を動力源として車両１００を走行させる走行モードである。ＨＶ走行では、エンジン１に加えて、更に第二回転機ＭＧ２を動力源としてもよい。

ＥＶ走行は、第一回転機ＭＧ１あるいは第二回転機ＭＧ２の少なくともいずれか一方を動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行では、エンジン１を停止して走行することが可能である。本実施形態に係る動力伝達装置１−１は、ＥＶ走行モードとして、第二回転機ＭＧ２を単独の動力源として車両１００を走行させる単独モータＥＶモード（単独駆動ＥＶモード）と、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を動力源として車両１００を走行させる両モータＥＶモード（両駆動ＥＶモード）を有する。

図４の作動係合表において、クラッチＣＬ１の欄およびブレーキＢＫ１の欄の丸印は、係合を示し、空欄は開放を示す。また、三角印は、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１のいずれかを係合し、他方を開放することを示す。単独モータＥＶモードは、例えば、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を共に開放して実行される。図５を含む各共線図において、符号Ｓ１，Ｃ１，Ｒ１は、それぞれ第一サンギア１１、第一キャリア１４、第一リングギア１３を示し、符号Ｓ２，Ｃ２，Ｒ２は、それぞれ第二サンギア２１、第二キャリア２４、第二リングギア２３を示す。

単独モータＥＶモードでは、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１が開放している。ブレーキＢＫ１が開放していることで、第一サンギア１１の回転が許容され、クラッチＣＬ１が開放していることで、第一遊星歯車機構１０は差動可能である。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車両１００を前進走行させる場合、ＭＧ＿ＥＣＵ６０を介して第二回転機ＭＧ２に正トルクを出力させて車両１００に前進方向の駆動力を発生させる。第二リングギア２３は、駆動輪３２の回転と連動して正回転する。ここで、正回転とは、車両１００の前進時の第二リングギア２３の回転方向とする。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１をジェネレータとして作動させて引き摺り損失を低減させる。具体的には、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１にわずかなトルクをかけて発電させ、第一回転機ＭＧ１の回転数を０回転とする。これにより、第一回転機ＭＧ１の引き摺り損失を低減することができる。また、ＭＧ１トルクを０としてもコギングトルクを利用してＭＧ１回転数を０に維持できるときは、ＭＧ１トルクを加えないようにしてもよい。あるいは、第一回転機ＭＧ１のｄ軸ロックによってＭＧ１回転数を０としてもよい。

第一リングギア１３は、第二キャリア２４に連れ回り正回転する。第一遊星歯車機構１０では、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１が開放されたニュートラルの状態であるため、エンジン１は連れ回されず、第一キャリア１４は回転を停止する。よって回生量を大きく取ることが可能である。第一サンギア１１は空転して負回転する。

単独モータＥＶモードでの走行時に、バッテリ３の充電状態がフルとなり、回生エネルギーが取れない場合が発生し得る。この場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合することで、エンジン１を駆動輪３２と接続し、エンジンブレーキを駆動輪３２に作用させることができる。図４に三角印で示すように、単独モータＥＶモードでクラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合すると、エンジン１を連れ回し状態とし、第一回転機ＭＧ１でエンジン回転数を上げてエンジンブレーキ状態とすることができる。

両モータＥＶモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を係合する。図６に示すように、クラッチＣＬ１が係合することで、第一遊星歯車機構１０の差動は規制され、ブレーキＢＫ１が係合することで、第一サンギア１１の回転が規制される。従って、第一遊星歯車機構１０の全回転要素の回転が停止する。出力要素である第一リングギア１３の回転が規制されることで、これと接続された第二キャリア２４が０回転にロックされる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２にそれぞれ走行駆動用のトルクを出力させる。第二キャリア２４は、回転が規制されていることで、第一回転機ＭＧ１のトルクに対して反力を取り、第一回転機ＭＧ１のトルクを第二リングギア２３から出力させることができる。第一回転機ＭＧ１は、前進時に負トルクを出力して負回転することで、第二リングギア２３から正のトルクを出力させることができる。一方、後進時には、第一回転機ＭＧ１は、正トルクを出力して正回転することで、第二リングギア２３から負のトルクを出力させることができる。

ＨＶ走行では、差動部としての第二遊星歯車機構２０は差動状態を基本とし、変速部の第一遊星歯車機構１０は、ロー／ハイの切り替えがなされる。図７において、一点鎖線は、ロー状態のＨＶ走行モード（以下、「ＨＶローモード」とも記載する。）を示し、実線は、ハイ状態のＨＶ走行モード（以下、「ＨＶハイモード」とも記載する。）を示す。

ＨＶローモード（一点鎖線）では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を係合し、ブレーキＢＫ１を開放する。クラッチＣＬ１が係合することにより、第一遊星歯車機構１０は差動が規制され、各回転要素１１，１３，１４が一体回転する。従って、エンジン１の回転は増速も減速もされず、等速で第一リングギア１３から第二キャリア２４に伝達される。

一方、ＨＶハイモード（実線）では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を開放し、ブレーキＢＫ１を係合する。ブレーキＢＫ１が係合することにより、第一サンギア１１の回転が規制される。よって、第一遊星歯車機構１０は、第一キャリア１４に入力されたエンジン１の回転が増速されて第一リングギア１３から出力されるオーバドライブ（ＯＤ）状態となる。オーバドライブ時の第一遊星歯車機構１０の変速比は、例えば、０．７とすることができる。

このように、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一遊星歯車機構１０の差動を規制する状態と、第一遊星歯車機構１０の差動を許容する状態とを切り替えて第一遊星歯車機構１０を変速させる。動力伝達装置１−１は、第一遊星歯車機構１０を含む変速部によってＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えが可能であり、車両１００の伝達効率を向上させることができる。また、変速部の後段には、直列に差動部としての第二遊星歯車機構２０が接続されている。第一遊星歯車機構１０がオーバドライブであるため、第一回転機ＭＧ１を大きく高トルク化しなくてもよいという利点がある。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、図８を参照して説明するように、高車速ではＨＶハイモードを選択し、中低車速ではＨＶローモードを選択する。図８において、横軸は車速、縦軸は要求駆動力を示す。図８に示すように、低車速かつ要求駆動力が小さい低負荷の領域は、モータ走行域である。モータ走行域では、ＥＶ走行が選択される。モータ走行域では、例えば、低負荷時は単独モータＥＶモードが選択され、高負荷時は両駆動ＥＶモードが選択される。

モータ走行域よりも高車速や高負荷の領域は、エンジン走行域である。エンジン走行域は、更に、直結（ロー）領域とＯＤ（ハイ）領域に分割されている。直結領域は、ＨＶローモードが選択されるエンジン走行域である。ＯＤ領域は、ＨＶハイモードが選択されるエンジン走行域である。

本実施形態では、ＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えによりエンジン１の回転を変速して出力することで、メカニカルポイントが２つとなり、燃費を向上させることができる。なお、メカニカルポイントは、遊星歯車機構１０，２０に入力される動力が電気パスを介さずに機械的な伝達によって全てカウンタドライブギア２５に伝達される高効率な動作点である。

本実施形態に係る動力伝達装置１−１は、第一遊星歯車機構１０がエンジン１の回転を増速して第一リングギア１３から出力することができる。従って、動力伝達装置１−１は、第一遊星歯車機構１０を備えずに第二キャリア２４に対して直接エンジン１が接続されている場合のメカニカルポイントに対して、更にハイギア側にもう１つのメカニカルポイントを有する。つまり、動力伝達装置１−１は、ハイギア側に２つのメカニカルポイントを有する。よって、動力伝達装置１−１は、高速走行時の伝達効率向上による燃費の向上を図ることができるハイブリッドシステムを実現できる。

また、動力伝達装置１−１は、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を係合することで、第二遊星歯車機構２０の入力要素の回転を規制することができ、両モータＥＶモードによる走行を可能とできる。このため、両モータＥＶモードを実現するために別途クラッチ等を設ける必要がなく、構成が簡素化される。本実施形態のレイアウトでは、第二回転機ＭＧ２の減速比を大きく取ることができる。また、ＦＦあるいはＲＲレイアウトによりコンパクトな配置を実現できる。

（協調変速制御）
ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えを行う場合、第一遊星歯車機構１０と第二遊星歯車機構２０とを同時に変速させる協調変速制御を実行することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、協調変速制御において、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０の一方の変速比を増加させ、他方の変速比を減少させる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＨＶハイモードからＨＶローモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第二遊星歯車機構２０の変速比をハイギア側に変化させる。これにより、車両１００のエンジン１から駆動輪３２までの全体での変速比の不連続な変化を抑制または低減し、変速比の変化の度合いを低減することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、車両１００全体での変速比をロー側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０を協調して変速させる。

一方、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＨＶローモードからＨＶハイモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第二遊星歯車機構２０の変速比をローギア側に変化させる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、車両１００全体での変速比をハイ側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０を協調して変速させる。

第二遊星歯車機構２０の変速比の調節は、例えば、第一回転機ＭＧ１の回転数の制御によって行われる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、入力軸２とカウンタドライブギア２５との間の変速比を無段階に変化させるように第一回転機ＭＧ１を制御する。これにより、遊星歯車機構１０，２０、第一回転機ＭＧ１、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含む全体、すなわち差動部と変速部を含む変速装置が電気的無段変速機として作動する。差動部と変速部を含む変速装置の変速比幅がワイドであるため、差動部から駆動輪３２までの変速比を比較的大きく取れる。また、ＨＶ走行モードの高車速走行時の動力循環が低減される。

（エンジン始動制御）
ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、単独モータＥＶモードからエンジン１を始動する場合、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合し、エンジン回転数を上昇させて点火を行う。クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１が係合すると、第一リングギア１３から第一キャリア１４にトルクが伝達され、エンジン１には正トルクが入力される。この正トルクにより、エンジン１が回転を開始し、エンジン回転数が上昇する。本実施形態では、ＭＧ１トルクによって、エンジンのクランキングがなされる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン回転数が予め定められた点火回転数以上となると、エンジン１の点火を行ってエンジン１の始動を完了する。

ここで、エンジン回転数には、共振帯（図１２、図１３の符号Ｎｒ参照）がある。共振帯Ｎｒは、エンジン回転数において共振が発生する回転数域であり、それぞれのエンジン１に固有のものである。共振帯Ｎｒは、例えば、エンジン１と入力軸２との間に介在するダンパの振動特性に対応しており、当該ダンパにおいて共振が発生する回転数域である。共振帯Ｎｒは、例えば、エンジン１のイナーシャと、ダンパのバネと、差動部のイナーシャとにより発生する共振の共振点付近の回転数領域である。エンジン１の始動時等に、エンジン回転数が共振帯Ｎｒにあると、共振の発生により、エンジン回転数が上下に変動してしまうことがある。共振は、車体の振動や騒音の原因となり、ドライバビリティの低下を招く可能性がある。

本実施形態に係る動力伝達装置１−１は、エンジン１の始動時など、エンジン回転数が共振帯Ｎｒにあるときに変速部の係合装置のトルク容量を低下させる。これにより、係合装置をスリップさせて共振が発生している時（以下、単に「共振時」と称する。）のトルク伝達を低減することができる。例えば、クラッチＣＬ１を係合した状態で第一回転機ＭＧ１のトルクによってエンジン１を始動する場合、共振時にクラッチＣＬ１のトルク容量が低減される。トルク容量を低減させることにより、共振時にトルク振動が生じたとしても、トルク容量を超えるトルクは第一回転機ＭＧ１側に伝達されない。つまり、係合装置のスリップによって、共振時のトルク変動が吸収され、第一遊星歯車機構１０を介したトルク変動の伝達が抑制される。

また、動力伝達装置１−１は、図９を参照して説明するように、初期振動トルクに応じて係合装置のトルク容量の低減量を変化させる。よって、トルク容量を適切に決定することが可能となる。図９において、横軸は初期振動トルク、縦軸はトルク容量の低減量を示す。初期振動トルクは、エンジン回転数が上昇していく際に、共振帯Ｎｒでエンジン回転数が変動し始めたときのトルクの変動量である。

初期振動トルクが大きい場合のトルク容量の低減量は、初期振動トルクが小さい場合のトルク容量の低減量よりも大きい。つまり、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、初期振動トルクが大きい場合には、係合装置のトルク容量をより大きく低下させる。これにより、発生する振動トルクの振幅が大きいとしても、その振幅のうち係合装置のスリップによってカットされる幅が大きくなる。なお、所定トルクＴ１以上の初期振動トルクの領域では、トルク容量の低減量は一定値である。トルク容量の低減量の上限は、係合装置の耐久性の低下を抑制する観点から定められている。

係合装置をスリップさせることにより共振時のトルク伝達を抑制できるものの、スリップによって係合装置の熱吸収量が大きくなる。係合装置の耐久性を確保する観点からは、係合装置の熱吸収量が大きくなりすぎることは好ましくない。

本実施形態に係る動力伝達装置１−１は、以下に説明するように、エンジン回転数が共振帯Ｎｒにあるときに変速部の係合装置のトルク容量を低減し、エンジン回転数が共振帯Ｎｒに滞留する時間が所定時間ｔａ以上の場合、変速部の係合装置の分担トルクが小さくなるギア段に変速部を変速する。これにより、係合装置の熱吸収量を小さくし、係合装置の耐久性の低下を抑制することができる。

図１０および図１１に示すように、ＨＶハイモードとＨＶローモードとでは、係合装置の分担トルクが異なる。図１０に示すように、第一遊星歯車機構１０のギア比をρ（ρ＜１）とすると、ＨＶハイモードでは、ブレーキＢＫ１の分担トルクＴ_ＢＫ１は、下記式（１）で求められる。
Ｔ_ＢＫ１＝Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）…（１）
ここで、ブレーキＢＫ１の分担トルクＴ_ＢＫ１は、エンジントルクＴｅを第一キャリア１４から第一リングギア１３に伝達する際にブレーキＢＫ１に入力されるトルクの大きさである。

図１１に示すように、ＨＶローモードでは、クラッチＣＬ１の分担トルクＴ_ＣＬ１は、下記式（２）で求められる。
Ｔ_ＣＬ１＝Ｔｅ×ρ…（２）
ここで、クラッチＣＬ１の分担トルクＴ_ＣＬ１は、エンジントルクＴｅを第一キャリア１４から第一リングギア１３に伝達する際にクラッチＣＬ１に入力されるトルクの大きさである。

上記式（１）および式（２）から分かるように、同じエンジントルクＴｅを伝達するときに、ＨＶハイモードである場合の方が、ＨＶローモードである場合よりも、係合装置の分担トルクが小さい。つまり、ＨＶハイモードとした場合、ＨＶローモードとした場合よりも、エンジン始動時等に係合装置をスリップさせたときの係合装置の熱吸収量を低減させることが可能である。従って、ＨＶハイモードでは、ＨＶローモードよりもスリップ量やスリップ継続時間を大きくすることが可能となる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動時等に、エンジン回転数が共振帯Ｎｒに滞留する時間が所定時間ｔａ以上の場合、ＨＶハイモードを選択してブレーキＢＫ１をスリップさせる。これにより、変速部の係合装置の熱吸収量を低減し、係合装置の耐久性の低下を抑制することができる。

図１、図１２および図１３を参照して、実施形態の制御について説明する。図１に示す制御フローは、例えば、走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。図１２には、（ａ）エンジン回転数、（ｂ）エンジントルクＴｅ、（ｃ）ＭＧ１トルク、（ｄ）ＭＧ１回転数、（ｅ）ＭＧ２トルク、（ｆ）ＭＧ２回転数、（ｇ）クラッチＣＬ１に対する油圧、（ｈ）ブレーキＢＫ１に対する油圧が示されている。図１２には、エンジン１の始動を開始してからエンジン１の始動が完了するまでＨＶローモードを維持する場合が示されている。図１３には、図１２に示す項目に加えて、（ｉ）共振帯Ｎｒに滞留する滞留時間が示されている。図１３のタイムチャートには、滞留時間が所定時間ｔａとなって変速部の変速がなされる場合の動作が示されている。

図１２では時刻ｔ１に、図１３では時刻ｔ１０にＭＧ１トルクによるエンジン１のクランキングが開始されている。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１に正トルクを出力させて、ＭＧ１トルクによってエンジン回転数を上昇させる。クランキングのためのＭＧ１トルクによって、第二リングギア２３には、減速方向のトルクが作用する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、この減速方向のトルクを打ち消すように、ＭＧ２トルクを増加させる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン回転数が所定回転数まで上昇すると、エンジン１の燃料噴射および点火を開始し、エンジン１を自立運転させる。図１２では、時刻ｔ４にファイアリングが開始され、時刻ｔ５にエンジン始動が完了する。

ステップＳ１０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、共振が発生しているか否かが判定される。ここで、ステップＳ１０で判定する共振は、エンジン１から差動部としての第二遊星歯車機構２０までの部分での共振である。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、ＭＧ１回転数の変化から振動トルク（共振トルク）を推定することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、推定した振動トルク（例えば、トルクの振動幅や振動量）に基づいて共振が発生しているか否かを判定することができる。ステップＳ１０の判定の結果、共振が発生していると判定された場合には、ステップＳ２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）にはステップＳ９０に進む。

ステップＳ２０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、初期容量低減量が決定される。ステップＳ２０では、係合装置のトルク容量の低減量が決定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、図９に示すマップを参照して、トルク容量の低減量を決定する。本実施形態では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０で推定された振動トルクに基づいて、クラッチＣＬ１のトルク容量の低減量を決定する。ステップＳ２０が実行されると、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、クラッチＣＬ１のスリップ制御が実行される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０で決定されたトルク容量の低減量に基づいて、クラッチＣＬ１の係合油圧を低下させる。ここで、低下前のクラッチＣＬ１の係合油圧は、例えば、走行時にクラッチＣＬ１を完全係合に維持できる係合油圧として予め定められたものである。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、トルク容量の低減量に応じて低下させたクラッチＣＬ１に対する供給油圧の指令値ＰｂＣＬ１を油圧制御装置に対して出力する。これにより、クラッチＣＬ１のトルク容量が低下し、クラッチＣＬ１がスリップする。図１２では時刻ｔ２に、図１３では、時刻ｔ１１にクラッチＣＬ１の係合油圧が低減し始める。また、図１２では時刻ｔ３に、図１３では時刻ｔ１２に、決定された低減量に相当するクラッチＣＬ１の係合油圧の低減が終了する。ステップＳ３０が実行されると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、共振帯Ｎｒの滞留時間が所定時間ｔａ以上であるか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン回転数が共振帯Ｎｒに滞留している時間である滞留時間をカウントする。滞留時間のカウントアップは、例えば、ステップＳ１０で共振が発生していると最初に判定されたときに開始される。図１３では、時刻ｔ１３に滞留時間が所定時間ｔａ以上となり、ステップＳ４０で肯定判定がなされる。一方、図１２では、ステップＳ４０で肯定判定がなされることなく、エンジン回転数が共振帯Ｎｒを通過する。このように即座に共振帯Ｎｒを通過する場合は、変速がなされないため、変速によるドライバビリティの低下が抑制される。ステップＳ４０の判定の結果、滞留時間が所定時間ｔａ以上であると判定した場合（ステップＳ４０−Ｙ）にはステップＳ５０に進み、そうでない場合（ステップＳ４０−Ｎ）にはステップＳ６０に進む。

ステップＳ５０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、分担トルクが小のギア段に変速される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、滞留時間が所定時ｔａ以上である場合、係合装置の熱吸収量を低減するため、変速部を分担トルクがより小さい変速段に変速させる。具体的には、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、変速部をＨＶローモードの変速段からＨＶハイモードの変速段に変速させる。図１３では、時刻ｔ１３にクラッチＣＬ１の開放指令が出力されてクラッチＣＬ１の係合油圧が低減し始める。一方、時刻ｔ１３にブレーキＢＫ１の係合指令が出力され、ブレーキＢＫ１の係合油圧が増加し始める。なお、ブレーキＢＫ１の係合油圧の目標値Ｐ１は、基本的な変速制御の目標値Ｐ２に対して、ステップＳ２０で決定されたトルク容量の低減量だけ低減されている。ステップＳ５０が実行されると、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、振動トルクが所定トルクＴＬ１より低下したか否かが判定される。ステップＳ６０では、トルク容量の低減により振動トルクが低減されたか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、振動トルクの振幅が所定トルクＴＬ１より小さい場合にステップＳ６０で肯定判定する。図１２では時刻ｔ２に、図１３では時刻ｔ１１にクラッチＣＬ１のトルク容量が低減され始めることで、ＭＧ１回転数の変動が抑制される。ステップＳ６０の判定の結果、振動トルクが所定トルクＴＬ１未満であると判定された場合（ステップＳ６０−Ｙ）にはステップＳ８０に進み、そうでない場合（ステップＳ６０−Ｎ）にはステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、低減量の増加がなされる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、係合装置のトルク容量の低減量をそれまでの値に対して増加させる。これにより、それまでの油圧値に対して、係合装置の係合油圧が低減される。現在スリップさせている係合装置がクラッチＣＬ１である場合、クラッチＣＬ１に対する係合油圧の指令値ＰｂＣＬ１が低減される。スリップさせている係合装置がブレーキＢＫ１である場合、ブレーキＢＫ１に対する係合油圧の指令値ＰｂＢＫ１が低減される。ただし、係合油圧は、係合装置の耐久性を低下させないように定められた範囲の値に制限される。ステップＳ７０が実行されると、ステップＳ６０に移行する。

ステップＳ８０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、低減量が維持される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、係合装置のトルク容量の低減量を維持する。本実施形態では、振動トルクが所定トルクＴＬ１以上とならなければ、トルク容量の低減量が維持される。よって、係合装置のスリップ量が大きくなりすぎることが抑制され、エネルギーのロスが抑制される。ステップＳ８０が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ１０で否定判定がなされてステップＳ９０に進むと、ステップＳ９０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、車両状態が把握される。後述するステップＳ１００では、今後共振の発生が予測される走行状態であるか否かが判定される。共振の発生が予測される走行状態は、例えば、低温時のエンジン始動時や、エンジン１の失火時、波状路走行時などである。ステップＳ９０において、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、共振の発生可能性を判定することができる走行状態を取得する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、エンジン水温、バッテリ３の放電可能量、エンジン回転数の変動量、エンジントルクの変動量、タイヤ回転数の変動量、アウトプット回転数の変動量等を取得する。ステップＳ９０が実行されると、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ１００では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、共振発生の可能性が判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、ステップＳ９０で取得した走行状態と、閾値との比較結果に基づいてステップＳ１００の判定を行う。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、エンジン水温の検出値が所定水温以下である場合、エンジン始動時に共振の発生が予測されると判定する。低温時には、エンジン１のフリクションが大きく、エンジン回転数の上昇速度が遅くなる可能性がある。こうした場合に、共振発生に備えて変速して係合装置の分担トルクを小さくしておくことで、係合装置の熱吸収量を低減させることができる。

また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、バッテリ３の放電可能量（電力）が所定値以下の場合、共振が発生する可能性ありと判定する。第一回転機ＭＧ１で使用できる電力が限られてしまうと、エンジン始動時のトルクが不足し、エンジン回転数の上昇速度が遅くなる可能性がある。こうした場合に、共振発生に備えて変速して係合装置の分担トルクを小さくしておくことで、係合装置の熱吸収量を低減させることができる。

また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、検出されたエンジン回転数の変動やエンジントルクの変動がエンジン１の失火を示すものである場合に、今後共振の発生が予測されると判定する。エンジン１の失火は、失火検出用のセンサの検出結果から判定されてもよい。エンジン１において失火が生じると、比較的高回転のエンジン回転数の領域で共振が発生する場合がある。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、失火が生じている気筒数等に基づいて、今後共振が発生するか否かを判定することができる。失火による共振の発生を予測した場合に、予め変速して係合装置の分担トルクを小さくしておくことで、係合装置の熱吸収量を低減させることができる。

また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、タイヤ回転数の変動やプロペラ軸の回転数変動などから波状路を走行中であるか否かを判断することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、路面から入力されるトルクの変動を推定し、トルク変動の周波数等に基づいて、今後共振の発生が予測されるか否かを判定する。

なお、本実施形態では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、滞留予測時間を算出することができる。滞留予測時間は、エンジン回転数が共振帯Ｎｒに滞留する時間の予測値である。滞留予測時間は、例えば、エンジン水温やバッテリ３の放電可能量に応じて変化する。エンジン水温が低温である場合、高温である場合よりも滞留予測時間は長くなる。バッテリ３の放電可能量が小さい場合、大きい場合よりも滞留予測時間は長くなる。ステップＳ１００では、共振の発生が予測され、かつ滞留予測時間が所定値を上回る場合に肯定判定がなされる。なお、これに代えて、滞留予測時間に関係なく、共振の発生が予測される場合にステップＳ１００で肯定判定がなされてもよい。ステップＳ１００の判定の結果、共振発生の可能性ありと判定された場合（ステップＳ１００−Ｙ）にはステップＳ１１０に進み、そうでない場合（ステップＳ１００−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ１１０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、分担トルク小のギア段に変速される。それまでのモードが、ＨＶローモードであれば、ＨＶハイモードに変速される。これにより、共振が発生することや滞留時間が長くなることに備えて、予め係合装置の分担トルクが小さいモードに切り替えておくことができる。ステップＳ１１０が実行されると、本制御フローは終了する。

以上説明したように、本実施形態の動力伝達装置１−１は、エンジン回転数が共振帯Ｎｒにある場合に係合装置のトルク容量を低減させる。また、エンジン回転数が共振帯Ｎｒ以外の領域にある場合、係合装置のトルク容量を低減させない。よって、係合装置のスリップによる燃費の低下を極力抑えることができる。

また、動力伝達装置１−１は、振動トルクに応じて係合装置のトルク容量の低減量をフィードバック制御（ステップＳ６０，Ｓ７０）する。これにより、適切にトルク容量の低減量を決定し、ドライバビリティの向上と燃費低下の抑制とを両立させることができる。

また、動力伝達装置１−１は、共振の発生が予測される場合（ステップＳ１００−Ｙ）、係合装置の分担トルクが小さくなるギア段に予め変速する（ステップＳ１１０）。よって、共振の発生に備えて変速しておくことができ、係合装置の熱吸収量を低減させることができる。なお、例示した以外の共振が発生しやすい走行状態に基づいて、変速がなされてもよい。

なお、ステップＳ１０の判定において、エンジン回転数が予め定められた共振回転数領域（共振帯Ｎｒ）にある場合に、肯定判定がなされてもよい。また、本実施形態では、エンジン始動の開始時にクラッチＣＬ１が係合されていたが、これに代えて、エンジン始動の開始時にブレーキＢＫ１が係合されていてもよい。

蓄電装置はバッテリ３には限定されず、例えばキャパシタ等であってもよい。また、変速部の差動機構は、例示したシングルピニオン式の第一遊星歯車機構１０には限定されない。差動機構は、例えば、ダブルピニオン式の遊星歯車機構やその他の差動機構であってもよい。クラッチＣＬ１や入力クラッチＣ０は、油圧以外の力によって係合あるいは開放するものであってもよい。

以上説明した実施形態によれば、以下の自動変速機の制御方法が開示されている。「機関と、変速部と、電気式差動部とからなる自動変速機の制御方法において、電気式差動部は第一回転機と第二回転機を有し、変速部の係合装置の容量を低下させ、共振を低減する」。

上記の実施形態に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１−１ 動力伝達装置
１ エンジン（機関）
１０ 第一遊星歯車機構（変速部）
２０ 第二遊星歯車機構（差動部）
ＭＧ１ 第一回転機
ＭＧ２ 第二回転機
ＣＬ１ クラッチ（変速部、係合装置）
ＢＫ１ ブレーキ（変速部、係合装置）
３２ 駆動輪
５０ ＨＶ＿ＥＣＵ
Ｎｒ 共振帯
ｔａ 所定時間

Claims (1)

1. 機関と、前記機関と駆動輪とを接続する変速部と、差動部と、第一回転機と、第二回転機と、を備え、
   前記機関の回転数が共振帯にあるときに前記変速部の係合装置のトルク容量を低減し、
   前記機関の回転数が当該共振帯に滞留する時間が所定時間以上の場合、前記変速部の係合装置の分担トルクが小さくなるギア段に前記変速部を変速する
   ことを特徴とする動力伝達装置。

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