JP5929641B2 - 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、変速機構を備えたハイブリッド車両が公知である。例えば、特許文献１には、内燃機関の回転を変速して動力分配機構へ伝達する変速機構を備えたハイブリッド車の駆動装置の技術が開示されている。上記特許文献１の変速機構は、２組の遊星歯車機構が組み合わされた差動機構と、差動機構のリングギアＲ１の回転を停止可能な第１ブレーキと、リングギアＲ２の回転を停止可能な第２ブレーキと、第１伝達軸からリングギアＲ１への動力伝達を断続するクラッチとを有している。この駆動装置では、クラッチ、第１ブレーキ及び第２ブレーキの係合／開放によって変速機構のモード切換を行なう。

特開２００９−１９０６９４号公報

特許文献１に記載されるような変速機構を備えたハイブリッド車両において、変速機構のクラッチ及びブレーキなどの係合要素を全開放して変速機構をニュートラル状態とし内燃機関を動力分配機構（差動部）から切り離した状態から、変速機構の係合要素の一部または全部を係合して内燃機関を動力分配機構へ接続した状態へ切り替えるマニュアルシフト制御を行う場合がある。このマニュアルシフト制御の際に、係合要素による係合ショックを低減させることや、応答性を向上させることについて改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、変速部の係合動作により機関を差動部へ接続させる制御において、係合ショックの低減と、応答性の向上とを両立できるハイブリッド車両用駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、第一回転機と、第二回転機と、第一係合要素及び第二係合要素の係合または開放によって前記機関の回転数を変速して出力する変速部と、前記変速部と駆動輪とを接続する差動部と、を備え、前記機関の出力軸が前記変速部の入力要素に接続され、前記差動部は、前記変速部の出力要素に接続された第一回転要素と、前記第一回転機に接続された第二回転要素と、前記第二回転機及び前記駆動輪に接続された第三回転要素とを有する、ハイブリッド車両用駆動装置であって、前記変速部の前記第一係合要素及び前記第二係合要素を開放したニュートラル状態から、前記変速部の前記第一係合要素及び前記第二係合要素の一方を係合して前記機関を前記差動部へ接続させる制御の際に、前記第二回転機により前記駆動輪へトルクを出力する第一制御と、前記第一制御と並行して、前記機関を前記差動部へ接続させるために係合する前記第一係合要素または前記第二係合要素において、係合部材の回転数を前記第一回転機により同期させる第二制御と、前記第二制御の後に、前記第二制御において同期させた変速部の前記第一係合要素または前記第二係合要素を係合する第三制御と、を実行することを特徴とする。

また、上記のハイブリッド車両用駆動装置では、第二回転機が必要トルクを出力できない場合には、前記第一制御及び前記第二制御を実行せずに前記第三制御を実行することが好ましい。

また、上記のハイブリッド車両用駆動装置では、要求駆動力が大きい場合には、前記第二制御を実行せず、前記第一制御と並行して前記第三制御を実行することが好ましい。

また、上記のハイブリッド車両用駆動装置では、前記第二制御は、車速に応じて前記第一回転機を制御して、前記機関を前記差動部へ接続させるために係合する前記第一係合要素または前記第二係合要素において、係合部材間の差回転数を一定値以下に保持することが好ましい。

また、上記のハイブリッド車両用駆動装置では、前記ニュートラル状態において、前記第二制御を予め実行するか、または前記第一回転機の出力トルクを０とする制御を実行するかを車速に基づいて選択することが好ましい。

また、上記のハイブリッド車両用駆動装置では、前記ニュートラル状態において、前記機関が動作中の場合に、前記機関を前記差動部へ接続させるために係合する前記第一係合要素または前記第二係合要素のガタ詰め制御を実行することが好ましい。

また、上記のハイブリッド車両用駆動装置では、前記第三制御において、前記第一係合要素または前記第二係合要素を係合させるために供給する油圧の上昇速度を低速側から高速側へ変更することが好ましい。

また、上記のハイブリッド車両用駆動装置では、前記第三制御において、前記第一係合要素または前記第二係合要素の係合に伴い前記第一回転機が出力する負トルクの増加に応じて、前記第二回転機によるトルクを低減させることが好ましい。

本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、制御応答性向上のための第一制御と、係合ショック低減のための第二制御の後に、変速部の係合動作を行う係合制御を実行するので、変速部の係合動作により機関を差動部へ接続させる制御において、係合ショックの低減と、応答性の向上とを両立できるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図２は、実施形態に係る車両の入出力関係図である。 図３は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動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、ロー状態のＨＶ走行モードに係る共線図である。 図７は、ハイ状態の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、実施形態に係る理論伝達効率線を示す図である。 図１０は、本実施形態のマニュアルシフト制御に係るフローチャートである。 図１１は、本実施形態のマニュアルシフト制御に係るタイムチャートである。 図１２は、ニュートラル状態における回転数同期制御の実施可否判定に用いる判定マップの一例を示す図である。 図１３は、「車両停車時、エンジン動作中、要求駆動力小」の場合のマニュアルシフト制御の状態遷移を説明するための共線図である。 図１４は、「車両停車時、エンジン動作中、要求駆動力大」の場合のマニュアルシフト制御の状態遷移を説明するための共線図である。 図１５は、「車両走行中、エンジン動作中」の場合のマニュアルシフト制御の状態遷移を説明するための共線図である。 図１６は、「車両走行中、エンジン停止中」の場合のマニュアルシフト制御の状態遷移を説明するための共線図である。

以下に、本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

まず図１〜９を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の構成について説明する。図１は、実施形態に係る車両のスケルトン図であり、図２は、実施形態に係る車両の入出力関係図である。

本実施形態に係る車両１００は、動力源としてエンジン１、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を有するハイブリッド車両である。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車両であってもよい。図１および図２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、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含んで構成されている。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、更に、各ＥＣＵ５０，６０，７０等の制御装置を含んで構成されてもよい。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＦＦ（前置きエンジン前輪駆動）車両あるいはＲＲ（後置きエンジン後輪駆動）車両等に適用可能である。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、例えば、軸方向が車幅方向となるように車両１００に搭載される。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１では、第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ１（第一係合要素）およびブレーキＢＫ１（第二係合要素）を含んで変速部が構成されている。また、第二遊星歯車機構２０を含んで差動部が構成されている。また、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含んで第一遊星歯車機構１０を変速させる切替装置が構成されている。

機関であるエンジン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、動力伝達装置の入力軸である。動力伝達装置は、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と接続され、エンジン１の回転を伝達する動力伝達機構に対応している。ここでは、動力伝達機構の一例として差動機構である第一遊星歯車機構１０が示されている。第一遊星歯車機構１０は、第一差動機構として車両１００に搭載されている。第一遊星歯車機構１０は、第二遊星歯車機構２０よりもエンジン１側に配置された入力側差動機構である。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、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。クラッチＣＬ１は、例えば、摩擦係合式のクラッチとすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等の公知のクラッチ装置がクラッチＣＬ１として用いられてもよい。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（スリップ係合状態）に制御可能である。

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、例えば動力伝達装置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が、これに限らず、噛合い式のクラッチ等の公知のクラッチ装置がブレーキＢＫ１として用いられてもよい。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（スリップ係合状態）に制御可能である。

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とを接続する差動機構に対応している。第二遊星歯車機構２０は、第二差動機構として車両１００に搭載されている。第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０よりも駆動輪３２側に配置された出力側差動機構である。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。第一リングギア１３は、第一遊星歯車機構１０の出力要素であり、エンジン１から第一遊星歯車機構１０に入力された回転を第二キャリア２４に出力することができる。第二キャリア２４は、第一遊星歯車機構１０の出力要素に接続された第一回転要素に対応している。

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。第二サンギア２１は、第一回転機ＭＧ１に接続された第二回転要素に対応している。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、第二リングギア２３と一体回転する出力ギアである。第二リングギア２３は、第二回転機ＭＧ２および駆動輪３２に接続された第三回転要素に対応している。第二リングギア２３は、第一回転機ＭＧ１あるいは第一遊星歯車機構１０から入力された回転を駆動輪３２に出力することができる出力要素である。

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。カウンタドリブンギア２６とドライブピニオンギア２８とは一体回転する。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。つまり、第二回転機ＭＧ２の回転は、リダクションギア３５を介してカウンタドリブンギア２６に伝達される。リダクションギア３５は、カウンタドリブンギア２６よりも小径であり、第二回転機ＭＧ２の回転を減速してカウンタドリブンギア２６に伝達する。

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。第二リングギア２３は、カウンタドライブギア２５、カウンタドリブンギア２６、ドライブピニオンギア２８、差動装置３０および駆動軸３１を介して駆動輪３２と接続されている。また、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おり、第二リングギア２３および駆動輪３２に対してそれぞれ動力を伝達可能である。

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と接続されている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転機ＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２としては、例えば、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。

本実施形態の車両１００では、エンジン１と同軸上に、エンジン１から近い側から順に、ブレーキＢＫ１、クラッチＣＬ１、第一遊星歯車機構１０、カウンタドライブギア２５、第二遊星歯車機構２０および第一回転機ＭＧ１が配置されている。また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は、入力軸２と、第二回転機ＭＧ２の回転軸３４とが異なる軸上に配置された複軸式とされている。

図２に示すように、車両１００は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０を有する。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、エンジン１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。エンジン＿ＥＣＵ７０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１の出力トルクを制御することができる。

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（ＳＯＣ）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、動力伝達装置の出力軸の回転数、バッテリ充電状態ＳＯＣ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。

図３は、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の作動係合表を示す図である。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。本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置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３の係合表において、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４は、単独モータＥＶモードに係る共線図である。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、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。なお、第一遊星歯車機構１０のニュートラル（中立）状態は、第一リングギア１３と第一キャリア１４との間で動力が伝達されない状態、すなわちエンジン１と第二遊星歯車機構２０とが切り離され、動力の伝達が遮断された状態である。第一遊星歯車機構１０は、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１の少なくともいずれか一方が係合していると、エンジン１と第二遊星歯車機構２０とを接続する接続状態となる。

単独モータＥＶモードでの走行時に、バッテリ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３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５は、両モータＥＶモードに係る共線図である。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は作動状態を基本とし、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６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。）に係る共線図、図７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。）に係る共線図である。

ＨＶローモードでは、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。このように、第一遊星歯車機構１０は、エンジン１の回転を増速して出力することができる。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、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１からなる切替装置は、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。ハイブリッド車両用駆動装置１−１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がオーバドライブに切り替え可能であるため、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。

（モード選択）
ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、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。ここで図８を参照してＨＶ＿ＥＣＵ５０による変速段（モード）選択について説明する。図８は、本実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。図８において、横軸は車速、縦軸は要求駆動力を示す。要求駆動力は、例えばアクセル開度に基づいて推定される。

本実施形態では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば図８に示すマップを参照してモード選択を行う。図８のマップに示すように、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、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。単独モータ走行中は、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を開放して変速部をニュートラルとすることで、エンジン回転数を０とし、かつ第一回転機ＭＧ１の引き摺りも低減する。

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。ＯＤ領域は、高車速の領域であり、直結領域は、中低車速の領域である。直結領域は、ＯＤ領域よりも高負荷側に設定されている。高車速かつ低負荷時に変速部をオーバドライブとすることで、燃費の向上を図ることができる。

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、後述する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。図９は、本実施形態に係る理論伝達効率線を示す図である。

図９において、横軸は変速比、縦軸は理論伝達効率を示す。ここで、変速比とは、遊星歯車機構１０，２０の出力側回転数に対する入力側回転数の比（減速比）であり、例えば、第二リングギア２３の回転数に対する第一キャリア１４の回転数の比を示す。横軸において、左側が変速比の小さいハイギア側であり、右側が変速比の大きいローギア側となる。理論伝達効率は、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に伝達される場合に最大効率１．０となる。

図９に示す曲線は、ＨＶハイモードとＨＶローモードとを適宜切り替えた場合のＨＶ走行モードの理論伝達効率線である。例えば、同じ変速比においてＨＶハイモードとＨＶローモードのいずれか高効率のモードが選択される。相対的に右側がＨＶローモード時の理論伝達効率線であり、左側がＨＶハイモード時の理論伝達効率線である。ＨＶローモードの伝達効率は、変速比γ１において最大効率となる。変速比γ１では、第一回転機ＭＧ１（第二サンギア２１）の回転数が０となる。このため、変速比γ１では、第一回転機ＭＧ１が反力を受けることによる電気パスは０であり、機械的な動力の伝達のみによってエンジン１からカウンタドライブギア２５に動力を伝達することができる。この変速比γ１は、オーバドライブ側の変速比、すなわち１よりも小さな変速比である。本明細書では、この変速比γ１を「第一機械伝達変速比γ１」とも記載する。

ＨＶハイモードの理論伝達効率は、変速比γ２において最大効率となる。ＨＶハイモードでは、変速比γ２において第一回転機ＭＧ１（第二サンギア２１）の回転数が０となり、機械的な動力の伝達のみによってエンジン１からカウンタドライブギア２５に動力を伝達することができる。この変速比γ２は、第一機械伝達変速比γ１よりもハイギア側の変速比である。本明細書では、この変速比γ２を「第二機械伝達変速比γ２」とも記載する。

ＨＶ走行モードの理論伝達効率は、変速比が第一機械伝達変速比γ１よりもローギア側の値となるに従い低下する。また、ＨＶ走行モードの理論伝達効率は、変速比が第二機械伝達変速比γ２よりもハイギア側の値となるに従い低下する。ＨＶ走行モードの理論伝達効率は、第一機械伝達変速比γ１と第二機械伝達変速比γ２との間の変速比の領域では、低効率側に湾曲している。

このように、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、変速比１よりもハイギア側に２つのメカニカルポイントを有する。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第一遊星歯車機構１０とクラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１とを含む変速部を有することで、エンジン１が第二キャリア２４に直接連結される場合のメカニカルポイント（第一機械伝達変速比γ１）よりもハイギア側に第２のメカニカルポイント（第二機械伝達変速比γ２）を発生させることができる。従って、ハイギア動作時の伝達効率を向上させることができる。つまり、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、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、変速部のクラッチ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。

（後進走行）
後進走行をする場合、エンジン走行中は、第一回転機ＭＧ１がジェネレータとして発電を行い、第二回転機ＭＧ２がモータとして力行し、負回転して負トルクを出力して走行する。バッテリの充電状態が十分であるときは、単独駆動ＥＶモードで第二回転機ＭＧ２が単独で逆回転してモータ走行するようにしてもよい。また、第二キャリア２４を固定して両駆動ＥＶモードで後進走行することも可能である。

（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。エンジン１から駆動輪３２までの変速比の変化が抑制されることで、変速に伴うエンジン回転数の調節量を低減させ、あるいはエンジン回転数の調節を不要とすることができる。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。これにより、車両１００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）
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（スリップ係合も含む）し、第一回転機ＭＧ１によってエンジン回転数を上昇させて点火を行う。このときに、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合する前に、第一回転機ＭＧ１の回転数制御によって、第二キャリア２４（第一リングギア１３）の回転数を０回転とするようにしてもよい。また、ＭＧ１トルクによってエンジン回転数を上昇させるときに、走行駆動力を低下させる方向の反力トルクが発生する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、この反力トルクをキャンセルする反力キャンセルトルクを第二回転機ＭＧ２に追加で出力させるようにしてもよい。なお、エンジン１が直噴エンジンなど自立的に始動可能なものである場合、自立的にエンジン１を始動させてもよく、エンジン１の自立始動をＭＧ１トルクによってアシストするようにしてもよい。

次に、図１０〜１６を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１のマニュアルシフト制御について説明する。図１０は、本実施形態のマニュアルシフト制御に係るフローチャートであり、図１１は、本実施形態のマニュアルシフト制御に係るタイムチャートであり、図１２は、ニュートラル状態における回転数同期制御の実施可否判定に用いる判定マップの一例を示す図である。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車両停止中または走行中に、変速部のクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を開放したニュートラル状態と、変速部のクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の少なくとも一方を係合してエンジン１を差動部へ接続させた状態とを切り替える制御、すなわち、シフトポジションを「Ｎ（ニュートラル）」と、「Ｄ（前進）」または「Ｒ（後進）」の変速段との間で切り替えるマニュアルシフト制御を行う。そして、特に本実施形態では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、このマニュアルシフト制御において、変速部をニュートラル状態からクラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１の一方を係合させた状態に切り替える際に（Ｎ→Ｄ／Ｒ）、応答性を向上すべく、まず第二回転機ＭＧ２により駆動輪３２へトルクを出力するＭＧ２出力制御（第一制御）を行う。また、ＭＧ２出力制御と並行して、係合ショックを低減すべく、第一回転機ＭＧ１により変速部のクラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１の回転数同期制御（第二制御）を行う。そして、回転数同期制御が完了した後に、回転数同期制御で同期させた変速部のクラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１を係合する係合制御（第三制御）を実行する。

図１０のフローチャート及び図１１のタイムチャートに基づいて、このマニュアルシフト制御について説明する。図１０，１１では、変速部をニュートラル状態からクラッチＣＬ１を係合する場合を例示して説明する。図１１において、（ａ）はエンジン回転数、（ｂ）は第一回転機ＭＧ１の回転数、（ｃ）はＭＧ１トルク、（ｄ）は変速部出力軸（第一リングギア１３）の回転数、（ｅ）はＭＧ２トルク、（ｆ）は第二回転機ＭＧ２の回転数、（ｇ）はクラッチＣＬ１の油圧、（ｈ）はブレーキＢＫ１の油圧、（ｉ）は車速をそれぞれ示す。図１０に示す制御フローは、変速部がニュートラル状態のときに、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により例えば所定時間ごとに実行される。なお、本実施形態では、変速部がニュートラル状態のときは、エネルギー的にも得なため、図１１に示すように第二回転機ＭＧ２はトルクを出力していないものとする。

ステップＳ１０では、エンジン回転数Ｎｅが０より大きいか否か、すなわちエンジン１が動作中か否かを判定する。ステップＳ１０の判定の結果、エンジン回転数Ｎｅが０より大きいと判定された場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）、ステップＳ２０に移行し、そうでない場合（ステップＳ１０のＮｏ）には、ステップＳ３０に移行する。

ステップＳ２０では、ステップＳ１０でエンジン１が動作中と判定された場合に、クラッチＣＬ１の係合部材間のクリアランスを詰めるガタ詰め制御を実施する。このステップではエンジン１が動作中のため、エンジン１動作によってオイルポンプ（図示せず）が駆動されて油圧が発生している。この油圧を利用してクラッチＣＬ１のガタ詰め制御を実施しておくことで、クラッチ係合時の応答性を確保することができる。ステップＳ２０が実施されるとステップＳ３０に進む。図１１では、時刻ｔ１より前の期間において、エンジン回転数Ｎｅが０より大きくエンジン１が動作中であるので、エンジン動作により発生する油圧を利用してクラッチＣＬ１の油圧を０から若干増加させて、クラッチＣＬ１のガタ詰め制御を実施している。

ステップＳ３０では、車両１００の現在の走行状態に基づき、変速部の回転数同期制御の実施を許可できる同期制御許可領域に入っているか否かを判定する。この判定は、例えば図１２に示す判定マップを参照して行なうことができる。図１２の判定マップは、横軸に車速、縦軸に回転数同期に必要なＭＧ１トルクをとり、この車速〜ＭＧ１トルク平面上を境界線で二つの領域に区分している。境界線の上方を同期制御許可領域として設定されている。一方、境界線の下方は、ＭＧ１トルクを０とする０トルク制御の実施を許可する０トルク制御許可領域として設定されている。図１２の判定マップにおける両領域の境界線は、横軸の車速が０から低速の区間では、縦軸のＭＧ１トルクは０のままで推移し、所定の車速を超えると、横軸の車速が増加するにつれて、縦軸のＭＧ１トルクが負側に線形増加して推移するようプロットされている。すなわち、図１２の判定マップは、車速が高くなれば、走行抵抗も増えるため、同期制御に必要なＭＧ１トルクが大きくても回転数同期制御を許可しやすく設定されている。一方、車速が低い領域では、回転数同期制御を実施すると、相対的に反力トルクが大きいため、変速部のフリクション分の駆動力が車両後方向きに発生し違和感を生じる虞がある。そこで、図１２の判定マップは、低速領域では、０トルク制御を許可しやすく設定されている。これにより駆動輪３２側に伝わるトルクを低減して、違和感を抑制することができる。ステップＳ３０の判定の結果、同期制御許可領域に入っていると判定された場合（ステップＳ３０のＹｅｓ）、ステップＳ４０に移行し、そうでない場合（ステップＳ３０のＮｏ）にはステップＳ５０に移行する。

ステップＳ４０では、ステップＳ３０で同期制御許可領域に入っていると判定された場合に、変速部のクラッチＣＬ１の回転数同期制御が実行される。回転数同期制御では、マニュアルシフト制御において係合する係合要素（クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１）の係合部材間の差回転数を同期させて一定値以下に保つよう、第一回転機ＭＧ１を制御する。クラッチＣＬ１を係合する場合には、クラッチＣＬ１の係合部材と連結する変速部の第一サンギア１１及び第一キャリア１４の回転数を同期させるように、第一回転機ＭＧ１の回転数を制御する。すなわち、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１では、図６等の共線図に示す連結関係をとるので、変速部の三要素（第一サンギア１１，第一キャリア１４，第一リングギア１３）と、差動部の第二キャリア２４とを同じ回転数にすることになる。回転数同期制御では、例えば車速の増加に応じてＭＧ１トルクを線形増加させるなど、車速に応じて第一回転機ＭＧ１の出力を制御することで、クラッチＣＬ１の差回転数を一定値以下に保持される。ステップＳ４０が実施されるとステップＳ６０に進む。

ステップＳ５０では、ステップＳ３０で同期制御許可領域に入っていない、すなわち０トルク制御許可領域に入っていると判定された場合に、第一回転機ＭＧ１の０トルク制御が実施される。ステップＳ５０が実施されるとステップＳ６０に進む。

ステップＳ３０、４０，５０の処理は、変速部がニュートラル状態のときに回転数同期制御が実施可能と判断できる場合には、マニュアルシフト（Ｎ→Ｄ／Ｒ）が実際に発生する前に予め回転数同期制御を実施しておくことによって、マニュアルシフト制御の応答性を向上させるためのものである。ただし、低速領域など回転数同期制御に不向きな場合には、回転数同期制御を行わないで０トルク制御が実施される。図１１では、時刻ｔ１以前のニュートラル状態の期間において、エンジン回転数Ｎｅ＞０かつ車速０なので、車両は停車中にエンジン動作している状態である。図１１の例では、第一回転機ＭＧ１の０トルク制御が選択され、ＭＧ１トルクが０に維持されている。

ステップＳ６０では、マニュアルシフト（Ｎ→Ｄ／Ｒ）が発生したか否かが判定される。ステップＳ６０の判定の結果、マニュアルシフトが発生したと判定された場合（ステップＳ６０のＹｅｓ）、ステップＳ７０へ移行し、そうでない場合（ステップＳ６０のＮｏ）には本制御フローは終了する。図１１では、時刻ｔ１において、マニュアルシフト（Ｎ→Ｄ／Ｒ）が発生している。

ステップＳ７０では、ステップＳ６０でマニュアルシフト（Ｎ→Ｄ／Ｒ）が発生したと判定された場合に、バッテリ充電状態ＳＯＣが所定値Ａ１より大きいか否かが判定される。所定値Ａ１は、例えばＭＧ２出力制御を行うのに必要なトルクを第二回転機ＭＧ２が出力するのに十分な電力を供給できるバッテリ残量である。ステップＳ７０の判定の結果、バッテリ充電状態ＳＯＣがＡ１より大きいと判定された場合（ステップＳ７０のＹｅｓ）、ステップＳ８０に移行し、そうでない場合（ステップＳ７０のＮｏ）にはステップＳ１２０に移行する。なお、ステップＳ７０の処理は、ＭＧ２出力制御を行うのに必要なトルクを第二回転機ＭＧ２が出力できない状況を抽出できればよく、例えば第二回転機ＭＧ２の発熱などバッテリ充電状態ＳＯＣ以外の判定基準を用いてもよい。

ステップＳ８０では、車両１００の運転者による要求駆動力が所定値Ａ２より大きいか否かが判定される。要求駆動力は例えばアクセル開度等に基づき推定することができる。所定値Ａ２は、例えば第二回転機ＭＧ２の最大トルクとすることができる。ステップＳ８０の判定の結果、要求駆動力が所定値Ａ２より大きいと判定された場合（ステップＳ８０のＹｅｓ）、ステップＳ１３０に移行し、そうでない場合（ステップＳ８０のＮｏ）にはステップＳ９０に移行する。

ステップＳ７０でバッテリ充電状態ＳＯＣが所定値Ａ１より大きいと判定され、かつ、ステップＳ８０で要求駆動力が所定値Ａ２以下と判定された場合に、本実施形態のマニュアルシフト制御を実施するために第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を駆動させるのに十分なバッテリ残量があり、かつ、運転者が急激に駆動力を要求していないものと判断して、本実施形態のマニュアルシフト制御が実施される。まず、ステップＳ９０では、第二回転機ＭＧ２により駆動トルクを出力するＭＧ２出力制御を実行する。これにより、クラッチＣＬ１を係合する前に駆動トルクを出力できるので、制御応答性を向上できる。本実施形態のギヤトレーンでは、ＭＧ２トルクはそのまま駆動輪３２側に伝わるので、応答性が確保しやすい。ステップＳ９０のＭＧ２出力制御が開始されるとステップＳ１００に進む。

ステップＳ１００では、第一回転機ＭＧ１により、変速部のクラッチＣＬ１の回転数同期制御を実行する。回転数同期制御は、ステップＳ４０と同様に、クラッチＣＬ１の係合部材の回転数を同期させるべく、変速部の三要素（第一サンギア１１，第一キャリア１４，第一リングギア１３）及び差動部の第二キャリア２４の回転数を同期させるように、第一回転機ＭＧ１の回転数を制御する。これにより、クラッチＣＬ１の係合時のショックを低減できる。回転数同期制御は、ステップＳ９０のＭＧ２出力制御と並行して実行される。なお、回転数同期制御を開始するタイミングは、ＭＧ２出力制御の開始前としてもよいし、ＭＧ２出力制御と同時としてもよい。変速部の三要素（第一サンギア１１，第一キャリア１４，第一リングギア１３）及び差動部の第二キャリア２４の回転数が同期して、回転数同期制御が完了したものと判断するとステップＳ１１０に進む。

図１１では、時刻ｔ１においてマニュアルシフトが発生した後に、ＭＧ２出力制御が実施されＭＧ２トルクを出力している。これにより駆動輪３２に駆動トルクを出力して車速を発生させている。そして、ＭＧ２トルクによって駆動トルクを出力している時間を利用して、第一回転機ＭＧ１により回転数同期制御が実施されている。回転数同期制御では、時刻ｔ１後にＭＧ１トルクを出力して、ＭＧ１回転数を増加させている。これにより、第一回転機ＭＧ１と接続された差動部の第二サンギア２１を介して、第二キャリア２４の回転数が増加し、第二キャリア２４と連結される変速部の第一リングギア１３の回転数、すなわち図１１に示す変速部出力軸回転数も増加する。この結果、時刻ｔ２において、変速部出力軸回転数とエンジン回転数とが同期し、すなわち、変速部の第一サンギア１１，第一キャリア１４，第一リングギア１３及び差動部の第二キャリア２４の回転数が同期したので、回転数同期制御が完了したものと判断されている（図１２には「同期完了判断」と記載する）。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１００の回転数同期制御の完了後に、変速部の第一サンギア１１，第一キャリア１４，第一リングギア１３及び差動部の第二キャリア２４の回転数が同期された状態で、クラッチＣＬ１の係合制御を実行する。ステップＳ１３０が実施されると本制御フローは終了する。

ここで、ステップＳ１１０のクラッチＣＬ１の係合制御は、図１１のタイムチャートでは時刻ｔ２〜ｔ４の期間において実施されるが、より詳細には、時刻ｔ２〜ｔ３の期間と、時刻ｔ３〜ｔ４の期間との間で供給油圧の上昇速度を低速側から高速側へ変更して、二段階の係合動作を行う。クラッチＣＬ１が係合した後には、第一回転機ＭＧ１は反力を受けるため、係合前の正トルクから負トルクに切り替わる。このため、係合前後でスプライン等のガタの詰まる方向が逆になる。そこで、係合制御の開始後の一定時間（図１１では時刻ｔ２〜ｔ３）、ＭＧ１トルクが０の状態を作る。その間に、係合動作の第一段階として、クラッチ油圧を比較的緩やかにゆっくり上昇させ、クラッチＣＬ１を弱係合させる。これにより、各部のガタをショックレスで詰めることができる。そして、時刻ｔ３においてガタ詰めが終了すると、係合動作の第二段階として、クラッチ油圧の上昇を早めて時刻ｔ４にてクラッチＣＬ１を完全係合し、マニュアルシフト制御を終了する。また、この係合動作の第二段階の時刻ｔ３〜ｔ４の期間では、クラッチ係合によりエンジン１から直達分トルクが出力されはじめるので、直達分トルクの増加に応じて図１１に示すようにＭＧ２トルクを低減して、駆動力の変動を抑制する。

ステップＳ１２０では、ステップＳ７０でバッテリ充電状態ＳＯＣが所定値Ａ１以下であると判定された場合に、バッテリ残量が少なく、本実施形態のマニュアルシフト制御を実施するために必要なトルクを第二回転機ＭＧ２が出力できないものと判断して、ＭＧ２出力制御及び回転数同期制御を実行せずに、変速部の第一サンギア１１と第一キャリア１４と間に差回転数があるまま、クラッチＣＬ１の係合制御を実行する。係合制御のみに絞って実行することで、バッテリ残量が少なく、第二回転機ＭＧ２がトルクを十分に出せない状況であっても、応答性を確保できる。ステップＳ１２０が実施されると本制御フローは終了する。

ステップＳ１３０では、ステップＳ８０で要求駆動力が所定値Ａ２より大きいと判定された場合に、車両の運転者が迅速な応答性を要求していると判断して、回転数同期制御を実行せずに、ＭＧ２出力制御とクラッチＣＬ１の係合制御を実行する。ＭＧ２出力制御によりクラッチ係合が完了する前に駆動力を出力できるので応答性を向上できる。また、回転数同期制御を行なわずに、変速部の第一サンギア１１と第一キャリア１４と間に差回転数があるまま、クラッチＣＬ１の係合制御を実行することで、係合制御の完了までの所要時間を低減して、応答性をより一層向上できる。ステップＳ１３０が実施されると本制御フローは終了する。

上記のマニュアルシフト制御において、ステップＳ９０のＭＧ２出力制御が、第二回転機ＭＧ２により駆動輪３２へトルクを出力する第一制御に対応し、ステップＳ１００の回転数同期制御が、第一制御と並行して、エンジン１を差動部へ接続させるために係合するクラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１のそれぞれにおいて、係合部材の回転数を第一回転機ＭＧ１により同期させる第二制御に相当し、ステップＳ１１０の係合制御が、第二制御の後に、変速部のクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の少なくとも一方を係合する第三制御に相当する。

ここで、図１３〜１６を参照して、上記のマニュアルシフト制御を実施する状況、すなわちシフトポジションを「Ｎ（ニュートラル）」から「Ｄ（前進）」に切り替える状況についてさらに説明する。このような状況として、例えば以下の４つのパターンが挙げられる。
（１）車両停車時、エンジン動作中、要求駆動力小
（２）車両停車時、エンジン動作中、要求駆動力大
（３）車両走行中、エンジン動作中
（４）車両走行中、エンジン停止中

これらの各状況における本実施形態のマニュアルシフト制御の状態遷移について図１３〜１６を参照して説明する。図１３は、「車両停車時、エンジン動作中、要求駆動力小」の場合のマニュアルシフト制御の状態遷移を説明するための共線図であり、図１４は、「車両停車時、エンジン動作中、要求駆動力大」の場合のマニュアルシフト制御の状態遷移を説明するための共線図であり、図１５は、「車両走行中、エンジン動作中」の場合のマニュアルシフト制御の状態遷移を説明するための共線図であり、図１６は、「車両走行中、エンジン停止中」の場合のマニュアルシフト制御の状態遷移を説明するための共線図である。

（１）「車両停車時、エンジン動作中、要求駆動力小」の場合の状態遷移
図１３の状態（ａ）では、車両が停車しているため、差動部の三要素の回転数はすべて０である。変速部では、エンジン１が自立運転しており、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１は開放状態（ＯＦＦ）である。このような状態は、例えば冷間発進（暖機）など停車から直接ＨＶ走行を行なう場合に生じうる。図１３の状態（ｂ）では、要求駆動力に応じて第二回転機ＭＧ２が前進方向にトルクを発生し駆動輪３２（ＯＵＴ）の回転数が上昇し、車両１００が走行しはじめる。第一回転機ＭＧ１は、変速部のクラッチＣＬ１の回転数を同期するために回転数を上昇させる。変速部では、エンジン１が自立運転しており、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１は開放状態である。図１３の状態（ｃ）では、同期制御が完了したので、変速部のクラッチＣＬ１が係合される（ＯＮ）。クラッチ係合に伴い、第一回転機ＭＧ１は反力を受けるため負トルクになり、第二回転機ＭＧ２はエンジン直達分トルクを低減する。エンジン１も要求駆動力に合わせた動作点となる。図１３の状態遷移は、図１０のフローチャートのステップＳ９０，Ｓ１００，Ｓ１１０に対応する。

（２）「車両停車時、エンジン動作中、要求駆動力大」の場合の状態遷移
図１４の状態（ａ）では、車両が停車しているため、差動部の三要素の回転数はすべて０である。変速部では、エンジン１が自立運転しており、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１は開放状態である。図１４の状態（ｂ）では、要求駆動力に応じて第二回転機ＭＧ２が前進方向にトルクを発生し駆動輪３２（ＯＵＴ）の回転数が上昇し、車両が走行しはじめる。変速部のクラッチＣＬ１は、スリップさせながら係合を開始する。第一回転機ＭＧ１はクラッチＣＬ１のスリップ係合により発生する反力を出力する。図１４の状態（ｃ）では、クラッチＣＬ１が充分なトルク容量を確保した時点でマニュアルシフト制御を終了し通常制御に移行する。図１４の状態遷移は、図１０のフローチャートのステップＳ１３０に対応する。

（３）「車両走行中、エンジン動作中」の場合の状態遷移
図１５の状態（ａ）では、エンジンが動作中のため、油圧が発生している。この油圧を利用して、Ｄレンジ選択時に係合するクラッチＣＬ１のガタ詰めを行なう。図１２に例示した判定マップなどを用いて同期制御許可領域か否かを判定し、同期制御許可領域であれば、クラッチＣＬ１の同期回転数を維持する。駆動輪３２には、第一回転機ＭＧ１で同期回転数を維持するために出力しているトルクの分担比に沿った値が負方向に発生する。図１５の状態（ｂ）では、Ｄレンジに切り替わった瞬間に、クラッチＣＬ１を係合して駆動を開始する。図１５の状態遷移は、図１０のフローチャートのステップＳ２０，Ｓ４０，Ｓ１２０に対応する。

（４）「車両走行中、エンジン停止中」の場合の状態遷移
図１６の状態（ａ）では、走行中にＮレンジが選択され、変速部はニュートラルになっており、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１は開放状態（ＯＦＦ）である。エンジン１は停止している。第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２は共にトルクを出力していない。図１６の状態（ｂ）では、エンジン１の始動要求とＮ→Ｄシフトが同時に発生した場合、第二回転機ＭＧ２でトルクを発生させる。第一回転機ＭＧ１は回転数同期制御を実施する。図１６の状態（ｃ）では、回転数同期制御の完了後にクラッチＣＬ１を係合し、第一回転機ＭＧ１でエンジン回転数を持ち上げエンジン１を始動する。図１６の状態遷移は、図１０のフローチャートのステップＳ９０，Ｓ１００，Ｓ１１０に対応する。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の効果について説明する。

本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は、エンジン１と、第一回転機ＭＧ１と、第二回転機ＭＧ２と、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の係合または開放によってエンジン１の回転数を変速して出力する変速部と、変速部と駆動輪３２とを接続する差動部と、を備える。エンジン１の出力軸（入力軸２）が変速部の入力要素（第一キャリア１４）に接続され、差動部は、変速部の出力要素（第一リングギア１３）に接続された第二キャリア１４と、第一回転機ＭＧ１に接続された第二サンギア２１と、第二回転機ＭＧ２及び駆動輪３２に接続された第二リングギア２３とを有する。このハイブリッド車両用駆動装置１−１において、変速部のクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を開放したニュートラル状態から、変速部のクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の一方を係合してエンジン１を差動部へ接続させるマニュアルシフト制御の際に、第二回転機ＭＧ２により駆動輪３２へトルクを出力するＭＧ２出力制御と、ＭＧ２出力制御と並行して、エンジン１を差動部へ接続させるために係合するクラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１において、係合部材の回転数を第一回転機ＭＧ１により同期させる回転数同期制御と、回転数同期制御の後に、回転数同期制御において同期させた変速部のクラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１を係合する係合制御と、を実行する。

この構成によれば、ＭＧ２出力制御を実行することで、クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１を係合してエンジントルクが出力される前に、第二回転機ＭＧ２により駆動トルクを出力できるので、制御応答性を向上できる。また、回転数同期制御を実行することで、クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１の係合前に係合部材間の回転数を同期させておくことができる。そして、制御応答性向上のためのＭＧ２出力制御と、係合ショック低減のための回転数同期制御の後に係合制御を実行するので、変速部の係合動作によりエンジン１を差動部へ接続させるマニュアルシフト制御において、係合ショックの低減と、応答性の向上とを両立できる。

また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１では、第二回転機ＭＧ２が必要トルクを出力できない場合には、ＭＧ２出力制御及び回転数同期制御を実行せずに係合制御を実行する。

この構成により、第二回転機ＭＧ２がトルクを十分に出せず、応答性向上のためのＭＧ２出力制御を実施できない状況であっても、ＭＧ２出力制御及び回転数同期制御を実行せずに直ちに係合制御を実行することで、制御応答性を確保できる。

また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１では、要求駆動力が大きい場合には、回転数同期制御を実行せず、ＭＧ２出力制御と並行して係合制御を実行する。

要求駆動力が大きい場合には、車両の運転者が迅速な応答性を要求していると判断できる。そこで上記構成により、要求駆動力が大きい場合には、回転数同期制御を実行せずに、応答性向上のためのＭＧ２出力制御と共に直ちに係合制御を実行することで、係合制御の完了までの所要時間を低減して、応答性をより一層向上できる。

また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１では、回転数同期制御は、車速に応じて第一回転機ＭＧ１を制御して、エンジン１を差動部へ接続させるために係合するクラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１において、係合部材間の差回転数を一定値以下に保持する。

例えば車速が大きいと、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の係合部材間の差回転数が大きくなるように、車速に応じて低減すべき差回転数の大きさが変動する状況が考えられる。これに応じて、第一回転機ＭＧ１により出力される同期制御用に必要なトルクも変動する。上記構成により、車速に応じて変動する差回転数を一定値以下に低減するために必要なトルクを第一回転機ＭＧ１から出力させることができるので、係合部材間の差回転数を迅速に一定値以下に低減させることができ、回転数同期制御を迅速に完了することができる。

また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１では、ニュートラル状態において、回転数同期制御を予め実行するか、または第一回転機ＭＧ１の出力トルクを０とする０トルク制御を実行するかを車速に基づいて選択する。

この構成により、実際にマニュアルシフト操作が発生する前に、可能であれば回転数同期制御を予め実行しておくことで、マニュアルシフト制御の実施時間を短縮でき、制御応答性をさらに向上できる。

また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１では、ニュートラル状態において、エンジン１が動作中の場合に、エンジン１を差動部へ接続させるために係合するクラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１のガタ詰め制御を実行する。

この構成により、エンジン動作により発生する油圧を利用して、マニュアルシフト制御において係合するクラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１のガタ詰め制御を予め実行しておくことで、係合制御において迅速に完全係合させることができ、制御応答性をさらに向上できる。

また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１では、係合制御において、クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１を係合させるために供給する油圧の上昇速度を低速側から高速側へ変更する。

クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１が係合すると、第一回転機ＭＧ１は反力を受けるため、係合動作の前後で正トルクから負トルクに切り替わり、スプライン等のガタの詰まる方向が逆になる。上記構成により、係合動作の第一段階として、クラッチ油圧の上昇速度を低速側で比較的緩やかにすることで、クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１を弱係合させて、各部のガタをショックレスで詰めることができる。その後、係合動作の第二段階として、クラッチ油圧の上昇速度を高速側に切り替えることで、迅速に完全係合させることができる。

また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１では、係合制御において、クラッチＣＬ１またはブレーキＢＫ１の係合に伴い第一回転機ＭＧ１が出力する負トルクの増加に応じて、第二回転機ＭＧ２によるトルクを低減させる。

この構成により、第一回転機ＭＧ１によるトルク増分を相殺でき、駆動トルクの変動を抑制して係合時のショックの発生を抑制できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上記実施形態では、マニュアルシフト制御の一例として変速部のクラッチＣＬ１を係合する場合を挙げて説明した。これに対し、マニュアルシフト制御として変速部のブレーキＢＫ１を係合する場合には、回転数同期制御では、ブレーキＢＫ１の係合部材間の回転数を同期させるべく、ブレーキＢＫ１の一方の係合部材が接続される変速部の第一サンギア１１の回転数を０に維持するように、第一回転機ＭＧ１を制御すればよい。

１−１ ハイブリッド車両用駆動装置
１ エンジン（機関）
１０ 第一遊星歯車機構（変速部）
１１ 第一サンギア
１３ 第一リングギア
１４ 第一キャリア
２０ 第二遊星歯車機構（差動部）
２１ 第二サンギア（第二回転要素）
２３ 第二リングギア（第三回転要素）
２４ 第二キャリア（第一回転要素）
３２ 駆動輪
５０ ＨＶ＿ＥＣＵ
６０ ＭＧ＿ＥＣＵ
７０ エンジン＿ＥＣＵ
１００ 車両
ＣＬ１ クラッチ（第一係合要素）
ＢＫ１ ブレーキ（第二係合要素）
ＭＧ１ 第一回転機
ＭＧ２ 第二回転機

Claims (8)

1. 機関と、
   第一回転機と、
   第二回転機と、
   第一係合要素及び第二係合要素の係合または開放によって前記機関の回転数を変速して出力する変速部と、
   前記変速部と駆動輪とを接続する差動部と、
   を備え、
   前記機関の出力軸が前記変速部の入力要素に接続され、
   前記差動部は、前記変速部の出力要素に接続された第一回転要素と、前記第一回転機に接続された第二回転要素と、前記第二回転機及び前記駆動輪に接続された第三回転要素とを有する、ハイブリッド車両用駆動装置であって、
   前記変速部の前記第一係合要素及び前記第二係合要素を開放したニュートラル状態から、前記変速部の前記第一係合要素及び前記第二係合要素の一方を係合して前記機関を前記差動部へ接続させる制御の際に、
   要求駆動力が所定値よりも小さい場合には、
   前記第二回転機により前記駆動輪へトルクを出力する第一制御と、
   前記第一制御と並行して、前記機関を前記差動部へ接続させるために係合する前記第一係合要素または前記第二係合要素において、係合部材の回転数を前記第一回転機により同期させる第二制御と、
   前記第二制御の後に、前記第二制御において同期させた変速部の前記第一係合要素または前記第二係合要素を係合する第三制御と、を実行する
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記第二回転機が必要トルクを出力できない場合には、前記第一制御及び前記第二制御を実行せずに前記第三制御を実行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. 要求駆動力が所定値よりも大きい場合には、前記第二制御を実行せず、前記第一制御と並行して前記第三制御を実行することを特徴とする、請求項１または２に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
4. 前記第二制御は、車速に応じて前記第一回転機を制御して、前記機関を前記差動部へ接続させるために係合する前記第一係合要素または前記第二係合要素において、係合部材間の差回転数を一定値以下に保持することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
5. 前記ニュートラル状態において、前記第二制御を予め実行するか、または前記第一回転機の出力トルクを０とする制御を実行するかを車速に基づいて選択することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
6. 前記ニュートラル状態において、前記機関が動作中の場合に、前記機関を前記差動部へ接続させるために係合する前記第一係合要素または前記第二係合要素のガタ詰め制御を実行することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
7. 前記第三制御において、前記第一係合要素または前記第二係合要素を係合させるために供給する油圧の上昇速度を低速側から高速側へ変更することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
8. 前記第三制御において、前記第一係合要素または前記第二係合要素の係合に伴い前記第一回転機が出力する負トルクの増加に応じて、前記第二回転機によるトルクを低減させることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

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