JP6040885B2 - 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接続される。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、その動力分配機構で歯打ち音の発生する条件（運転領域）が検出された場合に、歯打ち音の発生している歯車間の伝達トルクを所定値以上にすることで、歯打ち音の低減を図っている。尚、下記の特許文献２には、互いに噛み合う歯車における各々の歯の間に弾性体を配置することで、ガラ音の発生を抑える、という技術が開示されている。また、下記の特許文献３のハイブリッドシステムでは、機関の回転軸と動力分配機構の回転要素との間に、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。

特開平１１−０９３７２５号公報 特開平７−２４３５１０号公報 特開２００８−１２０２３４号公報

ところで、上記特許文献１のハイブリッドシステムでは、歯車間の伝達トルクを所定値以上にする際、エンジンの出力制御を行っている。このため、このハイブリッドシステムでは、歯打ち音（ガラ音）が低減できたとしても、エンジンが最適動作点から外れ、燃費が悪化してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、エンジンの出力制御に伴う燃費の悪化を抑えつつ、ガラ音の発生を抑えることのできる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係合部材を有するクラッチ装置と、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係合部材を有し、完全係合時に当該第１係合部材の回転を禁止するブレーキ装置と、機関の回転軸と前記クラッチ装置の第２係合部材とに連結された変速回転要素と、前記クラッチ装置の第１係合部材と前記ブレーキ装置の第１係合部材と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の回転軸と前記クラッチ装置の第１及び第２の係合部材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、ガラ音の発生条件が成立した場合に、前記クラッチ装置の第１係合部材と第２係合部材との間をスリップ制御することによって前記変速装置から前記差動装置に入力される前記機関からのトルクを低減させると共に、前記第２回転機の出力トルクを増加させる制御装置と、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、クラッチ装置のスリップ制御と第２回転機の出力トルクの増加制御とを行うことで、エンジンの出力制御に伴う燃費の悪化を抑えつつ、ガラ音の発生を抑制することができる。好適には、ガタ部に弾性体を配置するものにおいて、ガラ音発生条件は、弾性体の効果の有無によって判定するものである。このようにすることで、ガラ音の抑制制御の実施領域を絞り込んでいるので、制御の簡素化を図ることができる。

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、ＥＶ走行領域とＨＶ走行領域とを説明する図である。 図８は、実施例におけるガラ音の抑制制御の動作を説明するタイムチャートである。 図９は、変形例におけるガラ音の抑制制御の動作を説明するフローチャートである。

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８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から機械的な動力（エンジントルク）を出力す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。

第１回転機ＭＧ１は、電動機（モータ）としての機能と、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。尚、このブレーキＢＫ１が噛み合い式の場合には、解放状態又は完全係合状態に制御される。

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。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。

このハイブリッドシステム１には、エンジンＥＮＧの回転に連動するオイルポンプ６１が設けられている。そのオイルポンプ６１から吐出される油は、例えば、変速装置２０や差動装置３０等の動力伝達装置内における各種部品の冷却や潤滑に利用される。

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トルクのみ又はエンジントルクとＭＧ２トルクとで走行する。その際に駆動軸５８に伝達されるエンジントルクは、いわゆるエンジン直達トルクといわれるものであり、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。

ここで、図７には、車速と要求車両駆動力と走行モードとの対応関係の一例を示している。このハイブリッドシステム１では、要求車両駆動力が低負荷のときにＥＶ走行を行う。但し、そのＥＶ走行領域は、第１回転機ＭＧ１や第２回転機ＭＧ２の出力特性に応じて、ある速度よりも車速が高くなるほど狭まる。高車速で、かつ、要求車両駆動力が低負荷のときには、変速装置２０をオーバドライブ状態（高速段）に制御したＨＶ走行で燃費を向上させる。残りの領域（つまり、車速に拘わらず要求車両駆動力が中負荷及び高負荷のとき、中車速で、かつ、要求車両駆動力が低負荷のとき）では、変速装置２０を直結状態（低速段）に制御してＨＶ走行させる。また、高車速で、かつ、要求車両駆動力が低負荷であっても、車速が低下するほど変速装置２０を直結状態に制御している。尚、放電可能な程度まで二次電池のＳＯＣが大きい場合には、ＨＶ走行よりもＥＶ走行を優先させる。

このように、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。

このハイブリッドシステム１の動力伝達装置は、変速装置２０や差動装置３０の遊星歯車機構等、各種の歯車を備えている。このため、この動力伝達装置では、動力が伝達される際に、歯車同士の歯打ちによるガラ音が発生する可能性がある。

そこで、この動力伝達装置においては、ＨＶＥＣＵ９０の行う制御によってガラ音の発生を抑える。

例えば、その遊星歯車機構においては、所定の条件下でガラ音が発生することが知られている。その所定の条件とは、所定のガラ音発生条件のことであり、例えば、ガラ音の発生する動力伝達装置における所定の温度領域や所定の運転領域等が該当する。その動力伝達装置における所定の運転領域とは、例えば、変速装置２０に入力されるエンジンＥＮＧの回転数やトルク等に応じたものである。そして、この所定のガラ音発生条件は、予め把握しておくことができる。このため、ＨＶＥＣＵ９０には、この所定のガラ音発生条件が成立した場合に、ガラ音の抑制制御を実施させる。ここで、この所定のガラ音発生条件は、例えば、変速装置２０の遊星歯車機構でガラ音が発生する際の条件と、差動装置３０の遊星歯車機構でガラ音が発生する際の条件と、が異なる場合もある。この場合には、それぞれのガラ音発生条件毎に成立の有無を判定すればよい。

そのガラ音の抑制制御は、所定のガラ音発生条件が成立した場合、その際の走行モードに拘わらず実施してもよい。しかしながら、両モータＥＶモードでは、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ているので、変速装置２０の遊星歯車機構においてガラ音が発生しにくい。また、ＥＶ走行モード（単独モータＥＶモード又は両モータＥＶモード）では、変速装置２０や差動装置３０の遊星歯車機構への入力トルクがエンジントルクよりも低くなっている場面が多いので、ＨＶ走行モードと比較して、ガラ音が発生しにくくなっているといえる。このため、ＨＶＥＣＵ９０は、ＥＶ走行モードで走行しているときにガラ音の抑制制御を実施させないよう構成してもよい。

このガラ音の抑制制御は、ＨＶ走行モードでの走行中に所定のガラ音発生条件が成立した場合に実施する。ＨＶＥＣＵ９０は、所定のガラ音発生条件が成立した場合、差動装置３０に入力されるエンジンＥＮＧからのトルクを低減させ、駆動軸５８に伝達されるエンジン直達トルクを減少させて、ＭＧ２トルクを増加させる。変速装置２０や差動装置３０においては、そのＭＧ２トルクの増加に伴って遊星歯車機構における歯車間のガタがつまるので、ガラ音の発生を抑えることができる。そのＭＧ２トルクの増加分は、駆動軸５８に伝達されるエンジン直達トルクの減少分を補う大きさに相当する。

このガラ音の抑制制御に関して、図８のタイムチャートでは、ＨＶローモードでの走行中を例に挙げて説明している。ＨＶローモードでは、クラッチＣＬ１の制御油圧（ＣＬ１油圧）とブレーキＢＫ１の制御油圧（ＢＫ１油圧）の制御により、前述したように、クラッチＣＬ１が完全係合され、かつ、ブレーキＢＫ１が解放されている。この例示では、エンジントルクのみで走行している。このＨＶローモードでの走行中には、第１回転機ＭＧ１と第２回転機ＭＧ２が各々正回転で、かつ、０トルクで動作している。

ＨＶＥＣＵ９０は、このＨＶローモードでの走行中に、所定のガラ音発生条件が成立したのか否かを判定する。

ＨＶＥＣＵ９０は、所定のガラ音発生条件が成立した場合、差動装置３０に入力されるエンジンＥＮＧからのトルクを低減させる。この例示では、完全係合状態のクラッチＣＬ１を半係合状態にするスリップ制御を実施する。これにより、変速装置２０は、キャリアＣ１（第１動力伝達要素）に入力されたエンジントルクを減少させてリングギヤＲ１（第２動力伝達要素）から出力する。よって、この動力伝達装置においては、変速装置２０から差動装置３０に入力されるエンジンＥＮＧからのトルクが低減されることになる。このため、ＨＶＥＣＵ９０は、所定のガラ音発生条件が成立した場合、クラッチＣＬ１の制御油圧を所定値（半係合状態を保てる値）まで低下させることで、クラッチＣＬ１に対してスリップ制御を行う。そのクラッチＣＬ１に対する制御油圧は、所定値まで低下させた後、この大きさのまま保持させる。

このハイブリッドシステム１においては、差動装置３０に入力されるエンジンＥＮＧからのトルクを低減させると、駆動軸５８に伝達されるエンジン直達トルクが減少する。このため、ＨＶＥＣＵ９０は、クラッチＣＬ１のスリップ制御を開始した後、そのエンジン直達トルクの減少分を補うべく、ＭＧ２回転数を正回転のまま変化させずに正のＭＧ２トルクを増加させる。この例示では、クラッチＣＬ１の制御油圧を上記の所定値まで低下させた後、そのＭＧ２トルクの増加制御を行う。その増加制御においては、トルクを発生させていない第２回転機ＭＧ２に正のＭＧ２トルクを発生させる。

ここで、ＨＶＥＣＵ９０は、そのクラッチＣＬ１のスリップ制御と第２回転機ＭＧ２の制御とが実行されたことに伴う差動装置３０の共線図上におけるバランス（回転バランス、トルクバランス）を取るために、第１回転機ＭＧ１の制御を行う｛駆動軸５８の回転（つまり車速）は一定に保たせる｝。具体的に、ＨＶＥＣＵ９０は、正のＭＧ１トルクを増加させると共に、ＭＧ１回転数を正回転のまま低下させる。そのＭＧ１トルクの増加制御においては、トルクを発生させていない第１回転機ＭＧ１に正のＭＧ１トルクを発生させる。この例示の第１回転機ＭＧ１の制御は、クラッチＣＬ１のスリップ制御の開始と共に始める。

差動装置３０においては、そのクラッチＣＬ１のスリップ制御と第１回転機ＭＧ１の制御と第２回転機ＭＧ２の制御とによって、エンジントルクとエンジン回転数を変化させることなく、エンジンＥＮＧと第１回転機ＭＧ１と第２回転機ＭＧ２から入力される各々のトルクの分担が変更される。よって、この動力伝達装置においては、エンジンＥＮＧの制御に伴う燃費の悪化を生じさせることなく、ガラ音の発生が抑制される。

尚、図８のタイムチャートにおいては、クラッチＣＬ１のスリップ制御の開始時からＭＧ２トルクの増加制御の開始時までの間に時間的な開きがある。これは説明の便宜上そのように図示したものであり、その間は、極めて短い時間である。このため、その間の駆動軸５８のトルクは、エンジン直達トルクの減少による影響を殆ど受けない。よって、このハイブリッド車両１００では、その間に車速が変化しないので、ＭＧ２回転数も変わらない。

以上示したように、本実施例のハイブリッドシステム１においては、クラッチＣＬ１のスリップ制御と第２回転機ＭＧ２の制御（ＭＧ２トルクの増加制御）とによるガラ音の抑制制御によって、ガラ音の発生を抑えることができる。また、このハイブリッドシステム１では、そのガラ音の抑制制御を行うためにエンジンＥＮＧの出力制御を実施しないので、燃費の悪化を抑えつつ、ガラ音の発生を抑制することができる。

［変形例］
本変形例は、実施例のハイブリッドシステム１において、歯車間に弾性体（図示略）を配置したものである。その弾性体は、高分子材料からなり、例えば変速装置２０や差動装置３０の遊星歯車機構における歯車間に配置する。例えば、この弾性体は、噛み合い状態にある２つ歯車の一方の歯先又は歯底に固定する。

本変形例においては、ＨＶ走行モードでの走行中に、その弾性体でガラ音の発生を抑えることができるのか否かをＨＶＥＣＵ９０に判定させる。その弾性体によるガラ音の抑制効果が有ると判定された場合には、実施例のガラ音の抑制制御を実施する必要が無いので、このガラ音の抑制制御が実施されぬようにする。これに対して、その弾性体によるガラ音の抑制効果が無いと判定された場合には、実施例のガラ音の抑制制御を実施して、ガラ音の発生を抑える。

例えば、ＨＶＥＣＵ９０は、図９のフローチャートに示すように、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。

ＨＶ走行モードでの走行中である場合、ＨＶＥＣＵ９０は、弾性体によるガラ音の抑制効果が有るのか否かを判定する（ステップＳＴ２）。例えば、弾性体は、その温度によって硬度が変化する。このため、弾性体の硬度が高くなっているときには、この弾性体によるガラ音の抑制効果が薄れてしまう可能性がある。そこで、ＨＶＥＣＵ９０は、このステップＳＴ２の判定を実施する。この判定は、例えば、前述した動力伝達装置内の貯留部の油の温度を利用して行えばよい。

ＨＶＥＣＵ９０は、弾性体によるガラ音の抑制効果が有ると判定した場合、実施例におけるガラ音の抑制制御の実施を禁止して（ステップＳＴ３）、この演算処理を一旦終わらせる。

一方、ＨＶＥＣＵ９０は、弾性体によるガラ音の抑制効果が無いと判定した場合、実施例におけるガラ音の抑制制御を実施する。その際、ＨＶＥＣＵ９０は、クラッチＣＬ１のスリップ制御を実施して（ステップＳＴ４）、ＭＧ２トルクの増加制御を実施する（ステップＳＴ５）。

本変形例においても、このハイブリッドシステム１は、実施例と同様の効果を得ることができる。更に、本変形例のハイブリッドシステム１は、ガラ音の抑制制御の実施領域を実施例よりも絞り込んでいるので、制御の簡素化を図ることができる。

ここで、ＨＶＥＣＵ９０には、ＨＶ走行モードでの走行中であると判定した場合、所定のガラ音発生条件が成立したのか否かを判定させ、所定のガラ音発生条件が成立した場合にのみ次のステップＳＴ２に進ませてもよい。これにより、このハイブリッドシステム１は、ガラ音の抑制制御の実施領域を更に絞り込むことができるので、更なる制御の簡素化が可能になる。

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係合部材を有するクラッチ装置と、
   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係合部材を有し、完全係合時に当該第１係合部材の回転を禁止するブレーキ装置と、
   機関の回転軸と前記クラッチ装置の第２係合部材とに連結された変速回転要素と、前記クラッチ装置の第１係合部材と前記ブレーキ装置の第１係合部材と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の回転軸と前記クラッチ装置の第１及び第２の係合部材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、
   ガラ音の発生条件が成立した場合に、前記クラッチ装置の第１係合部材と第２係合部材との間をスリップ制御することによって前記変速装置から前記差動装置に入力される前記機関からのトルクを低減させると共に、前記第２回転機の出力トルクを増加させる制御装置と、
   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。

Images