JP2009255683A - 動力伝達制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行条件に適切に対応した動力機関の回転数によって走行しつつ、ギヤの歯打ち音による騒音や振動の発生といった車両走行における快適性の悪化を防止することができる動力伝達制御装置を提供する。
【解決手段】走行条件の変化により変更されるハイブリッド車両１１の走行状態が快適判断基準を満たさなくなる場合には、動力分配機構１８において、ピニオンギヤ２３とリングギヤ２２との接触部を移動させることによって、動力の伝達比ｉを変更することができるので、エンジン回転数やモータ回転数を無用に変えずに、回転変動による歯車間の歯打ち音や振動の発生を防止し、快適な走行状態を保つことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両等に搭載される動力分割機構の制御を行う動力伝達制御装置に関する。

従来、このような動力分割機構を備えたハイブリッド車両としては、遊星歯車機構のサンギヤ、ピニオンギヤを公転させるキャリア、リングギヤにそれぞれ第１モータジェネレータ、エンジン、駆動軸が接続されるとともに、変速機を介して駆動軸に第２モータジェネレータが接続されたものが提案されている。このようなハイブリッド車両では、第１モータジェネレータの回転数を制御することにより、エンジンの回転数を燃費が最適となる回転数に設定し、第１モータジェネレータで発電を行い、その電力を利用して第２モータジェネレータを駆動することにより、必要な動力を駆動軸に出力することができるようになっている。

ところが、このような遊星歯車機構による動力分割機構を備えたハイブリッド車両においては、ギヤとギヤの噛み合わせに僅かなすき間があり、ギヤを駆動する動力の変動等により、ギヤの歯が他方のギヤの歯に衝突・離間を繰り返し、部品間の接触音、いわゆる歯打ち音が発生してしまう。ギヤ間のすき間は、元々できるだけ狭くされているが、狭すぎると抵抗になり、広すぎるとガタが出て運転しにくくなったり、いずれも騒音や振動発生の原因になる。そして、この騒音や振動は、車両走行における快適性を損なうものである。

そこで、このような部品間の接触音を低減する動力出力装置を搭載したハイブリッド車両が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このものは、歯打ち音が発生しているギヤ歯の入力軸に結合された動力機関の回転数を高めに設定し、ギヤ歯を押し付ける力を増すことにより、歯打ち音の発生を抑制するようにしている。
特開平１１−９３７２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものにおいては、所定の動力機関の回転数を、部品間の接触音の低減のために変更してしまうため、所望の回転数を越えてしまったり、停止させたいときに回転させなければならない等、動力機関の回転数が必ずしも最適な値とはならず、例えば、エンジン回転数が燃費最適線からはずれてしまうため、燃費の悪化にもつながるという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、走行条件に適切に対応した動力機関の回転数によって走行しつつ、ギヤの歯打ち音による騒音や振動の発生といった車両走行における快適性の悪化を防止することができる動力伝達制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る動力伝達制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の出力軸と、発電機能を有する電動機の入出力軸と、車両の駆動軸と、の間で伝達される動力の伝達比が変更可能な回転体によって連結させる動力伝達手段と、車両の走行条件を検出する走行条件検出手段と、前記検出された走行条件に基づいて、前記内燃機関および前記電動機を有する動力機関を制御するための制御情報を演算する動力制御情報演算手段と、車両の走行が快適な走行状態であるか否かの快適判断基準を記憶する快適判断基準記憶手段と、前記検出された走行条件に基づいて演算された前記制御情報に基づいて前記動力機関の制御を行った場合の車両の走行状態が、前記快適判断基準を満たすか否かを判断する判断手段と、前記判断手段による車両の走行状態が前記快適判断基準を満たさないと判断された場合、前記伝達比を変更するよう前記動力伝達手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とした構成を有している。

この構成により、走行条件の変化により変更される車両の走行状態が快適判断基準を満たさなくなる場合には、動力の伝達比を変更するので、走行条件に適切に対応した動力機関の回転数によって走行しつつ、車両走行における快適性の悪化を防止することができる。
なお、車両の走行状態の快適判断基準とは、車両の快適性の評価基準として使用される「騒音」および「振動」の大きさに基づいて設定した判断基準のことをいう。特にここでは、走行条件の変化により、部品の動作が変化することにより発生する部品間の接触音や振動の悪化を防止することを目的としている。

また、本発明に係る動力伝達制御装置は、上記（１）に記載の動力伝達制御装置において、（２）前記動力機関から車両の駆動輪までの動力伝達経路において、歯車機構により動力伝達を行う部位を有することを特徴とした構成を有している。

この構成により、動力機関から駆動輪までの動力伝達経路において歯車機構の部位を有するので、歯車の接触による歯打ち音や振動の発生を防止することができ、特に大きな効果を得ることができる。

さらに、本発明に係る動力伝達制御装置は、上記（２）に記載の動力伝達制御装置において、（３）前記動力伝達手段は、サンギヤと、前記サンギヤと軸線同一のリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの間で係合し自転するピニオンギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤと同一の軸線を中心として公転する前記ピニオンギヤの公転と一体となって回転するキャリアと、を有し、前記ピニオンギヤを円錐形状の側面を有する前記回転体とし、前記内燃機関の出力軸を前記キャリアに接続し、前記電動機の入出力軸を前記サンギヤに接続し、前記車両の駆動軸を前記リングギヤに接続し、前記制御手段は、前記判断手段により車両の走行状態が前記快適判断基準を満たさないと判断された場合、前記ピニオンギヤと前記サンギヤまたはリングギヤとの係合部位を移動させて、前記伝達比を変更するよう前記動力伝達手段を制御することを特徴とした構成を有している。

この構成により、円錐形状のピニオンギヤとサンギヤまたはリングギヤとの係合部位を変更することにより、側面の外周長の違いによってギヤ比を変えるので、容易に動力の伝達比を変更することができ、車両走行における快適性の悪化を容易に防止することができる。

さらに、本発明に係る動力伝達制御装置は、上記（３）に記載の動力伝達制御装置において、（４）前記走行条件検出手段は、前記内燃機関の回転数に変動を与える走行条件の変化を検出し、前記制御手段は、前記判断手段により車両の走行状態が前記快適判断基準を満たさないと判断された場合、前記サンギヤから前記リングギヤへの伝達比が小さくなるように変更するよう前記動力伝達手段を制御することを特徴とした構成を有している。

この構成により、キャリアに接続された内燃機関の出力軸回転数に変化が発生したとき、電動機の入出力軸に接続されたサンギヤから駆動軸に接続されたリングギヤへの伝達比が小さくなるように変更するので、慣性力の大きな電動機に接続されたサンギヤに対するリングギヤ側に発生する慣性力を大きくすることができ、リングギヤ側への回転変動の伝達を和らげ、車両走行における快適性の悪化を低減することができる。

本発明によれば、走行条件の変化により変更される車両の走行状態が快適判断基準を満たさなくなる場合には、動力の伝達比を変更することにより、走行条件に適切に対応した動力機関の回転数によって走行しつつ、車両走行における快適性の悪化を防止することができる動力伝達制御装置を提供することができる。

以下、本発明に係る動力伝達制御装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、構成について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る動力伝達制御装置を搭載したハイブリッド車両の概略ブロック構成図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両１１は、内燃機関であるエンジン１２と、エンジン１２からの動力を駆動軸としてのドライブシャフト１３を介して駆動輪１４Ｌ、１４Ｒに伝達する動力伝達装置１５と、ハイブリッド車両１１全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット１００と、を備えている。

エンジン１２は、ガソリンあるいは軽油等の炭化水素系の燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関であり、エンジン１２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）１０１によって燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御等の運転制御が行われるようになっている。

エンジンＥＣＵ１０１は、ハイブリッド用電子制御ユニット１００と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット１００から入力される制御信号によりエンジン１２を運転制御するとともに必要に応じてエンジン１２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット１００に出力するようになっている。

動力伝達装置１５は、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２のロータシャフト３６に接続される減速機１７と、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧ１の間で動力分配を行う動力分配機構１８と、を備えている。ここで、減速機１７は、モータジェネレータＭＧ２から動力分配機構１８への減速比が、例えば、２倍以上に設定されるようになっている。

動力分配機構１８は、エンジン１２のクランクシャフト（出力軸）１９に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸（入出力軸）２０に結合されたサンギヤ２１と、クランクシャフト１９と同軸上を回転可能に支持されているとともに、リングギヤ軸２７を介して減速機１７に連結されるリングギヤ２２と、サンギヤ２１とリングギヤ２２との間に配置され、サンギヤ２１の外周を自転しながら公転する複数のピニオンギヤ（回転体）２３と、クランクシャフト１９の端部にダンパ２４を介して結合された入力軸２６と、を備えている。また、動力分配機構１８は、各ピニオンギヤ２３の回転軸を支持するキャリア２５を備えており、サンギヤ２１、リングギヤ２２およびキャリア２５を回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構を構成している。

この動力分配機構１８により、モータジェネレータＭＧ１は、発電機および電動機として機能する。すなわち、キャリア２５から入力されるエンジン１２からの動力を、サンギヤ２１側と、リングギヤ２２側と、にそのギヤ比に応じて分配するとき、モータジェネレータＭＧ１が発電機として機能するようになっている。また、モータジェネレータＭＧ１が電動機として機能するときには、キャリア２５から入力されるエンジン１２からの動力と、サンギヤ２１から入力されるモータジェネレータＭＧ１からの動力と、を統合してリングギヤ２２側に出力するようになっている。

また、ピニオンギヤ２３は、リングギヤ２２との接触面に円錐形状の側面を有しており、ハイブリッド用電子制御ユニット１００から入力される制御信号により、その接触面の位置が移動されるようになっている。ピニオンギヤ２３を含む動力分配機構１８の詳細構成については、後述する。

一方、モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ２８と、ステータ２８の内部に配置され、複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ２９と、を備えており、ステータ２８は、ステータコアおよびステータコアに巻回される三相コイルを備えている。

ロータ２９は、動力分配機構１８のサンギヤ２１と一体的に回転するサンギヤ軸２０に結合されており、ステータ２８のステータコアは、例えば、電磁鋼板の薄板を積層して形成され、本体ケース５１の内周部に固定されている。したがって、モータジェネレータＭＧ１は本体ケース５１に収納されている。

このように構成されるモータジェネレータＭＧ１は、ロータ２９に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ２９を回転駆動する電動機として動作するようになっている。また、モータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ２９の回転との相互作用により三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作するようになっている。

また、モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ３２と、ステータ３２の内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ３３と、を備えており、ステータ３２は、ステータコアおよびステータコアに巻回される三相コイルを備えている。

ロータ３３のロータシャフト３６は、減速機１７のサンギヤ３７にスプライン嵌合されており、ステータ３２のステータコアは、例えば、電磁鋼板の薄板を積層して形成され、本体ケース５１の内周部に固定されている。したがって、モータジェネレータＭＧ２は本体ケース５１に収納されている。

モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ３３の回転との相互作用によって三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作するようになっており、モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ３３を回転駆動する電動機として動作するようになっている。

一方、減速機１７は、キャリア３８が動力伝達装置１５の本体ケース５１に固定された構造により減速を行うようになっている。具体的には、減速機１７は、ロータ３３のロータシャフト３６に結合されたサンギヤ３７と、動力分配機構１８のリングギヤ２２と一体的に回転するリングギヤ３９と、リングギヤ３９およびサンギヤ３７に噛合し、サンギヤ３７の回転をリングギヤ３９に伝達するピニオンギヤ４０と、ピニオンギヤ４０を回転自在に支持する支持軸を有するキャリア３８と、を備えている。

この減速機１７では、例えば、サンギヤ３７の歯数に対しリングギヤ３９の歯数を２倍以上にすることにより、減速比を２倍以上にすることができるようになっている。また、ロータシャフト３６は、ベアリングを介して本体ケース５１に回転自在に支持されている。

また、リングギヤ軸２７には、カウンタドライブギヤ５２が一体的に設けられており、このカウンタドライブギヤ５２は、リングギヤ軸２７と一体的に回転するようになっている。カウンタドライブギヤ５２は、アイドルドライブギヤ５３に噛合しており、このアイドルドライブギヤ５３は、アイドルドリブンギヤ５４を介してカウンタドリブンギヤ５５に連結されるようになっている。

このカウンタドリブンギヤ５５は、ファイナルギヤ５６を介してデファレンシャルギヤ５７に連結されており、デファレンシャルギヤ５７は、ドライブシャフト１３を介して駆動輪１４Ｌ、１４Ｒに駆動トルクを伝達するようになっている。

また、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は、インバータ６１およびインバータ６２を介してバッテリ６３との間で電力のやりとりを行うようになっている。

インバータ６１およびインバータ６２とバッテリ６３とを接続する電力ライン６４は、インバータ６１およびインバータ６２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の何れかで発電される電力を他のモータジェネレータで消費することができるようになっている。

したがって、バッテリ６３は、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ６３は充放電されない。

また、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）１０２により駆動制御されるようになっている。

モータＥＣＵ１０２には、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えば、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ１１１および回転位置検出センサ１１２から入力される信号や図示しない電流センサにより検出されるモータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ１０２からは、インバータ６１およびインバータ６２へのスイッチング制御信号が出力されるようになっている。

モータＥＣＵ１０２は、ハイブリッド用電子制御ユニット１００と通信するようになっており、ハイブリッド用電子制御ユニット１００から入力される制御信号に応じてインバータ６１およびインバータ６２を駆動制御することにより、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する。また、モータＥＣＵ１０２は、必要に応じてモータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット１００に出力するようになっている。

バッテリ６３は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）１０３によって管理されており、バッテリＥＣＵ１０３には、バッテリ６３を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ６３の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ６３の出力端子に接続された電力ライン６４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ６３に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度等が入力されており、必要に応じてバッテリ６３の状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット１００に出力するようになっている。なお、バッテリＥＣＵ１０３にあっては、バッテリ６３を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ（State of charge））も演算している。

一方、図１に示すように、ハイブリッド用電子制御ユニット１００は、ＣＰＵ（Central processing unit）１００ａを中心とするマイクロプロセッサから構成されており、ＣＰＵ１００ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ（Read only memory）１００ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random access memory）１００ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートと、を備えている。

ハイブリッド用電子制御ユニット１００には、イグニッションスイッチ（ＩＧ）１１３からのイグニッション信号Ｉｇ、運転手により手動操作されるシフトレバー９１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ１１４からのシフトポジション信号ＳＰ、運転手により踏み込まれるアクセルペダル９２の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１１５からのアクセル開度信号Ａｃｃ、ブレーキペダル９３の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ１１６からのブレーキペダルポジション信号ＢＰ、車速センサ１１７からの車速信号Ｖ、Ｇセンサ１１８からのハイブリッド車両１１の傾きを求めるための検出信号、エンジン１２の冷却水の温度を検出する温度センサ１１９からの温度検出信号等が、それぞれ入力ポートを介して入力されるようになっている。

なお、ハイブリッド用電子制御ユニット１００は、前述したように、エンジンＥＣＵ１０１やモータＥＣＵ１０２、バッテリＥＣＵ１０３と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ１０１やモータＥＣＵ１０２、バッテリＥＣＵ１０３と各種制御信号やデータのやりとりを行うようになっている。

なお、本実施の形態では、動力伝達装置１５が、本発明における動力伝達手段を構成し、ハイブリッド用電子制御ユニット１００が、本発明における動力制御情報演算手段、快適判断基準記憶手段、判断手段および制御手段を構成している。また、アクセルペダルポジションセンサ１１５、ブレーキペダルポジションセンサ１１６等により、本発明における走行条件検出手段が構成される。

さらに、上述したように、動力伝達装置（動力伝達手段）１５は、エンジン（内燃機関）１２のクランクシャフト（出力軸）１９と、モータジェネレータ（電動機）ＭＧ１のサンギヤ軸（入出力軸）２０と、ドライブシャフト（駆動軸）１３と、の間で伝達される動力の伝達比が変更可能なピニオンギヤ（回転体）２３によって連結されるようになっている。また、アクセルペダルポジションセンサ（走行条件検出手段）１１５およびブレーキペダルポジションセンサ（走行条件検出手段）１１６は、ハイブリッド車両１１の走行条件を検出するようになっている。

また、ハイブリッド用電子制御ユニット（快適判断基準記憶手段）１００は、ハイブリッド車両１１の走行が快適な走行状態であるか否かの快適判断基準を記憶するようになっている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット（動力制御情報演算手段）１００は、検出された走行条件に基づいて、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧ１を制御するための制御情報を演算するようになっている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット（判断手段）１００は、この制御情報に基づいてエンジン１２およびモータジェネレータＭＧ１の制御を行った場合のハイブリッド車両１１の走行状態が、快適判断基準を満たすか否かを判断するようになっている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット（制御手段）１００は、ハイブリッド車両１１の走行状態が快適判断基準を満たさないと判断した場合、後述するギヤ比ρ（伝達比）を変更するよう動力伝達装置１５を制御するようになっている。

図２は、本発明の実施の形態における動力分配機構を示す概略構成断面図である。また、図２（ａ）は、ギヤ比補正後の動力分配機構の配置図であり、図２（ｂ）は、ギヤ比補正前の動力分配機構の配置図である。
図２に示すように、動力分配機構１８は、サンギヤ２１と、リングギヤ２２と、サンギヤ２１とリングギヤ２２との間に配置され、サンギヤ２１の外周を自転しながら公転する複数のピニオンギヤ２３と、各ピニオンギヤ２３の回転軸を支持するキャリア２５と、を備えている。

また、前述のように、サンギヤ２１は、キャリア２５の入力軸２６に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸２０に結合されており、サンギヤ軸２０は、モータジェネレータＭＧ１のロータ２９に結合されるようになっている。また、サンギヤ２１は、傘歯車形状となっている。

リングギヤ２２は、キャリア２５の入力軸２６と同軸上を回転可能に支持されているとともに、リングギヤ軸２７を介して減速機１７に連結されるようになっている。また、リングギヤ２２は、ピニオンギヤ２３との接触部に、リング状突出部２２１を有している。キャリア２５は、各ピニオンギヤ２３の回転軸を支持し、入力軸２６を中心に回転し、入力軸２６は、エンジン１２のクランクシャフト１９の端部にダンパ２４を介して結合されるようになっている。

各ピニオンギヤ２３は、傘歯車形状の傘歯車部２３１と、円錐形状のコーン部２３２と、を有しており、傘歯車部２３１とコーン部２３２とは、キャリア２５に支持された回転軸を中心に一体となって回転するようになっている。また、傘歯車部２３１は、傘歯車形状のサンギヤ２１と噛み合うようになっている。コーン部２３２は、リングギヤ２２のリング状突出部２２１と摩擦接触するようになっている。

さらに、サンギヤ２１の入力軸であるサンギヤ軸２０と、キャリア２５の入力軸２６は、図示しないアクチュエータによって、軸線方向（図中左右方向）に摺動することができるようになっている。このとき、サンギヤ２１、キャリア２５およびピニオンギヤ２３は、一体となって動くようになっている。

ここで、リングギヤ２２とキャリア２５とが接近した位置（図２（ａ）に示すａ方向に摺動された位置）となっている場合、ピニオンギヤ２３のコーン部２３２と、リングギヤ２２のリング状突出部２２１と、の接触部は、コーン部２３２の円錐状の先端方向、すなわち、外周が短い部分で接触するようになっている。

一方、リングギヤ２２とキャリア２５とが離れた位置（図２（ｂ）に示すｂ方向に摺動された位置）となっている場合、ピニオンギヤ２３のコーン部２３２と、リングギヤ２２のリング状突出部２２１と、の接触部は、コーン部２３２の円錐状の底辺方向、すなわち、外周が長い部分で接触するようになっている。

このように構成された実施の形態のハイブリッド車両１１のハイブリッド用電子制御ユニット１００は、運転者によるアクセルペダル９２の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸２７に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸２７に出力されるように、エンジン１２とモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とを運転制御する。

エンジン１２とモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン１２から出力されるようにエンジン１２を運転制御するとともにエンジン１２から出力される動力のすべてが動力分配機構１８とモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸２７に出力されるようモータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ６３の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン１２から出力されるようにエンジン１２を運転制御するとともにバッテリ６３の充放電を伴ってエンジン１２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配機構１８とモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸２７に出力されるようモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン１２の運転を停止してモータジェネレータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸２７に出力するよう運転制御するモータ運転モード等がある。

次に、動作について説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両における車両制御処理を示すフローチャートである。

なお、図３に示すフローチャートは、ハイブリッド用電子制御ユニット１００のＣＰＵ１００ａによって実行される車両制御処理のプログラムであり、この車両制御処理のプログラムはＲＯＭ１００ｂに記憶されている。また、この車両制御処理は、ハイブリッド用電子制御ユニット１００のＣＰＵ１００ａによって、所定の時間（例えば、数ｍｓｅｃ）間隔で実行される。さらに、この車両制御処理は、ハイブリッド用電子制御ユニット１００のＣＰＵ１００ａによって、走行条件の変化を検出したタイミングで実行されるようにしてもよい。

この車両制御処理では、走行条件の変化によりエンジン停止要求が発生した場合、動力分配機構１８のギヤ比を補正して、ハイブリッド車両１１の走行状態の悪化を防止するものとする。詳しくは、エンジン停止要求時、そのままエンジン１２を停止させてしまうと、ギヤの歯打ち音による騒音や振動の発生といったハイブリッド車両１１の走行状態の悪化により、快適判断基準を満たさなくなるため、このエンジン停止要求がある場合に、動力分配機構１８のギヤ比を補正する。

図３に示すように、まず、車両制御処理が実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット１００のＣＰＵ１００ａは、ギヤ比ρに現在のギヤ比ρ_０（初期値）を設定する（ステップＳ１１）。
ギヤ比ρとは、動力分配機構１８のサンギヤ２１の歯数Ｚｓとリングギヤ２２の歯数Ｚｒとの比を表すものであり、サンギヤ２１の歯数Ｚｓをリングギヤ２２の歯数Ｚｒで割ったもの（ρ＝Ｚｓ／Ｚｒ）である。ただし、本実施の形態においては、ピニオンギヤ２３のサンギヤ２１側の歯数Ｚｐｓと、リングギヤ２２側の歯数Ｚｐｒと、が同一とは限らず、ピニオンギヤ２３のリングギヤ２２側の歯数Ｚｐｒが変化するため、サンギヤ２１からリングギヤ２２への伝達比ｉ（＝Ｚｐｒ／Ｚｐｓ）も考慮する必要がある。したがって、ギヤ比ρ＝（Ｚｓ／Ｚｒ）＊（Ｚｐｒ／Ｚｐｓ）＝（Ｚｓ／Ｚｒ）ｉとなる。また、現在のギヤ比ρ_０は、ギヤ比補正前のハイブリッド車両１１が有しているギヤ比を示すものである。

次に、リングギヤ軸２７の回転数Ｎｒを取得する（ステップＳ１２）。このリングギヤ軸２７の回転数Ｎｒは、例えば、リングギヤ軸２７に回転数センサを設け、この回転数センサの検出結果により、取得するようにすればよい。

続いて、アクセルペダルポジションセンサ１１５からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダルポジションセンサ１１６からのブレーキペダルポジション信号ＢＰ、車速センサ１１７からの車速Ｖ等の走行条件のデータを取得する（ステップＳ１３）。

また、車速Ｖは、リングギヤ軸２７の回転数Ｎｒに換算係数ｋを乗じることにより、求めることもできる。この換算係数ｋは、リングギヤ軸２７と駆動輪１４Ｌ、１４Ｒとの間にある複数のギヤのギヤ比によって決定される係数である。

続いて、上記取得された走行条件に基づいて、エンジン１２、モータジェネレータＭＧ１を制御するための制御情報を演算し、設定する（ステップＳ１４）。
例えば、上記走行条件により、必要出力Ｐを算出し、この必要出力Ｐと燃費最適線を用いてエンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅを求め、さらに、モータ回転数Ｎｍ、モータトルクＴｍを算出して、エンジン１２、モータジェネレータＭＧ１を制御するための制御情報求める。燃費最適線とは、エンジン１２があるパワーの仕事をする場合に、燃費消費量が最少になるエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅの関係を示したもので、予めマップとして格納されたものである。

必要出力Ｐは、車速Ｖに基づいて算出する。ここでは、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと必要出力Ｐとの関係を予め定めて必要出力設定用マップとしてＲＯＭ１００ｂに記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する必要出力Ｐを導出して設定するものとする。エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅは、燃費最適線と、必要出力Ｐとなるエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅを示すパワー線と、により求めることができる。モータ回転数Ｎｍは、回転数の関係式（Ｎｅ＝ρ／（１＋ρ）×Ｎｍ＋１／（１＋ρ）×Ｎｒ）から算出することができる。また、モータトルクＴｍは、トルクの関係式（Ｔｅ＝−（１＋ρ）／ρ×Ｔｍ）から算出することができる。
このように算出したエンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅにより、エンジン１２を制御するための制御情報を求め、モータ回転数Ｎｍ、モータトルクＴｍにより、モータジェネレータＭＧ１を制御するための制御情報を求めることができる。

次に、上記求めた制御情報に、エンジン停止要求が含まれているか否かを判定する（ステップＳ１５）。ここでは、上記ギヤ比がρ_０の場合に、エンジン１２の停止を行った場合の車両の走行状態は、快適判断基準を満たさないものとした。

エンジン停止要求が含まれていない場合には、ステップＳ１８に移行し、エンジン停止要求が含まれている場合には、ステップＳ１６に移行する。上記制御情報にエンジン停止要求が含まれている場合（ステップＳ１５でＹＥＳの場合）、ギヤ比ρを補正する（ステップＳ１６）。

ここで、ギヤ比ρの補正は、ピニオンギヤ２３のリングギヤ２２側の歯数Ｚｐｒを小さくすることにより、上記伝達比ｉを小さくし、ギヤ比ρが小さくなるように補正する。このギヤ比ρの補正値は、ハイブリッド用電子制御ユニット１００のＲＯＭ１００ｂに記憶されている。ハイブリッド用電子制御ユニット１００は、補正値ρとなるように、動力分配機構１８において、ピニオンギヤ２３のコーン部２３２と、リングギヤ２２のリング状突出部２２１と、の接触する位置を制御する。すなわち、前述のアクチュエータにより、サンギヤ２１のサンギヤ軸２０とキャリア２５の入力軸２６を、軸線方向のエンジン１２から離れる方向（図２（ａ）中のａ方向）に摺動させる。

次に、補正されたギヤ比ρに基づいて、モータジェネレータＭＧ１を制御するための制御情報を補正する（ステップＳ１７）。制御情報の補正は、補正されたギヤ比ρと、上記回転数の関係式（Ｎｅ＝ρ／（１＋ρ）×Ｎｍ＋１／（１＋ρ）×Ｎｒ）およびトルクの関係式（Ｔｅ＝−（１＋ρ）／ρ×Ｔｍ）から求めることができる。

次に、上記設定したエンジン１２の制御情報をエンジンＥＣＵ１０１に、モータジェネレータＭＧ１の制御情報をモータＥＣＵ１０２に、それぞれ送信して、ハイブリッド用電子制御ユニット１００の車両制御処理を終了する。

エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとを受信したエンジンＥＣＵ１０１は、エンジン１２がエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとによって示される運転ポイントで運転されるように、エンジン１２における燃料噴射制御や点火制御等の制御を行う。また、モータ回転数ＮｍとモータトルクＴｍとを受信したモータＥＣＵ１０２は、モータジェネレータＭＧ１がモータ回転数ＮｍとモータトルクＴｍとによって駆動されるように、インバータ６１のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。なお、当然のことながら、エンジン停止要求があった場合には、エンジン１２が停止されるように制御を行うものである。

このように、本実施の形態に係るハイブリッド車両１１は、走行条件の変化により変更されるハイブリッド車両１１の走行状態が快適判断基準を満たさなくなる場合には、動力分配機構１８において、ピニオンギヤ２３とリングギヤ２２との接触部を移動させることによって、動力の伝達比ｉを変更することができるので、エンジン回転数やモータ回転数を無用に変えずに、回転変動による歯車間の歯打ち音や振動の発生を防止し、快適な走行状態を保つことができる。

また、動力分配機構１８のキャリア２５に接続されたエンジン１２の停止要求が発生したとき、モータジェネレータＭＧ１の入出力軸に接続されたサンギヤ２１からドライブシャフト１３に接続されたリングギヤ２２への伝達比ｉが小さくなるように変更するので、慣性力の大きなモータジェネレータＭＧ１に接続されたサンギヤ２１に対して、リングギヤ２２側に発生する慣性力を大きくすることができ、リングギヤ２２側への回転変動の伝達を和らげ、車両走行における快適性の悪化を低減させることができる。

なお、本実施の形態においては、ピニオンギヤ２３とリングギヤ２２との間で伝達される動力の伝達比を変更するようにしているが、ピニオンギヤ２３とサンギヤ２１との間で伝達される動力の伝達比を変更するようにしてもよい。この場合、例えば、本実施の形態で用いたピニオンギヤ２３のコーン部２３２と、リングギヤ２２のリング状突出部２２１と、の構成および関係を、ピニオンギヤ２３とサンギヤ２１との間で同様に用いることにより、上記ピニオンギヤ２３とサンギヤ２１との間で伝達される動力の伝達比の変更をも実現することができる。

以上説明したように、本発明に係る動力伝達制御装置は、走行条件の変化により変更される車両の走行状態が快適判断基準を満たさなくなる場合には、動力の伝達比を変更することにより、走行条件に適切に対応した動力機関の回転数によって走行しつつ、車両走行における快適性の悪化を防止することができるという効果を有し、ハイブリッド車両等に搭載される動力分割機構の制御を行う動力伝達制御装置等として有用である。

本発明の実施の形態に係る動力伝達制御装置を搭載したハイブリッド車両の概略ブロック構成図である。 本発明の実施の形態における動力分配機構を示す概略構成断面図であり、（ａ）はギヤ比補正後の動力分配機構の配置図、（ｂ）はギヤ比補正前の動力分配機構の配置図である。 本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両における車両制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ ハイブリッド車両
１２ エンジン（内燃機関）
１３ ドライブシャフト（駆動軸）
１４Ｌ、１４Ｒ 駆動輪
１５ 動力伝達装置（動力伝達手段）
１７ 減速機
１８ 動力分配機構
１９ クランクシャフト（出力軸）
２０ サンギヤ軸（入出力軸）
２１ サンギヤ
２２ リングギヤ
２３ ピニオンギヤ（回転体）
２４ ダンパ
２５ キャリア
２６ 入力軸
２７ リングギヤ軸
３６ ロータシャフト
３７ サンギヤ
３８ キャリア
３９ リングギヤ
４０ ピニオンギヤ
６１、６２ インバータ
６３ バッテリ
９１ シフトレバー
９２ アクセルペダル
９３ ブレーキペダル
１００ ハイブリッド用電子制御ユニット（動力制御情報演算手段、快適判断基準記憶手段、判断手段、制御手段）
１０１ エンジンＥＣＵ
１０２ モータＥＣＵ
１０３ バッテリＥＣＵ
１１４ シフトポジションセンサ
１１５ アクセルペダルポジションセンサ（走行条件検出手段）
１１６ ブレーキペダルポジションセンサ（走行条件検出手段）
１１７ 車速センサ

Claims (4)

1. 内燃機関の出力軸と、発電機能を有する電動機の入出力軸と、車両の駆動軸と、の間で伝達される動力の伝達比が変更可能な回転体によって連結させる動力伝達手段と、
   車両の走行条件を検出する走行条件検出手段と、
   前記検出された走行条件に基づいて、前記内燃機関および前記電動機を有する動力機関を制御するための制御情報を演算する動力制御情報演算手段と、
   車両の走行が快適な走行状態であるか否かの快適判断基準を記憶する快適判断基準記憶手段と、
   前記制御情報に基づいて前記動力機関の制御を行った場合の車両の走行状態が、前記快適判断基準を満たすか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段による車両の走行状態が前記快適判断基準を満たさないと判断された場合、前記伝達比を変更するよう前記動力伝達手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする動力伝達制御装置。
2. 前記動力機関から車両の駆動輪までの動力伝達経路において、歯車機構により動力伝達を行う部位を有することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達制御装置。
3. 前記動力伝達手段は、サンギヤと、前記サンギヤと軸線同一のリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの間で係合し自転するピニオンギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤと同一の軸線を中心として公転する前記ピニオンギヤの公転と一体となって回転するキャリアと、を有し、前記ピニオンギヤを円錐形状の側面を有する前記回転体とし、前記内燃機関の出力軸を前記キャリアに接続し、前記電動機の入出力軸を前記サンギヤに接続し、前記車両の駆動軸を前記リングギヤに接続し、
   前記制御手段は、前記判断手段により車両の走行状態が前記快適判断基準を満たさないと判断された場合、前記ピニオンギヤと前記サンギヤまたはリングギヤとの係合部位を移動させて、前記伝達比を変更するよう前記動力伝達手段を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力伝達制御装置。
4. 前記走行条件検出手段は、前記内燃機関の回転数に変動を与える走行条件の変化を検出し、
   前記制御手段は、前記判断手段により車両の走行状態が前記快適判断基準を満たさないと判断された場合、前記サンギヤから前記リングギヤへの伝達比が小さくなるように変更するよう前記動力伝達手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の動力伝達制御装置。

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