JP2016159645A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの駆動力を駆動輪へ伝達する第１の伝達経路と、電動機の駆動力を駆動輪へ伝達する第２の伝達経路とを、コンパクトな構造で切り換えることができるハイブリッド車両の提供を目的とする。
【解決手段】駆動輪２ａ、２ａへ駆動力を付与するエンジン３と、駆動輪２ａ、２ａへ付与する駆動力を発生するＭＧ１と、ＭＧ１へ電力を供給するバッテリ９と、エンジン３の駆動力を駆動輪２ａ、２ａへ伝達する第１の伝達経路１２、ＭＧ１の駆動力を駆動輪２ａ、２ａへ伝達する第２の伝達経路１３とを有するハイブリッド車両２において、ギアの締結および解除を制御可能な機構からなり、第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３とのいずれか一方を選択または併用するように切り換える切換部１４と、第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３とのいずれか一方を選択または併用するように切換部１４による切り換えを制御する制御部１５とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の駆動力と電動機の駆動力とを組み合わせて走行するハイブリッド車両に関し、内燃機関の駆動力を駆動輪へ伝達する第１の伝達経路と、電動機の駆動力を駆動輪へ伝達する第２の伝達経路とを選択または併用することができるハイブリッド車両に関する。

内燃機関としてのエンジンの駆動力を駆動輪へ伝達する第１の伝達経路と、電動機としてのモータの駆動力を駆動輪へ伝達する第２の伝達経路とを有し、第１の伝達経路と第２の伝達経路とを選択または併用するようにクラッチを切り換えて走行するハイブリッド車両が知られている（特許文献１）。

このハイブリッド車両ではクラッチとしてアクチュエータによってオン・オフされる油圧クラッチが用いられており、運転者の意図に沿った走行状態の選択を行うことができるように、第１の伝達経路と第２の伝達経路とをこの油圧クラッチにより切り換えている。油圧クラッチは、所定値より大きな駆動力を引き出すための指令を入力するスイッチから指令を入力したときには、第２の伝達経路を接続したまま第１の伝達経路を切断する開放状態にし、第２の伝達経路によって走行するようにしている。

特開２００８−０１２９８８号公報

上記従来技術では、第１の伝達経路と第２の伝達経路とを切り換えるのに油圧クラッチを用いているので、クラッチ板や、クラッチ板同士を接離させて断続するための油圧回路や油圧を発生させるための油圧ポンプ等多くの部品が必要となり、油圧クラッチを作動させるためのこれらの部品をエンジンや電動機の周囲に配置するためのスペースも必要となるため、第１の伝達経路と第２の伝達経路とを切り換える構造が大掛かりなものになる。

そこで、本発明は、エンジンの駆動力を駆動輪へ伝達する第１の伝達経路と、電動機の駆動力を駆動輪へ伝達する第２の伝達経路とを、コンパクトな構造で切り換えることができるハイブリッド車両の提供を目的とする。

上記課題を解決するために本発明の態様は、駆動輪へ駆動力を付与する内燃機関と、駆動輪へ付与する駆動力を発生する電動機と、電動機へ電力を供給するバッテリと、内燃機関の駆動力を駆動輪へ伝達する第１の伝達経路と、電動機の駆動力を駆動輪へ伝達する第２の伝達経路とを有するハイブリッド車両において、ギアの締結および解除を制御可能な機構からなり、第１の伝達経路と第２の伝達経路とのいずれか一方を選択または併用するように切り換える切換部と、第１の伝達経路と第２の伝達経路とのいずれか一方を選択または併用するように切換部による切り換えを制御する制御部とを有することを特徴とするものである。

本発明によれば、第１の伝達経路と第２の伝達経路とを切り換える切換部がギアの締結および解除を制御可能な機構からなるので、クラッチを用いる従来の機構と比較して、部品点数が少なく、多くの部品を配置するためのスペースも必要としないので、コンパクトな構成にすることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の要部を示す構成図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両のシンクロ機構ギアを示す分解斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の動力伝達機構におけるシンクロ機構ギアの締結解除状態を示す説明図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の動力伝達機構におけるシンクロ機構ギアの締結解除状態のトルクフローを示す説明図である。 図５は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の動力伝達機構におけるシンクロ機構ギアの締結状態を示す説明図である。 図６は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の動力伝達機構におけるシンクロ機構ギアの締結状態のトルクフローを示す説明図である。 図７は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御部の構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御部のシンクロ機構ギアの状態の判断手順を示すフローチャートである。 図９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シンクロ機構ギア締結判定処理の手順を示すフローチャートである。 図１０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シンクロ機構ギア締結処理の手順を示すフローチャートである。 図１１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カウンタ軸とシンクロ機構ギアとの回転同期制御処理の手順を示すフローチャートである。 図１２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シンクロ機構ギア締結解除判定処理の手順を示すフローチャートである。 図１３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シンクロ機構ギア締結解除処理の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態の特徴]

本実施の形態に係るハイブリッド車両（以下「車両」という）２は、駆動輪２ａ、２ａへ駆動力を付与する内燃機関としてのエンジン３と、駆動輪２ａ、２ａへ付与する駆動力を発生する電動機としてのモータジェネレータ（以下「ＭＧ１」という）４と、ＭＧ１へ電力を供給するバッテリ９と、エンジン３の駆動力を駆動輪２ａ、２ａへ伝達する第１の伝達経路１２と、ＭＧ１の駆動力を駆動輪２ａ、２ａへ伝達する第２の伝達経路１３とを有している。

また、本実施の形態に係る車両２は、ギアの締結および解除を制御可能な機構からなり、第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３とのいずれか一方を選択または併用するように切り換える切換部（シンクロ機構ギア１６）１４と、第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３とのいずれか一方を選択または併用するように切換部１４による切り換えを制御する制御部としての車両コントローラ（以下「制御部」という」１５とを有している。

また、制御部１５は、予め設定された車速以上であって力行する時に、第１の伝達経路１２を選択する、または第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３とを併用する。

また、車両２は、エンジン３の出力軸３ａと直結されエンジン３の駆動力により発電を行う発電機（以下「ＭＧ２」という）５を備えており、制御部１５は、第１の伝達経路１２を選択する、または第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３を併用する際に、ギアとしての空転ギア２７の回転数とカウンタシャフトとしてのカウンタ軸２４の回転数とを同期させるようにエンジン３が発生するトルク及びＭＧ２が発生するトルクを制御する。

また、制御部１５は、第１の伝達経路１２を選択する、または第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３を併用する際に、カウンタ軸２４の回転数から空転ギア２７の回転数を減算した値が予め設定された第１のしきい値Ｄ１［rpm］よりも小さい場合に、エンジン３が発生するトルクを減少させるとともにＭＧ２が発生するトルクを回生側に増加させるように制御する。

また、制御部１５は、第１の伝達経路１２を選択する、または第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３とを併用する際に、カウンタ軸２４の回転数から空転ギア２７の回転数を減算した値が予め設定された第２のしきい値Ｄ１［rpm］よりも大きい場合に、エンジン３が発生するトルクを増加させるとともにＭＧ２が発生するトルクを力行側に増加させるように制御する。

以下、本実施の形態に係る車両２について、図面を用いて詳細に説明する。車両２は、上記したようにエンジン３の出力軸３ａと直結されエンジン３の駆動力により発電を行う発電機５としてのＭＧ２と、ＭＧ１用のインバータ６と、ＭＧ２用のインバータ７と、車両２の電装品に電力を供給するための補助バッテリ８と、エンジン３の駆動力により発電する電力やＭＧ１からの回生電力により充電されるバッテリ９と、このバッテリ９からの電力を降圧して補助バッテリ８を充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、エンジン３の出力軸３ａと駆動軸２ｂとの間に設けられた動力伝達機構１１とを備えている。
[動力伝達機構１１]

上記動力伝達機構１１は、図３乃至図６に示すように、ＭＧ１の出力軸４ａに固定されたギア２２と噛み合うギア２３と、このギア２２が一側に固定されたカウンタ軸２４と、カウンタ軸２４の他側に固定され駆動軸２ｂに固定されたギア２５と噛み合うギア２６と、カウンタ軸２４の中間部にカウンタ軸２４に対して空転可能に設けられた空転ギア２７と、エンジン３の出力軸３ａに固定され空転ギア２７に噛み合うギア２８と、カウンタ軸２４の空転ギア２７とギア２６との間に設けられたシンクロ機構ギア１６とで構成されている。

シンクロ機構ギア１６はギアの締結および解除を制御可能な機構であり、図２に示すように、ギア１７と、シンクロナイザーリング１８と、キー１９と、スリーブ２０と、ハブ２１とで構成される。ギア１７は空転ギア２７に一体に固定され、カウンタ軸２４に対しては空転する。ハブ２１はカウンタ軸２４に固定され、カウンタ軸２４と共に回転する。ハブ２１の外周にはスプラインが形成されており、スリーブ２０はハブ２１に対して軸方向に移動可能で、ハブ２１とともに一体に回転する。また、スリーブ２０は、直動モータ機構（不図示）によりカウンタ軸２４の軸方向に移動することでハブ２１と噛み合った状態でギア１７と噛み合い、空転ギア２７とカウンタ軸２４とをハブ２１を介して連結する。直動モータ機構は、上記制御部１５と接続されて、その駆動が制御される。

図３は、シンクロ機構ギア１６が未締結（締結解除）の状態を示す。この状態では、図４に示すようにＭＧ１の駆動力は、第２の伝達経路１３によって駆動軸２ｂに伝達される。すなわち、ＭＧ１の駆動力は、ギア２２、２３を介してカウンタ軸２４に伝達され、ギア２６、２５を介して駆動軸２ｂに伝達される。ここで第２の伝達経路１３は、ギア２２、２３と、カウンタ軸２４と、ギア２６、２５とで構成されている。また、シンクロ機構ギア１６が未締結の状態では、スリーブ２０はギア１７と噛み合っていないので、エンジン３からの駆動力が伝達される空転ギア２７はカウンタ軸２４に対して空転している。

図５は、図４に示す状態からスリーブ２０をギア１７側に移動させてシンクロ機構ギア１６が締結した状態を示す。この状態では、図６に示すようにＭＧ１の駆動力が第２の伝達経路１３によって駆動軸２ｂに伝達されるのに加えて第１の伝達経路１２によってエンジン３の駆動力が駆動軸２ｂに伝達される。すなわち、シンクロ機構ギア１６が締結した状態では、空転ギア２７がシンクロ機構ギア１６によりカウンタ軸２４と連結され、エンジン３の駆動力がギア２８、空転ギア２７を介してカウンタ軸２４に伝達され、カウンタ軸２４からギア２６、２５を介して駆動軸２ｂに伝達される。

ここで第１の伝達経路１２は、ギア２８と、空転ギア２７と、カウンタ軸２４と、ギア２６、２５とで構成されている。シンクロ機構ギア１６が締結した状態では、第１の伝達経路１２、第２の伝達経路１３を併用しＭＧ１の駆動力とエンジン３の駆動力で車両２は走行する。また、第２の伝達経路１３が選択された場合はＭＧ１の駆動力で車両２は走行する。上記スリーブ２０は、直動モータ機構を制御する制御部１５によって軸方向への移動が制御され、シンクロ機構ギア１６の締結状態、締結解除状態が選択される。

制御部１５は、図７に示すように、シンクロ機構ギア１６の締結処理を行うシンクロ機構ギア締結処理部３０と、シンクロ機構ギア１６の締結を解除するシンクロ機構ギア締結解除処理部３１と、カウンタ軸２４とシンクロ機構ギア１６のギアとの回転数を同期させる回転同期制御処理部３２と、エンジン３の始動を制御するエンジン始動制御部３３とを有している。

また、制御部１５には、バッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）、車速センサからの車速、運転者が踏み込んだブレーキのブレーキ開度が入力される入力部３４と、ＳＯＣ、車速、ブレーキ開度、カウンタ軸２４とシンクロ機構ギア１６のギアとの回転数偏差［rpm］の閾値（Ｂ１、Ｂ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１）を記憶する記憶部３５とを有している。
［制御部１５のシンクロ機構ギアの締結処理及び締結解除処理］

次に、車両２の制御部１５による切換部１４の切り換え処理、すなわち、シンクロ機構ギア１６を締結状態にするか締結解除状態にするかの判定処理、シンクロ機構ギア１６の締結処理、シンクロ機構ギア１６の締結解除処理について、図８、図９、１０に示すフローチャートに従い説明する。車両２が走行している状態において切換部１４の切り換え処理を実行する場合、制御部１５は、初めにシンクロ機構ギア１６が締結状態なのか締結解除状態なのかを図８に示すフローチャートに従い判断する。

図８に示すように、ステップＳ１において、制御部１５は車両２のシンクロ機構ギア１６のギアの状態を判断する。ステップＳ１において、シンクロ機構ギア１６が締結解除状態であるときは、ステップＳ２のシンクロ機構ギア締結判定処理を実行する。ステップＳ１においてシンクロ機構ギア１６が締結状態であるときはステップＳ３のシンクロ機構ギア締結解除判定処理を実行する。

以下の説明では、図９に示すシンクロ機構ギア締結判定処理、図１０に示すシンクロ機構ギア締結処理、図１１に示す回転同期制御処理の順に説明した後に、図１２に示すシンクロ機構ギア締結解除判定処理、図１３に示すシンクロ機構ギア締結解除処理の説明を行う。
［シンクロ機構ギア締結判定処理］

図８に示すフローチャートにおいて、シンクロ機構ギア１６のギアの状態が解除状態にあると判断すると、制御部１５は、図９に示すシンクロ機構ギア締結判定処理を行う。

図９に示すように、シンクロ機構ギア締結判定処理において制御部１５は、ステップＳ１でバッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ１［％］より小さいか否かを判断する。バッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ１［％］より小さい場合は、制御部１５は、ステップＳ２において車速が所定値Ｖ１［km/h］以上か否かを判断する。車速が所定値Ｖ１［km/h］以上の場合は、制御部１５は、ステップＳ３においてブレーキ開度が所定の開度Ｂ２［％］より小さいか否かを判断する。ステップＳ３において、ブレーキ開度が所定の開度Ｂ２［％］より小さいと判断すると、制御部１５のシンクロ機構ギア締結処理部３０が、ステップＳ４においてシンクロ機構ギア締結処理を行う。

図９のフローチャートのステップＳ１において、バッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ１［％］以上の場合、ステップＳ２において車速が所定値Ｖ１［km/h］より小さい場合、ステップＳ３においてブレーキ開度が所定値Ｂ２［％］以上の場合は、シンクロ機構ギア１６の締結処理を行うことなく終了する。

すなわち、バッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ１［％］以上で、車速が所定値Ｖ１［km/h］より小さく、ブレーキ開度が所定値Ｂ２［％］以上の場合は、車両２は、減速状態で走行しているか、停止している状態であり、しかもバッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ１［％］以上であることから、エンジン３の駆動力でＭＧ２を回転させて発電しバッテリ９の充電をする必要もなく、第１の伝達経路１２によって駆動輪２ａ、２ａに伝達する必要がない。したがって、エンジン３を始動する必要がなく、エンジン３の駆動力を駆動輪２ａ、２ａに伝達する必要がないので、シンクロ機構ギア１６を締結する必要がない。

図９のフローチャートのステップＳ３において、ブレーキ開度が所定値Ｂ２［％］より小さいと判断すると、制御部１５はステップＳ４においてシンクロ機構ギア締結処理を行う。すなわち、バッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ１［％］より小さく、車速がＶ１［km/h］以上で、ブレーキ開度が所定値Ｂ２［％］より小さい場合、車両２は所定値Ｖ１［km/h］以上の車速で走行しているので、この車速を維持するためにシンクロ機構ギア締結処理を実行して、エンジン３の駆動力でＭＧ２を駆動して発電し、エンジン３の駆動力を第１の伝達経路１２により駆動輪２ａ、２ａに伝達する。
［シンクロ機構ギア締結処理］

図１０に示すように、シンクロ機構ギア締結処理において制御部１５は、ステップＳ１で車両２のエンジン３が始動中か否かを判断する。ステップＳ１において制御部１５がエンジン始動中であると判断すると、制御部１５は、ステップＳ２において後述する回転同期制御処理を実行し、カウンタ軸２４の回転数とシンクロ機構ギア１６のギア（空転ギア２７）１７の回転数との同期制御を行う。

そして、ステップＳ３にて制御部１５は、直動モータ機構（不図示）を作動させてスリーブ２０をカウンタ軸２４の軸方向の空転ギア２７側に移動させる。これにより、シンクロ機構ギア１６が締結されて、第１の伝達経路１２にしたがってエンジン３の駆動力が駆動軸２ｂに伝達される。図１０のフローチャートのステップＳ１において、エンジン３が始動していない場合、制御部１５は、ステップＳ４にてエンジン始動制御処理を行う。エンジン３が始動すると、制御部１５はステップＳ２の回転同期制御処理を行う。次に、図１１に示すフローチャートの各ステップにおいて実行する回転同期制御処理について、フローチャートに従い説明する。
［回転同期制御処理］

シンクロ機構ギア１６のギア状態が解除状態の場合、第２の伝達経路１３によってＭＧ１の駆動力のみが駆動軸２ｂに伝達されて車両２は、このＭＧ１の駆動力により走行している。また、エンジン３が始動していることによりエンジン３の駆動力でＭＧ２は回転して発電を行い、補助バッテリ８、バッテリ９へ充電している。この状態では、エンジン３の駆動力によって空転ギア２７は回転しているが、カウンタ軸２４に対して空転しているので、エンジン３の駆動力は駆動軸２ｂに伝達されることはない。
ここで、カウンタ軸２４にエンジン３の駆動力を伝達させるには、カウンタ軸２４と空転ギア２７とをシンクロ機構ギア１６により締結する。このとき、カウンタ軸２４の回転数と空転ギア２７の回転数は異なっており、回転数に差が生じている。カウンタ軸２４の回転数からシンクロ機構ギア１６の空転ギア２７の回転数をひいた値を回転数偏差［rpm］としたとき、この回転数偏差［rpm］は、カウンタ軸２４の回転数がシンクロ機構ギア１６の空転ギア２７の回転数より大きいときはプラスの値であり、逆の場合はマイナスの値となる。

図１１に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１でカウンタ軸２４と空転ギア２７と回転数偏差［rpm］の絶対値が第１のしきい値としての所定値Ｄ１以下か否かを制御部１５が判断する。回転数偏差［rpm］の絶対値が所定値Ｄ１以下であるということは、カウンタ軸２４の回転数と空転ギア２７の回転数との差が、スリーブ２０をカウンタ軸２４の軸方向に移動させて締結することができる回転数偏差［rpm］であることを意味している。したがって、図１０のステップＳ３においてスリーブ２０を移動させることができ、これによりシンクロ機構ギア１６の締結処理が終了する。

図１１のフローチャートのステップＳ１において、回転数偏差［rpm］の絶対値が所定値Ｄ１以下でない場合は、すなわち、カウンタ軸２４の回転数と空転ギア２７の回転数の差が、スリーブ２０をカウンタ軸２４の軸方向に移動させて締結することができない回転数偏差［rpm］であることを意味している。この場合には、制御部１５はステップＳ２において、回転数偏差［rpm］が第２のしきい値としての所定値Ｄ１より大きいか否かを判断する。
なお、本実施の形態では、第１、第２のしきい値を同じＤ１［rpm］としたが、第１、第２のしきい値は、異なる値でも良く、これらのしきい値は任意に変更し、設定することができる。

ステップＳ２において回転数偏差［rpm］が所定値Ｄ１より大きいとき、すなわち、カウンタ軸２４の回転数に対して空転ギア２７の回転数が小さく、カウンタ軸２４と空転ギア２７との同期がとれないと制御部１５が判断すると、ステップＳ３にて、空転ギア２７の回転数をカウンタ軸２４の回転数に近づける、つまり回転数偏差［rpm］が第２のしきい値としての所定値Ｄ１以下となるように制御部１５がエンジン３のトルクを上昇させ（トルクアップ）、発電機であるＭＧ２の力行側トルクを上昇させる（トルクアップ）。

ステップＳ２において、回転数偏差［rpm］が所定値Ｄ１より大きくない、つまり回転数偏差［rpm］が第２のしきい値としての所定値Ｄ１以下の場合は、カウンタ軸２４の回転数から空転ギア２７の回転数をひいた回転数偏差［rpm］がマイナスの値であることを意味しており、カウンタ軸２４の回転数より空転ギア２７の回転数の方が高く、カウンタ軸２４と空転ギア２７との同期がとれないと制御部１５が判断すると、ステップＳ４にて、空転ギア２７の回転数をカウンタ軸２４の回転数に近づける、つまり回転数偏差［rpm］が所定値Ｄ１以下となるように制御部１５はエンジン３のトルクを下降させ（トルクダウン）、発電機であるＭＧ２の回生側トルクを上昇させる（トルクアップ）。

そして、制御部１５は、ステップＳ３、ステップＳ４の処理を行うことで、ステップＳ１において回転数偏差［rpm］の絶対値が第１のしきい値としての所定値Ｄ１以下となった時点で、図１０に示すステップＳ３において、スリーブ２０をカウンタ軸２４の軸方向に移動させて（スリーブON）カウンタ軸２４と空転ギア２７とを締結する。

次に、図８に示すフローチャートのステップＳ１において、制御部１５が、シンクロ機構ギア１６のギア状態が締結状態であると判断し、ステップＳ３にてシンクロ機構ギア締結解除判定処理を行う手順について、図１２に示すフローチャートに従い説明する。
[シンクロ機構ギア締結解除判定処理]

図８に示すフローチャートにおいてステップＳ３でシンクロ機構ギア締結解除判定処理を行うと制御部１５が判断すると、図１２に示すフローチャートのステップＳ１にて制御部１５は、車両２のブレーキ開度が所定値Ｂ１［％］以上であるか否かを判断する。すなわち、制御部１５は、運転者がブレーキを踏み込んだか否かを検知するため、ブレーキ開度を検出し、このブレーキ開度が所定値Ｂ１［％］以上であるか否かを判断する。ブレーキ開度が所定値Ｂ１[％]以上、すなわち運転者がブレーキを踏み込んで車両２を減速していると判断すると、制御部１５はステップＳ２においてシンクロ機構ギア締結解除処理を行う。

ステップＳ１において、ブレーキ開度が所定値Ｂ１［％］以上でない判断すると、ステップＳ３にて制御部１５は車両２の車速が所定値Ｖ２［km/h］以上か否かを判断する。ステップＳ３にて車両２の車速が所定値Ｖ２［km/h］以上と判断すると制御部１５はステップＳ４にてバッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ２［％］以上であるか否かを判断する。ステップＳ４においてバッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ２［％］より大きいと判断すると制御部１５は、ステップＳ２にてシンクロ機構ギア締結解除処理を行う。

ステップＳ３において制御部１５が車両２の車速が所定値Ｖ２［km/h］以上ではないと判断した場合、あるいはステップＳ４においてバッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ２より大きくない、つまりバッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ２以下であると判断した場合は、シンクロ機構ギア締結解除処理を行わない。

すなわち、シンクロ機構ギア１６が締結状態とされて、第２の伝達経路１３によって伝達されたＭＧ１の駆動力と、第１の伝達経路１２によって伝達されたエンジン３の駆動力とで車両２が走行している状態で、乗員がブレーキを所定値Ｂ１［％］以上の開度で踏み込んだ場合は、制御部１５はシンクロ機構ギア締結解除処理を行う。また、乗員が所定のブレーキ開度以上にに踏み込んでいなくても、車両２の車速が所定値Ｖ２［km/h］以上で、バッテリ９の残存容量ＳＯＣが所定値Ｃ２［％］より多い場合にも制御部１５はシンクロ機構ギア締結解除処理を行う。

これに対して、乗員がブレーキを所定値Ｂ１［％］以上のブレーキ開度で踏み込んでいない場合に、車両２の車速が所定値Ｖ２［km/h］より小さい場合、あるいはバッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値Ｃ２［％］以下の場合は、シンクロ機構ギア締結解除処理を制御部１５は行わない。つまり、乗員がブレーキを所定値Ｂ［％］以上のブレーキ開度で踏んでいない場合でも、車速、バッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値より大きいと制御部１５が判断するとシンクロ機構ギア締結解除処理を行い、車速、バッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）が所定値より小さい、所定値以下の場合は、制御部１５はシンクロ機構ギア締結解除処理を行わない。

次にシンクロ機構ギア締結解除処理について図１３に示すフローチャートに従い説明する。
［シンクロ機構ギア締結解除処理］

図１３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１にてエンジントルクと発電機トルクをオフ（＝０［Nm］）とする。その後、ステップＳ２にてシンクロ機構ギア１６内のスリーブ２０を直動モータ機構によりカウンタ軸２４の軸方向のギア２６側に動かし、シンクロ機構ギア１６の空転ギア２７とカウンタ軸２４との締結状態を解除する。
［実施の形態の効果］

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３とを切り換える切換部１４がギアの締結および解除を制御可能な機構であるシンクロ機構ギア１６からなるので、クラッチを用いる従来の機構と比較して、部品点数が少なく、多くの部品を配置するためのスペースも必要としないので、コンパクトな構成にすることができる。すなわち、本実施の形態のシンクロ機構ギア１６は、空転ギア２７と一体のギア１７、シンクロナイザーリング１８、キー１９、スリーブ２０、ハブ２１で構成されているので部品点数が極めて少なく、これらの部品が全てカウンタ軸２４上に配置されているので、動力伝達機構１１の周囲にこれらの部品を配置するためのスペースも不要になる。また、スリーブ２０をカウンタ軸２４の軸方向に移動させる直動モータ機構のみが動力伝達機構１１の周囲に配置されるだけなので、動力伝達機構１１の周囲のスペースを有効利用することが可能となる。したがって、本実施の形態によれば、ギアの締結および解除を制御可能な機構によって切換部１４を構成したことで、コンパクトな構成とすることができる。

本実施の形態によれば、制御部１５は、予め設定された車速Ｖ［km/h］以上であって力行するときに第１の伝達経路１２を選択、または第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３とを併用するので、車両２の燃費を向上することができる。すなわち、本実施の形態では、一定車速Ｖ［km/h］以上では、シンクロ機構ギア１６の空転ギア２７とカウンタ軸２４を締結させ、エンジントルクを空転ギア２７を介して駆動軸２ｂに伝達している。これにより、高電圧のバッテリ９の残量が少ない状態で高速走行する場合、エンジン３で発電機を駆動させて得られた電力でＭＧ１（走行用モータ）を駆動させて走行することになるが、ＭＧ１の高回転領域と低負荷領域では、ＭＧ１により走行するよりも、エンジン効率の良い領域でエンジンを駆動させ、その駆動力で直接走行する方が、損失が少なくなり、結果として燃費が向上する。

本実施の形態によれば、第１の伝達経路１２を選択する、または第１の伝達経路１２と第２の伝達経路１３とを併用する際に、制御部１５が空転ギア２７の回転数とカウンタ軸２４の回転数とを同期させるようにエンジン３が発生するトルク及びＭＧ２が発生するトルクを制御するため、空転ギア２７とカウンタ軸２４との締結に費やす時間を短縮することができる。

本実施の形態によれば、エンジン３が発生するトルクを減少させるとともにＭＧ２が発生するトルクを回生側にトルクを増加させるため、空転ギア２７とカウンタ軸２４との締結に費やす時間を短縮することができる。また、ＭＧ１が発生するトルクを回生側にトルクを増加させるため、回生電力を増やし、燃費を向上することができる。

本実施の形態によれば、エンジン３が発生するトルクを増加させるとともにＭＧ２が発生するトルクを力行側にトルクを増加させるため、空転ギア２７とカウンタ軸２４との締結に費やす時間を短縮することができる。

さらに、本実施の形態によれば、加速時などエンジントルクが乗員が要求するトルクよりも下回る（不足する）場合、バッテリ９からの電力を使用し、ＭＧ２でアシストするので、中・高速加速時などでは、ＭＧ１からの駆動力に加えて、直接エンジン３の動力を併用することにより加速性能を向上することができ、ＭＧ１のモータサイズを大きくすることなく加速性能を向上することができる（または、モータサイズを小さくすることが可能となる）。

以下にモータサイズを小さくすることが可能となる上記効果について詳細に説明する。すなわち、エンジンで発電機を駆動させることにより発電し、その電力を高電圧バッテリに充電し、高電圧バッテリからの電力、または発電機からの電力、あるいはその両方からの電力によって走行用モータを駆動させるシリーズ型ハイブリッド車両が知られている。

このようなシリーズ型のハイブリッド車両では、エンジンは発電用としてのみ使用し、駆動は走行用モータからの動力のみで走行する。しかし、特に高速走行時の動力性能はモータ出力に依存し、またモータの高回転域での出力を大きくするためにはモータサイズも大きくする必要があるため、高速走行時の動力性能を向上しようとすると、モータサイズも大きくなり、その結果モータの車両への搭載性の悪化とコストアップとなるため、小型車などではシリーズ型のハイブリッド方式採用の障害となる。
そこで、シリーズ型ハイブリッド車両での高速性能時の動力性能を確保するため、本実施の形態では、エンジン３からの動力を直接駆動軸２ｂに伝えるための直結機構として、１段の変速機構（モータ直動式シンクロ機構ギア）を設けることで、高速走行時は走行用モータ（ＭＧ１）だけではなくエンジン３の駆動で走行し動力性能の向上を実現でき、モータサイズを大きくすることなく加速性能を向上することが可能となる。

本実施の形態によれば、一定車速以上での巡航走行状態、かつ高電圧バッテリの充電量が一定量以上（ＳＯＣ高）ある場合、空転ギア（減速ギア）２７とカウンタ軸２４の締結を解除（ニュートラル状態）して、ＭＧ１のみで走行する。これにより、バッテリ９が十分充電されており、一定車速以上での巡航走行状態（高回転領域と低負荷領域）では、車両に必要な駆動力が比較的小さいため、エンジン３を停止し走行用モータで走行する（ＥＶ走行）方が効率もよく、エンジン駆動による燃料消費を抑えることができる。

本実施の形態によれば、（エンジン直結モード状態で）車両減速時は、シンクロ機構ギア１６の空転ギア２７とカウンタ軸２４の締結を解除（ニュートラル状態）にして、ＭＧ１のみで回生する。これにより、減速時は、空転ギア２７とカウンタ軸２４の締結を解除（ニュートラル状態）し、ＭＧ１のみで減速エネルギを回生することでＭＧ２／ＥＮＧ側のひきずり抵抗による減速エネルギの損失を防ぐことができ、回生量を向上することができる。

本実施の形態によれば、シンクロ機構ギア１６の回転同期制御において、空転ギア２７とカウンタ軸２４の回転数を同期させるために、エンジントルクと発電機トルクを制御する。この際、（ａ）カウンタ軸２４の回転数−空転ギア２７の回転数偏差）＞Ｄ１［rpm］の場合、エンジン３のトルクアップ、ＭＧ２のトルクを力行側トルクアップとし、（ｂ）−（カウンタ軸２４の回転数−空転ギア２７の回転数偏差＞Ｄ１［rpm］の場合、エンジン３のトルクをダウンさせ、ＭＧ２のトルクを回生側トルクアップとする。

これにより、スリーブ２０と空転ギア２７との締結に費やす時間を短縮するために、空転ギア２７とカウンタ軸２４の回転数を同期させる必要があり、この時、エンジン３のトルクまたはＭＧ２のトルクを用いて空転ギア２７の回転数を調整する。特に、上記（ｂ）の条件の場合（空転ギア２７の回転数がカウンタ軸２４の回転数よりも高い場合）、エンジン３の回転数を下げる必要があるが、エンジン３のトルクを例えばオフ（＝ゼロ）としてエンジン３の回転数を下げようとしても、慣性によりエンジン３の回転数は下がりにくく、時間がかかる。そこで、ＭＧ２のトルクを回生側に発生させることにより、エンジン３の回転数を積極的に下げることができ、回転数の同期に費やす時間を短縮することができる。この際、エンジン３とＭＧ２としては、エンジン３による発電状態となり、発電された電力はバッテリ９に充電することも可能である。
なお、上記実施の形態において、ブレーキ開度のしきい値Ｂ１、Ｂ２［％］、車速のしきい値Ｖ１、Ｖ２［km/h］、バッテリ９の残存容量（ＳＯＣ）のしきい値Ｃ１、Ｃ２、回転数偏差Ｄ１［rpm］は任意に変更できるものとする。

上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

２ 車両
２ａ 駆動輪
２ｂ 駆動軸
３ エンジン（内燃機関）
４ 電動機（ＭＧ１）
５ 発電機（ＭＧ２）
９ バッテリ
１２ 第１の伝達経路
１３ 第２の伝達経路
１４ 切換部（シンクロ機構ギア１６）
１５ 制御部
２４ カウンタ軸
２７ 空転ギア

Claims (5)

1. 駆動輪へ駆動力を付与する内燃機関と、
   前記駆動輪へ付与する駆動力を発生する電動機と、
   前記電動機へ電力を供給するバッテリと、
   前記内燃機関の駆動力を前記駆動輪へ伝達する第１の伝達経路と、
   前記電動機の駆動力を前記駆動輪へ伝達する第２の伝達経路とを有するハイブリッド車両において、
   ギアの締結および解除を制御可能な機構からなり、前記第１の伝達経路と前記第２の伝達経路とのいずれか一方を選択または併用するように切り換える切換部と、
   前記第１の伝達経路と前記第２の伝達経路とのいずれか一方を選択または併用するように前記切換部による切り換えを制御する制御部とを有することを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記制御部は、予め設定された車速以上であって力行する時に、前記第１の伝達経路を選択する、または前記第１の伝達経路と前記第２の伝達経路とを併用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。
3. 前記内燃機関の駆動力で発電する発電機を備え、
   前記制御部は、前記第１の伝達経路を選択する、または前記第１の伝達経路と前記第２の伝達経路を併用する際に、前記ギアの回転数とカウンタシャフトの回転数とを同期させるように前記内燃機関が発生するトルク及び前記発電機が発生するトルクを制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御部は、前記第１の伝達経路を選択する、または前記第１の伝達経路と前記第２の伝達経路を併用する際に、前記カウンタシャフトの回転数から前記ギアの回転数を減算した値が予め設定された第１のしきい値よりも小さい場合に、前記内燃機関が発生するトルクを減少させるとともに前記発電機が発生するトルクを回生側に増加させるように制御することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御部は、前記第１の伝達経路を選択する、または前記第１の伝達経路と前記第２の伝達経路とを併用する際に、前記カウンタシャフトの回転数から前記ギアの回転数を減算した値が予め設定された第２のしきい値よりも大きい場合に、前記内燃機関が発生するトルクを増加させるとともに前記発電機が発生するトルクを力行側に増加させるように制御することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両。

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