JP2018043583A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】要求駆動力に対して駆動力が所定以上に低下することなく変速可能なハイブリッド車両を提供すること。
【解決手段】ハイブリッド車両は、内燃機関と、電動機と、内燃機関及び電動機の少なくとも一方からの動力を変速して駆動輪に伝達する変速機と、制御部とを備える。変速機は、第１断接手段を介して内燃機関に接続され、第１切替手段により複数のギアを選択可能な第１変速部と、第２断接手段を介して内燃機関に接続され、第２切替手段により複数のギアを選択可能な第２変速部とを有し、第１変速部には、内燃機関及び電動機の少なくとも一方の動力が入力され、第２変速部には、内燃機関の動力が入力される。制御部は、第３速ＥＶ走行中に第１速ＥＶ走行に切り替えると、当該切り替え期間に実駆動力が要求駆動力に対して所定以上に低下することが予測されれば、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行へ移行するよう制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

特許文献１には、内燃機関と、モータと、ツインクラッチ式変速機を備えた車両用駆動装置が適用されたハイブリッド車両が開示されている。このハイブリッド車両では、第１クラッチを介して奇数段変速部が内燃機関に接続され、第２クラッチを介して偶数段変速部が内燃機関に接続されるとともに偶数段変速部がモータに直結され、偶数段変速部を介してモータの動力でＥＶ走行を行うことができるように構成されている。

特許第４２８５５７１号公報

特許文献１に記載のハイブリッド車両では、偶数段変速部を介したモータの動力のみによるＥＶ走行中に、変速ギア段を偶数段変速部における現在の変速ギア段（例えば、第４速ギア段）よりも低い変速ギア段（例えば、第２速ギア段）に切り替えてＥＶ走行を行う際、当該切り替え時におけるハイブリッド車両のアクセルペダルが踏み込まれた状態であると、変速ギア段の切り替え期間に駆動力抜けが発生する可能性がある。

図１２は、特許文献１に記載のハイブリッド車両が登坂路を第４速ＥＶ走行中に第２速ＥＶ走行に移行する際のアクセルペダル開度（ＡＰ開度）、車速（ＶＰ）、モータが出力するトルク（ＭＯＴトルク）、偶数段変速部における変速ギア段の位置、走行路の勾配、及び要求駆動力に対する実駆動力の各経時変化を示す図である。図１２に示すように、第４速ＥＶ走行中に走行路の登り勾配が増大し、ＡＰ開度は正の所定値を維持しているものの車速ＶＰが低下してきたために、現在選択されている第４速ギア段より低い第２速ギア段に切り替えて第２速ＥＶ走行へ移行する場合には、変速ギア段を切り替えるためにモータの出力を一度停止し、偶数段変速部をニュートラルとした状態でモータの回転数合わせを行った後、第２速ギア段を選択した状態でモータの出力を上げていく。このため、第４速ギア段が選択された状態でモータの出力を停止してから第２速ギア段が選択された状態でモータの出力が再開されるまでの期間（ギア段切り替え期間）には、ハイブリッド車両において実際に得られる駆動力（実駆動力）は、ＡＰ開度及び車速ＶＰに基づく要求駆動力に対して大きく低下する。こういった駆動力抜けが発生すると加減速の大きな変化が生じ、ハイブリッド車両の商品性が低下するため好ましくない。

本発明の目的は、要求駆動力に対して駆動力が所定以上に低下することなく変速可能なハイブリッド車両を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
内燃機関（例えば、後述の実施形態での内燃機関１０６）と、
電動機（例えば、後述の実施形態での電動機１０７）と、
前記内燃機関及び前記電動機の少なくとも一方からの動力を変速して駆動輪に伝達する変速機（例えば、後述の実施形態での変速機１１０）と、
前記内燃機関、前記電動機及び前記変速機を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１０５）と、を備えるハイブリッド車両であって、
前記変速機は、
第１断接手段（例えば、後述の実施形態での第１クラッチ４１）を介して前記内燃機関に接続され、第１切替手段（例えば、後述の実施形態でのロック機構６１、第１奇数段変速用シフター５１Ａ、第２奇数段変速用シフター５１Ｂ）により複数のギア（例えば、後述の実施形態の遊星歯車機構３０、第３速用駆動ギア２３ａ、第５速用駆動ギア２５ａ、第７速用駆動ギア９７ａ）を選択可能な第１変速部（例えば、後述の実施形態での奇数段変速部）と、
第２断接手段（例えば、後述の実施形態での第２クラッチ４２）を介して前記内燃機関に接続され、第２切替手段（例えば、後述の実施形態での第１偶数段変速用シフター５２Ａ、第２偶数段変速用シフター５２Ｂ）により複数のギア（例えば、後述の実施形態での第２速用駆動ギア２２ａ、第４速用駆動ギア２４ａ、第６速用駆動ギア９６ａ）を選択可能な第２変速部（例えば、後述の実施形態での偶数段変速部）と、を有し、
前記第１変速部には、前記内燃機関及び前記電動機の少なくとも一方の動力が入力され、
前記第２変速部には、前記内燃機関の動力が入力され、
前記制御部は、
前記ハイブリッド車両が前記第１変速部を介した前記電動機からの動力のみによる第１走行中に、現在の変速ギア段よりも低い変速ギア段での前記第１変速部を介した前記電動機からの動力のみによる第２走行に切り替えると、当該切り替え期間に前記ハイブリッド車両の駆動力が要求駆動力に対して所定以上に低下することが予測されれば、前記第１走行から前記現在の変速ギア段より１段低い変速ギア段による前記第２変速部を介した前記内燃機関からの動力による第３走行へ移行するよう制御する、ハイブリッド車両である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、
前記ハイブリッド車両の走行速度及び前記ハイブリッド車両のアクセルペダルに対する操作量を示すアクセルペダル開度に基づき、前記内燃機関の駆動、前記電動機の出力及び前記変速機の状態を制御し、
前記ハイブリッド車両が前記第１走行中、前記アクセルペダル開度が正の所定値以上の状態で前記走行速度がしきい値以下に低下すると、前記第１走行から前記第３走行へ移行するよう制御する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記制御部は、前記第１走行から前記第３走行へ移行するにあたって、前記第２断接手段を締結して前記現在の変速ギア段より１段低い前記第２変速部の変速ギア段を介して前記電動機の動力で前記内燃機関を始動する。

請求項１の発明によれば、第１変速部を介した電動機からの動力のみによる第１走行（例えば、第３速ＥＶ走行）中に、現在の変速ギア段よりも低い変速ギア段での第１変速部を介した電動機からの動力のみによる第２走行（例えば、第１速ＥＶ走行）に切り替えると、当該切り替え期間にハイブリッド車両の駆動力が要求駆動力に対して所定以上に低下することが予測されれば、現在の変速ギア段より１段低い変速ギア段による第２変速部を介した内燃機関からの動力による第３走行（例えば、第２速ＥＮＧ走行）へ移行するよう制御する。第１走行から第３走行への移行に伴う変速ギア段の断接は第１変速部と第２変速部の双方で行われ、第２変速部を介した内燃機関からの動力が駆動輪に完全に伝達されるまでは、第１変速部を介した電動機からの動力が駆動輪に伝達されるため、第１走行から第３走行への移行に伴う変速時に、ハイブリッド車両の駆動力は要求駆動力に対して所定以上に低下しない。このように、ハイブリッド車両は、要求駆動力に対して駆動力が所定以上に低下することなく変速できる。

第１走行中に走行速度が低下して第１走行（例えば、第３速ＥＶ走行）から第２走行（例えば、第１速ＥＶ走行）へ移行しても、アクセルペダル開度が所定値未満であれば要求駆動力は小さいため、第１変速部での変速ギア段の変更に伴い駆動力が要求駆動力に対して所定以上に低下することはない。一方、第１走行中に走行速度が低下した際のアクセルペダル開度が所定値以上であれば、第２走行への移行に伴い上記低下が生じると予想される。このため、請求項２の発明では、第１走行中にアクセルペダル開度が正の所定値以上であるときに、走行速度がしきい値以下に低下すると、第１走行から第３走行（例えば、第２速ＥＮＧ走行）へ移行するため、第１走行から第２走行への移行時に上記低下が予想される場合のみ、第３走行への移行を行う。したがって、内燃機関の無用な駆動を避けることができる。

第１走行から第３走行へ移行するにあたっては内燃機関を始動する必要があるが、内燃機関の始動方法には複数ある。１つは、第１断接手段を締結して電動機の動力で始動する方法であり、もう１つは、第２断接手段を締結して第２変速部の変速ギア段を介して電動機の動力で始動する方法である。第３走行時には第２変速部の所定のギアが選択されている必要があるため、第３走行を行うのであれば、遅かれ早かれ当該所定のギアは選択される。このため、請求項３の発明では、第１走行（例えば、第３速ＥＶ走行）から第３走行（例えば、第２速ＥＮＧ走行）へ移行するにあたっては、第２断接手段を締結して、第１変速部における現在の変速ギア段より１段低い第２変速部の変速ギア段を介して前記電動機の動力で前記内燃機関を始動する。その結果、第１走行から第３走行への移行に伴う断接手段の操作を第２断接手段のみとすることができる。

一実施形態のハイブリッド車両の内部構成を示すブロック図である。 変速機の内部構成、並びに、内燃機関及び電動機等と当該変速機との関係を示す図である。 ＥＶ走行モードの一例である第３速ＥＶ走行時のトルクの伝達経路を示す図である。 第３速ＥＶ走行中に第１クラッチを締結して内燃機関を始動する際のトルクの伝達状況を示す図である。 第３速ＥＶ走行中に第２クラッチを締結して第２速用ギアを介して内燃機関を始動する際のトルクの伝達状況を示す図である。 車両の走行状態（ＡＰ開度及び車速ＶＰ）に応じて選択される走行モードを示す図である。 ＥＶ走行モードの一例である第１速ＥＶ走行時のトルクの伝達経路を示す図である。 図６に従って走行モードを選択する際にＥＣＵが行う制御のフローチャートである。 車両が登坂路を第３速ＥＶ走行中に第２速ＥＮＧ走行に移行する際のＡＰ開度、車速ＶＰ、電動機が出力するトルク（ＭＯＴトルク）、変速機の第２クラッチを断接するための油圧（偶数ＣＬトルク）、内燃機関が出力するトルク（ＥＮＧトルク）、奇数段変速部における変速ギア段の位置、走行路の勾配、及び要求駆動力に対する実駆動力の各経時変化を示す図である。 内燃機関の始動完了後、第２速ＥＮＧ走行前のトルクかけ替え時のトルクの伝達経路を示す図である。 ＥＮＧ走行モードの一例である第２速ＥＮＧ走行時のトルクの伝達経路を示す図である。 特許文献１に記載のハイブリッド車両が登坂路を第４速ＥＶ走行中に第２速ＥＶ走行に移行する際のアクセルペダル開度（ＡＰ開度）、車速（ＶＰ）、モータが出力するトルク（ＭＯＴトルク）、偶数段変速部における変速ギア段の位置、走行路の勾配、及び要求駆動力に対する実駆動力の各経時変化を示す図である。

以下、本発明に係るハイブリッド車両（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態のハイブリッド車両の内部構成を示すブロック図である。図１に示すハイブリッド車両（以下、単に「車両」という。）は、内燃機関（ENG）１０６と、電動機（MOT）１０７と、変速機（T/M）１１０と、蓄電器（BAT）１０１と、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）１０２と、インバータ（INV）１０３と、車速センサ１０４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０５とを備え、走行状態等に応じて内燃機関１０６及び／又は電動機１０7の動力によって走行する。なお、図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線の矢印は制御信号又は検出信号を示す。また、図２は、変速機１１０の内部構成、並びに、内燃機関１０６及び電動機１０７等と変速機１１０との関係を示す図である。

内燃機関１０６は、車両が走行するための動力を出力する。内燃機関１０６が出力した動力は、変速機１１０、減速機８及び駆動軸９を介して、駆動輪ＤＷに伝達される。内燃機関１０６のクランク軸６ａには、変速機１１０の第１クラッチ４１と第２クラッチ４２が設けられている。

電動機１０７は、車両が走行するための動力及び／又は内燃機関１０６を始動するための動力を出力する。電動機１０７が出力した車両が走行するための動力は、変速機１１０、減速機８及び駆動軸９を介して、駆動輪ＤＷに伝達される。また、電動機１０７は、車両の制動時には発電機としての動作（回生動作）が可能である。

電動モータ７は、３相ブラシレスＤＣモータであり、ステータ７１と、このステータ７１に対向するように配置されたロータ７２とを有し、後述する遊星歯車機構３０のリングギア３５の外周側に配置されている。ロータ７２は、遊星歯車機構３０のサンギア３２に連結されて、遊星歯車機構３０のサンギア３２と一体に回転するように構成されている。

遊星歯車機構３０は、サンギア３２と、このサンギア３２と同軸上に配置され、かつ、このサンギア３２の周囲を取り囲むように配置されたリングギア３５と、サンギア３２とリングギア３５に噛合されたプラネタリギア３４と、このプラネタリギア３４を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリア３６とを有し、サンギア３２とリングギア３５とキャリア３６が、相互に差動回転自在に構成されている。

リングギア３５には、同期機構を有しリングギア３５の回転を停止（ロック）可能に構成されたロック機構６１が設けられている。なお、ロック機構６１としてブレーキ機構等を用いてもよい。

変速機１１０は、内燃機関１０６及び電動機１０７の少なくとも一方からの動力を所定の変速比で変速して駆動輪ＤＷに伝達する。変速機１１０の変速比はＥＣＵ１０５からの指示に応じて変更される。変速機１１０の内部構成については後述する。

蓄電器１０１は、直列又は並列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。ＶＣＵ１０２は、蓄電器１０１の出力電圧を直流のまま昇圧する。また、ＶＣＵ１０２は、電動機１０７の回生動作時に電動機１０７が発電して直流に変換された電力を降圧する。ＶＣＵ１０２によって降圧された電力は蓄電器１０１に充電される。インバータ１０３は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機１０７に供給する。また、インバータ１０３は、電動機１０７の回生動作時に電動機１０７が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。

車速センサ１０４は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ１０４によって検出された車速ＶＰを示す信号は、ＥＣＵ１０５に送られる。

ＥＣＵ１０５は、ＶＣＵ１０２及びインバータ１０３の制御による電動機１０７の出力制御、変速機１１０の制御、並びに、内燃機関１０６の駆動制御を行う。また、ＥＣＵ１０５には、車両の運転者によるアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）を示す信号、及び車速センサ１０４からの車速ＶＰを示す信号等が入力される。ＥＣＵ１０５は、ＡＰ開度及び車速ＶＰに基づき、車両に要求される駆動力（以下「要求駆動力」という。）を導出する。ＥＣＵ１０５は、車速ＶＰ及び要求駆動力等に基づいて、後述する車両の走行モードを選択し、変速機１１０、並びに、内燃機関１０６及び電動機１０７が出力する各動力を制御する。なお、ＥＣＵ１０５による変速機１１０の制御には、変速機１１０を構成する後述の第１、第２奇数段変速用シフター５１Ａ，５１Ｂの制御、第１、第２偶数段変速用シフター５２Ａ，５２Ｂの制御、後進用シフター５３の制御、ロック機構６１の制御、第１クラッチ４１の断接制御及び第２クラッチ４２の断接制御が含まれる。

次に、変速機１１０の内部構成の詳細について説明する。

変速機１１０は、前述した第１クラッチ４１と第２クラッチ４２と、遊星歯車機構３０と、後述する複数の変速ギア段を備えた、いわゆるツインクラッチ式変速機である。

より具体的に、変速機１１０は、内燃機関１０６のクランク軸６ａと同軸（回転軸線Ａ１）上に配置された第１主軸１１、第２主軸１２、連結軸１３と、回転軸線Ａ１と平行な回転軸線Ｂ１を中心として回転自在なカウンタ軸１４と、回転軸線Ａ１と平行な回転軸線Ｃ１を中心として回転自在な第１中間軸１５と、回転軸線Ａ１と平行な回転軸線Ｄ１を中心として回転自在な第２中間軸１６と、回転軸線Ａ１と平行に配置された回転軸線Ｅ１を中心として回転自在なリバース軸１７と、を備えている。

第１主軸１１には、内燃機関１０６側に第１クラッチ４１が設けられ、内燃機関１０６側とは反対側に遊星歯車機構３０のサンギア３２と電動モータ７のロータ７２が第１主軸１１と一体で回転するように設けられている。従って、第１主軸１１は、第１クラッチ４１によって選択的に内燃機関１０６のクランク軸６ａと連結されるとともに電動モータ７と直結され、内燃機関１０６及び/又は電動モータ７の動力が入力されるように構成されている。

第２主軸１２は、第１主軸１１より短く中空に構成されており、第１主軸１１の内燃機関１０６側の周囲を覆うように相対回転自在に配置されている。また、第２主軸１２には、内燃機関１０６側に第２クラッチ４２が設けられ、内燃機関１０６側とは反対側にアイドル駆動ギア２７ａが第２主軸１２と一体で回転するように設けられている。従って、第２主軸１２は、第２クラッチ４２によって選択的に内燃機関１０６のクランク軸６ａと連結され、内燃機関１０６の動力がアイドル駆動ギア２７ａへ入力されるように構成されている。

連結軸１３は、第１主軸１１より短く中空に構成されており、第１主軸１１の内燃機関１０６側とは反対側の周囲を覆うように第１主軸１１と相対回転自在に配置されている。また、連結軸１３には、内燃機関１０６側に第３速用駆動ギア２３ａが連結軸１３と一体で回転するように設けられ、内燃機関１０６側とは反対側に遊星歯車機構３０のキャリア３６が連結軸１３と一体で回転するように設けられている。従って、プラネタリギア３４の公転により連結軸１３に設けられたキャリア３６と第３速用駆動ギア２３ａが一体に回転するように構成されている。

さらに、第１主軸１１には、連結軸１３に設けられた第３速用駆動ギア２３ａと第２主軸１２に設けられたアイドル駆動ギア２７ａとの間に、第３速用駆動ギア２３ａとともに奇数段変速部を構成する第７速用駆動ギア９７ａと第５速用駆動ギア２５ａとが、第３速用駆動ギア２３ａ側からこの順に第１主軸１１と相対回転自在に設けられている。また、第５速用駆動ギア２５ａとアイドル駆動ギア２７ａとの間には、第１主軸１１と一体に回転する後進用従動ギア２８ｂが設けられている。

第３速用駆動ギア２３ａと第７速用駆動ギア９７ａとの間には、第１主軸１１と第３速用駆動ギア２３ａ又は第７速用駆動ギア９７ａとを連結又は開放する第１奇数段変速用シフター５１Ａが設けられ、第７速用駆動ギア９７ａと第５速用駆動ギア２５ａとの間には、第１主軸１１と第５速用駆動ギア２５ａとを連結又は開放する第２奇数段変速用シフター５１Ｂが設けられている。

そして、第１奇数段変速用シフター５１Ａが第３速用接続位置でインギアするときには、第１主軸１１と第３速用駆動ギア２３ａが連結して一体に回転し、第７速用接続位置でインギアするときには、第１主軸１１と第７速用駆動ギア９７ａが連結して一体に回転し、第１奇数段変速用シフター５１Ａがニュートラル位置にあるときには、第１主軸１１は第３速用駆動ギア２３ａと第７速用駆動ギア９７ａに対し相対回転する。なお、第１主軸１１と第３速用駆動ギア２３ａが一体に回転するとき、第１主軸１１に設けられたサンギア３２と第３速用駆動ギア２３ａに連結軸１３で連結されたキャリア３６が一体に回転するとともに、リングギア３５も一体に回転し、遊星歯車機構３０が一体となる。

第２奇数段変速用シフター５１Ｂがインギアするときには、第１主軸１１と第５速用駆動ギア２５ａが連結して一体に回転し、ニュートラル位置にあるときには、第１主軸１１は第５速用駆動ギア２５ａに対し相対回転する。

第１中間軸１５には、第２主軸１２に設けられたアイドル駆動ギア２７ａと噛合する第１アイドル従動ギア２７ｂが第１中間軸１５と一体で回転するように設けられている。

第２中間軸１６には、第１中間軸１５に設けられた第１アイドル従動ギア２７ｂと噛合する第２アイドル従動ギア２７ｃが第２中間軸１６と一体で回転するように設けられている。第２アイドル従動ギア２７ｃは、前述したアイドル駆動ギア２７ａと第１アイドル従動ギア２７ｂとともに第１アイドルギア列２７Ａを構成し、内燃機関１０６の動力が第２主軸１２から第１アイドルギア列２７Ａを介して第２中間軸１６に伝達される。

また、第２中間軸１６には、第１主軸１１に設けられた第３速用駆動ギア２３ａと第７速用駆動ギア９７ａと第５速用駆動ギア２５ａと対応する位置に、それぞれ偶数段変速部を構成する第２速用駆動ギア２２ａと第６速用駆動ギア９６ａと第４速用駆動ギア２４ａとが第２中間軸１６と相対回転自在に設けられている。

第２速用駆動ギア２２ａと第６速用駆動ギア９６ａとの間には、第２中間軸１６と第２速用駆動ギア２２ａ又は第６速用駆動ギア９６ａとを連結又は開放する第１偶数段変速用シフター５２Ａが設けられ、第６速用駆動ギア９６ａと第４速用駆動ギア２４ａとの間には、第２中間軸１６と第４速用駆動ギア２４ａとを連結又は開放する第２偶数段変速用シフター５２Ｂが設けられている。

そして、第１偶数段変速用シフター５２Ａが第２速用接続位置でインギアするときには、第２中間軸１６と第２速用駆動ギア２２ａが連結して一体に回転し、第６速用接続位置でインギアするときには、第２中間軸１６と第６速用駆動ギア９６ａが連結して一体に回転し、第１偶数段変速用シフター５２Ａがニュートラル位置にあるときには、第２中間軸１６は第２速用駆動ギア２２ａと第６速用駆動ギア９６ａに対し相対回転する。

第２偶数段変速用シフター５２Ｂがインギアするときには、第２中間軸１６と第４速用駆動ギア２４ａが連結して一体に回転し、ニュートラル位置にあるときには、第２中間軸１６は第４速用駆動ギア２４ａに対し相対回転する。

カウンタ軸１４には、内燃機関１０６側とは反対側から順に第１共用従動ギア２３ｂと、第２共用従動ギア９６ｂと、第３共用従動ギア２４ｂと、パーキングギア２１と、ファイナルギア２６ａとが一体回転可能に設けられている。

ここで、第１共用従動ギア２３ｂは、連結軸１３に設けられた第３速用駆動ギア２３ａと噛合して第３速用駆動ギア２３ａと共に第３速用ギア２３を構成し、第２中間軸１６に設けられた第２速用駆動ギア２２ａと噛合して第２速用駆動ギア２２ａと共に第２速用ギア２２を構成する。

第２共用従動ギア９６ｂは、第１主軸１１に設けられた第７速用駆動ギア９７ａと噛合して第７速用駆動ギア９７ａと共に第７速用ギア９７を構成し、第２中間軸１６に設けられた第６速用駆動ギア９６ａと噛合して第６速用駆動ギア９６ａと共に第６速用ギア９６を構成する。

第３共用従動ギア２４ｂは、第１主軸１１に設けられた第５速用駆動ギア２５ａと噛合して第５速用駆動ギア２５ａと共に第５速用ギア２５を構成し、第２中間軸１６に設けられた第４速用駆動ギア２４ａと噛合して第４速用駆動ギア２４ａと共に第４速用ギア２４を構成する。

ファイナルギア２６ａは減速機８と噛合して、減速機８は、駆動軸９，９を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結されている。従って、カウンタ軸１４に伝達された動力はファイナルギア２６ａから減速機８、駆動軸９，９、駆動輪ＤＷ，ＤＷへと出力される。

リバース軸１７には、第１中間軸１５に設けられた第１アイドル従動ギア２７ｂと噛合する第３アイドル従動ギア２７ｄがリバース軸１７と一体回転可能に設けられている。第３アイドル従動ギア２７ｄは、前述したアイドル駆動ギア２７ａと第１アイドル従動ギア２７ｂとともに第２アイドルギア列２７Ｂを構成し、内燃機関１０６の動力が第２主軸１２から第２アイドルギア列２７Ｂを介してリバース軸１７に伝達される。また、リバース軸１７には、第１主軸１１に設けられた後進用従動ギア２８ｂと噛合する後進用駆動ギア２８ａがリバース軸１７と相対回転自在に設けられている。後進用駆動ギア２８ａは、後進用従動ギア２８ｂとともに後進用ギア列２８を構成している。さらに後進用駆動ギア２８ａの内燃機関１０６側とは反対側にリバース軸１７と後進用駆動ギア２８ａとを連結又は開放する後進用シフター５３が設けられている。

そして、後進用シフター５３が後進用接続位置でインギアするときには、リバース軸１７と後進用駆動ギア２８ａとが一体に回転し、後進用シフター５３がニュートラル位置にあるときには、リバース軸１７と後進用駆動ギア２８ａとが相対回転する。

なお、第１、第２奇数段変速用シフター５１Ａ、５１Ｂ、第１、第２偶数段変速用シフター５２Ａ、５２Ｂ、後進用シフター５３は、接続する軸とギアの回転数を一致させる同期機構を有するクラッチ機構を用いている。

このように構成された変速機１１０には、２つの変速軸の一方の変速軸である第１主軸１１上に第３速用駆動ギア２３ａと第７速用駆動ギア９７ａと第５速用駆動ギア２５ａからなる奇数段変速部が構成され、２つの変速軸の他方の変速軸である第２中間軸１６上に第２速用駆動ギア２２ａと第６速用駆動ギア９６ａと第４速用駆動ギア２４ａからなる偶数段変速部が構成される。

以上の構成により、本実施形態の変速機１１０は、以下の第１〜第５の伝達経路を有している。

（１）第１伝達経路は、内燃機関１０６の動力が、第１主軸１１、遊星歯車機構３０、連結軸１３、第３速用ギア２３（第３速用駆動ギア２３ａ、第１共用従動ギア２３ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギア２６ａ、減速機８、駆動軸９，９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される伝達経路である。ここで、遊星歯車機構３０の減速比は、第１伝達経路を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されるエンジントルクが第１速相当となるように設定されている。即ち、遊星歯車機構３０の減速比と第３速用ギア２３の減速比をかけ合わせた減速比が第１速相当となるように設定されている。この第１伝達経路を介して、第１クラッチ４１を締結し、ロック機構６１をロックするとともに第１、第２奇数段変速用シフター５１Ａ、５１Ｂをニュートラルにすることで、第１速走行がなされる。

（２）第２伝達経路は、内燃機関１０６の動力が、第２主軸１２、第１アイドルギア列２７Ａ（アイドル駆動ギア２７ａ、第１アイドル従動ギア２７ｂ、第２アイドル従動ギア２７ｃ）、第２中間軸１６、第２速用ギア２２（第２速用駆動ギア２２ａ、第１共用従動ギア２３ｂ）又は第４速用ギア２４（第４速用駆動ギア２４ａ、第３共用従動ギア２４ｂ）又は第６速用ギア９６（第６速用駆動ギア９６ａ、第２共用従動ギア９６ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギア２６ａ、減速機８、駆動軸９，９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される伝達経路である。この第２伝達経路を介して、第２クラッチ４２を締結し、第１偶数段変速用シフター５２Ａを第２速用接続位置でインギアすることで第２速走行がなされ、第２偶数段変速用シフター５２Ｂをインギアすることで第４速走行がなされ、第１偶数段変速用シフター５２Ａを第６速用接続位置でインギアすることで第６速走行がなされる。

（３）第３伝達経路は、内燃機関１０６の動力が、第１主軸１１、第３速用ギア２３（第３速用駆動ギア２３ａ、第１共用従動ギア２３ｂ）又は第５速用ギア２５（第５速用駆動ギア２５ａ、第３共用従動ギア２４ｂ）又は第７速用ギア９７（第７速用駆動ギア９７ａ、第２共用従動ギア９６ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギア２６ａ、減速機８、駆動軸９，９を介して、遊星歯車機構３０を介さずに、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される伝達経路である。この第３伝達経路を介して、第１クラッチ４１を締結し、第１奇数段変速用シフター５１Ａを第３速用接続位置でインギアすることで第３速走行がなされ、第２奇数段変速用シフター５１Ｂをインギアすることで第５速走行がなされ、第１奇数段変速用シフター５１Ａを第７速用接続位置でインギアすることで第７速走行がなされる。

（４）第４伝達経路は、電動モータ７の動力が、遊星歯車機構３０又は第３速用ギア２３（第３速用駆動ギア２３ａ、第１共用従動ギア２３ｂ）又は第５速用ギア２５（第５速用駆動ギア２５ａ、第３共用従動ギア２４ｂ）又は第７速用ギア９７（第７速用駆動ギア９７ａ、第２共用従動ギア９６ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギア２６ａ、減速機８、駆動軸９，９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される伝達経路である。この第４伝達経路を介して、第１及び第２クラッチ４１、４２を切断した状態で、ロック機構６１をロックするとともに第１、第２奇数段変速用シフター５１Ａ、５１Ｂをニュートラルにすることで第１速ＥＶ走行がなされ、ロック機構６１のロックを解除し第１奇数段変速用シフター５１Ａを第３速用接続位置でインギアすることで第３速ＥＶ走行がなされ、ロック機構６１のロックを解除し第２奇数段変速用シフター５１Ｂをインギアすることで第５速ＥＶ走行がなされ、ロック機構６１のロックを解除し第１奇数段変速用シフター５１Ａを第７速用接続位置でインギアすることで第７速ＥＶ走行がなされる。

（５）第５伝達経路は、内燃機関１０６の動力が、第２主軸１２、第２アイドルギア列２７Ｂ（アイドル駆動ギア２７ａ、第１アイドル従動ギア２７ｂ、第３アイドル従動ギア２７ｄ）、リバース軸１７、後進用ギア列２８（後進用駆動ギア２８ａ、後進用従動ギア２８ｂ）、遊星歯車機構３０、連結軸１３、第３速用ギア２３（第３速用駆動ギア２３ａ、第１共用従動ギア２３ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギア２６ａ、減速機８、駆動軸９，９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結される伝達経路である。この第５伝達経路を介して、第２クラッチ４２を締結し後進用シフター５３を後進用接続位置でインギアし且つロック機構６１をロックすることで後進走行がなされる。

本実施形態の車両は、内燃機関１０６及び電動機１０７を含む駆動源の使用形態がそれぞれ異なる「ＥＶ走行モード」、「アシスト走行モード」及び「ＥＮＧ走行モード」のいずれかで走行する。

ＥＶ走行モードで加速走行する車両は、電動機１０７からの動力によって走行し、このとき内燃機関１０６は駆動されない。また、ＥＶ走行モードで減速走行する車両では、電動機１０７が回生動作して得られた電力が蓄電器１０１に充電される。なお、ＥＶ走行モードは、上述した第１速ＥＶ走行、第３速ＥＶ走行、第５速ＥＶ走行及び第７速ＥＶ走行のいずれかによって実現される。

アシスト走行モードで加速走行する車両は、内燃機関１０６からの動力と電動機１０７からの動力とを併せた動力によって走行する。また、アシスト走行モードで減速走行する車両では、電動機１０７が回生動作して得られた電力が蓄電器１０１に充電され、内燃機関１０６は制動力を提供する。なお、アシスト走行モードは、上述した第１速走行〜第７速走行のいずれかによって実現される。

ＥＮＧ走行モードで加速走行する車両は、内燃機関１０６からの動力によって走行し、このとき電動機１０７は車両が走行するための動力を出力するためには駆動されない。また、ＥＮＧ走行モードで減速走行する車両では、内燃機関１０６は制動力を提供する。なお、ＥＮＧ走行モードは、上述した第１速走行〜第７速走行のいずれかによって実現される。

図３は、ＥＶ走行モードの一例である第３速ＥＶ走行時に電動機１０７が出力した動力の変速機１１０における伝達経路を示す図である。上述したように、第３速ＥＶ走行では、第１及び第２クラッチ４１、４２を切断した状態で、ロック機構６１のロックを解除し、第１奇数段変速用シフター５１Ａを第３速用接続位置でインギアすることで、電動モータ７の動力が第４伝達経路を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。

上述のＥＶ走行モード（第３速ＥＶ走行）からアシスト走行モード又はＥＮＧ走行モードへ切り替える場合には、内燃機関１０６を始動する必要がある。このとき、ＥＣＵ１０５は、図４に示す第１クラッチ４１を締結する方法と、図５に示す第１、第２偶数段変速用シフター５２Ａ，５２Ｂのいずれかをインギアさせて第２クラッチ４２を締結する方法が考えられる。なお、図５は、第１偶数段変速用シフター５２Ａが第２速用接続位置でインギアしている状態を示している。

図４に示す内燃機関１０６の始動方法では、電動モータ７のモータトルクが第３速用ギア２３を介して駆動トルクとして駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されるとともに、第１クラッチ４１を締結することで第１主軸１１の回転が第１クラッチ４１を介して内燃機関１０６のクランク軸６ａに伝達される。このとき、第１奇数段変速用シフター５１Ａが第３速用接続位置でインギアしているので、第３速ＥＶ走行時の第１主軸１１の回転数で内燃機関１０６が始動される。

図５に示す内燃機関１０６の始動方法では、電動モータ７のモータトルクが第３速用ギア２３を介して駆動トルクとして駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されるとともに、第２クラッチ４２を締結することで第２速用ギア２２から第２中間軸１６→第１アイドルギア列２７Ａ→第２主軸１２に伝達され、第２主軸１２の回転が第２クラッチ４２を介して内燃機関１０６のクランク軸６ａに伝達される。このとき、第１偶数段変速用シフター５２Ａが第２速用接続位置でインギアしているため、第２クラッチ４２を締結すると、カウンタ軸１４の回転が第２速用ギア２２を介して内燃機関１０６に伝達されるため、図４に示す方法に比べて高い回転数で内燃機関１０６が始動される。

次に、車両が第３速ＥＶ走行中に変速を行う際にＥＣＵ１０５が行う制御について説明する。

本実施形態では、車両が第３速ＥＶ走行中に、第１奇数段変速用シフター５１Ａを第３速用駆動ギア２３ａから開放し、ロック機構６１をロックすることで実現される第１速ＥＶ走行に切り替えると、当該切り替え期間に車両の実駆動力が要求駆動力に対して所定以上に低下することが予測されれば、ＥＣＵ１０５は、図５に示した方法によって内燃機関１０６を始動して、現在の変速ギア段より１段低い変速ギア段による第２速ＥＮＧ走行へ移行するよう制御する。

図６は、車両の走行状態（ＡＰ開度及び車速ＶＰ）に応じて選択される走行モードを示す図である。図６に示すように、ＥＣＵ１０５は、車両が第３速ＥＶ走行中に、ＡＰ開度が正の値ｔｈｌ〜ｔｈｈの範囲（ｔｈｌ＜ｔｈｈ）内の値であり車速ＶＰがしきい値ｔｈ１以下に低下すれば、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行へ移行するよう制御する。但し、車両が第３速ＥＶ走行中に車速ＶＰがしきい値ｔｈ１以下に低下しても、そのときのＡＰ開度が値ｔｈｌ未満であれば、そのまま第３速ＥＶ走行が継続され、ＡＰ開度が値ｔｈｌ未満のまま車速ＶＰがしきい値ｔｈ２（＜ｔｈ１）以下に低下すると、ＥＣＵ１０５は、第３速ＥＶ走行から図７に示す第１速ＥＶ走行へ移行するよう制御する。なお、ＡＰ開度が値ｔｈｈ以上であれば、ＥＣＵ１０５は、車速ＶＰの値によらず、ＥＮＧ走行に移行する。

図８は、図６に従って走行モードを選択する際にＥＣＵ１０５が行う制御のフローチャートである。図８に示すように、ＥＣＵ１０５は、車両が第３速ＥＶ走行中であるか否かを判断し（ステップＳ１０１）、第３速ＥＶ走行中であればステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０５は、ＡＰ開度が値ｔｈｈ未満（ＡＰ開度＜ｔｈｈ）であるか否かを判断し、ＡＰ開度≧ｔｈｈであればステップＳ１０５に進み、ＡＰ開度＜ｔｈｈであればステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０５は、第３速ＥＶ走行から車速ＶＰに応じた変速ギア段のＥＮＧ走行へ移行するよう制御する。

ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１０５は、ＡＰ開度が値ｔｈｌ以上（ｔｈｌ≦ＡＰ開度）であるか否かを判断し、ｔｈｌ≦ＡＰ開度あればステップＳ１０９に進み、ｔｈｌ＞ＡＰ開度であればステップＳ１１３に進む。ステップＳ１０９では、車速ＶＰがしきい値ｔｈ１以下（ＶＰ≦ｔｈ１）であるか否かを判断し、ＶＰ≦ｔｈ１であればステップＳ１１１に進み、ＶＰ＞ｔｈ１であればステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１１１では、ＥＣＵ１０５は、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行へ移行するよう制御する。

ステップＳ１１３では、車速ＶＰがしきい値ｔｈ２以下（ＶＰ≦ｔｈ２）であるか否かを判断し、ＶＰ≦ｔｈ２であればステップＳ１１５に進み、ＶＰ＞ｔｈ２であればステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１１５では、ＥＣＵ１０５は、第３速ＥＶ走行から第１速ＥＶ走行へ移行するよう制御する。

したがって、車両が第３速ＥＶ走行中に走行路の登り勾配が増大し、ＡＰ開度はｔｈｌ〜ｔｈｈの範囲内の値を維持しているものの車速ＶＰがしきい値ｔｈ１以下に低下したために変速を行う際、ＥＣＵ１０５は、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行へ移行するよう制御する。図９は、車両が登坂路を第３速ＥＶ走行中に第２速ＥＮＧ走行に移行する際のＡＰ開度、車速ＶＰ、電動機１０７が出力するトルク（ＭＯＴトルク）、変速機１１０の第２クラッチ４２を断接するための油圧（偶数ＣＬトルク）、内燃機関１０６が出力するトルク（ＥＮＧトルク）、奇数段変速部における変速ギア段の位置、走行路の勾配、及び要求駆動力に対する実駆動力の各経時変化を示す図である。図９に示すように、第３速ＥＶ走行中に走行路の登り勾配が増大し、ＡＰ開度はｔｈｌ〜ｔｈｈの範囲内の値を維持しているものの車速ＶＰがしきい値ｔｈ１に低下すると、ＥＣＵ１０５は、変速機１１０の第２クラッチ４２に対する偶数ＣＬトルクを所定トルクまで上げて第２クラッチ４２を締結すると同時に、変速機１１０の第１偶数段変速用シフター５２Ａが第２速用接続位置でインギアした状態で、内燃機関１０６を始動するためのトルクを出力するよう電動機１０７（ＶＣＵ１０２及びインバータ１０３）を制御する。その結果、ＭＯＴトルクの一部が第２クラッチ４２を介して内燃機関１０６のクランク軸６ａに伝達され、内燃機関１０６が始動する。なお、このように、ＭＯＴトルクによって内燃機関１０６を始動している間の実駆動力は、図５に示すように電動機１０７から供給されるため、当該実駆動力は要求駆動力に対して大きく低下しない。

内燃機関１０６が始動した後、ＥＣＵ１０５は、偶数ＣＬトルクを０に低下させて第２クラッチ４２を開放すると同時に、ＭＯＴトルクを要求駆動力に応じたレベルまで下げる。次に、ＥＣＵ１０５は、偶数ＣＬトルクを徐々に上げて駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されるＥＮＧトルクの割合を上げていくと同時に、ＭＯＴトルクを徐々に下げていく。このときのトルクの伝達状況を図１０に示す。最終的に、偶数ＣＬトルクを第２クラッチ４２が締結するまでのレベルに上げてＭＯＴトルクを０まで下げた状態になると、第２速ＥＮＧ走行への移行が完了する。第２速ＥＮＧ走行時のトルクの伝達状況を図１１に示す。なお、内燃機関１０６の始動完了後、第２速ＥＮＧ走行前のトルクかけ替え期間の実駆動力は、図１０に示したように内燃機関１０６と電動機１０７の双方から供給されるため、当該実駆動力は要求駆動力に対して大きく低下しない。

以上説明したように、本実施形態では、車両が第３速ＥＶ走行中に、第１速ＥＶ走行に切り替えるとその切り替え期間に実駆動力が要求駆動力に対して所定以上に低下することが予測されれば、第３速ＥＶ走行中のＡＰ開度がｔｈｌ〜ｔｈｈの範囲内で車速ＶＰがしきい値ｔｈ１以下に低下すると、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行へ移行する。第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行への移行に伴う変速機１１０の制御は奇数段変速部及び偶数段変速部の双方で行われ、偶数段変速部を介した内燃機関１０６からの動力が駆動輪ＤＷ，ＤＷに完全に伝達されるまでは、奇数段変速部を介した電動機１０７からの動力が駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されるため、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行への移行に伴う変速時に、実駆動力は要求駆動力に対して所定以上に低下しない。このように、本実施形態の車両は、要求駆動力に対して駆動力が所定以上に低下することなく変速できる。

また、第３速ＥＶ走行から第１速ＥＶ走行へ移行しても、ＡＰ開度が値ｔｈｌ未満であれば要求駆動力は小さいため、奇数段変速部での変速ギア段の変更に伴い実駆動力が要求駆動力に対して所定以上に低下することはない。本実施形態では、第３速ＥＶ走行中のＡＰ開度が値ｔｈｌ以上（かつ値ｔｈｈ未満）であるときに、車速ＶＰがしきい値ｔｈ１以下に低下すると、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行へ移行するため、第３速ＥＶ走行から第１速ＥＶ走行への移行時に伴い上記低下が生じると予想される場合のみ、第２速ＥＮＧ走行への移行を行う。したがって、内燃機関１０６の無用な駆動を避けることができる。

また、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行へ移行するにあたっては内燃機関１０６を始動する必要があるが、内燃機関１０６の始動方法には図４に示した方法と図５に示した方法がある。図４に示した方法は、第１クラッチ４１を締結して電動機１０７の動力で始動する方法であり、図５に示した方法は、第１偶数段変速用シフター５２Ａを第２速用接続位置にインギアした状態で、第２クラッチ４２を締結して電動機１０７の動力で始動する方法である。第２速ＥＮＧ走行時には第１偶数段変速用シフター５２Ａを第２速用接続位置にインギアする必要があるため、第２速ＥＮＧ走行を行うのであれば、遅かれ早かれ当該インギアは行われる。本実施形態では、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行へ移行するにあたっては、図５に示した方法で内燃機関１０６を始動するため、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行への移行に伴う操作を第２クラッチ４２のみとすることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、第３速ＥＶ走行から、電動機１０７によるモータアシスト付き第２速ＥＮＧ走行へ移行しても良い。また、上記実施形態は、第３速ＥＶ走行から第２速ＥＮＧ走行への移行を例に説明したが、第５速ＥＶ走行から第４速ＥＮＧ走行への移行にも、第７速ＥＶ走行から第６速ＥＮＧ走行への移行にも適用できる。但し、第５速ＥＶ走行から第４速ＥＮＧ走行への移行時には、第２偶数段変速用シフター５２Ｂを第４速用接続位置にインギアし、第７速ＥＶ走行から第６速ＥＮＧ走行への移行時には、第１偶数段変速用シフター５２Ａを第６速用接続位置にインギアする。

また、本実施形態では、電動機１０７が奇数段変速部に接続された場合の構成例を示したが、偶数段変速部に接続された構成であってもよい。

４１ 第１クラッチ
４２ 第２クラッチ
６１ ロック機構
５１Ａ 第１奇数段変速用シフター
５１Ｂ 第２奇数段変速用シフター
５２Ａ 第１偶数段変速用シフター
５２Ｂ 第２偶数段変速用シフター
２２ａ 第２速用駆動ギア
２３ａ 第３速用駆動ギア
２４ａ 第４速用駆動ギア
２５ａ 第５速用駆動ギア
９６ａ 第６速用駆動ギア
９７ａ 第７速用駆動ギア
１０１ 蓄電器
１０２ ＶＣＵ
１０３ インバータ
１０４ 車速センサ
１０５ ＥＣＵ
１０６ 内燃機関
１０７ 電動機
１１０ 変速機

Claims (3)

1. 内燃機関と、
   電動機と、
   前記内燃機関及び前記電動機の少なくとも一方からの動力を変速して駆動輪に伝達する変速機と、
   前記内燃機関、前記電動機及び前記変速機を制御する制御部と、を備えるハイブリッド車両であって、
   前記変速機は、
   第１断接手段を介して前記内燃機関に接続され、第１切替手段により複数のギアを選択可能な第１変速部と、
   第２断接手段を介して前記内燃機関に接続され、第２切替手段により複数のギアを選択可能な第２変速部と、を有し、
   前記第１変速部には、前記内燃機関及び前記電動機の少なくとも一方の動力が入力され、
   前記第２変速部には、前記内燃機関の動力が入力され、
   前記制御部は、
   前記ハイブリッド車両が前記第１変速部を介した前記電動機からの動力のみによる第１走行中に、現在の変速ギア段よりも低い変速ギア段での前記第１変速部を介した前記電動機からの動力のみによる第２走行に切り替えると、当該切り替え期間に前記ハイブリッド車両の駆動力が要求駆動力に対して所定以上に低下することが予測されれば、前記第１走行から前記現在の変速ギア段より１段低い変速ギア段による前記第２変速部を介した前記内燃機関からの動力による第３走行へ移行するよう制御する、ハイブリッド車両。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
   前記制御部は、
   前記ハイブリッド車両の走行速度及び前記ハイブリッド車両のアクセルペダルに対する操作量を示すアクセルペダル開度に基づき、前記内燃機関の駆動、前記電動機の出力及び前記変速機の状態を制御し、
   前記ハイブリッド車両が前記第１走行中、前記アクセルペダル開度が正の所定値以上の状態で前記走行速度がしきい値以下に低下すると、前記第１走行から前記第３走行へ移行するよう制御する、ハイブリッド車両。
3. 請求項１又は２に記載のハイブリッド車両であって、
   前記制御部は、前記第１走行から前記第３走行へ移行するにあたって、前記第２断接手段を締結して前記現在の変速ギア段より１段低い前記第２変速部の変速ギア段を介して前記電動機の動力で前記内燃機関を始動する、ハイブリッド車両。

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