JP6067698B2 - 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、機関の回転を変速して伝達する変速機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と、内燃機関からの動力を変速機構に伝達する第１伝達軸と、変速機構から出力された動力を動力分配機構へ伝達する第２伝達軸とを備えているハイブリッド車の駆動装置の技術が開示されている。

特開２００９−１９０６９４号公報

機関の回転を変速して伝達する変速機を備えたハイブリッド車両において、変速時の変速制御について従来十分な検討がなされていない。例えば、変速時における機関の回転数の変動や出力トルクの変動による変速ショックを抑制することについて、なお改良の余地がある。

本発明の目的は、変速時における出力トルクの変動を抑制することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供することである。本発明の他の目的は、変速時における機関の回転数の変動を抑制することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供することである。

本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、機関と接続され、前記機関の回転を伝達する第一差動機構と、前記第一差動機構と駆動輪とを接続する第二差動機構と、前記第一差動機構を変速させる切替装置とを備え、前記第二差動機構は、前記第一差動機構の出力要素に接続された第一回転要素と、第一回転機に接続された第二回転要素と、第二回転機および前記駆動輪に接続された第三回転要素とを有し、前記機関を動力源とする走行中に、前記切替装置による前記第一差動機構の変速が開始された後のトルク相において、前記第一回転機の反力トルクを補正することを特徴とする。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記切替装置によって前記第一差動機構を変速させるときの前記機関の出力トルクが一定または前記出力トルクの変化率が所定値未満であることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記トルク相における前記第一回転機の回転数のアンダーシュートを抑制できるように前記反力トルクを補正することが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記変速は、アップシフトであり、前記反力トルクの補正は、前記反力トルクを低減させるものであることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記変速は、ダウンシフトであり、前記反力トルクの補正は、前記反力トルクを増加させるものであることが好ましい。

本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、機関を動力源とする走行中に、切替装置による第一差動機構の変速が開始された後のトルク相において、第一回転機の反力トルクを補正する。本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、変速時における出力トルクの変動を抑制するという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図２は、第１実施形態に係る車両の入出力関係図である。 図３は、第１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、ＨＶローモードに係る共線図である。 図７は、ＨＶハイモードに係る共線図である。 図８は、第１実施形態に係る理論伝達効率線を示す図である。 図９は、ＨＶ走行中のアップシフトに係る共線図である。 図１０は、ＨＶ走行中のアップシフト時の回転数変動を示す共線図である。 図１１は、アップシフト時のアンダーシュートおよび変速ショックの説明図である。 図１２は、第１実施形態のアップシフト制御に係るタイムチャートである。 図１３は、アップシフトのトルク相におけるアンダーシュートの抑制を示す図である。 図１４は、アップシフトのトルク相におけるＭＧ１トルク制御に係るタイムチャートである。 図１５は、アップシフトのイナーシャ相におけるＭＧ１トルク制御に係るタイムチャートである。 図１６は、第１実施形態に係るアップシフト制御の動作を示すフローチャートである。 図１７は、ＨＶ走行中のダウンシフトに係る共線図である。 図１８は、ＨＶ走行中のダウンシフト時の回転数変動を示す共線図である。 図１９は、ダウンシフト時のアンダーシュートおよび変速ショックの説明図である。 図２０は、第２実施形態のダウンシフト制御に係るタイムチャートである。 図２１は、ダウンシフトのトルク相におけるアンダーシュートの抑制を示す図である。 図２２は、ダウンシフトのトルク相におけるＭＧ１トルク制御に係るタイムチャートである。 図２３は、ダウンシフトのイナーシャ相におけるＭＧ１トルク制御に係るタイムチャートである。 図２４は、第２実施形態に係るダウンシフト制御の動作を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第１実施形態］
図１から図１６を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両のスケルトン図、図２は、第１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、エンジン＿ＥＣＵ７０および変速機ＥＣＵ８０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ＥＣＵ５０，６０，７０，８０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およびブレーキＢＫ１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の回転を伝達する第一差動機構に対応している。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、油圧によって駆動されて係合あるいは解放する。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、解放状態のクラッチ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、解放状態のクラッチ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、油圧によって駆動されて係合あるいは解放する。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、解放状態のブレーキ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とを接続する第二差動機構に対応している。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、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、エンジン＿ＥＣＵ７０および変速機ＥＣＵ８０を有する。各ＥＣＵ５０，６０，７０，８０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、エンジン＿ＥＣＵ７０および変速機ＥＣＵ８０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や第一回転機ＭＧ１の発電量を調節し、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や第二回転機ＭＧ２の発電量を調節し、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。

変速機ＥＣＵ８０は、変速部を制御することができる。変速機ＥＣＵ８０は、クラッチＣＬ１に供給するクラッチ油圧およびブレーキＢＫ１に供給するブレーキ油圧を制御することにより、変速部を制御する。変速機ＥＣＵ８０は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０から出力される変速比指令に基づいて、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を係合あるいは解放させることにより、第一遊星歯車機構１０を変速させる。

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等が接続されている。これらのセンサから入力される信号により、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車速、アクセル開度、第一回転機ＭＧ１の回転数（以下、単に「ＭＧ１回転数」とも記載する。）、第二回転機ＭＧ２の回転数（以下、単に「ＭＧ２回転数」とも記載する。）、動力伝達装置の出力軸回転数等を取得することができる。これらの信号以外にも、ＨＶ＿ＥＣＵ５０には、登坂信号、バッテリ状態ＳＯＣを示す信号等が入力される。

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、変速機ＥＣＵ８０を介してクラッチ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（係合油圧）の指令値およびブレーキＢＫ１に対する供給油圧（係合油圧）の指令値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、空欄は解放を示す。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、他方を解放することを示す。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を共に解放して実行される。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が解放している。ブレーキＢＫ１が解放していることで、第一サンギア１１の回転が許容され、クラッチＣＬ１が解放していることで、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が解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。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、変速部クラッチＣＬ１あるいは変速部ブレーキ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は差動状態を基本とし、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を解放する。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を解放し、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。

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。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８は、本実施形態に係る理論伝達効率線を示す図である。

図８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８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。

（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）
次に、ハイブリッド車両用駆動装置１−１の変速制御について説明する。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。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。

ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、アクセル開度が一定（アクセルＯＦＦを含む）であれば変速前・変速中・変速後のエンジン回転数およびエンジントルクが変化しない等パワー変速を実行する。等パワー変速では、ブレーキＢＫ１およびクラッチＣＬ１によって第一遊星歯車機構１０を変速させるときのエンジン１の出力トルクおよびエンジン回転数を一定とするようにエンジン１が制御される。ここで、エンジン１の出力トルクを一定とすることには、エンジン１の出力トルクを所定の範囲内のトルクに維持すること、一例としてあるトルクに対して数％の範囲内のトルクに維持することも含まれる。エンジン回転数を一定とすることについても同様である。また、等パワー変速において、エンジン１の出力トルクやエンジン回転数を所定値未満の変化率で変化させるようにしてもよい。等パワー変速を実行することで、例えば、エンジン１の動作点を常に燃費最適線上とすることができる。車速が一定、かつＨＶローモードとＨＶハイモードで損失が同等と仮定すると、等パワー変速では変速前後の出力軸トルクも変化しない。

ここで、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含む切替装置によって第一遊星歯車機構１０を変速させるときに、変速部のアウトプットにトルク変動が生じて変速ショックが発生したり、エンジン回転数が変動したりする可能性がある。例えば、アップシフト時には、以下に図９および図１０を参照して説明するように、エンジン回転数やＭＧ１回転数が低下するアンダーシュートが生じたり、変速ショックが発生したりする。なお、アンダーシュートとは、目標回転数や所望の回転数に対して実際の回転数が負側の回転数となることや、回転数の変化率が負側に変化することを示す。

図９は、ＨＶ走行中のアップシフトに係る共線図、図１０は、ＨＶ走行中のアップシフト時の回転数変動を示す共線図、図１１は、アップシフト時のアンダーシュートおよび変速ショックの説明図、図１２は、本実施形態のアップシフト制御に係るタイムチャートである。図９から図１２には、アクセル開度一定で走行中のアップシフトについて示されている。

図１１および図１２において、横軸は時間を示す。また、係合クラッチトルクはブレーキＢＫ１の係合トルクを示し、解放クラッチトルクはクラッチＣＬ１の係合トルクを示す。出力軸トルクは、第二リングギア２３の出力トルクを示す。車両１００の前後Ｇは、出力軸トルクに比例する。なお、ＭＧ２トルクは、等パワー変速のために、パワー収支がゼロ付近になるように制御される。具体的には、ＭＧ１パワー＋ＭＧ２パワーが略０となるように、ＭＧ２トルクが決定される。時刻ｔ１からｔ２（図１２にあっては時刻ｔ１１からｔ１２）がトルク相であり、トルク相終了後の時刻ｔ３からｔ４（図１２にあっては時刻ｔ１３からｔ１４）がイナーシャ相である。トルク相は、係合クラッチトルクが伝達し始めてからイナーシャ相が開始するまでの期間を示す。イナーシャ相は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とに差回転数が発生してから、第一サンギア１１の回転数が０になるまでの期間を示す。

図９において、破線はＨＶローモード（変速前）の回転状態を示し、実線はＨＶハイモード（変速後）の回転状態を示す。第一キャリア１４に作用するエンジントルクは正トルクであり、エンジン１は、エンジントルクによって車両１００を駆動する駆動状態である。変速前はクラッチＣＬ１が係合していることにより、また変速後はブレーキＢＫ１が係合していることにより、エンジントルク（正トルク）は、第一リングギア１３から第二キャリア２４に伝達される。第一回転機ＭＧ１は、エンジントルクに対する反力トルク（負トルク）を出力し、エンジントルクを第二リングギア２３から出力させる。

第一遊星歯車機構１０をアップシフトする場合、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を解放し、かつブレーキＢＫ１を係合する。これにより、第一遊星歯車機構１０の差動が許容され、かつ第一サンギア１１の回転が規制される。よって、図９に示すように第一リングギア１３の回転数が上昇（矢印Ｙ１参照）し、第一リングギア１３と連結された第二キャリア２４の回転数が上昇する。また、第二キャリア２４の回転数の上昇に応じて、第二サンギア２１の回転数（ＭＧ１回転数）が上昇（矢印Ｙ２参照）する。第二サンギア２１の回転数の上昇量は、第一リングギア１３の回転数の上昇量よりも大きい。

ここで、アップシフト変速開始後のトルク相において、図１０に示すようにエンジン回転数やＭＧ１回転数のアンダーシュートが発生するという問題がある。図１０において、破線は、ブレーキＢＫ１の係合トルクである係合クラッチトルクが０Ｎｍ（係合開始前）の回転状態を示し、実線は、係合クラッチトルクが０Ｎｍよりも大（係合開始後）の回転状態を示す。ブレーキＢＫ１の係合が開始すると、第一サンギア１１には係合クラッチトルクが作用する。これにより、ＡＴ出力軸トルク、すなわち第一リングギア１３から第二キャリア２４に伝達されるトルクが低減する。

図１１に示すように、係合クラッチトルクが増加し、かつ解放クラッチトルク（クラッチＣＬ１の係合トルク）が減少してトルク相が進行すると、ＡＴ出力軸トルクは変速開始前よりもハイギア側のトルクとなり、ＡＴ出力軸トルクの大きさが低下する。これに対してＭＧ１トルク（反力トルク）が一定であると、ＡＴ出力軸トルクの低下によってＡＴ出力軸（第二キャリア２４）の回転数が低下し、ＭＧ１回転数およびエンジン回転数が低下してしまうアンダーシュートが発生する。このようにエンジン回転数が変動してしまうと、等パワー変速が成立しなくなる可能性がある。

また、第一回転機ＭＧ１の反力トルクの調整がなされないと、イナーシャ相において変速ショックが発生してしまう。図１１に示すように、イナーシャ相においてＭＧ１トルクが一定に保持されていると、エンジン回転数が低下する。また、第一回転機ＭＧ１の回転数変化によるイナーシャトルクが出力軸（第二リングギア２３）に伝わり、出力軸トルクの変動による変速ショックが発生してしまう。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＨＶ走行中の変速開始後のトルク相（図１２の時刻ｔ１１からｔ１２）においてＭＧ１トルクを補正する。これにより、トルク相におけるエンジン回転数の変動が抑制される。具体的には、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン１を動力源とする走行中に、ブレーキＢＫ１およびクラッチＣＬ１による第一遊星歯車機構１０のアップシフト変速が開始された後のトルク相において、ＭＧ１回転数の変動を抑制できるように第一回転機ＭＧ１の反力トルクを補正する。

図１２に符号Ｒ１で示すように、トルク相において、ＭＧ１トルクの大きさを低減する補正、すなわち反力トルクを低減する補正がなされる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、トルク相において、ＡＴ出力軸トルクの低下分に応じて第一回転機ＭＧ１の反力トルクを低減する。図１３は、アップシフトのトルク相におけるアンダーシュートの抑制を示す図である。トルク相における第一回転機ＭＧ１の反力トルクの低減により、図１３に示すように、ＭＧ１回転数およびエンジン回転数の低下が抑制される。また、トルク相のＡＴ出力軸トルクの低下に対して、第一回転機ＭＧ１の反力トルクが低減されることにより、出力軸トルクの変動が抑制され、変速ショックが低減される。

図１４は、アップシフトのトルク相におけるＭＧ１トルク制御に係るタイムチャートである。トルク相の開始は、ＭＧ１回転数のアンダーシュート量ΔＮｇに基づいて検出される。アンダーシュート量ΔＮｇは、目標ＭＧ１回転数と実ＭＧ１回転数との回転数差である。ここで、目標ＭＧ１回転数は、例えば、変速開始時のＭＧ１回転数とすることができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、アンダーシュート量ΔＮｇが所定値以上になると、トルク相が開始したと判定する。この所定値は、運転者が違和感を感じないレベルの値が予め設定されており、例えば数十ｒｐｍである。一例として、所定値は、５０ｒｐｍとすることができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、以下の式（１）乃至式（３）に基づいてトルク相のＭＧ１トルクを補正する。

ＭＧ１トルク＝Ｆ／Ｆ項＋Ｆ／Ｂ項…（１）
Ｆ／Ｆ項＝ベースＭＧ１トルク
＋係合クラッチトルク推定値×係数…（２）
Ｆ／Ｂ項＝Ｋｐ×ΔＮｇ＋Ｋｄ×ｄ/ｄｔ（ΔＮｇ）
＋Ｋｉ×∫（ΔＮｇ）ｄｔ…（３）
ここで、ベースＭＧ１トルクは、例えば、変速前のＭＧ１トルクである。また、Ｋｐ，Ｋｄ，Ｋｉは、それぞれＰＤＩ制御の係数である。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、トルク相では、アンダーシュート量ΔＮｇをゼロ化するようにＭＧ１トルクをフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御（ＰＩＤ制御）する。

また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、フィードフォワード（Ｆ／Ｆ）的にＭＧ１トルクを低減する。トルク相が開始したということは、係合クラッチトルクが伝達し始めたということを示している。ブレーキＢＫ１の係合油圧は、所定のレートで増加させるため、係合クラッチトルクがどれくらい伝達するかはある程度推定が可能である。このため、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、推定された係合クラッチトルクに応じた分はフィードフォワード的に第一回転機ＭＧ１の反力トルクを低減させる。係合クラッチトルクの推定値に対して、各遊星歯車機構１０，２０のギア比に応じた係数を乗じてＦ／Ｆ項が算出される。Ｆ／Ｂ項に比べて回転数演算遅れがない分、トルク相初期の応答性は良好である。

係合クラッチトルクの推定値と実際の値がずれた分は、アンダーシュート量ΔＮｇの変化として表れるため、Ｆ／Ｂ項で補正することができる。なお、係合クラッチトルクは、変速開始からの経過時間で推定されてもよい。経過時間が長いほど、係合クラッチトルクが増加していくと推定される。また、係合クラッチトルクは係合油圧指令値より推定されてもよい。係合油圧指令値が増加するほど、係合クラッチトルクが増加していくと推定される。

また、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、図１２に符号Ｒ２で示すように、イナーシャ相（時刻ｔ１３からｔ１４）において、回転数変化によるイナーシャトルクに応じて第一回転機ＭＧ１の反力トルクを低減する。これにより、出力軸トルクの変動が抑制される。

図１５は、アップシフトのイナーシャ相におけるＭＧ１トルク制御に係るタイムチャートである。イナーシャ相の開始は、ＭＧ１回転数の上昇量に基づいて検出される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、変速開始前に対するＭＧ１回転数の上昇量が所定値以上になった時点でイナーシャ相が開始したと判定する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、以下の式（４）乃至式（６）に基づいてイナーシャ相のＭＧ１トルクを補正する。

ＭＧ１トルク＝Ｆ／Ｆ項＋Ｆ／Ｂ項…（４）
Ｆ／Ｆ項＝目標ｄＮｇ×係数…（５）
Ｆ／Ｂ項＝Ｋｐ×ΔｄＮｇ＋Ｋｄ×ｄ/ｄｔ（ΔｄＮｇ）
＋Ｋｉ∫（ΔｄＮｇ）ｄｔ…（６）
ここで、ｄＮｇはＭＧ１回転数の変化率（以下、単に「回転数変化率」と称する。）である。回転数変化率ｄＮｇの目標値（目標ｄＮｇ）は、予め定められている。ΔｄＮｇは、下記式（７）で算出されるものであり、目標ｄＮｇに対する実際の回転数変化率（実ｄＮｇ）のずれ量である。なお、上記式（６）のＰＤＩ制御の係数Ｋｐ，Ｋｄ，Ｋｉは、上記式（３）の係数Ｋｐ，Ｋｄ，Ｋｉと異なるものであってもよい。
ΔｄＮｇ＝目標ｄＮｇ−実ｄＮｇ…（７）

イナーシャ相では、回転数変化率ｄＮｇを目標通り制御するようにＭＧ１トルクが制御される。Ｆ／Ｆ項では、目標ｄＮｇを満たすようなイナーシャトルクとして、目標ｄＮｇに係数を乗じた値が出力される。Ｆ／Ｆ制御によれば、回転数演算遅れがない分、イナーシャ相初期の応答性は良好である。目標ｄＮｇと実ｄＮｇとの間に乖離が出た分は、Ｆ／Ｂ項によって補正される。なお、イナーシャ相の終盤では、係合ショックを抑制するために、目標ｄＮｇの大きさがそれまでの目標ｄＮｇの大きさよりも小さな値として設定される。つまり、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ブレーキＢＫ１が完全係合するときの回転数変化率ｄＮｇを低下させる。これにより、ブレーキＢＫ１が完全係合するときのイナーシャトルクの変化によるショックが抑制される。なお、イナーシャ相中の第一回転機ＭＧ１のパワー変化分をＭＧ２トルクによって吸収させようとすると、出力軸トルクの変動が発生してしまう。従って、イナーシャ相中の第一回転機ＭＧ１のパワー変化分は、第一回転機ＭＧ１とバッテリとの電力の授受により吸収させることが好ましい。

次に、図１６を参照して、本実施形態のアップシフト制御の動作について説明する。図１６は、第１実施形態に係るアップシフト制御の動作を示すフローチャートである。図１６に示す制御フローは、例えば、走行中に所定の間隔で実行される。

ステップＳ１では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、アップ変速中であるか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン１を動力源とするＨＶ走行中にアップシフト変速が発生したか否かを判定する。ステップＳ１の判定の結果、アップ変速中であると判定された場合（ステップＳ１−Ｙ）にはステップＳ２に進み、そうでない場合（ステップＳ１−Ｎ）にはステップＳ６に進む。

ステップＳ２では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、トルク相であるか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、係合クラッチトルクの伝達が発生したか、すなわちトルク相が発生したかを判定する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、図１４を参照して説明したように、アンダーシュート量ΔＮｇに基づいてトルク相であるか否かを判定することができる。また、これに代えて、変速開始からの経過時間に基づいてトルク相であるか否かが判断されてもよい。ステップＳ２の判定の結果、トルク相であると判定された場合（ステップＳ２−Ｙ）にはステップＳ３に進み、そうでない場合（ステップＳ２−Ｎ）にはステップＳ６に進む。

ステップＳ３では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、第一回転機ＭＧ１の反力トルクを低減する制御がなされる。係合クラッチトルクの増加に対してＭＧ１トルクが変化しないと、ＭＧ１回転数が低下してしまう。これは、変速の進行による回転数の変化と逆方向である。つまり、アンダーシュートによって、アップシフトの変速時間が増加しやすいという問題がある。また、ＭＧ１回転数が低下すると、エンジン回転数も低下してしまい、等パワー変速が困難となる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、トルク相においてＭＧ１回転数の低下を検出し、アンダーシュート量ΔＮｇをゼロとするようにＭＧ１反力トルクを低減させる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、トルク相において、アンダーシュート量ΔＮｇに基づくＦ／Ｂ制御あるいは係合クラッチトルクの推定値に基づくＦ／Ｆ制御の少なくともいずれか一方により、ＭＧ１反力トルクを低減させることができる。ステップＳ３が実行されると、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、イナーシャ相であるか否かが判定される。ステップＳ４では、変速部の出力軸回転数変化が発生したか、すなわちイナーシャ相が発生したかが判定される。本実施形態では、ＭＧ１回転数の上昇量が所定値以上となった時点でイナーシャ相が開始したと判定される。ステップＳ４の判定の結果、イナーシャ相であると判定された場合（ステップＳ４−Ｙ）にはステップＳ５に進み、そうでない場合（ステップＳ４−Ｎ）には、ステップＳ３に移行してトルク相のＭＧ１反力トルクを低減する制御が実行される。

ステップＳ５では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、第一回転機ＭＧ１の反力トルクを低減する制御がなされる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、イナーシャ相において、イナーシャトルクを低減するように第一回転機ＭＧ１の反力トルクを低減する。これにより、イナーシャ相中に、ＭＧ１回転数変化により発生するイナーシャトルクが出力軸に伝達されることによる変速ショックが抑制される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ショックを低減するように、例えば、イナーシャ相中の係合クラッチトルクを一定とし、ＭＧ１トルクのＦ／Ｂ制御でＡＴ入力軸回転数（エンジン回転数）を制御することができる。ステップＳ５が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ６では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、通常の反力制御が実施される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、予め定められたＭＧ１トルク制御を実行する。ステップＳ６が実行されると、本制御フローは終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の変速制御は、アップシフト時のエンジン回転数の変動を抑制する効果や、アップシフト時の出力トルク（出力軸トルク）の変動による変速ショックを抑制する効果を奏することができる。また、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、アップシフト時のＭＧ１回転数等のアンダーシュートを抑制することにより、変速時間が長くなることを抑制するという効果を奏することができる。

なお、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、トルク相において、ＭＧ１回転数のアンダーシュートを抑制することに加えて、ＭＧ１回転数を上昇させるようにしてもよい。例えば、運転者に違和感を与えない範囲でトルク相においてＭＧ１回転数を上昇させるようにしてもよい。これにより、アップシフトの変速時間の短縮を図ることが可能である。一例として、変速開始時のＭＧ１回転数に対して、トルク相のＭＧ１回転数を所定値上昇させるようにしてもよい。この所定値の大きさは、例えば、アンダーシュート量ΔＮｇに基づいてトルク相の開始を判定するときの所定値の大きさと同様の値とされてもよい。

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。

また、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。

［第２実施形態］
図１７から図２４を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。本実施形態に係る車両１００の機械的な構成は上記第１実施形態の車両１００の構成と同様とすることができる。

第２実施形態において、上記第１実施形態と異なる点は、ダウンシフト変速時にＭＧ１トルクを補正する点である。ダウンシフト変速時にＭＧ１トルクを補正することにより、変速時の出力軸トルクの変動や、エンジン回転数等のアンダーシュートを抑制することができる。

変速部のダウンシフト時には、以下に図１７および図１８を参照して説明するように、エンジン回転数やＭＧ１回転数が低下するアンダーシュートが生じたり、出力軸トルクの変動による変速ショックが発生したりする。

図１７は、ＨＶ走行中のダウンシフトに係る共線図、図１８は、ＨＶ走行中のダウンシフト時の回転数変動を示す共線図、図１９は、ダウンシフト時のアンダーシュートおよび変速ショックの説明図、図２０は、本実施形態のダウンシフト制御に係るタイムチャートである。図１７から図２０には、アクセル開度一定で走行中のダウンシフトについて示されている。

図１９および図２０において、横軸は時間を示す。また、係合クラッチトルクはクラッチＣＬ１の係合トルクを示し、解放クラッチトルクはブレーキＢＫ１の係合トルクを示す。出力軸トルクは、第二リングギア２３の出力トルクを示す。車両１００の前後Ｇは、出力軸トルクに比例する。なお、ＭＧ２トルクは、等パワー変速のために、パワー収支がゼロ付近になるように制御される。具体的には、ＭＧ１パワー＋ＭＧ２パワーが略０となるように、ＭＧ２トルクが決定される。時刻ｔ２１からｔ２２（図２０にあっては時刻ｔ３１からｔ３２）がトルク相であり、トルク相終了後の時刻ｔ２３からｔ２４（図２０にあっては時刻ｔ３３からｔ３４）がイナーシャ相である。

図１７において、破線はＨＶハイモード（変速前）の回転状態を示し、実線はＨＶローモード（変速後）の回転状態を示す。第一キャリア１４に作用するエンジントルクは負トルクであり、エンジン１は、駆動輪３２から伝達されるトルクによって駆動される被駆動状態である。変速前はブレーキＢＫ１が係合していることにより、また変速後はクラッチＣＬ１が係合していることにより、エンジントルク（負トルク）は、第一リングギア１３から第二キャリア２４に伝達される。第一回転機ＭＧ１は、エンジントルクに対する反力トルク（正トルク）を出力し、エンジントルクを第二リングギア２３から出力させる。

第一遊星歯車機構１０をダウンシフトする場合、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ブレーキＢＫ１を解放し、かつクラッチＣＬ１を係合する。これにより、第一サンギア１１の回転が許容され、かつ第一遊星歯車機構１０の差動が規制される。よって、図１７に示すように第一リングギア１３の回転数が低下（矢印Ｙ３参照）し、第一リングギア１３と連結された第二キャリア２４の回転数は低下する。また、第二キャリア２４の回転数の低下に応じて、第二サンギア２１の回転数（ＭＧ１回転数）が低下（矢印Ｙ４参照）する。第二サンギア２１の回転数の低下量は、第一リングギア１３の回転数の低下量よりも大きい。

ここで、ダウンシフト変速開始後のトルク相において、図１８に示すようにエンジン回転数やＭＧ１回転数のアンダーシュートが発生するという問題がある。図１８において、破線は、クラッチＣＬ１の係合トルクである係合クラッチトルクが０Ｎｍ（係合開始前）の回転状態を示し、実線は、係合クラッチトルクが０Ｎｍよりも大（係合開始後）の回転状態を示す。クラッチＣＬ１の係合が開始すると、第一サンギア１１と第一キャリア１４には係合クラッチトルクが作用する。これにより、ＡＴ出力軸トルク、すなわち第一リングギア１３から第二キャリア２４に伝達される負トルクが増加する。

図１９に示すように、係合クラッチトルクが増加し、かつ解放クラッチトルク（ブレーキＢＫ１の係合トルク）が減少してトルク相が進行すると、ＡＴ出力軸トルクは変速開始前よりもローギア側のトルク（大きな負トルク）となり、ＡＴ出力軸トルクが低下する。これに対してＭＧ１トルク（反力トルク）が一定であると、ＡＴ出力軸トルクの低下によってＡＴ出力軸（第二キャリア２４）の回転数が低下し、ＭＧ１回転数およびエンジン回転数が低下してしまうアンダーシュートが発生する。このようにエンジン回転数が変動してしまうと、等パワー変速が成立しなくなる可能性がある。

また、第一回転機ＭＧ１の反力トルクの調整がなされないと、イナーシャ相において変速ショックが発生してしまう。図１９に示すように、イナーシャ相においてＭＧ１トルクが一定に保持されていると、エンジン回転数が上昇する。また、第一回転機ＭＧ１の回転数変化によるイナーシャトルクが出力軸（第二リングギア２３）に伝わり、出力軸トルクの変動による変速ショックが発生してしまう。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＨＶ走行中の変速開始後のトルク相（図２０の時刻ｔ３１からｔ３２）においてＭＧ１トルクを補正する。これにより、トルク相におけるエンジン回転数の変動が抑制される。具体的には、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン１を動力源とする走行中に、ブレーキＢＫ１およびクラッチＣＬ１による第一遊星歯車機構１０のダウンシフト変速が開始された後のトルク相において、ＭＧ１回転数の変動を抑制できるように第一回転機ＭＧ１の反力トルクを補正する。

図２０に符号Ｒ１１で示すように、トルク相において、ＭＧ１トルクの大きさを増加させる補正、すなわち反力トルクを増加する補正がなされる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、トルク相において、ＡＴ出力軸トルクの低下分に応じて第一回転機ＭＧ１の反力トルクを増加する。図２１は、ダウンシフトのトルク相におけるアンダーシュートの抑制を示す図である。トルク相における第一回転機ＭＧ１の反力トルクの増加により、図２１に示すように、ＭＧ１回転数およびエンジン回転数の低下が抑制される。また、トルク相のＡＴ出力軸トルクの低下に対して、第一回転機ＭＧ１の反力トルクが増加されることにより、出力軸トルクの変動が抑制され、変速ショックが低減される。

図２２は、ダウンシフトのトルク相におけるＭＧ１トルク制御に係るタイムチャートである。トルク相の開始は、ＭＧ１回転数のアンダーシュート量ΔＮｇに基づいて検出される。アンダーシュート量ΔＮｇは、目標ＭＧ１回転数と実ＭＧ１回転数との回転数差である。ここで、目標ＭＧ１回転数は、例えば、変速開始時のＭＧ１回転数とすることができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、アンダーシュート量ΔＮｇが所定値以上になると、トルク相が開始したと判定する。この所定値は、運転者が違和感を感じないレベルの値が予め設定されており、例えば数十ｒｐｍである。一例として、所定値は、５０ｒｐｍとすることができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、上記式（１）乃至式（３）に基づいてトルク相のＭＧ１トルクを補正する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、トルク相では、アンダーシュート量ΔＮｇをゼロ化するようにＭＧ１トルクをフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御（ＰＩＤ制御）する。

また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、フィードフォワード（Ｆ／Ｆ）的にＭＧ１トルクを増加させる。トルク相が開始したということは、係合クラッチトルクが伝達し始めたということを示している。クラッチＣＬ１の係合油圧は、所定のレートで増加させるため、係合クラッチトルクがどれくらい伝達するかはある程度推定が可能である。このため、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、推定された係合クラッチトルクに応じた分はフィードフォワード的に第一回転機ＭＧ１の反力トルクを増加させる。係合クラッチトルクの推定値に対して、各遊星歯車機構１０，２０のギア比に応じた係数を乗じてＦ／Ｆ項が算出される。Ｆ／Ｂ項に比べて回転数演算遅れがない分、トルク相初期の応答性は良好である。

係合クラッチトルクの推定値と実際の値がずれた分は、アンダーシュート量ΔＮｇの変化として表れるため、Ｆ／Ｂ項で補正することができる。なお、係合クラッチトルクの推定方法は、上記第１実施形態と同様とすることができる。

また、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、図２０に符号Ｒ１２で示すように、イナーシャ相（時刻ｔ３３からｔ３４）において、回転数変化によるイナーシャトルクに応じて第一回転機ＭＧ１の反力トルクを低減する。これにより、出力軸トルクの変動が抑制される。

図２３は、ダウンシフトのイナーシャ相におけるＭＧ１トルク制御に係るタイムチャートである。イナーシャ相の開始は、ＭＧ１回転数の低下量に基づいて検出される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、変速開始前に対するＭＧ１回転数の低下量が所定値以上になった時点でイナーシャ相が開始したと判定する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、上記式（４）乃至式（６）に基づいてイナーシャ相のＭＧ１トルクを補正する。

イナーシャ相では、回転数変化率ｄＮｇを目標通り制御するようにＭＧ１トルクが制御される。Ｆ／Ｆ項では、目標ｄＮｇを満たすようなイナーシャトルクとして、目標ｄＮｇに係数を乗じた値が出力される。Ｆ／Ｆ制御によれば、回転数演算遅れがない分、イナーシャ相初期の応答性は良好である。目標ｄＮｇと実ｄＮｇとの間に乖離が出た分は、Ｆ／Ｂ項によって補正される。なお、イナーシャ相の終盤では、係合ショックを抑制するために、目標ｄＮｇの大きさがそれまでの目標ｄＮｇの大きさよりも小さな値として設定される。つまり、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１が完全係合するときの回転数変化率ｄＮｇを低減させる。これにより、クラッチＣＬ１が完全係合するときのイナーシャトルクの変化によるショックが抑制される。

次に、図２４を参照して、本実施形態のダウンシフト制御の動作について説明する。図２４は、第２実施形態に係るダウンシフト制御の動作を示すフローチャートである。図２４に示す制御フローは、例えば、走行中に所定の間隔で実行される。

ステップＳ１１では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、ダウン変速中であるか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン１を動力源とするＨＶ走行中にダウンシフト変速が発生したか否かを判定する。ステップＳ１１の判定の結果、ダウン変速中であると判定された場合（ステップＳ１１−Ｙ）にはステップＳ１２に進み、そうでない場合（ステップＳ１１−Ｎ）にはステップＳ１６に進む。

ステップＳ１２では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、トルク相であるか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、係合クラッチトルクの伝達が発生したか、すなわちトルク相が発生したかを判定する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、図２２を参照して説明したように、アンダーシュート量ΔＮｇに基づいてトルク相であるか否かを判定することができる。また、これに代えて、変速開始からの経過時間に基づいてトルク相であるか否かが判断されてもよい。ステップＳ１２の判定の結果、トルク相であると判定された場合（ステップＳ１２−Ｙ）にはステップＳ１３に進み、そうでない場合（ステップＳ１２−Ｎ）にはステップＳ１６に進む。

ステップＳ１３では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、第一回転機ＭＧ１の反力トルクを増加する制御がなされる。係合クラッチトルクの増加に対してＭＧ１トルクが変化しないと、ＭＧ１回転数が低下してしまう。また、ＭＧ１回転数が低下すると、エンジン回転数も低下してしまい、等パワー変速が困難となる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、トルク相においてＭＧ１回転数の低下を検出し、アンダーシュート量ΔＮｇをゼロとするようにＭＧ１反力トルクを増加させる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、トルク相において、アンダーシュート量ΔＮｇに基づくＦ／Ｂ制御あるいは係合クラッチトルクの推定値に基づくＦ／Ｆ制御の少なくともいずれか一方により、ＭＧ１反力トルクを増加させることができる。ステップＳ１３が実行されると、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、イナーシャ相であるか否かが判定される。ステップＳ１４では、変速部の出力軸回転数変化が発生したか、すなわちイナーシャ相が発生したかが判定される。本実施形態では、ＭＧ１回転数の低下量が所定値以上となった時点でイナーシャ相が開始したと判定される。ステップＳ１４の判定の結果、イナーシャ相であると判定された場合（ステップＳ１４−Ｙ）にはステップＳ１５に進み、そうでない場合（ステップＳ１４−Ｎ）には、ステップＳ１３に移行してトルク相のＭＧ１反力トルクを増加する制御が実行される。

ステップＳ１５では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、第一回転機ＭＧ１の反力トルクを低減する制御がなされる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、イナーシャ相において、イナーシャトルクを低減するように第一回転機ＭＧ１の反力トルクを低減する。これにより、イナーシャ相中に、ＭＧ１回転数変化により発生するイナーシャトルクが出力軸に伝達されることによる変速ショックが抑制される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ショックを低減するように、例えば、イナーシャ相中の係合クラッチトルクを一定とし、ＭＧ１トルクのＦ／Ｂ制御でＡＴ入力軸回転数（エンジン回転数）を制御することができる。ステップＳ１５が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ１６では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、通常の反力制御が実施される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、予め定められたＭＧ１トルク制御を実行する。ステップＳ１６が実行されると、本制御フローは終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の変速制御は、ダウンシフト時のエンジン回転数の変動を抑制する効果や、ダウンシフト時の出力トルク（出力軸トルク）の変動による変速ショックを抑制する効果を奏することができる。

［上記各実施形態の第１変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態では、イナーシャ相において、目標ｄＮｇに対応する第一回転機ＭＧ１のイナーシャトルクをゼロ化するように第一回転機ＭＧ１の反力トルクが補正された（上記式（５）参照）が、これに代えて、実際の回転数変化率ｄＮｇより第一回転機ＭＧ１のイナーシャトルクを算出し、当該イナーシャトルクをゼロ化するように第一回転機ＭＧ１の反力トルクが補正されてもよい。また、目標ｄＮｇに代えて、推定した回転数変化率ｄＮｇよりイナーシャトルクを算出し、当該イナーシャトルクをゼロ化するように第一回転機ＭＧ１の反力トルクが補正されてもよい。

回転数変化率ｄＮｇは、例えば、目標変速時間より推定される。目標変速時間が長いほど、回転数変化率ｄＮｇも小さいと推定される。あるいは、回転数変化率ｄＮｇは、車速に基づいて計算されてもよい。車速が高いほど変速時の差回転数が大きいため、回転数変化率ｄＮｇも大きいと推定される。

［上記各実施形態の第２変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態において、ＭＧ１回転数のアンダーシュートの発生タイミングに基づいて、係合油圧の学習値が補正されてもよい。係合油圧は、ブレーキＢＫ１やクラッチＣＬ１が係合し始める油圧である。ＭＧ１回転数のアンダーシュート発生タイミングが早いほど係合油圧学習値を低減側に、遅いほど係合油圧学習値を増加側に補正する。トルク相の開始時にＭＧ１回転数のアンダーシュートが発生する点を利用して、係合油圧のトルク伝達開始タイミングを精度よく検出可能であり、高精度な学習制御が可能である。

［上記各実施形態の第３変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態において、ＭＧ１回転数の変動量に基づいてトルク相やイナーシャ相の開始を検出することに代えて、ＭＧ１回転数の変化率に基づいてトルク相やイナーシャ相の開始を検出するようにしてもよい。例えば、ＭＧ１回転数の変化率の大きさが所定値以上である場合にトルク相やイナーシャ相が開始したと判定されてもよい。この所定値は、運転者が違和感を感じないレベルの値、例えば違和感を与えない上限値とされてもよい。

［上記各実施形態の第４変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態では、機関がエンジン１であったが、エンジン１に代えて、他の機関が車両１００に搭載されてもよい。また、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０は、ダブルピニオン式であってもよい。また、第一差動機構および第二差動機構は、遊星歯車機構１０，２０に代えて、他の差動機構であってもよい。

第一遊星歯車機構１０の各回転要素とエンジン１、ブレーキＢＫ１、クラッチＣＬ１、第二遊星歯車機構２０との接続は、例示したものには限定されない。例えば、クラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを接続することに代えて、他の回転要素同士を接続するものであってもよい。また、第一遊星歯車機構１０がエンジン１の回転を減速して第二遊星歯車機構２０に出力できるように、エンジン１、ブレーキＢＫ１、第二遊星歯車機構２０が第一遊星歯車機構１０に対して接続されてもよい。

第二遊星歯車機構２０の各回転要素と第一遊星歯車機構１０、第一回転機ＭＧ１、駆動輪３２との接続は、例示したものには限定されず、様々な組合せの接続形態とすることができる。

第一遊星歯車機構１０を変速させる切替装置は、例示したクラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１との組合せには限定されない。

上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行されることができる。

１−１ ハイブリッド車両用駆動装置
１ エンジン
１０ 第一遊星歯車機構
２０ 第二遊星歯車機構
２１ 第二サンギア
２２ 第二ピニオンギア
２３ 第二リングギア
２４ 第二キャリア
３２ 駆動輪
５０ ＨＶ＿ＥＣＵ
１００ 車両
ＢＫ１ ブレーキ
ＣＬ１ クラッチ
ＭＧ１ 第一回転機
ＭＧ２ 第二回転機
ΔＮｇ アンダーシュート量
ｄＮｇ 回転数変化率

Claims (4)

1. 機関と接続され、前記機関の回転を伝達する第一差動機構と、
   前記第一差動機構と駆動輪とを接続する第二差動機構と、
   前記第一差動機構を変速させる切替装置とを備え、前記切替装置は、ブレーキおよびクラッチを有し、
   前記第一差動機構は、第一サンギア、第一ピニオンギア、前記第二差動機構に接続された第一リングギアおよび前記機関に接続された第一キャリアを有し、
   前記ブレーキは、前記第一サンギアの回転を規制することができるブレーキ装置であり、
   前記クラッチは、前記第一サンギアと前記第一キャリアとを連結可能なクラッチ装置であり、
   前記第二差動機構は、前記第一差動機構の前記第一リングギアに接続された第一回転要素と、第一回転機に接続された第二回転要素と、第二回転機および前記駆動輪に接続された第三回転要素とを有し、
   前記機関を動力源とする走行中に、前記切替装置による前記第一差動機構の変速が開始された後のトルク相において、前記第一差動機構を変速させる際に係合される前記ブレーキの係合トルクの推定値に応じて前記第一回転機の反力トルクを補正し、
   前記変速においてアップシフトするときに、前記第一回転機の回転数を上昇させるように前記第一回転機の反力トルクを補正する
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記切替装置によって前記第一差動機構を変速させるときの前記機関の出力トルクが一定または前記出力トルクの変化率が所定値未満である
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
3. 前記トルク相における前記第一回転機の回転数のアンダーシュートを抑制できるように前記反力トルクを補正する
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
4. 前記変速は、アップシフトであり、前記反力トルクの補正は、前記反力トルクを低減させるものである
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

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