JP6068300B2 - 動力出力装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両用の動力出力装置の制御装置に関する。

図１１は、特許文献１に開示された車両における動力出力装置の構成を示す概略図である。図１１に示すように、特許文献１に開示された車両の動力出力装置は、エンジン６と、モータ７と、モータ７に電力を供給するバッテリ（図示せず）と、第１クラッチ４１を介してエンジン６に接続され、第３速用ギヤ対２３、第５速用ギヤ対２５及び第１変速用シフター５１から構成された第１変速部と、第２クラッチ４２を介してエンジン６に接続され、第２速用ギヤ対２２、第４速用ギヤ対２４及び第２変速用シフター５２から構成された第２変速部とを備える。第１変速部にはエンジン６とモータ７の少なくとも一方の動力が入力され、第２変速部にはエンジン６の動力が入力される。第１変速部を介して奇数段速走行及びＥＶ走行を行うことができ、第２変速部を介して偶数段走行を行うことができ、第１クラッチ４１と第２クラッチ４２とを繋ぎかえることで変速が行われる。この車両が停車（アイドリング）中に、第１クラッチ４１が締結されエンジン６からの動力によってモータ７でバッテリを充電している状態（以下、この状態を「アイドル充電状態」という）で発進するときは、第２クラッチ４２を締結して第２速発進を行う。

特開２０１１−０２０５０７号公報

上記説明したアイドル充電状態で停車している車両が第２速発進を行う時、第２クラッチ４２は半クラッチ（Partial clutch engagement）の状態で締結される。第２クラッチ４２を半クラッチ状態とすることで、エンジン６から図１１に示す第２主軸１２への動力の伝達を低減している。第２クラッチ４２は、車両の駆動軸９，９へ通じる第２主軸１２の回転数がエンジン６の回転数に合致すれば完全に締結されるが、この状態に至るまでは半クラッチ状態のままである。

半クラッチ状態の第２クラッチ４２における入力と出力の動力差は熱に変換される。したがって、第２クラッチ４２の半クラッチ状態が長時間に及ぶと第２クラッチ４２が過熱する場合がある。また、半クラッチ状態ではエンジン６からの動力の伝達が低減されているため、その間の車両の高い応答性は期待できない。このように、長い時間にわたって第２クラッチ４２が半クラッチ状態であることは望ましい状態ではない。しかし、例えば、登り坂の途中で停車中のアイドル充電状態の車両が第２速発進を行う場合には、第２クラッチ４２が半クラッチの状態である時間が長引く。

本発明の目的は、内燃機関と駆動軸の間の動力伝達路を断接する断接手段の負担を軽減しつつ、安定的かつ速やかな車両の発進が可能な動力出力装置の制御装置を提供することである。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の動力出力装置の制御装置は、内燃機関（例えば、実施の形態でのエンジン６）と、電動機（例えば、実施の形態でのモータ７）と、前記電動機に電力を供給する蓄電手段（例えば、実施の形態でのバッテリ３）と、第１断接手段（例えば、実施の形態での第１クラッチ４１）を介して前記内燃機関に接続され複数のギヤ（例えば、実施の形態での第３速用駆動ギヤ２３ａ、第５速用駆動ギヤ２５ａ、第７速用駆動ギヤ９７ａ）を選択可能な第１変速部と、第２断接手段（例えば、実施の形態での第２クラッチ４２）を介して前記内燃機関に接続され複数のギヤ（例えば、実施の形態での第２速用駆動ギヤ２２ａ、第４速用駆動ギヤ２４ａ、第６速用駆動ギヤ９６ａ）を選択可能な第２変速部と、を備え、前記第１変速部には前記内燃機関と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、前記第１変速部を介して前記内燃機関及び／又は前記電動機による第１速走行を行なうことができ、前記第２変速部を介して前記内燃機関による第２速走行を行なうことができる動力出力装置（例えば、実施の形態での動力出力装置１、１Ａ）の制御装置であって、車両の停車中に前記第１断接手段を締結し前記電動機で充電している状態から前記車両を発進するとき、前記第１断接手段の切断と前記充電の停止を行い、前記第２断接手段を完全締結状態と完全切断状態の間で締結して前記内燃機関による第２速発進を行った後に、前記電動機の駆動力を加えたアシストされた第２速走行に移行し、前記アシストされた第２速走行の際、前記電動機の出力を増やし、前記内燃機関の出力を減らすよう制御することを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の動力出力装置の制御装置は、内燃機関（例えば、実施の形態でのエンジン６）と、電動機（例えば、実施の形態でのモータ７）と、前記電動機に動力を供給する蓄電手段（例えば、実施の形態でのバッテリ３）と、前記内燃機関から動力が出力される内燃機関出力軸（例えば、実施の形態でのクランク軸６ａ）と、前記内燃機関出力軸に平行に配置され、第１断接手段（例えば、実施の形態での第１クラッチ４１）によって選択的に前記内燃機関出力軸と結合される第１の入出力軸（例えば、実施の形態での第１主軸１１）と、前記内燃機関出力軸に平行に配置され、第２断接手段（例えば、実施の形態での第２クラッチ４２）によって選択的に前記内燃機関出力軸に結合される第２の入出力軸（例えば、実施の形態での第２中間軸１６）と、被駆動部に動力を出力する出入力軸（例えば、実施の形態でのカウンタ軸１４）と、前記第１の入出力軸上に配置され前記第１の入出力軸に選択的に連結される複数のギヤ（例えば、実施の形態での第３速用駆動ギヤ２３ａ、第５速用駆動ギヤ２５ａ、第７速用駆動ギヤ９７ａ）よりなる第１ギヤ群と、前記第２の入出力軸上に配置され前記第２の入出力軸に選択的に連結される複数のギヤ（例えば、実施の形態での第２速用駆動ギヤ２２ａ、第４速用駆動ギヤ２４ａ、第６速用駆動ギヤ９６ａ）よりなる第２ギヤ群と、前記出入力軸上に配置され、前記第１ギヤ群のギヤと前記第２ギヤ群のギヤとが共有して噛合する複数のギヤ（例えば、実施の形態での第１共用従動ギヤ２３ｂ、第２共用従動ギヤ２４ｂ、第３共用従動ギヤ９６ｂ）よりなる第３ギヤ群と、第１回転要素（例えば、実施の形態でのサンギヤ３２）、第２回転要素（例えば、実施の形態でのキャリア３６）、及び第３回転要素（例えば、実施の形態でのリングギヤ３５）を互いに差動回転可能に構成した差動式減速機（例えば、実施の形態での遊星歯車機構３１）と、を備え、前記第１回転要素は、前記第１の入出力軸と前記第２の入出力軸の何れか一方に接続されるとともに前記電動機に接続され、前記第３回転要素は、回転を停止するロック機構（例えば、実施の形態でのシンクロ機構６１）に接続され、前記第２回転要素は、前記第１の入出力軸と前記第２の入出力軸の何れか一方と選択的に連結されるギヤと連結されて動力を前記出入力軸に伝達可能であり、前記第１の入出力軸と前記第２の入出力軸の何れか他方は前記差動式減速機を介することなく動力を前記出入力軸に伝達可能であり、前記第１の入出力軸を介して前記内燃機関及び／又は前記電動機による第１速走行を行なうことができ、前記第２の入出力軸を介して前記内燃機関による第２速走行を行なうことができる動力出力装置（例えば、実施の形態での動力出力装置１、１Ａ）の制御装置であって、車両の停車中に前記第１断接手段を締結し前記電動機で充電している状態から前記車両を発進するとき、前記第１断接手段の切断と前記充電の停止を行い、前記第２断接手段を完全締結状態と完全切断状態の間で締結して前記内燃機関による第２速発進を行った後に、前記電動機の駆動力を加えたアシストされた第２速走行に移行し、前記アシストされた第２速走行の際、前記電動機の出力を増やし、前記内燃機関の出力を減らすよう制御することを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の動力出力装置の制御装置は、前記車両に加わる走行抵抗を導出する走行抵抗導出部を備え、前記走行抵抗導出部が導出した走行抵抗が第１しきい値以上のとき、前記アシストされた発進を行う。

さらに、請求項４に記載の発明の動力出力装置の制御装置では、前記内燃機関の出力を減らす制御は、前記内燃機関の出力トルクを下げ、かつ、前記第２断接手段の締結状態を前記完全切断状態に近づけることによって行われる。

さらに、請求項５に記載の発明の動力出力装置の制御装置では、走行抵抗の値が大きい程、前記アシストされた発進時における前記車両の被駆動部への出力を占める前記電動機の出力の割合を増やす。

さらに、請求項６に記載の発明の動力出力装置の制御装置では、前記車両の運転者によるアクセルペダルの操作に応じたアクセルペダル開度が大きい程、前記アシストされた発進時における前記電動機の出力の増加率を抑える。

さらに、請求項７に記載の発明の動力出力装置の制御装置では、前記車両が前記アシストされた発進を行って、前記車両の走行速度が所定車速まで到達した後は、前記電動機の出力を徐々に減らし、前記内燃機関の出力を徐々に増やす。

さらに、請求項８に記載の発明の動力出力装置の制御装置では、前記所定車速は、前記第２断接手段の前記内燃機関側の回転数に対する、前記車両の被駆動部の回転に応じた前記第２断接手段の前記第２変速部側の回転数の差が所定値未満となるときの走行速度である。

請求項１〜８に記載の発明の動力出力装置の制御装置によれば、内燃機関と駆動軸の間の動力伝達路を断接する第２断接手段の負担を軽減しつつ、安定的かつ速やかな車両の発進が可能である。
請求項３に記載の発明の動力出力装置の制御装置によれば、登り坂で停車中の車両が発進する場合であっても、第２断接手段の負担を軽減しつつ、安定的かつ速やかに発進できる。

一実施形態のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 一実施形態の車両における動力出力装置１の概略構成図 動力出力装置１がアイドル充電状態であるときのトルクの伝達状況を示す図 アイドル充電状態の車両がエンジン６による第２速発進を行う際の過渡状態におけるトルクの伝達状況を示す図 車両が第２速発進を行う際の定常状態におけるトルクの伝達状況を示す図 勾配抵抗Ｒｅと路面の傾斜角度θ及び車両の重量Ｗとの関係を示す図 車両がモータ７からの第１速を介した動力によってアシストされた状態でエンジン６による第２速発進を行う際のトルクの伝達状況の一例を示す図 車両がモータ７からの第３速を介した動力によってアシストされた状態でエンジン６による第２速発進を行う際のトルクの伝達状況の他の例を示す図 アイドル充電状態の図１に示す車両が登り坂の途中で停車した状態から再び発進する際の各パラメータの変化を示すタイミングチャート 他の例の動力出力装置１Ａの概略構成図 特許文献１に開示された車両における動力出力装置の構成を示す概略図

以下、本発明に係る動力出力装置の制御装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、内燃機関（以下「エンジン」という）及び／又は電動機（以下「モータ」という）の駆動力によって走行する。図１は、一実施形態のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すＨＥＶ（以下、単に「車両」という。）は、駆動源としてのエンジン（ENG）６と、駆動源としてのモータ（MOT）７と、バッテリ（BATT）３と、パワードライブユニット（PDU）２と、変速機（T/M）２０と、車速センサＳと、加速度センサＳＧと、ＥＣＵ５とを備える。なお、本実施形態の車両における動力出力装置は、図１１に示した特許文献１に開示された動力出力装置と同じ構成である。なお、車両が走行する路面の傾斜を計測できれば加速度センサＳＧに限らない。

以下、図１に示した車両における動力出力装置１について、図２を参照して説明する。図２は、一実施形態の車両における動力出力装置１の概略構成図である。図２において、図１１と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。動力出力装置１は、車両の駆動軸９，９を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷ（被駆動部）を駆動するためのものであり、エンジン６と、モータ７と、エンジン６及び／又はモータ７からの動力を駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達するための変速機２０と、変速機２０の一部を構成する差動式減速機３０とを備える。

エンジン６は、例えばガソリンエンジンであり、このエンジン６のクランク軸６ａには、変速機２０の第１クラッチ４１（第１断接手段）と第２クラッチ（第２断接手段）が接続されている。

モータ７は、３相ブラシレスＤＣモータであり３ｎ個の電機子７１ａで構成されたステータ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とを有している。各電機子７１ａは、鉄芯７１ｂと、この鉄芯７１ｂに巻き回されたコイル７１ｃで構成されており、不図示のケーシングに固定され、回転軸を中心に周方向にほぼ等間隔で並んでいる。３ｎ個のコイル７１ｃは、ｎ組のＵ相、Ｖ相,Ｗ相の３相コイルを構成している。

ロータ７２は、回転軸を中心にほぼ等間隔で並んだｎ個の永久磁石７２ａを有しており、隣り合う各２つの永久磁石７２ａの極性は、互いに異なっている。各永久磁石７２ａを固定する固定部７２ｂは、軟磁性体（例えば鉄）で構成された中空円筒状を有し、後述する差動式減速機３０を構成する遊星歯車機構３１のリングギヤ３５の外周側に配置され、遊星歯車機構３１のサンギヤ３２に接続されている。これにより、ロータ７２は、差動式減速機３０を構成する遊星歯車機構３１のサンギヤ３２と一体に回転するように構成されている。

差動式減速機３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構３１により構成され、サンギヤ３２と、このサンギヤ３２と同軸上に配置され、かつ、このサンギヤ３２の周囲を取り囲むように配置されたリングギヤ３５と、サンギヤ３２とリングギヤ３５に噛合されたプラネタリギヤ３４と、このプラネタリギヤ３４を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリア３６とを有している。このようにして、サンギヤ３２とリングギヤ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。

リングギヤ３５には、リングギヤ３５の回転を停止（ロック）可能に構成されたシンクロ機構６１（ロック機構）が接続されている。

変速機２０は、前述した第１クラッチ４１と第２クラッチ４２と、差動式減速機３０を構成する遊星歯車機構３１と、後述する複数の変速ギヤ群を備えた、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２０は、エンジン６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１の入出力軸）と、第２主軸１２と、連結軸１３と、回転軸線Ａ１と平行に配置された回転軸線Ｂ１を中心として回転自在なカウンタ軸１４（出入力軸）と、回転軸線Ａ１と平行に配置された回転軸線Ｃ１を中心として回転自在な第１中間軸１５と、回転軸線Ａ１と平行に配置された回転軸線Ｄ１を中心として回転自在な第２中間軸１６（第２の入出力軸）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を備えている。

第１主軸１１には、エンジン６側に第１クラッチ４１が接続され、エンジン６側とは反対側に遊星歯車機構３１のサンギヤ３２とモータ７のロータ７２が取り付けられている。従って、第１主軸１１は、第１クラッチ４１によって選択的にエンジン６のクランク軸６ａと結合されるとともにモータ７と直結され、エンジン６及び/又はモータ７の動力がサンギヤ３２に伝達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のエンジン６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、エンジン６側に第２クラッチ４２が接続され、エンジン６側とは反対側にアイドル駆動ギヤ２７ａが一体に取り付けられている。従って、第２主軸１２は、第２クラッチ４２によって選択的にエンジン６のクランク軸６ａと結合され、エンジン６の動力がアイドル駆動ギヤ２７ａへ伝達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のエンジン６側とは反対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、連結軸１３には、エンジン６側に第３速用駆動ギヤ２３ａが一体に取り付けられ、エンジン６側とは反対側に遊星歯車機構３１のキャリア３６が一体に取り付けられている。従って、プラネタリギヤ３４の公転により連結軸１３に取り付けられたキャリア３６と第３速用駆動ギヤ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に取り付けられた第３速用駆動ギヤ２３ａと第２主軸１２に取り付けられたアイドル駆動ギヤ２７ａとの間に、第１主軸１１と相対回転自在に第５速用駆動ギヤ２５ａが設けられるとともに第１主軸１１と一体に回転するリバース従動ギヤ２８ｂが取り付けられ、さらに第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａとの間に、第１主軸１１と第３速用駆動ギヤ２３ａ又は第５速用駆動ギヤ２５ａとを連結又は開放する第１変速用シフター５１が設けられている。そして、第１変速用シフター５１が第３速用接続位置でインギヤするときには、第１主軸１１と第３速用駆動ギヤ２３ａが連結して一体に回転し、第５速用接続位置でインギヤするときには、第１主軸１１と第５速用駆動ギヤ２５ａが一体に回転し、第１変速用シフター５１がニュートラル位置にあるときには、第１主軸１１は第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａに対し相対回転する。なお、第１主軸１１と第３速用駆動ギヤ２３ａが一体に回転するとき、第１主軸１１に取り付けられたサンギヤ３２と第３速用駆動ギヤ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、リングギヤ３５も一体に回転し、遊星歯車機構３１が一体となる。

第１中間軸１５には、第２主軸１２に取り付けられたアイドル駆動ギヤ２７ａと噛合する第１アイドル従動ギヤ２７ｂが一体に取り付けられている。

第２中間軸１６には、第１中間軸１５に取り付けられた第１アイドル従動ギヤ２７ｂと噛合する第２アイドル従動ギヤ２７ｃが一体に取り付けられている。第２アイドル従動ギヤ２７ｃは、前述したアイドル駆動ギヤ２７ａと第１アイドル従動ギヤ２７ｂとともに第１アイドルギヤ列２７Ａを構成している。また、第２中間軸１６には、第１主軸１１周りに設けられた第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａと対応する位置にそれぞれ第２中間軸１６と相対回転可能な第２速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａとが設けられている。さらに第２中間軸１６には、第２速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａとの間に、第２中間軸１６と第２速用駆動ギヤ２２ａ又は第４速用駆動ギヤ２４ａとを連結又は開放する第２変速用シフター５２が設けられている。そして、第２変速用シフター５２が第２速用接続位置でインギヤするときには、第２中間軸１６と第２速用駆動ギヤ２２ａとが一体に回転し、第２変速用シフター５２が第４速用接続位置でインギヤするときには、第２中間軸１６と第４速用駆動ギヤ２４ａとが一体に回転し、第２変速用シフター５２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速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａに対し相対回転する。

カウンタ軸１４には、エンジン６側とは反対側から順に第１共用従動ギヤ２３ｂと、第２共用従動ギヤ２４ｂと、パーキングギヤ２１と、ファイナルギヤ２６ａとが一体に取り付けられている。
ここで、第１共用従動ギヤ２３ｂは、連結軸１３に取り付けられた第３速用駆動ギヤ２３ａと噛合して第３速用駆動ギヤ２３ａと共に第３速用ギヤ対２３を構成し、第２中間軸１６に設けられた第２速用駆動ギヤ２２ａと噛合して第２速用駆動ギヤ２２ａと共に第２速用ギヤ対２２を構成する。
第２共用従動ギヤ２４ｂは、第１主軸１１に設けられた第５速用駆動ギヤ２５ａと噛合して第５速用駆動ギヤ２５ａと共に第５速用ギヤ対２５を構成し、第２中間軸１６に設けられた第４速用駆動ギヤ２４ａと噛合して第４速用駆動ギヤ２４ａと共に第４速用ギヤ対２４を構成する。
ファイナルギヤ２６ａは差動ギヤ機構８と噛合して、差動ギヤ機構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ヤ２６ａから差動ギヤ機構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に取り付けられた第１アイドル従動ギヤ２７ｂと噛合する第３アイドル従動ギヤ２７ｄが一体に取り付けられている。第３アイドル従動ギヤ２７ｄは、前述したアイドル駆動ギヤ２７ａと第１アイドル従動ギヤ２７ｂとともに第２アイドルギヤ列２７Ｂを構成している。また、リバース軸１７には、第１主軸１１に取り付けられた後進用従動ギヤ２８ｂと噛合する後進用駆動ギヤ２８ａがリバース軸１７と相対回転自在に設けられている。後進用駆動ギヤ２８ａは、後進用従動ギヤ２８ｂとともに後進用ギヤ列２８を構成している。さらに後進用駆動ギヤ２８ａのエンジン６側とは反対側にリバース軸１７と後進用駆動ギヤ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ヤするときには、リバース軸１７と後進用駆動ギヤ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と後進用駆動ギヤ２８ａとが相対回転する。

以上の構成により、本実施形態の動力出力装置１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、エンジン６のクランク軸６ａが、第１主軸１１、遊星歯車機構３１、連結軸１３、第３速用ギヤ対２３（第３速用駆動ギヤ２３ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構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。ここで、差動式減速機である遊星歯車機構３１の減速比は、第１伝達経路を介して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３１の減速比と第３速用ギヤ対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。
（２）第２伝達経路は、エンジン６のクランク軸６ａが、第２主軸１２、第１アイドルギヤ列２７Ａ（アイドル駆動ギヤ２７ａ、第１アイドル従動ギヤ２７ｂ、第２アイドル従動ギヤ２７ｃ）、第２中間軸１６、第２速用ギヤ対２２（第２速用駆動ギヤ２２ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）又は第４速用ギヤ対２４（第４速用駆動ギヤ２４ａ、第２共用従動ギヤ２４ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構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。
（３）第３伝達経路は、エンジン６のクランク軸６ａが、第１主軸１１、第３速用ギヤ対２３（第３速用駆動ギヤ２３ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）又は第５速用ギヤ対２５（第５速用駆動ギヤ２５ａ、第２共用従動ギヤ２４ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構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。
（４）第４伝達経路は、モータ７が、遊星歯車機構３１又は第３速用ギヤ対２３（第３速用駆動ギヤ２３ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）又は第５速用ギヤ対２５（第５速用駆動ギヤ２５ａ、第２共用従動ギヤ２４ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構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。
（５）第５伝達経路は、エンジン６のクランク軸６ａが、第２主軸１２、第２アイドルギヤ列２７Ｂ（アイドル駆動ギヤ２７ａ、第１アイドル従動ギヤ２７ｂ、第３アイドル従動ギヤ２７ｄ）、リバース軸１７、後進用ギヤ列２８（後進用駆動ギヤ２８ａ、後進用従動ギヤ２８ｂ）、遊星歯車機構３１、連結軸１３、第３速用ギヤ対２３（第３速用駆動ギヤ２３ａ、第１共用従動ギヤ２３ｂ）、カウンタ軸１４、ファイナルギヤ２６ａ、差動ギヤ機構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。

また、本実施形態の動力出力装置１において、モータ７は、図１に示すように、その動作を制御するパワードライブユニット（以下、ＰＤＵという。）２に接続されている。ＰＤＵ２は、モータ７へ電力を供給またはモータ７からの電力を充電するバッテリ３に接続されている。モータ７は、バッテリ３からＰＤＵ２を介して供給された電力によって駆動される。また、モータ７は、減速走行時における駆動輪ＤＷ，ＤＷの回転やエンジン６の動力により回生発電を行って、バッテリ３の充電（エネルギー回収）を行うことが可能である。さらに、ＰＤＵ２は、ＥＣＵ５に接続されている。ＥＣＵ５は、車両全体の各種制御をするための制御装置である。

ＥＣＵ５には、加速要求、制動要求、エンジン回転数、モータ回転数、第１主軸１１及び第２主軸１２の各回転数、並びに、カウンタ軸１４等の回転数などを示す信号が入力される。また、ＥＣＵ５には、車速センサＳが検出した車両の走行速度（以下「車速」という）を示す信号と、加速度センサＳＧが検出した車両の走行する路面の勾配を示す信号とが入力される。一方、ＥＣＵ５は、エンジン６を制御する信号、モータ７を制御する信号、第１変速シフター５１、第２変速シフター５２及び後進用シフター５３を制御する信号、並びに、シンクロ機構６１のロックを制御する信号などを出力する。

このように構成された動力出力装置１においては、第３速用ギヤ対２３、第５速用ギヤ対２５及び第１変速用シフター５１により第１変速部が構成され、第２速用ギヤ対２２、第４速用ギヤ対２４及び第２変速用シフター５２により第２変速部が構成される。また、第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａにより奇数ギヤ群（第１ギヤ群）が構成され、第２速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａにより偶数ギヤ群（第２ギヤ群）が構成され、第１共用従動ギヤ２３ｂと第２共用従動ギヤ２４ｂにより出力ギヤ（大３ギヤ群）が構成されている。

以下、バッテリ３の充電のためにエンジン６が駆動されている車両が、登り坂の途中で、車輪ブレーキ（不図示）が車輪を制動することにより停車した状態から再び発進する際の、ＥＣＵ５が行う動力出力装置１の作動制御について説明する。なお、以下の説明において特に規定した場合を除いて、第１及び第２クラッチ４１、４２は切断されており、第１、第２及び後進用シフター５１〜５３はニュートラル位置にあり、シンクロ機構６１はリングギヤ３５の回転を許容するロックオフ状態（ＳＹＮ ロックＯＦＦ）にあるものとする。この状態を初期状態と呼ぶ。

まず、停車中の車両において、バッテリ３の充電のためにエンジン６が駆動されているときの動力出力装置１の状態（アイドル充電状態）について説明する。図３は、動力出力装置１がアイドル充電状態であるときのトルクの伝達状況を示す図である。停車中にバッテリ３を充電する場合、ＥＣＵ５は、初期状態から第１クラッチ４１を締結してアイドリングした状態からエンジントルクをあげることで、図３に示すように、サンギヤ３２に直結したモータ７が正転方向に回転するとともに逆転方向にトルクが印加され、バッテリ３の充電がなされる。このとき、シンクロ機構６１のロックが解除されているため、リングギヤ３５はサンギヤ３２とは逆方向に空転し、キャリア３６にトルクが伝達されることはない。

図３に示したアイドル充電状態の時に、当該車両の運転者が踏んでいたブレーキペダルを離すなど運転者からの発進要求があれば、ＥＣＵ５は、図４に示すように、偶数変速段のうち最小のギヤ段を選択するため第２変速用シフター５２をニュートラル位置から第２速用接続位置にインギヤ（２速プレシフト）し、第２クラッチ４２を半クラッチ状態で締結し、ロック機構６１を開放する。このとき、エンジン６は駆動されたままの状態であるため、車両は、第２速用ギヤ対２２を用いて第２速発進を開始する。なお、第２クラッチ４２の締結度は、運転者によるアクセルペダルの操作に応じた要求駆動力と、第２速の減速比と、エンジン６の回転数のバランスに応じて、ＥＣＵ５によって制御される。図４は、アイドル充電状態の車両がエンジン６による第２速発進を行う際の過渡状態におけるトルクの伝達状況を示す図である。図４に示した状態に続いて、ＥＣＵ５は、図５に示すように、第１クラッチ４１を切断する。図５は、車両が第２速発進を行う際の定常状態におけるトルクの伝達状況を示す図である。

車両が図５に示した第２速発進を行っているとき、ＥＣＵ５は、当該車両に加わる走行抵抗を導出する。なお、走行抵抗には、勾配抵抗Ｒｅと、転がり抵抗Ｒｒとが含まれる。勾配抵抗Ｒｅは、加速度センサＳＧから入力された信号が示す路面の傾斜角度θと車両の重量Ｗから算出される。なお、勾配抵抗Ｒｅは以下の式（１）からＥＣＵ５によって算出される。なお、車両の重量Ｗには、車両単体の重量の他、当該車両の運転者及び同乗者の体重も含まれる。
Ｒｅ＝Ｗｓｉｎθ …（１）
図６に、勾配抵抗Ｒｅと路面の傾斜角度θ及び車両の重量Ｗとの関係を示す。
また、転がり抵抗Ｒｒは、車両の重量Ｗと車両の駆動輪ＤＷ，ＤＷの転がり抵抗係数μから算出される。なお、転がり抵抗Ｒｒは以下の式（２）からＥＣＵ５によって算出される。同様に、車両の重量Ｗには、車両単体の重量の他、当該車両の運転者及び同乗者の体重も含まれる。
Ｒｒ＝μＷ …（２）
車両単体の重量は、ＥＣＵ５が予め記憶する。車両の搭乗人数は、ＥＣＵ５に送られるシートベルトの装着状態を示す信号に基づいて判定される。車両の重量Ｗは、車両単体の重量に、搭乗人数に応じた重量を加えた値である。

ＥＣＵ５は、車両が図５に示した第２速発進を行っているときの走行抵抗がしきい値以上であれば、第２速発進を行う車両の登坂をモータ７の動力がサポートする状態に切り替える。なお、前記しきい値は、図５に示したエンジン６による第２速発進を行うと第２クラッチ４２の過熱が予想される走行抵抗である。図７は、車両がモータ７からの第１速を介した動力によってアシストされた状態でエンジン６による第２速発進を行う際のトルクの伝達状況の一例を示す図である。また、図８は、車両がモータ７からの第３速を介した動力によってアシストされた状態でエンジン６による第２速発進を行う際のトルクの伝達状況の他の例を示す図である。図７に示す例及び図８に示す例のいずれにおいても、モータ７を駆動して正転方向にモータトルクを印加することで、サンギヤ３２にはモータトルクが入力される。

図７に示した例では、ＥＣＵ５は、シンクロ機構６１をロック状態（ＯＷＣ ロックＯＮ）にして、リングギヤ３５の回転をロックする。このとき、モータトルクはサンギヤ３２からキャリア３６に減速して伝達され、第３速用ギヤ対２３を通る第４伝達経路を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。また、図８に示した例では、ＥＣＵ５は、第１変速用シフター５１を第３速用接続位置にインギヤする。このとき、遊星歯車機構３１ではサンギヤ３２とリングギヤ３５とが一体に回転するため、モータトルクはそのまま減速されずに第３速用ギヤ対２３を通る第４伝達経路を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。

図９は、アイドル充電状態の図１に示す車両が登り坂の途中で停車した状態から再び発進する際の各パラメータの変化を示すタイミングチャートである。図９に示すように、アイドル充電状態の車両の運転者がブレーキペダルの踏力を抜くと、動力出力装置１におけるトルクの伝達状況は、図３から図４を介して図５に示した状況に転ずる。このとき、車両は図５に示す第２速発進を行うが、走行抵抗がしきい値以上の登り坂であるために、モータ７を駆動して図７又は図８に示すアシストされた第２速発進に移行する。アシストされた第２速発進に移行すると、ＥＣＵ５は、図９に楕円で示した箇所のように、エンジン６の出力トルク（エンジントルク）を徐々に下げ、かつ、半クラッチ状態の第２クラッチ４２をより切断状態に近づけるよう制御する。その結果、エンジン６から駆動輪ＤＷ，ＤＷへ伝達される出力は低下する。但し、エンジン６の出力低下を補うべく、モータ７の出力トルク（モータトルク）が徐々に増加される。このとき、ＥＣＵ５は、エンジン６の減少した出力分とモータ７の増加した出力分が等しくなるよう、エンジン６及びモータ７を制御する。また、ＥＣＵ５は、エンジン６の低下する出力トルクに合った第２クラッチ４２の締結力となるよう、アクチュエータ（不図示）によって第２クラッチ４２の半クラッチ状態を調節する。

このように、アシストされた第２速発進時における駆動輪ＤＷ，ＤＷへの出力（以下「総出力」という）には、減少したエンジン６の出力と増加したモータ７の出力とが含まれる。ＥＣＵ５は、走行抵抗が大きい程、総出力を占めるモータ７の出力の割合を増やしても良い。また、ＥＣＵ５は、アクセルペダル開度が大きい程、運転者から大きな駆動力を要求されているので、それに伴い車速も早く上昇しエンジン６のトルクを再び上げるタイミングも早まるため、モータ７の出力の増加率を抑えても良い。

その後、ＥＣＵ５は、車速センサＳから入力された信号が示す車速が所定車速まで到達した後は、モータ７のトルク（モータトルク）を徐々に下げ、かつ、エンジン６のトルクを徐々に上げると同時に第２クラッチ４２を徐々に締結していく。なお、前記所定車速は、アシストされた第２速発進時におけるエンジン６の回転数Ｎｅと、車両の走行に伴う駆動輪ＤＷ，ＤＷの回転に応じた第２主軸１２の回転数との差がしきい値未満となるときの車速である。すなわち、エンジン６が駆動中に第２クラッチ４２を締結してもショックが発生しない車速が前記所定車速である。

以上説明したように、本実施形態によれば、アイドル充電状態の車両が登り坂の途中で停車した状態から第２速発進する際、走行抵抗がしきい値以上であれば、当該車両は、モータ７からの動力によってアシストされた第２速発進に切り替えて登坂する。当該アシストされた第２速発進時、ＥＣＵ５は、エンジン６のトルクを徐々に下げ、かつ、半クラッチ状態の第２クラッチ４２をより切断状態に近づけるよう制御するため、第２クラッチ４２で発生する摩擦熱が低減される。このように、車両が登り坂を第２速発進する際には、第２クラッチ４２の負担が軽減され、かつ、モータ７のアシストによる安定的かつ速やかな発進が可能である。

次に動力出力装置の他の例について図１０を参照して説明する。動力出力装置１Ａは、変速機２０Ａにおいて差動式減速機３０を構成する遊星歯車機構３１と、第２〜第５速用ギヤ対２２〜２５に加えて、第６速用ギヤ対９６と第７速用ギヤ対９７を備えている点で動力出力装置１と相違している。以下、この動力出力装置１Ａについて、上述した動力出力装置１との相違点のみを説明する。

第１主軸１１には、第３速用駆動ギヤ２３ａと第５速用駆動ギヤ２５ａとの間に第１主軸１１と相対回転自在に第７速用駆動ギヤ９７ａが設けられている。また、第３速用駆動ギヤ２３ａと第７速用駆動ギヤ９７ａとの間に、第１主軸１１と第３速用駆動ギヤ２３ａ又は第７速用駆動ギヤ９７ａとを連結又は開放する第１変速用シフター５１Ａが設けられ、第７速用駆動ギヤ９７ａと第５速用駆動ギヤ２５ａとの間に、第１主軸１１と第５速用駆動ギヤ２５ａとを連結又は開放する第３変速用シフター５１Ｂが設けられている。そして、第１変速用シフター５１Ａが第３速用接続位置でインギヤするときには、第１主軸１１と第３速用駆動ギヤ２３ａが連結して一体に回転し、第７速用接続位置でインギヤするときには、第１主軸１１と第７速用駆動ギヤ９７ａが一体に回転し、第１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速用駆動ギヤ２３ａと第７速用駆動ギヤ９７ａに対し相対回転する。また、第３変速用シフター５１Ｂが第５速用接続位置でインギヤするときには、第１主軸１１と第５速用駆動ギヤ２５ａが連結して一体に回転し、第３変速用シフター５１Ｂがニュートラル位置にあるときには、第１主軸１１は第５速用駆動ギヤ２５ａに対し相対回転する。

第２中間軸１６には、第２速用駆動ギヤ２２ａと第４速用駆動ギヤ２４ａとの間に第２中間軸１６と相対回転自在に第６速用駆動ギヤ９６ａが設けられている。また、第２速用駆動ギヤ２２ａと第６速用駆動ギヤ９６ａとの間に、第２中間軸１６と第２速用駆動ギヤ２２ａ又は第６速用駆動ギヤ９６ａとを連結又は開放する第２変速用シフター５２Ａが設けられ、第６速用駆動ギヤ９６ａと第４速用駆動ギヤ２４ａとの間に、第２中間軸１６と第４速用駆動ギヤ２４ａとを連結又は開放する第４変速用シフター５２Ｂが設けられている。そして、第２変速用シフター５２Ａが第２速用接続位置でインギヤするときには、第２中間軸１６と第２速用駆動ギヤ２２ａが連結して一体に回転し、第６速用接続位置でインギヤするときには、第２中間軸１６と第６速用駆動ギヤ９６ａが一体に回転し、第２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速用駆動ギヤ２２ａと第６速用駆動ギヤ９６ａに対し相対回転する。また、第４変速用シフター５２Ｂが第４速用接続位置でインギヤするときには、第２中間軸１６と第４速用駆動ギヤ２４ａが連結して一体に回転し、第４変速用シフター５２Ｂがニュートラル位置にあるときには、第２中間軸１６は第４速用駆動ギヤ２４ａに対し相対回転する。

カウンタ軸１４には、第１共用従動ギヤ２３ｂと第２共用従動ギヤ２４ｂとの間に、第３共用従動ギヤ９６ｂがカウンタ軸１４に一体に取り付けられている。
ここで、第３共用従動ギヤ９６ｂは、第１主軸１１に設けられた第７速用駆動ギヤ９７ａと噛合して第７速用駆動ギヤ９７ａと共に第７速用ギヤ対９７を構成し、第２中間軸１６に設けられた第６速用駆動ギヤ９６ａと噛合して第６速用駆動ギヤ９６ａと共に第６速用ギヤ対２６を構成する。

そして、第２変速用シフター５２Ａが第６速用接続位置でインギヤした状態で第２クラッチ４２を締結することで第６速走行を行うことができ、また、第１変速用シフター５１Ａが第７速用接続位置でインギヤした状態で第１クラッチ４１を締結することで第７速走行を行うことができ、それぞれモータ７でアシスト又は充電することができる。

このように構成された動力出力装置１Ａにおいても、上述したような車両の発進制御を行なうことで、動力出力装置１の制御装置と同様の作用効果を奏する。

尚、本発明は、前述した各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。

ロック機構としてロック可能なシンクロ機構６１を例示したが、シンクロ機構に限らず、リングギヤ３５の回転を停止可能なブレーキ、ロック機構付ワンウェイクラッチを用いてもよい。

また、例えば、差動式減速機としてシングルピニオン式の遊星歯車機構に限らず、ダブルピニオン式の遊星歯車機構であってもよく、遊星歯車機構のように機械式のものに限定されず例えば、相反差動モータのような磁気的に差動回転するものであってもよい。

１、１Ａ 動力出力装置
２ パワードライブユニット
３ バッテリ（蓄電手段）
５ ＥＣＵ
６ エンジン（内燃機関）
７ モータ（電動機）
９ 駆動軸
１１ 第１主軸（第１の入出力軸）
１２ 第２主軸
１３ 連結軸
１４ カウンタ軸（出入力軸）
１５ 第１中間軸
１６ 第２中間軸（第２の入出力軸）
２０、２０Ａ 変速機
２２ａ 第２速用駆動ギヤ
２３ａ 第３速用駆動ギヤ
２４ａ 第４速用駆動ギヤ
２５ａ 第５速用駆動ギヤ
３０ 差動式減速機
３１ 遊星歯車機構
３２ サンギヤ（第１回転要素）
３５ リングギヤ（第３回転要素）
３６ キャリア（第２回転要素）
４１ 第１クラッチ（第１断接手段）
４２ 第２クラッチ（第２断接手段）
５１ 第１変速用シフター（第１同期装置）
５２ 第２変速用シフター（第２同期装置）
６１ シンクロ機構（ロック機構）
ＤＷ 駆動輪
Ｓ 車速センサ
ＳＧ 加速度センサ

Claims (8)

1. 内燃機関と、電動機と、前記電動機に電力を供給する蓄電手段と、
   第１断接手段を介して前記内燃機関に接続され複数のギヤを選択可能な第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複数のギヤを選択可能な第２変速部と、を備え、
   前記第１変速部には前記内燃機関と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、
   前記第１変速部を介して前記内燃機関及び／又は前記電動機による第１速走行を行なうことができ、
   前記第２変速部を介して前記内燃機関による第２速走行を行なうことができる動力出力装置の制御装置であって、
   車両の停車中に前記第１断接手段を締結し前記電動機で充電している状態から前記車両を発進するとき、
   前記第１断接手段の切断と前記充電の停止を行い、
   前記第２断接手段を完全締結状態と完全切断状態の間で締結して前記内燃機関による第２速発進を行った後に、
   前記電動機の駆動力を加えたアシストされた第２速走行に移行し、
   前記アシストされた第２速走行の際、前記電動機の出力を増やし、前記内燃機関の出力を減らすよう制御することを特徴とする動力出力装置の制御装置。
2. 内燃機関と、電動機と、前記電動機に動力を供給する蓄電手段と、
   前記内燃機関から動力が出力される内燃機関出力軸と、
   前記内燃機関出力軸に平行に配置され、第１断接手段によって選択的に前記内燃機関出力軸と結合される第１の入出力軸と、
   前記内燃機関出力軸に平行に配置され、第２断接手段によって選択的に前記内燃機関出力軸に結合される第２の入出力軸と、
   被駆動部に動力を出力する出入力軸と、
   前記第１の入出力軸上に配置され前記第１の入出力軸に選択的に連結される複数のギヤよりなる第１ギヤ群と、
   前記第２の入出力軸上に配置され前記第２の入出力軸に選択的に連結される複数のギヤよりなる第２ギヤ群と、
   前記出入力軸上に配置され、前記第１ギヤ群のギヤと前記第２ギヤ群のギヤとが共有して噛合する複数のギヤよりなる第３ギヤ群と、
   第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を互いに差動回転可能に構成した差動式減速機と、を備え、
   前記第１回転要素は、前記第１の入出力軸と前記第２の入出力軸の何れか一方に接続されるとともに前記電動機に接続され、
   前記第３回転要素は、回転を停止するロック機構に接続され、
   前記第２回転要素は、前記第１の入出力軸と前記第２の入出力軸の何れか一方と選択的に連結されるギヤと連結されて動力を前記出入力軸に伝達可能であり、
   前記第１の入出力軸と前記第２の入出力軸の何れか他方は前記差動式減速機を介することなく動力を前記出入力軸に伝達可能であり、
   前記第１の入出力軸を介して前記内燃機関及び／又は前記電動機による第１速走行を行なうことができ、
   前記第２の入出力軸を介して前記内燃機関による第２速走行を行なうことができる動力出力装置の制御装置であって、
   車両の停車中に前記第１断接手段を締結し前記電動機で充電している状態から前記車両を発進するとき、
   前記第１断接手段の切断と前記充電の停止を行い、
   前記第２断接手段を完全締結状態と完全切断状態の間で締結して前記内燃機関による第２速発進を行った後に、
   前記電動機の駆動力を加えたアシストされた第２速走行に移行し、
   前記アシストされた第２速走行の際、前記電動機の出力を増やし、前記内燃機関の出力を減らすよう制御することを特徴とする動力出力装置の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の動力出力装置の制御装置であって、
   前記車両に加わる走行抵抗を導出する走行抵抗導出部を備え、
   前記走行抵抗導出部が導出した走行抵抗が第１しきい値以上のとき、前記アシストされた発進を行うことを特徴とする動力出力装置の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の動力出力装置の制御装置であって、
   前記内燃機関の出力を減らす制御は、前記内燃機関の出力トルクを下げ、かつ、前記第２断接手段の締結状態を前記完全切断状態に近づけることによって行われることを特徴とする動力出力装置の制御装置。
5. 請求項３又は４に記載の動力出力装置の制御装置であって、
   走行抵抗の値が大きい程、前記アシストされた発進時における前記車両の被駆動部への出力を占める前記電動機の出力の割合を増やすことを特徴とする動力出力装置の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の動力出力装置の制御装置であって、
   前記車両の運転者によるアクセルペダルの操作に応じたアクセルペダル開度が大きい程、前記アシストされた発進時における前記電動機の出力の増加率を抑えることを特徴とする動力出力装置の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の動力出力装置の制御装置であって、
   前記車両が前記アシストされた発進を行って、前記車両の走行速度が所定車速まで到達した後は、前記電動機の出力を徐々に減らし、前記内燃機関の出力を徐々に増やすことを特徴とする動力出力装置の制御装置。
8. 請求項７に記載の動力出力装置の制御装置であって、
   前記所定車速は、前記第２断接手段の前記内燃機関側の回転数に対する、前記車両の被駆動部の回転に応じた前記第２断接手段の前記第２変速部側の回転数の差が所定値未満となるときの走行速度であることを特徴とする動力出力装置の制御装置。

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