JP6314819B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両に関し、特に、ワンウェイクラッチを用いて形成される変速段と、ワンウェイクラッチを用いることなく形成される変速段とを選択的に形成可能な変速装置を備えた車両に関する。

特開２０１３−８３３０６号公報（特許文献１）には、エンジンと２つの三相交流モータジェネレータ（第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータ）との間に変速装置および差動装置が設けられた構成を有する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に備えられる変速装置は、駆動状態（エンジンから駆動輪に向けて動力が伝達される状態）で係合し、被駆動状態（駆動輪からエンジンに向けて動力が伝達される状態）で解放されるワンウェイクラッチを有している。変速装置は、ワンウェイクラッチを用いて形成される低速ギヤ段と、ワンウェイクラッチを用いることなく形成される高速ギヤ段とを選択的に形成可能に構成される。

特開２０１３−８３３０６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたハイブリッド車両において、低速ギヤ段を形成している時に被駆動状態に移行されると、ワンウェイクラッチが空転するためエンジンブレーキを利用できない。そのため、エンジンブレーキを利用するためには、ワンウェイクラッチを用いる低速ギヤ段ではなく、ワンウェイクラッチを用いない高速ギヤ段を形成する必要がある。

しかしながら、低速ギヤ段を形成している時に、被駆動状態に移行されたことに応じて高速ギヤ段に切り替え、駆動状態に戻ったことに応じて再び低速ギヤ段に戻すような変速制御を行なうと、ユーザによる加減速操作に応じて駆動状態と被駆動状態とが頻繁に切り替わるような場合に、ギヤ段も頻繁に切り替わってしまい、変速制御のハンチングが生じることが懸念される。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、変速制御のハンチングを防止しつつエンジンブレーキを利用可能にすることである。

この発明に係る車両は、エンジンと、駆動輪と、エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられ、ワンウェイクラッチを用いて形成される第１変速段と、ワンウェイクラッチを用いることなく形成される第２変速段とを選択的に形成可能な変速装置と、変速装置と駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられた差動装置と、変速装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンから駆動輪に向けて動力が伝達される駆動状態においてエンジンブレーキの要求が見込まれるか否かを判定し、エンジンブレーキの要求が見込まれると判定された場合、駆動状態において第２変速段を形成するように変速装置を制御する。

このような構成によれば、駆動状態においてエンジンブレーキの要求が見込まれると判定された場合には、駆動状態において（すなわち被駆動状態に移行される前に）エンジンブレーキを利用可能な第２変速段が予め形成される。そのため、その後に被駆動状態に移行されて実際にエンジンブレーキの要求があった場合においても、変速制御を行なうことなくエンジンブレーキを利用することができる。その結果、ユーザによる加減速の操作に応じて駆動状態と被駆動状態とが頻繁に切り替わるような場合においても、変速制御のハンチングを防止しつつエンジンブレーキを利用することができる。

好ましくは、制御装置は、駆動状態において要求駆動トルクの変化量が加速側の値であってかつ所定値未満である場合に、エンジンブレーキの要求が見込まれると判定する。

このような構成によれば、駆動状態において要求駆動力の変化量が加速側の値であってかつ所定値（たとえば、図９のＳ１０における「しきい値Ｔｓｈ」に相当する値）未満である場合には、その後に被駆動状態へ移行し易いことに鑑み、駆動状態においてエンジンブレーキを利用可能な第２変速段を予め形成しておくことができる。

好ましくは、車両は、駆動輪に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータの回生電力を受け入れる蓄電装置とをさらに備える。制御装置は、駆動状態において蓄電装置の蓄電量が所定値以上である場合に、エンジンブレーキの要求が見込まれると判定する。

このような構成によれば、モータジェネレータの回生電力を受け入れる蓄電装置の蓄電量が所定値（たとえば、図９のＳ１１における「しきい値Ｓ１」に相当する値）以上である場合には、その後に被駆動状態へ移行した際にモータジェネレータの回生ブレーキが制限されてエンジンブレーキの要求が見込まれることに鑑み、駆動状態においてエンジンブレーキを利用可能な第２変速段に予め形成しておくことができる。

好ましくは、制御装置は、駆動状態においてエンジンブレーキの要求が見込まれると判定されない場合、変速装置において第１変速段と第２変速段とのどちらを形成するのかを車速および要求駆動トルクに基づいて決定する。

このような構成によれば、駆動状態においてエンジンブレーキの要求が見込まれると判定されない場合、第１変速段および第２変速段のうちから、車速および要求駆動トルクに応じた最適な変速段を選択することができる。

車両の全体構成を示す図である。 制御装置の構成を示したブロック図である。 変速装置のワンウェイクラッチＦ１およびブレーキＢ１の作動係合表を示す図である。 ＨＶ走行モード中（ローギヤ段Ｌｏ）の共線図である。 ＨＶ走行モード中（ハイギヤ段Ｈｉ）の共線図である。 単モータ走行モード中の共線図である。 両モータ走行モード中の共線図である。 車速および要求駆動力と走行モードとの対応関係を例示した図である。 制御装置が行なう処理手順を示すフローチャートである。 差動装置の動作点制御の一例を共線図上に示した図である。 ＨＶ走行モードでの駆動状態においてローギヤ段Ｌｏからハイギヤ段Ｈｉへ変速する場合における状態変化の一例を示す図である。 変速線図の一例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［ハイブリッド車両の全体構成］
図１は、本実施の形態による駆動装置を備える車両１の全体構成を示す図である。車両１は、エンジン１０と、第１モータジェネレータ（以下「第１ＭＧ」という）２０と、第２モータジェネレータ（以下「第２ＭＧ」という）３０と、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０をそれぞれ駆動するためのインバータ２５，３５と、変速装置４０と、差動装置（遊星歯車装置）５０と、カウンタ軸（出力軸）７０と、デファレンシャルギヤ８０と、駆動輪９０と、制御装置１００とを含む。

車両１は、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくともいずれかの動力を用いて走行する、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のハイブリッド車両である。なお、車両１の駆動方式は、ＦＦ方式に限定されず、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）方式であってもよい。

エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、制御装置１００からの制御信号により制御される。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）交流回転電機である。第１ＭＧ２０の回転軸２１は、エンジン１０のクランク軸と同軸上に配置されている。第２ＭＧ３０の回転軸３１は、第１ＭＧ２０の回転軸２１と平行に配置される。カウンタ軸（出力軸）７０は、第１ＭＧ２０の回転軸２１および第２ＭＧ３０の回転軸３１と平行に配置される。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、インバータ２５，３５によってそれぞれ駆動される。インバータ２５，３５は、制御装置１００からの制御信号に応じて、駆動用バッテリ（図示せず）からの直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０にそれぞれ供給する。また、インバータ２５，３５は、制御装置１００からの制御信号に応じて、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０が発生した交流電力を直流電力に変換して駆動用バッテリに供給する。

第２ＭＧ３０は、発電することによって制動力（回生ブレーキ）を発生することができる。第２ＭＧ３０が発生した回生電力は、駆動用バッテリに受け入れられる。

変速装置４０は、エンジン１０と差動装置５０との間の動力伝達経路上に設けられ、エンジン１０の回転を変速して差動装置５０に出力する。変速装置４０は、サンギヤＳ１とピニオンギヤＰ１とリングギヤＲ１とキャリアＣＡ１とを含むシングルピニオン式の遊星歯車機構と、ワンウェイクラッチＦ１およびブレーキＢ１とを備える。

キャリアＣＡ１は、エンジン１０のクランク軸と連結される。ピニオンギヤＰ１は、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置され、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１とそれぞれ噛み合う。ピニオンギヤＰ１は、キャリアＣＡ１によって自転および公転可能に支持される。

サンギヤＳ１の回転速度、キャリアＣＡ１の回転速度（すなわちエンジン１０の回転速度）、リングギヤＲ１の回転速度は、後述するように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわち、いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）になる。

ブレーキＢ１は、サンギヤＳ１の回転を規制（ロック）可能な油圧式の摩擦係合要素である。ブレーキＢ１が係合されると、サンギヤＳ１がギヤケース（車体）に固定されるため、サンギヤＳ１の回転が規制される。ブレーキＢ１が解放されると、サンギヤＳ１がギヤケース（車体）から切り離されるため、サンギヤＳ１の回転が許容される。

ワンウェイクラッチＦ１は、サンギヤＳ１とキャリアＣＡ１との間に設けられ、サンギヤＳ１に対するキャリアＣＡ１の正方向への相対回転を許容し、負方向への相対回転を抑制する。

具体的には、サンギヤＳ１に対してキャリアＣＡ１が正方向へ相対回転しようとすると、ワンウェイクラッチＦ１は解放されて空転する。これにより、サンギヤＳ１とキャリアＣＡ１とが切り離された状態となるため、サンギヤＳ１に対するキャリアＣＡ１の正方向への相対回転（サンギヤＳ１の回転速度よりもキャリアＣＡ１の回転速度が高くなること）が許容される。

一方、サンギヤＳ１に対してキャリアＣＡ１が負方向へ相対回転しようとすると、ワンウェイクラッチＦ１は係合される。これにより、サンギヤＳ１とキャリアＣＡ１とは一体的に回転するため、サンギヤＳ１に対するキャリアＣＡ１の負方向への相対回転（キャリアＣＡ１の回転速度がサンギヤＳ１の回転速度よりも高くなること）が抑制される。

したがって、サンギヤＳ１の回転速度よりもキャリアＣＡ１の回転速度が高い状態においては、ワンウェイクラッチＦ１は解放される。一方、サンギヤＳ１の回転速度がキャリアＣＡ１の回転速度に達すると、ワンウェイクラッチＦ１が係合される。

変速装置４０の変速比（入力要素であるキャリアＣＡ１の回転速度と出力要素であるリングギヤＲ１の回転速度との比、具体的にはキャリアＣＡ１の回転速度／リングギヤＲ１の回転速度）は、ワンウェイクラッチＦ１およびブレーキＢ１の係合および解放の組合せに応じて切り替えられる。

ブレーキＢ１が解放された状態では、サンギヤＳ１の回転が規制されない。そのため、駆動状態（エンジン１０から駆動輪９０へ向けて動力が伝達される状態）においては、エンジン１０の出力トルクによってサンギヤＳ１の回転速度がキャリアＣＡ１の回転速度まで引き上げられてワンウェイクラッチＦ１が係合される。その結果、変速比が１．０（直結状態）となるローギヤ段Ｌｏが形成される。一方、被駆動状態（駆動輪９０からエンジン１０へ向けて動力が伝達される状態）においては、駆動輪９０からリングギヤＲ１に入力される正方向のトルクによってリングギヤＲ１の回転速度が上昇し、リングギヤＲ１の回転上昇によって、てこの原理により、キャリアＣＡ１を支点としてサンギヤＳ１の回転速度が低下する。これにより、サンギヤＳ１の回転速度がキャリアＣＡ１の回転速度よりも相対的に低下するため、ワンウェイクラッチＦ１は解放される。その結果、ローギヤ段Ｌｏが選択されている場合（ブレーキＢ１が解放された状態）においては、被駆動状態において駆動輪９０からの動力をエンジン１０に伝達することができず、いわゆるエンジンブレーキを作用させることができない。

一方、ブレーキＢ１が係合された状態では、サンギヤＳ１の回転が規制されるため、サンギヤＳ１の回転速度よりもキャリアＣＡ１の回転速度が相対的に高くなり、ワンウェイクラッチＦ１は解放される。その結果、変速比が１．０よりも小さい値（たとえば０．７、いわゆるオーバードライブ状態）となるハイギヤ段Ｈｉが形成される。すなわち、ハイギヤ段Ｈｉは、ワンウェイクラッチＦ１ではなく、ブレーキＢ１を用いて形成される。ブレーキＢ１は被駆動状態であっても係合可能であるため、ハイギヤ段Ｈｉの形成中においてはエンジンブレーキを作用させることができる。

差動装置５０は、サンギヤＳ２とピニオンギヤＰ２とリングギヤＲ２とキャリアＣＡ２とを含むシングルピニオン式の遊星歯車装置である。差動装置５０のキャリアＣＡ２は、変速装置４０の出力要素であるリングギヤＲ１に連結され、リングギヤＲ１と一体的に回転する。

ピニオンギヤＰ２は、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２との間に配置され、サンギヤＳ２およびリングギヤＲ２とそれぞれ噛み合う。ピニオンギヤＰ２は、キャリアＣＡ２によって自転および公転可能に支持される。

サンギヤＳ２は、第１ＭＧ２０の回転軸２１に連結される。リングギヤＲ２には、カウンタドライブギヤ５１が接続されている。カウンタドライブギヤ５１は、リングギヤＲ２と一体回転する、差動装置５０の出力ギヤである。

サンギヤＳ２の回転速度（すなわち第１ＭＧ２０の回転速度）、キャリアＣＡ２の回転速度、リングギヤＲ２の回転速度は、後述するように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわち、いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）になる。したがって、第１ＭＧ２０の回転速度を調整することによって、キャリアＣＡ２の回転速度とリングギヤＲ２との比を無段階に切り替えることができる。

カウンタ軸（出力軸）７０には、ドリブンギヤ７１およびドライブギヤ７２が設けられる。ドリブンギヤ７１は、差動装置５０のカウンタドライブギヤ５１と噛み合う。エンジン１０および第１ＭＧ２０の動力は、差動装置５０のカウンタドライブギヤ５１を介してカウンタ軸（出力軸）７０に伝達される。

なお、変速装置４０と差動装置５０とは、エンジン１０からカウンタ軸（出力軸）７０までの動力伝達経路上において直列に接続されている。そのため、エンジン１０の回転は、変速装置４０と差動装置５０とにおいて変速された後に、カウンタ軸（出力軸）７０に伝達される。

また、ドリブンギヤ７１は、第２ＭＧ３０の回転軸３１に接続されたリダクションギヤ３２とも噛み合う。つまり、第２ＭＧ３０の動力は、リダクションギヤ３２を介してカウンタ軸（出力軸）７０に伝達される。

ドライブギヤ７２は、デファレンシャルギヤ８０のデフリングギヤ８１と噛み合っている。デファレンシャルギヤ８０は、左右の駆動軸８２を介してそれぞれ左右の駆動輪９０と接続されている。つまり、カウンタ軸（出力軸）７０の回転は、デファレンシャルギヤ８０を介して左右の駆動軸８２に伝達される。

車両１は、変速装置４０に油圧を供給するための構成として、電動式オイルポンプ（以下「ＥＯＰ」ともいう）６１、機械式オイルポンプ（以下「ＭＯＰ」ともいう）６２、油圧回路６３を備える。ＥＯＰ６１は、内部に設けられるモータ（以下「内部モータ」ともいう）によって駆動されて油圧を発生し、油圧回路６３に供給する。ＥＯＰ６１の内部モータは、制御装置１００からの制御信号によって制御される。ＭＯＰ６２は、差動装置５０のキャリアＣＡ２に接続され、キャリアＣＡ２から伝達される動力によって作動されて油圧を発生する。したがって、キャリアＣＡ２が回転されるとＭＯＰ６２も作動され、キャリアＣＡ２が停止されるとＭＯＰ６２も停止される。

油圧回路６３は、ＥＯＰ６１およびＭＯＰ６２の少なくとも一方から供給される油圧を元圧として、変速装置４０のブレーキＢ１に供給する油圧（以下「Ｂ１油圧」ともいう）を調圧するソレノイドバルブを含む。ソレノイドバルブは、制御装置１００からの制御信号によって制御される。

［制御装置の構成］
図２は、図１における制御装置１００の構成を示したブロック図である。制御装置１００は、ＨＶＥＣＵ（Electric Control Unit）１５０と、ＭＧＥＣＵ１６０と、エンジンＥＣＵ１７０とを含む。ＨＶＥＣＵ１５０、ＭＧＥＣＵ１６０、エンジンＥＣＵ１７０の各々は、コンピュータを含んで構成される電子制御ユニットである。なお、ＥＣＵの数は、３つに限定されるものではなく、全体として１つのＥＣＵに統合しても良いし、２つ、または４つ以上の数に分割されていても良い。

ＭＧＥＣＵ１６０は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を制御する。ＭＧＥＣＵ１６０は、例えば、第１ＭＧ２０に対して供給する電流値を調節することで第１ＭＧ２０の出力トルクを制御し、第２ＭＧ３０に対して供給する電流値を調節することで第２ＭＧ３０の出力トルクを制御する。

エンジンＥＣＵ１７０は、エンジン１０を制御する。エンジンＥＣＵ１７０は、例えば、エンジン１０の電子スロットル弁の開度の制御、点火信号を出力することによるエンジンの点火制御、エンジン１０に対する燃料の噴射制御、等を行なう。エンジンＥＣＵ１７０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１０の出力トルクを制御する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、車両全体を統合制御する。ＨＶＥＣＵ１５０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、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＨＶＥＣＵ１５０は、車速、アクセル開度、第１ＭＧ２０の回転数（回転速度）、第２ＭＧ３０の回転数（回転速度）、動力伝達装置の出力軸の回転数（回転速度）、駆動用バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）等を取得する。

さらに、ＨＶＥＣＵ１５０には、ユーザによるシフトレバー操作を検出するシフトセンサからのシフトレンジが入力される。シフトレンジには、駐車（Ｐ）レンジ、後進（Ｒ）レンジ、ニュートラル（Ｎ）レンジ、前進（Ｄ）レンジ、ブレーキ（Ｂ）レンジが含まれる。なお、Ｂレンジでは、アクセル開度が０のときの目標減速度（目標制動力）がＤレンジよりも大きい値に設定される。したがって、ユーザは、Ｂレンジを選択することによって、下り坂などでより大きい減速度（制動力）を要求することができる。

さらに、ＨＶＥＣＵ１５０には、モードセレクトスイッチからの運転モードが入力される。運転モードには、スポーツモードと、通常（非スポーツ）モードとが含まれる。スポーツモードでは、同じアクセル開度に対する目標加速度および目標減速度が通常モードよりも大きい値に設定される。したがって、ユーザは、スポーツモードを選択することによって、より大きい加速度および減速度を要求することができる。

ＨＶＥＣＵ１５０は、取得した情報に基づいて、車両に対する要求駆動力や要求駆動トルク等を算出する。ＨＶＥＣＵ１５０は、算出した要求値に基づいて、第１ＭＧ２０の出力トルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも記載する。）、第２ＭＧ３０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１０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。ＨＶＥＣＵ１５０は、ＭＧ１トルクの指令値およびＭＧ２トルクの指令値をＭＧＥＣＵ１６０に対して出力する。また、ＨＶＥＣＵ１５０は、エンジントルクの指令値をエンジンＥＣＵ１７０に対して出力する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、後述する走行モード等に応じて変速装置４０のブレーキＢ１を制御する。ＨＶＥＣＵ１５０は、Ｂ１油圧の指令値ＰｂＢ１を図１の油圧回路６３のソレノイドバルブに出力する。

［車両１の走行モード］
制御装置１００は、ハイブリッド走行モード（以下「ＨＶ走行モード」という）あるいはモータ走行モード（以下「ＥＶ走行モード」という）で車両１を走行させる。ＨＶ走行モードとは、エンジン１０および第２ＭＧ３０の動力で車両１を走行させる走行モードである。ＥＶ走行モードとは、エンジン１０を停止し、第１ＭＧ２０あるいは第２ＭＧ３０の少なくとも一方の動力で車両１を走行させる走行モードである。

ＥＶ走行モードは、さらに、単モータ走行モードと両モータ走行モードとに細分化される。単モータ走行モードとは、第２ＭＧ３０単独の動力で車両１を走行させる走行モードである。両モータ走行モードとは、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の両方の動力で車両１を走行させる走行モードである。

図３は、各走行モードにおける変速装置４０のワンウェイクラッチＦ１およびブレーキＢ１の作動係合表を示す図である。図２において、「Ｆ１」、「Ｂ１」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」はそれぞれワンウェイクラッチＦ１、ブレーキＢ１、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０を示す。Ｃ１の欄およびＢ１の欄の丸（○）印は「係合」を示し、×印は「解放」を示し、三角（△）印は駆動状態で「係合」となり被駆動状態で「解放」となることを示す。また、ＭＧ１の欄およびＭＧ２の欄の「Ｇ」は主にジェネレータとして動作させることを示し、「Ｍ」は主にモータとして動作させることを示す。

ＨＶ走行モードにおいては、制御装置１００は、車速に応じて変速装置４０の変速比を切り替える。中低速域で車両１を前進させる場合あるいは車両１を後進させる場合、制御装置１００は、ブレーキＢ１を解放する。これにより、駆動状態においてワンウェイクラッチＦ１が係合されてローギヤ段Ｌｏが形成される（後述の図４参照）。一方、高速域で車両１を前進させる場合、制御装置１００は、ブレーキＢ１を係合する。これにより、ワンウェイクラッチＦ１が解放されてハイギヤ段Ｈｉが形成される（後述の図５参照）。また、ＨＶ走行モードにおいては、制御装置１００は、第１ＭＧ２０を主にジェネレータとして動作させ、第２ＭＧ２０を主にモータとして動作させる。

ＥＶ走行モードにおいては、制御装置１００は、上述した単モータ走行モードと両モータ走行モードとを選択的に切り替える。

単モータ走行モードで車両１に駆動力（前進あるいは後進させる力）を作用させる場合、制御装置１００は、ブレーキＢ１を解放する。これにより、ワンウェイクラッチＦ１が解放されて変速装置４０がニュートラル状態（動力を伝達しない状態）となる。一方、単モータ走行モードで車両１にエンジンブレーキを作用させる場合、制御装置１００は、ブレーキＢ１を係合する。これにより、駆動輪９０の回転がエンジン１０に伝達されることによってエンジン１０が回転させられる、いわゆるエンジンブレーキ状態となる。なお、単モータ走行モードにおいては、制御装置１００は、第１ＭＧ２０を主にジェネレータとして動作させ、第２ＭＧ２０を主にモータとして動作させる（後述の図６参照）。

両モータ走行モードで車両１を走行（前進あるいは後進）させる場合、制御装置１００は、ブレーキＢ１を係合し、かつ第１ＭＧ２０のトルクを負方向に作用させることによってワンウェイクラッチＦ１を係合する。これにより、変速装置４０の回転要素Ｓ１，ＣＡ１，Ｒ１および差動装置５０のキャリアＣＡ２の各回転速度は０に固定される。両モータ走行モード中においては、制御装置１００は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ２０を主にモータとして動作させる（後述の図７参照）。

図４〜７は、それぞれ、ＨＶ走行モード中（ローギヤ段Ｌｏ）、ＨＶ走行モード中（ハイギヤ段Ｈｉ）、単モータ走行モード中、両モータ走行モード中の共線図である。図４〜７に示す「Ｓ１」、「ＣＡ１」、「Ｒ１」はそれぞれ変速装置４０のサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ１を示し、「Ｓ２」、「ＣＡ２」、「Ｒ２」はそれぞれ差動装置５０のサンギヤＳ２、キャリアＣＡ２、リングギヤＲ２を示す。

図４を参照して、ＨＶ走行モード中にローギヤ段Ｌｏで前進走行している場合の制御状態について説明する。ローギヤ段Ｌｏ形成時には、ワンウェイクラッチＦ１が係合され、ブレーキＢ１が解放されるため、変速装置４０の回転要素Ｓ１，ＣＡ１，Ｒ１は一体となって回転する。これにより、変速装置４０のキャリアＣＡ１に入力されたエンジン１０の回転は、同じ回転速度でリングギヤＲ１から差動装置５０のキャリアＣＡ２に伝達される。すなわち、変速装置４０のキャリアＣＡ１に入力されたエンジン１０のトルク（以下「エンジントルクＴｅ」という）は、変速装置４０のリングギヤＲ１から差動装置５０のキャリアＣＡ２に伝達される。なお、リングギヤＲ１から出力されるトルク（以下「変速部出力トルクＴｒ１」という）は、ローギヤ段Ｌｏ形成時においてはエンジントルクＴｅと同じ大きさ（Ｔｅ＝Ｔｒ１）である。

差動装置５０のキャリアＣＡ２に伝達されたエンジン１０の回転は、サンギヤＳ２の回転速度（第１ＭＧ２０の回転速度）によって無段階に変速されて差動装置５０のリングギヤＲ２に伝達される。この際、制御装置１００は、第１ＭＧ２０のトルク（以下「第１ＭＧトルクＴｍ１」ともいう）を負方向に作用させる。これにより、第１ＭＧトルクＴｍ１は、キャリアＣＡ２に入力されたエンジントルクＴｅをリングギヤＲ２に伝達するための反力トルクとして作用する。

リングギヤＲ２に伝達されたエンジントルクＴｅ（以下「エンジン伝達トルクＴｅｃ」という）は、カウンタドライブギヤ５１からカウンタ軸（出力軸）７０に伝達され、車両１の駆動力として作用する。

また、第２ＭＧ３０のトルク（以下「第２ＭＧトルクＴｍ２」ともいう）は、リダクションギヤ３２からカウンタ軸（出力軸）７０に伝達され、車両１の駆動力として作用する。したがって、ＨＶ走行モードでは、エンジン伝達トルクＴｅｃと第２ＭＧトルクＴｍ２とを用いて、車両１は走行する。

次に、図５を参照して、ＨＶ走行モード中にハイギヤ段Ｈｉで前進走行している場合の制御状態について説明する。ハイギヤ段Ｈｉ形成時には、ブレーキＢ１が係合されるため、サンギヤＳ１の回転が規制される。これにより、サンギヤＳ１の回転速度よりもキャリアＣＡ１の回転速度が相対的に高くなり、ワンウェイクラッチＦ１は解放される。その結果、変速装置４０のキャリアＣＡ１に入力されたエンジン１０の回転は、増速されて変速装置４０のリングギヤＲ１から差動装置５０のキャリアＣＡ２に伝達される。したがって、変速部出力トルクＴｒ１はエンジントルクＴｅよりも小さくなる（Ｔｅ＞Ｔｒ１となる）。

次に、図６を参照して、単モータ走行モード中に前進走行している場合の制御状態について説明する。単モータ走行モードでは、制御装置１００は、エンジン１０を停止し、第２ＭＧ３０をモータとして動作させる。そのため、単モータ走行モードでは、第２ＭＧトルクＴｍ２を用いて車両１は走行する。

この際、制御装置１００は、サンギヤＳ２の回転速度が０となるように第１ＭＧトルクＴｍ１をフィードバック制御する。そのため、サンギヤＳ２は回転しない。一方、変速装置４０のワンウェイクラッチＦ１およびブレーキＢ１は解放されているため、差動装置５０のキャリアＣＡ２の回転は規制されない。したがって、差動装置５０のリングギヤＲ２、キャリアＣＡ２および変速装置４０のリングギヤＲ１は、第２ＭＧ３０の回転に連動して、第２ＭＧ３０の回転方向と同じ方向に回転（空転）させられる。

一方、変速装置４０のキャリアＣＡ１は、エンジン１０が停止されていることによって、停止状態に維持される。変速装置４０のサンギヤＳ１は、リングギヤＲ１の回転に連動して、リングギヤＲ１の回転方向とは反対の方向に回転（空転）させられる。

次に、図７を参照して、両モータ走行モード中に前進走行している場合の制御状態について説明する。両モータ走行モードでは、エンジン１０は停止され、変速装置４０のワンウェイクラッチＦ１が係合されかつブレーキＢ１が係合される。これにより、変速装置４０の回転要素Ｓ１，ＣＡ１，Ｒ１の回転が規制される。変速装置４０のリングギヤＲ１の回転が規制されることで、差動装置５０のキャリアＣＡ２の回転も規制される。

キャリアＣＡ２の回転が規制された状態で、制御装置１００は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０をモータとして動作させる。具体的には、第２ＭＧトルクＴｍ２を正トルクとして第２ＭＧ３０を正回転させるとともに、第１ＭＧトルクＴｍ１を負トルクとして第１ＭＧ２０を負回転させる。第１ＭＧトルクＴｍ１は、キャリアＣＡ２を支点としてリングギヤＲ２に伝達される。リングギヤＲ２に伝達される第１ＭＧトルクＴｍ１（以下「第１ＭＧ伝達トルクＴｍ１ｃ」という）は、正方向に作用し、カウンタ軸（出力軸）７０に伝達される。そのため、両モータ走行モードでは、第１ＭＧ伝達トルクＴｍ１ｃと第２ＭＧトルクＴｍ２とを用いて、車両１は走行する。

制御装置１００は、第１ＭＧ伝達トルクＴｍ１ｃと第２ＭＧトルクＴｍ２との合計によって要求トルクを満たすように、要求駆動トルクに対する第１ＭＧトルクＴｍ１と第２ＭＧトルクＴｍ２とのトルク分担比率を調整する。

［走行モードの切替］
制御装置１００は、駆動用バッテリのＳＯＣがしきい値よりも低い場合、駆動用バッテリを充電するためにエンジン１０を運転してＨＶ走行モードで車両１を走行させる。一方、駆動用バッテリのＳＯＣがしきい値よりも高い場合、制御装置１００は、車速および要求駆動力に基づいて車両１の走行モードを切り替える。

図８は、駆動用バッテリのＳＯＣがしきい値よりも高い場合における、車速および要求駆動力と走行モードとの対応関係を例示した図である。図８において、境界ラインＬ１は第２ＭＧの出力可能駆動力に相当し、境界ラインＬ２は第１ＭＧ２０の出力可能駆動力と第２ＭＧ３０の出力可能駆動力との合計に相当する。

境界ラインＬ１未満の領域では、第２ＭＧ３０単独で要求駆動力を出力することができるため、制御装置１００は、制御装置１００は単モータ走行モードで車両１を走行させる。

境界ラインＬ１を超えかつ境界ラインＬ２未満の領域では、第２ＭＧ３０単独で要求駆動力を出力することはできないが第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の両方で要求駆動力を出力することができるため、制御装置１００は両モータ走行モードで車両１を走行させる。

境界ラインＬ２を超える領域では、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の両方で要求駆動力を出力することができないため、制御装置１００は、ＨＶ走行モードで車両１を走行させる。

［ＨＶ走行モードでの駆動状態におけるギヤ段選択］
以上のような構成を有する車両１において、ＨＶ走行モードでワンウェイクラッチＦ１を係合してローギヤ段Ｌｏを形成している時に、駆動状態から被駆動状態に移行されると、ワンウェイクラッチＦ１が解放状態となり空転するためエンジンブレーキを利用できない。そのため、エンジンブレーキを利用するためには、ワンウェイクラッチＦ１を用いるローギヤ段Ｌｏではなく、ワンウェイクラッチＦ１を用いないハイギヤ段Ｈｉを形成する必要がある。

しかしながら、ローギヤ段Ｌｏを形成している時に、被駆動状態になったことに応じてハイギヤ段Ｈｉに切り替へ、駆動状態に戻ったことに応じて再びローギヤ段Ｌｏに戻すような変速制御を行なうと、ユーザによる加減速操作に応じて被駆動状態と駆動状態とが頻繁に切り替わるような場合に、ギヤ段も頻繁に切り替わってしまい、変速制御がハンチングすることが懸念される。

そこで、本実施の形態による制御装置１００は、ＨＶ走行モードでの駆動状態においてエンジンブレーキの要求が見込まれるか否かを判定し、エンジンブレーキの要求が見込まれると判定された場合には、駆動状態において（すなわち被駆動状態に移行される前に）エンジンブレーキを利用可能なハイギヤ段Ｈｉを予め形成するように変速装置４０を制御する。以下、この点について詳しく説明する。

図９は、ＨＶ走行モードでの駆動状態において制御装置１００が行なう処理手順を示すフローチャートである。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０〜Ｓ１２の処理において、制御装置１００は、エンジンブレーキの要求が見込まれるか否かを判定する。

具体的には、制御装置１００は、Ｓ１０にて、要求駆動トルクの変化量が０よりも大きい値（加速側の値）でかつしきい値Ｔｓｈよりも低いか否かを判定する。この判定は、要求駆動トルクの変化量が加速側の値（０よりも大きい値）ではあるがユーザによる加速意図はほとんどなく、被駆動状態へ移行し易い状態であるか否かを判定するものである。したがって、しきい値Ｔｓｈは、０よりも僅かに大きい値に予め設定される。

また、制御装置１００は、Ｓ１１にて、駆動用バッテリのＳＯＣがしきい値Ｓ１よりも大きいか否かを判定する。この判定は、仮に被駆動状態へ移行された場合に、駆動用バッテリのＳＯＣが高く第２ＭＧ３０による回生電力を十分に受け入れることができないために第２ＭＧ３０による回生ブレーキが制限されるか否かを判定するための処理である。したがって、しきい値Ｓ１は、ＳＯＣの制御上限値に近い値に設定される。

また、制御装置１００は、Ｓ１２にて、シフトレンジがＢレンジであるか否かを判定する。この判定は、Ｂレンジが選択されていることによって、仮に被駆動状態へ移行された場合に目標制動力が第２ＭＧ３０による回生ブレーキよりも大きい値になるか否かを判定するための処理である。

要求駆動トルクの変化量がしきい値Ｔｓｈよりも低くかつ駆動用バッテリのＳＯＣがしきい値Ｓ１よりも高い場合（Ｓ１０にてＹＥＳかつＳ１１にてＹＥＳ）、あるいは、要求駆動トルクの変化量がしきい値Ｔｓｈよりも低くかつシフトレンジがＢレンジである場合（Ｓ１０にてＹＥＳかつＳ１２にてＹＥＳ）、制御装置１００は、エンジンブレーキの要求が見込まれると判定する。

一方、要求駆動トルクの変化量がしきい値Ｔｓｈよりも高い場合（Ｓ１０にてＮＯ）、あるいは駆動用バッテリのＳＯＣがしきい値Ｓ１よりも低くかつシフトレンジがＢレンジでない場合（Ｓ１１にてＹＥＳかつＳ１２にてＹＥＳ）、制御装置１００は、エンジンブレーキの要求が見込まれると判定しない。

エンジンブレーキの要求が見込まれると判定された場合（Ｓ１０にてＹＥＳかつＳ１１にてＹＥＳ、またはＳ１０にてＹＥＳかつＳ１２にてＹＥＳ）、制御装置１００は、Ｓ１３にて、今後のエンジンブレーキの要求に備えて、駆動状態において（すなわち被駆動状態に移行される前に）予めハイギヤ段Ｈｉを形成する。すなわち、制御装置１００は、ローギヤ段Ｌｏが形成されていた場合にはハイギヤ段Ｈｉへのアップ変速を行ない、既にハイギヤ段Ｈｉが形成されていた場合にはハイギヤ段Ｈｉをそのまま維持する。これにより、エンジンブレーキを利用できないローギヤ段Ｌｏを使用できない状態となる。

Ｓ１３にてハイギヤ段Ｈｉを形成したことに応じて、制御装置１００は、Ｓ１４にて差動装置５０の動作点制御を実行する。

図１０は、エンジン１０の動作点（回転速度およびトルク）を変化させずにローギヤ段Ｌｏからハイギヤ段Ｈｉへ変速する場合における差動装置５０の動作点制御の一例を共線図上に示した図である。

ＨＶ走行モードにおいてローギヤ段Ｌｏで前進走行している場合、上述の図４で説明したように、ワンウェイクラッチＦ１が係合され、かつブレーキＢ１が解放されることで、変速装置４０の各回転要素Ｓ１，ＣＡ１，Ｒ１が一体的に回転する（線ＬＮ１）。このとき、差動装置５０においては、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の運転状態によって、たとえば線ＬＮ３のような状態となる。

このローギヤ段Ｌｏの状態から、ブレーキＢ１を係合してハイギヤ段Ｈｉに変速すると、サンギヤＳ１が固定されてサンギヤＳ１の回転速度が０となるため、エンジン１０を支点としてリングギヤＲ１の回転速度が上昇して、線ＬＮ２で示されるような状態となる。

この際、制御装置１００は、第１ＭＧトルクＴｍ１を調整してサンギヤＳ２の回転速度を上昇させる。この制御が、差動装置５０の動作点制御（図１０のＳ１４の制御）である。変速中は車速はほぼ変化せずリングギヤＲ２の回転速度は一定であるため、差動装置５０の動作点制御によってサンギヤＳ２の回転速度を上昇させることによって、差動装置５０のキャリアＣＡ２の回転速度も上昇させることができる（線ＬＮ４）。これにより、変速装置４０のリングギヤＲ１の回転上昇に応じて、差動装置５０のキャリアＣＡ２の回転速度を上昇させることができる。その結果、差動装置５０の変速比（キャリアＣＡ２の回転速度とリングギヤＲ２の回転速度との比）が、変速後のハイギヤ段Ｈｉに適した値に速やかに制御される。

図１１は、ＨＶ走行モードでの駆動状態において、エンジン１０の動作点を変化させずにローギヤ段Ｌｏからハイギヤ段Ｈｉへ変速する場合における状態変化の一例を示す図である。図１１の横軸には時間が示されており、縦軸には、エンジン１０の回転速度、第１ＭＧ２０のトルク、第１ＭＧ２０の回転速度、第２ＭＧ３０のトルク、第２ＭＧ３０の回転速度、Ｂ１油圧、キャリアＣＡ２の回転速度、および駆動用バッテリのＳＯＣが示される。

図１１に示す例では、時刻ｔ１にて駆動用バッテリのＳＯＣがしきい値Ｓ１よりも上昇したことに応じてエンジンブレーキの要求が見込まれると判定される。この判定に伴い、時刻ｔ２にて、Ｂ１油圧が上昇され始め、ローギヤ段Ｌｏからハイギヤ段Ｈｉへの変速が開始される。

時刻ｔ３にてイナーシャ相が始まると、制御装置１００は、第１ＭＧ２０のトルクを調整することで第１ＭＧ２０の回転速度を上昇させる。

時刻ｔ４にて、Ｂ１油圧が所定の係合圧まで上昇しブレーキＢ１の係合が完了すると、ハイギヤ段Ｈｉへの変速が終了する。ハイギヤ段Ｈｉの形成後においては被駆動状態においてエンジンブレーキを使用することができる。

図９に戻って、エンジンブレーキの要求が見込まれると判定されない場合（Ｓ１０にてＮＯまたはＳ１２にてＮＯ）、制御装置１００は、Ｓ１５にて、ハイギヤ段Ｈｉおよびローギヤ段Ｌｏのうち、車速および要求駆動トルクに応じたギヤ段を変速線図に基づいて選択する。これにより、ローギヤ段Ｌｏの使用が許容されることになる。

図１２は、ギヤ段の選択（図９のＳ１５の処理）に用いられる変速線図の一例を示した図である。図１２において、横軸は車速を示し、縦軸は要求駆動トルクを示す。最大トルクラインＴｍａｘは、車両１が出力可能な駆動トルクに相当する。

図１２に示すＬｏ固定領域は、境界トルクラインＴ１を超えかつ最大トルクラインＴｍａｘ未満の領域である。Ｌｏ固定領域では、ハイギヤ段Ｈｉを選択すると駆動トルクが不足するため、選択されるギヤ段はローギヤ段Ｌｏに固定される。

図１２に示すＨｉ／Ｌｏ選択領域は、境界トルクラインＴ１未満の領域である。Ｈｉ／Ｌｏ選択領域では、車速および要求駆動トルクに応じてハイギヤ段Ｈｉとローギヤ段Ｌｏとのどちらかが選択される。図１２に示す例では、最適な燃費となるように、車速と要求駆動トルクとの交点が境界トルクラインＴ２を超える場合にはローギヤ段Ｌｏが選択され、車速と要求駆動トルクとの交点が境界トルクラインＴ２未満である場合にはハイギヤ段Ｈｉが選択される。

なお、図９のＳ１５の処理において、変速（ローギヤ段Ｌｏとハイギヤ段Ｈｉとの切替）が行なわれる場合には、制御装置１００は、図９のＳ１４と同様の差動装置５０の動作点制御を行なう。

以上のように、本実施の形態による制御装置１００は、ＨＶ走行モードでの駆動状態においてエンジンブレーキの要求が見込まれるか否かを判定し、エンジンブレーキの要求が見込まれると判定された場合には、駆動状態においてエンジンブレーキを利用可能なハイギヤ段Ｈｉを予め形成する。そのため、その後に被駆動状態に移行されて実際にエンジンブレーキの要求があった場合においても、変速制御を行なうことなくエンジンブレーキを利用することができる。その結果、ユーザによる加減速の操作に応じて駆動状態と被駆動状態とが頻繁に切り替わるような場合においても、変速制御のハンチングを防止しつつエンジンブレーキを利用することができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態は、たとえば以下のように変更することもできる。

（１） 上述の実施の形態においては図９のＳ１０において要求駆動トルクの変化量と比較される「しきい値Ｔｓｈ」を０よりも僅かに大きい固定値とする場合を説明したが、「しきい値Ｔｓｈ」を車速などに応じて変動する値としてもよい。

たとえば、「しきい値Ｔｓｈ」を、車速が高いほど小さい値に変動する値としてもよい。このようにすると、被駆動状態に移行し易いか否か（エンジンブレーキの要求が見込まれるか否か）を車速に応じて適切に判定することができる。

また、図１２の変速線図に示したローギヤ段Ｌｏとハイギヤ段Ｈｉとの選択が可能な領域（図１２に示すＨｉ／Ｌｏ選択領域）においてのみ、エンジンブレーキ要求が見込まれるか否かを判定してもよい。
（２） 上述の実施の形態においては図９のＳ１２においてシフトレンジがＢレンジであるか否かを判定する場合を説明したが、図９のＳ１２において、Ｂレンジの判定に代えてあるいは加えて、スポーツモードが選択されているか否かを判定するようにしてもよい。

このようにすると、スポーツモードが選択されていることによって、仮に被駆動状態へ移行された場合に目標制動力が通常モード選択時よりも大きい値に設定されてエンジンブレーキの要求が見込まれることを判定することができる。
（３） 上述の実施の形態においては図９のＳ１０およびＳ１１の双方の条件が成立した場合にＳ１３にてハイギヤ段Ｈｉに固定する例を説明したが、Ｓ１１の条件を省いてＳ１０の条件が成立した場合にＳ１３にてハイギヤ段Ｈｉに固定するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態およびその変形例については、適宜組合せることも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１０ エンジン、２０ 第１ＭＧ、３０ 第２ＭＧ、２５，３５ インバータ、３２ リダクションギヤ、４０ 変速装置、５０ 差動装置、５１ カウンタドライブギヤ、６３ 油圧回路、７１ ドリブンギヤ、７２ ドライブギヤ、８０ デファレンシャルギヤ、８１ デフリングギヤ、８２ 駆動軸、９０ 駆動輪、１００ 制御装置、Ｂ１ ブレーキ、ＣＡ１，ＣＡ２ キャリア、Ｆ１ ワンウェイクラッチ、Ｐ１，Ｐ２ ピニオンギヤ、Ｒ１，Ｒ２ リングギヤ、Ｓ１，Ｓ２ サンギヤ。

Claims (4)

1. エンジンと、
   駆動輪と、
   前記エンジンと前記駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられ、ワンウェイクラッチを用いて形成される第１変速段と、ワンウェイクラッチを用いることなく形成される第２変速段とを選択的に形成可能な変速装置と、
   前記変速装置と前記駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられ、前記変速装置に接続されたキャリアと、サンギヤと、前記駆動輪に接続されたリングギヤとを含む差動装置と、
   前記差動装置の前記サンギヤに接続された第１モータジェネレータと、
   前記駆動輪に接続された第２モータジェネレータと、
   前記第２モータジェネレータの回生電力を受け入れる蓄電装置と、
   前記変速装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記エンジンから前記駆動輪に向けて動力が伝達される駆動状態においてエンジンブレーキの要求が見込まれるか否かを判定し、前記エンジンブレーキの要求が見込まれると判定された場合、前記駆動状態において前記第２変速段を形成するように前記変速装置を制御し、
   前記制御装置は、前記駆動状態において前記蓄電装置の蓄電量が所定値以上である場合に、前記エンジンブレーキの要求が見込まれると判定し、
   前記制御装置は、前記駆動状態において前記エンジンブレーキの要求が見込まれると判定されたことによって前記第１変速段から前記第２変速段への変速が行なわれる場合、変速前と変速後との間で前記エンジンの動作点を変化させないように前記第１モータジェネレータを制御する、車両。
2. 前記制御装置は、前記駆動状態において要求駆動トルクの変化量が加速側の値であってかつ所定値未満である場合に、前記エンジンブレーキの要求が見込まれると判定する、請求項１に記載の車両。
3. 前記変速装置は、前記エンジンに接続されたキャリアと、サンギヤと、前記差動装置に接続されたリングギヤとを含む遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置の前記サンギヤの回転を規制するブレーキ要素と、前記ワンウェイクラッチとを含み、
   前記ワンウェイクラッチは、前記変速装置のサンギヤに対する前記変速装置のキャリアの一方向への相対回転を許容し、他方向への相対回転を抑制する、請求項１または２に記載の車両。
4. 前記制御装置は、前記駆動状態において前記エンジンブレーキの要求が見込まれると判定されない場合、前記変速装置において前記第１変速段と前記第２変速段とのどちらを形成するのかを車速および要求駆動トルクに基づいて決定する、請求項１〜３のいずれかに記載の車両。

Images