JPWO2013132639A1

JPWO2013132639A1 - ハイブリッドシステムの制御装置

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Publication number: JPWO2013132639A1
Application number: JP2014503386A
Authority: JP
Inventors: 治郎磯村; 弘章江渕; 寛之柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: US9682700B2; US20150031503A1; CN104159805B; WO2013132639A1; DE112012005995T5; CN104159805A; JP5804183B2

Abstract

エンジン（ＥＮＧ）と、モータ／ジェネレータ（ＭＧ）と、エンジン回転軸（５１）が第１係合部（１１）側に接続される自動クラッチ（１０）と、ＭＧ回転軸（５２）と自動クラッチ（１０）の第２係合部（１２）側とが各々個別に接続される複数の回転要素を備えた差動装置（４０）と、第２係合部（１２）側と同じ回転要素に回転軸（５３）が接続される第１変速機（２０）と、別の回転要素に回転軸（５４）が接続される第２変速機（３０）と、駆動輪（Ｗ）側に接続される出力軸（５５）と、を有し、ＥＶ走行時には、第１変速機と第２変速機とが夫々に入出力軸間でトルク伝達できるよう変速制御すると共に自動クラッチを解放し、ＥＶ走行中にエンジンを始動させる場合、ＥＶ走行中に自動クラッチを係合することでエンジン回転数を上昇させ、自動クラッチの係合に伴い減少する駆動トルクの減少分をモータ／ジェネレータの出力トルクで補うこと。

Description

本発明は、エンジン、モータ／ジェネレータ、エンジン回転軸が一方の係合部側に接続される自動クラッチ、モータ／ジェネレータの回転軸と自動クラッチの他方の係合部側とが各々個別に接続される複数の回転要素を備えた差動装置、自動クラッチの他方の係合部側と同じ差動装置の回転要素に接続される少なくとも１つの変速段を備えた第１変速機及び差動装置の別の回転要素に接続される少なくとも１つの変速段を備えた第２変速機を有するハイブリッドシステムの制御装置に関する。

例えば、この種のハイブリッドシステムは、下記の特許文献１−３に開示されている。特許文献１のハイブリッドシステムは、第１変速機として５つの変速段と後退ギヤとが配設され、第２変速機として第１変速機の５つの変速段及び後退ギヤと異なる変速比の５つの変速段及び後退ギヤが配設されたものである。その第１変速機と第２変速機は、夫々に差動装置の異なる回転要素に接続された回転軸（入力軸）と、共通の出力軸と、を有する。このハイブリッドシステムでは、第１変速機をニュートラル状態に制御し、第２変速機を介してモータ／ジェネレータの出力を駆動輪に伝えることでＥＶ（電気自動車）走行を行う。そのＥＶ走行中のモータ／ジェネレータには、負のモータトルクを出力させている。また、そのＥＶ走行からエンジンを始動させる際には、モータ／ジェネレータに正のモータトルクを出力させ、このモータトルクを駆動輪だけでなくエンジンにも伝えることでエンジン回転数を上昇させる。

特許文献２のハイブリッドシステムは、第１及び第２の変速機としてデュアルクラッチ式変速機の奇数段と偶数段とが各々適用されたものであり、その奇数段の第１入力軸と偶数段の第２入力軸とが差動装置の別々の回転要素に接続されている。尚、そのデュアルクラッチ式変速機においては、第２入力軸に後退ギヤが配設されている。また、特許文献３のハイブリッドシステムは、第１変速機に所謂自動制御式の手動変速機を適用し、第２変速機として高低２つの変速段が配設されたものであり、その手動変速機の入力軸と高低２つの変速段の回転軸とが差動装置の別々の回転要素に接続されている。

特開２００５−１５５５０８号公報特開２００２−２０４５０４号公報特開２００２−２６２４０９号公報

ところで、従来のハイブリッドシステムでは、ＥＶ走行中にエンジンを始動させる場合、エンジン回転数を上昇させる為に第１変速機がニュートラル状態のままでモータトルクを負から正に変えるので、ＥＶ走行中に車両前進方向の反力が発生していた出力軸（つまり駆動輪側）に車両後退方向の反力が発生し、車両に大きなショックを発生させる虞がある。そして、この従来のハイブリッドシステムでは、そのモータトルクをショックの発生を抑える為に利用できない。

ここで、上記の特許文献１には、第２変速機を後退ギヤに変速し、正のモータトルクを出力させることでＥＶ走行を行う技術も開示されている。尚、その際には、モータ／ジェネレータの反力がエンジンを正転させる回転方向のトルクになるので、そのトルクをエンジンの回転に必要な最小トルク（圧縮トルク）よりも小さくすることで、エンジンを回転させることなく、駆動輪に正方向のトルクを伝えている。このハイブリッドシステムでは、この様なＥＶ走行の最中にエンジンを始動させる場合、正のモータトルクを瞬間的に増加させるので、出力軸に車両前進方向の反力が発生する。これが為、この場合には、出力軸に発生する反力の方向に変化が無いので、その出力軸に発生するショックを減らすことはできるが、未だショックの発生を抑えることができない可能性がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、ショックの発生を抑えたＥＶ走行中のエンジン始動が可能なハイブリッドシステムの制御装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、エンジンと、モータ／ジェネレータと、エンジン回転軸が一方の係合部側に接続される自動クラッチと、前記モータ／ジェネレータの回転軸と前記自動クラッチの他方の係合部側とが各々個別に接続される複数の回転要素を備えた差動装置と、前記自動クラッチの他方の係合部側と同じ前記差動装置の回転要素に入力軸が接続される第１変速機と、前記差動装置の別の回転要素に入力軸が接続される第２変速機と、駆動輪側に接続される出力軸と、を有するハイブリッドシステムの制御装置において、前記モータ／ジェネレータの出力のみを用いるＥＶ走行時には、前記第１変速機と前記第２変速機とが夫々に入出力軸間でトルク伝達できるよう変速制御すると共に、前記自動クラッチを解放し、前記ＥＶ走行中に前記エンジンを始動させる場合、前記ＥＶ走行中に前記自動クラッチを係合することでエンジン回転数を上昇させ、該自動クラッチの係合に伴い減少する駆動トルクの減少分を前記モータ／ジェネレータの出力トルクで補うことを特徴としている。

ここで、前記ＥＶ走行時には、前記変速制御と前記自動クラッチの解放制御を行うことで、前記モータ／ジェネレータから前記第２変速機を介して前記駆動輪に伝わる駆動トルクの一部であり、前記第１変速機を介して前記差動装置に伝わる循環トルクを発生させ、前記エンジン始動時には、前記自動クラッチの係合制御によって前記循環トルクの一部を前記エンジンに伝えることが望ましい。

また、前記エンジン始動時の前記自動クラッチは半係合させることが望ましい。

また、前記自動クラッチの係合制御によるエンジン始動は、エンジン始動回転数が前記自動クラッチにおける他方の係合部の回転数以下の場合に実行し、前記エンジン始動回転数が前記自動クラッチにおける他方の係合部の回転数よりも高回転の場合には、スタータモータを用いて前記エンジンを始動させることが望ましい。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置は、ＥＶ走行中に自動クラッチを係合することでエンジンの始動が可能になり、その際、自動クラッチの係合に伴い減少する駆動トルクの減少分をモータ／ジェネレータの出力トルクで補うので、エンジン始動時のショックの発生を抑えることができる。

図１は、本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置とその適用対象となるハイブリッドシステムについての実施例の構成を示す図である。図２は、実施例のハイブリッドシステムの具体的な構成の一例を示す図である。図３は、実施例のＥＶ走行時の動力伝達経路を示す図である。図４は、実施例におけるＥＶ走行時の差動装置の共線図である。図５は、モータ／ジェネレータの回転数と出力トルクとの関係を示す図である。図６は、実施例のハイブリッドシステムにおける車速と車両の駆動力との関係を示す図である。図７は、実施例のハイブリッドシステムにおける第１及び第２の変速機のギヤ比と差動装置のギヤ比の一例について示す図である。図８は、実施例のハイブリッドシステムにおける動力伝達経路のトータルギヤ比についての変速段毎の演算結果を示す図である。図９は、実施例のハイブリッドシステムにおける車速に応じた第２係合部の回転数の一例を変速段毎に示す図である。図１０は、実施例のハイブリッドシステムにおける変速段毎のＥＶ最高車速の演算結果を示す図である。図１１は、実施例のハイブリッドシステムにおけるＥＶ走行時の目標変速段の候補絞り込みの途中結果を示す図である。図１２は、絞り込まれた候補におけるＥＶ最高車速とＥＶ最大駆動力の演算結果を示す図である。図１３は、実施例の高車速時におけるエンジン始動制御時の動力伝達経路を示す図である。図１４は、実施例の低車速時におけるエンジン始動制御時の動力伝達経路を示す図である。図１５は、実施例で循環トルクをエンジントルクに置換する過程の動力伝達経路を示す図である。図１６は、実施例で循環トルクをエンジントルクに置換した後の差動装置の共線図を示す図である。図１７は、実施例で循環トルクをエンジントルクに置換した後の動力伝達経路を示す図である。図１８は、実施例のショック抑制の為のエンジン回転数制御に関する差動装置の共線図を示す図である。図１９は、実施例のエンジン走行時の動力伝達経路を示す図である。図２０は、実施例の動力伝達経路切り替え前の差動装置の共線図を示す図である。図２１は、実施例の動力伝達経路切り替え前の差動装置の共線図を示す図である。図２２は、本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置とその適用対象となるハイブリッドシステムについての変形例の構成を示す図である。図２３は、変形例のハイブリッドシステムの具体的な構成の一例を示す図である。図２４は、変形例のＥＶ走行時の動力伝達経路を示す図である。図２５は、変形例におけるＥＶ走行時の差動装置の共線図である。図２６は、変形例のハイブリッドシステムにおけるデュアルクラッチ式変速機のギヤ比と差動装置のギヤ比の一例について示す図である。図２７は、変形例のハイブリッドシステムにおけるＥＶ走行時の目標変速段の候補絞り込みの途中結果を示す図である。図２８は、絞り込まれた候補におけるＥＶ最高車速とＥＶ最大駆動力の演算結果を示す図である。図２９は、変形例の高車速時におけるエンジン始動制御時の動力伝達経路を示す図である。図３０は、変形例の低車速時におけるエンジン始動制御時の動力伝達経路を示す図である。図３１は、変形例で循環トルクをエンジントルクに置換した後の動力伝達経路を示す図である。図３２は、変形例で循環トルクをエンジントルクに置換した後の差動装置の共線図を示す図である。図３３は、変形例のショック抑制の為のエンジン回転数制御時の動力伝達経路を示す図である。図３４は、変形例のショック抑制の為のエンジン回転数制御に関する差動装置の共線図を示す図である。図３５は、変形例の切り替え後の動力伝達経路を示す図である。図３６は、変形例の切り替え後の別の動力伝達経路を示す図である。図３７は、変形例のＥＶ走行時の別の動力伝達経路を示す図である。図３８は、変形例におけるＥＶ走行時の差動装置の別の共線図である。

以下に、本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係る制御装置の適用対象となるハイブリッドシステムは、エンジン、モータ／ジェネレータ、エンジン回転軸が一方の係合部側に接続される自動クラッチ、モータ／ジェネレータの回転軸と自動クラッチの他方の係合部側とが各々個別に接続される複数の回転要素を備えた差動装置、自動クラッチの他方の係合部側と同じ差動装置の回転要素に接続される少なくとも１つの変速段を備えた第１変速機及び差動装置の別の回転要素に接続される少なくとも１つの変速段を備えた第２変速機を有するものである。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例］
本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の実施例を図１から図３８に基づいて説明する。

図１及び図２の符号１は、本実施例のハイブリッドシステムを示す。図１は、本実施例のハイブリッドシステム１の構成について簡易的に示したものである。図２は、本実施例のハイブリッドシステム１の具体的な一例を示したものである。

このハイブリッドシステム１は、エンジンＥＮＧ、モータ／ジェネレータＭＧ、自動クラッチ１０、第１変速機２０、第２変速機３０及び差動装置４０を備える。

エンジンＥＮＧは、エンジン回転軸（クランクシャフト）５１から機械的な動力（エンジントルク）を出力する内燃機関や外燃機関等の機械動力源である。このエンジンＥＮＧは、その動作がエンジン制御用の電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ（ＥＮＧＥＣＵ）」と云う。）１０１によって制御される。また、モータ／ジェネレータＭＧは、力行駆動時にモータ（電動機）として機能して、二次電池（図示略）から供給された電気エネルギを機械エネルギに変換し、ＭＧ回転軸５２から機械的な動力（モータトルク）を出力する。一方、回生駆動時には、ジェネレータ（発電機）として機能して、差動装置４０からＭＧ回転軸５２に機械的な動力（モータトルク）が入力された際に機械エネルギを電気エネルギに変換し、これを電力として二次電池に蓄えることができる。このモータ／ジェネレータＭＧは、モータ／ジェネレータ制御用の電子制御装置（以下、「ＭＧＥＣＵ」と云う。）１０２によって制御される。

自動クラッチ１０は、一方（エンジントルク入力側）の第１係合部１１がエンジン回転軸５１側に接続され、他方の第２係合部１２が後述する第１変速機２０に接続される。この例示では、第２係合部１２が差動装置４０のキャリアＣを介して第１変速機２０の回転軸５３に接続されている（図２）。この自動クラッチ１０は、第１及び第２の係合部１１，１２間の隙間が制御されることで、解放状態、完全係合状態又は半係合状態が作り出される摩擦クラッチである。解放状態とは、第１及び第２の係合部１１，１２が互いに接しておらず、その相互間でトルク伝達が行えない状態のことを云う。一方、完全係合状態と半係合状態は、第１及び第２の係合部１１，１２が互いに接しており、その相互間でトルク伝達が行える状態のことを云う。その中でも完全係合状態は、第１及び第２の係合部１１，１２が一体になって同一回転数で回転している状態のことである。半係合状態は、第１及び第２の係合部１１，１２が互いに滑りながら回転している状態のことであり、解放状態と完全係合状態との間の移行期の係合状態を表している。

ここで、この自動クラッチ１０は、完全係合状態又は半係合状態のときに、エンジントルクを第１変速機２０の回転軸５３に伝えることができる。更に、その回転軸５３には、ＭＧ回転軸５２も差動装置４０を介して連結されているので、力行駆動時のモータトルクも伝えることができる。例えば、そのモータトルクは、第１変速機２０の後述する第１、第２又は第３の変速制御部２７−２９と第２変速機３０の第１又は第２の変速制御部３５，３６とを各々係合させることで、出力軸５５に伝えることができる。この第１変速機２０においては、その出力軸５５からエンジントルクやモータトルクが出力され、差動装置（デファレンシャルギヤ）Ｄを介して駆動輪Ｗ側へと伝達される。

この第１変速機２０は、少なくとも１つの変速段を有する自動変速機である。例えば、この第１変速機２０は、自動クラッチ１０の係合又は解放の制御が変速制御用の電子制御装置（以下、「変速ＥＣＵ（ＴＭＥＣＵ）」と云う。）１０３によって実行される所謂自動制御式の手動変速機である。従って、この第１変速機２０は、一般的な手動変速機と同様の構成（変速段に応じた歯車対、複数の噛合クラッチや複数のスリーブ等の変速制御部）を有する。

例えば、ここで例示する第１変速機２０は、第１−５速の前進用の変速段と後退用ギヤとを有する。エンジントルク等の入力軸となる回転軸５３には、第１−５速用の夫々のドライブギヤ２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａと後退ドライブギヤ２６ａとが取り付けられている（図２）。また、出力軸５５には、第１−５速用の夫々のドリブンギヤ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂと後退ドリブンギヤ２６ｂとが取り付けられている。また、後退ドライブギヤ２６ａと後退ドリブンギヤ２６ｂとの間には、後退中間ギヤ２６ｃが介在している。更に、回転軸５３には、第１速又は第２速を使用変速段として選択する第１変速制御部２７と、第３速又は第４速を使用変速段として選択する第２変速制御部２８と、第５速又は後退用ギヤを使用変速段として選択する第３変速制御部２９と、が設けられている。

変速ＥＣＵ１０３は、第１変速機２０の目標変速段を検知すると、その目標変速段に応じた第１、第２又は第３の変速制御部２７−２９のスリーブをアクチュエータ６１で適宜動かして、第１−第３の変速制御部２７−２９の噛合クラッチを目標変速段に応じて完全係合又は解放させることで目標変速段へと変速させる。また、この変速ＥＣＵ１０３は、アクチュエータ６１を制御し、第１−第３の変速制御部２７−２９の噛合クラッチを解放させるようにスリーブを動かすことで、第１変速機２０をニュートラル状態にする。

第２変速機３０は、少なくとも１つの変速段を有する自動変速機である。例えば、ここで例示する第２変速機３０は、第１−４速の前進用の変速段を有する。エンジントルク等の入力軸となる回転軸５４には、第１−４速用の夫々のドライブギヤ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａが取り付けられている（図２）。ここで、この例示では、第１変速機２０と第２変速機３０とで出力軸５５を共用している。そして、この第２変速機３０では、第１変速機２０の第１−４速用の夫々のドリブンギヤ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂをドライブギヤ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａのドリブンギヤとして利用している。従って、この例示の第２変速機３０の第１−４速は、夫々に第１変速機２０の第１−４速と同じギヤ比に設定している。更に、回転軸５４には、第１速又は第２速を使用変速段として選択する第１変速制御部３５と、第３速又は第４速を使用変速段として選択する第２変速制御部３６と、が設けられている。

変速ＥＣＵ１０３は、例えば車両発進時又は第１変速機２０の変速動作時に第２変速機３０の目標変速段を設定し、その目標変速段に応じた第１又は第２の変速制御部３５，３６のスリーブをアクチュエータ６２で適宜動かして、第１及び第２の変速制御部３５，３６の噛合クラッチを目標変速段に応じて完全係合又は解放させることで目標変速段へと変速させる。また、この変速ＥＣＵ１０３は、アクチュエータ６２を制御し、第１及び第２の変速制御部３５，３６の噛合クラッチを解放させるようにスリーブを動かすことで、第２変速機３０をニュートラル状態にする。

差動装置４０は、互いに係合しあう複数の回転要素を備え、夫々の回転要素の間で差動動作が行われるものである。このハイブリッドシステム１の差動装置４０においては、ＭＧ回転軸５２に連結された第１回転要素、自動クラッチ１０の第２係合部１２と第１変速機２０の回転軸５３とに連結された第２回転要素及び第２変速機３０の回転軸５４に連結された第３回転要素を少なくとも備える。具体例を挙げるとすれば、この差動装置４０は、所謂遊星歯車機構を備えたものである（図２）。例えば、この差動装置４０がシングルピニオン式の遊星歯車機構を有する場合には、サンギヤＳがＭＧ回転軸５２に接続される。また、ピニオンギヤＰを保持するキャリアＣには、自動クラッチ１０の第２係合部１２が接続され、且つ、第１変速機２０の回転軸５３が歯車対（歯車７１ａ，７１ｂ）を介して接続される。また、リングギヤＲには、第２変速機３０の回転軸５４が歯車対（歯車７２ａ，７２ｂ）を介して接続される。

このハイブリッドシステム１は、以上示した構成を有しているので、車両発進時や変速時、ＥＶ走行時等において、エンジントルクの反力をモータ／ジェネレータＭＧに受け持たせることで、エンジントルクを差動装置４０と第２変速機３０とを介して駆動輪Ｗに伝えることができる。

このハイブリッドシステム１においては、エンジンＥＣＵ１０１、ＭＧＥＣＵ１０２及び変速ＥＣＵ１０３を統括制御する統合ＥＣＵ（以下、「ＨＶＥＣＵ」という。）１００が設けられており、これらによって制御装置が構成される。

ＨＶＥＣＵ１００は、二次電池のＳＯＣ（State of Charge）や温度、アクセル開度等に基づいて、エンジンＥＮＧの動力だけで走行させるエンジン走行モード、モータ／ジェネレータＭＧの動力だけで走行させるＥＶ走行モード又は双方の動力で走行させるハイブリッド走行モードの選択を行う。

例えば、このハイブリッドシステム１では、ＥＶ走行を行う際に、自動クラッチ１０を解放させると共に、第１及び第２の変速機２０，３０を両方とも目標変速段に変速させる。そして、このハイブリッドシステム１では、モータ／ジェネレータＭＧに負のモータトルクを出力させることで差動装置４０のキャリアＣ（つまり駆動輪Ｗ）に正方向（車両前進方向）のトルクを発生させる。図３及び図４には、各々このＥＶ走行中の動力伝達経路と共線図を示す。そのキャリアＣにおける正方向のトルクは、リングギヤＲのトルクが第２変速機３０の目標変速段で減速され、その一部が第１変速機２０の目標変速段で増速されることにより発生する。その第１変速機２０で増速されたトルクは、キャリアＣに伝わる。このハイブリッドシステム１においては、この様なＥＶ走行を行う際に動力循環が発生している。以下、その様な駆動輪Ｗに伝わらずに第１変速機２０で増速されて差動装置４０に戻るトルク、つまり第２変速機３０から出力されたトルクの一部であって、第１変速機２０を経て差動装置４０に戻るトルクのことを「循環トルク」と云う。

ここで、そのＥＶ走行中の第１及び第２の変速機２０，３０の目標変速段について説明する。尚、ＥＶ走行中は、変速に伴うトルク抜けを防ぐ為に、夫々の目標変速段を変えない、つまり第１及び第２の変速機２０，３０を変速させないことが望ましい。

夫々の目標変速段を決めるに当たっては、以下の点を考慮する。

先ず、第１変速機２０の目標変速段を決める際に考慮すべき点について説明する。ＥＶ走行時には、第１変速機２０の変速段（ギヤ比）が決まることにより、車速と第１変速機２０の回転軸５３の回転数との関係、車速と自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数との関係が一意に決まる。これが為、第１変速機２０の目標変速段は、ＥＶ走行時の最高車速（以下、「ＥＶ最高車速」と云う。）Ｖｅｖ_ｍａｘで走行する際にも自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数が所定回転数以下になるギヤ比のものに設定する。

ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘ（ｋｍ／ｈ）は、下記の式１で求めることができる。

Ｖｅｖ_ｍａｘ＝Ｎｍｇ_ｍａｘ＊２π＊ｒ＊６０／（Ｇ_ｍｇ−ｗ＊１０００） … （１）

「Ｎｍｇ_ｍａｘ」は、モータ／ジェネレータＭＧの最高回転数（以下、「ＭＧ最高回転数」と云う。）を表す。図５には、モータ／ジェネレータＭＧの回転数Ｎｍｇと出力トルクＴｍｇとの関係について一例を示している。また、「ｒ」は、駆動輪Ｗの半径を表す。また、「Ｇ_ｍｇ−ｗ」は、モータ／ジェネレータＭＧと駆動輪Ｗとの間におけるギヤ比であり、下記の式２で求めることができる。

Ｇ_ｍｇ−ｗ＝｛１／ρ＊Ｇ２−（１＋ρ）／ρ＊Ｇ１｝＊Ｇ_ｄｉｆｆ …… （２）

「ρ」は、差動装置４０のギヤ比（所謂プラネタリギヤ比）を表す。「Ｇ１」は、第１変速機２０における対象変速段（目標変速段や使用変速段等の或る変速段）のギヤ比を表す。「Ｇ２」は、第２変速機３０における対象変速段（目標変速段や使用変速段等の或る変速段）のギヤ比を表す。「Ｇ_ｄｉｆｆ」は、差動装置Ｄのギヤ比を表す。

ここで、ＥＶ走行中のエンジン始動時には、後述する様に上記の循環トルクをエンジントルクへと置き換えるが、その際に自動クラッチ１０を半係合状態で滑らせながらエンジントルクを自動クラッチ１０の第２係合部１２に伝えるので、エンジン回転数が第２係合部１２の回転数よりも高回転でなければ、エンジントルクが第２係合部１２に伝わらない。これが為、ＥＶ走行中の第２係合部１２の回転数が所定回転数を超えていると、エンジン始動時には、エンジン回転数を第２係合部１２の回転数よりも上昇させなければならず、車両の搭乗者がエンジンＥＮＧの吹け上がりを感じてしまう虞がある。従って、第１変速機２０の目標変速段は、ＥＶ走行中のエンジン始動時にエンジンＥＮＧの無用な吹け上がりを抑える為、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘで走行する際にも自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数が所定回転数以下になるギヤ比のものに設定する。故に、その所定回転数とは、例えばエンジン回転数の上昇（吹け上がり）に搭乗者が違和感を覚えない回転数を設定すればよい。つまり、第１変速機２０の目標変速段は、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘからエンジンＥＮＧを始動させる際にも、その第２係合部１２の回転数がエンジンＥＮＧの吹け上がりを運転者に感じさせない所定回転数（エンジン回転数）以下になるギヤ比のものに設定する。

次に、第２変速機３０の目標変速段を決める際に考慮すべき点について説明する。第２変速機３０の目標変速段は、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘやＥＶ走行時の車両の最大駆動力（以下、「ＥＶ最大駆動力」と云う。）Ｆｅｖ_ｍａｘの夫々の目標値を実現させるギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗとなるギヤ比のものを設定する。その目標値については、下記の様にして決めればよい。

図６には、車速Ｖと車両の駆動力Ｆとの関係について一例を示している。この図６では、ハッチングを施した領域がＥＶ走行領域となる。また、この図６には、エンジン走行時の最大駆動力を第１変速機２０の変速段毎に記している。

モータ／ジェネレータＭＧは、図５に示す様に、ＭＧ最高回転数Ｎｍｇ_ｍａｘや最大トルク（以下、「ＭＧ最大トルク」と云う。）Ｔｍｇ_ｍａｘに制約がある。これが為、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘは、そのＭＧ最高回転数Ｎｍｇ_ｍａｘによって制約を受ける。また、ＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘは、ＭＧ最大トルクＴｍｇ_ｍａｘによって制約を受ける。更に、そのＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘやＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘは、例えばＥＶ走行の航続距離や二次電池の容量等の様々な条件に応じて決まるものである。

ここで、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘは、式１から明らかなように、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが大きくなるほど低くなる。そして、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘが低すぎた場合には、例えば車両発進後、直ぐにエンジンＥＮＧを始動させる必要があり、ＥＶ走行による燃費の向上代が小さい。一方、ＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘは、下記の式３から明らかなように、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが小さくなるほど小さくなる。そして、ＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘが小さすぎた場合にも、例えば車両発進後、直ぐにトルク不足によりエンジンＥＮＧを始動させる必要に迫られる可能性があるので、ＥＶ走行による燃費の向上代が小さい。従って、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘとＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘは、所望の燃費の向上代が得られる大きさの目標値を夫々に設定すればよい。

Ｆｅｖ_ｍａｘ＝Ｔｍｇ_ｍａｘ＊Ｇ_ｍｇ−ｗ／ｒ …… （３）

以下、具体例を挙げてＥＶ走行中の第１及び第２の変速機２０，３０の目標変速段について説明する。尚、ここで例示するギヤ比等の数値は、その説明をする上で便宜上設定したものである。

図７には、第１及び第２の変速機２０，３０の夫々の変速段のギヤ比Ｇ１，Ｇ２の一例と差動装置Ｄのギヤ比Ｇ_ｄｉｆｆの一例とを示す。ここでは、第１変速機２０と第２変速機３０の夫々の同一変速段のギヤ比Ｇ１，Ｇ２を同じ大きさにしている。また、差動装置４０のギヤ比ρ＝０．３、駆動輪Ｗの半径ｒ＝０．３（ｍ）と仮定する。また、ここでは、エンジン回転数の上昇に搭乗者が違和感を覚えない所定回転数を２０００（ｒｐｍ）とする。尚、図８には、第１変速機２０を伝わる動力伝達経路のトータルギヤ比（＝Ｇ１＊Ｇ_ｄｉｆｆ）と第２変速機３０を伝わる動力伝達経路のトータルギヤ比（＝Ｇ２＊Ｇ_ｄｉｆｆ）とを変速段毎に示す。

先ず、第１変速機２０の目標変速段の候補を絞り込む。前述したように、第１変速機２０の目標変速段は、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘで走行する際にも自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数Ｎｃが所定回転数（２０００ｒｐｍ）以下になるギヤ比のものに設定する。図９には、車速Ｖに応じた第２係合部１２の回転数Ｎｃの一例を第１変速機２０の変速段毎に示す。この図９に依れば、回転数Ｎｃを所定回転数（２０００ｒｐｍ）以下にする際の第１変速機２０の各変速段におけるＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘ（ｋｍ／ｈ）が判る（図１０）。そのＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘは、回転数Ｎｃが所定回転数（２０００ｒｐｍ）のときの車速である。

ここで、ＥＶ走行中にエンジン始動を行う場合には、ＥＶ走行中の第２係合部１２の回転数Ｎｃがエンジン始動後のエンジン回転数（第１係合部１１の回転数）と同一回転数になる。これが為、その図１０に示すＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘは、エンジン回転数を所定回転数（２０００ｒｐｍ）以下にする際の第１変速機２０の各変速段におけるＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘであって、エンジン始動後のエンジン回転数を所定回転数（２０００ｒｐｍ）にするときのＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘであると云える。この例示では、この図１０に示すＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘに基づいて、第１−３速のＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘが低すぎると判断し、第４及び５速を第１変速機２０の目標変速段の候補として定める。

続いて、その第１変速機２０の目標変速段の候補である第４及び５速の変速段と第２変速機３０の第１−４速の変速段との夫々の組み合わせについて考える。図１１は、その全ての組み合わせにおけるギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗについて示す。そのギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗは、式２を用いた演算結果である。この例示では、第２変速機３０が第４速の変速段のときに負のギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗになるので、この第４速の変速段を目標変速段の候補から外す。

図１２は、残りの第１−３速の変速段との組み合わせにおけるＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘ（ｋｍ／ｈ）とＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘ（Ｎ）とを示す。ここでは、ＭＧ最高回転数Ｎｍｇ_ｍａｘが１００００（ｒｐｍ）で且つＭＧ最大トルクＴｍｇ_ｍａｘが１００（Ｎｍ）のモータ／ジェネレータＭＧを用いる。そのＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘとＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘは、各々式１と式３を用いた演算結果である。この例示では、その図１２に示すＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘとＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘとに基づいて、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが２．０と５．９の場合にＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘが低すぎると判断し、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが３５．０と３８．９の場合にＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘが低すぎると判断する。従って、この例示では、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが１２．５の場合（第１変速機２０：第４速の変速段、第２変速機３０：第２速の変速段）と、１６．４の場合（第１変速機２０：第５速の変速段、第２変速機３０：第２速の変速段）と、が第１及び第２の変速機２０，３０の夫々の目標変速段の候補として絞り込まれる。

ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが１２．５の場合のＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘは、図１２に依れば９１（ｋｍ／ｈ）となり、図１０及び図１１に依れば第１変速機２０が第４速の変速段のときの５６（ｋｍ／ｈ）となる。従って、この場合には、図１０及び図１１に基づき得られたＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘの方が低速なので、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘが５６（ｋｍ／ｈ）になる。また、この場合のＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘは、図１２に基づいて４１５０（Ｎｍ）になる。

一方、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが１６．４の場合のＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘは、図１２に依れば６９（ｋｍ／ｈ）となり、図１０及び図１１に依れば第１変速機２０が第５速の変速段のときの７２（ｋｍ／ｈ）となる。従って、この場合には、図１２に基づき得られたＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘの方が低速なので、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘが６９（ｋｍ／ｈ）になる。また、この場合のＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘは、図１２に基づいて５４５０（Ｎｍ）になる。

ここで、その２種類のギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗに関してＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘとＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘを互いに比較すると、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが１６．４の場合の方がＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘとＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘ共にギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが１２．５の場合よりも良い値を示している。これが為、ここでは、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが１６．４の場合の第１変速機２０の第５速の変速段と第２変速機３０の第２速の変速段とを夫々の目標変速段として設定する。

このハイブリッドシステム１においては、ＥＶ走行中に第１及び第２の変速機２０，３０を変速させることなく、その夫々の目標変速段でＥＶ走行を行う。そして、このハイブリッドシステム１では、アクセル開度変化等に応じてエンジン始動要求が為された場合、次の様にしてエンジンＥＮＧを始動させる。

先ず、エンジン始動回転数がＥＶ走行中の自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数Ｎｃ以下の場合（高車速の場合）には、自動クラッチ１０を半係合状態に制御し、この自動クラッチ１０を滑らせながら第２係合部１２の回転を第１係合部１１に徐々に伝えていく。エンジン始動回転数とは、エンジンＥＮＧの始動に必要な最小エンジン回転数のことである。つまり、この場合には、上記の如き循環トルクをＥＶ走行中に発生させているので、その循環トルクの一部を利用し、自動クラッチ１０を滑らせながらエンジン回転数を徐々に上昇させることで、エンジンＥＮＧの押しがけを行う。図１３には、このＥＶ走行中のエンジン始動時における動力伝達経路を示す。

その際には、エンジン回転数を上昇させる為に、循環トルクの一部、換言するならばモータトルクの一部が使われる。これが為、このハイブリッドシステム１においては、ＥＶ走行中のエンジン始動の際に、駆動輪Ｗに伝達される駆動トルクがエンジンＥＮＧの始動制御によって減少しないように、エンジン回転数の上昇に使われるトルク（つまり駆動トルクの減少分）に相当する分だけモータトルクを増加させる。これにより、このハイブリッドシステム１は、ＥＶ走行中のエンジン始動の際に、駆動輪Ｗにおけるトルク抜けを抑えることができるので、車両にショックや減速度を発生させることなくエンジンＥＮＧを始動させることができる。そして、このハイブリッドシステム１は、例えば運転者がアクセル増し踏みによる加速操作を行った際にＥＶ走行中のエンジン始動を実行するので、自ら加速操作を行っているにも拘わらず車両に減速度が発生してしまうと、運転者に違和感を覚えさせるが、これを回避できる。つまり、このハイブリッドシステム１では、ＥＶ走行中に循環トルクを発生させ、その循環トルクの一部を利用してエンジンＥＮＧの回転を持ち上げるので、駆動輪Ｗにおけるトルク抜けをモータトルクで補うことができ、ＥＶ走行中のエンジン始動の際にショックや減速度の発生を抑えることができる。従って、このハイブリッドシステム１は、運転者にドライバビリティの悪化を感じさせることのないＥＶ走行中のエンジン始動が可能になる。

尚、自動クラッチ１０は、そのエンジン始動に際して、ショックの発生を可能な限り抑える為に上記の如く半係合させることが好ましいが、完全係合させてもよい。このハイブリッドシステム１においては、自動クラッチ１０を素早く完全係合させたとしても、これに合わせてモータトルクを素早く増加させることで駆動トルクが一定に保たれるので、トルク抜けによるショックの発生を抑えることができる。

ここで、このエンジン始動の際には、エンジンＥＮＧが始動することによって当該エンジンＥＮＧでトルク変動が発生し、これが駆動輪Ｗに伝わって駆動輪Ｗの駆動トルクを変動させる虞がある。これが為、このハイブリッドシステム１においては、その駆動輪Ｗの駆動トルクの変動をモータトルクの増減によって相殺させ、車両にショックが発生することを防ぐことが望ましい。

これに対して、エンジン始動回転数がＥＶ走行中の自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数Ｎｃよりも高回転の場合（上記の高車速時よりも低車速の場合）には、エンジンＥＮＧの押しがけができないので、スタータモータ８１を用いてエンジンＥＮＧを始動させる。この場合には、自動クラッチ１０が解放状態のままでエンジンＥＮＧを始動させるので、エンジントルクが駆動輪Ｗに伝わらず、エンジン始動に伴う車両のショックの発生を抑えることができる。図１４には、この場合のＥＶ走行中のエンジン始動時における動力伝達経路を示す。

この様に、このハイブリッドシステム１においては、押しがけのできない低車速時を除いて、エンジン回転数の持ち上げの為に電力を使用しない。従って、このハイブリッドシステム１は、エンジンＥＮＧを始動させる際の電力消費量を減らすことができる。

上記の高車速時のエンジン始動においては、エンジン始動後、エンジン回転数が自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数Ｎｃを上回り、その第２係合部１２にエンジントルクが伝達されるようになる。この例示のエンジン始動制御では、駆動輪Ｗへの動力伝達経路が第２変速機３０を経るものから第１変速機２０を経るものへと切り替わるまで、自動クラッチ１０を半係合状態のままに制御しておく。また、上記の低車速時のエンジン始動においては、エンジン始動後、自動クラッチ１０を半係合状態に制御する。

このハイブリッドシステム１においては、エンジン始動形態がどちらであっても、半係合状態の自動クラッチ１０を介してエンジントルクが第１変速機２０の回転軸５３及び差動装置４０のキャリアＣに伝わることで、循環トルクがエンジントルクに置き換わっていく。その際、このハイブリッドシステム１では、その循環トルクの減少と共に駆動輪Ｗの駆動トルクが増加するので、その増加を抑えて駆動トルクが一定のままであるように、増加する駆動トルクに相当する分だけモータトルクを減少させる。従って、このハイブリッドシステム１は、車両のショックの発生を抑えることができる。図１５には、置き換え途中の動力伝達経路を示す。また、図１６には、置き換え後の共線図を示す。

そのエンジントルクへの置き換えが進むにつれて、循環トルクは、徐々に減少していき、何れ零になる。このハイブリッドシステム１では、循環トルクが零になった場合、第１変速機２０をニュートラル状態に制御する。その際、駆動輪Ｗの駆動トルクは、一定のまま変化しない。図１７には、その際の動力伝達経路を示す。

ハイブリッドシステム１では、この状態においてエンジンＥＮＧの回転数を自由に変えることができる。ここで、この例示では、第１変速機２０をＥＶ走行モードの目標変速段からエンジン走行モードでの新たな目標変速段へと変速させる。従って、その第１変速機２０は、後で現状のニュートラル状態から新たな目標変速段に変速させられる。これが為、このハイブリッドシステム１においては、その変速時における第１変速機２０の入出力軸間（回転軸５３と回転軸５５との間）の回転差による車両のショックの発生を抑えるべく、入力軸たる回転軸５３の回転数を第１変速機２０のエンジン走行モードの目標変速段に応じて出力軸たる回転軸５５の回転数に同期させるようにエンジン回転数の制御を行う。尚、その際の目標エンジン回転数は、例えば図９から得られる第１変速機２０の回転軸５３の回転数Ｎｃに基づいて設定すればよい。図１８には、そのエンジン回転数の制御前後における状態を共線図で示している。この共線図からも判る様に、そのエンジン回転数の制御は、モータ／ジェネレータＭＧの回転数を制御することによって行う。

このハイブリッドシステム１では、その回転数の同期制御を終えた後、第１変速機２０を新たな目標変速段に変速させると共に自動クラッチ１０を完全係合させ、更にモータ／ジェネレータＭＧにエンジントルクの反力を受け持たせないようにすることで、第２変速機３０を経る駆動輪Ｗへの動力伝達経路から第１変速機２０を経る動力伝達経路へと切り替える。図１９には、その切り替え後の動力伝達経路を示す。その切り替えの際には、切り替え前のモータ／ジェネレータＭＧが回生駆動中であるならば（図２０）、このモータ／ジェネレータＭＧがエンジントルクの反力を受け持たなくなることで、駆動輪Ｗの駆動トルクの増加を招いてしまうので、その増加を抑えて駆動トルクが一定のままであるように、増加する駆動トルクに相当する分だけエンジントルクを減少させる。一方、切り替え前のモータ／ジェネレータＭＧが力行駆動中の場合には（図２１）、回生駆動中とは逆に、このモータ／ジェネレータＭＧがエンジントルクの反力を受け持たなくなることで、駆動輪Ｗの駆動トルクの減少を招いてしまうので、その減少を抑えて駆動トルクが一定のままであるように、減少する駆動トルクに相当する分だけエンジントルクを増加させる。この様に、このハイブリッドシステム１では、動力伝達経路の切り替えの際にも駆動トルクを一定に保つことができるので、車両のショックの発生が抑制される。

以上示した様に、このハイブリッドシステム１は、ＥＶ走行中のエンジン始動時に車両のショックの発生を抑えることができる。

［変形例］
ところで、前述した実施例のハイブリッドシステム１は、第１変速機２０と第２変速機３０とを有するものとして例示したが、その第１変速機２０と第２変速機３０を所謂デュアルクラッチ式変速機（ＤＣＴ：デュアルクラッチトランスミッション）における奇数段と偶数段に置き換えてもよい。

図２２及び図２３には、その様なハイブリッドシステム２を示している。図２２は、本変形例のハイブリッドシステム２の構成について簡易的に示したものである。図２３は、本変形例のハイブリッドシステム２の具体的な一例を示したものである。その図２２及び図２３において前述した実施例のハイブリッドシステム１と同じ符号を付したものは、以下で特に言及しない限り、そのハイブリッドシステム１で説明したものと同じものを示している。

このハイブリッドシステム２のデュアルクラッチ式変速機９０は、第１変速機としての奇数段群９０Ａと、第２変速機としての偶数段群９０Ｂと、を備える。この例示の奇数段群９０Ａは、第１速、第３速及び第５速の前進用の変速段と、後退用ギヤと、を有する。エンジントルク等の入力軸となる回転軸５６には、第１速、第３速及び第５速用の夫々のドライブギヤ９１ａ，９３ａ，９５ａと後退ドライブギヤ９６ａとが取り付けられている（図２３）。また、出力軸５５には、第１速、第３速及び第５速用の夫々のドリブンギヤ９１ｂ，９３ｂ，９５ｂと後退ドリブンギヤ９６ｂとが取り付けられている。また、後退ドライブギヤ９６ａと後退ドリブンギヤ９６ｂとの間には、後退中間ギヤ９６ｃが介在している。更に、回転軸５６には、第１速又は第３速を使用変速段として選択する第１変速制御部９７と、第５速又は後退用ギヤを使用変速段として選択する第２変速制御部９８と、が設けられている。

変速ＥＣＵ１０３は、奇数段群９０Ａの目標変速段に応じた第１又は第２の変速制御部９７，９８のスリーブをアクチュエータ６３で適宜動かして、第１及び第２の変速制御部９７，９８の噛合クラッチを目標変速段に応じて完全係合又は解放させることで目標変速段へと変速させる。また、この変速ＥＣＵ１０３は、アクチュエータ６３を制御し、第１及び第２の変速制御部９７，９８の噛合クラッチを解放させるようにスリーブを動かすことで、奇数段群９０Ａをニュートラル状態にする。

一方、偶数段群９０Ｂは、第２速及び第４速の前進用の変速段を有する。エンジントルク等の入力軸となる回転軸５７には、第２速及び第４速用の夫々のドライブギヤ９２ａ，９４ａが取り付けられている（図２３）。また、出力軸５５には、第２速及び第４速用の夫々のドリブンギヤ９２ｂ，９４ｂが取り付けられている。更に、回転軸５７には、第２速又は第４速を使用変速段として選択する第３変速制御部９９が設けられている。

変速ＥＣＵ１０３は、偶数段群９０Ｂの目標変速段に応じた第３変速制御部９９のスリーブをアクチュエータ６４で適宜動かして、第３変速制御部９９の噛合クラッチを目標変速段に応じて完全係合させることで目標変速段へと変速させる。また、この変速ＥＣＵ１０３は、アクチュエータ６４を制御し、第３変速制御部９９の噛合クラッチを解放させるようにスリーブを動かすことで、偶数段群９０Ｂをニュートラル状態にする。

このハイブリッドシステム２の差動装置４１は、実施例の差動装置４０と同じように、互いに係合しあう複数の回転要素を備え、夫々の回転要素の間で差動動作が行われるものである。この例示の差動装置４１は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を有するものである。

この例示では、リングギヤＲがＭＧ回転軸５２に連結される。ここでは、ＭＧ回転軸５２に設けた歯車７３をリングギヤＲに設けた外歯歯車に噛み合わせることで、リングギヤＲとＭＧ回転軸５２とを連結している。また、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２を保持するキャリアＣは、奇数段群９０Ａの回転軸５６に接続されると共に、第１ドグクラッチ１５と歯車対（歯車７４ａ，７４ｂ）を介して自動クラッチ１０の第２係合部１２に接続される。また、サンギヤＳは、歯車群（歯車７５ａ，７５ｂ，７５ｃ）を介して偶数段群９０Ｂの回転軸５７に接続されると共に、その回転軸５７と第２ドグクラッチ１６と歯車対（歯車７６ａ，７６ｂ）を介して自動クラッチ１０の第２係合部１２に接続される。

ここで、その歯車７５ａは、サンギヤＳと同心上で一体になって回転する。歯車７５ｂは、回転軸５７と同心上で一体になって回転する。歯車７５ｃは、その２つの歯車７５ａ，７５ｂと噛み合い状態にある。この歯車７５ｃは、所謂カウンタギヤであり、サンギヤＳの回転方向に対して逆転することで、回転軸５７を回転軸５６と同一方向に回転させるものである。また、歯車７４ｂと歯車７６ｂは、回転軸５８を介して第２係合部１２に接続されている。

第１ドグクラッチ１５は、一方の係合部が回転軸５６に取り付けられ、他方の係合部が歯車７４ａに取り付けられたものであり、夫々の係合部を互いに係合させることで回転軸５６と自動クラッチ１０の第２係合部１２との間のトルク伝達を可能にする。また、第２ドグクラッチ１６は、一方の係合部が回転軸５７に取り付けられ、他方の係合部が歯車７６ａに取り付けられたものであり、夫々の係合部を互いに係合させることで回転軸５７と自動クラッチ１０の第２係合部１２との間のトルク伝達を可能にする。

このハイブリッドシステム２においても、ＥＶ走行を行う際には、自動クラッチ１０を解放させると共に、第１及び第２の変速機である奇数段群９０Ａと偶数段群９０Ｂを両方とも目標変速段に変速させる。また、その際には、第１ドグクラッチ１５を係合させる一方、第２ドグクラッチ１６を解放させている。そして、このハイブリッドシステム２においても、モータ／ジェネレータＭＧに負のモータトルクを出力させることで駆動輪Ｗに正方向（車両前進方向）のトルクを発生させる。図２４及び図２５には、奇数段群９０Ａの目標変速段が偶数段群９０Ｂの目標変速段よりもハイギヤの場合のＥＶ走行中の動力伝達経路と共線図を示す。キャリアＣにおける正方向のトルクは、サンギヤＳにおける負方向のトルクが歯車群（歯車７５ａ，７５ｂ，７５ｃ）で反転して偶数段群９０Ｂの目標変速段で減速され、その一部が奇数段群９０Ａの目標変速段で増速されることにより発生する。その奇数段群９０Ａで増速されたトルクは、キャリアＣに伝わる。このハイブリッドシステム２においても、この様なＥＶ走行を行う際には、動力循環が発生している。ここでも、その様な駆動輪Ｗに伝わらずに奇数段群９０Ａで増速されて差動装置４１に戻るトルク、つまり偶数段群９０Ｂから出力されたトルクの一部であって、奇数段群９０Ａを経て差動装置４１に戻るトルクのことを「循環トルク」と云う。

ここで、そのＥＶ走行中の奇数段群９０Ａと偶数段群９０Ｂの目標変速段について説明する。このデュアルクラッチ式変速機９０においても、ＥＶ走行中は、変速に伴うトルク抜けを防ぐ為に、夫々の目標変速段を変えない、つまり奇数段群９０Ａと偶数段群９０Ｂを変速させないことが望ましい。

その目標変速段の決め方は、基本的に前述した実施例の場合と同じである。但し、このデュアルクラッチ式変速機９０においては、奇数段群９０Ａと偶数段群９０Ｂの夫々の目標変速段の内、どちらがハイギヤに設定されるのかに応じて決め方が異なる。

奇数段群９０Ａの目標変速段の方が偶数段群９０Ｂの目標変速段よりもハイギヤの場合、奇数段群９０Ａの目標変速段は、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘからエンジンＥＮＧを始動させる際にも、自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数がエンジンＥＮＧの吹け上がりを運転者に感じさせない所定回転数（エンジン回転数）以下になるギヤ比のものに設定する。そして、偶数段群９０Ｂの目標変速段は、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘやＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘの夫々の目標値を実現させるギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗとなるギヤ比のものを設定する。その目標値については、実施例と同じ様に決めればよい。また、この場合のギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗは、下記の式４で求めることができる。

Ｇ_ｍｇ−ｗ＝Ｇ_ｍｇ−Ｒ／２＊（Ｇ偶−Ｇ奇）＊Ｇ_ｄｉｆｆ …… （４）

「Ｇ_ｍｇ−Ｒ」は、モータ／ジェネレータＭＧと差動装置４１のリングギヤＲとの間におけるギヤ比を表す。「Ｇ奇」は、奇数段群９０Ａにおける対象変速段（目標変速段や使用変速段等の或る変速段）のギヤ比を表す。「Ｇ偶」は、偶数段群９０Ｂにおける対象変速段（目標変速段や使用変速段等の或る変速段）のギヤ比を表す。

一方、偶数段群９０Ｂの目標変速段の方が奇数段群９０Ａの目標変速段よりもハイギヤの場合、偶数段群９０Ｂの目標変速段は、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘからエンジンＥＮＧを始動させる際にも、自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数がエンジンＥＮＧの吹け上がりを運転者に感じさせない所定回転数（エンジン回転数）以下になるギヤ比のものに設定する。そして、奇数段群９０Ａの目標変速段は、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘやＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘの夫々の目標値を実現させるギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗとなるギヤ比のものを設定する。この場合のギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗは、下記の式５で求めることができる。

Ｇ_ｍｇ−ｗ＝Ｇ_ｍｇ−Ｒ／２＊（Ｇ奇−Ｇ偶）＊Ｇ_ｄｉｆｆ …… （５）

以下、具体例を挙げてＥＶ走行中の奇数段群９０Ａと偶数段群９０Ｂの夫々の目標変速段について説明する。尚、ここで例示するギヤ比等の数値は、その説明をする上で便宜上設定したものである。

図２６には、デュアルクラッチ式変速機９０の変速段のギヤ比Ｇ奇，Ｇ偶と差動装置Ｄのギヤ比Ｇ_ｄｉｆｆの一例とを示す。また、差動装置４１のギヤ比ρ＝０．５、駆動輪Ｗの半径ｒ＝０．３（ｍ）、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−Ｒ＝４と仮定する。また、ここでも、エンジン回転数の上昇に搭乗者が違和感を覚えない所定回転数を２０００（ｒｐｍ）とする。

先ず、自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数Ｎｃを所定回転数（２０００ｒｐｍ）以下にする際の奇数段群９０Ａと偶数段群９０Ｂの各変速段におけるＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘ（ｋｍ／ｈ）を求める。ここでは、デュアルクラッチ式変速機９０の各変速段のギヤ比Ｇ奇，Ｇ偶を実施例の第１変速機２０の変速段のギヤ比Ｇ１と同じものに設定している。また、差動装置Ｄのギヤ比Ｇ_ｄｉｆｆについても実施例のものと同じ大きさにしている。これが為、デュアルクラッチ式変速機９０の変速段毎の車速Ｖに応じた第２係合部１２の回転数Ｎｃについては、第１変速機２０の変速段毎の車速Ｖに応じた第２係合部１２の回転数Ｎｃと同じになる（図９）。従って、ここで求める変速段毎のＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘは、実施例で示したものと同じ車速になる（図１０）。

この例示においても、その図１０に示すＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘに基づいて、第１−３速のＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘは、低すぎると判断する。従って、デュアルクラッチ式変速機９０の目標変速段の候補は、偶数段群９０Ｂの第４速の変速段と奇数段群９０Ａの第５速の変速段とに絞られる。図２７は、その結果に基づき求めたギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗであり、偶数段群９０Ｂの第４速の変速段に対する奇数段群９０Ａの変速段との組み合わせにおけるギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗと、奇数段群９０Ａの第５速の変速段に対する偶数段群９０Ｂの変速段との組み合わせにおけるギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗと、を示したものである。そのギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗは、式４又は式５を用いた演算結果である。

その図２７において、第１速及び第２速の変速段の組み合わせと第２速及び第３速の変速段の組み合わせは、その何れにも第４速又は第５速の変速段が存在していないので、目標変速段の候補から外す。

図２８は、残りの奇数段群９０Ａと偶数段群９０Ｂの変速段の組み合わせにおけるＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘ（ｋｍ／ｈ）とＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘ（Ｎ）とを示したものである。ここでも、ＭＧ最高回転数Ｎｍｇ_ｍａｘが１００００（ｒｐｍ）で且つＭＧ最大トルクＴｍｇ_ｍａｘが１００（Ｎｍ）のモータ／ジェネレータＭＧを用いる。そのＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘとＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘは、各々式１と式３を用いた演算結果である。この例示では、その図２８に示すＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘとＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘとに基づいて、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが１．８と３．６の場合にＥＶ最大駆動力Ｆｅｖ_ｍａｘが低すぎると判断し、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが２３．４の場合にＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘが低すぎると判断する。従って、この例示では、ギヤ比Ｇ_ｍｇ−ｗが１１．７の場合（奇数段群９０Ａ：第５速の変速段、偶数段群９０Ｂ：第２速の変速段）をデュアルクラッチ式変速機９０の奇数段群９０Ａと偶数段群９０Ｂにおける各々の目標変速段として設定する。尚、ＥＶ最高車速Ｖｅｖ_ｍａｘについては、図１０の７２（ｋｍ／ｈ）と図２８の９７（ｋｍ／ｈ）との比較により、低速側の７２（ｋｍ／ｈ）となる。

このハイブリッドシステム２においては、ＥＶ走行中にデュアルクラッチ式変速機９０の奇数段群９０Ａと偶数段群９０Ｂを共に変速させることなく、その夫々の目標変速段でＥＶ走行を行う。そして、このハイブリッドシステム２では、アクセル開度変化等に応じてエンジン始動要求が為された場合、次の様にしてエンジンＥＮＧを始動させる。

先ず、このハイブリッドシステム２では、エンジンＥＮＧを始動させる前に、第１ドグクラッチ１５を係合させることで、自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数Ｎｃと奇数段群９０Ａの回転軸５６の回転数を同期させておく。但し、この例示では、ＥＶ走行中に既に第１ドグクラッチ１５を係合させているので、このままエンジン始動制御に入る。

そのＥＶ走行中のエンジン始動制御は、基本的に前述した実施例の場合と同じである。これが為、エンジン始動回転数がＥＶ走行中の自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数Ｎｃ以下の場合（高車速の場合）には、循環トルクの一部を利用し、自動クラッチ１０を半係合状態に制御して滑らせながらエンジン回転数を徐々に上昇させることで、エンジンＥＮＧの押しがけを行う。図２９には、このＥＶ走行中のエンジン始動時における動力伝達経路を示す。その際には、エンジン回転数を上昇させる為に循環トルクの一部が使われるので、駆動輪Ｗに伝達される駆動トルクがエンジンＥＮＧの始動制御によって減少しないように、エンジン回転数の上昇に使われるトルクに相当する分だけモータトルクを増加させる。従って、この場合には、実施例のときと同様の効果を得ることができるので、ＥＶ走行中のエンジン始動の際に、駆動輪Ｗにおけるトルク抜けを抑え、車両にショックや減速度を発生させることなくエンジンＥＮＧを始動させることができる。故に、このハイブリッドシステム２は、運転者にドライバビリティの悪化を感じさせることのないＥＶ走行中のエンジン始動が可能になる。

また、このハイブリッドシステム２のエンジン始動の際にも、エンジンＥＮＧが始動することによって当該エンジンＥＮＧでトルク変動が発生し、これが駆動輪Ｗに伝わって駆動輪Ｗの駆動トルクを変動させる虞がある。これが為、このハイブリッドシステム２においても、その駆動輪Ｗの駆動トルクの変動をモータトルクの増減によって相殺させ、車両にショックが発生することを防ぐことが望ましい。

これに対して、エンジン始動回転数がＥＶ走行中の自動クラッチ１０の第２係合部１２の回転数Ｎｃよりも高回転の場合（上記の高車速時よりも低車速の場合）には、エンジンＥＮＧの押しがけができないので、自動クラッチ１０を解放状態にしたまま、スタータモータ８１を用いてエンジンＥＮＧを始動させる。従って、この場合には、エンジントルクが駆動輪Ｗに伝わらず、エンジン始動に伴う車両のショックの発生を抑えることができる。図３０には、この場合のＥＶ走行中のエンジン始動時における動力伝達経路を示す。この場合には、エンジン始動後、自動クラッチ１０を半係合状態に制御する。

このハイブリッドシステム２においては、半係合状態の自動クラッチ１０を介してエンジントルクが奇数段群９０Ａの回転軸５６及び差動装置４１のキャリアＣに伝わることで、循環トルクがエンジントルクに置き換わっていく。その際、このハイブリッドシステム２では、その循環トルクの減少と共に駆動輪Ｗの駆動トルクが増加するので、その増加を抑えて駆動トルクが一定のままであるように、増加する駆動トルクに相当する分だけモータトルクを減少させる。従って、このハイブリッドシステム２においても、車両のショックの発生を抑えることができる。図３１及び図３２には、置き換え後の動力伝達経路と共線図を示す。

このハイブリッドシステム２では、循環トルクが零になった場合、奇数段群９０Ａをニュートラル状態に制御する。そして、このハイブリッドシステム２においては、この状態でエンジンＥＮＧの回転数を自由に変えることができる。図３３及び図３４には、そのエンジン回転数制御時の動力伝達経路と共線図を示す。

この例示では、デュアルクラッチ式変速機９０をエンジン走行モードでの目標変速段に制御する。その目標変速段は、奇数段群９０Ａに属するものであっても、偶数段群９０Ｂに属するものであってもよい。但し、現時点でＥＶ走行時の目標変速段のまま保持されている偶数段群９０Ｂについては、この目標変速段がエンジン走行モードの目標変速段と同じであれば、そのＥＶ走行時の目標変速段をエンジン走行モードへと切り替える際の目標変速段に設定可能である。一方、ＥＶ走行時の目標変速段とは別の偶数段群９０Ｂの変速段がエンジン走行モードの目標変速段になる場合には、一度奇数段群９０Ａの変速段に変速してからエンジン走行モードにおける偶数段群９０Ｂの真の目標変速段に切り替えればよい。

ここで、このハイブリッドシステム２においては、奇数段群９０Ａへの変速が行われる場合、この奇数段群９０Ａの入出力軸間（回転軸５６と回転軸５５との間）の回転差によって車両にショックが発生する可能性がある。これが為、このハイブリッドシステム２では、車両のショックの発生を抑えるべく、入力軸たる回転軸５６の回転数を奇数段群９０Ａの目標変速比に応じて出力軸たる回転軸５５の回転数に同期させるようにエンジン回転数の制御を行う。

このハイブリッドシステム２では、その回転数の同期制御を終えた後、奇数段群９０Ａをエンジン走行モードの目標変速段に変速させると共に自動クラッチ１０を完全係合させ、更にモータ／ジェネレータＭＧにエンジントルクの反力を受け持たせないようにすることで、偶数段群９０Ｂを経る駆動輪Ｗへの動力伝達経路から奇数段群９０Ａを経る動力伝達経路へと切り替える。図３５には、その切り替え後の動力伝達経路を示す。その切り替えの際には、切り替え前のモータ／ジェネレータＭＧが回生駆動中であるならば、このモータ／ジェネレータＭＧがエンジントルクの反力を受け持たなくなることで、駆動輪Ｗの駆動トルクの増加を招いてしまうので、その増加を抑えて駆動トルクが一定のままであるように、増加する駆動トルクに相当する分だけエンジントルクを減少させる。一方、切り替え前のモータ／ジェネレータＭＧが力行駆動中の場合には、回生駆動中とは逆に、このモータ／ジェネレータＭＧがエンジントルクの反力を受け持たなくなることで、駆動輪Ｗの駆動トルクの減少を招いてしまうので、その減少を抑えて駆動トルクが一定のままであるように、減少する駆動トルクに相当する分だけエンジントルクを増加させる。この様に、このハイブリッドシステム２では、動力伝達経路の切り替えの際にも駆動トルクを一定に保つことができ、車両のショックの発生が抑制される。

一方、ＥＶ走行時の偶数段群９０Ｂの目標変速段のままエンジン走行モードに移る場合には、車両にショックが発生しないので、奇数段群９０Ａへの変速を行うときの様なエンジン回転数の制御を必要としない。これが為、この場合には、自動クラッチ１０を完全係合させると共に第２ドグクラッチ１６も係合させ、更にモータ／ジェネレータＭＧにエンジントルクの反力を受け持たせないようにすることで、第１ドグクラッチ１５を経て奇数段群９０Ａに伝わる駆動輪Ｗへの動力伝達経路から第２ドグクラッチ１６を経て偶数段群９０Ｂに伝わる動力伝達経路へと切り替える。その際、モータ／ジェネレータＭＧは、回転数が零であり、力行駆動も回生駆動も行っていない。従って、この場合には、モータ／ジェネレータＭＧがエンジントルクの反力を受け持たなくなっても、駆動輪Ｗの駆動トルクが変動しないので、その変動を相殺させるエンジントルクの増減制御を行う必要がない。図３６は、この場合の動力伝達経路を示している。

以上示したハイブリッドシステム２においては、奇数段群９０Ａの目標変速段が偶数段群９０Ｂの目標変速段よりもハイギヤの場合のＥＶ走行を例に挙げて説明した。しかし、ＥＶ走行は、その逆、つまり偶数段群９０Ｂの目標変速段が奇数段群９０Ａの目標変速段よりもハイギヤの場合にも実行可能である。尚、これについては、上述した説明において、第１ドグクラッチ１５及び奇数段群９０Ａの側と第２ドグクラッチ１６及び偶数段群９０Ｂの側とを入れ替えて考えればよいだけであり、上述した例示と同様の効果を得ることができる。また、このＥＶ走行中にエンジンＥＮＧを始動させる場合についても同様である。この為、ここでの説明は省略する。尚、図３７及び図３８には、偶数段群９０Ｂの目標変速段の方がハイギヤになっているときの動力伝達経路と共線図を示す。

また、ハイブリッドシステム２においては奇数段群９０Ａを第１変速機、偶数段群９０Ｂを第２変速機として説明したが、本システムのデュアルクラッチ式変速機９０は、偶数段群９０Ｂを第１変速機、奇数段群９０Ａを第２変速機に置き換えてもよい。

更に、前述した実施例や変形例においてはＥＶ走行中のエンジン始動（つまりＥＶ走行モードからエンジン走行モードへの切り替え）について説明したが、エンジン走行モードからＥＶ走行モードへと切り替える場合には、その実施例や変形例で説明したものの逆の手順で行えばよい。

１，２ハイブリッドシステム
１０自動クラッチ
１１第１係合部
１２第２係合部
１５第１ドグクラッチ
１６第２ドグクラッチ
２０第１変速機
３０第２変速機
４０，４１差動装置
５１エンジン回転軸
５２ＭＧ回転軸
５３回転軸（入力軸）
５４回転軸（入力軸）
５５回転軸（出力軸）
５６回転軸（入力軸）
５７回転軸（入力軸）
８１スタータモータ
９０デュアルクラッチ式変速機
９０Ａ奇数段群
９０Ｂ偶数段群
１００ＨＶＥＣＵ
１０１エンジンＥＣＵ（ＥＮＧＥＣＵ）
１０２ＭＧＥＣＵ
１０３変速ＥＣＵ（ＴＭＥＣＵ）
ＥＮＧエンジン
ＭＧモータ／ジェネレータ
Ｗ駆動輪

上記目的を達成する為、本発明は、エンジンと、モータ／ジェネレータと、エンジン回転軸が一方の係合部側に接続される自動クラッチと、前記モータ／ジェネレータの回転軸と前記自動クラッチの他方の係合部側とが各々個別に接続される複数の回転要素を備えた差動装置と、前記自動クラッチの他方の係合部側と同じ前記差動装置の回転要素に入力軸が接続される第１変速機と、前記差動装置の別の回転要素に入力軸が接続される第２変速機と、駆動輪側に接続される出力軸と、を有するハイブリッドシステムの制御装置において、前記モータ／ジェネレータの出力のみを用いるＥＶ走行時には、前記第１変速機と前記第２変速機とが夫々に入出力軸間でトルク伝達できるように且つ前記第１変速機のギヤ比が所定のギヤ比となるように前記第１及び第２の変速機を変速制御すると共に、前記自動クラッチを解放して、該第１及び第２の変速機の夫々のギヤ比を維持し、前記ＥＶ走行中に前記エンジンを始動させる場合、前記ＥＶ走行中に前記自動クラッチを係合することでエンジン回転数を上昇させ、該自動クラッチの係合に伴い減少する駆動トルクの減少分を前記モータ／ジェネレータの出力トルクで補うことを特徴としている。

Claims

エンジンと、モータ／ジェネレータと、エンジン回転軸が一方の係合部側に接続される自動クラッチと、前記モータ／ジェネレータの回転軸と前記自動クラッチの他方の係合部側とが各々個別に接続される複数の回転要素を備えた差動装置と、前記自動クラッチの他方の係合部側と同じ前記差動装置の回転要素に入力軸が接続される第１変速機と、前記差動装置の別の回転要素に入力軸が接続される第２変速機と、駆動輪側に接続される出力軸と、を有するハイブリッドシステムの制御装置において、
前記モータ／ジェネレータの出力のみを用いるＥＶ走行時には、前記第１変速機と前記第２変速機とが夫々に入出力軸間でトルク伝達できるよう変速制御すると共に、前記自動クラッチを解放し、
前記ＥＶ走行中に前記エンジンを始動させる場合、前記ＥＶ走行中に前記自動クラッチを係合することでエンジン回転数を上昇させ、該自動クラッチの係合に伴い減少する駆動トルクの減少分を前記モータ／ジェネレータの出力トルクで補うことを特徴としたハイブリッドシステムの制御装置。
前記ＥＶ走行時には、前記変速制御と前記自動クラッチの解放制御を行うことで、前記モータ／ジェネレータから前記第２変速機を介して前記駆動輪に伝わる駆動トルクの一部であり、前記第１変速機を介して前記差動装置に伝わる循環トルクを発生させ、
前記エンジン始動時には、前記自動クラッチの係合制御によって前記循環トルクの一部を前記エンジンに伝える請求項１記載のハイブリッドシステムの制御装置。
前記エンジン始動時の前記自動クラッチは半係合させる請求項１又は２に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
前記自動クラッチの係合制御によるエンジン始動は、エンジン始動回転数が前記自動クラッチにおける他方の係合部の回転数以下の場合に実行し、
前記エンジン始動回転数が前記自動クラッチにおける他方の係合部の回転数よりも高回転の場合には、スタータモータを用いて前記エンジンを始動させる請求項１，２又は３に記載のハイブリッドシステムの制御装置。