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JP2017114305A - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

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JP2017114305A
JP2017114305A JP2015252078A JP2015252078A JP2017114305A JP 2017114305 A JP2017114305 A JP 2017114305A JP 2015252078 A JP2015252078 A JP 2015252078A JP 2015252078 A JP2015252078 A JP 2015252078A JP 2017114305 A JP2017114305 A JP 2017114305A
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input shaft
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遠山 智之
Tomoyuki Toyama
智之 遠山
新也 原田
Shinya Harada
新也 原田
翠 高宏
Takahiro Midori
高宏 翠
祥多 廣瀬
Shota Hirose
祥多 廣瀬
威士 東條
Seishi Tojo
威士 東條
賢之 巨海
Masayuki Omi
賢之 巨海
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

【課題】 モータジェネレータとエンジンを有するハイブリッド車両用駆動装置において、エンジンが出力軸に回転連結される際に、ハイブリッド車両用駆動装置の変速を行うギヤ等の部材に過大な力が作用しないハイブリッド車両用駆動装置を提供する。
【解決手段】 ハイブリッド車両用駆動装置1は、第一入力軸111の回転速度が接続部材115の回転速度に達した場合に、これらを接続するワンウエイクラッチ161と、第一接続機構191によって第一入力軸111と接続部材115とを接続させた後に、第一モータジェネレータ11によってエンジン2を始動させるエンジン始動部18aと、接続部材115の回転速度が第一ドライブギヤ131の回転速度に同期された後に、第一接続機構191によって接続部材115と第一ドライブギヤ131とを接続する接続部18fと、を有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。
従来から特許文献1に示されるように、2つのモータジェネレータとエンジンを備えたハイブリッド車両用駆動装置が提案されている。このハイブリッド車両用駆動装置は、エンジンと出力軸とを断接するための第一クラッチと、第一モータジェネレータと出力軸とを断接する第二クラッチとを有している。
特開2012−176730号公報
特許文献1に示されるハイブリッド車両用駆動装置では、エンジンが出力するエンジントルクを出力軸に伝達させる際に、切断状態にある第一クラッチを接続させることによって、エンジンを出力軸に回転連結させる。この際に、第一クラッチが接続する部材同士に回転速度差があるので、エンジンの慣性力が、第一クラッチを介して、ハイブリッド車両用駆動装置を構成するギヤに入力され、このギヤに過大な力が作用し、ギヤに悪影響を与える。
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、モータジェネレータとエンジンを有するハイブリッド車両用駆動装置において、エンジンが出力軸に回転連結される際に、ハイブリッド車両用駆動装置を構成するギヤに過大な力が作用しないハイブリッド車両用駆動装置を提供する。
上記の課題を解決するため、請求項1に係るハイブリッド車両用駆動装置の発明は、第一モータジェネレータと、第二モータジェネレータと、エンジンが回転連結された入力軸と、駆動輪及び前記第二モータジェネレータが回転連結された出力軸と、前記出力軸に回転連結された回転部材と、前記第一モータジェネレータが接続された接続部材と、前記回転部材及び前記入力軸のいずれか一方と前記接続部材とを断接する接続機構と、前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度よりも遅い場合に、前記入力軸と前記接続部材とを切断し、前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度に達した場合に、前記入力軸と前記接続部材とを接続するワンウエイクラッチと、前記駆動輪が前記第二モータジェネレータの駆動力のみで駆動されるモードから、前記駆動輪が前記エンジンの駆動力で駆動されるモードに変更されるモード変更時に、前記接続機構によって前記入力軸と前記接続部材とを接続させた後に、前記第一モータジェネレータによって前記エンジンを回転させて、前記エンジンを始動させるエンジン始動制御を実行するエンジン始動部と、前記エンジン始動部によって前記エンジンが始動された後に、前記エンジンによって前記接続部材の回転速度を前記回転部材の回転速度に同期させる同期制御を実行する同期制御部と、前記同期制御部によって前記接続部材の回転速度が前記回転部材の回転速度に同期された後に、前記接続機構によって前記接続部材と前記回転部材とを接続する接続部と、を有する。
このように、エンジンによって接続部材の回転速度が回転部材の回転速度に同期された後に、接続機構によって接続部材と回転部材とが接続される。これにより、接続部材と回転部材との間に差回転が無い状態で、つまり、エンジンと回転部材との間に差回転が無い状態で、接続部材と回転部材とが接続され、エンジンが回転部材に接続されて、エンジンが出力軸に回転連結される。このため、エンジンの慣性力が接続機構や回転部材に入力されない。この結果、エンジンが出力軸に回転連結される際に、ハイブリッド車両用駆動装置を構成する接続機構や回転部材よりも駆動輪側の部材に過大な力が作用することなく、ハイブリッド車両用駆動装置の変速を行うギヤ等の部材に過大な力が作用しない。
ハイブリッド車両用駆動装置が搭載された車両の説明図である。 ハイブリッド車両用駆動装置の係合表である。 エンジン始動接続制御実行中における、第一モータトルクTmg1、第二モータトルクTmg2、エンジントルクTe、第一ドライブギヤ回転速度Ng1、第一モータ回転速度Nmg1、エンジン回転速度Ne、及び第一接続機構のシフトポジションとの関係を表したタイムチャートである。 エンジン始動接続制御のフローチャートである。 水温とエンジン始動トルクTseとの関係を表したエンジン始動トルクマップの説明図である。
(車両の説明)
図1に基づき、本発明の実施形態によるハイブリッド車両用駆動装置1が搭載された車両Vについて説明する。図1に示すように、車両Vは、ハイブリッド車両用駆動装置1、デファレンシャル19、ドライブシャフト20L、20R、及び駆動輪21L、21R、アクセルペダル51、及びアクセルセンサ52を有している。ハイブリッド車両用駆動装置1は、エンジン2、フライホイール3、自動変速機4、第一モータジェネレータ11、第二モータジェネレータ12、インバータ装置16、バッテリ17、制御部18、エンジン回転速度センサ171、第一モータ回転速度センサ172、出力軸回転速度センサ173、及び水温センサ175を有している。
エンジン2は、ガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を使用し、エンジントルクTeを、その駆動軸2aに出力するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等である。エンジン回転速度センサ171は、駆動軸2aの回転速度、つまり、エンジン2の回転速度(エンジン回転速度Ne)を検出し、その検出結果を制御部18に出力する。水温センサ175は、エンジン2内を流通してエンジン2を冷却する冷却水の水温を検出し、その検出結果を制御部18に出力する。
フライホイール3は、駆動軸2aに連結されている。フライホイール3には、入力されたエンジントルクTeの変動を吸収するダンパー3aが設けられている。自動変速機4の構成については、後で詳細に説明する。
モータジェネレータ11、12は、ロータ11a、12aとステータ11b、12bとから構成されている。ロータ11a、12aは、ステータ11b、12bの内周側に回転可能に設けられている。第一モータ回転速度センサ172は、第一モータジェネレータ11の回転速度(第一モータ回転速度Nmg1)を検出し、その検出結果を制御部18に出力する。バッテリ17は、電力を蓄電する二次電池であり、インバータ装置16を介して、モータジェネレータ11、12のステータ11b、12bに電力を供給する。
インバータ装置16は、制御部18からの指令に基づいて、バッテリ17から供給された電力の電圧を昇圧して、この電力をモータジェネレータ11、12のステータ11b、12bに供給し、モータジェネレータ11、12を駆動する。また、インバータ装置16は、制御部18からの指令に基づいて、モータジェネレータ11、12において発電された電力の電圧を降圧して、この電力によってバッテリ17に充電する。ブレーキペダル(不図示)が踏まれた場合には、制御部18は、インバータ装置16に指令を出力して、第一モータジェネレータ11及び第二モータジェネレータ12の少なくとも一方において発電をさせて、回生制動力を発生させる。
デファレンシャル19は、自動変速機4から出力されたトルクを、左右のドライブシャフト20L、20Rを介して、左右の駆動輪21L、21Rに伝達するとともに、左右の駆動輪21L、21Rの回転速度差を吸収する。
アクセルペダル51は、車両Vの運転席に揺動可能に設けられている。アクセルセンサ52は、アクセルペダル51の操作量であるアクセルストロークStaを検出し、その検出結果を制御部18に出力する。
(自動変速機)
以下に、自動変速機4について説明する。自動変速機4は、第一入力軸111、第二入力軸112、接続部材115、第一出力軸121、第二出力軸122、第一ドライブギヤ131、第二ドライブギヤ132、第一ドリブンギヤ141、第二ドリブンギヤ142、オーバードライブドリブンギヤ149、第一出力ギヤ151、第二出力ギヤ152、ワンウエイクラッチ161、第一接続機構191、第二接続機構192、及び第三接続機構193を有している。
第一入力軸111は、駆動軸2aと同軸に、駆動軸2aと直列に設けられている。第一入力軸111は、フライホイール3を介してエンジン2の駆動軸2aに回転連結されている。接続部材115は、円筒形状であり、第一入力軸111の外周側に、第一入力軸111と同軸に設けられている。第二入力軸112は、第一入力軸111と同軸に、第一入力軸111と直列に設けられている。第一出力軸121及び第二出力軸122は、第一入力軸111及び第二入力軸112と径方向に並列に設けられている。出力軸回転速度センサ173は、第二出力軸122の回転速度(出力軸回転速度N0)を検出し、その検出結果を制御部18に出力する。なお、出力軸回転速度センサ173は、第一出力軸121の回転速度を検出しても差し支え無い。
第一モータジェネレータ11のロータ11aは、接続部材115に連結されている。第一入力軸111と接続部材115との間には、ワンウエイクラッチ161が設けられている。第一入力軸111の回転速度、つまり、エンジン2の回転速度が、接続部材115の回転速度、つまり、ロータ11aの回転速度に達した場合に、ワンウエイクラッチ161はロック状態となり、第一入力軸111と接続部材115とが接続され、エンジン2の駆動軸2aが第一モータジェネレータ11のロータ11aに回転連結される。一方で、第一入力軸111の回転速度が接続部材115の回転速度よりも遅い場合には、ワンウエイクラッチ161はフリー状態となり、第一入力軸111と接続部材115とが切断される。第一ドライブギヤ131(回転部材)は、接続部材115の軸線回りに遊転可能(回転可能)に設けられている。
第二ドライブギヤ132及び第二モータジェネレータ12のロータ12aは、第二入力軸112に固定されている。第一出力ギヤ151は、第一出力軸121に固定され、デファレンシャル19のリングギヤ19aと噛み合っている。このような構成によって、第一出力軸121は、駆動輪21L、21Rに回転連結されている。第一ドリブンギヤ141は、第一出力軸121に遊転可能に設けられ、第二ドライブギヤ132と噛み合っている。このような構成によって、後述するように、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続されると、第二モータジェネレータ12が第一出力軸121に回転連結される。
オーバードライブドリブンギヤ149は、第二出力軸122に固定され、第一ドライブギヤ131と噛み合っている。このような構成によって、第一ドライブギヤ131(回転部材)は、第二出力軸122に回転連結されている。
第二出力ギヤ152は、第二出力軸122に固定され、デファレンシャル19のリングギヤ19aと噛み合っている。このような構成によって、第二出力軸122は、駆動輪21L、21Rに回転連結されている。第二出力ギヤ152のギヤ径(ピッチ円直径、基準円直径)は、第一出力ギヤ151のギヤ径よりも大きくなっている。
第二ドリブンギヤ142は、第二出力軸122に遊転可能に設けられ、第二ドライブギヤ132と噛み合っている。このような構成によって、後述するように、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続されると、第二モータジェネレータ12が第二出力軸122に回転連結される。第二ドリブンギヤ142のギヤ径は、第一ドリブンギヤ141のギヤ径よりも小さくなっている。
第一接続機構191は、第一ドライブギヤ131を接続部材115に接続する第一シフトポジションSP1、第一入力軸111を接続部材115に接続する第二シフトポジションSP2、第一ドライブギヤ131及び第一入力軸111のいずれも接続部材115に接続しない第一ニュートラルN1のいずれかに切り換えるドグクラッチである。言い換えると、第一接続機構191は、第一ドライブギヤ131又は第一入力軸111のいずれか一方と接続部材115とを断接する。第一接続機構191は、第一ハブ191a、第一係合部材191b、第二係合部材191c、第一スリーブ191d、及び第一アクチュエータ191eから構成されている。
第一ハブ191aは、接続部材115に固定されている。第一係合部材191bは、第一ドライブギヤ131に固定され、第一ハブ191aに隣接して設けられている。第二係合部材191cは、第一入力軸111に固定され、第一ハブ191aに隣接して設けられている。第一スリーブ191dは、第一ハブ191aとスプライン嵌合していて、第一係合部材191b及び第二係合部材191cのいずれかと選択的に係合し、第一係合部材191b及び第二係合部材191cの両方と係合しない。
第一アクチュエータ191eは、制御部18の指令に基づいて、第一スリーブ191dを、第一ニュートラルN1、第一シフトポジションSP1、及び第二シフトポジションSP2のいずれに移動させる。第一スリーブ191dが第一ニュートラルN1に位置している状態では、第一ハブ191aは、第一係合部材191b及び第二係合部材191cのいずれにも係合しておらず、第一モータジェネレータ11のロータ11a(接続部材115)及び第一入力軸111は、第一ドライブギヤ131から切断されている。第一スリーブ191dが第一シフトポジションSP1に位置している状態では、第一ハブ191aは第一係合部材191bに係合し、第一ドライブギヤ131は接続部材115に接続され、第一モータジェネレータ11のロータ11aが第一ドライブギヤ131に接続される。第一スリーブ191dが第二シフトポジションSP2に位置している状態では、第一ハブ191aは第二係合部材191cに係合し、第一入力軸111は接続部材115に接続される。
第二接続機構192は、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続された第三シフトポジションSP3と、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121から切断された第二ニュートラルN2のいずれかに切り換えるドグクラッチである。言い換えると、第二接続機構192は、第一ドリブンギヤ141と第一出力軸121を断接する。
第二接続機構192は、第二ハブ192a、第三係合部材192b、第二スリーブ192d、及び第二アクチュエータ192eから構成されている。第二ハブ192aは、第一出力軸121に固定されている。第三係合部材192bは、第一ドリブンギヤ141に固定されている。第二ハブ192a、第三係合部材192b、第二スリーブ192d、及び第二アクチュエータ192eの構造及び機能は、それぞれ、第一ハブ191a、第一係合部材191b、第一スリーブ191d、及び第一アクチュエータ191eの構造及び機能と同様である。
第三接続機構193は、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続された第四シフトポジションSP4と、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122から切断された第三ニュートラルN3のいずれかに切り換えるドグクラッチである。言い換えると、第三接続機構193は、第二ドリブンギヤ142と第二出力軸122とを断接する。
第三接続機構193は、第三ハブ193a、第四係合部材194b、第三スリーブ193d、及び第三アクチュエータ193eから構成されている。第三ハブ193aは、第二出力軸122に固定されている。第四係合部材193bは、第二ドリブンギヤ142に固定されている。第三ハブ193a、第四係合部材193b、第三スリーブ193d、及び第三アクチュエータ193eの構造及び機能は、それぞれ、第一ハブ191a、第一係合部材191b、第一スリーブ191d、及び第一アクチュエータ191eの構造及び機能と同様である。
(制御部)
制御部18は、アクセルセンサ52によって検出されたアクセルストロークStaに基づいて、運転者の要求トルクTrdを演算する。制御部18は、出力軸回転速度センサ173によって検出された第一出力軸121の回転速度に基づいて、車両Vの車速を演算する。制御部18は、要求トルクTrdや車両Vの車速等に基づいて、以下に示すハイブリッド車両用駆動装置1の示すモードを適宜変更し、ハイブリッド車両用駆動装置1から駆動輪21L、21Rに出力されるトルクが、要求トルクTrdとなるように、エンジン2及びインバータ装置16を制御する。
制御部18は、出力軸回転速度センサ173によって検出された第一出力軸121の回転速度に基づいて、第一ドライブギヤ131の回転速度(第一ドライブギヤ回転速度Ng1)を演算する。
制御部18は、エンジン始動部18a、エンジン始動トルク演算部18b、切断部18c、同期制御部18d、イナーシャトルク低減部18e、及び接続部18fを有している。エンジン始動部18a、エンジン始動トルク演算部18b、切断部18c、同期制御部18d、イナーシャトルク低減部18e、及び接続部18fが実行する処理については後述する。
(ハイブリッド車両用駆動装置のモード)
次に、図2に示す係合表を用いて、ハイブリッド車両用駆動装置1のモードについて説明する。
[EV−Lモード]
EV−Lモードは、第二モータジェネレータ12の駆動力のみで車両Vが走行するモードである。制御部18は、ハイブリッド車両用駆動装置1においてEV−Lモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のEV−Lモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてEV−Lモードが形成されると、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続されて、第二モータジェネレータ12が駆動輪21L、21Rに回転連結される。すると、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第一出力軸121を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[EV−Hモード]
EV−Hモードは、第二モータジェネレータ12の駆動力のみで車両Vが走行するモードである。EV−Hモードでは、第二モータジェネレータ12と駆動輪21L、21Rとの間の減速比は、EV−Lモードの前記減速比よりも小さい。制御部18は、自動変速機4においてEV−Hモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のEV−Hモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてEV−Hモードが形成されると、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続されて、第二モータジェネレータ12が駆動輪21L、21Rに回転連結される。すると、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[EV−ODモード]
EV−ODモードは、第一モータジェネレータ11の駆動力で車両Vが走行するモードである。EV−ODモードでは、第一モータジェネレータ11と駆動輪21L、21Rとの間の減速比は、EV−Hモードにおける第二モータジェネレータ12と駆動輪21L、21Rとの間の減速比よりも小さい。制御部18は、自動変速機4においてEV−ODモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のEV−ODモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてEV−ODモードが形成されると、第一ドライブギヤ131が接続部材115に接続され、第一モータジェネレータ11が駆動輪21L、21Rに回転連結される。すると、第一モータジェネレータ11から出力された第一モータトルクTmg1が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。なお、EV−LモードとEV−Hモードとの間で変速する間に、EV−ODモードを形成して、第一モータジェネレータ11から第一モータトルクTmg1を駆動輪21L、21Rを出力することにより、車両Vの減速を防止する。
[エンジン走行モード]
エンジン走行モードは、エンジン2の駆動力で車両Vが走行するモードである。制御部18は、自動変速機4においてエンジン走行モードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のエンジン走行モードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてエンジン走行モードが形成されると、第一ドライブギヤ131が接続部材115に接続される。そして、エンジン2がエンジントルクTeを出力すると、ワンウエイクラッチ161がロック状態となり、第一入力軸111と接続部材115とが接続され、エンジントルクTeが第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。この場合には、エンジン2の駆動力で第一モータジェネレータ11が駆動されて、第一モータジェネレータ11が発電して車両Vの補機類に電力を供給する。また、要求される駆動力が大きい場合には、エンジン走行モードにおいて、車両Vは、エンジン2と第一モータジェネレータ11の両方の駆動力で走行する。
[シリーズLモード]
シリーズLモードは、エンジン2で第一モータジェネレータ11を駆動して、第一モータジェネレータ11が発電し、第二モータジェネレータ12の駆動力で車両Vが走行するモードである。制御部18(シリーズ形成部)は、自動変速機4においてシリーズLモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のシリーズLモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてシリーズLモードが形成されると、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続され、第二モータジェネレータ12が駆動輪21L、21Rに回転連結される。エンジン2が駆動して、第一入力軸111が回転するので、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2によって第一モータジェネレータ11が駆動されて、第一モータジェネレータ11において発電される。第一モータジェネレータ11において発電された電力は、第二モータジェネレータ12の駆動に使用され、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第一出力軸121を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[シリーズHモード]
シリーズHモードは、エンジン2の駆動力で第一モータジェネレータ11を駆動して、第一モータジェネレータ11が発電し、第二モータジェネレータ12の駆動力で車両Vが走行するモードである。シリーズHモードでは、第二モータジェネレータ12と駆動輪21L、21Rとの間の減速比は、シリーズLモードの前記減速比よりも小さい。制御部18(シリーズ形成部)は、自動変速機4においてシリーズHモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のシリーズHモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてシリーズHモードが形成されると、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続され、第二モータジェネレータ12が駆動輪21L、21Rに回転連結される。エンジン2が駆動して、第一入力軸111が回転するので、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2によって第一モータジェネレータ11が駆動されて、第一モータジェネレータ11において発電される。第一モータジェネレータ11において発電された電力は、第二モータジェネレータ12の駆動に使用され、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[パラレルLモード]
パラレルLモードは、エンジン2及び第二モータジェネレータ12の駆動力で車両Vが走行するモードである。制御部18(パラレル形成部)は、自動変速機4においてパラレルLモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のパラレルLモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてパラレルLモードが形成されると、第一ドライブギヤ131が接続部材115に接続され、第一モータジェネレータ11が駆動輪21L、21Rに回転連結される。また、第一ドリブンギヤ141が第一出力軸121に接続される。エンジン2が駆動して、第一入力軸111が回転するので、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2から出力されたエンジントルクTeは、第一モータジェネレータ11及び駆動輪21L、21Rに伝達される。第一モータジェネレータ11において発電された電力は、第二モータジェネレータ12の駆動に使用される。第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第一出力軸121を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。また、場合によっては、第一モータジェネレータ11は電動機として作動し、第一モータジェネレータ11から出力された第一モータトルクTmg1が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
[パラレルHモード]
パラレルHモードは、エンジン2及び第二モータジェネレータ12の駆動力で車両Vが走行するモードである。パラレルHモードでは、第二モータジェネレータ12と駆動輪21L、21Rとの間の減速比は、パラレルLモードの前記減速比よりも小さい。制御部18(パラレル形成部)は、自動変速機4においてパラレルHモードを形成する場合には、シフトポジションが図2の係合表のパラレルHモードの欄となるように接続機構191〜193に指令を出力する。自動変速機4においてパラレルHモードが形成されると、第一ドライブギヤ131が接続部材115に接続され、第一モータジェネレータ11が駆動輪21L、21Rに回転連結される。また、第二ドリブンギヤ142が第二出力軸122に接続される。エンジン2が駆動して、第一入力軸111が回転するので、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2から出力されたエンジントルクTeは、第一モータジェネレータ11及び駆動輪21L、21Rに伝達される。第一モータジェネレータ11において発電された電力は、第二モータジェネレータ12の駆動に使用され、第二モータジェネレータ12から出力された第二モータトルクTmg2が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。また、場合によっては、第一モータジェネレータ11は電動機として作動し、第一モータジェネレータ11から出力された第一モータトルクTmg1が、第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
(エンジン接続制御の概要)
以下に、図3に示すタイムチャートを用いて、「エンジン始動接続制御」の概要について説明する。「エンジン始動接続制御」は、第一モータジェネレータ11によって停止しているエンジン2を始動させて、始動後のエンジン2を駆動輪21L、21Rに接続する制御である。この「エンジン始動接続制御」が実行される状況としては、ハイブリッド車両用駆動装置1のモードが、駆動輪21L、21Rが第二モータジェネレータ12の駆動力のみで駆動されるモードから、駆動輪21L、21Rがエンジン2の駆動力で駆動されるモードへ変更されるモード変更時である。つまり、EV−Lモード及びEV−Hモードのいずれかから、パラレルLモード、パラレルHモード、及びエンジン走行モードのいずれかに変更される場合である。
「エンジン始動接続制御」が開始されると、第一接続機構191によって第一入力軸111と接続部材115とが接続されて、第一モータジェネレータ11のロータ11aとエンジン2の駆動軸2aとが接続される(図3のT1)。そして、第一モータジェネレータ11によってエンジン2の駆動軸2aが回転されて(図3のT1〜T2)、エンジン2が始動される(図3のT2)。
次に、エンジン2によって、接続部材115の回転速度である接続部材回転速度Ncを、第一ドライブギヤ131(回転部材)の回転速度である第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期させる同期制御が実行される(図3のT2〜T3)。
同期制御が実行されている間(図3のT2〜T3)には、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2によって第一モータジェネレータ11のロータ11aが回転される。このため、第一モータジェネレータ11が駆動されていなければ、ロータ11aのイナーシャに起因するマイナスのトルクであるイナーシャトルクが接続部材115に付与されて、接続部材回転速度Ncの上昇が阻害され、接続部材回転速度Ncと第一ドライブギヤ回転速度Ng1との同期が遅れる。そこで、第一モータジェネレータ11を駆動して、接続部材115に付与されるイナーシャトルクを低減させるイナーシャトルク低減制御が実行される。
同期制御が実行されている間(図3のT2〜T3)に、第一接続機構191のシフトポジションが、第一ドライブギヤ131及び第一入力軸111のいずれも接続部材115に接続していない第一ニュートラルN1に切り換えられる。本実施形態では、エンジン2が始動した(図3のT2)直後に、第一接続機構191のシフトポジションが、第一ニュートラルN1に切り換えられる。
接続部材回転速度Ncが第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期すると(図3のT3)、第一接続機構191によって、接続部材115が第一ドライブギヤ131に接続されて、第一接続機構191のシフトポジションが第一シフトポジションSP1に変更される。接続部材115が第一ドライブギヤ131に接続されると、エンジン2の駆動軸2aが第一ドライブギヤ131に回転連結され、エンジン2の駆動軸2aが第二出力軸122に回転連結される。すると、エンジントルクTeが第二出力軸122を介して、駆動輪21L、21Rに伝達される。
ハイブリッド車両用駆動装置1のモードの変更が開始されてから、エンジン2の駆動軸2aが第二出力軸122に回転連結されて、モードの変更が完了するまでの間(図3のT1〜T3)は、第二モータジェネレータ12の駆動力によって、駆動輪21L、21Rが駆動される。このため、ハイブリッド車両用駆動装置1のモードの変更に伴い、駆動輪21L、21Rに駆動力が入力されないことによる車両Vの減速が防止される。
(エンジン接続制御)
以下に、図4に示すフローチャートを用いて、「エンジン始動接続制御」について説明する。
車両VのイグニッションがONとされると、プログラムはステップS11に進む。
ステップS11において、制御部18は、エンジン2の第二出力軸122への回転連結が必要であると判断した場合には(ステップS11:YES)、プログラムをステップS12に進める。一方で、制御部18は、エンジン2の第二出力軸122への回転連結が必要でないと判断した場合には(ステップS11:NO)、プログラムをステップS11の処理を繰り返す。なお、制御部18は、EV−Lモード及びEV−Hモードのいずれかから、エンジン走行モード、パラレルLモード、及びパラレルHモードのいずれかにモードを変更する必要が有る判断した場合に、エンジン2の第二出力軸122への回転連結が必要であると判断する。
ステップS12において、エンジン始動部18aは、第一接続機構191によって、接続部材115と第一入力軸111とを接続させて、第一モータジェネレータ11のロータ11aとエンジン2の駆動軸2aとを接続させて、第一接続機構191を第二シフトポジションSP2にする(図3のT1)。
ステップS21において、エンジン始動トルク演算部18bは、図5に示すエンジン始動トルクマップを参照して、水温センサ175によって検出されたエンジン2の冷却水の水温に基づいて、エンジン始動トルクTseを演算する。エンジン始動トルクマップは、水温とエンジン始動トルクTesとの関係を表したマップであり、水温が低くなるに従って、大きな値のエンジン始動トルクTseが設定されている。なお、エンジン2の冷却水の水温は、エンジン2のフリクショントルクに関する温度である。つまり、エンジン2の冷却水の温度が低くなるに従って、エンジン2のフリクショントルクが増大する。ステップS21が終了すると、制御部18はプログラムをステップS22に進める。
ステップS22において、エンジン始動部18aは、インバータ装置16に指令を出力して、第一モータジェネレータ11を駆動させて、モータジェネレータ11でエンジン2を始動させるエンジン始動制御を実行する。具体的には、エンジン始動部18aは、第一モータジェネレータ11が出力する第一モータトルクTmg1がステップS21で演算されたエンジン始動トルクTseとなるような電力を第一モータジェネレータ11に供給する旨の指令をインバータ装置16に出力して、第一モータジェネレータ11を制御する。そして、エンジン始動部18aは、エンジン2の燃料供給装置(不図示)や点火装置等(不図示)に指令を出力して、エンジン2を始動させる。ステップS22が終了すると、エンジン始動部18aは、プログラムをステップS23に進める。
ステップS23において、制御部18は、エンジン回転速度センサ171によって検出されたエンジン回転速度Neがエンジン始動完了回転速度(例えば1000r.p.m.)よりも速い場合に、エンジン2の始動が完了したと判断して(図3のT2)、プログラムをステップS31に進める。一方で、制御部18は、エンジン回転速度センサ171によって検出されたエンジン回転速度Neがエンジン始動完了回転速度よりも遅い場合に、エンジン2の始動が完了していないと判断して、プログラムをステップS22に戻す。エンジン始動完了回転速度は、エンジン2の始動が完了しているか否かを判断するための回転速度である。エンジン回転速度Neがエンジン始動完了回転速度よりも速い場合には、エンジン2の始動が完了し、エンジン回転速度Neがエンジン始動完了回転速度よりも遅い場合には、エンジン2の始動が完了していない。
ステップS31において、切断部18cは、第一接続機構191によって、接続部材115と第一入力軸111とを切断させて、第一モータジェネレータ11のロータ11aとエンジン2の駆動軸2aとを切断させて、第一接続機構191を第一ニュートラルN1にする(図3のT2)。
ステップS32において、同期制御部18dは、エンジン回転速度センサ171によって検出されたエンジン回転速度Ne及び出力軸回転速度センサ173によって検出された第一出力軸121の回転速度に基づいて、接続部材回転速度Ncが第一ドライブギヤ131の回転速度(以下、第一ドライブギヤ回転速度Ng1と略す)に同期するように、エンジン2を制御する同期制御を実行する(図3のT2〜T3)。なお、同期制御部18dは、出力軸回転速度センサ173によって検出された第一出力軸121の回転速度に基づいて、第一ドライブギヤ回転速度Ng1を演算する。エンジン2を駆動させ、エンジン回転速度Neが接続部材回転速度Ncに達すると、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン回転速度Neと接続部材回転速度Ncとが同一となる。このため、同期制御部18dは、エンジン回転速度センサ171によって検出されたエンジン回転速度Neを接続部材回転速度Ncとして認識する。なお、第一モータジェネレータ11のロータ11aは、接続部材115に連結され、第一モータ回転速度Nmg1と接続部材回転速度Ncとは同一となる。このため、制御部18は、第一モータ回転速度センサ172によって検出された第一モータ回転速度Nmg1を接続部材回転速度Ncとして認識することにしても差し支え無い。ステップS32が終了すると、制御部18は、プログラムをステップS33に進める。
ステップS33において、イナーシャトルク低減部18eは、第一モータ回転速度センサ172によって検出された第一モータ回転速度Nmg1に基づいて、インバータ装置16に指令を出力することにより、第一モータジェネレータ11を駆動して、イナーシャトルク低減制御を実行する。イナーシャトルク低減制御は、接続部材115に付与されるマイナストルクであるロータ11aのイナーシャに起因するイナーシャトルクを低減させる制御である。本実施形態では、イナーシャトルク低減部18eは、接続部材115に付与されるイナーシャトルクを0にする。具体的には、イナーシャトルク低減部18eは、第一モータ回転速度センサ172によって検出された第一モータ回転速度Nmg1を時間微分することにより、第一モータ回転速度Nmg1の単位時間当たりの変化率である第一モータ回転加速度Amg1を演算する。次に、イナーシャトルク低減部18eは、予め認識している第一モータジェネレータ11のロータ11aのイナーシャに第一モータ回転加速度Amg1を乗算することにより、上記イナーシャトルクを演算する。次に、イナーシャトルク低減部18eは、第一モータジェネレータ11が出力するトルクが、上記演算したイナーシャトルクとるように、インバータ装置16に指令を出力する。なお、イナーシャトルク低減部18eは、第一モータジェネレータ11が出力するトルクが、上記演算したイナーシャトルクよりも小さいトルクとなるように、インバータ装置16に指令を出力して、接続部材115に付与されるイナーシャトルクを低減することにしても差し支え無い。このステップS33のイナーシャトルク低減制御によって、接続部材115に付与されるイナーシャトルクが低減されるので、イナーシャトルク低減制御が実行されない場合と比較して、接続部材回転速度Ncと第一ドライブギヤ回転速度Ng1との同期に必要な時間がより短くなる。ステップS33が終了すると、制御部18は、プログラムをステップS34に進める。
ステップS34において、接続部18fは、エンジン回転速度センサ171及び出力軸回転速度センサ173の検出結果に基づいて、接続部材回転速度Nc(エンジン回転速度Ne)が第一ドライブギヤ回転速度Ng1に同期したと判断した場合には(ステップS34:YES、図3のT3)、プログラムをステップS35に進める。一方で、接続部18fは、接続部材回転速度Ncに同期していないと判断した場合には(ステップS34:NO)、プログラムをステップS32に戻す。
ステップS35において、接続部18fは、第一接続機構191によって、接続部材115と第一ドライブギヤ131とを接続させて、第一モータジェネレータ11のロータ11aと第一ドライブギヤ131とを接続させて、第一接続機構191を第一シフトポジションSP1にする(図3のT3)。そして、イナーシャトルク低減部18eは、インバータ装置16に指令を出力して、第一モータジェネレータ11のロータ11aのイナーシャを低減させる制御を停止させる。ステップS35が終了すると、制御部18はプログラムをステップS11に戻す。
(本実施形態の効果)
以上の説明から明らかなように、エンジン2によって接続部材回転速度Ncが第一ドライブギヤ回転速度Ng1(回転部材の回転速度)に同期された(図4のステップS34:YES、図3のT3)後に、第一接続機構191によって接続部材115と第一ドライブギヤ131(回転部材)とが接続される。これにより、接続部材115と第一ドライブギヤ131(回転部材)との間に差回転が無い状態で、つまり、エンジン2の駆動軸2aと第一ドライブギヤ131(回転部材)との間に差回転が無い状態で、接続部材115と第一ドライブギヤ131とが接続される。このため、エンジン2の慣性力が第一接続機構191や第一ドライブギヤ131に入力されない。この結果、エンジン2の駆動軸2aが第二出力軸122に回転連結される際に、第一接続機構191を構成する第一ハブ191a、第一係合部材191b及び第一スリーブ191dや、第一ドライブギヤ131(回転部材)よりも駆動輪21L、21R側の部材に過大な力が作用することなく、ハイブリッド車両用駆動装置1の変速を行うギヤ等の部材に過大な力が作用しない。
図4のステップS31において、エンジン始動部18aによってエンジン2が始動された(図3のT2)後において、第一接続機構191によって接続部材115と第一ドライブギヤ131(回転部材)とが接続される(図3のT3)前に、切断部18cは、第一接続機構191によって第一入力軸111(入力軸)と接続部材115とを切断させて、第一接続機構191を第一ニュートラルN1にする。これにより、ステップS35において、第一接続機構191によって接続部材115が第一ドライブギヤ131(回転部材)に接続される際に、接続部材115と第一ドライブギヤ131(回転部材)とが接続されている場合と比較して、第一スリーブ191dの移動距離が短くなり、より短い時間で接続部材115が第一ドライブギヤ131に接続される。このため、「エンジン始動接続制御」において、より短い時間でエンジン2を第二出力軸122に回転連結させることができ、より短い時間でエンジン2による駆動力を第二出力軸122に伝達させることができる。
図4のステップS33において、イナーシャトルク低減部18eは、同期制御が実行されている際に(図3のT2〜T3)、第一モータジェネレータ11を駆動させて、第一モータジェネレータ11のロータ11aから接続部材115に付与されるイナーシャトルクを低減させるイナーシャトルク低減制御を実行する。これにより、接続部材115に付与されるイナーシャトルクが低減されるので、イナーシャトルク低減制御が実行されない場合と比較して、接続部材回転速度Ncと第一ドライブギヤ回転速度Ng1との同期に必要な時間がより短くなる。このため、イナーシャトルク低減制御が実行されない場合と比較して、「エンジン始動接続制御」において、より短い時間でエンジン2を第二出力軸122に回転連結させることができ、より短い時間でエンジン2による駆動力を第二出力軸122に伝達させることができる。
図4のステップS21において、エンジン始動トルク演算部18bは、水温センサ175(エンジン関連温度検出部)によって検出されたエンジン2のフリクションに関する温度であるエンジン2の冷却水の水温に基づいて、エンジン始動制御の実行時において第一モータジェネレータ11が出力するトルクであるエンジン始動トルクTseを演算する。そして、ステップS22において、エンジン始動部18aは、第一モータジェネレータ11が出力する第一モータトルクTmg1がエンジン始動トルクTseとなるように、第一モータジェネレータ11を制御する。これにより、エンジン2の始動時に、エンジン2の駆動軸2aに、エンジン2の始動に必要なエンジン始動トルクTseが過不足無く入力されて、確実にエンジン2が回転して、確実にエンジン2が始動される。つまり、エンジン2の冷却水の水温が低く、エンジン2のフリクショントルクが大きい場合に、エンジン2の始動に必要なトルクに対して、エンジン2に入力されるトルクが不足し、エンジン2の回転が不十分なことに起因して、エンジン2が始動できなくなることが防止される。また、エンジン2の始動に必要以上のエンジン始動トルクTseが、エンジン2の駆動軸2aに無駄に入力されることが抑制され、エンジン2の始動のために、第一モータジェネレータ11で無駄に電力が消費されることが抑制される。
ハイブリッド車両用駆動装置1のパラレルLモード、パラレルHモード、及びエンジン走行モードへの変更が開始されてから、エンジン2の駆動軸2aが第二出力軸122に回転連結されて、モードの変更が完了するまでの間(図3のT1〜T3)は、第二モータジェネレータ12の駆動力によって、駆動輪21L、21Rが駆動される。このため、ハイブリッド車両用駆動装置1のモードの変更に伴い、駆動輪21L、21Rに駆動力が入力されないことによる車両Vの減速が防止される。この結果、車両Vの減速が抑制され、運転者が違和感を覚えない。
ハイブリッド車両用駆動装置1のモードが、シリーズLモードやシリーズHモードに変更される際に、エンジン2が駆動されると、ワンウエイクラッチ161がロックして、エンジン2の駆動軸2aが第一モータジェネレータ11のロータ11aに接続される。これにより、クラッチの断接により、エンジン2の駆動軸2aが第一モータジェネレータ11のロータ11aに接続される構成と比較して、短時間で、エンジン2がロータ11aに接続される。この結果、短時間で、ハイブリッド車両用駆動装置1のモードが、シリーズLモードやシリーズHモードに変更される。
また、第一入力軸111と接続部材115とを接続する摩擦クラッチを用いたハイブリッド車両用駆動装置1の構成に比べて、ワンウエイクラッチ161は低コストであるので、ハイブリッド車両用駆動装置1が低コストとなる。
(別の実施形態)
上記の実施形態では、第一接続機構191〜第三接続機構193は、ドグクラッチである。しかし、第一接続機構191〜第三接続機構193は、シンクロナイザー機構であっても差し支え無い。また、第二接続機構192と第三接続機構193は同一のアクチュエータで作動させることも可能である。
上記の実施形態では、エンジン2のフリクショントルクに関する温度を検出するエンジン関連温度検出部は、エンジン2の冷却水の水温を検出する水温センサ175である。しかし、上記エンジン関連温度検出部が、エンジン2を潤滑するエンジンオイルの油温を検出する油温センサである実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、エンジン始動トルク演算部18bは、油温とエンジン始動トルクTseとの関係を表しエンジン始動トルクマップを参照して、上記油温センサ(エンジン関連温度検出部)によって検出されたエンジン2のエンジンオイルの油温に基づいて、エンジン始動トルクTseを演算する。エンジン始動トルクマップは、油温が低くなるに従って、大きな値のエンジン始動トルクTseが設定されている。
以上の説明した実施形態では、制御部18は、出力軸回転速度センサ173によって検出された出力軸回転速度Noに基づいて、第一ドライブギヤ回転速度Ng1を演算している。しかし、第一ドライブギヤ131の回転速度を直接検出するセンサによって第一ドライブギヤ回転速度Ng1を得る実施形態であっても差し支え無い。或いは、第一ドライブギヤ131と連動する部材の回転速度を検出するセンサからの検出結果に基づいて、制御部18が、第一ドライブギヤ回転速度Ng1を演算する実施形態であっても差し支え無い。
1…ハイブリッド車両用駆動装置、2…エンジン、11…第一モータジェネレータ、11a…ロータ、12…第二モータジェネレータ、18a…エンジン始動部、18b…エンジン始動トルク演算部、18c…切断部、18d…同期制御部、18e…イナーシャトルク低減部、18f…接続部、111…第一入力軸(入力軸)、115…接続部材、122…第二出力軸(出力軸)、131…第一ドライブギヤ(回転部材)、161…ワンウエイクラッチ、175…水温センサ(エンジン関連温度検出部)、191…第一接続機構(接続機構)

Claims (4)

  1. 第一モータジェネレータと、
    第二モータジェネレータと、
    エンジンが回転連結された入力軸と、
    駆動輪及び前記第二モータジェネレータが回転連結された出力軸と、
    前記出力軸に回転連結された回転部材と、
    前記第一モータジェネレータが接続された接続部材と、
    前記回転部材及び前記入力軸のいずれか一方と前記接続部材とを断接する接続機構と、
    前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度よりも遅い場合に、前記入力軸と前記接続部材とを切断し、前記入力軸の回転速度が前記接続部材の回転速度に達した場合に、前記入力軸と前記接続部材とを接続するワンウエイクラッチと、
    前記駆動輪が前記第二モータジェネレータの駆動力のみで駆動されるモードから、前記駆動輪が前記エンジンの駆動力で駆動されるモードに変更されるモード変更時に、前記接続機構によって前記入力軸と前記接続部材とを接続させた後に、前記第一モータジェネレータによって前記エンジンを回転させて、前記エンジンを始動させるエンジン始動制御を実行するエンジン始動部と、
    前記エンジン始動部によって前記エンジンが始動された後に、前記エンジンによって前記接続部材の回転速度を前記回転部材の回転速度に同期させる同期制御を実行する同期制御部と、
    前記同期制御部によって前記接続部材の回転速度が前記回転部材の回転速度に同期された後に、前記接続機構によって前記接続部材と前記回転部材とを接続する接続部と、を有するハイブリッド車両用駆動装置。
  2. 前記エンジン始動部によって前記エンジンが始動された後において、前記接続機構によって前記接続部材と前記回転部材とが接続される前に、前記接続機構によって前記入力軸と前記接続部材とを切断させる切断部を有する請求項1に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
  3. 前記同期制御が実行されている際に、前記第一モータジェネレータを駆動させて前記第一モータジェネレータから前記接続部材に付与されるイナーシャトルクを低減させるイナーシャトルク低減制御を実行するイナーシャトルク低減部を有する請求項1又は請求項2に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
  4. 前記エンジンのフリクショントルクに関する温度を検出するエンジン関連温度検出部と、
    前記エンジン関連温度検出部によって検出された前記温度に基づいて、前記エンジン始動制御の実行時における前記第一モータジェネレータが出力するトルクであるエンジン始動トルクを演算するエンジン始動トルク演算部と、を有し、
    前記エンジン始動部は、前記第一モータジェネレータが出力するトルクが、前記エンジン始動トルク演算部によって演算された前記エンジン始動トルクとなるように前記第一モータジェネレータを制御する請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
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