図1は、本発明が適用される車両10の走行に関わる各部の概略構成を説明する図であると共に、その各部を制御する為の制御系統の要部を説明する図である。図1において、車両10は、走行用の駆動力源となり得る、エンジン12、第1電動機MG1、及び第2電動機MG2と、本発明の動力伝達機構に相当する動力伝達装置14と、駆動輪16とを備えるハイブリッド車両である。
エンジン12は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、所定の燃料を燃焼させて動力を出力させる公知の内燃機関である。このエンジン12は、後述する電子制御装置80によってスロットル開度或いは吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の運転状態が制御されることにより、エンジントルクTeが制御される。なお電子制御装置80は、本発明の制御装置に対応している。
第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、駆動トルクを発生させる電動機(モータ)としての機能及び発電機(ジェネレータ)としての機能を有する所謂モータジェネレータである。第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、インバータ部や平滑コンデンサなどを有する電力制御ユニット18を介してバッテリユニット20に接続されており、後述する電子制御装置80によって電力制御ユニット18が制御されることにより、第1電動機MG1及び第2電動機MG2の各々の出力トルク(力行トルク又は回生トルク)であるMG1トルクTmg1及びMG2トルクTmg2が制御される。
動力伝達装置14は、エンジン12と駆動輪16との間の動力伝達経路に備えられており、車体に取り付けられる非回転部材であるケース22内に、第1電動機MG1及び第2電動機MG2と共に収容されている。動力伝達装置14は、第1動力伝達部24、第2動力伝達部26、第1動力伝達部24の出力回転部材であるドライブギヤ28と噛み合うドリブンギヤ30、ドリブンギヤ30を相対回転不能に固設するドリブン軸32、ドリブン軸32に相対回転不能に固設されたファイナルギヤ34(ドリブンギヤ30よりも小径のファイナルギヤ34)、デフリングギヤ36を介してファイナルギヤ34と噛み合うディファレンシャルギヤ38等をケース22内に備えている。又、動力伝達装置14は、ディファレンシャルギヤ38に連結された車軸40等を備えている。
第1動力伝達部24は、第1動力伝達部24の入力回転部材である入力軸42と同軸心に配置されており、変速部44と差動部46とを備えている。変速部44は、差動機構として機能する第1遊星歯車機構48、第1係合部として機能するクラッチC1、及び第2係合部として機能するブレーキB1を備えている。差動部46は、動力伝達機構として機能する第2遊星歯車機構50及び第3係合部として機能するクラッチCSを備えている。
第1遊星歯車機構48は、第1サンギヤS1、第1ピニオンギヤP1、第1ピニオンギヤP1を自転及び公転可能に支持する第1キャリヤCA1、第1ピニオンギヤP1を介して第1サンギヤS1と噛み合う第1リングギヤR1を有する公知のシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、差動作用を生じる差動機構として機能する。第1遊星歯車機構48は、第2遊星歯車機構50よりもエンジン12側に配置された入力側差動機構である。第1キャリヤCA1は、入力軸42に一体的に連結され、その入力軸42を介してエンジン12が動力伝達可能に連結された回転要素(例えば第5回転要素RE5)であり、変速部44の入力回転部材として機能する。第1サンギヤS1は、ブレーキB1を介してケース22に選択的に連結される回転要素(例えば第4回転要素RE4)である。第1リングギヤR1は、差動部46の入力回転部材(すなわち第2遊星歯車機構50の第2キャリヤCA2)に連結された回転要素(例えば第6回転要素RE6)であり、変速部44の出力回転部材として機能する。又、第1キャリヤCA1と第1サンギヤS1とは、クラッチC1を介して選択的に連結される。
クラッチC1及びブレーキB1は、好適には何れも湿式の摩擦係合部であり、油圧アクチュエータによって係合制御される多板型の油圧式摩擦係合部である。このクラッチC1及びブレーキB1は、車両10に備えられた油圧制御回路52が後述する電子制御装置80によって制御されることにより、その油圧制御回路52から各々供給される油圧に応じて作動状態(係合や解放などの状態)が制御される。
クラッチC1及びブレーキB1が共に解放された状態においては、第1遊星歯車機構48の差動が許容される。よって、この状態では、第1サンギヤS1にてエンジントルクTeの反力トルクが取れない為、変速部44は機械的な動力伝達が不能な中立状態(ニュートラル状態)とされる。又、クラッチC1が係合され且つブレーキB1が解放された状態においては、第1遊星歯車機構48は各回転要素が一体回転させられる。よって、この状態では、エンジン12の回転は等速で第1リングギヤR1から第2キャリヤCA2へ伝達される。一方で、クラッチC1が解放され且つブレーキB1が係合された状態においては、第1遊星歯車機構48は第1サンギヤS1の回転が止められ、第1リングギヤR1の回転が第1キャリヤCA1の回転よりも増速される。よって、この状態では、エンジン12の回転は増速されて第1リングギヤR1から出力される。このように、変速部44は、直結状態(ギヤ比=1.0)となるローギヤと、オーバードライブ状態(例えばギヤ比=0.7)となるハイギヤとに切り替えられる2段の有段変速機として機能する。クラッチC1は、係合によって変速部44の第1のギヤ段としてのローギヤを形成する第1係合部であり、ブレーキB1は、係合によって変速部44の第2のギヤ段としてのハイギヤを形成する第2係合部である。よって、クラッチC1及びブレーキB1のうちの一方が係合された状態では、変速部44は、上記第1,第2のギヤ段の何れかが形成された、機械的な動力伝達が可能な非中立状態とされる。又、クラッチC1及びブレーキB1が共に係合された状態においては、第1遊星歯車機構48は各回転要素の回転が止められる。よって、この状態では、変速部44の出力回転部材である第1リングギヤR1の回転が停止されることで、差動部46の入力回転部材である第2キャリヤCA2の回転が停止させられる。
第2遊星歯車機構50は、第2サンギヤS2、第2ピニオンギヤP2、第2ピニオンギヤP2を自転及び公転可能に支持する第2キャリヤCA2、第2ピニオンギヤP2を介して第2サンギヤS2と噛み合う第2リングギヤR2を有する公知のシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、差動作用を生じる差動機構として機能する。第2遊星歯車機構50は、第1遊星歯車機構48よりも駆動輪16側に配置された出力側差動機構である。第2キャリヤCA2は、変速部44の出力回転部材(すなわち第1遊星歯車機構48の第1リングギヤR1)に連結された入力要素としての回転要素(例えば第2回転要素RE2)であり、差動部46の入力回転部材として機能する。第2サンギヤS2は、第1電動機MG1のロータ軸54に一体的に連結されており、第1電動機MG1が動力伝達可能に連結された反力要素としての回転要素(例えば第1回転要素RE1)である。第2リングギヤR2は、ドライブギヤ28に一体的に連結されており、駆動輪16に連結された出力要素としての回転要素(例えば第3回転要素RE3)であり、差動部46の出力回転部材として機能する。又、第2サンギヤS2は、クラッチCSを介して第1キャリヤCA1と選択的に連結される。よって、クラッチCSは、第1キャリヤCA1に連結されたエンジン12と、第2サンギヤS2に連結された第1電動機MG1とを選択的に連結する第3係合部である。
クラッチCSは、好適には湿式の摩擦係合部であり、油圧アクチュエータによって係合制御される多板型の油圧式摩擦係合部である。このクラッチCSは、後述する電子制御装置80によって油圧制御回路52が制御されることにより、その油圧制御回路52から供給される油圧(例えばCS油圧Pcs)に応じて作動状態(係合や解放などの状態)が制御される。
クラッチCSが解放された状態においては、第2遊星歯車機構50の差動が許容される。よって、この状態では、第2遊星歯車機構50は、第2キャリヤCA2に入力される動力を第1電動機MG1及び第2リングギヤR2へ分配する動力分配機構として機能することが可能である。すなわち、差動部46において、第2リングギヤR2へ分配される機械的な動力伝達に加え、第1電動機MG1に分配された動力で第1電動機MG1が発電され、その発電された電力が蓄電されたりその電力で第2電動機MG2が駆動される。これにより、差動部46は、後述する電子制御装置80によって電力制御ユニット18が制御されて第1電動機MG1の運転状態が制御されることによりギヤ比(変速比)を制御する公知の電気式差動部(電気式無段変速機)として機能する。つまり、差動部46は、エンジン12に動力伝達可能に連結された差動機構としての第2遊星歯車機構50と、第2遊星歯車機構50に動力伝達可能に連結された差動用電動機としての第1電動機MG1とを有し、第1電動機MG1の運転状態が制御されることにより第2遊星歯車機構50の差動状態が制御される電気式変速機構である。又、クラッチCSが係合された状態においては、エンジン12と第1電動機MG1とが連結される為、エンジン12の動力によって第1電動機MG1にて発電を行い、その発電した電力を蓄電したりその電力で第2電動機MG2を駆動することが可能である。
このように構成された第1動力伝達部24においては、エンジン12の動力や第1電動機MG1の動力はドライブギヤ28からドリブンギヤ30へ伝達される。従って、エンジン12及び第1電動機MG1は、第1動力伝達部24を介して駆動輪16に動力伝達可能に連結される。又、変速部44は、オーバードライブであるので、第1電動機MG1の高トルク化が抑制される。
第2動力伝達部26は、入力軸42とは別にその入力軸42と平行に配置された、第2電動機MG2のロータ軸56、及びドリブンギヤ30と噛み合うと共にそのロータ軸56に連結されたリダクションギヤ58(ドリブンギヤ30よりも小径のリダクションギヤ58)を備えている。これにより、第2動力伝達部26においては、第2電動機MG2の動力は第1動力伝達部24を介すことなくドリブンギヤ30へ伝達される。従って、第2電動機MG2は、第1動力伝達部24を介さずに駆動輪16に動力伝達可能に連結される。つまり、第2電動機MG2は、第1動力伝達部24を介さずに動力伝達装置14の出力回転部材である車軸40に動力伝達可能に連結された電動機である。尚、動力伝達装置14の出力回転部材としては、車軸40の他に、ファイナルギヤ34やデフリングギヤ36も同意である。
このように構成された動力伝達装置14は、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式の車両に好適に用いられる。又、動力伝達装置14では、エンジン12の動力や第1電動機MG1の動力や第2電動機MG2の動力は、ドリブンギヤ30へ伝達され、そのドリブンギヤ30から、ファイナルギヤ34、ディファレンシャルギヤ38、車軸40等を順次介して駆動輪16へ伝達される。又、動力伝達装置14では、エンジン12、第1動力伝達部24、及び第1電動機MG1と、第2電動機MG2とが異なる軸心上に配置されることで、軸長が短縮化されている。又、第2電動機MG2の減速比を大きくとることができる。
車両10は、走行に関わる各部を制御する制御装置を含む電子制御装置80を備えている。電子制御装置80は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両10の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置80は、エンジン12、第1電動機MG1、及び第2電動機MG2の各出力制御、後述する走行モードの切替制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用、電動機制御用、油圧制御用等に分けて構成される。
電子制御装置80には、車両10に設けられた各種センサ等(例えばエンジン回転速度センサ60、出力回転速度センサ62、レゾルバ等のMG1回転速度センサ64、レゾルバ等のMG2回転速度センサ66、アクセル開度センサ68、シフトポジションセンサ70、バッテリセンサ72など)による検出値に基づく各種信号(例えばエンジン回転速度Ne(rpm)、車速Vに対応するドリブンギヤ30の回転速度である出力回転速度Nout(rpm)、MG1回転速度Nmg1(rpm)、MG2回転速度Nmg2(rpm)、アクセル開度θacc(%)、シフトレバーの操作位置Psh、バッテリユニット20のバッテリ温度THbat(℃)やバッテリ充放電電流Ibat(A)やバッテリ電圧Vbat(V)など)が供給される。又、電子制御装置80からは、車両10に備えられた各装置(例えばエンジン12、電力制御ユニット18、油圧制御回路52など)に各種指令信号(例えばエンジン制御指令信号Se、電動機制御指令信号Sm、油圧制御指令信号Spなど)が供給される。尚、電子制御装置80は、例えばバッテリ充放電電流Ibat及びバッテリ電圧Vbatなどに基づいてバッテリユニット20の充電状態(充電容量)SOCを算出する。
電子制御装置80は、車両10における各種制御の為の制御機能を実現する為に、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部82、及び係合作動制御手段すなわち係合作動制御部84を備えている。
ハイブリッド制御部82は、電子スロットル弁を開閉制御し、燃料噴射量や噴射時期を制御し、点火時期を制御するエンジン制御指令信号Seを出力して、エンジントルクTeの目標トルクが得られるようにエンジン12の出力制御を実行する。又、ハイブリッド制御部82は、第1電動機MG1や第2電動機MG2の作動を制御する電動機制御指令信号Smを電力制御ユニット18へ出力して、MG1トルクTmg1やMG2トルクTmg2の目標トルクが得られるように第1電動機MG1や第2電動機MG2の出力制御を実行する。
ハイブリッド制御部82は、アクセル開度θaccからそのときの車速Vにて要求される駆動トルク(要求駆動トルク)を算出し、充電要求値(充電要求パワー)等を考慮して低燃費で排ガス量の少ない運転となるように、エンジン12、第1電動機MG1、及び第2電動機MG2の少なくとも1つから要求駆動トルクを発生させる。
ハイブリッド制御部82は、走行モードとして、モータ走行モード(EV走行モード)或いはハイブリッド走行モード(HV走行モード)を走行状態に応じて選択的に成立させる。EV走行モードは、エンジン12の運転を停止させると共に、第1電動機MG1及び第2電動機MG2のうちの少なくとも一方の電動機を走行用の駆動力源として走行するモータ走行(EV走行)を可能とする制御様式である。HV走行モードは、少なくともエンジン12を走行用の駆動力源として走行する(すなわちエンジン12の動力を駆動輪16へ伝達して走行する)エンジン走行を可能とする制御様式である。尚、エンジン12の動力が機械的に駆動輪16へ伝達されなくても、例えばエンジン12の動力が第1電動機MG1の発電によって電力に変換され、その電力によって第2電動機MG2を駆動して走行する場合であれば、HV走行モードに含まれる。つまり、このような場合、エンジントルクTeは機械的に駆動輪16へ伝達されないが、第2電動機MG2を駆動する基の動力源はエンジン12であるので、この走行(すなわち後述するシリーズ走行)もエンジン走行に含まれる。
ハイブリッド制御部82は、切替判断手段すなわち切替判低部86を更に備えており、切替判断部86は、車速Vと要求駆動トルクとを変数としてエンジン走行領域とモータ走行領域(単駆動領域、両駆動領域)との境界線を有する予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)図2に示すような関係(駆動力源切替マップ)に車速V及び要求駆動トルクを適用することで、走行状態がモータ走行領域とエンジン走行領域との何れにあるかを判断する。ハイブリッド制御部82は、切替判断部86がモータ走行領域にあると判断した場合には、EV走行モードを成立させる一方で、エンジン走行領域にあると判断した場合には、HV走行モードを成立させる。尚、切替判断断86は、走行状態がモータ走行領域にあるときであっても、バッテリ温度THbatが低かったり充電容量SOCが低かったりしてバッテリユニット20から出力可能な電力が制限されている場合、又はエンジン12の暖機が必要な場合などには、エンジン12を運転するようにHV走行モードの成立を判断する。図2に示すように、モータ走行領域(単駆動領域、両駆動領域)は、エンジン走行領域と比較して、車速Vの低車速域、又は、要求駆動トルクの低トルク域にある。
切替判断部86は、ハイブリッド制御部82がEV走行モードを成立させたときには、更に、図2に示すような駆動力源切替マップに車速V及び要求駆動トルクを適用することで、単駆動領域と両駆動領域との何れにあるかを判断する。例えば、切替判断部86は、第2電動機MG2のみで要求駆動トルクを賄える場合には、単駆動EVモードの成立を判断する一方で、第2電動機MG2のみでは要求駆動トルクを賄えない場合には、両駆動EVモードの成立を判断する。切替判断部86は、ハイブリッド制御部82が単駆動EVモードを成立させた場合には、第2電動機MG2のみを走行用の駆動力源とするEV走行を可能とする一方で、両駆動EVモードを成立させた場合には、第1電動機MG1及び第2電動機MG2の両方を走行用の駆動力源とするEV走行を可能とする。切替判断部86は、第2電動機MG2のみで要求駆動トルクを賄えるときであっても、MG2回転速度Nmg2及びMG2トルクTmg2で表される第2電動機MG2の動作点が第2電動機MG2の効率を悪化させる動作点として予め定められた領域内にある場合には(換言すれば第1電動機MG1及び第2電動機MG2を併用した方が効率が良い場合には)、両駆動EVモードの選択を判断する。ハイブリッド制御部82は、両駆動EVモードが成立した場合には、第1電動機MG1及び第2電動機MG2の運転効率に基づいて、第1電動機MG1及び第2電動機MG2にて要求駆動トルクを分担させる。
切替判断部86は、走行状態がエンジン走行領域にあり、ハイブリッド制御部82がHV走行モードを成立させた場合には、例えばシリーズパラレルモードの成立を判断する。ハイブリッド制御部82は、シリーズパラレルモードを成立させた場合には、エンジン12の動力に対する反力を第1電動機MG1の発電により受け持つことでドライブギヤ28にエンジン直達トルクを伝達すると共に第1電動機MG1の発電電力により第2電動機MG2を駆動することで駆動輪16にトルクを伝達してエンジン走行を可能とする。すなわち、ハイブリッド制御部82は、シリーズパラレルモードを成立させた場合には、第1電動機MG1の運転状態を制御することによりエンジン12の動力を駆動輪16へ伝達して走行するシリーズパラレル走行を可能とする。ハイブリッド制御部82は、このシリーズパラレルモードでは、公知のエンジン12の最適燃費線を考慮したエンジン動作点(すなわちエンジン回転速度NeとエンジントルクTeとで表されるエンジン動作点)にてエンジン12を作動させる。又、このシリーズパラレルモードでは、第1電動機MG1の発電電力にバッテリユニット20からの電力を加えて第2電動機MG2を駆動することも可能である。
切替判断部86は、走行状態がモータ走行領域(単駆動領域、両駆動領域)にあるときに、バッテリユニット20から出力可能な電力が制限されている場合又はエンジン12の暖機が必要な場合などには、HV走行モードの成立を判断する。切替判断部86は、例えば走行状態が両駆動領域にあるときにHV走行モードを成立させる場合にはシリーズパラレルモードを成立させる一方で、走行状態が単駆動領域にあるときにHV走行モードを成立させる場合にはシリーズモードの成立を判断する。ハイブリッド制御部82は、シリーズモードを成立させた場合には、エンジン12を作動させて第1電動機MG1を発電させ、第1電動機MG1の発電電力により第2電動機MG2を駆動することで駆動輪16にMG2トルクTmg2を伝達して走行するシリーズ走行を可能とする。尚、このシリーズモードは、バッテリユニット20から出力可能な電力が制限されていない場合であっても実行可能であり、このような場合、単駆動領域がより拡げられるという見方もできる。
ハイブリッド制御部82が、HV走行モードを成立させた場合には、切替判断定86はパラレル有段モードの成立を判断することも可能である。ハイブリッド制御部82が、パラレル有段モードを成立させた場合には、エンジン12の動力に加えて、第1電動機MG1の動力及び/又は第2電動機MG2の動力を駆動輪16へ伝達して走行するパラレル有段走行の成立を判断することも可能である。このパラレル有段モードは、要求駆動トルクが大きかったり、車速Vが高かったりする走行状態の場合に有用である。
係合作動制御部84は、ハイブリッド制御部82により成立させられた走行モードに基づいて、クラッチC1、ブレーキB1、及びクラッチCSの各係合作動(作動状態)を制御する。係合作動制御部84は、ハイブリッド制御部82により成立させられた走行モードにて走行する為の動力伝達が可能となるように、クラッチC1、ブレーキB1、及びクラッチCSを各々係合及び/又は解放させる油圧制御指令信号Spを油圧制御回路52へ出力する。
ここで、車両10にて実行可能な走行モードについて図3、及び図4−図10を用いて説明する。図3は、各走行モードにおけるクラッチC1、ブレーキB1、及びクラッチCSの各作動状態を示す図表である。図3の図表中の○印は係合部(C1,B1,CS)の係合を示し、空欄は解放を示し、△印は運転停止状態のエンジン12を連れ回し状態とするエンジンブレーキ(エンブレともいう)の併用時に何れか一方を係合することを示している。又、「G」は電動機(MG1,MG2)を主にジェネレータとして機能させることを示し、「M」は電動機(MG1,MG2)を駆動時には主にモータとして機能させ、回生時には主にジェネレータとして機能させることを示している。図3に示すように、車両10は、走行モードとして、EV走行モード及びHV走行モードを選択的に実現することができる。EV走行モードは、単駆動EVモードと両駆動EVモードとの2つのモードを有している。HV走行モードは、シリーズパラレルモードとパラレル有段モードとシリーズモードとの3つのモードを有している。
図4−図10は、第1遊星歯車機構48及び第2遊星歯車機構50の各々における6つの回転要素RE1、RE2、RE3、RE4、RE5、RE6の回転速度を相対的に表すことができる共線図である。図4は、単駆動EVモード時の共線図である。単駆動EVモードは、図3に示すように、クラッチC1、ブレーキB1、及びクラッチCSを共に解放した状態で実現される。単駆動EVモードでは、図4に示すように、クラッチC1及びブレーキB1が解放されることで、第1遊星歯車機構48の差動が許容され、変速部44は中立状態とされる。変速部44が中立状態とされると、第1リングギヤR1に連結された第2キャリヤCA2にてMG1トルクTmg1の反力トルクが取れない為、差動部46は中立状態とされ、第1動力伝達部24も中立状態とされる。この状態で、ハイブリッド制御部82は、エンジン12の運転を停止させると共に、第2電動機MG2から走行用のMG2トルクTmg2を出力させる。
図5は、両駆動EVモード時の共線図である。両駆動EVモード(「Ne=0」)は、図3に示すように、クラッチC1及びブレーキB1を係合した状態、且つクラッチCSを解放した状態で実現される。この両駆動EVモードでは、図5に示すように、クラッチC1及びブレーキB1が係合されることで、第1遊星歯車機構48の差動が規制され、第1サンギヤS1の回転が停止させられる。その為、第1遊星歯車機構48は何れの回転要素も回転が停止させられる。これによって、エンジン12はゼロ回転で停止状態とされ、又、第1リングギヤR1に連結された第2キャリヤCA2の回転も停止させられる。第2キャリヤCA2の回転が停止させられると、第2キャリヤCA2にてMG1トルクTmg1の反力トルクが取れる為、MG1トルクTmg1を第2リングギヤR2から機械的に出力させて駆動輪16へ伝達することができる。
図6は、HV走行モードのロー状態でのシリーズパラレルモード(以下、シリーズパラレルローモードという)時の共線図である。シリーズパラレルローモードは、図3に示すように、クラッチC1を係合した状態、且つブレーキB1及びクラッチCSを解放した状態で実現される。シリーズパラレルローモードでは、図6に示すように、クラッチC1が係合されることで、第1遊星歯車機構48の差動が規制され、第1遊星歯車機構48の回転要素が一体回転させられる。その為、エンジン12の回転は等速で第1リングギヤR1から第2キャリヤCA2へ伝達される。
図7は、HV走行モードのハイ状態でのシリーズパラレルモード(以下、シリーズパラレルハイモードという)時の共線図である。シリーズパラレルハイモードは、図3に示すように、ブレーキB1を係合した状態、且つクラッチC1及びクラッチCSを解放した状態で実現される。シリーズパラレルハイモードでは、図7に示すように、ブレーキB1が係合されることで、第1サンギヤS1の回転が停止させられる。その為、エンジン12の回転は増速されて第1リングギヤR1から第2キャリヤCA2へ伝達される。
図8は、HV走行モードのシリーズモード時の共線図である。シリーズモードは、図3に示すように、クラッチC1及びブレーキB1を共に解放した状態、且つクラッチCSを係合した状態で実現される。シリーズモードでは、図8に示すように、クラッチC1及びブレーキB1が解放されることで、第1遊星歯車機構48の差動が許容され、変速部44は中立状態とされる。
図9は、HV走行モードのロー状態でのパラレル有段モード(以下、パラレルローモードという)時の共線図である。パラレルローモードは、図3に示すように、クラッチC1及びクラッチCSを係合した状態、且つブレーキB1を解放した状態で実現される。パラレルローモードでは、図9に示すように、クラッチC1が係合されることで、第1遊星歯車機構48の差動が規制され、第1遊星歯車機構48の回転要素が一体回転させられる。その為、エンジン12の回転は等速で第1リングギヤR1から第2キャリヤCA2へ伝達される。加えて、パラレルローモードでは、クラッチCSが係合されることで、エンジン12と第1電動機MG1とが連結される。
図10は、HV走行モードのハイ状態でのパラレル有段モード(以下、パラレルハイモードという)時の共線図である。パラレルハイモードは、図3に示すように、ブレーキB1及びクラッチCSを係合した状態、且つクラッチC1を解放した状態で実現される。パラレルハイモードでは、図10に示すように、ブレーキB1が係合されることで、第1サンギヤS1の回転が停止させられる。その為、エンジン12の回転は増速されて第1リングギヤR1から第2キャリヤCA2へ伝達される。加えて、パラレルハイモードでは、クラッチCSが係合されることで、エンジン12と第1電動機MG1とが連結される。
パラレル有段モードでは、クラッチCSの係合によるエンジン12と第1電動機MG1との連結に加えて、クラッチC1又はブレーキB1が係合されることで変速部44はギヤ比が固定される為、第1動力伝達部24のギヤ比(すなわち変速部44と差動部46との全体のギヤ比)が固定される。パラレル有段走行では、車速V(出力回転速度Nout)に対してエンジン回転速度Neが一意に決められる、有段走行状態とされる。
パラレル有段モードにおける各係合部(C1,B1,CS)の作動状態は、図3に示した両駆動EVモード(「Neフリー」)と同じである。つまり、図9及び図10の共線図は、エンジン12の運転を停止させれば、両駆動EVモード(「Neフリー」)の共線図である。この両駆動EVモード(「Neフリー」)は、両駆動EVモード(「Ne=0」)と同様に、第1電動機MG1の動力及び第2電動機MG2の動力を駆動輪16へ伝達して走行することが可能である。しかしながら、両駆動EVモード(「Neフリー」)は、走行中には、車速Vに応じてエンジン回転速度Neが一意に決まる為、エンジン回転速度Neをゼロとすることができない点が、両駆動EVモード(「Ne=0」)と異なる。
電子制御装置80は、上述した単駆動EVモードからパラレル有段モードへの切替えが生じた際に、要求駆動トルクが所定値以上か否かによってクラッチC1、ブレーキB1およびクラッチCSの係合のタイミングを組替える制御を実現するために、加速要求判定手段すなわち加速要求判断部88、およびエンジン始動制御手段すなわちエンジン始動制御部90を更に備えている。
切替判断部86は、アクセル開度θaccとそのときの車速Vから要求される駆動トルクを算出し、充電要求値(充電要求パワー)等を考慮して単駆動EVモードからパラレル有段モードへの切替えが必要か否かを判断する。切替判断部86が単駆動EVモードからパラレル有段モードへの切替えを判断すると、加速要求判断部88は、たとえばアクセル開度センサ68によってアクセルの踏込速さΔθが所定値A以上か否かによって加速要求の大きさを判断する。加速要求判断部88がアクセルの踏込速さΔθが所定値A以上と判断すると、係合作動制御部84は、加速要求判断部88の判断に基づいて、ブレーキB1またはクラッチC1を係合状態とし、クラッチCSを解放状態のままとし、エンジン始動制御部90は、エンジン12の始動を制御し、上記の係合作動後エンジン12を始動する。これによって、運転者からの加速要求が大きいとき、すなわちアクセルの踏込速さΔθが所定値A以上の場合には、クラッチC1もしくはブレーキB1の何れかを係合状態としクラッチCSを解放状態のままとしてエンジン12の始動を行うことによって、エンジン12からのトルク伝動の遅れを抑制する。また、加速要求判断部88がアクセルの踏込速さΔθが所定値Aを下回ると判断すると、係合作動制御部84は、加速要求判断部88の判断に基づいて、クラッチCSを係合状態とし、ブレーキB1およびクラッチC1を解放状態のままとしてエンジン12の始動を行うことによって、エンジン12の始動時の振動やショックを抑制する。
図11は、電子制御装置80の制御作動の要部すなわち単駆動EVモードからパラレル有段モードへの切替えが生じた際に、アクセルの踏込み速さΔθに基づいて、クラッチC1、ブレーキB1、クラッチCSとエンジン12の始動との順序を組替えることにより、アクセルの踏込み速さΔθが大きい場合には、エンジン12からのトルク伝動の遅れを抑制し、アクセルの踏込み速さΔθが小さい場合には、エンジン12の始動時の振動やショックを抑制する制御作動を説明するフローチャートであり、繰り返し実行される。
図11において、切替判断部86の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、単駆動EVモードすなわち単駆動EV走行中であるか否かが判定される。このS10判定が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このS10判定が肯定される場合は、切替判断部86の機能に対応するS20において、単駆動EVモードからパラレル有段モードへの切替えが発生したか否かが判定される。このS20判定が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このS20判定が肯定される場合は、加速要求判断部88の機能に対応するS30において、加速要求すなわちアクセルの踏込速さΔθが所定値A以上であるか否かが判定される。この判定が肯定される場合は、係合作動制御部84とエンジン始動制御部90との機能が対応するS40において、ブレーキB1又はクラッチC1の係合、エンジン12の始動、クラッチCSの係合の順に制御が行われる。具体的には、切替判断部86がパラレル有段モードの中のハイモードすなわちパラレルハイモードへの切替えを判断した場合は、エンジン12の始動前にブレーキB1を係合する。また切替判断部86がパラレル有段モードの中のローモードすなわちパラレルローモードへの切替えを判断した場合は、エンジン12の始動前にクラッチC1を係合する。S30における判定が否定される場合は、係合作動制御部84とエンジン始動制御部90との機能が対応するS50において、クラッチCSの係合、エンジン12の始動、ブレーキB1又はクラッチC1の係合の順に制御が行われる。具体的には、切替判断部86がパラレルハイモードへの切替えを判断した場合は、エンジン12の始動後にブレーキB1を係合する。また切替判断部86がパラレルローモードへの切替えを判断した場合は、エンジン12の始動後にブレーキC1を係合する。
単駆動EVモードからパラレル有段モードへの切替えにおいて、ハイブリッド制御部82は、ブレーキB1、クラッチC1およびクラッチCSの内のいずれか1つの係合作動後、エンジン12の始動時に第1電動機MG1を駆動し、エンジン12の始動回転を助ける、いわゆるクランキングを行う。また、切替判断部86が両駆動を判断した場合は、ハイブリッド制御部82は、第1電動機MG1、第2電動機MG2、エンジン12の出力を決定し第1電動機MG1からの出力を継続する。切り替え判定部が単駆動を判断した場合は、ハイブリッド制御部82は、第2電動機MG2とエンジン12とに切替え、第1電動機MG1からの出力は中止される。
図12は、単駆動EVモードからパラレル有段モードへの切替えが発生し、加速要求すなわちアクセルの踏込速さΔθが所定値A以上であった場合の一例である。この例は、単駆動EVモードからパラレルロー両駆動すなわちパラレルローにおいてエンジン12と共に第1電動機MG1と第2電動機MG2とが駆動に用いられる走行モードへの切替えを示している。t1時点においてアクセル開度θaccの上昇が開始され、t2時点において、アクセルの踏込速さΔθが所定値A以上であり、またパラレルローが選択されていることからクラッチC1を係合状態とし、クラッチCSを解放状態のままとする制御作動が選択される。t2時点から第1電動機MG1の回転速度Nmg1が上昇しt3時点において略零を示している。t3時点からクラッチC1の油圧指示値が上昇されクラッチC1が係合される。t4時点から第1電動機MG1の回転速度Nmg1が上昇し、t5時点においてエンジン12が点火すなわち始動が行われる。t6時点において、クラッチCSの油圧指示値が上昇し、t7時点においてクラッチCSの係合が完了されると、エンジン12の回転速度Ne、第1電動機MG1の回転速度Nmg1、第2電動機MG2の回転速度Nmg2とがハイブリッド制御部82によって判断された回転速度とされ、パラレルロー両駆動モードへの切替えが実行される。
図13は、単駆動EVモードからパラレル有段モードへの切替えが発生し、加速要求すなわちアクセルの踏込速さΔθが所定値Aを下回る場合の一例である。この例は、単駆動EVモードからパラレルロー両駆動への切替えを示している。t1時点においてアクセル開度θaccの上昇が開始され、t2時点において、アクセルの踏込速さΔθが所定値Aを下回ると判断されると、クラッチCSを係合状態とする制御作動が選択される。t2時点から第1電動機MG1の回転速度Nmg1が上昇し、t3時点において略零を示している。t3時点からクラッチCSの油圧指示値が上昇しクラッチCSが係合される。t4時点から第1電動機MG1の回転速度Nmg1が上昇し、t5時点においてエンジン12が点火すなわち始動が行われる。t6時点において、クラッチC1の油圧指示値が上昇し、t7時転移おいてクラッチC1の係合が完了されると、エンジン12の回転速度Ne、第1電動機MG1の回転速度Nmg1、第2電動機MG2の回転速度Nmg2とがハイブリッド制御部82によって判断された回転速度とされ、パラレルロー両駆動モードへの切替えが実行される。
本実施例の動力伝達装置14においては、第1キャリヤCA1と第1サンギヤS1とは、クラッチC1を介して選択的に連結され、第1サンギヤS1はブレーキB1と選択的に連結されている。また、エンジン12と第1電動機MG1とはクラッチCSを介して選択的に連結されている。このような動力伝達装置14において、単駆動EVモードにおける走行中にパラレル有段モードへの切替え要求が生じた場合、たとえばクラッチC1およびブレーキB1を解放状態のままとし、クラッチCSを係合状態として、エンジン12を始動しエンジン12の始動後にクラッチCSを係合状態とした場合、トルク伝動の遅れが生じる虞がある。また、たとえばクラッチC1もしくはブレーキB1の何れかを係合状態としエンジン12の始動後にクラッチCSを係合状態とした場合、エンジンの始動時の振動やショックが発生する虞がある。上述のように、本実施例によれば、単駆動EVモードにおける走行中にパラレル有段モードへの切替え要求が生じた場合、運転者からの加速要求が大きいとき、すなわちアクセルの踏込速さΔθが所定値A以上の場合には、クラッチC1もしくはブレーキB1の何れかを係合状態としクラッチCSを解放状態のままとしてエンジン12の始動を行うことによって、エンジン12からのトルク伝動の遅れが抑制される。このように運転者からの前記車両への加速要求が大きい場合には、エンジン12の始動時の振動やショックが発生してとしても、運転者に違和感を与える可能性は低いものとなり、前記運転者の加速要求をより満たすものとなる。一方、運転者からの車両10への加速要求が低いとき、すなわちアクセルの踏込速さΔθが所定値を上回らない場合には、クラッチC1およびブレーキB1を解放状態のままとしクラッチCSを係合状態としてエンジン12の始動を行うことによって、エンジン12の始動時の振動やショックを抑制することができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
上記の実施例においては、加速要求の大きさをアクセルの踏込速さΔθによって判断し、アクセルの踏込速さΔθが所定値A以上である場合に、トルク伝動の遅れが抑制できる係合、すなわちブレーキB1またはクラッチC1を係合状態とし、クラッチCSを解放状態のままとしてエンジン12の始動し、エンジン12の始動後クラッチCSを係合状態とするものとしたが、特にこれに限らず、たとえば通常の変速態様に比べてより低速段すなわち高トルクでの走行を可能にする変速態様を実現するスポーツモードもしくはパワーモードや運転者の操作にもとづいて任意の変速段を可能にするマニュアルモードを選択した場合の加速時に、加速要求判断部88は加速要求が大きいと判断して係合作動制御部84が上記の係合を選択するものとしても良い。
また、前述の実施例では、車両10は、第2電動機MG2が第1動力伝達部24の軸心とは別の軸心上に配置されるような連結関係のギヤトレーンであったが、例えば第2電動機MG2が第1動力伝達部24の軸心と同じ軸心上に配置されるような連結関係のギヤトレーンなどであっても良い。そもそも、エンジン12と、変速部44と、差動部46と、駆動輪16に動力伝達可能に連結された第2電動機MG2とを備えた車両であれば、本発明を適用することができる。又、FF方式の車両10に好適に用いられる動力伝達装置14を用いて発明を説明したが、本発明は、例えばRR方式など他の方式の車両に用いられる動力伝達装置においても適宜適用することができる。
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。