(57)【要約】【課題】回転要素の固定に用いる係合手段に負荷されるトルクが反転した場合にその反転に伴うショックを抑制できる車両の駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置２Ａは、第１モータ・ジェネレータ４が連結されたサンギアＳｕ１を固定できるロック機構３０を備えており、ロック機構３０にてサンギアＳｕ１を固定することにより固定変速比モードを実現できる。固定変速比モードの実行時にロック機構３０に負荷されるトルクが反転する場合、バッテリ１８の蓄電率が高いときはロック機構３０のガタの範囲内でのサンギアＳｕ１の回転を阻止するように第１モータ・ジェネレータ４からトルクを出力させる回転阻止制御を実行し、バッテリ１８の蓄電率が低いときはロック機構３０のガタの範囲内でのサンギアＳｕ１の回転を許容するがガタが詰まる時の速度が０に近づくように第１モータ・ジェネレータ４からトルクを出力させる衝突緩和制御を実行する。【選択図】図１
2011168085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、モータ・ジェネレータと、車両の駆動輪に動力を出力するための出力部と、前記モータ・ジェネレータが電気的に接続されたバッテリと、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素が含まれる複数の回転要素を有し、前記第１回転要素に前記内燃機関が、前記第２回転要素に前記モータ・ジェネレータが、前記第３回転要素に前記出力部がぞれぞれ連結された動力分割機構と、前記複数の回転要素のうち前記第１回転要素及び前記第３回転要素を除くいずれか一つの回転要素である操作対象要素を回転方向のガタを許容しつつ固定でき、かつその固定を解除できる係合手段と、前記操作対象要素が固定されるように前記係合手段を操作することにより、前記動力分割機構が有する変速比で前記内燃機関の回転を変速して前記出力部に伝達させる固定変速比モードを実行可能な駆動制御手段と、を備え、
前記駆動制御手段は、前記固定変速比モードの実行時に前記係合手段に負荷されるトルクが反転する場合、前記バッテリの蓄電率が高いときは前記ガタの範囲内での前記操作対象要素の回転を阻止するように前記モータ・ジェネレータからトルクを出力させる回転阻止制御を、前記バッテリの蓄電率が低いときは前記ガタの範囲内で前記操作対象要素の回転を許容するが前記ガタが詰まる時の前記操作対象要素の回転速度が前記ガタが詰まる前よりも小さくなるように前記モータ・ジェネレータからトルクを出力させる衝突緩和制御をそれぞれ実行する車両の駆動装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記衝突緩和制御の実行時に前記ガタが詰まる時の前記操作対象要素の回転速度が０に近づくように前記モータ・ジェネレータからトルクを出力させる請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記バッテリに電気的に接続されかつ前記出力部に連結された他のモータ・ジェネレータと、前記車両の減速時に前記駆動輪から入力されるエネルギーを利用して前記他のモータ・ジェネレータにて発電させる回生制御を実行させる回生制御手段と、を更に備え、
前記駆動制御手段は、前記固定変速比モードの実行時に前記車両の減速要求がなされかつ前記回生制御が行われる場合、前記バッテリの蓄電率に基づいて定められる前記バッテリに対する充電要求量が前記回生制御とともに前記回転阻止制御又は前記衝突緩和制御を実行した場合に得られると予測される電力量である回生可能量よりも大きい場合を条件として、前記操作対象要素の固定が解除されるように前記係合手段を操作することにより前記固定変速比モードから前記動力分割機構の変速比を無段階に変更し得る無段変速比モードへ切り替える請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、前記充電要求量が前記回生可能量よりも大きく、かつ前記無段変速比モードの下で前記回生制御を実行した場合に得られると予測される電力量が前記回生可能量よりも大きいことを条件として、前記固定変速比モードから前記無段変速比モードへ切り替える請求項３に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に加えて他の駆動源が設けられた車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遊星歯車機構の各回転要素に内燃機関、モータ・ジェネレータ及び出力部が連結された動力分割機構を備え、モータ・ジェネレータが連結された回転要素をブレーキにて固定又は解放することにより、動力分割機構が有する一定の変速比で内燃機関の回転を変速する固定変速比モードと、モータ・ジェネレータの回転を変化させることにより内燃機関の回転を無段階に変速し得る無段変速比モードと選択的に実行でき、モータ・ジェネレータの回転数が許容値よりも小さくなったときにモータ・ジェネレータが連結された回転要素をブレーキにて固定して無段変速比モードから固定変速比モードへ切り替える車両の駆動装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５６３８７号公報
【特許文献２】特開２００５−３１８７２１号公報
【特許文献３】特開２００４−１６９８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の駆動装置が固定変速比モードを実行する場合、モータ・ジェネレータが連結された回転要素を固定するブレーキに対してトルクが負荷される。そのトルクは車両の走行状態によって大きさ及びその方向が変化する。このブレーキの具体的機構として、例えば回転方向にガタを有する機構を採用できる。しかしながら、こうした機構を用いると、ブレーキに負荷されるトルクが反転する場合に、ガタが詰まった状態からガタの範囲内で回転要素が反転してブレーキに衝突するためショックが発生するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、回転要素の固定に用いる係合手段に負荷されるトルクが反転した場合にその反転に伴うショックを抑制できる車両の駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両の駆動装置は、内燃機関と、モータ・ジェネレータと、車両の駆動輪に動力を出力するための出力部と、前記モータ・ジェネレータが電気的に接続されたバッテリと、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素が含まれる複数の回転要素を有し、前記第１回転要素に前記内燃機関が、前記第２回転要素に前記モータ・ジェネレータが、前記第３回転要素に前記出力部がぞれぞれ連結された動力分割機構と、前記複数の回転要素のうち前記第１回転要素及び前記第３回転要素を除くいずれか一つの回転要素である操作対象要素を回転方向のガタを許容しつつ固定でき、かつその固定を解除できる係合手段と、前記操作対象要素が固定されるように前記係合手段を操作することにより、前記動力分割機構が有する変速比で前記内燃機関の回転を変速して前記出力部に伝達させる固定変速比モードを実行可能な駆動制御手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記固定変速比モードの実行時に前記係合手段に負荷されるトルクが反転する場合、前記バッテリの蓄電率が高いときは前記ガタの範囲内での前記操作対象要素の回転を阻止するように前記モータ・ジェネレータからトルクを出力させる回転阻止制御を、前記バッテリの蓄電率が低いときは前記ガタの範囲内で前記操作対象要素の回転を許容するが前記ガタが詰まる時の前記操作対象要素の回転速度が前記ガタが詰まる前よりも小さくなるように前記モータ・ジェネレータからトルクを出力させる衝突緩和制御をそれぞれ実行するものである（請求項１）。
【０００７】
この駆動装置によれば、固定変速比モードの実行時に係合手段に負荷されるトルクが反転する際、ガタの範囲内での操作対象要素の回転を阻止するようにモータ・ジェネレータからトルクを出力させる回転阻止制御と、ガタの範囲内での操作対象要素の回転を許容するがガタが詰まる時の操作対象要素の速度がガタが詰まる前よりも小さくなるようにモータ・ジェネレータからトルクを出力させる衝突緩和制御とが使い分けられる。従って、回転阻止制御又は衝突緩和制御のいずれか一方の実行によって、係合手段に負荷されるトルクが反転しても操作対象要素が係合手段に衝突することを回避又はその衝突を緩和することができる。このため、トルクの反転に伴うショックを抑制できる。回転阻止制御はトルクの反転時にその反転したトルクを打ち消す方向に操作対象要素に対してトルクを加え続ける必要があるので、モータ・ジェネレータからトルクを出力させる期間がトルクの反転時にガタが詰まるまでに限られる衝突緩和制御よりも消費電力が大きい。つまり、回転阻止制御と衝突緩和制御との間には実行に必要な電力に差違がある。この駆動装置は、バッテリの蓄電率が高い場合は電力の余裕を考慮して回転阻止制御を実行し、バッテリの蓄電率が低い場合は回転阻止制御よりも消費電力が低い衝突緩和制御を実行しているので、トルクの反転時に回転阻止制御のみを実行する場合に比べてショック抑制のために必要な消費電力を低減できる。
【０００８】
本発明の駆動装置の一態様において、前記駆動制御手段は、前記衝突緩和制御の実行時に前記ガタが詰まる時の前記操作対象要素の回転速度が０に近づくように前記モータ・ジェネレータからトルクを出力させてもよい（請求項２）。この態様によれば、ガタが詰まる時の操作対象要素の回転速度が０に近づけられるため、トルク反転時のショックを限界まで低減できる。
【０００９】
本発明の駆動装置の一態様において、前記バッテリに電気的に接続されかつ前記出力部に連結された他のモータ・ジェネレータと、前記車両の減速時に前記駆動輪から入力されるエネルギーを利用して前記他のモータ・ジェネレータにて発電させる回生制御を実行させる回生制御手段と、を更に備え、前記駆動制御手段は、前記固定変速比モードの実行時に前記車両の減速要求がなされかつ前記回生制御が行われる場合、前記バッテリの蓄電率に基づいて定められる前記バッテリに対する充電要求量が前記回生制御とともに前記回転阻止制御又は前記衝突緩和制御を実行した場合に得られると予測される電力量である回生可能量よりも大きい場合を条件として、前記操作対象要素の固定が解除されるように前記係合手段を操作することにより前記固定変速比モードから前記動力分割機構の変速比を無段階に変更し得る無段変速比モードへ切り替えてもよい（請求項３）。
【００１０】
回生制御の実行によって回生可能な電力量は、他のモータ・ジェネレータの発電量から消費電力及び損失が差し引かれたものに相当するが、上述したように回転阻止制御と衝突緩和制御との間には実行時の消費電力に差違があるため、回生制御を回転阻止制御とともに行う場合と衝突緩和制御とともに行う場合とで回生可能な電力量に差違が生まれる。この態様によれば、充電要求量が回生可能量よりも大きい場合、即ち回生制御を回転阻止制御又は衝突緩和制御とともに行うと充電要求量を賄うことができない場合に、操作対象要素の固定が解除される無段変速比モードに切り替えられる。言い換えれば、充電要求量を賄うことができる限りにおいては回生制御とともに回転阻止制御又は衝突緩和制御が優先的に実行されて固定変速比モードが維持されることになる。そのため、固定変速比モードと無段変速比モードとの切り替え頻度を低減できるからモードの切り替えに伴うショックの発生頻度を低減できる。
【００１１】
回生制御を実行した場合に得られる電力量は車両の走行状態によって変化するため、回生制御とともに回転阻止制御又は衝突緩和制御を行う場合及び無段変速比モードの下で回生制御を行う場合のいずれの場合でも充電要求量を賄うことができない場合もある。そこで、上記の態様において、前記駆動制御手段は、前記充電要求量が前記回生可能量よりも大きく、かつ前記無段変速比モードの下で前記回生制御を実行した場合に得られると予測される電力量が前記回生可能量よりも大きいことを条件として、前記固定変速比モードから前記無段変速比モードへ切り替えてもよい（請求項４）。この場合には、最大の電力量を得られるときに限って無段変速比モードの下で回生制御が行われ、無駄なモード切替を回避できるため、結果として最大の電力量を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の駆動装置によれば、固定変速比モードの実行時に係合手段に負荷されるトルクが反転する際、ガタの範囲内での操作対象要素の回転を阻止するようにモータ・ジェネレータからトルクを出力させる回転阻止制御と、ガタの範囲内での操作対象要素の回転を許容するがガタが詰まる時の操作対象要素の速度がガタが詰まる前よりも小さくなるようにモータ・ジェネレータからトルクを出力させる衝突緩和制御とがバッテリの蓄電率に基づいて使い分けられるから、トルクの反転に伴うショックを抑制しつつ、その抑制のために必要な消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示した図。
【図２】ロック機構の詳細を示した図であって解放状態を示した図。
【図３】ロック機構の詳細を示した図であって係合状態を示した図。
【図４】ロック機構の第１クラッチ板を軸線方向から見た状態を示した図。
【図５】各クラッチ板を半径方向から見た状態を示した図であって、各クラッチ板の位相が一致している状態を示した図。
【図６】各クラッチ板を半径方向から見た状態を示した図であって、各クラッチ板の位相がずれている状態を示した図。
【図７】内燃機関のトルクが反転する際の共線図であって、トルク反転前を示した図。
【図８】内燃機関のトルクが反転する際の共線図であって、トルク反転後を示した図。
【図９】回転阻止制御の内容を説明する説明図であって、トルク反転前のロック機構に作用するトルクの状態を模式的に示した図。
【図１０】回転阻止制御の内容を説明する説明図であって、トルク反転後のロック機構に作用するトルクの状態を模式的に示した図。
【図１１】衝突緩和制御の内容を説明する説明図であって、トルク反転前のロック機構に作用するトルクの状態を模式的に示した図。
【図１２】衝突緩和制御の内容を説明する説明図であって、衝突緩和制御の実行中におけるロック機構に作用するトルクの状態を模式的に示した図。
【図１３】衝突緩和制御の内容を説明する説明図であって、衝突緩和制御の完了後におけるロック機構に作用するトルクの状態を模式的に示した図。
【図１４】衝突緩和制御の実行時における第１モータ・ジェネレータの出力トルク、回転角及び回転速度をそれぞれ同一時間軸に示したタイミングチャート。
【図１５】制御装置が実行する制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１６】制御装置が実行する制御の実行優先度と充電可能量との対応関係を示した説明図。
【図１７】本発明の他の形態に係る駆動装置を搭載した車両の全体構成を概略的に示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示している。車両１Ａはいわゆるハイブリッド車両として構成されている。周知のようにハイブリッド車両は、内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機を他の走行用の駆動力源として備えた車両である。車両１Ａは、駆動輪と内燃機関とが車両前部に位置するＦＦレイアウトの車両として構成されている。
【００１５】
これらの図に示すように、駆動装置２Ａは、内燃機関３と、電動機としての第１モータ・ジェネレータ４と、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４がそれぞれ連結された動力分割機構５と、車両１の駆動輪１０に動力を出力するための出力部としての出力ギア６とを備えている。また、駆動装置２Ａには変速機構７を介して出力ギア６に連結された第２モータ・ジェネレータ８が設けられている。出力ギア６の動力は差動装置１１を介して左右の駆動輪１０に伝達される。
【００１６】
内燃機関３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸１５を介して動力分割機構５に伝達される。入力軸１５と内燃機関３との間にはダンパ１６が介在しており、内燃機関３のトルク変動はダンパ１６にて吸収される。第１モータ・ジェネレータ４と第２モータ・ジェネレータ８とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第１モータ・ジェネレータ４は、固定部材であるケース１７に固定されたステータ４ａと、そのステータ４ａの内周側に同軸に配置されたロータ４ｂとを備えている。第２モータ・ジェネレータ８も同様に、ケース１７に固定されたステータ８ａと、そのステータ８ａの内周側に同軸に配置されたロータ８ｂとを備えている。第１モータ・ジェネレータ４が本発明に係るモータ・ジェネレータに、第２モータ・ジェネレータ８が本発明に係る他のモータ・ジェネレータ８にそれぞれ相当する。各モータ・ジェネレータ４、８はバッテリ１８と電気的に接続されている。なお、各モータ・ジェネレータ４、８とバッテリ１８との間にはインバータ回路やバッテリ１８に対する充放電を制御する制御回路等の各種の電気回路が介在するが図示を省略した。
【００１７】
動力分割機構５は、相互に差動回転可能な３つの回転要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギアＳｕ１と、そのサンギアＳｕ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ１と、これらのギアＳｕ１、Ｒｉ１に噛み合うピニオン２０を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ１とを備えている。この形態では、入力軸１５がキャリアＣｒ１に、第１モータ・ジェネレータ４が回転部材としての連結部材２１を介してサンギアＳｕ１に、出力ギア６がリングギアＲｉ１にそれぞれ連結されている。従って、本形態においては、キャリアＣｒ１が本発明に係る第１回転要素に、サンギアＳｕ１が本発明に係る第２回転要素に、リングギアＲｉ１が本発明に係る第３回転要素に、それぞれ相当する。
【００１８】
減速機構７は、第２モータ・ジェネレータ８の回転を減速して出力ギア６に伝達するための機構であり、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。減速機構７は外歯歯車であるサンギアＳｕ２と、そのサンギアＳｕ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ２と、これらのギアＳｕ２、Ｒｉ２に噛み合うピニオン２５を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ２とを備えている。本形態では、サンギアＳｕ２が第２モータ・ジェネレータ８に、リングギアＲｉ２が出力ギア６にそれぞれ連結されており、キャリアＣｒ２はケース１７に固定されている。これにより、第２モータ・ジェネレータ８の回転が減速されて出力ギア６に伝達されるとともに、第２モータ・ジェネレータ８の動力が増幅されて出力ギア６に伝達される。つまり、第２モータ・ジェネレータ８は減速機構７を介して出力ギア６に連結されている。
【００１９】
駆動装置２Ａには、駆動モードを変更する係合手段としてのロック機構３０が設けられている。このロック機構３０を操作することにより、第１モータ・ジェネレータ４を使用した電気的な無段変速を実現する無段変速比モードと、第１モータ・ジェネレータ４を使用せずに動力分割機構５の持つ変速比にて変速する固定変速比モードとを選択的に実行できる。ロック機構３０は、第１モータ・ジェネレータ４が連結されたサンギアＳｕ１と一体回転する連結部材２１に接続された機構部３１と、その機構部３１とケース１７との間に介在するようにしてケース１７に固定された駆動部３２とを備えている。ロック機構３０は連結部材２１を介してサンギアＳｕ１を固定する係合状態と、その固定を解除する解放状態との間で動作することができる。つまり、本形態では、サンギアＳｕ１がロック機構３０の操作対象になるので、サンギアＳｕ１は本発明に係る操作対象要素に相当する。
【００２０】
図２及び図３はロック機構３０の詳細を示した図であり、図２は解放状態を、図３は係合状態をそれぞれ示している。係合部３１には、連結部材２１に固定された第１クラッチ板３５と、この第１クラッチ板３５と同軸に配置された第２クラッチ板３６と、これらのクラッチ板３５、３６の間に介在する球状の介在部材３７とが設けられている。各クラッチ板３５、３６は円板状に構成されていて、各クラッチ板３５、３６の対向面には介在部材３７を保持するＶ字溝３８、３９が形成されている。
【００２１】
図４は第１クラッチ板３５を軸線方向から見た状態を示しており、図５及び図６は各クラッチ板３５、３６を半径方向から見た状態を示している。図５は各クラッチ板３５、３６の位相が一致している状態を、図６は各クラッチ板３５、３６の位相がずれている状態をそれぞれ示している。図４から明らかなように、第１クラッチ板３５に設けられたＶ字溝３８は、周方向に等間隔に６個並べられている。第２クラッチ板３６に形成された他方のＶ字溝３９も同様に周方向に等間隔に６個並べられている。各Ｖ字溝３８、３９は、第１クラッチ板３５の中心線を含む断面で切断した場合には断面半円形をなしている（図２及び図３参照）。また、図４に示すように、第１クラッチ板３５の軸線方向から見ると、各Ｖ字溝３８、３９は、第１クラッチ板３５の中心寄りの内側縁部と中心から離れた外側縁部とが同心の円弧をなすように湾曲している。更に、図５及び図６に示すように、第１クラッチ板３５の半径方向から見ると、各Ｖ字溝３８、３９はＶ字状に形成されていて、回転方向（図の上又は下方向）に関して深さが徐々に浅くなっている。
【００２２】
図２に示すように、ロック機構３０が解放状態の場合、機構部３１の第２クラッチ板３６と駆動部３２との間には所定の隙間Ｇが形成されている。第２クラッチ板３６と駆動部３２との間には、駆動部３２から離れる方向に第２クラッチ板３６を付勢するリターンスプリング４０が設けられている。そのため、解放状態においては、第２クラッチ板３６が第１クラッチ板３５に接近する方向に押し付けられた状態で、第１クラッチ板３５と第２クラッチ板３６とが供回りする。
【００２３】
駆動部３２には第２クラッチ板３６と接触し得る摩擦部４１と、摩擦部４１に組み込まれた電磁石４２とが設けられている。摩擦部４１はケース１７に対して静止している。第２クラッチ板３６は磁性金属で構成されているため、図２の状態で駆動部３２が電磁石４２を励磁すると、第２クラッチ板３６はリターンスプリング４０の弾性力に抗して駆動部３２側に引き寄せられる。そして、電磁石４２の磁力により第２クラッチ板３６が摩擦部４１に接触した場合には、第２クラッチ板３６と摩擦部４１との間に摩擦力が生じるとともに、図６に示すように、第１クラッチ板３５に負荷されたトルクＴによって、各クラッチ板３５、３６の位相がずれて、介在部材３７がＶ字溝３８、３９内の浅い位置に移動して、第２クラッチ板３６を摩擦部４１に押し付ける力Ｆが発生する。これにより、第２クラッチ板３６が摩擦部４１に対して固定された状態となるので、第１クラッチ板３５はトルクＴの方向に回転できなくなり固定される。このようにして、ロック機構３０は解放状態から係合状態へ移行する。
【００２４】
電磁石４２への通電を維持した状態で、連結部材２１に負荷されるトルクＴの向きが図６の破線矢印で示すように反転すると、介在部材３７がＶ字溝３８、３９の内の深い位置に移動するため第１クラッチ板３５が一旦フリーになる。その後、図６の想像線で示したように、介在部材３７がＶ字溝３８、３９の反対側の斜面に乗り上がり、第２クラッチ板３６を摩擦部４１に押し付ける力Ｆが再び発生する。これにより、第１クラッチ板３５はそれ以上回転できなくなる。このように、第１クラッチ板３５は、電磁石４２への通電が維持されている場合、一方向の回転が阻止されている状態から反対方向の回転が阻止されるまでの範囲内で回転が許容される。即ち、ロック機構３０には係合状態においてガタＢが存在し、そのガタＢの範囲内で第１クラッチ板３５及びこれと一体回転するサンギアＳｕ１は回転し得る。そして、その回転はガタＢが詰まった時（図６参照）に阻止される。
【００２５】
ロック機構３０に負荷されるトルクの反転は種々の理由により生じ得るが、ロック機構３０に固定されるサンギアＳｕ１は内燃機関３の反力を負担する回転要素であるので、例えば内燃機関３の出力が正トルクから負トルクに変化する際にその反転が生じる。図７及び図８は内燃機関３のトルクが反転する際の共線図を示し、図７はトルク反転前を、図８はトルク反転後をそれぞれ示している。これらの図から明らかなように、内燃機関３のトルクｔｅ及び要求駆動トルクｔｄの向きが図７の状態から図８の状態へ変化すると、第１モータ・ジェネレータ４を停止状態に維持するために必要な反力ｔｇの向きも図７の状態から図８の状態へ変化する。換言すれば、ロック機構３０に負荷されるトルクｔも内燃機関３のトルクの反転に伴って反転する。従って、ロック機構３０に負荷されるトルクの反転時に何も対策しなければ、図７の状態から図８の状態へ移る時に、即ちロック機構３０のガタＢが詰まる時に係合部３１の部材間で衝突が起きてその衝突の程度に応じたショックが発生する。本形態の駆動装置２Ａは、その衝突を回避又は緩和してショックを抑制するため、以下に説明する回転阻止制御及び衝突緩和制御を状況に応じて使い分けている。
【００２６】
これら回転阻止制御及び衝突緩和制御は、図１の制御装置４５がトルク反転時に第１モータ・ジェネレータ４に対して所定の操作を行うことにより実施される。制御装置４５は駆動装置２Ａの各部を制御するコンピュータとして構成されており、回転阻止制御及び衝突緩和制御の他に、内燃機関３の出力制御、ロック機構３０の操作による駆動モード切り替え制御、車両走行時の各モータ・ジェネレータ４、８の出力制御等の種々の制御を実行できる。制御装置４５にはこれらの制御を行うため車両１Ａの運転状態を取得する各種のセンサが接続されている。本発明に関連するセンサとしては、図１に示したように、車両１Ａの車速に応じた信号を出力する車速センサ４６、要求駆動力に相関するアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ４７及びバッテリ１８の蓄電率に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ４８が制御装置４５に対して電気的に接続されている。なお、以下においては、本発明に関連する制御を主に説明し、その他の制御については説明を省略ないし簡略化する。
【００２７】
（回転阻止制御）
まず、図９及び図１０を参照しながら制御装置４５が実行する回転阻止制御について説明する。図９及び図１０は回転阻止制御の内容を説明する説明図であり、図９はトルク反転前のロック機構３０に作用するトルクの状態を模式的に示し、図１０はトルク反転後のロック機構３０に作用するトルクの状態を模式的に示している。図９に示したように、トルク反転前においては、第１クラッチ板３５は介在部材３７を介して第２クラッチ板３６に噛み合って固定されているため、第１モータ・ジェネレータ４と一体回転する第１クラッチ板３５は内燃機関３によってトルクｔｇａが負荷され、かつそのトルクｔｇａと反対向きで同一の大きさの反力ｔａを介在部材３７から受けている。
【００２８】
制御装置４５はアクセル開度センサ４７の出力信号等の情報に基づいて要求駆動トルクを演算し、その要求駆動トルクの変化からトルクｔｇａの向きが図９の状態から反転することを検出する。そして、トルクの反転を検出した場合、図１０に示すように、反転したトルクｔｇａを打ち消す方向の付加トルクｔｄａが第１クラッチ板３５に与えられるように第１モータ・ジェネレータ４から所定量のトルクを出力させる。第１クラッチ板３５に与える付加トルクｔｄａの大きさはトルクｔｇａの大きさと同一又はそれよりも大きい値である。そのため、第１クラッチ板３５はトルクｔｇａが反転しても図９の状態に維持される。つまり、第１モータ・ジェネレータ４が連結されるサンギアＳｕ１（図１）はガタＢの範囲内での回転が阻止される。制御装置４５は図１０の状態から図９の状態に再びトルクが反転した場合に第１モータ・ジェネレータ４からの出力を停止させる。こうした回転阻止制御により、トルク反転時にロック機構３０の部材間の衝突を確実に回避できるので、その衝突を原因としたショックは発生しない。
【００２９】
（衝突緩和制御）
次に、図１１〜図１４を参照しながら制御装置４５が実行する衝突緩和制御について説明する。図１１〜図１３は衝突緩和制御の内容を説明する説明図であり、図１１はトルク反転前のロック機構３０に作用するトルクの状態を模式的に示し、図１２は衝突緩和制御の実行中におけるロック機構３０に作用するトルクの状態を模式的に示し、図１３は衝突緩和制御の完了後におけるロック機構３０に作用するトルクの状態を模式的に示している。図１４は衝突緩和制御の実行時における第１モータ・ジェネレータ４の出力トルク、回転角及び回転速度をそれぞれ同一時間軸に示したタイミングチャートである。
【００３０】
図１１に示すように、トルク反転前は図９の場合と同様に、第１クラッチ板３５は内燃機関３によってトルクｔｇｂが負荷され、かつそのトルクｔｇｂと反対向きで同一の大きさの反力ｔｂを介在部材３７から受けている。制御装置４５は、上記と同様にしてトルクの反転を検出した場合、図１２に示すように反転したトルクｔｇｂを打ち消す方向の付加トルクｔｄｂが第１クラッチ板３５に与えられるように第１モータ・ジェネレータ４からトルクを出力させる。図１２から明らかなように、衝突緩和制御はガタＢの範囲内での第１クラッチ板３５（サンギアＳｕ１）の回転を許容するものである。但し、制御装置４５は、第１クラッチ板３５の回転速度がガタＢが詰まる時にガタＢが詰まる前よりも小さくなるように、つまりその回転速度がガタＢが詰まる前後で減速するように、第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクを制御して付加トルクｔｄｂの大きさを時間的に変化させる。
【００３１】
例えば、図１４に示すように、制御装置４５はトルクの反転時ｔ０からガタＢが詰まる時ｔ１までの間に図示のように第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクを変化させる。図示の例ではガタＢが詰まる時ｔ１に第１モータ・ジェネレータ４の回転速度が０に近づくように出力トルクを制御している。そのため、ガタＢが詰まる時の運動エネルギーを可能な限り小さくできるので、ガタＢが詰まる時のショックを限界まで低減できる。その後、制御装置４５はガタＢが詰まった後の所定時ｔ２に第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクを０に制御する。これにより、図１３に示すように、第１クラッチ板３５は反転したトルクｔｇｂが負荷され、かつそのトルクｔｇｂと反対向きで同一の大きさの反力ｔｂを介在部材３７から受ける状態となる。なお、ガタＢが詰まる時の第１クラッチ板３５等の回転速度を０に近づけたり、又は０に完全に一致させたりしなくても、その回転速度が減速されればガタＢが詰まる時の衝突が緩和される。従って、回転速度が減速される限りにおいてガタＢが詰まる時の回転速度を適宜設定できる。
【００３２】
（各制御の使い分け）
制御装置４５は、ロック機構３０に負荷されるトルクが反転する場合、上述した回転阻止制御及び衝突緩和制御をバッテリ１８の充電状態（蓄電率）に応じて使い分けている。上述したように、回転阻止制御はトルクの反転時にその反転したトルクを打ち消す方向にトルクを加え続ける必要があるので、トルクの反転時に第１モータ・ジェネレータ４からトルクを出力させる期間がガタＢが詰まるまでに限られる衝突緩和制御よりも消費電力が大きい。つまり、回転阻止制御と衝突緩和制御との間には実行に必要な電力に差違がある。そこで、制御装置４５は、バッテリ１８の蓄電率が高い場合に電力の余裕を考慮して回転阻止制御を実行し、バッテリ１８の蓄電率が低い場合に衝突緩和制御を行っている。このような制御の使い分けの一例として、回生制御による回生電力量を考慮した制御の使い分けについて説明する。
【００３３】
バッテリ１８への充電は、車両１Ａの減速時に駆動輪１０から入力されるエネルギーを利用して第２モータ・ジェネレータ８にて発電させる回生制御によって行われる場合がある。車両１Ａが減速する場合、特にコースト走行の場合には内燃機関３の出力トルクが反転する。そのため、固定変速比モードの実行中に車両１Ａが減速する場合には、ロック機構３０に負荷されるトルクが反転するので、制御装置４５は回生制御によって得られる電力量を考慮して、固定変速比モードの下で回転阻止制御若しくは衝突緩和制御のいずれか一方を実行するか、又は固定変速比モードから無段変速比モードへ切り替えるかを状況に応じて使い分ける。
【００３４】
図１５は、制御装置４５が実行する制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムは制御装置４５が持っているＲＯＭ等の記憶装置に保持されている。図１５の制御ルーチンは、（１）固定変速比モードの実行中であること、（２）車両１Ａの減速によってロック機構３０に負荷されるトルクが反転すること、（３）回生制御を実行すること、の３つの条件が成立していることを前提条件として所定間隔で繰り返し実行される。
【００３５】
ステップＳ１では、ＳＯＣセンサ４８から取得した蓄電率に基づいて要求充電量Ｃｄｅｍを算出する。蓄電率が低い場合は高い場合に比べて充電を行う必要性が高いので充電要求量Ｃｄｅｍが大きくなる。この充電要求量Ｃｄｅｍと蓄電率とは必ずしも一対一に対応する必要はなく、蓄電率とは異なるパラメータを加味して充電要求量Ｃｄｅｍを算出することもできる。
【００３６】
ステップＳ２では、回生可能量Ｒ１を算出する。回生可能量Ｒ１は、回生制御とともに回転阻止制御を実行した場合に得られると予測される電力量である。ステップＳ３では、回生可能量Ｒ２を算出する。回生可能量Ｒ２は、回生制御とともに衝突緩和制御を実行した場合に得られると予測される電力量である。ステップＳ４では、回生可能量Ｒ３を算出する。回生可能量Ｒ３は、ロック機構３０を係合状態から解放状態に切り替えた場合、即ち固定変速比モードから無段変速比モードへ切り替えた場合に得られると予測される電力量である。これらの回生可能量Ｒ１〜Ｒ３は車両１Ａの車速や内燃機関３の回転速度等の運転パラメータに基づいて算出される。なお、上述したように、回転阻止制御の実行に要する電力量は衝突緩和制御の実行に要する電力量よりも大きいので、回生可能量Ｒ１は回生可能量Ｒ２よりも常に小さい。
【００３７】
ステップＳ５では、充電要求量Ｃｄｅｍが回生可能量Ｒ１よりも大きいか否かを判定し、充電要求量Ｃｄｅｍが回生可能量Ｒ１よりも大きい場合はステップＳ６に進み、そうでない場合はステップＳ１０に進む。ステップＳ６では、充電要求量Ｃｄｅｍが回生可能量Ｒ２よりも小さいか否かを判定し、充電要求量Ｃｄｅｍが回生可能量Ｒ２よりも小さい場合はステップＳ７に進んで衝突緩和制御を実行する。充電要求量Ｃｄｅｍが回生可能量Ｒ２よりも小さい場合は回生制御とともに衝突緩和制御を行うことで充電要求量Ｃｄｅｍを賄うことができるためである。
【００３８】
一方、ステップＳ６で否定的判定がされたときはステップＳ８に進み、回生可能量Ｒ２が回生可能量Ｒ３よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ８では、できるだけ多くの電力量が得られる制御を選ぶため、回生可能量Ｒ２が回生可能量Ｒ３よりも大きい場合はステップＳ７に進んで衝突緩和制御を実行し、そうでない場合はステップＳ９に進みロック機構３０を解放状態に操作して固定変速比モードから無段変速比モードへ切り替える。
【００３９】
ステップＳ１０では、充電要求量Ｃｄｅｍと回生可能量Ｒ１との差Δが限界値Ｌを超えているか否かを判定する。この限界値Ｌは回生される電力量が過剰になるか否かの基準としての意義を持つ。従って、差Δが限界値Ｌを超えていない場合は電力量が過剰にならずに充電要求量Ｃｄｅｍを賄えるため、ステップＳ１１に進んで回転阻止制御を実行する。一方、差Δが限界値を超えている場合は回生される電力量が過剰になるので、ステップＳ１２に進みロック機構３０を解放状態に操作しつつ第１モータ・ジェネレータ４を力行することにより内燃機関３の回転速度を上昇させて回生電力を消費させる電力消費制御を行う。これによりバッテリ１８への過充電等が防止される。
【００４０】
以上の制御によれば、ステップＳ５、ステップＳ６及びステップＳ８の判定により、回生制御を回転阻止制御又は衝突緩和制御とともに行うと充電要求量Ｃｄｅｍを賄うことができない場合に、ステップＳ９によって無段変速比モードに切り替えられる。つまり、充電要求量Ｃｄｅｍを賄うことができる限りにおいては回生制御とともに回転阻止制御又は衝突緩和制御が優先的に実行されて固定変速比モードが維持されることになる。図１６は制御装置４５が実行する制御の実行優先度と充電可能量との対応関係を示した説明図である。この図から明らかなように、各制御を実行した場合の充電可能量は互いに相違するが、回転阻止制御、衝突緩和制御及び無段変速比モードへの切替制御の順番で実行優先度が設定されている。例えば、どの制御を実行しても充電要求を賄うことができるケースでは回転阻止制御が実行されて固定変速比モードが維持されるが、回転阻止制御及び衝突緩和制御のいずれの制御を実行しても充電要求を賄うことができないケースでは無段変速比モードへの切替制御が実行されることとなる。従って、固定変速比モードと無段変速比モードとの切り替え頻度を低減できるからモードの切り替えに伴うショックの発生頻度を低減できる。
【００４１】
また、図１５の制御ルーチンでは、ステップＳ８で否定判定された場合、即ち無段変速比モードでの回生可能量Ｒ３が回生可能量Ｒ２よりも大きい場合を条件として、固定変速比モードから無段変速比モードへの切替制御が実行される。例えば、いずれの制御を実行しても要求充電量Ｃｄｅｍを賄うことができない場合には、回生可能量Ｒ３が回生可能量Ｒ１及び回生可能量Ｒ２に比べて最も大きいときに限って無段変速比モードへの切替制御が行われて無駄なモード切替を回避できるため、結果として最大の電力量を得ることができる。
【００４２】
以上説明した制御を制御装置４５が実行することにより、制御装置４５は本発明に係る駆動制御手段及び回生制御手段としてそれぞれ機能する。但し、本発明は、上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では、第１モータ・ジェネレータ４に直結されたサンギアＳｕ１をロック機構３０で固定又は解放することにより、固定変速比モードと無段変速比モードとを切り替えているが、モータ・ジェネレータと操作対象要素との間に伝達要素が介在し、その操作対象要素を固定又は解放することにより、固定変速比モードと無段変速比モードとを切り替えることができる形態で本発明を実施することも可能である。
【００４３】
図１７は、本発明の他の形態に係る駆動装置２Ｂを搭載した車両１Ｂの全体構成を概略的に示している。なお、以下の説明では上記形態と共通の構成については図１７に同一の参照符号を付して説明を省略する。この駆動装置２Ｂは、車両前部に内燃機関が車両後部に駆動輪がそれぞれ配置されたＦＲレイアウトの駆動装置として構成されている。駆動装置２Ｂは動力分割機構５０を備えており、その動力分割機構５０は２組の遊星歯車機構５１、５２が組み合わされることによって構成されている。
【００４４】
一方の遊星歯車機構５１はシングルピニオン型であり、他方の遊星歯車機構５２はダブルピニオン型である。一方の遊星歯車機構５１は、外歯歯車であるサンギアＳｕ３と、そのサンギアＳｕ３に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ３と、これらのギアＳｕ３、Ｒｉ３に噛み合うピニオン５３を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ３とを備えている。他方の遊星歯車機構５２は、外歯歯車であるサンギアＳｕ４と、そのサンギアＳｕ４に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ４と、サンギアＳｕ４に噛み合う第１ピニオン５４とリングギアＲｉ４に噛み合う第２ピニオン５５とを相互に噛み合わせた状態で自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ４とを備えている。そして、一方のキャリアＣｒ３と他方のリングギアＲｉ４とが結合されるとともに、一方のリングギアＲｉ３と他方のキャリアＣｒ４とが結合されることによって、２組の遊星歯車機構５１、５２が組み合わされている。これにより、動力分割機構５０は相互に差動回転可能な４つの回転要素を有する機構として構成される。
【００４５】
内燃機関３はキャリアＣｒ３（リングギアＲｉ４）に、第１モータ・ジェネレータ４はサンギアＳｕ３に、出力部としての出力軸５８はキャリアＣｒ４（リングギアＲｉ３）にそれぞれ連結されている。ロック機構３０は、サンギアＳｕ４を固定及びその解除ができるようにサンギアＳｕ４とケース１７との間に介在している。従って、図１７に示した駆動装置２Ｂにおいては、４つの回転要素が本発明に係る複数の回転要素に相当するとともに、キャリアＣｒ３とリングギアＲｉ４とが結合した回転要素が本発明に係る第１回転要素に、サンギアＳｕ３が本発明に係る第２回転要素に、キャリアＣｒ４とリングギアＲｉ３とが結合した回転要素が本発明に係る第３回転要素にそれぞれ相当する。そして、ロック機構３０にて操作されるサンギアＳｕ４は本発明に係る操作対象要素に相当する。なお、第２モータ・ジェネレータ８は変速機構５９を介して出力軸５に連結されている。
【００４６】
図１７から明らかなように、ロック機構３０を係合状態に操作してサンギアＳｕ４を固定することにより、第１モータ・ジェネレータ４が機械的にロックされることはないが、動力分割機構５０が持つ変速比にて内燃機関３の回転を変速できる固定変速比モードを実行できる。そして、ロック機構３０を解放状態に操作してサンギアＳｕ４の固定を解除することにより無段変速比モードを実行できる。駆動装置２Ｂにおいても、ロック機構３０のガタの存在により、固定変速比モードの実行中に内燃機関３の出力トルクが反転するとロック機構３０に負荷されるトルクも反転するので、上記形態の各制御を適用できる。もっとも、衝突緩和制御の実行時における第１モータ・ジェネレータ４の回転量は、ロック機構３０のガタＢと一致しない。第１モータ・ジェネレータ４とサンギアＳｕ４との間には動力分割機構５０の複数要素が介在しており、これらの要素間にはガタが存在し、かつ第１モータ・ジェネレータ４からサンギアＳｕ４までのギア比（変速比）が１でないためである。従って、衝突緩和制御の実行時において、第１モータ・ジェネレータ４から出力させるトルク及びその回転量は上記要素間のガタの存在と上記ギア比とを考慮して定める必要がある。
【００４７】
本発明に係る係合手段としては、いわゆるカムクラッチと称されるロック機構３０の他にも、ガタが存在するものであればどのような機構で実施してもよい。例えば、互いに噛み合う噛み合い歯間にガタが存在する周知のドグクラッチを利用して係合手段を実現してもよい。また、係合手段の駆動源は電磁力を利用したものでなくてもよく、例えば駆動源として油圧を利用するものでもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１Ａ、１Ｂ  車両
２Ａ、２Ｂ  駆動装置
３  内燃機関
４  第１モータ・ジェネレータ（モータ・ジェネレータ）
５  動力分割機構
６  出力ギア（出力部）
８  第２モータ・ジェネレータ（他のモータ・ジェネレータ）
１０  駆動輪
１８  バッテリ
３０  ロック機構（係合手段）
４５  制御装置（駆動制御手段、回生制御手段）
【図１】
2011168085.tif 000003
【図２】
2011168085.tif 000004
【図３】
2011168085.tif 000005
【図４】
2011168085.tif 000006
【図５】
2011168085.tif 000007
【図６】
2011168085.tif 000008
【図７】
2011168085.tif 000009
【図８】
2011168085.tif 000010
【図９】
2011168085.tif 000011
【図１０】
2011168085.tif 000012
【図１１】
2011168085.tif 000013
【図１２】
2011168085.tif 000014
【図１３】
2011168085.tif 000015
【図１４】
2011168085.tif 000016
【図１５】
2011168085.tif 000017
【図１６】
2011168085.tif 000018
【図１７】
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