(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時におけるドライバビリティの低下を抑制可能なハイブリッド駆動装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】時刻ｔ１でエンジン始動要求が発せられ、エンジンのクランキングが開始されると、変速機構では、時刻ｔ１以前に選択されていた第１ギヤ段（１ＳＴ）から、より小さな変速比の第２ギヤ段（２ＮＤ）に切替えられる。そして、少なくともエンジンのクランキング期間において、第２ギヤ段（２ＮＤ）が維持される。このような動作により、動力ユニットから駆動輪までの動力伝達経路におけるトルク伝達量が減少するので、エンジンの始動によって駆動輪へ伝達されるトルク変動を抑制できる。【選択図】図６
2008254511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を用いて駆動トルクを発生可能な電動機と、
前記電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路に配置され、複数の変速段を有する変速機構と、
燃料の燃焼によって動力を発生するとともに、発生した動力の少なくとも一部を前記電動機の出力軸に与える内燃機関と、
走行状況に応じて、前記内燃機関を作動または停止させる内燃機関制御手段と、
前記変速機構に対する変速制御を実行する変速制御手段とを備え、
前記変速制御手段は、前記内燃機関の始動に伴って、当該始動前に選択されていた第１の変速段に比較してより小さな変速比を有する第２の変速段に切替える、ハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
走行状況に応じて、前記駆動輪に伝達されるべき出力の大きさを示す車両要求出力を決定する車両要求出力決定手段と、
前記車両要求出力と予め定められたしきい値との大小関係を判断する判断手段とをさらに備え、
前記変速制御手段は、前記内燃機関制御手段によって前記内燃機関の始動要求が発せられたときに、前記車両要求出力が前記しきい値を下回っていれば、前記第２の変速段への切替えを実行する、請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
前記変速機構は、前記動力伝達経路に介挿された係合装置を含み、
前記係合装置は、係合力に応じて定まる所定の最大値までの範囲で駆動力を伝達可能に構成され、
前記変速制御手段は、前記内燃機関制御手段によって前記内燃機関の始動要求が発せられたときに、前記車両要求出力が前記しきい値以上であれば、前記車両要求出力に応じて前記係合装置で発生する係合力を制御する、請求項２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
電力を用いて駆動トルクを発生可能な電動機と、
前記電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路に配置され、複数の変速段を有する変速機構と、
燃料の燃焼によって動力を発生するとともに、発生した動力の少なくとも一部を前記電動機の出力軸に与える内燃機関と、
走行状況に応じて、前記内燃機関を作動または停止させる内燃機関制御手段と、
前記変速機構に対する変速制御を実行する変速制御手段とを備え、
前記変速制御手段は、前記内燃機関の始動に伴って、前記動力伝達経路を動力遮断状態に切替える、ハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
走行状況に応じて、前記駆動輪に伝達されるべき出力の大きさを示す車両要求出力を決定する車両要求出力決定手段と、
前記車両要求出力と予め定められたしきい値との大小関係を判断する判断手段とをさらに備え、
前記変速制御手段は、前記内燃機関制御手段によって前記内燃機関の始動要求が発せられたときに、前記車両要求出力が前記しきい値を下回っていれば、前記動力伝達経路を動力遮断状態に切替える、請求項４に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項６】
前記変速機構は、前記動力伝達経路に介挿された係合装置を含み、
前記係合装置は、係合力に応じて定まる所定の最大値までの範囲で駆動力を伝達可能に構成され、
前記変速制御手段は、前記内燃機関制御手段によって前記内燃機関の始動要求が発せられたときに、前記車両要求出力が前記しきい値以上であれば、前記車両要求出力に応じて前記係合合装置で発生する係合力を制御する、請求項５に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項７】
前記内燃機関で発生した動力の少なくとも一部を受けて発電可能な発電機をさらに備え、
前記発電機は、前記内燃機関の始動要求に応答して、前記内燃機関をクランキングするための駆動力を発生する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項８】
ハイブリッド駆動装置の制御方法であって、
前記ハイブリッド駆動装置は、
電力を用いて駆動トルクを発生可能な電動機と、
前記電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路に配置され、複数の変速段を有する変速機構と、
燃料の燃焼によって動力を発生するとともに、発生した動力の少なくとも一部を前記電動機の出力軸に与える内燃機関とを備え、
前記制御方法は、
走行状況に応じて、停止状態にある前記内燃機関を始動するステップと、
前記内燃機関の始動に伴って、当該始動前に選択されていた第１の変速段に比較してより小さな変速比を有する第２の変速段に切替えるステップとを含む、ハイブリッド駆動装置の制御方法。
【請求項９】
ハイブリッド駆動装置の制御方法であって、
前記ハイブリッド駆動装置は、
電力を用いて駆動トルクを発生可能な電動機と、
前記電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路に配置され、複数の変速段を有する変速機構と、
燃料の燃焼によって動力を発生するとともに、発生した動力の少なくとも一部を前記電動機の出力軸に与える内燃機関とを備え、
前記制御方法は、
走行状況に応じて、停止状態にある前記内燃機関を始動するステップと、
前記内燃機関の始動に伴って、前記動力伝達経路を動力遮断状態に切替えるステップとを含む、ハイブリッド駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関および電動機を備えたハイブリッド駆動装置およびその制御方法に関し、より特定的には、走行中に内燃機関が始動された場合におけるドライバビリティの低下を抑制するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料消費効率を高めるために、内燃機関（エンジン）および電動機を動力源とするハイブリッド駆動装置を搭載したハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両では、走行状況に応じて、内燃機関を間欠的に停止することで、燃料消費効率を向上させている。
【０００３】
そのため、ハイブリッド車両では、走行中であっても、内燃機関が停止され、または内燃機関が始動される。通常、内燃機関の出力軸（クランク軸）は、車両の駆動輪と機械的に連結されているため、内燃機関の始動に伴うトルク変動が駆動輪に伝達されることで、ドライバビリティ（運転性）が低下し得る。
【０００４】
このようなドライバビリティの低下を抑制するために、たとえば、特開２０００−２２４７１４号公報（特許文献１）には、発進クラッチのトルク伝達容量を要求出力に応じて制御すると共に、電動機単独モードでの走行中に電動機の出力を増大させてエンジンを始動させる場合に、発進クラッチをスリップさせるように電動機の出力増大量をエンジンの始動に必要な出力より大きくする制御手段を備えた電動機付車両が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２２４７１４号公報
【特許文献２】特開２００５−１６２１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２０００−２２４７１４号公報（特許文献１）に開示されるように、内燃機関の始動毎に発進クラッチ（係合装置）をスリップさせていたのでは、発進クラッチが過剰に磨耗劣化するという問題が想定される。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の始動時におけるドライバビリティの低下を抑制可能なハイブリッド駆動装置およびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面に従うハイブリッド駆動装置は、電力を用いて駆動トルクを発生可能な電動機と、電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路に配置され、複数の変速段を有する変速機構と、燃料の燃焼によって動力を発生するとともに、発生した動力の少なくとも一部を電動機の出力軸に与える内燃機関と、走行状況に応じて、内燃機関を作動または停止させる内燃機関制御手段と、変速機構に対する変速制御を実行する変速制御手段とを備える。そして、変速制御手段は、内燃機関の始動に伴って、当該始動前に選択されていた第１の変速段に比較してより小さな変速比を有する第２の変速段に切替える。
【０００８】
この発明によれば、内燃機関の始動期間において、変速機構を始動前に選択されていた変速段に比較してより小さな変速比を有する別の変速段に切替えるので、電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路におけるトルク伝達量が減少する。このため、エンジンの始動によって生じるトルク変動のうち、駆動輪へ伝達される量を抑制できる。これにより、走行中にエンジンが始動されても、搭乗者に対するショックを抑制できる。
【０００９】
好ましくは、この局面に従うハイブリッド駆動装置は、走行状況に応じて、駆動輪に伝達されるべき出力の大きさを示す車両要求出力を決定する車両要求出力決定手段と、車両要求出力と予め定められたしきい値との大小関係を判断する判断手段とをさらに備え、変速制御手段は、内燃機関制御手段によって内燃機関の始動要求が発せられたときに、車両要求出力がしきい値を下回っていれば、第２の変速段への切替えを実行する。
【００１０】
さらに好ましくは、変速機構は、動力伝達経路に介挿された係合装置を含み、係合装置は、係合力に応じて定まる所定の最大値までの範囲で駆動力を伝達可能に構成され、変速制御手段は、内燃機関制御手段によって内燃機関の始動要求が発せられたときに、車両要求出力がしきい値以上であれば、車両要求出力に応じて係合装置で発生する係合力を制御する。
【００１１】
この発明の別の局面に従うハイブリッド駆動装置は、電力を用いて駆動トルクを発生可能な電動機と、電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路に配置され、複数の変速段を有する変速機構と、燃料の燃焼によって動力を発生するとともに、発生した動力の少なくとも一部を電動機の出力軸に与える内燃機関と、走行状況に応じて、内燃機関を作動または停止させる内燃機関制御手段と、変速機構に対する変速制御を実行する変速制御手段とを備える。そして、変速制御手段は、内燃機関の始動に伴って、動力伝達経路を動力遮断状態に切替える。
【００１２】
この発明によれば、内燃機関の始動期間において、動力伝達経路を動力遮断状態に切替えるので、電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路においてトルクが伝達されない。このため、エンジンの始動によって生じるトルク変動の駆動輪への伝達を遮断できる。これにより、走行中にエンジンが始動されても、搭乗者に対するショックを抑制できる。
【００１３】
好ましくは、この局面に従うハイブリッド駆動装置は、走行状況に応じて、駆動輪に伝達されるべき出力の大きさを示す車両要求出力を決定する車両要求出力決定手段と、車両要求出力と予め定められたしきい値との大小関係を判断する判断手段とをさらに備え、変速制御手段は、内燃機関制御手段によって内燃機関の始動要求が発せられたときに、車両要求出力がしきい値を下回っていれば、動力伝達経路を動力遮断状態に切替える。
【００１４】
さらに好ましくは、変速機構は、動力伝達経路に介挿された係合装置を含み、係合装置は、係合力に応じて定まる所定の最大値までの範囲で駆動力を伝達可能に構成され、変速制御手段は、内燃機関制御手段によって内燃機関の始動要求が発せられたときに、車両要求出力がしきい値以上であれば、車両要求出力に応じて係合合装置で発生する係合力を制御する。
【００１５】
好ましくは、上記の局面に従うハイブリッド駆動装置は、内燃機関で発生した動力の少なくとも一部を受けて発電可能な発電機をさらに備え、発電機は、内燃機関の始動要求に応答して、内燃機関をクランキングするための駆動力を発生する。
【００１６】
この発明のさらに別の局面に従うハイブリッド駆動装置の制御方法において、ハイブリッド駆動装置は、電力を用いて駆動トルクを発生可能な電動機と、電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路に配置され、複数の変速段を有する変速機構と、燃料の燃焼によって動力を発生するとともに、発生した動力の少なくとも一部を電動機の出力軸に与える内燃機関とを備え、制御方法は、走行状況に応じて、停止状態にある内燃機関を始動するステップと、内燃機関の始動に伴って、当該始動前に選択されていた第１の変速段に比較してより小さな変速比を有する第２の変速段に切替えるステップとを含む。
【００１７】
この発明のさらに別の局面に従うハイブリッド駆動装置の制御方法において、ハイブリッド駆動装置は、電力を用いて駆動トルクを発生可能な電動機と、電動機の出力軸と駆動輪との間の動力伝達経路に配置され、複数の変速段を有する変速機構と、燃料の燃焼によって動力を発生するとともに、発生した動力の少なくとも一部を電動機の出力軸に与える内燃機関とを備え、制御方法は、走行状況に応じて、停止状態にある内燃機関を始動するステップと、内燃機関の始動に伴って、動力伝達経路を動力遮断状態に切替えるステップとを含む。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、係合装置を過剰に劣化させることなく、内燃機関の始動時におけるドライバビリティの低下を抑制可能なハイブリッド駆動装置およびその制御方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２０】
（ハイブリッド駆動装置の全体構成）
図１は、この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置１００の概略構成図である。
【００２１】
図１を参照して、この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置１００は、動力ユニット２と、変速機構２０と、駆動軸２２と、差動歯車装置３６と、駆動輪３８とを備える。また、ハイブリッド駆動装置１００は、蓄電装置６０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）６２と、制御装置５０と、油圧制御回路４２と、シフト操作装置４６と、アクセルペダル３４と、回転センサ３０と、傾斜センサ３５とをさらに備える。なお、ハイブリッド駆動装置１００は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型車両に特に好適に用いられるものである。
【００２２】
なお、動力ユニット２のエンジン８以外の部分は、軸心に対して対称的に構成されており、図１では、動力ユニット２および変速機構２０を表す部分については、下側の記載が省略されている。
【００２３】
動力ユニット２は、内燃機関（以下、「エンジン」とも記す）８と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２と、第１遊星歯車機構１０とを含む。動力ユニット２は、駆動力（駆動トルク）を発生し、その発生した駆動トルクを動力伝達部材１４（第２モータジェネレータＭＧ２の出力軸）を介して変速機構２０へ出力する。
【００２４】
変速機構２０は、動力ユニット２と駆動軸２２との間の動力伝達経路に設けられ、たとえば有段式の自動変速機（ＡＴ）からなる。すなわち、変速機構２０は、動力伝達部材１４と駆動軸２２との間で、複数の変速比を選択的に形成可能である。駆動軸２２は、差動歯車装置３６を介して駆動輪３８に連結される。
【００２５】
本実施の形態に従うハイブリッド車両は、エンジン８を停止状態に保ったまま、第２モータジェネレータで発生する駆動トルクのみによって走行可能である。
【００２６】
蓄電装置６０は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。蓄電装置６０は、パワーコントロールユニット６２へ電力を供給し、また、パワーコントロールユニット６２から出力される回生電力を受けて充電される。なお、蓄電装置６０として、大容量のキャパシタを用いてもよい。
【００２７】
パワーコントロールユニット６２は、制御装置５０からの駆動信号に基づいて、蓄電装置６０からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ出力する。また、パワーコントロールユニット６２は、制御装置５０からの駆動信号に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により回生発電された交流電力を直流電力に変換して蓄電装置６０へ出力する。
【００２８】
油圧制御回路４２は、制御装置５０からの油圧制御指令に基づいて、油圧を用いて変速機構２０内の摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）の係合および解放を行なう。
【００２９】
シフト操作装置４６は、シフトレバー４８と、シフトポジションセンサ４９とを含む。シフトレバー４８は、複数のシフトポジションのいずれか１つを運転者が選択するための操作レバーである。シフトポジションセンサ４９は、シフトレバー４８により選択されたシフトポジションＰｓｈを示す信号を制御装置５０へ出力する。また、アクセルペダル３４には開度検出センサ３２が連結されており、開度検出センサ３２は、運転者によるアクセルペダル３４の操作に応じたアクセル開度Ａｃｃを示す信号を制御装置５０へ出力する。
【００３０】
回転センサ３０は、駆動軸２２の回転数を検出し、その検出値から車速Ｖを示す信号を制御装置５０へ出力する。また、傾斜センサ３５は、車両の傾き（上り勾配、下り勾配）を検出し、その検出値から車両の傾斜量Ｉｎｃを示す信号を制御装置５０へ出力する。
【００３１】
なお、本明細書において、回転数は、各機器における単位時間（たとえば１分）あたりの回転の回数（すなわち回転速度）を示すものとする。
【００３２】
制御装置５０は、エンジン制御部５８と、変速制御部５４と、ハイブリッド制御部５２とを含む。エンジン制御部５８は、ハイブリッド制御部５２からのエンジン回転数目標値に従って、エンジン８の始動／停止制御および作動時の回転数制御を実行する。変速制御部５４は、変速機構２０に対する変速制御を実行する。具体的には、変速制御部５４は、走行状況に応じて、変速機構２０での変速段（ギヤ段）を決定し、変速機構２０においてそのギヤ段が達成されるように、変速機構２０の各摩擦係号要素を係合または解放させるための指令を油圧制御回路４２へ出力する。
【００３３】
ハイブリッド制御部５２は、車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ、シフトポジションＰｓｈ、蓄電装置６０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge；以下、「ＳＯＣ」とも称す）、傾斜量Ｉｎｃ、および図示しない各種センサからの信号に基づいて、動力ユニット２および変速機構２０に対する制御演算を実行し、その演算結果に基づいた制御信号をエンジン制御部５８、パワーコントロールユニット６２および変速制御部５４へ出力する。
【００３４】
また、ハイブリッド制御部５２は、エンジン８の始動に伴って、変速機構２０のギヤ段をエンジン８の始動前に比較してより小さな変速比のギヤ段に切替え、または変速機構２０を動力遮断状態に切替える。この動作により、動力ユニット２から駆動輪３８までの動力伝達経路におけるトルク伝達量が減少するので、エンジン８の始動に伴って駆動輪３８へ伝達されるトルク変動を抑制できる。すなわち、搭乗者に対するショックを抑制できる。
【００３５】
ここで、動力ユニット２から駆動輪３８までの動力伝達経路におけるトルク伝達量を減少させると、駆動輪３８で発生する車両駆動力（車両駆動トルク）も低下するため、瞬間的に走行性能が低下することも想定される。そこで、ハイブリッド制御部５２は、走行状況に応じて決定される車両要求出力（以下、「車両要求パワー」とも記す）が予め定められたしきい値を下回っている場合に限って、上記の制御動作を実行する。ここで、車両要求パワーとは、駆動輪３８に伝達されるべき出力の大きさを示す。
【００３６】
すなわち、降坂中や減速中などの車両要求パワーが相対的に小さい場合（低負荷走行時）には、車両駆動トルクが低下した場合であっても、運転者に与える違和感は無視できると考えられるため、上記の制御動作を実行する。
【００３７】
これに対して、登坂走行中や加速中などの車両要求パワーが相対的に大きい場合（高負荷走行時）には、車両駆動トルクの低下によって、運転者に違和感を与えることも想定される。そのため、ハイブリッド制御部５２は、車両要求パワーが予め定められたしきい値以上である場合には、後述するように、動力ユニット２から駆動輪３８までの動力伝達経路におけるトルク伝達量を規制することで、エンジン８の始動に伴って駆動輪３８へ伝達されるトルク変動を抑制する。
【００３８】
（動力ユニットの構成および動作）
エンジン出力軸９は、車体に固定された非回転部材であるトランスミッションケース（図示しない）内において、共通の軸心上に配設された回転部材である。第１遊星歯車機構１０は、エンジン出力軸９に連結された動力伝達装置である。エンジン８は、燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関であり、代表的にガソリンエンジンやディーゼルエンジンからなる。なお、エンジン８と第１遊星歯車機構１０との間には、脈動吸収ダンパが介挿されてもよい。
【００３９】
シングルピニオン型の第１遊星歯車機構１０は、エンジン８で発生する動力を機械的に分配する動力分配機構であって、エンジン８の出力を第１モータジェネレータＭＧ１および動力伝達部材１４に分配する差動機構として動作する。より具体的には、第１遊星歯車機構１０は、第１サンギヤＳ１と、第１遊星歯車Ｐ１を自転および公転可能に支持する第１キャリアＣＡ１と、第１遊星歯車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とを回転要素として含む。
【００４０】
この第１遊星歯車機構１０においては、第１キャリアＣＡ１はエンジン出力軸９、すなわちエンジン８に連結され、第１サンギヤＳ１は第１モータジェネレータＭＧ１のロータ１１ｒに連結され、第１リングギヤＲ１は動力伝達部材１４に連結されている。そして、遊星歯車装置の３要素である第１サンギヤＳ１、第１キャリアＣＡ１および第１リングギヤＲ１がそれぞれ相互に相対回転である。
【００４１】
これにより、エンジン８で発生した動力の少なくとも一部を受けて、第１モータジェネレータＭＧ１が発電し、蓄電装置６０を充電するとともに、エンジン８で発生した動力の残部は第１リングギヤＲ１を介して動力伝達部材１４へ伝達される。
【００４２】
また、第２モータジェネレータＭＧ２は、動力伝達部材１４と一体的に回転するロータ１２ｒを有する。そのため、第２モータジェネレータＭＧ２が蓄電装置６０からの電力を用いて発生した駆動トルクに、第１遊星歯車機構１０の第１リングギヤＲ１を介して入力されるエンジン８からの駆動力が付加されて、駆動輪３８へ伝達される。
【００４３】
このように、第１遊星歯車機構１０は、電気的な差動装置として機能し、動力ユニット２は、エンジン８の回転にかかわらず、動力伝達部材１４の回転数を連続的に変化させることができる。すなわち、動力ユニット２は、（エンジン出力軸９の回転速度）／（動力伝達部材１４の回転速度）を連続的に変化可能な電気的な無段階変速機として機能する。
【００４４】
なお、第１および第２モータジェネレータは、電動機能および発電機能のいずれをも備える。そのため、第２モータジェネレータＭＧ２は、走行状況に応じて車両の運動エネルギを電気エネルギに変換（回生動作）し、蓄電装置６０を充電可能である。また、第１モータジェネレータＭＧ１は、エンジン８の始動要求が発せられると、電動機として作動してクランキングトルクを発生する。第１モータジェネレータＭＧ１が電動機能を発揮することで、第１遊星歯車機構１０の第１リングギヤＲ１が反力要素となり、第１キャリアＣＡ１を介して、エンジン８にはクランキングトルクが伝達される。このクランキングトルクによって、エンジン８が回転駆動される。このエンジン８の回転駆動に伴い、燃料の噴射および点火が行なわれて、エンジン８の自立回転が確立（始動）される。
【００４５】
（変速機構の構成および動作）
変速機構２０は、動力伝達部材１４（第２モータジェネレータＭＧ２の出力軸）と駆動軸２２との間の動力伝達経路に配置される。
【００４６】
変速機構２０は、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置１６および１８とを含む。
第２遊星歯車装置１６は、第２サンギヤＳ２と、第２遊星歯車Ｐ２と、第２遊星歯車Ｐ２を自転および公転可能に支持する第２キャリアＣＡ２と、第２遊星歯車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とを回転要素として含む。また、第３遊星歯車装置１８は、第３サンギヤＳ３と、第３遊星歯車Ｐ３と、第３遊星歯車Ｐ３を自転および公転可能に支持する第３キャリアＣＡ３と、第３遊星歯車Ｐ３を介して第３サンギヤＳ３と噛み合う第３リングギヤＲ３とを回転要素として含む。
【００４７】
動力伝達部材１４には、第１クラッチＣ１を介して第３サンギヤＳ３が、第２クラッチＣ２を介して第２キャリアＣＡ２が、第３クラッチＣ３を介して第２サンギヤＳ２が、それぞれ選択的に連結される。
【００４８】
また、第２サンギヤＳ２は、第１ブレーキＢ１を介してケースに選択的に連結される。第２キャリアＣＡ２および第３リングギヤＲ３は、一体的に連結されるとともに、第２ブレーキＢ２を介してケースに選択的に連結される。さらに、第２キャリアＣＡ２および第３リングギヤＲ３は、一方向クラッチＦ１を介してケースに選択的に連結される。
【００４９】
第２リングギヤＲ２および第３キャリアＣＡ３は、一体的に駆動軸２２に連結されている。
【００５０】
ここで、クラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１，Ｂ２、一方向クラッチＦ１は、一般の車両用自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置である。これらは、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本または２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介装されている両側の部材を選択的に連結する。
【００５１】
図２は、図１に示した変速機構２０の係合作動表である。
図３は、図１に示した変速機構２０の係合に伴う共線図である。
【００５２】
図２および図３を参照して、クラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１，Ｂ２、一方向クラッチＦ１が選択的に係合作動させられることにより、第１ギヤ段（１ＳＴ）から第４ギヤ段（４ＴＨ）のいずれか、または後進ギヤ段（ＲＥＶ）もしくはニュートラル（Ｎ）が選択的に形成される。
【００５３】
例えば、第１クラッチＣ１および一方向クラッチＦ１の係合により、変速機構２０の変速比（動力伝達部材１４の回転速度／駆動軸２２の回転速度）が最大値（例えば「３」程度）となる第１ギヤ段が形成される。また、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１の係合により、第１ギヤ段よりも小さな変速比をもつ第２ギヤ段が形成される。また、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合により、第２ギヤ段よりも小さな変速比をもつ第３速ギヤ段が形成される。また、第２クラッチＣ２および第２ブレーキＢ２の係合により、第３ギヤ段よりも小さな変速比をもつ第４速ギヤ段が形成される。
【００５４】
さらに、第３クラッチＣ３および第２ブレーキＢ２の係合により、後進ギヤ段が成立させられる。
【００５５】
また、ニュートラル（Ｎ）状態とする場合には、すべての要素が解放される。このニュートラル状態において、動力ユニット２と駆動軸２２との間の動力伝達経路は、動力遮断状態となる。
【００５６】
（エンジン始動に係る制御動作）
上述したように、本実施の形態に従うハイブリッド駆動装置１００は、低負荷走行中にエンジン８が始動されると、変速機構２０のギヤ段をより小さな変速比のギヤ段に切替える。たとえば、変速機構２０で第１ギヤ段（１ＳＴ）の選択中において、エンジン８の始動要求が発せられると、第１モータジェネレータＭＧ１が電動機として作動して、エンジン８をクランキングするとともに、変速機構２０のギヤ段はより小さな変速比をもつ第２ギヤ段（２ＮＤ）に切替えられる。もしくは、本実施の形態の変形例として、変速機構２０をニュートラル状態、すなわち動力遮断状態に切替えてもよい。以下では、このような制御動作を「低負荷モード」と称す。
【００５７】
一方、高負荷走行中にエンジン８が始動されると、ハイブリッド駆動装置１００は、動力ユニット２と駆動軸２２との間の動力伝達経路に介挿された係合装置である第１クラッチＣ１（図１）の係合力を制御し、動力ユニット２から駆動輪３８に伝達されるトルクを規制する。以下では、このような制御動作を「高負荷モード」と称す。
【００５８】
以下、図４および図５を用いて、このような制御動作を実現するための構成について、説明する。
【００５９】
図４は、この発明の実施の形態に従う制御動作を実現するための機能ブロック図である。
【００６０】
図５は、図４に示す変速制御部における機能ブロック図である。
図４を参照して、この発明の実施の形態に従う制御動作は、ハイブリッド制御部５２および変速制御部５４によって主体的に実行される。ハイブリッド制御部５２は、車両要求パワー決定部８２と、配分部８０と、モード判定部８４とを含む。
【００６１】
車両要求パワー決定部８２は、走行状況に応じて、駆動輪３８に伝達されるべき出力の大きさを示す車両要求パワーＰを決定する。この車両要求パワーＰは、車両を駆動するために必要とされる動力の大きさを意味し、少なくともアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに応じて決定される。代表的に、車両要求パワー決定部８２は、車両要求パワーＰをアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに対応付けて規定したマップを格納しており、各時点のアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて、当該マップを参照することで、車両要求パワーＰを決定する。そして、車両要求パワー決定部８２で決定された車両要求パワーＰは、配分部８０へ出力される。
【００６２】
配分部８０は、動力ユニット２からの出力が、車両要求パワーＰと一致するように、エンジン回転数目標値Ｎｅ＊、ＭＧ１発電目標値Ｐ１＊およびＭＧ２トルク目標値Ｔ２＊を決定する。これらの目標値の決定に際して、車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ、蓄電装置６０のＳＯＣ、および選択中のギヤ段が考慮される。
【００６３】
ここで、エンジン回転数目標値Ｎｅ＊は、燃料消費効率が最も高くなるように決定されるが、第２モータジェネレータＭＧ２が車両要求パワーＰを出力可能であれば、エンジン回転数目標値Ｎｅ＊は「ゼロ」、すなわちエンジン８が停止される。
【００６４】
配分部８０で決定されるエンジン回転数目標値Ｎｅ＊は、エンジン制御部５８（図１）へ伝えられ、エンジン制御部５８がエンジン８の回転数を制御する。また、ＭＧ１発電目標値Ｐ１＊およびＭＧ２トルク目標値Ｔ２＊は、パワーコントロールユニット６２（図１）へ伝えられ、パワーコントロールユニット６２がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１１ｓ，１２ｓとの間で授受される電力を制御する。
【００６５】
また、変速制御部５４は、変速機構２０に対する変速制御を実行する部位であり、運転操作および走行状況に応じて適切なギヤ段を選択するシフト判断部５４ａを含む。シフト判断部５４ａは、予め定められた変速線に従って変速制御を実行する。そして、選択されたギヤ段が変速機構２０で形成されるように、変速制御部５４は、油圧制御回路４２（図１）に油圧制御指令を与える。また、変速制御部５４は、選択中のギヤ段をハイブリッド制御部５２へ通知する。
【００６６】
エンジン８の停止中に、運転者によるアクセル操作や蓄電装置６０におけるＳＯＣの低下などによって、エンジン８が始動されるべきであると判断されると、配分部８０は、第１モータジェネレータＭＧ１に対するクランキング指令を出力する。このクランキング指令に応じて、第１モータジェネレータＭＧ１がクランキングトルクを発生することで、エンジン８が始動される。なお、第１モータジェネレータＭＧ１が発生するクランキングトルクおよびエンジン８の始動に伴って生じる変動トルクを相殺するように、ＭＧ２トルク目標値Ｔ２＊を制御してもよい。
【００６７】
このとき、配分部８０は、モード判定部８４に対して、「低負荷モード」および「高負荷モード」のいずれを実行すべきかを問い合わせる。モード判定部８４は、当該問い合わせ時点の車両要求パワーＰの大きさに基づいて、いずれのモードを実行すべきかを応答する。すなわち、モード判定部８４は、車両要求パワーＰを予め定められたしきい値と比較し、車両要求パワーＰが当該しきい値より小さければ、「低負荷モード」と決定する一方で、車両要求パワーＰが当該しきい値以上であれば、「高負荷モード」と決定する。
【００６８】
また、配分部８０は、傾斜センサ３５で検出される車両の傾斜量Ｉｎｃに基づいて、車両が登坂走行中などのように車両要求パワーＰの増大が要求される場合には、「高負荷モード」と判断するようにしてもよい。
【００６９】
このようにモード判定部８４から選択すべきモードが応答されると、配分部８０は、当該モードの指定とともに、エンジン始動要求を変速制御部５４へ通知する。このエンジン始動要求に応答して、変速制御部５４の指令生成部５４ｂは選択されたモードに応じた油圧制御指令を生成し、油圧制御回路４２（図１）へ与える。
【００７０】
図５を参照して、始動要求と共に「低負荷モード」が指定されると、指令生成部５４ｂは、現在選択中のギヤ段に比較して、より小さな変速比のギヤ段を選択するためのハイ側ギヤ選択指令を生成する。また、本実施の形態の変形例によれば、ニュートラルを選択するためのニュートラル選択指令が生成される。
【００７１】
一方、始動要求と共に「高負荷モード」が指定されると、指令生成部５４ｂは、動力ユニット２から駆動輪３８までの動力伝達経路におけるトルク伝達量が車両要求パワーＰに応じた値に規制されるように、第１クラッチＣ１で発生する係合力を制御する。代表的には、第１クラッチＣ１の伝達可能な駆動力の最大値が車両要求パワーＰに応じた値となるように、第１クラッチＣ１のアプライ油圧目標値Ｐｃ１＊を生成する。
【００７２】
このように指令生成部５４ｂで生成された、ハイ側ギヤ選択指令またはＣ１アプライ油圧目標値Ｐｃ１＊は油圧制御回路４２（図１）へ与えられ、油圧制御回路４２で所定の摩擦係合要素の係合／解放または油圧制御が行なわれる。
【００７３】
図６は、「低負荷モード」における動作を説明するための図である。図６（ａ）は、エンジン８の回転数の時間的変化を示す。図６（ｂ）は、本実施の形態に従う変速機構２０における選択ギヤ段の時間的変化を示す。図６（ｃ）は、本実施の形態の変形例に従う変速機構２０における選択ギヤ段の時間的変化を示す。
【００７４】
図６（ａ）を参照して、時刻ｔ１でエンジン始動要求が発せられ、エンジン８のクランキングが開始されると、図６（ｂ）に示すように、変速機構２０では、時刻ｔ１以前に選択されていた第１ギヤ段（１ＳＴ）から、より小さな変速比の第２ギヤ段（２ＮＤ）に切替えられる。そして、少なくともエンジン８のクランキング期間において、第２ギヤ段（２ＮＤ）が維持される。その後、エンジン８が始動されて自立回転を開始すると、再度、エンジン始動前のギヤ段（第１ギヤ段）に戻される。
【００７５】
このような動作により、動力ユニット２から駆動輪３８までの動力伝達経路におけるトルク伝達量が減少するので、エンジン８の始動によって駆動輪３８へ伝達されるトルク変動を抑制できる。
【００７６】
なお、図２の係合作動表に示すように、第１ギヤ段から第２ギヤ段への切替え動作は、第１ブレーキＢ１を解放状態から係合状態に変更するだけであるので、比較的簡単な動作によって、ギヤ段を迅速に変更することができる。
【００７７】
図６（ｃ）を参照して、エンジン８のクランキングが開始されると、ニュートラルを選択するようにしてもよい。変速機構２０がニュートラルに設定されることで、動力ユニット２から駆動輪３８までの動力伝達経路が動力遮断状態となるので、エンジン８の始動に起因するトルク変動が駆動輪３８へ伝達されない。
【００７８】
一方、「高負荷モード」における動作について、図７および図８を参照して、説明する。
【００７９】
図７は、油圧制御回路４２における機能ブロック図である。
図８は、「高負荷モード」における伝達トルクの時間的な変化を説明するための図である。
【００８０】
図７を参照して、油圧制御回路４２は、偏差算出部９０と、ＰＩ（Proportion Integration）制御部９２とを含む。  ここで、代表的に、第１クラッチＣ１の係合力を決定するアプライ油圧は、電磁ソレノイドの駆動力によって作動するソレノイドバルブによって制御される（いずれも図示しない）とする。
【００８１】
偏差算出部９０は、指令生成部５４ｂ（図４）で生成されたＣ１アプライ油圧目標値Ｐｃ１＊から第１クラッチＣ１で生じているアプライ油圧Ｐｃ１を減じて、アプライ油圧偏差ΔＰｃ１を算出する。そして、ＰＩ制御部９２が、このアプライ油圧偏差ΔＰｃ１に所定のゲインおよび時定数を乗じて、制御出力であるＣ１電磁ソレノイド電流目標値を決定する。このＣ１電磁ソレノイド電流目標値に従って、電磁ソレノイドが駆動されることで、第１クラッチＣ１の係合力、Ｃ１アプライ油圧目標値Ｐｃ１＊に応じた値に維持される。
【００８２】
図８を参照して、エンジン始動要求の発生前（時刻ｔ１以前）においては、第１クラッチＣ１には十分に高いアプライ油圧が供給されるため、第１クラッチＣ１が伝達可能な駆動力（トルク）は、動力伝達部材１４を介して変速機構２０に入力される駆動トルクに比較して十分に大きい。
【００８３】
そして、時刻ｔ１において、エンジン始動要求が発生されると、Ｃ１アプライ油圧目標値Ｐｃ１＊に従って、Ｃ１アプライ油圧が低下し、第１クラッチＣ１が伝達可能な駆動トルクは、車両要求パワーＰに応じた値に設定される。そのため、エンジン８の始動に伴って生じるトルク変動によって、動力ユニット２から変速機構２０に過大な駆動トルクが入力されたとしても、駆動輪３８へ伝達される駆動トルクは、第１クラッチＣ１が伝達可能な駆動トルクに制限される。
【００８４】
その後、エンジン８が始動されて自立回転を開始すると、Ｃ１アプライ油圧目標値Ｐｃ１＊はエンジン始動前の値に戻されて、第１クラッチＣ１が伝達可能な駆動トルクもエンジン始動前の値に戻される。
【００８５】
（処理フロー）
上述のエンジン８の始動に係る制御動作は、次のような処理フローにまとめられる。
【００８６】
図９は、この発明の実施の形態に従うエンジン８の始動に係る制御動作の処理手順を示すフローチャートである。図９に示す処理フローは、代表的にエンジン制御部５８、変速制御部５４、およびハイブリッド制御部５２がプログラムを実行することで実現される。なお、図９に示す処理フローは、エンジン８が走行状況に応じて始動され得る状態、すなわちＩＧ（イグニッション）オンが与えられており、かつ第２モータジェネレータＭＧ２で発生する駆動トルクによって走行している状態において、所定周期（たとえば、１００ｍｓｅｃ）で実行されるサブルーチンプログラムとして実装される。
【００８７】
図９を参照して、ハイブリッド制御部５２が、走行状況に応じて車両要求パワーを決定する（ステップＳ１００）。そして、ハイブリッド制御部５２が、ステップＳ１００において決定された車両要求パワーを満たすために、エンジン８を始動する必要があるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。エンジン８を始動する必要がないと判断されると（ステップＳ１０２においてＮＯ）、処理は最初に戻される。
【００８８】
一方、エンジン８を始動する必要があると判断されると（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、ハイブリッド制御部５２が、ステップＳ１００において決定された車両要求パワーが予め定められたしきい値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００８９】
車両要求パワーが予め定められたしきい値を下回っていれば（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、ハイブリッド制御部５２は、「低負荷モード」を選択する（ステップＳ１０６）。そして、ハイブリッド制御部５２が、第１モータジェネレータＭＧ１で発生するトルクによってエンジン８をクランキングするために、パワーコントロールユニット６２に駆動指令を与える（ステップＳ１０８）。同時に、変速制御部５４が、変速機構２０のギヤ段をエンジン８の始動前に比較してより小さな変速比のギヤ段に切替える（ステップＳ１１０）。または、変速制御部５４が、変速機構２０をニュートラルに切替える（ステップＳ１１０）。第１モータジェネレータＭＧ１によるクランキング動作に応じて、エンジン制御部５８がエンジン８を始動させる（ステップＳ１１２）。そして、エンジン８が始動されると、変速制御部５４が、変速機構２０のギヤ段をエンジン８の始動前のギヤ段に戻す（ステップＳ１１４）。そして、処理は最初に戻される。
【００９０】
これに対して、車両要求パワーが予め定められたしきい値を下回っていなければ、すなわち車両要求パワーが予め定められたしきい値以上であれば（ステップＳ１０４においてＮＯ）、ハイブリッド制御部５２は、「高負荷モード」を選択する（ステップＳ１１６）。そして、ハイブリッド制御部５２が、第１モータジェネレータＭＧ１で発生するトルクによってエンジン８をクランキングするために、パワーコントロールユニット６２に駆動指令を与える（ステップＳ１１８）。同時に、変速制御部５４が、動力ユニット２から駆動輪３８に伝達されるトルクが車両要求パワーＰに応じた値に規制されるように、第１クラッチＣ１で発生する係合力を制御する（ステップＳ１２０）。第１モータジェネレータＭＧ１によるクランキング動作に応じて、エンジン制御部５８がエンジン８を始動させる（ステップＳ１２２）。そして、エンジン８が始動されると、変速制御部５４が、第１クラッチＣ１で発生する係合力をエンジン８の始動前のレベルに戻す（ステップＳ１２４）。そして、処理は最初に戻される。
【００９１】
この発明の実施の形態と本願発明との対応関係については、第２モータジェネレータＭＧ２が「電動機」に相当し、変速機構２０が「変速機構」に相当し、エンジン８が「内燃機関」に相当し、エンジン制御部５８が「内燃機関制御手段」に相当し、変速制御部５４が「変速制御手段」に相当し、車両要求パワー決定部８２が「車両要求出力決定手段」に相当し、モード判定部８４が「判断手段」に相当し、第１クラッチＣ１が「係合装置」に相当し、第１モータジェネレータＭＧ１が「発電機」に相当する。
【００９２】
この発明の実施の形態によれば、低負荷走行時におけるエンジン８の始動期間において、変速機構２０をエンジン８の始動前に選択されていたギヤ段に比較してより小さな変速比を有する別のギヤ段に切替えるので、動力ユニット２と駆動軸２２との間の動力伝達経路におけるトルク伝達量が減少する。このため、エンジン８の始動によって生じるトルク変動のうち、駆動輪３８へ伝達される量を抑制できる。これにより、走行中にエンジンが始動されても、搭乗者に対するショックを抑制でき、ドライバビリティの低下を回避できる。
【００９３】
また、この発明の実施の形態によれば、高負荷走行時におけるエンジン８の始動期間において、変速機構２０の第１クラッチＣ１で発生する係合力を制御して、動力ユニット２から駆動輪３８までの動力伝達経路におけるトルク伝達量を規制する。そのため、エンジン８の始動に伴って、過大なトルクが動力ユニット２から出力されたとしても、駆動輪３８へ伝達されるトルクは、車両要求パワーＰに応じた値に規制される。これにより、走行中にエンジンが始動されても、搭乗者に対するショックを抑制でき、ドライバビリティの低下を回避できる。さらに、第１クラッチＣ１の係合力を制御、すなわち第１クラッチＣ１を滑らせるのは、高負荷走行時に限られるので、エンジン８の始動毎に第１クラッチＣ１の係合力制御が実行される場合に比較して、第１クラッチＣ１の劣化を抑制できる。
【００９４】
この発明の実施の形態の変形例によれば、低負荷走行時におけるエンジン８の始動期間において、変速機構２０の第１クラッチＣ１を解放状態にするので、動力ユニット２と駆動軸２２との間の動力伝達経路が動力遮断状態になる。このため、エンジン８の始動によって生じるトルク変動の駆動輪３８への伝達を遮断できる。これにより、走行中にエンジンが始動されても、搭乗者に対するショックを抑制でき、ドライバビリティの低下を回避できる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、エンジン８を始動するために、第１モータジェネレータＭＧ１がクランキングトルクを発生する構成について説明したが、第１モータジェネレータＭＧ１に代えて、クランキング専用のセルモータをエンジン８のクランク軸に設けた構成であってもよい。
【００９６】
また、本実施の形態では、一例として、エンジン８の始動に伴って、変速機構２０のギヤ段を、第１ギヤ段（１ＳＴ）から第２ギヤ段（２ＮＤ）に切替える場合について例示したが、エンジン始動前のギヤ段に比較してより小さな変速比を有する別のギヤ段に切替えるのであればいずれの組合せでもよく、たとえば第１ギヤ段（１ＳＴ）から第３ギヤ段（３ＲＤ）または第４ギヤ段（４ＴＨ）に切替えてもよい。
【００９７】
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、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。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した変速機構の係合作動表である。
【図３】図１に示した変速機構の係合に伴う共線図である。
【図４】この発明の実施の形態に従う制御動作を実現するための機能ブロック図である。
【図５】図４に示す変速制御部における機能ブロック図である。
【図６】「低負荷モード」における動作を説明するための図である。
【図７】油圧制御回路における機能ブロック図である。
【図８】「高負荷モード」における伝達トルクの時間的な変化を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態に従うエンジンの始動に係る制御動作の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
２  動力ユニット、８  内燃機関（エンジン）、９  エンジン出力軸、１０  第１遊星歯車機構、１１ｓ，１２ｓ  ステータ、１１ｒ，１２ｒ  ロータ、１４  動力伝達部材、１６  第２遊星歯車装置、１８  第３遊星歯車装置、２０  変速機構、２２  駆動軸、３０  回転センサ、３２  開度検出センサ、３４  アクセルペダル、３５  傾斜センサ、３６  差動歯車装置、３８  駆動輪、４２  油圧制御回路、４６  シフト操作装置、４８  シフトレバー、４９  シフトポジションセンサ、５０  制御装置、５２  ハイブリッド制御部、５４  変速制御部、５４ａ  シフト判断部、５４ｂ  指令生成部、５８  エンジン制御部、６０  蓄電装置、６２  パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、８０  配分部、８２  車両要求パワー決定部、８４  モード判定部、９０  偏差算出部、９２  ＰＩ制御部、１００  ハイブリッド駆動装置、Ｂ１  第１ブレーキ、Ｂ２  第２ブレーキ、Ｃ１  第１クラッチ、Ｃ２  第２クラッチ、Ｃ３  第３クラッチ、ＣＡ１  第１キャリア，ＣＡ２  第２キャリア、ＣＡ３  第３キャリア、Ｆ１  一方向クラッチ、ＭＧ１  第１モータジェネレータ、ＭＧ２  第２モータジェネレータ、Ｐ１  第１遊星歯車、Ｐ２  第２遊星歯車、Ｐ３  第３遊星歯車、Ｒ１  第１リングギヤ、Ｒ２  第２リングギヤ、Ｒ３  第３リングギヤ、Ｓ１  第１サンギヤ、Ｓ２  第２サンギヤ、Ｓ３  第３サンギヤ。
【図１】
2008254511.tif 000003
【図２】
2008254511.tif 000004
【図３】
2008254511.tif 000005
【図４】
2008254511.tif 000006
【図５】
2008254511.tif 000007
【図６】
2008254511.tif 000008
【図７】
2008254511.tif 000009
【図８】
2008254511.tif 000010
【図９】
2008254511.tif 000011