(57)【要約】【課題】モータジェネレータの容量を小さく抑えながらも変速ショックを回避することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供すること。【解決手段】エンジン１１の出力軸に接続される第１軸と、車両駆動軸１３に接続される第２軸と、モータジェネレータ１２の回転トルクを一定のギア比で第２軸に伝達するための歯車列２７と、サンギアとキャリアとリングギアとを有し、キャリアが第１軸に接続され、リングギアが第２軸に接続される遊星歯車１８と、モータジェネレータ１２をサンギアに接続するとともに歯車列２７を回転トルク伝達遮断状態にする第１切換位置と、モータジェネレータ１２をサンギアから切り離すとともに歯車列２７を回転トルク伝達可能状態にする第２切換位置とに切換可能なドッグクラッチ３３と、を備える。【選択図】        図１
2004161053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸に接続される第１軸と、
車両駆動軸に接続される第２軸と、
モータジェネレータの回転トルクを一定の速度比で前記第２軸に伝達するためのモータジェネレータ用回転トルク伝達機構と、
３つの回転要素を有し、第１回転要素が前記第１軸に接続され、第２回転要素が前記第２軸に接続される差動機構と、
前記モータジェネレータを前記差動機構の第３回転要素に接続するとともに前記モータジェネレータ用回転トルク伝達機構を回転トルク伝達遮断状態にする第１切換位置と、前記モータジェネレータを前記第３回転要素から切り離すとともに前記モータジェネレータ用回転トルク伝達機構を回転トルク伝達可能状態にする第２切換位置とに切換可能な切換機構と、
を備えるハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
前記第１軸の回転トルクをそれぞれ固有の速度比で前記第２軸に伝達するための複数の回転トルク伝達機構と、
前記複数の回転トルク伝達機構のうち１つだけを回転トルク伝達可能状態にする締結装置と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項３】
前記切換機構が前記第１切換位置にあるときに、前記モータジェネレータの回転トルクを制御して前記第１軸の回転トルクを前記差動機構経由で前記第２軸に伝達するトルクバイパス制御を実施し、
前記切換機構が前記第２切換位置にあるときに、前記モータジェネレータの回転トルクを前記モータジェネレータ用回転トルク伝達機構経由で前記第２軸に伝達するトルクアシスト制御を実施する
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項４】
回転トルク伝達可能状態にする回転トルク伝達機構を変更する際に前記トルクバイパス制御あるいは前記トルクアシスト制御の何れか一方の制御を実施する
ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項５】
変更元の回転トルク伝達機構、変更先の回転トルク伝達機構、変更時の車両速度の少なくとも１つに応じて前記トルクバイパス制御あるいは前記トルクアシスト制御の何れか一方を選択する
ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項６】
変更元あるいは変更先の回転トルク伝達機構が低速用の回転トルク伝達機構であるとき前記トルクバイパス制御を選択し、変更元あるいは変更先の回転トルク伝達機構が高速用の回転トルク伝達機構であるとき前記トルクアシスト制御を選択する
ことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項７】
前記トルクバイパス制御は、変更元の回転トルク伝達機構が回転トルクを伝達しているときに開始され、変更先の回転トルク伝達機構が回転トルクを伝達し始めた後に終了する
ことを特徴とする請求項４から６の何れかに記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項８】
前記トルクアシスト制御は、変更元および変更先の回転トルク伝達機構の両方が回転トルクを伝達していないときに実施される
ことを特徴とする請求項４から７の何れかに記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項９】
前記切換手段は、前記モータジェネレータを前記差動機構の第３回転要素に接続するとともに前記モータジェネレータ用回転トルク伝達機構を回転トルク伝達遮断状態にしかつ前記差動機構の３つの回転要素が相対回転するのを禁止する第３切換位置に切換可能である
ことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１０】
前記差動機構は、３つの回転要素としてサンギアとキャリアとリングギアとを備える遊星歯車であり、前記キャリアが前記第１軸に接続される
ことを特徴とする請求項１から９の何れかに記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１１】
エンジンの出力軸に接続される第１軸と、
車両駆動軸に接続される第２軸と、
前記第１軸の回転トルクを一定の速度比で前記第２軸に伝達するための回転トルク伝達機構と、
３つの回転要素を有し、第１回転要素が前記第１軸に接続され、第２回転要素が前記第２軸に接続され、第３の回転要素がモータジェネレータに接続される差動機構と、
を備えるハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１２】
前記回転トルク伝達機構を回転トルク伝達可能状態にする締結位置と、前記回転トルク伝達機構を回転トルク伝達遮断状態にする中立位置とに切換可能な締結装置
をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１３】
速度比が異なる複数の回転トルク伝達機構を備え、
前記締結手段は、複数の回転トルク伝達機構のうち１つだけを回転トルク伝達可能状態にする複数の締結位置と、全ての回転トルク伝達機構を回転トルク伝達遮断状態にする中立位置とに切換可能に構成される
ことを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１４】
前記締結装置の締結位置を変更する際に、前記モータジェネレータの回転トルクを制御して前記第１軸の回転トルクを前記差動機構経由で前記第２軸に伝達するトルクバイパス制御を実施する
ことを特徴とする請求項１３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１５】
前記トルクバイパス制御は、前記締結装置が変更元の締結位置にあるときに開始され、前記締結装置が変更先の締結位置になった後に終了する
ことを特徴とする請求項１４に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１６】
前記締結装置が変更元の締結位置にあるとき、前記モータジェネレータの回転トルクを増加させて前記差動機構経由の回転トルク伝達量を増加させる第１トルクバイパス制御を実施する
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１７】
前記第１トルクバイパス制御の実施により変更元の回転トルク伝達機構経由の回転トルク伝達量が略ゼロまで低下したときに前記締結装置の位置を中立位置に切換える
ことを特徴とする請求項１６に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１８】
前記締結装置が中立位置にあるとき、前記モータジェネレータの回転速度を制御し、変更先の回転トルク伝達機構の回転速度に前記締結装置の回転速度を近づける第２トルクバイパス制御を実施する
ことを特徴とする請求項１４から１７の何れかに記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１９】
前記第２トルクバイパス制御の実施により変更先の回転トルク伝達機構の回転速度と前記締結装置の回転速度とが略一致したときに前記締結装置の位置を変更先の締結位置に切換える
ことを特徴とする請求項１８に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２０】
前記締結装置が変更先の締結位置にあるとき、前記モータジェネレータの回転トルクを減少させて前記差動機構経由の回転トルク伝達量を減少させる第３トルクバイパス制御を実施する
ことを特徴とする請求項１４から１９の何れかに記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータジェネレータと差動機構と歯車列からなる変速機構とを備えたハイブリッド車両の駆動装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低公害性と航続距離、およびエネルギ供給のインフラ等の要求から、エンジンとモータジェネレータを組合せて搭載したハイブリッド車両（ＨＥＶ）の実用化が進められている。
このＨＥＶのシステム構成のうち、既存の手動変速機（以下、ＭＴ）の変速動作を自動化した自動ＭＴをベースにしたＨＥＶシステムが考えられている。しかし、自動ＭＴの課題は変速中のトルク中断に起因する変速ショックである。そこで、ＨＥＶ機能を実現するモータジェネレータを用いて変速ショックを低減するシステムがある。
例えば、モータジェネレータを自動ＭＴに組込み、変速時にエンジンの駆動力が中断したときにモータジェネレータでアシストすることにより変速ショックを低減することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２１７７７９号公報（第１頁、図１）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、エンジンの駆動力が中断する変速時にアシストするモータジェネレータの容量が小さい場合では、十分なアシストができず、変速ショックを充分に低減できない。
また、最大アシスト量がモータジェネレータパワーで規定されるため、変速時のトルク段差の大きい１−２変速と、トルク段差の小さい５−６変速での変速性能に違いが生じる。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、モータジェネレータの容量を小さく抑えながらも変速ショックを回避することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、エンジンの出力軸に接続される第１軸と、車両駆動軸に接続される第２軸と、モータジェネレータの回転トルクを一定の速度比で前記第２軸に伝達するためのモータジェネレータ用回転トルク伝達機構と、３つの回転要素を有し、第１回転要素が前記第１軸に接続され、第２回転要素が前記第２軸に接続される差動機構と、前記モータジェネレータを前記差動機構の第３回転要素に接続するとともに前記回転トルク伝達機構による回転トルクの伝達を遮断する第１切換位置と、前記モータジェネレータを前記第３回転要素から切り離すとともに前記回転トルク伝達機構による回転トルクの伝達を許可する第２切換位置とに切換可能な切換機構と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、「差動機構」とは、３つの入出力回転が異なる場合でも所定の関係を保って差動を許容する機構であり、例えば、サンギアとキャリアとリングギアを回転要素とする遊星歯車をいう。
【０００８】
「モータジェネレータ用回転トルク伝達機構」とは、例えば、一定のギア比を有する歯車列であってモータジェネレータの出力軸と第２軸との間に設けられるものをいう。
【０００９】
「切換機構」とは、外部からの切換制御により駆動力伝達経路を切り換える機構であり、例えば、ドッグクラッチ等をいう。
【００１０】
【発明の効果】
よって、本発明のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、モータジェネレータの回転トルクを２つの異なる形態で車両駆動力の制御に利用することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。エンジン１１は、内燃機関などの原動機であり、駆動力を発生する。
モータジェネレータ１２は、電動機兼発電機であり、発電，力行が可能である。モータジェネレータ制御装置３６は、インバータなどであり、エナジーストレージ装置３７を備え、モータジェネレータ１２への電力供給、充電受入などを行う。エナジーストレージ装置３７とは、一般的にバッテリやキャパシタである。
【００１３】
車両駆動軸１３は、駆動力をデファレンシャルギア１４に伝達する軸であり、デファレンシャルギア１４を通過した駆動力は駆動輪１５に伝えられ、車両は走行する。
【００１４】
クラッチ１６は、エンジン１１の駆動力を摩擦力により伝達、もしくは、中断する装置であり、滑らすことにより伝達率を変化させることができる。その制御はクラッチアクチュエータ４５で行う。
【００１５】
自動ＭＴ１７は、平行２軸構成であり、一方の軸はクラッチ１６を介してエンジン１１と接続し、他方の軸は車両駆動軸１３に接続する。この自動ＭＴ１７は、ギア比の異なる複数の変速段（回転トルク伝達機構）２１，２２，２３，２４，２５を有している。ここで、変速段２１，２２，２３，２４は前進用の変速段であり、変速段２５は後進用の変速段である。
また、自動ＭＴ１７は、締結装置であるドッグクラッチ３０，３１，３２を有し、このドッグクラッチ３０，３１，３２を近接するギアに締結させることによりエンジン１１の駆動力を車両駆動軸１３に伝達することができる。ここでは、ドッグクラッチ３０が変速段２４と直結（ギア比１の回転トルク伝達機構）を切換え、ドッグクラッチ３１が変速段２２と変速段２３を切換え、ドッグクラッチ３２が変速段２１と変速段２５を切換える構成としている。
【００１６】
各ドッグクラッチ３０，３１，３２は、それぞれドッグクラッチアクチュエータ４０，４１，４２により中立位置，第１締結位置，第２締結位置に制御される。例えば、ドッグクラッチ３２を例にとると、図２（ａ）に示す中立位置と、図２（ｂ）に示す変速段２５への第１締結位置と、図２（ｃ）に示す変速段２１への第２締結位置と、がドッグクラッチアクチュエータ４２により制御される。
【００１７】
ワンウェイクラッチ１９は、自動ＭＴ１７のエンジン１１に接続する軸がエンジン１１の回転方向と逆方向に回転することを制限する装置である。モータジェネレータ１２のみで走行する場合にワンウェイクラッチ１９を作動させ、遊星歯車１８のキャリア軸に反力を発生させることにより、遊星歯車１８は固定ギアとなり、モータジェネレータ１２の駆動力を増幅させて車両駆動軸１３に伝達することが可能となる。
【００１８】
遊星歯車１８は、３つの軸から構成され、それぞれ中心からサンギア軸、キャリア軸、リングギア軸と称する。本構成では、サンギア軸はモータジェネレータ１２と、キャリア軸はエンジン１１と、リングギア軸は歯車列２６を介して車両駆動軸１３と接続している。
【００１９】
前記モータジェネレータ１２に接続されるサンギア軸上（出力軸上）には、ドッグクラッチ３３（切換機構）と歯車列（モータジェネレータ用回転トルク伝達機構）２７が存在している。このドッグクラッチ３３は、ドッグクラッチアクチュエータ４３により、下記の３位置が切り換え制御される。
（１）ドッグクラッチ３３が中立位置である第１切換位置のときは、モータジェネレータ１２は遊星歯車１８のサンギアと接続する。
（２）ドッグクラッチ３３が歯車列２７と接続する第２切換位置のときは、モータジェネレータ１２は遊星歯車１８のサンギアとは切り離され、歯車列２７を介して車両駆動軸１３に接続する。このとき、遊星歯車１８はサンギア軸にトルクが発生しないため、フリーラン状態となる。
（３）ドッグクラッチ３３がリングギア軸と接続する第３切換位置のときは、遊星歯車１８の各軸の回転数は一致し、エンジン１１とモータジェネレータ１２の駆動力は遊星歯車１８で合成され、歯車列２６を介して車両駆動軸１３に伝達する。つまり、ドッグクラッチ３３が歯車列２６と接続した状態では、遊星歯車１８と歯車列２６でひとつの変速段となる。
【００２０】
エンジン入力軸回転数検出装置３４と車両駆動軸回転数検出装置３５は、自動ＭＴ１７の入出力軸の回転数を検出する。
【００２１】
車両制御装置３８は、運転者の意図および車両速度などからエンジン出力指令、モータジェネレータ発電・アシスト・回生指令、変速指令などを発する。
【００２２】
図示していないが、エンジン１１はスタータモータを有している。モータジェネレータ１２により走行中に押し掛けすることも可能であるが、そのとき、駆動力を一定に保つことは非常に困難である。モータジェネレータ１２によるモータ走行を諦めれば、モータジェネレータ１２でエンジン１１を始動し、エンジン１１およびモータジェネレータ１２の協調制御で発進可能である。
【００２３】
また、ドッグクラッチ３３を中立位置である第１切換位置とし、エンジン１１の駆動力を、遊星歯車１８を介して車両駆動軸１３に伝達させる。このとき、エンジン１１をトルク制御、モータジェネレータ１２を回転数制御することにより、出力段である歯車列２６の回転数をゼロからある程度の低速まで無段階に制御することが可能である。
【００２４】
次に、作用を説明する。
【００２５】
［駆動力伝達経路切換作用］
本発明第１実施例の構成では、ドッグクラッチ３３の切換位置を変えることにより、エンジン１１とモータジェネレータ１２の駆動力の伝達経路が切換わる。以下に主な４つの機能（▲１▼モータ走行機能、▲２▼発電・アシスト機能、▲３▼回生制動機能、▲４▼変速ショック低減機能）を説明する。
【００２６】
▲１▼第一にモータ走行が可能である。
ドッグクラッチ３３を第１切換位置とし、ワンウェイクラッチ１９を作動させ、遊星歯車１８を固定ギアとし、モータジェネレータ１２の駆動力を歯車列２６を介して車両駆動軸１３に伝達する。
この場合、歯車列２６のギア比をＲ２６、遊星歯車１８のサンギアの歯数とリングギアの歯数の比をＫとすると、
遊星歯車の各要素（リングギア、サンギア、キャリア）の回転数およびトルクの関係式は、
Ｎキャリア＝（１−Ｋ）×Ｎサン＋Ｋ×Ｎリング        ．．．（１）
Ｔキャリア＝Ｔサン／（１−Ｋ）＝Ｔリング／Ｋ        ．．．（２）
であるため、モータジェネレータ１２のトルクＴＭＧ１２と、車両駆動軸１３へのトルクＴｏｕｔとの関係は、
Ｔｏｕｔ＝｛（Ｋ×Ｒ２６）／（１−Ｋ）｝・ＴＭＧ１２            ．．．（３）
となる。遊星歯車１８の成立条件はＫ＜０．７程度であるため、式（３）の分母は１以下となり、Ｒ２６よりも大きなギア比となる。
【００２７】
その他のモータジェネレータ走行モードとして、ドッグクラッチ３３を第１切換位置とし、クラッチ１６を解放状態とし、自動ＭＴ１７の変速段２５を選択すると、モータジェネレータ１２の駆動力を非常に大きなギア比で倍増して伝達することが可能である。
ここで、モータジェネレータ１２の回転数ＮＭＧ１２およびトルクＴＭＧ１２と、車両駆動軸１３への入力回転数ＮｏｕｔおよびトルクＴｏｕｔとの関係は、変速段２５のギア比をＲ２５、歯車列２６のギア比をＲ２６、遊星歯車１８のサンギアの歯数とリングギアの歯数の比をＫとすると、
ＮＭＧ１２＝−｛（Ｒ２５＋Ｋ×Ｒ２６）／（１−Ｋ）｝・Ｎｏｕｔ      ．．．（４）
Ｔｏｕｔ＝｛（Ｒ２５＋Ｋ×Ｒ２６）／（１−Ｋ）｝・ＴＭＧ１２        ．．．（５）
となる。
変速段２５以外の変速段も選択可能であるが、遊星歯車特有の動力循環状態となるため、伝達効率はあまり良くない。
【００２８】
一般的な遊星歯車は、１入力、２出力の場合、一方の出力から他方の出力が逆流する動力循環状態と、入力が２つに分岐して合成される動力分割状態とが存在する。動力循環状態の場合、流入する動力に機械的な損失が上乗せされるため、循環量が多いほど伝達効率は低下する。そのため、長時間使用すると無視できないエネルギとなる。それに対し、動力分割状態では、出力が合成されるだけのため歯車の損失が一度加わるだけである。
本検討の構成の場合、エンジン１１がキャリア入力で、サンギア，キャリア，リングギアが全て同方向に回転しているとき、もしくは、モータジェネレータ１２がサンギア入力で、サンギア，キャリア，リングギアのうち何れか１つが逆方向に回転しているときは動力分割状態となる。
【００２９】
また、ドッグクラッチ３３を歯車列２７に接続する第２切換位置では、モータジェネレータ１２の駆動力を、歯車列２７を介して車両駆動軸１３に伝達するモータ走行モードが存在する。この場合、車両駆動軸１３までのギア比は小さくなるので、高い車速までモータジェネレータ１２での走行が可能となる。
【００３０】
▲２▼第二に発電，アシストが自在である。
ドッグクラッチ３３を第１切換位置とし、遊星歯車１８を介してモータジェネレータ１２で発電およびアシストする場合を考える。
自動ＭＴ１７の変速段２１，２２，２３，２４および直結状態のうち、選択されたギア比をＲｎ、エンジン１１の回転数ＮＥＮＧ１１およびトルクＴＥＮＧ１１を用いると、回転数およびトルクの関係は、
ＮＭＧ１２＝｛（Ｒｎ−Ｋ×Ｒ２６）／（１−Ｋ）｝・Ｎｏｕｔ              ．．．（６）
ＮＥＮＧ１１＝Ｒｎ×Ｎｏｕｔ                                    ．．．（７）
Ｔｏｕｔ＝Ｒｎ×ＴＥＮＧ１１＋｛（Ｋ×Ｒ２６−Ｒｎ）／（１−Ｋ）｝・ＴＭＧ１２    ．．．（８）
となる。
このとき、遊星歯車１８は動力分割状態であるため、発電およびアシストは効率良く行うことが可能である。
【００３１】
また、ドッグクラッチ３３を歯車列２７に接続する第２切換位置でも、歯車列２７を介して発電およびアシストをすることが可能である。車両速度が高い場合は、モータジェネレータ１２の回転数も高く、高効率領域であるため、効率良く発電およびアシストが可能である。
【００３２】
▲３▼第三に回生制動が可能である。
ドッグクラッチ３３を第１切換位置とし、遊星歯車１８を介してモータジェネレータ１２で回生を行う場合では、キャリアより入力する制動力がリングギアを介して循環する遊星歯車特有の動力循環状態となるため、回生制動は可能であるが、伝達効率はあまり良くない。
そこで、大きな回生エネルギが見込める高速走行時はドッグクラッチ３３を歯車列２７に接続する第２切換位置とし、モータジェネレータ１２と車両駆動軸１３を直結させ、伝達効率を向上させる。
車両速度が高い場合は、モータジェネレータ１２の回転数も高くなるため、モータジェネレータ１２の高効率領域での回生が可能である。
【００３３】
▲４▼第四に変速ショックの低減が可能である。
本システムの変速ショック低減制御は大きく２種類ある。変速段差の大きい低速ギア間は遊星歯車１８を活用してモータジェネレータ１２の制御でエンジン１１のトルクをバイパスさせるトルクバイパス制御による変速ショック低減制御を行い、変速段差の小さい高速ギア間ではモータジェネレータ１２の直接アシスト制御による変速ショック低減制御を行う。選択する変速段および車速で変速ショック低減制御を変えることにより、出力の小さいモータジェネレータ１２で運転者に違和感の少ない変速性能が実現できる。以下、変速制御例１，変速制御例２，変速制御例３について説明する。
【００３４】
［変速制御例１］
図３はモータジェネレータ１２の最大出力が現在のエンジン出力に対して十分に大きい場合における変速制御例１（変速段２１から変速段２２へ変速する場合）を示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
【００３５】
ステップ２０１の変速開始指令に対し、ステップ２０２でモータジェネレータ１２のトルクを増加させる。ステップ２０３では、ドッグクラッチ３２の入力トルクがゼロになるようにモータジェネレータ１２のトルクを制御する。
モータジェネレータ１２の目標トルクは、
ｔＴＭＧ１２＝（１−Ｋ）×ＴＥＮＧ１１                  ．．．（９）
に慣性を考慮して加えたものである。
このとき、エンジン１１のトルクは、遊星歯車１８のキャリアに入力し、リングギアを経由し、歯車列２６を介して車両駆動軸１３に伝達するため、車両駆動力Ｔｏｕｔは、
Ｔｏｕｔ＝Ｋ×Ｒ２６×ＴＥＮＧ１１                          ．．．（１０）
に慣性を考慮して加えたものである。
車両駆動力Ｔｏｕｔが式（１０）となる（モータジェネレータ１２のトルクが目標トルクに達する）と、ドッグクラッチ３２に入力するエンジン１１のトルクがゼロ程度となるため、ステップ２０４に移行して、ドッグクラッチ３２を解放する（第１トルクバイパス制御手段）。
【００３６】
ドッグクラッチ３２を解放後、ステップ２０５に移行してモータジェネレータ１２を回転数制御する。ドッグクラッチは回転数が一致しないと締結できないため、変速段２２の回転数とドッグクラッチ３１の回転数を一致させるようにエンジン１１の回転数を変化させる（第２トルクバイパス制御手段）。このとき、エンジン１１を制御するのではなくモータジェネレータ１２によりエンジン１１の動作点移行させることにより、駆動力の変動を少なくすることができる。
このときのモータジェネレータ１２の目標値は、
ｔＮＭＧ１２＝｛（Ｒ２２−Ｋ×Ｒ２６）／（１−Ｋ）｝・Ｎｏｕｔ    ．．．（１１）
である。ステップ２０６のように変速段２２の回転数とドッグクラッチ３１の回転数が一致したとき、ステップ２０７でドッグクラッチ３１を変速段２２に締結する。
【００３７】
その後、ステップ２０８でモータジェネレータ１２のトルクを減少させると、エンジン１１のトルクは徐々に変速段２２を介して車両駆動軸１３に伝達される（第３トルクバイパス制御手段）。モータジェネレータ１２のトルクがゼロとなったとき、ステップ２０９の変速終了となる。
【００３８】
本制御方式は、エンジン１１のトルクが遊星歯車１８に分岐されて伝達する形態であるため、トルクバイパス制御と称する。
【００３９】
［変速制御例２］
図４はモータジェネレータ１２の最大出力が現在のエンジン出力に対して比較的小さい場合における変速制御例２（変速段２１から変速段２２へ変速する場合）を示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
【００４０】
ステップ２１１の変速開始指令に対し、ステップ２１２でモータジェネレータ１２のトルクを増加させるとともに、エンジン１１のトルクを減少させる。エンジン１１のトルクを減少させることにより、トルクの小さいモータジェネレータでも遊星歯車でのトルクバランスを保つことができ、トルクバイパス制御が成立する。
【００４１】
ステップ２１３では、ドッグクラッチ３２の入力トルクがゼロになるようにモータジェネレータ１２およびエンジン１１のトルクを制御する。ドッグクラッチ３２の入力トルクがゼロ程度のとき、ステップ２１４に移行して、ドッグクラッチ３２を解放する。
【００４２】
ドッグクラッチ３２を解放後、ステップ２１５に移行してモータジェネレータ１２を回転数制御する。ドッグクラッチは回転数が一致しないと締結できないため、変速段２２の回転数とドッグクラッチ３１の回転数を一致させるようにエンジン１１の回転数を変化させる。このとき、エンジン１１とモータジェネレータ１２を協調制御することにより駆動力を中断することなく変速することができる。
ステップ２１６のように変速段２２の回転数とドッグクラッチ３１の回転数が一致したとき、ステップ２１７でドッグクラッチ３１を変速段２２に締結する。
【００４３】
その後、ステップ２１８でエンジン１１のトルクを増加させ、モータジェネレータ１２のトルクを減少させると、エンジン１１のトルクは徐々に変速段２２を介して車両駆動軸１３に伝達される。モータジェネレータ１２のトルクがゼロとなったとき、ステップ２１９の変速終了となる。
【００４４】
［変速制御例３］
図５は変速段差の小さい高速ギア間の変速で実行される変速制御例３（直結状態から変速段２４へ変速する場合）を示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
【００４５】
本発明の構成では遊星歯車１８を変速段差の大きい低速ギア間の変速ショック低減を主眼として設計しているため、高速ギア間で変速ショックを低減するためには、モータジェネレータ１２の出力を非常に大きくする必要がある。そこで、ドッグクラッチ３３を歯車列２７に締結する第２切換位置とし、モータジェネレータ１２を車両駆動軸１３に直結してアシストする変速制御とする（変速時トルクアシスト制御手段）。
【００４６】
ステップ２２１の変速開始指令に対し、ステップ２２２でエンジン１１のトルクを減少させ、ステップ２２３でドッグクラッチ３０を解放する。その後、ステップ２２４でモータジェネレータ１２のトルクを増加させる。ステップ２２４でのモータジェネレータアシストにより、変速時のショックを低減する。モータジェネレータ１２の出力はエンジン１１に比べ小さいためアシスト力は小さいが、変速段差の小さい高速ギア間では、運転者への違和感を与えない程度に変速ショックを抑制できる。
【００４７】
ステップ２２５でエンジン１１を回転数制御し、ステップ２２６でエンジン１１の回転数と変速段２４の回転数が一致するかを判定する。回転数が一致するとステップ２２７へ移行し、モータジェネレータ１２のトルクを減少させ、ステップ２２８でドッグクラッチ３０を変速段２４に締結する。このとき、エンジン１１の回転数と変速段２４の回転数には僅かな差が存在し、その差が変速ショックとなるため、ドッグクラッチ３０締結時にクラッチ１６の締結圧を緩める、および、モータジェネレータ１２を速度制御する等して、そのショックを吸収する。ドッグクラッチ３０締結後、ステップ２２９でエンジン１１のトルクを増加させ、ステップ２３０で変速動作は終了する。
【００４８】
なお、図６は本発明第１実施例によるハイブリッド車両のモータジェネレータ１２の回転数と車両速度の関係を示す図であり、モータジェネレータ１２の運転点が図６の高効率領域となるように、選択した変速段および車両速度に応じて、ドッグクラッチ３３を切換える。
【００４９】
次に、効果を説明する。
第１実施例のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５０】
エンジン１１の出力軸に接続される第１軸と、車両駆動軸１３に接続される第２軸と、モータジェネレータ１２の回転トルクを一定のギア比で第２軸に伝達するための歯車列２７と、サンギアとキャリアとリングギアとを有し、キャリアが第１軸に接続され、リングギアが第２軸に接続される遊星歯車１８と、モータジェネレータ１２をサンギアに接続するとともに歯車列２７を回転トルク伝達遮断状態にする第１切換位置と、モータジェネレータ１２をサンギアから切り離すとともに歯車列２７を回転トルク伝達可能状態にする第２切換位置とに切換可能なドッグクラッチ３３と、を備えるので、モータジェネレータ１２の回転トルクを２つの異なる形態で車両駆動力の制御に利用することが可能となる。
【００５１】
なお、このような駆動装置は、第１軸の回転トルクをそれぞれ固有のギア比で第２軸に伝達するための複数のギア（変速段２１、２２、２３、２４、２５および直結）と、複数のギアのうち１つだけを回転トルク伝達可能状態にするドッグクラッチ３０、３１、３２と、から構成される自動ＭＴ１７と組み合わせることができる。
【００５２】
モータジェネレータ１２の回転トルクの利用形態としては、ドッグクラッチ３３が第１切換位置にあるときに、モータジェネレータ１２の回転トルクを制御して第１軸の回転トルク（すなわちエンジン１１の回転トルク）を遊星歯車１８経由で第２軸に伝達するトルクバイパス制御と、ドッグクラッチ３３が第２切換位置にあるときに、モータジェネレータ１２の回転トルクを歯車列２７経由で第２軸に伝達するトルクアシスト制御とを実施可能である。トルクバイパス制御の形態によれば、モータジェネレータ１２の容量を小さく抑えつつ比較的大きな回転トルクを遊星歯車１８経由で車両駆動軸１３に伝達することが可能であり、トルクアシスト制御の形態によれば、車両駆動軸１３の回転速度が高い車両高速運転時にモータジェネレータ１２の回転トルクを車両駆動軸１３へ伝達することが容易となる。
【００５３】
自動ＭＴ１７のギアを変更する変速時には、自動ＭＴ１７経由の回転トルク伝達が一時的に遮断されることになるが、この変速時にトルクバイパス制御あるいはトルクアシスト制御の何れか一方の制御を実施することで、トルク中断によって発生するショックを抑制することができる。
【００５４】
このとき、低速ギア間の変更であるのか高速ギア間の変更であるのかに応じてトルクバイパス制御あるいはトルクアシスト制御の何れか一方を選択することで、変速時に発生するトルク段差の特性に適合したショック抑制制御を行うことができる。
【００５５】
具体的には、低速ギア間の変速時にトルクバイパス制御を選択し、高速ギア間の変速時にトルクアシスト制御を選択する。低速ギア間における変速時は比較的大きな回転トルクが必要とされるためトルクバイパス制御が有利であり、高速ギア間における変速時は車両駆動軸１３の回転速度が高いためトルクアシスト制御が有利となる。ショック抑制制御を適切に選択することで、低速ギア間における変速ショック抑制と高速ギア間における変速ショック抑制の両方を容量の小さいモータジェネレータ１２で良好に行うことができる。
【００５６】
なお、トルクバイパス制御を変更元のギアが回転トルクを伝達しているときに開始し、変更先のギアが回転トルクを伝達し始めた後に終了させることで、ドッグクラッチ３１、３２の切換を容易に行うことが可能となる。
【００５７】
また、トルクアシスト制御は、変更元および変更先のギアの両方が回転トルクを伝達していないときに実施されるので、自動ＭＴ１７を経由したエンジン１１の回転トルクとモータジェネレータ１２の回転トルクが同時に車両駆動軸１３に伝達されることがなく、変速時に車両駆動力が一時的に大きくなることを防止できる。
【００５８】
なお、ドッグクラッチ３３は、モータジェネレータ１２をサンギアに接続するとともに歯車列２７を回転トルク伝達遮断状態にしかつ遊星歯車１８の３つの回転要素が相対回転するのを禁止する第３切換位置に切換可能である。ドッグクラッチ３３が第３切換位置にあるときは、エンジン１１の回転トルクとモータジェネレータ１２の回転トルクの両方を歯車列２６経由で車両駆動軸１３に伝達することができる。
【００５９】
遊星歯車を構成するサンギアとキャリアとリングギアのうち、キャリアを第１軸に接続しているので、エンジン１１が回転トルクを発生しているときに遊星歯車特有の動力循環状態になることがない。
【００６０】
エンジン１１の出力軸に接続される第１軸と、車両駆動軸１３に接続される第２軸と、第１軸の回転トルクを一定のギア比で第２軸に伝達するためのギア（変速段２１等）と、サンギアとキャリアとリングギアとを有し、キャリアが第１軸に接続され、リングギアが歯車列２６を介して第２軸に接続され、サンギアがモータジェネレータ１２に接続される遊星歯車１８と、を備えるので、エンジン１１の回転トルクをギア経由で車両駆動軸１３に伝達したり、遊星歯車１８経由で伝達したり、ギアを経由する回転トルクと遊星歯車１８を経由する回転トルクとに分割して伝達したりすることが可能となる。
【００６１】
また、ギアを回転トルク伝達可能状態にする締結位置と、ギアを回転トルク伝達遮断状態にする中立位置とに切換可能なドッグクラッチ３０、３１、３２をさらに備えているので、ドッグクラッチ３０、３１、３２が中立位置にあるとき遊星歯車１８を無段変速機として機能させることも可能である。
【００６２】
なお、本実施例の自動ＭＴ１７はギア比が異なる６つのギア（変速段２１、２２、２３、２４、２５および直結）備えており、ドッグクラッチ３０、３１、３２は、６つのギアのうち１つだけを回転トルク伝達可能状態にする６つの締結位置と、全てのギアを回転トルク伝達遮断状態とする中立位置とに切換可能となっている。
【００６３】
ドッグクラッチ３１、３２の締結位置を変更する際に、モータジェネレータ１２の回転トルクを制御して第１軸の回転トルクを遊星歯車１８経由で第２軸に伝達するトルクバイパス制御を実施するので、トルク中断によって発生するショックを抑制することができる。トルクバイパス制御の形態によれば、モータジェネレータ１２の容量を小さく抑えつつ比較的大きな回転トルクを遊星歯車１８経由で車両駆動軸１３に伝達することが可能である。
図７はトルクバイパス制御を実施する変速制御例２（図４）による車両加速度の推移の概要図であり、既存の自動ＭＴよりも変速時の加速度の変化によるショックが低減できる。
【００６４】
トルクバイパス制御を、ドッグクラッチ３１、３２が変更元の締結位置にあるときに開始し、ドッグクラッチ３１、３２が変更先の締結位置になった後に終了させることで、ドッグクラッチ３１、３２の切換を容易に行うことが可能となる
【００６５】
なお、ドッグクラッチ３１、３２が変更元の締結位置にあるとき、モータジェネレータ１２の回転トルクを増加させて遊星歯車１８経由の回転トルク伝達量を増加させる第１トルクバイパス制御を実施する。
【００６６】
この第１トルクバイパス制御の実施により変更元のギア経由の回転トルク伝達量が略ゼロまで低下したときにドッグクラッチ３１、３２の位置を中立位置に切換えるので、ドッグクラッチ３１、３２の切換を容易に行うことができる。
【００６７】
また、ドッグクラッチ３１、３２が中立位置にあるとき、モータジェネレータ１２の回転速度を制御し、変更先のギアの回転速度にドッグクラッチ３１、３２の回転速度を近づける第２トルクバイパス制御を実施する。
【００６８】
この第２トルクバイパス制御の実施により変更先のギアの回転速度とドッグクラッチ３１、３２の回転速度とが略一致したときにドッグクラッチ３１、３２の位置を変更先の締結位置に切換えるので、ドッグクラッチ３１、３２の切換を容易に行うことができる。
【００６９】
また、ドッグクラッチ３１、３２が変更先の締結位置にあるとき、モータジェネレータ１２の回転トルクを減少させて遊星歯車１８経由の回転トルク伝達量を減少させる第３トルクバイパス制御を実施する
【００７０】
（第２実施例）
この第２実施例は、横置きエンジンを搭載したＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）に適したシステムを提供するようにした例である。
【００７１】
すなわち、図８に示すように、遊星歯車３１８からモータジェネレータ３１２までの構成を、エンジン３１１からの軸とは平行配置とした平行３軸構成を採用している。図８において、３１１はエンジン、３１２はモータジェネレータ、３１３は車両駆動軸、３１４はディファレンシャルギア、３１５は駆動輪、３１６はクラッチ、３１７は自動ＭＴ、３１８は遊星歯車、３１９はワンウェイクラッチ、３２１，３２２，３２３，３２４，３２５は前進用変速段、３２６は後進用変速段、３２７，３２８はギア、３３０，３３１，３３２，３３３はドッグクラッチである。なお、各構成の説明は第１実施例と同様であるので省略する。
【００７２】
次に、作用を説明する。
遊星歯車３１８はキャリア軸がエンジン３１１と接続し、サンギア軸がモータジェネレータ３１２と接続し、リングギア軸がギア３２７から変速段３２２を介して車両駆動軸３１３と接続しているため、第１実施例と同様にトルクバイパス制御が可能である。
また、モータジェネレータ３１２はギア３２８から変速段３２３を介して車両駆動軸３１３と直結することも可能であり、変速ショックをモータジェネレータ３１２で直接低減可能である。その切換えは、ドッグクラッチ３３３で切換え可能である。なお、この実施例ではギア３２８と変速段３２３とでモータジェネレータ用回転トルク伝達機構が構成されている。
【００７３】
次に、効果を説明する。
この第２実施例のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、平行３軸構成を採用したため、ベースとなる自動ＭＴ３１７の軸方向を伸ばすことなくシステムを構成でき、ＦＦ車に適したシステムを提供できる。
【００７４】
（第３実施例）
第３実施例は、横置きエンジンを搭載したＦＦ車に適したシステムであると共に、車両状態に応じてより高効率な領域が選択できるシステムを提供するようにした例である。
【００７５】
すなわち、図９に示すように、ギア６９からモータジェネレータ５２までの構成を、エンジン５１からの軸とは平行配置とした平行３軸構成を採用している。図９において、５１はエンジン、５２はモータジェネレータ、５３は車両駆動軸、５４はディファレンシャルギア、５５は駆動輪、５６はクラッチ、５７は自動ＭＴ、５８は遊星歯車、５９はワンウェイクラッチ、６１，６２，６３，６４，６５は前進用変速段、６６は後進用変速段、６６，６７，６８，６９はギア、７０，７１，７２，７３，７４はドッグクラッチである。なお、各構成の説明は第１実施例と同様であるので省略する。
【００７６】
次に、作用を説明する。
ドッグクラッチ７３が中立状態であって、ドッグクラッチ７４が遊星歯車５８のサンギア軸と締結しているとき、遊星歯車５８はキャリア軸がエンジン５１と接続し、サンギア軸がモータジェネレータ５２と接続し、リングギア軸がギア６７から変速段６２を介して車両駆動軸５３と接続しているため、トルクバイパス制御が可能である。
ドッグクラッチ７３が中立状態であって、ドッグクラッチ７４がギア６９と締結しているとき、モータジェネレータ５２は自動ＭＴ５７のエンジン５１の出力軸と直結できるため、エンジン５１の回転数に対し、ギア６９のギア比倍の回転数となる。
車両駆動軸５３に対し、変速段６１，６２，６３，６４，６５を有しているため、運転状況に合わせて運転領域の選択の範囲が広く出来る。
ドッグクラッチ７３およびドッグクラッチ７４が中立状態でのとき、モータジェネレータ５２は自動ＭＴ５７から切離された状態となり、連れ回り損失を低減できる。
ドッグクラッチ７３がギア６７と締結し、ドッグクラッチ７４が中立状態、もしくは遊星歯車５８と締結状態のとき、遊星歯車５８は１つの変速段となり、エンジン５１のトルクをギア６７から変速段６２を介して車両駆動軸５３に伝達可能である。
ドッグクラッチ７３がギア６８と締結し、ドッグクラッチ７４が中立状態のとき、モータジェネレータ５２はギア６８から変速段６３を介して車両駆動軸５３に直結状態となるため、効率良く回生、アシストが可能となる。また、図５記載の変速ショック低減制御も可能である。
【００７７】
次に、効果を説明する。
この第３実施例のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、上記の構成としたため、ベースとなる自動ＭＴ５７の軸方向を伸ばすことなくシステムを構成できるためＦＦ車に適したシステムであり、モータジェネレータ５２の接続方法が多数存在するため、車両の状態に応じてより高効率な領域が選択できるシステムを提供できる。
【００７８】
以上、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を第１実施例〜第３実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置で用いられるドッグクラッチの作動説明図である。
【図３】第１実施例装置におけるモータジェネレータの最大出力が十分に大きい場合における変速制御例１を示すフローチャートである。
【図４】第１実施例装置におけるモータジェネレータが比較的小さい場合における変速制御例２を示すフローチャートである。
【図５】第１実施例装置における変速段差の小さい高速ギア間の変速で実行される変速制御例３を示すフローチャートでる。
【図６】第１実施例装置を搭載したハイブリッド車両のモータジェネレータの回転数と車両速度の関係を示す図である。
【図７】第１実施例装置を搭載したハイブリッド車両での変速制御による車両加速度の推移の概要図である。
【図８】第２実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【図９】第３実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【符号の説明】
１１  エンジン
１２  モータジェネレータ
１３  車両駆動軸
１４  ディファレンシャルギア
１５  駆動輪
１６  クラッチ
１７  自動ＭＴ
１８  遊星歯車（差動機構）
１９  ワンウェイクラッチ
２１，２２，２３，２４  前進用の変速段
２５  後進用の変速段
２６，２７  歯車列
３０，３１，３２  ドッグクラッチ（締結装置）
３３  ドッグクラッチ（切換機構）
【図１】
2004161053.tif 000003
【図２】
2004161053.tif 000004
【図３】
2004161053.tif 000005
【図４】
2004161053.tif 000006
【図５】
2004161053.tif 000007
【図６】
2004161053.tif 000008
【図７】
2004161053.tif 000009
【図８】
2004161053.tif 000010
【図９】
2004161053.tif 000011