JP2003269596A - ハイブリッド変速機の変速制御装置 - Google Patents

ハイブリッド変速機の変速制御装置

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JP2003269596A JP2002068303A JP2002068303A JP2003269596A JP 2003269596 A JP2003269596 A JP 2003269596A JP 2002068303 A JP2002068303 A JP 2002068303A JP 2002068303 A JP2002068303 A JP 2002068303A JP 2003269596 A JP2003269596 A JP 2003269596A
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裕介 皆川
Shunichi Oshitari
俊一 忍足
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 目標駆動力が大きくなる場合にも、モータの
駆動をバッテリ電力の持ち出しなしに発電力のみで行い
得る変速制御として、バッテリの小型化を図る。 【解決手段】 S6でＰｏ＊＞Poγと判定する場合、S9
で、Noのもとスロットル全開時に得られるべき最大負荷
時駆動トルクToδおよび最大負荷時駆動力Poδを求め
る。S１０でPo*≦Poδと判定する場合、電気的最ロー変
速比のもと最大負荷時制御のエンジンでPo*を実現し得
る故に、S１１〜S１２で、Pe*を最大負荷状態で実現し
ようとする時に要求される最大負荷時エンジン速度Neδ
および最大負荷時エンジントルクTeδをエンジン動作点
（Ne,Te）とする。S１５では、Ne,Teを基に共線図上の
バランス式を解くことにより、発電力でモータ電量の全
てを賄い、バッテリ電力の持ち出しが必要でないダイレ
クト配電用のモータ／ジェネレータの動作点（N1,T1）
および（N2,T2）を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンやモータ
等の動力源を複数搭載したハイブリッド車両に有用なハ
イブリッド変速機の変速制御装置に関し、特に遊星歯車
機構等の差動装置により無段変速動作を行わせることが
可能なハイブリッド変速機の変速制御装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】この種の差動装置を用いたハイブリッド
変速機としては従来、例えば特開２０００−１４２１４
６号公報に記載のごとく、遊星歯車機構を構成するサン
ギヤ、キャリア、リングギヤの３個の回転メンバを有
し、これらメンバのうち２個のメンバの回転状態を決定
すると他の１個のメンバの回転状態が決まる２自由度の
差動装置を具え、上記３個の回転メンバに回転速度の順
に発電機と、エンジンからの入力と、駆動系への出力お
よびモータとを順次結合したハイブリッド変速機が知ら
れている。
【０００３】このハイブリッド変速機によれば、差動装
置の差動機能を利用してエンジン出力の一部を発電機の
駆動に供し、その発生電力をモータに供給することで無
段変速および出力トルクの増減を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のハイブリッド変速機では、車輪を駆動する軸にモー
タが直結されているため、車輪とモータとの間にファイ
ナルドライブギヤ比しか与えられないこととなり、従っ
てモータに対する要求トルクが大きくなるのを免れず、
また加速時はモータの駆動トルクが大きくなることもあ
って、モータの消費電力が多くなる傾向が強く、バッテ
リ電力を持ち出すモータアシストの発生頻度が高かった
り、ほとんどの運転領域でバッテリ電力の持ち出しが必
要であった。
【０００５】つまり、エンジン出力をそのまま車輪に向
かわせるときの発電量でモータ電力の全てを賄い、バッ
テリ電力の持ち出しなしにモータを駆動する所謂ダイレ
クト配電を行い得る領域が定常走行時や緩加速時に限ら
れ、車両の通常の運転状態で要求される駆動力を取り出
すことができるようにするにはほとんどの場合にモータ
の駆動にバッテリ電力を使用する必要があって、必然的
にモータの大型化だけでなく、搭載バッテリの大容量化
が不可欠であった。
【０００６】そこで本願出願人は先に、４個以上の回転
メンバよりなる２自由度の差動装置を用いて出力トルク
の増幅が可能となるようにし、これによりモータの要求
トルクを減じて回転速度の上昇で目標駆動力を実現し得
るようにした技術を提案済である。この提案技術によれ
ば、モータ要求トルクの低減によりモータの小型化やバ
ッテリの小容量化が或る程度は可能である。
【０００７】ところでエンジンは、運転状態から求めた
目標駆動力を最適燃費で実現するような速度およびトル
クの組み合わせで運転させるのが好ましい。しかし、か
かるエンジンの最適燃費制御を常に行うというのでは、
車両の発進時や急加速時のように目標駆動力が大きくな
る場合、バッテリ電力の持ち出しなしに発電量でモータ
電力の全てを賄う前記のダイレクト配電が不能になっ
て、バッテリの小容量化を妨げられる。
【０００８】本発明は、上記エンジンの最適燃費制御を
継続するとエンジンにより目標駆動力を実現し得なくな
る場合、この最適燃費制御に代えて、これより燃費が悪
化してもトルクが大きくなるようなエンジン動作点を選
択する制御に切り替えることで、目標駆動力が大きくな
る場合においても前記のダイレクト配電可能となるよう
にし、もってバッテリの更なる小容量化を可能にするこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的のため本発明に
よるハイブリッド変速機の変速制御装置は、請求項１に
記載のごとく、差動装置を前記提案技術のように、４個
以上の回転メンバよりなる２自由度の差動装置とし、こ
れら回転メンバに主動力源からの入力、駆動系への出
力、および２個のモータ／ジェネレータをそれぞれ結合
し、これらモータ／ジェネレータの制御により無段変速
を行い得るハイブリッド変速機を基礎前提とする。そし
て目標駆動力が、現在の変速機出力回転速度のもとで最
適燃費を実現しようとした時に得られるべき最適燃費時
駆動力を越える場合、つまり、主原動機の最適燃費制御
を継続すると主原動機により目標駆動力を実現し得なく
なる場合、主原動機を最大負荷状態にして目標駆動力を
実現しようとする時に要求される主原動機の最大負荷時
運転速度および最大負荷時トルクの組み合わせを主原動
機の動作点とし、主原動機がこの動作点となるよう制御
する構成となす。
【００１０】
【発明の効果】かかる本発明の構成によれば、最適燃費
制御を継続すると主原動機により目標駆動力を実現し得
なくなる場合、この最適燃費制御より燃費が悪化しても
トルクが大きくなるような上記の最大負荷時制御に切り
替えられることとなり、目標駆動力が大きくなる場合に
おいてもバッテリ電力の持ち出しなしに発電量でモータ
電力の全てを賄うダイレクト配電が可能であり、バッテ
リの小容量化を実現することができる。
【００１１】上記の変速制御装置においては請求項２に
記載のごとく、目標駆動力が、現在の変速機出力回転速
度のもとで主原動機を最適燃費状態にした時に得られる
べき主原動機の最適燃費動作点時駆動力を越える場合、
つまり、主原動機の最適燃費制御によっても主原動機に
より目標駆動力を実現し得なくなる場合、モータ／ジェ
ネレータにより変速比をロー側に固定した電気的変速比
固定モードを選択すると共に、この固定された電気的ロ
ー側変速比および変速機要素の回転速度から求めた主原
動機の電気的変速比固定モード時運転速度と、この電気
的変速比固定モード時運転速度で目標駆動力を実現しよ
うとする時に要求される主原動機の電気的変速比固定モ
ード時トルクとの組み合わせを主原動機の動作点とし、
この動作点となるよう主原動機を制御する構成にするこ
とができる。
【００１２】この構成によれば、上記の最適燃費制御に
よっても主原動機により目標駆動力を実現し得なくなる
ほどに目標駆動力が大きくなる場合においても、バッテ
リ電力の持ち出しなしに発電量でモータ電力の全てを賄
うダイレクト配電が可能であり、バッテリの更なる小容
量化を実現することができる。
【００１３】なお、前記のごとく主原動機の最大負荷時
運転速度および最大負荷時トルクの組み合わせを主原動
機の制御に資する前記制御に代え請求項３に記載のごと
く、モータ／ジェネレータのトルクがモータ最大トルク
を越えなくなるまで主原動機の運転速度を低下させる構
成にすることができる。この場合、最適燃費制御から最
大負荷時制御への移行量（主原動機の上記運転速度低下
量）を、ダイレクト配電が可能となるのに必要な最小限
とすることができ、燃費の悪化を最小限に抑えつつ上記
の作用効果を達成することができる。
【００１４】請求項４に記載のように、差動装置を５個
の回転メンバよりなる２自由度のラビニョオ型プラネタ
リギヤセットで構成し、これら５個の回転メンバのうち
の４個に主動力源からの入力、駆動系への出力、および
２個のモータ／ジェネレータをそれぞれ結合すると共
に、モータ／ジェネレータによる電気的ロー側変速比を
越えたロー側変速比が必要な時に残りの回転メンバを制
動して電気的ロー側変速比を越えたロー側変速比に変速
比を固定可能にするブレーキを設けることができる。こ
の場合、上記ブレーキの作動で電気的ロー側変速比を越
えた機械的なロー側変速比に固定した状態での変速が可
能となり、モータへの配電なしに目標駆動力を実現する
ことができて燃費の更なる向上を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形
態になる変速制御装置を具えたハイブリッド変速機を示
し、これを本実施の形態においては、前輪駆動車（ＦＦ
車）用のトランスアクスルとして用いるのに有用な以下
の構成とする。
【００１６】図において１は変速機ケースを示し、該変
速機ケース１の軸線方向（図の左右方向）における右側
のエンジンENG（主動力源）側にラビニョオ型プラネタ
リギヤセット２を、また反対側の後端に例えば複合電流
２層モータ３を可とするモータ／ジェネレータ組を内蔵
し、これらラビニョオ型プラネタリギヤセット２および
複合電流２層モータ３を変速機ケース１の軸線上に同軸
に配置する。
【００１７】ラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、
ピニオンP1およびリングギヤRsを共有するシングルピニ
オン遊星歯車組４およびダブルピニオン遊星歯車組５の
組み合わせになり、シングルピニオン遊星歯車組４を複
合電流２層モータ３の側に、またダブルピニオン遊星歯
車組５をエンジン側にそれぞれ配置する。
【００１８】シングルピニオン遊星歯車組４はサンギヤ
SsおよびリングギヤRsにそれぞれピニオンP1を噛合させ
た構造とし、ダブルピニオン遊星歯車組５はサンギヤSd
および共有ピニオンP1の他に、共有リングギヤRsとは別
に付加したリングギヤRｄおよび大径ピニオンP2を備
え、大径ピニオンP2をサンギヤSd、リングギヤRｄおよ
び共有ピニオンP1の３者に噛合させた構造とする。そし
て遊星歯車組４，５のピニオンP1,P2を全て、共通なキ
ャリアCにより回転自在に支持する。
【００１９】以上の構成になるラビニョオ型プラネタリ
ギヤセット２は、サンギヤSs、サンギヤSd、リングギヤ
Rs、リングギヤRｄおよびキャリアCの５個の回転メンバ
を主たる要素とし、これら５個のメンバのうち２個のメ
ンバの回転速度を決定すると他のメンバの回転速度が決
まる２自由度の差動装置を構成する。
【００２０】かかるラビニョオ型プラネタリギヤセット
２に対し本実施の形態においては、図の右側に同軸に配
置した図示せざるエンジンENGからの回転がダブルピニ
オン遊星歯車組５のリングギヤRdに入力されるよう、リ
ングギヤRdにエンジンENGのクランクシャフトを結合す
る。一方で、ラビニョオ型プラネタリギヤセット２から
の出力回転を共通なキャリアCより取り出すよう、この
キャリアCに車輪駆動系Out（例えばディファレンシャル
ギヤ装置）を結合する。
【００２１】複合電流２層モータ３は、内側ロータ３ri
と、これを包囲する環状の外側ロータ３roとを、変速機
ケース１内の後軸端に同軸に回転自在に支持して具え、
これら内側ロータ３riおよび外側ロータ３ro間における
環状空間に同軸に配置した環状コイルよりなるステータ
３ｓを変速機ケース１に固設して構成する。かくして、
環状コイル３ｓと外側ロータ３roとで外側のモータ／ジ
ェネレータである第１のモータ／ジェネレータMG1が構
成され、環状コイル３ｓと内側ロータ３riとで内側のモ
ータ／ジェネレータである第２のモータ／ジェネレータ
MG2が構成される。ここでモータ／ジェネレータMG1,MG2
はそれぞれ、複合電流を供給される時は供給電流に応じ
た個々の方向の、また供給電流に応じた個々の速度（停
止を含む）の回転を出力するモータとして機能し、複合
電流を供給されない時は外力による回転に応じた電力を
発生する発電機として機能する。
【００２２】かかる複合電流２層モータ３と、ラビニョ
オ型プラネタリギヤセット２との間の結合に当たって
は、ダブルピニオン遊星歯車組５のサンギヤSdに第２の
モータ／ジェネレータMG2（詳しくは内側ロータ３ri）
を結合し、シングルピニオン遊星歯車組４のサンギヤSs
に第１のモータ／ジェネレータMG1（詳しくは外側ロー
タ３ro）を結合する。本実施の形態においては更に、シ
ングルピニオン遊星歯車組４のリングギヤRsを適宜制動
可能にするためにフォワードブレーキF/Bを設ける。
【００２３】図１に示す上記の構成になるハイブリッド
変速機は、図２に示す共線図により表すことができる。
ところで、サンギヤSsに噛合するピニオンP1がサンギヤ
Sdに噛合しないことから、サンギヤSs,Sd間には直径に
関してSd＜Ssの関係が存在し、同様の理由からリングギ
ヤRs,Rd間には直径に関してRs＜Rdの関係が存在し、ま
たシングルピニオン遊星歯車組４においてリングギヤRs
の直径はサンギヤSsのそれに較べて遙かに大きい（Rs＞
＞Ss）。
【００２４】ここで、キャリアCおよびモータ／ジェネ
レータMG2（サンギヤSd）間における距離はリングギヤR
dの歯数で決まるため、リングギヤRdおよびキャリアC間
の距離（これを図２では１として示した）に対するキャ
リアCおよびサンギヤSd間の距離の比で表されるレバー
比β（＝Rd/Sd）は、ラビニョオ型プラネタリギヤセッ
トを用いて構成する場合に考えられる中で最も大きいこ
とが判る。なお図２には、リングギヤRdおよびキャリア
C間の距離（１）に対するリングギヤRdおよびサンギヤS
s間の距離の比で表されるレバー比をαで示し、リング
ギヤRdおよびキャリアC間の距離（１）に対するキャリ
アCおよびリングギヤRs間の距離の比で表されるレバー
比をγで示した。上記のようにレバー比βを大きく取れ
るということはモータ／ジェネレータMG2の回転数が比
較的大きくなり、結果として、出力（Out）が一定であ
ると仮定すれば必要トルクが小さくなるように設計する
ことができることを意味する。
【００２５】なお上記のフォワードブレーキF/Bは必ず
しも必要でなく、この場合リングギヤRsを省略して、ラ
ビニョオ型プラネタリギヤセット２で構成される差動装
置を４個の回転メンバよりなる２自由度の差動装置とす
ることができる。この場合におけるハイブリッド変速機
の共線図は図３のごときものとなり、この図にA1で例示
するようなレバーの傾き（変速比i）を決定する条件
は、エンジンの速度をNe、トルクをTeとし、サンギヤSs
に係わるモータ／ジェネレータMG1の速度をN1、トルク
をT1とし、サンギヤSdに係わるモータ／ジェネレータMG
2の速度をN2、トルクをT2とし、出力Outの速度をNo、ト
ルクをToとした時、そしてギヤ効率ηｍを便宜上１とし
た時、以下のような連立方程式で表される。
【００２６】先ず出力回転数Noは、エンジン速度Neおよ
び変速比i（＝Ne/No）からNo＝Ne×（1/i）により求め
ることができ、モータ／ジェネレータMG1,MG2の速度N1,
N2はそれぞれ、Ne,No,α，βから次式により求めること
ができる。 N1=Ne+α（Ne-No）・・・（１） N2=No-β（Ne-No）・・・（２） また、トルクの上下方向のバランスは次式で表され、 To=T1+T2+Te・・・（３） 更に、モータパワーのバランスは、バッテリ出力をPbと
したとき次式で表され、 N1・T1＋N2・T2=Pb・・・（４） 更に、レバーA1の回転バランスは次式で表される。 αT1＋（１+β）T2=To・・・（５） そして、簡便のためバッテリ出力Pbを０とし、またジェ
ネレータ作動電圧は全てモータで消費することとして上
記の連立方程式を解くことにより、モータ／ジェネレー
タMG1,MG2のトルクT1,T2を以下のように求めることがで
きる。 T1=[N2／｛βN1+(α+1)N2｝]・Te T2=[N1／｛βN1+(α+1)N2｝]・Te なお、モータ／ジェネレータMG1,MG2の電力バランスを
崩したバッテリ出力Pbが発生しても、基本的に上記の計
算は変わらない。
【００２７】図４は、図１に示すハイブリッド変速機の
変速比ｉに対するモータ／ジェネレータMG1,MG2の必要
モータトルクT1,T2（共線図上で平衡を取るのに必要な
トルク）と、モータ通過パワーPの変化特性を、エンジ
ン動作点（Ne,Te）が最大速度および最大トルクの組み
合わせである場合につき、そして当該動作点（Ne=1,Te=
1）に対する比として示す。図４から明らかなように、
変速比ｉがロー側であるほど、図３におけるレバーA1の
勾配が急になることからも明らかであるが、モータトル
クT1,T2およびモータ通過パワーPが大きくなる。
【００２８】ところで、モータ／ジェネレータMG1,MG2
のモータトルクT1,T2およびモータ通過パワーPには限界
があることから、モータ／ジェネレータMG1,MG2により
変速比ｉ（図３におけるレバーA1の勾配）を決める電気
変速比モードでの最ロー変速比ｉmaxはモータトルクT1,
T2の最大値で定まる。また図３におけるレバーA1の勾配
がエンジン動作点（Ne,Te）の移動によっても変化する
ことから明らかなように、エンジントルクを最大トルク
から低下させることにより、電気変速比モードでの最ロ
ー変速比ｉmaxを上記よりも更にロー側に変化させるこ
とができる。
【００２９】ところでエンジン動作点（Ne,Te）は、運
転状態に応じた目標駆動力を実現し得るとの条件が満た
されれば、これを最低燃費で実現するための最適燃費線
に基づいて決定することが重要である。しかして、目標
駆動力が上記の最適燃費制御では実現し得ないような大
きなものである場合、エンジン駆動力不足になってダイ
レクト配電が不能になることから、エンジンをスロット
ル開度全開の最大負荷状態にして上記の目標駆動力を実
現しようとする時に要求される全開（最大負荷）時エン
ジン速度および全開（最大負荷）時エンジントルクの組
み合わせを最大トルク線に基づいて決定し、この組み合
わせをエンジン動作点（Ne,Te）とすることにより大き
な目標駆動力でもこれを確実に実現し得るようになす。
【００３０】そして、この最大トルク線に基づくエンジ
ン動作点（Ne,Te）の決定によっても尚実現不能な大き
な目標駆動力である場合、電気変速比モードでの最ロー
変速比ｉmaxを上記したごとくエンジントルクの最大ト
ルクからの低下によりロー側に変化させて当該大きな目
標駆動力を実現し得るようにエンジン動作点（Ne,Te）
を決定するようになす。
【００３１】なお図１のハイブリッド変速機において
は、図２の共線図から明らかなように、フォワードブレ
ーキF/Bの作動によりリングギヤRsを固定することによ
り、ラビニョオ型プラネタリギヤセット２が、エンジン
ENGからリングギヤRdへの回転を、出力要素Outであるキ
ャリアCより前進（正）方向の回転として出力させる変
速比固定モードで機能することができる。またこの変速
比固定モードでは出力トルクが、フォワードブレーキF/
Bを支点とし、エンジンENG（リングギヤRd）を力点と
し、出力Out（キャリアC）を作用点とするレバー比でエ
ンジンENGのトルクを増幅した大きな値になることか
ら、要求される大きなトルクをモータ／ジェネレータMG
1,MG2への通電に頼ることなくエンジン出力のみから得
ることができる。なお変速比固定モードでは、電気変速
比モードでの最ロー変速比ｉmaxよりも更にロー側の機
械的ロー側変速比を実現することができる。
【００３２】図１に示すように、上記の構成としたハイ
ブリッド変速機に関連し本実施の形態においては、本発
明変速制御装置の主要部をなすハイブリッドコントロー
ラ１０を設ける。ハイブリッドコントローラ１０は、前
記した概念に基づき、そして詳しくは後述するごとくに
定めたエンジン動作点（Ne,Te）に関する指令をエンジ
ンコントローラ１１に供給し、エンジンコントローラ１
１がエンジンENGを当該動作点で運転させるように機能
する。ハイブリッドコントローラ１０は更に、前記した
概念に基づき、そして詳しくは後述するごとくに定めた
モータ／ジェネレータMG1,MG2の動作点（N1,T1）および
（N2,T2）に関する指令をモータコントローラ１２に供
給し、モータコントローラ１２がインバータ１３および
バッテリ１４によりモータ／ジェネレータMG1,MG2をそ
れぞれの動作点で動作するように機能する。またハイブ
リッドコントローラ１０は、必要に応じてブレーキ信号
Sbを発してフォワードブレーキF/Bを締結作動させるよ
う指令し、これにより前記変速比固定モードでの伝動が
可能となるようにする。
【００３３】ハイブリッドコントローラ１０は図５に示
す制御プログラムを実行して、エンジン動作点（Ne,T
e）と、モータ／ジェネレータMG1,MG2の動作点（N1,T
1）および（N2,T2）とを以下のように決定し、これらを
エンジンコントローラ１１およびモータコントローラ１
２に供給する。先ずステップS１において、図６に例示
するようにアクセルペダル踏み込み量APOをパラメータ
として車速VSPおよび駆動トルクToの関係を示した目標
駆トルク特性MapTo（APO,VSP）を基に、アクセルペダル
踏み込み量APOおよび車速VSPから目標駆動トルクTo
＊（Nm）を求める。
【００３４】ステップS２では、車速VSPに換算係数K1を
掛けて車軸速度Noを求め、ステップS３で目標駆動トル
クTo＊と、車軸速度Noと、係数K2との乗算により目標駆
動力Po*を求め、ステップS４で目標駆動力Po*をシステ
ム効率ηmにより除算して目標エンジン出力Pe*を求め
る。次いでステップS５において、図７に例示するよう
に車軸速度No(rad/sec)および駆動トルクToの関係を示
した最適燃費時駆動トルク特性MapToγ（No）を基に車
軸速度Noから、現在の車軸速度（変速機出力回転速度）
Noのもとで最適燃費を実現しようとした時に得られるべ
き最適燃費時駆動トルクToγを求め、更に最適燃費時駆
動トルクToγに車軸速度Noを掛けて最適燃費時駆動力Po
γを求める。
【００３５】次いでステップS６において、運転状態に
応じた目標駆動力Po*が上記の最適燃費時駆動力Poγ以
下か否かを判定し、以下なら、つまり最適燃費制御によ
ってもエンジンにより目標駆動力Po*を実現し得る場
合、ステップS７において、図８に例示するようにエン
ジン出力Pe(ｋW)およびエンジン速度Neの２次元座標上
に表した最適燃費時エンジン速度マップMapTeγを基に
目標エンジン出力Pe*から、目標エンジン出力Pe*を最低
燃費で実現しようとする時に要求される最適燃費時エン
ジン速度Neγを求め、更に目標エンジン出力Pe*を最適
燃費時エンジン速度Neγで除算することにより、目標エ
ンジン出力Pe*を最低燃費で実現しようとする時に要求
される最適燃費時エンジントルクTeγを求める。ステッ
プS８では、これら最適燃費時エンジン速度Neγおよび
最適燃費時エンジントルクTeγをそれぞれ目標エンジン
速度Neおよび目標エンジントルクTeにセットしてエンジ
ン動作点（Ne,Te）を決定する。
【００３６】ステップS６で目標駆動力Po*が最適燃費時
駆動力Poγを越えていると判定する場合、つまり最適燃
費制御を継続するとエンジンにより目標駆動力Po*を実
現し得ない場合、ステップS９において、図７に例示す
るように車軸速度No(rad/sec)および駆動トルクToの関
係を示した最大負荷時駆動トルク特性MapToδ（No）を
基に車軸速度Noから、現在の車軸速度（変速機出力回転
速度）Noのもとでエンジンをスロットル開度TVOの全開
により最大負荷にした時に得られるべき最大負荷時駆動
トルクToδを求め、更に最大負荷時駆動トルクToδに車
軸速度Noを掛けて最大負荷時に得られるべき最大負荷時
駆動力Poδを求める。
【００３７】次いでステップS１０において、目標駆動
力Po*が上記の最大負荷時駆動力Poδ以下か否かを判定
し、以下なら、つまり最大負荷時制御によってエンジン
により目標駆動力Po*を実現し得る場合、ステップS１１
において、モータ／ジェネレータMG1,MG2の性能限界に
より決まる最ロー変速比に変速比を固定した電気的変速
比固定モードを選択すると共に、図８に例示するように
エンジン出力Pe(ｋW)およびエンジン速度Neの２次元座
標上に表した最大負荷時エンジン速度マップMapTeδを
基に目標エンジン出力Pe*から、目標エンジン出力Pe*を
最大負荷（スロットル開度TVO全開）状態で実現しよう
とする時に要求される最大負荷時エンジン速度Neδを求
め、更に目標エンジン出力Pe*を最大負荷時エンジン速
度Neδで除算することにより、目標エンジン出力Pe*を
最大負荷（スロットル開度TVO全開）状態で実現しよう
とする時に要求される最大負荷時エンジントルクTeδを
求める。ステップS１２では、これら最大負荷時エンジ
ン速度Neδおよび最大負荷時エンジントルクTeδをそれ
ぞれ目標エンジン速度Neおよび目標エンジントルクTeに
セットしてエンジン動作点（Ne,Te）を決定する。
【００３８】ステップS８またはステップS１２でエンジ
ン動作点（Ne,Te）を決定した後はステップS１５におい
て、目標エンジン速度Neおよび目標エンジントルクTeを
基に前記した（１）式〜（５）式を解くことにより、一
方のモータ／ジェネレータで発電した電力で他方のモー
タ／ジェネレータのモータ電力の全てを賄い、バッテリ
電力の持ち出しなしにモータ駆動を行うダイレクト配電
用のモータ／ジェネレータMG1,MG2の動作点（N1,T1）お
よび（N2,T2）を決定する。
【００３９】ステップS１０で目標駆動力Po*が最大負荷
時駆動力Poδを越えていると判定する場合、つまり最大
負荷時制御によってもエンジンが目標駆動力Po*を実現
し得ない場合、ステップS１３において、機械的最ロー
変速比imaxに変速比を選択すると共に、この固定された
機械的最ロー変速比imaxで車軸速度Noを除算することに
よりエンジンの機械的変速比固定モード時運転速度（im
ax/No）を求め、これを目標エンジン速度Neにセットす
る。
【００４０】次いでステップS１４において、この目標
エンジン速度Ne（＝imax/No）で目標エンジン出力Pe＊
（目標駆動力Po＊）を除算することにより、目標エンジ
ン速度Ne（＝imax/No）のもとで目標エンジン出力Pe＊
（目標駆動力Po＊）を実現しようとする時に要求される
エンジンの機械的変速比固定モード時トルク（Pe＊／N
e）を求め、これを目標エンジントルクTeにセットす
る。ステップS１３においてセットした目標エンジン速
度NeおよびステップS１４においてセットした目標エン
ジントルクTeによりエンジン動作点（Ne,Te）を決定す
る。
【００４１】以上のようなハイブリッド変速機の変速制
御によれば、運転状態に応じた目標駆動力Po＊が、現在
の車軸速度（変速機出力回転速度）Noのもとで最適燃費
を実現しようとした時に得られるべき最適燃費時駆動力
Poγを越える場合（ステップS６）、つまり、エンジン
の最適燃費制御（ステップS７，８）を継続するとエン
ジンにより目標駆動力Po＊を実現し得なくなる場合、エ
ンジンをスロットル開度TVO全開の最大負荷状態にして
目標駆動力Po＊を実現しようとする時に要求される最大
負荷時エンジン速度Neδおよび最大負荷時エンジントル
クTeδの組み合わせをエンジンの動作点とし、エンジン
がこの動作点となるように制御するから（ステップS１
１，１２）、最適燃費制御を継続するとエンジンにより
目標駆動力Po＊を実現し得なくなる場合、この最適燃費
制御より燃費が悪化してもトルクが大きくなるような上
記の最大負荷時制御に切り替えられることとなり、目標
駆動力Po＊が大きくなる場合においてもバッテリ電力の
持ち出しなしに発電量でモータ電力の全てを賄うダイレ
クト配電が可能であり、バッテリの小容量化を実現する
ことができる。
【００４２】更に、目標駆動力Po＊が、車軸速度（現在
の変速機出力回転速度）Noのもとでエンジンを最適燃費
状態にした時に得られるべきエンジンの最適燃費動作点
時駆動力Poγ（ステップS５）を越える場合（ステップS
６）、つまり、エンジンの最適燃費制御によってもエン
ジンにより目標駆動力Po＊を実現し得なくなる場合、モ
ータ／ジェネレータにより変速比を最ロー変速比に固定
した電気的変速比固定モードを選択すると共に、この固
定された電気的最ロー変速比および車軸速度（変速機要
素の回転速度）Noから求めた電気的変速比固定モード時
エンジン速度と、この電気的変速比固定モード時エンジ
ン速度で目標駆動力を実現しようとする時に要求される
電気的変速比固定モード時エンジントルクとの組み合わ
せをエンジンの動作点（Ne,Te）とし（ステップS１１，
１２）、この動作点となるようエンジンを制御するか
ら、最適燃費制御によってもエンジンにより目標駆動力
を実現し得なくなるほどに目標駆動力が大きくなる場合
においても、バッテリ電力の持ち出しなしに発電量でモ
ータ電力の全てを賄うダイレクト配電（ステップS１
５）が可能であり、バッテリの更なる小容量化を実現す
ることができる。
【００４３】なお、図１につき前述したごとく差動装置
をサンギヤSs、リングギヤRd、キャリアC、リングギヤR
s、サンギヤSdの５個の回転メンバよりなる２自由度の
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２で構成し、これら
５個の回転メンバのうちの４個にエンジンENGからの入
力、駆動系への出力Out、および２個のモータ／ジェネ
レータMG1,MG2をそれぞれ図示のごとくに結合し、フォ
ワードブレーキF/BによりリングギヤRsを固定可能にし
た構成によれば、図示しなかったが、モータ／ジェネレ
ータMG1,MG2による電気的最ロー変速比を越えたロー側
変速比が必要な時、フォワードブレーキF/Bによりリン
グギヤRsを制動することで電気的最ロー変速比を越えた
機械的なロー側変速比imaxに固定した状態での変速（ス
テップS１３，１４）が前記のごとくに可能となり、こ
の場合、図７にTomaxで示すような大トルクを発生させ
得て、モータへの配電なしに目標駆動力を実現すること
ができて燃費の更なる向上を図ることができる。
【００４４】図９は、本発明によるハイブリッド変速機
用変速制御装置の他の実施の形態で、本実施の形態にお
いてはステップS２１〜ステップS２４において、図５の
ステップS１〜ステップS４におけると同様の処理によ
り、目標駆動トルクTo＊（Nm）、車軸速度No、目標駆動
力Po*、目標エンジン出力Pe*をそれぞれ求める。次いで
ステップS２７において、図５のステップS７におけると
同様の処理により、最適燃費時エンジン速度Neγを求め
ると共に最適燃費時エンジントルクTeγを求め、ステッ
プS２８で、これら最適燃費時エンジン速度Neγおよび
最適燃費時エンジントルクTeγをそれぞれ目標エンジン
速度Neおよび目標エンジントルクTeにセットする。
【００４５】ステップS３１においては、ステップS２８
での目標エンジン速度Neおよび目標エンジントルクTeを
基に前記した（１）式〜（５）式を解くことにより、一
方のモータ／ジェネレータで発電した電力で他方のモー
タ／ジェネレータのモータ電力の全てを賄い、バッテリ
電力の持ち出しなしにモータ駆動を行うダイレクト配電
用のモータ／ジェネレータMG1,MG2の動作点（N1,T1）お
よび（N2,T2）を算出する。次のステップS３２で、モー
タ／ジェネレータMG1,MG2の上記のように算出した動作
点トルクT1（N1）およびT2（N2）が共にそれぞれの可能
最大トルクT1max（N1）およびT2max（N2）以下であると
判定する時は、ステップS３３においてモータ／ジェネ
レータMG1,MG2の動作点（N1,T1）および（N2,T2）を上
記算出した通りに決定する。
【００４６】しかしステップS３２で、モータ／ジェネ
レータMG1,MG2の算出動作点トルクT1（N1）およびT2（N
2）の一方でも対応する可能最大トルクT1max（N1）、T2
max（N2）を越えていると判定する時は、ステップS３４
において目標エンジン速度Neを所定値ΔNeずつ低下さ
せ、該低下させた目標エンジン速度Neに基づきステップ
S３１でモータ／ジェネレータMG1,MG2の動作点（N1,T
1）および（N2,T2）を算出し直す。そして、目標エンジ
ン速度Neの低下によりモータ／ジェネレータMG1,MG2の
算出動作点トルクT1（N1）およびT2（N2）が共にそれぞ
れの可能最大トルクT1max（N1）およびT2max（N2）以下
になったとステップS３２で判定するに至った時のみ、
ステップS３３においてモータ／ジェネレータMG1,MG2の
動作点（N1,T1）および（N2,T2）を上記算出し直した通
りに決定する。
【００４７】本実施の形態によれば、図５につき前述し
た実施の形態におけるごとく最大負荷時エンジン速度Ne
δおよび最大負荷時エンジントルクTeδの組み合わせを
エンジンの制御に資する制御（ステップS１１およびス
テップS１２）に代え、モータ／ジェネレータMG1,MG2の
トルクT1,T2が可能最大トルクT1maxおよびT2maxを越え
なくなるまでエンジン速度Neを低下させてモータ／ジェ
ネレータMG1,MG2の動作点（N1,T1）および（N2,T2）を
算出し直すこととなる。このため、図５につき前述した
実施の形態においては最適燃費制御からいきなり最大負
荷時制御に切り替わるのに対し、本実施の形態によれば
最適燃費制御から最大負荷時制御への移行量（エンジン
速度低下量）を、ダイレクト配電が可能となるのに必要
な最小限とすることができ、燃費の悪化を最小限に抑え
つつ前記した実施の形態におけると同様の作用効果を達
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態になるハイブリッド変
速機の変速制御装置を示す概略システム図である。
【図２】 同ハイブリッド変速機の共線図である。
【図３】 同ハイブリッド変速機のフォワードブレーキ
がない場合における共線図である。
【図４】 図１に示すハイブリッド変速機の変速比に対
するモータトルクおよびモータパワーの変化特性を示す
特性線図である。
【図５】 図１に示す変速制御装置により変速制御プロ
グラムを示すフローチャートである。
【図６】 アクセルペダル踏み込み量をパラメータとし
て車速に対する目標駆動トルクの変化特性を示す線図で
ある。
【図７】 エンジンを最適燃費制御した場合と、最大負
荷時制御を行った場合と、ハイブリッド変速機のフォワ
ードブレーキF/Bを作動させた場合とで比較して、車軸
速度に対する駆動トルクの変化特性を示す線図である。
【図８】 エンジンを最適燃費制御した場合と、最大負
荷時制御を行った場合の、エンジン出力とエンジン速度
との関係を示す特性線図である。
【図９】 本発明による変速制御装置の他の実施の形態
を示す、変速制御プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 変速機ケース ２ ラビニョオ型プラネタリギヤセット（差動装置） ENG エンジン（主動力源） ３ 複合電流２層モータ MG1 モータ／ジェネレータ MG2 モータ／ジェネレータ ４ シングルピニオン遊星歯車組 ５ ダブルピニオン遊星歯車組 10 ハイブリッドコントローラ 11 エンジンコントローラ 12 モータコントローラ 13 インバータ 14 バッテリ Ss サンギヤ Sd サンギヤ P1 ピニオン P2 大径ピニオン Rs リングギヤ Rd リングギヤ C キャリア F/B フォワードブレーキ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ１６Ｈ 59:70 Ｆ１６Ｈ 59:70 63:12 63:12 Ｆターム(参考） 3J552 MA02 MA21 NA01 NB09 PA59 PA67 RB07 SB10 UA07 VA37W VA37Y VB01Z VC01Z VC03Z VD02Z 5H115 PG04 PU21 PU25 PV09 RB08 SE04 SE06 SE08 TR19

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４個以上の回転メンバを有し、これらメ
    ンバのうち２個のメンバの回転状態を決定すると他のメ
    ンバの回転状態が決まる２自由度の差動装置を具え、前
    記回転メンバに主動力源からの入力、駆動系への出力、
    および２個のモータ／ジェネレータをそれぞれ結合し、
    前記モータ／ジェネレータの制御により無段変速を行い
    得るようにしたハイブリッド変速機において、 運転状態から求めた目標駆動力が、現在の変速機出力回
    転速度のもとで最適燃費を実現しようとした時に得られ
    るべき最適燃費時駆動力を越える場合、前記主原動機を
    最大負荷状態にして前記目標駆動力を実現しようとする
    時に要求される主原動機の最大負荷時運転速度および最
    大負荷時トルクの組み合わせを主原動機の制御に資する
    よう構成したことを特徴とするハイブリッド変速機の変
    速制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の変速制御装置におい
    て、前記目標駆動力が、現在の変速機出力回転速度のも
    とで前記主原動機を最適燃費状態にした時に得られるべ
    き主原動機の最適燃費動作点時駆動力を越える場合、前
    記モータ／ジェネレータにより変速比をロー側に固定し
    た電気的変速比固定モードを選択すると共に、該固定さ
    れた電気的ロー側変速比および変速機要素の回転速度か
    ら求めた主原動機の電気的変速比固定モード時運転速度
    と、この電気的変速比固定モード時運転速度で前記目標
    駆動力を実現しようとする時に要求される主原動機の電
    気的変速比固定モード時トルクとの組み合わせを主原動
    機の制御に資するよう構成したことを特徴とするハイブ
    リッド変速機の変速制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の変速制御装置
    において、主原動機の最大負荷時運転速度および最大負
    荷時トルクの組み合わせを主原動機の制御に資する前記
    制御に代え、前記モータ／ジェネレータのトルクがモー
    タ最大トルクを越えなくなるまで主原動機の運転速度を
    低下させるよう構成したことを特徴とするハイブリッド
    変速機の変速制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
    変速制御装置において、５個の回転メンバを有した２自
    由度のラビニョオ型プラネタリギヤセットで前記差動装
    置を構成し、該５個の回転メンバのうちの４個に主動力
    源からの入力、駆動系への出力、および２個のモータ／
    ジェネレータをそれぞれ結合すると共に、モータ／ジェ
    ネレータによる電気的ロー側変速比を越えたロー側変速
    比が必要な時に残りの回転メンバを制動して電気的ロー
    側変速比を越えたロー側変速比に変速比を固定可能にす
    るブレーキを設けたことを特徴とするハイブリッド変速
    機の変速制御装置。
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