JP2004204960A

JP2004204960A - ハイブリッド駆動装置の制御装置

Info

Publication number: JP2004204960A
Application number: JP2002374977A
Authority: JP
Inventors: Hiroatsu Endo; 弘淳遠藤; Tatsuya Ozeki; 竜哉尾関
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP4001013B2

Abstract

【課題】電動機を出力部材に連結している変速機のパワーオン・ダウンシフトの際の出力軸トルクの落ち込みを防止する。
【解決手段】第１の動力源からトルクの伝達される出力部材にトルクを出力できる電動機が変速機を介して連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置であって、前記電動機からトルクを出力している状態で前記変速機で設定されている変速比を増大させるダウンシフトの際に、前記電動機の出力しているトルクを補正するトルク補正手段（ステップＳ２８，Ｓ３２）を備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、第１の動力源からトルクの伝達される出力部材に変速機を介して電動機を連結したハイブリッド駆動装置を対象とする制御装置に関し、特にその電動機がトルクを出力している状態で変速比を増大するように変速機での変速を実行する場合のトルク制御をおこなう装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
変速機を電動機と出力部材との間に介在させた駆動装置の一例が特開２００２−２２５５７８号公報（特許文献１）に記載されている。その駆動装置は、内燃機関とモータ・ジェネレータとを動力源としたハイブリッド駆動装置であって、内燃機関と第１モータ・ジェネレータとが、遊星歯車機構を主体とするトルク合成機構を介して連結され、そのトルク合成機構に連結された出力軸に、高低二段に変速できる変速機を介して第２モータ・ジェネレータが連結されている。
【０００３】
上記の第１モータ・ジェネレータが主として内燃機関の回転数を制御するとともに発電をおこなうためのものであるのに対して、第２モータ・ジェネレータは出力軸トルクを補助し、あるいは制動力を補助するためのものである。また、変速機は、二つの摩擦係合装置の係合・解放状態を切り換えることにより、いわゆる直結段と低速段とに変速できるようになっており、低車速時には低速段に設定して変速比に対応するトルクの増幅率を大きくし、また車速が増大した際には高速段に変速することより第２モータ・ジェネレータの回転数を相対的に低下させて動力損失を防止するようになっている。そして、その変速は、一方の摩擦係合装置の係合圧を低下させるとともに、他方の摩擦係合装置の係合圧を増大させることにより、第２モータ・ジェネレータや他の回転部材の回転数を変化させて実行される。
【０００４】
なお、特開２０００−２９５７０９号公報（特許文献２）には、高低に切り換えることのできる変速機より上流側（エンジン側）に、第１および第２のモータ・ジェネレータを配置し、その変速機での変速時に、各モータ・ジェネレータのトルクを制御することにより、変速時間をほぼ一定にするように構成した装置が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２５５７８号（段落００４７〜００５４、図３）
【特許文献２】
特開２０００−２９５７０９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開２００２−２２５５７８号公報に記載された変速機は、低速段と高速段との二段に変速できるようになっている。これは、大きく駆動力が要求されている場合に、第２モータ・ジェネレータの出力するトルクを増幅して出力軸に伝達するためであり、こうすることにより第２モータ・ジェネレータを相対的に低トルクのものとすることができる。したがって変速機を直結段に設定している状態でアクセルペダルが大きく踏み込まれるなど、駆動力に対する要求量が増大した場合には、変速機を低速段にダウンシフトすることがある。
【０００７】
上記の変速機のようにクラッチやブレーキなどの摩擦係合装置の係合・解放状態を変更して変速を実行する場合、その過程では摩擦係合装置のトルク容量が低下するので、変速機から出力されるトルクが低下する。そのため、第２モータ・ジェネレータでいわゆるトルクアシストをおこなっている状態で、変速機でのダウンシフトが生じると、出力軸トルクすなわち駆動トルクが一時的に低下し、これが原因でショックが発生したり、あるいはドライバビリティが悪化するなどの可能性があった。
【０００８】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、電動機を出力部材に連結している変速機でのダウンシフトが、電動機から出力部材にトルクを出力している状態で生じた場合のトルクの落ち込みを効果的に防止することのできるハイブリッド駆動装置の制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、ハイブリッド駆動装置でのいわゆるパワーオン・ダウンシフトの際に、変速機の入力側に連結されている電動機のトルクを補正するように構成したことを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、第１の動力源からトルクの伝達される出力部材にトルクを出力できる電動機が変速機を介して連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記電動機からトルクを出力している状態で前記変速機で設定されている変速比を増大させるダウンシフトの際に、前記電動機の出力しているトルクを補正するトルク補正手段を備えていることを特徴とする制御装置である。
【００１０】
したがって請求項１の発明では、電動機から出力部材にトルクを出力している状態で、その電動機を出力部材に連結している変速機での変速が生じると、その変速の際に電動機の出力トルクが、変速時以外でのトルクとは異なるように補正される。その結果、回転数変化に伴う慣性トルクや変速に伴う電動機から出力部材までのトルク容量の変化が電動機の出力トルクの補正によって補われ、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力トルク（いわゆる出力軸トルク）の落ち込みが防止もしくは抑制される。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１における前記変速機が、前記ダウンシフトの際に解放させられる摩擦係合装置を備え、前記トルク補正手段が、その解放側の摩擦係合装置の係合圧および／または前記電動機を含む機構の前記ダウンシフトの際の回転数変化に伴う慣性トルクもしくはその慣性トルクに対応した物理量から求められる推定出力軸トルクが駆動要求を満たすように前記電動機の出力するトルクを補正するように構成されていることを特徴とする制御装置である。
【００１２】
したがって請求項２の発明では、摩擦係合装置の解放に伴うトルク容量の低下および慣性トルクによるいわゆる出力軸トルクの変動を抑制するように電動機のトルクが補正され、その結果、請求項１の発明と同様に、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力トルク（いわゆる出力軸トルク）の落ち込みが防止もしくは抑制される。
【００１３】
さらに、請求項３の発明は、前記変速機が、前記ダウンシフトの後の変速比を設定するために係合する係合装置を備えるとともに、前記電動機に電力を供給する電源部を備え、前記トルク補正手段は、前記ダウンシフトの開始後で前記係合装置が係合する以前では前記電動機の回転数の変化率が所定の目標値となるように前記電動機の出力トルクを補正し、かつその目標値を前記電源部の状態に基づいて設定するように構成されていることを特徴とする制御装置である。
【００１４】
したがって請求項３の発明では、電動機の回転数が目標値として設定した変化率で変化するように制御される。その場合、変化率が大きいほど、電動機で消費する電力が多くなるので、電源部から出力される電力が制限されている場合には、その制限量に応じて回転数変化率の目標値が設定される。その結果、必要とするトルク補正量と電動機の出力する補正トルクとの乖離が防止もしくは抑制され、電動機がトルクを出力している状態でのダウンシフトの際のいわゆる出力軸トルクの落ち込みが防止もしくは抑制される。
【００１５】
そして、請求項４の発明は、請求項３における前記トルク補正手段が、前記電源部からの電力の出力可能な出力制限値が小さい場合には、前記目標値を小さくするように構成されていることを特徴とする制御装置である。
【００１６】
したがって請求項４の発明では、電動機によるトルクの補正が制限されている場合には、前記ダウンシフト時における電動機の回転数変化率が小さくなり、その結果、請求項３の発明と同様に、必要とするトルク補正量と電動機の出力する補正トルクとの乖離が防止もしくは抑制され、電動機がトルクを出力している状態でのダウンシフトの際のいわゆる出力軸トルクの落ち込みが防止もしくは抑制される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置について説明すると、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、一例として車両に搭載されるものであって、図３に示すように、主動力源（すなわち第１の動力源）１のトルクが出力部材２に伝達され、その出力部材２からデファレンシャル３を介して駆動輪４にトルクが伝達される。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギーを回収する回生制御の可能なアシスト動力源（すなわち第２の動力源）５が設けられており、このアシスト動力源５が変速機６を介して出力部材２に連結されている。したがってアシスト動力源５と出力部材２との間で伝達するトルクを変速機６で設定する変速比に応じて増減するようになっている。
【００１８】
上記の変速機６は、設定する変速比が“１”以上となるように構成することができ、このように構成することにより、アシスト動力源５でトルクを出力する力行時に、アシスト動力源５で出力したトルクを増大させて出力部材２に伝達できるので、アシスト動力源５を低容量もしくは小型のものとすることができる。しかしながら、アシスト動力源５の運転効率を良好な状態に維持することが好ましいので、例えば車速に応じて出力部材２の回転数が増大した場合には、変速比を低下させてアシスト動力源５の回転数を低下させる。また、出力部材２の回転数が低下した場合には、変速比を増大させることがある。
【００１９】
上記のハイブリッド駆動装置を更に具体的に説明すると、第１の動力源１は図４に示すように、内燃機関（以下、エンジンと記す）１０と、モータ・ジェネレータ（以下、仮に第１モータ・ジェネレータもしくはＭＧ１と記す）１１と、これらエンジン１０と第１モータ・ジェネレータ１１との間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構１２とを主体として構成されている。そのエンジン１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）１３によっておこなうように構成されている。
【００２０】
また、第１モータ・ジェネレータ１１は、一例として同期電動機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成され、インバータ１４を介してバッテリーなどの蓄電装置１５に接続されている。そして、そのインバータ１４を制御することにより、第１モータ・ジェネレータ１１の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御をおこなうために、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ１−ＥＣＵ）１６が設けられている。
【００２１】
さらに、遊星歯車機構１２は、外歯歯車であるサンギヤ１７と、そのサンギヤ１７に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１８と、これらサンギヤ１７とリングギヤ１８とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１９とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン１０の出力軸がダンパー２０を介して第１の回転要素であるキャリヤ１９に連結されている。言い換えれば、キャリヤ１９が入力要素となっている。
【００２２】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１７に第１モータ・ジェネレータ１１が連結されている。したがってサンギヤ１７がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ１８が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ１８が出力部材（すなわち出力軸）２に連結されている。
【００２３】
一方、変速機６は、図４に示す例では、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわちそれぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）２１と第２サンギヤ（Ｓ２）２２とが設けられており、その第１サンギヤ２１にショートピニオン２３が噛合するとともに、そのショートピニオン２３がこれより軸長の長いロングピニオン２４に噛合し、そのロングピニオン２４が前記各サンギヤ２１，２２と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）２５に噛合している。
【００２４】
なお、各ピニオン２３，２４は、キャリヤ（Ｃ）２６によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ２２がロングピニオン２４に噛合している。したがって第１サンギヤ２１とリングギヤ２５とは、各ピニオン２３，２４と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ２２とリングギヤ２５とは、ロングピニオン２４と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００２５】
そして、第１サンギヤ２１を選択的に固定する第１ブレーキＢ１と、リングギヤ２５を選択的に固定する第２ブレーキＢ２とが設けられている。これらのブレーキＢ１，Ｂ２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ１，Ｂ２は、油圧や電磁力などによる係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ２２に前述したアシスト動力源５が連結され、またキャリヤ２６が前記出力軸２に連結されている。
【００２６】
したがって、上記の変速機６は、第２サンギヤ２２がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ２６が出力要素となっており、第１ブレーキＢ１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定され、第１ブレーキＢ１に替えて第２ブレーキＢ２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定されるように構成されている。この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。その制御をおこなうためのマイクロコンピュータを主体とした電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）２７が設けられている。
【００２７】
なお、図４に示す例では、アシスト動力源５として、トルクを出力する力行およびエネルギーを回収する回生の可能なモータ・ジェネレータ（以下仮に、第２モータ・ジェネレータもしくはＭＧ２と記す）が採用されている。この第２モータ・ジェネレータ５は、インバータ２８を介してバッテリー２９に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ２−ＥＣＵ）３０によってそのインバータ２８を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、そのバッテリー２９および電子制御装置３０は、前述した第１モータ・ジェネレータ１１についてのインバータ１４およびバッテリー（蓄電装置）１５と統合することもできる。
【００２８】
上述したトルク合成分配機構としてのシングルピニオン型遊星歯車機構１２についての共線図を示せば、図５の（Ａ）のとおりであり、キャリヤ（Ｃ）１９に入力されるエンジン１０の出力するトルクに対して、第１モータ・ジェネレータ１１による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）１７に入力すると、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）１８には、エンジン１０から入力されたトルクより大きいトルクが現れる。その場合、第１モータ・ジェネレータ１１は、発電機として機能する。
【００２９】
また、リングギヤ１８の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータ・ジェネレータ１１の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１０の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１０の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータ・ジェネレータ１１を制御することによっておこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００３０】
また、変速機６を構成しているラビニョ型遊星歯車機構についての共線図を示せば、図５の（Ｂ）のとおりである。すなわち第２ブレーキＢ２によってリングギヤ２５を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータ・ジェネレータ５の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸２に付加される。これに対して第１ブレーキＢ１によって第１サンギヤ２１を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータ・ジェネレータ５の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸２に付加される。
【００３１】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸２に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキＢ１，Ｂ２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸２に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ５の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【００３２】
上述したハイブリッド駆動装置は、主動力源１とアシスト動力源５との二つの動力源を備えているので、これらを有効に利用して低燃費で排ガス量の少ない運転がおこなわれる。またエンジン１０を駆動する場合であっても、第１モータ・ジェネレータ１１によって最適燃費となるようにエンジン１０の回転数が制御される。さらに、コースト時には車両の有する慣性エネルギーが電力として回生される。そして、第２モータ・ジェネレータ５を駆動してトルクアシストする場合、車速が遅い状態では変速機６を低速段Ｌに設定して出力軸２に付加するトルクを大きくし、車速が増大した状態では、変速機６を高速段Ｈに設定して第２モータ・ジェネレータ５の回転数を相対的に低下させて損失を低減し、効率の良いトルクアシストが実行される。
【００３３】
上述したハイブリッド駆動装置についてのこのような基本的な制御の例を図６にフローチャートで示してある。図６に示す例では、先ず、シフト位置の検出がおこなわれる（ステップＳ１）。このシフト位置とは、車両を停止状態に維持するパーキングＰ、後進走行させるリバースＲ、ニュートラル状態とするニュートラルＮ、前進走行するためのドライブＤ、出力軸２の回転数に対してエンジン回転数を相対的に大きく維持して駆動トルクを大きくし、あるいはコースト時に制動力を増大させるエンジンブレーキＳなどのシフト装置（図示せず）で選択されている各状態であり、ステップＳ１ではリバースＲ、ドライブＤ、エンジンブレーキＳの各シフト位置を検出する。
【００３４】
ついで、要求駆動力が決定される（ステップＳ２）。例えば、シフト位置やアクセル開度さらには車速などの車両の走行状態に関する情報ならびに駆動力マップなどの予め記憶している情報に基づいて要求駆動力が決定される。
【００３５】
さらに、上記のステップＳ２で決定された要求駆動力に基づいて変速段が決定される（ステップＳ３）。すなわち前述した変速機６で設定すべき変速段が低速段Ｌあるいは高速段Ｈに決定される。
【００３６】
その変速機６で設定すべき変速段への変速中か否かが判断される（ステップＳ４）。この判断は、変速を実行すべきか否かの判断であり、ステップＳ３で決定された変速段が、その時点に設定されている変速段とは異なっている場合に、ステップＳ４で肯定的に判断される。
【００３７】
ステップＳ４で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３で決定された変速段を設定するための変速を実行するように油圧が制御される（ステップＳ５）。この油圧は、前述した各ブレーキＢ１，Ｂ２の油圧であり、例えば係合側のブレーキについては、係合直前の状態にするために油圧を一次的に増大させるファーストフィルの後に所定の低い油圧に維持する低圧待機の制御をおこない、これに対して解放側のブレーキについては、所定油圧までステップダウンさせた後、第２モータ・ジェネレータ５の回転数に応じて次第に解放させるように油圧を低下させる制御をおこなう。
【００３８】
各ブレーキＢ１，Ｂ２の係合圧をこのように制御することにより第２モータ・ジェネレータ５と出力軸２との間で伝達されるトルクが制限され、また慣性トルクが生じる場合もあるので、パワーオン状態では、出力トルクが低下する。そのトルクの低下量は、変速機６におけるブレーキＢ１，Ｂ２のトルク容量や慣性トルクに応じたものとなるので、ブレーキトルクが推定される（ステップＳ６）。これは、各ブレーキＢ１，Ｂ２の油圧指令値およびマップに基づいて推定することができ、また回転数の変化率に基づいて推定できる。
【００３９】
推定されたブレーキトルクが出力トルクの低下量に対応しているので、出力トルクの低下を補うための主動力源１によるトルク補償制御量（ＭＧ１目標回転数）が求められる（ステップＳ７）。図６に示すハイブリッド駆動装置では、第１の動力源１がエンジン１０と第１モータ・ジェネレータ１１ならびに遊星歯車機構１２によって構成されているので、第１モータ・ジェネレータ１１のトルクを制御することにより、変速時のトルク補償をおこなうことができ、したがってステップＳ７では第１モータ・ジェネレータ１１の補償制御量が求められる。
【００４０】
前述したように変速機６での変速は、各ブレーキＢ１，Ｂ２の係合・解放状態を変化させることにより実行され、その過程では出力軸トルクが低下することがあるので、その出力軸トルクの低下を第２モータ・ジェネレータ５で補償するために第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを一時的に増大させる。なお、これとは反対に、変速中のイナーシャ相において摩擦材に掛かる熱負荷を低減するために第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを低減させる場合もある。そこで、第１モータ・ジェネレータ１１の補正制御量の算出と併せて、第２モータ・ジェネレータ５のトルク補正量が求められる（ステップＳ８）。
【００４１】
ついで、上記のようにして求められた各制御量もしくは補正量が出力される。すなわち上記のステップＳ５で求められたブレーキ油圧を制御するための指令信号が出力され（ステップＳ９）、ステップＳ７で求められたＭＧ１目標回転数を設定する指令信号が出力され（ステップＳ１０）、ステップＳ８で求められた第２モータ・ジェネレータ５のトルクを設定する指令信号が出力される（ステップＳ１１）。
【００４２】
一方、変速中ではないことによりステップＳ４で否定的に判断された場合には、定常走行時（非変速時）のブレーキ油圧が算出される（ステップＳ１２）。そのブレーキ油圧は、第２モータ・ジェネレータ５と出力軸２との間で伝達するトルクに対応したトルク容量を設定するための油圧であり、したがって第２モータ・ジェネレータ５と出力軸２との間で伝達することが要求されているトルクに基づいて算出することができる。
【００４３】
また、定常走行時の第２モータ・ジェネレータ５のトルクが算出される（ステップＳ１３）。定常走行時には、エンジン１０は燃費が良好になるように制御され、その状態での要求駆動力に対する主動力源１の出力の過不足分を第２モータ・ジェネレータ５で補うから、第２モータ・ジェネレータ５のトルクは、エンジン１０および第１モータ・ジェネレータ１１によって出力されるトルクと要求されているトルクとに基づいて算出することができる。
【００４４】
前述したようにエンジン１０の回転数は、第１モータ・ジェネレータ１１によって制御することができ、定常走行状態では、最適燃費となるようにエンジン１０を運転するので、第１モータ・ジェネレータ１１の回転数として、エンジン１０の燃費が最適となる回転数が目標として算出される（ステップＳ１４）。
【００４５】
その後、前述したステップＳ９ないしステップＳ１１に進み、ステップＳ１２で求められたブレーキ油圧を設定するための指令信号、ステップＳ１３で求められた第２モータ・ジェネレータ５のトルクを設定するための指令信号、ステップＳ１４で算出された第１モータ・ジェネレータ１１の回転数を設定するための指令信号が、それぞれ出力される。
【００４６】
上述したように変速機６での変速は、各ブレーキＢ１，Ｂ２の係合圧を制御し、またその際の変速機６からの出力トルクの変化を抑制するように、あるいは出力軸トルクの落ち込みを抑制するように第２モータ・ジェネレータ５のトルクが制御される。その変速は、一例としてアクセルペダルが大きく踏み込まれて要求駆動力が増大した場合にダウンシフトとして実行され、そのいわゆるパワーオン・ダウンシフトの場合の制御例を以下に説明する。
【００４７】
図１はその制御例を説明するためのフローチャートであって、要求駆動力が予め定めた所定値を超えているか否かが判断される（ステップＳ２１）。その要求駆動力は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量あるいはその踏み込み量に基づく値を採用することができる。このステップＳ２１で肯定的に判断された場合には、パワーオン・ダウンシフトの変速判断が実行される（ステップＳ２２）。
【００４８】
したがって図４に示す構成のハイブリッド駆動装置を対象とする場合には、変速機６が高速段Ｈに設定されていることが前提となる。また、その変速は、変速機６を高速段Ｈから低速段Ｌに切り換える変速となるので、前述した第１ブレーキＢ１の係合圧を低下させてこれを解放させ、同時に第２ブレーキＢ２に係合圧を供給してこれを係合させることにより達成される。さらに、要求駆動力が大きいことにより、第２モータ・ジェネレータ５が変速機６を介して出力軸２にトルクを付加するいわゆる力行状態での変速が判断される。
【００４９】
ついで変速の終了判定の成立が判断される（ステップＳ２３）。具体的には、上記の各ブレーキＢ１，Ｂ２の係合・解放状態が切り替わって第２モータ・ジェネレータ５の回転数が低速段Ｌでの同期回転数になったこと、もしくは同期回転数に基づく所定の回転数になったことによって変速終了の判定が成立する。
【００５０】
変速判断の成立直後では、ステップＳ２３で否定的に判断され、その場合は、第２モータ・ジェネレータ５の回転数ＮT の吹き上がり判定が成立したか否かが判断される（ステップＳ２４）。パワーオン状態での変速が正常に実行されていれば、その過程で各ブレーキＢ１，Ｂ２のトルク容量が低下して滑りが生じるので、第２モータ・ジェネレータ５の回転数が変速前の高速段Ｈにおける同期回転数に対して増大する。これが吹き上がり（もしくはモータ吹き）と称される挙動であり、したがって高速段Ｈでの変速比および第２モータ・ジェネレータ５の回転数ＮT ならびに出力軸２の回転数（あるいは車速）に基づいて判定することができる。
【００５１】
このステップＳ２４で否定的に判断された場合には、実質的な変速が開始しておらず、したがって出力軸トルク（あるいは推定出力軸トルク）が特には低下する状況にはなっていない。そのため、この場合、ドレン側の第１ブレーキＢ１のトルク容量を徐々に低下（スウィープダウン）させるようにブレーキ油圧が決定される（ステップＳ２５）。そして、そのブレーキ油圧が出力される（ステップＳ２６）。なお、係合側（アプライ側）の第２ブレーキＢ２の油圧は、パッククリアランス（あるいはガタ）を詰めるために一時的に増大させるファーストフィル（クィックフィルと称されることもある）を実行した後、トルク容量がほぼゼロとなる所定圧に待機した状態に維持される。
【００５２】
さらに、第２モータ・ジェネレータ５のトルク指令が出力される（ステップＳ２７）。この状態では、出力軸トルクが低下する状況にはないので、そのトルク補正は特にはおこなわれず、要求駆動力に応じたトルクが指令値として出力される。
【００５３】
高速段Ｈを設定していた第１ブレーキＢ１の係合圧が次第に低下することにより、滑りが生じすると、第２モータ・ジェネレータ５の回転数が高速段Ｈでの同期回転数より増大し、その結果、吹き上がりの判定が成立する。すなわちステップＳ２４で肯定的に判断される。ダウンシフトは変速機６の入力側に連結されている第２モータ・ジェネレータ５を含む所定の回転部材の回転数を、低速段Ｌでの同期回転数に増大させる変速であるから、第２モータ・ジェネレータ５の回転数に目標値を設定し、その目標値に基づいてドレン側油圧がフィードバック制御（仮に第１のフィードバック制御ＦＢ１とする）される（ステップＳ２８）。
【００５４】
この制御は、より具体的には、第２モータ・ジェネレータ５の変化率（勾配）について目標値を設定し、その目標値に即して第２モータ・ジェネレータ５の回転数が変化するように第２ブレーキＢ２の係合圧を制御することにより実行される。その結果、回転数変化に伴う慣性トルクを補うように、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクが補正制御される。したがってこの発明における慣性トルクに対応した物理量に、上記の回転数変化率（回転数勾配）が相当する。
【００５５】
その場合、回転数変化率（回転数勾配）が大きければ、ドレン側油圧を相対的に大きく低下させることになり、それに伴って変速機６の出力側に現れるトルクが相対的に大きく低下する。これは慣性トルクによる影響である。そのため、そのトルクの低下を第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクが補うためには、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを相対的に大きくする必要があり、バッテリー２９からの電力の出力を大きくする必要がある。したがってバッテリー２９の充電量（ＳＯＣ）が低下していたり、温度が低いために出力が低下しているなどの場合には、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクが制限されることがある。
【００５６】
そこで、上記の回転数変化率（回転数勾配）の目標値は、バッテリー２９がその例である電源部の状態に応じて設定される。具体的には、電源部の出力が制限されている場合には、目標回転数変化率（目標回転数勾配）が、電源部の出力が制限されていない場合に比較して小さくされる。なお、電源部の出力が制限されていない状態での前記目標値は、予め定めた一定値であってもよく、あるいはアクセルペダルの踏み込み速度や車速などの所定の検出値に応じてマップから読み出した値あるいは演算した値であってもよい。
【００５７】
ついで、変速に関与する摩擦係合装置のつかみ替えが開始可能か否かが判断される（ステップＳ２９）。前述した図４に示すハイブリッド駆動装置の変速機６は、高速段Ｈから低速段Ｌへの変速を、第１ブレーキＢ１を解放するとともに第２ブレーキＢ２を係合させて実行し、このように係合状態の摩擦係合装置と解放状態の摩擦係合装置とが入れ替わることをつかみ替えと称しており、ドレン側の摩擦係合装置のトルク容量が低下し、かつアプライ側の摩擦係合装置がトルク容量を持ち始めることにより、つかみ替えを開始させる。
【００５８】
この状態では、第２モータ・ジェネレータ５の回転数が変速後の低速段Ｌでの同期回転数に近似する回転数となっているので、第２モータ・ジェネレータ５の回転数ＮT と同期回転数との差が所定値より小さくなっている（ＮT ＞低速段同期回転数＋α（もしくは−α））か否かによって判断することができる。このようなつかみ替え判定をおこなっている理由を説明すると、第２モータ・ジェネレータ５の回転数が低速段同期回転数付近に到達する前につかみ替えを開始すると、第２ブレーキＢ２が負トルク方向に作用し、駆動力の落ち込みが発生してしまうので、このような事態を回避するために上述したつかみ替え開始判定を設定しているのである。
【００５９】
つかみ替えが開始可能でないことによりステップＳ２９で否定的に判断された場合には、前述したステップＳ２６およびステップＳ２７に進んでブレーキ油圧を出力するとともに、第２モータ・ジェネレータ５のトルク指令値が出力される。その場合、第２モータ・ジェネレータ５の回転数変化率が所定の目標値となるように制御されるために、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクは、変速前の動力を維持する等出力（等パワー）制御をおこなった場合のトルクに対して増大補正したトルクとなる。
【００６０】
この発明における出力トルクの補正とは、このような変速前の動力を維持した場合のトルクに対して増減したトルクを出力する制御を含んでいる。その結果、ダウンシフトに伴って回転数が増大しても、第２モータ・ジェネレータ５から変速機６を介して出力軸２に伝達されるトルクの低下が抑制されるので、ハイブリッド駆動装置を搭載した車両の全体としての駆動トルクの落ち込みが抑制される。
【００６１】
一方、ステップＳ２９で肯定的に判断された場合、すなわち第２モータ・ジェネレータ５の回転数ＮT が低速段Ｌでの同期回転数に近似する回転数まで増大し、摩擦係合装置のつかみ替えの開始判定が成立すると、上述したステップＳ２８でのドレン側油圧についての第１のフィードバック制御ＦＢ１に替えて第２のフィードバック制御ＦＢ２が実行される（ステップＳ３０）。このドレン側油圧目標回転数制御ＦＢ２は、第２モータ・ジェネレータ５の回転数を所定の目標回転数に維持するようにドレン油圧（第２ブレーキＢ２の係合圧）を制御するためのものである。その目標回転数は、一例として変速後の低速段Ｌでの同期回転数に対して予め定めた所定値、高い回転数とすることができる。
【００６２】
このドレン側油圧についての第２のフィードバック制御ＦＢ２と併せて、アプライ側トルク容量がスウィープアップされる（ステップＳ３１）。すなわち変速後の低速段Ｌを設定するための第２ブレーキＢ２の係合圧が徐々に増大させられる。したがってドレン油圧とアプライ油圧とを協調して制御することにより、第２モータ・ジェネレータ５の回転数がほぼ目標値に維持される。
【００６３】
上記のつかみ替えが開始された後にドレン側油圧を上記のように制御することにより、変速の内容としてはイナーシャ相が開始し、推定出力軸トルクが増大し始める。そこで、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクが補正される（ステップＳ３２）。具体的には、ブレーキ油圧に基づいて第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを次第に低下させ、最終的には、変速前の動力を維持した場合のトルクになるように第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを低下させる。
【００６４】
ブレーキ油圧を上記のステップＳ３０およびステップＳ３１で定め、また第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクをステップＳ３２で定め、これを実現するためにステップＳ２６およびステップＳ２７に進んで、ブレーキ油圧および第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを出力する。したがって、変速の進行に伴って変速機６での伝達トルク容量が増大すると、それに合わせて第２モータ・ジェネレータ５のトルク補正量が減じられる。その結果、出力軸トルクが過度に落ち込んだり過大になったりすることが防止される。
【００６５】
なお、要求駆動力が所定値以下であることによりステップＳ２１で否定的に判断された場合や変速の終了判定が成立してステップＳ２３で肯定的に判断された場合には、非変速中の油圧および第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクが算出される（ステップＳ３３）。そして、その算出されたブレーキ油圧および第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクが出力される（ステップＳ２６，Ｓ２７）。すなわち、変速が実行されていない通常の走行状態での油圧制御および第２モータ・ジェネレータ５の出力制御が実行される。
【００６６】
上記の図１に示す制御をおこなった場合のタイムチャートを図２に示してある。アクセルペダルが大きく踏み込まれるなどのことに基づいてパワーオン・ダウンシフトの判断が成立し、それに伴って変速信号が出力される（ｔ1 時点）。その変速信号の出力により、変速後の低速段を設定するための第２ブレーキＢ２の油圧（低速段側油圧）Ｐloが一時的に増大させられた後、所定の低圧に維持される。すなわちパッククリアランスを詰めるためのファーストフィルおよびその後の低圧待機のための油圧制御が実行される。その後のｔ2 時点に変速前の高速段Ｈを設定していた第１ブレーキＢ１の油圧（高速段側油圧）Ｐhiが、所定圧までステップ的に低下させられ、その後次第に低下（スウィープダウン）させられる。
【００６７】
このようにして高速段側油圧Ｐhiが低下することにより、第２モータ・ジェネレータ５の回転数ＮT が増大し始め、その回転数ＮT が低速段Ｌでの同期回転数に対して所定値増大すると、モータ吹きの判定が成立する（ｔ3 時点）。これと同時に、第２モータ・ジェネレータ５の回転数ＮT が目標回転数勾配で変化するようにドレン側の油圧（高速段側油圧）Ｐhiがフィードバック制御（ＦＢ１）される。
【００６８】
したがって、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクが、変速前の動力を維持する等パワーラインを外れて増大補正されることになる。図２には等パワーラインを破線で示し、増大補正した第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクＴm を実線で示してある。その結果、ハイブリッド駆動装置の全体としての推定出力軸トルクＴo が特には落ち込まずに、従前のトルクに維持される。その状態を図２に実線で示してある。これに対して第２モータ・ジェネレータ５を等パワーラインに沿って制御した場合には、推定出力軸トルクＴo が低下する。その状態を図２に破線で示してある。
【００６９】
第２モータ・ジェネレータ５の回転数ＮT が次第に増大して変速後の低速段Ｌでの同期回転数にほぼ到達する前後においては、上述したこの発明の装置による制御であっても推定出力軸トルクＴo が低下するが、その低下量は上記の制御をおこなわない場合に比較して小さくなる。そして、つかみ替えの判定が成立すると（ｔ4 時点）、高速段側油圧Ｐhiが、第２モータ・ジェネレータ５の回転数ＮT を目標回転数に維持するようにフィードバック制御（ＦＢ２）される。また、低速段側油圧Ｐloがスウィープアップされる。その結果、推定出力軸トルクＴo が次第に増大し、したがって第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクＴm がドレン側油圧もしくは高速段側の第１ブレーキＢ１のトルク容量に基づいて補正制御され、次第に低下する。
【００７０】
そして、高速段側の第１ブレーキＢ１がほぼ完全に解放されるとともに、低速段側の第２ブレーキＢ２の係合圧が充分に高くなると、第２モータ・ジェネレータ５の回転数ＮT が低速段での同期回転数に一致し、その後、第２モータ・ジェネレータ５のトルク補正量がゼロとなり、変速終了の判断が成立する（ｔ5 時点）。すなわち、第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクＴm は、変速前の動力を維持するように制御した場合のトルク（等パワーラインに沿って制御した場合のトルク）となる。
【００７１】
図２に示すタイムチャートからも知られるように、この発明に係る制御装置によれば、いわゆるパワーオン・ダウンシフトの際に、変速機６の入力側に連結されている第２モータ・ジェネレータ５の出力トルクを、動力を維持する等パワーラインに沿う制御によるトルクから外れて増大補正する。そのため、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力軸トルクの落ち込みを抑制でき、その結果、変速に伴うショックや一時的な駆動トルクの不足によるドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【００７２】
また、第２モータ・ジェネレータ５に対して電力を供給するバッテリー２９の充電量が低下し、あるいは低温などの要因で出力が制限されている場合には、第２モータ・ジェネレータ５の目標回転数勾配すなわち変化率の目標値が相対的に小さく設定される。そのため、慣性トルクを補うために必要とされる第２モータ・ジェネレータ５のトルク補正量が相対的に小さくなるので、電力の制限があっても必要充分なトルク補正が可能になり、この点でもハイブリッド駆動装置の全体としての出力軸トルクの落ち込みを防止もしくは抑制できる。言い換えれば、第２モータ・ジェネレータ５に対して充分に電力を供給できる場合には、第２モータ・ジェネレータ５の目標回転数勾配を大きくして変速時間を短くし、加速応答性を向上させることができる。
【００７３】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ２８、ステップＳ３２の機能的手段が、この発明のトルク補正手段に相当する。
【００７４】
なお、この発明は上述した各具体例に限定されない。この発明で対象とする変速機は、図４に示すように内燃機関のトルクと第１モータ・ジェネレータ（もしくは電動機）のトルクとを遊星歯車機構を主体とする合成分配機構を介して出力部材に伝達し、さらにその出力部材に第２モータ・ジェネレータ（もしくは電動機）のトルクを変速機を介して伝達するいわゆる機械分配式のハイブリッド駆動装置における変速機が好適であるが、これ以外の構成のものであってもよく、要は、入力側に電動機が連結され、かつ摩擦係合装置に係合・解放によって変速が実行される変速機を備えたハイブリッド駆動装置であればよい。また、この発明における電動機は、トルクを出力する電動機に限られず、上記の具体例で示したように、回生トルク（負のトルク）を発生し、かつそのトルクを制御可能なモータ・ジェネレータであってもよい。さらにこの発明における第１の動力源は、上記の具体例で示した内燃機関とモータ・ジェネレータと遊星歯車機構とを主体とする構成に限定されないのであって、要は、出力軸などの出力部材にトルクを出力し、かつそのトルクを制御できる動力装置であればよい。そして、この発明における摩擦係合装置は、上述したブレーキ以外に、摩擦力でトルクを伝達するクラッチであってもよい。
【００７５】
さらに、上記の具体例では、解放側のブレーキ油圧もしくは解放側のトルク容量を、電動機の回転数変化率（回転数勾配）に基づいてフィードバック制御するにあたり、その目標回転数変化率（目標回転数勾配）を一定としてあるが、この発明では、変速の進行度に応じて目標回転数変化率（目標回転数勾配）を変化させてもよい。そして、ドレン側（解放側）およびアプライ側（係合側）の摩擦係合装置のトルク容量（係合圧）をスウィープアップあるいはスウィープダウンする場合の変化量は、要求駆動力や車速、電源部の許容出力（エネルギー持ち出し制限値）、油温などの条件に応じて変化させることとしてもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、いわゆるパワーオン・ダウンシフトの際に、変速機の入力側に連結されている電動機の出力トルクが、変速時以外でのトルクとは異なるように補正されるので、回転数変化に伴う慣性トルクや変速に伴う電動機から出力部材までのトルク容量の変化が、電動機の出力トルクの補正によって補われ、その結果、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力トルク（いわゆる出力軸トルク）の落ち込みを防止もしくは抑制し、ひいては変速ショックやドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【００７７】
また、請求項２の発明によれば、摩擦係合装置の解放に伴うトルク容量の低下および慣性トルクによるいわゆる出力軸トルクの変動を抑制するように電動機のトルクが補正されるから、請求項１の発明と同様に、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力トルク（いわゆる出力軸トルク）の落ち込みを防止もしくは抑制し、ひいては変速ショックやドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【００７８】
さらに、請求項３の発明によれば、電源部から出力される電力が制限されている場合には、その制限量に応じて電動機の回転数変化率の目標値が設定されるので、必要とするトルク補正量と電動機の出力する補正トルクとの乖離が防止もしくは抑制され、その結果、パワーオン・ダウンシフトの際のいわゆる出力軸トルクの落ち込みを防止もしくは抑制し、ひいては変速ショックやドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【００７９】
そして、請求項４の発明によれば、電動機によるトルクの補正が制限されている場合には、前記ダウンシフト時における電動機の回転数変化率が小さくなるので、請求項３の発明と同様に、必要とするトルク補正量と電動機の出力する補正トルクとの乖離が防止もしくは抑制され、その結果、パワーオン・ダウンシフトの際のいわゆる出力軸トルクの落ち込みを防止もしくは抑制し、ひいては変速ショックやドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の制御装置による制御例を説明するためのフローチャートである。
【図２】その制御をおこなった場合のタイムチャートである。
【図３】この発明で対象とするハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すブロック図である。
【図４】そのハイブリッド駆動装置を更に具体的に示すスケルトン図である。
【図５】図４に示す各遊星歯車機構についての共線図である。
【図６】そのハイブリッド駆動装置における変速制御の一例を説明するための全体的なフローチャートである。
【符号の説明】
１…主動力源、２…出力部材（出力軸）、５…アシスト動力源（第２モータ・ジェネレータ）、６…変速機、１０…内燃機関（エンジン）、１１…第１モータ・ジェネレータ、１２…遊星歯車機構、Ｂ１，Ｂ２…ブレーキ。

Claims

第１の動力源からトルクの伝達される出力部材にトルクを出力できる電動機が変速機を介して連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置において、
前記電動機からトルクを出力している状態で前記変速機で設定されている変速比を増大させるダウンシフトの際に、前記電動機の出力しているトルクを補正するトルク補正手段を備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置。
前記変速機が、前記ダウンシフトの際に解放させられる摩擦係合装置を備え、
前記トルク補正手段は、その解放側の摩擦係合装置の係合圧および／または前記電動機を含む機構の前記ダウンシフトの際の回転数変化に伴う慣性トルクもしくはその慣性トルクに対応した物理量から求められる推定出力軸トルクが駆動要求を満たすように前記電動機の出力するトルクを補正するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
前記変速機が、前記ダウンシフトの後の変速比を設定するために係合する係合装置を備えるとともに、前記電動機に電力を供給する電源部を備え、
前記トルク補正手段は、前記ダウンシフトの開始後で前記係合装置が係合する以前では前記電動機の回転数の変化率が所定の目標値となるように前記電動機の出力トルクを補正し、かつその目標値を前記電源部の状態に基づいて設定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
前記トルク補正手段は、前記電源部からの電力の出力可能な出力制限値が小さい場合には、前記目標値を小さくするように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。