JP2005061224A - ハイブリッド車輌の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】有段変速機の変速中において駆動車輪側に伝達される出力変動を可及的に抑え得るように構成したハイブリッド車輌の制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置1は、有段変速機6による変速の必要性の有無を判定する変速制御手段37と、エンジン制御手段31、第1モータ制御手段32、第2モータ制御手段33及び変速時駆動制御手段45からなる出力制御手段と、を備える。該出力制御手段は、変速制御手段37から変速の必要性が有る旨の判定結果が伝達された際、有段変速機6の変速に先立って、少なくとも第1モータ3によるエンジントルクTの反力を増大して第1駆動手段10aの出力トルクTOUT1を増大し、かつ第2モータ4のトルクTMG2を第1駆動手段10aの出力トルク増大に対応して低減するように制御する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動車輪に接続された伝達軸に駆動力を供給する異なる2つの駆動手段を備えるハイブリッド車輌(HEV)の制御装置に係り、詳しくは該2つの駆動手段の一方に備えた有段変速機による変速時のトルク変動を防止し得るようにしたハイブリッド車輌の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境に対する影響などを考慮し、燃費向上を図った各種のハイブリッド車輌が提案されている。このようなハイブリッド車輌では、例えば、エンジンと電動機双方の出力を合成分配機構にて合成し、該合成した出力をリングギヤ等を介して入力軸に伝達する一方、同期連結機構を制御することで入力軸と出力軸との間の変速比を切り換える構成を備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド車輌では、同期連結機構の作動により、低速段ドライブギヤと入力軸とを連結した状態、又は高速段ドライブギヤと入力軸とを連結した状態に適時変更することで、変速比を低速・高速の二段階に切り換える。
【0003】
しかし、特許文献1に記載の上記ハイブリッド車輌にあっては、エンジン及び電動機双方の出力が変速機を経由してデファレンシャルに伝達されるように構成されるため、同期連結機構を制御して変速機の変速比を切り換える際に、駆動車輪にトルクが伝達されない状態が過渡的に生じて、ドライバに違和感を与えることがあった。
【0004】
そこで、エンジンと、発電機としてのモータ・ジェネレータ(以下、単にモータ・ジェネレータと言う)と、駆動源としてのモータ・ジェネレータ(以下、駆動モータと言う)と、エンジン出力をモータ・ジェネレータと駆動車輪側に分配すると共に該エンジンと駆動モータの両出力の少なくとも一方を駆動車輪側に伝達し得るプラネタリギヤ機構と、駆動モータの出力を低速状態と高速状態のいずれかに切り換えて上記プラネタリギヤ機構に伝達する動力伝達状態制御装置と、を備えると共に、該動力伝達状態制御装置を、エンジン出力を駆動車輪に伝達する経路とは別の経路に配置して、上述のハイブリッド車輌で生じる虞があった変速比切り換え時の違和感を防止するようにしたハイブリッド車輌が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
つまり、特許文献2に記載の上記ハイブリッド車輌では、動力伝達状態制御装置の動力伝達下流側に位置する有段の切り換え機構によりギヤ噛合状態を切り換えて低速・高速状態を変更する際に、駆動モータの出力が駆動車輪側に伝達されない状態が過渡的に生じたとしても、動力伝達状態制御装置とは異なる経路からのエンジン出力を駆動車輪側に継続的に伝えることにより、駆動車輪への駆動力の一時的な低下を抑えて、違和感をドライバに与えないようにしている。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−2327号公報
【特許文献2】
特開2002−225578号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献2に記載の上記ハイブリッド車輌にあっては、低速・高速状態の切り換え時に、動力伝達状態制御装置とは別経路のエンジン出力を駆動車輪側に伝達し続けるとしても、例えば、エンジンと駆動モータ双方の出力を同等レベルで駆動車輪側に伝達する走行中に、駆動モータ出力が一時的にでも途切れた場合、駆動車輪側に伝達されるトータルの出力がやはり低減することとなり、その際の違和感がドライバに伝わることは否めない。
【0008】
そこで本発明は、駆動モータの出力を有段変速機にて段階的に変速してエンジン出力と合成しつつ駆動車輪側に伝達する構成を備えたものでありながら、有段変速機の変速時における駆動車輪側での出力変動を可及的に抑制し得るように構成し、もって上述の問題を解消したハイブリッド車輌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】
請求項1に係る本発明は(例えば図1乃至図9参照)、第1モータ(3)、及びエンジン(2)と前記第1モータ(3)とにより駆動力を駆動車輪(16)へ出力する動力分配装置(5)を有する第1駆動手段(10a)と、第2モータ(4)、及び該第2モータ(4)と前記駆動車輪(16)との間に介在された有段変速機(6)を有する第2駆動手段(10b)と、を備えるハイブリッド車輌の制御装置(1)であって、
前記有段変速機(6)による変速の必要性の有無を判定する変速判定手段(37)と、
前記変速判定手段(37)が変速の必要性が有ると判定した際、前記有段変速機(6)の変速に先立って、前記第1駆動手段(10a)の出力トルク(TOUT1)を増大し、かつ前記第2駆動手段(10b)の出力トルク(TOUT2)を前記第1駆動手段(10a)の出力トルク(TOUT1)と対応するように低減する出力制御手段(31,32,33,45)と、を備えることを特徴とするハイブリッド車輌の制御装置(1)にある。
【0010】
なお、本発明において、「モータ」とは、電気エネルギを回転運動に変換する、いわゆる狭義のモータに限らず、回転運動を電気エネルギに変換する、いわゆるジェネレータをも含む概念である。また、「エンジン」とは、燃料を燃焼させてエネルギを回転運動に変換する内燃エンジンを意味するものであり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等を含む概念である。
【0011】
請求項2に係る本発明は(例えば図1乃至図9参照)、前記変速判定手段(37)が、前記有段変速機(6)による変速の必要性の有無をドライバ要求トルク及び車輌走行状態に基づいて判定し、
前記出力制御手段(31,32,33,45)が、前記有段変速機(6)の変速に先立って、少なくとも前記第1モータ(3)によるエンジントルク(T)の反力(TMG1)を増大することにより前記第1駆動手段(10a)の出力トルク(TOUT1)を増大し、かつ前記第2モータ(4)のトルク(TMG2)を前記第1駆動手段(10a)の出力トルク増大に対応するように低減することにより前記第2駆動手段(10b)の出力トルク(TOUT2)を低減してなる、請求項1記載のハイブリッド車輌の制御装置(1)にある。
【0012】
請求項3に係る本発明は(例えば図1及び図6参照)、前記出力制御手段が、前記第1モータ(3)によるエンジントルク(T)の反力(TMG1)増大と共に、前記エンジン(2)の動作点(例えばA,B,C,D)を変更して前記エンジントルク(T)を増大することにより、前記第1駆動手段(10a)の出力トルク(TOUT1)を増大してなる、請求項1又は2記載のハイブリッド車輌の制御装置(1)にある。
【0013】
請求項4に係る本発明は(例えば図1及び図6参照)、前記エンジン(2)の回転数(N)に応じた最適燃費状態となるように前記エンジン動作点(例えばA,C)を予め設定したエンジン効率マップ(Ma)を備え、
前記出力制御手段(例えば45)は、前記エンジン効率マップ(Ma)上における前記エンジン動作点を選択し、前記第1モータ(3)及び前記エンジン(2)を、目標エンジントルク及び目標エンジン回転数を満たして、前記選択した動作点(例えばC)に移行し得るように駆動制御してなる、請求項3記載のハイブリッド車輌の制御装置(1)にある。
【0014】
請求項5に係る本発明は(例えば図1、図3、図4、図8及び図9参照)、前記出力制御手段(31,32,33,45)が、前記有段変速機(6)の変速の終了後、前記エンジン効率マップ(Ma)上の変速前の前記エンジン動作点(例えばC)における前記第1モータ(3)、前記第2モータ(4)及び前記エンジン(2)の各トルク(TMG1,TMG2,T)となるように復帰制御してなる、請求項4記載のハイブリッド車輌の制御装置(1)にある。
【0015】
請求項6に係る本発明は(例えば図1、図3乃至図5、及び図8参照)、前記変速判定手段(37)が、前記変速の判定モードとして、変速を実際に行うための変速判定モードと、該変速判定モードによる変速判定に先立って行う事前変速判定モードと、を備えてなる、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のハイブリッド車輌の制御装置(1)にある。
【0016】
請求項7に係る本発明は(例えば図1参照)、前記ドライバ要求トルクの決定条件であるアクセル開度の変化量が閾値以上の場合に、前記出力制御手段(31,32,33,45)が、前記第1駆動手段(10a)の出力トルク(TOUT1)増大及び前記第2駆動手段(10b)の出力トルク(TOUT2)低減を禁止するように制御してなる、
請求項2乃至6のいずれか1項に記載のハイブリッド車輌の制御装置(1)にある。
【0017】
請求項8に係る本発明は(例えば図1及び図4参照)、前記出力制御手段(31,32,33,45)が、前記第1及び第2駆動手段(10a,10b)双方の出力トルクの和(TOUT1+TOUT2)が前記ドライバ要求トルクとなるように制御してなる、
請求項2乃至7のいずれか1項に記載のハイブリッド車輌の制御装置(1)にある。
【0018】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【0019】
【発明の効果】
請求項1に係る本発明によると、出力制御手段が、変速必要性有りの判定結果を受けた際、変速時に変動して駆動車輪側へのトータル出力に影響する有段変速機経由の第2モータのトルク自体を、第1駆動手段の出力トルクと対応して低減させた形で、有段変速機の変速を行い得るようになるので、変速時の摩擦係合要素同士の掴み換えに起因する出力変動を可及的に小さく抑え、違和感がドライバに伝わる問題を回避することができる。同時に、第1駆動手段の出力トルク増大により第2駆動手段のトルク低下分を充分に補って、駆動車輪に伝達されるトータル出力を略々一定に維持しつつ変速を実行することができる。またこの際、有段変速機を経由するトルクの低下により摩擦係合要素の摩擦量が減少するので、発熱量を低減できるという効果も得られる。
【0020】
請求項2に係る本発明によると、変速判定手段が、有段変速機による変速の必要性の有無をドライバ要求トルク及び車輌走行状態に基づいて判定し、出力制御手段が、有段変速機の変速に先立って、少なくとも第1モータによるエンジントルクの反力を増大することにより第1駆動手段の出力トルクを増大し、かつ第2モータのトルクを第1駆動手段の出力トルク増大に対応するように低減することにより第2駆動手段の出力トルクを低減するので、変速判定手段により的確に行った変速判定の結果に基づき、出力制御手段による的確な出力トルク制御を行うことができる。
【0021】
請求項3に係る本発明によると、出力制御手段が、例えば、第1モータトルクの増大にてエンジントルクに対する反力を増大させて第1駆動手段の出力トルクを増大させるだけでなく、第1モータトルクの増大に加え、エンジン動作点の変更にてエンジントルク自体も増大させることにより、第1駆動手段の出力トルクをより安定した形で増大させることができる。
【0022】
請求項4に係る本発明によると、出力制御手段が、エンジン効率マップ上におけるエンジン動作点を選択し、該選択した動作点に移行し得るように第1モータ及びエンジンを駆動制御するので、エンジン回転及びエンジントルクを適時増減させる制御、例えばエンジン回転を低下させつつエンジントルクを増大する制御を行うことにより、エンジン効率マップに備えた最良燃費曲線に比較的に近い状態で駆動することが可能になる。
【0023】
請求項5に係る本発明によると、出力制御手段が、有段変速機の変速の終了後、第1モータ、第2モータ及びエンジンの各トルクを変速前のトルクに復帰させるように制御するので、変速中に異なるバランスとなったエンジントルクと第2モータトルクとを、変速以前の状態に速やかに復帰させ、増大したエンジントルクを低減して燃料消費量を抑え、燃費を向上させることができる。
【0024】
請求項6に係る本発明によると、変速判定手段が、変速の判定モードとして、実際に行う変速に関する変速判定モードと、該実際に行う変速に先立って行う事前変速判定モードとを備えるので、例えば、変速判定の所定条件としてアクセル開度及び車速を用いる場合、アクセル開度の変化が比較的急峻でドライバが急な加速を要求していると認められるときには、実際に行う変速に関する変速判定モードを用いて直ちに判定し、変速動作を速やかに行ってドライバ要求に早急に応答することができる。一方、アクセル開度の変化が比較的緩やかでドライバが急な加速を要求していないと認められるときには、実際に行う変速の判定に先立って事前変速判定モードにて判定してから、実際の変速判定モードによる変速判定を実行することにより、ドライバ要求に対してより安定に応答することが可能になる。
【0025】
請求項7に係る本発明によると、アクセル開度の変化量が予め設定された閾値以上の場合に、出力制御手段が、第1駆動手段の出力トルク増大及び第2駆動手段の出力トルク低減を禁止するように制御するので、ドライバが急な加速を要求している際には、変速動作を速やかに行ってドライバ要求に早急に応えるようにすることができる。
【0026】
請求項8に係る本発明によると、出力制御手段が第1及び第2駆動手段双方の出力トルクの和がドライバ要求トルクとなるように制御するので、第1及び第2駆動手段それぞれのトルクをバランス良く出力させつつ、ドライバ要求トルクに沿った出力トルクを速やかに得ることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る第1の実施の形態を図1乃至図7に沿って説明する。図1は本発明に係るハイブリッド車輌の制御装置を模式的に示すブロック図、図2は本発明に係るハイブリッド車輌の駆動系を示し、(a)は駆動系の断面を模式的に示す図、(b)は係合表を示す図である。また、図3は本実施の形態におけるエンジン動作点変更制御に係るフローチャート、図4はアップ(低速段(Lo)から高速段(Hi)に)変速時にエンジン動作点変更制御を実施した際の各要素のタイミング変化等を示すタイムチャート、図5は変速制御手段(変速判定手段)による変速判定及び事前変速判定を行うための変速マップの内容を示すグラフ図、図6はエンジン効率マップの一例を示す図、図7はエンジン動作点の変更前と変更後を示す速度線図である。
【0028】
まず、本発明を適用し得るハイブリッド車輌の一例について図1及び図2に沿って説明する。図1に示すように、ハイブリッド車輌は、2モータスプリットタイプのハイブリッド車輌として構成されており、駆動力を出力し得る内燃エンジン(E/G)2と、該エンジン2に接続されたドライブユニット10と、該ドライブユニット10にディファレンシャル装置15を介して接続された前輪(駆動車輪)16,16と、を備えている。
【0029】
上記ドライブユニット10は、前輪16,16に駆動力を出力するユニットとして第1駆動手段10aと第2駆動手段10bと、を備えている。第1駆動手段10aは、第1モータ3、及びエンジン2と該第1モータ3とにより駆動力を前輪16へ出力する動力分配用プラネタリギヤ(動力分配装置)5を有している。つまり第1駆動手段10aは、不図示のダンパ装置等を介してエンジン2に接続された動力分配用プラネタリギヤ5と、該動力分配用プラネタリギヤ5に接続された第1モータ(MG1)3と、を備え、該動力伝達用プラネタリギヤ5を介して前輪16側への動力伝達経路に接続されている。また第2駆動手段10bは、第2モータ(MG2)4と、該第2モータ4と前輪16への動力伝達経路との間に介在される有段変速機6と、を備えている。なお、上記第1モータ3及び第2モータ4はそれぞれ、例えばAC同期モータからなるモータ・ジェネレータとして構成することができる。
【0030】
また図2(a)に示すように、エンジン2のクランク軸2aには、不図示のダンパ装置等を介してドライブユニット10(図1参照)の入力軸17が接続されており、該入力軸17には、シンプルプラネタリである動力分配用プラネタリギヤ5のキャリヤCR1がハブ部材18を介して接続されている。該キャリヤCR1には、ピニオンP1が回転自在に支持されており、該ピニオンP1に内接するように噛合するサンギヤS1には、第1モータ3のロータシャフト19が接続されている。そしてピニオンP1には、外接するようにリングギヤR1が噛合され、該リングギヤR1にはドラム状の支持部材20が連結されており、該支持部材20におけるエンジン2側には、入力軸17の外周に回転自在に位置する伝達ギヤ20aが一体に設けられている。
【0031】
上記伝達ギヤ20aを含む動力伝達経路には、該伝達ギヤ20aに噛合する中間ギヤ29と、該中間ギヤ29に噛合する伝達ギヤ28とが配置されている。中間ギヤ29には、伝達ギヤ30が軸29aを介して一軸状に連結されており、該伝達ギヤ30には、ディファレンシャル装置15(図1参照)のデフケース15aの外周側に設けられたファイナルリングギヤ44が噛合している。
【0032】
一方、第1モータ3に並列する第2モータ4には、プラネタリギヤユニット6aを有する有段変速機6が接続されている。そして、該プラネタリギヤユニット6aのキャリヤCR2が、ハブ部材22を介して上記伝達ギヤ28に連結されている。また、第2モータ4のロータシャフト23の外周には、先端側から順にサンギヤS2,S3がそれぞれ一体に設けられている。該サンギヤS2には、上記キャリヤCR2に回転自在に支持されたピニオンP2が噛合しており、サンギヤS3には、キャリヤCR3に回転自在に支持されたピニオンP3が噛合している。
【0033】
上記ピニオンP3には、外接するようにリングギヤR3が噛合しており、該リングギヤR3の外周側には、多板式ブレーキである第1ブレーキB1の摩擦板がスプライン係合している。該第1ブレーキB1は、不図示の油圧サーボに油圧が供給されることにより係止自在に制御される。更に、上記ピニオンP3を支持するキャリヤCR3には、上記ピニオンP2に噛合するリングギヤR2がハブ部材45を介して連結されている。該リングギヤR2の外周側には、多板式ブレーキである第2ブレーキB2の摩擦板がスプライン係合しており、該第2ブレーキB2は、不図示の油圧サーボに油圧が供給されることにより係止自在に制御される。
【0034】
また図1に示すように、ドライブユニット10には、上記入力軸17(或いはエンジン2のクランク軸2a)が接続されている。該ドライブユニット10は、エンジン2に連動して駆動する機械式オイルポンプ8と、該機械式オイルポンプ8から供給される油圧を受けて有段変速機6や第2モータ4に、潤滑油、冷却油や上記2つの油圧サーボの油圧を供給し得る油圧制御装置7と、を備えている。
【0035】
また上記ハイブリッド車輌は、上記機械式オイルポンプ8とは無関係に独立的に駆動する電動オイルポンプ9を備えている。該電動オイルポンプ9は、後述する電動オイルポンプ駆動制御手段41によって制御される電動オイルポンプ用インバータ11から電力供給されることで駆動自在となっている。該電動オイルポンプ9は、例えばエンジン2がアイドリングストップなどの停止状態である場合、該エンジン2に連動する機械式オイルポンプ8も停止するため、主に該機械式オイルポンプ8の停止状態において駆動され、上記油圧制御装置7の油圧を確保する。
【0036】
また上記ハイブリッド車輌は、上記第1モータ3及び第2モータ4に接続されたインバータ12と、該インバータ12に接続されたHVバッテリ(ハイブリッド駆動用バッテリ)13と、を備えている。これら第1モータ3及び第2モータ4は、後述する第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33によって制御されるインバータ12により回生或いは力行(アシスト)自在に駆動されて、その際の電力はHVバッテリ13に充電自在、或いはHVバッテリ13より供給自在となっている。
【0037】
ついで、上記ハイブリッド車輌の動力伝達を図1及び図2に沿って説明する。図2(a)に示すように、エンジン2から駆動力としてトルクT(以下、エンジントルクとも言う(図4参照))が出力されると、クランク軸2a、入力軸17、ハブ部材18を介して該トルクTが動力分配用プラネタリギヤ5のキャリヤCR1に入力される。一方、第1モータ3のトルク(以下、第1モータトルクとも言う)TMG1(図4参照)の制御により、エンジントルクTの一部分が該第1モータ3に分配されると共に、該第1モータ3のトルクTMG1がロータシャフト19及びサンギヤS1を介して、エンジントルクTに対する反力として伝達される。これにより、該反力を受けてリングギヤR1が回転すると共にエンジントルクTの残り部分が分配され、駆動力(以下、第1駆動トルクとも言う)TOUT1として第1駆動手段10aから出力されて伝達ギヤ20aに伝えられる。
【0038】
一方、有段変速機6は、後述する変速制御手段(変速判定手段)37からの信号を受けて第1ブレーキB1の油圧サーボや第2ブレーキB2の油圧サーボに油圧制御装置7から油圧が供給されると、第1ブレーキB1又は第2ブレーキB2が係止されることによって変速が行われる。即ち、図2(a)及び図2(b)に示すように、第1ブレーキB1が係合し、かつ第2ブレーキB2が解放した状態にあっては、該第1ブレーキB1によりリングギヤR3の回転が固定される。すると、有段変速機6では、第2モータ4の回転数NMG2(図4参照)で回転するロータシャフト23の回転がキャリヤCR2から高速回転として取り出される高速段(Hi)状態となる。
【0039】
また、図2(a)及び図2(b)に示すように、第2ブレーキB2が係合し、かつ第1ブレーキB1が解放した状態にあっては、該第2ブレーキB2によりリングギヤR2の回転と、該リングギヤR2からハブ部45を介してキャリヤCR3の回転が固定される。すると、有段変速機6では、第2モータ4の回転数NMG2(図4参照)で回転するロータシャフト23の回転がキャリヤCR2から低速回転として取り出される低速段(Lo)状態となる。
【0040】
なお、有段変速機6は、第1及び第2ブレーキB1,B2の双方が解放した状態にあっては、リングギヤR2,R3の双方が空転状態となり、第2モータ4の回転NMG2(図4参照)が伝達ギヤ28側に伝達されないニュートラル状態(N)となる。
【0041】
また、第2モータ4よりトルク(以下、第2モータトルクとも言う)TMG2(図4参照)が出力されると、該トルクTMG2がロータシャフト23を介してサンギヤS2,S3に伝達される。この際、有段変速機6が低速段(Lo)に切り換わっていれば比較的大きなトルクとなり、また有段変速機6が高速段(Hi)に切り換わっていれば比較的小さなトルクとなって、キャリヤCR2及びハブ部材22に伝達される。これにより、第2駆動手段10bから出力される駆動力(以下、第2駆動トルクと言う)TOUT2が前輪16側に出力される。
【0042】
そして、図1に示すように、上記第1駆動手段10aからの第1駆動トルクTOUT1と、第2駆動手段10bからの第2駆動トルクTOUT2とが前輪16側に出力されると、ドライブユニット10の出力軸となる軸29a(図2(a)参照)から、合計された形の合計出力トルクTOUT1+TOUT2がディファレンシャル装置15に向けて出力され、更に該ディファレンシャル装置15から左右駆動軸を介して前輪16,16に出力される。
【0043】
ついで、本発明の要部であるハイブリッド車輌の制御装置1について図1に沿って説明する。ハイブリッド車輌の制御装置1は、制御部(ECU)Uを備えており、該制御部Uは、エンジン制御手段31、第1モータ制御手段32、第2モータ制御手段33、バッテリ状態検出手段35、モータ回転検出手段36、変速制御手段37、油圧検出手段38、油温検出手段39、車速検出手段40、電動オイルポンプ駆動制御手段41、エンジン回転検出手段42、ドライバ要求トルク検出手段43、変速時駆動制御手段45、トルク配分設定手段46、トルク相検出手段47、及びイナーシャ相検出手段48を備えている。
【0044】
上記エンジン制御手段31は、エンジン2に接続されており、該エンジン2のスロットル開度や燃料噴射量を自在に変更することで、エンジン2の駆動力、即ちエンジントルクTを自在に制御する。第1モータ制御手段32は、インバータ12に接続されており、該インバータ12を制御することで上記HVバッテリ13からの電力供給を制御し、第1モータ3の駆動力、即ち第1モータトルクTMG1を自在に制御する。また同様に、第2モータ制御手段33は、インバータ12に接続されており、該インバータ12を制御することで、上記HVバッテリ13からの電力供給を制御し、第2モータ4の駆動力、即ち第2モータトルクTMG2を自在に制御する。
【0045】
上記バッテリ状態検出手段35は、上記HVバッテリ13に接続されており、該HVバッテリ13の電流及び電圧を検出すると共に、該検出に基づき、HVバッテリ13の充電残容量(SOC:State Of Charge)や、該HVバッテリ13の各種状態を検出する。該各種状態の検出として、例えばバッテリ自身の劣化状態(SOH:State Of Health)の検出や、温度の検出等を挙げることができる。SOHの検出は、例えば電圧降下に基づいて行うことができる。
【0046】
また、上記バッテリ状態検出手段35は、SOCを、例えば定常走行時には電流積算によって検出し、また信号待ち等でエンジン停止する所謂アイドリングストップ時には、電流、電圧のI−V特性データ等に基づいて検出することができる。当該バッテリ状態検出手段35は更に、上記SOCや各種状態と、モータ回転検出手段36による回転数の検出とに基づいて、第1モータ3及び第2モータ4の出力可能トルクを検出する。該モータ回転検出手段36は、第1モータ3及び第2モータ4にそれぞれ設けられた不図示の回転数センサに接続されており、これら回転数センサの検知結果に基づき第1モータ3及び第2モータ4の回転数を検出する。
【0047】
上記変速制御手段37は、上記油圧制御装置7の例えば第1ブレーキB1用のリニアソレノイドバルブ(図示せず)や第2ブレーキB2用のリニアソレノイドバルブ(図示せず)に接続されており、これらリニアソレノイドバルブを制御することにより、第1ブレーキB1の油圧サーボ(図示せず)や第2ブレーキB2の油圧サーボ(図示せず)への油圧を制御する。これにより、変速制御手段37は、上述したような有段変速機6の高速段(Hi)、低速段(Lo)、ニュートラル(N)を形成したり、これら第1ブレーキB1と第2ブレーキB2との掴み換えを行ったりすることを自在に制御する。
【0048】
上記変速制御手段37は、ドライバ要求トルク検出手段43によりドライバ要求トルクが検出された際、車速検出手段40で検出される車速、及び、運転席(図示せず)に設けられたアクセル開度センサ50による検知結果に基づいて検出されるアクセル開度等に基づき、変速の必要性の有無を判定し、その結果を変速時駆動制御手段45に伝達する。即ち変速制御手段37は、ドライバ要求トルク及び車輌走行状態に基づいて、有段変速機6による変速の必要性の有無を判定する変速判定手段を構成している。なお、上記ドライバ要求トルクの決定条件として、車速とアクセル開度が挙げられる。
【0049】
変速制御手段37は、変速の判定モードとして、変速を実際に行うための変速判定モードと、該変速判定モードによる変速判定に先立って行う事前変速判定モードとを備えており、これら変速判定及び事前変速判定を、図5に示す変速マップに従って実施する。そして変速制御手段37は、判定の所定条件としてアクセル開度及び車速を用いる際に、アクセル開度の変化が比較的急峻でドライバが比較的急な加速を要求していると認められるときには、変速動作を速やかに行うように制御してドライバ要求に早急に応えるようにするため、事前変速判定モードを行わずに変速判定モードを用いた変速判定を行い、その判定結果を変速時駆動制御手段45に伝達する。一方、アクセル開度の変化が比較的緩やかでドライバが急な加速を要求していないと認められるとき、変速制御手段37は、ドライバ要求に対する、より安定した応答性の提供のために、変速判定に先立って事前変速判定を行なってから該変速判定を行い、その判定結果を変速時駆動制御手段45に伝達する。また、例えばAT(Automatic Transmission)車におけるキックダウン時のようにアクセル開度変化が極めて急峻であるときには、変速制御手段37は、いずれの判定モードも用いず直ちに変速制御する旨の指令を変速時駆動制御手段45に送る。この場合にはつまり、ドライバ要求トルクの決定条件であるアクセル開度の変化量が、予め設定された閾値以上の場合に、変速時駆動制御45がエンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33を介して、第1駆動手段10aの出力トルク増大及び第2駆動手段10bの出力トルク低減を禁止するように制御する。これにより、ドライバが急な加速を要求していると認められるときに、変速動作を速やかに行ってドライバ要求に早急に応えるようにすることができる。
【0050】
なお、上記判定の方法として、アクセル開度の変化率を用いる方法と、ドライバ要求トルクを用いる方法とが挙げられる。そして、アクセル開度の変化率又はドライバ要求トルクの変化率が閾値以上の場合には比較的急な加速であると判定し、当該変化率が閾値より小さい場合には比較的緩やかな加速であると判定することができる。
【0051】
変速制御手段37はまた、アクセル開度に応じて第2モータ4に要求される出力と該第2モータ4の回転数NMG2との関係により、例えば、回転数NMG2が高くなった際にアップ(低速段から高速段に)変速を判定し、回転数NMG2が低くなった際にダウン(高速段から低速段に)変速を判定し、第2モータ4に要求される出力が低くなった際にアップ(低速段から高速段に)変速を判定し、第2モータ4に要求される出力が高くなった際にダウン(高速段から低速段に)変速を判定する。変速制御手段37は、これらの判定に基づき、上述のように有段変速機6を変速制御する。
【0052】
上記油圧検出手段38は、上記油圧制御装置7に接続されており、上述した第1ブレーキB1用のリニアソレノイドバルブや第2ブレーキB2用のリニアソレノイドバルブから第1ブレーキB1の油圧サーボや第2ブレーキB2の油圧サーボに供給される油圧を検出する。また、上記油温検出手段39は、油圧制御装置7内の油温を検出する。該油圧検出手段38の油圧検出と該油温検出手段39の油温検出とにより、第1ブレーキB1の油圧サーボ及び第2ブレーキB2の油圧サーボのピストン(不図示)の位置を検出(算出)することが可能となる。これにより、第1ブレーキB1の係合状態や第2ブレーキB2の係合状態が検出できる。
【0053】
上記車速検出手段40は、例えば上記ドライブユニット10の出力軸である軸29aに設けられた回転数センサ14に接続されており、該軸29aの回転数に基づいて車速を検出する。
【0054】
上記電動オイルポンプ駆動制御手段41は、電動オイルポンプ用インバータ11に接続されており、該インバータ11を制御することで不図示のバッテリからの電力供給を制御し、これにより電動オイルポンプ9の駆動を自在に制御する。そして、電動オイルポンプ駆動制御手段41は、エンジン回転数Nが所定の回転数以下になったことが後述のエンジン回転検出手段42にて検出された場合、電動オイルポンプ9を駆動し油圧制御装置7に油圧供給して所定圧以上の油圧を確保することにより、エンジン2に連動する機械式オイルポンプ8の油圧低下にて所定圧以上の油圧が確保されない状況の発生を回避する。
【0055】
上記エンジン回転検出手段42は、例えばエンジン2のクランク軸2aに設けられた回転数センサ(不図示)に接続されており、エンジン2のエンジン回転数Nを検出する。
【0056】
上記ドライバ要求トルク検出手段43は、例えば不図示の運転席に設けられたアクセルのアクセル開度を検出するアクセル開度センサ50に接続されており、該アクセル開度と、車速検出手段40で検出される車速とに基づいて、ドライバが要求するトルク(駆動力)を検出(算出)する。
【0057】
上記変速時駆動制御手段45は、事前変速判定によって変速判定モードに進む旨の判定結果が出た旨を変速制御手段37から受け取った際、第1モータ3から出力される第1モータトルクTMG1(図4参照)を増大し、かつエンジン2の動作点を適時変更(例えば、図6に示すAをBまたはC、またはDに変更)すると共に、第2モータ4から出力される第2モータトルクTMG2(図4参照)を低減し、有段変速機6の変速時の前輪16側での合計出力トルクTOUT1+TOUT2(図4参照)の変動を可及的に抑え得るように、エンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33を統括的に制御する。そして、出変速時駆動制御手段45は、エンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33を介して、第1及び第2駆動手段10a,10b双方の出力トルクの和(合計出力トルクTOUT1+TOUT2)がドライバ要求トルクとなるように制御することで、第1及び第2駆動手段10a,10bそれぞれのトルクをバランス良く出力させつつ、ドライバ要求トルクに沿った出力トルクを速やかに得るようにする。
【0058】
変速時駆動制御手段45は、変速制御手段37から事前変速判定の結果が伝達された時点で、図6に示すエンジン効率マップMaを参照しつつ、エンジントルクTEが上昇するように、エンジン等出力[kW]のエンジントルクT[Nm]及びエンジン回転数N[rpm]の組み合わせからなる複数のエンジン動作点(例えばB〜D)のうちから適宜のポイントを選択する。なお、エンジントルクTEの上昇幅として、予め設定された固定値を用いてもよく、またエンジントルクTEのx[%](x>0)の値や、第2モータ4の変更前出力トルクのy[%](y>0)の値を用いてもよく、或いは、下降する時のエンジントルク値のような可変の値を用いてもよい。
【0059】
変速時駆動制御手段45は更に、当該選択結果に沿うようにエンジン2、第1モータ3及び第2モータ4を作動させるため、その旨の指令をエンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33にそれぞれ発する。即ち変速時駆動制御手段45は、エンジン制御手段31に対しては、目標エンジントルク(例えば図6におけるTE2)を出力するようにエンジン2を制御する旨の指令を、第1モータ制御手段32に対しては、エンジン回転数が目標エンジン回転数(例えば図6におけるNE1)となるように第1モータ3を回転数制御する旨の指令をそれぞれに発する。また変速時駆動制御手段45は、第2モータ制御手段33に対しては、ドライバ要求トルクと、リングギヤR1から出力される出力トルク(即ち、回転数制御に従って第1モータ3が駆動する際の第1モータトルクをエンジントルクの反力として用いる際に出力されるトルク)と、に基づいて第2モータ4をトルク制御する旨の指令を発する。この際、変速時駆動制御手段45は、エンジン2の回転変化によるイナーシャトルク等を動力分配用プラネタリギヤ5で吸収させてトルク変動を軸29a側に出力しないようにするため、エンジン制御手段31に対して、エンジン2の回転を可能な限り緩やかに上昇させる旨を、上記指令に含める。
【0060】
そして変速時駆動制御手段45は、上記制御から所定時間の経過後、変更したエンジン動作点を変更前の動作点に戻すエンジン動作点復帰制御を実行する。つまり変速時駆動制御手段45は、バッテリ状態検出手段35で検出されたHVバッテリ13の状態(即ち、上述の出力可能電力量など)に基づき、図6に示すエンジン効率マップMaを参照しつつ、第1モータ3、第2モータ4及びエンジン2の各出力を変速前の出力に復帰させるように制御する。
【0061】
すなわち、変速時駆動制御手段45は、第2モータ制御手段33を介して第2モータ4の回転数を、低下させた回転数NMG2に維持し、かつエンジン制御手段31及び第1モータ制御手段32を介してエンジン2及び第1モータ3の各回転数N,NMG1をそれぞれ維持した状態で、エンジン制御手段31を介してエンジン2のスロットル開度または燃料噴射量を制御し、エンジントルクTをエンジントルク制御前のトルクまで低減してエンジン動作点を復帰させる。同時に、第2モータ制御手段33を介して、第2モータトルクTMG2を変速前のトルク(図4の時点t0でのトルク)に近づけるように第2モータ4を駆動制御する。
【0062】
上記トルク配分設定手段46は、変速中及びその前後においてトルク制御の選択、配分を設定するものであり、算出した必要な前輪16側での合計出力トルクTOUT1+TOUT2の量と、HVバッテリ13から出力可能な電力とに基づいて、変速中のトルク制御時に出力可能なトルク(以下、出力可能トルクと言う)を算出する。そしてトルク配分設定手段46は、当該トルク制御による出力可能トルクを算出し終えると、まず、ドライバ要求トルク検出手段43によりドライバ要求トルクを検出し、該ドライバ要求トルクと上記算出された出力可能トルクとに基づいて設定する。
【0063】
上記トルク相検出手段47は、変速制御手段37により油圧制御装置7のリニアソレノイドバルブに出力される指令、或いは油圧検出手段38により検出される上記第1ブレーキB1の油圧サーボ及び第2ブレーキB2の油圧サーボの油圧や油温検出手段39により検出される油温に基づいて第1ブレーキB1の係合状態や第2ブレーキB2の係合状態を検出し、それによって第1ブレーキB1と第2ブレーキB2との掴み換え変速におけるトルク相(トルクフェーズ)を検出する。
【0064】
なお、トルク相とは、第1ブレーキB1と第2ブレーキB2との掴み換えによる変速中において、第1ブレーキB1と第2ブレーキB2とのトルク分担だけが切り換わる状態をいう。
【0065】
上記イナーシャ相検出手段48は、モータ回転検出手段36により検出される第2モータ4の回転数NMG2(図4参照)と、車速検出手段40により検出される車速(即ち出力軸26や伝達軸21の回転数)とに基づいて、該第2モータ4の回転数変化を検出し、それによって第1ブレーキB1と第2ブレーキB2との掴み換え変速におけるイナーシャ相(イナーシャフェーズ)を検出する。
【0066】
なお、イナーシャ相とは、第1ブレーキB1と第2ブレーキB2との掴み換えによる変速中において、有段変速機6のギヤ比が変化し、ドライブユニット10の出力軸26に対する第2モータ4の回転数が変化することで該第2モータ4のイナーシャ(慣性力)が変化する状態、即ち、有段変速機6の入力軸であるロータシャフト23(図2参照)の回転数と、有段変速機6の出力軸であるハブ部材22(図2参照)の回転数との変速比が変化する状態をいう。
【0067】
ついで、本制御装置1を搭載したハイブリッド車輌の走行中、例えば、変速制御手段37等による変速制御を行った際の一例を、図3のフローチャート、図4のタイムチャート、図5の変速マップ、図6のエンジン効率マップ、及び図7の速度線図を参照しつつ説明する。
【0068】
図4は、後述する図6のエンジン動作点Aから動作点Cに移行しそして復帰する際の各部の動作タイミング変化を示している。同図では、上から順に、エンジン2、第2モータ4及び第1モータ3のトルクT,TMG2,TMG1の各変化、合計出力トルクTOUT1+TOUT2、第1駆動手段10aからの第1駆動トルクTOUT1、及び第2駆動手段10bからの第2駆動トルクTOUT2の各変化、第1モータ3の回転数NMG1、エンジン2の回転数N、及び第2モータ4の回転数NMG2の各変化、第2モータ4による消費電力PMG2、合計消費電力PMG1+PMG2、及び第1モータ3による消費電力PMG1の各変化、第1ブレーキB1への油圧PB1、及び第2ブレーキB2への油圧PB2の各変化を示している。なお、図4に示す制御は、アクセル開度が一定でドライバ要求トルクが一定である場合とし、車速も略々一定である場合とする。
【0069】
図5では、横軸に車速[km/h]を、縦軸に、ドライバ要求トルクである駆動力[N]をとっている。グラフ中、太い実線Loで示すラインは低速時における駆動力の変化を示し、太い破線Hiで示すラインは高速時における駆動力の変化を示し、細い実線UPで示すラインは変速判定を示し、細い破線UPで示すラインは事前変速判定を示している。事前変速判定モードにおける事前変速判定は、判定の所定条件であるドライバ要求トルク及び車速の各変化のレベルが変速判定モードの変速判定における所定条件の変化のレベルよりも比較的緩やかな段階において実施される。
【0070】
図6におけるエンジン効率マップMaでは、横軸にエンジン回転数N[rpm]を、縦軸にエンジントルクT[Nm]をとっている。同図中、Aは、動作点変更前のエンジン動作点を示す。
【0071】
またB〜Dはそれぞれ、エンジン動作点Aからエンジン回転数を所定量低減しかつエンジントルクを所定量上昇させた際のエンジン動作点である。即ち、これらの動作点は、最良燃費曲線L上に位置せず比較的近似している動作点であり、エンジン動作点Aからの移行においては、エンジン回転数NE2をNE1に減少させると共に、エンジントルクTE1をTE2に増大させることにより移行し得る。
【0072】
図6における破線MTで示す曲線は最大トルクを、実線Lで示す曲線は最良燃費曲線を、破線Pで示す曲線はエンジン等パワーを、それぞれ示している。またF〜Fで示す閉ループは等燃料消費率線、即ち、燃料消費率(例えば、g/ps・h:1馬力1時間当たりに何gの燃料を消費するか)が同じ点を結んで等高線状にして示したものであり、閉ループF〜Fの数字が小さいほど燃料消費率が低く、つまり燃費がより良い状態となる。
【0073】
上記最良燃費曲線Lは、エンジンの特性により決まってしまう。そこで、エンジン回転数Nの変化(つまり車輌の速度変化)に対して滑らかに出力されるエンジントルクTが変化し、かつ最適燃費状態となるように、予めエンジン回転数NとエンジントルクTとの関係を決定したラインとして上記最良燃費曲線Lが設定されている。これによりエンジン2は、或る時点において最も効率の良い状態でエンジントルクTを出力することが可能になっている。このエンジントルクTは、電子スロットル制御によりエンジン2のスロットル開度を制御することで自在に変更することができる。
【0074】
まず、図4において、少なくとも時点t0に至るまでは、油圧サーボに油圧PB2が供給されて第2ブレーキB2が係合しており、有段変速機6が低速段(Lo)の状態となっている。この低速段状態において、第2モータ4は、有段変速機6のギヤ比及び車速に応じた回転数NMG2で回転し、ドライバ要求トルク検出手段43にて検出されるドライバ要求トルクに応じて第2モータトルクTMG2が出力されている。またエンジン2及び第1モータ3は、第2モータ4の回転数NMG2より高い回転数N,NMG1でそれぞれ回転しており、第1モータ3の出力に基づく反力に応じたエンジントルクTが動力分配用プラネタリギヤ5から出力されている。
【0075】
上記状態での走行中、例えば時点t0において、変速制御手段37が事前変速判定モードを用いて(即ち図5に示す変速マップに基づき)事前変速判定を行う(図3のステップS1)。つまり変速制御手段37が、図5に示す変速マップを参照しつつ、アクセル開度(ドライバ要求トルク)及び車輌走行状態などに基づき、例えば車速[km/h]及び駆動力(ドライバ要求トルク)[N]が図5のXからYのように変化した際、アップ変速を行うことになる旨の事前変速判定を行う。
【0076】
そして、上記ステップS1での事前変速判定の結果、変速に移行し得ないと判定した場合は、後述するステップS7と同様の変速判定をステップS2で行う。その結果、変速に移行し得ないと判定した際には、処理を終了(リターン)し、変速に移行し得ると判定した際には、後述するステップS8と同様の変速制御をステップS3で実行した後、変速を終了するか否かを判定する(ステップS4)。そして該変速終了判定の結果、変速を終了すると判定したときは、処理を終了(リターン)し、変速を終了しないと判定したときは、ステップS3の変速制御を繰り返す。
【0077】
一方、上記ステップS1での事前変速判定の結果、変速に移行し得ると判定された際には、変速制御手段37が、図6に示すエンジン効率マップMaを参照し、事前変速判定時現在、例えば動作点Aにあるエンジン動作点の移行先として、例えばCを選択し、この結果を変速時駆動制御手段45に伝達する。これに応答して、変速時駆動制御手段45は、エンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33を介して、エンジン動作点AのCへの変更制御を実施する(ステップS5)。
【0078】
そして変速時駆動制御手段45は、エンジン動作点をAからCに移行させ得るようにエンジン2、第1モータ3及び第2モータ4を作動させるため、エンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33にそれぞれ指令を発する。つまり、変速時駆動制御手段45は、図4の時点t0から時点t1に向かって、第1モータ制御手段32を介して、第1モータ3の回転数NMG1を所定量低減すると共に第1モータトルクTMG1を所定方向に増大して反力を増大し、かつエンジン制御手段31を介して、電子スロットル制御によりエンジン2のスロットル開度を制御してエンジントルクTを所定量増大して、エンジン2の動作点をAからCに移行させる。同時に、第2モータ制御手段33を介して、第2モータ4の回転数NMG2はそのままに第2モータトルクTMG2を所定量低減させる。これにより、エンジン動作点AがCに移行するが、その際、エンジントルクTは図4の時点t0からt1に向かって(つまり図6のTE1からTE2に)上昇する。
【0079】
そして変速制御手段37は、時点t1から所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS6)。その結果、所定時間が経過した場合にはステップS10にジャンプして、後述のエンジン動作点復帰制御を実行する。一方、ステップS6にて所定時間が経過しない場合には、変速制御手段37が、図5に示す変速マップ等に基づき、ドライバ要求トルクが前述のラインUPからラインUPに移行した時点(例えば、図5のYがZに移行)で、変速(この場合はアップ変速)を行うか否かを判定する変速判定を行う(ステップS7)。
【0080】
上記変速判定で、変速に移行すると判定された場合、時点t2から変速制御を開始する(ステップS8)。該変速制御に際して、まず油圧の変化を説明する。即ち、時点t2への到達に先立って、変速制御手段37により油圧制御装置6(の不図示のリニアソレノイドバルブ)が制御されて第1ブレーキB1の油圧サーボの油圧PB1の上昇が開始されることにより、第1ブレーキB1の不図示の摩擦板と油圧サーボのピストンとが接近させられて、いわゆるがた詰動作が実行される。そして、時点t2のやや手前の時点において、変速制御手段37により油圧制御装置6が制御されて、第2ブレーキB2の油圧サーボの油圧PB2の下降が開始され、第2ブレーキB2の油圧サーボのピストンによる摩擦板の押圧が緩められ始める。
【0081】
そして時点t2に至ると、変速制御手段37は、第2ブレーキB2の油圧サーボの油圧PB2の下降を緩やかに行うと共に、第1ブレーキB1の油圧サーボの油圧PB1の上昇を緩やかに行い、第2ブレーキB2の摩擦板をスリップ状態として該第2ブレーキB2の伝達トルクを減少させていくと共に、第1ブレーキB1の摩擦板もスリップ状態として該第1ブレーキB1の伝達トルクを多くしていく。これにより、第1ブレーキB1と第2ブレーキB2との伝達トルクが入れ替わっていき、つまりトルク相となる。このトルク相においては、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2が共にスリップ状態であり、有段変速機6としては伝達トルクが降下していく状態である。そのため、時点t0以降低減されている第2モータトルクTMG2に基づいて下降する第2駆動手段10bからの第2駆動トルクTOUT2が、更に下降していく。
【0082】
そして、第1ブレーキB1と第2ブレーキB2とのトルク分担が入れ替わり、時点t3に至ると、第2ブレーキB2の伝達トルクが略々無くなった時点で、第1ブレーキB1がトルク伝達を担う状態となる。そして変速制御手段37が、第1ブレーキB1の油圧サーボの油圧PB1を更に上昇させていく。これにより、第1ブレーキB1のスリップ状態が徐々に減って係合状態となっていくと共に、有段変速機6のギヤ比が低速段(Lo)の状態から高速段(Hi)の状態に変化していき、それに伴って、第2モータ4の回転数NMG2が下げられていき、つまりイナーシャ相となる。そして、イナーシャ相検出手段48が、車速と第2モータ4の回転数NMG2の変化に基づいてイナーシャ相であることを検出する。なお、時点t3の後、第2ブレーキB2の油圧サーボの油圧PB2は、ドレーン(排出)されて略々0となる。
【0083】
そして時点t3から時点t4までの間、上記制御を繰り返し行うことにより、第2モータ4の回転数NMG2が減少していき、時点t4において第1ブレーキB1が略々完全係合の状態になる際には、第2駆動手段10bからの第2駆動トルクTOUT2は最も低減した状態となる。なお、このイナーシャ相においては、軸29a(即ち前輪16)に対する第2モータ4の回転数NMG2が変化して、その回転数変化量に応じて有段変速機6にイナーシャ力が発生し、第2駆動手段10bから該イナーシャ力の分のトルク(以下、イナーシャトルクと言う)が出力されるので、第2駆動手段10bの第2駆動トルクTOUT2が、図4の時点t3,t4間において、イナーシャトルクにて一旦上昇しその後回転数NMG2が高速段側に収束するに連れて降下するように現れる。
【0084】
引き続き、時点t4から時点t5までにおいて、変速制御手段37は、第1ブレーキB1の油圧サーボの油圧PB1を完全係合用の油圧まで上昇させる。そして、該変速制御手段37は、図3のステップS9において、変速が終了したか否かを判定し、その結果、変速が終了していなければステップS8の変速制御を繰り返し行する。一方、変速制御手段37は、ステップS9にて変速が終了したと判定した時点(t5)で、変速制御を終了させると共に、ステップS10で、エンジン動作点復帰制御を行う。
【0085】
即ち上記エンジン動作点復帰制御では、時点t5から時点t6において、変速時駆動制御手段45が、第2モータ制御手段33を介して第2モータ4の回転数を、低下させた回転数NMG2に維持し、かつエンジン制御手段31及び第1モータ制御手段32を介してエンジン2及び第1モータ3の各回転数N,NMG1を、時点t1にて低減されて時点t5まで該低減状態を維持した回転数を徐々に復帰させつつ、エンジン制御手段31を介して、エンジントルクTをエンジントルク制御前のトルクまで低減して、エンジン動作点をCからAに復帰させる。同時に、第2モータ制御手段33を介して、第2モータトルクTMG2を変速前の時点t0でのトルクに近づけるように、第2モータ4を駆動制御する。
【0086】
なお上記制御では、時点t0から時点t6に亘って、第2モータ4の消費電力PMG2が低下すると共に、第1モータ3の消費電力PMG1が低下する関係上、これらの合計消費電力PMG1+PMG2は時点t3から大きく低下する。
【0087】
上述のトルク変化は、図7に示す速度線図からも理解できる。即ち、変速制御に先立ってエンジン動作点を変更するために、第1モータトルクTMG1と共にエンジントルクTを増大(図7の増大分a,b参照)させ、かつ第2モータトルクNMG2を低下(図7の低下分c参照)させて、低速段から高速段への変速に伴う有段変速機6でのトルク変動の影響が発生し難い状態にしながら、第1駆動トルクTOUT1の増大分(図7のd参照)と第2駆動トルクTOUT2の低下分(図7のe参照)とでトルク相殺するように変速が実行される。これにより、第1駆動トルクTOUT1と第2駆動トルクTOUT2との合計出力トルクTOUT1+TOUT2の変化が変速前後で比較的小さく、極めて良好な変速時のトルク状態が得られる。
【0088】
また、本実施の形態においては、アップ(低速段から高速段への)変速についてのみ説明したが、この逆に、ダウン(高速段から低速段への)変速においては、図4に示したトルク相とイナーシャ相とが逆に現れるなどやや異なる状況はあるものの、全体的にはアップ変速時と略々逆の状態として現れる。
【0089】
以上のように、本実施形態におけるハイブリッド車輌の制御装置1によると、出力制御手段としてのエンジン制御手段31、第1モータ制御手段32、第2モータ制御手段33及び変速時駆動制御手段45が、変速必要性有りの判定結果を受けた際、変速時に変動して前輪16側へのトータル出力に影響する有段変速機6経由の第2モータトルクTOUT2自体を、第1駆動手段10aのトルク増大に対応して低減させた形で、有段変速機6の変速を行い得るようになるので、変速時の摩擦係合要素同士の掴み換えに起因する出力変動を可及的に小さく抑え、違和感がドライバに伝わる問題を回避することができる。同時に、第1駆動手段10aのトルク増大により第2モータトルクTMG2の低下分を充分に補って、前輪16に伝達されるトータル出力を略々一定に維持しつつ変速を実行することができる。またこの際、有段変速機6を経由するトルク低下により摩擦係合要素の摩擦量が減少するので、発熱量を低減できるという効果も得られる。
【0090】
更に、エンジン制御手段31、第1モータ制御手段32、第2モータ制御手段33及び変速時駆動制御手段45が、第1モータ3の出力増大にてエンジントルクTに対する反力(TMG1)を増大して第1駆動手段10aの第1駆動トルクTOUT1を増大させる制御だけでなく、第1モータトルクTMG1の増大に加えて、エンジン動作点の変更にてエンジントルクT自体も増大させることにより、第1駆動手段10aの出力トルク(TOUT1)をより安定した形で増大させることができる。
【0091】
また本実施の形態によると、変速時駆動制御手段45が、エンジン効率マップMa上におけるエンジン2の動作点を選択し、該選択した動作点(例えばC)に移行し得るようにエンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33を制御するので、エンジン回転N及びエンジントルクTを適時増減させる制御、例えばエンジン回転を低下させつつエンジントルクを増大する制御を行うことにより、エンジン効率マップMaに備えた最良燃費曲線Lに比較的に近い状態で駆動することが可能になる。
【0092】
更に変速時駆動制御手段45が、変速終了後に、第1モータ3、第2モータ4及びエンジン2の各出力を変速前の出力に略々復帰し得るようにエンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33を制御するので、変速中に異なるバランスとなったエンジントルクTと第2モータトルクTMG2とを変速以前の状態に速やかに復帰させることにより、増大したエンジントルクTを低減して燃料消費量を抑え、燃費を向上させることができる。
【0093】
そして本実施の形態によると、変速制御手段37が、変速の判定モードとして、実際に行う変速に関する変速判定モードと、該実際に行う変速に先立って行う事前変速判定モードとを備えるので、例えば、変速判定の所定条件としてアクセル開度及び車速を用いる場合、アクセル開度の変化が比較的急峻でドライバが急な加速を要求していると認められるときには、実際に行う変速に関する変速判定モードを用いて直ちに判定し、変速動作を速やかに行ってドライバ要求に早急に応えるようにすることができる。一方、アクセル開度の変化が比較的緩やかでドライバが急な加速を要求していないと認められるときには、実際に行う変速の判定に先立って事前変速判定モードにより判定してから、実際の変速判定モードによる変速判定を実行することにより、ドライバ要求に対してより安定に応答することが可能になる。
【0094】
つづいて、本発明に係る第2の実施の形態について説明する。図8は本実施の形態における制御を説明するためのフローチャートである。本実施の形態は、先の第1の実施形態に比し、変速制御手段37が事前変速判定を行わずに変速判定のみを行うように構成した点が異なるだけで、他の部分は略々同一なので、図1、図2、及び図5〜図7を共通に参照しつつ説明する。
【0095】
すなわち、有段変速機6が例えば低速段の状態となっている状態において、第2モータ4は、有段変速機6のギヤ比及び車速に応じた回転数NMG2で回転し、ドライバ要求トルクに応じて第2モータトルクTMG2が出力されている。またエンジン2及び第1モータ3は、第2モータ4の回転数NMG2より高い回転数N,NMG1でそれぞれ回転し、第1モータ3による反力に応じたエンジントルクTが動力分配用プラネタリギヤ5から出力されている。
【0096】
上記状態での走行中、変速制御手段37が、図5に示す変速マップを用い、車速[km/h]及び駆動力[N]が図5のラインUPを跨ぐように変化した際、アップ変速を行うことになる旨の変速判定を行う(ステップS21)。そして、該変速判定の結果、変速に移行し得ないと判定した場合、処理を終了(リターン)する。
【0097】
一方、ステップS21で、変速に移行し得ると判定した際には、変速制御手段37が、図6に示すエンジン効率マップMaを参照して、変速判定時現在、例えば動作点Aにあるエンジン動作点の移行先として例えばCを選択し、この結果を変速時駆動制御手段45に伝達する。これにより、変速時駆動制御手段45は、エンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33を介して、エンジン動作点AのCへの変更制御を行う(ステップS22)。つまり変速時駆動制御手段45が、エンジン動作点をAからCに移行させ得るようにエンジン2、第1モータ3及び第2モータ4を作動させるため、エンジン制御手段31、第1モータ制御手段32及び第2モータ制御手段33にそれぞれ指令を発する。
【0098】
そしてステップS23において、図3におけるステップS8と同様の変速制御を実行した後、ステップS24において、変速が終了したか否かを判定する。その結果、変速が終了しなければステップS23の変速制御を繰り返し、変速が終了したと判定した時点で変速制御を終了させ、ステップS25において、図3のステップS10と同様のエンジン動作点復帰制御を実行する。
【0099】
つまり、上記エンジン動作点復帰制御では、変速時駆動制御手段45が、第2モータ4の回転数を、低下させた回転数NMG2に維持し、エンジン2及び第1モータ3の各回転数N,NMG1を、時点t1にて低減されて時点t5まで該低減状態を維持した回転数を徐々に復帰させつつ、エンジントルクTを図4の時点t0のトルクまで低減し、かつ第2モータトルクTMG2を図4の時点t0のトルクに近づけるように制御して、エンジン動作点Cを動作点Aに復帰させる。
【0100】
以上の本実施の形態では、先の第1の実施形態で説明した事前変速判定は行わないものの、判定の所定条件であるアクセル開度及び車速の各変化のレベルが事前変速判定における所定条件の変化レベルよりもやや高い段階において実施される変速判定のみを行うことにより、先の実施の形態と略々同様の効果を奏することができる。
【0101】
なお、以上の各実施の形態では、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を備えて高速段と低速段との2段変速を行う有段変速機6についてのみ説明したが、これに限らず、本発明は、例えば3段変速や4段変速を行うような多段変速機を有段変速機として用いる場合においても適用し得ることは勿論である。
【0102】
また、以上各実施の形態における前述の構成において、例えば、エンジン2と第1モータ3による機能を入れ替えて(逆にして)、第1モータ3から出力するトルクTMG1をエンジン2と前輪16側とに分配しつつ出力するように構成することもできる。なおこの場合、他の制御に係る手段は前述と同様であるが、出力制御手段(31,32,33,45)は、各実施の形態で行ったエンジントルクTの反力を増大する制御に代えて、エンジン2の出力トルクTを増大するように制御することとなる(この場合、エンジントルクT<第1モータトルクTMG1)。
【0103】
図9は、前述した第1の実施形態の図4における時点t5以降をやや変更した変形例を示すタイムチャートである。即ち、第1の実施形態では、変速終了後の時点t5以降で第2モータトルクTMG2を変速前のトルク(即ち時点t0でのトルク)になるように単に復帰させていたため、図4からも理解できるように、合計出力トルクTOUT1+TOUT2は実際には高速段への変速でトルクダウンした分だけ低減していた。そこで本変形例では、変速終了後の時点t5から、第2モータトルクTMG2を図4の場合に比して更に底上げするようにトルク上昇させて、上記トルクダウンした分を持ち上げ、合計出力トルクTOUT1+TOUT2を変速制御前(時点t0でのトルク)と略々一致するまで復帰させる。
【0104】
このように制御すると、有段変速機6のブレーキB1,B2の掴み変えに起因するトルクダウンを低減した第1の実施形態での効果に加えて、変速前と変速後のトルク変動も確実に防止できるという効果も得ることができ、変速時にドライバに違和感を感じさせないようにする効果をより高めることができる。
【0105】
ここで、図10に沿って、前述した各実施の形態に対する比較例を説明する。
同図は、当該比較例における制御内容を示すタイムチャートである。即ち、第2ブレーキB2が係合して有段変速機6が低速段に切り換えられた状態にて、第2モータ4が、有段変速機6のギヤ比及び車速に応じた回転数NMG2で回転し、第2モータトルクTMG2がドライバ要求トルクに応じて出力されている。また、エンジン2及び第1モータ3が、第2モータ4の回転数NMG2より高い回転数N,NMG2でそれぞれ回転し、動力分配用プラネタリギヤ5から第1モータ3の出力に基づく反力に応じたエンジントルクTが出力されている。
【0106】
本比較例では、上記状態から変速制御が行われるのであるが、第1及び第2の実施形態のようなエンジン動作点の変更制御を何ら行っておらず、従って、エンジントルクT、第1モータトルクTMG1、第2モータトルクTMG2のいずれもが、有段変速機6の変速時においてもそのままとされる。このため、時点t11の変速開始からトルク相を経て時点t12からイナーシャ相を経て時点t13で変速終了するまでの流れの中で、何らトルク低減していない第2モータトルクTMG2に起因して、第2駆動手段10bからの第2駆動トルクTOUT2が時点t11からt12に向けて大きく落ち込んだ後、イナーシャ相で大きく上昇する。従って、この際のトルク変動が合計出力トルクTOUT1+TOUT2に反映されてしまい、変速中及び変速後も、ドライバに対して大きく違和感を与えてしまう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るハイブリッド車輌の制御装置を模式的に示すブロック図。
【図2】本発明に係るハイブリッド車輌の駆動系を示し、(a)は駆動系の断面を模式的に示す図、(b)は係合表を示す図。
【図3】本実施の形態におけるエンジン動作点変更制御に係るフローチャート。
【図4】アップ変速時にエンジン動作点変更制御を実施した際の各要素のタイミング変化等を示すタイムチャート。
【図5】変速制御手段による変速判定及び事前変速判定を行うための変速マップの内容を示すグラフ図。
【図6】エンジン効率マップの一例を示す図。
【図7】エンジン動作点の変更前と変更後を示す速度線図。
【図8】本発明に係る第2の実施の形態における制御を説明するためのフローチャート。
【図9】図4における時点t5以降をやや変更した変形例を示すタイムチャート。
【図10】比較例における制御を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
1 ハイブリッド車輌の制御装置
2 エンジン
3 第1モータ
5 動力分配装置(動力分配用プラネタリギヤ)
6 有段変速機
10a 第1駆動手段
10b 第2駆動手段
13 バッテリ(HVバッテリ)
16 駆動車輪(前輪)
31 出力制御手段(エンジン制御手段)
32 出力制御手段(第1モータ制御手段)
33 出力制御手段(第2モータ制御手段)
35 バッテリ状態検出手段
37 変速判定手段(変速制御手段)
43 ドライバ要求トルク検出手段
45 出力制御手段(変速時駆動制御手段)
A,B,C,D エンジン動作点
Ma エンジン効率マップ
エンジンの回転数
MG1 第1モータの出力(第1モータトルク)
MG2 第2モータの出力(第2モータトルク)
エンジン出力(エンジントルク)
OUT1 第1駆動手段の出力(第1駆動トルク)
OUT2 第2駆動手段の出力(第2駆動トルク)
OUT1+TOUT2 合計出力トルク

Claims (8)

  1. 第1モータ、及びエンジンと前記第1モータとにより駆動力を駆動車輪へ出力する動力分配装置を有する第1駆動手段と、第2モータ、及び該第2モータと前記駆動車輪との間に介在された有段変速機を有する第2駆動手段と、を備えるハイブリッド車輌の制御装置であって、
    前記有段変速機による変速の必要性の有無を判定する変速判定手段と、
    前記変速判定手段が変速の必要性が有ると判定した際、前記有段変速機の変速に先立って、前記第1駆動手段の出力トルクを増大し、かつ前記第2駆動手段の出力トルクを前記第1駆動手段の出力トルクと対応するように低減する出力制御手段と、を備えることを特徴とするハイブリッド車輌の制御装置。
  2. 前記変速判定手段が、前記有段変速機による変速の必要性の有無をドライバ要求トルク及び車輌走行状態に基づいて判定し、
    前記出力制御手段が、前記有段変速機の変速に先立って、少なくとも前記第1モータによるエンジントルクの反力を増大することにより前記第1駆動手段の出力トルクを増大し、かつ前記第2モータのトルクを前記第1駆動手段の出力トルク増大に対応するように低減することにより前記第2駆動手段の出力トルクを低減してなる、請求項1記載のハイブリッド車輌の制御装置。
  3. 前記出力制御手段は、前記第1モータによるエンジントルクの反力増大と共に、前記エンジンの動作点を変更して前記エンジントルクを増大することにより、前記第1駆動手段の出力トルクを増大してなる、請求項1又は2記載のハイブリッド車輌の制御装置。
  4. 前記エンジンの回転数に応じた最適燃費状態となるように前記エンジン動作点を予め設定したエンジン効率マップを備え、
    前記出力制御手段は、前記エンジン効率マップ上における前記エンジン動作点を選択し、前記第1モータ及び前記エンジンを、目標エンジントルク及び目標エンジン回転数を満たして、前記選択した動作点に移行し得るように駆動制御してなる、請求項3記載のハイブリッド車輌の制御装置。
  5. 前記出力制御手段は、前記有段変速機の変速の終了後、前記エンジン効率マップ上の変速前の前記エンジン動作点における前記第1モータ、前記第2モータ及び前記エンジンの各トルクとなるように復帰制御してなる、請求項4記載のハイブリッド車輌の制御装置。
  6. 前記変速判定手段は、前記変速の判定モードとして、変速を実際に行うための変速判定モードと、該変速判定モードによる変速判定に先立って行う事前変速判定モードと、を備えている。請求項1乃至5のいずれか1項に記載のハイブリッド車輌の制御装置。
  7. 前記ドライバ要求トルクの決定条件であるアクセル開度の変化量が閾値以上の場合に、前記出力制御手段が、前記第1駆動手段の出力トルク増大及び前記第2駆動手段の出力トルク低減を禁止するように制御してなる、請求項2乃至6のいずれか1項に記載のハイブリッド車輌の制御装置。
  8. 前記出力制御手段は、前記第1及び第2駆動手段双方の出力トルクの和が前記ドライバ要求トルクとなるように制御してなる、請求項2乃至7のいずれか1項に記載のハイブリッド車輌の制御装置。
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