JP2005297727A - 自動車およびその制御方法並びに動力出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータとＣＶＴとが接続された状態からエンジンとモータとＣＶＴとを一体に連結する際のショックを抑制する。
【解決手段】 クラッチＣ１を接続しクラッチＣ２を接続解除してモータ４０から車軸６５に駆動力を出力している最中にエンジン２２とＣＶＴ５０とモータ４０とを一体に連結するようクラッチＣ２の接続が指示されたとき、インプットシャフト５１の回転数を下降させてＣＶＴ５０の減速比を小さくしてからクラッチＣ２を係合し、クラッチＣ２の係合によりＣＶＴ５０を介して車軸６５に伝達されるトルク変動をキャンセルするトルクを駆動輪６９ａ，６９ｂに接続されたモータ４２から出力する。クラッチＣ２の係合により車軸６５に伝達されるトルク変動はＣＶＴ５０の減速比に比例するから、ＣＶＴ５０の減速比を小さくすることでトルク変動を小さくできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車およびその制御方法並びに動力出力装置に関し、詳しくは、動力の出力により走行可能な自動車およびその制御方法並びに駆動軸に動力を出力する動力出力装置に関する。

従来、この種の自動車としては、エンジンと、クラッチ機構を介してエンジンに接続されると共にエンジンからの駆動力を前輪に伝達する変速機と、後輪を駆動するモータとを備えるハイブリッド自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、クラッチ機構を開放状態から係合状態に切り替えるときにモータで後輪を駆動することにより、係合時の駆動力の落ち込みを抑制している。
特開平９−２８００８３号公報

このように、上述の自動車では、クラッチ機構を開放状態から係合状態に切り替える際にモータを駆動して駆動力の落ち込みを抑制しているが、変速機の動作については記載されていない。クラッチ機構の係合時のショックは、運転者に違和感を与え、車両の乗り心地の悪化を招くため、できる限り抑制することが望まれる。クラッチ機構の性能やクラッチに作用させる油圧の制御によって対応することもできるが、製造誤差や組み付け誤差に対して厳しい管理が要求されたり油圧制御が複雑化したりしてしまう。

本発明の自動車およびその制御方法並びに動力出力装置は、内燃機関の出力軸と変速機の入力軸とを接続する際のショックを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の自動車およびその制御方法並びに動力出力装置は、車軸に出力している駆動力を維持しながら内燃機関の出力軸と変速機の入力軸とを接続することを目的の一つとする。

本発明の自動車およびその制御方法並びに動力出力装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
動力の出力により走行可能な自動車であって、
内燃機関と、
入力軸と第１の車軸に機械的に接続された出力軸とを有し、変更可能な変速比をもって該入力軸に入力された動力を変速して該出力軸に伝達する変速伝達手段と、
前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段と、
前記第１の車軸とは異なる第２の車軸および／または前記接続解除手段を介さずに前記第１の車軸に動力を入出力可能な電動駆動手段と、
前記接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速伝達手段の変速比を変更した後に前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御すると共に前記車軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう前記電動駆動手段を駆動制御する接続時制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車では、内燃機関の出力軸と変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう変速伝達手段を駆動制御し、変速比を変更した後に内燃機関の出力軸と変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう接続解除手段を駆動制御すると共に車軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう第１の車軸とは異なる第２の車軸や接続解除手段を介さずに第１の車軸に動力を入出力可能な電動駆動手段を駆動制御する。接続解除手段の接続による駆動力の変動は変速伝達手段を介して第１の車軸に伝達されるから、変速伝達手段の変速比を減速比が小さくなる方向に変更してから接続解除手段の接続を行なうことにより、第１の車軸に伝達される駆動力の変動を抑制することができる。この結果、接続解除手段の接続の際のショックを抑制することができる。

こうした本発明の自動車において、前記接続時制御手段は、前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続する際の前記接続解除手段の係合力に基づいて前記車軸に出力されている駆動力の変動を推定し、該推定した変動を打ち消す駆動力が出力されるよう前記電動駆動手段を駆動制御する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の自動車において、前記接続時制御手段は、アクセル開度が所定開度以上のとき又は車速が所定車速以上のときには、前記変速伝達手段の変速比の変更を伴わずに前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、運転者が違和感を感じにくい走行状態にある等、接続解除手段による接続時のショックが問題とならないときには、接続解除手段の接続を迅速に行なうことができる。

さらに、本発明の自動車において、前記電動駆動手段は、前記変速伝達手段の入力軸に接続可能な第１の電動機を備える手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の自動車において、前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と前記変速伝達手段の入力軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段を備え、前記接続解除手段は、前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを一体の回転体として接続可能な手段であるものとすることもできる。

また、本発明の自動車において、前記電動駆動手段は、前記第２の車軸に機械的に接続された第２の電動機を備える手段であるものとすることもできる。

本発明の自動車の制御方法は、
内燃機関と、入力軸と第１の車軸に機械的に接続された出力軸とを有し変更可能な変速比をもって該入力軸に入力された動力を変速して該出力軸に伝達する変速伝達手段と、前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段と、前記第１の車軸とは異なる第２の車軸および／または前記接続解除手段を介さずに前記第１の車軸に動力を入出力可能な電動駆動手段と、を備える自動車の制御方法であって、
前記接続解除手段の接続が要求されたとき、
（ａ）減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、
（ｂ）前記変速伝達手段の変速比を変更した後に前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御すると共に前記車軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう前記電動駆動手段を駆動制御する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車の制御方法では、内燃機関の出力軸と変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう変速伝達手段を駆動制御し、変速比を変更した後に内燃機関の出力軸と変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう接続解除手段を駆動制御すると共に車軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう第１の車軸とは異なる第２の車軸や接続解除手段を介さずに第１の車軸に動力を入出力可能な電動駆動手段を駆動制御する。接続解除手段の接続による駆動力の変動は変速伝達手段を介して第１の車軸に伝達されるから、変速伝達手段の変速比を減速比が小さくなる方向に変更してから接続解除手段の接続を行なうことにより、第１の車軸に伝達される駆動力の変動を抑制することができる。この結果、接続解除手段の接続の際のショックを抑制することができる。

本発明の第１の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、
内燃機関と、
変更可能な変速比をもって前記内燃機関からの動力を変速して前記駆動軸に伝達する変速伝達手段と、
前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段と、
前記接続解除手段を介さずに前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速伝達手段の変速比を変更した後に前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御すると共に前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう前記電動機を駆動制御する接続時制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の動力出力装置では、内燃機関の出力軸と変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう変速伝達手段を駆動制御し、変速比を変更した後に内燃機関の出力軸と変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう接続解除手段を駆動制御すると共に駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう接続解除手段を介さずに駆動軸に動力を入出力可能な電動機を駆動制御する。接続解除手段の接続による駆動力の変動は変速伝達手段を介して駆動軸に伝達されるから、変速伝達手段の変速比を減速比が小さくなる方向に変更してから接続解除手段の接続を行なうことにより、駆動に伝達される駆動力の変動を抑制することができる。また、接続解除手段を介さずに駆動軸に動力を出力可能な電動機を駆動制御することにより要求駆動力に対応することができる。この結果、接続解除手段の接続の際のショックを抑制することができる。

本発明の第２の動力出力装置は、
第１の駆動軸と第２の駆動軸とに動力を出力可能な動力出力装置であって、
内燃機関と、
変更可能な変速比をもって前記内燃機関からの動力を変速して前記第１の駆動軸に伝達する変速伝達手段と、
前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段と、
前記第２の駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速伝達手段の変速比を変更した後に前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御すると共に前記第１の駆動軸および前記第２の駆動軸全体に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう前記電動機を駆動制御する接続時制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の動力出力装置では、内燃機関の出力軸と第１の駆動軸に動力を伝達可能な変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう変速伝達手段を駆動制御し、変速比を変更した後に内燃機関の出力軸と変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう接続解除手段を駆動制御すると共に第１の駆動軸および第２の駆動軸全体に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう第２の駆動軸に動力を入出力可能な電動機を駆動制御する。接続解除手段の接続による駆動力の変動は変速伝達手段を介して第１の駆動軸に伝達されるから、変速伝達手段の変速比を減速比が小さくなる方向に変更してから接続解除手段の接続を行なうことにより、駆動に伝達される駆動力の変動を抑制することができる。また、第１の駆動軸とは異なる第２の駆動軸に動力を出力可能な電動機を駆動制御することにより要求駆動力に対応することができる。この結果、接続解除手段の接続の際のショックを抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２４に接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０に接続された発電可能なモータ４０と、プラネタリギヤ３０に接続されると共に駆動輪６６ａ，６６ｂ（前輪）に連結された車軸６５に減速ギヤ６４を介して接続された無段変速機としてのＣＶＴ５０と、駆動輪６９ａ，６９ｂ（後輪）に連結された車軸６８に減速ギヤ６７を介して接続されたモータ４２と、装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２のクランクシャフト２４には、図示しない補機に供給する電力を発電すると共にエンジン２２を始動するスタータモータ２６がベルト２８により取り付けられている。エンジン２２の運転制御、例えば燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などは、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２９により行なわれている。エンジンＥＣＵ２９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

プラネタリギヤ３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合する第１ピニオンギヤ３３と、この第１ピニオンギヤ３３とリングギヤ３２と噛合する第２ピニオンギヤ３４と、第１ピニオンギヤ３３と第２ピニオンギヤ３４とを自転かつ公転自在に保持するキャリア３５と備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５とを回転要素として差動作用を行なう。プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１にはエンジン２２のクランクシャフト２４が、キャリア３５にはモータ４０の回転軸４１がそれぞれ連結されており、エンジン２２の出力をサンギヤ３１から入力すると共にキャリア３５を介してモータ４０と出力のやりとりを行なうことができる。キャリア３５はクラッチＣ１により、リングギヤ３２はクラッチＣ２によりＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続できるようになっており、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を接続状態とすることにより、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５の３つの回転要素による差動を禁止して一体の回転体、即ちエンジン２２のクランクシャフト２４とモータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とを一体の回転体とする。なお、プラネタリギヤ３０には、リングギヤ３２をケース３９に固定してその回転を禁止するブレーキＢ１も設けられている。こうしたクラッチＣ１やクラッチＣ２，ブレーキＢ１の接続および接続解除は、図示しない油圧式のアクチュエータによりクラッチＣ１やクラッチＣ２，ブレーキＢ１に作用させる油圧を調節することにより行なわれる。

モータ４０，４２は、共に例えば発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４４，４５を介して二次電池４６と電力のやりとりを行なう。モータ４０，４２は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４９により駆動制御されており、モータＥＣＵ４９には、モータ４０，４２を駆動制御するために必要な信号や二次電池４６を管理するのに必要な信号、例えばモータ４０，４２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４７ａ，４７ｂからの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータ４０，４２に印加される相電流，二次電池４６の端子間に設置された電圧センサ４８ａからの端子間電圧，二次電池４６からの電力ラインに取り付けられた電流センサ４８ｂからの充放電電流，二次電池４６に取り付けられた温度センサ４８ｃからの電池温度などが入力されており、モータＥＣＵ４９からはインバータ４４，４５へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４９では、二次電池４６を管理するために電流センサ４８ｂにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算している。なお、モータＥＣＵ４９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータ４０，４２を駆動制御すると共に必要に応じてモータ４０，４２の運転状態や二次電池４６の状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

ＣＶＴ５０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト５１に接続されたプライマリープーリー５３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト５２に接続されたセカンダリープーリー５４と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝に架けられベルト５５と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更する第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７とを備え、第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７によりプライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更することによりインプットシャフト５１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト５２に出力する。ＣＶＴ５０の変速比の制御は、ＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）５９により行なわれている。このＣＶＴＥＣＵ５９には、インプットシャフト５１に取り付けられた回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数やアウトプットシャフト５２に取り付けられた回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数が入力されており、ＣＶＴＥＣＵ５９からは第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７への駆動信号が出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ５９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってＣＶＴ５０の変速比を制御すると共に必要に応じてＣＶＴ５０の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉや回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数Ｎｏ，シフトレバー８０の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８１からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８２の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８３からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８４の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８６からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クラッチＣ１やクラッチＣ２のアクチュエータへの駆動信号やブレーキＢ１のアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車軸６５，６８に要求される要求トルクを設定し、この要求トルクに基づく動力が出力されるようエンジン２２とモータ４０が駆動制御される。エンジン２２とモータ４０の駆動制御としては、クラッチＣ１とクラッチＣ２とを共に接続状態としてプラネタリギヤ３０を一体回転させてエンジン２２からの動力に必要に応じてモータ４０の動力を付加して走行するエンジンモータ走行モードや、クラッチＣ１を接続状態とすると共にクラッチＣ２を接続解除状態としてエンジン２２をＣＶＴ５０のインプットシャフト５１から切り離してモータ４０からの動力だけで走行するモータ走行モード、クラッチＣ１を接続解除状態とすると共にクラッチＣ２を接続状態としてエンジン２２からトルクの反力をモータ４０でとることによりエンジン２２からのトルクを増幅して走行するトルク増幅走行モードなどがある。また、駆動輪６９ａ，６９ｂに連結された車軸６８にはモータ４２の回転軸４３が接続されているから、前述した各走行モードにおけるエンジン２２やモータ４０からの動力に必要に応じてモータ４２から動力を付加して走行することもできる。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、前述したモータ走行モードからエンジンモータ走行モードに切り替える際の動作、即ち、クラッチＣ１を接続状態としたままクラッチＣ２を接続解除状態から接続状態に切り替える際の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド自動車２０により実行されるモード切替時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、モータ走行モードからエンジンモータ走行モードへの切替が指示されたときに実行される。なお、エンジン２２は、モータ走行モードからエンジンモータ走行モードへの切替をスムーズに行なうためにＣＶＴ５０のインプットシャフト５１の回転数近傍で運転されるよう駆動制御される。

モード切替時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８３からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８６からの車速Ｖ，回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉ，回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数Ｎｏを入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車軸６５，６８に出力すべき要求トルクＴ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると要求トルク設定用マップから対応する要求トルクＴ＊を導出することにより行なうものとした。要求トルク設定用マップの一例を図３に示す。

次に、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｒｅｆ未満であるか否か、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）。ここで、所定開度Ａｒｅｆや所定車速Ｖｒｅｆは、クラッチＣ２を接続解除状態から接続状態に切り替える際に生じうるショックを運転者が感じやすいか否かを判定するために設定される閾値であり、クラッチＣ２の性能やアクチュエータの性能などにより定められる。

アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｃｃ以上であると判定されたり車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上であると判定されたときには、油圧を作用させてクラッチＣ２の係合を開始し（ステップＳ１４０）、入力したインプットシャフト５１の回転数ＮｉをＣＶＴ５０のインプットシャフト５１の目標回転数Ｎｉ＊として設定し（ステップＳ１５０）、ステップＳ１１０で設定した要求トルクＴ＊に現在のＣＶＴ５０の減速比（＝Ｎｉ／Ｎｏ）と減速ギヤ６４の減速比Ｇｆとを除してモータ４０から出力すべき目標トルクＴｆｍ＊（＝Ｔ＊／（Ｎｉ／Ｎｏ）／Ｇｆ）を設定すると共に（ステップＳ１６０）、モータ４２からトルクが出力されないよう目標トルクＴｒｍ＊に値０を設定して（ステップＳ１７０）、モータ４０，４２とＣＶＴ５０とを駆動制御する（ステップＳ１８０）。モータ４０，４２とＣＶＴ５０の駆動制御は、具体的には、目標トルクＴｆｍ＊，Ｔｒｍ＊をモータＥＣＵ４９に送信すると共に目標回転数Ｎｉ＊をＣＶＴＥＣＵ５９に送信することにより、目標トルクＴｆｍ＊，Ｔｒｍ＊を受信したモータＥＣＵ４９が目標トルクＴｆｍ＊，Ｔｒｍ＊に見合うトルクを出力するようインバータ４４，４５のスイッチング素子をスイッチング制御し、目標回転数Ｎｉ＊を受信したＣＶＴＥＣＵ５９が目標回転数Ｎｉ＊でＣＶＴ５０のインプットシャフト５１が回転するよう第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７を駆動制御する。そして、こうした駆動制御を行ないながら、クラッチＣ２の係合が完了するまで待ち（ステップＳ１９０）、係合が完了したときに本ルーチンを終了する。これにより、エンジン２２のクランクシャフト２４とモータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とが一体回転した状態となり、エンジンモータ走行モードによる走行に移行することになる。

アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｃｃ未満であり且つ車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満であると判定されたときには、入力したインプットシャフト５１の回転数Ｎｉに所定回転数ΔＮｉを減じたものを目標回転数Ｎｉ＊として設定する（ステップＳ２００）。即ち、ＣＶＴ５０の減速比（＝Ｎｉ／Ｎｏ）が小さくなるように目標回転数Ｎｉ＊を設定するのである。ＣＶＴ５０の減速比を小さくする理由については後述する。続いて、ステップＳ１１０で設定した要求トルクＴ＊に現在のＣＶＴ５０の減速比（＝Ｎｉ／Ｎｏ）と減速ギヤ６４の減速比Ｇｆとを除してモータ４０から出力すべき目標トルクＴｆｍ＊（＝Ｔ＊／（Ｎｉ／Ｎｏ）／Ｇｆ）を設定すると共に（ステップＳ２１０）、モータ４２からトルクが出力されないよう目標トルクＴｒｍ＊に値０を設定して（ステップＳ２２０）、目標トルクＴｆｍ＊，Ｔｒｍ＊でモータ４０，４２を駆動制御すると共に目標回転数Ｎｉ＊でＣＶＴ５０を駆動制御する（ステップＳ２３０）。そして、回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉを入力し（ステップＳ２４０）、入力した回転数ＮｉがステップＳ２００で設定した目標回転数Ｎｉ＊に達していないときにはステップＳ２１０の処理に戻ってステップＳ２１０〜Ｓ２４０の処理を繰り返し、入力した回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｉ＊に達したときには次の処理に進む（ステップＳ２５０）。ステップＳ２００〜Ｓ２４０の処理が繰り返されると、ステップＳ２４０で入力した回転数Ｎｉが小さくなるにつれてステップＳ２１０で設定されるモータ４０の目標トルクＴｆｍ＊は大きくなっていくから、車軸６５に出力されているトルク（要求トルクＴ＊）をモータ４０により維持しながらＣＶＴ５０の減速比を小さくすることができる。

インプットシャフト５１の回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｉ＊に達すると、油圧を作用させてクラッチＣ２の係合を開始する（ステップＳ２６０）。そして、ステップＳ１１０で設定した要求トルクＴ＊に減速比を小さくした後のＣＶＴ５０の減速比（＝Ｎｉ＊／Ｎｏ）と減速ギヤ６４の減速比Ｇｆとを除してモータ４０から出力すべき目標トルクＴｆｍ＊（＝Ｔ＊／（Ｎｉ＊／Ｎｏ）／Ｇｆ）を設定し（ステップＳ２７０）、クラッチＣ２に作用させている油圧に対応するクラッチＣ２の係合トルクＴｃを入力して（ステップＳ２８０）、入力したクラッチＣ２の係合トルクＴｃに前述のＣＶＴ５０の減速比（＝Ｎｉ＊／Ｎｏ）と減速ギヤ６４の減速比Ｇｆとを乗じてクラッチＣ２の係合により車軸６５に伝達されるトルク変動ΔＴを計算する（ステップＳ２９０）。エンジン２２のクランクシャフト２４とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とに回転差が生じているときにクラッチＣ２を係合すると、クラッチＣ２の係合トルクに比例するトルクがトルク変動ΔＴとして車軸６５に現れる。このときのトルク変動ΔＴは、ＣＶＴ５０の減速比に比例するから、減速比を小さくとれば、トルク変動ΔＴを小さくすることができる。即ち、クラッチＣ２の係合ショックを小さくすることができるのである。前述のステップＳ２００で現在のインプットシャフト５１の回転数Ｎｉに所定回転数ΔＮｉを減じて目標回転数Ｎｉ＊を設定したのは、ＣＶＴ５０の減速比を小さくしてトルク変動ΔＴを小さくするためである。トルク変動ΔＴを計算すると、計算したトルク変動ΔＴに減速ギヤ６７の減速比Ｇｒを除したものにマイナスの符号を付してモータ４２から出力すべき目標トルクＴｒｍ＊を設定して（ステップＳ３００）、ステップＳ２７０で設定した目標トルクＴｆｍ＊でモータ４０を駆動制御すると共にステップＳ３００で設定した目標トルクＴｒｍ＊でモータ４２を駆動制御し、ステップＳ２００で設定した目標回転数Ｎｉ＊でＣＶＴ５０を駆動制御する（ステップＳ３１０）。そして、クラッチＣ２の係合が完了したか否かを判定し（ステップＳ３２０）、クラッチＣ２の係合が完了したと判定されるまでステップＳ２８０〜Ｓ３１０の処理を繰り返し実行して、クラッチＣ２の係合が完了したときに本ルーチンを終了する。これにより、クラッチＣ２の係合トルクに応じて車軸６５に伝達されるトルク変動ΔＴをモータ４２から入出力するトルクによりキャンセルできるから、要求トルクＴ＊を維持しながらクラッチＣ２を接続解除状態から接続状態へ切り替えることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、クラッチＣ１が接続状態にあるときにクラッチＣ２を接続解除状態から接続状態に切り替えるとき、即ち、エンジン２２のクランクシャフト２４とインプットシャフト５１とを接続解除状態から接続状態とするとき、インプットシャフト５１の目標回転数Ｎｉ＊を小さくとることによりＣＶＴ５０の減速比を小さくしてからクラッチＣ２を係合するから、車軸６５に伝達されるクラッチＣ２の係合ショック（トルク変動ΔＴ）を抑制することができる。しかも、車軸６５に伝達されるトルク変動ΔＴを計算してこのトルク変動ΔＴをキャンセルするトルクが車軸６８に出力されるよう駆動輪６９ａ，６９ｂに接続されたモータ４２を駆動制御するから、要求トルクＴ＊を維持しながらエンジン２２のクランクシャフト２４とインプットシャフト５１とを接続することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｒｅｆ以上であるか車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上であるときには、ＣＶＴ５０の減速比（目標回転数Ｎｉ＊）を変更することなくクラッチＣ２を係合するから、運転者がショックを感じにくい状態にあるときに迅速にクラッチＣ２を係合することができ、走行モードの切替を迅速に行なうことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチＣ２を接続解除状態から接続状態に切り替える際に、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｒｅｆ以上であるか車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上であるときには、ＣＶＴ５０の変速比を変更することなくクラッチＣ２を係合するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｒｅｆ以上のときや車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときでもＣＶＴ５０の減速比を小さくしてからクラッチＣ２を係合するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図２のステップＳ２１０，Ｓ２２０に示すように、クラッチＣ２を接続解除状態から接続状態に切り替える際、モータ４０により要求トルクＴ＊を維持しながらＣＶＴ５０の減速比を小さくするものとしたが、モータ４２により要求トルクＴ＊を維持しながらＣＶＴ５０の減速比を小さくするものとしてもよいし、モータ４０，４２の両方により要求トルクＴ＊を維持しながらＣＶＴ５０の減速比を小さくするものとしてもよい。このモータ４２により要求トルクＴ＊を維持しながらＣＶＴ５０の減速比を小さくする場合、図２のモード切替時制御ルーチンに代えて図４のモード切替時制御ルーチンが実行される。なお、図４のルーチンでは、図２のルーチンのうち処理が同一の部分についての図示を省略している。図４の切替時制御ルーチンでは、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｒｅｆ未満であり且つ車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満であると判定、即ち、図２のステップＳ１３０に対応する処理で肯定的な判定がなされると、図２のステップＳ１００に対応する処理で入力したＣＶＴ５０のインプットシャフト５１の回転数Ｎｉから所定回転数ΔＮｉを減じてＣＶＴ５０の目標回転数Ｎｉ＊を設定する（ステップＳ４００）。続いて、図２のステップＳ１１０に対応する処理で設定した要求トルクＴ＊にＣＶＴ５０の現在の減速比（＝Ｎｉ／Ｎｏ）と減速ギヤ６４の減速比Ｇｆとを除してモータ４０から出力すべき目標トルクＴｆｍ＊（＝Ｔ＊／（Ｎｉ／Ｎｏ）／Ｇｆ）を設定すると共に（ステップＳ４１０）、要求トルクＴ＊から設定した目標トルクＴｆｍ＊にＣＶＴ５０の現在の減速比（＝Ｎｉ／Ｎｏ）と減速ギヤ６４の減速比Ｇｆとを乗じたものを減じ、これを減速ギヤ６７の減速比Ｇｒで除してモータ４２から出力すべき目標トルクＴｒｍ＊（＝（Ｔ＊−（Ｔｆｍ＊・（Ｎｉ／Ｎｏ）・Ｇｆ））／Ｇｒ）を設定して（ステップＳ４２０）、目標トルクＴｆｍ＊，Ｔｒｍ＊でモータ４０，４２を駆動制御すると共に目標回転数Ｎｉ＊でＣＶＴ５０とを駆動制御する（ステップＳ４３０）。そして、回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉを入力し（ステップＳ４４０）、入力した回転数ＮｉがステップＳ４００で設定した目標回転数Ｎｉ＊に達していないときにはステップＳ４２０の処理に戻ってステップＳ４２０〜Ｓ４４０の処理を実行し、入力した回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｉ＊に達したときには次の処理に進む（ステップＳ４５０）。こうしたステップＳ４１０〜Ｓ４５０の処理では、ＣＶＴ５０の目標回転数Ｎｉ＊を小さくしてＣＶＴ５０を制御したときに、モータ４０から出力するトルクは一定に保持し、インプットシャフト５１の回転数Ｎｉが小さくなるに従ってモータ４２から出力するトルクを値０から徐々に大きくする処理となる。即ち、モータ４０から出力されているトルクを一定に保持しながらＣＶＴ５０の減速比を小さくすることにより車軸６５に不足するトルクをモータ４２から車軸６８に出力するトルクで賄うのである。これにより、要求トルクＴ＊を維持しながらＣＶＴ５０の減速比を小さくすることができる。

インプットシャフト５１の回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｉ＊に達すると、クラッチＣ２の係合を開始し（ステップＳ４６０）、クラッチＣ２の係合トルクＴｃを入力すると共に（ステップＳ４７０）、入力した係合トルクＴｃに減速比を小さくした後のＣＶＴ５０の減速比（＝Ｎｉ＊／Ｎｏ）と減速ギヤ６４の減速比Ｇｆとを乗じてクラッチＣ２の係合に伴う車軸６５のトルク変動ΔＴを計算する（ステップＳ４８０）。続いて、要求トルクＴ＊からモータ４０の目標トルクＴｆｍ＊に前述のＣＶＴ５０の減速比（＝Ｎｉ＊／Ｎｏ）と減速ギヤ６４の減速比Ｇｆとを乗じたものを減じると共に計算したトルク変動ΔＴを減じ、これを減速ギヤ６７の減速比Ｇｒで除してモータ４２から出力すべき目標トルクＴｒｍ＊（＝（Ｔ＊−（Ｔｆｍ＊・（Ｎｉ／Ｎｏ）・Ｇｆ）−ΔＴ）／Ｇｒ）を設定し（ステップＳ４９０）、ステップＳ４１０で設定した目標トルクＴｆｍ＊でモータ４０を駆動制御すると共に設定した目標トルクＴｒｍ＊でモータ４２を駆動制御し、ステップＳ４００で設定した目標回転数Ｎｉ＊でＣＶＴ５０を駆動制御する（ステップＳ５００）。そして、クラッチＣ２の係合が完了するまでステップＳ４７０に戻ってステップＳ４７０〜Ｓ５００の処理を繰り返し、クラッチＣ２の係合が完了したときに（ステップＳ５１０）、本ルーチンを終了する。これにより、モータ４２からは、モータ４０から出力されているトルクを一定に保持しつつＣＶＴ５０の減速比を小さくすることによって車軸６５に不足するトルクを賄うトルクとクラッチＣ２の係合に伴って車軸６５に生じるトルク変動ΔＴをキャンセルするトルクとの和のトルクが出力されることになる。従って、要求トルクＴ＊を維持しながらクラッチＣ２を接続解除状態から接続状態に切り替えることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチＣ２の係合により車軸６５に伝達されるトルク変動ΔＴをキャンセルするトルクを駆動輪６９ａ，６９ｂに接続されたモータ４２により出力したが、クラッチＣ２を介さずにＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続されたモータ４０により出力するものとしてもよいし、モータ４０とモータ４２の両方で分担して出力するものとしてもよい。あるいは、こうしたトルク変動ΔＴをキャンセルするトルク自体を出力させないものとしても差し支えない。なお、トルク変動ΔＴをキャンセルするトルクをモータ４０だけから出力する場合、モータ４２を備えないハイブリッド自動車にも適用可能である。

実施例のハイブリッド自動車２０では、無段変速機としてのＣＶＴ５０を用いたが、有段変速機を用いるものとしても差し支えない。

実施例では、プラネタリギヤ３０を介してエンジン２２のクランクシャフト２４とモータ４０の回転軸４１とがＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続されたハイブリッド自動車２０に適用して説明したが、エンジンのクランクシャフトと変速機の入力軸とをクラッチにより接続および接続解除可能でクラッチを介さずに車軸に動力を出力可能なモータを備えるハイブリッド自動車であれば、如何なるハイブリッド自動車にも適用可能である。例えば、図５に例示する変形例のハイブリッド自動車１２０に示すように、駆動輪１６６ａ，１６６ｂに接続された変速機１５０と、変速機１５０のインプットシャフト１５１に接続されたモータ１４０と、クラッチＣ３を介して変速機１５０のインプットシャフト１５１に接続されたエンジン２２と、駆動輪１６９ａ，１６９ｂに接続されたモータ１４２とを備えるハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるモード切替時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のモード切替時制御ルーチンを示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２，１２２ エンジン、２４ クランクシャフト、２６ スタータモータ、２８ ベルト、２９ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ 第１ピニオンギヤ、３４ 第２ピニオンギヤ、３５ キャリア、３９ ケース、４０，４２，１４０，１４２ モータ、４１，４３ 回転軸、４４，４５ インバータ、４６ 二次電池、４７ａ，４７ｂ 回転位置検出センサ、４８ａ 電圧センサ、４８ｂ 電流センサ、４８ｃ 温度センサ、４９ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０，１５０ ＣＶＴ、５１，１５１ インプットシャフト、５２ アウトプットシャフト、５３ プライマリープーリー、５４ セカンダリープーリー、５５ ベルト、５６ 第１アクチュエータ、５７ 第２アクチュエータ、５９ ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、６１ 回転数センサ、６２ 回転数センサ、６４，６７ 減速ギヤ、６５，６８ 車軸、６６ａ，６６ｂ，６９ａ，６９ｂ、１６６ａ，１６６ｂ，１６９ａ，１６９ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ シフトレバー、８１ シフトポジションセンサ、８２ アクセルペダル、８３ アクセルペダルポジションセンサ、８４ ブレーキペダル、８５ ブレーキペダルポジションセンサ、８６ 車速センサ、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ クラッチ。

Claims (9)

1. 動力の出力により走行可能な自動車であって、
   内燃機関と、
   入力軸と第１の車軸に機械的に接続された出力軸とを有し、変更可能な変速比をもって該入力軸に入力された動力を変速して該出力軸に伝達する変速伝達手段と、
   前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段と、
   前記第１の車軸とは異なる第２の車軸および／または前記接続解除手段を介さずに前記第１の車軸に動力を入出力可能な電動駆動手段と、
   前記接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速伝達手段の変速比を変更した後に前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御すると共に前記車軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう前記電動駆動手段を駆動制御する接続時制御手段と
   を備える自動車。
2. 前記接続時制御手段は、前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続する際の前記接続解除手段の係合力に基づいて前記車軸に出力されている駆動力の変動を推定し、該推定した変動を打ち消す駆動力が出力されるよう前記電動駆動手段を駆動制御する手段である請求項１記載の自動車。
3. 前記接続時制御手段は、アクセル開度が所定開度以上のとき又は車速が所定車速以上のときには、前記変速伝達手段の変速比の変更を伴わずに前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御する手段である請求項１または２記載の自動車。
4. 前記電動駆動手段は、前記変速伝達手段の入力軸に接続可能な第１の電動機を備える手段である請求項１ないし３いずれか記載の自動車。
5. 請求項４記載の自動車であって、
   前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と前記変速伝達手段の入力軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段を備え、
   前記接続解除手段は、前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを一体の回転体として接続可能な手段である
   自動車。
6. 前記電動駆動手段は、前記第２の車軸に機械的に接続された第２の電動機を備える手段である請求項１ないし５いずれか記載の自動車。
7. 内燃機関と、入力軸と第１の車軸に機械的に接続された出力軸とを有し変更可能な変速比をもって該入力軸に入力された動力を変速して該出力軸に伝達する変速伝達手段と、前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段と、前記第１の車軸とは異なる第２の車軸および／または前記接続解除手段を介さずに前記第１の車軸に動力を入出力可能な電動駆動手段と、を備える自動車の制御方法であって、
   前記接続解除手段の接続が要求されたとき、
   （ａ）減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、
   （ｂ）該変速比を変更した後に前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御すると共に前記車軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう前記電動駆動手段を駆動制御する
   自動車の制御方法。
8. 駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   変更可能な変速比をもって前記内燃機関からの動力を変速して前記駆動軸に伝達する変速伝達手段と、
   前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段と、
   前記接続解除手段を介さずに前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
   前記接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速伝達手段の変速比を変更した後に前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御すると共に前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう前記電動機を駆動制御する接続時制御手段と
   を備える動力出力装置。
9. 第１の駆動軸と第２の駆動軸とに動力を出力可能な動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   変更可能な変速比をもって前記内燃機関からの動力を変速して前記第１の駆動軸に伝達する変速伝達手段と、
   前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とを接続および接続解除可能な接続解除手段と、
   前記第２の駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
   前記接続解除手段の接続が要求されたとき、減速比が小さくなる方向に変速比が変更されるよう前記変速伝達手段を駆動制御し、該変速伝達手段の変速比を変更した後に前記内燃機関の出力軸と前記変速伝達手段の入力軸とが接続されるよう前記接続解除手段を駆動制御すると共に前記第１の駆動軸および前記第２の駆動軸全体に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるよう前記電動機を駆動制御する接続時制御手段と
   を備える動力出力装置。

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