JP2008074133A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】遊星歯車機構にエンジンと第1モータと駆動輪に連結された駆動軸に変速機を介して接続された動力軸とを接続すると共に動力軸に第2モータを接続した車両において、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに運転者に違和感を与えるのを抑制する。
【解決手段】シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときには、第2モータのステータに固定磁界を形成させて第2モータのロータが回転しないようにしながら(S300)、動力軸と駆動輪に連結された駆動軸とを接続する(S310,S380)。これにより、動力軸と車軸側とを接続する際に動力軸が回転するのを抑制することができ、ショックが発生するのを抑制することができる。
【選択図】図7

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。
従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンにキャリアが接続されると共に駆動輪に有段式自動変速部を介してリングギヤが接続された遊星歯車装置と、遊星歯車装置のサンギヤに接続された第1電動機と、遊星歯車装置のリングギヤに接続された第2電動機と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−264762号公報
ところで、こうした車両では、通常、シフトポジションが駐車ポジションにあるときには有段の変速機によってリングギヤが駆動輪から切り離され、ドライブポジションなどにあるときには有段の変速機によってリングギヤと駆動輪とが連結される。こうした車両において、シフトポジションが駐車ポジションからドライブポジションなどにシフト変更されてリングギヤと駆動輪とを接続する際には、エンジンや第1モータからリングギヤに出力されるトルクにより、リングギヤが回転してしまい、接続の際にショックを発生することがある。こうしたショックは、停車中は運転者に感じさせやすいため、できるだけ抑制することが望ましい。また、こうした車両では、リングギヤと駆動輪との接続が完全でないときや接続されていないとき即ちリングギヤが回転可能なときに、第1モータによりエンジンをモータリングするためやエンジンを負荷運転するためなどの理由により、動力軸の回転を制限するよう望まれることがある。
本発明の車両は、動力源や電動機から動力が出力される動力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達や動力軸と車軸側との接続の解除を行なう変速機を備えるものにおいて、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときにショックを発生するのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の車両およびその制御方法は、変速機を備えるものにおいて、動力軸が回転可能なときに動力軸の回転を制限することを目的の一つとする。
本発明の車両およびその制御方法は、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。
本発明の第1の車両は、
動力軸に動力を出力可能な動力源と、
前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
該動力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と、該動力軸と該車軸側との接続の解除と、が可能な変速手段と、
シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記動力源および/または前記電動機による前記動力軸の回転の制限を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう該変速手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の第1の車両では、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときには、動力源や電動機による動力軸の回転の制限を伴って変速手段により動力軸と車軸側とが接続されるよう変速手段を制御する。通常、シフトポジションが走行用ポジションにあるときには変速手段により動力軸と車軸側とが接続され、シフトポジションが駐車ポジションにあるときには変速手段により動力軸と車軸側との接続は解除される。本発明の第1の車両では、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに、動力源や電動機による動力軸の回転の制限を伴って変速手段により動力軸と車軸側とを接続するから、変速手段により動力軸と車軸側とを接続している最中に動力軸が回転するのを抑制することができる。この結果、動力軸と車軸側とを接続する際にショックが発生するのを抑制することができる。
こうした本発明の第1の車両において、前記電動機は前記動力軸に回転子が接続され固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該動力軸に動力を入出力可能であり、前記制御手段は、前記シフトポジションが前記駐車ポジションから前記走行用ポジションにシフト変更されたとき前記固定子の磁界の向きを固定することにより前記動力軸の回転が制限されるよう該電動機を制御する回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう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、回転制限制御を実行することにより、動力軸と車軸側とを接続する際に動力軸が回転するのを抑制することができる。
この回転制限制御の実行を伴って変速手段により動力軸と車軸側とを接続する態様の本発明の第1の車両において、前記制御手段は、前記シフトポジションが前記駐車ポジションにあるときであって前記動力源から前記動力軸に動力が出力されるときには前記回転制限制御を実行し、該回転制限制御を実行している最中に前記シフトポジションが前記駐車ポジションから前記走行用ポジションにシフト変更されたときに該回転制限制御の実行の継続を伴って前記変速手段により前記該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう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、変速手段により動力軸と車軸側とを接続する際に回転制限制御の実行が解除されるのを回避することができる。また、シフトポジションが駐車ポジションにあって動力軸が回転可能なときでも、回転制限制御を実行しながら動力源を駆動することができる。この場合、前記制御手段は、前記シフトポジションが前記駐車ポジションにあるときであっても前記動力源から前記動力軸に動力が出力されないときには前記回転制限制御を実行せず、該動力源から該動力軸に動力が出力されない状態で前記シフトポジションが前記駐車ポジションから前記走行用ポジションにシフト変更されたときには、該回転制限制御を実行せずに前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続されるよう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、回転制限制御を実行するために電動機を駆動する必要がなくなり、電動機によるエネルギ消費を抑制することができる。
また、回転制限制御の実行を伴って変速手段により動力軸と車軸側とを接続する態様の本発明の第1の車両において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、前記シフトポジションが前記駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう制御している最中に前記検出される車速が所定車速を超えたときには前記回転制限制御の実行を解除する手段であるものとすることもできる。この場合、前記動力源は、前記動力軸の回転数を調整可能な手段であり、前記制御手段は、前記制御手段は、前記回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう制御している最中に前記回転制限制御の実行を解除したときには、前記検出される車速と前記動力軸の回転数とが所定の関係となるよう前記動力源および/または前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。坂路でシフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときには、車両前後方向に作用する力により、運転者のブレーキ操作量によっては車両が移動する場合があるが、こうすれば、車速と動力軸の回転数とが所定の関係となるよう動力軸の回転数を調整しながら変速手段により動力軸と車軸側とを接続することができる。ここで、所定の関係は、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに変速手段の変速段のうち形成しようとする変速段の変速比に基づく関係であるものとすることもできる。
さらに、回転制限制御の実行を伴って変速手段により動力軸と車軸側とを接続する態様の本発明の第1の車両において、前記制御手段は、前記シフトポジションが前記走行用ポジションから前記駐車ポジションにシフト変更されたとき、前記回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側との接続が解除されるよう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、変速手段により動力軸と車軸側との接続を解除する際に動力軸が回転するのを抑制することができる。
本発明の第2の車両は、
動力軸に動力を出力可能な動力源と、
前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
該動力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と、該動力軸と該車軸側との接続の解除と、が可能な変速手段と、
シフトポジションが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたとき、前記動力源および/または前記電動機による前記動力軸の回転の制限を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側との接続が解除されるよう該変速手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の第2の車両では、シフトポジションが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときには、動力源や電動機による動力軸の回転の制限を伴って変速手段により動力軸と車軸側との接続が解除されるよう変速手段を制御する。通常、シフトポジションが走行用ポジションにあるときには変速手段により動力軸と車軸側とが接続され、シフトポジションが駐車ポジションにあるときには変速手段により動力軸と車軸側との接続は解除される。本発明の第2の車両では、シフトポジションが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときに、動力源や電動機による動力軸の回転の制限を伴って変速手段により動力軸と車軸側との接続を解除するから、変速手段により動力軸と車軸側との接続を解除する際に動力軸が回転するのを抑制することができる。したがって、シフトポジションが駐車ポジションにあるときに回転制限制限制御を実行するものや、本発明の第1の車両のように、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに回転制限制御の実行を伴って変速手段により動力軸と車軸側とを接続するものでは、回転制限制御の実行を伴って動力軸と車軸側との接続を解除することにより、動力軸が回転している状態で回転制限制御の実行が開始されるのを抑制することができる。
こうした本発明の第2の車両において、前記電動機は、前記動力軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該動力軸に動力を入出力可能であり、前記制御手段は、前記シフトポジションが前記走行用ポジションから前記駐車ポジションにシフト変更されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定することにより前記動力軸の回転が制限されるよう該電動機を制御する回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により該動力軸と該車軸側との接続が解除されるよう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、回転制限制御を実行することにより、動力軸と車軸側との接続を解除する際に動力軸が回転するのを抑制することができる。
この回転制限制御の実行を伴って変速手段により動力軸と車軸側とを接続したり接続を解除したりする態様の本発明の第1または第2の車両において、前記動力源は、前記動力軸の回転数を調整可能な手段であり、前記制御手段は、前記回転制限制御を実行しようとする際に該回転制限制御を実行することができないときには、前記動力源からの動力の出力を伴って前記動力軸の回転数が略値0となるよう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、回転制限制御を実行することができないときでも、動力軸が回転するのを抑制することができる。
また、回転制限制御の実行を伴って変速手段により動力軸と車軸側とを接続したり接続を解除したりする態様の本発明の第1または第2の車両において、前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段を備え、前記制御手段は、前記回転制限制御の実行を開始する際に前記検出された回転位置を制御用回転位置として設定し、該設定した制御用回転位置に基づいて前記電動機に電流を通電させて前記固定子の磁界の向きを固定することにより前記回転制限制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、回転制限制御を開始する際の電動機の回転位置に基づいて回転制限制御を実行することができる。
本発明の第1または第2の車両において、前記変速手段は、複数のクラッチを有し、該複数のクラッチの係合状態を変更することにより前記動力軸と前記車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と該動力軸と該車軸側との接続の解除とを行なう手段であるものとすることもできる。ここで、「クラッチ」には、二つの回転系を接続する通常のクラッチが含まれる他、一つの回転系をケースなどの非回転系に固定するブレーキも含まれる。
また、本発明の第1または第2の車両において、前記動力源は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記動力軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記動力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸と第3の軸との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に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。
本発明の第1の車両の制御方法は、
動力軸に動力を出力可能な動力源と、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、該動力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と該動力軸と該車軸側との接続の解除とが可能な変速手段と、を備える車両の制御方法であって、
シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記動力源および/または前記電動機による前記動力軸の回転の制限を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう該変速手段を制御する、
ことを要旨とする。
この本発明の第1の車両の制御方法では、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときには、動力源や電動機による動力軸の回転の制限を伴って変速手段により動力軸と車軸側とが接続されるよう変速手段を制御する。通常、シフトポジションが走行用ポジションにあるときには変速手段により動力軸と車軸側とが接続され、シフトポジションが駐車ポジションにあるときには変速手段により動力軸と車軸側との接続は解除される。本発明の第1の車両の制御方法では、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに、動力源や電動機による動力軸の回転の制限を伴って変速手段により動力軸と車軸側とを接続することにより、変速手段により動力軸と車軸側とを接続している最中に動力軸が回転するのを抑制することができる。この結果、動力軸と車軸側とを接続する際にショックが発生するのを抑制することができる。
本発明の第2の車両の制御方法は、
動力軸に動力を出力可能な動力源と、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、該動力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と該動力軸と該車軸側との接続の解除とが可能な変速手段と、を備える車両の制御方法であって、
シフトポジションが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたとき、前記動力源および/または前記電動機による前記動力軸の回転の制限を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側との接続が解除されるよう該変速手段を制御する、
ことを要旨とする。
この本発明の第2の車両の制御方法では、シフトポジションが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときには、動力源や電動機による動力軸の回転の制限を伴って変速手段により動力軸と車軸側との接続が解除されるよう変速手段を制御する。通常、シフトポジションが走行用ポジションにあるときには変速手段により動力軸と車軸側とが接続され、シフトポジションが駐車ポジションにあるときには変速手段により動力軸と車軸側との接続は解除される。本発明の第2の車両の制御方法では、シフトポジションが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときに、動力源や電動機による動力軸の回転の制限を伴って変速手段により動力軸と車軸側との接続を解除するから、変速手段により動力軸と車軸側との接続を解除する際に動力軸が回転するのを抑制することができる。したがって、シフトポジションが駐車ポジションにあるときに回転制限制限制御を実行するものや、本発明の第1の車両のように、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに回転制限制御の実行を伴って変速手段により動力軸と車軸側とを接続するものでは、回転制限制御の実行を伴って動力軸と車軸側との接続を解除することにより、動力軸が回転している状態で回転制限制御の実行が開始されるの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、本発明の一実施例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26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された動力軸としてのリングギヤ軸32aに接続されたモータMG2と、リングギヤ軸32aの動力を変速して駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に出力する変速機60と、駆動輪39a,39bをロックするパーキングロック機構90と、車両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の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24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。
動力分配統合機構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に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32には動力軸としてのリングギヤ軸32aがそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aから変速機60,駆動軸36,デファレンシャルギヤ38を介して、最終的には車両の駆動輪39a,39bに出力される。
図2は、モータMG1,MG2を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。モータMG1,MG2は、図1および図2に示すように、いずれも永久磁石が貼り付けられたロータ45a,46aと三相コイルが巻回されたステータ45b,46bとを有し、発電機として駆動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41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42は、いずれも6個のトランジスタT1〜T6,T7〜T12とトランジスタT1〜T6,T7〜T12に逆並列接続された6個のダイオードD1〜D6,D7〜D12とにより構成されている。各6個のトランジスタT1〜T6,T7〜T12は、バッテリ50の正極が接続された正極母線とバッテリ50の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう2個ずつペアで配置され、その接続点にモータMG1,MG2の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタT1〜T6,T7〜T12のオン時間の割合を調節することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータMG1,MG2を回転駆動することができる。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40は、CPU40a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、CPU40aの他に処理プログラムを記憶するROM40bと、データを一時的に記憶するRAM40c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。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2のロータ45a,46aの回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の三相コイルの各相に流れる相電流を検出する電流センサからの相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42のトランジスタT1〜T6,T7〜T12へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40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MG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2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。
変速機60は、動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動輪39a,39bやデファレンシャルギヤ38,駆動軸36を含む車軸側における駆動軸36との接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をリングギヤ軸32aの回転数を4段に変速して駆動軸36に伝達できるよう構成されている。変速機60の構成の一例を図3に示す。図3の変速機60は、シングルピニオンの遊星歯車機構60a,60bと三つのクラッチC1,C2,C3と二つのブレーキB1,B2と一つのワンウェイクラッチF1とにより構成されている。遊星歯車機構60aは、外歯歯車のサンギヤ61と、このサンギヤ61と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ62と、サンギヤ61に噛合すると共にリングギヤ62に噛合する複数のピニオンギヤ63と、複数のピニオンギヤ63を自転かつ公転自在に保持するキャリア64とを備えている。サンギヤ61は、クラッチC1を介してリングギヤ軸32aに接続されていると共にブレーキB1のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。キャリア64は、クラッチC2を介してリングギヤ軸32aに接続されている。遊星歯車機構60bは、外歯歯車のサンギヤ65と、このサンギヤ65と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ66と、サンギヤ65に噛合すると共にリングギヤ66に噛合する複数のピニオンギヤ67と、複数のピニオンギヤ63を自転かつ公転自在に保持するキャリア68とを備えている。サンギヤ65は、回転軸69およびクラッチC3を介してリングギヤ軸32aに接続されている。リングギヤ66は、遊星歯車機構60aのキャリア64に接続されていると共にブレーキB2のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっていると共にワンウェイクラッチF1により所定方向に自由に回転でき所定方向と逆方向には回転できないようになっている。キャリア68は、駆動軸36に接続されていると共に遊星歯車機構60aのリングギヤ62に接続されている。変速機60は、クラッチC1,C2,C3,ブレーキB1,B2のオンオフにより、リングギヤ軸32aの回転を4段(1速〜4速)に変速して駆動軸36に伝達すると共にリングギヤ軸32aを駆動軸36から切り離している。クラッチC1,C2,C3やブレーキB1,B2のオンオフは、図1に示すように、油圧式のアクチュエータ100の駆動によりクラッチC1,C2,C3ブレーキB1,B2に対して作用させる油圧を調整することにより行なわれている。
パーキングロック機構90は、駆動軸36に取り付けられたパーキングギヤ92と、パーキングギヤ92と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール94と、から構成されている。パーキングロックポール94は、他のレンジから駐車ポジションへの操作信号または駐車ポジションから他のポジションへの操作信号を入力したハイブリッド用電子制御ユニット70により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ92との噛合およびその解除によりパーキングロックおよびその解除を行なう。駆動軸36は機械的に駆動輪39a,39bに接続されているから、パーキングロック機構90は間接的に駆動輪39a,39bをロックしていることになる。
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサ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も演算している。
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、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83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84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85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86からのブレーキペダルポジションBP,車両の前後方向の車速を検出可能な車速センサ88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。ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、変速機60のクラッチC1,C2,C3やブレーキB1,B2のアクチュエータ100への駆動信号やパーキングロック機構90の図示しない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。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ECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
なお、実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションセンサ82により検出するシフトレバー81のポジションとしては、駐車ポジション(Pポジション)や中立ポジション(Nポジション),前進方向に走行するためのドライブポジション(Dポジション),後進方向に走行するためのリバースポジション(Rポジション)などがある。シフトポジションSPが駐車ポジションの状態のときには、通常、変速機60の図示しないブレーキやクラッチが開放されて動力軸としてのリングギヤ軸32aが駆動軸36から切り離される。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて動力軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
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、特にシフトレバー81のシフトポジションSPのシフト変更が行なわれたときの動作について説明する。以下では、まず、シフトポジションSPが駐車ポジションにあるときの動作について説明し、その後、シフトポジションSPが駐車ポジションからドライブポジションやリバースポジションなどの走行用ポジションにシフト変更されたときの動作や、シフトポジションSPが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときの動作について説明する。図4は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駐車ポジション時回転制限制御フラグ設定処理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、シフトポジションSPが駐車ポジションにあるときに所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
駐車ポジション時回転制限制御フラグ設定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、エンジン22やモータMG1を含む動力源から動力軸としてのリングギヤ軸32aにトルクが出力されるか否かを判定する(ステップS100,S110)。この判定は、具体的には、モータMG1からトルクが出力されているか否かを判定すると共に(ステップS100)、エンジン22が負荷運転されているか否かを判定する(ステップS110)、ことにより行なうことができる。実施例では、このステップS100,S110の処理により、エンジン22が負荷運転されているときや、エンジン22を始動や停止するためにモータMG1によりエンジン22がモータリングされているときには、動力源からリングギヤ軸32aにトルクが出力されると判定し、モータMG1からトルクが出力されず、エンジン22が停止しているときやアイドル運転されているときには、動力源からリングギヤ軸32aにトルクは出力されないと判定するものとした。
動力源からリングギヤ軸32aにトルクが出力されると判定されたときには、回転制限制御フラグFに値1を設定してこれをモータECU40に送信して(ステップS120)、このルーチンを終了し、動力源からリングギヤ軸32aにトルクが出力されないと判定されたときには、回転制限制御フラグFに値0を設定してこれをモータECU40に送信すると共に(ステップS130)、モータMG2から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm2*に値0を設定してこれをモータECU40に送信して(ステップS140)、このルーチンを終了する。ここで、回転制限制御フラグFは、モータECU40により、モータMG2の制御として、モータMG2のステータ46bの磁界の向きを固定してモータMG2のロータ46a(動力軸としてのリングギヤ軸32a)が回転しないようにモータMG2を制御する制御(以下、こうした制御を回転制限制御という)を実行するか否かを決定するフラグである。回転制限制御フラグFやトルク指令Tm2*を受信したモータECU40は、図5に例示する第2モータ制御ルーチンにより、モータMG2を制御する。以下、図5の第2モータ制御ルーチンについて説明する。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
第2モータ制御ルーチンが実行されると、モータECU40のCPU40aは、まず、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの回転制限制御フラグFやトルク指令Tm2*,回転位置検出センサ44により検出されるモータMG2のロータ46aの回転位置θm2を入力すると共に(ステップS200)、入力したモータMG2のロータ46aの回転位置θm2に基づいて電気角θe2を計算する(ステップS210)。ここで、シフトポジションSPが駐車ポジションにあるときには、前述したように、モータMG2のトルク指令Tm2*には値0が設定されている。
続いて、回転制限制御フラグFの値を調べ(ステップS220)、回転制限制御フラグFが値0のときには、回転制限制御を実行せずに、電気角θe2を用いてモータMG2のトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ42のトランジスタT7〜T12のスイッチング制御を行なって(ステップS230)、第2モータ制御ルーチンを終了する。このように、動力源からリングギヤ軸32aにトルクが出力されないときには、トルク指令Tm2*に基づいてモータMG2を制御するのである。以下、この制御をトルク制御という。
一方、回転制限制御フラグFが値1のときには、前回の回転制限制御フラグ(前回F)の値を調べ(ステップS240)、前回の回転制限制御フラグ(前回F)が値0のとき、即ち回転制限制御フラグFが値0から値1に変更されたときには電気角θe2を制御用電気角θesetとして設定し(ステップS250)、前回の回転制限制御フラグ(前回F)が値1のときにはステップS250の処理を実行せずに、回転制限制御を実行して、具体的には、制御用電気角θesetにおけるd軸の向きに磁界が形成されるよう(制御用電気角θesetにおけるd軸の向きは固定されるため、以下、こうして形成される磁界を固定磁界という)インバータ42のトランジスタT7〜T12のスイッチング制御を行なって(ステップS260)、第2モータ制御ルーチンを終了する。このように、動力源からリングギヤ軸32aにトルクが出力されるときには、回転制限制御フラグFが値0から値1に変更されたときの電気角θe2が設定された制御用電気角θesetを用いてモータMG2に電流を通電させてステータ46bに固定磁界を形成させることにより、リングギヤ軸32aが回転しないようにするのである。これにより、シフトポジションSPが駐車ポジションにあるときに、エンジン22を負荷運転したり、エンジン22を始動や停止させるためにモータMG1によりエンジン22をモータリングしたりすることができる。
ここで、回転制限制御について説明する。回転制限制御を実行するときの様子の一例を図6に示す。図6に示すように、ステータ46bには、電流が印加されたU相,V相,W相の各々で形成される磁界を合成した合成磁界(図中、実線矢印参照)が形成される。回転制限制御を実行する際には、この合成磁界が回転しないよう、即ちステータ46bに固定磁界が形成されるようモータMG2を制御するのである。固定磁界の向きがモータMG2のロータ46aの永久磁石により形成される磁束の向き(d−q座標系におけるd軸の向き)と一致するときには、モータMG2からリングギヤ軸32aにトルクは出力されない。しかしながら、エンジン22やモータMG1を含む動力源からリングギヤ軸32aに出力されるトルク(以下、このトルクを軸トルクという)によってモータMG2のロータ46aが回転し、ステータ46bに形成される固定磁界の向き(実施例では、制御用電気角θesetにおけるd軸の向き)と現在のd軸の向きとがズレると、ステータ46bにより形成される固定磁界の向きと現在のd軸の向きとが略一致する方向にロータ46aにトルクが作用し(以下、このトルクを吸引トルクという)、軸トルクと吸引トルクとが釣り合う位置でロータ46aは停止する。実施例では、このようにしてモータMG2のロータ46aが回転しないようにするのである。なお、d−q座標系において、d軸はロータ46aに貼り付けられた永久磁石により形成される磁束の方向であり、q軸はd軸に対して電気角でπ/2だけ進角させた方向である。
次に、こうして回転制限制御またはトルク制御が実行されている最中にシフトポジションSPが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときの動作について説明する。図7は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駐車走行シフト変更時処理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、シフトポジションSPが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに実行される。なお、このとき、パーキングロック機構90による駆動輪39a,39bのロックが解除される。
駐車走行シフト変更時処理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、回転制限制御フラグFに値1を設定してモータECU40に送信する(ステップS300)。値1が設定された回転制限制御フラグFを受信したモータECU40は、図5の第2モータ制御ルーチンにより、回転制限制御を実行する。
続いて、動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36とが接続されるよう変速機60のアクチュエータ100を駆動する(ステップS310)。リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続は、実施例では、アクチュエータ100の駆動により、クラッチC1,C2,C3やブレーキB1,B2のうち変速機60の目標変速段(例えば、3速など)に対応するクラッチやブレーキに対して油圧を徐々に作用させていき、これらのクラッチやブレーキを係合させることにより行なうものとした。
次に、車速Vを入力すると共に(ステップS320)、入力した車速Vを閾値Vrefと比較する(ステップS330)。ここで、閾値Vrefは、車両が停止しているか否かを判定するために用いられる閾値である。いま、車両が坂路で駐車しているときを考える。シフトポジションSPが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されると、パーキングロック機構90による駆動輪39a,39bのロックが解除されるため、坂路の勾配に応じて車両の前後方向に作用する力により、運転者のブレーキペダル85の踏み込みの程度によっては車両が前後方向に移動する場合が生じ、この場合、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36も回転する。ステップS330の車速Vと閾値Vrefとの比較は、駆動軸36が回転せずに停止しているか否かを判定する処理である。
車速Vが閾値Vref以下のときには、駆動軸36は回転せずに停止していると判断し、動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が完了したか否かを判定し(ステップS380)、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が完了していないと判定されたときにはステップS310に戻り、ステップS310〜S380の処理を繰り返し実行し、ステップS380でリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が完了したと判定されたときに回転制限制御フラグFに値0を設定してモータECU40に送信して(ステップS390)、駐車走行シフト変更時処理ルーチンを終了する。このように、実施例では、シフトポジションSPが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときには、回転制限制御の実行を伴って動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続するのである。これにより、リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続している最中にリングギヤ軸32aが回転してしまうのを抑制することができ、この接続の際にショックが発生するのを抑制することができる。なお、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が完了した以降は、リングギヤ軸32aに出力される動力を変速機60,駆動軸36を介して駆動輪39a,39bに出力して走行するために、回転制限制御フラグFに値0を設定し、モータMG2の制御方法を回転制限制御からトルク制御に切り替えるのである。こうしてモータMG2の制御がトルク制御に切り替えられると、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、図示しない運転制御ルーチンにより、リングギヤ軸32aに要求すべき要求トルクがリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)やモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、これらをエンジンECU24やモータECU40に送信する。そして、目標回転数Ne*および目標トルクTe*を受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*および目標トルクTe*でエンジン22が運転されるようエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行ない、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、図示しない第1モータ制御ルーチンによりトルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されるようインバータ41のトランジスタT1〜T6のスイッチング制御を行なうと共に図5の第2モータ制御ルーチンによりトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータT7〜T12のスイッチング制御を行なう。
図8は、エンジン22が負荷運転されている状態でシフトポジションSPが駐車ポジションからドライブポジションにシフト変更されたときの変速機60の目標変速段に対応するクラッチやブレーキに作用させる油圧と回転制限制限制御の実行と動力軸としてのリングギヤ軸32aの回転数Nr(モータMG2の回転数Nm2)との様子の一例を示す説明図である。図中、実線は回転制限制御を実行しながら(リングギヤ軸32aの回転を制限しながら)リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続する場合の様子を示し、破線は回転制限制御を実行せずに(リングギヤ軸32aの回転を制限せずに)リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続する場合の様子を示す。図示するように、シフトポジションSPが駐車ポジションにあるときには(時刻t1より前)、回転制限制御が実行されて動力軸としてのリングギヤ軸32aの回転数Nrは略値0である。その後、図中破線に示すように、シフトポジションSPがドライブポジションにシフト変更された時刻t1に回転制限制御の実行を解除すると、リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続するために変速機60の目標変速段に対応するクラッチやブレーキに油圧を徐々に作用させていく最中に、モータMG1から出力されてリングギヤ軸32aに作用するトルクなどによりリングギヤ軸32aが回転してしまい、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続を完了する時刻t2近傍でショックを発生する場合がある。一方、図中実線に示すように、シフトポジションSPが駐車ポジションからドライブポジションにシフト変更された時刻t1から、回転制限制御の実行を伴って即ちリングギヤ軸32aの回転を制限しながら変速機60の目標変速段に対応するクラッチやブレーキに油圧を徐々に作用させていけば、リングギヤ軸32aと動力軸36との接続を完了する時刻t2近傍でこうしたショックが発生するのを抑制することができる。
図7の駐車走行シフト変更時処理ルーチンの説明に戻って、ステップS330で車速Vが閾値Vrefより大きいときには、駆動軸32aが回転していると判断し、回転制限制御フラグFに値0を設定してモータECU40に送信し(ステップS340)、車速Vに換算係数kを乗じることにより駆動軸36の回転数Ndを計算し(ステップS350)、モータMG2の回転数Nm2を入力し(ステップS360)、入力したモータMG2の回転数Nm2と駆動軸36の回転数Ndと変速機60の目標変速段における変速比Gr*とを用いて次式(1)によりモータMG2のトルク指令Tm2*を計算してモータECU40に送信し(ステップS370)、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が完了したか否かを判定し(ステップS380)、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が完了していないときにはステップS310に戻り、ステップS310〜S380の処理を繰り返し実行し、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が完了したときに回転制限制御フラグFに値0を設定してモータECU40に送信して(ステップS390)、駐車走行シフト変更時処理ルーチンを終了する。ここで、式(1)は、リングギヤ軸32a(モータMG2)を回転数(Nd・Gr*)で回転させるため、即ち変速機60の目標変速段の変速比Gr*をもってリングギヤ軸32aと駆動軸36とを回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(1)中、右辺第1項の「k1」は比例項であり、右辺第2項の「k2」は積分項である。このように、実施例では、リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続している最中に駆動軸36が回転し始めたときには、回転制限制御の実行を解除し、駆動軸36の回転数Ndと変速機60の目標変速段の変速比Gr*とに応じた回転数(Nd・Gr*)でリングギヤ軸32aを回転させながらリングギヤ軸32aと動力軸36とを接続するのである。これにより、リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続する際にショックが発生するのを抑制することができる。
Tm2*=k1(Nd・Gr*-Nm2)+k2∫(Nd・Gr*-Nm2)dt (1)
図9は、車両が降坂路で駐車している状態でシフトポジションSPが駐車ポジションからドライブポジションにシフト変更されたときに、リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続している最中に車速Vが閾値Vrefを超えたときの変速機60の目標変速段に対応するクラッチやブレーキに作用させる油圧と回転制限制限制御またはトルク制御の実行と動力軸としてのリングギヤ軸32aの回転数Nr(モータMG2の回転数Nm2)との様子の一例を示す説明図である。図9の例では、シフトポジションSPが駐車ポジションからドライブポジションにシフト変更された時刻t3から変速機60の目標変速段に対応するクラッチやブレーキに油圧を徐々に作用させていくが、対応するクラッチやブレーキに油圧を徐々に作用させていく最中に、降坂路の勾配に応じて車両の前方に作用する力により車両が前進し始める。そして、車速Vが閾値Vrefを超えると(時刻t4)、回転制限制御の実行を解除し、リングギヤ軸32aの回転数Nrが駆動軸36の回転数Ndに変速機60の目標変速段の変速比Gr*を乗じた回転数(図中、一点鎖線参照)となるようモータMG2を制御しながら変速機60の目標変速段に対応するクラッチやブレーキに油圧をさらに作用させ、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続を時刻t5に完了する。これにより、駆動軸36が回転しているときでも、リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続する際にショックを発生するのを抑制することができる。
次に、シフトポジションSPが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときの動作について説明する。図10は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される走行駐車シフト変更時処理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、シフトポジションSPが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときに実行される。なお、シフトポジションSPが走行用ポジションにあるときには、前述したように、回転制限制御は実行されていない。
走行駐車シフト変更時処理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、回転制限制御フラグFに値1を設定してモータECU40に送信する(ステップS400)。値1が設定された回転制限制御フラグFを受信したモータECU40は、回転制限制御を実行する。
続いて、動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が解除されるよう変速機60のアクチュエータ100を駆動し(ステップS410)、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続の解除が完了するのを待って(ステップS420)、走行駐車シフト変更時処理ルーチンを終了する。リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続の解除は、実施例では、アクチュエータ100の駆動により、クラッチC1,C2,C3やブレーキB1,B2のうち現在オンされているクラッチやブレーキの油圧を徐々に抜き、これらのクラッチやブレーキを全て開放させることにより行なうものとした。このように、実施例では、シフトポジションSPが走行用ポジションから駐車ポジションに移行されたときには、回転制限制御の実行を伴ってリングギヤ軸32aと36との接続の解除を行なうことにより、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続の解除の際にリングギヤ軸32aが回転してしまうのを抑制することができる。
図11は、エンジン22が負荷運転されている状態でシフトポジションSPがドライブポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときの変速機60のオンされているクラッチやブレーキに作用させる油圧と回転制限制限制御の実行と動力軸としてのリングギヤ軸32aの回転数Nr(モータMG2の回転数Nm2)との様子の一例を示す説明図である。図中、実線は回転制限制御を実行しながら(リングギヤ軸32aの回転を制限しながら)リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続を解除する場合の様子を示し、破線は回転制限制御を実行せずに(リングギヤ軸32aの回転を制限せずに)リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続を解除する場合の様子を示す。図中、破線に示すように、シフトポジションSPがドライブポジションから駐車ポジションにシフト変更された時刻t6から、回転制限制御を実行せずにリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続を解除しようとすると、変速機60のクラッチC1,C2,C3やブレーキB1,B2のうちオンされているクラッチやブレーキの油圧を抜いていく最中に、モータMG1から出力されてリングギヤ軸32aに作用するトルクなどによりリングギヤ軸32aが回転してしまうことがある。この場合、リングギヤ軸32aとの駆動軸36との接続の解除が完了した時刻t7から回転制限制御を実行すると、リングギヤ軸32aの回転数Nrを強制的に略値0にする際に、リングギヤ軸32aに回転変動を生じることがある。一方、図中実線に示すように、シフトポジションSPがドライブポジションから駐車ポジションにシフト変更された時刻t6から、回転制限制御の実行を伴って即ちリングギヤ軸32aの回転を制限しながら変速機60のクラッチC1,C2,C3やブレーキB1,B2のうちオンされているクラッチやブレーキの油圧を抜いていき、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続の解除を時刻t7に完了すれば、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続を解除する際にリングギヤ軸32aが回転してしまうのを抑制することができる。しかも、時刻t7以降に回転制限制御を継続して実行する際にも、リングギヤ軸32aは回転変動を生じない。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、シフトポジションSPが駐車ポジションからドライブポジションやリバースポジションなどの走行用ポジションにシフト変更されたときには、モータMG2のステータ46bの磁界の向きを固定してリングギヤ軸32aが回転しないようにモータMG2を制御する回転制限制御を実行しながら変速機60のアクチュエータ100を駆動してリングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続するから、リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続する際にリングギヤ軸32aが回転してしまうのを抑制することができ、こうした接続の際にショックを発生するのを抑制することができる。しかも、リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続している最中に駆動軸36が回転し始めたときには、駆動軸36の回転数Ndと変速機60の目標変速段の変速比Gr*とに応じた回転数(Nd・Gr*)でリングギヤ軸32aを回転させながらリングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続するから、駆動軸36が回転しているときでも、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続の際にショックを発生するのを抑制することができる。
また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、シフトポジションSPが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときには、回転制限制御を実行しながら変速機60のアクチュエータ100を駆動してリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続を解除するから、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続を解除する際にリングギヤ軸32aが回転してしまうのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションSPが駐車ポジションにあるときに、エンジン22がアイドル運転されているときには、回転制限制御を実行しないものとしたが、外乱などによってリングギヤ軸32aにトルクが出力されることがあるため、回転制限制御を実行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、回転制限制御フラグFが値1のときには、回転制限制御を実行するものとしたが、回転制限制御を実行することができないとき、例えば、モータMG2やインバータ42が許容温度を超えたときやモータMG2やインバータ42に異常が生じたときなどには、モータMG1からのトルクの出力によりリングギヤ軸32aが回転しないようにするものとしてもよい。この場合、例えば、エンジン22を自立運転させたり停止させたりすると共に、エンジン22の回転数NeやモータMG1の回転数Nm1,リングギヤ軸32aの目標回転数Nr*(値0)を用いてモータMG1をフィードバック制御することにより、リングギヤ軸32aの回転数Nr(モータMG2の回転数Nm2)が略値0となるように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、シフトポジションSPが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときには、回転制限制御の実行を伴って動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続するものとしたが、エンジン22が停止している状態などエンジン22やモータMG1を含む動力源からリングギヤ軸32aにトルクが出力されていない状態でシフトポジションSPが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときには、回転制限制御を実行せずに、リングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続するものとしてもよい。こうすれば、モータMG2によるエネルギ消費を抑制することができる。なお、この場合、回転制限制御を実行せずにリングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続するものとしてもよいのは、リングギヤ軸32aと駆動軸36との接続の際にリングギヤ軸32aが回転する可能性が低いと考えられるためである。
実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションSPが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されてリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が完了する前であって車速Vが閾値Vrefより大きいときには、回転制限制御の実行を解除してリングギヤ32aが駆動軸36の回転数Ndと変速機60の目標変速段のギヤ比Gr*とに応じた回転数(Nd・Gr*)で回転するようモータMG2を制御しながらリングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続するものとしたが、回転制限制御の実行を継続しながらリングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続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、シフトポジションSPが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されて動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が完了する前であって車速Vが閾値Vrefより大きいときには、リングギヤ軸32aが駆動軸36の回転数Ndと変速機60の目標変速段の変速比Gr*とに応じた回転数(Nd・Gr*)で回転するようモータMG2を制御するものとしたが、これに代えてまたは加えて、モータMG1を制御するものとしてもよい。ここで、モータMG2に代えてモータMG1を制御する場合には、例えば、エンジン22を自立運転させたり停止させたりすると共に、エンジン22の回転数NeやモータMG1の回転数Nm1,リングギヤ軸32aの目標回転数Nr*(=Nd・Gr*)を用いてリングギヤ軸32aが目標回転数(Nd・Gr*)で回転するようモータMG1をフィードバック制御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、シフトポジションSPが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されて変速機60によってリングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続する際と、シフトポジションSPが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されてリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続を解除する際と、のいずれも回転制限制御を実行するものとしたが、いずれか一方だけ回転制限制御を実行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、4段の変速段をもって変速可能な変速機60を用いるものとしたが、変速段は4段に限られるものではなく、2段以上の変速段をもって変速可能な変速機であればよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、変速機60のアクチュエータ100として、油圧を用いるものとしたが、油圧に代えて、例えば、空気圧などを用い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、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に変速機60を介して接続された動力軸としてのリングギヤ軸32aにエンジン22からの動力を動力分配統合機構30を介して出力するものとしたが、図12の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ132と駆動輪39a,39bに動力を出力する駆動軸36に変速機60を介して接続された動力軸32bに接続されたアウターロータ134とを有し、エンジン22の動力の一部を動力軸32b,変速機60,駆動軸36を介して駆動輪39a,39bに伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機130を備え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、エンジン22や動力分配統合機構30,モータMG1を動力源として備えるものとしたが、動力源としては、エンジンだけを備えるものとしてもよいし、モータだけを備えるものとしてもよい。
ここで、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22とエンジン22のクランクシャフト26にキャリア34が接続されると共に動力軸としてのリングギヤ軸32aにリングギヤ32が接続された動力分配統合機構30と動力分配統合機構30のサンギヤ31に接続されたモータMG1とが「動力源」に相当し、動力軸としてのリングギヤ軸32aにロータ46aが接続されステータ46bの回転磁界によりロータ46aを回転駆動させてリングギヤ軸32aに動力を入出力するモータMG2が「電動機」に相当し、クラッチC1,C2,C3やブレーキB1,B2を有しこれらのクラッチやブレーキの係合状態を変更することにより動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動輪39a,39bやデファレンシャルギヤ38,駆動軸36を含む車軸側における駆動軸36との間の変速段の変更を伴う動力の伝達とリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続の解除を行なう変速機60が「変速手段」に相当し、シフトポジションSPが駐車ポジションからドライブポジションやリバースポジションなどの走行用ポジションにシフト変更されたときにモータMG2のステータ46bに固定磁界を形成することによりリングギヤ軸32a(モータMG2のロータ46a)が回転しないようモータMG2を制御する回転制限制御を実行するモータECU40や動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36とが接続されるよう変速機60のアクチュエータ100を駆動するハイブリッド用電子制御ユニット70,シフトポジションSPが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときに回転制限制御を実行するモータECU40やリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続が解除されるよう変速機60のアクチュエータ100を駆動するハイブリッド用電子制御ユニット70が「制御手段」に相当する。なお、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
実施例では、ハイブリッド自動車の形態として用いるものとしたが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。
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。
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
本発明の一実施例である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。 モータMG1,MG2を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。 変速機60の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駐車ポジション時回転制限制御フラグ設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 モータECU40により実行される第2モータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 回転制限制御を実行するときの様子の一例を示す説明図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駐車走行シフト変更時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン22が運転されている状態でシフトポジションSPが駐車ポジションからドライブポジションにシフト変更されたときの変速機60の目標変速段に対応するクラッチやブレーキに作用させる油圧と回転制限制限制御の実行と動力軸としてのリングギヤ軸32aの回転数Nrとの様子の一例を示す説明図である。 シフトポジションSPが駐車ポジションからドライブポジションにシフト変更されてリングギヤ軸32aと駆動軸36とを接続している最中に駆動軸36が回転し始めたときの変速機60の目標変速段に対応するクラッチやブレーキに作用させる油圧と回転制限制限制御またはトルク制御の実行と動力軸としてのリングギヤ軸32aの回転数Nrとの様子の一例を示す説明図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される走行駐車シフト変更時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン22が運転されている状態でシフトポジションSPがドライブポジションから駐車ポジションにシフト変更されたときの変速機60のオンされているクラッチやブレーキに作用させる油圧と回転制限制限制御の実行と動力軸としてのリングギヤ軸32aの回転数Nrとの様子の一例を示す説明図である。 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 エンジン、23 クランクポジションセンサ、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、32b 動力軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、36 駆動軸、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、40a CPU、40b ROM、40c RAM、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、45a,46a ロータ、45b,46b ステータ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 変速機、60a,60b 遊星歯車機構、61,65 サンギヤ、62,66 リングギヤ、63,67 ピニオンギヤ、64,68 キャリア、69 回転軸、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、90 パーキングロック機構、92 パーキングギヤ、94 パーキングロックポール、100 アクチュエータ、130 対ロータ電動機、132 インナーロータ 134 アウターロータ、MG1,MG2 モータ、D1〜D12 ダイオード、T1〜T12 トランジスタ。

Claims (15)

  1. 動力軸に動力を出力可能な動力源と、
    前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
    該動力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と、該動力軸と該車軸側との接続の解除と、が可能な変速手段と、
    シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記動力源および/または前記電動機による前記動力軸の回転の制限を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう該変速手段を制御する制御手段と、
    を備える車両。
  2. 請求項1記載の車両であって、
    前記電動機は、前記動力軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該動力軸に動力を入出力可能であり、
    前記制御手段は、前記シフトポジションが前記駐車ポジションから前記走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定することにより前記動力軸の回転が制限されるよう該電動機を制御する回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう制御する手段である
    車両。
  3. 前記制御手段は、前記シフトポジションが前記駐車ポジションにあるときであって前記動力源から前記動力軸に動力が出力されるときには前記回転制限制御を実行し、該回転制限制御を実行している最中に前記シフトポジションが前記駐車ポジションから前記走行用ポジションにシフト変更されたときに該回転制限制御の実行の継続を伴って前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側とが接続されるよう制御する手段である請求項2記載の車両。
  4. 請求項2または3記載の車両であって、
    車速を検出する車速検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記シフトポジションが前記駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう制御している最中に前記検出される車速が所定車速を超えたときには前記回転制限制御の実行を解除する手段である
    車両。
  5. 請求項4記載の車両であって、
    前記動力源は、前記動力軸の回転数を調整可能な手段であり、
    前記制御手段は、前記回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう制御している最中に前記回転制限制御の実行を解除したときには、前記検出される車速と前記動力軸の回転数とが所定の関係となるよう前記動力源および/または前記電動機を制御する手段である
    車両。
  6. 前記制御手段は、前記シフトポジションが前記走行用ポジションから前記駐車ポジションにシフト変更されたとき、前記回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により前記動力軸と前記車軸側との接続が解除されるよう制御する手段である請求項2ないし5いずれか記載の車両。
  7. 動力軸に動力を出力可能な動力源と、
    前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、
    該動力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と、該動力軸と該車軸側との接続の解除と、が可能な変速手段と、
    シフトポジションが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたとき、前記動力源および/または前記電動機による前記動力軸の回転の制限を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側との接続が解除されるよう該変速手段を制御する制御手段と、
    を備える車両。
  8. 請求項7記載の車両であって、
    前記電動機は、前記動力軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該動力軸に動力を入出力可能であり、
    前記制御手段は、前記シフトポジションが前記走行用ポジションから前記駐車ポジションにシフト変更されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定することにより前記動力軸の回転が制限されるよう該電動機を制御する回転制限制御の実行を伴って前記変速手段により該動力軸と該車軸側との接続が解除されるよう制御する手段である
    を備える車両。
  9. 請求項2ないし6,8いずれか記載の車両であって、
    前記動力源は、前記動力軸の回転数を調整可能な手段であり、
    前記制御手段は、前記回転制限制御を実行しようとする際に該回転制限制御を実行することができないときには、前記動力源からの動力の出力を伴って前記動力軸の回転数が略値0となるよう制御する手段である
    車両。
  10. 請求項2ないし6,8,9いずれか記載の車両であって、
    前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記回転制限制御の実行を開始する際に前記検出された回転位置を制御用回転位置として設定し、該設定した制御用回転位置に基づいて前記電動機に電流を通電させて前記固定子の磁界の向きを固定することにより前記回転制限制御を実行する手段である
    車両。
  11. 前記変速手段は、複数のクラッチを有し、該複数のクラッチの係合状態を変更することにより前記動力軸と前記車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と該動力軸と該車軸側との接続の解除とを行なう手段である請求項1ないし10いずれか記載の車両。
  12. 前記動力源は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記動力軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記動力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、を備える請求項1ないし11いずれか記載の車両。
  13. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸と第3の軸との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に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項12記載の車両。
  14. 動力軸に動力を出力可能な動力源と、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、該動力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と該動力軸と該車軸側との接続の解除とが可能な変速手段と、を備える車両の制御方法であって、
    シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記動力源および/または前記電動機による前記動力軸の回転の制限を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側とが接続されるよう該変速手段を制御する、
    車両の制御方法。
  15. 動力軸に動力を出力可能な動力源と、前記動力軸に動力を入出力可能な電動機と、該動力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達と該動力軸と該車軸側との接続の解除とが可能な変速手段と、を備える車両の制御方法であって、
    シフトポジションが走行用ポジションから駐車ポジションにシフト変更されたとき、前記動力源および/または前記電動機による前記動力軸の回転の制限を伴って前記変速手段により該動力軸と前記車軸側との接続が解除されるよう該変速手段を制御する、
    車両の制御方法。
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