JP2009051366A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前後進の切り換えを伴う変速をスムーズにかつ速やかに実行することができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンと発電機能を有する第１および第２の電動機とを動力源として備え、その動力源の出力トルクを変速して駆動輪に伝達する変速機構を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記車両が走行している際に、その際の進行方向とは逆方向に前記車両を走行させるトルクを前記駆動輪へ伝達するように前記変速機構が操作された場合に、前記いずれかの電動機を発電機として機能させて前記車両を制動する回生制動を行う回生制動手段（ステップＳ３）を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の走行のための動力源として内燃機関と発電機能のある電動機とを備えているハイブリッド車両に関し、特にこれらの内燃機関と電動機との動力を変速機によって変速して出力するように構成されたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

従来、複数の動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関、およびモータ・ジェネレータなどの電動機を搭載したハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両においては、エンジンおよびモータ・ジェネレータの持つ特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ、排気ガスの低減を図ることが可能である。この種のハイブリッド車両の一例が特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、少なくとも発電機としての機能を有するモータジェネレータと、エンジンに連結される第１回転要素およびモータジェネレータに連結される第２回転要素ならびに出力部材に連結される第３回転要素を有して、それらの間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、出力部材に連結されるとともに前進走行を行う前進状態と後進走行を行う後進状態とを運転者によって切換操作される前後進切換手段と、所定車速以上で走行している際に、その走行状態と前後進が反対となるように前後進切換手段の切換えが行われた場合には、合成分配機構の各回転要素の相対回転を許容するとともに、エンジンから出力部材への動力伝達が低減されるようにモータジェネレータを制御する動力伝達制限手段とが設けられている。

なお、特許文献２には、エンジンおよび電動モータによる動力源と駆動輪との間に変速機等の動力伝達手段が配設されているハイブリッド車両において、所定車速以上で走行している際に、Ｄレンジ等の駆動状態からＮレンジ等の非駆動状態へ切り換えられた場合に発生する動力源の吹き上がり、あるいは非駆動状態から再び駆動状態へ切り換えられた場合に生じるショック等を防止することを目的として、所定車速以上で走行している際に、変速機がＮレンジへ切り換えられると、動力源から駆動輪へ動力伝達が行われるパワーオン状態では、変速機の入力回転数の変化率が所定値以下となるように電動モータを制御し、駆動輪から動力源へ動力伝達が行われるパワーオフ状態では、変速機の入力回転数と出力回転数との比が変速比に対応する所定範囲内となるように電動モータを制御するように構成されたハイブリッド車両の駆動制御装置が記載されている。

特開平９−３２２３１０号公報 特開平９−３２７１０４号公報

上記の特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御装置では、所定車速以上で走行している際に、エンジンおよびモータ・ジェネレータによる動力源と出力軸との間に設けられた変速機の前後進切換手段が、例えばＤレンジ等の前進状態からＲレンジ等の後進状態となるように切り換え操作された場合には、エンジンから出力部材への動力伝達が低減されるようにモータジェネレータが制御され、そのモータジェネレータと遊星歯車装置などの機械的に力を合成分配する合成分配機構とからなる電気式トルコンがニュートラル状態にされて、動力源から前後進切換手段への動力伝達を遮断するように制御される。

したがって、所定車速以上での走行中に、変速機の前進・後進の状態が切り換えられる場合には、一旦ニュートラル状態に設定された後に、前進状態もしくは後進状態へ切り換えられることになる。そのため、前後進の切り換えを伴う変速を完了するまでに時間がかかってしまい、また変速過渡時にニュートラル状態にされることにより乗員にショックや違和感を与えてしまい、車両のドライバビリティが低下する可能性があった。

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、前後進の切り換えを伴う変速をスムーズにかつ速やかに実行することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目標を達成するために、請求項１の発明は、エンジンと発電機能を有する第１および第２の電動機とを動力源として備え、その動力源の出力トルクを変速して駆動輪に伝達する変速機構を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記車両が走行している際に、その際の進行方向とは逆方向に前記車両を走行させるトルクを前記駆動輪へ伝達するように前記変速機構に対する変速操作が行われた場合に、前記いずれかの電動機を発電機として機能させて前記車両を制動する回生制動を行う回生制動手段を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記変速機構のシフトポジションを検出するシフトポジション検出手段と、前記ハイブリッド車両の走行速度を検出する車速検出手段とを更に備え、前記回生制動手段が、前記変速機構のシフトポジションが前進駆動ポジションと後進駆動ポジションとの間で切り換えられたことを前記シフトポジション検出手段により検出した場合に、前記回生制動を開始するとともに、その回生制動の実行中に前記走行速度が変速ショックが生じない車速として予め定めた所定値以下になったことを前記車速検出手段により検出した場合に、前記回生制動を終了する手段を含むことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。

請求項１の発明によれば、車両が走行している際に、変速機により動力源の出力トルクの回転方向を反転する場合、すなわち、車両の進行方向と逆方向に車両を走行させるトルクが駆動輪に伝達されるように変速機の変速段が切り換えられた場合に、いずれかの電動機が発電機として機能させられることにより、変速機の入力部材に対して負のトルクすなわち入力部材の回転方向とは逆方向のトルクが付与されて、変速機から出力される駆動トルクが低減される。その結果、車両に制動力が作用し、車両の走行速度が速やかに低下させられる。そのため、動力源の出力トルクの回転方向が反転されるような変速、言い換えると前後進の切り換えを伴う変速を速やかに行うことができる。また、変速の前後での回転数変化を少なくして、前後進の切り換えを伴う変速をスムーズに行うことができる。

また、請求項２の発明によれば、車両が所定車速以上で走行している際に、変速機のシフト位置がニュートラルポジションを挟んで前進駆動ポジションと後進駆動ポジションとの間で切り換えられる場合に、その切り換えが検出された段階でいずれかの電動機による回生制動が開始される。そして、その回生制動の実行に伴い車速が速やかに低下し、車速が所定値以下になった段階で回生制動が終了される。そのため、ニュートラルポジションを挟んで前進駆動ポジションと後進駆動ポジションとの間で変速段が切り換えられるような変速を速やかに行うことができる。また、その変速の前後での回転数変化を少なくして、前後進の切り換えを伴う変速をより一層スムーズに行うことができる。

つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図３は、この発明を用いることの可能なハイブリッド車両Ｖｅの駆動系統の構成例を示している。図３に示された車両Ｖｅは、動力の発生原理が異なる２種類の動力源を有している。すなわち、エンジン１と、発電機能のある電動機として第１，第２の２つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１、ＭＧ２）２，３とが動力源として設けられている。

エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、あるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼して動力を出力する動力機関であり、好ましくはスロットル開度などで負荷を電気的に制御でき、また所定の負荷に対して回転数を制御することにより燃費が最も良好な最適運転点に設定できる内燃機関である。

各モータ・ジェネレータ２，３は、一例として、ロータに永久磁石を備えた同期電動機によって構成されており、発電機および電動機として機能するように、言い換えると、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備するように構成されている電動機である。それら２つのモータ・ジェネレータ２，３は、それぞれ、ロータ２ａ，３ａおよびステータ２ｂ，３ｂを有しており、ステータ２ｂ，３ｂはいずれもケーシング４などに固定されている。

また、各モータ・ジェネレータ２，３は、それぞれに対応して設けられたインバータ５，６を介して、バッテリあるいはキャパシタなどの蓄電装置７，８にそれぞれ接続されている。また、インバータ５とインバータ６とを接続する電気回路９が設けられており、蓄電装置７と蓄電装置８との間で電力の授受をおこなうことが可能に構成されているとともに、モータ・ジェネレータ２とモータ・ジェネレータ３との間で、蓄電装置７，８を経由することなく、電力の授受をおこなうことが可能に構成されている。したがって、一方のモータ・ジェネレータ２（もしくは３）を発電機として機能させ、その発電された電力を他方のモータ・ジェネレータ３（もしくは２）に与えてこれをモータとして機能させることが可能なように構成されている。また蓄電装置７，８からそれぞれのモータ・ジェネレータ２，３に電力を供給して、そのモータ・ジェネレータ２，３をモータとして機能させることも可能なように構成されている。

上記のエンジン１および各モータ・ジェネレータ２，３による動力源から出力された動力が、変速機１０を介して駆動輪１１に伝達されるように動力伝達経路が構成されている。具体的には、エンジン１の出力軸１ａが動力分配装置１２に連結されている。この動力分配装置１２は、動力の合成もしくは分配の機能を有する３要素の差動歯車機構であり、したがってシングルピニオン型遊星歯車機構やダブルピニオン型遊星歯車機構を用いて構成することができる。この図３に示す例では、キャリア１２ｃを入力要素、サンギヤ１２ｓを反力要素、リングギヤ１２ｒを出力要素としたシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されている。

すなわち、外歯歯車であるサンギヤ１２ｓの外周側に、内歯歯車であるリングギヤ１２ｒがサンギヤ１２ｓに対して同心円上に配置され、これらのサンギヤ１２ｓとリングギヤ１２ｒとに噛み合っているピニオンギヤ１２ｐが、キャリア１２ｃによって自転自在および公転自在に保持されている。そして、そのキャリア１２ｃにエンジン１の出力軸１ａすなわちクランクシャフトなどの出力部が連結されている。したがってキャリア１２ｃが入力要素となっている。なお、エンジン１とキャリア１２ｃとの間に、発進用のクラッチやトルクコンバータ（ロックアップクラッチ付のトルクコンバータ）などの動力伝達機構を適宜に設けてもよい。

動力分配装置１２のサンギヤ１２ｓに、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が連結されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２のロータ２ａがサンギヤ１２ｓに連結され、前述したように第１モータ・ジェネレータ２のステータ２ｂがケーシング４などに固定されている。したがってサンギヤ１２ｓが反力要素となっている。

また、動力分配装置１２のリングギヤ１２ｒに、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３および変速機１０が連結されている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３のロータ３ａおよび変速機１０の入力部材１０ａがリングギヤ１２ｒに連結されている。そして、前述したように、第２モータ・ジェネレータ３のステータ３ｂがケーシング４などに固定されている。したがってリングギヤ１２ｒが出力要素となっている。

変速機１０は、入力回転数と出力回転数との比である変速比を変更可能に構成された動力伝達装置であり、この図３に示す例では、同軸上に配置された２組のシングルピニオン型の遊星歯車機構１３，１４により構成されている。これら遊星歯車機構１３，１４は、それぞれ、外歯歯車であるサンギヤ１３ｓ，１４ｓの外周側に、内歯歯車であるリングギヤ１３ｒ，１４ｒがサンギヤ１３ｓ，１４ｓに対して同心円上に配置され、これらのサンギヤ１３ｓ，１４ｓとリングギヤ１３ｒ，１４ｒとに噛み合っているピニオンギヤ１３ｐ，１４ｐが、キャリア１３ｃ，１４ｃによって自転自在および公転自在に保持されている。そして、遊星歯車機構１３のキャリア１３ｃと遊星歯車機構１４のリングギヤ１４ｒとが一体回転するように連結され、遊星歯車機構１３のリングギヤ１３ｒと遊星歯車機構１４のキャリア１４ｃとが一体回転するように連結されている。すなわち、変速機１０は、いわゆるＣＲ−ＣＲ結合式の遊星歯車機構により構成された動力伝達装置である。

また、変速機１０には、変速比を制御するための機構として、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３、およびブレーキＢ１，Ｂ２、ならびにワンウェイクラッチＦ１により構成された係合装置が設けられている。そして、それらの係合装置を介して、前述のエンジン１および各モータ・ジェネレータ２，３による動力源と変速機１０とが連結されている。

すなわち、遊星歯車機構１４のサンギヤ１４ｓを、変速機１０の入力部材１０ａを介して第２モータ・ジェネレータ３のロータ３ａおよび動力分配装置１２のリングギヤ１２ｒに対して選択的に連結・解放させるクラッチＣ１が設けられている。また、遊星歯車機構１３のキャリア１３ｃを、変速機１０の入力部材１０ａを介して第２モータ・ジェネレータ３のロータ３ａおよび動力分配装置１２のリングギヤ１２ｒに対して選択的に連結・解放させるクラッチＣ２が設けられている。また、遊星歯車機構１３のサンギヤ１３ｓを、変速機１０の入力部材１０ａを介して第２モータ・ジェネレータ３のロータ３ａおよび動力分配装置１２のリングギヤ１２ｒに対して選択的に連結・解放させるクラッチＣ３が設けられている。

さらに、遊星歯車機構１３のサンギヤ１３ｓの回転・停止状態を制御するブレーキＢ１が設けられている。また、遊星歯車機構１３のキャリア１３ｃおよび遊星歯車機構１４のリングギヤ１４ｒの回転・停止状態を制御するブレーキＢ２が設けられている。そして、遊星歯車機構１３のキャリア１３ｃおよび遊星歯車機構１４のリングギヤ１４ｒの回転を一方向に規制するワンウェイクラッチＦ１が設けられている。

上記のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびブレーキＢ１，Ｂ２などの係合装置としては、摩擦式係合装置または電磁式係合装置、あるいは噛み合い式係合装置のいずれを用いてもよいが、この実施例では、摩擦式係合装置を用いているものとする。そして、それら各係合装置は、それぞれ電気信号に基づいて動作するアクチュエータ（図示せず）によって係合・解放動作するように構成されている。

これらの係合装置の係合・解放を制御することにより、例えば、ドライブポジション（Ｄレンジ）では第１速ないし第４速を選択し、リバースポジション（Ｒレンジ）では固定された変速比を選択可能に構成されている。そして、ドライブポジションが選択された場合は、第１速ないし第４速の変速段を、選択的に、かつ段階的に変更可能である。また、変速段を示す数字が大きくなるほど、変速機１０の変速比が小さくなるように構成されている。

そして、変速機１０の出力部材１０ｂすなわち遊星歯車機構１４のキャリア１４ｃと駆動輪１１とが、デファレンシャル１５およびドライブシャフト１６を介して動力伝達可能に連結されている。

上記の変速機１０における変速比の切り替えを、図４の係合表および図５の速度線図に基づいて説明する。なお、図４の係合表において、「○」印は係合装置が係合されることを示し、「×」印は係合装置が解放されることを示している。また、図５の速度線図において、「正」は回転要素が正回転することを示し、「逆」は回転要素が逆回転することを示す。正回転とはエンジン１の回転方向と同方向であることを示している。

先ず、前進第１速（１ｓｔ）は、クラッチＣ１を係合させることに伴ってワンウェイクラッチＦ１が係合することによって設定される。すなわち、クラッチＣ１が係合させられて遊星歯車機構１４のサンギヤ１４ｓが入力部材１０ａすなわち動力分配装置１２のリングギヤ１２ｒと共に回転すると、遊星歯車機構１４のキャリア１４ｃに負荷がかかっていることにより遊星歯車機構１４のリングギヤ１４ｒが逆回転しようとするので、ワンウェイクラッチＦ１が係合する。したがって、遊星歯車機構１４のリングギヤ１４ｒおよび遊星歯車機構１３のキャリア１３ｃを固定した状態で遊星歯車機構１４のサンギヤ１４ｓが入力部材１０ａと共に回転するので、遊星歯車機構１４のキャリア１４ｃおよびこれと一体の出力部材１０ｂが、入力部材１０ａに対して減速させられて正回転する。すなわち、変速機１０では“１”よりも大きな変速比が設定される。

第２速（２ｎｄ）は、上記の第１速の状態からブレーキＢ１を係合させることにより設定される。すなわち、第１速の状態で逆回転していた遊星歯車機構１３のサンギヤ１３ｓの回転をブレーキＢ１によって規制することにより設定される。したがって、遊星歯車機構１４のリングギヤ１４ｒおよびこれと一体の遊星歯車機構１３のキャリア１３ｃがゆっくり正回転するので、出力要素である遊星歯車機構１４のキャリア１４ｃおよび遊星歯車機構１３のリングギヤ１３ｒが、第１速の場合より高回転数で正回転する。すなわち、変速機１０では“１”よりも大きく、かつ第１速よりも小さな変速比が設定される。

第３速（３ｒｄ）は、上記の第２速の状態でブレーキＢ１を解放するとともに、クラッチＣ２を係合させることによって設定される。したがって、この第３速では、遊星歯車機構１３，１４のサンギヤ１３ｓ，１４ｓが共に入力部材１０ａに連結されるので、これらの遊星歯車機構１３，１４の全体および出力部材１０ｂが、入力部材１０ａと一体となって回転する。したがって、遊星歯車機構１３および遊星歯車機構１４はいわゆる直結状態となる。すなわち変速機１０では変速比が“１”に設定される。

第４速（４ｔｈ）は、上記の第３速の状態でクラッチＣ１を解放するとともにブレーキＢ１を係合させることによって設定される。すなわち第３速の状態で入力部材１０ａと共に回転していた遊星歯車機構１３のサンギヤ１３ｓの回転をブレーキＢ１によって規制することにより設定される。したがって、遊星歯車機構１４のサンギヤ１４ｓが高速で正回転するので、遊星歯車機構１４のキャリア１４ｃおよびこれと一体の出力部材１０ｂが、入力部材１０ａに対して増速させられて正回転する。すなわち、出力要素である遊星歯車機構１４のキャリア１４ｃおよび遊星歯車機構１３のリングギヤ１３ｒが、第３速の場合より高回転数で正回転することになり、その結果、変速機１０では、“１”よりも小さな変速比が設定される。

一方、後進段（Ｒｅｖ）は、クラッチＣ３とブレーキＢ２とを係合させることによって設定される。したがって、遊星歯車機構１３のキャリア１３ｃおよび遊星歯車機構１４のリングギヤ１４ｒを固定した状態で遊星歯車機構１３のサンギヤ１３ｓが入力部材１０ａと共に回転するので、遊星歯車機構１４のキャリア１４ｃおよびこれと一体の出力部材１０ｂが入力部材１０ａに対して減速されて逆回転する。言い換えると、動力分配装置１２を介して変速機１０の入力部材１０ａへ入力される動力源のトルクが、その回転方向が反転されて出力部材１０ｂから出力される。すなわち、車両Ｖｅを後進させる方向のトルクが変速機１０から出力される。

つぎに、制御系統について説明する。上記のように構成されたハイブリッド車両Ｖｅの駆動系統を含む車両Ｖｅ全体を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１７が設けられてており、電子制御装置１７には、例えば、シフトポジションセンサ１８の信号、車速センサ１９の信号、加速要求検知センサ（図示せず）の信号、制動要求検知センサ（図示せず）の信号、エンジン回転数センサ（図示せず）の信号、蓄電装置７，８の充電量を検知するセンサ（図示せず）の信号、各モータ・ジェネレータ２，３の回転数を検知するセンサ（図示せず）の信号、各モータ・ジェネレータ２，３の温度を検知するセンサ（図示せず）の信号、入力部材１０ａおよび出力部材１０ｂの回転数を検知するセンサ（図示せず）の信号、車両Ｖｅが走行する道路の勾配を検知するセンサ（図示せず）の信号、車両Ｖｅの加速度を検知するセンサ（図示せず）の信号などが入力される。これに対して、電子制御装置１７からは、エンジン１を制御する信号、各モータ・ジェネレータ２，３（インバータ５，６）を制御する信号、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびブレーキＢ１，Ｂ２の係合・解放状態を制御する信号などが出力される。

図３に示す車両Ｖｅにおいて、エンジン１が運転されて、エンジントルクが動力分配装置１２のキャリア１２ｃに伝達されると、第１モータ・ジェネレータ２により反力トルクが受け持たれて、エンジントルクがリングギヤ１２ｒに伝達される。そのリングギヤ１２ｒに伝達されたトルクが、入力部材１０ａおよび変速機１０および出力部材１０ｂおよびデファレンシャル１５を経由して駆動輪１１に伝達されて、駆動力が発生する。動力分配装置１２においては、サンギヤ１２ｓとキャリア１２ｃとリングギヤ１２ｒとの差動作用により、入力要素であるキャリア１２ｃと、出力要素であるリングギヤ１２ｒとの変速比を制御することが可能である。具体的には、反力トルクを受け持つ第１モータ・ジェネレータ２の出力を制御することにより、エンジン回転数を無段階に（連続的に）制御することが可能である。つまり、動力分配装置１２は無段変速機としての機能を有している。

このように、第１モータ・ジェネレータ２で反力トルクを受け持つ場合、各種の条件に基づいて、第１モータ・ジェネレータ２の回転方向が、正回転、停止、逆回転などに選択的に切り換えられる。例えば、第１モータ・ジェネレータ２が正回転して反力トルクを受け持つ場合、第１モータ・ジェネレータ２は回生制御され、第１モータ・ジェネレータ２で発生した電力を、蓄電装置７に充電したり、インバータ５，６を経由させて第２モータ・ジェネレータ３に供給し、第２モータ・ジェネレータ３を力行制御することが可能である。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３が電動機として駆動され、そのトルクが入力部材１０ａ、変速機１０、デファレンシャル１５およびドライブシャフト１６を経由して駆動輪１１に伝達される。これに対して、第１モータ・ジェネレータ２が逆回転して反力トルクを受け持つ場合、第１モータ・ジェネレータ２は力行制御される。第１モータ・ジェネレータ２に供給する電力は、蓄電装置７または第２モータ・ジェネレータ３から供給することが可能である。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３を回生制御させて、その電力を、インバータ５，６を経由させて第１モータ・ジェネレータ２に供給することも可能である。

ここで、動力分配装置１２の変速比制御について説明すると、この動力分配装置１２の変速比制御は、エンジン１の燃費を向上させることを目的として、エンジン１の運転状態と、動力分配装置１２の変速比とを協調制御するものである。例えば、加速要求（アクセル開度）および車速に基づいて、車両Ｖｅにおける要求駆動力が求められる。これは、例えば予め用意したマップから求めることができる。その要求駆動力と車速とからエンジン１の要求出力が算出され、その要求出力を最小の燃費で出力する目標エンジン回転数が、マップを使用して求められる。そして、実エンジン回転数を燃費の良好な目標エンジン回転数に近づけるように、第１モータ・ジェネレータ２の出力（トルク×回転数）が制御される。この制御と並行して、実エンジン出力を目標エンジン出力に近づけるように、エンジン１の電子スロットルバルブの開度などが制御される。このように、動力分配装置１２の変速比を制御することにより、エンジン１の運転状態を最適燃費線に沿って制御することが可能である。

また、前述したように、第２モータ・ジェネレータ３を電動機として駆動させ、第２モータ・ジェネレータ３のトルクを、変速機１０を経由させて駆動輪１１に伝達する制御を実行可能である。つまり、駆動輪１１にトルクを伝達して駆動力を発生させる場合、エンジン１または第２モータ・ジェネレータ３の少なくとも一方のトルクを駆動輪１１に伝達可能であり、いずれの動力源のトルクまたは両方の動力源のトルクを伝達するかが、電子制御装置１７に入力される信号およびデータに基づいて判断される。

これに対して、車両Ｖｅが惰力走行する場合は、車両Ｖｅの運動エネルギが変速機１０および動力分配装置１２を経由してエンジン１に伝達され、エンジンブレーキ力が発生する。また、車両Ｖｅの惰力走行時に入力部材１０ａに伝達された運動エネルギの一部を第２モータ・ジェネレータ３に伝達し、この第２モータ・ジェネレータ３で回生制動力を発生させ、発生した電力を蓄電装置８に充電することも可能である。

上述したように、この発明のハイブリッド車両Ｖｅは、第１速ないし第４速の前進段と後進段とを、車両Ｖｅの車速や要求出力（アクセル開度）などで決まる走行状態に基づいて設定する変速機１０を備えている。すなわち、変速機１０は前後進切り換え機能を有していて、この変速機１０の各係合装置の係合・解放状態を制御することにより車両Ｖｅの前進状態と後進状態とを切り換えることができる。このとき、例えば変速機１０のシフトポジションが前進駆動ポジション（例えばＤ（ドライブ）レンジ）すなわち前進段に設定されていて車両Ｖｅが前進走行している際に、変速機１０のシフトポジションが後進駆動ポジション（Ｒ（リバース）レンジ）すなわち後進段に切り換えられた場合は、切り換え直後の車速およびエンジン回転数に未だ変化のない状態では、図６の速度線図に示すように、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が急増し、乗員にショックや違和感を与えてしまう場合があった。そこで、この発明の制御装置は、このような事態を防止もしくは抑制するために、以下の制御を実行するように構成されている。

図１はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図１において、先ず、変速機１０のシフトポジションが後進駆動ポジション（Ｒレンジ）に切り換えられたか否かが判断される（ステップＳ１）。これは、例えば前述したシフトポジションセンサ１８の検出信号に基づいて判断することができる。

変速機１０のシフトポジションがＲレンジに切り換えられていないことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御は行わずに、このルーチンを一旦終了する。これに対して、変速機１０のシフトポジションがＲレンジに切り換えられたことにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進み、車両Ｖｅが前進しているか否か、具体的には、車両Ｖｅが所定車速αよりも速い速度で前進しているか否かが判断される。これは、例えば前述した車速センサ１９の検出信号に基づいて判断することができる。なお、所定車速αは、変速機１０による前後進の切り換えを伴う変速、すなわち動力源の出力トルクの回転方向が反転されるような変速、例えば変速機１０のシフトポジションがニュートラルポジション（Ｎレンジ）を挟んで前進駆動ポジション（Ｄレンジ）と後進駆動ポジション（Ｒレンジ）との間で切り換えられるような変速が行われる場合に、乗員に違和感や不快感を与えるレベルの変速ショックが発生しない車速の閾値として予め設定される所定値である。

車両Ｖｅが前進していないこと、すなわち車両Ｖｅの前進方向の速さが所定車速α以下であることにより、このステップＳ２で否定的に判断された場合は、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。すなわち、車両Ｖｅの車速の絶対値が所定車速α以下であるような場合には、変速機１０による前後進の切り換えを伴う変速が行われたとしても、上記のような変速ショックは発生しないと判断できるため、通常の変速制御による変速段の切り換えが行われる。

これに対して、車両Ｖｅが前進していること、すなわち車両Ｖｅの前進方向の速さが所定車速αよりも速いことにより、ステップＳ２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３へ進み、第２モータ・ジェネレータ３による回生制動が実行される。この第２モータ・ジェネレータ３による回生制動とは、第２モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させることにより、第２モータ・ジェネレータ３のロータ３ａと連結されている変速機１０の入力部材１０ａに負のトルクすなわち入力部材１０ａの回転方向と反対の回転方向のトルクを作用させて入力部材１０ａの回転速度を低下させる、言い換えると、車両Ｖｅに制動力を作用させる第２モータ・ジェネレータ３の回転制御のことである。

第２モータ・ジェネレータ３による回生制動が実行されると、車両Ｖｅの車速の絶対値が前述の所定車速α以下に低下したか否かが判断される（ステップＳ４）。車両Ｖｅの車速の絶対値が未だ所定車速α以下に低下しないことにより、このステップＳ４で否定的に判断された場合は、上記のステップＳ３へ戻り、それ以降に制御が同様に実行される。すなわち、車両Ｖｅの車速の絶対値が所定車速α以下に低下するまで、ステップＳ３の制御が繰り返し実行される。そして、車両Ｖｅの車速の絶対値が所定車速α以下に低下したことにより、ステップＳ４で肯定的に判断された場合には、このルーチンを一旦終了する。

上記の図１に示す制御を実行した場合の第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクTm、車両Ｖｅの車速V、および変速機１０の係合装置の係合状態の変化を、図２にタイムチャートとして示してある。すなわち、運転者により変速機１０のシフトポジションがＤレンジからＲレンジに切り換えられると、具体的には変速機１０のシフトポジションをＤレンジからＲレンジに切り換える信号が出力されると（t1時点）、第２モータ・ジェネレータ３の回転が制御されて第２モータ・ジェネレータ３が発電機として機能させられる。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３が、エンジン１の回転方向と同じ回転方向である正のトルクT1を出力していた状態からエンジン１の回転方向と逆の回転方向である負のトルクT2を出力する状態に制御される。その結果、車両Ｖｅには制動力が作用することになり、車速Vが低下する。

そして、車両Ｖｅの車速Vが、変速機１０の各係合装置の切り換え判断の閾値として設定された前述の所定車速αまで低下した時点（t2時点）で、変速機１０の各係合装置の係合・解放状態の切り換えが実行される。すなわち、前述したように、クラッチＣ１，Ｃ２のいずれか一方もしくは両方が係合されていた状態からクラッチＣ３が係合された状態へ、またブレーキＢ１が係合されていたもしくはいずれのブレーキも係合されていない状態から、ブレーキＢ２が係合された状態へ切り換えられる。

各係合装置がそれぞれ切り換えられて後進段すなわちリバースポジションが設定されると（t3時点）、第２モータ・ジェネレータ３の回転が制御されて第２モータ・ジェネレータ３は再びモータとして機能させられ、正のトルクT3を出力する状態に制御される。そしてその第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクT3により、車両Ｖｅが後進走行させられる。

なお、上記の図１のフローチャートに示す制御例は、「車両Ｖｅが前進走行中に、変速機１０のシフトポジションが前進駆動ポジション（Ｄレンジ）から後進駆動ポジション（Ｒレンジ）に切り換えられた場合に、第２モータ・ジェネレータ３により回生制動を行う制御」であるが、「車両Ｖｅが後進走行中に、変速機１０のシフトポジションが後進駆動ポジション（Ｒレンジ）から前進駆動ポジション（Ｄレンジ）に切り換えられた場合に、第２モータ・ジェネレータ３により回生制動を行う制御」を実行することも可能である。

すなわち、図７のフローチャートに示す制御を実行することにより、車両Ｖｅが後進走行中に、変速機１０のシフトポジションが後進駆動ポジション（Ｒレンジ）から前進駆動ポジション（Ｄレンジ）に切り換えられた場合に、第２モータ・ジェネレータ３の回転を制御して回生制動を行い、ＲレンジからＤレンジへの変速機１０のシフトポジションの切り換えをスムーズに行うことができる。ここで、この図７のフローチャートに示す制御内容は、図１のフローチャートおよびその制御内容の説明において、「後進」を「前進」に、「前進」を「後進」に、「Ｒレンジ」を「Ｄレンジ」に、「ステップＳ１」を「ステップＳ１’」に、「ステップＳ２」を「ステップＳ２’」に読み替えることにより説明できるため、詳細な説明は省略する。

このように、上記の実施例に示すこの発明の制御装置によれば、車両Ｖｅが所定車速αを超えた速さで走行している際に、その際の車両Ｖｅの進行方向とは逆方向に車両Ｖｅを走行させるトルクを駆動輪１１へ伝達するように変速機１０が操作された場合、言い換えると、変速機１０により動力源からの出力トルクの回転方向を反転する場合、具体的には、変速機１０のシフトポジションがニュートラルポジション（Ｎレンジ）を挟んで前進駆動ポジション（Ｄレンジ）と後進駆動ポジション（Ｒレンジ）との間で切り換えられるような前後進の切り換えを伴う変速が行われる場合に、第２モータ・ジェネレータ３が発電機として機能させられることにより、変速機１０の入力部材１０ａに対して負のトルクすなわち入力部材１０ａの回転方向とは逆方向のトルクが付与されて、変速機１０から出力される駆動トルクが低減される。その結果、車両Ｖｅに制動力が作用し、車両Ｖｅの走行速度が速やかに低下させられる。そして変速ショックが生じない程度（すなわち所定車速α）まで車速が低下した時点で変速機１０の各係合装置の係合・解放状態の切り換えを実行することにより、変速の前後での回転数変化を少なくして、前後進の切り換えを伴う変速をスムーズにかつ迅速に行うことができる。

ここで、図１のフローチャートに示す制御例と、この発明との関係を簡単に説明すると、上述したステップＳ１の機能的手段が、この発明のシフトポジション検出手段に相当し、また、ステップＳ２，Ｓ４の機能的手段が、この発明の車速検出手段に相当し、そして、ステップＳ３の機能的手段が、この発明の回生制動手段に相当する。

なお、この発明は上述した具体例に限定されない。例えばこの発明の変速機構は、上述したＣＲ−ＣＲ結合式の遊星歯車機構からなるものに限られないのであって、要は、出力部材とこれに付加するトルクを出力する動力源との間の変速比を変更できる装置であればよい。また、上記の具体例では、いわゆるクラッチ・ツウ・クラッチ変速によって変速を実行する変速機を例に挙げたが、この発明では、クラッチ・ツウ・クラッチ変速以外の態様で変速を実行する変速機構を採用することができる。

さらに、この発明における動力源は、遊星歯車機構を介して互いに連結されたエンジンとモータ・ジェネレータとから構成された動力装置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動力を出力できる動力装置であればよい。そして、上記の具体例では、電動機と発電機との機能を備えたモータ・ジェネレータを例にして説明したが、この発明における動力源を構成する一つの駆動装置は電動機および／または発電機であってもよい。

この発明に係る制御装置による制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示す制御を行った場合のタイムチャートの一例を示す図である。 この発明で対象とするハイブリッド車両の駆動系統および制御系統の一例を模式的に示す図である。 図３に示す変速機で各変速段を設定するための係合装置の係合・解放状態をまとめて示す図表である。 図３に示す変速機を構成している遊星歯車機構についての速度線図である。 図３に示す構成のハイブリッド車両において従来の変速制御で前後進の切り換えを伴う変速を行った場合に、第１電動機の回転数が急増してしまう状態を説明するための速度線図である。 この発明に係る制御装置による他の制御例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…エンジン、 ２，３…モータ・ジェネレータ（電動機）、 ５，６…インバータ、 ７，８…蓄電装置（バッテリ）、 １０…変速機（変速機構）、 １１…駆動輪、 １２…動力分配装置、 １７…電子制御装置（ＥＣＵ）、 １８…シフトポジションセンサ、 １９…車速センサ、 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…クラッチ、 Ｂ１，Ｂ２…ブレーキ、 Ｆ１…ワンウェイクラッチ、 Ｖｅ…車両。

Claims (2)

1. エンジンと発電機能を有する第１および第２の電動機とを動力源として備え、その動力源の出力トルクを変速して駆動輪に伝達する変速機構を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記車両が走行している際に、その際の進行方向とは逆方向に前記車両を走行させるトルクを前記駆動輪へ伝達するように前記変速機構に対する変速操作が行われた場合に、前記いずれかの電動機を発電機として機能させて前記車両を制動する回生制動を行う回生制動手段を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記変速機構のシフトポジションを検出するシフトポジション検出手段と、前記ハイブリッド車両の走行速度を検出する車速検出手段とを更に備え、
   前記回生制動手段は、前記変速機構のシフトポジションが前進駆動ポジションと後進駆動ポジションとの間で切り換えられたことを前記シフトポジション検出手段により検出した場合に、前記回生制動を開始するとともに、その回生制動の実行中に前記走行速度が変速ショックが生じない車速として予め定めた所定値以下になったことを前記車速検出手段により検出した場合に、前記回生制動を終了する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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