JP2009248914A - 車両およびその制御方法並びに駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速装置を備えるものにおいて、要求駆動力の増加により変速段をダウンシフトする際に内燃機関から出力されるパワーをより早く上昇させる。
【解決手段】エンジンの運転を伴って走行している最中にアクセルペダルの踏み込みにより変速機をダウンシフトするときには、変速機をダウンシフトするよう制御し（Ｓ１００）、エンジンの回転数Ｎｅが要求トルクＴｄ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊に向けて上昇するようエンジンを制御し（Ｓ１２０〜Ｓ１４０）、変速中のイナーシャによるトルクを考慮して駆動軸への要求トルクＴｄ＊に対応するトルクを動力軸に出力するために第１，第２モータから出力すべきトルクに比してこのイナーシャによるトルクをキャンセルするトルク分が第１モータから出力されないよう調整して第１，第２モータを制御する（Ｓ１５０〜Ｓ１９０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両およびその制御方法並びに駆動装置に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンと、第１電動機と、エンジンと第１電動機とにそれぞれキャリアとサンギヤとが接続されたプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのリングギヤに接続された第２電動機と、プラネタリギヤのリングギヤからの動力を変速して車軸側に伝達する有段の変速機と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、変速機による変速時に、第１電動機の目標トルクをイナーシャによる回転変動に応じて補正することにより、変速の前後でエンジン回転数を変化させないようにしている。
特開２００７−１１８６９６号公報

上述の車両では、アクセルペダルの踏み込みにより変速段をダウンシフトするいわゆるキックダウンするときであっても、変速段を変更している最中はエンジン回転数が変化しないように制御され、エンジン回転数の上昇が変速段の変更後に生じるものとなるため、エンジンから出力されるパワーの上昇が遅れる場合がある。

本発明の車両およびその制御方法並びに駆動装置は、入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速装置を備えるものにおいて、要求駆動力の増加により変速段をダウンシフトする際に内燃機関から出力されるパワーをより早く上昇させることを主目的とする。

本発明の車両およびその制御方法並びに駆動装置は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
内燃機関と、
入力軸を有し、該入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速手段と、
動力を入出力可能な第１電動機と、
前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との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、
前記入力軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
アクセル操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記内燃機関の運転を伴って走行している最中に前記要求駆動力の増加により前記有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、前記変速段がダウンシフトされるよう前記有段変速手段を制御し、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇すると共に前記変速段のダウンシフトに伴って前記入力軸の回転数が変化しているときでも前記設定された要求駆動力に対応する駆動力が前記入力軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクに比して前記内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御し、前記要求駆動力出力制御の際に前記第２電動機から出力すべきトルクが前記第２電動機から出力されるよう前記第２電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇するよう前記内燃機関を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、内燃機関の運転を伴って走行している最中にアクセル操作に基づく駆動軸に要求される要求駆動力の増加により入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、変速段がダウンシフトされるよう有段変速手段を制御し、内燃機関の回転数が要求駆動力に基づく内燃機関の目標回転数に向けて上昇すると共に変速段のダウンシフトに伴って入力軸の回転数が変化しているときでも要求駆動力に対応する駆動力が入力軸に出力されるよう内燃機関と第１電動機と第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に第１電動機から出力すべきトルクに比して内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが第１電動機から出力されるよう第１電動機を制御し、要求駆動力出力制御の際に第２電動機から出力すべきトルクが第２電動機から出力されるよう第２電動機を制御し、内燃機関の回転数が目標回転数に向けて上昇するよう内燃機関を制御する。したがって、要求駆動力の増加により変速段をダウンシフトしている最中は、内燃機関の回転数が上昇しやすいよう第１電動機からのトルクを調整することにより、変速段の変更後に内燃機関から出力されるパワーの上昇がより早くなる。この結果、要求駆動力の増加により変速段をダウンシフトする際に内燃機関から出力されるパワーをより早く上昇させることができる。

こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記入力軸の回転数が変化していないとして前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇すると共に前記設定された要求駆動力に対応する駆動力が前記入力軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する入力軸回転無変化時制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクと前記要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクとの範囲内で調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を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、第１電動機から出力するトルクをより確実に調整することができる。この場合、前記制御手段は、前記入力軸回転無変化時制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の車両において、前記３軸式動力入出力手段は、共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記入力軸の順に並ぶよう該回転軸，該出力軸，該入力駆に接続されてなり、前記制御手段は、前記要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクに比して前記出力軸からのトルクを受けとめるトルクの大きさが小さくなる方向に調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御する手段であるものとすることもできる。

本発明の駆動装置は、
内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載される駆動装置であって、
入力軸を有し、該入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速手段と、
前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、動力を入出力可能な第１電動機と、
前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との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、
前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、前記入力軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
アクセル操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記内燃機関の運転を伴って走行している最中に前記要求駆動力の増加により前記有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、前記変速段がダウンシフトされるよう前記有段変速手段を制御し、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇すると共に前記変速段のダウンシフトに伴って前記入力軸の回転数が変化しているときでも前記設定された要求駆動力に対応する駆動力が前記入力軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクに比して前記内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御し、前記要求駆動力出力制御の際に前記第２電動機から出力すべきトルクが前記第２電動機から出力されるよう前記第２電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇するよう前記内燃機関を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、内燃機関の運転を伴って走行している最中にアクセル操作に基づく駆動軸に要求される要求駆動力の増加により入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、変速段がダウンシフトされるよう有段変速手段を制御し、内燃機関の回転数が要求駆動力に基づく内燃機関の目標回転数に向けて上昇すると共に変速段のダウンシフトに伴って入力軸の回転数が変化しているときでも要求駆動力に対応する駆動力が入力軸に出力されるよう内燃機関と第１電動機と第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に第１電動機から出力すべきトルクに比して内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが第１電動機から出力されるよう第１電動機を制御し、要求駆動力出力制御の際に第２電動機から出力すべきトルクが第２電動機から出力されるよう第２電動機を制御し、内燃機関の回転数が目標回転数に向けて上昇するよう内燃機関を制御する。したがって、要求駆動力の増加により変速段をダウンシフトしている最中は、内燃機関の回転数が上昇しやすいよう第１電動機からのトルクを調整することにより、変速段の変更後に内燃機関から出力されるパワーの上昇がより早くなる。この結果、要求駆動力の増加により変速段をダウンシフトする際に内燃機関から出力されるパワーをより早く上昇させることができる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、入力軸を有し該入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速手段と、動力を入出力可能な第１電動機と、前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との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、前記入力軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記内燃機関の運転を伴って走行している最中にアクセル操作に基づく前記駆動軸に要求される要求駆動力の増加により前記有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、前記変速段がダウンシフトされるよう前記有段変速手段を制御し、前記内燃機関の回転数が前記要求駆動力に基づく前記内燃機関の目標回転数に向けて上昇すると共に前記変速段のダウンシフトに伴って前記入力軸の回転数が変化しているときでも前記要求駆動力に対応する駆動力が前記入力軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクに比して前記内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御し、前記要求駆動力出力制御の際に前記第２電動機から出力すべきトルクが前記第２電動機から出力されるよう前記第２電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記目標回転数に向けて上昇するよう前記内燃機関を制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の車両の制御方法では、内燃機関の運転を伴って走行している最中にアクセル操作に基づく駆動軸に要求される要求駆動力の増加により入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、変速段がダウンシフトされるよう有段変速手段を制御し、内燃機関の回転数が要求駆動力に基づく内燃機関の目標回転数に向けて上昇すると共に変速段のダウンシフトに伴って入力軸の回転数が変化しているときでも要求駆動力に対応する駆動力が入力軸に出力されるよう内燃機関と第１電動機と第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に第１電動機から出力すべきトルクに比して内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが第１電動機から出力されるよう第１電動機を制御し、要求駆動力出力制御の際に第２電動機から出力すべきトルクが第２電動機から出力されるよう第２電動機を制御し、内燃機関の回転数が目標回転数に向けて上昇するよう内燃機関を制御する。したがって、要求駆動力の増加により変速段をダウンシフトしている最中は、内燃機関の回転数が上昇しやすいよう第１電動機からのトルクを調整することにより、変速段の変更後に内燃機関から出力されるパワーの上昇がより早くなる。この結果、要求駆動力の増加により変速段をダウンシフトする際に内燃機関から出力されるパワーをより早く上昇させることができる。

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、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には回転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。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも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からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

変速機６０は、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸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２に示す。図２に示す変速機６０は、シングルピニオンの遊星歯車機構６２，６４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６２は、外歯歯車のサンギヤ６２ｓと、このサンギヤ６２ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２ｒと、サンギヤ６２ｓに噛合すると共にリングギヤ６２ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６２ｐと、複数のピニオンギヤ６２ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６２ｃとを備えている。サンギヤ６２ｓ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６２ｃ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６４は、外歯歯車のサンギヤ６４ｓと、このサンギヤ６４ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６４ｒと、サンギヤ６４ｓに噛合すると共にリングギヤ６４ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６４ｐと、複数のピニオンギヤ６４ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６４ｃとを備えている。サンギヤ６４ｓは、回転軸６３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６４ｒは、遊星歯車機構６２のキャリア６２ｃに接続されており、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６４ｃは、駆動軸３６に接続されていると共に遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒに接続されている。変速機６０は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３とブレーキＢ１，Ｂ２とを全てオフすることによりリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを切り離すことができ、クラッチＣ３とブレーキＢ２とをオンする（またはブレーキＢ２をオンする代わりにワンウェイクラッチＦ１が機能する）と共にクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１とをオフすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を比較的大きな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を１速の状態という）、クラッチＣ３とブレーキＢ１とをオンすると共にクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ２とをオフすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を１速より小さな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を２速の状態という）、クラッチＣ２，Ｃ３をオンすると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフすることによりリングギヤ軸３２ａの回転をそのまま駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を３速の状態という）、クラッチＣ２，ブレーキＢ１をオンすると共にクラッチＣ１，Ｃ３とブレーキＢ２とをオフすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を増速して駆動軸３６に伝達する（以下、この状態を４速の状態という）。また、この変速機６０は、クラッチＣ１とブレーキＢ２とをオンすると共にクラッチＣ２，Ｃ３とブレーキＢ１とをオフすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を反転かつ減速して駆動軸３６に伝達する（以下、この状態をリバースの状態という）。クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３やブレーキＢ１，Ｂ２のオンオフは、実施例では、図示しない油圧式のアクチュエータの駆動によりクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３やブレーキ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。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

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，車速センサ８８からの車速Ｖ，駆動軸３６に取り付けられた回転数センサ３７からの駆動軸回転数Ｎｄ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，ブレーキＢ１，Ｂ２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。

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とに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクを計算し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じた変速段となるよう変速機６０が制御され、要求トルクと変速機６０の変速段とに応じたトルクに対応する要求動力が動力軸としてのリングギヤ軸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、特にアクセルペダル８３の踏み込みにより変速機６０の変速段をダウンシフトする際、即ちキックダウンする際の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるダウンシフト時駆動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、エンジン２２の運転を伴って走行している最中に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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて図４に例示する変速マップを用いてキックダウン要求がなされたと判定されたときに実行される。図４の変速マップでは、実線で示す変速線を越えて車速Ｖが大きくなるかまたはアクセル開度Ａｃｃが小さくなったときに変速機６０の変速段を低い状態から高い状態（例えば、２速の状態から３速の状態など）に変更（アップシフト）し、破線で示す変速線を越えて車速Ｖが小さくなるかまたはアクセル開度Ａｃｃが大きくなったときに変速機６０の変速段を高い状態から低い状態（例えば、３速の状態から２速の状態など）に変更（ダウンシフト）する。キックダウン要求は、実施例では、図４の破線で示す変速線を越えてアクセル開度Ａｃｃが大きくなったときになされたと判定するものとした。

ダウンシフト時駆動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、変速機６０のダウンシフトを開始する処理を行なう（ステップＳ１００）。変速機６０のダウンシフトは、実施例では、変速機６０の図示しない油圧式のアクチュエータに対する油圧シーケンスとして変速パターン毎に予め定めてＲＯＭ７４に記憶したものを開始して実行するものとした。図５に、アクセルペダル８３の踏み込みにより変速機６０を３速の状態から２速の状態にダウンシフトするときの動力分配統合機構３０および変速機６０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す。図中、実線は変速機６０が３速の状態のときの共線図を示し、破線は変速機６０が２速の状態のときの共線図を示す。図中の左側は動力分配統合機構３０の共線図であり、左の３１軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、３４軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、３２軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数を示す。図中の右側は変速機６０の共線図であり、６４ｓ軸は遊星歯車機構６４のサンギヤ６４ｓの回転数を示し、６２ｒ，６４ｃ軸は駆動軸３６の回転数Ｎｄである遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒおよび遊星歯車機構６４のキャリア６４ｃの回転数を示し、６２ｃ，６４ｒ軸は遊星歯車機構６２のキャリア６２ｃおよび遊星歯車機構６４のリングギヤ６４ｒの回転数を示し、６２ｓ軸は遊星歯車機構６２のサンギヤ６２ｓの回転数を示す。図中左右の共線図を結ぶ点線は、変速機６０のクラッチＣ３がオンの状態で接続される回転要素（３２軸と６４ｓ軸）を示す。なお、３２軸上の２つの太線矢印はモータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２とを示し、６２ｒ，６４ｃ軸上の２つの太線矢印は、３２軸に出力されるこれらのトルクが変速機６０（その減速比はギヤ比Ｇｒ）を介して駆動軸３６に出力されるトルクを示す。この３速の状態から２速の状態への変速は、クラッチＣ３がオンの状態でクラッチＣ２をオフすると共にブレーキＢ１をオンすることにより行なわれる。この変速は、実施例では、油圧シーケンスによる時間経過にしたがって、クラッチＣ２の油圧を序減してクラッチＣ２により伝達されるトルクを低下させながら駆動軸３６にトルクを出力するトルク相と、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である動力軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数の変化を伴って駆動軸３６にトルクを出力するイナーシャ相とにより行なわれ、変速機６０のギヤ比Ｇｒは変速終了後に変速前のギヤ比から変速後のギヤ比に変更される。

こうして変速機６０のダウンシフトを開始すると、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，回転数センサ３７からの駆動軸回転数Ｎｄ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１１０）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｄ＊を設定すると共に（ステップＳ１２０）、設定した要求トルクＴｄ＊に基づいてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１３０）。要求トルクＴｄ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を予め定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とが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出して設定するものとした。図６に要求トルク設定用マップの一例を示す。図６から解るように、実施例におけるアクセル開度Ａｃｃの増加による変速機６０のダウンシフトは、要求トルクＴｄ＊の増加による変速機６０のダウンシフトということができる。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。

続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１４０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図７に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ１５０）、計算した仮トルクＴｍ１ｔｍｐに次に説明するトルクＴｉと係数αとの積を加えて式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。図８に、アクセルペダル８３の踏み込み即ち要求トルクＴｄ＊の増加により変速機６０を３速の状態（実線）から２速の状態（破線）にダウンシフトするときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す。式（１）は、図５や図８に示す動力分配統合機構３０の共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で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（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。ここで、式（３）について簡単に説明する。図８に示すように、変速機６０をダウンシフトしている最中の前述したイナーシャ相では、動力分配統合機構３０よりサンギヤ３１側の慣性モーメントＩｇとサンギヤ３１の回転変化量とに基づいてサンギヤ３１にイナーシャによるトルクが作用し、このイナーシャによるトルクが動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用して、リングギヤ軸３２ａの回転変化が遅くなる場合がある。これに対し、図中、３１軸上の白抜き矢印で示すように、変速中のイナーシャ相ではモータＭＧ１からこのイナーシャによるトルクをキャンセルするトルクＴｉを出力することにより、３２軸に示すようにリングギヤ３２にトルク（−Ｔｉ／ρ）を作用させることが考えられる。式（３）の右辺第２項は、こうしたイナーシャによるトルクをキャンセルする程度を調整するためのものであり、係数αは値０以上で値１未満の値（実施例では、α＝０とした）を用いることができる。このように調整する理由については、説明の都合上、後述する。なお、トルクＴｉは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の現在値と前回値との差分を本ルーチンの実行間隔で除して得られる回転変化量ΔＮｍ１と慣性モーメントＩｇとの積として計算することができる。また、式（２）で計算する仮トルクＴｍ１ｔｍｐは、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに変速に伴う回転数の変化が生じていないとしたときに、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転すると共に駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｄ＊に対応するトルク（Ｔｄ＊／Ｇｒ）をリングギヤ軸３２ａに出力するのにモータＭＧ１から出力すべきトルクということができる。なお、式（３）で計算するトルク指令Ｔｍ１＊は、リングギヤ軸３２ａに変速に伴う回転数の変化が生じているときでも、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転すると共に要求トルクＴｄ＊に対応するトルク（Ｔｄ＊／Ｇｒ）をリングギヤ軸３２ａに出力するのにモータＭＧ１から出力すべきトルクということができる。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1tmp=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Tm1*=Tm1tmp +Ti・α (3)

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（４）および式（５）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、要求トルクＴｄ＊を変速機６０のギヤ比Ｇｒで除したものに計算した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）により計算し（ステップＳ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１８０）。ここで、式（６）は、図８の共線図から容易に導き出すことができる。また、式（６）で計算される仮トルクＴｍ２ｔｍｐは、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに変速に伴う回転数の変化が生じているか否かに拘わらずに、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転すると共に駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｄ＊に対応するトルク（Ｔｄ＊／Ｇｒ）をリングギヤ軸３２ａに出力するのにモータＭＧ２から出力すべきトルクということができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2tmp=Td*/Gr +Tm1tmp/ρ (6)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２００）、変速機６０の変速が終了しているか否かを判定し（ステップＳ２１０）、変速が終了していないときにはステップＳ１１０の処理に戻り、変速が終了しているときにはダウンシフト時駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。いまは、アクセルペダル８３が踏み込まれたときを考えているから、要求トルクＴｄ＊の増加に対応する要求パワーＰｅ＊の増加によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は現在の回転数Ｎｅよりも大きく設定され、こうして設定された目標回転数Ｎｅ＊に向けてエンジン２２の回転数Ｎｅが上昇するようエンジンＥＣＵ２４による制御が行なわれる。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ここで、式（３）の右辺第２項でイナーシャによるトルクをキャンセルする程度を調整する理由について説明する。図９に、要求トルクＴｄ＊の増加により変速機６０を３速の状態から２速の状態にダウンシフトするときのエンジン２２の回転数Ｎｅとその出力トルクＴｅと変速機６０のクラッチＣ２およびブレーキＢ１に作用する油圧とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と駆動軸３６に出力されるトルクとモータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１とその回転数Ｎｍ１との時間変化の一例を示す。図中、実線は係数αを値０としてモータＭＧ１からトルクＴｉが出力されないように調整した実施例における時間変化の様子を示し、点線は係数αを値１としてモータＭＧ１からトルクＴｉが出力されるようにした比較例における時間変化の様子を示す。要求トルクＴｄ＊の増加により変速機６０のダウンシフトを開始すると（時間ｔ１）、要求パワーＰｅ＊の増加に伴ってエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は現在の回転数Ｎｅよりも大きく設定され、その後、変速機６０の変速はトルク相からイナーシャ相に移行し（時間ｔ２）、比較例で変速が終了する時間ｔ３１より遅くに実施例で変速が終了すると、エンジン２２の回転数Ｎｅは目標回転数Ｎｅ＊に向けて更に上昇を開始する（時間ｔ３２）。変速中のイナーシャ相では、モータＭＧ１からトルクＴｉを出力することによりエンジン２２からのトルクＴｅを受け止めるトルクの大きさが大きくなると、エンジン２２の回転数Ｎｅは上昇しにくくなる。このため、実施例では、リングギヤ軸３２ａの回転変化が比較的早くなるもののエンジン２２の回転数Ｎｅの変化が抑制される比較例に対して、トルクＴｉが出力されないよう調整したトルクをモータＭＧ１から出力することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを上昇しやくするのである。これにより、変速機６０の変速終了後にエンジン２２から出力されるパワーを比較的早期に大きくすることができる。こうした理由により、係数αを用いてイナーシャによるトルクをキャンセルする程度を調整するのである。この結果、変速機６０をダウンシフトする際の車両の加速性を向上させることができる。また、変速機６０の変速が比較的緩やかに行なわれるものとなり、変速機６０のクラッチやブレーキの油圧が調整しやすくなるから、変速機６０の制御性が向上するということもできる。なお、こうした実施例のダウンシフト時駆動制御は、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに変速に伴う回転数の変化が生じていないものとしてエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に向けて上昇させると共に駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｄ＊に対応するトルク（Ｔｄ＊／Ｇｒ）をリングギヤ軸３２ａに出力するための制御と同様の制御ということができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の運転を伴って走行している最中に要求トルクＴｄ＊の増加により変速機６０をダウンシフトするときには、変速機６０をダウンシフトするよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅが要求トルクＴｄ＊に応じた要求パワーＰｅ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊に向けて上昇するようエンジン２２を制御し、動力分配統合機構３０よりサンギヤ３１側の慣性モーメントＩｇに基づく変速中のイナーシャによるトルクを考慮して駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｄ＊に対応するトルクを動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するためにモータＭＧ１，ＭＧ２から出力すべきトルクに比してこのイナーシャによるトルクをキャンセルするトルクＴｉをモータＭＧ１から出力する程度を係数αを用いて調整してモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するから、変速機６０の変速終了後にエンジン２２から出力されるパワーを比較的早期に大きくすることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、トルクＴｉに乗ずる係数αを値０としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたが、トルクＴｉに乗ずる係数αを値０より大きく値１未満の範囲内の値としてトルクＴｉに乗じてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定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、モータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（２）により計算してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を式（３）により設定するものとしたが、式（２）により計算される仮トルクＴｍ１ｔｍｐと式（３）により計算されるトルク指令Ｔｍ１＊に相当するトルクとの範囲内で調整したトルクをトルク指令Ｔｍ１＊として設定するものであれば如何なる計算式を用いるものとしてもよい。例えば、次式（７）に示すように式（２）の右辺にトルクＴｉを加えたものを仮トルクＴｍ１ｔｍｐ１として一旦計算してこの仮トルクＴｍ１ｔｍｐ１と係数αとを用いて式（８）によりトルク指令Ｔｍ１＊を設定するなどとしてもよい。

Tm1tmp1=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt +Ti (7)
Tm1tmp=Tm1tmp1-Ti・(1-α) (8)

実施例のハイブリッド自動車２０では、トルクＴｉの計算を、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の現在値と前回値との差分をダウンシフト時駆動制御ルーチンの実行間隔で除して得られる回転変化量ΔＮｍ１と動力分配統合機構３０よりサンギヤ３１側の慣性モーメントＩｇとの積（Ｉｇ・ΔＮｍ１）として計算するものと例示したが、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の現在値と前回値との差分をダウンシフト時駆動制御ルーチンの実行間隔で除して得られる回転変化量ΔＮｍ２に値−１を乗じてギヤ比ρで割ったものと慣性モーメントＩｇとの積（Ｉｇ・（−ΔＮｍ２）／ρ）として計算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、サンギヤ３１，リングギヤ３２，キャリア３４の順でそれぞれモータＭＧ１，エンジン２２のクランクシャフト２６，モータＭＧ２が接続されたリングギヤ軸３２ａが連結された遊星歯車機構としての動力分配統合機構３０を備えるものにおいて、エンジン２２からのトルクＴｅを受けとめるトルクの大きさが小さくなる方向としてモータＭＧ１から出力すべき仮トルクＴｍ１ｔｍｐを大きくする方向に調整するものとしたが、実施例の動力分配統合機構３０とは異なる機構またはその機構に対するエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の接続関係によりエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇しやすくする方向がモータＭＧ１からのトルクが小さくなる方向となるものにおいては、モータＭＧ１から出力すべきトルクが小さくなる方向に調整するものとすればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセルペダル８３の踏み込みにより変速機６０をダウンシフトするいわゆるキックダウンするときにはモータＭＧ１から出力すべきトルクをエンジン２２の回転数Ｎｅが上昇しやすいように調整するものとして説明したが、こうしたキックダウンするときとは異なる変速時にはモータＭＧ１からのトルクを調整しても調整しないものとしても構わない。例えば、アクセルペダル８３の踏み戻しにより変速機６０をアップシフトするときにはモータＭＧ１から出力すべきトルクをエンジン２２の回転数Ｎｅが下降しやすいように調整するものとしてもよいし、車速Ｖの増加，減少により変速機６０をアップシフト，ダウンシフトするときにはエンジン２２の回転数Ｎｅの変化が抑制されるようイナーシャによるトルクをキャンセルするトルクＴｉがモータＭＧ１から出力され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、アクセルペダル８３の踏み込みによりダウンシフトするときの一例として３速の状態から２速の状態へのダウンシフトを用いて説明したが、アクセルペダル８３の踏み込みにより駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｄ＊が大きくなると共に変速機６０をダウンシフトするものであれば、４速の状態から３速の状態へのダウンシフトや２速の状態から１速の状態へのダウンシフト，４速の状態から２速の状態へのダウンシフトなどにも同様に適用することができる。

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有段変速機であればよい。

実施例では、ハイブリッド自動車２０に適用して説明したが、自動車以外の列車などの車両の形態やこうした車両に内燃機関および蓄電装置と共に搭載される駆動装置の形態としてもよい。さらに、こうした車両の制御方法の形態としても構わない。

ここで、実施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が「内燃機関」に相当し、変速機６０が「有段変速手段」に相当し、モータＭＧ１が「第１電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「第２電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｄ＊を設定する図３のダウンシフト時駆動制御ルーチンのステップＳ１２０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、要求トルクＴｄ＊に応じた要求パワーＰｅ＊を設定してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する図３のダウンシフト時駆動制御ルーチンのステップＳ１３０，Ｓ１４０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「目標回転数設定手段」に相当し、エンジン２２の運転を伴って走行している最中にアクセル開度Ａｃｃの増加すなわち要求トルクＴｄ＊の増加により変速機６０の変速段をダウンシフトするときに、変速終了まで変速機６０をダウンシフトするよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に向けて上昇させると共に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが回転変化していないものとして駆動軸３６への要求トルクＴｄ＊に対応するトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するのにモータＭＧ１から出力すべきトルクである仮トルクＴｍ１ｔｍｐとリングギヤ軸３２ａが回転変化しているときでも駆動軸３６への要求トルクＴｄ＊に対応するトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するのにモータＭＧ１から出力すべきトルクとして仮トルクＴｍ１ｔｍｐにトルクＴｉを加えたトルクとの範囲内で係数αを用いて調整したトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸３６に要求トルクＴｄ＊を出力するようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とをそれぞれエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とに送信する図３のダウンシフト時駆動制御ルーチンのステップＳ１５０〜Ｓ２００の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「有段変速手段」としては、４段変速の変速機６０に限定されるものではなく、入力軸を有し入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達するものであれば如何なるものとしても構わない。「第１電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、入力軸と内燃機関の出力軸と第１電動機の回転軸との３軸に接続され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ものであれば如何なるものとしても構わない。「第２電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、入力軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、第１電動機および第２電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｄ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定するものなど、駆動軸に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標回転数設定手段」としては、要求トルクＴｄ＊に応じた要求パワーＰｅ＊を設定してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものに限定されるものではなく、設定された要求駆動力に基づいて内燃機関の目標回転数を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン２２の運転を伴って走行している最中にアクセル開度Ａｃｃの増加すなわち要求トルクＴｄ＊の増加により変速機６０の変速段をダウンシフトするときに、変速終了まで変速機６０をダウンシフトするよう制御し、エンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に向けて上昇させると共に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａが回転変化していないものとして駆動軸３６への要求トルクＴｄ＊に対応するトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するのにモータＭＧ１から出力すべきトルクである仮トルクＴｍ１ｔｍｐとリングギヤ軸３２ａが回転変化しているときでも駆動軸３６への要求トルクＴｄ＊に対応するトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するのにモータＭＧ１から出力すべきトルクとして仮トルクＴｍ１ｔｍｐにトルクＴｉを加えたトルクとの範囲内で係数αを用いて調整したトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸３６に要求トルクＴｄ＊を出力するようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊でエンジン２２を制御するものに限定されるものではなく、内燃機関の運転を伴って走行している最中に要求駆動力の増加により有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、変速段がダウンシフトされるよう有段変速手段を制御し、内燃機関の回転数が設定された目標回転数に向けて上昇すると共に変速段のダウンシフトに伴って入力軸の回転数が変化しているときでも設定された要求駆動力に対応する駆動力が入力軸に出力されるよう内燃機関と第１電動機と第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に第１電動機から出力すべきトルクに比して内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが第１電動機から出力されるよう第１電動機を制御し、要求駆動力出力制御の際に第２電動機から出力すべきトルクが第２電動機から出力されるよう第２電動機を制御し、内燃機関の回転数が設定された目標回転数に向けて上昇するよう内燃機関を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施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。

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、車両や駆動装置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。 変速機６０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用電子制御ユニット７０により実行されるダウンシフト時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変速マップの一例を示す説明図である。 アクセルペダル８３の踏み込みにより変速機６０を３速の状態から２速の状態にダウンシフトするときの動力分配統合機構３０および変速機６０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 要求トルクＴｄ＊の増加により変速機６０を３速の状態から２速の状態にダウンシフトするときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 要求トルクＴｄ＊の増加により変速機６０を３速の状態から２速の状態にダウンシフトするときのエンジン２２の回転数Ｎｅとその出力トルクＴｅと変速機６０のクラッチＣ２およびブレーキＢ１に作用する油圧とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と駆動軸３６に出力されるトルクとモータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１とその回転数Ｎｍ１との時間変化の一例を示す説明図である。

符号の説明

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、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、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３６ 駆動軸、３７ 回転数センサ、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、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、６２，６４ 遊星歯車機構、６２ｓ，６４ｓ サンギヤ、６２ｒ，６４ｒ リングギヤ、６２ｐ，６４ｐ ピニオンギヤ、６２ｃ，６４ｃ キャリア、６３ 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、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ クラッチ、Ｆ１ ワンウェイクラッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

1. 内燃機関と、
   入力軸を有し、該入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速手段と、
   動力を入出力可能な第１電動機と、
   前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との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、
   前記入力軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
   前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
   アクセル操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
   前記内燃機関の運転を伴って走行している最中に前記要求駆動力の増加により前記有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、前記変速段がダウンシフトされるよう前記有段変速手段を制御し、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇すると共に前記変速段のダウンシフトに伴って前記入力軸の回転数が変化しているときでも前記設定された要求駆動力に対応する駆動力が前記入力軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクに比して前記内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御し、前記要求駆動力出力制御の際に前記第２電動機から出力すべきトルクが前記第２電動機から出力されるよう前記第２電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇するよう前記内燃機関を制御する制御手段と、 を備える車両。
2. 前記制御手段は、前記入力軸の回転数が変化していないとして前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇すると共に前記設定された要求駆動力に対応する駆動力が前記入力軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する入力軸回転無変化時制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクと前記要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクとの範囲内で調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御する手段である請求項１記載の車両。
3. 前記制御手段は、前記入力軸回転無変化時制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御する手段である請求項２記載の車両。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
   前記３軸式動力入出力手段は、共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記入力軸の順に並ぶよう該回転軸，該出力軸，該入力駆に接続されてなり、
   前記制御手段は、前記要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクに比して前記出力軸からのトルクを受けとめるトルクの大きさが小さくなる方向に調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御する手段である、
   車両。
5. 内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載される駆動装置であって、
   入力軸を有し、該入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速手段と、
   前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、動力を入出力可能な第１電動機と、
   前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との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、
   前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、前記入力軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
   アクセル操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
   前記内燃機関の運転を伴って走行している最中に前記要求駆動力の増加により前記有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、前記変速段がダウンシフトされるよう前記有段変速手段を制御し、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇すると共に前記変速段のダウンシフトに伴って前記入力軸の回転数が変化しているときでも前記設定された要求駆動力に対応する駆動力が前記入力軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクに比して前記内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御し、前記要求駆動力出力制御の際に前記第２電動機から出力すべきトルクが前記第２電動機から出力されるよう前記第２電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記設定された目標回転数に向けて上昇するよう前記内燃機関を制御する制御手段と、
   を備える駆動装置。
6. 内燃機関と、入力軸を有し該入力軸と車軸に連結された駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する有段変速手段と、動力を入出力可能な第１電動機と、前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との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、前記入力軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
   前記内燃機関の運転を伴って走行している最中にアクセル操作に基づく前記駆動軸に要求される要求駆動力の増加により前記有段変速手段の変速段をダウンシフトするときには、前記変速段がダウンシフトされるよう前記有段変速手段を制御し、前記内燃機関の回転数が前記要求駆動力に基づく前記内燃機関の目標回転数に向けて上昇すると共に前記変速段のダウンシフトに伴って前記入力軸の回転数が変化しているときでも前記要求駆動力に対応する駆動力が前記入力軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する要求駆動力出力制御の際に前記第１電動機から出力すべきトルクに比して前記内燃機関の回転数が上昇しやすいよう調整したトルクが前記第１電動機から出力されるよう前記第１電動機を制御し、前記要求駆動力出力制御の際に前記第２電動機から出力すべきトルクが前記第２電動機から出力されるよう前記第２電動機を制御し、前記内燃機関の回転数が前記目標回転数に向けて上昇するよう前記内燃機関を制御する、
   ことを特徴とする車両の制御方法。

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