JP2011230552A

JP2011230552A - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP2011230552A
Application number: JP2010100110A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Takahashi; 知也高橋; Yukio Toyoyoshi; 幸男豊良
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2011-11-17

Abstract

【課題】車両の制御装置において、変速時における適正な同期制御が可能となると共に製品コストの増加を抑制可能とする。
【解決手段】エンジン１１にクラッチ１２を介して多段変速機１３の入力軸３７を駆動連結可能とすると共に、モータジェネレータ１４に多段変速機１３の入力軸３７を駆動連結し、多段変速機１３の出力軸３８に最終減速装置１５を介して駆動輪１６を駆動連結し、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の入力軸３７の回転数が、この多段変速機１３における最高変速段（第５速の変速段）に応じた規定入力軸回転数以上となるようにモータジェネレータ１４を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

内燃機関と手動式の歯車式有段変速機と電動機を駆動連結したハイブリッド車両が提案されている。このようなハイブリッド車両の変速機にて、運転者が変速操作を行うとき、シンクロメッシュ機構により入力軸と出力軸とを同期させ、両者の回転数差がなくなってからこの入力側と出力側とを連結している。

例えば、下記特許文献１に記載されたハイブリッド自動車の変速制御方法及び変速制御装置では、エンジンからのトルクが伝達されるクラッチ装置と、モータジェネレータと、変速機と、変速機の入力側と出力側の回転数を同期させるための変速制御装置とを設け、変速機の変速前の変速段及び目標変速段を検出し、変速機の回転数を検出すると共に、目標変速段における変速機の目標回転数を演算し、変速機の回転数を目標回転数に調節するようにしている。

特開２００３−３３５１５２号公報

上述した従来のハイブリッド自動車の変速制御方法及び変速制御装置にあっては、変速機の変速前の変速段及び目標変速段を検出し、変速機の回転数を目標回転数に調節している。そのため、変速機の目標変速段を検出するためのセンサ等が必要となり、部品コストが増加してしまうという問題がある。特に、変速機の目標変速段を検出するためには、シフトレバーが目標変速段の操作位置に操作される直前の状態を検出する必要があり、検出精度の高いセンサが必要であり、更なるコスト増となってしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、変速時における適正な同期制御が可能となると共に製品コストの増加を抑制可能とする車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の制御装置は、内燃機関と、電気モータと、入力軸に前記内燃機関及び前記電気モータが駆動連結されると共に出力軸に駆動輪が駆動連結される変速機と、前記内燃機関と前記駆動輪との間で動力を伝達可能な接続状態と動力を遮断可能な切断状態とに切替可能な動力伝達切断機構と、前記変速機における前記入力軸の回転数が前記変速機における最高変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるように前記電気モータを制御する回転数制御部と、を備えることを特徴とする。

上記車両の制御装置にて、前記回転数制御部は、前記変速機における最高変速段と現在の車両速度に基づいて前記規定入力軸回転数を求めることが好ましい。

上記車両の制御装置にて、前記回転数制御部は、前記変速機における前記入力軸の回転数が前記変速機における最高変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるように前記電気モータを制御するとき、該電気モータのトルクが０以上となるように制御することが好ましい。

上記車両の制御装置にて、前記動力伝達切断機構は、前記内燃機関と前記変速機との間に配置されるクラッチであり、該クラッチの切断状態を検出可能な検出センサを設け、該検出センサが前記クラッチの切断状態を検出したら、前記回転数制御部は、前記変速機における前記入力軸の回転数が前記変速機における最高変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるように前記電気モータを制御することが好ましい。

本発明に係る車両の制御装置は、変速機における入力軸の回転数が変速機における最高変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるように電気モータを制御するので、変速時における適正な同期制御を行うことができると共に、高精度なセンサを不要として製品コストの増加を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を表す概略構成図である。図２は、本実施形態の車両の制御装置における変速制御の処理を表すフローチャートである。図３は、変速時における入力軸回転数と入力軸トルクを表すグラフである。図４は、第５速から第４速への変速時における入力軸回転数を表すグラフである。図５は、第３速から第４速への変速時における入力軸回転数を表すグラフである。

以下に、本発明に係る車両の制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

〔実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施形態の車両の制御装置における変速制御の処理を表すフローチャート、図３は、変速時における入力軸回転数と入力軸トルクを表すグラフ、図４は、第５速から第４速への変速時における入力軸回転数を表すグラフ、図５は、第３速から第４速への変速時における入力軸回転数を表すグラフである。

本実施形態のハイブリッド車両は、図１に示すように、動力源としてエンジン（内燃機関）１１と、手動式のクラッチ１２と、手動式の多段変速機１３と、モータジェネレータ（電気モータ）１４と、最終減速装置（動力伝達装置）１５と、駆動輪１６とを有している。また、クラッチ１２は、ケーブルなどを介してクラッチペダル５１が連結され、多段変速機１３は、ケーブルなどを介して変速操作装置５２が連結されている。

エンジン１１としては、燃焼室内で燃料を燃焼させ、これにより発生した熱エネルギを機械的エネルギに変換する熱機関たる内燃機関であって、ガソリンを燃料とし、ピストンの往復運動によって出力軸（クランクシャフト）２１から機械的な動力を出力可能となっている。このエンジン１１は、燃料噴射装置及び点火装置を有しており、この燃料噴射装置及び点火装置は、動作がエンジン用の電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵと称する。）１０１により制御される。このエンジンＥＣＵ１０１は、燃料噴射装置の燃料噴射量や燃料噴射時期等を制御すると共に、点火装置の点火時期を制御して、エンジン１１の出力軸２１から出力される機械的な動力（エンジン出力トルク）の大きさを調整することができる。

このエンジンＥＣＵ１０１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。

モータジェネレータ１４は、供給された電力を機械的な動力（モータ出力トルク）に変換して出力軸２２から出力するモータ（電動機）としての機能と、出力軸２２に入力された機械的な動力を電力に変換して回収するジェネレータ（発電機）としての機能とを兼ね備えている。このモータジェネレータ１４は、例えば、永久磁石型交流同期電動機として構成されており、インバータ２３から三相の交流電力が供給されて回転磁界を形成するステータ２４と、その回転磁界に引き付けられて回転する回転子としてのロータ２５とを有している。そのロータ２５は、出力軸２２と一体になって回転する。また、このモータジェネレータ１４は、ロータ２５の回転角位置を検出する回転センサ（レゾルバ）が設けられており、その回転センサが検出信号をモータジェネレータ用の電子制御装置（以下、モータＥＣＵと称する。）１０２に送信する。このモータＥＣＵ１０２は、ＣＰＵ、所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ、そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ、予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。

また、モータジェネレータ１４は、インバータ２３を介してバッテリ（二次電池）２６が接続されている。このバッテリ２６からの直流電力は、インバータ２３で交流電力に変換されてモータジェネレータ１４に供給される。この交流電力が供給されたモータジェネレータ１４は、モータとして作動して、出力軸２２からモータ出力トルクを出力する。一方、このモータジェネレータ１４をジェネレータとして作動させたときは、このモータジェネレータ１４からの交流電力をインバータ２３で直流電力に変換してバッテリ２６に回収、または、電力の回生を行いながら駆動輪１６に制動力（回生制動）を加えることができる。この場合、このモータジェネレータ１４は、多段変速機１３から出力された機械的な動力（出力トルク）が出力軸２２を介してロータ２５に入力され、この入力トルクを交流電力に変換する。このインバータ２３の動作は、モータＥＣＵ１０２によって制御される。

バッテリ２６は、その充電状態（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）などを管理するバッテリ用の電子制御装置（以下、バッテリＥＣＵと称する。）１０３が接続されている。このバッテリＥＣＵ１０３は、ＳＯＣセンサが検出したバッテリ２６の充電状態に応じた信号として、充電状態量（ＳＯＣ量）に関する信号をバッテリＥＣＵ１０３に送信する。そのバッテリＥＣＵ１０３は、この信号に基づいてバッテリ２６の充電状態の判定を行い、充電及び放電の要否を判定する。

多段変速機１３は、エンジン１１やモータジェネレータ１４の動力（エンジン出力トルクやモータ出力トルク）を駆動力とし、最終減速装置１５を介して左右の駆動輪１６に伝達するものである。

この手動式の多段変速機１３は、前進５段、後退１段の変速段を有するものであって、前進用の変速段として第１速ギア段３１、第２速ギア段３２、第３速ギア段３３、第４速ギア段３４、第５速ギア段３５を有し、後退用の変速段として後退ギア段３６を有している。前進用の変速段は、変速比が第１速ギア段３１、第２速ギア段３２、第３速ギア段３３、第４速ギア段３４、第５速ギア段３５の順に小さくなるよう構成されている。また、この多段変速機１３は、互いに間隔を空けて平行をなすように配置された入力軸３７と出力軸３８を有している。入力軸３７は、エンジン１１のエンジン出力トルクが伝達可能であると共に、モータジェネレータ１４のモータ出力トルクが伝達可能である。出力軸３８は、最終減速装置１５を介して左右の駆動輪１６に出力トルクが伝達可能である。なお、この多段変速機１３は、その構成を簡易的に説明しており、各変速段の数や配置については、図１のものに限るものではない。

ここで、第１速ギア段３１は、互いに噛み合い状態にある第１速ドライブギア３１ａと第１速ドリブンギア３１ｂとで構成され、第１速ドライブギア３１ａは入力軸３７上に配置され、第１速ドリブンギア３１ｂは出力軸３８上に配置される。第２速ギア段３２は、互いに噛み合い状態にある第２速ドライブギア３２ａと第２速ドリブンギア３２ｂとで構成され、第２速ドライブギア３２ａは入力軸３７上に配置され、第２速ドリブンギア３２ｂは出力軸３８上に配置される。第３速ギア段３３は、互いに噛み合い状態にある第３速ドライブギア３３ａと第３速ドリブンギア３３ｂとで構成され、第３速ドライブギア３３ａは入力軸３７上に配置され、第３速ドリブンギア３３ｂは出力軸３８上に配置される。第４速ギア段３４は、互いに噛み合い状態にある第４速ドライブギア３４ａと第４速ドリブンギア３４ｂとで構成され、第４速ドライブギア３４ａは入力軸３７上に配置され、第４速ドリブンギア３４ｂは出力軸３８上に配置される。第５速ギア段３５は、互いに噛み合い状態にある第５速ドライブギア３５ａと第５速ドリブンギア３５ｂとで構成され、第５速ドライブギア３５ａは入力軸３７上に配置され、第５速ドリブンギア３５ｂは出力軸３８上に配置される。

後退ギア段３６は、後退ドライブギア３６ａと後退ドリブンギア３６ｂと後退中間ギア３６ｃとで構成される。後退ドライブギア３６ａは入力軸３７上に配置され、後退ドリブンギア３６ｂは出力軸３８上に配置され、後退中間ギア３６ｃは、後退ドライブギア３６ａ及び後退ドリブンギア３６ｂと噛み合い状態にあり、入力軸３７及び出力軸３８と平行をなす回転軸３９上に配置される。

なお、実際の多段変速機１３の構成においては、各変速段のドライブギアのうちの何れかが、入力軸３７と一体回転するように配設される一方、残りのドライブギアが入力軸３７に対して相対回転するように配設される。また、各変速段のドリブンギアは、そのうちの何れかが出力軸３８と一体回転するように配設される一方、残りが出力軸３８に対して相対回転するように配設される。

また、入力軸３７や出力軸３８は、運転者による変速操作装置５２の変速操作により、軸線方向に移動するスリーブを有している。このスリーブは、変速操作装置５２を運転者が操作したときに軸線方向へ移動し、移動された方向に位置する相対回転可能なドライブギアやドリブンギアを入力軸３７や出力軸３８と一体回転させる。この手動式の多段変速機１３は、スリーブが運転者の変速操作に対応した方向に移動し、変速操作に応じた変速段への切り替えやニュートラル位置への切り替えを行うことができる。この変速操作装置５２は、運転者の操作により、シフトレバーをニュートラル位置（Ｎ）と第１速位置、第２速位置、第３速位置、第４速位置、第５速位置、後退位置との間で切替操作することができる。

クラッチ１２は、エンジン１１と多段変速機１３との間に介装され、このエンジン１１と多段変速機１３との間で、動力を伝達可能な接続状態と、動力の伝達を遮断可能な切断状態とに切替可能となっている。このクラッチ１２は、乾式または湿式の単板クラッチ、多板クラッチであって、円板状の摩擦板を有し、この摩擦板の摩擦力によりエンジン１１のエンジン出力トルクを出力軸２１から多段変速機１３の入力軸３７に伝達することができる。クラッチ１２は、運転者によるクラッチペダル５１の踏込み操作により、その作動状態の切替動作（接続状態と切断状態の切替動作）を行うことができる。

この場合、エンジン１１の出力軸２１と多段変速機１３の入力軸３７とモータジェネレータ１４の出力軸２２は、一直線上に配置されている。そして、多段変速機１３の出力軸３７は、クラッチ１２を介してエンジン１１の出力軸２１と接続及び切断可能であり、モータジェネレータ１４の出力軸２２とは一体回転可能に連結されている。

最終減速装置１５は、多段変速機１３の出力軸３８から入力された入力トルクを減速して、左右の駆輪１６に分配するものである。この最終減速装置１５は、出力軸３８の端部に固定されたピニオンギア４１と、このピニオンギア４１に噛み合って回転トルクを減速させながら回転方向を直交方向へと変換するリングギア４２と、このリングギア４２を介して入力された回転トルクを左右の駆動輪１６に分配する差動機構４３とを有している。

更に、このハイブリッド車両は、車両全体の動作を統括的に制御する電子制御装置（以下、ハイブリッドＥＣＵと称する。）１００が設けられている。このハイブリッドＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ、そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ、予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されており、エンジンＥＣＵ１０１、モータＥＣＵ１０２、バッテリＥＣＵ１０３との間で各種センサの検出信号や制御指令等の情報の授受ができる。

このハイブリッドＥＣＵ１００は、運転者の駆動要求、バッテリ２６の充電状態、車両走行状態などの情報に基づいて、エンジン運転モードとハイブリッド運転モードとモータ運転モードとの切り替えを行うことができる。

即ち、ハイブリッドＥＣＵ１００がエンジン運転モードを選択した場合、エンジン１１のエンジン出力トルクのみで原則として運転者の駆動要求に応じた要求駆動力を発生させるように、エンジンＥＣＵ１０１とモータＥＣＵ１０２とバッテリＥＣＵ１０３に制御指令を送る。エンジンＥＣＵ１０１は、そのエンジン出力トルクを発生させるようにエンジン１１の燃料噴射量等の制御を行う。一方、モータＥＣＵ１０２及びバッテリＥＣＵ１０３は、モータジェネレータ１４をモータとしてもジェネレータとしても作動させないように、モータジェネレータ１４とバッテリ２６を制御する。

また、ハイブリッドＥＣＵ１００がハイブリッド運転モードを選択した場合、エンジン１１のエンジン出力トルクとモータジェネレータ１４のモータまたはジェネレータとしての出力で原則として運転者の駆動要求に応じた要求駆動力を発生させるように、エンジンＥＣＵ１０１とモータＥＣＵ１０２とバッテリＥＣＵ１０３に制御指令を送る。エンジンＥＣＵ１０１は、所定のエンジン出力トルクを発生させるようにエンジン１１の燃料噴射量等の制御を行い、モータＥＣＵ１０２は、所定のモータ出力トルクを発生させるようにインバータ２３を制御してモータジェネレータ１４への給電量を制御する。また、バッテリＥＣＵ１０３は、バッテリ２６の充電量と放電量を管理する。

また、ハイブリッドＥＣＵ１００がモータ運転モードを選択した場合、モータジェネレータ１４のモータ出力トルクのみで運転者の駆動要求に応じた要求駆動力を発生させるように、エンジンＥＣＵ１０１とモータＥＣＵ１０２とバッテリＥＣＵ１０３とに制御指令を送る。モータＥＣＵ１０２は、そのモータ出力トルクを発生させるようにインバータ２３を制御してモータジェネレータ１４への給電量を制御する。このとき、エンジンＥＣＵ１０１は、燃費性能を向上させるべく、エンジン１１の動作を停止させる制御指令が送られる。

なお、ハイブリッドＥＣＵ１００がモータ運転モードからハイブリッド運転モードに移行するとき、エンジン１１を始動する必要がある。このとき、ハイブリッドＥＣＵ１００は、クラッチ１２が接続された状態で、運転者の駆動要求に応じた要求駆動力を確保した上で、エンジン１１を始動するため、エンジンＥＣＵ１０１とモータＥＣＵ１０２とバッテリＥＣＵ１０３に制御指令を送る。また、エンジン１１の出力や駆動輪１６からの回生力によりモータジェネレータ１４をジェネレータとして機能させるとき、ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータＥＣＵ１０２とバッテリＥＣＵ１０３に制御指令を送る。

このように構成された本実施形態の車両の制御装置にて、ハイブリッド車両が、ハイブリッドＥＣＵ１００によりエンジン運転モードやハイブリッド運転モードにあるとき、運転者は、変速操作装置５２を操作することで、多段変速機１３を用いて変速操作を行い、ハイブリッド車両の走行速度や出力トルクを調節している。この場合、多段変速機１３は、入力軸３７と出力軸３８とを同期させるシンクロメッシュ機構（図示略）を有している。このシンクロメッシュ機構は、入力軸３７と出力軸３８の回転数差がなくなってから、入力軸３７と出力軸３８とを連結、具体的には、入力軸３７と各変速段のドライブギアとの連結、出力軸３８と各変速段のドリブンギアとの連結を行うものである。

ところで、この多段変速機１３のシンクロメッシュ機構では、入力軸３７と出力軸３８の回転を同期させる所定時間が必要となり、この同期時に入力軸３７の回転数が低下し、連結時にシンクロメッシュ機構の負担が大きくなることが考えられる。

そのため、本実施形態にて、本発明の回転数制御部としてのハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の入力軸３７の回転数が、この多段変速機１３における最高変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるようにモータジェネレータ１４を制御するようにしている。

本実施形態にて、多段変速機１３は、前進５段、後退１段の変速段を有するものであることから、多段変速機１３における最高変速段とは、第５速の変速段であり、入力軸３７の回転数が、第５速の変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるようにモータジェネレータ１４を制御する。

この最高変速段（第５速の変速段）に応じた規定入力軸回転数は、車両速度に応じて設定されるものであることから、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３における最高変速段（第５速の変速段）と現在の車両速度に基づいて規定入力軸回転数を求める。本実施形態では、車速センサ６１が設けられ、検出したハイブリッド車両の走行速度（車速）がハイブリッドＥＣＵ１００に出力される。ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３における第５速の変速段にて、現在の車速に応じた規定入力軸回転数を求める。なお、この車速センサ６１は、加速度センサや車輪速センサなどを用いればよく、また、車両における各種の走行データや運転データから推定してもよい。

なお、ハイブリッドＥＣＵ１００は、第５速の変速段にて、車速と規定入力軸回転数との関係を表すマップを予め設定し、この回転数マップを用いて検出した車速に応じた規定入力軸回転数を採用するようにしてもよい。

また、本実施形態では、多段変速機１３における入力軸３７の回転数を検出する入力軸回転数センサ６２が設けられ、検出した入力軸３７の回転数がハイブリッドＥＣＵ１００に出力される。ハイブリッドＥＣＵ１００は、この入力軸３７の回転数が規定入力軸回転数以上となるように、つまり、入力軸３７の回転数が規定入力軸回転数より低下しないようにモータジェネレータ１４を制御する。なお、この入力軸回転数センサ６２の代わりに、エンジン１１の制御に用いられるエンジン回転数センサ（図示略）を用いたり、車両における各種の走行データや運転データから推定したりしてもよい。

ここで、本実施形態の車両の制御装置における変速制御の処理を図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

本実施形態の車両の制御装置における変速制御において、図２に示すように、ステップＳ１１にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、車速センサ６１が検出したハイブリッド車両の車速に応じて設定された多段変速機１３における最高変速段（第５速の変速段）の規定入力軸回転数Ｎｉｎ１を求める。この場合、検出した車速と上述した回転数マップに基づいて規定入力軸回転数Ｎｉｎ１を求めることが好ましい。

ステップＳ１２にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、入力軸回転数センサ６２が検出した入力軸３７の回転数Ｎｉｎが規定入力軸回転数Ｎｉｎ１より低いかどうかを判定する。ここで、入力軸３７の回転数Ｎｉｎが規定入力軸回転数Ｎｉｎ１より低くないと判定（Ｎｏ）されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１２にて、入力軸３７の回転数Ｎｉｎが規定入力軸回転数Ｎｉｎ１より低いと判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１３にて、多段変速機１３における入力軸３７の回転数Ｎｉｎが規定入力軸回転数Ｎｉｎ１以上となるようにモータＥＣＵ１０２に指令を出力し、モータＥＣＵ１０２は、インバータ２３を用いてモータジェネレータ１４を制御する。即ち、モータジェネレータ１４を駆動し、駆動力を出力軸２２から多段変速機１３の入力軸３７に伝達することで、入力軸３７の回転数が大きく低下することを阻止する。

この場合、モータＥＣＵ１０２は、モータジェネレータ１４の出力トルクが０以上、つまり、正のトルクを出力するようにインバータ２３を制御する。即ち、モータジェネレータ１４が負の出力トルクを出力すると、多段変速機１３におけるシンクロメッシュ機構が入力軸３７と出力軸３８を同期させるとき、不要な力が作用し、シンクロメッシュ機構に負担がかかると共に、同期に長時間を要してしまう。つまり、図３に示すように、多段変速機１３が変速を行うとき、入力軸３７の回転数が変動しても、入力軸３７の回転数が規定入力軸回転数以上となるように制御することで、このときの入力軸３７のトルク（モータジェネレータ１４の出力トルク）が０となることで、適正な変速制御が実行されているものと推定される。

以下、上述した本実施形態の車両の制御装置における変速制御において、図４に示すように、ハイブリッド車両の走行中に、運転者がクラッチペダル５１を踏込んで変速操作装置５２を操作することで、多段変速機１３の変速段を第５速から第４速に変更する場合の処理について説明する。

時間ｔ１にて、運転者がクラッチペダル５１を踏込んで、クラッチ１２を切断状態に切り替え、時間ｔ２にて、変速操作装置５２を操作して第５速状態からニュートラル状態に変更すると、従来は、図４に点線で示すように、多段変速機１３の入力軸３７の回転数Ｎｉｎ０は、大きく低下する。一方、本実施形態では、多段変速機１３の入力軸３７の回転数Ｎｉｎが、この多段変速機１３における最高変速段に応じた規定入力軸回転数Ｎｉｎ１（図４における一点鎖線）以上となるようにモータジェネレータ１４を制御することから、図４に実線で示すように、多段変速機１３の入力軸３７の回転数Ｎｉｎは、従来のように大きく低下することはない。

その後、時間ｔ３にて、運転者が変速操作装置５２を操作してニュートラル状態から第４速状態に変更すると共に、クラッチペダル５１を戻していくと、シンクロメッシュ機構の作用により、この多段変速機１３の入力軸３７の回転数Ｎｉｎは上昇し、クラッチ１２が接続状態となって多段変速機１３がニュートラル状態から第４速状態に変更される。

また、多段変速機１３の変速段を第３速から第４速に変更する場合、図５に示すように、時間ｔ１１にて、運転者がクラッチペダル５１を踏込んでクラッチ１２を切断状態に切り替え、時間ｔ１２にて、変速操作装置５２を操作して第３速状態からニュートラル状態に変更すると、従来は、図５に点線で示すように、多段変速機１３の入力軸３７の回転数Ｎｉｎ０は、低下する。一方、本実施形態では、多段変速機１３の入力軸３７の回転数Ｎｉｎが、この多段変速機１３における最高変速段に応じた規定入力軸回転数Ｎｉｎ１（図５における一点鎖線）以上となるようにモータジェネレータ１４を制御することから、図５に実線で示すように、多段変速機１３の入力軸３７の回転数Ｎｉｎは、従来のように低下せずに規定入力軸回転数に維持される。

その後、時間ｔ１３にて、運転者が変速操作装置５２を操作してニュートラル状態から第４速状態に変更すると共に、クラッチペダル５１を戻していくと、シンクロメッシュ機構の作用により、この多段変速機１３の入力軸３７の回転数Ｎｉｎは上昇し、クラッチ１２が接続状態となって多段変速機１３がニュートラル状態から第４速状態に変更される。

このように本実施形態の車両の制御装置にあっては、エンジン１１にクラッチ１２を介して多段変速機１３の入力軸３７を駆動連結可能とすると共に、モータジェネレータ１４に多段変速機１３の入力軸３７を駆動連結し、多段変速機１３の出力軸３８に最終減速装置１５を介して駆動輪１６を駆動連結し、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の入力軸３７の回転数が、この多段変速機１３における最高変速段（第５速の変速段）に応じた規定入力軸回転数以上となるようにモータジェネレータ１４を制御する。

従って、運転者が変速操作装置５２によりニュートラル状態とすると共に、クラッチペダル５１によりクラッチ１２が切断状態としても、多段変速機１３の入力軸３７の回転数が規定入力軸回転数よりも低下することはない。その結果、変速時における適正な同期制御を行うことができると共に、シンクロメッシュ機構により多段変速機１３の入力軸３７の回転数と出力軸３８の回転数を同期するときに、このシンクロメッシュ機構における各種部材の磨耗が軽減され、シンクロメッシュ機構を保護して耐久性を向上して寿命を延長することができる。また、多段変速機１３の入力軸３７の回転数を制御するとき、変速操作装置５２の操作位置などを検出する高精度なセンサなどを不要とすることができ、製品コストの増加を抑制することができる。

また、本実施形態の車両の制御装置では、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３における最高変速段（第５速の変速段）と現在の車速に基づいて規定入力軸回転数を求める。従って、多段変速機１３の装置構成として最高変速段が、例えば、第５速の変速段と決まっていれば、現在の車速に基づいて多段変速機１３における最高変速段（第５速の変速段）に応じた規定入力軸回転数を容易に設定することができる。

また、本実施形態の車両の制御装置では、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３における入力軸３７の回転数が多段変速機１３における最高変速段（第５速の変速段）に応じた規定入力軸回転数以上となるようにモータジェネレータ１４を制御するとき、このモータジェネレータ１４の出力トルクが０以上となるように制御する。従って、モータジェネレータ１４が負の（０よりも小さい）出力トルクを出力することがなく、多段変速機１３におけるシンクロメッシュ機構が入力軸３７と出力軸３８を同期させるときに不要な力が作用せず、シンクロメッシュ機構の負担を軽減することができると共に、同期時間を短縮することができる。

なお、上述した実施形態では、上述した車両の制御装置における変速制御を常時実行しているが、多段変速機１３の変速時にだけ行うように構成してもよい。即ち、クラッチ１２にその切断状態を検出可能な検出センサを設け、この検出センサがクラッチ１２の切断状態を検出したら、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の入力軸３７の回転数が規定入力軸回転数以上となるようにモータジェネレータ１４を制御することとなる。この場合、検出センサは、クラッチペダル５１の近傍に設けられて、運転者のよるこのクラッチペダル５１の踏込みを検出するスイッチでよく、簡素で安価な検出センサ（スイッチ）により構成することが可能となる。

また、クラッチ１２の切断状態を検出可能な検出センサに代えて、変速操作装置５２に設けられて、運転者の変速操作装置５２によるシフトレバーのニュートラル位置への操作を検出するスイッチでよく、簡素で安価な検出センサ（スイッチ）により構成することが可能となる。

また、上述した実施形態では、多段変速機１３を、前進５段、後退１段の変速段を有するものとしたことから、多段変速機１３における最高変速段が第５速の変速段となるが、この最高変速段は、有段変速機の構成に応じて設定されるものであり、前進４段であれば最高変速段が第４速の変速段となり、前進６段であれば最高変速段が第６速の変速段となる。

以上のように、本発明に係る車両の制御装置は、変速機の入力軸の回転数がこの変速機における最高変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるように電気モータを制御することで、変速時における適正な同期制御が可能となると共に製品コストの増加を抑制可能とするものであり、いずれの車両を制御する装置にも有用である。

１１エンジン（内燃機関）
１２クラッチ（動力伝達切替装置）
１３多段変速機（動力伝達装置）
１４モータジェネレータ（電気モータ）
１５最終減速装置（動力伝達装置）
１６駆動輪
３７入力軸
３８出力軸
５１クラッチペダル
５２変速操作装置
６１車速センサ
６２入力軸回転数センサ
１００ハイブリッドＥＣＵ（回転数制御部）
１０１エンジンＥＣＵ
１０２モータＥＣＵ
１０３バッテリＥＣＵ

Claims

内燃機関と、
電気モータと、
入力軸に前記内燃機関及び前記電気モータが駆動連結されると共に出力軸に駆動輪が駆動連結される変速機と、
前記内燃機関と前記駆動輪との間で動力を伝達可能な接続状態と動力を遮断可能な切断状態とに切替可能な動力伝達切断機構と、
前記変速機における前記入力軸の回転数が前記変速機における最高変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるように前記電気モータを制御する回転数制御部と、
を備えることを特徴とする車両の制御装置。
前記回転数制御部は、前記変速機における最高変速段と現在の車両速度に基づいて前記規定入力軸回転数を求めることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
前記回転数制御部は、前記変速機における前記入力軸の回転数が前記変速機における最高変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるように前記電気モータを制御するとき、該電気モータのトルクが０以上となるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。
前記動力伝達切断機構は、前記内燃機関と前記変速機との間に配置されるクラッチであり、該クラッチの切断状態を検出可能な検出センサを設け、該検出センサが前記クラッチの切断状態を検出したら、前記回転数制御部は、前記変速機における前記入力軸の回転数が前記変速機における最高変速段に応じた規定入力軸回転数以上となるように前記電気モータを制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の車両の制御装置。