JP2012091560A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力トルクのバラツキを精度よく抑制する。
【解決手段】内燃機関１０と、電動機２０と、前記内燃機関の出力軸及び前記電動機の出力軸に直接的又は間接的に接続された駆動車輪５４と、ワンウェイクラッチを含む自動変速機４０と、を備えたハイブリッド車両に対し、前記内燃機関を少なくとも駆動源とするＨＥＶ走行モードであるか否かを検出する走行モード検出手段６０２と、前記自動変速機の変速条件の成否を検出する変速条件検出手段６１３と、前記自動変速機の変速段状態が前記ワンウェイクラッチを含む変速段であるか否かを検出する変速段検出手段６１３と、前記走行モードがＨＥＶ走行モードであり、前記自動変速機の変速条件が非成立であり、前記自動変速機の変速段状態が前記ワンウェイクラッチを含む変速段であることを検出した場合に、前記電動機の出力トルクを補正する制御手段６１６と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来のガソリン内燃機関を駆動源とする車両において、内燃機関（以下、エンジン）による回転数制御を行う際に、予めトルクのばらつきや負荷を補正するためにスロットルを開いてトルク容量を増加させるものが知られている（特許文献１）。

特開平１０−２２４６号公報

ところで、エンジンとモータジェネレータとを駆動源とするパラレルハイブリッド車両において、自動変速機の変速段のうちのワンウェイクラッチ特性を有する変速段にて走行中に入力トルクがゼロに近づくと、エンジントルクとモータジェネレータトルクとの和がゼロになるようにモータジェネレータトルク指令を生成するが、エンジントルクのばらつきにより入力トルクが負になってワンウェイクラッチが外れることがある。

このため、上記従来技術を適用してエンジンの回転数を制御すると、エンジン回転数が吹け上がり傾向になる。これに対してはフィードバック制御でスロットルを閉じようとするが、空気量によるフィードバック制御は応答が遅いので、駆動力よりも大きな入力トルクとなって車両を押し出したり減速しなくなったりして、結果的に運転者に違和感を与えるので、エンジンの回転数制御は問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、入力トルクのバラツキを精度よく抑制することにある。

本発明は、内燃機関とモータジェネレータとを駆動源とし、変速機を備えるハイブリッド車両において、変速機の変速段のうちワンウェイクラッチ特性を有する変速段にて走行中は、当該ワンウェイクラッチの状態に応じてモータジェネレータのトルクを補正することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、モータジェネレータは内燃機関より応答駆動が早いので、モータジェネレータのトルクを補正することにより、非線形なトルク伝達特性を有するワンウェイクラッチに対しても入力トルクのバラツキを高精度に抑制できる。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施の形態に係るハイブリッド車両のパワートレーンを示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係るハイブリッド車両のパワートレーンを示す図である。 図１の自動変速機を示す図である。 図４の自動変速機の締結作動表である。 図４の自動変速機の変速線図である。 図１の統合コントロールユニットの細部を示す制御ブロック図である。 図７の目標駆動トルク演算部で参照される目標駆動力マップの一例を示す図である。 図７の目標走行モード演算部で参照される走行モードマップの一例を表す図である。 ＨＥＶ走行モード中にアクセルを放した場合に生じるエンジン回転数の低下の課題を説明する図である。 図７の統合コントロールユニットの制御内容を示すフローチャートである。 図１１のステップＳ７のサブルーチンを示すフローチャートである。 図１１のステップＳ８のサブルーチンを示すフローチャートである。 図７の目標入力トルク演算部の制御内容を示す図である。 図７の回転低下補正部の制御内容を示す図（その１）である。 図７の回転低下補正部の制御内容を示す図（その２）である。 図７の回転低下補正部の制御内容を示す図（その３）である。 図１５のオフセット回転数の演算手順を示すフローチャートである。 図７の統合コントロールユニットの制御内容を示すタイムチャートである。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車両１は、内燃機関とモータジェネレータといった複数の動力源を車両の駆動に使用するパラレル方式自動車であり、図１に示す本例のハイブリッド車両１は、内燃機関（以下、「エンジン」という）１０、第１クラッチ１５、モータジェネレータ（電動機・発電機）２０、第２クラッチ２５、バッテリ３０、インバータ３５、自動変速機４０、プロペラシャフト５１、ディファレンシャルギアユニット５２、ドライブシャフト５３、および左右の駆動輪５４を備える。

エンジン１０は、ガソリン、軽油その他の燃料を燃焼させて駆動エネルギを出力する駆動源の一つであり、エンジンコントロールユニット７０からの制御信号に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度や燃料噴射バルブの燃料噴射量等を制御する。

第１クラッチ１５は、エンジン１０の出力軸とモータジェネレータ２０の回転軸との間に介装され、エンジン１０とモータジェネレータ２０との間の動力伝達を断接（ＯＮ／ＯＦＦ）する。第１クラッチ１５としては、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチなどを例示することができる。第１クラッチ１５において、統合コントロールユニット６０からの制御信号に基づいて油圧ユニット１６の油圧が制御され、これにより第１クラッチ１５のクラッチ板が締結（スリップ状態も含む。）又は解放する。なお、第１クラッチ１５に乾式クラッチを採用してもよい。

モータジェネレータ２０は、ロータに永久磁石を埋設し、ステータにステータコイルが巻きつけられた同期型モータジェネレータである。このモータジェネレータ２０には、ロータ回転角を検出するレゾルバなどの回転角センサ２１が設けられている。モータジェネレータ２０は、電動機としても機能するし発電機としても機能する。インバータ３５から三相交流電力が供給されている場合には、モータジェネレータ２０は回転駆動する（力行）。

一方、外力によってロータが回転している場合には、モータジェネレータ２０は、ステータコイルの両端に起電力を生じさせることで交流電力を生成する（回生）。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、インバータ３５によって直流電力に変換された後に、バッテリ３０に充電される。また、回生中においてモータジェネレータ２０には負のトルクが発生するので、駆動輪に対して制動機能をも奏する。

バッテリ３０は、複数のリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などを直列又は並列に接続した組電池を例示することができる。バッテリ３０には電流・電圧センサ３１が取り付けられ、これらの検出結果をモータコントロールユニット８０に出力する。

第２クラッチ２５は、モータジェネレータ２０と左右の駆動輪５４との間に介装され、モータジェネレータ２０と左右の駆動輪５４との間の動力伝達を断接（ＯＮ／ＯＦＦ）する。第２クラッチ２５は、上述の第１クラッチ１５と同様に、たとえば湿式多板クラッチなどを例示することができる。第２クラッチ２５において、トランスミッションコントロールユニット９０からの制御信号に基づいて油圧ユニット２６の油圧が制御され、これにより第２クラッチ２５のクラッチ板が締結（スリップ状態も含む。）／解放する。

自動変速機４０は、前進７速、後退１速などといった変速比を段階的に切り換える有段式変速機であり、車速やアクセル開度等に応じて変速比を自動的に切り換える。自動変速機４０の変速比は、トランスミッションコントロールユニット９０からの制御信号に基づいて制御される。

第２クラッチ２５は、図１に示すように、自動変速機４０の各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、いくつかの摩擦締結要素を流用したものとすることができる。またこれに代えて第２クラッチ２５を自動変速機４０とは別の専用のクラッチとしてもよい。たとえば図２に示すように、第２クラッチ２５を、モータジェネレータ２０の出力軸と自動変速機４０の入力軸との間に介装した専用のクラッチとしてもよい。あるいは、図３に示すように、第２クラッチ２５を、自動変速機４０の出力軸とプロペラシャフト５１との間に介装した専用のクラッチとしてもよい。なお、図２及び図３は、他の実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す図であり、図２及び図３においては、パワートレーン以外の構成は図１と同様であるため、パワートレーンのみを示す。

図４は、本例の自動変速機４０の構成を表すスケルトン図である。自動変速機４０は、第１遊星ギヤセットＧＳ１（第１遊星ギヤＧ１、第２遊星ギヤＧ２）、第２遊星ギヤセットＧＳ２（第３遊星ギヤＧ３、第４遊星ギヤＧ４）を備える。これら第１遊星ギヤセットＧＳ１（第１遊星ギヤＧ１、第２遊星ギヤＧ２）、第２遊星ギヤセットＧＳ２（第３遊星ギヤＧ３、第４遊星ギヤＧ４）は、入力軸Ｉｎｐｕｔ側から軸方向出力軸Ｏｕｔｐｕｔ側に向けて、この順に配置されている。

また、自動変速機４０は、摩擦締結要素として複数のクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、複数のブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、および複数のワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２を備える。ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２は一方向のみに回転力を伝達するクラッチであり、以下、ワンウェイクラッチをＯＷＣと略すこともある。

第１遊星ギヤＧ１は、第１サンギヤＳ１と、第１リングギヤＲ１と、これら両ギヤＳ１，Ｒ１に噛み合う第１ピニオンＰ１を支持する第１キャリヤＰＣ１と、を有するシングルピニオン型遊星ギヤである。第２遊星ギヤＧ２は、第２サンギヤＳ２と、第２リングギヤＲ２と、これら両ギヤＳ２，Ｒ２に噛み合う第２ピニオンＰ２を支持する第２キャリヤＰＣ２と、を有するシングルピニオン型遊星ギヤである。また、第３遊星ギヤＧ３は、第３サンギヤＳ３と、第３リングギヤＲ３と、これら両ギヤＳ３，Ｒ３に噛み合う第３ピニオンＰ３を支持する第３キャリヤＰＣ３と、を有するシングルピニオン型遊星ギヤである。第４遊星ギヤＧ４は、第４サンギヤＳ４と、第４リングギヤＲ４と、これら両ギヤＳ４，Ｒ４に噛み合う第４ピニオンＰ４を支持する第４キャリヤＰＣ４と、を有するシングルピニオン型遊星ギヤである。

入力軸Ｉｎｐｕｔは、第２リングギヤＲ２に連結され、エンジン１０からの回転駆動力が入力する。出力軸Ｏｕｔｐｕｔは、第３キャリヤＰＣ３に連結され、出力回転駆動力を図外のファイナルギヤ等を介して駆動輪５４に伝達する。第１連結メンバＭ１は、第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＰＣ２と第４リングギヤＲ４とを一体的に連結するメンバである。第２連結メンバＭ２は、第３リングギヤＲ３と第４キャリヤＰＣ４とを一体的に連結するメンバである。第３連結メンバＭ３は、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とを一体的に連結するメンバである。

第１遊星ギヤセットＧＳ１は、第１遊星ギヤＧ１と第２遊星ギヤＧ２とを、第１連結メンバＭ１と第３連結メンバＭ３により連結してなり、４つの回転要素から構成される。また、第２遊星ギヤセットＧＳ２は、第３遊星ギヤＧ３と第４遊星ギヤＧ４とを、第２連結メンバＭ２により連結してなり、５つの回転要素から構成される。

第１遊星ギヤセットＧＳ１は、入力軸Ｉｎｐｕｔから第２リングギヤＲ２に入力されるトルク入力経路を有する。第１遊星ギヤセットＧＳ１に入力されたトルクは、第１連結メンバＭ１から第２遊星ギヤセットＧＳ２に出力される。第２遊星ギヤセットＧＳ２は、入力軸Ｉｎｐｕｔから第２連結メンバＭ２に入力されるトルク入力経路と、第１連結メンバＭ１から第４リングギヤＲ４に入力されるトルク入力経路とを有する。第２遊星ギヤセットＧＳ２に入力されたトルクは、第３キャリヤＰＣ３から出力軸Ｏｕｔｐｕｔに出力される。

なお、後述するＨ＆ＬＲ（ハイ＆ローリバース）クラッチＣ３が解放され、第３サンギヤＳ３よりも第４サンギヤＳ４の回転数が大きい時は、第３サンギヤＳ３と第４サンギヤＳ４は独立した回転数を発生する。よって、第３遊星ギヤＧ３と第４遊星ギヤＧ４が第２連結メンバＭ２を介して接続された構成となり、それぞれの遊星ギヤが独立したギヤ比を達成する。

インプットクラッチＣ１は、入力軸Ｉｎｐｕｔと第２連結メンバＭ２とを選択的に断接（ＯＮ／ＯＦＦ）するクラッチである。ダイレクトクラッチＣ２は、第４サンギヤＳ４と第４キャリヤＰＣ４とを選択的に断接するクラッチである。Ｈ＆ＬＲ（ハイ＆ローリバース）クラッチＣ３は、第３サンギヤＳ３と第４サンギヤＳ４とを選択的に断接するクラッチである。なお、第３サンギヤＳ３と第４サンギヤＳ４の間には、第２ワンウェイクラッチＦ２が配置されている。フロントブレーキＢ１は、第１キャリヤＰＣ１の回転を選択的に停止させるブレーキである。また、第１ワンウェイクラッチＦ１は、フロントブレーキＢ１と並列に配置されている。ローブレーキＢ２は、第３サンギヤＳ３の回転を選択的に停止させるブレーキである。２３４６ブレーキＢ３は、第３連結メンバＭ３（第１サンギヤＳ１および第２サンギヤＳ２）の回転を選択的に停止させるブレーキである（２速、３速、４速及び６速で使用するため２３４６ブレーキと称する）。リバースブレーキＢ４は、第４キャリヤＰＣ４の回転を選択的に停止させるブレーキである。

図５は、図４に示す自動変速機４０での前進７速、後退１速の締結作動表を示す図である。図５の○印は、該当するクラッチもしくはブレーキが締結（ＯＮ）している状態を示し、空白はこれらが解放（ＯＦＦ）している状態を示す。また、図５の（○）印は、エンジンブレーキ作用時にのみ締結することを示す。なお、上述したように、本例の第２クラッチ２５は、自動変速機４０内の変速摩擦締結要素を流用した構成とされ、変速摩擦締結要素のうち現変速段で締結させるべき変速摩擦要素、具体的には図５の太い実線で囲まれた変速摩擦締結要素を第２クラッチ２５とすることができる。本例では、第１速から第３速まではローブレーキＢ２が第２クラッチ２５として流用され、第４速から第７速まではＨ＆ＬＲクラッチＣ３が第２クラッチ２５として流用される。

なお、自動変速機４０として、上述した前進７速、後退１速の有段階の変速機に特に限定されず、その他のたとえば前進５速、後退１速の有段階の変速機であってもよい。図６に本例の自動変速機４０の変速線図の一例を示し、実線がアップシフト、点線がダウンシフトの変速線をそれぞれ示す。そして、同図において、「１⇒２」は１速から２速へのアップシフトを示し、「１←２」は２速から１速へのダウンシフトを示す。

図１に戻り、自動変速機４０の出力軸は、プロペラシャフト５１、ディファレンシャルギアユニット５２、および左右のドライブシャフト５３を介して、左右の駆動輪５４に連結されている。なお、図１において５５は左右の操舵前輪である。また、図１〜図３においては、後輪駆動のハイブリッド車両を例示したが、前輪駆動のハイブリッド車両や四輪駆動のハイブリッド車両とすることも可能である。

本実施形態におけるハイブリッド車両１は、駆動源をエンジン１０及び／又はモータジェネレータ２０に設定することにより、換言すれば第１および第２のクラッチ１５，２５の締結／スリップ／解放状態に応じて、以下に説明する各走行モードに切り換えることができる。

モータジェネレータ使用走行モード（以下、ＥＶ走行モード）は、第１クラッチ１５を解放させると共に第２クラッチ２５を締結させて、モータジェネレータ２０の動力のみを駆動源として走行するモードである。

エンジン使用走行モード（以下、ＨＥＶ走行モード）は、第１クラッチ１５および第２クラッチ２５をいずれも締結させて、少なくともエンジン１０の動力を駆動源に含みながら走行するモードである。

上記ＥＶ走行モード及びＨＥＶ走行モード以外に、第１クラッチ１５を締結させると共に第２クラッチ２５をスリップ状態にして、エンジン１０の動力を駆動源に含みながら走行するエンジン使用スリップ走行モード（以下、ＷＳＣ走行モード，Wet Start Clutch）を設定してもよい。ＷＳＣ走行モードは、特にバッテリ３０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）が低下している場合や、エンジン１０の冷却水の温度が低い場合にクリープ走行を達成することができるモードである。

また、上記ＥＶ走行モード及びＨＥＶ走行モード以外に、エンジン１０を作動させた状態で第１クラッチ１５を解放させると共に、第２クラッチ２５をスリップ状態として、モータジェネレータ２０の動力のみを動力源として走行するモータ使用スリップ走行モード（以下、ＭＷＳＣ走行モード）を設定してもよい。上述したＷＳＣ走行モードにおいて、路面勾配が所定値以上における登坂路等である場合に、ドライバがアクセルペダルを調整し車両停止状態または微速発進状態を維持する状態（いわゆるストール停車状態）が継続すると、第２クラッチ２５のスリップ量が過多である状態が継続し、そのため、第２クラッチ２５が過熱するおそれがある。エンジン回転数をアイドル回転数よりも小さくすると、エンジンストールが発生するためである。そのため、本実施形態では、このような場合において、第２クラッチ２５が過熱されてしまうことを防止するためにＭＷＳＣ走行モードが選択される。

なお、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに移行する際には、解放していた第１クラッチ１５を締結し、モータジェネレータ２０のトルクを利用することで、エンジン始動を行なうことができる。

また、ＨＥＶ走行モードには、エンジン走行モード、モータアシスト走行モード、および走行発電モードが設定されている。エンジン走行モードでは、モータジェネレータ２０を駆動させずに、エンジン１０のみを動力源として駆動輪５４を動かす。モータアシスト走行モードでは、エンジン１０とモータジェネレータ２０との両方を駆動させて、これら２つを動力源として駆動輪５４を動かす。走行発電モードでは、エンジン１０を動力源として駆動輪５４を動かすと同時に、モータジェネレータ２０を発電機として機能させ、バッテリ３０を充電する。

なお、以上に説明したモードの他に、停車時において、エンジン１０の動力を利用してモータジェネレータ２０を発電機として機能させ、バッテリ３０を充電したり電装品へ電力を供給したりする発電モードを備えてもよい。

本実施形態におけるハイブリッド車両１の制御系は、図１に示すように、統合コントロールユニット６０、エンジンコントロールユニット７０、モータコントロールユニット８０、およびトランスミッションコントロールユニット９０を備える。これらの各コントロールユニット６０，７０，８０，９０は、たとえばＣＡＮ通信を介して相互に接続されている。

エンジンコントロールユニット７０は、統合コントロールユニット６０からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅ）を制御する指令を、エンジン１０のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。なお、エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅの情報は、ＣＡＮ通信線を介して統合コントローラ６０へ出力される。

モータコントロールユニット８０は、モータジェネレータ２０に設けられた回転角センサ２１からの情報を入力し、統合コントロールユニット６０からの目標モータジェネレータトルク指令値等に応じて、モータジェネレータ２０の動作点（モータ回転数Ｎｍ、モータトルクＴｍ）を制御する指令をインバータ３５に出力する。また、モータコントロールユニット８０は、電流・電圧センサ３１により検出された電流値および電圧値に基づいてバッテリ３０のＳＯＣを演算および管理する。このバッテリＳＯＣ情報は、モータジェネレータ２０の制御情報に用いられると共に、ＣＡＮ通信を介して統合コントロールユニット６０に送出される。さらに、モータコントロールユニット８０は、モータジェネレータ２０に流れる電流値（電流値の正負によって力行制御トルクと回生制御トルクを区別している）に基づいて、モータジェネレータトルクＴｍを推定する。このモータジェネレータトルクＴｍの情報は、ＣＡＮ通信を介して統合コントロールユニット６０に送出される。

トランスミッションコントロールユニット９０は、アクセル開度センサ９１、車速センサ９２、第２クラッチ油圧センサ９３、およびドライバの操作するシフトレバーの位置に応じた信号を出力するインヒビタスイッチ９４からのセンサ情報を入力し、統合コントロールユニット６０からの第２クラッチ制御指令に応じ、第２クラッチ２５の締結・解放を制御する指令を、油圧ユニット２６に出力する。なお、アクセル開度ＡＰＯ、車速ＶＳＰ、およびインヒビタスイッチの情報は、ＣＡＮ通信を介して統合コントロールユニット６０に送出される。

統合コントロールユニット６０は、ハイブリッド車両１全体の消費エネルギを管理することで、ハイブリッド車両１を効率的に走行させるための機能を司る。統合コントロールユニット６０は、第２クラッチ２５の出力回転数Ｎ２_ｏｕｔを検出する第２クラッチ出力回転数センサ６１、第２クラッチ２５の伝達トルク容量ＴＣＬ２を検出する第２クラッチトルクセンサ６２、ブレーキ油圧センサ６３、第２クラッチ２５の温度を検知する温度センサ６４、および車両の前後加速度および横加速度を検出するＧセンサ６５からのセンサ情報を取得する。また、統合コントロールユニット６０は、これらの情報に加えて、ＣＡＮ通信を介して得られたセンサ情報の取得も行なう。

そして、統合コントロールユニット６０は、これらの情報に基づいて、エンジンコントロールユニット７０への制御指令によるエンジン１０の動作制御、モータコントロールユニット８０への制御指令によるモータジェネレータ２０の動作制御、トランスミッションコントロールユニット９０への制御指令による自動変速機４０の動作制御、第１クラッチ１５の油圧ユニット１６への制御指令による第１クラッチ１５の締結・解放制御、および第２クラッチ２５の油圧ユニット２６への制御指令による第２クラッチ２５の締結・解放制御を実行する。

次いで、統合コントロールユニット６０により実行される制御について説明する。図７は、統合コントロールユニット６０の制御ブロック図である。なお、以下に説明する制御は、たとえば、１０ｍｓｅｃごとに繰り返し実行される。図７に示すように、統合コントロールユニット６０は、目標駆動トルク演算部６０１、目標走行モード演算部６０２、目標入力トルク演算部６０３、目標入力回転数演算部６０４及び目標クラッチトルク演算部６０５を備える。

目標駆動トルク演算部６０１は、予め定められた目標駆動力マップを用いて、アクセル開度センサ９１により検出されたアクセル開度ＡＰＯ、および車速センサ９２により検出された車速ＶＳＰに基づいて、目標駆動トルクｔＦｏ０を演算する。図８に目標駆動力マップの一例を示す。

目標走行モード演算部６０２は、図９に示す走行モードマップを参照し、目標走行モードを演算し、選択する。図９の走行モードマップには、車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＯに応じて、ＥＶ走行モード、ＷＳＣ走行モードおよびＨＥＶ走行モードの領域がそれぞれ設定されている。なお、この走行モードマップにおいて、ＥＶ走行モードまたはＨＥＶ走行モードからＷＳＣモードへの切り替え線は、所定アクセル開度ＡＰＯ１未満の領域では、自動変速機４０が１速段のときに、エンジン１０のアイドル回転数よりも小さな回転数となる下限車速ＶＳＰ１よりも低い領域に設定されている。また、所定アクセル開度ＡＰＯ１以上の領域では、大きな駆動力が要求されることから、下限車速ＶＳＰ１よりも高い車速ＶＳＰ１‘領域までＷＳＣ走行モードが設定されている。なお、システム状態検出部６０６により検出されるバッテリ３０のＳＯＣ（又は目標充放電電力ｔＰ）や車両の勾配をも考慮して目標走行モードが演算される。

目標入力トルク演算部６０３、目標入力回転数演算部６０４及び目標クラッチトルク演算部６０５は、アクセルペダル開度ＡＰＯ、目標駆動トルクｔＦｏＯ、目標走行モード、車速ＶＳＰ、クラッチスリップ回転数検出部６０７によるクラッチスリップ回転数、出力軸回転数検出部６０８による出力軸回転数および目標充放電電力ｔＰに基づいて、これらの動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルク、目標モータジェネレータトルク、目標クラッチトルク容量をそれぞれ演算する。

そして、目標エンジントルク／目標モータトルク演算部６０９は、目標入力トルク演算部６０３にて演算された目標入力トルクと目標走行モード演算部６０２にて演算された目標走行モードとに基づいて、エンジントルク制御部６１０に目標エンジントルクを出力するとともに、モータトルク／回転数制御部６１１へ目標モータトルクを出力する。

また、目標入力回転数演算部６０４により演算された目標入力回転数は、モータトルク／回転数制御部６１１へ出力されるが、モータトルク／回転数制御部６１１は、ＭＧ制御モード選択部６１５にて選択されたモータジェネレータ２０の制御モードがトルク制御か速度制御（回転数制御）かに応じて、モータジェネレータ２０へ目標入力回転数又は目標モータトルクのいずれかを出力する。なお、本例のＭＧ制御モード選択部６１５は、目標走行モードがＨＥＶ走行モードである場合はトルク制御を選択する。

目標クラッチトルク演算部６０５により演算された目標クラッチトルクは目標クラッチトルク容量制御部６１２へ出力され、第１及び第２クラッチの伝達トルクが制御される。

さて、上述したハイブリッド車両においては、ＨＥＶ走行モードにて自動変速機４０のセレクタ位置が走行レンジにある場合にアクセルを放すと（アイドル自走中）、図１０（Ａ）に示すようにＯＷＣを使用した変速段において入力トルクが負になるとＯＷＣが解放する。このため、エンジン回転数が低下しエンストの原因となるが、このエンジン回転数の低下を防止するために同図（Ｂ）に示すように予めトルクのばらつきや負荷を補正するためにトルク容量を増加すると、エンジン回転数が吹け上がり気味になり、エンジンの空気量によるフィードバック制御では応答が遅いため、駆動力よりも大きな入力トルクとなって車両を押し出したり減速しなくなったりして運転者に違和感を与える。特にＯＷＣは非線形なトルク伝達特性を有するので急激な入力トルクの変化が違和感を助長する。

このため本例の制御装置は、図７に示すように回転数低下防止判定部６１３、ＯＷＣ状態判定部６１４、および回転低下補正部６１６を備える。

回転数低下防止判定部６１３は、走行モードがＨＥＶ走行モードであり、自動変速機４０の変速条件が非成立であり、自動変速機４０の変速段状態がワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を含む変速段であることを検出し、この条件が成立した場合に、エンジン１０の回転数が低下するのを防止するための制御を実行する制御実行フラグをＯＮにする。この条件が成立しない場合は当該制御実行フラグをＯＦＦにする。

なお、走行モードの検出は上記目標走行モード演算部６０２からの演算結果に基づいて判断する。また、自動変速機４０の変速条件が非成立とは、現在の車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＯが変速条件を満たさない状態、換言すれば図６の変速線を横切らない走行条件である状態をいい、この自動変速機４０の変速条件の成否は図６の変速線図によるトランスミッションコントロールユニット９０からの演算結果に基づいて判断する。また、自動変速機４０の変速段状態がワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を含む変速段であるか、すなわち図５に示す締結作動表でいえば第１速、第２速または第７速であるか検出は、トランスミッションコントロールユニット９０からの演算結果に基づいて判断する。制御内容の詳細は図１２を参照して後述する。

ＯＷＣ状態判定部６１４は、クラッチスリップ回転数検出部６０７からの第２クラッチ２５のスリップ回転数と、予めワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２それぞれの機械特性に応じて設定されたＯＷＣ解放閾値とを比較し、ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２の状態を判定する。制御内容の詳細は図１３を参照して後述する。

回転低下補正部６１６は、上記回転数低下防止判定部６１３による制御実行フラグがＯＮである場合に、目標エンジントルク／目標モータトルク演算部６０９にて演算された目標モータトルクの補正量を演算し、その結果である補正後の目標モータトルクをモータトルク／回転数制御部６１１へ出力する。制御内容の詳細は図 １４乃至図１９を参照して後述する。

次に制御内容を説明する。図１１は統合コントロールユニット６０の制御内容を示すフローチャートであり、統合コントロールユニット６０は、ステップＳ１にてエンジンコントロールユニット７０、モータコントロールユニット８０及びトランスミッションコントロールユニット９０の各コントロールユニットからのデータを受信するとともに、ステップＳ２にて第２クラッチ出力回転数センサ６１、第２クラッチトルクセンサ６２、ブレーキ油圧センサ６３、温度センサ６４、Ｇセンサ６５ＣＡＮ通信を介して送出される各センサからのセンサ値を読み込む。

統合コントロールユニット６０の目標駆動トルク演算部６０１は、ステップＳ３にてアクセル開度センサ９１からのアクセル開度ＡＰＯと車速センサ９２からの車速ＶＳＰとから図８の駆動力マップを参照し、ハイブリッド車両に要求されている目標駆動トルクを演算する。なお、この目標駆動トルクは、次のステップＳ４にて求められる走行モードに応じて、ステップＳ１１にて目標エンジントルクと目標モータトルクとに分配される。

統合コントロールユニット６０の目標走行モード演算部６０２は、ステップＳ４にて目標駆動トルク、バッテリ３０のＳＯＣ、アクセル開度ＡＰＯ、車速ＶＳＰ、車両の勾配等から図９の走行モードマップを参照し、ＥＶ走行モード、ＨＥＶ走行モード又はＷＳＣ走行モードのいずれかを選択する。

そして、統合コントロールユニット６０の目標入力トルク演算部６０３、目標入力回転数演算部６０４及び目標クラッチトルク演算部６０５は、ステップＳ５にて、ステップＳ４で選択された走行モードになるように、過渡的な目標エンジントルク、目標モータジェネレータトルク、目標クラッチトルク容量をそれぞれ演算し、エンジンコントロールユニット７０、モータコントロールユニット８０及びトランスミッションコントロールユニット９０のそれぞれに出力する。

統合コントロールユニット６０のＭＧ制御モード選択部６１５は、ステップＳ６にて、ステップＳ４で選択された走行モードに応じてモータジェネレータ２０の制御モード（速度制御又はトルク制御）を選択し、モータコントロールユニット８０へ出力する。ＨＥＶ走行モードが選択された場合は、モータジェネレータ２０をトルク制御する。

統合コントロールユニット６０の回転数低下防止判定部６１３は、ステップＳ７にて回転低下補正部６１６による補正を実行するか否かを判定する。この判定サブルーチンを図１２に示す。同図に示すように、ステップＳ７０１にてワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２の変速状態が成立したか否かを判断し、成立した場合（すなわちワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を含む変速段へ切り換える条件が成立した場合）はステップＳ７０３へ進んでＯＷＣ変速終了カウンタを初期化する。ステップＳ７０１にてワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２の変速状態が成立しなかった場合（すなわちワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を含む変速段へ切り換える条件が成立しなかった場合）はステップＳ７０２へ進んでＯＷＣ変速終了カウンタを更新（カウントアップ）する。これらステップＳ７０１〜Ｓ７０３は後述するステップＳ７０７のＯＷＣ変速終了カウンタに関連する。

回転数低下防止判定部６１３は、続くステップＳ７０４にて現在の走行モードがＨＥＶ走行モードか否かを判断し、ＨＥＶ走行モードでない場合はステップＳ７０９へ進み、回転数低下防止実施フラグをＯＦＦに設定し、後述するステップＳ１２の回転数低下補正演算は実行しない。これに対し、ＨＥＶ走行モードである場合はステップＳ７０５へ進み、現在自動変速機４０の変速条件が成立しているか否かを判断する。現在自動変速機４０が変速状態にある場合はステップＳ７０９へ進んで後述するステップＳ１２の回転数低下補正演算は実行しない。

これに対し、現在自動変速機４０の変速条件が成立していない状態（非変速状態）である場合はステップＳ７０６へ進み、自動変速機４０の変速段がワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を含む変速段、本例の図５で言えば第１速、第２速又は第７速である場合はステップＳ７０７へ進む。自動変速機４０の変速段がワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を含まない変速段である場合はステップＳ７０９へ進み、後述するステップＳ１２の回転数低下補正演算は実行しない。

回転数低下防止判定部６１３は、ステップＳ７０７にてＯＷＣ変速終了カウンタが予め設定された所定時間以上に達したか否かを判断し、所定時間以上経過していない場合はステップＳ７０９を介してステップＳ７０１へ戻り、ワンウェイクラッチの変速状態が継続している限りステップＳ７０２によるカウントアップを繰り返す。そして、このカウントアップの途中でワンウェイクラッチの変速条件が成立したらステップＳ７０９にて回転数低下防止実施フラグをＯＦＦに設定し、後述するステップＳ１２の回転数低下補正演算は実行しないが、上述したステップＳ７０２→ステップＳ７０４→ステップＳ７０５→ステップＳ７０６→ステップＳ７０７が所定時間以上継続したらステップＳ７０８へ進み、回転数低下防止実施フラグをＯＮに設定する。

図１１へ戻り、統合コントロールユニット６０のＯＷＣ状態判定部６１４は、ステップＳ８にて、ステップＳ５の過渡走行モードの演算結果からワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２の状態を判定する。この判定サブルーチンを図１３に示す。同図に示すように、ＯＷＣ状態判定部６１４は、ステップＳ８０１にて、ステップＳ７による回転数低下防止実施フラグがＯＮに設定されているか否かを判断し、当該フラグがＯＦＦの場合はステップＳ８０２へ進み、ＯＷＣ状態を締結とする。

これに対し、ステップＳ８０１にて回転数低下防止実施フラグがＯＮに設定されている場合はステップＳ８０３へ進み、クラッチスリップ回転数検出部６０７（図１の第２クラッチ出力回転数センサ６１に相当する）により検出される第２クラッチ２５のスリップ回転数が予め設定されたＯＷＣ解放閾値以下であるか否かを判断する。そして、第２クラッチ２５のスリップ回転数がＯＷＣ解放閾値以下である場合はステップＳ８０４へ進み、ＯＷＣ状態を解放とする。

なお、ステップＳ８０３にて第２クラッチ２５のスリップ回転数がＯＷＣ解放閾値を越える場合はステップＳ８０５へ進み、当該第２クラッチ２５のスリップ回転数が、ＯＷＣ解放閾値に正のヒステリシス値を加えた値より大きい場合はステップＳ８０２へ進んでＯＷＣ状態を締結とするが、頻繁な切換によるハンチング現象を防止するために、第２クラッチ２５のスリップ回転数が、ＯＷＣ解放閾値に正のヒステリシス値を加えた値以下である場合はステップＳ８０６へ進んでＯＷＣ状態を前回と同じ状態（締結または解放）とする。

図１１へ戻り、統合コントロールユニット６０の目標入力回転数演算部６０４は、ステップＳ９にて出力軸回転数検出部６０８によるモータジェネレータ２０の出力軸回転数に基づいて目標モータ入力回転数を演算し、モータトルク／回転数制御部６１１へ出力する。

統合コントロールユニット６０の目標入力トルク演算部６０３は、ステップＳ１０にて目標駆動トルク演算部６０１で演算された目標駆動トルクやモータジェネレータ２０を構成する各種デバイスの保護を考慮し、目標入力トルクを演算する。その制御の一例を図１４に示す。同図の例では、目標駆動トルクに対し、ゲインが１／τ（τ：ＯＷＣ解放状態におけるエンジントルクの学習時定数）の比例増幅器と、ゲインが１／ｓ（ｓ：ラプラス演算子）の積分器と、ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が解放状態と締結状態で目標入力トルクの変化率を変更する変換マップ演算器とを有するフィードバック補償器で構成され、これに各種デバイスや回転数保護のための制限回路が付加されている。変換マップによりワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が解放状態のときの入力トルクの変化率を、締結状態のときの入力トルクの変化率に比べて相対的に小さくすることで、当該ワンウェイクラッチが解放状態から締結状態へ切り換わる際の衝撃を低減することができる。

図１１のステップＳ１１にて、統合コントロールユニット６０の目標エンジントルク／モータトルク演算部６０９は、ステップＳ１０で演算された目標入力トルクやモータコントロールユニット８０からの発電要求などに基づいてエンジン１０とモータジェネレータ２０とに配分すべきトルクの目標値を演算する。

統合コントロールユニット６０の回転低下補正部６１６は、続くステップＳ１２にて、ステップＳ７の回転数低下防止実施フラグがＯＮに設定されている場合は、モータジェネレータ２０のトルク補正量を演算する。図１５に回転低下補正部６１６を比例積分（ＰＩ）補償器によるフィードバック補償器で構成した一例を示す。

回転低下補正部６１６による補正後の目標モータトルクは、目標エンジントルク／モータトルク演算部６０９により演算された補正前の目標モータトルクに、補正トルクを加算することにより算出する。またこの補正トルクの演算は、ステップＳ８においてワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が解放状態になってから実行し、補正中にワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が締結状態と解放状態との間の中立状態になった場合は補正トルク量を徐々にゼロになるように設定する。

図１５に示すように、目標回転数は、モータジェネレータ２０の出力軸回転数とアイドル回転数との最大値を求め、これとオフセット回転数との差を求める。そして、目標回転数が設定されると入力回転数との偏差を算出し、比例積分補償器などのフィードバック補償器を用いて補正トルクを演算する。オフセット回転数の設定手順の一例を図１８に示す。回転低下補正部６１６は、ステップＳ１２０１にて、ステップＳ７による回転数低下防止実施フラグがＯＮかＯＦＦかを判断し、ＯＦＦの場合はステップＳ１２０２へ進んでオフセット回転数をコースト（惰性）走行時の回転数に設定する。

ステップＳ１２０１において回転数低下防止実施フラグがＯＮの場合はステップＳ１２０３へ進み、車両が駆動走行状態（ドライブ状態）か否かを判断する。車両が、アクセルが放されたコースト状態である場合はステップＳ１２０４へ進み、オフセット回転数を暫定的にコースト走行時の回転数に設定する。これに対して車両が、アクセルが踏まれたドライブ状態である場合はステップＳ１２０５へ進み、オフセット回転数を暫定的に駆動走行時の回転数に設定する。

そして、ステップＳ１２０６にて暫定的なオフセット回転数を入力値として最終的なオフセット回転数の変化率を制限する。以上の手順により、オフセット回転数は車両が駆動走行状態か惰性走行状態かによって異なる値に設定されるので、図１５の目標回転数も互いに異なる２つの値（目標回転数１及び２）となり、その間にエンジン１０にトルク脈動が生じても制御には影響を与えない不感帯が設定される。

この様子を図１６及び図１７に示す。図１６は比例積分補償器により構成されるフィードバック補償器の比例項と積分項それぞれの補正量が、目標回転数１，２がそれぞれの場合に対してどのような出力になるかを示す概念図である。たとえば、ワンウェイクラッチが解放すると入力回転数＜目標回転数１となり、このときの補正トルクは正の値となる。このトルク補正後にワンウェイクラッチが締結すると入力回転数＞目標回転数２となるのでトルク補正を元に戻す（このときの補正トルクはゼロに戻る方向に変化する）。なお、積分項は下限値が０になるように演算する。

なお、ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が解放状態になった場合にはエンジントルクの学習を実行してもよい。たとえば、図１５に示すフィードバック補償器の積分項に１／（τｓ＋１）のフィルタを用いて学習することができる。

図１１のステップＳ１３及びＳ１４では、第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチ２５のクラッチトルク容量を演算し、ステップＳ１５にて油圧ユニット１６，２６へ出力する。

以上のとおり本例のハイブリッド車両の制御装置によれば、図１９のＰ１に示すようにＨＥＶ走行モードであり、自動変速機４０の変速条件が非成立であり、ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を含む変速段である場合は、モータジェネレータ２０によるトルク補正を実行するので、エンジン１０のトルク補正に比べて応答性がよく、入力トルクのバラツキによって生じるエンジン回転数の低下を防止できる。

このモータジェネレータ２０によるトルク補正にあたり、図１９のＰ２に示すような駆動走行時には、ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が締結状態になる方向にモータジェネレータ２０の出力トルクを補正するので、可能な限りの発電量を実現しつつ入力トルクのバラツキによるワンウェイクラッチの解放状態を低減することができる。

また、図１９のＰ３に示すような惰性走行時には、ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が解放状態を維持する方向にモータジェネレータ２０の出力トルクを補正するので、機械的な惰性走行が実現でき、入力トルクのバラツキによる減速のバラツキを抑制することができる。

上記モータジェネレータ２０の補正トルクを演算するにあたり、図１５〜図１７に示すように、車両が駆動走行か惰性走行かによって異なるオフセット回転数を設定し、これにより異なる目標回転数が設定されるので、その間がモータトルク補正の不感帯となり、その結果、エンジン１０の出力トルクのバラツキによる制御不良を抑制することができる。

また、モータジェネレータ２０によるトルク補正を実行する際に、ＨＥＶ走行モードであり、自動変速機４０の変速条件が非成立であり、自動変速機４０の変速段状態がワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を含む変速段であるといった状態が所定時間継続した場合にトルク補正を実行するので、自動変速機４０がダウンシフトする際の摩擦要素の架け替え時間が確保され、円滑なトルク補正が実行できる。

また、モータジェネレータ２０によるトルク補正を実行する際に、図１９のＰ４及び図１４に示すように、ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が解放状態である場合のモータジェネレータ２０の出力トルクの時間的変化率を、ワンウェイクラッチが締結状態である場合のモータジェネレータ２０の出力トルクの時間的変化率より相対的に小さく（遅く）設定するので、ワンウェイクラッチが解放状態から締結状態に移行する際の衝撃を抑制することができる。

なお、ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が解放状態になった場合には補正後のモータトルク値を用いてエンジントルクの学習を実行すれば、エンジン１０のトルクのフィードバック制御がモータジェネレータ２０のトルク補正に漸近するので、エンジントルクのバラツキが抑制でき、低燃費や運転性の向上につながる。

上記エンジン１０が本発明に係る内燃機関に相当し、上記モータジェネレータ２０が本発明に係る電動機に相当し、上記目標走行モード演算部６０２が本発明に係る走行モード検出手段に相当し、上記回転数低下防止判定部６１３が本発明に係る変速条件検出手段及び変速段検出手段に相当し、上記回転低下補正部６１６が本発明に係る制御手段及び走行状態検出手段に相当する。

１…ハイブリッド車両
１０…エンジン
１５…第１クラッチ
２０…モータジェネレータ
２５…第２クラッチ
３０…バッテリ
３５…インバータ
４０…自動変速機
６０…統合コントロールユニット
７０…エンジンコントロールユニット
８０…モータコントロールユニット
９０…トランスミッションコントロールユニット

Claims (7)

1. 内燃機関と、電動機と、前記内燃機関の出力軸及び前記電動機の出力軸に直接的又は間接的に接続された駆動車輪と、ワンウェイクラッチを含む自動変速機と、を備えたハイブリッド車両に対し制御信号を出力する制御装置であって、
   前記内燃機関を少なくとも駆動源とするＨＥＶ走行モードであるか否かを検出する走行モード検出手段と、
   前記自動変速機の変速条件の成否を検出する変速条件検出手段と、
   前記自動変速機の変速段状態が前記ワンウェイクラッチを含む変速段であるか否かを検出する変速段検出手段と、
   前記走行モードがＨＥＶ走行モードであり、前記自動変速機の変速条件が非成立であり、前記自動変速機の変速段状態が前記ワンウェイクラッチを含む変速段であることを検出した場合に、前記電動機の出力トルクを補正する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   車両の走行状態を検出する走行状態検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記車両が駆動走行中であることを検出した場合に、前記ワンウェイクラッチが締結状態になる方向に前記電動機の出力トルクを補正するハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   車両の走行状態を検出する走行状態検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記車両が惰性走行中であることを検出した場合に、前記ワンウェイクラッチが解放状態を維持する方向に前記電動機の出力トルクを補正するハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記制御手段は、前記電動機の出力トルクの補正量を演算するにあたり、前記車両が駆動走行中であるか惰性走行中であるかに応じて異なる目標回転数を設定するハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記制御手段は、前記走行モードがＨＥＶ走行モードであり、前記自動変速機の変速条件が非成立であり、前記自動変速機の変速段状態が前記ワンウェイクラッチを含む変速段である状態が所定時間継続した場合に、前記電動機の出力トルクを補正するハイブリッド車両の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記制御手段は、前記ワンウェイクラッチが解放状態である場合の前記電動機の出力トルクの時間的変化率を、前記ワンウェイクラッチが締結状態である場合の前記電動機の出力トルクの時間的変化率より相対的に小さく設定するハイブリッド車両の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記制御手段は、前記補正後の電動機の出力トルクを用いて前記内燃機関の出力トルクを学習制御するハイブリッド車両の制御装置。

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