JP2013193588A - 車両および車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機を有し、回転電機からの駆動力を用いて走行が可能な車両において、変速機の変速に伴う駆動力の急激な変化を抑制する。
【解決手段】車両１００は、モータジェネレータ１３５を含む駆動力発生装置１０５からの駆動力を用いて走行が可能である。車両１００は、駆動力発生装置１０５と駆動輪１８０との間に設けられ、予め定められた複数の変速比を有する変速機１６０を備える。ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３５の駆動力が制限されることによって、変速機１６０から駆動輪１８０に伝達される実駆動力がユーザの要求駆動力を達成できない場合は、複数の変速比の各々に変速したときの実駆動力を予測し、予測された実駆動力を用いて変速機１６０を制御する。これによって、モータジェネレータ１３５の駆動力が制限されている状態において変速比が変更された場合に生じる急激な駆動力の変動が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両および車両の制御方法に関し、より特定的には、変速機を有し、回転電機からの駆動力を用いて走行が可能な車両における変速機の制御に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

このうち、ハイブリッド自動車は、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて回転電機（たとえば、モータジェネレータ）により生成される駆動力と、内燃機関（たとえば、エンジン）により生成される駆動力とを用いて走行する。そして、このような車両において、さらに変速機が備えられる場合がある。

特開２００８−２２１９４９号公報（特許文献１）は、変速機を有するハイブリッド車両において、モータの温度が所定温度以上の場合には、変速機の変速線を高車速側へシフトさせるとともに、変速段がＨｉギヤのときにはダウンシフト変速を行なう構成を開示する。このような構成とすることによって、モータが高トルク領域で駆動され続けることを抑制できるので、モータを含む電気駆動系を適正な温度範囲で駆動することができる。

特開２００８−２２１９４９号公報 特開２００８−１９５３０３号公報 特開２００６−３４７２６９号公報 特開２００６−０４６５７６号公報

電気自動車やハイブリッド自動車などのように、回転電機からの駆動力を用いて走行する車両においては、たとえば回転電機の温度が高温になると、機器保護の観点から、回転電機から出力される駆動力が制限される場合がある。

このような車両に変速機が備えられる場合、駆動輪から出力される駆動力が同じであっても、変速段によっては回転電機に要求されるトルクが変化し得る。そのため、たとえば、温度条件によって回転電機から出力されるトルクが制限された状態で走行している場合に、変速段が変更されると、回転電機に要求されるトルクが低下され得る。そうすると、結果として回転電機のトルク制限が解除され、それによって駆動力の急激な増加が生じるおそれがある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、変速機を有し、回転電機からの駆動力を用いて走行が可能な車両において、変速機の変速に伴う駆動力の急激な変化を抑制することである。

本発明による車両は、回転電機を含む駆動力発生装置からの駆動力を用いて走行が可能である。車両は、駆動輪と、駆動力発生装置と駆動輪との間に設けられ、予め定められた複数の変速比を形成可能に構成された変速機と、回転電機および変速機を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、変速機から駆動輪に伝達される実駆動力がユーザの要求駆動力に達しない場合は、複数の変速比の少なくとも一部について、変速後の実駆動力である予測駆動力を演算し、予測駆動力を用いて変速機を制御する。

好ましくは、制御装置は、回転電機の出力可能なトルクが予め定められた規定値よりも制限されることによって、実駆動力が要求駆動力に達しない場合に、予測駆動力を用いて変速機を制御する。

好ましくは、制御装置は、複数の変速比のうち、予測駆動力が変速前の実駆動力よりも要求駆動力に近くなる変速比への変速を許可する。

好ましくは、制御装置は、許可された変速比にしたときの回転電機の回転速度を予測し、予測された回転速度が予め定められた基準回転速度を上回る場合には、当該変速比への変速を禁止する。

好ましくは、制御装置は、予測駆動力が要求駆動力を上回る変速比への変速を禁止する。

好ましくは、駆動力発生装置は、内燃機関と、内燃機関からの回転力により発電する他の回転電機と、遊星歯車機構を含む動力分配機構とをさらに含む。回転電機は遊星歯車機構のリングギヤに結合され、他の回転電機は遊星歯車機構のサンギヤに結合され、内燃機関は遊星歯車機構のプラネタリキャリアに結合される。制御装置は、複数の変速比の各々に変速したときの、駆動力発生装置におけるパワー収支を予測し、パワー収支が満足される変速比への変速を許可し、パワー収支が満足できない変速比への変速を禁止する。

好ましくは、制御装置は、複数の変速比のうち、変速前の変速比以外の他のすべての変速比への変速が禁止される場合には、変速を行なわずに回転電機の出力可能なトルクを制限する。

本発明による車両の制御方法は、回転電機を含む駆動力発生装置からの駆動力を用いて走行が可能な車両についての制御方法である。車両は、駆動輪と、駆動力発生装置と駆動輪との間に設けられ予め定められた複数の変速比を形成可能に構成された変速機とを含む。制御方法は、駆動輪に伝達される実駆動力がユーザの要求駆動力を達成できるか否かを判定するステップと、要求駆動力を達成できない場合に複数の変速比の少なくとも一部について、変速後の実駆動力である予測駆動力を演算するステップと、予測駆動力を用いて変速機を制御するステップとを備える。

本発明によれば、変速機を有し、回転電機からの駆動力を用いて走行が可能な車両において、変速機の変速に伴う駆動力の急激な変化を抑制することができる。

本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。 変速機の変速前後の駆動力の状態を説明するための図である。 モータジェネレータの出力が制限されている場合の課題を説明するための図である。 本実施の形態による変速制御の概要を説明するための図である。 動力循環時における、変速機の変速前後の駆動力の状態を説明するための図である。 動力循環時における変速制御の概要を説明するための図である。 本実施の形態において、ＥＣＵで実行される変速制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態に従う車両の他の例についての全体ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［車両の基本構成］
図１は、本実施の形態に従う車両１００の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、駆動力発生装置１０５と、自動変速機（Ａ／Ｔ）１６０（以下、単に「変速機」とも称する。）と、減速機１７０と、駆動輪１８０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。駆動力発生装置１０５は、モータジェネレータ１３０（ＭＧ１），１３５（ＭＧ２）と、内燃機関であるエンジン１４０と、動力分割機構１５０とを含む。また、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２（ＩＮＶ１），１２３（ＩＮＶ２）とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、ＰＣＵ１２０内のコンバータ１２１に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、蓄電装置１１０からの電圧を昇圧して、インバータ１２２，１２３へ供給する。また、コンバータ１２１は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電されインバータ１２２，１２３で整流された電圧を降圧して、蓄電装置１１０を充電する。

インバータ１２２，１２３は、コンバータ１２１に対して互いに並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。

モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１４０は、動力分割機構１５０により互いに結合される。動力分割機構１５０は、遊星歯車機構（図示せず）を含む。たとえば、モータジェネレータ１３０は遊星歯車機構のサンギヤに結合され、エンジン１４０は遊星歯車機構のプラネタリキャリアに結合され、モータジェネレータ１３５は遊星歯車機構のリングギヤに結合される。

エンジン１４０は、制御信号ＤＲＶを用いてＥＣＵ３００により制御される。モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１４０は、ＥＣＵ３００によって協調的に動作されて必要な車両駆動力を発生する。なお、エンジン１４０を停止した状態で、モータジェネレータ１３０，１３５からの駆動力のみを用いて走行する、いわゆるＥＶ走行を行なうことも可能である。

変速機１６０の入力軸は、モータジェネレータ１３５の出力軸、すなわち動力分割機構１５０のリングギヤに結合される。これにより、変速機１６０の入力軸には、駆動力発生装置１０５で発生したトータル駆動力が伝達される。変速機１６０の出力軸は減速機１７０を介して駆動輪１８０に結合される。変速機１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＦＴによりモータジェネレータ１３５と駆動輪１８０との間の変速比を制御する。

［モータジェネレータ駆動力制限時の問題点］
図１のように、駆動力発生装置１０５におけるモータジェネレータ１３５の出力軸が変速機１６０の入力軸と連結される構成を有する車両においては、変速機１６０から駆動輪１８０に伝達される実駆動力が同じであっても、変速機１６０の変速比に応じて、変速機１６０の入力軸（すなわち、モータジェネレータ１３５の出力軸）の回転速度が変化する。モータジェネレータで出力される駆動力は、回転速度にトルクを乗じたものであるため、回転速度が変化することで、出力される駆動力が同じであってもモータジェネレータ１３５に必要とされるトルクが変化し得る。

図２は、変速機１６０の変速前後のトルクの状態を説明するための図である。図２においては、図の左側に動力分割機構１５０における、サンギヤ（モータジェネレータ１３０に対応）、プラネタリキャリア（エンジン１４０に対応）、およびリングギヤ（モータジェネレータ１３５に対応）の状態が示され、図の右側には、変速機１６０の入力軸および出力軸の状態が示される。なお、各図において、縦軸は対応する要素の回転速度を示し、図中の矢印は当該要素のトルクを示す。

図１および図２を参照して、説明を容易にするために、たとえば、変速機１６０の高速側の変速段の変速比を１：１とし、低速側の変速段を２：１とした場合を考える。図２中においては、破線Ｗ１１，Ｗ１６が高速側の変速段の場合を示し、実線Ｗ１０，Ｗ１５が低速側の変速段を示している。

ユーザから要求される駆動力を達成するために変速機１６０の出力軸で必要となるトルクがＴＲであるとすると、高速段を用いる場合（図２中の破線Ｗ１１，Ｗ１６）には、入力軸の回転速度Ｎｉｎと出力軸の回転速度Ｎｏｕｔは同じであるので、変速機１６０の入力軸で必要とされるトルクもＴＲとなる。そして、上述のように、変速機１６０の入力軸は動力分割機構１５０のリングギヤに結合されているので、動力分割機構１５０のリングギヤに必要とされるトルクもＴＲとなる。

動力分割機構１５０においては、リングギヤには、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１４０からのトルクが作用する。より具体的には、モータジェネレータ１３５のトルクと、エンジン１４０のトルクを受けるモータジェネレータ１３０の反力トルクに動力分割機構１５０の変速比を乗じたトルクが、リングギヤに作用する。したがって、リングギヤに必要とされるトルクＴＲが実現できれば、モータジェネレータ１３５およびエンジン１４０へはトルクを適宜分配することができる。

なお、図２のような状態においては、モータジェネレータ１３０は、正回転かつ負トルクによりエンジン１４０の駆動方向とは逆の負の駆動力を発生する。この負の駆動力がエンジン１４０の反力となり、エンジン１４０の駆動力がリングギヤに伝達される。モータジェネレータ１３０は、この負の駆動力を用いて発電を行なう。モータジェネレータ１３５は、モータジェネレータ１３０の発電電力と、必要に応じて蓄電装置１１０からの電力とを用いて駆動される。

この状態から、低速段への変速が行なわれた場合（図２中の実線Ｗ１０，Ｗ１５）、変速機１６０の入力軸の回転速度Ｎｉｎは、出力軸の回転速度Ｎｏｕｔの２倍となり、それに応じて、変速機１６０の入力軸に必要とされるトルクはＴＲ／２となる。これに伴って、動力分割機構１５０のリングギヤの回転速度も２倍となり、リングギヤに必要とされるトルクもＴＲ／２となる。

このとき、エンジン１４０のトルクの時間的な変化は、モータジェネレータに比べて相対的に緩やかにしか調整できないので、変速機１６０の変速直後においては、変動するトルクは主にモータジェネレータ１３５によって調整される。

一般的に、モータジェネレータが駆動される場合には、モータジェネレータやインバータなどの電力伝達経路に電流が流れるので、電力伝達経路の抵抗成分によってこれらの機器が発熱し得る。特に、高負荷状態が長期間継続したような場合には、これらの機器の温度が設計された耐熱温度を超えてしまうおそれがある。

このような高温状態となることによって機器の劣化が促進されたり、機器が故障したりすることを防止するために、機器の温度が基準値まで達すると、モータジェネレータのトルクが制限される場合がある。

この場合、エンジン１４０により不足するトルクを出力することも可能であるが、一方で、モータジェネレータ１３５は、エンジン１４０の反力を受けるモータジェネレータ１３０の発電電力を使用するため、蓄電装置１１０のＳＯＣの状態によっては、パワー収支の観点から、モータジェネレータ１３０による発電も制限されてしまう可能性がある。そうすると、モータジェネレータ１３５で制限されるトルクをエンジン１４０で補うことができず、駆動力発生装置１０５全体として出力可能な駆動力が低下する。その結果として、ユーザから要求される駆動力が実現できない状態が生じ得る。

図３は、このような状態を説明するための図である。図３においては、上段には駆動輪１８０（あるいは、変速機１６０の出力軸）の駆動力Ｐｏｕｔが示され、下段にはモータジェネレータ１３５のトルクＴｍ２が示される。

図１および図３を参照して、たとえば、時刻０からユーザからの要求駆動力が破線Ｗ２１のように増加されると、それに伴ってモータジェネレータ１３５のトルクＴｍ２も増加する。

ここで、モータジェネレータ１３５のトルクＴｍ２が温度上昇等によって制限され、トルク上限値が通常のＵＬからαに低下された場合には、時刻ｔ１以降は、モータジェネレータ１３５のトルクＴｍ２はαに維持される（図３中のＷ２５）。そうすると、駆動輪１８０に伝達される実際の駆動力Ｐｏｕｔは、図３の実線Ｗ２０のように、ユーザ要求駆動力（Ｗ２１）に追従できなくなる。

そして、さらにユーザ要求駆動力が増加して、時刻ｔ２において、変速機１６０が、たとえば３速（高速段）から２速（低速段）にシフトダウンした場合には、図２で説明したように、モータジェネレータ１３５で必要とされるトルクが低下する。

そうすると、図３の下段のように、モータジェネレータ１３５のトルク制限が解除されるので、ユーザ要求駆動力に追従できていなかった実駆動力Ｐｏｕｔが、不連続的に急激に増加してユーザ要求駆動力に追従し得る。これによって、トルクショックが生じ、ユーザに「飛び出し感」を与えてしまう可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、モータジェネレータのトルクが制限されることによってユーザ要求駆動力が達成できない場合には、他の変速段に変速したときの駆動輪に伝達される実駆動力を予測し、予測された駆動力がユーザ要求駆動力に近くなるような変速段へ変速を行なう変速制御を実行する。

具体的には、図３において、モータジェネレータ１３５のトルクが制限される時刻ｔ１において、３速から２速へダウンシフトすることによって、図３中の破線Ｗ２６のように、モータジェネレータ１３５のトルクが制限されない状態とすることができる。これによって、図３中の破線Ｗ２１のように、変速時のトルクショックを緩和するとともに、ユーザ要求駆動力を実現できる可能性を高めることができる。

以下、図４〜図７を用いて、本実施の形態における変速制御の詳細について説明する。
［変速制御の説明］
図４は、本実施の形態による変速制御の概要を説明するための図である。図４においては、図２で示したように、モータジェネレータ１３０の回転速度が正回転である状態について説明する。

図１および図４を参照して、ユーザ要求駆動力をＰＲとし、現在の変速段において駆動力発生装置１０５においてユーザ要求駆動力が達成できているものとする。このとき、モータジェネレータ１３５のトルク制限（負荷制限）が行なわれていない通常状態においては、モータジェネレータ１３５からの駆動力と、モータジェネレータ１３０によるエンジン１４０の反力とによって駆動力ＰＲが実現される。

モータジェネレータ１３５のトルクが制限されると、上述のように、駆動力発生装置１０５から出力される駆動力が不足し、ユーザ要求駆動力を実現できなくなる。

本実施の形態の変速制御においては、このような駆動力不足が生じ得る状態になること場合には、変速機１６０の変速ポイントが変更され、通常時よりも小さいユーザ要求駆動力においてダウンシフトが実行される。これによって、モータジェネレータ１３５の回転速度が増加するので、同じ駆動力を発生させるために必要となるモータジェネレータ１３５の出力トルクが低下する。これによって、モータジェネレータ１３５のトルクが制限されない範囲とすることができるので、結果として、駆動力発生装置１０５から出力される駆動力がぞうかでき、ユーザ要求駆動力を実現することができる。

なお、このとき、現在の変速段がたとえば４速である場合には、ダウンシフトを行なう低速側の変速段の候補としては１速〜３速がある。しかしながら、各変速段においては、変速比が異なるために、モータジェネレータおよびエンジンの動作点が異なり得る。たとえば、より低速側の変速段においては、モータジェネレータに必要となる駆動トルクはより低くなるが、逆に回転速度は高くなる。そうすると、あまりに低速側の変速段に変速した場合には、モータジェネレータの回転速度が使用可能な回転速度の上限値を上回り、モータジェネレータが過回転となるおそれがある。

また、図１に示したような構成を有するハイブリッド車両においては、上述のように、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１４０の間でのパワー収支が満足される必要がある。

そのため、本実施の形態における変速制御においては、候補となり得る各変速段について、変速後における回転速度が使用可能な定格範囲であるか否か、および、パワー収支が適切に満足されるか否かが予測され、その予測を考慮して変速段が決定される。

なお、たとえば、エンジン１４０の回転速度が低く、モータジェネレータ１３５の回転速度が高いような場合には、図５に示されるように、モータジェネレータ１３０の回転速度が負回転となってしまう状態が生じ得る。

このような状態においては、モータジェネレータ１３０が負回転かつ負トルクとなるため、モータジェネレータ１３０からは、エンジン１４０の駆動力を助長する駆動力が発生する。したがって、リングギヤには、エンジン１４０からの駆動力に加えてモータジェネレータ１３０からの駆動力が作用する。

一方、モータジェネレータ１３５は、エンジン１４０およびモータジェネレータ１３０によってユーザ要求駆動力よりも大きな過剰駆動力が発生しないように、負のトルクにより制動力を発生する。

このような状態においては、モータジェネレータ１３０で発生した動力によりモータジェネレータ１３５において発電がなされ、モータジェネレータ１３５で発電した電力によってモータジェネレータ１３０が駆動される、いわゆる「動力循環」が生じ得る。

この動力循環が生じている場合においては、モータジェネレータ１３０の回転速度の絶対値が大きい場合（負方向への回転速度が大きい場合）のほうが、リングギヤに伝達される駆動力は大きくなり、それに応じてモータジェネレータ１３５に必要とされる制動力が大きくなる。すなわち、低速側の変速段のほうが高速側の変速段よりも大きな制動力を必要とする。

このような状態において、モータジェネレータ１３５の駆動力が制限された場合には、十分な反力が出力できなくなるため、ユーザ要求駆動力よりも大きな駆動力が発生してしまうことになる。そうすると、過剰な駆動力によって不必要に車両が加速してしまうおそれがある。

このような場合には、本実施の形態の形態においては、変速機１６０を高速側の変速段にアップシフトすることによって、モータジェネレータ１３０の駆動力を低減させ、結果的にモータジェネレータ１３５に必要とされる反力を低減させる。これによって、モータジェネレータ１３５を、駆動力が制限されない状態にして、適切な走行状態が維持されるようにする。

図６は、図５で説明した動力循環時における、変速機変速前後の駆動力の状態を説明するための図である。図６においては、モータジェネレータ１３５の負荷制限がされていない場合には、リングギヤへは、モータジェネレータ１３０からの駆動力とエンジン１４０からの駆動力が作用する。そして、モータジェネレータ１３５からは、モータジェネレータ１３０およびエンジン１４０による過剰な駆動力を打ち消すような、負の駆動力（制動力）が発生され、これによって必要とされる駆動力ＰＲとなるように制御される。

この場合に、モータジェネレータ１３５が負荷制限状態の場合には、モータジェネレータ１３５から出力される駆動力が低減されるので、結果的にモータジェネレータ１３５による反力が低減されて、トータルの駆動力がユーザ要求駆動力よりも大きくなる。

本実施の形態の変速制御においては、このような状態となる場合には、アップシフトが実行されて、モータジェネレータ１３０から出力される駆動力が低下される。その結果、ユーザ要求駆動力を超過する駆動力が小さくなる。そうすると、負荷制限の範囲内で出力されるモータジェネレータ１３５の駆動力によって、超過した駆動力を打ち消すことができるようになる。

図７は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行される変速制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図７に示されるフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期もしくは所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、モータジェネレータ１３０，１３５の駆動力制限が実行されているか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０，１３５に設けられた温度センサ（図示せず）からの温度情報や、インバータ１２２，１２３からの温度上昇を示す信号などに基づいて、駆動力制限状態であるか否かを判断する。

次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、Ｓ１００での駆動力制限状態を考慮して、現在の変速段において実現可能な実駆動力を演算する。さらに、ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、現在のモータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１４０の動作点、ならびに上記の駆動力制限状態の情報から、他の各変速段に変速したと仮定した場合の、各変速段における予測駆動力を演算する。

そして、ＥＣＵ３００は、これらの演算結果に基づいて、Ｓ１３０にて、現在の変速段において、ユーザ要求駆動力が実現できるか否かを判定する。具体的には、加速時においては、演算で求めた実駆動力がユーザ要求駆動力以上であるか否かが判定される。逆に、減速時においては、ユーザ要求駆動力は負となるので、演算された実駆動力がユーザ要求駆動力以下であるか否かが判定される。

ユーザ要求駆動力が実現できる場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）は、他の変速段への変速は必要ないため、ＥＣＵ３００は、以降の処理をスキップして処理を終了する。

ユーザ要求駆動力が実現できない場合（Ｓ１３０にてＮＯ）は、処理がＳ１４０進められる。Ｓ１４０においては、ＥＣＵ３００は、現在の変速段以外の各変速段において、図６で説明したように、モータジェネレータ１３５による反力不足のために駆動力が過剰となってしまう変速段があるか否かを判定する。

具体的には、加速時においては、ＥＣＵ３００は、変速後の予測駆動力がユーザ要求駆動力を上回っているかを判定する。一方、減速時には、ＥＣＵ３００は、変速後の予測駆動力がユーザ要求駆動力を下回っているかを判定する。なお、予測駆動力の演算は、現在の変速段以外のすべての変速段に対して必ずしも行なう必要はなく、たとえば、低速側への変速しか許容されないことが明らかであるような場合には、高速側の変速段についての予測駆動力は演算しないようにしてもよい。

駆動力が過剰となってしまう変速段がある場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１４５に進められて、ＥＣＵ３００は、駆動力が過剰となる変速段を選択禁止に設定する。そして、処理がＳ１５０に進められる。

駆動力が過剰となってしまう変速段がない場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、処理がＳ１５０に進められる。

Ｓ１５０では、ＥＣＵ３００は、選択禁止に設定されていない各変速段について、ユーザ要求駆動力を実現する場合の、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１４０の動作点を演算する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１６０にて、Ｓ１５０で演算した動作点において、各機器の回転速度が使用可能な回転速度を示す基準値を超えて過回転となってしまう変速段を選択禁止に設定する。

その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ１７０にて、選択禁止に設定されていない各変速段について、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１４０でのパワー収支を演算する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１８０にて、パワー収支が満足されない変速段がある場合には、その変速段を選択禁止に設定する。

ＥＣＵ３００は、Ｓ１９０にて、現在の変速段以外の他のすべての変速段が選択禁止に設定されているか否かを判定する。

他の変速段のうち少なくとも１つが選択禁止に設定されていない場合（Ｓ１９０にてＮＯ）は、処理がＳ２００に進められて、ＥＣＵ３００は、選択禁止に設定されていない変速段の中から変速に用いる変速段を選択する。具体的には、たとえば、複数の変速段が候補にある場合には、ＥＣＵ３００は、その候補のうちでユーザ要求駆動力に最も近くなるような変速段を選択する。また、ユーザ要求駆動力に最も近くなる変速段が複数ある場合には、ＥＣＵ３００は、たとえば、その候補のうちで現在の変速段に最も近い変速段を選択する。なお、変速が禁止されていない（許可された）変速段においては、ユーザ要求駆動力が満足されない場合があることに注意すべきである。

そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ２１０にて、Ｓ２００で選択された変速段への変速動作を実行する。

一方、他のすべての変速段が選択禁止に設定されている場合（Ｓ１９０にてＹＥＳ）は、処理がＳ２０５に進められる。この場合は、他の変速段への変速ができないため、ＥＣＵ３００は、現在の変速段を維持するとともに、駆動力制限に従ってモータジェネレータの駆動力を制限する。この場合には、駆動力制限のために、ユーザ要求駆動力が実現できず、また以降の変速タイミングにおいてトルクショックが発生する可能性があるが、機器の破損や劣化の防止が優先される。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、変速機を有し、回転電機からの駆動力を用いて走行が可能な車両において、変速機の変速に伴う駆動力の急激な変化を抑制することができる。さらに、変速後におけるモータジェネレータの過回転の有無、パワー収支の実現性、および過剰駆動力の発生の有無を予測し、各項目のいずれかが達成できない変速段を選択禁止とすることによって、機器の故障や劣化が生じることを防止することができる。

［車両の他の構成例］
上記の説明おいては、２つのモータジェネレータが備えられハイブリッド車両の場合を例として説明したが、本実施の形態の変速制御はこのような構成には限定されない。

図８は、本実施の形態が適用可能な、１つのモータジェネレータを有する他のハイブリッド車両１００Ａの全体ブロック図の例を示す。図８においては、モータジェネレータとして、図１のモータジェネレータ１３５に対応する１つのモータジェネレータ１３０Ａが設けられる。そして、図１のＰＣＵ１２０に代えて、モータジェネレータ１３０Ａを駆動するためのインバータ１２０Ａが設けられる。なお、図８において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。

また、エンジン１４０は、クラッチに代表される係合機構１４５を介して、モータジェネレータ１３０Ａに結合される。係合機構１４５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１により制御され、エンジン１４０とモータジェネレータ１３０Ａとの間の動力の伝達および非伝達を切換える。

図８の構成を有する車両１００Ａにおいても、モータジェネレータ１３０Ａの駆動力が制限されている場合に、変速機１６０がダウンシフトされたときには、モータジェネレータ１３０Ａの駆動力の制限が解除されることによって、駆動力の急激な変化が生じる場合がある。

そのため、このような構成においても、上記の変速制御を適用することによって、変速に伴う急激な駆動力の変動を抑制することができる。

なお、図８の構成においては、図１の車両の場合のような、複数のモータジェネレータとエンジンとの結合関係に伴うパワー収支の影響や、動力循環による過剰駆動力の発生は生じない。

また、図には示さないが、エンジンを有さない電気自動車および燃料電池車についても、上記の変速制御を適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００，１００Ａ 車両、１０５ 駆動力発生装置、１１０ 蓄電装置、１２０ ＰＣＵ、１２０Ａ，１２２，１２３ インバータ、１２１ コンバータ、１３０，１３０Ａ，１３５ モータジェネレータ、１４０ エンジン、１４５ 係合機構、１５０ 動力分割機構、１６０ 変速機、１７０ 減速機、１８０ 駆動輪、３００ ＥＣＵ。

Claims (8)

1. 回転電機を含む駆動力発生装置からの駆動力を用いて走行が可能な車両であって、
   駆動輪と、
   前記駆動力発生装置と前記駆動輪との間に設けられ、予め定められた複数の変速比を形成可能に構成された変速機と、
   前記回転電機および前記変速機を制御するための制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記変速機から前記駆動輪に伝達される実駆動力がユーザの要求駆動力に達しない場合は、前記複数の変速比の少なくとも一部について、変速後の実駆動力である予測駆動力を演算し、前記予測駆動力を用いて前記変速機を制御する、車両。
2. 前記制御装置は、前記回転電機の出力可能なトルクが予め定められた規定値よりも制限されることによって、前記実駆動力が前記要求駆動力に達しない場合に、前記予測駆動力を用いて前記変速機を制御する、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置は、前記複数の変速比のうち、前記予測駆動力が変速前の前記実駆動力よりも前記要求駆動力に近くなる変速比への変速を許可する、請求項１または２に記載の車両。
4. 前記制御装置は、許可された変速比にしたときの前記回転電機の回転速度を予測し、予測された回転速度が予め定められた基準回転速度を上回る場合には、当該変速比への変速を禁止する、請求項３に記載の車両。
5. 前記制御装置は、前記予測駆動力が前記要求駆動力を上回る変速比への変速を禁止する、請求項３に記載の車両。
6. 前記駆動力発生装置は、
   内燃機関と、
   前記内燃機関からの回転力により発電する他の回転電機と、
   遊星歯車機構を含む動力分配機構とをさらに含み、
   前記回転電機は前記遊星歯車機構のリングギヤに結合され、前記他の回転電機は前記遊星歯車機構のサンギヤに結合され、前記内燃機関は前記遊星歯車機構のプラネタリキャリアに結合され、
   前記制御装置は、前記複数の変速比の各々に変速したときの、前記駆動力発生装置におけるパワー収支を予測し、前記パワー収支が満足される変速比への変速を許可し、前記パワー収支が満足できない変速比への変速を禁止する、請求項３〜５のいずれか１項に記載の車両。
7. 前記制御装置は、前記複数の変速比のうち、変速前の変速比以外の他のすべての変速比への変速が禁止される場合には、変速を行なわずに前記回転電機の出力可能なトルクを制限する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の車両。
8. 回転電機を含む駆動力発生装置からの駆動力を用いて走行が可能な車両の制御方法であって、
   前記車両は、
   駆動輪と、
   前記駆動力発生装置と前記駆動輪との間に設けられ、予め定められた複数の変速比を形成可能に構成された変速機とを含み、
   前記制御方法は、
   前記駆動輪に伝達される実駆動力がユーザの要求駆動力を達成できるか否かを判定するステップと、
   前記要求駆動力を達成できない場合に、前記複数の変速比の少なくとも一部について、変速後の実駆動力である予測駆動力を演算するステップと、
   前記予測駆動力を用いて前記変速機を制御するステップとを備える、車両の制御方法。

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