以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図1〜図10は本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を説明する図であり、図1はその制御装置を搭載した車両の一例を示す図である。
図1に示すとおり、車両100は、動力源として、内燃機関型のエンジン101と、モータジェネレータ(MG)として機能する第1の回転電機(MG1)103および第2の回転電機(MG2)105とを備えている。この車両100は、これらエンジン101や回転電機103、105の出力する動力を駆動輪109に動力伝達機構110を介して伝達して転動させることにより走行する。なお、エンジン101の始動は、第1の回転電機103によるクランキングによって行われるようになっている。
動力伝達機構110は、エンジン101の出力する動力が入力される入力軸111と、デファレンシャルギヤ(差動歯車装置)150に連結されて左右の駆動輪109のそれぞれに伝達する動力を出力する出力軸112と、入力軸111および出力軸112の間に介在して動力を中継するように伝達する伝達軸113と、入力軸111および伝達軸113の間に配置されてエンジン101の動力を第1の回転電機103および伝達軸113に分配して出力させる動力分配機構115と、出力軸112および伝達軸113の間に配置されて動力分配機構115から伝達される動力を備える変速段で自動変速して出力する自動変速機構117と、を備えて構成されている。
この動力伝達機構110は、軸心が共通の軸線となるように、入力軸111、出力軸112および伝達軸113がトランスミッションケース119内に直列に収容されて、それぞれ軸受などを介して回転自在に支持されている。なお、図1では、動力伝達機構110が入力軸111などの軸心を中心にして回転対称に構成されているため、図中下側を省略している。
動力分配機構115は、第1の回転電機103と第2の回転電機105とが切換クラッチC0および切換ブレーキB0を備えるシングルピニオン型の遊星歯車機構121に連結されて、エンジン101の動力をその遊星歯車機構121によって分配出力するようになっている。遊星歯車機構121は、サンギヤS0、プラネタリギヤP0、キャリヤCA0、およびリングギヤR0を回転要素として備えている。第1の回転電機103は、遊星歯車機構121のサンギヤS0にロータが一体回転するように連結されている。第2の回転電機105は、遊星歯車機構121のリングギヤR0および伝達軸113と一体的にロータが回転するように連結されている。また、遊星歯車機構121のキャリヤCA0は入力軸111、つまりエンジン101の出力軸に連結されている。切換ブレーキB0はトランスミッションケース119に設置されて、サンギヤS0を締結または解放する。切換クラッチC0はそのサンギヤS0とキャリヤCA0との間を締結または解放する。なお、切換クラッチC0および切換ブレーキB0は、油圧により駆動して圧接する対象部材との係合圧力を調整することにより締結状態や解放状態や摩擦接触(所謂、摺動)状態を維持する摩擦係合要素によって構成されている。
この動力分配機構115は、例えば、切換クラッチC0および切換ブレーキB0が解放状態にされると、サンギヤS0、キャリヤCA0、リングギヤR0がそれぞれ相対回転可能な差動状態にされる。このとき、エンジン101の出力(動力)が第1の回転電機103と伝達軸113とに分配されて、例えば、そのエンジン101の分配動力で第1の回転電機103が発電機として駆動される。この際、第1の回転電機103の発電量を制御することにより、第1の回転電機103と連結されたサンギヤS0がキャリヤCA0の回転に伴って回されるときの当該サンギヤS0に生じる反力の大きさを変化させることで、動力分配機構115は、エンジン101の所定回転に拘わらずリングギヤR0の回転が連続的に変化させられる、所謂、電気的な無段変速状態にされる。この電気的な無段変速状態にされた動力分配機構115は、発電機としての第1の回転電機103を電気的に制御することで、入力軸111の回転速度(回転数)/伝達軸113の回転速度(回転数)の変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機(CVT:Continuously Variable Transmission)として機能する。
なお、第1の回転電機103によって発電された電力は、インバータ107を介して、バッテリ108に蓄電されたり第2の回転電機105に直接供給されたりする。第2の回転電機105は、この第1の回転電機103によって発電された電力、およびバッテリ108に蓄えられた電力の少なくとも一方の供給により駆動されて動力を発生して出力する。また、第2の回転電機105は、車両100の制動時には、駆動輪109から動力伝達機構110を介して伝達される動力により発電機として駆動されて電力(回生電力)を発電する。この回生電力はバッテリ108に蓄電される。
また、動力分配機構115は、切換クラッチC0または切換ブレーキB0の一方が締結状態にされると、差動回転不能な非差動状態(ロック状態)とされて自動変速機構117による有段変速が可能な状態にされる。具体的には、切換クラッチC0が締結状態にされると、サンギヤS0とキャリヤCA0とが連結されるので、動力分配機構115は、サンギヤS0とキャリヤCA0とリングギヤR0とが一体回転するロック状態とされる。この場合、動力分配機構115は、非無段変速状態の定変速状態となり、エンジン101の回転速度と伝達軸113の回転速度とが一致する状態となるので、その変速比は「1」に固定されて自動変速機構117による有段変速が可能な状態にされる。また、切換ブレーキB0が締結状態にされると、サンギヤS0がトランスミッションケース119に連結されるので、サンギヤS0が回転不能なロック状態とされる。この場合、動力分配機構115は、非無段変速状態の定増速(変速)状態となり、リングギヤR0がキャリヤCA0よりも増速回転させられるので、その変速比は固定されて自動変速機構117による有段変速が可能な状態にされる。
自動変速機構117は、第1遊星歯車機構125、第2遊星歯車機構126、および第3遊星歯車機構127を備えている。そして、自動変速機構117は、これらのシングルピニオン型の遊星歯車機構と共に、切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3を備えることで4速の有段式自動変速機として機能するように構成されている。第1遊星歯車機構125は、サンギヤS1、プラネタリギヤP1、キャリヤCA1、およびリングギヤR1を回転要素として備えている。第2遊星歯車機構126は、サンギヤS2、プラネタリギヤP2、キャリヤCA2、およびリングギヤR2を回転要素として備えている。第3遊星歯車機構127は、サンギヤS3、プラネタリギヤP3、キャリヤCA3、およびリングギヤR3を回転要素として備えている。なお、切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3は、切換クラッチC0および切換ブレーキB0と同様の摩擦係合要素によって構成されている。
自動変速機構117では、サンギヤS1およびサンギヤS2が一体回転するように連結されて、切換クラッチC2を介して伝達軸113に締結または解除可能に連結されている。また、リングギヤR2およびサンギヤS3は一体回転するように連結されて、切換クラッチC1を介して伝達軸113に締結または解除可能に連結されている。さらに、リングギヤR1、キャリヤCA2およびキャリヤCA3は出力軸112に一体回転するように連結されている。そして、切換ブレーキB1、B2、B3はトランスミッションケース119に設置されており、切換ブレーキB1は一体回転するサンギヤS1およびサンギヤS2を締結または解放し、切換ブレーキB2はキャリヤCA1を締結または解放し、切換ブレーキB3はリングギヤR3を締結または解放する。この自動変速機構117では、切換クラッチC1、C2の一方が締結状態にされることで、伝達軸113と出力軸112との間における動力の伝達経路が形成され、また、その双方が共に解放状態にされることで、当該伝達経路が遮断状態にされるようになっている。
以上のように構成された動力伝達機構110では、伝達軸113を介して伝達されるエンジン101や回転電機103、105の動力は、当該動力伝達機構110の変速段が、車速等の各種運転状態に応じて決定される変速段に切換えられることにより変速されつつ出力軸112から駆動輪109側へと出力される。即ち、動力伝達機構110は、変速機として機能するように構成されている。
また、動力伝達機構110は、車両100に搭載される後述のECU11の制御によって、動力分配機構115の切換クラッチC0と切換ブレーキB0とのいずれかが駆動されて締結状態にされ、自動変速機構117の切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3が選択的に駆動されて締結状態にされるように構成されている。この動力伝達機構110では、動力分配機構115の切換クラッチC0または切換ブレーキB0が締結状態の有段変速時には、入力軸111から出力軸112に伝達出力される動力の変速比が、自動変速機構117の切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3の締結状態や解放状態に応じた有段変速切換により決定される。また、動力伝達機構110では、動力分配機構115の切換クラッチC0および切換ブレーキB0が解放状態の無段変速時には、上記変速比が、電気的無段変速機として機能する動力分配機構115の無段変速比に加えて、自動変速機構117の切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3の締結状態や解放状態に応じた有段変速切換により決定される。
詳細には、この動力伝達機構110は、図2の締結作動表に示すように、動力分配機構115の切換クラッチC0および切換ブレーキB0と、自動変速機構117の切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3とが選択的に締結されることにより、無段変速段、あるいは、1速(1st)、2速(2nd)、3速(3rd)、4速(4th)、5速(5th)、R(Reverse)、N(Neutral)のいずれかの有段変速段が選択されて伝達経路が形成される。なお、図2に図示する「○」は選択駆動時に締結状態にされることを示し、また「◎」は上述の有段変速時の選択駆動時には締結状態にされるが無段変速時の選択駆動時には解放状態にされることを示している。
また、車両100は、不図示のシフトレバーの選択操作により、例えば、駐車「P(パーキング)」、後進走行「R(リバース/Reverse)」、動力伝達経路遮断の中立「N(ニュートラル/Neutral)」、前進走行「D(ドライブ)」、前進走行「M(マニュアル)」のいずれかを選択可能に備えており、「D」ポジションの選択時に無段変速制御を実行し、また、「M」ポジションの選択時に有段変速制御を実行するようになっている。
ECU(Electronic Control Unit)11は、不図示のメモリに予め格納された制御プログラムに従って車両100全体を統括制御する。即ち、ECU11が本発明の車両の制御装置に相当する。このECU11は、各種センサ情報等の信号入力を受けて、各種装置機器に制御情報等の信号出力を行うことにより、例えば、エンジン101や回転電機103、105の駆動を制御し、また、動力伝達機構110の動力分配機構115および自動変速機構117の切換クラッチC0、C1、C2と切換ブレーキB0、B1、B2、B3との駆動を制御する。
図3に示すとおり、ECU11には、信号入力用インタフェイス(図中左側)が準備されている。ECU11は、この信号入力用インタフェイスを介して、詳細な図示は省略するが、例えば、エンジン水温のセンサ信号、シフトレバーの選択ポジションのセンサ信号、第1の回転電機103(MG1)の回転数のセンサ信号、第2の回転電機105(MG2)の回転数のセンサ信号、エンジン101の回転数NEのセンサ信号、吸気温度のセンサ信号、Mモード(手動変速モード)スイッチの切換信号、車速(出力軸112の回転速度)のセンサ信号、動力伝達機構110におけるAT(Automatic Transmission)の油温のセンサ信号、ECT(Electronic Controlled Transmission)のスイッチの操作信号、サイドブレーキの操作信号、フットブレーキ(ブレーキペダルの踏込量)のセンサ信号、触媒温度のセンサ信号、アクセル開度(アクセルペダルの踏込量)のセンサ信号、カム角のセンサ信号、バッテリ108の充電状態(充電容量)を示すSOC(State Of Charge)値のセンサ信号などの各種信号が入力可能となっている。またECU11には、信号出力用インタフェイス(図中右側)が準備されている。ECU11は、この信号出力用インタフェイスを介して、詳細な図示は省略するが、例えば、インジェクタ(燃料噴射装置)の駆動制御信号、吸気管の電子スロットル弁の駆動制御信号、エンジン101の燃焼室のプラグの点火(時期)制御信号、第1の回転電機103(MG1)の駆動制御信号、第2の回転電機105(MG2)の駆動制御信号、ATライン圧コントロールソレノイドへの駆動制御信号、Mモード(手動変速モード)インジケータへの表示信号、ATソレノイドへの駆動制御信号、AT電動オイルポンプへの駆動制御信号、ポンプへの駆動制御信号などの各種信号が出力可能となっている。
ECU11は、車両100の各部に設置されたセンサなどからの各種入力信号に基づいて対応する各種出力信号を生成し、例えば、ソレノイド(不図示)などの装置に対して駆動制御信号を出力する。この駆動制御信号の出力により、ECU11は、動力伝達機構110を構成する動力分配機構115や自動変速機構117の切換クラッチC0、C1、C2および切換ブレーキB0、B1、B2、B3の締結・解放を切換えるための締結油圧あるいは解除油圧を適宜対象箇所に供給して変速制御処理を実行する。そして、ECU11は、取得するセンサ信号などの各種情報と、例えばメモリに予め格納された変速線図などのマップとに従い、動力伝達機構110を制御して変速制御処理を実行するようになっている。
具体的には、ECU11は、例えば、燃費向上などを目的とした効率の良い走行を実現するために、出力軸112から出力することを要求されるトルク(要求出力トルク)と、車速との情報をパラメータとし、例えば図4に示す変速線図に従って、変速の必要があるか否かを判断する。そしてECU11は、変速の必要がある場合は、パラメータと変速線図とから動力伝達機構110の変速すべき変速段を判断するとともに、判断した変速段が得られるように、動力伝達機構110の切換クラッチC0、C1、C2と切換ブレーキB0、B1、B2、B3とを締結状態または解放状態にする駆動制御信号を出力して変速制御処理を実行する。
例えば、ECU11は、図4中の変速線SHd、SHuを横切るタイミングに変速制御処理として変速段の切換処理を実行するようになっている。このとき、ECU11は、車両100の加速中に、低速側から高速側に向かってアップシフト変速線SHuを横切るタイミングに、例えば、2速から3速にアップシフトさせる変速段の切換処理を実行する。また、ECU11は、車両100の減速中に、高速側から低速側に向かってダウンシフト変速線SHdを横切るタイミングに、例えば、2速から1速にダウンシフトさせる変速段の切換処理を実行する。
また、例えば、ECU11は、図4中の変速境界線GCc、GCtを横切るタイミングに変速制御処理として有段変速と無段変速との変速種の切換処理を実行する。このとき、ECU11は、車両100の走行中に、高トルク側から低トルク側に向かって無段変速境界線GCcを横切るタイミングに、自動変速機構117の変速段はそのままで、動力分配機構115の切換クラッチC0と切換ブレーキB0とを解放状態にして無段変速制御領域に移行する変速種の切換処理を実行するようになっている。また、ECU11は、車両100の走行中に、低トルク側から高トルク側に向かって有段変速境界線GCtを横切るタイミングに、自動変速機構117の変速段はそのままで、動力分配機構115の切換クラッチC0または切換ブレーキB0の一方を締結状態にして有段変速制御領域に移行する変速種の切換処理を実行するようになっている。
また、ECU11は、走行開始時などの図4中の動力境界線PT内のモータ走行領域では、エンジン101を動力伝達経路から切り離し、或いは空転状態、或いは停止状態にするとともに、動力分配機構115の切換クラッチC0と切換ブレーキB0とを解放状態(無段変速制御領域)にして、第2の回転電機105を適宜に駆動させて動力を伝達することにより車両100を加速走行させるようになっている。また、ECU11は、走行を開始して図4中の動力境界線PT外のエンジン走行領域に移行した場合には、エンジン101の動力を伝達して車両100を走行させるようになっている。なお、ECU11は、モータ走行領域とエンジン走行領域との間を移行する際には、車両100の状態に応じて、適宜、エンジン101の始動または停止を行うようになっている。つまり、ECU11は、取得するセンサ信号などの各種情報と、図4の変速線図(マップ)とに従って、エンジン101の始動または停止の制御を実行するようになっている。
上記のように構成された車両100は、運転者を含む搭乗者が乗車していない状態で車両を走行させる、所謂、無人走行を可能としている。そのために、本実施形態の車両の制御装置であるECU11には、車両100の無人走行を制御するための無人自動運転モードが搭載されている。車内が無人であるかどうかは、例えば、搭乗者の着座を検出するシートスイッチ等の検出手段などによって検出する。
また、本実施形態のECU11は、エンジン始動/停止制御とアップシフト/ダウンシフト変速制御とを同時に行うことに起因して生じる変速ショックを軽減して車両のドライバビリティを向上させるために、一方の制御の実行を遅延させてそれらの制御が重ならないようにする遅延制御の機能を有している。即ち、ECU11は、エンジン始動/停止制御を先に開始する場合には、その始動/停止制御の動作が終わってからアップシフト/ダウンシフト変速制御の動作を開始するようにし、他方、アップシフト/ダウンシフト変速制御を先に開始する場合には、その変速制御の動作が終わってからエンジン始動/停止制御の動作を開始するように遅延制御を行う。
ところで、既述のとおり、車両の無人走行時には、搭乗者は車両に乗車しておらず、ドライバビリティを優先する必要性がない。そのため、本実施形態のECU11は、車両100の有人走行時には、上記の遅延制御を実行して変速ショックを軽減させることによりドライバビリティを向上させるが、車両100の無人走行時には、上記の遅延制御を実行しないようにして、変速ショックの軽減よりも、車両の燃費の向上を優先させるように制御する機能を有している。
以下、このECU11の制御機能について、図5および図8のフローチャートを用いて説明する。図5および図8のフローチャートの処理(制御機能)は、例えば図4の変速線図から、ECU11によって、エンジン始動/停止制御と、アップシフト/ダウンシフト変速制御とを同時に行う必要があると判断された場合に実行されるものである。
具体的には、例えば、第2の回転電機105の動力によるモータ走行中に、車両100の状態を図4の変速線図中の点A(制御前)から点B(制御後)の状態に移行させる場合には、ECU11により、変速段を1速から2速に切換えるアップシフト変速制御と、エンジン走行に切換えるためのエンジン始動制御とを同時に実行する必要があると判断される。そして、この場合には、ECU11によって図5のフローチャートの処理が実行される。
この処理の実行により、ECU11は、図5のステップS11において、動力伝達機構110の変速段を1速から2速に切換えるためのアップシフト変速制御を開始する。具体的には、ECU11は、動力伝達機構110(の自動変速機構117)における締結状態の切換ブレーキB3を解放状態にするとともに、解放状態の切換ブレーキB2を締結状態にする駆動制御信号を出力するようにして、変速制御処理(変速段の切換処理)の実行を開始する。これにより、動力伝達機構110では、図2の締結作動表のとおり、切換クラッチC1および切換ブレーキB2のみが締結状態とされるようになる。なお、ここでは無段変速制御が行われているものとしている。
次に、ステップS12において、ECU11は、車両100が有人走行状態であるか否かを判定する。この判定は、例えば、シートスイッチ等の検出手段により搭乗者の着座が検出され、かつ車両100に備えられた運転モード切換ボタン等により有人自動運転モードや手動運転モードなどの有人での運転を示すモード(本発明の有人運転モードに相当する)が選択されているかなどを判断することで行うことができる。ECU11は、有人走行状態であると判定した場合にはステップS13へ移行する(YES側)。一方、ECU11は、有人走行状態ではない、つまり無人走行状態であると判定した場合(本実施形態では、搭乗者の着座が検出されず、かつ、運転モード切換ボタン等により無人自動運転モードが選択されている場合)にはステップS14へ移行する(NO側)。本実施形態のECU11は、無人走行状態であると判定した場合にそのままステップS14へ移行することにより、有人走行状態の場合において変速ショックを軽減するために実行する遅延制御の処理を行わないようにしている。これにより、本実施形態のECU11では、無人走行状態の場合に車両の燃費の向上を優先させるようにしている。
次に、ステップS13において、ECU11は、有人走行状態であることから、車両のドライバビリティの向上を優先させるために変速ショックを軽減するための遅延制御を行う。つまり、ECU11は、ステップS11で開始したアップシフト変速制御の処理が終了したかどうかを判定して、処理が終了していない場合には、実行中のアップシフト変速制御と重ならないようにエンジン始動制御の実行を遅延させるべく本ステップS13の判定処理を繰り返し実行、或いは所定時間の待ち合わせ(wait)をしつつ繰り返し実行する(NO側)。一方、アップシフト変速制御の処理が終了した場合には、ECU11は、エンジン始動制御を行うためにステップS14に移行する(YES側)。
次に、ステップS14において、ECU11は、第1の回転電機103を始動モータに用いてエンジン始動制御を実行することによりエンジン101の始動を行う。具体的には、ECU11は、バッテリ108の電力を供給して第1の回転電機103を始動モータとして駆動するとともに、この駆動によって出力される第1の回転電機103からの動力を遊星歯車機構121を介し出力軸に伝達してエンジン101を回転駆動(クランキング)することによりエンジン回転数NEを上昇させる。そして、ECU11は、エンジン回転数NEが初爆可能な回転数に達したら、燃料噴射やプラグ点火などの始動制御を行って燃焼作動させることによりエンジン101を始動し、第2の回転電機105の動力によるモータ走行からエンジン101の動力によるエンジン走行へ切換える。この後、エンジン101の動力により要求出力トルクが得られるようになり車両100の状態が変速線図(マップ)での制御後の状態に移行すると、ECU11は本ルーチンを終了する。
ここで、アップシフト変速制御中にエンジン始動制御を同時に行う必要がある場合の無人走行時と有人走行時との制御方法の違いを示した図6のタイムチャートを参照すると、本実施形態のECU11では、アップシフト変速制御の処理を先に開始した場合に車両100の有人走行状態が判定されると、エンジン始動制御を次のように行うようにしている。つまり、本実施形態のECU11では、そのアップシフト変速制御の処理が終了した後に、即ち図6においては動力伝達機構110の入力軸111の回転数が変速後の変速比での目標回転数まで低下した6aの時点以降にエンジン始動制御を行うようにしており、エンジン回転数(図6中の実線)はその6aの時点以降に上昇することとなる。このように、本実施形態のECU11では、車両100の有人走行状態が判定された場合にアップシフト変速制御とエンジン始動制御とが重ならないようにそれらの制御を行うことにより、それらを同時に行うことに起因して生じる変速ショックを軽減して車両のドライバビリティを向上させるようにしている。
また、本実施形態のECU11では、アップシフト変速制御の処理を先に開始した場合に車両100の無人走行状態が判定されると、そのアップシフト変速制御と並列させてエンジン始動制御を行うようにしている。即ち図6においては、動力伝達機構110の入力軸111の回転数を、変速後の変速比での目標回転数まで低下させる制御途中の6bの時点で、アップシフト変速制御と並列させてエンジン始動制御を行っている。そして、本実施形態のECU11では、その6bの時点から、エンジン回転数(図6中の破線)を、変速線図(マップ)での制御後の状態における要求出力トルクが得られる回転数となるまで上昇させるようにしている。このように、本実施形態のECU11では、車両100の無人走行状態が判定された場合にアップシフト変速制御とエンジン始動制御とを同時(並列)に行うことで、有人走行状態が判定される場合のようにアップシフト変速制御の実行中にエンジン始動制御を遅延させる場合と比べて、燃費を最適な状態としてエンジン始動制御が行えるようになる。つまり、本実施形態のECU11では、車両100の無人走行状態が判定された場合には、ドライバビリティの向上よりも、車両の燃費の向上を優先させるようにしている。
また、例えば、エンジン101の動力によるエンジン走行中に、車両100の状態を図4の変速線図中の点C(制御前)から点D(制御後)の状態に移行させる場合には、ECU11により、変速段を3速から2速に切換えるダウンシフト変速制御と、モータ走行に切換えるためのエンジン停止制御とを同時に実行する必要があると判断される。そして、この場合においても、ECU11によって図5のフローチャートの処理が実行される。なお、この場合には、ステップS11、ステップS13、およびステップS14の処理が上記で説明した内容と異なるため、その相違点についてのみ説明を行うものとする。但し、ステップS13の処理については、上記説明での「アップシフト変速制御」との文言を「ダウンシフト変速制御」に、また「エンジン始動制御」との文言を「エンジン停止制御」に読替えることによってその説明を省略することとする。
フローチャートの処理の実行により、ECU11は、図5のステップS11において、動力伝達機構110の変速段を3速から2速に切換えるためのダウンシフト変速制御を開始する。具体的には、ECU11は、動力伝達機構110(の自動変速機構117)における締結状態の切換ブレーキB1を解放状態にするとともに、解放状態の切換ブレーキB2を締結状態にする駆動制御信号を出力するようにして、変速制御処理(変速段の切換処理)の実行を開始する。これにより、動力伝達機構110では、図2の締結作動表のとおり、切換クラッチC1および切換ブレーキB2のみが締結状態とされるようになる。なお、ここでは無段変速制御が行われているものとしている。
また、ステップS14において、ECU11は、エンジン101を停止させて、エンジン走行からモータ走行への切換えを行う。具体的には、ECU11は、燃料供給およびプラグ点火の停止によりエンジン101を停止させるとともに、バッテリ108などから電力を供給して第2の回転電機105に動力を出力させて、エンジン101の動力によるエンジン走行から第2の回転電機105の動力によるモータ走行に切換える。この後、第2の回転電機105の動力により要求出力トルクが得られるようになり車両100の状態が変速線図(マップ)での制御後の状態に移行すると、ECU11は本ルーチンを終了する。
ここで、ダウンシフト変速制御中にエンジン停止制御を同時に行う必要がある場合の無人走行時と有人走行時との制御方法の違いを示した図7のタイムチャートを参照すると、本実施形態のECU11では、ダウンシフト変速制御の処理を先に開始した場合に車両100の有人走行状態が判定されると、エンジン停止制御を次のように行うようにしている。つまり、本実施形態のECU11では、そのダウンシフト変速制御の処理が終了した後に、即ち図7においては動力伝達機構110の入力軸111の回転数が変速後の変速比での目標回転数まで上昇した7aの時点以降にエンジン停止制御を行うようにしており、エンジン回転数(図7中の実線)はその7aの時点以降に低下することとなる。このように、本実施形態のECU11では、車両100の有人走行状態が判定された場合にダウンシフト変速制御とエンジン停止制御とが重ならないようにそれらの制御を行うことにより、それらを同時に行うことに起因して生じる変速ショックを軽減して車両のドライバビリティを向上させるようにしている。
また、本実施形態のECU11では、ダウンシフト変速制御の処理を先に開始した場合に車両100の無人走行状態が判定されると、そのダウンシフト変速制御と並列させてエンジン停止制御を行うようにしている。即ち図7においては、動力伝達機構110の入力軸111の回転数を、変速後の変速比での目標回転数まで上昇させる制御途中の7bの時点で、ダウンシフト変速制御と並列させてエンジン停止制御を行っている。そして、本実施形態のECU11では、その7bの時点でエンジン101を停止させるようにしている。これによりその7bの時点以降にエンジン回転数(図7中の破線)が低下する。また、本実施形態のECU11では、このようにエンジン101を停止させるとともに第2の回転電機105に動力を出力させてエンジン走行からモータ走行への切換えを行いつつ、その第2の回転電機105の出力する動力によって変速線図(マップ)での制御後の状態における要求出力トルクが得られるように制御するようにしている。このように、本実施形態のECU11では、車両100の無人走行状態が判定された場合にダウンシフト変速制御とエンジン停止制御とを同時(並列)に行うことで、有人走行状態が判定される場合のようにエンジン停止制御を遅延させる場合と比べて、エンジン101の停止を素早く行えるようになるので、車両の燃費を向上させることができる。つまり、本実施形態のECU11では、車両100の無人走行状態が判定された場合には、ドライバビリティの向上よりも、車両の燃費の向上を優先させるようにしている。
また、例えば、第2の回転電機105の動力によるモータ走行中に、車両100の状態を図4の変速線図中の点E(制御前)から点F(制御後)の状態に移行させる場合には、ECU11により、エンジン走行に切換えるためのエンジン始動制御と、変速段を2速から3速に切換えるアップシフト変速制御とを同時に実行する必要があると判断される。そして、この場合には、ECU11によって図8のフローチャートの処理が実行される。
この処理の実行により、ECU11は、図8のステップS21において、第1の回転電機103を始動モータに用いて停止中のエンジン101を始動するためのエンジン始動制御を開始する。具体的には、ECU11は、バッテリ108の電力を供給して第1の回転電機103を始動モータとして駆動するとともに、この駆動によって出力される第1の回転電機103からの動力を遊星歯車機構121を介し出力軸に伝達するようにしてエンジン101を回転駆動(クランキング)することによりエンジン回転数NEを上昇させるようにする。そして、この後、車両100では、エンジン回転数NEが初爆可能な回転数に達したときに、ECU11により、燃料噴射やプラグ点火などの始動制御が行われて燃焼作動をさせられることによりエンジン101が始動されて、第2の回転電機105の動力によるモータ走行からエンジン101の動力によるエンジン走行への切換えが行われることになる。
次に、ステップS22において、ECU11は、車両100が有人走行状態であるか否かを判定する。ECU11は、有人走行状態であると判定した場合にはステップS23へ移行する(YES側)。一方、ECU11は、有人走行状態ではない、つまり無人走行状態であると判定した場合にはステップS24へ移行する(NO側)。本実施形態のECU11では、無人走行状態の場合にそのままステップS24へ移行することにより、有人走行状態の場合において変速ショックを軽減するために実行する遅延制御の処理を行わないようにして、車両の燃費の向上を優先させるようにしている。
次に、ステップS23において、ECU11は、有人走行状態であることから、車両のドライバビリティの向上を優先させるために変速ショックを軽減するための遅延制御を行う。つまり、ECU11は、ステップS21で開始したエンジン始動制御の処理が終了したかどうかを判定して、処理が終了していない場合には、実行中のエンジン始動制御と重ならないようにアップシフト変速制御の実行を遅延させるべく本ステップS23の判定処理を繰り返し実行、或いは所定時間の待ち合わせ(wait)をしつつ繰り返し実行する(NO側)。一方、エンジン始動制御の処理が終了した場合には、ECU11は、アップシフト変速制御を行うためにステップS24に移行する(YES側)。
次に、ステップS24において、ECU11は、動力伝達機構110の変速段を2速から3速に切換えるためのアップシフト変速制御を実行する。具体的には、ECU11は、動力伝達機構110(の自動変速機構117)における締結状態の切換ブレーキB2を解放状態にするとともに、解放状態の切換ブレーキB1を締結状態にする駆動制御信号を出力するようにして、変速制御処理(変速段の切換処理)を実行する。この変速制御処理が終了すると、動力伝達機構110では、図2の締結作動表のとおり、切換クラッチC1および切換ブレーキB1のみが締結状態とされる。なお、ここでは無段変速制御が行われているものとしている。そして、この後、エンジン101の動力により要求出力トルクが得られるようになり車両100の状態が変速線図(マップ)での制御後の状態に移行すると、ECU11は本ルーチンを終了する。
ここで、エンジン始動制御中にアップシフト変速制御を同時に行う必要がある場合の無人走行時と有人走行時との制御方法の違いを示した図9のタイムチャートを参照すると、本実施形態のECU11では、エンジン始動制御の処理を先に開始した場合に車両100の有人走行状態が判定されると、アップシフト変速制御を次のように行うようにしている。つまり、本実施形態のECU11では、そのエンジン始動制御の処理が終了した後に、即ち図9においてはエンジン101が始動されてエンジン回転数が制御での所望回転数まで上昇した9aの時点以降にアップシフト変速制御を行うようにしており、動力伝達機構110の入力軸111の回転数(図9中の実線)はその9aの時点以降に低下することとなる。なお、制御での所望回転数とは、変速線図(マップ)での制御後の状態における要求出力トルクが得られる回転数に相当するもの(数値)である。このように、本実施形態のECU11では、車両100の有人走行状態が判定された場合にエンジン始動制御とアップシフト変速制御とが重ならないようにそれらの制御を行うことにより、それらを同時に行うことに起因して生じる変速ショックを軽減して車両のドライバビリティを向上させるようにしている。
また、本実施形態のECU11では、エンジン始動制御の処理を先に開始した場合に車両100の無人走行状態が判定されると、そのエンジン始動制御と並列させてアップシフト変速制御を行うようにしている。即ち図9においては、エンジン101のエンジン回転数を制御での所望回転数まで上昇させる制御途中の9bの時点で、エンジン始動制御と並列させてアップシフト変速制御を行っているそして、本実施形態のECU11では、その9bの時点から、動力伝達機構110の入力軸111の回転数(図9中の破線)を(変速線図に基づく)変速後の変速比での目標回転数となるまで低下させるようにしている。このように、本実施形態のECU11では、車両100の無人走行状態が判定された場合にエンジン始動制御とアップシフト変速制御とを同時(並列)に行うことで、有人走行状態でアップシフト変速制御を遅延させる場合と比べて、燃費が最適となる変速段への切換えを素早く実行することのできるアップシフト変速制御が行えるようになる。つまり、本実施形態のECU11では、車両100の無人走行状態が判定された場合には、ドライバビリティの向上よりも、車両の燃費の向上を優先させるようにしている。
また、例えば、エンジン101の動力によるエンジン走行中に、車両100の状態を図4の変速線図中の点G(制御前)から点H(制御後)の状態に移行させる場合には、ECU11により、モータ走行に切換えるためのエンジン停止制御と、変速段を2速から1速に切換えるダウンシフト変速制御とを同時に実行する必要があると判断される。そして、この場合においても、ECU11によって図8のフローチャートの処理が実行される。なお、この場合には、ステップS21、ステップS23、およびステップS24の処理が上記で説明した内容と異なるため、その相違点についてのみ説明を行うものとする。但し、ステップS23の処理については、上記説明での「アップシフト変速制御」との文言を「ダウンシフト変速制御」に、また「エンジン始動制御」との文言を「エンジン停止制御」に読替えることによってその説明を省略することとする。
フローチャートの処理の実行により、ECU11は、図8のステップS21において、エンジン101を停止させるためのエンジン停止制御を開始する。具体的には、ECU11は、燃料供給およびプラグ点火の停止を行うことによりエンジン101を停止させるようにする。そして、この後、車両100では、ECU11により、バッテリ108などからの電力供給が制御されることで第2の回転電機105から動力が出力されるようになって、エンジン走行から第2の回転電機105の動力によるモータ走行への切換えが行われることになる。
また、ステップS24において、ECU11は、動力伝達機構110の変速段を2速から1速に切換えるためのダウンシフト変速制御を実行する。具体的には、ECU11は、動力伝達機構110(の自動変速機構117)における締結状態の切換ブレーキB2を解放状態にするとともに、解放状態の切換ブレーキB3を締結状態にする駆動制御信号を出力するようにして、変速制御処理(変速段の切換処理)の実行を開始する。この変速制御処理が終了すると、動力伝達機構110では、図2の締結作動表のとおり、切換クラッチC1および切換ブレーキB3のみが締結状態とされるようになる。なお、ここでは無段変速制御が行われているものとしている。そして、この後、第2の回転電機105の動力により要求出力トルクが得られるようになり車両100の状態が変速線図(マップ)での制御後の状態に移行すると、ECU11は本ルーチンを終了する。
ここで、エンジン停止制御中にダウンシフト変速制御を同時に行う必要がある場合の無人走行時と有人走行時との制御方法の違いを示した図10のタイムチャートを参照すると、本実施形態のECU11では、エンジン停止制御の処理を先に開始した場合に車両100の有人走行状態が判定されると、ダウンシフト変速制御を次のように行うようにしている。つまり、本実施形態のECU11では、そのエンジン停止制御の処理が終了した後に、即ち図10においてはエンジン101が停止されてエンジン回転数がゼロ(0)となった10aの時点以降にダウンシフト変速制御を行うようにしており、動力伝達機構110の入力軸111の回転数(図10中の実線)はその10aの時点以降に上昇することとなる。このように、本実施形態のECU11では、車両100の有人走行状態が判定された場合にエンジン停止制御とダウンシフト変速制御とが重ならないようにそれらの制御を行うことにより、それらを同時に行うことに起因して生じる変速ショックを軽減して車両のドライバビリティを向上させるようにしている。
また、本実施形態のECU11では、エンジン停止制御の処理を先に開始した場合に車両100の無人走行状態が判定されると、そのエンジン停止制御と並列させてダウンシフト変速制御を行うようにしている。即ち図10においては、エンジン101のエンジン回転数がゼロ(0)となるまでのエンジン停止制御途中の10bの時点で、エンジン停止制御と並列させてダウンシフト変速制御を行っているそして、本実施形態のECU11では、その10bの時点から、動力伝達機構110の入力軸111の回転数(図10中の破線)を(変速線図に基づく)変速後の変速比での目標回転数となるまで上昇させるようにしている。このように、本実施形態のECU11では、車両100の無人走行状態が判定された場合にエンジン停止制御とダウンシフト変速制御とを同時(並列)に行うことで、有人走行状態でダウンシフト変速制御を遅延させる場合と比べて、燃費が最適となる変速段への切換えを素早く実行することのできるダウンシフト変速制御が行えるようになる。つまり、本実施形態のECU11では、車両100の無人走行状態が判定された場合には、ドライバビリティの向上よりも、車両の燃費の向上を優先させるようにしている。
以上、本実施形態のECU11が行う上記の制御では、エンジン始動/停止制御(以下、エンジン制御とする。)とアップシフト/ダウンシフト変速制御(以下、変速制御とする。)とを同時に実行する必要がある場合には、それらの制御の処理が次のように実行される。変速制御/エンジン制御が先に開始されたときに有人走行状態であると判定された場合には(ステップS12/ステップS22のYES側)、変速制御/エンジン制御の処理が終了するまでエンジン制御/変速制御の実行が遅延させられる(ステップS13/ステップS23)。そして、変速制御/エンジン制御の処理が終了するとエンジン制御/変速制御の処理が実行される(ステップS14/ステップS24)。これにより、本実施形態のECU11が行う上記の制御では、車両の有人走行時には、変速制御とエンジン制御とを同時に実行する必要がある場合に、それらを同時に実行することに起因して生じる変速ショックが軽減されるので、車両のドライバビリティを向上させることができる。
他方、無人走行状態であると判定された場合には(ステップS12/ステップS22のNO側)、変速制御とエンジン制御とが同時(並列)に実行される(ステップS14/ステップS24)。これにより、車両の無人走行時には、有人走行時にエンジン制御が遅延させられる場合と比べて、燃費を最適な状態としてエンジン始動を行えるようになり、また、エンジン停止を素早く行えるようになる。さらに、車両の無人走行時には、有人走行時に変速制御が遅延させられる場合と比べて、燃費が最適となる変速段への切換えを素早く行えるようになる。つまり、本実施形態のECU11が行う上記の制御では、車両の無人走行時には、変速制御とエンジン制御とを同時に実行する必要がある場合に、車両の燃費を向上させることができる。
従って、本実施形態のECU11では、有段変速機を備えたハイブリッド形式の車両において、無人走行時の燃費を向上させることができる。
なお、上記では、車両100の無人走行時には、変速制御とエンジン制御とが同時(並列)に実行されるもの、つまり、有人走行時に実行されるそれらの遅延制御が行われないものとして説明した(遅延制御の実行の完全な禁止)。しかし、遅延制御は、このように実行を完全に禁止するのではなく、変速制御またはエンジン制御を遅延させるための時間を、完全禁止とする場合よりも短縮するようにして遅延制御を行うようにしてもよい(遅延時間の短縮)。そうした場合、遅延制御の実行を完全に禁止する、または遅延制御の実行の遅延時間を短縮する、とのように遅延制御の実行を制限することができるようになる。そして、遅延時間が短縮された場合には、遅延時間が短縮された分、無人走行時の車両の燃費を向上させることができるようになる。
また、本実施形態のECU11(本発明の車両の制御装置)は、本実施形態の他の態様として、例えば、図11および図12に示すように、エンジン101と連携させる1つの回転電機207を動力源として搭載する車両200に適用してもよい。この車両200は、簡単に説明すると、エンジン101や回転電機207の動力を入力軸211に連結されているトルクコンバータ205と伝達軸213とを介して動力伝達機構210に伝達し、その動力を動力伝達機構210から出力軸212に出力して駆動輪109を転動させることにより走行するようになっている。
ここで、動力伝達機構210は、エンジン101と回転電機207の間に連結クラッチK0を有すると共に、切換クラッチC1、C2、C3、C4および切換ブレーキB1、B2を配置して、2組のダブルピニオン型の遊星歯車機構221、222を備えている。遊星歯車機構221は、サンギヤS1、プラネタリギヤP11、P12、キャリヤCA11、21、およびリングギヤR1を回転要素として備え、遊星歯車機構222は、サンギヤS21、S22、プラネタリギヤP21、P22、キャリヤCA12、22、およびリングギヤR2を回転要素として備えている。なお、図11では、動力伝達機構210が入力軸211などの軸心を中心にして回転対称に構成されているため、図中下側を省略している。
この動力伝達機構110は、図12の締結作動表に示すように、切換クラッチC1、C2、C3、C4および切換ブレーキB1、B2が選択的に締結されることにより、1速(1st)、2速(2nd)、3速(3rd)、4速(4th)、5速(5th)、6速(6th)、7速(7th)、8速(8th)、R1(Reverse1)、R2(Reverse1)のいずれかの有段変速段が選択されて伝達経路が形成される。なお、図12に図示する「○」は選択駆動時に締結状態にされることを示している。
このような構成の車両200では、走行開始時などの状態に対応する例えば図4の変速線図(マップ)中の動力境界線PT内のモータ走行領域においては、連結クラッチK0を解放状態に制御して、回転電機207の動力によるモータ走行が行われる。このとき、回転電機207には、バッテリ108からの電力がインバータ107を介して供給される。そして、車両200では、走行開始後に、図4中の動力境界線PT外のエンジン走行領域に移行した場合には、連結クラッチK0を締結状態に制御して、エンジン101の動力によるエンジン走行が行われる。このとき回転電機207は、停止されてもよく、或いは、その出力する動力がエンジン101の動力に加えられる所謂トルクアシストをするように(続けて)駆動されてもよい。
なお、車両200では、エンジン101の始動は、モータ走行からエンジン走行に移行するときに連結クラッチK0を締結状態に制御することによって行われる。つまり、連結クラッチK0が締結状態にされると、エンジン101の出力軸と入力軸211とが接続状態にされて、回転電機207の出力した動力などが入力軸211側からエンジン101の出力軸側に伝達されるようになるので、その伝達された動力により、エンジン101が回転駆動(クランキング)されてエンジンの始動が行われる。
この他の態様の車両200においても、上記の本実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。