JP2018103729A - ハイブリッド車両の変速制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】HV走行モードや回生走行モードからEV走行モードへと切り替わった際に行われる変速操作に起因してドライバビリティの悪化が懸念される。【解決手段】車速と車両の駆動力に関連するパラメーターとに基づいて多段自動変速機の変速段の切り替えを制御する変速制御装置を具え、この変速制御装置は、所定車速においてEV走行モードとの境界領域のHV走行モードにて選択される変速比よりも、同じ所定車速においてEV走行モードとの境界領域となる回生走行モードにて選択される変速比が大きくなるように、変速段の切り替えを制御し、また車速とパラメーターとが同じであっても、HV走行モードからEV走行モードに切り替わった場合に選択される変速比が、回生走行モードからEV走行モードに切り替わった場合に選択される変速比よりも大きくなるように、変速段の切り替えを制御する。【選択図】図6

Description

本発明は、多段自動変速機を搭載したハイブリッド車両の変速制御装置に関する。
走行中の車両の減速時に熱エネルギーとして捨てていた運動エネルギーの一部を圧力エネルギーとして回収し、これを車両の加速時に利用する減速エネルギー回生システムが特許文献1にて提案されている。この特許文献1においては、運動エネルギーの回生時に停止状態にあるエンジンをその回生処理の終了に伴って始動させる場合、所定期間の間、変速操作を禁止している。これにより、エンジンの始動に伴って発生するショックと変速操作に伴って発生するショックとが重ならないようにすることができる。
複数の遊星歯車列と、これに応じた多数の摩擦係合要素とを組み合わせて8〜10の前進変速段を達成し得る多段自動変速機と、原動機としての内燃機関および回転電機とを組み合わせたハイブリッド車両が提案されている。このような多段自動変速機を併用することにより、エンジンおよび回転電機を最も効率の良い回転領域にて作動させることができる車両の運転領域を従来のものよりもさらに拡げることが可能となる。
ハイブリッド車両においては、車速およびアクセル開度が同じであっても、内燃機関からの出力を駆動輪へと伝えるHV走行モードと、回転電機からの出力を駆動輪へと伝えるEV走行モードとで、最適な変速段が相違する。通常、内燃機関よりも回転電機の方の最適効率回転速度が高いため、車速やアクセル開度が同じであっても、HV走行モードにて選択される変速比をEV走行モードにて選択される変速比よりも小さくすることで、燃費を向上させることができる。また、EV走行モードにおいては、内燃機関を始動させるための余力を常に回転電機に持たせておく必要があり、回転電機の高回転領域および低回転領域では、駆動輪への最大出力が制限される結果、EV走行領域が狭くなる。さらに、HV走行モードとEV走行モードとの間で走行モードが切り替わり、これに伴って選択される変速比が乖離しすぎていると、変速ショックが過大となってしまう。このため、EV走行モードでの変速比を回生走行モードにて選択される変速比よりも小さくすることで、ドライバビリティの悪化を抑制することが考えられている。
特開平10−103111号公報
EV走行領域と回生走行領域との境界領域において、回生走行モードにて選択される変速比をEV走行モードにて選択される変速比よりも大きくすることで回生効率を向上させた多段自動変速機を搭載したハイブリッド車両においては、回生走行モード中にアクセルペダルが踏み込まれ、EV走行モードへと切り替わる場合、車速が同じであってもアップシフト操作が行われる。しかしながら、EV走行モードと回生走行モードとでは回転電機の最適効率回転速度が変わらないため、アップシフト操作を行うことで燃費が低下する可能性がある。
また、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量がさらに増大した場合には、ダウンシフトやHV走行モードへの切り替わりに伴って内燃機関の始動が発生し、ドライバビリティが悪化することも懸念される。
さらに、EV走行領域と回生走行領域との境界領域において、これらの走行モードにて選択される変速比を同じに設定した場合、EV走行モードとHV走行モードとの境界領域にて選択される両者の変速比の乖離が大きくなってしまう。そして、走行領域の切り替わりと同時にエンジンの始動/停止が必要となったりした場合、変速比の急激な変化と相俟ってドライバビリティがさらに悪化してしまう。
本発明の目的は、回生走行モードからEV走行モード,HV走行モードへと切り替わった際に生ずるシフトショックに起因するドライバビリティの悪化を抑制しつつ、より好ましい変速比が各走行モードにて設定されたハイブリッド車両の変速制御装置を提供することにある。
本発明のハイブリッド車両の変速制御装置は、駆動輪を駆動する内燃機関と、モーターとして前記駆動輪を駆動し、発電機として電力を車載の二次電池に供給し得る回転電機と、前記内燃機関および前記回転電機と前記駆動輪との間に配され、複数の変速段のうちの1つの変速段を達成し得る多段自動変速機とが搭載され、
車両の駆動力が0よりも大きな低駆動力領域にて選択され、前記内燃機関に燃料を供給することなく、前記回転電機からの出力を前記駆動輪に伝達するEV走行モードと、車両の駆動力が前記低駆動領域よりも大きな高駆動領域にて選択され、前記内燃機関および前記回転電機のうちの少なくとも前記内燃機関からの出力を前記駆動輪に伝達するHV走行モードと、車両の駆動力が0よりも小さい場合に選択され、車両の走行中のアクセルオフに伴う前記駆動輪からの回転エネルギーによって前記回転電機を駆動して得られる電力を前記二次電池に蓄える回生走行モードとが設定されたハイブリッド車両において、
車速と車両の駆動力に関連するパラメーターとに基づいて前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御する変速制御装置を具え、この変速制御装置は、
所定の車速において前記HV走行モードとの境界領域となる前記EV走行モードにて選択される変速比よりも、前記所定の車速において前記EV走行モードとの境界領域となる前記回生走行モードにて選択される変速比が大きくなるように、前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御し、かつ
前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合と、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合とにおいて、前記車速と前記パラメーターとが同じであっても、前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段の変速比が、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段の変速比よりも大きくなるように、前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御することを特徴とするものである。
本発明においては、所定の車速において、HV走行モードとの境界領域となるEV走行モードにて選択される変速比よりも、EV走行モードとの境界領域となる回生走行モードにて選択される変速比が大きくなるように、変速段が切り替えられる。
また、車速および車両の駆動力に関連するパラメーターが同じ状況にて、回生走行モードからEV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段は、HV走行モードからEV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段よりも低速段側の変速段が選択される。つまり、同じEV走行モードであっても、回生走行モードからEV走行モードに切り替わった場合には、HV走行モードからEV走行モードに切り替わった場合よりも、回転電気の回転速度が高めの状態に変更される。
本発明によるハイブリッド車両の変速制御装置において、回生走行モードからEV走行モードに切り替わった場合、変速段を所定時間維持した後に、HV走行モードからEV走行モードに切り替えられた場合の変速段以下の変速段へアップシフトするものであってよい。ただし、回生走行モードからEV走行モードに切り替わり、かつ回転電機の回転速度が所定の回転速度を越えている場合に限り、変速段を所定時間維持することなく、HV走行モードからEV走行モードに切り替えられた場合の変速段以下の変速段へと直ちにアップシフトすることが好ましい。
要するに、回生走行モードからEV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段は、上述した所定時間維持される変速段および所定時間維持された後に選択される変速段の両方を包含する。
さらに、車速およびパラメーターが同一の状況において、EV走行モードにて選択される変速段の変速比がHV走行モードにて選択される変速段の変速比と同じか、それよりも大きくなるように、多段自動変速機の変速段の切り替えを制御するようにしても良い。
本発明のハイブリッド車両の変速制御装置によると、車速が同じ状況にて回生走行モードからEV走行モードに切り替わった場合には、HV走行モードからEV走行モードに切り替わった場合よりも、回転電気の回転速度が高めの状態に変更される。このため、回生走行モードからEV走行モードに切り替わった直後にさらにHV走行モードへと切り替わるような場合であっても、ドライバビリティの悪化を回避することができる。
回生走行モードからEV走行モードに切り替わった場合、回生走行モードにて選択されていた変速段を所定時間維持することにより、回転電機20の回転速度を効率の良い高回転領域に保ち、燃費を向上させることができる。しかしながら、回転電機の回転速度が所定の回転速度を越えている場合に限り、EV走行モードにて選択される変速段へと直ちに切り替えることにより、さらにHV走行モードへと切り替わるような状況でもドライバビリティの悪化を回避することができる。
車速およびパラメーターが同一であっても、HV走行モードにて選択される変速段に対し、EV走行モードでの変速段を変速比がより大きな変速段、つまり低速段側の変速段を選択することにより、回転電機および内燃機関を効率の良い回転速度にて作動させることができる。
本発明の適用対象となるハイブリッド車両の一実施形態における駆動系の概略構成を模式的に表す概念図である。 図1に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。 図1に示す実施形態における回生走行モードにおける回転電気の回転速度と、この回転電機および自動変速機およびインバーターの各エネルギー損失との関係を表すグラフである。 図1に示した実施形態において、HV走行モード,EV走行モード,回生走行モードにて選択される変速マップである。 図1に示した実施形態において、回生走行モードからEV走行モードへ切り替わった直後にのみ選択されるEV走行モード用の変速マップであり、図4に示した回生走行モード用の変速マップと共に示してある。 図1に示した実施形態における変速制御手順を表すフローチャートである。
本発明によるハイブリッド車両の変速制御装置の一実施形態について、図1〜図6を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、その特許請求の範囲の少なくとも請求項1に記載の構成を含むあらゆるハイブリッド車両の変速制御装置に対して応用することが可能である。
本実施形態におけるハイブリッド車両の概略構成を模式的に図1に示し、その主要部の制御ブロックを図2に示す。本実施形態におけるハイブリッド車両には、原動機としてエンジン10と回転電機20とが1つずつ搭載され、エンジン10は、燃料を燃料噴射弁11から図示しない燃焼室へと直接噴射する直噴形の火花点火方式の内燃機関であるが、これに限定されない。燃料噴射弁11から燃焼室に供給される燃料の量および噴射タイミングは、ECU(Electronic Control Unit)30の運転状態判定部31からの情報に基づき、ECU30のエンジン制御部32にて制御される。運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの踏み込み量は、アクセル開度センサーS1により検出され、その検出情報がECU30に出力される。ECU30の運転状態判定部31は、上述したアクセル開度を含む車両の運転状態を判定し、この判定結果に基づいてエンジン10の図示しない吸気通路内に配された図示しないスロットル弁の開度、すなわちスロットル開度を制御する。また、点火プラグ12の点火時期も同様に、ECU30の運転状態判定部31からの情報に基づき、ECU30のエンジン制御部32にて設定される。ECU30のエンジン制御部32は、ここで設定された点火時期に点火プラグ12が火花放電を起こすように、イグニッションコイル13を駆動する。
エンジン10と左右の駆動輪40L,40Rとの間には、先の回転電機20と、トルクコンバーター50と、多段自動変速機60と、差動歯車装置70とが順に配されている。
末端側がトルクコンバーター50の図示しない入力軸に連結される回転電機20の回転子軸21の基端側と、エンジン10の出力軸14との間には、摩擦クラッチC1が配されている。この摩擦クラッチC1は、車両の運転状態に基づき、周知の油圧制御装置80を用いて係合状態と係合解除状態との何れかに切り替えることができるようになっており、これらは一般的な湿式多板クラッチであってよい。しかしながら、噛み合いクラッチや電磁クラッチなども必要に応じて使用することが可能であり、本実施形態の如き摩擦クラッチC1に限定されない。本実施形態では、エンジン10の始動時およびエンジン10の出力を回転電機20の回転子軸21側に伝達させる時に接続状態となり、それ以外は基本的に非接続状態となっている。
本実施形態におけるトルクコンバーター50は、車両の運転状態に基づき、油圧制御装置80を用いてその入力軸側とエンジン10の出力軸14側とを機械的に直結状態に切り替え得る周知のロックアップクラッチ51(図2参照)付きのものである。このロックアップクラッチ51は、エンジン10の出力トルクの増大を意図した低負荷運転領域において非接続状態となるが、それ以外の運転領域では、基本的に接続状態に保たれる。
トルクコンバーター50の図示しない出力軸には、複数の摩擦係合要素61と図示しない複数組の遊星歯車列とを組み合わせた多段自動変速機60の図示しない入力軸が接続している。この多段自動変速機60の出力軸62に設けられた出力歯車63には、左右の駆動輪40L,40Rの駆動軸41L,41Rに接続する差動歯車装置70の最終減速歯車71が噛み合っている。本実施形態における多段自動変速機60は、後進1段,前進8段の変速比を自動的に選択して切り替え得るものであるが、これに限定されない。この多段自動変速機60は、車両の走行速度、すなわち車速と、スロットル開度またはアクセル開度とに応じて油圧制御装置80により、複数の摩擦係合要素61が選択的に係合または係合解除状態へと切り替えられる。
なお、車速は車速センサーS2によって検出され、スロットル開度はスロットル開度センサーS3により検出され、これらの情報がECU30にそれぞれ出力される。また、回転電機20の回転子軸21またはトルクコンバーター50の入力軸には、油圧制御装置80を介して自動変速機油をトルクコンバーター50や多段自動変速機60の摩擦係合要素61に供給するための図示しない機械式油ポンプが組み込まれている。
回転子軸21が一体的に連結された回転電機20の回転子22には、図示しない永久磁石が埋設されており、この回転子22を取り囲む回転電機20の固定子23には、インバーターIVを介して車載の高圧二次電池90に接続するコイル24が配されている。ECU30の回転電機制御部33は、高圧二次電池90のSOC(State of Charge)を含む車両の運転状態に基づき、インバーターIVを介して回転電機20の動作を制御する。これにより、回転電機20は駆動輪40L,40Rに駆動力を与えるためのモーターとして、あるいは高圧二次電池90に電力を供給するためのオルタネーターとして機能するようになっている。
本実施形態では、車両を前進走行または後進走行させる場合、回転電機20のみを作動させるEV走行モードと、少なくともエンジン10を作動させるHV走行モードとが駆動輪40L,40Rに対する出力、すなわち車両の駆動力に応じて選択的に切り替えられる。また、車両の走行中にブレーキスイッチS4がオン状態となった場合には、回生走行モードが選択され、この他、車両が走行中や停止中であっても車載の高圧二次電池90のSOCが所定値以下を切った場合に充電モードが選択されるようになっている。
高圧二次電池90のSOCは、ECU30の運転状態判定部31にて算出され、図示しないブレーキペダルの踏み込みはブレーキスイッチS4により検出され、これらの情報がECU30に出力される。また、車両の駆動力は、運転者によって操作されるアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度と、車速とから算出され、エンジン10および回転電機20の出力は、車両の駆動力と車速とを乗算することにより、算出される。
EV走行モードは、回転電機20をモーターとして機能させ、その出力を駆動輪40L,40Rへと伝達するモードである。このEV走行モードは、回転電機20の最大出力から停止状態にあるエンジン10を始動させるために必要な出力分を除いた出力値以下にて車両を走行させることができる低負荷の場合に選択される。EV走行モードにおいては、摩擦クラッチC1が非接続状態となってエンジン10も停止状態に維持される。
HV走行モードは、エンジン10を駆動すると共に摩擦クラッチC1を接続状態に切り替え、少なくともエンジン10の出力を駆動輪40L,40Rへと伝達するモードである。このHV走行モードは、先の低負荷以外の場合、すなわち回転電機20の最大出力から停止状態にあるエンジン10を始動させるために必要な出力分を除いた出力値以下では車両を走行させることができないような場合に選択される。HV走行モードでのエンジン10からの出力は、このエンジン10単独か、または回転電機20と共に駆動輪40L,40Rを駆動するための動力源として与えられる。
駆動輪40L,40Rの出力は、エンジン10の回転速度と、回転電機20の定格およびその回転速度とに基づいて算出することができる。これは、クランク角センサーS5や変速機入力軸回転速度センサーS6などによって検出された情報に基づき、ECU30の運転状態判定部31にて算出されるが、これに限定されない。アクセル開度や、スロットル開度,車速,多段自動変速機60の出力軸62の回転速度などを用いたりすることも可能である。
回生走行モードは、車両の走行中にアクセルペダルが運転者によって踏み込まれなかったり、ブレーキペダルが踏み込まれたりした場合、高圧二次電池90のSOCが前記所定値未満の場合に限り、回転電機20をオルタネーターとして機能させるモードである。この回生走行モードにおいては、駆動輪40L,40Rからの回転エネルギーが回転電機20によって高圧二次電池90に蓄えられ、回転電機20は、いわゆる回生ブレーキとして作用する。本実施形態では、例えば徐行速度を越えた車速にて車両が走行している状態で、ブレーキスイッチS4がオンになった場合、回生走行モードに切り替えられるが、これに限定されない。この回生走行モードにおいては、摩擦クラッチC1が非接続状態となり、エンジン10に対する燃料の供給を停止して無駄なエネルギーの消費が抑えられる。
この回生走行モードにおいては、車両の減速度に応じて回生トルクがECU30にて算出され、算出された回生トルクが得られるように、回転電機20の作動が制御される。ブレーキ操作を行った場合の車両の要求減速度は、ブレーキペダルの踏み込み量と車速とから算出することができる。本実施形態にて回生走行モードが選択された場合、その時点の車速に応じて予め設定された変速段が選択されるけれども、要求減速度または回生トルクの大きさに応じて変速段を選択することも可能である。
充電モードは、高圧二次電池90のSOCが下限値を下回った場合、回転電機20をオルタネーターとして機能させ、高圧二次電池90のSOCが下限値よりも大きな所定値に達するまでエンジン10の出力によって回転電機20を駆動するモードであるが、これに限定されない。なお、高圧二次電池90のSOCが例えば前記所定値から、この所定値よりも大きな上限値の範囲にある場合、ECU30は、高圧二次電池90に対して充電を行う必要がないと判断し、車両が走行中の場合にはエンジン10および/または回転電機20からの出力がすべて駆動輪40L,40Rへと伝えられる。HV走行モードにて車両の走行中に充電モードが選択された場合、回転電機20はオルタネーターとして機能し、駆動輪40L,40Rへの出力はすべてエンジン10にてまかなわれることとなる。つまり、この充電モードは、HV走行モードと同時に実行することが可能であり、この場合、エンジン10は、車両を走行させるために必要となる出力に加え、回転電機20をオルタネーターとして駆動するための出力を加算した状態の出力となるように作動する。また、EV走行モードにて車両の走行中に充電モードが選択された場合、駆動輪40L,40Rの出力が低負荷であってもHV走行モードに切り替えられ、回転電機20の機能がモーターからオルタネーターへと切り替えられる。
停止または休止状態にあるエンジン10の始動は、このエンジン10の冷却水温を含む車両の運転状態に応じ、摩擦クラッチC1を接続状態に切り替えると共に回転電機20をスターターモーターとして使用することによって行われる。これは車両の走行中であっても随時行われる。エンジン10の冷却水温は水温センサーS7によって検出され、その情報がECU30に出力される。
ところで、駆動輪40L,40Rに対して用いることができる回転電機20の最大出力は、回転電機20の定格出力から停止状態にあるエンジン10を始動するために必要な出力を減算した値に対応する。
図4に示す変速マップは、ECU30に記憶され、車速と車両の駆動力とに基づいて各走行モードに対応した変速段を選択するようにしているが、車両の駆動力に代え、これと関連するパラメーター、例えばアクセル開度や要求駆動力を用いることも可能である。この他、EV走行モードにおいては回転電機の駆動トルクを、また回生走行モードにおいては要求減速度や回生トルクを上述した車両の駆動力に関連するパラメーターとして用いることができる。この図4の変速マップは、車両の駆動力が0となる横軸を境として、上半分がHV走行モードおよびEV走行モードの場合に選択され、下半分が回生走行モードの場合に選択される。しかしながら、回生走行モードからEV走行モードに切り替わった場合、本実施形態では図4の変速マップではなく、後述する図5に示した変速マップが一時的に採用される。
また、同一車速かつ車両の駆動力に関連するパラメーター、例えばアクセル開度が同一であっても、EV走行モードにて選択される変速段の変速比がHV走行モードにて選択される変速段の変速比よりも大きな傾向を持つように、図4の変速マップとは異なる変速マップを採用することも有効である。その理由は、EV走行モードにおいて作動する回転電機20の最適効率回転速度がエンジン10の最適効率回転速度よりも一般的に高いためである。
一方、回転電機20をオルタネーターとして機能させる場合、この回転電機20の回転速度と、そのエネルギー損失および多段自動変速機60のエネルギー損失およびインバーターIVのエネルギー損失との関係を模式的に図3に示す。この図3から明らかなように、回転電機20をオルタネーターとして機能させた場合、回転電機20の回転速度が高くなるに連れて多段自動変速機60のエネルギー損失は大きくなるのに対し、インバーターIVのエネルギー損失は小さくなる傾向を持つ。また、本実施形態で用いた回転電機20自体のエネルギー損失は、ある回転速度にて最も小さくなる傾向を持つことが理解されよう。これらのエネルギー損失の合計が最も少なくなる回転電機20の回転速度は、選択された多段自動変速機60の変速段によっても相違するが、上述した回転電機20自体のエネルギー損失が最小となる回転速度よりも低い回転領域となり、低速段側ほど高回転速度となる。つまり、回生走行モードの場合、車速やスロットル開度にかかわらず、回転電機20の回転速度が上述した回転電機20自体のエネルギー損失が最小となる回転速度よりも低い回転領域に収まるように、図4,図5中の駆動力が0よりも小さい領域、つまりアクセル開度が0%の領域となる変速マップが選択される。図4,図5中の駆動力が0よりも小さい領域にて選択される回生走行モード用の変速マップは、所定の車速および車両の駆動力が0よりも大きく、かつ少なくとも0近傍となるような状況でのHV走行モードおよびEV走行モードよりも、同じ所定の車速および車両の駆動力が0よりも小さくなるような状況での回生走行モードの方が回転電機20の回転速度が高速となるような傾向を持つ。その理由は、エンジン10と回転電機20とで最適効率回転速度が異なることに加え、EV走行モードにて高回転領域を使用すると、出力が低下してEV走行領域が狭まって車両効率が低下してしまうためである。
なお、回生走行モードからEV走行モードに切り替わってから所定時間、例えば6秒間は図4に示す変速マップではなく、図5中の駆動力が0以上の領域にて選択されるEV走行モード用の変速マップが採用される。この変速マップは、図4に示したEV走行モードおよびHV走行モードに対し、同一車速かつ同一アクセル開度であっても、特に低アクセル開度の領域で変速段の変速比がより大きくなる傾向を持つように設定されている。その理由は、可能な限り、回転電機20の回転速度を効率の良い高回転領域に保ち、燃費を向上させるためである。
このように、図5に示す変速マップは、車両の駆動力が0となる横軸を境として、下半分が回生走行モードの場合に選択され、上半分が回生モードからEV走行モードに切り替わった場合にのみ所定期間だけ選択されるEV走行モード用の変速マップである。従って、回生走行モードからEV走行モードに切り替わってから所定時間後は、図4に示したEV走行モードおよびHV走行モードに対応する変速マップに従った変速操作が実行される。
このような本実施形態における変速制御手順について、図7のフローチャートを参照しながら次に説明すると、まずS11のステップにてブレーキスイッチS4がONとなっているか否かを判定する。ここでブレーキスイッチS4がONとなっている、すなわち回生走行モードか選択されていると判断した場合には、S12のステップに移行してフラグをセットした後、S13のステップに移行し、図4,図5に示す回生走行モード用の変速マップに基づく変速操作が行われる。
一方、先のS11のステップにてブレーキスイッチS4がONではない、すなわち回生走行モードか選択されていないと判断した場合には、S14のステップに移行してEV走行モードが選択されているか否かを判定する。ここでEV走行モードが選択されていると判断した場合には、先のS12のステップにて設定されるフラグがセットされているか否かをS15のステップにて判定する。ここでフラグがセットされている、すなわち現在のEV走行モードに切り替わる直前のモードが回生走行モードであったと判断した場合には、S16のステップに移行してタイマーのカウントアップを行う。しかる後、S17のステップにて図5に示すEV走行モード用の変速マップに基づくアップシフト指令があったか否かを判定する。ここで、アップシフト指令があったと判断した場合、S18のステップに移行してタイマーのカウント値Cnが閾値CR以下であるか否かを判定する。ここで、タイマーのカウント値Cnが閾値CR以下である、すなわち回生走行モードからEV走行モードに切り替わってからの期間が短い、例えば3秒未満であると判断した場合には、S19のステップに移行する。そして、回転電機20の回転子軸21の回転速度NMが閾値NR以下か否かを判定する。ここで、回転電機20の回転子軸21の回転速度NMが閾値NR以下である、すなわちアップシフトを行わなくてもエンジン10の始動を行うことができると判断した場合には、S20のステップに移行する。そして、先のS17のステップでのアップシフト指令に対し、アップシフト操作を禁止して再びS11のステップに戻る。
このように、S20のステップではアップシフト操作を完全に禁止しているが、例えば現状の変速段に対してアップシフト操作が2段以上異なる変速段へのアップシフト操作となるような場合、例えば1段だけアップシフト操作を行うことも可能である。
先のS18のステップにてタイマーのカウント値Cnが閾値CRを越えている、すなわちEV走行モードに切り替わってから、車両の運転状態に急激な変化が起こっていないと判断した場合には、S21のステップに移行し、図5に示すEV走行モード用の変速マップに基づいてアップシフトを実行する。しかる後、S22のステップにてフラグをリセットすると共にタイマーのカウント値Cnを0にリセットして再びS11のステップに戻る。また、先のS19のステップにて回転電機20の回転子軸21の回転速度NMが閾値NRを越えていると判断した場合も同様に、S21のステップに移行し、図5に示すEV走行モード用の変速マップに基づくアップシフトを実行する。その理由は、ここでアップシフトを実行しない場合には、回転電機20の回転子軸21の回転速度NMが高くなりすぎてしまい、車両の運転状態の変化があった場合にビジーシフトを招くおそれが生ずるためである。
このように、ブレーキスイッチS4がオン状態からオフ状態へと切り替わってEV走行モードへと移行し、所定期間内に最初の変速指令がアップシフトの場合、回転電機20の回転速度が所定速度未満に限りアップシフト操作を禁止するようにしている。これにより、それ以降に起こり得ると予測される車両の運転状態の変化に対し、ビジーシフトを起こりにくくすることができ、ドライバビリティの悪化を阻止することが可能となる。
一方、先のS17のステップにてアップシフト指令がないと判断した場合には、S23のステップに移行して図5に示すEV走行モード用の変速マップに基づくダウンシフト指令があったか否かを判定する。ここで、ダウンシフト指令があったと判断した場合、S24のステップに移行してダウンシフトを実行した後、S25のステップに移行してフラグをリセットすると共にタイマーのカウント値Cnを0にリセットして再びS11のステップに戻る。
なお、SS23のステップに移行してダウンシフト指令もなかったと判断した場合には、そのままS11のステップに戻る。
また、先のS15のステップにてフラグがセットされていない、すなわち現在のEV走行モードに切り替わる直前のモードが回生走行モードではなかったと判断した場合には、S13のステップに移行する。そして、図4に示すEV走行モード用の変速マップに基づいた変速操作を実行する。
さらに、S14のステップにてEV走行モードが選択されていない、すなわちHV走行モードが選択されていると判断した場合には、S26のステップに移行してフラグがセットされているか否かを再度判定する。ここで、フラグがセットされている、すなわち現在のHV走行モードに切り替わる直前のモードが回生走行モードであったと判断した場合には、S27のステップに移行してフラグをリセットすると共にタイマーのカウント値Cnを0にリセットする。しかる後、S28のステップに移行し、図4に示すHV走行モード用の変速マップに基づいて変速操作を行った後、再びS11のステップに戻る。
S26のステップにてフラグがセットされていない、すなわち現在のHV走行モードに切り替わる直前のモードが回生走行モードではなかったと判断した場合には、S28のステップに移行する。そして、HV走行モード用の変速マップに基づいて変速操作を行った後、S11のステップに戻る。
上述した実施形態では、ブレーキスイッチS4のオン信号に基づいてフラグをセットする、すなわち回生走行モードを選択するようにしたが、アクセルスイッチのオフ信号に基づいてフラグをセットすることも可能である。つまり、車両の走行中に運転者がブレーキペダルを踏み込んでいなくても、アクセルペダルが踏み込まれていないアクセルオフの場合、運転者は車両の加速を希望していないと判断することが可能である。従って、ブレーキスイッチS4のオン信号のみならず、アクセルスイッチのオフ信号に基づいて回生走行モードに移行させる、すなわちフラグをセットすることも可能である。
また、S12のステップにてフラグがセットされた状態からEV走行に切り替わり、アップシフト指令があった場合、S21のステップにて選択される図5に示したEV走行モード用の変速マップに代えて図4に示した通常のEV走行モード用の変速マップに基づいて変速段の切り替えを行うようにしてもよい。
このように、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。例えば、車両の要求駆動力を自動で算出する自動運転システムにも本発明を適用させることができる。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のない構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
10 エンジン
20 回転電機
30 ECU
40L,40R 駆動輪
60 多段自動変速機
80 油圧制御装置
90 高圧二次電池
S1 アクセル開度センサー
S2 車速センサー
S4 ブレーキスイッチ
本発明によるハイブリッド車両の変速制御装置の第1の形態は、駆動輪を駆動する内燃機関と、モーターとして前記駆動輪を駆動し、発電機として電力を車載の二次電池に供給し得る回転電機と、前記内燃機関および前記回転電機と前記駆動輪との間に配され、複数の変速段のうちの1つの変速段を達成し得る多段自動変速機とが搭載され、
車両の駆動力が0よりも大きな低駆動力領域にて選択され、前記内燃機関に燃料を供給することなく、前記回転電機からの出力を前記駆動輪に伝達するEV走行モードと、車両の駆動力が前記低駆動領域よりも大きな高駆動領域にて選択され、前記内燃機関および前記回転電機のうちの少なくとも前記内燃機関からの出力を前記駆動輪に伝達するHV走行モードと、車両の駆動力が0よりも小さい領域にて選択され、車両の走行中のアクセルオフに伴う前記駆動輪からの回転エネルギーによって前記回転電機を駆動して得られる電力を前記二次電池に蓄える回生走行モードとが設定されたハイブリッド車両において、
車速と車両の駆動力に関連するパラメーターとに基づいて前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御する変速制御装置を具え、この変速制御装置は、
所定の車速においてEV走行モード時の変速比よりも、回生走行モード時の変速比が大きくなるように、前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御し、かつ
前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合と、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合とにおいて、前記車速と前記パラメーターとが同じであっても、前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段の変速比が、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段の変速比よりも大きくなるように、前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御することを特徴とするものである。
本発明においては、所定の車速において、EV走行モード時の変速比よりも、回生走行モード時の変速比が大きくなるように、変速段が切り替えられる。
本発明によるハイブリッド車両の変速制御装置において、変速制御装置は、所定の車速でのEV走行モード時の変速比よりも、EV走行モードとの境界領域での回生走行モード時の変速比が大きくなるように、多段自動変速機の変速段の切り替えを制御するものであってよい。この場合、所定の車速でのEV走行モードと回生走行モードとの境界領域におけるEV走行モード時のN段目の変速段における車速の上限値が回生走行モード時のN段目の変速段における車速の上限値以下となるように、多段自動変速機の変速段の切替を制御するものであってよい。
また、回生走行モードからEV走行モードに切り替わった場合、変速段を所定時間維持した後に、HV走行モードからEV走行モードに切り替えられた場合の変速段以下の変速段へアップシフトするものであってよい。ただし、回生走行モードからEV走行モードに切り替わり、かつ回転電機の回転速度が所定の回転速度を越えている場合に限り、変速段を所定時間維持することなく、HV走行モードからEV走行モードに切り替えられた場合の変速段以下の変速段へと直ちにアップシフトすることが好ましい。
さらに、車速およびパラメーターが同一の状況において、EV走行モードにて選択される変速段の変速比がHV走行モードにて選択される変速段の変速比と同じか、それよりも大きくなるように、多段自動変速機の変速段の切り替えを制御するようにしても良い。
本発明によるハイブリッド車両の変速制御装置の第2の形態は、駆動輪を駆動する内燃機関と、モーターとして前記駆動輪を駆動し、発電機として電力を車載の二次電池に供給し得る回転電機と、前記内燃機関および前記回転電機と前記駆動輪との間に配され、複数の変速段のうちの1つの変速段を達成し得る多段自動変速機とが搭載され、
車両の駆動力が0よりも大きな低駆動力領域にて選択され、前記内燃機関に燃料を供給することなく、前記回転電機からの出力を前記駆動輪に伝達するEV走行モードと、車両の駆動力が前記低駆動力領域よりも大きな高駆動力領域にて選択され、前記内燃機関および前記回転電機のうちの少なくとも前記内燃機関からの出力を前記駆動輪に伝達するHV走行モードと、車両の駆動力が0よりも小さい場合に選択され、車両の走行中のアクセルオフに伴う前記駆動輪からの回転エネルギーによって前記回転電機を駆動して得られる電力を前記二次電池に蓄える回生走行モードとが設定されたハイブリッド車両において、
車速と車両の駆動力に関連するパラメーターとに基づいて前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御する変速制御装置を具え、この変速制御装置は、
所定の車速において前記HV走行モードとの境界領域となる前記EV走行モードにて選択される変速比よりも、前記所定の車速において前記EV走行モードとの境界領域となる前記回生走行モードにて選択される変速比が大きくなるように、前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御し、かつ
前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合と、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合とにおいて、前記車速と前記パラメーターとが同じであっても、前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段の変速比が、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段の変速比よりも大きくなるように、前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御することを特徴とするものである。

Claims (4)

  1. 駆動輪を駆動する内燃機関と、
    モーターとして前記駆動輪を駆動し、発電機として電力を車載の二次電池に供給し得る回転電機と、
    前記内燃機関および前記回転電機と前記駆動輪との間に配され、複数の変速段のうちの1つの変速段を達成し得る多段自動変速機と
    が搭載され、
    車両の駆動力が0よりも大きな低駆動力領域にて選択され、前記内燃機関に燃料を供給することなく、前記回転電機からの出力を前記駆動輪に伝達するEV走行モードと、
    車両の駆動力が前記低駆動領域よりも大きな高駆動領域にて選択され、前記内燃機関および前記回転電機のうちの少なくとも前記内燃機関からの出力を前記駆動輪に伝達するHV走行モードと、
    車両の駆動力が0よりも小さい領域にて選択され、車両の走行中のアクセルオフに伴う前記駆動輪からの回転エネルギーによって前記回転電機を駆動して得られる電力を前記二次電池に蓄える回生走行モードと
    が設定されたハイブリッド車両において、
    車速と車両の駆動力に関連するパラメーターとに基づいて前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御する変速制御装置を具え、この変速制御装置は、
    所定の車速において前記EV走行モードとの境界領域となる前記HV走行モードにて選択される変速比よりも、前記所定の車速において前記EV走行モードとの境界領域となる前記回生走行モードにて選択される変速比が大きくなるように、前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御し、かつ
    前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合と、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合とにおいて、前記車速と前記パラメーターとが同じであっても、前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段の変速比が、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合に選択される変速段の変速比よりも大きくなるように、前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御することを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。
  2. 前記変速制御装置は、前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わった場合、変速段を所定時間維持した後に、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替えられた場合の変速段以下の変速段へアップシフトすることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の変速制御装置。
  3. 前記変速制御装置は、前記回生走行モードから前記EV走行モードに切り替わり、かつ前記回転電機の回転速度が所定の回転速度を越えている場合に限り、変速段を所定時間維持することなく、前記HV走行モードから前記EV走行モードに切り替えられた場合の変速段以下の変速段へアップシフトすることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両の変速制御装置。
  4. 前記変速制御装置は、前記所定の車速および前記パラメーターが同一の状況において、前記HV走行モードと前記EV走行モードとの境界領域において前記EV走行モードにて選択される変速段の変速比が前記HV走行モードにて選択される変速段の変速比と同じか、あるいはそれよりも大きくなるように、前記多段自動変速機の変速段の切り替えを制御することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載のハイブリッド車両の変速制御装置。
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