JP2019038306A - 車両の制御装置 - Google Patents

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JP2019038306A
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淳 後藤
健太 熊崎
Kenta Kumazaki
健太 熊崎
椎葉 一之
Kazuyuki Shiiba
一之 椎葉
松原 亨
Toru Matsubara
亨 松原
吉川 雅人
Masahito Yoshikawa
雅人 吉川
考浩 木村
Takahiro Kimura
考浩 木村
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    • B60W30/18Propelling the vehicle
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04Smoothing ratio shift
    • F16H61/06Smoothing ratio shift by controlling rate of change of fluid pressure
    • F16H61/061Smoothing ratio shift by controlling rate of change of fluid pressure using electric control means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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Abstract

【課題】機械式変速機構のコーストダウンシフトの際に、エンジンの作動状態に拘わらずショックを抑制する。【解決手段】有段変速部20のコーストダウンシフトの過渡中において、エンジン運転時はエンジン停止時と比べてAT入力トルクTiを制御するときの上限値が低くされるので、エンジン停止時と比べて有段変速部20のコーストダウンシフトの過渡中におけるAT入力回転速度ωiが上昇し易くなるエンジン運転時においても、エンジン停止時と同様のAT入力回転速度ωiの変化態様(例えば上昇勾配)とすることができる。よって、有段変速部20のコーストダウンシフトの際に、エンジン14の作動状態に拘わらずショックを抑制することができる。【選択図】図7

Description

本発明は、動力源(エンジン、回転機)とその動力源の動力を伝達する機械式変速機構とを備える車両の制御装置に関するものである。
動力源として機能するエンジンと、前記動力源として機能する回転機と、前記動力源と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構とを備えた車両の制御装置が良く知られている。例えば、特許文献1に記載された車両用動力伝達装置の制御装置がそれである。この特許文献1には、動力源として機能するエンジン及び第2回転機(上記回転機に相当)を備えて、自動変速機(上記機械式変速機構に相当)の第1速ギヤ段へのコーストダウンシフト時に、自動変速機の入力軸に連結された第2回転機の出力トルクを増大させて自動変速機の入力トルクを増大させることにより自動変速機の入力回転速度を第1速ギヤ段における同期回転速度に向けて上昇させ、入力回転速度が目標回転速度に達すると第1速ギヤ段を形成する係合装置の係合圧を上昇させてその係合装置を完全係合することが開示されている。又、この特許文献1には、第2回転機の出力トルクを増大させるときに第2回転機へ電力を供給するバッテリの放電電力が制限される場合には、バッテリからの電力に加えて、エンジンの動力によって第1回転機にて発電させた電力を第2回転機へ供給することが開示されている。
特開2009−166643号公報
ところで、動力源としてエンジン及び回転機を備える車両では、少なくともエンジンを運転した状態で走行することと、エンジンを停止した状態で回転機の動力にて走行することとが可能である。エンジンの運転時とエンジンの停止時とでは、エンジンのイナーシャが異なる。その為、エンジンの運転時とエンジンの停止時とでは、機械式変速機構のコーストダウンシフトの過渡中における機械式変速機構の入力トルクを制御するときの制御値が同程度の値であっても、ダウンシフト後のギヤ段における同期回転速度に向けて上昇させるときの機械式変速機構の入力回転速度の変化態様が異なる可能性がある。そうすると、エンジンの作動状態(運転/停止)によっては、機械式変速機構のコーストダウンシフトの過渡中における機械式変速機構の入力回転速度の変化態様が狙いの変化態様とはならず、ショックが発生する又は増大する可能性がある。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、機械式変速機構のコーストダウンシフトの際に、エンジンの作動状態に拘わらずショックを抑制することができる車両の制御装置を提供することにある。
第1の発明の要旨とするところは、(a)動力源として機能するエンジンと、前記動力源として機能する回転機と、前記動力源と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構とを備えた車両の、制御装置であって、(b)前記機械式変速機構のコーストダウンシフトの過渡中において、前記エンジンの運転時は前記エンジンの停止時と比べて前記機械式変速機構の入力トルクを制御するときの上限値を低くする変速制御部を、含むことにある。
また、第2の発明は、前記第1の発明に記載の車両の制御装置において、前記機械式変速機構は、ワンウェイクラッチを含む複数の係合装置のうちの何れかの係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される自動変速機であり、前記機械式変速機構のコーストダウンシフトは、前記複数のギヤ段のうちの、前記ワンウェイクラッチの係合により形成されると共に前記複数の係合装置のうちの前記ワンウェイクラッチと並行に配置された別の係合装置の係合により形成される、所定ギヤ段へのコーストダウンシフトであり、前記変速制御部は、前記コーストダウンシフト時には、前記複数の係合装置のうちの前記コーストダウンシフトに関与する解放側係合装置を解放すると共に、前記動力源のトルクを要求トルクよりも一時的に増大させて前記機械式変速機構の入力トルクを一時的に増大させることにより前記機械式変速機構の入力回転速度を前記所定ギヤ段における同期回転速度に向けて上昇させ、前記入力回転速度が所定回転速度に達すると、前記別の係合装置を係合することにある。
また、第3の発明は、前記第2の発明に記載の車両の制御装置において、前記変速制御部は、前記コーストダウンシフト時には、前記機械式変速機構の入力回転速度が前記所定回転速度よりも低い第2所定回転速度に到達すると、一時的に増大させた前記機械式変速機構の入力トルクを低減するものであり、前記変速制御部は、前記エンジンの運転時は前記エンジンの停止時と比べて前記機械式変速機構の入力トルクを低減するときの上限値を低くすることにある。
また、第4の発明は、前記第1の発明から第3の発明の何れか1つに記載の車両の制御装置において、前記車両は、前記エンジンが動力伝達可能に連結された差動機構と前記差動機構に動力伝達可能に連結された第1回転機とを有して前記第1回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式変速機構を更に備えており、前記回転機は、前記電気式変速機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結された第2回転機である。
前記第1の発明によれば、機械式変速機構のコーストダウンシフトの過渡中において、エンジンの運転時はエンジンの停止時と比べて機械式変速機構の入力トルクを制御するときの上限値が低くされるので、エンジンの停止時と比べて機械式変速機構のコーストダウンシフトの過渡中における機械式変速機構の入力回転速度が上昇し易くなるエンジンの運転時においても、エンジンの停止時と同様の機械式変速機構の入力回転速度の変化態様(例えば上昇勾配)とすることができる。よって、機械式変速機構のコーストダウンシフトの際に、エンジンの作動状態に拘わらずショックを抑制することができる。
また、前記第2の発明によれば、ワンウェイクラッチの係合によっても別の係合装置の係合によっても形成される所定ギヤ段へのコーストダウンシフト時には、解放側係合装置が解放されると共に、動力源のトルクが要求トルクよりも一時的に増大させられて機械式変速機構の入力トルクが一時的に増大させられることにより機械式変速機構の入力回転速度がその所定ギヤ段における同期回転速度に向けて上昇させられ、その入力回転速度が所定回転速度に達すると、その別の係合装置が係合されるので、所定ギヤ段へのコーストダウンシフトが適切に進行させられる。又、所定ギヤ段へのコーストダウンシフトの過渡中に一時的に機械式変速機構の入力トルクが増大させられる際、エンジンの停止時と比べて機械式変速機構の入力回転速度が上昇し易くなるエンジンの運転時には、別の係合装置の係合前においてその入力回転速度が同期回転速度と同期したときのワンウェイクラッチの係合によるショック(特には同期ショック)が発生し易いことに対して、エンジンの運転時はエンジンの停止時と比べてその入力トルクを制御するときの上限値が低くされるので、エンジンの運転時においてもエンジンの停止時と同様の機械式変速機構の入力回転速度の変化態様(例えば上昇勾配)とすることができて、その同期ショックの発生が抑制される。
また、前記第3の発明によれば、所定ギヤ段へのコーストダウンシフト時には、機械式変速機構の入力回転速度が所定回転速度よりも低い第2所定回転速度に到達すると、一時的に増大させた機械式変速機構の入力トルクが低減されるので、入力トルクを増大させたままでは同期ショックが発生し易いことに対して、機械式変速機構の入力回転速度の上昇勾配が緩やかにされて、その同期ショックの発生が抑制される。又、エンジンの運転時はエンジンの停止時と比べて機械式変速機構の入力トルクを低減するときの上限値が低くされるので、エンジンの運転時においてもエンジンの停止時と同様の機械式変速機構の入力回転速度の変化態様(例えば上昇勾配)とすることができて、その同期ショックの発生が適切に抑制される。
また、前記第4の発明によれば、電気式変速機構と機械式変速機構とを直列に備える車両の制御装置において、機械式変速機構のコーストダウンシフトの際に、エンジンの作動状態に拘わらずショックを抑制することができる。
本発明が適用される車両に備えられた車両用駆動装置の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。 図1で例示した機械式有段変速部の変速作動とそれに用いられる係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。 電気式無段変速部と機械式有段変速部とにおける各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。 複数のATギヤ段に複数の模擬ギヤ段を割り当てたギヤ段割当テーブルの一例を説明する図である。 図3と同じ共線図上に有段変速部のATギヤ段と変速機の模擬ギヤ段とを例示した図である。 複数の模擬ギヤ段の変速制御に用いる模擬ギヤ段変速マップの一例を説明する図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち有段変速部のコーストダウンシフトの際にエンジンの作動状態に拘わらずショックを抑制する為の制御作動を説明するフローチャートである。 図7のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例を示す図である。 2→1コーストダウンシフトにおける変速制御を説明する為のタイムチャートの一例を示す図であり、エンジンの作動状態(エンジン停止時/エンジン運転時)に拘わらずAT入力トルクを低減するときの上限値を同じ値に設定した場合の実施態様を示す比較例である。 本発明が適用される車両に備えられた動力伝達装置の概略構成を説明する図であって、図1とは別の車両を説明する図である。
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明が適用される車両10に備えられた車両用駆動装置12の概略構成を説明する図であると共に、車両10における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図1において、車両用駆動装置12は、動力源として機能するエンジン14と、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース16(以下、ケース16という)内において共通の軸心上に配設された、エンジン14に直接或いは図示しないダンパーなどを介して間接的に連結された電気式無段変速部18(以下、無段変速部18という)と、無段変速部18の出力側に連結された機械式有段変速部20(以下、有段変速部20という)とを直列に備えている。又、車両用駆動装置12は、有段変速部20の出力回転部材である出力軸22に連結された差動歯車装置24、差動歯車装置24に連結された一対の車軸26等を備えている。車両用駆動装置12において、エンジン14や後述する第2回転機MG2から出力される動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)は、有段変速部20へ伝達され、その有段変速部20から差動歯車装置24等を介して車両10が備える駆動輪28へ伝達される。車両用駆動装置12は、例えば車両10において縦置きされるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両に好適に用いられるものである。尚、無段変速部18や有段変速部20等はエンジン14などの回転軸心(上記共通の軸心)に対して略対称的に構成されており、図1ではその回転軸心の下半分が省略されている。
エンジン14は、車両10の走行用の動力源であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。このエンジン14は、後述する電子制御装置80によってスロットル弁開度θth或いは吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の運転状態が制御されることによりエンジン14の出力トルクであるエンジントルクTeが制御される。本実施例では、エンジン14は、トルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく無段変速部18に連結されている。
無段変速部18は、第1回転機MG1と、エンジン14の動力を第1回転機MG1及び無段変速部18の出力回転部材である中間伝達部材30に機械的に分割する動力分割機構としての差動機構32と、中間伝達部材30に動力伝達可能に連結された第2回転機MG2とを備えている。無段変速部18は、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより差動機構32の差動状態が制御される電気式無段変速機である。第1回転機MG1は、差動用回転機(差動用電動機)に相当し、又、第2回転機MG2は、動力源として機能する回転機(電動機)であって、走行駆動用回転機に相当する。車両10は、走行用の動力源として、エンジン14及び第2回転機MG2を備えたハイブリッド車両である。
第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、電動機(モータ)としての機能及び発電機(ジェネレータ)としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、各々、車両10に備えられたインバータ50を介して、車両10に備えられた蓄電装置としてのバッテリ52に接続されており、後述する電子制御装置80によってインバータ50が制御されることにより、第1回転機MG1及び第2回転機MG2の各々の出力トルク(力行トルク又は回生トルク)であるMG1トルクTg及びMG2トルクTmが制御される。バッテリ52は、第1回転機MG1及び第2回転機MG2の各々に対して電力を授受する蓄電装置である。
差動機構32は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、サンギヤS0、キャリアCA0、及びリングギヤR0を備えている。キャリアCA0には連結軸34を介してエンジン14が動力伝達可能に連結され、サンギヤS0には第1回転機MG1が動力伝達可能に連結され、リングギヤR0には第2回転機MG2が動力伝達可能に連結されている。差動機構32において、キャリアCA0は入力要素として機能し、サンギヤS0は反力要素として機能し、リングギヤR0は出力要素として機能する。
有段変速部20は、中間伝達部材30と駆動輪28との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構である。中間伝達部材30は、有段変速部20の入力回転部材としても機能する。中間伝達部材30には第2回転機MG2が一体回転するように連結されているので、又は、無段変速部18の入力側にはエンジン14が連結されているので、有段変速部20は、動力源(第2回転機MG2又はエンジン14)と駆動輪28との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構である。有段変速部20は、例えば第1遊星歯車装置36及び第2遊星歯車装置38の複数組の遊星歯車装置と、ワンウェイクラッチF1を含む、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、ブレーキB2の複数の係合装置Eとを備えている、公知の遊星歯車式の自動変速機である。クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、及びブレーキB2については、以下、特に区別しない場合は単に係合装置CBと称する。
係合装置CBは、油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチやブレーキ、油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成される、油圧式の摩擦係合装置である。係合装置CBは、車両10に備えられた油圧制御回路54内のソレノイドバルブSL1−SL4等から各々出力される調圧された係合装置CBの各係合圧としての各係合油圧PRcbによりそれぞれのトルク容量(係合トルク、クラッチトルクともいう)Tcbが変化させられることで、それぞれ作動状態(係合や解放などの状態)が切り替えられる。係合装置CBを滑らすことなく(すなわち係合装置CBに差回転速度を生じさせることなく)中間伝達部材30と出力軸22との間でトルク(例えば有段変速部20に入力される入力トルクであるAT入力トルクTi)を伝達する為には、そのトルクに対して係合装置CBの各々にて受け持つ必要がある伝達トルク(係合伝達トルク、クラッチ伝達トルクともいう)分(すなわち係合装置CBの分担トルク)が得られる係合トルクTcbが必要になる。但し、伝達トルク分が得られる係合トルクTcbにおいては、係合トルクTcbを増加させても伝達トルクは増加しない。つまり、係合トルクTcbは、係合装置CBが伝達できる最大のトルクに相当し、伝達トルクは、係合装置CBが実際に伝達するトルクに相当する。尚、係合トルクTcb(或いは伝達トルク)と係合油圧PRcbとは、例えば係合装置CBのパック詰めに必要な係合油圧PRcbを供給する領域を除けば、略比例関係にある。
ワンウェイクラッチF1は、基本的には、AT入力トルクTiが正トルクとなる状態である駆動状態では自動的に係合される一方で、AT入力トルクTiが負トルクとなる状態である被駆動状態では解放される。
有段変速部20は、第1遊星歯車装置36及び第2遊星歯車装置38の各回転要素(サンギヤS1,S2、キャリアCA1,CA2、リングギヤR1,R2)が、直接的に或いは係合装置CBやワンウェイクラッチF1を介して間接的(或いは選択的)に、一部が互いに連結されたり、中間伝達部材30、ケース16、或いは出力軸22に連結されている。
有段変速部20は、複数の係合装置Eのうちの何れかの係合装置(例えば所定の係合装置)の係合によって、変速比(ギヤ比)γat(=AT入力回転速度ωi/出力回転速度ωo)が異なる複数の変速段(ギヤ段)のうちの何れかのギヤ段が形成される、有段式の自動変速機である。つまり、有段変速部20は、係合装置Eの何れかが選択的に係合されることで、ギヤ段が切り替えられる(すなわち変速が実行される)、有段式の自動変速機である。本実施例では、有段変速部20にて形成されるギヤ段をATギヤ段と称す。AT入力回転速度ωiは、有段変速部20の入力回転部材の回転速度(角速度)である有段変速部20の入力回転速度であって、中間伝達部材30の回転速度と同値であり、又、第2回転機MG2の回転速度であるMG2回転速度ωmと同値である。AT入力回転速度ωiは、MG2回転速度ωmで表すことができる。出力回転速度ωoは、有段変速部20の出力回転速度である出力軸22の回転速度であって、無段変速部18と有段変速部20とを合わせた全体の変速機40の出力回転速度でもある。
有段変速部20は、例えば図2の係合作動表に示すように、複数のATギヤ段として、AT1速ギヤ段(図中の「1st」)−AT4速ギヤ段(図中の「4th」)の4段の前進用のATギヤ段が形成される。AT1速ギヤ段の変速比γatが最も大きく、高車速側(ハイ側のAT4速ギヤ段側)程、変速比γatが小さくなる。図2の係合作動表は、各ATギヤ段と係合装置Eの各作動状態(各ATギヤ段において各々係合される係合装置である所定の係合装置)との関係をまとめたものであり、「○」は係合、「△」はエンジンブレーキ時や有段変速部20のコーストダウンシフト時に係合、空欄は解放をそれぞれ表している。特に、AT1速ギヤ段は、ワンウェイクラッチF1の係合により形成される所定ギヤ段である。AT1速ギヤ段は、ワンウェイクラッチF1に替えて、複数の係合装置EのうちのワンウェイクラッチF1と並行に配置された別の係合装置であるブレーキB2の係合によっても形成される。例えば車両10の発進時(加速時)には、ブレーキB2を係合させる必要は無く、クラッチC1の係合とワンウェイクラッチF1の自動係合とでAT1速ギヤ段が形成される。
有段変速部20のコーストダウンシフトは、駆動要求量(例えばアクセル開度θacc)の減少やアクセルオフ(アクセル開度θaccがゼロ又は略ゼロ)による減速走行中の車速関連値(例えば車速V)の低下によってダウンシフトが判断(要求)されたパワーオフダウンシフトのうちで、アクセルオフの減速走行状態のままで要求されたダウンシフトである。尚、係合装置Eが何れも解放されることにより、有段変速部20は、何れのATギヤ段も形成されないニュートラル状態(すなわち動力伝達を遮断するニュートラル状態)とされる。
有段変速部20は、後述する電子制御装置80(特には有段変速部20の変速制御を実行する後述するAT変速制御部82)によって、ドライバー(運転者)のアクセル操作や車速V等に応じて係合装置CBのうちの(つまり変速前のATギヤ段を形成する所定の係合装置のうちの)解放側係合装置の解放と係合装置CBのうちの(つまり変速後のATギヤ段を形成する所定の係合装置のうちの)係合側係合装置の係合とが制御されることで、形成されるATギヤ段が切り替えられる(すなわち複数のATギヤ段が選択的に形成される)。つまり、有段変速部20の変速制御においては、例えば係合装置CBの何れかの掴み替えにより(すなわち係合装置CBの係合と解放との切替えにより)変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速(CtoC変速ともいう)が実行される。例えば、AT2速ギヤ段からAT1速ギヤ段へのダウンシフト(2→1ダウンシフトと表す)では、図2の係合作動表に示すように、解放側係合装置となるブレーキB1が解放されると共に、係合側係合装置となるブレーキB2が係合させられる。この際、ブレーキB1の解放過渡油圧やブレーキB2の係合過渡油圧が調圧制御される。解放側係合装置は、係合装置Eのうちの有段変速部20の変速に関与する係合装置であって、有段変速部20の変速過渡において解放される係合装置である。係合側係合装置は、係合装置Eのうちの有段変速部20の変速に関与する係合装置であって、有段変速部20の変速過渡において係合される係合装置である。尚、2→1ダウンシフトは、2→1ダウンシフトに関与する解放側係合装置としてのブレーキB1の解放によってワンウェイクラッチF1が自動的に係合されることでも実行され得る。
図3は、無段変速部18と有段変速部20とにおける各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。図3において、無段変速部18を構成する差動機構32の3つの回転要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第2回転要素RE2に対応するサンギヤS0の回転速度を表すg軸であり、第1回転要素RE1に対応するキャリアCA0の回転速度を表すe軸であり、第3回転要素RE3に対応するリングギヤR0の回転速度(すなわち有段変速部20の入力回転速度)を表すm軸である。又、有段変速部20の4本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7は、左から順に、第4回転要素RE4に対応するサンギヤS2の回転速度、第5回転要素RE5に対応する相互に連結されたリングギヤR1及びキャリアCA2の回転速度(すなわち出力軸22の回転速度)、第6回転要素RE6に対応する相互に連結されたキャリアCA1及びリングギヤR2の回転速度、第7回転要素RE7に対応するサンギヤS1の回転速度をそれぞれ表す軸である。縦線Y1、Y2、Y3の相互の間隔は、差動機構32のギヤ比(歯車比)ρ0に応じて定められている。又、縦線Y4、Y5、Y6、Y7の相互の間隔は、第1、第2遊星歯車装置36,38の各歯車比ρ1,ρ2に応じて定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリアとの間が「1」に対応する間隔とされるとキャリアとリングギヤとの間が遊星歯車装置の歯車比ρ(=サンギヤの歯数Zs/リングギヤの歯数Zr)に対応する間隔とされる。
図3の共線図を用いて表現すれば、無段変速部18の差動機構32において、第1回転要素RE1にエンジン14(図中の「ENG」参照)が連結され、第2回転要素RE2に第1回転機MG1(図中の「MG1」参照)が連結され、中間伝達部材30と一体回転する第3回転要素RE3に第2回転機MG2(図中の「MG2」参照)が連結されて、エンジン14の回転を中間伝達部材30を介して有段変速部20へ伝達するように構成されている。無段変速部18では、縦線Y2を横切る各直線L0,L0Rにより、サンギヤS0の回転速度とリングギヤR0の回転速度との関係が示される。
又、有段変速部20において、第4回転要素RE4はクラッチC1を介して中間伝達部材30に選択的に連結され、第5回転要素RE5は出力軸22に連結され、第6回転要素RE6はクラッチC2を介して中間伝達部材30に選択的に連結されると共にブレーキB2を介してケース16に選択的に連結され、第7回転要素RE7はブレーキB1を介してケース16に選択的に連結されている。有段変速部20では、係合装置CBの係合解放制御によって縦線Y5を横切る各直線L1,L2,L3,L4,LRにより、出力軸22における「1st」,「2nd」,「3rd」,「4th」,「Rev」の各回転速度が示される。
図3中の実線で示す、直線L0及び直線L1,L2,L3,L4は、少なくともエンジン14を動力源として走行するエンジン走行が可能なハイブリッド走行モードでの前進走行における各回転要素の相対速度を示している。このハイブリッド走行モードでは、差動機構32において、キャリアCA0に入力されるエンジントルクTeに対して、第1回転機MG1による負トルクである反力トルクが正回転にてサンギヤS0に入力されると、リングギヤR0には正回転にて正トルクとなるエンジン直達トルクTd(=Te/(1+ρ0)=−(1/ρ0)×Tg)が現れる。そして、要求駆動力に応じて、エンジン直達トルクTdとMG2トルクTmとの合算トルクが車両10の前進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段−AT4速ギヤ段のうちの何れかのATギヤ段が形成された有段変速部20を介して駆動輪28へ伝達される。このとき、第1回転機MG1は正回転にて負トルクを発生する発電機として機能する。第1回転機MG1の発電電力Wgは、バッテリ52に充電されたり、第2回転機MG2にて消費される。第2回転機MG2は、発電電力Wgの全部又は一部を用いて、或いは発電電力Wgに加えてバッテリ52からの電力を用いて、MG2トルクTmを出力する。
図3に図示はしていないが、エンジン14を停止させると共に第2回転機MG2を動力源として走行するモータ走行が可能なモータ走行モードでの共線図では、差動機構32において、キャリアCA0はゼロ回転とされ、リングギヤR0には正回転にて正トルクとなるMG2トルクTmが入力される。このとき、サンギヤS0に連結された第1回転機MG1は、無負荷状態とされて負回転にて空転させられる。つまり、モータ走行モードでは、エンジン14は駆動されず、エンジン14の回転速度であるエンジン回転速度ωeはゼロとされ、MG2トルクTm(ここでは正回転の力行トルク)が車両10の前進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段−AT4速ギヤ段のうちの何れかのATギヤ段が形成された有段変速部20を介して駆動輪28へ伝達される。
図3中の破線で示す、直線L0R及び直線LRは、モータ走行モードでの後進走行における各回転要素の相対速度を示している。このモータ走行モードでの後進走行では、リングギヤR0には負回転にて負トルクとなるMG2トルクTmが入力され、そのMG2トルクTmが車両10の後進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段が形成された有段変速部20を介して駆動輪28へ伝達される。車両10では、後述する電子制御装置80(特には車両10の走行制御を実行する後述するハイブリッド制御部84など)によって、複数のATギヤ段(AT1速ギヤ段−AT4速ギヤ段)のうちの前進用の低車速側(ロー側)ギヤ段(例えばAT1速ギヤ段)が形成された状態で、前進走行時とは正負が反対となる回転にて前進用のMG2トルクTm(ここでは正回転の正トルクとなる力行トルク)とは正負が反対となる後進用のMG2トルクTm(ここでは負回転の負トルクとなる力行トルク)が第2回転機MG2から出力させられることで、後進走行を行うことができる。このように、車両10では、前進用のATギヤ段(つまり前進走行を行うときと同じATギヤ段)を用いて、MG2トルクTmの正負を反転させることで後進走行を行う。尚、ハイブリッド走行モードにおいても、直線L0Rのように第2回転機MG2を負回転とすることが可能であるので、モータ走行モードと同様に後進走行を行うことが可能である。
車両用駆動装置12では、エンジン14が動力伝達可能に連結された第1回転要素RE1としてのキャリアCA0と第1回転機MG1が動力伝達可能に連結された第2回転要素RE2としてのサンギヤS0と中間伝達部材30が連結された(見方を換えれば第2回転機MG2が動力伝達可能に連結された)第3回転要素RE3としてのリングギヤR0との3つの回転要素を有する差動機構32を備えて、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより差動機構32の差動状態が制御される電気式変速機構(電気式差動機構)としての無段変速部18が構成される。つまり、エンジン14が動力伝達可能に連結された差動機構32と差動機構32に動力伝達可能に連結された第1回転機MG1とを有して、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより差動機構32の差動状態が制御される無段変速部18が構成される。無段変速部18は、中間伝達部材30の回転速度であるMG2回転速度ωmに対する連結軸34の回転速度(すなわちエンジン回転速度ωe)の変速比γ0(=ωe/ωm)が変化させられる電気的な無段変速機として作動させられる。
例えば、ハイブリッド走行モードにおいては、有段変速部20にてATギヤ段が形成されたことで駆動輪28の回転に拘束されるリングギヤR0の回転速度に対して、第1回転機MG1の回転速度を制御することによってサンギヤS0の回転速度が上昇或いは下降させられると、キャリアCA0の回転速度(すなわちエンジン回転速度ωe)が上昇或いは下降させられる。従って、エンジン走行では、エンジン14を効率の良い運転点にて作動させることが可能である。つまり、ATギヤ段が形成された有段変速部20と無段変速機として作動させられる無段変速部18とで、無段変速部18(差動機構32も同意)と有段変速部20とが直列に配置された変速機40全体として無段変速機を構成することができる。
又は、無段変速部18を有段変速機のように変速させることも可能であるので、ATギヤ段が形成される有段変速部20と有段変速機のように変速させる無段変速部18とで、変速機40全体として有段変速機のように変速させることができる。つまり、変速機40において、出力回転速度ωoに対するエンジン回転速度ωeの変速比γt(=ωe/ωo)が異なる複数のギヤ段(模擬ギヤ段と称する)を選択的に成立させるように、有段変速部20と無段変速部18とを制御することが可能である。変速比γtは、直列に配置された、無段変速部18と有段変速部20とで形成されるトータル変速比であって、無段変速部18の変速比γ0と有段変速部20の変速比γatとを乗算した値(γt=γ0×γat)となる。
模擬ギヤ段は、例えば有段変速部20の各ATギヤ段と1又は複数種類の無段変速部18の変速比γ0との組合せによって、有段変速部20の各ATギヤ段に対してそれぞれ1又は複数種類を成立させるように割り当てられる。例えば、図4は、ギヤ段割当(ギヤ段割付)テーブルの一例であり、AT1速ギヤ段に対して模擬1速ギヤ段−模擬3速ギヤ段が成立させられ、AT2速ギヤ段に対して模擬4速ギヤ段−模擬6速ギヤ段が成立させられ、AT3速ギヤ段に対して模擬7速ギヤ段−模擬9速ギヤ段が成立させられ、AT4速ギヤ段に対して模擬10速ギヤ段が成立させられるように予め定められている。
図5は、図3と同じ共線図上に有段変速部20のATギヤ段と変速機40の模擬ギヤ段とを例示した図である。図5において、実線は、有段変速部20がAT2速ギヤ段のときに、模擬4速ギヤ段−模擬6速ギヤが成立させられる場合を例示したものである。変速機40では、出力回転速度ωoに対して所定の変速比γtを実現するエンジン回転速度ωeとなるように無段変速部18が制御されることによって、あるATギヤ段において異なる模擬ギヤ段が成立させられる。又、破線は、有段変速部20がAT3速ギヤ段のときに、模擬7速ギヤ段が成立させられる場合を例示したものである。変速機40では、ATギヤ段の切替えに合わせて無段変速部18が制御されることによって、模擬ギヤ段が切り替えられる。
図1に戻り、車両10は、エンジン14、無段変速部18、及び有段変速部20などの制御に関連する車両10の制御装置を含むコントローラとしての電子制御装置80を備えている。よって、図1は、電子制御装置80の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置80による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置80は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両10の各種制御を実行する。電子制御装置80は、必要に応じてエンジン制御用、変速制御用等に分けて構成される。
電子制御装置80には、車両10に備えられた各種センサ等(例えばエンジン回転速度センサ60、MG1回転速度センサ62、MG2回転速度センサ64、出力回転速度センサ66、アクセル開度センサ68、スロットル弁開度センサ70、Gセンサ72、シフトポジションセンサ74、バッテリセンサ76など)による検出値に基づく各種信号等(例えばエンジン回転速度ωe、第1回転機MG1の回転速度であるMG1回転速度ωg、AT入力回転速度ωiであるMG2回転速度ωm、車速Vに対応する出力回転速度ωo、運転者の加速操作の大きさを表す運転者の加速操作量(すなわちアクセルペダルなどのアクセル操作部材の操作量であるアクセル操作量)としてのアクセル開度θacc、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth、車両10の前後加速度G、車両10に備えられたシフト操作部材としてのシフトレバー56の操作位置(操作ポジション)POSsh、バッテリ52のバッテリ温度THbatやバッテリ充放電電流Ibatやバッテリ電圧Vbatなど)が、それぞれ供給される。又、電子制御装置80からは、車両10に備えられた各装置(例えばスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置等のエンジン制御装置58、インバータ50、油圧制御回路54など)に各種指令信号(例えばエンジン14を制御する為のエンジン制御指令信号Se、第1回転機MG1及び第2回転機MG2を制御する為の回転機制御指令信号Smg、係合装置CBの作動状態を制御する為の(すなわち有段変速部20の変速を制御する為の)油圧制御指令信号Satなど)が、それぞれ出力される。この油圧制御指令信号Satは、例えば係合装置CBの各々の油圧アクチュエータへ供給される各係合油圧PRcbを調圧する各ソレノイドバルブSL1−SL4等を駆動する為の指令信号である。電子制御装置80は、係合装置CBの狙いの係合トルクTcbを得る為の、各油圧アクチュエータへ供給される各係合油圧PRcbの値に対応する油圧指示値(指示圧ともいう)を設定し、その油圧指示値に応じた駆動電流又は駆動電圧を油圧制御回路54へ出力する。
電子制御装置80は、例えばバッテリ充放電電流Ibat及びバッテリ電圧Vbatなどに基づいてバッテリ52の充電状態を示す値(以下、充電状態SOC[%]という)を算出する。又、電子制御装置80は、例えばバッテリ温度THbat及びバッテリ52の充電状態SOCに基づいて、バッテリ52のパワーであるバッテリパワーPbatの使用可能な範囲を規定する(すなわちバッテリ52の入力電力の制限を規定する充電可能電力(入力可能電力)Win、及びバッテリ52の出力電力の制限を規定する放電可能電力(出力可能電力)Woutである)、充放電可能電力Win,Woutを算出する。充放電可能電力Win,Woutは、例えばバッテリ温度THbatが常用域より低い低温域ではバッテリ温度THbatが低い程小さくされ、又、バッテリ温度THbatが常用域より高い高温域ではバッテリ温度THbatが高い程小さくされる。又、充電可能電力Winは、例えば充電状態SOCが高い領域では充電状態SOCが高い程小さくされる。又、放電可能電力Woutは、例えば充電状態SOCが低い領域では充電状態SOCが低い程小さくされる。
電子制御装置80は、車両10における各種制御を実現する為に、変速制御手段としてのAT変速制御手段すなわち変速制御部としてのAT変速制御部82、及びハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部84を備えている。
AT変速制御部82は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係(例えばATギヤ段変速マップ)を用いて有段変速部20の変速判断を行い、必要に応じて有段変速部20の変速制御を実行して有段変速部20のATギヤ段を自動的に切り替えるように、ソレノイドバルブSL1−SL4により係合装置CBの係合解放状態を切り替える為の油圧制御指令信号Satを油圧制御回路54へ出力する。上記ATギヤ段変速マップは、例えば出力回転速度ωo(ここでは車速Vなども同意)及びアクセル開度θacc(ここでは要求駆動トルクTdemやスロットル弁開度θthなども同意)を変数とする二次元座標上に、有段変速部20の変速が判断される為の変速線を有する所定の関係である。このATギヤ段変速マップにおける各変速線は、アップシフトが判断される為のアップシフト線、及びダウンシフトが判断される為のダウンシフト線である。この各変速線は、あるアクセル開度θaccを示す線上において出力回転速度ωoが線を横切ったか否か、又は、ある出力回転速度ωoを示す線上においてアクセル開度θaccが線を横切ったか否か、すなわち変速線上の変速を実行すべき値(変速点)を横切ったか否かを判断する為のものであり、この変速点の連なりとして予め定められている。
ハイブリッド制御部84は、エンジン14の作動を制御するエンジン制御手段すなわちエンジン制御部としての機能と、インバータ50を介して第1回転機MG1及び第2回転機MG2の作動を制御する回転機制御手段すなわち回転機制御部としての機能を含んでおり、それら制御機能によりエンジン14、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2によるハイブリッド駆動制御等を実行する。ハイブリッド制御部84は、予め定められた関係(例えば駆動力マップ)にアクセル開度θacc及び車速Vを適用することで要求駆動パワーPdem(見方を換えれば、そのときの車速Vにおける要求駆動トルクTdem)を算出する。ハイブリッド制御部84は、バッテリ52の充放電可能電力Win,Wout等を考慮して、要求駆動パワーPdemを実現するように、エンジン14、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2を制御する指令信号(エンジン制御指令信号Se及び回転機制御指令信号Smg)を出力する。エンジン制御指令信号Seは、例えばそのときのエンジン回転速度ωeにおけるエンジントルクTeを出力するエンジン14のパワーであるエンジンパワーPeの指令値である。回転機制御指令信号Smgは、例えばエンジントルクTeの反力トルク(そのときのMG1回転速度ωgにおけるMG1トルクTg)を出力する第1回転機MG1の発電電力Wgの指令値であり、又、そのときのMG2回転速度ωmにおけるMG2トルクTmを出力する第2回転機MG2の消費電力Wmの指令値である。
ハイブリッド制御部84は、例えば無段変速部18を無段変速機として作動させて変速機40全体として無段変速機として作動させる場合、エンジン最適燃費点等を考慮して、要求駆動パワーPdemを実現するエンジンパワーPeが得られるエンジン回転速度ωeとエンジントルクTeとなるように、エンジン14を制御すると共に第1回転機MG1の発電電力Wgを制御することで、無段変速部18の無段変速制御を実行して無段変速部18の変速比γ0を変化させる。この制御の結果として、無段変速機として作動させる場合の変速機40の変速比γtが制御される。
ハイブリッド制御部84は、例えば無段変速部18を有段変速機のように変速させて変速機40全体として有段変速機のように変速させる場合、予め定められた関係(例えば模擬ギヤ段変速マップ)を用いて変速機40の変速判断を行い、AT変速制御部82による有段変速部20のATギヤ段の変速制御と協調して、複数の模擬ギヤ段を選択的に成立させるように無段変速部18の変速制御を実行する。複数の模擬ギヤ段は、それぞれの変速比γtを維持できるように出力回転速度ωoに応じて第1回転機MG1によりエンジン回転速度ωeを制御することによって成立させることができる。各模擬ギヤ段の変速比γtは、出力回転速度ωoの全域に亘って必ずしも一定値である必要はなく、所定領域で変化させても良いし、各部の回転速度の上限や下限等によって制限が加えられても良い。
上記模擬ギヤ段変速マップは、ATギヤ段変速マップと同様に出力回転速度ωo及びアクセル開度θaccをパラメータとして予め定められている。図6は、模擬ギヤ段変速マップの一例であって、実線はアップシフト線であり、破線はダウンシフト線である。模擬ギヤ段変速マップに従って模擬ギヤ段が切り替えられることにより、無段変速部18と有段変速部20とが直列に配置された変速機40全体として有段変速機と同様の変速フィーリングが得られる。変速機40全体として有段変速機のように変速させる模擬有段変速制御は、例えば運転者によってスポーツ走行モード等の走行性能重視の走行モードが選択された場合や要求駆動トルクTdemが比較的大きい場合に、変速機40全体として無段変速機として作動させる無段変速制御に優先して実行するだけでも良いが、所定の実行制限時を除いて基本的に模擬有段変速制御が実行されても良い。
ハイブリッド制御部84による模擬有段変速制御と、AT変速制御部82による有段変速部20の変速制御とは、協調して実行される。本実施例では、AT1速ギヤ段−AT4速ギヤ段の4種類のATギヤ段に対して、模擬1速ギヤ段−模擬10速ギヤ段の10種類の模擬ギヤ段が割り当てられている。このようなことから、模擬3速ギヤ段と模擬4速ギヤ段との間での変速(模擬3⇔4変速と表す)が行われるときにAT1速ギヤ段とAT2速ギヤ段との間での変速(AT1⇔2変速と表す)が行なわれ、又、模擬6⇔7変速が行われるときにAT2⇔3変速が行なわれ、又、模擬9⇔10変速が行われるときにAT3⇔4変速が行なわれる(図4参照)。その為、模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでATギヤ段の変速が行なわれるように、ATギヤ段変速マップが定められている。具体的には、図6における模擬ギヤ段の「3→4」、「6→7」、「9→10」の各アップシフト線は、ATギヤ段変速マップの「1→2」、「2→3」、「3→4」の各アップシフト線と一致している(図6中に記載した「AT1→2」等参照)。又、図6における模擬ギヤ段の「3←4」、「6←7」、「9←10」の各ダウンシフト線は、ATギヤ段変速マップの「1←2」、「2←3」、「3←4」の各ダウンシフト線と一致している(図6中に記載した「AT1←2」等参照)。又は、図6の模擬ギヤ段変速マップによる模擬ギヤ段の変速判断に基づいて、ATギヤ段の変速指令をAT変速制御部82に対して出力するようにしても良い。このように、有段変速部20のアップシフト時は、変速機40全体のアップシフトが行われる一方で、有段変速部20のダウンシフト時は、変速機40全体のダウンシフトが行われる。AT変速制御部82は、有段変速部20のATギヤ段の切替えを、模擬ギヤ段が切り替えられるときに行う。模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでATギヤ段の変速が行なわれる為、エンジン回転速度ωeの変化を伴って有段変速部20の変速が行なわれるようになり、その有段変速部20の変速に伴うショックがあっても運転者に違和感を与え難くされる。
ハイブリッド制御部84は、走行モードとして、モータ走行モード或いはハイブリッド走行モードを走行状態に応じて選択的に成立させる。例えば、ハイブリッド制御部84は、要求駆動パワーPdemが予め定められた閾値よりも小さなモータ走行領域にある場合には、モータ走行モードを成立させる一方で、要求駆動パワーPdemが予め定められた閾値以上となるエンジン走行領域にある場合には、ハイブリッド走行モードを成立させる。又、ハイブリッド制御部84は、要求駆動パワーPdemがモータ走行領域にあるときであっても、バッテリ52の充電状態SOCが予め定められた閾値未満となる場合には、ハイブリッド走行モードを成立させる。
ここで、有段変速部20のコーストダウンシフトにおける変速制御について説明する。コーストダウンシフトのようなパワーオフダウンシフトでは、ダウンシフト後のATギヤ段を形成する係合側係合装置の係合トルクTcbが発生させられていない状態では、AT入力回転速度ωiをダウンシフト後の同期回転速度ωisyca(=ωo×ダウンシフト後の変速比γata)へ上昇させられない。これに対して、例えば係合側係合装置の係合トルクTcbを発生させることで、又は、AT入力トルクTiを要求入力トルクよりも一時的に増大させることで、AT入力回転速度ωiをダウンシフト後の同期回転速度ωisycaに向けて上昇させてダウンシフトを進行させることができる。本実施例では、有段変速部20のコーストダウンシフトにおける変速制御として、解放側係合装置及び係合側係合装置の何れにも係合トルクTcbを発生させないクラッチフリーの状態にて、AT入力トルクTiを一時的に増大させることでダウンシフトを進行させるという態様を採用する。
有段変速部20のコーストダウンシフトとして、有段変速部20の所定ギヤ段(AT1速ギヤ段)へのコーストダウンシフトである、AT2速ギヤ段からAT1速ギヤ段へのコーストダウンシフト(2→1コーストダウンシフトと表す)を例示して、このコーストダウンシフトにおける変速制御を具体的に説明する。
AT変速制御部82は、2→1コーストダウンシフト時には、解放側係合装置(ブレーキB1)を解放すると共に、動力源のトルクを要求トルクよりも一時的に増大させて有段変速部20へのAT入力トルクTiを一時的に増大させることによりAT入力回転速度ωiをダウンシフト後の同期回転速度ωisyca(すなわちAT1速ギヤ段における同期回転速度ωisyc1(=ωo×AT1速ギヤ段の変速比γat1))に向けて上昇させ、AT入力回転速度ωiが所定回転速度に達すると、係合側係合装置(又は別の係合装置;ブレーキB2)を係合する、2→1コーストダウンシフトにおける変速制御を実行する。前記所定回転速度は、例えば係合側係合装置を急係合してもショックが抑制される程にAT入力回転速度ωiが上昇したと判断できる為の予め定められた閾値であって、AT1速ギヤ段における同期回転速度ωisyc1、又は、その同期回転速度ωisyc1よりも低い、同期回転速度ωisyc1近傍の値である。
動力源のトルクを要求トルクよりも一時的に増大させる場合、アクセルオフであること、又、エンジントルクTeの制御よりもMG2トルクTmの制御の方が制御性や応答性が良いことを考慮すると、MG2トルクTmを要求トルクよりも一時的に増大させることで実行することが好ましい。AT変速制御部82は、MG2トルクTmを要求トルクよりも一時的に増大させて(例えばMG2トルクTmを要求トルクよりも一時的に増大させる指令をハイブリッド制御部84へ出力して)AT入力トルクTiを要求入力トルクよりも一時的に増大させる。この要求入力トルクは、例えば要求駆動トルクTdemを中間伝達部材30上の値に換算した値である。コーストダウンシフトではアクセルオフとされているので、要求入力トルクとしては、例えば車両10がゆっくり動くクリープ現象を生じさせる所謂クリープトルクが得られる程度のトルクである。要求トルクは、要求入力トルクを実現する為の第2回転機MG2に対する要求値である。
2→1コーストダウンシフトの過渡中においてAT入力トルクTiを増大させたままでは、ワンウェイクラッチF1と並行に配置された別の係合装置(ブレーキB2)の係合前においてAT入力回転速度ωiがAT1速ギヤ段における同期回転速度ωisyc1と同期したときのワンウェイクラッチF1の係合によるショック(特には同期ショックという)が発生し易い。その為、AT変速制御部82は、2→1コーストダウンシフト時には、AT入力回転速度ωiが前記所定回転速度よりも低い第2所定回転速度に到達すると、一時的に増大させたAT入力トルクTiを低減する。AT変速制御部82は、AT入力トルクTiをその同期ショックを抑制する為の予め定められたAT入力トルクTiの上限値以下に低減するように、動力源のトルクを低減する(例えばMG2トルクTmを低減させる指令をハイブリッド制御部84へ出力する)。前記第2所定回転速度は、例えばAT入力回転速度ωiの上昇勾配を緩やかにすることが好ましいと考えられる程にAT入力回転速度ωiが同期回転速度ωisyc1に近づいたと判断する為の同期回転速度ωisyc1よりも予め定められた所定回転低い値である。尚、2→1コーストダウンシフトの指令が出力されてから予め定められた所定時間が経過したことで、AT入力回転速度ωiが第2所定回転速度に到達したと判断するなどしても良い。
図9は、2→1コーストダウンシフトにおける変速制御を説明する為のタイムチャートの一例を示す図である。又、図9は、一時的に増大させたAT入力トルクTiを低減するときの上限値を、エンジン14の停止時(エンジン停止時ともいう)とエンジン14の運転時(エンジン運転時ともいう)とで同じ値に設定した場合の実施態様を示す、本実施例(例えば後述する図8参照)とは別の比較例でもある。
図9において、t1時点は、2→1コーストダウンシフトが判断された時点を示している(ATギヤ段の二点鎖線参照)。t2時点は、2→1コーストダウンシフトの変速出力が開始された時点を示している(ATギヤ段の実線参照)。変速出力が開始されると、解放側係合装置の係合トルクTcbの油圧指示値(二点鎖線参照)が急速に低下させられて解放側係合装置が解放されると共に、係合側係合装置の係合トルクTcbの油圧指示値(実線参照)が係合側係合装置のパック詰めの為の油圧パターンとされて係合側係合装置が係合トルクTcbを持つ直前の状態で待機させられる。そして、解放側係合装置及び係合側係合装置が何れも係合トルクTcbを持っていないクラッチフリーの状態で、AT入力トルクTiを要求入力トルクよりも一時的に増大させるトルクアップ制御が実行されて(A部参照)、変速が進行させられる。トルクアップ制御によりAT入力回転速度ωiがダウンシフト後の同期回転速度ωisycaに向けて上昇し始めたことでイナーシャ相が開始される(t3時点参照)。AT入力トルクTiを増大させたままでは、ワンウェイクラッチF1の係合による同期ショックが発生し易い為、同期前にAT入力トルクTiを低減させるトルクダウン制御が実行される(B部参照)。AT入力回転速度ωiが所定回転速度に達すると、係合側係合装置の係合トルクTcbの油圧指示値が速やかに上昇させられて係合側係合装置が係合される(t4時点以降参照)。ここで、エンジン停止時(実線参照)とエンジン運転時(破線参照)とでは、エンジン14のイナーシャが異なる為、トルクダウン制御時のAT入力トルクTiの制御値(つまりAT入力トルクTiを低減するときの上限値)が同じ値に設定されても、同期回転速度ωisycaに向けて上昇させられるときのAT入力回転速度ωiの変化態様が異なる(つまり変速進行が異なる態様となる)(C部、D部参照)。エンジン運転時(C部参照)は、エンジン停止時(D部参照)と比べてAT入力トルクTiが上昇し易い(つまり、AT入力回転速度ωiの上昇勾配が緩やかにされ難い)。エンジン14の作動状態に拘わらずAT入力トルクTiを低減するときの上限値が同じ値に設定されると、エンジン運転時ではワンウェイクラッチF1の係合による同期ショックが発生し易い(E部参照)。
そこで、AT変速制御部82は、有段変速部20のコーストダウンシフトの過渡中において、エンジン14の作動状態に拘わらずショックを抑制する為に、エンジン運転時はエンジン停止時と比べてAT入力トルクTiを制御するときの上限値を低くする。
具体的には、電子制御装置80は、有段変速部20のコーストダウンシフトの際にエンジン14の作動状態に拘わらずショックを抑制する制御機能を実現する為に、更に、状態判定手段すなわち状態判定部86を備えている。
状態判定部86は、コーストダウンシフト時(特には、2→1コーストダウンシフト時)であるか否かを判定する。状態判定部86は、コーストダウンシフト時であると判定した場合には、エンジン運転時であるか否かを判定する。
AT変速制御部82は、状態判定部86によりコーストダウンシフト時にエンジン運転時であると判定された場合には、エンジン停止時と比べてAT入力トルクTiを低減するときの上限値(つまり一時的に増大させたAT入力トルクTiを低減するトルクダウン制御時の上限値)を低くする。具体的には、AT変速制御部82は、状態判定部86によりエンジン運転時であると判定された場合には、2→1コーストダウンシフトの過渡中におけるトルクダウン制御時のAT入力トルクTiを上限値Aまで制限する(つまり低減する)ように動力源のトルクを低減させる(例えばMG2トルクTmを低減させる指令をハイブリッド制御部84へ出力する)。又、AT変速制御部82は、状態判定部86によりエンジン停止時であると判定された場合には、2→1コーストダウンシフトの過渡中におけるトルクダウン制御時のAT入力トルクTiを上限値Bまで制限するように動力源のトルクを低減させる(例えばMG2トルクTmを低減させる指令をハイブリッド制御部84へ出力する)。上限値Aは、上限値Bよりも低い値であり、エンジン運転時にワンウェイクラッチF1の係合による同期ショックが抑制される為の予め定められたAT入力トルクTiの値である。又、上限値Bは、エンジン停止時にワンウェイクラッチF1の係合による同期ショックが抑制される為の予め定められたAT入力トルクTiの値である。
図7は、電子制御装置80の制御作動の要部すなわち有段変速部20のコーストダウンシフトの際にエンジン14の作動状態に拘わらずショックを抑制する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば繰り返し実行される。図8は、図7のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。
図7において、先ず、状態判定部86の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、コーストダウンシフト時(特には、2→1コーストダウンシフト時)であるか否かが判定される。このS10の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このS10の判断が肯定される場合は状態判定部86の機能に対応するS20において、エンジン運転時であるか否かが判定される。このS20の判断が肯定される場合はAT変速制御部82の機能に対応するS30において、2→1コーストダウンシフトの過渡中におけるトルクダウン制御時のAT入力トルクTiが上限値A(<上限値B)まで制限される。一方で、上記S20の判断が否定される場合はAT変速制御部82の機能に対応するS40において、2→1コーストダウンシフトの過渡中におけるトルクダウン制御時のAT入力トルクTiが上限値Bまで制限される。
図8は、一時的に増大させたAT入力トルクTiを低減するときの上限値を、エンジン停止時とエンジン運転時とで異なる値に設定した場合の実施態様を示す、本実施例である。図8において、t1時点は、2→1コーストダウンシフトが判断された時点を示している(ATギヤ段の二点鎖線参照)。t2時点は、2→1コーストダウンシフトの変速出力が開始された時点を示している(ATギヤ段の実線参照)。変速出力が開始されると、図9で示した実施態様と同様に、クラッチフリーの状態でAT入力トルクTiを一時的に増大させるトルクアップ制御が実行されて変速が進行させられ、AT入力回転速度ωiがダウンシフト後の同期回転速度ωisycaに向けて上昇し始めたことでイナーシャ相が開始される(t3時点参照)。その後、図9で示した実施態様と同様に、同期前にAT入力トルクTiを低減させるトルクダウン制御が実行され(A部、B部参照)、AT入力回転速度ωiが所定回転速度に達すると、係合側係合装置の係合トルクTcbの油圧指示値(実線参照)が速やかに上昇させられて係合側係合装置が係合される(t4時点以降参照)。ここで、本実施例では、図9で示した実施態様と異なり、エンジン14の作動状態によってトルクダウン制御時のAT入力トルクTiの上限値が異なる値に設定されている。エンジン運転時(破線参照)には上限値Aが設定され(A部参照)、エンジン停止時(実線参照)には上限値Bが設定されている(B部参照)。エンジン停止時と比べてAT入力トルクTiが上昇し易い(つまり、AT入力回転速度ωiの上昇勾配が緩やかにされ難い)エンジン運転時の上限値Aは、エンジン停止時の上限値Bよりも低くされている。これにより、AT入力回転速度ωiがダウンシフト後の同期回転速度ωisycaに向けて上昇する時の変化態様が、エンジン停止時とエンジン運転時とで同様の変化態様とされる(C部参照)。エンジン運転時でもエンジン停止時と同様に、同期回転速度ωisycaに近づくときのAT入力回転速度ωiの上昇勾配が緩やかにされ、ワンウェイクラッチF1の係合による同期ショックが抑制される(D部参照)。
上述のように、本実施例によれば、有段変速部20のコーストダウンシフトの過渡中において、エンジン運転時はエンジン停止時と比べてAT入力トルクTiを制御するときの上限値が低くされるので、エンジン停止時と比べて有段変速部20のコーストダウンシフトの過渡中におけるAT入力回転速度ωiが上昇し易くなるエンジン運転時においても、エンジン停止時と同様のAT入力回転速度ωiの変化態様(例えば上昇勾配)とすることができる。よって、有段変速部20のコーストダウンシフトの際に、エンジン14の作動状態に拘わらずショックを抑制することができる。
また、本実施例によれば、ワンウェイクラッチF1の係合によっても別の係合装置(ブレーキB2)の係合によっても形成される所定ギヤ段(AT1速ギヤ段)へのコーストダウンシフト時には、クラッチフリーの状態にて、AT入力トルクTiを一時的に増大させるトルクアップ制御によりAT入力回転速度ωiがAT1速ギヤ段における同期回転速度ωisyc1に向けて上昇させられ、AT入力回転速度ωiが所定回転速度に達すると、ブレーキB2が係合されるので、AT1速ギヤ段へのコーストダウンシフトが適切に進行させられる。このコーストダウンシフトでは、エンジン運転時はエンジン停止時と比べてAT入力トルクTiを制御するときの上限値が低くされるので、エンジン運転時においてもエンジン停止時と同様のAT入力回転速度ωiの変化態様(例えば上昇勾配)とすることができて、ワンウェイクラッチF1の係合による同期ショックの発生が抑制される。
また、本実施例によれば、AT1速ギヤ段へのコーストダウンシフト時には、AT入力回転速度ωiが第2所定回転速度に到達すると、一時的に増大させたAT入力トルクTiを低減するトルクダウン制御が実行されるので、AT入力回転速度ωiの上昇勾配が緩やかにされて、ワンウェイクラッチF1の係合による同期ショックの発生が抑制される。又、エンジン運転時はエンジン停止時と比べてトルクダウン制御を実行するときの上限値が低くされるので、エンジン運転時においてもエンジン停止時と同様のAT入力回転速度ωiの変化態様とすることができて、ワンウェイクラッチF1の係合による同期ショックの発生が適切に抑制される。
次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例では、前述の実施例1で示した無段変速部18と有段変速部20とを直列に備える車両10とは別の、図10に示すような車両100を例示する。
図10において、車両100は、動力源として機能するエンジン102と、動力源として機能する回転機MGと、動力伝達装置104とを備えたハイブリッド車両である。動力伝達装置104は、車体に取り付けられる非回転部材としてのケース106内において、エンジン102側から順番に、クラッチK0、トルクコンバータ108、及び自動変速機110等を備えている。又、動力伝達装置104は、差動歯車装置112、車軸114等を備えている。トルクコンバータ108のポンプ翼車108aは、クラッチK0を介してエンジン102と連結されていると共に、直接的に回転機MGと連結されている。トルクコンバータ108のタービン翼車108bは、自動変速機110と直接的に連結されている。動力伝達装置104において、エンジン102の動力及び/又は回転機MGの動力は、クラッチK0(エンジン102の動力を伝達する場合)、トルクコンバータ108、自動変速機110、差動歯車装置112、車軸114等を順次介して車両100が備える駆動輪116へ伝達される。自動変速機110は、前記動力源(エンジン102、回転機MG)と駆動輪116との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構であり、前述の実施例1で示した有段変速部20と同様に、ワンウェイクラッチFを含む複数の係合装置Cのうちの何れかの係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される、公知の遊星歯車式の自動変速機である。又、車両100は、インバータ118と、インバータ118を介して回転機MGに対して電力を授受する蓄電装置としてのバッテリ120と、制御装置122とを備えている。
制御装置122は、クラッチK0を解放し、エンジン102の運転を停止した状態で、バッテリ120からの電力を用いて回転機MGのみを走行用の動力源とするモータ走行を可能とする。制御装置122は、クラッチK0を係合した状態でエンジン102を運転させて、エンジン102を走行用の動力源とするハイブリッド走行を可能とする。制御装置122は、ハイブリッド走行を可能とするハイブリッド走行モードでは、バッテリ120からの電力を用いて回転機MGが発生する駆動トルクを更に付加して走行したり、又は、エンジン102の動力により回転機MGで発電を行い、回転機MGの発電電力をバッテリ120に蓄電することも可能である。回転機MGは、電動機としての機能及び発電機としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。回転機MGは、制御装置122によってインバータ118が制御されることにより、出力トルク(力行トルク又は回生トルク)が制御される。
制御装置122は、前述の実施例1における電子制御装置80が備える、AT変速制御部82、ハイブリッド制御部84、及び状態判定部86の各機能と同等の機能を有している。制御装置122は、電子制御装置80と同様に、自動変速機110のコーストダウンシフトの際にエンジン102の作動状態に拘わらずショックを抑制する制御機能を実現することが可能である。
本実施例によれば、前述の実施例1と同様の効果が得られる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例1では、エンジン運転時はエンジン停止時と比べて低くする、AT入力トルクTiを制御するときの上限値として、有段変速部20の2→1コーストダウンシフトの過渡中におけるトルクダウン制御時のAT入力トルクTiの上限値を例示したが、この態様に限らない。例えば、2→1コーストダウンシフトの過渡中におけるトルクアップ制御時のAT入力トルクTiの上限値であっても良い。このトルクアップ制御時のAT入力トルクTiの上限値は、例えば変速進行に伴って漸増する値である。
又は、有段変速部20におけるコーストダウンシフト時のショックは、ワンウェイクラッチF1の係合による同期ショックの他に、AT入力回転速度ωiがダウンシフト後の同期回転速度ωisycaを超えるオーバーシュートの状態で係合側係合装置を係合することでも発生する可能性が考えられる。このようなことから、本発明を適用する有段変速部20のコーストダウンシフトにおける変速後のギヤ段は、必ずしも、ワンウェイクラッチF1の係合により形成されるギヤ段である必要はない。従って、ワンウェイクラッチF1を備えない有段変速部20にも本発明を適用することができる。
また、前述の実施例1において、有段変速部20のコーストダウンシフトにおける変速制御では、解放側係合装置及び係合側係合装置の何れにも係合トルクTcbを発生させないクラッチフリーの状態にて、AT入力トルクTiを一時的に増大させることでダウンシフトを進行させたが、この態様に限らない。コーストダウンシフトにおける変速制御では、有段変速部20へのAT入力トルクTiを一時的に増大させることを主体としてコーストダウンシフトが進行させられれば良く、その際に係合側係合装置が係合トルクTcbを持っていても差し支えない。
また、前述の実施例1では、ワンウェイクラッチF1の係合により形成される所定ギヤ段として有段変速部20のAT1速ギヤ段を例示したが、この態様に限らない。この所定ギヤ段は、ワンウェイクラッチF1の係合により形成されるギヤ段であれば良い。
また、前述の実施例1では、車両10は、シングルピニオン型の遊星歯車装置である差動機構32を有して、電気式変速機構として機能する無段変速部18を備えていたが、この態様に限らない。例えば、無段変速部18は、差動機構32の回転要素に連結されたクラッチ又はブレーキの制御により差動作用が制限される変速機構であっても良い。又、差動機構32は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置であっても良い。又、差動機構32は、複数の遊星歯車装置が相互に連結されることで4つ以上の回転要素を有する差動機構であっても良い。又、差動機構32は、エンジン14によって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車に第1回転機MG1及び中間伝達部材30が各々連結された差動歯車装置であっても良い。又、差動機構32は、2以上の遊星歯車装置がそれを構成する一部の回転要素で相互に連結された構成において、その遊星歯車装置の回転要素にそれぞれエンジン、回転機、駆動輪が動力伝達可能に連結される機構であっても良い。
また、前述の実施例2において、車両100は、クラッチK0を備えない車両であっても良い。要は、動力源として機能するエンジンと、前記動力源として機能する回転機と、前記動力源と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構とを備えた車両であれば、本発明を適用することができる。尚、車両100では、流体式伝動装置としてトルクコンバータ108が用いられているが、トルク増幅作用のない流体継手などの他の流体式伝動装置が用いられても良い。又、トルクコンバータ108は、必ずしも設けられなくても良いし、或いは、単なるクラッチに置き換えられても良い。
また、前述の実施例において、動力源と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構(有段変速部20、自動変速機110)としては、複数の係合装置のうちの何れかの係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速機であれば良い。このような有段変速機としては、有段変速部20のような遊星歯車式の自動変速機でも良いし、又は、同期噛合型平行2軸式自動変速機であって入力軸を2系統備えて各系統の入力軸に係合装置(クラッチ)がそれぞれつながり更にそれぞれ偶数段と奇数段へと繋がっている型式の変速機である公知のDCT(Dual Clutch Transmission)などの自動変速機であっても良い。DCTの場合には、複数の係合装置のうちの何れかの係合装置や変速に関与する係合装置は、2系統の各入力軸にそれぞれつながる係合装置が相当する。
また、前述の実施例1では、4種類のATギヤ段に対して10種類の模擬ギヤ段を割り当てる実施態様を例示したが、この態様に限らない。好適には、模擬ギヤ段の段数はATギヤ段の段数以上であれば良く、ATギヤ段の段数と同じであっても良いが、ATギヤ段の段数よりも多いことが望ましく、例えば2倍以上が適当である。ATギヤ段の変速は、中間伝達部材30やその中間伝達部材30に連結される第2回転機MG2の回転速度が所定の回転速度範囲内に保持されるように行なうものであり、又、模擬ギヤ段の変速は、エンジン回転速度ωeが所定の回転速度範囲内に保持されるように行なうものであり、それら各々の段数は適宜定められる。
また、前述の実施例1では、変速機40全体として有段変速機のように変速させる場合、模擬ギヤ段変速マップを用いて模擬ギヤ段を切り替えたが、この態様に限らない。例えば、シフトレバー56やアップダウンスイッチ等による運転者の変速指示に従って変速機40の模擬ギヤ段を切り替えるものでも良い。
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10:車両
14:エンジン(動力源)
18:電気式無段変速部(電気式変速機構)
20:機械式有段変速部(機械式変速機構、自動変速機)
28:駆動輪
30:中間伝達部材(電気式変速機構の出力回転部材)
32:差動機構
80:電子制御装置(制御装置)
82:AT変速制御部(変速制御部)
B1:ブレーキ(解放側係合装置)
B2:ブレーキ(別の係合装置)
E:係合装置
F1:ワンウェイクラッチ
MG1:第1回転機
MG2:第2回転機(動力源、回転機)
100:車両
102:エンジン(動力源)
110:自動変速機(機械式変速機構)
116:駆動輪
122:制御装置
C:係合装置
F:ワンウェイクラッチ
MG:回転機(動力源)

Claims (4)

  1. 動力源として機能するエンジンと、前記動力源として機能する回転機と、前記動力源と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構とを備えた車両の、制御装置であって、
    前記機械式変速機構のコーストダウンシフトの過渡中において、前記エンジンの運転時は前記エンジンの停止時と比べて前記機械式変速機構の入力トルクを制御するときの上限値を低くする変速制御部を、含むことを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記機械式変速機構は、ワンウェイクラッチを含む複数の係合装置のうちの何れかの係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される自動変速機であり、
    前記機械式変速機構のコーストダウンシフトは、前記複数のギヤ段のうちの、前記ワンウェイクラッチの係合により形成されると共に前記複数の係合装置のうちの前記ワンウェイクラッチと並行に配置された別の係合装置の係合により形成される、所定ギヤ段へのコーストダウンシフトであり、
    前記変速制御部は、前記コーストダウンシフト時には、前記複数の係合装置のうちの前記コーストダウンシフトに関与する解放側係合装置を解放すると共に、前記動力源のトルクを要求トルクよりも一時的に増大させて前記機械式変速機構の入力トルクを一時的に増大させることにより前記機械式変速機構の入力回転速度を前記所定ギヤ段における同期回転速度に向けて上昇させ、前記入力回転速度が所定回転速度に達すると、前記別の係合装置を係合することを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。
  3. 前記変速制御部は、前記コーストダウンシフト時には、前記機械式変速機構の入力回転速度が前記所定回転速度よりも低い第2所定回転速度に到達すると、一時的に増大させた前記機械式変速機構の入力トルクを低減するものであり、
    前記変速制御部は、前記エンジンの運転時は前記エンジンの停止時と比べて前記機械式変速機構の入力トルクを低減するときの上限値を低くすることを特徴とする請求項2に記載の車両の制御装置。
  4. 前記車両は、前記エンジンが動力伝達可能に連結された差動機構と前記差動機構に動力伝達可能に連結された第1回転機とを有して前記第1回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式変速機構を更に備えており、
    前記回転機は、前記電気式変速機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結された第2回転機であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の車両の制御装置。
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