JP2021037914A - ハイブリッド車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切替機構（係合機構）に噛み合い式の切替機構を用いた変速機を搭載したハイブリッド車両において、要求駆動力の出力に要する時間を短くすることが可能なハイブリッド車両の変速制御装置を提供する。【解決手段】噛み合い式の切替機構を用いた変速機を搭載した車両であって、シリーズＨＶ走行とパラレルＨＶ走行とが可能であり、シリーズＨＶ走行からパラレルＨＶ走行へ切り替える場合に（ステップＳ１〜Ｓ２）、変速機のギヤ段を予め定めた所定の低速ギヤ段で待機させるように構成し（ステップＳ５〜Ｓ７）、パラレルＨＶ走行からシリーズＨＶ走行へ切り替える場合に、変速機のギヤ段を所定の低速ギヤ段同士の間のニュートラル位置に待機させる。【選択図】図４

Description

この発明は、所定の変速段を設定するための切替機構（係合機構）に噛み合い式の切替機構を用いたハイブリッド車両の変速制御装置に関するものである。

この種の変速機が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された変速機は、複数の変速ギヤと、その変速ギヤに軸線方向で隣り合う位置に配置された出力軸と、出力軸と変速ギヤとが一体回転あるいは相対回転する状態を切り替える切替機構（クラッチ機構）と、前記切替機構をストロークさせるシフトフォークとを備え、前記切替機構を作動させることにより複数のギヤ段を設定可能に構成されている。また、前記変速ギヤには、切替機構に対向する面に複数のドグ歯が設けられている。さらに、前記切替機構は、第１リングと、第２リングと、その第１リングと第２リングとを軸線方向で相互に接近する方向に付勢する弾性部材とを備え、前記変速ギヤに対向する面には前記ドグ歯と噛み合う係合歯が形成されている。

また、特許文献２には、前輪を駆動する第１駆動装置、および、後輪を駆動する第２駆動装置を備えた車両が記載されている。この特許文献２に記載された車両は、例えば第１駆動装置がエンジンおよびモータ・ジェネレータ、第２駆動装置がモータの場合には、いわゆるシリーズ走行およびパラレル走行が可能となる。

特開２０１７ー０４０３３３号公報 特開２０１９−０４３５４９号公報

特許文献１に記載された変速機は、シフトフォークにより切替機構を変速ギヤ側にストロークさせて、その変速ギヤと切替機構におけるドグ歯とを係合することで所定のギヤ段が形成される。この変速機において、通常、所定ギヤ段（例えば第４速）から所定の目標ギヤ段（例えば第２速）へダウンシフトする際には、ドグ歯とそのドグ歯に噛み合う係合歯との接触を防ぐために、一段ずつダウンシフトする。すなわち第４速から第３速、第２速の順に係合および解放の動作を繰り返し実行する。つまり、目標ギヤ段へ変速する際に中間段（上記の第３速）でギヤ段を形成しつつ変速を行う。このような変速機を特許文献２に記載された車両に適用した場合、例えばシリーズ走行からパラレル走行に切り替える場合には、一般的には発熱を低減しつつ、かつ車速に応じたギヤ段を形成した状態で待機する。その状態で運転者のアクセル要求の増大によりシリーズ走行からパラレル走行に切り替える場合には、上述したように飛び変速（例えば第４速から第２速へ変速）ができず、変速時間が長くなるため、ひいては運転者の要求する駆動力を出力するまでの時間が長くなるおそれがある。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、切替機構（係合機構）に噛み合い式の切替機構を用いた変速機を搭載したハイブリッド車両において、要求駆動力の出力に要する時間を短くすることが可能なハイブリッド車両の変速制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、発電機能を有する第１モータと、前記エンジンおよび前記第１モータの出力側に設けられ、かつ変速比をステップ的に変化させる有段式の変速機と、前記エンジンおよび前記第１モータと前記変速機との間に配置されたクラッチ機構と、第２モータとを備え、前記変速機は、出力軸と相対回転可能に連結されかつ入力軸にトルク伝達可能に連結された複数の変速ギヤと、前記出力軸と一体回転しかつ所定のギヤ段を設定するために係合される噛み合い式の切替機構を備え、前記エンジンのトルクで前記第１モータを駆動して発電させるとともに、前記第２モータが出力するトルクで駆動力を発生させるシリーズＨＶ走行モードと、前記クラッチ機構を係合した状態で前記エンジンを運転し、前記エンジンが出力するトルクおよび前記第１モータと第２モータとの少なくともいずれかのモータのトルクで駆動力を発生させるパラレルＨＶ走行モードとを設定することが可能なハイブリッド車両の変速制御装置において、前記ハイブリッド車両を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記シリーズＨＶ走行モードから前記パラレルＨＶ走行モードへ切り替えの要求があるか否か、あるいは、前記パラレルＨＶ走行モードから前記シリーズＨＶ走行モードへ切り換えの要求があるか否かを判断し、前記シリーズＨＶ走行モードから前記パラレルＨＶ走行モードへの切り替えの要求があると判断した場合に、前記変速機のギヤ段を予め定めた所定の低速ギヤ段で待機させるように構成し、前記パラレルＨＶ走行モードから前記シリーズＨＶ走行モードへの切り替えの要求があると判断した場合に、前記変速機のギヤ段を前記所定の低速ギヤ段同士の間のニュートラル位置に待機させるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへ切り替える際に、変速機のギヤ段を予め定めた低速ギヤ段で待機させるように構成されている。またパラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードへ切り替える際に、変速機のギヤ段を予め定めた低速ギヤ段側のニュートラル位置で待機させるように構成されている。そのため、シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モード（あるいはパラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モード）への切り替え要求があり、その走行モードを切り替える際には低速側のギヤ段が形成されているから、目標ギヤ段への変速時間を短くすることができ、ひいては運転者の要求する駆動力を早期に出力することができる。つまり、このような切替機構にドグ歯を備えた変速機を採用した車両であっても、要求駆動力を早期に出力することが可能となる。

この発明で対象とする車両の駆動システムの一例を示す図である。 図１の変速機における各ギヤ段に変速するためのシフト機構の概要を示す斜視図である。 ＤＤＲ切替機構を説明するための図である。 シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへ切り替える際の制御例を説明するためのフローチャートである。 図４の制御例における待機段領域を算出するためのマップである。 パラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードへ切り替える際の制御例を説明するためのフローチャートである。 シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへ切り替える際の他の制御例を説明するためのフローチャートである。 図７の制御例における待機段領域を算出するためのマップである。 パラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードへ切り替える際の他の制御例を説明するためのフローチャートである。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

この発明の実施形態で制御対象にする車両は、例えばエンジン、ならびに、二つのモータを動力源とするハイブリッド車両である。第１モータはエンジンの出力側に配置され、エンジンが出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより発電する機能を有している。第２モータは、駆動輪に対して動力伝達可能に連結されている。そして、エンジンおよび第１モータと駆動輪との間に、それらの間で選択的にトルクの伝達および遮断を行う係合機構が設けられている。したがって、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、係合機構を解放することにより、駆動系統からエンジンおよび第１モータを切り離すことができる。その状態で、第２モータが出力するモータトルクによってハイブリッド車両を走行させることができる。すなわち、ハイブリッド車両を第２モータを駆動力源とする電気自動車として走行させることができる。一方、係合機構を係合することにより、少なくとも、エンジントルクによってハイブリッド車両を走行させることができる。あるいは、エンジントルクおよび第２モータのモータトルクでハイブリッド車両を走行させることができる。また、エンジントルクおよび第２モータのモータトルクに加え、第１モータが出力するモータトルクでハイブリッド車両を走行させることもできる。

図１に、この発明の実施形態で制御対象にするハイブリッド車両の駆動システム（駆動系統および制御系統）の一例を示してある。また、この図１に示す例では、四輪駆動車（４ＷＤあるいはＡＷＤと称される）の例を示しており、ここに示す例は、エンジン１の動力を後輪２に伝達するいわゆるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車をベースとした四輪駆動車の例である。図１に示すハイブリッド車両（以下、車両と記す）Ｖｅは、動力源として、前述のエンジン（ＥＮＧ）１、ならびに、後輪２にトルクを伝達可能な第１モータ（リア・モータ）３、および、前輪４にトルクを伝達可能な第２モータ（フロント・モータ）５を備えている。また、車両Ｖｅは、他の主要な構成要素として、バッテリ（ＢＡＴＴ）６、自動変速機７、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）８、ブレーキシステム（ＡＨＢＲｘ）９、および、ＥＣＵ（電子制御装置）１０を備えている。なお、対象とする車両Ｖｅは、図１に示す車両に限られず、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車、ＭＲ（ミッドエンジン・リヤドライブ）車、あるいは、ＲＲ（リヤエンジン・リヤドライブ）車であってもよい。

エンジン１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、ＥＧＲ［Exhaust Gas Recirculation］システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。またエンジン１は、エンジンブレーキにより後輪２に減速力を発生させる。

第１モータ（リア・モータ）３は、エンジン１の出力側に配置されている。第１モータ３は、少なくとも、エンジン１が出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより電気を発生する発電機としての機能を有している。この発明の実施形態における車両Ｖｅでは、第１モータ３は、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能も有している。すなわち、第１モータ３は、発電機能を有するモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。第１モータ３には、パワーコントロールユニット（Ｒｒ−ＰＣＵ）８ａを構成するインバータ（図示せず）を介して、バッテリ６が接続されている。したがって、第１モータ３を発電機として駆動し、その際に発生する電気をバッテリ６に蓄えることができる。また、バッテリ６に蓄えられている電気を第１モータ３に供給し、第１モータ３を電動機として駆動してモータトルクを出力することもできる。なお、第１モータ３は、図１に示すようにエンジン１に直接連結されているものの、この構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介して連結してもよい。また、そのエンジン１と第１モータとの間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してもよい。

第２モータ（フロント・モータ）５は、少なくとも、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能を有している。この発明の実施形態における車両Ｖｅでは、第２モータ５は、外部からトルクを受けて駆動されることによって電気を発生する発電機としての機能も有している。すなわち、第２モータ５は、上記の第１モータ３と同様に、発電機能を有するモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。第２モータ５には、パワーコントロールユニット（Ｆｒ−ＰＣＵ）８ｂを構成するインバータを介して、バッテリ６が接続されている。したがって、バッテリ６に蓄えられている電気を第２モータ５に供給し、第２モータ５を電動機として駆動してモータトルクを出力することができる。また、後述するように、第２モータ５は、前輪４に対して動力伝達可能に連結されている。したがって、前輪４から伝達されるトルクによって第２モータ５を発電機として駆動し、その際に発生する回生電力をバッテリ６に蓄えることもできる。さらに、第１モータ３および第２モータ５は、インバータ（図示せず）を介して、互いに電力の授受が可能なように接続されている。例えば、第１モータ３で発生した電気を、直接、第２モータ５に供給し、第２モータ５でモータトルクを出力することも可能である。

バッテリ６は、上記の第１モータ３および第２モータ５で発生した電気を蓄える蓄電装置であり、第１モータ３および第２モータ５に対して、それぞれ、電力の授受が可能なように接続されている。したがって、上記のように第１モータ３で発生した電気をバッテリ６に蓄えることができる。また、バッテリ６に蓄えた電気を第１モータ３に供給し、第１モータ３を駆動することができる。同様に、上記のように第２モータ５で発生した電気をバッテリ６に蓄えることができる。また、バッテリ６に蓄えた電気を第２モータ５に供給し、第２モータ５を駆動することができる。なお、蓄電装置としては、図１に示すようなバッテリ６に限らず、例えば、キャパシタ（コンデンサ）であってもよい。

自動変速機７は、図１に示すようにエンジン１と同一の軸線上に配置され、かつ第１モータ３の出力側に配置されており、エンジン１および第１モータ３と後輪２との間でトルクを伝達する変速機構である。自動変速機７は、要は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、複数の変速比をステップ的に設定することができる。図１に示す例では、係合機構（切替機構）を係合もしくは解放させることにより駆動トルクの伝達経路を変えて変速を実行するように構成された有段自動変速機によって構成されている。具体的には、第１ドグリングと第２ドグリングとの２つのリングと、その第１ドグリングと第２ドグリングとを相互に接近させる方向に付勢するスプリングとを備えたダブルドグリング機構（以下、ＤＤＲ切替機構と記す）１１を有する多段変速機（例えば前進８速）が用いられている。なお、この自動変速機７は前進８速に限られず、それ以下あるいはそれ以上の多段変速機を用いてもよい。

図２および図３はそのＤＤＲ切替機構１１を含む自動変速機７の概要を説明する図であり、図２は各ギヤ段に変速するのに必要なシフト操作力をＤＤＲ切替機構１１に付与するシフト機構（アクチュエータ）１２の概要を示す斜視図である。また図３は、ＤＤＲ切替機構１１の構成を模式的に示す図であって、特にＤＤＲ切替機構１１が変速ギヤ段側にストロークして所定の変速ギヤの噛合歯がＤＤＲ切替機構１１側に入り込む例を示している。なお、図２においては、所定のギヤ段を設定するための２つのＤＤＲ切替機構１１ａ，１１ｂを示しており、その他のＤＤＲ切替機構は省略し、ならびに、ＤＤＲ切替機構１１ａ，１１ｂと隣り合う位置に配置される一方の変速ギヤについても省略している。以下に、ＤＤＲ切替機構１１ａを例として説明する。なお、ＤＤＲ切替機構１１ｂについては、ＤＤＲ切替機構１１ａと同様の構成であるためその説明を省略する。

具体的には、ＤＤＲ切替機構１１ａは、各ギヤ段（変速ギヤ）を形成する際の切替機構（すなわちクラッチ機構）であって、図３に示すように、主に円盤状の第１ドグリング１３、円盤状の第２ドグリング１４、第１ドグリング１３および第２ドグリング１４のそれぞれに形成された複数の係合歯１５，１６，１７，１８、軸線Ｃ方向（リング移動方向）で貫通する貫通孔２０，２１、および、第１ドグリング１３と第２ドグリング１４とを相互に接近させる方向に付勢するスプリング２２から構成されている。なお、図３に示す符号１９は、係合歯１７と噛み合う変速ギヤにおける噛合歯である。

より具体的には、第１ドグリング１３の軸線Ｃ方向で図示しない所定のギヤ（紙面下側）と向かい合う側の面には、その所定のギヤに向かって突設された複数の第１係合歯１５が周方向で等角度間隔に形成されている。第１係合歯１５は、第１ドグリング１３が前記所定のギヤ側に向かって軸線Ｃ方向に移動した際に、その所定のギヤに形成されている噛合歯と噛み合う位置に形成されている。また、第１ドグリング１３の軸線Ｃ方向で第２ドグリング１４と向かい合う面には、その第２ドグリング１４に向かって突き出す複数の第２係合歯１６が周方向で等角度間隔に形成されている。第２係合歯１６は、組付後において第２ドグリング１４に形成された貫通孔２０を貫通し、所定のギヤ（例えば図２の第２速ギヤ２３ａ）の噛合歯と噛み合い可能に構成されている。

そして、第１ドグリング１３には、その第１ドグリング１３を軸線Ｃ方向に貫通する複数の貫通孔２０が、周方向で等角度間隔に形成されている。貫通孔２０は、組付後において第２ドグリング１４の後述する第４係合歯１８が貫通する位置に形成されている。

同様に第２ドグリング１４の軸線Ｃ方向でギヤ（例えば第２速ギヤ）２３ａと向かい合う側の面には、その第２速ギヤ２３ａに向かって突設された複数の第３係合歯１７が、周方向で等角度間隔に形成されている。第３係合歯１７は、第２ドグリング１４が第２速ギヤ２３ａ側に向かって軸線Ｃ方向に移動した際に、第２速ギヤ２３ａに形成されている噛合歯１９と噛み合う位置に形成されている。なお、噛合歯１９は、軸線Ｃ方向で切替機構１１ａと向かい合う側の面であって、第２係合歯１６および第３係合歯１７と噛合可能な位置に形成（突設）されている。また、第２ドグリング１４の軸線Ｃ方向で第１ドグリング１３と向かい合う面には、その第１ドグリング１３に向かって突き出す複数の第４係合歯１８が周方向で等角度間隔に形成されている。第４係合歯１８は、組付後において第１ドグリング１３の貫通孔２０を貫通し、図示しない所定のギヤの噛合歯と噛合可能に構成されている。また、図３に示す第３係合歯１７の一方の歯は、噛合歯１９との噛み合いにおいて誤係合を防止するために、傾斜面（スロープ）２４が形成されている。

そして、第２ドグリング１４には、その第２ドグリング１４を軸線Ｃ方向に貫通する複数の貫通孔２１が、周方向で等角度間隔に形成されている。貫通孔２１は、組付後において第１ドグリング１３の第２係合歯１６が貫通する位置に形成されている。

なお、ＤＤＲ切替機構１１ａにおける第１ドグリング１３の内周部と第２ドグリング１４の内周部とには、図２に示すようにスリーブ２５が設けられ、そのスリーブ２５を介して第１ドグリング１３および第２ドグリング１４が出力軸２６にスプライン嵌合され、その第１ドグリング１３および第２ドグリング１４は、出力軸２６に対して一体回転可能となるとともに、出力軸２６に対して軸線Ｃ方向への相対移動可能に構成されている。

なお、上述した第２速ギヤ２３ａなど各変速ギヤは、出力軸２６に対して相対回転可能に連結されかつ自動変速機７の入力軸７ａにトルク伝達可能に連結されている。

つぎに、シフト機構１２について図２を参照しつつ説明する。シフト機構１２は、各ＤＤＲ切替機構１１に嵌合するシフトフォーク２７と、そのシフトフォーク２７を保持する保持シャフト２８と、シフトバレル２９とを備えて構成されている。保持シャフト２８およびシフトバレル２９は、出力軸２６の軸線Ｃと平行に配置されている。

ＤＤＲ切替機構１１の外周部には、環状の凹溝３０が形成されており、その凹溝３０にシフトフォーク２７が嵌合している。

シフトフォーク２７は、二股状に形成されて凹溝３０と嵌合する嵌合部３１と、保持シャフト２８によって保持される保持部３２とから構成されている。シフトフォーク２７の保持部３２は、保持シャフト２８の軸線Ｃ方向への相対移動可能に嵌め付けられている。これより、シフトフォーク２７は、保持シャフト２８に保持された状態で、軸線Ｃ方向（ギヤ２３ａ側あるいはギヤ２３ｂ側）への移動が許容されている。

また、シフトフォーク２７の保持部３２には、図示しない突起が形成されており、この突起がシフトバレル２９に形成されているシフト溝３３と係合されている。シフト溝３３は、シフトバレル２９の周方向の一部が屈曲しており、シフトバレル２９が回転し、前記突起がこの屈曲した部位と接触すると、突起がシフト溝３３の形状に応じて軸線Ｃ方向に移動させられる。これにより、突起に連動してシフトフォーク２７が軸線Ｃ方向に移動させられる。また、シフトフォーク２７が軸線Ｃ方向に移動させられると、シフトフォーク２７および凹溝３０を介してＤＤＲ切替機構１１を軸線Ｃ方向へ移動する力、すなわちＤＤＲ切替機構１１の作動状態を切り替えるために必要なシフト操作力が付与される。

そして、ＤＤＲ切替機構１１ａは、図２に示すように軸線Ｃ方向で第２速ギヤ２３ａと隣り合う位置に配置され、シフトフォーク２７を軸線Ｃ方向にストロークさせることで第２速ギヤ２３ａあるいは図示しない（紙面左側）ギヤとを選択的に連結する。具体的には、ＤＤＲ切替機構１１ａは、第２速ギヤ２３ａと出力軸２６とが一体的に回転する状態と、第２速ギヤ２３ａと出力軸２６とが相対回転する状態とに切り替え可能に構成されている。つまり、第２速ギヤ２３ａと出力軸２６とが一体的に回転する状態に切り替えられると、第２速が成立する。

また、同様にＤＤＲ切替機構１１ｂは、図２に示すように軸線Ｃ方向で第３速ギヤ２３ｂと隣り合う位置に配置され、シフトフォーク２７を軸線Ｃ方向にストロークさせることで第３速ギヤ２３ｂあるいは図示しない（紙面右側）ギヤとを選択的に連結する。具体的には、ＤＤＲ切替機構１１ｂは、第３速ギヤ２３ｂと出力軸２６とが一体的に回転する状態と、第３速ギヤ２３ｂと出力軸２６とが相対回転する状態とに切り替え可能に構成されている。つまり、第３速ギヤ２３ｂと出力軸２６とが一体的に回転する状態に切り替えられると、第３速が成立する。

なお、図示しないその他のＤＤＲ切替機構についても同様に、シフトバレル２９が回転することで、シフト溝３３および突起を介してシフトフォーク２７から軸線方向へ移動する力が付与されるように構成されている。また、上記のシフトバレル２９に形成されて各切替機構１１の突起と嵌合する各シフト溝３３は、屈曲する部位が周方向で異なる位置に形成されている。具体的には、シフトバレル２９が回転するに従い、第１速のギヤ段から第８速のギヤ段の順番で順次変速されるように各シフト溝３３の形状が形成されている。また、その第１速から第８速の各ギヤ段の間はそれぞれニュートラル位置とされている。なお、その他このＤＤＲ切替機構１１を有する自動変速機７の構成は前掲の特許文献１に記載されているものと同様のためここではその説明を省略する。

そして、図１に示すように自動変速機７はリヤデファレンシャルギヤ３４に連結され、すなわちそのリヤデファレンシャルギヤ３４ならびにドライブシャフト３５を介して左右の後輪２にトルクを伝達するように構成されている。

また、その自動変速機７とエンジン１および第１モータ３との間には、選択的にトルクの伝達および遮断を行うクラッチ機構Ｋ１が設けられている。したがって、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、クラッチ機構Ｋ１を解放することにより、駆動系統からエンジン１および第１モータ３を切り離すことができ、それとは反対にクラッチ機構Ｋ１を係合することにより、駆動系統とエンジン１および第１モータ３とを連結することができる。

パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）８は、インバータやコンバータ（共に図示せず）を含み、モータの温度やモータの出力を調整する。なお、図１に示す車両Ｖｅでは第１モータ３に連結されたＲｒーＰＣＵ８ａと、第２モータ５に連結されたＦｒーＰＣＵ８ｂとが設けられている。

ブレーキシステム（ＡＨＢＲｘ）９は、油圧ブレーキと回生ブレーキとを協調させて制動力を発生させることが可能なブレーキシステムであって、減速力を油圧によって前輪４および後輪２に発生させ、回生ブレーキ時には、回生量に応じた要求ブレーキ力との差分を油圧ブレーキで発生させるように構成されている。

また、前述の第２モータ５は、車両Ｖｅの前輪４側に配置されており、モータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生することが可能なように、車両Ｖｅの駆動系統に連結されている。図１に示す例では、第２モータ５の出力軸が、減速ギヤ対３６に連結され、すなわち、第２モータ５が出力するモータトルクは、その減速ギヤ対３６およびフロントデファレンシャルギヤ３７で増幅され、ドライブシャフト３８を介して左右の前輪４に伝達される。したがって、車両Ｖｅは、エンジン１を停止した状態で、第２モータ５が出力するモータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生することが可能である。また、クラッチ機構Ｋ１を解放した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクで第１モータ３を駆動して発電させるとともに、第２モータ５のモータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生することが可能である。そして、クラッチ機構Ｋ１を係合した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクおよび第２モータ５のモータトルクを後輪２ならびに前輪４に伝達して駆動力を発生することが可能である。

ＥＣＵ１０は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当し、図１に示す例では、ＨＶ−ＥＣＵ１０ａとＡＨＢＲｘ−ＥＣＵ１０ｂとが設けられている。ＨＶ−ＥＣＵ１０ａは、主に第１モータ３、第２モータ５、自動変速機７、クラッチ機構Ｋ１、および、バッテリ６をそれぞれ制御し、ＡＨＶＲｘ−ＥＣＵ１０は、主にブレーキシステム９を制御する。なお、図示しないものの、その他エンジン１を制御するＥＣＵが設けられている。それら各ＥＣＵ１０ａ，１０ｂは、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。各ＥＣＵ１０ａ，１０ｂには、各種センサから検出または算出されたデータが入力される。その入力されるデータは、例えばアクセル開度、車速、車両の前後加速度や横加速度、ブレーキ踏力もしくはブレーキペダルの踏み込み量、バッテリ６の充電残量、前輪４および後輪２の車輪速度などである。また、各ＥＣＵ１０ａ，１０ｂは、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、各ＥＣＵ１０ａ，１０ｂは、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記第１モータ３、第２モータ５、クラッチ機構Ｋ１、自動変速機７、および、ブレーキシステム９などをそれぞれ制御するように構成されている。

この発明の実施形態における車両Ｖｅは、上述したエンジン１、第１モータ３、第２モータ５、自動変速機７、および、クラッチ機構Ｋ１などを制御することにより、複数の走行モードで走行することが可能である。すなわち、車両Ｖｅは、エンジン１を停止した状態で、第２モータ５が出力するモータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生させるＥＶ走行モード、クラッチ機構Ｋ１を解放した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクで第１モータ３を駆動して発電させるとともに、第２モータ５のモータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生させるシリーズＨＶ走行モード、クラッチ機構Ｋ１を係合した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクおよび第２モータ５（ならびに第１モータ３）のモータトルクを後輪２および前輪４に伝達して駆動力を発生させるパラレルＨＶ走行モードのいずれかの走行モードを設定して走行する。なお、このような各走行モードの切り替えは、例えば要求駆動力および車速をパラメータとするモードの切り替えマップを用いて設定される。

このように構成された車両Ｖｅは、前掲の特許文献１と同様の切替機構にドグ歯を備えた自動変速機を備えているから、通常、目標ギヤ段に変速する際は、一段ずつ変速する。例えば第４速から第２速へダウンシフトする際には、切替機構と次のギヤ段である第４速、第３速、ならびに、目標ギヤ段である第２速までの各ギヤ段とで係合および解放の動作を繰り返し実行して目標のギヤ段へ変速する。しかしながら、このように各ギヤ段での係合および解放の動作を実行すると変速時間が長くなり、例えば運転者のアクセル要求の増大によりシリーズ走行からパラレル走行に切り替える際に、いわゆる飛び変速（飛びダウンシフト）ができず、要求駆動力を出力するまでの時間が長くなるおそれがある。そこで、この発明の実施形態では、要求駆動力を出力するまでの時間を短くするように構成されている。以下に、ＥＣＵ１０で実行される制御例について説明する。

図４は、その制御の一例を示すフローチャートであって、先ずシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え要求があるか否かを判断する（ステップＳ１）。これは例えば、運転者のアクセル要求や、上述の走行モードを定めた切り替えマップ等から判断される。したがって、このステップＳ１で否定的に判断された場合、すなわちシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え要求がないと判断された場合には、これ以降の制御を実行することなく、この制御例を一旦終了する。

一方、このステップＳ１で肯定的に判断された場合、すなわちシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え要求がある場合には、待機段領域を算出する（ステップＳ２）。この待機段領域とは、シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへ切り替える際の自動変速機７におけるギヤ段を待機させる領域であり、この発明の実施形態では、パラレルＨＶ走行モードへ切り替えた際に要求駆動力の出力を早く可能とするために、予め低速側のギヤ段を形成して待機するように構成されている。

待機段領域は、例えば図５に示すマップから求めることができ、下限車速から上限車速の間の矢印で示した領域で待機段を形成することでシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードの切り替えが可能とされる。

ついで、要求ギヤ段が待機段領域内か否かを判断する（ステップＳ３）。これは要求するギヤ段、すなわちシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへ切り替える際の低速ギヤ段の領域内であるか否かを確認するためのステップである。つまり、ステップＳ２で算出した待機段領域内に要求ギヤ段が存在するか否かを判断する。したがって、このステップＳ１で否定的に判断された場合、すなわち要求ギヤ段が待機段領域内でないと判断された場合には、シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの要求を却下し（ステップＳ４）、この制御例を一旦終了する。

それとは反対に、このステップＳ４で肯定的に判断された場合、すなわち要求ギヤ段が待機段領域内であると判断された場合には、クラッチ機構Ｋ１を係合する（ステップＳ５）。つまり、パラレルＨＶ走行モードを設定するためにクラッチ機構Ｋ１を係合する。

ついで、要求ギヤ段を設定、すなわち低速側のギヤ段（例えば第１速、第２速）を設定するために回転数を同期させる（ステップＳ６）。つまり、ＤＤＲ切替機構１１の回転数（すなわち出力軸回転数）と目標ギヤ段における回転数（すなわち入力軸回転数）とを同期させる。そして、回転数同期が完了したらドグを係合させてる（ステップＳ７）。

つぎに、パラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードに切り替える場合の制御例について説明する。上述したように、この発明の実施形態では、シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードに切り替える際に要求駆動力を早期に実現することを目的としている。そのため、例えば再度パラレルＨＶ走行モードに切り替えた際に低速ギヤ段で発進することが想定されるため予め低速ギヤ段側のニュートラルを構築するように構成されている。図６は、その制御の一例を示すフローチャートである。

先ず、パラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードへの切り替え要求があるか否かを判断する（ステップＳ１００）。これは、上述のステップＳ１と同様に、運転者のアクセル要求や、上述の走行モードを定めた切り替えマップ等から判断される。したがって、このステップＳ１００で否定的に判断された場合、すなわちシリーズＨＶ走行モードへの切り替え要求がない場合には、これ以降の制御を実行することなくこの制御例を一旦終了する。

一方、このステップＳ１００で肯定的に判断された場合、すなわちシリーズＨＶ走行モードへの切り替え要求があると判断された場合には、待機段領域を算出する（ステップＳ１０）。これは上述のステップＳ２と同様のステップであって、図５のマップから走行モードの切り替えが可能な待機段領域を算出する。そして、その待機段領域を算出したら、現在の車速がステップＳ１１０で算出した待機段領域内にあるか否かを判断する（ステップＳ１２０）。つまり、走行モードの切り替えを許可するか否かを判断する。例えば図５のマップにおけるシリーズＨＶ走行モードとパラレルＨＶ走行モードとでモード切り替え可能な領域の車速であればこのステップＳ１２０で肯定的に判断される。したがって、このステップＳ１２０で否定的に判断された場合、すなわち現在の車速が待機段領域内でない場合には、パラレルＨＶ走行モードへの要求を却下して（ステップＳ１３０）、この制御例を一旦終了する。

それとは反対に、このステップＳ１２０で肯定的に判断された場合、すなわち現在の車速が待機段領域内であると判断された場合には、自動変速機７の入力トルクを「０」あるいは「０」に近似した値にする（ステップＳ１４０）。つまり、クラッチ機構Ｋ１を解放してシリーズＨＶ走行モードへ切り替えるために、自動変速機７へ入力されるトルクを「０」もしくはそれに近似したトルクに制御する。

ついで、入力トルクが「０」に制御されたことでドグを解放し（ステップＳ１５０）、低速側のギヤ段間（第１速から第２速）のニュートラル位置にシフトバレル２９を回転させる（ステップＳ１６０）。そして、シフトバレル２９の位置が第１速と第２速との間のニュートラル位置に回転完了した後にクラッチ機構Ｋ１を解放する（ステップＳ１７０）。つまり、シリーズＨＶ走行モードへの切り替えが完了する。

このように、この発明の実施形態では、シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへ切り替える際に、予め低速側のギヤ段を形成するように構成されている。そのため、要求駆動力を出力するための変速時間を短くすることができ、ひいては運転者の要求する駆動力を早期に出力することができる。また、パラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードへ切り替える際に、予め低速ギヤ段側のニュートラル位置にシフトバレル２９を回転させてから走行モードの切り替えを行うように構成されている。そのため、再度、パラレルＨＶ走行モードへ切り替える際には、既に低速ギヤ段が形成されていることになるので、要求駆動力を早期に出力することが可能となる。

つぎに、この発明の実施形態における他の制御例について説明する。上述した例では、いわゆる飛び変速ができない場合、すなわち変速する際には、一段ずつ係合と解放とを繰り返し行い変速する場合の制御例について説明した。その一方で、いわゆる飛び変速が可能な場合には、以下に示す制御例を実行してよい。なお、ここでいういわゆる飛び変速とは、少なくとも一つの変速段を越えて変速する（例えば第４速から第２速へ変速する）ことをいい、第３速の中間段での係合を行わないことを意味する。つまり、完全係合させずに、切替機構１１をストロークさせてドグ歯が相手方のドグ歯（すなわち変速段側の歯）に接触しないように、抜き挿しを実行して変速する。

図７は、その制御の一例を示すフローチャートであり、先ずシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え要求があるか否かを判断する（ステップＳ２００）。つまり、アクセル要求、あるいは、走行モードの切り替えマップからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え要求があるか否かを判断する。したがって、このステップＳ１で否定的に判断された場合、すなわちパラレルＨＶ走行モードへの切り替え要求がない場合には、待機段領域を算出する（ステップＳ２１０）。

この待機段領域は、例えば図８に示すマップから求めることができ、車速に応じて待機段を算出する。図８に示すマップでは、矢印で示す範囲が車速に応じた待機段領域とされる。ついで、要求ギヤ段が待機段領域内か否かを判断する（ステップＳ２２０）。すなわち、現在のギヤ段がパラレルＨＶ走行モードへ切り替える際に要求駆動力を出力可能な要求ギヤ段であるか否かを判断する。したがって、このステップＳ２２０で否定的に判断された場合、すなわち要求ギヤ段が待機段領域でないと判断された場合には、要求ギヤ段の位置に飛び変速を行う（ステップＳ２３０）。具体的には、走行モードをパラレルＨＶ走行モードへ切り替えた際に要求駆動力を出力可能なギヤ段、あるいは、そのギヤ段に近いギヤ段へ飛び変速する。そして、飛び変速を行ったらこの制御例を一旦終了する。また、同様にこのステップＳ２２０で肯定的に判断された場合、すなわち要求ギヤ段がステップＳ２１０の待機段領域内である場合にも、この制御例を一旦終了する。

一方、上記のステップＳ２００で肯定的に判断された場合、すなわちシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え要求があると判断された場合には、要求ギヤ段が待機段領域内か否かを判断する（ステップＳ２４０）。このステップは、上述のステップＳ２２０と同様のステップであり、実際に要求ギヤ段が待機段領域内であるか否かを確認するステップである。つまり、シリーズＨＶ走行している間に、ステップＳ２１０からステップＳ２３０の制御を実行しているため、基本的にはこのステップＳ２４０は肯定的に判断される。仮に、このステップＳ２４０で否定的に判断された場合には、要求ギヤ段の位置に飛び変速を行うものの（ステップＳ２５０）、これもシリーズＨＶ走行している間に、ステップＳ２１０からステップＳ２３０の制御において実行しているため確認のためのステップとなる。

したがって、ステップＳ２４０あるいはステップＳ２５０の制御を実行したら、ついでクラッチ機構Ｋ１を係合する（ステップＳ２６０）。つまり、パラレルＨＶ走行モードへ切り替えるためにクラッチ機構Ｋ１を係合する。

そして、要求ギヤ段を形成するために切替機構１１の回転数（すなわち出力軸回転数）と目標ギヤ段における回転数（すなわち入力軸回転数）とを同期させる（ステップＳ２７０）。そして、回転数同期が完了したらドグを係合させる（ステップＳ２８０）。

つぎに、飛び変速が可能な場合のパラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードに切り替える場合の制御例について説明する。上述したように、この発明の実施形態では、シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードに切り替える際に要求駆動力を早期に実現することを目的としている。そのため、例えば再度パラレルＨＶ走行モードに切り替えた際に低速ギヤ段で発進することが想定されるため予め低速ギヤ段側のニュートラルを構築するように構成されている。図９は、その制御の一例を示すフローチャートである。

先ず、パラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードへの切り替え要求があるか否かを判断する（ステップＳ３００）。これは、上述のステップＳ２００と同様に、運転者のアクセル要求や、上述の走行モードを定めた切り替えマップ等から判断される。したがって、このステップＳ３００で否定的に判断された場合、すなわちシリーズＨＶ走行モードへの切り替え要求がない場合には、待機段領域を算出する（ステップＳ３１０）。これは、上述のステップＳ２１０と同様の判断であって、例えば図８のマップから車速に応じた待機段領域を算出する。そして、その待機段領域を算出したら、現在の車速が、その待機段領域内か否かを判断する（ステップＳ３２０）。図８の例では、第１速から第２速の矢印の領域、第２速から第３速の矢印の領域、あるいは、第３速から第４速の矢印の領域かが判断される。なお、現在の車速が、図８で示す下限車速から図示しない上限車速の間に存在しない場合には、このステップＳ３２０で否定的に判断される。その場合には、所定のギヤ段のニュートラル位置へ飛び変速を行う（ステップＳ３３０）。そして、飛び変速を実行したら、この制御を一旦終了する。また、ステップＳ３２０で肯定的に判断された場合、すなわち現在車速が待機段領域内であると判断された場合も、同様にこの制御例を一旦終了する。

一方、上記のステップＳ３００で肯定的に判断された場合、すなわちパラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードへの切り替え要求がある場合には、現在車速が待機段領域か否かを判断する（ステップＳ３４０）。このステップは、上述のステップＳ３２０と同様のステップであり、実際に現在の車速が待機段領域内であるか否かを確認するステップである。つまり、パラレルＨＶ走行している間に、ステップＳ３１０からステップＳ３３０の制御を実行しているため、基本的にはこのステップＳ３４０は肯定的に判断される。仮に、このステップＳ３４０で否定的に判断された場合には、所定の低速側のギヤ段のニュートラル位置に飛び変速を行うものの（ステップＳ３５０）、これもパラレルＨＶ走行している間に、ステップＳ３１０からステップＳ３３０の制御において実行しているため確認のためのステップとなる。

したがって、ステップＳ３４０あるいはステップＳ３５０の制御を実行したら、自動変速機７の入力トルクを「０」あるいは「０」に近似した値にする（ステップＳ３６０）。つまり、クラッチ機構Ｋ１を解放してシリーズＨＶ走行モードへ切り替えるために、自動変速機７へ入力されるトルクを「０」もしくはそれに近似したトルクに制御する。

ついで、入力トルクが「０」近傍に制御されたことでドグを解放し（ステップＳ３７０）、所定の低速側のギヤ段のニュートラル位置にシフトバレル２９を回転させる（ステップＳ３８０）。そしてシフトバレル２９の位置が所定の低速側のギヤ段側のニュートラル位置に回転完了した後にクラッチ機構Ｋ１を解放する（ステップＳ３９０）。つまり、シリーズＨＶ走行モードへの切り替えが完了する。

このように、飛び変速を実行可能な場合においても、上述の実施形態と同様の作用および効果が得られる。すなわちシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへ切り替える際に、ならびに、パラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードへ切り替える際に、予め低速側のギヤ段を形成（あるいはニュートラル位置に待機）するように構成されている。そのため、上述した実施形態と同様、要求駆動力を出力するための変速時間を短くすることができ、ひいては運転者の要求する駆動力を早期に出力することができる。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した実施形態では、待機段領域を算出する際に、予め定めたマップから算出するように構成してものの、マップに替えて例えば、待機段がアップシフトなのか、あるいは、ダウンシフトなのかを判断する制御（図示せず）を実行し、その待機段領域を算出するように構成してもよい。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２…後輪、 ３…第１モータ（リア・モータ）、 ４…前輪、 ５…第２モータ（フロント・モータ）、 ６…バッテリ（ＢＡＴＴ）、 ７…自動変速機、 ７ａ…入力軸、 ８，８ａ，８ｂ…パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、 ９…クラッチ機構、 １０…ＥＣＵ（コントローラ）、 １１，１１ａ，１１ｂ…切替機構、 １２…シフト機構、 １３…第１ドグリング、 １４…第２ドグリング、 １５，１６，１７，１８…係合歯、 １９…噛合歯、 ２０，２１…貫通孔、 ２２…スプリング、 ２３ａ，２３ｂ…ギヤ（変速ギヤ）、 ２４…傾斜面（スロープ）、 ２５…スリーブ、 ２６…出力軸、 ２７…シフトフォーク、 ２８…保持シャフト、 ２９…シフトバレル、 ３０…凹溝、 ３１…嵌合部、 ３２…保持部、 ３３…シフト溝、 ３４…リヤデファレンシャルギヤ、 ３５，３８…ドライブシャフト、 ３６…減速ギヤ対、 ３７…フロントデファレンシャルギヤ、 Ｖｅ…車両。

Claims (1)

1. エンジンと、発電機能を有する第１モータと、前記エンジンおよび前記第１モータの出力側に設けられ、かつ変速比をステップ的に変化させる有段式の変速機と、前記エンジンおよび前記第１モータと前記変速機との間に配置されたクラッチ機構と、第２モータとを備え、
   前記変速機は、出力軸と相対回転可能に連結されかつ入力軸にトルク伝達可能に連結された複数の変速ギヤと、前記出力軸と一体回転しかつ所定のギヤ段を設定するために係合される噛み合い式の切替機構を備え、
   前記エンジンのトルクで前記第１モータを駆動して発電させるとともに、前記第２モータが出力するトルクで駆動力を発生させるシリーズＨＶ走行モードと、前記クラッチ機構を係合した状態で前記エンジンを運転し、前記エンジンが出力するトルクおよび前記第１モータと第２モータとの少なくともいずれかのモータのトルクで駆動力を発生させるパラレルＨＶ走行モードとを設定することが可能なハイブリッド車両の変速制御装置において、
   前記ハイブリッド車両を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記シリーズＨＶ走行モードから前記パラレルＨＶ走行モードへ切り替えの要求があるか否か、あるいは、前記パラレルＨＶ走行モードから前記シリーズＨＶ走行モードへ切り換えの要求があるか否かを判断し、
   前記シリーズＨＶ走行モードから前記パラレルＨＶ走行モードへの切り替えの要求があると判断した場合に、前記変速機のギヤ段を予め定めた所定の低速ギヤ段で待機させるように構成し、
   前記パラレルＨＶ走行モードから前記シリーズＨＶ走行モードへの切り替えの要求があると判断した場合に、前記変速機のギヤ段を前記所定の低速ギヤ段同士の間のニュートラル位置に待機させるように構成されている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。

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