JP2022055433A - 車両用制御装置 - Google Patents

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JP2022055433A
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JP
Japan
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controlled
motor
variable transmission
continuously variable
Prior art date
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JP2020162855A
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English (en)
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諭 井上
Satoshi Inoue
博志 秋山
Hiroshi Akiyama
直彦 廣角
Naohiko Hirokado
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Subaru Corp
Original Assignee
Subaru Corp
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement 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
    • B60K6/20—Arrangement 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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    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/19—Improvement of gear change, e.g. by synchronisation or smoothing gear shift
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
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    • B60K6/00—Arrangement 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
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    • B60K6/48—Parallel type
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    • B60W2510/02—Clutches
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Abstract

【課題】走行モードを素早く切り替える。【解決手段】入力経路を介してエンジンおよび第１モータに接続され、出力経路を介して車輪に接続される無段変速機と、出力経路に設けられるクラッチ機構と、車輪に接続される第２モータと、エンジン、第１モータ、第２モータ、無段変速機およびクラッチ機構を制御する走行制御部と、を有し、走行モードとして、クラッチ機構が締結状態に制御される第１モードと、クラッチ機構が解放状態に制御される第２モードと、があり、走行制御部は、走行モードを第１モードから第２モードに切り替える場合に、クラッチ機構を解放状態に制御し（符号ｃ２）、無段変速機の変速比を維持したまま無段変速機を停止させ（符号ｇ２，ｈ１）、走行モードを第２モードから第１モードに切り替える場合に、無段変速機を制御してクラッチ機構の前後の回転速度を同期させ（符号ｇ３，ｆ３）、クラッチ機構を締結状態に制御する（符号ｃ３）。【選択図】図１４

Description

本発明は、ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置に関する。
エンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両には、無段変速機等の変速機を備えたパワートレインが搭載されている（特許文献１～５参照）。また、パワートレインに組み込まれたクラッチ機構を制御することにより、パワートレイン内におけるエンジン動力やモータ動力の伝達経路が切り替えられ、エンジンモードやモータモード等の走行モードを切り替えることができる。
国際公開第２０１３／１４５１０４号 特開２０１８－５２３２０号公報 特開２００１－２４５４０４号公報 特開２００６－１６０１０４号公報 特開２０１９－１８７１３０号公報
ところで、走行モードの切り替えに伴ってクラッチ機構を締結するためには、クラッチ機構の前後の回転速度を同期させる必要がある。また、パワートレインには変速機等が組み込まれることから、クラッチ機構の前後の回転速度を同期させるためには、エンジンやモータの回転制御を行うだけでなく変速機の変速制御を行うことも必要であった。しかしながら、変速機の変速制御を行うためには時間を要することから、走行モードを素早く切り替えることが困難となっていた。
本発明の目的は、走行モードを素早く切り替えることにある。
本発明の車両用制御装置は、ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置であって、入力経路を介してエンジンおよび第１モータに接続され、出力経路を介して車輪に接続される無段変速機と、前記出力経路に設けられるクラッチ機構と、車輪に接続される第２モータと、前記エンジン、前記第１モータ、前記第２モータ、前記無段変速機および前記クラッチ機構を制御する走行制御部と、を有し、走行モードとして、前記クラッチ機構が締結状態に制御される第１モードと、前記クラッチ機構が解放状態に制御される第２モードと、があり、前記走行制御部は、走行モードを前記第１モードから前記第２モードに切り替える場合に、前記クラッチ機構を解放状態に制御し、前記無段変速機の変速比を維持したまま前記無段変速機を停止させ、走行モードを前記第２モードから前記第１モードに切り替える場合に、前記無段変速機を制御して前記クラッチ機構の前後の回転速度を同期させ、前記クラッチ機構を締結状態に制御する。
本発明によれば、走行制御部は、走行モードを第１モードから第２モードに切り替える場合に、クラッチ機構を解放状態に制御し、無段変速機の変速比を維持したまま無段変速機を停止させる。これにより、走行モードを第２モードから第１モードに素早く切り替えることができる。
本発明の一実施の形態である車両用制御装置を備えたハイブリッド車両の一例を示す概略図である。 車両用制御装置の制御系の一例を示す概略図である。 各走行モードの設定領域の一例を示すモードマップである。 （Ａ）および（Ｂ）は、Ｐ２モードにおけるパワートレインの作動状況を示す概略図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、Ｐ２＋Ｐ４モードにおけるパワートレインの作動状況を示す概略図である。 Ｐ４モードにおけるパワートレインの作動状況を示す概略図である。 無段変速機の変速マップの一例を示す図である。 境界線Ｌ１，Ｌ３上における車速および要求駆動力の一例を示す図である。 境界線Ｌ１，Ｌ３上における目標変速比の一例を示す図である。 矢印Ｘを用いて車速および要求駆動力の推移の一例を示す図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、図１０の矢印Ｘに沿って走行モードが切り替えられたときのパワートレインの作動状況の一例を示す図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、図１０の矢印Ｘに沿って走行モードが切り替えられたときのパワートレインの作動状況の一例を示す図である。 同期制御における無段変速機の変速状況の一例を示す図である。 図１０の矢印Ｘに沿って走行モードが切り替えられたときのパワートレインの作動状況の一例を示すタイミングチャートである。 （Ａ）～（Ｃ）は、他の実施形態である車両用制御装置が備えるパワートレインを示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［車両構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０を備えたハイブリッド車両１１の一例を示す概略図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１１には、動力源として、エンジン１２、第１モータジェネレータ（第１モータ）ＭＧ１および第２モータジェネレータ（第２モータ）ＭＧ２を備えたパワートレイン１３が搭載されている。また、パワートレイン１３には、プライマリプーリ１４およびセカンダリプーリ１５を備えた無段変速機１６が設けられている。
プライマリプーリ１４のプライマリ軸１７には、入力経路１８を介してエンジン１２およびモータジェネレータＭＧ１が接続されている。つまり、エンジン１２のクランク軸１９は、エンジンクラッチ２０、入力軸２１、トルクコンバータ２２、タービン軸２３および入力クラッチ２４を介して、プライマリプーリ１４のプライマリ軸１７に接続されている。また、モータジェネレータＭＧ１のロータ２５は、チェーン機構２６を介して入力軸２１に接続されている。このように、入力経路１８は、エンジンクラッチ２０、チェーン機構２６、入力軸２１、トルクコンバータ２２、タービン軸２３および入力クラッチ２４によって構成されている。なお、図示する例では、モータジェネレータＭＧ１を入力軸２１から径方向にずらして配置しているが、これに限られることはなく、入力軸２１と同軸上にモータジェネレータＭＧ１を配置しても良い。
セカンダリプーリ１５のセカンダリ軸３０には、出力クラッチ（クラッチ機構）３１、出力軸３２、デファレンシャル機構３３および車軸３４からなる出力経路３５を介して車輪３６が接続されている。また、モータジェネレータＭＧ２のロータ３７は、ギヤ列３８を介して出力軸３２に接続されている。つまり、モータジェネレータＭＧ２のロータ３７は、出力クラッチ３１と車輪３６との間の出力経路３５に接続されている。なお、図示する例では、モータジェネレータＭＧ２を出力軸３２から径方向にずらして配置しているが、これに限られることはなく、出力軸３２と同軸上にモータジェネレータＭＧ２を配置しても良い。
プライマリプーリ１４にはプライマリ油室１４ａが区画されており、セカンダリプーリ１５にはセカンダリ油室１５ａが区画されている。また、プライマリプーリ１４およびセカンダリプーリ１５には駆動チェーン３９が巻き掛けられている。プライマリ油室１４ａとセカンダリ油室１５ａとの油圧を制御することにより、プライマリプーリ１４およびセカンダリプーリ１５の溝幅を制御することができる。これにより、各プーリ１４，１５に対する駆動チェーン３９の巻き付け径を変化させることができ、プライマリ軸１７からセカンダリ軸３０に対する無段変速が可能となる。
また、入力経路１８に設けられるエンジンクラッチ２０および入力クラッチ２４や、出力経路３５に設けられる出力クラッチ３１は、締結状態と解放状態とに制御される油圧クラッチである。エンジンクラッチ２０を締結状態に制御することにより、エンジン１２をトルクコンバータ２２に接続することができ、エンジンクラッチ２０を解放状態に制御することにより、エンジン１２をトルクコンバータ２２から切り離すことができる。また、入力クラッチ２４を締結状態に制御することにより、トルクコンバータ２２をプライマリプーリ１４に接続することができ、入力クラッチ２４を解放状態に制御することにより、トルクコンバータ２２をプライマリプーリ１４から切り離すことができる。また、出力クラッチ３１を締結状態に制御することにより、セカンダリプーリ１５を車輪３６に接続することができ、出力クラッチ３１を解放状態に制御することにより、セカンダリプーリ１５を車輪３６から切り離すことができる。
無段変速機１６、トルクコンバータ２２、エンジンクラッチ２０、入力クラッチ２４および出力クラッチ３１等に作動油を供給制御するため、パワートレイン１３にはオイルポンプ等からなる油圧系４０が設けられている。油圧系４０には、トルクコンバータ２２のポンプシェル２２ａによって駆動されるメカポンプ４１が設けられるとともに、電動モータ４２によって駆動される電動ポンプ４３が設けられている。さらに、油圧系４０には、作動油の供給先や圧力を制御するため、電磁弁や油路からなるバルブボディ４４が設けられている。このバルブボディ４４によって調圧された作動油は、図示しない油圧回路を介して、無段変速機１６、トルクコンバータ２２、エンジンクラッチ２０、入力クラッチ２４および出力クラッチ３１等に供給される。
［制御系］
図２は車両用制御装置１０の制御系の一例を示す概略図である。なお、図２には、簡略化されたパワートレイン１３が示されている。図２に示すように、車両用制御装置１０には、パワートレイン１３の作動状態を制御するため、マイコン等によって構成される各種コントローラ５０～５５が設けられている。これらのコントローラとして、エンジン１２を制御するエンジンコントローラ５０、無段変速機１６や出力クラッチ３１等を制御するミッションコントローラ５１がある。また、コントローラとして、モータジェネレータＭＧ１を制御するモータコントローラ５２、モータジェネレータＭＧ２を制御するモータコントローラ５３、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続されるバッテリ５６を制御するバッテリコントローラ５４、および各コントローラ５０～５４を統合的に制御するメインコントローラ５５がある。これらのコントローラ５０～５５は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク５７を介して互いに通信自在に接続されている。
メインコントローラ５５には、ハイブリッド車両１１の走行状態を把握するため、各種センサが接続されている。メインコントローラ５５に接続されるセンサとして、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルセンサ６０、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキセンサ６１、車両の走行速度である車速を検出する車速センサ６２がある。また、メインコントローラ５５に接続されるセンサとして、クランク軸１９の回転速度を検出するエンジン回転センサ、入力軸２１の回転速度を検出する入力回転センサ、プライマリ軸１７の回転速度を検出するプライマリ回転センサ、セカンダリ軸３０の回転速度を検出するセカンダリ回転センサ、および出力軸３２の回転速度を検出する出力回転センサ等がある。
メインコントローラ（走行制御部）５５は、各種センサやコントローラから送信される情報に基づいてエンジン１２、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、無段変速機１６、および各種クラッチ２０，２４，３１等の制御目標を設定し、これらの制御目標に基づく制御信号を各コントローラ５０～５４に対して出力する。そして、メインコントローラ５５から制御信号を受信した各コントローラ５０～５４は、エンジン１２、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、無段変速機１６および各種クラッチ２０，２４，３１等を制御する。
つまり、メインコントローラ５５から制御信号を受けたエンジンコントローラ５０は、インジェクタやスロットルバルブ等からなるエンジン補機７０に制御信号を出力し、エンジントルクやエンジン回転数等を制御する。また、ミッションコントローラ５１は、作動油を調圧するバルブボディ４４に制御信号を出力し、無段変速機１６、エンジンクラッチ２０、入力クラッチ２４、出力クラッチ３１およびトルクコンバータ２２等の作動状態を制御する。さらに、モータコントローラ５２は、モータジェネレータＭＧ１に接続されるインバータ７１に制御信号を出力し、モータジェネレータＭＧ１のモータトルクやモータ回転数等を制御する。さらに、モータコントローラ５３は、モータジェネレータＭＧ２に接続されるインバータ７２に制御信号を出力し、モータジェネレータＭＧ２のモータトルクやモータ回転数等を制御する。なお、インバータ７１，７２には、リチウムイオンバッテリ等のバッテリ５６が接続されている。
［走行モード］
車両用制御装置１０は、ハイブリッド車両１１の走行モードとして、「Ｐ２モード」、「Ｐ２＋Ｐ４モード」および「Ｐ４モード」を有している。Ｐ２モードはモータジェネレータＭＧ１を使用する走行モードであり、Ｐ２＋Ｐ４モードはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を使用する走行モードであり、Ｐ４モードはモータジェネレータＭＧ２を使用する走行モードである。また、モータジェネレータＭＧ１を使用するＰ２モードおよびＰ２＋Ｐ４モードは、出力クラッチ３１が締結状態に制御される第１モードであり、モータジェネレータＭＧ１を使用しないＰ４モードは、出力クラッチ３１が解放状態に制御される第２モードである。
図３は各走行モードの設定領域の一例を示すモードマップである。図３に示すように、モードマップには、車速および要求駆動力に基づいて、各走行モードの実行領域を区画する境界線Ｌ１～Ｌ３が設定されている。つまり、車速および要求駆動力によって決定される車両の走行状態が、境界線Ｌ１を下回り且つ境界線Ｌ２を下回る走行状態である場合には、走行モードとしてＰ２モードが実行される。また、境界線Ｌ２を上回り且つ境界線Ｌ３を上回る走行状態である場合には、走行モードとしてＰ２＋Ｐ４モードが実行され、境界線Ｌ１を上回り且つ境界線Ｌ３を下回る走行状態である場合には、走行モードとしてＰ４モードが実行される。なお、車両に対する要求駆動力つまり車両の目標駆動力は、例えば、運転者のアクセル操作に基づき設定することが可能である。つまり、アクセルペダルの踏み込み量が多くなるほどに要求駆動力は大きく設定され、アクセルペダルの踏み込み量が少なくなるほどに要求駆動力は小さく設定される。
図４（Ａ）および（Ｂ）は、Ｐ２モードにおけるパワートレイン１３の作動状況を示す概略図である。図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、Ｐ２モードにおいては、入力クラッチ２４および出力クラッチ３１が締結状態に制御され、モータジェネレータＭＧ１が力行状態または回生状態に制御され、モータジェネレータＭＧ２が空転状態に制御される。これにより、無段変速機１６を介してモータジェネレータＭＧ１のモータ動力を車輪３６に伝達することができ、モータジェネレータＭＧ１のモータ動力によって車両を走行させることができる。
なお、モータジェネレータＭＧ１だけで要求駆動力が確保される場合には、図４（Ａ）に示すように、エンジンクラッチ２０は解放状態に制御され、エンジン１２は停止状態に制御される。一方、モータジェネレータＭＧ１だけで要求駆動力が確保できない場合には、図４（Ｂ）に示すように、エンジンクラッチ２０が締結状態に制御され、エンジン１２が運転状態に制御される。また、バッテリ５６の電力枯渇等によってモータジェネレータＭＧ１を駆動することが困難である場合には、エンジン１２のみを用いて車両を走行させても良い。このように、エンジン１２のみを用いる場合には、入力軸２１からモータジェネレータＭＧ１を切り離すクラッチを設けるとともに、このクラッチを解放することでモータジェネレータＭＧ１の回転を停止させても良い。
図５（Ａ）および（Ｂ）は、Ｐ２＋Ｐ４モードにおけるパワートレイン１３の作動状況を示す概略図である。図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、Ｐ２＋Ｐ４モードにおいては、入力クラッチ２４および出力クラッチ３１が締結状態に制御され、モータジェネレータＭＧ１が力行状態または回生状態に制御され、モータジェネレータＭＧ２が力行状態または回生状態に制御される。これにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ動力を車輪３６に伝達することができ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ動力によって車両を走行させることができる。
なお、Ｐ２＋Ｐ４モードにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２だけで要求駆動力が確保される場合には、図５（Ａ）に示すように、エンジンクラッチ２０は解放状態に制御され、エンジン１２は停止状態に制御される。一方、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２だけで要求駆動力が確保できない場合には、図５（Ｂ）に示すように、エンジンクラッチ２０が締結状態に制御され、エンジン１２が運転状態に制御される。また、Ｐ２＋Ｐ４モードにおいて、バッテリ５６の電力枯渇等によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動することが困難である場合には、エンジン１２のみを用いて車両を走行させても良い。このように、エンジン１２のみを用いる場合には、入力軸２１からモータジェネレータＭＧ１を切り離すクラッチを設けるとともに、このクラッチを解放することでモータジェネレータＭＧ１の回転を停止させても良い。
図６は、Ｐ４モードにおけるパワートレイン１３の作動状況を示す概略図である。図６に示すように、Ｐ４モードにおいては、エンジンクラッチ２０、入力クラッチ２４および出力クラッチ３１が解放状態に制御され、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧ１が停止状態に制御され、モータジェネレータＭＧ２が力行状態または回生状態に制御される。これにより、モータジェネレータＭＧ２のモータ動力を車輪３６に伝達することができ、モータジェネレータＭＧ２のモータ動力によって車両を走行させることができる。なお、Ｐ４モードにおいては、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧ１が停止状態に制御され、出力クラッチ３１が解放状態に制御されるため、無段変速機１６はプライマリプーリ１４およびセカンダリプーリ１５の回転を停止させる停止状態に制御される。
このように、第１モードである「Ｐ２モード」や「Ｐ２＋Ｐ４モード」においては、出力クラッチ３１が締結状態に制御され、無段変速機１６が回転状態に制御され、エンジン１２とモータジェネレータＭＧ１との少なくとも何れか一方が回転状態に制御され、モータジェネレータＭＧ２が回転状態に制御される。一方、第２モードである「Ｐ４モード」においては、出力クラッチ３１が解放状態に制御され、無段変速機１６が停止状態に制御され、エンジン１２とモータジェネレータＭＧ１との双方が停止状態に制御され、モータジェネレータＭＧ２が回転状態に制御される。なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転状態とは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のロータが回転する状態であり、力行状態、回生状態および空転状態を意味している。
［無段変速機の変速制御］
続いて、メインコントローラ５５による無段変速機１６の変速制御について説明する。走行モードがＰ２モードまたはＰ２＋Ｐ４モードである場合には、無段変速機１６を介してエンジン動力やモータ動力が出力されるため、メインコントローラ５５によって無段変速機１６の変速比が制御される。
図７は無段変速機１６の変速マップの一例を示す図である。図７に示すように、変速マップには、ロー側の最大変速比を示す特性線Ｌｏｗが設定されており、ハイ側の最小変速比を示す特性線Ｈｉｇｈが設定されている。また、変速マップには、破線で示すように、要求駆動力に対応する複数の特性線が設定されている。アクセルペダルが踏み込まれて要求駆動力が増加するほど、矢印α方向つまり上方の特性線が選択される。一方、アクセルペダルの踏み込みが緩められて要求駆動力が減少するほど、矢印β方向つまり下方の特性線が選択される。
例えば、矢印γで示すように、車速Ｖａでの走行中にアクセルペダルが踏み込まれ、車両に対する要求駆動力が増加した場合には、目標プライマリ回転数がＮｐａからＮｐｂに引き上げられ、無段変速機１６の目標変速比が「Ｔｒａ」から「Ｔｒｂ」に変更される。つまり、無段変速機１６の目標変速比が「Ｔｒａ」からロー側の「Ｔｒｂ」に引き上げられ、要求駆動力の増加に対応させて無段変速機１６から出力されるトルクが増やされる。なお、無段変速機１６の変速比とは、セカンダリ軸３０の回転速度Ｎｓに対するプライマリ軸１７の回転速度Ｎｐの比（Ｎｐ／Ｎｓ）である。
［境界線を通過する際の変速比］
次いで、モードマップの境界線Ｌ１，Ｌ３上における変速比について説明する。図８は境界線Ｌ１，Ｌ３上における車速および要求駆動力の一例を示す図であり、図９は境界線Ｌ１，Ｌ３上における目標変速比の一例を示す図である。
図８に矢印Ａで示すように、車速や要求駆動力が上がることにより、車両の走行状態が境界線Ｌ１を上回ると、走行モードがＰ２モードからＰ４モードに切り替えられる。つまり、図８に符号ｓ１で示すように、走行モードがＰ２モードからＰ４モードに切り替わるタイミングにおいては、要求駆動力が「Ｒｆ１」であり、車速が「Ｖ１」である。ここで、図９に符号ｓ１で示すように、要求駆動力が「Ｒｆ１」に応じた特性線Ｌｆ１が選択され、かつ車速が「Ｖ１」であった場合には、無段変速機１６の目標変速比が「Ｔｒ１」に設定される。
図８に矢印Ｂで示すように、車速や要求駆動力が下がることにより、車両の走行状態が境界線Ｌ１を下回ると、走行モードがＰ４モードからＰ２モードに切り替えられる。つまり、図８に符号ｓ２で示すように、走行モードがＰ４モードからＰ２モードに切り替わるタイミングにおいては、要求駆動力が「Ｒｆ２」であり、車速が「Ｖ１」である。ここで、図９に符号ｓ２で示すように、要求駆動力が「Ｒｆ２」に応じた特性線Ｌｆ２が選択され、かつ車速が「Ｖ１」であった場合には、無段変速機１６の目標変速比が「Ｔｒ２」に設定される。
図８に矢印Ｃで示すように、車速や要求駆動力が上がることにより、車両の走行状態が境界線Ｌ３を上回ると、走行モードがＰ４モードからＰ２＋Ｐ４モードに切り替えられる。つまり、図８に符号ｓ３で示すように、走行モードがＰ４モードからＰ２＋Ｐ４モードに切り替わるタイミングにおいては、要求駆動力が「Ｒｆ３」であり、車速が「Ｖ３」である。ここで、図９に符号ｓ３で示すように、要求駆動力が「Ｒｆ３」に応じた特性線Ｌｆ３が選択され、かつ車速が「Ｖ３」であった場合には、無段変速機１６の目標変速比が「Ｔｒ３」に設定される。
図８に矢印Ｄで示すように、車速や要求駆動力が下がることにより、車両の走行状態が境界線Ｌ３を下回ると、走行モードがＰ２＋Ｐ４モードからＰ４モードに切り替えられる。つまり、図８に符号ｓ４で示すように、走行モードがＰ２＋Ｐ４モードからＰ４モードに切り替わるタイミングにおいては、要求駆動力が「Ｒｆ４」であり、車速が「Ｖ４」である。ここで、図９に符号ｓ４で示すように、要求駆動力が「Ｒｆ４」に応じた特性線Ｌｆ４が選択され、かつ車速が「Ｖ４」であった場合には、無段変速機１６の目標変速比が「Ｔｒ４」に設定される。
［走行モード切替制御］
以下、走行モード切替制御の実行手順について説明する。図１０は矢印Ｘを用いて車速および要求駆動力の推移の一例を示す図であり、図１０には走行モードがＰ２モードからＰ４モードを経てＰ２＋Ｐ４モードに到達するまでの状況が示されている。なお、図１０に示した符号ｓ１，ｓ３は、図８および図９に示した符号ｓ１，ｓ３と同一の走行状態を示している。また、図１１および図１２は、図１０の矢印Ｘに沿って走行モードが切り替えられたときのパワートレイン１３の作動状況の一例を示す図である。
図１０に符号α１で示すように、車速や要求駆動力が境界線Ｌ１，Ｌ２を下回る場合には、走行モードがＰ２モードに設定される。つまり、図１１（Ａ）に示すように、入力クラッチ２４および出力クラッチ３１が締結状態に制御され、モータジェネレータＭＧ１が力行状態に制御され、モータジェネレータＭＧ２が空転状態に制御される。これにより、矢印ｆ１で示すように、モータジェネレータＭＧ１のモータ動力を、無段変速機１６を介して車輪３６に伝達することができる。なお、図示する例では、エンジンクラッチ２０が解放状態に制御され、エンジン１２が停止状態に制御されている。
続いて、図１０に符号α２で示すように、車速や要求駆動力が上がることにより、車両の走行状態が境界線Ｌ１に到達すると、走行モードがＰ２モードからＰ４モードに切り替えられる。つまり、図１１（Ｂ）に示すように、入力クラッチ２４および出力クラッチ３１が解放状態に制御され、無段変速機１６が停止状態に制御され、モータジェネレータＭＧ１が停止状態に制御され、モータジェネレータＭＧ２が力行状態に制御される。これにより、矢印ｆ２で示すように、モータジェネレータＭＧ２のモータ動力を車輪３６に伝達することができる。
このように、走行モードをＰ２モードからＰ４モードに切り替える際には、出力クラッチ３１が解放状態に制御された後に、無段変速機１６が停止状態に制御されるが、無段変速機１６はＰ２モードでの変速比を維持したまま停止状態に制御される。つまり、無段変速機１６を使用しないＰ４モードにおいても、無段変速機１６の変速比が最小変速比Ｈｉｇｈや最大変速比Ｌｏｗに制御されることはなく、無段変速機１６はＰ２モードでの変速比を維持したまま停止状態に制御される。
続いて、図１０に符号α３で示すように、車速や要求駆動力が上がることにより、車両の走行状態が境界線Ｌ３に到達すると、走行モードがＰ４モードからＰ２＋Ｐ４モードに切り替えられる。ここで、走行モードをＰ４モードからＰ２＋Ｐ４モードに切り替えるためには、出力クラッチ３１を締結状態に制御することが必要であるが、出力クラッチ３１を締結する際には、出力クラッチ３１の締結ショックを抑制する観点から、クラッチ前後の回転速度を同期させることが求められている。
そこで、図１２（Ａ）に示すように、出力クラッチ前後の回転速度を同期させるため、パワートレイン１３は、出力クラッチ３１が解放状態に維持されたまま、入力クラッチ２４が締結状態に制御され、モータジェネレータＭＧ１が力行状態に制御され、無段変速機１６の変速比が制御される。これにより、矢印ｆ２で示すように、モータジェネレータＭＧ２のモータ動力を車輪３６に伝達しつつ、矢印ｆ３で示すように、モータジェネレータＭＧ１のモータ動力によってセカンダリ軸３０の回転速度を高めることができる。このような同期制御によって、出力クラッチ３１の前後の回転速度差が所定範囲に収束すると、図１２（Ｂ）に示すように、出力クラッチ３１が締結状態に制御される。これにより、矢印ｆ１，ｆ２で示すように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ動力を車輪３６に伝達することができる。
ここで、図１３は同期制御における無段変速機１６の変速状況の一例を示す図である。図１３に矢印Ｘａで示すように、図１２（Ａ）に示した同期制御においては、無段変速機１６の変速比が「Ｔｒ１」から「Ｔｒ３」に制御される。つまり、図１０に符号α２で示すように、Ｐ２モードからＰ４モードに切り替えるため、出力クラッチ３１が解放されて無段変速機１６が停止する際には、図９に符号ｓ１で示すように、無段変速機１６の変速比が「Ｔｒ１」で制御される。そして、図１０に符号α３で示すように、出力クラッチ３１を締結してＰ２＋Ｐ４モードに切り替える際には、図９に符号ｓ３で示すように、無段変速機１６の変速比が「Ｔｒ３」に向けて制御される。
すなわち、出力クラッチ３１が解放されるＰ４モードにおいては、直近のＰ２モードにおける無段変速機１６の変速比Ｔｒ１が維持されるため、Ｐ２＋Ｐ４モードに移行する際の同期制御においては、図１３に矢印Ｘａで示すように、無段変速機１６の変速比が「Ｔｒ１」から「Ｔｒ３」に制御される。これにより、同期制御における無段変速機１６の変速幅を縮小することができるため、変速制御および同期制御を素早く完了させることができ、走行モードを素早く切り替えることができる。
つまり、出力クラッチ３１が解放されるＰ４モードにおいて、無段変速機１６の変速比を最小変速比Ｈｉｇｈや最大変速比Ｌｏｗに制御していた場合には、図１３に矢印Ｘｂ，Ｘｃで示すように、同期制御における無段変速機１６の変速幅が拡大することから、変速制御および同期制御を素早く完了させることができずに、走行モードを素早く切り替えることが困難である。これに対し、本実施形態の車両用制御装置１０は、出力クラッチ３１が解放されるＰ４モードにおいて、無段変速機１６の変速比を最小変速比Ｈｉｇｈと最大変速比Ｌｏｗとの間の変速比に維持することから、同期制御における無段変速機１６の変速幅を縮小することができ、走行モードを素早く切り替えることができる。
前述の説明では、走行モードがＰ２モードからＰ４モードを経てＰ２＋Ｐ４モードに到達するまでの状況について説明したが、これに限られることはない。例えば、図８に矢印Ａで示すように、走行モードをＰ２モードからＰ４モードに切り替えた後に、矢印Ｂで示すように、走行モードをＰ４モードからＰ２モードに切り替える場合であっても、同期制御における無段変速機１６の変速幅を縮小することができる。また、図８に矢印Ｄで示すように、走行モードをＰ２＋Ｐ４モードからＰ４モードに切り替えた後に、矢印Ｂで示すように、走行モードをＰ４モードからＰ２モードに切り替える場合であっても、同期制御における無段変速機１６の変速幅を縮小することができる。さらに、図８に矢印Ｄで示すように、走行モードをＰ２＋Ｐ４モードからＰ４モードに切り替えた後に、矢印Ｃで示すように、走行モードをＰ４モードからＰ２＋Ｐ４モードに切り替える場合であっても、同期制御における無段変速機１６の変速幅を縮小することができる。
［走行モード切替制御（タイミングチャート）］
続いて、前述した走行モード切替制御をタイミングチャートに沿って説明する。図１４は、図１０の矢印Ｘに沿って走行モードが切り替えられたときのパワートレイン１３の作動状況の一例を示すタイミングチャートである。また、図１４において、回転速度Ｎ１は、セカンダリ軸３０の回転速度つまり出力クラッチ３１の入力側回転速度であり、回転速度Ｎ２は、出力軸３２の回転速度つまり出力クラッチ３１の出力側回転速度である。なお、図１４においては、走行モード切替制御を簡単に説明するため、Ｐ２モードおよびＰ４モードにおける無段変速機１６の変速比が一定に保持されている。
図１４に時刻ｔ１で示すように、走行モードをＰ２モードに設定して走行する際には（符号ａ１）、入力クラッチ２４および出力クラッチ３１が締結状態に制御され（符号ｂ１，ｃ１）、モータジェネレータＭＧ１が力行状態に制御され（符号ｄ１）、モータジェネレータＭＧ２が空転状態に制御される（符号ｅ１）。Ｐ２モードにおいては、出力クラッチ３１が締結されることから、クラッチ前後の回転速度である回転速度Ｎ１，Ｎ２は互いに一致する（符号ｆ１）。また、Ｐ２モードにおいては、無段変速機１６の変速比が「Ｔｒ１」に制御されている（符号ｇ１）。
時刻ｔ２で示すように、走行モードがＰ２モードからＰ４モードに切り替えられると（符号ａ２）、入力クラッチ２４および出力クラッチ３１が解放状態に制御され（符号ｂ２，ｃ２）、モータジェネレータＭＧ１が停止状態に制御され（符号ｄ２）、モータジェネレータＭＧ２が力行状態に制御される（符号ｅ２）、無段変速機１６が停止状態に制御される（符号ｈ１）。このように、無段変速機１６が停止状態に制御されるが、無段変速機１６はＰ２モードでの変速比を維持したまま停止状態に制御される。つまり、無段変速機１６を使用しないＰ４モードにおいても、無段変速機１６の変速比が最小変速比Ｈｉｇｈや最大変速比Ｌｏｗに制御されることはなく、無段変速機１６はＰ２モードでの変速比を維持したまま停止状態に制御される（符号ｇ２）。
時刻ｔ３で示すように、Ｐ２＋Ｐ４モードに対する走行モードの切り替えが決定されると、入力クラッチ２４が締結状態に制御され（符号ｂ３）、モータジェネレータＭＧ１が力行状態に制御される（符号ｂ３）。そして、無段変速機１６の変速比がＰ２＋Ｐ４モードでの目標変速比である「Ｔｒ３」に向けて制御される（符号ｇ３）。このように、モータジェネレータＭＧ１の力行制御および無段変速機１６の変速制御によって、出力クラッチ３１の入力側回転速度Ｎ１が出力側回転速度Ｎ２に向けて上昇する（符号ｆ２）。そして、時刻ｔ４で示すように、入力側回転速度Ｎ１が出力側回転速度Ｎ２に到達すると（符号ｆ３）、出力クラッチ前後の回転速度差が解消されるため、出力クラッチ３１が締結状態に制御され（符号ｃ３）、Ｐ４モードからＰ２＋Ｐ４モードへの切り替えが完了する（符号ａ３）。これにより、無段変速機１６の変速幅を縮小して同期時間Ｔｓ１を短縮することができ、走行モードを素早く切り替えることができる。
ここで、出力クラッチ３１が解放されるＰ４モードにおいて、無段変速機１６の変速比を最小変速比Ｈｉｇｈや最大変速比Ｌｏｗに制御されていた場合には（符号ｊ１，ｊ２）、同期制御における無段変速機１６の変速幅が拡大することになる。このため、同期制御における入力側回転速度Ｎ１の上昇速度が緩やかになり（符号ｊ３）、同期時間Ｔｓ２が「Ｔｓ１」よりも長くなるため、走行モードを素早く切り替えることが困難である。これに対し、本実施形態の車両用制御装置１０は、出力クラッチ３１が解放されるＰ４モードにおいて、無段変速機１６の変速比を最小変速比Ｈｉｇｈと最大変速比Ｌｏｗとの間の変速比に維持することから、同期制御における無段変速機１６の変速幅を縮小することができ、走行モードを素早く切り替えることができる。
［他の実施形態（パワートレイン構造）］
図１５（Ａ）～（Ｃ）は、他の実施形態である車両用制御装置が備えるパワートレイン８０～８２を示す図である。図１５において、図１および図２に示した部品と共通の部品については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図１に示した例では、プライマリプーリ１４の入力側に入力クラッチ２４を設けているが、これに限られることはなく、図１５（Ａ）に示すように、プライマリプーリ１４の入力側から入力クラッチ２４を削減したパワートレイン８０を採用しても良い。また、図１に示した例では、エンジン１２の出力側にエンジンクラッチ２０を設けているが、これに限られることはなく、図１５（Ｂ）に示すように、エンジン１２の出力側からエンジンクラッチ２０を削減したパワートレイン８１を採用しても良い。
また、図１に示した例では、出力経路３５にモータジェネレータＭＧ２を接続しているが、これに限られることはなく、無段変速機１６の出力経路３５からモータジェネレータＭＧ２を切り離しても良い。つまり、図１５（Ｃ）に示すように、無段変速機１６の出力経路３５を前輪（車輪）８３に接続し、モータジェネレータＭＧ２を後輪（車輪）８４に接続したパワートレイン８２を採用しても良い。なお、無段変速機１６の出力経路３５を後輪８４に接続し、モータジェネレータＭＧ２を前輪８３に接続しても良い。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、第１モードとして「Ｐ２モード」や「Ｐ２＋Ｐ４モード」を例示し、第２モードとして「Ｐ４モード」を例示しているが、これらに限られることはなく、他の走行モードを第１モードや第２モードとして採用しても良い。また、前述の説明では、パワートレイン１３にトルクコンバータ２２を設けているが、これに限られることはなく、パワートレイン１３からトルクコンバータ２２を削減しても良い。また、前述の説明では、モータジェネレータＭＧ２を出力軸３２に接続しているが、これに限られることはなく、デファレンシャル機構３３にモータジェネレータＭＧ２を組み込んでも良く、車軸３４にモータジェネレータＭＧ２を接続しても良い。
前述の説明では、チェーン機構２６を介してモータジェネレータＭＧ１を入力軸２１に接続しているが、これに限られることはなく、ギヤ列を介してモータジェネレータＭＧ１を入力軸２１に接続しても良く、入力軸２１に対してモータジェネレータＭＧ１のロータを直結しても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ５５を走行制御部として機能させているが、これに限られることはなく、エンジンコントローラ５０、モータコントローラ５２，ｂ、およびミッションコントローラ５１等を走行制御部として機能させても良い。
１０ 車両用制御装置
１１ ハイブリッド車両
１２ エンジン
１６ 無段変速機
１８ 入力経路
３１ 出力クラッチ（クラッチ機構）
３５ 出力経路
３６ 車輪
５５ メインコントローラ（走行制御部）
８３ 前輪（車輪）
８４ 後輪（車輪）
ＭＧ１ モータジェネレータ（第１モータ）
ＭＧ２ モータジェネレータ（第２モータ）
Ｈｉｇｈ 最小変速比
Ｌｏｗ 最大変速比

Claims (4)

  1. ハイブリッド車両に設けられる車両用制御装置であって、
    入力経路を介してエンジンおよび第１モータに接続され、出力経路を介して車輪に接続される無段変速機と、
    前記出力経路に設けられるクラッチ機構と、
    車輪に接続される第２モータと、
    前記エンジン、前記第１モータ、前記第２モータ、前記無段変速機および前記クラッチ機構を制御する走行制御部と、
    を有し、
    走行モードとして、前記クラッチ機構が締結状態に制御される第１モードと、前記クラッチ機構が解放状態に制御される第２モードと、があり、
    前記走行制御部は、
    走行モードを前記第１モードから前記第２モードに切り替える場合に、前記クラッチ機構を解放状態に制御し、前記無段変速機の変速比を維持したまま前記無段変速機を停止させ、
    走行モードを前記第２モードから前記第１モードに切り替える場合に、前記無段変速機を制御して前記クラッチ機構の前後の回転速度を同期させ、前記クラッチ機構を締結状態に制御する、
    車両用制御装置。
  2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
    前記第２モードで停止する前記無段変速機は、最小変速比と最大変速比との間の変速比を維持する、
    車両用制御装置。
  3. 請求項１または２に記載の車両用制御装置において、
    前記第１モードは、前記クラッチ機構が締結状態に制御され、前記無段変速機が回転状態に制御され、前記エンジンと前記第１モータとの少なくとも何れかが回転状態に制御され、前記第２モータが回転状態に制御される走行モードであり、
    前記第２モードは、前記クラッチ機構が解放状態に制御され、前記無段変速機が停止状態に制御され、前記エンジンと前記第１モータとの双方が停止状態に制御され、前記第２モータが回転状態に制御される走行モードである、
    車両用制御装置。
  4. 請求項１～３の何れか１項に記載の車両用制御装置において、
    前記第２モータは、前記クラッチ機構と前記車輪との間の前記出力経路に接続される、
    車両用制御装置。
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