JP3541571B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はハイブリッド車両の制御装置に係り、特に、Nレンジ等の非駆動レンジからDレンジ等の駆動レンジへ切り換えられた時の駆動力制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンとモータジェネレータとを車両走行時の動力源として備えている一方、(b) その動力源と駆動輪との間に自動変速機等の動力伝達切換手段が配設されているハイブリッド車両が、例えば特開平7−67208号公報等に記載されている。動力伝達切換手段は、N(ニュートラル)やP(パーキング)などの動力伝達を遮断する非駆動状態と、D(ドライブ)やR(リバース)などの動力伝達を行う駆動状態とを備えているのが普通であり、(c) 非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段、例えばシフトレバーなどの操作に応じて機械的に、或いは電気的に切り換えられるようになっている。
【0003】
また、(a) 前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、(b) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、(c) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段とを有し、上記合成分配機構の出力部材と駆動輪との間に前記動力伝達切換手段が配設されているハイブリッド車両が、例えば本願出願人が先に出願した特願平7−294148号(未公知)などで提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなハイブリッド車両は、エンジンを動力源とするオートマチック車両に設けられている流体式トルクコンバータを備えていないのが普通であるため、選択操作手段が非駆動レンジから駆動レンジへ操作された時に、駆動力変動などによって大きなシフトショックを発生したり、駆動力系に過大な負荷がかかったりする可能性があった。例えば、非駆動レンジでアクセルが踏込み操作され、エンジンまたはモータジェネレータが回転駆動されている状態で、選択操作手段により駆動レンジへ切り換えられると、イナーシャなどにより動力伝達切換手段等の駆動力系に過大な負荷が作用したり、大きなシフトショックを発生したりする。合成分配機構を有するハイブリッド車両では、モータジェネレータの反力トルクの立上げ特性が一定であると、非駆動レンジでのエンジン回転数が高い時には、エンジンのイナーシャなどで過大な負荷が作用したりシフトショックを発生したりすることがある。
【0005】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、Nレンジ等の非駆動レンジからDレンジ等の駆動レンジへ切り換えられた時にシフトショックを発生したり駆動系に過大な負荷がかかったりすることを防止することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第1発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、(b) モータジェネレータと、(c) 前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、(d) 非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、(e) その選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、(f) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段とを有するハイブリッド車両の制御装置において、(g) 前記立上げ制御手段は、前記エンジンまたは前記モータジェネレータの回転数が所定値以上の場合には、前記反力トルクを通常より緩やかに立ち上げるものであることを特徴とする。
【0007】
第2発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、 (b) モータジェネレータと、 (c) 前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、 (d) 非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、 (e) その選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、 (f) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段とを有するハイブリッド車両の制御装置において、 (g) 前記立上げ制御手段は、前記エンジンまたは前記モータジェネレータの回転数が所定値以上の場合には、その回転数が所定の許容回転数以下となるまで前記反力トルクの立上げを禁止するものであることを特徴とする。
【0008】
第3発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、 (b) モータジェネレータと、 (c) 前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、 (d) 非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、 (e) その選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、 (f) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段とを有するハイブリッド車両の制御装置において、 (g) 前記立上げ制御手段は、前記エンジンまたは前記モータジェネレータの回転数が所定値以上の場合には、前記反力トルクの立上げ幅を通常より小さくするものであることを特徴とする。
【0009】
第4発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、 (b) モータジェネレータと、 (c) 前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、 (d) 非駆動レンジと前進駆動レンジと後進駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、 (e) 前記合成分配機構と駆動輪との間に設けられ、前 記選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合には動力伝達を遮断する非駆動状態とされ、前記前進駆動レンジが選択された場合には車両を前進させるように動力伝達する前進駆動状態とされ、前記後進駆動レンジが選択された場合には車両を後進させるように動力伝達する後進駆動状態とされる動力伝達切換手段と、 (f) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、 (g) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記前進駆動レンジまたは後進駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段とを有するハイブリッド車両の制御装置において、 (h) 前記立上げ制御手段は、前記非駆動レンジから前記前進駆動レンジへ切り換えられた場合と前記後進駆動レンジへ切り換えられた場合とで、立上げ幅および変化率が共に相違する異なる立上げ特性に従って前記反力トルクを増大させるものであることを特徴とする。
【0010】
第5発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、 (b) モータジェネレータと、 (c) 前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、 (d) 非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、 (e) その選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、 (f) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段とを有するハイブリッド車両の制御装置において、 (g) 低μ路走行モードを選択できるモード選択手段を有する一方、(h) 前記立上げ制御手段は、前記モード選択手段によって前記低μ路走行モードが選択された場合には、前記反力トルクの立上げ幅および変化率を何れも通常より小さくするものであることを特徴とする。
【0011】
第6発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、 (b) モータジェネレータと、 (c) 前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、 (d) 非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、 (e) その選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、 (f) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段とを有するハイブリッド車両の制御装置において、 (g) 前記立上げ制御手段は、前記反力トルクの制御に関連して変化する前記出力部材のトルク、回転数、または前記モータジェネレータの回転数が所定の目標値となるようにその反力トルクをフィードバック制御するものであることを特徴とする。
【0012】
なお、上記所定の目標値は一定値であっても良いが、目標値が連続的に変化する目標パターン(目標特性など)であっても良い。
【0013】
第7発明は、第6発明の制御装置において、前記立上げ制御手段は、前記所定の目標値に基づいて目標立上げ特性T M * を求め、前記反力トルクがその目標立上げ特性T M * に 従って変化するようにフィードフォワード制御するもので、その目標立上げ特性T M * は制御結果に従って学習補正されることを特徴とする。
【0014】
第8発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンとモータジェネレータとを車両走行時の動力源として備えている一方、(b) 非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、(c) 前記動力源と駆動輪との間に配設され、前記選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合には動力伝達を遮断する非駆動状態とされ、前記駆動レンジが選択された場合には動力伝達を行う駆動状態とされる動力伝達切換手段とを有するハイブリッド車両の制御装置において、(d) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた時に、前記動力伝達切換手段の入力回転数が所定値以上の場合には、その入力回転数が低下するように前記モータジェネレータを制御する駆動シフト時モータ制御手段を有することを特徴とする。
【0015】
なお、非駆動レンジから駆動レンジへ切り換えられた時に、動力伝達切換手段の入力回転数が所定値以上の場合とは、非駆動レンジでも動力源から動力伝達切換手段の入力部材(入力軸など)に動力伝達が為され、実際に入力部材が所定値以上で回転している場合は勿論であるが、非駆動レンジでは動力源から動力伝達切換手段への動力伝達がクラッチなどにより遮断され、駆動レンジへ切り換えられた時に動力源からの動力伝達によって入力回転数が所定値以上となる場合も含む。すなわち、駆動レンジへの切換えに伴って動力源から動力伝達切換手段へそのまま動力伝達が行われると、その入力回転数が所定値以上となる場合であっても良いのであり、駆動シフト時モータ制御手段によって入力回転数が低下するようにモータジェネレータが制御されることにより、実際には入力回転数が所定値以上とならない場合であっても良い。例えば、動力源から動力が伝達される前に動力伝達切換手段が駆動状態にされると、入力部材の回転が制限されるため、本制御の過程で実際に入力回転数が所定値以上となることはない。第12発明についても同様である。
【0016】
第9発明は、第8発明の制御装置において、前記駆動シフト時モータ制御手段は、前記モータジェネレータの出力に基づいて前記動力伝達切換手段に動力伝達が行われる場合に、そのモータジェネレータのトルクを低減するものであることを特徴とする。
【0017】
第10発明は、第8発明の制御装置において、前記駆動シフト時モータ制御手段は、前記モータジェネレータに通電して逆回転トルクを発生させるものであることを特徴とする。
【0018】
第11発明は、第8発明の制御装置において、前記駆動シフト時モータ制御手段は、前記エンジンのフューエルカットを併用して前記入力回転数を低下させるものであることを特徴とする。
【0019】
第12発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンとモータジェネレータとを車両走行時の動力源として備えている一方、(b) 非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、(c) 前記動力源と駆動輪との間に配設され、前記選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合には動力伝達を遮断する非駆動状態とされ、前記駆動レンジが選択された場合には動力伝達を行う駆動状態とされる動力伝達切換手段とを有するハイブリッド車両の制御装置において、(d) 前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた時に、前記動力伝達切換手段の入力回転数が所定値以上の場合には、クラッチを解放して前記動力源と該動力伝達切換手段との間の動力伝達を遮断する入力制限手段を有することを特徴とする。
【0020】
【発明の効果】
第1発明〜第3発明のハイブリッド車両の制御装置においては、選択操作手段によって 非駆動レンジから駆動レンジへ切り換えられた際に、エンジンまたはモータジェネレータの回転数が所定値以上の場合には、モータジェネレータの反力トルクが緩やかに立ち上げられるか、所定の許容回転数以下となるまで反力トルクの立上げが禁止されるか、或いは反力トルクの立上げ幅が小さくされ、そのような反力トルクの立上げ特性に対応して出力部材からトルクが出力されるため、シフトショックを発生したり駆動系に過大な負荷がかかったりすることが防止される。
【0021】
第4発明では、前進駆動レンジと後進駆動レンジとで、立上げ幅および変化率が共に相違する異なる立上げ特性に従って反力トルクが増大させられるため、例えば駆動力(クリープトルク)が略等しくなるように変速比に対応して反力トルクの立上げ幅を異なる大きさとすれば、前進駆動レンジへの操作時と後進駆動レンジへの操作時のシフトショックが略同じになり、運転者に違和感などを生じさせることがなくなる。
【0022】
第5発明では、低μ路走行モードが選択された場合に反力トルクの立上げ幅および変化率が共に通常より小さくされるため、発進時のスリップが良好に防止される。
【0023】
第6発明では、反力トルクの制御に関連して変化する所定の物理量(出力部材のトルク、回転数、またはモータジェネレータの回転数)が所定の目標値となるようにその反力トルクをフィードバック制御するため、モータコイル温度などの外乱に拘らず目標通りの駆動力立上げ特性が得られる。
【0024】
第7発明では、上記所定の目標値に基づいて目標立上げ特性T M * を求め、反力トルクがその目標立上げ特性T M * に従って変化するようにフィードフォワード制御するとともに、その目標立上げ特性T M * を制御結果に従って学習補正するため、モータ等の構成部品の個体差や経時変化に拘らず目標通りの駆動力立上げ特性が得られる。
【0025】
第8発明〜第11発明では、動力伝達切換手段の入力回転数が所定値以上の場合には、その入力回転数が低下するようにモータジェネレータが制御されるため、その回転数の低下分だけイナーシャが小さくなり、動力源から動力伝達切換手段を経て駆動輪へ動力伝達が行われる際のシフトショックや駆動系にかかる負荷が軽減される。
【0026】
第12発明では、動力伝達切換手段の入力回転数が所定値以上の場合には、クラッチを解放して動力源と動力伝達切換手段との間の動力伝達が遮断されるため、動力源のイナーシャ等に起因するシフトショックや駆動系にかかる負荷が軽減される。
【0027】
【発明の実施の形態】
ここで、第8発明〜第12発明のハイブリッド車両は、例えばクラッチにより動力伝達を接続、遮断することによって動力源を切り換える切換タイプや、モータジェネレータを補助的に使用するアシストタイプなど、エンジンとモータジェネレータとを車両走行時の動力源として備えている種々のタイプのハイブリッド車両に適用され得る。第1発明〜第7発明のように合成分配機構を備えているハイブリッド車両にも適用され得る。
【0028】
前記動力伝達切換手段としては、油圧式クラッチやブレーキなどの油圧式摩擦係合手段によって駆動状態および非駆動状態、更には変速段が切り換えられる遊星歯車式等の自動変速機が好適に用いられるが、無段変速機や手動変速機などを用いることも可能である。選択操作手段は例えばシフトレバーなどで、機械的または電気的に動力伝達切換手段を切り換えるように構成される。
【0029】
立上げ制御手段によるモータジェネレータの反力トルクは、出力部材にエンジントルクを伝達するために必要なトルクで、その方向は合成分配機構との接続関係や出力部材の回転方向などに応じて定められる。例えば、合成分配機構が遊星歯車装置で、第1回転要素がリングギヤ、第2回転要素がサンギヤ、第3回転要素がキャリアであり、その第3回転要素を第1回転要素すなわちエンジンと同じ方向へ回転させる場合には、モータジェネレータをエンジンと同じ方向へ回転させるトルクを発生させれば良い。具体的には、電気的ニュートラル時にモータジェネレータはエンジンと逆方向へ回転させられるため、その回転方向とは反対の逆回転トルク(エンジン回転と同じ方向のトルク)を発生させれば良く、モータジェネレータの逆回転が停止するまでは発電制御により回生制動トルクを発生させるようにしても良い。
【0030】
アクセルONの場合だけでなく、アクセルOFFの場合に駆動レンジでクリープトルクを発生させる場合にも本発明は適用され得る。
【0031】
モータトルクは、モータコイル温度などの外乱によってばらつく可能性があるし、個体差や経時変化などがあるため、第6発明や第7発明のようにフィードバック制御や学習制御などを行うことが望ましい。例えば、出力部材のトルクや回転数など反力トルク制御に関連して変化する所定の物理量が所定の目標パターン(目標値)に従って変化するようにフィードフォワード制御するとともに、偏差に応じてフィードバック制御することが望ましい。また、例えばそのフィードバック制御時の偏差或いは補正量などに応じて、フィードフォワード制御の目標パターン(目標値)を学習補正することが望ましく、この学習制御ではモータコイル温度やエンジントルク(アクセル操作量など)、シフトの種類、自動変速機等の動力伝達切換手段の油温などをパラメータとする学習マップを用いることが望ましい。フィードバック制御以外の反力トルク立上げに関するパラメータ、例えば立上げに要した時間などを用いて目標パターンの学習制御を行うことも可能である。
【0032】
第1発明〜第3発明は、駆動シフト時のエンジン回転数の変化に伴うエンジンイナーシャでシフトショックや過負荷が発生することを防止するためのもので、車速が略0の場合、例えば5〜10km/時程度以下の場合等に適用することが望ましい。第2発明では、アクセル操作量に拘らずエンジン回転数が低くなるようにフューエルカット制御を行うことが望ましい。
【0033】
第8発明では、モータジェネレータの出力に基づいて動力伝達切換手段の入力部材が回転させられる場合は、第9発明のようにそのモータジェネレータのトルクを低下させれば良いが、エンジンの出力に基づいて動力伝達切換手段の入力部材が回転させられる場合で、そのエンジン回転に連動してモータジェネレータが回転駆動される場合には、第10発明のように通電によってその回転方向と逆方向へ回転させる逆回転トルクを発生させたり、発電制御による回生制動トルクを発生させたりすれば良い。
【0034】
また、動力伝達切換手段の入力部材がエンジン出力に基づいて回転させられる場合は、第11発明のようにモータジェネレータの制御にフューエルカットを併用してエンジン出力を低下させることが望ましく、蓄電量SOCの過不足などでモータジェネレータを使用できない場合は、フューエルカットだけでも実施することが望ましい。第12発明についても、フューエルカットを併用することが可能である。
【0035】
これ等の第8発明〜第12発明は、駆動シフト時のエンジン回転数の変化やモータ回転数の変化に伴うイナーシャでシフトショックや過負荷が発生することを防止するためのもので、車速が略0の場合、例えば5〜10km/時程度以下の場合等に適用することが望ましい。また、エンジン駆動状態かモータ駆動状態かによってイナーシャが相違するため、動力源の作動状態に応じて制御実行条件すなわち入力回転数の閾値を異なる値に設定することが望ましい。
【0036】
第12発明の入力制限手段は、少なくともその時の動力源であるエンジンまたはモータジェネレータと動力伝達切換手段との間の動力伝達を遮断するものであれば良い。
【0037】
また、第8発明〜第12発明は、動力伝達切換手段の入力回転数が所定値以上の場合に所定の制御を行うものであり、非駆動レンジで動力源と動力伝達切換手段の入力部材とが連結されている場合は、その入力回転数そのものを検出して判断できるが、エンジン回転数またはモータ回転数を検出して判断するようにしても良い。非駆動レンジで動力源と動力伝達切換手段の入力部材とが遮断されている場合は、エンジン回転数またはモータ回転数を検出して判断すれば良い。
【0038】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例である制御装置を備えているハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置10の骨子図である。このハイブリッド駆動装置10はFR(フロントエンジン・リヤドライブ)車両用のもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエンジン12と、電動モータおよび発電機として使用されるモータジェネレータ14と、シングルピニオン型の遊星歯車装置16と、自動変速機18とを車両の前後方向に沿って備えており、出力軸19から図示しないプロペラシャフトや差動装置などを介して左右の駆動輪(後輪)へ動力を伝達する。
【0039】
遊星歯車装置16は機械的に力を合成分配する合成分配機構で、モータジェネレータ14と共に電気式トルコン24を構成しており、第1回転要素としてリングギヤ16rは第1クラッチCE1 を介してエンジン12に連結され、第2回転要素としてのサンギヤ16sはモータジェネレータ14のロータ軸14rに連結され、第3回転要素としてのキャリア16cは自動変速機18の入力軸26に連結されている。また、任意の2つの回転要素としてサンギヤ16sおよびキャリア16cが第2クラッチCE2 によって連結されるようになっている。第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 は、何れも油圧アクチュエータによって係合、解放される摩擦式の多板クラッチである。また、エンジン12の出力は、回転変動やトルク変動を抑制するためのフライホイール28およびスプリング、ゴム等の弾性部材によるダンパ装置30を介して第1クラッチCE1 に伝達される。上記入力軸26は自動変速機18の入力部材に相当するものであるが、遊星歯車装置16から動力を出力する出力部材としても機能している。
【0040】
自動変速機18は動力伝達切換手段に相当するもので、前置式オーバードライブプラネタリギヤユニットから成る副変速機20と、単純連結3プラネタリギヤトレインから成る前進4段、後進1段の主変速機22とを組み合わせたものである。具体的には、副変速機20はシングルピニオン型の遊星歯車装置32と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチC0 、ブレーキB0 と、一方向クラッチF0 とを備えて構成されている。主変速機22は、3組のシングルピニオン型の遊星歯車装置34、36、38と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチC1 , C2 、ブレーキB1 ,B2 ,B3 ,B4 と、一方向クラッチF1 ,F2 とを備えて構成されている。
【0041】
そして、図2に示されているソレノイドバルブSL1〜SL4の励磁、非励磁により油圧回路44が切り換えられたり、シフトレバー40に機械的に連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路44が機械的に切り換えられたりすることにより、係合手段であるクラッチC0 ,C1 ,C2 、ブレーキB0 ,B1 ,B2 ,B3 ,B4 がそれぞれ係合、解放制御され、図3に示されているニュートラル(N)、前進5段(1st〜5th)、後進1段(Rev)、および図示しないパーキング(P)が成立させられる。なお、上記自動変速機18や前記電気式トルコン24は、中心線に対して略対称的に構成されており、図1では中心線の下半分が省略されている。
【0042】
シフトレバー40は選択操作手段に相当するもので、図5に示されているように「P」、「R」、「N」、「D」、「4」、「3」、「2」、「L」の計8つのレンジを選択できるようになっており、「P」レンジまたは「N」レンジの非駆動レンジが選択されると、自動変速機18は動力伝達を遮断する非駆動状態、すなわちパーキング状態またはニュートラル状態(図3のN)とされる。前進駆動レンジである「D」レンジが選択されると、自動変速機18は車両を前進させるように動力伝達する前進駆動状態、すなわち図3の1st〜5thの何れかの変速段を成立させ、後進駆動レンジである「R」レンジが選択されると、自動変速機18は車両を後進させるように動力伝達する後進駆動状態、すなわち図3のRevを成立させる。
【0043】
図3のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッチの欄の「○」は係合、「●」はシフトレバー40がエンジンブレーキレンジ、たとえば「3」、「2」、及び「L」レンジ等の低速レンジへ操作された場合に係合、そして、空欄は非係合を表している。その場合に、ニュートラルN、後進変速段Rev、及びエンジンブレーキレンジは、シフトレバー40に機械的に連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路44が機械的に切り換えられることによって成立させられ、シフトレバー40が「D」レンジへ操作された場合の1st〜5thの相互間の変速はソレノイドバルブSL1〜SL4によって電気的に制御される。また、前進変速段の変速比は1st(第1変速段)から5th(第5変速段)となるに従って段階的に小さくなり、4thの変速比i4 =1(直結)である。図3に示されている変速比は一例である。
【0044】
油圧回路44は図4に示す回路を備えている。図4において符号70は1−2シフトバルブを示し、符号71は2−3シフトバルブを示し、符号72は3−4シフトバルブを示している。これらのシフトバルブ70、71、72の各ポートの各変速段での連通状態は、それぞれのシフトバルブ70、71、72の下側に示している通りである。なお、その数字は各変速段を示す。
【0045】
2−3シフトバルブ71のポートのうち第1変速段および第2変速段で入力ポート73に連通するブレーキポート74に、第3ブレーキB3 が油路75を介して接続されている。この油路にはオリフィス76が介装されており、そのオリフィス76と第3ブレーキB3 との間にダンパーバルブ77が接続されている。このダンパーバルブ77は、第3ブレーキB3 にライン圧PLが急激に供給された場合に少量の油圧を吸入して緩衝作用を行うものである。
【0046】
符号78はB−3コントロールバルブであって、第3ブレーキB3 の係合圧を制御するようになっている。すなわち、このB−3コントロールバルブ78は、スプール79とプランジャ80とこれらの間に介装したスプリング81とを備えており、スプール79によって開閉される入力ポート82に油路75が接続され、またこの入力ポート82に選択的に連通させられる出力ポート83が第3ブレーキB3 に接続されている。さらにこの出力ポート83は、スプール79の先端側に形成したフィードバックポート84に接続されている。一方、上記スプリング81を配置した箇所に開口するポート85には、2−3シフトバルブ71のポートのうち第3変速段以上の変速段でDレンジ圧(ライン圧PL)を出力するポート86が油路87を介して連通させられている。また、プランジャ80の端部側に形成した制御ポート88には、リニアソレノイドバルブSLUが接続され、信号圧PSLU が作用させられるようになっている。したがって、B−3コントロールバルブ78は、スプリング81の弾性力とポート85に供給される油圧とによって調圧レベルが設定され、且つ制御ポート88に供給される信号圧PSLU が高いほどスプリング81による弾性力が大きくなるように構成されている。
【0047】
図4における符号89は、2−3タイミングバルブであって、この2−3タイミングバルブ89は、小径のランドと2つの大径のランドとを形成したスプール90と第1のプランジャ91とこれらの間に配置したスプリング92とスプール90を挟んで第1のプランジャ91とは反対側に配置された第2のプランジャ93とを有している。2−3タイミングバルブ89の中間部のポート94に油路95が接続され、また、この油路95は2−3シフトバルブ71のポートのうち第3変速段以上の変速段でブレーキポート74に連通させられるポート96に接続されている。油路95は途中で分岐して、前記小径ランドと大径ランドとの間に開口するポート97にオリフィスを介して接続されており、上記ポート94に選択的に連通させられるポート98は油路99を介してソレノイドリレーバルブ100に接続されている。そして、第1のプランジャ91の端部に開口しているポートにリニアソレノイドバルブSLUが接続され、また第2のプランジャ93の端部に開口するポートに第2ブレーキB2 がオリフィスを介して接続されている。
【0048】
前記油路87は第2ブレーキB2 に対して油圧を供給・排出するためのものであって、その途中には小径オリフィス101とチェックボール付きオリフィス102とが介装されている。また、この油路87から分岐した油路103には、第2ブレーキB2 から排圧する場合に開くチェックボールを備えた大径オリフィス104が介装され、この油路103はオリフィスコントロールバルブ105に接続されている。
【0049】
オリフィスコントロールバルブ105は第2ブレーキB2 からの排圧速度を制御するためのバルブであって、そのスプール106によって開閉されるように中間部に形成したポート107には第2ブレーキB2 が接続されており、このポート107より図での下側に形成したポート108に前記油路103が接続されている。第2ブレーキB2 を接続してあるポート107より図での上側に形成したポート109は、ドレインポートに選択的に連通させられるポートであって、このポート109には、油路110を介して前記B−3コントロールバルブ78のポート111が接続されている。尚、このポート111は、第3ブレーキB3 を接続してある出力ポート83に選択的に連通させられるポートである。
【0050】
オリフィスコントロールバルブ105のポートのうちスプール106を押圧するスプリングとは反対側の端部に形成した制御ポート112が油路113を介して、3−4シフトバルブ72のポート114に接続されている。このポート114は、第3変速段以下の変速段で第3ソレノイドバルブSL3の信号圧を出力し、また、第4変速段以上の変速段で第4ソレノイドバルブSL4の信号圧を出力するポートである。さらに、このオリフィスコントロールバルブ105には、前記油路95から分岐した油路115が接続されており、この油路115を選択的にドレインポートに連通させるようになっている。
【0051】
なお、前記2−3シフトバルブ71において第2変速段以下の変速段でDレンジ圧を出力するポート116が、前記2−3タイミングバルブ89のうちスプリング92を配置した箇所に開口するポート117に油路118を介して接続されている。また、3−4シフトバルブ72のうち第3変速段以下の変速段で前記油路87に連通させられるポート119が油路120を介してソレノイドリレーバルブ100に接続されている。
【0052】
符号121は第2ブレーキB2 用のアキュムレータを示し、その背圧室にはリニアソレノイドバルブSLNが出力する信号圧PSLN に応じて調圧されたアキュムレータコントロール圧Pacが供給されるようになっている。2→3変速時に前記2−3シフトバルブ71が切り換えられると、第2ブレーキB2 には油路87を介してDレンジ圧(ライン圧PL)が供給されるが、このライン圧PLによってアキュムレータ121のピストン121pが上昇を開始する。このピストン121pが上昇している間は、ブレーキB2 に供給される油圧(係合圧)PB2は、スプリング121sの下向きの付勢力およびピストン121pを下向きに付勢する上記アキュムレータコントロール圧Pacと釣り合う略一定、厳密にはスプリング121sの圧縮変形に伴って漸増させられ、ピストン121pが上昇端に達するとライン圧PLまで上昇させられる。すなわち、ピストン121pが移動する変速過渡時の係合圧PB2は、アキュムレータコントロール圧Pacによって定まるのである。
【0053】
アキュムレータコントロール圧Pacは、第3変速段成立時に係合制御される上記第2ブレーキB2 用のアキュムレータ121の他、図示は省略するが第1変速段成立時に係合制御されるクラッチC1 用のアキュムレータ、第4変速段成立時に係合制御されるクラッチC2 用のアキュムレータ、第5変速段成立時に係合制御されるブレーキB0 用のアキュムレータにも供給され、それ等の係合・解放時の過渡油圧が制御される。
【0054】
図4の符号122はC−0エキゾーストバルブを示し、さらに符号123はクラッチC0 用のアキュムレータを示している。C−0エキゾーストバルブ122は2速レンジでの第2変速段のみにおいてエンジンブレーキを効かせるためにクラッチC0 を係合させるように動作するものである。
【0055】
このような油圧回路44によれば、第2変速段から第3変速段への変速、すなわち第3ブレーキB3 を解放すると共に第2ブレーキB2 を係合する所謂クラッチツウクラッチ変速において、入力軸26の入力トルクなどに基づいて第3ブレーキB3 の解放過渡油圧や第2ブレーキB2 の係合過渡油圧を制御することにより、変速ショックを好適に軽減することができる。その他の変速についても、リニアソレノイドバルブSLNのデューティ制御によってアキュムレータコントロール圧Pacを調圧することにより、クラッチC1 、C2 やブレーキB0 の過渡油圧が制御される。
【0056】
ハイブリッド駆動装置10は、図2に示されるようにハイブリッド制御用コントローラ50及び自動変速制御用コントローラ52を備えている。これらのコントローラ50、52は、CPUやRAM、ROM等を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、アクセル操作量センサ62、車速センサ63、インプットシャフト回転数センサ64からそれぞれアクセル操作量θAC、車速V(自動変速機18の出力軸19の回転数NO に対応)、自動変速機18の入力軸26の回転数NI を表す信号が供給される他、エンジントルクTE やモータトルクTM 、エンジン回転数NE 、モータ回転数NM 、蓄電装置58の蓄電量SOC、ブレーキのON、OFF、シフトレバー40の操作レンジ(シフトポジション)などに関する情報が、種々の検出手段などから供給されるようになっており、予め設定されたプログラムに従って信号処理を行う。エンジントルクTE はスロットル弁開度や燃料噴射量などから求められ、モータトルクTM はモータ電流などから求められ、蓄電量SOCはモータジェネレータ14がジェネレータとして機能する充電時のモータ電流や充電効率などから求められる。
【0057】
前記エンジン12は、ハイブリッド制御用コントローラ50によってスロットル弁開度や燃料噴射量、点火時期などが制御されることにより、運転状態に応じて出力が制御される。モータジェネレータ14は、図6に示すようにM/G制御器(インバータ)56を介してバッテリー等の蓄電装置58に接続されており、ハイブリッド制御用コントローラ50により、その蓄電装置58から電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転駆動される回転駆動状態と、回生制動(モータジェネレータ14自体の電気的な制動トルク)によりジェネレータとして機能して蓄電装置58に電気エネルギーを充電する充電状態と、ロータ軸14rが自由回転することを許容する無負荷状態とに切り換えられる。また、前記第1クラッチCE1 及び第2クラッチCE2 は、ハイブリッド制御用コントローラ50により電磁弁等を介して油圧回路44が切り換えられることにより、係合或いは解放状態が切り換えられる。自動変速機18は、自動変速制御用コントローラ52によって前記ソレノイドバルブSL1〜SL4、リニアソレノイドバルブSLU、SLT、SLNの励磁状態が制御され、油圧回路44が切り換えられたり油圧制御が行われたりすることにより、運転状態(例えばアクセル操作量θACおよび車速Vなど)をパラメータとして予め定められた変速条件に従って変速段が自動的に切り換えられる。自動変速制御用コントローラ50は変速制御手段として機能している。
【0058】
上記ハイブリッド制御用コントローラ50は、例えば本願出願人が先に出願した特願平7−294148号に記載されているように、図7に示すフローチャートに従って図8に示す9つの運転モードの1つを選択し、その選択したモードでエンジン12及び電気式トルコン24を作動させる。ハイブリッド制御用コントローラ50による一連の信号処理のうち図7のフローチャートを実行する部分はモード切換手段として機能している。
【0059】
図7において、ステップS1ではエンジン始動要求があったか否かを、例えばエンジン12を動力源として走行したり、エンジン12によりモータジェネレータ14を回転駆動して蓄電装置58を充電したりするために、エンジン12を始動すべき旨の指令があったか否か等によって判断し、始動要求があればステップS2でモード9を選択する。モード9は、図8から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、モータジェネレータ14により遊星歯車装置16を介してエンジン12を回転駆動すると共に、燃料噴射などのエンジン始動制御を行ってエンジン12を始動する。このモード9は、車両停止時には前記自動変速機18をニュートラルにして行われ、モード1のように第1クラッチCE1 を解放したモータジェネレータ14のみを動力源とする走行時には、第1クラッチCE1 を係合すると共に走行に必要な要求出力以上の出力でモータジェネレータ14を作動させ、その要求出力以上の余裕出力でエンジン12を回転駆動することによって行われる。また、車両走行時であっても、一時的に自動変速機18をニュートラルにしてモード9を実行することも可能である。
【0060】
ステップS1の判断が否定された場合、すなわちエンジン始動要求がない場合には、ステップS3を実行することにより、制動力の要求があるか否かを、例えばブレーキがONか否か、シフトレバー40の操作レンジがLや2などのエンジンブレーキレンジ(低速変速段のみで変速制御を行うと共にエンジンブレーキや回生制動が作用するレンジ)で、且つアクセル操作量θACが0か否か、或いは単にアクセル操作量θACが0か否か、等によって判断する。この判断が肯定された場合にはステップS4を実行する。ステップS4では、蓄電装置58の蓄電量SOCが予め定められた最大蓄電量B以上か否かを判断し、SOC≧BであればステップS5でモード8を選択し、SOC<BであればステップS6でモード6を選択する。最大蓄電量Bは、蓄電装置58に電気エネルギーを充電することが許容される最大の蓄電量で、蓄電装置58の充放電効率などに基づいて例えば80%程度の値が設定される。
【0061】
上記ステップS5で選択されるモード8は、図8に示されるように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、モータジェネレータ14を無負荷状態とし、エンジン12を停止状態すなわちスロットル弁を閉じると共に燃料噴射量を0とするものであり、これによりエンジン12の引き擦り回転による制動力、すなわちエンジンブレーキが車両に作用させられ、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。また、モータジェネレータ14は無負荷状態とされ、自由回転させられるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【0062】
ステップS6で選択されるモード6は、図8から明らかなように第1クラッチCE1 を解放(OFF)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、エンジン12を停止し、モータジェネレータ14を充電状態とするもので、車両の運動エネルギーでモータジェネレータ14が回転駆動されることにより、蓄電装置58を充電するとともにその車両にエンジンブレーキのような回生制動力を作用させるため、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。また、第1クラッチCE1 が解放されてエンジン12が遮断されているため、そのエンジン12の引き擦りによるエネルギー損失がないとともに、蓄電量SOCが最大蓄電量Bより少ない場合に実行されるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電効率等の性能を損なうことがない。
【0063】
ステップS3の判断が否定された場合、すなわち制動力の要求がない場合にはステップS7を実行し、エンジン発進が要求されているか否かを、例えばモード2やモード3などエンジン12を動力源とする走行中の車両停止時か否か、すなわち車速V≒0か否か等によって判断する。この判断が肯定された場合には、ステップS8においてシフトレバー40により非駆動レンジすなわち「P」レンジまたは「N」レンジが選択されているか否かを判断し、非駆動レンジでなければステップS9でモード5を選択し、非駆動レンジの場合にはステップS10でモード7を選択する。
【0064】
上記ステップS9で選択されるモード5は、図8から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14の回生制動トルク(反力トルク)を制御することにより車両を発進させるもので、アクセルOFFすなわちアクセル操作量θACが略零の場合でも所定のクリープトルクが得られるように所定の回生制動トルクが発生させられる。遊星歯車装置16のギヤ比をρE とすると、エンジントルクTE :遊星歯車装置16の出力トルク:モータトルクTM =1:(1+ρE ):ρE となるため、例えばギヤ比ρE を一般的な値である0.5程度とすると、エンジントルクTE の半分のトルクをモータジェネレータ14が分担することにより、エンジントルクTE の約1.5倍のトルクがキャリア16cから出力される。すなわち、モータジェネレータ14のトルクの(1+ρE )/ρE 倍の高トルク発進を行うことができるのである。また、モータ電流を遮断してモータジェネレータ14を無負荷状態とすれば、ロータ軸14rが逆回転させられるだけでキャリア16cからの出力は0となり、車両停止状態となる。すなわち、この場合の遊星歯車装置16は発進クラッチおよびトルク増幅装置として機能するのであり、モータトルク(回生制動トルク)TM を0から徐々に増大させて反力を大きくすることにより、エンジントルクTE の(1+ρE )倍の出力トルクで車両を滑らかに発進させることができるのである。モード5を選択して実行するステップS9は、立上げ制御手段として機能している。
【0065】
ここで、本実施例では、エンジン12の最大トルクの略ρE 倍のトルク容量のモータジェネレータ、すなわち必要なトルクを確保しつつできるだけ小型で小容量のモータジェネレータ14が用いられており、装置が小型で且つ安価に構成される。また、本実施例ではモータトルクTM の増大に対応して、スロットル弁開度や燃料噴射量を増大させてエンジン12の出力を大きくするようになっており、反力の増大に伴うエンジン回転数NE の低下に起因するエンジンストール等を防止している。
【0066】
ステップS10で選択されるモード7は、図8から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を無負荷状態として電気的にニュートラルとするもので、モータジェネレータ14のロータ軸14rが逆方向へ自由回転させられることにより、自動変速機18の入力軸26に対する出力が零となる。これにより、モード2やモード3などエンジン12を動力源とする走行中の車両停止時に一々エンジン12を停止させる必要がないとともに、前記モード5のエンジン発進が実質的に可能となる。また、このモード7では、エンジン走行モード(モード2)と同様に、アクセル操作量θACに応じてスロットル弁開度等が制御されるとともに、アクセル操作量θACが略0のアクセルOFFでも所定のアイドル回転で作動させられる。このモード7を選択して実行するステップS10は、電気的ニュートラル達成手段として機能している。
【0067】
ステップS7の判断が否定された場合、すなわちエンジン発進の要求がない場合にはステップS11を実行し、要求出力Pdが予め設定された第1判定値P1以下か否かを判断する。要求出力Pdは、走行抵抗を含む車両の走行に必要な出力で、アクセル操作量θACやその変化速度、車速V(出力回転数NO )、自動変速機18の変速段などに基づいて、予め定められたデータマップや演算式などにより算出される。また、第1判定値P1はエンジン12のみを動力源として走行する中負荷領域とモータジェネレータ14のみを動力源として走行する低負荷領域の境界値であり、エンジン12による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように実験等によって定められている。
【0068】
ステップS11の判断が肯定された場合、すなわち要求出力Pdが第1判定値P1以下の場合には、ステップS12で蓄電量SOCが予め設定された最低蓄電量A以上か否かを判断し、SOC≧AであればステップS13でモード1を選択する一方、SOC<AであればステップS14でモード3を選択する。最低蓄電量Aはモータジェネレータ14を動力源として走行する場合に蓄電装置58から電気エネルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量であり、蓄電装置58の充放電効率などに基づいて例えば70%程度の値が設定される。
【0069】
上記モード1は、前記図8から明らかなように第1クラッチCE1 を解放(OFF)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、エンジン12を停止し、モータジェネレータ14を要求出力Pdで回転駆動させるもので、モータジェネレータ14のみを動力源として車両を走行させる。この場合も、第1クラッチCE1 が解放されてエンジン12が遮断されるため、前記モード6と同様に引き擦り損失が少なく、自動変速機18を適当に変速制御することにより効率の良いモータ駆動制御が可能である。また、このモード1は、要求出力Pdが第1判定値P1以下の低負荷領域で且つ蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量A以上の場合に実行されるため、エンジン12を動力源として走行する場合よりもエネルギー効率が優れていて燃費や排出ガスを低減できるとともに、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【0070】
ステップS14で選択されるモード3は、図8から明らかなように第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を回生制動により充電状態とするもので、エンジン12の出力で車両を走行させながら、モータジェネレータ14によって発生した電気エネルギーを蓄電装置58に充電する。エンジン12は、要求出力Pd以上の出力で運転させられ、その要求出力Pdより大きい余裕動力分だけモータジェネレータ14で消費されるように、そのモータジェネレータ14の電流制御が行われる。
【0071】
ステップS11の判断が否定された場合、すなわち要求出力Pdが第1判定値P1より大きい場合には、ステップS15において、要求出力Pdが第1判定値P1より大きく第2判定値P2より小さいか否か、すなわちP1<Pd<P2か否かを判断する。第2判定値P2は、エンジン12のみを動力源として走行する中負荷領域とエンジン12およびモータジェネレータ14の両方を動力源として走行する高負荷領域の境界値であり、エンジン12による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように実験等によって予め定められている。そして、P1<Pd<P2であればステップS16でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場合にはステップS17でモード2を選択し、SOC<Aの場合には前記ステップS14でモード3を選択する。また、Pd≧P2であればステップS18でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場合にはステップS19でモード4を選択し、SOC<Aの場合にはステップS17でモード2を選択する。
【0072】
上記モード2は、前記図8から明らかなように第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を要求出力Pdで運転し、モータジェネレータ14を無負荷状態とするもので、エンジン12のみを動力源として車両を走行させる。また、モード4は、第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を回転駆動するもので、エンジン12およびモータジェネレータ14の両方を動力源として車両を高出力走行させる。このモード4は、要求出力Pdが第2判定値P2以上の高負荷領域で実行されるが、エンジン12およびモータジェネレータ14を併用しているため、エンジン12およびモータジェネレータ14の何れか一方のみを動力源として走行する場合に比較してエネルギー効率が著しく損なわれることがなく、燃費や排出ガスを低減できる。また、蓄電量SOCが最低蓄電量A以上の場合に実行されるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【0073】
上記モード1〜4の運転条件についてまとめると、蓄電量SOC≧Aであれば、Pd≦P1の低負荷領域ではステップS13でモード1を選択してモータジェネレータ14のみを動力源として走行し、P1<Pd<P2の中負荷領域ではステップS17でモード2を選択してエンジン12のみを動力源として走行し、P2≦Pdの高負荷領域ではステップS19でモード4を選択してエンジン12およびモータジェネレータ14の両方を動力源として走行する。また、SOC<Aの場合には、要求出力Pdが第2判定値P2より小さい中低負荷領域でステップS14のモード3を実行することにより蓄電装置58を充電するが、要求出力Pdが第2判定値P2以上の高負荷領域ではステップS17でモード2が選択され、充電を行うことなくエンジン12により高出力走行が行われる。
【0074】
ステップS17のモード2は、P1<Pd<P2の中負荷領域で且つSOC≧Aの場合、或いはPd≧P2の高負荷領域で且つSOC<Aの場合に実行されるが、中負荷領域では一般にモータジェネレータ14よりもエンジン12の方がエネルギー効率が優れているため、モータジェネレータ14を動力源として走行する場合に比較して燃費や排出ガスを低減できる。また、高負荷領域では、モータジェネレータ14およびエンジン12を併用して走行するモード4が望ましいが、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aより小さい場合には、上記モード2によるエンジン12のみを動力源とする運転が行われることにより、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aよりも少なくなって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【0075】
ハイブリッド制御用コントローラ50はまた、非駆動レンジから駆動レンジへの駆動シフト時に、図9に示すフローチャートに従って立上げ制御を行うようになっている。一連の信号処理のうち図9のステップSA6〜SA8を実行する部分は、前記ステップS9と共に請求項1〜3の立上げ制御手段を構成しており、ステップSA9およびSA10を実行する部分は請求項8および9の駆動シフト時モータ制御手段に相当する。
【0076】
図9において、ステップSA1ではシフトレバー40がNレンジからDレンジへシフト操作された(N→Dシフト)か否かを判断し、ステップSA2ではNレンジからRレンジへシフト操作された(N→Rシフト)か否かを判断し、ステップSA3ではPレンジからRレンジへシフト操作された(P→Rシフト)か否かを判断する。シフトレバー40の操作レンジはシフトポジションセンサ66(図2参照)によって検出されるようになっており、その信号に基づいて判断できる。そして、それ等の何れかのシフト操作が為された場合には、ステップSA4でモータジェネレータ14を動力源とする発進、すなわち前記モード1のモータ走行による発進か否かを前記図7の判断結果に基づいて判断し、モータ発進であればステップSA9以下を実行する。また、モータ発進でない場合にはステップSA5でエンジン12を動力源とする発進、すなわち前記モード5のエンジン発進か否かを図7の判断結果に基づいて判断し、エンジン発進であればステップSA6以下を実行する。
【0077】
モータ発進時に実行するステップSA9では急係合発進か否かを、例えば車速V≒0で且つモータ回転数NM が予め設定された所定値NM1以上か否かなどにより判断し、急係合発進でなければステップSA11で通常の制御を行うが、急係合発進の場合にはステップSA10でモータトルクTM の低減制御を行う。モータ発進の場合(モード1)は、第2クラッチCE2 が係合状態で遊星歯車装置16は一体回転させられるため、モータ回転数NM は自動変速機18の入力回転数NI と等しい。また、モータ走行モード(モード1)では、非駆動レンジであるか駆動レンジであるかに拘らず、モータジェネレータ14はアクセル操作量θACに応じてトルク制御される。所定値NM1は、駆動シフト時に係合制御されるクラッチC1 やC2 などにモータジェネレータ14等のイナーシャによって過大な負荷が作用して耐久性等が損なわれることを防止するために適当な値が設定され、駆動シフトの種類によって異なる値を設定することも可能である。
【0078】
ステップSA11の通常の制御は、アクセル操作量θACなどをパラメータとして予め定められたトルクマップや演算式などに従ってモータトルクTM を制御するものであるが、モータ回転数NM すなわち入力回転数NI が所定値NM1より小さいため、クラッチC1 やC2 などに過大な負荷が作用して耐久性などを損なうことはない。アクセル操作量θACが略0のアクセルOFFでも、駆動レンジでは所定のクリープトルクが得られるようにモータトルクTM を制御する。また、ステップSA10では、モータトルクTM が低減されてモータ回転数NM が低下させられるため、同じくクラッチC1 やC2 などに過大な負荷が作用して耐久性などを損なうことが防止されるとともに、駆動力変動などによるシフトショックが軽減される。
【0079】
エンジン発進時に実行するステップSA6では急係合発進か否かを、例えば車速V≒0で且つエンジン回転数NE が予め設定された所定値NE1以上か否かなどにより判断し、急係合発進でなければステップSA8で通常の制御を行うが、急係合発進の場合にはステップSA7でモータトルク(反力トルク)TM の立上げ特性を変更する。エンジン発進の場合、モータジェネレータ14の反力トルクを立ち上げて入力軸26へ動力伝達を行うが、エンジン回転数NE が高いと自動変速機18やプロペラシャフト等の駆動系にエンジン12等のイナーシャによって過大な負荷が作用して耐久性等が損なわれるため、所定値NE1は、このような過大な負荷が作用しないように適当な値が設定される。エンジン12のイナーシャはモータジェネレータ14よりも大きいのが普通であり、所定値NE1は前記所定値NM1よりも小さい値、例えば3000rpm程度の値が設定される。駆動シフトの種類によって異なる値を設定することも可能である。
【0080】
ステップSA8の通常の制御は、アクセル操作量θACなどをパラメータとして予め定められたマップや演算式などに従ってスロットル弁開度や燃料噴射量などを制御するとともに、モータジェネレータ14のモータトルク(反力トルク)TM を予め定められた標準立上げ特性に従って立ち上げることにより、自動変速機18へ動力伝達を行うが、エンジン回転数NE が所定値NE1より小さいため自動変速機18等に過大な負荷が作用して耐久性などを損なうことはない。アクセル操作量θACが略0のアクセルOFFでも、モータトルクTM が標準立上げ特性に従って立ち上げられることにより、エンジン12のアイドル回転に基づいて所定のクリープトルクが得られる。図10のエンジン回転数NE およびモータトルク(回生制動トルク)TM の欄の破線で示すグラフは、アクセルOFFの通常の制御の場合である。なお、図10はN→Dシフト時のタイムチャートで、PC1はクラッチC1 の係合油圧であり、クラッチC1 の係合完了後にモータジェネレータ14のトルク制御が行われる。
【0081】
ステップSA7では、自動変速機18への動力伝達が緩やかに行われるようにモータトルク(反力トルク)TM の立上げ特性が変更され、これにより自動変速機18等に過大な負荷が作用して耐久性などを損なうことが防止される。この場合のモータトルクTM の立上げ特性としては、図10において(a) の実線で示すように通常より緩やかに立ち上げたり、(b) の一点鎖線で示すようにエンジン回転数NE が所定の許容回転数以下となるまで立上げを禁止したり、(c) の二点鎖線で示すように立上げ幅を通常より小さくしたりすることが適当である。何れの場合もエンジン回転数NE の急激な変化が防止されるため、回転変化に基づくエンジン12のイナーシャが低減され、自動変速機18等に作用する負荷が軽減されるとともに、駆動力変動などによるシフトショックが軽減される。上記(a) 、(b) 、(c) の立上げ特性はそれぞれ請求項1、請求項2、請求項3の一実施例に相当するもので、図10のエンジン回転数NE の欄に示す(a) 、(b) 、(c) のグラフは、それぞれそれ等(a) 、(b) 、(c) の立上げ特性に対応する。なお、(b) はフューエルカット制御を行ってエンジン12の出力をアクセル操作量θACに拘らず強制的に低下させた場合である。
【0082】
このように本実施例では、モード5のエンジン発進時(駆動シフトに伴ってクリープトルクを発生するだけの場合を含む)であってエンジン回転数NE が所定値NE1以上で且つ車速V≒0の急係合発進の場合には、ステップSA7で自動変速機18への動力伝達が緩やかに行われるようにモータジェネレータ14の反力トルクTM の立上げ特性が変更されるため、シフトショックを発生したり駆動系に過大な負荷がかかったりすることが防止される。
【0083】
また、モータ発進時(駆動シフトに伴ってクリープトルクを発生するだけの場合を含む)であってモータ回転数NM が所定値NM1以上で且つ車速V≒0の急係合発進の場合には、その入力回転数NI が低下するようにモータジェネレータ14のトルクTM が低下させられるため、その回転数の低下分だけモータジェネレータ14等のイナーシャが小さくなり、シフトショックや駆動系にかかる負荷が軽減される。
【0084】
なお、ステップSA6、SA9の急係合発進か否かの判断は、アクセル操作量θACが所定値以上のアクセルON状態であることを急係合発進の条件に加えるなど、適宜変更することが可能である。
【0085】
次に、本発明の他の実施例を説明する。
図11は、前記図9のフローチャートの代わりに実行されるもので、請求項4および請求項5に記載の発明の一実施例を成すものであり、ハイブリッド制御用コントローラ50による一連の信号処理のうちステップSB2、SB3、SB4、SB5、SB7、SB11、SB13を実行する部分を含んで立上げ制御手段が構成されている。
【0086】
図11において、ステップSB1では前記図7の判断結果がエンジン発進モード(モード5)か否かを判断し、エンジン発進モードであればステップSB2でN→Dシフトか否か、厳密にはN→Dシフトによってモード7からモード5に変更されたか否かを判断する。そして、N→Dシフトの場合はステップSB5以下の前進駆動の立上げ制御を実行するが、N→Dシフトでない場合にはステップSB3、SB4でそれぞれN→Rシフトか否か、P→Rシフトか否かを判断し、N→RシフトまたはP→RシフトであればステップSB11以下の後進駆動の立上げ制御を実行する。
【0087】
ステップSB5、SB11では、それぞれモータジェネレータ14の反力トルク特性、この実施例では回生制動トルクの立上げ特性を、その時の車両状態に応じて設定し、ステップSB6、SB12では、それぞれクラッチC1 、C2 の係合が完了したか否か、すなわち自動変速機18が前進駆動状態または後進駆動状態に切り換えられたか否かを、例えばタイマにより経過時間を計測したり油圧を検出したりしたりクラッチC1 、C2 前後の部材の回転数を検出したりして判断する。RレンジではブレーキB4 も係合させられるが、油圧回路の関係などでブレーキB2 はクラッチC2 の係合に先立って係合させられるため、クラッチC2 の係合が完了したか否かを判断すれば良い。
【0088】
クラッチC1 またはC2 の係合が完了すると、ステップSB7、SB13を実行し、モータジェネレータ14のモータトルク(回生制動トルク)TM をそれぞれ上記ステップSB5、SB11で設定された立上げ特性に従ってフィードフォワード制御などにより立ち上げる。これにより自動変速機18に動力伝達が行われるようになり、所定の駆動力が発生させられる。ステップSB8、SB14では、それぞれ車速Vが予め定められた判定車速V1 、V2 以上となったか否かを判断し、判定車速V1 、V2 以上になると、ステップSB9でモード5の終了制御を行い、ステップSB10で通常の制御すなわち図7に基づく制御で、具体的にはエンジン12を動力源として走行するエンジン走行モード(モード2)へ移行する。なお、モータジェネレータ14をエンジン12と同じ方向へ回転させるようにモータトルクTM を発生させて反力トルクを持たせるようにしても良く、エンジン回転数NE とモータ回転数NM とが略一致するようになるまで反力トルクを高くしてモード5からモード2へ移行することが望ましい。他の実施例についても同様である。
【0089】
ここで、本実施例のハイブリッド駆動装置10は、流体式のトルクコンバータを備えていないため、モータジェネレータ14のモータトルク(回生制動トルク)TM に応じてエンジントルクTE がダイレクトに自動変速機18へ伝達されるため、車両状態に応じて予め定められた立上げ条件に従って異なる立上げ特性でモータトルクTM を立ち上げることにより、シフトショックや過負荷を防止しつつ運転者の意図に合致した駆動力の立上げ特性が得られるようになっている。例えば、図12はN→Dシフト後に直ちにアクセルが踏込み操作された場合で、アクセル操作量θACの大きさに応じてモータトルクTM の立上げ特性(立上げ幅および変化率)が設定されるようになっており、実線で示す(a) はアクセル操作量θACが小さい場合で立上げ幅および変化率が小さく、一点鎖線で示す(b) はアクセル操作量θACが中程度の場合で立上げ幅および変化率が中程度であり、二点鎖線で示す(c) はアクセル操作量θACが大きい場合で立上げ幅および変化率が大きい。
【0090】
また、図13は、アクセル操作量θACの変化速度に応じてモータトルクTM の立上げ特性(立上げ変化率)を設定する場合で、最終的なアクセル操作量θACの大きさが同程度であっても異なる特性に設定される。すなわち、実線はアクセル操作量θACの変化速度が小さい場合で立上げ変化率が小さく(緩やか)、一点鎖線はアクセル操作量θACの変化速度が中程度の場合で立上げ変化率が中程度であり、二点鎖線はアクセル操作量θACの変化速度が大きい場合で立上げ変化率が大きい(急)。
【0091】
図14は、例えばパターンセレクトスイッチ65(図2参照)などでスノーモードやホールドモードを選択できる場合で、実線で示す通常モードに比較してスノーモードやホールドモードでは変化率および立上げ幅を小さくし、駆動力(クリープトルク)を小さくするようになっている。スノーモードは、雪道など低μ路での走行に適した駆動力制御や変速制御などを行うモードで低μ路走行モードに相当し、上記のようにクリープトルクが小さくされることにより車両発進時のスリップが良好に防止される。パターンセレクトスイッチ65はモード選択手段に相当する。また、ホールドモードは傾斜地などで車両の後退を防止するモードで基本的にはクリープトルクを必要としないモードである。この他、パワーモードやスポーツモードなど走行性能を重視したモードを選択できる場合に、それ等のモードではエコノミーモードやノーマルモードに比較してモータトルクTM の立上げ変化率を大きくするなど、車両状態に応じて種々の態様で実施できる。
【0092】
図15は、N→DシフトかN→Rシフトかによって立上げ幅および変化率を変更した場合で、実線で示すN→Dシフト時に比較して一点鎖線で示すN→Rシフト時は立上げ幅お よび変化率が小さくされている。前記図3に示すようにRレンジで成立させられるRev(後進駆動状態)の変速比はDレンジで成立させられる1st(前進駆動状態)に比較して大きいが、モータトルクTM の立上げ幅が小さくされることにより、例えばアクセルOFF時のクリープトルクを略同じ大きさにすることができる。
【0093】
上述した事例の図14は請求項5に記載の発明の一実施例に相当し、図15は請求項4に記載の発明の一実施例に相当する。なお、車両走行時(V<V1 )のN→Dシフトなどでは、車両停止時(V=0)に比較してエンジン12の回転数変化が小さく、イナーシャが小さいため、上記の立上げ特性よりも立上げ変化率を大きくすることが可能である。
【0094】
このように本実施例では、N→D、N→R、またはP→Rの駆動シフト時であってモード5のエンジン発進制御を行う場合に、車両状態に応じて予め定められた立上げ条件に従って異なる立上げ特性でモータトルク(回生制動トルク)TM が立ち上げられるようになっているため、シフトショックや過負荷を防止しつつ運転者の意図に合致した駆動力の立上げ特性が得られる。
【0095】
また、図14では、パターンセレクトスイッチ65によってスノーモードが選択されている場合に、反力トルクの立上げ幅を通常より小さくするようになっているため、低μ路での車両発進時のスリップが良好に防止される。図15では、DレンジかRレンジかによって立上げ幅が変更され、例えば両者の変速比の相違に拘らずアクセルOFF時のクリープトルクが略同じ大きさとされるため、Dレンジへの操作時とRレンジへの操作時のシフトショックが略同じになり、運転者に違和感などを生じさせることがなくなる。
【0096】
図16は、エンジン発進時(モード5)におけるモータトルク(回生制動トルク)TM の立上げ制御をフィードバック制御するとともに学習補正する場合で、上記図11の実施例などに好適に適用される。この実施例は請求項6および請求項7に記載の発明の一実施例を成すもので、ハイブリッド制御用コントローラ50による一連の信号処理のうちステップSC1〜SC9の各ステップを実行する部分は立上げ制御手段に相当する。
【0097】
ステップSC1ではN→D、N→R、またはP→Rの駆動シフトか否かを判断し、駆動シフトであればステップSC2でモード5、すなわちエンジン発進モードか否かを判断する。そして、モード5の場合にはステップSC3を実行し、入力軸26の基準トルク特性TTRG を設定するとともに、その基準トルク特性TTRG に学習値(補正値)ΔTTRG を加算して目標トルク特性TTRG * を求める。基準トルク特性TTRG は、基本的には前記実施例と同様にスポーツモードか否か、スノーモードか否か、駆動シフトの種類、発進変速段など車両状態に応じて設定されるが、モータジェネレータ14のモータコイル温度TTEMP、自動変速機18のT/M油温TATF 、エンジントルクTE に対応するアクセル操作量θACなどをパラメータとして定められている。学習値ΔTTRG も、図17に示すようにT/M油温TATF 、モータコイル温度TTEMP、アクセル操作量θACなどをパラメータとして学習マップに記憶されている。
【0098】
次のステップSC4では、上記目標トルク特性TTRG * が得られる目標立上げ特性TM * をエンジン出力(アクセル操作量θACなど)等をパラメータとして設定する。この目標立上げ特性TM * は、モータジェネレータ14のモータトルク(回生制動トルク)TM の立上げ特性で、モータジェネレータ14はその目標立上げ特性TM * に従って変化するようにフィードフォワード制御される。ステップSC5では、基準トルク特性TTRG と実際の入力トルクTI との偏差ΔTを求め、ステップSC6で偏差ΔTの絶対値|ΔT|が所定値α以上か否かを判断し、|ΔT|≧αの場合は、ステップSC7で偏差ΔTに応じて次式(1) に従ってモータトルクTM を補正する。すなわち、目標立上げ特性TM * に従って変化するようにフィードフォワード制御されるモータトルクTM を、更に基準トルク特性TTRG に従って実際の入力トルクTI が変化するようにフィードバック制御するのである。基準トルク特性TTRG は請求項6の目標値に相当し、入力トルクTI は反力トルク制御に関連して変化する所定の物理量に相当する。実際の入力トルクTI は、例えば入力軸26に設けられたトルクセンサによって検出される。所定値αは0であっても良いし、駆動シフトの種類毎に異なる値が定められても良い。また、(1) 式のkは、フィードバック制御のゲインである。
TM =TM +k・ΔT ・・・(1)
【0099】
ステップSC8では、一連の立上げ制御が終了したか否かをタイマによる経過時間の計測、入力トルクTI 、入力回転数NI などによって判断し、立上げ制御が終了すると、ステップSC9で新たな学習値(補正値)ΔTTRG を算出して学習マップの該当箇所を書き換える。この学習値ΔTTRG は、フィードバック制御中の補正量k・ΔTに基づいて求められる。すなわち、フィードバック制御のずれ(偏差ΔT)が大きい場合には、そのずれが最初から無くなるように目標トルク特性TTRG * 、更には目標立上げ特性TM * を変更するのである。
【0100】
この場合には、T/M油温TATF やモータコイル温度TTEMP、アクセル操作量θAC(エンジントルク)に応じて所定の基準トルク特性TTRG に従って入力トルクTI が変化するようにモータトルクTM の立上げ制御が行われるため、T/M油温TATF やモータコイル温度TTEMP、アクセル操作量θACの相違に起因してシフトショックや過負荷などを生じることがない。また、基準トルク特性TTRG に従って入力トルクTI が変化するようにモータトルクTM をフィードバック制御するとともに、フィードバック制御の補正量k・ΔTに基づいて目標立上げ特性TM * を学習補正するようにしているため、一層高い制御精度が得られるとともに、エンジン12やモータジェネレータ14の個体差、出力トルク特性の経時変化などに拘らず、常に好適な立上げ制御が行われる。
【0101】
なお、上例では入力トルクTI をパラメータとしてモータトルクTM をフィードバック制御するようになっていたが、モータ回転数NM または入力回転数NI をパラメータとしてモータトルクTM をフィードバック制御するようにしても良い。
【0102】
図18および図19の実施例は、駆動シフト時のアクセルOFF状態における立上げ制御(クリープ制御)に関するもので、請求項4および請求項5に記載の発明の一実施例であり、ハイブリッド制御用コントローラ50による一連の信号処理のうちステップSD4以下の各ステップを実行する部分を含んで立上げ制御手段が構成されている。
【0103】
図18のステップSD1およびSD2では、前記ステップSC1およびSC2と同様にして駆動シフトか否か、モード5か否かを判断する。また、ステップSD3ではアクセルOFF、すなわちアクセル操作量θACが略0のアイドル状態か否かをアクセル操作量θACや図示しないアイドルスイッチなどを用いて判断し、何れの判断もYESであればステップSD4以下の立上げ制御を実行する。
【0104】
ステップSD4ではファーストアイドルか否か、すなわちエンジン始動当初の暖機運転状態でアイドル回転数が高い状態か否かを、エンジン12の制御状態などから判断し、ファーストアイドルでなければステップSD5以下を実行するが、ファーストアイドルの場合は図19のステップSD13以下を実行する。ステップSD5では前進レンジか否か、すなわち「D」レンジは勿論であるが、本実施例ではマニュアル操作で変速段を選択できるシフトレバー40が採用されており、1st〜5thの何れかの変速段が選択されている場合も、シフトポジションセンサ66からの信号等に基づいて前進レンジと判断する。前進レンジであれば、ステップSD6でスノーモードが選択されているか否かを判断し、スノーモードであればステップSD10を実行する一方、スノーモードでなければステップSD7で1st発進か否かを、現在の自動変速機18の変速段が1stであるか否かなどによって判断する。そして、1st発進であればステップSD9を実行し、1st発進でなければステップSD8を実行する。また、ステップSD5の判断がNOの場合、すなわち前進レンジでない場合はステップSD11でRレンジか否かを判断し、RレンジであればステップSD12を実行する。
【0105】
ステップSD8、SD9、SD10、SD12は、それぞれエンジン出力PE 、モータトルク(回生制動トルク)TM を設定するステップで、エンジン出力PE 1〜PE 4は次式(2) の関係を有し、モータトルクTM 1〜TM 4は次式(3) の関係を有する。自動変速機18の入力トルクTI はモータトルクTM すなわち反力トルクによって決まるため、各条件下での入力トルクTI の大きさはモータトルクTM と同じ関係となり、(スノーモード)<(Rレンジ)≦(1st発進)<(1st以外の発進)となるが、自動変速機18の変速比によりそれぞれ適切な駆動トルク(クリープトルク)が得られる。
PE 3<PE 4≦PE 2<PE 1 ・・・(2)
TM 3<TM 4≦TM 2<TM 1 ・・・(3)
【0106】
図19のステップSD13〜SD20の各ステップは、それぞれ上記ステップSD5〜SD12と略同じで、ステップSD16、SD17、SD18、SD20で設定されるエンジン出力PE 5〜PE 8が相違するだけである。これは、ファーストアイドルに伴う出力アップによるもので、前記エンジン出力PE 1〜PE 4よりもそれぞれ大きい。
【0107】
本実施例においても、車両状態すなわちスノーモードかRレンジか1st発進か1st以外の発進かにより、モータトルクTM の大きさすなわち立上げ幅が異なるため、それぞれの車両状態においてシフトショックや過負荷を防止しつつ運転者の意図に合致した適切な駆動トルク(クリープトルク)が得られる。
【0108】
また、ファーストアイドル時にはエンジン出力PE が増大させられるが、モータトルクTM は通常のアイドル時と同じであるため、エンジン出力PE の増大に拘らず入力トルクTI やクリープトルクは通常のアイドル時と同程度の大きさに維持され、ファーストアイドル時にクリープトルクが大きくなって運転者に違和感を生じさせることがない。
【0109】
なお、エアコンなどの補機類の作動状態によってエンジン出力PE が増減制御される場合も、アクセルOFFで且つ車両停止時にはモータトルク(回生制動トルク)TM を通常のアイドル時と略同じに制御することにより、それ等の補機類の作動状態によってクリープトルクが変動することが防止される。
【0110】
図20は、本発明の一実施例である制御装置を備えているハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置200の骨子図である。このハイブリッド駆動装置200はFF車両用、すなわち車両の幅方向と略平行に配置される横置きのもので、前記エンジン12、モータジェネレータ14、遊星歯車装置16、第1クラッチCE1 、第2クラッチCE2 が、前記ハイブリッド駆動装置10とは配置が異なるが同じ連結関係で同軸上に配設されている。遊星歯車装置16のキャリア16cには出力部材としてのスプロケット202が一体的に設けられており、自動変速機204の入力部材であるドリブンスプロケット206にチェーン208を介して連結されている。
【0111】
自動変速機204は平行2軸式変速機で、ドリブンスプロケット206が設けられた第1軸(入力軸)210と平行に第2軸(出力軸)212を備えており、互いに噛み合わされた前進用の4組の歯車対と、後進用アイドル歯車を介して連結された後進用歯車対とを有するもので、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式クラッチ214、216、および油圧アクチュエータによって切り換えられる噛合い式クラッチ218、220がそれぞれ係合、解放制御されることにより、動力伝達を遮断するニュートラル(非駆動状態)と前進4速の変速段(前進駆動状態)が成立させられ、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式クラッチ222によって後進段(後進駆動状態)が成立させられる。この自動変速機204は動力伝達切換手段に相当するもので、前記シフトレバー40等の選択操作手段の操作に従って切り換えられる。上記第2軸212には出力歯車224が設けられ、傘歯車式の差動装置226の入力部材であるリングギヤ228と噛み合わされており、一対の出力軸230、232を経て左右の駆動輪(前輪)に動力が分配される。なお、図20における第2軸212の下半分は、上側と略対称的に構成されているため、出力歯車224を除いて省略されている。
【0112】
かかるハイブリッド駆動装置200は、前記ハイブリッド駆動装置10と同様に種々の走行モードで走行することが可能で、図21に示すように少なくともエンジン走行モード(E/G)、モータ走行モード(M/G)、およびエンジン+モータ走行モード(E/G+M/G)の3つのモードを備えている。図21は、各走行モード時における変速段とクラッチの作動状態との関係を示す図で、「○」は係合、空欄は解放、「△」は係合、解放のどちらでも良いことを表している。
【0113】
また、かかるハイブリッド駆動装置200は、図示は省略するが前記ハイブリッド駆動装置10と同様な制御装置を備えており、各種の情報を読み込むとともに図22に示すフローチャートに従って信号処理を行うようになっている。一連の信号処理のうちステップSE10、SE12、SE13、SE14、SE15を実行する部分を含んで請求項8〜11に記載の駆動シフト時モータ制御手段が構成されている。
【0114】
図22のステップSE1ではN→Dシフトが行われたか否かを判断し、ステップSE2ではN→Rシフトが行われたか否かを判断する。それ等の何れかのシフト操作が為された場合には、ステップSE3で車速Vが予め設定された判定車速Vth以下か否かを判断し、V≦Vthの場合にはステップSE4以下を実行する。判定車速Vthは、動力源のイナーシャの影響が大きい車両停止時若しくは極低車速時に本制御を行うためのもので、例えば5〜10km/時程度の車速が設定される。
【0115】
ステップSE4ではモータ走行か否かを判断し、モータ走行モードであればステップSE14でモータ回転数NM が予め定められた判定値NM 1以上か否かを判断する。判定値NM 1は、モータジェネレータ14の回転数低下に伴うイナーシャの影響でショックや過負荷を生じるか否かを基準に定められており、変速比が異なるN→Dシフト時とN→Rシフト時とで異なる値(変速比の大きいRシフト時の判定値を小さくする)が設定されるようにしても良い。そして、NM ≧NM 1の場合にはステップSE15を実行し、モータトルクTM を低減してモータ回転数NM を低下させることにより、駆動シフトに伴って自動変速機204へ動力伝達が行われる際のショックや負荷を軽減する。これは請求項9に記載の発明の一実施例に相当する。モータトルクTM の低減幅は、例えばモータジェネレータ14等のイナーシャを考慮してモータ回転数NM に応じて異なる値が設定される。なお、この時のモータトルクTM の低減制御は、自動変速機204のクラッチ216、220、222等の係合、第2クラッチCE2 の係合の少なくとも一方に先立って行われれば良い。
【0116】
上記ステップSE4の判断がNOの場合、すなわちモータ走行モードでない場合には、ステップSE5でエンジン走行モードか否かを判断し、エンジン走行モードであればステップSE10を実行する。ステップSE10では、エンジン回転数NE が予め定められた判定値NE 1以上か否かを判断する。判定値NE 1は、エンジン12の回転数低下に伴うイナーシャの影響でショックや過負荷を生じるか否かを基準に定められており、例えばN→Dシフト時には3500rpm程度、Dレンジより変速比が大きいN→Rシフト時には2500rpm程度等の値が設定される。そして、NE ≧NE 1の場合にはステップSE11を実行し、蓄電量SOCが予め定められた判定値α以上か否か、例えばモータジェネレータ14を電動モータとして使用可能な前記最低蓄電量A以上か否かを判断し、SOC≧αであればステップSE12においてモータジェネレータ14に逆回転方向のトルクTM を発生させる。これにより、エンジン回転数NE が低下させられ、駆動シフトに伴って自動変速機204へ動力伝達が行われる際のショックや負荷が軽減される。これは請求項10に記載の発明の一実施例に相当する。逆回転方向のモータトルクTM の大きさは、例えばエンジン12等のイナーシャを考慮してエンジン回転数NE 等に応じて異なる値が設定される。なお、この時のモータトルクTM の制御は、クラッチCE1 およびCE2 の係合完了後であって、自動変速機204のクラッチ216、220、222等の係合前に行われる。また、モータジェネレータ14に回生制動トルクを発生させてエンジン回転数NE を低下させるようにすることも可能である。
【0117】
上記SOC<αでモータジェネレータ14を電動モータとして使用できない場合には、ステップSE13でエンジン12のフューエルカット制御を行うことにより、動力伝達時のショック等を少しでも軽減する。これは請求項11に記載の発明の一実施例に相当する。
【0118】
上記ステップSE5の判断がNOの場合、すなわちエンジン走行モードでない場合には、ステップSE6でエンジン+モータ走行モードか否かを判断し、エンジン+モータ走行モードであればステップSE7を実行する。ステップSE7では、エンジン回転数NE が予め定められた判定値NE 2以上か否かを判断する。判定値NE 2は、エンジン12の回転数低下に伴うイナーシャの影響でショックや過負荷を生じるか否かを基準に定められるが、モータジェネレータ14のイナーシャも考慮して例えばN→Dシフト時には3000rpm程度、N→Rシフト時には2000rpm程度等の値が設定される。そして、NE ≧NE 2であれば前記ステップSE11以下を実行するが、この場合のステップSE12では、ステップSE15と同様にモータトルクTM を低減して回転数NM 、NE を低下させるようにしても良い。この時の逆回転方向のモータトルクTM の大きさ、或いはトルク低減量は、例えばエンジン12およびモータジェネレータ14の両方のイナーシャを考慮してそれ等の回転数NE 、NM 等に応じて異なる値が設定される。
【0119】
NE <NE 2の場合は、ステップSE8でモータ回転数NM が予め定められた判定値NM 2以上か否かを判断する。判定値NM 2は、モータジェネレータ14の回転数低下に伴うイナーシャの影響でショックや過負荷を生じるか否かを基準に定められるが、エンジン12のイナーシャも考慮して前記判定値NM 1より小さい値が設定され、変速比が異なるN→Dシフト時とN→Rシフト時とで異なる値が設定されるようにしても良い。そして、NM ≧NM 2であれば前記ステップSE11以下を実行するが、NM <NM 2の場合は、ステップSE9でエンジントルクTE とモータトルクTM とを加算したトータルトルクTA が判定値TA 1以上か否かを判断し、TA ≧TA 1であればステップSE11以下を実行する。判定値TA 1は、エンジン12およびモータジェネレータ14の回転数低下に伴うイナーシャの影響でショックや過負荷を生じるか否かを基準に定められ、変速比が異なるN→Dシフト時とN→Rシフト時とで異なる値が設定されるようにしても良い。
【0120】
このような本実施例のハイブリッド駆動装置200によれば、N→D、N→Rの駆動シフト時にモータ回転数NM やエンジン回転数NE が所定値以上の場合には、その回転数NM 、NE が低下するようにモータジェネレータ14が制御されるため、その回転数の低下分だけイナーシャが小さくなり、動力源から自動変速機204を経て駆動輪へ動力伝達が行われる際のシフトショックや駆動系にかかる負荷が軽減される。イナーシャを考慮して回転数を強制的に低下させるため、単にフューエルカットを行うだけの場合に比較してイナーシャトルクが確実に低減され、シフトショック等が効果的に軽減される。
【0121】
図23は、図22のステップSE11〜SE13の代わりに実施するフローチャートで、請求項12に記載の発明の一実施例を成すものであり、ステップSE21ではクラッチCE1 を解放し、エンジン12と自動変速機204との間の動力伝達を遮断する。このステップSE21を実行する部分は入力制限手段に相当し、駆動シフトに伴って自動変速機204のクラッチ216、220、222等が係合させられる前にクラッチCE1 が解放される。その後、ステップSE22で、前進走行または後進走行に備えてモータジェネレータ14に所定のモータトルクTM を発生させ、ステップSE23ではエンジン回転数NE が徐々に低下するようにフューエルカット制御を行う。
【0122】
本実施例では、動力源であるエンジン12と自動変速機204との間の動力伝達が遮断されるため、エンジン12が高回転で回転していても、駆動シフトに伴って自動変速機204のクラッチ216、220、222等が係合させられる際にそのエンジン12のイナーシャの影響を受けることがなく、シフトショックや駆動系にかかる負荷が軽減される。
【0123】
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、本発明は更に別の態様で実施することもできる。
【0124】
例えば、前記実施例では後進1段および前進5段の変速段を有する自動変速機18が用いられていたが、図24に示すように前記副変速機20を省略して主変速機22のみから成る自動変速機60を採用し、図25に示すように前進4段および後進1段で変速制御を行うようにすることもできる。
【0125】
その他一々例示はしないが、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である制御装置を備えているハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置の構成を説明する骨子図である。
【図2】図1のハイブリッド駆動装置が備えている制御系統を説明する図である。
【図3】図1の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【図4】図1の自動変速機が備えている油圧回路の一部を示す図である。
【図5】図2に示されているシフトレバーの操作レンジを説明する図である。
【図6】図2のハイブリッド制御用コントローラと電気式トルコンとの接続関係を説明する図である。
【図7】図1のハイブリッド駆動装置の基本的な作動を説明するフローチャートである。
【図8】図7のフローチャートにおける各モード1〜9の作動状態を説明する図である。
【図9】本発明が適用された一実施例の特徴となる制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図10】図9のフローチャートに従って駆動シフト時の立上げ制御が行われた場合の一例を説明するタイムチャートである。
【図11】駆動シフト時の立上げ制御の別の例を説明するフローチャートである。
【図12】図11のフローチャートに従って駆動シフト時の立上げ制御が行われた場合の一例を説明するタイムチャートである。
【図13】図11のステップSB5、SB11で設定されるモータトルクの立上げ特性の別の例を説明する図である。
【図14】図11のステップSB5、SB11で設定されるモータトルクの立上げ特性の更に別の例を説明する図である。
【図15】図11のステップSB5、SB11で設定されるモータトルクの立上げ特性の更に別の例を説明する図である。
【図16】モータトルクの立上げ制御を学習補正する場合の一例を説明するフローチャートである。
【図17】図16の制御で学習値が記憶される学習マップの一例を説明する図である。
【図18】図19と共に駆動シフト時の立上げ制御の別の例を説明するフローチャートである。
【図19】図18と共に駆動シフト時の立上げ制御の別の例を説明するフローチャートである。
【図20】本発明が好適に適用されるハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置の別の例を説明する骨子図である。
【図21】図20のハイブリッド駆動装置の走行モードおよび変速段とクラッチの作動状態との関係を説明する図である。
【図22】図20のハイブリッド駆動装置の駆動シフト時モータ制御手段の作動を説明するフローチャートである。
【図23】請求項12に記載の発明の一実施例を説明するフローチャートである。
【図24】本発明が好適に適用されるハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置の更に別の例を説明する骨子図である。
【図25】図24の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【符号の説明】
12:エンジン
14:モータジェネレータ
16:遊星歯車装置(合成分配機構)
18、60、204:自動変速機(動力伝達切換手段)
26:入力軸(出力部材)
40:シフトレバー(選択操作手段)
50:ハイブリッド制御用コントローラ
65:パターンセレクトスイッチ(モード選択手段)
202:スプロケット(出力部材)
ステップS10:電気的ニュートラル達成手段
ステップS9、SA6〜SA8、SB2〜SB5、SB7、SB11、SB13、SC1〜SC9、SD4〜SD20:立上げ制御手段
ステップSA9、SA10、SE10、SE12、SE13、SE14、SE15:駆動シフト時モータ制御手段
ステップSE21:入力制限手段
Claims (12)
- 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
モータジェネレータと、
前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、
非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、
該選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、
前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段と
を有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記立上げ制御手段は、前記エンジンまたは前記モータジェネレータの回転数が所定値以上の場合には、前記反力トルクを通常より緩やかに立ち上げるものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
モータジェネレータと、
前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、
非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、
該選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、
前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段と
を有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記立上げ制御手段は、前記エンジンまたは前記モータジェネレータの回転数が所定値以上の場合には、該回転数が所定の許容回転数以下となるまで前記反力トルクの立上げを禁止するものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
モータジェネレータと、
前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、
非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、
該選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、
前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手 段と
を有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記立上げ制御手段は、前記エンジンまたは前記モータジェネレータの回転数が所定値以上の場合には、前記反力トルクの立上げ幅を通常より小さくするものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
モータジェネレータと、
前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、
非駆動レンジと前進駆動レンジと後進駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、
前記合成分配機構と駆動輪との間に設けられ、前記選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合には動力伝達を遮断する非駆動状態とされ、前記前進駆動レンジが選択された場合には車両を前進させるように動力伝達する前進駆動状態とされ、前記後進駆動レンジが選択された場合には車両を後進させるように動力伝達する後進駆動状態とされる動力伝達切換手段と、
前記選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、
前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記前進駆動レンジまたは後進駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段と
を有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記立上げ制御手段は、前記非駆動レンジから前記前進駆動レンジへ切り換えられた場合と前記後進駆動レンジへ切り換えられた場合とで、立上げ幅および変化率が共に相違する異なる立上げ特性に従って前記反力トルクを増大させるものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
モータジェネレータと、
前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、
非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、
該選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、
前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段と
を有するハイブリッド車両の制御装置において、
低μ路走行モードを選択できるモード選択手段を有する一方、
前記立上げ制御手段は、前記モード選択手段によって前記低μ路走行モードが選択された場合には、前記反力トルクの立上げ幅および変化率を何れも通常より小さくするものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
モータジェネレータと、
前記エンジンに連結される第1回転要素、前記モータジェネレータに連結される第2回 転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それ等の間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、
非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、
該選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合に、前記モータジェネレータを無負荷状態として前記第2回転要素の自由回転を許容することにより、前記エンジンから前記出力部材への動力伝達を遮断する電気的ニュートラル達成手段と、
前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた場合に、前記モータジェネレータの反力トルクを零から増大させることにより、前記エンジンから前記合成分配機構を介して前記出力部材へ動力が伝達されるようにする立上げ制御手段と
を有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記立上げ制御手段は、前記反力トルクの制御に関連して変化する前記出力部材のトルク、回転数、または前記モータジェネレータの回転数が所定の目標値となるように該反力トルクをフィードバック制御するものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項6において、
前記立上げ制御手段は、前記所定の目標値に基づいて目標立上げ特性T M * を求め、前記反力トルクが該目標立上げ特性T M * に従って変化するようにフィードフォワード制御するもので、該目標立上げ特性T M * は制御結果に従って学習補正される
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 燃料の燃焼によって作動するエンジンとモータジェネレータとを車両走行時の動力源として備えている一方、
非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、
前記動力源と駆動輪との間に配設され、前記選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合には動力伝達を遮断する非駆動状態とされ、前記駆動レンジが選択された場合には動力伝達を行う駆動状態とされる動力伝達切換手段と
を有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた時に、前記動力伝達切換手段の入力回転数が所定値以上の場合には、該入力回転数が低下するように前記モータジェネレータを制御する駆動シフト時モータ制御手段を有する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項8において、
前記駆動シフト時モータ制御手段は、前記モータジェネレータの出力に基づいて前記動力伝達切換手段に動力伝達が行われる場合に、該モータジェネレータのトルクを低減するものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項8において、
前記駆動シフト時モータ制御手段は、前記モータジェネレータに通電して逆回転トルクを発生させるものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項8において、
前記駆動シフト時モータ制御手段は、前記エンジンのフューエルカットを併用して前記入力回転数を低下させるものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 燃料の燃焼によって作動するエンジンとモータジェネレータとを車両走行時の動力源として備えている一方、
非駆動レンジと駆動レンジとを選択できる選択操作手段と、
前記動力源と駆動輪との間に配設され、前記選択操作手段によって前記非駆動レンジが選択された場合には動力伝達を遮断する非駆動状態とされ、前記駆動レンジが選択された場合には動力伝達を行う駆動状態とされる動力伝達切換手段と
を有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記選択操作手段によって前記非駆動レンジから前記駆動レンジへ切り換えられた時に、前記動力伝達切換手段の入力回転数が所定値以上の場合には、クラッチを解放して前記動力源と該動力伝達切換手段との間の動力伝達を遮断する入力制限手段を有する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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