JP3991502B2

JP3991502B2 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP3991502B2
Application number: JP13378799A
Authority: JP
Inventors: 淳田端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP2000324614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原動機としてエンジンおよび電気モータを用いたハイブリッド車両の制御装置に係り、特に、エンジンブレーキ走行時のダウン変速指令に従ったダウン変速がエンジン過回転となるときに、その指令に従う変速比へのダウン変速を中止すると同時に、電動モータの回生トルクを増加させて、運転者の望む減速度を発生させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、ガスや液体燃料の燃焼で作動するエンジンと電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行用の駆動力源として備えているハイブリッド車両が知られている。そして、このようなハイブリッド車両では、エンジンの回転抵抗および電動モータの回生の両方により発生する制動作用を利用して減速走行する形式のものがある。たとえば、特開平９−９４１５号公報に記載されたハイブリッド車両がそれである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなハイブリッド車両の減速走行において、マニアルダウン操作などに従って発生するダウン変速指令に関連してダウン変速が行われると、エンジンの過回転が発生する場合があるので、そのエンジンの過回転を防止するために、上記ダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速を禁止することが考えられる。しかしながら、そのようなダウン変速の禁止が行われると、ダウン変速操作を行った運転者が期待する減速度が得られないという欠点があった。
【０００４】
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、エンジンの過回転を防止するためにダウン変速指令に従う変速後の指令変速比へのダウン変速が禁止されても、減速走行においてダウン変速操作を行った運転者が期待する減速度が得られるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
【０００５】
【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、本発明の要旨とするところは、燃料の燃焼により作動させられるエンジンと、電気エネルギにより作動させられる電動モータと、それらエンジンおよび電動モータから駆動輪に至る動力伝達経路に設けられた変速機とを備えているハイブリッド車両の制御装置であって、(a) 車両のダウン変速指令があった場合は、そのダウン変速指令に従った変速が行われたときに前記エンジンの過回転が発生するか否かを判定するエンジン過回転判定手段と、(b) そのエンジン過回転判定手段によりエンジンの過回転が判定された場合には、前記ダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速を禁止するダウン変速禁止手段と、(c) 前記ダウン変速指令に従う指令変速比での減速走行に比較して減速度が不足する分を補うための回生トルクを、前記電動モータから発生させる回生トルク制御手段と、(d) 前記ダウン変速禁止手段により前記ダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速が禁止された場合において、ダウン変速後のエンジン回転速度が予め設定された過回転領域を下まわることが予測されるか否かを判定するダウン変速可能判定手段とを、含み、(e)そのダウン変速可能判定手段によりダウン変速後のエンジン回転速度が予め設定された過回転領域を下まわることが予測されると、前記ダウン変速指令に従った指令変速比へのダウン変速が実行されることにある。
【０００６】
【発明の効果】
このようにすれば、ダウン変速禁止手段によりダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速が禁止されると、回生トルク制御手段により、前記ダウン変速指令に従うダウン変速後の指令変速比での減速走行に比較して減速度が不足する分を補うための回生トルクが、前記電動モータから発生すなわち増加させられるので、ダウン変速禁止手段によりエンジンの過回転を防止するためにダウン変速指令に従う変速後の指令変速比へのダウン変速が禁止されても、ダウン変速操作を行った運転者が期待する減速度が得られる。また、その後にダウン変速が可能と判定されたときに、ダウン変速指令に従った指令変速比へのダウン変速が行われる利点がある。
【０００７】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記ダウン変速禁止手段によってダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速が禁止された場合には、エンジン回転速度が予め設定された過回転領域を下回る値となる範囲で前記変速機に含まれる無段変速機をダウン変速させる無段変速機制御手段が設けられ、前記回生トルク制御手段は、その無段変速機制御手段による無段変速機のダウン変速が行われたときのギヤ比での走行において減速度の不足分に対応する回生トルクを発生させるものである。このようにすれば、電動モータの回生が受け持つ割合が少なくなるので、スポーツ走行におけるダウン変速操作のような比較的大きな減速度が期待される場合でも、運転者が期待する減速度が得られる。
【０００８】
また、好適には、前記無段変速機制御手段は、前記無段変速機の目標ギヤ比を決定する目標ギヤ比決定手段と、その目標ギヤ比決定手段により決定された目標ギヤ比にその無段変速機の実際のギヤ比を一致させるように無段変速機のギヤ比を制御するギヤ比制御手段とを含み、前記ダウン変速禁止手段により前記ダウン変速指令に従うダウン変速後のギヤ比へのダウン変速が禁止された場合には、無段変速機の実際のギヤ比と目標ギヤ比との不一致を示す表示を表示器において行う表示手段が、さらに設けられる。このようにすれば、ダウン変速指令に従う変速後の無段変速機のギヤ比と実際のギヤ比とが相違していることが容易に認識できる利点がある。
【０００９】
また、好適には、前記ダウン変速禁止手段により前記ダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速が禁止された場合において、実際の車速および変速比に基づいてその指令変速比へのダウン変速が可能であるか否かを判定するダウン変速可能判定手段が設けられ、前記無段変速機制御手段は、そのダウン変速可能判定手段により指令変速比へのダウン変速が可能であると判定された場合には、前記無段変速機の目標ギヤ比をその指令変速比が得られる指令ギヤ比に一致させ、前記無段変速機の実際のギヤ比をその指令ギヤ比となるように制御するものである。このようにすれば、ダウン変速可能が判定されたときに、ダウン変速指令に従った指令変速比へのダウン変速が行われる利点がある。
【００１０】
また、好適には、前記表示手段は、上記無段変速機制御手段により前記無段変速機の実際のギヤ比と前記指令ギヤ比とが一致させられた場合には、前記表示器において不一致を示す表示を取り消すものである。このようにすれば、表示器による表示により、ダウン変速指令によるダウン変速が完了したことが運転者によって把握できる利点がある。
【００１１】
【発明の好適な実施の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例の電気自動車であるハイブリッド車両の動力伝達装置１０を説明する骨子図である。この動力伝達装置１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両用のものであり、気体燃料或いは液体燃料の燃焼によって作動するガソリンエンジン１２と、電気エネルギーで作動する電動モータおよび発電機としての機能を有するモータジェネレータ１４と、遊星歯車式の副変速機１６と、ベルト式の無段変速機（以下ＣＶＴという）１８と、差動装置２０と、出力軸２２Ｒ、２２Ｌとを備えており、それら出力軸２２Ｒ、２２Ｌから図示しない左右の前輪（駆動輪）へ駆動力が伝達されるようになっている。上記エンジン１２、モータジェネレータ１４、副変速機１６、および無段変速機１８の入力軸３８は、同一の軸線上にその順番で配設されている。上記エンジン１２およびモータジェネレータ１４は車両走行用の駆動力源すなわち原動機として機能している。また、上記無段変速機１８は、動力伝達装置１０内の主変速機として機能するものであって、有効径が可変な１対の可変プーリ１８ａおよび１８ｂとそれら１対の可変プーリ１８ａおよび１８ｂに巻きかけられた伝動ベルト１９とを備えており、それら１対の可変プーリの掛かり径すなわち有効径が相逆的に変化させられることにより、そのギヤ比（入力軸回転速度／出力軸回転速度）が連続的に変化させられるようになっている。これにより、本実施例では出力軸２２Ｒ、２２Ｌまでの間において３〜１１程度の範囲内でＣＶＴ１８および副変速機１６から成る変速機全体の変速比が変化させられる。
【００１４】
上記エンジン１２は、エンジン始動用の電動モータ（ＭＯ）６０によって回転駆動（クランキング）されることにより始動させられるようになっている。この電動モータ６０は直流モータであり、蓄電装置としてのバッテリ２６から電気エネルギーが１２Ｖ〜３６Ｖ程度等の低電圧で供給されることにより作動させられるようになっている。エンジン１２のクランクシャフト１２ｓは、ベルト等の伝動装置を介して上記電動モータ６０に作動的に連結されている。クランクシャフト１２ｓにはまた、ベルト等の伝動装置および電磁クラッチ６２を介して補機６４が作動的に連結され、補機６４としてのエアコンのコンプレッサ等が回転駆動されるようになっている。クランクシャフト１２ｓには更に、ベルト等の伝動装置を介してモータジェネレータ２４が接続されている。このモータジェネレータ２４は、補機駆動用の電動モータであり、バッテリ２６から電気エネルギーが供給されるようになっている。
【００１５】
上記バッテリ２６は、電気エネルギーを３６Ｖ程度の比較的低電圧で前記モータジェネレータ１４にも供給してそれを作動させるものであり、また、そのモータジェネレータ１４の回生制動によって車両の走行中に逐次充電されるようになっている。上記バッテリ２６の蓄電量ＳＯＣが所定値以下まで低下した時、すなわちモータジェネレータ１４を電動モータとして作動させることができない場合は、電動モータ６０によってエンジン１２を始動するとともに、そのエンジン１２でモータジェネレータ２４を回転駆動して発電させることにより、バッテリ２６を充電する。これにより、故障時以外は常時モータジェネレータ１４を用いて走行することが可能とされている。また、上記バッテリ２６には、電動モータ６０によってエンジン１２を始動できる程度の蓄電量ＳＯＣが常に確保されるようになっている。なお、電動モータ６０へ電気エネルギーを供給するため、バッテリ２６とは別に１２Ｖ等のバッテリを設けるようにしても良い。
【００１６】
前記副変速機１６は、互いに近接して並列に配設されたダブルプラネタリ型の第１遊星歯車装置３０およびシンプルプラネタリ型の第２遊星歯車装置３２を備えている。これらの遊星歯車装置３０、３２は、所謂ラビニヨ型であって、共通のリングギヤＲおよびキャリアＣを有するとともに、第１遊星歯車装置３０のキャリアのリングギヤ側のピニオンギヤと第２遊星歯車装置３２のキャリアのピニオンギヤとが一体化されている。上記第１遊星歯車装置３０のサンギヤＳ１には、前記モータジェネレータ１４が連結され、第２遊星歯車装置３２のサンギヤＳ２には、第１クラッチＣ１およびダンパ装置３４を介してエンジン１２のクランク軸１２ｓが連結されるようになっている。また、それ等のサンギヤＳ１およびＳ２は第２クラッチＣ２によって連結されるとともに、キャリアＣは反力ブレーキＢによってハウジング４４に連結されて回転が阻止されるようになっており、リングギヤＲは出力部材３６を介して無段変速機１８の入力軸３８に連結されている。クラッチＣ１、Ｃ２、および反力ブレーキＢは、何れも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摩擦係合装置である。
【００１７】
上記サンギヤＳ１は、第１遊星歯車装置３０に隣接して配設されるモータジェネレータ１４の中心を貫通して配設された円筒状の連結部材４０を介して、そのモータジェネレータ１４よりもエンジン１２側に設けられた第２クラッチＣ２に接続されており、モータジェネレータ１４のロータは連結部材４０の中間位置に相対回転不能に固定されている。サンギヤＳ２は、上記連結部材４０を挿通して相対回転可能に配設された連結部材４２を介して、モータジェネレータ１４よりもエンジン１２側に設けられた第１クラッチＣ１に接続されているとともに、その第１クラッチＣ１を経由することなく第２クラッチＣ２に接続されている。また、前記反力ブレーキＢは、副変速機１６とモータジェネレータ１４との間から外周側へ延び出すキャリアＣをハウジング４４に固定するように配設されている。
【００１８】
両遊星歯車装置３０、３２は、上記のように、サンギヤＳ１、Ｓ２、および共通のリングギヤＲ、キャリアＣの計４つの回転要素にて構成されているため、クラッチやブレーキの係合装置が少なくて済むなど、装置が全体として簡単に且つコンパクトに構成される。特に、第１遊星歯車装置３０のキャリアのリングギヤ側のピニオンギヤと第２遊星歯車装置３２のキャリアのピニオンギヤとが一体化されているラビニヨ型であるため、部品点数が少なくなって一層簡単且つコンパクトに構成される。
【００１９】
また、サンギヤＳ１は、モータジェネレータ１４の中心を貫通して配設された円筒状の連結部材４０を介して第２クラッチＣ２に接続されているとともに、モータジェネレータ１４のロータはその連結部材４０の中間位置に相対回転不能に固定されている一方、サンギヤＳ２は、連結部材４０を挿通して相対回転可能に配設された連結部材４２を介して第１クラッチＣ１に接続されているとともに、その連結部材４２は第１クラッチＣ１を経由することなく第２クラッチＣ２に接続されており、反力ブレーキＢは、副変速機１６とモータジェネレータ１４との間から外周側へ延び出すキャリアＣをハウジング４４に固定するようになっており、リングギヤＲはそのまま出力部材３６を介して無段変速機１８の入力軸３８に接続されるため、エンジン１２やモータジェネレータ１４、反力ブレーキＢ、出力部材３６を連結するための取り回し（連結構造など）が簡単である。
【００２０】
図２は、上記副変速機１６の各回転要素Ｓ１、Ｓ２、Ｒ、Ｃの回転数の相互関係を直線で表すための、回転数を表す縦軸を備えた共線図を示している。この共線図において、各回転要素Ｓ１、Ｓ２、Ｒ、Ｃの位置および間隔は、連結状態や遊星歯車装置３０、３２のギヤ比ρ１、ρ２によって一義的に定まる。この共線図上において、入力回転要素であるサンギヤＳ１、Ｓ２は互いに反対側の両端に位置しているとともに、出力用回転要素であるリングギヤＲは反力用回転要素であるキャリアＣとサンギヤＳ１との間に位置している。
【００２１】
図３には、上記クラッチＣ１、Ｃ２、および反力ブレーキＢの係合状態と副変速機１６の変速モード（一例）との関係が示されており、エンジン１２を駆動力源として使用する場合、モータジェネレータ１４を駆動力源として使用する場合、或いはシフトレバーの操作ポジション（図６参照）などにより場合分けされている。図６において、「Ｄ」ポジションは、予め定められた変速条件に従って無段変速機１８のギヤ比をアクセル操作量や車速などの運転状態に応じて連続的に変化させながら前進走行する自動変速位置である。「Ａ」位置、「Ｂ」位置、「Ｃ」位置、「Ｄ」位置、「Ｅ」位置、「Ｆ」位置は、シフトレバーが操作されることにより有段変速機のようにＣＶＴ１８を操作位置毎に異なるように予め順次設定されたギヤ比を選択するための有段手動変速位置（Ｍポジション）である。この有段手動変速位置では、アクセルペダルが非操作とされた減速走行において、たとえばクラッチＣ１およびＣ２が係合させられるとともに反力ブレーキＢが解放されることにより、エンジン１２およびモータジェネレータ１４の回転抵抗による制動作用（所謂エンジンブレーキ）を伴う走行とされる。「Ｂ」ポジションは、シフトレバーの前後方向位置に応じて無段変速機１８のギヤ比を連続的に変化させる無段手動変速位置である。また、「Ｒ」は車両を後進させるリバース位置で、「Ｎ」はニュートラル位置で、「Ｐ」はパーキングロック機構などで車両の走行を阻止するパーキング位置である。
【００２２】
図３において、エンジン１２を駆動力源として前進走行する「Ｄ」、「Ｍ」、「Ｂ」ポジションでは、クラッチＣ１、Ｃ２が共に係合させられるとともに反力ブレーキＢが解放されることにより、変速比ｒが１の高速前進モード「２ｎｄ」が成立させられる。この高速前進モード「２ｎｄ」は高速段に相当する。その場合に、第１クラッチＣ１がスリップ係合させられれば、エンジン発進が可能なエンジン低速前進モード「２ｎｄ（低速）」が成立させられ、バッテリ２６の蓄電量ＳＯＣの低下や故障などでモータジェネレータ１４を使用できない場合でも、エンジン１２で前進方向のクリープトルクを発生させたり車両を前方へ発進させたりすることができる。「Ｒ」ポジションでは、第１クラッチＣ１および反力ブレーキＢが係合させられるとともに第２クラッチＣ２が解放されることにより、変速比ｒが−１／ρ２（ρ２は、第２遊星歯車装置３２のギヤ比（＝サンギヤＳ２の歯数／リングギヤＲの歯数））の高速後進モード「高速」が成立させられる。その場合に第１クラッチＣ１がスリップ係合させられれば、前進時と同様にエンジン発進が可能なエンジン低速後進モード「低速（エンジン）」が成立させられ、バッテリ２６の蓄電量ＳＯＣの低下や故障などでモータジェネレータ１４を使用できない場合でも、エンジン１２で後進方向のクリープトルクを発生させたり車両を後方へ発進させたりすることができる。また、「Ｎ」ポジションでは、クラッチＣ１、Ｃ２が共に解放させられるとともに反力ブレーキＢが係合させられることにより、エンジン１２からの動力伝達経路が遮断される。
【００２３】
モータジェネレータ１４を駆動力源とする「Ｄ」、「Ｍ」、「Ｂ」ポジションでは、クラッチＣ１、Ｃ２が共に解放されるとともに反力ブレーキＢが係合させられることにより低速前進モード「１ｓｔ」が成立させられ、車両停止時には前進方向のクリープトルクを発生させるとともにアクセル操作に従って発進する。この時の変速比ｒは１／ρ１（ρ１は第１遊星歯車装置３０のギヤ比（＝サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲの歯数））で比較的大きく、大きなトルク増幅が得られるため、無段変速機１８の大きなギヤ比と相まって、３６Ｖ程度の電圧によって作動させられるモータジェネレータ１４においても、実用上満足できるクリープトルクや発進性能が得られる。この低速前進モード「１ｓｔ」は低速段である。
【００２４】
そして、上記低速前進モード「１ｓｔ」からエンジン１２による高速前進モード「２ｎｄ」への移行は、例えば、第２クラッチＣ２を係合させながら反力ブレーキＢが解放されて副変速機１６を一体回転させるとともに、エンジン１２の回転数がサンギヤＳ２と同期した後に第１クラッチＣ１が係合させられ、その後にモータジェネレータ１４への電力供給を停止して無負荷状態にする。
【００２５】
また、クラッチＣ１、Ｃ２が共に係合させられるとともに反力ブレーキＢが解放されることにより、エンジン１２およびモータジェネレータ１４の両方を駆動力源として走行する変速比ｒが１のアシストモード「２ｎｄ（アシスト）」が成立させられる。また、第１クラッチＣ１および反力ブレーキＢが解放されるとともに第２クラッチＣ２が係合させられれば、モータジェネレータ１４を回生制御して効率良く充電しながら制動力を発生させる変速比ｒが１の回生制動モード「２ｎｄ（回生）」が成立させられる。なお、アシストモード「２ｎｄ（アシスト）」は、エンジン１２による高速前進モード「２ｎｄ」の実行時にモータジェネレータ１４を作動させれば良いし、回生制動モード「２ｎｄ（回生）」は、エンジン１２による高速前進モード「２ｎｄ」の実行時に第１クラッチＣ１を解放してエンジン１２を切り離すとともにモータジェネレータ１４を回生制御すれば良い。また、アシストモード「２ｎｄ（アシスト）」は、第１クラッチＣ１をスリップ係合させるエンジン低速前進モード「２ｎｄ（低速）」でモータジェネレータ１４を作動させて行うこともできる。
【００２６】
また、モータジェネレータ１４を駆動力源とする「Ｒ」ポジションでは、クラッチＣ１、Ｃ２が共に解放されるとともに反力ブレーキＢが係合させられることにより低速後進モード「低速（モータ）」が成立させられ、モータジェネレータ１４に逆回転のトルクを発生させることにより、車両停止時には後進方向のクリープトルクを発生させるとともにアクセル操作に従って後方へ発進する。この時の変速比ｒは−１／ρ１で比較的大きく、大きなトルク増幅が得られるため、無段変速機１８の大きなギヤ比と相まって、３６Ｖ程度の電圧によって作動させられるモータジェネレータ１４においても、実用上満足できるクリープトルクや発進性能が得られる。この低速後進モード「低速（モータ）」も低速段である。そして、この低速後進モード「低速（モータ）」からエンジン１２による高速後進モード「高速」への移行は、エンジン１２を作動させて第１クラッチＣ１を係合させた後にモータジェネレータ１４への電力供給を停止して無負荷状態にすれば良い。
【００２７】
上記エンジン１２およびモータジェネレータ１４の使い分けは、例えば車速およびアウトプットトルク（アクセル操作量）をパラメータとして、図４(a) のマップＭ１に示すように定められる。ここで、このマップでは、高車速、高トルク（アクセル操作量大）の領域ではエンジン１２を使用し、低車速、低トルク（アクセル操作量小）の領域ではモータジェネレータ１４を使用するが、低電圧のモータジェネレータ１４を使用する本実施例では、モータジェネレータ１４の使用範囲は比較的狭く、車両停止時のクリープトルクおよび僅かな走行領域に限定されている。例えばバッテリ２６の蓄電量ＳＯＣが不足している場合は、(b) の他のマップＭ２が選択される。図４(a) は前進走行用のものであるが、後進走行についても同様に定められる。なお、エンジン１２を駆動力源とする上記「２ｎｄ」、「２ｎｄ（低速）」の領域でモータジェネレータ１４をアシスト的に使用することも可能である。また、各領域の境界線は、無段変速機１８のギヤ比などに応じて変化する。
【００２８】
図５は、本実施例のハイブリッド駆動装置１０の作動を制御する制御系統を示す図である。図５において、電子制御装置すなわちＥＣＵ（Electronic Control Unit)５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェースなどを備えた所謂マイクロコンピュータである。そのＥＣＵ５０には図５の左側に示すスイッチやセンサ等から各種の信号が入力されるとともに、ＲＯＭ等に予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行って右側に示す各種の装置等に制御信号などを出力することにより、例えば車速Ｖやアクセル開度（アクセルペダルの操作量）θ、シフトポジション（シフトレバーの操作位置）、バッテリ蓄電量ＳＯＣ、フットブレーキの操作量などの運転状態に応じて副変速機１６の変速モードを前記図３に従って切り換えたり、前記図４に従ってエンジン１２およびモータジェネレータ１４の作動を制御したりする。
【００２９】
図５の減速度／トルク設定スイッチ５２は、例えば図７に示すようなスライドスイッチによって構成され、シフトレバーの近傍などに配設される。これは、副変速機１６が回生制動モード「２ｎｄ（回生）」の時のモータジェネレータ１４の回生制動トルクを手動で調整するもので、手前に引く程制動トルクは増大する。すなわち、この減速度／トルク設定スイッチ５２の操作位置に従って、図４の回生制動モード「２ｎｄ（回生）」のラインは上下に移動させられるのである。また、図８の設定減速度インジケータ５４には、減速度／トルク設定スイッチ５２の操作位置に応じて、回生制動トルクが大きくなる程長さが長くなる後向きの矢印で設定状態が表示される。この設定減速度インジケータ５４は、インストルメントパネルに設けられる。
【００３０】
また、図５において、コントローラ（ＭＯ）６６はエンジン始動用の電動モータ６０の出力（トルク）制御を行うものである。コントローラ（ＭＧ１４）６８およびコントローラ（ＭＧ２４）７０はモータジェネレータ１４および２４の出力（トルク）制御および回生制御等を行うインバータである。電動オイルポンプ７２は前記クラッチＣ１、Ｃ２やブレーキＢ、或いはＡＢＳアクチュエータ７４等に油圧を供給するためのものである。システムインジケータ７６は、シフトレバーが手動変速ポジションすなわち前記「Ａ」位置乃至「Ｆ」位置の「Ｍ」ポジションまたは「Ｂ」ポジションへ操作された場合に作動させられて、ＣＶＴ１８のギヤ比γ或いは変速機全体の変速比ｉが図９に示すように数値表示される。何等かの理由により「Ｍ」ポジション、「Ｂ」ポジションでギヤ比γ或いは変速比ｉが点灯しない場合はフェール判定が為される。フェール時には、たとえばギヤ比γ或いは変速比ｉを示すシステムインジケータ７６の数字表示を点滅させるようにしても良い。
【００３１】
図１０は、前記「Ａ」位置乃至「Ｆ」位置の「Ｍ」ポジションが選択されたときのＣＶＴ１８のギヤ比を設定する画面９０を示している。この画面９０はインストルメントパネルに設けられた画像表示器に設けられる。この画像表示器は、たとえば、前記設定減速度インジケータ５４と兼用される。ギヤ比設定モードが選択された場合において、図１０の左側に示すＨ溝上の文字「Ａ」位置乃至「Ｆ」位置のいずれかに触れれば、設定ギヤ比表示場所９２内のその手動変速ポジションに対応するギヤ比表示が点滅させられる。当初の設定ギヤ比にはノミナル値が設定されている。設定ギヤ比表示場所９２の右隣のノミナル釦９４が押圧操作されるとその設定ギヤ比がノミナル値に戻される。設定ギヤ比表示場所９２内のギヤ比表示が点滅させられた状態でオリジナル釦９６が押圧操作されると、その下側の設定パネル９８および１００が有効化されてギヤ比の設定が可能となる。左側設定パネル９８では、それに表示された数値をタッチすることにより点滅中のギヤ比が設定される。右側設定パネル１００では、その＋釦および−釦にタッチすることにより現在値から増減させられる。そして、セット釦１０２が操作されると、点滅が終了してギヤ比が確定される。このようにして設定されたギヤ比を記憶させる場合には、メモリイン釦１０４が操作される。メモリアウト釦１０６が操作されると、そのメモリイン釦１０４の操作により記憶された設定ギヤ比が即座に表示される。なお、上記「Ｍ」ポジションの「Ａ」位置乃至「Ｆ」位置は、低速ギヤ段乃至高速ギヤ段に対応するものであり、それら「Ａ」位置乃至「Ｆ」位置におけるギヤ比は、手動にて選択される第１速ギヤ段乃至第６速ギヤ段に対応するものであり、大きい値から小さい値へ順次変化させられる。この規則に反した値が設定された場合には、設定値が受付られずノミナル値とされ、同時に警告音が出力されるようになっている。
【００３２】
図１１は、上記ＥＣＵ５０の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図１１において、ギヤ比設定手段１０８は、たとえば、図１０の画面９０に示されるタッチスイッチを利用して、上記のように「Ａ」位置乃至「Ｆ」位置のギヤ比を設定する。ダウン変速指令判定手段１１０は、シフトレバー１１２が前記手動変速操作位置（Ｍポジション）において「Ｂ」位置乃至「Ｆ」位置の何れかからその位置よりもギヤ比の大きい「Ａ」位置乃至「Ｅ」位置の何れかへダウンシフト操作されたことに関連するダウン変速指令が出されたか否かを判断する。減速走行判定手段１１４は、たとえばクラッチＣ１およびＣ２が共に係合し且つブレーキＢが解放している状態において、アクセルペダルが非操作位置にあって少なくともエンジン１２の回転抵抗による制動作用を発生させつつ走行する車両の減速走行状態であるか否かを判定する。
【００３３】
エンジン過回転判定手段１１６は、たとえば減速走行判定手段１１４により車両の減速走行が判定され、且つダウン変速指令判定手段１１０によりシフトレバー１１２によるダウン変速指令が出されたと判定された場合は、そのダウン変速指令に従った変速が行われるとエンジン１２の過回転の発生が予測されるか否かを、そのときの実際の車速Ｖ（Ｎ_OUT）およびダウン変速指令に従う変速機全体の変速比すなわち指令変速比ｉ_Cに基づいて判定する。この指令変速比ｉ_cにはたとえばダウン変速後に得られる値であって、変速前には目標値としての性格を有する。すなわち、ダウン変速後に予想されるエンジン回転速度Ｎ_E（＝ｉ_C×Ｎ_OUT）が予め設定された過回転領域内たとえばレッドゾーン内に入ることが予測されるか否かが判定される。上記指令変速比ｉ_cは、ダウン変速指令によるＣＶＴ１８の指令ギヤ比γ_Cと副変速機１６の変速比ｒとの積である。上記指令ギヤ比γ_Cは、シフトレバー１１２によりダウン変速操作された「Ａ」位置乃至「Ｅ」位置の何れかのギヤ比である。
【００３４】
ダウン変速禁止手段１１８は、上記エンジン過回転判定手段１１６によりエンジン１２の過回転の発生が予測されると判定された場合には、上記ダウン変速指令に従う指令変速比ｉ_Cへのダウン変速、すなわちＣＶＴ１８のダウン変速を開始させないでその実行を禁止或いは阻止する。
【００３５】
回生トルク制御手段１２０は、上記ダウン変速指令に従う指令変速比での減速走行に比較して減速度が不足する分を補うための回生トルク好適にはその不足分に対応する回生トルクを、前記モータジェネレータ１４から発生させる、すなわち増加させる。たとえば、シフトレバー１１２がＭポジッションにおけるＣ位置からＡ位置へ操作された場合では、Ａ位置で設定されているギヤ比（指令ギヤ比γ_C）３．３５７へのダウン変速が禁止されても、その指令ギヤ比３．３５７へダウン変速が行われたときと同様の減速度が得られるように、モータジェネレータ１４の回生トルクが制御される。
【００３６】
無段変速機制御手段１２２は、上記ダウン変速禁止手段１１８によってダウン変速指令に従う指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が禁止された場合には、エンジン回転速度Ｎ_Eが予め設定された過回転領域を下回る値となる範囲でＣＶＴ１８をダウン変速させる。上記回生トルク制御手段１２０は、その無段変速機制御手段１２２によるＣＶＴ１８のダウン変速が行われたギヤ比γでの走行において減速度の不足分に対応する回生トルクを発生させ、増加させる。上記無段変速機制御手段１２２は、ＣＶＴ１８の目標ギヤ比γ_Tを決定する目標ギヤ比決定手段１２４と、その目標ギヤ比決定手段１２４により決定された目標ギヤ比γ_TにそのＣＶＴ１８の実際のギヤ比γを一致させるようにＣＶＴ１８を制御するギヤ比制御手段１２６とを含む。
【００３７】
ダウン変速可能判定手段１３０は、ダウン変速禁止手段１１８によりダウン変速指令に従う指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が禁止された場合において、実際の車速Ｖおよび変速比ｉに基づいてその指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が可能な状態となったか否かを判定する。すなわち、車速Ｖが低下してダウン変速後のエンジン回転速度Ｎ_E（＝ｉ_C×Ｎ_OUT）が予め設定された過回転領域たとえばレッドゾーンを下まわることが予測されるか否かが判定される。前記無段変速機制御手段１２２は、そのダウン変速可能判定手段１３０により指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が可能であると判定された場合には、ＣＶＴ１８の目標ギヤ比γ_Tをその指令変速比ｉ_cが得られる指令ギヤ比γ_Cに一致させ、ＣＶＴ１８の実際のギヤ比γをその指令ギヤ比γ_Cとなるように制御する。
【００３８】
表示手段１２８は、ダウン変速禁止手段１１８によりダウン変速指令に従う指令変速比ｉ_Cのダウン変速が禁止された場合には、ＣＶＴ１８の実際のギヤ比γと目標ギヤ比γ_T（＝指令ギヤ比γ_C）との不一致、或いは実際の変速比ｉと指令変速比ｉ_Cとの不一致を示す表示を前述のインストルメントパネルに設けられたシステムインジケ─タ７６内の画面９０などの画像表示器において行う。また、上記表示手段１２８は、上記無段変速機制御手段１２２によりＣＶＴ１８の実際のギヤ比γ或いは変速比ｉと指令ギヤ比γ_C或いは指令変速比ｉ_Cとが一致させられた場合には、上記表示器において不一致を示す表示を取り消す。
【００３９】
図１２および図１３は、上記ＥＣＵ５０の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、図１２はダウン変速禁止制御ルーチンを、図１３はダウン変速禁止復帰ルーチンをそれぞれ示している。
【００４０】
図１２のステップ（以下、ステップを省略する）ＳＡ１では、本制御に必要な各種の入力信号を読み込んだり、全体の変速比ｉ、ＣＶＴ１８のギヤ比γ、副変速機１６の変速比ｒの演算等の入力信号処理が行われる。続いて、前記ダウン変速指令判定手段１１０に対応するステップＳＡ２およびＳＡ３では、シフトレバー１１２の操作位置がマニアルポジションすなわちＭポジションであるか否か、およびダウン変速操作されたか否かが、シフトポジションスイッチ８２（図５参照）から供給される信号に基づいて判断される。上記ＳＡ２およびＳＡ３のいずれか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が、ＳＡ２およびＳＡ３の判断が共に肯定された場合は、前記エンジン過回転判定手段１１６およびダウン変速禁止手段１１８に対応するＳＡ４において、上記ダウン変速操作に基づくダウン変速指令に従った変速が行われるとエンジン１２の過回転の発生が予測されるか否かが、そのときの実際の車速Ｖ（Ｎ_OUT）およびダウン変速指令に従うの変速機全体の変速比すなわち指令変速比ｉ_Cに基づいて判定される。
【００４１】
上記ＳＡ４の判断が否定される場合、すなわち上記ダウン変速指令に従った変速が行われてもエンジン１２の過回転の発生が予測されない場合は、ＳＡ５においてダウン変速が実行される。たとえば、シフトレバー１１２が第３速ギヤ段に相当する「Ｃ」位置から第２速ギヤ段に相当する「Ｂ」位置へ操作された場合には、その「Ｂ」位置のギヤ比γ₂（＝２．１８０）となるようにＣＶＴ１８が制御される。すなわち、目標ギヤ比γ_Tが２．１８０に設定され、その目標ギヤ比γ_Tに実際のギヤ比γが一致するようにＣＶＴ１８のギヤ比が制御される。
【００４２】
しかし、上記ＳＡ４の判断が肯定される場合、すなわち上記ダウン変速指令に従ったダウン変速が行われるとエンジン１２の過回転の発生が予測される場合は、上記ダウン変速指令に従ったダウン変速が禁止されてＳＡ６以下が実行される。たとえば、比較的高車速においてシフトレバー１１２が第３速ギヤ段に相当する「Ｃ」位置から第１速ギヤ段に相当する「Ａ」位置へ操作された場合に該当する。
【００４３】
前記目標ギヤ比決定手段１２４に対応するＳＡ６では、ＣＶＴ１８の目標ギヤ比γ_Tが上記「Ａ」位置のギヤ比γ₁（＝３．３５７）よりも小さい値であって上記過回転の発生が予測されない範囲であって可及的に大きい暫定値、たとえば３．１００に決定される。次いで、前記ギヤ比制御手段１２６に対応するＳＡ７では、ＳＡ６において決定された目標ギヤ比γ_Tに実際のギヤ比γが一致するようにＣＶＴ１８が制御される。
【００４４】
次いで、前記回生トルク制御手段１２０に対応するＳＡ８では、回生トルク制御手段１２０は、上記ダウン変速指令に従う指令変速比での減速走行に比較して減速度が不足する分を補うための回生トルク好適にはその不足する分に対応する回生トルクを、前記モータジェネレータ１４から発生させ、増加させる。すなわち、シフトレバー１１２がＭポジッションにおけるＣ位置からＡ位置へ操作された場合では、Ａ位置で設定されているギヤ比（指令ギヤ比γ_C）３．３５７へのダウン変速が禁止されても、その指令ギヤ比３．３５７へダウン変速が行われたときと同様の減速度が得られるように、モータジェネレータ１４の回生トルクが増加させられる。そして、前記表示手段１２８に対応するＳＡ９において、シフトレバー１１２の操作によるダウン変速指令が求める指令ギヤ比γ_C或いは指令変速比ｉ_Cと実際のギヤ比γ或いは変速比ｉとが不一致であることを示す表示が行われる。
【００４５】
図１３のＳＢ１では、上記指令ギヤ比γ_C或いは指令変速比ｉ_Cと実際のギヤ比γ或いは変速比ｉとが不一致であるか否かが判断される。このＳＢ１の判断が否定される場合すなわち一致している場合は復帰制御を必要としないので本ルーチンが終了させられるが、ＳＢ１の判断が肯定される場合すなわち手動ダウン変速が禁止されている場合は、ＳＢ２およびＳＢ３において、実際の車速Ｖおよび変速比ｉなどが読み込まれる。次いで、前記ダウン変速可能判定手段１３０に対応するＳＢ４において、ダウン変速指令に従う指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が禁止された場合において、実際の車速Ｖおよび変速比ｉに基づいてその指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が可能な状態となったか否かが判定される。すなわち、車速Ｖが低下して、ダウン変速後のエンジン回転速度Ｎ_E（＝ｉ_C×Ｎ_OUT）が予め設定された過回転領域たとえばレッドゾーンを下まわることが予測されるか否かが判定される。
【００４６】
上記ＳＢ４の判断が否定される場合は、ＳＢ５においてＣＶＴ１８の現在のギヤ比γが維持される。しかし、車速Ｖの低下によってそのＳＢ４の判断が肯定されると、前記目標ギヤ比決定手段１２４に対応するＳＢ６において、目標ギヤ比γ_Tとして指令ギヤ比γ_Cすなわち「Ａ」位置のギヤ比γ₁（＝３．３５７）が決定されるとともに、前記ギヤ比制御手段１２６に対応するＳＢ７において、その目標ギヤ比γ_Tに実際のギヤ比γが一致させられるようにＣＶＴ１８が制御され、シフトレバー１１２によりすでに操作された「Ａ」位置へのダウン変速が行われる。同時に、前記回生トルク制御手段１２０に対応するＳＢ８において、「Ａ」位置へのダウン変速に対応する減速度が得られるように、モータジェネレータ１４による回生トルクが減少させられる。
【００４７】
続いて、ＳＢ９において、上記指令ギヤ比γ_C或いは指令変速比ｉ_Cと実際のギヤ比γ或いは変速比ｉとが不一致であるか否かが再び判断される。当初は上記ＳＢ９の判断が肯定されるので、表示手段１２８に対応するＳＢ１０において不一致表示が継続される。しかし、所定の応答時間が経過して上記ＳＢ９の判断が否定されると、表示手段１２８に対応するＳＢ１１において不一致の表示が解消される。
【００４８】
上述のように、本実施例によれば、ダウン変速禁止手段１１８（ＳＡ４）によりダウン変速指令に従うダウン変速後の指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が禁止されると、回生トルク制御手段１２０（ＳＡ８）により、手動ダウン変速指令に従う指令変速比ｉ_Cでの減速走行（所謂エンジンブレーキ走行）に比較して減速度が不足する分を補うための回生トルクが、モータジェネレータ１４から発生させられるので、ダウン変速禁止手段１１８（ＳＡ４）によりエンジンの過回転を防止するためにダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速が禁止されても、減速走行においてダウン変速操作を行った運転者が期待する減速度が得られる。
【００４９】
また、本実施例によれば、ダウン変速禁止手段１１８（ＳＡ４）によってダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速が禁止された場合には、エンジン回転速度Ｎ_Eが予め設定された過回転領域を下回る値となる範囲で車両変速機に含まれるＣＶＴ１８をダウン変速させる無段変速機制御手段１２２（ＳＡ６、ＳＡ７）が設けられ、上記回生トルク制御手段１２０（ＳＡ８）は、その無段変速機制御手段１２２によるＣＶＴ１８のダウン変速が行われたときのギヤ比での走行において減速度の不足分に対応する回生トルクを発生させるものである。このため、モータジェネレータ１４の回生が受け持つ割合が少なくなるので、スポーツ走行におけるダウン変速操作のような比較的大きな減速度が期待される場合でも、運転者が期待する減速度が得られる。
【００５０】
また、本実施例によれば、無段変速機制御手段１２２は、ＣＶＴ１８の目標ギヤ比γ_Tを決定する目標ギヤ比決定手段１２４（ＳＡ６、ＳＢ６）と、その目標ギヤ比決定手段１２４により決定された目標ギヤ比γ_TにそのＣＶＴ１８の実際のギヤ比γを一致させるようにＣＶＴ１８のギヤ比γを制御するギヤ比制御手段１２６（ＳＡ７、ＳＢ７）とを含み、ダウン変速禁止手段１１８によりダウン変速指令に従うダウン変速後の指令ギヤ比γ_Cへのダウン変速が禁止された場合には、ＣＶＴ１８の実際のギヤ比γと指令ギヤ比γ_Cとの不一致を示す表示を表示器において行う表示手段１２８が、さらに設けられているので、ダウン変速指令に従う変速後のＣＶＴ１８のギヤ比γと指令ギヤ比γ_Cとが相違していることを運転者が容易に認識できる利点がある。
【００５１】
また、本実施例によれば、ダウン変速禁止手段１１８によりダウン変速指令に従う指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が禁止された場合において、実際の車速Ｖおよび変速比ｉに基づいてその指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が可能であるか否かを判定するダウン変速可能判定手段１３０（ＳＢ４）が設けられ、無段変速機制御手段１２２は、そのダウン変速可能判定手段１３０により指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が可能であると判定された場合には、ＣＶＴ１８の目標ギヤ比γ_Tをその指令変速比ｉ_Cが得られる指令ギヤ比γ_Cに一致させ、ＣＶＴ１８の実際のギヤ比γをその指令ギヤ比γ_Cとなるように制御するものであるので、ダウン変速可能が判定されたときに、ダウン変速指令に従った指令変速比ｉ_Cへのダウン変速が行われる利点がある。
【００５２】
また、本実施例によれば、表示手段１２８（ＳＢ１１）は、上記無段変速機制御手段１２２によりＣＶＴ１８の実際のギヤ比γと指令ギヤ比γ_Cとが一致させられた場合すなわち全体の変速比ｉが指令変速比ｉ_Cと一致させられた場合には、前記表示器において不一致を示す表示を取り消すものであるので、シフトレバー１１２を用いた手動ダウン変速指令によるダウン変速が完了したことが運転者によって把握できる利点がある。
【００５３】
以上、本発明の一実施例を図１乃至図１３に基づいて説明したが、本発明は他の態様においても適用される。
【００５４】
たとえば、前述の実施例において、ハイブリッド車両の動力伝達装置１０に設けられて変速機は無段のＣＶＴ１８と有段の副変速機１６とから構成されていたが、無段変速機或いは有段変速機から構成されたものであっても、差し支えなく本発明が適用される。
【００５５】
また、前述の実施例の車両では、シフトレバー１１２のＭポジションにおけるダウン変速が説明されていたが、Ｂポジションにおけるダウン変速であってもよい。
【００５６】
また、前述の実施例の車両では、シフトレバー１１２が手動ダウン変速のために操作されるように構成されていたが、ステアリングホイールなどに設けられたシフトボタンにより手動ダウン変速させられるものであってもよい。
【００５７】
また、前述の実施例の回生トルク制御手段１２０（ＳＡ８）は、ダウン変速指令に従うダウン変速後の指令変速比ｉ_cでの減速走行に比較して減速度が不足する分を補うための回生トルクを、前記電動モータから発生させるものであったが、その不足する分を補うための回生トルクとは、その不足分と略同じ量であってもよいし、その不足分よりも小さくてもよい。要するに、減速度の低下が改善される程度に回生トルクが増加させられればよいのである。
【００５８】
また、前述の図１１に示す実施例では、減速走行判定手段１１４が設けられていたが、かならずしも設けられていなくてもよい。
【００５９】
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、これ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド車両の動力伝達装置の構成を説明するための骨子図である。
【図２】図１の副変速機の各回転要素の回転数の相互関係を直線で示す共線図である。
【図３】図１の副変速機で成立させられる変速モードと係合装置の係合状態との関係を示す図である。
【図４】図１のハイブリッド車両の動力伝達装置におけるモータジェネレータとエンジンとの使い分けを説明する図であって、(a) は通常の前進走行時に用いられるマップであり、(b) はバッテリの蓄電量ＳＯＣが不足している場合に用いられるマップである。
【図５】図１のハイブリッド車両の動力伝達装置を制御するための電子制御装置を説明するブロック線図である。
【図６】図１のハイブリッド車両の動力伝達装置におけるシフトレバーのシフトポジションを示す図である。
【図７】図１のハイブリッド車両の動力伝達装置に設けられている減速度／トルク設定スイッチを示す図である。
【図８】図７の減速度／トルク設定スイッチの設定状態を表示するインジケータを示す図である。
【図９】図６の「Ｍ」または「Ｂ」ポジションへシフトレバーが操作された場合にアクティブになって全体の変速比を表示するシステムインジケータを示す図である。
【図１０】Ｍポジションを構成する６段の手動変速用のシフト位置のギヤ比γを設定するための画面を説明する図である。
【図１１】図５の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図１２】図５の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、減速走行中において実行されるダウン変速禁止制御ルーチンを示している。
【図１３】図５の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、減速走行中において実行されるダウン変速禁止復帰ルーチンを示している。
【符号の説明】
１２：エンジン
１４：モータジェネレータ（電動モータ）
１６：副変速機
１８：無段変速機（主変速機）
１１６：エンジン過回転判定手段
１１８：ダウン変速禁止手段
１２０：回生トルク制御手段

Claims

燃料の燃焼により作動させられるエンジンと、電気エネルギにより作動させられる電動モータと、該エンジンおよび電動モータから駆動輪に至る動力伝達経路に設けられた変速機とを備えているハイブリッド車両の制御装置であって、
車両のダウン変速指令があった場合は、そのダウン変速指令に従った変速が行われると前記エンジンの過回転の発生が予測されるか否かを判定するエンジン過回転判定手段と、
該エンジン過回転判定手段によりエンジンの過回転の発生が予測されると判定された場合には、前記ダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速を禁止するダウン変速禁止手段と、
前記ダウン変速指令に従う指令変速比での減速走行に比較して減速度が不足する分を補うための回生トルクを、前記電動モータから発生させる回生トルク制御手段と、
前記ダウン変速禁止手段により前記ダウン変速指令に従う指令変速比へのダウン変速が禁止された場合において、ダウン変速後のエンジン回転速度が予め設定された過回転領域を下まわることが予測されるか否かを判定するダウン変速可能判定手段とを、含み、
該ダウン変速可能判定手段によりダウン変速後のエンジン回転速度が予め設定された過回転領域を下まわることが予測されると、前記ダウン変速指令に従った指令変速比へのダウン変速が実行されることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。