JP4193794B2 - ハイブリッド変速機の過回転防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド変速機の過回転防止装置、特に、ハイブリッド変速機に結合したエンジン等の主動力源や、変速機出力回転に対する主動力源の回転比を連続的に変化させたり、変速機出力トルクをアシストする用をなすモータ／ジェネレータの過回転を防止するための装置に関するものである。

ハイブリッド変速機としては、特許文献1に記載されているように、２要素の回転状態を決定すると他の要素の回転状態が決まる差動装置を介してエンジン等の主動力源、2個のモータ／ジェネレータ、および駆動系への出力間を相互に連結し、モータ／ジェネレータにより、駆動系への出力に対する主動力源の回転速度比を無段階に変更する変速が可能なものが知られている。
特開２００４−１３２４２１号公報

このようなハイブリッド変速機にあっては、変速制御中にパワーバランスが本来のものからずれたり、変速制御が一時的に脱調したり、外乱が入ったりして、エンジン等の主動力源および両モータ／ジェネレータの何れかが許容限界速度を超えて回転されることがあり、かかるハイブリッド変速機の過回転はエンジン等の主動力源や両モータ／ジェネレータの寿命低下を招き、ひいてはハイブリッド変速機の耐久性を損なう。

本発明は、かかるハイブリッド変速機の過回転を効率よく、且つ、確実に防止して、エンジン等の主動力源や両モータ／ジェネレータの寿命低下を回避し、これによりハイブリッド変速機の耐久性を向上させ得るようにしたハイブリッド変速機の過回転防止装置を提案することを目的とする。

この目的のため本発明によるハイブリッド変速機の過回転防止装置は、請求項１に記載のごとくに構成する。
先ず前提となるハイブリッド変速機は、
２要素の回転状態を決定すると他の要素の回転状態が決まる差動装置を介して主動力源、2個のモータ／ジェネレータ、および駆動系への出力間を相互に連結し、
モータ／ジェネレータにより、駆動系への出力に対する主動力源の回転速度比を無段階に変更する変速が可能なものである。

本発明の過回転防止装置は、かかるハイブリッド変速機に対し以下の主動力源回転速度制限値演算手段および過回転抑制手段を設ける。
主動力源回転速度制限値演算手段は、現在の出力回転速度のもとで主動力源および両モータ／ジェネレータの何れかが許容限界速度を越えることになる主動力源の回転速度上限値および回転速度下限値をそれぞれ求めるものである。
過回転抑制手段は、主動力源の実回転速度が前記主動力源の回転速度上限値を越えたり、前記主動力源の回転速度下限値を下回る傾向になる時、前記モータ／ジェネレータから前記出力への駆動力を減ずると共にモータ／ジェネレータから変速用に振り向ける動力を増大して、駆動力重視から変速重視への切り替えにより、前記主動力源および両モータ／ジェネレータの何れかが許容限界速度を越えた過回転状態になるのを抑制するものである。

かかる本発明によるハイブリッド変速機の過回転防止装置によれば、
主動力源の実回転速度が上記の回転速度上限値を越えたり、上記の回転速度下限値を下回る傾向になる時、モータ／ジェネレータから出力への駆動力を減ずると共にモータ／ジェネレータから変速用に振り向ける動力を増大して、駆動力重視から変速重視へ切り替えることから、主動力源および両モータ／ジェネレータの何れかが許容限界速度を越えた過回転状態になるのを抑制することができ、
主動力源や両モータ／ジェネレータの寿命低下を回避してハイブリッド変速機の耐久性を向上させることができる。

以下本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例になる過回転防止装置を具えたハイブリッド変速機１の制御システムを例示し、ハイブリッド変速機１を、本実施例においては前輪駆動車（FF車）用のトランスアクスルとして用いるのに有用な、図２に示すごとき以下の構成となす。

図2のハイブリッド変速機1は、左側から順次、主動力源としてのエンジンENG、差動装置としてのラビニョオ型プラネタリギヤセット2、および複合電流２層モータ3を同軸に配置する。
ラビニョオ型プラネタリギヤセット2は、２つのシングルピニオン遊星歯車組4，5で構成し、シングルピニオン遊星歯車組4は、サンギヤS2およびリングギヤR2にピニオンP2を噛合させた構造とし、シングルピニオン遊星歯車組5は、サンギヤS1およびリングギヤR1にピニオンP1を噛合させた構造とする。
そして、ピニオンP1,P2を全て共通なキャリアCにより回転自在に支持し、ピニオンP2をロングピニオンとしてピニオンP1に噛合させて、２つのシングルピニオン遊星歯車組4，5を相関させることによりラビニョオ型プラネタリギヤセット2となす。

このラビニョオ型プラネタリギヤセット2は、サンギヤS1、サンギヤS2、リングギヤR1、リングギヤR2、およびキャリアCの５個の回転メンバを主たる要素とし、これら５個のメンバのうち２個のメンバの回転速度を決定すると、他のメンバの回転速度が決まる２自由度の差動装置を構成する。
かかるラビニョオ型プラネタリギヤセット2に対し本実施例においては、図の左側に同軸に配置したエンジンENGからの回転がシングルピニオン遊星歯車組4のリングギヤR2に入力されるよう、このリングギヤR2に入力軸6を結合し、この入力軸6にエンジンENGのクランクシャフトを結合する。

ラビニョオ型プラネタリギヤセット2の出力回転を共通なキャリアCより取り出すよう、このキャリアCに出力歯車7を形成し、これに、カウンターギヤ8を噛合させ、 カウンターギヤ8をカウンターシャフト9に結合し、カウンターシャフト9にディファレンシャルギヤ装置10を介して左右前輪11を駆動結合する。

複合電流２層モータ3は、インナーロータ3riと、これを包囲する環状のアウターロータ3roと、これらインナーロータ3riおよびアウターロータ3ro間における環状空間に同軸に配置した環状ステータ3ｓとよりなるものとするが、
本例では、ステータ3ｓとインナーロータ3riとで内側のモータ／ジェネレータである第１モータ／ジェネレータMG1を構成し、ステータ3sとアウターロータ3roとで外側のモータ／ジェネレータである第２モータ／ジェネレータMG2を構成する。
かかる複合電流２層モータ3と、ラビニョオ型プラネタリギヤセット2との結合に当たっては、シングルピニオン遊星歯車組5のサンギヤS1に第１モータ／ジェネレータMG1（詳しくはインナーロータ3ri）を結合し、シングルピニオン遊星歯車組4のサンギヤS2に第２モータ／ジェネレータMG2（詳しくはアウターロータ3ro）を結合する。

以上の構成になるハイブリッド変速機１は、エンジンENGおよびモータ／ジェネレータMG1,MG2の少なくとも一方からの動力により出力を決定し、この間に、モータ／ジェネレータMG1,MG2によって、変速機出力回転速度（車速）に対するエンジンENGの回転速度比を連続的に変化させることができる。

エンジンENGおよびハイブリッド変速機１の制御システムは、図１に示す以下のごときものとする。
21は、エンジンENGおよびハイブリッド変速機１（モータ／ジェネレータMG1,MG2）の統合制御を司るハイブリッドコントローラである。
このハイブリッドコントローラ21はエンジンENGの目標エンジントルクtTeに関する指令をエンジンコントローラ22に供給し、エンジンコントローラ22はエンジンENGを当該トルク指令値tTeが達成されるよう運転させる。

ハイブリッドコントローラ21は更に、モータ／ジェネレータMG1,MG2の目標トルクtTm1,tTm2に関する指令をモータコントローラ23に供給し、モータコントローラ23はインバータ24およびバッテリ25によりモータ／ジェネレータMG1,MG2をそれぞれ、上記したトルク指令値tTm1,tTm2が達成されるよう制御する。

上記制御のためハイブリッドコントローラ21には、
バッテリ25のバッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）を検出するバッテリ状態検出部26からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）APOを検出するアクセル開度センサ27からの信号と、
車速VSP（駆動系への出力回転数に比例）を検出する車速センサ28からの信号と、
リングギヤR2へのエンジン回転速度Neを検出するエンジン回転センサ29からの信号とを入力する。

ハイブリッドコントローラ21は、これら入力情報、すなわちバッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）、アクセル開度APO、車速VSP、およびエンジン回転速度Neに応じ、運転者が意図する運転状態を実現するようエンジンコントローラ22に前記の目標エンジントルクtTeを指令し、また、モータコントローラ23に前記の目標モータ／ジェネレータトルクtTm1,tTm2を指令する。
かように目標エンジントルクtTeおよび目標モータ／ジェネレータトルクtTm1,tTm2を求めるハイブリッドコントローラ21は、図3の機能別ブロック線図で示すごとくに表され、目標値設定部31と、パワー分配部32と、駆動力MGトルク分担部33と、変速制御部34と、本発明の目的を達成するためのエンジン回転速度制限値演算手段35および過回転抑制手段36とで構成する。

目標値設定部31は、アクセル開度APOと、車速VSPと、バッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）とから、車両の理想駆動力と、目標エンジン回転速度tNeと、目標エンジントルクtTeとの組み合わせを設定する。
パワー分配部32は、上記の理想駆動力と、目標エンジン回転速度tNeおよび実エンジン回転速度Ne間のエンジン回転速度偏差（tNe−Ne）とに応じて、バッテリ電力制限範囲内およびモータ／ジェネレータトルク範囲内に収まるようモータ／ジェネレータMG1,MG2の動力を、出力に向かわせる駆動力分と、変速用の動力とに分配して、車両の目標駆動力および変速可能速度を決定する。

駆動力MGトルク分担部33は、変速に影響しないようにしつつ上記車両の目標駆動力を達成するためのモータ／ジェネレータMG1,MG2のトルク分担を定めて、これらモータ／ジェネレータMG1,MG2の目標駆動力達成用のトルク操作量tTmd1,tTmd2を以下のようにして求める。
モータ／ジェネレータMG1,MG2のトルクをTm1,Tm2、エンジントルクをTe、走行抵抗トルクをTrとすると、エンジン回転速度Neおよび変速機出力回転速度No（車速VSPから判る）を状態量として、回転系の動特性は次式で表される。
dNe/dt＝b11・Tm1＋b12・Tm2＋b13・Te＋b14・Tr・・・（1）
dNo/dt＝b21・Tm1＋b22・Tm2＋b23・Te＋b24・Tr・・・（2）
ただし、b11,b12,b13,b14,b21,b22,b23,b24はユニットの機械的諸元で決まる定数である。

駆動力Toが走行抵抗トルクTrに等しく、車速VSPが変化しない（dNo/dt＝0）とすると、上記の（2）式は次式に変換される。
To＝（-b21・Tm1-b22・Tm2-b23・Te）/b24
＝k21・Tm1＋k22・Tm2＋k23・Tme・・・（3）
また、Tm1,Tm2が次式の関係を満たしていれば、（1）式からTm1,Tm2によるエンジン回転速度変化がないことが判り、変速に影響しないことが判る。
0＝b11・Tm1＋b12・Tm2・・・（4）
よって、駆動力操作量Toとエンジントルク推定値Teとから、（3）式および（4）式を連立して解くことで、車両の目標駆動力を達成しながら、変速には影響しないようなモータ／ジェネレータMG1,MG2のトルク操作量tTmd1,tTmd2を求めることができる。

変速制御部34は、目標エンジン回転速度tNeおよび実エンジン回転速度Ne間のエンジン回転速度偏差e（＝tNe−Ne）に応じて、このエンジン回転速度偏差eが小さくなると共に変速可能速度範囲に収まるような変速操作量を求め、この変速操作量を実現しながら車両の駆動力に影響しないようにモータ／ジェネレータMG1,MG2のトルク分担を定めて、これらモータ／ジェネレータMG1,MG2の目標エンジン回転速度達成用トルク操作量tTms1,tTms2を以下のようにして求める。

例えばPI制御器を用いて、エンジン回転速度偏差eから次式により変速操作量Uiを演算する。
Ui＝Kp(s+Ki)/s・・・（5）
上式において、Kpは比例制御定数、Kiは積分制御定数、sはラプラス演算子である。
走行抵抗を外乱と考え、（1）式から、Uiと、Teと、Tm1と、Tm2との関係は次式により表される。
Ui＝b11・Tm1＋b12・Tm2＋b13・Te・・・（6）
また、Tm1およびTm2が次式の関係を満たせば、（2）式からTm1およびTm2によるdNo/dtの変化がないことが判り、エンジントルクTeおよび走行抵抗トルクTrが一定であれば駆動力の変化もない。
0＝b11・Tm1＋b12・Tm2・・・（7）
よって、変速操作量Uiとエンジントルク推定値Teとから、（6）式および（7）式を連立して解くことで、変速操作量を実現しながら、車両の目標駆動力には影響しないようなモータ／ジェネレータMG1,MG2のトルク操作量tTms1,tTms2を求めることができる。

モータ／ジェネレータMG1に対して指令する目標トルクtTm1は、車両の目標駆動力を達成しながら、変速には影響しないようなモータ／ジェネレータMG1のトルク操作量tTmd1と、変速操作量を実現しながら、車両の目標駆動力には影響しないようなモータ／ジェネレータMG1のトルク操作量tTms1との和値（tTm1＝tTmd1＋tTms1）とし、
また、モータ／ジェネレータMG2に対して指令する目標トルクtTm2は、車両の目標駆動力を達成しながら、変速には影響しないようなモータ／ジェネレータMG2のトルク操作量tTmd2と、変速操作量を実現しながら、車両の目標駆動力には影響しないようなモータ／ジェネレータMG2のトルク操作量tTms2との和値（tTm2＝tTmd2＋tTms2）とする。

エンジン回転速度制限値演算手段35は、現在の車速VSP（変速機出力回転速度No）のもとでエンジンえNGおよび両モータ／ジェネレータMG1,MG2の何れかが許容限界速度を越える（過回転する）ことになるエンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2をそれぞれ求める。
これらエンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2はそれぞれ図4に例示するように表され、目標エンジン回転速度tNeがエンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2間の中間値tNe1のごときものであって、エンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2から離れているのに、つまり、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNe＝tNe1近辺に収束する筈なのに、この実エンジン回転速度Neが下限値Ne1を下回ったり、回転速度上限値Ne2を越えたりする（上記の過回転状態になる）ということは、変速制御中にパワーバランスが本来のものからずれたり、変速制御が一時的に脱調したり、外乱が入ったりして、エンジンENGおよび両モータ／ジェネレータMG1,MG2の何れかが許容限界速度を超えて過回転していることを意味する。

かかるハイブリッド変速機の過回転はエンジンENGや両モータ／ジェネレータMG1,MG2の寿命低下を招き、ひいてはハイブリッド変速機の耐久性を損なう。
この問題を回避すべく上記の過回転を防止するため図3における過回転抑制手段36は、実エンジン回転速度Neが下限値Ne1を下回ったり、回転速度上限値Ne2を越えたりする（過回転状態になる）時、まず、目標エンジン回転速度tNeがエンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2間のどこの値かを判定し、つまり、目標エンジン回転速度tNeがエンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2に対してどの程度離れているのかを判定し、判定結果から、図4に例示するようなマップを基に過回転時駆動力ゲインGdを求める。

この過回転時駆動力ゲインGdはパワー分配部32に供給され、パワー分配部32が前記したごとくに目標駆動力および変速可能速度を決定する時における目標駆動力の重み付けを定めるものである。
つまり、過回転時駆動力ゲインGdが1である時、パワー分配部32は前記した通りのパワー分配により目標駆動力および変速可能速度を決定するが、過回転時駆動力ゲインGdが1未満である時、1よりも小さくなるほど、パワー分配部32は目標駆動力を減ずると共にそのパワー分だけ変速可能速度を速めて、駆動力重視から変速重視の制御となす。

ここで、図4に示す過回転時駆動力ゲインGdの変化特性を説明するに、この過回転時駆動力ゲインGdは、目標エンジン回転速度tNeがエンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2間の中間値tNe1のごとく、エンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2から最も離れている時に最低値（1未満の正の値）とし、目標エンジン回転速度tNeがエンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2に近くなるほど1に向け漸増させる。

かように過回転時駆動力ゲインGdの変化特性を定めた理由は、目標エンジン回転速度tNeがエンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2間の中間値tNe1のように、エンジンENGの回転速度下限値Ne1および回転速度上限値Ne2から離れているのに、つまり、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNe＝tNe1近辺に収束する筈なのに、実エンジン回転速度Neが下限値Ne1を下回ったり、回転速度上限値Ne2を越えたりする（過回転状態になる）ということは、変速制御中にパワーバランスが本来のものからずれたり、変速制御が一時的に脱調したり、外乱が入ったりしたことで過回転を生じていることを意味し、この時は駆動力重視から変速速度重視にして過回転を早急に防止する必要があり、目標エンジン回転速度tNeが下限値Ne1および上限値Ne2に近いほど変速速度重視の要求が薄れるためである。

以上の過回転時駆動力ゲインGdに基づく前記した制御によれば、実エンジン回転速度Neが回転速度上限値Ne2を越えたり、回転速度下限値Ne1を下回る傾向になる時、モータ／ジェネレータMG1,MG2から出力への駆動力を減ずると共にモータ／ジェネレータMG1,MG2から変速用に振り向ける動力を増大して、駆動力重視から変速重視への切り替えにより、エンジンENGおよび両モータ／ジェネレータMG1,MG2の何れかが許容限界速度を越えた過回転状態になるのを早期に抑制することができ、ハイブリッド変速機の耐久性を向上させることができる。

また図4に例示するごとく、目標エンジン回転速度tNeが回転速度上限値Ne2および回転速度下限値Ne1間の中間値tNe1に近いほど、過回転時駆動力ゲインGdを1未満の小さな正値にしたから、
上記した過回転防止用の目標駆動力低減量および変速動力増大量を、目標エンジン回転速度tNeが回転速度上限値Ne2および回転速度下限値Ne1から離れているほど多くして、駆動力重視から変速速度重視への傾向を強めることとなり、如何なる過回転のもとでも確実に当該過回転を確実に防止することができる。

なお過回転抑制手段36は、エンジン回転速度偏差e（＝tNe−Ne）を基にこれが0に近づいたら、つまり、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeにほぼ一致した時、過回転防止用の目標駆動力低減量および変速動力増大量を0にして、変速重視から駆動力重視に戻すのがよい。
この場合、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeにほぼ一致するまで、過回転防止用の変速速度重視制御が継続されて変速制御のずれを確実になくすことができると共に、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeにほぼ一致したら確実に、変速速度重視制御から駆動力重視制御へと復帰させ得て、駆動力不足の状態が続くのを回避することができる。

また過回転抑制手段36は、実エンジン回転速度Neが回転速度上限値Ne2を超えたり、回転下限値Ne2を下回った時、エンジントルクTeを低下させるようにするのがよく、
この場合、エンジントルクによる変速の促進が行われて、前記の過回転防止作用を更に確実なものにすることができる。

図3の過回転抑制手段36には更に、目標エンジン回転速度tNeが回転速度上限値Ne2または回転速度下限値Ne1の近くの値である時、実エンジン回転速度Neが回転速度上限値Ne2を越えたり、回転速度下限値Ne1を下回るのを抑制するよう変速制御ゲインを調整するようにした変速制御ゲイン調整手段（図示せず）を設けることができる。
この変速制御ゲイン調整手段を詳述するに、これは、図3の変速制御部34で用いる変速制御ゲインGsを図5に例示するごとくに定めて変速制御部34に供給するものである。
図5の横軸はエンジン回転速度偏差e＝tNe−Neを示し、このエンジン回転速度偏差eが0の点は実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeに一致した点である。
なお図5では、横軸の右方向がエンジンの制限回転数（回転速度上限値Ne2または回転速度下限値Ne1）に接近する方向として以下の説明を展開する。

図5に示す変速制御ゲインGsの変化特性を以下に説明する。
エンジン回転速度偏差eが0の点（実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeに一致した点）を境に、図5の左側では、つまり、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNe（e＝0）に向かいつつ、目標エンジン回転速度tNeに近い側における制限回転数（回転速度上限値Ne2または回転速度下限値Ne1）に接近している間は、エンジン回転速度偏差eが0に向けて小さくなるにつれ、変速制御ゲインGsを通常のゲインから徐々に小さくする。

これにより、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNe（e＝0）に向かいつつ、目標エンジン回転速度tNeに近い側における制限回転数（Ne2またはNe1）に接近している間は、エンジン回転速度偏差eが0に向けて小さくなるにつれ、上記変速制御ゲインGsの設定によって変速の進行が鈍くされることとなり、
エンジン回転速度偏差e＝0の点を超えて実エンジン回転速度Neがオーバードシュートするのを抑制することができ、かかるオーバードシュートの抑制により、制限回転数（Ne2またはNe1）がエンジン回転速度偏差e＝0の点の近くにある場合においても、実エンジン回転速度Neが制限回転数（Ne2またはNe1）を越えて過回転状態が発生するのを防止することができる。

なお、図5のe＝0の点よりも左側では制御ゲインGsを更に同図に一点鎖線で示すごとく、目標エンジン回転速度tNeがこれに近い側における制限回転数（回転速度上限値Ne2または回転速度下限値Ne1）に近いほど小さくするのがよい。
これにより、目標エンジン回転速度tNeに近い側の制限回転数（回転速度上限値Ne2または回転速度下限値Ne1）が図5のe＝0の点に近いほど、つまり、上記のオーバーシュートが僅かでも過回転状態となる状況の場合ほど、変速の進行が更に鈍くされることとなって、過回転になりやすい状況の基でも確実に過回転を防止することができる。

図5のe＝0の点よりも右側では、つまり、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeから遠ざかりつつ、目標エンジン回転速度tNeに近い側における制限回転数（回転速度上限値Ne2または回転速度下限値Ne1）に接近している間は、目標エンジン回転速度tNeが制限回転数（回転速度上限値Ne2または回転速度下限値Ne1）に近いほど変速制御ゲインGsを大きくする。

これにより、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNe（e＝0）から遠ざかりつつ、目標エンジン回転速度tNeに近い側における制限回転数（Ne2またはNe1）に接近している間は、目標エンジン回転速度tNeが制限回転数（回転速度上限値Ne2または回転速度下限値Ne1）に近いほど、上記変速制御ゲインGsの設定によって、実エンジン回転速度Neを目標エンジン回転速度tNeに一致させる（e＝0にする）変速制御が速やかに行われることとなり、
目標エンジン回転速度tNe（e＝0）から遠ざかりつつ、制限回転数（Ne2またはNe1）に向かっている実エンジン回転速度Neを速やかに、目標エンジン回転速度tNe（e＝0の点）まで戻して、実エンジン回転速度Neが制限回転数（Ne2またはNe1）に達する過回転状態を防止することができる。

図3の過回転抑制手段36には更に、実エンジン回転速度Neが回転速度上限値Ne2の近辺の値である時に、エンジントルクの上昇速度をエンジン回転サーボ制御の外乱応答よりも遅くする、図示せざるエンジントルク上昇速度制限手段（主動力源トルク上昇速度制限手段）を設けることができる。
この場合、外乱によるエンジン回転速度Neの変動を早期に収束させることができて、外乱が入力された時においても上記の作用効果を確実なものにすることができる。

上記した実施例になる過回転防止制御を、図6のタイムチャートにより概略説明するに、瞬時t0の直後は実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeに向かっていることから、図5のe＝0点より左側におけるごとく変速制御ゲインGsを通常ゲインよりも小さくすることにより、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeを越えるオーバーシュートを抑制し、実エンジン回転速度Neが上限値Ne2に至る過回転を防止することができる。

その後、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeに一致している瞬時t1までの間は、変速の必要がないから変速制御ゲインGsを非変速時用の小さな値に保つ。
実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeを越え、さらに上限値Ne2を越える瞬時t2〜t3間では、変速制御ゲインGsを図5のe＝0点より右側におけるごとく、上限値Ne2に対する目標エンジン回転速度tNeの接近状態に応じ定めて、図6のごとく通常ゲインよりも大きくすることにより、実エンジン回転速度Neを目標エンジン回転速度tNeへ速やかに収束させ、実エンジン回転速度Neが二点鎖線で示すごとくに上限値Ne2を大きく越えて過回転状態が長く続くのを防止することができる。

なお、このときに目標エンジン回転速度tNeが上限値Ne2から大きく離れている場合は、その乖離度に応じ図4のごとくに設定した駆動力ゲインGdにより目標駆動力を、図6の瞬時t2〜t3間におけるごとくに低下させて、駆動力重視から変速速度重視に移行させることによっても上記の作用効果を顕著なものにする。

実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeに一致している瞬時t3〜t4間は、変速の必要がないから変速制御ゲインGsを非変速時用の小さな値に保つ。
瞬時t4における目標エンジン回転速度tNeの低下で、これに実エンジン回転速度Neを追従させる変速制御中は、変速制御ゲインGsを通常ゲインとし、駆動力ゲインGd＝1により目標駆動力を通常通りのものとする。
なお変速制御ゲインGsが通常ゲインである場合、この通常ゲインが変速の応答性を優先して定められているため、変速の過程で実エンジン回転速度Neが一旦、図6の瞬時t5〜t6間におけるごとく目標エンジン回転速度tNeよりも低下（アンダーシュート）した後に目標エンジン回転速度tNeに収束する。

瞬時t7におけるごとく実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeを越え、さらに瞬時t8〜t9間におけるごとく上限値Ne2を越えると、目標エンジン回転速度tNeが上限値Ne2から大きく離れていることから、その乖離度に応じ図4のごとくに設定した駆動力ゲインGdにより目標駆動力が瞬時t8〜t9間におけるごとくに低下され、駆動力重視から変速速度重視への移行が行われる。
一方で、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeを越え、さらに上限値Ne2を越えるということは、エンジン回転速度偏差eが図5のe＝0点より右側の領域にあることを意味し、変速制御ゲインGsが上限値Ne2に対する目標エンジン回転速度tNeの乖離度に応じ定められ、図6の瞬時t8〜t9間におけるごとく通常ゲインよりも大きくされる。

上記した駆動力重視から変速速度重視への移行と、変速制御ゲインGsの上昇とにより、実エンジン回転速度Neを目標エンジン回転速度tNeへ速やかに収束させ、実エンジン回転速度Neが二点鎖線で示すごとくに上限値Ne2を大きく越えて過回転状態が長く続くのを防止することができる。
なお瞬時t9〜t10間においては、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeに接近することから、この接近につれて目標駆動力の低下量を漸減させ、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeに一致した時に目標駆動力の低下量を0にして正規の値に戻す。

これにより、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeにほぼ一致するまで、過回転防止用の変速速度重視制御が継続されて変速制御のずれを確実になくすことができると共に、実エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度tNeにほぼ一致したら確実に、変速速度重視制御から駆動力重視制御へと復帰させ得て、駆動力不足の状態が続くのを回避することができる。

本発明による過回転防止装置を適用可能なハイブリッド変速機の制御システムを示す機能別ブロック線図である。 同ハイブリッド変速機の骨子図である。 図1の制御システムにおけるハイブリッドコントローラを示す機能別ブロック線図である。 本発明の過回転防止制御に用いる過回転時駆動力ゲインの変化特性図である。 本発明の過回転防止制御に用いる変速制御ゲインの変化特性図である。 本発明による過回転防止の動作タイムチャートである。

符号の説明

ENG エンジン（主動力源）
１ ハイブリッド変速機
２ ラビニョオ型プラネタリギヤセット（差動装置）
３ 複合電流２層モータ
MG1 第１モータ／ジェネレータ
MG2 第２モータ／ジェネレータ
４ シングルピニオン遊星歯車組
５ シングルピニオン遊星歯車組
６ 変速機入力軸
７ 出力歯車
８ カウンターギヤ
９ カウンターシャフト
10 ディファレンシャルギヤ装置
11 左右前輪
21 ハイブリッドコントローラ
22 エンジンコントローラ
23 モータコントローラ
24 インバータ
25 バッテリ
26 バッテリ状態検出部
27 アクセル開度センサ
28 車速センサ
29 エンジン回転センサ
31 目標値設定部
32 パワー分配部
33 駆動力MGトルク分担部
34 変速制御部
35 エンジン回転速度制限値演算手段
36 過回転抑制手段

Claims (10)

1. ２要素の回転状態を決定すると他の要素の回転状態が決まる差動装置を介して主動力源、2個のモータ／ジェネレータ、および駆動系への出力間を相互に連結し、
   モータ／ジェネレータにより、駆動系への出力に対する主動力源の回転速度比を無段階に変更する変速が可能なハイブリッド変速機において、
   現在の出力回転速度のもとで主動力源および両モータ／ジェネレータの何れかが許容限界速度を越えることになる主動力源の回転速度上限値および回転速度下限値をそれぞれ求める主動力源回転速度制限値演算手段と、
   主動力源の実回転速度が前記主動力源の回転速度上限値を越えたり、前記主動力源の回転速度下限値を下回る傾向になる時、前記モータ／ジェネレータから前記出力への駆動力を減ずると共にモータ／ジェネレータから変速用に振り向ける動力を増大して、駆動力重視から変速重視への切り替えにより、前記主動力源および両モータ／ジェネレータの何れかが許容限界速度を越えた過回転状態になるのを抑制する過回転抑制手段とを具備してなることを特徴とするハイブリッド変速機の過回転防止装置。
2. 請求項1に記載のハイブリッド変速機の過回転防止装置において、
   前記過回転抑制手段は、前記変速に際して求められた主動力源の目標回転速度が前記主動力源の回転速度上限値および回転速度下限値間の中間値に近いほど、前記モータ／ジェネレータから出力への駆動力の低減量および前記モータ／ジェネレータから変速用に振り向ける動力の増大量を多くして駆動力重視から変速重視への傾向を強めるものであることを特徴とするハイブリッド変速機の過回転防止装置。
3. 請求項1または2に記載のハイブリッド変速機の過回転防止装置において、
   前記過回転抑制手段は、前記変速に際して求められた主動力源の目標回転速度に主動力源の実回転速度がほぼ一致した時、前記モータ／ジェネレータから出力への駆動力の低減量および前記モータ／ジェネレータから変速用に振り向ける動力の増大量を0にして、変速重視から駆動力重視に戻すものであることを特徴とするハイブリッド変速機の過回転防止装置。
4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のハイブリッド変速機の過回転防止装置において、
   前記過回転抑制手段は、前記主動力源の実回転速度が前記回転速度上限値を超えた時、主動力源のトルク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変速機の過回転防止装置。
5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のハイブリッド変速機の過回転防止装置において、
   前記過回転抑制手段は、前記主動力源の実回転速度が前記回転速度下限値を下回った時、主動力源の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変速機の過回転防止装置。
6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のハイブリッド変速機の過回転防止装置において、
   前記過回転抑制手段は変速制御ゲイン調整手段を有し、この変速制御ゲイン調整手段は、前記変速に際して求められた主動力源の目標回転速度が前記主動力源の回転速度上限値または回転速度下限値の近くの値である時、主動力源の実回転速度が前記主動力源の回転速度上限値を越えたり、前記主動力源の回転速度下限値を下回るのを抑制するよう変速制御ゲインを調整するものであることを特徴とするハイブリッド変速機の過回転防止装置。
7. 請求項６に記載のハイブリッド変速機の過回転防止装置において、
   前記変速制御ゲイン調整手段は、主動力源の実回転速度が目標回転速度に向かいつつ、該目標回転速度に近い側における前記主動力源の回転速度上限値または回転速度下限値に接近している間、主動力源の実回転速度および目標回転速度間における偏差が小さくなるにつれ変速制御ゲインを小さくするものであることを特徴とするハイブリッド変速機の過回転防止装置。
8. 請求項６に記載のハイブリッド変速機の過回転防止装置において、
   前記変速制御ゲイン調整手段は、主動力源の実回転速度が目標回転速度に向かいつつ、該目標回転速度に近い側における前記主動力源の回転速度上限値または回転速度下限値に接近している間、主動力源の目標回転速度が該前記主動力源の回転速度上限値または回転速度下限値に近いほど変速制御ゲインを小さくするものであることを特徴とするハイブリッド変速機の過回転防止装置。
9. 請求項６〜8のいずれか1項に記載のハイブリッド変速機の過回転防止装置において、
   前記変速制御ゲイン調整手段は、主動力源の実回転速度が目標回転速度から遠ざかりつつ、該目標回転速度に近い側における前記主動力源の回転速度上限値または回転速度下限値に接近している間、主動力源の目標回転速度が該前記主動力源の回転速度上限値または回転速度下限値に近いほど変速制御ゲインを大きくするものであることを特徴とするハイブリッド変速機の過回転防止装置。
10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のハイブリッド変速機の過回転防止装置において、
    前記過回転抑制手段は主動力源トルク上昇速度制限手段を有し、この主動力源トルク上昇速度制限手段は、主動力源の実回転速度が前記主動力源の回転速度上限値近辺の値である時に、主動力源トルクの上昇速度を主動力源回転サーボ制御の外乱応答よりも遅くするものであることを特徴とするハイブリッド変速機の過回転防止装置。

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