JP4227998B2 - 車両および駆動装置並びにこれらの制御方法 - Google Patents

車両および駆動装置並びにこれらの制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両および駆動装置並びにこれらの制御方法に関する。
従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に車軸側にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、この遊星歯車機構のサンギヤに取り付けられた第１のモータジェネレータと、車軸側に変速機を介して取り付けられた第２のモータジェネレータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、バッテリの充放電を伴ってエンジンからの動力を遊星歯車機構と第１のモータジェネレータと変速機の変速を伴った第２のモータジェネレータとによって走行用の動力にトルク変換して走行している。
特開２００２−２２５５７８号公報
上述の車両では、走行に要求される駆動力が小さいときに変速機の変速段を変速するときには、変速時に生じ得るトルクショックを低減するために、変速機を中立として第２のモータジェネレータを車軸側から切り離した状態とし、第２のモータジェネレータによる回転数同期を行なって変速することも可能である。こうした第２のモータジェネレータの切り離しを行なって変速段の変速をしている最中に運転者がアクセルペダルを踏み込むと、第２のモータジェネレータからのトルク出力は行なうことができず、運転者が要求する駆動力を得ることができない。この場合、第１のモータジェネレータを駆動してエンジンから出力される動力のうち遊星歯車機構を介して車軸側に伝達される駆動力を大きくすることも考えられるが、走行に要求されている駆動力が小さかったため、エンジンの回転数を上昇させるのにエネルギが用いられ、運転者が要求する駆動力を迅速に出力することができない。
本発明の車両および駆動装置並びにこれらの制御方法は、変速機の変速段を変速している最中に要求される駆動力の急変に迅速に対応することを目的の一つとする。また、本発明の車両および駆動装置並びにこれらの制御方法は、変速機の変速段を変速する際に生じ得るトルクショックを低減することを目的の一つとする。
本発明の車両および駆動装置並びにこれらの制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の車両は、
内燃機関と、
車両のいずれかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸のいずれかである第２車軸と前記電動機の回転軸とに接続されて複数の変速段の変速を伴って前記第２車軸と前記回転軸との間で動力を伝達する変速手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記変速手段の変速段を変速していないときには前記内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記変速手段の変速段を変速しているときには前記内燃機関の回転数の前記第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って前記変速手段の変速段が変速されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の車両では、変速手段の変速段を変速していないときには内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、変速手段の変速段を変速しているときには内燃機関の回転数の第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って変速手段の変速段が変速されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速手段とを制御する。即ち、変速手段の変速段を変速しているときには内燃機関の回転数の変化速度を変速段を変更していないときより小さくするのである。これにより、変速手段の変速段の変速の最中に要求駆動力が急増しても、内燃機関の回転数の上昇に用いられるエネルギを小さくして第１車軸に出力する動力を大きくすることができ、より大きな駆動力により走行することができる。この結果、変速機の変速段を変速している最中に要求される駆動力の急変に迅速に対応することができる。もとより、変速手段の変速段の変速の際に生じ得るトルクショックを低減することができる。ここで、前記第１の変化速度および前記第２の変化速度は、前記内燃機関の回転数の増加の際の最大変化速度であるものとすることもできる。
こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記設定された要求駆動力が値０を含む所定の低駆動力範囲にあるときに前記変速手段の変速段を変速するときには、前記変速手段を介して前記電動機からのトルクが前記第２車軸に出力されない状態として前記変速手段の変速段の変速が行なわれるよう前記変速手段と前記電動機とを制御すると共に前記電力動力入出力手段を介して前記第１車軸に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、変速手段の変速段の変速の際に生じ得るトルクショックをより低減することができる。この場合、前記制御手段は、前記変速手段の変速段を変速している最中に前記設定された要求駆動力が急増したときには、前記変速手段を介して前記電動機からのトルクが前記第２車軸に出力されない状態としての前記変速手段の変速段の変速が継続されるよう前記変速手段と前記電動機とを制御すると共に前記電力動力入出力手段を介して前記第１車軸に前記急増した要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する手段であるものとすることもできる。また、前記変速手段は複数のクラッチの係合状態の変更により前記変速段を変速する手段であり、前記制御手段は、前記変速手段の変速段を変速するときには、前記変速手段の複数のクラッチの係合状態により前記電動機が前記第２車軸側から切り離された状態を経由して変速する手段であるものとすることもできる。
また、本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な第３軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。
本発明の駆動装置は、
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載される駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で車両のいずれかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な電動機と、
前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸のいずれかである第２車軸と前記電動機の回転軸とに接続されて複数の変速段の変速を伴って前記第２車軸と前記回転軸との間で動力を伝達する変速手段と、
前記変速手段の変速段を変速していないときには前記内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記変速手段の変速段を変速しているときには前記内燃機関の回転数の前記第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って前記変速手段の変速段が変速されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の駆動装置では、変速手段の変速段を変速していないときには内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関の制御と共に電力動力入出力手段と電動機とを制御し、変速手段の変速段を変速しているときには内燃機関の回転数の第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って変速手段の変速段が変速されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関の制御と共に電力動力入出力手段と電動機と変速手段とを制御する。即ち、変速手段の変速段を変速しているときには内燃機関の回転数の変化速度を変速段を変更していないときより小さくするのである。これにより、変速手段の変速段の変速の最中に要求駆動力が急増しても、内燃機関の回転数の上昇に用いられるエネルギを小さくして第１車軸に出力する動力を大きくすることができ、より大きな駆動力により走行することができる。この結果、変速機の変速段を変速している最中に要求される駆動力の急変に迅速に対応することができる。もとより、変速手段の変速段の変速の際に生じ得るトルクショックを低減することができる。
本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、車両のいずれかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸のいずれかである第２車軸と前記電動機の回転軸とに接続されて複数の変速段の変速を伴って前記第２車軸と前記回転軸との間で動力を伝達する変速手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記変速手段の変速段を変速していないときには前記内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記変速手段の変速段を変速しているときには前記内燃機関の回転数の前記第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って前記変速手段の変速段が変速されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する
ことを特徴とする。
この本発明の車両の制御方法では、変速手段の変速段を変速していないときには内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、変速手段の変速段を変速しているときには内燃機関の回転数の第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って変速手段の変速段が変速されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速手段とを制御する。即ち、変速手段の変速段を変速しているときには内燃機関の回転数の変化速度を変速段を変更していないときより小さくするのである。これにより、変速手段の変速段の変速の最中に要求駆動力が急増しても、内燃機関の回転数の上昇に用いられるエネルギを小さくして第１車軸に出力する動力を大きくすることができ、より大きな駆動力により走行することができる。この結果、変速機の変速段を変速している最中に要求される駆動力の急変に迅速に対応することができる。もとより、変速手段の変速段の変速の際に生じ得るトルクショックを低減することができる。
本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で車両のいずれかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な電動機と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸のいずれかである第２車軸と前記電動機の回転軸とに接続されて複数の変速段の変速を伴って前記第２車軸と前記回転軸との間で動力を伝達する変速手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記変速手段の変速段を変速していないときには前記内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記変速手段の変速段を変速しているときには前記内燃機関の回転数の前記第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って前記変速手段の変速段が変速されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する、
ことを特徴とする。
この本発明の駆動装置の制御方法では、変速手段の変速段を変速していないときには内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関の制御と共に電力動力入出力手段と電動機とを制御し、変速手段の変速段を変速しているときには内燃機関の回転数の第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って変速手段の変速段が変速されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関の制御と共に電力動力入出力手段と電動機と変速手段とを制御する。即ち、変速手段の変速段を変速しているときには内燃機関の回転数の変化速度を変速段を変更していないときより小さくするのである。これにより、変速手段の変速段の変速の最中に要求駆動力が急増しても、内燃機関の回転数の上昇に用いられるエネルギを小さくして第１車軸に出力する動力を大きくすることができ、より大きな駆動力により走行することができる。この結果、変速機の変速段を変速している最中に要求される駆動力の急変に迅速に対応することができる。もとより、変速手段の変速段の変速の際に生じ得るトルクショックを低減することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、変速機６０を介して動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、駆動輪３９ａ，３９ｂや図示しない従動輪のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ９２と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２には変速機６０を介してモータＭＧ２がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して車両前輪の駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａおよびリングギヤ３２に接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとなる。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
変速機６０は、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータＭＧ２の回転軸４８の回転数を２段に減速してリングギヤ軸３２ａに伝達するよう構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機６０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ６３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えており、サンギヤ６１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂは、外歯歯車のサンギヤ６５と、このサンギヤ６５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６と、サンギヤ６５に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６７を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えており、サンギヤ６５はモータＭＧ２の回転軸４８に、キャリア６８はリングギヤ軸３２ａにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ６６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂとは、リングギヤ６２とリングギヤ６６、キャリア６４とキャリア６８とによりそれぞれ連結されている。変速機６０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２の回転軸４８をリングギヤ軸３２ａから切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフ状態としてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。なお、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸４８やリングギヤ軸３２ａの回転を禁止するものとなる。
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ９０の圧力（ブレーキ圧）と車速Ｖとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪３９ａ，３９ｂや図示しない従動輪に作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したり、ブレーキペダル８５の踏み込みに無関係に、駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に制動トルクが作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したりすることができるように構成されている。ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）９４により制御されている。ブレーキＥＣＵ９４は、図示しない信号ラインにより、駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に取り付けられた図示しない車輪速センサからの車輪速や図示しない操舵角センサからの操舵角などの信号を入力して、運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだときに駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪のいずれかがロックによりスリップするのを防止するアンチロックブレーキシステム機能（ＡＢＳ）や運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだときに駆動輪３９ａ，３９ｂのいずれかが空転によりスリップするのを防止するトラクションコントロール（ＴＲＣ），車両が旋回走行しているときに姿勢を保持する姿勢保持制御（ＶＳＣ）なども行なう。ブレーキＥＣＵ９４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってブレーキアクチュエータ９２を駆動制御したり、必要に応じてブレーキアクチュエータ９２の状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にアクセルオフされているときやアクセルペダル８３が若干踏み込まれた低駆動力により走行している状態で変速機６０の変速段を変速する際の動作について説明する。図３は運転者によるアクセルペダル８３の踏み込みがないときやアクセルペダル８３の踏み込みがあっても小さいときに変速機６０の変速段を変速する際に実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される低駆動力変速時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４は変速機６０の変速段を変速する際にハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される変速処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。まず、説明の都合上、変速機６０の変速段の変速について説明する。
変速機６０の変速段の変速は、図示しない変速要求実行処理により、車速Ｖと車両に要求される要求トルクＴｒ＊とに基づいて変速機６０をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に変更するＬｏ−Ｈｉ変速を行なうか否かの判定や車速Ｖと要求トルクＴｒ＊とに基づいて変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変更するＨｉ−Ｌｏ変速を行なうか否かの判定によりいずれかの変速を行なうと判定されたときに、行なわれる。変速機６０の変速段の変速を行なうための変速マップの一例を図５に示す。図５の例では、変速機６０がＬｏギヤの状態で車速ＶがＬｏ−Ｈｉ変速線Ｖｈｉを越えて大きくなったときに変速機６０をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に変速し、変速機６０がＨｉギヤの状態で車速ＶがＨｉ−Ｌｏ変速線Ｖｌｏを越えて小さくなったときに変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変速する。
図４の変速処理ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、変速機６０の変速段の変速がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に変更するＬｏ−Ｈｉ変速かＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変更するＨｉ−Ｌｏ変速のいずれであるかを判定する（ステップＳ５００）。この判定は、図５の変速マップにおいて、車速ＶがＬｏ−Ｈｉ変速線Ｖｈｉを越えて大きくなったか車速ＶがＨｉ−Ｌｏ変速線Ｖｌｏを越えて小さくなったかを判定することにより行なうことができる。
Ｌｏ−Ｈｉ変速のときには、Ｌｏ−Ｈｉ前処理を実行する（ステップＳ５１０）。ここで、Ｌｏ−Ｈｉ前処理として、変速時のトルクショックを防止する必要からモータＭＧ２からのトルクを値０とする処理、例えばモータＭＧ２から駆動トルクを出力しているときにはモータＭＧ２から出力している駆動トルクをエンジン２２やモータＭＧ１からの駆動トルクに置き換える処理が行なわれ、モータＭＧ２から制動トルクを出力しているときにはモータＭＧ２から出力している制動トルクをブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄにより駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に作用させるブレーキトルクに置き換える処理が行なわれる。Ｌｏ−Ｈｉ前処理が行なわれると、現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と変速機６０のギヤ比Ｇｌｏ，Ｇｈｉとにより次式（１）を用いて変速後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊を計算する（ステップＳ５２０）。そして、変速機６０のブレーキＢ２をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとするための変速機６０の図示しない油圧駆動のアクチュエータに対する油圧シーケンスを開始し（ステップＳ５３０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至るまでモータＭＧ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊で回転するよう式（２）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると共にモータＥＣＵ４０に送信する処理を繰り返す（ステップＳ５４０〜５６０）。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４により検出されるモータＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、式（２）は、モータＭＧ２の回転数を変速後の回転数Ｎｍ２＊とするフィードバック制御における関係式であり、右辺第１項のｋ１は比例項のゲインであり、右辺第２項のｋ２は積分項のゲインである。なお、設定したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊はモータＥＣＵ４０に送信され、モータＥＣＵ４０によりモータＭＧ２からトルク指令Ｔｍ２＊に相当するトルクが出力されるようインバータ４２のスイッチング素子がスイッチング制御される。
Nm2*＝Nm2・Ghi/Glo (1)
Tm2*=k1(Nm2*-Nm2)+k2∫(Nm2*-Nm2)dt (2)
そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至ると、ブレーキＢ１を完全にオンとして油圧シーケンスを終了すると共に（ステップＳ５７０）、駆動制御で用いる変速機６０のギヤ比ＧｒにＨｉギヤのギヤ比Ｇｈｉを設定し（ステップＳ５８０）、Ｌｏ−Ｈｉ前処理とは逆の戻し処理としてのＬｏ−Ｈｉ戻し処理を行なって（ステップＳ５９０）、変速処理を終了する。Ｌｏ−Ｈｉ変速およびＨｉ−Ｌｏ変速の際の変速機６０の共線図の一例を図６に示し、Ｌｏ−Ｈｉ変速の油圧シーケンスの一例を図７に示す。図６中、Ｓ１軸はダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａのサンギヤ６１の回転数を示し、Ｒ１，Ｒ２軸はダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａおよびシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのリングギヤ６２，６６の回転数を示し、Ｃ１，Ｃ２軸はリングギヤ軸３２ａの回転数であるダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａおよびシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのキャリア６４，６８の回転数を示し、Ｓ２軸はモータＭＧ２の回転数であるシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのサンギヤ６５の回転数を示す。図示するように、Ｌｏギヤの状態では、ブレーキＢ２がオンでブレーキＢ１がオフとされている。この状態からブレーキＢ２をオフすると、モータＭＧ２はリングギヤ軸３２ａから切り離された状態となる。この状態で、モータＭＧ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊で回転するよう制御し、モータＭＧ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊で回転するに至ったときにブレーキＢ１をオンとすることにより、変速機６０から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにトルクを出力することなくＬｏ−Ｈｉ変速を行なうことができる。このように、モータＭＧ２の回転数同期を伴って変速機６０をＬｏ−Ｈｉ変速するから、変速時にトルクショックが生じるのを防止することができる。なお、図７中、ブレーキＢ１の油圧指令がシーケンスの開始直後に大きいのは、ブレーキＢ１に係合力が作用するまでにシリンダにオイルを詰め込むためのファストフィルである。
ステップＳ５００でＨｉ−Ｌｏ変速であると判定されると、Ｈｉ−Ｌｏ前処理を実行する（ステップＳ６１０）。ここで、Ｈｉ−Ｌｏ前処理として、変速時のトルクショックを防止する必要からモータＭＧ２からのトルクを値０とする処理、例えばモータＭＧ２から駆動トルクを出力しているときにはモータＭＧ２から出力している駆動トルクをエンジン２２やモータＭＧ１からの駆動トルクに置き換える処理が行なわれ、モータＭＧ２から制動トルクを出力しているときにはモータＭＧ２から出力している制動トルクをブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄにより駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に作用させるブレーキトルクに置き換える処理が行なわれる。Ｈｉ−Ｌｏ前処理が行なわれると、現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と変速機６０のＬｏギヤの状態のときのギヤ比ＧｌｏとＨｉギヤの状態のときのギヤ比Ｇｈｉとを用いて変速して変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態としたときのモータＭＧ２の回転数としての回転数Ｎｍ２＊を次式（３）により計算し（ステップＳ６２０）、変速機６０のブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとするために変速機６０の油圧駆動のアクチュエータに対する油圧シーケンスを開始し（ステップＳ６３０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至るまでモータＭＧ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊で回転するよう上記式（２）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると共にモータＥＣＵ４０に送信する処理を繰り返す（ステップＳ６４０〜６６０）。
Nm2*=Nm2・Glo/Ghi (3)
そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至ると、ブレーキＢ２を完全にオンとして油圧シーケンスを終了すると共に（ステップＳ６７０）、駆動制御で用いる変速機６０のギヤ比ＧｒにＬｏギヤのギヤ比Ｇｌｏを設定し（ステップＳ６８０）、Ｈｉ−Ｌｏ前処理とは逆の戻し処理としてのＨｉ−Ｌｏ戻し処理を行なって（ステップＳ６９０）、変速処理を終了する。変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変速するときの油圧シーケンスの一例を図８に示す。図中、ブレーキＢ２の油圧指令がシーケンスの開始直後に大きいのは、ブレーキＢ２に係合力が作用するまでにシリンダにオイルを詰め込むためのファストフィルである。
次に、こうした低駆動力における変速時の駆動制御について説明する。図３の低駆動力変速時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃやブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定すると共に（ステップＳ１１０）、設定した要求トルクＴｒ＊が値０以上であるか否か、即ち加速用の駆動トルクであるか減速用の制動トルクであるかを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図９に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求トルクＴｒ＊が加速用の駆動トルクであるか減速用の制動トルクであるかを判定するのは、減速用の制動トルクを出力するときには基本的にはエンジン２２からの動力は不要となるからである。
要求トルクＴｒ＊が加速用の駆動トルクであるときには、エンジン２２から出力したトルクが動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊として作用するよう動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いて次式（４）によりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１３０）。要求トルクＴｒ＊が加速用の駆動トルクであるときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図１０に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に変速機６０のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。Ｒ軸上の太線矢印は、モータＭＧ１からトルク出力することにより動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルク又はエンジン２２からトルク出力することにより動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを示す。なお、式（４）は、こうした図１０の共線図から容易に導き出すことができる。
Te*=(1+ρ)・Tr* (4)
続いて、エンジン２２の回転数の変動レートＮｒｔに変速機６０の変速段の変速を行なっていない通常時のレート値Ｎ１より小さなレート値Ｎ２を設定し（ステップＳ１４０）、設定した変動レートＮｒｔをエンジン２２の回転数Ｎｅに加えて上限回転数Ｎｍａｘを設定すると共に変動レートＮｒｔをエンジン２２の回転数Ｎｅから減じた値とアイドリング回転数Ｎｉｄｌより高い回転数として設定された変速時最低回転数Ｎｃｈｇとの大きい方を下限回転数Ｎｍｉｎとして設定する（ステップＳ１５０）。このように、変速機６０の変速段の変速を行なっていない通常時のレート値Ｎ１より小さなレート値Ｎ２を用いて上限回転数Ｎｍａｘを設定するのは、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みにより大きな要求トルクＴｒ＊やパワーが要求されたときにエンジン２２の回転数の上昇を抑えることにより、エンジン２２から出力されるパワーのうちリングギヤ軸３２ａに出力するパワーを大きくするためである。また、下限回転数Ｎｍｉｎをアイドリング回転数Ｎｉｄｌより高い変速時最低回転数Ｎｃｈｇ以上とするのは、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みにより大きな要求トルクＴｒ＊やパワーが要求されたときにエンジン２２からより迅速に大きなパワーを出力するためである。
次に、設定した目標トルクＴｅ＊とエンジン２２を効率よく運転するための動作ラインとに基づいて仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐを設定すると共に（ステップＳ１６０）、設定した仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐを上下限回転数Ｎｍａｘ，Ｎｍｉｎで制限してモータＭＧ２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１７０）。エンジン２２を効率よく運転するための動作ラインと仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐを設定している様子を図１１に示す。そして、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するよう次式（５）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ１８０）、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整することにより駆動輪３９ａ，３９ｂや図示しない従動輪に制動トルクを作用させるためのブレーキトルク指令Ｔｂ＊に値０を設定し（ステップＳ１９０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊についてはモータＥＣＵ４０に、ブレーキトルク指令Ｔｂ＊についてはブレーキＥＣＵ９４に送信して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。式（５）は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式中の右辺第２項のｋ３は比例項のゲインであり、右辺第３項のｋ４は積分項のゲインである。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転されるよう吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行する。また、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１からトルク指令Ｔｍ１＊に相当するトルクが出力されるようインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。さらに、値０のブレーキトルク指令Ｔｂ＊を受信したブレーキＥＣＵ９４は、駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に制動力が作動しないようブレーキアクチュエータ９２を駆動制御する。
Tm1*=前回Tm1*+k3(Ne*-Ne)+k4∫(Ne*-Ne)dt (5)
ステップＳ１２０で要求トルクＴｒ＊が減速用の制動トルクであると判定されたときには、エンジン２２のアイドリング回転数Ｎｉｄｌより高い変速時最低回転数Ｎｃｈｇをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に（ステップＳ２００）、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とに値０を設定し（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）、制動トルクとしての要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに作用したときの制動力が駆動輪３９ａ，３９ｂや従動輪に作用するようブレーキトルク指令Ｔｂ＊を設定し（ステップＳ２３０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊についてはモータＥＣＵ４０に、ブレーキトルク指令Ｔｂ＊についてはブレーキＥＣＵ９４に送信して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。要求トルクＴｒ＊が減速用の制動トルクであるときにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にアイドリング回転数Ｎｉｄｌより高い変速時最低回転数Ｎｃｈｇを設定するのは、その後に運転者のアクセルペダル８３の踏み込みにより大きな要求トルクＴｒ＊やパワーが要求されたときにエンジン２２からより迅速に大きなパワーを出力するためである。
アクセルオフされているときやアクセルペダル８３が若干踏み込まれた状態（低駆動力による走行状態）で変速機６０の変速段を変速している最中にアクセルペダル８３が踏み込まれたときを考える。アクセルペダル８３が踏み込まれる直前までは、要求トルクＴｒ＊が加速用の駆動トルクであるときには図３のステップＳ１３０〜Ｓ１９０の処理が実行されて定常状態としてはエンジン２２とモータＭＧ１からはリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を作用させるための目標トルクＴｅ＊とトルク指令Ｔｍ１＊に相当するトルクが出力され、要求トルクＴｒ＊が減速用の制動トルクであるときにはステップＳ２００〜Ｓ２３０の処理が実行されて変速時最低回転数Ｎｃｈｇでエンジン２２が自立運転されると共にブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧によるブレーキ（油圧ブレーキ）により要求トルクＴｒ＊に相当する制動力が駆動輪３９ａ，３９ｂ，従動輪に出力される。アクセルペダル８３が踏み込まれると、アクセルペダル８３の踏み込みに応じてアクセル開度Ａｃｃが大きくなり大きな要求トルクＴｒ＊が設定され、これに基づいてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊や仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐも大きな値が設定される（ステップＳ１３０，Ｓ１６０）。しかし、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は変速機６０の変速段の変速を行なっていない通常時のレート値Ｎ１より小さなレート値Ｎ２が設定された変動レートＮｒｔを加えた上限回転数Ｎｍａｘによって仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐを制限することにより設定されるから、急に大きな値は設定されない。このため、エンジン２２の回転数の上昇は抑えられ、エンジン２２は出力トルクは増加するがその回転数の上昇は低く抑えられるよう運転される。これにより、エンジン２２から出力されるパワーのうちエンジン２２の回転数を上昇するのに用いられる分を小さくすることができ、その分だけリングギヤ軸３２ａに出力することができるようになる。また、エンジン２２は変速時最低回転数Ｎｃｈｇ以上で運転されているから、アイドリング回転数で運転されているときに比して迅速に大きなパワーを出力することができ、これにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにより迅速に大きなパワーを出力することができる。もとより、変速機６０の変速処理では、上述したように、モータＭＧ２を切り離した状態でモータＭＧ２の回転数同期を伴って行なうから、変速機６０の変速段を変速する際に生じ得るトルクショックを低減することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセルオフされているときやアクセルペダル８３が若干踏み込まれた状態（低駆動力による走行状態）で変速機６０の変速段を変速するときには、変速機６０の変速段の変速を行なっていない通常時のレート値Ｎ１より小さなレート値Ｎ２が設定された変動レートＮｒｔを用いて上限回転数Ｎｍａｘを設定してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定することにより、アクセルペダル８３が踏み込まれて大きな要求トルクＴｒ＊が要求されたときに、エンジン２２の回転数の上昇を抑制し、エンジン２２から出力されるパワーのうちエンジン２２の回転数を上昇するのに用いられる分を小さくすることができると共にその分だけリングギヤ軸３２ａに出力することができる。この結果、変速機６０の変速段を変速している最中に要求トルクＴｒ＊の急変に迅速に対応することができる。しかも、変速機６０の変速段の変速はモータＭＧ２を切り離した状態でモータＭＧ２の回転数同期を伴って行なうから、変速機６０の変速段を変速する際に生じ得るトルクショックを低減することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセルオフされているときやアクセルペダル８３が若干踏み込まれた状態（低駆動力による走行状態）で変速機６０の変速段を変速するときに要求トルクＴｒ＊が減速用の制動トルクのときには、エンジン２２をアイドリング回転数Ｎｉｄｌより高い回転数の変速時最低回転数Ｎｃｈｇで運転することにより、アクセルペダル８３が踏み込まれて大きな要求トルクＴｒ＊が要求されたときに、エンジン２２からより迅速に大きなパワーを出力して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにより迅速に大きなパワーを出力することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセルオフされているときやアクセルペダル８３が若干踏み込まれた状態（低駆動力による走行状態）で変速機６０の変速段を変速するときに要求トルクＴｒ＊が減速用の制動トルクのときには、エンジン２２をアイドリング回転数Ｎｉｄｌより高い回転数の変速時最低回転数Ｎｃｈｇで運転するものとしたが、エンジン２２をアイドリング回転数Ｎｉｄｌで運転するものとしてもかまわない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｈｉ，Ｌｏの２段の変速段をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、変速機６０の変速段は２段に限られるものではなく、３段以上の変速段としてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１２の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１２における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１３の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
実施例では、ハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、エンジンや充放電可能なバッテリと共に車両に搭載される駆動装置の形態としてもよい。また、ハイブリッド自動車２０などの車両の制御方法や駆動装置の制御方法の形態としてもよい。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、車両や駆動装置の製造産業などに利用可能である。
本発明の一実施例としての駆動装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 変速機６０の構成の一例を示す説明図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される低駆動力変速時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変速処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変速マップの一例を示す説明図である。 Ｌｏ−Ｈｉ変速およびＨｉ−Ｌｏ変速の際の変速機６０の共線図の一例を示す説明図である。 Ｌｏ−Ｈｉ変速の際の変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２を駆動制御する油圧回路における油圧シーケンスの一例を示す説明図である。 Ｈｉ−Ｌｏ変速の際の変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２を駆動制御する油圧回路における油圧シーケンスの一例を示す説明図である。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 要求トルクＴｒ＊が加速用の駆動トルクであるときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 エンジン２２を効率よく運転するための動作ラインと仮エンジン回転数Ｎｅｔｍｐを設定している様子の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
符号の説明
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３１ａ サンギヤ軸、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、３９ｃ，３９ｄ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ 変速機、６０ａ ダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂ シングルピニオンの遊星歯車機構、６１，６５ サンギヤ、６２，６６ リングギヤ、６３ａ 第１ピニオンギヤ、６３ｂ 第２ピニオンギヤ、６４，６８ キャリア、６７ ピニオンギヤ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ ブレーキマスターシリンダ、９２ ブレーキアクチュエータ、９４ ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、９６ａ〜９６ｄ ブレーキホイールシリンダ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ。

Claims (9)

  1. 内燃機関と、
    車両のいずれかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
    動力を入出力可能な電動機と、
    前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸のいずれかである第２車軸と前記電動機の回転軸とに接続されて複数の変速段の変速を伴って前記第２車軸と前記回転軸との間で動力を伝達する変速手段と、
    前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
    走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    前記変速手段の変速段を変速していないときには前記内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記変速手段の変速段を変速しているときには前記内燃機関の回転数の前記第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って前記変速手段の変速段が変速されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、
    を備える車両。
  2. 前記第１の変化速度および前記第２の変化速度は、前記内燃機関の回転数の増加の際の最大変化速度である請求項１記載の車両。
  3. 前記制御手段は、前記設定された要求駆動力が値０を含む所定の低駆動力範囲にあるときに前記変速手段の変速段を変速するときには、前記変速手段を介して前記電動機からのトルクが前記第２車軸に出力されない状態として前記変速手段の変速段の変速が行なわれるよう前記変速手段と前記電動機とを制御すると共に前記電力動力入出力手段を介して前記第１車軸に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する手段である請求項１または２記載の車両。
  4. 前記制御手段は、前記変速手段の変速段を変速している最中に前記設定された要求駆動力が急増したときには、前記変速手段を介して前記電動機からのトルクが前記第２車軸に出力されない状態としての前記変速手段の変速段の変速が継続されるよう前記変速手段と前記電動機とを制御すると共に前記電力動力入出力手段を介して前記第１車軸に前記急増した要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する手段である請求項３記載の車両。
  5. 請求項３または４記載の車両であって、
    前記変速手段は、複数のクラッチの係合状態の変更により前記変速段を変速する手段であり、
    前記制御手段は、前記変速手段の変速段を変速するときには、前記変速手段の複数のクラッチの係合状態により前記電動機が前記第２車軸側から切り離された状態を経由して変速する手段である
    車両。
  6. 前記電力動力入出力手段は、前記第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な第３軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項１ないし５いずれか記載の車両。
  7. 内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載される駆動装置であって、
    前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で車両のいずれかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
    前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な電動機と、
    前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸のいずれかである第２車軸と前記電動機の回転軸とに接続されて複数の変速段の変速を伴って前記第２車軸と前記回転軸との間で動力を伝達する変速手段と、
    前記変速手段の変速段を変速していないときには前記内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記変速手段の変速段を変速しているときには前記内燃機関の回転数の前記第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って前記変速手段の変速段が変速されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、
    を備える駆動装置。
  8. 内燃機関と、車両のいずれかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸のいずれかである第２車軸と前記電動機の回転軸とに接続されて複数の変速段の変速を伴って前記第２車軸と前記回転軸との間で動力を伝達する変速手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
    前記変速手段の変速段を変速していないときには前記内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記変速手段の変速段を変速しているときには前記内燃機関の回転数の前記第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って前記変速手段の変速段が変速されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する
    ことを特徴とする車両の制御方法。
  9. 内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で車両のいずれかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な電動機と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸のいずれかである第２車軸と前記電動機の回転軸とに接続されて複数の変速段の変速を伴って前記第２車軸と前記回転軸との間で動力を伝達する変速手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
    前記変速手段の変速段を変速していないときには前記内燃機関の回転数の第１の変化速度以内の変化を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記変速手段の変速段を変速しているときには前記内燃機関の回転数の前記第１の変化速度より小さな第２の変化速度以内の変化を伴って前記変速手段の変速段が変速されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関の制御と共に前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する、
    ことを特徴とする駆動装置の制御方法。
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