JP4281424B2 - 車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、変速機に駆動力源および出力部材および回転装置が連結され、かつ、駆動力源と出力部材との間で変速を実行することの可能な車両の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、遊星歯車機構を有する変速機に、エンジンおよび発電機を連結するとともに、発電機を反力要素として機能させ、発電機の回転数を制御してエンジン回転数の制御をおこない、エンジンを燃費の良好な運転点で運転するように構成された駆動装置が知られている。この駆動装置のその一例が、下記の特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されたハイブリッド車両では、複数組の遊星歯車機構を組み合わせて動力分割手段が構成されている。この動力分割手段は、第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構を有しており、第１遊星歯車機構のリングギヤにエンジンが連結される一方、第１の遊星歯車機構のサンギヤが出力軸に連結されている。この出力軸には、中間軸を経由してデファレンシャルが連結されている。さらに、各遊星歯車機構におけるキャリヤ同士が互いに連結されるとともに、第２遊星歯車機構のサンギヤに発電機が連結されている。そして、第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構のキャリヤは、第１ブレーキを介して変速機のケーシングに結合可能であり、発電機のロータは第２ブレーキを介して変速機のケーシングに結合可能である。また、左右の前輪を個別に駆動する電動機が設けられている。
【０００４】
上記構成において、第１ブレーキおよび第２ブレーキを解放した状態で、エンジンの出力トルクを第１の遊星歯車機構のリングギヤに伝達すると、そのトルクの一部がサンギヤを介して出力軸に伝達され、また前記トルクの一部が第２の遊星歯車機構のサンギヤを経由して発電機に伝達される。その発電機で得られた電力によって電動機が駆動される。したがって、エンジンの出力トルクの一部が駆動輪に伝達される一方、電力に変換されたエネルギによって電動機が駆動され、そのトルクが駆動輪に伝達される。その場合、第２遊星歯車機構のサンギヤによる反力トルクを、発電機により制御すれば、エンジンの回転数を連続的に変化させることができる。つまり、動力分割手段が無段変速機として機能し、エンジンの回転数を最適燃費での運転状態となるように制御できる。
【０００５】
また、第２ブレーキを締結して発電機をケーシングに回転不能に固定するとともに、第１ブレーキを解放すると、エンジンの回転は増速されて出力軸に伝達される。これにより、変速比が１未満の第１のオーバードライブ状態が実現される。さらに、第２ブレーキを締結して動力分割手段のキャリヤをケーシングに固定し、かつ、発電機を電動機として逆転駆動すると、エンジンの回転は前述の場合よりも増速されて出力軸に伝達される。これにより、第１のオーバードライブ状態よりも、更に変速比が小さい第２のオーバードライブ状態が実現される。なお、差動歯車装置にエンジンおよび発電機が連結された構成のハイブリッド車が、下記の特許文献２にも記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１６１０１号公報（段落番号００１５〜００２３、図１ないし図３）
【特許文献２】
特開平９−１５６３８７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に記載されているハイブリッド車において、第２ブレーキを締結して第２のオーバードライブ状態を実現する場合は、発電機および第２遊星歯車機構のサンギヤの回転速度が、変速後の回転速度に同期するまでの間に、発電機および第２遊星歯車機構のサンギヤの慣性力により、出力軸に回転変化が生じて、ショックとして体感される可能性があった。
【０００８】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、変速機で変速を実行する場合に生じるショックを抑制することの可能な車両の制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、相対回転可能な第１ないし第４の回転要素を有する変速機と、第１の回転要素に連結された第１の駆動力源と、第２の回転要素に連結されたモータ・ジェネレータと、第３の回転要素に連結された出力部材と、第４の回転要素に力を加え、かつ、前記第４の回転要素の回転速度を制御する回転速度制御機構とが設けられており、前記モータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間における変速比を変更し、かつ、前記回転速度制御機構から前記第４の回転要素に加える力を変更する変速制御を実行することの可能な車両の制御装置において、前記第１の駆動力源の反力トルクを前記モータ・ジェネレータで受け持っている際に、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間における変速比を変更する場合は、前記モータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記第２の回転要素の回転速度を前記変速比の変更後に対応する回転速度に近づける制御を実行した後、前記回転速度制御機構から前記第４の回転要素に加える力を、前記モータ・ジェネレータに連結された第２の回転要素の回転速度に基づいて変更する変速制御手段を有しており、前記変速の実行にともなう車両の駆動力変化を抑制する第２の駆動力源が前記出力部材に連結されており、前記変速制御手段は、前記第２の回転要素の回転速度を前記変速比の変更後に対応する回転速度に近づける制御を実行するときに、前記モータ・ジェネレータで受け持つ反力トルクの低減量に応じて、前記第２の駆動力源で消費されるエネルギを減少させることにより、前記変速の実行にともなう車両の駆動力変化を抑制する手段を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、「第１の駆動力源の反力トルクをモータ・ジェネレータで受け持っている際に、モータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、第１の駆動力源と出力部材との間における変速比を変更し、かつ、回転速度制御機構から第４の回転要素に加える力を変更する変速制御」を実行する場合は、モータ・ジェネレータの回転速度を制御して第２の回転要素の回転速度を、変速比の変更後に対応する回転速度に近づけた後、回転速度制御機構から第４の回転要素に加える力が変更される。したがって、変速制御の実行中に、モータ・ジェネレータおよび第２の回転要素で生じる慣性力のうち、回転速度制御機構で受け止めるべき慣性力が可及的に抑制される。
【００１２】
また、請求項１の発明によれば、第２の回転要素の回転速度に基づいて、回転速度制御機構から第４の回転要素に加えるべき力が判断される。さらに、請求項１に係る発明によれば、第２の駆動力源により、車両の駆動力の変化が抑制される。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、前記変速制御手段により実行される変速制御には、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間の変速比が１以上である状態から、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間の変速比が１未満である状態に変更する変速制御が含まれることを特徴とする発明である。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じる他に、変速制御の実行後に、第１の駆動力源と出力部材との間の変速比が１未満となる場合がある。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記変速機は、小径サンギヤおよび大径サンギヤと、一体的に回転しかつ前記小径サンギヤに噛合された大ピニオンギヤおよび前記大径サンギヤに噛合された小ピニオンギヤと、この小ピニオンギヤおよび前記大ピニオンギヤを自転可能かつ公転可能に支持するキャリヤと、前記大ピニオンギヤが噛合されたリングギヤとを有しており、前記キャリヤが前記第１の回転要素であり、前記小径サンギヤが前記第２の回転要素であり、前記リングギヤが前記第３の回転要素であり、前記大径サンギヤが前記第４の回転要素であることを特徴とする発明である。
【００１８】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記変速機は、前記第１の駆動力源から伝達された動力を、モータ・ジェネレータおよび車輪に分配する機能を、更に有していることを特徴とする発明である。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の作用が生じる他に、第１の駆動力源から変速機に伝達された動力は、モータ・ジェネレータおよび車輪に分配される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。まず、図２に示す車両Ｖｅのパワートレーンの概略構成を説明する。図２において、エンジン１および第１のモータ・ジェネレータ２が動力分配装置３に連結され、その動力分配装置３の出力軸４にファイナルギヤ５が連結され、ファイナルギヤ５にはドライブシャフト６を経由して車輪（後輪）７が連結されている。また、出力軸４には変速機８を経由して第２のモータ・ジェネレータ９が連結されている。
【００２２】
まず、前記エンジン１としては、内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることが可能である。一方、第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを有している。第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９には、インバータ（図示せず）を経由して電力装置（図示せず）が接続されている。
【００２３】
この電力装置としては、燃料電池または蓄電装置を用いることが可能である。電力装置として燃料電池を用いた場合は、燃料電池から第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９に電力を供給することが可能である。これに対して、蓄電装置を用いた場合は、蓄電装置から、第１のモータ・ジェネレータ２または第２のモータ・ジェネレータ９の少なくとも一方に電力を供給する一方、第１のモータ・ジェネレータ２または第２のモータ・ジェネレータ９で発電された電力を、蓄電装置に充電することも可能である。この実施例においては、蓄電装置を用いた場合について説明する。
【００２４】
前記動力分配装置３は、複数の差動機構として、２組の遊星歯車機構１０，１１を有している。遊星歯車機構１０はサンギヤ１２と、サンギヤ１２と同心状に配置されたリングギヤ１３と、サンギヤ１２およびリングギヤ１３に噛合するピニオンギヤ１４とを有している。また、遊星歯車機構１１は、サンギヤ１５と、サンギヤ１５と同心状に配置されたリングギヤ１６と、サンギヤ１５およびリングギヤ１６に噛合するピニオンギヤ１７とを有している。そして、遊星歯車機構１０のピニオンギヤ１４と、遊星歯車機構１１のリングギヤ１６とを連結するキャリヤ１８が設けられている。このため、ピニオンギヤ１４の公転速度と、リングギヤ１６の自転速度とが同一となる。また、遊星歯車機構１０のリングギヤ１３と、遊星歯車機構１１のピニオンギヤ１７とを連結するキャリヤ１９が設けられている。このため、ピニオンギヤ１７の公転速度と、リングギヤ１３の自転速度とが同一となる。さらに、キャリヤ１９と入力軸２０とが一体回転するように連結されている。この入力軸２０はエンジン１のクランクシャフト（図示せず）に連結されており、入力軸２０および出力軸４は、車両Ｖｅの前後方向に配置されている。また、前記サンギヤ１２は前記第１のモータ・ジェネレータ２に連結されている。
【００２５】
さらに、遊星歯車機構１１のサンギヤ１５と出力軸４とが一体回転するように連結されている。さらにまた、キャリヤ１８の回転を選択的に阻止するブレーキ２１が設けられている。この実施例においては、ブレーキ２１として、油圧制御式の摩擦係合装置を用いている場合について説明する。さらにまた、変速機８は、第２のモータ・ジェネレータ９に連結された入力部材（図示せず）と、出力軸４との回転速度の比、すなわち変速比を制御可能に構成されている。変速機８は、有段変速機または無段変速機のいずれを用いてもよい。
【００２６】
つぎに、車両Ｖｅの制御系統を説明すれば、車両Ｖｅの全体を制御する電子制御装置２２が設けられており、電子制御装置２２には、車速、加速要求、制動要求、蓄電装置の充電量などの検知信号が入力され、電子制御装置２２からは、エンジン出力を制御する信号、第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９の回転速度および回転方向、さらには、力行機能と回生機能との切り換えを制御する信号、ブレーキ２１の係合圧を制御する信号、変速機８の変速比を制御する信号などが出力される。
【００２７】
上記構成のパワートレーンの制御を、図３の速度線図を参照しながら説明する。このパワートレーンを制御する場合には、通常モードまたはオーバードライブモードを選択的に切換可能である。例えば、要求駆動力が所定値以上である場合、または加速要求が所定値以上である場合は、通常モードが選択される。通常モードが選択された場合は、エンジン１の動力が動力分配装置３を経由して車輪７に伝達されるとともに、ブレーキ２１の係合圧が低下される。また、エンジン１から動力分配装置３に伝達された動力の一部が、第１のモータ・ジェネレータ２に伝達されるとともに、第１のモータ・ジェネレータ２が反力要素として機能する。
【００２８】
このため、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御することにより、エンジン回転速度が無段階（連続的）に制御され、動力分配装置３の変速比、具体的には、エンジン回転速度と出力軸回転速度との比が制御される。これが無段変速状態であり、基本的には、エンジン１の回転速度の目標値および変速比として、エンジン１が最適燃費となるように、エンジン回転速度および変速比が制御される。この図３においては、通常モードに対応する各回転要素の回転速度の一例が、直線Ａ１で示されている。つまり、エンジン１の回転を正回転とした場合に、第１のモータ・ジェネレータ２の回転方向は逆回転となっている。なお、直線Ａ１は、エンジン回転速度よりも出力軸回転速度の方が高速となる例であるが、通常モードにおいては、エンジン回転速度よりも出力軸回転速度の方を低速としたり、またはエンジン回転速度と出力軸回転速度とが同一回転速度となるように、動力分配装置３の変速比を制御することも可能である。
【００２９】
これに対して、オーバードライブモードは、要求駆動力が所定値未満である場合、または、加速要求が所定値未満である場合などに選択される。このオーバードライブモードが選択された場合は、エンジン１が駆動されるとともに、ブレーキ２１の係合圧を高めてキャリヤ１８が停止される。このオーバードライブモードに対応する各回転要素の回転速度が、図３に直線Ｂ１で示されている。つまり、キャリヤ１８が反力要素となり、エンジン回転速度よりも出力軸４の回転速度の方が高速となる。これが、エンジン回転速度と、出力軸回転速度との比である変速比が１未満となる状態、いわゆるオーバードライブ状態である。このオーバードライブ状態においては、第１のモータ・ジェネレータ２は、発電機または電動機のいずれとしても機能せず、第１のモータ・ジェネレータ２は空転状態となる。なお、図３の速度線図は、サンギヤ１２とリングギヤ１３との歯数比が１に設定され、キャリヤ１８とリングギヤ１６との歯数比、およびリングギヤ１３とキャリヤ１９との歯数比がρ１に設定され、リングギヤ１３とサンギヤ１５との歯数比、およびキャリヤ１９とサンギヤ１５との歯数比がρ１／ρ２に設定されている場合を示す。
【００３０】
さらに、駆動力要求に応じて、第２のモータ・ジェネレータ９を電動機として駆動させ、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを車輪７に伝達することも可能である。つまり、図２に示す車両Ｖｅは、複数の種類の駆動力源としてエンジン１および第２のモータ・ジェネレータ９を有し、エンジン１または第２のモータ・ジェネレータ９のうち、少なくとも一方の動力を車輪７に伝達することの可能なハイブリッド車である。なお、図２に示す車両Ｖｅは、エンジン１および第２のモータ・ジェネレータ９が、共に同じ車輪７と動力伝達可能に連結されている。
【００３１】
つぎに、オーバードライブモードと通常モードとの切換制御を含む車両Ｖｅの制御例を、図１に基づいて説明する。まず、
（ａ）現在選択されているモードがオーバードライブモードであることが、肯定または否定されるかの判断と、
（ｂ）通常モードからオーバードライブモードへの切り換え途中であることが、肯定されるかまたは否定されるかの判断と
が実行される（ステップＳ１）。このステップＳ１において、（ａ）の判断、または（ｂ）の判断のいずれか一方で肯定された場合は、ステップＳ２に進む。このステップＳ２においては、オーバードライブモードから通常モードへ切り換える要求があるか否かが判断される。このステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ３に進む。また、前記ステップＳ１で否定的に判断された場合も、ステップＳ３に進む。
【００３２】
このステップＳ３においては、通常モードからオーバードライブモードに切り換える要求があるか否かが判断される。ステップＳ３で肯定的に判断された場合は、通常モードからオーバードライブモードに切り換えることが、禁止されているか否かが判断される（ステップＳ４）。例えば、変速機８で変速制御が実行される場合は、変速機８における変速制御の少なくとも一部と、モードの切換制御の少なくとも一部とが、同じ時間内または同時刻におこなわれることを防止するため、モードの切り換えが禁止される。
【００３３】
ステップＳ４で否定的に判断された場合は、この制御ルーチンの前回の実行時に、通常モードからオーバードライブモードへの切り換え途中であったか否かが判断される（ステップＳ５）。ステップＳ５で否定的に判断された場合は、オーバードライブモードから通常モードに切り換えるカウンタをクリアするとともに、通常モードからオーバードライブモードへ切り換える制御の開始時点からタイマをスタートし（ステップＳ６）、ステップＳ７に進む。また、ステップＳ５で肯定的に判断された場合もステップＳ７に進む。
【００３４】
ステップＳ７では、通常モードからオーバードライブモードに切り換える場合に選択する「第１のモータ・ジェネレータ２の目標回転速度Ngtag 」として、「動力分配装置３で変速制御を実行した後の変速比に対応する第１のモータ・ジェネレータ２の同期回転速度に、所定値αを加算した値」を選択する。ここで、第１のモータ・ジェネレータ２の同期回転速度とは、キャリヤ１８の回転速度が零となる回転速度を意味する。なお、所定値αについては後述する。ステップＳ７についで、要求駆動力に応じたエンジントルクの制御をおこない、かつ、第２のモータ・ジェネレータ９のトルク制御を実行する（ステップＳ８）。第２のモータ・ジェネレータ９のトルク制御は、「動力分配装置３で変速制御を実行した場合に、変速制御の実行前と実行後とで駆動力が変化することを抑制する制御」である。上記のステップＳ７およびステップＳ８の処理が変速準備制御である。
【００３５】
このステップＳ８についで、ブレーキ２１の油圧室の油圧をスイープアップさせる制御を実行し（ステップＳ９）、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを補正する制御を実行する（ステップＳ１０）。前述のように、キャリヤ１８の回転速度を零に近づけると、第１のモータ・ジェネレータ２で受け持つ反力トルクが低減して、駆動力が変化する可能性がある。そこで、反力トルクの低減量に応じて、第２のモータ・ジェネレータ９で消費されるエネルギを減少させて、駆動力変化を抑制するために、ステップＳ１０で第２のモータ・ジェネレータ９の制御を実行している。ここで、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクの変化率ΔＴｍは、次式（１）で算出可能である。
【００３６】
ΔＴｍ＝ρ１／（ρ１ρ２＋ρ２）×ΔＴｇ ・・・（１）
【００３７】
上記式（１）において、ρ１、ρ２は図３の速度線図で説明した意味と同じであり、ΔＴｇは第１のモータ・ジェネレータ２のトルクを意味する。
【００３８】
上記ステップＳ１０についで、第１のモータ・ジェネレータ２のフィードバック制御に用いる目標トルクと、実際のトルクとの偏差が所定値未満になったか否かが判断される（ステップＳ１１）。このステップＳ１１で否定的に判断された場合は、ステップＳ６で開始したタイマのカウンタ値（経過時間）が所定値を越えたか否かが判断される（ステップＳ１２）。このステップＳ１２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１３に進む。また、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合も、ステップＳ１３に進む。上記のステップＳ９からステップＳ１３の処理を実行する過程で、エンジントルクを受け持つ反力要素が、第１のモータ・ジェネレータ２からブレーキ２１に移行する。
【００３９】
このステップＳ１３においては、通常モードからオーバードライブモードに切り換える要求をクリアし、かつ、第１のモータ・ジェネレータ２のシャットダウン制御を実行することが可能である。シャットダウン制御とは、第１のモータ・ジェネレータ２とインバータとの間の回路をオフすることを意味する。また、ステップＳ１３において、第２のモータ・ジェネレータ９のシャットダウン制御を実行することも可能である。このようなシャットダウン制御を実行することにより、蓄電装置の電力消費量の増加を抑制することが可能である。なお、ステップＳ１３においては、シャットダウン制御を実行することなく、第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９を発電機として起動させ、発生した電力を蓄電装置に充電することも可能である。蓄電装置に充電された電力は、車両に搭載されている補機の駆動電力として消費される。
【００４０】
さらに、通常モードからオーバードライブモードに切り換えられた直後に、要求駆動力が増加して、オーバードライブモードから通常モードに切り換えられて、動力分配装置３における変速制御が頻繁に生じる現象、いわゆるハンチングを抑制するために、オーバードライブモードが選択された場合に、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを車輪７に伝達することにより、要求駆動力に対するトルク不足を回避することも可能である。
【００４１】
上記のステップＳ１３についで、前述したステップＳ６における処理のカウンタをインクリメントし（ステップＳ１４）、ステップＳ１に戻る。なお、前述のステップＳ１２で否定的に判断された場合は、ステップＳ１４に進む。さらに、前述のステップＳ４で肯定的に判断された場合、または、ステップＳ３で否定的に判断された場合も、ステップＳ１４に進む。
【００４２】
ここで、通常モードからオーバードライブモードに切り換える制御に相当するタイムチャートの一例を、図４に基づいて説明する。この図４において、出力軸の回転速度、言い換えれば、車速が略一定である場合を想定している。この図４においては、時刻ｔ１以前においては、ＣＶＴ運転が実行されている。ＣＶＴ運転とは、通常モードが選択されて、動力分配装置３が無段変速機として機能していることを意味する。この時刻ｔ１以前において、所定のエンジン回転速度Ｎｅに制御され、ブレーキ回転速度、具体的には、キャリヤ１８の回転速度Ｎｂは、逆方向に所定の回転速度で回転している。
【００４３】
また、エンジントルクＴｅも所定のエンジントルクに制御され、ブレーキ２１のトルク容量Ｔｂは零に制御されている。さらに、第１のモータ・ジェネレータ２のトルクＴｇおよび第２のモータ・ジェネレータ９のトルクＴｍは負の値（回生トルク）となっている。つまり、図４のタイムチャートは、エンジン１の動力の一部を第２のモータ・ジェネレータ９に伝達して、第２のモータ・ジェネレータ９を発電機として起動している場合を示す。
【００４４】
そして、通常モードからオーバードライブモードに切り換える要求が生じて、時刻ｔ１以降で変速準備制御が実行されている。変速準備制御とは、前述したステップＳ７およびステップＳ８の制御に相当する。まず、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、ステップＳ７の処理のように制御して、負のトルクを零に近づけていくと、エンジン回転速度が徐々に上昇するとともに、キャリヤ１８の逆方向における回転速度が低下して、その回転速度が零に近づく。また、ステップＳ８の処理のように、エンジントルクが低下し、かつ、第２のモータ・ジェネレータ９の負のトルクが零に近づけられる。
【００４５】
そして、時刻ｔ２において、第１のモータ・ジェネレータ２の回転数が、「動力分配装置３で変速制御を実行した後の変速比に対応する第１のモータ・ジェネレータ２の回転数に、所定値αを加算した値」になると、ステップＳ９で述べた処理が実行される。ここで、所定値αについて説明する。第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御する場合に、この実施例では、キャリヤ１８が一旦正方向に所定回転速度で回転され、ついで、キャリヤ１８の回転速度を零に収束させるように、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度が制御される。そして、キャリヤ１８を一旦正方向に所定回転速度で回転させるための第２モータ・ジェネレータ２の回転速度と、キャリヤ１８の回転速度を零にするための第１のモータ・ジェネレータ２の同期回転速度との差が、前記所定値αに相当する。
【００４６】
また、時刻ｔ２以降はブレーキ２１のトルク容量が徐々に増加され、エンジントルクも略一定に制御されている。さらに、エンジン回転速度は、時刻ｔ２以降、キャリヤ１８の回転速度と同様の変化特性を示している。具体的には、時刻ｔ２の時点におけるエンジン回転速度よりも低速の状態と高速の状態とが交互に繰り替えさせる。そして、時刻ｔ３以降は、エンジン回転速度が略一定に制御されている。なお、時刻ｔ３以降のエンジン回転速度は、時刻ｔ２におけるエンジン回転速度よりも低速となっている。さらにまた、第１のモータ・ジェネレータ２のトルクおよび第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを、変速制御の実行後における零トルクに近づける制御が実行される。
【００４７】
そして、時刻ｔ３でブレーキ２１の係合が完了して、ブレーキ２１のトルク容量が、変速制御の実行後に対応するトルク容量に制御され、かつ、キャリヤ１８の回転速度が零となる。また、時刻ｔ３以降において、エンジン回転速度は、変速制御の実行後の変速比に対応するエンジン回転速度に制御されている。さらに、第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９を共にシャットダウンする制御が実行されて、第１のモータ・ジェネレータ２のトルク、および第２のモータ・ジェネレータ９トルクは共に零となっている。
【００４８】
つぎに、前記ステップＳ２で肯定的に判断された場合について説明する。この場合は、前回の制御ルーチン実行時に、オーバードライブモードから通常モードに切り換える制御の実行中であったか否かが判断される（ステップＳ１５）。このステップＳ１５で否定的に判断された場合は、通常モードからオーバードライブモードに切り換えるカウンタをクリアするとともに、オーバードライブモードから通常モードへ切り換える制御の開始時点からタイマをスタートし（ステップＳ１６）ステップＳ１７に進む。一方、前記ステップＳ１５で肯定的に判断された場合も、ステップＳ１７に進む。
【００４９】
ステップＳ１７においては、ブレーキ２１に供給される油圧を低下させて、ブレーキ２１を解放させる制御が実行される。ここで、ブレーキ２１に供給される油圧の低下制御は、スイープダウン制御が実行される。このステップＳ１７についで、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度が、「オーバードライブモードから通常モードへ切り換える制御を実行した後に、動力分配装置３で選択される変速比における同期回転速度に、所定値βを加えた回転速度」を越えているか否かが判断される（ステップＳ１８）。
【００５０】
この実施例では、オーバードライブモードから通常モードに切り換える途中で、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、「オーバードライブモードから通常モードへ切り換える制御を実行した後に、動力分配装置３で選択される変速比における同期回転速度を一旦経由させて、その同期回転速度とは異なる回転速度に制御する。その後、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を同期回転速度に収束させる制御が実行される。ここで、前記「異なる回転速度」と「同期回転速度」との差が、所定値βに相当する。
【００５１】
ステップＳ１８で肯定的に判断された場合は、第１のモータ・ジェネレータ２オン回転速度を、目標回転速度Ngtag に近づけるフィードバック制御を実行する（ステップＳ１９）。ここで、目標回転速度Ngtag は、前述した「同期回転速度に、所定値βを加えた回転速度」である。上記のステップＳ１７およびステップＳ１９の処理により、エンジントルクを受け持つ反力要素が、ブレーキ２１から第１のモータ・ジェネレータ２に移行する。このステップＳ１９についで、第１のモータ・ジェネレータ２のトルクが、負の所定値を越えたか否かが判断される（ステップＳ２０）。このステップＳ２０で肯定判断されるということは、第１のモータ・ジェネレータ２の負のトルクの絶対値の方が、負の所定値の絶対値よりも大きいことを意味する。また、ステップＳ２０で肯定的に判断されるということは、ブレーキ２１が完全解放されて、ブレーキ２１のトルク容量が零になっていることを意味する。
【００５２】
このステップＳ２０で否定的に判断された場合は、オーバードライブモードから通常モードに切り換えられた時点からの経過時間（カウンタ値）が、所定値を越えたか否かが判断される（ステップＳ２１）。このステップＳ２１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２２に進む。また、前記ステップＳ２０で肯定的に判断された場合もステップＳ２２に進む。このステップＳ２２においては、オーバードライブモードから通常モードに切り換える制御が終了したものと判定される。すなわち、動力分配装置３は、前述した無段変速機として機能する状態になる。
【００５３】
また、ステップＳ２２においては、車速、加速要求などのパラメータに基づく通常制御が開始される。ここで、通常制御とは、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、目標回転速度に近づけるフィードバック制御が開始される。このステップＳ２２で実行されるフィードバック制御は、エンジン回転速度が、最適燃費曲線に沿って設定されるように、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御することを意味する。このステップＳ２２の実行後は、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１６の処理におけるカウンタをインクリメントする。また、ステップＳ２１で否定的に判断された場合も、ステップＳ１４に進む。さらに、ステップＳ１８で否定的に判断された場合も、ステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１８で否定的に判断された場合は、第１のモータ・ジェネレータ２の制御として、シャットダウン制御が継続される。
【００５４】
以上のように、この実施例においては、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度と、エンジントルクと、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクと、ブレーキ２１に作用する油圧とを、相互に協調制御している。具体的には、「通常モードからオーバードライブモードへの切り換えをおこない、かつ、エンジン回転速度と出力軸回転速度との間の変速比を変更する変速制御」を実行する場合は、第１のモータ・ジェネレータ２およびサンギヤ１２の回転速度を、変速制御の実行後に対応する目標回転速度に近づけた後、ブレーキ２１のトルク容量が変更される。より具体的には、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、目標回転速度に近づける制御を開始する時期の方が、ブレーキ２１のトルク容量を増加する制御の開始時期よりも早い。また、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度が、目標回転速度と一致する時点で、ブレーキ２１のトルク容量が、変速制御終了後の目標トルク容量に制御される。
【００５５】
このため、変速制御の実行途中において、第１のモータ・ジェネレータ２のロータおよびサンギヤ１２の回転変化により生じる慣性力のうち、ブレーキ２１の係合力（制動力）で受け止めることとなる慣性力の増加を、可及的に抑制することができる。したがって、変速制御の実行にともなう出力軸４の回転変化を抑制でき、変速制御の実行に伴う駆動力変化により、車両Ｖｅの乗員がショックを体感することを抑制できる。
【００５６】
また、この実施例によれば、ブレーキ２１を係合させる場合に、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度に基づいて、ブレーキ２１で受け止めるべき慣性力を判断し、その判断結果に基づいて、ブレーキ２１のトルク容量を制御している。したがって、ブレーキ２１のトルク容量を、必要トルク容量に対して過不足なく高精度に制御することが可能となり、変速制御の応答性が向上する。
【００５７】
また、この実施例によれば、オーバードライブモードから通常制御に切り換え、かつ、変速制御を実行する場合は、ステップＳ１７でブレーキ２１の係合圧を低下させた後、ステップＳ１９で、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、目標回転速度に近づける制御が実行される。より具体的には、ブレーキ２１の係合圧を低下させる制御の開始時期の方が、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を同期回転速度に近づける制御の開始時期よりも早い。したがって、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御する時点では、ブレーキ２１の制動力が低下しているため、第１のモータ・ジェネレータの回転速度が急激に変化することを抑制でき、ショックの発生を回避できるとともに、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度の制御の確実性が向上する。さらに、この実施例においては、第２のモータ・ジェネレータ９を電動機として起動させ、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを車輪７に伝達することにより、変速制御の実行にともなう車両Ｖｅの駆動力の変化を抑制することが可能である。
【００５８】
さらに、この実施例においては、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、目標回転速度に近づけるフィードバック制御をおこなう場合に、第１のモータ・ジェネレータ２のトルクを負のトルクとして、発電を実行することが可能である。さらにまた、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクにより、要求トルクを補う場合のトルクは、「オーバードライブモードと通常モードとの切り換え時以外の条件で実行されるアシスト制御で選択されるトルク」とは異なるトルクが選択される。具体的には、車両Ｖｅの駆動力を優先するアシストトルク、または蓄電装置の電力収支を優先するアシストトルクを設定可能である。ここで、電力収支とは、蓄電装置に充電される電力と、蓄電装置から取り出される電力との対応関係を意味する。
【００５９】
また、この実施例においては、オーバードライブモードから通常モードに切り換える制御の終了判定、または通常モードからオーバードライブモードに切り換える制御の終了判定を、キャリヤ１８の回転速度、または制御開始時点からの経過時間に基づいておこなっている。したがって、各制御の終了判定を確実におこなうことが可能となる。
【００６０】
また、この実施例においては、ステップＳ４で肯定判断された場合のように、モードの切り換え制御と、変速機８における変速制御とが並行して実行される状態である場合は、モードの切り換え制御を禁止することにより、モードの切り換え制御と、変速機８における変速制御とが同時期に実行されることを回避している。したがって、車両Ｖｅの駆動力変化を一層確実に抑制できる。
【００６１】
さらに、この実施例においては、通常モードとオーバードライブモードとの切り換え判断を、要求駆動力の変化量、ブレーキ２１の油圧室に供給されるオイルの油温、エンジン水温、蓄電装置の充電状態などに基づいて、実行することも可能である。すなわち、要求駆動力の変化量程度により、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度の制御で対処すること、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを制御すること、変速機８の変速比を制御することなどで対処することにより、通常モードとオーバードライブモードとの切り換えをおこなわなくても済む場合がある。
【００６２】
また、オイルの油温が低温である場合は、オイルの粘度が高まり、ブレーキ２１の作動応答性が低下するためである。また、エンジン水温が低いときは、燃料の燃焼状態が不安定であり、エンジントルクの変動が生じ易いからである。また、蓄電装置の充電量が所定値以上である場合は、蓄電装置への充電が制限されるからである。また、オーバードライブモードが選択されている場合は、第１のモータ・ジェネレータ２または第２のモータ・ジェネレータ９の少なくとも一方がシャットダウン制御され、ステップＳ１９において、少なくとも第１のモータ・ジェネレータ２のシャットダウン制御を解除する。
【００６３】
ここで、この実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ３ないしステップＳ１３の処理が、この発明における変速制御手段に相当する。また、キャリヤ１９が、この発明の第１の回転要素に相当し、サンギヤ１２が、この発明の第２の回転要素に相当し、サンギヤ１５が、この発明の第３の回転要素に相当し、キャリヤ１８が、この発明の第４の回転要素に相当し、動力分配装置３が、この発明の変速機に相当し、エンジン１が、この発明の第１の駆動力源に相当し、第１のモータ・ジェネレータ２が、この発明のモータ・ジェネレータに相当し、出力軸４が、この発明の出力部材に相当し、ブレーキ２１が、この発明の回転速度制御機構に相当し、前記ブレーキ２１に作用する油圧、ブレーキ２１の係合力もしくは制動力などにより、この発明の「回転速度制御機構から第４の回転要素に加える力」が決定される。エンジン回転速度と出力軸回転速度との間の変速比を変更し、かつ、ブレーキ２１の係合圧を変更する制御が、この発明の変速制御に相当し、同期回転速度が、この発明の「変速比の変更後に対応する回転速度」に相当する。
【００６４】
つぎに、前述した動力分配装置３の他の構成例を、図５に基づいて説明する。この動力分配装置３は、２組の遊星歯車機構３０，３１を有している。まず、入力軸２０と一体回転するキャリヤ３２が設けられており、キャリヤ３２により大ピニオンギヤ３３および小ピニオンギヤ３４が自転可能、かつ、公転可能に支持されている。ここで、大ピニオンギヤ３３と小ピニオンギヤ３４とは、一体的に自転および公転する。大ピニオンギヤ３３はサンギヤ３５に噛合されており、サンギヤ３５と第１のモータ・ジェネレータ２のロータとが一体回転するように連結されている。さらに、大ピニオンギヤ３３に噛合するリングギヤ３６が設けられており、リングギヤ３６と出力軸４とが一体回転するように連結されている。リングギヤ３６はサンギヤ３５と同心状に配置されている。一方、小ピニオンギヤ３４と噛合するサンギヤ３７が設けられており、サンギヤ３７の回転を選択的に阻止するブレーキ３８が設けられている。これらサンギヤ３５、リングギヤ３６、大ピニオンギヤ３３、キャリヤ３２などにより、遊星歯車機構３０が構成され、サンギヤ３７、小ピニオンギヤ３４、キャリヤ１１などにより、遊星歯車機構３１が構成されている。
【００６５】
この図５に示す動力分配装置３においては、サンギヤ３５の方がサンギヤ３７よりも小径に設定され、かつ、リングギヤ３６を共用しているので、遊星歯車機構３０におけるギヤ比（サンギヤとリングギヤとの歯数の比）ρ１が、遊星歯車機構３１のギヤ比ρ２より小さくなっている。図５に示す動力分配装置３に対応する速度線図の一例を、図６に基づいて説明する。通常モードが選択された場合は、エンジン１の動力が動力分配装置３を経由して車輪７に伝達されるとともに、ブレーキ３８の係合圧が低下される。この図６においては、通常モードに対応する各回転要素の回転速度の一例が、直線Ａ２で示されている。この通常モードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御することにより、エンジン回転速度と出力軸回転速度との比を無段階に制御することが可能な状態、いわゆる無段変速状態となる。
【００６６】
これに対して、オーバードライブモードが選択された場合は、ブレーキ３８の係合圧を高めてサンギヤ３７が停止される。このオーバードライブモードに対応する各回転要素の回転速度が、図６に直線Ｂ２で示されている。このオーバードライブモードが選択された場合は、エンジン回転速度と出力軸回転速度との比が１未満に設定される。なお、図５に示す動力分配装置３のその他の機能は、図２に示された動力分配装置３の機能と同じである。この図２に示す動力分配装置３に代えて、図５に示す動力分配装置３を有する車両においても、図１に示す制御例を実行可能である。この場合、前述した「ブレーキ２１」を「ブレーキ３８」と読み替える。
【００６７】
ここで、図５に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、キャリヤ３２が、この発明の第１の回転要素に相当し、サンギヤ３５が、この発明の小径サンギヤおよび第２の回転要素に相当し、リングギヤ３６が、この発明の第３の回転要素に相当し、サンギヤ３７が、この発明の大径サンギヤおよび第４の回転要素に相当し、ブレーキ３８が、この発明の回転速度制御機構に相当する。図５のその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、図２の構成とこの発明の構成との対応関係と同じである。
【００６８】
この実施例では各回転要素の回転状態を示すパラメータとして「回転速度」が挙げられているが、回転速度と等価のパラメータとして回転数を用いることも可能であり、図面においては便宜上、「回転速度」に代えて「回転数」と記されている。
【００６９】
なお、特許請求の範囲に記載された発明において、回転速度制御機構には、油圧制御式の摩擦係合装置（ブレーキ）、空気圧制御式の摩擦係合装置、電磁式のブレーキなどが含まれる。また、特許請求の範囲に記載された発明において、回転速度は回転数と等価のパラメータであり、特許請求の範囲に記載されている回転速度の概念には、回転数も含まれる。また、第１の駆動力源の動力と、第２の駆動力源の動力とが、異なる車輪に伝達される構成のパワートレーンを有する車両に対しても、特許請求の範囲に記載された発明を適用可能である。また、第１の駆動力源および第２の駆動力源の回転軸線が、車両の幅方向に配置されている構成のパワートレーンにおいても、特許請求の範囲の各発明を適用可能である。
【００７０】
また、特許請求の範囲に記載されている変速制御手段を、変速制御器または変速制御用コントローラと読み替えることも可能である。この場合、電子制御装置２２が、変速制御器または変速制御用コントローラに相当する。さらに、特許請求の範囲に記載されている変速制御手段を、変速制御ステップと読み替え、車両の制御装置を、車両の制御方法と読み替えることも可能である。また、特許請求の範囲に記載されている車両の制御装置を、ハイブリッド車の制御装置またはパワートレーンの制御装置と読み替えることも可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、変速制御の実行中に、回転装置および第２の回転要素の回転で生じる慣性力のうち、回転速度制御機構で受け止めるべき慣性力の増加を可及的に抑制することができる。したがって、変速制御にともなう出力部材の回転変化を抑制でき、ショックを回避できる。
【００７２】
また、請求項１の発明によれば、第２の回転要素の回転速度に基づいて、回転速度制御機構から第４の回転要素に加えるべき力を判断することができる。したがって、回転速度制御機構から第４の回転要素に加えるべき力を過不足無く制御することができ、変速制御の応答性が向上する。さらに、請求項１の発明によれば、第２の駆動力源により、車両の駆動力の変化を抑制することができる。したがって、ショックを一層確実に抑制することができる。
【００７４】
請求項２に係る発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得ることができる他に、変速制御の実行後に、第１の駆動力源と出力部材との間の変速比が１未満となる場合がある。
【００７５】
請求項３に係る発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の効果を得ることができる他に、第１の駆動力源から変速機に伝達された動力を、モータ・ジェネレータおよび車輪に分配することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の制御例を示すフローチャートである。
【図２】 図１に示す制御例を実行可能な車両の構成を示す概念図である。
【図３】 図２に示す動力分配装置についての共線図である。
【図４】 図１に示す制御例に対応するタイムチャートの一例である。
【図５】 図１に示す動力分配装置の他の構成例を示すスケルトン図である。
【図６】 図５に示す動力分配装置についての共線図である。
【符号の説明】
１…エンジン、 ２…第１のモータ・ジェネレータ、 ３…動力分配装置、 ４…出力軸、 ７…車輪、 ８…変速機、 ９…第２のモータ・ジェネレータ、１２…サンギヤ、 １５，３５，３７…サンギヤ、 １９，３２…キャリヤ、２１，３８…ブレーキ、 ３３…大ピニオンギヤ、 ３４…小ピニオンギヤ、３６…リングギヤ、 Ｖｅ…車両。
【発明の属する技術分野】
この発明は、変速機に駆動力源および出力部材および回転装置が連結され、かつ、駆動力源と出力部材との間で変速を実行することの可能な車両の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、遊星歯車機構を有する変速機に、エンジンおよび発電機を連結するとともに、発電機を反力要素として機能させ、発電機の回転数を制御してエンジン回転数の制御をおこない、エンジンを燃費の良好な運転点で運転するように構成された駆動装置が知られている。この駆動装置のその一例が、下記の特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されたハイブリッド車両では、複数組の遊星歯車機構を組み合わせて動力分割手段が構成されている。この動力分割手段は、第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構を有しており、第１遊星歯車機構のリングギヤにエンジンが連結される一方、第１の遊星歯車機構のサンギヤが出力軸に連結されている。この出力軸には、中間軸を経由してデファレンシャルが連結されている。さらに、各遊星歯車機構におけるキャリヤ同士が互いに連結されるとともに、第２遊星歯車機構のサンギヤに発電機が連結されている。そして、第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構のキャリヤは、第１ブレーキを介して変速機のケーシングに結合可能であり、発電機のロータは第２ブレーキを介して変速機のケーシングに結合可能である。また、左右の前輪を個別に駆動する電動機が設けられている。
【０００４】
上記構成において、第１ブレーキおよび第２ブレーキを解放した状態で、エンジンの出力トルクを第１の遊星歯車機構のリングギヤに伝達すると、そのトルクの一部がサンギヤを介して出力軸に伝達され、また前記トルクの一部が第２の遊星歯車機構のサンギヤを経由して発電機に伝達される。その発電機で得られた電力によって電動機が駆動される。したがって、エンジンの出力トルクの一部が駆動輪に伝達される一方、電力に変換されたエネルギによって電動機が駆動され、そのトルクが駆動輪に伝達される。その場合、第２遊星歯車機構のサンギヤによる反力トルクを、発電機により制御すれば、エンジンの回転数を連続的に変化させることができる。つまり、動力分割手段が無段変速機として機能し、エンジンの回転数を最適燃費での運転状態となるように制御できる。
【０００５】
また、第２ブレーキを締結して発電機をケーシングに回転不能に固定するとともに、第１ブレーキを解放すると、エンジンの回転は増速されて出力軸に伝達される。これにより、変速比が１未満の第１のオーバードライブ状態が実現される。さらに、第２ブレーキを締結して動力分割手段のキャリヤをケーシングに固定し、かつ、発電機を電動機として逆転駆動すると、エンジンの回転は前述の場合よりも増速されて出力軸に伝達される。これにより、第１のオーバードライブ状態よりも、更に変速比が小さい第２のオーバードライブ状態が実現される。なお、差動歯車装置にエンジンおよび発電機が連結された構成のハイブリッド車が、下記の特許文献２にも記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１６１０１号公報（段落番号００１５〜００２３、図１ないし図３）
【特許文献２】
特開平９−１５６３８７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に記載されているハイブリッド車において、第２ブレーキを締結して第２のオーバードライブ状態を実現する場合は、発電機および第２遊星歯車機構のサンギヤの回転速度が、変速後の回転速度に同期するまでの間に、発電機および第２遊星歯車機構のサンギヤの慣性力により、出力軸に回転変化が生じて、ショックとして体感される可能性があった。
【０００８】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、変速機で変速を実行する場合に生じるショックを抑制することの可能な車両の制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、相対回転可能な第１ないし第４の回転要素を有する変速機と、第１の回転要素に連結された第１の駆動力源と、第２の回転要素に連結されたモータ・ジェネレータと、第３の回転要素に連結された出力部材と、第４の回転要素に力を加え、かつ、前記第４の回転要素の回転速度を制御する回転速度制御機構とが設けられており、前記モータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間における変速比を変更し、かつ、前記回転速度制御機構から前記第４の回転要素に加える力を変更する変速制御を実行することの可能な車両の制御装置において、前記第１の駆動力源の反力トルクを前記モータ・ジェネレータで受け持っている際に、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間における変速比を変更する場合は、前記モータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記第２の回転要素の回転速度を前記変速比の変更後に対応する回転速度に近づける制御を実行した後、前記回転速度制御機構から前記第４の回転要素に加える力を、前記モータ・ジェネレータに連結された第２の回転要素の回転速度に基づいて変更する変速制御手段を有しており、前記変速の実行にともなう車両の駆動力変化を抑制する第２の駆動力源が前記出力部材に連結されており、前記変速制御手段は、前記第２の回転要素の回転速度を前記変速比の変更後に対応する回転速度に近づける制御を実行するときに、前記モータ・ジェネレータで受け持つ反力トルクの低減量に応じて、前記第２の駆動力源で消費されるエネルギを減少させることにより、前記変速の実行にともなう車両の駆動力変化を抑制する手段を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、「第１の駆動力源の反力トルクをモータ・ジェネレータで受け持っている際に、モータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、第１の駆動力源と出力部材との間における変速比を変更し、かつ、回転速度制御機構から第４の回転要素に加える力を変更する変速制御」を実行する場合は、モータ・ジェネレータの回転速度を制御して第２の回転要素の回転速度を、変速比の変更後に対応する回転速度に近づけた後、回転速度制御機構から第４の回転要素に加える力が変更される。したがって、変速制御の実行中に、モータ・ジェネレータおよび第２の回転要素で生じる慣性力のうち、回転速度制御機構で受け止めるべき慣性力が可及的に抑制される。
【００１２】
また、請求項１の発明によれば、第２の回転要素の回転速度に基づいて、回転速度制御機構から第４の回転要素に加えるべき力が判断される。さらに、請求項１に係る発明によれば、第２の駆動力源により、車両の駆動力の変化が抑制される。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、前記変速制御手段により実行される変速制御には、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間の変速比が１以上である状態から、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間の変速比が１未満である状態に変更する変速制御が含まれることを特徴とする発明である。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じる他に、変速制御の実行後に、第１の駆動力源と出力部材との間の変速比が１未満となる場合がある。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記変速機は、小径サンギヤおよび大径サンギヤと、一体的に回転しかつ前記小径サンギヤに噛合された大ピニオンギヤおよび前記大径サンギヤに噛合された小ピニオンギヤと、この小ピニオンギヤおよび前記大ピニオンギヤを自転可能かつ公転可能に支持するキャリヤと、前記大ピニオンギヤが噛合されたリングギヤとを有しており、前記キャリヤが前記第１の回転要素であり、前記小径サンギヤが前記第２の回転要素であり、前記リングギヤが前記第３の回転要素であり、前記大径サンギヤが前記第４の回転要素であることを特徴とする発明である。
【００１８】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記変速機は、前記第１の駆動力源から伝達された動力を、モータ・ジェネレータおよび車輪に分配する機能を、更に有していることを特徴とする発明である。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の作用が生じる他に、第１の駆動力源から変速機に伝達された動力は、モータ・ジェネレータおよび車輪に分配される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。まず、図２に示す車両Ｖｅのパワートレーンの概略構成を説明する。図２において、エンジン１および第１のモータ・ジェネレータ２が動力分配装置３に連結され、その動力分配装置３の出力軸４にファイナルギヤ５が連結され、ファイナルギヤ５にはドライブシャフト６を経由して車輪（後輪）７が連結されている。また、出力軸４には変速機８を経由して第２のモータ・ジェネレータ９が連結されている。
【００２２】
まず、前記エンジン１としては、内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることが可能である。一方、第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを有している。第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９には、インバータ（図示せず）を経由して電力装置（図示せず）が接続されている。
【００２３】
この電力装置としては、燃料電池または蓄電装置を用いることが可能である。電力装置として燃料電池を用いた場合は、燃料電池から第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９に電力を供給することが可能である。これに対して、蓄電装置を用いた場合は、蓄電装置から、第１のモータ・ジェネレータ２または第２のモータ・ジェネレータ９の少なくとも一方に電力を供給する一方、第１のモータ・ジェネレータ２または第２のモータ・ジェネレータ９で発電された電力を、蓄電装置に充電することも可能である。この実施例においては、蓄電装置を用いた場合について説明する。
【００２４】
前記動力分配装置３は、複数の差動機構として、２組の遊星歯車機構１０，１１を有している。遊星歯車機構１０はサンギヤ１２と、サンギヤ１２と同心状に配置されたリングギヤ１３と、サンギヤ１２およびリングギヤ１３に噛合するピニオンギヤ１４とを有している。また、遊星歯車機構１１は、サンギヤ１５と、サンギヤ１５と同心状に配置されたリングギヤ１６と、サンギヤ１５およびリングギヤ１６に噛合するピニオンギヤ１７とを有している。そして、遊星歯車機構１０のピニオンギヤ１４と、遊星歯車機構１１のリングギヤ１６とを連結するキャリヤ１８が設けられている。このため、ピニオンギヤ１４の公転速度と、リングギヤ１６の自転速度とが同一となる。また、遊星歯車機構１０のリングギヤ１３と、遊星歯車機構１１のピニオンギヤ１７とを連結するキャリヤ１９が設けられている。このため、ピニオンギヤ１７の公転速度と、リングギヤ１３の自転速度とが同一となる。さらに、キャリヤ１９と入力軸２０とが一体回転するように連結されている。この入力軸２０はエンジン１のクランクシャフト（図示せず）に連結されており、入力軸２０および出力軸４は、車両Ｖｅの前後方向に配置されている。また、前記サンギヤ１２は前記第１のモータ・ジェネレータ２に連結されている。
【００２５】
さらに、遊星歯車機構１１のサンギヤ１５と出力軸４とが一体回転するように連結されている。さらにまた、キャリヤ１８の回転を選択的に阻止するブレーキ２１が設けられている。この実施例においては、ブレーキ２１として、油圧制御式の摩擦係合装置を用いている場合について説明する。さらにまた、変速機８は、第２のモータ・ジェネレータ９に連結された入力部材（図示せず）と、出力軸４との回転速度の比、すなわち変速比を制御可能に構成されている。変速機８は、有段変速機または無段変速機のいずれを用いてもよい。
【００２６】
つぎに、車両Ｖｅの制御系統を説明すれば、車両Ｖｅの全体を制御する電子制御装置２２が設けられており、電子制御装置２２には、車速、加速要求、制動要求、蓄電装置の充電量などの検知信号が入力され、電子制御装置２２からは、エンジン出力を制御する信号、第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９の回転速度および回転方向、さらには、力行機能と回生機能との切り換えを制御する信号、ブレーキ２１の係合圧を制御する信号、変速機８の変速比を制御する信号などが出力される。
【００２７】
上記構成のパワートレーンの制御を、図３の速度線図を参照しながら説明する。このパワートレーンを制御する場合には、通常モードまたはオーバードライブモードを選択的に切換可能である。例えば、要求駆動力が所定値以上である場合、または加速要求が所定値以上である場合は、通常モードが選択される。通常モードが選択された場合は、エンジン１の動力が動力分配装置３を経由して車輪７に伝達されるとともに、ブレーキ２１の係合圧が低下される。また、エンジン１から動力分配装置３に伝達された動力の一部が、第１のモータ・ジェネレータ２に伝達されるとともに、第１のモータ・ジェネレータ２が反力要素として機能する。
【００２８】
このため、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御することにより、エンジン回転速度が無段階（連続的）に制御され、動力分配装置３の変速比、具体的には、エンジン回転速度と出力軸回転速度との比が制御される。これが無段変速状態であり、基本的には、エンジン１の回転速度の目標値および変速比として、エンジン１が最適燃費となるように、エンジン回転速度および変速比が制御される。この図３においては、通常モードに対応する各回転要素の回転速度の一例が、直線Ａ１で示されている。つまり、エンジン１の回転を正回転とした場合に、第１のモータ・ジェネレータ２の回転方向は逆回転となっている。なお、直線Ａ１は、エンジン回転速度よりも出力軸回転速度の方が高速となる例であるが、通常モードにおいては、エンジン回転速度よりも出力軸回転速度の方を低速としたり、またはエンジン回転速度と出力軸回転速度とが同一回転速度となるように、動力分配装置３の変速比を制御することも可能である。
【００２９】
これに対して、オーバードライブモードは、要求駆動力が所定値未満である場合、または、加速要求が所定値未満である場合などに選択される。このオーバードライブモードが選択された場合は、エンジン１が駆動されるとともに、ブレーキ２１の係合圧を高めてキャリヤ１８が停止される。このオーバードライブモードに対応する各回転要素の回転速度が、図３に直線Ｂ１で示されている。つまり、キャリヤ１８が反力要素となり、エンジン回転速度よりも出力軸４の回転速度の方が高速となる。これが、エンジン回転速度と、出力軸回転速度との比である変速比が１未満となる状態、いわゆるオーバードライブ状態である。このオーバードライブ状態においては、第１のモータ・ジェネレータ２は、発電機または電動機のいずれとしても機能せず、第１のモータ・ジェネレータ２は空転状態となる。なお、図３の速度線図は、サンギヤ１２とリングギヤ１３との歯数比が１に設定され、キャリヤ１８とリングギヤ１６との歯数比、およびリングギヤ１３とキャリヤ１９との歯数比がρ１に設定され、リングギヤ１３とサンギヤ１５との歯数比、およびキャリヤ１９とサンギヤ１５との歯数比がρ１／ρ２に設定されている場合を示す。
【００３０】
さらに、駆動力要求に応じて、第２のモータ・ジェネレータ９を電動機として駆動させ、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを車輪７に伝達することも可能である。つまり、図２に示す車両Ｖｅは、複数の種類の駆動力源としてエンジン１および第２のモータ・ジェネレータ９を有し、エンジン１または第２のモータ・ジェネレータ９のうち、少なくとも一方の動力を車輪７に伝達することの可能なハイブリッド車である。なお、図２に示す車両Ｖｅは、エンジン１および第２のモータ・ジェネレータ９が、共に同じ車輪７と動力伝達可能に連結されている。
【００３１】
つぎに、オーバードライブモードと通常モードとの切換制御を含む車両Ｖｅの制御例を、図１に基づいて説明する。まず、
（ａ）現在選択されているモードがオーバードライブモードであることが、肯定または否定されるかの判断と、
（ｂ）通常モードからオーバードライブモードへの切り換え途中であることが、肯定されるかまたは否定されるかの判断と
が実行される（ステップＳ１）。このステップＳ１において、（ａ）の判断、または（ｂ）の判断のいずれか一方で肯定された場合は、ステップＳ２に進む。このステップＳ２においては、オーバードライブモードから通常モードへ切り換える要求があるか否かが判断される。このステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ３に進む。また、前記ステップＳ１で否定的に判断された場合も、ステップＳ３に進む。
【００３２】
このステップＳ３においては、通常モードからオーバードライブモードに切り換える要求があるか否かが判断される。ステップＳ３で肯定的に判断された場合は、通常モードからオーバードライブモードに切り換えることが、禁止されているか否かが判断される（ステップＳ４）。例えば、変速機８で変速制御が実行される場合は、変速機８における変速制御の少なくとも一部と、モードの切換制御の少なくとも一部とが、同じ時間内または同時刻におこなわれることを防止するため、モードの切り換えが禁止される。
【００３３】
ステップＳ４で否定的に判断された場合は、この制御ルーチンの前回の実行時に、通常モードからオーバードライブモードへの切り換え途中であったか否かが判断される（ステップＳ５）。ステップＳ５で否定的に判断された場合は、オーバードライブモードから通常モードに切り換えるカウンタをクリアするとともに、通常モードからオーバードライブモードへ切り換える制御の開始時点からタイマをスタートし（ステップＳ６）、ステップＳ７に進む。また、ステップＳ５で肯定的に判断された場合もステップＳ７に進む。
【００３４】
ステップＳ７では、通常モードからオーバードライブモードに切り換える場合に選択する「第１のモータ・ジェネレータ２の目標回転速度Ngtag 」として、「動力分配装置３で変速制御を実行した後の変速比に対応する第１のモータ・ジェネレータ２の同期回転速度に、所定値αを加算した値」を選択する。ここで、第１のモータ・ジェネレータ２の同期回転速度とは、キャリヤ１８の回転速度が零となる回転速度を意味する。なお、所定値αについては後述する。ステップＳ７についで、要求駆動力に応じたエンジントルクの制御をおこない、かつ、第２のモータ・ジェネレータ９のトルク制御を実行する（ステップＳ８）。第２のモータ・ジェネレータ９のトルク制御は、「動力分配装置３で変速制御を実行した場合に、変速制御の実行前と実行後とで駆動力が変化することを抑制する制御」である。上記のステップＳ７およびステップＳ８の処理が変速準備制御である。
【００３５】
このステップＳ８についで、ブレーキ２１の油圧室の油圧をスイープアップさせる制御を実行し（ステップＳ９）、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを補正する制御を実行する（ステップＳ１０）。前述のように、キャリヤ１８の回転速度を零に近づけると、第１のモータ・ジェネレータ２で受け持つ反力トルクが低減して、駆動力が変化する可能性がある。そこで、反力トルクの低減量に応じて、第２のモータ・ジェネレータ９で消費されるエネルギを減少させて、駆動力変化を抑制するために、ステップＳ１０で第２のモータ・ジェネレータ９の制御を実行している。ここで、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクの変化率ΔＴｍは、次式（１）で算出可能である。
【００３６】
ΔＴｍ＝ρ１／（ρ１ρ２＋ρ２）×ΔＴｇ ・・・（１）
【００３７】
上記式（１）において、ρ１、ρ２は図３の速度線図で説明した意味と同じであり、ΔＴｇは第１のモータ・ジェネレータ２のトルクを意味する。
【００３８】
上記ステップＳ１０についで、第１のモータ・ジェネレータ２のフィードバック制御に用いる目標トルクと、実際のトルクとの偏差が所定値未満になったか否かが判断される（ステップＳ１１）。このステップＳ１１で否定的に判断された場合は、ステップＳ６で開始したタイマのカウンタ値（経過時間）が所定値を越えたか否かが判断される（ステップＳ１２）。このステップＳ１２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１３に進む。また、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合も、ステップＳ１３に進む。上記のステップＳ９からステップＳ１３の処理を実行する過程で、エンジントルクを受け持つ反力要素が、第１のモータ・ジェネレータ２からブレーキ２１に移行する。
【００３９】
このステップＳ１３においては、通常モードからオーバードライブモードに切り換える要求をクリアし、かつ、第１のモータ・ジェネレータ２のシャットダウン制御を実行することが可能である。シャットダウン制御とは、第１のモータ・ジェネレータ２とインバータとの間の回路をオフすることを意味する。また、ステップＳ１３において、第２のモータ・ジェネレータ９のシャットダウン制御を実行することも可能である。このようなシャットダウン制御を実行することにより、蓄電装置の電力消費量の増加を抑制することが可能である。なお、ステップＳ１３においては、シャットダウン制御を実行することなく、第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９を発電機として起動させ、発生した電力を蓄電装置に充電することも可能である。蓄電装置に充電された電力は、車両に搭載されている補機の駆動電力として消費される。
【００４０】
さらに、通常モードからオーバードライブモードに切り換えられた直後に、要求駆動力が増加して、オーバードライブモードから通常モードに切り換えられて、動力分配装置３における変速制御が頻繁に生じる現象、いわゆるハンチングを抑制するために、オーバードライブモードが選択された場合に、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを車輪７に伝達することにより、要求駆動力に対するトルク不足を回避することも可能である。
【００４１】
上記のステップＳ１３についで、前述したステップＳ６における処理のカウンタをインクリメントし（ステップＳ１４）、ステップＳ１に戻る。なお、前述のステップＳ１２で否定的に判断された場合は、ステップＳ１４に進む。さらに、前述のステップＳ４で肯定的に判断された場合、または、ステップＳ３で否定的に判断された場合も、ステップＳ１４に進む。
【００４２】
ここで、通常モードからオーバードライブモードに切り換える制御に相当するタイムチャートの一例を、図４に基づいて説明する。この図４において、出力軸の回転速度、言い換えれば、車速が略一定である場合を想定している。この図４においては、時刻ｔ１以前においては、ＣＶＴ運転が実行されている。ＣＶＴ運転とは、通常モードが選択されて、動力分配装置３が無段変速機として機能していることを意味する。この時刻ｔ１以前において、所定のエンジン回転速度Ｎｅに制御され、ブレーキ回転速度、具体的には、キャリヤ１８の回転速度Ｎｂは、逆方向に所定の回転速度で回転している。
【００４３】
また、エンジントルクＴｅも所定のエンジントルクに制御され、ブレーキ２１のトルク容量Ｔｂは零に制御されている。さらに、第１のモータ・ジェネレータ２のトルクＴｇおよび第２のモータ・ジェネレータ９のトルクＴｍは負の値（回生トルク）となっている。つまり、図４のタイムチャートは、エンジン１の動力の一部を第２のモータ・ジェネレータ９に伝達して、第２のモータ・ジェネレータ９を発電機として起動している場合を示す。
【００４４】
そして、通常モードからオーバードライブモードに切り換える要求が生じて、時刻ｔ１以降で変速準備制御が実行されている。変速準備制御とは、前述したステップＳ７およびステップＳ８の制御に相当する。まず、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、ステップＳ７の処理のように制御して、負のトルクを零に近づけていくと、エンジン回転速度が徐々に上昇するとともに、キャリヤ１８の逆方向における回転速度が低下して、その回転速度が零に近づく。また、ステップＳ８の処理のように、エンジントルクが低下し、かつ、第２のモータ・ジェネレータ９の負のトルクが零に近づけられる。
【００４５】
そして、時刻ｔ２において、第１のモータ・ジェネレータ２の回転数が、「動力分配装置３で変速制御を実行した後の変速比に対応する第１のモータ・ジェネレータ２の回転数に、所定値αを加算した値」になると、ステップＳ９で述べた処理が実行される。ここで、所定値αについて説明する。第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御する場合に、この実施例では、キャリヤ１８が一旦正方向に所定回転速度で回転され、ついで、キャリヤ１８の回転速度を零に収束させるように、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度が制御される。そして、キャリヤ１８を一旦正方向に所定回転速度で回転させるための第２モータ・ジェネレータ２の回転速度と、キャリヤ１８の回転速度を零にするための第１のモータ・ジェネレータ２の同期回転速度との差が、前記所定値αに相当する。
【００４６】
また、時刻ｔ２以降はブレーキ２１のトルク容量が徐々に増加され、エンジントルクも略一定に制御されている。さらに、エンジン回転速度は、時刻ｔ２以降、キャリヤ１８の回転速度と同様の変化特性を示している。具体的には、時刻ｔ２の時点におけるエンジン回転速度よりも低速の状態と高速の状態とが交互に繰り替えさせる。そして、時刻ｔ３以降は、エンジン回転速度が略一定に制御されている。なお、時刻ｔ３以降のエンジン回転速度は、時刻ｔ２におけるエンジン回転速度よりも低速となっている。さらにまた、第１のモータ・ジェネレータ２のトルクおよび第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを、変速制御の実行後における零トルクに近づける制御が実行される。
【００４７】
そして、時刻ｔ３でブレーキ２１の係合が完了して、ブレーキ２１のトルク容量が、変速制御の実行後に対応するトルク容量に制御され、かつ、キャリヤ１８の回転速度が零となる。また、時刻ｔ３以降において、エンジン回転速度は、変速制御の実行後の変速比に対応するエンジン回転速度に制御されている。さらに、第１のモータ・ジェネレータ２および第２のモータ・ジェネレータ９を共にシャットダウンする制御が実行されて、第１のモータ・ジェネレータ２のトルク、および第２のモータ・ジェネレータ９トルクは共に零となっている。
【００４８】
つぎに、前記ステップＳ２で肯定的に判断された場合について説明する。この場合は、前回の制御ルーチン実行時に、オーバードライブモードから通常モードに切り換える制御の実行中であったか否かが判断される（ステップＳ１５）。このステップＳ１５で否定的に判断された場合は、通常モードからオーバードライブモードに切り換えるカウンタをクリアするとともに、オーバードライブモードから通常モードへ切り換える制御の開始時点からタイマをスタートし（ステップＳ１６）ステップＳ１７に進む。一方、前記ステップＳ１５で肯定的に判断された場合も、ステップＳ１７に進む。
【００４９】
ステップＳ１７においては、ブレーキ２１に供給される油圧を低下させて、ブレーキ２１を解放させる制御が実行される。ここで、ブレーキ２１に供給される油圧の低下制御は、スイープダウン制御が実行される。このステップＳ１７についで、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度が、「オーバードライブモードから通常モードへ切り換える制御を実行した後に、動力分配装置３で選択される変速比における同期回転速度に、所定値βを加えた回転速度」を越えているか否かが判断される（ステップＳ１８）。
【００５０】
この実施例では、オーバードライブモードから通常モードに切り換える途中で、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、「オーバードライブモードから通常モードへ切り換える制御を実行した後に、動力分配装置３で選択される変速比における同期回転速度を一旦経由させて、その同期回転速度とは異なる回転速度に制御する。その後、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を同期回転速度に収束させる制御が実行される。ここで、前記「異なる回転速度」と「同期回転速度」との差が、所定値βに相当する。
【００５１】
ステップＳ１８で肯定的に判断された場合は、第１のモータ・ジェネレータ２オン回転速度を、目標回転速度Ngtag に近づけるフィードバック制御を実行する（ステップＳ１９）。ここで、目標回転速度Ngtag は、前述した「同期回転速度に、所定値βを加えた回転速度」である。上記のステップＳ１７およびステップＳ１９の処理により、エンジントルクを受け持つ反力要素が、ブレーキ２１から第１のモータ・ジェネレータ２に移行する。このステップＳ１９についで、第１のモータ・ジェネレータ２のトルクが、負の所定値を越えたか否かが判断される（ステップＳ２０）。このステップＳ２０で肯定判断されるということは、第１のモータ・ジェネレータ２の負のトルクの絶対値の方が、負の所定値の絶対値よりも大きいことを意味する。また、ステップＳ２０で肯定的に判断されるということは、ブレーキ２１が完全解放されて、ブレーキ２１のトルク容量が零になっていることを意味する。
【００５２】
このステップＳ２０で否定的に判断された場合は、オーバードライブモードから通常モードに切り換えられた時点からの経過時間（カウンタ値）が、所定値を越えたか否かが判断される（ステップＳ２１）。このステップＳ２１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２２に進む。また、前記ステップＳ２０で肯定的に判断された場合もステップＳ２２に進む。このステップＳ２２においては、オーバードライブモードから通常モードに切り換える制御が終了したものと判定される。すなわち、動力分配装置３は、前述した無段変速機として機能する状態になる。
【００５３】
また、ステップＳ２２においては、車速、加速要求などのパラメータに基づく通常制御が開始される。ここで、通常制御とは、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、目標回転速度に近づけるフィードバック制御が開始される。このステップＳ２２で実行されるフィードバック制御は、エンジン回転速度が、最適燃費曲線に沿って設定されるように、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御することを意味する。このステップＳ２２の実行後は、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１６の処理におけるカウンタをインクリメントする。また、ステップＳ２１で否定的に判断された場合も、ステップＳ１４に進む。さらに、ステップＳ１８で否定的に判断された場合も、ステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１８で否定的に判断された場合は、第１のモータ・ジェネレータ２の制御として、シャットダウン制御が継続される。
【００５４】
以上のように、この実施例においては、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度と、エンジントルクと、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクと、ブレーキ２１に作用する油圧とを、相互に協調制御している。具体的には、「通常モードからオーバードライブモードへの切り換えをおこない、かつ、エンジン回転速度と出力軸回転速度との間の変速比を変更する変速制御」を実行する場合は、第１のモータ・ジェネレータ２およびサンギヤ１２の回転速度を、変速制御の実行後に対応する目標回転速度に近づけた後、ブレーキ２１のトルク容量が変更される。より具体的には、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、目標回転速度に近づける制御を開始する時期の方が、ブレーキ２１のトルク容量を増加する制御の開始時期よりも早い。また、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度が、目標回転速度と一致する時点で、ブレーキ２１のトルク容量が、変速制御終了後の目標トルク容量に制御される。
【００５５】
このため、変速制御の実行途中において、第１のモータ・ジェネレータ２のロータおよびサンギヤ１２の回転変化により生じる慣性力のうち、ブレーキ２１の係合力（制動力）で受け止めることとなる慣性力の増加を、可及的に抑制することができる。したがって、変速制御の実行にともなう出力軸４の回転変化を抑制でき、変速制御の実行に伴う駆動力変化により、車両Ｖｅの乗員がショックを体感することを抑制できる。
【００５６】
また、この実施例によれば、ブレーキ２１を係合させる場合に、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度に基づいて、ブレーキ２１で受け止めるべき慣性力を判断し、その判断結果に基づいて、ブレーキ２１のトルク容量を制御している。したがって、ブレーキ２１のトルク容量を、必要トルク容量に対して過不足なく高精度に制御することが可能となり、変速制御の応答性が向上する。
【００５７】
また、この実施例によれば、オーバードライブモードから通常制御に切り換え、かつ、変速制御を実行する場合は、ステップＳ１７でブレーキ２１の係合圧を低下させた後、ステップＳ１９で、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、目標回転速度に近づける制御が実行される。より具体的には、ブレーキ２１の係合圧を低下させる制御の開始時期の方が、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を同期回転速度に近づける制御の開始時期よりも早い。したがって、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御する時点では、ブレーキ２１の制動力が低下しているため、第１のモータ・ジェネレータの回転速度が急激に変化することを抑制でき、ショックの発生を回避できるとともに、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度の制御の確実性が向上する。さらに、この実施例においては、第２のモータ・ジェネレータ９を電動機として起動させ、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを車輪７に伝達することにより、変速制御の実行にともなう車両Ｖｅの駆動力の変化を抑制することが可能である。
【００５８】
さらに、この実施例においては、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を、目標回転速度に近づけるフィードバック制御をおこなう場合に、第１のモータ・ジェネレータ２のトルクを負のトルクとして、発電を実行することが可能である。さらにまた、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクにより、要求トルクを補う場合のトルクは、「オーバードライブモードと通常モードとの切り換え時以外の条件で実行されるアシスト制御で選択されるトルク」とは異なるトルクが選択される。具体的には、車両Ｖｅの駆動力を優先するアシストトルク、または蓄電装置の電力収支を優先するアシストトルクを設定可能である。ここで、電力収支とは、蓄電装置に充電される電力と、蓄電装置から取り出される電力との対応関係を意味する。
【００５９】
また、この実施例においては、オーバードライブモードから通常モードに切り換える制御の終了判定、または通常モードからオーバードライブモードに切り換える制御の終了判定を、キャリヤ１８の回転速度、または制御開始時点からの経過時間に基づいておこなっている。したがって、各制御の終了判定を確実におこなうことが可能となる。
【００６０】
また、この実施例においては、ステップＳ４で肯定判断された場合のように、モードの切り換え制御と、変速機８における変速制御とが並行して実行される状態である場合は、モードの切り換え制御を禁止することにより、モードの切り換え制御と、変速機８における変速制御とが同時期に実行されることを回避している。したがって、車両Ｖｅの駆動力変化を一層確実に抑制できる。
【００６１】
さらに、この実施例においては、通常モードとオーバードライブモードとの切り換え判断を、要求駆動力の変化量、ブレーキ２１の油圧室に供給されるオイルの油温、エンジン水温、蓄電装置の充電状態などに基づいて、実行することも可能である。すなわち、要求駆動力の変化量程度により、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度の制御で対処すること、第２のモータ・ジェネレータ９のトルクを制御すること、変速機８の変速比を制御することなどで対処することにより、通常モードとオーバードライブモードとの切り換えをおこなわなくても済む場合がある。
【００６２】
また、オイルの油温が低温である場合は、オイルの粘度が高まり、ブレーキ２１の作動応答性が低下するためである。また、エンジン水温が低いときは、燃料の燃焼状態が不安定であり、エンジントルクの変動が生じ易いからである。また、蓄電装置の充電量が所定値以上である場合は、蓄電装置への充電が制限されるからである。また、オーバードライブモードが選択されている場合は、第１のモータ・ジェネレータ２または第２のモータ・ジェネレータ９の少なくとも一方がシャットダウン制御され、ステップＳ１９において、少なくとも第１のモータ・ジェネレータ２のシャットダウン制御を解除する。
【００６３】
ここで、この実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ３ないしステップＳ１３の処理が、この発明における変速制御手段に相当する。また、キャリヤ１９が、この発明の第１の回転要素に相当し、サンギヤ１２が、この発明の第２の回転要素に相当し、サンギヤ１５が、この発明の第３の回転要素に相当し、キャリヤ１８が、この発明の第４の回転要素に相当し、動力分配装置３が、この発明の変速機に相当し、エンジン１が、この発明の第１の駆動力源に相当し、第１のモータ・ジェネレータ２が、この発明のモータ・ジェネレータに相当し、出力軸４が、この発明の出力部材に相当し、ブレーキ２１が、この発明の回転速度制御機構に相当し、前記ブレーキ２１に作用する油圧、ブレーキ２１の係合力もしくは制動力などにより、この発明の「回転速度制御機構から第４の回転要素に加える力」が決定される。エンジン回転速度と出力軸回転速度との間の変速比を変更し、かつ、ブレーキ２１の係合圧を変更する制御が、この発明の変速制御に相当し、同期回転速度が、この発明の「変速比の変更後に対応する回転速度」に相当する。
【００６４】
つぎに、前述した動力分配装置３の他の構成例を、図５に基づいて説明する。この動力分配装置３は、２組の遊星歯車機構３０，３１を有している。まず、入力軸２０と一体回転するキャリヤ３２が設けられており、キャリヤ３２により大ピニオンギヤ３３および小ピニオンギヤ３４が自転可能、かつ、公転可能に支持されている。ここで、大ピニオンギヤ３３と小ピニオンギヤ３４とは、一体的に自転および公転する。大ピニオンギヤ３３はサンギヤ３５に噛合されており、サンギヤ３５と第１のモータ・ジェネレータ２のロータとが一体回転するように連結されている。さらに、大ピニオンギヤ３３に噛合するリングギヤ３６が設けられており、リングギヤ３６と出力軸４とが一体回転するように連結されている。リングギヤ３６はサンギヤ３５と同心状に配置されている。一方、小ピニオンギヤ３４と噛合するサンギヤ３７が設けられており、サンギヤ３７の回転を選択的に阻止するブレーキ３８が設けられている。これらサンギヤ３５、リングギヤ３６、大ピニオンギヤ３３、キャリヤ３２などにより、遊星歯車機構３０が構成され、サンギヤ３７、小ピニオンギヤ３４、キャリヤ１１などにより、遊星歯車機構３１が構成されている。
【００６５】
この図５に示す動力分配装置３においては、サンギヤ３５の方がサンギヤ３７よりも小径に設定され、かつ、リングギヤ３６を共用しているので、遊星歯車機構３０におけるギヤ比（サンギヤとリングギヤとの歯数の比）ρ１が、遊星歯車機構３１のギヤ比ρ２より小さくなっている。図５に示す動力分配装置３に対応する速度線図の一例を、図６に基づいて説明する。通常モードが選択された場合は、エンジン１の動力が動力分配装置３を経由して車輪７に伝達されるとともに、ブレーキ３８の係合圧が低下される。この図６においては、通常モードに対応する各回転要素の回転速度の一例が、直線Ａ２で示されている。この通常モードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータ２の回転速度を制御することにより、エンジン回転速度と出力軸回転速度との比を無段階に制御することが可能な状態、いわゆる無段変速状態となる。
【００６６】
これに対して、オーバードライブモードが選択された場合は、ブレーキ３８の係合圧を高めてサンギヤ３７が停止される。このオーバードライブモードに対応する各回転要素の回転速度が、図６に直線Ｂ２で示されている。このオーバードライブモードが選択された場合は、エンジン回転速度と出力軸回転速度との比が１未満に設定される。なお、図５に示す動力分配装置３のその他の機能は、図２に示された動力分配装置３の機能と同じである。この図２に示す動力分配装置３に代えて、図５に示す動力分配装置３を有する車両においても、図１に示す制御例を実行可能である。この場合、前述した「ブレーキ２１」を「ブレーキ３８」と読み替える。
【００６７】
ここで、図５に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、キャリヤ３２が、この発明の第１の回転要素に相当し、サンギヤ３５が、この発明の小径サンギヤおよび第２の回転要素に相当し、リングギヤ３６が、この発明の第３の回転要素に相当し、サンギヤ３７が、この発明の大径サンギヤおよび第４の回転要素に相当し、ブレーキ３８が、この発明の回転速度制御機構に相当する。図５のその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、図２の構成とこの発明の構成との対応関係と同じである。
【００６８】
この実施例では各回転要素の回転状態を示すパラメータとして「回転速度」が挙げられているが、回転速度と等価のパラメータとして回転数を用いることも可能であり、図面においては便宜上、「回転速度」に代えて「回転数」と記されている。
【００６９】
なお、特許請求の範囲に記載された発明において、回転速度制御機構には、油圧制御式の摩擦係合装置（ブレーキ）、空気圧制御式の摩擦係合装置、電磁式のブレーキなどが含まれる。また、特許請求の範囲に記載された発明において、回転速度は回転数と等価のパラメータであり、特許請求の範囲に記載されている回転速度の概念には、回転数も含まれる。また、第１の駆動力源の動力と、第２の駆動力源の動力とが、異なる車輪に伝達される構成のパワートレーンを有する車両に対しても、特許請求の範囲に記載された発明を適用可能である。また、第１の駆動力源および第２の駆動力源の回転軸線が、車両の幅方向に配置されている構成のパワートレーンにおいても、特許請求の範囲の各発明を適用可能である。
【００７０】
また、特許請求の範囲に記載されている変速制御手段を、変速制御器または変速制御用コントローラと読み替えることも可能である。この場合、電子制御装置２２が、変速制御器または変速制御用コントローラに相当する。さらに、特許請求の範囲に記載されている変速制御手段を、変速制御ステップと読み替え、車両の制御装置を、車両の制御方法と読み替えることも可能である。また、特許請求の範囲に記載されている車両の制御装置を、ハイブリッド車の制御装置またはパワートレーンの制御装置と読み替えることも可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、変速制御の実行中に、回転装置および第２の回転要素の回転で生じる慣性力のうち、回転速度制御機構で受け止めるべき慣性力の増加を可及的に抑制することができる。したがって、変速制御にともなう出力部材の回転変化を抑制でき、ショックを回避できる。
【００７２】
また、請求項１の発明によれば、第２の回転要素の回転速度に基づいて、回転速度制御機構から第４の回転要素に加えるべき力を判断することができる。したがって、回転速度制御機構から第４の回転要素に加えるべき力を過不足無く制御することができ、変速制御の応答性が向上する。さらに、請求項１の発明によれば、第２の駆動力源により、車両の駆動力の変化を抑制することができる。したがって、ショックを一層確実に抑制することができる。
【００７４】
請求項２に係る発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得ることができる他に、変速制御の実行後に、第１の駆動力源と出力部材との間の変速比が１未満となる場合がある。
【００７５】
請求項３に係る発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の効果を得ることができる他に、第１の駆動力源から変速機に伝達された動力を、モータ・ジェネレータおよび車輪に分配することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の制御例を示すフローチャートである。
【図２】 図１に示す制御例を実行可能な車両の構成を示す概念図である。
【図３】 図２に示す動力分配装置についての共線図である。
【図４】 図１に示す制御例に対応するタイムチャートの一例である。
【図５】 図１に示す動力分配装置の他の構成例を示すスケルトン図である。
【図６】 図５に示す動力分配装置についての共線図である。
【符号の説明】
１…エンジン、 ２…第１のモータ・ジェネレータ、 ３…動力分配装置、 ４…出力軸、 ７…車輪、 ８…変速機、 ９…第２のモータ・ジェネレータ、１２…サンギヤ、 １５，３５，３７…サンギヤ、 １９，３２…キャリヤ、２１，３８…ブレーキ、 ３３…大ピニオンギヤ、 ３４…小ピニオンギヤ、３６…リングギヤ、 Ｖｅ…車両。
Claims (4)
- 相対回転可能な第１ないし第４の回転要素を有する変速機と、第１の回転要素に連結された第１の駆動力源と、第２の回転要素に連結されたモータ・ジェネレータと、第３の回転要素に連結された出力部材と、第４の回転要素に力を加え、かつ、前記第４の回転要素の回転速度を制御する回転速度制御機構とが設けられており、前記モータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間における変速比を変更し、かつ、前記回転速度制御機構から前記第４の回転要素に加える力を変更する変速制御を実行することの可能な車両の制御装置において、
前記第１の駆動力源の反力トルクを前記モータ・ジェネレータで受け持っている際に、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間における変速比を変更する場合は、前記モータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記第２の回転要素の回転速度を前記変速比の変更後に対応する回転速度に近づける制御を実行した後、前記回転速度制御機構から前記第４の回転要素に加える力を、前記モータ・ジェネレータに連結された第２の回転要素の回転速度に基づいて変更する変速制御手段を有しており、
前記変速の実行にともなう車両の駆動力変化を抑制する第２の駆動力源が前記出力部材に連結されており、
前記変速制御手段は、前記第２の回転要素の回転速度を前記変速比の変更後に対応する回転速度に近づける制御を実行するときに、前記モータ・ジェネレータで受け持つ反力トルクの低減量に応じて、前記第２の駆動力源で消費されるエネルギを減少させることにより、前記変速の実行にともなう車両の駆動力変化を抑制する手段を含むことを特徴とする車両の制御装置。 - 前記変速制御手段により実行される変速制御には、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間の変速比が１以上である状態から、前記第１の駆動力源と前記出力部材との間の変速比が１未満である状態に変更する変速制御が含まれることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
- 前記変速機は、小径サンギヤおよび大径サンギヤと、一体的に回転しかつ前記小径サンギヤに噛合された大ピニオンギヤおよび前記大径サンギヤに噛合された小ピニオンギヤと、この小ピニオンギヤおよび前記大ピニオンギヤを自転可能かつ公転可能に支持するキャリヤと、前記大ピニオンギヤが噛合されたリングギヤとを有しており、前記キャリヤが前記第１の回転要素であり、前記小径サンギヤが前記第２の回転要素であり、前記リングギヤが前記第３の回転要素であり、前記大径サンギヤが前記第４の回転要素であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。
- 前記変速機は、前記第１の駆動力源から伝達された動力を、前記モータ・ジェネレータおよび車輪に分配する機能を、更に有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両の制御装置。
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