JP4305522B2

JP4305522B2 - パワートレーンの制御装置

Info

Publication number: JP4305522B2
Application number: JP2007033745A
Authority: JP
Inventors: 達也今村; 雄二岩瀬; 淳田端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2027-02-14
Also published as: JP2008195278A; US7794357B2; US20080190676A1

Description

本発明は、パワートレーンの制御装置に関し、特に、パワートレーンから車輪に伝達されるトルクを補償する技術に関する。

従来より、内燃機関および回転電機を駆動源に有するハイブリッド車が知られている。このようなハイブリッド車においては、車両の走行状態に応じて内燃機関および回転電機が使い分けられる。たとえば、高速走行時などにおいては主に内燃機関を用いて走行し、中低速走行時などにおいては主に回転電機を用いて走行する。このようなハイブリッド車の一つに、回転電機を用いて無段変速機として機能する差動機構を備えたものがある。

特開２００６−２２９３３号公報（特許文献１）は、エンジンの出力を第１電動機および伝達部材へ分配する差動機構と伝達部材から駆動輪への動力伝達経路に設けられた第２電動機とを有して電気的な無段変速機として作動可能な無段変速部を備えた車両用駆動装置の制御装置を開示する。この制御装置は、差動機構に備えられ、無段変速部を電気的な無段変速作動可能な無段変速状態と電気的な無段変速作動しない有段変速状態とに選択的に切り換えるための係合装置と、係合装置による無段変速状態から有段変速状態への切換えのときに、エンジンの出力トルク、および／または第１電動機および／または第２電動機の出力トルクの少なくとも一つを低減するトルク低減制御部とを含む。

この公報に記載の車両用駆動装置の制御装置によれば、無段変速状態から有段変速状態への切換えのために係合装置が係合されるときに、トルク低減制御手段によりエンジンの出力トルク、および／または第１電動機および／または第２電動機の出力トルクの少なくとも一つが低減される。これにより、無段変速状態から有段変速状態への切換えに伴う切換えショックが抑制される。
特開２００６−２２９３３号公報

しかしながら、特開２００６−２２９３３号公報に記載の制御装置においては、無段変速状態から有段変速状態へ切換る際に駆動源の出力トルクが低減される。そのため、無段変速状態から有段変速状態への切換え時に回転電機の出力トルクが不足していると、車輪に伝達されるトルク、すなわち車両の走行に用いられるトルクが低下する。その結果、トルクが不連続になる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、トルクの連続性を保つことができるパワートレーンの制御装置を提供することである。

第１の発明に係るパワートレーンの制御装置は、第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、差動機構において第１の回転要素、第２の回転要素および第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および禁止する第２の状態を切換える切換機構と、差動機構に連結され、差動機構から入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備えるパワートレーンの制御装置である。この制御装置は、第１の状態および第２の状態を切換えるように切換機構を制御するための第１の制御手段と、第１の状態および第２の状態の切換え時に、車輪へ伝達されるトルクの変化分を補償するようにパワー
トレーンを制御するための第２の制御手段とを含む。

第１の発明によると、パワートレーンは、第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、差動機構において第１の回転要素、第２の回転要素および第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および禁止する第２の状態を切換える切換機構と、差動機構に連結され、差動機構から入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備える。第１の状態および第２の状態を切換える（第１の状態から第２の状態へ切換える、もしくは第２の状態から第１の状態へ切換える）ように切換機構が制御される。第１の状態および第２の状態の切換え時に、車輪へ伝達されるトルクの変化分を補償するようにパワートレーンが制御される。これにより、第１の状態および第２の状態の切換え時に、車輪に伝達されるトルクの連続性を保つことができる。そのため、トルクの連続性を保つことができるパワートレーンの制御装置を提供することができる。

第２の発明に係るパワートレーンの制御装置は、第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、差動機構において第１の回転要素、第２の回転要素および第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および各回転要素のうちの少なくともいずれか一つを固定する第２の状態を切換える切換機構と、差動機構に連結され、差動機構から入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備えるパワートレーンの制御装置である。この制御装置は、第１の状態および第２の状態を切換えるように切換機構を制御するための第１の制御手段と、第１の状態および第２の状態の切換え時に、車輪へ伝達されるトルクの変化分を補償するようにパワートレーンを制御するための第２の制御手段とを含む。

第２の発明によると、パワートレーンは、第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、差動機構において第１の回転要素、第２の回転要素および第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および各回転要素のうちの少なくともいずれか一つを固定する第２の状態を切換える切換機構と、差動機構に連結され、差動機構から入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備える。第１の状態および第２の状態を切換える（第１の状態から第２の状態へ切換える、もしくは第２の状態から第１の状態へ切換える）ように切換機構が制御される。第１の状態および第２の状態の切換え時に、車輪へ伝達されるトルクの変化分を補償するようにパワートレーンが制御される。これにより、第１の状態および第２の状態の切換え時に、車輪に伝達されるトルクの連続性を保つことができる。そのため、トルクの連続性を保つことができるパワートレーンの制御装置を提供することができる。

第３の発明に係るパワートレーンの制御装置においては、第１または２の発明の構成に加え、第１の制御手段は、車輪へ伝達されるトルクが最も大きい状態で第１の状態および第２の状態を切換えるように切換機構を制御するための手段を含む。

第３の発明によると、車輪へ伝達されるトルクが最も大きい状態で第１の状態および第２の状態が切換えられる。これにより、良好な加速性を得ることができる。

第４の発明に係るパワートレーンの制御装置は、第１または２の発明の構成に加え、車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合に比べて、第１の状態および第２の状態の切換え後に車輪へ伝達されるトルクがより小さくなるように、パワートレーンを制御するための手段をさらに含む。

第４の発明によると、車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合に比べて、第１の状態および第２の状態の切換え後に車輪へ伝達されるトルクがより小さくなるように、パワートレーンが制御される。これにより、車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、トルクの補償により到達すべきトルクを小さくすることができる。そのため、トルクの補償量を大きくすることができない場合であっても、車輪に伝達されるトルクの連続性を保つことができる。

第５の発明に係るパワートレーンの制御装置においては、第１または２の発明の構成に加え、第１の制御手段は、車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合とは車輪へ伝達されるトルクが異なる状態で第１の状態および第２の状態を切換えるように切換機構を制御するための手段を含む。

第５の発明によると、車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合とは車輪へ伝達されるトルクが異なる状態で第１の状態および第２の状態が切換えられる。たとえば、車輪へ伝達されるトルクがより小さい状態で第１の状態および第２の状態が切換えられる。これにより、トルクの補償を開始する時点で車輪へ伝達されるトルク、すなわち、トルクの補償により到達すべきトルクを小さくすることができる。そのため、トルクの補償量を大きくすることができない場合であっても、車輪に伝達されるトルクの連続性を保つことができる。

第６の発明に係るパワートレーンの制御装置においては、第５の発明の構成に加え、第１の制御手段は、車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合に比べて、車輪へ伝達されるトルクがより小さい状態で第１の状態および第２の状態を切換えるように切換機構を制御するための手段を含む。

第６の発明によると、車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合に比べて、車輪へ伝達されるトルクがより小さい状態で第１の状態および第２の状態が切換えられる。これにより、トルクの補償を開始する時点で車輪へ伝達されるトルク、すなわち、トルクの補償により到達すべきトルクを小さくすることができる。そのため、トルクの補償量を大きくすることができない場合であっても、車輪に伝達されるトルクの連続性を保つことができる。

第７の発明に係るパワートレーンの制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、第２の制御手段は、車輪へ伝達されるトルクの変化分を補償するように第１の回転電機および第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方を制御するための手段を含む。

第７の発明によると、車輪へ伝達されるトルクの変化分を補償するように第１の回転電機および第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方が制御される。これにより、トルクに関して応答性のよい第１の回転電機または第２の回転電機を用いて、トルクを補償することができる。そのため、トルクの連続性を良好に保つことができる。

第８の発明に係るパワートレーンの制御装置は、第１〜７のいずれかの発明の構成に加え、第１の状態において電気的無段変速するようにパワートレーンを制御するための手段をさらに含む。

第８の発明によると、差動機構の第１の回転要素、第２の回転要素および第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態において電気的無段変速するようにパワートレーンが制御される。これにより、パワートレーンの変速比を無段階に変化することができる。そのため、車輪へ伝達されるトルクを連続的に変化することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車について説明する。このハイブリッド車は、ＦＲ（Front engine Rear drive）車両である。なお、ＦＲ以外の車両であってもよい。

ハイブリッド車は、エンジン１００と、トランスミッション２００と、プロペラシャフト５００と、デファレンシャルギヤ６００と、後輪７００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８００とを含む。本実施の形態に係る制御装置は、たとえばＥＣＵ８００のＲＯＭ（Read Only Memory）８０２に記録されたプログラムを実行することにより実現される。本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ８００により制御されるパワートレーン１０００は、エンジン１００と、トランスミッション２００とを含む。

エンジン１００は、インジェクタ１０２から噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。

トランスミッション２００は、エンジン１００に連結される。トランスミッション２００は、後述するように、第１変速部３００と、第２変速部４００とを含む。トランスミッション２００から出力されたトルクは、プロペラシャフト５００およびデファレンシャルギヤ６００を介して、左右の後輪７００に伝達される。

ＥＣＵ８００には、シフトレバー８０４のポジションスイッチ８０６と、アクセルペダル８０８のアクセル開度センサ８１０と、ブレーキペダル８１２の踏力センサ８１４と、電子スロットルバルブ８１６のスロットル開度センサ８１８と、エンジン回転数センサ８２０と、入力軸回転数センサ８２２と、出力軸回転数センサ８２４と、油温センサ８２６と、水温センサ８２８とがハーネスなどを介して接続されている。

シフトレバー８０４の位置（ポジション）は、ポジションスイッチ８０６により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ８００に送信される。シフトレバー８０４の位置に対応して、トランスミッション２００における変速が自動で行なわれる。

アクセル開度センサ８１０は、アクセルペダル８０８の開度を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。踏力センサ８１４は、ブレーキペダル８１２の踏力（運転者がブレーキペダル８１２を踏む力）を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。

スロットル開度センサ８１８は、アクチュエータにより開度が調整される電子スロットルバルブ８１６の開度を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。電子スロットルバルブ８１６により、エンジン１００に吸入される空気量（エンジン１００の出力）が調整される。

なお、電子スロットルバルブ８１６の代わりにもしくは加えて、吸気バルブ（図示せず）や排気バルブ（図示せず）のリフト量や開閉する位相を変更することにより、エンジン１００に吸入される空気量を調整するようにしてもよい。

エンジン回転数センサ８２０は、エンジン１００の出力軸（クランクシャフト）の回転数を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。入力軸回転数センサ８２２は、第２変速部４００の入力軸回転数ＮＩを検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。出力軸回転数センサ８２４は、トランスミッション２００（第２変速部４００）の出力軸回転数ＮＯを検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。

油温センサ８２６は、トランスミッション２００の作動や潤滑に用いられるオイル（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）の温度（油温）を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。

水温センサ８２８は、エンジン１００の冷却水の温度（水温）を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ８００に送信する。

ＥＣＵ８００は、ポジションスイッチ８０６、アクセル開度センサ８１０、踏力センサ８１４、スロットル開度センサ８１８、エンジン回転数センサ８２０、入力軸回転数センサ８２２、出力軸回転数センサ８２４、油温センサ８２６、水温センサ８２８などから送られてきた信号、ＲＯＭ８０２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。

図２を参照して、トランスミッション２００についてさらに説明する。トランスミッション２００は、車体に取り付けられる非回転部材としてのケース２０２内において共通の軸心上に配設された入力回転部材としての入力軸２０４と、この入力軸２０４に直接もしくはダンパー（図示せず）を介して連結された第１変速部３００と、第１変速部３００と後輪７００との間の動力伝達経路で伝達部材（伝動軸）２０６を介して直列に連結される第２変速部４００と、第２変速部４００に連結されている出力回転部材としての出力軸２０８とを含む。

トランスミッション２００はその軸心に対して対称的に構成されているため、図２のトランスミッション２００を表す部分においてはその下側が省略されている。以下の各実施の形態についても同じである。

第１変速部３００は、動力分割機構３１０と、第１ＭＧ（Motor Generator）３１１と、第２ＭＧ３１２とを含む。第１変速部３００は、さらに、Ｃ０クラッチ３１４およびＢ０ブレーキ３１６の二つの摩擦係合要素を含む。

動力分割機構３１０は、入力軸２０４に入力されたエンジン１００の出力を第１ＭＧ３１１および伝達部材２０６に分割する。動力分割機構３１０は、プラネタリギヤ３２０から構成される。

プラネタリギヤ３２０は、サンギヤ３２２、ピニオンギヤ３２４、ピニオンギヤ３２４を自転および公転可能に支持するキャリア３２６、ピニオンギヤ３２４を介してサンギヤ３２２と噛み合うリングギヤ３２８を含む。

動力分割機構３１０において、キャリア３２６は入力軸２０４すなわちエンジン１００に連結される。サンギヤ３２２は第１ＭＧ３１１に連結される。リングギヤ３２８は伝達部材２０６を介して第２ＭＧ３１２に連結される。

動力分割機構３１０は、サンギヤ３２２、キャリア３２６、リングギヤ３２８が相対的に回転することにより差動装置として機能する。動力分割機構３１０の差動機能により、エンジン１００の出力が第１ＭＧ３１１と伝達部材２０６とに分配される。

分配されたエンジン１００の出力の一部を用いて第１ＭＧ３１１が発電したり、第１ＭＧ３１１が発電した電力を用いて第２ＭＧ３１２が回転駆動したりすることにより、動力分割機構３１０は、無段変速機（電気的無段変速機）として機能する。

第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２は、三相交流回転電機である。第１ＭＧ３１１は、動力分割機構３１０のサンギヤ３２２に連結される。第２ＭＧ３１２は、ロータが伝達部材２０６と一体的に回転するように設けられる。

第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２は、たとえばアクセル開度および車速などから算出されるトランスミッション２００の目標出力トルクを満足し、かつエンジン１００において最適な燃費を実現するように制御される。

Ｃ０クラッチ３１４は、サンギヤ３２２とキャリア３２６とを連結するように設けられる。Ｂ０ブレーキ３１６は、サンギヤ３２２をケース２０２に連結するように設けられる。なお、Ｂ０ブレーキ３１６を用いて、キャリア３２６をケース２０２に連結するようにしてもよい。

第２変速部４００は、シングルピニオン型の３つのプラネタリギヤ４１１〜４１３と、Ｃ１クラッチ４２１、Ｃ２クラッチ４２２、Ｂ１ブレーキ４３１、Ｂ２ブレーキ４３２およびＢ３ブレーキ４３３の５つの摩擦係合要素を含む。

第１変速部３００および第２変速部４００の摩擦係合要素を図３に示す作動表に示す組み合わせで係合することにより、トランスミッション２００において、１速ギヤ段〜５速ギヤ段の５つの前進ギヤ段が形成される。

Ｃ０クラッチ３１４およびＢ０ブレーキ３１６が解放状態である場合、サンギヤ３２２、キャリア３２６およびリングギヤ３２８の相対的な回転が許容される。この状態では、動力分割機構３１０は無段変速機として機能する。すなわち、トランスミッション２００が無段変速状態になる。

Ｃ０クラッチ３１４が係合状態である場合、サンギヤ３２２、キャリア３２６およびリングギヤ３２８の相対的な回転が禁止される。この状態では、動力分割機構３１０は無段変速機として機能しない。すなわち、トランスミッション２００においてステップ的に変速比が変化する有段変速状態になる。

Ｂ０ブレーキ３１６が係合状態である場合、サンギヤ３２２がケース２０２に固定される。この状態では、動力分割機構３１０は無段変速機として機能しない。すなわち、トランスミッション２００が有段変速状態になる。

トランスミッション２００における変速（無段変速状態と有段変速状態との切換えを含む）は、たとえば図４に示す変速線図に基づいて制御される。本実施の形態における変速線図は、アクセル開度および車速などから算出される目標出力トルクと、車速とをパラメータとして定められる。なお、変速線図のパラメータはこれらに限らない。

図４における実線がアップシフト線であって、破線がダウンシフト線である。図４において太い実線で囲まれる領域は、エンジン１００の駆動力を用いずに、第２ＭＧ３１２の駆動力のみを用いて走行する領域を示す。図４における一点鎖線は、無段変速状態から有段変速状態に切換える切換線である。図４における二点鎖線は、有段変速状態から無段変速状態に切換える切換線である。

変速を行なう際、Ｃ０クラッチ３１４、Ｂ０ブレーキ３１６、Ｃ１クラッチ４２１、Ｃ２クラッチ４２２、Ｂ１ブレーキ４３１、Ｂ２ブレーキ４３２およびＢ３ブレーキ４３３は、油圧により作動する。本実施の形態において、ハイブリッド車には、図５に示すように、各摩擦係合要素に対して油圧を給排してその係合・解放の制御を行なう油圧制御装置９００が設けられる。

この油圧制御装置９００は、機械式オイルポンプ９１０と電動オイルポンプ９２０と、これらのオイルポンプ９１０，９２０で発生させた油圧をライン圧に調圧するとともに、そのライン圧を元圧として調圧した油圧を各摩擦係合要素に対して給排し、かつ適宜の箇所に潤滑のためのオイルを供給する油圧回路９３０とを含む。

機械式オイルポンプ９１０は、エンジン１００によって駆動されて油圧を発生するポンプである。機械式オイルポンプ９１０は、キャリア３２６と同軸上に配置され、エンジン１００からトルクを受けて動作するようになっている。すなわち、キャリア３２６が回転することにより機械式オイルポンプ９１０が駆動せしめられて、油圧が発生する。

これに対して電動オイルポンプ９２０は、モータ（図示せず）によって駆動されるポンプである。電動オイルポンプ９２０は、ケース２０２の外部などの適宜の箇所に取り付けられる。電動オイルポンプ９２０は、所望の油圧を発生するように、ＥＣＵ８００により制御される。たとえば、電動オイルポンプ９２０の回転数等がフィードバック制御される。

電動オイルポンプ９２０の回転数は、回転数センサ８３０により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ８００に送信される。また、電動オイルポンプ９２０からの吐出圧は、油圧センサ８３２により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ８００に送信される。

電動オイルポンプ９２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４０を介してバッテリ９４２から供給される電力により作動する。バッテリ９４２の電力は、電動オイルポンプ９２０の他、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２に供給される。

油圧回路９３０は、複数のソレノイドバルブや切換バルブあるいは調圧バルブ（それぞれ図示せず）を備え、調圧や油圧の給排を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、ＥＣＵ８００により行なわれる。

なお、各オイルポンプ９１０，９２０の吐出側には、それぞれのオイルポンプ９１０，９２０の吐出圧で開き、これとは反対方向には閉じる逆止弁９１２，９２２が設けられ、かつ油圧回路９３０に対してこれらのオイルポンプ９１０，９２０は互いに並列に接続されている。また、ライン圧を調圧するバルブ（図示せず）は、吐出量を増大させてライン圧を高くし、これとは反対に吐出量を減じてライン圧を低くする二つの状態にライン圧を制御するように構成されている。

図６を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ８００の機能について説明する。なお、以下に説明するＥＣＵ８００の機能はハードウェアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。

ＥＣＵ８００は、変速制御部８４０と、補償制御部８４２と、エンジントルク制御部８４４と、電気的無段変速部８４６とを含む。

変速制御部８４０は、前述した変速線図に基づいて変速を行なうようにトランスミッシ
ョン２００を制御する。たとえば、図７に示すように、無段変速状態から有段変速状態への切換える変速は、後輪７００へ伝達されるトルクがピーク（最も大きい状態）になる車速Ｖ（１）で行なわれる。

なお、図７における実線は、無段変速状態において後輪７００に伝達されるトルクを示す。図７における一点鎖線は、有段変速状態での１速ギヤ段において、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２によるトルクアシストがない場合に後輪７００に伝達されるトルクを示す。すなわち、図７における一点鎖線は、有段変速状態での１速ギヤ段において、エンジン１００のみから後輪７００に伝達されるトルクを示す。図７における二点鎖線は、出力がたとえば２００ｋｗになるようなトルクを示す。

また、変速制御部８４０は、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限されている場合、制限されていない場合に比べてトランスミッション２００から後輪７００に伝達されるトルクが小さい状態で変速を行なうようにトランスミッション２００を制御する。たとえば、図７に示すように、車速Ｖ（１）よりもトルクが低くなる車速Ｖ（２）にて、無段変速状態から有段変速状態への切換える変速が行なわれる。

第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限されている場合に変速を行なう車速Ｖ（２）、すなわち変速を開始する時点でのトルクは、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクの制限の度合いに応じて定められる。

たとえば、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクの制限の度合いが小さい場合は、大きい場合に比べてトルクがより高い車速において変速が行なわれる。すなわち、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力可能なトルクの最大値が大きいほど、トルクがより高い車速において変速が行なわれる。

バッテリ９４２からの放電が制限されていたり、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２自体の状態が予め定められた状態にある場合、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限される。

補償制御部８４２は、変速時に（変速の完了後から）、後輪７００に伝達されるトルクの変化分を補償するように、第１ＭＧ３１１または第２ＭＧ３１２を制御する。たとえば、図８に示すように、変速後に後輪７００に伝達されるトルクが、変速前に後輪７００に伝達されるトルクと同じになるようにトルクが補償される。

エンジントルク制御部８４４は、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限されている場合、すなわちトルクの補償量が制限されている場合、制限されていない場合に比べて、変速後にトランスミッション２００から後輪７００に伝達されるトルクがより小さくなるように、エンジン１００を制御する。

たとえば、図９に示すように、トルクの補償量が制限されている場合、制限されていない場合に比べて、変速後にエンジン１００から後輪７００に伝達されるトルクのピーク、すなわち変速後に最終的に後輪７００に伝達されるトルクがより小さくなるように、エンジン１００が制御される。

変速後にエンジン１００から後輪７００に伝達されるトルクの変化特性は、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクの制限の度合い、すなわちトルクの補償量の制限の度合いに応じて定められる。

たとえば、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクの制限の度合いが小さい
場合は、大きい場合に比べて、変速後にエンジン１００から後輪７００に伝達されるトルクのピークが大きくなるように、トルクの変化特性が定められる。すなわち、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクの最大値が大きいほど、変速後にエンジン１００から後輪７００に伝達されるトルクのピークがより大きくなるように、エンジン１００が制御される。

電気的無段変速部８４６は、無段変速状態において、電気的無段変速を行なうように、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２を制御する。電気的無段変速においては、たとえばアクセル開度および車速などから算出されるトランスミッション２００の目標出力トルクを満足し、かつエンジン１００において最適な燃費を実現するように、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２を用いて第１変速部における変速比が無段階に変化される。

図１０を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ８００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは予め定められた周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ８００は、アクセル開度が全開にされた加速時に無段変速状態から有段変速状態に切換える状況であるか否かを判断する。無段変速状態から有段変速状態に切換えるか否かは、前述した図４に示す変速線図に基づいて判断される。

なお、無段変速状態から有段変速状態に切換えることは、Ｃ０クラッチ３１４を係合状態にして、サンギヤ３２２、キャリア３２６およびリングギヤ３２８の相対的な回転を禁止すること、およびＢ０ブレーキ３１６を係合状態にして、サンギヤ３２２をケース２０２に固定することの両方を含む。無段変速状態から有段変速状態に切換える状況であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１８０に移される。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ８００は、第１ＭＧ３１１または第２ＭＧ３１２によるトルクの補償、すなわちトルクアシストが可能であるか否かを判断する。第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限されていないと、第１ＭＧ３１１または第２ＭＧ３１２によるトルクの補償が可能であると判断される。

第１ＭＧ３１１または第２ＭＧ３１２によるトルクの補償が可能であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０に移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１４０に移される。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ８００は、トルクの補償方法を決定する。たとえば、変速前に後輪７００に伝達されるトルクと同じトルクが変速後に後輪７００に継続的に伝達されるようにトルクを補償する方法または後輪７００に伝達されるトルクが漸減するようにトルクを補償する方法のいずれか一方が決定される。

Ｓ１３０にて、ＥＣＵ８００は、無段変速状態から有段変速状態への切換えを行なうとともに、決定された方法で、第１ＭＧ３１１または第２ＭＧ３１２によるトルクの補償を行なう。

Ｓ１４０にて、ＥＣＵ８００は、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限されている場合におけるトルクの補償方法を決定する。すなわち、無段変速状態から有段変速状態への切換える車速が決定される。

Ｓ１５０にて、ＥＣＵ８００は、無段変速状態から有段変速状態への切換え後にエンジン１００から後輪７００に伝達されるトルクの変化特性を決定する。たとえば、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクの制限の度合いが小さい場合は、大きい場合に比べて、変速後にエンジン１００から後輪７００に伝達されるトルクのピークが大きくなるように、トルクの変化特性が決定される。

Ｓ１６０にて、ＥＣＵ８００は、決定された車速において無段変速状態から有段変速状態への切換えを行なうとともに、第１ＭＧ３１１または第２ＭＧ３１２の制限の範囲内で、トルクの補償を行なう。Ｓ１７０にて、ＥＣＵ８００は、エンジン１００から後輪７００に伝達されるトルクの変化特性が決定された変化特性になるようにエンジン１００を制御する。

Ｓ１８０にて、ＥＣＵ８００は、無段変速状態であるか否かを判断する。無段変速状態であるか否かは、前述した図４に示す変速線図に基づいて判断される。無段変速状態であると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、処理はＳ１９０に移される。もしそうでないと（Ｓ１８０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１９０にて、ＥＣＵ８００は、電気的無段変速を行なうように、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２を制御する。

以上のような構造、およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ８００の動作について説明する。

アクセル開度が全開にされた加速時に無段変速状態から有段変速状態に切換える状況であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、第１ＭＧ３１１または第２ＭＧ３１２によるトルクの補償が可能であるか否かが判断される（Ｓ１１０）。

第１ＭＧ３１１または第２ＭＧ３１２によるトルクの補償が可能であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、トルクの補償方法が決定される（Ｓ１２０）。ここでは、変速前に後輪７００に伝達されるトルクと同じトルクが変速後に後輪７００に継続的に伝達されるようにトルクを補償する方法が決定されたと想定する。

この場合、図１１に示す時間Ｔ（１）において無段変速状態から有段変速状態への切換えを行なうとともに、前述した図８に示すように、変速前に後輪７００に伝達されるトルクと同じトルクが変速後に後輪７００に継続的に伝達されるようにトルクが補償される（Ｓ１３０）。これにより、トルクの連続性を保つことができる。

一方、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限されていると（Ｓ１１０にてＮＯ）、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限されている場合におけるトルクの補償方法が決定される（Ｓ１４０）。すなわち、無段変速状態から有段変速状態への切換える車速が決定される。さらに、無段変速状態から有段変速状態への切換え後にエンジン１００から後輪７００に伝達されるトルクの変化特性が決定される（Ｓ１５０）。

前述した図９に示すように、決定された車速において無段変速状態から有段変速状態への切換えが行なわれるとともに、第１ＭＧ３１１または第２ＭＧ３１２の制限の範囲内で、トルクの補償が行なわれる（Ｓ１６０）。さらに、エンジン１００から後輪７００に伝達されるトルクの変化特性が決定された変化特性になるようにエンジン１００が制御される（Ｓ１７０）。

すなわち、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限されていない場合よりも低いトルクが後輪７００に伝達されている状態で無段変速状態から有段変速状態への切換えが行なわれる。さらに、切換え後に最終的に後輪７００に伝達されるトルクが小さくされる。

これにより、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２の出力トルクが制限される場合、すなわちトルクの補償量が制限される場合は、トルクの補償により到達すべきトルクを小さくすることができる。そのため、トルクの補償量を大きくすることができない場合であっても、後輪７００に伝達されるトルクの連続性を保つことができる。

ところで、トランスミッション２００が無段変速状態であると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、電気的無段変速を行なうように、第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２が制御される。これにより、第１変速部３００の変速比を無段階に変化することができる。そのため、後輪７００に伝達されるトルクを連続的に変化することができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵによれば、無段変速状態から有段変速状態への切換え時に、後輪へ伝達されるトルクの変化分を補償するように、第１ＭＧまたは第２ＭＧが制御される。これにより、トルクの連続性を保つことができる。

なお、トランスミッション２００において５つの前進ギヤ段を形成可能にする代わりに、１速ギヤ段〜４速ギヤ段の４つの前進ギヤ段を形成可能であるようにしてもよい。４つの前進ギヤ段を形成可能であるようにトランスミッション２００を構成する場合、図１２に示すように、第２変速部４００は、シングルピニオン型の２つのプラネタリギヤ４４１，４４２と、Ｃ１クラッチ４５１、Ｃ２クラッチ４５２、Ｂ１ブレーキ４６１およびＢ２ブレーキ４６２の４つの摩擦係合要素とを含む。図１３に示す作動表に示す組み合わせで摩擦係合要素を係合することにより、１速ギヤ段〜４速ギヤ段の４つの前進ギヤ段が形成される。

また、変速線図において定められる切換線に基づいて無段変速状態と有段変速状態とを切換える代わりに、図１４に示すように、エンジン１００の出力トルクとエンジン回転数ＮＥとをパラメータに持つマップに基づいて無段変速状態と有段変速状態とを切換えるようにしてもよい。

また、無段変速状態から有段変速状態へ切換える変速の他、有段変速状態における変速（特にアップシフト）時に、後輪７００に伝達されるトルクの変化分を補償するようにしてもよい。また、有段変速状態から無段変速状態へ切換える際に、後輪７００に伝達されるトルクの変化分を補償するようにしてもよい。

また、図１５に示すように、第１変速部３０２を、二つのプラネタリギヤ３３０，３４０から構成するようにしてもよい。プラネタリギヤ３３０のサンギヤ３３２に、第１ＭＧ３１１が連結される。プラネタリギヤ３４０のサンギヤ３４２に、第２ＭＧ３１２が連結される。プラネタリギヤ３３０のキャリア３３４と、プラネタリギヤ３４０のキャリア３４４とは、シャフト３５０により連結される。

プラネタリギヤ３３０のリングギヤ３３６は、クラッチを介してエンジン１００に連結される。プラネタリギヤ３４０のリングギヤ３４６は、クラッチを介して第１ＭＧ３１１もしくはケース２０２に連結される。

なお、この構成において、たとえばプラネタリギヤ３４０のサンギヤ３４２とキャリア３４４との相対的な回転を禁止したり許容したりするクラッチを設けるようにしてもよい
。また、プラネタリギヤ３３０のサンギヤ３３２、リングギヤ３３６、プラネタリギヤ３４０のサンギヤ３４２のうちの少なくともいずれか一つを回転不能に固定するブレーキを設けるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車を示す概略構成図である。トランスミッションを示す図（その１）である。作動表を示す図（その１）である。変速線図を示す図である。油圧制御装置を示す図である。ＥＣＵの機能ブロック図である。無段変速状態において後輪に伝達されるトルクおよび有段変速状態において後輪に伝達されるトルクを示す図（その１）である。無段変速状態において後輪に伝達されるトルクおよび有段変速状態において後輪に伝達されるトルクを示す図（その２）である。無段変速状態において後輪に伝達されるトルクおよび有段変速状態において後輪に伝達されるトルクを示す図（その３）である。ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。無段変速状態から有段変速状態へ切換えるタイミングおよびトルクの補償を開始するタイミングを示すタイミングチャートである。トランスミッションを示す図（その２）である。作動表を示す図（その２）である。無段変速状態および有段変速状態の制御領域を示す図である。トランスミッションを示す図（その３）である。

符号の説明

１００エンジン、２００トランスミッション、３００，３０２第１変速部、３１０動力分割機構、３１１第１ＭＧ、３１２第２ＭＧ、３１４Ｃ０クラッチ、３１６Ｂ０ブレーキ、３２２，３３２，３４２サンギヤ、３２４ピニオンギヤ、３２６，３３４，３４４キャリア、３２８，３３６，３４６リングギヤ、４００第２変速部、５００プロペラシャフト、６００デファレンシャルギヤ、７００後輪、８００
ＥＣＵ、８０２ＲＯＭ、８４０変速制御部、８４２補償制御部、８４４エンジントルク制御部、８４６電気的無段変速部、１０００パワートレーン。

Claims

第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、前記差動機構において前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および禁止する第２の状態を切換える切換機構と、前記差動機構に連結され、前記差動機構から入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備えるパワートレーンの制御装置であって、
前記第１の状態において変速比が無段階に変化するように前記パワートレーンを制御するための手段と、
前記第２の状態において変速比がステップ的に変化するように前記変速機構を制御するための手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための第１の制御手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態の切換え時に、前記車輪へ伝達されるトルクの低下分を補償するように前記第１の回転電機および前記第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方を制御するための第２の制御手段と、
前記車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合に比べて、前記第１の状態および前記第２の状態の切換え後に前記車輪へ伝達されるトルクがより小さくなるように、前記パワートレーンを制御するための手段とを含む、パワートレーンの制御装置。
第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、前記差動機構において前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および各前記回転要素のうちの少なくもいずれか一つを固定する第２の状態を切換える切換機構と、前記差動機構に連結され、前記差動機構から入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備えるパワートレーンの制御装置であって、
前記第１の状態において変速比が無段階に変化するように前記パワートレーンを制御するための手段と、
前記第２の状態において変速比がステップ的に変化するように前記変速機構を制御するための手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための第１の制御手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態の切換え時に、前記車輪へ伝達されるトルクの低下分を補償するように前記第１の回転電機および前記第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方を制御するための第２の制御手段と、
前記車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合に比べて、前記第１の状態および前記第２の状態の切換え後に前記車輪へ伝達されるトルクがより小さくなるように、前記パワートレーンを制御するための手段とを含む、パワートレーンの制御装置。
前記第１の制御手段は、前記車輪へ伝達されるトルクが最も大きい状態で前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための手段を含む、請求項１または２に記載のパワートレーンの制御装置。
前記第２の制御手段は、車速に応じた補償量でトルクの低下分を補償するように前記第１の回転電機および前記第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方を制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のパワートレーンの制御装置。
第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、前記差動機構において前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および禁止する第２の状態を切換える切換機構と、前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素のうちのいずれか一つに連結され、前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素のうちのいずれか一つから入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備えるパワートレーンの制御装置であって、
前記第１の状態において変速比が無段階に変化するように前記パワートレーンを制御するための手段と、
前記第２の状態において変速比がステップ的に変化するように前記変速機構を制御するための手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための第１の制御手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態の切換え時に、前記車輪へ伝達されるトルクの低下分を補償するように前記第１の回転電機および前記第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方を制御するための第２の制御手段と、
前記車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合に比べて、前記第１の状態および前記第２の状態の切換え後に前記車輪へ伝達されるトルクがより小さくなるように、前記パワートレーンを制御するための手段とを含む、パワートレーンの制御装置。
前記第１の制御手段は、前記第１の状態および前記第２の状態を切換える条件を変更して前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための手段を含む、請求項１，２，５のいずれかに記載のパワートレーンの制御装置。
前記第２の制御手段は、前記第１の状態から前記第２の状態への切換え時に、前記車輪へ伝達されるトルクの低下分を補償するように前記第１の回転電機および前記第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方を制御するための手段を含む、請求項１，２，５のいずれかに記載のパワートレーンの制御装置。
第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、前記差動機構において前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および禁止する第２の状態を切換える切換機構と、前記差動機構に連結され、前記差動機構から入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備えるパワートレーンの制御装置であって、
前記第１の状態において変速比が無段階に変化するように前記パワートレーンを制御するための手段と、
前記第２の状態において変速比がステップ的に変化するように前記変速機構を制御するための手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための第１の制御手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態の切換え時に、前記車輪へ伝達されるトルクの低下分を補償するように前記第１の回転電機および前記第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方を制御するための第２の制御手段とを含み、
前記第１の制御手段は、前記車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合とは前記車輪へ伝達されるトルクが異なる状態で前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための手段を含む、パワートレーンの制御装置。
第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、前記差動機構において前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および各前記回転要素のうちの少なくもいずれか一つを固定する第２の状態を切換える切換機構と、前記差動機構に連結され、前記差動機構から入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備えるパワートレーンの制御装置であって、
前記第１の状態において変速比が無段階に変化するように前記パワートレーンを制御するための手段と、
前記第２の状態において変速比がステップ的に変化するように前記変速機構を制御するための手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための第１の制御手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態の切換え時に、前記車輪へ伝達されるトルクの低下分を補償するように前記第１の回転電機および前記第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方を制御するための第２の制御手段とを含み、
前記第１の制御手段は、前記車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合とは前記車輪へ伝達されるトルクが異なる状態で前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための手段を含む、パワートレーンの制御装置。
第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素および内燃機関に連結される第３の回転要素を有する差動機構と、前記差動機構において前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素の相対的な回転を許容する第１の状態および禁止する第２の状態を切換える切換機構と、前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素のうちのいずれか一つに連結され、前記第１の回転要素、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素のうちのいずれか一つから入力されるトルクを車輪に伝達する変速機構とを備えるパワートレーンの制御装置であって、
前記第１の状態において変速比が無段階に変化するように前記パワートレーンを制御するための手段と、
前記第２の状態において変速比がステップ的に変化するように前記変速機構を制御するための手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための第１の制御手段と、
前記第１の状態および前記第２の状態の切換え時に、前記車輪へ伝達されるトルクの低下分を補償するように前記第１の回転電機および前記第２の回転電機のうちの少なくともいずれか一方を制御するための第２の制御手段とを含み、
前記第１の制御手段は、前記車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合とは前記車輪へ伝達されるトルクが異なる状態で前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための手段を含む、パワートレーンの制御装置。
前記第１の制御手段は、前記車輪へ伝達されるトルクの補償量が制限される場合は、制限されない場合に比べて、前記車輪へ伝達されるトルクがより小さい状態で前記第１の状態および前記第２の状態を切換えるように前記切換機構を制御するための手段を含む、請求項８〜１０のいずれかに記載のパワートレーンの制御装置。