JP4957334B2 - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、電動機からの動力を変速機を介して駆動軸に出力する装置において、バッテリの出力制限によりバッテリからの電力による電動機の回転数の同期を伴って変速機の変速段を変更することができないときには、変速機のブレーキを半係合することにより電動機の回転数を同期して変速するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１９４４１２号公報

このように、上述の車両では、変速機のブレーキを半係合することにより電動機の回転数を同期して変速するため、車軸に連結された駆動軸に変速に伴うトルクショックが生じ、乗員に変速ショックを感じさせる場合がある。

本発明の車両およびその制御方法は、電動機からの動力を変速機を介して車軸側に出力する車両において、二次電池などの蓄電装置の出力制限により蓄電装置からの電力によっては電動機の回転数の同期を行なって変速機の変速段を変更することができないときでも変速ショックを抑制しながら変速機の変速段を変更することを目的とする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的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、
動力を入出力可能な発電機と、
車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、
動力を出力可能な電動機と、
前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、
前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
車両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、
アクセルオフに伴って前記要求駆動力設定手段により要求駆動力として制動力が設定され且つ少なくとも該設定された要求駆動力の一部を出力するために前記発電機により前記内燃機関をモータリングしている最中に前記変速伝達手段の変速段をダウンシフトするとき、前記設定された出力制限から前記内燃機関のモータリングにより前記発電機によって消費している電力を減じて得られる余裕電力が所定電力以上のときには前記発電機による前記内燃機関のモータリングの状態を維持しながらダウンシフトの際に前記電動機の回転数の同期制御を実行して前記変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記余裕電力が前記所定電力未満のときには前記余裕電力を増加するための電力増加制御と前記発電機による前記内燃機関のモータリングとを伴ってダウンシフトの際に前記電動機の回転数の同期制御を実行して前記変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速伝達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、アクセルオフに伴って車両に要求される要求駆動力として制動力が設定され且つ少なくとも設定された要求駆動力の一部を出力するために発電機により内燃機関をモータリングしている最中に変速伝達手段の変速段をダウンシフトするときには、蓄電手段の出力制限から内燃機関のモータリングにより発電機によって消費している電力を減じて得られる余裕電力が所定電力以上のときには発電機による内燃機関のモータリングの状態を維持しながらダウンシフトの際に電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう内燃機関と発電機と電動機と変速伝達手段とを制御する。電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするから変速時に生じ得る変速ショックを抑制することができる。一方、余裕電力が所定電力未満のときには余裕電力を増加するための電力増加制御と発電機による内燃機関のモータリングとを伴ってダウンシフトの際に電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう内燃機関と発電機と電動機と変速伝達手段とを制御する。即ち、余裕電力を増加することにより電動機の回転数の同期制御に必要な電力を確保し、電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするのである。これにより、変速時に生じ得る変速ショックを抑制することができる。

こうした本発明の車両において、前記電力増加制御は、前記設定された出力制限をダウンシフトの間に亘って所定電力だけ増加する補正を行なう制御であるものとすることもできる。二次電池などの蓄電手段は、その特性によっても異なるが、短時間であれば出力制限を若干超えても過熱や破損，劣化などを生じない。そこで、ダウンシフトの際に電動機の回転数の同期制御を行なう時間だけ蓄電手段の出力制限を増加補正することにより、電動機の回転数の同期制御に必要な電力を確保し、電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするのである。なお、増加補正する所定電力は、蓄電手段の種類や性能によって定めることができる。

また、本発明の車両において、前記電力増加制御は、前記発電機による前記内燃機関のモータリングの際の該内燃機関の回転数を小さくする制御であるものとすることもできる。この場合、前記電力増加制御は、前記発電機による前記内燃機関のモータリングの際の該内燃機関の回転数を単位時間当たり所定回転数の割合で小さくする制御であるものとすることもできる。内燃機関の回転数を減少すると、時間当たりの回転数変化量に内燃機関側の回転系の慣性モーメントを乗じた分だけパワーが出力されるから、その分だけ発電機のモータリングに必要なトルクを小さくすることができる。このとき、発電機の消費電力が小さくなるから、その分だけ余裕電力を増加することができ、その電力を電動機の回転数の同期制御に用いることができる。即ち、内燃機関の回転数を減少することにより得られるパワーを用いて電動機の回転数の同期制御に必要な電力を確保し、電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするのである。この場合、内燃機関の回転数を小さくする単位時間当たり所定回転数は、内燃機関の特性などにより定めることができる。

さらに、本発明の車両において、前記電力増加制御は、前記発電機の消費電力を小さくする制御であるものとすることもできる。この場合、前記電力増加制御は、前記発電機の回転数を小さくする制御であるものとすることもできるし、前記電力増加制御は、前記所定電力と前記余裕電力の差分だけ前記発電機の消費電力を小さくする制御であるものとすることもできる。発電機の消費電力を小さくすることにより余裕電力を増加して、電動機の回転数の同期制御に必要な電力を確保し、電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするのである。このとき、所定電力と余裕電力の差分だけ発電機の消費電力を小さくするものとすれば、必要以上に発電機による内燃機関のモータリングに影響を与えないようにすることができる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、動力を出力可能な電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取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、
アクセルオフに伴って車両の走行に要求される要求駆動力として制動力が設定され且つ少なくとも該設定された要求駆動力の一部を出力するために前記発電機により前記内燃機関をモータリングしている最中に前記変速伝達手段の変速段をダウンシフトするとき、蓄電手段から放電してもよい最大電力としての出力制限から前記内燃機関のモータリングにより前記発電機によって消費している電力を減じて得られる余裕電力が所定電力以上のときには前記発電機による前記内燃機関のモータリングの状態を維持しながらダウンシフトの際に前記電動機の回転数の同期制御を実行して前記変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記余裕電力が前記所定電力未満のときには前記余裕電力を増加するための電力増加制御と前記発電機による前記内燃機関のモータリングとを伴ってダウンシフトの際に前記電動機の回転数の同期制御を実行して前記変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の車両の制御方法では、アクセルオフに伴って車両に要求される要求駆動力として制動力が設定され且つ少なくとも設定された要求駆動力の一部を出力するために発電機により内燃機関をモータリングしている最中に変速伝達手段の変速段をダウンシフトするときには、蓄電手段の出力制限から内燃機関のモータリングにより発電機によって消費している電力を減じて得られる余裕電力が所定電力以上のときには発電機による内燃機関のモータリングの状態を維持しながらダウンシフトの際に電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう内燃機関と発電機と電動機と変速伝達手段とを制御する。電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするから変速時に生じ得る変速ショックを抑制することができる。一方、余裕電力が所定電力未満のときには余裕電力を増加するための電力増加制御と発電機による内燃機関のモータリングとを伴ってダウンシフトの際に電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう内燃機関と発電機と電動機と変速伝達手段とを制御する。即ち、余裕電力を増加することにより電動機の回転数の同期制御に必要な電力を確保し、電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするのである。これにより、変速時に生じ得る変速ショックを抑制することができる。

こうした本発明の車両の制御方法において、前記電力増加制御は、前記設定された出力制限をダウンシフトの間に亘って所定電力だけ増加する補正を行なう制御であるものとすることもできる。二次電池などの蓄電手段は、その特性によっても異なるが、短時間であれば出力制限を若干超えても過熱や破損，劣化などを生じない。そこで、ダウンシフトの際に電動機の回転数の同期制御を行なう時間だけ蓄電手段の出力制限を増加補正することにより、電動機の回転数の同期制御に必要な電力を確保し、電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするのである。なお、増加補正する所定電力は、蓄電手段の種類や性能によって定めることができる。

また、本発明の車両の制御方法において、前記電力増加制御は、前記発電機による前記内燃機関のモータリングの際の該内燃機関の回転数を単位時間当たり所定回転数の割合で小さくする制御であるものとすることもできる。内燃機関の回転数を減少すると、時間当たりの回転数変化量に内燃機関側の回転系の慣性モーメントを乗じた分だけパワーが出力されるから、その分だけ発電機のモータリングに必要なトルクを小さくすることができる。このとき、発電機の消費電力が小さくなるから、その分だけ余裕電力を増加することができ、その電力を電動機の回転数の同期制御に用いることができる。即ち、内燃機関の回転数を減少することにより得られるパワーを用いて電動機の回転数の同期制御に必要な電力を確保し、電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするのである。この場合、内燃機関の回転数を小さくする単位時間当たり所定回転数は、内燃機関の特性などにより定めることができる。

さらに、本発明の車両の制御方法において、前記電力増加制御は、前記発電機の回転数を小さくする制御であるものとすることもできる。発電機の回転数を小さくして発電機の消費電力を小さくすることにより余裕電力を増加して、電動機の回転数の同期制御に必要な電力を確保し、電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段をダウンシフトするのである。このとき、所定電力と余裕電力の差分だけ発電機の消費電力を小さくするものとすれば、必要以上に発電機による内燃機関のモータリングに影響を与えないようにすることができる。

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、車両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。なお、エンジンＥＣＵ２４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クランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

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にはリングギヤ軸３２ａを介して変速機６０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側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構３７，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。

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。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

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に伝達でき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）。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。

ブレーキＢ１，Ｂ２は、図３に例示する油圧回路１００からの油圧によりオンオフされる。油圧回路１００は、図示するように、エンジン２２からの動力によりオイルを圧送する機械式ポンプ１０２と、内蔵されたモータ１０３からの動力によりオイルを圧送する電動ポンプ１０４と、機械式ポンプ１０２や電動ポンプ１０４から圧送されたオイルの圧力（ライン圧）の高低を切替可能な３ウェイソレノイド１０５およびプレッシャーコントロールバルブ１０６と、ライン圧を調節可能な圧力をもってブレーキＢ１，Ｂ２側に個別に供給可能なリニアソレノイド１１０，１１１およびコントロールバルブ１１２，１１３と、ライン圧を降圧して３ウェイソレノイド１０５やリニアソレノイド１１０，１１１の入力ポートに供給するモジュレータバルブ１０８と、コントロールバルブ１１２，１１３とブレーキＢ１，Ｂ２との間の油路に各々設けられコントロールバルブ１１２，１１３のいずれか一方から油圧が供給されるときには対応するブレーキへの油路を開放すると共に他方のブレーキへの油路を遮断しコントロールバルブ１１２，１１３の両方から油圧が供給される異常時にはブレーキＢ１，Ｂ２への油路の両方を遮断するフェールセーフバルブ１１４，１１５と、フェールセーフバルブ１１４，１１５とブレーキＢ１，Ｂ２との間の油路に設けられたアキュムレータ１１６，１１７と、から構成されている。

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電圧センサ５１ａからの端子間電圧やバッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、バッテリ５０を管理するために、電流センサ５１ｂ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）を計算したり、この残容量（ＳＯＣ）が目標ＳＯＣから所定範囲内になるようにバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊を設定したり、電池温度Ｔｂや残容量（ＳＯＣ）に基づいてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定したりしている。こうして検出したデータや演算した結果，設定した設定値は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータとして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５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定することができる。図４に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図５にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。

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からのブレーキペダルポジション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、電動ポンプ１０４を駆動する電動モータへの駆動信号や３ウェイソレノイド１０６への駆動信号，リニアソレノイド１１０，１１１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、こうして構成されたハイブリッド自動車２０の動作、特にアクセルオフ時にバッテリ５０の入力制限ＷｉｎによりモータＭＧ２によって回生トルクを出力することができないために、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして、いわゆるエンジンブレーキを作用させている最中に変速機６０の変速段をダウンシフトする際の動作について説明する。図６はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるダウンシフト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７はこのダウンシフト時駆動制御ルーチンと平行してハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるダウンシフト処理の一例を示すフローチャートである。説明の容易のために、まず、図７を用いてダウンシフト処理の際の動作を説明し、その後、こうしたダウンシフトしている最中の駆動制御を図６のダウンシフト時駆動制御ルーチンを用いて説明する。

ダウンシフト処理では、ハイブリッド用電子制御ユニット７０の７２は、まず、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔなどを入力する処理を実行する（ステップＳ３００）。ここで、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、ダウンシフト時駆動制御ルーチンにより設定されたものを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からの信号に基づいて演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。さらに、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂや残容量（ＳＯＣ）に基づいて演算されたものをバッテリＥＣＵ５２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、入力したバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔからトルク指令Ｔｍ１＊に回転数Ｎｍ１を乗じたものを減じて余裕電力ΔＰを計算すると共に（ステップＳ３１０）、計算した余裕電力ΔＰを閾値Ｐｒｅｆと比較し（ステップＳ３２０）、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ以上のときには余裕電力増加フラグＦに値０をセットし（ステップＳ３３０）、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満のときには余裕電力増加フラグＦに値１をセットする（ステップＳ３４０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、ダウンシフトする際にモータＭＧ２の回転数の同期制御に要する通常の電力として設定されており、モータＭＧ２の性能や変速機６０のギヤ比などにより定めることができる。したがって、余裕電力増加フラグＦは、値０のときにはバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２の回転数の同期制御を行なうことができることを示すことになり、値１のときにはバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内ではモータＭＧ２の回転数の同期制御を行なうことがでないことを示すことになる。

続いて、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に変速機６０がＬｏギヤの状態のときのギヤ比Ｇｌｏを乗じたものを変速機６０がＨｉギヤの状態のときのギヤ比Ｇｈｉで除して値を変速機６０のダウンシフトした後のモータＭＧ２の目標回転数である変速後目標回転数Ｎｍ２＊として設定する（ステップＳ３５０）。

こうしてダウンシフトの準備を終了すると、まず、ファストフィルを実行する（ステップＳ３６０）。ここで、ファストフィルは、摩擦部材が当接するまでの隙間を埋めるためにパックにオイルを急速に充填させる処理である。具体的には、ブレーキＢ２側のリニアソレノイド１１１を１００％かそれに近いデューティ比で駆動する処理となる。なお、このファストフィルの実行と併せて、ブレーキＢ１に作用しているオイルを抜く動作も行なわれる。ファストフィルの実行が終了すると（ステップＳ３７０）、ブレーキＢ１を完全にオフとし（ステップＳ３８０）、モータＭＧ２の同期制御を開始する指示を出力する（ステップＳ３９０）。そして、ブレーキＢ２を作動する油圧が所定の待機圧となるようリニアソレノイド１１０，１１１のデューティ比を調節して定圧待機し（ステップＳ４００）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変速後目標回転数Ｎｍ２＊近傍に至ったときに（ステップＳ４１０，Ｓ４２０）、ブレーキＢ２を作動する油圧が待機圧で定圧待機している状態からブレーキＢ２がオンされるようリニアソレノイド１１０，１１１のデューティ比を調節して（ステップＳ４３０）、ダウンシフト処理を終了する。図８にダウンシフトの際のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とブレーキＢ１，Ｂ２の油圧指令の時間変化の様子を示し、図９にダウンシフトの際の変速機６０の共線図の一例を示す。図９中、Ｓ２軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２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の回転数を示し、Ｃ１，Ｃ２軸はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ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、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、Ｓ１軸はダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａのサンギヤ６１の回転数を示す。図８に示すように、変速機６０のダウンシフトが開始された時刻ｔ１以降にブレーキＢ２側のファストフィルが実行されると共にブレーキＢ１の油圧が抜かれ、ファストフィルが終了した時刻ｔ２以降にはブレーキＢ２の油圧が待機圧とされて定圧待機し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変速後目標回転数Ｎｍ２＊への同期制御により回転数Ｎｍ２が変速後目標回転数Ｎｍ２＊近傍に至ったときにブレーキＢ２がオンされるようブレーキＢ２の油圧が調整される。図８および図９に示すように、ダウンシフトを行なう際には、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期させるためにモータＭＧ２から正のトルクを出力する必要があり、このための電力が必要となる。

次に、ダウンシフト時の駆動制御について説明する。図６のダウンシフト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や車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，変速後目標回転数Ｎｍ２＊，余裕電力増加フラグＦ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演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、変速後目標回転数Ｎｍ２＊や余裕電力増加フラグＦについては図７のダウンシフト処理で設定されたものを入力するものとした。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂと残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２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６３ａ，６３ｂ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（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃ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１０に要求トルク設定用マップの一例を示す。いま、アクセルオフ時にダウンシフトする場合を考えているから、アクセル開度Ａｃｃは０％であり、ある程度の車速Ｖにより走行しているから、要求トルクＴｒ＊は負の値、即ち、制動力が設定される。

こうして要求トルクＴｒ＊を設定すると、余裕電力増加フラグＦを調べ（ステップＳ１２０）、余裕電力増加フラグＦが値０のときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２の回転数の同期制御を行なうことができると判断し、要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１４０）。ここで、目標回転数Ｎｅ＊は、エンジン２２への燃料供給を停止した状態でエンジン２２をモータリングしたときに動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用する制動力としてのトルクが要求トルクＴｒ＊に一致するように設定され、実施例では、要求トルクＴｒ＊と目標回転数Ｎｅ＊との関係を予め求めて目標回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、要求トルクＴｒ＊が与えられるとマップから対応する目標回転数Ｎｅ＊を導出して設定するものとした。図１１に目標回転数設定用マップの一例を示す。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１５０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン２２をモータリングしている最中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１２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を変速機６０のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊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（２）中、右辺第１項はエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で安定してモータリングするのに必要なトルクであり、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=ρ・Tr*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

そして、モータＭＧ２の回転数の同期制御が開始されているか否かを判定し（ステップＳ１６０）、モータＭＧ２の回転数の同期制御が開始されていないときにはモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定して（ステップＳ１７０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２１０）、ダウンシフト時駆動制御ルーチンを終了する。ここで、同期制御の開始は、図７のダウンシフト処理のステップＳ３９０で行なわれる。なお、目標回転数Ｎｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２への燃料噴射を停止した状態でエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊でモータリングされるよう燃料噴射制御や点火制御などを停止する制御を行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊でモータリングして制動力としての要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行することができる。

ステップＳ１６０でモータＭＧ２の回転数の同期制御の開始が判定されると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１８０）、モータＭＧ２が変速後目標回転数Ｎｍ２＊で回転するよう仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ１９０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２００）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２１０）、ダウンシフト時駆動制御ルーチンを終了する。ここで、式（５）はモータＭＧ２を変速後目標回転数Ｎｍ２＊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（５）中、右辺第１項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第２項の「ｋ４」は積分項のゲインである。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、モータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期することができる。こうしたモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期制御することにより、変速機６０をダウンシフトする際に生じ得るショックを抑制することできる。なお、こうしたモータＭＧ２の回転数の同期制御の最中でも、モータＭＧ１は、燃料噴射を停止した状態のエンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊でモータリングするのに必要なトルクがトルク指令Ｔｍ１＊として設定されて制御されるから、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングの状態は継続され、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａには制動力としての要求トルクＴｒ＊が出力される。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=k3(Nm2*-Nm2)+k4∫(Nm2*-Nm2)dt (5)

一方、ステップＳ１２０で余裕電力増加フラグＦが値１であると判定されたときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内ではモータＭＧ２の回転数の同期制御を行なうことがでないと判断し、出力制限Ｗｏｕｔに増加電力ΔＷを加えた値を新たな出力制限Ｗｏｕｔとする補正を行ない（ステップＳ１３０）、この新たな出力制限Ｗｏｕｔを用いてステップＳ１４０以降の処理を実行する。ここで、増加電力ΔＷは、ダウンシフトに要する時間程度の短時間であれば出力制限Ｗｏｕｔを若干超えた電力をバッテリ５０から放電してもバッテリ５０が過熱したり、破損したり、劣化したりしない程度の出力制限Ｗｏｕｔを超える超過分の電力であり、バッテリ５０の種類や性能などにより定めることができる。このように、出力制限Ｗｏｕｔを増加補正することにより、その範囲内でモータＭＧ２の回転数の同期制御を行なうことができる。即ち、余裕電力増加フラグＦが値０のときに比して若干時間を要するもののモータＭＧ２の回転数は変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期されるから、変速機６０をダウンシフトする際に生じ得るショックを抑制することできる。もとより、こうした増加補正した出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２の回転数を同期制御している最中でも、モータＭＧ１は、燃料噴射を停止した状態のエンジン２２を要求トルクＴｒ＊に基づく目標回転数Ｎｅ＊でモータリングするのに必要なトルクがトルク指令Ｔｍ１＊として設定されて制御されるから、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングの状態は継続され、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａには制動力としての要求トルクＴｒ＊が出力される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセルオフ時にバッテリ５０の入力制限ＷｉｎによりモータＭＧ２によって回生トルクを出力することができないためにモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしている最中に変速機６０の変速段をダウンシフトする際に、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔからトルク指令Ｔｍ１＊に回転数Ｎｍ１を乗じたものを減じて得られる余裕電力ΔＰがダウンシフトする際にモータＭＧ２の回転数の同期制御に要する通常の電力として設定された閾値Ｐｒｅｆ以上のときには、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングの状態を継続しながらモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期して変速機６０の変速段をダウンシフトするから、変速機６０をダウンシフトする際に生じ得るショックを抑制することできる。また、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満のときには、出力制限Ｗｏｕｔに増加電力ΔＷを加えた値を新たな出力制限Ｗｏｕｔとする出力制限Ｗｏｕｔの増加補正を行ない、この増加補正された出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングの状態を継続しながらモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期して変速機６０の変速段をダウンシフトするから、変速機６０をダウンシフトする際に生じ得るショックを抑制することできる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満のときには出力制限Ｗｏｕｔに増加電力ΔＷを加えた値を新たな出力制限Ｗｏｕｔとする出力制限Ｗｏｕｔの増加補正を行なうことにより、モータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期させる同期制御に必要な電力を賄うものとしたが、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満のときにはエンジン２２のモータリング回転数を徐々に小さくすることにより、回転数変化量にエンジン２２を含む回転系の慣性モーメントを乗じて得られるパワーを用いることによりモータＭＧ１による消費電力を小さくし、これによりモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期させる同期制御に必要な電力を賄うものとしてもよい。この場合、図６のダウンシフト時駆動制御ルーチンに代えて図１３のダウンシフト時駆動制御ルーチンを実行すればよい。このルーチンでは、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ以上となって余裕電力増加フラグＦに値０がセットされたときや余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満となって余裕電力増加フラグＦに値１がセットされたときでもモータＭＧ２の回転数の同期制御が開始されるまでは（ステップＳ１２０，Ｓ１２２）、要求トルクＴｒ＊に応じた目標回転数Ｎｅ＊が設定されると共に（ステップＳ１４０）、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊でモータリングされるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定され（ステップＳ１５０）、且つ、値０のトルク指令Ｔｍ２＊が設定されて（ステップＳ１７０）、モータＭＧ１，ＭＧ２が制御される（ステップＳ２１０）。一方、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満となって余裕電力増加フラグＦに値１がセットされたときにモータＭＧ２の回転数の同期制御が開始されると（ステップＳ１２０，Ｓ１２２）、それまでのエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊からレート値Ｎｒｔを減じたものを仮回転数Ｎｅｔｍｐとして設定し（ステップＳ１４２）、設定した仮回転数Ｎｅｔｍｐとエンジン２２のアイドル回転数Ｎｉｌｄとのうち大きい方を目標回転数Ｎｅ＊として設定し（ステップＳ１４４）、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊でモータリングされるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ１５０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２の回転数が変速後目標回転数Ｎｍ２＊となるようトルク指令Ｔｍ２＊を設定して（ステップＳ１８０〜Ｓ２００）、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御する（ステップＳ２１０）。ここで、レート値Ｎｒｔは、エンジン２２の回転数の単位時間当たりの減少量であり、ダウンシフト時駆動制御ルーチンの起動間隔やエンジン２２の慣性モーメントなどにより定めることができる。図１４にエンジン２２の回転数Ｎｅを徐々に小さくしている最中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。このように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をレート値Ｎｒｔずつ減少させることにより、その回転数変化量にエンジン２２を含む慣性モーメントを乗じて得られるパワーの分だけモータＭＧ１のモータリングトルクを小さくすることができ、モータＭＧ１の消費電力を小さくすることができる。そして、その分だけ余裕電力ΔＰを増加させ、モータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期させる同期制御に必要な電力を賄うのである。このように余裕電力増加フラグＦが値１でも、余裕電力ΔＰを増加させて、モータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期して変速機６０をダウンシフトするから、変速機６０をダウンシフトする際に生じ得るショックを抑制することできる。

また、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満のときにはモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を小さくしてモータＭＧ１の消費電力を小さくし、これによりモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期させる同期制御に必要な電力を賄うものとしてもよい。この場合、図６のダウンシフト時駆動制御ルーチンに代えて図１５のダウンシフト時駆動制御ルーチンを実行すればよい。このルーチンでも、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ以上となって余裕電力増加フラグＦに値０がセットされたときや余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満となって余裕電力増加フラグＦに値１がセットされたときでもモータＭＧ２の回転数の同期制御が開始されるまでは（ステップＳ１２０，Ｓ１２２）、要求トルクＴｒ＊に応じた目標回転数Ｎｅ＊が設定されると共に（ステップＳ１４０）、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊でモータリングされるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定され（ステップＳ１５０）、且つ、値０のトルク指令Ｔｍ２＊が設定されて（ステップＳ１７０）、モータＭＧ１，ＭＧ２が制御される（ステップＳ２１０）。一方、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満となって余裕電力増加フラグＦに値１がセットされたときにモータＭＧ２の回転数の同期制御が開始されると（ステップＳ１２０，Ｓ１２２）、まず、閾値Ｐｒｅｆと余裕電力ΔＰとの偏差をそれまでのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊で除して得られる回転数をモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１から減じた値としてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算する（ステップＳ１５２）。ここで、閾値Ｐｒｅｆと余裕電力ΔＰとの偏差は、モータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊で同期制御するのに不足する電力であるから、ステップＳ１５２では、この不足する電力をモータＭＧ１の消費電力から賄うために不足する電力に相当する回転数を現在の回転数から減じてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定することになる。したがって、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動することにより、モータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊で同期制御するのに不足する電力を丁度賄うことができるようになる。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を小さくしてエンジン２２をモータリングする際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図１６に示す。そして、計算した回転数Ｎｍ１＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて上述した式（１）を目標回転数Ｎｅ＊について解いた式によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を計算すると共に（ステップＳ１５４）、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて上述した式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ１５６）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２の回転数が変速後目標回転数Ｎｍ２＊となるようトルク指令Ｔｍ２＊を設定して（ステップＳ１８０〜Ｓ２００）、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御する（ステップＳ２１０）。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は同期制御を開始する前とは若干異なるものとなるが、その回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊とされることにより、モータＭＧ１の消費電力の低下分は、概ねモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊で同期制御するのに不足する電力を賄うことができる程度のものとなる。これにより、その分だけ余裕電力ΔＰが増加するから、モータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期させて変速機６０をダウンシフトすることができる。この結果、変速機６０をダウンシフトする際に生じ得るショックを抑制することできる。

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、変速機の変速段は２段に限られず、３段以上の変速段をもって変速可能な変速機を用い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、モータＭＧ２の動力を変速機６０により変速して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１７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１７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。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両の形態や車両の制御方法の形態としてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。モータＭＧ２が「電動機」に相当し、変速機６０が「変速伝達手段」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流の積算値に基づくバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とバッテリ５０の電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算するバッテリＥＣＵ５２が「入出力制限設定手段」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する図６のダウンシフト時駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、アクセルオフ時にバッテリ５０の入力制限ＷｉｎによりモータＭＧ２によって回生トルクを出力することができないためにモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしている最中に変速機６０の変速段をダウンシフトする際に、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔからトルク指令Ｔｍ１＊に回転数Ｎｍ１を乗じたものを減じて得られる余裕電力ΔＰがダウンシフトする際にモータＭＧ２の回転数の同期制御に要する通常の電力として設定された閾値Ｐｒｅｆ以上であることから余裕電力増加フラグＦが値０にセットされたときにはモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングの状態を継続しながらモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期するようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満であることから余裕電力増加フラグＦに値１がセットされたときには出力制限Ｗｏｕｔに増加電力ΔＷを加えた値を新たな出力制限Ｗｏｕｔとする出力制限Ｗｏｕｔの増加補正を行なうと共にこの増加補正された出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングの状態を継続しながらモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期するようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図６のダウンシフト時駆動制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ２１０の処理を実行したり、この図６のダウンシフト時駆動制御ルーチンと平行に図７のダウンシフト処理を実行することによりモータＭＧ２の回転数の変速後目標回転数Ｎｍ２＊への同期を伴って変速機６０の変速段をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態にダウンシフトするハイブリッド用電子制御ユニット７０と目標回転数Ｎｅ＊に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれかに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ものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「変速伝達手段」としては、Ｈｉ，Ｌｏの２段の変速段をもって変速可能な変速機６０に限定されるものではなく、３段以上の変速段をもって変速する変速機としたりするなど、電動機の回転軸と駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達するものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段とや電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「入出力制限設定手段」としては、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とバッテリ５０の電池温度Ｔｂとに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算するものに限定されるものではなく、残容量（ＳＯＣ）や電池温度Ｔｂの他に例えばバッテリ５０の内部抵抗などに基づいて演算するものなど、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定するものなど、車両に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、アクセルオフ時にバッテリ５０の入力制限ＷｉｎによりモータＭＧ２によって回生トルクを出力することができないためにモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしている最中に変速機６０の変速段をダウンシフトする際に、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ以上であることから余裕電力増加フラグＦが値０にセットされたときにはモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングの状態を継続しながらモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期して変速機６０の変速段をダウンシフトし、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満であることから余裕電力増加フラグＦに値１がセットされたときには出力制限Ｗｏｕｔに増加電力ΔＷを加えた値を新たな出力制限Ｗｏｕｔとする出力制限Ｗｏｕｔの増加補正を行なうと共にこの増加補正された出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングの状態を継続しながらモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期して変速機６０の変速段をダウンシフトするものに限定されるものではなく、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満のときにはエンジン２２のモータリング回転数を徐々に小さくすることにより、回転数変化量にエンジン２２を含む回転系の慣性モーメントを乗じて得られるパワーを用いることによりモータＭＧ１による消費電力を小さくし、これによりモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期させる同期制御に必要な電力を賄って、エンジン２２をモータリングしながらモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期して変速機６０の変速段をダウンシフトするものとしたり、余裕電力ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ未満のときにはモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を小さくしてモータＭＧ１の消費電力を小さくし、これによりモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期させる同期制御に必要な電力を賄って、エンジン２２をモータリングしながらモータＭＧ２の回転数を変速後目標回転数Ｎｍ２＊に同期して変速機６０の変速段をダウンシフトするものとしたりするなど、アクセルオフに伴って車両に要求される要求駆動力として制動力が設定され且つ少なくとも要求駆動力の一部を出力するために発電機により内燃機関をモータリングしている最中に変速伝達手段の変速段をダウンシフトするとき、蓄電手段の出力制限から内燃機関のモータリングにより発電機によって消費している電力を減じて得られる余裕電力が所定電力以上のときには発電機による内燃機関のモータリングの状態を維持しながらダウンシフトの際に電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう内燃機関と発電機と電動機と変速伝達手段とを制御し、余裕電力が所定電力未満のときには余裕電力を増加するための電力増加制御と発電機による内燃機関のモータリングとを伴ってダウンシフトの際に電動機の回転数の同期制御を実行して変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう内燃機関と発電機と電動機と変速伝達手段とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

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の構成の概略を示す構成図である。 油圧回路１００の構成の概略を示す構成図である。 電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係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により実行されるダウンシフト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。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるダウンシフト処理の一例を示すフローチャートである。 ダウンシフトの際のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とブレーキＢ１，Ｂ２の油圧指令の時間変化の様子を示す説明図である。 ダウンシフトの際の変速機６０の共線図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。 目標回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２をモータリングしている最中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。 変形例のダウンシフト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。 エンジン２２の回転数Ｎｅを徐々に小さくしている最中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。 変形例のダウンシフト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。 モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を小さくしてエンジン２２をモータリングする際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。 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。

符号の説明

２０，１２０ 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、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、４８ 回転軸、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、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 サンギヤ、６２ リングギヤ、６３ａ 第１ピニオンギヤ、６３ｂ 第２ピニオンギヤ、６４ キャリア、６５ サンギヤ、６６ リングギヤ、６７ ピニオンギヤ、６８ キャリア、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、１００ 油圧回路、１０２ 機械式ポンプ、１０３ モータ、１０４ 電動ポンプ、１０５ ３ウェイソレノイド、１０６ プレッシャコントロールバルブ、１０８ モジュレータバルブ、１１０，１１１ リニアソレノイド、１１２，１１３ コントロールバルブ、１１４，１１５ フェールセーフバルブ、１１６，１１７ アキュムレータ、１２１ 温度センサ、１２０，１２２，１２３ 油圧スイッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ。

Claims (11)

1. 内燃機関と、
   動力を入出力可能な発電機と、
   車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、
   動力を出力可能な電動機と、
   前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、
   前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
   前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
   車両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、
   アクセルオフに伴って前記要求駆動力設定手段により要求駆動力として制動力が設定され且つ少なくとも該設定された要求駆動力の一部を出力するために前記発電機により前記内燃機関をモータリングしている最中に前記変速伝達手段の変速段をダウンシフトするとき、前記設定された出力制限から前記内燃機関のモータリングにより前記発電機によって消費している電力としてダウンシフトの処理を開始した直後の前記発電機の回転数に基づいて計算される電力を減じて得られる余裕電力が所定電力以上のときには前記発電機による前記内燃機関のモータリングの状態を維持しながらダウンシフトの際に前記電動機の回転数の同期制御を実行して前記変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記余裕電力が前記所定電力未満のときには前記余裕電力を増加するための電力増加制御と前記発電機による前記内燃機関のモータリングとを伴ってダウンシフトの際に前記電動機の回転数の同期制御を実行して前記変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 前記電力増加制御は、前記設定された出力制限をダウンシフトの間に亘って所定電力だけ増加する補正を行なう制御である請求項１記載の車両。
3. 前記電力増加制御は、前記発電機による前記内燃機関のモータリングの際の該内燃機関の回転数を小さくする制御である請求項１記載の車両。
4. 前記電力増加制御は、前記発電機による前記内燃機関のモータリングの際の該内燃機関の回転数を単位時間当たり所定回転数の割合で小さくする制御である請求項３記載の車両。
5. 前記電力増加制御は、前記発電機の消費電力を小さくする制御である請求項１記載の車両。
6. 前記電力増加制御は、前記発電機の回転数を小さくする制御である請求項５記載の車両。
7. 前記電力増加制御は、前記所定電力と前記余裕電力の差分だけ前記発電機の消費電力を小さくする制御である請求項５または６記載の車両。
8. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、動力を出力可
   能な電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取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、
   アクセルオフに伴って車両の走行に要求される要求駆動力として制動力が設定され且つ少なくとも該設定された要求駆動力の一部を出力するために前記発電機により前記内燃機関をモータリングしている最中に前記変速伝達手段の変速段をダウンシフトするとき、蓄電手段から放電してもよい最大電力としての出力制限から前記内燃機関のモータリングにより前記発電機によって消費している電力としてダウンシフトの処理を開始した直後の前記発電機の回転数に基づいて計算される電力を減じて得られる余裕電力が所定電力以上のときには前記発電機による前記内燃機関のモータリングの状態を維持しながらダウンシフトの際に前記電動機の回転数の同期制御を実行して前記変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御し、前記余裕電力が前記所定電力未満のときには前記余裕電力を増加するための電力増加制御と前記発電機による前記内燃機関のモータリングとを伴ってダウンシフトの際に前記電動機の回転数の同期制御を実行して前記変速伝達手段の変速段がダウンシフトされるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する、
   ことを特徴とする車両の制御方法。
9. 前記電力増加制御は、前記設定された出力制限をダウンシフトの間に亘って所定電力だけ増加する補正を行なう制御である請求項８記載の車両の制御方法。
10. 前記電力増加制御は、前記発電機による前記内燃機関のモータリングの際の該内燃機関の回転数を単位時間当たり所定回転数の割合で小さくする制御である請求項８記載の車両の制御方法。
11. 前記電力増加制御は、前記発電機の回転数を小さくする制御である請求項８記載の車両の制御方法。
    

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