JP5029398B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンからの動力の少なくとも一部を駆動輪に出力する差動部と、差動部の回転要素に連結された第１電動機と、第２電動機とを備え、第２電動機からの動力を有段式の自動変速機を介して駆動輪（車軸）に出力する車両の制御装置に関する。

近年、環境保護の観点から、車両に搭載されたエンジン（内燃機関）からの排気ガスの排出量低減と燃料消費率（燃費）の向上が望まれており、これを満足する車両として、ハイブリッドシステムを搭載したハイブリッド車両が実用化されている。

ハイブリッド車両は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンと、エンジンの出力による発電またはバッテリの電力により駆動してエンジン出力のアシスト等を行う電動機（例えばモータジェネレータまたはモータ）とを備え、エンジン及び電動機のいずれか一方または双方を走行駆動源としている。

ハイブリッド車両においては、車速及びアクセル開度に基づいて、エンジン及び電動機の運転領域（具体的には駆動または停止）が制御される。例えば、発進時や低速走行時のようにエンジン効率が低くなる領域では、エンジンを停止させて電動機のみの動力で駆動輪を駆動する。また、通常走行時には、エンジンを駆動して、そのエンジンの動力で駆動輪を駆動するという制御を行う。さらに、全開加速等の高負荷時には、エンジンの動力に加えて、バッテリから電動機に電力を供給して電動機による動力を補助動力として追加するという制御を行う。

こうしたハイブリッド車両の駆動装置の１つとして、例えば、サンギヤ、リングギヤ及びキャリヤ（ピニオンギヤ）を回転要素とする機構であって、エンジンの出力を第１電動機（以下、ジェネレータともいう）及び伝達軸（リングギヤ軸）へ分配（もしくはエンジンの出力と第１電動機の出力とを合成して伝達軸に出力）する動力分配機構と、第２電動機と、この第２電動機（以下、モータともいう）と駆動輪（出力軸）との間に設けられた有段式の自動変速機と、第１乃至第２電動機からの発電電力の充電及び第１乃至第２電動機への電力供給が可能な蓄電装置（バッテリ）とを備え、第２電動機からの動力を自動変速機を介して駆動輪（車軸）に出力する車両用駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような車両用駆動装置では、動力分配機構が差動機構として機能し、その差動作用によりエンジンからの動力の主部を駆動輪に機械的に伝達し、そのエンジンからの動力の残部を第１電動機から第２電動機への電気パスを用いて電気的に伝達することにより、電気的に変速比が変更される変速機として機能する。これによってエンジンを最適な作動状態に維持しつつ車両を走行させることができ、燃費の向上をはかることができる。また、この種のハイブリッド車両用の駆動装置において電力収支は、通常、ジェネレータ発電量・バッテリ充放電量・モータ消費量を全て足すとゼロとなるように制御されている。

一方、ハイブリッド車両に搭載される変速機としては、摩擦係合要素であるクラッチやブレーキと遊星歯車装置とを用いてギヤ段（変速段）を設定する遊星歯車式変速機が適用されている。例えば、摩擦係合要素として２個のブレーキを備え、一方のブレーキを係合し他方のブレーキを解放する変速段（例えば低速段：Ｌｏ）と、他方のブレーキを係合し一方のブレーキを解放する変速段（例えば高速段：Ｈｉ）との切り替えを行うようにしている。この場合、変速時に係合側の摩擦係合要素の係合と、解放側の摩擦係合要素の解放とを同時に行う、いわゆるクラッチツウクラッチ変速が行われることになる。

このような自動変速機が搭載された車両においては、例えばアップシフト変速線及びダウンシフト変速線を有する変速マップを用いて低速段「Ｌｏ」と高速段「Ｈｉ」との切替を行っている。具体的には、車両の走行状態の変化により、アップシフト変速線を跨いだ場合にはアップシフト変速（Ｌｏ→Ｈｉ変速）を行い、ダウンシフト変速線を跨いだ場合にはダウンシフト変速（Ｈｉ→Ｌｏ変速）を行っている。

また、ハイブリッド車両などの車両においては、ドライバにより操作されるシフト操作装置が設けられており、そのシフト操作装置のシフトレバーを操作することにより、自動変速機のシフトポジションを、例えばＰ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジションなどに切り替えることが可能になっている。さらに、近年では、シーケンシャルモード付きのシフト操作装置も実用化されている。シーケンシャルモードには、複数段（例えば６段）のシーケンシャルシフトレンジが設定されており、シフトレバーをＳ（シーケンシャル）ポジションに配置してアップシフト（＋）またはダウンシフト（−）操作を行うと、シーケンシャルシフトレンジがアップまたはダウンされる。そして、このようなシーケンシャルモードが選択された場合、Ｄレンジで走行する場合と比較してエンジン回転数を高く維持するように制御される。
特開２００６−３１６８４８号公報 特開２００６−１４４８４３号公報 特開２００６−０６９２４６号公報 特開２００６−３２１４５８号公報

ところで、第２電動機（モータ）からの動力を上記した有段式の自動変速機を介して駆動輪（車軸）に出力するハイブリッド車両において、高負荷運転時（エンジン高回転時）には、第２電動機の効率面から「Ｌｏ」のギヤ段で走行する方が有利であり、第２電動機の発熱を抑えることができる。従って、ダウンシフト変速線を高速化して「Ｌｏ」走行領域を増やすことが有効である。しかし、上記したシーケンシャルシフトレンジ使用時でかつ高車速である場合はエンジン回転数が高いため、ダウンシフト変速中のアクセルペダル踏み込みによるショック発生が懸念される。

具体的に説明すると、ハイブリッド車両において、ダウンシフト変速中にアクセルペダルが踏み込まれた場合、変速ショックの低減及び自動変速機の摩擦係合要素（ブレーキなど）の摩擦材熱負荷の低減等のために、変速中に第２電動機のトルクダウンを実施する必要があるが、エンジンが高回転になると保護制御（エンジンオーバラン防止制御）が働いてトルクダウンを実施することができない。すなわち、エンジン回転数が低い場合は、エンジンパワーをエンジン慣性で消費させることができるので問題ないが、シーケンシャルシフトレンジ使用時でかつ高車速でありエンジン回転数が高い場合、エンジン過回転防止（部品保護）のために、エンジントルクの反力を受け持つ第１電動機（ジェネレータ）にて回転数制御が実行されるので発電量が増加する。このようにして発電量が増加すると、第２電動機（モータ）での電力消費が要求されるため、所望のトルクダウンを実施できない。

そして、このような理由でダウンシフト変速中にトルクダウンを実施できないと、変速対象である第２電動機の吹きを制限できなくなるため、第２電動機の回転数と係合目標回転数（目標変速段の同期回転数）との間に差回転がある状態で摩擦係合要素が係合することになり、係合ショックが生じる場合がある。また、摩擦係合要素の摩擦材の熱負荷増大が懸念される。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、エンジンからの動力の少なくとも一部を駆動輪に出力する差動部と、差動部の回転要素に連結された第１電動機と、第２電動機とを備え、第２電動機からの動力を有段式の自動変速機を介して駆動輪（車軸）に出力する車両の制御装置において、ダウンシフト変速中のショック発生及び自動変速機の摩擦材熱負荷の増大を抑制することが可能な制御の実現を目的とする。

本発明は、エンジンと、前記エンジンと駆動輪との間に設けられ、当該エンジンからの動力の少なくとも一部を駆動輪に出力する差動部と、前記差動部の回転要素に連結された第１電動機と、前記差動部と前記駆動輪との間に有段式の自動変速機を介して連結された第２電動機とを備え、エンジン回転数を複数のシフト段に離散的に変速可能なシーケンシャルモードの選択が可能な車両の制御装置を前提とし、このような車両の制御装置において、通常時のダウンシフト変速線、または、前記通常時のダウンシフト変速線よりも高車速側に設定された高車速ダウンシフト変速線に基づいて前記自動変速機のダウンシフト変速操作の要否を判定する変速判定手段と、前記各シフト段毎に目標回転数が設定された通常マップ、または、前記各シフト段毎の目標回転数が前記通常マップに対して低い側に設定された低車速側マップを用いて前記エンジンの回転数を制御する制御手段とを備えている。そして、前記第２電動機の温度が所定の判定閾値よりも高くなった場合に前記高車速ダウンシフト変速線が選択されるように構成されているとともに、前記シーケンシャルモードが選択されている場合に、前記高車速ダウンシフト変速線が選択されたときには、前記低車速側マップを用いて前記エンジンの回転数を制御するように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、シーケンシャルモードで高車速走行している場合に、第２電動機の熱負荷（発熱）を抑制するために、高車速ダウンシフト変速線（「Ｌｏ」走行領域を多くするダウンシフト変速線）が選択されたときには、各シフト段毎の目標回転数が通常マップに対して低い側に設定された低車速側マップを用いてエンジンの回転数を制御するので、ダウンシフト変速中に第１電動機による保護制御（エンジンオーバラン防止制御）が作動しないようにすることができる。これによって、ダウンシフト変速中に第２電動機のトルクダウンを実施して第２電動機の回転上昇（モータの吹き）を抑制することが可能になるので、変速ショックを低減することができ、摩擦係合要素の摩擦材を保護することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明を適用するハイブリッド車両の一例を示す概略構成図である。

この例のハイブリッド車両ＨＶは、エンジン１、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２、自動変速機３、インバータ４、バッテリ（ＨＶバッテリ）５、デファレンシャルギヤ６、駆動輪７、油圧制御回路３００（図４参照）、シフト操作装置８（図５参照）、及び、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００などを備えている。

これらエンジン１、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、自動変速機３、動力分配機構２、自動変速機３（油圧制御回路３００も含む）、シフト操作装置８、及び、ＥＣＵ１００の各部について以下に説明する。

−エンジン−
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御できるように構成されている。エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１１の回転数（エンジン回転数）はエンジン回転数センサ２０１によって検出される。エンジン１はＥＣＵ１００によって駆動制御される。

なお、この例のエンジン１には、エンジン回転数と運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）等のエンジン１の運転状態に応じた最適な吸入空気量（目標吸気量）が得られるようにスロットル開度を制御する電子スロットルシステムが搭載されている。このような電子スロットルシステムでは、スロットル開度センサ２０２（図６参照）を用いてスロットルバルブの実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度（目標スロットル開度）に一致するようにスロットルバルブのアクチュエータをフィードバック制御している。

−モータジェネレータ−
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は交流同期電動機であって、電動機として機能するとともに発電機として機能する。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２はインバータ４を介してバッテリ５に接続されている。インバータ４は、ＥＣＵ１００によって制御され、そのインバータ４の制御により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生または力行（アシスト）が設定される。その際の回生電力はバッテリ５にインバータ４を介して充電される。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動用電力はバッテリ５からインバータ４を介して供給される。

−動力分配機構−
動力分配機構２は、外歯歯車のサンギヤＳ２１と、このサンギヤＳ２１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤＲ２１と、サンギヤＳ２１に噛み合うとともに、リングギヤＲ２１に噛み合う複数のピニオンギヤＰ２１と、この複数のピニオンギヤＰ２１を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣＡ２１とを備え、それらサンギヤＳ２１、リングギヤＲ２１及びキャリアＣＡ２１を回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構である。

動力分配機構２のキャリアＣＡ２１にはエンジン１のクランクシャフト１１が連結されている。また、動力分配機構２のサンギヤＳ２１には第１モータジェネレータＭＧ１の回転軸が連結されている。そして、動力分配機構２のリングギヤＲ２１にはリングギヤ軸（プロペラシャフト）２１が連結されている。リングギヤ軸２１はデファレンシャルギヤ６を介して駆動輪７に連結されている。また、リングギヤ軸２１には第２モータジェネレータＭＧ２の回転軸が自動変速機３を介して連結されている。

このような構造の動力分配機構２において、第１モータジェネレータＭＧ１が発電機として機能するときには、キャリアＣＡ２１から入力されるエンジン１からの動力をサンギヤＳ２１側とリングギヤＲ２１側にそのギヤ比に応じて分配する。一方、第１モータジェネレータＭＧ１が電動機として機能するときには、キャリアＣＡ２１から入力されるエンジン１からの動力とサンギヤＳ２１から入力される第１モータジェネレータＭＧ１からの動力とを統合してリングギヤＲ２１に出力する。

−自動変速機−
自動変速機３は、図２に示すように、ダブルピニオン型の第１遊星歯車機構３１、シングルピニオン型の第２遊星歯車機構３２、及び、２つのブレーキＢ１，Ｂ２などを備えた遊星歯車式の変速機であって、入力軸３０が第２モータジェネレータＭＧ２の回転軸に連結されている。また、自動変速機３の出力軸３３はリングギヤ軸２１（図１）に連結されている。

第１遊星歯車機構３１は、外歯歯車のサンギヤＳ３１と、このサンギヤＳ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤＲ３１と、サンギヤＳ３１に噛み合う複数の第１ピニオンギヤＰ３１ａと、この第１ピニオンギヤＰ３１ａに噛み合うとともに、リングギヤＲ３１に噛み合う複数の第２ピニオンギヤＰ３１ｂと、これら複数の第１ピニオンギヤＰ３１ａ及び複数の第２ピニオンギヤＰ３１ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリアＣＡ３１とを備えている。第１遊星歯車機構３１のキャリアＣＡ３１は第２遊星歯車機構３２のキャリアＣＡ３２に一体的に連結されている。そして、第１遊星歯車機構３１のサンギヤＳ３１はブレーキＢ１を介して非回転部材であるハウジング３Ａに選択的に連結されており、ブレーキＢ１の係合によってサンギヤＳ３１の回転が阻止される。

第２遊星歯車機構３２は、外歯歯車のサンギヤＳ３２と、このサンギヤＳ３２と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤＲ３２と、サンギヤＳ３２に噛み合うとともに、リングギヤＲ３２に噛み合う複数のピニオンギヤＰ３２と、複数のピニオンギヤＰ３２を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣＡ３２とを備えている。この第２遊星歯車機構３２のサンギヤＳ３２は入力軸３０に連結されており、キャリアＣＡ３２は出力軸３３に連結されている。さらに、第２遊星歯車機構３２のリングギヤＲ３２はブレーキＢ２を介してハウジング３Ａに選択的に連結されており、ブレーキＢ２の係合によりリングギヤＲ３２の回転が阻止される。

そして、以上の自動変速機３の入力軸３０の回転数（入力軸回転数）は入力軸回転数センサ２０３によって検出される。また、自動変速機３の出力軸３３の回転数（出力軸回転数）は出力軸回転数センサ２０４によって検出される。これら入力軸回転数センサ２０３及び出力軸回転数センサ２０４の出力信号から得られる回転数の比（出力軸回転数／入力軸回転数）に基づいて、自動変速機３の現状ギヤ段を判定することができる。

自動変速機３は運転者がシフト操作装置８のシフトレバー８１（図５参照）を操作することにより、例えばＰレンジ（パーキングレンジ）、Ｎレンジ（ニュートラルレンジ）、Ｄレンジ（前進走行レンジ）等に切り替えることができる。

以上の自動変速機３では、摩擦係合要素であるブレーキＢ１、Ｂ２を所定の状態に係合または解放することによってギヤ段（変速段）が設定される。自動変速機３のブレーキＢ１、Ｂ２の係合・解放状態を図３の作動表に示す。図３の作動表において「○」は「係合」を表し、「空欄」は「解放」を表している。

この例の自動変速機３において、ブレーキＢ１、Ｂ２の双方を解放することにより、入力軸３０（第２モータジェネレータＭＧ２の回転軸）と出力軸３３（リングギヤ軸２１）とを切り離すことができる（ニュートラル状態）。

また、変速ギヤ段の「Ｌｏ」は、ブレーキＢ２を係合し、ブレーキＢ１を解放することによって設定される。ブレーキＢ２が係合すると、第２遊星歯車機構３２のリングギヤＲ３２の回転が固定され、その回転が固定されたリングギヤＲ３２と、第２モータジェネレータＭＧ２によって回転するサンギヤＳ３２とによって、キャリアＣＡ３２つまり出力軸３３が低速回転する。

変速ギヤ段の「Ｈｉ」は、ブレーキＢ1を係合し、ブレーキＢ２を解放することによって設定される。ブレーキＢ１が係合すると、第１遊星歯車機構３１のサンギヤＳ３１の回転が固定され、その回転が固定されたサンギヤＳ３１と、第２モータジェネレータＭＧ２によって回転するサンギヤＳ３２（リングギヤ３１）の回転とによって、キャリアＣＡ３２（キャリアＣＡ３１）つまり出力軸３３が高速回転する。

以上の自動変速機３において、「Ｌｏ」から「Ｈｉ」へのアップ変速は、ブレーキＢ２を解放すると同時にブレーキＢ１を係合するクラッチツウクラッチ変速制御によって達成される。また、「Ｈｉ」から「Ｌｏ」へのダウン変速は、ブレーキＢ１を解放すると同時にブレーキＢ２を係合するクラッチツウクラッチ変速制御によって達成される。これらブレーキＢ１，Ｂ２の係合時または解放時の油圧は油圧制御回路３００（図４参照）によって制御される。

−油圧制御回路−
油圧制御回路３００には、後述するリニアソレノイドバルブ及びコントロールバルブなどが設けられており、ソレノイドバルブの励磁・非励磁を制御して油圧回路を切り替えることによって自動変速機３のブレーキＢ１，Ｂ２の係合・解放を制御することができる。油圧制御回路３００のリニアソレノイドバルブの励磁・非励磁は、ＥＣＵ１００からのソレノイド制御信号（指示油圧信号）によって制御される。

図４は、上記油圧制御回路３００の概略構成を示している。この図４に示すように、油圧制御回路３００は、エンジン１の回転により駆動され、かつ、ブレーキＢ１，Ｂ２を作動させるのに十分な圧送性能をもってオイル（オートマチックトランスミッションフルード：ＡＴＦ）をオイル用流路３０１に圧送する機械式ポンプＭＰと、機械式ポンプＭＰからオイル用流路３０１に圧送されたオイルのライン油圧ＰＬを調整する３ウェイソレノイドバルブ３０２及びプレッシャコントロールバルブ３０３と、ライン油圧ＰＬを用いてブレーキＢ１，Ｂ２の係合力を調整するリニアソレノイドバルブ３０４，３０５やコントロールバルブ３０６，３０７、アキュムレータ３０８，３０９とから構成されている。

この油圧制御回路３００では、ライン油圧ＰＬは、３ウェイソレノイドバルブ３０２を駆動してプレッシャコントロールバルブ３０３の開閉を制御することにより調整することができる。

また、ブレーキＢ１，Ｂ２の係合力は、リニアソレノイドバルブ３０４，３０５に印加する電流を制御することによりライン油圧ＰＬをブレーキＢ１，Ｂ２に伝達させるコントロールバルブ３０６，３０７の開閉を制御することにより調節することができる。

なお、この油圧制御回路３００では、機械式ポンプＭＰから圧送されたオイルのうちブレーキＢ１，Ｂ２の作動に用いられなかった余剰のオイルと、ブレーキＢ１，Ｂ２の作動に用いられた後のプレッシャコントロールバルブ３０３からの戻りのオイルとを潤滑油としてオイル用流路３１０を介して動力分配機構２などに供給する。

−シフト操作装置−
一方、ハイブリッド車両ＨＶの運転席の近傍には図５に示すようなシフト操作装置８が配置されている。シフト操作装置８にはシフトレバー８１が変位可能に設けられている。

この例のシフト操作装置８には、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、及び、Ｄ（ドライブ）ポジションが設定されており、ドライバが所望のポジションへシフトレバー８１を変位させることが可能となっている。これらＰポジション、Ｒポジション、Ｎポジション、Ｄポジション（下記のＳポジションのアップシフト（＋）位置及びダウンシフト位置（−）位置も含む）の各位置は、シフトポジションセンサ２０６（図６参照）によって検出される。

Ｐポジション及びＮポジションは、車両を走行させないときに選択される非走行ポジションであり、Ｒポジション及びＤポジションは、車両を走行させるときに選択される走行ポジションである。

また、シフト操作装置８には、図５（ｂ）に示すように、Ｓ（シーケンシャル）ポジション８２が設けられており、シフトレバー８１がＳポジション８２に操作されたときに、手動にて変速操作を行うシーケンシャルモード（マニュアル変速モード）が設定される。

この例では、例えば６段のシーケンシャルシフトレンジＳ１〜Ｓ６が設定されており、シフトレバー８１がアップシフト（＋）またはダウンシフト（−）に操作されると、シーケンシャルシフトレンジがアップまたはダウンされる。例えば、アップシフト（＋）への１回操作ごとにシーケンシャルシフトレンジが１段ずつアップ（例えばＳ１→Ｓ２→・・→Ｓ６）される。一方、ダウンシフト（−）への１回操作ごとにシーケンシャルシフトレンジが１段ずつダウン（例えばＳ６→Ｓ５→・・→Ｓ１）される。なお、シーケンシャルモードが設定されたときのシフトレンジ制御については後述する。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図６に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４などを備えている。

ＲＯＭ１０２には、ハイブリッド車両ＨＶの基本的な運転に関する制御の他、ハイブリッド車両ＨＶの走行状態に応じて自動変速機３の変速ギヤ段を設定する変速制御を実行するためのプログラムを含む各種プログラムなどが記憶されている。この変速制御の具体的な内容については後述する。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ１０３はＣＰＵ１０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ１０４はエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

これらＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、及び、バックアップＲＡＭ１０４はバス１０６を介して互いに接続されるとともに、インターフェース１０５と接続されている。

ＥＣＵ１００のインターフェース１０５には、エンジン回転数センサ２０１、エンジン１のスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ２０２、入力軸回転数センサ２０３、出力軸回転数センサ２０４、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ２０５、シフトレバー８１の位置を検出するシフトポジションセンサ２０６、バッテリ５の充放電電流を検出する電流センサ２０７、バッテリ温度センサ２０８、及び、第１モータジェネレータＭＧ１や第２モータジェネレータＭＧ２の温度を検出する電動機温度センサ２０９などが接続されており、これらの各センサからの信号がＥＣＵ１００に入力される。

ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン１のスロットル開度（吸気量）制御、燃料噴射量制御及び点火時期制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。

ＥＣＵ１００は、自動変速機３の油圧制御回路３００にソレノイド制御信号（指示油圧信号）を出力する。このソレノイド制御信号に基づいて、油圧制御回路３００のリニアソレノイドバルブなどが制御され、所定のギヤ段（ＬｏまたはＨｉ）を構成するように、ブレーキＢ１、Ｂ２が所定の状態に係合または解放される。また、ＥＣＵ１００は、バッテリ５を管理するために、電流センサ２０７にて検出された充放電電流の積算値に基づいて充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を演算する。さらに、ＥＣＵ１００は、インバータ４を制御し、そのインバータ４の制御によって第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の回生または力行（アシスト）が制御される。

そして、ＥＣＵ１００は下記の「変速制御」、「シーケンシャルモード設定時のシフトレンジ制御」、「走行制御」、及び、「シーケンシャルシフト変速線の変更制御」を実行する。

−変速制御−
まず、ＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ２０５に出力信号に基づいてアクセル開度Ａｃを算出するとともに、出力軸回転数センサ２０４に出力信号に基づいて車速Ｖを算出し、それらアクセル開度Ａｃ及び車速Ｖに基づいて、図７に示すマップを参照して要求トルクＴｒを求める。

次に、車速Ｖと要求トルクＴｒに基づいて図８に示す変速マップを参照して目標ギヤ段を算出するとともに、入力軸回転数センサ２０３及び出力軸回転数センサ２０４の出力信号から得られる回転数の比（出力軸回転数／入力軸回転数）に基づいて、自動変速機３の現状ギヤ段を判定し、それら目標ギヤ段と現状ギヤ段とを比較して変速操作が必要であるか否かを判定する。

その判定結果により、変速操作の必要がない場合（目標ギヤ段と現状ギヤ段とが同じであり、ギヤ段が適切に設定されている場合）には、現状ギヤ段を維持するソレノイド制御信号（指示油圧信号）を自動変速機３の油圧制御回路３００に出力する。

一方、目標ギヤ段と現状ギヤ段とが異なる場合には変速制御を行う。例えば、自動変速機３のギヤ段が「Ｈｉ」の状態で走行している状況から、ハイブリッド車両ＨＶの走行状態が変化（例えば車速が変化）して、例えば図８に示す点Ａから点Ｂに変化した場合、変速マップから算出される目標ギヤ段が「Ｌｏ」となり、その「Ｌｏ」のギヤ段を設定するソレノイド制御信号（指示油圧信号）を自動変速機３の油圧制御回路３００に出力して、摩擦係合要素であるブレーキＢ１を解放すると同時に、ブレーキＢ２を係合することにより、Ｈｉのギヤ段からＬｏのギヤ段への変速（Ｈｉ→Ｌｏダウンシフト変速）を行う。

なお、図７に示す要求トルク算出用のマップは、車速Ｖ及びアクセル開度Ａｃをパラメータとして、要求トルクＴｒを実験・計算等により経験的に求めた値をマップ化したもので、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２に記憶されている。

また、図８に示す変速マップは、車速Ｖ及び要求トルクＴｒをパラメータとし、それら車速Ｖ及び要求トルクＴｒに応じて、適正なギヤ段を求めるための２つの領域（Ｌｏ領域及びＨｉ領域）が設定されたマップであって、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶されている。図８の変速マップにおいて、アップシフト変速線を実線で示し、ダウンシフト変速線を破線で示している。また、アップシフト及びダウンシフトの各切り替え方向を図中に矢印を用いて示している。

ここで、シーケンシャルモード（Ｓモード）が選択されている場合においても、ハブリッド車両ＨＶの走行状態の変化により、図８に示す変速マップのアップシフト変速線またはダウンシフト変速線を跨いだときには、自動変速機３のダウンシフト変速またはアップシフト変速を行う。ただし、シーケンシャルモードが選択されている場合は、図９示すＳレンジダウンシフト変速線に基づいて、自動変速機３のダウンシフト変速操作の要否を判定する。この図９のＳレンジダウンシフト変速線は、図８に示す通常ダウンシフト変速線（破線）よりも低速側に設定されている。なお、シーケンシャルモードが選択された場合のアップシフト変速線については、図８に示す通常アップシフト変速線のままであってもよいし、シーケンシャルモード選択時に低車速側となるように設定してもよい。

さらに、この例では、高負荷運転時（エンジン高回転時）には、第２モータジェネレータＭＧ２の効率（発熱）の面から「Ｌｏ」のギヤ段で走行する方が有利である点を考慮して、図９に示すように、「Ｌｏ」走行領域を大きくした高車速ダウンシフト変速線に基づいて自動変速機３のダウンシフト変速操作の要否を判定するようにしている。この高車速ダウンシフト変速線は、図８に示す通常ダウンシフト変速線（破線）よりも高速側に設定されている。

この図９に示す高車速ダウンシフト変速線は、電動機温度センサ２０９（図６参照）にて検出される第２モータジェネレータＭＧ２の温度が所定の判定閾値よりも高くなった場合に選択される。なお、判定閾値は、第２モータジェネレータＭＧ２の許容温度に対して余裕度を見込んだ値（判定閾値＝許容温度−余裕度）とすればよい。

なお、高車速ダウンシフト変速線が選択された場合のアップシフト変速線については、図８に示す通常アップシフト変速線のままであってもよいし、高車速ダウンシフト変速線選択時に高車速側となるように設定してもよい。

−シーケンシャルモード設定時のシフトレンジ制御−
ＥＣＵ１００は、出力軸回転数センサ２０４に出力信号に基づいて車速Ｖを算出し、その車速Ｖに基づいて目標回転数を求める。具体的には、例えば図１０に示すように、車速（出力軸回転数）Ｖをパラメータとし、各シーケンシャルシフトレンジＳ１〜Ｓ６毎に目標回転数（エンジン１の目標回転数）が設定されたシーケンシャルシフト変速線マップ（通常マップ）を用い、現在の車速Ｖ及びシフトレバー操作にて選択されたシーケンシャルシフトレンジＳ１〜Ｓ６の位置情報に基づいて、図１０のシーケンシャルシフト変速線マップを参照して目標回転数を求め、動力分配機構２に連結した第１モータジェネレータＭＧ１の運転状態を制御するという方法によって実行される。

なお、図１０に示すシーケンシャルシフト変速線マップはＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２に記憶されている。また、図１０に示すシーケンシャルシフト変速線マップにおいて、目標回転数は、車速Ｖが同じ条件であれば、シーケンシャルシフトレンジＳ１が最も高く、シーケンシャルシフトレンジＳ６側に向かうに従って小さくなるように設定されており、例えば、シーケンシャルシフトレンジが「Ｓ３」から「Ｓ２」にダウンシフト操作されると、エンジン回転数は上昇する。また、シャルシフトレンジが「Ｓ３」から「Ｓ４」にアップシフト操作されると、エンジン回転数は低下するようになっている。

また、この例では、上記した図９に示す高車速ダウンシフト変速線が選択されたときには、図１０に示すシーケンシャルシフト変速線マップ（通常マップ）から図１１に示す高車速ダウンシフト変速線選択時のシーケンシャルシフト変速線マップ（低車速側マップ）に変更して、シーケンシャルシフトレンジ使用時の目標回転数を算出する。この図１１に示すシーケンシャルシフト変速線マップ（低車速側マップ）は、目標回転数が図１０に示す通常マップに対して低い側に設定されており、車速Ｖ及びシーケンシャルシフトレンジが同じ条件であると、図１１に示す低車速側マップを用いて回転数制御を行った場合の方が、エンジン回転数を低く設定することができる。

−走行制御−
ＥＣＵ１００は、上記と同様な処理により、アクセル開度Ａｃ及び車速Ｖに基づいて図７に示すマップを参照してリングギヤ軸（プロペラシャフト）２１に出力すべき要求トルクＴｒを算出し、この要求トルクＴｒに対応する要求動力がリングギヤ軸２１に出力されるように、エンジン１及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４）を駆動制御して所定の走行モードでハイブリッド車両ＨＶを走行する。

例えば、発進時や低速走行時のようにエンジン効率が低くなる領域では、エンジン１の運転を停止し、要求動力に見合う動力を第２モータジェネレータＭＧ２から自動変速機３を介してリングギヤ軸２１に出力する。通常走行時には、要求動力に見合う動力がエンジン１から出力されるようにエンジン１を駆動するとともに、第１モータジェネレータＭＧ１によって最適燃費となるようにエンジン１の回転数を制御する。

また、第２モータジェネレータＭＧ２を駆動してトルクをアシストする場合、車速Ｖが遅い状態では自動変速機３のギヤ段を「Ｌｏ」に設定してリングギヤ軸（プロペラシャフト）２１に付加するトルクを大きくし、車速Ｖが増大した状態では自動変速機３のギヤ段を「Ｈｉ」に設定して第２モータジェネレータＭＧ２の回転数を相対的に低下させて損失を低減することで、効率の良いトルクアシストを実行する。さらに、第２モータジェネレータＭＧ２の運転を停止し、第１モータジェネレータＭＧ１でエンジントルクの反力を受け持ちながら、エンジン１から動力分配機構２を介してリングギヤ軸２１に直接伝達されるトルク（直達トルク）だけで走行するという走行制御も実行される。

なお、ＥＣＵ１００は、通常、自動変速機３の入力トルクが等パワー（入力軸回転数×入力トルク＝一定）となるように、第２モータジェネレータＭＧ２に等パワー指令を供給して第２モータジェネレータＭＧ２を等パワー制御している。

また、ＥＣＵ１００は、エンジン１が高回転である場合に保護制御（エンジンオーバラン防止制御）を実行する。具体的には、ハイブリッド車両ＨＶにおいては、例えば図１２に示すように、エンジン１の許容回転数が、エンジン１自体の保護、及び、ピニオンギヤＰ２１や第１モータジェネレータＭＧ１を保護するために定められており、この許容回転数の上限値を超えないように第１モータジェネレータＭＧ１にてエンジン回転数を制御（保護制御）する。

−シーケンシャルシフト変速線の変更制御−
まず、図１に示すハイブリッド車両ＨＶ、つまり、第２モータジェネレータＭＧ２からの動力を有段式の自動変速機３を介して駆動輪（車軸）７に出力するハイブリッド車両ＨＶにおいて、高負荷運転時（エンジン高回転時）には、第２モータジェネレータＭＧ２の効率面から「Ｌｏ」のギヤ段で走行する方が有利であり、第２モータジェネレータＭＧ２の発熱を抑えることができる。従って、ダウンシフト変速線を高速化して「Ｌｏ」走行領域を増やすことが有効であるが、上述したように、シーケンシャルシフトレンジ使用時でかつ高車速である場合はエンジン回転数が高いため、ダウンシフト変速中にアクセルペダルが踏み込まれると、第１モータジェネレータＭＧ１による保護制御（エンジンオーバラン防止制御）が作動し、第２モータジェネレータＭＧ２の吹けを抑制できなくなるので、ショックの発生が懸念される。また、摩擦係合要素の摩擦材の熱負荷増大が懸念される。

そのような点を考慮して、この例では、シーケンシャルモードで高車速走行している場合に、第２モータジェネレータＭＧ２の熱負荷（発熱）を抑制するために、高車速ダウンシフト変速線が選択されたときには、エンジン回転数を低下させて、ダウンシフト変速中に第１モータジェネレータＭＧ１による保護制御（エンジンオーバラン防止制御）が作動しないようにする。

その具体的な制御の例について図１３のフローチャートを参照して説明する。図１３の制御ルーチンは、ＥＣＵ１００において所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）毎に繰り返して実行される。

ステップＳＴ１０１では、シフトポジションセンサ２０６の出力信号から、シーケンシャルシフトモード選択中であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ１０２に進む。ステップＳＴ１０１の判定結果が否定判定（シーケンシャルシフトモードが選択されていない場合）はリターンする。

ステップＳＴ１０２においては、図９に示す高車速ダウンシフト変速線の選択中であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ１０３に進む。ステップＳＴ１０２の判定結果が否定判定である場合（高車速ダウンシフト変速線の選択中でない場合）はリターンする。なお、高車速ダウンシフト変速線は、上述したように電動機温度センサ２０９（図６参照）にて検出される第２モータジェネレータＭＧ２の温度が所定の判定閾値よりも高くなった場合に選択されるので、その高車速ダウンシフト変速線の選択中においてステップＳＴ１０２の判定結果が肯定判定となる。

そして、ステップＳＴ１０３において、シーケンシャルシフト変速線マップを、図１０に示す通常マップから図１１に示す低車速側マップに変更して、シーケンシャルシフト変速線をエンジン回転数を下げる側に変更する。

以上のように、この例の制御によれば、シーケンシャルモードで高車速走行している場合に、高車速ダウンシフト変速線が選択されたときには、シーケンシャルシフト変速線マップを通常マップから低車速側マップに変更してエンジン回転数を低下させるので、図１４に示すように、高車速ダウンシフト変速線領域（車速）での許容回転数の上限に対する余裕度が大きくなり、エンジン回転数が許容回転数の上限に到達すること（エンジン回転上限当たり）を防止することができる。これによって、ダウンシフト変速中に保護制御（エンジンオーバラン防止制御）が作動しないようにすることが可能になるので、トルクダウンによる第２電動機の回転上昇（モータの吹き）を抑制することができる。その結果として、変速ショックを低減することができ、摩擦係合要素の摩擦材を保護することができる。

−他の実施形態−
以上の例では、シーケンシャルモードで高車速走行している場合に、高車速ダウンシフト変速線が選択されたときに、エンジン回転数を下げる側に変更するシーケンシャルシフト変速線を用いてエンジン回転数制御を行っているが、これに限られることなく、高車速ダウンシフト変速線が選択されたときにシーケンシャルモードを禁止して、エンジン回転数を低下させるという構成を採用してもよい。このような構成においても、エンジン回転数が許容回転数（図１２参照）の上限に到達すること（エンジン回転上限当たり）を防止することができ、ダウンシフト変速中に保護制御が作動しないようにすることが可能になるので、第２電動機の回転上昇（モータの吹き）を抑制することができる。これによって変速ショックを低減することができ、摩擦係合要素の摩擦材を保護することができる。

以上の例では、前進２段変速の自動変速機が搭載された車両の制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば前進４段変速等の他の任意の変速段の遊星歯車式自動変速機が搭載された車両の制御にも適用可能である。

以上の例では、ガソリンエンジンを搭載した車両の制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、ディーゼルエンジン等の他のエンジンを搭載した車両の制御にも適用可能である。さらに、本発明は、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型車両に限られることなく、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両や、４輪駆動車の制御にも適用できる。

ＦＦ型のハイブリッド車両の一例を図１５に示す。

図１５に示すハイブリッド車両は、エンジン１、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２、自動変速機３、ギヤ機構５００、デファレンシャルギヤ６、及び、駆動輪７などを備えている。

この例のハイブリッド車両では、第２モータジェネレータＭＧ２の回転軸が自動変速機３の入力軸に連結されている。また、自動変速機３の出力軸が動力分配機構２のリングギヤ軸２１に連結されており、第２モータジェネレータＭＧ２からの動力が自動変速機３、ギヤ機構５００及びデファレンシャルギヤ６を介して駆動輪７に出力するように構成されている。

この例のハイブリッド車両において、動力分配機構２は図１に示したものと同じ構造である。また、自動変速機３は、図２に示したものと同じ構造であり、ブレーキＢ２を解放すると同時にブレーキＢ１を係合するクラッチツウクラッチ変速制御によって「Ｌｏ」から「Ｈｉ」へのアップ変速が達成され、ブレーキＢ１を解放すると同時にブレーキＢ２を係合するクラッチツウクラッチ変速制御によって「Ｈｉ」から「Ｌｏ」へのダウン変速が達成される。

そして、この図１５に示すハイブリッド車両においても、シーケンシャルモードで高車速走行している場合にダウンシフト変速中にトルクダウンを実施できないと、変速対象である第２モータジェネレータＭＧ２の吹きを制限できなくなるため、係合ショックが生じる場合があるが、このような構成のハイブリッド車両においても、図１３の制御を実行することにより、変速ショックの抑制及び自動変速機３の摩擦係合要素（ブレーキＢ２）の摩擦材保護が可能になる。

本発明を適用するハイブリッド車両の一例を示す概略構成図である。 図１のハイブリッド車両に搭載される自動変速機の概略構成図である。 図１に示す自動変速機の作動表である。 自動変速機の油圧制御回路の一部を示す回路構成図である。 シフト操作装置の要部斜視図（ａ）及びシフト操作装置のシフトゲート（ｂ）を併記して示す図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 要求トルク算出に用いるマップの一例を示す図である。 変速マップ（通常マップ）の一例を示す図である。 変速マップ（Ｓレンジダウンシフト変速線・高車速ダウンシフト変速線マップ）の一例を示す図である。 シーケンシャルシフト変速線マップ（通常マップ）の一例を示す図である。 高車速ダウンシフト変速線選択時のシーケンシャルシフト変速線マップの一例を示す図である。 エンジンの許容回転数を示す図である。 ＥＣＵが実行するシーケンシャルシフト変速線の変更制御の一例を示すフローチャートである。 通常マップ選択時と低車速側マップ選択時における許容回転数に対するエンジン回転数の関係を示すグラフである。 本発明を適用するハイブリッド車両の他の例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 動力分配機構
２１ リングギヤ軸
３ 自動変速機
Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ（摩擦係合要素）
４ インバータ
５ バッテリ（蓄電装置）
７ 駆動輪
８ シフト操作装置
Ｓ シーケンシャルポジション
ＭＧ１ 第１モータジェネレータ
ＭＧ２ 第２モータジェネレータ
１００ ＥＣＵ
２０１ エンジン回転数センサ
２０３ 入力軸回転数センサ
２０４ 出力軸回転数センサ
２０６ シフトポジションセンサ

Claims (1)

1. エンジンと、前記エンジンと駆動輪との間に設けられ、当該エンジンからの動力の少なくとも一部を駆動輪に出力する差動部と、前記差動部の回転要素に連結された第１電動機と、前記差動部と前記駆動輪との間に有段式の自動変速機を介して連結された第２電動機とを備え、エンジン回転数を複数のシフト段に離散的に変速可能なシーケンシャルモードの選択が可能な車両の制御装置において、
   通常時のダウンシフト変速線、または、前記通常時のダウンシフト変速線よりも高車速側に設定された高車速ダウンシフト変速線に基づいて前記自動変速機のダウンシフト変速操作の要否を判定する変速判定手段と、
   前記各シフト段毎に目標回転数が設定された通常マップ、または、前記各シフト段毎の目標回転数が前記通常マップに対して低い側に設定された低車速側マップを用いて前記エンジンの回転数を制御する制御手段とを備え、
   前記第２電動機の温度が所定の判定閾値よりも高くなった場合に前記高車速ダウンシフト変速線が選択されるように構成されているとともに、
   前記シーケンシャルモードが選択されている場合に、前記高車速ダウンシフト変速線が選択されたときには、前記低車速側マップを用いて前記エンジンの回転数を制御するように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。

Images