JP5130990B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。

エンジン（内燃機関）に加えて、電動機や発電機として機能するモータジェネレータを備えるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキの過不足をモータジェネレータで補う。

このようなハイブリッド車両の一例として、以下の特許文献１に示すように、無段変速モードと固定変速モードとを切り替えて運転することが可能なように構成されたハイブリッド車両がある。このハイブリッド車両では、例えば、２つの遊星歯車機構を組み合わせた動力分配機構を有し、動力分配機構は、エンジン、第１のモータジェネレータ、駆動軸及びブレーキ部に接続され、第２のモータジェネレータは、駆動軸に接続される。ブレーキ部を解放した状態では、第１のモータジェネレータの回転数を連続的に変化させることにより、エンジンの回転数が連続的に変化し、無段変速モードでの運転が実行される。一方、ブレーキ部を固定した状態では、上記の回転要素の１つの回転が阻止されることにより変速比が固定となり、固定変速モードでの運転が実行される。

その他にも、本発明に関連のある技術が特許文献２に記載されている。

特開２００４−３４５５２７号公報 特許４００１０１３号公報

しかしながら、上記した特許文献１及び２に記載された技術では、変速モードの切り替え時に、要求に応じた駆動力若しくは制動力を適切に発生することができない場合があった。言い換えると、ドライバーからの加速要求若しくは減速要求に対して、好適なレスポンスを得ることが困難であった。例えば、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え時には、駆動力の立ち上がりを早期に行うことが困難であった。また、無段変速モードから固定変速モードへの切り替え時には、駆動力の立ち下がりを早期に行うことが困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、変速モードの切り替え時において、要求に応じた駆動力若しくは制動力を適切に発生することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、エンジン、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有し、無段変速モードと固定変速モードとの間で変速モードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に対して制御を行う制御装置は、前記固定変速モードから前記無段変速モードへ変速モードの切り替えが行われる場合に、要求駆動力に応じて、前記変速モードの切り替え時において駆動軸の出力トルクの変動を抑制するために前記第２のモータジェネレータに対して実行されるトルク変動抑制制御とは異なる態様にて、前記第２のモータジェネレータのトルクを変動させる制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、前記トルク変動抑制制御とは異なる態様の制御として、前記変速モードの切り替え開始時から前記変速モードの切り替え終了時までの前記第２のモータジェネレータのトルク変動量を、前記トルク変動抑制制御を行う場合よりも小さくする制御を行う。

上記のハイブリッド車両の制御装置は、エンジン、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有し、無段変速モードと固定変速モードとの２つのモードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に搭載される。制御手段は、固定変速モードから無段変速モードへ変速モードの切り替えが行われる場合に、要求駆動力に応じて、変速モードの切り替え時において駆動軸の出力トルクの変動を抑制するために第２のモータジェネレータに対して実行されるトルク変動抑制制御とは異なる態様にて、第２のモータジェネレータのトルクを変動させる制御を行う。具体的には、制御手段は、トルク変動抑制制御とは異なる態様の制御として、変速モードの切り替え開始時から変速モードの切り替え終了時までの第２のモータジェネレータのトルク変動量を、トルク変動抑制制御を行う場合よりも小さくする制御を行う。これにより、出力トルクの変動を抑制しつつ、駆動力の立ち上がりを早期に行うことが可能となる。つまり、ドライバーからの加速要求に対するレスポンスを向上させることが可能となる。
上記のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記第１のモータジェネレータの消費パワーと、前記第１のモータジェネレータ及び前記第２のモータジェネレータとの間で電力の授受を行うバッテリの出力制限値とに基づいて、前記バッテリの出力余裕代に対応する出力可能駆動力を求め、当該出力可能駆動力が前記要求駆動力以下である場合に、前記第２のモータジェネレータに対して前記トルク変動抑制制御を実行すると共に、前記要求駆動力に応じて前記エンジンのトルクを上昇させる制御を行う。これにより、バッテリ制限時に起因する出力トルクの変動を適切に抑制でき、ドライバビリティの悪化を抑制することが可能となる。
上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記第１のモータジェネレータの消費パワーと、前記第１のモータジェネレータ及び前記第２のモータジェネレータとの間で電力の授受を行うバッテリの出力制限値とに基づいて、前記バッテリの出力余裕代に対応する出力可能駆動力を求め、当該出力可能駆動力が前記要求駆動力を超える場合に、前記第２のモータジェネレータを力行させる制御を行う。これにより、駆動力の立ち上がりを更に大きくすることが可能となる。
本発明の他の観点では、エンジン、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有し、無段変速モードと固定変速モードとの変速モードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に対して制御を行う制御装置は、前記無段変速モードから前記固定変速モードへ変速モードの切り替えが行われる場合に、要求制動力に応じて、前記変速モードの切り替え時において駆動軸の出力トルクの変動を抑制するために前記第２のモータジェネレータに対して実行されるトルク変動抑制制御とは異なる態様にて、前記第２のモータジェネレータのトルクを変動させる制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、前記トルク変動抑制制御とは異なる態様の制御として、前記変速モードの切り替え開始時から前記変速モードの切り替え終了時までの前記第２のモータジェネレータのトルク変動量を、前記トルク変動抑制制御を行う場合よりも大きくする制御を行う。これにより、出力トルクの変動を抑制しつつ、駆動力の立ち下がりを早期に行うことが可能となる。つまり、ドライバーからの減速要求に対するレスポンスを向上させることが可能となる。

本発明におけるハイブリッド車両の制御装置は、エンジン、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有し、無段変速モードと固定変速モードとの２つのモードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に搭載される。制御手段は、無段変速モードと固定変速モードとの間で変速モードの切り替えが行われる際に、要求駆動力又は要求制動力に基づいて、第２のモータジェネレータのトルクを制御する。これにより、出力トルクの変動を抑制しつつ、要求に応じた駆動力若しくは制動力を適切に発生することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、回転数制御機構に相当する第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の出力軸（駆動軸）３には、駆動トルク又はブレーキ力のアシストを行うための副動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。第２のモータジェネレータＭＧ２と出力軸３とはＭＧ２変速部６を介して接続されている。さらに、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ（図２参照）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。

エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１の回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。無段変速モードは、後述する動力分配機構２０の差動作用により実現される。

第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。なお、以下では、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２の区別をしないで用いる場合には、「モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２」と表記する。

図２は、図１に示すモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、並びに動力分配機構２０の構成を示す。

動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸（駆動軸）３とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる４つの回転要素のうち、第１の回転要素にエンジン１が連結され、第２の回転要素に第１のモータジェネレータＭＧ１が連結され、第３の回転要素に出力軸３が連結される。第４の回転要素はブレーキ部７により固定可能となっている。ブレーキ部７は、例えば、複数のドグ歯を有する係合要素（不図示）、及び複数のドグ歯を有する被係合要素（不図示）を有する噛合機構として構成される。

ブレーキ部７が第４の回転要素を固定していない状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ブレーキ部７が第４の回転要素を固定している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン１より出力される回転数が出力軸３の回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速モードが実現される。

本実施形態では、図２に示すように、動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１の遊星歯車機構はリングギア２１、キャリア２２、サンギア２３を備える。第２の遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、リングギア２５、キャリア２６、サンギア２７を備える。

エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリア２２に連結され、そのキャリア２２は第２の遊星歯車機構のリングギア２５に連結されている。これらが第１の回転要素を構成する。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は第１の遊星歯車機構のサンギア２３に連結され、これらが第２の回転要素を構成している。

第１の遊星歯車機構のリングギア２１と第２の遊星歯車機構のキャリア２６は相互に連結されているとともに出力軸３に連結されている。これらが第３の回転要素を構成している。また、第２の遊星歯車機構のサンギア２７は回転軸２９に連結されており、回転軸２９とともに第４の回転要素を構成している。回転軸２９はブレーキ部７により固定可能となっている。

電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。

インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及び／又はＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧され、電源線３７及び／又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１及び／又はＭＧ２へ供給される。

ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。

インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４は制御信号Ｓ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３の状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）や入出力制限値などが、制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で、制御信号Ｓ１〜Ｓ３を送受信することにより、それらを制御する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、無段変速モードと固定変速モードとの間で変速モードの切り替えが行われる際に、要求駆動力又は要求制動力に基づいて、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルク変動量を制御する。このように、ＥＣＵ４は、本発明における制御手段として機能する。また、ＥＣＵ４は、図示しないブレーキ操作部に対して制御信号を供給し、ブレーキ操作部は、当該制御信号に基づいて、ブレーキ部７における固定（係合）／解放を制御する。

［制御方法］
次に、本実施形態においてＥＣＵ４が行う制御について具体的に説明する。

本実施形態では、ＥＣＵ４は、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え時において、加速要求がある場合に、要求に応じた駆動力が適切に出力されるように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを制御する。具体的には、ＥＣＵ４は、当該切り替え時における出力軸（駆動軸）３の出力トルクの変動を抑制するために第２のモータジェネレータＭＧ２に対して実行する制御（以下、「トルク変動抑制制御」と呼ぶ。）とは異なる態様にて、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを変動させる。基本的には、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２の回生量がトルク変動抑制制御時の回生量以下となるように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルク変動量を制御する。これにより、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え時において、出力トルクの変動を抑制しつつ、駆動力の立ち上がりを早期に行うことが可能となる。

なお、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え時においては、エンジントルクの反力トルクを分担させる反力要素をブレーキ部７から第１のモータジェネレータＭＧ１へ移行させるために、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクを徐々に増加させる制御（以下、「ＭＧ１トルク増加制御」とも呼ぶ。）が実行される。上記したトルク変動抑制制御は、このようなＭＧ１トルク増加制御に伴って実行される。即ち、ＭＧ１トルク増加制御により第１のモータジェネレータＭＧ１における消費電力が増加し、出力トルクが増加する傾向にあるので、このような出力トルクの変動を抑制するために、第２のモータジェネレータＭＧ２からのトルクを徐々に増加させるトルク変動抑制制御が行われる。

固定変速モードから無段変速モードへの切り替え時において、このようなトルク変動抑制制御を実行した場合、出力軸３の出力トルクの変動を抑制することができるが、ドライバーからの加速要求に応じて、駆動力の立ち上がりを早期に行えない場合がある。したがって、本実施形態では、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え時において、加速要求に応じて駆動力が早期に立ち上がるように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを制御する。

ここで、本実施形態に係る制御をより具体的に説明する。ＥＣＵ４は、上記したような駆動力の立ち上がりを早期に行うために実行する制御を、ＨＶバッテリ３３の出力制限時であるか否かに基づいて切り替える。具体的には、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルク増加制御における第１のモータジェネレータＭＧ１の消費パワーとＨＶバッテリ３３の出力制限値とからＨＶバッテリ３３の出力余裕分を求め、当該出力余裕分に対応する駆動力（以下、「出力可能駆動力」と呼ぶ。）が要求駆動力を超える場合と要求駆動力以下である場合とで異なる制御を実行する。基本的には、ＥＣＵ４は、出力可能駆動力が要求駆動力を超える場合（つまりＨＶバッテリ３３の出力制限時ではない場合）には、第２のモータジェネレータＭＧ２による回生量がトルク変動抑制制御時の回生量よりも小さくなるように制御を行う。これに対して、ＥＣＵ４は、出力可能駆動力が要求駆動力以下である場合（つまりＨＶバッテリ３３の出力制限時である場合）には、第２のモータジェネレータＭＧ２による回生量がトルク変動抑制制御時の回生量となるように制御する。

詳しくは、ＥＣＵ４は、出力可能駆動力が要求駆動力を超える場合において、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させるほど要求駆動力が大きくない状況などにおいては、モータジェネレータＭＧ２を回生状態にして、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルク変動量がトルク変動抑制制御時におけるトルク変動量よりも小さくなるように、第２のモータジェネレータに対して制御を行う。即ち、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２による回生量がトルク変動抑制制御時の回生量よりも小さくなるように、言い換えると第２のモータジェネレータＭＧ２より付与されるブレーキ力がトルク変動抑制制御時におけるブレーキ力よりも弱まるように、要求駆動力に応じて第２のモータジェネレータＭＧ２のトルク変動量を制御する。これにより、駆動力の立ち上がりを早期に行うことが可能となる。なお、以下では、このような制御を「ＭＧ２トルク変動量減少制御」と呼ぶ。

これに対して、ＥＣＵ４は、出力可能駆動力が要求駆動力を超える場合において、要求駆動力が比較的大きく、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させるべき状況などにおいては、第２のモータジェネレータＭＧ２を回生させずに、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させる制御（以下、「ＭＧ２力行制御」と呼ぶ。）を実行する。即ち、前述したＨＶバッテリ３３の出力余裕分を用いて、第２のモータジェネレータＭＧ２にてトルクを加速方向に出力させる。これにより、駆動力の立ち上がりを更に大きくすることが可能となる。

一方、ＥＣＵ４は、出力可能駆動力が要求駆動力以下である場合には、上記のようなＭＧ２トルク変動量減少制御及びＭＧ２力行制御を実行することは困難であるため（言い換えると、第２のモータジェネレータＭＧ２による回生量をトルク変動抑制制御よりも低減すべきではないため）、第２のモータジェネレータＭＧ２に対して通常のトルク変動抑制制御を実行すると共に、要求駆動力に応じてエンジン１のトルクを上昇させる制御を実行する。つまり、変速モードの切り替え時において出力トルクの変動を抑制するために付与すべきトルクに、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを制限すると共に、エンジン１のトルクの立ち上げを前出しする制御を行う。以下では、このような制御を「エンジントルク上昇制御」と呼ぶ。

更に、ＥＣＵ４は、前述したようなＭＧ２力行制御後にＨＶバッテリ３３の出力制限が発生した場合（つまりＨＶバッテリ３３の出力余裕代が所定値以下となった場合）にも、このようなエンジントルク上昇制御を実行する。この場合には、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクをトルク変動抑制制御時におけるトルクまで序変させると共に、エンジン１のトルクの立ち上げを前出しする。これにより、出力トルクが減少することによるドライバビリティの悪化を適切に抑制することが可能となる。

次に、図３乃至図５を参照して、本実施形態に係る制御について具体例に説明する。

図３は、ＭＧ２トルク変動量減少制御を具体的に説明するための図である。具体的には、図３は、上から下に、固定変速モードから無段変速モードへ切り替えが進行していく過程を示している。また、図３は、当該切り替え時における動作状態を表した共線図を示しており、上下方向は回転数を示している。この場合には、左から順に、第１のモータジェネレータＭＧ１、ブレーキ部７、エンジン１、第２のモータジェネレータＭＧ２（一義的に出力軸３）の回転数を示している。

図３（ａ）は、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え要求が生じた際の図を示している。なお、この場合には、変速モードの切り替え要求と共に、加速要求が発せられたものとする。図３（ａ）に示す状態においては、ブレーキ部７は係合しており、ブレーキ部７には、エンジン１の出力トルクＴＥの反力トルクに相当するトルクＴＢ１が付与されている。また、出力軸３には出力トルクＴＯ１が付与されている。

図３（ｂ）は、ＭＧ１トルク増加制御及びＭＧ２トルク変動量減少制御の開始時における図を示している。固定変速モードから無段変速モードへ切り替える場合、反力要素をブレーキ部７から第１のモータジェネレータＭＧ１へ移行させるために、第１のモータジェネレータＭＧ１を力行状態にして、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクを徐々に増加させる制御（ＭＧ１トルク増加制御）が行われる。具体的には、図３（ｂ）で示す状態においては、ＭＧ１トルク増加制御の実行の結果、ブレーキ部７にはトルクＴＢ１よりも小さなトルクＴＢ２が付与されており、第１のモータジェネレータＭＧ１からはトルクＴＭＧ１１が出力されている。

更に、このようなＭＧ１トルク増加制御の実行時に、第２のモータジェネレータＭＧ２を回生させて、即ち発電を行わせて、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを増加させる制御（ＭＧ２トルク変動量減少制御）が行われる。より具体的には、上記したＭＧ１トルク増加制御に起因する出力トルクの変動を抑制するために必要なトルクよりも小さなトルクＴＭＧ２１が、第２のモータジェネレータＭＧ２から出力される。つまり、出力トルクの変動を抑制するために第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクＴＭＧ１１に応じて出力させるべきトルクよりも小さなトルクＴＭＧ２１が、第２のモータジェネレータＭＧ２から出力される。これにより、第２のモータジェネレータＭＧ２の回生量がトルク変動抑制制御時における回生量よりも小さくなる、言い換えると第２のモータジェネレータＭＧ２より付与されるブレーキ力がトルク変動抑制制御時におけるブレーキ力よりも弱まる。そのため、出力軸３には、図３（ａ）に示すトルクＴＯ１よりも大きなトルクＴＯ２が付与されることとなる。

図３（ｃ）は、ブレーキ部７が解放した際の図を示している。この際には、ブレーキ部７におけるトルクは概ね０となり、第１のモータジェネレータＭＧ１からはトルクＴＭＧ１１よりも大きなトルクＴＭＧ１２が出力されている。具体的には、エンジン１から出力されるトルクＴＥに対応する反力トルクが、第１のモータジェネレータＭＧ１からトルクＴＭＧ１２として出力されている。また、ＭＧ２トルク変動量減少制御により、第２のモータジェネレータＭＧ２からはトルクＴＭＧ２１よりも大きなトルクＴＭＧ２２が出力されている。この場合、出力軸３には出力トルクＴＯ３が付与されている。そして、図３（ｄ）は、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え終了後における図を示している。

図４は、トルク変動抑制制御とＭＧ２トルク変動量減少制御とを比較して説明するための図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ横軸に時間を示し、縦軸にトルクを示している。具体的には、図４（ａ）はトルク変動抑制制御を実行した場合の結果の一例を示しており、図４（ｂ）はＭＧ２トルク変動量減少制御を実行した場合の結果の一例を示している。なお、時刻ｔ１１において固定変速モードから無段変速モードへの切り替えが開始され、時刻ｔ１２において当該切り替えが終了したものとする。

図４（ａ）では、破線Ｔｒ１１は第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクを示し、実線Ｔｒ２１は第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルクを示し、実線Ｔｒ３１はモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の両方から出力されるトルクを合計したトルクを示している。この場合、時刻ｔ１１から、反力要素をブレーキ部７から第１のモータジェネレータＭＧ１へ移行させるために、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクを徐々に増加させる制御（ＭＧ１トルク増加制御）が行われる。また、このようなＭＧ１トルク増加制御の実行時に、当該制御に起因する出力トルクの変動を抑制するために、矢印Ａ１で示すように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを徐々に増加させるトルク変動抑制制御が実行される。このようなトルク変動抑制制御の結果、矢印Ａ２で示すように、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え中において（時刻ｔ１１〜ｔ１２）、出力トルクの変動が抑制されていることがわかる。

なお、トルク変動抑制制御においては、動力分配機構２０における各回転要素相互間のギア比などを考慮して、出力トルクの変動が抑制されるように、ＭＧ１トルク増加制御における第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクに応じて第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクが決定される。

図４（ｂ）では、破線Ｔｒ１２は第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクを示し、実線Ｔｒ２２は第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルクを示し、実線Ｔｒ３２はモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の両方から出力されるトルクを合計したトルクを示している。この場合にも、時刻ｔ１１から、図４（ａ）に示すものと同様に（破線Ｔｒ１１参照）、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクを徐々に増加させるＭＧ１トルク増加制御が行われる。更に、時刻ｔ１１から、矢印Ａ３で示すように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを徐々に増加させるＭＧ２トルク変動量減少制御が実行される。このようなＭＧ２トルク変動量減少制御時におけるトルク変動量（矢印Ａ３参照）は、トルク変動抑制制御時のトルク変動量（矢印Ａ１参照）と比較して小さいことがわかる。つまり、ＭＧ２トルク変動量減少制御における第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクの増加率は、トルク変動抑制制御時におけるトルクの増加率よりも小さいと言える。

このようなＭＧ２トルク変動量減少制御を行うことで、第２のモータジェネレータＭＧ２による回生量はトルク変動抑制制御時の回生量よりも小さくなる、つまり第２のモータジェネレータＭＧ２より付与されるブレーキ力がトルク変動抑制制御時におけるブレーキ力よりも弱まる。そのため、矢印Ａ４で示すように、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え中に（時刻ｔ１１〜ｔ１２）、出力トルクが上昇することとなる。よって、駆動力が早期に立ち上がることとなる。

図５は、ＭＧ２力行制御を具体的に説明するための図である。図５は、横軸に時間を示し、縦軸にトルクを示しており、ＭＧ２力行制御を実行した場合の結果の一例を示している。なお、時刻ｔ２１において固定変速モードから無段変速モードへの切り替えが開始され、時刻ｔ２２において当該切り替えが終了したものとする。

図５では、破線Ｔｒ１３は第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクを示し、実線Ｔｒ２３は第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルクを示し、実線Ｔｒ３３はモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の両方から出力されるトルクを合計したトルクを示し、一点鎖線Ｔｒ４はモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びエンジン１の合計のトルクを示している。この場合、時刻ｔ２１から、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクを徐々に増加させるＭＧ１トルク増加制御が行われる。更に、時刻ｔ２１から、矢印Ａ５で示すように、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させるＭＧ２力行制御が実行される。つまり、ＨＶバッテリ３３の出力余裕分を用いて、第２のモータジェネレータＭＧ２から加速方向にトルクが出力される。

このようなＭＧ２力行制御を行うことで、矢印Ａ６で示すように、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え中に（時刻ｔ２１〜ｔ２２）、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の両方から出力されるトルクを合計したトルクが大きく上昇することとなる。よって、一点鎖線Ｔｒ４で示すように、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びエンジン１の合計のトルクが効果的に上昇する。これにより、駆動力がより早期に立ち上がることとなる。

以上説明したように、本実施形態に係る制御によれば、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え時において、出力トルクの変動を抑制しつつ、駆動力の立ち上がりを早期に行うことが可能となる。つまり、ドライバーからの加速要求に対するレスポンスを向上させることが可能となる。

［具体的な処理］
次に、図６を参照して、ＥＣＵ４が行う処理について説明する。図６は、本実施形態に係る処理を示すフローチャートである。当該処理は、ブレーキ部７を解放して、固定変速モードから無段変速モードへ切り替える際に行われる。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ４は、運転状態情報などに基づいて、固定変速モードで走行中であるか否かを判定する。固定変速モードである場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、固定変速モードでない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。ステップＳ１０２では、ＥＣＵ４は、車速や駆動力などに基づいて、固定変速モードから無段変速モードへの変速要求があるか否かを判定する。変速要求がある場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進み、変速要求がない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ４は、エンジントルクの反力トルクを分担させる反力要素をブレーキ部７から第１のモータジェネレータＭＧ１へ移行させるために、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクを徐々に増加させる制御（ＭＧ１トルク増加制御）を実行する。そして、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ４は、アクセル開度（アクセル開度センサの出力）に基づいて、加速要求があるか否かを判定する。加速要求がある場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０６に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、加速要求が満たされるように、以降の処理で、ＭＧ２トルク変動量減少制御、ＭＧ２力行制御、及びエンジントルク上昇制御のうちの少なくともいずれかを実行する。これに対して、加速要求がない場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルク増加制御に起因する出力トルクの変動を抑制するために、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを徐々に増加させるトルク変動抑制制御を実行する（ステップＳ１０５）。そして、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルク増加制御における第１のモータジェネレータＭＧ１の消費パワーを算出する。そして、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０６で算出された第１のモータジェネレータＭＧ１の消費パワーとＨＶバッテリ３３の出力制限値とからＨＶバッテリ３３の出力余裕分を求め、当該出力余裕分から出力可能駆動力を算出する。詳しくは、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数に基づいて出力可能駆動力を算出する。そして、処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ４は、出力可能駆動力が要求駆動力以下であるか否かを判定する。つまり、ＨＶバッテリ３３の出力制限時でないか否かを判定している。即ち、ＨＶバッテリ３３の電力を利用して（言い換えるとエンジン１のトルクを上昇させることなく）、要求駆動力を満たすことができるか否かを判定している。

出力可能駆動力が要求駆動力以下である場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０９に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、ＭＧ２トルク変動量減少制御やＭＧ２力行制御を実行することは困難であるので、エンジントルク上昇制御を実行する（ステップＳ１０９）。具体的には、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２に対してトルク変動抑制制御を実行すると共に、要求駆動力に応じてエンジン１のトルクを上昇させる制御を実行する。つまり、変速モードの切り替え時において出力トルクの変動を抑制するために付与すべきトルクに、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを制限すると共に、エンジン１のトルクの立ち上げを前出しする制御を行う。これにより、ドライバビリティの悪化を適切に抑制することが可能となる。そして、処理は当該フローを抜ける。

これに対して、出力可能駆動力が要求駆動力よりも大きい場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、処理はステップＳ１１０に進む。この場合には、以降の処理で、ＭＧ２トルク変動量減少制御及びＭＧ２力行制御のいずれかが実行される。まず、ステップＳ１１０では、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ４は、要求駆動力を得るために、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させる必要があるか否かを判定する。

第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させる場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１１に進む。この場合には、要求駆動力が比較的大きく、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させるべき状況であると言える。ステップＳ１１１では、ＥＣＵ４は、ＭＧ２力行制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、ＨＶバッテリ３３の出力余裕分を用いて、第２のモータジェネレータＭＧ２にてトルクを加速方向に出力させる。これにより、駆動力の立ち上がりを更に大きくすることが可能となる。そして、処理はステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２では、ＥＣＵ４は、ＨＶバッテリ３３の出力余裕代が所定値以下であるか否かを判定する。つまり、ＨＶバッテリ３３のＳＯＣ低下などに起因して、ＨＶバッテリ３３の出力制限が発生したか否かを判定する。出力余裕代が所定値以下である場合（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０９に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクをトルク変動抑制制御時におけるトルクまで序変させて、エンジン１のトルクの立ち上げを前出しする（ステップＳ１０９）。そして、処理は当該フローを抜ける。これに対して、出力余裕代が所定値よりも大きい場合（ステップＳ１１２；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。

一方、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させない場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、処理はステップＳ１１３に進む。この場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させるほど要求駆動力が大きくない状況であると言える。ステップＳ１１３では、ＥＣＵ４は、ＭＧ２トルク変動量減少制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルク変動量がトルク変動抑制制御時におけるトルク変動量よりも小さくなるように、第２のモータジェネレータに対して制御を行う。つまり、第２のモータジェネレータＭＧ２による回生量がトルク変動抑制制御時の回生量よりも小さくなるように、言い換えると第２のモータジェネレータＭＧ２より付与されるブレーキ力がトルク変動抑制制御時におけるブレーキ力よりも弱まるように、要求駆動力に応じて第２のモータジェネレータＭＧ２のトルク変動量を制御する。これにより、駆動力の立ち上がりを早期に行うことが可能となる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

このような本実施形態に係る処理によれば、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え時において、出力トルクの変動を抑制しつつ、駆動力の立ち上がりを早期に行うことが可能となる。

なお、上記では、加速要求がある場合にのみ、駆動力の立ち下がりを早期に行うための制御（具体的には、ＭＧ２トルク変動量減少制御、ＭＧ２力行制御、及びエンジントルク上昇制御）を実行する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え要求がある場合には、加速要求がない場合であっても、このような駆動力の立ち下がりを早期に行うための制御を実行することができる。

［他の実施形態］
上記では、本発明に係る制御を、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え時に行う実施形態を示したが、これに限定はされない。本発明の制御は、無段変速モードから固定変速モードへの切り替え時にも同様に実行することができる。つまり、本発明の制御は、加速時だけでなく、減速時にも実行することができる。以下では、他の実施形態に係る制御について説明する。なお、当該制御も、前述したハイブリッド車両内のＥＣＵ４によって実行される。

他の実施形態では、ＥＣＵ４は、無段変速モードから固定変速モードへの切り替え時において、減速要求がある場合に、要求に応じた制動力が適切に出力されるように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを制御する。具体的には、ＥＣＵ４は、当該切り替え時における出力トルクの変動を抑制するために第２のモータジェネレータＭＧ２に対して実行するトルク変動抑制制御とは異なる態様にて、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを変動させる。基本的には、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２の回生量がトルク変動抑制制御時の回生量よりも大きくなるように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルク変動量を制御する。

なお、無段変速モードから固定変速モードへの切り替え時においては、エンジントルクの反力トルクを分担させる反力要素を第１のモータジェネレータＭＧ１からブレーキ部７へ移行させるために、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクを徐々に減少させる制御（以下、「ＭＧ１トルク減少制御」とも呼ぶ。）が実行される。上記したトルク変動抑制制御は、無段変速モードから固定変速モードへの切り替え時においては、このようなＭＧ１トルク減少制御に伴って実行される。即ち、ＭＧ１トルク減少制御により第１のモータジェネレータＭＧ１における消費電力が減少するので、これに起因する出力トルクの変動を抑制するために、第２のモータジェネレータＭＧ２からのトルクを徐々に減少させるトルク変動抑制制御が行われる。

無断変速モードから固定変速モードへの切り替え時において、このようなトルク変動抑制制御を実行した場合、出力軸３の出力トルクの変動を抑制することができるが、ドライバーからの減速要求に応じて、駆動力の立ち下がりを早期に行えない場合がある。したがって、他の実施形態では、無断変速モードから固定変速モードへの切り替え時において、減速要求に応じて駆動力が早期に立ち下がるように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを制御する。

ここで、他の実施形態に係る制御をより具体的に説明する。ＥＣＵ４は、上記したような駆動力の立ち下がりを早期に行うために実行する制御を、ＨＶバッテリ３３の入力制限時であるか否かに基づいて、実行する制御を切り替える。具体的には、ＥＣＵ４は、ＨＶバッテリ３３の入力制限値などからＨＶバッテリ３３の入力余裕分を求め、当該入力余裕分に対応する制動力（以下、「出力可能制動力」と呼ぶ。）が要求制動力を超える場合と要求制動力以下である場合とで異なる制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、出力可能制動力が要求制動力を超える場合（つまりＨＶバッテリ３３の入力制限時でない場合）には、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルク変動量がトルク変動抑制制御時におけるトルク変動量よりも大きくなるように、第２のモータジェネレータに対して制御を行う。つまり、第２のモータジェネレータＭＧ２による回生量がトルク変動抑制制御時の回生量よりも大きくなるように、言い換えると第２のモータジェネレータＭＧ２より付与されるブレーキ力がトルク変動抑制制御時におけるブレーキ力よりも強まるように、要求制動力に応じて第２のモータジェネレータＭＧ２のトルク変動量を制御する。これにより、駆動力の立ち下がりを早期に行うことが可能となる。

これに対して、ＥＣＵ４は、出力可能制動力が要求制動力以下である場合（つまりＨＶバッテリ３３の入力制限時である場合）には、上記のような制御を行うことは困難であるため、第２のモータジェネレータＭＧ２に対して通常のトルク変動抑制制御を実行すると共に、要求制動力に応じてエンジン１のトルクを減少させる制御を実行する。即ち、変速モードの切り替え時において出力トルクの変動を抑制するために付与すべきトルクに、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを制限すると共に、エンジン１のトルクの立ち下げを前出しする制御を行う。例えば、ＥＣＵ４は、エンジン１に対して燃料カット（Ｆ／Ｃ）を実行する。

更に、ＥＣＵ４は、このようにエンジン１のトルクを減少させる制御を実行しても要求制動力が得られないような場合には、所謂フットブレーキによる制動力を増加させる制御を更に実行する。これにより、ドライバビリティの悪化を適切に抑制することが可能となる。

以上の他の実施形態に係る制御によれば、無段変速モードから固定変速モードへの切り替え時において、出力トルクの変動を抑制しつつ、駆動力の立ち下がりを早期に行うことが可能となる。つまり、ドライバーからの減速要求に対するレスポンスを向上させることが可能となる。

本実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す。 モータジェネレータ及び動力伝達機構などの構成を示す。 ＭＧ２トルク変動量減少制御を具体的に説明するための図を示す。 トルク変動抑制制御とＭＧ２トルク変動量減少制御とを比較して説明するための図を示す。 ＭＧ２力行制御を具体的に説明するための図を示す。 本実施形態に係る処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
３ 出力軸
４ ＥＣＵ
７ ブレーキ部
２０ 動力分配機構
３１ インバータ
３２、３４ コンバータ
３３ ＨＶバッテリ
ＭＧ１ 第１のモータジェネレータ
ＭＧ２ 第２のモータジェネレータ

Claims (4)

1. エンジン、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有し、無段変速モードと固定変速モードとの間で変速モードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に対して制御を行う制御装置であって、
   前記固定変速モードから前記無段変速モードへ変速モードの切り替えが行われる場合に、要求駆動力に応じて、前記変速モードの切り替え時において駆動軸の出力トルクの変動を抑制するために前記第２のモータジェネレータに対して実行されるトルク変動抑制制御とは異なる態様にて、前記第２のモータジェネレータのトルクを変動させる制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記トルク変動抑制制御とは異なる態様の制御として、前記変速モードの切り替え開始時から前記変速モードの切り替え終了時までの前記第２のモータジェネレータのトルク変動量を、前記トルク変動抑制制御を行う場合よりも小さくする制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記第１のモータジェネレータの消費パワーと、前記第１のモータジェネレータ及び前記第２のモータジェネレータとの間で電力の授受を行うバッテリの出力制限値とに基づいて、前記バッテリの出力余裕代に対応する出力可能駆動力を求め、当該出力可能駆動力が前記要求駆動力以下である場合に、前記第２のモータジェネレータに対して前記トルク変動抑制制御を実行すると共に、前記要求駆動力に応じて前記エンジンのトルクを上昇させる制御を行う請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記第１のモータジェネレータの消費パワーと、前記第１のモータジェネレータ及び前記第２のモータジェネレータとの間で電力の授受を行うバッテリの出力制限値とに基づいて、前記バッテリの出力余裕代に対応する出力可能駆動力を求め、当該出力可能駆動力が前記要求駆動力を超える場合に、前記第２のモータジェネレータを力行させる制御を行う請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. エンジン、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有し、無段変速モードと固定変速モードとの間で変速モードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に対して制御を行う制御装置であって、
   前記無段変速モードから前記固定変速モードへ変速モードの切り替えが行われる場合に、要求制動力に応じて、前記変速モードの切り替え時において駆動軸の出力トルクの変動を抑制するために前記第２のモータジェネレータに対して実行されるトルク変動抑制制御とは異なる態様にて、前記第２のモータジェネレータのトルクを変動させる制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記トルク変動抑制制御とは異なる態様の制御として、前記変速モードの切り替え開始時から前記変速モードの切り替え終了時までの前記第２のモータジェネレータのトルク変動量を、前記トルク変動抑制制御を行う場合よりも大きくする制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

Images