JP5760958B2 - ハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に係り、特に、コースト走行時の回生量を増大する技術に関する。

複数個の係合装置の係合状態が切り換えられることによって複数の変速比が段階的に成立させられる変速部と、その変速部の入力軸に連結された電動機とを備え、コースト走行中には前記電動機による回生トルクが付与される回生制御を実行可能なハイブリッド車両用動力伝達装置が知られている。例えば特許文献１の車両用動力伝達装置の制御装置がその一例である。特許文献１では、コーストダウンシフトを適切なタイミングで実行することで、コーストダウンシフト時の変速部の入力トルクの変化を抑制して変速ショックを抑制することが記載されている。

特開２０１０−２６９６３２号公報

ところで、特許文献１では、コースト走行中の目標減速度が所定値以上のときには、変速部の入力トルクが零と判断されることよりも燃費向上を優先して変速を実行することが記載されている。具体的には、変速が開始されるダウンシフト点を回生効率が向上されるダウンシフト点へ変更することが記載されている。しかしながら、実際に変速が開始されると、変速過渡期は第２電動機による回転同期制御が実行されるため、回生制御は実施されない。従って、コースト走行中のダウンシフト過渡期において回生が実施されないため、燃費が悪化する問題があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、コースト走行中の燃費悪化を抑制することができるハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための、第１発明の要旨とするところは、(a)複数個の係合装置の係合状態が切り換えられることによって複数の変速比が段階的に成立させられる変速部と、その変速部の入力軸に連結された電動機とを備え、コースト走行中には前記電動機による回生トルクが付与される回生制御を実行可能なハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置であって、(b)コースト走行中に前記変速部のダウン変速が判断された場合であって、前記運転者の要求制動力が、予め設定されている閾値以上である場合には、前記電動機の回生トルクを付与した状態で前記係合装置の係合制御によって変速を進行させ、(c)前記要求制動力が、予め設定されている前記閾値に満たない場合には、前記電動機による前記入力軸の回転同期制御を実施して前記係合装置を係合することを特徴とする。

このようにすれば、運転者の要求制動力が大きくなり、運転者が変速ショックを感じにくい状態にある場合には、電動機の回生トルクが付与された状態で変速が実行されても運転者が感じる違和感が少ない。従って、運転者の要求制動力が閾値以上である場合には、運転者が変速ショックを感じにくいものと判断し、回生トルクを付与した状態で係合装置の係合制御によって変速を進行させることで、運転者に与える違和感を抑制しつつ、電動機による回生が実行されることで燃費を向上させることができる。また、要求制動力が閾値に満たない場合には、運転者が変速ショックを感じやすいものと判断し、変速ショックが抑制される電動機による回転同期制御を伴う変速が実行されるため、運転者が変速ショックを感じやすい場合には、変速ショックの少ない変速制御が実行されて運転者に与える違和感を抑制することができる。

また、好適には、第２発明の要旨とするところは、第１発明のハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置において、車輪にホイールブレーキトルクを付与する制動装置を備え、運転者の前記要求制動力が達成されるように、前記ホイールブレーキトルクを付与することを特徴とする。このようにすれば、電動機による回生トルクが付与されない場合であっても、ホイールブレーキトルクを付与することで運転者の要求制動力を実現することができる。

また、好適には、第３発明の要旨とするところは、第１発明または第２発明のハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置において、エンジンに動力伝達可能に連結された差動部を更に備え、前記変速部は、前記電動機と前記差動部の出力軸との間に設けられている。このようにすれば、エンジン、差動部、変速部、および電動機を備えた実用的な車両用動力伝達装置において、運転者の変速ショックを感じにくい状態にある場合には回生トルクを付与した状態で係合装置の係合制御によって変速を進行させることで、運転者の変速ショックによる違和感を抑制しつつ、電動機による回生を実行することで燃費を向上させる制御装置を提供することができる。

また、好適には、第４発明の要旨とするところは、第３発明の車両用動力伝達装置の制御装置において、前記差動部は、前記エンジンに動力伝達可能に連結された差動機構とその差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機とを有し、その差動用電動機の運転状態によって差動機構の差動状態が制御されることにより電気的な無段変速機として作動するものである。このようにすれば、電気的な無段変速機として機能する差動部を備える実用的な車両用動力伝達装置において、運転者の変速ショックを感じにくい状態にある場合には回生トルクを付与した状態で係合装置の係合制御によって変速を進行させることで、運転者の変速ショックによる違和感を抑制しつつ、電動機による回生を実行することで燃費を向上させる制御装置を提供することができる。

本発明が適用されたハイブリッド車両用動力伝達装置を説明する概略構成図である。 差動機構として機能する遊星歯車装置の各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。 自動変速機を構成しているラビニョ型遊星歯車機構についての各回転要素の相対的関係を表すための共線図である。 電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 予め記憶された関係から自動変速機の変速を判定する変速線図である。 電子制御装置の制御作動の要部、すなわち自動変速機のコーストダウン変速において運転者の変速ショックによる違和感を抑制しつつ、燃費を向上する制御作動を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両用動力伝達装置１０（以下、動力伝達装置１０と記載）を説明する概略構成図である。図１において、この動力伝達装置１０では、車両において、主駆動源である第１駆動源１２のトルクが出力部材として機能する車輪側出力軸（以下、出力軸という）１４に伝達され、その出力軸１４から差動歯車装置１６を介して左右一対の駆動輪１８（後輪）にトルクが伝達されるようになっている。また、この車両用動力伝達装置１０には、走行のための駆動力を出力する力行制御およびエネルギを回収するための回生制御を選択的に実行可能な第２電動機ＭＧ２が自動変速機２２（本発明の変速部に対応）を介して動力伝達可能に出力軸１４に連結されている。したがって、第２電動機ＭＧ２から出力軸１４へ伝達される出力トルクがその自動変速機２２で設定される変速比γs（＝第２電動機ＭＧ２の回転速度Ｎmg2／出力軸１４の回転速度Ｎout）に応じて増減されるようになっている。

第２電動機ＭＧ２と出力軸１４（駆動輪１８）との間の動力伝達経路に介挿されている自動変速機２２は、変速比γsが「１」より大きい複数段を成立させることができるように構成されており、第２電動機ＭＧ２からトルクを出力する力行時にはそのトルクを増大させて出力軸１４へ伝達することができるので、第２電動機ＭＧ２が一層低容量もしくは小型に構成される。これにより、例えば高車速に伴って出力軸１４の回転速度Ｎoutが増大した場合には、第２電動機ＭＧ２の運転効率を良好な状態に維持するために、変速比γsを小さくして第２電動機ＭＧ２の回転速度（以下、第２電動機回転速度という）Ｎmg2を低下させたり、また出力軸１４の回転速度Ｎoutが低下した場合には、変速比γsを大きくして第２電動機回転速度Ｎmg2を増大させる。

上記第１駆動源１２は、主動力源としてのエンジン２４と、第１電動機ＭＧ１と、これらエンジン２４と第１電動機ＭＧ１（本発明の差動用電動機に対応）との間でトルクを合成もしくは分配するための動力分配機構（差動機構）としての遊星歯車装置２６とを主体として構成されている。上記エンジン２４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内燃機関であって、マイクロコンピュータを主体とするエンジン制御用の電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）２８によって、スロットル弁開度や吸入空気量、燃料供給量、点火時期などの運転状態が電気的に制御されるように構成されている。

上記第１電動機ＭＧ１（差動用電動機）は、例えば同期電動機であって、駆動トルクを発生させる電動機としての機能と発電機としての機能とを選択的に生じるように構成され、インバータ３０を介してバッテリー、コンデンサなどの蓄電装置３２に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とするモータジェネレータ制御用の電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）２８によってそのインバータ３０が制御されることにより、第１電動機ＭＧ１の出力トルク（力行トルク）あるいは回生トルクが調節或いは設定されるようになっている。

前記遊星歯車装置２６は、サンギヤＳ０と、そのサンギヤＳ０に対して同心円上に配置されたリングギヤＲ０と、これらサンギヤＳ０およびリングギヤＲ０に噛み合うピニオンギヤＰ０を自転かつ公転自在に支持するキャリヤＣＡ０とを三つの回転要素として備えて公知の差動作用を生じるシングルピニオン型の遊星歯車機構である。遊星歯車装置２６はエンジン２４および自動変速機２２と同心に設けられている。遊星歯車装置２６および自動変速機２２は中心線に対して対称的に構成されているため、図１ではそれらの下半分が省略されている。

本実施例では、エンジン２４のクランク軸３６はダンパー３８を介して遊星歯車装置２６のキャリヤＣＡ０に連結されている。これに対してサンギヤＳ０には第１電動機ＭＧ１が連結され、リングギヤＲ０には出力軸１４が連結されている。このキャリヤＣＡ０は入力要素として機能し、サンギヤＳ０は反力要素として機能し、リングギヤＲ０は出力要素として機能している。

差動機構として機能するシングルピニオン型の遊星歯車装置２６の各回転要素の回転速度の相対的関係は、図２の共線図により示される。この共線図において、縦軸Ｓ０、縦軸ＣＡ０、および縦軸Ｒ０は、サンギヤＳ０の回転速度、キャリヤＣＡ０の回転速度、およびリングギヤＲ０の回転速度をそれぞれ表す軸であり、縦軸Ｓ０、縦軸ＣＡ０、および縦軸Ｒ０の相互の間隔は、縦軸Ｓ０と縦軸ＣＡ０との間隔を１としたとき、縦軸ＣＡ０と縦軸Ｒ０との間隔がρ（サンギヤＳ０の歯数Ｚs／リングギヤＲ０の歯数Ｚr）となるように設定されたものである。

上記遊星歯車装置２６において、キャリヤＣＡ０に入力されるエンジン２４の出力トルクに対して、第１電動機ＭＧ１による反力トルクがサンギヤＳ０に入力されると、出力要素となっているリングギヤＲ０には、直達トルクが現れるので、第１電動機ＭＧ１は発電機として機能する。また、リングギヤＲ０の回転速度すなわち出力軸１４の回転速度（出力軸回転速度）Ｎoutが一定であるとき、第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎmg1を上下に変化させることにより、エンジン２４の回転速度（エンジン回転速度）Ｎeを連続的に（無段階に）変化させることができる。図２の破線は第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎmg1を実線に示す値から下げたときにエンジン回転速度Ｎeが低下する状態を示している。すなわち、エンジン回転速度Ｎeを例えば燃費が最もよい回転速度に設定する制御を、第１電動機ＭＧ１を制御することによって実行することができる。この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称され、遊星歯車装置２６の差動状態が第１電動機ＭＧ１によって制御されることにより、遊星歯車装置２６を電気的な無段変速機として作動させることができる。これら第１電動機ＭＧ１および遊星歯車装置２６によって、第１電動機ＭＧ１によって遊星歯車装置２６の差動状態が制御される本発明の差動部３１が構成される。

図１に戻って、自動変速機２２は、第２電動機ＭＧ２と出力軸１４との間に設けられており、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわち自動変速機２２では、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とが設けられており、その第１サンギヤＳ１にステップドピニオンＰ１の大径部が噛合するとともに、そのステップドピニオンＰ１がピニオンＰ２に噛合し、そのピニオンＰ２が前記各サンギヤＳ１、Ｓ２と同心に配置されたリングギヤＲ１（Ｒ２）に噛合している。上記各ピニオンＰ１、Ｐ２は、共通のキャリヤＣＡ１（ＣＡ２）によって自転かつ公転自在にそれぞれ保持されている。また、第２サンギヤＳ２がピニオンＰ２に噛合している。

前記第２電動機ＭＧ２（本発明の電動機に対応）は、前記モータジェネレータ制御用の電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）２８によりインバータ４０を介して制御されることにより、電動機または発電機として機能させられ、アシスト用出力トルク（力行トルク）あるいは回生トルクが調節或いは設定される。第２サンギヤＳ２にはその第２電動機ＭＧ２が連結され、上記キャリヤＣＡ１が出力軸１４に連結されている。第１サンギヤＳ１とリングギヤＲ１とは、各ピニオンＰ１、Ｐ２と共にダブルピニオン型遊星歯車装置に相当する機構を構成し、また第２サンギヤＳ２とリングギヤＲ１とは、ピニオンＰ２と共にシングルピニオン型遊星歯車装置に相当する機構を構成している。

そして、自動変速機２２には、第１サンギヤＳ１を選択的に固定するためにその第１サンギヤＳ１と非回転部材であるハウジング４２との間に設けられた第１ブレーキＢ１と、リングギヤＲ１を選択的に固定するためにそのリングギヤＲ１とハウジング４２との間に設けられた第２ブレーキＢ２とが設けられている。これらのブレーキＢ１、Ｂ２は摩擦力によって制動力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ１、Ｂ２は、それぞれ油圧シリンダ等のブレーキＢ１用油圧アクチュエータ、ブレーキＢ２用油圧アクチュエータにより発生させられる係合油圧に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。

以上のように構成された自動変速機２２は、第２サンギヤＳ２が入力要素として機能し、またキャリヤＣＡ１が出力要素として機能し、第１ブレーキＢ１が係合させられると「１」より大きい変速比γshの高速段Ｈiが成立させられ、第１ブレーキＢ１に替えて第２ブレーキＢ２が係合させられるとその高速段Ｈiの変速比γshより大きい変速比γslの低速段Ｌoが成立させられるように構成されている。すなわち、自動変速機２２は、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の係合状態が切り換えられることによって、２段の変速比を段階的に成立可能な変速機で、これらの変速段ＨiおよびＬoの間での変速は、車速Ｖや要求駆動力（もしくはアクセル操作量）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。その制御を行うためのマイクロコンピュータを主体とした変速制御用の電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）２８が設けられている。

上記電子制御装置２８は、例えばエンジン２４を制御するためのエンジン制御用電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２を制御するためのＭＧ制御用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）、および自動変速機２２を制御するための変速制御用電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）を含んで構成されている。電子制御装置２８には、第１電動機回転速度センサ４１からの第１電動機回転速度Ｎmg1を表す信号、第２電動機回転速度センサ４３からの第２電動機回転速度Ｎmg2を表す信号、出力軸回転速度センサ４５からの車速Ｖに対応する出力軸回転速度Ｎoutを表す信号、油圧スイッチ信号ＳＷ１からの第１ブレーキＢ１の係合油圧ＰＢ１を表す信号、油圧スイッチＳＷ２からの第２ブレーキＢ２の係合油圧ＰＢ２を表す信号、操作位置センサＳＳからのシフトレバー３５の操作位置を表す信号、アクセル操作量センサＡＳからのアクセルペダル２７の操作量（踏み込み量、ストローク量）を表す信号、ブレーキ操作量センサＢＳからのブレーキペダル２９の操作量Ｂra（ブレーキペダル回転角、ストローク量）を表す信号等が供給される。その他、図示しないセンサ等から、蓄電装置３２の充電電流または放電電流（以下、充放電電流或いは入出力電流という）Ｉcdを表す信号、蓄電装置３２の電圧Ｖbatを表す信号、蓄電装置３２の充電容量（充電状態）ＳＯＣを表す信号、インバータ３０の供給電力（供給電流）に基づく第１電動機ＭＧ１の力行トルクＴmg1あるいは回生トルクＴmg1を表す信号、インバータ４０の供給電力（供給電流）に基づく第２電動機ＭＧ２の力行トルクＴmg2あるいは回生トルクＴmg2を表す信号などが、それぞれ供給される。なお、エンジン制御用電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）、ＭＧ制御用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）、変速制御用電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）は、必ずしも別体で構成されるものではなく、一体で構成されても構わない。

図３は、上記自動変速機２２を構成しているラビニョ型遊星歯車機構についての各回転要素の相互関係を表すために４本の縦軸Ｓ１、縦軸Ｒ１、縦軸ＣＡ１、および縦軸Ｓ２を有する共線図を示している。それら縦軸Ｓ１、縦軸Ｒ１、縦軸ＣＡ１、および縦軸Ｓ２は、第１サンギヤＳ１の回転速度、リングギヤＲ１の回転速度、キャリヤＣＡ１の回転速度、および第２サンギヤＳ２の回転速度をそれぞれ示すためのものである。

以上のように構成された自動変速機２２では、第２ブレーキＢ２によってリングギヤＲ１が固定されると、低速段Ｌoが設定され、第２電動機ＭＧ２の出力したアシストトルクがそのときの変速比γslに応じて増幅されて出力軸１４に付加される。これに替えて、第１ブレーキＢ１によって第１サンギヤＳ１が固定されると、低速段Ｌoの変速比γslよりも小さい変速比γshを有する高速段Ｈiが設定される。この高速段Ｈiにおける変速比γshも「１」より大きいので、第２電動機ＭＧ２の出力したアシストトルクがその変速比γshに応じて増大させられて出力軸１４に付加される。

また、各車輪（前輪および後輪）には、それぞれ油圧によって作動されるよく知られたディスクブレーキからなる制動装置４８が設けられている。制動装置４８は、各車輪独立してブレーキ油圧が制御されることによって、運転者の要求制動力Ｔｂに応じたホイールブレーキトルクを前輪および後輪に付与することで、その要求制動力Ｔｂを実現することができる。なお、本実施例では、後述するように第２電動機ＭＧ２の回生制御によっても制動力を発生させることができる。そこで、上記制動装置４８による制動力と第２電動機ＭＧ２の回生制御による制動力との和が運転者の要求制動力Ｔｂとなるように、それぞれの制動力が好適に配分される協調ブレーキ制御が実行される。

図４は、電子制御装置２８の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図４において、ハイブリッド駆動制御手段６０は、例えば、キーがキースロットに挿入された後、ブレーキペダルが操作された状態でパワースイッチが操作されることにより制御が起動されると、アクセル操作量に基づいて運転者の要求出力を算出し、低燃費で排ガス量の少ない運転となるようにエンジン２４および／または第２電動機ＭＧ２から要求出力を発生させる。例えば、エンジン２４を停止し専ら第２電動機ＭＧ２を駆動源とするモータ走行モード、エンジン２４の動力で第１電動機ＭＧ１により発電を行いながら第２電動機ＭＧ２を駆動源として走行する充電走行モード、エンジン２４の動力を機械的に駆動輪１８に伝えて走行するエンジン走行モード等を、走行状態に応じて切り換える。

上記ハイブリッド駆動制御手段６０は、エンジン２４が最適燃費曲線上で作動するように第１電動機ＭＧ１によってエンジン回転速度Ｎeを制御する。また、第２電動機ＭＧ２を駆動してトルクアシストする場合、車速Ｖが遅い状態では自動変速機２２を低速段Ｌoに設定して出力軸１４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２２を高速段Ｈiに設定して第２電動機回転速度Ｎmg2を相対的に低下させて損失を低減し、効率の良いトルクアシストを実行させる。さらに、アクセルペダル２７を踏み込まない減速走行時、所謂コースト走行時には車両の有する慣性エネルギーで第２電動機ＭＧ２から回生トルクを付与した状態で回転駆動することにより電力として回生（発電）する回生制御を実行する。このとき、車両には、前記回生トルクに応じた制動力が発生する。

また、後進走行は、例えば自動変速機２２を低速段Ｌoとした状態で、第２電動機ＭＧ２を逆方向へ回転駆動することによって達成される。この時、第１駆動源１２の第１電動機ＭＧ１は空転状態とされ、エンジン２４の作動状態に関係なく出力軸１４が逆回転することを許容する。

前記エンジン走行モードにおける制御を一例としてより具体的に説明すると、ハイブリッド駆動制御手段６０は、動力性能や燃費向上などのために、エンジン２４を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン２４と第２電動機ＭＧ２との駆動力の配分や第１電動機ＭＧ１の発電による反力を最適になるよう制御する。

例えば、ハイブリッド駆動制御手段６０は、予め記憶された駆動力マップから運転者の出力要求量としてのアクセル操作量や車速などに基づいて目標駆動力関連値例えば要求出力軸トルクＴＲ（要求駆動トルクに相当）を決定し、その要求出力軸トルクＴＲから充電要求値等を考慮して要求出力軸パワーを算出し、その要求出力軸パワーが得られるように伝達損失、補機負荷、第２電動機ＭＧ２のアシストトルクや自動変速機２２の変速段等を考慮して目標エンジンパワーを算出し、例えばエンジン回転速度とエンジントルクとで構成される二次元座標内において運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に求められて記憶されたエンジンの最適燃費率曲線（燃費マップ、関係）に沿ってエンジン２４を作動させつつ上記目標エンジンパワーが得られるエンジン回転速度とエンジントルクとなるように、エンジン２４を制御すると共に第１電動機ＭＧ１の発電量を制御する。

ハイブリッド駆動制御手段６０は、第１電動機ＭＧ１により発電された電気エネルギをインバータ３０、４０を通して蓄電装置３２や第２電動機ＭＧ２へ供給するので、エンジン２４の動力の主要部は機械的に出力軸１４へ伝達されるが、エンジン２４の動力の一部は第１電動機ＭＧ１の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ３０、４０を通してその電気エネルギが第２電動機ＭＧ２へ供給され、その第２電動機ＭＧ２が駆動されて第２電動機ＭＧ２から出力軸１４へ伝達される。この電気エネルギの発生から第２電動機ＭＧ２で消費されるまでに関連する機器により、エンジン２４の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。なお、ハイブリッド駆動制御手段６０は、電気パスによる電気エネルギ以外に、蓄電装置３２からインバータ４０を介して直接的に電気エネルギを第２電動機ＭＧ２へ供給してその第２電動機ＭＧ２を駆動することが可能である。

変速制御手段６６は、例えば図５に示す予め記憶された車速Ｖおよびアクセル開度Ａccから構成される変速線図（変速マップ）から、実際の車速Ｖおよびアクセル開度Ａccに基づいて自動変速機２２の変速を判断し、その判断結果に基づいて決定された変速段に切り換えるように第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２を制御する変速処理を実施する。図５において、実線は低速段Ｌoから高速段Ｈiへ切り換えるアップシフト線（アップ線）であり、一点鎖線は高速段Ｈiから低速段Ｌoへ切り換えるダウンシフト線（ダウン線）であって、アップシフトとダウンシフトとの間に所定のヒステリシスが設けられている。これらの実線および一点鎖線で示す変速線は変速規則に相当するものであり、これ等の変速線に従って変速が行われる。すなわち、変速制御手段６６は、図５に示す変速線図に基づいて自動変速機２２の変速を判断する変速判断手段を機能的に備えている。

そして、前記変速制御手段６６は、前記決定した変速段に切り換えるための変速指令を自動変速機２２の油圧制御回路５０へ出力する。油圧制御回路５０は、その変速指令に従って、油圧制御回路５０に備えられる図示しないリニヤソレノイド弁を駆動して第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２のそれぞれの係合状態を切り換える。例えば、低速段Ｌo（第２ブレーキＢ２係合）で走行中に、車両の走行状態がアップシフト線を通過すると、第２ブレーキＢ２が開放されると共に、第１ブレーキＢ１が係合される変速制御が実施される。また、高速段Ｈi（第１ブレーキ係合）で走行中に、車両の走行状態がダウンシフト線を通過すると、第１ブレーキＢ１が開放されると共に、第２ブレーキＢ２が係合される変速制御が実施される。

また、アクセルペダル２７を踏み込まない状態での惰性走行、或いはブレーキペダル２９を踏み込む減速走行を実行することによって、車速Ｖが低下して図５に示すダウンシフト線を通過すると、高速段Ｈiから低速段Ｌoへのダウン変速制御、所謂コーストダウン変速が開始される。

従来において実行されていたコーストダウン変速の具体的な制御態様について説明する。変速制御手段６６は、コースト走行（減速走行）においてダウンシフト線を跨いだことを判断すると、それまでに実施されていた第２電動機ＭＧ２による回生制御を中止し、自動変速機２２の動力伝達経路を遮断した状態で、第２サンギヤＳ２に連結されている自動変速機２２の入力軸６４（図１参照）の回転速度Ｎin（以下、入力軸回転速度Ｎin）を、第２電動機ＭＧ２から力行トルクを出力することによって変速後の入力軸回転速度Ｎinに同期する回転同期制御を実行する。

以下、第２電動機ＭＧ２による回転同期制御について説明する。第２電動機ＭＧ２による回転同期制御では、先ず、開放側摩擦係合装置である第１ブレーキＢ１の係合油圧を急激に低下させて開放すると共に、第２ブレーキＢ２を係合が開始される直前の状態、所謂パック詰め状態に相当する待機圧で維持した状態とすることで、自動変速機２２を動力伝達遮断状態（ニュートラル状態）とする。そして、この状態で自動変速機２２の入力軸回転速度Ｎinが自動変速機２２の変速後に設定される目標同期回転速度Ｎpとなるように第２電動機ＭＧ２の回転速度Ｎmg2が同期制御される。なお、目標同期回転速度Ｎpは、変速開始時の出力軸１４の回転速度Ｎoutと低速段Ｌoの変速比γslとの積で算出される。変速制御手段６６は、入力軸回転速度Ｎin（第２電動機回転速度Ｎmg2）と目標同期回転速度Ｎpとの偏差δを逐次算出し、算出された偏差δに基づいて、第２電動機ＭＧ２の出力トルクＴmg2のフィードバック制御を実行する。これに従い、入力軸回転速度Ｎin（第２電動機回転速度Ｎmg2）が目標同期回転速度Ｎpに追従するように変化する。そして、回転同期制御が終了すると、変速制御手段６６は、自動変速機２２の係合側摩擦係合装置である第２ブレーキＢ２の係合油圧を急激に引き上げて第２ブレーキＢ２の係合を完了させる。このように回転同期制御されることにより、ダウン変速時の変速ショックが抑制される。

また、変速制御手段６６は、ダウン変速中のブレーキペダル２９の操作量Ｂraに基づく運転者の要求制動力Ｔｂを、車輪にホイールブレーキトルクを付与する制動装置４８によって発生させる。これより、変速中における運転者の要求制動力Ｔｂも確保されるので、運転者に与える違和感を与えることも抑制される。

上記のように変速制御される場合、変速中の変速ショックは抑制されるものの、第２電動機ＭＧ２は回転同期制御のために力行トルクが出力される状態にあるため、変速中の第２電動機ＭＧ２による回生制御は実行されない。従って、燃費が悪化する問題があった。ところで、ブレーキペダル２９が大きく踏み込まれるなどして運転者の要求制動力Ｔｂが大きくなるに従って、運転者は変速時に発生する変速ショックを感じにくくなる。そこで、本実施例では、運転者の要求制動力Ｔｂが後述する閾値α以上となる場合には、第２電動機ＭＧ２の回生トルクを出力した状態で、係合装置である第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２を掴み替える係合制御によってダウン変速を実行する。なお、この変速制御は、上述した第２電動機ＭＧ２の回転同期制御を伴う変速制御に比べて変速ショックは大きくなるものの、第２電動機ＭＧ２による回生（発電）が可能となる。

変速制御手段６６は、運転者の要求制動力Ｔｂが大きい場合、すなわち要求制動力Ｔｂが後述する閾値α以上である場合、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の係合油圧を、車速Ｖや運転者の要求制動力Ｔｂ等に基づいて、それぞれ最適な係合油圧およびタイミングで制御して第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２を掴み替える係合制御を実行する。このとき、第２電動機ＭＧ２は回生トルクを出力しており、この回生トルクおよび自動変速機２２のトルク伝達容量に基づいて回生（発電）させられる。また、この回生によって車両には制動力が付与される。なお、運転者の要求制動力Ｔｂがこの回生による制動力で賄えない場合、制動装置４８を補助的に作動させて要求制動力Ｔｂを発生させる。

上記要求制動力Ｔｂは、図４に示す要求制動力算出手段６８によって算出される。要求制動力算出手段６８は、運転者のブレーキペダル２９の操作量Ｂra（ブレーキペダル回転角、ストローク量）や車速Ｖなどに基づいて、予め定められたマップや計算式等を用いて運転者の要求制動力Ｔｂを算出する。

変速方法判断手段７０は、要求制動力算出手段６８によって算出された要求制動力Ｔｂが、予め設定されている閾値α以上であるか否かを判断する。要求制動力Ｔｂが閾値α以上である場合、運転者が変速ショックを感じにくい状態であると判断し、第２電動機ＭＧ２の回生トルクを出力した状態で、係合装置である第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の係合制御によるダウン変速を実行する変速指令を変速制御手段６６に出力する。一方、要求制動力Ｔｂが閾値αに満たない場合、運転者が変速ショックを感じやすい状態であると判断し、第２電動機ＭＧ２の回転同期制御を伴うダウン変速を実行する変速指令を変速制御手段６６に出力する。なお、前記閾値αは予め実験的に求められて記憶される値であり、ダウン変速の際に運転者が変速ショックを感じにくくなると判断される要求制動力Ｔｂに設定されている。従って、要求制動力Ｔｂが閾値αを越えると、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の掴み替えによる係合制御が実行され、回転同期制御を伴う変速に比べて変速ショックが大きくなるが、運転者がその変速ショックを感じにくい状態にあるため、変速ショックによる違和感が抑制されることとなる。

また、要求制動力Ｔｂが閾値α以上である場合、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２を最適な係合油圧およびタイミングで掴み替える係合制御を実行することとなるが、このとき、変速制御手段６６は、ダウンシフトが開始される変速点を、回転同期制御が実行される場合に比べて低車速側に設定する。具体的には、図５に示すように、回転同期制御を伴うダウン変速が開始される車速Ｖが車速Ｖ１であるとすると、要求制動力Ｔｂが閾値α以上の場合には、変速点が車速Ｖ１よりも低車速側である車速Ｖ２に設定され、その車速Ｖ２において変速制御が開始される。このように、車速Ｖ２で変速制御が開始されると、変速時の入力軸６４の回転速度変化が車速Ｖ１の場合に比べて小さくなるので、変速ショックが低減される。

図６は、電子制御装置２８の制御作動の要部、すなわち自動変速機２２のコーストダウン変速において運転者の変速ショックによる違和感を抑制しつつ、燃費を向上する制御作動を説明するためのフローチャートであって、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。

先ず、変速制御手段６６に対応するステップＳＴ１（以下、ステップを省略する）において、車速Ｖがコーストダウン変速が開始される車速Ｖを跨いだが否かが判断される。ＳＴ１が否定される場合、本ルーチンは終了させられる。ＳＴ１が肯定される場合、要求駆動力算出手段６８および変速方法判断手段７０に対応するＳＴ２において、ブレーキペダル２９の操作量Ｂraや車速Ｖ等に基づいて要求制動力Ｔｂが算出され、算出された要求制動力Ｔｂが予め設定されている閾値α以上であるか否かが判断される。

ＳＴ２が肯定される場合、運転者が変速ショックを感じにくい状態であると判断され、変速制御手段６６に対応するＳＴ３において、第２電動機ＭＧ２から回生トルクを出力した状態で第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の係合制御による変速が実行される。これより、変速中においても第２電動機ＭＧ２によって回生（発電）され燃費が向上する。また、変速点をさらに低車速側に設定することで、変速ショックを低減することも併せて実施される。この変速制御にあっては、変速ショックが比較的大きくなるものの、運転者の要求制動力Ｔｂが大きいために運転者は変速ショックを感じにくい状態にあるため、運転者はその変速ショックによる違和感を殆ど感じない。

一方、ＳＴ３が否定される場合、運転者が変速ショックを感じやすい状態であると判断され、変速制御手段６６に対応するＳＴ４において、変速ショックが小さくなる第２電動機ＭＧ２の回転同期制御を伴う変速制御が実行される。従って、運転者は変速ショックによる違和感を殆ど感じない。

上述のように、本実施例によれば、運転者の要求制動力Ｔｂが大きくなり、運転者が変速ショックを感じにくい状態にある場合には、第２電動機ＭＧ２の回生トルクが付与された状態で変速が実行されても運転者が感じる違和感が少ない。従って、運転者の要求制動力Ｔｂが閾値α以上である場合には、運転者が変速ショックを感じにくいものと判断し、回生トルクを付与した状態で第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の係合制御によって変速を進行させることで、運転者に与える違和感を抑制しつつ、第２電動機ＭＧ２による回生が実行されることで燃費を向上させることができる。

また、本実施例によれば、要求制動力Ｔｂが、予め設定されている閾値αに満たない場合には、第２電動機ＭＧ２による回転同期制御を実施して第２ブレーキＢ２を係合する。このようにすれば、要求制動力Ｔｂが閾値αに満たない場合には、運転者が変速ショックを感じやすいものと判断し、変速ショックが抑制される第２電動機ＭＧ２による回転同期制御を伴う変速が実行される。従って、運転者が変速ショックを感じやすい場合には、変速ショックの少ない変速制御が実行されて運転者に与える違和感を抑制することができる。

また、本実施例によれば、車輪（前輪および後輪）にホイールブレーキトルクを付与する制動装置４８を備え、運転者の要求制動力Ｔｂが達成されるように、ホイールブレーキトルクを付与する。このようにすれば、第２電動機ＭＧ２による回生トルクが付与されない場合であっても、ホイールブレーキトルクを付与することで運転者の要求制動力Ｔｂを実現することができる。

また、本実施例によれば、エンジン２４に動力伝達可能に連結された遊星歯車装置２６を更に備え、自動変速機２２は、第２電動機ＭＧ２と遊星歯車装置２６の出力軸１４との間に設けられている。このようにすれば、エンジン２４、遊星歯車装置２６、自動変速機２２、および第２電動機ＭＧ２を備えた実用的な車両用動力伝達装置１０において、運転者の変速ショックを感じにくい状態にある場合には回生トルクを付与した状態で第２ブレーキＢ２の係合制御によってダウン変速を進行させることで、運転者の変速ショックによる違和感を抑制しつつ、第２電動機ＭＧ２による回生を実行することで燃費を向上させる制御装置２８を提供することができる。

また、本実施例によれば、差動部は、エンジン２４に動力伝達可能に連結された遊星歯車装置２６とその遊星歯車装置２６に動力伝達可能に連結された第１電動機ＭＧ１とを有し、その第１電動機ＭＧ１の運転状態によって遊星歯車装置２６の差動状態が制御されることにより電気的な無段変速機として作動するものである。このようにすれば、電気的な無段変速機として機能する差動部を備える実用的な車両用動力伝達装置１０において、運転者の変速ショックを感じにくい状態にある場合には回生トルクを付与した状態で第２ブレーキＢ２の係合制御によって変速を進行させることで、運転者の変速ショックによる違和感を抑制しつつ、第２電動機ＭＧ２による回生を実行することで燃費を向上させる制御装置２８を提供することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例において、第２電動機ＭＧ２の回生トルクを出力した状態でのダウン変速において、変速ショックを低減するため、ダウン変速が開始される変速点をさらに低車速側に設定するとしたが、必ずしも変速点を変更する必要はない。

また、前述の実施例では、遊星歯車装置２６の出力軸１４に自動変速機２２を介して第２電動機が並列に連結されていたが、例えば差動機構の出力軸と駆動輪１８との間に自動変速機２２が直列に連結され、差動機構の出力軸に第２電動機ＭＧ２が連結される構成など、電動機が変速機を介して回転軸に連結されている構成であれば、適宜本発明を適用することができる。

また、前述の実施例では、例えば運転者の要求制動力Ｔｂをブレーキペダル２９の操作量Ｂraや車速Ｖに基づいて算出するとしたが、ブレーキペダル２９の操作量Ｂraのみに基づいて要求制動力Ｔｂを算出するものであっても構わない。また、ブレーキペダル２９の操作量Ｂraに代えて、例えば制動装置４８を作動させるマスターシリンダの油圧など、運転者の要求制動力Ｔbに関連するパラメータであれば特に限定されない。

また、前述の実施例では、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２を有する２段の変速が可能な自動変速機２２に本発明が適用されていたが、必ずしも２段の変速に限定されず、３段以上の変速が可能な自動変速機においても本発明を適用することができる。

また、前述の実施例では、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２は、油圧式の摩擦係合装置であったが、油圧式の摩擦係合装置に限定されず、例えば電磁クラッチなどトルク容量を連続的に変化させることができる係合装置であれば、本発明に適用することができる。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ハイブリッド車両用動力伝達装置
１４：出力軸
２２：自動変速機（変速部）
２４：エンジン
２６：遊星歯車装置（差動機構）
２８：電子制御装置（制御装置）
３１：差動部
４８：制動装置
６４：入力軸
Ｂ１：第１ブレーキ（係合装置）
Ｂ２：第２ブレーキ（係合装置）
ＭＧ１：第１電動機（差動用電動機）
ＭＧ２：第２電動機（電動機）

Claims (4)

1. 複数個の係合装置の係合状態が切り換えられることによって複数の変速比が段階的に成立させられる変速部と、該変速部の入力軸に連結された電動機とを備え、コースト走行中には前記電動機による回生トルクが付与される回生制御を実行可能なハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置であって、
   コースト走行中に前記変速部のダウン変速が判断された場合であって、前記運転者の要求制動力が、予め設定されている閾値以上である場合には、前記電動機の回生トルクを付与した状態で前記係合装置の係合制御によってダウン変速を進行させ、
   前記要求制動力が、予め設定されている前記閾値に満たない場合には、前記電動機による前記入力軸の回転同期制御を実施して前記係合装置を係合する
   ことを特徴とする請求項１のハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置。
2. 車輪にホイールブレーキトルクを付与する制動装置を備え、
   運転者の前記要求制動力が達成されるように、前記ホイールブレーキトルクを付与することを特徴とする請求項１のハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置。
3. エンジンに動力伝達可能に連結された差動部を更に備え、前記変速部は、前記電動機と前記差動部の出力軸との間に設けられていることを特徴とする請求項１または２のハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置。
4. 前記差動部は、前記エンジンに動力伝達可能に連結された差動機構と該差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機とを有し、該差動用電動機によって該差動機構の差動状態が制御されることにより電気的な無段変速機として作動することを特徴とする請求項３の車両用動力伝達装置の制御装置。

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