JP5806246B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両の制御装置に係り、特に、自動変速機等の断接装置を接続する際に駆動源のパワーを低下させるパワー低下制御に関するものである。

自動変速機等の断接装置（クラッチやブレーキ）を接続する際に、駆動源のパワーを一時的に低下させて変速ショック等を低減する技術が広く知られている。特許文献１に記載のハイブリッド車両はその一例で、自動変速機の変速時にエンジンおよび電動モータの両方で分担してパワー低下制御を行うようになっている。

特開２００６−１５９９２９号公報

しかしながら、第１回転要素が原動機に連結されるとともに、第２回転要素が駆動輪に連結される差動部を有する車両においては、差動部の差動状態によってその差動部の回転エネルギーが異なるため、その差動状態を考慮することなく原動機のパワー低下制御を行うと、パワー低下量が必要以上に大きくなったり小さ過ぎたりして、変速ショック等のドライバビリティや燃費、排出ガス等が悪化する恐れがあった。

なお、このような問題は自動変速機の変速時だけでなく、例えばアクセルＯＦＦ時に動力伝達を遮断して惰性走行を行う場合に、アクセルＯＦＦ→ＯＮに伴って駆動走行へ移行するために断接装置を接続して動力伝達を再開する際にパワー低下制御を行う場合にも同様に起こり得る。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、差動部を有する車両において断接装置を接続する際に原動機のパワー低下制御を行う場合に、差動部の差動状態の相違に拘らず適切にパワー低下制御が行われるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、第１回転要素が原動機に連結されるとともに、第２回転要素が断接装置を介して駆動輪に連結される差動部を有する車両の制御装置において、(a) 前記原動機のパワーで前記第１回転要素の回転速度を上昇させつつ前記第２回転要素の回転速度を上昇させて前記断接装置を接続する際に、その第２回転要素の回転速度がその断接装置の同期回転速度付近に達した場合にその原動機のパワーを低下させるとともに、(b) その原動機のパワー低下量は、前記第１回転要素の回転速度が低い時には高い時に比較して大きくされることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の車両の制御装置において、前記第２回転要素の回転速度を一定とした場合に前記第１回転要素の回転速度の変化に対する前記差動部の回転エネルギーの変化が０となるその第１回転要素の回転速度を基準値として、その第１回転要素の実際の回転速度とその基準値との回転速度差Δωを算出し、その回転速度差Δωに基づいて前記原動機のパワー低下量を求めることを特徴とする。

第３発明は、第１発明の車両の制御装置において、前記原動機のパワー低下量は、前記原動機のパワーＰｅ、前記断接装置を介して前記駆動輪に伝達される駆動パワーＰｃ、前記差動部のイナーシャパワーＰiner、をパラメータとして予め定められたパワーバランス式から求められる余剰パワーΔＰに基づいて設定されることを特徴とする。

第４発明は、第３発明の車両の制御装置において、(a) 前記差動部には少なくとも発電機として機能する回転機が連結されており、(b) 前記余剰パワーΔＰは、前記回転機のパワーＰｂをパラメータとして次式のパワーバランス式(1) に従って算出されることを特徴とする。なお、回転機のパワーＰｂは、発電機として機能する回生側が正（＋）である。
ΔＰ＝Ｐｅ−Ｐｃ−Ｐｂ−Ｐiner ・・・(1)

第５発明は、第３発明または第４発明の車両の制御装置において、前記差動部のイナーシャパワーＰinerは、前記原動機の応答遅れに基づいて求めた前記第１回転要素および前記第２回転要素の各々の先読み回転加速度を用いて算出されることを特徴とする。

第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかの車両の制御装置において、(a) 前記断接装置は、自動変速機の複数のギヤ段を切り換えるためのもので、(b) 前記原動機のパワー低下制御は、前記自動変速機の入力回転速度をその原動機のパワーで上昇させて所定のギヤ段を成立させる際に、その入力回転速度がそのギヤ段の同期回転速度に達する直前に実施されることを特徴とする。

第１発明の車両の制御装置においては、差動部を有する車両において断接装置を接続する際に原動機のパワー低下制御を行う場合に、原動機に連結された第１回転要素の回転速度が低い時には高い時に比較して原動機のパワー低下量が大きくされるため、差動部の差動状態の相違に拘らず適切にパワー低下制御が行われるようになる。すなわち、第１回転要素の回転速度に対応する原動機の回転速度の相違に拘らず、断接装置の接続制御に伴う第２回転要素の回転速度変化の制限状態において原動機の回転速度を適切に変化させることができるようになり、原動機の回転速度の低下や停滞無く変速できる等ドライバビリティや燃費、排出ガス等を向上させることができる。

第２発明では、第１回転要素の実際の回転速度と基準値との回転速度差Δωを算出し、その回転速度差Δωに基づいて原動機のパワー低下量が求められるが、回転速度差Δωは第１回転要素の回転速度変化に対する差動部の回転エネルギーの変化を反映している。このため、差動部の差動状態の相違に拘らず第１回転要素の回転速度すなわち原動機の回転速度を適切に変化させることができる原動機のパワー低下量を、その回転速度差Δωに応じて簡便に且つ適切に求めることができる。

第３発明の車両の制御装置においては、差動部のイナーシャパワーＰinerを含むパワーバランス式から求められる余剰パワーΔＰに基づいて原動機のパワー低下量が設定されるため、差動部の差動状態の相違に拘らず適切にパワー低下制御が行われるようになる。

第４発明は、差動部の第２回転要素に回転機が連結されている場合で、その回転機のパワーＰｂをパラメータとして予め定められたパワーバランス式(1) に従って余剰パワーΔＰが算出されるため、回転機の回生制御によるパワー低下を考慮して原動機のパワー低下制御を適切に行うことができる。

第５発明では、上記差動部のイナーシャパワーＰinerが、原動機の応答遅れに基づいて求めた第１回転要素および第２回転要素の各々の先読み回転加速度を用いて算出されるため、原動機の応答遅れに拘らずパワー低下量が適切に制御されて、ドライバビリティや燃費、排出ガス等を一層向上させることができる。

第６発明は、自動変速機の入力回転速度を原動機のパワーで上昇させて所定のギヤ段を成立させる際に、その入力回転速度がそのギヤ段の同期回転速度に達する直前に原動機のパワー低下制御が行われる場合で、上記各発明の効果が適切に得られる。

本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の骨子図に、制御系統の要部を併せて示した概略構成図である。 図１の差動部の共線図の一例である。 図１の自動変速機の変速マップの一例である。 図１のエンジンパワー低下制御手段によって実行される変速時パワー低下制御を具体的に説明するフローチャートである。 図４のステップＳ４で算出される回転速度差Δωを、差動部の回転エネルギーＥdiffの等エネルギー線図上に例示した図である。 図４のステップＳ５でＭＧ２パワーＰｂに応じてエンジンパワー低下量Ｐdownを算出する際に用いられるマップの一例である。 パワーオンダウンシフト時に図４のフローチャートに従って変速時パワー低下制御が行われた場合の各部の作動状態の変化を示すタイムチャートの一例である。 パワーバランス式に従って求められる余剰パワーΔＰに基づいてパワー低下量Ｐdownが設定される実施例を説明するフローチャートである。 図８のステップＲ４で先読みＭＧ２回転加速度ｄωｍ１を算出する際に用いられるマップの一例である。 図８のステップＲ４で先読みエンジン回転加速度ｄωｅ１を算出する際に用いられるマップの一例である。 本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の別の例を示す骨子図である。

本発明は、原動機の他に第２回転要素等に回転機が連結されるハイブリッド車両に好適に適用される。原動機は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン（内燃機関）が好適に用いられるが、電動モータ等を用いることも可能である。回転機としては、電動モータおよび発電機として選択的に用いることができるモータジェネレータが好適に用いられるが、電動モータ或いは発電機としてのみ用いられるものでも良い。この回転機は１つでも良いが２つ以上用いることも可能である。差動部は、例えば単一または複数の遊星歯車装置を用いて、相対回転可能な３つ以上の回転要素を有して構成される。必要に応じてクラッチやブレーキを設けることもできる。

第２回転要素と駆動輪との間に配設される断接装置は、動力伝達を遮断したり接続したりするもので、乾式または湿式の単板式、多板式の摩擦係合装置（クラッチやブレーキ）が好適に用いられる。この断接装置としては、例えば遊星歯車式等の有段の自動変速機の複数のギヤ段を切り換えるクラッチやブレーキが好適に用いられ、何れかの断接装置を接続して変速する際に本発明のパワー低下制御が適用される。断接装置が単一のクラッチで、アクセルＯＦＦ時にクラッチを遮断して惰性走行を行う場合に、アクセルＯＦＦ→ＯＮに伴って駆動走行へ移行するためにクラッチを接続する際にパワー低下制御を行う場合にも適用できる。

本発明は、原動機のパワーで第２回転要素の回転速度を上昇させて断接装置を接続する際に、その断接装置の前後の回転速度が略一致（同期）する直前に原動機のパワーを一時的に低下させる場合に好適に適用される。このパワー低下制御は、例えば原動機としてエンジンが用いられる場合、点火時期の遅角制御でパワーを低下させることが望ましいが、スロットル弁開度の閉じ制御等でパワーを低下させることも可能である。このパワー低下制御で、断接装置の接続制御に伴う第２回転要素の回転速度変化の制限状態において、第１回転要素に連結された原動機の回転速度を適切に変化させることができるようになり、例えば原動機の回転速度を適度に上昇させることができるが、原動機の回転速度の変化が略０になるようにすることも可能である。

第１発明では、第１回転要素の回転速度が低い時には高い時に比較してパワー低下量が大きくされ、例えば第１回転要素の回転速度に応じてパワー低下量が連続的に変更され、或いは２段階を含めて段階的に変更される。第２発明では、第１回転要素の実際の回転速度と基準値との回転速度差Δωに基づいてパワー低下量が求められるが、第１発明の実施に際しては、第１回転要素および第２回転要素の回転速度に基づいて予め定められたマップからパワー低下量を求めるようにしても良いなど、種々の態様が可能である。第３発明のようにパワーバランス式に従って求められる余剰パワーΔＰに基づいてパワー低下量を設定する場合でも、一定の条件下で、結果的に第１発明のように第１回転要素の回転速度が低い時には高い時に比較してパワー低下量が大きくされる。

第２発明では、例えば回転速度差Δωをパラメータとして予め定められたマップからパワー低下量が求められるように構成される。回転速度差Δωの他に、原動機のパワーや回転機のパワーなどをパラメータとしてパワー低下量を求めるようにしても良い。また、第２発明では、第１回転要素の実際の回転速度と基準値との回転速度差Δωに基づいてパワー低下量が求められるが、「実際の回転速度」は必ずしも現在の回転速度である必要はなく、原動機の応答遅れを考慮して求められる予測値（先読み値）を用いることもできる。

第４発明のパワーバランス式(1) は、原動機のパワーＰｅ、断接装置を介して駆動輪に伝達される駆動パワーＰｃ、差動部のイナーシャパワーＰiner、回転機のパワーＰｂのみをパラメータとして定められているが、フリクション等による各部の回転抵抗など差動部に対して入力或いは出力される他のパワーが存在する場合には、そのパワーをパラメータとして第３発明のパワーバランス式を設定することが望ましい。無視できる程度のパワーであれば省略することも可能である。

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。
図１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両１０の駆動系統の骨子図を含む概略構成図である。このハイブリッド車両１０は、燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関であるエンジン１２と、それぞれ電動モータおよび発電機として用いることができる第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２と、シングルピニオン型の遊星歯車装置から成る差動部１４とを同軸上に備えている。すなわち、差動部１４のキャリアＣにエンジン１２が連結されている一方、リングギヤＲに中間伝達軸１６が連結され、サンギヤＳに第１モータジェネレータＭＧ１が連結されている。また、中間伝達軸１６に第２モータジェネレータＭＧ２が連結されている。エンジン１２は原動機に相当し、キャリアＣは第１回転要素に相当し、リングギヤＲは第２回転要素に相当し、第２モータジェネレータＭＧ２は第２回転要素に連結された回転機である。なお、エンジン１２と差動部１４との間にクラッチ等の切離し装置を設けることもできるし、第２モータジェネレータＭＧ２と中間伝達軸１６との間に減速機構等を介在させても良い。

図２は、差動部１４の３つの回転要素Ｓ、Ｃ、Ｒの回転速度を直線で結ぶことができる共線図で、シングルピニオン型の遊星歯車装置から成る本実施例の差動部１４の場合、キャリアＣが中間に位置し、サンギヤＳおよびリングギヤＲが両端に位置する。また、それ等の回転要素Ｓ、Ｃ、Ｒの間隔は、遊星歯車装置のギヤ比ρ（＝サンギヤＳの歯数／リングギヤＲの歯数）に応じて１：ρに定められる。そして、キャリアＣがエンジン１２により回転駆動されると、サンギヤＳに連結された第１モータジェネレータＭＧ１のトルクに応じたトルクでリンギヤＲ、更には中間伝達軸１６が回転駆動される。第２モータジェネレータＭＧ２は、力行制御されて電動モータとして用いられることにより駆動力を発生し、回生制御されて発電機として用いられることによりインバータ４２を介してバッテリー４４を充電する。図２のωｇは第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度（ＭＧ１回転速度）で、ωｅはエンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）で、ωｍは第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度（ＭＧ２回転速度）である。エンジン回転速度ωｅは、第１回転要素すなわちキャリアＣの回転速度と同じで、ＭＧ２回転速度ωｍは、第２回転要素すなわちリングギヤＲの回転速度と同じである。

前記中間伝達軸１６は自動変速機２０の入力軸で、エンジン１２および第２モータジェネレータＭＧ２の出力は、その中間伝達軸１６を介して自動変速機２０に伝達され、更に出力軸２２、差動歯車装置２４を介して左右の駆動輪２６に伝達される。自動変速機２０は、複数の油圧式摩擦係合装置（クラッチやブレーキ）１８の係合解放状態によって変速比が異なる複数のギヤ段が成立させられる遊星歯車式等の有段の自動変速機で、油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等によって変速制御が行われる。摩擦係合装置１８は、動力伝達を接続遮断する断接装置として機能する。

このハイブリッド車両１０は電子制御装置７０を備えている。電子制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどを有する所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。この電子制御装置７０には、エンジン回転速度センサ５０、ＭＧ１回転速度センサ５２、ＭＧ２回転速度センサ５４、アクセル操作量センサ５６、車速センサ５８から、それぞれエンジン回転速度ωｅ、ＭＧ１回転速度ωｇ、ＭＧ２回転速度ωｍ、アクセルペダルの操作量（アクセル操作量）Ａｃｃ、出力軸２２の回転速度（出力回転速度で車速Ｖに対応）ωout を表す信号が供給される。ＭＧ２回転速度ωｍは、自動変速機２０の入力回転速度と同じである。この他、バッテリー４４の蓄電残量ＳＯＣを表す信号が供給されるなど、各種の制御に必要な種々の情報が供給されるようになっている。

上記電子制御装置７０は、機能的にハイブリッド制御手段７２、変速制御手段７４、エンジンパワー低下制御手段８０を備えている。ハイブリッド制御手段７２は、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の作動を制御することにより、例えばエンジン１２を駆動力源として用いて走行するエンジン走行モードや、第２モータジェネレータＭＧ２を駆動力源として用いて走行するモータ走行モード等の予め定められた複数の走行モードを、アクセル操作量Ａｃｃや車速Ｖ等の運転状態に応じて切り換えて走行する。

変速制御手段７４は、油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等を制御して複数の油圧式摩擦係合装置１８の係合解放状態を切り換えることにより、自動変速機２０の複数のギヤ段を、アクセル操作量Ａｃｃや車速Ｖ等の運転状態をパラメータとして予め定められた変速マップに従って切り換える。図３は、前進４速のギヤ段を有する自動変速機２０の変速マップの一例で、実線はアップシフト線、破線はダウンシフト線であり、所定のヒステリシスが設けられている。アクセル操作量Ａｃｃの代わりに要求駆動力や要求トルクなどを用いることもできる。

エンジンパワー低下制御手段８０は、アクセルペダルが踏込み操作されて上記変速制御手段７４によりダウンシフトが行われるパワーオンダウンシフト時、すなわち自動変速機２０の入力回転速度であるＭＧ２回転速度ωｍをエンジン１２のパワーＰｅで上昇させてダウンシフトする際に、摩擦係合装置１８の係合による変速ショック等のドライバビリティや燃費、排出ガス等を改善するために、そのＭＧ２回転速度ωｍがダウンシフト後のギヤ段の同期回転速度ωｍdokiに達する直前にエンジンパワーＰｅを一時的に低下させる変速時パワー低下制御を行うものである。このエンジンパワー低下制御手段８０は、機能的に変速進行度先読み手段８２、回転速度差算出手段８４、エンジンパワー低下量算出手段８６、およびエンジントルク低下手段８８を備えており、図４のフローチャートに従って信号処理を行うことにより、上記変速時パワー低下制御を実行する。図４のステップＳ２、Ｓ３は変速進行度先読み手段８２に相当し、ステップＳ４は回転速度差算出手段８４に相当し、ステップＳ５はエンジンパワー低下量算出手段８６に相当し、ステップＳ６、Ｓ７はエンジントルク低下手段８８に相当する。

図４のステップＳ１では、パワーオンダウンシフトか否かを判断し、パワーオンダウンシフトの場合にはステップＳ２以下を実行する。パワーオンダウンシフトか否かは、例えば変速制御手段７４によりダウンシフトが行われる際にアクセル操作量Ａｃｃが所定値以上か否かによって判断できるが、変速制御手段７４からパワーオンダウンシフトを実行中である旨の情報が供給されるようにしても良い。

ステップＳ２では、実際の変速進行度Ａを次式(2) に従って算出し、この実際の変速進行度Ａに、エンジン１２の点火時期の遅角制御の応答遅れに基づいて定められた先読み補正値βを加算して先読み変速進行度（Ａ＋β）を算出する。数式(2) は、現在のＭＧ２回転速度ωｍ、変速開始時のＭＧ２回転速度ωｍ１、ダウンシフト後のＭＧ２回転速度ωｍ２を用いて定められており、０〜１の範囲内で実際の変速進行度Ａが求められる。ＭＧ２回転速度ωｍ２はダウンシフト後のギヤ段の同期回転速度ωｍdokiと同じで、出力回転速度ωout にダウンシフト後のギヤ段の変速比γを掛け算することによって求められる。変速開始時のＭＧ２回転速度ωｍ１についても、出力回転速度ωout にダウンシフト前のギヤ段の変速比γを掛け算して算出しても良い。また、先読み補正値βは、遅角制御により実際にエンジントルクが変化するまでの応答遅れの間の変速の進行度合で、予め実験やシミュレーション等によりダウンシフトの種類やエンジン回転速度ωｅ、エンジントルクＴｅ等をパラメータとして例えば０．１〜０．３程度の値が設定される。
Ａ＝（ωｍ−ωｍ１）／（ωｍ２−ωｍ１） ・・・(2)

ステップＳ３では、先読み変速進行度（Ａ＋β）が予め定められた判定値αよりも大きいか否かを判断し、（Ａ＋β）≦αの間はそのまま終了してステップＳ１以下を繰り返し実行するが、先読み変速進行度（Ａ＋β）が判定値αを超えたらステップＳ４以下のパワー低下制御を開始する。判定値αは、パワー低下制御が適切に行われるように適宜設定され、実験やシミュレーション等により例えば０．７〜０．９程度の一定値が定められても良いが、ダウンシフトの種類やエンジントルクＴｅ等をパラメータとして設定することもできる。

ステップＳ４では、エンジン回転速度ωｅの基準値ωｅthを次式(3) の関係から実際のＭＧ２回転速度ωｍに基づいて算出し、実際のエンジン回転速度ωｅとの回転速度差Δω（＝ωｅ−ωｅth）を算出する。基準値ωｅthは、ＭＧ２回転速度ωｍを一定とした場合にエンジン回転速度ωｅの変化に対する差動部１４の回転エネルギーＥdiffの変化が０となるエンジン回転速度ωｅで、シングルピニオン型の遊星歯車装置から成る本実施例の差動部１４では、(3) 式の関係が成立する。(3) 式において、Ｉｇは第３回転要素であるサンギヤＳを含む第１モータジェネレータＭＧ１の回転イナーシャで、Ｉｅは第１回転要素であるキャリアＣを含むエンジン１２の回転イナーシャである。

図５の破線のグラフは、差動部１４の回転エネルギーＥdiffを等エネルギー間隔で示したもので、上記基準値ωｅthのグラフは、横軸と平行な直線が等エネルギー線の接線となる位置を結ぶ直線になる。図５において点ａおよび点ｂは、パワーオンダウンシフトの開始時の状態で、点ａは点ｂに比べてエンジン回転速度ωｅが高いが、パワーオンのダウンシフトでは何れも実線および破線の矢印で示すように、ＭＧ２回転速度ωｍをωｍ２まで上昇させる際にエンジン回転速度ωｅも上昇させることが望ましい。例えば図２において実線で示す状態からパワーオンダウンシフトを行う場合、一点鎖線で示すようにＭＧ２回転速度ωｍおよびエンジン回転速度ωｅを共に上昇させるのである。

ここで、ＭＧ２回転速度ωｍがダウンシフト後の回転速度ωｍ２に近付くと、自動変速機２０の摩擦係合装置１８の係合制御のためにＭＧ２回転速度ωｍの変化すなわち回転加速度を０にすることが望ましい。エンジン１２からの入力パワーＰｅが駆動輪２６に伝達されるパワー、すなわち摩擦係合装置１８の係合トルクに応じて定まる駆動パワーＰｃよりも大きいと、図５の等エネルギー線が膨張する方向に広がる。その場合に、ＭＧ２回転速度ωｍの変化が０になると、パワーバランスの関係からエンジン回転速度ωｅおよびＭＧ１回転速度ωｇの変化で余分なパワーを消費する必要がある。そして、基準値ωｅthよりも右側すなわちエンジン回転速度ωｅが高い側では、そのエンジン回転速度ωｅが上昇する方向（図の右方向）は等エネルギー線が膨張する側、言い換えれば回転エネルギーＥdiffが増大する側になる。このため、エンジンパワーＰｅが駆動パワーＰｃより大きい場合でも、エンジン回転速度ωｅの上昇で消費され、エンジンパワーＰｅの低下量Ｐdownは少なくて良く、低下量Ｐdownを０とすることも可能である。

一方、基準値ωｅthよりも左側すなわちエンジン回転速度ωｅが低い側では、そのエンジン回転速度ωｅが上昇する方向（図の右方向）は等エネルギー線が縮まる側、言い換えれば回転エネルギーＥdiffが減少する側になる。このため、エンジンパワーＰｅが駆動パワーＰｃより大きい場合、エンジン回転速度ωｅを低下させる方向に作用し、エンジン回転速度ωｅを上昇させるためにはエンジンパワーＰｅの低下量Ｐdownを大き目に設定する必要がある。例えば図２において破線で示す場合、ダウンシフトに伴ってエンジン回転速度ωｅを上昇させようとすると、逆方向へ回転しているＭＧ１回転速度ωｇが相対的に低回転になり、回転エネルギーが小さくなるため、差動部１４全体の回転エネルギーＥdiffが低下する場合があり、エンジン回転速度ωｅを上昇させるためにエンジンパワーＰｅを低下させる必要があるのである。

このようにエンジン回転速度ωｅが基準値ωｅthよりも高回転側では、駆動パワーＰｃより大きい余剰パワーがエンジン回転速度ωｅの上昇に寄与するため、入力パワーの低下量Ｐdownは少なくて良い一方、エンジン回転速度ωｅが基準値ωｅthよりも低回転側では、駆動パワーＰｃより大きい余剰パワーがエンジン回転速度ωｅの上昇を阻害するため、入力パワーの低下量Ｐdownを大きくする必要がある。このため、実際のエンジン回転速度ωｅと基準値ωｅthとの回転速度差Δωをパラメータとしてエンジンパワー低下量Ｐdownを設定することにより、ＭＧ２回転速度ωｍの変化を略０にして摩擦係合装置１８を適切に係合させることができるとともに、エンジン回転速度ωｅを適度に上昇させて運転者の駆動力要求に合致したドライバビリティを確保することができる。なお、エンジン１２の点火時期の遅角制御の応答遅れを考慮して、エンジン回転速度ωｅやＭＧ２回転速度ωｍを先読み（予測）して上記基準値ωｅth、更には回転速度差Δωを算出することもできる。

図４に戻って、次のステップＳ５では、上記回転速度差Δωに基づいてエンジンパワー低下量Ｐdownを算出する。例えば、図６に示すように回転速度差Δωが大きい程エンジンパワー低下量Ｐdownが小さくなるように予め定められたマップや演算式から、実際の回転速度差Δωに基づいてエンジンパワー低下量Ｐdownを算出する。このように回転速度差Δωが大きい程エンジンパワー低下量Ｐdownが小さくされることは、回転速度差Δωがエンジン回転速度ωｅと基準値ωｅthとの差（ωｅ−ωｅth）であることから、エンジン回転速度ωｅすなわち差動部１４の第１回転要素（キャリアＣ）の回転速度が大きい程パワー低下量Ｐdownが小さくされることを意味する。本実施例では、回転速度差Δωに加えて第２モータジェネレータＭＧ２による充電可能なパワー（ＭＧ２パワー）Ｐｂをパラメータとしてマップが設定されており、そのＭＧ２パワーＰｂが大きい程エンジンパワー低下量Ｐdownが小さくされる。すなわち、第２モータジェネレータＭＧ２の回生制御で余剰パワーを消費することにより、エンジン１２のパワー低下量Ｐdownをその分だけ少なくするとともに、バッテリー４４を充電するのである。ＭＧ２パワーＰｂは、バッテリー４４の蓄電残量ＳＯＣ等に応じて定められ、回生側が正（＋）である。この他、エンジンパワーＰｅや駆動パワーＰｃ、或いはそれ等の差（Ｐｅ−Ｐｃ）をパラメータとして、エンジンパワー低下量Ｐdownを算出することもできる。

そして、ステップＳ６で上記エンジンパワー低下量Ｐdownに基づいてエンジン１２の点火時期の遅角量を算出し、ステップＳ７で点火時期の遅角指令を出力することにより、エンジントルクＴｅを低下させてエンジンパワーＰｅを低下量Ｐdownだけ低下させる。また、第２モータジェネレータＭＧ２を前記ＭＧ２パワーＰｂで回生制御する。これにより、エンジンパワー低下量ＰdownおよびＭＧ２パワーＰｂだけ入力パワーが低減され、このようなパワー低下制御が、ＭＧ２回転速度ωｍが同期回転速度ωｍdokiに達して所定の摩擦係合装置１８が完全係合させられるまで継続される。

その後、エンジンパワーＰｅを復帰させる際には、エンジントルクＴｅを所定の変化率（レート）で増大させる。その場合に、エンジン回転速度ωｅが高い程エンジントルクＴｅの変化率を小さくすることが望ましい。すなわち、エンジン回転速度ωｅが高いと、トルクＴｅに対するパワーＰｅの変化の感度が高くなるため、トルクＴｅの変化率を小さくすることで単位時間当たりのパワーＰｅの変化量が小さくなり、エンジン回転速度ωｅの大きさに拘らず駆動トルクのトルク変動を小さくできて、復帰時のドライバビリティを改善できる。

図７は、パワーオンダウンシフト時に図４のフローチャートに従って変速時パワー低下制御が行われた場合の各部の作動状態の変化を示すタイムチャートの一例で、エンジン回転速度ωｅおよびエンジンパワーＰｅの欄の実線は、エンジン回転速度ωｅが図５に点ａから実線で示す矢印のように変化した場合で、基準値ωｅthよりも高回転の場合である。破線は、エンジン回転速度ωｅが図５に点ｂから破線で示す矢印のように変化した場合で、基準値ωｅthよりも低回転の場合である。図７の時間ｔ１は、アクセル操作量Ａｃｃの増大に伴ってダウンシフト指令が出力された時間である。このようにダウンシフト指令が出力されると、自動変速機２０の入力回転速度であるＭＧ２回転速度ωｍおよびエンジン回転速度ωｅは、それ等の単位時間当たりの変化量である回転加速度ｄωｍ、ｄωｅが、例えば図９、図１０に示す目標変化パターンに従って変化するように、エンジン１２や第１モータジェネレータＭＧ１の出力制御、解放側および係合側の摩擦係合装置１８の解放制御、係合制御等が行われる。

図７の時間ｔ２は、先読み変速進行度（Ａ＋β）が判定値αを超えてステップＳ３の判断がＹＥＳ（肯定）になり、ステップＳ４以下のパワー低下制御が開始された時間である。その場合に、エンジン回転速度ωｅが基準値ωｅthよりも低い場合（破線）は、エンジン回転速度ωｅが基準値ωｅthより高い場合（実線）に比較してエンジンパワーＰｅのパワー低下量Ｐdownが大きい。これにより、エンジン回転速度ωｅの相違に伴う差動部１４の回転エネルギーＥdiffの相違に拘らず、ＭＧ２回転速度ωｍを同期回転速度ωｍdoki（図５の変速後のＭＧ２回転速度ωｍ２と同じ）付近に維持したままエンジン回転速度ωｅを適切に上昇させることができる。これに対し、破線で示すようにエンジン回転速度ωｅが基準値ωｅthよりも低い場合に、エンジンパワーＰｅの低下量Ｐdownを実線の場合と同じ程度に小さくすると、入力パワーが大き過ぎてエンジン回転速度ωｅが一点鎖線で示すように低下し、変速終了後のドライバビリティの悪化が懸念される。また、実線で示すようにエンジン回転速度ωｅが基準値ωｅthよりも高い場合に、エンジンパワーＰｅの低下量Ｐdownを破線の場合と同じ程度に大きくすると、入力パワーが小さくなり過ぎ、エンジン回転速度ωｅが低下してドライバビリティの悪化が懸念されるとともに、エンジンパワーＰｅが必要以上に低下することで燃費や排気ガスが悪化する可能性がある。

図７の時間ｔ３は、ＭＧ２回転速度ωｍがダウンシフト後の同期回転速度ωｍdokiに達した時間で、その後、係合側の摩擦係合装置１８が完全係合させられるとともに、エンジンパワーＰｅの復帰制御が行われ、時間ｔ４で変速時パワー低下制御を含む一連の変速制御が終了する。

このように、本実施例のハイブリッド車両１０においては、自動変速機２０の入力回転速度であるＭＧ２回転速度ωｍをエンジンパワーＰｅで上昇させてダウンシフトを行う際に、ＭＧ２回転速度ωｍがダウンシフト後の同期回転速度ωｍdokiに達する直前にエンジン１２のパワー低下制御が行われるが、差動部１４の第１回転要素（キャリアＣ）の回転速度であるエンジン回転速度ωｅが低い時には高い時に比較してパワー低下量Ｐdownが大きくされるため、差動部１４の差動状態の相違すなわち回転エネルギーＥdiffの相違に拘らず適切にパワー低下制御が行われるようになる。すなわち、第１回転要素（キャリアＣ）の回転速度であるエンジン回転速度ωｅの相違に拘らず、摩擦係合装置１８の係合制御によりＭＧ２回転速度ωｍの変化が制限された状態、具体的には同期回転速度ωｍdoki付近に維持される状態において、エンジン回転速度ωｅを適度に上昇させることができるようになり、エンジン回転速度ωｅの低下や停滞無く変速が行われてドライバビリティや燃費、排出ガス等を向上させることができる。

また、本実施例ではエンジン回転速度ωｅと基準値ωｅthとの回転速度差Δωを算出し、その回転速度差Δωに基づいてパワー低下量Ｐdownが求められるが、回転速度差Δωは図５から明らかなようにエンジン回転速度ωｅの変化に対する回転エネルギーＥdiffの変化を反映している。このため、差動部１４の差動状態の相違に拘らずエンジン回転速度ωｅを適切に上昇させることができるパワー低下量Ｐdownを、その回転速度差Δωに応じて簡便に且つ適切に求めることができる。特に、本実施例では回転速度差Δωの他にＭＧ２パワーＰｂをパラメータとしてパワー低下量Ｐdownが求められるため、パワー低下制御が一層適切に行われる。

また、本実施例では先読み変速進行度（Ａ＋β）が判定値αに達したらステップＳ４以下のパワー低下制御を開始するため、エンジン１２の点火時期の遅角制御で実際にエンジントルクＴｅが低下するまでの応答遅れに拘らず、変速時のパワー低下制御を適切に行うことが可能で、ドライバビリティや燃費、排出ガス等を一層向上させることができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

図８は、前記エンジンパワー低下制御手段８０によって実行される信号処理の別の例を説明するフローチャートで、図４のフローチャートの代わりに実行される。図８のステップＲ１〜Ｒ３、Ｒ６、Ｒ７は図４のステップＳ１〜Ｓ３、Ｓ６、Ｓ７とそれぞれ同じであり、ステップＲ４およびＲ５のみが相違する。すなわち、ステップＲ２、Ｒ３は前記変速進行度先読み手段８２に相当し、ステップＲ６、Ｒ７はエンジントルク低下手段８８に相当するが、前記回転速度差算出手段８４の代わりにステップＲ４を実行する回転加速度先読み手段が設けられている。また、エンジンパワー低下量算出手段８６は、前記ステップＳ５の代わりにステップＲ５を実行し、パワーバランス式(1) に従って求められる余剰パワーΔＰに基づいてパワー低下量Ｐdownを設定するように構成される。

図８のステップＲ４では、ステップＲ２で算出された先読み変速進行度（Ａ＋β）に基づいて先読みＭＧ２回転加速度ｄωｍ１、先読みエンジン回転加速度ｄωｅ１を算出する。これ等の回転加速度ｄωｍ、ｄωｅは、単位時間当たりの回転速度ωｍ、ωｅの変化量で、例えば変速の種類等に応じて予め定められた図９、図１０に示す目標変化パターンに従って、変速進行度に応じて変化するように制御される。したがって、この目標変化パターンのマップから、先読み変速進行度（Ａ＋β）に基づいて先読みＭＧ２回転加速度ｄωｍ１、先読みエンジン回転加速度ｄωｅ１をそれぞれ求めることができる。

ステップＲ５では、エンジンパワーＰｅ、摩擦係合装置１８を介して駆動輪２６に伝達される駆動パワーＰｃ、差動部１４のイナーシャパワーＰiner、第２モータジェネレータＭＧ２のパワーＰｂをパラメータとして予め定められた前記パワーバランス式(1) に従って、余剰パワーΔＰを算出し、その余剰パワーΔＰに基づいてエンジン１２のパワー低下量Ｐdownを設定する。余剰パワーΔＰをそのままパワー低下量Ｐdownに設定することもできるが、エンジン回転速度ωｅが所定の変化傾向となるように、パワー低下量Ｐdownを余剰パワーΔＰよりも大きくしたり小さくしたりすることも可能である。本実施例では、前記実施例と同様にエンジン回転速度ωｅが適度に上昇するように定められる。

上記エンジンパワーＰｅは、エンジントルクＴｅとエンジン回転速度ωｅとを掛け算することによって求められる。駆動パワーＰｃは、係合制御される摩擦係合装置１８の伝達トルク（係合油圧）Ｔｃ、および入力回転速度であるＭＧ２回転速度ωｍに基づいて、予め定められたマップや演算式を用いて算出できる。ＭＧ２パワーＰｂは、バッテリー４４の充電可能電力で、蓄電残量ＳＯＣ等に基づいて予め定められたマップや演算式に従って求められる。第２モータジェネレータＭＧ２は、この充電可能電力に応じてモータトルク（回生トルク）Ｔｍが設定され、ＭＧ２パワーＰｂは発電機として機能する回生側が正（＋）である。

また、差動部１４のイナーシャパワーＰinerは、第１回転要素であるキャリアＣを含むエンジン１２の回転イナーシャＩｅ、エンジン１２の回転加速度ｄωｅ、回転速度ωｅ、第２回転要素であるリングギヤＲを含む第２モータジェネレータＭＧ２の回転イナーシャＩｍ、第２モータジェネレータＭＧ２の回転加速度ｄωｍ、回転速度ωｍ、第３回転要素であるサンギヤＳを含む第１モータジェネレータＭＧ１の回転イナーシャＩｇ、第１モータジェネレータＭＧ１の回転加速度ｄωｇ、回転速度ωｇから、次式(4) に従って求められる。エンジン回転速度ωｅ、ＭＧ１回転速度ωｇ、およびＭＧ２回転速度ωｍは、シングルピニオン型の遊星歯車装置である差動部１４の場合、次式(5) の関係を有するため、結局エンジン１２の回転加速度ｄωｅ、および第２モータジェネレータＭＧ２の回転加速度ｄωｍの２つのパラメータから、予め定められたマップや演算式によりイナーシャパワーＰinerを求めることができる。その場合に、本実施例では前記ステップＲ４で求めた先読みエンジン回転加速度ｄωｅ１および先読みＭＧ２回転加速度ｄωｍ１を、エンジン回転加速度ｄωｅ、ＭＧ２回転加速度ｄωｍとして用いてイナーシャパワーＰinerを算出する。
Ｐiner＝Ｉｅ・ｄωｅ・ωｅ＋Ｉｍ・ｄωｍ・ωｍ＋Ｉｇ・ｄωｇ・ωｇ
・・・(4)
ωｍ＋ρ・ωｇ−（１＋ρ）・ωｅ＝０ ・・・(5)

このようにしてステップＲ５でパワー低下量Ｐdownを設定したら、ステップＲ６およびＲ７を実行し、前記実施例と同様にしてエンジン１２の点火時期の遅角制御を行うことにより、エンジン１２のパワーＰｅを低下量Ｐdownだけ低下させる。

本実施例では、差動部１４のイナーシャパワーＰinerを含むパワーバランス式(1) に従って求められる余剰パワーΔＰに基づいてパワー低下量Ｐdownが設定されるため、差動部１４の差動状態の相違に拘らず適切にパワー低下制御が行われるようになる。すなわち、第１回転要素（キャリアＣ）の回転速度であるエンジン回転速度ωｅの相違に拘らず、摩擦係合装置１８の係合制御によりＭＧ２回転速度ωｍの変化が制限された状態、具体的には同期回転速度ωｍdoki付近に維持される状態において、エンジン回転速度ωｅを適度に上昇させることが可能で、エンジン回転速度ωｅの低下や停滞無く変速が行われ、ドライバビリティや燃費、排出ガス等を向上させることができる。言い換えれば、差動部１４のイナーシャパワーＰinerを含むパワーバランス式(1) に従って求められる余剰パワーΔＰに基づいてパワー低下量Ｐdownを設定すれば、前記実施例と同様にエンジン回転速度ωｅが低い程パワー低下量Ｐdownが大きくなり、実質的に前記実施例と同様の作用効果が得られるのである。

また、本実施例では第２モータジェネレータＭＧ２のパワーＰｂをパラメータとして予め定められたパワーバランス式(1) に従って余剰パワーΔＰが算出されるため、第２モータジェネレータＭＧ２の回生制御によるパワー低下を考慮してエンジン１２のパワー低下制御を適切に行うことができる。

また、本実施例では、差動部１４のイナーシャパワーＰinerが、エンジン１２の遅角制御の応答遅れに基づいて求めた先読みエンジン回転加速度ｄωｅ１および先読みＭＧ２回転加速度ｄωｍ１を用いて算出されるため、エンジン１２の遅角制御の応答遅れに拘らずエンジンパワーＰｅが適切に低下制御されて、ドライバビリティや燃費、排出ガス等を一層向上させることができる。

図１１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の別の例を説明する骨子図で、このハイブリッド車両１００は、前記差動部１４の第２回転要素であるリングギヤＲからクラッチ１０２を介して動力伝達軸１０４に駆動力が伝達される場合で、その動力伝達軸１０４に第２モータジェネレータＭＧ２が連結されている。クラッチ１０２は、油圧式の単板式或いは多板式の摩擦係合装置で、断接装置に相当する。また、動力伝達軸１０４は、前記差動歯車装置２４に直接連結しても良いが、前記自動変速機２０等を介して差動歯車装置２４に連結することも可能である。

そして、このようなハイブリッド車両１００においても、例えばクラッチ１０２を解放して第２モータジェネレータＭＧ２のみを駆動力源として用いて走行するモータ走行モードから、クラッチ１０２を係合してエンジン１２を駆動力源として用いて走行するエンジン走行モードへ移行する際、或いはクラッチ１０２を解放した惰性走行からエンジン走行モードへ移行する際に、そのエンジン１２のパワーでリングギヤＲの回転速度を上昇させてクラッチ１０２を接続制御する場合に、前記各実施例と同様にしてエンジン１２のパワー低下制御を行うことができる。すなわち、前記図４のフローチャートと同様に、エンジン回転速度ωｅと基準値ωｅthとの回転速度差Δωを算出し、その回転速度差Δωに基づいてマップなどからパワー低下量Ｐdownを求めて、エンジン１２のパワー低下制御を行えば良い。また、前記図８のフローチャートと同様に、パワーバランス式から余剰パワーΔＰを算出し、その余剰パワーΔＰに基づいてパワー低下量Ｐdownを設定して、エンジン１２のパワー低下制御を行えば良い。その場合に、本実施例では第２モータジェネレータＭＧ２がクラッチ１０２よりも下流側に配置されているため、その第２モータジェネレータＭＧ２のパワーＰｂを考慮する必要はなく、次式(6) のパワーバランス式に従って余剰パワーΔＰを算出すれば良い。
ΔＰ＝Ｐｅ−Ｐｃ−Ｐiner ・・・(6)

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、これ等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、１００：ハイブリッド車両 １２：エンジン（原動機） １４：差動部 １８：摩擦係合装置（断接装置） ２０：自動変速機 ７０：電子制御装置 ８０：エンジンパワー低下制御手段 ８４：回転速度差算出手段 ８６：エンジンパワー低下量算出手段 １０２：クラッチ（断接装置） ＭＧ２：第２モータジェネレータ（回転機） Ｃ：キャリア（第１回転要素） Ｒ：リングギヤ（第２回転要素） ωｅ：エンジン回転速度（第１回転要素の回転速度） ωｅth：基準値 Δω：回転速度差 ωｍ：ＭＧ２回転速度（第２回転要素の回転速度、自動変速機の入力回転速度） ωｍdoki：同期回転速度 ｄωｅ１：先読みエンジン回転加速度 ｄωｍ１：先読みＭＧ２回転加速度 ΔＰ：余剰パワー Ｐdown：パワー低下量

Claims (6)

1. 第１回転要素が原動機に連結されるとともに、第２回転要素が断接装置を介して駆動輪に連結される差動部を有する車両の制御装置において、
   前記原動機のパワーで前記第１回転要素の回転速度を上昇させつつ前記第２回転要素の回転速度を上昇させて前記断接装置を接続する際に、該第２回転要素の回転速度が該断接装置の同期回転速度付近に達した場合に該原動機のパワーを低下させるとともに、
   該原動機のパワー低下量は、前記第１回転要素の回転速度が低い時には高い時に比較して大きくされる
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記第２回転要素の回転速度を一定とした場合に前記第１回転要素の回転速度の変化に対する前記差動部の回転エネルギーの変化が０となる該第１回転要素の回転速度を基準値として、該第１回転要素の実際の回転速度と該基準値との回転速度差Δωを算出し、該回転速度差Δωに基づいて前記原動機のパワー低下量を求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記原動機のパワー低下量は、前記原動機のパワーＰｅ、前記断接装置を介して前記駆動輪に伝達される駆動パワーＰｃ、前記差動部のイナーシャパワーＰiner、をパラメータとして予め定められたパワーバランス式から求められる余剰パワーΔＰに基づいて設定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
4. 前記差動部には少なくとも発電機として機能する回転機が連結されており、
   前記余剰パワーΔＰは、前記回転機のパワーＰｂをパラメータとして次式のパワーバランス式(1) に従って算出される
   ΔＰ＝Ｐｅ−Ｐｃ−Ｐｂ−Ｐiner ・・・(1)
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 前記差動部のイナーシャパワーＰinerは、前記原動機の応答遅れに基づいて求めた前記第１回転要素および前記第２回転要素の各々の先読み回転加速度を用いて算出される
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の車両の制御装置。
6. 前記断接装置は、自動変速機の複数のギヤ段を切り換えるためのもので、
   前記原動機のパワー低下制御は、前記自動変速機の入力回転速度を該原動機のパワーで上昇させて所定のギヤ段を成立させる際に、該入力回転速度が該ギヤ段の同期回転速度に達する直前に実施される
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の車両の制御装置。

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