JP6073762B2 - ハイブリッド自動車の制御システムおよび制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車の制御システムおよび制御方法に関し、無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）とモータを搭載したハイブリッド自動車において、モータアシストを制御するシステム及び制御方法に関する。

従来、車両における低燃費、低エミッション等の要請が増大しており、これに応えるために、内燃機関とモータとを車両の駆動源とするハイブリッド自動車が実用化されている。
このハイブリッド自動車においては、さらなる性能の向上を図るために、種々の観点から改良がなされ、種々の構成が提案されている。

例えば、特許文献１には、ハイブリッド自動車の車両制御装置が開示されている。特許文献１には、内燃機関、ＣＶＴ及び電動機を搭載するハイブリッド自動車において、変動する車速に対してＣＶＴの変速比を制御することにより、内燃機関の回転数が一定になるように制御し、かつ電動機のトルクを制御することにより、内燃機関のトルクが一定になるように制御することが記載されている。これにより、内燃機関を定常運転し、低燃費と低エミッションを実現することができるとされている。

ここで、ＣＶＴを備えたハイブリッド自動車においては、たとえば自動車の発進時には、発進のために比較的大きいトルクが必要とされるので、ＣＶＴの変速比は大きくなる（たとえば、変速比＞１）。ＣＶＴは、必要とされるトルクが大きいとき、即ち変速比が大きいときは、プーリ径を維持するための油圧力を大きくする必要があり、また場合によってはプーリとベルトとの間ですべりが発生し、損失が大きくなる。

特許文献１に記載されたハイブリッド自動車の車両制御装置では、上述のように内燃機関の回転数が一定になるようにＣＶＴの変速比を制御しているとき、ＣＶＴの変速比が比較的大きい条件が発生する場合が考えられ、この場合は全体の燃費が悪化する恐れがある。

ところで、従来、ＣＶＴを搭載するエンジン駆動の自動車は、プーリの変速幅を拡大することで最ロー変速比を大きくして、このような発進時の充分なトルクを提供していた。しかしながら、最ロー変速比が大きいと、この最ロー変速比で走行しているときのＣＶＴの上記損失がより大きくなる。また、プーリやＣＶＴの他の構造が大型化するため、ＣＶＴ全体が大型し、重量も重くなるという問題があった。

これらの問題を解決するために、近年では、ＣＶＴのセカンドプーリの後段に副変速機（例えば２段副変速機など）を搭載したＣＶＴが知られている。このような副変速機が搭載されることで、ＣＶＴのプーリサイズを大きくすることなく、ＣＶＴ全体としての変速幅を拡大することができる。この結果、ＣＶＴ自体の最ロー変速比を大きくすることなく、発進時の充分なトルクを提供することができる。
しかしながら、このような副変速機付きＣＶＴは構造が複雑であり、副変速機を含めた変速制御も複雑である。

特開平９−２２４３０３号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造でＣＶＴの伝達効率を向上することを目的の一つとする。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るハイブリッド自動車の制御システムは、プライマリプーリとセカンダリプーリとを備え、エンジンの回転速度及びトルクを変換して出力する無段変速機と、前記無段変速機から出力されるトルクをアシストするモータの駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記モータによるトルクアシストが行われないときの前記無段変速機の第１の変速比シフトマップデータと、該変速比シフトマップデータの最ロー変速比より小さい最ロー変速比を有する第２の変速比シフトマップデータとを有し、前記制御装置は、所定の車速以下での走行時において、前記第２の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記無段変速機から出力されるトルクをアシストするように前記モータの駆動を制御する。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御システムは、前記所定の車速が、前記モータの基底速度に対応する車速と前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速のうち、いずれか小さいほうの車速である。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御システムは、前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速が、アクセル開度１００％の場合において最大けん引力を発生させるときの車速である。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御システムは、前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速が、アクセル開度毎に変動する。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御システムは、前記所定の車速が、前記第２の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御したときに前記モータによって前記無段変速機から出力されるトルクを補助することで、前記第１の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御したときに前記無段変速機から出力されるトルクと同等のトルクを出力できるように、アクセル開度毎に決定される。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御システムは、前記所定の車速は、アクセル開度毎に決定される所定の車速のうち、最小の車速である。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御システムは、前記制御装置が、前記所定の車速超での走行時において、前記第１の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記モータによる前記無段変速機から出力されるトルクのアシストを停止するように前記モータの駆動を制御する。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るハイブリッド自動車の制御方法は、無段変速機を備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、アクセル開度および車速を検知する工程と、モータによるトルクアシストが行われないときの前記無段変速機の第１の変速比シフトマップデータと、該変速比マップデータの最ロー変速比より小さい最ロー変速比を有する第２の変速比シフトマップデータとから、前記検知したアクセル開度に基づいて、所定の車速を読みだす工程と、前記検知した車速と前記所定の車速とを比較し、前記検知した車速が前記所定の車速以下であるか否かを判定する工程と、前記判定工程において前記検知した車速が前記所定の車速以下であると判定したときに、前記第２の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記無段変速機から出力されるトルクをアシストするように前記モータの駆動を制御する工程と、を有する。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御方法は、前記所定の車速が、前記モータの基底速度に対応する車速と前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速のうち、いずれか小さいほうの車速である。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御方法は、前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速が、アクセル開度１００％の場合において最大けん引力を発生させるときの車速である。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御方法は、前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速が、アクセル開度毎に変動する。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御方法は、前記所定の車速が、前記第２の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御したときに前記モータによって前記無段変速機から出力されるトルクを補助することで、前記第１の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御したときの前記無段変速機から出力されるトルクと同等のトルクを出力できるように、アクセル開度毎に決定される。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御方法は、前記所定の車速が、アクセル開度毎に決定される所定の車速のうち、最小の車速である。

本発明の別の形態に係るハイブリッド自動車の制御方法は、前記制御工程は、前記判定工程において前記検知した車速が前記所定の車速超であると判定したときに、前記第１の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記モータによる前記無段変速機から出力されるトルクのアシストを停止するように前記モータの駆動を制御する。

本発明におけるハイブリッド自動車の制御システムが適用されるハイブリッド自動車を概略的に示す図である。 モータの回転速度に対する最大トルク及び車速を示すグラフである。 車両のエンジンのけん引力曲線図である。 モータによりトルクアシストされない場合のＣＶＴの変速比（ｉ＿ｃｖｔ）のシフトマップを示す図である。 モータによってトルクアシストする場合のＣＶＴの変速比（ｉ＿ｃｖｔ´）のシフトマップを示す図である。 図５のｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップを、モータのトルク性能に基づいて再設計したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップを示す図である。 図６に示したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップを、アクセル開度毎に所定の車速が同一となるように再設計したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップを示す図である。 本実施形態に係るハイブリッド自動車の制御フローチャートである。

以下、本発明に係るハイブリッド自動車の制御システムの実施形態を図１ないし図６を参照して説明する。

図１は、本発明におけるハイブリッド自動車の制御システムが適用されるハイブリッド自動車を概略的に示す図である。
車両１０は、動力源であるエンジン１２と、エンジン１２を始動させるためのスタータ１１と、エンジン１２の駆動力を前輪２９Ｌ、２９Ｒの車軸に伝達させるための駆動系２０と、を備えている。

駆動系２０は、エンジン１２の出力側に接続されたトランスミッション２２と、トランスミッション２２の出力が伝達されるＣＶＴ（無段変速機）２４と、ＣＶＴ２４からの出力を補助（トルクアシスト）するモータ２６と、モータ２６の出力を前輪２９Ｌ、２９Ｒへ伝達するための差動ギア２８と、を備えている。

ＣＶＴ２４は、トランスミッション２２からの出力が伝達されるプライマリプーリ２４ａと、プライマリプーリ２４ａの回転及びトルクを受動するセカンダリプーリ２４ｂと、プライマリプーリ２４ａの回転及びトルクをセカンダリプーリ２４ｂに伝達するためのプーリベルト２４ｃとを備えている。ＣＶＴ２４は、プライマリプーリ２４ａとセカンダリプーリ２４ｂのプーリ径が調節されることで、ＣＶＴの変速比を連続的に変化させることができる。
また、車両１０は、ＣＶＴ２４のプライマリプーリ２４ａの回転速度を検知するＣＶＴ回転センサ６２を備えている。ＣＶＴ回転センサ６２は、検知したプライマリプーリ２４ａの回転速度を後述するトランスミッション制御手段５６へ送信する。

エンジン１２からの駆動力は、トランスミッション２２を介してＣＶＴ２４に伝達され、ＣＶＴ２４のプライマリプーリ２４ａ及びセカンダリプーリ２４ｂのプーリ径に従って、エンジン１２のトルク及び回転数が変化される。その後、セカンダリプーリ２４ｂの駆動力が、必要に応じてモータ２６によりトルクアシストされて、差動ギア２８へ伝達される。差動ギア２８へ伝達されたエンジン１２の駆動力は、前輪２９Ｌ、２９Ｒを駆動させる。

モータ２６は、セカンダリプーリ２４ｂをトルクアシストするときは、バッテリ３２によって駆動され、車両１０の減速時などには発電機として機能して、バッテリ３２に充電する。バッテリ３２の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）は、バッテリコントローラ３４により読み取られ、その情報が後述するハイブリッドコントローラ５０へ送られる。

車両１０は、さらに、アクセルの開度を検知するアクセル開度センサ６４と、車両１０の車速を検知する車速センサ６６と、これら２つのセンサによって検知されたアクセル開度データ及び車速データを受信するハイブリッドコントローラ５０と、ハイブリッドコントローラ５０によって夫々制御されるインバータ５２、エンジン制御手段５４、及びトランスミッション制御手段５６とを備えている。

ハイブリッドコントローラ５０は、検知されたアクセル開度及び車速、ならびにバッテリコントローラ３４からのバッテリ３２のＳＯＣ等に基づいて、インバータ５２、エンジン制御手段５４及びトランスミッション制御手段５６を制御する。
インバータ５２は、アクセル開度、車速、ドライバが要求するトルク、及びバッテリ３２のＳＯＣに基づいて、モータ２６の回転速度及びトルクを制御する。
エンジン制御手段５４は、ドライバの要求トルクに応じてスタータ１１及びエンジン１２を制御する。
トランスミッション制御手段５６は、ドライバの要求トルクに応じた適切なトルクで車両１０が駆動するように、トランスミッション２２及びＣＶＴ２４の変速比を制御する。

また、ハイブリッドコントローラ５０は、後述するＣＶＴ２４のシフトマップデータを格納する図示しない記憶装置を備えており、このシフトマップデータに基づいて、トランスミッション制御手段５６を介してＣＶＴ２４の変速比を制御する。

次に、本ハイブリッド自動車の制御システムにおいて、モータ２６がＣＶＴ２４の出力のトルクアシストを行う場合の車速条件について説明する。本実施形態に係るハイブリッド自動車の制御システムでは、車両１０の車速が所定の車速以下の場合に、モータ２６によってＣＶＴ２４の出力のトルクアシストを行い、車速が所定の車速超の場合はＣＶＴ２４のトルクアシストを行わない（停止する）ように制御する。

図２は、モータ２６の回転速度に対する最大トルク及び車速を示すグラフである。
本グラフの縦軸はモータ２６のトルク（Ｎｍ）を示し、横軸はモータ２６の回転速度（ｒｐｍ）及び車速（ｋｍ／ｈ）を示す。このグラフは、図１に示したハイブリッドコントローラ５０の記憶装置に格納される。

図示のように、モータ２６のトルクは、回転速度が上がるにつれて上昇し、最大トルク（停動トルク）となる。その後、ある回転速度（基底速度：Ｂａｓｅ Ｓｐｅｅｄ）でトルクが減少し始める。
上述したように、本実施形態では、車速が所定の車速以下の場合に、モータ２６によってＣＶＴ２４の出力のトルクアシストを行う。本実施形態では、モータ２６の基底速度に対応する車速、即ちモータ２６の基底速度から算出される車速を、所定の車速とすることができる。

以上で説明したように所定の車速を決定することで、車速がモータ２６の基底速度に対応する車速以下のときに、モータ２６によってＣＶＴ２４の出力のトルクアシストを行うので、モータ２６が最大トルクで運転しうる条件、即ちモータ２６によるＣＶＴ２４のトルクアシストを最大限に行うことができる運転条件において、トルクアシストを行うことができる。このため、大きいトルクが必要な車速での走行時（高変速比での加速時）であっても、モータ２６の最大トルク又はこれに近いトルクでＣＶＴ２４の出力をアシストすることができるので、ドライバに要求されたトルクで車両を走行させることができる。これにより、高変速比での加速時に発生するＣＶＴ２４の機械的な損失を低減することができる。

次に、本ハイブリッド自動車の制御システムにおいて、モータ２６がＣＶＴ２４の出力のトルクアシストを行う場合の別の車速条件について説明する。
図３は、車両１０のエンジン１２のけん引力曲線図である。
図示のように、本けん引力曲線図の縦軸は車両１０のエンジン１２のけん引力（Ｎ）を示し、横軸は車速（ｋｍ／ｈ）を示す。このけん引力曲線図は、図１に示したハイブリッドコントローラ５０の記憶装置に格納される。また、本図においては、最ロー変速比であり且つアクセル開度１００％の状態におけるけん引力曲線が示されている。

図示のように、このけん引力曲線では、車両が発進してから車速が大きくなるにつれてけん引力は増加し、所定の車速において最大けん引力に達した後、減少する。本実施形態では、モータ２６がＣＶＴ２４の出力のトルクアシストを行うための車速条件として、エンジン１２が最大けん引力を発生させるときの車速を車速条件（所定の車速）とすることができる。

以上で説明したように所定の車速を決定することで、エンジン１２が最大けん引力を発生させるときの車速条件、即ちＣＶＴ２４の高変速比（高トルク）が必要とされる運転条件において、モータ２６でＣＶＴ２４の出力をトルクアシストすることができるので、高変速比での加速時に発生するＣＶＴ２４の機械的な損失を低減することができる。

本実施形態では、図２において説明した車速条件と、図３において説明した車速条件とを比較して、より小さい車速条件を所定の車速（閾値）として採用することができ、車両１０の車速がこの所定の車速以下の場合に、モータ２６によってＣＶＴの出力のトルクアシストを行うようにする。これにより、ＣＶＴ２４の高変速比（高トルク）が必要とされる運転条件であって、且つモータ２６の最大トルク又はこれに近いトルクを発揮しうる運転条件で、モータ２６によりＣＶＴ２４の出力をアシストすることができ、高変速比での加速時に発生するＣＶＴ２４の機械的な損失を低減することができる。

なお、図３に示したけん引力曲線は、アクセル開度１００％の状態における曲線であるが、アクセル開度が１００％より小さいときは、車速に対するエンジン１２のけん引力曲線は異なり得る。即ち、アクセル開度が１００％より小さいときは、最大けん引力を発生させるときの車速（所定の車速）は、図３に示した車速条件よりも大きくなり得る。言い換えれば、アクセル開度１００％の状態におけるけん引力曲線に基づいて決定される上記所定の車速は、アクセル開度毎に変動する所定の車速の中で最小の値となる。
そこで、本実施形態では、トルクアシスト制御を容易に行うため、トルクアシストを行うための車速条件として、図３に示したアクセル開度１００％の状態におけるけん引力曲線に基づいて決定される上記所定の車速を採用する。

このように所定の車速を一つに決定することで、トルクアシスト制御を容易に行うことができる。また、アクセル開度１００％の状態における上記所定の車速は、アクセル開度毎に変動する所定の車速の中で最小の値であるので、アクセル開度によってエンジン１２のけん引力曲線が変化しても、少なくとも車両１０の低速領域におけるＣＶＴ２４の高変速比（高トルク）が必要とされる運転条件において、トルクアシストを行うことができる。

なお、上記アクセル開度毎に変動する所定の車速に応じてトルクアシスト制御を行ってもよい。具体的には、上記アクセル開度毎に変動する所定の車速と図２において説明した所定の車速とのうち、小さいほうの車速を所定の車速（閾値）として採用して、このアクセル開度毎に採用された所定の車速に基づいてトルクアシストを行うようにする。この場合は、トルクアシスト制御が複雑になるが、モータ２６の使用効率をより向上させることができる。

次に、本ハイブリッド自動車の制御システムにおいて、図１に示したハイブリッドコントローラ５０の記憶装置に格納されるＣＶＴ２４の変速比のシフトマップについて説明する。
図４は、モータ２６がトルクアシストしない場合のＣＶＴ２４の変速比ｉ＿ｃｖｔのシフトマップを示す図である。本シフトマップの縦軸はＣＶＴ２４のプライマリプーリ２４ａの回転速度（ｒｐｍ：Ｒｏｔａｔｉｏｎ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）を示し、横軸は車速（ｋｍ／ｈ）を示す。

本シフトマップでは、アクセル開度毎（２０％、４０％、７０％、１００％）の変速線がマップされており、各変速線は、対応するアクセル開度において加速する車速に対するプライマリプーリ２４ａの回転数を示している。

ＣＶＴ２４の変速比は一般的に「プライマリプーリ２４ａの回転速度／セカンダリプーリ２４ｂの回転速度」で表すことができる。ここで、セカンダリプーリ２４ｂは変速手段としての差動ギア２８のみを介して前輪２９Ｌ、２９Ｒを駆動させているので、車速はセカンダリプーリ２４ｂの回転速度と比例関係にある。従って、本シフトマップにおける変速線の傾き（プライマリプーリ２４ａの回転速度／車速）は、ＣＶＴ２４の変速比と比例関係にある。このため、本シフトマップの変速線の傾きの大小関係は、ＣＶＴ２４の変速比の大小関係と一致する。

図示のように、本実施形態にかかるＣＶＴ２４の変速比のシフトマップは、ハイブリッド自動車のアクセル開度毎に変速比の変化が異なるように設計されている。例えば、アクセル開度１００％の場合、プライマリプーリ２４の回転速度が約３６００ｒｐｍに達するまで最ロー変速比（最大変速比）にて加速し、その後車速の上昇に伴って変速比を徐々に小さくしていく。

以上で説明したように、本ハイブリッド自動車の制御システムでは、図１に示したモータ２６がトルクアシストしない場合には、アクセル開度に応じた本シフトマップの車速とプライマリプーリ２４ａの回転速度の関係を満たすように、トランスミッション制御手段５６がＣＶＴ２４の変速比を制御する。

図５は、本ハイブリッド自動車の制御システムにおいて、図２及び図３において説明した所定の車速のうちのいずれか小さい所定の車速に基づいて設計した、モータ２６がトルクアシストする場合のＣＶＴ２４の変速比ｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップを示す図である。
本シフトマップでは、便宜上、アクセル開度１００％、７０％、４０％及び２０％の場合における図２に示したＣＶＴ変速比ｉ＿ｃｖｔのシフトマップを破線により併記している。

図示のように、実線で示されている本シフトマップは、ハイブリッド自動車のアクセル開度（本実施形態では１００％、７０％、４０％、２０％）毎に変速比が異なるように、車速０（ｋｍ／ｈ）の開始位置から、図２及び図３において説明した所定の車速まで設計されている。即ち、本シフトマップは、図２及び図３において説明した所定の車速のうちのいずれか小さい所定の車速(閾値となる車速)に達するまで、アクセル開度毎に異なる一定の変速比（最ロー変速比：ｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗ）に従ってプライマリプーリ２４ａの回転速度が増加し、この閾値となる車速に達したときに、図４に示したシフトマップとプライマリプーリ２４ａの回転速度が一致するように設計されている。
なお、この閾値となる車速に達した後は、図４に示したシフトマップに従って、車両１０が加速される。

本実施形態に係るハイブリッド自動車の制御システムでは、車速が図２及び図３において説明した所定の速度以下の場合に、図５に示したシフトマップに基づいて、ＣＶＴ２４の変速比を制御するとともにモータ２６によってＣＶＴ２４からの出力のトルクアシストを行い、車速が上記所定の速度超の場合は図４に示したシフトマップに基づいてＣＶＴ２４の変速比を制御するとともにモータ２６によるＣＶＴ２４からの出力のトルクアシストを停止する。
言い換えれば、最ロー変速比ｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗにおけるプライマリプーリ２４ａの回転速度が、図４に示したシフトマップの変速線ｉ＿ｃｖｔにおけるプライマリプーリ２４ａの回転速度以下であるときの車速での走行時において、モータ２６によりＣＶＴ２４の出力のトルクアシストを行う。

本シフトマップにおけるＣＶＴ２４の最ロー変速比ｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗは、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップの最ロー変速比ｉ＿ｃｖｔ＿ｌｏｗよりも小さくなるように設計される。即ち、本シフトマップの最ロー変速比ｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗにおけるＣＶＴ駆動トルクは、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップの最ロー変速比ｉ＿ｃｖｔ＿ｌｏｗにおけるＣＶＴ駆動トルクよりも小さくなるように設計される。このため、本シフトマップに従ってＣＶＴ２４の変速比を制御することで、より小さいＣＶＴ駆動トルクで車両を加速するため、ＣＶＴ２４の機械的な損失を低減することができる。

本シフトマップに基づいてＣＶＴ２４の変速比を制御するときは、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに基づいて制御される場合のＣＶＴ２４のトルクに比べて不足しているトルクを、モータ２６によってＣＶＴ２４の出力トルクをアシストすることで補うことができる。このため、本シフトマップに基づいてＣＶＴ２４の変速比を制御した場合でも、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに基づいて制御される場合のＣＶＴ２４の出力トルクと同等の出力トルクを実現できるようにしている。

以上で説明したように、図２及び図３で説明した所定の車速（閾値の車速）以下の場合には、比較的小さい最ロー変速比ｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗで加速するように設計されているので、図４に示したシフトマップの高変速比（最ロー変速比）を必要とする車速領域において、モータ２６でトルクアシストしてＣＶＴ２４の変速比を小さくすることができる。したがって、高変速比での加速時に発生するＣＶＴ２４の機械的な損失を低減し、簡単な構造でＣＶＴの伝達効率を向上することができる。

また、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御システムによれば、ＣＶＴ２４の最高設計変速比（最ロー変速比）を小さくすることができるので、ＣＶＴ２４のプライマリプーリ２４ａ及びセカンダリプーリ２４ｂやその他の部品を小さく又は軽くすることができ、ＣＶＴ２４を小型化又は軽量化することができる。
さらに、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御システムによれば、変速比幅を拡大するために従来用いられていた副変速機を不要とすることができる。
加えて、モータ２６が上記所定の車速以下の車速での走行時にのみトルクアシストを行うように制御されるので、モータ２６によりトルクアシストが実行される頻度を下げることができ、ハイブリッド車両のバッテリ３２を従来に比べて小型化することができる。

ところで、図５に示したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップに基づいてＣＶＴ２４が制御される場合に、モータ２６が、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに基づいて制御されるときのＣＶＴ２４の出力トルクに比べて不足しているトルクを補うことができるトルク性能（最大トルク）を有しているときは、上述したように、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに基づいて制御される場合のＣＶＴ２４の出力トルクと同等の出力トルクを実現できる。
一方で、モータ２６が、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに基づいて制御される場合のＣＶＴ２４の出力トルクに比べて不足しているトルクを補うことができないトルク性能を有する、即ちモータ２６のトルク性能が不十分である場合は、モータ２６のトルク性能に基づいて所定の車速を決定し、図５のＣＶＴ変速比シフトマップを再設計する必要がある。

具体的には、例えば、図５に示したＣＶＴ変速比シフトマップにおけるｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗと、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップにおけるｉ＿ｃｖｔとのプライマリプーリ回転速度の差が最大である車速において、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに比べて不足しているＣＶＴ２４のトルク値と、モータ２６がアシスト可能なトルク値（最大トルク値）とを比較する。なお、上記プライマリプーリ回転速度の差が最大である車速において、モータ２６によってアシストされるトルクが最も大きくなる。

モータ２６の最大トルク値が、上記不足しているＣＶＴ２４のトルク値以上の場合は、モータ２６のトルクアシストにより、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに基づいて制御される場合のＣＶＴ２４が出力するトルクと同等のトルクを出力できることになり、図５に示したＣＶＴ変速比シフトマップの再設計は不要である。ただし、モータ２６の最大トルク値が、上記不足しているＣＶＴ２４のトルク値に比べて過剰に大きい場合は、モータ２６のトルク性能が過剰に大きいことを示すので、よりトルク性能の小さいモータに変更してもよい。

一方で、モータ２６の最大トルク値が、上記不足しているＣＶＴ２４のトルク値よりも小さい場合は、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに基づいて制御される場合のＣＶＴ２４が出力するトルクと同等のトルクを出力できるように、即ちモータ２６の最大トルク値が図４のシフトマップに対して不足しているトルク値以上になるように、所定の車速を決定し、図５に示したＣＶＴ変速比シフトマップを再設計する、即ち、ｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗを示す直線の傾きを大きくする（最ロー変速比を大きくする）。

図６は、図５に示したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップを、モータ２６のトルク性能に基づいて再設計したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップを示す図である。
図示のように、モータ２６の最大トルク値に基づいて所定の車速を決定し、再設計したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップは、図５に示したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップに比べて、アクセル開度毎のｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗとｉ＿ｃｖｔとの交点における車速（所定の車速）が小さくなるように再設計されている。これにより、ｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗを示す直線の傾きが大きくなるように再設計される。また、本実施形態の場合は所定の車速がアクセル開度毎に異なるように設計されている。

車両１０は、車速０（ｋｍ／ｈ）の開始位置から、所定の車速に達するまで、アクセル開度毎に異なる一定の変速比（最ロー変速比：ｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗ）に従ってプライマリプーリ２４ａの回転速度を増加させる。このとき、モータ２６によりトルクアシストをすることで、ｉ＿ｃｖｔに基づいて制御される場合と同等のトルクが実現される。
アクセル開度毎に異なる所定の車速に達した後は、モータ２６によるトルクアシストを停止するとともに、ｉ＿ｃｖｔに基づいてＣＶＴ２４が制御される。

このようにシフトマップを再設計することで、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに基づいて制御される場合のＣＶＴ２４のトルクに比べて不足しているトルクを、モータ２６によって確実にアシストすることができる。このため、本シフトマップに基づいてＣＶＴ２４の変速比を制御した場合でも、図４に示したＣＶＴ変速比シフトマップに基づいて制御される場合のＣＶＴ２４の出力トルクと同等のトルクを確実に出力することができる。

図６に示したＣＶＴ変速比シフトマップでは、モータ２４がトルクアシストできる範囲で、アクセル開度毎のｉ＿ｃｖｔ´ｌｏｗを、所定の車速が異なるように設計したが、トルクアシスト制御を容易に行うため、所定の車速がアクセル開度毎に同一となるように所定の車速を決定し、ｉ＿ｃｖｔ´ｌｏｗを設計してもよい。

図７は、図６に示したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップを、アクセル開度毎に所定の車速が同一となるように再設計したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップである。
図示のように、本ｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップにおける所定の車速は、図６に示したアクセル開度毎の所定の車速のうち最小であるアクセル開度４０％におけるｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗの所定の車速であり、この所定の車速に合わせてアクセル開度１００％、７０％、２０％のｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗが再設計されている。
即ち、アクセル開度１００％、７０％、２０％のｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗは、アクセル開度４０％におけるｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗの所定の車速に達するまでは、アクセル開度毎に異なる一定の変速比に従ってプライマリプーリ２４ａの回転速度が増加し、この所定の車速に達したときに、図４に示したシフトマップとプライマリプーリ２４ａの回転速度が一致するように再設計されている。

このようにアクセル開度毎に異なる所定の車速のうち最小の車速を所定の車速として、ｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップを再設計することで、確実にモータ２６がトルクアシストでき、且つトルクアシスト制御を容易に行うことができる。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法について説明する。
図８は、本実施形態に係るハイブリッド自動車の制御フローチャートである。
まず、ハイブリッド車両の制御に先立ち、図５ないし図７に示したモータ２６によりトルクアシストする場合の変速比（ｉ＿ｃｖｔ´）のシフトマップを予め設計しておく。即ち、図２及び図３において説明した所定の車速のうち小さい車速に基づいて、アクセル開度毎の最ロー変速比（ｉ＿ｃｖｔ´＿ｌｏｗ）を設計し（Ｓ１０１）、これに基づいて、図５に示した、アクセル開度に応じたプライマリプーリ２４ａと車速との関係を示すＣＶＴ２４の変速比（ｉ＿ｃｖｔ´）のシフトマップを設計する（Ｓ１０２）。なお、モータ２４のトルク性能に応じて、必要であれば、図５に示した変速比シフトマップを図６又は図７に示した変速比シフトマップのように再設計する（Ｓ１０３）。
このように設計した変速比（ｉ＿ｃｖｔ´）のシフトマップデータと、図２に示したモータ２６によるトルクアシストをしない場合の変速比（ｉ＿ｃｖｔ）のシフトマップデータをハイブリッドコントローラ５０の記憶装置に格納しておく（Ｓ１０４）。

以上で説明した事前準備が行われた上で、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御が行われる。まず、車両走行時において、ハイブリッドコントローラ５０は、アクセル開度センサ６４からアクセル開度信号を読み込み、車速センサ６６から車速データを読み込み、バッテリコントローラ３４からバッテリ３２のバッテリ残量を読み込む（Ｓ１０５）。

次に、ハイブリッドコントローラ５０は、車両の走行状態がハイブリッド制御条件を満たしているか否かを判断する（Ｓ１０６）。即ち、ハイブリッドコントローラ５０は、上記読み込んだアクセル開度と、予め格納されたｉ＿ｃｖｔのシフトマップデータ及びｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップデータに基づいて、図５ないし図７において説明した所定の車速を読み出す。
この読み出された所定の車速に基づいて、現在の車速が上記所定の車速以下であるか否かを判断する。また、ハイブリッドコントローラ５０は、上記読み込んだバッテリ残量が、トルクアシストするために充分な残量があるか否かを判断する。

ハイブリッドコントローラ５０が、車速が上記所定の車速以下であると判断し、かつバッテリ残量が上記充分な残量であると判断したとき（Ｓ１０６、ＹＥＳ）、図５ないし図７のいずれかに示したｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップデータにおいて、上記読み込んだ車速とアクセル開度に基づいて、ｉ＿ｃｖｔ´のシフトマップ上のプライマリプーリ２４ａの回転速度、即ち目標値としてのプライマリプーリ２４ａの回転速度を読み取る（Ｓ１０７）。

続いて、ハイブリッドコントローラ５０は、上記読み込んだ車速におけるＣＶＴ２４の出力軸の回転数、即ちセカンダリプーリ２４ｂの回転速度と、上記目標値としてのプライマリプーリ２４ａの回転速度から、ＣＶＴ２４の変速比ｉ＿ｃｖｔ´を算出する（Ｓ１０８）。
ここで、上述したように車速とセカンダリプーリ２４ｂの回転速度とは比例関係にあるので、ＣＶＴ２４の変速比ｉ＿ｃｖｔ´は、以下の式により算出することができる。
ｉ＿ｃｖｔ´＝Ｃ´＊（上記目標値としてのプライマリプーリ２４ａの回転速度）／（車速）
なお、ここでＣ´は比例定数である。

ハイブリッドコントローラ５０は、トランスミッション制御手段５６を介して、ＣＶＴ２４の変速比が上記算出された変速比ｉ＿ｃｖｔ´となるように制御し、（Ｓ１０９）、これと共にモータ２６によりＣＶＴ２４の出力トルクをアシストする。

また、ハイブリッドコントローラ５０は、ドライバの要求トルクｆｄ＿ｔｒｑと変速比ｉ＿ｃｖｔ´とに基づいて、エンジントルクｉｃｅ＿ｔｒｑ´を制御する（Ｓ１１０）。即ち、ハイブリッドコントローラ５０は、アクセル開度データから公知の方法でドライバ要求トルクｆｄ＿ｔｒｑを算出し、図２に示したグラフから、インバータ５２が制御しているモータ２６の回転速度に基づいてモータ２６の最大トルクｍｏｔ＿ｔｒｑを読み出す。
続いて、ハイブリッドコントローラ５０は、ドライバ要求トルクｆｄ＿ｔｒｑ、モータ２６の最大トルクｍｏｔ＿ｔｒｑおよび変速比ｉ＿ｃｖｔ´とから、目標値となるエンジントルクｉｃｅ＿ｔｒｑ´を算出する。目標値となるエンジントルクｉｃｅ＿ｔｒｑ´は、以下の式により算出することができる。
ｆｄ＿ｔｒｑ＝ｉｃｅ＿ｔｒｑ´＊ｉ＿ｃｖｔ´＋ｍｏｔ＿ｔｒｑ
ハイブリッドコントローラ５０は、算出した目標値となるエンジントルクｉｃｅ＿ｔｒｑ´となるように、エンジン制御手段５４を介してエンジン１２を制御する。

一方で、ハイブリッドコントローラ５０が、車速が上記所定の車速以下ではない、即ち車速が上記所定の車速超であると判断し、又はバッテリ残量が上記充分な残量でないと判断したときは（Ｓ１０６、Ｎｏ）、図４に示した変速比ｉ＿ｃｖｔのシフトマップデータにおいて、上記読み込んだ車速とアクセル開度に基づいて、変速比ｉ＿ｃｖｔのシフトマップ上のプライマリプーリ２４ａの回転速度、即ち目標値としてのプライマリプーリ２４ａの回転速度を読み取る（Ｓ１１１）。

続いて、ハイブリッドコントローラ５０は、上記車速におけるＣＶＴ２４の出力軸の回転数、即ちセカンダリプーリ２４ｂの回転速度と、上記目標値としてのプライマリプーリ２４ａの回転速度から、ＣＶＴ２４の変速比ｉ＿ｃｖｔを算出する（Ｓ１１２）。
ここで、上述したように車速とセカンダリプーリ２４ｂの回転速度とは比例関係にあるので、ＣＶＴ２４の変速比ｉ＿ｃｖｔは、以下の式により算出することができる。
ｉ＿ｃｖｔ＝Ｃ＊（上記目標値としてのプライマリプーリ２４ａの回転速度）／（車速）
なお、ここでＣは比例定数である。

ハイブリッドコントローラ５０は、トランスミッション制御手段５６を介して、ＣＶＴ２４の変速比が上記算出されたｉ＿ｃｖｔとなるように制御する（Ｓ１１３）。

また、ハイブリッドコントローラ５０は、ドライバの要求トルクｆｄ＿ｔｒｑと変速比ｉ＿ｃｖｔとに基づいて、エンジントルクｉｃｅ＿ｔｒｑを制御する（Ｓ１１０）。即ち、ハイブリッドコントローラ５０は、アクセル開度データからドライバ要求トルクｆｄ＿ｔｒｑを算出し、ドライバ要求トルクと変速比ｉ＿ｃｖｔとから、目標値となるエンジントルクｉｃｅ＿ｔｒｑを算出する。目標値となるエンジントルクｉｃｅ＿ｔｒｑは、以下の式により算出することができる。
ｆｄ＿ｔｒｑ＝ｉｃｅ＿ｔｒｑ＊ｉ＿ｃｖｔ
ハイブリッドコントローラ５０は、算出した目標値となるエンジントルクとなるように、エンジン制御手段５４を介してエンジン１２を制御する。

以上で説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法によれば、モータ２６が所定の車速以下の領域でＣＶＴ２４のトルクのアシストをすることができるので、ＣＶＴ伝達効率が最も低い高変速比（低速発進）となる車速で変速比を小さくして、ＣＶＴ２４の機械損失を低減でき、車両１０全体としての機械効率を向上させることができる。

なお、以上の実施形態では、図２に示したモータ２６のトルク曲線、及び図３に示したエンジン１２のけん引力曲線に基づいて所定の車速を決定し、この所定の車速に基づいて図５に示すシフトマップを設計する例を説明した。この例は、モータ２６及びエンジン１２の性能値が予め決定されていることを前提としたシフトマップの設計方法である。一方で、モータ２６及びエンジン１２の性能値が決定されていない場合は、例えば、所定の車速を任意に定めて図５に示すシフトマップを設計し、この任意に定められた所定の車速に基づいて、モータ２６及びエンジン１２を選定するようにしてもよい。この場合は、任意に定められた所定の車速が基底速度以下となるようなモータ２６を選定するか、又は最大けん引力を発生させるときの車速以下となるようなエンジン１２を選定すればよい。また、モータ２６については、トルクアシストするために充分な最大トルク値を有するモータ２６を選定する必要がある。

１０・・・車両、１１・・・スタータ、１２・・・エンジン、２０・・・駆動系、２２・・・トランスミッション、２４・・・ＣＶＴ、２４ａ・・・プライマリプーリ、２４ｂ・・・セカンダリプーリ、２４ｃ・・・プーリベルト、２６・・・モータ、２８・・・差動ギア、２９Ｌ，２９Ｒ・・・車輪、３２・・・バッテリ、３４・・・バッテリコントローラ、５２・・・インバータ、５４・・・エンジン制御手段、５６・・・トランスミッション制御手段、５０・・・ハイブリッドコントローラ、６２・・・ＣＶＴ回転センサ、６４・・・アクセル開度センサ、６６・・・車速センサ。

Claims (14)

1. プライマリプーリとセカンダリプーリとを備え、エンジンの回転速度及びトルクを変換して出力する無段変速機と、
   前記無段変速機から出力されるトルクをアシストするモータの駆動を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記モータによるトルクアシストが行われないときの前記無段変速機の第１の変速比シフトマップデータと、該変速比シフトマップデータの最ロー変速比より小さい最ロー変速比を有する第２の変速比シフトマップデータとを有し、
   前記制御装置は、所定の車速以下での走行時において、前記第２の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記無段変速機から出力されるトルクをアシストするように前記モータの駆動を制御する、ハイブリッド自動車の制御システム。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド自動車の制御システムにおいて、
   前記所定の車速は、前記モータの基底速度に対応する車速と前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速のうち、いずれか小さいほうの車速である、ハイブリッド自動車の制御システム。
3. 請求項２に記載されたハイブリッド自動車の制御システムにおいて、
   前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速は、アクセル開度１００％の場合において最大けん引力を発生させるときの車速である、ハイブリッド自動車の制御システム。
4. 請求項２に記載されたハイブリッド自動車の制御システムにおいて、
   前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速は、アクセル開度毎に変動する、ハイブリッド自動車の制御システム。
5. 請求項１に記載されたハイブリッド自動車の制御システムにおいて、
   前記所定の車速は、前記第２の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御したときに前記モータによって前記無段変速機から出力されるトルクを補助することで、前記第１の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御したときに前記無段変速機から出力されるトルクと同等のトルクを出力できるように、アクセル開度毎に決定される、ハイブリッド自動車の制御システム。
6. 請求項５に記載されたハイブリッド自動車の制御システムにおいて、
   前記所定の車速は、アクセル開度毎に決定される所定の車速のうち、最小の車速である、ハイブリッド自動車の制御システム。
7. 請求項１ないし６いずれか一項に記載されたハイブリッド自動車の制御システムにおいて、
   前記制御装置は、前記所定の車速超での走行時において、前記第１の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記モータによる前記無段変速機から出力されるトルクのアシストを停止するように前記モータの駆動を制御する、ハイブリッド自動車の制御システム。
8. 無段変速機を備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
   アクセル開度および車速を検知する工程と、
   モータによるトルクアシストが行われないときの前記無段変速機の第１の変速比シフトマップデータと、該変速比マップデータの最ロー変速比より小さい最ロー変速比を有する第２の変速比シフトマップデータとから、前記検知したアクセル開度に基づいて、所定の車速を読みだす工程と、
   前記検知した車速と前記所定の車速とを比較し、前記検知した車速が前記所定の車速以下であるか否かを判定する工程と、
   前記判定工程において前記検知した車速が前記所定の車速以下であると判定したときに、前記第２の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記無段変速機から出力されるトルクをアシストするように前記モータの駆動を制御する工程と、を有するハイブリッド自動車の制御方法。
9. 請求項８に記載されたハイブリッド自動車の制御方法において、
   前記所定の車速は、前記モータの基底速度に対応する車速と前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速のうち、いずれか小さいほうの車速である、ハイブリッド自動車の制御方法。
10. 請求項９に記載されたハイブリッド自動車の制御方法において、
    前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速は、アクセル開度１００％の場合において最大けん引力を発生させるときの車速である、ハイブリッド自動車の制御システム。
11. 請求項９に記載されたハイブリッド自動車の制御方法において、
    前記エンジンが最大けん引力を発生させるときの車速は、アクセル開度毎に変動する、ハイブリッド自動車の制御方法。
12. 請求項８に記載されたハイブリッド自動車の制御方法において、
    前記所定の車速は、前記第２の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御したときに前記モータによって前記無段変速機から出力されるトルクを補助することで、前記第１の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御したときの前記無段変速機から出力されるトルクと同等のトルクを出力できるように、アクセル開度毎に決定される、ハイブリッド自動車の制御方法。
13. 請求項１２に記載されたハイブリッド自動車の制御方法において、
    前記所定の車速は、アクセル開度毎に決定される所定の車速のうち、最小の車速である、ハイブリッド自動車の制御方法。
14. 請求項８ないし１３のいずれか一項に記載されたハイブリッド自動車の制御方法において、
    前記制御工程は、前記判定工程において前記検知した車速が前記所定の車速超であると判定したときに、前記第１の変速比シフトマップデータに基づいて前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記モータによる前記無段変速機から出力されるトルクのアシス
    トを停止するように前記モータの駆動を制御する、ハイブリッド自動車の制御方法。

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