JP6520805B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、直列に設けられた無段変速部及び有段変速部と、有段変速部の入力回転部材に連結された回転機とを備えた車両の制御装置に関するものである。

エンジンの動力を中間伝達部材へ伝達する無段変速部と、前記中間伝達部材と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成すると共に変速比が異なる複数のメカギヤ段を選択的に成立させる有段変速部と、前記中間伝達部材に動力伝達可能に連結された回転機とを備えた車両の制御装置が良く知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用駆動装置の制御装置がそれである。この特許文献１には、有段変速部の変速に伴うショックを抑制する為に、有段変速部のクラッチの係合と解放との切替えによってイナーシャ相を開始させるのではなく、無段変速部を変速させることにより有段変速部のイナーシャ相を開始させる技術が開示されている。

特開２００６−３２１３９２号公報

ところで、前述した特許文献１に記載の技術を実行したとしても、有段変速部の変速に伴うショックを完全に防止することは難しいが、運転者の駆動要求が変化したことによる有段変速部の変速時であれば、運転者は違和感を生じ難い。一方で、回転機が比較的効率の悪い領域(例えば低回転高負荷領域)で連続運転させられるような場合、回転機の発熱量が増大する。これに対して、回転機の発熱を抑制する為に、有段変速部をダウンシフトし、有段変速部の入力回転速度(つまり回転機回転速度)を上昇させて、回転機の運転領域を比較的効率の良い高回転領域とすることが考えられる。しかしながら、このような場合、発熱量を抑制する為の変速は、運転者の駆動要求とは関係なしに実行される為、僅かなショックでも運転者に違和感を与え易くなるおそれがある。

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、回転機の発熱を抑制し易くすると共に有段変速部の変速に伴うショックによる違和感を運転者に与え難くすることができる車両の制御装置を提供することにある。

第１の発明の要旨とするところは、(a) エンジンの動力を中間伝達部材へ伝達する無段変速部と、前記中間伝達部材と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成すると共に変速比が異なる複数のメカギヤ段を選択的に成立させる有段変速部と、前記中間伝達部材に動力伝達可能に連結された回転機とを備えた車両の、制御装置であって、(b) 前記メカギヤ段の各々に対して１又は複数種類が割り当てられた、前記無段変速部と前記有段変速部とで形成される変速比が異なる複数の模擬ギヤ段を選択的に成立させるように前記無段変速部を制御する模擬有段変速制御部と、(c) 前記有段変速部のメカギヤ段の切替えを、前記模擬ギヤ段が切り替えられるときに行うメカ有段変速制御部と、(d) 前記回転機の温度が所定値を超えている場合には、前記有段変速部のメカギヤ段の切替えを、前記回転機の温度が所定値以下の場合よりも高車速側で前記模擬ギヤ段が切り替えられるときに行わせる切替時期変更部とを、含むことにある。

前記第１の発明によれば、メカギヤ段の各々に対して１又は複数種類が割り当てられた複数の模擬ギヤ段を選択的に成立させるように無段変速部が制御されるので、有段変速と同様の変速フィーリングが得られる。又、回転機の温度が所定値を超えている場合には、メカギヤ段の切替えが、回転機の温度が所定値以下の場合よりも高車速側で模擬ギヤ段が切り替えられるときに行わせられるので、メカギヤ段は低車速側のギヤ段が選択され易くされて(すなわちダウンシフトし易くされて)、回転機回転速度の上昇により回転機の発熱が抑制し易くされる。又、メカギヤ段の切替え自体は模擬ギヤ段が切り替えられるときに行われるので、運転者の駆動要求に応じた模擬ギヤ段の切替えによるエンジン回転速度の変動を伴う為、有段変速部の変速に伴うショックがあっても運転者に違和感を与え難くされる。見方を換えれば、模擬ギヤ段はそのままで、メカギヤ段だけローギヤ化にすることで、回転機の発熱を抑制しつつ、ドライバビリティの悪化(例えば模擬ギヤ段をローギヤ化することに伴うエンジン回転速度の上昇)を抑制している。よって、回転機の発熱を抑制し易くすると共に有段変速部の変速に伴うショックによる違和感を運転者に与え難くすることができる。

本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。 機械式有段変速部の複数のメカギヤ段とそれを成立させる油圧式摩擦係合装置との関係を説明する図である。 機械式有段変速部のクラッチ及びブレーキに関する油圧制御回路を示す回路図である。 電気式無段変速部を有段変速させる際の複数の模擬ギヤ段の一例を説明する図である。 複数の模擬ギヤ段を変速する際の模擬ギヤ段変速マップの一例を説明する図である。 複数のメカギヤ段に複数の模擬ギヤ段を割り当てたギヤ段割当テーブルの一例を説明する図である。 メカギヤ段が２速の場合に成立させられる模擬ギヤ段の４速−６速を共線図上に例示した図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち第２回転機の発熱を抑制し易くすると共に機械式有段変速部の変速に伴うショックによる違和感を運転者に与え難くする為の制御作動を説明するフローチャートである。 図８のフローチャートに示す制御作動を実行した場合の一例を共線図上に示す図である。

好適には、前記切替時期変更部は、前記回転機の温度が前記所定値よりも低い第２所定値以下であり、且つ、前記模擬ギヤ段の切替えが実行される場合には、前記有段変速部のメカギヤ段の切替え時期を、前記回転機の温度が所定値を超えている場合での前記模擬ギヤ段の切替え時期よりも低車速側の前記模擬ギヤ段の切替え時期に対応させることにある。このようにすれば、所定値よりも低い第２所定値以下となったときにメカギヤ段の切替え時期が変更されるので、制御の切り替わりによる有段変速部のビジーシフトを抑制することができる。又、模擬ギヤ段の切替えが実行されるときにメカギヤ段の切替え時期が変更されるので、有段変速部の変速に伴うショックがあっても運転者に違和感を与え難くされる。

好適には、前記無段変速部は、前記エンジンが動力伝達可能に連結された差動機構と前記差動機構に動力伝達可能に連結された第１回転機(差動用回転機)とを有し前記第１回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式無段変速部であり、前記中間伝達部材に動力伝達可能に連結された前記回転機は、第２回転機(走行駆動用回転機)である。このようにすれば、電気式無段変速部と有段変速部とを直列に備えた車両において、第２回転機の発熱を抑制し易くすると共に有段変速部の変速に伴うショックによる違和感を運転者に与え難くすることができる。

好適には、複数の模擬ギヤ段は、それぞれの変速比を維持できるように出力回転速度に応じてエンジン回転速度を制御することによって成立させられるが、各変速比は必ずしも有段変速部のメカギヤ段のように一定値である必要はなく、所定範囲で変化させても良いし、各部の回転速度の上限や下限等によって制限が加えられても良い。模擬ギヤ段の変速条件は、例えば出力回転速度及びアクセル操作量等の車両の運転状態をパラメータとして予め定められたアップシフト線やダウンシフト線等の変速マップが適当であるが、その他の自動変速条件を定めることもできるし、シフトレバーやアップダウンスイッチ等による運転者の変速指示に従って変速するものでも良い。本発明は、アップシフト及びダウンシフトの両方に適用することが望ましいが、アップシフト及びダウンシフトの何れか一方に適用するだけでも良い。すなわち、何れか一方は模擬有段変速を行い、他方は従来と同じ無段変速を行なうようにしても良い。

好適には、模擬ギヤ段の段数はメカギヤ段の段数以上であれば良く、メカギヤ段の段数と同じであっても良いが、メカギヤ段の段数よりも多いことが望ましく、２倍以上が適当である。メカギヤ段の変速は、中間伝達部材やその中間伝達部材に連結される走行駆動用回転機の回転速度が所定の回転速度範囲内に保持されるように行なうものであり、又、模擬ギヤ段の変速は、エンジン回転速度が所定の回転速度範囲内に保持されるように行なうものであり、それら各々の段数は適宜定められるが、メカギヤ段の段数は例えば２速−６速程度の範囲内が適当であり、模擬ギヤ段の段数は例えば５速−１２速程度の範囲内が適当である。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される車両１０に備えられた車両用動力伝達装置１２(以下、動力伝達装置１２という)の概略構成を説明する図であると共に、車両１０における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図１において、車両１０は、エンジン１４と第１回転機ＭＧ１と第２回転機ＭＧ２とを備えたハイブリッド車両である。動力伝達装置１２は、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース１５(以下、ケース１５という)内において共通の軸心上に配設された、エンジン１４に直接或いは図示しないダンパーなどを介して間接的に連結された電気式無段変速部１６と、電気式無段変速部１６の出力回転部材である中間伝達部材１８に連結された機械式有段変速部２０とを直列に備えている。又、動力伝達装置１２は、機械式有段変速部２０の出力回転部材である出力軸２２に連結された差動歯車装置２４、差動歯車装置２４に連結された一対の車軸２６等を備えている。動力伝達装置１２は、例えば車両１０において縦置きされるＦＲ(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両に好適に用いられるものである。動力伝達装置１２において、エンジン１４や第２回転機ＭＧ２から出力される動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)は、機械式有段変速部２０へ伝達され、その機械式有段変速部２０から差動歯車装置２４等を介して駆動輪２８へ伝達される。

エンジン１４は、車両１０の走行用の主動力源であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。このエンジン１４は、後述する電子制御装置７０によってスロットル弁開度或いは吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の運転状態が制御されることによりエンジントルクＴeが制御される。本実施例では、エンジン１４は、トルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく電気式無段変速部１６に連結されている。

第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２は、駆動トルクを発生させる電動機(モータ)としての機能及び発電機(ジェネレータ)としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２は、車両１０に備えられた、インバータ５０を介して、車両１０に備えられた蓄電装置としてのバッテリ５２に接続されており、後述する電子制御装置７０によってインバータ５０が制御されることにより、第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２の各々の出力トルク(力行トルク又は回生トルク)であるＭＧ１トルクＴg及びＭＧ２トルクＴmが制御される。

電気式無段変速部１６は、エンジン１４が動力伝達可能に連結された差動機構３０と差動機構３０に動力伝達可能に連結された第１回転機ＭＧ１とを有し第１回転機ＭＧ１の運転状態が制御されることにより差動機構３０の差動状態が制御される電気式無段変速機である。電気式無段変速部１６は、エンジン１４の動力を中間伝達部材１８へ伝達する無段変速部に相当する。又、第１回転機ＭＧ１は、差動用回転機に相当する。電気式無段変速部１６の中間伝達部材１８には、第２回転機ＭＧ２が動力伝達可能に連結されている。第２回転機ＭＧ２は、走行駆動用回転機であって、中間伝達部材１８に動力伝達可能に連結された回転機に相当する。

差動機構３０は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０、及びリングギヤＲ０を備えている。キャリアＣＡ０は連結軸３２を介してエンジン１４に連結されている第１回転要素であり、サンギヤＳ０は第１回転機ＭＧ１に連結されている第２回転要素であり、リングギヤＲ０は中間伝達部材１８に連結されている第３回転要素である。換言すれば、差動機構３０では、キャリアＣＡ０にエンジン(ＥＮＧ)１４が連結され、サンギヤＳ０に差動用の第１回転機ＭＧ１が連結され、リングギヤＲ０に走行駆動用の第２回転機ＭＧ２が連結されている(後述する図７の左側に示す電気式無段変速部１６の共線図参照)。これらのサンギヤＳ０、キャリアＣＡ０、及びリングギヤＲ０は互いに相対回転可能で、エンジン１４の出力が第１回転機ＭＧ１と中間伝達部材１８に分割され、第１回転機ＭＧ１が回生制御(発電制御ともいう)されることによって得られた電気エネルギーで第２回転機ＭＧ２が回転駆動され、或いはインバータ５０を介してバッテリー５２が充電される。第１回転機ＭＧ１の回生制御や力行制御で、第１回転機ＭＧ１の回転速度であるＭＧ１回転速度Ｎg(すなわちサンギヤＳ０の回転速度)を制御することにより、差動機構３０の差動状態を適宜変更することが可能であり、連結軸３２の回転速度(すなわちエンジン１４の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe)と中間伝達部材１８の回転速度である中間伝達部材回転速度Ｎmとの変速比γ１(＝Ｎe／Ｎm)を無段階(連続的)に変化させることができる。中間伝達部材回転速度Ｎmは、第２回転機ＭＧ２の回転速度であるＭＧ２回転速度と同じである為、両者を同じ記号Ｎmで表記する。中間伝達部材１８は、電気式無段変速部１６の出力回転部材として機能する。

機械式有段変速部２０は、エンジン１４と駆動輪２８との間の動力伝達経路の一部を構成しており、何れもシングルピニオン型の第１遊星歯車装置３４及び第２遊星歯車装置３６を有する遊星歯車式の多段変速機である。第１遊星歯車装置３４はサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びリングギヤＲ１を備えており、第２遊星歯車装置３６はサンギヤＳ２、キャリアＣＡ２、及びリングギヤＲ２を備えている。サンギヤＳ１は、第１ブレーキＢ１を介してケース１５に選択的に連結される。サンギヤＳ２は、第１クラッチＣ１を介して中間伝達部材１８に選択的に連結される。キャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２は、互いに一体的に連結されており、第２クラッチＣ２を介して中間伝達部材１８に選択的に連結されると共に、第２ブレーキＢ２を介してケース１５に選択的に連結される。これらのキャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２は、一方向クラッチＦ１を介してケース１５に連結され、エンジン１４と同方向の回転が許容される一方、逆方向の回転が阻止されるようになっている。リングギヤＲ１及びキャリアＣＡ２は、互いに一体的に連結されて出力軸２２に一体的に連結されている。

このように構成された機械式有段変速部２０は、クラッチＣ１，Ｃ２、ブレーキＢ１，Ｂ２(以下、特に区別しない場合は単にクラッチＣ、ブレーキＢという)が選択的に係合させられることにより、中間伝達部材回転速度Ｎmと出力軸２２の回転速度である出力回転速度Ｎoutとの変速比γ２(＝Ｎm／Ｎout)が異なる複数の前進ギヤ段が成立させられる。この複数の前進ギヤ段は、機械的に成立させられるメカギヤ段に相当する。機械式有段変速部２０は、中間伝達部材１８と駆動輪２８との間の動力伝達経路の一部を構成すると共に変速比γ２が異なる複数のメカギヤ段を選択的に成立させる有段変速部に相当する。中間伝達部材１８は、機械式有段変速部２０の入力回転部材としても機能する。

機械式有段変速部２０は、図２の係合作動表に示されるように、第１クラッチＣ１及び第２ブレーキＢ２の係合により変速比γ２が最も大きいメカ１速ギヤ段が成立させられ、第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１の係合によりメカ１速ギヤ段よりも変速比γ２が小さいメカ２速ギヤ段が成立させられ、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２の係合により変速比γ２が「１」のメカ３速ギヤ段が成立させられ、第２クラッチＣ２及び第１ブレーキＢ１の係合により変速比γ２が１より小さいメカ４速ギヤ段が成立させられる。尚、第２ブレーキＢ２と並列に一方向クラッチＦ１が設けられている為、第２ブレーキＢ２は被駆動時にメカ１速ギヤ段でエンジンブレーキを効かせる場合に係合させれば良く、発進時等の駆動時には解放状態のままで良い。

クラッチＣ及びブレーキＢは、油圧によって摩擦係合させられる多板式或いは単板式の油圧式摩擦係合装置である。図３は、車両１０に備えられた油圧制御回路４０(図１も参照)の要部を示す回路図である。油圧制御回路４０は、これらのクラッチＣ及びブレーキＢを係合解放制御するリニアソレノイドバルブＳＬ１−ＳＬ４、マニュアルバルブ４２、及び油圧供給装置４４の一部を構成するライン圧コントロールバルブ等を備えており、油圧供給装置４４から供給されるライン圧を元圧として、マニュアルバルブ４２からＤレンジ圧(前進レンジ圧)ＰＤを供給する。油圧供給装置４４は、車両１０に設けられた、エンジン１４によって回転駆動される機械式のオイルポンプや電動モータによって駆動される電動式のオイルポンプ等を油圧源として備えており、ライン圧コントロールバルブ等により調圧してライン圧を出力する。マニュアルバルブ４２は、前進走行用のＤレンジや後進走行用のＲレンジ、或いは動力伝達を遮断するＮレンジ等を選択できる、車両１０に設けられたシフトレバー４６の操作に応じて機械的に或いは電気的に油路を切り替えるものであり、Ｄレンジが選択された場合にＤレンジ圧ＰＤを出力する。

クラッチＣ、及びブレーキＢの各油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)には、それぞれ油圧制御装置であるリニアソレノイドバルブＳＬ１−ＳＬ４が配設されている。リニアソレノイドバルブＳＬ１−ＳＬ４は、電子制御装置７０によって独立に励磁、非励磁され、各油圧アクチュエータの油圧が独立に調圧制御されてクラッチＣ、及びブレーキＢが個別に係合解放制御されることにより、メカ１速ギヤ段−メカ４速ギヤ段が成立させられる。又、機械式有段変速部２０の変速制御においては、変速に関与するクラッチＣやブレーキＢの解放と係合とが同時期に制御される所謂クラッチツークラッチ変速が実行される。例えば、メカ３速ギヤ段からメカ２速ギヤ段への３→２ダウンシフトでは、図２の係合作動表に示すように第２クラッチＣ２が解放されると共に第１ブレーキＢ１が係合させられる。この際、変速ショックを抑制する為に、第２クラッチＣ２の解放過渡油圧や第２ブレーキＢ１の係合過渡油圧が予め定められた変化パターンなどに従って調圧制御される。機械式有段変速部２０の複数の係合装置(クラッチＣ、ブレーキＢ)の油圧に応じたトルク容量は、リニアソレノイドバルブＳＬ１−ＳＬ４によって各々独立に且つ連続的に制御され得る。

図１に戻り、車両１０は、更に、エンジン１４、電気式無段変速部１６、及び機械式有段変速部２０などの制御に関連する車両１０の制御装置を含むコントローラとしての電子制御装置７０を備えている。よって、図１は、電子制御装置７０の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置７０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置７０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。電子制御装置７０は、必要に応じてエンジン制御用、変速制御用等に分けて構成される。

電子制御装置７０には、車両１０に備えられた各種センサ(例えばエンジン回転速度センサ６０、ＭＧ１回転速度センサ６２、ＭＧ２回転速度センサ６４、出力回転速度センサ６６、アクセル操作量センサ６８、ＭＧ２温度センサ６９など)により検出された検出信号に基づく各種実際値(例えばエンジン回転速度Ｎe、ＭＧ１回転速度Ｎg、ＭＧ２回転速度Ｎm、車速Ｖに対応する出力回転速度Ｎout、アルセルペダルの操作量であるアクセル操作量θacc、第２回転機ＭＧ２の温度であるＭＧ２温度ＴＨmなど)が、それぞれ供給される。又、電子制御装置７０からは、車両１０に設けられた各装置(例えばスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置等のエンジン制御装置５４、インバータ５０、油圧制御回路４０など)に各種指令信号(例えばエンジン１４の出力制御の為のエンジン制御指令信号Ｓe、第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２を制御する為の回転機制御指令信号Ｓmg、機械式有段変速部２０の変速に関連するクラッチＣやブレーキＢを制御する為の油圧制御指令信号Ｓatなど)が、それぞれ出力される。

電子制御装置７０は、車両１０における各種制御の為の制御機能を実現する為に、メカ有段変速制御手段すなわちメカ有段変速制御部７２、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部７４、模擬有段変速制御手段すなわち模擬有段変速制御部７６、及びデータ記憶手段すなわちデータ記憶部７８を機能的に備えている。

メカ有段変速制御部７２は、出力回転速度Ｎout及びアクセル操作量θaccをパラメータとして予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係であるメカギヤ段変速マップに従って機械式有段変速部２０の変速判断を行い、必要に応じてリニアソレノイドバルブＳＬ１−ＳＬ４によりクラッチＣ及びブレーキＢの係合解放状態を切り替えることにより、機械式有段変速部２０のメカギヤ段を自動的に切り替える。メカギヤ段変速マップは、中間伝達部材１８や第２回転機ＭＧ２の回転速度であるＭＧ２回転速度Ｎmが所定の回転速度範囲内に保持されるように定められる。

ハイブリッド制御部７４は、エンジン１４を燃費効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン１４と第２回転機ＭＧ２との駆動力の配分や第１回転機ＭＧ１の発電による反力を制御して電気式無段変速部１６の変速比γ１を無段階に変化させる無段変速制御を実行する。例えば、ハイブリッド制御部７４は、運転者の出力要求量としてのアクセル操作量θaccや車速Ｖから車両１０の目標(要求)出力を算出すると共に、その車両１０の目標出力と充電要求値とから必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように、機械式有段変速部２０のメカギヤ段の変速比γ２等に応じて、その機械式有段変速部２０の必要ＡＴ入力トルクＴinを求め、更に第２回転機ＭＧ２のアシストトルク等を考慮して、その必要ＡＴ入力トルクＴinが得られる目標エンジン出力(要求エンジン出力)を算出する。そして、その目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度ＮeとエンジントルクＴｅとなるように、エンジン１４を制御すると共に第１回転機ＭＧ１の発電量(回生トルク)を制御する。エンジン１４の出力制御は、エンジン制御装置５４を介して行なわれる。又、第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２の力行制御及び回生制御は、インバータ５０を介してバッテリ５２の充放電制御を行いつつ実行される。

模擬有段変速制御部７６は、出力回転速度Ｎoutに対するエンジン回転速度Ｎeの変速比γ０(＝Ｎe／Ｎout)が異なる複数の模擬ギヤ段を選択的に成立させるように電気式無段変速部１６を制御するものであり、その複数の模擬ギヤ段を予め定められた関係である模擬ギヤ段変速マップに従って変速制御する。変速比γ０は、直列に配置された、電気式無段変速部１６と機械式有段変速部２０とで形成される変速比であって、電気式無段変速部１６の変速比γ１と機械式有段変速部２０の変速比γ２とを乗算した値(γ０＝γ１×γ２)となる。複数の模擬ギヤ段は、例えば図４に示すように、それぞれの変速比γ０を維持できるように出力回転速度Ｎoutに応じて第１回転機ＭＧ１によりエンジン回転速度Ｎeを制御することによって成立させることができる。各模擬ギヤ段の変速比γ０は、必ずしも一定値(図４において原点０を通る直線)である必要はなく、所定範囲で変化させても良いし、各部の回転速度の上限や下限等によって制限が加えられても良い。図４は、複数の模擬ギヤ段として模擬１速ギヤ段−模擬１０速ギヤ段を有する１０段変速が可能な場合を例示した。この図４から明らかなように、複数の模擬ギヤ段は、出力回転速度Ｎoutに応じてエンジン回転速度Ｎeを制御するだけで良く、機械式有段変速部２０のメカギヤ段の種類とは関係なく所定の模擬ギヤ段を成立させることができる。

模擬ギヤ段を切り替える模擬ギヤ段変速マップは、メカギヤ段変速マップと同様に出力回転速度Ｎout及びアクセル操作量θaccをパラメータとして予め定められている。図５は、模擬ギヤ段変速マップの一例であって、実線はアップシフト線であり、破線はダウンシフト線である。模擬ギヤ段変速マップは、エンジン回転速度Ｎeが所定の回転速度範囲内に保持されるように定められる。この模擬ギヤ段変速マップは、模擬ギヤ段変速条件に相当する。模擬ギヤ段変速マップに従って模擬ギヤ段が切り替えられることにより、電気式無段変速部１６と機械式有段変速部２０とが直列に配置された動力伝達装置１２全体として有段変速機と同様の変速フィーリングが得られる。この模擬有段変速は、例えば運転者によってスポーツ走行モード等の走行性能重視の走行モードが選択された場合に、ハイブリッド制御部７４によって実行される無段変速制御に優先して実行するだけでも良いが、所定の実行制限時を除いて基本的に模擬有段変速が実行されても良い。図５の模擬ギヤ段変速マップ及び図４の各模擬ギヤ段のエンジン回転速度マップ(模擬ギヤ段Ｎeマップ)は、データ記憶部７８に予め記憶されている。

ここで、模擬有段変速制御部７６による模擬有段変速制御と、メカ有段変速制御部７２によるメカ有段変速制御とは、協調して制御される。すなわち、複数の模擬ギヤ段の段数は１０で、複数のメカギヤ段の段数４よりも多く、各メカギヤ段に対してそれぞれ１又は複数種類の模擬ギヤ段を成立させるように割り当てられている。図６は、ギヤ段割当(ギヤ段割付)テーブルの一例であり、通常時はメカ１速ギヤ段に対して模擬１速ギヤ段−模擬３速ギヤ段が成立させられ、メカ２速ギヤ段に対して模擬４速ギヤ段−模擬６速ギヤ段が成立させられ、メカ３速ギヤ段に対して模擬７速ギヤ段−模擬９速ギヤ段が成立させられ、メカ４速ギヤ段に対して模擬１０速ギヤ段が成立させられるように予め定められている。又、後述するように、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の高温時(特には、第２回転機ＭＧ２の高温時)など一定の条件下では、メカ１速ギヤ段に対して模擬１速ギヤ段−模擬４速ギヤ段を割り当て、又、メカ２速ギヤ段に対して模擬５速ギヤ段−模擬７速ギヤ段を割り当て、又、メカ３速ギヤ段に対して模擬８速ギヤ段−模擬１０速ギヤ段を割り当てたＭＧ高温時のギヤ段割当テーブルが用意されている。これらのギヤ段割当テーブルもデータ記憶部７８に予め記憶されている。

図７は、電気式無段変速部１６及び機械式有段変速部２０の各部の回転速度を直線で結ぶことができる共線図の一例である。この図７は、機械式有段変速部２０のメカギヤ段が２速(メカ２速)の場合に、模擬４速ギヤ段−模擬６速ギヤが成立させられる通常時の場合を例示したものであり、出力回転速度Ｎoutに対して所定の変速比γ０となるようにエンジン回転速度Ｎeが制御されることによって、各模擬ギヤ段が成立させられる。

このように複数のメカギヤ段に対して複数の模擬ギヤ段が割り当てられることにより、通常時には、模擬ギヤ段の３⇔４変速が行われるときにメカギヤ段の１⇔２変速が行なわれ、又、模擬ギヤ段の６⇔７変速が行われるときにメカギヤ段の２⇔３変速が行なわれ、又、模擬ギヤ段の９⇔１０変速が行われるときにメカギヤ段の３⇔４変速が行なわれる。その為、模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれるように、メカギヤ段変速マップが定められている。具体的には、通常時には、図５における「３→４」、「６→７」、「９→１０」の各アップシフト線は、メカギヤ段変速マップの「１→２」、「２→３」、「３→４」の各アップシフト線と一致しており、図５における「３←４」、「６←７」、「９←１０」の各ダウンシフト線は、メカギヤ段変速マップの「１←２」、「２←３」、「３←４」の各ダウンシフト線と一致している。又は、図５の模擬ギヤ段変速マップによる模擬ギヤ段の変速判断に基づいて、メカギヤ段の変速指令をメカ有段変速制御部７２に対して出力するようにしても良い。このように、メカ有段変速制御部７２は、機械式有段変速部２０のメカギヤ段の切替えを、模擬ギヤ段が切り替えられるときに行う。模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれる為、エンジン回転速度Ｎeの変化を伴って機械式有段変速部２０の変速が行なわれるようになり、その機械式有段変速部２０の変速に伴うショックがあっても運転者に違和感を与え難くされる。

ところで、一般的に、回転機は、低回転高負荷領域での運転では、高回転低負荷領域での運転と比べて効率が悪い。その為、登坂路走行時など継続的に高負荷を要求される場面では、回転機(特には第２回転機ＭＧ２)が発熱し易く、熱保護の為に回転機の出力制限が必要になる可能性がある。これに対して、模擬ギヤ段をダウンシフトして駆動トルクを確保することで、第２回転機ＭＧ２の負荷を低下させて、第２回転機ＭＧ２を比較的効率の良い動作点にて運転させることが考えられる。この場合、運転者の駆動要求とは関係なしに模擬ギヤ段のダウンシフトが実行される為、そのダウンシフトに伴うエンジン回転速度Ｎeの上昇によって運転者に違和感を生じさせるおそれがある。

電子制御装置７０は、第２回転機ＭＧ２の発熱を適切に抑制し易くする制御機能を実現する為に、更に、車両状態判定手段すなわち車両状態判定部８０、及び切替時期変更手段すなわち切替時期変更部８２を備えている。

車両状態判定部８０は、ＭＧ２温度ＴＨmが所定値を超えているか否かを判定する。この所定値は、例えば第２回転機ＭＧ２の出力制限が必要となるＭＧ２温度ＴＨmの温度よりも低い値であって、出力制限が必要となる温度に近づいたことを判断する為の予め定められた判定閾値である。つまり、この所定値は、ＭＧ２温度ＴＨmが第２回転機ＭＧ２の出力制限が必要となる温度に到達してしまう前に、切替時期変更部８２による制御によって第２回転機ＭＧ２が発熱し難くされることで、第２回転機ＭＧ２の出力制限が回避又は抑制されることを狙った値である。本実施例では、後述するように、ＭＧ２温度ＴＨmがこの所定値よりも低く設定された温度以下となったかを判断する為に、この所定値とは別の判定閾値を用いるので、この所定値を第１所定値とし、この所定値とは別の判定閾値を第２所定値とする。

切替時期変更部８２は、車両状態判定部８０によりＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値を超えていると判定された場合には、機械式有段変速部２０のメカギヤ段の切替え時期を、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値以下の場合での模擬ギヤ段の切替え時期よりも高車速側の模擬ギヤ段の切替え時期に対応させる。つまり、図６に示すように、通常時には、模擬ギヤ段の３⇔４変速が行われるときにメカギヤ段の１⇔２変速が行なわれ、又、模擬ギヤ段の６⇔７変速が行われるときにメカギヤ段の２⇔３変速が行なわれることに対して、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値を超えていると判定されたＭＧ高温時には、模擬ギヤ段の４⇔５変速が行われるときにメカギヤ段の１⇔２変速が行なわれ、又、模擬ギヤ段の７⇔８変速が行われるときにメカギヤ段の２⇔３変速が行なわれるように、模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれるメカギヤ段変速マップが定められている。具体的には、メカギヤ段変速マップの「１→２」、「２→３」の各アップシフト線は、通常時には、図５における「３→４」、「６→７」の各アップシフト線と一致させられたが、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値を超えていると判定されたＭＧ高温時には、図５における「４→５」、「７→８」の各アップシフト線と一致させられる。又、メカギヤ段変速マップの「１←２」、「２←３」の各ダウンシフト線は、通常時には、図５における「３←４」、「６←７」の各ダウンシフト線と一致させられたが、ＭＧ高温時には、図５における「４←５」、「７←８」の各ダウンシフト線と一致させられる。又、ＭＧ高温時には、機械式有段変速部２０のメカギヤ段はメカ４速には変速されない。このような実施態様を実現できるように、図６に示したＭＧ高温時のギヤ段割当テーブルが予め定められている。このように、切替時期変更部８２は、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値を超えていると判定されたＭＧ高温時には、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値以下となる通常時と比較して、図６のギヤ段割当テーブルに示すように、模擬ギヤ段に割り付けられるメカギヤ段を低車速側とする。つまり、切替時期変更部８２は、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値を超えている場合には、ＭＧ高温時のメカギヤ段を模擬ギヤ段に割り付ける。

これにより、第２回転機ＭＧ２の出力制限が必要となるＭＧ２温度ＴＨmの温度に近づいたときには、機械式有段変速部２０がダウンシフトされ易くなり、第２回転機ＭＧ２が高回転低負荷領域で運転され易くなる。よって、第２回転機ＭＧ２の発熱が抑制され易くなり、第２回転機ＭＧ２の出力制限が回避又は抑制される。この際、模擬ギヤ段をダウンシフトするのではなく、模擬ギヤ段はそのままで機械式有段変速部２０のみがダウンシフトされるので、そのダウンシフトに伴うエンジン回転速度Ｎeの変化が防止又は抑制され、運転者に違和感を与えることが抑制される。又、ＭＧ高温時も通常時と同様に、模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれる為、機械式有段変速部２０の変速に伴うショックがあっても運転者に違和感を与え難くされる。

ＭＧ高温時のメカギヤ段が模擬ギヤ段に割り付けられているときに、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値以下となったことで、即、通常時のメカギヤ段が模擬ギヤ段に割り付けられると、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時と通常時とで切り替えることによるビジーシフトが生じる可能性がある。そこで、電子制御装置７０は、ＭＧ高温時のメカギヤ段が模擬ギヤ段に割り付けられているときに、ＭＧ２温度ＴＨmが、第１所定値よりも低い第２所定値を超えている間は、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時のまま維持する。一方で、電子制御装置７０は、ＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値以下となったら、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時から通常時へ復帰させる。この際、模擬ギヤ段が変速されるタイミングで通常時へ復帰させると、機械式有段変速部２０の変速に伴うショックが抑制され易い。

具体的には、車両状態判定部８０は、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値以下であると判定した場合には、ＭＧ高温時のメカギヤ段が模擬ギヤ段に割り付けられているか否かを判定する。車両状態判定部８０は、ＭＧ高温時のメカギヤ段が模擬ギヤ段に割り付けられていると判定した場合には、ＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値を超えているか否かを判定する。車両状態判定部８０は、ＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値以下であると判定した場合には、模擬ギヤ段の切替えが実行されないか否か(すなわち模擬ギヤ段の変速が為されないか否か)を判定する。この第２所定値は、例えば第１所定値よりも低い値であって、第２回転機ＭＧ２の出力制限が必要となるＭＧ２温度ＴＨmの温度よりも十分に低い値であり、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時から通常時へ切り替えたとしてもビジーシフトが生じ難いと判断できる為の予め定められた判定閾値である。

切替時期変更部８２は、車両状態判定部８０によりＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値を超えていると判定された場合には、又は、車両状態判定部８０によりＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値以下であると判定されたときでも車両状態判定部８０により模擬ギヤ段の切替えが実行されないと判定された場合には、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時のまま維持する。

一方で、切替時期変更部８２は、車両状態判定部８０によりＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値以下であると判定され、且つ、車両状態判定部８０により模擬ギヤ段の切替えが実行されると判定された場合には、機械式有段変速部２０のメカギヤ段の切替え時期を、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値を超えている場合での模擬ギヤ段の切替え時期よりも低車速側の模擬ギヤ段の切替え時期に対応させる。つまり、切替時期変更部８２は、ＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値以下であり、且つ、模擬ギヤ段の切替えが実行される場合には、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時から通常時へ切り替える。このようにすれば、ＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値以下となったときにメカギヤ段の切替え時期が変更されるので、制御の切り替わりによる機械式有段変速部２０のビジーシフトを抑制することができる。又、模擬ギヤ段の切替えが実行されるときにメカギヤ段の切替え時期が変更されるので、機械式有段変速部２０の変速に伴うショックがあっても運転者に違和感を与え難くされる。

図８は、電子制御装置７０の制御作動の要部すなわち第２回転機ＭＧ２の発熱を抑制し易くすると共に機械式有段変速部２０の変速に伴うショックによる違和感を運転者に与え難くする為の制御作動を説明するフローチャートであり、繰り返し実行される。図９は、図８のフローチャートに示す制御作動を実行した場合の一例を共線図上に示す図である。

図８において、先ず、模擬有段変速制御部７６の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)Ｓ１０において、模擬ギヤ段変速マップに従って切り替えるべき模擬ギヤ段が算出される。次いで、車両状態判定部８０の機能に対応するＳ２０において、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値を超えているか否かが判定される。このＳ２０の判断が否定される場合には車両状態判定部８０の機能に対応するＳ３０において、ＭＧ高温時のメカギヤ段が模擬ギヤ段に割り付けられているか否かが判定される。このＳ３０の判断が肯定される場合には車両状態判定部８０の機能に対応するＳ４０において、ＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値を超えているか否かが判定される。このＳ４０の判断が否定される場合には車両状態判定部８０の機能に対応するＳ５０において、模擬ギヤ段の切替えが実行されないか否か(すなわち模擬ギヤ段の変速が為されないか否か)が判定される。上記Ｓ２０の判断が肯定される場合、又は、上記Ｓ４０の判断が肯定される場合、又は、上記Ｓ５０の判断が肯定される場合には、切替時期変更部８２の機能に対応するＳ６０において、ＭＧ高温時のメカギヤ段が模擬ギヤ段に割り付けられる。尚、ＭＧ高温時のメカギヤ段が既に模擬ギヤ段に割り付けられている場合には、メカギヤ段の割付けがＭＧ高温時のまま維持される。一方で、上記Ｓ３０の判断が否定される場合、又は、上記Ｓ５０の判断が否定される場合には、切替時期変更部８２の機能に対応するＳ７０において、通常時のメカギヤ段が模擬ギヤ段に割り付けられる。尚、通常時のメカギヤ段が既に模擬ギヤ段に割り付けられている場合には、メカギヤ段の割付けが通常時のまま維持される。上記Ｓ６０に次いで、又は、上記Ｓ７０に次いで、メカ有段変速制御部７２の機能に対応するＳ８０において、模擬ギヤ段に割り付けられている通常時又はＭＧ高温時のメカギヤ段が反映されたメカギヤ段変速マップに従って切り替えるべきメカギヤ段が算出される。

図９において、実線は、模擬１０速ギヤに通常時のメカギヤ段であるメカ４速が割り付けられている場合の一例であり、二点鎖線は、模擬１０速ギヤにＭＧ高温時のメカギヤ段であるメカ３速が割り付けられている場合の一例である。両者は同じ模擬１０速ギヤであるが、ＭＧ高温時は通常時よりもメカギヤ段がローギヤであるのでＭＧ２回転速度Ｎmが高くされる。又、両者は同じ模擬１０速ギヤであるので、変速比γ０が同じであり、車速Ｖ(出力回転速度Ｎout)が同じであれば、エンジン回転速度Ｎeは同じ値とされる。破線に示すように、模擬ギヤ段をローギヤ化してもＭＧ２回転速度Ｎmを高くすることができるが、この場合には、エンジン回転速度Ｎeも同時に高くされてしまう。

上述のように、本実施例によれば、メカギヤ段の各々に対して１又は複数種類が割り当てられた複数の模擬ギヤ段を選択的に成立させるように電気式無段変速部１６が制御されるので、有段変速と同様の変速フィーリングが得られる。又、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値を超えている場合には、メカギヤ段の切替え時期が、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値以下の場合での模擬ギヤ段の切替え時期よりも高車速側の模擬ギヤ段の切替え時期に対応させられるので、メカギヤ段は低車速側のギヤ段が選択され易くされて(すなわちダウンシフトし易くされて)、ＭＧ２回転速度Ｎmの上昇により第２回転機ＭＧ２の発熱が抑制し易くされる。又、メカギヤ段の切替え自体は模擬ギヤ段が切り替えられるときに行われるので、運転者の駆動要求に応じた模擬ギヤ段の切替えによるエンジン回転速度Ｎeの変動を伴う為、機械式有段変速部２０の変速に伴うショックがあっても運転者に違和感を与え難くされる。見方を換えれば、模擬ギヤ段はそのままで、メカギヤ段だけローギヤ化にすることで、第２回転機ＭＧ２の発熱を抑制しつつ、ドライバビリティの悪化(例えば模擬ギヤ段をローギヤ化することに伴うエンジン回転速度Ｎeの上昇)を抑制している。よって、第２回転機ＭＧ２の発熱を抑制し易くすると共に機械式有段変速部２０の変速に伴うショックによる違和感を運転者に与え難くすることができる。

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、前述の実施例では、ＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値以下であり、且つ、模擬ギヤ段の切替えが実行される場合に、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時から通常時へ切り替えたが、この態様に限らない。例えば、模擬ギヤ段の切替えが実行されなくても、ＭＧ２温度ＴＨmが第２所定値以下となった場合に、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時から通常時へ切り替えても良い。又は、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値以下となった場合に、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時から通常時へ切り替えても良い。このような場合、図８のフローチャートにおいて、Ｓ３０−Ｓ５０は備えられなくても良く、Ｓ２０の判断が否定された場合にＳ７０が実行されるようにすれば良い。このように図８のフローチャートにおける各ステップは適宜変更され得る。尚、ビジーシフトの発生を抑制する為に、ＭＧ２温度ＴＨmが第１所定値以下となってから所定時間が経過した場合に、メカギヤ段の割付けをＭＧ高温時から通常時へ切り替えるようにしても良い。

また、前述の実施例では、エンジン１４の動力を中間伝達部材１８へ伝達する無段変速部として電気式無段変速部１６を例示したが、この態様に限らない。この無段変速部は、例えば機械式無段変速部である公知のベルト式の無段変速機などであっても良い。要は、この無段変速部は電気式無段変速部であっても機械式無段変速部であっても良く、エンジンの動力を中間伝達部材へ伝達する無段変速部と、その中間伝達部材に動力伝達可能に連結された回転機とを備えた車両であれば、本発明を適用することができる。

また、前述の実施例では、機械式有段変速部２０は、前進４段の各ギヤ段が形成されたが、この態様に限らない。例えば、機械式有段変速部２０は、複数の係合装置の何れかが選択的に係合されることによりギヤ比が異なる複数のギヤ段が成立させられる遊星歯車式の多段変速機であれば良い。又は、機械式有段変速部２０は、常時噛み合う複数対の変速ギヤを２軸間に備える公知の同期噛合型平行２軸式変速機であってアクチュエータによりドグクラッチ(すなわち噛合式クラッチ)の係合と解放とが制御されてギヤ段が自動的に切り替えられる同期噛合型平行２軸式自動変速機、その同期噛合型平行２軸式自動変速機であって入力軸を２系統備える公知のＤＣＴ(Dual Clutch Transmission)などの自動変速機であっても良い。要は、機械式有段変速部２０は、中間伝達部材１８と駆動輪２８との間の動力伝達経路の一部を構成すると共に変速比が異なる複数のメカギヤ段を選択的に成立させる有段変速部であれば良い。

また、前述の実施例では、差動機構３０は、３つの回転要素を有するシングルピニオン型の遊星歯車装置の構成であったが、この態様に限らない。例えば、差動機構３０は、複数の遊星歯車装置が相互に連結されることで４つ以上の回転要素を有する差動機構であっても良い。又、差動機構３０は、ダブルプラネタリの遊星歯車装置であっても良い。又、差動機構３０は、エンジン１４によって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車に第１回転機ＭＧ１及び中間伝達部材１８が各々連結された差動歯車装置であっても良い。

尚、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：車両
１４：エンジン
１６：電気式無段変速部(無段変速部)
１８：中間伝達部材
２０：機械式有段変速部(有段変速部)
２８：駆動輪
７０：電子制御装置(制御装置)
７２：メカ有段変速制御部
７６：模擬有段変速制御部
８２：切替時期変更部
ＭＧ２：第２回転機(回転機)

Claims (1)

1. エンジンの動力を中間伝達部材へ伝達する無段変速部と、前記中間伝達部材と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成すると共に変速比が異なる複数のメカギヤ段を選択的に成立させる有段変速部と、前記中間伝達部材に動力伝達可能に連結された回転機とを備えた車両の、制御装置であって、
   前記メカギヤ段の各々に対して１又は複数種類が割り当てられた、前記無段変速部と前記有段変速部とで形成される変速比が異なる複数の模擬ギヤ段を選択的に成立させるように前記無段変速部を制御する模擬有段変速制御部と、
   前記有段変速部のメカギヤ段の切替えを、前記模擬ギヤ段が切り替えられるときに行うメカ有段変速制御部と、
   前記回転機の温度が所定値を超えている場合には、前記有段変速部のメカギヤ段の切替えを、前記回転機の温度が所定値以下の場合よりも高車速側で前記模擬ギヤ段が切り替えられるときに行わせる切替時期変更部と
   を、含むことを特徴とする車両の制御装置。

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