JP6551380B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

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寛英 小林
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雅人 吉川
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正幸 馬場
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Description

本発明は、動力源とその動力源の動力を伝達する有段変速機とを備える車両の制御装置に関するものである。
動力源と、前記動力源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複数の係合装置のうちの所定の係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速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に記載されたハイブリッド車両がそれである。この特許文献１には、有段変速機の変速時、有段変速機の入力回転部材の回転状態を表す値(特許文献１における第２回転機の角加速度)が目標値となるように、フィードバック制御によって有段変速機への入力トルク(特許文献１における第２回転機のトルク等)を制御することが開示されている。尚、この特許文献１には、有段変速機の変速進行度に応じて第２回転機の角加速度の目標値の制限値を変更することが開示されている。
特開２０１４−２２３８８８号公報
ところで、有段変速機の変速進行度は、変速がどの程度進行したかを表す度合であり、例えば変速に伴って変化させられる有段変速機の入力回転部材の回転速度と、有段変速機の出力回転部材の回転速度から算出した入力回転部材の同期回転速度とに基づいて求められる。このようなことから、有段変速機の変速中(特にはイナーシャ相中)に駆動輪がスリップすると、入力回転部材の回転速度と同期回転速度との関係が崩れる為、変速進行度が不明になる。その為、有段変速機の変速進行度に応じて入力回転部材の回転状態を表す値の目標値を設定する場合、駆動輪のスリップによって有段変速機への入力トルクを適切に制御することができなくなり、変速が停滞するといったおそれがある。
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、有段変速機の変速中に駆動輪がスリップしたときであっても、確実に変速を進行させ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) 動力源と、前記動力源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複数の係合装置のうちの所定の係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速機とを備えた車両の、制御装置であって、(b) 変速前の前記ギヤ段を形成する前記所定の係合装置のうちの解放側係合装置の解放と変速後の前記ギヤ段を形成する前記所定の係合装置のうちの係合側係合装置の係合とを制御することで前記有段変速機にて形成される前記ギヤ段を切り替える変速制御部と、(c) 前記有段変速機の変速時、前記有段変速機の入力回転部材の回転状態を表す値が前記有段変速機の変速進行度に応じた目標値となるように、フィードバック制御によって前記有段変速機への入力トルクを制御するトルク制御部と、(d) 前記駆動輪がスリップしたか否かを判定する車両状態判定部と、(e) 前記有段変速機の変速中に前記駆動輪がスリップしたと判定された場合には、前記フィードバック制御を禁止すると共に、前記解放側係合装置及び前記係合側係合装置のうちの変速を進行させる側の変速進行側係合装置の伝達トルクを、変速の進行を促進するように補正するバックアップ制御部とを、含み、(f) 前記変速の進行を促進するように補正する際の前記変速進行側係合装置の伝達トルクは、前記有段変速機の変速過渡におけるイナーシャ相中において所定勾配にて増大又は減少させる予め定められた所定トルクである。
また、第２の発明は、前記第１の発明に記載の車両の制御装置において、前記バックアップ制御部は、前記有段変速機の変速中に前記フィードバック制御を禁止した場合は、前記駆動輪がスリップしたとの判定が解除されたとしても、前記有段変速機の変速が完了するまで前記フィードバック制御の禁止を解除しないことにある。
また、第３の発明は、前記第１の発明又は第２の発明に記載の車両の制御装置において、前記車両は、前記動力源として機能するエンジンと、前記エンジンが動力伝達可能に連結された第１回転要素と第１回転機が動力伝達可能に連結された第２回転要素と中間伝達部材が連結された第３回転要素とを有する差動機構と、前記中間伝達部材に動力伝達可能に連結された、前記動力源として機能する第２回転機とを備えるものであり、前記トルク制御部は、前記有段変速機の変速時、前記第２回転機の角加速度と前記エンジンの角加速度とが各々の目標値となるように、前記エンジンの出力トルクと前記変速進行側係合装置の伝達トルクとに基づいて、前記第１回転機の出力トルクと前記第２回転機の出力トルクとを制御することにある。
前記第１の発明によれば、有段変速機の変速中に駆動輪がスリップしたと判定された場合には、有段変速機の入力回転部材の回転状態を表す値が有段変速機の変速進行度に応じた目標値となるように有段変速機への入力トルクを制御するときのフィードバック制御が禁止されると共に、変速進行側係合装置の伝達トルクが変速の進行を促進するように補正されるので、駆動輪がスリップしたとき、フィードバック制御による入力トルクの制御が変速の進行の妨げになることを回避しながら、変速進行側係合装置の伝達トルクの補正によって変速が促進される。また、変速の進行を促進するように補正する際の変速進行側係合装置の伝達トルクは、有段変速機の変速過渡におけるイナーシャ相中において所定勾配にて増大又は減少させる予め定められた所定トルクであるので、フィードバック制御が禁止されたときに、変速進行側係合装置の伝達トルクの補正によって変速を確実に(強制的に)進行させることができる。よって、有段変速機の変速中に駆動輪がスリップしたときであっても、確実に変速を進行させることができる。
また、前記第２の発明によれば、有段変速機の変速中にフィードバック制御が禁止された場合は、駆動輪がスリップしたとの判定が解除されたとしても、有段変速機の変速が完了するまでフィードバック制御の禁止が解除されないので、フィードバック制御に復帰させることによる制御の複雑化が回避される。又は、駆動輪が再びスリップすることに備えることができる。
また、前記第３の発明によれば、動力源として機能するエンジン及び第２回転機を備えると共に、差動機構と有段変速機とを直列に備える車両において、駆動輪がスリップしたとき、フィードバック制御による入力トルクの制御が変速の進行の妨げになることを回避しながら、変速進行側係合装置の伝達トルクの補正によって変速が促進される。よって、有段変速機の変速中に駆動輪がスリップしたときであっても、確実に変速を進行させることができる。
本発明が適用される車両に備えられた車両用駆動装置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。 図１で例示した機械式有段変速部の変速作動とそれに用いられる係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。 電気式無段変速部と機械式有段変速部とにおける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。 複数のＡＴ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。 図３と同じ共線図上に有段変速部のＡＴギヤ段と変速機の模擬ギヤ段とを例示した図である。 複数の模擬ギヤ段の変速制御に用いる模擬ギヤ段変速マップの一例を説明する図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち有段変速部の変速中に駆動輪がスリップしたときであっても確実に変速を進行させる為の制御作動を説明するフローチャートである。 図７のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例を示す図である。 本発明が適用される車両に備えられた動力伝達装置の概略構成を説明する図であって、図１とは別の車両を説明する図である。
本発明の実施形態において、回転部材(例えば前述の、エンジン、回転機、第１回転機、第２回転機、差動機構の各回転要素、中間伝達部材、有段変速機の各回転要素など)の回転状態を表す値としては、例えば回転部材の回転速度ω、回転部材の角加速度dω/dtなどである。回転部材の回転速度ωは回転部材の角速度に対応するものであり、又、回転部材の角加速度dω/dtは回転速度ωの時間変化率すなわち時間微分であって回転速度ωの変化速度であり、数式中においては角加速度dω/dtをωのドットで表すこともある。
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駆動装置１２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、車両用駆動装置１２は、動力源として機能するエンジン１４と、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１６(以下、ケース１６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１８(以下、無段変速部１８という)と、無段変速部１８の出力側に連結された機械式有段変速部２０(以下、有段変速部２０という)とを直列に備えている。又、車両用駆動装置１２は、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。車両用駆動装置１２において、エンジン１４や後述する第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、有段変速部２０へ伝達され、その有段変速部２０から差動歯車装置２４等を介して車両１０が備える駆動輪２８へ伝達される。車両用駆動装置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。尚、無段変速部１８や有段変速部２０等はエンジン１４などの回転軸心(上記共通の軸心)に対して略対称的に構成されており、図１ではその回転軸心の下半分が省略されている。
エンジン１４は、車両１０の走行用の動力源であり、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８０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１４の出力トルクであるエンジントルク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無段変速部１８に連結されている。
無段変速部１８は、第１回転機ＭＧ１と、エンジン１４の動力を第１回転機ＭＧ１及び無段変速部１８の出力回転部材である中間伝達部材３０に機械的に分割する動力分割機構としての差動機構３２と、中間伝達部材３０に動力伝達可能に連結された第２回転機ＭＧ２とを備えている。無段変速部１８は、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３２の差動状態が制御される電気式無段変速機である。第１回転機ＭＧ１は、差動用回転機(差動用電動機)に相当し、又、第２回転機ＭＧ２は、動力源として機能する回転機(電動機)であって、走行駆動用回転機に相当する。車両１０は、走行用の動力源として、エンジン１４及び第２回転機ＭＧ２を備えたハイブリッド車両である。
第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２は、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、各々、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８０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。バッテリ５２は、第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２の各々に対して電力を授受する蓄電装置である。
差動機構３２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には連結軸３４を介してエンジン１４が動力伝達可能に連結され、サンギヤＳ０には第１回転機ＭＧ１が動力伝達可能に連結され、リングギヤＲ０には第２回転機ＭＧ２が動力伝達可能に連結されている。差動機構３２において、キャリア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する。
有段変速部２０は、中間伝達部材３０と駆動輪２８との間の動力伝達経路の一部を構成する有段変速機である。中間伝達部材３０は、有段変速部２０の入力回転部材としても機能する。中間伝達部材３０には第２回転機ＭＧ２が一体回転するように連結されているので、又は、無段変速部１８の入力側にはエンジン１４が連結されているので、有段変速部２０は、動力源(第２回転機ＭＧ２又はエンジン１４)と駆動輪２８との間の動力伝達経路の一部を構成する有段変速機である。有段変速部２０は、例えば第１遊星歯車装置３６及び第２遊星歯車装置３８の複数組の遊星歯車装置と、クラッチＣ１、クラッチＣ２、ブレーキＢ１、ブレーキＢ２の複数の係合装置(以下、特に区別しない場合は単に係合装置ＣＢという)とを備えている、公知の遊星歯車式の自動変速機である。
係合装置ＣＢは、油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチやブレーキ、油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成される、油圧式の摩擦係合装置である。係合装置ＣＢは、車両１０に備えられた油圧制御回路５４内のソレノイドバルブＳＬ１−ＳＬ４等から各々出力される調圧された各係合油圧ＰＲcbによりそれぞれのトルク容量(係合トルク、クラッチトルクともいう)Ｔcbが変化させられることで、それぞれ作動状態(係合や解放などの状態)が切り替えられる。係合装置ＣＢを滑らすことなく(すなわち係合装置ＣＢに差回転速度を生じさせることなく)中間伝達部材３０と出力軸２２との間でトルク(例えば有段変速部２０に入力される入力トルクであるＡＴ入力トルクＴi)を伝達する為には、そのトルクに対して係合装置ＣＢの各々にて受け持つ必要がある伝達トルク(係合伝達トルク、クラッチ伝達トルクともいう)分(すなわち係合装置ＣＢの分担トルク)が得られる係合トルクＴcbが必要になる。但し、伝達トルク分が得られる係合トルクＴcbにおいては、係合トルクＴcbを増加させても伝達トルクは増加しない。つまり、係合トルクＴcbは、係合装置ＣＢが伝達できる最大のトルクに相当し、伝達トルクは、係合装置ＣＢが実際に伝達するトルクに相当する。従って、係合装置ＣＢに差回転速度が生じている状態では、係合トルクＴcbと伝達トルクとは同意である。本実施例では、有段変速部２０の変速過渡中において差回転速度が生じている状態(例えばイナーシャ相中)の係合装置ＣＢの伝達トルクを係合トルクＴcbで表す(すなわち伝達トルクＴcbで表す)。尚、係合トルクＴcb(或いは伝達トルク)と係合油圧ＰＲcbとは、例えば係合装置ＣＢのパック詰めに必要な係合油圧ＰＲcbを供給する領域を除けば、略比例関係にある。
有段変速部２０は、第１遊星歯車装置３６及び第２遊星歯車装置３８の各回転要素(サンギヤＳ１，Ｓ２、キャリアＣＡ１，ＣＡ２、リングギヤＲ１，Ｒ２)が、直接的に或いは係合装置ＣＢやワンウェイクラッチＦ１を介して間接的(或いは選択的)に、一部が互いに連結されたり、中間伝達部材３０、ケース１６、或いは出力軸２２に連結されている。
有段変速部２０は、係合装置ＣＢのうちの所定の係合装置の係合によって、変速比(ギヤ比)γat(＝ＡＴ入力回転速度ωi／出力回転速度ωo)が異なる複数の変速段(ギヤ段)のうちの何れかのギヤ段が形成される。つまり、有段変速部２０は、係合装置ＣＢが選択的に係合されることで、ギヤ段が切り替えられる(すなわち変速が実行される)。本実施例では、有段変速部２０にて形成されるギヤ段をＡＴギヤ段と称す。ＡＴ入力回転速度ωiは、有段変速部２０の入力回転部材の回転速度(角速度)である有段変速部２０の入力回転速度であって、中間伝達部材３０の回転速度と同値であり、又、第２回転機ＭＧ２の回転速度であるＭＧ２回転速度ωmと同値である。ＡＴ入力回転速度ωiは、ＭＧ２回転速度ωmで表すことができる。出力回転速度ωoは、有段変速部２０の出力回転速度である出力軸２２の回転速度であって、無段変速部１８と有段変速部２０とを合わせた全体の変速機４０の出力回転速度でもある。
有段変速部２０は、例えば図２の係合作動表に示すように、複数のＡＴギヤ段として、ＡＴ１速ギヤ段(図中の「１ｓｔ」)−ＡＴ４速ギヤ段(図中の「４ｔｈ」)の４段の前進用のＡＴギヤ段が形成される。ＡＴ１速ギヤ段の変速比γatが最も大きく、高車速側(ハイ側のＡＴ４速ギヤ段側)程、変速比γatが小さくなる。図２の係合作動表は、各ＡＴギヤ段と係合装置ＣＢの各作動状態(各ＡＴギヤ段において各々係合される係合装置である所定の係合装置)との関係をまとめたものであり、「○」は係合、「△」はエンジンブレーキ時や有段変速部２０のコーストダウンシフト時に係合、空欄は解放をそれぞれ表している。ＡＴ１速ギヤ段を成立させるブレーキＢ２には並列にワンウェイクラッチＦ１が設けられているので、発進時(加速時)にはブレーキＢ２を係合させる必要は無い。有段変速部２０のコーストダウンシフトは、駆動要求量(例えばアクセル開度θacc)の減少やアクセルオフ(アクセル開度θaccがゼロ又は略ゼロ)による減速走行中の車速関連値(例えば車速Ｖ)の低下によってダウンシフトが判断(要求)されたパワーオフダウンシフトのうちで、アクセルオフの減速走行状態のままで要求されたダウンシフトである。尚、係合装置ＣＢが何れも解放されることにより、有段変速部２０は、何れのギヤ段も形成されないニュートラル状態(すなわち動力伝達を遮断するニュートラル状態)とされる。
有段変速部２０は、後述する電子制御装置８０(特には有段変速部２０の変速制御を実行する後述するＡＴ変速制御部８２)によって、運転者のアクセル操作や車速Ｖ等に応じて係合装置ＣＢのうちの(つまり変速前のＡＴギヤ段を形成する所定の係合装置のうちの)解放側係合装置の解放と係合装置ＣＢのうちの(つまり変速後のＡＴギヤ段を形成する所定の係合装置のうちの)係合側係合装置の係合とが制御されることで、形成されるＡＴギヤ段が切り替えられる(すなわち複数のＡＴギヤ段が選択的に形成される)。つまり、有段変速部２０の変速制御においては、例えば係合装置ＣＢの何れかの掴み替えにより(すなわち係合装置ＣＢの係合と解放との切替えにより)変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速が実行される。例えば、ＡＴ２速ギヤ段からＡＴ１速ギヤ段へのダウンシフト(２→１ダウンシフトと表す)では、図２の係合作動表に示すように、解放側係合装置となるブレーキＢ１が解放されると共に、係合側係合装置となるブレーキＢ２が係合させられる。この際、ブレーキＢ１の解放過渡油圧やブレーキＢ２の係合過渡油圧が調圧制御される。
図３は、無段変速部１８と有段変速部２０とにおける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。図３において、無段変速部１８を構成する差動機構３２の３つの回転要素に対応する３本の縦線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３は、左側から順に第２回転要素ＲＥ２に対応するサンギヤＳ０の回転速度を表すｇ軸であり、第１回転要素ＲＥ１に対応するキャリアＣＡ０の回転速度を表すｅ軸であり、第３回転要素ＲＥ３に対応するリングギヤＲ０の回転速度(すなわち有段変速部２０の入力回転速度)を表すｍ軸である。又、有段変速部２０の４本の縦線Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７は、左から順に、第４回転要素ＲＥ４に対応するサンギヤＳ２の回転速度、第５回転要素ＲＥ５に対応する相互に連結されたリングギヤＲ１及びキャリアＣＡ２の回転速度(すなわち出力軸２２の回転速度)、第６回転要素ＲＥ６に対応する相互に連結されたキャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２の回転速度、第７回転要素ＲＥ７に対応するサンギヤＳ１の回転速度をそれぞれ表す軸である。縦線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の相互の間隔は、差動機構３２のギヤ比(歯車比)ρ０に応じて定められている。又、縦線Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７の相互の間隔は、第１、第２遊星歯車装置３６，３８の各歯車比ρ１，ρ２に応じて定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリアとの間が「１」に対応する間隔とされるとキャリアとリングギヤとの間が遊星歯車装置の歯車比ρ(＝サンギヤの歯数Ｚs／リングギヤの歯数Ｚr)に対応する間隔とされる。
図３の共線図を用いて表現すれば、無段変速部１８の差動機構３２において、第１回転要素ＲＥ１にエンジン１４(図中の「ＥＮＧ」参照)が連結され、第２回転要素ＲＥ２に第１回転機ＭＧ１(図中の「ＭＧ１」参照)が連結され、中間伝達部材３０と一体回転する第３回転要素ＲＥ３に第２回転機ＭＧ２(図中の「ＭＧ２」参照)が連結されて、エンジン１４の回転を中間伝達部材３０を介して有段変速部２０へ伝達するように構成されている。無段変速部１８では、縦線Ｙ２を横切る各直線Ｌ０により、サンギヤＳ０の回転速度とリングギヤＲ０の回転速度との関係が示される。
又、有段変速部２０において、第４回転要素ＲＥ４はクラッチＣ１を介して中間伝達部材３０に選択的に連結され、第５回転要素ＲＥ５は出力軸２２に連結され、第６回転要素ＲＥ６はクラッチＣ２を介して中間伝達部材３０に選択的に連結されると共にブレーキＢ２を介してケース１６に選択的に連結され、第７回転要素ＲＥ７はブレーキＢ１を介してケース１６に選択的に連結されている。有段変速部２０では、係合装置ＣＢの係合解放制御によって縦線Ｙ５を横切る各直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４により、出力軸２２における「１ｓｔ」，「２ｎｄ」，「３ｒｄ」，「４ｔｈ」の各回転速度が示される。
図３中の実線で示す、直線Ｌ０及び直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、少なくともエンジン１４を動力源として走行するエンジン走行が可能なハイブリッド走行モードでの前進走行における各回転要素の相対速度を示している。このハイブリッド走行モードでは、差動機構３２において、キャリアＣＡ０に入力されるエンジントルクＴeに対して、第１回転機ＭＧ１による負トルクである反力トルクが正回転にてサンギヤＳ０に入力されると、リングギヤＲ０には正回転にて正トルクとなるエンジン直達トルクＴd(＝Ｔe／(１＋ρ)＝−(１／ρ)×Ｔg)が現れる。そして、要求駆動力に応じて、エンジン直達トルクＴdとＭＧ２トルクＴmとの合算トルクが車両１０の前進方向の駆動トルクとして、ＡＴ１速ギヤ段−ＡＴ４速ギヤ段のうちの何れかのＡＴギヤ段が形成された有段変速部２０を介して駆動輪２８へ伝達される。このとき、第１回転機ＭＧ１は正回転にて負トルクを発生する発電機として機能する。第１回転機ＭＧ１の発電電力Ｗgは、バッテリ５２に充電されたり、第２回転機ＭＧ２にて消費される。第２回転機ＭＧ２は、発電電力Ｗgの全部又は一部を用いて、或いは発電電力Ｗgに加えてバッテリ５２からの電力を用いて、ＭＧ２トルクＴmを出力する。
図３に図示はしていないが、エンジン１４を停止させると共に第２回転機ＭＧ２を動力源として走行するモータ走行が可能なモータ走行モードでの共線図では、差動機構３２において、キャリアＣＡ０はゼロ回転とされ、リングギヤＲ０には正回転にて正トルクとなるＭＧ２トルクＴmが入力される。このとき、サンギヤＳ０に連結された第１回転機ＭＧ１は、無負荷状態とされて負回転にて空転させられる。つまり、モータ走行モードでは、エンジン１４は駆動されず、エンジン１４の回転速度であるエンジン回転速度ωeはゼロとされ、ＭＧ２トルクＴm(ここでは正回転の力行トルク)が車両１０の前進方向の駆動トルクとして、ＡＴ１速ギヤ段−ＡＴ４速ギヤ段のうちの何れかのＡＴギヤ段が形成された有段変速部２０を介して駆動輪２８へ伝達される。又、車両１０の後進走行では、例えばモータ走行モードにおいて、リングギヤＲ０には負回転にて負トルクとなるＭＧ２トルクＴmが入力され、そのＭＧ２トルクＴmが車両１０の後進方向の駆動トルクとして、前進用のＡＴ１速ギヤ段が形成された有段変速部２０を介して駆動輪２８へ伝達される。
車両用駆動装置１２では、エンジン１４が動力伝達可能に連結された第１回転要素ＲＥ１としてのキャリアＣＡ０と第１回転機ＭＧ１が動力伝達可能に連結された第２回転要素ＲＥ２としてのサンギヤＳ０と中間伝達部材３０が連結された(見方を換えれば第２回転機ＭＧ２が動力伝達可能に連結された)第３回転要素ＲＥ３としてのリングギヤＲ０との３つの回転要素を有する差動機構３２を備えて、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３２の差動状態が制御される電気式変速機構(電気式差動機構)としての無段変速部１８が構成される。つまり、エンジン１４が動力伝達可能に連結された差動機構３２と差動機構３２に動力伝達可能に連結された第１回転機ＭＧ１とを有して、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３２の差動状態が制御される無段変速部１８が構成される。無段変速部１８は、中間伝達部材３０の回転速度であるＭＧ２回転速度ωmに対する連結軸３４の回転速度(すなわちエンジン回転速度ωe)の変速比γ０(＝ωe／ωm)が変化させられる電気的な無段変速機として作動させられる。
例えば、ハイブリッド走行モードにおいては、有段変速部２０にてＡＴギヤ段が形成されたことで駆動輪２８の回転に拘束されるリングギヤＲ０の回転速度に対して、第１回転機ＭＧ１の回転速度を制御することによってサンギヤＳ０の回転速度が上昇或いは下降させられると、キャリアＣＡ０の回転速度(すなわちエンジン回転速度ωe)が上昇或いは下降させられる。従って、エンジン走行では、エンジン１４を効率の良い運転点にて作動させることが可能である。つまり、ＡＴギヤ段が形成された有段変速部２０と無段変速機として作動させられる無段変速部１８とで、無段変速部１８(差動機構３２も同意)と有段変速部２０とが直列に配置された変速機４０全体として無段変速機を構成することができる。
又は、無段変速部１８を有段変速機のように変速させることも可能であるので、ＡＴギヤ段が形成される有段変速部２０と有段変速機のように変速させる無段変速部１８とで、変速機４０全体として有段変速機のように変速させることができる。つまり、変速機４０において、出力回転速度ωoに対するエンジン回転速度ωeの変速比γｔ(＝ωe／ωo)が異なる複数のギヤ段(模擬ギヤ段と称する)を選択的に成立させるように、有段変速部２０と無段変速部１８とを制御することが可能である。変速比γｔは、直列に配置された、無段変速部１８と有段変速部２０とで形成されるトータル変速比であって、無段変速部１８の変速比γ０と有段変速部２０の変速比γatとを乗算した値(γｔ＝γ０×γat)となる。
模擬ギヤ段は、例えば有段変速部２０の各ＡＴギヤ段と１又は複数種類の無段変速部１８の変速比γ０との組合せによって、有段変速部２０の各ＡＴギヤ段に対してそれぞれ１又は複数種類を成立させるように割り当てられる。例えば、図４は、ギヤ段割当(ギヤ段割付)テーブルの一例であり、ＡＴ１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、ＡＴ２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、ＡＴ３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、ＡＴ４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。
図５は、図３と同じ共線図上に有段変速部２０のＡＴギヤ段と変速機４０の模擬ギヤ段とを例示した図である。図５において、実線は、有段変速部２０がＡＴ２速ギヤ段のときに、模擬４速ギヤ段−模擬６速ギヤが成立させられる場合を例示したものである。変速機４０では、出力回転速度ωoに対して所定の変速比γｔを実現するエンジン回転速度ωeとなるように無段変速部１８が制御されることによって、あるＡＴギヤ段において異なる模擬ギヤ段が成立させられる。又、破線は、有段変速部２０がＡＴ３速ギヤ段のときに、模擬７速ギヤ段が成立させられる場合を例示したものである。変速機４０では、ＡＴギヤ段の切替えに合わせて無段変速部１８が制御されることによって、模擬ギヤ段が切り替えられる。
図１に戻り、車両１０は、更に、エンジン１４、無段変速部１８、及び有段変速部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８０を備えている。よって、図１は、電子制御装置８０の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置８０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８０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８０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８０には、車両１０に備えられた各種センサ等(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、アクセル開度センサ６８、スロットル弁開度センサ７０、Ｇセンサ７２、シフトポジションセンサ７４、バッテリセンサ７６など)による検出値に基づく各種信号等(例えばエンジン回転速度ωe、第１回転機ＭＧ１の回転速度であるＭＧ１回転速度ωg、ＡＴ入力回転速度ωiであるＭＧ２回転速度ωm、車速Ｖに対応する出力回転速度ωo、運転者の加速操作の大きさを表す運転者の加速操作量(すなわちアクセルペダルなどのアクセル操作部材の操作量であるアクセル操作量)としてのアクセル開度θacc、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth、車両１０の前後加速度Ｇ、車両１０に備えられたシフト操作部材としてのシフトレバー５６の操作位置(操作ポジション)POSsh、バッテリ５２のバッテリ温度ＴＨbatやバッテリ充放電電流Ｉbatやバッテリ電圧Ｖbatなど)が、それぞれ供給される。又、電子制御装置８０からは、車両１０に備えられた各装置(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５８、インバータ５０、油圧制御回路５４など)に各種指令信号(例えばエンジン１４を制御する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、係合装置ＣＢの作動状態を制御する為の(すなわち有段変速部２０の変速を制御する為の)油圧制御指令信号Ｓatなど)が、それぞれ出力される。この油圧制御指令信号Ｓatは、例えば係合装置ＣＢの各々の油圧アクチュエータへ供給される各係合油圧ＰＲcbを調圧する各ソレノイドバルブＳＬ１−ＳＬ４等を駆動する為の指令信号(駆動電流)であり、油圧制御回路５４へ出力される。尚、電子制御装置８０は、係合装置ＣＢの狙いの係合トルクＴcbを得る為の、各油圧アクチュエータへ供給される各係合油圧ＰＲcbの値に対応する油圧指令値(指示圧ともいう)を設定し、その油圧指令値に応じた駆動電流を出力する。
電子制御装置８０は、例えばバッテリ充放電電流Ｉbat及びバッテリ電圧Ｖbatなどに基づいてバッテリ５２の充電状態(充電容量)ＳＯＣを算出する。又、電子制御装置８０は、例えばバッテリ温度ＴＨbat及びバッテリ５２の充電容量ＳＯＣに基づいて、バッテリ５２のパワーであるバッテリパワーＰbatの使用可能な範囲を規定する(すなわちバッテリ５２の入力電力の制限を規定する充電可能電力(入力可能電力)Ｗin、及びバッテリ５２の出力電力の制限を規定する放電可能電力(出力可能電力)Ｗoutである)、充放電可能電力Ｗin，Ｗoutを算出する。充放電可能電力Ｗin，Ｗoutは、例えばバッテリ温度ＴＨbatが常用域より低い低温域ではバッテリ温度ＴＨbatが低い程小さくされ、又、バッテリ温度ＴＨbatが常用域より高い高温域ではバッテリ温度ＴＨbatが高い程小さくされる。又、充電可能電力Ｗinは、例えば充電容量ＳＯＣが大きな領域では充電容量ＳＯＣが大きい程小さくされる。又、放電可能電力Ｗoutは、例えば充電容量ＳＯＣが小さな領域では充電容量ＳＯＣが小さい程小さくされる。
電子制御装置８０は、車両１０における各種制御を実現する為に、変速制御手段としてのＡＴ変速制御手段すなわち変速制御部としてのＡＴ変速制御部８２、及びハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部８４を備えている。
ＡＴ変速制御部８２は、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(例えばＡＴギヤ段変速マップ)を用いて有段変速部２０の変速判断を行い、必要に応じて有段変速部２０の変速制御を実行して有段変速部２０のＡＴギヤ段を自動的に切り替えるように、ソレノイドバルブＳＬ１−ＳＬ４により係合装置ＣＢの係合解放状態を切り替える為の油圧制御指令信号Ｓatを油圧制御回路５４へ出力する。上記ＡＴギヤ段変速マップは、例えば出力回転速度ωo(ここでは車速Ｖなども同意)及びアクセル開度θacc(ここでは要求駆動トルクＴdemやスロットル弁開度θthなども同意)を変数とする二次元座標上に、有段変速部２０の変速が判断される為の変速線(アップシフト線及びダウンシフト線)を有する所定の関係である。
ハイブリッド制御部８４は、エンジン１４の作動を制御するエンジン制御手段すなわちエンジン制御部としての機能と、インバータ５０を介して第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２の作動を制御する回転機制御手段すなわち回転機制御部としての機能を含んでおり、それら制御機能によりエンジン１４、第１回転機ＭＧ１、及び第２回転機ＭＧ２によるハイブリッド駆動制御等を実行する。ハイブリッド制御部８４は、予め定められた関係(例えば駆動力マップ)にアクセル開度θacc及び車速Ｖを適用することで要求駆動パワーＰdem(見方を換えれば、そのときの車速Ｖにおける要求駆動トルクＴdem)を算出する。ハイブリッド制御部８４は、バッテリ５２の充放電可能電力Ｗin，Ｗout等を考慮して、要求駆動パワーＰdemを実現するように、エンジン１４、第１回転機ＭＧ１、及び第２回転機ＭＧ２を制御する指令信号(エンジン制御指令信号Ｓe及び回転機制御指令信号Ｓmg)を出力する。エンジン制御指令信号Ｓeは、例えばそのときのエンジン回転速度ωeにおけるエンジントルクＴeを出力するエンジン１４のパワーであるエンジンパワーＰeの指令値である。回転機制御指令信号Ｓmgは、例えばエンジントルクＴeの反力トルク(そのときのＭＧ１回転速度ωgにおけるＭＧ１トルクＴg)を出力する第１回転機ＭＧ１の発電電力Ｗgの指令値であり、又、そのときのＭＧ２回転速度ωmにおけるＭＧ２トルクＴmを出力する第２回転機ＭＧ２の消費電力Ｗmの指令値である。
ハイブリッド制御部８４は、例えば無段変速部１８を無段変速機として作動させて変速機４０全体として無段変速機として作動させる場合、エンジン最適燃費点等を考慮して、要求駆動パワーＰdemを実現するエンジンパワーＰeが得られるエンジン回転速度ωe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の発電電力Ｗgを制御することで、無段変速部１８の無段変速制御を実行して無段変速部１８の変速比γ０を変化させる。この制御の結果として、無段変速機として作動させる場合の変速機４０の変速比γｔが制御される。
ハイブリッド制御部８４は、例えば無段変速部１８を有段変速機のように変速させて変速機４０全体として有段変速機のように変速させる場合、予め定められた関係(例えば模擬ギヤ段変速マップ)を用いて変速機４０の変速判断を行い、ＡＴ変速制御部８２による有段変速部２０のＡＴギヤ段の変速制御と協調して、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１８の変速制御を実行する。複数の模擬ギヤ段は、それぞれの変速比γｔを維持できるように出力回転速度ωoに応じて第１回転機ＭＧ１によりエンジン回転速度ωe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γｔは、出力回転速度ωoの全域に亘って必ずしも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。
上記模擬ギヤ段変速マップは、ＡＴギヤ段変速マップと同様に出力回転速度ωo及びアクセル開度θaccをパラメータとして予め定められている。図６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に従って模擬ギヤ段が切り替えられることにより、無段変速部１８と有段変速部２０とが直列に配置された変速機４０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。変速機４０全体として有段変速機のように変速させる模擬有段変速制御は、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や要求駆動トルクＴdemが比較的大きい場合に、変速機４０全体として無段変速機として作動させ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制御が実行されても良い。
ハイブリッド制御部８４による模擬有段変速制御と、ＡＴ変速制御部８２による有段変速部２０の変速制御とは、協調して実行される。本実施例では、ＡＴ１速ギヤ段−ＡＴ４速ギヤ段の４種類のＡＴギヤ段に対して、模擬１速ギヤ段−模擬１０速ギヤ段の１０種類の模擬ギヤ段が割り当てられている。このようなことから、模擬３速ギヤ段と模擬４速ギヤ段との間での変速(模擬３⇔４変速と表す)が行われるときにＡＴ１速ギヤ段とＡＴ２速ギヤ段との間での変速(ＡＴ１⇔２変速と表す)が行なわれ、又、模擬６⇔７変速が行われるときにＡＴ２⇔３変速が行なわれ、又、模擬９⇔１０変速が行われるときにＡＴ３⇔４変速が行なわれる(図４参照)。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ＡＴギヤ段の変速が行なわれるように、ＡＴギヤ段変速マップが定められている。具体的には、図６における模擬ギヤ段の「３→４」、「６→７」、「９→１０」の各アップシフト線は、ＡＴ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いる(図６中に記載した「ＡＴ１→２」等参照)。又、図６における模擬ギヤ段の「３←４」、「６←７」、「９←１０」の各ダウンシフト線は、ＡＴ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(図６中に記載した「ＡＴ１←２」等参照)。又は、図６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、ＡＴギヤ段の変速指令をＡＴ変速制御部８２に対して出力するようにしても良い。このように、有段変速部２０のアップシフト時は、変速機４０全体のアップシフトが行われる一方で、有段変速部２０のダウンシフト時は、変速機４０全体のダウンシフトが行われる。ＡＴ変速制御部８２は、有段変速部２０のＡＴ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ＡＴギヤ段の変速が行なわれる為、エンジン回転速度ωeの変化を伴って有段変速部２０の変速が行なわれるようになり、その有段変速部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。
ハイブリッド制御部８４は、走行モードとして、モータ走行モード或いはハイブリッド走行モードを走行状態に応じて選択的に成立させる。例えば、ハイブリッド制御部８４は、要求駆動パワーＰdemが予め定められた閾値よりも小さなモータ走行領域にある場合には、モータ走行モードを成立させる一方で、要求駆動パワーＰdemが予め定められた閾値以上となるエンジン走行領域にある場合には、ハイブリッド走行モードを成立させる。又、ハイブリッド制御部８４は、要求駆動パワーＰdemがモータ走行領域にあるときであっても、バッテリ５２の充電容量ＳＯＣが予め定められた閾値未満となる場合には、ハイブリッド走行モードを成立させる。
ここで、有段変速部２０の変速を伴うときの変速機４０の模擬有段変速制御について詳述する。ハイブリッド制御部８４は、ＡＴ変速制御部８２による有段変速部２０の変速時(特には変速過渡におけるイナーシャ相中において)、有段変速部２０の入力回転部材の回転状態を表す値としての第２回転機ＭＧ２の角加速度であるＭＧ２角加速度dωm/dtとエンジン１４の回転状態を表す値としてのエンジン１４の角加速度であるエンジン角加速度dωe/dtとが各々の目標値となるように、エンジントルクＴeと、係合装置ＣＢの伝達トルクＴcb(すなわち有段変速部２０における解放側係合装置及び係合側係合装置のうちの変速を進行させる側の変速進行側係合装置の伝達トルクＴcb)とに基づいて、ＭＧ１トルクＴgとＭＧ２トルクＴmとを制御する、トルク制御部８６を機能的に備えている。エンジントルクＴeに対するＭＧ１トルクＴgによる反力トルクにてリングギヤＲ０に現れるエンジン直達トルクＴdと、ＭＧ２トルクＴmとの合算トルクが有段変速部２０へのＡＴ入力トルクＴiとなるので、ＭＧ１トルクＴgとＭＧ２トルクＴmとを制御することは、そのＡＴ入力トルクＴiを制御することと同意である。
有段変速部２０の変速制御においては、パワーオンアップシフト、パワーオフアップシフト、パワーオンダウンシフト、及びパワーオフダウンシフトといった様々な変速パターン(変速様式)がある。パワーオンでの変速は、例えばアクセル開度θaccの増大やアクセルオンが維持された状態での車速Ｖの上昇によって判断された変速であり、パワーオフでの変速は、例えばアクセル開度θaccの減少やアクセルオフが維持された状態での車速Ｖの低下によって判断された変速である。仮に変速中に解放側係合装置及び係合側係合装置の何れにも伝達トルクＴcbを発生させない状態とすると、パワーオンではＡＴ入力回転速度ωiは成り行きで上昇させられる一方で、パワーオフではＡＴ入力回転速度ωiは成り行きで低下させられる。その為、成り行きではＡＴ入力回転速度ωiを変速後の同期回転速度ωisyca(＝ωo×変速後の変速比γata)へ向けて変化させられない、パワーオンアップシフトやパワーオフダウンシフトでは、変速後のＡＴギヤ段を形成する係合側係合装置に伝達トルクＴcbを発生させることで変速を進行させることが好ましい。一方で、成り行きでＡＴ入力回転速度ωiを変速後の同期回転速度ωisycaへ向けて変化させられる、パワーオフアップシフトやパワーオンダウンシフトでは、変速前のＡＴギヤ段を形成する解放側係合装置の伝達トルクＴcbを低下させることで変速を進行させることが好ましい。従って、パワーオンアップシフトやパワーオフダウンシフトにおける変速進行側係合装置は係合側係合装置である一方で、パワーオフアップシフトやパワーオンダウンシフトにおける変速進行側係合装置は解放側係合装置である。
具体的には、ハイブリッド制御部８４(トルク制御部８６)は、予め定められた次式(１)を用いて、ＭＧ２角加速度dωm/dtとエンジン角加速度dωe/dtとの各々の目標値、エンジントルクＴe、及びＡＴ伝達トルクＴatに基づいて、ＭＧ１トルクＴgとＭＧ２トルクＴmとを算出する。ハイブリッド制御部８４は、算出したＭＧ１トルクＴgとＭＧ２トルクＴmとが各々得られる為の各回転機制御指令信号Ｓmgをインバータ５０へ出力する。次式(１)は、例えば無段変速部１８におけるｇ軸、ｅ軸、及びｍ軸(図３参照)の各軸毎において成立する、慣性(イナーシャ)、角加速度、及び軸上のトルクで示される運動方程式と、無段変速部１８が２自由度(すなわち各軸のうちの２つの軸の各回転速度が決まると残りの１つの軸の回転速度が決まるという２自由度)であることで規定される相互間の関係式とに基づいて、導き出された式である。従って、次式(１)中の２×２の各行列における各値ａ11、・・・、ｂ11、・・・、ｃ22は、各々、無段変速部１８を構成する各回転部材の慣性や差動機構３２の歯車比ρ０等の組み合わせで構成された値となっている。
Figure 0006551380
前記式(１)中のＭＧ２角加速度dωm/dtとエンジン角加速度dωe/dtとの各々の目標値は、例えば変速中のＭＧ２回転速度ωm及びエンジン回転速度ωeの各々が所望の挙動(軌道)を示すように、有段変速部２０の変速が様々な変速パターンのうちのどの変速パターンであるか、どのＡＴギヤ段間での変速であるか、及びどの模擬ギヤ段間での変速であるかなどによって予め定められていると共に、変速中に適宜補正される。例えば、電子制御装置８０は、ＭＧ２角加速度dωm/dtの目標値を、有段変速部２０の変速進行度Ｒproに応じて変更(補正)する。変速進行度Ｒproは、有段変速部２０の変速がどの程度進行したかを表す度合であり、その変速進行度Ｒproとしては、例えば実際のＡＴ入力回転速度ωiとアップシフト後の同期回転速度ωisycaとの差回転速度Δωi(＝ωi−ωisyca)、アップシフト前後のＡＴ入力回転速度ωiの変化量Ｄωiba(＝ωisycb−ωisyca；ωisycbはアップシフト前のＡＴ入力回転速度ωiの同期回転速度(＝ωo×変速前の変速比γatb))に対するアップシフト進行中の実際のＡＴ入力回転速度ωiの変化量Ｄωi(＝ωisycb−ωi)の割合Ｒωi(＝Ｄωi／Ｄωiba)などが用いられる。
従って、トルク制御部８６は、有段変速部２０の変速時、有段変速部２０の入力回転部材の回転状態を表す値としてのＭＧ２角加速度dωm/dtが有段変速部２０の変速進行度Ｒproに応じた目標値となるように、フィードバック制御によってＭＧ２トルクＴmを制御する(つまりＡＴ入力トルクＴiを制御する)ものであるとも言える。トルク制御部８６によるこの制御を、イナーシャ相中の回転速度フィードバック制御(回転速度ＦＢ制御)と称する。
又、前記式(１)中のエンジントルクＴeは、例えば要求駆動パワーＰdemを実現するエンジンパワーＰe(要求エンジンパワーＰedemともいう)が得られる、そのときのエンジン回転速度ωeにおけるエンジントルクＴe(要求エンジントルクＴedemともいう)である。
又、前記式(１)中のＡＴ伝達トルクＴatは、有段変速部２０の変速時に係合装置ＣＢの各々にて受け持つ必要がある各伝達トルクを中間伝達部材３０(すなわちｍ軸上)に換算した各換算値の合算値(すなわち有段変速部２０が伝達する伝達トルクを中間伝達部材３０上に換算した値)である。前記式(１)は有段変速部２０の変速を進行させるときのモデル式であるので、本実施例では、前記式(１)中のＡＴ伝達トルクＴatを便宜上、変速を進行させる主体となる変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbとする。前記式(１)において、変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbの値としてはフィードフォワード値が与えられる。電子制御装置８０は、例えば有段変速部２０の変速ショックや変速時間等のバランスを取るように、有段変速部２０の変速パターンやどのＡＴギヤ段間での変速であるかなどの異なる変速の種類毎に予め定められた関係を用いて、要求駆動パワーＰdemに応じた要求入力トルクに基づいて変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbを設定する。要求入力トルクは、例えば要求駆動トルクＴdemを中間伝達部材３０上の値に換算したトルク、又は、要求駆動パワーＰdemを実現する要求エンジンパワーＰedemに応じたＡＴ入力トルクＴiである。
ところで、有段変速部２０の変速中(特にはイナーシャ相中)に駆動輪２８がスリップすると、ＡＴ入力回転速度ωiと出力回転速度ωoとの関係が崩れる為、有段変速部２０の変速進行度Ｒproが不明又は不正確になる(つまり、ＭＧ２角加速度dωm/dtの目標値等が不明又は不正確になる)。その為、有段変速部２０の変速に伴って実行されるイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御では、駆動輪２８のスリップによってＡＴ入力トルクＴiを適切に制御することができなくなり、変速が停滞するおそれがある。又は、ＭＧ２トルクＴm等の変動が大きくなってインバータ５０等の強電系の負荷が大きくなり、強電系の部品の耐久性に影響を及ぼす可能性がある。
そこで、電子制御装置８０は、有段変速部２０の変速中(特にはイナーシャ相中)に駆動輪２８がスリップした場合には、トルク制御部８６によるイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御を禁止する。この際、電子制御装置８０は、有段変速部２０の変速が確実に進行させられるように、変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbを補正する。つまり、電子制御装置８０は、変速進行側係合装置を油圧制御することによって強制的に変速を進行させるように、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御の実行を前提とした変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbを補正する。
具体的には、電子制御装置８０は、上述した変速中のスリップ時の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８８、及びバックアップ制御手段すなわちバックアップ制御部９０を備えている。
車両状態判定部８８は、有段変速部２０の変速中においてイナーシャ相が開始されたか否かを、例えばＡＴ入力回転速度ωiが変速前の同期回転速度ωisycbから変速後の同期回転速度ωisycaに向けて変化し始めたか否かに基づいて判定する。又、車両状態判定部８８は、駆動輪２８がスリップしたか否かを、例えば駆動輪２８の角加速度に対応する出力軸２２の角加速度である出力角加速度dωo/dtが、スリップしていることを確実に判断する為の予め定められたスリップ判定閾値を超えているか否かに基づいて判定する。
トルク制御部８６は、有段変速部２０の変速時、車両状態判定部８８によりイナーシャ相が開始されたと判定された場合には、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御を実行する。
バックアップ制御部９０は、有段変速部２０の変速中に車両状態判定部８８により駆動輪２８がスリップしたと判定された場合には、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御を禁止する指令Ａをトルク制御部８６へ出力すると共に、変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbを、変速の進行を促進するように補正する、バックアップスイープ制御(バックアップＳＷ制御ともいう)を実行する指令ＢをＡＴ変速制御部８２へ出力する。
実行されているイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御が禁止され、その後、駆動輪２８のスリップ判定が解除されたことで、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御を再び実行することは制御が複雑化する。又は、イナーシャ相開始前までに駆動輪２８のスリップ判定が解除されても、変速が完了するまでに再度駆動輪２８のスリップ判定が為される可能性がある。そこで、バックアップ制御部９０は、有段変速部２０の変速中にイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御を禁止する指令Ａを出力した場合は、車両状態判定部８８により駆動輪２８がスリップしたとの判定が解除されたとしても、有段変速部２０の変速が完了するまで指令Ａを出力し続け、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御の禁止を解除しない。この際、バックアップ制御部９０は、有段変速部２０の変速が完了するまで、変速の進行を促進するように補正する指令Ｂの出力も継続する。
トルク制御部８６は、有段変速部２０の変速時にバックアップ制御部９０によってイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御を禁止する指令Ａが出力された場合には、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御を実行しない。特に、トルク制御部８６は、有段変速部２０の変速過渡におけるイナーシャ相中にバックアップ制御部９０によって指令Ａが出力された場合には、実行しているイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御を中止し、ＭＧ１トルクＴgとＭＧ２トルクＴmとを例えば各々現在値にて保持する。
ＡＴ変速制御部８２は、有段変速部２０の変速時にバックアップ制御部９０によってバックアップＳＷ制御を実行する指令Ｂが出力された場合には、有段変速部２０の変速過渡におけるイナーシャ相中において、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御の実行を前提とした変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbを、変速の進行を促進するように補正する。この変速の進行を促進するように補正する際の変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbは、有段変速部２０の変速過渡におけるイナーシャ相中において所定勾配にて増大又は減少させる、確実に変速を進行させる為の予め定められた所定トルクである。具体的には、パワーオンアップシフトやパワーオフダウンシフトのように変速進行側係合装置が係合側係合装置であるときには、所定勾配にて増大させる所定トルクが用いられる。一方で、パワーオフアップシフトやパワーオンダウンシフトのように変速進行側係合装置が解放側係合装置であるときには、所定勾配にて減少させる所定トルクが用いられる。
図７は、電子制御装置８０の制御作動の要部すなわち有段変速部２０の変速中に駆動輪２８がスリップしたときであっても確実に変速を進行させる為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば有段変速部２０の変速中に繰り返し実行される。図８は、図７のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。
図７において、先ず、車両状態判定部８８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、駆動輪２８がスリップしたか否かが判定される。このＳ１０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ１０の判断が肯定される場合はバックアップ制御部９０の機能に対応するＳ２０において、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御を禁止する指令Ａが出力される。次いで、バックアップ制御部９０の機能に対応するＳ３０において、バックアップＳＷ制御を実行する指令Ｂが出力される。
図８は、有段変速部２０のＡＴ２速ギヤ段からＡＴ３速ギヤ段へのパワーオンアップシフト中に駆動輪２８がスリップしたときの制御の一例を示している。図８において、ｔ１時点は、２→３アップシフトの変速出力が開始された時点を示している(ＡＴギヤ段参照)。変速出力が開始された後、イナーシャ相が開始され(ｔ２時点参照)、許可されたイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御が実行されて変速が進行させられる(ｔ２時点−ｔ３時点参照)。イナーシャ相中にてスリップ判定が為されると(ｔ３時点参照)、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御が禁止され、バックアップＳＷ制御に切り替えられる。図８の実施態様はパワーオンアップシフトであるので、係合側係合装置の係合油圧ＰＲcbが所定勾配にて増大させられることで、所定勾配にて増大させられる所定トルクとされた変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbにて変速を強制的に進行させる制御へ移行される(ｔ３時点−ｔ４時点参照)。このバックアップＳＷ制御にて変速が進行させられて変速が終了させられる(ｔ４時点参照)。スリップ判定に伴う、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御の禁止は、仮にスリップ判定が解除されたとしても、変速終了まで継続される。
上述のように、本実施例によれば、有段変速部２０の変速中に駆動輪２８がスリップしたと判定された場合には、ＭＧ２角加速度dωm/dtが有段変速部２０の変速進行度Ｒproに応じた目標値となるようにＡＴ入力トルクＴiを制御するときのフィードバック制御(つまりイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御)が禁止されると共に、変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbが変速の進行を促進するように補正されるので、動力源として機能するエンジン１４及び第２回転機ＭＧ２を備えると共に差動機構３２と有段変速部２０とを直列に備える車両１０において、駆動輪２８がスリップしたとき、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御によるＡＴ入力トルクＴiの制御が変速の進行の妨げになることを回避しながら、変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbの補正によって変速が促進される。よって、有段変速部２０の変速中に駆動輪２８がスリップしたときであっても、確実に変速を進行させることができる。
また、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御の実行によるＭＧ２トルクＴm等の変動が回避されて、インバータ５０等の強電系の負荷の増大が回避される。これにより、強電系の部品保護と確実な変速進行とを両立することができる。
また、本実施例によれば、変速の進行を促進するように補正する際の変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbは、有段変速部２０の変速過渡におけるイナーシャ相中において所定勾配にて増大又は減少させる予め定められた所定トルクであるので、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御が禁止されたときに、変速進行側係合装置の伝達トルクＴcbの補正によって変速を確実に(強制的に)進行させることができる。
また、本実施例によれば、有段変速部２０の変速中にイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御が禁止された場合は、駆動輪２８がスリップしたとの判定が解除されたとしても、有段変速部２０の変速が完了するまでイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御の禁止が解除されないので、イナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御に復帰させることによる制御の複雑化が回避される。又は、駆動輪２８が再びスリップすることに備えることができる。
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、無段変速部１８と有段変速部２０とを直列に備える車両１０を例示したが、この態様に限らない。例えば、図９に示すような車両１００であっても良い。車両１００は、動力源として機能するエンジン１０２及び回転機ＭＧと、動力伝達装置１０４とを備えたハイブリッド車両である。図９において、動力伝達装置１０４は、車体に取り付けられる非回転部材としてのケース１０６内において、エンジン１０２側から順番に、クラッチＫ０、トルクコンバータ１０８、及び有段変速機１１０等を備えている。又、動力伝達装置１０４は、差動歯車装置１１２、車軸１１４等を備えている。トルクコンバータ１０８のポンプ翼車１０８ａは、クラッチＫ０を介してエンジン１０２と連結されていると共に、直接的に回転機ＭＧと連結されている。トルクコンバータ１０８のタービン翼車１０８ｂは、有段変速機１１０と直接的に連結されている。動力伝達装置１０４において、エンジン１０２の動力及び／又は回転機ＭＧの動力は、クラッチＫ０(エンジン１０２の動力を伝達する場合)、トルクコンバータ１０８、有段変速機１１０、差動歯車装置１１２、車軸１１４等を順次介して車両１００が備える駆動輪１１６へ伝達される。有段変速機１１０は、前記動力源(エンジン１０２、回転機ＭＧ)と駆動輪１１６との間の動力伝達経路の一部を構成すると共に複数の係合装置のうちの所定の係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される自動変速機である。又、車両１００は、インバータ１１８と、インバータ１１８を介して回転機ＭＧに対して電力を授受する蓄電装置としてのバッテリ１２０と、制御装置１２２とを備えている。制御装置１２２は、有段変速機１１０の変速時、有段変速機１１０の入力回転部材である入力軸１２４の回転状態を表す値が有段変速機１１０の変速進行度に応じた目標値となるように、フィードバック制御によってＡＴ入力トルクＴiを制御する。又、前述の実施例では、このフィードバック制御において入力回転部材の回転状態を表す値として角加速度を例示したが、入力回転部材の回転状態を表す値は回転速度などであっても良い。例えば、入力軸１２４の回転速度を目標値とする場合、目標値と実際値との差分に基づいてフィードバック制御量を算出する公知のＰＩ制御によってＡＴ入力トルクＴiを補正しても良い。
又は、車両１００におけるエンジン１０２やクラッチＫ０やトルクコンバータ１０８を備えず、有段変速機１１０の入力側に直接的に回転機ＭＧが連結されるような車両であっても良い。又は、有段変速機１１０の入力側に直接的に回転機ＭＧが連結される構成の動力伝達装置の出力側が、それとは別の動力伝達装置の出力側に連結されるような車両であっても良い。又は、車両１００におけるクラッチＫ０や回転機ＭＧを備えず、トルクコンバータ１０８の入力側にエンジン１０２が連結されるような車両であっても良い。又は、動力源と駆動輪との間の動力伝達経路として並列に設けられた２つの動力伝達経路と、それらの動力伝達経路を各々断接する各係合装置とを備え、各係合装置の係合と解放との切替えにより何れか一方の動力伝達経路を用いて走行を行うような車両であっても良い。要は、動力源(例えばエンジン及び回転機のうちの少なくとも一方)と、前記動力源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複数の係合装置のうちの所定の係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速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。尚、車両１００では、流体式伝動装置としてトルクコンバータ１０８が用いられているが、トルク増幅作用のない流体継手などの他の流体式伝動装置が用いられても良い。又、トルクコンバータ１０８は、必ずしも設けられなくても良いし、或いは、単なるクラッチに置き換えられても良い。
また、前述の実施例では、出力角加速度dωo/dtに基づいて駆動輪２８がスリップしたか否かを判定したが、この態様に限らない。例えば、駆動輪２８の車輪速の変化速度に基づいて駆動輪２８がスリップしたか否かを判定しても良い。又は、駆動輪２８の車輪速(左右の駆動輪の車輪速のうちの高い方の車輪速、又は、左右の駆動輪の車輪速の平均値)が、左右の従動輪の車輪速の平均値よりも所定閾値以上高い場合に、駆動輪２８がスリップしたと判定しても良い。
また、前述の実施例における変速機４０の変速時の制御(例えば前記式(１)を用いたイナーシャ相中の回転速度ＦＢ制御)は、有段変速部２０の変速を伴うときの変速機４０の模擬有段変速制御時の他に、変速機４０全体として無段変速機として作動させているときの有段変速部２０の変速制御時にも適用することができる。
また、前述の実施例では、有段変速部２０は、前進４段の各ＡＴギヤ段が形成される遊星歯車式の自動変速機であったが、この態様に限らない。例えば、有段変速部２０は、複数の係合装置のうちの所定の係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速機であれば良い。このような有段変速機としては、有段変速部２０のような遊星歯車式の自動変速機でも良いし、又は、同期噛合型平行２軸式自動変速機であって入力軸を２系統備えて各系統の入力軸に係合装置(クラッチ)がそれぞれつながり更にそれぞれ偶数段と奇数段へと繋がっている型式の変速機である公知のＤＣＴ(Dual Clutch Transmission)などの自動変速機であっても良い。ＤＣＴの場合には、所定の係合装置は、２系統の各入力軸にそれぞれつながる係合装置が相当する。
また、前述の実施例では、変速機４０全体として有段変速機のように変速させる場合、模擬ギヤ段変速マップを用いて模擬ギヤ段を切り替えたが、この態様に限らない。例えば、シフトレバー５６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機４０の模擬ギヤ段を切り替えるものでも良い。
また、前述の実施例では、４種類のＡＴギヤ段に対して１０種類の模擬ギヤ段を割り当てる実施態様を例示したが、この態様に限らない。好適には、模擬ギヤ段の段数はＡＴギヤ段の段数以上であれば良く、ＡＴギヤ段の段数と同じであっても良いが、ＡＴギヤ段の段数よりも多いことが望ましく、例えば２倍以上が適当である。ＡＴギヤ段の変速は、中間伝達部材３０やその中間伝達部材３０に連結される第２回転機ＭＧ２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ωe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。
また、前述の実施例では、差動機構３２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３２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３２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３２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３０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(動力源)
２０：機械式有段変速部(有段変速機)
２８：駆動輪
３０：中間伝達部材(有段変速機の入力回転部材)
３２：差動機構
ＣＡ０：キャリア(第１回転要素)
Ｓ０：サンギヤ(第２回転要素)
Ｒ０：リングギヤ(第３回転要素)
８０：電子制御装置(制御装置)
８２：ＡＴ変速制御部(変速制御部)
８６：トルク制御部
８８：車両状態判定部
９０：バックアップ制御部
ＣＢ：係合装置
ＭＧ１：第１回転機
ＭＧ２：第２回転機(動力源)
１００：車両
１０２：エンジン(動力源)
１１０：有段変速機
１１６：駆動輪
１２２：制御装置
１２４：入力軸(有段変速機の入力回転部材)
ＭＧ：回転機(動力源)

Claims (3)

  1. 動力源と、前記動力源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複数の係合装置のうちの所定の係合装置の係合によって複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速機とを備えた車両の、制御装置であって、
    変速前の前記ギヤ段を形成する前記所定の係合装置のうちの解放側係合装置の解放と変速後の前記ギヤ段を形成する前記所定の係合装置のうちの係合側係合装置の係合とを制御することで前記有段変速機にて形成される前記ギヤ段を切り替える変速制御部と、
    前記有段変速機の変速時、前記有段変速機の入力回転部材の回転状態を表す値が前記有段変速機の変速進行度に応じた目標値となるように、フィードバック制御によって前記有段変速機への入力トルクを制御するトルク制御部と、
    前記駆動輪がスリップしたか否かを判定する車両状態判定部と、
    前記有段変速機の変速中に前記駆動輪がスリップしたと判定された場合には、前記フィードバック制御を禁止すると共に、前記解放側係合装置及び前記係合側係合装置のうちの変速を進行させる側の変速進行側係合装置の伝達トルクを、変速の進行を促進するように補正するバックアップ制御部とを、含み、
    前記変速の進行を促進するように補正する際の前記変速進行側係合装置の伝達トルクは、前記有段変速機の変速過渡におけるイナーシャ相中において所定勾配にて増大又は減少させる予め定められた所定トルクであることを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記バックアップ制御部は、前記有段変速機の変速中に前記フィードバック制御を禁止した場合は、前記駆動輪がスリップしたとの判定が解除されたとしても、前記有段変速機の変速が完了するまで前記フィードバック制御の禁止を解除しないことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
  3. 前記車両は、前記動力源として機能するエンジンと、前記エンジンが動力伝達可能に連結された第１回転要素と第１回転機が動力伝達可能に連結された第２回転要素と中間伝達部材が連結された第３回転要素とを有する差動機構と、前記中間伝達部材に動力伝達可能に連結された、前記動力源として機能する第２回転機とを備えるものであり、
    前記トルク制御部は、前記有段変速機の変速時、前記第２回転機の角加速度と前記エンジンの角加速度とが各々の目標値となるように、前記エンジンの出力トルクと前記変速進行側係合装置の伝達トルクとに基づいて、前記第１回転機の出力トルクと前記第２回転機の出力トルクとを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
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