JP6874650B2 - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動変速機の入力側に連結されたエンジンおよびモータと出力側に連結されたモータとを備えたハイブリッド車の制御装置に関するものである。

この種の車両の一例として、自動変速機の入力側にエンジンが連結され、また自動変速機の出力側にモータが連結されたハイブリッド車が特許文献１に記載されている。その自動変速機は、変速段を設定するための遊転ギヤを、その遊転ギヤを保持している軸に連結することにより変速段を設定し、あるいは変速を実行するように構成されている。自動変速機で設定される変速比は出力回転数に対する入力回転数の比率であるから、変速が実行されることにより入力回転数が変化する。例えば変速比を小さくするアップシフトの場合、自動変速機の入力側に連結されているエンジンやこれが連結されている入力軸の回転数を低下させることになる。エンジンなど入力側の回転数を低下させる場合、それらの回転部材が有する慣性エネルギが出力トルクとしてそのまま現れると変速ショックとなるので、特許文献１に記載された発明では、入力軸の回転速度の変化に伴い出力軸に付加されるイナーシャトルクを自動変速機の出力側に連結されているモータのトルクで相殺している。

特開２０１４−１３６４９１号公報

自動変速機における変速は、概略、次のような過程を経て実行される。変速前の変速段を設定するために係合していた係合機構のトルク容量を低下させるとともに変速後の変速段で係合する係合機構のトルク容量を増大させ、それに伴って変速前の変速段でのトルク伝達経路中の歯車等の回転部材に掛かるトルクが次第に低下し、かつ変速後の変速段でのトルク伝達経路中の歯車等の回転部材に掛かるトルクが次第に増大する。ついで、変速後に係合する係合機構のトルク容量が十分に増大すると、入力軸やこれに連結されているエンジンさらには歯車などの回転部材の回転数が変速後の変速段での同期回転数に向けて変化し、ついにはそれらの回転数が同期回転数に達することにより変速が完了する。特許文献１に記載された装置では、このような入力軸やこれに連結されているエンジンの回転数が変化することによる慣性トルクが変速ショックとならないように、モータによるトルク制御を行っている。その制御は、入力回転数の変化に応じた制御である。したがって、特許文献１に記載された装置は、変速の過程で入力回転数が変化することによりトルクの制御を行うことが可能であり、入力回転数が変化しない状態ではトルク制御を行うことができない。

また従来、自動変速機の入力側にモータを連結したハイブリッド車が知られている。しかしながら、特許文献１に記載された装置は自動変速機の出力側のトルクを制御する装置であるから、この種の自動変速機の入力側に連結されたモータの変速時の制御には直ちには適用することができない。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、係合機構の係合および解放の状態を切り換える変速の過程で入力回転数が変化しない状態においても出力トルクの変動やそれに伴う変速ショックを防止もしくは抑制することのできるハイブリッド車の制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記の目的を達成するために、複数の係合機構を有しかつ所定の係合機構を係合させることにより変速が実行される自動変速機の入力側にエンジンと第１モータとが連結され、前記自動変速機の出力側に第２モータが連結されているハイブリッド車の制御装置において、前記第１モータおよび前記第２モータを制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記所定の係合機構を係合させて所定の変速段を設定する変速開始から変速終了までの間における、係合させる前記所定の係合機構のトルク容量と前記自動変速機の入力トルクとの関係に基づいて決まる前記自動変速機の出力トルクの変化量を求め、前記自動変速機の出力トルクの変化量を、予め定めた所定値に制限するために要する前記第１モータのパワーと前記第２モータのパワーとをそれぞれ求め、前記第１モータと前記第２モータとのうち、前記出力トルクの変化量を前記所定値とするのに要するパワーが小さい方のモータを、前記出力トルクの変化量を前記所定値とするモータとして選択することを特徴としている。

この発明では、前記所定の変速段は、複数の前記係合機構を予め定められた順序で係合させることにより設定される変速段であり、前記コントローラは、複数の前記係合機構を予め定められた順序で係合させる場合に、前記出力トルクの変化量を、複数の前記係合機構のうち解放から係合に切り換えられる係合機構のトルク容量と前記入力トルクとに基づいて求めることとしてもよい。

この発明では、前記出力トルクの変化量は、前記自動変速機についての運動方程式から求められ、前記所定値はゼロであってよい。

この発明では、前記コントローラは、更に、前記出力トルクの変化量を少なくするためのトルクを前記第１モータおよび前記第２モータの両方のモータが出力できるか否かの判断を行い、前記第１モータおよび前記第２モータの両方のモータが前記出力トルクの変化量を少なくするためのトルクを出力できることが判断された場合に、前記出力トルクの変化量を予め定めた前記所定値に制限するために使用するモータとして、前記第１モータと前記第２モータとのうち、前記出力トルクの変化量を前記所定値とするのに要するパワーが小さい方のモータを選択するように構成されていてもよい。
この発明では、前記コントローラは、更に、前記第１モータと前記第２モータとのうちのいずれか一方のモータが、前記出力トルクの変化量を少なくするためのトルクを出力できないことが判断された場合に、前記第１モータと前記第２モータとのうちの他方のモータを、前記出力トルクの変化量を予め定めた前記所定値に制限するために使用するモータとして選択するように構成されていてもよい。
この発明では、前記自動変速機は、入力軸と出力軸とのトルクの伝達を遮断したニュートラル状態と、前記入力軸と前記出力軸との変速比が大きい第１変速段と、前記変速比が前記第１変速段よりも小さい第２変速段と、前記変速比が前記第２変速段よりも小さい第３変速段とを少なくとも設定することができるように構成され、前記他方のモータは、前記第２モータを含んでよい。
この発明では、前記エンジンの出力トルクが伝達されるトルクの伝達経路での前記自動変速機の入力側に前記第１モータが連結され、前記自動変速機の出力側に前記第２モータが連結され、前記出力トルクの変化量は、前記自動変速機の出力軸のトルクの変化量であってよい。

この発明によれば、自動変速機の変速時の出力トルクの変化量が、係合させるべき係合機構のトルク容量と自動変速機の入力トルクとに基づいて決まり、その変化量が所定値となるように第１モータもしくは第２モータの出力トルクが制御される。したがって変速の過程で自動変速機の入力回転数が変化せずに出力トルクが変化する状態においても、出力トルクの変化量を抑制するための第１モータもしくは第２モータの制御が可能になる。また、この発明では、出力トルクの変化量を抑制するために使用するモータとして、第１モータおよび第２モータのうち、そのトルク抑制制御で消費もしくは必要とするパワーが小さい方のモータが選択される。その結果、必要十分な制御を行って出力トルクの過度な変化あるいはショックを防止もしくは抑制できるとともに、蓄電装置の充放電を伴う場合には、電力収支の悪化を回避もしくは抑制することができ、しかも使用するモータやそのモータからトルクを受ける回転部材などの耐久性を向上させることができる。

この発明で対象とすることのできるハイブリッド車の一例を模式的に示すブロック図である。 その自動変速機のギヤトレーンの一例を示すスケルトン図である。 その自動変速機で各変速段を設定するために係合するクラッチおよびブレーキをまとめて示す図表である。 その電子制御装置における入力データおよび制御指令信号を説明するためのブロック図である。 この発明の実施形態で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図５に示すステップＳ５の制御内容であるサブルーチンを説明するためのフローチャートである。 第２速から第３速へのアップシフトの際のこの発明の実施形態による効果を説明するためのタイムチャートである。 ニュートラル状態から前進第１速を設定する際のこの発明の実施形態による効果を説明するためのタイムチャートである。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車は、エンジンと二つのモータと自動変速機とを備えている。その一例を図１に模式的に示してある。ここに示すハイブリッド車１は、フロントエンジン・後輪駆動車（ＦＲ車）をベースとした四輪駆動車の例であり、車体の前方側にエンジン（Ｅ／Ｇ）２が車体の後方に向けて配置されており、そのエンジン２に続けて第１モータ（ＭＧ１）３と自動変速機（Ａ／Ｔ）４とが順に配列されている。そして、エンジン２（より詳しくはエンジン２の出力軸）と第１モータ３（より詳しくは第１モータ３のロータ軸）とが自動変速機４の入力軸５に連結されている。

エンジン２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）などの要求駆動力に応じてスロットル開度や燃料噴射量が制御されて要求駆動力に応じたトルクを出力するように構成されている。また、エンジン２は、燃料の供給を停止（フューエルカット：Ｆ／Ｃ）した状態で空転させることも可能である。その場合、ポンピングロスなどによる動力損失によって制動力（エンジンブレーキ力）が発生する。第１モータ３は、永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータ（モータ・ジェネレータ：ＭＧ）であり、図１に示す例においては主として発電機として機能する。

また、自動変速機４は、クラッチやブレーキなどの複数の係合機構を備え、それらの係合機構の係合および解放の状態に応じて、複数の前進段や後進段を設定できるいわゆる有段式の自動変速機であり、その一例は特開２０１７−１５５７７９号公報に記載されている自動変速機あるいはその一部を変更した自動変速機などであってよい。図２にこの発明の実施形態として採用することのできる前進１０段の自動変速機をスケルトン図で示してある。

自動変速機４は、ロックアップクラッチ６の付いたトルクコンバータ７を入力側に備えている。このトルクコンバータ７は従来知られている構成のものと同様の構成であり、入力側の要素としてポンプインペラ８を備え、出力側の要素としてタービンランナ９を有している。前述した入力軸５はポンプインペラ８に連結されており、タービンランナ９が歯車変速部１０に連結されている。なお、この発明の実施形態では、トルクコンバータ７を設けずに、入力軸５を歯車変速部１０に直接連結してあってもよい。

歯車変速部１０は、ラビニョ型の第１遊星歯車機構１１と、シングルピニオン型の第２遊星歯車機構１２と、シングルピニオン型の第３遊星歯車機構１３とを主たる歯車機構として備えている。第１遊星歯車機構１１は、二つのサンギヤＳ111，Ｓ112と、リングギヤＲ11と、サンギヤＳ111とリングギヤＲ11とに噛み合っている第１ピニオンギヤＰ111および第２サンギヤＳ112と第１ピニオンギヤＰ111とに噛み合っている第２ピニオンギヤＰ112を保持しているキャリヤＣ11とを、互いに差動作用を行う回転要素として備えている。その第１サンギヤＳ111を選択的に固定する第１ブレーキＢ1が設けられている。

第２遊星歯車機構１２および第３遊星歯車機構１３は上記の第１遊星歯車機構１１と同一軸線上に配置されており、第２遊星歯車機構１２は、サンギヤＳ12と、リングギヤＲ12と、これらのサンギヤＳ12およびリングギヤＲ12に噛み合っているピニオンギヤＰ12を保持しているキャリヤＣ12とを、互いに差動作用を行う回転要素として備えている。同様に、第３遊星歯車機構１３は、サンギヤＳ13と、リングギヤＲ13と、これらのサンギヤＳ13およびリングギヤＲ13に噛み合っているピニオンギヤＰ13を保持しているキャリヤＣ13とを、互いに差動作用を行う回転要素として備えている。

第２遊星歯車機構１２のサンギヤＳ12と第３遊星歯車機構１３のサンギヤＳ13とは互いに一体化されており、これらのサンギヤＳ12，Ｓ13と前述した第１遊星歯車機構１１におけるリングギヤＲ11を選択的に連結する第１クラッチＫ1が設けられている。また互いに一体化されているサンギヤＳ12，Ｓ13と第１遊星歯車機構１１における第２サンギヤＳ112とを選択的に連結する第２クラッチＫ2が設けられている。さらに、第２遊星歯車機構１２のリングギヤＲ12と第１遊星歯車機構１１におけるリングギヤＲ11とを選択的に連結する第３クラッチＫ3が設けられている。この第２遊星歯車機構１２のリングギヤＲ12の回転を選択的に止める第２ブレーキＢ2が設けられている。

そして、第３遊星歯車機構１３におけるキャリヤＣ13がトルクコンバータ７のタービンランナ９に連結されていて歯車変速部１０の入力要素となっている。さらに、第２遊星歯車機構１２のキャリヤＣ12が出力要素であって、歯車変速部１０（自動変速機４）の出力軸１４に連結されている。この出力要素である第２遊星歯車機構１２のキャリヤＣ12と第３遊星歯車機構１３のリングギヤＲ13とを選択的に連結する第４クラッチＫ4が設けられている。この第４クラッチＫ4が係合した場合には、第２遊星歯車機構１２と第３遊星歯車機構１３とは、それぞれ二つの回転要素同士が連結されることにより、差動作用を生じることなく一体となって回転する。

各クラッチＫ1〜Ｋ4およびブレーキＢ1，Ｂ2のそれぞれは、例えば油圧によって係合および解放させられる摩擦式の係合機構であり、そのトルク容量（伝達するトルク）を連続的に変化させることができるように構成されている。これらのクラッチＫ1〜Ｋ4およびブレーキＢ1，Ｂ2がこの発明の実施形態における係合機構に相当する。

図２に示す上記の自動変速機４では、１０段の前進段（１ｓｔ〜１０ｔｈ）および後進段（Ｒｅｖ）を設定することができる。これらの変速段で係合および解放させる係合機構を図３の係合作動表にまとめて示してある。図３で「○」印は係合状態を示し、空欄は解放状態を示す。これらの係合機構を係合および解放させる制御は、従来知られている油圧制御装置（図示せず）によって行うことができ、またその油圧制御装置は電気的に制御することができる。その制御は、従来知られている変速制御と同様であり、アクセル開度と車速とに応じて各変速段の領域を定めた変速マップを予め用意し、アクセル開度と車速とが、各領域を定めている線（変速線）を横切って変化した場合に、変速が実行される。したがって、アクセル開度などの要求駆動力と車速もしくはこれに相当する回転部材の回転数とによって目標変速段が決まり、その目標変速段を設定するように各係合機構が係合および解放させられる。その変速制御は、変速段を１段ずつ変化させる制御だけでなく、２段以上離れた変速段へのいわゆる飛び変速や、飛び変速の際に中間の変速段（中間段）を経由して目標変速段を設定するいわゆる多重変速などの制御が可能である。

図１に示す例では、自動変速機４にはリヤプロペラシャフト１５を介してリヤデファレンシャルギヤ１６が連結されており、リヤデファレンシャルギヤ１６から駆動輪である左右の後輪１７に駆動トルクが伝達される。また、自動変速機４の出力側にトランスファ１８が設けられている。トランスファ１８は、自動変速機４から出力されたトルクの一部を前輪１９に伝達して四輪駆動状態を成立させるための機構であり、このトランスファ１８にはフロントプロペラシャフト２０が連結され、そのフロントプロペラシャフト２０が、駆動力を左右の前輪１９に伝達するためのフロントデファレンシャルギヤ２１に連結されている。

トランスファ１８は従来知られている構成のものを採用することができる。例えば、フロントプロペラシャフト２０にトルクを伝達する歯車列とトルクの伝達を選択的に遮断するクラッチ（それぞれ図示せず）からなるいわゆるパートタイム式のトランスファや、後輪１７と前輪１９との差動を許容しつつ常時トルクを後輪１７と前輪１９とに伝達するフルタイム式のトランスファ、さらには後輪１７と前輪１９との差動を選択的に制限できるフルタイム式のトランスファなどであってよい。

トランスファ１８には、フロントプロペラシャフト２０（すなわち前輪１９）を駆動する第２モータ（ＭＧ２）２２が連結されている。第２モータ２２は主として走行のための駆動トルクを出力するモータであり、前述した第１モータ３より最大出力トルクが大きいモータである。なお、減速時にエネルギ回生を行うために、第２モータ２２は前述した第１モータ３と同様に、永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータ・ジェネレータによって構成することが好ましい。この第２モータ２２はトランスファ１８を介して自動変速機４の出力側に連結されており、したがってこの第２モータ２２がこの発明の実施形態における第２モータに相当している。

第１モータ３と第２モータ２２とは、蓄電池やキャパシターなどの蓄電装置（ＢＡＴＴ）２３にそれぞれ電気的に接続されている。したがって、第１モータ３および第２モータ２２を蓄電装置２３の電力によってモータとして機能させ、あるいはこれらのモータ３，２２で発電した電力を蓄電装置２３に充電することが可能である。また、第１モータ３で発電した電力によって第２モータ２２をモータとして機能させ、その第２モータ２２のトルクで走行することも可能である。

上述したエンジン２、各モータ３，２２、自動変速機４、ならびにトランスファ１８などを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２４が設けられている。このＥＣＵ２４はマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータに基づいて演算を行い、演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。ＥＣＵ２４は、エンジン２などの上述した機器を制御するためのものであるから、エンジン用ＥＣＵやモータ用ＥＣＵならびに自動変速機用ＥＣＵなどを統合した制御装置であってもよく、あるいはこれらの各ＥＣＵに指令信号を出力する上位の制御装置であってもよい。

入力されるデータおよび制御指令信号の例を図４に模式的に示してある。ＥＣＵ２４には、車速Ｖ、アクセル開度ＡCC、蓄電装置２３の充電残量ＳＯＣ、エンジン回転数Ｎｅ、ブレーキオン・オフ信号Ｂｒ、入力軸５の回転数ＮTなどが入力されている。また、制御指令信号として、第１モータ（ＭＧ１）３の制御信号、第２モータ（ＭＧ２）２２の制御信号、エンジン２における電子スロットルバルブの開度信号、変速段制御信号、トランスファ（Ｔｒ）１８の制御信号などが出力される。なお、ＥＣＵ２４はこの発明の実施形態におけるコントローラに相当する。

上述したハイブリッド車１を対象とするこの発明の実施形態としての制御装置は、アクセル開度ＡCCや車速Ｖなどで規定できる走行状態の変化によりいずれかの係合機構を係合させて所定の変速段を設定する場合、前述した歯車変速部１０の動作状態の変化に伴う出力軸１４のトルク（出力トルク）の変化およびそれに伴う駆動トルクの変化を抑制していわゆる変速ショックを防止するために、いずれかのモータ３，２２によるトルク補正が実行される。そして、そのトルク補正に使用するモータが選択される。図５および図６はそのような制御の一例を説明するためのフローチャートであり、ハイブリッド車１が走行している場合に所定の短時間ごとに繰り返し実行される。なお、図５および図６に示す制御は前述したＥＣＵ２４によって実行される。

図５に示すフローチャートにおいて、先ず、制御に使用するデータが読み込まれる（ステップＳ１）。読み込まれるデータは、アクセル開度ＡCC、車速Ｖ、ブレーキのオン・オフの信号Ｂｒ、エンジン回転数Ｎｅなどの各回転数などのデータである。これら読み込んだデータに基づいて、変速段の設定判断が行われる（ステップＳ２）。この変速段の設定判断は、自動変速機４の現在の状態とは異なる変速段を設定することの要求が生じていること、もしくはそのためにいずれかの係合機構を係合させる要求が生じていることの判断である。このような要求の例は、アクセル開度ＡCCや車速が、変速マップにおける変速線を横切って変化し、それに伴って変速するべき状態が生じることである。また、ハイブリッド車１で停車してニュートラルポジションが選択され、その状態から前進走行のためのドライブポジションにシフトされた場合、あるいはアクセル開度ＡCCがゼロの状態で走行しているために自動変速機４がニュートラル状態に制御され、その状態から加速要求が生じて所定の変速段を設定する場合などが他の例である。さらに、図１に示すハイブリッド車１では、第２モータ２２のみによって走行するＥＶ走行モードが可能であり、その場合には、エンジン２や第１モータ３を駆動輪１７，１９から切り離すために自動変速機４がニュートラルに設定される。その状態からアクセル開度ＡCCが増大すると、エンジン２の出力トルクを後輪１７に伝達するために所定の変速段を設定することになる。このような場合にも、所定の係合機構を係合させる要求が成立する。

ステップＳ２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなく、リターンする。これとは反対にステップＳ２で肯定的に判断された場合には、係合させるクラッチもしくはブレーキ（すなわち係合機構）のトルク容量が算出される（ステップＳ３）。係合させるクラッチあるいはブレーキは、アクセル開度ＡCCや車速Ｖならびに変速マップに基づいて決められる。また、複数のクラッチやブレーキを係合させる場合には、係合制御の容易性などを考慮して係合させるべき順序が予め定められている。そして、それらのクラッチやブレーキは、前述したように油圧式の摩擦係合機構であれば、トルク容量が徐々に、もしくは所定の勾配で増大するように制御指令が出力される。そして、その油圧の増大に応じてトルク容量が増大するから、各係合機構のトルク容量は制御指令値もしくは油圧値に基づいて求めることができる。

ついで、係合機構がトルク容量を持つことによる出力トルクＴoに対する影響が算出される（ステップＳ４）。この演算は前述した歯車変速部１０を構成しているギヤトレーンについての運動方程式によって行うことができる。その例を挙げると、所定の変速段を設定している状態からいずれか一つの係合機構を解放するとともに他の一つの係合機構を係合させてアップシフトする場合、トルク相での運動方程式は以下のようになる。
Ｔo＝α・Ｔe−β・Ｔcb ・・・（１）
ｄωe／ｄｔ＝０・Ｔe＋０・Ｔcb
ここで、Ｔoは自動変速機４の出力トルク、αおよびβはギヤトレーンの構造によって決まる定数、Ｔeはエンジントルクもしくは自動変速機４の入力トルク、Ｔcbは係合する係合機構のトルク容量、ωeはエンジン回転速度（回転数）である。

また、ニュートラル状態から前進第１速を設定する場合、第２ブレーキＢ2、第２クラッチＫ2、第１クラッチＫ1の順に係合させるとすると、第２ブレーキＢ2の係合時には、
Ｔo＝α1・Ｔe＋β1・Ｔk1＋γ1・Ｔk2−δ・Ｔb2 ・・・（２）
ついで第２クラッチＫ2の係合時には、
Ｔo＝α2・Ｔe＋β2・Ｔk1＋γ2・Ｔk2 ・・・（３）
第１クラッチＫ1の係合時には、
Ｔo＝α3・Ｔe＋β3・Ｔk1 ・・・（４）
となる。ここで、α1〜α3、β1〜β3、γ1〜γ2、ならびにδはギヤトレーンの構造によって決まる定数、Ｔk1は第１クラッチＫ1のトルク容量、Ｔk2は第２クラッチＫ2のトルク容量、Ｔb2は第２ブレーキＢ2のトルク容量である。

このように、各変速段についてそれぞれの変速段を設定するために係合させる係合機構のトルク容量と出力トルクＴoとの関係が運動方程式で表される。そして、上記の各運動方程式の右辺の各項のうち、係合させる係合機構について項（右辺末尾の項）で表されるトルクが、係合に伴う出力トルクＴoに影響し、出力トルクＴoの変動要因になる。

ステップＳ４で算出された出力トルクＴoへの影響、すなわち出力トルクＴoの変化量（ショック）を減殺もしくは補正する制御を第１モータ３もしくは第２モータ２２によって行う（ステップＳ５）。このステップＳ５での制御は、トルク補正に使用するモータ（ＭＧ）を決め、その決められたモータに所定のトルクを出力するよう指令信号を出力する制御である。このステップＳ５での制御例を図６に示してある。

上述したように変速段の設定のために係合する係合機構のトルク容量と出力トルクＴoとの関係は運動方程式で表され、その係合機構のトルク容量が次第に増大することに伴う出力トルクＴoの変化量は運動方程式によって求めることができる。図６に示す制御例では、先ずステップＳ５１で、そのようにして求められる出力トルクＴoの変化量を所定値に抑制するために必要とする第１モータ３による補正トルクＴHmg1と第２モータ２２による補正トルクＴHmg2とをそれぞれ算出し、その算出値に基づいてトルク補正に使用するモータを選択する。

第１モータ３は、図１に示すように、エンジン２と同軸に設けられていてエンジン２と同様に自動変速機４の入力軸５に連結されているから、上述した各運動方程式におけるエンジントルクＴeの項の値を、係合することによりトルク容量が増大する項の値に等しくなるように第１モータ３による補正トルクＴHmg1を調整すれば、出力トルクＴoの変化量を所定値（例えばゼロ）に抑制することができる。これに対して、第２モータ２２は、自動変速機４を介さずに駆動輪１７，１９にトルクを伝達するように構成されているので、第２モータ２２による補正トルクＴHmg2を、係合することによりトルク容量が増大する項の値と等しい値に調整することにより、出力トルクＴoの変化量を所定値（例えばゼロ）に抑制することができる。

これを上述した（１）式ないし（３）式を例にとって説明すると、例えば第２速から第３速にアップシフトする場合には第２クラッチＫ2を係合させることになるから、（１）式は、
Ｔo＝α・Ｔe−β・Ｔk2
となり、第１モータ３によって出力トルクＴoの変化量を抑制する場合には、第１モータ３による補正トルクＴHmg1を
ＴHmg1＝β・Ｔk2／α
とすることになる。これに対して、第２モータ２２によって出力トルクＴoの変化量を抑制する場合には、第２モータ２２による補正トルクＴHmg2を
ＴHmg2＝β・Ｔk2
とすることになる。ここで、エンジントルクＴeについての定数である上記の「α」はアンダードライブ段では「１」より大きいから、第１モータ３による補正トルクＴHmg1が第２モータ２２による補正トルクＴHmg2より小さくなる。

また、上述したニュートラル状態から前進第１速を設定する場合を説明すると、先ず、第２ブレーキＢ2を係合させる時点の運動方程式は上記の（２）式であり、右辺の第１項の値と第４項の値とが近似するように（より具体的には等しくなるように）、自動変速機４の入力側のトルクを制御すれば、出力トルクＴoの変化量を抑制できる。このような制御は第１モータ３によって行うことになり、そのために第１モータ３による補正トルクＴHmg1は、
ＴHmg1＝δ・Ｔb2／α1
となる。これに対して、第２モータ２２によってトルク補正を行うとすれば、その補正トルクＴHmg2が第２ブレーキＢ2が係合することにより変化するトルクに相当すればよいから、第２モータ２２による補正トルクＴHmg2は、
ＴHmg2＝δ・Ｔb2
となる。ここで、エンジントルクＴeについての項における定数「α1」は「１」より遙かに小さい値である。そのため、この場合は第１モータ３による補正トルクＴHmg1が第２モータ２２による補正トルクＴHmg2よりも遙かに大きい値になる。歯車変速部１０の構造によっては第１モータ３による補正トルクＴHmg1が第２ブレーキＢ2のトルク容量の１００倍程度もしくはそれ以上になることがあり、したがって第１モータ３によるトルク補正は不可能であり、あるいは消費電力が多いなどの点でトルク補正制御には不利であり、さらには放電量と充電量との電力収支が成り立たなくなる可能性がある。

さらに、第２ブレーキＢ2に続けて（あるいは遅れて）第２クラッチＫ2を係合させる時点の運動方程式は上記の（３）式であり、右辺の第１項の値と第３項の値とが近似するように（より具体的には等しくなるように）、自動変速機４の入力側のトルクを制御すれば、出力トルクＴoの変化量を抑制できる。このような制御は第１モータ３によって行うことになり、そのために第１モータ３による補正トルクＴHmg1は、
ＴHmg1＝−γ2・Ｔk2／α2
となる。これに対して、第２モータ２２によってトルク補正を行うとすれば、その補正トルクＴHmg2が第２クラッチＫ2が係合することにより変化するトルクに相当すればよいから、第２モータ２２による補正トルクＴHmg2は、
ＴHmg2＝−γ2・Ｔk2
となる。ここで、エンジントルクＴeについての項における定数「α2」は「１」より遙かに小さい値である。そのため、この場合は第１モータ３による補正トルクＴHmg1が第２モータ２２による補正トルクＴHmg2よりも遙かに大きい値になる。歯車変速部１０の構造によっては第１モータ３による補正トルクＴHmg1が第２クラッチＫ2のトルク容量の数十倍程度もしくはそれ以上になることがあり、第１モータ３によるトルク補正は不可能であり、あるいは消費電力が多いなどの点でトルク補正制御に不利であり、さらには放電量と充電量との電力収支が成り立たなくなる可能性がある。

上述した第２速から第３速へのアップシフト以外の変速についてもそれぞれの変速に応じた運動方程式が成立し、その運動方程式に基づいて出力トルクＴoと係合するクラッチもしくはブレーキのトルク容量との関係が定まり、その関係式により出力トルクＴoの変化量が求められる。また算出された出力トルクＴoの変化量に相当する各モータ３，２２による補正トルクが、上述した例と同様にして求められる。

図６に示すステップＳ５１では上述した演算によって各モータ３，２２で出力するべき補正トルクＴHmg1，ＴHmg2が求められる。それらの補正トルクＴHmg1，ＴHmg2（特に第１モータ３による補正トルクＴHmg1）は出力不能であるほどに大きい場合がある。また、フェールやＳＯＣの低下などのハイブリッド車１の状態によってはいずれかのモータ３，２２をトルク補正に使用することができない場合がある。これとは反対に最大トルクを出力できなくてもトルク補正には効果がある程度にトルクを出力できる場合にはそのようなモータであってもトルク補正制御では「制御可能」とすることができる。そこで上記のステップＳ５１に続けて、制御可能なモータ（ＭＧ）すなわちトルク補正制御で効果のあるトルクを出力できるモータ（ＭＧ）があるか否かが判断される（ステップＳ５２）。いずれのモータ３，２２もトルク補正の制御に使用できないことによりステップＳ５２で否定的に判断された場合には特に制御を行うことなくリターンする。

これとは反対に制御に使用できるモータ（ＭＧ）があることによりステップＳ５２で肯定的に判断された場合には、第１モータ（ＭＧ１）３と第２モータ（ＭＧ２）２２との両方を制御可能か否かが判断される（ステップＳ５３）。このステップＳ５３で判断する制御の可能性は、変速制御が正常に実行できることを条件とした可能性であり、トルクを出力できても変速を正常に進行させることができない場合には、制御が可能ではない、とされる。例えば、前述した第２速から第３速へのアップシフトの場合、トルク補正制御に使用するモータは、出力トルクＴoの低下を抑制するようにいわゆる「正」のトルクを出力することになる。このようなトルクを第１モータ３が出力するとすれば、自動変速機４の入力軸５の回転数を引き上げることになる。しかしながら、変速はアップシフトであって入力軸５の回転数を低下させる必要があり、第１モータ３が出力するトルクは変速の進行を妨げるものになる。したがって、このような場合には第１モータ３は制御可能ではない、とされる。

ステップＳ５３で肯定的に判断された場合には、第１モータ３と第２モータ２２とのうち、出力トルクＴoの補正制御（ショックの減殺制御）に使用するモータが選択され、その選択したモータで補正トルクを出力する制御（ステップＳ５４）が実行され、リターンする。その選択は、トルク補正のために消費するパワーに基づいて行われ、具体的には前述した補正トルクＴHmg1，ＴHmg2を出力するのに消費するパワーが小さい方のモータが選択される。このパワーの算出は、前述したニュートラル状態から前進第１速を設定する場合のように、複数の係合機構を予め定めた順序で係合させる場合には、解放から係合に切り替わる係合機構（前記（２）式および（３）式の右辺の末尾の項に相当する係合機構）ごとに、そのトルク容量とエンジントルクＴeである入力トルクとに基づいて求まる出力トルクＴoから算出される。また、第１モータ３を使用するとした場合のパワーは、その補正トルクＴHmg1とエンジン回転数Ｎｅとから求められ、また第２モータ２２を使用するとした場合のパワーは、その補正トルクＴHmg2と自動変速機４での変速比と出力軸１４の回転数とに基づいて求められる。

例えば、前述した第２速から第３速にアップシフトする場合、補正トルクは第１モータ３の方が第２モータ２２より小さいが、トルク相では第１モータ３は自動変速機４の入力側の回転数を引き上げてしまい、アップシフトに反するトルクを出力することになるので、トルク補正には使用できない。したがって、この場合は第２モータ２２がトルク補正のためのモータとして選択される。また、消費パワーも少なくなるので、電力収支の悪化を抑制できる。そして、その選択されたモータ３，２２によって前述した補正トルクＴHmg1，ＴHmg2を出力させて自動変速機４の出力トルクＴoの変化量を所定値（例えばゼロ）に抑制する制御が実行される。

一方、ステップＳ５３で否定的に判断された場合には、第１モータ３と第２モータ２２とのうちいずれか一方のモータはトルク補正のための制御に使用できないから、制御可能なモータ（ＭＧ）を使用してショック減殺制御が実行され（ステップＳ５５）、リターンする。すなわち、制御可能なモータが前述した補正トルクを出力する。

上述したトルク補正制御（ショック減殺制御）を伴う変速制御を実行し、その過程で変速に関与する係合機構（クラッチやブレーキ）の係合が完了したか否かが判断される（ステップＳ６）。このステップＳ６で否定的に判断された場合には、ステップＳ２に戻って上述の制御を繰り返す。これに対してステップＳ６で肯定的に判断された場合には、図５に示す制御を終了する。

つぎにこの発明の実施形態による効果を説明する。図７は、第２速から第３速へのアップシフトの際のトルク相で、前述した第２モータ２２によるトルク補正を行わなかった場合（図７の（ａ））と、第２モータ２２によるトルク補正を行った場合（図７の（ｂ））とにおけるエンジントルクＴeと、第１クラッチＫ1と第２クラッチＫ2とのトルク容量Ｔk1，Ｔk2と、エンジン回転数Ｎｅと、加速度Ｇとの変化を示すタイムチャートである。第２速で走行している状態で車速が増大し、それに伴ってエンジン回転数Ｎｅが増大することによりｔ1時点に第２速から第３速へのアップシフトが開始され、その直後に第１速で係合していた第１クラッチＫ1の解放制御と第２クラッチＫ2の係合制御とが開始される。この制御は、従来、クラッチ・ツウ・クラッチ制御として知られている制御であり、解放側の第１クラッチＫ1の油圧（トルク容量）を所定値に低下させ、その後に所定の勾配で更に低下させる。これに対して係合側の第２クラッチＫ2の油圧（トルク容量）をエンジン回転数Ｎｅが吹き上がらない程度の値まで所定の勾配で増大させて維持する。こうすることによりトルクを受け持つクラッチが次第に入れ替わり、自動変速機４の内部の回転部材に掛かるトルクが第２速での状態から第３速での状態に次第に変化する。すなわちトルク相が進行する。

トルク相では、出力トルクＴoの低下によって加速度Ｇが次第に低下し、第１クラッチＫ1がほぼ完全に解放した直後にエンジン２などの回転数変化が生じ、イナーシャ相が開始する（ｔ2時点）。イナーシャ相では、エンジン２などの回転数が第３速での同期回転数に向けて低下し、それに伴う慣性トルクが出力トルクＴoとして現れ、加速度Ｇが増大する。そして、ｔ3時点にエンジン２などの回転数が第３速での同期回転数に到達し、それに伴って第２クラッチＫ2の油圧を所定の勾配で増大させた後、ライン圧程度の圧力で係合させて変速が終了する。

このような変速の過程で図７の（ａ）に示すように、第２モータ２２のトルクＴmg2を「０」に維持して第２モータ２２によるトルク補正を行わなければ、加速度Ｇとして示してあるように出力トルクＴoがトルク相で大きく低下し、これに続くイナーシャ相の開始によって出力トルクＴoが大きく増大する。そのため、このような出力トルクＴoの大きい変化がハイブリッド車１の駆動トルクの変化として現れ、変速ショックが大きくなる。

これに対してこの発明の実施形態では、図７の（ｂ）に示すように、トルク相の間（変速開始後、ｔ2時点までの間）に、係合させられる第２クラッチＫ2のトルク容量の増大に応じて第２モータ２２によるトルク補正制御を実行する。すなわち、第２モータ２２が第２クラッチＫ2のトルク容量に基づく補正トルクを出力する。このトルク補正制御は、トルク相での制御であるから、第２クラッチＫ2のトルク容量Ｔk2（係合圧）が所定値に達するまでの間、実行される。なお、第２モータ２２による補正トルクＴHmg2は第２クラッチＫ2のトルク容量に基づいて制御し、第２クラッチＫ2のトルク容量Ｔk2に対して遅れが生じるので、図７の（ｂ）において第２モータ２２による補正トルクＴHmg2を示す線は、トルク相からイナーシャ相に跨がった線となっている。

このようにこの発明の実施形態では、第２モータ２２の補正トルクＴHmg2によって出力トルクＴoの変化量を少なくするので、トルク相の終了時の出力トルクＴoの低下が少なく、したがってその後のイナーシャ相における出力トルクＴoとの差、すなわち出力トルクＴoおよびそれに基づく駆動トルクの変化が抑制され、その結果、変速ショックを回避もしくは抑制することができる。しかも、この発明の実施形態では、入力軸５の回転数変化に基づかずに制御を成立させているので、上述したように、トルク相での出力トルクＴoの変化を抑制でき、それに伴って変速ショックを低減できる。さらに、トルク補正を第１モータ３によって一律に行うのではなく、トルク補正に有利なモータを選択するので、電力の消費を削減でき、また電力収支の悪化を回避もしくは抑制することができ、さらには補正トルクが小さいモータを選択することができるので、モータや回転部材もしくは軸受などの耐久性を向上させることができる。

図８はニュートラル状態から前進第１速を設定する際にこの発明の実施形態によるトルク補正を行った場合と、行わなかった場合との加速度Ｇ、トルク容量Ｔk1，Ｔk2，Ｔb2、各モータ３，２２のトルクＴmg1，Ｔmg2、エンジン回転数Ｎｅの変化を示すタイムチャートである。図８に示す例は、エンジン２を停止して走行している状態の例であり、したがって加速度Ｇは「負」の値になっている。その状態でアクセルペダル（図示せず）が踏み込まれるなどのことによってエンジン２を始動する判断が成立すると（ｔ11時点）、第１モータ３が力行してエンジン２のモータリング（クランキング）を行う。また、前進第１速を設定するために、例えば前述したように、第２ブレーキＢ2、第２クラッチＫ2、第１クラッチＫ1の順に係合させる。

エンジン２のモータリング開始直後のｔ12時点に先ず、第２ブレーキＢ2が係合させられる。その時点では、前述した（２）式で表される出力トルクＴoになり、そのために、モータによるトルク補正を行わない場合には、加速度Ｇは図８に破線で示すように、第２ブレーキＢ2が係合するまでの間（あるいは第２ブレーキＢ2が係合することによる回転数の変化が完了するまでの間）、第２ブレーキＢ2のトルク容量Ｔb2に応じて低下する。その後のｔ13時点に第２クラッチＫ2が係合させられる。その時点では、前述した（３）式で表される出力トルクＴoになり、そのために、モータによるトルク補正を行わない場合には、加速度Ｇは図８に破線で示すように、第２クラッチＫ2が係合するまでの間（あるいは第２クラッチＫ2が係合することによる回転数の変化が完了するまでの間）、第２クラッチＫ2のトルク容量Ｔk2に応じて低下する。

この発明の実施形態では、第２ブレーキＢ2を係合させる時点、および第２クラッチＫ2を係合させる時点に、第２モータ２２によるトルク補正制御を実行する。なお、この場合、第１モータ３はエンジン２のモータリングに使用しているので、トルク補正制御に使用できるモータは第２モータ２２に限られる。その補正トルクＴHmg2は、前述したように、係合する第２ブレーキＢ2のトルク容量Ｔb2や第２クラッチＫ2のトルク容量Ｔk2に所定の定数を掛けたトルクである。

第２モータ２２は自動変速機４の出力側に連結されて出力トルクＴoに補正トルクＴHmg2を加えるように構成されているので、第２モータ２２が上述の補正トルクＴHmg2を出力することにより出力トルクＴoの変化量が減じられる。これを図８の加速度Ｇとして実線で示してある。したがって、第２モータ２２によるトルク補正制御を行うと、図８に示すように、そのトルク補正制御を行わない場合に比較して加速度Ｇすなわち出力トルクＴoの変化量（低下量）が少なくなり、変速ショックが良好になる。なお、図８に示す例では、ｔ14時点に第１クラッチＫ1が係合させられる。この第１クラッチＫ1は第１速を達成するために最終的に係合させられる係合機構であり、エンジン回転数Ｎｅなどの入力側の回転数が第１速回転数に同期するように変化するので、この場合はモータ３，２２によるトルク補正は行わない。

なお、この発明は上述した実施形態に限定されないのであり、この発明におけるハイブリッド車は、四輪駆動車以外に、後輪駆動あるいは前輪駆動の二輪駆動車であってもよい。二輪駆動車の場合、第２モータ２２は、要は、自動変速機を介さずに駆動輪に連結されていればよい。また、上述した実施形態では、出力トルクＴoの変化量がゼロとなるように補正トルクを求め、出力トルクＴoの変化量の制限目標値である所定値をゼロとしたが、この発明は要は変速ショックを低減するように、変速の過程における出力トルクの変化量を抑制できればよいのであり、所定値はゼロでなくてもよく、ゼロに近い値であってもよい。

１…ハイブリッド車、 ２…エンジン、 ３…第１モータ、 ４…自動変速機、 ５…入力軸、 １０…歯車変速部、 １１…遊星歯車機構、 １２…遊星歯車機構、 １３…遊星歯車機構、 １４…出力軸、 １７…後輪、 １９…前輪、 ２２…第２モータ、 ２３…蓄電装置、 ２４…電子制御装置（ＥＣＵ）、 Ｂ1，Ｂ2…ブレーキ、 Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3，Ｋ4…クラッチ。

Claims (7)

1. 複数の係合機構を有しかつ所定の係合機構を係合させることにより変速が実行される自動変速機の入力側にエンジンと第１モータとが連結され、前記自動変速機の出力側に第２モータが連結されているハイブリッド車の制御装置において、
   前記第１モータおよび前記第２モータを制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、
   前記所定の係合機構を係合させて所定の変速段を設定する変速開始から変速終了までの間における、係合させる前記所定の係合機構のトルク容量と前記自動変速機の入力トルクとの関係に基づいて決まる前記自動変速機の出力トルクの変化量を求め、
   前記自動変速機の出力トルクの変化量を、予め定めた所定値に制限するために要する前記第１モータのパワーと前記第２モータのパワーとをそれぞれ求め、
   前記第１モータと前記第２モータとのうち、前記出力トルクの変化量を前記所定値とするのに要するパワーが小さい方のモータを、前記出力トルクの変化量を前記所定値とするモータとして選択する
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記所定の変速段は、複数の前記係合機構を予め定められた順序で係合させることにより設定される変速段であり、
   前記コントローラは、
   複数の前記係合機構を予め定められた順序で係合させる場合に、前記出力トルクの変化量を、複数の前記係合機構のうち解放から係合に切り換えられる係合機構のトルク容量と前記入力トルクとに基づいて求める
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記出力トルクの変化量は、前記自動変速機についての運動方程式から求められ、
   前記所定値はゼロである
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記コントローラは、更に、
   前記出力トルクの変化量を少なくするためのトルクを前記第１モータおよび前記第２モータの両方のモータが出力できるか否かの判断を行い、
   前記第１モータおよび前記第２モータの両方のモータが前記出力トルクの変化量を少なくするためのトルクを出力できることが判断された場合に、前記出力トルクの変化量を予め定めた前記所定値に制限するために使用するモータとして、前記第１モータと前記第２モータとのうち、前記出力トルクの変化量を前記所定値とするのに要するパワーが小さい方のモータを選択する
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
5. 請求項４に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記コントローラは、更に、
   前記第１モータと前記第２モータとのうちのいずれか一方のモータが、前記出力トルクの変化量を少なくするためのトルクを出力できないことが判断された場合に、前記第１モータと前記第２モータとのうちの他方のモータを、前記出力トルクの変化量を予め定めた前記所定値に制限するために使用するモータとして選択する
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
6. 請求項５に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記自動変速機は、入力軸と出力軸とのトルクの伝達を遮断したニュートラル状態と、前記入力軸と前記出力軸との変速比が大きい第１変速段と、前記変速比が前記第１変速段よりも小さい第２変速段と、前記変速比が前記第２変速段よりも小さい第３変速段とを少なくとも設定することができるように構成され、
   前記ニュートラル状態から前記第１変速段への変速時、または前記第２変速段から前記第３変速段への変速時には、前記出力トルクの変化量を前記所定値に制限するために使用するモータとして、前記第２モータを選択する
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記エンジンの出力トルクが伝達されるトルクの伝達経路での前記自動変速機の入力側に前記第１モータが連結され、前記自動変速機の出力側に前記第２モータが連結され、前記出力トルクの変化量は、前記自動変速機の出力軸のトルクの変化量である
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。

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