JP6875105B2

JP6875105B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP6875105B2
Application number: JP2016222367A
Authority: JP
Inventors: 内田　健司; 健司内田; 欽三秋田; 和宏岡
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2036-11-15
Also published as: JP6875105B6; JP2018079763A

Description

本開示は、エンジンと第１および第２電動機とを含むハイブリッド車両に関する。

従来、この種のハイブリッド車両として、バッテリの充放電を伴うことなく第１電動機による発電量と第２電動機による電力消費量とをバランスさせた状態で走行（バッテリレス走行）する可能なものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、従来、エンジンに連結された第１ギヤ、第１電動機に連結された第２ギヤおよび第２電動機に連結された第３ギヤを有する遊星歯車装置と、第２電動機と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた有段変速機を含むハイブリッド車両も知られている（例えば、特許文献２参照）。このハイブリッド車両では、閾値Ｖａ以上の高車速側で第１および第２電動機のトルク制御により走行用の駆動力を発生させ得なくなってＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に移行すると、変速機がニュートラル状態に制御される。また、閾値Ｖａ未満の低車速側でＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に移行すると、第１電動機によりエンジン回転速度が引き下げられると共に、変速機を動力伝達状態としたままで第２電動機により反力の相殺が行われる。

特開２００１−３２９８８４号公報特開２０１６−１２０８０７号公報

特許文献２に記載されたような変速機を含むハイブリッド車両においても、バッテリの故障時等には、特許文献１に記載されたようなバッテリレス走行を実行することが好ましい。また、変速機を含むハイブリッド車両では、バッテリレス走行に際して変速機の変速段を変更することで加速性能や車速を確保することができるであろう。ただし、ハイブリッド車両のバッテリレス走行中に変速機の変速段を変更した場合、変速中に第１および第２電動機の回転数が急変することで第１および第２電動機間の電力収支のバランスが崩れてしまい、第１および第２電動機のトルク制御により走行用の駆動力を良好に発生させ得なくなってしまうおそれがある。

そこで、本開示の発明は、変速機を含むハイブリッド車両において、第１および第２電動機と蓄電装置とが電気的に切り離された状態で、変速機の変速段を変更して加速性能や車速を確保しながら当該ハイブリッド車両を走行させることを主目的とする。

本開示のハイブリッド車両は、エンジンと、第１および第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取りする蓄電装置と、前記第１電動機に連結される第１回転要素、前記第２電動機に連結される第２回転要素および前記エンジンに連結される第３回転要素を有する遊星歯車と、前記遊星歯車の前記第２回転要素に連結される入力軸、出力軸および複数の係合要素を有し、前記入力軸に伝達された動力を複数段に変速して前記出力軸に伝達する変速機とを含むハイブリッド車両において、前記第１および第２電動機と前記蓄電装置とが電気的に切り離された状態で、前記第１および第２電動機の一方により発電された電力を他方に消費させながら出力制限範囲内のトルクが前記変速機の前記出力軸に出力されるように前記エンジン、前記第１および第２電動機並びに前記変速機を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第１および第２電動機と前記蓄電装置とが電気的に切り離された状態での前記ハイブリッド車両の走行中に前記変速機の変速段を変更する場合、前記出力制限範囲を前記変速段が変更されない場合に比べて狭め、変速判断から変速完了までの間に、前記出力軸に出力されるトルクを前記出力制限範囲内に制限して前記変速機の前記入力軸に伝達されるトルクを前記変速段が変更されない場合に比べて減らすことを特徴とする。

このハイブリッド車両では、第１および第２電動機と蓄電装置とが電気的に切り離された状態での走行中に変速機の変速段を変更する場合、当該変速段が変更されない場合に比べて、出力軸に出力されるトルクの出力制限範囲が狭められる。そして、変速判断から変速完了までの間に、変速機の入力軸に伝達されるトルク（絶対値）は、出力軸に出力されるトルクを出力制限範囲内に制限することで変速段が変更されない場合に比べて減ぜられる（小さくされる）。これにより、変速段の変更中に第１および第２電動機の出力トルク（絶対値）を減らして（小さくして）当該第１および第２電動機の回転変動に伴う充電電力または放電電力の変動（パワー変動）を抑制することが可能となる。この結果、変速段の変更中に第１および第２電動機の電力収支のバランスが崩れてしまうのを抑制することができるので、第１および第２電動機と蓄電装置とが電気的に切り離された状態で、変速機の変速段を変更して加速性能や車速を良好に確保しながらハイブリッド車両を走行させることが可能となる。

また、上記制御装置は、変速判断から変速機の入力軸の回転変化を生じるまでの間、当該入力軸に伝達されるトルクを変速段が変更されない場合に比べて減らすものであってもよい。これにより、少なくとも１つの係合要素を係合または解放させる変速機のトルクフェーズにおいて、第１および第２電動機の電力収支のバランスが崩れてしまうのを良好に抑制することが可能となる。更に、上記制御装置は、変速判断から変速機の入力軸の回転変化を生じるまでの間、入力軸に伝達されるトルクをゼロにするものであってもよく、出力軸に出力されるべきトルクを示す要求トルクをゼロにするものであってもよい。また、上記制御装置は、変速判断後に変速機の入力軸の回転変化を生じてから、前記入力軸に伝達されるトルクを運転者の要求に応じた値まで緩変化させるものであってもよい。このように、変速機の入力軸の回転変化を生じてから（イナーシャフェーズから）当該入力軸に伝達されるトルクを運転者の要求に応じた値まで緩変化させることで、第１および第２電動機の電力収支のバランスが崩れてしまうのを抑制しつつ、変速機の出力軸に出力されるトルクを運転者の要求に応じた値に速やかに近づけていくことが可能となる。

本開示のハイブリッド車両を示す概略構成図である。本開示のハイブリッド車両に含まれる変速機を示す概略構成図である。本開示のハイブリッド車両に含まれる変速機の各変速段とクラッチおよびブレーキの作動状態との関係を示す作動表である。本開示のハイブリッド車両の変速機の変速に際して遊星歯車や変速機の各回転要素の回転速度が変化する様子を示す速度線図である。本開示のハイブリッド車両において実行される要求トルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示のハイブリッド車両２０を示す概略構成図である。同図に示すハイブリッド車両２０は、エンジン２２と、動力分配用の遊星歯車３０と、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２と、バッテリ（蓄電装置）４０と、バッテリ４０に接続されると共にモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を駆動する電力制御装置（以下、「ＰＣＵ」という）５０と、モータジェネレータＭＧ２と駆動輪ＤＷとの間の動力伝達経路に設けられた自動変速機６０と、車両全体を制御する制御装置であるハイブリッド電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを含む。なお、ハイブリッド車両２０は、いわゆるプラグイン式のハイブリッド車両であってもよいことはいうまでもない。

エンジン２２は、ガソリンや軽油、ＬＰＧといった炭化水素系の燃料と空気との混合気の爆発燃焼により動力を発生する内燃機関である。エンジン２２は、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータであるエンジン電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２５により制御される。遊星歯車３０は、サンギヤ（第１回転要素）３１と、リングギヤ（第２回転要素）３２と、複数のピニオンギヤ３３を回転自在に支持するプラネタリキャリヤ（第３回転要素）３４とを有するシングルピニオン式の遊星歯車である。サンギヤ３１は、モータジェネレータＭＧ１のロータに接続され、リングギヤ３２は、モータジェネレータＭＧ２のロータに連結される。また、プラネタリキャリヤ３４は、図示しないダンパを介してエンジン２２のクランクシャフトに連結される。

モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、何れも同期発電電動機であり、ＰＣＵ５０を介してバッテリ４０と電力をやり取りする。第１電動機としてのモータジェネレータＭＧ１は、主に、負荷運転されるエンジン２２からの動力の少なくとも一部を用いて電力を生成する発電機として動作する。第２電動機としてのモータジェネレータＭＧ２は、主に、バッテリ４０からの電力およびモータジェネレータＭＧ１からの電力の少なくとも何れか一方により駆動されて動力を発生する電動機として動作すると共に、ハイブリッド車両２０の制動時に回生制動トルクを出力する。

バッテリ４０は、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池といった二次電池であり、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータである電源管理電子制御装置（以下、「電源管理ＥＣＵ」という）４５により管理される。電源管理ＥＣＵ４５は、バッテリ４０の電圧センサからの端子間電圧や、電流センサからの充放電電流ＩＢ、温度センサからの電池温度ＴＢ等に基づいて、当該バッテリ４０のＳＯＣ等を算出する。なお、バッテリ４０の代わりに、キャパシタが採用されてもよい。

ＰＣＵ５０は、モータジェネレータＭＧ１を駆動する第１インバータ５１や、モータジェネレータＭＧ２を駆動する第２インバータ５２、第１および第２インバータ５１，５２とバッテリ４０との間で電力を昇圧または降圧する昇降圧コンバータ（電圧変換装置）５３、第１および第２インバータ５１，５２と昇降圧コンバータ５３との間の電圧を平滑化する平滑コンデンサ５４等を含む。ＰＣＵ５０は、システムメインリレーＳＭＲを介してバッテリ４０に接続されると共に、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータであるモータ電子制御装置（以下、「ＭＧＥＣＵ」という）５５により制御される。

ＭＧＥＣＵ５５は、ＨＶＥＣＵ７０からの指令信号や、図示しない電圧センサにより検出される昇降圧コンバータ５３の昇圧前電圧ＶＬ、電圧センサ５６により検出される昇降圧コンバータ５３の昇圧後電圧ＶＨ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する図示しないレゾルバの検出値、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等を入力する。ＭＧＥＣＵ５５は、これらの入力信号に基づいて第１および第２インバータ５１，５２や昇降圧コンバータ５３をスイッチング制御する。また、ＭＧＥＣＵ５５は、レゾルバの検出値に基づいてモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２のロータの回転数を算出する。

自動変速機６０は、図２に示すように、遊星歯車３０のリングギヤ３２およびモータジェネレータＭＧ２のロータに連結される入力軸６０ｉと、デファレンシャルギヤ３５を介して左右の駆動輪ＤＷに連結される出力軸６０ｏと、シングルピニオン式の第１および第２遊星歯車６１，６２を組み合わせて構成されるＣＲ−ＣＲ式（４要素式）の複合遊星歯車機構６３と、第１および第２クラッチ（係合要素）Ｃ１，Ｃ２と、第１および第２ブレーキ（係合要素）Ｂ１，Ｂ２とを含む。

図示するように、複合遊星歯車機構６３では、複数の第１ピニオンギヤ６１ｐを支持する第１遊星歯車６１の第１キャリヤ６１ｃと、第２遊星歯車６２の第２リングギヤ６２ｒとが常時連結されると共に、第１遊星歯車６１の第１リングギヤ６１ｒと、複数の第２ピニオンギヤ６２ｐを支持する第２遊星歯車６２の第２キャリヤ６２ｃとが常時連結されている。また、第１クラッチＣ１は、入力軸６０ｉと、複合遊星歯車機構６３（第２遊星歯車６２）の第２サンギヤ６２ｓとを互いに接続すると共に両者の接続を解除するものである。第２クラッチＣ２は、入力軸６０ｉと、複合遊星歯車機構６３の第１キャリヤ６１ｃおよび第２リングギヤ６２ｒとを互いに接続すると共に両者の接続を解除するものである。第１ブレーキＢ１は、複合遊星歯車機構６３（第１遊星歯車６１）の第１サンギヤ６１ｓを静止部材としてのトランスミッションケースに回転不能に固定（接続）すると共に第１サンギヤ６１ｓのトランスミッションケースに対する固定を解除するものである。第２ブレーキＢ２は、複合遊星歯車機構６３の第１キャリヤ６１ｃおよび第２リングギヤ６２ｒをトランスミッションケースに回転不能に固定（接続）すると共に第１キャリヤ６１ｃおよび第２リングギヤ６２ｒのトランスミッションケースに対する固定を解除するものである。

本実施形態において、第１および第２クラッチＣ１，Ｃ２は、ピストン、複数の摩擦係合プレート、それぞれ作動油が供給される係合油室および遠心油圧キャンセル室等により構成される油圧サーボを有する多板摩擦式油圧クラッチ（摩擦係合要素）である。また、第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２は、ピストン、複数の摩擦係合プレート（摩擦プレートおよびセパレータプレート）、作動油が供給される係合油室等により構成される油圧サーボを有する多板摩擦式油圧ブレーキ（摩擦係合要素）である。そして、第１および第２クラッチＣ１，Ｃ２並びに第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２は、油圧制御装置６５による作動油の給排を受けて動作する。

自動変速機６０では、油圧制御装置６５により第１および第２クラッチＣ１，Ｃ２並びに第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２を図３に示すように係合または解放させることで、入力軸６０ｉから出力軸６０ｏまでの間に前進回転方向に４通りおよび後進回転方向に１通りの動力伝達経路、すなわち第１速段から第４速段の前進段および後進段を設定することができる。本実施形態において、油圧制御装置６５は、ＨＶＥＣＵ７０により制御される。ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと、自動変速機６０の変速段との関係を規定する図示しない変速線図（変速マップ）に従って第１および第２クラッチＣ１，Ｃ２並びに第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２の少なくとも何れか１つが係合または解放されるように油圧制御装置６５を制御する。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力装置等を含むマイクロコンピュータであり、ネットワーク（ＣＡＮ）を介してＥＣＵ２５，４５，５５と各種信号をやり取りする。また、ＨＶＥＣＵ７０は、例えばハイブリッド車両２０のシステム起動を指示するためのスタートスイッチ（イグニッションスイッチ）８０からの信号や、シフトポジションセンサ８２により検出されるシフトレバー８１のシフトポジションＳＰ、アクセルペダルポジションセンサ８４により検出されるアクセルペダル８３の踏み込み量を示すアクセル開度Ａｃｃ、車速センサ８５により検出される車速Ｖ、ＭＧＥＣＵ５５からのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数等を入力する。

ハイブリッド車両２０の走行に際して、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて、運転者の要求に応じて自動変速機６０の出力軸６０ｏに出力されるべきトルクである要求トルクＴｒ＊を設定する。更に、ＨＶＥＣＵ７０は、当該要求トルクＴｒ＊やバッテリ４０の充放電電力、自動変速機６０の変速比γ等に基づいてエンジン２２の要求パワーＰｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊等を設定する。そして、ＨＶＥＣＵ７０は、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ２５に送信すると共に、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をＭＧＥＣＵ５５に送信する。エンジンＥＣＵ２５は、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊に相当するパワーが出力されるように吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。ＭＧＥＣＵ５５は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいて第１および第２インバータ５１，５２等をスイッチング制御する。

また、ＨＶＥＣＵ７０は、スタートスイッチ８０がオンされている間、ＰＣＵ５０の平滑コンデンサ５４の端子間電圧を示す昇圧後電圧ＶＨを監視する。ＨＶＥＣＵ７０は、昇圧後電圧ＶＨが予め定められた上限電圧を上回るか、あるいは予め定められた下限電圧を下回った場合、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からトルクを適正に出力させ得なくなったとみなし、ハイブリッド車両２０をＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態（走行可能状態）からＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態（走行禁止状態）に移行させる。加えて、ＨＶＥＣＵ７０は、システムメインリレーＳＭＲを開閉制御する。すなわち、ＨＶＥＣＵ７０は、スタートスイッチ８０がオンされると、バッテリ４０とＰＣＵ５０とを電気的に接続すべくシステムメインリレーＳＭＲを閉成させる。また、ＨＶＥＣＵ７０は、例えば電源管理ＥＣＵ４５によりバッテリ４０の異常が検知された場合、当該バッテリ４０とＰＣＵ５０すなわちモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との電気的な接続を解除すべくシステムメインリレーＳＭＲを開成させる。

バッテリ４０の異常に起因してシステムメインリレーＳＭＲが開成されて当該バッテリ４０とＰＣＵ５０すなわちモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とが電気的に切り離された状態でハイブリッド車両２０を走行（退避走行）させる場合、ＨＶＥＣＵ７０は、変速線図に従って自動変速機６０を制御すると共に、次のようにして、エンジン２２、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を制御する。この場合、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて、要求トルクＴｒ＊を上限トルクＴｍａｘおよび下限トルクＴｍｉｎにより規定される出力制限範囲内に設定した上で、要求トルクＴｒ＊に応じたハイブリッド車両２０の走行に要求される走行要求パワー（要求トルクＴｒ＊×出力軸６０ｏの回転数）をエンジン２２の要求パワーＰｅ＊に設定する。更に、ＨＶＥＣＵ７０は、予め定められた上限回転数を超えないようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し、エンジン２２の回転数が目標回転数Ｎｅ＊になり、かつ要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが自動変速機６０の出力軸６０ｏに出力されるようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。

これにより、主に、エンジン２２からの動力の少なくとも一部を用いて発電するモータジェネレータＭＧ１からの電力のすべてがモータジェネレータＭＧ２により消費されながら、運転者の要求に応じたトルクが自動変速機６０の出力軸６０ｏに出力される。この結果、バッテリ４０の異常に起因してシステムメインリレーＳＭＲが開成された際には、当該バッテリ４０の充電および放電を伴わないハイブリッド車両２０のバッテリレス走行（退避走行）が実行されることになる。また、ハイブリッド車両２０のバッテリ走行中にアクセルペダル８３の踏み込みが解除された際等には、モータジェネレータＭＧ２により回生（発電）された電力をモータジェネレータＭＧ１に消費させてエンジン２２をモータリングして、自動変速機６０の入力軸６０ｉにエンジン２２からのフリクショントルク（減速トルク）を出力することもできる。なお、本実施形態のハイブリッド車両２０では、何らかの異常の発生により昇降圧コンバータ５３がシャットダウン（トランジスタのゲート遮断）されたことによりバッテリ４０とＰＣＵ５０すなわちモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とが電気的に切り離された際にも、バッテリレス走行が実行される。

ここで、自動変速機６０を含むハイブリッド車両２０では、加速性能や車速が確保されるように、バッテリレス走行中にも変速線図に従って当該自動変速機６０の変速段が変更される。ただし、自動変速機６０の変速に際しては、入力軸６０ｉの回転変動に伴ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数が変動する。例えば、自動変速機６０の変速段が第１速段から第２速段にアップシフトされる場合には、図４からわかるように、モータジェネレータＭＧ１の回転数が高まる一方、モータジェネレータＭＧ２の回転数が低下する。また、変速段が第２速段から第１速段にダウンシフトされる場合には、図４からわかるように、モータジェネレータＭＧ１の回転数が低下する一方、モータジェネレータＭＧ２の回転数が高まることになる。

このため、バッテリレス走行中に自動変速機６０の変速段が変更される場合には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数の急変により当該モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間の電力収支のバランスが崩れることで平滑コンデンサ５４が過充電または過放電されてしまうおそれがある。そして、このように平滑コンデンサ５４が過充電または過放電された場合、ＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態（走行可能状態）からＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態（走行禁止状態）への移行により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク制御によりハイブリッド車両２０を走行させ得なくなってしまうおそれがある。これを踏まえて、本実施形態のハイブリッド車両２０では、自動変速機６０の変速段を変更して加速性能や車速を確保しつつバッテリレス走行を継続させるために、要求トルクＴｒ＊が以下に説明するように設定される。

図５は、ハイブリッド車両２０において実行される要求トルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。同図に示す要求トルク設定ルーチンは、ハイブリッド車両２０の走行中（アクセルオン時およびアクセルオフ時）にＨＶＥＣＵ７０によって所定時間おきに繰り返し実行される。

図５のルーチンの開始に際して、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃおよび車速センサ８５からの車速Ｖを入力する（ステップＳ１００）。次いで、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと、運転者の要求（アクセルペダル８３の踏み込み量）に応じて自動変速機６０の出力軸６０ｏに出力されるべきトルクとの関係を規定する図示しないマップからステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに対応した値を導出し、導出した値を仮要求トルクＴｒｔｍｐに設定する（ステップＳ１１０）。

仮要求トルクＴｒｔｍｐを設定した後、ＨＶＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両２０の走行状態がバッテリレス走行状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０において、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリ４０の異常の発生によりシステムメインリレーＳＭＲが開成された際にオンされるフラグや、異常の発生により昇降圧コンバータ５３がシャットダウンされた際にオンされるフラグの値に基づいて判定処理を実行する。ステップＳ１２０にてハイブリッド車両２０の走行状態がバッテリレス走行状態ではないと判定した場合、ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１１０にて設定した仮要求トルクＴｒｔｍｐを要求トルクＴｒ＊に設定し（ステップＳ１２５）、本ルーチンを一旦終了させる。そして、ＨＶＥＣＵ７０は、上述のように、ステップＳ１２５にて設定した要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２の要求パワーＰｅ＊等を設定すると共に、エンジン２２の回転数が目標回転数Ｎｅ＊になり、かつ要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが自動変速機６０の出力軸６０ｏに出力されるようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。

また、ステップＳ１２０にてハイブリッド車両２０の走行状態がバッテリレス走行状態であると判定した場合、ＨＶＥＣＵ７０は、変速線図に従って自動変速機６０の変速段を変更すべき旨の判断（変速判断）がなされているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０において、ＨＶＥＣＵ７０は、自動変速機６０の変速段を変更すべきと判定された時点でオンされて変速が完了した時点でオフされるフラグの値に基づいて判定処理を実行する。ステップＳ１３０にて変速判断がなされていないと判定した場合、ＨＶＥＣＵ７０は、自動変速機６０の変速段に応じて予め定められたトルク値Ｔｒｅｆを上記出力制限範囲の上限である上限トルクＴｍａｘに設定すると共に、トルク値−Ｔｒｅｆを出力制限範囲の下限である下限トルクＴｍｉｎに設定する（ステップＳ１３５）。本実施形態において、トルク値Ｔｒｅｆは、自動変速機６０の６０ｉに伝達されるトルクが例えば、１００〜１５０Ｎｍ程度の値に制限されるように変速段ごとに定められている。

更に、ＨＶＥＣＵ７０は、上限トルクＴｍａｘおよび仮要求トルクＴｒｔｍｐの小さい方と、下限トルクＴｍｉｎとの大きい方を要求トルクＴｒ＊に設定し（ステップＳ１６０）、本ルーチンを一旦終了させる。この場合も、ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１６０にて設定した要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２の要求パワーＰｅ＊等を設定すると共に、エンジン２２の回転数が目標回転数Ｎｅ＊になり、かつ要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが自動変速機６０の出力軸６０ｏに出力されるようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。

一方、ステップＳ１３０にて変速判断がなされていると判定した場合、ＨＶＥＣＵ７０は、変速判断がなされた後であって自動変速機６０の入力軸６０ｉの回転変化を生じる前であるか否か（変速フェーズがトルクフェーズ以前であるか否か）を判定する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１４０において、ＨＶＥＣＵ７０は、それぞれ図示しない回転数センサにより検出される自動変速機６０の入力軸６０ｉおよび出力軸６０ｏの回転数に基づいて判定処理を実行する。ステップＳ１４０にて入力軸６０ｉの回転変化を生じる前である（変速フェーズがトルクフェーズ以前である）と判定した場合、ＨＶＥＣＵ７０は、上記出力制限範囲を規定する上限トルクＴｍａｘおよび下限トルクＴｍｉｎをそれぞれ値０に設定する（ステップＳ１５０）。更に、ＨＶＥＣＵ７０は、上限トルクＴｍａｘおよび仮要求トルクＴｒｔｍｐの小さい方と、下限トルクＴｍｉｎとの大きい方、すなわち値０を要求トルクＴｒ＊に設定し（ステップＳ１６０）、本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ１６０にて運転者の要求に拘わらず要求トルクＴｒ＊が値０に設定された場合、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊も値０となる。この場合、エンジンＥＣＵ２５は、トルクを実質的に発生することなく、かつ回転数が変速前の回転数に維持されるようにエンジン２２を自立運転させる。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊は、ＰＣＵ５０の図示しないＤＣ／ＤＣコンバータの消費分やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における損失分を賄うのに必要な電力が発電されるように設定されてもよく、それぞれ値０に設定されてもよい。

このように、ハイブリッド車両２０では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ４０とが電気的に切り離された状態でのバッテリレス走行中に自動変速機６０の変速段を変更する場合、変速段が変更されない場合（ステップＳ１３５）に比べて、上限トルクＴｍａｘおよび下限トルクＴｍｉｎにより規定される出力制限範囲が狭められる（ステップＳ１５０）。そして、変速判断からトルクフェーズが完了するまでの間に、自動変速機６０の入力軸６０ｉに伝達されるトルク（絶対値）は、出力軸６０ｏに出力されるトルクすなわち要求トルクＴｒ＊を出力制限範囲内に制限する（ゼロにする）ことで変速段が変更されない場合に比べて減ぜられ、本実施形態では、実質的にゼロになる。

これにより、変速段の変更中に、一時的なトルク抜けを生じることにはなるが、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力トルク（絶対値）を減らして（小さくして）当該モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転変動に伴う充電電力または放電電力の変動（パワー変動）を抑制することが可能となる。従って、変速段の変更中、すなわち第１および第２クラッチＣ１，Ｃ２並びに第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２の少なくとも１つを係合または解放させるトルクフェーズにおいて（入力軸６０ｉの回転変化を生じる前に）、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の電力収支のバランスが崩れてしまうのを抑制することができる。この結果、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ４０とが電気的に切り離された状態で、自動変速機６０の変速段を変更して加速性能や車速を良好に確保しながらハイブリッド車両２０を走行させることが可能となる。

また、ステップＳ１３０にて変速判断がなされていると判定した後にステップＳ１４０にて入力軸６０ｉの回転変化を生じている（変速フェーズがイナーシャフェーズに移行した）と判定した場合、仮要求トルクＴｒｔｍｐの値（符号）に応じたレート値ΔＴを設定する（ステップＳ１７０）。ステップＳ１７０において、仮要求トルクＴｒｔｍｐが正の値（駆動トルク）である場合、予め定められた比較的小さい正の値がレート値ΔＴに設定され、仮要求トルクＴｒｔｍｐが負の値（減速トルク）である場合、予め定められた絶対値が比較的小さい負の値がレート値ΔＴに設定される。

更に、ＨＶＥＣＵ７０は、本ルーチンの前回実行時に設定された要求トルクＴｒ＊（前回Ｔｒ＊）とレート値ΔＴとの和と、ステップＳ１１０にて設定した仮要求トルクＴｒｔｍｐとの小さい方または大きい方を要求トルクＴｒ＊に設定し（ステップＳ１８０）、本ルーチンを一旦終了させる。ステップＳ１８０において、レート値ΔＴが正の値である場合、前回の要求トルクＴｒ＊とレート値ΔＴとの和と仮要求トルクＴｒｔｍｐとの小さい方が要求トルクＴｒ＊に設定され、レート値ΔＴが負の値である場合、前回の要求トルクＴｒ＊とレート値ΔＴとの和と仮要求トルクＴｒｔｍｐとの大きい方が要求トルクＴｒ＊に設定される。これにより、自動変速機６０の入力軸６０ｉに伝達されるトルクは、当該入力軸６０ｉの回転変化を生じるイナーシャフェーズから、運転者の要求に応じた値すなわち仮要求トルクＴｒｔｍｐまで緩変化させられていく。この結果、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の電力収支のバランスが崩れてしまうのを抑制しつつ、自動変速機６０の出力軸６０ｏに出力されるトルクを運転者の要求に応じた値である仮要求トルクＴｒｔｍｐに速やかに近づけていくことが可能となる。

以上説明したように、本開示のハイブリッド車両２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ４０とが電気的に切り離された状態で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方により発電された電力を他方に消費させながら上限トルクＴｍａｘおよび下限トルクＴｍｉｎにより規定される出力制限範囲内のトルクが自動変速機６０の出力軸６０ｏに出力されるようにエンジン２２、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２および自動変速機６０を制御する制御装置としてのＨＶＥＣＵ７０を含む。そして、ＨＶＥＣＵ７０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ４０とが電気的に切り離された状態でのハイブリッド車両２０のバッテリレス走行中に自動変速機６０の変速段を変更する場合、出力制限範囲を変速段が変更されない場合（ステップＳ１３５）に比べて狭め（ステップＳ１５０）、変速判断から変速完了までの間（イナーシャフェーズの開始前）に、出力軸６０ｏに出力されるトルク（要求トルクＴｒ＊）を当該出力制限範囲内に制限して自動変速機６０の入力軸６０ｉに伝達されるトルクを変速段が変更されない場合に比べて減らす（ステップＳ１６０）。

これにより、変速段の変更中にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクを減らして当該モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転変動に伴う充電電力または放電電力の変動（パワー変動）を抑制することが可能となる。この結果、変速段の変更中にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の電力収支のバランスが崩れてしまうのを抑制することができるので、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ４０とが電気的に切り離された状態で、自動変速機６０の変速段を変更して加速性能や車速を良好に確保しながらハイブリッド車両２０を走行させることが可能となる。

なお、上記実施形態では、変速判断から自動変速機６０の入力軸６０ｉの回転変化を生じるまでの間、図５のステップＳ１５０およびＳ１６０の処理により要求トルクＴｒ＊を値０に設定することで当該入力軸６０ｉに伝達されるトルクを実質的にゼロにしているが、これに限られるものではない。すなわち、変速判断から自動変速機６０の入力軸６０ｉの回転変化を生じるまでの間、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の電力収支のバランスが崩れず、昇圧後電圧ＶＨすなわち平滑コンデンサ５４の端子間電圧の変動が許容される範囲内に収まるのであれば、図５のステップＳ１５０では、上限トルクＴｍａｘおよび下限トルクＴｍｉｎを値０に設定する代わりに、両者により規定される出力制限範囲を変速段が変更されない場合（ステップＳ１３５）に比べて狭めてもよい。この場合、ステップＳ１５０では、上限トルクＴｍａｘを値０よりも大きく、かつトルク値Ｔｒｅｆよりも小さい値に設定すると共に、下限トルクＴｍｉｎを値０よりも小さく、かつトルク値−Ｔｒｅｆよりも大きい値に設定してもよい。これにより、変速判断から入力軸６０ｉの回転変化を生じるまでの間に当該入力軸６０ｉにトルクを伝達して変速中の一時的なトルク抜けを低減化すると共に、自動変速機６０の出力軸６０ｏに出力されるトルクの運転者の要求値（仮要求トルクＴｒｔｍｐ）からの乖離を少なくすることが可能となる。

また、図５のステップＳ１４０では、自動変速機６０の入力軸６０ｉの回転変化を生じる前であるか否かを判定する代わりに、自動変速機６０の入力軸６０ｉの回転変化が終了しているか（イナーシャフェーズが終了しているか否か）を判定してもよい。すなわち、自動変速機６０の入力軸６０ｉに伝達されるトルクは、イナーシャフェーズが終了してから、運転者の要求に応じた値すなわち仮要求トルクＴｒｔｍｐまで緩変化させられてもよい。更に、図５のステップＳ１７０では、モータジェネレータＭＧ２の回転数が高いほど同一のトルクを出力軸６０ｏに出力するのに必要なパワーが増加することを考慮して、レート値ΔＴをモータジェネレータＭＧ２の回転数に応じて変化させてもよい。この場合、ステップＳ１７０では、モータジェネレータＭＧ２の回転数が高いほどレート値ΔＴの絶対値を小さくすればよい。また、モータジェネレータＭＧ２の単位時間（図５のルーチンの実行周期）あたりのパワー変動の許容値を“ΔＰａ（ｋＷ／ｍｓｅｃ）”とし、モータジェネレータＭＧ２の回転数を“Ｎｍ２（ｒａｄ／ｓｅｃ）”とすれば、ステップＳ１７０では、レート値ΔＴを、ΔＴ＝ΔＰａ×１０００／Ｎｍ２という関係式から導出してもよい。更に、図５のステップＳ１７０，Ｓ１８０の処理は、例えば時定数を用いたなまし処理で置き換えられてもよい。

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、車両の製造産業等において利用可能である。

２０ハイブリッド車両、２２エンジン、２５エンジン電子制御装置（エンジンＥＣＵ）、３０遊星歯車、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３３ピニオンギヤ、３４プラネタリキャリヤ、３５デファレンシャルギヤ、４０バッテリ、４５電源管理電子制御装置（電源管理ＥＣＵ）、５０電力制御装置（ＰＣＵ）、５１第１インバータ、５２第２インバータ、５３昇降圧コンバータ、５４平滑コンデンサ、５５モータ電子制御装置（ＭＧＥＣＵ）、５６電圧センサ、６０自動変速機、６０ｉ入力軸、６０ｏ出力軸、６１第１遊星歯車、６１ｃ第１キャリヤ、６１ｐ第１ピニオンギヤ、６１ｒ第１リングギヤ、６１ｓ第１サンギヤ、６２第２遊星歯車、６２ｃ第２キャリヤ、６２ｐ第２ピニオンギヤ、６２ｒ第２リングギヤ、６２ｓ第２サンギヤ、６３複合遊星歯車機構、６５油圧制御装置、７０ハイブリッド電子制御装置（ＨＶＥＣＵ）、８０スタートスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５車速センサ、Ｂ１第１ブレーキ、Ｂ２第２ブレーキ、Ｃ１第１クラッチ、Ｃ２第２クラッチ、ＤＷ車輪、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ。

Claims

エンジンと、第１および第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取りする蓄電装置と、前記第１電動機に連結される第１回転要素、前記第２電動機に連結される第２回転要素および前記エンジンに連結される第３回転要素を有する遊星歯車と、前記遊星歯車の前記第２回転要素に連結される入力軸、出力軸および複数の係合要素を有し、前記入力軸に伝達された動力を複数段に変速して前記出力軸に伝達する変速機とを含むハイブリッド車両において、
前記第１および第２電動機と前記蓄電装置とが電気的に切り離された状態で、前記第１および第２電動機の一方により発電された電力を他方に消費させながら出力制限範囲内のトルクが前記変速機の前記出力軸に出力されるように前記エンジン、前記第１および第２電動機並びに前記変速機を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記第１および第２電動機と前記蓄電装置とが電気的に切り離された状態での前記ハイブリッド車両の走行中に前記変速機の変速段を変更する場合、変速判断から前記入力軸の回転変化を生じるまでの間、あるいは前記変速判断から前記入力軸の回転変化が終了するまでの間に、前記出力制限範囲を前記変速段が変更されない場合に比べて継続して狭め、前記出力軸に出力されるトルクを前記出力制限範囲内に制限して前記変速機の前記入力軸に伝達されるトルクを前記変速段が変更されない場合に比べて減らすことを特徴とするハイブリッド車両。