JPWO2014174605A1 - 変速機制御装置、および、変速機制御方法 - Google Patents

Abstract

変速機制御装置４は、変速比制御モードに応じて変速機２の目標変速比を演算して前記変速機を制御する変速比演算部４ａと、電動機９が駆動可能の場合に、変速比制御モードに応じて電動機９の駆動トルクを演算する電動機駆動トルク演算部４ｂと、燃費最良運転状態となるように、変速比制御モードに応じてエンジン１の出力トルクを演算するエンジントルク演算部４ｃとを有し、変速比演算部４ａは、電動機９の駆動可能／駆動不可に基づいて、変速比の演算処理を切り替える。

Description

本発明は、変速機制御装置及び変速機制御方法に関し、特に、動力源としてエンジンと電動機とを備えた車両で用いられる変速機制御装置及び変速機制御方法に関するものである。

地球上の温室効果ガス問題を背景に、自動車における燃料消費量を低減する技術の開発が求められている。例えば、減速時に発生する運動エネルギを電力として回収し、減速時以外の発電量を低減したり、あるいは、エンジン効率の悪い領域において回収された電力エネルギを電動機によって駆動力に変換し、エンジンをアシストしたりすることで、車両の燃料消費量を低減する技術が開発されている。このような車両において、ドライバが加速を要求した場合、必要なトルクを実現するためには、（１）エンジンのトルクを増加させる、（２）電動機のトルクを増加させる、（３）変速比を変更する、といった方法が考えられる。しかしながら、エンジンおよび電動機に指令するトルクの大きさと変速比との組み合わせは幾通りも考えられる。そのため、燃料消費量が最小となる指令値を、エンジンおよび電動機に与えることが困難であった。

蓄電容量の大きな蓄電器を備えた車両であれば、豊富な蓄電エネルギによって電動機を長時間駆動することができる。そのため、電動機は、任意のタイミングで、エンジンをアシストすることができる。しかしながら、蓄電容量が大きくなることに伴って、蓄電器の容積も大きくなり、車両の居住スペースが狭くなるとともに、重量も増加する。その結果、燃費が悪化してしまう。さらには、蓄電容量の増加に伴い、コストも上昇してしまうなどのデメリットがある。そのため、比較的小さな蓄電容量の蓄電器を用い、電動機の効率の高い領域に絞ってアシストすると、高いアシスト効果を得ることが可能となる。

一般の電動機の場合、整流子によるスイッチングよりも、インバータと呼ばれる半導体素子のスイッチングで電動機を動作させる方が効率が高い。また、電動機の最大出力トルクは回転数が低いほど大きく、回転数が高くなるに伴い、最大出力トルクが小さくなる傾向にある。その上、電動機の回転数が上昇すると、スイッチングの回数も増加するため、スイッチング時のロスが大きくなり、効率が低下する。これらのことから、電動機によるアシスト効果を高めるためには、回転数の低い領域に絞ってアシストする方が望ましいといえる。

一般的なエンジンの燃料消費率特性を図１に示す。図１において、横軸がエンジン回転数で、縦軸がエンジントルクである。図１は、単位仕事量あたりの燃料消費量を表し、所定のトルクと所定の回転数でピークを持つ同心円状の特性となっている。図中の曲線Ａは、燃費最良駆動トルク曲線を表し、任意のエンジン回転数における燃料消費率が最小の点を結んだものである。エンジンがこの燃費最良駆動トルク曲線上で運転するように制御すると、燃料消費量を少なくすることが可能となる。これらのことから、最も燃料消費量を少なくするためには、エンジンを燃費最良駆動トルク曲線上で運転し、燃費最良駆動トルク曲線よりも大きなトルクがドライバによって要求された場合は、エンジン回転数を変化させずに運転状態を保持し、燃費最良駆動トルクとドライバ要求との差を電動機のトルクでアシストすることが望ましいことが分かる。

しかしながら、ドライバの加速要求に応じて、エンジンや電動機の出力を増加させた場合、それらの出力の増加に伴って、エンジン回転数も増加してしまい、結果的に燃料消費量が増加してしまうなどの問題点があった。

例えば特許文献１に記載の制御装置では、ドライバ要求トルクと燃費最良駆動トルクとの偏差を、発電電動機の発電／駆動動作によって賄えるように変速比を設定する。

また、例えば特許文献２に記載の制御装置では、車両駆動力の要求に対する駆動力調整制御の優先順位が、エンジン出力増大、モータ出力増大、ギア比増大方向へのギア段変更の順に設定されている。

特許第３７９７２８４号公報 特開２００１−１４６１２１号公報

特許文献１に記載の従来の制御装置は、変速比は燃費最良駆動トルク曲線上で推移するように演算されるため、エンジンまたは発電電動機の出力の増加に伴い、車速も上昇する。車速に応じて回転数も上昇するため、たとえ制御中のエンジンの運転状態が燃費最良駆動トルク曲線上であったとしても、燃料消費量が増加してしまうという問題点があった。

特許文献２に記載の従来の制御装置は、燃費最良駆動トルク曲線上でエンジンが運転されている場合に、エンジン出力を増大すると、燃費最良駆動トルクを外れて駆動してしまうため、燃料消費量が増加してしまうという問題点があった。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、動力源としてエンジンと電動機を備えた車両において、ドライバの加速要求があった場合に、エンジンの状態を燃費最良状態で維持できるように電動機を駆動するとともに、変速機を最適な変速比に制御することにより燃料消費量を最小化する、変速機制御装置および変速機制御方法を得ることを目的とする。

本発明は、車両に搭載され、変速機を制御する変速機制御装置であって、前記車両は、燃料を燃焼させて得た動力を前記車両のタイヤに伝達し、前記車両を走行させるエンジンと、前記エンジンと前記タイヤの動力を相互に伝達する動力伝達経路と、蓄電器の電力によって前記動力伝達経路にトルクを付与する電動機と、前記動力伝達経路上に設けられ、前記エンジンの回転数および前記電動機の回転数を変速する変速機と、前記エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を調整して、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御装置と、アクセルペダルの踏み込み量からドライバ要求トルクを算出するドライバ要求トルク演算装置とを備え、前記変速機制御装置は、複数の変速比制御モードを有し、前記車両の状態に応じて変速比制御モードを変更するとともに、前記電動機の駆動可能判定条件に基づいて、当該駆動可能判定条件が成立した場合に前記電動機が駆動可能と判定し、当該駆動可能判定条件が不成立の場合に前記電動機が駆動不可と判定し、前記変速機制御装置は、現在の変速比制御モードに応じて前記変速機の目標変速比を演算し、当該目標変速比となるように前記変速機を制御する変速比演算部と、前記電動機が駆動可能であると判定された場合に、現在の変速比制御モードに応じて前記電動機の駆動トルクを演算する電動機駆動トルク演算部と、前記エンジンの単位仕事量あたりの燃料消費量が最小となる燃費最良運転状態となるように、現在の変速比制御モードに応じて前記エンジンの出力トルクを演算するエンジントルク演算部とを有し、前記変速比演算部は、前記電動機の駆動可能／駆動不可に基づいて、前記変速比の演算処理を切り替える、変速機制御装置である。

本発明は、車両に搭載され、変速機を制御する変速機制御装置であって、前記車両は、燃料を燃焼させて得た動力を前記車両のタイヤに伝達し、前記車両を走行させるエンジンと、前記エンジンと前記タイヤの動力を相互に伝達する動力伝達経路と、蓄電器の電力によって前記動力伝達経路にトルクを付与する電動機と、前記動力伝達経路上に設けられ、前記エンジンの回転数および前記電動機の回転数を変速する変速機と、前記エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を調整して、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御装置と、アクセルペダルの踏み込み量からドライバ要求トルクを算出するドライバ要求トルク演算装置とを備え、前記変速機制御装置は、複数の変速比制御モードを有し、前記車両の状態に応じて変速比制御モードを変更するとともに、前記電動機の駆動可能判定条件に基づいて、当該駆動可能判定条件が成立した場合に前記電動機が駆動可能と判定し、当該駆動可能判定条件が不成立の場合に前記電動機が駆動不可と判定し、前記変速機制御装置は、現在の変速比制御モードに応じて前記変速機の目標変速比を演算し、当該目標変速比となるように前記変速機を制御する変速比演算部と、前記電動機が駆動可能であると判定された場合に、現在の変速比制御モードに応じて前記電動機の駆動トルクを演算する電動機駆動トルク演算部と、前記エンジンの単位仕事量あたりの燃料消費量が最小となる燃費最良運転状態となるように、現在の変速比制御モードに応じて前記エンジンの出力トルクを演算するエンジントルク演算部とを有し、前記変速比演算部は、前記電動機の駆動可能／駆動不可に基づいて、前記変速比の演算処理を切り替える、変速機制御装置であるので、動力源としてエンジンと電動機を備えた車両において、ドライバの加速要求があった場合に、エンジンの状態を燃費最良状態で維持できるように電動機を駆動するとともに、変速機を最適な変速比に制御することにより燃料消費量を最小化することができる。

一般的なエンジンの燃料消費率特性を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る変速機制御装置の構成を示した構成図である。 本発明の実施の形態１におけるエンジン運転領域を示した図である。 本発明の実施の形態１におけるエンジン回転数と変速比との関係をグラフで示した図である。 本発明の実施の形態１における車速と変速比との関係をグラフで示した図である。 本発明の実施の形態１に係る変速機制御装置の電動機駆動時のタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る変速機制御装置の電動機非駆動時のタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る変速機制御装置の処理の流れを示したフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る変速機制御装置の制御モード判定処理を示したフローチャートである。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る変速機制御装置を図２〜図８を用いて説明する。図２〜図８において同じ符号を用いているが、それらは全て同じものを示している。

図２は、本発明の実施の形態１に係る変速機制御装置の構成を示した構成図である。図２において、１はエンジンである。エンジン１に対し、燃料を噴射するためのインジェクタ５ａ，５ｂ，５ｃが設けられている。エンジン１は、燃料を燃焼させて動力を得るとともに、得られた動力をタイヤ３（車輪）に伝達することで、車両を走行させる。９は電動機である。電動機９は、機械出力軸９ａが、プーリ９ｂ，９ｃを介して、エンジン１に接続されている。電動機９は、バッテリ１０（蓄電器）の電力を用いてエンジン１に対してトルクを付与するとともに、発電動作時はエンジン１からの回転力を電気エネルギに変換して、バッテリ１０を蓄電する。８はエンジン回転数検出装置である。エンジン回転数検出装置８は、エンジン１の出力軸１３の回転数を計測し、当該回転数の情報をエンジン制御装置１１に出力する。２は変速機（ＣＶＴ）である。変速機２は、２つの大型プーリを有し、それらの大型プーリの径を連続的に変化させて、エンジン１および電動機９からの回転力を変速し、タイヤ３に伝達する。

６はドライバ要求トルク演算装置である。ドライバ要求トルク演算装置６は、ドライバがアクセルペダルを踏み込む量を検出する。また、ドライバ要求トルク演算装置６は、検出したペダル踏み込み量からドライバの要求トルクを算出し、エンジン制御装置１１に出力する。７は吸入空気量調整装置である。吸入空気量調整装置７は、現在の吸入空気量を算出し、エンジン制御装置１１に出力する。また、吸入空気量調整装置７は、エンジン制御装置１１から目標吸入空気量の指令値を受信し、現在の吸入空気量が目標吸入空気量と一致するように、スロットル開度を制御する。１２はタイヤ回転数検出装置である。タイヤ回転数検出装置１２は、変速機２の出力軸１４に設けられ、タイヤ３の回転数を計測し、エンジン制御装置１１に、検出した回転数の情報を出力する。なお、エンジン１の出力軸１３と変速機２の出力軸１４とは、エンジン１とタイヤ３の動力を相互に伝達する動力伝達経路を構成している。

エンジン制御装置１１は、ドライバ要求トルク演算装置６から送信されたドライバ要求トルクと、吸入空気量調整装置７から送信された吸入空気量と、回転センサ８から送信されたエンジン回転数とに基づいて、エンジン１の運転状態を把握する。また、エンジン制御装置１１は、エンジン１が最適な運転状態となるように、エンジン１への吸入空気量を吸入空気量調整装置７で調整するとともに、インジェクタ５ａ，５ｂ，５ｃの燃料噴射量を調整し、点火コイル（図示省略）に対して点火を指令して、エンジン１を制御する。

４は、変速機を制御するための変速機制御装置である。変速機制御装置４は、電動機９の駆動の可否を判定するための電動機９の駆動可能判定条件を予め記憶している。

電動機９の駆動可能判定条件について説明する。下記の２つの条件（ａ），（ｂ）の両方を満たした時に、電動機９の駆動可能判定条件が成立と判定される。成立の場合は、電動機９は駆動可能である。一方、下記の２つの条件（ａ），（ｂ）の少なくともいずれか１つが満たされていない時は、電動機９の駆動可能判定条件が不成立と判定される。不成立の場合は、電動機９は駆動不可である。

＜電動機９の駆動可能判定条件＞
（ａ）バッテリ１０の端子間電圧が、電動機９の駆動可能判定電圧Ｖ１（第１の閾値）より高い。
（ｂ）電動機９の内部温度が、電動機９の駆動可能判定温度（第２の閾値）未満である。

また、変速機制御装置４は、変速比制御モードを切り替えるか否かを判定するためのモード判定条件１〜４を予め記憶しており、モード判定条件１〜４の成立／不成立に基づいて、変速比制御モードを切り替える。変速比制御モードには、図５および図６に示されるように、「通常制御モード」、「エンジン回転数一定 制御モード」、「変速機出力軸トルク一定制御モード（以下、出力軸トルク一定制御モードとする。）」、「燃費最良制御モード」が含まれる。なお、「エンジン回転数一定 制御モード」は、エンジンの回転数を略一定に維持するように変速比を制御するモードである。「エンジン回転数一定 制御モード」は、エンジン１と電動機９の両方が駆動する「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」と、エンジン１のみが駆動する「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」とに分けられる。これらの変速比制御モードについては、後述する。変速機制御装置４は、図２に示すように、変速比演算部４ａと、電動機駆動トルク演算部４ｂと、エンジントルク演算部４ｃとを備える。変速比演算部４ａは、後述する演算を用いて、目標変速比（変速比Ｒ）を求めるとともに、変速機２の変速比を目標変速比に一致させるように制御する。電動機駆動トルク演算部４ｂは、後述する演算を用いて、電動機９の出力トルクＴＭを制御するための電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*を演算して、電動機９に対して出力する。エンジントルク演算部４ｃは、後述する演算を用いて、エンジン１の単体出力トルクＴＥを制御するためのエンジントルク指令値ＴＥ^*を演算して、エンジン制御装置１１に出力する。変速比演算部４ａ、電動機駆動トルク演算部４ｂ、および、エンジントルク演算部４ｃは、内部で互いに情報を共有化しており、各部４ａ〜４ｃで演算された値を別の部４ａ〜４ｃ内での演算に使用することができる。

以下、本発明の実施の形態１に係る電動機９の動作について、図３を用いて説明する。図３において、横軸はエンジン回転数を表し、縦軸は、「エンジン１の出力軸トルクＴＯ」を表す。なお、「エンジン１の出力軸トルクＴＯ」とは、エンジン１の出力軸１３からタイヤ３へ出力されるトルクのことである。なお、エンジン１が燃料の燃焼によってエンジン１単体で出力するトルクを「エンジン１の単体出力トルクＴＥ」とし、電動機９が単体で出力するトルク（但し、当該トルクは、エンジン１の出力軸１３でのトルク値となるように、プーリ比で補正されている）を「電動機９の出力トルクＴＭ」とすると、電動機９がプーリ９ｂ，９ｃを介してエンジン１に常時接続されているため、これらのトルクには、下記の関係が成り立つ（但し、時として、ＴＭ＝０のときには、ＴＯ＝ＴＥとなる。）。
ＴＯ ＝ ＴＥ ＋ ＴＭ
また、図３において、３つの曲線Ｄは、等燃料消費率特性を表す。各曲線Ｄは、同じ仕事量における燃料消費量（すなわち、単位仕事量あたりの燃料消費量）が等しい点を結んだものであり、同心円状に描かれる。曲線Ａは、各エンジン回転数における燃料消費量が最小となる燃費最良トルクの値を結んだものである。曲線Ａ上でエンジン１を運転させることを、エンジン１の燃費最良運転状態と定義する。曲線Ｂ１〜Ｂ３は、変速比を所定の変速比で固定した場合に、車両が定常走行しているときのエンジンの運転状態の推移を表している。ここで、変速比は、下記の（式１）で定義する。

変速比 ＝ エンジン回転数 ／ タイヤ回転数 （式１）

なお、曲線Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれの変速比の関係は、曲線Ｂ１が最も大きく、曲線Ｂ３が最も小さくなっている。これらの曲線Ｂ１〜Ｂ３は、エンジン１の回転数が低いほど車速が低いことを表し、エンジン１の回転数が高くなるほど車速が高いことを表わしている。また、曲線Ｂ１〜Ｂ３において、エンジン１の回転数を固定して比較すると（すなわち、同じエンジン回転数（例えば、ＮＥ１またはＮＥ２）で曲線Ｂ１〜Ｂ３を比較すると）、変速比の最も大きい曲線Ｂ１の車速は遅く、変速比の最も小さい曲線Ｂ３の車速は速いことを表している。Ｃ１〜Ｃ４はエンジン１の動作点を表し、今回の説明では、Ｃ１→Ｃ２→Ｃ３→Ｃ４の順に動作点が移動していくものとする。なお、Ｃ１→Ｃ２の経路を、経路αと呼ぶ。Ｃ２→Ｃ３→Ｃ４の経路を、経路βと呼ぶ。Ｃ２→Ｃ４の経路を、経路γと呼ぶ。

図３を用いて（図５も参照）、電動機９の駆動可能判定条件が、Ｃ１では成立であり、Ｃ３で不成立となった場合の挙動について説明する。図３に示すように、エンジン１は、「通常制御モード」で、エンジン１の出力軸トルクＴＯとしてＴＲ１を出力し、Ｃ１で定常走行していたときに、ドライバがアクセルペダルを徐々に踏んで加速要求を出したとする。ドライバ要求トルク演算装置６は、ペダルの踏み込み量から、ドライバ要求トルクを算出する。このとき、変速機制御装置４は、ドライバ要求トルクが増加したことで、加速条件が成立したと判定するとともに、モード判定条件１が成立したと判定し、変速比制御モードを、「通常制御モード」から「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」に切り替える。エンジン１の出力軸トルクＴＯは曲線Ａを下回っており、燃費最良運転状態となっていない。このとき、電動機９は駆動していないので、エンジン１の出力軸トルクＴＯは、エンジン１の単体出力トルクＴＥのみで賄われている（ＴＯ＝ＴＥ）。そのため、エンジン１の単体出力トルクＴＥのみを上昇させる必要があり、電動機駆動トルク演算部４ｂにおいて演算される電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*はゼロとなる。エンジントルク演算部４ｃは、エンジントルク指令値ＴＥ^*にドライバ要求トルクを設定し、エンジン制御装置１１に対して当該エンジントルク指令値ＴＥ^*を出力する。当該指令値ＴＥ^*に基づき、エンジン１の出力軸トルクＴＯが増加するため、エンジン１の回転数も増加する方向へ推移しようとするが、変速比演算部４ａによって、Ｃ１でのエンジン回転数であるＮＥ１にエンジン回転数を維持するように変速比を逐次変化させるため、エンジン回転数は一定値ＮＥ１に保たれる。

ドライバによってアクセルペダルの踏み込みが継続された場合、エンジン１の運転状態は、燃費最良運転状態であるＣ２に到達する。このときのエンジン１の出力軸トルクＴＯはＴＲ２となっている。さらに、ドライバによってアクセルペダルが踏み込まれた場合、ドライバ要求トルクが増加するため、エンジン１の出力軸トルクＴＯはＴＲ３まで増加する。このとき、エンジン１は燃費最良運転状態を維持する様に制御されるため、エンジントルク演算部４ｃで演算されるエンジントルク指令値ＴＥ^*はＴＲ２のままとなり、ドライバ要求トルクとＴＲ２との差分が、電動機駆動トルク演算部４ｂで演算される電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*となり、電動機９に対して当該指令値ＴＭ^*が出力される。

ドライバ要求トルクとエンジン１の出力軸トルクＴＯとがＣ３で等しくなったときの、エンジントルク指令値ＴＥ^*はＴＲ２となり、電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*は、ＴＲ３とＴＲ２との差分（ＴＲ３−ＴＲ２）となる。Ｃ３でのエンジン１の出力軸トルクＴＯは一定であり、平坦路であれば走行抵抗も小さいため、車両は加速状態となるが、変速比演算部４ａは、車速の上昇に併せて変速比が小さくなるように変速比を演算する。

Ｃ３で走行中に、電動機９の駆動可能判定条件が不成立となった場合、変速機制御装置４は、変速比制御モードを、「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」から「出力軸トルク一定制御モード」へ切替える。変速機制御装置４は、ドライバ要求トルクＴＲ３を維持しつつ、電動機９の出力トルクＴＭを低下させる目的で、変速比を固定する。これにより、車速の上昇に連動してエンジン回転数が上昇する。エンジン回転数が上昇すると、燃費最良トルクも上昇する。ドライバ要求トルクが一定であるため、相対的に、電動機９の出力トルクＴＭが低下する。最終的に一定トルクで加速状態が継続すると、エンジン１の運転状態は、エンジン１の出力軸トルクＴＯがＴＲ３を維持したまま、電動機９の出力トルクＴＭがゼロとなる、燃費最良曲線上のエンジン動作点であるＣ４に到達する。

一方、Ｃ１で走行中に電動機９の駆動可能判定条件が不成立となった場合の挙動について、図３を用いて（図６も参照）説明する。エンジン１は、エンジン１の出力軸トルクＴＯとしてＴＲ１を出力し、定常走行している。ドライバがアクセルを徐々に踏み込んでいき、ドライバ要求トルクが増加していく。電動機９の駆動可能判定条件が不成立のため、変速比制御モードは、「通常制御モード」から「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」に切り替えられる。エンジン１の出力軸トルクＴＯは曲線Ａを下回っており、燃費最良運転状態となっていないため、燃費最良とするために、エンジン１の単体出力トルクＴＥを上昇させる必要がある。電動機９の出力トルクＴＭはゼロとなり、エンジントルク演算部４ｃは、エンジントルク指令値ＴＥ^*にドライバ要求トルクを設定し、エンジン制御装置１１に対して、当該指令値ＴＥ^*を出力する。エンジン１の単体出力トルクＴＥは増加するが、エンジン回転数ＮＥ１を維持するように変速比を逐次変化させるため、エンジン回転数は一定値に保たれる。

ドライバによってアクセルペダルの踏み込みが継続された場合、エンジン１の運転状態は、燃費最良運転状態であるＣ２に到達する。このときのエンジン１の出力軸トルクＴＯはＴＲ２で、エンジン回転数はＮＥ１のままとなっている。さらにアクセルペダルが踏み込まれた場合、ドライバ要求トルクが増加するため、エンジン１の出力軸トルクＴＯをＴＲ３まで増加させる。このとき、電動機９の駆動可能判定条件が成立している場合は、ＮＥ１における燃費最良トルクＴＦとドライバ要求トルクの差分を電動機９から出力する。しかしながら、ここでは、電動機９の駆動可能条件が不成立であるため、エンジン１単体でドライバ要求トルクを満たさなければならない。一方で、同じトルクを出力するときの燃料消費量を低く抑えるため、エンジン１の運転状態が燃費最良曲線Ａ上を推移することが望まれる。そのため、変速比制御モードは、燃費最良制御モードに設定され、ドライバ要求トルクとエンジン１の単体出力トルクＴＥが燃費最良曲線Ａ上で交差するＣ４となるように、変速比が演算される。エンジン回転数が上昇していき、エンジン１の運転状態が、Ｃ４となる。

図４Ａは、エンジン回転数に対する変速比の動作を示し、図４Ｂは、車速に対する変速比の動作を示している。また、図４Ａおよび図４Ｂの経路αと経路βおよび経路γは、図３の経路αと経路βおよび経路γに対応している。図３のＣ１で定常走行しているとき、エンジン回転数はＮＥ１で、車速はＶＳ１となっており、変速比は比較的大きなＲ１となっている。Ｃ１からアクセルペダルを踏み込んでいくと、「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」となるため、エンジン回転数はＮＥ１のままで、車速はＶＳ１から増加し、変速比はＲ１より小さいＲ２に遷移する（経路α参照）。ここで、電動機９の駆動可能判定条件が成立している場合は、「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」に切り替わり、変速比はＲ２よりも小さいＲ３となる（経路β参照）。一方、電動機９の駆動可能判定条件が不成立の場合は、変速比制御モードが「燃費最良制御モード」となり、エンジン回転数をＮＥ１からＮＥ２に増加させつつ燃費最良曲線上を推移するように、変速比をＲ２からＲ４に小さくする（経路γ参照）。ドライバ要求トルクとエンジン１の出力軸トルクＴＯが一致するＣ３において、一致した直後の変速比はＲ３となるが、与えられるトルクによって加速状態は継続し、エンジン回転数もＮＥ１のままであるため、変速比はＲ３よりもさらに小さいＲ３’となる（経路β参照）。その後、電動機９の駆動可能判定条件が不成立となると、変速比制御モードが「出力軸トルク一定制御モード」へ切り替わる。その結果、変速比はＲ３’に固定され、エンジン回転数がＮＥ１からＮＥ２に上昇し、車速もＶＳ２からＶＳ３に増加して、Ｃ４に到達する（経路β参照）。

図５は、本発明の実施の形態１において、エンジン１の動作点がＣ３のときに、電動機９の駆動可能判定条件が成立から不成立へ変化するケースの動作を表すタイミングチャートである。図５において、縦軸は、上からそれぞれ、アクセルペダルの踏み込み量、エンジン１の回転数、車速、変速比、トルク、バッテリ１０の端子間電圧、電動機９の駆動可能判定、変速比制御モードを表す。横軸は時間である。なお、トルクのグラフにおいて、ＴＯ、ＴＥ、ＴＭは、それぞれ、上記説明で定義した通りである。

図５において、時刻ｔ＝Ｔ１以前では、変速比制御モードは「通常制御モード」であり、定常走行しており、エンジン回転数、エンジントルク、車速、変速比が、それぞれ、ＮＥ１、ＴＲ１、ＶＳ１、Ｒ１で安定している。また、バッテリ１０の端子間電圧は、電動機９の駆動可能判定電圧Ｖ１を優に上回っており、電動機９の駆動可能判定条件は成立しているが、電動機９は駆動を停止している（ＴＭ＝０）。

時刻ｔ＝Ｔ１において、ドライバはアクセルペダルの踏み込み量が徐々に大きくなるように踏み込みを開始する。変速機制御装置４は、エンジン制御装置１１を介して、アクセルペダルの踏み込み量の増加を検知して、加速条件が成立したと判断する。それにより、変速機制御装置４は、変速比制御モードを、「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」に設定する。電動機９の出力トルクＴＭはゼロのままであり、ドライバ要求トルクに応じたエンジン１の出力軸トルクＴＯは、エンジン１の単体出力トルクＴＥのみである（ＴＯ＝ＴＥ）。車速は徐々に上昇していくが、エンジン回転数はＮＥ１のままであり、車速の増加に応じて、変速比は、Ｒ１から徐々に小さくなっていく。

時刻ｔ＝Ｔ２において、エンジン１の出力軸トルクＴＯが、エンジン回転数ＮＥ１における燃費最良トルクＴＦであるＴＲ２に到達する。電動機９の駆動可能判定条件が成立しているので、変速比制御モードは「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」に設定される。ドライバはアクセルペダルの踏み込みを継続しており、ドライバ要求トルクも上昇しているが、エンジン１の単体出力トルクＴＥは燃費最良トルクＴＲ２を維持したままであり、ドライバ要求トルクとＴＲ２との差分を電動機９が出力する（ＴＯ＝ＴＥ＋ＴＭ）。エンジン回転数はＮＥ１のままであり、車速の増加に応じて、変速比は、Ｒ２から小さくなっていく。

時刻ｔ＝Ｔ３において、ドライバがアクセルペダルの踏み込みを抑え、一定の踏み込み量をキープするようにした。変速比制御モードは「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」を継続している。エンジン１の単体出力トルクＴＥはＴＲ２を維持している。また、電動機９の出力トルクＴＭは（ＴＲ３−ＴＲ２）で一定となる。電動機９の駆動は継続しているため、バッテリ１０の蓄電量が徐々に低下し、バッテリ１０の端子間電圧が低下する。エンジン回転数はＮＥ１のままであり、車速の増加に応じて、変速比は、Ｒ３から徐々に小さくなっていく。

時刻ｔ＝Ｔ３’において、バッテリ１０の端子間電圧が、電動機９の駆動可能判定電圧Ｖ１を下回る。これにより、電動機９の駆動可能判定条件が成立から不成立へ変化する。変速比制御モードは、「出力軸トルク一定制御モード」に切替えられる。アクセルペダル踏み込み量は変化しておらず、エンジン１の出力軸トルクＴＯはドライバ要求トルクを維持するようにＴＲ３のままで、電動機９の出力トルクＴＭを徐々に低下させるように、変速比をＲ３’で固定する。車速が上昇するとエンジン回転数も上昇し、これにより燃費最良トルクも増加するため、エンジン１の単体出力トルクＴＥも増加することから、電動機９の出力トルクＴＭが相対的に小さくなっていく（ＴＭ＝ＴＯ−ＴＥ）。

時刻ｔ＝Ｔ４において、エンジン１の出力軸トルクＴＯがドライバ要求トルクであるＴＲ３を維持するように、電動機９の出力トルクＴＭをゼロまで低下させるとともに、エンジン１の単体出力トルクＴＥをＴＲ３まで上昇させることができた。

このように、本実施の形態においては、変速機制御装置４は、時刻ｔ＝Ｔ１で、ドライバがアクセルペダルを踏み込むことによって、加速条件が成立すると、変速比制御モードを、エンジン１の回転数を略一定に維持する「エンジン回転数一定制御モード」に設定する。当該モードでは、変速比演算部４ａは、エンジン回転数の変動幅が所定範囲内となるように変速機２の目標変速比を算出する。

但し、図５の場合のように、電動機９が駆動可能と判定した場合には、変速機制御装置４は、まず、時刻ｔ＝Ｔ１では、「エンジン回転数一定制御モード」のうちの、「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」に設定する。当該モードでは、エンジントルク演算部４ｃは、燃費最良運転状態となるようにエンジントルク指令値ＴＥ^*を算出する。当該指令値ＴＥ^*に基づいて、エンジン１の単体出力トルクＴＥが徐々に増加して、現在のエンジン回転数における燃費最良トルクＴＲ２に達したら、変速機制御装置４は、「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」から「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」に切り替える。当該モードでは、エンジントルク演算部４ｃは、燃費最良運転状態となるように、エンジン１の単体出力トルクＴＥを燃費最良トルクＴＲ２に維持する。また、電動機駆動トルク演算部４ｂは、ドライバ要求トルク演算装置６で算出されたドライバ要求トルクと燃費最良トルクＴＲ２との偏差分のトルクを電動機９が出力するように、電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*を算出する。

図６は、本発明の実施の形態１において、動作中、継続して、電動機９の駆動可能判定条件が不成立である場合の動作を表すタイミングチャートである。図６における時刻ｔ＝Ｔ１の動作は、図５の時刻ｔ＝Ｔ１の動作と同じである。また、図６の時刻ｔ＝Ｔ３の動作は、図５の時刻ｔ＝Ｔ４と等しい。従って、これらの動作については、説明を省略する。

図６においては、電動機９が、継続して、駆動を停止しているため、電動機９の出力トルクＴＭは、ずっと、ゼロのままである。従って、図６においては、常に、ＴＯ＝ＴＥとなる。

時刻ｔ＝Ｔ２において、エンジン１の出力軸トルクＴＯが、エンジン回転数ＮＥ１における燃費最良トルクＴＦであるＴＲ２に到達する。バッテリ１０の端子間電圧が、電動機９の駆動可能判定電圧であるＶ１を下回っているため、電動機９の駆動可能判定条件が不成立となっている。ドライバはアクセルペダルの踏み込みを継続しており、ドライバ要求トルクも上昇しているが、電動機９を駆動させることができないため、ドライバ要求トルクを、エンジン１のみで出力するため、エンジン１の単体出力トルクＴＥを増加させる必要がある。このため、変速比制御モードを「燃費最良制御モード」に切り替え、エンジン１の単体出力トルクＴＥが燃費最良駆動トルクとドライバ要求トルクを維持するように変速比を切替える。ドライバ要求トルクが上昇しており、エンジン回転数および車速も増加する。これにより、時刻ｔ＝Ｔ３において、エンジン１の単体出力トルクＴＥをＴＲ３まで上昇させることができた。

このように、図６の場合においても、本実施の形態においては、変速機制御装置４は、ドライバがアクセルペダルを踏み込むことによって、加速条件が成立すると、変速比制御モードを、エンジン１の回転数を略一定に維持する「エンジン回転数一定制御モード」に設定する。当該モードでは、変速比演算部４ａは、エンジン回転数の変動幅が所定範囲内となるように変速機２の目標変速比を算出する。

但し、図６の場合のように、変速機制御装置４が、電動機９が駆動不可と判定した場合には、まず、「エンジン回転数一定制御モード」のうちの、「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」に設定する。当該モードでは、エンジントルク演算部４ｃは、燃費最良運転状態となるようにエンジントルク指令値ＴＥ^*を算出する。当該指令値ＴＥ^*に基づいて、エンジン１の単体出力トルクＴＥが徐々に増加して、現在のエンジン回転数における燃費最良トルクＴＲ２に達したら、変速機制御装置４は、「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」から「燃費最良制御モード」に切り替える。当該モードでは、エンジントルク演算部４ｃは、燃費最良運転状態となるように、エンジントルクＴＥ^*を算出する。一方、電動機９が駆動不可であるため、電動機駆動トルク演算部４ｂは、電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*の算出を行わない。

図７および図８はそれぞれ、本発明の実施の形態１における変速機制御装置４の動作を表すフローチャートである。

まず、ステップＳ７０１において、ドライバ要求トルク算出装置６が、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて、ドライバ要求トルクを算出する。算出方法を説明する。ドライバ要求トルク算出装置６は、アクセルペダルの踏み込み量に対するドライバ要求トルクの値を記憶したテーブルを内部に保持しており、当該テーブルを用いて、アクセルペダルの踏み込み量から、線形補間によって、ドライバ要求トルクを算出する。算出されたドライバ要求トルクは、エンジン制御装置１１を経由して、変速機制御装置４に送信され、ステップＳ７０２に進む。

ステップＳ７０２において、変速機制御装置４は、現在のエンジン回転数における燃費最良トルクＴＦを演算する。演算方法を説明する。エンジン回転数検出装置８は、エンジン１の回転数を検出するとともに、エンジン制御装置１１を経由して、変速機制御装置４にエンジン回転数を送信する。変速機制御装置４は、エンジン回転数に対する燃費最良トルクＴＦを記憶したテーブルを内部に保持しており、当該テーブルを用いて、エンジン回転数検出装置８から送信されたエンジン回転数から、線形補間によって、燃費最良トルクＴＦを算出し、ステップＳ７０３に進む。

ステップＳ７０３において、エンジン制御装置１１は、吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて、エンジン１の単体出力トルクＴＥを算出し、変速機制御装置４に送信し、ステップＳ７０４に進む。算出方法を説明する。エンジン制御装置１１は、吸入空気量とエンジン回転数との値に対応させてエンジン１の単体出力トルクＴＥの値を記憶したテーブルを内部に保持しており、当該テーブルを用いて、吸入空気量調整装置７から送信された吸入空気量とエンジン回転数検出装置８から送信されたエンジン回転数とから、線形補間によって、エンジン１の単体出力トルクＴＥを算出する。

ステップＳ７０４において、変速機制御装置４は、上述した電動機９の駆動可能判定条件の成立／不成立を判定し、電動機９が駆動可能か否かを判定する。判定後、ステップＳ７０５に進む。判定方法を説明する。電動機９の駆動可能判定条件は、（ａ）バッテリ１０の端子間電圧が電動機９の駆動可能判定電圧Ｖ１より高く、かつ、（ｂ）電動機９の内部温度が電動機９の駆動可能判定温度未満のときに、成立と判定される。バッテリ１０の端子間電圧は、バッテリ端子間電圧検出器（図示せず）によって検出され、変速機制御装置４に送信される。電動機９は、内部に、温度センサ（図示せず）を備えており、電動機９の内部温度の情報は、電動機９から変速機制御装置４に送信される。

ステップＳ７０５において、変速機制御装置４は、モード判定条件１〜４を用いて、変速比制御モードを決定する。変速比制御モードの決定処理のサブルーチンの詳細については、図８を用いて後述する。

ステップＳ７０６において、変速機制御装置４の電動機駆動トルク演算部４ｂは、電動機９に指令する電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*を演算し、ステップＳ７０７に進む。演算方法は、下記のように、電動機駆動トルク演算部４ｂが変速比制御モードごとに電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*を演算するための演算式を有しているので、ステップＳ７０５において判定された変速比制御モードに従って、演算式を変更して、電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*を演算する。

（１）変速比制御モードが「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」のとき
電動機駆動トルク指令値ＴＭ^* ＝ ０ ・・・（式２）

（２）変速比制御モードが「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」のとき
電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*
＝ ドライバ要求トルク − エンジン１の単体出力トルクＴＥ
・・・（式３）

（３）変速比制御モードが「出力軸トルク一定制御モード」のとき
電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*
＝ＭＡＸ（電動機９の出力トルクＴＭの前回値−トルク変化率ΔＴＲ，０） ・・・（式４）
ここで、ＭＡＸ（Ａ，Ｂ）は、ＡとＢの最大値を表すものとする。また、トルク変化率ΔＴＲは、変速比制御装置４に予め記憶された設定値（一定値）とする。

（４）変速比制御モードが「燃費最良制御モード」のとき
電動機駆動トルク指令値ＴＭ^* ＝ ０ ・・・（式５）

（５）変速比制御モードが「通常制御モード」のとき
電動機駆動トルク指令値ＴＭ^* ＝ ０ ・・・（式６）

ステップＳ７０７において、変速機制御装置４のエンジントルク演算部４ｃは、エンジン制御装置１１に指令するエンジントルク指令値ＴＥ^*を演算し、ステップＳ７０８に進む。演算方法は、下記のように、エンジントルク演算部４ｃが変速比制御モードごとにエンジントルク指令値ＴＥ^*を演算するための演算式を有しているので、ステップＳ７０５において判定された変速比制御モードに従って、演算式を変更して、エンジントルク指令値ＴＥ^*を演算する。

（１）変速比制御モードが「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」のとき
エンジントルク指令値ＴＥ^* ＝ ドライバ要求トルク ・・・（式７）

（２）変速比制御モードが「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」のとき
エンジントルク指令値ＴＥ^* ＝ 燃費最良トルクＴＦ ・・・（式８）

（３）変速比制御モードが「出力軸トルク一定制御モード」のとき
エンジントルク指令値ＴＥ^*
＝ＭＩＮ（エンジン１の単体出力トルクＴＥの前回値＋トルク変化率ΔＴＲ，ドライバ要求トルク） ・・・（式９）
ここで、ＭＩＮ（Ａ，Ｂ）は、ＡとＢの最小値を表すものとする。

（４）変速比制御モードが「燃費最良制御モード」のとき
エンジントルク指令値ＴＥ^*＝ドライバ要求トルク ・・・（式１０）

（５）変速比制御モードが「通常制御モード」のとき
エンジントルク指令値ＴＥ^*＝ドライバ要求トルク ・・・（式１１）

ステップＳ７０８において、変速機制御装置４は、変速機２に指令する変速比Ｒを演算し、ステップＳ７０９に進む。演算方法は、ステップＳ７０５において判定された、変速比制御モードによって変更する。すなわち、変速機制御装置４の変速比演算部４ａは、変速比制御モードごとに、変速比Ｒを算出するための演算式または算出テーブルを有し、現在の変速比制御モードに応じて、当該演算式または算出テーブルを変更して、変速比Ｒを算出する。

（１）変速比制御モードが「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」のとき
変速機制御装置４の変速比演算部４ａは、下記の演算式より、変速比Ｒを算出する。
変速比Ｒ
＝ 変速比制御モード変化時のエンジン回転数 ÷ タイヤ回転数 ・・・（式１２）

（２）変速比制御モードが「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」のとき
変速機制御装置４の変速比演算部４ａは、下記の演算式より、変速比Ｒを算出する。
変速比Ｒ
＝ 変速比制御モード変化時のエンジン回転数 ÷ タイヤ回転数 ・・・式（１３）

（３）変速比制御モードが「出力軸トルク一定制御モード」のとき
変速機制御装置４の変速比演算部４ａは、下記の演算式より、変速比Ｒを算出する。
変速比Ｒ ＝ 変速比Ｒ前回値 ・・・式（１４）

（４）変速比制御モードが「燃費最良制御モード」のとき
変速機制御装置４の変速比演算部４ａは、ドライバ要求トルクとエンジン回転数とに対応させて、変速比の値を記憶した燃費最良制御モード用変速比算出テーブルを、内部に予め記憶しており、当該テーブルを用いて、ドライバ要求トルクとエンジン回転数から、線形補間によって、変速比Ｒを求める。
（５）変速比制御モードが「通常制御モード」のとき
変速機制御装置４の変速比演算部４ａは、ドライバ要求トルクとエンジン回転数とに対応させて、変速比の値を記憶した通常制御モード用変速比算出テーブルを、内部に予め記憶しており、当該テーブルを用いて、ドライバ要求トルクとエンジン回転数から、線形補間によって、変速比Ｒを求める。

ステップＳ７０９において、変速機制御装置４は、ステップＳ７０７で演算されたエンジントルク指令値ＴＥ^*を、エンジン制御装置１１に送信する。エンジン制御装置１１は、エンジン１の単体出力トルクＴＥが、変速機制御装置４から送信されたエンジントルク指令値ＴＥ^*となるように、エンジン１を制御し、ステップＳ７１０に進む。

ステップＳ７１０において、変速機制御装置４は、電動機９の出力トルクＴＭが、ステップＳ７０６で演算された電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*になるように、電動機９を制御して、ステップＳ７１１に進む。

ステップＳ７１１において、変速機制御装置４は、ステップＳ７０８で演算された変速比Ｒとなるように、変速機２を制御して、ルーチンを終了する。

以下、図８を用いて、図７のステップＳ７０５の変速比制御モードの決定処理のサブルーチンの詳細を説明する。

まず、ステップＳ８０１において、下記のモード判定条件１の成立・不成立を判定する。成立した場合はステップＳ８０５に進み、不成立の場合はステップＳ８０２に進む。

＜モード判定条件１＞
以下の条件（ｃ１）の成立時、モード判定条件１を成立とする。
（ｃ１）ドライバ要求トルクが燃費最良トルクＴＦよりも小さい。

ステップＳ８０２において、下記のモード判定条件２の成立・不成立を判定する。成立した場合はステップＳ８０６に進み、不成立の場合はステップＳ８０３に進む。

＜モード判定条件２＞
以下の条件（ｃ２），（ｃ３）が全て成立した時、モード判定条件２を成立とする。
（ｃ２）ドライバ要求トルクが、燃費最良トルクＴＦ以上である。
（ｃ３）電動機９の駆動可能判定条件が成立。

ステップＳ８０３において、下記のモード判定条件３の成立・不成立を判定する。成立した場合はステップＳ８０７に進み、不成立の場合はステップＳ８０４に進む。

＜モード判定条件３＞
以下の条件（ｃ４），（ｃ５）が全て成立した時、モード判定条件３を成立とする。
（ｃ４）電動機９の出力トルクＴＭの前回値が、ゼロより大きい。
（ｃ５）電動機９の駆動可能判定条件が不成立。

ステップＳ８０４において、下記のモード判定条件４の成立・不成立を判定する。成立した場合はステップＳ８０８に進み、不成立の場合はステップＳ８０９に進む。

＜モード判定条件４＞
以下の条件（ｃ６），（ｃ７）が全て成立した時、モード判定条件４を成立とする。
（ｃ６）電動機９の出力トルクＴＭの前回値が、ゼロ以下である。
（ｃ７）電動機９の駆動可能判定条件が不成立。

ステップＳ８０５において、変速機制御装置４は、変速比制御モードを「エンジン回転数一定 エンジン単体 制御モード」に設定し、ステップＳ８１０に進む。

ステップＳ８０６において、変速機制御装置４は、変速比制御モードを「エンジン回転数一定 電動機駆動 制御モード」に設定し、ステップＳ８１０に進む。

ステップＳ８０７において、変速機制御装置４は、変速比制御モードを「出力軸トルク一定制御モード」に設定し、ステップＳ８１０に進む。

ステップＳ８０８において、変速機制御装置４は、変速比制御モードを「燃費最良制御モード」に設定し、サブルーチンを終了する。

ステップＳ８０９において、変速機制御装置４は、変速比制御モードを「通常制御モード」に設定し、サブルーチンを終了する。

ステップＳ８１０において、変速比制御モードが変化したか否かを判定する。変速比制御モードの前回値と変速比制御モードの今回値が等しい場合は、サブルーチンを終了する。一方、等しくない場合は、ステップＳ８１１に進む。

ステップＳ８１１において、現在のエンジン回転数を、変速比制御モード変化時のエンジン回転数として、変速機制御装置４内に保持して、サブルーチンを終了する。

なお、本実施の形態１においては、エンジン１の単体出力トルクＴＥと電動機９の出力トルクＴＭとで車両が走行可能であればよいため、上述のように、電動機９を発電電動機から構成してもよいが、その場合に限らず、発電を行わない単なる電動機から構成してもよく、その場合にも、機能上問題がない。

また、上記の実施の形態１では、電動機９の駆動可能判定条件として、（ａ）バッテリ１０の端子間電圧が第１の閾値より高いか否か、および、（ｂ）電動機９の内部温度が第２の閾値未満であるか否か、の２つの判定条件を用いたが、その場合に限らず、電動機９が一定レベル以上の出力トルクＴＭを出力可能か否かが判断できれば良いため、他の条件を用いるようにしても良い。

以上のように、本発明の実施の形態１に係る変速機制御装置４は、動力源としてエンジン１と電動機９とを備えた車両に搭載されて用いられる。当該車両は、燃料を燃焼させて得た動力をタイや３に伝達して車両を走行させるエンジン１と、エンジン１とタイヤ３の動力を相互に伝達する動力伝達経路１３，１４と、バッテリ１０（蓄電器）の電力によって動力伝達経路１３，１４にトルクを付与するとともに、動力伝達経路１３，１４のトルクによって発電してバッテリ１０を充電する電動機９と、動力伝達経路１３，１４上に設置され、エンジン１及び電動機９の回転数を変速する変速機２と、エンジン１への吸入空気量や燃料噴射量を調整してエンジン１の出力を制御するエンジン制御装置１１と、運転者のアクセルペダルの踏み込み量からドライバ要求トルクを算出するドライバ要求トルク演算装置６とを備えている。変速機制御装置４は、複数の変速比制御モードを有し、車両の状態に応じて変速比制御モードを決定するとともに、電動機９の駆動可能判定条件に基づいて、電動機９が駆動可能か否かの判定を行う。また、変速機制御装置４は、現在の変速比制御モードに応じて、変速機２の目標変速比を演算し、当該目標変速比となるように変速機２を制御する変速比演算部４ａと、電動機９が駆動可能であると判定された場合に、現在の変速比制御モードに応じて、電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*を演算する電動機駆動トルク演算部４ｂと、現在の変速比制御モードに応じて、エンジントルク指令値ＴＥ^*を演算するエンジントルク演算部４ｃとを備えている。変速比演算部４ａは、電動機９の駆動可能／駆動不可（駆動可否）に基づいて、変速比の演算処理を切替える。上記構成により、電動機９の駆動可否によらず、燃料消費量を最小化できるといった効果が得られる。

また、変速機制御装置４は、変速比制御モードの１つとして、エンジン１の回転数を略一定に維持するエンジン回転数一定制御モードを有する。変速機制御装置４が、現在の変速比制御モードを、エンジン回転数一定制御モードに設定した場合には、変速比演算部４ａは、エンジン回転数が略一定になる（すなわち、エンジン回転数の変動幅が所定範囲内となる）ように、変速機２の目標変速比を算出する。上記構成により、ドライバから加速要求があった場合でも、加速開始時における、より小さいエンジン回転数を維持するように構成したので、最も燃料消費量の少ない状態とすることができるといった効果がある。

また、変速機制御装置４は、変速比制御モードの１つとして、電動機駆動可能判定条件が成立から不成立となったときに、電動機９の出力トルクＴＭを徐々に低下させる変速機出力軸トルク一定制御モードを有する。変速機制御装置４が、バッテリ１０の電圧が電動機駆動可能電圧を下回ったと判定して、変速比制御モードを、変速機出力軸トルク一定制御モードに設定する。当該モードでは、エンジントルク演算部４ｃは、燃費最良運転状態を維持しつつ、エンジン１の単体出力トルクＴＥだけでドライバ要求トルクに達するように、エンジントルク指令値ＴＥ^*を徐々に増加させる。電動機駆動トルク算出部４ｂは、ドライバ要求トルク演算装置６で算出されたドライバ要求トルクとエンジン１の単体出力トルクＴＥとの偏差分のトルクを電動機９が出力するように、電動機駆動トルク指令値ＴＭ^*を算出する。変速比演算部４ａは、エンジン回転数における燃費最良運転状態を維持しつつ、エンジンの単体出力トルクＴＥだけでドライバ要求トルクに達するように変速比を制御する。当該構成により、ドライバ要求トルクを維持しつつ、かつ、燃費最良運転状態を維持した状態で、電動機９の出力トルクＴＭの割合を車速の増加に応じて徐々に低下させることができるため、エンジン１の出力軸トルクＴＯに占めるエンジン１の単体出力トルクＴＥと電動機９の出力トルクＴＭの割合を任意の値に調整することができる。

また、変速機制御装置４は、エンジン回転数一定制御モードで変速比を制御中に、電動機９の駆動可能判定条件が成立から不成立となった場合、変速比制御モードをエンジン回転数一定制御モードから変速機出力軸トルク一定制御モードに切替えるように構成した。これにより、何らかの理由で電動機９が駆動不可となった場合であっても、エンジン１の出力軸トルクＴＯに占める電動機９の出力トルクＴＭの割合を速やかに低下させることができる。

また、変速機制御装置４は、変速比制御モードの１つとして、エンジン１の燃費最良運転状態を維持しつつ、エンジン１の単体出力トルクＴＥだけでドライバ要求トルクに達するように変速比を制御する燃費最良制御モードを有する。変速機制御装置４は、駆動可能判定条件が不成立で、かつ、エンジン１の回転数を略一定に維持するエンジン回転数一定制御モードで変速比を制御中に、ドライバ要求トルクが、現在のエンジン回転数における燃費最良トルクを超えた場合、エンジン回転数一定制御モードから燃費最良制御モードへ切り替える。当該構成により、何らかの理由で電動機９が駆動不可となった場合であっても、エンジン１が消費する燃料量を最小にすることができる。

また、変速比演算部４ａは、変速比制御モードごとに、変速比Ｒを算出するための演算式または算出テーブルを有し、現在の変速比制御モードに応じて、演算式または算出テーブルを変更して、変速比Ｒを算出する。このように、変速比演算部４ａは、電動機９の駆動可能／駆動不可（駆動可否）に基づいて、変速比の演算処理を切替える。上記構成により、電動機９の駆動可否によらず、燃費消費量を低く抑えることができる。

また、電動機９の駆動可能判定条件は、電動機９の温度が第２の閾値未満のときに成立し、第２の閾値以上のときに不成立となるように構成した。これにより、電動機９の駆動可否を正確に判断することができるため、電動機９が過熱に至る温度に到達する前に、エンジン１の単体出力トルクＴＥを上昇させた上で電動機９の駆動を停止し、温度上昇を抑えることができる。

また、電動機９の駆動可能判定条件は、電動機９に電力供給するバッテリ１０の電圧が第１の閾値より高いときに成立し、第１の閾値以下となったときに不成立となるように構成した。これにより、バッテリ１０の電圧が低下した場合であっても、ドライバ要求トルクを維持しつつ、電動機９の駆動を速やかに停止することができるため、バッテリ１０の電動機駆動可能判定電圧を下回った状態で、電動機９が駆動を継続することを防止することができる。

また、電動機９は、蓄電器９の電力によって動力伝達経路１３，１４にトルクを付与するとともに、動力伝達経路１３，１４のトルクによって発電してバットリ１０を充電する発電電動機から構成するようにした。これにより、発電と駆動の両方を担う装置を同じ１つの装置で実現することができるため、装置を小型化することができる。

１ エンジン、２ 変速機、３ タイヤ、４ 変速機制御装置、４ａ 変速比演算部、４ｂ 電動機駆動トルク演算部、４ｃ エンジントルク演算部、５ａ インジェクタ、５ｂ インジェクタ、５ｃ インジェクタ、６ ドライバ要求トルク演算装置、７ 吸入空気量調整装置、８ エンジン回転数検出装置、９ 電動機、１０ バッテリ（蓄電器）、１１ エンジン制御装置、１２ タイヤ回転数検出装置、１３ エンジン１の出力軸、１４ 変速機２の出力軸。

本発明は、車両に搭載され、変速機を制御する変速機制御装置であって、前記車両は、燃料を燃焼させて得た動力を前記車両のタイヤに伝達し、前記車両を走行させるエンジンと、前記エンジンと前記タイヤの動力を相互に伝達する動力伝達経路と、蓄電器の電力によって前記動力伝達経路にトルクを付与する電動機と、前記動力伝達経路上に設けられ、前記エンジンのエンジン回転数および前記電動機の回転数を変速する変速機と、前記エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を調整して、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御装置と、アクセルペダルの踏み込み量からドライバ要求トルクを算出するドライバ要求トルク演算装置とを備え、前記変速機制御装置は、前記エンジンの現在のエンジン回転数に基づいて、前記現在のエンジン回転数における燃費最良トルクを算出し、前記変速機制御装置は、前記電動機の駆動可能判定条件に基づいて、当該駆動可能判定条件が成立した場合に前記電動機が駆動可能と判定し、当該駆動可能判定条件が不成立の場合に前記電動機が駆動不可と判定し、前記変速機制御装置は、複数の変速比制御モードを有し、前記ドライバ要求トルク、前記現在のエンジン回転数における燃費最良トルク、前記電動機の駆動可否、及び、前記電動機の出力トルクの前回値に基づいて、変速比制御モードを選択するものであって、前記変速機制御装置は、前記変速比制御モードとして、前記ドライバ要求トルクが前記現在のエンジン回転数における燃費最良トルクを下回る場合、前記ドライバ要求トルクをエンジンの出力トルクにより発生させるとともに、前記エンジン回転数が一定となるように変速比を制御する、エンジン回転数一定エンジン単体制御モードを選択し、前記ドライバ要求トルクが前記現在のエンジン回転数における燃費最良トルクより大きく、かつ、前記電動機が駆動可能の場合、前記エンジンの出力トルクを前記現在のエンジン回転数における燃費最良トルクとし、前記ドライバ要求トルクと前記現在のエンジン回転数における燃費最良トルクとの偏差分のトルクを前記電動機により出力するとともに、前記エンジン回転数が一定になるように変速比を制御する、エンジン回転数一定電動機駆動制御モードを選択し、前記ドライバ要求トルクが前記現在のエンジン回転数における燃費最良トルクより大きく、前記電動機が駆動不可、かつ、前記電動機の出力トルクの前回値が正の場合、変速比を一定とし、前記エンジン回転数に応じて予め設定された燃費最良駆動トルク曲線上を推移するように前記エンジンの出力トルクを制御する、出力軸トルク一定制御モードを選択し、前記ドライバ要求トルクが前記現在のエンジン回転数における燃費最良トルクより大きく、前記電動機が駆動不可、かつ、前記電動機の出力トルクの前回値が負の場合、前記エンジンの出力トルクを前記ドライバ要求トルクに向けて上昇させるとともに、前記エンジン回転数が前記燃費最良駆動トルク曲線上を推移するように変速比を制御する、燃費最良制御モードを選択し、それ以外の場合は、通常制御モードを選択し、前記変速機制御装置は、選択された現在の変速比制御モードに応じて前記変速機の目標変速比を演算し、当該目標変速比となるように前記変速機を制御する変速比演算部と、前記電動機が駆動可能であると判定された場合に、前記現在の変速比制御モードに応じて前記電動機の駆動トルクを演算する電動機駆動トルク演算部と、前記エンジンの単位仕事量あたりの燃料消費量が最小となる燃費最良運転状態となるように、前記現在の変速比制御モードに応じて前記エンジンの出力トルクを演算するエンジントルク演算部とを有し、前記変速比演算部は、前記電動機の駆動可能／駆動不可に基づいて、前記変速比の演算処理を切り替えることを特徴とする変速機制御装置である。

＜モード判定条件２＞
以下の条件（ｃ２），（ｃ３）が全て成立した時、モード判定条件２を成立とする。
（ｃ２）ドライバ要求トルクが、燃費最良トルクＴＦより大きい。
（ｃ３）電動機９の駆動可能判定条件が成立。

＜モード判定条件４＞
以下の条件（ｃ６），（ｃ７）が全て成立した時、モード判定条件４を成立とする。
（ｃ６）電動機９の出力トルクＴＭの前回値が、ゼロより小さい。
（ｃ７）電動機９の駆動可能判定条件が不成立。

Claims (10)

1. 車両に搭載され、変速機を制御する変速機制御装置であって、
   前記車両は、
   燃料を燃焼させて得た動力を前記車両のタイヤに伝達し、前記車両を走行させるエンジンと、
   前記エンジンと前記タイヤの動力を相互に伝達する動力伝達経路と、
   蓄電器の電力によって前記動力伝達経路にトルクを付与する電動機と、
   前記動力伝達経路上に設けられ、前記エンジンの回転数および前記電動機の回転数を変速する変速機と、
   前記エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を調整して、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御装置と、
   アクセルペダルの踏み込み量からドライバ要求トルクを算出するドライバ要求トルク演算装置と
   を備え、
   前記変速機制御装置は、複数の変速比制御モードを有し、前記車両の状態に応じて変速比制御モードを変更するとともに、前記電動機の駆動可能判定条件に基づいて、当該駆動可能判定条件が成立した場合に前記電動機が駆動可能と判定し、当該駆動可能判定条件が不成立の場合に前記電動機が駆動不可と判定し、
   前記変速機制御装置は、
   現在の変速比制御モードに応じて前記変速機の目標変速比を演算し、当該目標変速比となるように前記変速機を制御する変速比演算部と、
   前記電動機が駆動可能であると判定された場合に、現在の変速比制御モードに応じて前記電動機の駆動トルクを演算する電動機駆動トルク演算部と、
   前記エンジンの単位仕事量あたりの燃料消費量が最小となる燃費最良運転状態となるように、現在の変速比制御モードに応じて前記エンジンの出力トルクを演算するエンジントルク演算部と
   を有し、
   前記変速比演算部は、前記電動機の駆動可能／駆動不可に基づいて、前記変速比の演算処理を切り替える
   ことを特徴とする変速機制御装置。
2. 前記変速機制御装置は、前記変速比制御モードの１つとして、前記エンジンの回転数を略一定に維持するエンジン回転数一定制御モードを有し、
   前記変速機制御装置が、現在の変速比制御モードとして、前記エンジン回転数一定制御モードを設定した場合に、
   前記変速比演算部は、前記エンジン回転数の変動幅が所定範囲内となるように前記変速機の前記目標変速比を算出する
   請求項１に記載の変速機制御装置。
3. 前記変速機制御装置は、前記変速比制御モードの１つとして、前記電動機駆動可能判定条件が成立から不成立となったときに前記電動機が出力するトルクを徐々に低下させる変速機出力軸トルク一定制御モードを有し、
   前記変速機制御装置が、前記蓄電器の電圧が前記電動機駆動可能電圧を下回ったと判定して、現在の変速比制御モードとして、前記変速機出力軸トルク一定制御モードを設定した場合に、
   前記エンジントルク演算部は、前記燃費最良運転状態を維持しつつ、前記エンジンの出力トルクだけで前記ドライバ要求トルクに達するように、前記エンジンの出力トルクを徐々に増加させ、
   前記電動機駆動トルク算出部は、前記ドライバ要求トルク演算装置で算出された前記ドライバ要求トルクと前記エンジンの出力トルクとの偏差分のトルクを前記電動機が出力するように、前記電動機の駆動トルクを算出し、
   前記変速比演算部は、前記エンジン回転数における燃費最良運転状態を維持しつつ、前記エンジンの出力トルクだけで前記ドライバ要求トルクに達するように前記変速比を制御する
   請求項１または２に記載の変速機制御装置。
4. 前記変速機制御装置は、前記エンジンの回転数を略一定に維持するエンジン回転数一定制御モードで変速比を制御中に、前記電動機駆動可能判定条件が成立から不成立となった場合、前記変速比制御モードを前記エンジン回転数一定制御モードから前記変速機出力軸トルク一定制御モードに切替える
   請求項３に記載の変速機制御装置。
5. 前記変速機制御装置は、前記変速比制御モードの１つとして、前記エンジンの燃費最良運転状態を維持しつつ、前記エンジンの出力トルクだけでドライバ要求トルクに達するように変速比を制御する燃費最良制御モードを有し、
   前記変速機制御装置は、前記駆動可能判定条件が不成立で、かつ、前記エンジンの回転数を略一定に維持するエンジン回転数一定制御モードで変速比を制御中に、前記ドライバ要求トルクが、現在のエンジン回転数における燃費最良トルクを超えた場合、前記エンジン回転数一定制御モードから前記燃費最良制御モードへ切り替える
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の変速機制御装置。
6. 前記変速比演算部は、前記変速比制御モードごとに前記変速比を算出するための演算式または算出テーブルを有し、現在の変速比制御モードに応じて演算式または算出テーブルを変更して前記変速比を算出する
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の変速機制御装置。
7. 前記電動機の駆動可能判定条件は、
   前記蓄電器の電圧が、第１の閾値より高いときに成立し、
   前記蓄電器の電圧が、前記第１の閾値以下のときに不成立となる
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の変速機制御装置。
8. 前記電動機の駆動可能判定条件は、
   前記電動機の温度が、第２の閾値未満のときに成立し、
   前記電動機の温度が前記第２の閾値以上のときに不成立となる
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の変速機制御装置。
9. 前記電動機は、前記蓄電器の電力によって前記動力伝達経路にトルクを付与するとともに、前記動力伝達経路のトルクによって発電して前記蓄電器を充電する発電電動機である
   請求項１から８までのいずれか１項に記載の変速機制御装置。
10. 動力源としてエンジンと電動機とを備えた車両で用いられる、変速機制御装置であって、
    前記車両は、
    燃料を燃焼させて得た動力を前記車両のタイヤに伝達し、前記車両を走行させるエンジンと、
    前記エンジンと前記タイヤの動力を相互に伝達する動力伝達経路と、
    蓄電器の電力によって前記動力伝達経路にトルクを付与する電動機と、
    前記動力伝達経路上に設けられ、前記エンジンの回転数および前記電動機の回転数を変速する変速機と、
    前記エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を調整して、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御装置と、
    アクセルペダルの踏み込み量からドライバ要求トルクを算出するドライバ要求トルク演算装置と
    を備え、
    前記ドライバ要求トルクを取得するステップと、
    現在のエンジン回転数における燃費最良トルクを算出するステップと、
    前記電動機の駆動可能判定条件に基づいて、当該駆動可能判定条件が成立した場合に前記電動機が駆動可能と判定し、当該駆動可能判定条件が不成立の場合に前記電動機が駆動不可と判定するステップと、
    前記車両の状態に応じて、複数の変速比制御モードの中から１つを選択するステップと、
    前記電動機が駆動可能であると判定された場合に、現在の変速比制御モードに応じて、前記電動機の駆動トルクを演算する電動機駆動トルク演算ステップと、
    前記エンジンの単位仕事量あたりの燃料消費量が最小となる燃費最良運転状態となるように、現在の変速比制御モードに応じて前記エンジンの出力トルクを演算するエンジントルク演算ステップと、
    現在の変速比制御モードに応じて、前記変速機の目標変速比を演算し、当該目標変速比となるように前記変速機を制御する変速比演算ステップと
    を有し、
    前記変速比演算ステップは、前記電動機の駆動可能／駆動不可に基づいて、前記変速比の演算処理を切り替える
    ことを特徴とする変速機制御方法。

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