(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、第１モータジェネレータと、前記エンジン及び前記第１モータジェネレータが連結可能に構成された動力分配機構と、前記動力分配機構からの出力が伝達される出力軸に、トルクを出力する第２モータジェネレータと、を有し、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に対して制御を行うハイブリッド車両の制御装置であって、
前記無段変速モードと前記固定変速比モードとの間で変速を行う場合に、現在の動作点及び変速後の動作点に基づいて、変速に必要な変速パワーを算出する変速パワー算出手段と、
前記変速パワー及び現在のエンジンパワーに基づいて、エンジンパワーを変化させないようにして行う第１変速、及び、前記第１変速を行う場合よりも、エンジンパワーを増加又は減少させて行う第２変速のうちのいずれを実行するかを判定する変速判定手段と、
前記変速判定手段が前記第２変速を行うべきと判定した場合に、当該第２変速を行う変速制御手段と、を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記変速制御手段は、前記第２変速時に前記エンジン及び前記第１モータジェネレータの回転数変化によって出力軸トルクが減少するような場合には、前記エンジンパワーを増加させて変速を行い、前記第２変速時に前記エンジン及び前記第１モータジェネレータの回転数変化によって出力軸トルクが増加するような場合には、前記エンジンパワーを減少させて変速を行う請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記変速制御手段は、前記第２変速を行う場合に、変速時間に基づいて、前記エンジンパワーを増加させる量又は減少させる量を決定する請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記変速制御手段は、前記第２変速における変速中において、バッテリの入出力制限及び充電状態の少なくともいずれかに基づいて、前記エンジンパワーを増加させる量又は減少させる量を変更する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記変速制御手段による前記第２変速時に、前記第２モータジェネレータのトルクを調整して出力軸トルクを安定させる手段を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記変速判定手段は、前記変速パワー及び前記現在のエンジンパワーによって規定されたマップに基づいて前記判定を行い、
前記マップは、前記現在のエンジンパワーが小さいほど、前記第２変速を行うべきとの判定がされ易くなるように設定されており、前記現在のエンジンパワーが大きいほど、前記第２変速を行うべきでないとの判定がされ易くなるように設定されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに加えて、電動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、エンジンを可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機又はモータジェネレータで補う。
【０００３】
上記のようなハイブリッド車両において、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替えて運転することが可能なように構成された変速機構の例が特許文献１に記載されている。具体的には、２つの遊星歯車機構を組み合わせて４つの回転要素を有する動力分配機構が構成され、４つの回転要素がそれぞれエンジン、第１のモータジェネレータ、出力軸及びブレーキに接続される。ブレーキを解放した状態では、第１のモータジェネレータの回転数を連続的に変化させることにより、エンジンの回転数が連続的に変化し、無段変速モードでの運転が実行される。一方、ブレーキを固定した状態では、上記の回転要素の１つの回転が阻止されることにより変速比が固定となり、固定変速比モードでの運転が実行される。また、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替える変速機構は、従来の湿式多板クラッチではなく、回転要素の歯と固定要素の歯とを噛合させる噛合機構を用いたものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４５５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１に記載された技術では、無段変速モードと固定変速比モードとの間で変速を行う際に、出力軸トルクの変動（以下では、「変速ショック」とも呼ぶ。）が発生する場合があった。例えば、固定変速比モードから無段変速モードへ変速して加速する際などにおいて、変速ショックが発生する場合があった。このような変速ショックは、慣性要素の回転数変化に伴う損失が大きくなったために、変速前と同等のエンジンパワーでは同一の出力を得ることができなかった場合に発生すると考えられる。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、無段変速モードと固定変速比モードとの間で変速を行う際に発生し得る変速ショックなどを適切に抑制することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、エンジンと、第１モータジェネレータと、前記エンジン及び前記第１モータジェネレータが連結可能に構成された動力分配機構と、前記動力分配機構からの出力が伝達される出力軸に、トルクを出力する第２モータジェネレータと、を有し、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に対して制御を行うハイブリッド車両の制御装置は、前記無段変速モードと前記固定変速比モードとの間で変速を行う場合に、現在の動作点及び変速後の動作点に基づいて、変速に必要な変速パワーを算出する変速パワー算出手段と、前記変速パワー及び現在のエンジンパワーに基づいて、エンジンパワーを変化させないようにして行う第１変速、及び、前記第１変速を行う場合よりも、エンジンパワーを増加又は減少させて行う第２変速のうちのいずれを実行するかを判定する変速判定手段と、前記変速判定手段が前記第２変速を行うべきと判定した場合に、当該第２変速を行う変速制御手段と、を備える。
【０００８】
上記のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第１モータジェネレータと、エンジン及び第１モータジェネレータが連結可能に構成された動力分配機構と、動力分配機構からの出力が伝達される出力軸に、トルクを出力する第２モータジェネレータと、を有し、無段変速モードと固定変速比モードとの２つのモードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両などに搭載される。具体的には、変速パワー算出手段は、現在の動作点及び変速後の動作点に基づいて変速パワーを算出し、変速判定手段は、変速パワー及び現在のエンジンパワーに基づいて、エンジンパワーを変化させないようにして行う第１変速、及び、第１変速を行う場合よりも、エンジンパワーを増加又は減少させて行う第２変速のうちのいずれを実行するかを判定する。そして、変速制御手段は、第２変速を行うべきと判定された場合に、当該第２変速を行う。具体的には、エンジンパワーを増加させたり、エンジンパワーを減少させたりして、変速を行う。これにより、変速時に発生し得る変速ショックを適切に抑制することが可能となる。また、変速パワーなどに基づいて第２変速を行うべきか否かを判定しているので、エンジンパワーを調整したことよる燃費の悪化などを適切に抑制することができる。
【０００９】
上記のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記変速制御手段は、前記第２変速時に前記エンジン及び前記第１モータジェネレータの回転数変化によって出力軸トルクが減少するような場合には、前記エンジンパワーを増加させて変速を行い、前記第２変速時に前記エンジン及び前記第１モータジェネレータの回転数変化によって出力軸トルクが増加するような場合には、前記エンジンパワーを減少させて変速を行うことができる。
【００１０】
上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様では、前記変速制御手段は、前記第２変速を行う場合に、変速時間に基づいて、前記エンジンパワーを増加させる量又は減少させる量を決定する。このように決定された量に基づいてエンジンパワーを増加又は減少することにより、変速時における燃費の悪化を適切に抑制することができる。
【００１２】
上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様では、前記変速制御手段は、前記第２変速における変速中において、バッテリの入出力制限及び充電状態の少なくともいずれかに基づいて、前記エンジンパワーを増加させる量又は減少させる量を変更する。この態様では、変速中において、例えばバッテリ入出力制限に近付くことが見込まれた場合やＳＯＣが所定値以下となった場合などに、エンジンパワーを増加させる量又は減少させる量を変更する。これにより、バッテリ寿命の悪化などを適切に抑制することが可能となる。
【００１３】
上記のハイブリッド車両の制御装置において好適には、前記変速制御手段による前記第２変速時に、前記第２モータジェネレータのトルクを調整して出力軸トルクを安定させる手段を備える。これにより、第２変速時における出力軸トルクの変動を適切に抑制することができるため、ドライバビリティを改善することが可能となる。
【００１４】
更に好適には、前記変速判定手段は、前記変速パワー及び前記現在のエンジンパワーによって規定されたマップに基づいて前記判定を行い、前記マップは、前記現在のエンジンパワーが小さいほど、前記第２変速を行うべきとの判定がされ易くなるように設定されており、前記現在のエンジンパワーが大きいほど、前記第２変速を行うべきでないとの判定がされ易くなるように設定されている。これにより、変速ショックの抑制と燃費の悪化の抑制とを適切に両立することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明におけるハイブリッド車両の制御装置は、エンジン及びモータジェネレータを駆動源として有し、無段変速モードと固定変速比モードとの２つのモードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両などに搭載される。具体的には、変速パワー算出手段は、現在の動作点及び変速後の動作点に基づいて変速パワーを算出し、変速判定手段は、変速パワー及び現在のエンジンパワーに基づいて、エンジンパワーを調整して変速を行うべきか否かを判定する。そして、変速制御手段は、エンジンパワーを調整して変速を行うべきと判定された場合に、エンジンパワーを調整して変速を行う。これにより、変速時に発生し得る変速ショックを適切に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１７】
［装置構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、回転数制御機構に相当する第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の出力軸３には、駆動トルク又はブレーキ力のアシストを行うための副動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。第２のモータジェネレータＭＧ２と出力軸３とはＭＧ２変速部６を介して接続されている。さらに、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ（図２参照）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。
【００１８】
エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１の回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。無段変速モードは、後述する動力分配機構２０の差動作用により実現される。
【００１９】
第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
【００２０】
図２は、図１に示す第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、並びに動力分配機構２０の構成を示す。
【００２１】
動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸３とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる４つの回転要素のうち、第１の回転要素にエンジン１が連結され、第２の回転要素に第１のモータジェネレータＭＧ１が連結され、第３の回転要素に出力軸３が連結される。第４の回転要素はブレーキ部７により固定可能となっている。ブレーキ部７は、例えばドグクラッチなどにより構成され、ブレーキ操作部５により制御される。ブレーキ部７が第４の回転要素を固定していない状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ブレーキ部７が第４の回転要素を固定している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン回転数が出力回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速比モードが実現される。
【００２２】
本実施形態では、図２に示すように、動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１の遊星歯車機構はリングギア２１、キャリア２２、サンギア２３を備える。第２の遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、リングギア２５、キャリア２６、サンギア２７を備える。
【００２３】
エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリア２２に連結され、そのキャリア２２は第２の遊星歯車機構のリングギア２５に連結されている。これらが第１の回転要素を構成する。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は第１の遊星歯車機構のサンギア２３に連結され、これらが第２の回転要素を構成している。
【００２４】
第１の遊星歯車機構のリングギア２１と第２の遊星歯車機構のキャリア２６は相互に連結されているとともに出力軸３に連結されている。これらが第３の回転要素を構成している。また、第２の遊星歯車機構のサンギア２７は回転軸２９に連結されており、回転軸２９とともに第４の回転要素を構成している。回転軸２９はブレーキ部７により固定可能となっている。
【００２５】
電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。
【００２６】
インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。
【００２７】
ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。
【００２８】
インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４は制御信号Ｓ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３の状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。
【００２９】
ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓ１〜Ｓ３を送受信することにより、それらを制御する。また、ＥＣＵ４はブレーキ操作部５に対してブレーキ操作指示信号Ｓ５を供給する。ブレーキ操作部５は、ブレーキ操作指示信号Ｓ５に基づいて、ブレーキ部７を操作し、第４の回転要素である回転軸２９の係合／解放を制御する。なお、詳細は後述するが、ＥＣＵ４は、本発明におけるハイブリッド車両の制御装置に相当し、変速パワー算出手段、変速判定手段、及び変速制御手段として機能する。
【００３０】
［変速制御］
次に、本発明の実施形態に係る変速制御について説明する。本実施形態では、前述したＥＣＵ４が、無段変速モードと固定変速比モードとの間で変速を行う際に変速制御を実行する。
【００３１】
ここで、図３を参照して、無段変速モードから固定変速比モードへ変速を行う際に発生し得る不具合について説明する。図３は、無段変速モード及び固定変速比モードにおける共線図の一例を示している。直線Ａ１は無段変速モードにおける共線図を示しており、直線Ａ２は固定変速比モードにおける共線図を示している。固定変速比モードでは、図３中の黒丸で示すようにブレーキ部７が固定される。無段変速モードから固定変速比モードへ変速する場合には、直線Ａ１で示す状態から直線Ａ２で示す状態へと変化する。
【００３２】
上記のような変速が行われる際に、変速ショックや電力収支の崩れなどが発生する場合がある。このような変速ショックなどは、例えばエンジン１及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を短時間で急変させて変速させたことにより、慣性要素の回転数変化に伴う損失が大きくなり、変速前と同等のエンジンパワーでは同一の出力を得ることができなかったために発生すると考えられる。つまり、図３中の矢印Ａ３及び矢印Ａ４で示すように、エンジン１及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転変化に使われるパワーの分、出力軸トルクが減少したために、変速ショックや電力収支の崩れが発生するものと考えられる。
【００３３】
したがって、本実施形態では、このような変速ショックなどの発生を抑制するために、変速制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、無段変速モードと固定変速比モードとの間で変速を行う場合に、変速に必要な変速パワーに基づいて、エンジンパワーを調整して変速を行う変速制御を実行する。詳しくは、ＥＣＵ４は、上記のように無段変速モードから固定変速比モードへと変速を行う場合には、エンジン１及び第１のモータジェネレータＭＧ１の慣性損失トルクに相当する変速パワーを算出し、この変速パワーに基づいてエンジンパワーを上乗せして変速を行う。以下では、このようにエンジンパワーを上乗せして行う変速を「パワー上乗せ変速」と呼び、エンジンパワーを概ね変化させずに行う変速を「通常変速」と呼ぶ。なお、ＥＣＵ４は、現在の動作点と変速後の動作点などに基づいて、エンジン１及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化に伴う慣性損失トルクを算出し、このトルクをエンジン軸換算した値を変速パワーとして得る。これにより、パワー上乗せ変速時に出力軸トルクにショックを出さないような変速パワーを適切に得ることが可能となる。
【００３４】
以上のような本実施形態に係るパワー上乗せ変速によれば、変速時に発生し得る変速ショックを適切に抑制することが可能となる。
【００３５】
次に、パワー上乗せ変速を実行すべきか否かを判定する方法について説明する。第１実施形態では、ＥＣＵ４は、上記のようにして求められた変速パワー及び現在のエンジンパワーに基づいて、パワー上乗せ変速を実行すべきか否かを判定する。即ち、ＥＣＵ４は、パワー上乗せ変速を実行すべきか若しくは通常変速を実行すべきかを判定する。このような判定は、パワー上乗せ変速の実行に伴う燃費の悪化を抑制する観点から行っている。具体的には、エンジンパワーを上乗せすると燃費は悪化する傾向にあるため、変速ショックなどが許容できる運転領域などではパワー上乗せ変速の実行を適切に禁止するために（つまりパワー上乗せ変速の実行せずに通常変速を実行するために）、上記のような判定を行っている。
【００３６】
図４は、パワー上乗せ変速を実行すべきか否かを判定する方法を、具体的に説明するための図である。図４は、横軸にエンジンパワーを示し、縦軸に変速パワーを示しており、エンジンパワーと変速パワーとによって規定されたマップを表している。このようなマップにおいて、ハッチング領域Ｂ１はパワー上乗せ変速を実行すべきでない領域（以下、「上乗せ不要領域」と呼ぶ。）を示し、ハッチング領域Ｂ２はパワー上乗せ変速を実行すべき領域（以下、「上乗せ必要領域」と呼ぶ。）を示している。これらの上乗せ不要領域Ｂ１及び上乗せ必要領域Ｂ２は、変速時間や、変速ショックや、バッテリパワー収支など、各領域毎に重視する項目に基づいて設定されている。なお、ＥＣＵ４は、上記のようにして算出された変速パワー及び現在のエンジンパワーが、上乗せ不要領域Ｂ１及び上乗せ必要領域Ｂ２のいずれに位置するかで、パワー上乗せ変速を実行すべきか否かを判定する。
【００３７】
図４より、エンジンパワーが比較的小さい領域では、矢印Ｂ３で示すように、上乗せ不要領域Ｂ１に対して上乗せ必要領域Ｂ２が占める割合が大きいことがわかる。これは、エンジンパワーが比較的小さい領域では、変速ショックなどが顕著に現れる傾向にあるため、パワー上乗せ変速を実行して変速ショックなどを抑制すべきだからである。これに対して、エンジンパワーが比較的大きい領域では、矢印Ｂ４で示すように、上乗せ必要領域Ｂ２に対して上乗せ不要領域Ｂ１が占める割合が大きいことがわかる。これは、エンジンパワーが比較的大きい領域では、変速ショックなどがある程度許容されるため、パワー上乗せ変速の実行によって変速ショックを抑制すべき要望が少ないからである。言い換えると、このような領域では、変速ショックがある程度許容されるので、パワー上乗せ変速の実行を禁止して燃費悪化の抑制を優先すべきだからである。なお、エンジンパワーが比較的大きい領域でも変速パワーが大きくなる領域では、電力収支の確保のために、パワー上乗せ変速が実行されるように上乗せ不要領域Ｂ１及び上乗せ必要領域Ｂ２が設定されている。
【００３８】
以上のようにパワー上乗せ変速を実行すべきかを判定することにより、パワー上乗せ変速の実行に伴う燃費の悪化を効果的に抑制することが可能となる。
【００３９】
次に、パワー上乗せ変速において、エンジンパワーに対して上乗せするパワー（以下、単に「上乗せ量」と呼ぶ。）を求める方法について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、変速時間や変速ショックなどの重視項目を考慮して、上乗せ量を算出する。また、ＥＣＵ４は、エンジンＯＢＤ（On Board Diagnosis）の要求（例えば故障診断の実行要求）も考慮して上乗せ量を求める。この場合、ＥＣＵ４は、エンジンＯＢＤの要求でエンジンパワーの増加要求がある場合には、その要求を受け入れて変速することが可能かどうかを判断して、上乗せ量を決定する。これにより、エンジンＯＢＤ要求によるエンジンパワー増加を変速中に実施可能な否かの判断を、適切に行うことができる。
【００４０】
図５は、上乗せ量を求める方法の一例を示す図である。ここでは、変速時間に基づいて上乗せ量を求める例について説明する。図５は、横軸に変速時間を示し、縦軸に上乗せパワー反映率を示している。上乗せパワー反映率は、現在のエンジンパワーに対して上乗せするパワーを反映させる割合に相当する。よって、現在のエンジンパワーと上乗せパワー反映率とから、上乗せ量を求めることができる。
【００４１】
図５中の矢印Ｃ１で示すように、変速時間が比較的短い領域では、上乗せパワー反映率が大きくなる。つまり、変速時間が短い場合には、比較的大きな上乗せ量が決定されることとなる。これに対して、矢印Ｃ２で示すように、変速時間が比較的長い領域では、上乗せパワー反映率が小さくなる。つまり、変速時間が長い場合には、比較的小さな上乗せ量が決定されることとなる。
【００４２】
以上のように上乗せ量を求めることにより、ドライバビリティやバッテリの保護が確保された最小のエンジンパワーで変速することができ、パワー上乗せ変速の実行に伴う燃費の悪化を適切に抑制することが可能となる。
【００４３】
次に、パワー上乗せ変速時に第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクを調整する方法について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、パワー上乗せ変速時に、出力軸トルクが安定するように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクの調整を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、上乗せしたパワーで出力軸トルクにショックを与えないように、第２のモータジェネレータＭＧ２の発電量の調整を行いながら変速を行う。こうするのは、以下のような理由による。上記のようにして求められた変速パワー及び上乗せ量に基づいてパワー上乗せ変速を行うことにより、理論的には出力軸トルクの変動はほとんど生じないと考えられるが、その他の種々の要因により上乗せしたパワーにより出力軸トルクが変動する可能性がある。したがって、本実施形態では、このような出力軸トルクにおける変動を確実に抑制するために、上記のような発電量の調整を行っている。
【００４４】
図６は、第２のモータジェネレータＭＧ２の発電量を調整する方法を、具体的に説明するための図である。図６は、図３に示したものと同様の共線図を示している。ここでは、図３と同一の符号を付したものは同一の意味を有するものとし、その説明を省略する。
【００４５】
パワー上乗せ変速によりエンジンパワーを上乗せすることによって、矢印Ｄ１に示すようにエンジン１の回転数が上昇し得る。この際に、出力軸トルクも上昇し得る。本実施形態では、ＥＣＵ４は、このような上昇分を補うように（つまり出力軸トルクが安定するように）、矢印Ｄ３で示すように第２のモータジェネレータＭＧ２で発電させて調整を行う。また、ＥＣＵ４は、矢印Ｄ２で示すように、第２のモータジェネレータＭＧ２で発電された電力が第１のモータジェネレータＭＧ１における回転変化パワーに用いられるように制御を行う。なお、ＥＣＵ４は、前述した上乗せ量に応じて、第２のモータジェネレータＭＧ２の発電量の調整を行う。
【００４６】
このような制御を行うことにより、パワー上乗せ変速時における出力軸トルクの変動を適切に抑制することができるため、ドライバビリティを改善することが可能となる。また、第２のモータジェネレータＭＧ２で発電された電力を第１のモータジェネレータＭＧ１における回転変化パワーに用いるため、変速時間を短縮することが可能となると共に、電力収支を改善する（例えばバッテリ入出力制限を遵守する）ことが可能となる。
【００４７】
なお、上記では、パワー上乗せ変速時に、第２のモータジェネレータＭＧ２の発電量を調整する例を示したが、第２のモータジェネレータＭＧ２の力行量を調整しても良い。つまり、パワー上乗せ変速時に、出力軸トルクが安定するように、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行させてトルクを出力させても良い。
【００４８】
次に、パワー上乗せ変速時に発生し得るフェール（以下、「パワー上乗せフェール」と呼ぶ。）に対応する方法について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、パワー上乗せフェールが発生した場合に、変速中でも上乗せ量の調整を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、パワー上乗せ変速時において、バッテリ入出力制限に近付くことが見込まれる場合（つまりバッテリ入出力制限を守れないことが見込まれる場合）や、バッテリ電力が乱れた場合や、ＳＯＣが所定値（例えばバッテリ寿命の悪化が生じるようなＳＯＣ）以下となった場合などに、パワー上乗せフェールが発生したと判定する。そして、ＥＣＵ４は、パワー上乗せフェールが発生したと判定された場合に、上記のようにして求められた上乗せ量を変更して、パワー上乗せ変速を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、パワー上乗せ変速の開始時などに求められた上乗せ量を減少させて、変速を実行する。
【００４９】
以上のように、パワー上乗せフェール時に上乗せ量を調整して変速を行うことにより、部品を保護することができる。例えば、バッテリ寿命の悪化を抑制することができる。また、フェール対応によるロバスト性を確保することができる。
【００５０】
次に、図７を参照して、本実施形態に係る変速制御処理について説明する。図７は、本実施形態に係る変速制御処理を示すフローチャートである。なお、当該変速制御処理は、基本的には、無段変速モードから固定変速比モードへ変速する場合に実行される。また、当該処理は、ＥＣＵ４によって繰り返し実行される。
【００５１】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ４は、運転状態情報を取得する。具体的には、ＥＣＵ４は、各回転要素の回転数、トルク、ブレーキ部７、クラッチなど係合要素の状態、ドライバのアクセル、ブレーキ、シフト操作、バッテリやモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、インバータ３１などの状態を運転状態情報として取得する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。
【００５２】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ４は、無段変速モードで走行中か否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０１で取得した運転状態情報に基づいて、無段変速モードで走行中か否かを判定する。例えば、ＥＣＵ４は、図３に示したような回転数関係に基づいて判定を行う。無段変速モードで走行中である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。一方、無段変速モードで走行中でない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、つまり固定変速比モードで走行中である場合、処理は当該フローを抜ける。
【００５３】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ４は、無段変速モードから固定変速比モードへの変速に必要な変速パワーを算出する。この場合、ＥＣＵ４は、現在の動作点と変速後の動作点などに基づいて、慣性損失トルクに相当する変速パワーを算出する。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジン１及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化に伴う慣性損失トルクを演算式を用いて算出し、このトルクをエンジン軸換算した値を変速パワーとして得る。そして、処理はステップＳ１０４に進む。
【００５４】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ４は、パワー上乗せ変速を実行すべきか否かを判定する。つまり、パワー上乗せ変速を実行すべきか若しくは通常変速を実行すべきかを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０３で求められた変速パワー及び現在のエンジンパワーに基づいて判定を行う。例えば、ＥＣＵ４は、図４に示すような、変速時間や、変速ショックや、バッテリパワー収支など、各領域毎に重視する項目に基づいて設定されたマップに基づいて判定を行う。この場合、ＥＣＵ４は、変速パワー及び現在のエンジンパワーが、上乗せ不要領域Ｂ１及び上乗せ必要領域Ｂ２のいずれに位置するかで、パワー上乗せ変速を実行すべきか否かを判定する。パワー上乗せ変速を実行すべき場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０５に進む、パワー上乗せ変速を実行すべきでない場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０８に進む。
【００５５】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ４は、パワー上乗せ変速において、エンジンパワーに対して上乗せするパワー（上乗せ量）を算出する。具体的には、ＥＣＵ４は、変速時間や変速ショックなどの重視項目を考慮して、上乗せ量を算出する。１つの例では、ＥＣＵ４は、変速時間と上乗せパワー反映率とによって規定されたマップ（図５参照）に基づいて、上乗せ量を求める。他の例では、ＥＣＵ４は、変速時間を用いる代わりに、若しくは変速時間を用いると共に、エンジンＯＢＤの要求（例えば故障診断の実行要求）を考慮して上乗せ量を求める。この場合、ＥＣＵ４は、エンジンＯＢＤの要求でエンジンパワーの増加要求がある場合には、その要求を受け入れて変速することが可能かどうかを判断して、上乗せ量を決定する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０６に進む。
【００５６】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ４は、パワー上乗せ変速を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０５で求められた上乗せ量だけ上乗せしたエンジンパワーを用いて、無段変速モードから固定変速比モードへの変速を行う。この場合、ＥＣＵ４は、現在のエンジンパワーを上乗せ量だけ増加させたエンジンパワーがエンジン１から出力されるように制御を行う。また、ＥＣＵ４は、第１のモータジェネレータＭＧ１でブレーキ部７における係合要素と位相を同期させて、ブレーキ部７を係合して、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクを減少させてブレーキ部７でエンジン反力を支持するように制御を行う。
【００５７】
更に、ステップＳ１０６では、ＥＣＵ４は、このようなパワー上乗せ変速時に、出力軸トルクが安定するように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクの調整を行う。つまり、ＥＣＵ４は、上乗せしたパワーで出力軸トルクにショックを与えないように、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクの調整を行いながら変速を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、パワー上乗せ変速による出力軸トルクの上昇分などを補うように、第２のモータジェネレータＭＧ２で発電させる。また、ＥＣＵ４は、第２のモータジェネレータＭＧ２で発電された電力が第１のモータジェネレータＭＧ１における回転変化パワーに用いられるように制御を行う。なお、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０５で求められた上乗せ量などに応じて、第２のモータジェネレータＭＧ２の発電量の調整を行う。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０７に進む。
【００５８】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ４は、パワー上乗せフェールが発生していないか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、バッテリ入出力制限に近付くことが見込まれるか（つまりバッテリ入出力制限を守れないことが見込まれるか）や、バッテリ電力が乱れているかや、ＳＯＣが所定値以下となっているかなどを判定する。パワー上乗せフェールが発生していない場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、ＥＣＵ４は、現在行っているパワー上乗せ変速を継続して実行する。これに対して、パワー上乗せフェールが発生している場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に戻る。この場合には、ＥＣＵ４は、上乗せ量を求める処理を再度行う（ステップＳ１０５）。つまり、上乗せ量を変更して、変更した上乗せ量によってパワー上乗せ変速を実行する。具体的には、ＥＣＵ４は、前回のステップＳ１０５の処理で求められた上乗せ量を減少させて、変速を実行する。例えば、ＥＣＵ４は、パワー上乗せフェールの度合いなどに基づいて、上乗せ量を減少させる量を決定する。
【００５９】
一方、ステップＳ１０８では、ＥＣＵ４は、通常変速を実行すべきか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０１で取得した情報に基づき、ドライバ要求トルクや車速やバッテリの状態などに応じて判定を行う。通常変速を実行すべき場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０９に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、エンジンパワーを概ね変化させずに、つまりエンジンパワーを上乗せさせずに、通常の変速を行う（ステップＳ１０９）。そして、処理は当該フローを抜ける。これに対して、通常変速を実行すべきでない場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
【００６０】
以上説明した変速制御処理によれば、変速時に発生し得る変速ショックや電力収支の崩れを適切に抑制することが可能となる。また、ドライバビリティやバッテリの保護を確保しつつ、燃費の悪化を抑制して、変速を適切に行うことができる。
【００６１】
［他の実施形態］
上記した実施形態では、無段変速モードから固定変速比モードへ変速する場合に行う変速制御を示したが、本発明の適用は、このような変速形態に限定されない。他の実施形態では、固定変速比モードから無段変速モードへ変速を行う場合にも、同様の変速制御を行うことができる。また、上記ではエンジンパワーを上乗せして行う変速制御（つまりエンジンパワーを増加させて行う変速制御）を示したが、エンジンパワーを減少させて変速制御を行うことも可能である。具体的には、他の実施形態では、エンジン１及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化によって出力軸トルクが増加するような場合（例えば減速変速を行う場合）に、エンジンパワーを減少させて変速を行うことができる。
【００６２】
ここで、図８を参照して、他の実施形態に係る変速制御について具体的に説明する。図８は、無段変速モード及び固定変速比モードにおける共線図の一例を示している。直線Ｅ１、Ｅ３は無段変速モードにおける共線図を示しており、直線Ｅ２は固定変速比モードにおける共線図を示している。前述した実施形態（図６など参照）では、矢印Ｆ１で示すように、無段変速モードから固定変速比モードへ変速する場合に行う変速制御を示した。このような変速制御は、矢印Ｆ２で示すように固定変速比モードから無段変速モードへ変速する場合にも、同様にして行うことができる。この場合、エンジン１及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化によって出力軸トルクが減少する傾向にあるため、変速パワーに基づいてエンジンパワーを増加させて（つまりエンジンパワーを上乗せして）変速を行うことができる。
【００６３】
更に、矢印Ｆ３で示すように無段変速モードから固定変速比モードへ変速する場合、及び矢印Ｆ４で示すように固定変速比モードから無段変速モードへ変速する場合にも、前述した実施形態と同様の変速制御を行うことができる。この場合には、エンジン１及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化によって出力軸トルクが増加する傾向にあるため、エンジンパワーを減少させて変速を行うことができる。具体的には、前述した方法（図７等参照）と同様の方法によって、エンジンパワーを調整して変速を実行すべきか否かの判定や、エンジンパワーを調整する量の算出や、変速中のフェールの判定などを実行することができる。
【００６４】
次に、図９に、他の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一例を示す。図９の例では、ハイブリッド車両は、内燃機関（エンジン）１０１と、第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）１０２及び第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）１０３とを動力装置として備える。エンジン１０１の出力トルクは動力分配機構１０４により第１のモータジェネレータ１０２と出力軸とに分配され、第２のモータジェネレータ１０３により駆動トルク及びブレーキ力のアシスト（補助）が行われる。この構成は、機械分配式２モータハイブリッド装置と呼ばれる。
【００６５】
エンジン１０１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータ１０２はエンジン１０１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴う反力トルクが作用する。
【００６６】
第２のモータジェネレータ１０３は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータ１０３は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータ１０３は、図示しない駆動輪から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
【００６７】
動力分配機構１０４は、実質的に２組の遊星歯車機構を組み合わせて構成されており、図９に示す例では、シングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とを組み合わせたラビニョ型遊星歯車機構が使用されている。具体的には、外歯歯車である第１サンギア１０５と、第１サンギア１０５に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギア１０６との間に、第１サンギア１０５とリングギア１０６とに噛み合っているロングピニオン１０７が配置されている。第１サンギア１０５とリングギア１０６とロングピニオン１０７との三者でシングルピニオン型遊星歯車機構が構成されている。また、第１サンギア１０５に隣接して第２サンギア１０８が同一軸線上に配置され、第２サンギア１０８に噛み合っているショートピニオン１０９がロングピニオン１０７に噛み合っている。したがって、第２サンギア１０８と各ピニオン１０９、１０７とリングギア１０６との四者でダブルピニオン型遊星歯車機構が構成されている。そして、互いに噛み合っているロングピニオン１０７とショートピニオン１０９とは複数対設けられており、これらのピニオン１０７、１０９がキャリア１１０によって自転かつ公転するように保持されている。
【００６８】
動力分配機構１０４におけるリングギア１０６にエンジン１０１からトルクが入力される。したがって、リングギア１０６が入力要素となっている。
【００６９】
動力分配機構１０４における第１サンギア１０５には、第１のモータジェネレータ１０２からトルクが伝達される。したがって、第１サンギア１０５が反力要素となっている。具体的には、エンジン１０１と同一軸線上に反力軸１１１が配置されており、反力軸１１１のエンジン１０１側とは反対側の端部が、ギア対１１２を介して第１のモータジェネレータ１０２のロータに連結されている。なお、第１のモータジェネレータ１０２のステータは、ケーシング１１３などの固定部に連結されて固定されている。
【００７０】
上述した動力分配機構１０４は、入力要素となっているリングギア１０６と、反力要素となっている第１サンギア１０５と、第２サンギア１０８と、キャリア１１０との四つの要素を回転要素とするものであり、第２サンギア１０８とキャリア１１０とが選択的に出力要素とされる。そして、リングギア１０６と、第１サンギア１０５あるいは第２サンギア１０８と、キャリア１１０との三者で差動作用を生じるように構成されている。
【００７１】
これらの出力要素と出力部材との間に、両者の間で選択的にトルクを伝達させる同期連結機構が設けられている。具体的には、反力軸１１１の外周側に、それぞれ中空軸である第１および第２の中間軸１１４，１１５が回転自在に嵌合されている。外周側の第２中間軸１１５はキャリア１１０に連結されており、内周側の第１中間軸１１４は第２サンギア１０８に連結されるとともに第２中間軸１１５の先端側（エンジン１０１とは反対側）に突出している。
【００７２】
中間軸１１４，１１５から所定距離離れ、かつ中間軸１１４，１１５に対して平行に出力軸１１６が回転自在に配置されている。第１中間軸１１４と出力軸１１６との間に、第１速用ギア対１１７及び第３速用ギア対１１８が配置されている。ギア対１１７，１１８は、軸線方向において互いに隣接して配置されている。また、第２中間軸１１５と出力軸１１６との間に第２速用ギア対１１９及び第４速用ギア対１２０が配置されている。ギア対１１９，１２０は、軸線方向において互いに隣接して配置されている。
【００７３】
ギア対１１７〜１２０のそれぞれは、各中間軸１１４，１１５側の駆動ギアと、これに常時噛み合っている出力軸１１６側の従動ギアとから構成されている。各ギア対１１７、１１８の出力軸１１６側の従動ギアは、クラッチ機構１２１に連結されている。また、各ギア対１１９、１２０の出力軸１１６側の従動ギアは、クラッチ機構１２２に連結されている。クラッチ機構１２１、１２２は、相互に対向配置されたドグ歯を係合させるドグクラッチとして構成される。具体的には、クラッチ機構１２１において、アクチュエータ１３１を図中左方向に移動させることにより出力軸１１６は第１速用ギア対１１７の従動ギアと係合し、アクチュエータ１３１を図中右方向に移動させることにより出力軸１１６は第３速用ギア対１１８の従動ギアと係合する。同様に、クラッチ機構１２２において、アクチュエータ１３２を図中左方向に移動させることにより出力軸１１６は第２速用ギア対１１９の従動ギアと係合し、アクチュエータ１３２を図中右方向に移動させることにより出力軸１１６は第４速用ギア対１２０の従動ギアと係合する。このように、アクチュエータ１３１、１３２を駆動することにより、第１速〜第４速のいずれかの変速段を選択することができる。なお、このようなアクチュエータ１３１、１３２の駆動制御は、図示しないＥＣＵにより実行される。
【００７４】
上記の構成において、変速機構により、第１速から第４速のいずれかの変速段が選択されている場合、本制御装置は無段変速モードで動作する。即ち、動力分配機構１０４により、第１のモータジェネレータ１０２の回転数を連続的に変化させるとエンジン１０１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードでの運転が実行される。これに対して、第１速から第２速、第２速から第３速、第３速から第４速への変速時には複数のギアが出力軸に固定された状態、即ち、固定変速比モードとなる。例えば、図９において、第１速での運転時にはクラッチ機構１２１は第１速用ギア対１１７側に係合している。第１速から第２速への変速時には、まず、クラッチ機構１２１はそのままで、アクチュエータ１３２が図中左方向へ駆動され、クラッチ機構１２２は第２速用ギア対１１９側に係合する。このとき、一時的に、第１速用ギア対１１７と第２速用ギア対１１９とが同時に出力軸１１６に連結された状態、即ち固定変速比モードとなる。同様に、第２速から第３速、第３速から第４速への移行時にも固定変速比モードが存在する。
【００７５】
本発明は、上記のような構成の制御装置における変速時にも適用することができる。つまり、無段変速モードと固定変速比モードとの間で変速を行う際に、エンジンパワーを調整して変速を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す。
【図２】モータジェネレータ及び動力伝達機構の構成を示す。
【図３】変速時に発生する不具合を説明するための図を示す。
【図４】パワー上乗せ変速の実行判定方法を説明するための図を示す。
【図５】上乗せ量を求める方法の一例を示す。
【図６】発電量を調整する方法を説明するための図を示す。
【図７】本実施形態に係る変速制御処理を示すフローチャートである。
【図８】他の実施形態に係る変速制御を説明するための図を示す。
【図９】他の実施形態による制御装置の構成を示す。
【符号の説明】
【００７７】
１  エンジン
３  出力軸
４  ＥＣＵ
７  ブレーキ部
３１  インバータ
３２、３４  コンバータ
３３  ＨＶバッテリ
２０  動力分配機構
ＭＧ１  第１のモータジェネレータ
ＭＧ２  第２のモータジェネレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005018430.tif 000007
【図７】
0005018430.tif 000008
【図８】
0005018430.tif 000009
【図９】
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