JP2004204957A - ハイブリッド駆動装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の動力源に出力部材が連結されるとともに、正トルクおよび負トルクの少なくとも一方を出力可能な第2の動力源が、変速機を介して前記出力部材に連結されているハイブリッド駆動装置の制御装置であって、前記第1の動力源および第2の動力源の少なくともいずれか一方の運転制御が制限されていることを判断する運転制限判断手段(ステップS21)と、その運転制限判断手段によって前記運転制御が制限されていることが判断された場合に前記変速機による変速の判断が成立する変速点を、前記運転制御が制限されていない場合とは異ならせる変速点変更手段(ステップS31)とを備えている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の走行のための動力源として二種類の動力源を備えているハイブリッド駆動装置に関し、特に第1の動力源から動力の伝達される出力部材に、変速機を介して第2の動力源が連結されているハイブリッド駆動装置を対象とする制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種のハイブリッド駆動装置の一例が、特開2002−225578号公報(特許文献1)記載されている。この公報に記載されたハイブリッド駆動装置では、エンジンと第1モータ・ジェネレータとが、シングルピニオン型遊星歯車機構からなる合成分配機構を介して相互に連結されるとともに、その合成分配機構に出力部材がトルク伝達可能に連結され、さらにその出力部材に変速機構を介して第2モータ・ジェネレータが連結されている。
【0003】
したがってこの公報に記載されたハイブリッド駆動装置では、エンジンの出力トルクと第1モータ・ジェネレータのトルクとを、シングルピニオン型遊星歯車機構のギヤ比に応じて合成したトルクが出力軸に現れるとともに、第1モータ・ジェネレータによってエンジンの回転数を制御できるので、エンジンを最適燃費で運転でき、車両の燃費を向上させることができる。また、エンジンを最適燃費で運転している状態で第1モータ・ジェネレータによって発電(すなわちエネルギー回生)をおこない、その電力で第2モータ・ジェネレータを駆動することにより、出力軸にトルクを付加でき、したがって燃費を悪化させることなく必要十分な駆動力を得ることができる。さらに、変速機で設定される変速比を“1”より大きくすることにより、第2モータ・ジェネレータの出力するトルクを増大させて出力軸に伝達でき、かつその変速比を小さくした場合(例えば変速機を高速段に設定した場合)には、第2モータ・ジェネレータの回転数を低下させることができるので、第2モータ・ジェネレータを小型化あるいは低出力型のものとすることができる。
【0004】
上記のハイブリッド駆動装置はいわゆる機械分配式のものであり、これと同じ形式のハイブリッド駆動装置が特開2000−295709号公報(特許文献2)に記載されている。この公報に記載された装置では、変速機によって変速をおこなう場合に、各モータ・ジェネレータのトルクを制御するように構成されている。
【0005】
また、電気モータの出力トルクを変速機を介して出力軸に伝達するように構成した電気モータ駆動車両が、特開平6−319210号公報(特許文献3)に記載されており、この公報に記載された車両では、変速時の状況を判断して電気モータのトルクを制御し、また変速時のクラッチの係合圧を制御するように構成されている。
【0006】
さらに、特開2000−295720号公報(特許文献4)には、エンジンで発電機を駆動するとともに、その発電機で得られた電力で電動機を駆動する形式のいわゆるシリーズハイブリッド駆動装置が記載されており、この装置では、所定以上の勾配の降坂路を走行する場合には、変速を禁止するように構成されている。
【0007】
さらにまた、特開平9−9414号公報(特許文献5)には、バッテリーの充電残量SOCに基づいて変速点を変更するように構成したハイブリッド駆動装置が記載されている。そして、特開平9−233606号公報(特許文献6)には、蓄電量SOCが多い場合には、変速比を小さくしてモータによって走行し、これとは反対に蓄電量SOCが少ない場合には、変速比を大きくしてエンジンによって走行するように構成されたハイブリッド装置が記載されている。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−225578号公報(段落(0021)〜(0034)、図1)
【特許文献2】
特開2000−295709号公報
【特許文献3】
特開平6−319210号公報
【特許文献4】
特開2000−295720号公報
【特許文献5】
特開平9−9414号公報
【特許文献6】
特開平9−233606号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開2002−225578号公報に記載されているいわゆる機械分配式のハイブリッド駆動装置においては、第2のモータ・ジェネレータを変速機を介して出力軸に連結しているので、その第2のモータ・ジェネレータによって力行もしくは回生をおこなっている状態で変速機での変速が生じると、その変速の過程で変速機による伝達トルクが低下するために、出力軸トルクが変化し、これがショックの要因となる場合がある。これに対して、エンジンの出力トルクと第1モータ・ジェネレータのトルクとを遊星歯車機構によって合成して出力するように構成されているので、出力軸のトルクを第1モータ・ジェネレータによって制御できる。したがって変速機による変速の際のトルク変化を第1モータ・ジェネレータを制御することによって抑制もしくは防止することが考えられる。
【0010】
第1モータ・ジェネレータとエンジンとが上述したように遊星歯車機構を介して連結されているので、例えば出力軸トルクを増大させるために第1モータ・ジェネレータのトルクを変化させた場合、その反力としてエンジンに作用するトルクが変化する。そのため、エンジンを停止させて第2モータ・ジェネレータのトルクで走行している状態では、エンジンがトルクを出力していないので、変速機での変速の際の出力軸トルクの低下を抑制するように第1モータ・ジェネレータのトルクを変化させると、エンジンに対してこれを逆回転させるトルクが作用してしまう。エンジンを逆回転させることは好ましくないから、結局、第2モータ・ジェネレータのトルクで走行するいわゆるEV走行の際には、変速機での変速に伴う出力軸トルクの低下を抑制することができない。
【0011】
また、一方、上述した第1モータ・ジェネレータや第2モータ・ジェネレータは、電動機および発電機のいずれにも機能させることができるので、これらを使用した走行時の変速機での変速の際に、これらのモータ・ジェネレータのトルクを多様に制御して出力軸トルクの低下を抑制することが可能である。しかしながら、いずれかのモータ・ジェネレータから出力する正トルクを増大させる場合には、バッテリーなどの蓄電装置からの出力を増大させることになり、また反対に負トルクを増大させるためには、発電電力を蓄電装置で受け入れる必要がある。
【0012】
すなわち、モータ・ジェネレータによるトルクの制御には蓄電装置が関与することになるが、バッテリーなどの蓄電装置の容量には制限があるから、蓄電量(充電量)が少ない場合には、モータ・ジェネレータを駆動したり、その出力トルクを増大させることができず、また反対に蓄電量(充電量)が満杯に近い場合には、電力を受け入れることができないので、モータ・ジェネレータの回生制御による負トルクを増大させることができない。このような蓄電装置が原因となるモータ・ジェネレータの制御の制限は、蓄電量(充電量)以外にも温度などによっても生じる。結局、モータ・ジェネレータに異常がない場合であっても、モータ・ジェネレータに対するエネルギー源である蓄電装置の状況によっては、モータ・ジェネレータの制御が制限され、その結果、変速機による変速の際の出力軸トルクの変化を抑制することができなくなり、ひいてはショックの悪化を防止できない可能性がある。
【0013】
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り、出力部材に対してトルクを付与することのできる第1の動力源と第2の動力源とのいずれかのトルク制御が制限されている場合であっても、変速機での変速に伴うショックや乗り心地の悪化などを抑制もしくは防止することのできるハイブリッド駆動装置用の制御装置を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、変速機による変速に伴うトルク変動が少なくなるように変速点を変更するように構成したことを特徴とするものである。具体的には、請求項1の発明は、第1の動力源に出力部材が連結されるとともに、正トルクおよび負トルクの少なくとも一方を出力可能な第2の動力源が、変速機を介して前記出力部材に連結されているハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記第1の動力源および第2の動力源の少なくともいずれか一方の運転制御が制限されていることを判断する運転制限判断手段と、その運転制限判断手段によって前記運転制御が制限されていることが判断された場合に前記変速機による変速の判断が成立する変速点を、前記運転制御が制限されていない場合とは異ならせる変速点変更手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
【0015】
したがって請求項1の発明では、第1の動力源もしくは第2の動力源の運転状態の制御が制限されている場合、その運転制御が制限されていない場合に比較して、変速機での変速を判断する変速点が変更される。そのため、出力部材に生じているトルクに適したタイミングで変速機での変速が実行され、変速に伴うショックが軽減もしくは防止される。
【0016】
また、請求項2の発明は、請求項1の構成に加えて、前記第1の動力源もしくは第2の動力源に対してエネルギーを出力しもしくはいずれかの前記動力源で回生したエネルギーを蓄えるエネルギー蓄積部を更に備え、前記運転制限判断手段が、前記エネルギー蓄積部の状態に基づいて前記運転制限を判断する手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【0017】
したがって請求項2の発明では、いずれかの動力源に対してエネルギーを出力しもしくはいずれかの動力源からエネルギーを受容するエネルギー蓄積部の状態に基づいて前記運転制御の制限が判断される。その結果、エネルギーを充分に出力できない場合、あるいは受容できない場合には、変速点が変更され、上記の請求項1の発明と同様にショックが軽減もしくは防止される。
【0018】
さらに、請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記第1の動力源および第2の動力源の少なくともいずれか一方がエネルギーを回生するように構成され、かつ前記運転制限判断手段は、前記エネルギー蓄積部でのエネルギーの受容可能量が所定値より少ない場合に前記運転制御の制限を判断する手段を含み、さらに前記変速点変更手段は、前記運転制御の制限が判断された場合に前記変速点を、前記ハイブリッド駆動装置に対する要求負荷が相対的に小さい低負荷側に変更する手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【0019】
したがって請求項3の発明では、いずれかの動力源で回生したエネルギーをエネルギー蓄積部が受容できない場合もしくは制限される場合にその動力源の運転制御の制限が判断され、その場合には、変速機での変速を判断する変速点が、相対的に低負荷側に変更される。そのため、変速機での変速時における出力トルクの変化を回生トルクで充分には抑制できない場合には、その変速が相対的に低負荷状態で実行され、その結果、変速に伴うトルク変化が小さくなり、変速によるトルク変動自体が小さいうえに、回生トルクが小さくても出力トルクの変化をショックとならないように抑制できる。
【0020】
またさらに、請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記第1の動力源がエネルギー回生をおこなう回生機構を含み、前記変速の際に、前記回生機構によるエネルギー回生量を変更して前記第1の動力源から前記出力部材に伝達するトルクを増大側に補正する出力トルク補正手段が更に設けられていることを特徴とする制御装置である。
【0021】
したがって請求項4の発明では、変速機による変速の際に、第1動力源における回生機構によるエネルギー回生が実行され、それに伴って出力部材に作用するトルクを変化させて、変速の際の出力部材のトルクの変化が抑制されるが、その第1動力源の運転制御、より具体的には回生機構の回生制御が制限されていることよって回生トルクの変化量が少なくても、変速が相対的に低負荷状態で実行されるので、ショックが抑制もしくは防止される。
【0022】
一方、請求項5の発明は、上記の請求項2の発明において、前記エネルギー蓄積部の状態が、前記エネルギー蓄積部から出力可能なエネルギー量である許容出力量および前記エネルギー蓄積部でのエネルギーの受容可能量の少なくともいずれか一方であって、前記運転制限判断手段が、前記許容出力量もしくは受容可能量が所定値より少ない場合に前記運転制御の制限を判断する手段を含み、前記変速点変更手段は、前記運転制御の制限が判断された場合に前記変速点を、相対的に低車速側に変更する手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【0023】
したがって請求項5の発明では、いずれかの動力源の運転制御が、エネルギー蓄積部による許容出力量もしくは受容可能量によって制限される場合、変速機による変速を判断する変速点が相対的に低車速側に変更される。そのため、いずれかの動力源を、変速の際の出力トルクの変化を抑制するように充分には制御できない場合の変速が、相対的に低車速状態で生じる。その結果、変速に要する時間が短くなるので、いずれかの動力源を充分には制御できない状態での変速によるトルク変化が短時間のうちに終了し、変速に伴うショックが体感しにくくなり、あるいは軽減される。これに加えて、変速を摩擦係合装置の係合・解放状態の切り換えによって実行する場合には、その摩擦材で吸収するエネルギー量が少なくなってその耐久性の向上に有利になる。
【0024】
また、請求項6の発明は、前述した請求項2の発明において、前記エネルギー蓄積部の状態が、前記エネルギー蓄積部から出力可能なエネルギー量であって、前記運転制限判断手段が、前記許容出力量が所定値より少ない場合に前記運転制御の制限を判断する手段を含み、前記変速点変更手段は、前記ハイブリッド駆動装置に対する要求負荷が相対的に小さい低負荷側に変更する手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【0025】
したがって請求項6の発明では、変速機での変速時にいずれかの動力源に対してエネルギー蓄積部から出力できるエネルギー量が制限されている場合、変速機での変速を判断する変速点が相対的に低負荷側に変更される。そのため、変速機での変速に伴う出力トルクの変化が少なくなるので、ショックが生じにくく、またいずれかの動力源の制限された運転制御によっても出力トルクの変化が抑制され、この点でもショックが防止もしくは緩和される。
【0026】
さらに、請求項7の発明は、請求項6の発明において、前記いずれかの動力源が、前記エネルギー蓄積部からエネルギーを受けてトルクを出力する駆動機構を含む前記第2の動力源であり、前記変速機による変速の際に前記駆動機構からトルクを出力させる駆動制御手段を更に備えていることを特徴とする制御装置である。
【0027】
したがって請求項7の発明では、請求項6の発明と同様の作用に加え、変速時における第2の動力源で出力できるトルクが、その運転制御の制限によって小さくなるが、変速が低負荷状態で生じるので、第2の動力源による小さい補正トルクであっても出力トルクの変化を抑制でき、その結果、ショックが防止もしくは緩和される。
【0028】
さらにまた、請求項8の発明は、上述した請求項2の発明において、前記エネルギー蓄積部の状態が、前記エネルギー蓄積部から出力可能なエネルギー量である許容出力量および前記エネルギー蓄積部でのエネルギーの受容可能量の少なくともいずれか一方であって、前記運転制限判断手段が、前記許容出力量もしくは前記受容可能量が所定値より少ない場合に前記運転制御の制限を判断する手段を含み、前記運転制御の制限が判断された場合に、前記ハイブリッド駆動装置を搭載している車両の発進時から前記変速機の変速比を固定する変速比固定手段を更に備えていることを特徴とする制御装置である。
【0029】
したがって請求項8の発明では、いずれかの動力源の運転制御が、エネルギー蓄積部の許容出力量もしくは受容可能量によって制限される場合、車両の発進時の変速比が維持され、変速機での変速が生じない。そのため、いずれかの動力源によるトルク補正が充分には実行できない状態での変速が生じないので、ショックが悪化するなどのことがない。
【0030】
そして、請求項9の発明は、上述した請求項1の発明において、前記第2の動力源が、前記第1の動力源を停止した状態で前記出力部材に走行のための動力を出力する電動機を含み、前記電動機の出力する動力で走行している場合に前記変速機での変速を規制する変速規制手段を更に備えていることを特徴とする制御装置である。
【0031】
したがって請求項9の発明では、出力部材に変速機を介して連結されている第2の動力源で走行している状態では、変速機での変速が規制される。そのため、第1の動力源によって出力トルクのいわゆる補償をおこなえない状態での変速やそれに伴う出力トルクの変動が生じず、あるいはその変動が規制されるので、ショックが抑制もしくは防止される。
【0032】
そしてまた、請求項10の発明は、請求項9の発明において、前記変速機での変速の際に前記第1の動力源から出力するトルクを増大側に補正する変速時トルク補正手段を更に備えていることを特徴とする制御装置である。
【0033】
したがって請求項10の発明では、請求項9の発明と同様の作用に加え、出力部材が連結されている第1の動力源からトルクを出力でき、かつそのトルクを増大させることができる状態では、変速機での変速の際に第1の動力源の出力トルクが増大側に補正される。そのため、変速機での変速の過程における出力部材のトルクが、第1の動力源のトルクで補償され、変速時における出力トルクの低下やそれに起因するショックなどが防止もしくは抑制される。
【0034】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置について説明すると、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、一例として車両に搭載されるものであって、図10に示すように、主動力源1のトルクが出力部材2に伝達され、その出力部材2からデファレンシャル3を介して駆動輪4にトルクが伝達される。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギーを回収する回生制御の可能なアシスト動力源5が設けられており、このアシスト動力源5が変速機6を介して出力部材2に連結されている。したがってアシスト動力源5と出力部材2との間で伝達するトルクを変速機6で設定する変速比に応じて増減するようになっている。
【0035】
上記の変速機6は、設定する変速比が“1”以上となるように構成することができ、このように構成することにより、アシスト動力源5でトルクを出力する力行時に、アシスト動力源5で出力したトルクを増大させて出力部材2に伝達できるので、アシスト動力源5を低容量もしくは小型のものとすることができる。しかしながら、アシスト動力源5の運転効率を良好な状態に維持することが好ましいので、例えば車速に応じて出力部材2の回転数が増大した場合には、変速比を低下させてアシスト動力源5の回転数を低下させる。また、出力部材2の回転数が低下した場合には、変速比を増大させることがある。
【0036】
上記のハイブリッド駆動装置を更に具体的に説明すると、主動力源1は図11に示すように、内燃機関(以下、エンジンと記す)10と、モータ・ジェネレータ(以下、仮に第1モータ・ジェネレータもしくはMG1と記す)11と、これらエンジン10と第1モータ・ジェネレータ11との間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構12とを主体として構成されている。そのエンジン10は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度(吸気量)や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(E−ECU)13によっておこなうように構成されている。
【0037】
また、第1モータ・ジェネレータ11は、一例として同期電動機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成され、インバータ14を介してバッテリーなどの蓄電装置15に接続されている。そして、そのインバータ14を制御することにより、第1モータ・ジェネレータ11の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御をおこなうために、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(MG1−ECU)16が設けられている。
【0038】
さらに、遊星歯車機構12は、外歯歯車であるサンギヤ17と、そのサンギヤ17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ヤ18と、これらサンギヤ17とリングギヤ18とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ19とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン10の出力軸がダンパー20を介して第1の回転要素であるキャリヤ19に連結されている。言い換えれば、キャリヤ19が入力要素となっている。
【0039】
これに対して第2の回転要素であるサンギヤ17に第1モータ・ジェネレータ11が連結されている。したがってサンギヤ17がいわゆる反力要素となっており、また第3の回転要素であるリングギヤ18が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ18が出力部材(すなわち出力軸)2に連結されている。
【0040】
一方、変速機6は、図11に示す例では、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわちそれぞれ外歯歯車である第1サンギヤ21と第2サンギヤ22とが設けられており、その第1サンギヤ21にショートピニオン23が噛合するとともに、そのショートピニオン23がこれより軸長の長いロングピニオン24に噛合し、そのロングピニオン24が前記各サンギヤ21,22と同心円上に配置されたリングギヤ25に噛合している。なお、各ピニオン23,24は、キャリヤ26によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第2サンギヤ22がロングピニオン24に噛合している。したがって第1サンギヤ21とリングギヤ25とは、各ピニオン23,24と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第2サンギヤ22とリングギヤ25とは、ロングピニオン24と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【0041】
そして、第1サンギヤ21を選択的に固定する第1ブレーキB1と、リングギヤ25を選択的に固定する第2ブレーキB2とが設けられている。これらのブレーキB1,B2は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキB1,B2は、油圧や電磁力などによる係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第2サンギヤ22に前述したアシスト動力源5が連結され、またキャリヤ26が前記出力軸2に連結されている。
【0042】
したがって、上記の変速機6は、第2サンギヤ22がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ26が出力要素となっており、第1ブレーキB1を係合させることにより変速比が“1”より大きい高速段が設定され、第1ブレーキB1に替えて第2ブレーキB2を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定されるように構成されている。この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力(もしくはアクセル開度)などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ(変速線図)として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。その制御をおこなうためのマイクロコンピュータを主体とした電子制御装置(T−ECU)27が設けられている。
【0043】
なお、図11に示す例では、アシスト動力源5として、トルクを出力する力行およびエネルギーを回収する回生の可能なモータ・ジェネレータ(以下仮に、第2モータ・ジェネレータもしくはMG2と記す)が採用されている。この第2モータ・ジェネレータ5は、インバータ28を介してバッテリー29に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(MG2−ECU)30によってそのインバータ28を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、そのバッテリー29および電子制御装置30は、前述した第1モータ・ジェネレータ11についてのインバータ14およびバッテリー(蓄電装置)15と統合することもできる。
【0044】
上述したトルク合成分配機構としてのシングルピニオン型遊星歯車機構12についての共線図を示せば、図12の(A)のとおりであり、キャリヤ19に入力されるエンジン10の出力するトルクに対して、第1モータ・ジェネレータ11による反力トルクをサンギヤ17に入力すると、出力要素となっているリングギヤ18には、エンジン10から入力されたトルクより大きいトルクが現れる。その場合、第1モータ・ジェネレータ11は、発電機として機能する。また、リングギヤ18の回転数(出力回転数)を一定とした場合、第1モータ・ジェネレータ11の回転数を大小に変化させることにより、エンジン10の回転数を連続的に(無段階に)変化させることができる。すなわち、エンジン10の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第1モータ・ジェネレータ11を制御することによっておこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【0045】
また、変速機6を構成しているラビニョ型遊星歯車機構についての共線図を示せば、図12の(B)のとおりである。すなわち第2ブレーキB2によってリングギヤ25を固定すれば、低速段Lが設定され、第2モータ・ジェネレータ5の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸2に付加される。これに対して第1ブレーキB1によって第1サンギヤ21を固定すれば、低速段Lより変速比の小さい高速段Hが設定される。この高速段Hにおける変速比も“1”より大きいので、第2モータ・ジェネレータ5の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸2に付加される。
【0046】
なお、各変速段L,Hが定常的に設定されている状態では、出力軸2に付加されるトルクは、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキB1,B2でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸2に付加されるトルクは、第2モータ・ジェネレータ5の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【0047】
上述したハイブリッド駆動装置は、主動力源1とアシスト動力源5との二つの動力源を備えているので、これらを有効に利用して低燃費で排ガス量の少ない運転がおこなわれる。またエンジン10を駆動する場合であっても、第1モータ・ジェネレータ11によって最適燃費となるようにエンジン10の回転数が制御される。さらに、コースト時には車両の有する慣性エネルギーが電力として回生される。そして、第2モータ・ジェネレータ5を駆動してトルクアシストする場合、車速が遅い状態では変速機6を低速段Lに設定して出力軸2に付加するトルクを大きくし、車速が増大した状態では、変速機6を高速段Hに設定して第2モータ・ジェネレータ5の回転数を相対的に低下させて損失を低減し、効率の良いトルクアシストが実行される。
【0048】
上述したハイブリッド駆動装置についてのこのような基本的な制御の例を図13にフローチャートで示してある。図13に示す例では、先ず、シフト位置の検出がおこなわれる(ステップS1)。このシフト位置とは、車両を停止状態に維持するパーキングP、後進走行させるリバースR、ニュートラル状態とするニュートラルN、前進走行するためのドライブD、出力軸2の回転数に対してエンジン回転数を相対的に大きく維持して駆動トルクを大きくし、あるいはコースト時に制動力を増大させるエンジンブレーキSなどのシフト装置(図示せず)で選択されている各状態であり、ステップS1ではリバース、ドライブ、エンジンブレーキの各シフト位置を検出する。
【0049】
ついで、要求駆動力が決定される(ステップS2)。例えば、シフト位置やアクセル開度さらには車速などの車両の走行状態に関する情報ならびに駆動力マップなどの予め記憶している情報に基づいて要求駆動力が決定される。
【0050】
さらに、走行モードが決定される(ステップS3)。この走行モードとは、第2モータ・ジェネレータ5を動力源とした走行形態(以下、EV走行と記す。)、エンジン10を主たる動力源とした走行形態(以下、エンジン走行と記す。)を意味している。この走行モードは、要求駆動力に加えて、前述したバッテリー15,29の充電量(すなわち充電残量)SOCやバッテリー15,29や各モータ・ジェネレータ5,11などの各部の温度、さらにはハイブリッド駆動装置全体としてフェイルなどの動作状態を考慮して決定(すなわち選択)される。
【0051】
さらに、上記のステップS2で決定された要求駆動力に基づいて変速段が決定される(ステップS4)。すなわち前述した変速機6で設定すべき変速段が低速段Lあるいは高速段Hに決定される。
【0052】
その変速機6で設定すべき変速段への変速中か否かが判断される(ステップS5)。この判断は、変速を実行すべきか否かの判断であり、ステップS4で決定された変速段が、その時点に設定されている変速段とは異なっている場合に、ステップS4で肯定的に判断される。
【0053】
ステップS5で肯定的に判断された場合には、ステップS4で決定された変速段を設定するための変速を実行するように油圧が制御される(ステップS6)。この油圧は、前述した各ブレーキB1,B2の油圧であり、例えば係合側のブレーキについては、係合直前の状態にするために油圧を一次的に増大させるファーストフィルの後に所定の低い油圧に維持する低圧待機の制御をおこない、これに対して解放側のブレーキについては、所定油圧までステップダウンさせた後、第2モータ・ジェネレータ5の回転数に応じて次第に解放させるように油圧を低下させる制御をおこなう。
【0054】
各ブレーキB1,B2の係合圧をこのように制御することにより第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間で伝達されるトルクが制限されるので、パワーオン状態では、出力トルクが低下する。そのトルクの低下量は、変速機6におけるブレーキB1,B2のトルク容量に応じたものとなるので、ブレーキトルクが推定される(ステップS7)。これは、各ブレーキB1,B2の油圧指令値に基づいて推定することができる。
【0055】
推定されたブレーキトルクが出力トルクの低下量に対応しているので、出力トルクの低下を補うための主動力源1によるトルク補償制御量(MG1目標回転数)が求められる(ステップS8)。図11に示すハイブリッド駆動装置では、主動力源1がエンジン10と第1モータ・ジェネレータ11ならびに遊星歯車機構12によって構成されているので、第1モータ・ジェネレータ11のトルクを制御することにより、変速時のトルク補償をおこなうことができ、したがってステップS8では第1モータ・ジェネレータ11の補償制御量が求められる。
【0056】
前述したように変速機6での変速は、各ブレーキB1,B2の係合・解放状態を変化させることにより実行され、その過程では出力軸トルクが低下することがあるので、その出力軸トルクの低下を第2モータ・ジェネレータ5で補償するために第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを一時的に増大させる。そこで、第1モータ・ジェネレータ11の補正制御量の算出と併せて、第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量が求められる(ステップS9)。
【0057】
ついで、上記のようにして求められた各制御量もしくは補正量が出力される。すなわち上記のステップS6で求められたブレーキ油圧を制御するための指令信号が出力され(ステップS10)、ステップS8で求められたMG1目標回転数を設定する指令信号が出力され(ステップS11)、ステップS9で求められた第2モータ・ジェネレータ5のトルクを設定する指令信号が出力される(ステップS12)。
【0058】
一方、変速中ではないことによりステップS5で否定的に判断された場合には、定常走行時(非変速時)のブレーキ油圧が算出される(ステップS13)。そのブレーキ油圧は、第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間で伝達するトルクに対応したトルク容量を設定するための油圧であり、したがって第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間で伝達することが要求されているトルクに基づいて算出することができる。
【0059】
また、定常走行時の第2モータ・ジェネレータ5のトルクが算出される(ステップS14)。定常走行時には、エンジン10は燃費が良好になるように制御され、その状態での要求駆動力に対する主動力源1の出力の過不足分を第2モータ・ジェネレータ5で補うから、第2モータ・ジェネレータ5のトルクは、エンジン10および第1モータ・ジェネレータ11によって出力されるトルクと要求されているトルクとに基づいて算出することができる。
【0060】
前述したようにエンジン10の回転数は、第1モータ・ジェネレータ11によって制御することができ、定常走行状態では、最適燃費となるようにエンジン10を運転するので、第1モータ・ジェネレータ11の回転数として、エンジン10の燃費が最適となる回転数が目標として算出される(ステップS15)。
【0061】
その後、前述したステップS10ないしステップS12に進み、ステップS13で求められたブレーキ油圧を設定するための指令信号、ステップS14で求められた第2モータ・ジェネレータ5のトルクを設定するための指令信号、ステップS15で算出された第1モータ・ジェネレータ11の回転数を設定するための指令信号が、それぞれ出力される。
【0062】
上記のように変速機6での変速の際に第1モータ・ジェネレータ11により出力軸トルクが補償され、また第2モータ・ジェネレータ5のトルクが補正される。これらのトルクの制御には、前述したバッテリー15,29に電力を充電し、あるいはバッテリー15,29から電力を出力することを伴う。例えば出力軸トルクの低下を補償するためには、前述した図12の(A)から判るように、第1モータ・ジェネレータ11での発電量を増大させてサンギヤ17に付加する負トルクを増大させることになるから、バッテリー15で電力を受け入れて充電をおこなうことになる。また、第2モータ・ジェネレータ5の回転数を同期回転数に増大させる場合には、第2モータ・ジェネレータ5のトルクを増大させる必要があるから、バッテリー29から電力を出力することになる。
【0063】
したがってバッテリー15,29の充電量SOCやその温度などの動作状態によっては第1モータ・ジェネレータ11や第2モータ・ジェネレータ5の運転制御が制限される場合がある。言い換えれば、エネルギー蓄積部に相当するバッテリー15,29の状態によって変速時のトルク補償やトルク補正の制御が制限されることがある。この発明に係る制御装置は、このような運転制御が制限されている状態であっても変速に伴うショックの悪化を防止するために、以下に説明する制御を実行するように構成されている。
【0064】
図1は、第1モータ・ジェネレータ11の運転制御が制限されている場合の例を示しており、変速時の出力軸トルクの補償のために第1モータ・ジェネレータ11からバッテリー15に充電できる電力量すなわち受け入れ制限値(もしくは受容可能電力)Winが、予め定めた基準値すなわち受け入れ制限ガード値WinG 以上か否かが判断される(ステップS21)。
【0065】
このステップS21で肯定的に判断された場合、すなわち第1モータ・ジェネレータ11が負トルクを出力することに伴って発生する電力を、バッテリー15が充分に受け入れることができる状態となっていれば、変速時における通常の運転制御が可能であるから、特に制御をおこなうことなくリターンする。これとは反対にステップS21で否定的に判断された場合には、第1モータ・ジェネレータ11で発電した電力をバッテリー15が充分には受け入れることができない状態であって、第1モータ・ジェネレータ11が出力軸トルクの補償に必要な負トルクを発生できない状態になっているから、変速機6で実行する変速を判断する変速点が変更される(ステップS22)。すなわち変速点が演算される。この変速点の演算あるいは変更は、受け入れ制限値Winごとにおこなわれる。
【0066】
このステップS22における制御は、例えば図2に実線で示す通常時の変速点を破線で示すように相対的に低負荷側に変更する制御である。なお、図2は、横軸に車速Vを採り、縦軸にアクセル開度などで表される負荷Accを採って示す変速線図であり、高速段Hから低速段Lへのダウンシフト点を結んだダウンシフト線と、低速段Lから高速段Hへのアップシフト点を結んだアップシフト線とが設定されており、これら両方の変速線が変更される。このような変速点の変更は、負荷や車速などを変数とした演算式を予め用意しておき、その演算式に基づいて求めた変速点を設定することによりおこなってもよく、あるいは演算式に替わるマップ値を用意しておき、そのマップ値を利用して変速点を設定することによりおこなってもよい。
【0067】
ついで、その時点の負荷および車速と、変更された変速点とに基づいて変速機6での変速が判断される(ステップS23)。変速の判断が成立しない場合には、ステップS23で否定的に判断され、その場合には、特に制御をおこなうことなくリターンする。これに対して変速の判断が成立したことによりステップS23で肯定的に判断されると、変速指示が出力される(ステップS24)。
【0068】
その変速は、前述したように第1ブレーキB1と第2ブレーキB2とのいずれか一方を解放するとともに他方を係合させることにより実行され、その変速の過渡状態での出力軸トルクの低下を抑制もしくは回避するために、第1モータ・ジェネレータ11が制御されて主動力源1から出力軸2に対して出力されるトルクが一時的に増大させられる。その場合、上記のステップS21で肯定的に判断されているように、受け入れ制限値Winがガード値WinG より小さいことにより第1モータ・ジェネレータ11の運転制御が制限され、その結果、出力軸トルクの低下を補う補償トルクが皆無もしくは小さくなっている。
【0069】
しかしながら、変速点が低負荷側に変更されていて低負荷状態で変速が実行されているので、変速に伴う出力軸トルクの落ち込みが小さく、また小さい補償トルクで出力軸トルクの落ち込みを回避もしくは緩和できる。そのため、ステップS24で変速指示を出力して変速機6での変速を実行した場合の出力軸トルクの落ち込みあるいは変動が小さくなり、ショックが回避もしくは抑制される。また、各ブレーキB1,B2に作用するトルクもしくはこれらのブレーキB1,B2で吸収するエネルギー量が相対的に低下するので、これらのブレーキB1,B2の耐久性が向上する。
【0070】
なお、上述した例では、変速点を連続的に変化させ、あるいはマップ値によって複数に変化させるように構成したが、通常時用の変速点と運転制御制限時用の変速点とを選択するように構成してもよい。図3にその例を示してある。すなわち、バッテリー15での受け入れ制限値Winがガード 値WinG より小さいことによりステップS21で否定的に判断された場合に、運転制御制限時用の変速点が選択され(ステップS22−1)、これに対して受け入れ制限値Winがガード値WinG 以上であることによりステップS21で肯定的に判断された場合には、通常時用の変速点が選択される(ステップS22−2)。なお、ここで、通常時用の変速点は例えば図2に実線で示す変速点であり、これに対して運転制御制限時用の変速点は例えば図2に破線で示す変速点であって、通常時用の変速点に対して相対的に低負荷側に変更されている。
【0071】
さらに、この発明における変速点の変更は、要は、変速のタイミングが変更されることを内容とするものであればよく、したがって変速線図上に設定される変速点を変更せずに、変速の判断の要因となる検出された負荷や車速などのパラメータに所定の補正を加え、その補正後の値に基づいて変速を判断するように構成してもよい。
【0072】
ところで、図11に示す構成のハイブリッド駆動装置では、変速機6を低速段Lから高速段Hに変速させる場合、その変速過渡状態での出力軸トルクの低下を抑制するために第2モータ・ジェネレータ5を力行制御する場合がある。その場合には、バッテリー29から第2モータ・ジェネレータ5に対して電力を出力する必要があるが、バッテリー29の充電量SOCが低下していたり、あるいは温度が低いために充分に出力できないなどの状態が生じていると、第2モータ・ジェネレータ5を必要十分に力行制御できない。そこでこの発明に係る制御装置は、力行制御がバッテリー29の状態に起因して制限されている場合には、変速点を相対的に低負荷側に変更するようになっている。
【0073】
具体的には、バッテリー29の電力出力制限値(すなわちバッテリー29からの出力可能電力量)Wout が所定値より小さい場合には、アップシフト点およびダウンシフト点を所定の演算に基づいて求めることにより、あるいはマップ値に基づいて求めることにより、もしくは予め定めた運転制御制限時用の変速点を選択することにより、変速点を変更する。その電力出力制限値Wout に基づく運転制御の制限の判断は、予め定めた電力出力制限ガード値WoutGとその時点の電力出力制限値Wout とを比較し、電力出力制限値Wout がガード値WoutG以上であれば、必要十分に電力を出力できるので、通常の変速点を採用し、これとは反対に電力出力制限値Wout がガード値WoutGより小さい場合には、充分な電力を出力できないので、運転制御制限時用の変速点を設定する。これらの変更制御は、上述した図1あるいは図3に示す制御例と同様である。
【0074】
したがってバッテリー29からの電力の出力の制限に起因して変速点を変更する制御は、上述した受け入れ制限値Winに起因して変速点を相対的に低負荷側に変更する制御とほぼ同じであるから、図1および図3におけるステップS21に、電力出力制限値Wout とそのガード値WoutGとの比較の内容を併記してある。
【0075】
このように第2モータ・ジェネレータ5を変速時に力行制御するにあたり、バッテリー29の状態に基づいてその運転制御が制限された場合、変速機6での変速が相対的に低負荷状態で実行される。そのため、変速過渡状態での出力軸トルクの落ち込み自体が少ないために変速ショックが緩和され、これに加えて第2モータ・ジェネレータ5で出力できるトルクが小さくても出力軸トルクの落ち込みの抑制に効果的に作用し、この点でも変速ショックが抑制もしくは防止される。
【0076】
上述したように変速機6による変速時にいずれかのモータ・ジェネレータ11,5による出力軸トルクの補償もしくはトルクの補正が制限された場合、通常どおりに変速を実行するとすれば、出力軸トルクの落ち込みが大きくなってショックが悪化しやすい。このような不都合を回避するために、上記の変速点の変更に替えて、以下に説明するように制御してもよい。
【0077】
図4はその制御例を示す簡略化したフローチャートであって、先ず、車速Vが低速段(Lモード)Lの上限車速VLG以下か否かが判断される(ステップS31)。その上限車速VLGは、エンジン10や各モータ・ジェネレータ11,5などのオーバーランを回避するなどのために予め定めた車速である。
【0078】
このステップS31で肯定的に判断された場合には、前述した受け入れ制限値Winがそのガード値WinG 以上か否か、あるいは出力制限値Wout がそのガード値WoutG以上か否かが判断される(ステップS32)。受け入れ制限値Winおよび出力制限値Wout のいずれか一方がそのガード値WinG,WoutGより小さい場合にステップS32で否定的に判断される。その場合には、高速段Hと低速段Lとのいずれかが選択される(ステップS33)。
【0079】
このステップS33での変速段の選択は、上述したハイブリッド駆動装置を搭載した車両のその時点の走行状態に基づいておこなわれ、例えば低車速であって高トルクを必要とする場合には低速段Lが選択され、これとは反対に大きいトルクを必要とはしないが油温を迅速に上昇させる必要があるなどの場合には、高速段Hが選択される。その変速段の選択は、運転者が手動操作しておこなうように構成してもよく、あるいは制御装置によって自動的に実行するように構成してもよい。
【0080】
その選択された変速段が固定される(ステップS34)。すなわち、負荷や車速などの走行状態の変化が生じても発進時の変速段が維持される。その結果、出力軸トルクの補償や第2モータ・ジェネレータ5によるトルク補正がない状態での変速機6での変速が生じないので、ショックが悪化することはない。
【0081】
他方、ステップS31で否定的に判断された場合には、通常の変速制御が実行される(ステップS35)。この通常の変速制御とは、前述した各モータ・ジェネレータ11,5の運転制御が制限されていない状態で、かつ予め定めた変速点に基づいて変速を判断して実行する変速制御である。したがってその通常の変速制御は、前述したステップS32で肯定的に判断された場合、すなわち受け入れ制限値Winおよび出力制限値Wout が共にそれぞれのガード値WinG ,WoutG以上の場合にも実行される。
【0082】
なお、変速段(変速比)を固定する制御は、ハイブリッド駆動装置の暖機を促進するためにおこなってもよい。その例を図5にフローチャートで示してあり、先ず、ハイブリッド駆動装置の温度(例えば油温)THo が予め定めた基準値THoG以下か否かが判断される(ステップS41)。このステップS41で肯定的に判断された場合には、ハイブリッド駆動装置の温度が低く、オイルの粘度が高いために動力損失が大きく、あるいは油圧の制御性が低下している。したがってこの場合は、変速機6が暖機促進モード(変速段)に設定されて固定される(ステップS42)。この暖機促進モードは、前述した図4に示すステップS33で選択される変速段と同様であって、その時点の運転状態に基づいて選択される高速段Hもしくは変速段Lである。一方、油温THo が基準値THoGより高いことによりステップS41で否定的に判断された場合には、通常の変速制御が実行される(ステップS43)。
【0083】
したがって図5に示す制御によれば、油圧の制御性の悪い状態での変速が回避されてショックの悪化が防止されるうえに、ハイブリッド駆動装置における油温が早期に上昇してオイルの粘度が低下し、その結果、オイルの撹拌に伴う動力損失を低下させて燃費を向上させることができる。
【0084】
前述したいずれかのモータ・ジェネレータ11,5の運転制御が制限されている状態での変速に伴うショックを抑制するためには、上述した変速点の低負荷側への変更や変速比の固定に替えて、変速点を低車速側に変更することも有効である。その例を図6にフローチャートで示してある。
【0085】
図6における制御例では、先ず、前述した受け入れ制限値Winがそのガード値WinG 以上か否か、あるいは出力制限値Wout がそのガード値WoutG以上か否かが判断される(ステップS51)。受け入れ制限値Winおよび出力制限値Wout のいずれか一方がそのガード値WinG,WoutGより小さい場合にステップS51で否定的に判断される。その場合には、変速機6での変速を判断する変速点が、通常時に変速が判断される変速点に対して相対的に低車速側に変更される(ステップS52)。その一例を図7に変速線図として模式的に示してある。
【0086】
この変速点の変更は、受け入れ制限値Winごとに、あるいは出力制限値Wout ごとにおこなわれ、また予め定めた演算式に基づいて新たな変速点が求められ、もしくは予め定めたマップから求められ、あるいは運転制御制限時用として予め定められた変速点を選択することにより実行される。すなわち、変速点の変更の手法は、前述した低負荷側への変速点の変更の場合と同様である。
【0087】
ついで、その時点の負荷および車速と、変更された変速点とに基づいて変速機6での変速が判断される(ステップS53)。変速の判断が成立しない場合には、ステップS53で否定的に判断され、その場合には、特に制御をおこなうことなくリターンする。これに対して変速の判断が成立したことによりステップS53で肯定的に判断されると、変速指示が出力される(ステップS54)。なお、ステップS51で肯定的に判断された場合には、通常時用の変速点が設定される(ステップS55)。
【0088】
その変速は、前述したように第1ブレーキB1と第2ブレーキB2とのいずれか一方を解放するとともに他方を係合させることに実行され、その変速の過渡状態での出力軸トルクの低下を抑制もしくは回避するために、第1モータ・ジェネレータ11が制御されて主動力源1から出力軸2に対して出力されるトルクが一時的に増大させられる。あるいは第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクが増大させられる。
【0089】
その場合、上記のステップS51で肯定的に判断されているように、受け入れ制限値Winあるいは出力制限値Wout がそれぞれのガード値WinG ,WinG より小さいことによりいずれかのモータ・ジェネレータ11,5の運転制御が制限され、その結果、出力軸トルクの低下を補う補償トルクもしくは第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正が皆無もしくは小さくなっている。
【0090】
しかしながら、変速点が低車速側に変更されていて変速に要する時間が短くなるので、アップシフトおよびダウンシフトのいずれの変速であっても変速に伴うショックが防止もしくは緩和される。これを具体的に説明すると、低速段Lから高速段Hに変速する場合のタイムチャートを図8に模式的に示してあり、t1 時点に実質的な変速が開始されて、出力軸トルクもしくは変速機6から出力軸2に作用するトルクが低下する。トルク相がt2 時点まで継続し、t2 時点にイナーシャ相が開始する。したがって第2モータ・ジェネレータ5の回転数が低下し始め、それに伴う慣性トルクが出力軸2に現れて出力軸トルクが次第に増大する。また、高速段Hを設定する第1ブレーキB1の係合圧(油圧)が増大する。
【0091】
変速点が低車速側に変更されていることにより、第2モータ・ジェネレータ5の回転数が変速後の同期回転数に至るまでの回転数の変化量すなわち変速の前後での回転数の差が小さいので、t3 時点に同期回転数に至り、変速が終了する。これに対して、変速点を低速側に変更しない通常時の変速では、変速前後での第2モータ・ジェネレータ5の回転数差が大きいために、t3 時点より大きく遅れたt4 時点に同期回転数に至り、変速が終了する。
【0092】
変速点を低車速側に設定した場合、変速後の変速段を設定するブレーキB1の係合圧の増大勾配を図8に示すように相対的に大きくすることが可能であり、その結果、変速に要する時間が短縮される。そのため、変速の過程における出力軸トルクの落ち込み量が小さくなって、変速の過程におけるトルク変動すなわちショックが抑制もしくは防止される。また、変速に関与する摩擦係合装置すなわちブレーキB1で吸収するエネルギー量が少なくなるので、その耐久性を向上させることができる。
【0093】
なお、係合圧の増大勾配を特に大きくしなくても、変速の前後での回転数差が小さいので、変速時間が短くなるが、係合圧の増大勾配を特には増大させない場合には、これに加えて、変速終了時の出力軸トルクのオーバーシュート量が小さくなり、この点においても変速に伴うショックを抑制もしくは防止することができる。
【0094】
つぎに第2モータ・ジェネレータ5を走行用動力源として走行するいわゆるEV走行の際の変速制御について説明する。前述したように図11に示す構成のハイブリッド駆動装置は出力軸2に変速機6を介して連結した第2モータ・ジェネレータ5を備えているので、第2モータ・ジェネレータ5が出力したトルクを変速機6で増幅して出力軸2に伝達でき、したがって第2モータ・ジェネレータ5のみを動力源として走行することができる。このような走行モードがEV走行(電気自動車走行)モードである。その場合、変速機6で変速中では第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間の伝達トルクが低下し、しかもエンジン10を駆動していなければ、主動力源1側からのトルクで出力軸トルクを補償することができない。そのため、EV走行モードでの変速が以下のように制御される。
【0095】
図9はその制御例を説明するためのフローチャートであって、先ず、ハイブリッド駆動装置における油温が予め定めた所定値より高いか否かが判断される(ステップS61)。これは、ハイブリッド駆動装置の暖機が完了していて変速機6での変速を想定したとおりに実行できるか否かの判断であり、したがって肯定的に判断された場合には、EV走行中か否かが判断される(ステップS62)。
【0096】
ここで、EV走行中とは、エンジン10の始動制御中およびエンジン10の停止制御中のいずれでもなく、かつ第2モータ・ジェネレータ5の出力する動力で走行している状態である。EV走行中であることによりステップS62で肯定的に判断された場合には、車速が所定車速より低車速か否かが判断される(ステップS63)。このステップS63で肯定的に判断された場合には、変速が禁止される(ステップS64)。具体的には変速禁止フラグがONとされる。
【0097】
EV走行は第2モータ・ジェネレータ5の動力で走行している走行形態であるから、その第2モータ・ジェネレータ5を出力軸2に連結している変速機6で変速が生じると、第2モータ・ジェネレータ5から出力軸2にトルクを伝達できなくなって出力軸トルクの変化すなわち変速ショックが大きくなる。そこで、そのような事態を回避するために、変速が禁止される。すなわちショックの発生要因自体が生じなくなる。
【0098】
一方、車速で所定車速より低車速であることによりステップS63で肯定的に判断された場合には、要求駆動力の絶対値が予め定めた所定の要求量より小さいか否かが判断される(ステップS65)。すなわち加速要求量あるいはコースト状態での回生制動力が所定値より小さいか否かの判断がおこなわれる。このステップS65で否定的に判断された場合には、第2モータ・ジェネレータ5が大きいトルクを出力することが要求され、あるいは第2モータ・ジェネレータ5が大きい回生制動力を発生することが要求されていることになる。したがってこの場合には、たとえ低車速であっても第2モータ・ジェネレータ5が要求されている駆動あるいは制動の機能を果たすように、第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との連結状態が維持される。すなわち変速が禁止される(ステップS64)。
【0099】
これとは反対にステップS65で肯定的に判断された場合、すなわち低車速であり、かつ正もしくは負の要求駆動力が所定値より小さい場合には、変速が許可される(ステップS66)。具体的には変速禁止フラグがOFFとされる。変速機6での変速に伴う出力軸トルクの変化やそれに伴うショックが小さいからである。
【0100】
ついで実際に変速機6での変速制御が実行されているか否かが判断される(ステップS67)。変速制御中であることによりステップS67で肯定的に判断された場合には、エンジン10の停止が禁止される(ステップS68)。すなわちエンジン10が駆動状態に維持される。変速中における出力軸トルクの変動を回避するためである。したがって変速制御中でないことによりステップS67で否定的に判断された場合には、エンジン10の停止が許可される(ステップS69)。
【0101】
なお、油温が低いことによりステップS61で否定的に判断された場合には、ステップS64に進んで変速が禁止される。
【0102】
また、EV走行中でないことによりステップS62で否定的に判断された場合には、通常の制御が実行される。すなわち先ず、エンジン10の始動制御中か否かが判断される(ステップS70)。このステップS70で否定的に判断された場合には、エンジン10と第1モータ・ジェネレータ11との間で動力の合成もしくは分配をおこなう前記遊星歯車機構12で急変速が生じているか否かが判断される(ステップS71)。これは、例えばエンジン10の回転数の変化量ΔNe が所定値を超えているか否かによって判断することができる。
【0103】
回転数の変化が緩やかであることによりステップS71で否定的に判断された場合には、前述したステップS66に進んで変速が許可される。これとは反対に回転数の変化が急速であることによりステップS71で肯定的に判断された場合、およびエンジン10の始動制御中であることによりステップS70で肯定的に判断された場合には、変速判断が成立しているか否か、すなわち変速判断があるか否かが判断される(ステップS72)。
【0104】
変速判断が既になされていることによりステップS72で肯定的に判断された場合には、その変速判断をキャンセルして変速を中止する(ステップS73)。その後、変速を禁止する(ステップS74)。また、変速の判断がないことによりステップS72で否定的に判断された場合には、直ちにステップS74に進んで変速を禁止する。
【0105】
このように図9に示す制御をおこなうように構成することにより、EV走行中の変速が生じないので、ショックを未然に防止することができる。なお、EV走行中であってもエンジン10が駆動されていれば、変速機6での変速の際にエンジン10もしくは第1モータ・ジェネレータ11のトルクを制御して変速過渡時の出力軸トルクの変動を抑制してもよい。これは、前述した図13に示すステップS8,S9,S11,S12の制御である。
【0106】
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述したステップS21,S31,S51の各機能的手段が、この発明の運転制限判断手段に相当し、ステップS22,S22−1,S52の各機能的手段が、この発明の変速点変更手段に相当し、図11に示すバッテリー15,29がこの発明のエネルギー蓄積部に相当し、さらに第1モータ・ジェネレータ11がこの発明の回生機構に相当し、また図13に示すステップS8の機能的手段が、この発明における出力トルク補正手段および変速時トルク補正手段に相当する。さらにまた、第2モータ・ジェネレータ5がこの発明における駆動機構に相当し、図13に示すステップS9の機能的手段が、この発明の駆動制御手段に相当し、またステップS34の機能的手段が、この発明の変速比固定手段に相当し、そしてステップS64の機能的手段が、この発明の変速規制手段に相当する。
【0107】
なお、この発明は上述した各具体例に限定されない。この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、図11に示すように内燃機関のトルクと第1モータ・ジェネレータ(もしくは電動機)のトルクとを遊星歯車機構を主体とする合成分配機構を介して出力部材に伝達し、さらにその出力部材に第2モータ・ジェネレータ(もしくは電動機)のトルクを変速機を介して伝達するいわゆる機械分配式のハイブリッド駆動装置が好適であるが、これ以外の構成のものであってもよく、要は、第2の駆動源が変速機を介して出力部材に連結されていればよい。また、この発明におけるエネルギー蓄積部は、要は、車両の走行慣性エネルギーを回生して蓄えることができるものであればよいであって、バッテリー以外にキャパシターやフライホイールなど、エネルギーの形態に関わらず蓄積できるものであればよい。したがって回生機構はモータ・ジェネレータに限られない。そして、この発明における変速機は、高低の二段に変速できる構成以外に更に多段に変速できる変速機や無段変速機などであってもよい。
【0108】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、運転制御が制限されていることによりいわゆるトルク補償を実行できない場合、出力部材に生じているトルクに適したタイミングで変速機での変速を実行することになるので、変速に伴うショックを軽減もしくは防止することができる。
【0109】
また、請求項2の発明によれば、エネルギー蓄積部がエネルギーを充分に出力できない場合、あるいは受容できない場合に変速点を変更するので、変速に伴うショックを軽減もしくは防止することができる。
【0110】
さらに、請求項3の発明によれば、変速機での変速時における出力トルクの変化を回生トルクで充分には抑制できない場合、その変速が相対的に低負荷状態で実行されるので、変速に伴うトルク変化が小さくなり、変速によるトルク変動自体が小さいうえに、回生トルクが小さくても出力トルクの変化をショックとならないように抑制することができる。
【0111】
またさらに、請求項4の発明によれば、変速機による変速の際に、第1動力源の回生機構による回生制御が制限されていることよって回生トルクの変化量が少ない場合であっても、変速が相対的に低負荷状態で実行されるので、ショックを抑制もしくは防止することができる。
【0112】
一方、請求項5の発明によれば、いずれかの動力源を、変速の際の出力トルクの変化を抑制するように充分には制御できない場合の変速が、相対的に低車速状態で生じることに伴い、変速に要する時間が短くなるので、いずれかの動力源を充分には制御できない状態での変速によるトルク変化が短時間のうちに終了し、変速に伴うショックが体感しにくくなり、あるいは軽減される。これに加えて、変速を摩擦係合装置によって実行する場合には、その摩擦材で吸収するエネルギー量が少なくなるから、その耐久性を向上させることができる。
【0113】
また、請求項6の発明によれば、変速機での変速を判断する変速点が相対的に低負荷側に変更されるため、変速機での変速に伴う出力トルクの変化が少なくなるので、ショックが生じにくく、またいずれかの動力源の制限された運転制御によっても出力トルクの変化が抑制され、この点でもショックを防止もしくは緩和することができる。
【0114】
さらに、請求項7の発明によれば、変速が低負荷状態で生じるので、第2の動力源による小さい補正トルクであっても出力トルクの変化が抑制され、その結果、ショックを防止もしくは緩和することができる。
【0115】
さらにまた、請求項8の発明によれば、いずれかの動力源の運転制御が、エネルギー蓄積部の許容出力量もしくは受容可能量によって制限される場合、車両の発進時の変速比が維持され、変速機での変速が生じないため、いずれかの動力源によるトルク補正が充分には実行できない状態での変速が生じず、したがってショックの悪化を回避することができる。
【0116】
そして、請求項9の発明によれば、出力部材に変速機を介して連結されている第2の動力源で走行している状態では、変速機での変速が規制されるため、第1の動力源によって出力トルクのいわゆる補償をできない状態での変速やそれに伴う出力トルクの変動が生じず、あるいはその変動が規制されるので、ショックを抑制もしくは防止することができる。
【0117】
そしてまた、請求項10の発明によれば、出力部材が連結されている第1の動力源からトルクを出力でき、かつそのトルクを増大させることができる状態では、変速機での変速の際に第1の動力源の出力トルクが増大側に補正されるため、変速機での変速の過程における出力部材のトルクが、第1の動力源のトルクで補償され、変速時における出力トルクの低下やそれに起因するショックなどを防止もしくは抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の制御装置による制御例を説明するための概略的なフローチャートである。
【図2】通常時の変速線に対して低負荷側に変更された変速線を模式的に示す図である。
【図3】この発明の制御装置による他の制御例を説明するための概略的なフローチャートである。
【図4】この発明の制御装置による更に他の制御例を説明するための概略的なフローチャートである。
【図5】油温に基づいて変速比の固定制御と通常の変速制御とを選択するように構成した制御例を示す概略的なフローチャートである。
【図6】変速点を低車速側に変更するように構成したこの発明の制御装置による制御例を説明するための概略的なフローチャートである。
【図7】通常時の変速線に対して低車速側に変更された変速線を模式的に示す図である。
【図8】変速点を低車速側に変更することに伴って変速時間が短縮されることを説明するためのタイムチャートである。
【図9】EV走行時に変速を禁止するように構成したこの発明の制御装置による制御例を説明するためのフローチャートである。
【図10】この発明で対象とするハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すブロック図である。
【図11】そのハイブリッド駆動装置を更に具体的に示すスケルトン図である。
【図12】図11に示す各遊星歯車機構についての共線図である。
【図13】そのハイブリッド駆動装置を対象としたこの発明の制御装置による全体的な制御例を説明するための概略的なフローチャートである。
【符号の説明】
1…主動力源、 2…出力部材(出力軸)、 5…アシスト動力源(第2モータ・ジェネレータ)、 6…変速機、 10…内燃機関(エンジン)、 11…第1モータ・ジェネレータ、 12…遊星歯車機構。
Claims (10)
- 第1の動力源に出力部材が連結されるとともに、正トルクおよび負トルクの少なくとも一方を出力可能な第2の動力源が、変速機を介して前記出力部材に連結されているハイブリッド駆動装置の制御装置において、
前記第1の動力源および第2の動力源の少なくともいずれか一方の運転制御が制限されていることを判断する運転制限判断手段と、
その運転制限判断手段によって前記運転制御が制限されていることが判断された場合に前記変速機による変速の判断が成立する変速点を、前記運転制御が制限されていない場合とは異ならせる変速点変更手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記第1の動力源もしくは第2の動力源に対してエネルギーを出力しもしくはいずれかの前記動力源で回生したエネルギーを蓄えるエネルギー蓄積部を更に備え、
前記運転制限判断手段は、前記エネルギー蓄積部の状態に基づいて前記運転制限を判断する手段を含むことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記第1の動力源および第2の動力源の少なくともいずれか一方がエネルギーを回生するように構成され、かつ
前記運転制限判断手段は、前記エネルギー蓄積部でのエネルギーの受容可能量が所定値より少ない場合に前記運転制御の制限を判断する手段を含み、さらに
前記変速点変更手段は、前記運転制御の制限が判断された場合に前記変速点を、前記ハイブリッド駆動装置に対する要求負荷が相対的に小さい低負荷側に変更する手段を含む
ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記第1の動力源がエネルギー回生をおこなう回生機構を含み、
前記変速の際に、前記回生機構によるエネルギー回生量を変更して前記第1の動力源から前記出力部材に伝達するトルクを増大側に補正する出力トルク補正手段が更に設けられていることを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記エネルギー蓄積部の状態は、前記エネルギー蓄積部から出力可能なエネルギー量である許容出力量および前記エネルギー蓄積部でのエネルギーの受容可能量の少なくともいずれか一方であって、前記運転制限判断手段は、前記許容出力量もしくは受容可能量が所定値より少ない場合に前記運転制御の制限を判断する手段を含み、
前記変速点変更手段は、前記運転制御の制限が判断された場合に前記変速点を、相対的に低車速側に変更する手段を含む
ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記エネルギー蓄積部の状態は、前記エネルギー蓄積部から出力可能なエネルギー量であって、前記運転制限判断手段は、前記許容出力量が所定値より少ない場合に前記運転制御の制限を判断する手段を含み、
前記変速点変更手段は、前記ハイブリッド駆動装置に対する要求負荷が相対的に小さい低負荷側に変更する手段を含む
ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記いずれかの動力源が、前記エネルギー蓄積部からエネルギーを受けてトルクを出力する駆動機構を含む前記第2の動力源であり、
前記変速機による変速の際に前記駆動機構からトルクを出力させる駆動制御手段を更に備えていることを特徴とする請求項6に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記エネルギー蓄積部の状態は、前記エネルギー蓄積部から出力可能なエネルギー量である許容出力量および前記エネルギー蓄積部でのエネルギーの受容可能量の少なくともいずれか一方であって、前記運転制限判断手段は、前記許容出力量もしくは前記受容可能量が所定値より少ない場合に前記運転制御の制限を判断する手段を含み、
前記運転制御の制限が判断された場合に、前記ハイブリッド駆動装置を搭載している車両の発進時から前記変速機の変速比を固定する変速比固定手段を更に備えていることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記第2の動力源が、前記第1の動力源を停止した状態で前記出力部材に走行のための動力を出力する電動機を含み、
前記電動機の出力する動力で走行している場合に前記変速機での変速を規制する変速規制手段を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記変速機での変速の際に前記第1の動力源から出力するトルクを増大側に補正する変速時トルク補正手段を更に備えていることを特徴とする請求項9に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
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