JP2004316736A

JP2004316736A - 車両の変速制御装置

Info

Publication number: JP2004316736A
Application number: JP2003109830A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kuretake; 健呉竹
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】変速時に生じる変速前後のトルク段差をなくし、変速ショックを低減する車両の変速制御装置を提供する。
【解決手段】車両の変速制御装置において、変速に先だってエンジン回転数を低下させて変速時のトルク段差を低減するとともに、エンジン回転数の低下により不足するトルクを電動機により補う。これにより、変速ショックを防止することができ、運転者は変速ショックに起因して生じる違和感を殆ど感ずることがない。また、変速に先だってエンジン回転数を所定回転数に維持させ、高電圧バッテリーの使用量を少なくしつつ、発電機が発電した電力によって電動機を動作させる。これにより、シフトアップ動作時に不足する駆動トルクを補充する。よって、消費される燃料を少なくしつつ、高電圧バッテリーの容量の大幅な低減を図ることができる。よって、上記同様にシフトアップ動作時に発生する変速ショックを効果的に低減し、運転者に与える違和感を限りなく除去することができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速時に生じる変速ショックを低減する車両の変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子制御式自動変速機（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ＥＣＴ）を備えた車両では、低速段から高速段へのシフトアップ動作時などにおいて、変速に伴って一時的に駆動トルクが急激に変化することが知られている（これを「トルク段差」とも呼ぶ）。このため、ＥＣＴを備えた車両では、シフトアップ動作時などに、そのトルク段差に起因して変速ショックが発生し、運転者に対して違和感を与えるという問題がある。
【０００３】
かかる問題を解消する方法として、変速終了の判断に基づいて、変速終了後にモータジェネレータからのアシストトルクを車両の駆動トルクに付与して、変速時に生じる変速ショックを低減する車両用駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、変速前に電動機等による回生動作を行うことにより変速機の入力回転数を低下させて、変速時に生じる変速ショックを防止するハイブリット車の変速制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
なお、エンジンにより前輪を駆動し、モータにより後輪を駆動する四輪駆動装置が知られている（例えば特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２４３５０２号公報
【特許文献２】
特開２０００−２３２７号公報
【特許文献３】
特開平７−２３１５０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、変速終了後にモータジェネレータからのアシストトルクを付与することにより、変速時に生じる変速ショックを低減したとしても、変速時点の変速ショックは低減することができない。このため、運転者に違和感を与えることなく変速操作を行うためには、変速時点に生じる変速ショックも効果的に低減させる必要がある。
【０００８】
また、変速前に変速機への入力回転数を低下することにより、変速ショックを防止するとしても、変速指示が出されてから電動機等による回生動作を行い、その入力回転数を低下させて変速後の同期回転数に近似させるまでに相当の時間を要した場合には、変速実行の時期が遅延するという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、変速時に生じる変速前後のトルク段差をなくし、変速ショックを低減する車両の変速制御装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点では、車両の変速制御装置は、所定の変速条件が成立したか否かを判定する判定手段と、前記変速条件が成立した場合に、内燃機関の回転数を低下させると共に、前記内燃機関の出力軸に駆動力を付与して前記内燃機関の駆動力を調整する駆動力調整手段と、前記駆動力を調整した後に変速を実行する変速手段と、を備える。
【００１１】
上記の車両の変速制御装置によれば、所定の変速条件が成立した場合に変速を実行する。ここで、変速条件は、例えば、アクセルペダルの踏み込み量に連動するアクセル開度、及び車速などの状態に基づいて判断することができる。また、変速には、シフトアップ及びシフトダウンの双方を含む。
【００１２】
変速条件が成立したと判定された場合には、車両の変速制御装置は、まず内燃機関（エンジン）の回転数を低下させ、変速時のトルク段差を小さくし、変速ショックを低減する。また、エンジンの回転数を低下させることに伴い、エンジンの出力軸に駆動力を付与する。エンジン回転数を低下させたことによりエンジンの出力軸に作用する駆動力（駆動トルク）は減少する。このため、エンジンの出力軸に駆動力を付与することで、その減少分の不足する駆動トルクを補充する。これにより、変速時（変速前後を含む）に駆動トルクの減少に起因して生ずる変速ショックを効果的に低減することができる。よって、円滑な変速操作を実行することができる。
【００１３】
上記車両の変速制御装置の一態様では、前記駆動力調整手段は、前記変速後に前記内燃機関の回転数を上昇させると共に、前記内燃機関の出力軸に付与する前記駆動力を減少させる。
【００１４】
この態様によれば、変速後にエンジンの回転数を上昇させつつ、エンジンの出力軸に付与する駆動トルクを減少させることができる。これにより、円滑にエンジンから付与される駆動トルクのみによる車両の走行状態に移行することができる。このため、変速後においても変速ショックの発生を阻止することができ、運転者は違和感を感ずることなく快適な車両走行をすることができる。
【００１５】
上記車両の変速制御装置の他の一態様では、前記車両は発電機をさらに備え、前記駆動力調整手段は、前記内燃機関を所定の回転数に制御して前記発電機により発電を行う。
【００１６】
この態様によれば、変速制御装置の内部に有するロックアップクラッチなどをデューティ制御することにより、エンジン回転数を所定の回転数に制御することができる。エンジン回転数を所定の回転数、例えば、８００〜９００（ｒｐｍ）に制御することにより、エンジン効率の良い点で、発電機の有する最大電力量まで発電を行うことができる。
【００１７】
上記車両の変速制御装置の他の一態様では、前記駆動力調整手段は、前記内燃機関の出力軸に電動機により駆動力を付与すると共に、前記発電機により得られる電力により前記電動機を駆動させる。
【００１８】
この態様によれば、電動機への電力供給は発電機を通じて行うことができる。このため、電動機への電力供給のために電源装置などを要することなく、発電機からの電力供給のみによって電動機を駆動させることができる。また、電動機を駆動することにより得られる駆動トルクは、エンジンの出力軸に付与することができる。このため、変速時（変速前後を含む）に生じる駆動トルクの減少分を、電動機からの駆動トルクによって補充することができる。よって、変速時に生ずる変速ショックを効果的に低減することができ、運転者は違和感を感ずることなく快適な車両走行をすることができる。
【００１９】
上記車両の変速制御装置の他の一態様では、前記所定の回転数は、前記発電機による発電効率が最大となり、かつ、前記内燃機関の燃料消費率が最小となる回転数とすることができる。これにより、発電機により効率よく発電した電力を利用して電動機を駆動することが可能となり、電動機の駆動のためにバッテリーなどに蓄積されていた電力を使用する必要がなくなる。
【００２０】
上記車両の変速制御装置の他の一態様では、前記変速手段は、アクセルペダル踏み込み量と車両加速度に基づいて推定される所定時間後に開始される。この態様によれば、車両加速度及びアクセルペダル操作量の値に基づいて、変速開始の時間を推定することができる。これにより、変速手段は、その算出された変速開始時間の推定値となる所定時間後に変速の開始をすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
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。
【００２２】
［車両の構成］
まず、本発明に係る変速制御装置を備える車両の概略構成を説明する。尚、以下に説明する車両１００は、本発明に係る変速制御装置を４ＷＤ（四輪駆動）仕様のＦＲ車両（エンジン前置き後輪駆動方式）に適用したものである。但し、本発明の適用はこれに限られるものではなく、一般的なＦＲ車両やＦＦ車両（エンジン前置き前輪駆動方式）にも適用可能である。また、本車両は既知の４ＷＤ仕様のＦＲ車両を前提とするため、４ＷＤについての説明は省略する。
【００２３】
図１に、本発明に係る変速制御装置を備える車両１００のシステム構成を示す。
【００２４】
車両１００は、図１に示すように、エンジン１と、発電機２と、ベルト３と、インバータ４と、高電圧バッテリー５と、１２Ｖバッテリー１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７と、前輪駆動部６と、自動変速機７と、油圧制御装置８と、プロペラシャフト９と、後輪駆動部１０と、ＥＣＵ１５と、から構成される。以下、各構成要素について図１を参照して説明する。
【００２５】
エンジン１は、燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関である。燃焼室内での混合気の燃焼によるピストンの往復運動は、コンロッド（図示略）を介してクランクシャフト（図示略）の回転運動に変換される。クランクシャフトは自動変速機７を介して後輪駆動部１０に動力を伝達する。
【００２６】
また、このような動力伝達系とは別に、クランクシャフトの一端はクランクシャフトプーリ（図示略）に接続される。このクランクシャフトプーリは、ベルト３により、発電機２に設けられたプーリとの間で動力の伝達が可能とされている。
【００２７】
発電機２は、永久磁石型同期式モータなどから成り、エンジンルーム内に設けられる。発電機２は、エンジン１が発生する動力に基づいて発電を行う。また、発電機２は、電源ケーブル（図示略）を通じてインバータ４と接続される。このため、発電機２によって発生された電力は、電源ケーブルを通じてインバータ４へ供給される。
【００２８】
インバータ４は、主として発電電力量を制御する装置であり、電源ケーブル（図示略）を通じて発電機２、電動機６ａ、６ｂ、高電圧バッテリー５、及び１２Ｖバッテリー１６と夫々接続される。インバータ４は、発電機２からの電力供給を受けると、ＥＣＵ１５からの指令信号に基づき、その電力を所定の電圧に変換する。そして、インバータ４は、前輪の左右に各々設けられた電動機６ａ、６ｂに対して電力供給（破線矢印３０）を行うと共に、それらの駆動或いは停止の制御を行う。よって、インバータ４は、ＥＣＵ１５からの指令信号に基づき、それらの電動機６ａ、６ｂを制御することにより、前輪駆動部６に対する動力の伝達、或いは遮断を行うことができる。尚、電動機６ａ、６ｂを動作させて前輪駆動部６を駆動させることを、電動機６ａ、６ｂによる「アシスト」と称する。また、インバータ４は、発電機２によって発生された電力の供給を受けると、その電力を高電圧バッテリー５及び１２Ｖバッテリー１６の充電を行うのに適した直流電圧に変換し、高電圧バッテリー５及び１２Ｖバッテリー１６の充電を行うことができる（以下、「回生」とも呼ぶ。）。尚、電動機６ａ、６ｂは、電磁クラッチを有するものであっても良い。この場合は、ＥＣＵ１５によってクラッチ制御が行われ、加速時に電動機６ａ、６ｂによるアシストを行わない場合の負荷低減を行うことができる。
【００２９】
また、インバータ４は、電動機６ａ、６ｂを制御することにより、左右の前輪を夫々独立して駆動させることが可能である。例えば、インバータ４は、車両１００の走行状態に応じて電動機６ａ、６ｂを制御することにより、左右の前輪のうち片輪のみに回転駆動力を付与し、他方の片輪に対しては回転駆動力を阻止することが可能である。これにより、本車両１００は、走行状態（例えば、凹凸路面走行、登坂走行など）に応じた動力性能を得ることが可能である。
【００３０】
高電圧バッテリー５は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などの２次電池である。また、高電圧バッテリー５は、後述する電動機６ａ、６ｂなどに対して電力供給を行い、それらを動作させる。高電圧バッテリー５は、例えば、後述する２つの電動機６ａ、６ｂ等を円滑に動作させるため、高電圧（４２Ｖ以上）を定格電圧とすることができる。一方、１２Ｖバッテリー１６は、エアコンなどの補機類を作動させたり、後述する電動機６ａ、６ｂなどに対して電力供給を行い、それを動作させることも可能である。
【００３１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、インバータ４と１２Ｖバッテリー１６との間に配置され、インバータ４からの電圧を変圧して１２Ｖバッテリー１６を充電する。
【００３２】
前輪駆動部６は、図示しない減速機、ドライブシャフト、左右の前輪、及び電動機６ａ、６ｂ等から構成される。減速機は、主として左右の前輪の回転速度を調整する機構である。具体的には、車両１００が直線道路を走行するときは、減速機は、左右の前輪を同一の速度で回転させる。一方、車両１００が旋回運動を行うときは左右の前輪の回転速度差が生じるため、減速機はそれらの回転速度を調整して、スムーズな旋回運動を可能とする。
【００３３】
電動機６ａ、６ｂは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する永久磁石型同期式モータなどが好適であり、左右の前輪を駆動させる位置に夫々設けられる。電動機６ａ、６ｂは、回転シャフトとなるロータ（図示略）と、磁界の変化によってロータを回転させるステータ（図示略）とを有する。電動機６ａ、６ｂは、インバータ４からの電力供給（破線矢印３０）を受けると、その内部においてステータの磁界が刻々と変化し、これによりロータが回転する。このため、電動機６ａ、６ｂは、回転動作を行なうことができる。
【００３４】
また、電動機６ａ、６ｂの各ロータの一端に設けられたピニオンギアは、減速機の外歯歯車と噛合っている。そのため、電動機６ａ、６ｂが回転駆動することにより、ドライブシャフトを左右独立に回転させ、左右の前輪を夫々駆動させることができる。また、減速機は、電磁クラッチを有している。このため、電動機６ａ、６ｂからの回転駆動力が不要である場合には、ＥＣＵ１５は電磁クラッチを作動させて、電動機６ａ、６ｂから前輪駆動部６への動力伝達を遮断することができる。よって、車両１００の状態に応じて、適宜電動機６ａ、６ｂによるアシストを行うことができる。
【００３５】
自動変速機７は、トルクコンバータ７２と、複数個のプラネタリーギヤを有する多段変速機構７１とから構成され、これらトルクコンバータ７２、及び多段変速機構７１が直列的に配置される。
【００３６】
トルクコンバータ７２は、エンジン１と多段変速機構７１との間に設けられる。トルクコンバータ７２は、油などの流体を利用することにより、エンジン１から出力される回転トルクを断続的に多段変速機構７１へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させて多段変速機構７１へ伝達する機能とを有する。
【００３７】
本例に係るトルクコンバータ７２は、既知のものであり、エンジン１のクランクシャフトに連結されたポンプ羽根車と、多段変速機構７１の入力軸に連結されたタービン羽根車と、ワンウェイクラッチを介して支持されるステータと、を有しており、ポンプ羽根車側とタービン羽根車側とを機械的に連結するロックアップクラッチ７２ａを備えている。このように構成されるトルクコンバータ７２においては、エンジン１の駆動力によって作動油が、ポンプ羽根車→タービン羽根車→ステータ→ポンプ羽根車の順に循環して流れる。これにより、タービン羽根車の回転を促進させ、多段変速機構７１の入力軸の回転トルクを増大させることができる。
【００３８】
ロックアップクラッチ７２ａは、トルクコンバータ７２の内部に設けられる。ロックアップクラッチ７２ａは、ＥＣＵ１５からの指令信号に基づき、油圧制御装置８によって、ポンプ羽根車側と多段変速機構７１の入力軸との機械的な係合又は解放を行うクラッチである。よって、ロックアップクラッチ７２ａの係合、つまりポンプ羽根車と多段変速機構７１の入力軸との機械的な係合を行うことにより、エンジン１から得られる回転トルクをそのまま多段変速機構７１の入力軸に伝達することができる。
【００３９】
即ち、上述したトルクコンバータ７２が流体クラッチとして作用しても、油などの流体を通じて動力の伝達が行われるため、その流体摩擦によってエネルギーロスが生じる。このため、そのエネルギーロスを減少させるべく、ポンプ羽根車とタービン羽根車の回転速度が略同等の回転速度になったとき、ＥＣＵ１５は、油圧制御装置８を制御して、トルクコンバータ７２を介さずにポンプ羽根車と多段変速機構７１の入力軸との機械的な係合を行う。これにより、そのエネルギーロスを減少させることができる。一方、ロックアップクラッチ７２ａの解放をした場合には、エンジン１から得られる回転トルクを多段変速機構７１の入力軸に伝達するのを遮断することができる。
【００４０】
よって、ロックアップクラッチ７２ａの係合又は解放を必要に応じて行うことにより、エンジン１の回転トルクを多段変速機構７１の入力軸に伝達又は遮断することができる。
【００４１】
多段変速機構７１は、トルクコンバータ７２とプロペラシャフト９との間に設けられ、前進５段（第１速〜第５速）、後進１段の各変速段に対応する複数のギア（プラネタリーギア）などを有する。多段変速機構７１は、ＥＣＵ１５からの指令信号に基づき、油圧制御装置８を作動させることにより、低速段から高速段への変速操作（シフトアップ）、或いは高速段から低速段への変速操作（シフトダウン）を行う。
【００４２】
油圧制御装置８は、多段変速機構７１の近傍に設けられ、主としてソレノイドバルブなどから構成される。油圧制御装置８は、ＥＣＵ１５からの指令信号に基づいて、ソレノイドバルブなどを制御して多段変速機構７１の制御を行う。油圧制御装置８は、制御を行う場合、例えば、ＥＣＵ１５からの指令信号に基づき、油圧により作動するソレノイドバルブなどを制御して、ロックアップクラッチ７２ａの係合又は解放を行う。また、油圧制御装置８は、多段変速機構７１の制御を行う場合、例えば、ＥＣＵ１５からの指令信号に基づき、油圧により作動するソレノイドバルブなどを制御して、シフトチェンジなどの変速操作を行う。
【００４３】
プロペラシャフト９は、自動変速機７と、後輪駆動部１０及びディファレンシャルとの間に設けられ、エンジン１などから得られる駆動トルクを後輪駆動部１０へ伝達する推進軸である。
【００４４】
後輪駆動部１０は、図示しない減速機、ドライブシャフト、左右の後輪等から構成される。減速機は、車両１００の走行状態に応じて、左右の後輪の回転速度を調整する機構である。
【００４５】
ＥＣＵ１５（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）は、入出力装置、記憶装置、中央処理演算装置などのマイクロコンピュータを中心として構成され、車両１００のシステムを統括制御する。ＥＣＵ１５は、車両１００に搭載された各センサなどからの入力情報などに基づいて、車両１００を最適な状態に制御する。具体的には、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数センサからクランクシャフトの回転数（エンジン回転数２０）、車速センサから車速２１、アクセル開度センサからアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度２２）、加速度センサから加速度２３、その他各センサからの信号２４を、それぞれ検出している。
【００４６】
特に、本実施形態では、ＥＣＵ１５は、車両１００の走行状態（車速２１とアクセル開度２２）に応じて、自動変速機７の変速操作を制御すると共に、自動変速機７のシフトアップ動作時に発生する変速ショックの防止のために、エンジン回転数２０の制御、電動機６ａ、６ｂによるアシスト、ロックアップクラッチ７２ａの係合又は解放などの制御を行う。ここで、詳細は後述するが、ＥＣＵ１５はロックアップクラッチ７２ａの係合又は解放を行うときは、適宜、ＯＮ期間とＯＦＦ期間との比率を変えて制御（以下、「デューティ（Ｄｕｔｙ）制御」と呼ぶ。）することが可能である。
【００４７】
［変速制御］
次に、本実施形態に係る変速制御について述べる。概要を説明すると、先に述べたように、低速段から高速段への変速操作（シフトアップ動作）等においては、駆動トルクの段差により変速ショックが生じることが知られている。これにより、運転者に違和感を与えることになる。このため、本実施形態では、その変速ショックを防止する方法として、２つの実施例を順に説明する。
【００４８】
なお、シフトアップ動作とは、自動変速機７がＥＣＵ１５からの指令信号に基づいて、自動的に低速段から高速段への切り換えを行う変速操作のことをいう。具体的には、自動変速機７がアクセル開度２２や車速２１などに基づいて、第１速（１ｓｔ）→第２速（２ｎｄ）へ、第２速→第３速（３ｒｄ）へ、第３速→第４速（４ｔｈ）へ、第４速→第５速（５ｔｈ）への変速を行うことをいう。
【００４９】
なお、シフトアップ動作時の駆動トルクの段差は、基本的には変速段（第１速、第２速など）毎に駆動トルクが異なることに起因する。例えば第１速から第２速へのシフトアップ動作の場合、エンジン回転数はほぼ同程度であっても、第１速より第２速の方が駆動トルクは小さいため、シフトアップ動作によって駆動トルクが急激に落ち込むことになる。これにより、駆動トルクに段差が生じ、変速ショックが生じる。
【００５０】
（第１実施例）
第１実施例は、変速ショックを緩和するために変速前の時点からエンジン回転数を所定回転数（ＮＥ３）まで低下させるとともに、自動変速機７の出力軸トルク（以下、単に「駆動トルク」とも呼ぶ。）に電動機６ａ、６ｂからのアシストトルクを付与し、回転数を下げたことにより不足する駆動トルクを補充する。
【００５１】
先ず、第１実施例について、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、及び図３を参照して説明する。尚、図２（ｃ）及び（ｅ）は、説明の便宜上、図２（ａ）及び（ｂ）において、第１速から第３速までのシフトアップ動作を行うときのグラフのみ示す。なお、図２（ｄ）は、第２実施例におけるロックアップクラッチ７２ａのデューティ（ＤＵＴＹ）制御を示すグラフであり、第１実施例では使用しない。第１実施例においては、常時、ロックアップクラッチ７２ａは係合（信号がＯＮ）状態にあるものとする。
【００５２】
図２（ａ）は、自動変速機７のシフトアップ動作時の駆動トルクと時間との関係を示すグラフである。図２（ｂ）は、図２（ａ）に対応する、アクセル開度２２と時間との関係、及び車両１００の加速度２３と時間との関係を夫々示すグラフである。図２（ｃ）は、図２（ａ）及び（ｂ）に夫々対応する、エンジン回転数２０と時間との関係を示すグラフである。図２（ｅ）は、図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に夫々対応する、電動機６ａ、６ｂの駆動トルク（以下、「アシストトルク」と呼ぶ。）と時間との関係を示すグラフである。
【００５３】
図２（ａ）においては、縦軸には駆動トルクが、横軸には車速２１及び時間が夫々示されている。ここで、駆動トルクは、上述したように自動変速機７の出力軸トルクであ。また、図２（ｂ）においては、縦軸はアクセル開度２２及び加速度２３を示し、横軸は時間を示す。図２（ｂ）には、３種類の波形Ｗ１０２、Ｗ１０３、Ｗ１０４が夫々示されている。Ｗ１０２は、アクセル開度２２と時間との関係を示す波形であり、Ｗ１０３は、本発明の第１及び第２実施例に共通する加速度２３と時間との関係を示す波形であり、Ｗ１０４は電動機によりアシストを行わなかった場合の加速度２３と時間との関係を示す波形である。
【００５４】
以下、本発明による変速制御について説明する。図２（ｂ）の波形Ｗ１０２は、運転者によりアクセルペダルが継続して踏み込まれた結果、時間の経過に伴ってアクセル開度２２が増加している様子を示している。運転者がアクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度２２、車速２１などが上昇し、予め決められた変速条件が具備されたときに変速（シフトアップ）操作が行われる。
【００５５】
第１速から第２速へのシフトアップが行われる場合、まず、図２（ｃ）の波形Ｗ１０６に示すように、ＥＣＵ１５は、所定の条件が整うと、エンジン回転数２０を所定のエンジン回転数ＮＥ３まで下げる。このようにシフトアップ動作に先だってエンジン回転数を下げることにより、シフトアップ動作時の駆動トルクの段差を減少させ、変速ショックを小さくすることができる。しかし、エンジン回転数２０を下げることは、駆動トルクが低下することを意味する。よって、エンジン回転数２０がＮＥ１より低下するのに連動して、図２（ａ）に示すように駆動トルクの落ち込みが生じる（各斜線部分Ｅ１〜Ｅ４参照）。さらに、駆動トルクの落ち込みに起因して、図２（ｂ）の波形Ｗ１０４に示すように、車両の加速度にも落ち込みを生じる。
【００５６】
そこで、ＥＣＵ１５は、シフトアップ動作時に、電動機６ａ、６ｂを作動させて、駆動トルクに電動機６ａ、６ｂからのアシストトルクを付与する。これにより、エンジン回転数２０を下げることに起因して不足する駆動トルクを補充する。
【００５７】
その状態を図２（ｅ）のグラフに示す。図２（ｅ）のグラフでは、縦軸に電動機６ａ、６ｂによるアシストトルクが波形Ｗ１０８で示され、横軸に時間が示されている。このグラフからわかるように、電動機６ａ、６ｂによるアシストが行われている時刻は、およそ時刻ｔ１直前からｔ３直後、及び時刻ｔ４直前からｔ６直後までである。即ち、ＥＣＵ１５は、変速操作が予想される場合に、変速操作に先だってエンジン回転数を所定の回転数ＮＥ３まで低下させるとともに、電動機によるアシストを行う。こうして、不足する駆動トルクを電動機により補償する。
【００５８】
上述のような変速制御を行った場合の駆動トルクの変化が図２（ａ）の波形Ｗ１００に示されている。波形Ｗ１００では、電動機によるアシストを行わない場合の波形Ｗ１０１と比較して、第１速から第２速、第２速から第３速、などのシフトアップ動作時に駆動トルクの落ち込みが緩やかなものとなっている。また、加速度についても、図２（ｂ）の波形Ｗ１０３に示すように、シフトアップ動作時には駆動トルクの落ち込みが生じないため、加速度２３は一貫して滑らかに推移している。よって、運転者は、シフトアップ動作時に変速ショックを感じることがない。
【００５９】
次に、第１実施例のフローチャートについて図３を参照して説明する。尚、このフローチャートは、ＥＣＵ１５が、各種のセンサからの信号に基づいて実行するものである。先ず、ＥＣＵ１５は、アクセル開度２２及び車速２１などを検出する各センサからの出力信号に基づいて、変速条件が具備されたか否か判定する（ステップＳ１）。変速条件が具備されたときには、ステップＳ２へ移行する（ステップＳ１；Ｙｅｓ）。ここで、変速条件の具備とは、アクセル開度２２や車速２１が所定の条件を具備した状態を意味する。
【００６０】
ステップＳ２では、変速動作に先だって、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数２０を所定回転数まで低下させる。即ち、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数２０をＮＥ１からＮＥ３まで低下させる（図２（ｃ）に示す波形Ｗ１０６を参照）。こうして変速操作前にエンジン回転数を下げることにより、変速操作時における駆動トルクの段差を小さくし、変速ショックを緩和することができる。
【００６１】
また、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数２０を低下させると同時に電動機６ａ、６ｂによるアシストを開始する。これにより、不足する駆動トルク（図２（ａ）のＥ１〜Ｅ４参照）を補充することができる。よって、駆動トルクと時間との関係は、図２（ａ）に示すＷ１００となる。波形Ｗ１００は、シフトアップ動作直前から駆動トルクの落ち込みを殆ど発生させることなく緩やかに推移する波形となる。
【００６２】
次に、ＥＣＵ１５は、シフトアップ動作を実行する（ステップＳ３）。このとき、ステップＳ２においてシフトアップ動作の直前からエンジン回転数を低下させているので、シフトアップ動作時に変速ショックが殆ど生じることはない。
【００６３】
次に、シフトアップ動作が完了すると、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数２０をＮＥ１まで徐々に上昇させると共に、その分だけ徐々に電動機６ａ、６ｂによるアシストトルクを減少させる（ステップＳ４）。これにより、最終的には、エンジン１の駆動トルクのみによって車両１００を走行させる。ここで、電動機６ａ、６ｂによるアシストトルクを減少させているのは、エンジン回転数２０の上昇に伴って駆動トルクが増加するため、このときに未だ電動機６ａ、６ｂによるアシストが行われると、駆動トルクが過剰となり、却って変速ショックを発生させるからである。
【００６４】
（第２実施例）
次に、第２実施例について説明する。第２実施例は、第１実施例の主要部分を基本としつつ、ロックアップクラッチ７２ａの係合又は解放（デューティ制御）を行って変速動作前後のエンジン回転数２０を所定回転数に維持すると共に、変速操作時に不足する駆動トルクを電動機６ａ、６ｂからのアシストトルクによって補充する。
【００６５】
第１実施例では、シフトアップ動作時に高電圧バッテリー５からの電力供給によって電動機６ａ、６ｂを作動させて不足する駆動トルクを補充している。一方、第２実施例は、第１実施例を基本とするが、シフトアップ動作時に高電圧バッテリー５内の電力の使用量を少なくしつつ、発電機２側からの電力供給によって電動機６ａ、６ｂを作動させて不足する駆動トルクを補充する。この点が、第１実施例と異なる。よって、第２実施例の場合には、高電圧バッテリー５からの電力の使用量を少なくすることにより、第１実施例と比較すると高電圧バッテリー５の容量の大幅な低減を図ることができるという利点がある。
【００６６】
第２実施例について図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、図４、及び図５を参照して説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）に示すグラフの基本的な内容は、第１実施例で説明した通りである。図２（ｄ）は、ロックアップクラッチ７２ａに対するデューティ制御による波形Ｗ１０７を示すグラフである。図４（ａ）は、発電機２の発電特性を示すグラフである。図４（ｂ）は、エンジントルクとエンジン回転数２０との関係を示すグラフである。
図４（ｃ）は、第１速→第２速のシフトアップ動作が開始する変速開始時間ｔａを推定するグラフである。図５は、第２実施例に係る変速制御のフローチャートである。なお、図２（ｃ）において、第２実施例に係るエンジン回転数の変化は波形Ｗ１０５で示される。
【００６７】
先ず、変速条件が具備されると、図２（ｃ）に示すように、時刻ｔ１直前の時刻ｔａ（変速開始時間）において、ＥＣＵ１５は第１速→第２速のシフトアップ動作を行うためにエンジン回転数２０を所定のエンジン回転数ＮＥ２に維持させる。
【００６８】
ここで、図４（ｃ）を参照して、変速時間推定値ｔａを算出する方法について説明する。図４（ｃ）は３次元グラフであり、Ｘ軸には車両加速度が、Ｙ軸にはアクセルペダル操作量が、Ｚ軸には変速時間推定値ｔａが夫々示される。Ｘ軸上の車両加速度（加速度２３）については、加速度センサによってＥＣＵ１５内に取得することができる。また、Ｙ軸上のアクセルペダル操作量（アクセル開度２２）については、アクセル開度センサによってＥＣＵ１５内に取得することができる。そして、ＥＣＵ１５は、加速度センサ及びアクセル開度センサにより取得した車両加速度及びアクセルペダル操作量の値に基づいて、第１速→第２速のシフトアップ動作が開始する変速時間ｔａを推定する。
【００６９】
尚、本実施例においては、車両加速度及びアクセルペダル操作量の値に基づいて、第１速→第２速のシフトアップ動作が開始する変速時間ｔａを推定することとしているが、これに加えて、第１速→第２速以外の変速操作時にも変速開始時間ｔａの推定方法を利用するようにしてもよい。
【００７０】
具体例について図４（ｃ）を参照して説明すると、図４（ｃ）には車両加速度及びアクセルペダル操作量に基づいて算出された変速時間推定値ｔａ１〜ｔａ４が示される。車両加速度がＧ１で、且つアクセルペダル操作量がＡｃ１のときは、変速時間推定値は時刻ｔａ１と算出される。車両加速度Ｇ１より大なる加速度となる車両加速度Ｇ２で、且つアクセルペダル操作量がＡｃ１のときは、変速時間推定値は時刻ｔａ２と算出される。車両加速度がＧ１で、且つアクセルペダル操作量Ａｃ１より大なる操作量となるアクセルペダル操作量Ａｃ２のときは、変速時間推定値は時刻ｔａ３と算出される。車両加速度がＧ２で、且つアクセルペダル操作量がＡｃ２のときは、変速時間推定値は時刻ｔａ４と算出される。
【００７１】
以上、このグラフからわかるように、第１速→第２速のシフトアップ動作が開始するまでの変速時間推定値の大きさは、ｔａ３＞ｔａ１＞ｔａ４＞ｔａ２となる。つまり、車両加速度が大きくなるにしたがい、第１速→第２速のシフトアップ動作開始までの時間が短くなる傾向にある。これは、車両加速度が大きくなるにしたがいエンジン回転数２０も大きくなるため、シフトアップ開始までの時間が短くなることに起因している。
【００７２】
次に、ＥＣＵ１５は、時刻ｔａ以降、ロックアップクラッチ７２ａのＯＮ／ＯＦＦをデューティ制御する。また、時刻ｔａに到達すると、図２（ｅ）に示すように、電動機６ａ、６ｂによるアシストを開始する。これにより、エンジン回転数をＮＥ２に維持させたことにより不足する駆動トルクを補充する。こうして、不足する駆動トルクＥ１を電動機６ａ、６ｂからのアシストトルクＴＲ１０によって補充することができるため、シフトアップ動作（第１速→第２速）に伴って発生する変速ショックを低減することができる。これにより、運転者に対して与える違和感を除去することができる。
【００７３】
変速動作の完了後は、図２（ｃ）に示すように、時刻ｔｃから時刻ｔ３にかけて、エンジン回転数２０を再びＮＥ１まで上昇させる。また、時刻ｔｃ直後から、図２（ｅ）に示すように、電動機６ａ、６ｂからのアシストトルクを低下させる。
【００７４】
その後は、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、図２（ｃ）に示すように、エンジン回転数２０はＮＥ１に維持される。尚、時刻ｔ３から時刻ｔ４においては、図２（ａ）に示すように、車両１００はシフトアップ動作後の状態、つまり第２速で走行している状態である。また、時刻ｔ３から時刻ｔ４においては、図２（ｄ）に示すように、ロックアップクラッチ７２ａの出力信号はＯＮ、つまり係合状態が維持される。
【００７５】
その後は、変速条件を具備する毎に、図２（ａ）に示すように、同様の変速制御が行われる。かかる場合も、電動機６ａ、６ｂからのアシストトルクが付与されるため、シフトアップ動作に伴って発生する不足する駆動トルクの補充をすることができ、駆動トルクの落ち込みに起因する変速ショックの発生を防止することができる。よって、運転者に与える違和感を除去することができる。
【００７６】
次に、エンジン回転数２０を従来例のＮＥ３まで低下させることなく、それより高回転のＮＥ２に維持させる理由について、図４（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
【００７７】
先ず、図４（ａ）では、縦軸に発電機２の発電電力量が示され、横軸にエンジン回転数２０が示される。図中には、エンジン回転数２０の増加に伴って変化する発電機２の発電電力量が波形Ｗ２００として示される。発電機２は、上述したように、エンジン１のクランクシャフトプーリとベルト３を介して回動自在に連結されているため、エンジン１が回転駆動することにより発電を行うことができる。このときの、エンジン回転数２０と発電機２の発電電力量との関係を波形Ｗ２００として示したのが、図４（ａ）のグラフである。
【００７８】
波形Ｗ２００では、エンジン回転数２０が０〜ＮＥ２まで上昇するにしたがい、発電機２の発電電力量も増加する傾向にある。ここで、エンジン回転数２０がＮＥ０〜ＮＥ２までの領域は、アイドリング回転数領域（符号２００）である。つまり、この領域は、アイドリング回転数の大きさに応じて、発電機２の発電電力量の大きさが異なることがわかる。
【００７９】
また、波形Ｗ２００では、エンジン回転数２０がＮＥ２に到達すると、発電機２はほぼ最大の発電電力量Ｐｍａｘとなる。つまり、エンジン回転数２０をＮＥ２以上に維持すれば、発電機２が最大発電電力量Ｐｍａｘとなり、最も効率よく発電が行われる状態となる。
【００８０】
一方、エンジン回転数２０をＮＥ２に設定することは、最適な燃料消費量によって発電機２を最大発電電力量Ｐｍａｘまで発電させることができるという利点がある。これについて、図４（ｂ）を参照して説明する。
【００８１】
図４（ｂ）は、エンジン回転数２０とエンジントルクとの関係を示すグラフである。図４（ｂ）に示すように、縦軸にはエンジントルクが示され、横軸にはエンジン回転数２０が示される。図中には、複数の最適燃費線Ｅ１００〜Ｅ１０３が示される。本例では、エンジン回転数２０を制御することにより、Ｅ１０３→Ｅ１０２→Ｅ１０１→Ｅ１００に推移させる。即ち、本例では特にエンジン回転数２０をＮＥ２に維持させることにより、最小の燃料消費によって発電機２を最大発電電力量Ｐｍａｘまで発電させることができる。
【００８２】
以上、第２実施例では、図２（ｃ）に示すように、シフトアップ動作時には、エンジン回転数２０を第１実施例のエンジン回転数ＮＥ３まで低下させることなく、それより高いエンジン回転数ＮＥ２に維持させる。これにより、最小の燃料消費によって発電機２を最大発電電力量Ｐｍａｘまで発電させることができる。即ち、発電機２により最も効率よく発電を行うことができる。これにより、第２実施例では、高電圧バッテリー５内の電力の使用量を少なくしつつ、発電機２が発電した電力によって電動機６ａ、６ｂを動作させて、シフトアップ動作時に不足する駆動トルクを補充することができる。これにより、第１実施例と同様にシフトアップ動作時に発生する変速ショックを効果的に低減し、運転者に与える違和感を限りなく除去することができることに加え、さらに高電圧バッテリー５の電力の使用量を少なくすることができ、高電圧バッテリー５の容量の低減をも図ることができる。
【００８３】
次に、第２実施例のフローチャートについて図５を参照して説明する。尚、このフローチャートは、ＥＣＵ１５が、各種のセンサからの信号に基づいて実行するものである。先ず、ＥＣＵ１５は、アクセル開度２２及び車速２１などを検出する各センサからの出力信号に基づいて、変速条件が具備されたか否か判定する（ステップＳ１１）。変速条件が具備されたときには、処理はステップＳ１２へ移行する（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）。
【００８４】
ステップＳ１２では、シフトアップ動作に先立ち、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数２０を所定回転数に維持させる。即ち、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数２０をＮＥ１からＮＥ２まで下げて、所定回転数ＮＥ２に維持させる（図２（ｃ）に示す波形Ｗ１０５を参照）。また、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数２０を所定回転数に維持させると同時に電動機６ａ、６ｂによるアシストを開始する。また、ＥＣＵ１５は、ロックアップクラッチ７２ａのデューティ制御を開始する。
【００８５】
次に、ＥＣＵ１５は、ロックアップクラッチ７２ａのデューティ制御によりエンジン回転数２０がＮＥ２になったか否か判定する（ステップＳ１３）。ここで、エンジン回転数２０（ＮＥ２）は、上述したように、エンジン１の燃料消費量を最小とすることができ、尚且つ発電機２を最大発電電力量Ｐｍａｘまで発電することができる回転数である。
【００８６】
エンジン回転数がＮＥ２になると、発電機２の発電電力量は最大発電電力量Ｐｍａｘとなり、発電機２は、その電力を電動機６ａ、６ｂに供給する（ステップＳ１４）。これにより、シフトアップ動作時に不足する駆動トルクを補充することができる。なお、電動機６ａ、６ｂの駆動時には、高電圧バッテリー５の電力の使用量を少なくすることができるので、、高電圧バッテリー５の容量の低減を図ることができる。
【００８７】
また、このときの駆動トルクと時間との関係は、図２（ａ）に示すように、Ｗ１００となる。波形Ｗ１００は、図２（ａ）に示すように、シフトアップ動作直前から直後にかけて駆動トルクの落ち込みが殆ど発生せず緩やかに推移する波形となる。また、このときの車両１００の加速度と、時間との関係は、図２（ｂ）に示すように、波形Ｗ１０３となる。波形Ｗ１０３は、図２（ｂ）に示すように、シフトアップ動作直前から直後にかけて加速度の落ち込みが殆ど発生せず緩やかに推移する波形となる。よって、シフトアップ動作に伴って発生する変速ショックは殆ど発生しなくなるため、運転者に与える違和感を除去することができる。
【００８８】
次に、ＥＣＵ１５はシフトアップ動作を実行する（ステップＳ１５）。このとき、ステップＳ１２においてシフトアップ動作の直前からロックアップクラッチをデューティ制御しエンジン回転数を所定回転数に維持させ、かつ、電動機６ａ、６ｂによるアシストを行って不足トルクの補充をするようにしているので、シフトアップ動作後に変速ショックが殆ど生じることはない。よって、運転者は、変速ショックを殆ど感ずることなく、快適な運転を行うことができる。
【００８９】
次に、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数２０を徐々に上昇させると共に、電動機６ａ、６ｂによるアシストトルクを徐々に減少させる（ステップＳ１６）。これにより、シフトアップ動作後はエンジン１からの駆動トルクのみによって車両１００を走行させる。
【００９０】
以上の実施例においては、変速操作としてシフトアップを挙げて説明しているが、これに限らず、本発明の変速制御はシフトダウンに対しても適用可能である。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る車両の変速制御装置によれば、変速に先だってエンジン回転数を低下させて変速時のトルク段差を低減するとともに、エンジン回転数の低下により不足するトルクを電動機により補う。これにより、変速ショックを防止することができ、運転者は変速ショックに起因して生じる違和感を殆ど感ずることがない。
【００９２】
また、変速に先だってエンジン回転数を所定の回転数に維持させ、高電圧バッテリーの使用量を少なくしつつ、発電機が発電した電力によって電動機を動作させる。これにより、シフトアップ動作時に不足する駆動トルクを補充する。よって、消費される燃料を少なくしつつ、高電圧バッテリーの容量の大幅な低減を図ることができる。よって、上記同様にシフトアップ動作時に発生する変速ショックを効果的に低減し、運転者に与える違和感を限りなく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変速制御を行う車両のシステム構成を示す。
【図２】本発明による変速制御における各特性の波形を示すグラフである。
【図３】第１実施例による変速制御のフローチャートを示す。
【図４】発電機の発電特性、燃料消費量特性、及び変速開始時間の推定値を示すグラフである。エンジン回転数と、発電機特性及び燃料消費量特性との関係を示す。
【図５】第２実施例による変速制御のフローチャートを示す。
【符号の説明】
１エンジン
２発電機
３ベルト
４インバータ
５高電圧バッテリー
６前輪駆動部
７自動変速機
８油圧制御装置
９プロペラシャフト
１０後輪駆動部
１５ＥＣＵ
１６１２Ｖバッテリー
１７ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００車両

Claims

所定の変速条件が成立したか否かを判定する判定手段と、
前記変速条件が成立した場合に、内燃機関の回転数を低下させると共に、前記内燃機関の出力軸に駆動力を付与して前記内燃機関の駆動力を調整する駆動力調整手段と、
前記駆動力を調整した後に変速を実行する変速手段と、を備えることを特徴とする車両の変速制御装置。
前記駆動力調整手段は、前記変速後に前記内燃機関の回転数を上昇させると共に、前記内燃機関の出力軸に付与する前記駆動力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の車両の変速制御装置。
前記車両は発電機を備え、前記駆動力調整手段は、前記内燃機関を所定の回転数に制御して前記発電機により発電を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の変速制御装置。
前記駆動力調整手段は、前記内燃機関の出力軸に電動機により駆動力を付与すると共に、前記発電機により得られる電力により前記電動機を駆動させることを特徴とする請求項３に記載の車両の変速制御装置。
前記所定の回転数は、前記発電機による発電効率が最大となり、かつ、前記内燃機関の燃料消費率が最小となる回転数であることを特徴とする請求項３又は４に記載の車両の変速制御装置。
前記変速手段は、アクセルペダル踏み込み量と車両加速度に基づいて推定される所定時間後に開始されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両の変速制御装置。