JP2019183870A - 変速段表示装置およびハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の受ける変速感と、表示される変速段とを一致させて、変速段の表示に対する乗員の違和感を解消する。【解決手段】変速段表示装置５０は、変速機の実変速比を検出する回転数センサ５３，５４と、エンジンの回転変動を検出する回転数センサ５３と、変速段を表示するディスプレイ５６と、検出された実変速比に対応した実変速段が表示されるようにディスプレイ５６を制御する表示制御部４２１と、を備える。表示制御部４２１は、ディスプレイ５６に実変速段が表示されているとき、エンジンの回転変動に基づいて、実変速段とは異なる仮想変速段が表示されるようにディスプレイ５６に表示される表示変速段を変更する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両の変速機の変速段を表示する変速段表示装置およびハイブリッド車両に関する。

この種の装置として、従来、無段変速機のプーリ入力回転数とプーリ出力回転数との比から変速比を算出し、この変速比に基づいて現在の変速段を算出し、表示するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、車両の急減速時に擬似車速に基づいて現在の変速段を算出することで、車両の実際の減速状態に対応した変速段を表示する。

特開平１０−３１８３６７号公報

しかしながら、乗員はエンジン音の変化等により変速段の変化を感じることがある。したがって、上記特許文献１記載の装置のように、実際の走行状態に対応した変速段を表示するだけでは、乗員の受ける変速感と、表示される変速段とに差異が生じ、乗員が違和感を抱くおそれがある。

本発明の一態様である変速段表示装置は、内燃機関の動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられた変速機の実変速比を検出する変速比検出部と、内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出部と、変速段を表示する表示部と、変速比検出部により検出された実変速比に対応した実変速段が表示されるように表示部を制御する表示制御部と、を備える。表示制御部は、表示部に前記実変速段が表示されているとき、回転変動検出部により検出された回転変動に基づいて、実変速段とは異なる仮想変速段が表示されるように表示部に表示される表示変速段を変更する。

また、本発明の他の態様である変速段表示装置を備えるハイブリッド車両は、内燃機関と、動力伝達経路を介して前記内燃機関に接続された有段変速機と、動力伝達経路に介装されるとともに、サンギヤ、リングギヤおよびキャリアを有し、これらサンギヤ、リングギヤおよびキャリアのいずれか２つが内燃機関と有段変速機とにそれぞれ接続された遊星歯車機構と、サンギヤ、リングギヤおよびキャリアの残りの１つが接続されたモータジェネレータと、係合動作に応じて内燃機関とモータジェネレータとを結合および遮断するクラッチ機構と、クラッチ機構の係合動作と、内燃機関の回転数に対するモータジェネレータの回転数の比と、を制御する電機トルコン制御部と、を備える。電機トルコン制御部は、差分算出部により算出された差分が所定値より大きいとき、実変速比が候補変速比に近づくようにクラッチ機構の係合動作と、内燃機関の回転数に対するモータジェネレータの回転数の比と、を制御する。

本発明によれば、乗員の受ける変速感と、表示される変速段とを一致させることができ、変速段の表示に対する乗員の違和感を解消することができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動系の全体構成を概略的に示すスケルトン図。 図１の変速機の各変速段に対応するクラッチ機構、ブレーキ機構およびツーウェイクラッチの動作を表形式で示す図。 本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置によりエンジン回転数に対するモータジェネレータの回転数の割合を変化させたときの共線図の一例を示す図。 図３の共線図に対応する変速段毎の変速比の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る変速段表示装置の要部構成を示すブロック図。 実変速段と表示可能変速段との対応関係の一例を示す図。 図５のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る変速段表示装置の動作の一例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図８を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る変速段表示装置は、変速機の変速段を表示する表示部を有する種々の車両に適用することができる。以下では、変速段表示装置を、走行駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両に適用する例を説明する。

まず、本実施形態が適用されるハイブリッド車両の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１００の駆動系の全体構成を概略的に示すスケルトン図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン（ＥＮＧ）１と、モータジェネレータ（ＭＧ）２と、自動変速機３とを備える。

エンジン１は、スロットルバルブを介して供給される吸入空気とインジェクタから噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。スロットルバルブの開度、インジェクタからの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）、および点火時期等はコントローラ（ＥＣＵ）４により制御される。

エンジン１の出力軸１ａは、エンジン１と変速機３との間のトルコンケース２０内に延在し、出力軸１ａのトルクは、回転変動吸収用のダンパ２３を介してエンジン断接クラッチ２４に伝達される。エンジン断接クラッチ２４は、例えば電気信号により係合および解放動作が可能な乾式クラッチにより構成され、係合時にエンジン１と回転軸２５とを接続し、解放時に両者を遮断する。エンジン断接クラッチ２４の係合および解放動作は、コントローラ４により制御される。

モータジェネレータ２は、トルコンケース２０内に配置される。モータジェネレータ２は、エンジン１の出力軸１ａの延長上に位置する略円筒形状の回転軸２ａを中心とした略円筒形状のロータ２１と、ロータ２１の周囲に配置された略円筒形状のステータ２２とを有し、モータおよび発電機として機能することができる。

すなわち、モータジェネレータ２のロータ２１は、電力制御ユニット（ＰＣＵ）５を介してバッテリ（ＢＡＴ）６からステータ２２のコイルに供給される電力により駆動する。このときモータジェネレータ２は、モータとして機能する。一方、ロータ２１の回転軸２ａが外力により駆動されると、モータジェネレータ２は発電し、電力制御ユニット５を介して電力がバッテリ６に蓄電される。このときモータジェネレータ２は、発電機として機能する。電力制御ユニット５は、インバータを含んで構成され、コントローラ４からの指令によりインバータが制御されて、モータジェネレータ２の回転数と出力トルクまたは回生トルクが制御される。

トルコンケース２０内には、エンジン１から変速機３に動力を伝達する動力伝達経路ＰＡが形成され、動力伝達経路ＰＡには、シングルピニオン型の遊星歯車機構１０が介装される。遊星歯車機構１０は、サンギヤ１１（１０Ｓ）と、サンギヤ１１の周囲に配置されたリングギヤ１２（１０Ｒ）と、サンギヤ１１とリングギヤ１２との間に配置された周方向複数のプラネタリギヤ１３と、プラネタリギヤ１３を自転可能かつ公転可能に支持するキャリア１４（１０Ｃ）とを有する。

サンギヤ１１は、ロータ２１の回転軸２ａに連結され、ロータ２１と一体に回転する。リングギヤ１２は、回転軸２５に連結され、エンジン断接クラッチ２４が係合された状態ではエンジン１と一体に回転する。キャリア１４は、回転軸２ａの内部を貫通する出力軸２ｂに連結される。出力軸２ｂには変速機３の入力軸３ａが一体に連結され、出力軸２ｂと入力軸３ａとは一体に回転する。

ロータ２１の内側には、回転軸２５と回転軸２ａとを結合または遮断する直結クラッチ２６が設けられる。直結クラッチ２６は、例えば電気信号により係合および解放動作が可能な乾式クラッチにより構成され、係合時に回転軸２５と回転軸２ａとを結合する。これにより遊星歯車機構１０のサンギヤ１１とリングギヤ１２とが一体に回転し、エンジン１とモータジェネレータ２とを直結できる。一方、直結クラッチ２６の解放時には回転軸２５と回転軸２ａとが互いに遮断され、エンジン１に対しモータジェネレータ２を相対回転させることができる。直結クラッチ２６の係合および解放動作は、コントローラ４により制御される。

モータジェネレータ２と遊星歯車機構１０は、直結クラッチ２６の解放時に、エンジン１に対するモータジェネレータ２の回転数を変更することで、出力軸２ｂを介して伝達される変速機３の入力軸３ａの回転、すなわち入力軸３ａの回転数を適宜変更することができる。また、モータジェネレータ２と遊星歯車機構１０等により、いわゆる電機トルコン機構が構成され、バッテリがない状態でもエンジン最大トルク以上のトルクを遊星歯車機構１０のキャリア１４から出力し、発進走行することができる。

変速機３は、車速と要求駆動力とに応じて変速段が自動的に切り換わる自動変速機であり、変速機ケース３０内に配置された入力軸３ａと出力軸３ｂと差動機構３ｄとを有する。変速機３は、入力軸３ａを中心として構成された例えば前進６段後進１段の有段変速機構３１を有する。なお、図示は省略するが、この６段変速機３は、例えば１０段変速機からベースレシオそのままに一部の係合要素等を除外することにより構成できる。入力軸３ａの回転は有段変速機構３１で変速された後、出力軸３ｂおよび差動機構３ｄを介して左右の車輪に伝達され、これにより車両が走行する。

有段変速機構３１は、軸方向に並設された第１〜第３の遊星歯車機構Ｐ１〜Ｐ３と、第１、第２のクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２と、第１、第２のブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２と、ツーウェイクラッチＴＷＣとを有する。第１〜第３の遊星歯車機構Ｐ１〜Ｐ３は、いずれもシングルピニオン型であり、それぞれサンギヤ１Ｓ〜３Ｓと、リングギヤ１Ｒ〜３Ｒと、キャリア１Ｃ〜３Ｃとを有する。

第１の遊星歯車機構Ｐ１のキャリア１Ｃは、第２の遊星歯車機構Ｐ２のキャリア２Ｃに連結され、両者は一体に回転する。第２の遊星歯車機構Ｐ２のサンギヤ２Ｓは、第３の遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤ３Ｒに連結され、両者は一体に回転する。第１の遊星歯車機構Ｐ１のリングギヤ１Ｒは、第３の遊星歯車機構Ｐ３のキャリア３Ｃに連結され、両者は一体に回転する。入力軸３ａは、第３の遊星歯車機構Ｐ３のサンギヤ３Ｓに連結され、両者は一体に回転する。第２の遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤ２Ｒには出力ギヤ３２が一体に設けられ、出力ギヤ３２を介して有段変速機構３１の回転が出力軸３ｂに伝達される。

第１のクラッチ機構Ｃ１は、入力軸３ａと第１の遊星歯車機構Ｐ１のキャリア１Ｃとを係合および解放可能に設けられる。第１のクラッチ機構Ｃ１が係合すると、入力軸３ａとキャリア１Ｃとが一体に回転し、第１のクラッチ機構Ｃ１が解放すると、入力軸３ａに対しキャリア１Ｃが相対回転可能となる。

第２のクラッチ機構Ｃ２は、入力軸３ａと第３の遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤ３Ｒとを係合および解放可能に設けられる。第２のクラッチ機構Ｃ２が係合すると、入力軸３ａとリングギヤ３Ｒとが一体に回転し、第２のクラッチ機構Ｃ２が解放すると、入力軸３ａに対しリングギヤ３Ｒが相対回転可能となる。

第１のブレーキ機構Ｂ１は、第１の遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤ１Ｓを変速機ケース３０に係合および解放可能に設けられる。第１のブレーキ機構Ｂ１が係合すると、サンギヤ１Ｓが回転不能となり、第１のブレーキ機構Ｂ１が解放すると、サンギヤ１Ｓが回転可能となる。

第２のブレーキ機構Ｂ２は、第２のクラッチ機構Ｃ２に連結されるとともに、第３の遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤ３Ｒを変速機ケース３０に係合および解放可能に設けられる。第２のブレーキ機構Ｂ２が係合すると、リングギヤ３Ｒが回転不能となり、第２のブレーキ機構Ｂ２が解放すると、リングギヤ３Ｒが回転可能となる。

クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２およびブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２は、油圧制御装置７により係合動作が制御される。より具体的には、クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２およびブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ互いに相対回転可能な一対の摩擦係合要素を有する。摩擦係合要素はピストンに連結され、ピストンが油圧力により押動されることで、一対の摩擦係合要素が互いに当接して係合される。油圧制御装置７は、電気信号により作動する制御弁（電磁弁や電磁比例弁など）を含み、制御弁の作動に応じてピストンへの圧油の流れが制御される。

ツーウェイクラッチＴＷＣは、一般的には、ワンウェイクラッチの回転可能方向と回転禁止方向とが逆向きに入れ換え可能な機構である。しかしながら、ツーウェイクラッチＴＷＣの構成はこれに限らず、切換え過渡状態がニュートラル又は双方ロック状態とする構成、および片側回転ロックと双方ロックとする構成もあり、本実施形態は、これら両方の構成をとり得る。以下では、片側回転ロック（アンロック状態）と双方回転ロック（ロック状態）とに切換可能なツーウェイクラッチＴＷＣを用いるものとして説明する。ツーウェイクラッチＴＷＣは、アンロック状態では、第１の遊星歯車機構Ｐ１のキャリア１Ｃおよび第２の遊星歯車機構Ｐ２のキャリア２Ｃの回転を阻止し、逆転回転を許容する。ツーウェイクラッチＴＷＣは、例えば油圧制御装置７から供給される油圧力によりロック状態とアンロック状態とに切り換えることができる。なお、電動アクチュエータによりロック状態とアンロック状態とに切り換えるようにしてもよい。

クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２、ブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２およびツーウェイクラッチＴＷＣの作動は、コントローラ４からの指令により制御される。すなわち、コントローラ４は、変速機３の変速段が車速と要求駆動力とに応じて定まる目標変速段となるように油圧制御装置７の制御弁に制御信号を出力し、クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２およびブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２の係合、解放を切り換えるとともに、ツーウェイクラッチＴＷＣのロック、アンロックを切り換える。

図２は、変速機３の各変速段に対応するクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２、ブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２およびツーウェイクラッチＴＷＣの動作を表形式で示す図である。図中、○印は、係合状態またはロック状態を、無印は、解放状態またはアンロック状態を示す。

図２に示すように、後進段（ＲＶＳ）では、第２のクラッチ機構Ｃ２のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはロック状態とされる。１速段（ＬＯＷ）では、第１のブレーキ機構Ｂ１のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはロック状態とされる。２速段（２ｎｄ）では、第１のブレーキ機構Ｂ１および第２のブレーキ機構Ｂ２のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。３速段（３ｒｄ）では、第２のクラッチ機構Ｃ２および第１のブレーキ機構Ｂ１のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。４速段（４ｔｈ）では、第１のクラッチ機構Ｃ１および第１のブレーキ機構Ｂ１のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。５速段（５ｔｈ）では、第１のクラッチ機構Ｃ１および第２のクラッチ機構Ｃ２のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。６速段（６ｔｈ）では、第１のクラッチ機構Ｃ１および第２のブレーキ機構Ｂ２のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。

ところで、本実施形態では、エンジン１とモータジェネレータ２とがそれぞれ遊星歯車機構１０に接続されており、電機トルコンの作用により、つまりエンジン回転数に対しモータジェネレータ２の回転数を変化させることにより、各変速段の変速比を変更することができる。換言すれば、回転体のイナーシャが保持しているエネルギー収支をコントロールし、変速過渡状態や変速後の違和感を改善することができる。この点をさらに共線図（速度線図）を用いて説明する。

図３は、エンジン回転数に対するモータジェネレータ回転数の割合（モータ回転数比β）を変化させたときの共線図の一例を示す図である。図中の特性ｆ０は、直結クラッチ２６が係合された直結モードの特性（ベース特性）であり、特性ｆ１，ｆ２は、直結クラッチ２６が解放された非直結モードの特性である。

エンジン回転数を１とすると、直結モードでは、特性ｆ１に示すように、モータジェネレータ回転数と入力軸回転数とはエンジン回転数に等しく、モータ回転数比β０は１である。一方、非直結モードでは、モータジェネレータ回転数をエンジン回転数よりも低くすることができ、特性ｆ２のモータ回転数比β１は例えば＋１／４であり、特性ｆ３のモータ回転数比β２は例えば−１／４である。

モータジェネレータ２は、モータ回転数比βがプラスのときはモータとして機能し、マイナスのときは発電機として機能する。すなわち、モータ回転数比βがプラスのときはバッテリ６を放電して駆動力をアシストし、マイナスのときは駆動力を吸収してバッテリ６を充電する。モータ回転数比βは、バッテリ６の容量やＳＯＣおよびエンジン回転数等に応じて決定され、例えば±１／４，±１／６，±１／８，±１／１２等、種々の値をとることができる。図３に示す特性ｆ１，ｆ２により、モータ回転数比β１，β２に応じたトルコン回転数比α１，α２を求めることができる。

図４は、エンジン回転数が所定回転数（例えば２０００ｒｐｍ）であるときの図３の特性ｆ０〜ｆ２に対応する変速段毎の変速比の一例を具体的数値で示す図である。なお、ここでの変速比は、エンジン回転数を１としたときの変速機３の出力ギヤ３２の回転数に相当する。すなわち、エンジン１から変速機出口までの全体の変速比を意味する。本実施形態では、バッテリ６のＳＯＣやエンジン回転数等に応じて複数の共線図の特性ｆ０〜ｆ２を設定することで、図４に示すように、ベース特性ｆ０に対応する直結モード時の変速比の他に、非直結モード時の複数の変速比を得ることができる。

なお、図４において、特性ｆ１により定まる変速比のグループを放電ゾーンと呼び、特性ｆ２により定まる変速比のグループを充電ゾーンと呼ぶ。ベース特性ｆ０では放電と充電の両方が可能であり、放電ゾーンと充電ゾーンとには、ベース特性ｆ０により定まる変速比も含まれる。また、特性ｆ０により定まる変速比に対応した変速段を、ベース変速段と呼び、特性ｆ１，ｆ２により定まる変速比に対応した変速段を、擬似的変速段と呼ぶ。

本実施形態では、図４に示すように、エンジン回転数に応じてモータ回転数比βを適宜変更することで、ベース特性のものとは異なる様々な変速比を得ることができる。これにより、ベース変速段の他に複数の疑似的変速段を得ることができ、変速機３の多段化が可能である。例えば、図４の変速比「０．０９５」,「０．１３２」,「０．１５３」,「０．２１２」,「０．３０１」,「０．３１７」，「０．４４１」，「０．６２５」，「０．７６７」，「１」，「１．０７９」にそれぞれ１〜１１の変速段を設定すれば、段間比を所定範囲内に抑えた１１速段の変速機３を容易に構成することができる。

ところで、例えば上記設定の４速段（変速比：０．２１２）で走行中に、ＳＯＣが減少したために、変速比がゆっくりと３速段（変速比：０．１５３）に移行したと仮定する。このとき、乗員は変速比の変化に気付かず、その後、例えば車速が上昇してアップ３速段から４速段にアップシフトしたときに、アップシフトを体感する。このとき、実変速段を運転席の前面のディスプレイに表示するように構成すると、ドライバは４速段で走行中に５速段にアップシフトしたと感じるが、ディスプレイの表示は４速段のままであり、ドライバは自身の変速感と表示との差に違和感を抱く。このようなドライバの違和感を解消するため、本実施形態は以下のように変速段表示装置を構成する。

図５は、本発明の実施形態に係る変速段表示装置５０の要部構成を示すブロック図である。図５に示すように、コントローラ４には、車速を検出する車速センサ５１と、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５２と、エンジン回転数を検出する回転数センサ５３と、変速機３の出力軸（例えば出力ギヤ３２）の回転数を検出する回転数センサ５４と、バッテリ６のＳＯＣ（充電率）を検出するＳＯＣセンサ５５とからの信号が入力される。

コントローラ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭおよび他の周辺回路を有する演算処理を含んで構成され、機能的構成として、走行判定部４１と、発進加速処理部４２と、クルーズ減速処理部４３とを有する。コントローラ４（ＣＰＵ）は、センサ５１〜５５からの信号に基づいて後述する処理（図７）を実行し、運転席の前方に設けられたディスプレイ５６と、直結クラッチ２６と、電力制御ユニット５と、油圧制御装置７に設けられた制御弁７ａなどに制御信号を出力する。

ディスプレイ５６には、少なくとも変速機３の変速段が表示される。表示される変速段は、変速機３の実際の変速比に対応した実変速段、または実変速段とは異なる仮想変速段である。実変速段は、例えば図４のベース特性ｆ０の変速比に対応したベース変速段と特性ｆ１，ｆ２の変速比に対応した擬似的変速段の中から選択される。

図６は、実変速段とディスプレイ５６に表示可能な変速段（表示可能変速段）との対応関係の一例を示す図である。図６は、変速機３がベース変速段と擬似的変速段とで合わせて１１段変速機として構成される例であり、１速段〜１１速段の中から選択された変速段が表示される。例えば実変速段が５速段であるとき、表示可能変速段は４速段〜６速段であり、このうち４速段と６速段とが仮想変速段となる。また、実変速段が６速段であるとき、表示可能変速段は５速段〜７速段であり、このうち５速段と７速段とが仮想変速段となる。

図５において、走行判定部４１は、車速センサ５１からの信号に基づいて車両１００が発進または加速走行（発進加速走行）中か、あるいはクルーズまたは減速走行（クルーズ減速走行）中かを判定する。例えば車速センサ５１からの信号により車速の変化量（加速度）を算出し、加速度が所定値以上であるとき、発進加速走行中と判定する。一方、例えば加速度が所定値未満の状態が所定時間以上継続するとき、クルーズ減速走行中と判定する。

走行判定部４１により発進加速中と判定されると、発進加速処理部４２で所定の処理が行われ、クルーズ減速走行中と判定されると、クルーズ減速処理部４３で所定の処理が行われる。発進加速処理部４２は、ディスプレイ５６の表示を制御する表示制御部４２１と、直結クラッチ２６の係合動作とモータ回転数比βとを制御する電機トルコン制御部４２２と、変速機３のクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２とブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２などの係合動作を制御する変速機制御部４２３とを有する。クルーズ減速処理部４３も同様に、表示制御部４３１と電機トルコン制御部４３２と変速機制御部４３３とを有する。

発進加速処理部４２の表示制御部４２１は、回転数センサ５３により検出されたエンジン回転数の単位時間当たりの変化量を算出するとともに、回転数センサ５３，５４からの信号に基づいて変速機３の実変速比を算出する。そして、実変速比に対応した実変速段（ベース変速段または擬似的変速段）を表示変速段として決定し、ディスプレイ５６に制御信号を出力して表示変速段をディスプレイ５６に表示させる。さらに、ディスプレイ５６に実変速段を表示しているとき、エンジン回転数の変化量が所定値以上になると、実変速段から仮想変速段に表示を変更する。例えば、エンジン回転数が所定値以上減少すると、実変速段から１段上の仮想変速段に表示を変更し、エンジン回転数数が所定値以上増加すると、実変速段から１段下の仮想変速段に表示を変更する。

変速段の表示を変更するのは、ドライバが体感する変速感と変速段の表示とを合致させるためである。ところで、ドライバは、変速ショックやエンジン音の変化等により変速感を得るが、変速ショックやエンジン音の変化は、エンジン回転数の変化だけでなく、車速、アクセルペダル開度、およびＳＯＣに応じたモータジェネレータ２による駆動力アシスト等の影響を受ける。そこで、エンジン回転数の変化を主たる要因としつつ、例えばエンジン回転数の変化量と車速とアクセル開度とに応じた、異なるＳＯＣ毎の複数の多次元の変速マップを予め準備しておき、車速センサ５１とアクセル開度センサ５２と回転数センサ５３，５４とＳＯＣセンサ５５とからの信号に基づいて、表示変速段を決定するようにしてもよい。

実変速段から仮想変速段への表示の変更は、実変速比と仮想変速段に対応した変速比（仮想変速比）との差分に基づいて行う。すなわち、差分が所定値以下であるとき、仮想変速段への表示の変更を許容する。一方、差分が所定値を超えるときは、仮想変速段への表示の変更を禁止し、この場合には、差分が所定値以下となるように実変速比を変更する。所定値は、固定値ではなく、例えば車両加速度に応じた可変値であり、加速度が大きいほど、その値は大きくなる。

コントローラ４は、車速センサ５１により検出された車速と、アクセル開度センサ５２により検出されたアクセル開度と、ＳＯＣセンサ５５により検出されたＳＯＣとに応じて、予め定められた変速マップを用いて目標変速段を設定する。目標変速段は、ベース変速段または擬似的変速段である。

電機トルコン制御部４２２は、変速段がこの目標変速段となるように直結クラッチ２６に制御信号を出力し、直結クラッチ２６の係合動作を制御する。例えば目標変速段がベース変速段であるときは、直結クラッチ２６を係合し、目標変速段が擬似的変速段であるときは、直結クラッチ２６を解放する。目標変速段が擬似的変速段であるとき、電機トルコン制御部４２２は、さらに電力制御ユニット５に制御信号を出力し、エンジン回転数に対するモータジェネレータ回転数の割合（モータ回転数比β）を制御する。さらに、電機トルコン制御部４２２は、実変速比と仮想変速比との差分が所定値を超えるとき、差分が所定値以下となるようにモータ回転数比βを制御する、あるいは直結クラッチ２６の係合動作を制御する。

変速機制御部４２３は、目標変速段に応じて制御弁７ａに制御信号を出力し、実変速段が目標変速段となるようにクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２とブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２の係合動作およびツーウェイクラッチＴＷＣのロック動作を制御する。すなわち、目標変速段がベース変速段であるときは、変速段がそのベース変速段に切り換わり、目標変速段が擬似的変速段であるときは、変速段が擬似的変速段に対応したベース変速段に切り換わるように、各係合機構Ｃ１，Ｃ２，Ｂ１，Ｂ２，ＴＷＣの作動を制御する。

クルーズ減速処理部４３の表示制御部４３１は、クルーズ減速走行時にディスプレイ５６に仮想変速段が表示されているとき、仮想変速段を実変速段に一致させるように、つまり表示を元に戻すようにディスプレイ５６に制御信号を出力する。クルーズ減速走行時に、直結クラッチ２６が係合されて直結モードへ移行したことを条件として、ディスプレイ５６の表示を実変速段に一致させるようにしてもよい。

電機トルコン制御部４３２は、目標変速段に応じて直結クラッチ２６と電力制御ユニット５とに制御信号を出力し、直結クラッチ２６の係合動作を制御するとともに、モータ回転数比βを制御する。クルーズ走行時には、例えば直結モードを実現する変速段が目標変速段として設定され、電機トルコン制御部４３２は、直結クラッチ２６を係合する。

変速機制御部４３３は、目標変速段に応じて制御弁７ａに制御信号を出力し、実変速段が目標変速段となるようにクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２、ブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２およびツーウェイクラッチＴＷＣの作動を制御する。なお、クルーズ走行時には例えばベース変速段が目標変速段とされる。

図７は、予め定められたプログラムに従い、コントローラ４の発進加速処理部４２で実行される処理、特に表示制御部４２１および電機トルコン制御部４２２で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば走行判定部４１により車両が発進加速中と判定されると開始される。

まず、ステップＳ１で、図５の各センサ５１〜５５からの信号を読み込む。次いで、ステップＳ２で、回転数センサ５３からの信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅの単位時間当たりの変動量ΔＮｅを算出する。次いで、ステップＳ３で、回転数センサ５３，５４からの信号に基づいて実変速比γを算出する。

次いで、ステップＳ４で、ステップＳ２で算出された変動量ΔＮｅとステップＳ３で算出された実変速比γとに基づいて、ディスプレイ５６に表示される表示変速段の候補を設定する。例えば、実変速比γに対応した実変速段を表示中に、エンジン回転数の変動量ΔＮｅが所定量以上になると、実変速段とは異なる仮想変速段を表示変速段の候補に設定する。なお、予め記憶された変速マップ、具体的にはエンジン回転数の変化量と車速とアクセル開度とに応じた、異なるＳＯＣ毎の複数の多次元の変速マップを用いて、車速センサ５１とアクセル開度センサ５２と回転数センサ５３，５４とＳＯＣセンサ５５とからの信号に基づいて、表示変速段の候補を決定するようにしてもよい。

次いで、ステップＳ５で、ステップＳ３で算出された実変速比γと、ステップＳ４で設定された表示変速段に対応する候補変速比γａとの差分Δγ、すなわちγとγａとの差の大きさ（絶対値）を算出する。次いで、ステップＳ６で、車速センサ５１からの信号に基づいて車両の加速度Ｇを算出する。次いで、ステップＳ７で、ステップＳ５で算出された差分Δγが所定値（第１所定値）Δγａより大きいか否かを判定する。ここで、第１所定値Δγａは、ステップＳ６で算出された加速度Ｇに応じて設定され、加速度Ｇが大きいほど、第１所定値Δγａは大きい値に設定される。

ステップＳ７で否定、すなわち差分Δγが第１所定値Δγａ以下と判定されるとステップＳ８に進み、表示変速段を確定する。これによりディスプレイ５６に制御信号を出力し、確定された表示変速段をディスプレイ５６に表示させる。このようにΔγ≦Δγａが成立することを条件として表示変速段を確定することで、実変速段と乖離しすぎた変速段が表示されることを防止できる。すなわち、図６の表示可能変速段以外の変速段が表示されることを防止できる。また、加速度Ｇに応じて第１所定値Δγａを設定することで、加速度Ｇが大きいほど、実変速段とは異なる仮想変速段に表示変速段が変更されやすくなり、ドライバの変速感と表示される変速段とが良好に対応する。

一方、ステップＳ７で肯定されるとステップＳ９に進み、差分Δγが所定値（第２所定値）Δγｂよりも大きいか否かを判定する。第２所定値Δγｂは、第１所定値Δγａよりも大きい値に設定されるとともに、第１所定値Δγａと同様、加速度Ｇが大きいほど第２所定値Δγｂは大きい値に設定される。ステップＳ９で否定、すなわち差分Δγが第２所定値Δγｂ以下と判定されるとステップＳ１０に進み、電力制御ユニット５に制御信号を出力し、モータ回転数比βを緩やかに変化させ（ＣＶＴ変速）、実変速比γを候補変速比γａに近づけさせて、ステップＳ７に戻る。ステップＳ７、ステップＳ９、ステップＳ１０は、ステップＳ７が否定されるまで繰り返される。

ステップＳ９で肯定されるとステップＳ１１に進み、直結クラッチ２６に制御信号を出力し、ステップＳ１に戻る。すなわち、この場合には第１所定値Δγａに対し差分Δγが大きすぎるため、表示変速段の候補設定からやり直す。このとき、加速度Ｇが小さい場合等でエンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅが小さければ、ステップＳ４で設定される表示変速段の候補が実変速段と等しくなり、ディスプレイ５６に実変速段が表示されるようになる。

ステップＳ１１を介してステップＳ１に戻る頻度が高いのは、加速度Ｇが小さく、Δγ＞Δγｂとなる場合である。したがって、クルーズ減速走行中も同様に、ステップＳ１１を介してステップＳ１に戻る処理が実行される。すなわち、クルーズ減速処理部４３の表示制御部４３１および電機トルコン制御部４３２も、図７と同様の処理を行う。この場合、加速度Ｇが小さいため、ステップＳ７の第１所定値Δγａは０またはほぼ０に設定される。

本実施形態に係る変速段表示装置５０の主要な動作について説明する。図８は、ディスプレイ５６に表示された表示変速段と、実変速段と、実変速比γと、エンジン回転数Ｎｅと、モータジェネレータ回転数Ｎｍと、ＳＯＣと、直結クラッチのオン（係合）またはオフ（解放）の状態と、加速度Ｇと、走行状態（クルーズ走行または非クルーズ走行）との、時間経過に伴う変化を示すタイムチャートである。なお、図中のＳＯＣ１はＳＯＣの下限値であり、ＳＯＣ２はＳＯＣの回復指令閾値である。

図５に示すように、車両が６速段で加速走行しているとき、時点ｔ１で、ＳＯＣの低下により充電が必要となり、モータジェネレータ回転数Ｎｍが０より小さくなると、実変速比γが徐々に変化し、実変速段が５速段となる。このとき、表示変速段は６速段のままであり、実変速段と表示変速段とが乖離する。その後、時点ｔ２で、実変速段が５速段から６速段にアップシフトし、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅが所定値以上になると、表示変速段が７速段に変化する（ステップＳ５，ステップＳ８）。時点ｔ３で、クルーズ走行が開始されると、直結クラッチ２６がオンして実変速段が７速段となり（ステップＳ１１）、エンジン回転数Ｎｅとモータジェネレータ回転数Ｎｍとが同一となる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）変速段表示装置５０は、エンジン１の動力を車輪に伝達する動力伝達経路ＰＡに設けられた変速機３の実変速比γを検出する回転数センサ５３，５４と、エンジン１の回転変動（変動量ΔＮｅ）を検出する回転数センサ５３と、変速段を表示するディスプレイ５６と、回転数センサ５３，５４により検出された実変速比γに対応した実変速段が表示されるようにディスプレイ５６を制御する表示制御部４２１，４３１と、を備える（図１，５）。表示制御部４２１は、ディスプレイ５６に実変速段が表示されているとき、回転数センサ５３により検出された回転変動に基づいて、実変速段とは異なる仮想変速段が表示されるようにディスプレイ５６に表示される表示変速段を変更する（図７）。これにより、エンジン音の変化等によりドライバが変速段の変化を感じるときに合わせて変速段の表示が変更されるため、ドライバの受ける変速感と表示される変速段とが一致するようになり、ドライバが変速段の表示に違和感を抱くことを防止できる。

（２）変速段表示装置５０は、車両の加速度Ｇが所定値以下のクルーズまたは減速走行中であるか否かを判定する走行判定部４１をさらに備える（図５）。表示制御部４３１は、走行判定部４１によりクルーズまたは減速走行中と判定されると、表示変速段が実変速段に一致するようにディスプレイ５６を制御する。これにより、実変速段と表示変速段とが異なるとき、どこかのタイミングで表示をリセットする必要があるが、クルーズまたは減速走行中にこれを行うことで、ドライバにとって違和感のない変速段の表示を実現できる。

（３）表示制御部４２１は、回転数センサ５３により検出された回転変動に基づいて、表示変速段の候補を決定する表示候補決定部（ステップＳ４）と、回転数センサ５３，５４により検出された実変速比γと表示候補決定部により決定された表示変速段の候補に対応する候補変速比γａとの差分Δγを算出する差分算出部（ステップＳ５）と、を有する。表示制御部４２１は、差分算出部により算出された差分Δγが第１所定値Δγａ以下のとき、表示変速段の候補が表示されるようにディスプレイ５６を制御する（ステップＳ８）。このように実変速比γと候補変速比γａとの差分Δγに応じて表示変速段を決定するため、実変速段と表示変速段との差が大きくなりすぎることを防止できる。

（４）変速段表示装置５０は、車速センサ５１からの信号に基づいて車両の加速度Ｇを検出するように構成される。表示制御部４２１は、検出された加速度Ｇが大きいほど、第１所定値Δγａを大きい値に設定する。これにより、発進加速時等でエンジン回転数の変動が大きいときに、実変速段と異なる変速段が表示されやすくなり、ドライバの変速感に合致した変速段の表示が可能である。

（５）本実施形態に係るハイブリッド車両１００は、変速段表示装置５０と、エンジン１と、動力伝達経路ＰＡを介してエンジン１に接続された有段変速機３と、動力伝達経路ＰＡに介装されるとともに、サンギヤ１１、リングギヤ１２およびキャリア１４を有し、サンギヤ１１に変速機３が接続され、リングギヤ１２にエンジン１が接続された遊星歯車機構１０と、キャリア１４が接続されたモータジェネレータ２と、係合動作に応じてエンジン１とモータジェネレータ２とを結合および遮断する直結クラッチ２６と、直結クラッチ２６の係合動作と、エンジン１の回転数に対するモータジェネレータ２の回転数の比と、を制御する電機トルコン制御部４２２と、を備える（図１，５）。電機トルコン制御部４２２は、差分算出部により算出された差分Δγが第１所定値Δγａより大きいとき、実変速比γが候補変速比γａに近づくようにモータジェネレータ２を制御する（図５）。より具体的には緩やかにＣＶＴ変速させる（ステップＳ１０）。これにより変速段の表示に対するドライバの違和感を抑えつつ、実変速段を表示変速段に一致させることができる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、回転数センサ５３，５４からの信号に基づいて実変速比γを取得するようにしたが、実変速比を検出する変速比検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、回転数センサ５３によりエンジン１（内燃機関）の回転変動を検出するようにしたが、回転変動検出部の構成はこれに限らない。変速段を表示する表示部としてのディスプレイ５６の構成は種々のものを採用できる。上記実施形態では、車速センサ５１からの信号に基づいて車両の加速度を検出するようにしたが、加速度検出部の構成はこれに限らない。

実変速比に対応した実変速段が表示されるようにディスプレイ５６を制御するとともに、実変速段が表示されているとき、エンジン１の回転変動に基づいて、実変速段とは異なる仮想変速段が表示されるようにディスプレイ５６に表示される表示変速段を変更するのであれば、表示制御部４２１の構成はいかなるものでもよい。また、クルーズまたは減速走行中と判定されると、表示変速段が実変速段に一致するようにディスプレイ５６を制御するのであれば、表示制御部４３１の構成もいかなるものでもよい。

上記実施形態では、エンジン１の回転変動に基づいて、表示変速段の候補を決定するとともに、実変速比γと表示変速段の候補に対応する候補変速比γａとの差分Δγを算出し、この差分Δγが第１所定値Δγａ以下のとき、表示変速段の候補が表示されるようにディスプレイ５６を制御したが、表示制御部４２１の機能の一部である表示候補決定部と差分算出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、検出された加速度Ｇが大きいほど、第１所定値Δγａを大きい値に設定したが、所定値の設定はこれに限らない。

上記実施形態では、遊星歯車機構１０のサンギヤ１１にモータジェネレータ２の回転軸２ａを、リングギヤ１２にエンジン１の出力軸１ａを、キャリア１４に変速機３の入力軸３ａを、それぞれ接続または接続可能に構成して電機トルコンを構成したが、サンギヤ、リングギヤ、キャリアのいずれかがエンジン、変速機およびモータジェネレータにそれぞれ接続されるのであれば、接続形態は上述したものに限らない。上記実施形態では、直結クラッチ２６によりエンジン１とモータジェネレータ２とを結合および遮断するようにしたが、クラッチ機構の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、変速段表示装置５０をハイブリッド車両１００に適用したが、本発明の変速段表示装置は、内燃機関のみを走行駆動源として有する車両や、電動モータのみを走行駆動現として有する車両等、種々の車両に適用することができる。変速機の構成として、有段変速機ではなく無段変速機を有する車両にも本発明は同様に適用可能である。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ モータジェネレータ、３ 変速機、４ コントローラ、５ 電力制御ユニット、７ａ 制御弁、１０ 遊星歯車機構、１１ サンギヤ、１２ リングギヤ、１４ キャリア、２６ 直結クラッチ、４１ 走行判定部、５０ 変速段表示装置、５６ ディスプレイ、１００ ハイブリッド車両、４２１，４３１ 表示制御部、４２２，４３２ 電機トルコン制御部、４２３，４３３ 変速機制御部

Claims (5)

1. 内燃機関の動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられた変速機の実変速比を検出する変速比検出部と、
   前記内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出部と、
   変速段を表示する表示部と、
   前記変速比検出部により検出された実変速比に対応した実変速段が表示されるように前記表示部を制御する表示制御部と、を備え、
   前記表示制御部は、前記表示部に前記実変速段が表示されているとき、前記回転変動検出部により検出された回転変動に基づいて、前記実変速段とは異なる仮想変速段が表示されるように前記表示部に表示される表示変速段を変更することを特徴とする変速段表示装置。
2. 請求項１に記載の変速段表示装置において、
   クルーズまたは減速走行中か否かを判定する走行判定部をさらに備え、
   前記表示制御部は、前記走行判定部によりクルーズまたは減速走行中と判定されると、前記表示変速段が前記実変速段に一致するように前記表示部を制御することを特徴とする変速段表示装置。
3. 請求項１または２に記載の変速段表示装置において、
   前記表示制御部は、
   前記回転変動検出部により検出された回転変動に基づいて、前記表示変速段の候補を決定する表示候補決定部と、
   前記変速比検出部により検出された実変速比と前記表示候補決定部により決定された前記表示変速段の候補に対応する候補変速比との差分を算出する差分算出部と、を有し、
   前記差分算出部により算出された差分が所定値以下のとき、前記表示変速段の候補が表示されるように前記表示部を制御することを特徴とする変速段表示装置。
4. 請求項３に記載の変速段表示装置において、
   車両の加速度を検出する加速度検出部をさらに備え、
   前記表示制御部は、前記加速度検出部により検出された加速度が大きいほど、前記所定値を大きい値に設定することを特徴とする変速段表示装置。
5. 請求項３または４に記載の変速段表示装置を備えるハイブリッド車両であって、
   内燃機関と、
   動力伝達経路を介して前記内燃機関に接続された有段変速機と、
   前記動力伝達経路に介装されるとともに、サンギヤ、リングギヤおよびキャリアを有し、これらサンギヤ、リングギヤおよびキャリアのいずれか２つが前記内燃機関と前記有段変速機とにそれぞれ接続された遊星歯車機構と、
   前記サンギヤ、前記リングギヤおよび前記キャリアの残りの１つが接続されたモータジェネレータと、
   係合動作に応じて前記内燃機関と前記モータジェネレータとを結合および遮断するクラッチ機構と、
   前記クラッチ機構の係合動作と、前記内燃機関の回転数に対する前記モータジェネレータの回転数の比と、を制御する電機トルコン制御部と、を備え、
   前記電機トルコン制御部は、前記差分算出部により算出された差分が前記所定値より大きいとき、前記実変速比が前記候補変速比に近づくように前記クラッチ機構の係合動作と、前記内燃機関の回転数に対する前記モータジェネレータの回転数の比と、を制御することを特徴とするハイブリッド車両。

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